JP4494942B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
特許文献2には、リモート式プラズマ処理装置において、一対の電極間のプロセスガス通路に原料ガスを通すとともに片側の電極の内部に導入口を別途形成し、この導入口から酸素・窒素含有ガスを原料ガスに混入することが記載されている。
上掲特許文献2では、電極に酸素・窒素含有ガスを混入用の穴を形成してあるが、この穴の周辺で異常放電が起きるおそれがある。
本発明は、上記着想の下になされたものであり、プロセスガスを、プラズマ放電部を主部とするプロセスガス通路に通して吹出し、被処理物に当ててプラズマ処理を行なう装置であって、
前記プラズマ放電部を形成するための一対の電極と、これら電極を対向させ、間に前記プロセスガス通路が形成されるように保持する保持部とを有し、前記保持部には、雰囲気ガスに面する外面から延びて前記プロセスガス通路のプラズマ放電部より上流側の部分に連通する雰囲気導入路が形成され、前記プロセスガス通路におけるプロセスガスの流れによって雰囲気ガスが雰囲気導入路を経てプロセスガス通路に引き込まれるようになっており、前記一対の電極のうち少なくとも1の電極の対向面には、固体誘電体の板が設けられ、この固体誘電体板が、前記プロセスガス通路を画成するとともに前記電極よりプロセスガス通路の上流側へ突出し、この突出部分に前記雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通路が形成されていることを第1の特徴とする。
これによって、雰囲気ガスをプロセスガスに混入でき、プロセスガス源として雰囲気ガスと同成分を用意する必要がなく、混合機や流量計や電磁弁等の混合用装置も不要になり、設備の簡素化を図ることができる。また、プラズマ放電部より上流で混合を行なうことにより、雰囲気ガス成分をもプラズマ放電部においてプラズマ化できる。雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通部分は、プラズマ放電部より上流側に離れているので、この連通部分で異常放電が起きるおそれがない。
前記プラズマ放電部を形成するための一対の電極と、これら電極を対向させ、間に前記プロセスガス通路が形成されるように保持する保持部とを有し、前記保持部には、雰囲気ガスに面する外面から延びて前記プロセスガス通路のプラズマ放電部より下流側の部分に連通する雰囲気導入路が形成され、前記プロセスガス通路におけるプロセスガスの流れによって雰囲気ガスが雰囲気導入路を経てプロセスガス通路に引き込まれるようになっており、前記一対の電極のうち少なくとも1の電極の対向面には、固体誘電体の板が設けられ、この固体誘電体板が、前記プロセスガス通路を画成するとともに前記電極よりプロセスガス通路の下流側へ突出し、この突出部分に前記雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通路が形成されていることを第2の特徴とする。
これによって、雰囲気ガスをプラズマ化したプロセスガスに混入でき、プロセスガス源として雰囲気ガスと同成分を用意する必要がなく、混合機や流量計や電磁弁等の混合用装置も不要になり、設備の簡素化を図ることができる。また、雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通部分は、プラズマ放電部より下流側に離れているので、この連通部分で異常放電が起きるおそれがない。
これによって、雰囲気ガスを確実にプロセスガス通路に引き込ませることができる。
これによって、雰囲気ガスを確実にプロセスガス通路に引き込ませることができる。
図1は、例えばフィルム、ガラス、シリコンウェハ等を被処理物Wとし、この被処理物Wの表面改質等を行なうリモート式常圧プラズマ処理装置Aを示したものである。プラズマ処理装置Aは、ガス導入ユニット10と放電処理ユニット20とを備えている。
ガス導入ユニット10にはプロセスガス源2が接続されている。プロセスガス源2は、処理目的に応じたガスが貯えられている。この実施形態では、洗浄や表面改質用のプロセスガスとして窒素ガスが貯えられている。この窒素ガスが、ガス導入ユニット10内のガス均一化室11に送られて均一化され、後記プロセスガス通路20aに均一に導入されるようになっている。
放電処理ユニット20は、左右一対の電極31,31と、これら電極31,31を保持する保持部21を有している。電極31,31は、ステンレスやアルミ等の金属にて構成されている。図1及び図2に示すように、これら電極31,31は、断面四角形状をなして前後(図1の紙面直交方向)に延び、互いに左右に対向して配置されている。片側(図において左側)のホット電極31は、電源3に接続され、反対側(右側)のアース電極31は電気的に接地されている。
詳細な図示は省略するが、左右のフレーム22,22は、図1の紙面と直交する前後方向の両端部に通されたボルト締め付けによって互いに連結されている。
なお、ロアカバー23は、一体物に限られず、図6(a)に示すように、外側のロアカバー部材23Aと、内側(他方のロアカバーとの対向側)のロアカバー部材23Bとに分かれていてもよい。この場合、外側のロアカバー部材23Aは、合成樹脂にて構成する一方、内側のロアカバー部材23Bは、石英やアルミナ等の耐プラズマ性を有する絶縁材料にて構成するとよい。
なお、図6(a)に示すように、固体誘電体板33の下端部をロアカバー23の中途の高さに位置させてもよい。また、同図(b)に拡大して示すように、固体誘電体板33の下端面33bをプロセスガス通路20aの側を向く斜面にしてもよい。そして、ロアカバー23Bのプロセスガス通路20a形成面に固体誘電体板33の下端部を嵌める断面クサビ状の溝23cを形成し、この溝23cの斜面をなす下端面23dに固体誘電体板33の下端斜面33bを押し当て係止するようにしてもよい。これによって、固体誘電体板33をしっかり固定することができるとともに、電極31と固体誘電体板33の密着性を向上させることができ、これら電極31と固体誘電体板33どうしの間に隙間が形成されるのを確実に防止できる。これによって、電極31と固体誘電体板33の間にアークが発生するのを防止でき、パーティクルの発生を防止することができる。
図2に示すように、導孔25aは、フレーム22の前後方向に離れて3つ形成されているが、3つに限定されるものではなく、1つまたは2つでもよく、4つ以上でもよい。
なお、詰め部材40を設けず、開口部25dをそのまま外部に連通させてもよく、開口部25dを導孔25aと同径にしてもよい。
電源3からホット電極31に電圧供給を行なう。これによって、図3に示すように、一対の電極31,31間に常圧グロー放電が起き、プロセスガス通路20aの主部(背部に電極31が配置された部分)が、プラズマ放電部20b(図3の散点模様で示した部分)となる。
併行して、プロセスガス源2のプロセスガス(窒素)を、ガス導入部10を経てプロセスガス通路20aの上側通路部分20eに導入し、下方へ流す。このプロセスガスが雰囲気導入路25との連通部を通過するのに伴い、雰囲気導入路25と通路部分20eとの間に圧力差が生じ、雰囲気導入路25の雰囲気ガス(空気)が通路部分20e内に引き込まれる。特に、雰囲気導入路25の連通路25cが下に向かって斜めになっているので、プロセスガスが雰囲気導入路25に逆進入することがなく、雰囲気ガスの引き込みをスムーズかつ確実に行なうことができる。
雰囲気導入路25の開口部25dの詰め部材40を、透孔41の径が異なるものに付け替えることによって、雰囲気導入路25からプロセスガス通路20aへの混入空気量ひいては添加酸素量を調節することができる。
雰囲気導入路25の連通路25cは、プラズマ放電部20bより上流側に離れて位置されているので、この連通路25cの周辺で異常放電が起きるおそれがない。
図7に示すように、この第2実施形態のリモート式常圧プラズマ処理装置Bでは、雰囲気導入路27が、電極31より上側のフレーム22に代えて下側のロアプレート23に設けられている。雰囲気導入路27は、細孔状をなし、ロアプレート23の外側面から固体誘電体板33との当接面へまっすぐ水平に延び、更に、固体誘電体板33の貫通孔33cを貫通してプロセスガス通路20aのプラズマ放電部20bより下側(下流側)の通路部分20fに達している。固体誘電体板33の貫通孔33cは、雰囲気導入路27のプロセスガス通路部分20fへの連通路を構成している。
これによって、プラズマ放電部20bでプラズマ化されたプロセスガス(窒素)は、下側通路部分20fへ出た時、急膨張し、圧力が降下する。このため、雰囲気導入路27から雰囲気ガス(空気)を確実に引き込むことができる。ひいては、酸素を確実に添加でき、処理性能を確実に向上させることができる。
例えば、雰囲気導入路25,27は、左右何れか片側のフレーム22又はロアカバー23にだけ設けることにしてもよい。
第1実施形態において、雰囲気導入路25のプロセスガス通路への連通路は、斜めになっていなくてもよく、水平になっていてもよい。
第2実施形態において、固体誘電体板33の貫通孔33c(雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通路)をプロセスガス通路の下流側へ向かうように斜めにしてもよい。
また、第1実施形態において、プロセスガス通路20aにおける雰囲気導入路25との連通部より下流側を上流側より拡幅させてもよい。
プロセスガスは、窒素に限られず、処理目的に応じて種々のガス成分を用いることができる。処理目的は、表面改質に限られず、洗浄、エッチング、アッシング、成膜等の種々の処理内容を採用できる。
雰囲気ガスは、空気に限られず、不活性ガス等を用いることもできる。勿論、本発明は、プロセスガスの添加成分が雰囲気ガス成分と同じである場合に有効である。
A,B リモート式常圧プラズマ処理装置
20 放電処理ユニット
20a プロセスガス通路
20b プロセスガス通路のプラズマ放電部
20c 吹出し口
20e プラズマ放電部より上流側のプロセスガス通路部分
20f プラズマ放電部より下流側のプロセスガス通路部分
21 保持部
26a 連通路を形成する斜面
25 雰囲気導入路
25c 雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通路
27 雰囲気導入路
31 電極
33 固体誘電体板
33a 固体誘電体板の上端斜面(上流側の突出端面)
33c 固体誘電体板の貫通孔(雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通路)
40 詰め部材
41 透孔
Claims (6)
- プロセスガスを、プラズマ放電部を主部とするプロセスガス通路に通して吹出し、被処理物に当ててプラズマ処理を行なう装置であって、
前記プラズマ放電部を形成するための一対の電極と、
これら電極を対向させ、間に前記プロセスガス通路が形成されるように保持する保持部と
を有し、前記保持部には、雰囲気ガスに面する外面から延びて前記プロセスガス通路のプラズマ放電部より上流側の部分に連通する雰囲気導入路が形成され、
前記プロセスガス通路におけるプロセスガスの流れによって雰囲気ガスが雰囲気導入路を経てプロセスガス通路に引き込まれるようになっており、前記一対の電極のうち少なくとも1の電極の対向面には、固体誘電体の板が設けられ、この固体誘電体板が、前記プロセスガス通路を画成するとともに前記電極よりプロセスガス通路の上流側へ突出し、この突出部分に前記雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通路が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - プロセスガスを、プラズマ放電部を主部とするプロセスガス通路に通して吹出し、被処理物に当ててプラズマ処理を行なう装置であって、
前記プラズマ放電部を形成するための一対の電極と、
これら電極を対向させ、間に前記プロセスガス通路が形成されるように保持する保持部と
を有し、前記保持部には、雰囲気ガスに面する外面から延びて前記プロセスガス通路のプラズマ放電部より下流側の部分に連通する雰囲気導入路が形成され、
前記プロセスガス通路におけるプロセスガスの流れによって雰囲気ガスが雰囲気導入路を経てプロセスガス通路に引き込まれるようになっており、前記一対の電極のうち少なくとも1の電極の対向面には、固体誘電体の板が設けられ、この固体誘電体板が、前記プロセスガス通路を画成するとともに前記電極よりプロセスガス通路の下流側へ突出し、この突出部分に前記雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通路が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記雰囲気導入路が、前記プロセスガス通路の下流側へ向かって斜めに連なっていることを特徴とする請求項1又2に記載のプラズマ処理装置。
- プロセスガスを、プラズマ放電部を主部とするプロセスガス通路に通して吹出し、被処理物に当ててプラズマ処理を行なう装置であって、
前記プラズマ放電部を形成するための一対の電極と、
これら電極を対向させ、間に前記プロセスガス通路が形成されるように保持する保持部と
を有し、前記保持部には、雰囲気ガスに面する外面から延びて前記プロセスガス通路のプラズマ放電部より上流側の部分に連通する雰囲気導入路が形成され、
前記プロセスガス通路におけるプロセスガスの流れによって雰囲気ガスが雰囲気導入路を経てプロセスガス通路に引き込まれるようになっており、前記一対の電極のうち少なくとも1の電極の対向面には、固体誘電体の板が設けられ、この固体誘電体板が、前記プロセスガス通路を画成するとともに前記電極よりプロセスガス通路の上流側へ突出し、この突出端面が、前記プロセスガス通路の側を向く斜面をなし、一方、前記保持部には、この固体誘電体板の突出端面と略平行に対向する斜面が形成され、両斜面によって前記雰囲気導入路のプロセスガス通路への連通路が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記プロセスガス通路が、前記雰囲気導入路との連通部を境に下流側が上流側より拡開されていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記雰囲気導入路の保持部外面への開口部に、詰め部材が取り外し可能に設けられ、この詰め部材に外端面から奥端面へ貫通する透孔が形成されていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のプラズマ処理装置。
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