KR20060027357A - 플라즈마 처리 등의 표면 처리 장치 및 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 등의 표면 처리 장치 및 방법 Download PDF

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쥰이찌로오 안자이
요시노리 나까노
신이찌 가와사끼
스미오 나까따께
사또시 마유미
에이지 미야모또
도시마사 다께우찌
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

처리 가스를 슬릿 등의 구멍열로부터 피처리물의 표면에 뿜어내는 표면 처리 장치에 있어서, 구멍열이 짧아도 대면적의 피처리물을 효율적으로 표면 처리한다.
플라즈마 표면 처리 장치(M)의 처리부(1)에는 복수의 전극판(11, 12)이 병설되어 있다. 인접하는 전극끼리의 사이에 슬릿 형상의 구멍열(10a)이 형성되고, 병성된 복수의 구멍열(10a)로 구멍열군(100)이 형성되어 있다. 이동 기구(4)에 의해 피처리물(W)을 각 슬릿(10a)의 연장 방향을 따라서 이동시킨다.
표면 처리 장치, 슬릿, 전극판, 이동 기구, 요동 기구

Description

플라즈마 처리 등의 표면 처리 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR SURFACE TREATMENT SUCH AS PLASMA TREATMENT}
본 발명은 플라즈마 CVD를 비롯한 플라즈마 처리나 열CVD 등의 처리 가스를 피처리물에 불어내어 성막이나 에칭 등의 표면 처리를 행하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 플라즈마 처리에 있어서는 피처리물을 전극 사이 공간의 외부에 배치하고 이것을 향해 전극 사이에서 형성한 플라즈마를 불어내는 소위 리모트식 플라즈마 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 표면 처리 장치로서 리모트식 플라즈마 처리 장치가 기재되어 있다. 장치는 수직을 이루는 전극판을 가로로 복수 병설하여 이루어지는 플라즈마 처리부를 갖고 있다. 이들 전극판 중 하나 걸러서 전극판이 고주파 전원에 접속되고, 다른 하나 걸러서 전극판이 접지되어 있다. 이웃하는 전극판 사이에 슬릿이 형성되어 있다. 이 슬릿에는 상방으로부터 처리 가스가 도입된다. 병행하여 전원으로부터 상기 하나 간격으로 전극판으로의 고주파 전력 공급에 의해 이웃하는 전극판 사이의 슬릿 내에 고주파 전계가 인가된다. 이에 의서, 처리 가스가 플라즈마화되어 전극판 사이의 슬릿이 플라즈마화 공간이 된다. 이 플라즈마화된 가스가 상기 슬릿의 하단부로부터 불어 내어져 하방에 배치된 피처리물에 닿 게 된다. 이에 의해, 피처리물의 플라즈마 표면 처리가 이루어지도록 되어 있다.
특허문헌 2에는 전극판의 연장 방향, 나아가서는 이웃하는 전극판 사이의 슬릿의 연장 방향과 직교하는 방향으로 피처리물을 이동시키면서 플라즈마를 불어내는 것이 기재되어 있다. 전극판, 나아가서는 슬릿을 피처리물의 전폭에 걸치는 길이로 함으로써 피처리물의 전체를 한번에 처리할 수 있다.
특허문헌 3에 기재된 장치에서는 전극판의 쌍을 포함하는 가스 분출 수단이 좌우에 복수 병설되어 있다. 그리고, 피처리물을 전극판 사이의 슬릿의 연장 방향을 따라서 상대 이동시키도록 되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평5-226258호 공보(제1 페이지)
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 2002-143795호 공보(제1 페이지)
[특허문헌 3] 일본 특허 공개 2003-249492호 공보(제1 페이지)
상기 특허문헌 1에 기재된 장치에서는, 대면적의 피처리물에 대해서는 전극판의 수가 부족해 대응할 수 없다. 반대로, 소면적의 피처리물에서는 전극판의 수가 남아 전력이나 처리 가스를 낭비하게 된다.
또한, 상기한 특허문헌 1, 2의 장치에서는 피처리물이 대면적이 될수록 슬릿, 나아가서는 전극판을 길게 해야만 한다. 그러면, 전극판이 자중, 쿨롱력, 열응력 등에 의해 만곡되기 쉬워진다. 슬릿이나 전극판의 치수 정밀도의 확보도 용이하지 않다. 또한, 처리부 전체의 중량이 전극판의 매수에 따라서 지수적으로 증대된다.
특허문헌 3의 장치에서는, 전극판의 쌍, 나아가서는 그것들 사이의 슬릿을 등피치로 배치하는 구성으로 되어 있지 않고, 처리 간격이 일정하게 되지 않는다. 또한, 각 가스 분출 수단 내의 전극판 피치와, 인접하는 가스 분출 수단끼리 사이의 전극판 피치의 관계에 관해서는 명기가 없다.
그래서, 본 발명은 플라즈마 표면 처리를 비롯하여 열CVD 등도 포함하는 성막이나 에칭 등의 표면 처리에 있어서, 처리 가스를 불어내는 각 슬릿(구멍열)을 짧게 해도 대면적의 피처리물을 효율적으로 표면 처리할 수 있고, 또한 처리 간격을 일정하게 할 수 있도록 하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명에 관한 표면 처리 장치는 처리 가스를 피처리물(워크)의 표면에 불어내어 상기 표면을 처리하는 장치에 있어서, 일방향으로 연장하는 구멍열을 그 연장 방향과 교차하는 방향에 등피치로 복수 병설하여 이루어지는 구멍열군을 갖고, 각 구멍열로부터 처리 가스를 불어내는 처리부와, 상기 처리부를 피처리물에 대해 상기 병설 방향과 교차하는 방향으로 상대 이동시키는 이동 기구를 구비한 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 각 구멍열을 짧게 할 수 있고, 그 한편, 피처리물이 대면적이라도 효율적으로 표면 처리할 수 있고, 처리 간격을 일정하게 할 수도 있다.
여기서, 구멍열은 하나의 슬릿(가늘고 긴 간극)으로 구성되어 있어도 좋고, 복수의 소구멍이나 짧은 슬릿을 일렬로 늘어 세움으로써 구성되어 있어도 좋다.
상기 상대 이동 방향이 각 구멍열의 연장 방향을 따라서 있어도 좋다. 이 경우, 상기 구멍열의 각각의 연장 방향(즉 상기 상대 이동 방향)과 서로의 병설 방향은 직교하고 있는 것이 바람직하지만, 비스듬히 교차하고 있어도 좋다. 또한, 상기 피치가 상기 구멍열과 피처리물 사이의 거리, 즉 워킹 디스턴스를 유효 범위(허용 범위)의 상한 근방으로 하였을 때의 유효 처리폭과 대략 동등해지도록 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 각 구멍열로부터의 플라즈마에 의해 처리되는 영역을 상기 병설 방향에 연속시킬 수 있다. 여기서, 상기 구멍열과 피처리물 사이의 거리의 유효 범위는 피처리물 상의 어떤 점에 있어서의 처리율을 유효한 일정치 이상으로 유지할 수 있는 범위를 말한다(도4 참조). 또한, 유효 처리폭이라 함은, 하나의 구멍열로부터 불어 내어진 플라즈마에 의해 표면 처리가 이루어지는 범위 중, 그 처리가 유효한 범위의 폭 치수를 말하고, 처리가 유효한 범위라 함은, 상기 하나의 구멍열에 대응하는 처리율이 최대치의 소정 비율(예를 들어, 15 ％ 내지 25 ％) 이상이 되는 범위를 말한다.
상기 구멍열이 상기 상대 이동 방향에 대해 비스듬히 각각 연장되어 있어도 좋다. 이에 의해, 표면 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
이 경사 설치 구조에 있어서, 상기 구멍열이 상기 상대 이동 방향에 대해 비스듬히 각각 연장되는 동시에, 상기 상대 이동 방향과 직교하는 방향에 서로 병설되어 있어도 좋고, 혹은 상기 구멍열이 상기 상대 이동 방향에 대해 비스듬히 각각 연장되는 동시에, 이 연장 방향과 직교하는 방향에 서로 병설되어 있어도 좋다. 이 경사 설치 구조에 있어서도, 상기 피치가 상기 구멍열과 피처리물 사이의 거리를 유효 범위의 상한 근방으로 하였을 때의 유효 처리폭과 대략 동등해지도록 설정되어 있어도 좋다.
상기 경사 설치 구조에 있어서, 상기 구멍열 중 하나의 구멍열의 연장 방향의 일단부와, 소정의 정수개 이웃의 구멍열의 연장 방향의 타단부가 상기 상대 이동 방향을 따르는 동일 직선 상에 위치하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 표면 처리의 균일성을 한층 향상시킬 수 있다.
상기 처리부를 피처리물에 대해 상기 상대 이동 방향과 교차하는 방향으로 상대 요동시키는 요동 기구를 더 구비해도 좋다. 이에 의해, 표면 처리의 한층 균일화를 도모할 수 있다. 상기 요동 방향은 상기 배열 방향을 따르고 있거나, 상기 연장 방향과 직교하는 방향을 따르고 있는 것이 바람직하다.
상기 처리부가 상기 구멍열군을 전기 연장 방향에 복수단 갖고 있어도 좋다. 이에 의해, 표면 처리를 충분히 행할 수 있다.
이웃하는 단의 구멍열군의 구멍열끼리는 상기 병설 방향에 어긋나 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 표면 처리의 균일화를 도모할 수 있다. 특히, 상기 구멍열의 연장 방향과 상기 상대 이동 방향이 평행인 경우에, 줄무늬 형상의 불균일이 생기는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
상기 어긋남의 크기는 상기 피치의 n분의 1(n은 상기 구멍열군의 단수)인 것이 바람직하다. 이에 의해, 표면 처리의 균일성을 한층 향상시킬 수 있다.
상기 복수단 구성에 있어서, 이웃하는 구멍열군의 한쪽에 대응하는 제1 요동 기구와, 다른 쪽에 대응하는 제2 요동 기구를 더 구비하고, 이들 제1, 제2 요동 기구가 각각 대응 구멍열군을 서로 동일 방향, 또한 피처리물에 대해 상기 상대 이동 방향과 교차하는 방향으로 상대 요동시키고, 게다가 제1 요동 기구의 요동 위상과 제2 요동 기구의 요동 위상이 서로 어긋나 있어도 좋다. 이에 의해, 표면 처리의 균일성을 한층 향상시킬 수 있다.
상기 표면 처리 장치는 처리 가스를 구멍열군으로부터 불어내어 피처리물에 닿게 하는 것이고, 플라즈마 처리 장치 외에, 열CVD 장치도 포함한다.
플라즈마 처리 장치의 경우에는 상기 처리부가 등피치로 병설된 복수의 전극 부재를 갖고, 인접하는 전극 부재끼리 사이에 상기 구멍열로서 슬릿 형상의 간극이 형성되고, 상기 복수의 전극 부재에 의한 간극에 의해 상기 구멍열군(슬릿 형상의 구멍열의 군, 즉 슬릿군)이 구성되어 있고, 각 간극에 피처리물을 플라즈마 처리하기 위한 처리 가스가 통과되도록 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 발명을 플라즈마 처리 장치에 적용한 경우에는 전극 부재의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있고, 기계적 강도를 높여 만곡되지 않도록 할 수 있다. 또한, 치수 정밀도의 확보도 용이해진다. 또한, 대면적의 피처리물에 대해서는 전극 부재의 병설수를 증가시킴으로써 대응할 수 있어, 개개의 전극 부재를 대형화할 필요가 없다. 상기 전극 부재는, 예를 들어 판 형상을 이루고 있다.
인접하는 전극 부재끼리는, 예를 들어 서로 반대의 극성이 부여되어 있고, 각 간극이 플라즈마화 공간이 되고, 이것에 통과된 처리 가스가 플라즈마화되어 불어 내어지도록 되어 있다. 플라즈마 CVD 등에 있어서는 하나의 전극 부재에 대해, 한쪽에 인접하는 전극 부재와는 서로 반대의 극성이 되는 한편, 반대측에 인접하는 전극 부재와는 서로 동극이 되도록 하고, 반대 극성의 전극 부재끼리 사이에는 상기 처리 가스로서 플라즈마로 여기되는 반응성 가스를 통과시키고, 동극성의 전극 부재끼리 사이에는 상기 처리 가스로서 막의 원료 가스를 통과시키는 등 해도 좋다.
상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 처리부가 상기 병설 방향에 분리 가능하게 연결된 복수의 전극 모듈을 갖고, 각 전극 모듈이 등피치로 병설된 복수의 전극 부재를 포함하여 상기 구멍열군(슬릿군)의 일부를 구성하고 있어도 좋다. 이에 의해, 전극 모듈의 연결수를 조절함으로써 구멍열군 전체의 크기를 피처리물의 크기로 유연하게 대응할 수 있다.
이웃하는 2개의 전극 모듈에 있어서, 서로의 대향단부에 배치된 전극 부재끼리가 포개어져 하나의 합체 전극 부재를 구성하고, 이 합체 전극 부재가 상기 이웃하는 2개의 전극 모듈의 다른 각 전극 부재와 동일 두께인 것이 바람직하다. 이에 의해, 2개의 전극 모듈의 연결 부분에 있어서도 슬릿 형상 구멍열의 피치를 다른 부분과 동등하게 할 수 있다.
상기 처리부가 처리 가스를 균일화하는 정류로를 갖고, 이 정류로에 복수의 구멍열이 분기하도록 하여 나란히 늘어서 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 처리부가 상기 병설 방향에 분리 가능하게 연결된 복수의 모듈 유닛을 갖고, 각 모듈 유닛이 상기 전극 모듈과, 이 전극 모듈에 접속된 정류 모듈을 구비하고, 이 정류 모듈이 처리 가스를 균일화하는 정류로를 갖고, 이 정류로에 같은 모듈 유닛의 전극 모듈의 구멍열이 분기하도록 하여 나란히 늘어서 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 하나의 정류로에서 균일화한 처리 가스를 복수의 구멍열에 통과시킬 수 있고, 이들 복수의 구멍열에 대응하는 처리를 한층 균일하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명은 처리 가스를 플라즈마화 공간을 통해 불어내고, 상기 플라즈마화 공간의 외부에 배치한 피처리물에 있어서, 피처리물을 플라즈마 처리하는 장치이며, 일방향에 병설된 제1 전극 모듈과 제2 전극 모듈을 구비하고, 이들 제1, 제2 전극 모듈 각각이 이들 전극 모듈끼리의 병설 방향과 같은 방향에 병설된 복수의 전극 부재와, 이들 전극 부재를 연결하여 지지하는 지지부를 포함하고, 이웃하는 전극 부재 사이에 상기 플라즈마화 공간이 되는 간극이 형성되어 있고, 제1 전극 모듈의 전극 부재 중 제2 전극 모듈측의 단부에 배치된 제1 단부 전극 부재와, 제2 전극 모듈의 전극 부재 중 제1 전극 모듈측의 단부에 배치된 제2 단부 전극 부재가 합쳐짐으로써 하나의 합체 전극 부재가 구성되고, 상기 제1 전극 모듈의 제1 단부 전극 부재 이외의 전극 부재와, 상기 합체 전극 부재와, 상기 제2 전극 모듈의 제2 단부 전극 부재 이외의 전극 부재가 서로 등피치를 이루고 있는 것을 특징으로 한다. 이 특징 구성에 따르면, 전극 모듈의 병설수를 조절함으로써 피처리물의 크기에 유연하게 대응시킬 수 있다. 게다가, 전극 모듈끼리의 연결 부분에 대응하는 위치라도 각 전극 모듈에 대응하는 위치와 동일 피치로 처리할 수 있고, 표면 처리의 균일성을 확보할 수 있다. 이 전극 모듈 구조는 이동 기구가 없는 장치, 즉 피처리물이 전극 모듈을 포함하는 처리부에 대해 위치 고정된 상태에서 처리를 행하는 장치에도 적용 가능하다.
상기 제1 단부 전극 부재와 제2 단부 전극 부재는 서로 동일한 극성을 갖고 있다. 게다가, 상기 제1 단부 전극 부재와 제2 단부 전극 부재, 나아가서는 상기 합체 전극 부재는 접지 전극인 것이 바람직하다. 이에 의해, 누전을 방지할 수 있다.
본 발명 중 하나의 적절한 형태에서는 상기 제1 전극 모듈에 있어서, 상기 제1 단부 전극 부재가 제2 전극 모듈측으로 돌출되는 제1 후육부(厚肉部)와, 이것보다 얇고 제2 전극 모듈과는 반대측으로 인입하는 제1 박육부(薄肉部)를 일체로 갖고, 상기 제2 전극 모듈에 있어서, 상기 제2 단부 전극 부재가 제1 전극 모듈과는 반대측으로 인입하는 제2 박육부와, 이보다 두껍고 제1 전극 모듈측으로 돌출되는 제2 후육부를 일체로 갖고, 상기 합체 전극 부재에 있어서, 상기 제1 후육부와 제2 박육부가 서로 포개어지고, 상기 제1 박육부와 제2 후육부가 서로 포개어져 있다. 이에 의해, 제1 단부 전극 부재와 제2 단부 전극 부재끼리를 확실하게 연결, 합체화할 수 있고, 분리도 용이하다.
이 형태에 있어서, 상기 제1 단부 전극 부재를 온도 조절하는 경우에는 상기 제1 후육부의 내부에 상기 제1 단부 전극 부재를 온도 조절하기 위한 유체를 통과시키는 온도 조절로(路)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 온도 조절로의 형성이 용이해진다.
본 발명의 다른 적절한 형태에서는 상기 합체 전극 부재가 상기 병설 방향과 교차하는 폭방향을 따라서 복수의 부분 전극 부재로 분할되고, 이들 부분 전극 부재가 이웃하는 것끼리 중 한쪽이 상기 제1 전극 모듈의 지지부에 지지되어 상기 제1 단부 전극 부재를 구성하고, 다른 쪽이 상기 제2 전극 모듈의 지지부에 지지되어 상기 제2 단부 전극 부재를 구성하고 있다. 이에 의해, 제1 단부 전극 부재와 제2 단부 전극 부재끼리를 확실히 연결할 수 있을 뿐만 아니라, 제1, 제2 단부 전극 부재의 일부분을 얇게 할 필요가 없어 강성을 충분히 확보할 수 있고, 휨을 억제할 수 있다. 또한, 부분 전극 부재의 제조도 용이하다.
상기 부분 전극 부재의 내부에 온도 조절용 유체를 통과시키는 온도 조절로를 형성하는 것이 바람직하다. 부분 전극 부재는 얇게 할 필요가 없으므로, 온도 조절로를 간단하게 형성할 수 있다.
상기 제1, 제2 전극 모듈의 각 전극 부재가 상기 병설 방향과 교차하는 판 형상을 이루고 있고, 상기 제1 전극 모듈의 제1 단부 전극 부재 이외의 판 형상을 이루는 각 전극 부재와, 판 형상을 이루는 상기 합체 전극 부재와, 상기 제2 전극 모듈의 제2 단부 전극 부재 이외의 판 형상을 이루는 각 전극 부재가 서로 같은 두께인 것이 바람직하다. 이에 의해, 피치를 용이하고 또한 확실하게 동등하게 할 수 있다.
본 발명에 관한 표면 처리 방법은 서로 등피치로 병설된 복수의 구멍열을 갖는 처리부를 피처리물에 대해 상기 병설 방향과 교차하는 방향으로 상대 이동시키면서 처리 가스를 각 구멍열로부터 불어내어 피처리물의 표면으로 분사되고, 상기 표면의 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 각 구멍열을 짧게 할 수 있고, 한편 피처리물이 대면적이라도 효율적으로 표면 처리할 수 있다.
피처리물을 상기 구멍열의 연장 방향을 따라서 상대 이동시키면서 상기 처리 가스의 불어내기를 행해도 좋고, 피처리물을 상기 구멍열의 연장 방향에 대해 비스듬히 상대 이동시키면서 상기 처리 가스의 불어내기를 행해도 좋다.
상기 피치를, 상기 구멍열과 피처리물 사이의 거리를 유효 범위의 상한 근방으로 하였을 때의 유효 처리폭과 대략 동등해지도록 설정해 두고, 상기 거리가 상기 유효 범위의 상한 근방이 되도록 하여 처리를 행하는 것이 바람직하다.
상기 처리부가 상기 등피치를 이루는 구멍열로 이루어지는 구멍열군을 상기 연장 방향에 복수단 배치함으로써 구성되고, 게다가 이웃하는 단의 구멍열군끼리가 상기 병설 방향에 어긋나 있고, 상기 상대 이동을 상기 복수단의 구멍열군에 대해 일체로 행하는 것이 바람직하다.
이에 의해, 표면 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기 처리부를 피처리물에 대해 상기 상대 이동 방향과 교차하는 방향으로 더 상대 요동시키면서 상기 처리 가스의 불어내기를 행하는 것으로 해도 좋다. 이에 의해, 표면 처리의 한층 균일화를 도모할 수 있다.
상기 처리부가 상기 등피치를 이루는 구멍열로 이루어지는 구멍열군을 상기 연장 방향에 복수단 배치함으로써 구성되어 있고, 상기 상대 이동과 병행하여 이웃하는 단의 구멍열군끼리를 피처리물에 대해 상기 상대 이동 방향과 교차하는 방향에 위상을 서로 어긋나게 하여 상대 요동시키는 것으로 해도 좋다.
상기 요동의 진폭은 피처리물의 상대 이동의 거리에 비하면 충분히 작은 것이 바람직하다. 또한, 상기 요동의 진폭을 상기 피치의 2분의 1 또는 2분의 1강으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 표면 처리의 균일성을 확실하게 확보할 수 있다.
상기 요동의 주기를 피처리물이 구멍열의 길이분의 거리만큼 상대 이동하는 시간의 정수분의 1로 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 표면 처리의 균일성을 한층 확실하게 확보할 수 있다.
본 발명은, 예를 들어 대략 상압(대기압 근방의 압력)의 환경 하에서의 플라즈마 처리에 적용된다. 본 발명에 있어서의 대략 상압이라 함은, 1.013 × 104 내지 50.663 × 104 ㎩의 범위를 말하고, 압력 조정의 용이화나 장치 구성의 간이화를 고려하면, 1.333 × 104 내지 10.664 × 104 ㎩가 바람직하고, 9.331 × 104 내지 10.397 × 104 ㎩가 보다 바람직하다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시하고, 도2의 I-I선을 따르는 상압 플라즈마 처리 장치의 평면 단면도이다.
도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 상기 상압 플라즈마 처리 장치의 정면 단면 해설도이다.
도3은 각 전극간 슬릿으로부터의 플라즈마 가스에 의한 처리 능력을 도시하는 해설도이다.
도4는 워킹 디스턴스와 처리율의 일반적인 관계를 나타내는 그래프이다.
도5는 본 발명의 제2 실시 형태를 도시하고, 상압 플라즈마 처리 장치의 개략 구성의 평면도이다.
도6은 도5의 장치의 각 전극 모듈의 평면도이다.
도7은 도8의 Ⅶ-Ⅶ선을 따르는 도5의 장치의 모듈 유닛의 측면 단면도이다.
도8은 도7의 Ⅷ-Ⅷ선을 따르는 모듈 유닛의 정면 단면도이다.
도9는 도8의 Ⅸ-Ⅸ선을 따르는 전후의 단의 전극 모듈의 평면 단면도이다.
도10은 상기 전극 모듈의 전극판과 채우기 블럭의 접합부의 상세를 도시하는 평면 단면도이다.
도11의 (a)는 좌우에 이웃하는 전극 모듈을 분리하여 도시하는 정면 단면도이고, (b)는 양 전극 모듈을 연결 상태에서 도시하는 정면 단면도이다.
도12는 도9의 XⅡ-XⅡ선을 따르는 모듈 유닛의 정면 단면도이다.
도13은 도8의 XⅢ-XⅢ선을 따르는 모듈 유닛의 정류 모듈의 평면 단면도이다.
도14는 전단의 전극 모듈과 후단부의 전극 모듈에 의한 처리 능력을 워크 상의 위치와 처리율로 나타낸 그래프이다.
도15는 상기 제2 실시 형태의 변형 형태를 도시한 것으로, (a)는 좌우에 이웃하는 전극 모듈을 분리하여 도시하는 정면 단면도이고, (b)는 양전극 모듈을 연결 상태에서 도시하는 정면 단면도이다.
도16은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시하고, 상압 플라즈마 처리 장치의 평면 단면도이다.
도17은 상기 제3 실시 형태의 변형 형태를 도시하는 평면 단면도이다.
도18은 상기 제3 실시 형태의 다른 변형 형태를 도시하는 평면 단면도이다.
도19는 상기 제3 실시 형태의 다른 변형 형태를 도시하는 평면 단면도이다.
도20은 상기 제3 실시 형태의 다른 변형 형태를 도시하는 평면 단면도이다.
도21은 상기 제2 실시 형태의 장치에 제3 실시 형태의 요지 구성을 조합한 실시 형태를 도시하는 평면도이다.
도22는 본 발명의 제4 실시 형태를 도시하는 평면도이다.
도23은 상기 제4 실시 형태의 변형 형태를 도시하는 평면도이다.
도24는 제1 실시예의 결과를 나타내는 그래프이다.
<부호의 설명>
M : 상압 플라즈마 처리 장치(표면 처리 장치)
W : 워크(피처리물)
1 : 플라즈마 처리 헤드(처리부)
1X : 모듈 유닛
10 : 제1 또는 제2 전극 모듈
10a : 슬릿(구멍열, 플라즈마화 공간이 되는 간극)
100 : 슬릿군(구멍열군)
11 : 핫 전극의 전극판(판 형상의 전극 부재)
12 : 어스 전극의 전극판(판 형상의 전극 부재)
12L, 12R : 단부 전극판(제1 단부 또는 제2 단부 전극 부재)
12X : 합체 전극판(합체 전극 부재)
12f, 12k : 제1 또는 제2 후육부
12g, 12h : 제1 또는 제2 박육부
12p : 부분 전극판(부분 전극 부재)
12a, 12b, 12c, 10f : 냉매로(온도 조절로)
20 : 정류 모듈
4 : 이동 기구
8 : 요동 기구
8A : 제1 요동 기구
8B : 제2 요동 기구
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 따라서 설명한다.
도1 및 도2는 본 발명의 기본 구조에 관한 제1 실시 형태를 도시한 것이다. 표면 처리 장치로서의 상압 플라즈마 처리 장치(M)는 플라즈마 처리 헤드(1)(처리부)와, 처리 가스 공급원(2)과, 전원(3)과, 이동 기구(4)를 구비하고 있다. 플라즈마 처리 장치(M1)는 액정용 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 대면적의 웨이퍼(W)를 피처리물로 하고, 그 표면을 대략 상압 하(대기압 근방 하)에서 플라즈마 처리하는 것이다.
처리 가스 공급원(2)은 1 또는 복수의 처리 가스 성분을 기상이나 액상으로 저장하는 동시에, 액상의 것은 기화시키고, 복수 성분의 경우에는 적량씩 혼합하여 처리 목적에 따른 처리 가스를 생성하도록 되어 있다.
전계 인가 수단으로서의 전원(3)은 처리 헤드(1)에서의 플라즈마 형성용 전압으로서, 예를 들어 펄스 전압을 출력하도록 되어 있다. 이 펄스의 상승 시간 및 /또는 하강 시간은 10 ㎲ 이하, 펄스 계속 시간은 200 ㎲ 이하, 후기 전극 사이의 슬릿(10a)에서의 전계 강도는 1 내지 1000 ㎸/㎝, 주파수는 0.5 ㎑ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 전원(3)은 펄스 전압으로 한정되지 않고, 정현파장의 고주파 교류 전압을 출력하는 것이라도 좋고, 직류 전압을 출력하는 것이라도 좋다.
이동 기구(4)에는 수평인 워크셋 테이블(5)(도2에만 도시)이 접속되어 있다. 이 워크셋 테이블(5) 상에 워크(W)가 수평으로 세트되도록 되어 있다. 이동 기구(4)는 워크대(5), 나아가서는 워크(W)를 전후 방향(도1의 화살표 방향)으로 반송한다. 이에 의해, 워크(W)가 처리 헤드(1)의 하방으로 통과되어 플라즈마 표면 처리되도록 되어 있다. 또한, 워크(W)는 왕복 이동 외에, 전진 방향 또는 복귀 방향으로 1회 이동되는 것만으로 처리가 완료되어 워크대(5)로부터 취출되도록 되어 있어도 좋다. 물론, 워크(W)가 위치 고정되는 한편, 이동 기구(4)가 처리 헤드(1)에 접속되어 처리 헤드(1)를 이동시키도록 되어 있어도 좋다. 이동 기구(4)로서 롤러 컨베이어 등을 이용해도 좋다. 롤러 컨베이어의 경우, 그 위에 워크(W)를 직접적으로 세트할 수 있고, 따라서 워크셋 테이블(5)이 불필요해진다.
도2에 도시한 바와 같이, 장치(M)의 워크셋 테이블(5)에는 히터 등의 워크 온도 조절 장치(5H)(피처리물 온도 조절 수단)가 부설되어 있다. 이 워크 온도 조절 장치(5H)에 의해 워크(W)를 처리에 적합한 온도가 되도록 가열 또는 냉각하도록 되어 있다. 워크 온도 조절 장치(5H)는 워크셋 테이블(5)의 외부에 배치되어 있어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(M)의 처리 헤드(1)에 대해 설명한다.
도2에 도시한 바와 같이, 처리 헤드(1)는 워크셋 테이블(5), 나아가서는 그 위에 세트된 워크(W)보다 상측에 위치하도록 하고, 도시하지 않은 가대로 지지되어 있다. 처리 헤드(1)는 하나의 모듈 유닛(1X)으로 구성되어 있다. 모듈 유닛(1X)은 전극 모듈(10)과, 이 전극 모듈(10)의 상측에 설치된 정류 모듈(20)을 갖고 있다. 전극 모듈(10)은 플라즈마 방전부를 구성하고, 정류 모듈(20)은 정류부를 구성하고 있다.
정류 모듈(20)에는 수용 포트(21)와 정류로가 형성되어 있다. 수용 포트(21)에 상기 처리 가스 공급원(2)으로부터의 관(2a)이 접속되어 있다. 정류로는 정류 챔버(20a)나 슬릿 형상(내지 스폿 형상)의 정류 구멍(23a) 등으로 구성되어 있다. 가스 정류 모듈(20)의 하단부에 정류 구멍 형성 부재로서 정류판(23)이 설치되어 있다. 이 정류판(23)에 복수의 정류 구멍(23a)이 좌우에 등피치로 형성되어 있다. 각 정류 구멍(23a)은 전후 방향(도2의 종이면과 직교하는 방향)으로 연장되는 슬릿 형상을 이루고 있지만, 이것 대신에, 전후로 분산 배치된 다수의 스폿 형상의 구멍으로 해도 좋다. 정류 구멍(23a)은 후기 전극판 사이의 슬릿(10a)과 1 대 1로 대응하도록 하여 연속되어 있다. 즉, 하나의 정류로에 복수의 슬릿(10a)이 분기하도록 하여 연속되어 있다. 또한, 정류판(23)을 상하로 복수 설치하고, 이에 의해 정류 챔버를 복수로 구획하도록 해도 좋다. 공급원(2)의 처리 가스는 관(2a)을 경유하여 가스 정류 모듈(20)의 수용 포트(21)에 수용되고, 챔버(20a)나 정류 구멍(23a) 등으로 이루어지는 정류로에 의해 정류·균일화된 후, 전극 모듈(10)로 도입되도록 되어 있다.
도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 처리 헤드(1)의 전극 모듈(10)은 절연성의 케이싱(19)과, 이 케이싱(19) 내에 수용된 전극 어레이(전극열)를 갖고 있다. 케이싱(19)은 상하로 개방되는 동시에, 워크(W)의 이동 방향과 직교하는 좌우 방향으로 연장되는 평면에서 보아 직사각 형상을 이루고 있다. 케이싱(19)의 좌우 방향의 길이는 워크(W)의 좌우 방향의 폭치수보다 크다.
케이싱(19) 내에 수용된 전극 어레이는 복수(도면에서는 12개)의 제1, 제2 전극판(11, 12)(판 형상의 전극 부재)으로 구성되어 있다. 이들 전극판(11, 12)은 서로 동일 형상, 동일 치수의 도전 금속제의 사각 평판으로 구성된다. 이 전극판(11, 12)이 각각 전후 방향을 따르는 수직을 이루고, 서로 좌우에 등피치로 병설되어 있다. 각 전극판(11, 12)의 전후 양단부가 케이싱(19)의 전후의 장벽에 각각 고정되어 지지되어 있다.
상기 전극판의 극성은 병설 방향을 따라서 엇갈리게 되어 있다. 즉, 도1에 도시한 바와 같이, 전원(3)으로부터의 전력 공급선(3a)이 복수로 분기되어 처리 헤드(1)의 하나 걸러서 전극판(11)에 각각 접속되어 있다. 이들 전극판(11)은 전계 인가 전극(핫 전극)으로 되어 있다. 처리 헤드(1)의 다른 하나 걸러서의 전극판(12)은 접지선(3b)을 거쳐서 접지되어 접지 전극(어스 전극)으로 되어 있다. 전원(3)으로부터의 펄스 전압에 의해, 이웃하는 전극판(11, 12)끼리 사이에 펄스 전계가 형성되도록 되어 있다.
또한, 상세한 도시는 생략하지만, 각 전극판(11, 12)의 표면에는 알루미나 등의 고체 유전체층이 용사로 피막되어 있다.
이웃하는 전극판(11, 12)끼리의 사이에는 슬릿 형상의 간극(10a)이 형성되어 있다. 이 간극, 즉 슬릿(10a)은 수직을 이루고 전후 방향[워크(W)의 이동 방향]으로 연장되어 있다. 하나의 슬릿(10a)이「일방향으로 연장되는 구멍열」을 구성하고 있다. 복수의 전극간 슬릿(10a)의 좌우 방향의 폭은 서로 동등하다. 각 전극 슬릿(10a)의 상단부는 상기 정류 모듈(20)의 슬릿 형상 정류 구멍(23a) 중 대응하는 것에 각각 연결되어 있다. 정류 구멍(23a)은 전극간 슬릿(10a)으로의 처리 가스의 도입로로 되어 있다. 전극간 슬릿(10a)은 처리 가스를 통과시키는 통로가 되는 동시에, 상기 전원(3)으로부터 전극판(11)으로의 전력 공급에 의해 전계가 인가되어 글로우 방전이 일어나는 방전 공간이 되고, 이에 의해 처리 가스가 플라즈마화되는 플라즈마화 공간으로 되어 있다.
각 전극 슬릿(10a)의 하단부는 각각 개방되어 전후 방향으로 연장되는 처리 가스 불어내기구로 되어 있다.
또한, 케이싱(19)의 하단부에 불어내기구 형성 부재로서 바닥판을 별도로 설치하여 전극판(11, 12)의 하단부면에 인접되는 동시에, 이 바닥판에 각 전극간 슬릿(10a)과 스트레이트로 나란히 늘어서 있는 슬릿 형상의 불어내기구를 형성하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 전극간 슬릿(10a) 및 그것에 연결되어 있는 슬릿 형상 불어내기구에 의해「하나의 구멍열」이 구성된다. 바닥판은 세라믹 등의 절연 재료로 구성하면 된다.
처리 헤드(1)에 있어서, 좌우에 병설된 슬릿(10a)에 의해 슬릿군(100), 즉「 슬릿 형상의 구멍열로 이루어지는 구멍열군」이 구성되어 있다. 슬릿군(100)은 워크(W)의 좌우 폭보다 길게 연장되어 있다.
여기서, 처리 헤드(1)의 슬릿(10a)의 하단부(불어내기구)와, 워크(W) 사이의 거리, 즉 워킹 디스턴스(WD)(도2)는 유효 범위 내의 상한 근방의 값(WD0)[이하, 설정 워킹 디스턴스(WD0)라 함]으로 설정되어 있다. 도4에 도시한 바와 같이, 워킹 디스턴스(WD)의 유효 범위라 함은, 워크(W) 상의 어느 지점에서 측정한 처리율이 유효한 일정한 값 이상으로 유지되어 있는 범위를 말한다. 워킹 디스턴스가 이 유효 범위를 넘으면 상기 측정점에서의 처리율이 급격히 저하된다. 즉, 상기 설정 워킹 디스턴스(WD0)는 이 급격한 저하가 일어나기 직전의 워킹 디스턴스이다. 여기서는, 예를 들어 WD0 ＝ 6 ㎜이다.
도3에 도시한 바와 같이, 전극판(11, 12)의 피치(P)는 상기 설정 워킹 디스턴스(WD0)에 있어서의, 각 슬릿(10a)으로부터의 플라즈마화된 처리 가스(이하, 적절하게「플라즈마 가스」라 함)에 의한 유효 처리폭과 대략 같은 크기가 되도록 설정되어 있다. 유효 처리라 함은, 하나의 슬릿(10a)으로부터 불어 내어진 플라즈마 가스에 의해 표면 처리가 이루어지는 범위(S0) 중, 그 처리가 유효한 범위(S0)의 폭치수를 말한다. 유효 처리 범위(S)라 함은, 상기 하나의 슬릿(10a)으로부터의 플라즈마 가스에 의한 처리율을 R로 하고, 그 최대치를 Rmax로 하면 이 최대치(Rmax)에 대해 처리율(R)이 소정의 비율(α) 이상이 되는 범위를 말한다. 즉, R ≥ α × Rmax를 만족시키는 범위를 말한다. 예를 들어, α ＝ 15 ％ 내지 25 ％이다. 또한, R＝ Rmax가 되는 지점은, 통상 슬릿(10a)의 중심의 바로 아래이다. 처리 범위(S) 및 유효 처리 범위(S0)는 상기 R ＝ Rmax가 되는 지점을 중심으로 하여 좌우로 넓어지고 있다.
처리 범위(S), 나아가서는 유효 처리 범위(S0)의 폭은 워킹 디스턴스에 의존한다. 워킹 디스턴스가 유효 범위 내, 즉 WD ≤ WD0를 만족시키는 범위 내에서는 워킹 디스턴스가 커지면 커질수록 유효 처리 범위(S0)의 폭, 즉 유효 처리폭이 넓어진다. 따라서, 본 실시 형태의 장치(M)에 있어서는 워킹 디스턴스(W)를 상한 근방치(WD0)로 함으로써 유효 처리폭을 가능한 한 크게 하고, 이 유효 처리폭에 전극 피치(P)를 합함으로써 전극 피치(P)를 가능한 한 크게 설정하고 있다.
상기 구성의 상압 플라즈마 처리 장치(M)의 동작을 설명한다.
처리 가스 공급원(2)으로부터의 처리 가스는 처리 헤드(1)의 가스 정류 모듈(20)로 정류된 후, 각 전극간 슬릿(10a)에 균일하게 도입된다. 이것과 병행하여 전원(3)으로부터의 펄스 전압이 전극 모듈(10)의 하나 걸러서의 전극판(11)에 인가된다. 이에 의해, 각 전극간 슬릿(10a)에 펄스 전계가 형성되어 글로우 방전이 일어나 처리 가스가 플라즈마화(여기 및 활성화)된다. 이 플라즈마화된 처리 가스가 하방으로 균일하게 불어 내어진다. 동시에, 이동 기구(4)에 의해 워크(W)가 처리 헤드(1)의 하방을 전후 방향, 즉 슬릿(10a)과 평행 방향으로 통과된다. 이 워크 (W)에 각 슬릿(10a)으로부터의 처리 가스가 불어 내어진다. 이에 의해, 성막, 에칭, 세정 등의 표면 처리를 행할 수 있다.
하나의 정류로에서 균일화된 처리 가스를 복수의 슬릿(10a)으로 유도할 수 있고, 이들 슬릿(10a) 내에 있어서의 처리 가스 흐름을 서로 균등하게 할 수 있고, 나아가서는 이들 슬릿(10a)에 대응하는 처리를 서로 균등하게 행할 수 있다.
도3에 도시한 바와 같이, 슬릿(10a)의 피치(P)와 유효 처리폭의 상기 관계에 의해, 하나의 슬릿(10a)으로부터의 플라즈마 가스에 의해 유효하게 표면 처리되는 범위와, 그 이웃의 슬릿(10a)으로부터의 플라즈마 가스에 의해 유효하게 표면 처리되는 범위를 연속시킬 수 있다. 또한, 각 전극판(11, 12)의 바로 아래에 있어서는, 도3의 파선으로 나타낸 바와 같이 양측의 슬릿(10a)으로부터의 플라즈마 가스에 의한 처리율이 겹치게 된다. 따라서, 도3의 실선으로 나타낸 바와 같이, 실제의 처리율을 배증시킬 수 있다. 이에 의해, 워크(W)를 좌우 방향에 구석구석까지 처리할 수 있다. 게다가, 슬릿군(100)이 워크(W)의 좌우폭보다 길게 연장되어 있으므로, 워크(W)의 좌우 전폭을 한번에 처리할 수 있다. 그리고, 이동 기구(4)로 워크(W)를 전후로 이동시킴으로써 워크(W)의 전체면을 효율적으로 처리할 수 있다.
대면적(좌우폭이 넓음)의 워크에 대해서는 전극판(11, 12), 나아가서는 전극간 슬릿(10a)의 병설수를 늘림으로써 대응할 수 있다. 각 전극판(11, 12)의 치수는 워크(W)의 크기에 상관없이 단소(短小)로 할 수 있다. 따라서, 치수 정밀도의 확보가 용이해질 뿐만 아니라, 경량화를 도모할 수 있고, 자중, 쿨롱력, 열응력 등에 의한 전극판(11, 12)의 휨량을 작게 할 수 있다. 또한, 좌우 양단부 이외의 전 극판(11, 12)에는 양측으로부터 역방향의 쿨롱력이 작용하여 전체적으로 쿨롱력이 상쇄되므로, 만곡을 한층 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상압 플라즈마 처리 장치(M)에 있어서는 워킹 디스턴스를 가능한 한 크게 취하고, 유효 처리폭, 나아가서는 피치(P)를 크게 취하고 있으므로, 전극판(11, 12)을 충분히 두껍게 할 수 있다. 이에 의해, 전극판(11, 12)의 강도를 높일 수 있어, 휨을 한층 확실하게 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 다른 실시 형태를 설명한다. 이하의 실시 형태에 있어서 이미 서술한 실시 형태와 같은 구성에 관해서는 도면에 동일 부호를 붙여 설명을 간략화한다.
도5 내지 도13은 본 발명의 구체 구조에 관한 제2 실시 형태를 도시한 것이다. 처음에 도5에 따라서 제2 실시 형태의 개략을 설명한다.
제2 실시 형태에 관한 상압 플라즈마 처리 장치의 처리 헤드(1)는 모듈 유닛(1X)을 다수(복수) 구비하고 있다. 이들 모듈 유닛(1X)은 전방측(도5에 있어서 상측)과 후방측(도5에 있어서 하측)에 2단을 이루고, 각 단에 있어서 좌우에 복수개 늘어세우고, 전후 좌우에 접촉하는 것끼리가 서로 분리 가능하게 연결되어 있다. 각 모듈 유닛(1X)은 제1 실시 형태와 마찬가지로 전극 모듈(10)과, 그 상측에 설치된 정류 모듈(20)(도7 참조)로 구성되어 있다. 따라서, 처리 헤드(1)에 있어서, 복수의 전극 모듈(10)은 전방측과 후방측에 2단을 이루고 좌우로 늘어 세워져 전후 좌우에 접촉하는 것끼리가 서로 분리 가능하게 연결되어 있다. 이웃하는 2개의 전극 모듈(10, 10) 중 한쪽을「제1 전극 모듈」이라 하면, 다른 쪽이「제2 전극 모듈 」이 된다. 마찬가지로, 처리 헤드(1)에 있어서, 복수의 정류 모듈(20)은 전방측과 후방측에 2단을 이루고 좌우로 늘어 세워져 있다. 처리 헤드(1)를 구성하는 모든 모듈 유닛(1X)의 정류 모듈(20)(도7 참조)에 의해「정류부」가 구성되고, 모든 전극 모듈(10)에 의해「플라즈마 방전부」가 구성되어 있다.
도5에 도시한 바와 같이, 각 전극 모듈(10)은 소정수의 전극판(11, 12)을 좌우에 일정 피치(P)로 늘어 세움으로써 구성되어 있다[또한, 도5에서는 간략화를 위해, 각 전극 모듈(10)의 전극판 수를 도6 내지 도11의 구체 구조도 보다 적게 도시하고 있음]. 전방측의 단의 모든 전극 모듈(10)의 전극판(11, 12)에 의해 전단의 전극 어레이가 구성되고, 나아가서는 전단의 슬릿군(100)이 구성되어 있다. 후방측의 단의 모든 전극 모듈(10)의 전극판(11, 12)에 의해 후단의 전극 어레이가 구성되고, 나아가서는 후단의 슬릿군(100)이 구성되어 있다. 즉, 처리 헤드(1)에는 슬릿군(100)이 전후 2단 설치되어 있다. 또한, 각 전극 모듈(10)은 슬릿군(100)의 일부를 구성하고 있다.
전후의 각 단에 있어서 좌우에 이웃하는 2개의 전극 모듈(10)에 있어서의 서로의 대향단부의 전극판(12, 12)(후술과 같이, 이들 전극판을 부호 12R, 12L로 표기함)끼리는 겹쳐서 하나의 합체 전극판(12X)(합체 전극 부재)을 구성하고 있다. 합체 전극판(12X)은 다른 전극판(11, 12)과 같은 두께로 되어 있다. 이에 의해, 전후 각각의 슬릿군(100)의 슬릿 피치가 2개의 전극 모듈의 연결 부분에 있어서도 다른 부분과 동등해져 슬릿군(100) 전체에 걸쳐서 등피치(P)로 되어 있다.
다음에, 제2 실시 형태의 상세 구조를 도6 내지 도13에 따라서 설명한다.
도7에 도시한 바와 같이, 각 모듈 유닛(1X)의 정류 모듈(20)은 전후 방향(도7의 좌우 방향)에 가늘고 길게 연장되는 하우징(29)과, 이 하우징(29) 내에 설치된 2매(복수)의 정류판(23U, 23L)을 갖고 있다. 하우징(29)의 표면에는 전후 한 쌍의 수용 포트(21)가 설치되어 있다. 처리 가스 공급원(2)으로부터의 공급관(2a)이 각 유닛(20)마다 분기되어 각 수용 포트(21)에 접속되어 있다.
도7 및 도8에 도시한 바와 같이, 하우징(29) 내의 2개의 정류판(23U, 23L)은 상하로 이격 배치되어 있다. 이들 정류판(23U, 23L)에 의해 하우징(29)의 내부가 상하 3단(복수단)의 챔버(20a, 20b, 20c)로 구획되어 있다. 상단의 챔버(20a)에 수용 포트(21)가 연결되어 있다.
도13에 도시한 바와 같이, 정류판(23U, 23L)은 각각 다공판으로 구성되어 있다. 이들 정류판(23U, 23L)의 구멍(23c, 23d)을 거쳐서 상하의 챔버(20a, 20b, 20c)끼리가 연통되어 있다. 각 정류판(23U, 23L)의 구멍(23c, 23d)은, 예를 들어 10 ㎜ 내지 12 ㎜ 간격으로 격자점 형상으로 정렬 배치되어 있다. 단, 상단의 정류판(23U)에 있어서의 수용 포트(21)의 바로 아래 위치에는 구멍이 마련되어 있지 않다. 이들 구멍(23c, 23d)은 하측의 정류판의 것일수록 소구멍으로 되어 있다. 예를 들어, 상단의 정류판(23U)의 구멍(23c)의 직경은 3 ㎜이고, 하단의 정류판(23L)의 구멍(23d)의 직경은 2 ㎜이다.
각 정류 모듈(20)의 챔버(20a, 20b, 20c) 및 구멍(23c, 23d)에 의해「정류로」가 구성되어 있다.
도8에 도시한 바와 같이, 하우징(29)의 바닥판(24)의 표면에는 4개(복수)의 지주(26)가 설치되어 있다. 지주(26)는 하우징(29)의 전체 길이에 걸쳐서 전후(도8의 종이면과 직교하는 방향)에 가늘고 길게 연장되고, 서로 좌우로 떨어져 배치되어 있다. 이들 지주(26)에 의해 하단의 정류판(23L)이 지지되어 있다. 또한, 이웃하는 지주(26)끼리의 사이에 하단의 챔버(20c)가 형성되어 있다. 즉, 하단 챔버가 지주(격벽)(26)에 의해 5개(복수)로 분할되어 있다. 각 분할 챔버(20c)는 전후로 가늘고 길게 연장되어 있다. 이 챔버(20c)가 바닥판(24)의 가스 도입 구멍(24a)을 거쳐서 전극 모듈(10)의 전극간 슬릿(10a)의 상단부에 연결되어 있다. 하나의 챔버(20c)는 이웃하는 2개의 전극간 슬릿(10a)과 대응하고 있다. 즉, 각 정류 모듈(20)의 정류로에 복수의 슬릿(10a)이 분기하도록 하여 연결되어 있다.
처리 가스 공급원(2)으로부터의 처리 가스는 공급관(2a) 및 정류 모듈(20)의 전후 한 쌍의 수용 포트(21)를 경유하여 상단 챔버(20a)에 도입된다. 그리고, 정류판(23U)의 다수의 구멍(23c)으로부터 중간단의 챔버(20b)로 유입한다. 여기서, 각 수용 포트(21)의 바로 아래에는 구멍(23c)이 마련되어 있지 않으므로, 처리 가스를 상단 챔버(20a) 내의 전체에 충분히 확산시킨 후에 중간단 챔버(20b)로 이송할 수 있다. 그 후, 처리 가스는 정류판(23L)의 다수의 구멍(23d)으로부터 하단의 각 분할 챔버(20c)로 유입한다. 그곳으로부터 하우징 바닥판(24)의 도입 구멍(24a)을 경유하여 전극 모듈(10)의 각 전극간 슬릿(10a)으로 유도된다.
도6에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태의 각 전극 모듈(10)은 좌우에 일정 피치(P)로 늘어선 복수(예를 들어 11매)의 전극판(11, 12)(판 형상의 전극 부재)과, 이들 전극판(11, 12)의 전후 양단부에 설치된 단부벽(15)(지지부)을 갖고, 전 후로 가늘고 길게 연장되어 있다.
도6 및 도7에 도시한 바와 같이, 전후 양단부의 벽(15)은 각각 내벽 부재(16)와, 이 내벽 부재(16)의 외측면에 볼트 고정된 외벽 부재(17)를 갖고 있다. 내벽 부재(16)의 외측면에는 후술하는 냉매 저장용 큰 오목부(16f)(도12)가 형성되어 있다. 외벽 부재(17)는 이 오목부(16f)를 막는 뚜껑의 역할을 담당하고 있다. 외벽 부재(17)는 스테인레스 등의 금속으로 구성되어 있는 데 반해, 내벽 부재(16)는 수지로 구성되어 있다. 이는 후기 금속 볼트(51)로부터 금속제 외벽 부재(17)에 방전이 튀지 않도록 하기 위해서이다. 내벽 부재(16)의 내측면에는 후기 외측벽 이외의 전극판 수에 대응하는 수의 수지제의 채우기 블럭(14)이 설치되어 있다. 채우기 블럭(14)은 세로로 긴 형상을 이루는 동시에, 서로 전후로 간극없이 늘어서 있다.
도6 내지 도8에 도시한 바와 같이, 전극 모듈(10)의 각 전극판(11, 12)은, 예를 들어 알루미늄이나 스테인레스 등의 도전 금속으로 구성되어, 길이 방향을 전후로 향하게 하고, 두께 방향을 좌우로 향하게 하고, 폭방향을 수직으로 향하게 하여 배치되어 있다. 도6, 도8에 도시한 바와 같이, 핫 전극을 구성하는 제1 전극판(11)과, 어스 전극을 구성하는 제2 전극판(12)은 좌우에 교대로 늘어서 있다. 좌우 양단부에는 각각 어스 전극인 제2 전극판(12)이 배치되어 있다. 이 좌우 양단부의 전극판(12)에 의해 전극 모듈(10)의 좌우의 외측벽이 구성되어 있다. 좌측단부의 전극판(12)을 다른 것과 구별할 때에는 부호 12에「L」을 더하여 표기하고, 우측단부의 전극판(12)을 다른 것과 구별할 때에는 부호 12에「R」을 더하고 표기 하고, 좌우 양단부 이외의 제2 전극판(12)을 다른 것과 구별할 때에는 부호 12에「M」을 더하여 표기한다.
좌우에 이웃하는 2개의 전극 모듈(10, 10) 중 좌측의 것을「제1 전극 모듈」이라 하고, 우측의 것을「제2 전극 모듈」이라 하면 좌측의 전극 모듈(10)에 있어서의 우측단부 전극판(12R)이「제1 단부 전극 부재」가 되고, 우측의 전극 모듈(10)에 있어서의 좌측단부 전극판(12L)이「제2 단부 전극 부재」가 된다. 반대로, 우측의 전극 모듈(10)을「제1 전극 모듈」이라 하고, 좌측의 전극 모듈을「제2 전극 모듈」이라 하면, 우측의 전극 모듈(10)에 있어서의 좌측단부 전극판(12L)이「제1 단부 전극 부재」가 되고, 좌측의 전극 모듈(10)에 있어서의 우측단부 전극판(12R)이「제2 단부 전극 부재」가 된다.
전극 모듈(10)에 있어서의 양 단부 이외의 9매의 전극판(11, 12M)은 서로 같은 두께의 평판 형상을 이루고 있다. 이들 전극판(11, 12M)의 전후 방향의 길이는, 예를 들어 3000 ㎜이고, 좌우 방향의 두께는, 예를 들어 9 ㎜이고, 상하 방향의 폭은, 예를 들어 60 ㎜이다. 도6에 도시한 바와 같이, 각 전극판(11, 12M)의 전후의 단부면에는 채우기 블럭(14)이 각각 인접되어 금속 볼트(51)로 고정되어 있다.
전극 모듈(10)의 외측벽을 겸한 양 단부의 전극판(12L, 12R)은 내측의 전극판(11, 12M)보다 전후로 길게 연장하여 좌우 양단부의 채우기 블럭(14)과 내벽 부재(16)의 좌우 단부면에 인접되는 동시에, 외벽 부재(17)에 충돌되어 볼트 고정되어 있다.
도6 내지 도9에 도시한 바와 같이, 전극판(11, 12M)의 양측면에는 알루미나(A12O3) 등으로 이루어지는 고체 유전체의 판(13)이 각각 인접되어 있다. 좌측단부의 전극판(12L)의 평탄한 우측면과, 우측단부의 전극판(12R)의 평탄한 좌측면에도 같은 고체 유전체판(13)이 각각 인접되어 있다. 이들 고체 유전체판(13)의 두께는, 예를 들어 1 ㎜이다. 또한, 판(13)을 대는 대신에, 고체 유전체의 용사 등으로 피막하는 것으로 해도 좋다.
도6, 도8, 도9에 도시한 바와 같이, 이웃하는 전극판(11, 12)끼리의 사이[정확하게는 그것들의 고체 유전체판(13)끼리의 사이]에는 좁은 일정 두께의 간극, 즉 전극간 슬릿(10a)이 형성되어 있다. 제1 실시 형태에서 서술한 바와 마찬가지로 전극간 슬릿(10a)은 처리 가스를 통과시키는 통로가 되는 동시에, 전원(3)으로부터 전극판(11)으로의 전력 공급에 의해 전계가 인가되어 글로우 방전이 일어나는 방전 공간이 되고, 이에 의해, 처리 가스가 플라즈마화되는 플라즈마화 공간으로 되어 있다. 하나의 전극 모듈(10) 전체에서는 10개의 전극간 슬릿(10a)이 형성되어 있다. 이들 전극간 슬릿(10a)의 피치(P)는 상기 전극판(11, 12)의 피치와 동등하다.
도6, 도9, 도10에 도시한 바와 같이, 각 전극간 슬릿(10a)을 협지하여 대향하는 2매의 고체 유전체판(13)의 전방측의 단부끼리 사이 및 후방측의 단부끼리 사이에는 스페이서(18)가 개재되어 있다. 이에 의해, 각 고체 유전체판(13)이 전극판(11, 12)으로 압박되는 동시에, 전극간 슬릿(10a)의 좌우 방향의 두께가 소정으로 유지되어 있다. 전극간 슬릿(10a)의 두께는, 예를 들어 1 ㎜이다.
상술한 바와 같이, 각 전극간 슬릿(10a)의 상단부는 정류 모듈(20)의 도입 구멍(24a)에 나란히 늘어서 있다(도8).
도8, 도11의 (a)에 도시한 바와 같이, 각 전극 모듈(10)의 좌측단부의 전극판(12L)의 상측부와 하측부는 다른 전극판(11, 12M)보다 얇게 되어 상하 한 쌍의 박육부(12g, 12g)를 구성하고 있다. 좌측단부 전극판(12L)의 상하 방향의 중앙부는 이웃의 전극 모듈(10)을 향해 돌출되는 볼록 형상을 이루고, 상기 박육부(12g)보다 두꺼운 후육부(12f)를 구성하고 있다. 도2에 도시한 바와 같이, 이들 박육부(12g) 및 후육부(12f)는 좌측단부 전극판(12L)의 전체 길이에 걸쳐서 전후로 연장되어 있다. 후육부(12f)의 두께는, 예를 들어 7 ㎜이고, 박육부(12g)의 두께는, 예를 들어 2 ㎜이다.
한편, 도8, 도11의 (a)에 도시한 바와 같이, 각 전극 모듈(10)의 우측단부의 전극판(12R)의 상하 방향의 중앙부에는 외측면에 오목부가 형성되어 있다. 이에 의해, 우측단부 전극판(12R)의 상하 방향의 중앙부는 박육부(12h)를 구성하고, 상측부와 하측부는 박육부(12h)보다 두꺼운 후육부(12k)를 구성하고 있다. 도2에 도시한 바와 같이, 이들 박육부(12h) 및 후육부(12k)는 우측단부 전극판(12R)의 전체길이에 걸쳐서 전후로 연장되어 있다. 우측단부 전극판(12R)의 박육부(12h)의 두께는, 예를 들어 2 ㎜이고, 후육부(12k)의 두께는, 예를 들어 7 ㎜이다.
좌우에 이웃하는 2개의 전극 모듈(10, 10) 중 좌측의 것을「제1 전극 모듈」이라 하고, 우측의 것을「제2 전극 모듈」이라 하면, 좌측의 전극 모듈(10)에 있어서의 우측단부 전극판(12R)의 후육부(12k)와 박육부(12h)가 각각「제1 후육부」,「 제1 박육부」가 되고, 우측의 전극 모듈(10)에 있어서의 좌측단부 전극판(12L)의 박육부(12g)와 후육부(12f)가 각각「제2 박육부」,「제2 후육부」가 된다[물론, 우측의 전극 모듈(10)을「제1 전극 모듈」로 하고, 좌측의 전극 모듈을「제2 전극 모듈」이라 하면 우측의 전극 모듈(10)에 있어서의 좌측단부 전극판(12L)의 후육부(12f)와 박육부(12g)가 각각「제1 후육부」,「제1 박육부」가 되고, 좌측의 전극 모듈(10)에 있어서의 우측단부 전극판(12R)의 박육부(12h)와 후육부(12k)가 각각「제2 박육부」,「제2 후육부」가 됨).
도11의 (b), 도12에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리 헤드(1)의 전후의 각 단에 있어서 좌우에 인접하는 2개의 전극 모듈(10, 10) 중 좌측의 모듈(10)의 오목 형상을 이루는 박육부(12h)에 우측의 모듈(10)의 볼록 형상을 이루는 후육부(12f)가 끼워 넣어져 있다. 또한, 좌측의 모듈(10)의 볼록 형상을 이루는 후육부(12k)가 우측의 모듈(10)의 오목 형상을 이루는 박육부(12g)에 끼워 넣어져 있다. 이와 같이 하여 좌측의 모듈(10)의 우측단부 전극판(12R)과 우측의 모듈(10)의 좌측단부 전극판(12L)이 포개어지고, 이들 전극판(12R, 12L)에 의해 평평한 하나의 합체 전극판(12X)이 구성되어 있다. 합체 전극판(12X)은 어스 전극을 구성하고 있다.
합체 전극판(12X)의 두께는 다른 전극판(11, 12M)과 같다(9 ㎜). 이에 의해, 도11의 (b)에 도시한 바와 같이 전극판 피치가 좌우에 인접하는 2개의 전극 모듈(10)의 연결 부분에 있어서도 그 이외의 부분과 동등한 크기(P)(예를 들어 P ＝ 12 ㎜)로 되어 있다. 즉, 좌측의 모듈(10)의 전극판(11, 12M)과, 합체 전극판(12X)과, 우측의 모듈(10)의 전극판(11, 12M)이 서로 등피치를 이루고 있다. 이에 의해, 슬릿군(100)의 전체에 걸쳐서 슬릿(10a)의 피치가 일정한 크기(P)로 구비되어 있다.
도8에 도시한 바와 같이, 전극 모듈(10)의 하단부에는 바닥판(10L)이 설치되어 있다. 바닥판(10L)은 세라믹 등의 절연 재료로 이루어져 전극판(11, 12M)의 하면에 인접되어 있다. 바닥판(10L)에는 불어내기 슬릿(10b)이 복수 형성되어 있다. 이들 불어내기 슬릿(10b)은 각각 전후로 연장되는 동시에, 서로 좌우에 등피치(P)로 병설되어 있다. 상기 전극간 슬릿(10a)과 마찬가지로 불어내기 슬릿(10b)의 피치는 좌우에 인접하는 2개의 전극 모듈(10)의 연결 부분에서도 다른 부분과 동등하다.
각 불어내기 슬릿(10b)의 하측부에는 단차가 형성되어 그곳보다 상측이 폭 넓게 되어 있고, 그곳에 전극간 슬릿(10a)을 협지하여 대향하는 2매의 고체 유전체판(13, 13)의 하단부가 삽입되어 있다. 이들 2매의 고체 유전체판(13, 13) 사이의 전극간 슬릿(10a)이 불어내기 슬릿(10b)의 단차보다 하측부에 연결되어 있다. 불어내기 슬릿(10b)의 하단부는 바닥판(10L)의 하면에 개구되고, 처리 가스의 불어내기구로 되어 있다. 하나의 전극간 슬릿(10a)과 그것에 나란히 늘어서 있는 불어내기 슬릿(10b)의 하단부에 의해「하나의 구멍열」이 구성되어 있다.
도5, 도9에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태의 전단의 모듈 유닛(1X)과 후단부의 모듈 유닛(1X)끼리는 상기 피치(P)의 절반만 좌우로 어긋나 있다. 따라서, 전단의 전극 모듈(10)과 후단부의 전극 모듈(10)은 좌우에 절반 피치(P/2)만 어긋나 있다. 이에 의해, 전단의 슬릿군(100)과 후단의 슬릿군(100)은 좌우로 절반 피 치(P/2)만 어긋나 있다.
이 절반 피치의 어긋남에 의해, 도14의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 전단의 슬릿군(100)으로부터의 처리 가스에 의한 처리의 골 사이의 부분에 도14의 파선으로 나타낸 바와 같이, 후단의 슬릿군(100)으로부터의 처리 가스에 의한 처리의 산의 부분을 포개어 전방측의 산의 부분에 후방측의 골에 부분을 포갤 수 있다. 이 결과, 도14의 실선으로 나타낸 바와 같이, 처리율을 좌우 방향으로 고르게 할 수 있어 처리 불균일을 억제할 수 있다.
게다가, 슬릿군(100)이 좌우의 전극 모듈(10, 10)끼리의 연결 부분에서도 소정 피치(P)로 되어 있으므로, 처리의 균일성을 한층 향상시킬 수 있다.
제2 실시 형태의 모듈 유닛(1X)에 있어서의 전극판(11, 12)의 전력 공급 구조에 대해 설명한다.
도7 및 도8에 도시한 바와 같이, 정류 모듈(20)의 전방측부에는 그것을 수직으로 관통하는 전력 공급 핀(31)이 좌우로 늘어서 5개(복수) 설치되어 있다. 이들 전력 공급 핀(31)의 상단부는 핫선(전력 공급선)(3a)을 거쳐서 전원(3)에 접속되고, 하단부는 전계 인가측의 제1 전극판(11)에 각각 매립되어 있다. 마찬가지로 하여 정류 모듈(20)의 후방측부에는 접지 핀(32)이 설치되고, 그 상단부가 어드선(접지선)(3b)을 거쳐서 접지되고, 하단부가 접지측의 제2 전극판(12)에 각각 매립되어 있다.
제2 실시 형태의 전극 모듈(10)에는 전극판(11, 12)의 냉각 수단(온도 조절 수단)이 마련되어 있다.
상세하게 서술하면, 도7 및 도8에 도시한 바와 같이, 각 전극판(11, 12M)의 내부에는 온도 조절로로서 상하로 떨어져 3개(복수)의 냉매로(10c, 10d, 10e)가 형성되어 있다. 각 냉매로(10c 내지 10e)는 전극판(11, 12M)의 전체 길이에 걸쳐서 전후로 연장되어 있다.
도7에 도시한 바와 같이, 전극판(11, 12M)의 전후 양 단부면에 인접된 채우기 블럭(14)에는 상하로 떨어져 3개의 통로(14a, 14b, 14c)가 형성되어 있다. 도9에 도시한 바와 같이, 각 통로(14a 내지 14c)는 전후로 연장되는 길 부분(14e)과, 이것과 좌우로 교차하는 길 부분(14f)을 갖고, 평면에서 보아 T자 형상을 이루고 있다. 상단의 통로(14a)의 길 부분(14e)이 대응 전극판(11, 12M)의 상단의 냉매로(10c)에 연결되어 있고, 중간단의 통로(14b)의 길 부분(14e)이 중간단의 냉매로(10d)에 연결되어 있고, 하단의 통로(14c)의 길 부분(14e)이 하단의 냉매로(10e)에 연결되어 있다.
또한, 도10에 도시한 바와 같이, 전극판(11, 12M)의 각 냉매로(10c 내지 10e)와 채우기 블럭(14)의 통로(14e)와의 연결 부분에는 원통 형상의 커넥터 부시(65)가 설치되어 있다. 커넥터 부시(65)의 외주면과 전후 양 단부면과의 각은 모따기되어 그곳에 O링(66)이 설치되어 있다. 이 O링(66)은 볼트(51)(도7)를 비틀어 넣음으로써 눌려 찌그러지게 되어 있다.
도9에 도시한 바와 같이, 좌우에 늘어선 채우기 블럭(14)에 있어서의 동일 높이의 통로(14a 내지 14c)의 좌우 방향의 길 부분(14f)끼리는 서로 좌우 일직선에 연결되어 있다.
도8 및 도9에 도시한 바와 같이, 각 전극 모듈(10)의 좌측단부 전극판(12L)의 후육부(12f)에는 냉매로(12b)가 형성되어 있다. 냉매로(12b)는 좌측단부 전극판(12L)의 대략 전체 길이에 걸쳐서 전후로 연장되어 있다. 이 냉매로(12b)의 전후 양 단부의 근방 부분에 좌측단부 채우기 블럭(14)의 중간단 통로(14b)의 좌우로 부분(14f)이 연결되어 있다.
도9 및 도12에 도시한 바와 같이, 각 전극 모듈(10)에 있어서, 냉매로(12b)의 전후 양단부는 각각 전후의 내벽 부재(16)의 좌측부의 통로(16b)를 거쳐서 냉매 저류부(16f)에 연결되어 있다.
마찬가지로, 우측단부 전극판(12R)의 상측의 후육부(12k)에는 냉매로(12a)가 형성되고, 하측의 후육부(12k)에는 냉매로(12c)가 형성되어 있다. 이들 냉매로(12a, 12c)는 우측단부 전극판(12R)의 대략 전체 길이에 걸쳐서 전후로 연장되어 있다. 상단의 냉매로(12a)의 전후 양단부의 근방에는 우측단부 채우기 블럭(14)의 상단 통로(14a)의 좌우로 부분(14f)(도7)이 연결되어 있고, 하단의 냉매로(12c)의 전후 양단부의 근방에는 하단 통로(14c)의 좌우로 부분(14f)(도7)이 연결되어 있다. 각 냉매로(12a, 12c)의 전후 양단부는 각각 전후의 내벽 부재(16)의 우측부의 통로(16a, 16c)를 거쳐서 냉매 저류부(16f)에 연결되어 있다.
도7에 도시한 바와 같이, 전극 모듈(10)의 전방측의 내벽 부재(16)의 표면에는 냉매 저류부(16f)에 나란히 늘어서 있는 냉매 입구 포트(61)가 설치되어 있다. 냉매 공급원(6)으로부터 연장되는 냉매 공급관(6a)이 냉매 입구 포트(61)에 연결되어 있다.
한편, 전극 모듈(10)의 후방측의 내벽 부재(16)의 상면에는 냉매 저류부(16f)에 연결되는 있는 냉매 출구 포트(62)가 설치되어 있다. 이 포트(62)로부터 냉매 배출관(6b)이 연결되고 있다.
공급원(6)으로부터의 냉수 등의 냉매는 관(6a)을 경유하여 입구 포트(61)로부터 전방측 내벽 부재(16)의 냉매 저류부(16f)로 일단 모아진 후, 3개의 통로(16a 내지 16c)로 분류된다. 우측의 상단 통로(16a)를 경유한 냉매는 우측단부 전극판(12R)의 상단 냉매로(12a)에 들어가 일부가 그대로 후방으로 흐르는 동시에, 나머지가 전방측의 블럭 상단 통로(14a)로 유입하고, 그곳으로부터 각 전극판(11, 12M)의 상단 냉매로(10c)로 분류하여, 후방으로 흐른다. 또한, 좌측의 중간단 통로(16b)를 경유한 냉매는 좌측단부 전극판(12L)의 냉매로(12b)에 들어가 일부가 그대로 후방으로 흐르는 동시에, 나머지가 전방측의 블럭 중간단 통로(14b)에 유입하고, 그곳으로부터 각 전극판(11, 12M)의 중간단 냉매로(10d)로 분류하여 후방으로 흐른다. 또한, 우측의 하단 통로(16c)를 경유한 냉매, 우측단부 전극판(12R)의 하단 냉매로(12c)로 들어가 일부가 그대로 후방으로 흐르는 동시에, 나머지가 전방측의 블럭 하단 통로(14c)로 유입하고, 그곳으로부터 각 전극판(11, 12M)의 하단 냉매로(10e)로 분류하여 후방으로 흐른다. 이에 의해, 전극판(11, 12)을 전체적으로 냉각(온도 조절)할 수 있게 되어 있다.
각 전극판(11, 12M)의 냉매로(10c 내지 10e)의 후단부에 도달한 냉매는 각각 후방측의 블럭 통로(14a 내지 14c)를 경유하여 전극판(12L, 12R)의 냉매로(12a 내지 12c)의 후단부에 합류한다. 그리고, 후방측의 내벽 통로(16a 내지 16c)를 경유 하여 후방측 냉매 저류부(16f)에 모인다. 그 후, 출구 포트(62)로부터 관(6b)을 경유하여 배출되도록 되어 있다.
좌우 폭이 큰 워크(W)를 처리하는 경우에는 모듈 유닛(1X), 나아가서는 전극 모듈(10)을 보충하면 된다. 이에 의해, 전극판(11, 12) 및 전극간 슬릿(10a)의 병설 수를 간단하게 늘릴 수 있고, 나아가서는 슬릿군(100)을 간단하게 길게 할 수 있다. 좌우 폭이 작은 워크(W)의 경우에는 일부의 모듈 유닛(1X), 나아가서는 전극 모듈(10)을 발취한다. 이에 의해, 전극판(11, 12) 및 전극간 슬릿(10a)의 병설 수를 간단하게 줄일 수 있고, 나아가서는 슬릿군(100)을 간단하게 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 워크(W)의 크기에 유연하게 대응할 수 있다.
좌우에 인접하는 2개의 전극 모듈(10, 10)끼리에 있어서, 한쪽의 볼록 형상을 이루는 후육부(12f)(12k)를 다른 쪽의 오목 형상을 이루는 박육부(12h)(12g)에 끼워 넣음으로써 양자의 대향단부 전극판(12R, 12L)끼리를 확실하게 연결, 합체화할 수 있다. 분리의 조작도 용이하다.
단부 전극판(12L, 12R)은 후육부(12f, 12k)를 갖고 있으므로, 이 후육부(12f, 12k)에 냉매로(12a 내지 12c)를 뚫을 수 있어, 냉매로의 확보가 용이하다.
워킹 디스턴스 및 유효 처리폭을 가급적 크게 취하고, 나아가서는 피치(P)를 크게 함으로써 전극판(11, 12)을 가급적 두껍게 할 수 있다. 이에 의해, 냉매로(10a 내지 10c)를 용이하게 형성할 수 있다.
도15는 제2 실시 형태의 변형 형태를 도시한 것이다.
도15의 (b)에 도시한 바와 같이, 이 변형 형태에서는 좌우에 이웃하는 2개의 전극 모듈(10)로 만드는 합체 전극판(12X)이 상하로 4개의 부분 전극판(12p)(즉, 복수의 판 형상을 이루는 부분 전극 부재)으로 분할되어 있다. 각 부분 전극판(12p)은 다른 전극판(11, 12M)과 같은 좌우 방향의 두께를 갖는 동시에, 도15의 종이면과 직교하는 전후 방향으로 연장되는 각기둥 형상을 이루고 있다. 도15의 (a)에 도시한 바와 같이, 이들 부분 전극판(12p) 중 상부로부터 1단째와 3단째의 것이 좌측의 전극 모듈(10)의 우측단부에 부착되고, 좌측의 전극 모듈(10)의 우측단부 전극판(12R)을 구성하고, 2단째와 4단째의 것이 우측의 전극 모듈(10)의 좌측단부에 부착되어 우측의 전극 모듈(10)의 좌측단부 전극판(12L)을 구성하고 있다. 상세한 도시는 생략하지만, 각 부분 전극판(12p)의 길이 방향의 양단부는 대응 전극 모듈(10)의 단부벽(15)(도6 참조)에 각각 연결되어 지지되어 있다.
좌측의 전극 모듈(10)에 부착된 1단째와 3단째의 부분 전극판(12p, 12p)과, 우측의 전극 모듈(10)에 부착된 2단째와 4단째의 부분 전극판(12p, 12p)이 서로 맞물리고, 이에 의해 하나의 합체 전극판(12X)이 구성되어 있다.
도15의 변형 형태에 따르면, 단부 전극판(12L, 12R)에 요철을 형성할 필요가 없고, 제조가 매우 용이하고, 평면 정밀도의 확보도 용이하다. 이에 의해, 고체 유전체판(13)에 확실하게 면접촉시킬 수 있다. 게다가, 단부 전극판(12L, 12R)을 구성하는 부분 전극판(12p)이 다른 전극판(11, 12M)과 같은 두께이고, 상기 제2 실시 형태의 후육부(12f, 12k)보다 두꺼워지고, 또한 박육부(12g, 12h)가 없다. 따라서, 강성을 충분히 확보할 수 있어, 힘을 억제할 수 있다. 이에 의해, 각 단부 전극판(12L, 12R)과, 그것에 인접되는 고체 유전체판(13) 사이에 간극이 형성되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 이 결과, 안정된 플라즈마를 얻을 수 있다. 또한, 슬릿군(100)을 좌우의 전극 모듈(10)의 연결 부분에 있어서도 확실하게 소정 피치(P)로 유지할 수 있고, 표면 처리의 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 단부 전극판(12L, 12R)을 구성하는 부분 전극판(12p)의 제조가 용이하고 가공 공정수가 적고, 게다가 모든 부분 전극판(12p)을 서로 동일 형상으로 할 수 있다. 이에 의해, 부재 비용을 저렴하게 할 수 있다.
또한, 각 부분 전극판(12p)에는 냉매로(10f)(온도 조절로)가 형성되어 있다. 상세한 도시는 생략하지만, 이들 냉매로(10f)는 단부벽(15)의 냉매 저류부(16f)(도9 참조)에 각각 연결되어 있다. 또한, 단부 전극판(12L, 12R) 이외의 전극판(11, 12M)의 냉매로(10c, 10d, 10e)는 냉매로(10f)를 거치지 않고 냉매 저류부(16f)에 연결되어 있다.
도16은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시한 것이다. 제3 실시 형태는 본 발명의 기본 구조에 관한 제1 실시 형태(도1 및 도2)의 변형 형태이다.
제3 실시 형태에서는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 처리 헤드(1)의 케이싱(19)이 좌우로 연장되고, 케이싱(19) 내의 각 전극판(11, 12)이 좌우 방향, 즉 워크(W)의 이동 방향과 직교하는 방향에 병설되어 있다.
한편, 제3 실시 형태에서는 상기 제1 실시 형태와는 달리, 전극판(11, 12)이 그 병설 방향, 즉 좌우 방향에 대해 각도(θ)[θ < (π/2)]가 되도록 기울어져 있다. 워크(W)의 이동 방향(전후 방향)에 대해서는 각도[(π/2) － θ]만큼 기울어져 있다. 따라서, 전극간 슬릿(10a)의 연장 방향도 웨이퍼(W)의 이동 방향에 대해 각도[(π/2) － θ]만큼 기울어져 있다. 또한, 제3 실시 형태에서는 전극판(11, 12) 및 전극간 슬릿(10a)이 전방(도16에 있어서 상방)을 향해 우측으로 기울어져 있지만, 좌측으로 기울어져 있어도 좋다.
도16의 일점 쇄선(L1)으로 나타낸 바와 같이, 하나의 전극간 슬릿(10a)의 전단부(도16에 있어서 상단부)와, 그 바로 우측 옆의 전극간 슬릿(10a)의 후단부(도16에 있어서 하단부)는 워크(W)의 이동 방향, 즉 전후 방향을 따르는 동일 직선 상에 위치하고 있다. 환언하면, 하나의 전극간 슬릿(10a)의 전단부의 좌우 방향의 위치와, 그 이웃의 전극간 슬릿(10a)의 후단부의 좌우 방향의 위치가 서로 정렬되어 있다. 따라서, 제3 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(M1)에서는 슬릿군(100)이 다음 식의 관계를 만족시키고 있다.
[식 1]
L × cosθ ＝ (t ＋ d) × cosecθ
여기서, L은 전극간 슬릿(10a)의 길이이고, t는 각 전극판(11, 12)의 두께[이웃하는 전극간 슬릿(10a)끼리 사이의 간격]이고, d는 전극간 슬릿(10a)의 폭[인접하는 전극판(11, 12) 사이의 간격]이다.
또한, 도시는 생략하지만, 전극 모듈(10)의 상측에 설치되는 정류 모듈(20)의 슬릿 형상 정류판(23a)(도2 참조)도 상기 전극간 슬릿(10a)에 맞추어 기울어져 있고, 대응하는 전극간 슬릿(10a)의 상단부 개구의 전체 길이에 걸쳐서 스트레이트로 연결되어 있다.
상기 구성에 있어서, 각 전극간 슬릿(10a)에서 플라즈마화된 처리 가스가 워 크(W)에 불어 내어진다. 동시에, 이동 기구(4)에 의해 워크(W)가 전후로 이동된다. 이 때, 워크(W)의 각 포인트는 전극간 슬릿(10a)의 바로 아래와, 전극판(11, 12)의 바로 아래를 비스듬히 횡단한다. 이에 의해, 플라즈마 가스의 폭로량을 평균화할 수 있다. 게다가, 인접하는 전극간 슬릿(10a)의 전후 반대측의 단부끼리가 동일한 전후 방향 직선 상에 위치하고 있으므로, 워크(W)를 대충 통과시키면 워크(W) 상의 모든 포인트에 있어서 플라즈마 가스 폭로량을 등량으로 할 수 있다. 이에 의해, 워크(W)의 전체에 걸쳐서 표면 처리를 확실하게 균일하게 행할 수 있어, 줄무늬 형상의 얼룩이 생기는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 특히, 대략 상압 환경에서는 가스가 확산하기 어렵고 얼룩이 생기기 쉽기 때문에, 이를 효과적으로 방지할 수 있다.
각 전극판(11, 12f), 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 워크(W)의 크기에 상관없이 짧게 할 수 있고, 만곡을 확실하게 방지할 수 있다.
전후 반대측의 단부끼리가 동일한 전후 방향 직선(L1) 상에 정렬되어야 하는 2개의 전극간 슬릿(10a, 10a)은 바로 옆의 것끼리로 한정되지 않고, 하나 걸러서 또는 복수개 걸러서 이웃하는 것이라도 좋다(복수개 이웃의 것끼리라도 좋음). 즉, 슬릿군(100)이 상기 식 1을 일반화한 다음 식을 만족시키고 있으면 된다.
[식 2]
L × cosθ ＝ n× (t ＋ d) × cosecθ
여기서, n은 1 이상의 정수이다. 도16(하나 이웃의 것끼리인 경우)에 있어서는 n ＝ 1이다.
도17은 상기 식 2에 있어서 n ＝ 2의 경우를 만족시킨 전극 모듈(10)을 도시한 것이다. 이 전극 모듈(10)에서는 각 전극판(11, 12), 나아가서는 전극간 슬릿(10a)이 도16의 것보다 크게 기울어져 있다. 그리고, 하나의 전극간 슬릿(10a)의 전단부와, 그것과 하나 걸러서 이웃하는(즉 2개 이웃의) 전극간 슬릿(10a)의 후단부가 동일한 전후 방향 직선(L1) 상에 정렬되어 있다.
도18에 도시한 바와 같이, 각 전극판(11, 12)이 병설 방향에 대해 직교하고, 전극 모듈(10) 그 자체의 구조가 도1의 것과 마찬가지로 되어 있어도 전체를 기울여 배치함으로써 전극판(11, 12), 나아가서는 전극간 슬릿(10a)을 기울일 수 있다.
도18에 있어서는 처리 헤드(1)의 전체가 평면에서 보아 시계 방향으로 각도(θ')[＝(π/2) － θ]만큼 기울어져 있다. 이에 의해, 전극 모듈(10)의 길이 방향이 좌우 방향에 대해 각도(θ')만큼 기울어져 있다. 또한, 전극판(11, 12), 나아가서는 전극간 슬릿(10a)이 전후 방향, 즉 워크(W)의 이동 방향에 대해 각도(θ')만큼 기울어져 있다. 그리고, 하나의 전극간 슬릿(10a)의 전단부가 바로 우측 옆의 전극간 슬릿(10a)의 후단부와, 동일한 전후 방향 직선(L1) 상에 위치되어 있다. 도18의 전극 모듈(10)에서는 상기 식 2와 등가인 다음 식의 관계가 만족되어 있다.
[식 3]
L × cos(π/2 － θ') ＝ n × (t＋d) × sin(π/2 － θ')
식 3의 L, t, d, n은 상기 식 2의 정의와 마찬가지이다. 도18의 전극 모듈(10)의 경우, n ＝ 1이다. 물론, n이 2 이상의 정수가 되도록 기울이는 것으로 해도 좋다. 평면에서 보아 시계 방향이 아닌, 반시계 방향으로 기울이는 것으로 해 도 좋다.
도16 내지 도18과 같은 경사 설치 구조에 있어서도 슬릿군(100)을 전후로 복수단 설치하는 것으로 해도 좋다.
예를 들어, 도19에 도시하는 처리 헤드(1)는 전후에 배치된 2개의 전극 모듈(10)을 갖고, 전후 2단의 슬릿군(100)을 갖고 있다. 각 전극 모듈(10)의 케이싱(19)은, 도16의 것과 마찬가지로 워크 이동 방향과 직교하는 좌우 방향으로 연장되어 있고, 그 내부에 전극판(11, 12)이 좌우에 병설되어 수용되어 있다. 이들 전극판(11, 12), 나아가서는 전극간 슬릿(10a)이 좌우 병설 방향에 대해 소정 각도(θ)가 되도록 기울어져 있다. 전후의 전극 모듈(10)의 전극간 슬릿(10a)끼리는 절반 피치만큼 좌우로 어긋나 있다. 도시는 생략하지만, 각 전극 모듈(10)의 상측에는 가스 정류 모듈(20)이 각각 설치되어 있다.
또한, 도19에 있어서는 기울기 각도(θ)가 상기 식 1[즉 식 2의 n ＝ 1인 경우)을 만족시키는 크기로 되어 있지만, 식 2의 n ≥ 2를 만족시키는 크기로 되어 있어도 좋다.
이러한 2단 경사 설치 구조에 따르면, 한층 균일한 표면 처리를 행할 수 있다. 또한, 각 전극판(11, 12)의 한층 단소화를 도모할 수 있다.
도20은, 도18의 경사 설치 전극 모듈(10)을 복수단 구조로 한 실시 형태를 도시한 것이다. 본 실시 형태의 처리 헤드(1)는 도18과 같은 경사 설치 전극 모듈(10)을 전후에 2개 구비하고 있다. 각 전극 모듈(10)의 길이 방향은 좌우 방향에 대해 각도(θ')를 이루는 방향으로 연장되어 있다. 전극판(11, 12), 나아가서는 전극간 슬릿(10a)은 전극 모듈(10)의 길이 방향에 서로 병설되는 동시에, 전극 모듈(10)의 길이 방향과 직교하는 방향, 즉 워크(W)의 이동 방향에 대해 각도(θ')를 이루는 방향을 향하고 있다.
전후의 전극 모듈(10)은 서로 좌우로 약간 어긋나 있지만, 어긋나 있지 않아도 좋다.
도21은 상기 제2 실시 형태(도5 내지 도14)의 장치를 경사 설치 구조로 한 실시 형태를 도시한 것이다. 본 실시 형태의 처리 헤드(1)는 전후 2단을 이루고 가로로 병설된 다수의 전극 모듈(10)을 구비하고 있다. 이에 의해, 전후 2단의 슬릿군(100)이 구성되어 있다. 그리고, 처리 헤드(1)의 전체가 평면에서 보아 시계 방향으로 각도(θ')만큼 기울어져 있다. 이에 의해, 전극 모듈(10)의 병설 방향이 좌우 방향[워크(W)의 이동 방향과 직교하는 방향]에 대해 각도(θ')를 이루도록 기울어져 있다. 전극 모듈(10)의 각 전극판(11, 12), 나아가서는 슬릿군(100)의 각 슬릿(10a)은 병설 방향에 대해 직교하고 있고, 따라서 전후 방향, 즉 워크(W)의 이동 방향에 대해 각도(θ')를 이루는 방향으로 기울어져 있다.
이 경사 각도(θ')는 기술한 식 2, 식 3과 등가인 다음 식이 만족되도록 설정되어 있다.
[식 4]
θ' ＝ tan-1(n × P/L)
여기서, P는 전극판(11, 12) 및 전극간 슬릿(10a)의 피치(예를 들어 P ＝ 12 ㎜)이고, L은 전극간 슬릿(10a)의 길이(예를 들어 L ＝ 300 ㎜)이고, n은 1 이상의 정수이다. 도21의 장치에서는 n ＝ 1이다. 이에 의해, 좌우에 이웃하는 2개의 전극 슬릿(10a)에 있어서, 좌측의 전극 슬릿(10a)의 전단부와, 우측의 불어내기 슬릿(10b)의 후단부가 워크(W)의 전후 이동 방향을 따르는 동일한 직선(L1) 상에 위치하게 된다.
또한, 전극 모듈(10)의 구체 구조는 도6 내지 도13에 도시하는 제2 실시 형태와 마찬가지이지만, 단부 전극판(12L, 12R)을 제2 실시 형태의 것 대신에 도15에 도시하는 제2 실시 형태의 변형 형태와 마찬가지로 구성해도 좋다. 전방측의 단과 후방측의 단은 절반 피치(P/2)만 좌우로 어긋나 있지만, 반드시 어긋나 있을 필요는 없다. 기울기 각도(θ')는 식 1에 있어서 n ≥ 2가 되도록 해도 좋다. 평면에서 보아 시계 방향이 아닌, 반시계 방향으로 기울이는 것으로 해도 좋다.
여기까지의 실시 형태에서는 처리 헤드(1)가 가대에 고정되어 있어 움직이지 않지만, 처리 헤드(1)를 워크(W)의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 상대 요동시키는 것으로 해도 좋다.
즉, 도22에 도시하는 제4 실시 형태에서는 좌우에 병설된 1단의 모듈 유닛(1X)으로 이루어지는 처리 헤드(1)가 가대(도시하지 않음)에 좌우 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 이 처리 헤드(1)에 요동 기구(8)가 접속되어 있다. 요동 기구(8)는, 예를 들어 왕복 작동기나, 회전 작동기 및 그 회전을 왕복 운동으로 바꾸는 변환 기구 등으로 구성되어 처리 헤드(1) 전체를 좌우로 요동시키도록 되어 있다. 플라즈마 처리 시에 있어서는 이동 기구(4)로 워크(W)를 전후로 이동시키는 동시 에, 요동 기구(8)로 처리 헤드(1)를 좌우[즉 워크(W)의 이동 방향과 직교하는 방향]로 요동시키면서 처리 가스를 플라즈마화하여 워크(W)에 불어낸다. 이에 의해, 각 슬릿(10a)의 연장 방향과 워크(W)의 이동 방향이 평행하게 되어 있어도 줄무늬 형상의 처리 불균일이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 표면 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
요동 기구(8)에 의한 요동 진폭은, 예를 들어 전극판(11, 12) 및 전극간 슬릿(10a)의 피치(P)의 1/2이지만, 실제로는 위치 정밀도나 가감속의 관계로 요동 진폭을 P/2보다 큰 범위에서 최적화하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 줄무늬 형상의 처리 불균일을 확실하게 해소할 수 있다.
또한, 요동 주기는 이동 기구(4)에 의한 워크(W)의 이동 속도에 따라서 최적화된다. 구체적으로는 워크(W)가 슬릿(10a)의 길이분의 거리만큼 이동하는 시간에 처리 헤드(1)가 정확하게 자연수회(바람직하게는 복수회) 요동하는 주기로 설정한다. 이에 의해, 요동 자체에 의한 불균일의 발생을 방지할 수 있다.
도23은 상기 요동 기능이 부가된 제4 실시 형태의 변형 형태를 도시한 것이다. 본 형태의 처리 헤드(1)는 전후 2단을 이루고 좌우에 병설된 모듈 유닛(1X)으로 구성되어 있다. 전방측(도23에 있어서 상측)의 단의 모듈 유닛(1X)의 전체가 일체가 되어 좌우 슬라이드 가능해지도록 하여 도시하지 않은 가대에 지지되어 있다. 또한, 후방측(도23에 있어서 하측)의 단의 모듈 유닛(1X)의 전체가 일체가 되고, 또한 전방측의 단과는 별개로 좌우 슬라이드 가능해지도록 하여 상기 가대에 지지되어 있다. 전단 모듈 유닛(1X)에는 제1 요동 기구(8A)가 접속되고, 후단 모 듈 유닛(1X)에는 제1 요동 기구(8B)가 접속되어 있다. 이들 요동 기구(8A, 8B)는 상기 요동 기구(8)와 같은 구조를 이루고, 대응하는 단의 모듈 유닛(1X)을 좌우로 요동시키도록 되어 있다. 게다가, 이들 요동 기구(8A, 8B)는 서로 협동하여 요동의 위상이 서로 어긋나게 되어 있다. 이 위상차(ø)는, 예를 들어 ø ＝ π/2이다. 요동의 진폭 및 주기는 상기 요동 기구(8)와 마찬가지이다. 이에 의해, 처리 불균일을 확실하게 방지할 수 있고, 표면 처리의 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태를 채용 가능하다.
예를 들어, 슬릿군(100)은 1단 또는 2단으로 한정되지 않고, 3단 이상 설치하는 것으로 해도 좋다. 이 경우에도 이웃하는 단끼리를 슬릿(10a)의 병설 방향에 어긋나게 하는 것이 바람직하다. 이 어긋남은 피치(P) ÷ (단의 수)로 하는 것이 바람직하다. 특히, 각 슬릿(10a)의 연장 방향이 워크(W)의 이동 방향과 평행한 경우에는 단수를 많게 하면 할수록 처리의 균일성을 높일 수 있다. 또한, 균일성이 그다지 요구되지 않는 처리(예를 들어 세정 등)인 경우에는 각 슬릿(10a)의 연장 방향이 워크(W)의 이동 방향과 평행이라도 슬릿군(100)은 1단만으로 충분하다.
하나의 슬릿 대신에, 복수의 소구멍이나 짧은 슬릿을 일렬로 늘어세우고(연장시키고), 이를「하나의 구멍열」로서 해도 좋다. 슬릿군(100) 대신에, 상기 소구멍이나 단(短)슬릿으로 이루어지는 열을 그 연장 방향과 교차하는 방향으로 복수 일렬로 세우고, 이를「구멍열군」으로 해도 좋다.
제1, 제2 전극 모듈의 각 전극 부재는 평판 형상이 아니라도 좋고, 원주 형상 등이라도 좋다.
제1 전극 모듈의 제1 단부 전극 부재와 제2 전극 모듈의 제2 단부 전극 부재가 각각 전체적으로 다른 전극 부재의 약 절반의 두께로 되어 있고, 양자를 합한 합체 전극 부재가 다른 전극 부재와 같은 두께가 되도록 되어 있어도 좋다.
도16, 도17에 도시하는 경사 설치 구조의 각 실시 형태에서는 경사 각도(θ)가 식 1의 n ＝ 1, n ＝ 2를 각각 만족시키도록 되어 있지만, n ＝ 3 이상을 만족시키도록 해도 좋다. 도18 내지 도21에 도시하는 경사 설치 구조의 각 실시 형태에서는 경사 각도(θ')가 식 4의 n ＝ 1을 만족시키도록 되어 있지만, n ＝ 2 이상을 만족시키도록 해도 좋다. 또한, 경사 설치 구조의 경사 각도는 반드시 식 1 내지 식 4를 만족시키고 있지 않아도 좋다. 처리 조건 등에 따라서, 0도보다 크고 90도보다 작은 범위에서 적절하게 설정할 수 있다.
도22에 도시하는 요동 기능의 실시 형태에 있어서, 처리 헤드(1)를 고정하는 한편, 워크(W)를 전후로 이동시키면서 좌우로 요동시키는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 이동 기구에 요동 기구를 조립하는 것으로 해도 좋다. 물론, 워크(W)를 고정하는 한편, 처리 헤드(1)를 전후로 이동시키면서 좌우로 요동시키는 것으로 해도 좋다.
요동 방향은 웨이퍼(W)의 이동 방향과 교차하는 방향이면 좋고, 슬릿(10a)의 병설 방향에 따르는 방향으로 한정되지 않고, 상기 병설 방향에 대해 경사를 이루는 방향이라도 좋다.
도23에 도시하는 요동 기능의 실시 형태에서는 슬릿군(100)(구멍열군)이 2단이었지만, 3단 이상 설치하는 것으로 하고, 단마다 요동 기구로 요동시켜 이웃하는 단끼리의 요동 위상을 서로 어긋나도록 해도 좋다. 이 위상차(ø)는 단수를 n이라 하면, 예를 들어 ø ＝ π/n이지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 처리 조건 등에 따라서 적절하게 설정할 수 있다. 3단 이상인 경우, 그 중 이웃하는 2개의 단 중 한쪽에 접속되는 요동 기구가 청구의 범위의「제1 요동 기구」가 되고, 다른 쪽 단에 접속되는 요동 기구가「제2 요동 기구」가 된다. 한쪽 단의 슬릿군(구멍열군)을 고정하는 한편, 제1 요동 기구로 워크(W)를 요동시키고, 제2 요동 기구로 다른 쪽 단의 슬릿군(구멍열군)을 상기 워크(W)의 요동에 대해 위상을 어긋나게 하여 요동시키도록 해도 좋다.
도16 내지 도21과 같은 경사 설치 구조에 있어서도 요동 기구에 의해 요동시키도록 되어 있어도 좋다.
본 발명은 처리 가스를 슬릿 등의 구멍열의 군으로부터 불어내어 피처리물에 대는 것이면 좋고, 플라즈마 표면 처리에 한정되지 않고, 열CVD나 HF(불산) 증기 등에 의한 에칭과 같은 전극이 없는 표면 처리에도 적용할 수 있다. 또한, 오존 등에 의한 애싱, CF4 등에 의한 에칭, 그 밖의 성막(CVD), 세정, 표면 개질(친수 처리, 발수 처리 등) 등의 다양한 표면 처리에 넓게 적용할 수 있다.
처리의 압력 조건은 대략 상압으로 한정되지 않고, 감압 환경이라도 좋다.
(제1 실시예)
실시예를 설명한다. 본 발명이 이하의 실시예로 한정되지 않는 것은 물론이다.
제2 실시 형태(도5 내지 도14)와 같은 에칭용 플라즈마 처리 장치를 이용하여 이하의 조건 하에서 에칭 처리를 행하였다.
전극 온도 : 50 ℃
워크 온도 : 100 ℃
처리 가스
CF4 200 sc㎝
O2 800 sc㎝
H2O 15 sc㎝
펄스 주파수 : 20 ㎑
인가 전압 300V
그리고, 전방단의 슬릿군(구멍열군)으로부터의 플라즈마 가스만에 의한 처리 후의 잔류막의 두께와, 전방단과 후방단의 2단계에서 처리한 후의 잔류막의 두께를 워크의 좌우 폭방향에 걸쳐서 측정하였다.
결과를 도24에 나타낸다. 전방단만에 의한 처리에서는 막 두께가 약간 불균일하게 되었다. 또한 후방단에 의한 처리를 경유하면 막 두께를 대략 균일화할 수 있었다.

Claims (33)

  1. 처리 가스를 피처리물의 표면에 뿜어내어 상기 표면을 처리하는 장치에 있어서,
    일방향으로 연장되는 구멍열을 그 연장 방향과 교차하는 방향에 등피치로 복수 병설하여 이루어지는 구멍열군을 갖고, 각 구멍열로부터 처리 가스를 불어내는 처리부와,
    상기 처리부를 피처리물에 대해 상기 병설 방향과 교차하는 방향으로 상대 이동시키는 이동 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상대 이동 방향이 각 구멍열의 연장 방향을 따르고 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구멍열 각각의 연장 방향과 서로의 병설 방향이 직교하고, 상기 상대 이동 방향이 상기 연장 방향을 따르고 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구멍열이 상기 상대 이동 방향에 대해 비스듬히 각각 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구멍열이 상기 상대 이동 방향에 대해 비스듬히 각각 연장되는 동시에, 상기 상대 이동 방향과 직교하는 방향에 서로 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구멍열이 상기 상대 이동 방향에 대해 비스듬히 각각 연장되는 동시에, 이 연장 방향과 직교하는 방향에 서로 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 구멍열 중 하나의 구멍열의 연장 방향의 일단부와, 소정의 정수개 이웃의 구멍열의 연장 방향의 타단부가 상기 상대 이동 방향을 따르는 동일 직선 상에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 피치가 상기 구멍열과 피처리물 사이의 거리를 유효 범위의 상한 근방으로 하였을 때의 유효 처리 폭과 대략 동등해지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 처리부를 피처리물에 대해 상기 상대 이동 방향과 교차하는 방향으로 상대 요동시키는 요동 기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 처리부가 상기 구멍열군을 상기 연장 방향에 복수단 갖고, 이웃하는 구멍열군의 구멍열끼리가 상기 병설 방향으로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 어긋남의 크기가 상기 피치의 n분의 1(n은 상기 구멍열군의 단수)인 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 처리부가 상기 구멍열군을 상기 연장 방향에 복수단 갖고 있고,
    이웃하는 구멍열군의 한쪽에 대응하는 제1 요동 기구와, 다른 쪽에 대응하는 제2 요동 기구를 더 구비하고, 이들 제1, 제2 요동 기구가 각각 대응 구멍열군을 서로 동일 방향, 또한 피처리물에 대해 상기 상대 이동 방향과 교차하는 방향으로 상대 요동시키고, 게다가 제1 요동 기구의 요동 위상과 제2 요동 기구의 요동 위상이 서로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 처리부가 등피치로 병설된 복수의 전극 부재를 갖고, 인접하는 전극 부재끼리 사이에 상기 구멍열로서 슬릿 형상의 간극이 형성되어 상기 복수의 전극 부재에 의한 간극에 의해 상기 구멍열군이 구성되어 있고,
    각 간극에 피처리물을 플라즈마 처리하기 위한 처리 가스가 통과되는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 처리부가 상기 병설 방향에 분리 가능하게 연결된 복수의 전극 모듈을 갖고,
    각 전극 모듈이 등피치로 병설된 복수의 전극 부재를 포함하여 상기 구멍열군의 일부를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서, 이웃하는 2개의 전극 모듈에 있어서, 서로의 대향단부에 배치된 전극 부재끼리가 포개어져 하나의 합체 전극 부재를 구성하고,
    이 합체 전극 부재가 상기 이웃하는 2개의 전극 모듈의 다른 각 전극 부재와 같은 두께인 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 처리부가 처리 가스를 균일화하는 정류로를 갖고, 이 정류로에 복수의 구멍열이 분기하도록 하여 나란히 늘어서 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 처리부가 상기 병설 방향에 분리 가능하게 연결된 복수의 모듈 유닛을 갖고, 각 모듈 유닛이 상기 전극 모듈과, 이 전극 모듈에 접속된 정류 모듈을 구비하고, 이 정류 모듈이 처리 가스를 균일화하는 정류로를 갖고, 이 정류로에 같은 모듈 유닛의 전극 모듈의 구멍열이 분기하도록 하여 나란히 늘어서 있는 것을 특징으로 하는 표면 처리 장치.
  18. 서로 등피치로 병설된 복수의 구멍열을 갖는 처리부를 피처리물에 대해 상기 병설 방향과 교차하는 방향으로 상대 이동시키면서 처리 가스를 각 구멍열로부터 불어내고 피처리물의 표면으로 뿜어내어 상기 표면의 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서, 피처리물을 상기 구멍열의 연장 방향을 따라서 상대 이동시키면서 상기 처리 가스의 불어내기를 행하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법.
  20. 제18항에 있어서, 피처리물을 상기 구멍열의 연장 방향에 대해 비스듬히 상대 이동시키면서 상기 처리 가스의 불어내기를 행하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 피치를, 상기 구멍열과 피처리물 사이의 거리를 유효 범위의 상한 근방으로 하였을 때의 유효 처리폭과 대략 동등해지도록 설정해 두고, 상기 거리가 상기 유효 범위의 상한 근방이 되도록 하여 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법.
  22. 제18항에 있어서, 상기 처리부가 상기 등피치를 이루는 구멍열로 이루어지는 구멍열군을 상기 연장 방향에 복수단 배치함으로써 구성되고, 게다가 이웃하는 단의 구멍열군끼리가 상기 병설 방향으로 어긋나 있고,
    상기 상대 이동을 상기 복수단의 구멍열군에 대해 일체로 행하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법.
  23. 제18항에 있어서, 상기 처리부를 피처리물에 대해 상기 상대 이동 방향과 교차하는 방향으로 더 상대 요동시키면서 상기 처리 가스의 불어내기를 행하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 요동의 진폭을 상기 피치의 2분의 1 또는 2분의 1보다 큰 것으로 하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 요동의 주기를 피처리물이 구멍열의 길이분의 거리만큼 상대 이동하는 시간의 정수분의 1로 설정하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법.
  26. 제18항에 있어서, 상기 처리부가 상기 등피치를 이루는 구멍열로 이루어지는 구멍열군을 상기 연장 방향에 복수단 배치함으로써 구성되어 있고,
    상기 상대 이동과 병행하여 이웃하는 단의 구멍열군끼리를 피처리물에 대해 상기 상대 이동 방향과 교차하는 방향으로 위상을 서로 어긋나게 하여 상대 요동시 키는 것을 특징으로 하는 표면 처리 방법.
  27. 처리 가스를 플라즈마화 공간에 통과하여 불어내어 상기 플라즈마화 공간의 외부에 배치한 피처리물에 접촉하여 피처리물을 플라즈마 처리하는 장치이며,
    일방향에 병설된 제1 전극 모듈과 제2 전극 모듈을 구비하고,
    이들 제1, 제2 전극 모듈 각각이 이들 전극 모듈끼리의 병설 방향과 같은 방향에 병설된 복수의 전극 부재와, 이들 전극 부재를 연결하여 지지하는 지지부를 포함하고,
    이웃하는 전극 부재 사이에 상기 플라즈마화 공간이 되는 간극이 형성되어 있고,
    제1 전극 모듈의 전극 부재 중 제2 전극 모듈측의 단부에 배치된 제1 단부 전극 부재와, 제2 전극 모듈의 전극 부재 중 제1 전극 모듈측의 단부에 배치된 제2 단부 전극 부재가 합쳐짐으로써 하나의 합체 전극 부재가 구성되고,
    상기 제1 전극 모듈의 제1 단부 전극 부재 이외의 전극 부재와, 상기 합체 전극 부재와, 상기 제2 전극 모듈의 제2 단부 전극 부재 이외의 전극 부재가 서로 등피치를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1 단부 전극 부재와 제2 단부 전극 부재, 나아가서는 상기 합체 전극 부재가 접지 전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 제1 전극 모듈에 있어서, 상기 제1 단부 전극 부재가 제2 전극 모듈측으로 돌출되는 제1 후육부와, 이보다 얇고 제2 전극 모듈과는 반대측으로 인입하는 제1 박육부를 일체로 갖고,
    상기 제2 전극 모듈에 있어서, 상기 제2 단부 전극 부재가 제1 전극 모듈과는 반대측으로 인입하는 제2 박육부와, 이보다 두껍고 제1 전극 모듈측으로 돌출되는 제2 후육부를 일체로 갖고,
    상기 합체 전극 부재에 있어서, 상기 제1 후육부와 제2 박육부가 서로 포개어지고, 상기 제1 박육부와 제2 후육부가 서로 포개어져 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제1 후육부의 내부에 상기 제1 단부 전극 부재를 온도 조절하기 위한 유체를 통과시키는 온도 조절로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  31. 제27항에 있어서, 상기 합체 전극 부재가 상기 병설 방향과 교차하는 폭방향을 따라서 복수의 부분 전극 부재로 분할되고, 이들 부분 전극 부재가 이웃하는 것끼리 중 한쪽이 상기 제1 전극 모듈의 지지부에 지지되어 상기 제1 단부 전극 부재를 구성하고, 다른 쪽이 상기 제2 전극 모듈의 지지부에 지지되어 상기 제2 단부 전극 부재를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 부분 전극 부재의 내부에 온도 조절용 유체를 통과시키는 온도 조절로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  33. 제27항에 있어서, 상기 제1, 제2 전극 모듈의 각 전극 부재가 상기 병설 방향과 교차하는 판 형상을 이루고 있고, 상기 제1 전극 모듈의 제1 단부 전극 부재 이외의 판 형상을 이루는 각 전극 부재와, 판 형상을 이루는 상기 합체 전극 부재와, 상기 제2 전극 모듈의 제2 단부 전극 부재 이외의 판 형상을 이루는 각 전극 부재가 서로 같은 두께인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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