(57)【要約】【課題】一台で各種のプラズマを発生でき、基板に対して各種の表面処理を可能にし、生産効率を向上させることのできるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】処理室内にモータにて回動する回転カプラ３２を配置し、その回転カプラ３２にスポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１１、ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１２、スポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ１３、ライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ１４を固着した。そして、回転カプラ３２を回転させて、各電極ユニットＵ１１〜Ｕ１４のうち所望の１つを選択して基板の所定の表面位置に対向配置させるようにした。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に設けたステージ上に載置された基板の表面に、プラズマ電極ユニットにて生成したプラズマをさらし、前記基板の表面を加工するプラズマ処理装置であって、
前記ステージの上方位置に配置され、その下側に複数のプラズマ電極ユニットを取着したテーブルと、
前記テーブルを移動させ、前記テーブルに配置した各プラズマ電極ユニットの１つを前記基板の所定の上方位置に配置するようにテーブル移動手段と
を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記複数のプラズマ電極ユニットは、互いに種類の異なるプラズマ電極ユニットであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記複数のプラズマ電極ユニットは、スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニット、ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニット、スポット型リモートプラズマ電極ユニット、ライン型リモートプラズマ電極ユニットであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載のプラズマ処理装置において、
前記テーブルは、円板状の回転カプラであり、前記テーブル移動手段はモータであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
処理室内に設けたステージ上に載置された基板の表面に、前記処理室内に設けた支持装置に支持されたプラズマ電極ユニットにて生成されたプラズマにさらして、前記基板の表面を加工するプラズマ処理装置であって、
前記支持装置に、前記プラズマ電極ユニットに設けた被連結部に対して着脱可能に連結する連結部を備えたカプラを設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ処理装置において、
前記プラズマ電極ユニットに設けた被連結部はボルトであり、前記カプラに備えた連結部はネジ孔であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電プラズマ電極にてプラズマを発生させ、そのプラズマを基板の表面にさらして基板の表面を加工するプラズマ処理装置が知られている。
この種のプラズマ処理装置は、対向配置される一対の電極を備え、その両電極間に形成される間隙にガスを供給し、その両電極間に高周波電圧を印加して放電を起こさせてプラズマを発生させる。この発生させたプラズマを基板の表面にさらすことにより、基板表面はプラズマ処理される。つまり、プラズマ中の励起分子、ラジカル原子、励起したイオン等の活性種により、基板の表面で各種反応を生じさせ、基板の表面を表面処理（例えば表面改質、アッシング、エッチング、デポジッション等）させるものである。
【０００３】
ところで、プラズマには、プラズマがライン状に形成されるライン型のプラズマと、プラズマがスポット状に形成されるスポット型のプラズマがある（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
又、ライン型プラズマとスポット型プラズマには、基板にダメージを与えないために、基板から離間した位置でプラズマを発生させ、その発生させたプラズマを基板の表面まで供給するリモート型のプラズマと（例えば、特許文献１、特許文献２）、基板にプラズマを一様に直接作用させるために、アース側に基板を配置し、その発生したプラズマを基板の表面に作用させるダイレクト型のプラズマがある。（例えば、特許文献３）
【特許文献１】特開平４−３５８０７６号公報
【特許文献２】特開平１１−６７７３６号公報
【特許文献３】特開２００４−３４３０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この各種のプラズマを発生させるには、それぞれそれ専用のプラズマ電極ユニットを備えたプラズマ処理装置を、それぞれ用意する必要があった。従って、装置一台で多目的な基板の表面処理を行うことができず、生産効率が悪かった。
【０００６】
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って、その目的は、一台で各種のプラズマを発生でき、基板に対して各種の表面処理を可能にし、生産効率を向上させることのできるプラズマ処理装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプラズマ処理装置は、処理室内に設けたステージ上に載置された基板の表面に、前記処理室内に設けた支持装置に支持されたプラズマ電極ユニットにて生成されたプラズマにさらして、前記基板の表面を加工するプラズマ処理装置であって、前記支持装置に、前記プラズマ電極ユニットに設けた被連結部に対して着脱可能に連結する連結部を備えたカプラを設けた。
【０００８】
本発明のプラズマ処理装置によれば、カプラに連結部備え、プラズマ電極ユニットに被連結部を設け、カプラに対してプラズマ電極ユニットを取り外し可能に連結固定するようにしたので、一台のプラズマ処理装置で各種のプラズマを発生させることができ、基板に対して各種の表面処理を可能にし、生産効率を向上させることができる。
【０００９】
このプラズマ処理装置において、前記プラズマ電極ユニットに設けた被連結部はボルトであり、前記カプラに備えた連結部はネジ孔であってもよい。
このプラズマ処理装置によれば、カプラとプラズマ電極ユニットの連結構造をネジ孔とボルトで行ったので、その交換作業は非常に簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本発明の放電プラズマ処理装置の第１実施形態を図面に従って説明する。
図１は、プラズマ処理装置１０を説明するための、概略外観面図である。プラズマ処理装置１０は、処理室１１の底面１１ａにＸＹ方向移動装置１２が設けられ、そのＸＹ方向移動装置１２の作動アーム１２ａに接地電極として電極ステージ１３が連結固定されている。
【００１１】
ＸＹ方向移動装置１２は、作動アーム１２ａを介して電極ステージ１３を主走査方向（図１において左右方向）に移動させるととともに、主走査方向と直交する副走査方向（図１において紙面に対して垂直方向）に移動させるようになっている。
【００１２】
電極ステージ１３は、ステンレススチールにて形成されている。電極ステージ１３は、その載置面１３ａに基板１４が載置される。従って、電極ステージ１３に載置された基板１４は、処理室１１内において主走査方向及び副走査方向に移動され案内されるようになっている。
【００１３】
基板１４は、プラズマ中に含まれる活性原子（ラジカル）と反応して、反応物を気化するような成分を含む材料が挙げられる。本実施形態では、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板としている。
【００１４】
処理室１１内の上面には、支持装置１５が設けられ、その支持装置１５の下側にカプラ１６が、上下方向に移動可能に設けられている。カプラ１６は、ステンレススチールで構成され、その下面には逆円錐台形状の嵌合穴１７が凹設されている。嵌合穴１７の奥面には連結部としてのネジ孔１８が形成されている。
【００１５】
図１において、カプラ１６には、スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１が装着されている。スポット型プラズマ電極ユニットＵ１は、図３に示すように、円柱状のカソード電極部２１とそのカソード電極部２１の基端部に円錐台形状のベース電極部２２が一体的に形成されている。円錐台形状のベース電極部２２は、カプラ１６の逆円錐台形状の嵌合穴１７に密着嵌合するようになっている。また、カソード電極部２１が設けられていないベース電極部２２の反対側の面には、嵌合穴１７に形成したネジ孔１８と螺合する被連結部としてのボルト２３が取着されている。
【００１６】
図２に示すように、スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１は、カプラ１６を最も上側に配置した状態で、そのベース電極部２２に設けたボルト２３をネジ孔１８に螺着すると、カプラ１６に対して簡単に連結固定される。そして、ベース電極部２２の外周面と嵌合穴１７の内周面は密着して電気的に接続される。次に、カプラ１６を支持装置１５に対して高さ方向の位置調整をして、電極ユニットＵ１を基板１４との最適な間隔に設定する。
【００１７】
そして、円柱状のカソード電極部２１の下面と基板１４との間にはプラズマガスが供給されるとともに、カソード電極部２１と基板１４を載置した電極ステージ１３との間に高周波電圧を印加される。ここで、プラズマガスは、高周波電圧の作用（電界の作用）により、含まれるガス分子が解離してプラズマを生じるガスであって、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、Ａｒ（アルゴン）ガスのようなキャリアガスと、処理ガスとの混合ガス等である。処理ガスは、エッチング加工する基板１４の構成プ構成材料に応じて異なる。基板１４の構成材料が前述のシリコン系化合物である場合、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、ＳＦ６のようなフッ素系ガス、ＣＣｌ４のような塩素ガス等が用いられる。
【００１８】
これによって、カソード電極部２１と基板１４との間において高い周波数で向きが反転する電界が誘起され、カソード電極部２１と基板１４との間に存在するプラズマガスの分子が電離して、スポット状のプラズマを発生させることができる。
【００１９】
なお、カプラ１６からスポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１を外す場合には、連結の場合とは反対方向にダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１を回すことにより、ベース電極部２２に設けたボルト２３がネジ孔１８から外れるため、カプラ１６からスポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１を簡単に取り外すことができる。
【００２０】
ところで、カプラ１６は、スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１以外のプラズマ電極ユニットであっても前記したベース電極部２２とボルト２３を備えたプラズマ電極ユニットであればスポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１と同様に取り外し可能に連結固定することができる。
【００２１】
図４は、ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ２、図５はスポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ３、図６はライン型モートプラズマ電極ユニットＵ４を示し、いずれの電極ユニットＵ２〜Ｕ４もカプラ１６に対して取り外し可能に連結固定することができる。
【００２２】
詳述すると、図４に示すライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ２は、円柱状のカソード電極部２１に代えて、平板状のカソード電極部２５を備えている。
そして、平板状のカソード電極部２５の下面と基板１４との間にはプラズマガスが供給されるとともに、カソード電極部２５と基板１４を載置した電極ステージ１３との間に高周波電圧を印加されるようになっている。これによって、カソード電極部２５と基板１４との間において高い周波数で向きが反転する電界が誘起され、カソード電極部２５と基板１４との間に存在するプラズマガスの分子が電離して、ライン状のプラズマを発生させることができる。
【００２３】
また、図５に示すスポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ３は、ボルト２３を備えたベース電極部２２に円柱状のカソード電極部２６を設けるとともに、その円柱状のカソード電極部２６の外周に接地された先細円筒状のアノード電極部２７が設けられている。円柱状のカソード電極部２６と先細円筒状のアノード電極部２７は図示しない絶縁体よりなる間隔保持部材にて離間して配置されている。
【００２４】
この離間した空間にはプラズマガスがベース電極部２２側から供給されるとともに、カソード電極部２６とアノード電極部２７との間に高周波電圧を印加されるようになっている。このとき、電極ステージ１３は接地されていない。
【００２５】
これによって、両電極部２６，２７との間において高い周波数で向きが反転する電界が誘起され、両電極部２６，２７との間に存在するプラズマガスの分子が電離して、プラズマを発生させることができる。そして、電極部２６，２７との間に発生したプラズマは、アノード電極部２７の先端開口部２７ａから導出されて基板１４の表面にスポット状のプラズマとして供給される。
【００２６】
また、図６に示すライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ４は、円柱状のカソード電極部２１に代えて、平板状のカソード電極部２８を備えているとともに、その平板状のカソード電極部２８と相対向する位置に接地された平板状のアノード電極部２９が設けられている。平板状のカソード電極部２８は金属板２２ａを介してベース電極部２２に連結固定されている。また、平板状のカソード電極部２８と平板状のアノード電極部２９は図示しない絶縁体よりなる間隔保持部材にて離間して配置されている。
【００２７】
この離間した空間にはプラズマガスがベース電極部２２側から供給されるとともに、カソード電極部２８とアノード電極部２９との間に高周波電圧を印加されるようになっている。このとき、電極ステージ１３は接地されていない。
【００２８】
これによって、両電極部２８，２９との間において高い周波数で向きが反転する電界が誘起され、電極部２８，２９との間に存在するプラズマガスの分子が電離して、プラズマを発生させることができる。そして、電極部２８，２９との間に発生したプラズマは、離間した空間から導出されて基板１４の表面にライン状のプラズマとして供給される。
【００２９】
従って、カプラ１６に対して電極ユニットＵ１〜Ｕ４が取り外し可能に連結固定することができる。
次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
【００３０】
（１）上記実施形態によれば、支持装置１５に設けたカプラ１６に対して、スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１、ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ２、スポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ３、ライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ４を取り外し可能に連結固定することができるようにした。従って、一台のプラズマ処理装置１０で各種のプラズマを発生させることができ、基板１４に対して各種の表面処理を可能にし、生産効率を向上させることができる。
【００３１】
（２）しかも、上記実施形態によれば、カプラ１６と各電極ユニットＵ１〜Ｕ４との連結構造をネジ孔１８とボルト２３で行ったので、カプラ１６に対して各電極ユニットＵ１〜Ｕ４の交換作業は非常に簡単に行うことができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の放電プラズマ処理装置の第１実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、第１実施形態と同様の構成は、符号を同じにしてその詳細な説明を省略する。
【００３２】
図７は、プラズマ処理装置３０を説明するための、概略外観図である。プラズマ処理装置３０は、処理室１１の底面１１ａに設けられたＸＹ方向移動装置１２の作動アーム１２ａに接地電極として電極ステージ１３が連結固定されている。そして、電極ステージ１３の載置面１３ａには、基板１４が載置される。
【００３３】
処理室１１内の上面には、テーブル移動手段としてのモータ３１が設けられ、そのモータ３１から突出した回転軸３１ａにテーブルとしての回転カプラ３２が固着されている。回転カプラ３２は円板状をなした絶縁体であって、電極ステージ１３と平行に配置される。回転カプラ３２は、モータ３１の回転軸３１ａの回転により、同回転軸３１ａを回転中心に回転する。
【００３４】
円板状の回転カプラ３２は、図８に示すように、その下面３２ａには、スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１１、ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１２、スポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ１３、及び、ライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ１４を固着させている。
【００３５】
スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１１は、第１実施形態のスポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１とは、ベース電極部２２とボルト２３を設けていないのが相違する。電極ユニットＵ１１は、その円柱状のカソード電極部２１が回転カプラ３２に固着されている。
【００３６】
ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１２は、第１実施形態のライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ２とは、ベース電極部２２とボルト２３を設けていないのが相違する。電極ユニットＵ１２は、その平板状カソード電極部２５が回転カプラ３２に固着されている。
【００３７】
スポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ１３は、第１実施形態のスポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ３とは、ベース電極部２２とボルト２３を設けていないのが相違する。電極ユニットＵ１３は、図示しない間隔保持部材を介して先細円筒状のアノード電極部２７を保持した円柱状のカソード電極部２６が回転カプラ３２に固着されている。
【００３８】
ライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ１４は、第１実施形態のライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ４とは、ベース電極部２２とボルト２３を設けていないのが相違する。電極ユニットＵ１４は、図示しない間隔保持部材を介して平板状のアノード電極部２９を保持した平板状のカソード電極部２８が回転カプラ３２に固着されている。
【００３９】
従って、モータ３１の回転軸３１ａを回転させて回転カプラ３２を回動させることによって、回転カプラ３２の下面３２ａに設けた各電極ユニットＵ１１〜Ｕ１４のうち所望の１つを選択して基板１４の所定の表面位置に対向配置させることができる。
【００４０】
そして、回転カプラ３２を回動させて、基板１４の所定の表面位置にスポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１１を対向配置させる。次に、電極ユニットＵ１１のカソード電極部２１の下面と基板１４との間にプラズマガスを供給するとともに、カソード電極部２１と基板１４を載置した電極ステージ１３との間に高周波電圧を印加する。
【００４１】
これによって、カソード電極部２１と基板１４との間において高い周波数で向きが反転する電界が誘起され、カソード電極部２１と基板１４との間に存在するプラズマガスの分子が電離して、スポット状のプラズマが発生する。
【００４２】
また、回転カプラ３２を回動させて、基板１４の所定の表面位置にライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１２を対向配置させる。次に、電極ユニットＵ１２の平板状のカソード電極部２５の下面と基板１４との間にプラズマガスを供給するとともに、カソード電極部２５と基板１４を載置した電極ステージ１３との間に高周波電圧を印加する。
【００４３】
これによって、カソード電極部２５と基板１４との間において高い周波数で向きが反転する電界が誘起され、カソード電極部２５と基板１４との間に存在するプラズマガスの分子が電離して、ライン状のプラズマが発生する。
【００４４】
また、回転カプラ３２を回動させて、基板１４の所定の表面位置にスポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ１３を対向配置させる。次に、カソード電極部２６とアノード電極部２７との間にプラズマガスを供給するとともに、カソード電極部２６とアノード電極部２７との間に高周波電圧を印加する。
【００４５】
これによって、両電極部２６，２７との間において高い周波数で向きが反転する電界が誘起され、電極部２６，２７との間に存在するプラズマガスの分子が電離して、プラズマが発生する。そして、電極部２６，２７との間に発生したプラズマは、アノード電極部２７の先端開口部２７ａから導出されて基板１４の所定の表面位置にスポット状のプラズマとして供給される。
【００４６】
さらに、回転カプラ３２を回動させて、基板１４の所定の位置にライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ１４を対向配置させる。次に、カソード電極部２８とアノード電極部２９との間にプラズマガスを供給するとともに、カソード電極部２８とアノード電極部２９との間に高周波電圧を印加する。
【００４７】
これによって、両電極部２８，２９との間において高い周波数で向きが反転する電界が誘起され、電極部２８，２９との間に存在するプラズマガスの分子が電離して、プラズマが発生する。電極部２８，２９との間に発生したプラズマは、離間した空間から導出されて基板１４の所定の表面位置にライン状のプラズマとして供給される。
【００４８】
次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、モータ３１にて回動する回転カプラ３２に対して、スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１１、ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１２、スポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ１３、ライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ１４を固着した。そして、回転カプラ３２を回転させて、各電極ユニットＵ１１〜Ｕ１４のうち所望の１つを選択して基板１４の所定の表面位置に対向配置させるようにした。
【００４９】
従って、一台のプラズマ処理装置３０で各種のプラズマを発生させることができ、基板１４に対して各種の表面処理を可能にし、生産効率を向上させることができる。
（２）しかも、上記実施形態によれば、回転カプラ３２を回転するだけで、各電極ユニットＵ１１〜Ｕ１４の所望の１つを選択して基板１４の所定の表面位置に対向配置させることができるため、各種のプラズマ処理への変更作業が非常に簡単かつ短時間で行える。
【００５０】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１実施形態では、カプラ１６に対して、スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１、ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ２、スポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ３、ライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ４の４種類が交換可能であった。これを、それ以外のプラズマ電極ユニットもカプラ１６に対して交換可能にするようにして実施してもよい。
【００５１】
・上記第１実施形態では、ボルト２３とネジ孔１８でカプラ１６に対して各プラズマ電極ユニットU１〜Ｕ４を取り外し可能連結したが、それ以外の方法で取り外し可能連結してもよい。
【００５２】
・上記第２実施形態では、回転カプラ３２にスポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１１、ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１２、スポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ１３、ライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ１４の４種類を取着した。これを、これらと異なるプラズマ電極ユニットをさらに回転カプラ３２に取着して実施してもよい。
【００５３】
・上記第２実施形態では、回転カプラ３２にスポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１１、ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットＵ１２、スポット型リモートプラズマ電極ユニットＵ１３、ライン型リモートプラズマ電極ユニットＵ１４の４種類を取着した。これを、少なくともいずれか１つ減らして、２個または３個のプラズマ電極ユニットを回転カプラ３２に取着して実施してもよい。
【００５４】
・上記第２実施形態では、回転カプラ３２に異なるプラズマ電極ユニットを取着した。これを、同じものを複数回転カプラ３２に取着して実施してもよい。この場合、一つのプラズマ電極ユニットが損傷等で使用不能になっても、直ちに新たなものに交換できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１実施形態のプラズマ処理装置を説明するための概略外観図。
【図２】プラズマ電極ユニットとカプラとの連結を説明するための説明図。
【図３】スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニットの斜視図。
【図４】ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニットの斜視図。
【図５】スポット型リモートプラズマ電極ユニットの斜視図。
【図６】ライン型リモートプラズマ電極ユニットの斜視図。
【図７】第２実施形態のプラズマ処理装置を説明するための概略外観図。
【図８】各プラズマ電極ユニットとカプラとの連結を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００５６】
Ｕ１，Ｕ１１…スポット型ダイレクトプラズマ電極ユニット、Ｕ２，Ｕ１２…ライン型ダイレクトプラズマ電極ユニット、Ｕ３，Ｕ１３…スポット型リモートプラズマ電極ユニット、Ｕ４，Ｕ１４…ライン型リモートプラズマ電極ユニット、１０，３０…プラズマ処理装置、１１…処理室、１５…支持装置、１６…カプラ、１７…嵌合穴、１８…ネジ孔、２１，２５，２８…カソード電極部、２２…ベース電極部、２３…ボルト、２７，２９…アノード電極部、３１…モータ、３２…回転カプラ。
【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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【図８】
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