WO2006035628A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2006035628A1
WO2006035628A1 PCT/JP2005/017251 JP2005017251W WO2006035628A1 WO 2006035628 A1 WO2006035628 A1 WO 2006035628A1 JP 2005017251 W JP2005017251 W JP 2005017251W WO 2006035628 A1 WO2006035628 A1 WO 2006035628A1
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WO
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electrode
processing
passage
metal member
solid dielectric
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/017251
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English (en)
French (fr)
Inventor
Toshimasa Takeuchi
Setsuo Nakajima
Naomichi Saito
Osamu Nishikawa
Original Assignee
Sekisui Chemical Co., Ltd.
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Publication date
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Priority claimed from JP2005240543A external-priority patent/JP4185514B2/ja
Priority claimed from JP2005249345A external-priority patent/JP2006128081A/ja
Priority claimed from JP2005263237A external-priority patent/JP4499005B2/ja
Application filed by Sekisui Chemical Co., Ltd. filed Critical Sekisui Chemical Co., Ltd.
Priority to EP05785311A priority Critical patent/EP1796442B1/en
Priority to CN2005800318920A priority patent/CN101023714B/zh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32348—Dielectric barrier discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/02—Details
    • H01J2237/0203—Protection arrangements
    • H01J2237/0206—Extinguishing, preventing or controlling unwanted discharges

Definitions

  • 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.
  • an electrode connected to a power source and an electrode connected to ground are disposed to face each other up and down, a plasma discharge space at normal pressure is formed between these electrodes, and a substrate is placed in this discharge space to perform plasma processing.
  • An apparatus is well-known (for example, patent document 1 grade
  • a sprayed film or plate made of a solid dielectric is provided for stable discharge.
  • the electrode is fixedly accommodated in the holder of the device body without rattling.
  • Patent Document 2 describes that the electrode is gently held in the holder.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228136
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-92493
  • the solid dielectric when the solid dielectric is in the form of a plate and not integral with the electrode, the difference in thermal expansion between the two does not matter so much, but in any case the electrode may be stagnant due to the device body being restrained. . Then, a gap is formed between the electrode and the plate of the solid dielectric, and arcing may occur in this gap.
  • the present invention has been made to solve the above problems,
  • Process gas is introduced into a processing passage formed between the substrate and the processing passage
  • An apparatus for plasma processing a substrate wherein at least a part of the discharge space is disposed above the substrate, and a processing chamber (plasma processing unit) to be formed between the substrate and the processing path is provided;
  • the unit is
  • a housing having an open bottom, a solid dielectric plate supported by the housing so as to close the bottom of the housing, and an electrode housed inside the housing to form the discharge space
  • the solid dielectric plate alone has a strength capable of supporting the weight of the electrode, the electrode is free in at least a first direction in the horizontal direction, and the solid dielectric plate is not provided on the upper surface of the solid dielectric plate. It is placed in a fixed state, and it is characterized in that almost all of its own weight is hung on a solid dielectric plate.
  • the electrode can be free to thermally expand independently from the solid dielectric plate, and it is possible to prevent stagnation deformation due to the thermal expansion difference with the solid dielectric plate or the restraint of the casing, and the electrode can be reduced by its own weight.
  • the pressing force can always contact the solid dielectric plate. This can prevent the occurrence of arcing between the electrode and the solid dielectric plate.
  • the present invention is particularly effective when the electrode has an elongated shape extending in the first direction.
  • the electrode is accommodated in the housing so as to be free (displaceable) at least in the longitudinal direction.
  • the housing is provided with an electrode restricting portion for restricting the position in the width direction orthogonal to the longitudinal direction of the electrode with a play.
  • the electrode can be positioned to some extent in the width direction, free thermal expansion in the width direction can also be tolerated, and stagnation deformation can be prevented more reliably.
  • the solid dielectric plate extends in the same direction as the electrodes, and the housing includes a solid dielectric. It is desirable that a pair of plate support portions be provided so as to support the both end portions in the width direction of the body plate so as to be displaceable in the longitudinal direction. As a result, the free thermal expansion in the longitudinal direction can also be permitted for the solid dielectric plate, and breakage can be prevented more reliably.
  • the solid dielectric plate extends in the same direction as the electrode, and both end faces in the width direction are inclined downwards,
  • the housing is provided with a pair of plate support portions for supporting both end portions in the width direction of the solid dielectric plate, and each plate support portion forms an upward slope and a downward slope of the solid dielectric plate It may have a plate support surface that abuts.
  • At least one of the pair of plate support portions be softer than the solid dielectric plate.
  • the supporting stress to the solid dielectric plate can be relieved and the breakage can be surely prevented.
  • the solid dielectric plate is made of ceramic, and one of the pair of plate supports is made of resin (preferably, corrosion resistant resin), and the other plate support is made of metal. Configured and / or desirable! /.
  • the solid dielectric plate can be reliably positioned and supported, and the support stress of the ceramic solid dielectric plate can be relaxed to prevent breakage.
  • the component in contact with the gas derived from the discharge space is susceptible to corrosion.
  • a highly reactive substance such as an HF gas or ozone is generated by the processing reaction in the discharge space. It is done.
  • the corrosive material flows downstream and contacts the components of the device to cause corrosion. Such corrosion causes contamination and reduces the yield.
  • the plate support made of the corrosion resistant resin is disposed downstream along the gas flow direction between the processing unit and the substrate, and the metal plate support is made in the gas flow direction. Located along the downstream !, preferred.
  • the plate support on the downstream side along the gas flow direction between the processing unit and the substrate is made of a high corrosion resistant material than the plate support on the upstream side along the gas flow direction. May be
  • the downstream plate support can be prevented from being corroded, and contamination occurs. Can be prevented.
  • the above-mentioned corrosion resistant resin is mainly composed of at least one selected from the group consisting of PVDF (polyfluorinated bi-idene), PET (polyethylene terephthalate) and PEEK (polyether ether ketone). Even as it is made of Teflon (R), it may be. In this way, the corrosion resistance to HF and ozone can be assuredly ensured.
  • PVDF polyfluorinated bi-idene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEEK polyether ether ketone
  • the downstream outer surface of the casing may be coated with a corrosion resistant coating.
  • the technology for corrosion resistance on the downstream side of the discharge space is not limited to the so-called direct type plasma processing in which the substrate is disposed in the discharge space, but the substrate is disposed outside the discharge space and the plasma gas is directed toward this.
  • the present invention can also be applied to so-called remote plasma processing.
  • the electrode is divided into a first metal member and a second metal member, and the first metal member is thicker than the second metal member.
  • the second metal member has a thin plate shape, and the solid dielectric plate The second metal member may be placed in a non-fixed state on top of the first metal member, and the first metal member may be placed in a non-fixed state on the second metal member. In this case, it is desirable that the material and thickness of the second metal member be set such that the temperature difference during plasma discharge between the upper and lower surfaces of the second metal member is less than or equal to a predetermined value.
  • the predetermined temperature difference is approximately 1 ° C., which is the upper-limit temperature difference, since the second metal member has almost stagnant deformation during plasma discharge.
  • the second metal member is preferably a thin flat plate which also has an aluminum force.
  • the thickness is preferably about 2 mm.
  • Aluminum alloy may be used as the material of the second metal member.
  • the thickness is preferably about 0.3 to 0.5 mm. Said It is preferable that the 2 metal member has a thickness that can maintain a flat plate shape as a minimum.
  • the temperature gradient in the thickness direction of the second metal member is It can be extremely small and can prevent itching and deformation.
  • the formation of a gap between the second metal member and the solid dielectric plate can be reliably prevented, and the occurrence of arcing between the two can be reliably prevented.
  • the electrical connection between the first and second metal members is The conduction state can be maintained.
  • the first metal member has a weight sufficiently larger than that of the second metal member.
  • the second metal member can be pressed against the solid dielectric plate by the weight of the first metal member, and a gap is formed between the second metal member and the solid dielectric plate. This can be prevented more reliably.
  • the first metal member has a temperature control structure (refrigerant, passage of temperature control medium, etc.), and is preferred. Thus, the thermal expansion of the second metal member can be suppressed.
  • the present invention is particularly effective for normal pressure plasma treatment in a pressure environment of substantially normal pressure (near atmospheric pressure).
  • generally pressure means a range of 1. 013 X 10 4 to 50. 663 X 10 4 Pa, and in consideration of the simplification of pressure adjustment and the simplification of the device configuration, 1. 333 X 10 4 to 10. 664 X 10 4 P a force preferred, 9. 331 X 10 4 to 10. 397 X 10 4 Pa force ⁇ preferred over ⁇ !
  • Each electrode in the above-mentioned document is accommodated in a metal frame via a holder made of an insulating material such as a resin.
  • the holder must be made of a suitable material and thickness in order to provide reliable insulation that is intended to insulate the electrode and the metal frame, which is costly.
  • a space in the case (a space in the electrode) is formed between the case and the electrode in the case, and the space in the case is substantially made of pure (including unavoidable impurities) nitrogen gas. It may be satisfied.
  • the insulation between the electrode and the housing can be enhanced without using an insulating member such as a resin, and the occurrence of abnormal discharge can be prevented.
  • the temperature of the electrode can be adjusted from the outside.
  • the technology for filling the space in the housing with nitrogen is not limited to so-called direct plasma processing, but can be applied to so-called remote plasma processing.
  • a nitrogen gas introduction path and a lead-out path be connected to the inside space of the housing.
  • the process gas permeates into the inside space of the housing, it flows together with the nitrogen gas.
  • the temperature control efficiency from the outside of the electrode can be enhanced.
  • the nitrogen gas pressure in the space in the housing be higher than the gas pressure in the discharge space.
  • the process gas can be reliably prevented from infiltrating into the space inside the housing, and abnormal discharge can be prevented more reliably.
  • an in-electrode passage for temperature control of the electrode is formed in the inside of the electrode, and nitrogen gas is passed through the in-electrode passage.
  • the electrode has 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 It is desirable that the inside of the electrode be a passage! / ,.
  • an electrode having an internal passage for temperature control can be manufactured easily and at low cost.
  • the moving direction is preferably along the gas flow direction of the processing passage between the processing unit and the substrate.
  • the inventors of the present invention conducted intensive studies toward high-speed scanning in a so-called direct-type atmospheric pressure plasma processing apparatus in which the substrate is exposed directly to the plasma between the electrodes.
  • the apparatus configuration is such that a process gas is flowed to a processing passage along the surface of the substrate, a part of the processing passage is made into a plasma discharge space of approximately atmospheric pressure, and the surface of the substrate is plasma treated.
  • a substrate facing surface that faces the substrate to form the processing passage, and the substrate facing surface has an introduction port for a process gas connected to the upstream end of the processing passage, and the processing surface.
  • a processing head provided with an exhaust port connected to the downstream end of the passage, and the substrate are moved relative to the processing head in a direction along the processing passage (forward or backward direction of gas flow in the processing passage).
  • the atmospheric pressure plasma processing apparatus is provided with a moving mechanism.
  • the processing head is configured of one or more processing units.
  • FIG. 8 shows the result of the water repellent treatment of the resist film on the glass substrate by the atmospheric pressure plasma processing apparatus having the above-mentioned configuration.
  • the processing capacity evaluated by the contact angle decreased substantially at 4 mZmin, while the substrate transfer speed was almost constant in the range of 0.5 to 3 mZmin. It is presumed that this phenomenon is caused by the fact that the external air is absorbed into the plasma discharge space by viscosity, and the oxygen in the entrained air inhibits the reaction for water repellency.
  • L is the distance between the downstream end of the plasma discharge space in the processing path and the distance to the exhaust port, that is, the length (mm) of the portion of the processing path downstream of the plasma discharge space.
  • the processing head was fixed, and the substrate was transported in the direction from the exhaust port toward the introduction port (in the direction opposite to the flow of the process gas in the processing path).
  • CA is the contact angle of the substrate surface after the water repelling treatment.
  • FIG. 9 is a graph of Table 1.
  • the horizontal axis in the figure is L ⁇ VfZVs (unit: mm).
  • r is the ratio of the oxygen concentration in the atmosphere (strictly, the oxygen concentration in the atmosphere excluding the process gas at the exhaust port) to the oxygen concentration in the atmosphere (about 20%).
  • L The distance from the downstream end of the discharge space to the exhaust port, ie, the length (mm) of the passage portion downstream of the discharge space in the processing passage
  • Vf process gas flow rate in the processing passage
  • Vs transport speed by the moving mechanism
  • the atmosphere can be prevented or prevented from being caught in the processing passage, and the process gas can be increased even if the transport speed Vs is increased if the distance L between the downstream end of the discharge space and the exhaust port is sufficiently increased. Processing capacity can be maintained without increasing usage of
  • the transport speed Vs by the moving mechanism is preferably Vs> 2 mZmin, more preferably Vs> 4 mZmin. According to the present invention, even under high-speed scanning of Vs> 2 mZ min as well as Vs> 2 mZ min, the atmosphere can be reliably prevented or suppressed from being caught in the processing passage, and the processing capacity can be reliably maintained.
  • the process gas in the case of the water repellent treatment is mainly composed of a fluorocarbon compound such as CF.
  • nitrogen it is preferred to include nitrogen.
  • the oxygen concentration at the downstream side of the processing passage is considered to be smaller at a position closer to the discharge space.
  • the oxygen concentration in the discharge space is required to be 100 ppm or less. Therefore, it is preferable to set the above L, Vf, Vs, and r so that the oxygen concentration at the downstream end of the discharge space becomes 100 ppm or less. As a result, the processing capacity of the water repelling treatment can be reliably secured.
  • the processing unit is provided with a curtain gas outlet on the opposite side of the processing channel with the exhaust port interposed therebetween, and the process gas flow rate of the processing channel, the flow rate of the curtain gas from the outlet, and the exhaust gas. It is preferable to adjust the r by the exhaust flow rate from the mouth. Yes.
  • the direction of the process gas flow in the processing passage between the processing unit and the substrate is set to the processing unit It may be switched according to the relative movement direction of.
  • the process gas is introduced into the processing passage from the forward end of the processing passage.
  • Process gas introduction from the end of the processing path on the return side is substantially stopped, preferably completely stopped.
  • the process gas flows toward the end of the processing path in the forward direction and the end in the reverse direction.
  • the main introduction position of the process gas is switched to the end on the forward direction side of the processing path.
  • the process gas is introduced into the processing passage from the end on the backward direction side of the processing passage.
  • Process gas introduction at the forward end of the process path is substantially stopped, preferably completely stopped.
  • a process gas is introduced into the processing passage from the end on the return direction side of the processing passage.
  • Process gas introduction from the forward end of the process passage is substantially stopped, preferably completely stopped.
  • the process The gas flows toward the end of the processing path on the return side end of the processing path.
  • the main introduction position of the process gas is switched to the end in the forward direction of the return direction of the processing passage.
  • a process gas is introduced into the processing path from the forward end of the processing path.
  • the process gas introduction substantially stops, preferably completely.
  • the end on the forward direction side and the end on the reverse direction side of the processing passage the end on the side opposite to the end to be the introduction position of the process gas may be sucked and exhausted. .
  • the treatment to prevent the external atmosphere from being caught in the treatment passage for example, water repellent treatment
  • the process gas When the processing unit relatively moves in the forward direction, the process gas is introduced into the forward end side of the processing path and into the processing path, and suction and exhaust are performed from the end on the backward side of the processing path.
  • the suction and exhaust of the end force on the forward direction side of the processing passage may be completely stopped or a small amount (a smaller amount than the suction and exhaust gas on the return direction side) of suction and exhaust may be performed.
  • the process gas reliably flows toward the end of the processing path in the forward direction.
  • the processing unit when the processing unit relatively moves in the backward direction, the process gas is introduced into the end force processing channel on the return direction side of the processing channel and the suction exhaust is discharged from the forward end of the processing channel. Do.
  • the suction and exhaust from the end on the return side of the processing passage may be completely stopped or a small amount (a smaller amount than the suction and exhaust on the forward direction) of the suction and discharge may be performed.
  • the process gas reliably flows from the end on the return side of the processing channel toward the end on the forward side.
  • Processing that should allow some entrainment of the external atmosphere into the processing channel (for example, cleaning processing) It is preferable to operate as follows.
  • the process gas When the processing unit relatively moves in the forward direction, the process gas is introduced into the end force processing path on the return direction side of the processing path, and suction and exhaust are performed from the end on the forward direction side of the processing path.
  • the suction and exhaust of the end force on the return side of the processing passage may be completely stopped or a small amount (a smaller amount than the suction and exhaust on the forward direction) of the suction and discharge may be performed.
  • the process gas reliably flows toward the end on the return side of the processing passage.
  • the processing unit relatively moves in the backward direction the process gas is introduced into the forward end of the processing path into the processing path, and the suction exhaust is discharged from the end of the processing path in the backward direction. You should do it.
  • the suction and exhaust from the forward end of the processing passage may be completely stopped or a small amount (a smaller amount than the suction and exhaust on the return side) may be discharged.
  • the process gas reliably flows from the forward end of the processing passage toward the return end.
  • a gas curtain on the outside of the end that is mainly the introduction position of the process gas among the end on the forward direction side and the end on the return direction side of the processing passage.
  • the main gas curtain formation position may be switched simultaneously with the switching of the process gas introduction position.
  • a process for example, a water repelling process
  • the process gas is stored in the process passage.
  • the end force on the forward direction side is introduced into the processing passage and a gas curtain is formed on the outside in the forward direction from the process gas introduction position, and when the processing unit relatively moves in the backward direction, the process gas is transferred to the processing passage. It is possible to introduce the gas into the processing channel from the end on the return side and to form a gas curtain outside the return direction from the process gas introduction position.
  • processing for example, cleaning processing
  • some entrapment of the external atmosphere into the processing channel is to be permitted (eg, cleaning processing)
  • the process gas is transferred to the return side of the processing channel.
  • the process gas is introduced into the processing passage from the end and forms a gas force outside the return direction from the process gas introduction position, and when the processing unit relatively moves in the return direction, the process gas is transferred to the processing passage.
  • the forward end of the processing path And to form a gas force outside the forward direction of the process gas introduction position.
  • Switching of process gas introduction position, switching of exhaust position, and switching of gas curtain formation position may be combined.
  • suction may be performed to suck and discharge curtain gas.
  • a pair of introduction nozzles for introducing a process gas into the processing passage is provided, respectively.
  • a moving mechanism configured to reciprocate the processing unit relative to the substrate in a direction in which the pair of introduction nozzles face each other;
  • Introduction nozzle switching means for selectively connecting one of the pair of introduction nozzles to a process gas source according to the movement direction by the movement mechanism;
  • the introduction nozzle switching unit is configured to move the processing unit relative to each other in the forward direction.
  • the introduction nozzle at the end of the processing passage on the forward direction side of the pair of introduction nozzles is selected and connected to the process gas source, and when the processing unit moves in the backward direction, the pair of introduction nozzles Select the introduction nozzle at the end on the return direction side of the processing passage and connect it to the process gas source! /.
  • the introduction nozzle switching unit performs the relative movement of the pair of introduction nozzles when the processing unit moves in the forward direction.
  • the introduction nozzle at the end on the return direction side of the processing passage is selected to be connected to the process gas source, and when the processing unit relatively moves in the return direction, the process nozzle passes through the processing passage. Select the introduction nozzle at the end of the direction side and connect it to the process gas source! /.
  • a pair of exhaust nozzles are respectively provided on both sides of the processing unit, and an exhaust device is selected by selecting an exhaust nozzle on the opposite side to the introduction nozzle selected according to the moving direction by the moving mechanism. It is preferable to have an exhaust nozzle switching means connected to the In this case, the exhaust nozzle may be disposed outside the introduction nozzle, and may be disposed inside the introduction nozzle. The exhaust nozzle on the side not selected by the exhaust nozzle switching means is preferably shut off by the exhaust device.
  • a pair of exhaust nozzles connected to an exhaust device is provided outside the pair of introduction nozzles of the processing unit, respectively.
  • the suction amount of the exhaust nozzle on the opposite side to the introduction nozzle selected according to the moving direction by the moving mechanism is relatively increased, and the suction amount of the exhaust nozzle on the same side as the selected introduction nozzle is relatively
  • the exhaust nozzle adjustment means may be provided to reduce the size.
  • a pair of curtain nozzles for forming a gas curtain is provided on the outside of the pair of introduction nozzles of the processing unit, respectively.
  • curtain nozzle switching means be provided for selecting a curtain nozzle on the same side as the introduction nozzle selected according to the moving direction by the moving mechanism and connecting it to the curtain gas source. It is preferable that the side curtain nozzle is shut off by the curtain gas source power, which is not selected by the curtain nozzle switching means.
  • the electrode it is possible for the electrode to be capable of free thermal expansion almost independently from other members, and to cause stagnation deformation due to the thermal expansion difference with the solid dielectric plate or the restraint of the case.
  • the electrode can be always in contact with the solid dielectric plate by the pressing force of its own weight. This can prevent the occurrence of arcing between the electrodes and the solid dielectric plate.
  • FIG. 1 is a front sectional view along line II of FIG. 2 showing an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the atmospheric pressure plasma processing apparatus, taken along line II II of FIG.
  • FIG. 3 is a front cross-sectional view showing an enlarged processing passage on the left side of the normal pressure plasma processing apparatus.
  • ⁇ 4 It is a perspective view showing a modification of the electrode of the above-mentioned normal pressure plasma treatment apparatus.
  • FIG. 5 It is a perspective view showing another modification of the electrode of the above-mentioned atmospheric pressure plasma treatment apparatus.
  • 6 is a front view schematically showing an embodiment of a normal pressure plasma treatment apparatus for water repellency.
  • FIG. 7 is a front view schematically showing another embodiment of an atmospheric pressure plasma processing apparatus for water repellency.
  • FIG. 11 A front explanatory view showing a gas flow state when the processing unit of the embodiment of FIG. 10 is moving in the left direction with respect to the substrate.
  • FIG. 12 is a front explanatory view showing a gas flow state when the processing unit of the embodiment of FIG. 10 is moving in the right direction with respect to the substrate.
  • FIG. 13 A front explanatory view schematically showing another embodiment of a water repelling atmospheric pressure plasma processing apparatus having a switching means of a process gas introduction position.
  • FIG. 14 is a front explanatory view showing a gas flow state when the processing unit of the embodiment of FIG. 13 moves in the left direction with respect to the substrate.
  • FIG. 15 A front explanatory view showing a gas flow state when the processing unit of the embodiment of FIG. 13 is moving in the right direction with respect to the substrate.
  • Electromagnetic three-way valve introduction nozzle switching means
  • Electromagnetic three-way valve (Exhaust nozzle switching means)
  • Electromagnetic flow control valve (Exhaust nozzle adjustment means)
  • Electromagnetic three-way valve (curtain nozzle switching means)
  • the atmospheric pressure plasma processing apparatus M includes a processing head ⁇ and a stage S.
  • the processing head is fixed to and supported by a device frame (not shown).
  • the processing head H has two left (right) processing units 10.
  • a narrow gap 11 is formed between the two processing units 10.
  • the thickness of the gap 11 is, for example, about 1 mm.
  • a process gas source G is connected to the upper end of the gap 11.
  • the gap 11 is provided as an introduction path of the process gas.
  • the lower end opening 11a of the gap 11 is a post process of the process gas. It is provided as an introduction port for introducing to the management channel12.
  • As the process gas a gas type according to the processing content is used. For example, in the etching process, fluorine-based gas such as CF is mainly used.
  • a mixed gas or the like obtained by adding a small amount of water or the like as a component is used.
  • Exhaust cylinders 95 are respectively provided on the left and right sides of the processing head H.
  • the lower surface of the exhaust pipe 95 is flush with the lower surface of the processing head.
  • the lower end face of the exhaust pipe 95 is a processing head
  • a slit-like exhaust port 95 a is formed on the lower surface of the exhaust cylinder 95. Although illustration is omitted
  • the upper end portion of the exhaust cylinder 95 is connected to an exhaust means such as a suction pump.
  • stage S is provided below the processing head H.
  • the stage S is electrically grounded and constitutes a ground electrode for the application electrode 30 described later.
  • a moving mechanism F (Fig. 3) is connected to the stage S.
  • the stage S is moved in the left and right direction by the movement mechanism F.
  • the stage S may be fixed and the processing head H may be moved.
  • a substrate W to be processed is to be disposed on the upper surface of the stage S! /.
  • a central portion force is also formed so as to form a lateral force processing passage 12.
  • the thickness (working distance) of the processing channel 12 is, for example, 1 mm to 2 mm.
  • the substrate W may be directly electrically grounded.
  • the two processing units 10, 10 are symmetrical.
  • the two processing units 10L and 10R may be different in shape, size, structure, etc. from each other.
  • L is attached to the processing unit 10 on the left side
  • R is attached to the processing unit 10 on the right side.
  • the structure of the processing unit 10L on the left side will be described unless otherwise specified.
  • the processing unit 10 includes a housing 20 as a main body, and an electrode 30 housed inside the housing 20, and in the front-rear direction (a direction perpendicular to the sheet of FIG. , In the left and right direction of Figure 2).
  • the casing 20 has a casing main body 21 supported by a gantry (not shown), and a lining member 40 provided on the inner peripheral surface of the casing main body 21.
  • the housing body 21 has left and right walls 22, front and rear walls 23, and a top plate 25, and the bottom is open.
  • the constituent members 22, 23, 25 of the housing body 21 are 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.
  • the lining member 40 has an inner wall 42 provided on the inner side of the left and right walls 22 of the casing body 21, an inner wall 43 and 44 provided on the inner side of the front and rear walls 23, and an upper plate 25. And a ceiling 45 provided on the lower surface of the housing.
  • Each component 42, 43, 44, 45 of the inner wall member 40 is made of an insulating material such as a resin.
  • Solid dielectric plate 50 is in the form of a thin flat plate elongated in the front-rear direction, and its thickness is, for example, about 2 mm, its width is, for example, about 60 mm, and its length is substantially the same as that of housing 20 described above. It is the same and extends over 2m.
  • the bottom of the case body 21 is closed by the solid dielectric plate 50.
  • the solid dielectric plate 50 is supported as follows.
  • both end surfaces in the width direction of the solid dielectric plate 50 are inclined downward.
  • a pair of plate support members 61 and 62 are fixed by bolting to the lower ends of the left and right walls 22 of the housing body 21.
  • plate support portions 61a and 62a which protrude in the direction to face each other are respectively provided.
  • the end faces of the plate support parts 61a, 62a are inclined upward.
  • the downward oblique end faces of the solid dielectric plate 50 are in contact with the upward oblique end faces (plate support faces) of the plate support portions 61a, 62a, respectively.
  • the solid dielectric plate 50 is horizontally supported so as to be bridged between the plate support members 61 and 62 on both sides.
  • Solid dielectric plate 50 is longitudinally displaceable in this supported state. Between the front end or rear end of the solid dielectric plate 50 and the inner wall 43 or 44 of the housing 20, a clearance allowing displacement is formed.
  • 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.
  • a seal member (not shown) is interposed between the solid dielectric 50 and the lower end face of the wall 22.
  • the plate support member 61 on the right side (the upstream side of the processing passage 12) of the processing unit 10L is a housing main body. 21 is made of the same metal (for example, stainless steel).
  • the plate support member 62 on the left side (the downstream side of the processing passage 12) of the processing unit 10L is made of a resin. It is desirable that the resinous material constituting the plate supporting member 62 has good corrosion resistance to corrosive substances such as ozone and HF-based gas. As such a resin, a Teflon (registered trademark) -based resin is preferred, and PVDF (polyfluorinated bi-idene) is more preferred. It may be PET (polyethylene terephthalate) or PEEK (polyether ether ketone).
  • 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.
  • the lower surface of the right side portion of the solid dielectric plate 50 and the lower surface of the metal plate support member 61 cooperate with the substrate W to form a post discharge space 12 a in the processing passage 12.
  • a passage section 12b on the more upstream side is defined.
  • the upstream passage portion 12b occupies the processing passage 12 from the process gas inlet 11a to the upstream end of the discharge space 12a.
  • the lower surface of the left side portion of the solid dielectric plate 50 and the lower surface of the plate support member 62 made of corrosion resistant resin cooperate with the substrate W to be downstream of the discharge space 12 a in the processing passage 12. It defines the passage part 12c.
  • the downstream passage portion 12c also occupies the processing passage 12 between the discharge space 12a and the exhaust port 95a.
  • the electrode 30 is made of metal such as aluminum or stainless steel, has a rectangular shape in cross section, and extends longitudinally in the longitudinal direction. The length of this electrode 30 is, for example, about 2 m.
  • a rib 33 is provided at the top of the electrode 30, .
  • a bolt (not shown) or the like is used to fix the rib 33 to the electrode 30.
  • the rib 33 extends in the same direction as the electrode 30 to reinforce the electrode 30 and prevent the electrode 30 from being stagnant.
  • the rib 33 is made of metal (stainless steel etc.) like the electrode 30 and is electrically integrated with the electrode 30.
  • a feed pin protrudes from the rib 33, and a feed line extends from the feed pin and is connected to a power supply.
  • the weight per unit length of the electrode 30 (including the rib 33) is, for example, 30 to 60 gZcm.
  • the electrode 30 is accommodated in the housing 20 and simply mounted on the upper surface of the solid dielectric plate 50 in a non-fixed state. Thereby, it hangs on the total self-gravity solid dielectric plate 50 of the electrode 30 (including the rib 33). Due to the pressing force of the electrode 30 by its own weight, the entire flat lower surface of the electrode 30 is pressed tightly against the flat upper surface of the solid dielectric plate 50.
  • the 2 mm thick ceramic solid dielectric plate 50 has sufficient strength to withstand this electrode load.
  • the front end portion of the electrode 30 is positioned at the front inner wall portion 43 of the housing 20.
  • a clearance is formed between the rear end of the electrode 30 and the inner wall 44 on the rear side of the housing 20.
  • the electrode 30 becomes free in the longitudinal direction and is thermally expandable / contractible.
  • An electrode regulation member 46 made of an insulating resin is vertically provided at a ceiling portion 45 of the housing 20.
  • a pair of left and right electrode restricting portions 46 a are provided on the lower surface of the electrode restricting member 46 so as to protrude downward.
  • the upper end portion of the rib 33 is inserted between the left and right electrode regulation portions 46a.
  • a certain amount of play (for example, about 0.5 mm) is provided between the electrode restricting portion 46 a and the rib 33.
  • the left and right electrode restricting portions 46a restrict the position of the electrode 30 in the left-right direction while allowing this play.
  • the in-electrode passages 30 a and 30 b are arranged side by side with each other and extend back and forth along the entire length of the electrode 30.
  • the end of the front side (left side in FIG. 2) of one of the electrode passages 30a is connected to the nitrogen supply pipe 71 through the nitrogen introduction path 71a and the 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 unavoidable impurities) nitrogen gas is compressed and stored.
  • the rear end of the in-electrode passage 30a is connected to the rear end of another in-electrode passage 30b via a communication passage 44a formed in the rear inner wall portion 44.
  • the front end of the inner electrode passage 30b is connected to the nitrogen recovery passage 72 via the nitrogen lead-out passage 72a and the nitrogen lead-out connector 72c formed in the front inner wall 43 and the upper plate 25.
  • An internal space 29 is defined between the lining member 40 of the housing 20 and the electrode 30.
  • the housing internal space 29 is divided into two by sandwiching the electrode 30 (including the rib 33) and the electrode regulating member 46. To distinguish between the two spaces in the case, a or b shall be added to the code.
  • the front end of the left inner space 29a of the processing unit 10L is connected to the nitrogen supply pipe 73 through the nitrogen introduction passage 73a and the nitrogen introduction connector 73c formed in the inner wall 43 and the upper plate 25 on the front side. ing.
  • the nitrogen supply pipe 73 is connected to the nitrogen gas source.
  • the rear end of the in-housing space 29a is connected to the rear end of the right in-housing space 29b via a communication passage 44b formed in the rear inner wall 44.
  • the front end of the in-housing space 29b is connected to the nitrogen recovery passage 74 via the nitrogen lead-out passage 74a and the nitrogen lead-out connector 74c formed in the front inner wall 43 and the upper
  • the substrate W is disposed below the processing units 10 L and 10 R, and CF of the process gas source G, etc. is included.
  • the process gas is diverted to the left and right processing passages 12 through the gas introduction passage 11, and enters the central portion 12a through the upstream portion 12b of the processing passage 12.
  • the power supply supplies voltage to the electrode 30.
  • the central portion 12a of the processing passage 12 becomes a plasma discharge space at normal pressure, and the process gas can be plasmatized.
  • plasma processing such as etching can be performed under normal pressure.
  • the treatment reaction generates corrosive substances such as ozone and HF-based gas.
  • the treated gas containing the corrosive substance passes through the passage portion 12c downstream of the discharge space 12a, is sucked into the exhaust pipe 95 from the exhaust port 95a, and is exhausted.
  • the plate support member 62 defining the downstream side passage portion 12c is corrosion resistant, it is possible to prevent corrosion even when exposed to the corrosive substance. This can prevent the occurrence of contamination.
  • the electrode 30 has heat due to the above-mentioned discharge and tends to expand mainly in the longitudinal direction.
  • the electrode 30 is free in the longitudinal direction and can be thermally expanded freely in the longitudinal direction, so that thermal stress due to restraint of the housing 20 does not occur inside.
  • the solid dielectric plate 50 can also expand freely in the longitudinal direction, and no thermal stress is generated by the housing 20. Since the electrode 30 is simply mounted in a non-fixed state on the solid dielectric plate 50, The electrode 30 and the solid dielectric plate 50 can thermally expand independently of each other, and do not exert thermal stress due to the thermal expansion difference between each other. Therefore, the electrode 30 can prevent the solid dielectric plate 50 from being stagnantly deformed only by straight deformation in the longitudinal direction.
  • the electrode 30 Since the electrode 30 is pressed against the solid dielectric plate 50 by its own weight, the contact between the lower surface of the electrode 30 and the upper surface of the solid dielectric plate 50 can always be maintained. Thereby, the formation of a gap between the electrode 30 and the solid dielectric plate 50 can be reliably prevented. As a result, the occurrence of arcing between the electrode 30 and the solid dielectric plate 50 can be prevented.
  • the solid dielectric plate 50 is not subjected to thermal stress due to the thermal expansion difference with the electrode 30, in addition to the support mechanism at the left and right ends and the clearance between the front and rear end faces It is not subject to thermal stress due to restraint of the housing 20 etc. This can prevent the solid dielectric plate 50 from being broken by thermal stress.
  • the pure nitrogen gas of the nitrogen gas source is circulated in parallel with the circulation of the process gas.
  • a portion of the nitrogen gas is introduced into the front end of one passage 30a in the electrode 30 sequentially through the nitrogen supply pipe 71, the nitrogen introduction connector 71c, and the nitrogen introduction passage 71a.
  • the current flows from the front end to the rear end in the electrode passage 30a.
  • it flows from the rear end to the front end through the communication passage 44a and the other electrode inner passage 30b.
  • it is delivered from the nitrogen lead-out passage 72 a to the nitrogen recovery passage 72 through the nitrogen lead-out connector 72 c.
  • the temperature of the entire electrode 30 can be uniformly cooled without temperature control, and the formation of a temperature distribution can be prevented. Since nitrogen is used as the refrigerant (temperature control medium), there is no risk of electrical leakage.
  • the other 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 passage 73a sequentially. It is done. Then, it flows from the front end to the rear end through the electrode outer passage 13. Next, it flows from the rear end to the front end through the communication passage 44b and the other electrode outer passage. Then, it is delivered to the nitrogen recovery passage 74 from the nitrogen delivery passage 74 a through the nitrogen delivery connector 74 c.
  • the electrode 30 can be cooled and adjusted in temperature as well as the outside force.
  • the cooling force is also uniform and uniform as in the inside You can adjust the temperature. As a result, the cooling and temperature control efficiency of the electrode 30 can be improved, and the temperature distribution can be prevented from being formed not only in the length direction of the electrode 30 but also in the thickness direction.
  • an inner lining member 40 made of resin is provided on the inner side of the metal housing main body 21, an inner space 29 of the housing is formed between the inner lining member 40 and the electrode 30.
  • the insulation between the electrode 30 and the case body 21 can be secured. Since the space 29 is filled with pure nitrogen gas, the insulation can be further enhanced. This makes it possible to reliably prevent the occurrence of abnormal discharge between the electrode 30 and the case body 21.
  • the space 29 in the housing can be made higher in pressure than the process gas introduction path 11 and the processing path 12, and the process gas is penetrated into the space 29 in the housing. Can be reliably prevented.
  • the insulation between the electrode 30 and the housing body 21 can be reliably maintained, and abnormal discharge can be prevented more reliably.
  • the nitrogen gas flows through the one in-housing space 29a as the forward path and the other in-housing space 29b as the return path, so even if the process gas penetrates into the in-housing space 29. Even if it is, it can be discharged quickly together with the above-mentioned nitrogen gas.
  • the insulation between the electrode 30 and the housing body 21 can be maintained more reliably, and abnormal discharge can be prevented more reliably.
  • the case body 21 is formed of metal and has a gate-like cross section, so that rigidity against stagnation can be reliably exhibited, and lengthening becomes possible.
  • the solid dielectric plate 50 is flat and simple in shape, so it is easy to manufacture and can easily cope with a long dimension of 2 m or more.
  • the support member 61 for one end forming the downward slope of the solid dielectric plate 50 is made of metal while the support member 62 for the other end is made of resin, the solid dielectric plate is Even if there is a dimensional error of 50 or the supporting members 61, 62, etc., it is possible to make sure that no downward force is applied to the downward slope of the solid dielectric plate 50. As a result, when the solid dielectric plate 50 made of ceramic is assembled to the device M, the downward slope portion is broken. Can be prevented.
  • FIG. 4 shows a modification of the electrode.
  • the electrode 30 is configured by arranging two metal square pipes 31 having a rectangular cross section in parallel, and sandwiching the square pipes 31 and 31 from above and below by a pair of metal flat plates 32U and 32L. It extends long in the front and back direction.
  • a metal rib 33 is provided along the longitudinal direction on the upper surface of the upper flat plate 32U.
  • the electrode 30 is simply placed on the solid dielectric plate 50 (not shown), and the lower surface (discharge space forming surface) of the lower flat plate 32L is in contact with the upper surface of the solid dielectric plate 50.
  • the square novem 31 As the square novem 31, commercially available ones can be used.
  • the internal space of the square pipe 31 is provided as an in-electrode passage 30a, 30b for passing nitrogen gas. Therefore, as in the case of the electrode of the first embodiment (FIG. 1) described above, it is possible to reduce the cost without making it necessary to drill the passage in the electrode as long as 2 m by boring.
  • FIG. 5 shows another modification of the electrode.
  • the electrode 30 is divided into an upper first metal member 34 and a lower second metal member 35.
  • the first metal member 34 and the second metal member 35 are simply stacked one on top of the other, and are not joined or fixed by fixing means such as bolt welding.
  • the first metal member 34 has the same structure as the electrode 30 of the first embodiment. Generally speaking, the first metal member 34 is made of metal such as aluminum or stainless steel, and has a thick flat plate shape (square in cross section) and extends long back and forth. The first metal member 34 has a weight sufficiently larger than that of the second metal member 35. A metal rib 93 is provided on the top surface of the first metal member 34. Inside the first metal member 34, two passages 30a, 30b are formed as a cooling and temperature control structure. The first metal member 34 is temperature controlled by cooling the first metal member 34 by circulating pure nitrogen gas (cooling 'temperature control medium) in the passage 30a as the forward path and in the passage 30b as the return path.
  • pure nitrogen gas cooling 'temperature control medium
  • the cooling and temperature control structure of the first metal member 34 may be constituted by two pipes 31 and 31 as shown in FIG. 4 in place of the passages 30a and 30b.
  • the second metal member 35 is slightly wider than the first metal member 34, has a flat plate shape sufficiently thinner than the first metal member 34, and extends forward and backward.
  • the second metal member 35 is made of aluminum, and its thickness is set to about 2 mm.
  • the second metal member 35 is simply mounted on the solid dielectric plate 50 in a non-fixed state.
  • the first metal member 34 is simply placed in a non-fixed state on the second metal member 35.
  • the second metal member 35 is pressed against the solid dielectric plate 50 not only by its own weight but also by the weight of the first metal member 34. Thereby, the entire flat lower surface of the second metal member 35 can be brought into surface contact with the solid dielectric plate 50.
  • the first metal member 34 is thick and flat, and can apply a load uniformly to almost the entire second metal member 35.
  • the lower surface (the contact surface with the solid dielectric plate 50) of the second metal member 35 has the highest temperature. Since aluminum, which is the material of the second metal member 35, has good thermal conductivity, the heat of the lower surface of the second metal member 35 is quickly conducted in the thickness direction. Also, the thickness of the second metal member 35 is about 2 mm and extremely small. This allows heat to easily reach the upper surface of the second metal member 35. Therefore, during plasma discharge, the temperature of the entire second metal member 35 rises almost uniformly, and the temperature gradient in the thickness direction of the second metal member 35 becomes extremely small. The difference in temperature remains within about 1 ° C.
  • the second metal member 35 is simply mounted in a non-fixed state on the solid dielectric plate 50, and is independently along the upper surface of the solid dielectric plate 50 independently of the solid dielectric plate 50. It is displaceable in the horizontal direction. As a result, the second metal member 35 is mainly extended and deformed in the longitudinal direction, so that it is possible to prevent stagnation deformation and maintain a flat shape. Therefore, the formation of a gap between the second metal member 35 and the solid dielectric plate 50 can be reliably prevented, and the occurrence of arcing between the two can be reliably prevented.
  • the first metal member 34 is a solid dielectric plate 5 Since the first metal member 34 can be stagnant and deformed independently of the second metal member 35 because the first metal member 34 is in direct contact with 0, no thermal stress is transmitted to the second metal member 35. Therefore, even if the first metal member 34 of the electrode 90 is stagnantly deformed, no gap is formed between the solid dielectric plate 50 and the electrode 90, and arcing does not occur between the two. There is no problem at all.
  • the second metal member 35 protrudes slightly in the width direction from the first metal member 34, the arc is prevented from flying from the end in the width direction of the first metal member 34. Can.
  • pure nitrogen gas cooling and temperature control medium
  • the temperature control of the first metal member 34 and the second metal member 35 can be performed.
  • the thermal deformation of the metal members 34 and 35 can be suppressed.
  • the second metal member 35 is not limited to aluminum, and may be made of another metal material such as stainless steel.
  • the thickness of the second metal member 35 is set according to the thermal conductivity of the material, and has a size such that the temperature difference between the upper surface and the lower surface due to heating at the time of plasma discharge is approximately 1 ° C. or less. Therefore, when using a material whose thermal conductivity is smaller than that of aluminum as the second metal member 35, the thickness is made smaller. For example, in the case of stainless steel, the thickness of the second metal member 35 is approximately 0.5 to 0.5 mm.
  • L is the left-right length (mm) of the downstream side 12c of the processing passage 12
  • Vs is the transport speed of the stage S (mZmin)
  • Vf is , Flow velocity (m / min) of the process gas in the processing passage 12.
  • the length L of the downstream side 12c of the processing passage 12 is The downstream end of the discharge space 12a at the center of the processing passage 12 refers to the distance to the exhaust port 95a, which is equal to the distance from the edge of the power supply electrode 30 on the exhaust port 95a side to the exhaust port 95a.
  • power supply electrode 30 is mounted on solid dielectric plate 50 in a non-fixed state.
  • An internal space 29 between the housing 20, the electrode 30, and the solid dielectric plate 50 is filled with pure nitrogen.
  • the atmosphere around the atmospheric pressure plasma processing apparatus M is the atmosphere, and the atmospheric pressure is approximately atmospheric pressure.
  • a fluorocarbon compound such as CF is used with nitrogen
  • the diluted one is used.
  • the substrate w to be subjected to the water repellent treatment on the surface is, for example, a large area liquid crystal glass.
  • a resist film is coated on the surface of the liquid crystal glass, and water repellency is imparted to the resist film.
  • the transport speed Vs, and the process gas flow velocity Vf and force in the processing passage 12 are set so as to satisfy the above formulas la and 2a.
  • the atmosphere caught in the downstream side 12c of the processing passage 12 on the left side can be prevented or reduced from reaching the discharge space 12a on the left side.
  • the oxygen concentration in the air entering the discharge space 12a on the left side can be suppressed to almost zero (for example, 100 ppm or less).
  • the force that the atmosphere tends to get caught in the downstream side 12c of the processing passage 12 of the unit 10R on the right side satisfies the above equation la and equation 2a.
  • the setting configuration prevents or reduces the atmosphere reaching the discharge space 12a of the unit 10R on the right side, and the oxygen concentration in the atmosphere entering the discharge space 12a on the right side is almost zero (for example, lOOppm or less).
  • Gap between treatment head H and substrate W thickness of treatment passage 12: 1 mm
  • Substrate W Glass (# 1737), 880 mm (left and right length) x 680 mm (front and rear width)
  • Pre-treatment contact angle of resist film on the surface of substrate W 70 ° (with water)
  • FIG. 7 shows another embodiment of the normal pressure plasma processing apparatus M for water repellency.
  • curtain gas blowout nozzles 105 are respectively provided outside the left and right exhaust tubes 95 of the processing head.
  • a curtain gas source (not shown) is connected to each blowout nozzle 105.
  • Nitrogen (N 2) is used as the curtain gas.
  • nitrogen gas is blown out from the left and right blowout nozzles 105 when processing the substrate W.
  • it is possible to form a nitrogen gas curtain between the lower end of the blowout nozzle 105 and the substrate W, and the atmosphere of the external atmosphere further enters the side of the exhaust port 95a from the blowout nozzle 105 and thus into the processing passage 12.
  • Can be reliably prevented or suppressed Ru This makes it possible to more reliably maintain the processing capacity.
  • Equation 3 The oxygen concentration in the atmosphere is about 20%. Assuming that the process gas flow rate is Qp, the curtain gas flow rate is Qc, the exhaust flow rate from the exhaust port 95a is Qs, and the air entrainment flow rate is Qa, the following relationship exists.
  • r is expressed by the following equation, and can be adjusted by the process gas flow rate Qp, the curtain gas flow rate Qc, and the exhaust flow rate Qs.
  • the length L of the downstream side 12c of the processing passage 12 can be made shorter than in the first embodiment, and further high-speed scanning can be realized.
  • Gap between treatment head H and substrate W thickness of treatment passage 12: 1 mm
  • Substrate W Glass (# 1737), 880 mm (left and right length) X 680 mm (front and rear width) Pre-treatment contact angle of resist film on the surface of substrate W: 70 ° (with water)
  • Ratio of entrained oxygen concentration to atmospheric oxygen concentration: r 0.5
  • FIG. 10 shows another embodiment of the atmospheric pressure plasma processing apparatus M for water repellency.
  • the atmosphere around the device M is the atmosphere.
  • the processing head of this embodiment may be configured by arranging a plurality of force processing units configured by one processing unit 10 in parallel.
  • the processing unit 10 is connected to the moving mechanism F.
  • the processing unit 10 is reciprocated in the left-right direction (the facing direction of a pair of introduction nozzles 85L and 85R described later). For example, if the left direction is the forward direction, the right direction is the reverse direction.
  • the processing unit 10 is fixed, while the stage S is connected to the moving mechanism so as to be reciprocated to the left and right!
  • the bottom surface of the processing unit 10 constitutes a substrate facing surface or a processing passage defining surface.
  • Atmospheric pressure plasma processing apparatus M is provided with a process gas supply system 80 and an exhaust system 90. Ru.
  • the process gas supply system 80 is configured as follows.
  • a common supply passage 82 extends from the process gas source G.
  • Process gas source G is mixed with an appropriate amount of a fluorocarbon compound such as CF and nitrogen as a process gas for water repellency treatment,
  • Two separate supply paths 84L and 84R are branched from the common supply path 82 via the electromagnetic three-way valve 83 (introduction nozzle switching means).
  • a gas introduction nozzle 85L is provided on the left side of the processing unit 10, and a gas introduction nozzle 85R is provided on the right side!
  • An individual supply passage 84L is connected to the gas introduction nozzle 85L on the left side.
  • An individual supply passage 84R is connected to the gas introduction nozzle 85R on the right side.
  • An electromagnetic three-way valve 83 selectively opens one of the individual supply paths 84L, 84R and either the left or right introduction nozzles 85L, 85R to communicate with the process gas source G.
  • opening / closing means may be provided in each of the individual supply paths 84L, 84R or the noznore 85L, 85R.
  • Exhaust system 90 is configured as follows.
  • Exhaust nozzles 95L and 95R are respectively provided further outside the left and right gas introduction nozzles 85L and 85R of the processing unit 10.
  • Individual exhaust passages 94L and 94R extend from the exhaust nozzles 95L and 95R, respectively.
  • the two individual exhaust paths 94L and 94R are connected to an electromagnetic three-way valve 93 (exhaust nozzle switching means), and a common exhaust path 92 extends there and is connected to an exhaust means 91 such as a suction pump.
  • the individual exhaust paths 94L, 94R and / or either of the left and right exhaust nozzles 95L, 95R can be selectively opened to communicate with the exhaust means 91 !.
  • opening / closing means may be provided in each of the individual exhaust paths 94L, 94R or the nozzles 95L, 95R.
  • the voltage supply from the power supply to the power supply electrode 30 makes the middle portion of the processing passage 12 a plasma discharge space 12a of substantially atmospheric pressure.
  • process gas is blown out of the process gas supply system 80 into the processing passage 12.
  • the process gas is introduced into the discharge space 12 a to be plasmatized and brought into contact with the substrate W to cause a reaction.
  • the surface of the substrate w can be treated to be water repellent.
  • Treated gases and reaction byproducts are exhausted from the exhaust system 90.
  • the processing unit 10 is reciprocated to the left and right, and the entire surface of the substrate W is treated to be water repellent.
  • the electromagnetic three-way valves 83 and 93 and the moving mechanism F operate in cooperation with each other.
  • the process gas is always introduced into the processing passage 12 also in the forward direction of the processing unit 10. The details will be described below.
  • the left side gas introduction nozzle 85L is opened by the electromagnetic three-way valve 83 of the process gas supply system 80 while the right side gas introduction is introduced.
  • the nozzle 85R is shut off.
  • the right side exhaust nozzle 95R is opened by the electromagnetic three-way valve 93 of the exhaust system 90, while the left side exhaust nozzle 95L is blocked.
  • the process gas is blown out only from the introduction nozzle 85L on the left side, flows rightward in the processing passage 12, and is sucked and exhausted from the exhaust nozzle 95R on the right side.
  • the right end of the processing passage 12 moves in a direction in which it retreats with respect to the external atmosphere, so the external atmosphere hardly gets caught in the processing passage 12 from the right end of the processing passage 12.
  • almost no intrusion of the external atmosphere occurs due to the curtain effect of the process gas.
  • the moving mechanism F reverses the moving direction of the processing unit 10 to the right.
  • the gas introduction nozzle 85L on the left side of the process gas supply system 80 is shut off
  • the gas introduction nozzle 85R on the right side is opened
  • the exhaust nozzle 95R on the right side of the exhaust system 90 is shut off.
  • the nozzle 95 L is opened.
  • the process gas is blown out only from the introduction nozzle 85R on the right side, and flows in the processing passage 12 in the left direction.
  • the air is sucked and exhausted from the left exhaust nozzle 95L.
  • the left end portion of the processing passage 12 moves in a direction in which it retreats with respect to the external atmosphere, so the external atmosphere hardly causes the left end portion force of the processing passage 12 to be caught in the processing passage 12.
  • the curtain effect of the process gas causes almost no intrusion of the external atmosphere. It does not happen.
  • the moving mechanism F reverses the moving direction of the processing unit 10 to the left.
  • the gas introduction nozzle 85L on the left side of the process gas supply system 80 is opened again, and the gas introduction nozzle 85R on the right side is blocked, and the exhaust nozzle 95R on the right side of the exhaust system 90 is opened. And the left exhaust nozzle 95L is shut off.
  • the external atmosphere can always be prevented from invading the processing passage 12 regardless of whether the processing unit 10 moves to the left or to the right. .
  • the exhaust system 90 is provided with exhaust nozzle adjustment means such as an electromagnetic flow control valve in each of the individual exhaust paths 94L, 94R instead of exhaust nozzle switching means such as the electromagnetic three-way valve 93. It is preferable to be able to adjust the suction amount of
  • FIG. 13 shows another embodiment of the normal pressure plasma processing apparatus M for water repellency.
  • a curtain gas supply system 100 is added to the apparatus M of this embodiment.
  • the curtain gas supply system 100 is configured as follows.
  • a common supply path 102 extends from the curtain gas source 101. Nitrogen is used as the curtain gas.
  • Common supply passage 102 to electromagnetic three-way valve 103 (curtain nozzle switching means) Two separate supply paths 104L and 104R are branched through.
  • a curtain nozzle 1 is provided outside the left and right exhaust nozzles 95L and 95R of the processing unit 10.
  • the individual supply passage 104R is connected to the right curtain nozzle 105R.
  • the curtain nozzle 105L may be provided between the exhaust nozzle 95L and the introduction nozzle 85L, and the curtain nozzle 105R may be provided between the exhaust nozzle 95R and the introduction nozzle 85R.
  • the electromagnetic three-way valve 103 selectively opens one of the individual supply paths 104L and 104R and / or the left and right curtain nozzles 105L and 105R to communicate with the curtain gas source 101.
  • each individual supply passage 104L, 104R is provided with an electromagnetic on-off valve, and one of the electromagnetic on-off valves is selectively opened and the other is closed.
  • an electromagnetic flow control valve is provided in each individual supply passage 104L, 104R, one of the electromagnetic flow control valves is selected to make the opening relatively large, and the opening of the other electromagnetic flow control valve is relative It may be configured to be as small or completely closed.
  • the electromagnetic flow control valve 93L (exhaust nozzle adjustment means) is provided in the individual supply passage 94L instead of the electromagnetic three-way valve 93, and the electromagnetic flow rate is provided in the individual supply passage 94R.
  • a control valve 93R (exhaust nozzle adjustment means) is provided.
  • the solenoid valves 83, 93L, 93R, 103 and the movement mechanism F operate in cooperation with each other. The details will be described below.
  • the left side gas introduction nozzle 85L is opened by the electromagnetic three-way valve 83 of the process gas supply system 80, and the right side gas introduction nozzle 85R. Is cut off.
  • the control valve 93R of the exhaust system 90 opens the right exhaust nozzle 95R by an opening degree corresponding to the supply flow rate of the process gas or more, and the control valve 93L vents the left exhaust nozzle 95L as described later. The opening is approximately the same as the flow rate.
  • the left curtain nozzle 105L is opened by the electromagnetic three-way valve 103 of the curtain gas supply system 100, and the right curtain nozzle 105R is blocked.
  • the process gas is blown out from the introduction nozzle 85L on the left side, flows in the right direction in the processing passage 12, and is sucked and exhausted from the exhaust nozzle 95R on the right side.
  • nitrogen gas is also blown out from the left curtain nozzle 105 L force, and a nitrogen gas curtain is formed outside the left end of the processing passage 12.
  • the nitrogen gas curtain can isolate the outer atmosphere from the left end of the processing passage 12, and the outside atmosphere can be reliably prevented from intruding into the left end portion of the processing passage 12.
  • the curtain gas can be sucked and exhausted from the exhaust nozzle 95 L force.
  • the gas introduction nozzle 85R on the right side of the process gas supply system 80 is opened, and the gas introduction nozzle 85L on the left side is shut off. Be done. Further, the exhaust nozzle 95L on the left side of the exhaust system 90 is opened by an opening corresponding to the flow rate of the process gas or more, and the exhaust nozzle 95R on the right side is opened by an opening substantially corresponding to the flow rate of curtain gas. Further, the curtain nozzle 105R on the right side of the curtain gas supply system 100 is opened, and the curtain nozzle 105L on the left side is shut off.
  • the process gas is blown out from the introduction nozzle 85R on the right, flows leftward in the processing passage 12, and is sucked and exhausted from the exhaust nozzle 95L on the left.
  • nitrogen gas is blown out from the curtain nozzle 105R on the right side, and a nitrogen gas curtain is formed outside the right end of the processing passage 12.
  • the nitrogen gas curtain can isolate the outside atmosphere from the right end of the processing passage 12 and reliably prevent the outside atmosphere from intruding into the processing passage 12 from the right end of the processing passage 12.
  • the curtain gas can be sucked and exhausted from the exhaust nozzle 95 R force.
  • the movement direction of the processing unit 10 by the moving mechanism F and the coordinated operation of each solenoid valve are described above.
  • the process gas may always be introduced into the processing passage 12 from the rear in the advancing direction of the processing unit 10 and exhausted from the front in the advancing direction in the reverse of the water repelling embodiment.
  • the outer surface of the case body 21 on the downstream side of the processing passage 12 may be coated with a corrosion resistant coating of Teflon (registered trademark) or the like.
  • the downstream plate support member 62 along the gas flow in the processing passage 12 includes other materials that are mainly made of corrosion resistant material such as PVDF (polyfluorinated bifluoride) and PET (polyethylene terephthalate). It may be done. Several corrosion resistant components such as PVDF (polyfluorinated bi-idene) and PET (polyethylene terephthalate) may be mixed.
  • PVDF polyfluorinated bifluoride
  • PET polyethylene terephthalate
  • the downstream side plate support member 62 is made of metal, and the upstream side plate support member 61 is made of resin softer than the solid dielectric 50 or the like. Even if the two members 61 and 62 are both made of resin softer than the solid dielectric 50, etc.
  • the metal plate support member 61 may be integral with the housing body 21.
  • Materials other than nitrogen may be used as the cooling medium and temperature control medium of the electrode.
  • the processing head H may consist of only one processing unit, and the entire amount of process gas may flow to one end of the processing unit to the other end.
  • the electrode structure and the processing unit structure of the present invention can be applied to various plasma treatments such as etching, film formation, surface modification, etc., and can be applied not only to atmospheric pressure processes but also to decompression processes.
  • the present invention is applicable, for example, to plasma surface treatment of a substrate in semiconductor manufacturing

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Abstract

　プラズマ処理装置において、電極と固体誘電体の熱膨張差でアーキングが発生するのを防止する。 　処理ユニット１０Ｌ，１０Ｒの筐体２０の底部を開放し、これを固体誘電体の板５０で塞ぎ、筐体２０内に電極３０を長手方向にフリーにして収容する。固体誘電体板５０は、単独で電極３０の自重を支持可能な強度を有している。電極３０は、固体誘電体板５０の上面に非固定状態で載置され、自重のほぼ全てを固体誘電体板５０に掛けている。

Description

明 細 書
プラズマ処理装置
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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、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 理を行なう装置は、公知である（例えば特許文献 1等)。電極の放電空間形成面には 、安定放電のために固体誘電体からなる溶射膜や板が設けられている。通常、電極 は、装置本体のホルダにガタツキが無いようにしつかり固定されて収容されている。特 許文献 2には、電極をホルダに緩やかに保持することが記載されている。
特許文献 1 :特開 2004— 228136号公報
特許文献 2：特開平 9— 92493号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] プラズマ処理の実行時には、電極が熱を持って伸びようとする。しかし、装置本体 により伸び変形を拘束されるので、電極内部に熱応力が生じ、橈みが起きてしまう。 また、電極に固体誘電体が溶射等で一体になつていると、両者の線膨張係数の違い (熱膨張差）によっても橈みが起きる。
一方、固体誘電体が板状になっており電極と一体でない場合には、両者の熱膨張 差はあまり問題にならないが、何れにせよ電極が装置本体の拘束を受けて橈むおそ れがある。そうすると、電極と固体誘電体の板との間に隙間が形成され、この隙間で アーキングが起きるおそれがある。
課題を解決するための手段
[0004] 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、
基板との間に形成された処理通路にプロセスガスを導入するとともに前記処理通路 の少なくとも一部を放電空間とし、基板をプラズマ処理する装置において、 前記基板の上方に配置され、基板との間に前記処理通路を形成すべき処理ュニッ ト（プラズマ処理部）を備え、この処理ユニットが、
底部が開放された筐体と、この筐体の底部を塞ぐように筐体に支持された固体誘電 体の板と、前記放電空間を形成すべく前記筐体の内部に収容された電極とを含み、 前記固体誘電体板が、単独で前記電極の自重を支持可能な強度を有し、 前記電極が、水平方向の少なくとも第 1方向へフリーになるとともに、前記固体誘電 体板の上面に非固定状態で載置され、自重のほぼ全てを固体誘電体板に掛けて 、 ることを特徴とする。
ここで、「非固定状態で載置」された状態とは、接着ゃネジ止め等の固定手段を使 わずに単に載置され、固体誘電体板の上面に沿って変位可能な状態を！、う。
これによつて、電極が固体誘電体板から独立して自由熱膨張でき、固体誘電体板 との熱膨張差や筐体の拘束によって橈み変形を来たすのを防止できるとともに、電極 を自重による押し当て力で固体誘電体板に常時接触させることができる。これによつ て、電極と固体誘電体板と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。 また、固体誘電体板には、電極との熱膨張差による熱応力が生じるのを防止でき、破 損を防止することができる。
[0005] 本発明は、前記電極が、前記第 1方向に延びる長尺状をなしている場合に特に効 果的である。この場合、前記筐体に前記電極を少なくとも長手方向へフリー (変位可 能）になるようにして収容する。
これによつて、電極の長手方向への熱膨張による橈みを確実に防止でき、固体誘 電体板との接触状態を確実に維持でき、アーキングの発生及び固体誘電体板の破 損を確実に防止することができる。
[0006] 前記筐体には、前記電極の長手方向と直交する幅方向の位置を、遊びを持って規 制する電極規制部が設けられて 、ることが望まし 、。
これによつて、電極を幅方向にある程度位置決めできるとともに、幅方向への自由 熱膨張をも許容でき、橈み変形を一層確実に防止することができる。
[0007] 前記固体誘電体板が、前記電極と同方向に延びており、前記筐体には、固体誘電 体板の幅方向の両端部を長手方向に変位可能に支持する一対の板支持部が設け られていることが望ましい。これによつて、固体誘電体板についても長手方向への自 由熱膨張を許容でき、破損を一層確実に防止することができる。
前記固体誘電体板が、前記電極と同方向に延び、その幅方向の両端面が、下向き の斜面になっており、
前記筐体には、前記固体誘電体板の幅方向の両端部を支持する一対の板支持部 が設けられ、各板支持部が、上向きの斜面をなして前記固体誘電体板の下向き斜面 と当接する板支持面を有して 、てもよ 、。
[0008] 前記一対の板支持部のうち少なくとも一方が、前記固体誘電体板より軟質であるこ とが望ましい。
これによつて、固体誘電体板への支持応力を緩和して破損を確実に防止すること ができる。
前記固体誘電体板が、セラミックにて構成され、前記一対の板支持部のうち一方が 、榭脂 (好ましくは耐腐食性の榭脂）にて構成され、他方の板支持部が、金属にて構 成されて!/、ることが望まし!/、。
これによつて、固体誘電体板を確実に位置決めし支持できるとともに、セラミック力 なる固体誘電体板への支持応力を緩和して破損を確実に防止することができる。
[0009] 前記処理ユニットと基板との間の放電空間より下流側では、放電空間から導出され たガスと接触する構成部材が腐食しやすい。例えば、 CF
4等のフッ素系ガスを主成 分とし微量の水を添加する等したプロセスガスを用いたプラズマエッチングでは、放 電空間での処理反応によって HF系ガスやオゾン等の腐食性の高い物質が生成され る。この腐食性物質が下流へ流れ、装置の構成部材に接触して腐食させる。このよう な腐食はコンタミネーシヨンの原因となり、歩留まりを低下させる。
そこで、前記耐腐食性榭脂製の板支持部は、前記処理ユニットと基板との間のガス 流方向に沿って下流側に配置され、前記金属製の板支持部は、前記ガス流方向に 沿って下流側に配置されて!、るのが好ま 、。
前記処理ユニットと基板との間のガス流方向に沿って下流側の板支持部が、前記 ガス流方向に沿って上流側の板支持部より耐腐食性の高 ヽ材料にて構成されて ヽ てもよい。
これによつて、前記処理ユニットと基板との間の放電空間での処理反応によって腐 食性のガス成分が発生しても、下流側の板支持部が腐食するのを防止でき、コンタミ ネーシヨンが起きるのを防止することができる。
[0010] 前記耐腐食性榭脂は、 PVDF (ポリ弗化ビ-リデン）、 PET (ポリエチレンテレフタレ ート）、 PEEK (ポリエーテルエーテルケトン)力もなる群力も選択される少なくとも 1つ を主成分として構成されて 、てもよぐテフロン (登録商標)で構成されて 、てもよ 、。 これによつて、 HF系やオゾン等に対する耐腐食性を確実に確保できる。
[0011] 前記筐体の下流側の外側面に耐腐食コーティングが施されていてもよい。
これによつて、筐体の下流側部分の腐食をも防止でき、ひいてはコンタミネーシヨン を確実に防止することができる。
放電空間の下流側を耐腐食性する技術は、基板を放電空間内に配置する所謂ダ ィレクト式のプラズマ処理だけに限られず、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。
[0012] 前記電極が、第 1金属部材と第 2金属部材とに分かれ、第 1金属部材は第 2金属部 材より重ぐ第 2金属部材は薄板状をなしており、前記固体誘電体板の上に前記第 2 金属部材が非固定状態で載置され、この第 2金属部材の上に前記第 1金属部材が 非固定状態で載置されていてもよい。この場合、第 2金属部材の上面と下面のプラズ マ放電時の温度差が所定以下になるように、第 2金属部材の材料及び厚さが設定さ れていることが望ましい。
[0013] ここで、前記所定の温度差は、第 2金属部材がプラズマ放電時に橈み変形をほとん ど来たさな 、上限の温度差とし、略 1°Cであることが好ま U、。
第 2金属部材となる材料の熱伝導度が高いほど厚さを大きく設定でき、逆に熱伝導 度が低 、ほど厚さを小さくする必要がある。
第 2金属部材は、アルミニウム力もなる薄い平板であるのが好ましい。第 2金属部材 の材料としてアルミニウムを用いる場合、厚さは 2mm程度にするのが好ましい。第 2 金属部材の材料としてアルミニウム合金を用いてもよ 、。第 2金属部材の材料として ステンレスを用いてもよぐその場合、厚さは 0. 3〜0. 5mm程度が好ましい。前記第 2金属部材は、最低限、平板形状を維持可能な厚さを有しているのが好ましい。
[0014] 上記の第 1金属部材と第 2金属部材の 2部材分割構造によれば、プラズマ放電によ り第 2金属部材が加熱膨張する際、第 2金属部材の厚さ方向の温度勾配を極めて小 さくでき、橈み変形を防止することができる。これによつて、第 2金属部材と固体誘電 体板の間に隙間が形成されるのを確実に防止でき、両者間にアーキングが発生する のを確実に防止することができる。一方、第 1金属部材が第 2金属部材からの熱伝達 により橈んだとしても、どこか一箇所で第 2金属部材と接触していれば、これら第 1、第 2金属部材間の電気的導通状態を維持することができる。
[0015] 前記第 1金属部材は、第 2金属部材より十分大きな重量を有しているのが好ましい 。これにより、第 1金属部材の自重で第 2金属部材を固体誘電体板にしつ力り押し付 けることができ、第 2金属部材と固体誘電体板との間に隙間が形成されるのを一層確 実に防止することができる。
第 1金属部材は、温調構造 (冷媒 ·温調媒体の通路等)を有して!/、るのが好ま 、。 これによつて、第 2金属部材の熱膨張の抑制などを行なうことができる。
[0016] 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 X 104〜50. 663 X 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 X 104〜10. 664 X 104P a力好ましく、 9. 331 X 104〜10. 397 X 104Pa力 ^より好まし!/ヽ。
[0017] 上掲文献 (特開 2004— 228136号公報）の各電極は、榭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。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力 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。
そこで、前記筐体とその内部の前記電極との間に筐体内空間 (電極内空間）が形 成され、この筐体内空間が、実質的に純正 (不可避的不純物を含む）の窒素ガスに て満たされていてもよい。
これによつて、榭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。 筐体内空間に窒素を充填する技術は、所謂ダイレクト式のプラズマ処理だけに限ら れず、所謂リモート式のプラズマ処理にも適用できる。
[0018] 前記筐体内空間には、窒素ガスの導入路と導出路が連ねられていることが望ましい これによつて、プロセスガスが筐体内空間に浸み込んできても窒素ガスと一緒に流 通させて導出路カも排出でき、筐体内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。
[0019] 前記筐体内空間の窒素ガス圧が、放電空間のガス圧より高いことが望ましい。
これによつて、プロセスガスが筐体内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。
[0020] 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 、。
これによつて、電極を同じ媒体で内側と外側力も温調できる。
[0021] 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 、ることが望まし!/、。
これによつて、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。
[0022] 前記処理ユニットを基板に対して相対移動させる移動機構を、備えることが望まし い。移動方向は、前記処理ユニットと基板との間の処理通路のガス流方向に沿って いるのが好ましい。
[0023] 搬送速度を高速化すると、実質的な処理時間 (プラズマが照射される時間）が短く なるだけでなぐ略大気圧下においては、外部雰囲気中の酸素が大気圧プラズマ放 電空間に巻き込まれる量が増える。一方、常圧プラズマ処理の中には、撥水化処理 のように放電空間への酸素混入を嫌うものがある。撥水化処理等においてはプロセ スガス中に酸素混入があると処理能力が低下してしまう。この対策としてプロセスガス の流速を大きくすれば、外部雰囲気が巻き込まれようとするのを押し返すことができる 。しかし、プロセスガスの使用量の増大を招き、ランニングコストの観点から望ましくな い。
[0024] 発明者らは、基板を電極間のプラズマに直接晒す所謂ダイレクト方式の常圧プラズ マ処理装置において、高速スキャンに向けて鋭意研究を行なった。装置構成は、基 板の表面に沿う処理通路にプロセスガスを流すとともに前記処理通路の一部を略大 気圧のプラズマ放電空間にし、前記基板の表面をプラズマ処理するものであって、 前記放電空間を形成するための電極と、前記基板と対向して前記処理通路を形成 する基板対向面とを有し、前記基板対向面には前記処理通路の上流端に連なるプ ロセスガスの導入口と前記処理通路の下流端に連なる排気口とが設けられた処理へ ッドと、前記基板を前記処理ヘッドに対し前記処理通路に沿う方向（処理通路のガス 流の順方向又は逆方向）に相対移動させる移動機構と、を備えた常圧プラズマ処理 装置とした。前記処理ヘッドは、 1又は複数の処理ユニットにて構成される。
[0025] 図 8は、上記構成の常圧プラズマ処理装置によってガラス基板上のレジスト膜を撥 水化処理した結果を示したものである。接触角で評価される処理能力は、基板の搬 送速度が 0. 5〜3mZminの範囲ではほぼ一定であつたのに対し、 4mZminにお いて大幅に低下した。この現象は、外部空気が粘性によってプラズマ放電空間に卷 き込まれ、この巻き込まれた空気中の酸素が撥水化のための反応を阻害したためと 推測される。
[0026] さらに、発明者らは搬送速度だけでなくガス流速や装置の寸法構成も含めて検討 を進めたところ、表 1に示すデータを得た。
[表 1]
Figure imgf000009_0001
表 1において、 Lは、前記処理通路におけるプラズマ放電空間の下流端力も排気口 までの距離すなわち処理通路のプラズマ放電空間より下流側の部分の長さ（mm)で あり、 L = 60mmと L = 90mmの 2通りとした。
Vfは、前記処理通路でのプロセスガス流速であり、 Vf= 306mm/sec = 18. 36 mZminと、 Vf = 612mmZsec = 36. 72mZminの 2通りとした。
Vsは、前記移動機構による搬送速度であり、 Vs = 25mm/sec = l . 5mZminと、 Vs = 50mm/sec = 3. OmZminの 2通りとした。前記処理ヘッドを固定し、基板を 前記排気口から前記導入口へ向かう方向（前記処理通路でのプロセスガスの流れと は逆方向）に搬送させた。
CAは、撥水化処理後の基板表面の接触角である。
その他の条件は下記の通りである。
プロセスガス； N +CF
2 4
処理ヘッドの下面と基板の間のギャップ； 1. Omm
[0028] 図 9は、表 1をグラフ化したものである。同図の横軸は、 L X VfZVs (単位: mm)で ある。
上記の結果より、十分な処理能力を得る条件として次式 laが導かれた。 k=L X Vf/Vs > 700 …（式 la)
次式 2aが満たされることが、より好ましい。
k=L X Vf/Vs > 1400 …（式 2a)
[0029] 上記表 1及び図 9のデータは大気雰囲気下でのものであり、プラズマ放電空間に卷 き込まれて来る雰囲気中の酸素濃度は、約 20%であった。一方、雰囲気中の酸素 濃度が変われば、それに伴って、巻き込まれる酸素量も変わるため、前記 kの下限値 が変わる。
雰囲気中の酸素濃度をも考慮すると、式 la及び式 2aは、それぞれ次式 1及び 2に 書き換免られる。
k=L X Vf/Vs > 700 X r …（式 1)
k= L X Vf /Vs > 1400 X r …（式 2)
ここで、 rは、大気中の酸素濃度 (約 20%)に対する雰囲気中の酸素濃度 (厳密に は前記排気口でのプロセスガスを除く雰囲気中の酸素濃度）の比である。
[0030] そこで、次の関係が満たされることが望ましい。 L XVf/Vs> 700 Xr (式 1)
次の関係が満たされることがより望ましい。
L XVf/Vs> 1400 Xr (式 2)
ここで、
L:前記放電空間の下流端から排気口までの距離すなわち前記処理通路における 前記放電空間より下流側の通路部の長さ (mm)
Vf：前記処理通路でのプロセスガス流速
Vs：前記移動機構による搬送速度
r:大気中の酸素濃度に対する前記排気口でのプロセスガスを除く雰囲気中の酸素 濃度の比
これによつて、雰囲気が処理通路に巻き込まれるのを防止ないし抑制でき、前記放 電空間の下流端力 排気口までの距離 Lを十分にとれば、搬送速度 Vsを大きくして も、プロセスガスの使用量を増やすことなく処理能力を維持することができる。
[0031] 前記移動機構による搬送速度 Vsは、好ましくは Vs> 2mZminであり、より好ましく は Vs >4mZminである。本発明によれば、 Vs > 2mZminは勿論、 Vs>4mZmin の高速スキャン下でも、雰囲気が処理通路に巻き込まれるのを確実に防止ないし抑 制でき、処理能力を確実に維持することができる。
[0032] 撥水化処理の場合のプロセスガスは、 CF等のフッ化炭素化合物を主成分とする
4
のが好ましぐこれに窒素を含ませるのが好ましい。
[0033] 処理通路の下流側部での酸素濃度は、放電空間に近い位置ほど小さくなると考え られる。
撥水化処理では、放電空間での酸素濃度が lOOppm以下であることが求められる 。そこで、放電空間の下流端での酸素濃度が lOOppm以下になるように上記 L、 Vf、 Vs、 rを設定するのが好ましい。これによつて、撥水化処理における処理能力を確実 に確保することができる。
[0034] 前記処理ユニットには前記排気口を挟んで前記処理通路の反対側にカーテンガス の吹出し部を設け、前記処理通路のプロセスガス流量と、前記吹出し部からのカーテ ンガス流量と、前記排気口からの排気流量とによって、前記 rを調節することが好まし い。
[0035] 上述したように、略大気圧下における撥水化処理等にお!、ては、外部雰囲気の卷 き込みがあると、巻き込んだ雰囲気中の酸素によって処理通路の下流側の端部での 処理能力が低下してしまうが、洗浄処理等のように酸素がゼロよりも微量混入してい るほうが処理能力が上がるものもある。
[0036] そこで、前記処理ユニットを基板に対し相対的に往復移動させながら基板のプラズ マ処理を行なうに際し、前記処理ユニットと基板との間の処理通路内のプロセスガス 流の向きを前記処理ユニットの相対移動方向に応じて切り替えることにしてもよい。
[0037] 外部雰囲気が処理通路に巻き込まれるのをなるベく阻止すべき処理 (例えば撥水 化処理）においては、次のように動作するのが好ましい。
前記処理ユニットが往方向に相対移動するときは、プロセスガスを前記処理通路の 往方向側の端部から処理通路内に導入する。前記処理通路の復方向側の端部から のプロセスガス導入は、ほぼ停止し、好ましくは完全に停止する。これにより、プロセ スガスが処理通路の往方向側の端部力 復方向側の端部に向けて流れる。前記処 理ユニットの相対移動方向が往方向カも復方向に反転するとき、プロセスガスの主な 導入位置を前記処理通路の往方向側の端部力 復方向側の端部に切り替える。そ して、前記処理ユニットが復方向に相対移動するときは、プロセスガスを前記処理通 路の復方向側の端部から処理通路内に導入する。前記処理通路の往方向側の端部 力ものプロセスガス導入は、ほぼ停止し、好ましくは完全に停止する。これにより、プ ロセスガスが処理通路の復方向側の端部力 往方向側の端部に向けて流れる。前 記処理ユニットの相対移動方向が復方向から往方向に反転するとき、プロセスガスの 主な導入位置を前記処理通路の復方向側の端部から往方向側の端部に切り替える
[0038] 外部雰囲気の処理通路への若干の巻き込みを許容すべき処理 (例えば洗浄処理） においては、次のように動作するのが好ましい。
前記処理ユニットが往方向に相対移動するときは、プロセスガスを前記処理通路の 復方向側の端部から処理通路内に導入する。前記処理通路の往方向側の端部から のプロセスガス導入は、ほぼ停止し、好ましくは完全に停止する。これにより、プロセ スガスが処理通路の復方向側の端部力 往方向側の端部に向けて流れる。前記処 理ユニットの相対移動方向が往方向カも復方向に反転するとき、プロセスガスの主な 導入位置を前記処理通路の復方向側の端部力 往方向側の端部に切り替える。そ して、前記処理ユニットが復方向に相対移動するときは、プロセスガスを前記処理通 路の往方向側の端部から処理通路内に導入する。前記処理通路の復方向側の端部 力ものプロセスガス導入は、ほぼ停止し、好ましくは完全に停止する。これにより、プ ロセスガスが処理通路の往方向側の端部力 復方向側の端部に向けて流れる。前 記処理ユニットの相対移動方向が復方向から往方向に反転するとき、プロセスガスの 主な導入位置を前記処理通路の往方向側の端部から復方向側の端部に切り替える
[0039] 前記処理通路の往方向側の端部と復方向側の端部のうち、前記プロセスガスの導 入位置となる端部とは反対側の端部を吸引排気するようにしてもよい。その場合、吸 引排気位置は、プロセスガス導入位置の切り替えと併行して切り替えるのが好ましい 例えば、外部雰囲気が処理通路に巻き込まれるのをなるベく阻止すべき処理 (例え ば撥水化処理）においては、次のように動作するのが好ましい。
前記処理ユニットが往方向に相対移動するときは、プロセスガスを前記処理通路の 往方向側の端部力 処理通路内に導入するとともに前記処理通路の復方向側の端 部から吸引排気を行なう。前記処理通路の往方向側の端部力 の吸引排気は完全 に停止してもよく若干 (前記復方向側の吸引排気より少量)の吸引排気を行なっても よい。これにより、プロセスガスが処理通路の往方向側の端部力 復方向側の端部に 向けて確実に流れる。一方、前記処理ユニットが復方向に相対移動するときは、プロ セスガスを前記処理通路の復方向側の端部力 処理通路内に導入するとともに前記 処理通路の往方向側の端部から吸引排気を行なう。前記処理通路の復方向側の端 部からの吸引排気は完全に停止してもよく若干 (前記往方向側の吸引排気より少量） の吸引排気を行なってもよい。これにより、プロセスガスが処理通路の復方向側の端 部から往方向側の端部に向けて確実に流れる。
[0040] 外部雰囲気の処理通路への若干の巻き込みを許容すべき処理 (例えば洗浄処理） においては、次のように動作するのが好ましい。
前記処理ユニットが往方向に相対移動するときは、プロセスガスを前記処理通路の 復方向側の端部力 処理通路内に導入するとともに前記処理通路の往方向側の端 部から吸引排気を行なう。前記処理通路の復方向側の端部力 の吸引排気は完全 に停止してもよく若干 (前記往方向側の吸引排気より少量)の吸引排気を行なっても よい。これにより、プロセスガスが処理通路の復方向側の端部力 往方向側の端部に 向けて確実に流れる。一方、前記処理ユニットが復方向に相対移動するときは、プロ セスガスを前記処理通路の往方向側の端部力 処理通路内に導入するとともに前記 処理通路の復方向側の端部から吸引排気を行なうことにするとよい。前記処理通路 の往方向側の端部からの吸引排気は完全に停止してもよく若干 (前記復方向側の吸 引排気より少量)の吸引排気を行なってもよい。これにより、プロセスガスが処理通路 の往方向側の端部から復方向側の端部に向けて確実に流れる。
[0041] 前記処理通路の往方向側の端部と復方向側の端部のうち、主に前記プロセスガス の導入位置となる端部の外側にガスカーテンを形成することにしてもよ ヽ。その場合 、主なガスカーテン形成位置は、プロセスガス導入位置の切り替えと併行して切り替 えるとよい。
例えば、外部雰囲気が処理通路に巻き込まれるのをなるベく阻止すべき処理 (例え ば撥水化処理）においては、前記処理ユニットが往方向に相対移動するときは、プロ セスガスを前記処理通路の往方向側の端部力 処理通路内に導入するとともにこの プロセスガス導入位置より往方向の外側にガスカーテンを形成し、前記処理ユニット が復方向に相対移動するときは、プロセスガスを前記処理通路の復方向側の端部か ら処理通路内に導入するとともにこのプロセスガス導入位置より復方向の外側にガス カーテンを形成することにしてもよい。
[0042] 外部雰囲気の処理通路への若干の巻き込みを許容すべき処理 (例えば洗浄処理） においては、前記処理ユニットが往方向に相対移動するときは、プロセスガスを前記 処理通路の復方向側の端部から処理通路内に導入するとともにこのプロセスガス導 入位置より復方向の外側にガス力一テンを形成し、前記処理ユニットが復方向に相 対移動するときは、プロセスガスを前記処理通路の往方向側の端部力 処理通路内 に導入するとともにこのプロセスガス導入位置より往方向の外側にガス力一テンを形 成することにしてちょい。
プロセスガスの導入位置の切り替えと、排気位置の切り替えと、ガスカーテン形成位 置の切り替えを組み合わせてもよ 、。ガスカーテン形成側の端部ではカーテンガスを 吸引排気するための吸い込みを行なってもよい。
[0043] 上記の切替方法に対応する装置構成として、
前記処理ユニットの前記処理通路に沿う両端部には、それぞれ前記処理通路内に プロセスガスを導入する一対の導入ノズルが設けられており、
前記処理ユニットを基板に対し相対的に前記一対の導入ノズルの対畤方向に往復 移動させる移動機構と、
前記移動機構による移動方向に応じて前記一対の導入ノズルのうちの 1つを択一 的にプロセスガス源に連ねる導入ノズル切替手段と、
を備えているのが好ましい。
[0044] 外部雰囲気が処理通路に巻き込まれるのをなるベく阻止すべき処理 (例えば撥水 化処理）においては、前記導入ノズル切替手段は、前記処理ユニットが往方向に相 対移動するときは、前記一対の導入ノズルのうち前記処理通路の往方向側の端部の 導入ノズルを選択してプロセスガス源に連ね、前記処理ユニットが復方向に相対移 動するときは、前記一対の導入ノズルのうち前記処理通路の復方向側の端部の導入 ノズルを選択してプロセスガス源に連ねるようにするとよ!/、。
外部雰囲気の処理通路への若干の巻き込みを許容すべき処理 (例えば洗浄処理） においては、前記導入ノズル切替手段は、前記処理ユニットが往方向に相対移動す るときは、前記一対の導入ノズルのうち前記処理通路の復方向側の端部の導入ノズ ルを選択してプロセスガス源に連ね、前記処理ユニットが復方向に相対移動するとき は、前記一対の導入ノズルのうち前記処理通路の往方向側の端部の導入ノズルを選 択してプロセスガス源に連ねるようにするとよ!/、。
[0045] 前記処理ユニットの両側部には一対の排気ノズルがそれぞれ設けられており、 前記移動機構による移動方向に応じて選択された導入ノズルとは反対側の排気ノ ズルを選択して排気装置に連ねる排気ノズル切替手段を、備えて 、ることが好ま ヽ この場合の排気ノズルは、前記導入ノズルより外側に配置されて 、てもよく導入ノズ ルより内側に配置されて 、てもよ 、。排気ノズル切替手段で選択されな 、側の排気ノ ズルは排気装置力 遮断されるのが好まし 、。
[0046] 前記処理ユニットの前記一対の導入ノズルの外側には排気装置に連なる一対の排 気ノズルがそれぞれ設けられており、
前記移動機構による移動方向に応じて選択された導入ノズルとは反対側の排気ノ ズルの吸引量を相対的に大きくし、前記選択された導入ノズルと同じ側の排気ノズル の吸引量を相対的に小さくする排気ノズル調節手段を、備えていてもよい。
[0047] 前記処理ユニットの前記一対の導入ノズルの外側にはガスカーテンを形成するた めの一対のカーテンノズルがそれぞれ設けられており、
前記移動機構による移動方向に応じて選択された導入ノズルと同じ側のカーテンノ ズルを選択してカーテンガス源に連ねるカーテンノズル切替手段を、備えたことが好 ま ヽ。カーテンノズル切替手段で選択されな 、側のカーテンノズルはカーテンガス 源力 遮断されるのが好まし 、。
発明の効果
[0048] 本発明によれば、電極が他の部材からほぼ独立して自由熱膨張することができ、固 体誘電体板との熱膨張差や筐体の拘束によって橈み変形を来たすのを防止できると ともに、電極を自重による押し当て力で固体誘電体板に常時接触させることができる 。これによつて、電極と固体誘電体板と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。また、固体誘電体板には、電極との熱膨張差による熱応力が生じるのを 防止でき、破損を防止することができる。
図面の簡単な説明
[0049] [図 1]本発明の第 1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。
[図 2]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。
[図 3]上記常圧プラズマ処理装置の左側の処理通路を拡大して示す正面断面図であ る。 圆 4]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。
圆 5]上記常圧プラズマ処理装置の電極の他の変形態様を示す斜視図である。 圆 6]撥水化用の常圧プラズマ処理装置の実施形態を概略的に示す正面図である。 圆 7]撥水化用の常圧プラズマ処理装置の他の実施形態を概略的に示す正面図で ある。
圆 8]撥水化用の常圧プラズマ処理における好適設定条件 (式 1及び 2)を導く研究 課程において、ガラス基板上のレジスト膜を撥水化処理した際の搬送速度に対する 処理後接触角を示すグラフである。
圆 9]撥水化用の常圧プラズマ処理における好適設定条件 (式 1及び 2)を導く研究 課程において、常圧プラズマ処理装置の処理通路の下流側部の長さと、処理通路で のプロセスガス流速と、搬送速度を調節した場合の撥水化処理後の接触角を示すグ ラフである。
圆 10]プロセスガス導入位置の切替手段を有する撥水化用の常圧プラズマ処理装 置の実施形態を概略的に示す正面解説図である。
[図 11]図 10の実施形態の処理ユニットが基板に対し左方向に移動しているときのガ ス流の状態を示す正面解説図である。
[図 12]図 10の実施形態の処理ユニットが基板に対し右方向に移動しているときのガ ス流の状態を示す正面解説図である。
圆 13]プロセスガス導入位置の切替手段を有する撥水化用の常圧プラズマ処理装 置の他の実施形態を概略的に示す正面解説図である。
[図 14]図 13の実施形態の処理ユニットが基板に対し左方向に移動して 、るときのガ ス流の状態を示す正面解説図である。
[図 15]図 13の実施形態の処理ユニットが基板に対し右方向に移動しているときのガ ス流の状態を示す正面解説図である。
符号の説明
M プラズマ処理装置
F 移動機構
G プロセスガス源 H 処理ヘッド
L 処理通路の下流側部の長さ (放電空間の下流端力 排気口までの距離） S ステージ
W 基板
10L, 10R 処理ユニット
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（処理通路の上流側部) 12c 処理通路における放電空間の下流側に連なる空間（処理通路の下流側部) 20 筐体
29, 29a, 29b 筐体内空間
30 電極
30a, 30b 電極内通路
31 角パイプ
32U, 32L 平板
34 第 1金属部材
35 第 2金属部材
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 下流側の榭脂製板支持部材 (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
80 プロセスガス供給系
82 共通供給路 83 電磁三方弁（導入ノズル切替手段）
84L 個別供給路
84R 個別供給路
85L ガス導入ノズル
85R ガス導入ノズル
90 排気系
91 排気手段
92 共通排気路
93 電磁三方弁 (排気ノズル切替手段）
93L, 93R 電磁流量制御弁 (排気ノズル調節手段）
94L, 94R 個別排気路
95 排気筒
95a 排気口
95L, 95R ^気ノス'ノレ
100 カーテンガス供給系
101 カーテンガス源
102 共通供給路
103 電磁三方弁 (カーテンノズル切替手段）
104L, 104R 個別供給路
105, 105L, 105R カーテンノズル（カーテンガス吹出し部）
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の第 1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、処理ヘッド Ήと、ステージ Sを備え ている。処理ヘッド Ήは、装置フレーム（図示せず）に固定、支持されている。処理へ ッド Hは、左右 2つ（複数）の処理ユニット 10を有している。 2つの処理ユニット 10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 lmm程度である。こ の隙間 11の上端部にプロセスガス源 G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。隙間 11の下端開口 11aは、プロセスガスを後記処 理通路 12へ導入する導入口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等のフッ素系ガスを主
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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。
[0052] 処理ヘッド Hの左右両側には排気筒 95がそれぞれ設けられている。排気筒 95の 下面は、処理ヘッド Ήの下面と面一になつている。排気筒 95の下端面は、処理ヘッド
Hの下面と非面一になって!/、てもよ!/、。
排気筒 95の下面にはスリット状の排気口 95aが形成されている。図示は省略するが
、排気筒 95の上端部は、吸引ポンプ等の排気手段に接続されている。
[0053] 処理ヘッド Hの下方に、上記ステージ Sが設けられている。ステージ Sは、電気的に 接地され、後記印加電極 30に対する接地電極を構成している。ステージ Sには、移 動機構 F (図 3)が接続されている。この移動機構 Fによって、ステージ Sが左右方向 に移動されるようになっている。ステージ Sが固定され、処理ヘッド Hが移動されるよう になっていてもよい。
[0054] ステージ Sの上面に、処理すべき基板 Wが配置されるようになって!/、る。これによつ て、処理ヘッド Ήと基板 Wとの間に、中央部力も左右方向へ向力 処理通路 12が形 成されるようになつている。処理通路 12の厚さ（ワーキングディスタンス）は、例えば 1 mm〜 2mmである。
基板 Wが、直接的に電気的に接地されて 、てもよ 、。
[0055] 2つの処理ユニット 10, 10は、左右対称状をなしている。 2つの処理ユニット 10L, 10Rは、互いに形状、寸法、構造等が異なっていてもよい。以下、 2つの処理ユニット 10を互いに区別するときは、左側の処理ユニット 10に Lを付し、右側の処理ユニット 1 0に Rを付すものとする。以下、特に断らない限り、左側の処理ユニット 10Lについて その構造を説明する。
図 1及び図 2に示すように、処理ユニット 10は、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。
[0056] 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。
[0057] 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、榭脂な どの絶縁性の材料にて構成されて 、る。
[0058] 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 5 0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。
[0059] 固体誘電体板 50は、次のようにして支持されて 、る。
図 1及び図 3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。これによつて、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水平に支持されている。固体誘電体板 50は、この被支持状 態で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。
[0060] 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 、る。
[0061] 処理ユニット 10Lの右側（処理通路 12の上流側部）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。処理ユニット 10Lの左側（処 理通路 12の下流側部）の板支持部材 62は、榭脂にて構成されている。この板支持 部材 62を構成する榭脂材料は、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。そのような榭脂として、テフロン (登録商標）系の榭脂 が好適であり、 PVDF (ポリ弗化ビ-リデン）がより好適である。 PET (ポリエチレンテレ フタレート）でもよぐ PEEK (ポリエーテルエーテルケトン)でもよい。榭脂製の板支持 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 、る。
[0062] 図 3に示すように、固体誘電体板 50の右側部の下面と、金属製の板支持部材 61の 下面とは、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 通路部 12bを画成している。上流側通路部 12bは、プロセスガス導入口 11aから放電 空間 12aの上流端までの間の処理通路 12を占めている。
[0063] 固体誘電体板 50の左側部の下面と、耐腐食性榭脂製の板支持部材 62の下面と は、基板 Wと協働して、処理通路 12における後記放電空間 12aより下流側の通路部 12cを画成している。下流側通路部 12cは、放電空間 12aの下流端力も排気口 95a までの間の処理通路 12を占めている。
[0064] 次に、処理ユニット 10の内部の電極 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、アルミやステンレス等の金属にて構成され、 断面四角形状をなして前後水平方向に長く延びている。この電極 30の長さは、例え ば約 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、電極 30の橈みを防止している。リブ 33は、電極 30と同様 に金属 (ステンレス等）にて構成され、電極 30と電気的に一体になつている。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。これによつて、電極 30への給電がなされるようになつている。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)に常圧グロ一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つている。電極 30の下面は、「放電空間形成面」となる。 電源は、 2つの処理ユニット 10L, 10Rに共通のものが用いられている。
[0065] 電極 30 (リブ 33を含む）の単位長さあたりの重さは、例えば 30〜60gZcm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の上面に非固定 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）の全自重力 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。
[0066] 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 。これによつて、電極 30は、長手方向にフリーになり熱膨張 ·収縮自在になっている。
[0067] 筐体 20の天井部 45には、絶縁榭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 、る。
[0068] 電極 30の内部には、 2条の通路 30a, 30bが形成されている。これら電極内通路 3 0a, 30b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 30a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 30a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 30bの後側の端部に連なっている。この 電極内通路 30b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 、る。
[0069] 筐体 20の内張り部材 40と電極 30との間には、筐体内空間 29が画成されている。 筐体内空間 29は、電極 30 (リブ 33を含む)及び電極規制部材 46を挟んで 2つに分 かれている。これら 2つの筐体内空間を区別するときは、符号に aまたは bを付すもの とする。処理ユニット 10Lにおける左側の筐体内空間 29a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。筐体内空間 29a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、右側の筐体内空間 29bの後側の端部に連なっている。この筐体内空 間 29b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 、る。
[0070] 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、処理ュ ニット 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 Gの CF等を含
4 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 つて左右の処理通路 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、ェ ツ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。
[0071] 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より下流側の通路部 12cを通り、排気 口 95aから排気筒 95内に吸い込まれ、排気される。ここで、下流側の通路部 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。これによつて、コンタミネーシヨンの発生を防 止することができる。
[0072] 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ょうとする。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。し力も、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 するだけで橈み変形を来たすことがなぐ固体誘電体板 50も橈まないようにすること ができる。し力も、電極 30が自重で固体誘電体板 50に押し当てられているので、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。
[0073] 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。 これによつて、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。
[0074] 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 30aの前端部に導入される。そして、電極内通路 30a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 30b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 7 2cを経て、窒素回収路 72へ送出される。これによつて、電極 30を内部から冷却'温 調することができる。し力も、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。
[0075] 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。これによつて、電極 30 を外側力もも冷却，温調することができる。し力も、内部と同様に偏り無く均一に冷却 · 温調できる。これによつて、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。
[0076] 金属製の筐体本体 21の内側には榭脂製の内張り部材 40が設けられているだけで なぐこの内張り部材 40と電極 30との間に筐体内空間 29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。カロえて、空間 29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つて、アーキングの発生を防止することができる。
[0077] し力も、上記窒素ガスに圧を与えることによって、筐体内空間 29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、プロセスガスが筐体内空間 29内に浸み込 むのを確実に防止できる。これによつて、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、一方の筐体内空間 29aを往路とし、他方の筐体内空間 29bを復路として流 通しているので、たとえプロセスガスが筐体内空間 29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。これによつて、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 ることがでさる。
[0078] 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、橈みに対する剛 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、 2 m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、榭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カもないようにすることができる。これによつて、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。
[0079] 次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の実施 形態と同様の構成に関しては、適宜、図面に同一符号を付して説明を省略する。 図 4は、電極の変形態様を示したものである。
この電極 30は、断面四角形状をなす 2本の金属製角パイプ 31を平行に並べ、これ ら角パイプ 31, 31を一対の金属製平板 32U, 32L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 32Uの上面には、金属製リブ 33が 長手方向に沿って設けられている。この電極 30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 32Lの下面 (放電空間形成面）が、固体誘電体板 50の 上面に当接される。
[0080] 角ノイブ 31は、市販のものを使用することができる。角パイプ 31の内部空間は、窒 素ガスを通す電極内通路 30a, 30bとして提供される。したがって、前述した第 1実施 形態（図 1)の電極のように、 2mに及ぶ電極内通路をざぐり加工等で開穿する必要が なぐコストの低廉ィ匕を図ることができる。
[0081] 図 5は、電極の他の変形態様を示したものである。
この電極 30は、上側の第 1金属部材 34と、下側の第 2金属部材 35とに分かれてい る。第 1金属部材 34と第 2金属部材 35は、単に上下に重ねられているだけであり、ボ ルトゃ溶接等の固定手段で接合、固定されてはいない。
[0082] 第 1金属部材 34は、第 1実施形態の電極 30と同様の構造になっている。概説する と、第 1金属部材 34は、アルミやステンレス等の金属にて構成され、厚肉の平板状（ 断面四角形)をなして前後に長く延びている。第 1金属部材 34は、第 2金属部材 35 より十分に大きな重量を有している。第 1金属部材 34の上面には金属リブ 93が設け られている。第 1金属部材 34の内部には、冷却'温調構造として 2条の通路 30a, 30 bが形成されている。純正窒素ガス (冷却'温調媒体）が通路 30aを往路とし、通路 30 bを復路として流通されることにより、第 1金属部材 34が内部力 冷却 '温調されるよう になっている。
第 1金属部材 34の冷却'温調構造は、上記通路 30a, 30bに代えて、図 4に示すよ うな 2本のパイプ 31, 31で構成されていてもよい。 [0083] 第 2金属部材 35は、第 1金属部材 34より少し幅広で、第 1金属部材 34より十分に 薄い平板状をなし、前後に延びている。
第 2金属部材 35は、アルミニウムにて構成され、その厚さは、約 2mmに設定されて いる。
[0084] この第 2金属部材 35が、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。この第 2金属部材 35の上に第 1金属部材 34が非固定状態で単に載置されてい る。
したがって、第 2金属部材 35が、自らの自重だけでなく第 1金属部材 34の重みによ つても固体誘電体板 50に押し当てられている。これにより、第 2金属部材 35の平らな 下面全体を固体誘電体板 50と面接触させることができる。第 1金属部材 34は、厚肉 平板状であり、荷重を第 2金属部材 35のほぼ全体に均一にかけることができる。
[0085] プラズマ放電時には第 2金属部材 35の下面（固体誘電体板 50との当接面）が最も 高温になる。第 2金属部材 35の材料であるアルミニウムは熱伝導が良好であるので、 第 2金属部材 35の下面の熱は厚さ方向にすばやく伝わる。し力も、第 2金属部材 35 の厚さは 2mm程度であり極めて小さい。これにより、熱が第 2金属部材 35の上面に 簡単に達することができる。したがって、プラズマ放電時には第 2金属部材 35の全体 がほぼ均一に温度上昇することになり、第 2金属部材 35の厚さ方向の温度勾配が極 めて小さぐ第 2金属部材 35の上面と下面の温度差は僅か 1°C程度以内にとどまる。 し力も第 2金属部材 35は固体誘電体板 50上に非固定状態で単に載置されているだ けであり、固体誘電体板 50から独立して単独で固体誘電体板 50の上面に沿う水平 方向に変位自在になっている。これによつて、第 2金属部材 35は、主に長手方向に まっすぐ伸び変形することになり、橈み変形を来たさないようにでき、平らな形状を維 持することができる。よって、第 2金属部材 35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でき、両者間にアーキングが発生するのを確実に防止すること ができる。
[0086] 熱は第 2金属部材 35から第 1金属部材 34に伝達され、第 1金属部材 34も温度上 昇することになる。このとき、第 1金属部材 34の内部に厚さ方向に温度勾配が形成さ れ、第 1金属部材 34が橈む場合がある。しかし、第 1金属部材 34が固体誘電体板 5 0と直接接しているわけではなぐし力も第 1金属部材 34は第 2金属部材 35から独立 して橈み変形可能であるので、第 2金属部材 35に熱応力が伝達されることはない。し たがって、電極 90の第 1金属部材 34が橈み変形を来たしても、固体誘電体板 50と 電極 90の間に隙間が形成されることはなぐ両者間にアーキングが発生することはな ぐ何ら問題が無い。
[0087] 一方、第 1金属部材 34が橈んでも、第 1金属部材 34のどこか一箇所は必ず第 2金 属部材 34と接触している。これによつて、第 1金属部材 34と第 2金属部材 35の電気 的導通状態を維持でき、第 1金属部材 34を介して第 2金属部材 35に確実に給電す ることがでさる。
[0088] 第 2金属部材 35が第 1金属部材 34より少し幅方向に突出されるようになっているた め、第 1金属部材 34の幅方向の端部からアークが飛ぶのを防止することができる。 プラズマ放電と併行して、通路 30a, 30bに純正窒素ガス (冷却 ·温調媒体)を通す ことにより、第 1金属部材 34ひいては第 2金属部材 35を冷却'温調することができ、こ れら金属部材 34, 35の熱変形を抑制することができる。
[0089] 第 2金属部材 35は、アルミニウムに限られずステンレス等の他の金属材料で構成し てもよい。第 2金属部材 35の厚さは、材料の熱伝導度に応じて設定し、プラズマ放電 時の加熱による上面と下面の温度差が略 1°C以下になるような大きさにする。したが つて、第 2金属部材 35としてアルミニウムより熱伝導度が小さい材料を用いる場合、 厚さをより小さくする。例えばステンレスの場合、第 2金属部材 35の厚さはほぼ 0. 3 〜0. 5mmとする。
[0090] 撥水化処理等のように放電空間 12aへの酸素混入を嫌う処理においては、次式の 関係を満たすように設定するのが好まし 、。
L X Vf /Vs > 700 (mm) (式 la)
より好ましくは、次式の関係を満たすように設定する。
L X Vf/Vs > 1400 (mm) (式 2a)
ここで、図 3及び図 6に示すように、 Lは、処理通路 12の下流側部 12cの左右長さ（ mm)であり、 Vsは、ステージ Sの搬送速度（mZmin)であり、 Vfは、処理通路 12で のプロセスガスの流速 (m/min)である。処理通路 12の下流側部 12cの長さ Lは、 処理通路 12の中央の放電空間 12aの下流端力 排気口 95aまでの距離を指し、電 源電極 30の排気口 95a側の縁から排気口 95aまでの距離と同等である。
[0091] 図 6において、電源電極 30は固体誘電体板 50上に非固定状態で載置されている 。筐体 20と電極 30と固体誘電体板 50の間の筐体内空間 29には純正窒素が充填さ れている。
[0092] 常圧プラズマ処理装置 Mの周辺の雰囲気は大気であり、雰囲気圧は略大気圧で ある。
撥水化処理用のプロセスガスとしては、例えば CF等のフッ化炭素化合物を窒素で
4
希釈したものが用いられる。
表面を撥水化処理すべき基板 wは、例えば大面積の液晶ガラスである。液晶ガラ スの表面にはレジスト膜が被膜されており、このレジスト膜に撥水性が付与される。
[0093] 基板 Wが例えば左側力 右方向へ搬送される時、基板 Wの左側部分の上方の大 気が粘性によって左側のユニット 10Lの処理通路 12の下流側部 12cに巻き込まれよ うとする。（なお、この時、右側のユニット 10Rの処理通路 12では大気の巻き込みは ほとんど起きない。）
[0094] 一方、処理通路 12の下流側部 12cの長さ Lと、搬送速度 Vsと、処理通路 12でのプ ロセスガス流速 Vfと力 上記式 la及び式 2aを満たすように設定されているため、左 側の処理通路 12の下流側部 12cに巻き込まれた大気が左側の放電空間 12aにまで 達するのを防止ないし低減することができる。これにより、左側の放電空間 12aに侵 入する大気中の酸素濃度をほとんどゼロ（例えば lOOppm以下）に抑えることができ る。
[0095] 同様に、基板 Wが右側力 左方向へ搬送される時は、大気が右側のユニット 10R の処理通路 12の下流側部 12cに巻き込まれようとする力 上記式 la及び式 2aを満 たすような設定構成によって、大気が右側のユニット 10Rの放電空間 12aにまで達す るのを防止ないし低減でき、右側の放電空間 12aに侵入する大気中の酸素濃度をほ とんどゼロ（例えば lOOppm以下）に抑えることができる。
これによつて、処理能力を十分に維持することができる。
[0096] 各処理通路 12の下流側部 12cの長さ Lを十分にとれば、搬送速度 Vsを大きくして も、プロセスガスの使用量を増やすことなく処理能力を十分に維持することができる。 例えば、搬送速度 Vsを、 Vs=4mZmin程度の高速にしても、処理能力を十分に維 持することができる。この結果、処理能力を維持しながら高速処理を行なうことができ る。
[0097] 図 6と同様の装置で行なった撥水化処理の実施例を説明する。装置の寸法構成及 び処理条件は、以下の通りである。
電源電極 30の寸法： 40mm (左右） X 700 (前後）
処理ヘッド Hと基板 Wの間のギャップ（処理通路 12の厚さ）： lmm
投入電力： lkW
基板 W:ガラス（# 1737)、 880mm (左右長さ） X 680mm (前後幅）
基板 Wの表面のレジスト膜の処理前接触角： 70° (対水）
プロセスガス： N +CF
2 4
各処理通路 12のプロセスガス流量： Qp = 30slm
各処理通路 12の下流側部 12cの長さ： L = 90mm
各処理通路 12でのプロセスガス流速： Vf = 42. 8m/min
搬送速度： Vs = 4m/min
したがって、 L XVfZVs = 963 (mm) > 700 (mm)となり、式 laを満たす。
[0098] その結果、処理後の基板表面のレジスト膜の水に対する接触角を 110° 〖こすること ができ、 Vs=4mZminの高速スキャン下で十分な撥水表面を得ることができた。
[0099] 図 7は、撥水化用の常圧プラズマ処理装置 Mの他の実施形態を示したものである。
この実施形態では、処理ヘッド Ήの左右の排気筒 95の外側にカーテンガス吹出しノ ズル 105がそれぞれ設けられている。各吹出しノズル 105にカーテンガス源（図示せ ず）が連なっている。カーテンガスとして窒素（N )が用いられている。カーテンガスは
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プロセスガス用の窒素源と共用してもよ 、。
[0100] 図 7の実施形態によれば、基板 Wの処理時には左右の吹出しノズル 105から窒素 ガスを吹出す。これによつて、吹出しノズル 105の下端と基板 Wの間に窒素ガスカー テンを形成することができ、外部雰囲気の大気が、吹出しノズル 105より排気口 95a の側ひいては処理通路 12に入り込むのを一層確実に防止ないし抑制することができ る。これにより、処理能力を一層確実に維持することができる。
[0101] 第 2実施形態においては、次式が成り立つように設定する。
LXVf/Vs>700Xr (式 1)
LXVf/Vs>1400Xr (式 2)
ここで、 r〖ま、
r= (排気口 95aでの雰囲気中の酸素濃度) Z (大気中の酸素濃度） （式 3) である。大気中の酸素濃度は約 20%である。プロセスガス流量を Qp、カーテンガス 流量を Qc、排気口 95aからの排気流量を Qs、大気の巻き込み流量を Qaとすると、以 下の関係がある。
Qs = Qp + Qc + Qa (式 4)
排気口 95aでの雰囲気流量 Q1は、下式 5の通り、カーテンガス流量 Qcと大気の巻き 込み流量 Qaの和であり、全体のガス流量 Qp + Qc + Qa( = Qs)からプロセスガス流 量 Qpを差し弓 I V、た大きさになる。
Ql = Qa+Qc
=Qs— Qp (式 5)
式 3〜式 5より、 rは次式で表され、プロセスガス流量 Qpとカーテンガス流量 Qcと排気 流量 Qsとによって調節することができる。
r= (Qs-Qp-Qc)/(Qs-Qp) (式 6)
[0102] 上記の設定によって、外部雰囲気中の酸素が処理通路 12まで侵入するのを確実 に防止でき、プロセスガスの使用量を増やすことなく処理能力を一層確実に維持でき る。また、処理通路 12の下流側部 12cの長さ Lを第 1実施形態より短くできるとともに 、一層の高速スキャンを実現することができる。
[0103] 図 7と同様の装置で行なった撥水化処理の実施例を説明する。装置の寸法構成及 び処理条件は、以下の通りである。
電源電極 30の寸法： 40mm (左右） X 700 (前後）
処理ヘッド Hと基板 Wの間のギャップ（処理通路 12の厚さ）： lmm
投入電力： lkW
基板 W:ガラス（#1737)、 880mm (左右長さ） X680mm (前後幅） 基板 Wの表面のレジスト膜の処理前接触角： 70° (対水）
プロセスガス： N +CF
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各処理通路 12のプロセスガス流量： Qp = 15slm
各ノズル 105からのカーテンガス流量： Qc = 17. 5slm
各排気口 95aからの排気流量： Qs = 501/min
大気中の酸素濃度に対する巻き込み酸素濃度の比: r=0. 5
各処理通路 12の下流側部 12cの長さ： L = 90mm
各処理通路 12でのプロセスガス流速： Vf = 21. 4m/min
搬送速度： Vs = 4m/min
したがって、 L XVfZVs =482 (mm) > 700 (mm) Xr= 350 (mm)
となり、式 1を満たす。
[0104] その結果、処理後の基板表面のレジスト膜の接触角 CAを、 CA> 100° にすること ができ、 Vs=4mZminの高速スキャン下で十分な撥水表面を得ることができた。ガ スカーテンを形成することにより、処理通路 12の下流側部 12cの長さ L及びプロセス ガスの使用量を図 6のガスカーテン無しの場合より十分に小さくできることが確認され た。
[0105] 図 10は、撥水化用の常圧プラズマ処理装置 Mの他の実施形態を示したものである
。装置 Mの周辺の雰囲気は大気である。
[0106] この実施形態の処理ヘッドは、 1つの処理ユニット 10によって構成されている力 複 数の処理ユニットを並設することにより構成してもよ 、。
この実施形態では、処理ユニット 10が移動機構 Fに接続されている。この移動機構 Fによって、処理ユニット 10力 左右方向（後記一対の導入ノズル 85L, 85Rの対畤 方向）に往復移動されるようになっている。例えば、左方向が往方向とすると、右方向 が復方向となる。
勿論、既述の実施形態と同様に、処理ユニット 10が固定される一方、ステージ Sが 移動機構に接続され、左右に往復動されるようになって!/ヽてもよ ヽ。
処理ユニット 10の底面は、基板対向面ないしは処理通路画成面を構成している。
[0107] 常圧プラズマ処理装置 Mには、プロセスガス供給系 80と排気系 90が設けられてい る。
[0108] プロセスガス供給系 80は、次のように構成されている。
プロセスガス源 Gから共通供給路 82が延びている。プロセスガス源 Gは、撥水化処 理用のプロセスガスとして CF等のフッ化炭素化合物と窒素を適量ずつ混合し、共通
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供給路 82に送出するようになっている。共通供給路 82から電磁三方弁 83 (導入ノズ ル切替手段)を介して 2つの個別供給路 84L, 84Rが分岐されて 、る。
[0109] 処理ユニット 10の左側部にはガス導入ノズル 85Lが設けられ、右側部にはガス導 入ノズル 85Rが設けられて!/、る。左側のガス導入ノズル 85Lに個別供給路 84Lが連 なって 、る。右側のガス導入ノズル 85Rに個別供給路 84Rが連なって 、る。
電磁三方弁 83によって、個別供給路 84L, 84Rひいては左右の導入ノズル 85L, 85Rの何れか一方が選択的に開通してプロセスガス源 Gと連通するようになっている 導入ノズル切替手段として、電磁三方弁 83に代えて、各個別供給路 84L, 84Rや ノズノレ 85L, 85Rに開閉手段を設けてもよい。
[0110] 排気系 90は、次のように構成されている。
処理ユニット 10の左右のガス導入ノズル 85L, 85Rの更に外側には、排気ノズル 9 5L, 95Rがそれぞれ設けられている。排気ノズル 95L, 95Rから個別排気路 94L, 9 4Rがそれぞれ延びている。 2つの個別排気路 94L, 94Rは、電磁三方弁 93 (排気ノ ズル切替手段）に連なり、そこ力 共通排気路 92が延びて吸引ポンプ等の排気手段 91に連なっている。
[0111] 電磁三方弁 93によって、個別排気路 94L, 94Rひいては左右の排気ノズル 95L, 95Rの何れか一方が選択的に開通して排気手段 91と連通するようになって!/、る。 排気ノズル切替手段として、電磁三方弁 93に代えて、各個別排気路 94L, 94Rや ノズノレ 95L, 95Rに開閉手段を設けてもよい。
[0112] 上記構成において、電源から電源電極 30への電圧供給により、処理通路 12の中 間部が略大気圧のプラズマ放電空間 12aとなる。上記電圧供給と併行して、プロセス ガスをプロセスガス供給系 80から処理通路 12に吹出す。このプロセスガスが放電空 間 12aに導かれてプラズマ化され、基板 Wと接触して反応を起こす。これによつて、 基板 wの表面を撥水化処理することができる。処理済みのガスと反応副生成物は排 気系 90から排気される。同時に処理ユニット 10が左右に往復移動され、基板 Wの全 面が撥水化処理される。
[0113] 上記のプラズマ処理に際し、電磁三方弁 83, 93と移動機構 Fとが連携して動作す る。これにより、プロセスガスが常に処理ユニット 10の進行方向の前方力も処理通路 12内に導入されるようになっている。以下、詳述する。
図 11に示すように、移動機構 Fによって処理ユニット 10が左方向へ移動するときは 、プロセスガス供給系 80の電磁三方弁 83によって左側のガス導入ノズル 85Lが開通 される一方、右側のガス導入ノズル 85Rが遮断される。また、排気系 90の電磁三方 弁 93によって右側の排気ノズル 95Rが開通される一方、左側の排気ノズル 95Lが遮 断される。
[0114] これによつて、プロセスガスが左側の導入ノズル 85Lからのみ吹出され、処理通路 1 2内を右方向へ流れ、右側の排気ノズル 95Rから吸引排気される。この時、処理通路 12の右端部は、外部雰囲気に対し後退する向きに移動することになるので、外部雰 囲気が処理通路 12の右端部から処理通路 12内に巻き込まれることはほとんど無い。 また、処理通路 12の左端部では、プロセスガスのカーテン効果により外部雰囲気の 侵入はほとんど起きない。
[0115] 処理ユニット 10が往復移動範囲の左側の限界位置に達した時、移動機構 Fは、処 理ユニット 10の移動方向を右方向へ反転させる。これに連動して、プロセスガス供給 系 80の左側のガス導入ノズル 85Lが遮断され、右側のガス導入ノズル 85Rが開通さ れるとともに、排気系 90の右側の排気ノズル 95Rが遮断され、左側の排気ノズル 95 Lが開通される。
[0116] これによつて、図 12に示すように、処理ユニット 10が右方向へ移動するときは、プロ セスガスが右側の導入ノズル 85Rからのみ吹出され、処理通路 12内を左方向へ流 れ、左側の排気ノズル 95Lから吸引排気される。この時、処理通路 12の左端部は、 外部雰囲気に対し後退する向きに移動することになるので、外部雰囲気が処理通路 12の左端部力も処理通路 12内に巻き込まれることはほとんど無い。また、処理通路 12の右端部では、プロセスガスのカーテン効果により外部雰囲気の侵入はほとんど 起きない。
[0117] 処理ユニット 10が往復移動範囲の右側の限界位置に達した時、移動機構 Fは、処 理ユニット 10の移動方向を左方向へ反転させる。これと連携して、再びプロセスガス 供給系 80の左側のガス導入ノズル 85Lが開通され、右側のガス導入ノズル 85Rが遮 断されるととも〖こ、排気系 90の右側の排気ノズル 95Rが開通され、左側の排気ノズル 95Lが遮断される。
[0118] 以上の操作を繰り返すことによって、処理ユニット 10が左方向へ移動する力右方向 へ移動するかに拘わらず、外部雰囲気が処理通路 12内へ侵入するのを常時防止す ることができる。この結果、常圧プラズマ処理の処理能力を十分に維持しながら、移 動速度ひいてはプラズマ処理の高速ィ匕を図ることができる。
[0119] 図 11に示すように、左側の導入ノズル 85L力もプロセスガスを吹出し、右側の排気 ノズル 95Rから吸引している際、左側のノズル 95Lからも少量の排気を行なうようにし てもよい。 （図 11の仮想矢印線)。これによつて、左側の導入ノズル 85Rから吹出され たプロセスガスの一部が左外側に漏れようとした場合、これを排気ノズル 95L力ゝら排 気できる。同様に、図 12に示すように、右側の導入ノズル 85Rからプロセスガスを吹 出し、左側の排気ノズル 95Lから吸引している際、右側の排気ノズル 95Rからも少量 の排気を行なうようにしてもよい（図 12の仮想矢印線)。これによつて、右側の導入ノ ズル 85Rから吹出されたプロセスガスの一部が右外側に漏れようとした場合、これを 右側のノズル 95Rから排気できる。この結果、プロセスガスが外に漏れるのを確実に 防止することができる。
この場合、排気系 90には電磁三方弁 93などの排気ノズル切替手段に代えて、各 個別排気路 94L, 94Rに電磁流量制御弁等の排気ノズル調整手段を設け、各排気 ノズル 95L, 95Rからの吸引量を調節可能にするのが好ましい。
[0120] 図 13は、撥水化用の常圧プラズマ処理装置 Mの他の実施形態を示したものである 。この実施形態の装置 Mには、カーテンガス供給系 100が付加されている。カーテン ガス供給系 100は、次のように構成されている。
カーテンガス源 101から共通供給路 102が延びている。カーテンガスとしては窒素 が用いられている。共通供給路 102から電磁三方弁 103 (カーテンノズル切替手段） を介して 2つの個別供給路 104L, 104Rが分岐されて 、る。
[0121] 処理ユニット 10の左右の排気ノズル 95L, 95Rの更に外側には、カーテンノズル 1
05L, 105Rがそれぞれ設けられている。左側のカーテンノズル 105Lに個別供給路
104Lが連なり、右側のカーテンノズル 105Rに個別供給路 104Rが連なっている。 カーテンノズル 105Lを排気ノズル 95Lと導入ノズル 85Lの間に設けてもよぐカー テンノズル 105Rを排気ノズル 95Rと導入ノズル 85Rの間に設けてもよい。
[0122] 電磁三方弁 103によって、個別供給路 104L, 104Rひいては左右のカーテンノズ ル 105L, 105Rの何れか一方が選択的に開通してカーテンガス源 101と連通するよ うになつている。
カーテンノズル切替手段として、電磁三方弁 103に代えて、各個別供給路 104L, 104Rに電磁開閉弁を設け、これら電磁開閉弁の一方を選択的に開き、他方を閉じ るように構成してもよい。或いは、各個別供給路 104L, 104Rに電磁流量制御弁を 設け、何れか一方の電磁流量制御弁を選択してその開度を相対的に大きくし、他方 の電磁流量制御弁の開度を相対的に小さくし、又は完全に閉じるように構成してもよ い。
[0123] 図 13の実施形態の排気系 90では、電磁三方弁 93に代えて、個別供給路 94Lに 電磁流量制御弁 93L (排気ノズル調節手段）が設けられ、個別供給路 94Rに電磁流 量制御弁 93R (排気ノズル調節手段）が設けられている。
[0124] この実施形態によれば、基板 Wのプラズマ処理の際、電磁弁 83, 93L, 93R, 103 と移動機構 Fとが連携して動作する。以下、詳述する。
図 14に示すように、移動機構 Fによって処理ユニット 10が左方向へ移動するときは 、プロセスガス供給系 80の電磁三方弁 83によって左側のガス導入ノズル 85Lが開通 され、右側のガス導入ノズル 85Rが遮断される。また、排気系 90の制御弁 93Rによつ て右側の排気ノズル 95Rがプロセスガスの供給流量以上に対応する開度だけ開口さ れ、制御弁 93Lによって左側の排気ノズル 95Lが後記カーテンガスの吹出し流量に 略対応する開度だけ開口される。さらに、カーテンガス供給系 100の電磁三方弁 10 3によって左側のカーテンノズル 105Lが開通され、右側のカーテンノズル 105Rが遮 断される。 [0125] これによつて、プロセスガスが左側の導入ノズル 85Lから吹出され、処理通路 12内 を右方向へ流れ、右側の排気ノズル 95Rから吸引排気される。カロえて、左側のカー テンノズル 105L力も窒素ガスが吹出され、処理通路 12の左端部の外側に窒素ガス カーテンが形成される。この窒素ガスカーテンによって外部雰囲気と処理通路 12の 左端部を隔離することができ、外部雰囲気が処理通路 12の左端部力 処理通路 12 内に侵入するのを確実に防止することができる。カーテンガスは、排気ノズル 95L力 ら吸引排気することができる。
[0126] 図 15に示すように、移動機構 Fによって処理ユニット 10が右方向へ移動するときは 、プロセスガス供給系 80の右側のガス導入ノズル 85Rが開通され、左側のガス導入 ノズル 85Lが遮断される。また、排気系 90の左側の排気ノズル 95Lがプロセスガスの 供給流量以上に対応する開度だけ開口され、右側の排気ノズル 95Rが後記カーテ ンガスの吹出し流量に略対応する開度だけ開口される。さらに、カーテンガス供給系 100の右側のカーテンノズル 105Rが開通され、左側のカーテンノズル 105Lが遮断 される。
[0127] これによつて、プロセスガスが右側の導入ノズル 85Rから吹出され、処理通路 12内 を左方向へ流れ、左側の排気ノズル 95Lから吸引排気される。カロえて、右側のカー テンノズル 105Rから窒素ガスが吹出され、処理通路 12の右端部の外側に窒素ガス カーテンが形成される。この窒素ガスカーテンによって外部雰囲気と処理通路 12の 右端部を隔離することができ、外部雰囲気が処理通路 12の右端部から処理通路 12 内に侵入するのを確実に防止することができる。カーテンガスは、排気ノズル 95R力 ら吸引排気することができる。
この結果、常圧プラズマ処理の処理能力を一層確実に確保することができる。
[0128] 洗浄処理のように酸素濃度がゼロよりも微量混入しているほうが処理能力が向上す る場合には、移動機構 Fによる処理ユニット 10の移動方向と各電磁弁との連携動作 を上記撥水化用の実施形態とは逆にし、プロセスガスが常に処理ユニット 10の進行 方向の後方から処理通路 12内に導入され、進行方向の前方から排気されるようにし てもよい。
[0129] 本発明は、上記実施形態に限定されるものではなぐ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。
処理通路 12のガス流に沿う下流側の板支持部材 62は、 PVDF (ポリ弗化ビ -リデ ン）、 PET (ポリエチレンテレフタレート）等の耐食性材料を主成分としていればよぐ 他の材料が含まれていてもよい。 PVDF (ポリ弗化ビ -リデン）、 PET (ポリエチレンテ レフタレート）等の複数の耐食性成分が混じって 、てもよ!/、。
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、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より軟質の榭 脂等で構成してもよぐ 2つの部材 61, 62を共に固体誘電体 50より軟質の榭脂等で 構成してちょい。
金属製の板支持部材 61は、筐体本体 21と一体になつて 、てもよ 、。
電極の冷却 ·温調媒体として窒素以外の物質 (例えば水、空気等）を用いることにし てもよい。
処理ヘッド Hは、 1つの処理ユニットだけで構成し、プロセスガスの全量が 1つの処 理ユニットの一端部力 他端部へ流れるようになって 、てもよ 、。
本発明の電極構造及び処理ユニット構造は、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 産業上の利用可能性
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

Claims

請求の範囲
[1] 基板との間に形成された処理通路にプロセスガスを導入するとともに前記処理通路 の少なくとも一部を放電空間とし、基板をプラズマ処理する装置において、
前記基板の上方に配置され、基板との間に前記処理通路を形成すべき処理ュニッ トを備え、この処理ユニットが、
底部が開放された筐体と、この筐体の底部を塞ぐように筐体に支持された固体誘電 体の板と、前記放電空間を形成すべく前記筐体の内部に収容された電極とを含み、 前記固体誘電体板が、単独で前記電極の自重を支持可能な強度を有し、 前記電極が、水平方向の少なくとも第 1方向へフリーになるとともに、前記固体誘電 体板の上面に非固定状態で載置され、自重のほぼ全てを固体誘電体板に掛けて 、 ることを特徴とするプラズマ処理装置。
[2] 前記電極が、前記第 1方向に延びる長尺状をなしていることを特徴とする請求項 1 に記載のプラズマ処理装置。
[3] 前記筐体には、前記電極の長手方向と直交する幅方向の位置を、遊びを持って規 制する電極規制部が設けられていることを特徴とする請求項 2に記載のプラズマ処理 装置。
[4] 前記固体誘電体板が、前記電極と同方向に延びており、
前記筐体には、固体誘電体板の幅方向の両端部を長手方向に変位可能に支持す る一対の板支持部が設けられていることを特徴とする請求項 2に記載のプラズマ処理 装置。
[5] 前記固体誘電体板が、前記電極と同方向に延び、その幅方向の両端面が、下向き の斜面になっており、
前記筐体には、前記固体誘電体板の幅方向の両端部を支持する一対の板支持部 が設けられ、各板支持部が、上向きの斜面をなして前記固体誘電体板の下向き斜面 と当接する板支持面を有していることを特徴とする請求項 2に記載のプラズマ処理装 置。
[6] 前記一対の板支持部のうち少なくとも一方が、前記固体誘電体板より軟質であるこ とを特徴とする請求項 4に記載のプラズマ処理装置。
[7] 前記固体誘電体板が、セラミックにて構成されており、
前記一対の板支持部のうち一方が、耐腐食性の榭脂にて構成され、他方の板支持 部力 金属にて構成されていることを特徴とする請求項 4に記載のプラズマ処理装置
[8] 前記電極が、第 1金属部材と第 2金属部材とに分かれ、第 1金属部材は第 2金属部 材より重ぐ第 2金属部材は薄板状をなしており、
前記固体誘電体板の上に前記第 2金属部材が非固定状態で載置され、この第 2金 属部材の上に前記第 1金属部材が非固定状態で載置されており、
第 2金属部材の上面と下面のプラズマ放電時の温度差が所定以下になるように、 第 2金属部材の材料及び厚さが設定されていることを特徴とする請求項 1に記載のプ ラズマ処理装置。
[9] 前記所定の温度差が、略 1°Cであることを特徴とする請求項 8に記載のプラズマ処 理装置。
[10] 前記第 2金属部材が、アルミニウム力 なる厚さ略 2mmの平板であることを特徴と する請求項 8及び 9に記載のプラズマ処理装置。
[11] 前記筐体とその内部の前記電極との間に筐体内空間が形成され、
この筐体内空間が、実質的に純正の窒素ガスにて満たされていることを特徴とする 請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
[12] 前記基板を前記処理ユニットに対し前記処理通路に沿って相対移動させる移動機 構を備え、
前記処理ユニットの側部には前記処理通路の下流端に連なる排気口が設けられて おり、
次の関係が満たされることを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
L XVf/Vs> 700 Xr (式 1)
ここで、
L：前記放電空間の下流端から前記排気口までの距離 (mm)
Vf：前記処理通路でのプロセスガス流速
Vs：前記移動機構による搬送速度 r:大気中の酸素濃度に対する前記排気口でのプロセスガスを除く雰囲気中の酸素 濃度の比
前記処理ユニットの前記処理通路に沿う両端部には、それぞれ前記処理通路内に プロセスガスを導入する一対の導入ノズルが設けられており、
前記処理ユニットを基板に対し相対的に前記一対の導入ノズルの対畤方向に往復 移動させる移動機構と、
前記移動機構による移動方向に応じて前記一対の導入ノズルのうちの 1つを択一 的にプロセスガス源に連ねる導入ノズル切替手段と、
を備えたことを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
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