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JP6611750B2 - Plasma generator - Google Patents

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JP6611750B2 JP2017067142A JP2017067142A JP6611750B2 JP 6611750 B2 JP6611750 B2 JP 6611750B2 JP 2017067142 A JP2017067142 A JP 2017067142A JP 2017067142 A JP2017067142 A JP 2017067142A JP 6611750 B2 JP6611750 B2 JP 6611750B2
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Description

本発明は、プラズマ生成装置に関する。   The present invention relates to a plasma generation apparatus.

電極対に高電圧を印加して処理ガスをプラズマ化し、プラズマを被処理部材に接触させて、エッチング処理、プラズマCVD(chemical vapor deposition)処理、表面処理等の各種のプラズマ処理を行うことが知られている。   It is known that high voltage is applied to the electrode pair to turn the processing gas into plasma, and the plasma is brought into contact with the member to be processed to perform various plasma processing such as etching processing, plasma CVD (chemical vapor deposition) processing, and surface processing. It has been.

このようなプラズマ処理を被処理部材に対して行う場合、処理を均一化するために、生成されるプラズマの強度を均一化する必要がある。しかしながら、特に、大面積の被処理部材に対してプラズマ処理を行うために幅広の電極対を用いてプラズマを生成する場合に、電極対の幅方向においてプラズマ強度の分布が不均一になってしまうという問題があった。電極上を伝搬する進行波に対して逆方向に進行する後退波も存在しており、それらの波が合成されることにより、場所によって振幅の大小がある定在波が発生するからである。   When such a plasma treatment is performed on a member to be treated, it is necessary to make the intensity of the generated plasma uniform in order to make the treatment uniform. However, in particular, when plasma is generated using a wide electrode pair in order to perform a plasma process on a member to be processed having a large area, the distribution of plasma intensity becomes non-uniform in the width direction of the electrode pair. There was a problem. This is because a backward wave traveling in the opposite direction to the traveling wave propagating on the electrode also exists, and by combining these waves, a standing wave having a magnitude depending on the location is generated.

これに対して、幅広の電極対を用いる場合に、電極への給電点を増やして電極の各位置における電圧分布を平均化することが行われている。
さらに、特許文献1では、高周波電源に対して、各々共通のRF電源(高周波電源)に接続された複数個のRF供給端子を設け、各RF供給端子におけるバイアス電圧を検出して各RF供給端子の電圧が等しくなるように設定する設定装置を設けることで、プラズマ強度の分布を均一化することが記載されており、設定装置が中心電位となるRF供給端子以外の各RF供給端子と共通のRF電源との間に挿入された可変容量からなることが記載されている。
On the other hand, when a wide electrode pair is used, the voltage distribution at each position of the electrode is averaged by increasing the feeding point to the electrode.
Further, in Patent Document 1, a plurality of RF supply terminals connected to a common RF power supply (high frequency power supply) are provided for the high frequency power supply, and a bias voltage at each RF supply terminal is detected to detect each RF supply terminal. It is described that the distribution of the plasma intensity is made uniform by providing a setting device that sets the voltages of the two to be equal, and the setting device is common to each RF supply terminal other than the RF supply terminal that becomes the center potential. It describes that it consists of a variable capacitor inserted between the RF power source.

また、特許文献2には、基板中央部の隣接する放電電極部分では給電点同士の位相差が同位相となるようにケーブルの電気的特性を調整し、基板端部近傍の放電電極部分ではケーブルの電気的特性を調整して給電点の位相差を変化させ、高周波電力の給電点における位相を調整することで、複数の給電点に給電される高周波電力間の位相差の発生を抑えてプラズマ強度の分布を均一にすることが記載されている。   In Patent Document 2, the electrical characteristics of the cable are adjusted so that the phase difference between the feeding points is the same in the discharge electrode portion adjacent to the central portion of the substrate. By adjusting the electrical characteristics of the power supply and changing the phase difference at the feed point, and adjusting the phase at the feed point of the high-frequency power, the generation of the phase difference between the high-frequency powers fed to the multiple feed points is suppressed, and the plasma It describes that the intensity distribution is uniform.

特開昭58−145100号公報JP 58-145100 A 特開2007−67441号公報JP 2007-67441 A

しかしながら、RF供給端子と共通のRF電源との間に可変容量を挿入して各RF供給端子の電圧が等しくなるように設定する設定装置とする構成は、可変容量そのものでコストがかかる。また、可変容量を取り付けるスペース確保のために装置が大型化し、装置全体としてもコストが上がるという問題があった。
一方、ケーブルの電気的特性を調整して高周波電力の給電点における位相を調整する構成は、最適な給電構成とするためにプラズマを止めて装置を開けたあと、逐次ケーブルを取り替える必要があるので実用性が低いという問題があった。また、最適値を得られるまでに検討すべきケーブルの種類が多くなってしまうという問題があった。
However, the configuration of the setting device that inserts a variable capacitor between the RF supply terminal and the common RF power source and sets the voltages of the RF supply terminals to be equal to each other is costly with the variable capacitor itself. In addition, there is a problem that the size of the device is increased to secure a space for attaching the variable capacity, and the cost of the entire device is increased.
On the other hand, the configuration that adjusts the electrical characteristics of the cable and adjusts the phase at the feeding point of the high-frequency power requires that the cable be sequentially replaced after the plasma is stopped and the device is opened in order to obtain an optimum feeding configuration. There was a problem of low practicality. In addition, there is a problem that the number of types of cables to be examined increases until an optimum value is obtained.

また、上述のように、可変容量を用いたり、ケーブル取り替えて電圧分布を調整しても、電極上にて給電箇所間に発生する細かい電圧揺動の分布は残存してしまう。そのため、狙いたい電圧揺動の必要抑制レベルが高ければ、給電箇所を多く設置しなくてはならない。そうすると、それぞれのケーブルに対して位相調整を行なうことが必要となり、煩雑な機構となってしまう。   In addition, as described above, even if a variable capacitor is used or the voltage distribution is adjusted by replacing the cable, a fine voltage fluctuation distribution generated between the feeding points on the electrode remains. For this reason, if the required level of voltage fluctuation to be aimed at is high, a large number of power feeding points must be installed. If it does so, it will be necessary to adjust a phase with respect to each cable, and will become a complicated mechanism.

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、定在波による細かい電圧揺動を低減でき、また、伝搬経路の長さの違いによる波の位相差を減らすことができ、最適な電圧分布を簡便に得ることができるプラズマ生成装置を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to reduce fine voltage fluctuations due to standing waves, and to reduce the wave phase difference due to the difference in the length of the propagation path. An object of the present invention is to provide a plasma generating apparatus capable of easily obtaining a voltage distribution.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、電極、電極の主面に対面して配置される対向電極、電極に高周波電力を供給し電極と対向電極との間にプラズマを励起する高周波電源、高周波電源から電極に接続されている導体板、導体板を覆って配置される、接地された接地導体、および、導体板と接地導体との間の少なくとも一部に配置される誘電体を有し、導体板の幅が高周波電源から電極に向かって大きくなり、誘電体による誘電率が、導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
As a result of diligent investigations to achieve the above object, the inventors of the present invention have supplied an electrode, a counter electrode disposed facing the main surface of the electrode, and supplied high frequency power to the electrode to generate plasma between the electrode and the counter electrode. A high frequency power source to be excited, a conductor plate connected to the electrode from the high frequency power source, a grounded ground conductor disposed over the conductor plate, and at least a part between the conductor plate and the ground conductor Having a dielectric, the width of the conductor plate increases from the high-frequency power source toward the electrode, and the dielectric constant due to the dielectric decreases from the center to the end in the width direction of the conductor plate. The inventors have found that this can be solved and completed the present invention.
That is, it has been found that the above object can be achieved by the following configuration.

[1] 電極、
電極の主面に対面して配置される対向電極、
電極に高周波電力を供給し電極と対向電極との間にプラズマを励起する高周波電源、
高周波電源から電極に接続されている導体板、
導体板を覆って配置される、接地された接地導体、および、
導体板と接地導体との間の少なくとも一部に配置される誘電体を有し、
導体板の幅が高周波電源側から電極側に向かって大きくなり、
誘電体による誘電率が、導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少するプラズマ生成装置。
[2] 導体板の斜辺の長さをb、前記高周波電源から前記電極へ向かう方向の高さをa、前記誘電体の比誘電率をεrとすると、0.7≦(a×√(εr))/b≦1.3を満たす[1]に記載のプラズマ生成装置。
[3] 高周波電源から電極へ向かう方向の高さをa、誘電体の比誘電率をεr、導体板の幅方向において、中心軸から端部に向かって進んだ距離をyとし、中心軸から距離yの位置での誘電体と接地導体との間の距離をDとし、定数kを0.8≦k≦1.2としたときに、中心軸から距離yの位置での誘電体の合計厚みd(y)が、
d(y)=k×(a2×(εr−1)−y2)×D/(a2×(εr−1))
を満たす[1]または[2]に記載のプラズマ生成装置。
[4] 誘電体が、導体板と、導体板に近接する接地導体との間の空間に占める誘電体の割合を変更可能に配置されている[1]または[2]に記載のプラズマ生成装置。
[1] electrode,
A counter electrode arranged to face the main surface of the electrode,
A high frequency power source for supplying high frequency power to the electrode to excite plasma between the electrode and the counter electrode;
A conductive plate connected to an electrode from a high-frequency power source,
A grounded ground conductor disposed over the conductor plate, and
Having a dielectric disposed at least in part between the conductor plate and the ground conductor;
The width of the conductor plate increases from the high frequency power supply side to the electrode side,
A plasma generation apparatus in which a dielectric constant due to a dielectric decreases as it goes from a central portion to an end portion in the width direction of a conductor plate.
[2] When the length of the hypotenuse of the conductor plate is b, the height in the direction from the high frequency power source to the electrode is a, and the relative dielectric constant of the dielectric is ε r , 0.7 ≦ (a × √ ( The plasma generating apparatus according to [1], which satisfies ε r )) / b ≦ 1.3.
[3] The height in the direction from the high-frequency power source to the electrode is a, the relative dielectric constant of the dielectric is ε r , and the distance from the central axis toward the end in the width direction of the conductor plate is y. When the distance between the dielectric and the ground conductor at the position y from the center is D, and the constant k is 0.8 ≦ k ≦ 1.2, the dielectric at the position y from the central axis The total thickness d (y) is
d (y) = k × (a 2 × (ε r −1) −y 2 ) × D / (a 2 × (ε r −1))
The plasma generation apparatus according to [1] or [2], wherein
[4] The plasma generating apparatus according to [1] or [2], wherein the dielectric is disposed so that the proportion of the dielectric occupying the space between the conductor plate and the ground conductor adjacent to the conductor plate can be changed. .

本発明によれば、定在波による細かい電圧揺動を低減でき、また、伝搬経路の長さの違いによる波の位相差を減らすことができ、最適な電圧分布を簡便に得ることができるプラズマ生成装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce fine voltage fluctuations due to standing waves, reduce the phase difference of waves due to differences in propagation path length, and easily obtain an optimum voltage distribution. A generation device can be provided.

本発明のプラズマ生成装置の一例を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically an example of the plasma production apparatus of this invention. 図1の側面図である。It is a side view of FIG. 図1のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 本発明のプラズマ生成装置の他の一例を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically another example of the plasma production apparatus of this invention. 本発明のプラズマ生成装置の他の一例を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically another example of the plasma production apparatus of this invention. 本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of the plasma production apparatus of this invention. 本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows another example of the plasma production apparatus of this invention. 本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows another example of the plasma production apparatus of this invention. 図7のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line of FIG. 本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows another example of the plasma production apparatus of this invention. 図10の断面図である。It is sectional drawing of FIG. 本発明のプラズマ生成装置の他の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of the plasma production apparatus of this invention. 位置と測定電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a position and a measurement voltage. 位置と測定電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a position and a measurement voltage. 比較例のプラズマ生成装置の構成を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the structure of the plasma production apparatus of a comparative example. 比較例のプラズマ生成装置の構成を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the structure of the plasma production apparatus of a comparative example. 比較例のプラズマ生成装置の構成を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the structure of the plasma production apparatus of a comparative example.

以下に、本発明に係るプラズマ生成装置を添付の図面に示す好適実施形態を参照して詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、例えば、「45°」、「平行」、「垂直」あるいは「直交」等の角度は、特に記載がなければ、厳密な角度との差異が5度未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との差異は、4度未満であることが好ましく、3度未満であることがより好ましい。
本明細書において、「同一」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、100%である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
Hereinafter, a plasma generating apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
The description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
In the present specification, for example, an angle such as “45 °”, “parallel”, “vertical”, or “orthogonal”, unless otherwise specified, has a difference from an exact angle within a range of less than 5 degrees. Means. The difference from the exact angle is preferably less than 4 degrees, and more preferably less than 3 degrees.
In this specification, “same” includes an error range generally allowed in the technical field. In addition, in the present specification, when “all”, “any” or “entire surface” is used, it includes an error range generally allowed in the technical field in addition to the case of 100%, for example, 99% or more, The case of 95% or more, or 90% or more is included.

本発明のプラズマ生成装置は、
電極、
電極の主面に対面して配置される対向電極、
電極に高周波電力を供給し電極と対向電極との間にプラズマを励起する高周波電源、
高周波電源から電極に接続されている導体板、
前記導体板を覆って配置される、接地された接地導体、および、
前記導体板と前記接地導体との間の少なくとも一部に配置される誘電体を有し、
導体板の幅が高周波電源から電極に向かって大きくなり、
前記誘電体による誘電率が、前記導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少するプラズマ生成装置である。
The plasma generation apparatus of the present invention comprises:
electrode,
A counter electrode arranged to face the main surface of the electrode,
A high frequency power source for supplying high frequency power to the electrode to excite plasma between the electrode and the counter electrode;
A conductive plate connected to an electrode from a high-frequency power source,
A grounded ground conductor disposed over the conductor plate; and
Having a dielectric disposed at least in part between the conductor plate and the ground conductor;
The width of the conductor plate increases from the high frequency power source toward the electrode,
In the plasma generation apparatus, a dielectric constant of the dielectric decreases as it goes from a central portion to an end portion in the width direction of the conductor plate.

図1に、本発明のプラズマ生成装置の一例を模式的に表す正面図を示す。図2に、図1Aをy軸方向から見た側面図を示す。図3に、図1のA−A線断面図を示す。なお、図3においては、説明のため誘電体24の図示を一部省略している。
図1〜図3に示すプラズマ生成装置10aは、電極12と対向電極14とからなる電極対に高周波電圧を印加して電極対間にプラズマを生成する装置であり、電極対間に被処理部材Zを配置して各種のプラズマ処理を行うことができる。プラズマ生成装置10aは、電極12と、対向電極14と、接地導体18と、誘電体24と、高周波電源30と、整合器32と、導体板38aとを有する。
FIG. 1 is a front view schematically showing an example of the plasma generation apparatus of the present invention. FIG. 2 shows a side view of FIG. 1A viewed from the y-axis direction. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 3, the dielectric 24 is partially omitted for the sake of explanation.
A plasma generation apparatus 10a shown in FIGS. 1 to 3 is an apparatus that generates a plasma between electrode pairs by applying a high-frequency voltage to an electrode pair composed of an electrode 12 and a counter electrode 14, and a member to be processed between the electrode pairs. Various plasma treatments can be performed by arranging Z. The plasma generation apparatus 10a includes an electrode 12, a counter electrode 14, a ground conductor 18, a dielectric 24, a high-frequency power source 30, a matching unit 32, and a conductor plate 38a.

なお、本発明において、被処理部材Zには限定はなく、実施するプラズマ処理に応じて各種の部材が適宜利用可能である。
例えば、被処理部材Zに、プラズマCVD等の気相堆積法(真空成膜法)による成膜を行う場合には、被処理部材Zとしては、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムなどの樹脂フィルムが挙げられる。また、被処理部材Zは、樹脂フィルム等を基材として、平坦化層、保護層、密着層、反射層、反射防止層、バリア層等の各種の機能を発現するための層(膜)を成膜してなるフィルム状物であってもよい。
In the present invention, the member to be processed Z is not limited, and various members can be appropriately used according to the plasma processing to be performed.
For example, when film formation is performed on the member to be processed Z by a vapor deposition method (vacuum film forming method) such as plasma CVD, the member to be processed Z is a resin film such as a PET (polyethylene terephthalate) film. It is done. In addition, the member to be treated Z has a layer (film) for expressing various functions such as a planarizing layer, a protective layer, an adhesion layer, a reflective layer, an antireflection layer, a barrier layer, etc., using a resin film or the like as a base material. It may be a film-like product formed by film formation.

また、プラズマ生成装置10aは、長尺な被処理部材Zを、電極対間を通過する所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつプラズマ処理を行う、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll 以下、「RtoR」ともいう)による処理を行うものであってもよいし、カットシート状の被処理部材Zを用いて、いわゆる枚葉式でプラズマ処理を行うものであってもよい。   In addition, the plasma generation apparatus 10a performs a plasma treatment while conveying a long target member Z in a longitudinal direction along a predetermined conveyance path that passes between electrode pairs, so-called roll-to-roll (Roll to Roll or less). , Also referred to as “RtoR”), or plasma processing may be performed in a so-called single-wafer type using the cut sheet-like member Z to be processed.

また、例えば、プラズマ生成装置10aが、プラズマCVD等の真空成膜法による成膜を行う装置である場合には、少なくとも、電極12および対向電極14は、真空チャンバ内に配置されて、プラズマ処理を行う際に、電極対の間の空間を所定の真空度にしてプラズマ処理を行うものであってもよい。   In addition, for example, when the plasma generation apparatus 10a is an apparatus that performs film formation by a vacuum film formation method such as plasma CVD, at least the electrode 12 and the counter electrode 14 are disposed in a vacuum chamber to perform plasma processing. When performing the plasma processing, the space between the electrode pairs may be subjected to plasma treatment with a predetermined degree of vacuum.

電極12は、プラズマ生成装置10aにおいて、対向電極14と共に電極対を構成するものである。電極12は、プラズマCVD等のプラズマ生成装置に用いられる公知の電極である。図1および図2に示す例においては、電極12は、細長い板状の部材である。また、1つの最大面である放電面を対向電極14に対面して配置されている。
電極12は、その放電面と、電極対を構成する対向電極14との間で、プラズマを生成する。
The electrode 12 constitutes an electrode pair together with the counter electrode 14 in the plasma generating apparatus 10a. The electrode 12 is a known electrode used in a plasma generation apparatus such as plasma CVD. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the electrode 12 is an elongated plate-like member. Further, the discharge surface which is one maximum surface is arranged to face the counter electrode 14.
The electrode 12 generates plasma between its discharge surface and the counter electrode 14 constituting the electrode pair.

ここで、図1に示すように、電極12には、放電面とは反対側の面(以下、裏面ともいう)に、後述する導体板38aが接続されており、後述する高周波電源30から供給される高周波電圧が、導体板38aを介して電極12に印加される。
図1に示す例では、電極12の裏面の幅方向(y方向)の全域に導体板38aが接続されている。すなわち、電極12の裏面の幅方向全域が給電箇所39であり、導体板38aを介して高周波電圧が印加される。
Here, as shown in FIG. 1, a conductive plate 38a described later is connected to the electrode 12 on the surface opposite to the discharge surface (hereinafter also referred to as the back surface), and supplied from a high frequency power supply 30 described later. The high frequency voltage to be applied is applied to the electrode 12 through the conductor plate 38a.
In the example shown in FIG. 1, the conductor plate 38 a is connected to the entire width direction (y direction) of the back surface of the electrode 12. That is, the entire width direction of the back surface of the electrode 12 is a feeding point 39, and a high frequency voltage is applied via the conductor plate 38a.

対向電極14は、電極12と共に電極対を構成するものであり、プラズマCVD等のプラズマ生成装置に用いられる公知の対向電極である。   The counter electrode 14 constitutes an electrode pair together with the electrode 12 and is a known counter electrode used in a plasma generation apparatus such as plasma CVD.

電極12および対向電極14の形成材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、チタン、ステンレス等の金属を用いることができる。また、電極12の形成材料と対向電極14の形成材料とは同じであっても異なっていてもよい。また、電極12および対向電極14の表面には、誘電体の層を形成していてもよい。   As a material for forming the electrode 12 and the counter electrode 14, metals such as aluminum, aluminum alloy, iron, titanium, and stainless steel can be used. Further, the forming material of the electrode 12 and the forming material of the counter electrode 14 may be the same or different. A dielectric layer may be formed on the surfaces of the electrode 12 and the counter electrode 14.

また、プラズマ生成装置10aは、RtoRにより長尺な被処理部材Zを長手方向に搬送しつつプラズマ処理を行うものである場合には、対向電極14は、中心軸周りに回転可能な円筒状の部材(ドラム)であってもよい。この場合には、円筒状の対向電極14の周面の所定領域に、所定の経路で案内された被処理部材Zを掛け回して、所定位置に保持しつつ長手方向に搬送する。
例えば、図1に示す例でRtoRによる処理を行う場合には、被処理部材Zはz方向に搬送される。
In the case where the plasma generating apparatus 10a performs plasma processing while conveying a long target member Z in the longitudinal direction by RtoR, the counter electrode 14 is a cylindrical shape that can rotate around the central axis. It may be a member (drum). In this case, the member to be processed Z guided by a predetermined path is hung on a predetermined region of the peripheral surface of the cylindrical counter electrode 14 and conveyed in the longitudinal direction while being held at a predetermined position.
For example, in the example shown in FIG. 1, when processing by RtoR is performed, the member to be processed Z is transported in the z direction.

なお、図示例においては、対向電極14は、アースに接続されているが、これに限定はされず、必要に応じて、対向電極14にバイアスを印加するためのバイアス電源を接続してもよい。あるいは、アースとバイアス電源とを切り替え可能に接続してもよい。
バイアス電源は、各種のプラズマ生成装置で利用されている、バイアスを印加するための高周波電源やパルス電源等の公知の電源が、全て利用可能である。
また、対向電極14および電極12の向かい合う面にはそれぞれ、放電の安定性を高めるために誘電体が取り付けられていてもよい。
In the illustrated example, the counter electrode 14 is connected to the ground. However, the present invention is not limited to this, and a bias power source for applying a bias to the counter electrode 14 may be connected as necessary. . Alternatively, the ground and the bias power supply may be connected to be switchable.
As the bias power source, all known power sources such as a high frequency power source and a pulse power source for applying a bias, which are used in various plasma generating apparatuses, can be used.
In addition, a dielectric may be attached to the opposing surfaces of the counter electrode 14 and the electrode 12 in order to enhance the discharge stability.

導体板38aは、電極12の裏面に接続されて、高周波電源30からの高周波電圧を電極12に印加するための導電性の部材である。
図1および図2に示すように、導体板38aは最大面が二等辺三角形状の板状の部材である。また、二等辺三角形の底辺(等辺ではない辺)側が電極12の裏面に接続されており、等辺が共有する頂点(以下、単に頂点という)には整合器32(高周波電源30)に接続される導線21が接続されている。
また、導体板38aは、二等辺三角形の底辺の長さが電極12の幅と略一致している。従って、導体板38aは、電極12の裏面の幅方向全域に接続されている。
すなわち、導体板38aは、y方向の幅が高周波電源から電極に向かって大きくなる形状である。
The conductor plate 38 a is a conductive member that is connected to the back surface of the electrode 12 and applies a high-frequency voltage from the high-frequency power supply 30 to the electrode 12.
As shown in FIGS. 1 and 2, the conductor plate 38a is a plate-like member having a maximum surface of an isosceles triangle. Further, the base of the isosceles triangle (the side that is not the same) is connected to the back surface of the electrode 12, and the apex (hereinafter simply referred to as the apex) shared by the equilateral is connected to the matching unit 32 (the high frequency power supply 30). A conducting wire 21 is connected.
In addition, the length of the base of the isosceles triangle of the conductor plate 38 a substantially matches the width of the electrode 12. Therefore, the conductor plate 38 a is connected to the entire width direction of the back surface of the electrode 12.
That is, the conductor plate 38a has a shape in which the width in the y direction increases from the high frequency power source toward the electrode.

導体板38aの材料としては導電性を有する材料であれば限定はなく、銅、金、銀、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、チタン、ステンレス等の金属を用いることができる。   The material of the conductor plate 38a is not limited as long as it is a conductive material, and metals such as copper, gold, silver, aluminum, aluminum alloy, iron, titanium, and stainless steel can be used.

高周波電源30は、電極12に、プラズマ励起電力を供給する電源である。高周波電源30は、各種のプラズマ生成装置で利用されている、公知の電源が、全て利用可能である。特に、高周波電源(RF電源)を用いることが好ましく、その周波数は、10MHz〜300MHzであるのが好ましく、13MHz〜60MHzであるのがより好ましい。   The high frequency power supply 30 is a power supply that supplies plasma excitation power to the electrode 12. As the high-frequency power source 30, all known power sources that are used in various plasma generation apparatuses can be used. In particular, it is preferable to use a high frequency power source (RF power source), and the frequency is preferably 10 MHz to 300 MHz, and more preferably 13 MHz to 60 MHz.

整合器32は、高周波電源30と同軸ケーブル36で接続され、高周波電源30のインピーダンスと、高周波電源30の接続負荷のインピーダンスの整合をとるものである。また、整合器32は、導線21を介して導体板38aに接続されている。
整合器32は、各種のプラズマ生成装置で利用されている、公知の整合器が、全て利用可能である。
The matching unit 32 is connected to the high-frequency power source 30 through the coaxial cable 36, and matches the impedance of the high-frequency power source 30 and the impedance of the connection load of the high-frequency power source 30. The matching unit 32 is connected to the conductor plate 38a via the conducting wire 21.
As the matching unit 32, all known matching units used in various plasma generation apparatuses can be used.

接地導体18は、電極12および導体板38aを内包する箱型の形状で、電極12の放電面と対面する面が開放された部材である。また、接地導体18は、電極12及び/又は導体板38aと所定距離離間するように電極12および導体板38aの形状に応じた形状に形成されている。
接地導体18は、接地された導電性の材料からなり、シールド部材として機能する。また、電源に戻っていく電流路としての役目がある。また、電極12からの異常放電を抑制するアース板として機能させることも可能である。
接地導体18の材料としては限定はなく、アルミニウム等の金属などの、従来のプラズマ生成装置で用いられる公知の材料を用いることができる。
The ground conductor 18 is a member having a box shape that encloses the electrode 12 and the conductor plate 38a, and a surface that faces the discharge surface of the electrode 12 is open. The ground conductor 18 is formed in a shape corresponding to the shape of the electrode 12 and the conductor plate 38a so as to be separated from the electrode 12 and / or the conductor plate 38a by a predetermined distance.
The ground conductor 18 is made of a grounded conductive material and functions as a shield member. It also serves as a current path that returns to the power source. It is also possible to function as a ground plate that suppresses abnormal discharge from the electrode 12.
The material of the ground conductor 18 is not limited, and a known material used in a conventional plasma generation apparatus such as a metal such as aluminum can be used.

誘電体24は、接地導体18と導体板38との間の少なくとも一部の領域に配置されている。
ここで、本発明においては、誘電体24は、誘電体24による誘電率が導体板38aの幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少するように配置される。
The dielectric 24 is disposed in at least a part of the region between the ground conductor 18 and the conductor plate 38.
Here, in the present invention, the dielectric 24 is disposed such that the dielectric constant of the dielectric 24 decreases from the central portion to the end in the width direction of the conductor plate 38a.

図1〜3に示す例では、導体板38の両主面と接地導体18との間の空間それぞれに誘電体24が配置されている。図1に示すように、誘電体24は、z方向から見た際の形状が導体板38aと略同じで導体板38aに重畳する位置に配置されている。また、図3に示すように、誘電体24は、導体板38aの幅方向(y方向)の中央部側の厚み(z方向の厚み)が厚く、幅方向の端部に向かうに従って薄くなる形状を有する。これにより、誘電体24による誘電率が導体板38aの幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としている。   In the example shown in FIGS. 1 to 3, the dielectric 24 is disposed in each of the spaces between both main surfaces of the conductor plate 38 and the ground conductor 18. As shown in FIG. 1, the dielectric 24 is substantially the same shape as the conductor plate 38a when viewed from the z direction, and is disposed at a position overlapping the conductor plate 38a. As shown in FIG. 3, the dielectric 24 has a shape in which the thickness (z-direction thickness) of the conductor plate 38a in the width direction (y-direction) is thicker toward the end in the width direction. Have Thereby, the dielectric constant by the dielectric 24 is configured to decrease from the center portion in the width direction of the conductor plate 38a toward the end portion.

図1等に示すように、幅が高周波電源側から電極側に向かって大きくなる導体板を用いる場合には、高周波電力が導体板の中央部を伝搬する場合の伝搬経路の長さと、導体板の斜辺近傍を伝搬する場合の伝搬経路の長さが異なる。そのため、電極の幅方向の位置によって、到達する波の位相が異なるものとなる。
ここで、導体板と接地導体との間には、いわゆる寄生容量が生じる。さらに、導体板と接地導体との間に誘電体を配置すると、導体板と接地導体との間に生じる静電容量を調整できる。そのため、静電容量を調整して、v=1/√(LC)で与えられる電磁波の速度を遅らせることで、導体板内を伝搬する波の位相の遅れを形成できる。ここで、Lは単位長さ当たりの自己インダクタンス、Cは伝搬する波の経路に沿った微小幅を考えたときの、単位長さ当たりの静電容量である。
従って、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成とすることにより、導体板と接地導体との間に生じる静電容量を導体板の幅方向の位置に応じて調整することができる。これにより、導体板の幅方向において、入射波の位相を連続的にずらし、導体板の幅方向の中央側ほど、導体板中を伝搬する高周波電力の波長を短くすることができる。これにより、導光体中の経路のたどりかたに関わらず、電極に到達する波の位相差がどの給電箇所においても同じになるようにすることで、位相差を減らすことができる。
As shown in FIG. 1 and the like, when using a conductor plate whose width increases from the high frequency power supply side toward the electrode side, the length of the propagation path when the high frequency power propagates through the central portion of the conductor plate, and the conductor plate The length of the propagation path when propagating in the vicinity of the hypotenuse is different. Therefore, the phase of the arriving wave differs depending on the position in the width direction of the electrode.
Here, a so-called parasitic capacitance is generated between the conductor plate and the ground conductor. Furthermore, if a dielectric is disposed between the conductor plate and the ground conductor, the capacitance generated between the conductor plate and the ground conductor can be adjusted. Therefore, by adjusting the capacitance and delaying the speed of the electromagnetic wave given by v = 1 / √ (LC), the phase delay of the wave propagating in the conductor plate can be formed. Here, L is a self-inductance per unit length, and C is a capacitance per unit length when considering a minute width along the path of a propagating wave.
Therefore, by setting the dielectric constant due to the dielectric to decrease from the center to the end in the width direction of the conductor plate, the capacitance generated between the conductor plate and the ground conductor is reduced in the width direction of the conductor plate. It can be adjusted according to the position. Thereby, the phase of the incident wave is continuously shifted in the width direction of the conductor plate, and the wavelength of the high-frequency power propagating in the conductor plate can be shortened toward the center side in the width direction of the conductor plate. Thereby, the phase difference can be reduced by making the phase difference of the wave reaching the electrode the same at any power feeding location, regardless of how the path in the light guide is traced.

誘電体24の形成材料としては限定はなく、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、エポキシ樹脂等の高分子材料、Al23(アルミナ)、Si34(窒化ケイ素)等の絶縁物であればよい。幅広い位相の調節幅を確保するためには、高い比誘電率を持つものがよく、アルミナなどが好適に用いられるが、コストの関係でガラス、プラスチックなどを代替品として使用してもよい。 The material for forming the dielectric 24 is not limited, and may be a polymer material such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or epoxy resin, or an insulator such as Al 2 O 3 (alumina) or Si 3 N 4 (silicon nitride). That's fine. In order to ensure a wide phase adjustment range, a material having a high relative dielectric constant is preferable, and alumina or the like is preferably used. However, glass, plastic, or the like may be used as an alternative because of cost.

前述のとおり、各種のプラズマ処理を行う際に、プラズマの強度分布を均一にするために、電極への給電点を増やすことが行われている。
このように電極に複数の給電点を設ける構成において、さらに、プラズマの強度分布を均一化するために、給電点(RF供給端子)と高周波電源との間に可変容量を挿入し、各給電点における電圧を検出して各給電点における電圧が等しくなるように設定する設定装置を設ける構成は、可変容量そのものでコストがかかり、また、可変容量を取り付けるスペース確保のために装置が大型化したり、可変容量のつまみを回す機構が必要となり、装置全体としてもコストが上がるという問題があった。また、可変容量は長期間、高電圧下においた使用では可変容量にてスパークが発生しやすく、定期的に取り替える必要がでてくるなどの問題もある。
また、多点給電のためには、大気側から真空側の電流導入端子を増やさなければならず、大気側に可変容量を取り付ける必要があるため、整合器から電極への長さが冗長になりやすい。そのため、なんらかの原因で反射波が増えたとき、それが定常値に戻るまでの時間がかかってしまい、電源に対して負担が大きいという問題があった。
As described above, when various plasma treatments are performed, in order to make the intensity distribution of the plasma uniform, the number of feeding points to the electrodes is increased.
In such a configuration in which a plurality of feeding points are provided on the electrode, in order to further uniform the plasma intensity distribution, a variable capacitor is inserted between the feeding point (RF supply terminal) and the high-frequency power source. The configuration that provides the setting device that detects the voltage at and sets the voltage at each feeding point to be equal is costly with the variable capacitor itself, and the device is enlarged to secure a space for mounting the variable capacitor, There is a problem that a mechanism for turning a variable-capacity knob is required, which increases the cost of the entire apparatus. In addition, when the variable capacitor is used under a high voltage for a long period of time, sparks are likely to occur due to the variable capacitor, and there is a problem that it is necessary to replace it periodically.
Also, for multi-point power supply, the current introduction terminal on the vacuum side must be increased from the atmosphere side, and a variable capacitor must be installed on the atmosphere side, so the length from the matching unit to the electrode becomes redundant. Cheap. For this reason, when the number of reflected waves increases for some reason, it takes time to return to a steady value, and there is a problem that the burden on the power supply is large.

また、高周波電源と各給電点とを接続するケーブルの電気的特性を調整して、各給電点における位相を調整してプラズマ強度の分布を均一にする構成では、最適な給電構成とするためにプラズマを止めて装置を開けたあと、逐次ケーブルを取り替える必要があるので実用性が低いという問題があった。また、最適値を得られるまでに検討すべきケーブルの種類が多くなってしまうという問題があった。   In addition, in the configuration that adjusts the electrical characteristics of the cable connecting the high-frequency power source and each feeding point, and adjusts the phase at each feeding point to make the distribution of plasma intensity uniform, in order to obtain an optimum feeding configuration After the plasma was stopped and the device was opened, there was a problem that the utility was low because it was necessary to replace the cable sequentially. In addition, there is a problem that the number of types of cables to be examined increases until an optimum value is obtained.

さらには、可変容量を用いたり、ケーブル取り替えて電圧分布を調整しても、電極上にて給電箇所間に発生する細かい電圧揺動の分布は残存してしまう。そのため、狙いたい電圧揺動の必要抑制レベルが高ければ、給電箇所を多く設置しなくてはならない。そうすると、それぞれのケーブルに対して位相調整を行なうことが必要となり、煩雑な機構となってしまうという問題があった。   Furthermore, even if a variable capacitor is used or the voltage distribution is adjusted by replacing the cable, a fine distribution of voltage fluctuations that occur between the feeding points on the electrode remains. For this reason, if the required level of voltage fluctuation to be aimed at is high, a large number of power feeding points must be installed. If it does so, it will be necessary to adjust a phase with respect to each cable, and there existed a problem that it became a complicated mechanism.

これに対して、本発明のプラズマ生成装置10aは、高周波電源30と電極12とを、電極12側に向かって幅が大きくなる導体板38aを用いて接続する構成を有する。このような導体板を用いることで、多点給電の給電箇所間の距離を限りなく0に近づけたような構成となる。給電箇所間の距離を小さくすることで給電箇所間に発生する定在波と隣の定在波の間隔を小さくするができ、実質的に定在波による揺動を抑制することができる。このような構成を上述の位相差を減らす構成と併せて用いることにより、最適な電圧分布を得ることができる。
また、本発明の構成は導体板を一枚配置するのみであるため、装置を簡略化できる。また、従来のように、複数あるケーブルの長さやその周りの誘電体の材質、誘電体の導体カバー率などの設計を個別のケーブルに対して個別に求めていく必要がなく、定在波を抑制するための開発コストを抑えることができる。
On the other hand, the plasma generating apparatus 10a of the present invention has a configuration in which the high-frequency power supply 30 and the electrode 12 are connected using a conductor plate 38a that increases in width toward the electrode 12 side. By using such a conductor plate, the distance between power supply points for multi-point power supply is as close as possible to zero. By reducing the distance between the feeding points, the interval between the standing wave generated between the feeding points and the adjacent standing wave can be reduced, and the oscillation due to the standing wave can be substantially suppressed. By using such a configuration in combination with the above-described configuration for reducing the phase difference, an optimum voltage distribution can be obtained.
Moreover, since the structure of this invention only arrange | positions one conductor plate, an apparatus can be simplified. In addition, unlike conventional models, there is no need to individually determine the length of multiple cables, the dielectric material around them, the design of the dielectric conductor coverage, etc. Development costs for controlling can be reduced.

また、本発明の構成は、導体板と接地導体との間に、誘電体を有し、中央部側の誘電体の厚みを厚くして中央部での誘電率を高くすることで、導体板の中央部を伝搬する高周波電力の波長を短くすることができる。一方で、斜辺近傍では、誘電体の厚みは薄いので誘電率は低く、斜辺近傍を伝搬する高周波電力の波長は中央部よりも長い。従って、導体板中央部の短い伝搬経路を通る波と、導体板の斜辺側の長い伝搬経路を通る波の位相差を減らすことができる。   In addition, the configuration of the present invention has a dielectric between the conductor plate and the ground conductor, and increases the dielectric constant at the central portion by increasing the thickness of the dielectric on the central portion side. The wavelength of the high-frequency power propagating through the central portion can be shortened. On the other hand, in the vicinity of the hypotenuse, since the dielectric is thin, the dielectric constant is low, and the wavelength of the high-frequency power propagating in the vicinity of the hypotenuse is longer than that in the central portion. Therefore, it is possible to reduce the phase difference between the wave passing through the short propagation path in the central portion of the conductor plate and the wave passing through the long propagation path on the oblique side of the conductor plate.

このように、本発明の構成は、定在波による電圧の揺動を抑制でき、また、導体板中の伝搬経路の違いによる波の位相差を減らすことができる。そのため、均一なプラズマを生成することができる。従って、より幅広な処理を行う場合でも、均一に処理を行うことができる。例えば、CVD(chemical vapor deposition)処理に用いる場合には、幅広な処理でも均一な膜厚や膜質を得ることができる。また、エッチングでは、削れ量を幅方向で均一にすることができる。   As described above, the configuration of the present invention can suppress the fluctuation of the voltage due to the standing wave, and can reduce the phase difference of the wave due to the difference in the propagation path in the conductor plate. Therefore, uniform plasma can be generated. Therefore, even when a wider process is performed, the process can be performed uniformly. For example, when used in a CVD (chemical vapor deposition) process, a uniform film thickness and film quality can be obtained even with a wide process. In the etching, the amount of scraping can be made uniform in the width direction.

また、導体板は板状の部材であるため剛性を持たせることができ、導体板が電極を支える構成とすることができる。これにより、電極のたわみを防ぐことができる。その結果、電極と対向電極との間の距離が電極のたわみにより変動するのを抑制でき、電極と対向電極との間に生成される電界を均一に保つことができる。   Further, since the conductor plate is a plate-like member, it can have rigidity, and the conductor plate can support the electrodes. Thereby, the bending of an electrode can be prevented. As a result, the distance between the electrode and the counter electrode can be prevented from changing due to the deflection of the electrode, and the electric field generated between the electrode and the counter electrode can be kept uniform.

また、電極の幅方向に均一なプラズマを生成することができるので、糸状放電(ストリーマ)が発生しにくく、入力パワー(印加電力)を上げてもグロー放電を維持しやすい。   In addition, since uniform plasma can be generated in the width direction of the electrode, filamentous discharge (streamer) is unlikely to occur, and glow discharge is easily maintained even when input power (applied power) is increased.

ここで、図1に示す例では、導体板38aと電極12とは、幅方向の全域で接続される構成としたが、すなわち、給電箇所39の長さは、電極12の幅方向の長さとしたが、これに限定はされない。定在波による細かい電圧揺動を好適に抑制する観点から、給電箇所39の長さは、電極12の幅方向の長さの半分(50%)以上であるのが好ましく、75%以上がより好ましく、電極12の幅方向の長さと略一致するのが最も好ましい。   Here, in the example shown in FIG. 1, the conductor plate 38 a and the electrode 12 are connected to each other in the entire width direction. That is, the length of the power feeding point 39 is the same as the length of the electrode 12 in the width direction. However, this is not a limitation. From the viewpoint of suitably suppressing fine voltage fluctuations due to standing waves, the length of the feeding point 39 is preferably half (50%) or more of the length of the electrode 12 in the width direction, more preferably 75% or more. Preferably, it is most preferable that it substantially coincides with the length of the electrode 12 in the width direction.

また、図1に示す例では、導体板38aは、最大面の形状が二等辺三角形としたが、これに限定はされず、導体板38aの幅が高周波電源30側から電極12側に向かって大きくなる形状であればよい。例えば、図4に示すプラズマ生成装置10bの導体板38bのように、高周波電源30側から電極12側に向かう辺が湾曲した形状であってもよい。あるいは、高周波電源30側から電極12側に向かって段階的に幅が大きくなる形状であってもよい。定在波による細かい電圧揺動を好適に抑制する観点から、導体板の幅は、高周波電源側から電極側に向かって連続的に幅が大きくなる形状であるのが好ましい。なお、図4においては、誘電体の図示は省略している。   In the example shown in FIG. 1, the conductor plate 38 a has an isosceles triangle with a maximum surface shape, but is not limited thereto, and the width of the conductor plate 38 a is from the high frequency power supply 30 side toward the electrode 12 side. What is necessary is just a shape which becomes large. For example, like the conductor plate 38b of the plasma generation apparatus 10b shown in FIG. 4, the side from the high frequency power supply 30 side toward the electrode 12 may be curved. Alternatively, a shape in which the width gradually increases from the high frequency power supply 30 side toward the electrode 12 side may be used. From the viewpoint of suitably suppressing fine voltage fluctuations due to standing waves, the width of the conductor plate is preferably a shape in which the width continuously increases from the high-frequency power source side toward the electrode side. In FIG. 4, the dielectric is not shown.

また、図1に示す例では、導体板38aは、電極12の裏面に垂直な方向を軸(x軸)として対称な形状(二等辺三角形)としたがこれに限定はされず、非対称な形状であってもよい。なお、定在波による細かい電圧揺動を好適に抑制する等の観点から、導体板38aは、対称な形状であるのが好ましい。   In the example shown in FIG. 1, the conductor plate 38a has a symmetrical shape (isosceles triangle) with the direction perpendicular to the back surface of the electrode 12 as the axis (x-axis), but is not limited to this, and has an asymmetric shape. It may be. Note that the conductor plate 38a preferably has a symmetric shape from the viewpoint of suitably suppressing fine voltage fluctuations due to standing waves.

また、図1に示す例では、1つの導体板38aを有する構成としたが、これに限定はされず、2以上の導体板を有する構成としてもよい。
例えば、図5に示すプラズマ生成装置10cは、2つの導体板38cを有する。なお、図5においては、誘電体の図示は省略している。
図5に示すように2つの導体板38cはそれぞれ、最大面の形状が二等辺三角形であり、底辺の長さが、電極12の幅の半分の長さである。また、2つの導体板38cは、電極12の幅方向に並べて配置されている。また、2つの導体板38cそれぞれの頂点には、高周波電源(図示せず)に接続される導線21が接続されている。
このように幅が高周波電源側から電極に向かって大きくなる形状の導体板を複数用いて高周波電源と電極とを接続する構成としてもよい。
以下の説明において、導体板の形状等を区別する必要がない場合には、まとめて導体板38として示す。
In the example illustrated in FIG. 1, the configuration includes one conductor plate 38 a, but the configuration is not limited thereto, and the configuration may include two or more conductor plates.
For example, the plasma generating apparatus 10c shown in FIG. 5 has two conductor plates 38c. In FIG. 5, the dielectric is not shown.
As shown in FIG. 5, the two conductor plates 38 c each have a maximum surface shape of an isosceles triangle, and the length of the base is half the width of the electrode 12. The two conductor plates 38c are arranged side by side in the width direction of the electrode 12. Moreover, the conducting wire 21 connected to a high frequency power supply (not shown) is connected to the vertex of each of the two conductor plates 38c.
In this manner, the high frequency power supply and the electrode may be connected by using a plurality of conductive plates whose width increases from the high frequency power supply side toward the electrode.
In the following description, when it is not necessary to distinguish the shape or the like of the conductor plate, the conductor plate 38 is collectively shown.

また、図1に示す例では、電極と対向電極との対向する面(放電面)はそれぞれ平坦面としたが、これに限定はされず、電極および対向電極の放電面は、湾曲した面であってもよい。
電極が湾曲した形状であっても、導体板を同じく湾曲した形状とすればよい。
In the example shown in FIG. 1, the opposing surfaces (discharge surfaces) of the electrode and the counter electrode are flat surfaces, but the present invention is not limited to this, and the discharge surfaces of the electrode and the counter electrode are curved surfaces. There may be.
Even if the electrode has a curved shape, the conductor plate may have a curved shape.

また、図3に示す例では、誘電体の形状を、導体板の幅方向(y方向)の中央部の厚みが厚く、幅方向の端部に向かうに従って薄くなる形状とすることで、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としたが、これに限定はされない。   In the example shown in FIG. 3, the dielectric has a shape in which the thickness of the central portion in the width direction (y direction) of the conductor plate is thick and becomes thinner toward the end in the width direction. The dielectric constant is reduced as it goes from the central part to the end part in the width direction of the conductor plate, but is not limited thereto.

例えば、図6に示すように、幅方向の長さが異なる複数の誘電体を厚み方向に積層する構成としてもよい。
図6に示す例では、導体板38と接地導体18との間に、3枚の誘電体(24a、24b、24c)を導体板38の最大面に垂直な方向に積層した構成を有する。
3枚の誘電体は、それぞれ幅が異なり、幅方向の中心を導体板38の中心に一致させて積層されている。従って、幅方向の中央部では、導体板38と接地導体18との間には3枚の誘電体が積層されるため、誘電体全体の厚みは厚くなる。一方、幅方向の端部側では、導体板38と接地導体18との間には誘電体24aのみが配置されるため、誘電体全体の厚みは薄くなる。
これにより、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成とすることができる。
For example, as shown in FIG. 6, it is good also as a structure which laminates | stacks the several dielectric material from which the length of the width direction differs in the thickness direction.
In the example shown in FIG. 6, three dielectrics (24 a, 24 b, 24 c) are stacked between the conductor plate 38 and the ground conductor 18 in a direction perpendicular to the maximum surface of the conductor plate 38.
The three dielectrics have different widths and are laminated with the center in the width direction coinciding with the center of the conductor plate 38. Therefore, since three dielectrics are laminated between the conductor plate 38 and the ground conductor 18 at the center in the width direction, the thickness of the entire dielectric is increased. On the other hand, since only the dielectric 24a is disposed between the conductor plate 38 and the ground conductor 18 on the end side in the width direction, the thickness of the entire dielectric is reduced.
Thereby, it can be set as the structure which the dielectric constant by a dielectric material decreases as it goes to the edge part from the center part of the width direction of a conductor board.

また、図7に示すように、比誘電率の異なる誘電体を複数配置する構成としてもよい。
図7に示す例では、導体板38と接地導体18との間に、比誘電率の異なる3種の誘電体(24d、24e、24f)が導体板38の幅方向に配列されている。幅方向の中央位置に配置される誘電体24dの比誘電率をεr1、誘電体24dの両隣に配置される誘電体24eの比誘電率をεr2、誘電体24eの端部側に配置される誘電体24fの比誘電率をεr3、空気の比誘電率をε0とすると、εr1>εr2>εr3>ε0の関係を満たす。従って、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成となる。
このように、比誘電率の異なる誘電体を複数配置する構成とすることで、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としてもよい。
Also, as shown in FIG. 7, a plurality of dielectrics having different relative dielectric constants may be arranged.
In the example shown in FIG. 7, three kinds of dielectrics (24 d, 24 e, 24 f) having different relative dielectric constants are arranged between the conductor plate 38 and the ground conductor 18 in the width direction of the conductor plate 38. The relative dielectric constant of the dielectric 24d disposed at the center in the width direction is ε r1 , the relative dielectric constant of the dielectric 24e disposed on both sides of the dielectric 24d is ε r2 , and is disposed on the end side of the dielectric 24e. that the dielectric relative permittivity of 24f epsilon r3, when the relative dielectric constant of air and epsilon 0, satisfying the relation of ε r1> ε r2> ε r3 > ε 0. Accordingly, the dielectric constant due to the dielectric decreases in the direction from the center to the end in the width direction of the conductor plate.
As described above, a configuration in which a plurality of dielectrics having different relative dielectric constants are arranged may be configured such that the dielectric constant due to the dielectrics decreases from the center in the width direction of the conductor plate toward the end.

また、図3、図5および図7に示す例では、誘電体の厚みまたは比誘電率を調整することで、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としたが、これに限定はされない。例えば、接地導体と導体板との間の距離を、導体板の幅方向の位置に応じて異ならせる構成として、接地導体と導体板との間の空間における誘電体の占める割合を変えることで、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成としてもよい。   Further, in the examples shown in FIGS. 3, 5, and 7, the dielectric constant due to the dielectric decreases as it goes from the center to the end in the width direction of the conductor plate by adjusting the thickness or relative dielectric constant of the dielectric. However, the present invention is not limited to this. For example, by changing the proportion of the dielectric in the space between the ground conductor and the conductor plate as a configuration in which the distance between the ground conductor and the conductor plate is varied according to the position in the width direction of the conductor plate, The dielectric constant due to the dielectric may be configured to decrease from the central portion to the end in the width direction of the conductor plate.

一例として、図8に、本発明のプラズマ生成装置の他の一例の模式的正面図を示し、図9に、図8のB−B線断面図を示す。
図8および図9に示す例は、導体板38と接地導体18との間の一方の空間に、導体板38側から、誘電体24と、5つの可動導体(40a、40b、40c)とを有する。5つの可動導体は、導体板38の幅方向に配列されている。また、5つの可動導体にはそれぞれ、可動導体の位置を調整する調整機構42が設けられている。
5つの可動導体は、導電性の材料からなり、接地導体18と同電位に(接地)されている。すなわち、可動導体は、電気的に接地導体18と同様の機能を有する。
As an example, FIG. 8 shows a schematic front view of another example of the plasma generating apparatus of the present invention, and FIG. 9 shows a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
In the example shown in FIGS. 8 and 9, the dielectric 24 and the five movable conductors (40a, 40b, 40c) are provided in one space between the conductor plate 38 and the ground conductor 18 from the conductor plate 38 side. Have. The five movable conductors are arranged in the width direction of the conductor plate 38. Each of the five movable conductors is provided with an adjustment mechanism 42 for adjusting the position of the movable conductor.
The five movable conductors are made of a conductive material and are grounded at the same potential as the ground conductor 18. That is, the movable conductor has a function electrically similar to that of the ground conductor 18.

調整機構42は、可動導体を導体板38の最大面に垂直な方向(厚み方向)に移動可能に支持する部材である。調整機構42の構成には限定はなく、公知の機構が適宜利用可能である。
図9に示す例においては、調整機構42は、棒状の部材であり、一方の端部(基端部)が可動導体に固定されており、他方の端部(先端部)が、接地導体18に形成された貫通孔に挿通されて接地導体18の外側に突出している。また、調整機構42の先端部は、接地導体18に形成された貫通孔の大きさよりも大きく形成されている。
従って、調整機構42は、接地導体18に形成された貫通孔の貫通方向に沿って移動可能であり、調整機構42を動かすことで、可動導体を導体板38の最大面に垂直な方向に移動させることができる。これにより、導体板38と可動導体との間の空間に占める誘電体24の割合を変更可能に構成されている。
The adjustment mechanism 42 is a member that supports the movable conductor so as to be movable in a direction (thickness direction) perpendicular to the maximum surface of the conductor plate 38. The configuration of the adjustment mechanism 42 is not limited, and a known mechanism can be used as appropriate.
In the example shown in FIG. 9, the adjustment mechanism 42 is a rod-shaped member, one end (base end) is fixed to the movable conductor, and the other end (tip) is the ground conductor 18. Is inserted through a through-hole formed in the outer surface of the ground conductor 18 and protrudes to the outside. The tip of the adjustment mechanism 42 is formed larger than the size of the through hole formed in the ground conductor 18.
Therefore, the adjustment mechanism 42 can move along the penetration direction of the through hole formed in the ground conductor 18, and by moving the adjustment mechanism 42, the movable conductor moves in a direction perpendicular to the maximum surface of the conductor plate 38. Can be made. Thereby, the ratio of the dielectric material 24 occupying the space between the conductor plate 38 and the movable conductor can be changed.

図9に示すように、幅方向中央の可動導体40aを最も導体板38に近い位置に配置し、両端部側の2つの可動導体40cを最も導体板38から遠い位置に配置し、可動導体40aと可動導体40cとの間の可動導体40bを、中間の位置に配置することで、中央側ほど、可動導体と導体板38との間の空間における誘電体の占める割合が高くなるようにすることができる。これにより、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成とすることができる。   As shown in FIG. 9, the movable conductor 40a at the center in the width direction is disposed at a position closest to the conductor plate 38, the two movable conductors 40c on both end sides are disposed at a position farthest from the conductor plate 38, and the movable conductor 40a is disposed. The movable conductor 40b between the movable conductor 40c and the movable conductor 40c is arranged at an intermediate position so that the proportion of the dielectric in the space between the movable conductor and the conductor plate 38 increases toward the center. Can do. Thereby, it can be set as the structure which the dielectric constant by a dielectric material decreases as it goes to the edge part from the center part of the width direction of a conductor board.

また、可動導体と導体板38との間の空間における誘電体の占める割合を変えることができるので、プラズマを生成した状態で、プラズマの均一性を確認しながら可動導体を移動させて位相を調節することができる。   Moreover, since the proportion of the dielectric in the space between the movable conductor and the conductor plate 38 can be changed, the phase can be adjusted by moving the movable conductor while confirming the uniformity of the plasma while the plasma is generated. can do.

ここで、導体板38の、高周波電源30側から電極12へ向かう方向の高さをaとし、電極12と接続される底辺以外の辺(以下、斜辺という、図1に示す例では等辺)の長さをbとし(図10参照)、誘電体の比誘電率をεrとすると、0.7≦(a×√(εr))/b≦1.3を満たすのが好ましい。
前述のとおり、幅が高周波電源側から電極側に向かって大きくなる導体板を用いる場合には、高周波電力が導体板の中央部を伝搬する場合の伝搬経路の長さと、導体板の斜辺近傍を伝搬する場合の伝搬経路の長さが異なる。そのため、電極に入射する波の位相が幅方向の位置によって異なってしまう。そこで、導体板と接地導体との間に誘電体を配置し、誘電体による誘電率が導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少する構成とすることで、導体板の中央部を伝搬する波を遅らせて入射する波の幅方向における位相差を低減する。
ここで、導体板の中央(高さaの位置)を伝搬する波と、斜辺(長さbの位置)を伝搬する波を考える。導体板の中央部に誘電体が配置され、その比誘電率がεrとする。電磁波の速度はv=1/√(LC)であり、静電容量Cは、誘電体の比誘電率εrに比例するため、中央を伝搬する波は、斜辺を伝搬する波に対して、√(εr)倍、到達時間が遅れる。従って、斜辺の長さbと、高さaの√(εr)倍の長さの差を小さくすると、それぞれを伝搬する波の位相差が小さくなるため、定在波の影響は減少する。
このような観点から、高さa、斜辺の長さb、誘電体の比誘電率εrは、0.7≦(a×√(εr))/b≦1.3を満たすのが好ましく、位相差が無くなる(a×√(εr))/b=1であるのが最も好ましい。
なお、導体板の斜辺が図4に示すように湾曲している場合には、内部に含まれる二等辺三角形を描き、その斜辺の長さをbとすればよい。また、導体板が非対称な形状の場合には、2つの斜辺それぞれの長さbが上記式を満たすのが好ましい。
Here, the height of the conductor plate 38 in the direction from the high frequency power supply 30 side to the electrode 12 is a, and the side of the conductor plate 38 other than the bottom side connected to the electrode 12 (hereinafter referred to as an oblique side, which is the same side in the example shown in FIG. 1). When the length is b (see FIG. 10) and the relative dielectric constant of the dielectric is ε r , it is preferable that 0.7 ≦ (a × √ (ε r )) / b ≦ 1.3 is satisfied.
As described above, when using a conductor plate whose width increases from the high-frequency power source side toward the electrode side, the length of the propagation path when high-frequency power propagates through the central portion of the conductor plate and the vicinity of the hypotenuse of the conductor plate The length of the propagation path when propagating is different. Therefore, the phase of the wave incident on the electrode differs depending on the position in the width direction. Therefore, a dielectric is disposed between the conductor plate and the ground conductor, and the dielectric constant due to the dielectric is configured to decrease from the central portion in the width direction of the conductor plate toward the end portion. The phase difference in the width direction of the incident wave is reduced by delaying the wave propagating through.
Here, a wave propagating through the center of the conductor plate (position of height a) and a wave propagating through the hypotenuse (position of length b) are considered. A dielectric is disposed at the center of the conductor plate, and its relative dielectric constant is ε r . The velocity of the electromagnetic wave is v = 1 / √ (LC), and the capacitance C is proportional to the relative dielectric constant ε r of the dielectric. Therefore, the wave propagating in the center is the same as the wave propagating in the hypotenuse. The arrival time is delayed by √ (ε r ) times. Accordingly, if the difference between the length b of the hypotenuse and the length of √ (ε r ) times the height a is reduced, the phase difference between the waves propagating through the respective sides is reduced, so that the influence of the standing wave is reduced.
From such a viewpoint, it is preferable that the height a, the length b of the hypotenuse, and the relative dielectric constant ε r of the dielectric satisfy 0.7 ≦ (a × √ (ε r )) / b ≦ 1.3. Most preferably, the phase difference disappears (a × √ (ε r )) / b = 1.
If the hypotenuse of the conductor plate is curved as shown in FIG. 4, an isosceles triangle included therein may be drawn and the length of the hypotenuse may be b. Further, when the conductor plate has an asymmetric shape, the length b of each of the two oblique sides preferably satisfies the above formula.

さらに、導体板の中央、および、斜辺を伝搬する波のみでなく、導体板中のあらゆる経路を伝搬する波を考慮すると、高周波電源から電極へ向かう方向の高さをa、誘電体の比誘電率をεr、導体板の幅方向において、中心軸から端部に向かって進んだ距離をyとし、中心軸から距離yの位置での誘電体と接地導体との間の距離をDとし、定数kを0.8≦k≦1.2としたときに、中心軸から距離yの位置での誘電体の合計厚みd(y)は(図10および図11参照)、
d(y)=k×(a2×(εr−1)−y2)×D/(a2×(εr−1))
を満たすのが好ましい。
図12に、このd(y)を満たす誘電体の形状を模式的に示す。図12に示すように、湾曲した形状となり、電極に入射する波の幅方向における位相差をより低減することができ定在波の影響を抑制することができる。特に、誘電体の形状が、上記d(y)の式において、k=1の場合を満たす形状の場合に、電極背面にある、どの給電箇所に至る経路を高周波が伝搬しても、それぞれの経路での位相差がなくなり、最も好適に定在波の抑制が可能となる。
Further, considering not only the wave propagating through the center and the hypotenuse of the conductor plate, but also the wave propagating through any path in the conductor plate, the height in the direction from the high frequency power source to the electrode is a, the relative dielectric constant of the dielectric The rate is ε r , the distance from the central axis toward the end in the width direction of the conductor plate is y, and the distance between the dielectric and the ground conductor at the distance y from the central axis is D, When the constant k is 0.8 ≦ k ≦ 1.2, the total thickness d (y) of the dielectric at the position y from the central axis is (see FIGS. 10 and 11).
d (y) = k × (a 2 × (ε r −1) −y 2 ) × D / (a 2 × (ε r −1))
It is preferable to satisfy.
FIG. 12 schematically shows the shape of the dielectric that satisfies this d (y). As shown in FIG. 12, it becomes a curved shape, the phase difference in the width direction of the wave incident on the electrode can be further reduced, and the influence of the standing wave can be suppressed. In particular, when the shape of the dielectric is a shape that satisfies the case of k = 1 in the above formula d (y), each of the power supply points on the back surface of the electrode is propagated through a high-frequency path. The phase difference in the path is eliminated, and the standing wave can be most preferably suppressed.

また、図示は省略するが、プラズマ生成装置10aは、電極12と対向電極14との間にプラズマを生成するための処理ガスを供給するガス供給部を有していてもよい。
ガス供給部は、各種のプラズマ生成装置に用いられる、公知のガス供給手段が全て利用可能である。
また、処理ガスは、各種のプラズマ生成装置に用いられる、公知の処理ガスが全て利用可能である。例えば、プラズマ生成装置が、プラズマCVDにより、窒化シリコン膜を成膜するものである場合には、窒化シリコン膜の原料として、シランガス、アンモニアガスを含み必要に応じて、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、ラドンガスなどの不活性ガス等の各種のガス、窒素ガス、水素ガス等を含むものを処理ガスとして用いることができる。
また、上記以外の成膜では、気化した有機シランガスを加えてシリカ膜にしても良く、メタンやアセチレンを加えてカーボン原子を骨格としたハイドロカーボン膜やDLC(diamond‐like carbon)膜を成膜してもよい。表面処理やエッチングの場合にはフルオロカーボンガス、酸素ガスを処理ガスとして加えることができる。
Although not shown, the plasma generation apparatus 10 a may have a gas supply unit that supplies a processing gas for generating plasma between the electrode 12 and the counter electrode 14.
As the gas supply unit, all known gas supply means used in various plasma generation apparatuses can be used.
Further, as the processing gas, all known processing gases used in various plasma generation apparatuses can be used. For example, in the case where the plasma generation device is a device for forming a silicon nitride film by plasma CVD, the raw material for the silicon nitride film contains silane gas and ammonia gas, and if necessary, helium gas, neon gas, argon gas A gas containing various gases such as an inert gas such as krypton gas, xenon gas, and radon gas, nitrogen gas, hydrogen gas, and the like can be used as a processing gas.
For film formation other than the above, vaporized organosilane gas may be added to form a silica film, and methane or acetylene is added to form a carbon film with a carbon atom as a skeleton or a DLC (diamond-like carbon) film. May be. In the case of surface treatment or etching, fluorocarbon gas or oxygen gas can be added as a treatment gas.

以上、本発明のプラズマ生成装置について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。   The plasma generation apparatus of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described example, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Of course.

以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the following examples.

[実施例1]
図1に示すようなプラズマ生成装置を用いて、評価を行った。
電極12および対向電極14はそれぞれ、幅1200mm×奥行き15mm×厚み5mm、材質:ステンレスの細長い平板状の電極を用いた。電極12と対向電極14との間の距離は、0.5mmとした。また、対向電極14は接地した。
導体板38aは、最大面が二等辺三角形状で、底辺の幅1200mm、高さ270mmとし、厚み1mmとした。
[Example 1]
Evaluation was performed using a plasma generating apparatus as shown in FIG.
Each of the electrode 12 and the counter electrode 14 is an elongated flat plate electrode of width 1200 mm × depth 15 mm × thickness 5 mm, material: stainless steel. The distance between the electrode 12 and the counter electrode 14 was 0.5 mm. The counter electrode 14 was grounded.
The conductor plate 38a has an isosceles triangular shape on the maximum surface, a base width of 1200 mm, a height of 270 mm, and a thickness of 1 mm.

導体板と電極を電気的に連続的に接続するため、導体板の底辺側と電極の裏面とを溶接にて接合し、接続箇所が線分となるようにした。高周波のグランドをとるため、この導体板の周囲を銅板の囲い(接地導体)で遮蔽した。接地導体と導体板との間の距離(z方向の距離)は、20mmとした。
また、導体板の頂点部には、整合器を介して高周波電源を接続した。
In order to electrically and electrically connect the conductor plate and the electrode, the bottom side of the conductor plate and the back surface of the electrode were joined by welding so that the connection location was a line segment. In order to obtain a high-frequency ground, the conductor plate was shielded by a copper plate enclosure (ground conductor). The distance between the ground conductor and the conductor plate (distance in the z direction) was 20 mm.
Further, a high frequency power source was connected to the apex of the conductor plate via a matching device.

また、導体板と接地導体との間に誘電体を配置した。
誘電体としてはエポキシ樹脂を用いた。比誘電率は5.6である。誘電体の形状は図12に示すような、d(y)=k×(a2×(εr−1)−y2)×D/(a2×(εr−1))、k=1を満たす形状とした。中央部分では最も厚く、斜辺部分では最も薄くなるように連続的に誘電体の厚みを変化させた構造とした。中央部分の厚みは20mmとした。
In addition, a dielectric was disposed between the conductor plate and the ground conductor.
Epoxy resin was used as the dielectric. The relative dielectric constant is 5.6. As shown in FIG. 12, the shape of the dielectric is d (y) = k × (a 2 × (ε r −1) −y 2 ) × D / (a 2 × (ε r −1)), k = 1 in shape. The thickness of the dielectric was continuously changed so that it was thickest at the center and thinnest at the hypotenuse. The thickness of the central part was 20 mm.

このような構成のプラズマ生成装置の電極と対向電極との間に、アルゴンガスを100L/minのレートで導入し、大気圧下にて、周波数27.12MHzの高周波電力(500W〜1500W、標準1200W)を印加し、電極と対向電極との間にプラズマを生成した。   Argon gas is introduced at a rate of 100 L / min between the electrode and the counter electrode of the plasma generator having such a configuration, and high-frequency power with a frequency of 27.12 MHz (500 W to 1500 W, standard 1200 W under atmospheric pressure) ) Was applied to generate plasma between the electrode and the counter electrode.

プラズマを点火させている状態で高電圧プローブ(Tektronix社製 P6015A)の先端を電気的に露出している電極部分(背面)に押し当てることにより、オシロスコープを用いて電圧の振幅を計測することができる。高電圧プローブを取り付ける電極上の位置(y:0〜1200mm)を変えていくことで幅方向電圧分布を観測することができる。この分布を取得することで電圧均一性を調べる。
幅方向にプローブを動かして測定していきながら、幅方向における電圧分布を測定した。測定した電圧分布から電圧の最大、最小を求めたあと、{(最大電圧)−(最小電圧)}×100/(最大電圧)で定義される変動比(%で表す)を算出した。変動比が小さいほど均一性に関して良好なプラズマ生成ができたと結論づけられる。
図13に電圧分布の測定結果を示す。
また、変動比を算出したところ8%であった。
The voltage amplitude can be measured using an oscilloscope by pressing the tip of the high-voltage probe (Tektronix P6015A) against the electrically exposed electrode (back) while the plasma is ignited. it can. The voltage distribution in the width direction can be observed by changing the position (y: 0 to 1200 mm) on the electrode to which the high voltage probe is attached. The voltage uniformity is examined by acquiring this distribution.
While measuring by moving the probe in the width direction, the voltage distribution in the width direction was measured. After obtaining the maximum and minimum voltages from the measured voltage distribution, a fluctuation ratio (expressed in%) defined by {(maximum voltage) − (minimum voltage)} × 100 / (maximum voltage) was calculated. It can be concluded that the smaller the variation ratio, the better the plasma generation with respect to uniformity.
FIG. 13 shows the measurement result of the voltage distribution.
The fluctuation ratio was calculated to be 8%.

[比較例1]
図15に示すプラズマ生成装置100aのように、導体板に代えて、3本の導線122を用いて、電極112上の3点に対して給電点を設ける構成とし、誘電体を配置しない構成とした以外は実施例1と同様のプラズマ生成装置を用いて、評価を行なった。
導線122として幅15mmの銅板を用いた。
給電点の位置は、電極11の幅方向の両端部と中央部とした。また、マッチング回路132から出力された導線121が分岐する点から中央部の給電点までを270mmの銅板(導線122)で直線的に接続した。また、導線121が分岐する点から両端部の給電点に接続される導線122も直線的に接続した。
図14に電圧分布の測定結果を示す。
また、変動比を算出したところ45%であった。
[Comparative Example 1]
As in the plasma generating apparatus 100a shown in FIG. 15, a configuration in which three conductive wires 122 are used instead of the conductor plate and feed points are provided for three points on the electrode 112, and a dielectric is not disposed. The evaluation was performed using the same plasma generator as in Example 1 except that.
A copper plate having a width of 15 mm was used as the conducting wire 122.
The positions of the feeding points were the both ends and the center in the width direction of the electrode 11. Further, the point from which the conducting wire 121 output from the matching circuit 132 branches to the central feeding point was linearly connected by a 270 mm copper plate (conducting wire 122). Moreover, the conducting wire 122 connected to the feeding point of both ends from the point where the conducting wire 121 branches was also connected linearly.
FIG. 14 shows the measurement result of the voltage distribution.
The fluctuation ratio was calculated to be 45%.

[比較例2]
図16に示すプラズマ生成装置100bのように、電極112上の5点に対して給電点を設ける構成とした以外は比較例1と同様のプラズマ生成装置を用いて、評価を行なった。
給電点の位置は、電極11の幅方向の両端部と中央部とこれらの中間位置とした。各給電点の間の距離は等間隔(300mm)とした。
図14に電圧分布の測定結果を示す。
また、変動比を算出したところ52%であった。
[Comparative Example 2]
Evaluation was performed using a plasma generation apparatus similar to that of Comparative Example 1 except that a feeding point was provided for five points on the electrode 112 as in the plasma generation apparatus 100b shown in FIG.
The position of the feeding point was the both ends and the center of the electrode 11 in the width direction, and an intermediate position between them. The distance between each feeding point was set at equal intervals (300 mm).
FIG. 14 shows the measurement result of the voltage distribution.
The fluctuation ratio was calculated to be 52%.

[比較例3]
図17に示すプラズマ生成装置100cのように、中央部および中間位置の給電点に接続される3本の導線122に対して、導線122と接地導体118との間の空間を誘電体で塞ぐ構成とした以外は比較例2と同様のプラズマ生成装置を用いて、評価を行なった。
誘電体としては、アルミナ(比誘電率9.5)を用いた。
また、高周波電源から電力を供給し、プラズマが点火している状態にて電圧の振幅の違いの位置依存性を計測し、変動比を記録する。誘電体の使用枚数、つまり厚みを、各々の導線122において増加及び/又は減少させて、経路の誘電率を変化させながら最適点を探索し、電圧の幅方向分布が最小になる誘電体の厚みを固定した。
図14に電圧分布の測定結果を示す。
また、変動比を算出したところ25%であった。
[Comparative Example 3]
A configuration in which the space between the conductor 122 and the ground conductor 118 is closed with a dielectric for the three conductors 122 connected to the central and intermediate feed points as in the plasma generating apparatus 100c shown in FIG. Evaluation was performed using the same plasma generating apparatus as in Comparative Example 2 except that.
As the dielectric, alumina (relative dielectric constant 9.5) was used.
In addition, power is supplied from a high-frequency power source, the position dependency of the voltage amplitude difference is measured in a state where the plasma is ignited, and the fluctuation ratio is recorded. The number of dielectrics used, that is, the thickness is increased and / or decreased in each conductor 122 to find the optimum point while changing the dielectric constant of the path, and the thickness of the dielectric that minimizes the voltage width direction distribution. Fixed.
FIG. 14 shows the measurement result of the voltage distribution.
The fluctuation ratio was calculated to be 25%.

図13、図14および変動比の算出結果から、本発明の実施例は比較例に比べて変動比が小さく、定在波による細かい電圧揺動を低減でき、また、伝搬経路の長さの違いによる波の位相差を減らすことができることがわかる。   From FIG. 13 and FIG. 14 and the calculation result of the fluctuation ratio, the fluctuation ratio of the embodiment of the present invention is smaller than that of the comparative example, so that fine voltage fluctuations due to standing waves can be reduced, and the length of the propagation path is different. It can be seen that the wave phase difference due to can be reduced.

また、比較例3の構成は、従来技術にて行ってきた多点給電+位相差調整の構成を意図した構成であり、このような従来技術の延長で、これよりも良好な結果を得ようとすると、まず、比較例1と比較例2の対比から、さらに多点の給電にする必要があることがわかる。さらに、比較例2と比較例3との対比から、多点給電とした各導線に誘電体を配置して、誘電体それぞれを調整する必要があることがわかる。従って、煩雑な機構となることが明らかである。
これに対して、本発明は、簡易な構成で定在波を高いレベルで抑制できることがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
Further, the configuration of Comparative Example 3 is a configuration intended for the configuration of multi-point power feeding + phase difference adjustment performed in the prior art, and by such extension of the prior art, a better result than this will be obtained. Then, it can be seen from the comparison between Comparative Example 1 and Comparative Example 2 that it is necessary to further supply power at multiple points. Furthermore, it can be seen from the comparison between Comparative Example 2 and Comparative Example 3 that it is necessary to adjust the dielectric by disposing a dielectric on each of the conducting wires that are multi-point fed. Therefore, it becomes clear that it becomes a complicated mechanism.
On the other hand, it can be seen that the present invention can suppress standing waves at a high level with a simple configuration.
From the above, the effects of the present invention are clear.

10a〜10c、100a、100b プラズマ生成装置
12、112 電極
14、114 対向電極
18、118 接地導体(外部導体)
21、121 導線
24、24a〜24f 誘電体
30、130 高周波電源
32、132 整合器
36、136 同軸ケーブル
38、38a〜38c 導体板
39 給電箇所
40a〜40c 可動導体
42a〜42c 調整機構
122 導線
10a to 10c, 100a, 100b Plasma generator 12, 112 Electrode 14, 114 Counter electrode 18, 118 Ground conductor (external conductor)
21, 121 Conductor 24, 24a-24f Dielectric 30, 130 High frequency power supply 32, 132 Matching device 36, 136 Coaxial cable 38, 38a-38c Conductor plate 39 Feeding point 40a-40c Movable conductor 42a-42c Adjusting mechanism 122 Conductor

Claims (4)

電極、
前記電極の主面に対面して配置される対向電極、
前記電極に高周波電力を供給し前記電極と前記対向電極との間にプラズマを励起する高周波電源、
前記高周波電源から前記電極に接続されている導体板、
前記導体板を覆って配置される、接地された接地導体、および、
前記導体板と前記接地導体との間の少なくとも一部に配置される誘電体を有し、
前記導体板の幅が前記高周波電源側から前記電極側に向かって大きくなり、
前記誘電体による誘電率が、前記導体板の幅方向の中央部から端部に向かうに従って減少するプラズマ生成装置。
electrode,
A counter electrode arranged to face the main surface of the electrode,
A high frequency power source for supplying high frequency power to the electrode to excite plasma between the electrode and the counter electrode;
A conductor plate connected to the electrode from the high-frequency power source;
A grounded ground conductor disposed over the conductor plate; and
Having a dielectric disposed at least in part between the conductor plate and the ground conductor;
The width of the conductor plate increases from the high-frequency power source side toward the electrode side,
The plasma generating apparatus, wherein a dielectric constant of the dielectric decreases as it goes from a central portion to an end portion in the width direction of the conductor plate.
前記導体板の斜辺の長さをb、前記高周波電源から前記電極へ向かう方向の高さをa、前記誘電体の比誘電率をεrとすると、0.7≦(a×√(εr))/b≦1.3を満たす請求項1に記載のプラズマ生成装置。 When the length of the oblique side of the conductor plate is b, the height in the direction from the high-frequency power source toward the electrode is a, and the relative dielectric constant of the dielectric is ε r , 0.7 ≦ (a × √ (ε r )) / B ≦ 1.3. The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein: 前記高周波電源から前記電極へ向かう方向の高さをa、前記誘電体の比誘電率をεr、前記導体板の幅方向において、中心軸から端部に向かって進んだ距離をyとし、中心軸から距離yの位置での前記誘電体と前記接地導体との間の距離をDとし、定数kを0.8≦k≦1.2としたときに、中心軸から距離yの位置での前記誘電体の合計厚みd(y)が、
d(y)=k×(a2×(εr−1)−y2)×D/(a2×(εr−1))
を満たす請求項1または2に記載のプラズマ生成装置。
The height in the direction from the high-frequency power source to the electrode is a, the relative dielectric constant of the dielectric is ε r , and the distance from the central axis to the end in the width direction of the conductor plate is y, When the distance between the dielectric and the ground conductor at a distance y from the axis is D and the constant k is 0.8 ≦ k ≦ 1.2, the distance y from the central axis is The total thickness d (y) of the dielectric is
d (y) = k × (a 2 × (ε r −1) −y 2 ) × D / (a 2 × (ε r −1))
The plasma generation apparatus according to claim 1 or 2, wherein:
前記誘電体が、前記導体板と、前記導体板に近接する前記接地導体との間の空間に占める前記誘電体の割合を変更可能に配置されている請求項1または2に記載のプラズマ生成装置。   3. The plasma generation apparatus according to claim 1, wherein the dielectric is disposed so that a ratio of the dielectric occupying a space between the conductor plate and the ground conductor adjacent to the conductor plate can be changed. .
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