JP2004124240A

JP2004124240A - Surface treatment mechanism

Info

Publication number: JP2004124240A
Application number: JP2002294141A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kawasaki; 川崎　真一; Sumio Nakatake; 中武　純夫
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-07
Also published as: JP4364494B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment mechanism in which the removal of stains stuck to the circumference of the blow-off port of a nozzle head can be facilitated. <P>SOLUTION: The plasma film deposition (surface treatment) mechanism M1 is provided with a nozzle head 20 spraying a treatment gas on a work W to be treated. The nozzle head 20 is provided with a head body having a treatment gas passage 50m or the like, and nozzle tip component members 21A each having a blow-off port 25m or the like connected to the treatment gas passage 50m or the like, and fixed to the lower face (tip part) of the head body so as to be freely attachable and detachable. Each nozzle tip component member 21A is placed in such a manner that the peripheral part is hooked on collars 11d and 12d of each outer box 10 (supporting means) also used as an exhaust duct, and the head body is mounted thereon so as to be supported. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラズマＣＶＤや熱ＣＶＤ等の表面処理装置に関し、特に、処理ガスを被処理体へ吹き付けるノズルヘッドを有する表面処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特許文献１では、ノズルヘッドを備えたプラズマ表面処理装置が記載されている。ノズルヘッドは、間に処理ガスの通路が形成された一対の電極（反応手段）を備えている。これら電極間に処理ガスを通してプラズマ化させるとともに、先端の吹き出し口から被処理体へ吹き付け、被処理体の表面処理を行なう。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２５１３０４号公報（第１頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の表面処理装置では、ノズルヘッドの吹き出し口の周りに汚れが付着しやすい。特に、成膜目的に使用した場合、膜の原料となる処理ガスが、プラズマ化後に被処理体の表面だけでなく、ノズルヘッドの吹き出し口の周りにも触れて、膜（汚れ）ができる。このため、ノズルヘッドを頻繁に洗浄して汚れを除去しなければならず、ヘッドを丸ごと洗浄するのは煩雑なだけでなく、洗浄中は表面処理を中断せざるを得ないという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、処理ガスを被処理体に吹き付けるノズルヘッドと、処理ガスに上記被処理体の表面処理のための反応を起こさせる反応手段とを備えた表面処理装置であって、上記ノズルヘッドが、処理ガスの通路を有するヘッド本体と、上記処理ガス通路に連なる吹き出し口を有して上記ヘッド本体の被処理体を向くべき先端部に着脱自在に取り付けられたノズル先端構成部材とを備えていることを特徴とする。これによって、吹き出し口の周りに汚れが付着しても、ノズル先端構成部材をヘッド本体から簡単に取り外すことができ、このノズル先端構成部材だけを例えば強酸等の薬液に漬けるなどの洗浄を行なうことができる。したがって、ノズルヘッドの全体を洗浄工程に持って行く必要が無く、メンテナンスを容易化することができる。また、ノズル先端構成部材のスペアを用意して、これをヘッド本体の先端に取り付けることにすれば、メンテナンス中でも表面処理を中断せずに行なうことができる。
【０００６】
上記ヘッド本体の先端部が下方を向いて上記ノズル先端構成部材の上に載せられており、更に、上記ノズル先端構成部材ひいてはノズルヘッドを被処理体の上に離して支持する支持手段を備えることが望ましい。これによって、下向きのノズルヘッドを構成できる。また、ヘッド本体をノズル先端構成部材の上に単に載せるだけでセットすることができ、ひいては、メンテナンスに際して、ヘッド本体を引き上げるだけで、ノズル先端構成部材をヘッド本体から離して取り出すことができる。
【０００７】
上記支持手段が、下方へ開口する吸い込み口を有して上記ノズルヘッドを囲む排気ダクトであることが望ましい。これによって、被処理体に吹き付け後の処理ガスや副生成物等からなる排ガスがノズル先端構成部材と被処理体との間に滞留するのを防止してスムーズに排出できる。ひいてはノズル先端構成部材に汚れが付くのを低減でき、メンテナンスの頻度を減らすことができる。また、支持手段と排気ダクトが、共通の部材で構成されるので、部品点数の削減を図ることができる。
【０００８】
上記支持手段が、上記ノズルヘッドを上方へ取り出し可能に収容する枠形状をなし、下端部の周縁に内側に突出する鍔が形成されており、この鍔に、上記ノズル先端構成部材の周縁部が引っ掛けられるようにして支持されていることが望ましい。これによって、ノズル先端構成部材を鍔に引っ掛け、その上にヘッド本体を載せることにより、ノズルヘッドを確実に支持できる。また、ヘッド本体を引き上げて取り出すことにより、ノズル先端構成部材をヘッド本体から簡単に分離することができる。
【０００９】
上記ヘッド本体と、上記枠形状をなす支持手段との一方に、位置決め凸部が設けられ、他方に、上記位置決め凸部と上下に嵌め合わされる位置決め凹部が設けられていることが望ましい。これによって、ノズルヘッドを支持手段に確実に位置決めすることができる。
【００１０】
上記反応手段が、上記ヘッド本体内に対向配置されて、間に上記処理ガス通路の一部が形成された一対の電極と、これら電極間に電界を印加することにより処理ガスをプラズマ化させる電界印加手段とを有し、これにより、上記プラズマ化された処理ガスを上記吹き出し口から被処理体に吹き付けることにより、被処理体の表面に成膜を行なうプラズマ成膜装置が構成されていてもよい。かかる成膜装置においては吹き出し口の周りに汚れが特に付きやすいが、本発明によれば、汚れ除去のメンテナンスを容易に行なうことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ成膜装置Ｍ１（表面処理装置）を示したものである。プラズマ成膜装置Ｍ１は、架台（図示せず）に支持されたヘッドユニット３と、このヘッドユニット３に接続されたガス源１，２及び電源４を備えている。ヘッドユニット３の下方には、大面積の板状の基材（被処理物）Ｗが搬送手段（図示せず）によって矢印ａに示す方向に沿って（後方から前方へ）送られて来る。勿論、基材Ｗが固定されてヘッドユニット３が移動されるようになっていてもよい。プラズマ成膜装置Ｍ１は、この基材Ｗの上面に例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）や酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の膜Ａ（図４）を形成するようになっている。
【００１２】
原料ガス源１（第１処理ガス源）には、上記膜Ａとなる原料ガス（第１処理ガス、例えばａ−ＳｉやＳｉＮ用にはシラン（ＳｉＨ_４）、ＳｉＯ_２用にはＴＥＯＳやＴＭＯＳ）が貯えられている。励起ガス源２（第２処理ガス源）には、プラズマで励起されることにより、上記原料を反応させて膜Ａを生成する励起ガス（第２処理ガス、例えばａ−Ｓｉ用には水素、ＳｉＮ用には窒素、ＳｉＯ_２用には酸素）が貯えられている。励起ガスは、プラズマによって励起されるが、励起によってそれ自体が単独のみで膜化される成分は含まれていない。
【００１３】
パルス電源４（電界印加手段）は、後記電極５１にパルス電圧を出力するようになっている。このパルスの立上がり時間及び／又は立下り時間は、１０μｓ以下、電界強度は１〜１０００ｋＶ／ｃｍ、周波数は０．５ｋＨｚ以上であることが望ましい。
【００１４】
ヘッドユニット３は、外筐１０と、この外筐１０内に収容されたノズルヘッド２０とを備えている。外筐１０は、例えば正面視半円形状の前後の壁１１と、これら壁１１の下端部どうしを繋ぐ左右の低い壁１２とを有して、平面視四角形状をなしている。この外筐１０は、排気ダクトを兼ねている。すなわち、図４〜図７に示すように、外筐１０の前後左右の壁１１，１２は中空になっている。これら中空部１０ｂの下端部は、壁１１，１２の下端面に開口することによってノズルヘッド２０の下端の外周を囲む吸い込み口１０ａを形成している。図１に示すように、前後の壁１１の上端部には、中空部１０ｂに連なる横長の開口１１ｂが設けられている。これら上端開口１１ｂから排気路１３がそれぞれ延びている。排気路１３は、互いに合流した後、真空ポンプ１４（排気手段）に連なっている。
【００１５】
ノズルヘッド２０は、左右に長い略直方体形状をなし、前後左右の壁１１，１２に囲まれるようにして、外筐１０に収容、支持されている。この支持構造の詳細は、後述する。
【００１６】
図１〜図４に示すように、ノズルヘッド２０は、ガス均一化部３０と電極部２１とを上下に重ねることによって構成されている。上側のガス均一化部３０には、ガス源１，２からのガスが導入される。ガス均一化部３０は、このガスをノズルヘッド２０の長手方向に均一化させて、下側の電極部２１へ供給するようになっている。
【００１７】
詳述すると、図２及び図３に示すように、ガス均一化部３０は、左右に延びる複数の鋼製のプレート３１〜３８を積層することによって構成されている。これらプレート３１〜３８すなわちガス均一化部３０の全体には、前後に３つのガス流通領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒが仮想的に設定されている。
【００１８】
図１に示すように、２段目のプレート３２の左端部（一端部）には、３つのガスプラグ３２Ｐが、領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒに対応して前後に並んで設けられている。中央の原料ガス流通領域３０Ｍにおけるガスプラグ３２Ｐには、原料ガス管１ａを介して上記原料ガス源１が接続されている。前後の励起ガス流通領域３０Ｆ，３０Ｒにおけるガスプラグ３２Ｐには、励起ガス管２ａを介して上記励起ガス源２が接続されている。なお、励起ガス管２ａは、励起ガス源２から１本の管の状態で延び、それが２つに分岐されて各領域３０Ｆ，３０Ｒのガスプラグ３２Ｐに連なっている。
【００１９】
図２に示すように、２段目から最下段までのプレート３２〜３８には、領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒごとにガス均一化路３０ａが形成されている。これらガス均一化路３０ａは、互いに同一構成になっている。
【００２０】
図２及び図３に示すように、各領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒのガス均一化路３０ａとして、２段目のプレート３２には、左端部に上記ガスプラグ３２Ｐの接続されるインレットポート３２ｂが形成されるとともに、このポート３２ｂからプレート３２の左右中央部まで延びる深い逆さ凹溝３２ａが下面に開口するように形成されている。３段目のプレート３３の左右中央部には、逆さ凹溝３２ａに連なる前後一対の連通孔３３ａ，３３ｂが形成されている。４段目のプレート３４には、上記連通孔３３ａに連なるとともに右方へ延びる条溝３４ａ及びこの条溝３４ａの終端（右端）から下面へ達する連通孔３４ｃ、並びに上記連通孔３３ｂに連なるとともに左方へ延びる条溝３４ｂ及びこの条溝３４ｂの終端（左端）から下面へ達する連通孔３４ｄが形成されている。５段目のプレート３５には、上記連通孔３４ｃに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる条溝３５ａ、及び上記連通孔３４ｄに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる条溝３５ｂ、並びに各条溝３５ａ，３５ｂから下面へ延びるとともに左右に等ピッチで並べられた多数の細孔（圧損形成路）３５ｃ，３５ｄが形成されている。６段目のプレート３６には、上記細孔３５ｃ，３５ｄに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる幅広の条溝（膨張室）３６ａ、及びこの条溝３６ａから下面へ延びるとともに左右に等ピッチで千鳥状に二列に並べられた多数の細孔（圧損形成路）３６ｂが形成されている。７段目のプレート３７には、上記細孔３６ｂに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる幅広の条溝（膨張室）３７ａ、及びこの条溝３７ａから下面へ延びるとともに左右に等ピッチで千鳥状に二列に並べられた多数の細孔（圧損形成路）３７ｂが形成されている。最下段のプレート３８には、上記細孔３７ｂに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる幅広の貫通孔（膨張室）３８ａが形成されている。この貫通孔３８ａが、ガス均一化路３０ａの下流端を構成している。後述するように、貫通孔３８ａは、後記絶縁プレート２７の誘導路２７ｆ，２７ｍ，２７ｒに連通されている。
【００２１】
なお、最上段のプレート３１には、各領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒのガス均一化路３０ａを加温するための薄肉細長状のプレートヒータ３１Ｈが左右に延びるようにして収容されている。２段目から最下段までのプレート３２〜３８には、領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒの境に沿ってスリット３０ｓが形成されている。これによって、領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒごとに熱的に縁切りされている。
図１及び図２において、符号３９Ｓは、最上段と２段目のプレート３１，３２を連結するボルトであり、符号３９Ｌは、２段目から最下段までのプレート３２〜３８を連結するボルトである。
【００２２】
次に、ノズルヘッド２０の電極部２１について説明する。図４〜図６に示すように、電極部２１は、前後の壁部材２２，２３と、これら壁部材２２，２３で囲まれた電極ユニット５０と、この電極ユニット５０の上に被せられた絶縁プレート２７と、壁部材２２，２３の下面（先端面）を塞ぐノズル先端構成部材２１Ａとを備えている。
電極部２１のノズル先端構成部材２１Ａ以外の構成部材２２，２３，２７，５０と、上記ガス均一化部４０によって、特許請求の範囲の「ヘッド本体」が構成されている。
【００２３】
図４及び図６に示すように、電極部２１の前後の壁部材２２は、ステンレス等の金属からなり、左右に長く延びている。これら壁部材２２が、ボルト２６Ａによってガス均一化部３０の最下段のプレート３８に連結されている。
【００２４】
図５及び図６に示すように、電極部２１の左右の壁部材２３は、絶縁性樹脂からなり、壁部材２２の左右端部どうし間に架け渡されている。図１及び図５に示すように、各壁部材２３の外側面には、下縁が逆三角形状をなす位置決め用凸部２３ａが設けられている。一方、上記外筐１０の左右の低壁１２の上端面には、逆三角形状に凹む位置決め凹部１２ｂが形成されている。この位置決め凹部１２ｂの上に、位置決め用凸部２３ａが嵌め合わされることにより、ノズルヘッド２０が外筐１０に位置決めされ、支持されている。
【００２５】
図１〜図３に示すように、絶縁プレート２７は、セラミック（絶縁体）からなり、上記ガス均一化部３０の最下段のプレート３８と電極ユニット５０とによって上下から挟持されている。図３及び図４に示すように、絶縁プレート２７には、左右長手方向の略全長にわたって延びる３つのガス誘導路２７ｆ，２７ｍ，２７ｒが互いに前後に離れて形成されている。中央の原料ガス誘導路２７ｍは、プレート３８の中央領域３０Ｍの貫通孔３８ａに連なるとともに、絶縁プレート２７を垂直に貫通している。前側の励起ガス誘導路２７ｆは、前側領域３０Ｆの貫通孔３８ａに連なるとともに、絶縁プレート２７の上面から下に向かうにしたがって後方へ傾き、プレート２７の下面へ達している。後側の励起ガス誘導路２７ｒは、後側領域３０Ｒの貫通孔３８ａに連なるとともに、絶縁プレート２７の上面から下に向かうにしたがって前方へ傾き、プレート２７の下面へ達している。
【００２６】
図４〜図７に示すように、電極ユニット５０は、縦長の四角形断面をなして左右に長く延びるとともに互いに前後に平行に並べられた４本の電極５１，５２と、これら電極５１，５２を前後から挟む押えプレート５３と、左右から挟む保持プレート５４とを備えている。４本の電極５１，５２のうち、中側の２本は、電界印加電極５１であり、前後両端の２本は、接地電極５２である。
【００２７】
すなわち、図５及び図６に示すように、中側の２本の電極５１の例えば左端部には、給電ピン４０がそれぞれ埋め込まれている。給電ピン４０の頭部は、左側の保持プレート５４から突出されている。この給電ピン４０の頭部に給電線４ａが接続されている。給電線４ａは、左側の壁部材２３の上面と絶縁プレート２７との間を通ってノズルヘッド２０の外へ引き出され、上記パルス電源４に接続されている（図１参照）。
【００２８】
同様に、図７に示すように、前後両端の２本の電極５２の右端部には、給電ピン４０Ａがそれぞれ埋め込まれている。給電ピン４０Ａの頭部は、右側の保持プレート５４から突出されている。この給電ピン４０Ａの頭部に接地線４ｂが接続されている。接地線４ｂは、右側の壁部材２３の上面と絶縁プレート２７との間を通ってノズルヘッド２０の外へ引き出され、接地されている。
電極５１，５２とパルス電源４とは、特許請求の範囲の「反応手段」を構成している。
【００２９】
前側の接地電極５２と電界印加電極５１（一対の電極）の間には、絶縁プレート２７の前側の励起ガス誘導路２７ｆに連なる隙間５０ｆが形成されている。中側の一対の電界印加電極５１どうしの間には、中央の原料ガス誘導路２７ｍに連なる隙間５０ｍが形成されている。後側の接地電極５２と電界印加電極５１（一対の電極）の間には、後側の励起ガス誘導路２７ｒに連なる隙間５０ｒが形成されている。
上記ガス均一化部３０の各領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒのガス均一化路３０ａ、絶縁プレート２７の各誘導路２７ｆ，２７ｍ，２７ｒ、電極５１，５２間の各隙間５０ｆ，５０ｍ，５０ｒによって、特許請求の範囲の「処理ガス通路」が構成されている。
【００３０】
４本の電極５１，５２の長手方向の両端面には、絶縁樹脂からなる上記保持プレート５４がそれぞれ宛がわれている。各保持プレート５４には、絶縁樹脂からなる３つの板片状スペーサ５５が設けられている。これら板片状スペーサ５５が、各電極５１，５２間に挿し入れられることにより、上記隙間５０ｆ，５０ｍ，５０ｒが確保されている。
【００３１】
前後の接地電極５２の背面（電極５１との対向側とは逆側の面）に、絶縁体からなる上記押えプレート５３がそれぞれ添えられている。押えプレート５３の背面に、壁部材２２から捩じ込まれたボルト２６が突き当てられている。これによって、電極ユニット５０が、正確に位置決めされて保持されている。
なお、図４、図５〜図７に示すように、金属導体からなる各電極５１，５２における隙間５０ｆ，５０ｒに面する側面及び上下の面には、セラミック等の誘電体が溶射されることにより、固体誘電体層５９が被膜されている。固体誘電体層として、この溶射膜５９に代えて、電極５１，５２を取出し可能に収容する誘電体製のケースを用いてもよく、電極５１，５２に貼り付けられるテトラフルオロエチレン等の樹脂製シートを用いてもよい。
【００３２】
次に、電極部２１の下面（先端面）に配されたノズル先端構成部材２１Ａについて説明する。図４に示すように、ノズル先端構成部材２１Ａは、ステンレス等の金属からなる長方形の枠状のロアフレーム２４と、アルミナ等のセラミック（誘電体、絶縁体）からなる長方形のノズルプレート２５とによって構成されている。
【００３３】
図４、図５、図７に示すように、ロアフレーム２４の周縁は、上記外筐１０の前後の壁１１の内周面の下端縁に設けられた内フランジ１１ｄ（鍔）、及び左右の壁１２の内周面の下端縁に設けられた内フランジ１２ｄ（鍔）に引掛けられるようにして載せられ、支持されている。このロアフレーム２４の上面に、電極部２１の前後の壁部材２２が載せられ、支持されている。
【００３４】
図４及び図５に示すように、ロアフレーム２４の内周縁には、段差２４ａが形成されている。この段差２４ａに、ノズルプレート２５の周縁部が引っ掛けられるようにして載せられ、支持されている。ノズルプレート２５の上面には、電極ユニット受け部２５ａが凹設されている。この受け部２５ａに、上記電極ユニット５０が嵌め込まれるようにして載せられ、支持されている。
【００３５】
図４及び図７に示すように、ノズルプレート２５には、上面の凹部２５ａから下面へ貫通する３本の吹出し口２５ｆ，２５ｍ，２５ｒが形成されている。これら吹き出し口２５ｆ，２５ｍ，２５ｒは、左右にスリット状に延びるとともに、平行をなして前後に等間隔で並んで配されている。前側の吹出し口２５ｆには、電極ユニット５０の前側の隙間５０ｆが連なっている。中央の吹出し口２５ｍには、中央の隙間５０ｍが連なっている。後側の吹出し口２５ｒには、後側の隙間５０ｒが連なっている。
【００３６】
上記のように構成されたプラズマ成膜装置Ｍ１の動作について説明する。
原料ガス源１からの原料ガスが、ガス管１ａを経て、ノズルヘッド２０の中央のガスプラグ３２Ｐから領域３０Ｍのガス均一化路３０ａに導入されて左右長手方向に均一化される。その後、中央の誘導路２７ｍを経て、２本の電界印加電極５１間の隙間５０ｍに通される。なお、後述するように、各電界印加電極５１にはパルス電界が印加されているが、隙間５０ｍでは放電が起きないので、原料ガスは、隙間５０ｍにおいてプラズマ化されることなくそのまま通過する。したがって、電界印加電極５１どうしの対向面（隙間５０ｍ形成面）に膜等の汚れが付くのを防止することができる。その後、原料ガスは、吹出し口２５ｍから吹き出され、ノズルプレート２５と基材Ｗとの間を前後２方向に分かれて流れる（図３の白抜き矢印参照）。
【００３７】
上記原料ガスの流通と同時併行して、励起ガス源２からの励起ガスが、ガス管２ａを経て、ノズルヘッド２０の前後２つのプラグ３２Ｐから領域３０Ｆ，３０Ｒのガス均一化路３０ａに導入され、これら路３０ａによって左右長手方向に均一化された後、誘導路２７ｆ，２７ｒを経て前後の隙間５０ｆ，５０ｒへ誘導される。
【００３８】
一方、パルス電源４からのパルス電圧が、電界印加電極５１と接地電極５２との間に印加される。これによって、電極５１，５２間の隙間５０ｆ，５０ｒ内にグロー放電が発生し、励起ガスがプラズマ化（励起、活性化）される。この励起ガス自体には、励起によってセラミック等の表面に付着、堆積するような成分は含まれていない。したがって、電極５１，５２どうしの対向面（隙間５０ｆ，５０ｒ形成面）に膜等の汚れが付くのを防止することができる。
【００３９】
その後、上記プラズマ化された励起ガスは、前後の吹出し口２５ｆ，２５ｒからされぞれ吹出される。このプラズマ化された励起ガスに、上記基材Ｗ上を流れて来た原料ガスが触れる。これによって、原料ガスの反応が起きて反応生成物ｐ（図４）が生成され、この反応生成物ｐが基材Ｗの表面（上面）に当たることによって、所望の膜Ａを均一に形成することができる。その後、励起ガスと原料ガスは、上下に重なる層流をなして吸い込み口１０ａへ向けて流れる。このとき、励起ガスが、ノズルプレート２５及びロアフレーム２４、すなわちノズル先端構成部材２１Ａの下面（先端面）に添い、原料ガス中の反応生成物ｐが触れるのを阻止するので、ノズル先端構成部材２１Ａに膜等の汚れが付くのを防止、抑制することができる。これによって、メンテナンスの頻度を大幅に減らすことができる。
【００４０】
更に、励起ガス及び原料ガスは、真空ポンプ１４の駆動によって外筐１０の吸い込み口１０ａから吸い込まれ、排出される。この真空ポンプ１４の吸い込み圧等を調節することにより、上記の層流状態を一層確実に維持することができ、ノズル先端構成部材２１Ａへの被膜を確実に防止することができる。
【００４１】
たとえ、ノズル先端構成部材２１Ａに膜等の汚れが付着したとしても、図８に示すように、ノズルヘッド２０を引き上げて外筐１０から出すと、ノズル先端構成部材２１Ａだけが、外筐１０の内フランジ１１ｄ，１２ｄに引っ掛けられた状態で取り残される。これにより、ノズル先端構成部材２１Ａを極めて簡単に取り外すことができる。そして、このノズル先端構成部材２１Ａ、すなわち、ロアフレーム２４とノズルプレート２５だけを例えば強酸等の薬液に漬ける等して、汚れを容易に除去することができる。ノズルヘッド２０の全体を洗浄工程に持って行く必要が無く、メンテナンスを容易化することができる。一方、ノズルヘッド２０には、スペアのノズル先端構成部材２１Ａを取り付けることにすれば、上記のメンテナンス中も成膜処理を中断することなく続行することができる。
【００４２】
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図面に同一符号を付して説明を簡略化する。
図９は、本発明の第２実施形態を示したものである。この実施形態では、ノズル先端構成部材２１Ａとヘッド本体の電極５１とが協働することにより、「処理ガス通路」の一部が構成されている。
詳述すると、第２実施形態に係るプラズマ成膜装置Ｍ２のノズルプレート２５には、吹き出し口２５ｍが中央に１つだけ設けられている。ノズルプレート２５の上面には、電極ユニット５０のための凹部２５ａの中央部分に、更に凹部２５ｂが設けられている。これにより、中央の２つの電極５１の下面とノズルプレート２５との間に、上記「処理ガス通路の一部」としての隙間２０ｆ，２０ｒが形成されている。隙間２０ｆは、前側の電極５２，５１間の隙間５０ｆに連なるとともに、中央の２つの電極５１間の隙間５０ｍに連なっている。隙間２０ｒは、後側の電極５１，５２間の隙間５０ｒに連なるとともに、中央の２つの電極５１間の隙間５０ｍに連なっている。
【００４３】
隙間５０ｆ，５０ｒでプラズマ化された励起ガスは、それぞれ隙間２０ｆ，２０ｒを通って、中央の隙間５０ｍからの原料ガスと合流して反応を起しながら、吹き出し口２５ｆから吹き出される。この時、励起ガスが、原料ガスと吹出し口２５ｍの縁との間に介在されるので、吹出し口２５ｍの縁に膜が形成されるのを防止、抑制することができる。
【００４４】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変が可能である。
例えば、ロアフレーム２４は、壁部材２２，２３にボルトやフック等の簡易着脱機構を介して連結されていてもよい。
位置決め凹部をヘッド本体に設け、位置決め凸部を支持手段に設けてもよい。
処理ガスの反応は、吹き出し口からの吹き出し前に起きてもよく、吹き出し後に起きてもよい。
本発明は、エッチング、表面改質等の成膜（ＣＶＤ）以外の表面処理を目的とする表面処理装置にも広く適用できる。常圧環境、減圧環境の区別なく適用できる。表面処理のための化学反応を起す処理ガスをノズルヘッドから被処理体へ吹き付けるものであれば、プラズマ表面処理装置に限らず、熱ＣＶＤ装置等にも適用できる。
ヘッド本体の先端部を上方に向け、このヘッド本体の電源ユニット５０に電極ユニット受け部２５ａを嵌め込むようにして、ヘッド本体の上にノズル先端構成部材２１Ａを被せることにしてもよい。その場合、勿論、外筐１０の吸い込み口１０ａについても上方に向ける。この外筐１０にノズルヘッド２０をボルトやフック等の簡易着脱機構で固定するとよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、吹き出し口の周りに汚れが付着しても、ノズル先端構成部材をヘッド本体から簡単に取り外し、このノズル先端構成部材だけを例えば強酸等の薬液に漬けるなどの洗浄を行なうことができ、ノズルヘッドの全体を洗浄工程に持って行く必要が無く、メンテナンスを容易化することができる。また、ノズル先端構成部材のスペアを用意して、これをヘッド本体の先端に取り付けることにすれば、メンテナンス中でも表面処理を中断せずに行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ成膜装置の概略図である。
【図２】上記プラズマ成膜装置のノズルヘッドのガス均一化部の側面断面図である。
【図３】上記ガス均一化部の長手方向に沿う正面断面図である。
【図４】上記ノズルヘッドの電極部の側面断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う上記ノズルヘッドの電極部の正面断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う上記電極部の平面断面図である。
【図７】上記ノズルヘッドの底面図である。
【図８】上記プラズマ成膜装置のメンテナンスに際して、ノズルヘッドのヘッド本体とノズル先端構成部材とを分離する様子を示す側面断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るプラズマ成膜装置におけるノズルヘッドの電極部の側面断面図である。
【符号の説明】
Ｍ１，Ｍ２　プラズマ成膜装置（表面処理装置）
Ｗ　基材（被処理体）
１，２　処理ガス源
４　パルス電源（電界印加手段、反応手段）
１０　外筐（支持手段、排気ダクト）
１０ａ　吸い込み口
１１ｄ，１２ｄ　内フランジ（鍔）
１２ｂ　位置決め凹部
２０　ノズルヘッド
２０ｆ，２０ｒ　隙間（処理ガス通路）
２１Ａ　ノズル先端構成部材
２３ａ　位置決め凸部
２５ｆ，２５ｍ，２５ｒ　吹き出し口
３０ａ　ガス均一化路（処理ガス通路）
５１，５２　電極（反応手段）
５０ｆ，５０ｍ，５０ｒ　隙間（処理ガス通路）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface treatment apparatus such as a plasma CVD and a thermal CVD, and more particularly, to a surface treatment apparatus having a nozzle head for spraying a processing gas to an object to be processed.
[0002]
[Prior art]
For example, Patent Literature 1 describes a plasma surface treatment apparatus including a nozzle head. The nozzle head includes a pair of electrodes (reaction means) between which a passage of the processing gas is formed. The processing gas is passed between these electrodes to be turned into plasma, and at the same time, is blown from the outlet at the tip to the object to be processed to perform the surface treatment of the object.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-251304 (page 1, FIG. 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of surface treatment apparatus, dirt tends to adhere around the outlet of the nozzle head. In particular, when the film is used for film formation, the processing gas serving as the film material touches not only the surface of the object to be processed but also around the outlet of the nozzle head after the formation of plasma, thereby forming a film (dirt). Therefore, it is necessary to frequently clean the nozzle head to remove dirt, and it is not only troublesome to clean the entire head, but also that the surface treatment must be interrupted during the cleaning. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a surface treatment comprising a nozzle head for spraying a processing gas onto a processing target, and a reaction means for causing the processing gas to react for the surface processing of the processing target. An apparatus, wherein the nozzle head is detachably attached to a head main body having a processing gas passage, and to a tip end of the head main body having an outlet connected to the processing gas passage and facing the object to be processed. And a nozzle tip constituent member. This makes it possible to easily remove the nozzle tip component from the head main body even if dirt adheres around the outlet, and perform cleaning such as immersing only the nozzle tip component in a chemical solution such as a strong acid. Can be. Therefore, there is no need to bring the entire nozzle head to the cleaning step, and maintenance can be facilitated. In addition, if a spare for the nozzle tip component is prepared and attached to the tip of the head main body, the surface treatment can be performed without interruption even during maintenance.
[0006]
The tip of the head body is placed on the nozzle tip component with the tip facing downward, and the head body further includes support means for supporting the nozzle tip component and thus the nozzle head at a distance above the workpiece. Is desirable. Thus, a downward nozzle head can be configured. Further, the head main body can be set by simply placing the head main body on the nozzle tip constituent member. Consequently, at the time of maintenance, the nozzle tip constituent member can be taken out of the head main body simply by pulling up the head main body.
[0007]
It is preferable that the support means is an exhaust duct having a suction opening that opens downward and surrounding the nozzle head. As a result, the exhaust gas composed of the processing gas and by-products and the like after being sprayed on the workpiece can be prevented from staying between the nozzle tip constituent member and the workpiece, and can be smoothly discharged. As a result, the nozzle tip constituent member can be prevented from being stained, and the frequency of maintenance can be reduced. Further, since the support means and the exhaust duct are formed of a common member, the number of parts can be reduced.
[0008]
The supporting means has a frame shape for accommodating the nozzle head so as to be able to be taken out upward, and a flange protruding inward is formed on a peripheral edge of a lower end portion. The peripheral edge of the nozzle tip component member is formed on the flange. It is desirable to be supported so as to be hooked. This allows the nozzle head component to be reliably supported by hooking the nozzle tip constituent member on the flange and mounting the head body thereon. Further, by pulling up the head body and taking it out, the nozzle tip constituent member can be easily separated from the head body.
[0009]
It is preferable that one of the head body and the supporting means having the frame shape is provided with a positioning protrusion, and the other is provided with a positioning recess fitted vertically with the positioning protrusion. Thus, the nozzle head can be reliably positioned on the support means.
[0010]
A pair of electrodes having the reaction means opposed to each other in the head main body and having a part of the processing gas passage formed therebetween, and an electric field for applying an electric field between the electrodes to convert the processing gas into plasma. A plasma film forming apparatus for forming a film on the surface of the object by spraying the plasma-processed gas from the outlet to the object. Good. In such a film forming apparatus, dirt is particularly likely to adhere around the outlet, but according to the present invention, maintenance for removing dirt can be easily performed.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a plasma film forming apparatus M1 (surface treatment apparatus) according to the first embodiment of the present invention. The plasma film forming apparatus M1 includes a head unit 3 supported on a gantry (not shown), and gas sources 1 and 2 and a power supply 4 connected to the head unit 3. Below the head unit 3, a large-area plate-shaped substrate (workpiece) W is sent by a transporting means (not shown) in the direction indicated by the arrow a (from the rear to the front). Of course, the base unit W may be fixed and the head unit 3 may be moved. The plasma film forming apparatus M1 forms a film A (FIG. 4) such as amorphous silicon (a-Si), silicon nitride (SiN), or silicon oxide (SiO ₂ ) on the upper surface of the substrate W. I have.
[0012]
Raw gas source 1 to the (first processing gas source), the raw material gas (first process gas, for example, a-Si or silane for SiN _(SiH 4 to be the film A), is for the SiO ₂ TEOS or TMOS ) Is stored. The excitation gas source 2 (second processing gas source) is an excitation gas (second processing gas, for example, hydrogen for a-Si, which reacts the raw material to form the film A by being excited by plasma. the use SiN nitrogen, oxygen) is stored in a SiO _2. The excited gas is excited by the plasma, but does not include a component that forms a film by itself when excited.
[0013]
The pulse power supply 4 (electric field applying means) outputs a pulse voltage to the electrode 51 described later. It is desirable that the rise time and / or fall time of this pulse be 10 μs or less, the electric field strength be 1 to 1000 kV / cm, and the frequency be 0.5 kHz or more.
[0014]
The head unit 3 includes an outer case 10 and a nozzle head 20 housed in the outer case 10. The outer casing 10 has, for example, front and rear walls 11 having a semicircular shape in a front view, and low left and right walls 12 connecting lower end portions of the walls 11 to form a quadrangular shape in a plan view. The outer casing 10 also serves as an exhaust duct. That is, as shown in FIGS. 4 to 7, the front, rear, left and right walls 11, 12 of the outer casing 10 are hollow. The lower ends of the hollow portions 10b open into the lower end surfaces of the walls 11, 12, thereby forming a suction port 10a surrounding the outer periphery of the lower end of the nozzle head 20. As shown in FIG. 1, a horizontally long opening 11 b continuous with the hollow portion 10 b is provided at an upper end portion of the front and rear walls 11. Exhaust passages 13 extend from these upper end openings 11b, respectively. After merging with each other, the exhaust path 13 is connected to a vacuum pump 14 (exhaust means).
[0015]
The nozzle head 20 has a substantially rectangular parallelepiped shape that is long in the left and right directions, and is housed and supported in the outer casing 10 so as to be surrounded by the front, rear, left and right walls 11 and 12. Details of this support structure will be described later.
[0016]
As shown in FIGS. 1 to 4, the nozzle head 20 is configured by vertically stacking a gas equalizing section 30 and an electrode section 21. Gases from the gas sources 1 and 2 are introduced into the upper gas equalizing section 30. The gas homogenizing section 30 homogenizes the gas in the longitudinal direction of the nozzle head 20 and supplies the gas to the lower electrode section 21.
[0017]
More specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the gas equalizing unit 30 is configured by stacking a plurality of steel plates 31 to 38 extending left and right. In the entirety of the plates 31 to 38, that is, the gas equalizing section 30, three gas flow areas 30F, 30M, and 30R are virtually set before and after.
[0018]
As shown in FIG. 1, at the left end (one end) of the second-stage plate 32, three gas plugs 32P are provided side by side in front and rear corresponding to the regions 30F, 30M, and 30R. The source gas source 1 is connected to a gas plug 32P in the central source gas distribution region 30M via a source gas pipe 1a. The above-described excitation gas source 2 is connected to the gas plugs 32P in the front and rear excitation gas circulation regions 30F and 30R via the excitation gas pipe 2a. The excitation gas pipe 2a extends from the excitation gas source 2 in the form of a single tube, which is branched into two and connected to the gas plugs 32P of the respective regions 30F and 30R.
[0019]
As shown in FIG. 2, gas equalizing passages 30a are formed in the plates 32 to 38 from the second stage to the lowermost stage for each of the regions 30F, 30M, and 30R. These gas equalizing paths 30a have the same configuration.
[0020]
As shown in FIGS. 2 and 3, an inlet port 32b to which the gas plug 32P is connected is formed at the left end of the second plate 32 as a gas equalizing passage 30a for each of the regions 30F, 30M, and 30R. At the same time, a deep inverted groove 32a extending from the port 32b to the left and right central portions of the plate 32 is formed so as to open on the lower surface. A pair of front and rear communication holes 33a and 33b connected to the inverted concave groove 32a are formed in the left and right central portions of the third stage plate 33. In the fourth plate 34, a groove 34a extending to the right while communicating with the communication hole 33a, a communication hole 34c extending from the end (right end) of the groove 34a to the lower surface, and a communication with the communication hole 33b and the left A groove 34b extending toward the bottom and a communication hole 34d extending from the end (left end) of the groove 34b to the lower surface are formed. The fifth-stage plate 35 has a groove 35a connected to the communication hole 34c and extending over substantially the entire length in the left-right longitudinal direction, a groove 35b connected to the communication hole 34d and extending over substantially the entire length in the left-right longitudinal direction, and A large number of pores (pressure loss forming passages) 35c and 35d are formed extending from the groove grooves 35a and 35b to the lower surface and arranged at equal pitches on the left and right. The sixth-stage plate 36 has a wide groove (expansion chamber) 36a which is continuous with the small holes 35c and 35d and extends over substantially the entire length in the left-right direction. A large number of pores (pressure loss forming passages) 36b are formed in two rows in a zigzag pattern. The seventh-stage plate 37 has a wide groove (expansion chamber) 37a which is continuous with the small hole 36b and extends over substantially the entire length in the left-right direction, and extends from the groove 37a to the lower surface and is staggered right and left at right and left. A large number of pores (pressure loss forming passages) 37b are formed in two rows. A wide through-hole (expansion chamber) 38a is formed in the lowermost plate 38 so as to be continuous with the small hole 37b and extend over substantially the entire length in the left-right longitudinal direction. The through hole 38a forms a downstream end of the gas equalizing path 30a. As will be described later, the through hole 38a communicates with guide paths 27f, 27m, and 27r of the insulating plate 27 described later.
[0021]
In the uppermost plate 31, a thin and thin plate heater 31H for heating the gas equalizing passage 30a in each of the regions 30F, 30M, and 30R is accommodated so as to extend right and left. In the plates 32 to 38 from the second stage to the lowermost stage, a slit 30s is formed along a boundary between the regions 30F, 30M, and 30R. Thus, each of the regions 30F, 30M, and 30R is thermally cut off.
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 39S denotes a bolt connecting the uppermost stage and the second stage plate 31, 32, and reference numeral 39L denotes a bolt connecting the second stage to the lowermost plate 32-38. is there.
[0022]
Next, the electrode section 21 of the nozzle head 20 will be described. As shown in FIGS. 4 to 6, the electrode portion 21 includes front and rear wall members 22 and 23, an electrode unit 50 surrounded by the wall members 22 and 23, and an insulating member put on the electrode unit 50. It includes a plate 27 and a nozzle tip component 21A that closes the lower surface (tip face) of the wall members 22, 23.
The constituent members 22, 23, 27, and 50 other than the nozzle tip constituent member 21A of the electrode portion 21 and the gas homogenizing portion 40 constitute a "head body" in the claims.
[0023]
As shown in FIGS. 4 and 6, the wall members 22 before and after the electrode portion 21 are made of metal such as stainless steel, and extend to the left and right. These wall members 22 are connected to the lowermost plate 38 of the gas equalizing section 30 by bolts 26A.
[0024]
As shown in FIGS. 5 and 6, the left and right wall members 23 of the electrode portion 21 are made of an insulating resin, and are bridged between the left and right end portions of the wall member 22. As shown in FIGS. 1 and 5, a positioning projection 23 a having a lower edge in an inverted triangular shape is provided on the outer surface of each wall member 23. On the other hand, on the upper end surfaces of the left and right low walls 12 of the outer casing 10, there are formed positioning recesses 12b recessed in an inverted triangular shape. The nozzle head 20 is positioned and supported by the outer casing 10 by fitting the positioning protrusion 23a onto the positioning recess 12b.
[0025]
As shown in FIGS. 1 to 3, the insulating plate 27 is made of ceramic (insulator), and is sandwiched between the lowermost plate 38 of the gas equalizing unit 30 and the electrode unit 50 from above and below. As shown in FIGS. 3 and 4, three gas guide paths 27 f, 27 m, and 27 r extending over substantially the entire length in the left-right longitudinal direction are formed in the insulating plate 27 so as to be separated from each other in the front-back direction. The central source gas guide path 27m is continuous with the through hole 38a in the central region 30M of the plate 38 and vertically penetrates the insulating plate 27. The front-side excited gas guide path 27f is continuous with the through hole 38a in the front-side region 30F, and is inclined rearward from the upper surface of the insulating plate 27 to the lower surface to reach the lower surface of the plate 27. The rear excitation gas guide path 27r is continuous with the through hole 38a in the rear area 30R, and is inclined forward from the upper surface of the insulating plate 27 downward to reach the lower surface of the plate 27.
[0026]
As shown in FIGS. 4 to 7, the electrode unit 50 includes four electrodes 51, 52, which form a vertically long rectangular cross section, extend leftward and rightward, and are arranged in parallel to each other. A holding plate 53 sandwiched from the front and rear and a holding plate 54 sandwiched from the left and right are provided. Of the four electrodes 51 and 52, the middle two are electric field application electrodes 51, and the two electrodes at the front and rear ends are ground electrodes 52.
[0027]
That is, as shown in FIGS. 5 and 6, the power supply pins 40 are embedded in, for example, the left ends of the two middle electrodes 51, respectively. The head of the power supply pin 40 projects from the left holding plate 54. The power supply line 4 a is connected to the head of the power supply pin 40. The power supply line 4a is drawn out of the nozzle head 20 through the space between the upper surface of the left wall member 23 and the insulating plate 27, and is connected to the pulse power supply 4 (see FIG. 1).
[0028]
Similarly, as shown in FIG. 7, power supply pins 40A are respectively embedded in the right ends of the two electrodes 52 at the front and rear ends. The head of the power supply pin 40A protrudes from the right holding plate 54. The ground wire 4b is connected to the head of the power supply pin 40A. The ground wire 4b is drawn out of the nozzle head 20 through the space between the upper surface of the right wall member 23 and the insulating plate 27, and is grounded.
The electrodes 51 and 52 and the pulse power supply 4 constitute "reaction means" in the claims.
[0029]
A gap 50f is formed between the front ground electrode 52 and the electric field application electrode 51 (a pair of electrodes) so as to be continuous with the front excitation gas guide path 27f of the insulating plate 27. A gap 50m is formed between the pair of middle electric field applying electrodes 51 so as to be continuous with the central source gas guide path 27m. A gap 50r is formed between the rear ground electrode 52 and the electric field application electrode 51 (a pair of electrodes) and is connected to the rear excitation gas guide path 27r.
The patent is made by the gas equalizing path 30a of each area 30F, 30M, 30R of the gas equalizing section 30, the guide paths 27f, 27m, 27r of the insulating plate 27, and the gaps 50f, 50m, 50r between the electrodes 51, 52. The “processing gas passage” in the claims is configured.
[0030]
The holding plates 54 made of insulating resin are respectively applied to both end surfaces in the longitudinal direction of the four electrodes 51 and 52. Each holding plate 54 is provided with three plate-like spacers 55 made of insulating resin. The gaps 50f, 50m, and 50r are secured by inserting the plate-like spacers 55 between the electrodes 51 and 52.
[0031]
On the back surfaces of the front and rear ground electrodes 52 (surfaces opposite to the side facing the electrodes 51), the holding plates 53 made of an insulator are attached. The bolt 26 screwed from the wall member 22 is abutted against the back surface of the holding plate 53. Thereby, the electrode unit 50 is accurately positioned and held.
As shown in FIGS. 4 and 5 to 7, dielectrics such as ceramics are sprayed on the side surfaces facing the gaps 50f and 50r and the upper and lower surfaces of the electrodes 51 and 52 made of a metal conductor. Thus, the solid dielectric layer 59 is coated. As the solid dielectric layer, instead of the thermal sprayed film 59, a dielectric case that removably accommodates the electrodes 51 and 52 may be used, and a resin made of resin such as tetrafluoroethylene attached to the electrodes 51 and 52 may be used. A sheet may be used.
[0032]
Next, the nozzle tip constituent member 21A arranged on the lower surface (tip face) of the electrode section 21 will be described. As shown in FIG. 4, the nozzle tip constituent member 21A is formed by a rectangular frame-shaped lower frame 24 made of metal such as stainless steel and a rectangular nozzle plate 25 made of ceramic (dielectric, insulator) such as alumina. It is configured.
[0033]
As shown in FIGS. 4, 5, and 7, the periphery of the lower frame 24 includes an inner flange 11 d (flange) provided at a lower end edge of an inner peripheral surface of the front and rear walls 11 of the outer casing 10, and left and right sides. It is mounted and supported so as to be hooked on an inner flange 12 d (flange) provided on the lower edge of the inner peripheral surface of the wall 12. On the upper surface of the lower frame 24, the wall members 22 before and after the electrode portion 21 are placed and supported.
[0034]
As shown in FIGS. 4 and 5, a step 24 a is formed on the inner peripheral edge of the lower frame 24. The peripheral portion of the nozzle plate 25 is placed and supported on the step 24a so as to be hooked. On the upper surface of the nozzle plate 25, an electrode unit receiving portion 25a is recessed. The electrode unit 50 is mounted and supported on the receiving portion 25a so as to be fitted therein.
[0035]
As shown in FIGS. 4 and 7, the nozzle plate 25 has three outlets 25f, 25m, and 25r that penetrate from the recess 25a on the upper surface to the lower surface. The outlets 25f, 25m, and 25r extend in a slit shape to the left and right, and are arranged in parallel at equal intervals in the front and rear. A front gap 50f of the electrode unit 50 is connected to the front outlet 25f. A central outlet 50m is connected to a central gap 50m. A rear gap 50r is connected to the rear outlet 25r.
[0036]
The operation of the plasma film forming apparatus M1 configured as described above will be described.
The source gas from the source gas source 1 is introduced into the gas equalizing path 30a in the region 30M from the central gas plug 32P of the nozzle head 20 via the gas pipe 1a, and is equalized in the left-right longitudinal direction. After that, the electric field is passed through a central guiding path 27m and a gap 50m between the two electric field applying electrodes 51. As described later, a pulsed electric field is applied to each electric field applying electrode 51, but no discharge occurs in the gap 50m, so that the raw material gas passes through the gap 50m without being turned into plasma. Accordingly, it is possible to prevent the film or the like from being contaminated on the opposing surfaces (the surface on which the gap 50 m is formed) between the electric field applying electrodes 51. Thereafter, the raw material gas is blown out from the blowout port 25m, and flows between the nozzle plate 25 and the base material W in two front and rear directions (see white arrows in FIG. 3).
[0037]
Simultaneously with the flow of the raw material gas, the excitation gas from the excitation gas source 2 is introduced from the two plugs 32P before and after the nozzle head 20 into the gas equalizing passage 30a in the regions 30F and 30R via the gas pipe 2a. After being made uniform in the left-right longitudinal direction by these paths 30a, the air is guided to the front and rear gaps 50f, 50r via the guide paths 27f, 27r.
[0038]
On the other hand, a pulse voltage from the pulse power supply 4 is applied between the electric field application electrode 51 and the ground electrode 52. As a result, glow discharge is generated in the gaps 50f, 50r between the electrodes 51, 52, and the excited gas is turned into plasma (excitation, activation). The excited gas itself does not contain components that adhere and deposit on the surface of ceramic or the like by excitation. Therefore, it is possible to prevent the surface of the electrodes 51 and 52 facing each other (the surface on which the gaps 50f and 50r are formed) from being stained by a film or the like.
[0039]
Thereafter, the plasma-excited excitation gas is blown out from the front and rear outlets 25f and 25r, respectively. The raw material gas flowing on the base material W comes into contact with the plasma-generated excitation gas. As a result, a reaction of the raw material gas occurs to generate a reaction product p (FIG. 4), and the reaction product p hits the surface (upper surface) of the base material W to form a desired film A uniformly. Can be. Thereafter, the excitation gas and the source gas flow toward the suction port 10a in a laminar flow overlapping vertically. At this time, the excited gas follows the nozzle plate 25 and the lower frame 24, that is, the lower surface (tip surface) of the nozzle tip component 21A, and prevents the reaction product p in the raw material gas from touching. 21A can be prevented or suppressed from being stained by a film or the like. This can greatly reduce the frequency of maintenance.
[0040]
Further, the excitation gas and the raw material gas are sucked from the suction port 10a of the outer casing 10 by driving the vacuum pump 14, and are discharged. By adjusting the suction pressure of the vacuum pump 14 and the like, the above-described laminar flow state can be more reliably maintained, and the coating on the nozzle tip constituting member 21A can be reliably prevented.
[0041]
For example, even if dirt such as a film adheres to the nozzle tip component 21A, as shown in FIG. 8, when the nozzle head 20 is pulled out from the outer casing 10, only the nozzle tip component 21A is attached to the outer casing 10. It is left behind while being hooked on the inner flanges 11d and 12d. Thereby, the nozzle tip component 21A can be removed very easily. Then, only the nozzle tip constituent member 21A, that is, the lower frame 24 and the nozzle plate 25 are immersed in, for example, a chemical solution such as a strong acid, so that dirt can be easily removed. There is no need to bring the entire nozzle head 20 to the cleaning step, and maintenance can be facilitated. On the other hand, if the spare nozzle tip component 21A is attached to the nozzle head 20, the film forming process can be continued without interruption even during the above-mentioned maintenance.
[0042]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same configurations as those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description will be simplified.
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a part of the “processing gas passage” is configured by the cooperation of the nozzle tip constituent member 21A and the electrode 51 of the head main body.
More specifically, the nozzle plate 25 of the plasma deposition apparatus M2 according to the second embodiment has only one outlet 25m at the center. On the upper surface of the nozzle plate 25, a recess 25b is further provided at the center of the recess 25a for the electrode unit 50. As a result, the gaps 20f and 20r as the “part of the processing gas passage” are formed between the lower surfaces of the two central electrodes 51 and the nozzle plate 25. The gap 20f is continuous with the gap 50f between the front electrodes 52 and 51, and is continuous with the gap 50m between the two central electrodes 51. The gap 20r is continuous with the gap 50r between the rear electrodes 51 and 52, and is continuous with the gap 50m between the two central electrodes 51.
[0043]
The excited gas that has been turned into plasma in the gaps 50f and 50r is blown out from the outlet 25f while passing through the gaps 20f and 20r and merging with the source gas from the central gap 50m to cause a reaction. At this time, since the excitation gas is interposed between the raw material gas and the edge of the outlet 25m, it is possible to prevent and suppress the formation of a film on the edge of the outlet 25m.
[0044]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
For example, the lower frame 24 may be connected to the wall members 22 and 23 via a simple attachment / detachment mechanism such as a bolt or a hook.
The positioning concave portion may be provided on the head main body, and the positioning convex portion may be provided on the support means.
The reaction of the processing gas may occur before or from the outlet.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a surface treatment apparatus for surface treatment other than film formation (CVD) such as etching and surface modification. Applicable regardless of normal pressure environment and reduced pressure environment. Not only the plasma surface treatment apparatus but also a thermal CVD apparatus can be used as long as a processing gas causing a chemical reaction for surface treatment is blown from the nozzle head to the object to be processed.
The tip end of the head body may be directed upward, and the electrode unit receiving portion 25a may be fitted into the power supply unit 50 of the head body, so that the nozzle tip constituting member 21A may be put on the head body. In this case, of course, the suction port 10a of the outer casing 10 is also directed upward. The nozzle head 20 may be fixed to the outer casing 10 by a simple attachment / detachment mechanism such as a bolt or a hook.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if dirt adheres around the outlet, the nozzle tip component is easily removed from the head body, and only the nozzle tip component is immersed in a chemical solution such as a strong acid. Cleaning can be performed, and it is not necessary to bring the entire nozzle head to the cleaning step, and maintenance can be facilitated. In addition, if a spare for the nozzle tip component is prepared and attached to the tip of the head main body, the surface treatment can be performed without interruption even during maintenance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side cross-sectional view of a gas equalizing section of a nozzle head of the plasma film forming apparatus.
FIG. 3 is a front sectional view along a longitudinal direction of the gas equalizing section.
FIG. 4 is a side sectional view of an electrode portion of the nozzle head.
FIG. 5 is a front sectional view of an electrode portion of the nozzle head taken along line VV in FIG. 4;
FIG. 6 is a plan sectional view of the electrode section taken along line VI-VI in FIG. 5;
FIG. 7 is a bottom view of the nozzle head.
FIG. 8 is a side sectional view showing a state where a head main body of a nozzle head and a nozzle tip constituent member are separated during maintenance of the plasma film forming apparatus.
FIG. 9 is a side sectional view of an electrode portion of a nozzle head in a plasma film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
M1, M2 Plasma film formation equipment (Surface treatment equipment)
W base material (workpiece)
1, 2 processing gas source 4 pulse power supply (electric field applying means, reaction means)
10 outer casing (supporting means, exhaust duct)
10a Suction ports 11d, 12d Inner flange (flange)
12b Positioning recess 20 Nozzle head 20f, 20r Clearance (processing gas passage)
21A Nozzle tip constituent member 23a Positioning projections 25f, 25m, 25r Blow-out port 30a Gas equalizing path (processing gas path)
51,52 electrodes (reaction means)
50f, 50m, 50r gap (processing gas passage)

Claims

処理ガスを被処理体に吹き付けるノズルヘッドと、処理ガスに上記被処理体の表面処理のための反応を起こさせる反応手段とを備えた表面処理装置であって、
上記ノズルヘッドが、処理ガスの通路を有するヘッド本体と、上記処理ガス通路に連なる吹き出し口を有して上記ヘッド本体の被処理体を向くべき先端部に着脱自在に取り付けられたノズル先端構成部材とを備えていることを特徴とする表面処理装置。A nozzle head that sprays a processing gas onto a processing target, and a surface processing apparatus including a reaction unit that causes a reaction for processing the surface of the processing target to the processing gas,
A nozzle main body having a processing gas passage, a nozzle main body having a blowout opening connected to the processing gas passage, and a nozzle tip constituent member detachably attached to a front end of the head main body facing the object to be processed; A surface treatment device comprising:

上記ヘッド本体の先端部が下方を向いて上記ノズル先端構成部材の上に載せられており、
更に、上記ノズル先端構成部材ひいてはノズルヘッドを被処理体の上に離して支持する支持手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。The tip of the head body is mounted on the nozzle tip component with the tip facing downward,
2. The surface treatment apparatus according to claim 1, further comprising a supporter for supporting the nozzle tip constituent member and the nozzle head at a distance above the object to be processed.

上記支持手段が、下方へ開口する吸い込み口を有して上記ノズルヘッドを囲む排気ダクトであることを特徴とする請求項２に記載の表面処理装置。The surface treatment apparatus according to claim 2, wherein the support means is an exhaust duct having a suction opening that opens downward and surrounding the nozzle head.

上記支持手段が、上記ノズルヘッドを上方へ取り出し可能に収容する枠形状をなし、下端部の周縁に内側に突出する鍔が形成されており、この鍔に、上記ノズル先端構成部材の周縁部が引っ掛けられるようにして支持されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の表面処理装置。The supporting means has a frame shape for accommodating the nozzle head so that the nozzle head can be taken out upward, and a flange protruding inward is formed on a peripheral edge of a lower end portion. The surface treatment apparatus according to claim 2, wherein the surface treatment apparatus is supported so as to be hooked.

上記ヘッド本体と、上記枠形状をなす支持手段との一方に、位置決め凸部が設けられ、他方に、上記位置決め凸部と上下に嵌め合わされる位置決め凹部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の表面処理装置。A positioning projection is provided on one of the head body and the frame-shaped supporting means, and a positioning recess is provided on the other, which is fitted vertically with the positioning projection. Item 5. A surface treatment apparatus according to item 4.

上記反応手段が、上記ヘッド本体内に対向配置されて、間に上記処理ガス通路の一部が形成された一対の電極と、これら電極間に電界を印加することにより処理ガスをプラズマ化させる電界印加手段とを有しており、
上記プラズマ化された処理ガスを上記吹き出し口から被処理体に吹き付けることにより、被処理体の表面に成膜を行なうことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表面処理装置。A pair of electrodes having the reaction means opposed to each other in the head main body and having a part of the processing gas passage formed therebetween, and an electric field for applying an electric field between the electrodes to convert the processing gas into plasma. Application means,
The surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a film is formed on a surface of the object by spraying the plasma-processed processing gas onto the object from the outlet.