【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理物の表面に
存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥
離、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、
製膜、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズ
マを発生させるためのプラズマ処理装置、及びこれを用
いたプラズマ処理方法に関するものであり、特に、精密
な接合が要求される電子部品の表面のクリーニングに好
適に応用されるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to cleaning of foreign substances such as organic substances present on the surface of an object to be processed, peeling of resist, improvement of adhesion of an organic film, reduction of metal oxide,
The present invention relates to a plasma processing apparatus for generating plasma used for plasma processing such as film formation and surface modification, and a plasma processing method using the same. Particularly, the present invention relates to a surface of an electronic component requiring precise bonding. It is preferably applied to the cleaning of.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、大気圧下でプラズマ処理を行
うことが試みられている。例えば、特開平２−１５１７
１号公報や特開平３−２４１７３９号公報や特開平１−
３０６５６９号公報には、反応容器内の放電空間に一対
の電極を配置すると共に電極の間に誘電体を設け、放電
空間をＨｅ（ヘリウム）やＡｒ（アルゴン）などの希ガ
スを主成分とするプラズマ生成用ガスで充満し、反応容
器に被処理物を入れると共に電極の間に交流電界を印加
するようにしたプラズマ処理方法が開示されており、誘
電体が配置された電極の間に交流電界を印加することに
より安定的にグロー状の放電を発生させ、このグロー状
の放電によりプラズマ生成用ガスを励起して反応容器内
にプラズマを生成し、このプラズマにより被処理物の処
理を行うようにしたものである。2. Description of the Related Art Conventionally, attempts have been made to perform plasma processing under atmospheric pressure. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 1, JP-A-3-241739 and JP-A-1-241.
JP-A-306569 discloses a method in which a pair of electrodes are arranged in a discharge space in a reaction vessel, a dielectric is provided between the electrodes, and the discharge space is mainly composed of a rare gas such as He (helium) or Ar (argon). There is disclosed a plasma processing method in which an object to be processed is filled with a gas for plasma generation and an AC electric field is applied between electrodes while an AC electric field is applied between electrodes on which a dielectric is arranged. Is applied to stably generate a glow-like discharge. The glow-like discharge excites a plasma generating gas to generate plasma in a reaction vessel, and the plasma is used to process an object to be processed. It was made.
【０００３】しかし、上記公報に記載の方法では被処理
物の特定の部分のみに局所的にプラズマ処理を行いにく
く、また、処理時間も長くかかるという問題があった。
そこで、大気圧下でグロー状の放電により生成したプラ
ズマ（特にプラズマの活性種）を被処理物にジェット状
に吹き出してプラズマ処理を行うことが、例えば、特開
平３−２１９０８２号公報、特開平４−２１２２５３号
公報、特開平６−１０８２５７号公報、特開平１１−２
６０５９７号公報、特願平１１−１１７１９１号の願書
に添付した明細書及び図面等で提案されている。これら
公報あるいは出願書類に記載の方法は、ジェット状のプ
ラズマをスポット的に吹き出して被処理物に吹き付ける
ことによって、被処理物を局所的にプラズマ処理するよ
うにしたものである。However, the method described in the above publication has a problem that it is difficult to locally perform the plasma processing only on a specific portion of the object to be processed, and the processing time is long.
Therefore, plasma processing is performed by blowing out plasma (especially, active species of plasma) generated by glow-like discharge under atmospheric pressure into an object to be processed in the form of a jet, for example, as described in JP-A-3-219082 and JP-A-Hei. JP-A-4-212253, JP-A-6-108257, JP-A-11-2
Japanese Patent Application No. 60597 and Japanese Patent Application No. 11-117191 have been proposed in the specification and drawings attached thereto. In the methods described in these publications or application documents, a plasma is jetted in a spot-like manner and sprayed onto the object to locally process the object.
【０００４】しかし、プラズマをスポット的に吹き出す
方法では、被処理物に供給されるプラズマの面積が小さ
いので、ＢＧＡ(Ball Grid Array)基板などの平板状の
被処理物の全面を処理する場合にプラズマを基板の全面
に亘って走査させなければならず、処理時間が長くなる
という問題があった。そこで、プラズマをある程度の長
さ（幅）で被処理物に供給することによって、平板状の
被処理物の全面を短時間でプラズマ処理することができ
るプラズマ処理装置が特開平４−３５８０７６号公報に
記載されている。However, in the method of blowing out plasma in a spot manner, since the area of the plasma supplied to the object to be processed is small, it is difficult to process the entire surface of a flat object to be processed such as a BGA (Ball Grid Array) substrate. The plasma must be scanned over the entire surface of the substrate, and there is a problem that the processing time becomes long. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-358076 discloses a plasma processing apparatus capable of performing plasma processing in a short time on the entire surface of a plate-shaped workpiece by supplying plasma to the workpiece with a certain length (width). It is described in.
【０００５】この方法は、表面に固体誘電体を配設した
一対の誘電体被覆電極を対向させて配置し、誘電体被覆
電極の間に上側からプラズマ生成用ガスを導入すると共
に誘電体被覆電極に高電圧を印加することによって、プ
ラズマ生成用ガスからプラズマを生成し、このプラズマ
を誘電体被覆電極の間から下流して被処理物に供給する
ものである。According to this method, a pair of dielectric coated electrodes having a solid dielectric disposed on the surface are arranged to face each other, and a plasma generating gas is introduced from above from between the dielectric coated electrodes, and a dielectric coated electrode is formed. By applying a high voltage to the substrate, a plasma is generated from the plasma generation gas, and the plasma is supplied to the object to be processed downstream from between the dielectric coated electrodes.
【０００６】しかし、この公報のものでは被覆電極が反
応容器内に配置されているために、多数個の被処理物を
搬送しながら連続的に処理するのが難しいものであっ
た。そこで、特開平９−２３２２９３号公報には、ガラ
ス等で形成される反応容器にスリット状の吹き出し口を
形成すると共に反応容器の外側に電極を配置し、この電
極で反応容器内に高電圧を印加することによりプラズマ
を生成し、このプラズマを反応容器から吹き出し口を通
じて吹き出して被処理物に供給することによってプラズ
マ処理を行うようにした表面処理方法が開示されてい
る。このものでは、反応容器の吹き出し口からプラズマ
を吹き出すので、多数個の被処理物を搬送しながら連続
的に処理しやすくなるのである。However, in this publication, it is difficult to continuously process a large number of workpieces while transporting them, because the coated electrodes are disposed in the reaction vessel. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-232293 discloses that a slit-shaped outlet is formed in a reaction vessel made of glass or the like, and an electrode is arranged outside the reaction vessel. There is disclosed a surface treatment method in which plasma is generated by applying a plasma, and the plasma is blown out of a reaction vessel through a blowout port and supplied to an object to be processed to perform a plasma treatment. In this case, since plasma is blown out from the outlet of the reaction vessel, it is easy to continuously process a large number of workpieces while transporting them.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平９−２
３２２９３号公報に記載の発明では、スリット状の吹き
出し口の狭い方の寸法（以下、スリット幅ということが
ある）が１ｍｍ以下に形成されているので、吹き出し口
の寸法精度が低いと吹き出されるプラズマの流れに不均
一が生じ、被処理物に対するプラズマ処理の度合いがバ
ラつく、いわゆる面内バラツキが生じて均一なプラズマ
処理を行うことができないという問題があり、また、被
処理物へのプラズマの供給量が少なすぎて被処理物のプ
ラズマへの暴露時間が短くなり、プラズマ処理時間が長
くなるという問題があった。SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-2
In the invention described in Japanese Patent No. 32293, since the narrower size of the slit-shaped outlet (hereinafter, sometimes referred to as a slit width) is formed to be 1 mm or less, the blowout is performed if the dimensional accuracy of the outlet is low. There is a problem in that the flow of the plasma becomes non-uniform and the degree of the plasma processing on the object to be processed varies, so-called in-plane variation occurs, making it impossible to perform uniform plasma processing. Is too small, the exposure time of the object to be processed to the plasma is shortened, and the plasma processing time is prolonged.
【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、平板状の被処理物の表面全面を短時間で均一にプ
ラズマ処理することができるプラズマ処理装置及びプラ
ズマ処理方法を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above points, and provides a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of uniformly performing plasma processing on the entire surface of a plate-shaped workpiece in a short time. It is intended for.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
プラズマ処理装置は、絶縁材料で形成される反応容器１
と、反応容器１の外面に接して反応容器１内に交流又は
パルス状の電圧を印加するための電極２、３とを具備し
て構成され、反応容器１内にプラズマ生成用ガスを供給
すると共に反応容器１内に交流又はパルス状の電圧を印
加することにより大気圧近傍の圧力下で反応容器１内に
グロー状の放電を生じさせて反応容器１内にプラズマを
生成し、反応容器１に設けたスリット状の吹き出し口４
から上記プラズマをジェット状に吹き出すように形成さ
れたプラズマ処理装置において、吹き出し口４のスリッ
ト幅が１ｍｍより大きくて５ｍｍ以下に形成して成るこ
とを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a reaction vessel formed of an insulating material;
And electrodes 2 and 3 that are in contact with the outer surface of the reaction vessel 1 and apply an alternating or pulsed voltage to the inside of the reaction vessel 1, and supply a plasma generating gas into the reaction vessel 1. At the same time, an AC or pulse voltage is applied to the reaction vessel 1 to generate a glow-like discharge in the reaction vessel 1 under a pressure near the atmospheric pressure, thereby generating a plasma in the reaction vessel 1. Slit-shaped outlet 4 provided in
In the plasma processing apparatus formed so as to jet the plasma in the form of a jet, the slit width of the outlet 4 is formed to be larger than 1 mm and 5 mm or less.
【００１０】また本発明の請求項２に係るプラズマ処理
装置は、請求項１の構成に加えて、プラズマ生成用ガス
に１〜５体積％の酸素ガスを含有させて成ることを特徴
とするものである。A plasma processing apparatus according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in addition to the configuration of the first aspect, the plasma generation gas contains 1 to 5% by volume of oxygen gas. It is.
【００１１】また本発明の請求項３に係るプラズマ処理
装置は、請求項１の構成に加えて、プラズマ生成用ガス
に０．３〜３体積％の水素ガスを含有させて成ることを
特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the plasma generation gas contains 0.3 to 3% by volume of hydrogen gas. Is what you do.
【００１２】また本発明の請求項４に係るプラズマ処理
装置は、請求項１乃至３のいずれかの構成に加えて、電
極２、３を平面視で略ロ字状に形成して成ることを特徴
とするものである。A plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in addition to any one of the first to third aspects, the electrodes 2, 3 are formed in a substantially rectangular shape in plan view. It is a feature.
【００１３】また本発明の請求項５に係るプラズマ処理
装置は、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、反
応容器１内でのプラズマ生成用ガスの流れを均一化する
ためのガス均一化手段１０を具備して成ることを特徴と
するものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a gas for uniformizing a flow of a gas for plasma generation in the reaction vessel 1. It is characterized by comprising a uniforming means 10.
【００１４】また本発明の請求項６に係るプラズマ処理
装置は、請求項５の構成に加えて、ガス均一化手段１０
として反応容器１にガス均一化室５を設けて成ることを
特徴とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus, comprising:
The reaction vessel 1 is provided with a gas homogenization chamber 5.
【００１５】また本発明の請求項７に係るプラズマ処理
装置は、請求項６の構成に加えて、ガス均一化室５内に
突出する鍔部５０を備えて成ることを特徴とするもので
ある。A plasma processing apparatus according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in addition to the configuration of the sixth aspect, the plasma processing apparatus further comprises a flange portion 50 protruding into the gas equalizing chamber 5. .
【００１６】また本発明の請求項８に係るプラズマ処理
装置は、請求項１乃至７のいずれかの構成に加えて、反
応容器１の長手方向の端部における反応容器１の肉厚を
反応容器１の長手方向の中央部における反応容器１の肉
厚よりも厚く形成して成ることを特徴とするものであ
る。According to the plasma processing apparatus of claim 8 of the present invention, in addition to any one of the constitutions of claims 1 to 7, the thickness of the reaction vessel 1 at the longitudinal end of the reaction vessel 1 is reduced. 1 is formed so as to be thicker than the thickness of the reaction vessel 1 at the central portion in the longitudinal direction.
【００１７】また本発明の請求項９に係るプラズマ処理
装置は、請求項１乃至８のいずれかの構成に加えて、反
応容器１の長手方向の端部において、反応容器１の外面
から電極２、３を遠ざけて配置して成ることを特徴とす
るものである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the electrode 2 is connected to the outer surface of the reaction vessel 1 at the longitudinal end of the reaction vessel 1. , 3 are arranged away from each other.
【００１８】また本発明の請求項１０に係るプラズマ処
理装置は、請求項１乃至９のいずれかの構成に加えて、
電極２、３を冷媒で冷却して成ることを特徴とするもの
である。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus according to any one of the first to ninth aspects,
It is characterized in that the electrodes 2, 3 are cooled by a coolant.
【００１９】また本発明の請求項１１に係るプラズマ処
理装置は、請求項１０の構成に加えて、冷媒がイオン交
換水であることを特徴とするものである。[0019] The plasma processing apparatus according to claim 11 of the present invention is characterized in that, in addition to the structure of claim 10, the refrigerant is ion-exchanged water.
【００２０】また本発明の請求項１２に係るプラズマ処
理装置は、請求項１０又は１１の構成に加えて、冷媒が
不凍性及び絶縁性を有することを特徴とするものであ
る。According to a twelfth aspect of the present invention, in addition to the structure of the tenth or eleventh aspect, the refrigerant has antifreeze and insulating properties.
【００２１】また本発明の請求項１３に係るプラズマ処
理装置は、請求項１乃至１２のいずれかの構成に加え
て、反応容器１内に印加する交流電圧の周波数を１ｋＨ
ｚ〜２００ＭＨｚに設定して成ることを特徴とするもの
である。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the frequency of the AC voltage applied to the reaction vessel 1 is 1 kHz.
It is characterized by being set to z to 200 MHz.
【００２２】また本発明の請求項１４に係るプラズマ処
理装置は、請求項１乃至１３のいずれかの構成に加え
て、電極２、３の反応容器１と接する側の表面粗度を１
０〜１０００μｍに形成して成ることを特徴するもので
ある。A plasma processing apparatus according to a fourteenth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to thirteenth aspects, further has a surface roughness of one of the electrodes 2 and 3 on the side in contact with the reaction vessel 1.
It is characterized in that it is formed to have a thickness of 0 to 1000 μm.
【００２３】また本発明の請求項１５に係るプラズマ処
理装置は、請求項１乃至１４のいずれかの構成に加え
て、反応容器１内にプラズマを点灯させるための点灯手
段１１を備えて成ることを特徴とするものである。A plasma processing apparatus according to a fifteenth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to fourteenth aspects, further comprises a lighting means 11 for lighting the plasma in the reaction vessel 1. It is characterized by the following.
【００２４】本発明の請求項１６に係るプラズマ処理方
法は、請求項１乃至１５のいずれかに記載のプラズマ処
理装置を用いてプラズマ処理を行うことを特徴とするも
のである。A plasma processing method according to a sixteenth aspect of the present invention is characterized in that the plasma processing is performed using the plasma processing apparatus according to any one of the first to fifteenth aspects.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００２６】図１に本発明のプラズマ処理装置の一例を
示す。このプラズマ処理装置は、反応容器１の外周の全
周に亘って、対をなす（一対の）電極２、３を接触させ
て設けると共に電極２、３を上下に対向させて配置する
ことによって形成されており、電極２、３の間に対応す
る位置において反応容器１内には放電空間１５が形成さ
れている。また、電極２、３には放電空間１５に交流
（高周波）またはパルス状の電圧を発生する電源１８と
電気的に接続されている。FIG. 1 shows an example of the plasma processing apparatus of the present invention. This plasma processing apparatus is formed by providing a pair (a pair) of electrodes 2 and 3 in contact with each other and arranging the electrodes 2 and 3 so as to face each other over the entire outer circumference of the reaction vessel 1. A discharge space 15 is formed in the reaction vessel 1 at a position corresponding to between the electrodes 2 and 3. The electrodes 2 and 3 are electrically connected to a power supply 18 that generates an alternating current (high frequency) or pulsed voltage in the discharge space 15.
【００２７】反応容器１は高融点の絶縁材料（誘電体材
料）で形成されるものである。反応容器１を構成する絶
縁材料の誘電率は放電空間１５におけるプラズマの低温
化の重要な要素であって、具体的には絶縁材料として、
石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムな
どのガラス質材料やセラミック材料などを例示すること
ができる。図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、反応容
器１はその短手方向（水平面における短手方向）に並ん
で対向する一対の側壁１ａと、反応容器１の長手方向
（水平面における長手方向）に並んで対向する一対の側
壁１ｂとで角形筒状に形成されている。また、反応容器
１の上面はガス導入口１６として略全面に亘って開放さ
れていると共に反応容器１の下面は吹き出し口４として
略全面に亘って開放されている。この吹き出し口４は反
応容器１の長手方向と平行な方向に長いスリット状に形
成されるものであり、反応容器１内の放電空間１５と連
通している。また、図５に示すように、反応容器１はそ
の長手方向の全長に亘って一定の肉厚に形成されてお
り、従って、吹き出し口４はその長手方向の全長に亘っ
て一定のスリット幅に形成されている。The reaction vessel 1 is made of a high melting point insulating material (dielectric material). The dielectric constant of the insulating material constituting the reaction vessel 1 is an important factor in lowering the temperature of the plasma in the discharge space 15, and specifically, as an insulating material,
Glassy materials and ceramic materials such as quartz, alumina, and partially stabilized zirconium yttria can be exemplified. As shown in FIGS. 2A to 2C, the reaction vessel 1 has a pair of opposed side walls 1a arranged side by side in a short direction (a short direction in a horizontal plane), and a longitudinal direction (a long side in a horizontal plane) of the reaction vessel 1. Direction) and a pair of side walls 1b facing each other to form a rectangular cylindrical shape. The upper surface of the reaction vessel 1 is opened almost entirely as a gas inlet 16, and the lower surface of the reaction vessel 1 is opened almost entirely as an outlet 4. The outlet 4 is formed in a long slit shape in a direction parallel to the longitudinal direction of the reaction vessel 1 and communicates with a discharge space 15 in the reaction vessel 1. As shown in FIG. 5, the reaction vessel 1 is formed to have a constant thickness over its entire length in the longitudinal direction. Therefore, the outlet 4 has a constant slit width over its entire length in the longitudinal direction. Is formed.
【００２８】反応容器１は短手方向の寸法よりも長手方
向の寸法が非常に大きく形成された扁平形状であって、
反応容器１の短手方向における内寸、すなわち、反応容
器１の短手方向に並んで対向する一対の側壁１ａの内面
の対向間隔、更に言い換えれば、吹き出し口４のスリッ
ト幅（狭い方の寸法）は１ｍｍより大きくて５ｍｍ以下
に形成するのが好ましい。上記のように反応容器１は石
英（ガラス）などの絶縁材料で形成されるために、特開
平９−２３２２９３号公報に開示されているようなスリ
ット幅が１ｍｍ以下の狭い反応容器を形成しようとした
場合、ガラス加工の精度の問題でスリット幅を均一に保
つことが非常に困難である。従って、吹き出し口の寸法
精度が低くくなって吹き出されるプラズマの流れに不均
一が生じ、被処理物に対するプラズマ処理の度合いを均
一にすることができない。そこで本発明では、反応容器
１の吹き出し口４のスリット幅を１ｍｍより大きく形成
したものであり、このことで、スリット幅の均一性を５
％以下に保つことが可能となって、吹き出し口４におい
て吹き出されるプラズマの流れ（ガス流速分布）を均一
にすることができ、被処理物に対するプラズマ処理の度
合いを均一にすることができるものである。The reaction vessel 1 has a flat shape in which the dimension in the longitudinal direction is much larger than the dimension in the lateral direction.
The inner dimension of the reaction vessel 1 in the lateral direction, that is, the interval between the inner surfaces of the pair of side walls 1a opposed to each other in the lateral direction of the reaction vessel 1, in other words, the slit width of the outlet 4 (the narrower dimension) Is preferably larger than 1 mm and 5 mm or less. As described above, since the reaction vessel 1 is formed of an insulating material such as quartz (glass), it is attempted to form a narrow reaction vessel having a slit width of 1 mm or less as disclosed in JP-A-9-232293. In this case, it is very difficult to keep the slit width uniform due to the problem of the accuracy of the glass processing. Therefore, the dimensional accuracy of the outlet is reduced, and the flow of the blown-out plasma becomes non-uniform, so that the degree of the plasma processing on the workpiece cannot be made uniform. Therefore, in the present invention, the slit width of the outlet 4 of the reaction vessel 1 is formed to be larger than 1 mm.
%, The flow (gas flow velocity distribution) of the plasma blown out at the blowout port 4 can be made uniform, and the degree of plasma processing on the processing object can be made uniform. It is.
【００２９】また、スリット幅が１ｍｍ以下であると、
吹き出し口４が小さくなり過ぎてプラズマの吹き出し範
囲が狭くなってプラズマ処理することができる範囲が小
さくなり、よって、図４（ａ）に示すように、吹き出し
口４の下側で被処理物１２を搬送しながら（搬送方向を
矢印で示す）プラズマ処理を行った場合に、被処理物
１２のプラズマＰへの暴露時間が短くなるために、被処
理物１２の搬送速度を遅くしなければならなくなってプ
ラズマ処理時間が長くなるものであり、さらに、反応容
器１の強度が低下する恐れがある。そこで本発明は反応
容器１の吹き出し口４のスリット幅を１ｍｍより大きく
形成することによって、図４（ｂ）に示すようにプラズ
マＰの吹き出し範囲を広くしたものであり、これにより
プラズマ処理することができる範囲が大きくなって被処
理物１２のプラズマＰへの暴露時間が長くなり、被処理
物１２の搬送速度を速くしてプラズマ処理時間を短くす
ることができるものである。When the slit width is 1 mm or less,
The blowing port 4 becomes too small, and the range of plasma blowing is narrowed, and the range in which plasma processing can be performed is reduced. Therefore, as shown in FIG. When the plasma processing is performed while transporting the workpiece (the transport direction is indicated by an arrow), the exposure time of the workpiece 12 to the plasma P is shortened, and therefore, the transport speed of the workpiece 12 must be reduced. As a result, the plasma processing time becomes longer, and the strength of the reaction vessel 1 may be reduced. Therefore, in the present invention, the blowing width of the plasma P is widened as shown in FIG. 4 (b) by forming the slit width of the blowing port 4 of the reaction vessel 1 to be larger than 1 mm. Thus, the exposure time of the object 12 to the plasma P is increased, and the transport speed of the object 12 can be increased to shorten the plasma processing time.
【００３０】一方、スリット幅が５ｍｍより大きくなる
と、吹き出し口４が大きくなり過ぎて吹き出し口４から
吹き出されるジェット状のプラズマの流速が小さくな
り、プラズマ処理の速度が遅くなる恐れがあり、また、
放電空間１５の体積が大きくなり過ぎて放電空間１５に
おける単位体積あたりの投入電力が小さくなってプラズ
マの生成効率が低下し、プラズマ処理の速度が遅くなる
恐れがある。そして、これらの問題点を解決するために
は、ガス流量や電力を増やすしかないが、この結果、ガ
ス及び電力を多量に消費し、コストパフォーマンスが低
下する恐れがある。そこで本発明ではスリット幅を５ｍ
ｍ以下に形成したものであり、これにより、放電空間１
５の体積が比較的小さくなって、放電空間１５における
単位空間あたりの電力を高くすることができ、つまり、
放電空間１５における放電空間密度を上げることがで
き、低電力化及び小ガス流量化を図ることができるもの
であり、しかも、プラズマの生成効率が高まって、プラ
ズマ処理の能力を向上させることができるものである。
従って、吹き出し口４のスリット幅を１ｍｍより大きく
て５ｍｍ以下に形成するものである。On the other hand, if the slit width is larger than 5 mm, the outlet 4 becomes too large, the flow rate of the jet-like plasma blown from the outlet 4 becomes small, and the speed of the plasma processing may be reduced. ,
There is a possibility that the volume of the discharge space 15 becomes too large, the input power per unit volume in the discharge space 15 becomes small, the plasma generation efficiency is reduced, and the plasma processing speed is reduced. The only solution to these problems is to increase the gas flow rate and power. However, as a result, a large amount of gas and power are consumed, and the cost performance may be reduced. Therefore, in the present invention, the slit width is 5 m
m, thereby forming the discharge space 1
5, the volume per unit space in the discharge space 15 can be increased, that is,
The discharge space density in the discharge space 15 can be increased, the power consumption can be reduced, and the gas flow rate can be reduced. In addition, the plasma generation efficiency can be increased, and the plasma processing ability can be improved. Things.
Therefore, the slit width of the outlet 4 is formed to be larger than 1 mm and 5 mm or less.
【００３１】また、反応容器１の上部には反応容器１内
でのプラズマ生成用ガスの流れを均一化するためのガス
均一化手段１０としてガス均一化室５が設けられてい
る。ガス均一化室５は反応容器１と同様の材料で反応容
器１に一体的に形成されている。また、ガス均一化室５
はその厚み方向の寸法が反応容器１の厚み方向（短手方
向）の寸法よりも大きい箱状に形成されており、ガス均
一化室５の体積（容量）は放電空間１５の体積よりも大
きく形成されている。このガス均一化室５の上面にはガ
ス供給口３０を設けたガス管部６１が突設されていると
共にガス均一化室５の下部は下側ほど厚みが小さくなる
絞り部６２として形成されており、ガス均一化室５の下
端である絞り部６２の下端が反応容器１の側壁１ａ、１
ｂの外面に接合されている。また、図３に示すように、
反応容器１の上部はガス均一化室５内に下から上に向か
って突出する鍔部５０として形成されており、鍔部５０
の上面が反応容器１のガス導入口１６となってガス均一
化室５内で開口されている。A gas homogenizing chamber 5 is provided in the upper part of the reaction vessel 1 as a gas homogenizing means 10 for homogenizing the flow of the plasma generating gas in the reaction vessel 1. The gas homogenizing chamber 5 is formed integrally with the reaction vessel 1 using the same material as the reaction vessel 1. In addition, the gas equalizing chamber 5
Is formed in a box shape whose dimension in the thickness direction is larger than the dimension in the thickness direction (transverse direction) of the reaction vessel 1, and the volume (capacity) of the gas equalizing chamber 5 is larger than the volume of the discharge space 15. Is formed. A gas pipe portion 61 provided with a gas supply port 30 is formed on the upper surface of the gas uniformizing chamber 5 so as to protrude therefrom, and a lower portion of the gas uniformizing chamber 5 is formed as a throttle portion 62 whose thickness becomes smaller toward the lower side. The lower end of the throttle section 62, which is the lower end of the gas equalizing chamber 5, is connected to the side walls 1a, 1a of the reaction vessel 1.
b. Also, as shown in FIG.
The upper portion of the reaction vessel 1 is formed as a flange 50 projecting from the bottom upward in the gas equalization chamber 5.
The upper surface serves as a gas inlet 16 of the reaction vessel 1 and is opened in the gas homogenization chamber 5.
【００３２】本発明ではガス均一化室５を介してプラズ
マ生成用ガスを反応容器１に供給するのである。すなわ
ち、ガス供給口３０からガス均一化室５内にプラズマ生
成用ガスを導入し、プラズマ生成用ガスをガス導入口１
６まで下流させ、この後、ガス導入口１６から反応容器
１内にプラズマ生成用ガスを導入するのである。そし
て、このように放電空間１５の体積よりも大きい体積の
ガス均一化室５を通過させてプラズマ生成用ガスを反応
容器１に供給することで、ガス均一化室５がバッファー
（緩衝）となって反応容器１に均一な流れでプラズマ生
成用ガスを供給することができ、放電空間１５における
プラズマ生成用ガスの流れを均一化することができるも
のである。また、ガス均一化室５に鍔部５０を突出して
設けたので、プラズマ生成用ガスが鍔部５０により撹拌
されて反応容器１内の一部分に偏らないように拡散しや
すくなり、反応容器１内の全体に均一な濃度でプラズマ
生成用ガスを供給することができ、放電空間１５で均質
なプラズマを効率よく生成することができると共にプラ
ズマ処理のむらを少なくすることができるものである。In the present invention, the gas for plasma generation is supplied to the reaction vessel 1 through the gas equalizing chamber 5. That is, a plasma generation gas is introduced from the gas supply port 30 into the gas homogenization chamber 5 and the plasma generation gas is supplied to the gas introduction port 1.
Then, the gas for plasma generation is introduced into the reaction vessel 1 from the gas introduction port 16. Then, by supplying the gas for plasma generation to the reaction vessel 1 by passing through the gas equalizing chamber 5 having a volume larger than the volume of the discharge space 15, the gas uniformizing chamber 5 becomes a buffer. Thus, the plasma generating gas can be supplied to the reaction vessel 1 with a uniform flow, and the flow of the plasma generating gas in the discharge space 15 can be made uniform. In addition, since the flange 50 is provided so as to protrude in the gas equalizing chamber 5, the plasma generating gas is easily stirred by the flange 50 and diffused so as not to be biased to a part in the reaction vessel 1. The plasma generation gas can be supplied at a uniform concentration to the entire surface, uniform plasma can be efficiently generated in the discharge space 15, and unevenness in plasma processing can be reduced.
【００３３】電極２、３は同形であって、平面視で略ロ
字状（角形環状）に形成されている。すなわち、電極
２、３の略中央部には上下に貫通する挿着孔１７が形成
されている。この挿着孔１７の大きさは反応容器１の外
周寸法とほぼ同一に、また、挿着孔１７の平面視の形状
は反応容器１の外周形状とほぼ同一にそれぞれ形成され
ている。さらに、電極２、３はその冷却効率を高くする
ために熱伝導性の高い金属材料、例えば、銅、アルミニ
ウム、真鍮、耐食性の高いステンレス（ＳＵＳ３０４な
ど）などで形成されている。また、電極２、３の表面を
より耐食性が高く高周波の伝播性の良い金などでメッキ
することも有効である。そして、電極２、３を平面視で
略ロ字状に形成することによって、反応容器１の全周に
亘って電極２、３を配置することができ、電極２及び電
極３と反応容器１との接触面積を大きくして接触性を向
上させることができ、放電空間１５におけるプラズマの
均一な生成が容易になるものである。The electrodes 2 and 3 have the same shape and are formed in a substantially rectangular shape (square ring) in plan view. That is, an insertion hole 17 penetrating vertically is formed substantially at the center of the electrodes 2 and 3. The size of the insertion hole 17 is substantially the same as the outer peripheral dimension of the reaction vessel 1, and the shape of the insertion hole 17 in plan view is substantially the same as the outer peripheral shape of the reaction vessel 1. Further, the electrodes 2 and 3 are formed of a metal material having high thermal conductivity, for example, copper, aluminum, brass, stainless steel (such as SUS304) having high corrosion resistance, in order to increase the cooling efficiency. It is also effective to plate the surfaces of the electrodes 2 and 3 with gold having high corrosion resistance and good high-frequency propagation. And, by forming the electrodes 2 and 3 in a substantially rectangular shape in plan view, the electrodes 2 and 3 can be arranged over the entire circumference of the reaction vessel 1. The contact area can be increased to improve the contact property, and uniform generation of plasma in the discharge space 15 is facilitated.
【００３４】電極２、３の内周面（挿着孔１７を構成す
る面）は反応容器１の外周と接触する面であって、その
内周面の算術平均粗さで表した表面粗度は１０〜１００
０μｍに設定されている。このように電極２、３の内周
面の表面粗度を１０〜１０００μｍに設定することによ
って、放電空間１５における放電の均一化を図ることが
できる。グロー状の放電とはミクロ的に見た場合に、非
常に微細なマイクロディスチャージの集合体が形成さ
れ、アークへの移行が阻害されるためであると考えられ
る。電極２、３の内周面の表面粗度が１０μｍ未満であ
れば、放電しにくくなる恐れがあり、電極２、３の内周
面の表面粗度が１０００μｍを超えると、放電の不均一
化が生じる恐れがある。このように電極２、３の内周面
を粗面化する加工としては、サンドブラストなどの物理
的手段を採用することができる。尚、表面粗さをｙ＝ｆ
（ｘ）の形に表した場合の算術平均粗さＲａ（μｍ）は
ＪＩＳ Ｂ ０６０１で定義されている。The inner peripheral surfaces of the electrodes 2 and 3 (the surfaces constituting the insertion holes 17) are surfaces that come into contact with the outer periphery of the reaction vessel 1, and the surface roughness expressed by the arithmetic average roughness of the inner peripheral surfaces thereof Is 10-100
It is set to 0 μm. By setting the surface roughness of the inner peripheral surfaces of the electrodes 2 and 3 to 10 to 1000 μm in this manner, the discharge in the discharge space 15 can be made uniform. It is considered that the glow-like discharge is because, when viewed microscopically, a very fine aggregate of microdischarges is formed and transfer to an arc is hindered. If the surface roughness of the inner peripheral surfaces of the electrodes 2 and 3 is less than 10 μm, there is a possibility that discharge becomes difficult. If the surface roughness of the inner peripheral surfaces of the electrodes 2 and 3 exceeds 1000 μm, the discharge becomes uneven. May occur. As described above, physical processing such as sandblasting can be employed as a process for roughening the inner peripheral surfaces of the electrodes 2 and 3. The surface roughness is defined as y = f
Arithmetic mean roughness Ra (μm) when expressed in the form of (x) is defined in JIS B0601.
【００３５】そして、反応容器１を挿着孔１７に差し込
むことによって、電極２、３を反応容器１の外周に取り
付けると共に電極２、３の内周面を反応容器１の外周面
（側壁１ａと側壁１ｂの外面）に全周に亘って接触させ
るように配置する。電極２、３の間隔（電極２の下端と
電極３の上端の間隔）は３〜２０ｍｍに設定するのが好
ましい。電極２、３の間隔が３ｍｍ未満であれば、反応
容器１の外部で電極２、３の間で短絡が起こって放電空
間１５で放電が起こらなくなる恐れがあり、しかも、放
電空間１５が狭くなって、効率よくプラズマを生成する
ことが難しくなる恐れがある。また、電極２、３の間隔
が２０ｍｍを超えると、放電空間１５で放電が起こりに
くくなって、効率よくプラズマを生成することが難しく
なる恐れがある。Then, by inserting the reaction vessel 1 into the insertion hole 17, the electrodes 2 and 3 are attached to the outer periphery of the reaction vessel 1 and the inner peripheral surfaces of the electrodes 2 and 3 are attached to the outer peripheral surface of the reaction vessel 1 (to the side wall 1a). (The outer surface of the side wall 1b) so as to be in contact with the entire circumference. The interval between the electrodes 2 and 3 (the interval between the lower end of the electrode 2 and the upper end of the electrode 3) is preferably set to 3 to 20 mm. If the distance between the electrodes 2 and 3 is less than 3 mm, a short circuit may occur between the electrodes 2 and 3 outside the reaction vessel 1 and no discharge may occur in the discharge space 15, and the discharge space 15 becomes narrow. Therefore, it may be difficult to efficiently generate plasma. On the other hand, if the distance between the electrodes 2 and 3 exceeds 20 mm, it becomes difficult for discharge to occur in the discharge space 15 and it may be difficult to efficiently generate plasma.
【００３６】上記の電極２、３の内部に液状の冷媒が流
通可能な流路を形成し、プラズマを発生させている間、
この流路に冷媒を流通させることによって、電極２、３
を冷却するのが好ましい。冷媒としては通常の水も使用
可能であるが、イオン交換水や純水を使用するのが好ま
しく、イオン交換水や純水を用いることによって、冷媒
中に不純物が含まれることがなく、電極２、３が冷媒で
腐食されにくくなるものである。また、冷媒としては０
℃で不凍性を有し、且つ電気絶縁性及び不燃性や化学安
定性を有する液体であることが好ましく、例えば、電気
絶縁性能は０．１ｍｍ間隔での耐電圧が１０ｋＶ以上で
あることが好ましい。この範囲の絶縁性を有する冷媒を
用いる理由は電極からの漏電を防止するためである。こ
のような性質を有する冷媒としては、パーフルオロカー
ボン、ハイドロフルオロエーテル等を例示することがで
き、また純水にエチレングリコールを５〜６０重量％添
加した混合液であってもよい。A flow path through which a liquid refrigerant can flow is formed inside the electrodes 2 and 3, and while the plasma is being generated,
By allowing the coolant to flow through this flow path, the electrodes 2, 3
Is preferably cooled. Although ordinary water can be used as the refrigerant, it is preferable to use ion-exchanged water or pure water. By using ion-exchanged water or pure water, no impurities are contained in the refrigerant and the electrode 2 And 3 are less likely to be corroded by the refrigerant. In addition, as a refrigerant, 0
It is preferable that the liquid has antifreezing properties at ℃, and has electrical insulation and nonflammability and chemical stability. For example, the electrical insulation performance is such that the withstand voltage at 0.1 mm intervals is 10 kV or more. preferable. The reason why the refrigerant having the insulating property in this range is used is to prevent electric leakage from the electrode. Examples of the refrigerant having such properties include perfluorocarbon, hydrofluoroether and the like, and may be a mixed liquid obtained by adding 5 to 60% by weight of ethylene glycol to pure water.
【００３７】このように電極２、３を冷媒により冷却す
るので、大気圧下近傍の圧力下で周波数の高い交流やパ
ルス状の電圧を印加してプラズマを生成しても、電極
２、３の温度上昇を抑えることができ、よってプラズマ
の温度（ガス温度）が高くならないようにすることがで
きて被処理物の熱的損傷を少なくすることができるもの
である。また、電極２、３を冷却することによって、放
電空間１５の局所的な加熱を防ぐことができ、均質なグ
ロー状の放電を生成してストリーマー放電の生成を抑え
ることができて被処理物のストリーマー放電による損傷
をより少なくすることができるものである。これは、電
極２、３を冷却することによって、電極２、３からの部
分的な電子の放出が抑えられるためであると考えられ
る。尚、電極２、３の両方を冷却するようにしたが、電
極２、３の少なくともを冷却するようにしてもよい。ま
た、電極２、３はその外部から空冷してもよいが、電極
２、３の内部の流路に液状の冷媒を流通させる方が冷却
効果が高いので好ましい。As described above, since the electrodes 2 and 3 are cooled by the refrigerant, even if a high-frequency AC or pulse-like voltage is applied under a pressure near the atmospheric pressure to generate plasma, the electrodes 2 and 3 are cooled. The temperature rise can be suppressed, so that the temperature of the plasma (gas temperature) can be prevented from increasing, and the thermal damage to the object can be reduced. Further, by cooling the electrodes 2 and 3, local heating of the discharge space 15 can be prevented, a uniform glow-like discharge can be generated, and generation of a streamer discharge can be suppressed. Damage due to streamer discharge can be further reduced. It is considered that this is because, by cooling the electrodes 2 and 3, partial emission of electrons from the electrodes 2 and 3 is suppressed. Although both the electrodes 2 and 3 are cooled, at least the electrodes 2 and 3 may be cooled. The electrodes 2 and 3 may be air-cooled from the outside, but it is preferable to flow a liquid refrigerant through the channels inside the electrodes 2 and 3 because the cooling effect is high.
【００３８】電源１８としては、交流（高周波）または
パルス状の電圧でプラズマを放電空間１５で連続的に生
成するのに必要な電圧（例えば、０．５〜５ｋＶ）を発
生し、電極２、３を介してこの電圧を放電空間１５に印
加することができるものを用いる。本発明において、放
電空間１５に印加される交流電界の周波数は１ｋＨｚ〜
２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。交流の周波数が
１ｋＨｚ未満であれば、放電空間１５での放電を安定化
させることができなくなり、プラズマ処理を効率よく行
うことができなくなる恐れがある。また、交流の周波数
が２００ＭＨｚを超えると、放電空間１５でのプラズマ
の温度上昇が著しくなり、反応容器１や電極２や電極３
の寿命が短くなる恐れがあり、しかも、被処理物が熱的
損傷を受けたり、プラズマ処理装置が複雑化及び大型化
する恐れがある。また本発明において、放電空間１５に
印加される印加電力の密度は２０〜３５００Ｗ／ｃｍ3
に設定するのが好ましい。放電空間１５に印加される印
加電力の密度が２０Ｗ／ｃｍ3未満であれば、プラズマ
を充分に発生させることができなくなり、逆に、放電空
間１５に印加される印加電力の密度が３５００Ｗ／ｃｍ
3を超えると、安定した放電を得ることができなくなる
恐れがある。尚、印加電力の密度（Ｗ／ｃｍ3）は、
（印加電力／放電空間体積）で定義される。また、電極
２、３はそれぞれ一個ずつ以上あれば何個あっても良
い。As the power supply 18, an alternating current (high frequency) or
Plasma is continuously generated in the discharge space 15 with a pulsed voltage.
Voltage (eg, 0.5 to 5 kV)
This voltage is applied to the discharge space 15 via the electrodes 2 and 3.
Use what can be added. In the present invention,
The frequency of the AC electric field applied to the electric space 15 is 1 kHz to
Preferably, it is set to 200 MHz. AC frequency
If less than 1 kHz, stabilizes discharge in discharge space 15
And plasma processing can be performed efficiently.
May not be able to do so. Also, the frequency of AC
Exceeds 200 MHz, the plasma in the discharge space 15
Temperature rise becomes remarkable, and the reaction vessel 1, the electrode 2 and the electrode 3
The life of the workpiece may be shortened.
Damaged and complicated and large plasma processing equipment
Might be. In the present invention, the discharge space 15
The density of the applied power is 20 to 3500 W / cmThree
It is preferable to set Mark applied to discharge space 15
Applied power density is 20W / cmThreeIf less than the plasma
Can not be generated sufficiently, and conversely,
The density of the applied power applied during interval 15 is 3500 W / cm
ThreeExceeds the limit, stable discharge cannot be obtained.
There is fear. The density of the applied power (W / cmThree)
(Applied power / discharge space volume). Also electrodes
Any number of 2 or 3 is acceptable as long as there is at least one each.
No.
【００３９】反応容器１内の放電空間１５にプラズマを
点灯させるための点灯手段１１は、高電圧パルス発生装
置２５と始動補助電極２６で構成されている。高電圧パ
ルス発生装置２５は高電圧のパルス電圧を発生させるた
めのものであって、例えば、ブロッキングオシレータ又
は一石インバータと称される回路を内蔵するものであ
る。また、始動補助電極２６は先端が尖った金属製の棒
で形成されるものであって、電極２、３と同様の金属材
料で形成することができる。この始動補助電極２６は高
電圧パルス発生装置２５に電気的に接続されており、高
電圧パルス発生装置２５で生成されたパルス電圧が始動
補助電極２６に供給されるようになっている。また、始
動補助電極２６はエアシリンダなどの駆動システムを用
いて移動自在に形成されており、プラズマを点灯させる
際には始動補助電極２６の先端が反応容器１の吹き出し
口４の下流側（下側）近傍に位置するように始動補助電
極２６を移動させるものであり、また、プラズマを点灯
させた後は、プラズマ処理の障害とならないような位置
に始動補助電極２６を移動させるものである。The lighting means 11 for lighting plasma in the discharge space 15 in the reaction vessel 1 comprises a high-voltage pulse generator 25 and a starting auxiliary electrode 26. The high-voltage pulse generator 25 is for generating a high-voltage pulse voltage, and includes, for example, a circuit called a blocking oscillator or a single-pole inverter. The starting auxiliary electrode 26 is formed of a metal rod having a sharp tip, and can be formed of the same metal material as the electrodes 2 and 3. The starting auxiliary electrode 26 is electrically connected to the high-voltage pulse generator 25, and the pulse voltage generated by the high-voltage pulse generator 25 is supplied to the starting auxiliary electrode 26. The starting auxiliary electrode 26 is movably formed by using a drive system such as an air cylinder. When the plasma is turned on, the tip of the starting auxiliary electrode 26 is positioned downstream (lower) of the outlet 4 of the reaction vessel 1. The starting auxiliary electrode 26 is moved so as to be located near (side), and after the plasma is turned on, the starting auxiliary electrode 26 is moved to a position where it does not hinder the plasma processing.
【００４０】本発明のプラズマ処理装置は大気圧近傍の
圧力条件下での放電であり、且つ絶縁材料で形成される
反応容器１の外側に電極２、３を配置しているので、点
灯手段１１を用いないで放電空間１５にプラズマを点灯
させて装置を始動させるためには、電極２、３の間（放
電空間１５）に非常に高い電圧（５ｋＶ以上）を印加し
なければならず、単純に電源１８を用いて電極２、３の
間に印加した場合では、プラズマが確実に点灯せず始動
不良を起こすことが多い。尚、プラズマが確実に点灯せ
ず始動不良を起こす原因としては、電源１８と放電空間
１５とのインピーダンス整合をとるために、電源１８と
電極２、３の間に設けられたインピーダンス整合回路
（図示省略）内の可変コンデンサ（バリコン）内でスパ
ークが生じるためであると考えられる。The plasma processing apparatus of the present invention is a discharge under a pressure condition near the atmospheric pressure, and the electrodes 2 and 3 are arranged outside the reaction vessel 1 formed of an insulating material. In order to start the apparatus by turning on the plasma in the discharge space 15 without using the electrode, a very high voltage (5 kV or more) must be applied between the electrodes 2 and 3 (discharge space 15). When the voltage is applied between the electrodes 2 and 3 by using the power source 18, the plasma does not light up reliably and a starting failure often occurs. The cause of the starting failure because the plasma does not light up reliably is an impedance matching circuit (shown in the figure) provided between the power supply 18 and the electrodes 2 and 3 in order to match the impedance between the power supply 18 and the discharge space 15. This is considered to be because a spark is generated in the variable capacitor (varicon) in (omitted).
【００４１】そこで本発明では、パルス電圧を発生させ
るための高電圧パルス発生装置２５と、このパルス電圧
を反応容器１に導入されたプラズマ生成用ガスに印加し
て反応容器１内の放電空間１５にプラズマを点灯させる
ための始動補助電極２６とからなる点灯手段１１を備え
るので、高電圧パルス発生装置２５で発生させたパルス
電圧を始動補助電極２６から放電して放電空間１５のプ
ラズマ生成用ガスに印加することによって、プラズマを
連続的に生成するための電源１８を用いて電極２、３の
間に高電圧をかけなくても反応容器１内（放電空間１
５）にプラズマを点灯させることができ、従って、イン
ピーダンス整合回路の可変コンデンサにスパークが発生
するのを防止することができ、プラズマの点灯が確実に
行えて始動が良好になるのである。Therefore, in the present invention, a high-voltage pulse generator 25 for generating a pulse voltage, and the pulse voltage is applied to a plasma generating gas introduced into the reaction vessel 1 to apply the pulse voltage to the discharge space 15 in the reaction vessel 1. Since the lighting means 11 includes the starting auxiliary electrode 26 for lighting the plasma, the pulse voltage generated by the high-voltage pulse generator 25 is discharged from the starting auxiliary electrode 26 to generate the plasma generating gas in the discharge space 15. Is applied to the reaction vessel 1 (discharge space 1) without applying a high voltage between the electrodes 2 and 3 using the power supply 18 for continuously generating plasma.
In 5), the plasma can be turned on. Therefore, it is possible to prevent spark from being generated in the variable capacitor of the impedance matching circuit, and it is possible to reliably turn on the plasma and improve the starting.
【００４２】上記のように形成されるプラズマ処理装置
では、プラズマ生成用ガスとして不活性ガス（希ガス）
あるいは不活性ガスと反応ガスの混合気体を用いる。不
活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリ
プトンなどを単独で用いたり二種類以上併用したりする
ことができるが、放電の安定性や経済性を考慮すると、
アルゴンやヘリウムを用いるのが好ましい。また反応ガ
スの種類は処理の内容によって任意に選択することがで
きる。例えば、被処理物の表面に存在する有機物のクリ
ーニング、レジストの剥離、有機フィルムのエッチング
などを行う場合は、酸素、空気、ＣＯ2、Ｎ2Ｏなどの酸
化性ガスを用いるのが好ましい。また反応ガスとしてＣ
Ｆ4などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリ
コンなどのエッチングを行う場合にはこのフッ素系ガス
を用いるのが効果的である。また金属酸化物の還元を行
う場合は、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いる
ことができる。反応ガスの添加量は不活性ガスの全量に
対して１０重量％以下、好ましくは０．１〜５重量％の
範囲である。反応ガスの添加量が０．１重量％未満であ
れば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加
量が１０重量％を超えると、放電が不安定になる恐れが
ある。In the plasma processing apparatus formed as described above, an inert gas (rare gas) is used as a plasma generating gas.
Alternatively, a mixed gas of an inert gas and a reaction gas is used. As the inert gas, helium, argon, neon, krypton, etc. can be used alone or in combination of two or more, but considering the stability and economics of discharge,
It is preferable to use argon or helium. The type of the reaction gas can be arbitrarily selected depending on the content of the treatment. For example, in the case where cleaning of an organic substance present on the surface of the object to be processed, removal of a resist, etching of an organic film, and the like are performed, it is preferable to use an oxidizing gas such as oxygen, air, CO2 , or N2 O. In addition, C
Fluorine-based gas such as F4 can also be used as appropriate, it is effective to use a fluorine-based gas in the case of performing the etching of the silicon. In the case of reducing a metal oxide, a reducing gas such as hydrogen or ammonia can be used. The amount of the reaction gas added is 10% by weight or less, preferably 0.1 to 5% by weight, based on the total amount of the inert gas. If the addition amount of the reaction gas is less than 0.1% by weight, the treatment effect may be reduced, and if the addition amount of the reaction gas exceeds 10% by weight, the discharge may be unstable.
【００４３】特に、希ガスに１〜５体積％、好ましくは
３〜５体積％の酸素ガスを混入して含有させたプラズマ
生成用ガスを用い、このプラズマ生成用ガスをプラズマ
化して生成されるプラズマを被処理物に吹き付けること
によって、被処理物の表面の有機物の汚れなどを酸化反
応により除去してクリーニングすることができる。被処
理物上の有機物の汚れなどが酸化反応により除去される
メカニズムは、プラズマ中で生成された酸素原子の励起
種（ラジカル）が被処理物上の有機物（炭化化合物）と
反応し、有機物を二酸化炭素や水蒸気に変化させること
によって、有機物の汚れなどが被処理物の表面から除去
されるのである。In particular, a plasma-generating gas containing a rare gas mixed with 1 to 5% by volume, preferably 3 to 5% by volume of oxygen gas is used, and the plasma-generating gas is formed into plasma. By spraying the plasma on the object to be processed, it is possible to remove the dirt and the like of the organic matter on the surface of the object by an oxidation reaction and to perform cleaning. The mechanism by which dirt and the like of organic substances on the object to be treated are removed by the oxidation reaction is that excited species (radicals) of oxygen atoms generated in the plasma react with the organic substances (carbonized compounds) on the object to be treated, and the organic substances are removed. By changing to carbon dioxide or water vapor, organic dirt and the like are removed from the surface of the object.
【００４４】従って、プラズマ中に生成される酸素ラジ
カルの量が上記のプラズマ処理の性能に大きく起因する
ものであり、よって、プラズマ生成用ガス中の酸素ガス
の含有量が重要となってくる。プラズマ生成用ガス中の
酸素ガスの含有量が１体積％未満であれば、プラズマ中
に生成される酸素ラジカルの量が少なくなりすぎてプラ
ズマ処理性能（クリーニング性能）が低くなる恐れがあ
る。また、プラズマ生成用ガス中の酸素ガスの含有量が
５体積％を超えると、酸素ガスは負イオンになりやすい
ガスであるために、プラズマ中の電子を酸素原子（酸素
ラジカル）が捕捉しすぎて空間的に不安定な放電となっ
て、プラズマ処理の均一性が低下する恐れがある。Therefore, the amount of oxygen radicals generated in the plasma largely depends on the performance of the above-mentioned plasma processing, and therefore, the content of the oxygen gas in the plasma generating gas becomes important. If the content of oxygen gas in the plasma generation gas is less than 1% by volume, the amount of oxygen radicals generated in the plasma becomes too small, and the plasma processing performance (cleaning performance) may be reduced. Further, when the content of oxygen gas in the gas for plasma generation exceeds 5% by volume, oxygen gas is a gas that easily becomes negative ions, so that oxygen atoms (oxygen radicals) excessively capture electrons in the plasma. As a result, a spatially unstable discharge may occur, and the uniformity of the plasma processing may be reduced.
【００４５】また、希ガスに０．３〜３体積％の水素ガ
スを混入して含有させたプラズマ生成用ガスを用い、こ
のプラズマ生成用ガスをプラズマ化して生成されるプラ
ズマを被処理物に吹き付けることによって、被処理物の
表面の金属酸化物を還元することができる。金属酸化物
が還元されるメカニズムは、プラズマ中で生成された水
素原子の励起種（ラジカル）が被処理物上の金属酸化物
と反応し、還元反応が生じるためである。Further, a plasma generating gas containing a rare gas mixed with 0.3 to 3% by volume of hydrogen gas is used, and a plasma generated by converting the plasma generating gas into plasma is used as an object to be processed. By spraying, the metal oxide on the surface of the object can be reduced. The mechanism by which the metal oxide is reduced is that an excited species (radical) of a hydrogen atom generated in the plasma reacts with the metal oxide on the object to be processed to cause a reduction reaction.
【００４６】従って、プラズマ中に生成される水素ラジ
カルの量が上記のプラズマ処理の性能に大きく起因する
ものであり、よって、プラズマ生成用ガス中の水素ガス
の含有量が重要となってくる。プラズマ生成用ガス中の
水素ガスの含有量が０．３体積％未満であれば、プラズ
マ中に生成される水素ラジカルの量が少なくなりすぎて
プラズマ処理性能（還元性能）が低くなる恐れがある。
また、プラズマ生成用ガス中の水素ガスの含有量が３体
積％を超えると、プラズマ中での水素ラジカルの生成が
少なくなって、プラズマ処理性能（還元性能）が低くな
り、しかも、水素の爆発限界量の４％に近くなるため
に、装置の安全性が低下する恐れがある。Therefore, the amount of hydrogen radicals generated in the plasma largely depends on the performance of the above-described plasma processing, and therefore, the content of the hydrogen gas in the plasma generating gas becomes important. If the content of the hydrogen gas in the plasma generation gas is less than 0.3% by volume, the amount of hydrogen radicals generated in the plasma becomes too small, and the plasma processing performance (reduction performance) may be reduced. .
On the other hand, if the content of hydrogen gas in the plasma generation gas exceeds 3% by volume, the generation of hydrogen radicals in the plasma is reduced, and the plasma processing performance (reduction performance) is reduced. Since it approaches 4% of the limit amount, the safety of the device may be reduced.
【００４７】そして、上記のようなプラズマ処理装置を
用いて大気圧の近傍の圧力下（９３．３〜１０６．７ｋ
Ｐａ（７００〜８００Ｔｏｒｒ））でプラズマ処理を行
うにあたっては、次のようにして行う。まず、ガス供給
口３０からガス均一化室５内にプラズマ生成用ガスを導
入する（矢印で示す）と共にプラズマ生成用ガスをガ
ス導入口１６まで下流させ、この後、ガス導入口１６か
ら反応容器１内にプラズマ生成用ガスを導入する。次
に、反応容器１内でプラズマ生成用ガスを上から下に向
かって流して放電空間１５に導入する。次に、インピー
ダンス整合回路（図示省略）を介して電極２、３に電源
１８から交流又はパルス状の電圧を印加すると共に電極
２、３から反応容器１内の放電空間１５に交流又はパル
ス状の電圧を印加する。Then, using the plasma processing apparatus as described above, under a pressure near the atmospheric pressure (93.3 to 106.7 k
In performing the plasma processing at Pa (700 to 800 Torr), the plasma processing is performed as follows. First, a gas for plasma generation is introduced from the gas supply port 30 into the gas homogenizing chamber 5 (indicated by an arrow), and the gas for plasma generation is caused to flow downstream to the gas inlet 16. A gas for plasma generation is introduced into 1. Next, a gas for plasma generation flows from the top to the bottom in the reaction vessel 1 and is introduced into the discharge space 15. Next, an AC or pulsed voltage is applied to the electrodes 2 and 3 from the power supply 18 via an impedance matching circuit (not shown), and the AC or pulsed voltage is applied from the electrodes 2 and 3 to the discharge space 15 in the reaction vessel 1. Apply voltage.
【００４８】次に、始動補助電極２６の先端を吹き出し
口４の下側に位置させた後、高電圧パルス発生器２５で
パルス電圧を発生させ、このパルス電圧を始動補助電極
２６から放電空間１５を通して電極２、３に向かって放
電させる。この時のパルス電圧の大きさは上記の電極
２、３の間（放電空間１５）に印加する電圧、すなわ
ち、プラズマを連続的に生成するのに必要な電圧の３倍
以上にするのが好ましい。パルス電圧がプラズマを連続
的に生成するのに必要な電圧の３倍未満であれば、プラ
ズマを短時間（１秒以下）で確実に点火させることが難
しく、プラズマ処理装置の始動が不良になる恐れがあ
る。パルス電圧は大きいほど好ましいので、特に上限は
設定されないが、通常はプラズマを連続的に生成するの
に必要な電圧の４０倍以下である。Next, after the tip of the starting auxiliary electrode 26 is located below the outlet 4, a pulse voltage is generated by the high-voltage pulse generator 25, and this pulse voltage is supplied from the starting auxiliary electrode 26 to the discharge space 15 Through the electrodes 2 and 3. The magnitude of the pulse voltage at this time is preferably at least three times the voltage applied between the electrodes 2 and 3 (discharge space 15), that is, the voltage required to continuously generate plasma. . If the pulse voltage is less than three times the voltage required to continuously generate plasma, it is difficult to reliably ignite the plasma in a short time (1 second or less), and the starting of the plasma processing apparatus becomes poor. There is fear. The higher the pulse voltage is, the more preferable it is. Therefore, the upper limit is not particularly set. However, it is usually 40 times or less the voltage required for continuously generating plasma.
【００４９】このようにして放電空間１５に高電圧のパ
ルス電圧を印加すると、放電空間１５中にプラズマ発生
の火種となる電子などの予備電離プラズマ（荷電粒子）
が発生する。この後、予備電離プラズマが電極２、３の
間（放電空間１５）に印加された電圧(本来であれば、
反応容器１内を絶縁破壊させることのできない低い電
圧)によって増幅され、放電空間１５にプラズマが生成
される。この後、電極２、３の間に印加された電源１８
による交流又はパルス状の電圧により大気圧近傍の圧力
下で放電空間１５にグロー状の放電が発生し、グロー状
の放電でプラズマ生成用ガスをプラズマ化してプラズマ
活性種を含むプラズマが連続的に生成される。そして、
このようにして生成されたプラズマを吹き出し口４から
下方に向かってジェット状に連続的に流出させて吹き出
し口４の下側に配置された被処理物の表面にプラズマを
吹き付けるようにする。このようにしてカーテンのよう
な幅を持ったジェット状のプラズマを被処理物に供給す
ることによって、一度に被処理物の広い範囲を短時間で
プラズマ処理することができるものである。When a high-voltage pulse voltage is applied to the discharge space 15 in this manner, preliminary ionized plasma (charged particles) of electrons and the like, which may be a kind of plasma, is generated in the discharge space 15.
Occurs. Thereafter, the pre-ionized plasma is applied between the electrodes 2 and 3 (discharge space 15) by a voltage (originally,
Plasma is generated in the discharge space 15 by being amplified by a low voltage that cannot cause dielectric breakdown in the reaction vessel 1). Thereafter, the power supply 18 applied between the electrodes 2 and 3
A glow-like discharge is generated in the discharge space 15 under a pressure near the atmospheric pressure by the AC or pulse-like voltage generated by the above, and the plasma containing the plasma active species is continuously generated by turning the plasma generation gas into plasma by the glow-like discharge. Generated. And
The plasma generated in this way is continuously jetted downward from the outlet 4 in the form of a jet, so that the plasma is blown onto the surface of the workpiece disposed below the outlet 4. By supplying jet-shaped plasma having a width like a curtain to the object to be processed in this way, a wide range of the object to be processed can be plasma-processed at once at a short time.
【００５０】また、ＢＧＡ基板などの平板状の被処理物
であって、その被処理物の表面全面をプラズマ処理する
場合には、図４（ｂ）に示すように、プラズマＰを吹き
出しながら被処理物１２あるいはプラズマ処理装置を吹
き出し口４の長手方向と直交する方向（矢印で示す）
に移動させ、被処理物１２の表面全面にプラズマＰを走
査して吹き付けるようにして行う。さらに、プラズマ処
理装置又は被処理物１２を被処理物１２の移動方向と直
交する方向に振動させることにより、繰り返しプラズマ
Ｐが被処理物１２に吹き付けられることになってプラズ
マ処理の均一化を高めることも可能である。また、多数
枚の被処理物１２を連続的に搬送することによって、多
数枚の被処理物１２を連続的にプラズマ処理することが
できるものである。When a flat plate-like workpiece such as a BGA substrate is subjected to plasma processing on the entire surface of the workpiece, as shown in FIG. A direction perpendicular to the longitudinal direction of the blow-out port 4 (shown by an arrow)
And the plasma P is scanned and sprayed over the entire surface of the workpiece 12. Further, by vibrating the plasma processing apparatus or the processing target 12 in a direction orthogonal to the moving direction of the processing target 12, the plasma P is repeatedly sprayed on the processing target 12, thereby improving the uniformity of the plasma processing. It is also possible. In addition, by continuously transporting a large number of workpieces 12, a large number of workpieces 12 can be continuously subjected to plasma processing.
【００５１】図６に他の実施の形態を示す。このプラズ
マ処理装置は、反応容器１の長手方向の端部における反
応容器１の肉厚を反応容器１の長手方向の中央部におけ
る反応容器１の肉厚よりも厚く形成した以外は上記の実
施の形態と同様に形成されている。すなわち、図５に示
す上記の実施の形態では、反応容器１の肉厚が長手方向
の全長に亘って一定に形成されており、吹き出し口４は
その長手方向の全長に亘って一定のスリット幅に形成さ
れているが、図６に示す実施の形態は、図５の実施の形
態において反応容器１の端部の内側角部に肉厚部３１を
反応容器１の上下方向の全長に亘って突設することによ
って、反応容器１が形成されている。従って、吹き出し
口４はその長手方向の端部におけるスリット幅が中央部
におけるスリット幅よりも狭く形成されている。FIG. 6 shows another embodiment. This plasma processing apparatus is the same as that of the above-described embodiment except that the thickness of the reaction vessel 1 at the end in the longitudinal direction of the reaction vessel 1 is formed larger than the thickness of the reaction vessel 1 at the center in the longitudinal direction of the reaction vessel 1. It is formed similarly to the form. That is, in the embodiment shown in FIG. 5, the thickness of the reaction vessel 1 is formed to be constant over the entire length in the longitudinal direction, and the outlet 4 has a constant slit width over the entire length in the longitudinal direction. The embodiment shown in FIG. 6 is different from the embodiment shown in FIG. 5 in that a thick portion 31 is formed at the inner corner of the end of the reaction vessel 1 over the entire length of the reaction vessel 1 in the vertical direction. The reaction container 1 is formed by projecting. Therefore, the outlet 4 is formed such that the slit width at the end in the longitudinal direction is smaller than the slit width at the center.
【００５２】図５に示す反応容器１ではその長手方向の
端部が電極２、３に三方から囲まれており、反応容器１
の長手方向の端部における放電空間１５の端部に電界集
中が生じることがあり、この結果、放電空間１５の端部
におけるプラズマ密度が反応容器１の長手方向の中央部
における放電空間１５の中央部よりも高くなってしま
い、プラズマ処理の均一性が損なわれることがあった。
そこで、図６の実施の形態では反応容器１に肉厚部３１
を形成したものであり、これにより、放電空間１５の端
部に印加される電圧を低下させて電界集中を防止するこ
とができ、放電空間１５の端部におけるプラズマ密度と
放電空間１５の中央部におけるプラズマ密度とほぼ同じ
にすることができてプラズマ処理の均一化を図ることが
できるものである。In the reaction vessel 1 shown in FIG. 5, the longitudinal end is surrounded by the electrodes 2 and 3 from three sides.
Electric field concentration may occur at the end of the discharge space 15 at the end of the discharge space 15 at the end in the longitudinal direction, and as a result, the plasma density at the end of the discharge space 15 In some cases, the uniformity of the plasma processing may be impaired.
Therefore, in the embodiment of FIG.
Thus, the voltage applied to the end of the discharge space 15 can be reduced to prevent electric field concentration, and the plasma density at the end of the discharge space 15 and the center of the discharge space 15 can be reduced. Can be made almost the same as the plasma density in the above, and the plasma processing can be made uniform.
【００５３】尚、反応容器１の長手方向の端部とは反応
容器１の長手方向の全長に対して２〜１０％の長さの端
部を意味し、また、反応容器１の長手方向の端部の肉厚
は反応容器１の長手方向の中央部の肉厚に対して５〜２
０％厚く形成することができるが、これらの数値は、印
加する電圧やプラズマ生成用ガスの組成等のプラズマ処
理の条件によって適宜変更可能である。The longitudinal end of the reaction vessel 1 means an end having a length of 2 to 10% with respect to the entire length of the reaction vessel 1 in the longitudinal direction. The thickness at the end is 5 to 2 times the thickness at the center in the longitudinal direction of the reaction vessel 1.
Although it can be formed to be 0% thick, these numerical values can be appropriately changed depending on the conditions of the plasma processing such as the applied voltage and the composition of the plasma generating gas.
【００５４】図７に他の実施の形態を示す。このプラズ
マ処理装置は、反応容器１の長手方向の端部において電
極２、３の内面を反応容器１の外面から遠ざけるように
した以外は上記の実施の形態と同様に形成されている。
すなわち、図５に示す上記の実施の形態では、反応容器
１の外面の全周に亘って電極２、３の内面を接触させる
ようにしているが、図７に示す実施の形態は、図５の実
施の形態において電極２、３の内側角部に平面視で略円
弧状の切欠部３２を電極２、３の上下方向の全長に亘っ
て凹設することによって、反応容器１の端部の外側角部
に電極２、３が接触しないように形成されている。FIG. 7 shows another embodiment. This plasma processing apparatus is formed in the same manner as the above embodiment except that the inner surfaces of the electrodes 2 and 3 are separated from the outer surface of the reaction vessel 1 at the longitudinal end of the reaction vessel 1.
That is, in the above embodiment shown in FIG. 5, the inner surfaces of the electrodes 2, 3 are brought into contact over the entire outer surface of the reaction vessel 1, but the embodiment shown in FIG. In the embodiment described above, a notch 32 having a substantially circular arc shape in a plan view is formed in the inner corner of the electrodes 2 and 3 over the entire length of the electrodes 2 and 3 in the vertical direction, so that the end of the reaction vessel 1 is formed. The electrodes 2 and 3 are formed so as not to contact the outer corners.
【００５５】図５に示す反応容器１では上記のように放
電空間１５の端部におけるプラズマ密度が反応容器１の
長手方向の中央部における放電空間１５の中央部よりも
高くなってしまい、プラズマ処理の均一性が損なわれる
ことがあった。そこで、図７の実施の形態では電極２、
３に切欠部３２を形成して反応容器１の角部から電極
２、３を遠ざけたものであり、これにより、放電空間１
５の端部に印加される電圧を低下させて電界集中を防止
することができ、放電空間１５の端部におけるプラズマ
密度と放電空間１５の中央部におけるプラズマ密度とほ
ぼ同じにすることができてプラズマ処理の均一化を図る
ことができるものである。In the reaction vessel 1 shown in FIG. 5, the plasma density at the end of the discharge space 15 is higher than the center of the discharge space 15 at the center in the longitudinal direction of the reaction vessel 1 as described above. May be impaired. Therefore, in the embodiment of FIG.
3, a notch 32 is formed to keep the electrodes 2, 3 away from the corners of the reaction vessel 1, whereby the discharge space 1
The voltage applied to the end of the discharge space 15 can be reduced to prevent electric field concentration, and the plasma density at the end of the discharge space 15 and the plasma density at the center of the discharge space 15 can be made substantially the same. The plasma processing can be made uniform.
【００５６】尚、電極２、３を反応容器１の外側角部か
ら１〜５ｍｍ遠ざけるように切欠部３２を形成すること
ができるが、これらの数値は、印加する電圧やプラズマ
生成用ガスの組成等のプラズマ処理の条件によって適宜
変更可能である。The notches 32 can be formed so that the electrodes 2 and 3 are separated from the outer corners of the reaction vessel 1 by 1 to 5 mm. These numerical values are determined by the applied voltage and the composition of the plasma generating gas. And the like can be appropriately changed depending on the conditions of the plasma processing.
【００５７】[0057]
【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。The present invention will be described below in detail with reference to examples.
【００５８】（実施例１）図１に示す構造のプラズマ処
理装置を形成した。反応容器１としては石英ガラスを用
い、長手方向（幅広方向）の外寸法を５６ｍｍ、長手方
向の内寸法を５４ｍｍ、短手方向（厚み方向）の外寸法
を３．５ｍｍ、短手方向の内寸法を１．５ｍｍにそれぞ
れ形成した。Example 1 A plasma processing apparatus having the structure shown in FIG. 1 was formed. Quartz glass is used as the reaction vessel 1, the outer dimension in the longitudinal direction (wide direction) is 56 mm, the inner dimension in the longitudinal direction is 54 mm, the outer dimension in the transverse direction (thickness direction) is 3.5 mm, and the inner dimension in the transverse direction is 3.5 mm. The dimensions were each formed to 1.5 mm.
【００５９】上側の電極２と下側の電極３は銅製であっ
て、その内周面の算術平均粗さは１００μｍに形成し
た。また、電極２、３を冷却する冷媒としては純水を用
いた。被処理物としては、ネガ型レジストを１μｍ塗布
したシリコン基板を使用した。また、高電圧パルス発生
装置２５としてはピーク電圧が約１８ｋＶで約０．７秒
の高電圧パルスを発生するものを用いた。従って、プラ
ズマ点灯時には電極２、３の間に約１ｋＶの電圧を電源
１８に印加するだけでプラズマが点灯して始動させるこ
とができ、この電圧で放電空間１５で連続的にプラズマ
を生成することができた。The upper electrode 2 and the lower electrode 3 were made of copper, and the arithmetic mean roughness of the inner peripheral surface was formed to be 100 μm. Pure water was used as a coolant for cooling the electrodes 2 and 3. A silicon substrate coated with a negative resist of 1 μm was used as an object to be processed. As the high-voltage pulse generator 25, a high-voltage pulse having a peak voltage of about 18 kV and generating a high-voltage pulse of about 0.7 seconds was used. Therefore, when the plasma is turned on, the plasma can be turned on and started only by applying a voltage of about 1 kV between the electrodes 2 and 3 to the power supply 18, and the plasma can be continuously generated in the discharge space 15 with this voltage. Was completed.
【００６０】プラズマ生成用ガスはヘリウムを２リット
ル／分、アルゴンを１０リットル／分、酸素を０．４リ
ットル／分の割合で混合したものを流して反応容器１に
供給した。そして大気圧下で放電空間１５に印加電力７
００Ｗで１３．５６ＭＨｚの高周波電界を印加してプラ
ズマを発生させ、これを吹き出し口４からカーテン状に
（幅広に）ジェット状に吹き出して被処理物の表面に供
給してプラズマ処理（レジストのエッチング）を行っ
た。As a plasma generation gas, a mixture of helium at 2 liter / min, argon at 10 liter / min, and oxygen at 0.4 liter / min was flowed and supplied to the reaction vessel 1. Then, the power 7 applied to the discharge space 15 under the atmospheric pressure is applied.
A high-frequency electric field of 13.56 MHz is applied at 00 W to generate plasma, which is blown out in a jet shape from a blow-out port 4 in a curtain shape (widely) and supplied to the surface of the object to be processed to perform a plasma process (resist etching). ) Was done.
【００６１】この結果、５５ｍｍの長さ（幅）で約１５
μｍ／分のエッチング速度が得られ、極めて均一な形状
にレジストをエッチングすることができた。また、ＸＰ
Ｓ分析の結果、レジスト成分以外の不純物は検出されな
かった。As a result, a length (width) of 55 mm
An etching rate of μm / min was obtained, and the resist could be etched into a very uniform shape. Also, XP
As a result of the S analysis, no impurities other than the resist components were detected.
【００６２】（実施例２）プラズマ生成用ガスをヘリウ
ムを２リットル／分、アルゴンを１０リットル／分、水
素を０．２リットル／分の割合で混合したものを流して
反応容器１に供給した。また、被処理物としてはアルミ
ナ基板に銀パラジウムペーストをスクリーン印刷し、こ
れを焼き付けてボンディングパット部を含む回路を形成
したものを使用した。これら以外は実施例１と同様にし
てプラズマ処理（金属酸化物の還元）を行った。(Example 2) As a plasma generation gas, a mixture of helium at a rate of 2 L / min, argon at a rate of 10 L / min, and hydrogen at a rate of 0.2 L / min was flowed and supplied to the reaction vessel 1. . The object to be processed used was a circuit in which a silver palladium paste was screen-printed on an alumina substrate and baked to form a circuit including a bonding pad portion. Except for these, plasma treatment (reduction of metal oxide) was performed in the same manner as in Example 1.
【００６３】プラズマ処理前のボンディングパット部を
ＸＰＳ分析すると、酸化銀のピークが確認されたが、プ
ラズマ処理後のボンディングパット部をＸＰＳ分析する
と、ピークは金属銀に変化しており、ボンディングパッ
ト部の酸化銀が還元されて減少したと考えられる。When the bonding pad portion before the plasma treatment was analyzed by XPS, a peak of silver oxide was confirmed. However, when the bonding pad portion after the plasma treatment was analyzed by XPS, the peak changed to metallic silver. It is considered that the silver oxide was reduced and reduced.
【００６４】[0064]
【発明の効果】上記のように本発明の請求項１の発明
は、絶縁材料で形成される反応容器と、反応容器の外面
に接して反応容器内に交流又はパルス状の電圧を印加す
るための電極とを具備して構成され、反応容器内にプラ
ズマ生成用ガスを供給すると共に反応容器内に交流又は
パルス状の電圧を印加することにより大気圧近傍の圧力
下で反応容器内にグロー状の放電を生じさせて反応容器
内にプラズマを生成し、反応容器に設けたスリット状の
吹き出し口から上記プラズマをジェット状に吹き出すよ
うに形成されたプラズマ処理装置において、吹き出し口
のスリット幅が１ｍｍより大きくて５ｍｍ以下に形成す
るので、吹き出し口のスリット幅の均一性を高く保つこ
とが可能となって吹き出し口において吹き出されるプラ
ズマの流れ（ガス流速分布）を均一にすることができる
と共にプラズマ処理できる範囲が狭くなったりプラズマ
の流れが低下しないようにすることができ、平板状の被
処理物の表面全面を短時間で均一にプラズマ処理するこ
とができるものである。As described above, according to the first aspect of the present invention, a reaction vessel formed of an insulating material and an AC or pulse voltage applied to the inside of the reaction vessel in contact with the outer surface of the reaction vessel are provided. And a glow-like electrode in the reaction vessel under a pressure near the atmospheric pressure by supplying a plasma generating gas into the reaction vessel and applying an AC or pulse voltage to the reaction vessel. In the plasma processing apparatus formed so as to generate the plasma in the reaction vessel by causing the discharge of the plasma and blow out the plasma in a jet form from the slit-shaped outlet provided in the reaction vessel, the slit width of the outlet is 1 mm Since it is larger and formed to be 5 mm or less, the uniformity of the slit width of the outlet can be kept high, and the flow of plasma (gas flow) blown out at the outlet can be maintained. Distribution) can be made uniform, the plasma processing range can be reduced, and the flow of plasma can be prevented from lowering. The entire surface of the flat object to be processed can be uniformly processed in a short time. Can be done.
【００６５】また本発明の請求項２の発明は、プラズマ
生成用ガスに１〜５体積％の酸素ガスを含有させるの
で、放電が不安定になることなくプラズマ中に酸素ラジ
カルを多く生成することができ、被処理物の表面の有機
物の汚れなどを酸化反応により除去して効率よくクリー
ニングすることができるものである。According to the invention of claim 2 of the present invention, since the plasma generation gas contains 1 to 5% by volume of oxygen gas, it is possible to generate a large amount of oxygen radicals in the plasma without instability of discharge. This makes it possible to efficiently remove organic stains and the like on the surface of the object by an oxidation reaction and clean the surface.
【００６６】また本発明の請求項３の発明は、プラズマ
生成用ガスに０．３〜３体積％の水素ガスを含有させる
ので、安全性を損なうことなくプラズマ中に水素ラジカ
ルを多く生成することができ、被処理物の表面の金属酸
化物を効率よく還元することができるものである。According to the invention of claim 3 of the present invention, since 0.3 to 3% by volume of hydrogen gas is contained in the plasma generating gas, a large amount of hydrogen radicals can be generated in the plasma without impairing safety. Thus, the metal oxide on the surface of the object can be reduced efficiently.
【００６７】また本発明の請求項４の発明は、電極を平
面視で略ロ字状に形成するので、反応容器の全周に亘っ
て電極を配置することができ、電極と反応容器との接触
面積を大きくして接触性を向上させることができ、プラ
ズマの生成が容易になるものである。According to the invention of claim 4 of the present invention, since the electrodes are formed in a substantially rectangular shape in plan view, the electrodes can be arranged over the entire circumference of the reaction vessel, and the electrode and the reaction vessel The contact area can be increased to improve the contact property, and the plasma can be easily generated.
【００６８】また本発明の請求項５の発明は、反応容器
内でのプラズマ生成用ガスの流れを均一化するためのガ
ス均一化手段を具備するので、ガス均一化手段により反
応容器内でのプラズマ生成用ガスの流れを均一化するこ
とができ、均一（均質）なプラズマを生成することがで
きるものである。Further, the invention of claim 5 of the present invention is provided with a gas homogenizing means for homogenizing the flow of the plasma generating gas in the reaction vessel. The flow of the plasma generation gas can be made uniform, and a uniform (homogeneous) plasma can be generated.
【００６９】また本発明の請求項６の発明は、ガス均一
化手段として反応容器にガス均一化室を設けるので、ガ
ス均一化室により反応容器内でのプラズマ生成用ガスの
流れを均一化することができ、均一（均質）なプラズマ
を生成することができるものである。According to the invention of claim 6 of the present invention, since the gas uniformizing chamber is provided in the reaction vessel as the gas uniformizing means, the flow of the plasma generating gas in the reaction vessel is made uniform by the gas uniformizing chamber. And a uniform (homogeneous) plasma can be generated.
【００７０】また本発明の請求項７の発明は、ガス均一
化室内に突出する鍔部を備えるので、鍔部によりガス均
一化室でのプラズマ生成用ガスの流れをより均一化する
ことができて反応容器内でのプラズマ生成用ガスの流れ
を均一性を高めることができ、より均一（均質）なプラ
ズマを生成することができるものである。According to the seventh aspect of the present invention, since the flange is provided to project into the gas equalizing chamber, the flow of the plasma generating gas in the gas equalizing chamber can be made more uniform by the flange. Thus, the uniformity of the flow of the gas for plasma generation in the reaction vessel can be improved, and more uniform (homogeneous) plasma can be generated.
【００７１】また本発明の請求項８の発明は、反応容器
の長手方向の端部における反応容器の肉厚を反応容器の
長手方向の中央部における反応容器の肉厚よりも厚く形
成するので、電極から反応容器の端部に印加される電圧
を低下させて電界集中を防止することができ、反応容器
の端部におけるプラズマ密度と反応容器の中央部におけ
るプラズマ密度とほぼ同じにすることができてプラズマ
処理の均一化を図ることができるものである。According to the invention of claim 8 of the present invention, the thickness of the reaction vessel at the end in the longitudinal direction of the reaction vessel is formed to be thicker than the thickness of the reaction vessel at the center in the longitudinal direction of the reaction vessel. The voltage applied from the electrodes to the end of the reaction vessel can be reduced to prevent electric field concentration, and the plasma density at the end of the reaction vessel can be made substantially the same as the plasma density at the center of the reaction vessel. Thus, the plasma processing can be made uniform.
【００７２】また本発明の請求項９の発明は、反応容器
の長手方向の端部において、反応容器の外面から電極を
遠ざけて配置するので、電極から反応容器の端部に印加
される電圧を低下させて電界集中を防止することがで
き、反応容器の端部におけるプラズマ密度と反応容器の
中央部におけるプラズマ密度とほぼ同じにすることがで
きてプラズマ処理の均一化を図ることができるものであ
る。According to the ninth aspect of the present invention, since the electrode is arranged at the longitudinal end of the reaction vessel away from the outer surface of the reaction vessel, the voltage applied from the electrode to the end of the reaction vessel can be reduced. The concentration of the electric field can be prevented by lowering the plasma density, and the plasma density at the end of the reaction vessel can be made substantially the same as the plasma density at the center of the reaction vessel, so that the plasma processing can be made uniform. is there.
【００７３】また本発明の請求項１０の発明は、電極を
冷媒で冷却するので、大気圧下近傍の圧力下で周波数の
高い交流やパルス状の電圧を印加してプラズマを生成し
ても、電極の温度上昇を抑えることができ、よってプラ
ズマの温度が高くならないようにすることができて被処
理物の熱的損傷を少なくすることができるものである。According to the tenth aspect of the present invention, since the electrodes are cooled by the refrigerant, even if a high frequency AC or pulse-like voltage is applied under a pressure near the atmospheric pressure to generate plasma, The temperature rise of the electrode can be suppressed, so that the temperature of the plasma can be prevented from increasing, and the thermal damage to the object can be reduced.
【００７４】また本発明の請求項１１の発明は、冷媒が
イオン交換水であるので、冷媒中に不純物が含まれるこ
とがなく、電極が冷媒で腐食されにくくなるものであ
る。According to the eleventh aspect of the present invention, since the refrigerant is ion-exchanged water, no impurities are contained in the refrigerant, and the electrodes are hardly corroded by the refrigerant.
【００７５】また本発明の請求項１２の発明は、冷媒が
不凍性及び絶縁性を有するので、電極からの漏電を防止
することができ、安全性を高めることができるものであ
る。Further, according to the invention of claim 12 of the present invention, since the refrigerant has antifreeze and insulating properties, it is possible to prevent electric leakage from the electrode and improve safety.
【００７６】また本発明の請求項１３の発明は、反応容
器内に印加する交流電圧の周波数を１ｋＨｚ〜２００Ｍ
Ｈｚに設定するので、温度上昇を抑えて安定的にプラズ
マを生成することができ、プラズマ処理を効率よく熱的
損傷なく行うことができるものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, the frequency of the AC voltage applied to the reaction vessel is 1 kHz to 200 MHz.
Since the frequency is set to Hz, it is possible to stably generate plasma while suppressing a rise in temperature, and to efficiently perform plasma processing without thermal damage.
【００７７】また本発明の請求項１４の発明は、電極の
反応容器と接する側の表面粗度を１０〜１０００μｍに
形成するので、放電の均一化を図ることができ、均一な
プラズマ処理を行うことができるものである。Further, in the invention according to claim 14 of the present invention, since the surface roughness of the electrode in contact with the reaction vessel is formed to 10 to 1000 μm, uniform discharge can be achieved and uniform plasma treatment is performed. Is what you can do.
【００７８】また本発明の請求項１５の発明は、反応容
器内にプラズマを点灯させるための点灯手段を備えるの
で、電極の間に大きな電圧を印加しなくても点灯手段に
より反応容器内にプラズマを確実に点灯させることがで
き、始動を良好にすることができるものである。According to the fifteenth aspect of the present invention, since the lighting means for lighting the plasma in the reaction vessel is provided, the lighting means can apply the plasma to the reaction vessel without applying a large voltage between the electrodes. Can be reliably turned on, and the starting can be made good.
【００７９】また本発明の請求項１６の発明は、請求項
１乃至１５のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用い
てプラズマ処理を行うので、平板状の被処理物の表面全
面を短時間で均一にプラズマ処理することができるもの
である。According to a sixteenth aspect of the present invention, since the plasma processing is performed by using the plasma processing apparatus according to any one of the first to fifteenth aspects, the entire surface of the plate-shaped object can be processed in a short time. The plasma processing can be performed uniformly.
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of the present invention.
【図２】同上の反応容器を示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。FIG. 2 shows a reaction container of the above, (a) is a front view,
(B) is a side view, and (c) is a bottom view.
【図３】同上の一部の拡大した断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a part of the above.
【図４】（ａ）は従来例の使用状態を示す側面図、
（ｂ）は本発明の使用状態を示す側面図である。FIG. 4A is a side view showing a usage state of a conventional example,
(B) is a side view which shows the use condition of this invention.
【図５】同上の底面図である。FIG. 5 is a bottom view of the above.
【図６】同上の他の実施の形態の一例を示す底面図であ
る。FIG. 6 is a bottom view showing an example of another embodiment of the above.
【図７】同上の他の実施の形態の一例を示す底面図であ
る。FIG. 7 is a bottom view showing an example of another embodiment of the above.
１ 反応容器 ２ 電極 ３ 電極 ４ 吹き出し口 ５ ガス均一化室 １０ ガス均一化手段 １１ 点灯手段 ５０ 鍔部 REFERENCE SIGNS LIST 1 reaction vessel 2 electrode 3 electrode 4 outlet 5 gas equalizing chamber 10 gas equalizing means 11 lighting means 50 flange
フロントページの続き (72)発明者 山崎 圭一 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 安田 正治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 中園 佳幸 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 猪岡 結希子 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA01 AA14 BA03 BA20 BB13 CA03 DA01 DA22 DA23 DA24 DA26 DA28 DB26 5F045 AC02 AC11 AC12 EB02 EB05 EB13 EC05 EE05 EH04 EH08 EH09 EH18 EH19 EJ05 EJ09 5F046 MA12Continuing from the front page (72) Inventor Keiichi Yamazaki 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Pref.Matsushita Electric Works, Ltd. Person Yoshiyuki Nakazono 1048 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor Yukiko Inoka 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture F-term (reference) CA03 DA01 DA22 DA23 DA24 DA26 DA28 DB26 5F045 AC02 AC11 AC12 EB02 EB05 EB13 EC05 EE05 EH04 EH08 EH09 EH18 EH19 EJ05 EJ09 5F046 MA12
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