(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ中で生成された活性種を効率よく利用でき、かつ、被処理物にダメージを与えないプラズマプロセス装置を提供すること。【解決手段】プラズマプロセス装置１００は、反応容器１０１内に収容され基板１０９の上方に所定の間隔を空けて配置される一対の第１電極１０６および第２電極１０７と、第１および第２電極の間に規定された空間を埋める誘電体１１０とを備え、第１電極１０６は高周波電力が印加された際に第２電極１０７との間に位置する誘電体１１０の表面で部分的にプラズマＰを生成し、ガス導入口１０２はプラズマＰが生成される領域外から基板１０９の表面へ向かうようにガスを供給しプラズマＰ中で生成された活性種を供給されたガスの流れにのせて基板１０９の表面へ誘導する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の少なくとも一部を覆う常圧用の反応容器と、反応容器内にガスを供給するガス供給手段と、反応容器内からガスを排出するガス排出手段と、反応容器内に収容され被処理物の上方に所定の間隔を空けて配置される一対の第１電極および第２電極と、第１および第２電極の間に規定された空間を埋める誘電体とを備え、第１電極は高周波電力が印加された際に第２電極との間に位置する誘電体の表面で部分的にプラズマを生成し、ガス供給手段はプラズマが生成される領域外から被処理物の表面へ向かうようにガスを供給しプラズマ中で生成された活性種を供給されたガスの流れにのせて被処理物の表面へ誘導するプラズマプロセス装置。
【請求項２】
第１および第２電極は、被処理物と対向する平坦な下端面をそれぞれ有し、第１および第２電極はそれらの下端面が被処理物に対して所定の高低差を有するように配設され、誘電体は第１および第２電極の下端面を覆うように設けられ、かつ、第１電極から第２電極へ至る一部に第１および第２電極の下端面に対して傾斜する傾斜面を有する請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項３】
第１および第２電極は、被処理物と対向する平坦な下端面をそれぞれ有し、第１および第２電極はそれらの下端面が被処理物に対して略同じ高さとなるように配置され、誘電体は第１および第２電極の下端面を覆うように設けられる請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項４】
ガス供給手段は第１電極および誘電体を貫通するように形成されたガス供給路を有する請求項２又は３に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項５】
ガス供給路はその一端に被処理物に対して露出するガス噴出口を有し、ガス噴出口を含むガス供給路の少なくとも一部は第１電極の下端面に対して所定の角度をなすように屈曲する請求項４に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項６】
誘電体はその一部に部分的に窪んだ凹部を有する請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマプロセス装置に関し、詳しくは、大気圧下、またはその近傍の圧力の下でプラズマを生成し、プラズマの化学反応を利用して薄膜形成・加工、および、表面処理などのプラズマ処理を行うプラズマプロセス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、フラットパネルディスプレイ、太陽電池などのさまざまな電子デバイスの製造には、エッチング、薄膜形成、アッシングなどの様々な加工処理をプラズマ処理によって行うプラズマプロセス装置が用いられている。
上記デバイスのうち、特にフラットパネルディスプレイや薄膜アモルファスシリコンを用いた薄膜太陽電池などのデバイスは、デバイスの大型化と製造コスト削減のため、基板などの被処理物が２ｍ以上のサイズに大型化しており、これに伴ってプラズマプロセス装置も大型化してきている。
【０００３】
上記のようなプラズマプロセス装置は、従来は減圧下でのプラズマを利用するものが通常であった。この減圧下でプラズマ処理を行うプラズマプロセス装置は、基板の大型化に対応して大型の真空排気設備が要求され、プラズマプロセス装置の製造コストを増加させている。
このため、近年は大気圧下、またはその近傍の圧力下でプラズマ処理を行う大気圧プラズマプロセス装置が種々提案され、実用化されてきている。
【０００４】
大気圧下、またはその近傍の圧力下でプラズマ処理を行う大気圧プラズマプロセス装置は、（１）真空容器を必要とせず装置サイズを小さくできる、（２）プラズマの活性種の密度が高いため処理速度を高くすることができる、（３）装置構成によっては被処理基板一枚当りの処理時間をプラズマ処理の時間とほぼ等しくできるなどの利点がある。
しかし、一方で大気圧近傍の圧力下でプラズマ処理を行う場合、電界方向に沿って微小な火花放電またはストリーマ放電がしばしば生じる。
【０００５】
上記のような大気圧プラズマプロセス装置は、装置構成で分類すると大きくは３つに分類される。
１つめは、プラズマが生成されている電極間に基板を挿入してプロセスを行う形態である。
このような形態のものは一般にダイレクト方式と呼ばれ、例えば、対向電極間にプラズマを発生させ、この対向電極間に基板を配置してプラズマ処理を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ダイレクト方式は、対向電極間に安定なグロー放電を維持するため、通常、電極間の空隙部のギャップが数ｍｍに限定される。
この数ｍｍの狭いギャップ間に０．５〜２ｍｍ程度の厚さの基板を挿入するため、基板は電極対向面に対して略平行に配置される構成となり、電極間に形成される電界は基板の被処理面と略垂直方向になる。
このため、上記の電界方向に沿った微小な火花放電またはストリーマ放電が生じると基板の被処理面が直接ダメージをうける場合があった。
また、上記のような火花放電やストリーマ放電が生じない場合でも、基板の被処理面が直接プラズマに曝されるため、投入電力密度が上がると基板温度が上昇し、基板や基板の被処理面上に形成された膜にダメージを与えてしまう場合や、荷電粒子が電界により捕獲されて基板に衝突することによるダメージなどがあった。
【０００７】
２つめは、プラズマが生成される領域が基板の被処理面から離れている形態である。
一般にこのような形態のものはリモート方式と呼ばれ、例えば、電極間のガス流路内でプラズマを発生させ、プラズマ中で生成された活性種を拡散、あるいは、ガス流などによって基板の被処理面に到達させることによりプラズマ処理を行うものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
このようなリモート方式では、プラズマを生成する領域が基板の被処理面と離れているため荷電粒子はプラズマ生成領域に捕獲され、基板の被処理面へ到達する確率が極めて低くなる。
このため、荷電粒子が電界によって加速されて基板の被処理面に衝突することによるダメージはほとんど生じない。
また、プラズマ生成領域で微小な火花放電やストリーマ放電が生じたとしても、ダイレクト方式で生じるような基板の被処理面への直接的ダメージはない。
【０００９】
この一方、プラズマ生成領域に対して基板の被処理面が離れているので、活性種が基板の被処理面に至るまでに反応性に乏しい状態へと失活する確率も高く、一般に処理速度は遅い。
特に、大気圧近傍の圧力下では、活性種が周囲のガス分子と衝突する頻度が高く、活性種が速やかに失活してしまう。そして、処理速度の遅さのために、リモート方式のものは極めて軽微の処理にしか適用できないという問題がある。
したがって、リモート方式のものについては、より高速度の処理を可能とする手法が求められている。
【００１０】
上記の２種類の方式に対して、（１）火花放電またはストリーマ放電が発生しても基板へのダメージが生じないように、プラズマを発生させるために形成する電界方向を基板の被処理面に対して略平行な方向とし、（２）高速処理が可能となるように、プラズマと基板の被処理面とを極力近づけるか、或いは、接触させることが求められ、その結果開発された３つめの方式として、左右方向に互いに近接して並べた一対の電極間のギャップを絶縁体で埋めてギャップ内での放電を禁止し、絶縁体の下面でプラズマを発生させる形態のものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
図７にこのような方式のものの装置構成を示すが、ダイレクト方式とリモート方式の中間的な装置構成となっている。
図７に示されるように、内側電極６０１と外側電極６０２の電極間のギャップを絶縁体６０３で埋めて放電を禁止し、絶縁体６０３の下方でプラズマＰを生成する。
反応ガスは反応ガス供給経路６０４を介してプラズマＰが発生する空間と離れた場所から供給され、被処理物６０６と電極の間に形成された空間に沿って流れた後、内側電極６０１の中心を貫通するように設けられた反応生成物排気経路６０５から排出される。
このため、プラズマＰの近傍におけるガスの流れは被処理物６０６とほぼ平行な方向となる。
【特許文献１】特開平１０−８８３７２号公報
【特許文献２】特許第３１４７１３７号公報
【特許文献３】特開２００１−４４１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献３に記載のプラズマプロセス装置は、上述の通り、プラズマ中で生成された活性種がガス流にのって被処理物の表面と略平行に移動する。
しかし、被処理物の表面に対して垂直方向の運動成分は与えられないため、プラズマ中で生成された活性種のうち、被処理物の表面の近傍で生成された活性種はプラズマ処理に寄与しやすいが、被処理物の表面から離れた絶縁体の表面近傍で生成された活性種はプラズマ処理に寄与しにくい傾向がある。
このため、プラズマ処理速度が上述のリモート方式に比べて格段には向上せず、処理速度のより一層の高速化が求められている。
【００１３】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、プラズマ中で生成された活性種を効率よく利用でき、かつ、被処理物にダメージを与えないプラズマプロセス装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、被処理物の少なくとも一部を覆う常圧用の反応容器と、反応容器内にガスを供給するガス供給手段と、反応容器内からガスを排出するガス排出手段と、反応容器内に収容され被処理物の上方に所定の間隔を空けて配置される一対の第１電極および第２電極と、第１および第２電極の間に規定された空間を埋める誘電体とを備え、第１電極は高周波電力が印加された際に第２電極との間に位置する誘電体の表面で部分的にプラズマを生成し、ガス供給手段はプラズマが生成される領域外から被処理物の表面へ向かうようにガスを供給しプラズマ中で生成された活性種を供給されたガスの流れにのせて被処理物の表面へ誘導するプラズマプロセス装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、ガス供給手段はプラズマが生成される領域外から被処理物の表面へ向かうようにガスを供給するので、プラズマ中で生成された活性種は供給されたガスの流れにのって被処理物の表面へ誘導される。
このため、プラズマ中で生成された活性種が被処理物の表面に到達し易くなり、活性種が効率的に利用されることにより処理速度の高速化が図られる。
また、被処理物の上方に配置される一対の第１および第２電極の間に位置する誘電体の表面でプラズマが発生するため、電界方向は被処理物へ向かう方向とはならず、電界方向に沿って微小な火花放電やストリーマ放電が発生しても被処理物の表面に直接ダメージが加わることを防止できる。
さらに、荷電粒子はプラズマ生成領域で捕獲され被処理物の表面へ到達し難くなることから、荷電粒子が電界によって加速されて被処理物の表面に衝突することによって生じるダメージも防ぐことができる。
これらの効果により、プラズマ中で生成された活性種を効率よく利用でき、かつ、被処理物にダメージを与えないプラズマプロセス装置を提供することができ、もちろん比較的大型の被処理物にも好適に利用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明によるプラズマプロセス装置は、被処理物の少なくとも一部を覆う常圧用の反応容器と、反応容器内にガスを供給するガス供給手段と、反応容器内からガスを排出するガス排出手段と、反応容器内に収容され被処理物の上方に所定の間隔を空けて配置される一対の第１電極および第２電極と、第１および第２電極の間に規定された空間を埋める誘電体とを備え、第１電極は高周波電力が印加された際に第２電極との間に位置する誘電体の表面で部分的にプラズマを生成し、ガス供給手段はプラズマが生成される領域外から被処理物の表面へ向かうようにガスを供給しプラズマ中で生成された活性種を供給されたガスの流れにのせて被処理物の表面へ誘導することを特徴とする。
【００１７】
この発明によるプラズマプロセス装置において、常圧とは、大気圧又は大気圧の近傍の圧力を意味する。反応容器は覆った被処理物を大気圧又は大気圧の近傍の圧力下でプラズマ処理できるものであればよく、その構成は特に限定されないが、具体例としては、例えば、アルミニウムやステンレスなどで形成された金属製の容器を挙げることができる。
【００１８】
一対の第１および第２電極は、導電体で形成されていればよく、その構成は特に限定されないが、具体例としては、例えば、アルミニウム、銅、または、真鍮で形成されたものを挙げることができる。
なお、第１電極および第２電極のうち被処理物と対向する面は、プロセスガス、プラズマ中で生成された活性種、反応後の生成物などによって表面が侵されないように、アルマイト処理やアルミナ溶射などの表面処理が施されてもよいし、バルクの誘電体で覆われてもよい。
【００１９】
第１および第２電極の間を埋める誘電体は、耐熱性、耐電圧性、耐プラズマ性、耐ガス性に優れた絶縁性材料で形成されていればよく、その材質は特に限定されないが、具体例としては、例えば、高純度アルミナ、窒化アルミ、または、窒化珪素などを挙げることができる。特に、投入電力密度が高い場合には、熱伝導率の高い窒化アルミ、または、アルミナを用いることにより、プラズマに曝される部位の温度上昇を抑えることが好ましい。
【００２０】
ガス供給手段としては、所望のガスを所定の流量で供給できるものであればよく、その構成は特に限定されないが、具体例としては、例えば、所望のガスを収容したガスボンベ、ガスボンベから反応室へ通ずるガス供給路、ガス供給路中に設けられた流量調節器などから構成されるものを挙げることができる。
【００２１】
ガス排気手段としては、反応容器内のガスを排気できるものであればよく、その構成は特に限定されないが、具体例としては、例えば、排気ポンプと、排気ポンプに接続され反応容器内へ通ずる排気路から構成されるものを挙げることができる。
【００２２】
ガス供給手段によって反応容器内へ供給されるガスは、プラズマ処理の目的によってガス種や混合比を変えればよく、特に限定されるものではないが、例えば、Ｈｅ、Ａｒ等の希ガス、フッ素化合物、塩素化合物等のハロゲンを含むガス、酸素、窒素等の反応ガスを処理目的に合わせて適宜選択することができる。
例えば、Ｈｅ、Ａｒはプラズマ生成時の活性種の励起用に、フッ素化合物、塩素化合物、酸素はエッチング用に、酸素はアッシング用に主に使用することができる。また、例えばＳｉＮなどの膜の形成にはＳｉＨ４、窒素など、それぞれの膜に応じたプロセスガスを使用することができる。
【００２３】
この発明によるプラズマプロセス装置において、第１および第２電極は、被処理物と対向する平坦な下端面をそれぞれ有し、第１および第２電極はそれらの下端面が被処理物に対して所定の高低差を有するように配設され、誘電体は第１および第２電極の下端面を覆うように設けられ、かつ、第１電極から第２電極へ至る一部に第１および第２電極の下端面に対して傾斜する傾斜面を有していてもよい。
このような構成によれば、ガス供給手段から供給されるガスを誘電体の傾斜面に沿って流すことができ、プラズマ中で生成された活性種を被処理物の表面に到達し易くして活性種を効率的に利用し処理速度の高速化を図る上で理想的なガスの流れを作り出すことができる。
また、第１および第２電極の下端面が誘電体で覆われることから、好ましくないアーク放電が生じることも防止され、被処理物にダメージを与えることも防止される。
【００２４】
また、この発明によるプラズマプロセス装置において、第１および第２電極は、被処理物と対向する平坦な下端面をそれぞれ有し、第１および第２電極はそれらの下端面が被処理物に対して略同じ高さとなるように配置され、誘電体は第１および第２電極の下端面を覆うように設けられてもよい。
このような構成によれば、上述の誘電体に傾斜面が形成される構成よりもプラズマが生成される領域と被処理物との距離を近づけることができ、プラズマ処理速度のより一層の向上を図ることができる。
【００２５】
また、第１電極の下端面が誘電体によって覆われる上記構成において、ガス供給手段は第１電極および誘電体を貫通するように形成されたガス供給路を有していてもよい。
このような構成によれば、プラズマが生成される領域の近傍からガスを供給でき、効率よく活性種が生成されるようになる。
【００２６】
また、ガス供給手段が第１電極および誘電体を貫通するガス供給路を有する上記構成において、ガス供給路はその一端に被処理物に対して露出するガス噴出口を有し、ガス噴出口を含むガス供給路の少なくとも一部は第１電極の下端面に対して所定の角度をなすように屈曲していてもよい。
このような構成によれば、ガスが第１電極の下端面に対して所定の角度をもって吹き出されるので、誘電体に傾斜面が形成されているか否かに係わらず、プラズマ中で生成された活性種を被処理物の表面に到達し易くして活性種を効率的に利用し処理速度の高速化を図る上で理想的なガスの流れを確実に作り出すことができる。
【００２７】
また、この発明によるプラズマプロセス装置において、誘電体はその一部に部分的に窪んだ凹部を有していてもよい。
このような構成によれば、放電開始電圧を下げることができ、誘電体や被処理物の温度上昇を抑えることができる。
【００２８】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００２９】
実施例１
図１および図２に基づいて、この発明の実施例１によるプラズマプロセス装置について説明する。
図１は、実施例１によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図、図２は図１に示されるプラズマプロセス装置の電極部分の底面図である。なお、図１、図２においてＸ軸方向は電極の長手方向、Ｙ軸方向は電極の幅方向、Ｚ軸方向は電極の高さ方向をそれぞれ示している。
【００３０】
図１および図２に示されるように、実施例１によるプラズマプロセス装置１００は、概して、基板（被処理物）１０９の少なくとも一部を覆う常圧用の反応容器１０１と、反応容器１０１内にガスを供給するガス導入口１０２およびガス供給路１１６（ガス供給手段）と、反応容器１０１内からガスを排出するガス排気口（ガス排出手段）１０３ａ，１０３ｂと、反応容器１０１内に収容され基板１０９の上方に所定の間隔を空けて規定された空間を埋める誘電体１１０とを備え、高周波印加電極（第１電極）１０６は高周波電源１０４から高周波電力が印加された際に接地電極１０７（第２電極）との間に位置する誘電体１１０の表面で部分的にプラズマＰを生成し、ガス導入口１０２はプラズマＰが生成される領域外から基板１０９の表面へ向かうようにガスを供給しプラズマＰ中で生成された活性種を供給されたガスの流れにのせて基板１０９の表面へ誘導するように構成されている。
【００３１】
以下、図１および図２に基づいてより詳細に説明する。
図１および図２に示されるように、実施例１によるプラズマプロセス装置１００は、アルミニウム、または、ＳＵＳからなる金属製の反応容器１０１と、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源１０４から整合器１０５を介して高周波電力が供給される高周波印加電極１０６と、高周波印加電極１０６に対し最短で３〜６ｍｍ程度の間隔を空けて隣接する接地電極１０７と、高周波印加電極１０６と接地電極１０７の間を埋めるように設けられたアルミナからなる誘電体１１０と、反応容器１０１の内部に導入された基板１０９をプラズマＰの生成領域近傍へ導入し反応容器１０１の外部へ搬出するためのコロ搬送部１１２と、外部のガス供給設備から高周波印加電極１０６の内部へガスを導入するためのガス導入口１０２と、ガス導入口１０２から導入されたガスをガス供給路１１６を介して基板１０９の表面へ向けて吹き出すガス噴出口１１３と、プラズマ処理後の余分なガスを反応容器１０１の外部へ排気するためのガス排気口１０３ａ，１０３ｂと、高周波印加電極１０６と接地電極１０７の内部に設けられた冷却水路１１１により構成されている。
【００３２】
反応容器１０１の寸法は、例えば、Ｘ軸方向の長さが２２００ｍｍ、Ｙ軸方向の幅が３００ｍｍ、Ｚ軸方向の高さが２００ｍｍである。また、高周波印加電極１０６の寸法は、例えば、Ｘ軸方向の長さが２０００ｍｍ、Ｙ軸方向の幅が８０ｍｍ、Ｚ軸方向の高さが１００ｍｍである。
【００３３】
高周波印加電極１０６はその下端面が、接地電極１０７の下端面よりもＺ軸方向に１〜５ｍｍ程度高くなるように配置されている。これにより、高周波印加電極１０６に高い電力を印加した場合でも、基板１０９の表面方向へ向かう好ましくない放電が発生せず、確実に接地電極１０７との間で放電するようになる。
好ましくないアーク放電を防ぐため、誘電体１１０は、高周波印加電極１０６の下端面の全領域と、接地電極１０７の下端面の略全領域を覆うように設けられ、ガス供給路１１６は、誘電体１１０および高周波印加電極１０６を貫通するように形成されている。
誘電体１１０のうち、高周波印加電極１０６から接地電極１０７へ至る部分は、ガス噴出口１１３から吹き出されたガスを基板の表面へ向かわせるために基板１０９へ向かって末広がりとなる傾斜面１１７が形成されている。
そして、プラズマＰを生成するための放電開始電圧を下げるため、誘電体１１０の傾斜面１１７の一部にはＸ軸方向に延びる細長い溝状の凹部１１５が形成されている。
【００３４】
以下、このような構成からなる実施例１のプラズマプロセス装置１００を大気圧、又はその近傍の圧力で用いるアッシング装置として適用し、レジストなどを剥離する場合について簡単に説明する。
【００３５】
高周波印加電極１０６および接地電極１０７に設けられている冷却水路１１１には、予め一定の温度に保たれた冷却水を流しておく。
そして、外部に設けられたガスボンベ等のガス供給設備（図示せず）から、Ｈｅなどの希ガスをプラズマプロセス装置１００へガス導入口１０２から流量１００ＳＬＭで一定時間導入し、反応容器１０１の内部の雰囲気を空気からＨｅに置換する。
このとき、反応容器１０１の内部には基板１０９がないため、コロ搬送部１１２付近の雰囲気も空気からＨｅに置換される。
【００３６】
容器１０１内がＨｅで置換されたら、ガス導入口１０２から例えば、Ｏ2が２ＳＬＭ、Ｈｅが１００ＳＬＭの比率からなるプロセスガスを導入し、内部の圧力を大気圧、あるいはその近傍の一定の圧力に保つ。
周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源１０４から電力を１０ｋＷ程度投入し、誘電体１１０の傾斜面１１７に形成された凹部１１５でプラズマＰを発生させる。
【００３７】
誘電体１１０の底面と基板１０９の表面との間隔Ｇが２〜５ｍｍ程度になるように調節して基板１０９をコロ搬送部１１２によって搬送し基板１０９上のレジストなどをアッシングし剥離する。
【００３８】
基板１０９としては、Ｘ軸方向の長さが２０００ｍｍ、Ｙ軸方向の幅が１６００ｍｍ、厚さが０．７ｍｍのガラス基板に電極パターンが形成され、電極パターン上に形成時に使用されたレジストなどが残っているものを用いた。
実施例１のプラズマプロセス装置では、ガス導入口１０２から導入されたプロセスガスは高周波印加電極１０６の内部に配設されたガス拡散板１１４、ガス供給路１１６を通って、図２に示される複数のガス噴出口１１３から基板１０９の表面へ向かって略均等に吹き出される。
【００３９】
図１に示されるように、ガス噴出口１１３は、プラズマＰが生成される誘電体１１０の凹部１１５から離れた箇所にあり、ガス噴出口１１３から吹き出されたプロセスガスは誘電体１１０の傾斜面１１７に沿って流れ、プラズマＰの生成領域中で生成された活性種を基板１０９の表面へ誘導する。
基板１０９の表面へ誘導された活性種は、基板１０９上のレジストをアッシングし基板１０９上のレジストを剥離する。
アッシング処理後の生成物等を含んだプロセスガスは基板１０９の表面に沿って流れ、ガス排気口１０３ａ，１０３ｂから余分なプロセスガスが排出される。
【００４０】
上記のように、ガス噴出口１１３から吹き出されたプロセスガスの流れが誘電体１１０の傾斜面１１７に沿って流れ、プラズマＰ中の活性種を基板１０９の表面へ誘導することにより、一方のガス排気口１０３ｂからプロセスガスを導入し、余分なガスを他方のガス排気口１０３ａから排出した場合に比べ、基板１０９の表面に対するアッシング速度を約２０％程度高めることができた。これにより基板１０９の搬送速度を高めることができ、プラズマ処理に要する時間を短縮することができた。
【００４１】
また、ガス噴出口１１３がプラズマＰの生成領域から離れた箇所にあるため、ガス噴出口１１３より上方のガス供給路１１６中でプラズマが生成されることも防止される。
仮に、実施例１の構成とは異なり、プラズマＰの生成領域にガス噴出口１１３があると、ガス噴出口１１３より上方のガス供給路１１６でも、その直径がサブｍｍ以上ある場合にはガス供給路１１６内で不要な放電が起こり、パワー効率が下がる恐れがある。
さらに、プラズマＰの生成領域では放電による誘電体１１０の温度上昇が他の領域よりも著しくなるが、仮に、このようなプラズマＰの生成領域にガス噴出口１１３が形成されると、この部分の強度が弱くなり、誘電体１１０が破損する恐れもある。
【００４２】
また、仮に、プラズマＰの生成領域にガス噴出口１１３を形成し、かつ、ガス噴出口１１３より上方のガス供給路１１６中で放電が起こらないようにするには、ガス供給路１１６の直径がサブｍｍ以下となるように加工する必要が生じる。
しかし、ガス供給路１１６の直径をサブｍｍ以下に加工することは技術的にも難しく、仮に加工が可能であるとしてもコスト的にも好ましくない。
【００４３】
実施例１では、被処理物として基板１０９を例にとって説明したが、実施例１によるプラズマプロセス装置１００は、インライン方式で導入される基板に対するプラズマ処理のみならず、シート状、あるいは、ロール状の被処理物に対するプラズマ処理にも適用できる。
【００４４】
また、上記の説明では、プラズマプロセス装置１００をアッシングに適用した場合を例にとって説明したが、当然、実施例１によるプラズマプロセス装置１００は、エッチングや成膜などの用途にも適用できる。
なお、エッチングや成膜に適用する場合には、高周波印加電極１０６や接地電極１０７のうち被処理物との対向面にアルマイト処理やアルミナ溶射などの表面処理を施すか、或いは、バルクの誘電体で対向面を覆い、プロセスガス、プラズマ生成後の活性種および反応後の生成物などで表面が侵されないように対策することが好ましい。
【００４５】
また、高周波電源１０４の周波数は１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であればよい。
誘電体１１０は、上記のアルミナ以外にも、窒化アルミなどの耐熱性、耐電性、耐プラズマ性、耐ガス性に優れたものを用いてもよく、その材質はプロセスや投入電力などの処理条件に応じて適宜選択可能である。
また、投入電力密度が高い場合は、熱伝導率の高い材質からなる誘電体１１０を用いることにより、プラズマＰに曝される部位の温度上昇を抑えることが好ましい。
【００４６】
プロセスガスは、プロセスに応じてガス種や混合比を変えればよく、流量もプロセスやガス供給路１１６の直径に応じて適宜選択し、所望のプロセス条件が得られるようにすればよい。
また、実施例１では、誘電体１１０に形成された溝状の凹部１１５がプラズマＰの生成領域よりも小さい場合を例として示したが、凹部１１５の形状を変えることによりプラズマＰの生成領域を制限してもよい。しかし、いずれにしても、プラズマＰが生成される領域は、ガス噴出口１１３から離れた位置とされることが必要である。
【００４７】
また、実施例１では、高周波印加電極１０６のＹ軸方向に沿った両側に高低差をもって接地電極１０７を配置し、高周波印加電極１０６の下端面と接地電極１０７の下端面を繋ぐ誘電体１１０の２つの傾斜面１１７に沿ってそれぞれプロセスガスを流すことにより、両傾斜面１１７の凹部１１５でそれぞれプラズマＰが生成されるように構成したが、プラズマＰが１箇所でのみ生成されるように高周波印加電極１０６と接地電極１０７を配置してもよい。
【００４８】
また、基板１０９と平行なＹ軸方向に沿ってガスを流すためのガス導入口を別途設け、そのガス導入口からもプロセスガスを流すように構成してもよいが、少なくともプラズマＰの生成領域で生成された活性種を基板１０９の表面へ向けて誘導するプロセスガスの流れ、すなわち、ガス噴出口１１３から吹き出され誘電体１１０の傾斜面１１７に沿って流れるプロセスガスの流れの方が強くなければならない。
【００４９】
実施例２
図３に基づいてこの発明の実施例２によるプラズマプロセス装置について説明する。図３は実施例２によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【００５０】
図３に示されるように、実施例２によるプラズマプロセス装置２００は、高周波印加電極２０６の下端面を覆う誘電体２１０のＹ軸方向に沿った２箇所にガス噴出口２１３をそれぞれ形成し、両ガス噴出口２１３から吹き出されたプロセスガスが誘電体２１０の傾斜面２１７に沿ってそれぞれ流れるように、ガス噴出口２１３より上方のガス供給路２１６の一部を高周波印加電極２０６の下端面に対して屈曲させたものである。
その他の構成は上述の実施例１によるプラズマプロセス装置１００（図１参照）と同様である。
【００５１】
実施例２によるプラズマプロセス装置２００によれば、ガス噴出口２１３より上方のガス供給路２１６の一部がそれぞれ屈曲しているため、より確実に誘電体２１０の傾斜面２１７に沿ってガスを流すことができ、プラズマＰ中で生成された活性種を基板２０９の表面へ誘導する上でより理想的なガスの流れを作り出すことができる。
【００５２】
実施例３
図４に基づいてこの発明の実施例３によるプラズマプロセス装置について説明する。図４は実施例３によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【００５３】
図４に示されるように、実施例３によるプラズマプロセス装置３００は、実施例２によるプラズマプロセス装置２００（図３参照）と同様に、高周波印加電極３０６の下端面を覆う誘電体３１０のＹ軸方向に沿った２箇所にガス噴出口３１３をそれぞれ形成し、ガス噴出口３１３より上方のガス供給路３１６を屈曲させることなく直線状としたものである。その他の構成は上述の実施例１によるプラズマプロセス装置１００（図１参照）と同様である。
実施例３によるプラズマプロセス装置３００はガス供給路３１６が直線状であるため、ガス供給路３１６の加工が容易になり、製造コストの削減を図ることができる。
【００５４】
実施例４
この発明の実施例４によるプラズマプロセス装置について、図５に基づいて説明する。図５は実施例４によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【００５５】
図５に示されるように、実施例４によるプラズマプロセス装置４００は、高周波印加電極４０６の下端面と、接地電極４０７の下端面がＺ軸方向において略同じ高さとなるように配置されている。その他の構成は上述の実施例１によるプラズマプロセス装置１００（図１参照）と同様である。
【００５６】
実施例４によるプラズマプロセス装置４００では、実施例１のプラズマプロセス装置１００よりもプラズマＰの生成領域と基板４０９の表面との距離を近づけることができ、処理速度をより一層高めることができる。
なお、プラズマＰが生成される領域、すなわち凹部４１５は、ガス噴出口４１３から所定の方向をもって吹き出されたプロセスガスの流れ方向が保たれた位置に形成されているので、実施例１と同様にプロセスガスの流れによってプラズマＰの生成領域中で生成された活性種を効率よく基板４０９の表面へ誘導することができる。
【００５７】
実施例５
この発明の実施例５によるプラズマプロセス装置について、図６に基づいて説明する。図６は実施例５によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【００５８】
図６に示されるように、実施例５によるプラズマプロセス装置５００は、実施例４によるプラズマプロセス装置４００を１つのユニットとし、これを２つ繋げた構成となっている。
なお、高周波印加電極５０６は共通の高周波電源５０４に接続され、ガス排出口５０３ｂは繋がった２つのユニットに共用されるような構成となっている。
【００５９】
上述の実施例４によるプラズマプロセス装置４００では、投入電力密度が小さい場合にプラズマＰの生成領域が小さくなるが、実施例５のように、２つのユニットを繋げた構成とすることにより、何らかの理由で投入電力密度やガス流量を低く抑えなければならない場合でも所望の処理速度を得ることができる。
なお、繋げるユニット数は２つに限らず３つ以上繋げた構成としてもよい。この場合、ユニット毎にプロセスガスや電力条件等を変え、異なる処理を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施例１によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】図１に示されるプラズマプロセス装置の電極部分の底面図である。
【図３】この発明の実施例２によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図４】この発明の実施例３によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図５】この発明の実施例４によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図６】この発明の実施例５によるプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図７】従来のプラズマプロセス装置の概略的な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００，２００，３００，４００，５００・・・プラズマプロセス装置
１０１・・・反応容器
１０２・・・ガス導入口
１０３ａ，１０３ｂ，５０３ｂ・・・ガス排気口
１０４・・・高周波電源
１０５・・・整合器
１０６，２０６，３０６，４０６，５０６・・・高周波印加電極
１０７，４０７・・・接地電極
１０９，２０９，４０９・・・基板
１１０，２１０，３１０・・・誘電体
１１１・・・冷却水路
１１２・・・コロ搬送部
１１３，２１３，３１３，４１３・・・ガス噴出口
１１４・・・ガス拡散板
１１５・・・凹部
１１６，２１６，３１６・・・ガス供給路
１１７，２１７・・・傾斜面
Ｐ・・・プラズマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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