(57)【要約】【課題】  プラズマ処理装置において電極間隔が狭くなる箇所でのガス流量を確保して処理抜けを防止する。【解決手段】  電極３１，３２間の放電空間３０の上流側に、プロセスガス導入口２３を有する導入口形成部２２を設ける。この導入口形成部２２の所定部分には、開口幅可変部材４０を導入口２３の幅方向に前進・後退可能に設ける。この開口幅可変部材４０の前進側の端面を、導入口２３に臨ませ、前記所定部分の導入口２２の内面とする。この開口幅可変部材４０の前進側の端面に、放電空間３０に向かうにしたがって所定位置へ傾く傾斜条４１，４２を形成する。【選択図】  図１
2006156122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガスを放電空間に通して基材に当てるプラズマ処理装置において、
互いに並んで一方向に延び、間に前記放電空間を形成する一対の電極と、
前記放電空間の上流端に連なるプロセスガス導入口を有する導入口形成部と、を備え、
前記導入口形成部には、放電空間へのプロセスガスの流れを前記一方向の所定位置または該所定位置を含む所定部分に偏らせる偏流手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
プロセスガスを放電空間に通して基材に当てるプラズマ処理装置において、
互いに並んで一方向に延び、間に前記放電空間を形成する一対の電極と、
前記放電空間の上流端に連なるプロセスガス導入口を有する導入口形成部と、を備え、
前記導入口形成部の前記一方向の所定部分には、前記導入口の幅方向に前進・後退可能な開口幅可変部材が設けられ、この開口幅可変部材の前進側の端面が、前記導入口に面して前記所定部分の導入口の内面を画成することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記導入口形成部の開口幅可変部材を挟んで導入口とは逆側には、開口幅可変部材を前進方向へ押す押し部材と後退方向へ引く引き部材と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。
【請求項４】
前記開口幅可変部材が、前記一方向に複数に分割され、各開口幅可変部材が独立して前進・後退可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記開口幅可変部材の前進側の端面に、前記放電空間に向かうにしたがって所定位置へ傾く傾斜条が形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
プロセスガスを放電空間に通して基材に当てるプラズマ処理装置において、
互いに並んで一方向に延び、間に前記放電空間を形成する一対の電極と、
前記放電空間の上流端に連なるプロセスガス導入口を有する導入口形成部と、を備え、
前記導入口の前記一方向の所定位置近くの内面には、前記放電空間に向かうにしたがって前記所定位置へ傾く傾斜条が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記傾斜条が、前記所定位置の近くの第１位置と、この第１位置より前記所定位置に近い第２位置とにそれぞれ設けられており、前記第２位置の傾斜条が、前記第１位置の傾斜条より大きく傾斜していることを特徴とする請求項５又は６に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プロセスガスを放電空間に通して基材に当て、基材のプラズマ表面処理を行なう装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のプラズマ処理装置には、例えば平行平板型の一対の電極が備えられている。これら電極の間に電界を印加して放電空間を形成するとともに、そこにプロセスガスを導入してプラズマ化する。このプラズマ化したプロセスガスを基材に当て、洗浄、表面改質、成膜、エッチング等の表面処理を行なう。
【特許文献１】特開平９−９２４９３号公報
【特許文献２】特開平１１−２５１３０４号公報
【特許文献３】特開２００２−３５３０００号公報
【特許文献４】特開２００４−１１１３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
平行平板型の電極においては、クーロン力や、電極と固体誘電体との熱膨張率差や電極内部の温度差による熱応力によって、反りが発生しやすい。そうすると、電極間隔が部分的に狭まってその部分でプロセスガスが流れにくくなり、処理の均一性が損なわれてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、
プロセスガスを放電空間に通して基材に当てるプラズマ処理装置において、
互いに並んで一方向に延び、間に前記放電空間を形成する一対の電極と、
前記放電空間の上流端に連なるプロセスガス導入口を有する導入口形成部と、を備え、
前記導入口形成部には、放電空間へのプロセスガスの流れを前記一方向（電極延び方向）の所定位置または該所定位置を含む所定部分に偏らせる偏流手段を設けたことを特徴とする。
これによって、所定部分における電極間隔が狭くなっても、ガス流量を確保して処理抜けを防止でき、処理の均一性を確保することができる。
ここで、前記所定部分は、電極間隔が狭くなる傾向が高い部分（例えば前記一方向の中央部分）であることが好ましく、前記所定位置は、前記所定部分の中でも電極間隔が最も狭くなる傾向が高い箇所、例えば前記一方向のちょうど中心位置であることが好ましい。
【０００５】
また、本発明は、
プロセスガスを放電空間に通して基材に当てるプラズマ処理装置において、
互いに並んで一方向に延び、間に前記放電空間を形成する一対の電極と、
前記放電空間の上流端に連なるプロセスガス導入口を有する導入口形成部と、を備え、
前記偏流手段として、前記導入口形成部の前記一方向の所定部分には、前記導入口の幅方向（前記電極の並び方向と同方向、前記一方向と直交する方向）に前進・後退可能な開口幅可変部材が設けられ、この開口幅可変部材の前進側の端面が、前記導入口に面して前記所定部分の導入口の内面を画成することを特徴とする。
これによって、所定部分における電極間隔が狭くなっても、開口幅可変部材の前進側の端面を、開口幅可変部材以外の部分の導入口の内面より引っ込ませることにより、導入口の所定部分における開口度を所定部分以外の部分より大きくでき、所定部分でのガス流量を確保して処理抜けを防止でき、処理の均一性を確保することができる。また、プロセスの投入電力量の違い等で電極間のクーロン力や電極の発熱量が変わり、電極の反り量が一定していない場合であっても、開口幅可変部材の引っ込み量を調節することにより、所定部分でのガス流量を確実に確保でき、処理の均一性を確実に確保することができる。
【０００６】
前記開口幅可変部材または前記所定部分の前記一方向に沿う長さは、導入口の長さに比べ十分に小さいことが好ましい。前記開口幅可変部材は、前記導入口形成部の前記所定部分にだけ配置され、所定部分以外の部分に延び出ていないことが望ましい。
前記導入口形成部の前記所定部分には、前記開口幅可変部材を収容する凹部が形成されていることが望ましい。
前記導入口形成部の開口幅可変部材を挟んで導入口とは逆側（開口幅可変部材の背部すなわち後退側部）には、開口幅可変部材を前進方向へ押す押し部材と後退方向へ引く引き部材とが設けられていることが望ましい。
これによって、開口幅可変部材を確実に前進・後退させることができるとともに、適切な進退位置に位置決めした後は、押し部材の押し力と引き部材の引き力とによって開口幅可変部材を当該位置にしっかりと固定することができる。
【０００７】
前記開口幅可変部材に前記押し部材と引き部材が前記一方向に離間して配置されていることが望ましい。
これによって、開口幅可変部材全体を、前記一方向に対し傾けることも可能になる。
前記開口幅可変部材が、前記一方向に複数に分割されていてもよい。この場合、各開口幅可変部材が独立して前進・後退可能であることが好ましい。これによって、導入口の開口幅を各開口幅可変部材ごとに調節できる。
各開口幅可変部材に前記押し部材と引き部材が前記一方向に離間して配置されていてもよい。これによって、例えば、２つの開口幅可変部材どうしの境に向かって各開口幅可変部材が導入口から引っ込むように傾けることができる。
前記押し部材は、例えば雄ネジ部材にて構成され、開口幅可変部材の背部の導入口形成部に形成された雌ネジ孔にねじ込まれるとともに、開口幅可変部材の背面（後退側の端面）に突き当てられる。
前記引き部材は、例えば雄ネジ部材にて構成され、頭部が開口幅可変部材の背部の導入口形成部に引っ掛けられるとともに、脚部が、該導入口形成部に形成された貫通孔を貫通し、開口幅可変部材の背部（後退側の端部）に形成された雌ネジ孔にねじ込まれる。
【０００８】
前記開口幅可変部材の前進側の端面に、前記放電空間に向かうにしたがって所定位置へ傾く傾斜条が形成されていることが望ましい。
これによって、所定部分の中でも所定位置にプロセスガスがより多量に流れ込むようにすることができ、所定位置での処理抜けを確実に防止することができる。
傾斜条は、傾斜凸条（凸状の傾斜条）または傾斜溝（凹状の傾斜条）を含む。
少なくとも傾斜溝の溝底（内底面）が、開口幅可変部材以外の部分の導入口の内面より引っ込むように、開口幅可変部材の進退位置を調節することにより、導入口の幅を少なくとも傾斜溝のところで広くすることができ、プロセスガスを確実に流れ込みやすくすることができる。
【０００９】
また、本発明は、
プロセスガスを放電空間に通して基材に当てるプラズマ処理装置において、
互いに並んで一方向に延び、間に前記放電空間を形成する一対の電極と、
前記放電空間の上流端に連なるプロセスガス導入口を有する導入口形成部と、を備え、
前記偏流手段として、前記導入口の前記一方向の所定位置近くの内面には、前記放電空間に向かうにしたがって前記所定位置へ傾く傾斜条が形成されていることを特徴とする。
これによって、プロセスガスが所定位置により多量に流れ込むようにすることができ、所定位置での処理抜けを確実に防止することができる。
ここで、前記所定位置近くの部分とは、前記所定部分に略相当する。
【００１０】
前記傾斜条が、前記所定位置の近くの第１位置と、この第１位置より前記所定位置に近い第２位置とにそれぞれ設けられており、前記第２位置の傾斜条が、前記第１位置の傾斜条より大きく傾斜していることが望ましい。
これによって、所定位置から相対的に遠い第１位置では、プロセスガスの偏りを小さくでき、中心位置の周辺での処理抜けも確実に防止でき、全体的な処理の均一性を確実に確保できる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理は、好ましくは、大気圧近傍の圧力下（略常圧）で実行される。ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０4〜５０．６６３×１０4Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａが好ましく、９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａがより好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電極間隔が狭くなる箇所でのガス流量を確保して処理抜けを防止でき、処理の均一性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって詳述する。
図１に示すように、常圧プラズマ処理装置は、処理ヘッド１を備えている。この処理ヘッド１の下方に、基材Ｗを配置し、洗浄、成膜、エッチング等のプラズマ表面処理を行なうようになっている。
処理ヘッド１は、ガス導入ユニット１０と放電処理ユニット２０を上下に積層することによって構成されている。図２及び図３に示すように、これら上下のユニット１０，２０ひいては処理ヘッド１は、左右に長く延びている。
【００１４】
図２に示すように、プロセスガス供給源２からのガス供給路２ａが、二手に分岐してガス導入ユニット１０の両端部に接続されている。
図１及び図２に示すように、ガス導入ユニット１０の内部には、ユニット１０の長手方向に延びる一対の通路１２と、これら通路１２，１２の上下に配されたチャンバー１３，１４とが形成されている。１つの通路１２の一端部が、１つのガス供給路２ａに連なり、もう１つの通路１２の他端部が、もう１つのガス供給路２ａに連なっている。各通路１２には上側チャンバー１３に連なる小孔１２ａが長手方向に多数並んで配置されている。上下のチャンバー１３，１４は、通路１２の両脇の連通スリット１５を介して連なっている。ガス導入ユニット１０の底板（下側チャンバー１４の底面）には、長手方向に延びる導入溝１６が形成されている。
【００１５】
上記プロセスガス供給源２には、処理目的に応じたプロセスガスが貯えられており、このプロセスガスが、ガス供給管２ａで二手に分岐され、一対の通路１２，１２内を互いに対向方向に流れながら小孔１２ａ，１２ａ…を介して順次上側チャンバー１３へ漏れ、更にスリット１５を介して下側チャンバー１４へ流入する。プロセスガスは、このガス導入ユニット１０内での流通過程で前後長手方向に均一化される。この均一化されたプロセスガスが、導入溝１６から放電処理ユニット２０へ導入されるようになっている。
【００１６】
図１に示すように、放電処理ユニット２０は、金属製の筐体２１と、この筐体２１内に収容された一対の電極３１，３２を有している。電極３１，３２と筐体２１は、絶縁樹脂製のホルダ２４で絶縁されている。
図１及び図２に示すように、各電極３１，３２は、断面四角形状をなして左右に長く延びている。一対の電極３１，３２は、前後に対向配置されており、これら電極３１，３２どうしの間に隙間３０が形成されている。一方の電極３１は、電源（図示せず）に接続され、他方の電極３２は、接地されている。これによって、電極３１，３２間の隙間３０が常圧の放電空間となるようになっている。少なくとも一方の電極３１，３２の放電空間形成面には固体誘電体層（図示せず）が設けられている。
【００１７】
図１〜図３に示すように、筐体２１の上板２２は、左右に長く延びている。この上板２２の幅方向（前後方向）の中央部にプロセスガス導入口２３が形成されている。導入口２３は、細幅（例えば１〜２ｍｍ）のスリット状をなして上板２２の長手方向に延びている。この導入口２３の上端開口が、ガス導入ユニット１０の導入溝１６に連なるとともに、下端開口が、絶縁ホルダ２４に形成されたスリット状の導入口２５を介して電極間空間３０に連なっている。
導入口２３，２５を有する筐体上板２２と絶縁ホルダ２４とが、特許請求の範囲の「導入口形成部」を構成している。
【００１８】
放電処理ユニット２０の底部（電極３１，３２の下側）には、樹脂やセラミック等の絶縁部材２６を介して金属板２７が設けられており、この金属板２７が電気的に接地されることにより、電極３１，３２と基材Ｗの間の電界遮蔽がなされている。絶縁部材２６と金属板２７には、電極間隙間すなわち放電空間３０の下端部に連なる吹出し口２８が形成されている。吹出し口２８は、放電処理ユニット２０の長手方向に延びるスリット状をなしている。
図示は省略するが、筐体２１の側壁には、電極３１，３２を押し又は引くことにより直線度を維持し、ひいては放電空間３０の厚さを一定に保つための押しボルトと引きボルトが設けられている。
【００１９】
本発明の主要構成について説明する。
図３及び図４に示すように、放電処理ユニット２０の筐体上板２２の長手方向の中央部分（所定部分）には、導入口２３の幅方向両側の縁の内面に凹部２２ａがそれぞれ形成されている。各凹部２２ａに開口幅可変部材４０が嵌め込まれている。各凹部２２ａには開口幅可変部材４０が２つ（複数）並んで配置されている。すなわち、各凹部２２ａの開口幅可変部材４０は、筐体上板２２の長手方向のちょうど中心位置（所定位置）において、左右に２つ（複数）に分割されている。各開口幅可変部材４０は、筐体上板２２と同じ厚さの左右に細長い板状をなしている。これら開口幅可変部材４０の内端面が、導入口２３に面し、導入口２３の中央部分の内面を画成している。
【００２０】
図５及び図６に示すように、各開口幅可変部材４０の内端面には、複数の細い傾斜凸条４１が左右に間隔を空けて形成され、隣り合う傾斜凸条４１の間に傾斜凸条４１より十分に幅広の浅い傾斜溝４２が形成されている。例えば、傾斜凸条４１の幅は、１ｍｍ程度であり、傾斜凸条４１の突出量ないし傾斜溝４２の深さは、２ｍｍ程度であり、傾斜溝４２の幅は、狭いところで７〜９ｍｍ程度、広いところで１０ｍｍ程度である。傾斜凸条４１と傾斜溝４２を総称して「傾斜条」と呼ぶ。
【００２１】
図６に示すように、各開口幅可変部材４０の傾斜凸条４１ひいては傾斜溝４２は、下に向かうにしたがって中央側に傾いている。しかも、中央に近い傾斜凸条４１のほうが、相対的に遠い傾斜凸条４１よりも大きく傾斜されている。左右の開口幅可変部材４０の傾斜条４１，４２からなる内端面形状は、対称をなしている。
【００２２】
図４に示すように、開口幅可変部材４０の背部（開口幅可変部材４０を挟んで導入口２３とは逆側）の筐体上板２２には、雄ネジからなる押し部材５１と引き部材５２が設けられている。押し部材５１は、上板２２にねじ込まれるとともに開口幅可変部材４０の背面の中央部に突き当てられている。この押し部材５１によって開口幅可変部材４０を押し、導入口２３に向けて前進させることができる。
【００２３】
引き部材５２は、各開口幅可変部材４０に対し２つ設けられている。これら引き部材５２は、押し部材５１を挟んでその左右両側に少し離れて配置されている。各引き部材５２は、上板２２を貫いて開口幅可変部材４０にねじ込まれている。この引き部材５２によって開口幅可変部材４０を引き、後退させることができる。
【００２４】
これら押し引き部材５１，５２によって、開口幅可変部材４０を前後方向（導入口２３の幅方向）に位置調節できるようになっている。図７の実線に示すように、開口幅可変部材４０を後退させると、開口幅可変部材４０の内端面全体、すなわち傾斜溝４２の溝底（内底面）は勿論、傾斜凸条４１も筐体上板２２の導入口２３の内面より引っ込んだ位置に位置する。図７の仮想線に示すように、開口幅可変部材４０を前進させると、傾斜凸条４１が筐体上板２２の導入口２３の内面より突出する。
【００２５】
上記構成の常圧プラズマ処理装置によって基材Ｗをプラズマ処理する方法を説明する。
処理ヘッド１の下方に基材Ｗを配置する。そして、プロセスガス源２からのプロセスガスを、ガス導入ユニット１０にて左右長手方向に均一化し、導入口２３，２５を介して電極間空間３０に導入する。また、電源３からホット電極３１への電圧供給を行なう。これにより、電極間空間３０に常圧グロー放電が形成され、プロセスガスがプラズマ化される。このプラズマ化されたプロセスガスが、吹出し口２８から吹出されて基材Ｗに当たる。これにより、基材Ｗの洗浄等の表面処理を行なうことができる。
【００２６】
電極３１，３２は、クーロン力や熱応力によって例えば中央部が互いに接近するように歪む傾向がある。そうすると、電極３１，３２間の放電空間３０が長手方向の中央部で狭くなる。この歪み量は、投入電力等のプロセス条件によって区々であり、一定していない。
そこで、この歪み量を見越して、開口幅可変部材４０の前後方向の位置を調節しておく。すなわち、例えば、図４に示すように、傾斜凸条４１の突出端面が、上板２２の導入口２３すなわち開口幅可変部材４０以外の部分の導入口２３の内面と面一になるように調節しておく。したがって、傾斜溝４２のところでは、導入口２３の開口幅が開口幅可変部材４０以外の部分より広くなる。これによって、開口幅可変部材４０が配置された中央部分のガス流通抵抗をそれ以外の部分より小さくでき、中央部分により多くのプロセスガスが流れ込むようにすることができる。これにより、電極３１，３２の歪みによって放電空間２０の中央部分が狭くなっても、ガス流量が減少しないようにすることができる。この結果、中央部分での処理抜けを防止でき、処理の均一性を確保することができる。
【００２７】
更に、図７の実線に示すように、電極３１，３２がもっと大きく歪むと見込まれるときは、開口幅可変部材４０を図４よりも後退させ、傾斜凸条４１の突出端面が、開口幅可変部材４０以外の部分の導入口２３の内面より引っ込んだ位置になるように調節しておく。これによって、導入口２３の中央部分を一層拡幅でき、中央部分でのプロセスガスの流通抵抗を一層小さくすることができる。これにより、電極３１，３２の歪み量が大きく、放電空間２０の中央部分がより狭くなる場合でも、中央部分での処理抜けを確実に防止でき、処理の均一性を確実に確保することができる。
【００２８】
一方、図７の仮想線に示すように、電極３１，３２の歪み量が小さいと見込まれるときは、開口幅可変部材４０を図４より前進させ、傾斜凸条４１が開口幅可変部材４０以外の部分の導入口２３の内面より突出するようにしておくことも可能である。
勿論、処理の途中で、電極３１，３２の実際の歪みに対応して、開口幅可変部材４０の進退位置を調節するようにしてもよい。
【００２９】
また、図６の矢印線に示すように、導入口２３の中央部分におけるプロセスガスは、傾斜条４１，４２によって、中心位置に向かって集まるように偏流させられる。これによって、中心位置にプロセスガスがより多量に流れ込むようにすることができ、中心位置での処理抜けを確実に防止することができる。しかも、プロセスガスの中心位置に近いほど中心位置方向への傾きが大きく、中心位置から遠くなるにしたがって傾きが小さくなるので、中心位置の周辺での処理抜けも確実に防止でき、全体的な処理の均一性を確実に確保できる。
【００３０】
更に、図８に示すように、押し引き部材５１，５２のねじ込み量を相互に調節することにより、左右の開口幅可変部材４０を、中心位置に向かうにしたがって後退するように微小角度だけ傾けることも可能である。これによって、中心位置でのプロセスガス流量をより一層増やすことができ、中心位置での処理抜けを一層確実に防止できる。
なお、図８では開口幅可変部材４０の傾きを誇張して示してあり、実際は、筐体上板２２の凹部２２ａと開口幅可変部材４０等の間のクリアランスに応じた微小な傾きになる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、開口幅可変部材４０は、導入口２３の幅方向両側の縁のうち何れか片側の縁にだけ設けることにしてもよい。
導入口２３の各縁に開口幅可変部材４０を１つだけ設けることにしてもよく、３つ以上に分割して設けることにしてもよい。
所定部分は、必ずしも導入口長手方向の中央部分に限られない。電極間の両端部分のほうが、中央部分より狭くなる傾向が高い場合には、中央部分ではなく両端部分を「所定部分」として、そこに開口幅可変部材４０や傾斜条４１，４２を設ける。
偏流手段として、導入口２３の幅方向両側の内面間に架け渡され、導入口２３を仕切る整流板を、斜めに設けることにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明は、例えば半導体基材の製造における洗浄や成膜等の表面処理工程に用いる表面処理装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の処理ヘッドを示し、図２のI−I線に沿う前記処理ヘッドの側面断面図である。
【図２】上記処理ヘッドの正面断面図である。
【図３】上記処理ヘッドの筐体上板（導入口形成部）の平面図である。
【図４】上記筐体上板の中央部分を拡大して示す平面図である。
【図５】上記筐体上板の中央部分に設けられた開口幅可変部材の斜視図である。
【図６】上記筐体上板の導入口の幅方向の片側の内面に設けられた２つの開口幅可変部材の正面図であり、プロセスガスの流れ方向を矢印線にて示す。
【図７】図４において、開口幅可変部材をより後退させた状態を実線にて示し、前進させた状態を仮想線にて示す平面図である。
【図８】開口幅可変部材を中心位置に向けて後退するように傾けた状態を、傾き角度を誇張して示す平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    処理ヘッド
２０  放電処理ユニット
２２  筐体上板（導入口形成部）
２３  導入口
３０  放電空間
３１，３２  電極
４０  開口幅可変部材（所定部分への偏流手段）
４１  傾斜凸条（凸状の傾斜条、所定位置への偏流手段）
４２  傾斜溝（凹状の傾斜条、所定位置への偏流手段）
５１  押し部材
５２  引き部材
【図１】
2006156122.tif 000003
【図２】
2006156122.tif 000004
【図３】
2006156122.tif 000005
【図４】
2006156122.tif 000006
【図５】
2006156122.tif 000007
【図６】
2006156122.tif 000008
【図７】
2006156122.tif 000009
【図８】
2006156122.tif 000010