JP2008041429A - Plasma source, processing apparatus and processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマを発生するプラズマ源と、プラズマを利用した被処理物の処理装置と処理方法に関するものである。 The present invention relates to a plasma source for generating plasma, a processing apparatus and a processing method for an object to be processed using plasma.
現在、産業界では様々なプラズマ処理が行われているが、そのほとんどは真空容器中で行われている。例えば、ビニール等の印刷の際、インク等の接着度を増すために、現状では真空容器内でビニールのロールを巻き取りながらプラズマ処理が行われている。この方法ではロールの処理が終わると毎回真空容器を空けてロールを取り換える必要がある。これは、真空装置が不要である大気圧中で安定な大型プラズマを生成することが困難であることに起因している。近年、図８に示すように、面状の電極Ａと電極Ｂを対向して配置し、電極Ｂ側に誘電体１６０を配置したプラズマ発生装置がある。このプラズマ発生装置は、電極Ａと電極Ｂ間の数ｍｍの間隔に大気圧下でプラズマ１８を生成し、その間隔に被処理物２８を挿入して、表面処理をしている。しかし、高電圧の印加された放電の中に直接、被処理物２８を挿入するため、放電の安定性が低下する。また、被処理物２８は、電気電導性がなく、電極間隔よりも薄いものに限られている。 Currently, various plasma treatments are performed in the industry, most of which are performed in vacuum vessels. For example, in order to increase the adhesion of ink or the like during printing of vinyl or the like, plasma treatment is currently performed while winding a vinyl roll in a vacuum vessel. In this method, it is necessary to open the vacuum container and replace the roll every time the roll is processed. This is because it is difficult to generate a stable large plasma at atmospheric pressure where a vacuum apparatus is unnecessary. In recent years, as shown in FIG. 8, there is a plasma generator in which planar electrodes A and B are arranged to face each other and a dielectric 160 is arranged on the electrode B side. This plasma generator generates plasma 18 at an interval of several millimeters between the electrode A and the electrode B under atmospheric pressure, and inserts an object 28 into the interval to perform surface treatment. However, since the workpiece 28 is inserted directly into the discharge applied with a high voltage, the stability of the discharge is lowered. In addition, the object to be processed 28 is limited to those having no electrical conductivity and thinner than the electrode interval.
（１）本発明は、プラズマを簡単に被処理物に作用できるプラズマ源を提供することにある。
（２）また、本発明は、被処理物に作用するプラズマのイオンと電子の比率を制御可能なプラズマ源を提供することにある。
（３）また、本発明は、真空容器を使用しないプラズマ源を提供することにある。
（４）また、本発明は、被処理物の材質に係わらずプラズマ処理ができる処理装置と処理方法を提供することにある。
（５）また、本発明は、被処理物の形状もしくは大きさに係わらずプラズマ処理ができる処理装置と処理方法を提供することにある。
（６）また、本発明は、イオン若しくは電子を被処理物に向けて加速又は減速可能な処理装置と処理方法を提供することにある。
(1) An object of the present invention is to provide a plasma source capable of easily operating plasma on a workpiece.
(2) Moreover, this invention is providing the plasma source which can control the ratio of the ion of the plasma which acts on a to-be-processed object, and an electron.
(3) Moreover, this invention is providing the plasma source which does not use a vacuum vessel.
(4) Moreover, this invention is providing the processing apparatus and processing method which can perform plasma processing irrespective of the material of a to-be-processed object.
(5) Moreover, this invention is providing the processing apparatus and the processing method which can perform plasma processing irrespective of the shape or size of a to-be-processed object.
(6) Moreover, this invention is providing the processing apparatus and processing method which can accelerate or decelerate ion or an electron toward a to-be-processed object.
（１）本発明は、面状もしくは線状のプラズマを発生するプラズマ発生装置と、プラズマを移動するプラズマ移動装置と、を備えている、プラズマ源にある。
（２）また、本発明は、面状もしくは線状のプラズマを発生するプラズマ発生装置と、プラズマを移動するプラズマ移動装置と、プラズマの移動先に被処理物を配置する被処理物保持部と、を備えている、処理装置にある。
（３）また、本発明は、面状もしくは線状のプラズマを発生し、プラズマを移動し、被処理物の表面をプラズマで処理する、被処理物の処理方法にある。
(1) The present invention resides in a plasma source including a plasma generator that generates planar or linear plasma and a plasma transfer device that moves the plasma.
(2) Further, the present invention provides a plasma generator that generates planar or linear plasma, a plasma transfer device that moves the plasma, and a workpiece holder that places the workpiece on the plasma destination. In the processing apparatus.
(3) Moreover, this invention exists in the processing method of a to-be-processed object which generate | occur | produces planar or linear plasma, moves a plasma, and processes the surface of a to-be-processed object with plasma.
（プラズマ源）
プラズマ源は、面状もしくは線状のプラズマを発生し、プラズマを所定の方向に移動するものである。図１は、プラズマ発生装置１２とプラズマ移動装置２０を備えているプラズマ源１０の例を示している。プラズマ源１０は、ビニール面の印刷処理、半導体ウェハの表面処理など、種々な被処理物２８の表面を処理する処理装置に使用することができる。もしくは、プラズマ源１０は、被処理物２８の表面に物質を堆積する処理装置に使用することもできる。
(Plasma source)
The plasma source generates planar or linear plasma and moves the plasma in a predetermined direction. FIG. 1 shows an example of a plasma source 10 including a plasma generator 12 and a plasma moving device 20. The plasma source 10 can be used in a processing apparatus that processes the surface of various objects 28 such as a vinyl surface printing process and a semiconductor wafer surface process. Alternatively, the plasma source 10 can be used in a processing apparatus that deposits a substance on the surface of the workpiece 28.
（プラズマ発生装置）
プラズマ発生装置１２は、プラズマ１８、例えば大気中、即ち大気圧プラズマを発生するものである。プラズマ発生装置１２で発生するプラズマ１８は、平面又は湾曲した面を有する形状、又は、線状となっている。湾曲した面は、例えば、球面でも円筒面でも、又はこれらの面の一部でもよい。プラズマ発生装置１２は、大面積な大気圧プラズマ１８を形成できることが好ましい。
(Plasma generator)
The plasma generator 12 generates plasma 18, for example, atmospheric air, that is, atmospheric pressure plasma. The plasma 18 generated in the plasma generator 12 has a shape having a flat surface or a curved surface, or a linear shape. The curved surface may be, for example, a spherical surface, a cylindrical surface, or a part of these surfaces. The plasma generator 12 is preferably capable of forming a large-area atmospheric pressure plasma 18.
プラズマ発生装置１２は、例えば、格子状の電極１４、１６で構成することができる。プラズマ発生装置１２は、例えば、棒状もしくは板状の電極１４、１６を平行に配列して格子を形成して作成することができる。この格子は、縦又は横の一方で構成される。隣接する電極の一方を電極Ａ１４とし、他方を電極Ｂ１６とする。プラズマ発生装置１２は、電極Ａと電極Ｂ間に接続される電源１２０を備えている。電源１２０は、電極Ａと電極Ｂ間に電圧を印加して、電極Ａと電極Ｂの間にパルス放電または高周波放電または交流放電または直流放電を発生し、プラズマ１８を発生する。安定な放電を生成するため、もしくは電極の材質をプラズマ中に混入させないためには、電極Ａと電極Ｂの少なくとも一方の電極の周囲に誘電体の膜を形成するとよい。プラズマ発生装置１２は、直線状の電極Ａと電極Ｂを使用し、平面上に配置しても、又は、円筒面に配置しても良い。又は、プラズマ発生装置１２は、曲線状の電極Ａと電極Ｂを使用し、円筒面に配置しても、又は、球面に配置しても良い。又は、プラズマ発生装置１２は、棒状の電極を縦と横の両方に平行に配列してなる格子を形成してもよい。この格子は、縦方向の電極と横方向の電極が所定の角度で交差することになる。プラズマ発生装置１２は、電極１４、１６の格子の配置状態に応じた形状のプラズマを発生することができる。特に、電極を格子状に配置すると大面積のプラズマを生成することが可能となる。又は、線状のプラズマを発生する場合、電極Ａと電極Ｂの組を棒状に配置してもよい。なお、本発明では、プラズマ１８は、大部分が電離している状態でも、或いは、大部分が中性粒子で、一部が電離している状態でも、或いは、殆ど活性原子になった状態をも含む。なお、プラズマの発生は、プラズマを燃焼、高周波、レーザーなどで形成することもできる。また、プラズマの発生は、低気圧、大気圧、高気圧などで行うことができる。ただ、大気圧は、圧力の調整が必要ない点で有用である。 The plasma generator 12 can be constituted by, for example, grid-like electrodes 14 and 16. The plasma generator 12 can be formed, for example, by forming a lattice by arranging rod-like or plate-like electrodes 14 and 16 in parallel. This lattice is configured either vertically or horizontally. One of the adjacent electrodes is an electrode A14, and the other is an electrode B16. The plasma generator 12 includes a power source 120 connected between the electrode A and the electrode B. The power source 120 applies a voltage between the electrode A and the electrode B, generates a pulse discharge, a high frequency discharge, an AC discharge, or a DC discharge between the electrode A and the electrode B, and generates the plasma 18. In order to generate a stable discharge or prevent the electrode material from being mixed into the plasma, a dielectric film may be formed around at least one of the electrodes A and B. The plasma generator 12 uses linear electrodes A and B and may be arranged on a plane or arranged on a cylindrical surface. Alternatively, the plasma generator 12 may use a curved electrode A and an electrode B, and may be arranged on a cylindrical surface or a spherical surface. Alternatively, the plasma generator 12 may form a lattice in which rod-shaped electrodes are arranged in parallel both vertically and horizontally. In this lattice, the vertical electrodes and the horizontal electrodes intersect at a predetermined angle. The plasma generator 12 can generate plasma having a shape corresponding to the arrangement state of the grids of the electrodes 14 and 16. In particular, when the electrodes are arranged in a grid pattern, a large area of plasma can be generated. Or when generating linear plasma, you may arrange | position the group of the electrode A and the electrode B in rod shape. In the present invention, the plasma 18 is mostly ionized, or mostly neutral particles, partially ionized, or almost active atoms. Including. Note that the plasma can be generated by burning, high frequency, laser, or the like. Plasma can be generated at low pressure, atmospheric pressure, high pressure, or the like. However, atmospheric pressure is useful in that it does not require pressure adjustment.
（プラズマの作成例）
図２は、格子状の電極Ａと電極Ｂ間に電圧を印加したときの大気圧プラズマ１８を示す写真である。プラズマ発生装置１２は、約１００ｃｍ２程度の平面に棒状の電極Ａと電極Ｂを平行に配置し、格子を形成している。全ての電極には誘電体膜が被覆されている。プラズマ発生装置１２は、電極Ａと電極Ｂ間に約１０ｋＷの電力を供給し、高電圧パルスを付与している。プラズマ発生装置１２は、電極Ａと電極Ｂ間の空間にプラズマ１８を生じている。このプラズマ１８は、バリア放電の一種である。
(Plasma creation example)
FIG. 2 is a photograph showing atmospheric pressure plasma 18 when a voltage is applied between grid-like electrode A and electrode B. FIG. In the plasma generator 12, rod-like electrodes A and B are arranged in parallel on a plane of about 100 cm 2 to form a lattice. All electrodes are covered with a dielectric film. The plasma generator 12 supplies about 10 kW of power between the electrode A and the electrode B and applies a high voltage pulse. The plasma generator 12 generates plasma 18 in the space between the electrode A and the electrode B. This plasma 18 is a kind of barrier discharge.
（プラズマ移動装置）
プラズマ移動装置２０は、プラズマ発生装置１２で形成されたプラズマ１８を移動する装置である。プラズマ移動装置２０は、プラズマ１８を被処理物２８の方に移動して、被処理物２８をプラズマ処理することができる。プラズマ１８の移動手段は、種々の方法があり、例えば、プラズマガスなどのガスをプラズマ１８に吹き付けて、プラズマ１８をガス流によって下流側に流すガス供給装置２２がある。ガス供給装置２２は、ガスの流量や流速を変化させてプラズマ１８の移動速度や移動量の変化することができる。ガス供給装置２２は、ガス流を均一にするガス拡散器２２０を備えるとよい。ガス拡散器２２０は、ガス供給装置２２と別体でも、又は一体に形成しても良い。ガス拡散器２２０は、ガス供給装置２２の前面のガス排出口側に配置するとよい。ガス拡散器２２０は、例えば、スポンジ状もしくは軽石状など、ガスが通過する際、ガスの流速が均一になるものが良い。プラズマ移動装置２０は、プラズマガスを吹き付ける場合、プラズマ供給装置とすると良い。その場合、プラズマ供給装置は、プラズマガスの供給とプラズマ１８の移動とを同時に行うことができ、特に、プラズマ１８の移動速度や移動量を制御することができる。プラズマ１８の移動速度や移動量の変化は、プラズマガスの流量を変化させることにより行うことができる。
(Plasma transfer device)
The plasma moving device 20 is a device that moves the plasma 18 formed by the plasma generating device 12. The plasma moving device 20 can move the plasma 18 toward the workpiece 28 and plasma-treat the workpiece 28. There are various methods for moving the plasma 18. For example, there is a gas supply device 22 that blows a gas such as a plasma gas to the plasma 18 and flows the plasma 18 downstream by a gas flow. The gas supply device 22 can change the moving speed and moving amount of the plasma 18 by changing the gas flow rate and flow velocity. The gas supply device 22 may include a gas diffuser 220 that makes the gas flow uniform. The gas diffuser 220 may be formed separately from or integrally with the gas supply device 22. The gas diffuser 220 may be disposed on the gas outlet side on the front surface of the gas supply device 22. The gas diffuser 220 preferably has a uniform gas flow rate when the gas passes, such as a sponge or pumice. The plasma transfer device 20 is preferably a plasma supply device when plasma gas is sprayed. In that case, the plasma supply device can supply the plasma gas and move the plasma 18 at the same time, and in particular, can control the moving speed and moving amount of the plasma 18. The moving speed and moving amount of the plasma 18 can be changed by changing the flow rate of the plasma gas.
また、プラズマの移動装置２０は、プラズマ１８の移動経路に電界を付与する電界発生装置２４を使用することができる。電界発生装置２４は、例えば、被処理物２８の前面に配置された電界発生電極２４０と、電極１４、１６との間に電界を発生する電圧を印加する。電界発生電極２４０は、プラズマ１８の移動を妨げずに、電界を発生できるものが良く、例えば格子状、メッシュ状等の電極を利用できる。また、電圧を付与できる金属製の開口部でもよい。格子状、メッシュ状等の電極を複数枚２４０、２４０配置すると、場所ごとに異なった電界の制御が可能となる。このように、電界発生装置２４により、プラズマ生成時に発生する電界を外部に漏洩させない。電界発生装置２４は、プラズマ１８の移動経路に電界を発生できればよいので、保持部２６とガス供給装置２２に複数の電極を配置して、それらの間に電圧を印加してもよい。 Further, the plasma moving device 20 can use an electric field generating device 24 that applies an electric field to the moving path of the plasma 18. The electric field generator 24 applies, for example, a voltage for generating an electric field between the electric field generating electrode 240 disposed on the front surface of the workpiece 28 and the electrodes 14 and 16. The electric field generating electrode 240 is preferably one that can generate an electric field without hindering the movement of the plasma 18. For example, an electrode having a lattice shape or a mesh shape can be used. Moreover, the opening part made from a metal which can provide a voltage may be sufficient. When a plurality of electrodes 240, 240, such as a grid or mesh, are arranged, it is possible to control electric fields that differ from place to place. Thus, the electric field generator 24 does not leak the electric field generated during plasma generation to the outside. Since the electric field generator 24 is only required to generate an electric field in the movement path of the plasma 18, a plurality of electrodes may be arranged in the holding unit 26 and the gas supply device 22 and a voltage may be applied between them.
プラズマ移動装置２０は、電界発生装置２４を使用すると、被処理物２８に作用するプラズマ１８のイオンと電子の比率を制御することができる。又は、プラズマ移動装置２０は、イオン若しくは電子を被処理物２８に向けて加速又は減速することができる。例えば、被処理物２８もしくはその下流側を正にし、プラズマ発生装置１２側を負にすると、負の電子やイオンが被処理物２８側に引き寄せられ、濃度が高くなり、加速され、逆に、正のイオンは、濃度が低くなり、減速される。それに対して、被処理物２８側を負にし、プラズマ発生装置１２側を正にすると、正のイオンが被処理物２８側に引き付けられ、濃度が高くなり、加速され、逆に、負の電子やイオンは、濃度が低くなり、減速される。このように、電界発生装置２４が印加する電圧の極性を変化させることにより、プラズマ１８が被処理物２８に作用する効果を変えることができる。特に、電界発生電極２４０を複数枚、対向して配置する、即ち多段にし、対向する電界発生電極２４０、２４０間に電圧を印加することにより、電子とイオンの加速や減速をより精密に制御することができる。電界発生装置２４とガス供給装置２２とを協働して使用すると、プラズマ１８の移動速度や移動量の制御、プラズマ１８のイオンと電子の比率、イオン若しくは電子の加速又は減速などの制御を複合的に行うことができる。このように、電子とイオンを加速又は減速する場合、低気圧又は高気圧にして気圧制御をするとよい。 When the electric field generator 24 is used, the plasma moving device 20 can control the ratio of ions and electrons of the plasma 18 acting on the workpiece 28. Alternatively, the plasma transfer device 20 can accelerate or decelerate ions or electrons toward the workpiece 28. For example, if the object to be processed 28 or its downstream side is made positive and the plasma generator 12 side is made negative, negative electrons and ions are attracted to the object to be processed 28 side, and the concentration becomes higher and accelerated. Positive ions are reduced in concentration and slowed down. On the other hand, when the object 28 side is made negative and the plasma generator 12 side is made positive, positive ions are attracted to the object 28 side, the concentration is increased, and the negative electrons are accelerated. And ions are reduced in concentration and slowed down. Thus, the effect of the plasma 18 acting on the workpiece 28 can be changed by changing the polarity of the voltage applied by the electric field generator 24. In particular, the acceleration and deceleration of electrons and ions can be controlled more precisely by arranging a plurality of electric field generating electrodes 240 facing each other, that is, by providing a multistage structure and applying a voltage between the opposing electric field generating electrodes 240 and 240. be able to. When the electric field generator 24 and the gas supply device 22 are used in cooperation, the control of the moving speed and moving amount of the plasma 18, the ratio of ions and electrons of the plasma 18, acceleration or deceleration of ions or electrons, etc. are combined. Can be done automatically. Thus, when accelerating or decelerating electrons and ions, it is preferable to control the atmospheric pressure at a low pressure or a high pressure.
（処理装置）
図３は、プラズマ源１０を用いた処理装置３０を示している。処理装置３０は、シリコンウェハなどの被処理物２８を処理するものであり、チャンバ３４と、チャンバ３４内にプラズマ源１０と、被処理物２８を保持する保持部３２とを備えている。プラズマ源１０は、プラズマ１８を発生し、プラズマ１８を被処理物２８の方向に移動し、被対象物２８の表面を処理する。保持部３２は、被処理物２８を保持し、必要に応じて被処理物２８を回転軸の周りで回転する。プラズマ源１０は、被処理物２８と対向して配置され、被処理物２８対して相対的に離間運動と接近運動を行うことができる。また、プラズマ源１０は、被処理物２８に対して一定間隔を保ち、相対的に平行運動を行うことができる。この運動により、大きな被処理物２８に対してもプラズマ処理が可能となる。
(Processing equipment)
FIG. 3 shows a processing apparatus 30 using the plasma source 10. The processing apparatus 30 processes a workpiece 28 such as a silicon wafer, and includes a chamber 34, a plasma source 10 in the chamber 34, and a holding unit 32 that holds the workpiece 28. The plasma source 10 generates plasma 18, moves the plasma 18 in the direction of the object 28, and processes the surface of the object 28. The holding unit 32 holds the workpiece 28 and rotates the workpiece 28 around the rotation axis as necessary. The plasma source 10 is disposed so as to face the object to be processed 28, and can perform a separation motion and an approaching motion relative to the object to be processed 28. Further, the plasma source 10 can perform a relatively parallel movement while maintaining a constant interval with respect to the workpiece 28. By this movement, it is possible to perform plasma processing even on a large workpiece 28.
図４は、バッチ方式で同時に複数枚の被処理物２８を処理することができる処理装置３０である。処理装置３０は、ウェハなどの被処理物２８を乾燥できる乾燥装置にもなり得る。処理装置３０は、処理槽３６を備えている。処理槽３６は、図示しない薬液供給手段から供給される薬液（純水を含む）４０を溜め、薬液４０に被処理物２８を浸漬させることで、ウェット処理を行うことができる。ウェット処理後、薬液４０は、ポンプなどの排液装置４４により排液管４２から排出することができる。保持部２６は、複数のウェハなどの被処理物２８を直立させて保持しており、処理槽３６の薬液４０に複数の被処理物２８を浸漬可能に設けられている。薬液４０を排液管４２から排出しつつ、又は排出した後に、チャンバ３４の内部を減圧、あるいは加圧し、被処理物２８を回転するなどして被処理物２８を乾燥することができる。プラズマ源１０は、チャンバ３４の上蓋に相当する個所に配置され、チャンバ３４内にプラズマ又は活性原子を供給する。処理装置３０は、ウェット処理された被処理物２６の清浄な表面に対し、水素原子等のプラズマ又は活性原子による処理を行うことができる。 FIG. 4 shows a processing apparatus 30 that can process a plurality of workpieces 28 simultaneously in a batch system. The processing apparatus 30 can also be a drying apparatus that can dry the workpiece 28 such as a wafer. The processing apparatus 30 includes a processing tank 36. The treatment tank 36 can perform a wet treatment by storing a chemical solution (including pure water) 40 supplied from a chemical solution supply unit (not shown) and immersing the workpiece 28 in the chemical solution 40. After the wet treatment, the chemical liquid 40 can be discharged from the drain pipe 42 by a drain device 44 such as a pump. The holding unit 26 holds the workpieces 28 such as a plurality of wafers upright, and is provided so that the plurality of workpieces 28 can be immersed in the chemical solution 40 of the processing tank 36. After discharging the chemical liquid 40 from the drain pipe 42 or after discharging, the object to be processed 28 can be dried by depressurizing or pressurizing the inside of the chamber 34 and rotating the object to be processed 28. The plasma source 10 is disposed at a position corresponding to the upper lid of the chamber 34 and supplies plasma or active atoms into the chamber 34. The treatment apparatus 30 can perform treatment with plasma such as hydrogen atoms or active atoms on the clean surface of the workpiece 26 that has been wet-treated.
プラズマ源１０の移動装置は、プラズマ又は活性原子を上方から供給し、下方に向かって移動し、処理槽３６内部にプラズマ又は活性原子のみの気流及び雰囲気を作る。プラズマ又は活性原子は、移動の過程で被処理物２８の表面に対して反応し、被処理物２８の全体にドライ処理を均一に行うことができる。 The moving device of the plasma source 10 supplies plasma or active atoms from above, moves downward, and creates an air current and atmosphere of only plasma or active atoms in the processing tank 36. The plasma or active atoms react with the surface of the object to be processed 28 in the process of movement, and the entire object to be processed 28 can be uniformly subjected to the dry treatment.
図４の処理装置３０は、排液管４２に接続された排気管４６を備え、ポンプなどによる排気装置４８で排気することができる。この処理装置３０は、ウェット処理後、薬液４０を排出させると共に、減圧下において処理槽３６内を乾燥させることができる。この場合、処理装置３０は、真空排気をおこなっている最中、または真空排気をおこなった後、真空排気をいったん停止し、水素原子等のプラズマ又は活性原子を上方から供給してもよい。なお、プラズマ源１０は、大気圧下でプラズマを形成できるので、減圧下においてプラズマを発生させることも可能である。 The processing apparatus 30 in FIG. 4 includes an exhaust pipe 46 connected to a drainage pipe 42 and can be exhausted by an exhaust apparatus 48 such as a pump. After the wet treatment, the treatment apparatus 30 can discharge the chemical solution 40 and dry the inside of the treatment tank 36 under reduced pressure. In this case, the processing apparatus 30 may stop the evacuation during the evacuation or after the evacuation, and supply plasma or active atoms such as hydrogen atoms from above. Since the plasma source 10 can form plasma under atmospheric pressure, it is also possible to generate plasma under reduced pressure.
図４の処理装置３０は、特に、プラズマ又は活性原子として水素を利用することで、被処理物２８の半導体表面を水素原子によって不活性化することができる。この結果、処理装置３０は、被処理物２８上の汚染を低減し、表面を不活性化させることにより半導体装置の信頼性を向上することができる。さらに、処理装置３０は、半導体装置の製造精度を高めることができ、製造歩留りを向上させることができる。 The processing apparatus 30 of FIG. 4 can inactivate the semiconductor surface of the workpiece 28 with hydrogen atoms, particularly by using hydrogen as plasma or active atoms. As a result, the processing apparatus 30 can improve the reliability of the semiconductor device by reducing contamination on the workpiece 28 and inactivating the surface. Furthermore, the processing apparatus 30 can increase the manufacturing accuracy of the semiconductor device and can improve the manufacturing yield.
処理槽３６をマランゴニ洗浄乾燥槽とする場合、洗浄した後、ウェハなどの被処理物２８を引き上げながら、被処理物２８を乾燥することができる。処理装置３０は、引き上げる最中、又は引き上げた直後に、プラズマ又は活性原子を供給することが好ましい。 When the processing tank 36 is a Marangoni cleaning / drying tank, the processed object 28 can be dried while the processed object 28 such as a wafer is pulled up after cleaning. It is preferable that the processing apparatus 30 supplies plasma or active atoms during the pulling or immediately after the pulling.
図５は、複数枚の被処理物２８を保持する複数の保持部２６、２６を有している。この処理装置３０は、バッチ方式で同時に複数の被処理物２８を処理することができる。この処理装置３０は、保持部２６であるウェハの保持冶具を高速に回転することにより、被処理物２８の表面に付着している水分を遠心分離法により除去することができる。同時に、処理装置３０は、大量の被処理物２８を乾燥処理することができるウェハ回転乾燥装置である。 FIG. 5 includes a plurality of holding portions 26 and 26 that hold a plurality of workpieces 28. This processing apparatus 30 can process a plurality of objects to be processed 28 simultaneously in a batch system. The processing apparatus 30 can remove moisture adhering to the surface of the workpiece 28 by a centrifugal separation method by rotating a wafer holding jig as the holding unit 26 at a high speed. At the same time, the processing apparatus 30 is a wafer rotary drying apparatus that can dry a large amount of the processing object 28.
図５の処理装置３０は、ウェハの回転乾燥時に、上蓋に相当する部分から、プラズマ源１０の移動装置２０からプラズマ又は活性原子を供給することにより、被処理物２８の清浄な表面に対し、水素原子等のプラズマ又は活性原子による処理を行うことができる。 The processing apparatus 30 in FIG. 5 supplies plasma or active atoms from the moving device 20 of the plasma source 10 from a portion corresponding to the upper lid during the rotary drying of the wafer, thereby cleaning the clean surface of the workpiece 28. Treatment with plasma such as hydrogen atoms or active atoms can be performed.
図５において、上方から供給されたプラズマ又は活性原子は、下方に向かって進み、保持冶具２６の回転に伴って、回転する。図５の処理装置３０は、洗浄槽内部にプラズマ又は活性原子のみに満たされた気流及び雰囲気を作ることができる。その過程で被処理物２８の表面に対しプラズマ又は活性原子が反応し、ドライ処理を被処理物２８の全体に均一に行うことができる。この結果、ウェハの乾燥時に発生するウォータマークと呼ばれる乾燥不良を低減できる。 In FIG. 5, plasma or active atoms supplied from above travel downward and rotate as the holding jig 26 rotates. The processing apparatus 30 of FIG. 5 can create an air flow and atmosphere filled with only plasma or active atoms in the cleaning tank. In the process, plasma or active atoms react with the surface of the object to be processed 28, and the dry treatment can be uniformly performed on the entire object to be processed 28. As a result, it is possible to reduce a drying defect called a watermark generated when the wafer is dried.
図６の処理装置３０は、例えば幅１ｍにも達する大面積ガラス基板である被処理物２８の表面を処理することができる。この処理装置３０のプラズマ発生装置１０は、例えば、２０００ｃｍ２程度の平面に棒状の電極Ａ１４と電極Ｂ１６を平行に配置して格子を形成する。この処理装置３０は、チャンバ３４と、チャンバ３４の上部の個所に配置されたプラズマ源１０と、被処理物２８を移動・保持する保持部２６とを備えている。この処理装置３０は、全体としては長方形の形状をしている。プラズマ源１０は、プラズマ１８を発生し、プラズマ１８を被処理物２８の方向に向けて移動し、被対象物２８の表面を処理する。保持部２６は、被処理物２８を保持し、矢印の方向（図６の右方向）に一定の速度で被処理物２８を移動させる。プラズマ源１０は、被処理物２８と対向して配置され、被処理物２８対して相対的に離間運動と接近運動を行うことができる。また、プラズマ源１０は、被処理物２８に対して一定間隔を保ち、相対的に平行運動を行うことができる。処理装置３０は、この運動により、大きな被処理物２８に対しても単位面積当たりのプラズマの照射量を増加させることが可能となる。 The processing apparatus 30 in FIG. 6 can process the surface of the object to be processed 28 which is a large area glass substrate having a width of, for example, 1 m. The plasma generator 10 of the processing apparatus 30 forms a lattice by arranging rod-like electrodes A14 and B16 in parallel on a plane of about 2000 cm 2 , for example. The processing apparatus 30 includes a chamber 34, a plasma source 10 disposed at an upper portion of the chamber 34, and a holding unit 26 that moves and holds the workpiece 28. The processing device 30 has a rectangular shape as a whole. The plasma source 10 generates the plasma 18, moves the plasma 18 toward the object 28, and processes the surface of the object 28. The holding unit 26 holds the workpiece 28 and moves the workpiece 28 at a constant speed in the direction of the arrow (the right direction in FIG. 6). The plasma source 10 is disposed so as to face the object to be processed 28, and can perform a separation motion and an approaching motion relative to the object to be processed 28. Further, the plasma source 10 can perform a relatively parallel movement while maintaining a constant interval with respect to the workpiece 28. With this movement, the processing apparatus 30 can increase the amount of plasma irradiation per unit area even for a large workpiece 28.
（処理方法）
図７は、処理装置３０により被処理物２８の処理方法を示している。まず、プラズマ源１０と保持部３２をチャンバ３４内に配置し、被処理物２８を保持部３２に載置する（Ｓ１）。プラズマ源１０を被処理物２８に対向して配置する（Ｓ２）。大面積かつ均一な大気圧プラズマ１８をパルス放電又は高周波放電であらかじめ生成する（Ｓ３）。プラズマ１８をガス流もしくは電界によって移動して被処理物２８に照射し、被処理物２８の表面を処理する（Ｓ４）。被処理物２８を移動して未処理の表面を処理する（Ｓ５）。
(Processing method)
FIG. 7 shows a processing method of the workpiece 28 by the processing device 30. First, the plasma source 10 and the holding unit 32 are arranged in the chamber 34, and the workpiece 28 is placed on the holding unit 32 (S1). The plasma source 10 is disposed to face the workpiece 28 (S2). A large-area and uniform atmospheric pressure plasma 18 is generated in advance by pulse discharge or high-frequency discharge (S3). The plasma 18 is moved by a gas flow or an electric field to irradiate the workpiece 28, and the surface of the workpiece 28 is processed (S4). The to-be-processed object 28 is moved and an unprocessed surface is processed (S5).
以上のように、本発明の実施の形態は、大気圧下での処理が可能であるため、真空容器は必要とせず、被処理物２８の処理効率を飛躍的に向上することができる。そのため、半導体などの大気圧プラズマプロセシングにも応用が可能である。 As described above, according to the embodiment of the present invention, processing under atmospheric pressure is possible, so that a vacuum vessel is not required, and the processing efficiency of the workpiece 28 can be dramatically improved. Therefore, it can be applied to atmospheric pressure plasma processing of semiconductors.
１０・・・プラズマ源
１２・・・プラズマ発生装置
１２０・・電源
１４・・・電極Ａ
１６・・・電極Ｂ
１６０・・誘電体
１８・・・プラズマ
２０・・・プラズマ移動装置
２２・・・ガス供給装置
２２０・・ガス拡散器
２４・・・電界発生装置
２４０・・電界発生電極
２６・・・保持部
２８・・・被処理物
３０・・・処理装置
３２・・・支持部
３４・・・チャンバ
３６・・・処理槽
４０・・・薬液
４２・・・排液管
４４・・・排液装置
４６・・・排気管
４８・・・排気装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Plasma source 12 ... Plasma generator 120 ... Power supply 14 ... Electrode A
16 ... Electrode B
160 ··· Dielectric 18 ··· Plasma 20 ··· Plasma moving device 22 ··· Gas supply device 220 ··· Gas diffuser 24 ··· Electric field generating device 240 ··· Electric field generating electrode 26 ··· Holding unit 28 ... Process 30 ... Processing device 32 ... Support part 34 ... Chamber 36 ... Processing tank 40 ... Chemical solution 42 ... Drainage pipe 44 ... Drainage device 46 ..Exhaust pipe 48 ... Exhaust device
Claims (7)
プラズマを移動するプラズマ移動装置と、を備えている、プラズマ源。 A plasma generator for generating planar or linear plasma;
A plasma source comprising: a plasma moving device for moving plasma.
プラズマ発生装置は、格子状に配列した電極と、電極間にプラズマ発生用の電圧を印加する電源とを有する、プラズマ源。 The plasma source according to claim 1, wherein
The plasma generation device is a plasma source having electrodes arranged in a grid pattern and a power source for applying a voltage for generating plasma between the electrodes.
プラズマ移動装置は、プラズマを少なくともガス流又は電界でもって移動する、プラズマ源。 The plasma source according to claim 1, wherein
The plasma moving device is a plasma source that moves plasma with at least a gas flow or an electric field.
プラズマ発生装置は、プラズマを大気圧中で発生する、プラズマ源。 The plasma source according to claim 1, wherein
The plasma generator is a plasma source that generates plasma at atmospheric pressure.
プラズマを移動するプラズマ移動装置と、
プラズマの移動先に被処理物を配置する保持部と、を備えている、処理装置。 A plasma generator for generating planar or linear plasma;
A plasma transfer device for moving plasma;
And a holding unit that arranges an object to be processed at a plasma transfer destination.
保持部を内部に有するチャンバを備え、
保持部に配置された被処理物を処理する、処理装置。 The processing apparatus according to claim 5, wherein
A chamber having a holding portion therein;
A processing apparatus for processing an object to be processed arranged in a holding unit.
A processing method of an object to be processed, wherein planar or linear plasma is generated, the plasma is moved, and the surface of the object to be processed is processed with plasma.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006214332A JP2008041429A (en) | 2006-08-07 | 2006-08-07 | Plasma source, processing apparatus and processing method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011146251A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | Plasma gas generating device |
| WO2021095802A1 (en) | 2019-11-14 | 2021-05-20 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 | Method for introducing genome editing enzyme into plant cell using plasma |
-
2006
- 2006-08-07 JP JP2006214332A patent/JP2008041429A/en active Pending
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