JP4499005B2

JP4499005B2 - Plasma processing equipment

Info

Publication number: JP4499005B2
Application number: JP2005263237A
Authority: JP
Inventors: 稔公武内; 節男中嶋
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2025-09-12
Also published as: JP2006128085A

Description

この発明は、プロセスガスを放電空間に導入し基板のプラズマ処理を行なうプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus for introducing a process gas into a discharge space and performing plasma processing on a substrate.

例えば特許文献１に記載のプラズマ処理装置は、電源に接続された電極と接地された電極を例えば上下に対向配置してある。各電極は、樹脂等の絶縁材料からなるホルダを介して金属製のフレームに収容されている。これら電極間に常圧のプラズマ放電空間を形成し、この放電空間に基板を配置してプラズマ処理を行なう。
特開２００４−２２８１３６号公報 For example, in the plasma processing apparatus described in Patent Document 1, an electrode connected to a power source and a grounded electrode are disposed so as to face each other, for example, vertically. Each electrode is accommodated in a metal frame through a holder made of an insulating material such as resin. An atmospheric pressure plasma discharge space is formed between these electrodes, and a substrate is placed in the discharge space to perform plasma treatment.
JP 2004-228136 A

上掲文献装置のホルダは、電極と金属フレームを絶縁するためのものであるが、確実な絶縁性を奏するようにするにはそれなりの材料や厚さにしなければならず、コストがかかる。 Although the holder of the above-mentioned literature apparatus is for insulating an electrode and a metal frame, it must be made of a certain material and thickness in order to achieve reliable insulation, and costs are increased.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、
プロセスガスを放電空間に導入してプラズマ処理を行なうプラズマ処理装置であって、
長手方向に沿う外面のうち前記放電空間を形成すべき面に固体誘電体板が設けられた電極と、
前記固体誘電体板の前記放電空間に面する面を露出させるようにして前記電極を囲んで収容する筐体と、を備え、
前記固体誘電体板の前記長手方向と直交する幅方向の両側部が、前記電極より前記幅方向に突出し、前記電極の前記放電空間形成面以外の前記外面すなわち前記放電空間形成面とは反対側の面及び前記幅方向の両側面と、前記固体誘電体板の前記幅方向の両側部の前記放電空間に面する面とは反対側の面と、前記筐体の内面とによって電極外空間が形成され、
この電極外空間が窒素ガスにて満たされていることを特徴とする。
これによって、樹脂等の絶縁部材に依らなくても電極と筐体との間の絶縁性を高めることができ、異常放電の発生を防止できる。また、電極を外側から温調することもできる。 The present invention has been made in view of the above circumstances,
A plasma processing apparatus for introducing a process gas into a discharge space to perform plasma processing,
An electrode provided with a solid dielectric plate on the surface of the outer surface along the longitudinal direction where the discharge space is to be formed;
A housing that encloses and accommodates the electrode so as to expose a surface of the solid dielectric plate that faces the discharge space; and
Both sides in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the solid dielectric plate protrude in the width direction from the electrode, and the outer surface of the electrode other than the discharge space forming surface, that is, the side opposite to the discharge space forming surface. And the both sides in the width direction, the surface opposite to the surface facing the discharge space on both sides in the width direction of the solid dielectric plate , and the inner surface of the housing Formed,
The space outside the electrode is filled with nitrogen gas.
Thereby, even if it does not depend on insulating members, such as resin, the insulation between an electrode and a housing | casing can be improved and generation | occurrence | production of abnormal discharge can be prevented. In addition, the temperature of the electrode can be controlled from the outside.

前記電極外空間には、窒素ガスの導入路と導出路が連ねられ、前記窒素ガスが前記電極外空間内を前記長手方向に流れることが望ましい。
これによって、プロセスガスが電極外空間に浸み込んできても窒素ガスと一緒に流通させて導出路から排出でき、電極外空間での異常放電を確実に防止できる。また、電極の外側からの温調効率を高めることができる。 It is desirable that a nitrogen gas introduction path and a discharge path are connected to the space outside the electrode, and the nitrogen gas flows in the longitudinal direction in the space outside the electrode.
As a result, even if the process gas penetrates into the space outside the electrode, it can be circulated together with the nitrogen gas and discharged from the lead-out path, and abnormal discharge in the space outside the electrode can be reliably prevented. Moreover, the temperature control efficiency from the outside of the electrode can be increased.

前記電極外空間内の窒素ガス圧が、放電空間のガス圧より高いことが望ましい。
これによって、プロセスガスが電極外空間に浸み込んで来るのを確実に防止でき、異常放電を一層確実に防止することができる。 It is desirable that the nitrogen gas pressure in the space outside the electrode is higher than the gas pressure in the discharge space.
As a result, it is possible to reliably prevent the process gas from permeating into the space outside the electrode, and it is possible to more reliably prevent abnormal discharge.

前記電極の内部に、該電極の温調のための電極内通路が形成され、この電極内通路に窒素ガスが通されることが望ましい。
これによって、電極を同じ媒体で内側と外側から温調できる。 It is desirable that an electrode internal passage for temperature control of the electrode is formed inside the electrode, and nitrogen gas is passed through the electrode internal passage.
Thus, the temperature of the electrode can be controlled from the inside and the outside with the same medium.

前記電極が、前記放電空間形成面を有する金属製の板と、この板の放電空間形成面とは逆側の面に設けられた角パイプとを有し、この角パイプの内部が、前記電極内通路となっていることが望ましい。
これによって、温調用の内部通路を有する電極を簡単かつ低コストで製造することができる。 The electrode includes a metal plate having the discharge space forming surface, and a square pipe provided on a surface opposite to the discharge space forming surface of the plate, and the inside of the square pipe is the electrode. It is desirable to be an internal passage.
Thereby, an electrode having an internal passage for temperature control can be manufactured easily and at low cost.

本発明は、略常圧（大気圧近傍）の圧力環境での常圧プラズマ処理に特に効果的である。ここで、略常圧とは、１．０１３×１０⁴〜５０．６６３×１０⁴Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａが好ましく、９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａがより好ましい。 The present invention is particularly effective for atmospheric pressure plasma treatment in a pressure environment of substantially normal pressure (near atmospheric pressure). Here, “substantially normal pressure” refers to a range of 1.013 × 10 ^{4 to} 50.663 × 10 ⁴ Pa, and considering the ease of pressure adjustment and the simplification of the apparatus configuration, 1.333 × 10 ⁴ to 10.664 × 10 ⁴ Pa is preferable, and 9.331 × 10 ^{4 to} 10.9797 × 10 ⁴ Pa is more preferable.

本発明によれば、電極と筐体との間の絶縁性を高めることができ、異常放電の発生を防止できるとともに、電極を外側から温調することも可能になる。 According to the present invention, it is possible to improve the insulation between the electrode and the housing, prevent the occurrence of abnormal discharge, and adjust the temperature of the electrode from the outside.

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、常圧プラズマ処理装置Ｍは、左右２つ（複数）の処理ヘッド１０Ｌ，１０Ｒ（プラズマ処理部）を有している。これら処理ヘッド１０Ｌ，１０Ｒの間には、狭い隙間１１が形成されている。隙間１１の厚さは、例えば１ｍｍ程度である。この隙間１１の上端部にプロセスガス源２が接続されている。隙間１１は、プロセスガスの導入路として提供されている。プロセスガスは、処理内容に応じたガス種が用いられる。例えば、エッチング処理では、ＣＦ_４等のフッ素系ガスを主成分とし、これに微量の水等を添加した混合ガス等が用いられる。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the atmospheric pressure plasma processing apparatus M has two (a plurality of) left and right processing heads 10L and 10R (plasma processing units). A narrow gap 11 is formed between the processing heads 10L and 10R. The thickness of the gap 11 is, for example, about 1 mm. A process gas source 2 is connected to the upper end of the gap 11. The gap 11 is provided as a process gas introduction path. As the process gas, a gas type corresponding to the processing content is used. For example, in the etching process, a mixed gas or the like containing a fluorine-based gas such as CF ₄ as a main component and a trace amount of water or the like added thereto is used.

２つの処理ヘッド１０Ｌ，１０Ｒの下方には、処理すべき基板Ｗが配置されるようになっている。これによって、処理ヘッド１０Ｌ，１０Ｒと基板Ｗとの間に、中央部から左右方向へ向かう処理通路１２が形成されるようになっている。処理通路１２の厚さ（ワーキングディスタンス）は、例えば１ｍｍ〜２ｍｍである。
基板Ｗまたはそれを設置するステージ（図示せず）は、電気的に接地され、後記印加電極３０に対する接地電極となる。 A substrate W to be processed is arranged below the two processing heads 10L and 10R. As a result, a processing path 12 is formed between the processing heads 10L, 10R and the substrate W from the central portion in the left-right direction. The thickness (working distance) of the processing passage 12 is, for example, 1 mm to 2 mm.
The substrate W or a stage (not shown) on which the substrate W is installed is electrically grounded and serves as a ground electrode for the application electrode 30 described later.

２つの処理ヘッド１０Ｌ，１０Ｒは、左右対称状をなしている。以下、特に断らない限り、左側の処理ヘッド１０Ｌについて説明する。
図１及び図２に示すように、処理ヘッド１０Ｌは、処理ヘッド本体としての筐体２０と、この筐体２０の内部に収容された電極３０とを備え、前後方向（図１の紙面と直交する方向、図２の左右方向）に長く延びている。 The two processing heads 10L and 10R are symmetrical. Hereinafter, the left processing head 10L will be described unless otherwise specified.
As shown in FIGS. 1 and 2, the processing head 10 </ b> L includes a housing 20 as a processing head main body and an electrode 30 accommodated in the housing 20, and is provided in the front-rear direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 1). Extending in the horizontal direction in FIG. 2).

筐体２０は、図示しない架台に支持された筐体本体２１と、この筐体本体２１の内周面に設けられた内張り部材４０とを有している。
筐体本体２１は、左右の壁２２と、前後の壁２３と、上板２５とを有し、底部が開放されている。この筐体本体２１の各構成部材２２，２３，２５は、ステンレス等の金属にて構成されている。筐体本体２１の左右方向の外幅は、例えば１００ｍ程度であり、前後方向の長さは、例えば２ｍ以上である。 The housing 20 includes a housing body 21 supported by a gantry (not shown) and a lining member 40 provided on the inner peripheral surface of the housing body 21.
The housing body 21 has left and right walls 22, front and rear walls 23, and an upper plate 25, and the bottom is open. Each component member 22, 23, 25 of the housing body 21 is made of metal such as stainless steel. The outer width of the housing body 21 in the left-right direction is, for example, about 100 m, and the length in the front-rear direction is, for example, 2 m or more.

内張り部材４０は、筐体本体２１の左右の壁２２の内側面に設けられた内壁部４２と、前後の壁２３の内側面に設けられた内壁部４３，４４と、上板２５の下面に設けられた天井部４５とを含んでいる。この内壁部材４０の各構成部材４２，４３，４４，４５は、樹脂などの絶縁性の材料にて構成されている。 The lining member 40 is provided on the inner wall portion 42 provided on the inner side surface of the left and right walls 22 of the housing main body 21, the inner wall portions 43 and 44 provided on the inner side surface of the front and rear walls 23, and the lower surface of the upper plate 25. The ceiling part 45 provided is included. Each of the constituent members 42, 43, 44, 45 of the inner wall member 40 is made of an insulating material such as resin.

筐体本体２１の下部には、アルミナや石英等のセラミックからなる固体誘電体の板５０が設けられている。固体誘電体板５０は、前後方向に長く延びる薄い平板状をなしており、その厚さは、例えば２ｍｍ程度であり、幅は、例えば６０ｍｍ程度であり、長さは、上記筐体２０とほぼ同じで２ｍ以上に及んでいる。この固体誘電体板５０によって筐体本体２１の底部が塞がれている。 A solid dielectric plate 50 made of ceramic such as alumina or quartz is provided at the lower portion of the housing body 21. The solid dielectric plate 50 has a thin flat plate shape extending long in the front-rear direction. The thickness is, for example, about 2 mm, the width is, for example, about 60 mm, and the length is substantially the same as that of the casing 20. The same is over 2m. The solid dielectric plate 50 closes the bottom of the housing body 21.

固体誘電体板５０は、次のようにして支持されている。
図１に示すように、固体誘電体板５０の幅方向の両端面は、下向きの斜面になっている。一方、筐体本体２１の左右の壁２２の下端部には、一対の板支持部材６１，６２がボルト締めにて固定されている。これら板支持部材６１，６２の下端部には、互いに向き合う方向に突出する板支持部６１ａ，６２ａがそれぞれ設けられている。板支持部６１ａ，６２ａの端面は、上向きの斜面になっている。これら板支持部６１ａ，６２ａの上向き斜端面（板支持面）の上に、固体誘電体板５０の下向き斜端面がそれぞれ当接されている。これによって、固体誘電体板５０が、両側の板支持部材６１，６２間に架け渡されるようにして支持されている。この支持状態で、固体誘電体板５０が長手方向に変位可能になっている。固体誘電体板５０の前端部又は後端部と筐体２０の内壁部４３又は４４との間には変位を許容するクリアランスが形成されている。 The solid dielectric plate 50 is supported as follows.
As shown in FIG. 1, both end surfaces in the width direction of the solid dielectric plate 50 are inclined downward. On the other hand, a pair of plate support members 61 and 62 are fixed to the lower ends of the left and right walls 22 of the housing body 21 by bolting. At the lower end portions of these plate support members 61 and 62, plate support portions 61a and 62a are provided that protrude in directions facing each other. The end surfaces of the plate support portions 61a and 62a are upward slopes. The downward inclined end surfaces of the solid dielectric plate 50 are in contact with the upward inclined end surfaces (plate supporting surfaces) of the plate support portions 61a and 62a. Thereby, the solid dielectric plate 50 is supported so as to be bridged between the plate support members 61 and 62 on both sides. In this supported state, the solid dielectric plate 50 can be displaced in the longitudinal direction. A clearance allowing displacement is formed between the front end portion or the rear end portion of the solid dielectric plate 50 and the inner wall portion 43 or 44 of the housing 20.

固体誘電体板５０の上面の左右両側部は、筐体本体２１の左右の壁２２の下端面に当接されている。図示は省略するが、この固体誘電体５０と壁２２の下端面の間には、シール部材（図示せず）が介在されている。 The left and right side portions of the upper surface of the solid dielectric plate 50 are in contact with the lower end surfaces of the left and right walls 22 of the housing body 21. Although not shown, a seal member (not shown) is interposed between the solid dielectric 50 and the lower end surface of the wall 22.

処理ヘッド１０Ｌの右側すなわち処理通路１２の上流部分の板支持部材６１は、筐体本体２１と同じ金属（例えばステンレス）にて構成されている。処理ヘッド１０Ｌの左側すなわち処理通路１２の下流部分の板支持部材６２は、樹脂にて構成されている。この板支持部材６２を構成する樹脂材料は、オゾンやＨＦ系ガス等の腐食性物質に対する耐腐食性の良好なものが望ましい。そのような樹脂として、テフロン（登録商標）系の樹脂が好適であり、ＰＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）がより好適である。ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）も好適である。樹脂製の板支持部材６２は、金属製の板支持部材６１より軟質であることは勿論、セラミック製の固体誘電体板５０よりも軟質になっている。 The plate support member 61 on the right side of the processing head 10L, that is, the upstream portion of the processing passage 12, is made of the same metal (for example, stainless steel) as the housing body 21. The plate support member 62 on the left side of the processing head 10L, that is, the downstream portion of the processing passage 12, is made of resin. The resin material constituting the plate support member 62 is preferably a material having good corrosion resistance against corrosive substances such as ozone and HF gas. As such a resin, a Teflon (registered trademark) resin is preferable, and PVDF (polyvinylidene fluoride) is more preferable. PEEK (polyetheretherketone) is also suitable. The resin plate support member 62 is softer than the metal plate support member 61 and of course is softer than the ceramic solid dielectric plate 50.

金属製の板支持部材６１の下面は、固体誘電体板５０の右側部及び基板Ｗと協働して、処理通路１２における後記放電空間１２ａより上流側の空間１２ｂを画成している。
耐腐食性樹脂製の板支持部材６２の下面は、固体誘電体板５０の左側部及び基板Ｗと協働して、処理通路１２における後記放電空間１２ａより下流側の空間１２ｃを画成している。 The lower surface of the metal plate support member 61 cooperates with the right side portion of the solid dielectric plate 50 and the substrate W to define a space 12b upstream of the later-described discharge space 12a in the processing passage 12.
The lower surface of the plate support member 62 made of corrosion-resistant resin cooperates with the left side portion of the solid dielectric plate 50 and the substrate W to define a space 12c downstream of the discharge space 12a described later in the processing passage 12. Yes.

次に、処理ヘッド１０Ｌ内の電極３０について説明する。
図１及び図２に示すように、電極３０は、アルミ等の金属にて構成され、断面四角形状をなして前後に長く延びている。この電極３０の長さは、約２ｍである。電極３０の上部には、リブ３３が設けられている。リブ３３の電極３０への固定手段は、ボルト（図示せず）等が用いられている。リブ３３は、電極３０と同方向に延び、電極３０を補強し撓みを防止している。リブ３３は、電極３０と同じ金属（ステンレス等）にて構成され、電極３０と電気的に一体になっている。図示は省略するが、リブ３３に給電ピンが突出され、この給電ピンから給電線が延び、電源に接続されている。これによって、電極３０への給電がなされるようになっている。この給電によって、電極３０とその下方の接地電極としての基板Ｗ等との間（処理通路１２の中央部分１２ａ）に常圧グロー放電プラズマが立ち、処理通路１２の中央部分１２ａが放電空間となるようになっている。電極３０の下面は、「放電空間形成面」となる。 Next, the electrode 30 in the processing head 10L will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the electrode 30 is made of a metal such as aluminum and has a square cross section and extends long in the front-rear direction. The length of the electrode 30 is about 2 m. A rib 33 is provided on the electrode 30. A bolt (not shown) or the like is used as means for fixing the rib 33 to the electrode 30. The rib 33 extends in the same direction as the electrode 30 and reinforces the electrode 30 to prevent bending. The rib 33 is made of the same metal (stainless steel or the like) as the electrode 30 and is electrically integrated with the electrode 30. Although illustration is omitted, a power supply pin protrudes from the rib 33, a power supply line extends from the power supply pin, and is connected to a power source. As a result, power is supplied to the electrode 30. By this power supply, atmospheric pressure glow discharge plasma is generated between the electrode 30 and the substrate W or the like as a ground electrode below the electrode 30 (the central portion 12a of the processing passage 12), and the central portion 12a of the processing passage 12 becomes a discharge space. It is like that. The lower surface of the electrode 30 becomes a “discharge space forming surface”.

電極３０（リブ３３を含む）の単位長さあたりの重さは、例えば３０〜６０ｇ／ｃｍである。この電極３０が、筐体２０内に収容されるとともに、固体誘電体板５０の上に非固定状態で単に載置されている。これにより、電極３０（リブ３３を含む）の全自重が、固体誘電体板５０に掛かっている。この電極３０の自重による押し当て力により、電極３０の平らな下面の全体が、固体誘電体板５０の平らな上面にぴったり押し当てられている。２ｍｍ厚のセラミック製の固体誘電体板５０は、この電極荷重に十分耐え得る強度を有している。 The weight per unit length of the electrode 30 (including the rib 33) is, for example, 30 to 60 g / cm. The electrode 30 is housed in the housing 20 and is simply placed on the solid dielectric plate 50 in an unfixed state. As a result, the entire weight of the electrode 30 (including the rib 33) is applied to the solid dielectric plate 50. The entire flat lower surface of the electrode 30 is pressed against the flat upper surface of the solid dielectric plate 50 by the pressing force due to the weight of the electrode 30. The 2 mm thick ceramic solid dielectric plate 50 has sufficient strength to withstand this electrode load.

電極３０の前端部は、筐体２０の前側の内壁部４３で位置決めされている。一方、電極３０の後端部と筐体２０の後側の内壁部４４との間にはクリアランスが形成されている。これによって、電極３０は、長手方向にフリーになっている。 The front end portion of the electrode 30 is positioned by the inner wall portion 43 on the front side of the housing 20. On the other hand, a clearance is formed between the rear end portion of the electrode 30 and the inner wall portion 44 on the rear side of the housing 20. Thereby, the electrode 30 is free in the longitudinal direction.

筐体２０の天井部４５には、絶縁樹脂からなる電極規制部材４６が垂設されている。電極規制部材４６の下面には、左右一対の電極規制部４６ａが下に突出するように設けられている。これら左右の電極規制部４６ａの間に、リブ３３の上端部が差し入れられている。これら電極規制部４６ａとリブ３３との間には、ある程度（例えば０．５ｍｍ程度）の遊びが設けられている。左右の電極規制部４６ａは、この遊びを許容しつつ、電極３０の左右方向の位置を規制している。 An electrode regulating member 46 made of an insulating resin is suspended from the ceiling 45 of the housing 20. On the lower surface of the electrode restricting member 46, a pair of left and right electrode restricting portions 46a are provided so as to protrude downward. The upper end of the rib 33 is inserted between the left and right electrode restricting portions 46a. A certain amount of play (for example, about 0.5 mm) is provided between the electrode restricting portion 46a and the rib 33. The left and right electrode restricting portions 46a restrict the position of the electrode 30 in the left and right direction while allowing this play.

電極３０の内部には、２条の通路３１，３２が形成されている。これら電極内通路３１，３２は、互いに左右に並べられ、電極３０の全長にわたって前後に延びている。一方の電極内通路３１の前側（図２において左側）の端部は、前側の内壁部４３と上板２５に形成された窒素導入路７１ａ及び窒素導入コネクタ７１ｃを介して、窒素供給管７１に接続されている。窒素供給管７１は、図示しない窒素ガス源に接続されている。窒素ガス源には、実質的に純正（不可避的不純物を含む）の窒素ガスが圧縮されて蓄えられている。電極内通路３１の後側の端部は、後側の内壁部４４に形成された連通路４４ａを介して、もう１つの電極内通路３２の後側の端部に連なっている。この電極内通路３２の前側の端部は、前側の内壁部４３と上板２５に形成された窒素導出路７２ａ及び窒素導出コネクタ７２ｃを介して、窒素回収路７２に接続されている。 Two passages 31 and 32 are formed inside the electrode 30. These in-electrode passages 31 and 32 are arranged on the left and right sides and extend back and forth over the entire length of the electrode 30. The front end (left side in FIG. 2) of one of the electrode internal passages 31 is connected to the nitrogen supply pipe 71 via a nitrogen introduction passage 71a and a nitrogen introduction connector 71c formed in the front inner wall 43 and the upper plate 25. It is connected. The nitrogen supply pipe 71 is connected to a nitrogen gas source (not shown). In the nitrogen gas source, substantially pure (including inevitable impurities) nitrogen gas is compressed and stored. The rear end portion of the electrode inner passage 31 is connected to the rear end portion of another electrode inner passage 32 through a communication passage 44 a formed in the rear inner wall portion 44. The front end of the electrode inner passage 32 is connected to the nitrogen recovery passage 72 through a nitrogen outlet passage 72a and a nitrogen outlet connector 72c formed in the front inner wall portion 43 and the upper plate 25.

筐体２０の内張り部材４０と電極３０との間には、２つの電極外空間１３，１４が画成されている。２つの電極外空間１３，１４は、電極３０（リブ３３を含む）及び電極規制部材４６を挟んで左右両側に分かれている。一方の電極外空間１３の前側の端部は、前側の内壁部４３と上板２５に形成された窒素導入路７３ａ及び窒素導入コネクタ７３ｃを介して、窒素供給管７３に接続されている。窒素供給管７３は、上記窒素ガス源に接続されている。電極外空間１３の後側の端部は、後側の内壁部４４に形成された連通路４４ｂを介して、もう１つの電極外空間１４の後側の端部に連なっている。この電極外空間１４の前側の端部は、前側の内壁部４３と上板２５に形成された窒素導出路７４ａ及び窒素導出コネクタ７４ｃを介して、窒素回収路７４に接続されている。 Two electrode outer spaces 13, 14 are defined between the lining member 40 of the housing 20 and the electrode 30. The two electrode outer spaces 13 and 14 are divided on both the left and right sides with the electrode 30 (including the rib 33) and the electrode restricting member 46 interposed therebetween. The front end of one electrode outer space 13 is connected to a nitrogen supply pipe 73 through a nitrogen introduction path 73 a and a nitrogen introduction connector 73 c formed in the front inner wall 43 and the upper plate 25. The nitrogen supply pipe 73 is connected to the nitrogen gas source. The rear end of the electrode outer space 13 is connected to the rear end of the other electrode outer space 14 through a communication path 44 b formed in the rear inner wall 44. The front end of the outer electrode space 14 is connected to the nitrogen recovery path 74 via a nitrogen outlet path 74a and a nitrogen outlet connector 74c formed in the front inner wall 43 and the upper plate 25.

上記構成のプラズマ処理装置Ｍによって基板Ｗをプラズマ処理する際は、処理ヘッド１０Ｌ，１０Ｒの下方に基板Ｗを配置するとともに、プロセスガス源２のＣＦ_４等を含むプロセスガスをガス導入路１１に送り込む。このプロセスガスは、ガス導入路１１を通って左右の処理通路１２に分流し、該処理通路１２の上流側部分１２ｂを経て、中央部分１２ａへ入ってくる。併行して、電源から電極３０に電圧供給する。これにより、処理通路１２の中央部分１２ａが、常圧のプラズマ放電空間になり、プロセスガスをプラズマ化できる。このプラズマ化されたプロセスガスが基板Ｗの表面に当たることにより、エッチング等のプラズマ処理を常圧下で行なうことができる。 When plasma processing is performed on the substrate W by the plasma processing apparatus M having the above-described configuration, the substrate W is disposed below the processing heads 10L and 10R, and a process gas including CF _{4 of the} process gas source 2 is supplied to the gas introduction path 11. Send it in. This process gas is divided into the left and right processing passages 12 through the gas introduction path 11, and enters the central portion 12a through the upstream portion 12b of the processing passage 12. In parallel, voltage is supplied to the electrode 30 from the power source. Thereby, the central portion 12a of the processing passage 12 becomes a normal-pressure plasma discharge space, and the process gas can be turned into plasma. When the plasma-processed process gas hits the surface of the substrate W, plasma processing such as etching can be performed under normal pressure.

この処理反応によってオゾンやＨＦ系ガス等の腐食性物質が発生する。この腐食性物質を含む処理済みのガスは、放電空間１２ａより下流側の通路空間１２ｃを通り、図示しない排気系によって排気される。ここで、下流側の通路空間１２ｃを画成する板支持部材６２は、耐腐食性であるので、上記腐食性物質に曝されても腐食を来たさないようにすることができる。これによって、コンタミネーションの発生を防止することができる。 This processing reaction generates corrosive substances such as ozone and HF gas. The treated gas containing the corrosive substance passes through the passage space 12c on the downstream side of the discharge space 12a and is exhausted by an exhaust system (not shown). Here, since the plate support member 62 that defines the downstream passage space 12c is corrosion resistant, it is possible to prevent corrosion even when exposed to the corrosive substance. Thereby, the occurrence of contamination can be prevented.

電極３０は、上記の放電によって熱を持ち、主に長手方向に膨張しようとする。この電極３０は、長手方向にフリーになっており、長手方向に自由熱膨張できるので、内部に筐体２０の拘束による熱応力が発生することがない。同様に、固体誘電体板５０も、長手方向に自由熱膨張でき、筐体２０による熱応力が生じることがない。しかも、電極３０が固体誘電体板５０の上に非固定状態で単に載せられているだけであるので、電極３０と固体誘電体板５０は互いに独立して熱膨張でき、互いの熱膨張差による熱応力を及ぼし合うことがない。したがって、電極３０は、長手方向にまっすぐ伸び変形するだけで撓み変形を来たすことがなく、固体誘電体板５０も撓まないようにすることができる。しかも、電極３０が自重で固体誘電体板５０にのし掛かっているので、電極３０の下面と固体誘電体板５０の上面との接触状態を常に維持することができる。これによって、電極３０と固体誘電体板５０の間に隙間が形成されるのを確実に防止することができる。この結果、電極３０と固体誘電体板５０の間にアーキングが発生するのを防止することができる。 The electrode 30 has heat by the above-described discharge, and tends to expand mainly in the longitudinal direction. Since this electrode 30 is free in the longitudinal direction and can be freely thermally expanded in the longitudinal direction, thermal stress due to restraint of the housing 20 does not occur inside. Similarly, the solid dielectric plate 50 can also be freely thermally expanded in the longitudinal direction, and no thermal stress is generated by the housing 20. Moreover, since the electrode 30 is simply placed on the solid dielectric plate 50 in a non-fixed state, the electrode 30 and the solid dielectric plate 50 can be thermally expanded independently of each other, and due to the difference in thermal expansion between each other. There is no thermal stress. Therefore, the electrode 30 does not bend and deform only by extending straight and deforming in the longitudinal direction, and the solid dielectric plate 50 can be prevented from bending. In addition, since the electrode 30 is applied to the solid dielectric plate 50 by its own weight, the contact state between the lower surface of the electrode 30 and the upper surface of the solid dielectric plate 50 can always be maintained. Thereby, it is possible to reliably prevent a gap from being formed between the electrode 30 and the solid dielectric plate 50. As a result, it is possible to prevent arcing between the electrode 30 and the solid dielectric plate 50.

上述のように、固体誘電体板５０は、電極３０との熱膨張差による熱応力を受けることがないのに加えて、左右両端部の支持機構と前後端面のクリアランスによって長手方向の変位を許容されているので、筐体２０等の拘束による熱応力を受けることもない。これによって、固体誘電体板５０が熱応力で割れるのを防止することができる。 As described above, the solid dielectric plate 50 is not subjected to thermal stress due to the difference in thermal expansion from the electrode 30, and is allowed to be displaced in the longitudinal direction by the support mechanisms at the left and right end portions and the clearance between the front and rear end surfaces. Therefore, it does not receive thermal stress due to restraint of the casing 20 or the like. Thereby, it is possible to prevent the solid dielectric plate 50 from being cracked by thermal stress.

上記プロセスガスの流通と併行して、上記窒素ガス源の純正窒素ガスを流通させる。この窒素ガスの一部は、窒素供給管７１、窒素導入コネクタ７１ｃ、窒素導入路７１ａを順次経て、電極３０内の一方の通路３１の前端部に導入される。そして、電極内通路３１を前端部から後端部へ流れる。次いで、連通路４４ａを経て、他方の電極内通路３２を後端部から前端部へ流れる。そして、窒素導出路７２ａから窒素導出コネクタ７２ｃを経て、窒素回収路７２へ送出される。これによって、電極３０を内部から冷却・温調することができる。しかも、電極３０の長手方向に沿って窒素が往復することになるので、電極３０の全体を偏り無く均一に冷却・温調でき、温度分布が形成されるのを防止できる。冷媒（温調媒体）として窒素を用いているので、漏電等を起こす心配が無い。 In parallel with the circulation of the process gas, pure nitrogen gas from the nitrogen gas source is circulated. Part of this nitrogen gas is introduced into the front end of one passage 31 in the electrode 30 through the nitrogen supply pipe 71, the nitrogen introduction connector 71c, and the nitrogen introduction path 71a in this order. Then, it flows through the in-electrode passage 31 from the front end portion to the rear end portion. Next, the other in-electrode passage 32 flows from the rear end portion to the front end portion via the communication passage 44a. Then, it is sent from the nitrogen outlet path 72a to the nitrogen recovery path 72 via the nitrogen outlet connector 72c. Thereby, the electrode 30 can be cooled and temperature-controlled from the inside. In addition, since the nitrogen reciprocates along the longitudinal direction of the electrode 30, the entire electrode 30 can be uniformly cooled and temperature-controlled without being biased, and a temperature distribution can be prevented from being formed. Since nitrogen is used as the refrigerant (temperature control medium), there is no risk of leakage.

更に、上記窒素ガス源の窒素ガスの他の一部は、窒素供給管７３、窒素導入コネクタ７３ｃ、窒素導入路７３ａを順次経て、電極３０の外側の通路１３の前端部に導入される。そして、電極外通路１３を前端部から後端部へ流れる。次いで、連通路４４ｂを経て、他方の電極外通路１４を後端部から前端部へ流れる。そして、窒素導出路７４ａから窒素導出コネクタ７４ｃを経て、窒素回収路７４へ送出される。これによって、電極３０を外側からも冷却・温調することができる。しかも、内部と同様に偏り無く均一に冷却・温調できる。これによって、電極３０の冷却・温調効率を向上できるとともに、電極３０の長さ方向は勿論、厚さ方向にも温度分布が形成されるのを防止することができる。 Further, another part of the nitrogen gas of the nitrogen gas source is introduced into the front end portion of the passage 13 outside the electrode 30 through the nitrogen supply pipe 73, the nitrogen introduction connector 73c, and the nitrogen introduction path 73a in this order. Then, it flows through the outer electrode passage 13 from the front end portion to the rear end portion. Next, the other electrode outer passage 14 flows from the rear end portion to the front end portion via the communication passage 44b. Then, it is sent from the nitrogen outlet path 74a to the nitrogen recovery path 74 via the nitrogen outlet connector 74c. Thereby, the electrode 30 can be cooled and temperature-controlled from the outside. In addition, as with the inside, it is possible to cool and adjust the temperature uniformly without bias. As a result, the cooling and temperature control efficiency of the electrode 30 can be improved, and the temperature distribution in the thickness direction as well as the length direction of the electrode 30 can be prevented.

金属製の筐体本体２１の内側には樹脂製の内張り部材４０が設けられているだけでなく、この内張り部材４０と電極３０との間に電極外空間１３，１４が形成されているので、電極３０と筐体本体２１との絶縁を確保することができる。加えて、空間１３，１４内は、純正の窒素ガスで満たされるようになっているので、絶縁性を一層高めることができる。これによって、電極３０と筐体本体２１の間で異常放電が起きるのを確実に防止することができる。
更には、電極３０と固体誘電体板５０の間に、万が一、隙間が形成されたとしても、そこに窒素ガスが入り込むことになって、アーキングの発生を防止することができる。 Since not only the resin lining member 40 is provided on the inner side of the metal casing body 21, but the electrode outer spaces 13 and 14 are formed between the lining member 40 and the electrode 30, Insulation between the electrode 30 and the housing body 21 can be ensured. In addition, since the spaces 13 and 14 are filled with pure nitrogen gas, the insulation can be further enhanced. Thereby, it is possible to reliably prevent abnormal discharge from occurring between the electrode 30 and the housing body 21.
Furthermore, even if a gap is formed between the electrode 30 and the solid dielectric plate 50, nitrogen gas will enter the gap, thereby preventing arcing.

しかも、上記窒素ガスに圧を与えることによって、電極外空間１３，１４をプロセスガス導入路１１及び処理通路１２より高圧にでき、プロセスガスが電極外空間１３，１４内に浸み込むのを確実に防止できる。これによって、電極３０と筐体本体２１の間の絶縁性を確実に維持でき、異常放電を一層確実に防止することができる。更に、窒素ガスは、上述した通り、一方の電極外空間１３を往路とし、他方の電極外空間１４を復路として流通しているので、たとえプロセスガスが電極外空間１３，１４内に浸み込んで来たとしても、上記の窒素ガスと一緒に速やかに排出することができる。これによって、電極３０と筐体本体２１の間の絶縁性を一層確実に維持でき、異常放電をより一層確実に防止することができる。 In addition, by applying pressure to the nitrogen gas, the electrode outer spaces 13 and 14 can be made higher than the process gas introduction passage 11 and the processing passage 12, and the process gas surely permeates into the electrode outer spaces 13 and 14. Can be prevented. Thereby, the insulation between the electrode 30 and the housing body 21 can be reliably maintained, and abnormal discharge can be prevented more reliably. Further, as described above, since the nitrogen gas flows through one electrode outer space 13 as an outward path and the other electrode outer space 14 as a return path, the process gas penetrates into the electrode outer spaces 13 and 14. Even if it comes in, it can discharge | emit quickly with said nitrogen gas. Thereby, the insulation between the electrode 30 and the housing body 21 can be more reliably maintained, and abnormal discharge can be prevented more reliably.

筐体本体２１は、金属にて構成され、断面門型をなしているので、撓みに対する剛性を確実に発揮することができ、長尺化が可能となる。
固体誘電体板５０は、平板状であり、形状が単純であるので、製造が容易であり、２ｍ以上にわたる長尺寸法にも容易に対応することができる。
固体誘電体板５０の下向き斜面をなす一端部に対する支持部材６１は、金属にて構成される一方、他端部に対する支持部材６２は、樹脂にて構成されているので、固体誘電体板５０や支持部材６１，６２等の寸法誤差があっても、固体誘電体板５０の下向き斜面部に無理な力が掛からないようにすることができる。これによって、セラミック製の固体誘電体板５０を装置Ｍに組み付け等する際、その下向き斜面部が破損するのを防止することができる。 Since the housing body 21 is made of metal and has a gate shape in cross section, the housing body 21 can surely exhibit rigidity against bending and can be elongated.
Since the solid dielectric plate 50 is flat and has a simple shape, the solid dielectric plate 50 is easy to manufacture and can easily cope with long dimensions of 2 m or more.
Since the support member 61 for the one end portion forming the downward slope of the solid dielectric plate 50 is made of metal, the support member 62 for the other end portion is made of resin, so the solid dielectric plate 50 or Even if there is a dimensional error of the support members 61, 62, etc., it is possible to prevent an excessive force from being applied to the downward slope portion of the solid dielectric plate 50. Accordingly, when the ceramic solid dielectric plate 50 is assembled to the device M, it is possible to prevent the downward slope portion from being damaged.

図３は、電極の他の態様を示したものである。
この電極８０は、断面四角形状をなす２本の金属製角パイプ８１，８２を平行に並べ、これら角パイプ８１，８２を金属製平板８３，８４にて上下から挟むことによって構成され、前後方向に長く延びている。上側の平板８３の上面には、金属製リブ８５が長手方向に沿って設けられている。この電極８０が、固体誘電体板５０（図示省略）上に単に載置され、下側の平板８４の放電空間形成面としての下面が、固体誘電体板５０の上面に当接される。 FIG. 3 shows another embodiment of the electrode.
The electrode 80 is formed by arranging two metal square pipes 81 and 82 having a quadrangular cross section in parallel, and sandwiching the square pipes 81 and 82 from above and below by metal flat plates 83 and 84, and in the front-rear direction. It extends for a long time. On the upper surface of the upper flat plate 83, metal ribs 85 are provided along the longitudinal direction. The electrode 80 is simply placed on the solid dielectric plate 50 (not shown), and the lower surface of the lower flat plate 84 as a discharge space forming surface is brought into contact with the upper surface of the solid dielectric plate 50.

角パイプ８１，８２は、市販のものを使用することができる。角パイプ８１，８２の内部空間は、窒素ガスを通す電極内通路として提供される。したがって、前述した実施形態の電極３０のように、２ｍに及ぶ電極内通路をざぐり加工等で開穿する必要がなく、コストの低廉化を図ることができる。 Commercially available square pipes 81 and 82 can be used. The internal space of the square pipes 81 and 82 is provided as an in-electrode passage through which nitrogen gas passes. Therefore, unlike the electrode 30 of the above-described embodiment, there is no need to open a 2-m passage in the electrode by spot machining or the like, and the cost can be reduced.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
筐体本体２１における処理通路１２の下流側の外側面に、テフロン（登録商標）等からなる耐腐食性のコーティングを施すことにしてもよい。
セラミック製の固体誘電体５０の破損を防止するとの観点からは、処理通路１２の下流側の板支持部材６２を金属にする一方、上流側の板支持部材６１を固体誘電体５０より軟質の樹脂等で構成してもよく、２つの部材６１，６２を共に固体誘電体５０より軟質の樹脂等で構成してもよい。
金属製の板支持部材６１は、筐体本体２１と一体になっていてもよい。
本発明は、上記実施形態のように基板を放電空間内に配置する所謂ダイレクト式のプラズマ処理に限られず、基板を放電空間の外部に配置し、これに向けてプラズマガスを吹付ける所謂リモート式のプラズマ処理にも適用できる。
本発明は、エッチング、成膜、表面改質等の種々のプラズマ処理に適用でき、常圧プロセスに限らず、減圧プロセスにも適用できる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
A corrosion-resistant coating made of Teflon (registered trademark) or the like may be applied to the outer surface of the housing body 21 on the downstream side of the processing passage 12.
From the viewpoint of preventing breakage of the ceramic solid dielectric 50, the plate support member 62 on the downstream side of the processing passage 12 is made of metal, while the plate support member 61 on the upstream side is a resin softer than the solid dielectric 50. The two members 61 and 62 may be both made of a softer resin than the solid dielectric 50.
The metal plate support member 61 may be integrated with the housing body 21.
The present invention is not limited to the so-called direct plasma processing in which the substrate is disposed in the discharge space as in the above-described embodiment, but the so-called remote method in which the substrate is disposed outside the discharge space and plasma gas is blown toward the substrate. It can also be applied to plasma processing.
The present invention can be applied to various plasma treatments such as etching, film formation, and surface modification, and can be applied not only to a normal pressure process but also to a pressure reduction process.

本発明は、例えば半導体製造における基板のプラズマ表面処理に利用可能である。 The present invention can be used, for example, for plasma surface treatment of a substrate in semiconductor manufacturing.

本発明の一実施形態に係る常圧プラズマ処理装置を示し、図２のI−I線に沿う正面断面図である。It is a front sectional view which shows the atmospheric pressure plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and follows the II line | wire of FIG. 図１のII−II線に沿う上記常圧プラズマ処理装置の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the said normal pressure plasma processing apparatus which follows the II-II line | wire of FIG. 上記常圧プラズマ処理装置の電極の変形態様を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the deformation | transformation aspect of the electrode of the said normal pressure plasma processing apparatus.

Explanation of symbols

Ｍプラズマ処理装置Ｍ
Ｗ基板
１０Ｌ，１０Ｒ処理ヘッド（プラズマ処理部）
１１プロセスガス導入路
１２処理通路
１２ａ放電空間
１２ｂ処理通路における放電空間の上流側に連なる空間
１２ｃ処理通路における放電空間の下流側に連なる空間
１３，１４電極外空間
２０筐体
３０電極
３１，３２電極内通路
４６ａ電極規制部
５０固体誘電体板
６１上流側の金属製板支持部材（上流部材）
６１ａ上流側の板支持部
６２下流側の樹脂製板支持部材（下流部材）
６２ａ下流側の板支持部
７３ａ窒素導入路
７４ａ窒素導出路 M Plasma processing equipment M
W substrate 10L, 10R processing head (plasma processing unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Process gas introduction path 12 Processing path 12a Discharge space 12b Space 12c connected to the upstream side of the discharge space in the processing path 13 and 14 Spaces 13 and 14 connected to the downstream side of the discharge space in the processing path 20 Housing 30 Electrode 31 and 32 Electrode Inner passage 46a Electrode restricting portion 50 Solid dielectric plate 61 Upstream metal plate support member (upstream member)
61a Upstream plate support 62 Downstream resin plate support member (downstream member)
62a Downstream plate support 73a Nitrogen introduction path 74a Nitrogen outlet path

Claims

A plasma processing apparatus for introducing a process gas into a discharge space to perform plasma processing,
An electrode provided with a solid dielectric plate on the surface of the outer surface along the longitudinal direction where the discharge space is to be formed;
A housing that encloses and accommodates the electrode so as to expose a surface of the solid dielectric plate that faces the discharge space; and
Both sides in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the solid dielectric plate protrude in the width direction from the electrode, and the outer surface of the electrode other than the discharge space forming surface, that is, the side opposite to the discharge space forming surface. And the both sides in the width direction, the surface opposite to the surface facing the discharge space on both sides in the width direction of the solid dielectric plate , and the inner surface of the housing Formed,
A plasma processing apparatus, wherein the space outside the electrode is filled with nitrogen gas.

2. The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein a nitrogen gas introduction path and a lead-out path are connected to the outside electrode space, and the nitrogen gas flows in the longitudinal direction in the outside electrode space.

The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a nitrogen gas pressure in the outer space of the electrode is higher than a gas pressure in the discharge space.

Inside the electrode, the electrode passage for temperature control of the electrode is formed, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that nitrogen gas to the electrode passage is passed Plasma processing equipment.

The electrode includes a metal plate having the discharge space forming surface, and a square pipe provided on a surface opposite to the discharge space forming surface of the plate, and the inside of the square pipe is the electrode. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the plasma processing apparatus is an inner passage.