JP2007258096A

JP2007258096A - Plasma processing apparatus

Info

Publication number: JP2007258096A
Application number: JP2006083803A
Authority: JP
Inventors: Takao Tanaka; 貴雄田中; Koji Saiba; 孝司齋場
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-10-04

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus capable of stably generating plasma even when using a power supply of low output or low frequency. SOLUTION: The plasma processing apparatus 1A comprises a pair of electrodes 12 and 13 spaced apart opposite to each other and a heater 40 for heating predetermined processing gas G1 supplied to a plasma generating space 19 between the pair of electrodes 12 and 13, wherein a voltage is applied between the pair of electrodes 12 and 13 while making the processing gas G1 flow into the plasma generating space so as to generate an electric field and activate the processing gas G1 to generate the plasma, and a work W is processed by discharging the plasma toward the work W. COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワークをプラズマで処理するプラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus for processing a workpiece with plasma.

プラズマを発生させ、そのプラズマにより被処理物である基板（ワーク）の表面を処理（プラズマ処理）し、基板の表面改質を行うプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このようなプラズマ処理装置は、互いに間隔を隔てて対向配置される１対の電極を有しており、この１対の電極の間の空間に所定のガスを供給しつつ、１対の電極間に電圧を印加して放電を生じさせ、プラズマを発生させる。そして、発生したプラズマにより、基板の表面に対して、プラズマ処理を施す。 A plasma processing apparatus is known that generates plasma, processes the surface of a substrate (workpiece), which is an object to be processed, by the plasma (plasma processing), and modifies the surface of the substrate (for example, see Patent Document 1). .
Such a plasma processing apparatus has a pair of electrodes opposed to each other with a space therebetween, and a predetermined gas is supplied to a space between the pair of electrodes while the pair of electrodes are disposed. A voltage is applied to the electrode to generate a discharge, thereby generating plasma. Then, plasma processing is performed on the surface of the substrate by the generated plasma.

特許文献１にかかるプラズマ処理装置では、高周波電源（ＲＦ、マイクロ波等）を用いて、１対の電極間に電圧を印加するようになっている。これにより、１対の電極間でプラズマを確実に発生させることができる。
しかしながら、特許文献１にかかるプラズマ処理装置は、高周波電源を用いているため、電源のマッチングが必要であり、また、電源も大型化してしまう。そのため、プラズマ処理装置の大型化や高コスト化を招いてしまう。
また、特許文献１にかかるプラズマ処理装置では、プラズマ発生のためのガスをボンベなどからほとんどそのままのエネルギー状態で１対の電極間の空間に供給するので、プラズマを安定して発生させるために、比較的高出力な電源が必要となってしまう。そのため、この点でも、プラズマ処理装置の大型化や高コスト化を招いてしまう。 In the plasma processing apparatus according to Patent Document 1, a voltage is applied between a pair of electrodes using a high-frequency power source (RF, microwave, etc.). Thereby, plasma can be reliably generated between the pair of electrodes.
However, since the plasma processing apparatus according to Patent Document 1 uses a high-frequency power supply, power supply matching is required, and the power supply is also increased in size. For this reason, the plasma processing apparatus is increased in size and cost.
In addition, in the plasma processing apparatus according to Patent Document 1, a gas for generating plasma is supplied to a space between a pair of electrodes in an almost intact energy state from a cylinder or the like. In order to stably generate plasma, A relatively high output power source is required. Therefore, also in this respect, the plasma processing apparatus is increased in size and cost.

特開２０００−２１６１４１号公報JP 2000-216141 A

本発明の目的は、低出力あるいは低周波の電源を用いても、プラズマを安定して発生させることができるプラズマ処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can stably generate plasma even when a low-output or low-frequency power source is used.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、互いに間隔を隔てて対向する１対の電極を有し、
前記１対の電極間の空間に所定の処理ガスを流通させつつ、前記１対の電極間に電圧を印加することにより電界を生じさせて、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成し、該プラズマをワークに向けて放出して、該ワークを処理するプラズマ処理装置であって、
前記空間に供給される前記処理ガスを加熱する加熱手段を有することを特徴とする。
これにより、昇温した（高められたエネルギー状態にある）処理ガスを１対の電極間に供給し、処理ガスをプラズマ化しやすくすることができる。その結果、低出力あるいは低周波の電源を用いても、プラズマを安定して発生させることができる。 Such an object is achieved by the present invention described below.
The plasma processing apparatus of the present invention has a pair of electrodes facing each other with a space therebetween,
An electric field is generated by applying a voltage between the pair of electrodes while a predetermined processing gas is circulated in the space between the pair of electrodes, and the processing gas is activated to generate plasma, A plasma processing apparatus that discharges plasma toward a workpiece and processes the workpiece,
It has a heating means which heats the processing gas supplied to the space.
Thereby, the processing gas whose temperature has been increased (in an increased energy state) can be supplied between the pair of electrodes, and the processing gas can be easily converted into plasma. As a result, plasma can be stably generated even when a low-power or low-frequency power source is used.

本発明のプラズマ処理装置では、前記処理ガスを流通させる流路を画成する管体を有し、前記処理ガスを前記管体内にその一端側から他端側へ流通させつつ、前記管体内の途中で前記処理ガスを活性化し、前記管体の前記他端側から前記プラズマを放出するように構成されていることが好ましい。
これにより、スポットタイプ（間接放電方式）のプラズマ処理装置に本発明を適用することができる。このようなプラズマ処理装置は、より低電圧あるいは低周波の電源を用いても、プラズマを安定して発生させることができる。 In the plasma processing apparatus of the present invention, the plasma processing apparatus has a tube body that defines a flow path through which the process gas is circulated, and the process gas is circulated from the one end side to the other end side in the tube body, It is preferable that the processing gas is activated halfway and the plasma is emitted from the other end side of the tubular body.
Accordingly, the present invention can be applied to a spot type (indirect discharge type) plasma processing apparatus. Such a plasma processing apparatus can stably generate plasma even when a lower voltage or lower frequency power source is used.

本発明のプラズマ処理装置では、前記管体の一端部に配管を介して接続され、該配管を介して前記管体内に前記処理ガスを供給するガス供給部を有し、前記加熱手段は、前記配管の途中を加熱するように構成されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、処理ガスを加熱することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記加熱手段は、前記管体を加熱するように構成されていることが好ましい。
これにより、１対の電極間の空間（すなわち、プラズマ生成空間）により近い位置で、処理ガスを加熱することができる。そのため、より簡単かつ確実に、昇温した（高められたエネルギー状態にある）処理ガスを１対の電極間に供給することができる。 In the plasma processing apparatus of the present invention, the tube is connected to one end of the tube through a pipe, and has a gas supply unit that supplies the process gas into the tube through the pipe. It is preferable to be configured to heat the middle of the piping.
As a result, the processing gas can be heated with a relatively simple configuration.
In the plasma processing apparatus of this invention, it is preferable that the said heating means is comprised so that the said tubular body may be heated.
Thereby, the processing gas can be heated at a position closer to the space between the pair of electrodes (that is, the plasma generation space). Therefore, it is possible to supply the processing gas whose temperature has been increased (in an increased energy state) between the pair of electrodes more easily and reliably.

本発明のプラズマ処理装置では、前記管体は、誘電体材料で構成されており、前記１対の電極は、それぞれ前記管体の外周面側に設けられているとともに、互いに前記管体の軸線方向に間隔を隔てて設けられていることが好ましい。
これにより、１対の電極間における管体の内部空間により均一な電界を生じさせることができる。その結果、プラズマをより安定して発生させることができる。 In the plasma processing apparatus of the present invention, the tube body is made of a dielectric material, and the pair of electrodes are provided on the outer peripheral surface side of the tube body, and the axis of the tube body with respect to each other. It is preferable that they are provided at intervals in the direction.
Thereby, a uniform electric field can be generated by the internal space of the tubular body between the pair of electrodes. As a result, plasma can be generated more stably.

本発明のプラズマ処理装置では、前記１対の電極に電圧を印加する電源を有しており、該電源は、低周波電圧を発生するものであることが好ましい。
これにより、電源のマッチングが不要となり、また、電源の小型化を図ることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記１対の電極間の空間に供給される前記処理ガスに紫外線を照射する紫外線照射手段を有することが好ましい。
これにより、予備的に活性化した（高められたエネルギー状態にある）処理ガスを１対の電極間に供給し、処理ガスをよりプラズマ化しやすくすることができる。 The plasma processing apparatus of the present invention preferably has a power source for applying a voltage to the pair of electrodes, and the power source preferably generates a low frequency voltage.
This eliminates the need for power source matching, and can reduce the size of the power source.
The plasma processing apparatus of the present invention preferably includes an ultraviolet irradiation means for irradiating the processing gas supplied to the space between the pair of electrodes with ultraviolet rays.
Thereby, the pre-activated processing gas (in an increased energy state) can be supplied between the pair of electrodes, and the processing gas can be more easily converted to plasma.

本発明のプラズマ処理装置では、前記紫外線照射手段は、１対の予備電極を有し、前記１対の予備電極間に電圧を印加することにより、前記処理ガスの流路内で放電を生じさせて、前記紫外線を発生させることが好ましい。
これにより、高出力な紫外線を活性化ガスに直接的に照射することができる。そのため、１対の電極間に供給される処理ガスをより高められたエネルギー状態とし、処理ガスをさらにプラズマ化しやすくすることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記１対の予備電極のうちの一方の予備電極は、前記１対の電極のうちの一方の電極を兼ねていることが好ましい。
これにより、部品点数を低減して、プラズマ処理装置の低コスト化を図ることができる。 In the plasma processing apparatus of the present invention, the ultraviolet irradiation means has a pair of preliminary electrodes, and a voltage is applied between the pair of preliminary electrodes to cause discharge in the flow path of the processing gas. The ultraviolet rays are preferably generated.
Thereby, it is possible to directly irradiate the activation gas with high-power ultraviolet rays. Therefore, the processing gas supplied between the pair of electrodes can be set to a higher energy state, and the processing gas can be further converted into plasma.
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that one preliminary electrode of the pair of preliminary electrodes also serves as one electrode of the pair of electrodes.
Thereby, the number of parts can be reduced and the cost of the plasma processing apparatus can be reduced.

以下、本発明のプラズマ処理装置の好適な実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態の概略構成を示す模式図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
まず、本実施形態のプラズマ処理装置について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the plasma processing apparatus of the present invention will be described.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the first embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
First, the plasma processing apparatus of this embodiment will be described.

図１に示すように、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ａは、いわゆるスポットタイプ（間接放電方式）のプラズマ処理装置であり、処理ガスＧ１を活性化させてプラズマを発生させるプラズマガン１０と、プラズマガン１０に処理ガスＧ１を供給するためのガス供給部３０と、ガス供給部３０とプラズマガン１０との間で処理ガスＧ１を加熱するヒーター（加熱手段）４０とを有している。 As shown in FIG. 1, a plasma processing apparatus 1A according to the present embodiment is a so-called spot type (indirect discharge type) plasma processing apparatus, which activates a processing gas G1 to generate plasma, A gas supply unit 30 for supplying the processing gas G1 to the plasma gun 10 and a heater (heating means) 40 for heating the processing gas G1 between the gas supply unit 30 and the plasma gun 10 are provided.

このようなプラズマ処理装置１Ａにあっては、ガス供給部３０からの処理ガスＧ１をヒーター４０により加熱し、高められたエネルギー状態にある処理ガスＧ１をプラズマガン１０でプラズマ化して、プラズマを含む活性化ガスＧ２をワークＷに付与し、ワークＷをプラズマで処理（以下、プラズマ処理ともいう）する。
プラズマ処理としては、特に限定されず、例えば、加熱処理、アッシング処理、エッチング処理、親水処理、撥水処理などが挙げられる。 In such a plasma processing apparatus 1A, the processing gas G1 from the gas supply unit 30 is heated by the heater 40, and the processing gas G1 in an increased energy state is converted into plasma by the plasma gun 10 to include plasma. The activation gas G2 is applied to the workpiece W, and the workpiece W is processed with plasma (hereinafter also referred to as plasma processing).
The plasma treatment is not particularly limited, and examples thereof include heat treatment, ashing treatment, etching treatment, hydrophilic treatment, and water repellent treatment.

以下、プラズマ処理装置１Ａの各部を順次説明する。
プラズマガン１０は、管状をなし、その内部に一端側（導入側）から他端側（排出側）へ処理ガスを流通させる放電管（管体）１１と、放電管１１内に電界を生じさせるための１対の電極１２、１３と、放電管１１の排出側の端部に設けられ、活性化ガスＧ２の放出範囲の適正化する放出口１７とを有している。 Hereinafter, each part of the plasma processing apparatus 1A will be sequentially described.
The plasma gun 10 has a tubular shape, and a discharge tube (tube body) 11 through which a processing gas flows from one end side (introduction side) to the other end side (discharge side), and an electric field in the discharge tube 11. And a discharge port 17 provided at the discharge side end of the discharge tube 11 for optimizing the discharge range of the activated gas G2.

この放電管１１は、誘電体材料で構成されている。
この誘電体材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の各種プラスチック、石英ガラス等の各種ガラス、無機酸化物等が挙げられる。前記無機酸化物としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）等の複合酸化物等が挙げられる。 The discharge tube 11 is made of a dielectric material.
The dielectric material is not particularly limited, and examples thereof include various plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, various glasses such as quartz glass, and inorganic oxides. Examples of the inorganic oxide include metal oxides such as Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , ZrO ₂ , and TiO ₂ , and composite oxides such as BaTiO ₃ (barium titanate).

このような誘電体材料で放電管１１を構成することにより、後述する１対の電極１２、１３間に電圧を印加して、放電管１１内にプラズマ発生のための放電を生じさせることができる。
このような放電管１１の内径は、特に限定されないが、例えば、０．５〜３ｍｍであるのが好ましく、０．５〜２ｍｍであるのがより好ましい。 By forming the discharge tube 11 with such a dielectric material, a voltage can be applied between a pair of electrodes 12 and 13 described later to generate a discharge for generating plasma in the discharge tube 11. .
The inner diameter of the discharge tube 11 is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 3 mm, and more preferably 0.5 to 2 mm, for example.

また、放電管１１の長さは、用途等に応じて決定されるものであり、特に限定されないが、例えば、５〜１００ｍｍであるのが好ましく、２０〜５０ｍｍであるのがより好ましい。
また、放電管１１の肉厚は、特に限定されないが、例えば、０．５〜２ｍｍであるのが好ましい。 Moreover, the length of the discharge tube 11 is determined according to a use etc., and although it is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 5-100 mm, and it is more preferable that it is 20-50 mm.
Moreover, the thickness of the discharge tube 11 is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 2 mm, for example.

このような放電管１１の導入側（図１にて上側）の端部には、開閉可能なガスバルブ３２を有する配管３１を介して、ガス供給部３０が接続されている。
ガス供給部３０は、処理ガスＧ１を収容するガスボンベ等で構成され、処理ガスＧ１を配管３１を介して放電管１１に供給する。
処理ガスＧ１（処理に用いるガス）には、処理目的により種々のガスを用いることができる。 A gas supply unit 30 is connected to an end portion on the introduction side (upper side in FIG. 1) of such a discharge tube 11 via a pipe 31 having a gas valve 32 that can be opened and closed.
The gas supply unit 30 is configured by a gas cylinder or the like that stores the processing gas G1 and supplies the processing gas G1 to the discharge tube 11 via the pipe 31.
Various gases can be used as the processing gas G1 (gas used for processing) depending on the processing purpose.

Ｉ：ワークＷの被処理面を加熱することを目的とする処理では、処理ガスＧ１として、例えば、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ等が用いられる。
II：ワークＷの被処理面を撥水（撥液）化することを目的とするプラズマ処理では、処理ガスＧ１として、例えば、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、ＣＣｌＦ_３、ＳＦ_６等のフッ素原子含有化合物ガスが用いられる。 I: In the process for heating the surface to be processed of the workpiece W, for example, N ₂ , He, Ar, or the like is used as the process gas G1.
II: In the plasma treatment aiming to make the surface to be treated of the workpiece W water repellent (liquid repellent), for example, CF ₄ , C ₂ F ₆ , C ₃ F ₆ , CClF ₃ , SF are used as the processing gas G1. A fluorine atom-containing compound gas such as ₆ is used.

III：ワークＷの被処理面を親水（親液）化することを目的とするプラズマ処理では、処理ガスＧ１として、例えば、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、空気等の酸素原子含有化合物、Ｎ_２、ＮＨ_３等の窒素原子含有化合物、ＳＯ_２、ＳＯ_３等の硫黄原子含有化合物が用いられる。これにより、ワークＷの被処理面にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を堆積（形成）することもできる。 III: In the plasma processing for the purpose of making the surface to be processed of the workpiece W hydrophilic (lyophilic), as the processing gas G1, for example, O ₃ , H ₂ O, an oxygen atom-containing compound such as air, N ₂ , Nitrogen atom-containing compounds such as NH ₃ and sulfur atom-containing compounds such as SO ₂ and SO ₃ are used. Thereby, hydrophilic functional groups, such as a carbonyl group, a hydroxyl group, an amino group, are formed in the to-be-processed surface of the workpiece | work W, surface energy can be made high, and a hydrophilic surface can be obtained. Alternatively, a hydrophilic polymer film can be deposited (formed) using a polymerizable monomer having a hydrophilic group such as acrylic acid or methacrylic acid.

IV：ワークＷの被処理面に電気的、光学的機能を付加することを目的とするプラズマ処理では、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２等の金属酸化物薄膜をワークＷの被処理面に形成するために、処理ガスＧ１として、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコキシド（有機金属化合物）等が用いられる。
Ｖ：エッチング処理やダイシング処理を目的とするプラズマ処理では、処理ガスＧ１として、例えばハロゲン系ガスが用いられ、レジスト処理や有機物汚染の除去を目的とするプラズマ処理では、処理ガスＧ１として、例えば酸素系ガスが用いられる。 IV: In plasma processing for the purpose of adding electrical and optical functions to the surface to be processed of the workpiece W, a metal oxide thin film such as SiO ₂ , TiO ₂ , SnO ₂ is formed on the surface to be processed of the workpiece W In order to do so, a metal metal-hydrogen compound such as Si, Ti, Sn, a metal-halogen compound, a metal alkoxide (organometallic compound), or the like is used as the processing gas G1.
V: In plasma processing for the purpose of etching or dicing, for example, a halogen-based gas is used as the processing gas G1, and in plasma processing for the purpose of resist processing or removal of organic contamination, for example, oxygen is used as the processing gas G1. A system gas is used.

なお、放電管１１内に供給するガスとしては、一般に、処理ガスＧ１とキャリアガス（例えば、Ｈｅ等）とからなる混合ガス（以下、単に「ガス」とも言う）が用いられる。「キャリアガス」とは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことを言う。
この場合、処理ガスＧ１とキャリアガスとの混合ガスを配管３１を通じて放電管１１に供給するように構成してもよいし、放電管１１内のプラズマ生成空間１９よりも上流側で処理ガスＧ１とキャリアガスとが所定の混合比で混合されるように構成してもよい。 As the gas supplied into the discharge tube 11, a mixed gas (hereinafter also simply referred to as “gas”) composed of the processing gas G 1 and a carrier gas (for example, He) is generally used. “Carrier gas” refers to a gas introduced to start discharge and maintain discharge.
In this case, a mixed gas of the processing gas G1 and the carrier gas may be supplied to the discharge tube 11 through the piping 31, or the processing gas G1 and the processing gas G1 may be upstream of the plasma generation space 19 in the discharge tube 11. The carrier gas may be mixed at a predetermined mixing ratio.

なお、キャリアガスとしては、Ｈｅ（ヘリウム）の他、例えば、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを用いることができ、これらは、単独でも２種以上を混合した形態でも用いることができる。
なお、混合ガス中における処理ガスＧ１の占める割合（混合比）は、処理の目的によっても若干異なり、特に限定されないが、処理ガスＧ１の割合が大きすぎると、プラズマ（放電）が発生し難くなったり、プラズマ処理の効率が低下したりするため、例えば、混合ガス中の処理ガスＧ１の割合が１〜１０％であるのが好ましく、５〜１０％であるのがより好ましい。 In addition to He (helium), for example, a rare gas such as Ne, Ar, or Xe can be used as the carrier gas, and these can be used alone or in a mixed form of two or more.
Note that the ratio (mixing ratio) of the processing gas G1 in the mixed gas varies slightly depending on the purpose of the processing and is not particularly limited. However, if the ratio of the processing gas G1 is too large, plasma (discharge) is hardly generated. For example, the ratio of the processing gas G1 in the mixed gas is preferably 1 to 10%, and more preferably 5 to 10%.

供給するガスの流量は、ガスの種類、処理の目的、処理の程度等に応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、３０ＳＣＣＭ〜３ＳＬＭ程度であるのが好ましい。
このようなガス供給部３０から放電管１１への処理ガスＧ１の供給経路を有する配管３１の途中には、プラズマ生成空間１９に供給される処理ガスＧ１を加熱するヒーター４０が設けられている。 The flow rate of the gas to be supplied is appropriately determined according to the type of gas, the purpose of the treatment, the degree of treatment, etc., and is not particularly limited, but it is usually preferably about 30 SCCM to 3 SLM.
A heater 40 for heating the processing gas G1 supplied to the plasma generation space 19 is provided in the middle of the pipe 31 having the supply path of the processing gas G1 from the gas supply unit 30 to the discharge tube 11.

これにより、ヒーター４０から配管１１内の処理ガスＧ１に熱エネルギーが付与され、処理ガスＧ１は加熱される（昇温する）。そして、昇温状態の処理ガスＧ１が放電管１１に供給される。このように予め熱エネルギーが付与された処理ガスＧ１は、高められたエネルギー状態にあるため、低電力あるいは低周波の電源を用いても、容易にプラズマ化することができる。特に、加熱手段であるヒーター４０が配管３１の途中を加熱するため、比較的簡単な構成で、処理ガスＧ１を加熱することができる。 Thereby, thermal energy is provided to the processing gas G1 in the pipe 11 from the heater 40, and the processing gas G1 is heated (heats up). Then, the process gas G 1 in a heated state is supplied to the discharge tube 11. Since the processing gas G1 to which thermal energy has been applied in advance is in an increased energy state as described above, it can be easily converted into plasma even if a low power or low frequency power source is used. In particular, since the heater 40, which is a heating means, heats the middle of the pipe 31, the processing gas G1 can be heated with a relatively simple configuration.

このとき、放電管１１のプラズマ生成空間１９（放電部位）における処理ガスＧ１の温度は、処理ガスＧ１の種類などによって異なり、特に限定されないが、例えば、５０〜２００℃であるのが好ましく、１５０〜２００℃であるのがより好ましい。すなわち、放電管１１のプラズマ生成空間１９における処理ガスＧ１の温度が前記範囲となるようにヒーター４０を作動させるのが好ましい。これにより、放電管１１における処理ガスＧ１の活性化（プラズマ発生）をより効果的に促進することができる。 At this time, the temperature of the processing gas G1 in the plasma generation space 19 (discharge site) of the discharge tube 11 varies depending on the type of the processing gas G1 and is not particularly limited, but is preferably 50 to 200 ° C., for example, 150 More preferably, it is -200 degreeC. That is, it is preferable to operate the heater 40 so that the temperature of the processing gas G1 in the plasma generation space 19 of the discharge tube 11 falls within the above range. Thereby, activation (plasma generation) of the processing gas G1 in the discharge tube 11 can be more effectively promoted.

ヒーター４０による処理ガスＧ１の加熱時期は、プラズマ生成空間１９にて処理ガスＧ１を活性化してプラズマを発生することができれば特に限定されず、プラズマ処理時の全期間にわたっていてもよく、また、一時的あるいは断続的であってもよい。
また、ヒーター４０と放電管１１のプラズマ生成空間１９との間における配管３１および／または放電管１１の外周側に断熱部材を設けるのが好ましい。これにより、処理ガスＧ１のプラズマ生成空間１９に達するまでの間の温度低下が抑制されるため、ヒーター４０の発熱量を抑え、その結果、省電力および低コスト化を図ることができる。 The heating timing of the processing gas G1 by the heater 40 is not particularly limited as long as the processing gas G1 can be activated in the plasma generation space 19 to generate plasma, and may be over the entire period of the plasma processing. Or intermittent.
Further, it is preferable to provide a heat insulating member on the outer periphery side of the pipe 31 and / or the discharge tube 11 between the heater 40 and the plasma generation space 19 of the discharge tube 11. Thereby, since the temperature drop until it reaches the plasma generation space 19 of the processing gas G1 is suppressed, the heat generation amount of the heater 40 can be suppressed, and as a result, power saving and cost reduction can be achieved.

このようにして熱エネルギーを付与された処理ガスＧ１が供給される放電管１１の外周側には、放電管１１を囲むように円環状をなす１対の電極１２、１３が設けられている。
この１対の電極１２、１３は、放電管１１の長手方向（図１にて上下方向）に互いに間隔を隔てて対向配置されている。
これらの電極１２、１３の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銅、アルミニウム、チタン、タングステン、鉄、銀等の金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金等の各種合金、金属間化合物、各種炭素材料等の導電性が良好な材料が挙げられる。 On the outer peripheral side of the discharge tube 11 to which the processing gas G 1 to which thermal energy is applied in this way is supplied, a pair of electrodes 12 and 13 that form an annular shape are provided so as to surround the discharge tube 11.
The pair of electrodes 12 and 13 are arranged to face each other with a space therebetween in the longitudinal direction of the discharge tube 11 (vertical direction in FIG. 1).
The constituent materials of these electrodes 12 and 13 are not particularly limited. For example, simple metals such as copper, aluminum, titanium, tungsten, iron and silver, various alloys such as stainless steel, brass and aluminum alloys, and intermetallic compounds And materials having good conductivity such as various carbon materials.

１対の電極１２、１３は、それぞれ、導線（ケーブル）１４、１５を介して、電源２０に電気的に接続されており、これにより、１対の電極１２、１３間に電圧を印加することができる。これにより、簡易な構成で、放電管１１内に放電を生じさせることができる。
ワークＷ（例えばシリコンウエハのような半導体基板等）にプラズマ処理を施すとき、電源２０が作動して、電極１２、１３間に電圧が印加される。すると、放電管１１のプラズマ生成空間１９に電界が発生して、放電、すなわち、グロー放電（バリア放電）が生じる。この放電により供給されたガスが活性化（電離、イオン化、励起等）され、プラズマが発生する。プラズマ生成空間１９で発生したプラズマは、放電管１１の排出側（図１にて下側）の開口から放出される。以下、活性化された処理ガスＧ１を「活性化ガスＧ２」とも言う。 The pair of electrodes 12 and 13 are electrically connected to the power source 20 via the conducting wires (cables) 14 and 15, respectively, so that a voltage is applied between the pair of electrodes 12 and 13. Can do. Thereby, discharge can be generated in the discharge tube 11 with a simple configuration.
When plasma processing is performed on the workpiece W (for example, a semiconductor substrate such as a silicon wafer), the power source 20 is activated and a voltage is applied between the electrodes 12 and 13. Then, an electric field is generated in the plasma generation space 19 of the discharge tube 11, and discharge, that is, glow discharge (barrier discharge) occurs. The gas supplied by this discharge is activated (ionization, ionization, excitation, etc.), and plasma is generated. The plasma generated in the plasma generation space 19 is emitted from the discharge side (lower side in FIG. 1) opening of the discharge tube 11. Hereinafter, the activated processing gas G1 is also referred to as “activation gas G2”.

特に、本実施形態では、前述したように、管体である放電管１１が誘電体材料で構成され、かつ、１対の電極１２、１３が、それぞれ放電管１１の外周面側に設けられているとともに、互いに放電管１１の軸線方向（長手方向）に間隔を隔てて設けられている。そのため、１対の電極１２、１３間における放電管１１の内部空間（すなわちプラズマ生成空間１９）により均一な電界を生じさせることができる。その結果、プラズマをより安定して発生させることができる。
電源２０の電圧周波数は、用途、処理ガスＧ１の種類や温度などによって異なり、特に限定されないが、５０Ｈｚ〜１０ＭＨｚとすることができる。 In particular, in the present embodiment, as described above, the discharge tube 11 that is a tube is made of a dielectric material, and the pair of electrodes 12 and 13 are provided on the outer peripheral surface side of the discharge tube 11, respectively. In addition, the discharge tubes 11 are provided with an interval in the axial direction (longitudinal direction) of the discharge tube 11. Therefore, a uniform electric field can be generated by the internal space of the discharge tube 11 (that is, the plasma generation space 19) between the pair of electrodes 12 and 13. As a result, plasma can be generated more stably.
The voltage frequency of the power source 20 varies depending on the application, the type and temperature of the processing gas G1, and is not particularly limited, but can be 50 Hz to 10 MHz.

また、電源２０は、低周波電圧を発生するものであるのが好ましい。より具体的には、電源２０の電圧周波数は、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚとするのが好ましい。これにより、電源２０のマッチングが不要となり、また、電源２０の小型化を図ることができる。
このような活性化ガスＧ２を生成する放電管１１の排出側の端部には、活性化ガスＧ２の放出範囲の適正化するガス放出部１６が設けられている。 The power source 20 preferably generates a low frequency voltage. More specifically, the voltage frequency of the power supply 20 is preferably 10 kHz to 50 kHz. Thereby, matching of the power supply 20 becomes unnecessary, and the power supply 20 can be downsized.
A gas discharge portion 16 for optimizing the discharge range of the activated gas G2 is provided at the end of the discharge tube 11 that generates the activated gas G2.

このガス放出部１６は、放電管１１の外径よりも大きい内径を有する略円筒状をなし、その一端が電極１３に取り付けられ、他端が開口（開放）し放電管１１からの活性化ガスＧ２を放出する放出口１７となっている。また、ガス放出部１６の側壁部には、図示しない吸引手段に接続された吸引口１８が形成されている。これにより、プラズマ状態の活性化ガスＧ２の余剰ガスを吸引・排出し、放出口１７から放出される活性化ガスＧ２の放出範囲の適正化を図ることができる。 The gas discharge portion 16 has a substantially cylindrical shape having an inner diameter larger than the outer diameter of the discharge tube 11, one end of which is attached to the electrode 13, and the other end is opened (opened). It becomes the discharge port 17 which discharge | releases G2. Further, a suction port 18 connected to a suction means (not shown) is formed in the side wall portion of the gas discharge portion 16. Thereby, the surplus gas of the activated gas G2 in the plasma state can be sucked and discharged, and the emission range of the activated gas G2 discharged from the discharge port 17 can be optimized.

このようなガス放出部１６の放出口１７に対向させるようにワークＷを設置すると、ワークＷの放出口１７に対向する部位以外へのプラズマ処理を防止しつつ、ワークＷの所望部位へのプラズマ処理を簡単に行うことができる。
このとき、放出口１７とワークＷとの間の距離ｈは、ワークＷに施すプラズマ処理の種類等を考慮して適宜設定されるが、０．５〜２ｍｍ程度であるのが好ましい。これにより、ワークＷの表面を確実かつ適切にプラズマ処理することができる。 When the workpiece W is installed so as to face the discharge port 17 of the gas discharge unit 16, plasma to a desired portion of the workpiece W is prevented while preventing plasma processing to a portion other than the portion of the workpiece W facing the discharge port 17. Processing can be performed easily.
At this time, the distance h between the discharge port 17 and the workpiece W is appropriately set in consideration of the type of plasma treatment applied to the workpiece W, but is preferably about 0.5 to 2 mm. Thereby, the surface of the workpiece | work W can be reliably and appropriately plasma-processed.

次に、プラズマ処理装置１Ａの作用（動作）を説明する。
ワークＷの被処理面にプラズマによる処理を施す際は、電源２０およびヒーター４０を作動させるとともに、ガスバルブ３２を開状態とする。
これにより、ガス供給部３０から送出された処理ガスＧ１は、配管３１内を通じて、ヒーター４０で加熱された後に、放電管１１内のプラズマ生成空間１９に供給される。 Next, the operation (operation) of the plasma processing apparatus 1A will be described.
When processing the surface to be processed of the workpiece W with plasma, the power supply 20 and the heater 40 are operated, and the gas valve 32 is opened.
As a result, the processing gas G 1 delivered from the gas supply unit 30 is heated by the heater 40 through the pipe 31 and then supplied to the plasma generation space 19 in the discharge tube 11.

一方、電源２０の作動により、１対の電極１２、１３間に電圧が印加され、プラズマ生成空間１９に電界が発生する。
プラズマ生成空間１９に流入した処理ガスＧ１は、放電によって活性化され、プラズマが発生する。
このとき、処理ガスＧ１は、ヒーター４０による加熱により高められたエネルギー状態にあるため、１対の電極１２、１３間に印加された電圧が低電圧・低周波であっても、容易にプラズマ化する。 On the other hand, a voltage is applied between the pair of electrodes 12 and 13 by the operation of the power supply 20, and an electric field is generated in the plasma generation space 19.
The processing gas G1 flowing into the plasma generation space 19 is activated by the discharge, and plasma is generated.
At this time, since the processing gas G1 is in an energy state increased by heating by the heater 40, even if the voltage applied between the pair of electrodes 12 and 13 is low voltage / low frequency, it is easily converted into plasma. To do.

そして、処理ガスＧ１を活性化して生成したプラズマを含むガスが活性化ガスＧ２として放出口１７からワークＷに向け放出される。このとき、プラズマを含む活性化ガスＧ２の余剰ガスを吸引口１８から吸引・排出しつつ、活性化ガスＧ２を放出口１７から放出する。そのため、放出口１７から放出される活性化ガスＧ２の放出範囲を適正化して、活性化ガスＧ２を所望の範囲に局所的に放出することができる。
放出されたプラズマ（活性化ガスＧ２）は、ワークＷの被処理面に接触し、その被処理面にプラズマによる処理が施される。 And the gas containing the plasma produced | generated by activating the process gas G1 is discharge | released toward the workpiece | work W from the discharge port 17 as the activation gas G2. At this time, the activation gas G2 is discharged from the discharge port 17 while the surplus gas of the activation gas G2 including plasma is sucked and discharged from the suction port 18. Therefore, it is possible to optimize the discharge range of the activated gas G2 discharged from the discharge port 17 and discharge the activated gas G2 locally to a desired range.
The emitted plasma (activation gas G2) comes into contact with the surface to be processed of the workpiece W, and the surface to be processed is processed with plasma.

以上説明したようなプラズマ処理装置１Ａによれば、ヒーター４０により昇温した（高められたエネルギー状態にある）処理ガスＧ１を１対の電極１２、１３間に供給し、処理ガスＧ１をプラズマ化しやすくすることができる。その結果、電源２０として低出力あるいは低周波の電源を用いても、プラズマを安定して発生させることができる。
特に、本実施形態のプラズマ処理装置１Ａは、スポットタイプ（間接放電方式）のプラズマ処理装置であるため、より低電圧あるいは低周波の電源を用いても、プラズマを安定して発生させることができる。 According to the plasma processing apparatus 1A described above, the processing gas G1 heated by the heater 40 (in an increased energy state) is supplied between the pair of electrodes 12 and 13, and the processing gas G1 is converted into plasma. It can be made easier. As a result, even when a low power or low frequency power source is used as the power source 20, plasma can be stably generated.
In particular, since the plasma processing apparatus 1A of the present embodiment is a spot type (indirect discharge type) plasma processing apparatus, plasma can be stably generated even when a lower voltage or lower frequency power source is used. .

＜第２実施形態＞
図２は、本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態の概略構成を示す模式図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、この図を参照して本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Second Embodiment
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the second embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the second embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted.

本実施形態のプラズマ処理装置１Ｂは、ヒーター４０の配置が異なる以外は、前述した第１実施形態のプラズマ処理装置１Ａと同様である。
具体的に説明すると、前述した第１実施形態では、処理ガスＧ１を加熱するためのヒーター４０を配管３１の途中に設けていたが、本実施形態では、放電管１１の電極１２よりも導入側の外周部にヒーター４０を設けている。 The plasma processing apparatus 1B of the present embodiment is the same as the plasma processing apparatus 1A of the first embodiment described above except that the arrangement of the heaters 40 is different.
Specifically, in the first embodiment described above, the heater 40 for heating the processing gas G1 is provided in the middle of the pipe 31, but in this embodiment, the introduction side is more than the electrode 12 of the discharge tube 11. The heater 40 is provided in the outer peripheral part.

これにより、加熱された処理ガスＧ１が放熱する前に高い熱エネルギーを保ったままプラズマ化に供されるため、電源２０として低周波電源を用いても、放電管１１においてプラズマをより確実に発生させることができる。
特に、ヒーター４０を放電管１１に設けることで、電極１２、１３や放電管１１を加熱し、プラズマ生成空間１９により近い位置で処理ガスＧ１を加熱することができ、プラズマがより発生しやすくなる。 As a result, since the heated processing gas G1 is subjected to plasmification while maintaining high thermal energy before radiating heat, even if a low frequency power source is used as the power source 20, plasma is more reliably generated in the discharge tube 11. Can be made.
In particular, by providing the heater 40 in the discharge tube 11, the electrodes 12, 13 and the discharge tube 11 can be heated to heat the processing gas G 1 at a position closer to the plasma generation space 19, and plasma is more easily generated. .

以上説明したような本実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ｂにあっても、前述した第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ａと同様の効果を得ることができる。
これに加えて、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ｂにあっては、プラズマ化に供される処理ガスＧ１をプラズマ生成空間１９により近い位置で加熱する。そのため、より簡単かつ確実に、昇温した（ポテンシャルの高められた）処理ガスＧ１を１対の電極１２、１３間に供給することができる。また、第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ａに比し、ヒーター４０の発熱量を抑え、低コスト化および省電力化を図ることができる。また、配管３１での処理ガスＧ１の放熱を断熱材などで防止する処理が不要となり、この点でも、低コスト化を図ることができる。 Even in the plasma processing apparatus 1B according to the present embodiment as described above, the same effects as those of the plasma processing apparatus 1A according to the first embodiment described above can be obtained.
In addition to this, in the plasma processing apparatus 1 B according to the present embodiment, the processing gas G 1 used for plasmification is heated at a position closer to the plasma generation space 19. Therefore, it is possible to supply the processing gas G 1 whose temperature has been increased (potential is increased) between the pair of electrodes 12 and 13 more simply and reliably. Further, compared to the plasma processing apparatus 1A according to the first embodiment, the amount of heat generated by the heater 40 can be suppressed, and cost reduction and power saving can be achieved. Moreover, the process which prevents the heat radiation of the process gas G1 in the piping 31 with a heat insulating material or the like is unnecessary, and in this respect also, the cost can be reduced.

＜第３実施形態＞
図３は、本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態の概略構成を示す模式図である。なお、以下では、説明の便宜上、図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、この図を参照して本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 <Third Embodiment>
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the third embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 3 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the third embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted.

本実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ｃでは、前述した第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ａの構成に加えて、放電管１１の導入側の端部に、予備電離用の予備電極５０が設けられている。そして、この予備電極５０には、導線（ケーブル）５１を介して、パルス電圧を発生させるパルス電源５２が接続されている。
予備電極５０は、電極１２および／または電極１３との間で電界を生じさせるためのものである。このような電界により予備的な放電を生じさせることで、放電管１１内では電磁波または紫外線が発生する。この電磁波または紫外線が放電管１１内の処理ガスＧ１に照射されることで、処理ガスＧ１が予備的に活性化される（予備電離される）。その結果、放電管１１内の処理ガスＧ１はプラズマが発生しやすい状態（プラズマ化しやすい状態）となる。 In the plasma processing apparatus 1C according to the present embodiment, in addition to the configuration of the plasma processing apparatus 1A according to the first embodiment described above, a preliminary electrode 50 for preliminary ionization is provided at the end of the discharge tube 11 on the introduction side. ing. A pulse power source 52 that generates a pulse voltage is connected to the spare electrode 50 via a conducting wire (cable) 51.
The preliminary electrode 50 is for generating an electric field between the electrode 12 and / or the electrode 13. By causing preliminary discharge by such an electric field, electromagnetic waves or ultraviolet rays are generated in the discharge tube 11. By irradiating the processing gas G1 in the discharge tube 11 with this electromagnetic wave or ultraviolet light, the processing gas G1 is preliminarily activated (preliminarily ionized). As a result, the processing gas G1 in the discharge tube 11 is in a state in which plasma is likely to be generated (a state in which plasma is easily generated).

特に、本実施形態では、予備電極５０と電極１２および／または電極１３との間に電圧を印加することにより、処理ガスＧ１の流路内で放電を生じさせて、紫外線を発生させるため、高出力な紫外線を処理ガスＧ１に直接的に照射することができる。そのため、１対の電極１２、１３間の空間（プラズマ生成空間１９）に供給される処理ガスＧ１をより高められたエネルギー状態とし、処理ガスＧ１をさらにプラズマ化しやすくすることができる。 In particular, in the present embodiment, by applying a voltage between the preliminary electrode 50 and the electrode 12 and / or the electrode 13, a discharge is generated in the flow path of the processing gas G1 to generate ultraviolet rays. It is possible to directly irradiate the processing gas G1 with output ultraviolet rays. Therefore, the processing gas G1 supplied to the space between the pair of electrodes 12 and 13 (plasma generation space 19) can be set to a higher energy state, so that the processing gas G1 can be made more easily plasma.

また、電極１２および／または電極１３は、予備電極５０と対をなし、予備電極としても機能する。すなわち、処理ガスＧ１に紫外線を照射するための１対の予備電極のうちの一方の予備電極が、プラズマ生成のための電界を生じさせるための１対の電極のうちの一方の電極を兼ねている。そのため、部品点数を低減して、プラズマ処理装置１Ｃの低コスト化を図ることができる。 Further, the electrode 12 and / or the electrode 13 are paired with the spare electrode 50 and function as a spare electrode. That is, one spare electrode of the pair of spare electrodes for irradiating the process gas G1 with ultraviolet rays also serves as one electrode of the pair of electrodes for generating an electric field for generating plasma. Yes. Therefore, the number of parts can be reduced and the cost of the plasma processing apparatus 1C can be reduced.

本実施形態の予備電極５０は、針状をなし、放電管１１の中心軸に沿って延在している。
このように予備電極５０の少なくとも一部が放電管１１内に露出していると、より低電圧で、高出力な紫外線を発生させることができる。
また、予備電極５０の少なくとも一部が放電管１１の軸線（中心軸）に沿って突出する突出部を有していると、放電管１１内の処理ガスＧ１に均一に紫外線を照射することができる。その結果、プラズマをより安定して発生させることができる。 The preliminary electrode 50 according to the present embodiment has a needle shape and extends along the central axis of the discharge tube 11.
As described above, when at least a part of the preliminary electrode 50 is exposed in the discharge tube 11, it is possible to generate high-output ultraviolet rays at a lower voltage.
In addition, when at least a part of the preliminary electrode 50 has a protruding portion that protrudes along the axis (center axis) of the discharge tube 11, the processing gas G 1 in the discharge tube 11 can be uniformly irradiated with ultraviolet rays. it can. As a result, plasma can be generated more stably.

なお、予備電極５０の形状、位置、大きさ等の形態は、プラズマ化に供される処理ガスＧ１を予備的に活性化（電離など）することができるものであれば、特に限定されない。
また、予備電極５０と電極１２および／または電極１３との間に印加されるパルス電圧の半値幅は、特に限定されないが、０．１〜１００ｍｓであるのが好ましい。これにより、放電管１１や予備電極５０等の損傷を防止しつつ、前記パルス電圧を大きくして、処理ガスＧ１の予備電離をより確実に生じさせることができる。 Note that the shape, position, size, and the like of the preliminary electrode 50 are not particularly limited as long as the processing gas G1 subjected to plasma formation can be preliminarily activated (ionization or the like).
The half width of the pulse voltage applied between the preliminary electrode 50 and the electrode 12 and / or electrode 13 is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 ms. As a result, the pulse voltage can be increased while preventing the discharge tube 11, the spare electrode 50, and the like from being damaged, and the preionization of the processing gas G1 can be caused more reliably.

処理ガスＧ１に対する紫外線の照射時期は、プラズマ生成空間１９にて処理ガスＧ１を活性化してプラズマを発生することができれば特に限定されず、プラズマ処理時の全期間にわたっていてもよく、また、一時的あるいは断続的であってもよい。
予備電極５０による放電により発生する紫外線（電磁波）の周波数としては、特に限定されるものではないが、４００ｎｍ以下であることが好ましい。 The irradiation time of the ultraviolet rays to the processing gas G1 is not particularly limited as long as the processing gas G1 can be activated in the plasma generation space 19 to generate plasma, and may be over the entire period of the plasma processing, or temporarily. Or it may be intermittent.
The frequency of ultraviolet rays (electromagnetic waves) generated by the discharge by the preliminary electrode 50 is not particularly limited, but is preferably 400 nm or less.

なお、本実施形態では、放電管１１内の上部に予備電極５０を設け、予備電極５０と電極１２および／または電極１３との間での予備放電により発生した紫外線を処理ガスＧ１に照射することにより、処理ガスＧ１を予備的に活性化（電離）させた場合を例に挙げて説明したが、処理ガスＧ１に紫外線を照射する手段として、紫外線ランプや紫外線レーザを用いることができる。この場合、放電管１１を紫外線に対する透過性を有する材料（例えば石英など）で構成し、放電管１１の外部から放電管１１内へ紫外線を照射することができる。その際、パルス発振の紫外線レーザを用いるのが好ましい。これにより、放電管１１の損傷を防止しつつ、放電管１１内へ高強度の紫外線を照射して、より確実に、処理ガスＧ１を予備的に活性化することができる。 In the present embodiment, a preliminary electrode 50 is provided in the upper part of the discharge tube 11, and the processing gas G1 is irradiated with ultraviolet rays generated by the preliminary discharge between the preliminary electrode 50 and the electrode 12 and / or the electrode 13. Thus, the case where the processing gas G1 is preliminarily activated (ionized) has been described as an example. However, as a means for irradiating the processing gas G1 with ultraviolet rays, an ultraviolet lamp or an ultraviolet laser can be used. In this case, the discharge tube 11 can be made of a material having transparency to ultraviolet rays (for example, quartz), and ultraviolet rays can be irradiated into the discharge tube 11 from the outside of the discharge tube 11. At that time, it is preferable to use a pulsed ultraviolet laser. Thereby, it is possible to preliminarily activate the processing gas G1 more reliably by irradiating the discharge tube 11 with high-intensity ultraviolet rays while preventing the discharge tube 11 from being damaged.

以上説明したような本実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ｃにあっても、前述した第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ａと同様の効果を得ることができる。
これに加えて、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１Ｃにあっては、プラズマ化に供される処理ガスＧ１を紫外線で予備的に活性化（電離）させてより高められたエネルギー状態とすることができるため、電源２０としてより低周波や低出力の電源を用いても、プラズマを安定して発生させることができる。その結果、プラズマ処理装置１Ｃのさらなる小型化および低コスト化を図ることができる。 Even in the plasma processing apparatus 1C according to the present embodiment as described above, the same effects as those of the plasma processing apparatus 1A according to the first embodiment described above can be obtained.
In addition to this, in the plasma processing apparatus 1C according to the present embodiment, the processing gas G1 subjected to plasmification is preliminarily activated (ionized) with ultraviolet rays to obtain a higher energy state. Therefore, even when a low frequency or low output power source is used as the power source 20, plasma can be stably generated. As a result, the plasma processing apparatus 1C can be further reduced in size and cost.

以上、本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。プラズマ処理装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、前述した実施形態では、プラズマを発生させる一対の電極として、放電管の長手方向に所定距離をおいて対向配置された場合を例に挙げて説明したが、電極の配置はこれに限定されない。例えば、放電管に沿って配された棒状をなし、放電管を介して対向配置されるような場合であってもよい。
また、放電管を必要とせず、１対の電極間でワークをプラズマで処理する方式、いわゆる平行平板型のプラズマ処理装置にも本発明を適用することができる。 Although the plasma processing apparatus and the plasma processing method of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to these. Each unit constituting the plasma processing apparatus can be replaced with any component that can exhibit the same function. Moreover, arbitrary components may be added.
Further, in the above-described embodiment, the case where the pair of electrodes for generating plasma is disposed opposite to each other with a predetermined distance in the longitudinal direction of the discharge tube has been described as an example, but the arrangement of the electrodes is not limited to this. . For example, it may be in the form of a bar arranged along the discharge tube and disposed opposite to the discharge tube.
Further, the present invention can be applied to a so-called parallel plate type plasma processing apparatus that does not require a discharge tube and processes a workpiece with plasma between a pair of electrodes.

本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1st Embodiment of the plasma processing apparatus of this invention. 本発明のプラズマ処理装置の第２実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 2nd Embodiment of the plasma processing apparatus of this invention. 本発明のプラズマ処理装置の第３実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 3rd Embodiment of the plasma processing apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ……プラズマ処理装置、１０……プラズマガン、１１……放電管、１２……電源電極、１３……接地電極、１４、１５……導線、１６……ガス放出部、１７……放出口、１８……吸引口、１９……プラズマ生成空間、２０……電源、３０……ガス供給部、３１……配管、３２……ガスバルブ、４０……ヒーター、５０……予備電極、５１……導線、５２……パルス電源、Ｇ１……処理ガス、Ｇ２……活性化ガス、Ｗ……ワーク、ｈ……距離 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B, 1C ... Plasma processing apparatus, 10 ... Plasma gun, 11 ... Discharge tube, 12 ... Power supply electrode, 13 ... Ground electrode, 14, 15 ... Conductor, 16 ... Gas discharge part, 17 ...... Discharge port, 18 ... suction port, 19 ... plasma generation space, 20 ... power source, 30 ... gas supply unit, 31 ... piping, 32 ... gas valve, 40 ... heater, 50 ... spare electrode , 51 ... Conductor, 52 ... Pulse power supply, G1 ... Process gas, G2 ... Activation gas, W ... Workpiece, h ... Distance

Claims

互いに間隔を隔てて対向する１対の電極を有し、
前記１対の電極間の空間に所定の処理ガスを流通させつつ、前記１対の電極間に電圧を印加することにより電界を生じさせて、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成し、該プラズマをワークに向けて放出して、該ワークを処理するプラズマ処理装置であって、
前記空間に供給される前記処理ガスを加熱する加熱手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。 A pair of electrodes facing each other at an interval,
While flowing a predetermined processing gas through the space between the pair of electrodes, an electric field is generated by applying a voltage between the pair of electrodes, and the processing gas is activated to generate plasma, A plasma processing apparatus that discharges plasma toward a workpiece and processes the workpiece,
A plasma processing apparatus comprising heating means for heating the processing gas supplied to the space.

前記処理ガスを流通させる流路を画成する管体を有し、前記処理ガスを前記管体内にその一端側から他端側へ流通させつつ、前記管体内の途中で前記処理ガスを活性化し、前記管体の前記他端側から前記プラズマを放出するように構成されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。 A tube that defines a flow path through which the processing gas flows, and the processing gas is activated in the middle of the tube while flowing the processing gas from one end side to the other end side in the tube; The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma is emitted from the other end side of the tubular body.

前記管体の一端部に配管を介して接続され、該配管を介して前記管体内に前記処理ガスを供給するガス供給部を有し、前記加熱手段は、前記配管の途中を加熱するように構成されている請求項２に記載のプラズマ処理装置。 It has a gas supply part that is connected to one end of the tubular body through a pipe and supplies the processing gas into the tubular body through the pipe, and the heating means heats the middle of the pipe The plasma processing apparatus according to claim 2, which is configured.

前記加熱手段は、前記管体を加熱するように構成されている請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the heating unit is configured to heat the tubular body.

前記管体は、誘電体材料で構成されており、前記１対の電極は、それぞれ前記管体の外周面側に設けられているとともに、互いに前記管体の軸線方向に間隔を隔てて設けられている請求項２ないし４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The tubular body is made of a dielectric material, and the pair of electrodes are provided on the outer peripheral surface side of the tubular body, and are spaced apart from each other in the axial direction of the tubular body. The plasma processing apparatus according to any one of claims 2 to 4.

前記１対の電極に電圧を印加する電源を有しており、該電源は、低周波電圧を発生するものである請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 6. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a power source for applying a voltage to the pair of electrodes, wherein the power source generates a low frequency voltage.

前記１対の電極間の空間に供給される前記処理ガスに紫外線を照射する紫外線照射手段を有する請求項１ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising an ultraviolet irradiation unit configured to irradiate the processing gas supplied to the space between the pair of electrodes with ultraviolet rays.

前記紫外線照射手段は、１対の予備電極を有し、前記１対の予備電極間に電圧を印加することにより、前記処理ガスの流路内で放電を生じさせて、前記紫外線を発生させる請求項７に記載のプラズマ処理装置。 The ultraviolet irradiation means has a pair of preliminary electrodes, and a voltage is applied between the pair of preliminary electrodes to cause discharge in the flow path of the processing gas to generate the ultraviolet rays. Item 8. The plasma processing apparatus according to Item 7.

前記１対の予備電極のうちの一方の予備電極は、前記１対の電極のうちの一方の電極を兼ねている請求項８に記載のプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein one of the pair of spare electrodes also serves as one of the pair of electrodes.