KR20060064047A - Plasma processing method and apparatus - Google Patents

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KR20060064047A
KR20060064047A KR1020067000580A KR20067000580A KR20060064047A KR 20060064047 A KR20060064047 A KR 20060064047A KR 1020067000580 A KR1020067000580 A KR 1020067000580A KR 20067000580 A KR20067000580 A KR 20067000580A KR 20060064047 A KR20060064047 A KR 20060064047A
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KR1020067000580A
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마꼬또 고오즈마
히로미 고미야
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

[PROBLEMS] In a plasma processing, the range of a supply frequency to between electrodes is set such that a stable discharge and a high output efficiency can be achieved. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] In a plasma processing apparatus, there are provided a secondary coil (22b) of a transformer (22) that boosts a power supply voltage; and an electrode circuit (1) comprising a pair of electrodes (11, 12) opposed to each other. There is also provided a solid dielectric (13) on the opposing surface of at least one of the electrodes (11,12). The electrode circuit (1) constitutes an LC series resonant circuit comprising a leakage inductance of the secondary coil and a capacitance of the electrodes. The supply frequency to the electrode circuit (1) is set between the resonant frequency during non-discharging and the resonant frequency during a period when the spacing (10p) between the electrodes can be regarded as a conductor.

Description

플라즈마 처리 방법 및 장치{PLASMA PROCESSING METHOD AND APPARATUS}Plasma processing method and apparatus {PLASMA PROCESSING METHOD AND APPARATUS}

본 발명은, 예를 들어 대기압 근방의 압력(대략 상압) 환경에서 글로 방전 등에 의해 플라즈마를 형성하고, 반도체 기판 등의 피처리물을 표면 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for forming a plasma by glow discharge or the like in a pressure (approximately atmospheric pressure) environment near atmospheric pressure, for example, and for surface treating a target such as a semiconductor substrate.

대기압 근방의 압력의 처리 분위기에 있어서 플라즈마 처리하는 방법은 다양하게 제안되어 있다. 이러한 종류의 방법에서는, 한 쌍의 전극 사이에 전계를 인가하여 대기압 글로 방전을 일으키고 처리 가스를 플라즈마화한다. 이 플라즈마화한 처리 가스를 반도체 기판 등의 피처리물에 닿게 하여 성막이나 에칭 등의 표면 처리를 행한다. Various methods have been proposed for plasma treatment in a pressure-treated atmosphere near atmospheric pressure. In this type of method, an electric field is applied between a pair of electrodes to cause atmospheric glow discharge and plasma treatment of the processing gas. The plasma-processed processing gas is brought into contact with a to-be-processed object such as a semiconductor substrate to perform surface treatment such as film formation or etching.

예를 들어, 특허 문헌 ; 일본 특허 공개 평10-36537호 공보에 기재된 것은 한 쌍의 전극을 대향 배치하고, 적어도 한 쪽 전극의 대향면에 고체 유전체를 설치하고 있다. 그리고, 대기압 근방의 압력하에서 전극 사이에 펄스 전계를 인가하여 글로 방전 플라즈마를 형성한다. 안정된 플라즈마 처리를 위한 바람직한 펄스의 주파수는 0.5 ㎑ 내지 100 ㎑의 범위로 하고 있다. For example, patent documents; In Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-36537, a pair of electrodes are disposed to face each other, and a solid dielectric is provided on the opposite surface of at least one electrode. Then, a pulse electric field is applied between the electrodes under a pressure near atmospheric pressure to form a glow discharge plasma. The preferred pulse frequency for stable plasma treatment is in the range of 0.5 Hz to 100 Hz.

특허 문헌 ; 일본 특허 공개 제2001-284099호 공보에서는, 분위기 가스종에 따르지 않고 글로 방전할 수 있는 조건으로서, 전극에 피막된 유전체의 정전 용량 과 급전 주파수의 비를 1400 pF/(㎡·㎑) 이하로 하고 있다. Patent literature; In Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-284099, a condition in which a glow discharge is possible regardless of the atmosphere gas species is performed. The ratio of the capacitance and the feeding frequency of the dielectric film coated on the electrode is 1400 pF / (m 2 · ㎡) or less. have.

특허 문헌 ; 일본 특허 공개 평10-154598호 공보에서는, 전극간의 전계 강도를 0.1 내지 10 kV/mm, 주파수를 0.5 내지 100 ㎑ 등으로 정하고 있지만, 이들 수치는 인가 전계를 펄스파로 한 경우에 한정되며 정현파 등의 연속파에는 적용되지 않는다. Patent literature; In Japanese Patent Laid-Open No. 10-154598, the electric field strength between electrodes is set at 0.1 to 10 kV / mm, the frequency is set at 0.5 to 100 kHz, etc., but these values are limited to the case where the applied electric field is a pulse wave, and the like It does not apply to continuous waves.

전극간으로의 전계 인가용 전원은, 일반적으로 일차 전압을 트랜스로 승압하고, 승압 후의 이차 전압을 전극에 공급하도록 되어 있다. 예를 들어, 전극간 거리를 1 mm로 하였을 때의 피크간 전압(Vpp)이 5 kV 정도인 경우, 희박 가스 분위기에서밖에 글로 방전하지 않으며, 출력의 크기 자체도 충분하지 않다. 전극간 거리를 1 mm로 하였을 때의 피크간 전압(Vpp)을 10 내지 20 kV로 하면, 공기나 질소 등의 희박 가스 이외의 분위기에서도 글로 방전을 일으킬 수 있다. 주파수는 출력의 안정이 확보되는 수치(예를 들어, 10 ㎑)로 고정하고 있다. 그러나, 전력의 공급 효율이 낮아 충분한 출력을 얻을 수 없다. 또한, 피크간 전압(Vpp)이 20 kV를 넘으면 아크 방전으로 되어 버린다. In general, a power supply for applying an electric field between electrodes boosts a primary voltage with a transformer, and supplies a secondary voltage after boosting to an electrode. For example, when the peak-to-peak voltage (Vpp) when the distance between electrodes is 1 mm is about 5 kV, it only glows in a lean gas atmosphere, and the output itself is not sufficient. When the peak-to-peak voltage Vpp when the distance between electrodes is 1 mm is 10 to 20 kV, glow discharge can be caused even in an atmosphere other than lean gas such as air or nitrogen. The frequency is fixed at a numerical value (e.g., 10 Hz) to ensure the stability of the output. However, power supply efficiency is low and sufficient output cannot be obtained. When the peak-to-peak voltage Vpp exceeds 20 kV, arc discharge occurs.

상기한 종래 방법에서는, 대략 상압 환경에서 글로 방전을 일으키기 위한 주파수 등의 구체적인 수치 조건이 다양하게 제안되어 있지만, 그들 수치는 전계의 파형이나 처리 가스의 종류 등이 소정의 경우에만 의미를 이루는 것이며, 범용적이지 않다. 또한, 전원 장치의 출력 효율이 고려되어 있지 않아 손실이 커지는 경우가 있다. 전원으로부터의 전력 공급 효율과, 출력의 안정성, 또는 피처리물에 대한 높은 처리 능력을 확보할 수 있고, 게다가 범용적으로 적용할 수 있는 조건은 아직 확립되어 있지 않다. In the above conventional methods, various numerical values such as frequencies for generating a glow discharge in an approximately atmospheric pressure environment have been proposed in various ways, but these values mean only when the waveform of the electric field, the kind of the processing gas, etc. are predetermined. Not universal In addition, the output efficiency of the power supply device is not taken into account, so that the loss may increase. Power supply efficiency from a power supply, stability of output, or high processing capacity for an object to be processed can be ensured, and conditions that can be universally applied have not yet been established.

발명자는 상기 사정에 비추어 예의 연구 및 고찰을 행하였다. 즉, 한 쌍의 대향 전극으로 이루어지는 전극 구조는 전극간 공간의 임피던스와, 적어도 한 쪽 전극의 대향면에 설치된 고체 유전체의 캐패시턴스의 직렬 접속이라 생각할 수 있다. 또한, 일반적으로 전극 구조와 전원 사이에는 트랜스가 개재되고, 이 트랜스의 이차 코일에 핫측의 전극이 접속되어 있다. 트랜스에는 누설 인덕턴스가 있으므로, 이와 전극 구조에 의해 LC 직렬 공진 회로가 구성되어 있다고 볼 수 있다. 주지한 바와 같이, LC 직렬 공진 회로에 있어서는 공진 주파수로 전원을 구동하였을 때 출력을 최대로 할 수 있다. 한편, 상기 전극 구조에 있어서 고체 유전체의 캐패시턴스는 용이하게 구할 수 있지만, 전극간 공간의 임피던스는 플라즈마의 상태 등에 따라 변동하여, 이를 직접적으로 해석하는 것은 용이하지 않다. The inventors earnestly studied and considered in view of the above circumstances. That is, an electrode structure composed of a pair of opposing electrodes can be considered to be a series connection of the impedance of the interelectrode space and the capacitance of the solid dielectric provided on the opposing surface of at least one electrode. In general, a transformer is interposed between the electrode structure and the power supply, and a hot electrode is connected to the secondary coil of the transformer. Since the transformer has a leakage inductance, it can be said that the LC series resonant circuit is constituted by this and the electrode structure. As is known, in the LC series resonant circuit, the output can be maximized when the power source is driven at the resonant frequency. On the other hand, in the electrode structure, the capacitance of the solid dielectric can be easily obtained, but the impedance of the inter-electrode space varies depending on the state of the plasma or the like, and it is not easy to directly interpret it.

그런데, 방전되어 있지 않은 상태라면 전극간 공간의 임피던스도 일정하다. 이 때의 공진 주파수는 처리 가스의 유전율 등의 물성을 알면 계산으로 구할 수 있으며, 물론 실측으로도 용이하게 구할 수 있다. By the way, if it is not discharged, the impedance of the space between electrodes is also constant. At this time, the resonance frequency can be calculated by knowing the physical properties such as the permittivity of the processing gas, and of course, can be easily obtained by actual measurement.

방전하기 시작하면 전극간 공간의 임피던스가 저하될 것이라 생각되고, 공진 주파수가 비방전시보다도 작아진다. When discharge starts, it is considered that the impedance of the inter-electrode space is lowered, and the resonance frequency becomes smaller than during non-discharge.

또한, 글로 방전을 거쳐서 아크 방전 상태가 되면, 전극간 공간을 도체라 간주할 수 있으므로 전극 구조 전체의 임피던스가 고체 유전체의 캐패시턴스만큼이 된다고 생각할 수 있다. 이 때의 공진 주파수는, 계산으로 구할 수 있다. 또한, 전극간 공간을 도체로 치환한 등가 회로를 이용함으로써 측정도 가능하다. In addition, when the arc discharge occurs through the glow discharge, the inter-electrode space can be regarded as a conductor, so the impedance of the entire electrode structure can be considered to be as large as that of the solid dielectric. The resonance frequency at this time can be calculated by calculation. In addition, measurement can also be performed by using the equivalent circuit which substituted the space | interval between electrodes with a conductor.

이러한 연구 고찰의 결과, 이하의 지견을 얻었다. 즉, 전극에의 통전 주파수를, 비방전시의 공진 주파수와 전극간 공간을 도체라 간주하였을 때의 공진 주파수 사이의 범위 내로 하면, 안정적인 글로 방전을 얻을 수 있다. 그리고, 이 범위 내에 고출력이 가능한 주파수가 반드시 존재할 수 있다. As a result of these studies, the following findings were obtained. That is, stable glow discharge can be obtained by setting the energizing frequency to the electrode within the range between the resonance frequency at the time of non-discharge and the resonance frequency when the space between the electrodes is regarded as a conductor. In addition, a frequency capable of high output may be present within this range.

본 발명의 제1 특징은, 이러한 지견의 바탕으로 한 것으로, The 1st characteristic of this invention is based on this knowledge,

서로 대향하는 한 쌍의 전극(11, 12)과 인덕터(22b)를 포함하는 전극 회로(1)를 구비하고, 적어도 한 쪽 전극의 대향면에는 고체 유전체(13)가 설치된 플라즈마 처리 장치를 이용하여 상기 전극끼리의 사이의 공간(10p)에 처리 가스를 도입하는 동시에 상기 전극 회로(1)에 급전하여 플라즈마 처리를 행하는 방법이며, An electrode circuit 1 including a pair of electrodes 11 and 12 facing each other and an inductor 22b is provided, and at least one electrode is provided with a plasma processing apparatus provided with a solid dielectric 13 on an opposite surface thereof. The process gas is introduced into the space 10p between the said electrodes, and it feeds to the said electrode circuit 1, and performs a plasma process,

상기 처리시에 있어서의 전극 회로(1)로의 급전 주파수(fs)를, 비방전시에 있어서의 공진 주파수(fr1)(이하, 적절하게「제1 공진 주파수」라 함)와, 상기 전극간 공간을 도체라 간주할 수 있을 때에 있어서의 공진 주파수(fr2)(이하, 적절하게「제2 공진 주파수」라 함) 사이로 설정하는 데 있다. The power supply frequency fs to the electrode circuit 1 at the time of the process is the resonance frequency f r1 at the time of non-discharge (hereinafter referred to as "the first resonance frequency" suitably) and the space between the electrodes. Is set between the resonant frequencies f r2 (hereinafter referred to as "second resonant frequencies" as appropriate) when it can be regarded as a conductor.

또한, Also,

전원(21)으로부터의 급전에 의해 처리 가스를 플라즈마화하여 플라즈마 처리를 행하는 장치이며, A device for converting a processing gas into plasma by feeding power from the power source 21 to perform plasma processing,

서로 대향하여 사이에 처리 가스가 도입되는 공간(10p)을 형성하는 동시에 적어도 한 쪽 대향면에는 고체 유전체(13)가 설치된 한 쌍의 전극(11, 12)과 인덕터(22b)를 포함하여 상기 전원(21)으로부터 급전되는 전극 회로(1)와, The power supply may include a pair of electrodes 11 and 12 and an inductor 22b provided with a solid dielectric 13 on at least one opposing surface while forming a space 10p in which processing gases are introduced to face each other. The electrode circuit 1 fed from 21;

상기 전원(21)으로부터 상기 전극 회로(1)로의 급전 주파수(fs)를, 상기 전극간 공간(10p)의 비방전시에 있어서의 공진 주파수(fr1)와, 상기 전극간 공간(10p)을 도체라 간주할 수 있을 때에 있어서의 공진 주파수(fr2) 사이로 설정하는 주파수 설정부(23)를 구비한 데 있다. The power supply frequency fs from the power supply 21 to the electrode circuit 1, the resonance frequency f r1 at the time of non-discharge of the interelectrode space 10p, and the interelectrode space 10p are conductors. It is provided with the frequency setting part 23 set between the resonance frequencies f r2 when it can be considered.

이에 의해, 안정된 방전 상태를 얻을 수 있고, 게다가 고출력 효율이 되는 피크 주파수가 존재하는 주파수 범위를 범용적으로 설정할 수 있다. As a result, a stable discharge state can be obtained, and the frequency range in which the peak frequency at which the high output efficiency is present can be set universally.

여기서, 상기 전극간 공간(10p)에서 방전을 일으키면서 전극 회로(1)로의 급전 주파수(fs)를 상기 제1 공진 주파수(fr1)와 제2 공진 주파수(fr2) 사이에서 조절하여 전류가 피크가 되는 주파수(fPEAK)를 구하고, 이 피크 주파수(fPEAK) 또는 그 근방에 급전 주파수(fs)를 설정하여 처리를 실행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 고출력 효율을 확실하게 얻을 수 있다. Here, a current is generated by adjusting the feed frequency fs to the electrode circuit 1 between the first resonance frequency f r1 and the second resonance frequency f r2 while causing discharge in the interelectrode space 10p. It is preferable to determine the frequency f PEAK to be a peak and to set the feed frequency fs at or near the peak frequency f PEAK to execute the processing. Thereby, high output efficiency can be obtained reliably.

상기 한 쌍의 전극(11, 12)을, 처리 가스로 채워진 비방전시의 전극간 공간(10p)의 캐패시턴스 성분(Cp)과 고체 유전체(13)의 캐패시턴스 성분(Cd)의 직렬 접속으로 하여 상기 제1 공진 주파수(fr1)를 산출해도 좋다. 또한, 상기 한 쌍의 전극(11, 12)을, 고체 유전체(13)의 캐패시턴스 성분(Cd)만으로 하여 상기 제2 공진 주파수(fr2)를 산출해도 좋다. The pair of electrodes 11 and 12 are connected in series between the capacitance component Cp of the interelectrode space 10p filled with the processing gas and the capacitance component Cd of the solid dielectric 13. One resonant frequency f r1 may be calculated. The second resonance frequency f r2 may be calculated using only the pair of electrodes 11 and 12 as the capacitance component Cd of the solid dielectric 13.

상기 산출 대신에, 상기 전극 회로(1)에의 급전에 의해 방전이 일어나는 임계치 미만의 진폭의 전계를 전극간에 인가하는 동시에 이 급전 주파수를 조절하여, 전류가 피크가 되는 주파수를 상기 제1 공진 주파수(fr1)로 해도 좋다. 또한, 상기 한 쌍의 전극(11, 12)끼리를 고체 유전체(13)를 사이에 두고 접촉시켜 전극간 공간(10p)을 없앤 상태(도3의 우측의 회로도)에서 급전 주파수를 조절하여, 전류가 피크가 되는 주파수를 상기 제2 공진 주파수(fr2)로 해도 좋다. Instead of the calculation, an electric field having an amplitude less than a threshold value at which discharge occurs due to power supply to the electrode circuit 1 is applied between the electrodes, and the power supply frequency is adjusted so that the frequency at which the current peaks is defined as the first resonance frequency ( f r1 ). Further, the pair of electrodes 11 and 12 are brought into contact with each other with a solid dielectric 13 interposed therebetween to eliminate the inter-electrode space 10p (circuit diagram on the right in FIG. 3) to adjust the feed frequency, thereby providing a current. The frequency at which the peak becomes a peak may be the second resonant frequency f r2 .

상기 플라즈마 처리 장치가, 전원(21)으로부터의 전압을 트랜스(22)로 승압하여 상기 전극 회로(1)에 급전하도록 되어 있고, 상기 트랜스(22)의 누설 인덕턴스(L)에 의해 상기 인덕터를 구성하는 것이 바람직하다. The plasma processing apparatus is configured to boost the voltage from the power supply 21 to the transformer 22 to feed the electrode circuit 1, and constitute the inductor by the leakage inductance L of the transformer 22. It is desirable to.

상기 누설 인덕턴스(L)로 이루어지는 인덕터 및 상기 한 쌍의 전극(11, 12)으로 이루어지는 캐패시터에 실물의 인덕터(Lx, Ly) 또는 콘덴서(Cx, Cy)를 가함으로써 상기 전극 회로(1)를 구성해도 좋다. 이에 의해, 제1 및 제2 공진 주파수(fr1, fr2)를 조절할 수 있고, 나아가서는 처리시에 있어서의 급전 주파수(fs)의 설정 범위를 조절할 수 있다. The electrode circuit 1 is constituted by applying a real inductor Lx, Ly or a capacitor Cx, Cy to an inductor composed of the leakage inductance L and a capacitor composed of the pair of electrodes 11 and 12. You may also Thereby, the 1st and 2nd resonant frequencies f r1 and f r2 can be adjusted, and also the setting range of the feed frequency fs at the time of a process can be adjusted.

또한, 발명자들은 예의 연구한 결과, 방전시의 고유 진동 주파수에 대한 급전 주파수의 어긋남량과, 전력 효율 및 출력의 안정성 사이에 일정한 관계가 있는 것이 판명되었다. Further, the inventors have made a thorough study and found that there is a constant relationship between the amount of shift of the feed frequency with respect to the natural vibration frequency during discharge, the power efficiency and the stability of the output.

즉, 도12의 실선으로 나타낸 바와 같이 방전시에 있어서의(추정의) 고유 진동 주파수(f0)에 대한 급전 주파수(fs)의 어긋남이 플러스·마이너스 양방향으로 매우 큰 영역(R3)에서는 전력 공급 효율이 매우 낮고, 게다가 급전 주파수(fs)의 값에 대해 거의 변화되지 않고 플랫이 된다. 여기서, 전력 공급 효율의 지표로서 입력 전압(V)과 핫 전극(11)의 피크·투·피크 전압(Vpp)의 비(Vpp/V)를 이용하고 있다. 플랫 영역(R3)보다도 고유 진동 주파수(f0)에 가까운 측의 일정 영역(R2)에서는 고유 진동 주파수(f0)에 근접해 감에 따라서 Vpp/V가 커지도록 슬로프를 그린다. 영역(R2, R3)에서는 급전 주파수(fs)에 대해 Vpp/V가 거의 일의적으로 정해진다. 즉, Vpp/V가 시간적으로 변동하는 일은 없으며 안정되어 있다. That is, as shown by the solid line in Fig. 12, in the region R3 where the deviation of the feed frequency fs with respect to the natural vibration frequency f 0 at the time of discharge (estimated) is very large in both positive and negative directions. The efficiency is very low, and furthermore, it is flat with little change for the value of the feed frequency fs. Here, the ratio (Vpp / V) of the input voltage V and the peak-to-peak voltage Vpp of the hot electrode 11 is used as an index of power supply efficiency. In the constant region R2 on the side closer to the natural vibration frequency f 0 than the flat region R3, the slope is drawn such that Vpp / V increases as the natural vibration frequency f 0 approaches. In the regions R2 and R3, Vpp / V is almost uniquely determined with respect to the feed frequency fs. That is, Vpp / V does not fluctuate in time and is stable.

슬로프 영역(R2)보다도 고유 진동 주파수(f0)에 가까운 측의 일정 범위의 영역(R1)이 되면, Vpp/V가 시간의 경과와 함께 상승해 간다. 단, 그 상승도는 비교적 완만하며 제어 가능하다. 또한 고유 진동 주파수(f0)에 근접해져 고유 진동 주파수(f0)를 포함하는 일정 범위의 영역(R0)이 되면, Vpp/V가 순간적으로 급등하여 제어 불능이 된다. 도12의 파선은, 완만 변동 영역(R1)과 순간 변동 영역(R0)에 있어서의 방전 개시 직후의 Vpp/V를 나타낸 것이다. 이 Vpp/V는 고유 진동 주파수(f0)에 있어서 피크로 되어 있다. Slope area (R2) than when the area (R1) in a range closer to the natural frequency (f 0), go to increase with the passage of Vpp / V The time. However, the elevation is relatively gentle and controllable. Further, when the natural frequency area (R0) of a predetermined range including a (f 0) the natural frequency (f 0) becomes close to, the Vpp / V is the inability to control the momentary surge. The broken line in FIG. 12 shows Vpp / V immediately after the start of discharge in the slow fluctuation region R1 and the instantaneous fluctuation region R0. This Vpp / V is peaked at the natural vibration frequency f 0 .

고유 진동 주파수(f0)는 방전 상태에 따라 변동하여 특정이 곤란하지만, 기본적으로는 전극(11, 12)끼리의 사이의 인가 전압에 의존하는 것이라 생각할 수 있으므로 동일한 인가 전압에서의 실험 등에 의해 추정하는 것이 가능하다. The natural oscillation frequency f 0 varies depending on the discharge state and is difficult to specify. However, since the natural vibration frequency f 0 can be considered to depend on the applied voltage between the electrodes 11 and 12, it is estimated by experiment or the like at the same applied voltage. It is possible to do

본 발명의 제2 특징은 상기 지견을 기초로 하여 이루어진 것이며, The second feature of the present invention is based on the above findings,

한 쌍의 전극(11, 12)과 인덕터(22b)를 포함하는 LC 회로를 구성하는 전극 회로(1)에 급전함으로써 상기 전극끼리의 사이의 대략 상압의 공간(10p)에 전계를 인가하여 방전을 일으켜 플라즈마 처리를 행하는 방법이며, By supplying electric power to the electrode circuit 1 constituting the LC circuit including the pair of electrodes 11 and 12 and the inductor 22b, an electric field is applied to the space 10p at approximately normal pressure between the electrodes to discharge the electric charge. Is a method of causing plasma treatment,

상기 전극끼리의 사이의 대략 상압 공간(10p)에서의 방전시에 있어서의 상기 전극 회로(1), 즉 LC 회로의 고유 진동 주파수(f0)를 미리 추정하는 공정과, A step of preliminarily estimating the natural vibration frequency f 0 of the electrode circuit 1, that is, the LC circuit, at the time of discharge in the approximately normal pressure space 10p between the electrodes;

상기 LC 회로(1)로의 급전 주파수(fs)를, 상기 추정 고유 진동 주파수(f0)로부터 옮겨 설정하는 설정 공정과, A setting step of shifting and setting the feed frequency fs to the LC circuit 1 from the estimated natural vibration frequency f 0 ;

설정한 주파수(fs)로 급전함으로써 플라즈마 처리를 행하는 본처리 공정을 실행하는 데 있다. The main processing step of performing plasma processing by feeding power at the set frequency fs is performed.

이에 의해, 전력 효율을 높이면서 안정성을 확보 가능한 급전 주파수(fs)의 범위의 범용적인 설정 방법을 제공할 수 있다. Thereby, the general setting method of the range of the power supply frequency fs which can ensure stability while raising power efficiency can be provided.

이 제2 특징에 있어서, 분위기 가스는 헬륨이나 아르곤 등의 희박 가스라도 좋고, 공기나 질소 등의 희박 가스 이외의 가스라도 좋다. LC 회로(1)로의 급전 파형은 정현파나 방형파 등의 연속파라도 좋고, 펄스파 등의 간헐파라도 좋다. In this second aspect, the atmosphere gas may be a lean gas such as helium or argon, or a gas other than a lean gas such as air or nitrogen. The feed waveform to the LC circuit 1 may be a continuous wave such as a sine wave or a square wave or an intermittent wave such as a pulse wave.

여기서, 대략 상압(대기압 근방의 압력)이라 함은, 1.013 × 104 내지 50.663 × 104 Pa의 범위를 말하며, 압력 조정의 용이화나 장치 구성의 간편화를 고려하면, 바람직하게는 1.333 × 104 내지 10.664 × 104 pa이고, 보다 바람직하게는 9.331 × 104 내지 10.397 × 104 Pa이다. Here, the approximately normal pressure (pressure near atmospheric pressure) refers to the range of 1.013 × 10 4 to 50.663 × 10 4 Pa, and in consideration of ease of pressure adjustment and simplified device configuration, preferably 1.333 × 10 4 to 10.664 × 10 4 pa, more preferably 9.331 × 10 4 to 10.397 × 10 4 Pa.

상기 고유 진동 주파수(f0)의 추정 공정에서는, 상기 LC 회로(1)에 일시적으로 급전을 행한 후 상기 급전의 절단에 의해 상기 LC 회로(1)에 감쇠 진동을 발생시키고, 게다가 이 감쇠 진동의 초기에 있어서의 전극(11, 12)간으로의 인가 전압이 본처리 공정에 있어서의 설정 인가 전압과 대략 동등해지도록 하여 이 감쇠 진동의 초기의 주파수를 측정하고, 이 측정치를 상기 추정 고유 진동 주파수(f0)로 해도 좋다(도11 참조). 이에 의해, 방전시의 고유 진동 주파수를 확실하게 추정할 수 있다. 상기 일시적 급전은 간헐파라도 좋고, 연속파라도 좋다. 간헐파 급전의 경우, 간헐파의 각 파 요소의 오프에 의해 상기 급전 절단이 이루어지게 된다. 따라서, 간헐파 중 하나의 파 요소와 다음 파 요소 사이의 중지 기간 중에 상기 LC 회로에 생기는 감쇠 진동의 초기 주파수를 측정하면 된다. 중지 기간은 감쇠가 충분히 수렴되는 길이인 것이 바람직하다. 연속파 급전의 경우, 이 연속파를 오프하고 그 후의 감쇠 진동의 초기 주파수를 측정하면 된다. 상기 간헐파의 각 파 요소 또는 연속파의 파형은 다양하게 선택할 수 있으며, 예를 들어 방형파라도 좋고, 정현파라도 좋고, 삼각파라도 좋다. 간헐파는 펄스파라도 좋다. In the step of estimating the natural vibration frequency f 0 , after the power supply is temporarily supplied to the LC circuit 1, attenuation vibration is generated in the LC circuit 1 by cutting the power supply. The voltage applied to the electrodes 11 and 12 in the initial stage is approximately equal to the set applied voltage in the present processing step so that the initial frequency of the damping vibration is measured, and the measured natural vibration frequency is measured. (f 0 ) may be used (see FIG. 11). Thereby, the natural vibration frequency at the time of discharge can be estimated reliably. The temporary feeding may be an intermittent wave or a continuous wave. In the case of intermittent wave feeding, the power cut is made by turning off each wave element of the intermittent wave. Therefore, it is only necessary to measure the initial frequency of the attenuation oscillation occurring in the LC circuit during the pause period between one wave element of the intermittent wave and the next wave element. The pause period is preferably a length at which the attenuation sufficiently converges. In the case of continuous wave feeding, the continuous wave may be turned off and the initial frequency of the attenuation vibration thereafter may be measured. The waveform of each wave component or continuous wave of the said intermittent wave can be variously selected, for example, square wave, sine wave, or triangular wave may be sufficient. The intermittent wave may be a pulse wave.

또한, 상기 추정 공정에 있어서 상기 전극 사이로의 인가 전압이 본처리 공정에 있어서의 설정 인가 전압과 대략 동등해지도록 하면서 급전 주파수를 스위프하여 입출력비가 극대가 되는 점에 있어서의 주파수를 구하고, 이를 상기 추정 고유 진동 주파수(f0)로 하는 것으로 해도 좋다. Further, in the estimation step, the frequency at the point where the input / output ratio is maximized by sweeping the feed frequency while making the applied voltage between the electrodes approximately equal to the set applied voltage in the present processing step is obtained. It may be as in the natural frequency (f 0).

상기 설정 공정에 있어서, 급전 주파수(fs)는 적어도 상기 추정 고유 진동 주파수(f0)의 주변에 있어서의 입출력비가 순간적으로 변동하는 영역(R0)으로부터 옮겨 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 출력이 폭주하는 것을 방지할 수 있다. 출력의 안정성의 면으로부터는 상기 추정 고유 진동 주파수(f0)의 주변에 있어서의 입출력비가 시간적으로 변동하는 영역, 즉 상기 순간 변동 영역(R0) 뿐만 아니라 완만한 변동 영역(R1)으로부터도 옮겨 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 입출력비가 시간적으로 안정적인 영역(R2, R3)에 설정하는 것이 바람직하다. 단, 단시간의 처리인 경우에는 상기 완만 변동 영역(R1)에 설정할 수 있다. In the setting step, the feed frequency fs is preferably set at least from the region R0 at which the input / output ratio at the periphery of the estimated natural vibration frequency f 0 changes instantaneously. This can prevent the output from congestion. From the standpoint of the stability of the output, the input / output ratio around the estimated natural oscillation frequency f 0 is shifted and set not only in the region in which the input / output ratio fluctuates in time, that is, the instantaneous variation region R0, but also in the gentle variation region R1. It is desirable to. In other words, it is preferable to set the input / output ratio in the regions R2 and R3 that are stable in time. However, in the case of a short time process, it can set to the said gentle fluctuation area | region R1.

보다 바람직하게는, 상기 본처리 공정에 있어서 급전 주파수(fs)를, 입출력비가 시간적으로 안정적이고 또한 급전 주파수(fs)에 따라서 증감하는 슬로프 영역(R2)에 설정한다. 더욱 바람직하게는, 급전 주파수(fs)를, 입출력비가 시간적으로 안정적인 영역(R2, R3)에 있어서의 시간적으로 변동하는 영역(R0, R1)과의 경계, 즉 슬로프 영역(R2)과 완만 변동 영역(R1)의 경계에 설정한다. 이에 의해, 출력의 안정을 확보할 수 있는 동시에 전력 효율을 높게 할 수 있다. More preferably, in this main processing step, the feed frequency fs is set in the slope region R2 in which the input / output ratio is stable in time and increases or decreases according to the feed frequency fs. More preferably, the feed frequency fs is a boundary between the time-varying regions R0 and R1 in the regions R2 and R3 where the input / output ratio is stable in time, that is, the slope region R2 and the gentle fluctuation region. Set at the boundary of (R1). Thereby, the stability of an output can be ensured and power efficiency can be made high.

상기 LC 회로(1)에의 급전이, 인버터(21a)의 출력 전압을 트랜스(22)로 승압함으로써 이루어지도록 되어 있고, 상기 트랜스(22)가 상기 LC 회로(1)의 인덕터 성분(22b)을 구성하고 있는 것이 바람직하다. Power supply to the LC circuit 1 is performed by boosting the output voltage of the inverter 21a with the transformer 22, and the transformer 22 constitutes the inductor component 22b of the LC circuit 1. It is desirable to do it.

또한, 직류를 인버터(21a)에서 교류로 변환하고, 또한 트랜스(22)에서 승압함으로써 상기 LC 회로(1)로 급전되도록 되어 있는 경우에는, In addition, when the direct current is converted into the alternating current from the inverter 21a and the voltage is boosted by the transformer 22 to feed the LC circuit 1,

상기 전극(11, 12)간의 피크간 전압(Vpp)과, 상기 직류 입력 전압(V)의 비(Vpp/V)를 가져 상기「입출력비」로 하고, 이를 상기 추정 공정 또는 설정 공정을 실행할 때의 파라미터로서 이용하면 좋다. When the peak-to-peak voltage (Vpp) between the electrodes (11, 12) and the direct current input voltage (V) ratio (Vpp / V) is taken as the "input and output ratio", and when performing the estimation process or the setting process It may be used as a parameter of.

도12에 도시한 바와 같이, 발명자들의 실험에 따르면 급전 주파수(fs)의 어긋남이 추정 고유 진동 주파수(f0)의 ± 약 25 % 내의 범위(fs = 0.75f0 내지 1.25f0)가 순간적 변동 영역(R0)이고, ± 약 25 % 내지 ± 약 50 %의 범위(fs = 0.5f0 내지 0.75f0, 1.25f0 내지 1.5f0)가 완만 변동 영역(R1)이고, ± 약 50 % 내지 ± 약 80 %의 범위(fs = 0.2f0 내지 0.5f0, 1.5f0 내지 1.8f0)가 입출력비가 안정적인 슬로프 영역(R2)이고, ± 약 80 % 이상의 범위(fs ≤ 0.2f0, fs ≥ 1.8f0)가 플랫 영역(R3)이었다. 따라서, 상기 본처리 공정에서 적어도 출력의 폭주를 방지하기 위해서는, 설정 공정에 있어서 급전 주파수(fs)를 추정 고유 진동 주파수(f0)의 ± 약 25 % 이상 옮겨 설정한다. 안정성을 확실하게 확보하기 위해서는, 추정 고유 진동 주파수(f0)의 ± 약 50 % 이상 옮겨 설정하는 것이 바람직하다. 안정적이고 또한 전력 효율도 양호하게 하기 위해서는, 추정 고유 진동 주파수(f0)의 ± 약 50 %(fs = 0.5f0, 1.5f0)로 설정하는 것이 바람직하다. As shown in Fig. 12, according to the experiments of the inventors, the deviation of the feed frequency fs is instantaneously fluctuated within a range of about 25% of the estimated natural vibration frequency f 0 (fs = 0.75f 0 to 1.25f 0 ). Region R0, and the range of ± about 25% to ± 50% (fs = 0.5f 0 to 0.75f 0 , 1.25f 0 to 1.5f 0 ) is the gentle fluctuation region R1, and ± about 50% to ± 80% of range (fs = 0.2f 0 To 0.5f 0 , 1.5f 0 to 1.8f 0 ) are the slope region R2 with stable input / output ratio, and the range (fs ≤ 0.2f 0 , fs ≥ 1.8f 0 ) of ± about 80% or more was the flat region R3. . Therefore, in order to prevent at least the output of the congestion in the present process, it will be moved ± set at least about 25% of the estimated natural frequency (f 0) to the power supply frequency (fs) in the setting step. In order to reliably ensure the reliability, it is preferable to set ± move at least about 50% of the estimated natural frequency (f 0). In order to ensure stable and good power efficiency, it is preferable to set it to ± about 50% (fs = 0.5f 0 , 1.5f 0 ) of the estimated natural vibration frequency f 0 .

추정 고유 진동 주파수(f0) 대신에 입출력비(예를 들어 Vpp/V)를 기준으로 하여, 처리시에 있어서의 급전 주파수(fs)를 설정하는 것으로 해도 좋다. 예를 들어, 상기 전극(11, 12)간으로의 인가 전압을 대략 상압 하에서의 처리시에 있어서의 설정 인가 전압과 동등하게 한 후에 급전 주파수(fs)를 스위프하여, 급전 주파수(fs)와 입출력비와의 관계를 미리 구해 두는 예비 공정과, 처리시에 있어서의 급전 주파수(fs)를 상기 입출력비가 그 극대치에 대해 소정 %(예를 들어 약 70 %) 이하가 되는 범위로 설정하는 설정 공정과, 설정한 주파수(fs)로 급전함으로써 플라즈마 처리를 행하는 본처리 공정을 실행하는 것으로 해도 좋다. 이에 의해, 적어도 순간 변동 영역(R0)을 피할 수 있다. Instead of the estimated natural vibration frequency f 0 , the power supply frequency fs at the time of processing may be set based on the input / output ratio (for example, Vpp / V). For example, after making the applied voltage between the electrodes 11 and 12 equal to the set applied voltage at the time of processing under the normal pressure, the feed frequency fs is swept, so that the feed frequency fs and the input / output ratio A preliminary step of preliminarily obtaining a relationship with the step, a setting step of setting the feed frequency (fs) at the time of processing in a range such that the input / output ratio is less than or equal to a predetermined percentage (for example, about 70%) with respect to the maximum value thereof; The main processing step of performing plasma processing may be performed by feeding power at the set frequency fs. Thereby, at least instantaneous fluctuation area | region R0 can be avoided.

본 발명은 코로나 방전 등이 아닌, 글로 방전에 의한 플라즈마 처리를 행하는 것이므로, 전극은 평등 전계를 형성하는 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 전극(또는 유전체)이 방전하는 부분은 면 형상인 것이 바람직하다(이하, 이 면 형상 부분을「방전면」이라 함). 또한, 한 쌍의 전극간의 거리는 대략 일정(한 쌍의 전극의 방전면끼리가 평행)한 것이 바람직하다. 이에 의해, 전계 집중에 의한 아크 방전을 방지할 수 있는 동시에, 균일한 글로 방전을 발생시킬 수 있다. 방전면끼리의 사이의 거리는, 0.5 mm 이상, 20 mm 이하가 바람직하고, 1 mm 이상 7 mm 이하가 보다 바람직하다. 방전면은 곡면이라도 좋지만, 곡률 반경은 큰 쪽이 바람직하고(R = 5 mm 이상), 평면이 보다 바람직하다. 또한 방전면은, 평활(매끈매끈)한 것이 바람직하다. 요철이나 돌기가 있으면 불꽃이 눈에 띄기 때문에 바람직하지 않다. 이들 조건을 충족시키는 전극 구조로서는, 한 쌍의 평판 형상 전극을 평행하게 대향시킨 평행 평판 전극형, 롤 형상(원통 형상) 전극과 그 주위면에 따르는 원통 오목면을 갖는 오목면 전극으로 이루어지는 롤 오목면 전극형, 동축을 이루는 내외 한 쌍의 원통형 전극으로 이루어지는 동축 원통 전극형 등을 들 수 있다. Since the present invention is to perform plasma processing by glow discharge instead of corona discharge or the like, it is preferable that the electrode is shaped to form an equal electric field. It is preferable that the part where an electrode (or dielectric material) discharges is planar shape (this planar part is called a "discharge surface" hereafter). Moreover, it is preferable that the distance between a pair of electrodes is substantially constant (discharge surfaces of a pair of electrodes are parallel). Thereby, arc discharge by electric field concentration can be prevented, and uniform glow discharge can be generated. 0.5 mm or more and 20 mm or less are preferable, and, as for the distance between discharge surfaces, 1 mm or more and 7 mm or less are more preferable. Although the discharge surface may be a curved surface, the larger the radius of curvature is preferable (R = 5 mm or more), and the plane is more preferable. Moreover, it is preferable that the discharge surface is smooth (smooth). Unevenness or bumps are undesirable because the flames stand out. As an electrode structure that satisfies these conditions, a roll concave composed of a parallel plate electrode type in which a pair of flat electrode faces in parallel, a roll (cylindrical) electrode, and a concave electrode having a cylindrical concave along its peripheral surface And a surface electrode type, and a coaxial cylindrical electrode type composed of a pair of cylindrical electrodes forming a coaxial inside and outside.

도1은 본 발명의 제1 특징에 관한 실시 형태를 도시한 것으로, 상압 플라즈마 처리 장치의 개략 회로도이다. 1 shows an embodiment according to a first aspect of the present invention, which is a schematic circuit diagram of an atmospheric pressure plasma processing apparatus.

도2는 상기 장치의 전극 회로의 등가 회로도이다. 2 is an equivalent circuit diagram of the electrode circuit of the apparatus.

도3은 상기 장치에 있어서 제2 공진 주파수를 측정하는 방법의 해설도이다.3 is an illustration of a method of measuring a second resonant frequency in the above apparatus.

도4는 상기 장치의 전극 회로의 변형예를 도시한 회로도이다. 4 is a circuit diagram showing a modification of the electrode circuit of the apparatus.

도5는 상기 장치의 전극 회로의 다른 변형예를 도시한 회로도이다. Fig. 5 is a circuit diagram showing another modification of the electrode circuit of the above apparatus.

도6은 제1 실시예에 따른 주파수와 전류의 관계의 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing measurement results of a relationship between frequency and current according to the first embodiment.

도7은 제1 실시예에 따른 출력과 플라즈마의 발광 강도의 관계의 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing a measurement result of the relationship between the output and the light emission intensity of the plasma according to the first embodiment.

도8은 제1 실시예에 따른 처리 조건과 처리 능력(반송 속도마다의 접촉각)의 관계의 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 8 is a graph showing measurement results of the relationship between the processing conditions and the processing capacity (contact angle for each conveyance speed) according to the first embodiment.

도9는 제3 실시예에 따른 처리 조건과 처리 능력(반송 속도마다의 접촉각)의 관계의 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 9 is a graph showing a measurement result of a relationship between processing conditions and processing capacity (contact angle for each conveyance speed) according to the third embodiment.

도10은 본 발명의 제2 특징에 관한 실시 형태를 도시한 것으로, 상압 플라즈마 처리 장치의 개략 회로도이다. Fig. 10 shows an embodiment according to the second aspect of the present invention, which is a schematic circuit diagram of an atmospheric pressure plasma processing apparatus.

도11은 도10의 장치에 있어서 고유 진동 주파수를 감쇠파식으로 추정하기 위한 인버터 출력 전압(V1)과 전극 전압(V2)의 파형 그래프이다. FIG. 11 is a waveform graph of the inverter output voltage V1 and the electrode voltage V2 for estimating the natural vibration frequency by the attenuation waveform in the apparatus of FIG.

도12는 방전시의 급전 주파수에 대한 입출력비의 관계를 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing the relationship between the input / output ratio and the power supply frequency during discharge.

[부호의 설명][Description of the code]

1 : 전극 회로(LC 회로)1: electrode circuit (LC circuit)

10 : 전극 구조10: electrode structure

10p : 전극간 공간10p: interelectrode space

11 : 핫 전극11: hot electrode

12 : 어스 전극12: Earth electrode

13 : 고체 유전체13: solid dielectric

20 : 전계 인가 장치(전원 장치)20: field applying device (power supply device)

21 : 교번 전원21: alternating power

21a : 인버터21a: inverter

22 : 트랜스22: trance

22a : 일차 코일22a: primary coil

22b : 이차 코일(인덕터)22b: secondary coil (inductor)

23 : 주파수 설정부 23: frequency setting unit

Lx, Ly : 실물의 인덕터 Lx, Ly: Real Inductor

Cx, Cy : 실물의 캐패시터Cx, Cy: Real Capacitors

fs : 급전 주파수fs: feed frequency

fPEAK : 피크 주파수 f PEAK : peak frequency

fr1 : 제1 공진 주파수f r1 : first resonant frequency

fr2 : 제2 공진 주파수f r2 : second resonant frequency

f0 : 추정 고유 주파수 f 0 : estimated natural frequency

R0 : 순간 변동 영역 R0: instantaneous fluctuation range

R1 : 완만 변동 영역 R1: Slow fluctuation range

R2 : 안정 슬로프 영역 R2: Stable Slope Area

R3 : 안정 플랫 영역R3: stable flat area

이하 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.

[상기 제1 특징에 관한 실시 형태] [Embodiment According to the First Feature]

도1에 모식적으로 도시한 바와 같이, 상압 플라즈마 처리 장치는 전극 구조(10)와 전계 인가 장치(전원 장치)(20)를 구비하고 있다. 전극 구조(10)는 서로 대향하는 한 쌍의 전극(11, 12)으로 구성되어 있다. 한 쌍의 전극(11, 12) 중 적어도 한 쪽 대향면에는, 고체 유전체(13)가 설치되어 있다. 여기서는, 어스 전극(12)에만 설치되어 있지만, 핫 전극(11)에 설치해도 좋고, 양쪽 전극(11, 12)에 설치해도 좋다. 이들 전극(11, 12)간의 공간(10p)[핫 전극(11)과 어스 전극(12)의 고체 유전체(13) 사이]에는, 도시하지 않은 처리 가스 도입부에 의해 처리 가스가 도입되도록 되어 있다. As schematically shown in FIG. 1, the atmospheric pressure plasma processing apparatus includes an electrode structure 10 and an electric field application device (power supply device) 20. The electrode structure 10 is composed of a pair of electrodes 11 and 12 facing each other. A solid dielectric 13 is provided on at least one opposing surface of the pair of electrodes 11 and 12. Although only the earth electrode 12 is provided here, it may be provided in the hot electrode 11 and may be provided in both the electrodes 11 and 12. The processing gas is introduced into the space 10p between the electrodes 11 and 12 (between the hot electrode 11 and the solid dielectric 13 of the earth electrode 12) by a processing gas introduction unit (not shown).

전계 인가 장치(20)는 교번 전원(21)과 트랜스(22)를 갖고 있다. 교번 전원(21)은, 예를 들어 상용 교류를 정류하여 직류 전압으로 하는 정류부와, 이 직류 전압을 스위칭하여 원하는 주파수의 교번 전압을 출력하는 인버터(도10의 부호 21a 참조)를 갖고 있다. 교번 전원(21)의 인버터에는 주파수 설정부(23)가 접속되어 있고, 이 주파수 설정부(23)에 의해 교번 전압의 출력 주파수, 즉 전극 회로(1)로의 급전 주파수(fs)를 설정·조절할 수 있도록 되어 있다. 또한, 출력은 정현파 등의 연속파라도 좋고 펄스파 등의 간헐파라도 좋다. The electric field applying device 20 has an alternating power supply 21 and a transformer 22. The alternating power source 21 includes, for example, a rectifying unit for rectifying commercial alternating current to a DC voltage, and an inverter (see symbol 21a in FIG. 10) for switching the DC voltage to output an alternating voltage of a desired frequency. A frequency setting unit 23 is connected to the inverter of the alternating power source 21, and the frequency setting unit 23 can set and adjust the output frequency of the alternating voltage, that is, the feed frequency fs to the electrode circuit 1. It is supposed to be. The output may be a continuous wave such as a sine wave or an intermittent wave such as a pulse wave.

트랜스(22)는 교번 전원(21)의 인버터에 접속된 일차 코일(22a)과 전극(11)에 접속된 이차 코일(22b)을 갖고, 교번 전원(21)의 출력 전압을 승압하여 전극(11)에 공급하도록 되어 있다. The transformer 22 has the primary coil 22a connected to the inverter of the alternating power supply 21 and the secondary coil 22b connected to the electrode 11, and boosts the output voltage of the alternating power supply 21, and the electrode 11 ) To be supplied.

이에 의해, 전극간 공간(10p)에 교번 전계가 인가되어 글로 방전이 일어나, 상기 처리 가스 도입부로부터의 처리 가스가 플라즈마화(활성화, 이온화 등을 포함함)된다. 이 플라즈마화된 처리 가스가 반도체 기판 등의 피처리물에 닿게 됨으로써 피처리물의 표면 처리가 이루어지도록 되어 있다. 또한, 이 처리는 대기압 근방의 압력(대략 상압) 하에서 행해진다. As a result, an alternating electric field is applied to the interelectrode space 10p to cause glow discharge, thereby causing the process gas from the process gas introduction portion to be plasmalized (including activation, ionization, and the like). The plasma-processed processing gas is brought into contact with an object to be processed, such as a semiconductor substrate, to thereby surface-treat the object. In addition, this process is performed under the pressure (approximately normal pressure) of atmospheric pressure vicinity.

트랜스(22)의 이차 코일(22b)과 전극 구조(10)에 의해, 전극 회로(1)가 구성되어 있다. 트랜스(22)에는 누설 인덕턴스(L)가 있다. 또한, 전극 구조(10)는 캐패시터라 간주할 수 있다. 따라서, 전극 회로(1)는 LC 직렬 공진 회로라 생각할 수 있다. 그 공진 주파수(fr)는 다음 식으로 나타내어진다.The electrode circuit 1 is configured by the secondary coil 22b and the electrode structure 10 of the transformer 22. The transformer 22 has a leakage inductance L. In addition, the electrode structure 10 can be regarded as a capacitor. Therefore, the electrode circuit 1 can be considered as an LC series resonant circuit. The resonance frequency f r is represented by the following equation.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112006001561856-PCT00001
Figure 112006001561856-PCT00001

여기서 L은, 코일(22b)의 누설 인덕턴스이며, C는 전극 구조(10)의 캐패시턴스이다. Where L is the leakage inductance of the coil 22b and C is the capacitance of the electrode structure 10.

도2는 전극 회로(1)의 등가 회로이다. 전극 구조(10)는 전극간 공간(10p)에서의 임피던스 성분(Zp)과, 고체 유전체(13)에서의 캐패시턴스 성분(Cd)의 직렬 접속으로 되어 있다. 전극간 공간(10p)에서의 임피던스 성분(Zp)은 상기 전극간 공간(10p)의 캐패시턴스(Cp)와 저항(R)의 병렬 접속으로 나타내어진다. 고체 유전체(13)의 캐패시턴스(Cd)는 상기 고체 유전체(13)의 두께 및 단면적 등의 치수 형상이나 유전율에 의해 정해져 용이하게 산출할 수 있다. 2 is an equivalent circuit of the electrode circuit 1. The electrode structure 10 is a series connection of the impedance component Zp in the interelectrode space 10p and the capacitance component Cd in the solid dielectric 13. The impedance component Zp in the interelectrode space 10p is represented by the parallel connection of the capacitance Cp and the resistance R of the interelectrode space 10p. The capacitance Cd of the solid dielectric 13 is determined by the dimensional shape and the dielectric constant such as the thickness and the cross-sectional area of the solid dielectric 13 and can be easily calculated.

전극간 공간(10p)에서 방전이 일어나 있지 않을 때에는(비방전시) 등가 회로에 있어서, R = ∞가 된다. 따라서, 전극 구조(10)의 캐패시턴스[C(= C1)]는 다음과 같아진다. When no discharge occurs in the interelectrode space 10p (at the time of non-discharge), R = ∞ in the equivalent circuit. Therefore, the capacitance [C (= C 1 )] of the electrode structure 10 becomes as follows.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112006001561856-PCT00002
Figure 112006001561856-PCT00002

비방전시의 전극간 공간(10p)의 캐패시턴스(Cp)는 상기 공간(10p)의 두께 및 단면적 등의 치수 형상 및 상기 공간(10p) 내에 채워진 처리 가스의 유전율 등의 물성을 기초로 하여 용이하게 산출할 수 있다. 나아가서는, 식(2)에 의해 비방전시의 캐패시턴스(C)를 용이하게 산출할 수 있다. The capacitance Cp of the interelectrode space 10p at the time of non-discharge is easily calculated based on the dimensional shape such as the thickness and the cross-sectional area of the space 10p and the physical properties such as the dielectric constant of the processing gas filled in the space 10p. can do. Furthermore, the capacitance C at the time of non-discharge can be easily calculated by Formula (2).

또한, 비방전시의 전극 회로(1)의 공진 주파수[fr(= fr1)]는 다음 식으로 나타내어진다. In addition, the resonance frequency f r (= f r1 ) of the electrode circuit 1 at the time of non-discharge is represented by the following equation.

[수학식 1(a)][Equation 1 (a)]

Figure 112006001561856-PCT00003
Figure 112006001561856-PCT00003

이들 식(1a), (2)에 의해, 비방전시의 전극 회로(1)의 공진 주파수(fr1)를 용이하게 산출할 수 있다. 이하, 비방전시의 공진 주파수(fr1)를 적절하게「제1 공진 주파수(fr1)」라 한다. By these formulas (1a) and (2), the resonance frequency f r1 of the electrode circuit 1 at the time of non- discharge can be calculated easily. Hereinafter, the resonant frequency f r1 at the time of non- discharge is suitably called "the first resonant frequency f r1 ".

한편, 전극간 공간(10p)에서 아크 방전이 일어나 있을 때에는, 전극간 공간(10p)을 도체라 간주할 수 있다. 이 때, 도2의 등가 회로에 있어서 R = 0이 된다. 따라서, 전극 구조(10)의 캐패시턴스[C(= C2)]는 On the other hand, when arc discharge occurs in the interelectrode space 10p, the interelectrode space 10p can be regarded as a conductor. At this time, R = 0 in the equivalent circuit of FIG. Therefore, the capacitance [C (= C 2 )] of the electrode structure 10 is

[수학식 3][Equation 3]

C2 = CdC 2 = Cd

가 된다. 또한, 아크 방전시의 전극 회로(1)의 공진 주파수[fr(= fr2)]는 다음 식으로 나타내어진다.Becomes In addition, the resonance frequency f r (= f r2 ) of the electrode circuit 1 during arc discharge is expressed by the following equation.

[수학식 1(b)][Equation 1 (b)]

Figure 112006001561856-PCT00004
Figure 112006001561856-PCT00004

이들 식(1b), (3)에 의해, 아크 방전시의 전극 회로(1)의 공진 주파수(fr2)를 용이하게 산출할 수 있다. 이하, 아크 방전시[전극간 공간(10p)을 도체라 간주할 때]의 공진 주파수(fr2)를 적절하게「제2 공진 주파수(fr2)」라 한다. 제2 공진 주파수(fr2)는 제1 공진 주파수(fr1)보다 작다. 즉, By these formulas (1b) and (3), the resonance frequency f r2 of the electrode circuit 1 at the time of arc discharge can be calculated easily. Hereinafter, the resonant frequency f r2 at the time of arc discharge (when the interelectrode space 10p is regarded as a conductor) is appropriately referred to as "second resonant frequency f r2 ". The second resonant frequency f r2 is smaller than the first resonant frequency f r1 . In other words,

[수학식 4][Equation 4]

fr2 < fr1 f r2 <f r1

이다. to be.

또한, 제1 및 제2 공진 주파수(fr1, fr2)는 실측으로도 구할 수 있다. 즉, 전극(11, 12)간에 방전이 발생하는 임계치 미만의 진폭의 전계가 인가되도록 교번 전원(21)의 출력 전압을 설정한다. 그리고, 출력 주파수를 스캔하여 트랜스(22)의 일차측(또는 2차측)의 전류를 측정한다. 이 전류 측정치가 피크가 된 주파수가, 제1 공진 주파수(fr1)이다(도6 참조). In addition, the 1st and 2nd resonant frequencies f r1 and f r2 can also be obtained from actual measurement. That is, the output voltage of the alternating power supply 21 is set so that the electric field of the amplitude below the threshold which discharge generate | occur | produces between the electrodes 11 and 12 is applied. Then, the output frequency is scanned to measure the current at the primary side (or secondary side) of the transformer 22. The frequency at which this current measurement peaks is the first resonance frequency f r1 (see FIG. 6).

또한, 도3에 도시한 바와 같이 한 쌍의 전극(11, 12)끼리를 전극간 공간(10p)의 두께만큼 근접시킴으로써 고체 유전체(13)를 사이에 두고 접촉시켜 전극간 공간(10p)을 없앤 전극 구조(10X)를 만든다. 이에 의해, 아크 방전 상태[전극간 공간(10p)을 도체라 간주할 수 있는 상태]와 회로적으로 등가로 할 수 있다. 그리고, 상기와 마찬가지로 출력 주파수를 스캔하여 전류 측정을 행한다. 이 전류 측정치가 피크가 된 주파수가, 제2 공진 주파수(fr2)이다(도6 참조). In addition, as shown in FIG. 3, the pair of electrodes 11 and 12 are brought into close contact with each other by the thickness of the interelectrode space 10p, thereby contacting with the solid dielectric 13 interposed therebetween, thereby eliminating the interelectrode space 10p. An electrode structure 10X is made. Thereby, it can be made circuit equivalent to the arc discharge state (state where the interelectrode space 10p can be regarded as a conductor). As described above, the output frequency is scanned to measure current. The frequency at which this current measurement peaks is the second resonance frequency f r2 (see FIG. 6).

플라즈마 처리 장치에 의해 플라즈마 표면 처리를 실행할 때에는, 주파수 설정부(23)에 의해 교번 전원(21)의 출력 주파수, 즉 전극 회로(1)로의 급전 주파수(fs)의 크기가 상기한 계산 또는 측정에 의해 얻어진 제1 및 제2 공진 주파수(fr1, fr2) 사이에 들어가도록 조절한다. 즉, 다음 식의 범위 내가 되도록 조절한다.When performing the plasma surface treatment by the plasma processing apparatus, the frequency setting unit 23 determines the output frequency of the alternating power source 21, that is, the magnitude of the feed frequency fs to the electrode circuit 1 for the calculation or measurement described above. It adjusts so that it may enter between the 1st and 2nd resonant frequencies f r1 and f r2 obtained. That is, it is adjusted to be within the range of the following equation.

[수학식 5][Equation 5]

fr2 < fs < fr1 f r2 <fs <f r1

이에 의해, 전극간 공간(10p)에 있어서 안정된 글로 방전을 일으킬 수 있어, 양호한 플라즈마 표면 처리를 행할 수 있다. As a result, stable glow discharge can be caused in the interelectrode space 10p, and favorable plasma surface treatment can be performed.

또한, 식(5)를 충족시키는 범위 내에 출력 효율이 피크가 되는 주파수(fPEAK)가 반드시 존재한다(도6 참조). 즉, 다음 식의 관계가 성립한다. In addition, there is always a frequency f PEAK at which the output efficiency peaks within a range satisfying equation (5) (see Fig. 6). That is, the following equation holds.

fr2 < fPEAK < fr1 f r2 <f PEAK <F r1

급전 주파수(fs)를 이 피크치(fPEAK)로 설정함으로써 매우 양호한 출력 효율을 얻을 수 있다. 또한, 전극간 공간(10p)에서 반응이 지나치게 진행되면 피처리물의 표면에서의 반응이 감퇴하는 경우도 있으므로, 그와 같은 경우에는 급전 주파수(fs)를 피크로부터 옮겨 설정하면 된다. By setting the feed frequency fs to this peak value f PEAK , very good output efficiency can be obtained. In addition, since reaction in the surface of a to-be-processed object may deteriorate when reaction progresses too much in the interelectrode space 10p, in that case, the feed frequency fs may be shifted from a peak and set.

급전 주파수(fs)의 상한과 하한, 즉 제1 및 제2 공진 주파수(fr1, fr2)의 값은 임의로 변경할 수 있다. 예를 들어, 도4에 도시한 바와 같이 전극 회로(1)의 전극 구조(10)의 전방단 또는 후방단에 실물의 인덕터(Lx)나 실물의 캐패시터(Cx)를 직렬로 개재시키거나, 도5에 도시한 바와 같이 실물의 인덕터(Ly)나 실물의 캐패시터(Cy)를 전극 구조(10)와 병렬로 설치하거나 한다. 이에 의해, 제1 및 제2 공진 주파수(fr1, fr2)를 옮길 수 있고, 나아가서는 주파수 설정 범위를 변경할 수 있다. 물론, 전극 회로(1)의 변형예는 도4 및 도5에 기재된 것에 한정되지 않고, 다양한 회로 구성을 채용할 수 있다. The upper and lower limits of the feed frequency fs, that is, the values of the first and second resonant frequencies f r1 and f r2 can be arbitrarily changed. For example, as shown in FIG. 4, the inductor Lx of the real body or the capacitor Cx of the real body are interposed in series at the front end or the rear end of the electrode structure 10 of the electrode circuit 1, or FIG. As shown in Fig. 5, the real inductor Ly and the real capacitor Cy are provided in parallel with the electrode structure 10. Thereby, the 1st and 2nd resonant frequencies f r1 and f r2 can be moved, and also the frequency setting range can be changed. Of course, the modification of the electrode circuit 1 is not limited to what was described in FIG. 4 and FIG. 5, A various circuit structure can be employ | adopted.

상기 식(5)에서 나타내어진 주파수 설정 범위는 출력 파형이나 처리 가스의 종류나 처리 내용이나 장치 구성 등에 따르지 않고 범용적으로 적용할 수 있다. 즉, 출력 파형은 펄스라도 정현파라도 방형파라도 좋다. 또한, 성막, 에칭, 세정, 애싱, 표면 개질 등의 다양한 플라즈마 표면 처리에 널리 적용할 수 있고, 처리 가스의 종류나 장치 구성이 한정되는 일도 없다. 피처리물을 전극간 공간(10p)의 외부에 배치하는 소위 리모트식과, 전극간 공간(10p)의 내부에 배치하는 소위 다이렉트식의 어떠한 방식에도 적용할 수 있다. 또는, 대기압 근방에서의 상압 플라즈마 처리에 한정되지 않으며, 감압 플라즈마 처리에도 적용 가능하다. The frequency setting range represented by the above formula (5) can be applied universally regardless of the output waveform, the type of processing gas, the processing contents, the device configuration, or the like. In other words, the output waveform may be a pulse, a sine wave or a square wave. Moreover, it can apply widely to various plasma surface treatments, such as film-forming, etching, washing | cleaning, ashing, surface modification, etc., and the kind of processing gas and apparatus structure are not limited. The so-called remote type of disposing the object to be disposed outside the interelectrode space 10p and the so-called direct method of disposing inside the interelectrode space 10p can be applied. Alternatively, the present invention is not limited to the atmospheric pressure plasma treatment in the vicinity of atmospheric pressure, and can also be applied to the reduced pressure plasma treatment.

[제1 실시예][First Embodiment]

발명자는 도1과 동일한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 제1 및 제2 공진 주파수(fr1, fr2)를 상기 실시 형태의 수법으로 실측하였다. 즉, 전원(21)의 출력 전압을 50 V로 하여, 전극(11, 12)간의 전계가 방전의 임계치를 하회하도록 하였다. 게다가 주파수를 스캔하고, 트랜스(22)의 일차측 전류를 측정한 바 도6의 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 거의 65 ㎑(= fr1)로 전류의 피크가 나타났다. The inventors measured the first and second resonant frequencies f r1 and f r2 in the same plasma processing apparatus as in Fig. 1 by the method of the above embodiment. That is, the output voltage of the power supply 21 was 50V, and the electric field between the electrodes 11 and 12 was less than the threshold of discharge. In addition, the frequency was scanned and the primary current of the transformer 22 was measured. As shown by the dashed-dotted line in Fig. 6, the peak of the current was nearly 65 Hz (= f r1 ).

또한, 2개의 전극(11, 12)을 도3에 도시한 바와 같이 접촉시켜 전류 측정한 바, 도6의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 거의 20 ㎑(= fr2)로 전류의 피크가 나타났다. In addition, when the two electrodes 11 and 12 were brought into contact with each other as shown in Fig. 3, the current was measured. As shown by the dashed-dotted line in Fig. 6, the peak of the current was nearly 20 mA (= f r2 ).

또한, 도6의 전류치는 각 측정에 있어서의 최대치를 100으로 하여 규격화하여 나타내고 있다(이후 서술하는 도7도 동일). 또한, 공진 주파수(fr1, fr2)를 구하는 단계에서의 전류치는 피크에 있어서도 미약하고, 이후 서술하는 글로 방전 처리시의 것과 비교하면 상당히 작다. In addition, the current value of FIG. 6 is normalized and shown as the maximum value in each measurement as 100 (FIG. 7 described later also is shown). In addition, the current value in the step of obtaining the resonant frequencies f r1 and f r2 is also weak in the peak, and is considerably smaller than that in the glow discharge process described later.

그 후, 전극간 공간(10p)에 처리 가스로서 질소 가스 100 %를 도입하면서 전원(21)의 전압을 250 V로 하고, 전극(11, 12)간에 교번 전계를 인가하였다. 그리고, 주파수와 전류의 관계를 측정하였다. 그 결과, 도6의 실선으로 나타낸 바와 같이 55 ㎑(= fPEAK)에 있어서 전류의 피크가 나타났다. 이에 의해, 상기 식(6)에 나타낸 관계식 fr2 < fPEAK < fr1이 성립되는 것이 확인되었다. 또한, fs = 55 ㎑일 때의 일차측 전류는 9.2 A이고, 투입 전력 즉 출력은 2300 W였다. 전극의 단위 면적당으로 환산하면 12 W/㎠였다. Then, the voltage of the power supply 21 was 250V, introduce | transducing the alternating electric field between the electrodes 11 and 12, introducing 100% of nitrogen gas as process gas into the interelectrode space 10p. And the relationship between frequency and current was measured. As a result, as shown by the solid line in Fig. 6, the peak of the current appeared at 55 mA (= f PEAK ). It was confirmed by this that the relational expression f r2 <f PEAK <f r1 shown in the above formula (6) was established. In addition, the primary side current when fs = 55 mA was 9.2 A, and the input power, that is, the output, was 2300 W. It was 12 W / cm <2> in conversion per unit area of an electrode.

또한, 도7에 도시한 바와 같이 출력에 비례하여 방전의 발광 강도가 커지고 fPEAK = 55 ㎑일 때 최대가 되어, 매우 양호하고 안정된 글로 방전이 확인되었다. In addition, as shown in Fig. 7, the light emission intensity of the discharge increases in proportion to the output and reaches a maximum when f PEAK = 55 mW, and a very good and stable glow discharge was confirmed.

식(5)에 나타낸 관계식 fr2 < fs < fr1이 성립하는 20 ㎑ 내지 65 ㎑의 범위에서는, 전극간 공간(10p)의 전역에서 안정된 방전을 얻을 수 있었다. 65 ㎑(= f1) 이상 및 20 ㎑(= f2) 이하에서는 원하는 방전을 얻는 것이 곤란하였다. In the range of 20 kV to 65 kPa in which the relational expression f r2 <fs <f r1 shown in equation (5) was satisfied, stable discharge was obtained in the entire region of the interelectrode space 10p. At 65 mA (= f 1 ) or more and 20 mA (= f 2 ) or less, it was difficult to obtain a desired discharge.

또한, 출력 2500 W, 주파수 55 ㎑의 조건(A)과, 그 약 1/2의 출력 1200 W이고 주파수 30 ㎑의 조건(B)에서 글래스의 세정 능력(접촉각과 반송 속도)을 비교하 였다. 글래스의 반송 속도는 1 m/분과 2 m/분의 2가지로 하였다. 또한, 조건 (A)에서는 직류로부터 변환한 교번 전계를 인가한 데 반해, 조건 (B)에서는 펄스 전계를 인가하였다. 그 결과, 도8에 도시한 바와 같이 조건 (A)는 조건 (B)에 대해 2배의 반송 속도로 동등한 접촉각이 되어 처리 능력이 출력과 거의 비례하는 것이 확인되었다. In addition, the cleaning ability (contact angle and conveyance speed) of the glass was compared with the condition A of the output 2500 W, the frequency of 55 Hz, and the condition B of the output of about 1/2 W of the frequency of about 1/2 W. The conveyance speed of glass was made into 2 types, 1 m / min and 2 m / min. In addition, under condition (A), an alternating electric field converted from direct current was applied, whereas under condition (B), a pulse electric field was applied. As a result, as shown in FIG. 8, it was confirmed that condition (A) had an equivalent contact angle at twice the conveyance speed with respect to condition (B), and the processing capacity was almost proportional to the output.

[제2 실시예]Second Embodiment

상기 제1 실시예와 동일한 장치를 이용하여 처리 가스를 아르곤 가스 대신에 주파수와 전류의 관계를 측정한 바, 도6과 거의 같은 결과가 얻어졌다. 식(5)에 나타낸 관계식 fr2 < fs < fr1이 성립하는 20 ㎑ 내지 65 ㎑의 범위에서는, 전극간 공간(10p)의 전역에서 안정된 방전을 얻을 수 있었다. 20 ㎑ 이하에서는 출력을 올리면 불꽃 방전으로 이행하였다. 65 ㎑ 이상에서는 순식간에 아크 방전으로 이행하여 안정 방전을 할 수 없었다. Using the same apparatus as in the first embodiment, the treatment gas was measured for the relationship between frequency and current instead of argon gas. As a result, almost the same results as in Fig. 6 were obtained. In the range of 20 kV to 65 kPa in which the relational expression f r2 <fs <f r1 shown in equation (5) was satisfied, stable discharge was obtained in the entire region of the interelectrode space 10p. At 20 kPa or less, the output shifted to spark discharge. Above 65 mW, transition to arc discharge could not be performed in a moment and stable discharge could not be performed.

[제3 실시예]Third Embodiment

제1 공진 주파수(fr1) = 190 ㎑, 제2 공진 주파수(fr2) = 75 ㎑의 장치에 있어서, 처리 가스로서 질소 가스를 이용하고 상기 제1 실시예와 마찬가지로 주파수(fPEAK)를 측정하였다. 그 결과 fPEAK = 150 ㎑이고, 상기 식(6)에 나타내는 관계식 fr2 < fPEAK < fr1이 성립하는 것이 확인되었다. 190 ㎑ 이상에서는 니들 방전이 되었다. 75 ㎑ 이하에서는 방전이 일어나지 않았다. In the apparatus of the first resonant frequency f r1 = 190 Hz and the second resonant frequency f r2 = 75 Hz, using nitrogen gas as the processing gas and measuring the frequency f PEAK as in the first embodiment. It was. As a result, it was confirmed that f PEAK = 150 kPa and the relational expression f r2 <f PEAK <f r1 shown in the formula (6) was established. Needle discharge was obtained at 190 Pa or more. The discharge did not occur at 75 Pa or less.

또한, 출력 2000 W, 주파수 150 kHz, 직류로부터 변환된 교번 전계의 조건 (C)와, 그 약 1/2의 출력 1200 W, 주파수 30 kHz, 펄스 전계의 조건(D)에서 글래스의 세정 능력(접촉각과 반송 속도)을 비교하였다. 그 결과, 도9에 나타낸 바와 같이 조건 (C)는 조건 (D)에 대해 2배의 반송 속도로 동등한 접촉각이 되어 처리 능력이 출력과 거의 비례하는 것이 확인되었다. In addition, the glass cleaning ability under the condition (C) of the alternating electric field converted from 2000 W, the frequency of 150 kHz, and the direct current, and the output of 1200 W, the frequency of 30 kHz, the condition of the pulse electric field (D) of about 1/2 Contact angle and conveyance speed). As a result, as shown in Fig. 9, the condition (C) became an equivalent contact angle at twice the conveyance speed with respect to the condition (D), and it was confirmed that the processing capacity was almost proportional to the output.

[상기 제2 특징에 관한 실시 형태][Embodiment According to the Second Feature]

다음에, 제2 특징에 관한 실시 형태를 설명한다. 상기 제1 실시 형태와 중복되는 구성에 관해서는 동일 부호를 붙이고 설명을 적절하게 생략한다. Next, an embodiment according to the second feature will be described. About the structure which overlaps with the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.

도10에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 상압 플라즈마 처리 장치의 전극(11, 12)은 대기압의 공기 분위기 중에 배치되어 있다. 분위기 가스는 공기 대신에 질소라도 좋고, 헬륨이나 아르곤 등의 희박 가스라도 좋다. 전극(11, 12)간 공간(10p)에는 도시하지 않은 처리 가스 도입부에 의해 처리 가스가 도입되도록 되어 있다. 전극간 공간(10p)의 두께는, 예를 들어 1 mm이다. 한 쌍의 전극(11, 12) 중 적어도 한 쪽 대향면에는 고체 유전체(13)가 설치되어 있지만, 그 도시는 생략한다. As shown in Fig. 10, the electrodes 11 and 12 of the atmospheric pressure plasma processing apparatus of this embodiment are arranged in an atmospheric air atmosphere. The atmosphere gas may be nitrogen instead of air or a lean gas such as helium or argon. The processing gas is introduced into the space 10p between the electrodes 11 and 12 by a processing gas introduction unit (not shown). The thickness of the interelectrode space 10p is 1 mm, for example. A solid dielectric 13 is provided on at least one opposing surface of the pair of electrodes 11 and 12, but the illustration is omitted.

전원 장치(전계 인가 장치)(20)는 인버터(21a)와 트랜스(22)를 갖고 있다. 인버터(21a)는 직류 전압(V)을 스위칭하여 교류로 변환하도록 되어 있다. The power supply device (field applying device) 20 has an inverter 21a and a transformer 22. The inverter 21a switches the DC voltage V to convert to AC.

트랜스(22)는 인버터(21a)에 접속된 일차 코일(22a)과 전극(11)에 접속된 이차 코일(22b)을 갖고, 인버터(21a)의 출력 전압을 승압하여 핫 전극(11)에 공급한다. 이에 의해, 두께 1 mm의 전극간 공간(10p)에, 예를 들어 Vpp = 10 kV, 급전 주파수(fs)의 교류 전압이 인가되고 대기압 글로 방전이 일어나, 처리 가스 도입부 로부터의 처리 가스가 플라즈마화되어, 피처리물의 상압 플라즈마 표면 처리가 이루어지도록 되어 있다. The transformer 22 has a primary coil 22a connected to the inverter 21a and a secondary coil 22b connected to the electrode 11, and boosts the output voltage of the inverter 21a to supply it to the hot electrode 11. do. As a result, for example, an alternating voltage of Vpp = 10 kV and a feeding frequency fs is applied to the interelectrode space 10p having a thickness of 1 mm, and atmospheric glow discharge occurs, thereby converting the processing gas from the processing gas introduction portion into plasma. Thus, the atmospheric pressure plasma surface treatment of the object to be treated is performed.

상기 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 트랜스(22)의 이차 코일(22b)[누설 인덕턴스(L)]과 전극(11, 12)(캐패시터)으로 이루어지는 전극 회로(1)는 LC 직렬 공진 회로를 구성하고 있다. As described in the above first embodiment, the electrode circuit 1 composed of the secondary coil 22b (leakage inductance L) of the transformer 22 and the electrodes 11 and 12 (capacitor) has an LC series resonant circuit. It consists.

전극간 공간(10p)의 컨덕턴스는 비방전시에는 제로이지만, 방전시에는 제로 이외의, 게다가 방전 상태에 따라 변동하는 값을 나타낸다. 따라서, 전극 회로(1) 즉 LC 회로의 방전시의 고유 진동 주파수는 방전 상태에 따라 다르게 된다. The conductance of the interelectrode space 10p is zero at the time of non-discharge, but exhibits a value other than zero at the time of discharge, and which also varies depending on the discharge state. Therefore, the natural vibration frequency at the time of discharging the electrode circuit 1, that is, the LC circuit, varies depending on the discharge state.

한편, 방전 상태는 기본적으로는 전극간으로의 인가 전압에 의해 바뀐다. 따라서, 방전시의 고유 진동 주파수는 인가 전압에 의존하는 것이라고 생각할 수 있다. On the other hand, the discharge state is basically changed by the applied voltage between the electrodes. Therefore, it can be considered that the natural vibration frequency at the time of discharge depends on the applied voltage.

상기 구성의 상압 플라즈마 처리 장치에 있어서, 처리시의 전극 회로(1)로의 급전 주파수(fs)를 설정하는 순서에 대해 설명한다. In the atmospheric pressure plasma processing apparatus having the above configuration, a procedure of setting the power supply frequency fs to the electrode circuit 1 during processing will be described.

[고유 진동 주파수의 추정 공정][Estimate process of unique vibration frequency]

실제의 플라즈마 처리(이하「본처리」라 함)에 앞서, 미리 전극 회로(1)의 본처리시(방전시)에 있어서의 고유 진동 주파수(f0)를 추정해 둔다. 추정 방법으로서, 예를 들어 다음의 스위프식, 감쇠파식 등이 있다. Prior to the actual plasma processing (hereinafter referred to as "main processing"), the natural vibration frequency f 0 during the main processing (at the time of discharge) of the electrode circuit 1 is estimated in advance. Examples of the estimation method include the following sweep equation, attenuation wave equation, and the like.

(스위프식 추정 방법)(Sweep estimation method)

전극(11)으로의 인가 전압이 본처리시의 크기(Vpp = 10 kV)로 유지되도록 인 버터(21a)의 입력 전압(V)을 조절하면서 급전 주파수(fs)를 0 내지 수백 ㎑의 범위에서 스위프한다. 그리고, 전압(V)의 조절치로부터 입출력비(Vpp/V)를 산출한다. 이에 의해, 도12에 나타낸 바와 같은 데이터를 얻을 수 있다. 그리고, 입출력비(Vpp/V)가 극대해졌을 때의 주파수(f0)를 전극 회로(1)의 고유 진동 주파수라 추정한다. 이 스위프식에서는, Vpp/V가 피크가 되는 부근, 즉 순간 변동 영역(R0)에서의 출력 폭주에 주의한다. The feed frequency fs is adjusted in the range of 0 to several hundred kHz while adjusting the input voltage V of the inverter 21a so that the voltage applied to the electrode 11 is maintained at the magnitude (Vpp = 10 kV) during the main processing. Sweep Then, the input / output ratio (Vpp / V) is calculated from the adjustment value of the voltage (V). As a result, data as shown in FIG. 12 can be obtained. The frequency f 0 when the input / output ratio Vpp / V becomes maximum is estimated as the natural vibration frequency of the electrode circuit 1. In this swept formula, attention is paid to output congestion in the vicinity where Vpp / V becomes the peak, that is, in the instantaneous fluctuation region R0.

(감쇠파식 추정 방법)(Attenuation Waveform Estimation Method)

도11에 나타낸 바와 같이, 인버터(21a)로부터 트랜스(22)에 주파수(f1)의 간헐파 형상의 전압(V1)을 입력한다. 이 간헐파(V1)의 각 파 요소는 단주기(1/f1A)의 방형파로 되어 있다. 각 파 요소의 진폭은 인버터(21a)의 입력 전압(V)에 의해 정해진다. 이 간헐파 전압(V1)의 급전에 의해 전극 회로(1)의 전극(11)에 진동 전압(V2)이 생긴다. 이 전압(V2)은 상기 간헐파 전압(V1)의 각 파 요소가 출력되어 있는 기간 동안에는 상기 파 요소와 같은 주파수로 진동한다. 한편, 파 요소가 오프가 된 순간으로부터 전압(V2)은 전극 회로(1)에 고유의 진동수로 진동하면서 감쇠해 간다. 이 감쇠 진동의 초기의 피크간 전압(V2pp)이 상기 본처리시의 피크간 전압(Vpp)(= 10 kV)과 동등해지도록 상기 간헐파(V1)의 각 파 요소의 진폭, 즉 인버터(21a)의 입력 전압(V)을 설정해 둔다. 11, and inputs a voltage (V 1) of the intermittent wave shape of the frequency (f 1) on the transformer (22) from the inverter (21a). Each file element of the intermittent wave (V 1) is a square wave of the short period (1 / f 1A). The amplitude of each wave element is determined by the input voltage V of the inverter 21a. Due to the feeding of the intermittent wave voltage V 1 , the vibration voltage V 2 is generated in the electrode 11 of the electrode circuit 1. This voltage V 2 vibrates at the same frequency as the wave element during the period in which each wave element of the intermittent wave voltage V 1 is output. On the other hand, from the moment when the wave element is turned off, the voltage V 2 is attenuated while vibrating at the frequency unique to the electrode circuit 1. The amplitude of each wave element of the intermittent wave V 1 , i.e., so that the initial peak-to-peak voltage V 2 pp of this attenuation vibration becomes equal to the peak-to-peak voltage Vpp (= 10 kV) during the main processing, i.e. The input voltage V of the inverter 21a is set.

이에 의해, 감쇠 진동 중 적어도 초기에 있어서는 전극간 공간(10p)을 본처 리시와 동일한 방전 상태로 할 수 있어, 본처리시와 같은 고유 진동수로 할 수 있다. 이 감쇠 진동의 초기의, 특히 제1파의 주파수(f0)를 측정한다. 즉, 간헐파(V1)의 파 요소가 오프가 된 순간으로부터의 전압(V2)의 1 사이클분의 시간(주기 : 1/f0)을 측정한다. 이를 본처리시에 있어서의 고유 진동 주파수(f0)라 추정한다. Thereby, the inter-electrode space 10p can be made into the same discharge state as at the time of normal treatment at least in the initial stage of attenuation vibration, and can be made into the same natural frequency as at the time of this process. The frequency f 0 of the initial stage of the damping vibration, in particular, is measured. In other words, the time (period: 1 / f 0 ) for one cycle of the voltage V 2 from the moment when the wave element of the intermittent wave V 1 is turned off is measured. This is estimated as the natural vibration frequency f 0 at the time of this processing.

상기한 측정은 간헐파(V1)의 파 요소가 오프가 될 때마다 반복하여 행하고, 그 평균을 취하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 추정 정밀도를 높일 수 있다. 간헐파(V1)의 하나의 파 요소와 다음 파 요소 사이의 중지 기간(t1)[= (1/f1) - (1/f1A)]은 감쇠를 충분히 수렴할 수 있을 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 다음 감쇠파와의 중첩을 피할 수 있다. The above measurement is preferably repeated every time the wave component of the intermittent wave V 1 is turned off and the average thereof is taken. Thereby, estimation precision can be improved. The stop period t 1 [= (1 / f 1 )-(1 / f 1A )] between one wave element of the intermittent wave (V 1 ) and the next wave element is set so that the attenuation is sufficiently convergent. It is preferable. Thereby, overlapping with the next attenuation wave can be avoided.

추정 고유 진동 주파수(f0)는, 예를 들어 100 ㎑ 내지 120 ㎑가 된다. The estimated natural vibration frequency f 0 is, for example, 100 Hz to 120 Hz.

[설정 공정][Setting process]

다음에, 상기 추정 고유 진동 주파수(f0)를 기초로 하여 본처리시에 있어서의 급전 주파수(fs)를 설정한다. 가장 바람직하게는, 상기한 추정 고유 진동 주파수(f0)의 ± 50 %의 크기가 되도록 설정한다. 즉, Next, on the basis of the estimated natural vibration frequency f 0 , the power supply frequency fs at the time of this processing is set. Most preferably, it is set such that the magnitude of ± 50% of the estimated natural frequency (f 0). In other words,

fs = f0 × (1 - 0.5) = 0.5f0 … (식7)fs = f 0 × (1-0.5) = 0.5f 0 ... (Eq. 7)

또는 fs = f0 × (1 + 0.5) = 1.5f0 … (식8) Or fs = f 0 × (1 + 0.5) = 1.5f 0 … (Eq. 8)

로 설정한다. 이는 안정 슬로프 영역(R2)에 있어서의 변동 영역(R1)과의 경계가 되는 주파수이다. 예를 들어 f0 = 120 ㎑인 경우, fs = 60 ㎑가 된다. Set to. This is the frequency at which the boundary with the fluctuating region R1 in the stable slope region R2 is used. For example, when f 0 = 120 ms, fs = 60 ms.

그리고, 본처리 공정에 있어서 설정 주파수(fs)로 급전하면서 상압 플라즈마 처리를 실행한다. 이에 의해, 출력을 안정화할 수 있고, 게다가 전력 효율을 높일 수 있다. In the main processing step, atmospheric pressure plasma processing is performed while feeding at the set frequency fs. Thereby, output can be stabilized and power efficiency can be improved further.

또한, 도12에 나타낸 바와 같이 출력의 안정성의 관점에서는, 급전 주파수(fs)는 추정 고유 진동 주파수(f0)가 정확히 ± 50 %로 한정되지 않으며, 그 이상 옮겨 설정해도 좋다. 즉, 다음 식9, 10으로 나타내는 안정 영역(R2, R3) 내이면 된다. In addition, as shown in Fig. 12, from the viewpoint of the stability of the output, the feed frequency fs is not limited to exactly ± 50% of the estimated natural vibration frequency f 0 , and may be set beyond this. That is, what is necessary is just the inside of the stable areas R2 and R3 shown by following formula (9) and (10).

fs ≤ f0 × (1 - 0.5) = 0.5f0 … (식9)fs ≤ f 0 × (1-0.5) = 0.5f 0 ... (9)

또는 fs ≥ f0 × (1 + 0.5) = 1.5f0 … (식10) Or fs ≥ f 0 × (1 + 0.5) = 1.5f 0 ... (Eq. 10)

단, 옮기는 범위는 ± 80 % 정도에 그치는 것이 바람직하다. 이 이상 옮기면 전력 효율이 지나치게 낮아져 원하는 출력을 얻는 것이 곤란해져 버린다. 즉, 다음 식11, 12로 나타낸 바와 같이 안정 영역 중 플랫 영역(R3)을 제외한다. However, it is preferable that the range of transfer is only about +/- 80%. If it moves more than this, power efficiency will become low too much and it will become difficult to obtain a desired output. That is, as shown by the following formulas 11 and 12, the flat region R3 is excluded from the stable region.

fs ≥ f0 × (1 - 0.8) = 0.2f0 … (식11)fs? f 0 × (1-0.8) = 0.2f 0 ... (Eq. 11)

또는 fs ≤ f0 × (1 + 0.8) = 1.8f0 … (식12)Or fs ≤ f 0 × (1 + 0.8) = 1.8f 0 ... (Eq. 12)

식9 내지 12를 정리하면, 출력의 안정성을 확보할 수 있고, 또한 전력 효율도 벌 수 있는 급전 주파수(fs)의 설정 범위는 다음 식13, 14로 나타내어지는 안정 슬로프 영역(R2)이 된다. When the equations 9 to 12 are put together, the setting range of the power supply frequency fs, which can secure the stability of the output and also increase the power efficiency, becomes the stable slope region R2 represented by the following equations (13) and (14).

0.2f0 ≤ fs ≤ 0.5f0 … (식13)0.2f 0 ≤ fs ≤ 0.5f 0 … (Eq. 13)

또는 1.5f0 ≤ fs ≤ 1.8f0 … (식14)Or 1.5f 0 ≤ fs ≤ 1.8f 0 ... (Eq. 14)

또한, 처리 시간이 짧은(예를 들어 수분 내지 10분 정도인) 경우에는, 급전 주파수(fs)를 추정 고유 진동 주파수(f0)에 대해 적어도 ± 25 % 이상 옮기면 되고, ± 50 %보다 추정 고유 진동 주파수(f0)의 측으로 설정해도 된다. 즉, 다음 식15, 16으로 나타내어지는 완만 변동 영역(R1) 내로 설정해도 된다. In addition, when the processing time is short (for example, about 10 minutes to 10 minutes), the feed frequency fs may be shifted by at least ± 25% or more with respect to the estimated natural vibration frequency f 0 , and more than ± 50% It may be set into the side of the oscillation frequency (f 0). That is, you may set in the slow fluctuation | variation area | region R1 shown by following formula (15) and (16).

0.5f0 < fs ≤ 0.75f0[= f0 × (1 - 0.25)] … (식15)0.5f 0 &lt; fs &lt; 0.75f 0 [= f 0 × (1-0.25)]... (Eq. 15)

또는 1.5f0 > fs ≥ 1.25f0[= f0 × (1 + 0.25)] … (식16)Or 1.5f 0 &gt; fs &gt; 1.25f 0 [= f 0 × (1 + 0.25)]... (Eq. 16)

이 완만 변동 영역(R1)에서는, 전력 효율이 매우 높아져 대출력을 얻을 수 있다. 입출력비는 시간의 흐름에 따라 상승해 가지만 그 정도는 완만하며, 순식간에 상승하는 경우는 없다. 따라서, 처리를 단시간에 종료하여 오프로 하면, 인버터(21a)나 전극(11, 12)이 파괴에 이르는 일은 없다. In this gentle fluctuation region R1, the power efficiency is very high and a large output can be obtained. The input / output ratio rises over time, but the rate is moderate, and it does not rise quickly. Therefore, if the processing is turned off after a short time, the inverter 21a and the electrodes 11 and 12 will not be destroyed.

급전 주파수(fs)를 추정 고유 진동 주파수(f0)에 대해 적어도 ± 25 % 이상 옮김으로써, 입출력이 순간적으로 변동하는 영역(R0)(0.75f0 < fs < 1.25f0)을 피할 수 있어, 대전류에 의해 인버터(21a)의 소자나 전극(11, 12)이 파괴되는 것을 방지할 수 있다. By shifting the feed frequency fs by at least ± 25% or more with respect to the estimated natural vibration frequency f 0 , the region R0 (0.75f 0 <fs <1.25f 0 ) where the input / output fluctuates momentarily can be avoided. It is possible to prevent the element and the electrodes 11 and 12 of the inverter 21a from being destroyed by the large current.

상기에서는 추정 고유 진동 주파수(f0)를 기준으로 하고 있었지만, 그 대신 에 입출력비(Vpp/V)를 기준으로 하여 급전 주파수(fs)를 설정하는 것으로 해도 좋다. In the above description, the estimated natural vibration frequency f 0 is used as a reference. Alternatively, the feed frequency fs may be set based on the input / output ratio Vpp / V.

상세하게 서술하면, 우선 예비 공정으로서 급전 주파수(fs)와 입출력비(Vpp/V)의 관계를 구해 둔다. 그 방법은 전술한 「스위프식」과 실질적으로 동일하다. 즉, 전극(11)으로의 인가 전압이 본처리시의 크기(Vpp = 10 kV)로 유지되도록 인버터(21a)의 일차측 전압(V)을 조절하면서, 급전 주파수(fs)를 0 내지 수백 ㎑의 범위에서 스위프한다. 그리고, 전압(V)을 측정하고 급전 주파수(fs)에 대한 입출력비(Vpp/V)를 산출하여 데이터화한다. In detail, as a preliminary step, the relationship between the feed frequency (fs) and the input / output ratio (Vpp / V) is first determined. The method is substantially the same as the above-mentioned "sweeping formula". That is, while adjusting the primary side voltage V of the inverter 21a so that the voltage applied to the electrode 11 is maintained at the magnitude (Vpp = 10 kV) at the time of this processing, the feed frequency fs is set from 0 to several hundred kHz. Sweep in the range of. Then, the voltage V is measured, and the input / output ratio Vpp / V with respect to the feed frequency fs is calculated to be data.

다음에, 설정 공정으로서 본처리시에 있어서의 급전 주파수(fs)를, 상기 입출력비(Vpp/V)가 그 극대치에 대해 예를 들어 70 % 이하가 되는 범위 내에서 설정한다. 이에 의해, 적어도 순간 변동 영역(R0)을 피할 수 있어, 전극(11, 12)이나 인버터(21a)의 파괴를 방지할 수 있다. Next, as a setting step, the power supply frequency fs at the time of this process is set in the range which the said input-output ratio Vpp / V becomes 70% or less with respect to the maximum value, for example. As a result, at least the instantaneous fluctuation region R0 can be avoided, and destruction of the electrodes 11 and 12 and the inverter 21a can be prevented.

본 발명은, 예를 들어 반도체의 제조 공정에 있어서 반도체 기판의 세정, 성막(CVD), 에칭 등의 표면 처리 기술에 이용 가능하다. The present invention can be used, for example, in surface treatment techniques such as cleaning, film formation (CVD) and etching of semiconductor substrates in semiconductor manufacturing processes.

Claims (22)

서로 대향하는 한 쌍의 전극과 인덕터를 포함하는 전극 회로를 구비하고, 적어도 한 쪽 전극의 대향면에는 고체 유전체가 설치된 플라즈마 처리 장치를 이용하고 상기 전극끼리의 사이의 공간으로 처리 가스를 도입하는 동시에 상기 전극 회로에 급전하여 플라즈마 처리를 행하는 방법이며, An electrode circuit including a pair of electrodes and an inductor opposed to each other, and using a plasma processing apparatus provided with a solid dielectric on opposite surfaces of at least one of the electrodes and introducing a processing gas into the space between the electrodes; It is a method of supplying the electrode circuit and performing a plasma treatment, 상기 처리시에 있어서의 전극 회로로의 급전 주파수를, 비방전시에 있어서의 공진 주파수(이하,「제1 공진 주파수」라 함)와, 상기 전극간 공간을 도체라 간주할 수 있을 때에 있어서의 공진 주파수(이하,「제2 공진 주파수」라 함) 사이로 설정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. Resonance when the feed frequency to the electrode circuit at the time of processing is regarded as the resonance frequency (hereinafter referred to as "the first resonance frequency") at the time of non-discharge and the space between the electrodes can be regarded as a conductor. And a frequency (hereinafter referred to as "second resonance frequency"). 제1항에 있어서, 상기 전극간 공간에서 방전을 일으키면서 전극 회로로의 급전 주파수를 상기 제1 공진 주파수와 제2 공진 주파수 사이에서 조절하여 전류가 피크가 되는 주파수를 구하고, 이 피크 주파수 또는 그 근방에 급전 주파수를 설정하여 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.The frequency at which the current becomes a peak is obtained by adjusting a feeding frequency to an electrode circuit between the first resonance frequency and the second resonance frequency while causing discharge in the interelectrode space. The plasma processing method characterized by setting a feed frequency in the vicinity and performing a process. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극을, 처리 가스로 채워진 비방전시의 전극간 공간의 캐패시턴스 성분과 고체 유전체의 캐패시턴스 성분의 직렬 접속으로 하여 상기 제1 공진 주파수를 산출하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma of claim 1, wherein the pair of electrodes are connected in series between a capacitance component of an interelectrode space filled with a processing gas and a capacitance component of a solid dielectric to calculate the first resonance frequency. Treatment method. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극을, 고체 유전체의 캐패시턴스 성분만으로 하여 상기 제2 공진 주파수를 산출하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 1, wherein the second resonant frequency is calculated using only the pair of electrodes as a capacitance component of a solid dielectric. 제1항에 있어서, 방전이 일어나는 임계치 미만의 진폭의 전계를 상기 전극 사이에 인가하는 동시에 그 주파수를 조절하여, 전류가 피크가 되는 주파수를 상기 제1 공진 주파수로 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 1, wherein an electric field having an amplitude below a threshold at which discharge occurs is applied between the electrodes and the frequency thereof is adjusted so that the frequency at which the current peaks is set as the first resonant frequency. . 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극끼리를 고체 유전체를 협지하여 접촉시킨 상태에서 급전 주파수를 조절하고, 전류가 피크가 되는 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 1, wherein a feeding frequency is adjusted in a state in which the pair of electrodes are in contact with a solid dielectric, and the frequency at which the current peaks is set as the second resonance frequency. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치가 전원으로부터의 전압을 트랜스로 승압하여 상기 전극 회로에 급전하도록 되어 있고, 상기 트랜스의 누설 인덕턴스에 의해 상기 인덕터를 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. 2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the plasma processing device is configured to step up a voltage from a power supply into a transformer and to feed the electrode circuit, and the inductor is configured by a leakage inductance of the transformer. 제7항에 있어서, 상기 누설 인덕턴스로 이루어지는 인덕터 및 상기 한 쌍의 전극으로 이루어지는 캐패시터에, 실물의 인덕터 또는 콘덴서를 가함으로써 상기 전극 회로를 구성하고, 이에 의해 제1 및 제2 공진 주파수를 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. 8. The electrode circuit according to claim 7, wherein the electrode circuit is configured by applying a real inductor or a capacitor to an inductor composed of the leakage inductance and a capacitor composed of the pair of electrodes, thereby adjusting the first and second resonance frequencies. Plasma processing method characterized in that. 전원으로부터의 급전에 의해 처리 가스를 플라즈마화하여 플라즈마 처리를 행하는 장치이며, A device for converting a processing gas into a plasma by powering from a power supply and performing a plasma processing, 서로 대향하여, 사이에 처리 가스가 도입되는 공간을 형성하는 동시에 적어도 한 쪽 대향면에는 고체 유전체가 설치된 한 쌍의 전극과 인덕터를 포함하여 상기 전원으로부터 급전되는 전극 회로와, An electrode circuit fed from the power supply, including a pair of electrodes and an inductor provided with a solid dielectric on at least one opposing surface while forming a space in which processing gases are introduced therebetween; 상기 전원으로부터 상기 전극 회로로의 급전 주파수를, 상기 전극간 공간의 비방전시에 있어서의 공진 주파수와, 상기 전극간 공간을 도체라 간주할 수 있을 때에 있어서의 공진 주파수 사이로 설정하는 주파수 설정부를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a frequency setting section for setting a power supply frequency from the power supply to the electrode circuit between a resonance frequency at the time of non-discharge of the inter-electrode space and a resonance frequency at the time where the inter-electrode space can be regarded as a conductor. Plasma processing apparatus, characterized in that. 한 쌍의 전극과 인덕터를 포함하는 LC 회로에 급전함으로써, 상기 전극끼리의 사이의 대략 상압의 공간에 전계를 인가하여 방전을 일으켜 플라즈마 처리를 행하는 방법이며, By feeding an LC circuit including a pair of electrodes and an inductor, a method is performed by applying an electric field to a space of approximately normal pressure between the electrodes, causing a discharge, and performing plasma treatment. 상기 전극끼리의 사이의 대략 상압 공간에 있어서의 방전시에 있어서의 상기 LC 회로의 고유 진동 주파수를 미리 추정하는 공정과, A step of preliminarily estimating the natural vibration frequency of the LC circuit at the time of discharge in the substantially normal pressure space between the electrodes; 상기 LC 회로로의 급전 주파수를, 상기 추정 고유 진동 주파수로부터 옮겨 설정하는 설정 공정과, A setting step of shifting and setting the feed frequency to the LC circuit from the estimated natural vibration frequency; 설정한 주파수로 급전함으로써 플라즈마 처리를 행하는 본처리 공정을 실행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. A plasma processing method comprising performing the main processing step of performing a plasma processing by feeding power at a set frequency. 제10항에 있어서, 상기 추정 공정에 있어서 상기 LC 회로에 일시적으로 급전을 행한 후, 상기 급전의 절단에 의해 상기 LC 회로에 감쇠 진동을 생기게 하고, 게다가 이 감쇠 진동의 초기에 있어서의 전극 사이로의 인가 전압이 본처리 공정에 있어서의 설정 인가 전압과 대략 동등해지도록 하고, 이 감쇠 진동의 초기의 주파수를 측정하여 이 측정치를 상기 추정 고유 진동 주파수로 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. 11. The method according to claim 10, wherein after the power supply is temporarily supplied to the LC circuit in the estimation step, attenuation vibration is generated in the LC circuit by cutting the power supply, and further, between the electrodes in the initial stage of the damping vibration. The applied voltage is made approximately equal to the set applied voltage in the present processing step, the initial frequency of the attenuation vibration is measured, and the measured value is the estimated natural vibration frequency. 제10항에 있어서, 상기 추정 공정에 있어서 상기 전극 사이로의 인가 전압이 본처리 공정에 있어서의 설정 인가 전압과 대략 동등해지도록 하면서 급전 주파수를 스위프하여 입출력비가 극대가 되는 점에 있어서의 주파수를 구하고, 이를 상기 추정 고유 진동 주파수로 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The frequency at the point where the input / output ratio is maximized by sweeping the feed frequency while making the applied voltage between the electrodes in the estimating step approximately equal to the set applied voltage in this processing step. And using the estimated natural vibration frequency as the estimated natural vibration frequency. 제10항에 있어서, 상기 설정 공정에 있어서 급전 주파수를, 상기 추정 고유 진동 주파수의 주변에 있어서의 입출력비가 순간적으로 변동하는 영역으로부터 옮겨 설정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 10, wherein, in the setting step, the feed frequency is set to be shifted from an area in which the input / output ratio around the estimated natural vibration frequency fluctuates instantaneously. 제10항에 있어서, 상기 설정 공정에 있어서 급전 주파수를, 상기 추정 고유 진동 주파수의 주변에 있어서의 입출력비가 시간적으로 변동하는 영역으로부터 옮겨 설정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 10, wherein, in the setting step, the feed frequency is set to be shifted from an area where the input / output ratio around the estimated natural vibration frequency varies in time. 제10항에 있어서, 상기 설정 공정에 있어서 급전 주파수를, 입출력비가 시간적으로 안정되고 또한 급전 주파수에 따라서 증감하는 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 10, wherein in the setting step, the feed frequency is set to a region where the input / output ratio is stable in time and increases or decreases in accordance with the feed frequency. 제10항에 있어서, 상기 설정 공정에 있어서 급전 주파수를, 입출력비가 시간적으로 안정된 영역에 있어서의 시간적으로 변동하는 영역과의 경계로 설정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 10, wherein in the setting step, the power supply frequency is set to a boundary with a region that changes in time in a region where the input / output ratio is stable in time. 제10항에 있어서, 상기 설정 공정에 있어서 급전 주파수를, 상기 추정 고유 진동 주파수의 ± 약 25 % 이상 옮겨 설정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 10, wherein, in the setting step, the feed frequency is shifted and set by ± 25% or more of the estimated natural vibration frequency. 제10항에 있어서, 상기 설정 공정에 있어서 급전 주파수를, 상기 추정 고유 진동 주파수의 ± 약 50 % 이상 옮겨 설정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 10, wherein, in the setting step, a feed frequency is shifted and set by at least about 50% of the estimated natural vibration frequency. 제10항에 있어서, 상기 설정 공정에 있어서 급전 주파수를, 상기 추정 고유 진동 주파수의 ± 약 50 %로 설정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 10, wherein in the setting step, a feed frequency is set to ± 50% of the estimated natural vibration frequency. 제10항에 있어서, 상기 LC 회로로의 급전이 인버터의 출력 전압을 트랜스로 승압함으로써 이루어지도록 되어 있고, 상기 트랜스가 상기 LC 회로의 인덕터 성분을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to claim 10, wherein the feeding to the LC circuit is performed by boosting the output voltage of the inverter with a transformer, wherein the transformer constitutes an inductor component of the LC circuit. 제10항에 있어서, 상기 LC 회로로의 급전이 직류를 인버터에서 교류로 변환하고 또한 트랜스로 승압함으로써 이루어지도록 되어 있고, 11. The method of claim 10, wherein the power supply to the LC circuit is made by converting a direct current from an inverter to an alternating current and boosting it with a transformer. 상기 전극간의 피크간 전압(Vpp)과 상기 직류 입력 전압(V)의 입출력비(Vpp/V)를, 상기 추정 공정 또는 설정 공정을 실행할 때의 파라미터로 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. A plasma processing method, characterized in that the peak-to-peak voltage (Vpp) between the electrodes and the input / output ratio (Vpp / V) of the direct current input voltage (V) are used as parameters when the estimation process or the setting process is performed. 한 쌍의 전극과 인덕터를 포함하는 LC 회로에 급전함으로써, 상기 전극끼리의 사이의 대략 상압의 공간에 전계를 인가하여 방전을 일으켜 플라즈마 처리를 행하는 방법이며, By feeding an LC circuit including a pair of electrodes and an inductor, a method is performed by applying an electric field to a space of approximately normal pressure between the electrodes, causing a discharge, and performing plasma treatment. 상기 전극 사이로의 인가 전압을 처리시에 있어서의 설정 인가 전압과 동등하게 한 후에 급전 주파수를 스위프하여, 급전 주파수와 입출력비의 관계를 미리 구해 두는 예비 공정과, A preliminary step of sweeping the feed frequency after equalizing the applied voltage between the electrodes with the set applied voltage at the time of processing to obtain a relationship between the feed frequency and the input / output ratio; 상기 LC 회로로의 급전 주파수를 상기 입출력비가 그 극대치에 대해 소정 % 이하가 되는 범위로 설정하는 설정 공정과, A setting step of setting a power supply frequency to the LC circuit in a range such that the input / output ratio becomes a predetermined percentage or less with respect to its maximum value; 설정한 주파수로 급전함으로써 플라즈마 처리를 행하는 본처리 공정을 실행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.A plasma processing method comprising performing the main processing step of performing a plasma processing by feeding power at a set frequency.
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