JP4364494B2 - Plasma surface treatment equipment - Google Patents

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JP4364494B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラズマCVD等の表面処理装置に関し、特に、処理ガスを被処理体へ吹き付けるノズルヘッドを有する表面処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば特許文献1では、ノズルヘッドを備えたプラズマ表面処理装置が記載されている。ノズルヘッドは、間に処理ガスの通路が形成された一対の電極(反応手段)を備えている。これら電極間に処理ガスを通してプラズマ化させるとともに、先端の吹き出し口から被処理体へ吹き付け、被処理体の表面処理を行なう。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−251304号公報(第1頁、第2図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種の表面処理装置では、ノズルヘッドの吹き出し口の周りに汚れが付着しやすい。特に、成膜目的に使用した場合、膜の原料となる処理ガスが、プラズマ化後に被処理体の表面だけでなく、ノズルヘッドの吹き出し口の周りにも触れて、膜(汚れ)ができる。このため、ノズルヘッドを頻繁に洗浄して汚れを除去しなければならず、ヘッドを丸ごと洗浄するのは煩雑なだけでなく、洗浄中は表面処理を中断せざるを得ないという問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、処理ガスをプラズマ化して被処理体に吹き付け、上記被処理体の表面処理を行なうプラズマ表面処理装置であって、長手方向を水平に向けた平行平板型の電極を下部に有し、上記電極によって放電空間を形成し、上記処理ガスを上記放電空間でプラズマ化するヘッド本体と、ノズル先端構成部材と、支持手段と、を備え、上記ノズル先端構成部材が、上記放電空間に連なるスリット状の吹き出し口を有して上記ヘッド本体の下面に被さり、かつ上記ヘッド本体を着脱自在に載せて支持する水平なノズルプレートと、上記ノズルプレートの周縁のロアフレームとを有し、上記ノズル先端構成部材が被処理体の上に離れるようにして、上記支持手段が、上記ノズル先端構成部材のロアフレームを着脱自在に支持することを特徴とする。これによって、吹き出し口の周りに汚れが付着しても、ノズル先端構成部材をヘッド本体から簡単に取り外すことができ、このノズル先端構成部材だけを例えば強酸等の薬液に漬けるなどの洗浄を行なうことができる。したがって、上記ヘッド本体及び上記先端構成部材を含むノズルヘッドの全体を洗浄工程に持って行く必要が無く、メンテナンスを容易化することができる。また、ノズル先端構成部材のスペアを用意して、これをヘッド本体の先端に取り付けることにすれば、メンテナンス中でも表面処理を中断せずに行なうことができる。
【0006】
上記ヘッド本体の先端部が下方を向いて上記ノズル先端構成部材の上に載せられており、更に、上記支持手段が、上記ノズル先端構成部材ひいてはノズルヘッドを被処理体の上に離して支持することが望ましい。これによって、下向きのノズルヘッドを構成できる。また、ヘッド本体をノズル先端構成部材の上に単に載せるだけでセットすることができ、ひいては、メンテナンスに際して、ヘッド本体を引き上げるだけで、ノズル先端構成部材をヘッド本体から離して取り出すことができる。
【0007】
上記支持手段が、下方へ開口する吸い込み口を有して上記ヘッド本体及び上記ノズル先端構成部材を囲む排気ダクトであることが望ましい。これによって、被処理体に吹き付け後の処理ガスや副生成物等からなる排ガスがノズル先端構成部材と被処理体との間に滞留するのを防止してスムーズに排出できる。ひいてはノズル先端構成部材に汚れが付くのを低減でき、メンテナンスの頻度を減らすことができる。また、支持手段と排気ダクトが、共通の部材で構成されるので、部品点数の削減を図ることができる。
上記排気ダクトの下端部の内周縁に上記ノズル先端構成部材のロアフレームを引っ掛ける鍔が形成されていることが好ましい。
【0008】
上記支持手段が、上記ノズル先端構成部材を囲む枠形状をなし、かつ周縁には内側に突出する鍔が形成され、上記ロアフレームには、上記鍔に引っ掛けられる段差が形成されていることが望ましい。これによって、ノズル先端構成部材のロアフレームを鍔に引っ掛け、ノズルプレートの上にヘッド本体を載せることにより、ノズルヘッドを確実に支持できる。また、ヘッド本体を引き上げて取り出すことにより、ノズル先端構成部材をヘッド本体から簡単に分離することができる。
【0009】
上記ヘッド本体の上記長手方向の両端と、上記支持手段の上記両端に対応する箇所との一方に、位置決め凸部が設けられ、他方に、上記位置決め凸部と上下に嵌め合わされる位置決め凹部が設けられ、上記位置決め凸部及び位置決め凹部が、それぞれ上記長手方向と直交する幅方向の中央部に角を有し、上記角の両側に斜面を有する三角形状になっていることが望ましい。これによって、ノズルヘッドを支持手段に確実に位置決めすることができる。
【0010】
反応手段として、上記電極と、上記電極に電界を印加する電界印加手段を有し、上記プラズマ化された処理ガスを上記吹き出し口から被処理体に吹き付けることにより、被処理体の表面に成膜を行なうプラズマ成膜装置が構成されていてもよい。かかる成膜装置においては吹き出し口の周りに汚れが特に付きやすいが、本発明によれば、汚れ除去のメンテナンスを容易に行なうことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るプラズマ成膜装置M1(表面処理装置)を示したものである。プラズマ成膜装置M1は、架台(図示せず)に支持されたヘッドユニット3と、このヘッドユニット3に接続されたガス源1,2及び電源4を備えている。ヘッドユニット3の下方には、大面積の板状の基材(被処理物)Wが搬送手段(図示せず)によって矢印aに示す方向に沿って(後方から前方へ)送られて来る。勿論、基材Wが固定されてヘッドユニット3が移動されるようになっていてもよい。プラズマ成膜装置M1は、この基材Wの上面に例えばアモルファスシリコン(a-Si)や窒化シリコン(SiN)や酸化シリコン(SiO2)等の膜A(図4)を形成するようになっている。
【0012】
原料ガス源1(第1処理ガス源)には、上記膜Aとなる原料ガス(第1処理ガス、例えばa-SiやSiN用にはシラン(SiH4)、SiO2用にはTEOSやTMOS)が貯えられている。励起ガス源2(第2処理ガス源)には、プラズマで励起されることにより、上記原料を反応させて膜Aを生成する励起ガス(第2処理ガス、例えばa-Si用には水素、SiN用には窒素、SiO2用には酸素)が貯えられている。励起ガスは、プラズマによって励起されるが、励起によってそれ自体が単独のみで膜化される成分は含まれていない。
【0013】
パルス電源4(電界印加手段)は、後記電極51にパルス電圧を出力するようになっている。このパルスの立上がり時間及び/又は立下り時間は、10μs以下、電界強度は1〜1000kV/cm、周波数は0.5kHz以上であることが望ましい。
【0014】
ヘッドユニット3は、外筐10と、この外筐10内に収容されたノズルヘッド20とを備えている。外筐10は、例えば正面視半円形状の前後の壁11と、これら壁11の下端部どうしを繋ぐ左右の低い壁12とを有して、平面視四角形状をなしている。この外筐10は、排気ダクトを兼ねている。すなわち、図4〜図7に示すように、外筐10の前後左右の壁11,12は中空になっている。これら中空部10bの下端部は、壁11,12の下端面に開口することによってノズルヘッド20の下端の外周を囲む吸い込み口10aを形成している。図1に示すように、前後の壁11の上端部には、中空部10bに連なる横長の開口11bが設けられている。これら上端開口11bから排気路13がそれぞれ延びている。排気路13は、互いに合流した後、真空ポンプ14(排気手段)に連なっている。
【0015】
ノズルヘッド20は、左右に長い略直方体形状をなし、前後左右の壁11,12に囲まれるようにして、外筐10に収容、支持されている。この支持構造の詳細は、後述する。
【0016】
図1〜図4に示すように、ノズルヘッド20は、ガス均一化部30と電極部21とを上下に重ねることによって構成されている。上側のガス均一化部30には、ガス源1,2からのガスが導入される。ガス均一化部30は、このガスをノズルヘッド20の長手方向に均一化させて、下側の電極部21へ供給するようになっている。
【0017】
詳述すると、図2及び図3に示すように、ガス均一化部30は、左右に延びる複数の鋼製のプレート31〜38を積層することによって構成されている。これらプレート31〜38すなわちガス均一化部30の全体には、前後に3つのガス流通領域30F,30M,30Rが仮想的に設定されている。
【0018】
図1に示すように、2段目のプレート32の左端部(一端部)には、3つのガスプラグ32Pが、領域30F,30M,30Rに対応して前後に並んで設けられている。中央の原料ガス流通領域30Mにおけるガスプラグ32Pには、原料ガス管1aを介して上記原料ガス源1が接続されている。前後の励起ガス流通領域30F,30Rにおけるガスプラグ32Pには、励起ガス管2aを介して上記励起ガス源2が接続されている。なお、励起ガス管2aは、励起ガス源2から1本の管の状態で延び、それが2つに分岐されて各領域30F,30Rのガスプラグ32Pに連なっている。
【0019】
図2に示すように、2段目から最下段までのプレート32〜38には、領域30F,30M,30Rごとにガス均一化路30aが形成されている。これらガス均一化路30aは、互いに同一構成になっている。
【0020】
図2及び図3に示すように、各領域30F,30M,30Rのガス均一化路30aとして、2段目のプレート32には、左端部に上記ガスプラグ32Pの接続されるインレットポート32bが形成されるとともに、このポート32bからプレート32の左右中央部まで延びる深い逆さ凹溝32aが下面に開口するように形成されている。3段目のプレート33の左右中央部には、逆さ凹溝32aに連なる前後一対の連通孔33a,33bが形成されている。4段目のプレート34には、上記連通孔33aに連なるとともに右方へ延びる条溝34a及びこの条溝34aの終端(右端)から下面へ達する連通孔34c、並びに上記連通孔33bに連なるとともに左方へ延びる条溝34b及びこの条溝34bの終端(左端)から下面へ達する連通孔34dが形成されている。5段目のプレート35には、上記連通孔34cに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる条溝35a、及び上記連通孔34dに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる条溝35b、並びに各条溝35a,35bから下面へ延びるとともに左右に等ピッチで並べられた多数の細孔(圧損形成路)35c,35dが形成されている。6段目のプレート36には、上記細孔35c,35dに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる幅広の条溝(膨張室)36a、及びこの条溝36aから下面へ延びるとともに左右に等ピッチで千鳥状に二列に並べられた多数の細孔(圧損形成路)36bが形成されている。7段目のプレート37には、上記細孔36bに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる幅広の条溝(膨張室)37a、及びこの条溝37aから下面へ延びるとともに左右に等ピッチで千鳥状に二列に並べられた多数の細孔(圧損形成路)37bが形成されている。最下段のプレート38には、上記細孔37bに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる幅広の貫通孔(膨張室)38aが形成されている。この貫通孔38aが、ガス均一化路30aの下流端を構成している。後述するように、貫通孔38aは、後記絶縁プレート27の誘導路27f,27m,27rに連通されている。
【0021】
なお、最上段のプレート31には、各領域30F,30M,30Rのガス均一化路30aを加温するための薄肉細長状のプレートヒータ31Hが左右に延びるようにして収容されている。2段目から最下段までのプレート32〜38には、領域30F,30M,30Rの境に沿ってスリット30sが形成されている。これによって、領域30F,30M,30Rごとに熱的に縁切りされている。
図1及び図2において、符号39Sは、最上段と2段目のプレート31,32を連結するボルトであり、符号39Lは、2段目から最下段までのプレート32〜38を連結するボルトである。
【0022】
次に、ノズルヘッド20の電極部21について説明する。図4〜図6に示すように、電極部21は、前後の壁部材22,23と、これら壁部材22,23で囲まれた電極ユニット50と、この電極ユニット50の上に被せられた絶縁プレート27と、壁部材22,23の下面(先端面)を塞ぐノズル先端構成部材21Aとを備えている。
電極部21のノズル先端構成部材21A以外の構成部材22,23,27,50と、上記ガス均一化部40によって、特許請求の範囲の「ヘッド本体」が構成されている。
【0023】
図4及び図6に示すように、電極部21の前後の壁部材22は、ステンレス等の金属からなり、左右に長く延びている。これら壁部材22が、ボルト26Aによってガス均一化部30の最下段のプレート38に連結されている。
【0024】
図5及び図6に示すように、電極部21の左右の壁部材23は、絶縁性樹脂からなり、壁部材22の左右端部どうし間に架け渡されている。図1及び図5に示すように、各壁部材23の外側面には、下縁が逆三角形状をなす位置決め用凸部23aが設けられている。一方、上記外筐10の左右の低壁12の上端面には、逆三角形状に凹む位置決め凹部12bが形成されている。この位置決め凹部12bの上に、位置決め用凸部23aが嵌め合わされることにより、ノズルヘッド20が外筐10に位置決めされ、支持されている。
【0025】
図1〜図3に示すように、絶縁プレート27は、セラミック(絶縁体)からなり、上記ガス均一化部30の最下段のプレート38と電極ユニット50とによって上下から挟持されている。図3及び図4に示すように、絶縁プレート27には、左右長手方向の略全長にわたって延びる3つのガス誘導路27f,27m,27rが互いに前後に離れて形成されている。中央の原料ガス誘導路27mは、プレート38の中央領域30Mの貫通孔38aに連なるとともに、絶縁プレート27を垂直に貫通している。前側の励起ガス誘導路27fは、前側領域30Fの貫通孔38aに連なるとともに、絶縁プレート27の上面から下に向かうにしたがって後方へ傾き、プレート27の下面へ達している。後側の励起ガス誘導路27rは、後側領域30Rの貫通孔38aに連なるとともに、絶縁プレート27の上面から下に向かうにしたがって前方へ傾き、プレート27の下面へ達している。
【0026】
図4〜図7に示すように、電極ユニット50は、縦長の四角形断面をなして左右に長く延びるとともに互いに前後に平行に並べられた4本の電極51,52と、これら電極51,52を前後から挟む押えプレート53と、左右から挟む保持プレート54とを備えている。4本の電極51,52のうち、中側の2本は、電界印加電極51であり、前後両端の2本は、接地電極52である。
【0027】
すなわち、図5及び図6に示すように、中側の2本の電極51の例えば左端部には、給電ピン40がそれぞれ埋め込まれている。給電ピン40の頭部は、左側の保持プレート54から突出されている。この給電ピン40の頭部に給電線4aが接続されている。給電線4aは、左側の壁部材23の上面と絶縁プレート27との間を通ってノズルヘッド20の外へ引き出され、上記パルス電源4に接続されている(図1参照)。
【0028】
同様に、図7に示すように、前後両端の2本の電極52の右端部には、給電ピン40Aがそれぞれ埋め込まれている。給電ピン40Aの頭部は、右側の保持プレート54から突出されている。この給電ピン40Aの頭部に接地線4bが接続されている。接地線4bは、右側の壁部材23の上面と絶縁プレート27との間を通ってノズルヘッド20の外へ引き出され、接地されている。
電極51,52とパルス電源4とは、特許請求の範囲の「反応手段」を構成している。
【0029】
前側の接地電極52と電界印加電極51(一対の電極)の間には、絶縁プレート27の前側の励起ガス誘導路27fに連なる隙間50fが形成されている。中側の一対の電界印加電極51どうしの間には、中央の原料ガス誘導路27mに連なる隙間50mが形成されている。後側の接地電極52と電界印加電極51(一対の電極)の間には、後側の励起ガス誘導路27rに連なる隙間50rが形成されている。
上記ガス均一化部30の各領域30F,30M,30Rのガス均一化路30a、絶縁プレート27の各誘導路27f,27m,27r、電極51,52間の各隙間50f,50m,50rによって、特許請求の範囲の「処理ガス通路」が構成されている。
【0030】
4本の電極51,52の長手方向の両端面には、絶縁樹脂からなる上記保持プレート54がそれぞれ宛がわれている。各保持プレート54には、絶縁樹脂からなる3つの板片状スペーサ55が設けられている。これら板片状スペーサ55が、各電極51,52間に挿し入れられることにより、上記隙間50f,50m,50rが確保されている。
【0031】
前後の接地電極52の背面(電極51との対向側とは逆側の面)に、絶縁体からなる上記押えプレート53がそれぞれ添えられている。押えプレート53の背面に、壁部材22から捩じ込まれたボルト26が突き当てられている。これによって、電極ユニット50が、正確に位置決めされて保持されている。
なお、図4、図5〜図7に示すように、金属導体からなる各電極51,52における隙間50f,50rに面する側面及び上下の面には、セラミック等の誘電体が溶射されることにより、固体誘電体層59が被膜されている。固体誘電体層として、この溶射膜59に代えて、電極51,52を取出し可能に収容する誘電体製のケースを用いてもよく、電極51,52に貼り付けられるテトラフルオロエチレン等の樹脂製シートを用いてもよい。
【0032】
次に、電極部21の下面(先端面)に配されたノズル先端構成部材21Aについて説明する。図4に示すように、ノズル先端構成部材21Aは、ステンレス等の金属からなる長方形の枠状のロアフレーム24と、アルミナ等のセラミック(誘電体、絶縁体)からなる長方形のノズルプレート25とによって構成されている。
【0033】
図4、図5、図7に示すように、ロアフレーム24の周縁は、上記外筐10の前後の壁11の内周面の下端縁に設けられた内フランジ11d(鍔)、及び左右の壁12の内周面の下端縁に設けられた内フランジ12d(鍔)に引掛けられるようにして載せられ、支持されている。このロアフレーム24の上面に、電極部21の前後の壁部材22が載せられ、支持されている。
【0034】
図4及び図5に示すように、ロアフレーム24の内周縁には、段差24aが形成されている。この段差24aに、ノズルプレート25の周縁部が引っ掛けられるようにして載せられ、支持されている。ノズルプレート25の上面には、電極ユニット受け部25aが凹設されている。この受け部25aに、上記電極ユニット50が嵌め込まれるようにして載せられ、支持されている。
【0035】
図4及び図7に示すように、ノズルプレート25には、上面の凹部25aから下面へ貫通する3本の吹出し口25f,25m,25rが形成されている。これら吹き出し口25f,25m,25rは、左右にスリット状に延びるとともに、平行をなして前後に等間隔で並んで配されている。前側の吹出し口25fには、電極ユニット50の前側の隙間50fが連なっている。中央の吹出し口25mには、中央の隙間50mが連なっている。後側の吹出し口25rには、後側の隙間50rが連なっている。
【0036】
上記のように構成されたプラズマ成膜装置M1の動作について説明する。
原料ガス源1からの原料ガスが、ガス管1aを経て、ノズルヘッド20の中央のガスプラグ32Pから領域30Mのガス均一化路30aに導入されて左右長手方向に均一化される。その後、中央の誘導路27mを経て、2本の電界印加電極51間の隙間50mに通される。なお、後述するように、各電界印加電極51にはパルス電界が印加されているが、隙間50mでは放電が起きないので、原料ガスは、隙間50mにおいてプラズマ化されることなくそのまま通過する。したがって、電界印加電極51どうしの対向面(隙間50m形成面)に膜等の汚れが付くのを防止することができる。その後、原料ガスは、吹出し口25mから吹き出され、ノズルプレート25と基材Wとの間を前後2方向に分かれて流れる(図3の白抜き矢印参照)。
【0037】
上記原料ガスの流通と同時併行して、励起ガス源2からの励起ガスが、ガス管2aを経て、ノズルヘッド20の前後2つのプラグ32Pから領域30F,30Rのガス均一化路30aに導入され、これら路30aによって左右長手方向に均一化された後、誘導路27f,27rを経て前後の隙間50f,50rへ誘導される。
【0038】
一方、パルス電源4からのパルス電圧が、電界印加電極51と接地電極52との間に印加される。これによって、電極51,52間の隙間50f,50r内にグロー放電が発生し、励起ガスがプラズマ化(励起、活性化)される。この励起ガス自体には、励起によってセラミック等の表面に付着、堆積するような成分は含まれていない。したがって、電極51,52どうしの対向面(隙間50f,50r形成面)に膜等の汚れが付くのを防止することができる。
【0039】
その後、上記プラズマ化された励起ガスは、前後の吹出し口25f,25rからされぞれ吹出される。このプラズマ化された励起ガスに、上記基材W上を流れて来た原料ガスが触れる。これによって、原料ガスの反応が起きて反応生成物p(図4)が生成され、この反応生成物pが基材Wの表面(上面)に当たることによって、所望の膜Aを均一に形成することができる。その後、励起ガスと原料ガスは、上下に重なる層流をなして吸い込み口10aへ向けて流れる。このとき、励起ガスが、ノズルプレート25及びロアフレーム24、すなわちノズル先端構成部材21Aの下面(先端面)に添い、原料ガス中の反応生成物pが触れるのを阻止するので、ノズル先端構成部材21Aに膜等の汚れが付くのを防止、抑制することができる。これによって、メンテナンスの頻度を大幅に減らすことができる。
【0040】
更に、励起ガス及び原料ガスは、真空ポンプ14の駆動によって外筐10の吸い込み口10aから吸い込まれ、排出される。この真空ポンプ14の吸い込み圧等を調節することにより、上記の層流状態を一層確実に維持することができ、ノズル先端構成部材21Aへの被膜を確実に防止することができる。
【0041】
たとえ、ノズル先端構成部材21Aに膜等の汚れが付着したとしても、図8に示すように、ノズルヘッド20を引き上げて外筐10から出すと、ノズル先端構成部材21Aだけが、外筐10の内フランジ11d,12dに引っ掛けられた状態で取り残される。これにより、ノズル先端構成部材21Aを極めて簡単に取り外すことができる。そして、このノズル先端構成部材21A、すなわち、ロアフレーム24とノズルプレート25だけを例えば強酸等の薬液に漬ける等して、汚れを容易に除去することができる。ノズルヘッド20の全体を洗浄工程に持って行く必要が無く、メンテナンスを容易化することができる。一方、ノズルヘッド20には、スペアのノズル先端構成部材21Aを取り付けることにすれば、上記のメンテナンス中も成膜処理を中断することなく続行することができる。
【0042】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の実施形態と同様の構成に関しては図面に同一符号を付して説明を簡略化する。
図9は、本発明の第2実施形態を示したものである。この実施形態では、ノズル先端構成部材21Aとヘッド本体の電極51とが協働することにより、「処理ガス通路」の一部が構成されている。
詳述すると、第2実施形態に係るプラズマ成膜装置M2のノズルプレート25には、吹き出し口25mが中央に1つだけ設けられている。ノズルプレート25の上面には、電極ユニット50のための凹部25aの中央部分に、更に凹部25bが設けられている。これにより、中央の2つの電極51の下面とノズルプレート25との間に、上記「処理ガス通路の一部」としての隙間20f,20rが形成されている。隙間20fは、前側の電極52,51間の隙間50fに連なるとともに、中央の2つの電極51間の隙間50mに連なっている。隙間20rは、後側の電極51,52間の隙間50rに連なるとともに、中央の2つの電極51間の隙間50mに連なっている。
【0043】
隙間50f,50rでプラズマ化された励起ガスは、それぞれ隙間20f,20rを通って、中央の隙間50mからの原料ガスと合流して反応を起しながら、吹き出し口25fから吹き出される。この時、励起ガスが、原料ガスと吹出し口25mの縁との間に介在されるので、吹出し口25mの縁に膜が形成されるのを防止、抑制することができる。
【0044】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変が可能である。
例えば、ロアフレーム24は、壁部材22,23にボルトやフック等の簡易着脱機構を介して連結されていてもよい。
位置決め凹部をヘッド本体に設け、位置決め凸部を支持手段に設けてもよい。処理ガスの反応は、吹き出し口からの吹き出し前に起きてもよく、吹き出し後に起きてもよい。
本発明は、エッチング、表面改質等の成膜(CVD)以外の表面処理を目的とする表面処理装置にも広く適用できる。常圧環境、減圧環境の区別なく適用できる。表面処理のための化学反応を起す処理ガスをノズルヘッドから被処理体へ吹き付けるものであれば、プラズマ表面処理装置に限らず、熱CVD装置等にも適用できる。
ヘッド本体の先端部を上方に向け、このヘッド本体の電源ユニット50に電極ユニット受け部25aを嵌め込むようにして、ヘッド本体の上にノズル先端構成部材21Aを被せることにしてもよい。その場合、勿論、外筐10の吸い込み口10aについても上方に向ける。この外筐10にノズルヘッド20をボルトやフック等の簡易着脱機構で固定するとよい。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、吹き出し口の周りに汚れが付着しても、ノズル先端構成部材をヘッド本体から簡単に取り外し、このノズル先端構成部材だけを例えば強酸等の薬液に漬けるなどの洗浄を行なうことができ、ノズルヘッドの全体を洗浄工程に持って行く必要が無く、メンテナンスを容易化することができる。また、ノズル先端構成部材のスペアを用意して、これをヘッド本体の先端に取り付けることにすれば、メンテナンス中でも表面処理を中断せずに行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るプラズマ成膜装置の概略図である。
【図2】上記プラズマ成膜装置のノズルヘッドのガス均一化部の側面断面図である。
【図3】上記ガス均一化部の長手方向に沿う正面断面図である。
【図4】上記ノズルヘッドの電極部の側面断面図である。
【図5】図4のV−V線に沿う上記ノズルヘッドの電極部の正面断面図である。
【図6】図5のVI−VI線に沿う上記電極部の平面断面図である。
【図7】上記ノズルヘッドの底面図である。
【図8】上記プラズマ成膜装置のメンテナンスに際して、ノズルヘッドのヘッド本体とノズル先端構成部材とを分離する様子を示す側面断面図である。
【図9】本発明の第2実施形態に係るプラズマ成膜装置におけるノズルヘッドの電極部の側面断面図である。
【符号の説明】
M1,M2 プラズマ成膜装置(プラズマ表面処理装置)
W 基材(被処理体)
1,2 処理ガス源
4 パルス電源(電界印加手段)
10 外筐(支持手段、排気ダクト)
10a 吸い込み口
11d,12d 内フランジ(鍔)
12b 位置決め凹部
20 ノズルヘッド
20f,20r 隙間(処理ガス通路)
21A ノズル先端構成部材
23a 位置決め凸部
24 ロアフレーム
25 ノズルプレート
25f,25m,25r 吹き出し口
30a ガス均一化路(処理ガス通路)
51,52 電極
50f,50m,50r 隙間(処理ガス通路)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface processing apparatus such as plasma CVD, and more particularly to a surface processing apparatus having a nozzle head that blows a processing gas onto an object to be processed.
[0002]
[Prior art]
For example, Patent Document 1 describes a plasma surface treatment apparatus including a nozzle head. The nozzle head includes a pair of electrodes (reaction means) between which a process gas passage is formed. A processing gas is made into plasma by passing between these electrodes, and is sprayed onto the object to be processed from the blowout port at the tip to perform surface treatment of the object to be processed.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 11-251304 A (first page, FIG. 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of surface treatment apparatus, dirt easily adheres around the outlet of the nozzle head. In particular, when used for the purpose of film formation, a film (dirt) is formed when the processing gas serving as a film material touches not only the surface of the object to be processed but also the nozzle head outlet after plasma formation. For this reason, the nozzle head must be frequently washed to remove dirt, and it is not only cumbersome to wash the entire head, but also the surface treatment must be interrupted during washing. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a plasma surface processing apparatus for converting a processing gas into plasma and spraying the processing object on the object to be processed, and performing surface treatment of the object to be processed, in which the longitudinal direction is parallel to the horizontal direction. The nozzle tip comprises a head body which has a flat electrode at the bottom, forms a discharge space with the electrode, and converts the processing gas into plasma in the discharge space, a nozzle tip constituent member, and support means. The component member has a slit-shaped blowout opening connected to the discharge space, covers the lower surface of the head body, and detachably mounts and supports the head body, and a peripheral edge of the nozzle plate. and a lower frame, the nozzle tip constituting member so as to leave on the workpiece, said support means, detachable lower frame of the nozzle tip constituting member Characterized in that it support. As a result, even if dirt is attached around the air outlet, the nozzle tip constituent member can be easily removed from the head body, and only the nozzle tip constituent member is washed, for example, immersed in a chemical solution such as strong acid. Can do. Therefore, it is not necessary to bring the entire nozzle head including the head body and the tip constituent member to the cleaning process, and the maintenance can be facilitated. Further, if a spare nozzle tip component member is prepared and attached to the tip of the head body, the surface treatment can be performed without interruption even during maintenance.
[0006]
The tip of the head body is placed on the nozzle tip component member facing downward, and the support means supports the nozzle tip component member and thus the nozzle head separately on the object to be processed. It is desirable. Thus, a downward nozzle head can be configured. Further, the head main body can be set by simply placing it on the nozzle tip constituent member, and as a result, the nozzle tip constituent member can be taken away from the head main body simply by pulling up the head main body during maintenance.
[0007]
It is desirable that the support means is an exhaust duct that has a suction port that opens downward and surrounds the head body and the nozzle tip constituent member. Thereby, it is possible to prevent the exhaust gas composed of the processing gas and by-products after sprayed on the object to be processed from staying between the nozzle tip constituent member and the object to be processed, and smoothly discharge it. As a result, it can reduce that a nozzle tip constituent member gets dirty, and can reduce the frequency of maintenance. In addition, since the support means and the exhaust duct are made of a common member, the number of parts can be reduced.
It is preferable that a hook for hooking the lower frame of the nozzle tip constituting member is formed on the inner peripheral edge of the lower end portion of the exhaust duct.
[0008]
It is desirable that the support means has a frame shape surrounding the nozzle tip constituent member, a ridge protruding inward is formed at the periphery, and a step that is hooked on the ridge is formed in the lower frame. . As a result, the nozzle head can be reliably supported by hooking the lower frame of the nozzle tip constituent member onto the ridge and placing the head body on the nozzle plate . Further, the nozzle tip constituting member can be easily separated from the head body by pulling up and taking out the head body.
[0009]
Positioning convex portions are provided on one of the longitudinal ends of the head body and locations corresponding to the both ends of the support means, and positioning concave portions that are vertically fitted to the positioning convex portions are provided on the other side. It is desirable that the positioning convex portion and the positioning concave portion have a triangular shape having a corner at a central portion in the width direction orthogonal to the longitudinal direction and slopes on both sides of the corner . Thus, the nozzle head can be reliably positioned on the support means.
[0010]
As a reaction means, and the electrode has an electric field applying means for applying an electric field to the electrodes, the plasma process gas by spraying the workpiece from the outlet, formed on the surface of the object to be processed A plasma film forming apparatus for performing the above may be configured. In such a film forming apparatus, dirt is particularly easily attached around the outlet, but according to the present invention, maintenance for removing dirt can be easily performed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a plasma film forming apparatus M1 (surface treatment apparatus) according to the first embodiment of the present invention. The plasma film forming apparatus M1 includes a head unit 3 supported on a gantry (not shown), gas sources 1 and 2 and a power source 4 connected to the head unit 3. Below the head unit 3, a large-area plate-like substrate (object to be processed) W is sent along the direction indicated by the arrow a (from rear to front) by a conveying means (not shown). Of course, the base unit W may be fixed and the head unit 3 may be moved. The plasma film forming apparatus M1 forms a film A (FIG. 4) such as amorphous silicon (a-Si), silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO 2 ) or the like on the upper surface of the substrate W. Yes.
[0012]
The source gas source 1 (first process gas source) includes a source gas (first process gas, for example, silane (SiH 4 ) for a-Si or SiN, TEOS or TMOS for SiO 2 . ) Is stored. The excitation gas source 2 (second processing gas source) is excited by plasma to react with the raw materials to generate a film A (second processing gas, for example, hydrogen for a-Si, Nitrogen is stored for SiN and oxygen is stored for SiO 2 . The excitation gas is excited by plasma, but does not include a component that is formed into a film by itself by excitation.
[0013]
The pulse power supply 4 (electric field applying means) outputs a pulse voltage to the electrode 51 described later. It is desirable that the rise time and / or fall time of this pulse is 10 μs or less, the electric field strength is 1-1000 kV / cm, and the frequency is 0.5 kHz or more.
[0014]
The head unit 3 includes an outer casing 10 and a nozzle head 20 accommodated in the outer casing 10. The outer casing 10 has, for example, a front-rear semicircular wall 11 and left and right lower walls 12 that connect lower ends of the walls 11 and has a quadrangular shape in plan view. The outer casing 10 also serves as an exhaust duct. That is, as shown in FIGS. 4 to 7, the front and rear walls 11 and 12 of the outer casing 10 are hollow. The lower end portions of these hollow portions 10 b form suction ports 10 a that surround the outer periphery of the lower end of the nozzle head 20 by opening on the lower end surfaces of the walls 11 and 12. As shown in FIG. 1, horizontally long openings 11 b connected to the hollow portions 10 b are provided at the upper ends of the front and rear walls 11. Exhaust passages 13 extend from these upper end openings 11b. The exhaust passages 13 are connected to the vacuum pump 14 (exhaust means) after merging with each other.
[0015]
The nozzle head 20 has a substantially rectangular parallelepiped shape that is long to the left and right, and is housed and supported in the outer casing 10 so as to be surrounded by the front and rear walls 11 and 12. Details of this support structure will be described later.
[0016]
As shown in FIGS. 1 to 4, the nozzle head 20 is configured by vertically stacking a gas uniformizing unit 30 and an electrode unit 21. The gas from the gas sources 1 and 2 is introduced into the upper gas homogenizer 30. The gas homogenizing unit 30 makes the gas uniform in the longitudinal direction of the nozzle head 20 and supplies the gas to the lower electrode unit 21.
[0017]
More specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the gas homogenizer 30 is configured by laminating a plurality of steel plates 31 to 38 extending left and right. Three gas circulation regions 30F, 30M, and 30R are virtually set in the front and rear of the plates 31 to 38, that is, the entire gas uniformizing unit 30.
[0018]
As shown in FIG. 1, three gas plugs 32P are provided at the left end (one end) of the second-stage plate 32 so as to be arranged in the front-rear direction corresponding to the regions 30F, 30M, 30R. The source gas source 1 is connected to the gas plug 32P in the center source gas circulation region 30M via a source gas pipe 1a. The excitation gas source 2 is connected to the gas plugs 32P in the front and rear excitation gas flow regions 30F and 30R via the excitation gas pipe 2a. The excitation gas pipe 2a extends from the excitation gas source 2 in the form of a single pipe, which is branched into two and connected to the gas plugs 32P in the regions 30F and 30R.
[0019]
As shown in FIG. 2, a gas uniformizing path 30a is formed in each of the regions 30F, 30M, and 30R in the plates 32 to 38 from the second stage to the lowest stage. These gas homogenization paths 30a have the same configuration.
[0020]
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, an inlet port 32b to which the gas plug 32P is connected is formed at the left end of the second stage plate 32 as the gas homogenization path 30a of each region 30F, 30M, 30R. In addition, a deep inverted groove 32a extending from the port 32b to the left and right center of the plate 32 is formed so as to open to the lower surface. A pair of front and rear communication holes 33a and 33b connected to the inverted concave groove 32a are formed at the left and right central portions of the third-stage plate 33. The plate 34 in the fourth stage is connected to the communication hole 33a and extends to the right, the communication hole 34c extending from the terminal end (right end) of the groove 34a to the lower surface, and the communication hole 33b. A groove 34b extending in the direction and a communication hole 34d extending from the terminal end (left end) of the groove 34b to the lower surface are formed. The fifth-stage plate 35 includes a groove 35a that extends to the communication hole 34c and extends substantially over the entire length in the left-right longitudinal direction, a groove 35b that extends to the communication hole 34d and extends over the entire length of the left-right longitudinal direction, A large number of pores (pressure loss forming passages) 35c and 35d are formed extending from the grooves 35a and 35b to the lower surface and arranged at equal pitches on the left and right. The sixth-stage plate 36 has a wide groove (expansion chamber) 36a that extends to substantially the entire length in the left-right longitudinal direction, and extends from the groove 36a to the lower surface and is equidistant from side to side with the pores 35c, 35d. Thus, a large number of pores (pressure loss forming paths) 36b arranged in a staggered manner in two rows are formed. The seventh-stage plate 37 has a wide groove (expansion chamber) 37a that extends to the pore 36b and extends over substantially the entire length in the left-right longitudinal direction, and extends from the groove 37a to the lower surface and is staggered at equal pitches on the left and right. A large number of pores (pressure loss forming passages) 37b arranged in two rows are formed. The lowermost plate 38 is formed with a wide through hole (expansion chamber) 38a that is continuous with the pore 37b and extends over substantially the entire length in the left-right longitudinal direction. The through hole 38a constitutes the downstream end of the gas homogenization path 30a. As will be described later, the through hole 38a communicates with guide paths 27f, 27m, and 27r of the insulating plate 27 described later.
[0021]
The uppermost plate 31 accommodates a thin and long plate heater 31H for heating the gas homogenization path 30a in each of the regions 30F, 30M, and 30R so as to extend left and right. In the plates 32 to 38 from the second stage to the lowest stage, slits 30s are formed along the boundaries of the regions 30F, 30M, and 30R. As a result, the regions 30F, 30M, and 30R are thermally bordered.
1 and 2, reference numeral 39S is a bolt for connecting the uppermost plate and the second-stage plate 31, 32, and reference numeral 39L is a bolt for connecting the plates 32-38 from the second stage to the lowermost stage. is there.
[0022]
Next, the electrode part 21 of the nozzle head 20 will be described. As shown in FIGS. 4 to 6, the electrode portion 21 includes front and rear wall members 22, 23, an electrode unit 50 surrounded by the wall members 22, 23, and insulation covered on the electrode unit 50. A plate 27 and a nozzle tip constituting member 21A for closing the lower surfaces (tip surfaces) of the wall members 22 and 23 are provided.
The “head body” in the claims is constituted by the constituent members 22, 23, 27, 50 other than the nozzle tip constituent member 21 </ b> A of the electrode portion 21 and the gas uniformizing portion 40.
[0023]
As shown in FIGS. 4 and 6, the front and rear wall members 22 of the electrode portion 21 are made of metal such as stainless steel and extend long in the left and right directions. These wall members 22 are connected to the lowermost plate 38 of the gas uniformizing unit 30 by bolts 26A.
[0024]
As shown in FIGS. 5 and 6, the left and right wall members 23 of the electrode portion 21 are made of an insulating resin and are spanned between the left and right end portions of the wall member 22. As shown in FIGS. 1 and 5, a positioning convex portion 23 a having a lower edge forming an inverted triangular shape is provided on the outer surface of each wall member 23. On the other hand, positioning recesses 12 b that are recessed in an inverted triangle shape are formed on the upper end surfaces of the left and right low walls 12 of the outer casing 10. By positioning the positioning convex portion 23a on the positioning concave portion 12b, the nozzle head 20 is positioned and supported by the outer casing 10.
[0025]
As shown in FIGS. 1 to 3, the insulating plate 27 is made of ceramic (insulator), and is sandwiched from above and below by the lowermost plate 38 and the electrode unit 50 of the gas homogenizing unit 30. As shown in FIGS. 3 and 4, the insulating plate 27 is formed with three gas guiding paths 27f, 27m, and 27r extending substantially over the entire length in the left-right longitudinal direction so as to be separated from each other in the front-rear direction. The central source gas guide path 27m is continuous with the through hole 38a in the central region 30M of the plate 38 and vertically penetrates the insulating plate 27. The front side excitation gas guide path 27f is continuous with the through hole 38a of the front side region 30F, and tilts backward from the upper surface of the insulating plate 27 and reaches the lower surface of the plate 27. The rear excitation gas guide path 27r is continuous with the through hole 38a in the rear region 30R, and tilts forward from the upper surface of the insulating plate 27 to reach the lower surface of the plate 27.
[0026]
As shown in FIGS. 4 to 7, the electrode unit 50 includes four electrodes 51, 52 that are elongated in the left and right directions and are arranged in parallel in the front and rear directions, and have the electrodes 51, 52. A presser plate 53 sandwiched from the front and the rear and a holding plate 54 sandwiched from the left and right are provided. Of the four electrodes 51, 52, the middle two are electric field application electrodes 51, and the two front and rear ends are ground electrodes 52.
[0027]
That is, as shown in FIGS. 5 and 6, the power supply pins 40 are embedded in, for example, the left ends of the two inner electrodes 51. The head of the power supply pin 40 protrudes from the left holding plate 54. A power supply line 4 a is connected to the head of the power supply pin 40. The power supply line 4a passes between the upper surface of the left wall member 23 and the insulating plate 27 and is led out of the nozzle head 20 and connected to the pulse power source 4 (see FIG. 1).
[0028]
Similarly, as shown in FIG. 7, power supply pins 40 </ b> A are embedded in the right end portions of the two electrodes 52 at both the front and rear ends. The head of the power feed pin 40 </ b> A protrudes from the right holding plate 54. The ground wire 4b is connected to the head of the power feed pin 40A. The ground line 4b passes between the upper surface of the right wall member 23 and the insulating plate 27 and is drawn out of the nozzle head 20 and is grounded.
The electrodes 51 and 52 and the pulse power supply 4 constitute “reaction means” in the claims.
[0029]
Between the ground electrode 52 on the front side and the electric field application electrode 51 (a pair of electrodes), a gap 50f is formed that is continuous with the excitation gas guide path 27f on the front side of the insulating plate 27. A gap 50m is formed between the middle pair of electric field applying electrodes 51 and is connected to the central source gas guide path 27m. Between the rear ground electrode 52 and the electric field applying electrode 51 (a pair of electrodes), a gap 50r is formed which is continuous with the rear excited gas guiding path 27r.
The gas homogenization path 30a of the regions 30F, 30M, 30R of the gas homogenizer 30; the induction paths 27f, 27m, 27r of the insulating plate 27; and the gaps 50f, 50m, 50r between the electrodes 51, 52 The “processing gas passage” in the claims is configured.
[0030]
The holding plates 54 made of insulating resin are respectively addressed to both end surfaces of the four electrodes 51 and 52 in the longitudinal direction. Each holding plate 54 is provided with three plate-like spacers 55 made of insulating resin. The gaps 50f, 50m, and 50r are secured by inserting the plate-like spacers 55 between the electrodes 51 and 52.
[0031]
The pressing plates 53 made of an insulator are attached to the back surfaces of the front and rear ground electrodes 52 (the surface opposite to the side facing the electrode 51). A bolt 26 screwed from the wall member 22 is abutted against the back surface of the presser plate 53. Thus, the electrode unit 50 is accurately positioned and held.
As shown in FIGS. 4 and 5 to 7, a dielectric material such as ceramic is thermally sprayed on the side surface and the upper and lower surfaces facing the gaps 50 f and 50 r in the electrodes 51 and 52 made of a metal conductor. Thus, the solid dielectric layer 59 is coated. As the solid dielectric layer, instead of the sprayed film 59, a dielectric case for detachably storing the electrodes 51 and 52 may be used, and a resin such as tetrafluoroethylene attached to the electrodes 51 and 52 may be used. A sheet may be used.
[0032]
Next, the nozzle tip constituent member 21A disposed on the lower surface (tip surface) of the electrode portion 21 will be described. As shown in FIG. 4, the nozzle tip constituting member 21 </ b> A includes a rectangular frame-like lower frame 24 made of a metal such as stainless steel, and a rectangular nozzle plate 25 made of a ceramic (dielectric material, insulator) such as alumina. It is configured.
[0033]
As shown in FIGS. 4, 5, and 7, the periphery of the lower frame 24 has an inner flange 11 d (鍔) provided at the lower end edge of the inner peripheral surface of the front and rear walls 11 of the outer casing 10, and left and right The wall 12 is placed and supported so as to be hooked on an inner flange 12d (鍔) provided at the lower end edge of the inner peripheral surface of the wall 12. On the upper surface of the lower frame 24, wall members 22 before and after the electrode portion 21 are placed and supported.
[0034]
As shown in FIGS. 4 and 5, a step 24 a is formed on the inner peripheral edge of the lower frame 24. The step 24a is placed and supported so that the peripheral edge of the nozzle plate 25 is hooked. An electrode unit receiving portion 25 a is recessed on the upper surface of the nozzle plate 25. The electrode unit 50 is placed on and supported by the receiving portion 25a.
[0035]
As shown in FIGS. 4 and 7, the nozzle plate 25 is formed with three outlets 25f, 25m, and 25r penetrating from the concave portion 25a on the upper surface to the lower surface. These outlets 25f, 25m, and 25r extend in a slit shape on the left and right, and are arranged in parallel at equal intervals in the front and rear. A front gap 50f of the electrode unit 50 is connected to the front outlet 25f. A central gap 50m is connected to the central outlet 25m. A rear gap 50r is connected to the rear outlet 25r.
[0036]
The operation of the plasma film forming apparatus M1 configured as described above will be described.
The source gas from the source gas source 1 is introduced into the gas homogenization path 30a in the region 30M from the gas plug 32P at the center of the nozzle head 20 through the gas pipe 1a and is made uniform in the left-right longitudinal direction. After that, it passes through the central guide path 27 m and passes through the gap 50 m between the two electric field applying electrodes 51. As will be described later, a pulse electric field is applied to each electric field applying electrode 51, but no discharge occurs in the gap 50m, so that the source gas passes through the gap 50m without being converted into plasma. Therefore, it is possible to prevent the film or the like from becoming dirty on the opposing surfaces (surfaces where the gap 50 m is formed) between the electric field applying electrodes 51. Thereafter, the raw material gas is blown out from the blowout port 25m, and flows between the nozzle plate 25 and the base material W in two directions in the front-rear direction (see white arrows in FIG. 3).
[0037]
Simultaneously with the flow of the source gas, the excitation gas from the excitation gas source 2 is introduced into the gas homogenization path 30a in the regions 30F and 30R from the two plugs 32P before and after the nozzle head 20 via the gas pipe 2a. After being made uniform in the left-right longitudinal direction by these paths 30a, they are guided to the front and rear gaps 50f, 50r via the guide paths 27f, 27r.
[0038]
On the other hand, a pulse voltage from the pulse power supply 4 is applied between the electric field application electrode 51 and the ground electrode 52. As a result, glow discharge is generated in the gaps 50f and 50r between the electrodes 51 and 52, and the excitation gas is turned into plasma (excitation and activation). The excitation gas itself does not contain any components that adhere to and deposit on the surface of ceramic or the like due to excitation. Therefore, it is possible to prevent the surfaces of the electrodes 51 and 52 facing each other (the surfaces where the gaps 50f and 50r are formed) from being contaminated with a film or the like.
[0039]
Thereafter, the plasma-ized excitation gas is blown out from the front and rear outlets 25f and 25r, respectively. The source gas that has flowed over the substrate W is in contact with this plasma-ized excitation gas. As a result, a reaction of the raw material gas occurs to generate a reaction product p (FIG. 4), and the reaction product p hits the surface (upper surface) of the substrate W, thereby forming the desired film A uniformly. Can do. Thereafter, the excitation gas and the source gas flow toward the suction port 10a in a laminar flow that overlaps vertically. At this time, the excitation gas adheres to the nozzle plate 25 and the lower frame 24, that is, the lower surface (tip surface) of the nozzle tip constituent member 21A and prevents the reaction product p in the raw material gas from being touched. It is possible to prevent or suppress the 21A from being contaminated with a film or the like. This can greatly reduce the frequency of maintenance.
[0040]
Further, the excitation gas and the source gas are sucked from the suction port 10a of the outer casing 10 by the drive of the vacuum pump 14 and discharged. By adjusting the suction pressure of the vacuum pump 14 and the like, the above laminar flow state can be more reliably maintained, and the coating on the nozzle tip constituting member 21A can be reliably prevented.
[0041]
Even if dirt such as a film adheres to the nozzle tip constituent member 21A, when the nozzle head 20 is pulled up and out of the outer casing 10, only the nozzle tip constituent member 21A is attached to the outer casing 10 as shown in FIG. It is left behind in a state of being hooked on the inner flanges 11d and 12d. Thereby, the nozzle tip constituent member 21A can be removed very easily. Then, the nozzle tip constituting member 21A, that is, only the lower frame 24 and the nozzle plate 25 can be easily removed by soaking them in a chemical solution such as a strong acid. It is not necessary to take the entire nozzle head 20 to the cleaning process, and maintenance can be facilitated. On the other hand, if the spare nozzle tip constituent member 21A is attached to the nozzle head 20, the film forming process can be continued without interruption even during the above maintenance.
[0042]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals are given to the drawings for the same configurations as those of the above-described embodiments, and the description is simplified.
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the nozzle tip constituting member 21 </ b> A and the electrode 51 of the head main body cooperate to constitute a part of the “processing gas passage”.
More specifically, the nozzle plate 25 of the plasma film forming apparatus M2 according to the second embodiment is provided with only one outlet 25m at the center. On the upper surface of the nozzle plate 25, a recess 25 b is further provided in the central portion of the recess 25 a for the electrode unit 50. As a result, the gaps 20 f and 20 r as the “part of the processing gas passage” are formed between the lower surfaces of the two central electrodes 51 and the nozzle plate 25. The gap 20 f is continuous with the gap 50 f between the front electrodes 52 and 51 and is also continuous with the gap 50 m between the two central electrodes 51. The gap 20r is continuous with the gap 50r between the rear electrodes 51 and 52, and is also connected with the gap 50m between the two central electrodes 51.
[0043]
The excitation gas converted into plasma in the gaps 50f and 50r passes through the gaps 20f and 20r, and is blown out from the blowout port 25f while joining with the raw material gas from the central gap 50m and causing a reaction. At this time, since the excitation gas is interposed between the source gas and the edge of the outlet 25m, it is possible to prevent or suppress the formation of a film on the edge of the outlet 25m.
[0044]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, the lower frame 24 may be coupled to the wall members 22 and 23 via a simple attachment / detachment mechanism such as a bolt or a hook.
The positioning concave portion may be provided in the head main body, and the positioning convex portion may be provided in the support means. The reaction of the processing gas may take place before blowing out from the blowing outlet or after blowing out.
The present invention can be widely applied to a surface treatment apparatus for the purpose of surface treatment other than film formation (CVD) such as etching and surface modification. It can be applied without distinguishing between normal pressure environment and reduced pressure environment. As long as a processing gas that causes a chemical reaction for the surface treatment is blown from the nozzle head to the object to be processed, the present invention can be applied not only to the plasma surface processing apparatus but also to a thermal CVD apparatus.
The nozzle tip constituting member 21A may be covered on the head body such that the tip of the head body faces upward and the electrode unit receiving portion 25a is fitted into the power supply unit 50 of the head body. In that case, of course, the suction port 10a of the outer casing 10 is also directed upward. The nozzle head 20 may be fixed to the outer casing 10 with a simple attachment / detachment mechanism such as a bolt or a hook.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if dirt is attached around the outlet, the nozzle tip constituent member is easily removed from the head body, and only the nozzle tip constituent member is immersed in a chemical solution such as strong acid. It is not necessary to bring the entire nozzle head to the cleaning process, and maintenance can be facilitated. Further, if a spare nozzle tip component member is prepared and attached to the tip of the head body, the surface treatment can be performed without interruption even during maintenance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a plasma film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of a gas homogenizing portion of a nozzle head of the plasma film forming apparatus.
FIG. 3 is a front cross-sectional view along the longitudinal direction of the gas homogenizer.
FIG. 4 is a side sectional view of an electrode portion of the nozzle head.
5 is a front sectional view of the electrode portion of the nozzle head taken along line VV in FIG.
6 is a cross-sectional plan view of the electrode portion taken along line VI-VI in FIG. 5;
FIG. 7 is a bottom view of the nozzle head.
FIG. 8 is a side sectional view showing a state in which the head body of the nozzle head and the nozzle tip constituent member are separated during maintenance of the plasma film forming apparatus.
FIG. 9 is a side sectional view of an electrode part of a nozzle head in a plasma film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
M1, M2 Plasma deposition equipment (plasma surface treatment equipment)
W base material (object to be treated)
1, 2 Process gas source 4 Pulse power supply (electric field applying means)
10 Outer casing (support means, exhaust duct)
10a Suction port 11d, 12d Inner flange (鍔)
12b Positioning recess 20 Nozzle head 20f, 20r Clearance (processing gas passage)
21A Nozzle tip constituent member 23a Positioning convex portion
24 Lower frame
25 Nozzle plates 25f, 25m, 25r Outlet 30a Gas homogenization path (processing gas path)
51, 52 Electrode 50f, 50m, 50r Gap (Processing gas passage)

Claims (5)

処理ガスをプラズマ化して被処理体に吹き付け、上記被処理体の表面処理を行なうプラズマ表面処理装置であって、
長手方向を水平に向けた平行平板型の電極を下部に有し、上記電極によって放電空間を形成し、上記処理ガスを上記放電空間でプラズマ化するヘッド本体と、ノズル先端構成部材と、支持手段と、を備え、上記ノズル先端構成部材が、上記放電空間に連なるスリット状の吹き出し口を有して上記ヘッド本体の下面に被さり、かつ上記ヘッド本体を着脱自在に載せて支持する水平なノズルプレートと、上記ノズルプレートの周縁のロアフレームとを有し、上記ノズル先端構成部材が被処理体の上に離れるようにして、上記支持手段が、上記ノズル先端構成部材のロアフレームを着脱自在に支持することを特徴とするプラズマ表面処理装置
A plasma surface treatment apparatus that converts a treatment gas into plasma and sprays it on the object to be treated, and performs surface treatment of the object to be treated,
A head main body having a parallel plate type electrode at the bottom in a horizontal direction, forming a discharge space by the electrode, and converting the processing gas into plasma in the discharge space, a nozzle tip constituent member, and supporting means A horizontal nozzle plate , wherein the nozzle tip component member has a slit-shaped blowout opening connected to the discharge space, covers the lower surface of the head body, and detachably mounts and supports the head body And a lower frame on the periphery of the nozzle plate, and the support means detachably supports the lower frame of the nozzle tip constituent member so that the nozzle tip constituent member is separated from the object to be processed. A plasma surface treatment apparatus .
上記支持手段が、上記ノズル先端構成部材を囲む枠形状をなし、かつ周縁には内側に突出する鍔が形成され、上記ロアフレームには、上記鍔に引っ掛けられる段差が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ表面処理装置。The support means has a frame shape surrounding the nozzle tip constituent member, a flange protruding inward is formed at the periphery, and a step that is hooked by the flange is formed in the lower frame. The plasma surface treatment apparatus according to claim 1. 上記支持手段が、下方へ開口する吸い込み口を有して上記ヘッド本体及び上記ノズル先端構成部材を囲む排気ダクトであることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ表面処理装置。  3. The plasma surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the supporting means is an exhaust duct having a suction port that opens downward and surrounding the head body and the nozzle tip constituent member. 上記排気ダクトの下端部の内周縁に上記鍔が形成されていることを特徴とする請求項3に記載のプラズマ表面処理装置。  4. The plasma surface treatment apparatus according to claim 3, wherein the ridge is formed on an inner peripheral edge of a lower end portion of the exhaust duct. 上記ヘッド本体の上記長手方向の両端と、上記支持手段の上記両端に対応する箇所との一方に、位置決め凸部が設けられ、他方に、上記位置決め凸部と上下に嵌め合わされる位置決め凹部が設けられ、上記位置決め凸部及び位置決め凹部が、それぞれ上記長手方向と直交する幅方向の中央部に角を有し、上記角の両側に斜面を有する三角形状になっていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のプラズマ表面処理装置。  Positioning convex portions are provided on one of the longitudinal ends of the head body and locations corresponding to the both ends of the support means, and positioning concave portions that are vertically fitted to the positioning convex portions are provided on the other side. The positioning convex portion and the positioning concave portion each have a triangular shape having a corner at a central portion in the width direction perpendicular to the longitudinal direction and slopes on both sides of the corner. The plasma surface treatment apparatus according to any one of 1 to 4.
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