活性种供给装置以及表面等处理装置的制作方法

专利名称：活性种供给装置以及表面等处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对被处理物至少供给自由基等活性种的活性种供给装置、以及具备活性种供给装置并对被处理物的表面等进行处理的表面等处理装置。
背景技术：
专利文献I中记载有对放电空间供给处理气体，将在等离子体内生成的活性种提供给被处理物的活性种供给装置以及具备该活性种供给装置的表面等处理装置。专利文献1:日本发明专利第3686663号

发明内容
在活性种供给装置中，通过至少一对电极间的放电而在放电空间产生等离子体，通过对该放电空间供给处理气体，而使在该等离子体内生成的自由基等活性种等提供给被处理物。于是，本发明的课题在于改进活性种供给装置和表面等处理装置，例如使得在电极与被处理物之间难以产生放电。本发明的活性种供给装置被形成为包含设置在设于放电空间的下游侧的活性种流出通路的接地部件。由于接地部件具有作为避雷针的功能，所以若在放电空间的下游侧的活性种流出通路设置接地部件，则能够使得与工件W之间难以产生放电。以下例示若干本申请中被认为能够要求专利权的发明的方式，并对其进行说明。(I) 一种活性种供给装置，对放电空间供给处理气体，至少将在等离子体内生成的活性种提供给被处理物。活性种供给装置是对被处理物至少供给活性种的装置。所谓活性种是指在等离子体内生成的物体，例如在等离子体内被激发的原子、分子等具有高能量的物体。另外，可以考虑所谓活性种是指电中性的物体。活性种是指具有通过与被处理物自身、或附着在被处理物的表面的物体(例如有机物)进行反应而将被处理物的表面等改质或将附着的物体除去(清洗)等功能的物体等。在活性种供给装置中，能够将(a)活性种、和(b)不具有高能量的物体提供给被处理物。不具有高能量的物体是指碰上被处理物的表面也不引起反应的物体，例如不是活性种的物体(例如未被激发的物体、未被活性化的物体等)，例如载气等。另外，在活性种供给装置中，也能够对被处理物供给包含(a)电中性的活性种(中性粒子)、和(b)含有正离子、负离子等电荷粒子而整体为电中性的聚集体的物体。即使对被处理物照射电中性的聚集体，由于被处理物不带电，所以对被处理物的影响也小。另外，金属材料、陶瓷材料、有机材料等被处理物的材质不限。(2)该活性种供给装置包含形成放电空间的至少一对电极。活性种供给装置可以具备一对电极，也可以具有两对以上电极。即，可以具有一个放电空间，也可以具有两个以上放电空间。放电空间是设于一对电极之间的空间，是为了一对电极间放电而设置的空间。电极设置多对的情况下，放电空间也设置多个，但是多个放电空间分别可以彼此独立，也可以彼此连通(具有彼此共用的空间)。另外，并列地配设三个电极的情况下，可以考虑有两个电极对，可以考虑形成两个放电空间。位于中间的电极可以考虑是构成两个电极对的共用的电极。(3)该活性种供给装置中，所述多个电极在与所述处理气体向所述放电空间供给的供给方向交叉的方向上隔开间隔而并列配设。所谓电极有时是指被施加了电压时可能产生放电的电极，有时是指实际上产生放电的电极。有可能产生放电的电极、产生放电的电极分别有其为电极整体的情况和其为一部分的情况。例如，有时由于电极整体的形状、覆盖电极的罩的形状、保持电极的活性种供给装置主体的结构等一个以上的原因而决定电极整体中有可能产生放电的部分或实际产生放电的部分，这种情况下的产生放电的部分是放电电极部。另外，电极整体为产生放电的部分的情况下，该电极为放电电极。另一方面,放电原则上在一对电极间发生,一对电极中的一个是放电电极，另一个是相对电极。有时放电电极、相对电极由施加电压的电源装置、电压调节装置的控制方式等预先决定，例如施加交流电压的情况等时，一个电极变为放电电极或相对电极。另外，本发明的说明中，区别放电电极和相对电极的必要性低。因此，在本说明书中，有时称为放电电极或放电电极部而不区别放电电极和相对电极。另外，电极整体可以大致构成棒状，也可以构成平板状。另外，多个电极可以以位于一直线上的状态设置，也可以以分别位于多个直线上的状态设置。另外，所谓放电是指在一对电极间产生的放电。(4)该活性种供给装置中，各个所述电极构成产生非均匀电场的形状。例如，电极整体包含(a)大致构成圆筒状的主体、和(b)设于该主体的一部分上并在半径方向上突出的突部的情况下，在该突部容易产生非均匀电场，容易产生放电。这种情况下，突部与放电电极部对应。另外，电极整体包含(C)大致构成平板状的主体、和(d)形成于该主体的爪部的情况下，爪部与放电电极部对应。( 5 )该活性种供给装置中，各个所述电极的宽度方向的长度比相邻的电极间的距离小。 例如，多个电极隔开间隔地配设在一方向上的情况下，放电电极部的该方向上的长度D (宽度)比间隔L小(D<L)。放电电极部的宽度D能够设为间隔L的1/2以下、1/3以下、1/4以下、1/5以下。(6)该活性种供给装置包含三个以上所述电极。也可以是包含四个电极，也可以包含五个以上电极。另外，三个以上电极可以并列配设成一列，也可以并列配设成多列。并列配设成多列的情况下，多列中的至少一列中并列地配设的电极可以是两个，也可以是三个以上。(7)在该活性种供给装置中能够设置保护所述电极免受所述处理气体影响的电极保护装置。(8)在该活性种供给装置中能够设置保护所述电极免受氧影响的电极保护装置。(9)所述电极保护装置能够包含覆盖各个所述电极的电极罩。电极罩优选各自独立地分别覆盖多个电极。相对于此，也可以在覆盖多个电极的电极罩上设置彼此连接的连接部分。电极罩对于各电极以覆盖该电极的至少一部分的状态设置。可以是覆盖电极整体，也可以是覆盖电极整体中的一部分。电极罩可以以其与电极之间不具有间隙的状态设置，也可以以具有间隙的状态设置。 (10)能够在所述电极罩中的彼此相邻的电极罩的、彼此相对的部分分别设置放电开口。优选地，电极为具有产生放电的可能性的电极情况下电极罩覆盖电极整体，并且电极罩以其与电极之间具有间隙的状态设置的情况下，在该电极罩上设置放电开口。这种情况下，电极中的与电极罩的放电开口对应的部分成为放电电极部。(11)所述电极罩能够以与所述电极的至少一部分之间具有间隙的状态设置。在电极罩与电极的至少一部分之间形成的间隙构成被供给保护气体的空间。该空间的容积小的情况下，所供给的保护气体的量少，间隙的容积大的情况下，被供给的保护气体的量多。(12)所述电极保护装置能够包含对所述电极的至少一部分供给保护气体的保护气体供给部。保护气体供给部优选至少对电极的应受到保护而免受处理气体影响的保护对象部分(表面)供给保护气体。电极是具有产生放电的可能性的电极的情况下，保护气体供给部可以对电极整体供给保护气体，也可以对其一部分供给保护气体。对其一部分供给的情况下，优选对包含放电电极部的部分供给保护气体。另外，电极是放电电极的情况下，优选对电极整体进行供给。另外，在供给保护气体的情况下，并非一定设置电极罩。即使没有电极罩也能够对电极的表面供给保护气体。能够将电极的周边的气氛与处理气体分离。另外，保护气体供给部可以包含将保护气体共用地提供给多个电极罩的内侧的共用供给部，也可以是分别将保护气体单独地提供给多个电极罩的电极罩单独供给部(电极单独供给部)。另外，如后所述，保护气体供给部与处理气体供给部是各自独立的。(13)所述保护气体供给部能够包含至少在放电中供给所述保护气体的放电中供给部。保护气体供给部能够在放电准备已开始了的情况下开始保护气体的供给，具体地，能够在电压向电极的施加已开始了的情况下开始供给。( 14)所述电极保护装置能够包含(i )覆盖各个所述电极的电极罩、和(ii )对这些电极罩的内侧分别供给保护气体的保护气体供给部。(15)所述保护气体供给部能够包含对多个电极罩的内侧分别单独地供给保护气体的单独供给部，该单独供给部包含(i )与设于该活性种供给装置主体的保护气体供给口连接的主通路、(ii)设于各个所述电极罩的保护气体流入口、和(iii)将所述主通路与各个所述保护气体流入口分别单独地连接的单独通路。可以考虑由主通路和单独通路构成保护气体供给通路。另外，单独供给部能够称作电极单独供给部，单独通路能够称作电极单独通路、电极罩单独通路。(16)所述保护气体供给部能够包含对所述多个电极罩的内侧共用地供给保护气体的共用供给部，该共用供给部包含(i)使所述多个电极罩与所述电极之间的间隙彼此连通的连通部、和(ii )设于所述多个电极罩中的任一个上的保护气体流入口。连通部能够由电极罩的一部分构成。(17)所述保护气体供给部包含设于各个所述电极罩的保护气体流入口，在所述电极罩中的彼此相邻的电极罩的、彼此相对的部分且比所述保护气体供给口更靠下游侧的部分设置放电开口。在电极罩中，保护气体流入口和放电开口能够沿轴向和周向的任一方隔开地设置。能够将电极罩的连通部的连接部形成为保护气体流入口。(18)所述保护气体供给部能够包含设于各个所述电极罩的保护气体流入口和设于比所述保护气体流入口更靠下游侧处的保护气体流出口。保护气体流出口可以具有与放电空间相对的开口，也可以不具有。即，可以使提供给电极罩的内侧的保护气体向放电空间流出，也可以使其向活性种供给装置的外部排出，也可以进行回收。例如，能够连接在与活性种供给装置的外部连通的保护气体排气通路上或连接在与保护气体回收装置连通的保护气体回收通路上。具有与放电空间相对的开口的情况下，能够以该开口作为保护气体流出口。(19)能够在该活性种供给装置中设置防止所述处理气体接触所述电极的处理气体接触防止装置。(20)能够在该活性种供给装置中设置遮挡所述电极免受所述处理气体影响的处理气体遮挡装置。(21)能够在该活性种供给装置中设置将包围所述电极的空间的气体与所述处理气体分离的电极周边气体-处理气体分离装置。能够在处理气体接触防止装置、处理气体遮挡装置、电极周边气体-处理气体分离装置中分别采用(7)项 (18)项记载的技术特征。(22)能够在该活性种供给装置中设置防止氧气接触所述电极的氧气接触防止装置。(23)能够在该活性种供给装置中设置遮挡所述电极免受氧气影响的处理气体遮挡装置。(24)能够在该活性种供给装置中设置将包围所述的电极的空间的气体与氧气分离的电极周边气体-氧气分离装置。能够在氧气接触防止装置、氧气遮挡装置、电极周边气体-氧气分离装置中分别采用(7)项 (18)项所记载的技术特征。(25)能够在所述活性种供给装置中设置抑制所述电极的氧化的氧化抑制装置。能够在氧化抑制装置中采用(7)项 (18)项所记载的技术特征。(26)能够在该活性种供给装置中设置处理已提供给所述电极的保护气体的保护气体处理部。保护气体存在提供给电极罩的内侧的情况和不设置电极罩而直接提供给电极的情况。任何情况下都是提供给电极的保护气体流过电极的表面，之后向该活性种供给装置的外部排出，或被回收，或与处理气体汇流等处理。(27)所述保护气体处理部能够包含活性种分离型保护气体处理部，该活性种分离型保护气体处理部使提供给所述电极的保护气体向所述放电空间放出，使放出的保护气体至少难以从输出所述活性种的活性种输出口排出。(28)所述保护气体处理部能够包含将所述保护气体向该活性种供给装置的外部排出的保护气体排气部。(29)所述保护气体处理部能够包含设于所述放电空间的下游侧，具有与所述放电空间相对的开口的保护气体流出通路。保护气体流出通路也能够作为保护气体排气通路。保护气体被提供给电极罩的内侧，从放电开口向放电空间释放的情况下，以保护气体流出通路的开口位于放电开口的附近的状态设置。(30)所述保护气体处理部能够设置从提供给所述电极而流出的气体分离灰尘的灰尘分离部。由于灰尘等也与保护气体一起流出，所以灰尘由灰尘分离部从保护气体分离。灰尘分离部也能够称作灰尘回收部，能够采用包含凹槽的结构，或采用包含过滤器的结构。另外，灰尘存在处于固体状态的情况和处于气体状态的情况。(31)所述灰尘分离部能够包含设于所述保护气体流出通路的一个以上的凹槽部。凹槽部优选与保护气体流出通路的下部连接地设置。(32)所述保护气体处理部能够包含回收并再利用所述保护气体的循环利用部。(33)所述保护气体处理部能够包含使提供给所述电极罩的内侧的保护气体向所述电极罩的外侧流出的保护气体流出部。保护气体流出部能够包含保护气体流出口、放电开口。(34)该活性种供给装置能够包含输出所述活性种的活性种输出口，所述保护气体供给部包含保护气体排气通路，该保护气体排气通路的一端为与所述电极罩的形成有所述放电开口的部分相邻地设置的入口，另一端为设于从所述活性种输出口离开的位置的排气□。排气口设于从活性种输出口离开的位置。另外，优选排气口以从排气口排出的保护气体的排气方向与从活性种输出口输出的包含活性种的气体的照射方向不同的状态设置。(35)该活性种供给装置包含具有多个放电侧开口的多个单独流出通路，所述多个单独流出通路设于所述放电空间的下游侧并在所述电极中的彼此相邻的电极间并列地设置，所述多个单独流出通路中的位于两端的单独流出通路分别与所述排气口连通，位于中间的单独流出通路与所述活性种输出口连通。(36)在该活性种供给装置中能够设置使所述保护气体与所述处理气体汇流的汇流装置。(37)所述处理气体包含多种气体，所述保护气体与所述多种气体中的至少一种气体相同。(38)所述处理气体包含载气和反应气体，所述保护气体作为载气而发挥作用。载气是反应性低的气体、难以被活性化的气体，例如难以与等离子体反应的气体、难以通过放电而被活性化的气体。载气主要用于运送活性种。保护气体只要作为载气而发挥作用即可，可以与处理气体的载气不同，也可以相同。保护气体能够选用氦气、氖气、氩气等惰性气体，或氮气、氟气等，或它们的混合气体、等等。另外，作为处理气体的载气例如适用氮气、氟气、或氩气、氦气、氖气等惰性气体
坐寸ο反应气体是通过提供给放电区域而成为活性种的物体，例如通过与等离子体中的电荷粒子撞击而被激发变为活性种，或由放电而被激发变为活性种。反应气体适用氧气、氢气、氟气等。反应气体的种类由被处理物的材质、处理目的等决定。另外，载气、保护气体的种类能够分别由被处理物的材质、电极的材质、处理的目的、反应气体的种类等决定。(39)所述处理气体包含反应气体和载气，所述保护气体与所述处理气体中包含的载气为相同种类。(40)所述保护气体实质上不含有氧气。优选采用氧气的含有率为设定值以下的气体(例如为0.01%以下的气体)。(41)该活性种供给装置能够包含设于所述放电空间的下游侧的活性种流出通路。(42)所述活性种流出通路能够构成为在途中弯曲的形状。活性种流出通路构成至少弯曲一次的形状。弯曲的次数可以是一次，也可以是两次以上。另外，弯曲的角度可以是90°，也可以比90°小，也可以比90°大。(43)所述活性种流出通路能够具有一个以上的凹部。(44)所述活性种输出口形成狭缝状。(45)所述活性种输出口形成为在所述电极并列的方向上长的狭缝。(46)所述活性种流出通路能够在途中含有扩散部。(47)所述活性种流出通路能够包含(a)相对于放电空间具有多个开口的多个单独通路、(b)与这些多个单独通路连接的扩散部、和(C)与该扩散部连接，开口形成为狭缝的狭缝通路。活性种输出口能够由多个开口构成，这种情况下，代替狭缝通路，多个出口侧单独通路与扩散部连接。(48)所述单独通路的与所述放电空间相对的开口位于所述放电空间的宽度方向的中央，且所述开口的直径比所述放电空间的宽度小。在一个放电空间中，设于该放电空间的下游侧的活性种流出通路的单独通路的数量比设于该放电空间的上游侧的处理气体供给通路的数量多，且活性种输出通路的单独通路的开口的直径比处理气体供给通路的开口的直径小。(49)所述扩散部能够构成从所述单独通路的连接部向所述狭缝通路的连接部使活性种扩散的形状。(50)所述单独通路对所述扩散部的连接部的形状能够采用剖面的大小递增的形状。例如能够形成为单独通路的半径递增的形状。(51)能够在该活性种供给装置的、所述放电空间的下游侧设置接地部件。所谓放电空间的下游侧是指在活性种供给装置中形成有放电空间的部分与输出活性种的活性种输出口之间的部分。(52)所述接地部件能够设置在设于所述放电空间与至少输出所述活性种的活性种输出口之间的活性种流出通路。(53)所述活性种流出通路具备将所述放电空间与输出所述活性种的活性种输出口连通的主通路和与该主通路连接的分支通路，所述接地部件以堵塞所述分支通路的状态设置。(54)所述主通路包含(a)在第一方向上延伸的第一通路、(b)与该第一通路连接，在相对于所述第一方向倾斜的第二方向上延伸的第二通路，所述分支通路连接于所述第一通路和所述第二通路的连接部，形成为与所述第一通路同一直线状地延伸的直线通路。分支通路能够认为是第一通路的延长通路。第一通路与第二通路可以彼此正交，也可以不正交。第一方向与第二方向可以正交，也可以不正交。( 55)所述接地部件能够以能够接触在所述活性种流出通路内流动的包含活性种的气体的状态设置。(56)所述接地部件设置在所述活性种流出通路的途中。(57)所述接地部件能够设置在从输出活性种的活性种输出口离开设定距离的位置。例如，设定距离能够是假设活性种输出口与被处理物的被处理面抵接的状态下被认为在接地部件与被处理面之间不会产生放电的距离、或活性种输出口与被处理面之间的距离是进行处理的情况下的距离时被认为在接地部件与被处理面之间不会产生放电的距
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尚、寺寺°设定距离预先通过试验、模拟等求得。设定距离主要根据被处理物的材料决定。对于接地部件与被处理物之间的放电的发生容易程度，被处理物的被处理面与接地部件的最短距离是问题。以活性种输出口与接地部件之间的距离(最短距离)比被处理面与接地部件之间的最短距离大(大致相同)的姿势使用的情况下，若在活性种输出口与接地部件之间的距离为设定距离以上的部分安装接地部件，则能够使放电难以在接地部件与工件W之间产生。(58)所述活性种流出通路包含与所述放电空间相对的多个开口，所述多个开口各自的直径为3mm以下。能够是2.5mm以下、2mm以下、1.5mm以下、Imm以下。
(59)能够在该活性种供给装置的所述放电空间的下游侧且比所述活性种输出口更靠上游侧处设置将从所述活性种输出口供给的至少包含所述活性种的气体形成电中性的气体的电中和机构。被处理物是基板等电子部件的情况下，若对被处理物供给作为整体带正电或带负电的气体，则被处理物带电，所以是不理想的。因此，优选对被处理物不供给作为整体为非电中性的气体，带电的气体在活性种流出通路内流动的情况下，优选将该气体电中和后提供给被处理物。作为电中和机构例如适用包含接地板的机构。通过带电的气体与接地板接触，与接地板之间进行电子的授受，而成为与接地板相同的电位。结果，能够使处于带电状态的气体难以或不提供给被处理物。(60)能够在该活性种供给装置中设置对所述放电空间供给所述处理气体的处理气体供给部。(61)所述处理气体供给部包含对应各个所述放电空间设置，对每个放电空间供给所述处理气体的各放电空间处理气体供给部。(62)所述处理气体供给部包含(a)与设于该活性种供给装置的处理气体供给口连接的主通路、和(b)与该主通路连接，并与所述放电空间对应地设置的单独通路。设置多个放电空间的情况下，也设置多个单独通路。单独通路能够称作放电空间单独通路。(63)所述单独通路包含(a)具有与所述主通路连接的连接部的上游侧通路、(b)扩散部、和(C)在所述放电空间的宽度方向上隔开设置的多个下游侧通路。放电空间的宽度方向是电极的间隔方向。(64)所述下游侧通路的与放电空间相对的开口的直径与所述放电空间的宽度方向大致相同。(65)所述多个下游侧通路的与放电空间相对的开口的面积的总和比所述活性种流出通路所包含的多个单独通路的与放电空间相对的开口的面积的总和大。(66)能够在该活性种供给装置上设置将所述处理气体提供给所述放电空间的处理气体供给部、和将所述保护气体提供给所述电极的保护气体供给部这两者。(67)在该活性种供给装置中，能够使得所述多个电极以其一部分从该活性种供给装置主体的同一面突出的状态被保持。例如，活性种供给装置的主体大致构成长方体的情况下，处于多个电极的一部分从侧面或上表面等的同一面突出的状态。(68)该活性种供给装置能够使得所述多个电极罩以各电极罩的一部分从该活性种供给装置的主体的同一面突出的状态被保持。电极罩能够由陶瓷等作为绝缘体而发挥作用的材料制造。(69)—种活性种供给装置，对放电空间供给处理气体，至少将在等离子体内生成的活性种提供给被处理物，该活性种供给装置包含:形成所述放电空间的至少一对电极；对各个所述电极供给保护气体的保护气体供给部；以及设于所述放电空间的下游侧的保护气体排气通路，其一端为位于所述电极的附近的开口，其另一端为设于从所述活性种输出口离开的位置的排气口。该项所记载的活性种供给装置能够采用(I)项 (68)项中任一项所记载的技术特征。(70)—种活性种供给装置，对放电空间供给处理气体，至少将在等离子体内生成的活性种提供给被处理物。所谓活性种是指通过放电等而迁移到具有高能量的状态的分子、原子、离子等。是指变为容易引起化学反应、晶格的变化的状态的物体。也有通过对被处理物的被处理面照射正离子、负离子而进行所希望的处理。本项记载的活性种供给装置能够采用(I)项 (69)项的任一项所记载的技术特征。(71) 一种表面等处理装置，包含:保持所述活性种供给装置的活性种供给装置保持部；保持所述被处理物的被处理物保持部；以及使所述活性种供给装置保持部和所述被处理物保持部相对移动的相对移动装置，进行所述被处理物的表面等的处理。在表面等处理装置中，通过被处理物与活性种供给装置的相对移动来对被处理物的表面等进行处理。在表面等处理装置中，通过对被处理物的表面至少供给活性种，从而进行表面的处理，但是也存在处理不仅涉及被处理物的表面，而且涉及内部(涉及化学反应)的情况。在表面等处理装置中，被处理物与活性种供给装置还能够连续地、即照射活性种的同时相对移动。可以使活性种供给装置保持部不能移动、使被处理物保持部能够移动，也可以使活性种供给装置保持部能够移动、使被处理物保持部不能移动，也可以使该活性种供给装置保持部和被处理物保持部两者能够移动。另外，在表面等处理装置中，能够从与被处理面相交的方向照射活性种。(72)所述相对移动装置包含使所述活性种供给装置保持部与所述被处理物保持部在与被处理物的处理对象面平行的方向上相对移动的平行移动部。(73)所述相对移动装置包含使所述活性种供给装置保持部与所述被处理物保持部在与被处理物的处理对象面垂直的方向上相对移动的垂直移动部。(74)在所述表面等处理装置中，在大气中对被处理物供给所述活性种。


图1是本发明的一实施例的表面等处理装置整体的概念图。表面等处理装置具备本发明的一实施例的作为活性种供给装置的自由基供给装置(实施例1)。图2是上述自由基供给装置的整体立体图。图3是图6的AA剖面图。图4是图6的BB剖面图。图5是概念性表示上述自由基供给装置的放电空间的周边的图示。图6是图3的CC剖面图。图7是概念性表示上述自由基供给装置的放电电极的周边的图示。图8是概念性表示上述自由基供给装置的自由基流出通路的周围的立体图。自由基流出通路形成在主体上，实际上是看不见的，但是图8中以实线表示通路，以双点划线表示主体。图9 Ca)是表示图4的一部分的图，图9 (b)是图6的DD剖面图。图10是概念性表示上述自由基供给装置的自由基流出通路的图示。图11是表示能够用于上述自由基供给装置的其他方式的电极的图(实施例2)。图12是概念性表示能够适用于上述自由基供给装置的其他自由基流出通路的周围的图(实施例3)。图13是概念性表示能够适用于上述自由基供给装置的另一自由基流出通路的周围的图(实施例4)。图14是概念性表示能够适用于上述自由基供给装置的其他自由基流出通路的周围的图(实施例5)。图15是概念性表示能够适用于上述自由基供给装置的保护气体回收通路的周围的图(实施例6)，图15 (b)是图15 Ca)的EE剖面图。图16是概念性表示能够适用于上述自由基供给装置的其他电极的周围的图(实施例7)。图17是图16的FF剖面图(一部分)。
具体实施例方式以下，根据附图详细说明本发明一实施方式的表面等处理装置。表面等处理装置包含本发明的一实施方式的作为活性种供给装置的自由基供给装置。表面等处理装置是对被处理物(以下称作工件)的被处理面(也可以称作处理对象面)照射活性种等而进行改质、清洗等处理(可以称作等离子体处理、表面等处理)的装置。活性种通过与工件自身反应或与附着在工件的表面的物体反应，来改质或清洗(分解除去工件表面的有机物)工件的表面。活性种与工件的反应不仅涉及工件的表面而且还涉及内部的情况也有。表面等处理装置例如能够提高工件的被处理面的接合强度，提高亲水性、疏水性，进行灭菌、杀菌，将有机物等除去等。另外，工件可以是金属制的，也可以是树脂制的，也可以是陶瓷制的，例如能够是印刷基板、液晶基板、电子部件等。活性种在本实施例中是指激发原子、分子等电中性的中性粒子，例如自由基等反应性高的激发粒子等。激发是指从能量低的基态向能量高的状态迁移，例如通过放电使原子或分子激发，或者原子或分子通过与等离子体中的电荷粒子撞击而激发。以下，本说明书中综合这些情况统称为因放电产生激发。另外，因放电产生激发所得的活性种是在等离子体内生成的活性种。自由基是指具有未配对电子的化学粒子，也指游离基。等离子体是由放电、即绝缘破坏而产生的，包含正离子以及负离子等电荷粒子、自由基等中性粒子、电子等，作为整体为电中性。本发明的一实施方式的表面等处理装置是产生等离子体，将等离子体中的作为活性种的自由基等向工件的表面供给而进行处理的装置。表面等处理装置例如还适于通过工件与自由基供给装置的相对移动而对工件的被处理面实施等离子体处理。表面等处理装置也可以称作等离子体处理装置。实施例1[表面等处理装置]如图1所示，表面等处理装置包含(I)作为活性种供给装置的自由基供给装置2、
(2)保持自由基供给装置2的自由基供给装置保持部4、(3)保持工件W的工件保持部6、
(4)使自由基供给装置保持部4与工件保持部6相对移动的相对移动装置7。在本实施例中，自由基供给装置2是以图示的姿势使用的，X方向是上下方向(竖直方向)，Y方向是宽度方向。另外，Z方向是与X方向和Y方向正交的方向。自由基供给装置保持部4能够在X方向移动地安装在未图示的表面等处理装置主体上，工件保持部6安装成能够通过相对移动装置7而在Y、Z方向移动。相对移动装置7包含具有Y方向驱动装置(马达)、运动转换机构、引导部件等的Y方向移动装置8和具有Z方向驱动装置(马达)、运动转换机构、引导部件等的Z方向移动装置10。本实施例中，工件W以被处理面WF与YZ面(与X轴正交的面)平行的姿势保持在工件保持部6上。另外，通过自由基供给装置保持部4的X方向的移动，使形成于自由基供给装置2的下表面14 (参照图3)的作为活性种输出口的自由基输出口 16与工件W的被处理面WF之间的X方向的距离为目标值(例如非常小的值)。该状态下，至少自由基从自由基输出口 16输出，通过工件保持部6在Z、Y方向的至少一方向上移动，而被提供给工件W的被处理面WF整体。本实施例中，至少自由基是从与被处理面WF大致正交的方向照射的，工件W的表面等处理在大气压下(在大气中)进行。另外，表面等处理装置中，可以将自由基供给装置保持部4安装成能够在Y、Z方向移动，也可以将自由基供给装置保持部4、工件保持部6的至少一方安装成能够在Χ、Υ、Ζ方向上移动。另外，也能够将工件保持部6和自由基供给装置保持部4的至少一方可绕沿X方向的轴线相对旋转地安装在表面等处理装置的主体上。另外，也能够将自由基供给装置2、工件W的被处理面WF以相对于X、Y、Z轴倾斜的姿势保持。[自由基供给装置]如图2所示，自由基供给装置2包含大致形成长方体的主体18、设于主体18的处理气体供给口 20、保持在主体18上的电极22、23、24、25等。自由基供给装置2将从处理气体供给口 20供给的处理气体提供给由电极22 25形成的放电空间，至少将在等离子体内生成的自由基从自由基输出口 16输出。在本实施例中，处理气体包含氧和氩。作为反应气体的氧气因放电产生激发，生成氧自由基(以下简称作自由基)，主要由作为载气的氩搬运到自由基输出口 16。这样，从自由基输出口 16输出自由基(在等离子体内生成的中性粒子)以及载气，但是也输出等离子体(正离子以及负离子等电荷粒子、自由基、电子等的集合体，但作为整体为电中性)以及载气。以下，在本说明书中，称作从自由基供给装置2的自由基输出口 16输出自由基等，或称作输出包含自由基等的气体。另外，例如工件为基板等电子部件的情况下，当对电子部件供给带正电或带负电的物体，则使得电子部件带电，这是不理想的。相对于此，即使供给包含电荷粒子的物体，若整体不带电，则能够抑制或防止电子部件带电。因此，即使向工件供给等离子体，对工件的影响也小。〈电极、电极罩〉如图2 5所示，电极22、23、24、25分别形成为长形状、换言之形成为棒状，以长度方向为X方向的姿势彼此平行地在Y方向上等间隔配设。电极22 25分别由电极罩22P 25P覆盖。电极22 25由不锈钢制造，电极罩22P 25P由陶瓷等固体介电体制造。电极22 25以及电极罩22P 25P以其各自的一端部从上表面29 (参照图2)突出、电极22 25的另一端部与设于主体18的凹部嵌合的状态保持在自由基供给装置2的主体18上。另外，在上表面29，在各个电极22 25的从电极罩22P 25P突出的突出部分别连接电压调整装置30。电压调整装置30包含电源装置、变压器等，将调整为目标有效电压等的交流电压施加给各个电极22 25。本实施例中，控制成交替呈现(i)对电极22、24施加正电压，对电极23、25施加负电压的状态和(i i )对电极22、24施加负电压，对电极23、25施加负电压的状态。另外，也可以(a)将电极22、24接地，对电极23、25施加电压，(b)将电极23、25接地，对电极22、24施加电压。另外，如图2所示，电极罩22P 25P也从自由基供给装置2的上表面29突出。假设电极罩22P 25P不从上表面29突出的情况下，突出的相邻的电极22 25之间容易产生放电。为了避免这样的状况，例如考虑配设成电极22 25处于沿Z方向延伸的姿势，电极22、24从正面突出，电极23、25从背面突出的状态。但是，若电极22、24和电极23、25以从不同面突出的状态设置，则出现自由基供给装置2大型化等问题。相对于此,若设置为电极罩22P 25P也突出，由于电极罩22P 25P位于相邻的电极22 25的突出部的基部之间，所以在相邻电极的突出部之间难以产生放电。其结果，能够使电极22 25从同一面突出，能够实现自由基供给装置2的小型化，能够使电极的更换等维修容易进行。如图3所示，电极罩22P 25P、电极22 25分别形成具有大径部和小径部的阶梯形状，电极22 25的大径部与电极罩22P 25P的大径部嵌合。另外，该状态下，如图
3、5所示，在电极罩22P 25P的小径部的一部分的内周侧与电极22 25的小径部的一部分的外周侧之间分别形成间隙22in 25in。在各个电极罩22P 25P的与间隙22in 25in对应的部分，在直径方向上隔开(中心角隔开180度)地分别各形成两个放电开口 22HL、HR 25HL、HR。另外，放电开口22HL、HR 25HL、HR分别设置在X方向的相同位置上。因此，放电开口 22HL、HR 25HL、HR的彼此对应的点(例如中心点)位于同一直线上(沿Y方向延伸的直线LY上)。
电极22 25当被施加了电压的情况下，能够在其整体上产生放电，但是外周部被电极罩22P 25P覆盖的部分比未被覆盖的部分(与放电开口对应的部分)更难产生放电。因此，在电极22 25被施加了电压的情况下，在电极22 25的与放电开口 22HL、HR 25HL、HR对应的部分产生放电。这意味着，各个电极22 25的与放电开口 22HL、HR 25HL、HR对应的部分为放电电极部22S 25S。在本实施例中，放电电极部22S 25S彼此对应的点(例如与放电开口的中心对应的点)位于沿Y方向延伸的同一直线上。假设在电极罩22P 25P与电极22 25之间存在间隙22in 25in的状态下不设置放电开口的情况下，在相邻的电极间，经过电极罩22P 25P而产生放电，但是这种情况下，电极罩22P 25P劣化，寿命缩短。相对于此，若设置放电开口 22HL、HR 25HL、HR，则在相邻的放电电极部22S 25S之间产生放电,所以能够抑制电极罩的劣化，延长其寿命O另外，经过电极罩22P 25P而进行放电的情况下，为了开始放电需要较高的电压。相对于此，若设置放电开口 22HL、HR 25HL、HR，则还有产生放电所需的电压变低的优点。另外，本实施例中，放电电极部22S 25S的直径D (Y方向的宽度)比彼此相邻的电极间的距离L (Y方向的距离)小(D〈L)。因此，能够实现自由基供给装置整体的小型化并增大放电空间的Y方向的尺寸。也可以使直径D相对于距离L的比例D/L设为0.7以下、0.5以下、0.3以下、0.1以下、0.05以下。<保护气体的供给>对放电电极部22S 25S的表面供给保护气体。本实施例中，作为保护气体使用氩气，但是保护气体除此之外也能够使用氦、氖等惰性气体、氮气、氟气、氧的含有率非常低的气体(含有率为设定值以下的气体)或者这些气体的混合气体。如图3所示，在电极罩22P的、与放电开口 22HL、HR在X方向上隔开的位置(放电开口 22HL、HR的上方)形成一个保护气体流入口 22Q，与保护气体通路34连接。详细而言，在直径方向上贯通而形成开口，但是一侧的开口由主体18堵塞，另一侧的开口作为保护气体流入口 22Q。另外，保护气体流入口 22Q设置在与各个放电开口 22HL、HR错开中心角90°(相位错开)的位置上。如图6、7所示，关于各个电极罩23P 25P也同样地分别形成保护气体流入口23Q 25Q。 如图3、6、7所示，保护气体通路34包含在Y方向延伸的主通路34A和从主通路34A分支而成的四个单独通路(可以称作电极单独通路、电极罩单独通路)34B、C、D、E0单独通路34B、C、D、E具有在X方向上延伸的部分和在Z方向上延伸的部分，分别与电极罩22P 25P的保护气体流入口 22Q 25Q连接。保护气体通路34的主通路34A与图2所示的保护气体供给口 36连接。另外，如图1所示，保护气体供给口 36经由流量等调整部38与保护气体源(例如气瓶，本实施例中为氩气瓶)40连接。从氩气瓶40经由流量等调整部38、保护气体供给口 36向自由基供给装置2的主体18的内部供给的保护气体经由主通路34A、单独通路34B、C、D、E分别提供给电极罩22P 25P的内侧的间隙22in 25in。
如前所述，由于处理气体包含氧，所以存在当在电极接触处理气体的状态(接触氧的状态)下施加高电压，则电极发生氧化、损耗等的问题。相对于此，若对放电电极部22S 25S的周围供给保护气体，则能够使处理气体难以接触放电电极部22S 25S，能够将放电电极部22S 25S的周围的气体与处理气体分离，能够良好地抑制放电电极部22S的氧化。由此，能够抑制放电电极部22S 25S的损耗，延长其寿命。即，保护气体在各个电极罩22P 25P中从保护气体流入口 22Q 25Q流入，从放电开口 22HR、23HL、HR、24HL、HR、25HL放出，相对于此，如后所述，处理气体在X方向上流过放电空间(图2中从上方朝向下方流过)。因此，如图7所示，处理气体难以从放电开口 22HR、23HL、HR、24HL、HR、25HL进入电极罩22P 25P的内侧。结果，能够将放电电极部22S 25S的周围的气体与处理气体良好地分离。这样，放电开口也可以是保护气体流出口。另外，在四个电极罩22P 25P中的位于两端的电极罩22P、25P上分别设置的放电开口 22HL、HR、25HL、HR中与电极不相邻一侧的放电开口 22HL、25HR被主体18堵塞。因此，在电极罩22P，从保护气体流入口 22Q供给的保护气体从放电开口 22HR流出，在电极罩25P，从保护气体流入口 25Q供给的保护气体从放电开口 25HL流出。另外，电极罩22P 25P对应于电极22 25而分别各自独立设置，保护气体向各个电极罩22P 25P分别单独地供给。结果，与将多个电极罩连接、共用地供给保护气体的情况相比，能够对各个放电电极22S 25S良好地供给保护气体。另外，在各个电极罩22P 25P中，保护气体流入口 22Q 25Q与放电开口 22HL、HR 25HL、HR的相位错开90°。因此，能够使从保护气体流入口 22Q 25Q流入的保护气体沿放电电极部22S 25S的外周良好地流动。即，能够对放电电极部22S 25S的表面整体供给保护气体，能够进一步使得处理气体不接触。另外，在各个电极罩22P 25P中，间隙22in 25in不是沿整个长度方向设置，而是设置在放电开口附近的有限的部分。因此，能够使保护气体有效地提供给局部(必要的部分)、即放电电极部22S 25S的周边。另外，能够减少所供给的保护气体的量，能够良好地抑制放电电极部22S 25S的氧化。本实施例中，由保护气体流入口 22Q 25Q、保护气体供给通路34、保护气体供给口 36等构成保护气体供给部。保护气体供给部也可以是罩内保护气体供给部、各电极保护气体供给部。另外，由保护气体供给部、电极罩22P 25P等构成电极保护装置。电极保护装置也能够称作处理气体遮断装置、处理气体接触防止装置、电极周边气体一处理气体分离装置、电极氧化抑制装置等。另外，流量调整部38、氩气瓶40也可以认为是保护气体供给部、即自由基供给装置2的构成要素。<处理气体的供给>处理气体被提供给每个放电空间。如图4、6所示，放电空间是设于彼此相邻的放电电极部之间的空间，是用于产生放电(气体的绝缘破坏)的空间。本实施例中，是由主体18和电极罩22P 25P包围的空间，设置彼此独立的三个空间42B D。另外，形成于电极罩22P 25P上的放电开口分别与放电空间42B D相对。
详细而言，放电空间42B位于放电电极部22S、23S之间，由电极罩22P、23P以及主体18包围而形成。放电开口 22HR和放电开口 23HL与放电空间42B相对。放电空间42C位于电极23、24之间，由电极罩23P、24P以及主体18形成，放电空间42D位于电极24、25之间，由电极罩24P、25P以及主体18包围而形成。在处理气体供给口 20经由流量等调整部44连接保护气体源(氩气瓶)40、氧气源(氧气瓶)46，与处理气体供给口 20连接的处理气体通路48包含在Y方向上延伸的主通路48A、从主通路48A分支而成的三个放电空间单独通路(单独通路)48B、C、D等。如图4所示，放电空间单独通路48B包含在X方向上延伸的上游侧通路49B、扩散部50B、中游通路52B、空间54B、下游侧通路56B，下游侧通路56B具有与放电空间42B相对的开口 56K。关于放电空间单独通路48C、D也是同样的，所以省略说明。上游侧通路49B沿X方向延伸并与在YZ方向上展开的扩散部50B连接。在扩散部50B的Y方向的大致中央连接上游侧通路48B，在扩散部50B的与上游侧通路48在Z方向隔开的位置连接有在X方向上延伸的中游通路52B。中游通路52B的开口 52K与上游通路48B的开口相比开口面积更大，形成在Y方向上较长的长孔形状。开口 52K与在Y方向上延伸的空间54B相对。在空间54B的下游侧形成多个(本实施例中为5个)在X方向上延伸的下游侧通路56B。下游侧通路56B在放电空间42B的Y方向上等间隔设置。从上游侧通路49B在X方向上被供给的处理气体通过扩散部50B在YZ方向上扩散，从在Y方向上延伸的开口 52K提供给空间54B。因此，能够对空间54B整体供给处理气体。另外，空间54B与放电空间42B的Y方向的尺寸大致相同，下游侧通路56B在空间54的Y方向整体上均等配设。因此，能够在X方向上对放电空间42B整体均等地供给处理气体。另外，如图4所示，放电空间42B的Z方向的尺寸dZ与放电开口 22HL、HR的直径Dh (参照图7)大致相同(dZ = Dh)，下游侧通路56B的开口 56K的直径Di与放电空间42B的Z方向的长度dZ大致相同(dZ = Di)。因此，能够对放电空间42B整体有效地供给处理气体，能够有效地产生等离子体，能够有效地生成自由基。另外，在本实施例中，放电空间42B为大致长方体状的空间，但是Y方向的尺寸dY(参照图5)大于Z方向的尺寸dZ (dZ < dY)。这样，放电空间42B的Y方向的尺寸较大，能够实现自由基供给装置2的小型化并在Y方向的较宽区域上进行表面等处理。另外，dY/dZ的值能够是1.5以上、2.0以上、2.5以上、3.0以上。若对电极22 25施加电压，则在电极22、23之间(经由放电开口 22HR、23HL)、电极23、24之间(经由放电开口 23HR、24HL)、电极24、25之间(经由放电开口 24HR、25HL)产生放电(也称作等离子体放电),在放电空间42B、C、D中产生绝缘破坏，生成等离子体(图中的R23、R34、R45概念性表示产生了绝缘破坏的区域，以下简称作放电区域)。另外，处理气体在X方向上提供给放电空间42B、C、D。S卩、处理气体以经过放电区域R23、R34、R45的方式供给，在放电区域R23、R34、R45使处理气体中的氧气激发，生成自由基。在本实施例中，由处理气体供给通路48、处理气体供给口 20等构成处理气体供给部。处理气体供给部也可以是各放电空间供给部。另外，流量调整部44、氩气瓶40、氩气瓶44等也可以认为是处理气体供给部、即自由基供给装置2的构成要素。另外，在本实施例中，分别设置处理气体供给部与保护气体供给部这两者。〈自由基的输出〉在放电空间42B、C、D与自由基输出口 16之间设置作为活性种流出通路的自由基流出通路78。如图4 6、8 10所示，自由基流出通路78包含与放电空间42B、C、D对应而分别设置的三个单独通路组80B、C、D、与单独通路组80B、C、D分别对应而设置的扩散部82B、C、D、以及对扩散部82B、C、D共用地设置的狭缝通路86等，狭缝通路86向大气的开口构成自由基输出口 16。单独通路组80B(在此、以单独通路组80B为代表进行说明。由于单独通路组80C、D也是同样的，所以省略说明)包含具有与放电空间42B相对的开口 81K的多个(本实施例中为8个)单独通路8IB。单独通路81B分别形成折弯的形状(弯曲形状)，包含(a)在放电空间42B的下方沿X方向延伸的X部分81BX、(b)与该X部分81BX连接，沿Z方向延伸的Z部分81BZ、以及(c)与该Z部分81BZ的途中连接的沿X方向延伸的X部分81BXX，X部分81BXX与扩散部82B连接。{关于扩散部}如图8所示，扩散部82B形成在YZ方向上扩展的形状，如图9等所示，在扩散部82B，狭缝通路86与多个X部分81BXX在Z方向上间隔地连接。另外，扩散部82B其内部空间的形状俯视观察为梯形，其连接狭缝通路86的一侧为长边，其连接多个单独通路81B的一侧为短边。在短边侧整体上在Y方向隔开间隔地连接有多个单独通路81B。构成扩散部82B的梯形的斜边的内壁沿从单独通路组80B向狭缝通路86在Y方向扩展的方向倾斜。在配设有电极22 25的部分未设置单独通路81B D。另一方面，狭缝通路86在Y方向上连续地延伸，具有狭缝状的开口 16。因此，为了从整个狭缝通路86均等地输出包含自由基等的气体，需要对扩散部82B D的Y方向的未连接单独通路81B D的部分也供给包含自由基等的气体。因此，若将扩散部82B D在狭缝通路侧形成为延伸至与电极22 25对应的部分的形状，则对Y方向的未设置单独通路81B D的部分也能够供给包含自由基等的气体。另外，扩散部82B、C、D在各自的狭缝通路侧，在Y方向上彼此连接(具有在Y方向上彼此连通的连通部)。由此也能够从狭缝通路86在整个Y方向上均等地输出包含自由基等的气体。另外，将扩散部82B、C、D的俯视观察时的形状(由内壁形成的空间的形状)形成为梯形不是一定的，也能够大致形成为长方形。将扩散部的空间的形状形成为长方形，也能够起到同样的效果。扩散部82的内部空间的X方向的长度(厚度)比单独通路81B的内径小。另外，如图9所示，在X部分8IBXX的对扩散部82B连接的连接部82BZX内径递增。假设在连接部，X部分81BXX的内径为恒定的情况下，则当从X部分81BXX对扩散部82B供给包含自由基等的气体时，存在流速变化、产生紊流等的问题。相对于此，连接部82BZX的形状为内径递增的形状的情况下，则能够抑制扩散部82B中从X部分81BXX供给的包含自由基等的气体的流速的变化，使得难以产生紊流，能够使包含自由基等的气体在扩散部82B的内部良好地扩散。{关于狭缝}自由基流出通路78的自由基输出口16形成为狭缝状。即、在扩散部82B连接狭缝通路86。因此，能够在工件W的被处理面WF的Y方向的连续的区域均匀地进行表面等处理。{关于凹槽}在单独通路8IB的在X方向上延伸的部分还设置向下方延伸(在X方向上延伸)的凹部(以下称作凹槽)88B。本实施例中，在扩散部82B的底部的与X部分81BXX的连接部对应的位置分别设置共8个凹槽88B。如后所述，凹槽88B收容流过自由基流出通路78的灰尘。包含灰尘的气体比含有自由基等的气体比重大，所以容易向下方移动。因此，将作为灰尘收容部的凹槽形成为向下方突出的形状是有效的。另外，人们认为灰尘在高温的状态下处于气体的状态，但之后，当温度降低，则会返回固体的状态。无论何种情况，包含灰尘的气体或灰尘由于比重大，因而在自由基流出通路78中会向下方移动。另外，凹槽88B以与向下方延伸的通路(本实施例中为X部分81BXX)连接的状态进一步向下方延伸而设置。因此，在包含自由基等的气体朝向下方流动的流势下，能够将灰尘可靠地收容在凹槽88B中。通过设置凹槽88B，能够使得灰尘难以从狭缝通路86的自由基输出口 16输出，能够使灰尘难以提供给工件W。另外，凹槽不限于设于在X方向上延伸的部分、也可以设于在Z方向上延伸的部分上等设于单独通路的任一部分。另外，也可以设置两个以上。{关于接地板}在自由基流出通路78设置接地板90。在本实施例中，如图8所示，接地板90以堵塞全部单独通路81B D的Z部分81BZ 81DZ的前端的状态设置。接地板90发挥作为避雷针的作用，具有在与工件W之间难以产生放电的作用。另外，也具有对工件W难以供给或不供给带电的物体(气体)的作用。在本实施例中，如图4、9 (a)所示，关于单独通路81B，由X部分81BX、Z部分81BZ的比连接X部分8IBXX的连接部M更靠放电空间侧的部分81BZ0、X部分81BXX、扩散部82B、狭缝通路86等构成主通路，由Z方向部分81BZ的比连接部M更靠与放电空间相反一侧的部分81BZP构成分支通路。分支通路81BZP和主通路的部分81BZ0位于同一直线上，所以接地板90以堵塞与主通路的一部分81BZ0在同一直线上延伸的分支通路81BZP的状态设置。另外，主通路、分支通路可以考虑针对各个单独通路81B D进行规定，或考虑包含全部单独通路81B D的与上述对应的部分。放电在彼此相邻的一对电极(例如电极22、23之间)之间产生，由放电而产生等离子体。另一方面，在产生该放电的状态下电子容易移动，所以认为等离子体处于气体状态。并且，当该处于气体状态的等离子体(以下称作包含等离子体的气体。包含等离子体的气体中包含自由基、正离子、负离子、电子等)进入单独通路81B，则与工件W之间可能会产生放电。另外，电子具有易于直线前进的特性。另外，X部分81BXX相对于Z部分81BZ折弯，并且Z部分81BZ的前端由接地板90堵塞。因此，等离子体中的电子朝向接地板90前进，与接地板90之间产生放电，能够使得与工件W之间难以产生放电。另一方面，X部分81BXX被开放(不堵塞)，所以气体容易朝向X部分81BXX流动。结果，能够使得与接地板90之间产生放电，与工件W之间难以产生放电，并且能够将包含自由基等的气体提供给工件W。另外,包含等离子体的气体带正电或带负电的情况下,通过与接地板90接触,在它们之间进行电子的交换，电荷粒子和接地板90变为相同电位、即电中性。结果，能够使得难以对工件W供给带电的气体，能够使得工件W难以带电。假设接地板90以能够接触流过主通路的包含等离子体的气体的状态设置在主通路的途中的情况下，存在接地板90与等离子体中的电荷粒子接触，与接地板90之间产生反应，接地板90的寿命缩短等问题。相对于此，在本实施例中，接地板90以堵塞与主通路连接的分支通路的状态设置在该分支通路上(自由基难以流入分支通路)，所以能够分开电子的前进方向和包含自由基等的气体的流动方向，能够将它们分离，能够避免接地板90的寿命缩短，有效率地进行表面等处理。换言之，能够减小接地板90的损伤，能够有效地进行表面等处理。假设将接地板90配设在接近工件W的位置，则容易从接地板90朝向工件W放电。另一方面，为了防止接地板90与工件W之间放电，只要充分增大接地板90与自由基输出口16的距离、即接地板90距下表面14的距离(最短距离)LA即可，但是增大距离LA，增长自由基流出通路78的路径，将难以有效对工件W的被处理面WF供给自由基。因此，在本实施例中，预先通过试验、模拟等取得接地板90与工件W之间不产生放电的距离LA，在由该距离LA决定的位置设置接地板90。试验、模拟在使自由基输出口 16与工件W之间的距离非常小的状态下进行。另外，接地板90与工件W之间产生放电的容易程度主要由工件W的材质(导电性)等决定。{关于单独通路的与放电空间相对的开口 }使单独通路81B的与放电空间42B相对的各个开口 81K的面积So比处理气体供给通路48的下游侧通路56B的开口 56K的面积Si小(So < Si)，开口 81K设置成位于放电空间42B的Z方向的中间部。结果，能够将在放电空间42B中生成的自由基等良好地集中。另外，使单独通路81B的开口 81K的面积So相对于放电空间42B较小。换言之，使开口 8IK的直径小，在本实施例中为2mm以下。假设使开口 81K在Y方向上较长，则与工件W之间容易产生放电。相对于此，若将开口 81K的直径设为2mm以下，则即使产生异常放电，与工件W之间的放电也难以产生。直径也可以是1.8mm以下、2.5mm以下、3.0mm以下、3.5mm以下。另外，使8个单独通路81B的开口 81K的面积的总和Σ So比5个下游侧通路56B的开口 56K的面积Si的总和SSi小(SSi > XSo)0另一方面，提供给3个放电空间42B、C、D的处理气体的流量Qin和提供给4个电极罩22P 25P的保护气体的流量Qhin之和(Qin + Qhin)，与从自由基流出通路78、后述的保护气体排气通路流出的包含自由基等的气体、保护气体等的流量之和Qout原则上相等{(Qin + Qhin)= Qout}。结果,从自由基流出通路78的自由基输出口 16流出的包含自由基等的气体的流速Vout比提供给放电空间的处理气体的流速vin大(Vin < vout),能够使包含自由基等的气体以较快的流速照射在工件W上。自由基输出口16优选形成为狭缝状。假设考虑将放电空间42B的下游侧的自由基流出通路78整体形成为具有宽度方向长的剖面的通路。但是，这种情况下，如上所述，与工件W之间容易产生放电。相对于此，若将与放电空间42B相对的开口 81K形成为小径的开口，与工件W的被处理面WF相对的开口 16形成为狭缝状，则它们能够实现两方的目的。另一方面，即使将多个单独通路81B直接与狭缝通路连接，也难以从狭缝状的开口均等地输出自由基。相对于此，若在多个单独通路81B与狭缝通路86之间设置扩散部82B，则放电难以进入自由基流出通路78，并能够从狭缝状的自由基输出口 16均等地对工件W供给自由基。另外，通过减小开口 81K的直径，还具有能够使灰尘难以进入单独通路81B的效
果O{关于自由基流出通路的弯曲}在本实施例中，自由基流出通路78在途中弯曲。假设自由基流出通路78沿直线状延伸、即从与放电空间42B相对的开口 81K笔直延伸至自由基输出口 16的情况下，若包含等离子体的气体流入自由基流出通路78，则与工件W之间容易产生放电，这是不理想的。另外，因放电产生的紫外线(推测是接收能量而激发的原子在返回基态时发光)会被照射到工件W的被处理面WF上，有可能给工件W造成损伤。相对于此，若使自由基流出通路78弯曲，则得到与工件W之间难以产生放电，难以被照射紫外线的效果。〈保护气体排出通路〉在放电空间42B、C、D的下游侧分别各设置两个保护气体排气通路92B、C、D。如图9 (b)所示，保护气体排气通路92B (关于保护气体排气通路92C、D也是相同的，所以省略说明)包含具有与放电空间42B相对的开口 93K并在X方向上延伸的X部分92BX和在Z方向上延伸的Z部分92BZ。该X部分92BX、Z部分92BZ分别以与单独通路8IB的X部分81BX、Z部分8IBZ相邻且平行的姿势设置。保护气体排气通路92B的开口 93K与电极罩22P、23P的放电开口 22HR、23HL相邻地设置。另外，保护气体排气通路92B的Z部分92BZ的前端贯通接地板90而作为排气口94K。排气口 94K设置在与自由基输出口 16分离的位置。本实施例中，自由基输出口 16和排气口 94K设于自由基供给装置主体18的不同面，即自由基输出口 16设于下表面14而排气口 94K设于正面95。结果，能够使得从排气口 94K排出的保护气体难以与从自由基输出口 16输出的自由基混合。另外，本实施例中，由于在自由基供给装置2的主体18的外侧安装未图示的主体罩，所以防止从排气口 94排出的保护气体(包含灰尘)被提供给工件W的被处理面WF。在放电空间42B的下游侧，属于单独通路组80B的8个单独通路81B和2个保护气体排气通路92B共10个单独流出侧通路在Y方向并列形成为一列。这10个通路中位于两端的通路、即具有位于最接近放电开口 22HR、23HL的位置的开口 93K的通路是保护气体排气通路92B，具有位于放电空间42B的Y方向的中间部分的开口 81K的8个通路是构成自由基流出通路78的单独通路81B。如前所述，流入电极罩22P 25P的内侧的保护气体从放电开口 22HR、23HL、HR、24HL、HR、25HL流出，但是灰尘也与保护气体一起流出。但是，灰尘与自由基一起提供给工件W的被处理面WF是不理想的。另一方面，由于灰尘或含有灰尘的气体的比重比含有等离子体等的气体大，所以可认为其难以飞到远处。因此，将具有位于最接近放电开口 22HR、23HL、HR、24HL、HR、25HL的部分的开口的通路作为保护气体排气通路92B D，使保护气体排气通路92B D中流动的气体(含有灰尘)不从自由基输出口 16输出。这意味着，能够将保护气体排气通路92B D称作虚拟通路。另外，如前所述，放电空间42B、C、D设于相邻的电极22 25之间。因此，没有在电极22的与电极23相反一侦Ij、电极25的与电极24相反一侧形成放电空间。本实施例中，放电开口 22HL、25HR由主体18堵塞。因此，在与放电开口 22HL、25HR相邻的位置没有设置保护气体排气通路。另外，可将单独流出通路81B、92B的各个开口 81K、93K称作放电空间侧开口。假设保护气体与含有自由基等的气体汇流，则存在提供给工件W的自由基的浓度(从自由基输出口 16输出的气体中的自由基的浓度)变稀薄，不能有效率地进行表面等处理的问题。相对于此，若将保护气体排出，使其与流过自由基流出通路78的包含自由基等的气体难以汇流，则能够抑制自由基浓度的降低，提高表面等处理的效率。另外，在本实施例中，不限于排出全部保护气体，但是由于排出至少一部分，所以与不排气的情况比较，能够抑制自由基的浓度的降低。不过，由于保护气体发挥作为处理气体的载气的作用，所以即使含有自由基等的气体和保护气体汇流也没关系。另外，由于排气口 94Κ设于接地板90，所以在保护气体排气通路92Β D的内部进行的放电与接地板90之间产生，而难以与工件W之间产生。<控制装置>在该表面等处理装置中设置以计算机为主体的控制装置100。在控制装置100连接流量调整部38、44、电压调整装置30，根据所存储的程序将施加给电极22 25的电压控制为目标电压，将保护气体、处理气体的流量分别控制为目标值。保护气体、处理气体至少是在放电中供给的，例如能够伴随电压的施加而开始供
5 口 ο在本实施例的表面等处理装置中，电极间的距离为20mm。并且，施加有效电压12KV的交流电压。在彼此相邻的电极22 25之间产生放电(也称作等离子体放电)，形成放电区域R23、R34、R45。处理气体以每分钟1.8升供给,保护气体以每分钟0.6升供给。处理气体含有氧气和氩气，氧气的浓度为约1%。处理气体被提供给放电空间42B D，在等离子体内生成的自由基等经由自由基流出通路78而从狭缝状的自由基输出口 16提供给工件W的被处理面WF。由此，对工件W的被处理面WF实施处理。另外，由于在放电电极部22S 25S的周围供给保护气体，所以能够使放电电极部22S 25S的周边的气氛与处理气体分开。结果，能够抑制放电电极部22S 25S的氧化，延长其寿命。另外，由于处理气体的流量比保护气体的流量大，所以能够进一步使得处理气体难以接触放电电极部22S 25S。另外，由于接地板90设于自由基流出通路78，所以能够使得与工件W之间难以产生放电。另外，能够使得对工件W难以供给带电的气体。特别是，当工件W为电子部件(基板)的情况下，因供给带电的气体而使工件W带电是不理想的。相对于此，本表面等处理装置中由于不被供给带电的气体，所以即使工件W是电子部件，也能够防止工件W带电。另外，处理气体、保护气体的种类不限于上述实施例中的情况下的气体。能够根据工件W的材质、处理目的等进行适当选择。作为反应气体能够使用氢气。另外，作为保护气体也能够使用氮气、氟气等，并非一定选用作为处理气体的载气的氩气。保护气体也可以是不包含在处理气体中的种类的气体。

另外，能够使保护气体排气通路92B D的开口 93K的面积Sa比自由基流出通路78的单独通路81B D的开口 81K的面积So大(Sa > So)。由此，能够通过保护气体排气通路92B D将保护气体以及灰尘排出到自由基供给装置2的外部。实施例2在上述实施例中，电极22 25的放电电极部22S 25S形成为在轴向(X方向)上直径恒定的筒状，但是如图11所示，能够形成为具有在半径方向上突出的突部的形状。与形成筒状的情况相比，更能够容易产生非均匀电场，能够容易产生放电。另外，关于表面等处理装置的其他部分，与上述实施例的情况相同，所以省略说明。例如，如图11 (a)所示，放电电极部22SA (电极23SA、24SA、25SA的形状也相同)能够形成为在X方向上半径递增后渐减的形状、即在中间部半径最大的圆盘形状。另外，如图11 (b)所示，放电电极部22SB (电极23SB、24SB、25SB的形状也相同)能够形成为半径递增、最大值时保持恒定、之后渐减的形状、即半径最大的部分沿轴向延伸的圆盘状。另外，如图11 (C)所示，放电电极部22SC (关于23SC、24SC、25SC也相同)能够形成为包含在半径方向上突出的棒状的突部的形状。另外，如图11 (d)所示，能够将电极22* 25*大致形成为平板状，能够将放电电极部22SD、23SD、24SD、25SD分别形成为平板的端部被切除一部分而折弯的形状。放电电极部22SD 25SD分别包含折弯的朝向彼此相反的一对爪部22SD1、22SD2 25SDP25SD”并且，如图11 Cd)所示，放电电极部22SD的一侧的爪部22SD!与放电电极部23SD的一侧的爪部23SDi相对设置，放电电极部23SD的另一侧的爪部23SD2与放电电极部24SD的另一侧的爪部24SD2相对设置，放电电极部24SD的一侧的爪部24SDi与放电电极部25SD的一侧的爪部25SDi相对设置。另外，在各个电极22* 25*中，一对爪部22SD1、22SD2 2550^25502形成于彼此在X方向上隔开的位置。因此，如图11 (d)所示，放电电极部并列设置为两列，以爪部2280^2380!,2480^2580!并列位于直线LYl上，爪部23SD2、24SD2并列位于直线LY2上的状态配设。本实施例中，在直线LYl上，爪部ZZSDidSSDi之间、爪部ZASDidSSDi之间产生放电，在直线LY2上在爪部23SD2、24SD2之间产生放电。实施例3另外，自由基流出通路的形状、接地板的安装位置等不限于上述实施例中的形状和位置等。这种情况的一例示于图12。另外，关于表面等处理装置的其他部分与上述实施例的情况相同，其说明省略。单独通路120B (关于单独通路120C、D也是同样的，所以图示和说明省略)包含Ca)具有与放电空间42B相对的开口 122K，在X方向上延伸的X部分120BX、(b)与X部分120BX的途中连接，在Z方向上延伸的Z部分120BZ、(c)与Z部分120BZ连接，在X方向上延伸的X部分120BXX，X部分120BXX与扩散部82B连接。另外，在X部分120BX的前端设置堵塞单独通路120B的接地板124。由于电子易于直线前进，所以若将接地板124设置在直线状延伸的X部分120BX上，则能够与接地板124之间产生放电。另外,流过单独通路120B的气体带电的情况下，与接地板124之间进行电子的授受，变为与接地板124相同的电位。结果，能够使得对工件W难以供给带电的气体。另外，X部分120BX的比与Z部分120BZ连接的连接部N更靠放电空间侧的部分120BX0是主通路的构成要素，X部分120BX的比连接部N更靠与放电空间42B相反一侧的部分120BXP对应于分支通路，以堵塞分支通路120BXP的状态安装接地板124。实施例4在本实施例中，如图13 Ca)所示，自由基流出通路由单独通路组130B D构成，不包含扩散部。另外，自由基输出口不形成为狭缝状。属于单独通路组130B的单独通路131B(关于构成单独通路组130C、D的单独通路131C、D也是相同的，所以图示和说明省略)在X方向上直线状延伸，其一端作为与放电空间42B相对的开口 132K，另一端作为从主体12相对于外部而设置的开口 134K，通过多个开口134K构成自由基输出口。另外，在单独通路131B的途中设置接地板136。接地板136以能够接触在单独通路131B的内部流动的包含等离子体的气体的状态设置。结果，与接地板136之间能够产生放电，能够使得与工件W之间难以产生放电。另外，能够使得难以对工件W供给带电的气体。另外，在实施例4中，单独通路130B在X方向上直线延伸，但是在比接地板136的安装位置更靠下游侧的部分，也能够使单独通路131B弯曲，或设置扩散部。这种情况的一例示于图13 (b)。在本实施例中，自由基流出通路包含单独通路组140B D、扩散部82B、狭缝通路86，但是属于单独通路组140B的单独通路141BX在X方向上延伸(关于属于单独通路组140C、D的单独通路141CXU41 DX也是同样的，其图示和说明省略)。在单独通路141BX的途中连接在Z方向上延伸的分支通路141BZ，以堵塞分支通路141BZ的状态设置接地板142。实施例5在本实施例中，在自由基流出通路中，凹槽的位置与上述实施例的情况不同。该情况的一例示于图14。关于其他部分与上述实施例相同，其说明省略。如图14 (a)所示，作为自由基流出通路的单独通路组的构成要素的单独通路150B包含(i)具有与放电空间42B相对的开口 151K的X部分150BX、(ii)在Z方向上延伸的Z部分150BZ、(iii)与Z部分150BZ的途中连接的X部分150BXX等。并且，在X部分150BX的连接Z部分150BZ的连接部H对应于X部分150BX地分别设置向下方延伸的凹槽154B。凹槽154B也可以认为是X部分150BX的延长部分。这样，凹槽154B只要是处于单独通路的途中可以设于任意位置。另外，不限于单独通路，也能够设置在自由基流出通路的途中。另外，其也能够在自由基流出通路的途中设置两个以上。另外，关于单独通路150C、D，由于与单独通路150B相同，所以其图示和说明省略。另外，在本实施例中，在保护气体排气通路的途中也设置凹槽。如图14(b)所示，具有与放电空间42B相对的开口 160K的保护气体排气通路160B(关于其他保护气体排气通路也是相同的，所以其说明省略)包含在X方向上延伸的X部分160BX和在Z方向上延伸的Z部分160BZ，而在它们的连接部J设置向下方延伸的凹槽164B。这样，若在保护气体排气通路160B的途中设置凹槽164B，则能够减少与保护气体一起排出的灰尘的量。实施例6在本实施例中，代替保护气体排气通路而设置保护气体回收通路。从所回收的包含保护气体的气体除去灰尘而循环利用保护气体。另外，使得灰尘被回收而不向外部释放。这种情况的一例示于图15 (a)、(b)。另外，关于表面等处理装置的其他部分，由于与上述实施例的情况相同，所以其说明省略。与放电空间42B、C、D对应而分别设置各两个保护气体回收通路170B、C、D。在保护气体回收通路170B、C、D (关于保护气体回收通路170B进行说明，省略对保护气体回收通路170C、D的说明)中，其一端作为与放电空间42B相对的开口，其另一端与共用回收通路172连接。在共用回收通路172连接各两个保护气体回收通路170B、C、D(通路170C的一个、两个通路170D的图示省略)。在共用回收通路172连接抽吸-回收装置174。抽吸-回收装置174包含抽吸泵、灰尘除去-回收机构(例如能够采用包含过滤器、磁铁、离心分离器等的机构)等，回收包含保护气体的气体，除去并回收灰尘，被除去了灰尘的保护气体返回保护气体供给通路。另外，如图15 (a)所示，保护气体回收通路170B包含(i)在X方向上延伸的X部分170BX、和(ii)在Z方向上延伸的Z部分170BZ，但若与自由基流出通路78的单独通路81B比较，则X部分170BX比单独通路81B的X部分81BX长，Z部分170BZ和单独通路81B的Z部分81BZ形成于在X方向上分隔的位置上。因此，共用回收通路172能够不与自由基流出通路78干涉地形成。这样，若循环利用保护气体，则能够减少氩气的消耗量，能够降低表面等处理成本。
另外，共用回收通路172也能够安装在自由基供给装置2的主体18的外侧。另外，多数情况下在自由基供给装置2的外侧安装主体罩，大部分由主体罩覆盖而使用。这种情况下，能够回收滞留在主体罩的内侧(下部)的灰尘而不提供给工件W，或抽吸(从上方)保护气体而循环利用，能够将这样的装置设置在自由基供给装置2的主体18的夕卜侧、未图示的主体罩的内侧。实施例7在上述实施例中，电极22 25以在X方向上延伸的姿势设置，但是在本实施例中，电极棒以在Z方向延伸的姿势设置。关于表面等处理装置的其他部分，由于与上述实施例的情况相同，所以其说明省略。在图16,17中，在Z方向延伸的4个电极棒180、181、182、183在Y方向上等间隔、交替地配设。以电极棒180、182从正面184突出、电极棒181、183从背面186突出的状态而在Y方向并列并以彼此平行的姿势被保持。另外，在各个电极棒180 183的外周侧设置电极罩180P 183P。在各个电极罩180P 183P上分别设置放电开口 180HL、HR 183HL、HR，在相邻的放电电极部180S 183S之间产生放电，形成放电区域R*01、R*12、R*23。另夕卜，从保护气体流入口 180Q 183Q向电极罩180P 183P与电极180 183之间的间隙(放电电极部周边)180in 183in供给保护气体，从放电开口 180HR、181HL、HR、182HL、HR、183HL流出。使放电电极部180S 183S的表面的气氛与处理气体分离。与上述实施例的情况相同，处理气体被分别提供给每个放电空间190B D，所生成的自由基等与上述实施例的情况同样地经由自由基流出通路78被提供给工件W。以上，对多个实施例进行了说明，但是这些多个实施例能够彼此组合适用。另外，并非一定设置电极罩22P 25P，也能够直接对电极22 25供给保护气体。另外，电极的个数不限于四个。例如也可以是2个或3个，也可以是5个以上。若增加电极的个数，则能够增长自由基输出口 16的Y方向的长度。结果，被处理面WF相同的情况下，能够缩短处理所需要的时间。另外，在上述实施例中，设为对每个电极罩(每个放电电极部)供给保护气体，但是也能够设为对多个电极罩共用地供给保护气体。例如能够使提供给一个电极罩的保护气体在其他电极罩内循环而流出。另外，在电极罩上也能够与放电开口分开地另设保护气体流出口。这种情况下，也能够使保护气体流出至放电空间以外的部分。另外，接地板不限于上述实施例的位置，可以设于任一位置。另外，自由基流出通路78能够形成为具有一个弯曲部，或形成为具有两个以上弯曲部。另外，本发明也能够适用于对工件照射在等离子体内生成的正离子或负离子而进行表面等的处理的表面等处理装置。另外，本发明除了上述多个实施例中记载的方式外，能够基于本领域技术人员的知识进行各种变更和改进。附图标记说明2:自由基供给装置
4:自由基供给装置保持部6:工件保持部7:相对移动装置16:自由基输出口18:主体22 25:电极22P 25P:电极罩22HL, HR 25HL、HR:放电开 口22irT25in:间隙22S 25S:放电电极部22Q 25Q:保护气体流入口34:保护气体供给通路42:放电空间48:处理气体供给通路78:自由基输出通路80:单独通路82:扩散部86:狭缝通路88:凹槽90:接地板92:保护气体排气通路94:排气口124:接地板120:单独通路130:单独通路136:接地板150:单独通路160:保护气体排气通路154、164:凹槽180 184:电极
权利要求
1.一种活性种供给装置，对由至少一对电极形成的放电空间供给处理气体，至少将在等离子体内生成的活性种从活性种输出口提供给被处理物，其特征在于，包含: 活性种流出通路，设于所述放电空间与所述活性种输出口之间；以及 接地部件，设于该活性种流出通路的从所述活性种输出口离开设定距离的部分。
2.如权利要求1所述的活性种供给装置，其中， 所述活性种流出通路具备:Ca)使所述放电空间与所述活性种输出口连通的主通路；以及(b)与该主通路连接的分支通路， 所述接地部件以堵塞所述分支通路的状态设置。
3.如权利要求2所述的活性种供给装置，其中， 所述主通路包含:(a)在第一方向上延伸的第一通路；以及(b)与该第一通路的下游侧连接并在相对于所述第一方向倾斜的第二方向上延伸的第二通路， 所述分支通路与所述第一通路和所述第二通路的连接部连接，是与所述第一通路以同一直线状延伸的直线通路。
4.如权利要求1 3中任一项所述的活性种供给装置，其中， 所述活性种流出通路包含:(a)相对于所述放电空间具有多个开口的多个单独通路；(b)与所述多个单独通路连接的扩散部；以及(C)与该扩散部连接并且开口形成为狭缝的狭缝通路， 所述接地部件设置成由所述多个单独通路共用。
5.如权利要求1所述的活性种供给装置，其中，所述接地部件以能够与在所述活性种流出通路内流动的包含活性种的气体接触的状态设置于所述活性种流出通路的途中。
6.一种表面等处理装置，包含: 保持如权利要求1 5中任一项所述的活性种供给装置的活性种供给装置保持部； 保持所述被处理物的被处理物保持部；以及 使所述活性种供给装置保持部与所述被处理物保持部相对移动的相对移动装置， 所述表面等处理装置对所述被处理物的表面等进行处理。
全文摘要
在电极与工件之间难以产生放电。关于设于放电空间(42B)与等离子体输出口(16)之间的作为等离子体流出通路的构成要素的单独通路(81B)，由X部分(81BX)、Z部分(81BZ)的比连接X部分(81BXX)的连接部(M)更靠放电空间侧的部分(81BZ0)、X部分(81BXX)、扩散器(82B)、狭缝(86)等构成主通路，由Z方向部分(81BZ)的比连接部(M)更靠与放电空间相反一侧的部分(81BZP)构成分支通路。接地板(90)以堵塞分支通路(81BZP)的状态设置。由于分支通路(81BZP)与主通路的部分(81BZ0)位于同一直线上，所以在与接地板(90)之间能够产生放电，而在与工件(W)之间难以产生放电。
文档编号H05H1/24GK103120030SQ201180031920
公开日2013年5月22日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者堀胜, 加纳浩之, 森一明, 中根伸幸, 渡边智弘, 五十褄丈二 申请人:富士机械制造株式会社, 国立大学法人名古屋大学