(57)【要約】【課題】  電極のための温調管を着脱作業等を容易化でき、冷却水等を介した異常放電も防止できるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  処理ヘッド１の筐体２１の一端側に樹脂製の連通路形成部材６１，６２を組み込む。連通路形成部材６１，６２の上端部を処理ヘッド１のガス導入ユニット１０より突出させ、そこに温調管継手５１〜５４を設け、これに温調管４１〜４３を接続する。連通路形成部材６１，６２の内部には、連通路６１ａ〜６２ｂを形成し、温調管継手５１〜５４と電極３１，３２内の温調路３１ｘ，３２ｘとを連通する。【選択図】  図１
2006107953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に対向して配置されるべき処理ヘッドを備えたプラズマ処理装置において、
前記処理ヘッドが、温調媒体を通す温調路が内設された平行平板型の電極と、この電極を絶縁手段を介して収容する金属製の筐体を有し、
前記筐体には、樹脂製の連通路形成部材が組み込まれ、この連通路形成部材の基材対向側とは逆側の面が筐体より突出され、この突出面に温調管継手が設けられ、この温調管継手に、前記温調媒体を導入又は導出する温調管が接続されるようになっており、
前記連通路形成部材の内部には連通路が形成され、この連通路が、基材対向側からその逆側へ延び、前記電極内部の温調路と前記温調管継手とを連ねていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記電極が、一方向に延びる長尺状をなし、ひいては、前記処理ヘッドが、前記電極と同方向に延びており、
前記処理ヘッドの長手方向の一端側に前記連通路形成部材及び管継手が配置される一方、前記処理ヘッドの他端側には前記電極に給電するための給電部が設けら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。
【請求項３】
前記連通路形成部材の電極を向く内側面とは逆側の外側面が、前記筐体の外側面と面一又は筐体より引っ込んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記処理ヘッドの前記筐体の基材対向側とは逆側には、前記電極により形成される放電空間にプロセスガスを均一導入するガス導入ユニットが設けられており、
前記連通路形成部材が、前記ガス導入ユニットより基材対向側とは逆側に突出され、ひいては前記温調管継手が、前記ガス導入ユニットより基材対向側とは逆側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記ガス導入ユニットの基材対向側とは逆側には、プロセスガスの供給管が接続されるガス供給管継手が設けられており、
前記温調管継手が、ガス供給管継手より基材対向側とは逆側に配置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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、平行平板型の電極を備えたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置の処理ヘッドにはプラズマ放電を形成するための電極が収容されている。電極は、例えば平行平板型にて構成されている。一般に、電極の内部には、冷却水等の温調媒体を通すための温調路が形成されている。特許文献１では、この温調路が、処理ヘッドの左右側部に設けられた温調管継手に連なっている。この管継手に温調媒体の導入管又は導出管が接続されている。
【特許文献１】特開平９−９２４９３号公報（図９）
【特許文献２】特開２００４−６５８６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
処理ヘッドの左右側部に温調管継手が配置されていると、温調管の接続作業がしにくいだけでなく、複数の処理ヘッドを横に並設する場合、温調管継手や温調管が干渉しない程度の間隔を空ける必要が出てくる。また、電極と温調管継手の距離が短いので、温調管継手や温調管が金属で構成されている場合、冷却水等の温調媒体を介して電極と管継手の間に異常放電が起きやすい。
【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、
基材に対向して配置されるべき処理ヘッドを備えたプラズマ処理装置において、
前記処理ヘッドが、温調媒体を通す温調路が内設された平行平板型の電極と、この電極を絶縁手段を介して収容する金属製の筐体を有し、
前記筐体には、樹脂製の連通路形成部材が組み込まれ、この連通路形成部材の基材対向側とは逆側の面が筐体より突出され、この突出面に温調管継手が設けられ、この温調管継手に、前記温調媒体を導入又は導出する温調管が接続されるようになっており、
前記連通路形成部材の内部には連通路が形成され、この連通路が、基材対向側からその逆側へ延び、前記電極内部の温調路と前記温調管継手とを連ねていることを特徴とする。
これによって、温調管継手に温調管を着脱等する作業を容易化できる。また、処理ヘッドを複数横に並べる場合、温調管継手が邪魔にならず、配置間隔を狭くすることができる。更に、電極と温調管継手との距離を比較的大きくできるので、温調管継手が金属にて構成されていても、温調媒体等を介して電極と温調管継手の間に異常放電が起きるのを防止することができる。
【０００５】
前記電極が、一方向に延び、ひいては、前記処理ヘッドが、前記電極と同方向に延びており、
前記処理ヘッドの長手方向の一端側に前記連通路形成部材及び管継手が配置される一方、前記処理ヘッドの他端側には前記電極に給電するための給電部が設けられていることが望ましい。
これによって、温調管継手やそれを通る水等の温調媒体を給電部から確実に離間させることができ、異常放電を確実に防止することができる。
【０００６】
前記連通路形成部材の電極を向く内側面とは逆側の外側面が、前記筐体の外側面と面一又は筐体より引っ込んでいることが望ましい。
これによって、処理ヘッドを複数横に並べる場合の配置間隔を確実に狭くすることがで
きる。
【０００７】
前記処理ヘッドの前記筐体の基材対向側とは逆側には、前記電極により形成される放電空間にプロセスガスを均一導入するガス導入ユニットが設けられており、
前記連通路形成部材が、前記ガス導入ユニットより基材対向側とは逆側に突出され、ひいては前記温調管継手が、前記ガス導入ユニットより基材対向側とは逆側に配置されていることが望ましい。
これによって、温調管の着脱用のレンチ等の工具を操作する際、ガス導入ユニットが邪魔にならないようにすることができ、作業の一層の容易化を図ることができる。
【０００８】
前記ガス導入ユニットの基材対向側とは逆側には、プロセスガスの供給管が接続されるガス供給管継手が設けられており、
前記温調管継手が、ガス供給管継手より基材対向側とは逆側に配置されていることが望ましい。
これによって、温調管の着脱用のレンチ等の工具を操作する際、ガス導入ユニットは勿論、ガス供給管継手が邪魔になるのも防止でき、作業のより一層の容易化を図ることができる。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明によれば、温調管継手に温調管を着脱等する作業を容易化できる。また、処理ヘッドを複数横に並べる場合、温調管継手が邪魔にならず、配置間隔を狭くすることができる。更に、電極と温調管継手との距離を比較的大きくできるので、温調管継手が金属にて構成されていても、温調媒体等を介して電極と温調管継手の間に異常放電が起きるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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Ｍ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。
【００１２】
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、前後方向（図１の紙面直交方向、図２・図３の左右方向）に長く延びている。
ガス導入ユニット１０の上面の長手方向の両端部には、一対の金属製のガス供給管継手１１，１１が設けられている。図３に示すように、これら継手１１，１１にプロセスガス供給源２からのガス供給管２ａが分岐して連なっている。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いる。
【００１３】
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１２，１２が形成され、これら通路１２，１２の上下にチャンバー１３，１４が設けられている。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。下側チャンバー１４の下端部には、長手方向に延びる放電空間導入スリット１６が形成されている。上記プロセスガス供給源２からのプロセスガスは、ガス供給管２ａで二手に分岐され、一対のガス供給管継手１１，１１を経て、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、導入スリット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。
【００１４】
放電処理ユニット２０は、金属製の筐体２１を有している。図３に示すように、筐体２１は、ガス導入ユニット１０より幅広をなして左右両側に突出するとともに、前後方向に長く延びている。図１及び図２に示すように、この筐体２１の内部に絶縁樹脂製のホルダ２２（絶縁手段）を介して一対の電極３１，３２が収容されている。各電極３１，３２は、断面四角形状をなして前後方向に長く延びている。一対の電極３１，３２は、左右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。この電極間隙間３０の上端部に、筐体２１及びホルダ２２の上部の導入スリット２３を介して、上記ガス導入ユニット１０の導入スリット１６が連なっている。
【００１５】
図２及び図３に示すように、放電処理ユニット２０の後端部の左右両側部には、給電ピンを含む一対の給電部３３，３４が設けられている。一方の給電部３３の給電ピン３３ａは、一方（ホット側）の電極３１に接続されるとともに給電線３５を介して電源３に接続されている。他方の給電部３４の給電ピン３４ａは、他方（アース側）の電極３２に接続されるとともにアース線３６を介して接地されている。電源３は、例えばパルス状の電圧を給電線３５及び給電ピン３３ａを介して電極３１に出力するようになっている。これによって、一対の電極３１，３２間の隙間３０（図１）が常圧の放電空間となるようになっている。電極３１，３２の互いの対向面は、放電空間形成面となる。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。
【００１６】
図１に示すように、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２４を介して金属板２５が設けられており、この金属板２５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２４と金属板２５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２６が形成されている。吹出し口２６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。
なお、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。
【００１７】
図１及び図２に示すように、ホット電極３１の内部には、温調路３１ｘが形成されている。温調路３１ｘは、温調往路３１ａと温調復路３１ｂを含んでいる。これら温調往路３１ａと温調復路３１ｂは、上下に離れ、電極３１の長手方向の略全長にわたって平行に延び、電極３１の後端部の折り返し路３１ｃを介して連なっている。温調往路３１ａと温調復路３１ｂの前端部は、共に、電極３１の背面（放電空間３０形成側とは逆側を向く外面）に開口されている。これら温調往路３１ａと温調復路３１ｂの前端開口は、前後に少しずれて配置されている。
【００１８】
同様に、アース電極３２の内部には、温調往路３２ａと温調復路３２ｂを含む温調路３２ｘが形成されている。温調往路３２ａと温調復路３２ｂは、上下に離れ、電極３２の長手方向の略全長にわたって平行に延び、後端部が折り返し路３２ｃを介して連なっている。温調往路３２ａと温調復路３２ｂの前端部は、前後に少しずれ、電極３２の背面に開口
されている。
【００１９】
図１〜図３に示すように、放電処理ユニット２０の前端部の左右両側部には、一対の連通路形成部材６１，６２が設けられている。図４に示すように、これら連通路形成部材６１，６２は、耐熱ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の樹脂にて形成され、上下方向に長い厚板ブロック状をなしている。図１及び図２に示すように、連通路形成部材６１，６２の下側部は、筐体２１の左右の側壁に組み込まれている。この連通路形成部材６１，６２の下側部の内側面が、電極３１，３２の背面の前側部に宛がわれ、上記温調往路３１ａ，３２ａと温調復路３１ｂ，３２ｂの開口に被さっている。図１及び図３に示すように、連通路形成部材６１，６２の外側面は、筐体２１の外側面と面一をなしている。
なお、連通路形成部材６１，６２の外側面は、筐体２１の外側面より引っ込んでいてもよい。また、筐体２１の一部を連通路形成部材６１，６２の下側部の外側面に被せてもよい。
【００２０】
図１及び図４に示すように、ホット電極３１の側の連通路形成部材６１の内部には、２本の連通路６１ａ，６１ｂが形成されている。一方が連通往路６１ａであり、他方が連通復路６１ｂである。これら連通路６１ａ，６１ｂは、互いに前後に離れ、それぞれ上下（基材Ｗ対向側からその逆側）に延びている。各連通路６１ａ，６１ｂの下端部は、連通路形成部材６１，６２の内側面に開口されている。連通往路６１ａの下端開口は、ホット電極３１の温調往路３１ａの前端部開口に連なっている。連通復路６１ｂの下端開口は、温調復路３１ｂの前端部開口に連なっている。
【００２１】
同様に、アース電極３２の側の連通路形成部材６２の内部には、後側の連通往路６２ａと前側の連通復路６２ｂからなる２本の連通路が、それぞれ上下に延びるように形成されている。各連通路６２ａ，６２ｂの下端部は、連通路形成部材６２の内側面に開口されている。連通往路６２ａの下端開口は、アース電極３２の温調往路３２ａの前端部開口に連なっている。連通復路６２ｂの下端開口は、温調復路３２ｂの前端部開口に連なっている。
【００２２】
図１に示すように、連通路形成部材６１，６２の上側部は、筐体２１より上に突出し、ガス導入ユニット１０の側部に添っている。連通路形成部材６１，６２の上端面（基材Ｗ対向側とは逆側の面）は、ガス導入ユニット１０より上に突出され、ガス供給管継手１１の中間部ないしは上側部の高さに達している。この連通路形成部材６１，６２の上端面に上記連通路６１ａ〜６２ｂの上端部が開口されている。図３に示すように、各連通路６１ａ〜６２ｂの上端開口に金属製の温調管継手５１〜５４がそれぞれ設けられている。温調管継手５１〜５４は、ガス供給管継手１１より上側に配置されている。
【００２３】
ホット側の連通往路６１ａに対応する第１温調管継手５１には、供給用温調管４１が接続されている。この供給用温調管４１の上流端に温調媒体源（図示せず）が接続されている。温調媒体としては、例えば水等が用いられる。ホット側の連通復路６１ｂに対応する第２温調管継手５２とアース側の連通往路６２ａに対応する第３温調管継手５３とは、連絡用温調管４２で連ねられている。アース側の連通復路６２ｂに対応する第４温調管継手５４には、排出用温調管４３が接続されている。
【００２４】
上記常圧プラズマ処理装置Ｍ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を通して電極間空間３０に均一導入する。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２６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。
【００２５】
上記のプラズマガス吹付けと併行して、図示しない温調媒体源から温調媒体として例えば冷却水を出す。この冷却水は、供給用温調管４１、第１温調管継手５１、ホット側連通往路６１ａを順次経て、ホット電極３１の往路３１ａ、折り返し路３１ｃ、復路３１ｂの順に流れる。これによって、ホット電極３１を全長にわたって冷却・温調することができる。更に、冷却水は、ホット側連通復路６１ｂ、第２温調管継手５２、連絡用温調管４２、第３温調管継手５３、アース側連通往路６２ａを順次経て、アース電極３２の往路３２ａ、折り返し路３２ｃ、復路３２ｂの順に流れる。これによって、アース電極３２を全長にわたって冷却・温調することができる。その後、冷却水は、アース側連通復路６２ｂ、第４温調管継手５４、排出用温調管４３を順次経て、排出される。
【００２６】
金属製の温調管継手５１〜５４が、処理ヘッド１の上部に配置され、電極３１，３２から比較的大きく離されているので、温調媒体の冷却水を介して電極３１，３２と温調管継手５１〜５４の間に異常放電が起きるのを防止することができる。
また、金属製の温調管継手５１〜５４と給電部３１，３２が、処理ヘッド１の長手方向の一端部と他端部に分かれて配置されているので、異常放電をより確実に防止することができる。
【００２７】
温調管継手５１〜５４が処理ヘッド１の左右側部ではなく、上部に配置されているので、温調管継手５１〜５４に温調管４１〜４３を着脱等する作業を容易化できる。しかも、連通路形成部材６１，６２がガス導入ユニット１０より上に突出し、ひいては温調管継手５１〜５４がガス導入ユニット１０より上に配置されているので、温調管４１〜４３の着脱用のレンチ等の工具を操作する際、ガス導入ユニット１０が邪魔にならないようにすることができる。これによって、作業の一層の容易化を図ることができる。さらに、温調管継手５１〜５４がガス供給管継手１１より上側に配置されているので、ガス供給管継手１１が邪魔になるのも防止でき、作業のより一層の容易化を図ることができる。
【００２８】
また、図３の仮想線に示すように、処理ヘッド１を複数横に並べる場合、温調管継手５１〜５４が邪魔にならず、配置間隔を狭くすることができる。しかも、連通路形成部材６１，６２の外側面が筐体２１と面一になっているので、配置間隔を確実に狭くすることができる。
【００２９】
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、基材Ｗが処理ヘッド１の上側に配置され、処理ヘッド１からプラズマガスが上へ吹出されるようになっていてもよい。この場合、連通路形成部材６１，６２は、放電処理ユニット２０の筐体２１より下に突出され、望ましくは、ガス導入ユニット１０より下に突出される。この連通路形成部材６１，６２の下面に温調管継手５１〜５４が設けられる。
平行平板型の一対の電極が左右ではなく、上下に対向していてもよい。一対の電極のうちの少なくとも一方の電極に、本発明の連通路形成部材が設けられていればよい。
プラズマ処理装置は、放電空間の外に配置した基材にプラズマガスを吹き付ける所謂リモート式に限らず、基材を放電空間内に配置する所謂ダイレクト式でもあってもよい。常圧プロセスに限られず、減圧プロセスでもよい。
筐体と電極を絶縁する絶縁手段は、樹脂等の絶縁部材２２に限られず絶縁空間であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
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】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る常圧プラズマ処理装置を示し、図２のI−I線に沿う正面断面図である。
【図２】上記装置の側面図である。
【図３】上記装置の平面図である。
【図４】上記装置の連通路形成部材の斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｍ      常圧プラズマ処理装置
Ｗ      基材
１      処理ヘッド
１０    ガス導入ユニット
１１    ガス供給管継手
２０    放電処理ユニット
２１    筐体
２２    絶縁ホルダ（絶縁手段）
３１    ホット電極
３１ｘ  温調路
３２    アース電極
３２ｘ  温調路
３０    放電空間
３１，３２  給電部
６１    ホット側連通路形成部材
６１ａ，６１ｂ  連通路
６２    アース側連通路形成部材
６２ａ，６２ｂ  連通路
４１〜４３      温調管
５１〜５４      温調管継手
【図１】
2006107953.tif 000003
【図２】
2006107953.tif 000004
【図３】
2006107953.tif 000005
【図４】
2006107953.tif 000006