DE112007000977T5 - Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsverfahren, Plasmaverarbeitungsverfahren, Bauelementmontageverfahren und diese Verfahren verwendende Vorrichtung - Google Patents

Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsverfahren, Plasmaverarbeitungsverfahren, Bauelementmontageverfahren und diese Verfahren verwendende Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines Atmosphärendruckplasmas, das umfasst:
einen Plasmaerzeugungsschritt zum Zuführen eines ersten Edelgases (5) in einen Reaktionsraum (1, 24) und zum Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Feldes, um ein primäres Plasma (6), das aus dem zu einem Plasma gewandelten ersten Edelgas besteht, aus dem Reaktionsraum auszugeben, und
einen Plasmaexpansionsschritt zum Bilden eines Mischgasbereichs (10, 29), der ein zweites Edelgas (12) als Hauptkomponente und eine entsprechende Menge eines beigemischten Reaktionsgases (13) enthält, sodass das primäre Plasma mit dem Mischgasbereich kollidiert, um ein sekundäres Plasma (11) zu erzeugen, das aus dem zu einem Plasma gewandelten Mischgas (8) besteht.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsverfahren, das eine Plasmaverarbeitung in einem breiten Bereich mit einer kleinen Eingangsleistung durchführt, ein Verarbeitungsverfahren und ein Bauelementmontageverfahren unter Nutzung des erzeugten Atmosphärendruckplasmas sowie eine Vorrichtung, die diese Verfahren verwendet.
  • Stand der Technik
  • Es ist eine bekannte Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung bekannt, die ein Edelgas zu einem Plasma in der Nähe von Atmosphärendrücken (in einem Druckbereich von 500 bis 1500 mmHg) wandelt und ein Reaktionsgas durch die erzeugten Radikale des Edelgases zu einem Plasma wandelt, um eine Plasmaverarbeitung wie etwa eine Oberflächenreformierung, ein Ätzen und eine Abscheidung durchzuführen. In einer derartigen Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung werden das Edelgas und das Reaktionsgas zuvor mit einem vorbestimmten Verhältnis gemischt und zu einem Ende eines zylindrischen Reaktionsgefäßes geführt. Durch das Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Feldes an dem Reaktionsgefäß wird das Mischgas zu einem Plasma gewandelt, wobei das erzeugte Plasma von dem anderen Ende des Reaktionsgefäßes ausgegeben und auf ein zu verarbeitendes Objekt gerichtet wird, um die Verarbeitung durchzuführen.
  • Mit Bezug auf 21 wird nachfolgend das Prinzip der Plasmaerzeugung für den Fall beschrieben, dass Argon als Edelgas und Sauerstoff als Reaktionsgas verwendet wird. Durch das Anlegen des hochfrequenten elektrischen Feldes wird ein Ar-Atom (Ar) in einem Reaktionsraum, in dem ein Entladungsplasma erzeugt wird, durch ein Elektron (e) in dem Entladungsplasma erregt oder ionisiert und wird zu einem Argonradikal (Ar*), einem Argonion (Ar+) oder einem Elektron (e). Das Argonradikal (Ar*) befindet sich in einem metastabilen Zustand mit hoher Energie, reagiert mit einem gleichen oder andersartigen Atom in der Nachbarschaft, um zu einem stabilen Zustand zurückzukehren, wobei es dieses Atom erregt oder ionisiert, sodass die Reaktion lawinenartig multipliziert wird. Wenn sich zu diesem Zeitpunkt Sauerstoff in der Nähe befindet, wird ein Sauerstoffatom (O) erregt oder ionisiert und wird zu einem Sauerstoffradikal (O*), einem Sauerstoffion (O+) oder einem Elektron (e). Das Sauerstoffradikal (O*) reagiert mit einem Material in der Oberfläche eines zu verarbeitenden Objekts und führt eine Plasmaverarbeitung wie etwa eine Oberflächenreformierung durch und entfernt organische Substanzen durch eine Reaktion mit denselben an der Oberfläche. Das Radikal des Edelgases hält den metastabilen Zustand für eine längere Zeitdauer aufrecht als das Radikal des Reaktionsgases, weshalb das Edelgas allgemein für die Erzeugung des Plasmas verwendet wird. Durch die Verwendung eines Abscheidungsgases als Reaktionsgas kann eine Abscheidung erzielt werden. Durch die Verwendung von Wasserstoff kann eine Reduktionsoperation erzielt werden.
  • Ein in 22 gezeigtes herkömmliches Beispiel 1 einer Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung umfasst ein Reaktionsgefäß 101, um einen Reaktionsraum vorzusehen, ein Paar von Elektroden 103a und 103b, die an dem Außenumfang des Reaktionsgefäßes 101 mit einem Intervall in der Axialrichtung angeordnet sind, und eine Hochfrequenz-Stromversorgung 104 zum Anlegen einer wechselnden oder pulsierenden Hochfrequenzspannung zwischen dem Paar von Elektroden 103a und 103b. Ein Mischgas 102, in dem das Edelgas und das Reaktionsgas mit einem vorbestimmten Verhältnis gemischt sind, wird von einem Ende des Reaktionsgefäßes 101 zugeführt, wobei die wechselnde oder pulsierende Hochfrequenzspannung zwischen dem Paar von Elektroden 103a und 103b angelegt wird. Dadurch wird ein Plasma in dem Reaktionsraum erzeugt, wobei das erzeugte Plasma 105 von dem anderen Ende des Reaktionsgefäßes 101 ausgegeben wird. Durch das Anwenden des Plasmas 105 auf die Oberfläche des zu verarbeitenden Objekts 106 kann eine Plasmaverarbeitung durchgeführt werden (siehe die offen gelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-1253 ).
  • In dem Aufbau von 22 ist im Vergleich zu dem Fall, in dem nur das Edelgas erregt wird, ein Vielfaches an Eingangsleistung erforderlich, um die Mischung des Edelgases und des Reaktionsgases zu erregen und das Reaktionsgas zu einem Plasma zu wandeln, wodurch sich das Problem ergibt, dass die Vorrichtung groß vorgesehen werden muss. Als Prinzip einer Plasmaerzeugung, das dieses Problem beseitigt, wird wie in 23 gezeigt vorgeschlagen, dass nur ein Edelgas (Ar in der Zeichnung) 113 zu einem Reaktionsgefäß 111 zugeführt wird, an dem eine Hochfrequenz-Stromversorgung 112 ein hochfrequentes elektrisches Feld anlegt, und dass ein Reaktionsgas (O2-Gas in der Zeichnung) 116 von einem Reaktionsgas-Zuführrohr 115 zu dem aus dem Reaktionsgas 111 ausgegebenen Plasma 114 geführt wird. In einem in 24 gezeigten herkömmlichen Beispiel 2 des Prinzips der Plasmaerzeugung wird das aus dem Reaktionsgefäß 111 ausgegebene Plasma 114 von einer Seite eines zu verarbeitenden Objekts 117 gesprüht und wird das Reaktionsgas 116 von der anderen Seite des zu verarbeitenden Objekts 117 durch das Reaktionsgas-Zuführrohr 115 gesprüht (siehe die offen gelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 9-59777 ).
  • Weiterhin ist die in 25 gezeigte Konfiguration als herkömmliches Beispiel 3 bekannt. Ein Reaktionsgas-Zuführraum 121 ist in der Mitte angeordnet, und ein Paar von Reaktionsräumen 122 und 123, zu denen ein Edelgas zugeführt wird und an denen eine Hochfrequenz-Stromversorgung 124 ein hochfrequentes elektrisches Feld anlegt, sind auf beiden Seiten angeordnet. Das Reaktionsgas geht durch das erregte Edelgas hindurch und mischt sich mit dem Edelgas, wobei das zu einem Plasma gewandelte Reaktionsgas eine Plasmaverarbeitung auf einem zu verarbeitenden Objekt 125 durchführt (siehe die offen gelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-49272 ).
  • Weiterhin ist die folgende Vorrichtung bekannt, die eine Plasmaverarbeitung durch ein Atmosphärendruckplasma ausführt. Die Vorrichtung umfasst einen Plasmakopf, der ein Atmosphärendruckplasma erzeugt und einen Plasmastrahl von einem Auslass ausstößt, und eine Bewegungseinrichtung, die ein zu verarbeitendes Objekt und den Plasmakopf relativ zueinander bewegt, sodass der Plasmakopf einem bestimmten zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts zugewandt ist. Eine Plasmaverarbeitung wird durchgeführt, indem der Plasmastrahl auf den bestimmten zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts gesprüht wird (siehe die offen gelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 11-251304 ).
  • Eine in 26A und 26B gezeigte Vorrichtung ist als herkömmliches Beispiel 4 für das Montieren eines Bauelements auf einem Substrat bekannt. Das herkömmliche Beispiel 4 verwendet einen Plasmakopf 131, der mit einem zylindrischen Reaktionsraum 132 und einem Paar von Elektroden 133 und 134 innerhalb und außerhalb des Reaktionsraums 132 versehen ist. Der Plasmakopf 131 legt eine hochfrequente Spannung zwischen den Elektroden 133 und 134 an und führt ein Edelgas 135 von einem oberen Ende des Reaktionsraums 132 zu, sodass ein Plasma in dem Reaktionsraum 132 erzeugt wird und ein Plasmastrahl 136 von einem unteren Ende 132a des Reaktionsraums 132 ausgegeben wird. Der Plasmakopf 131 wird relativ zu einem Tisch 138, auf dem ein Paneel 137 für einen Flachbildschirm fixiert ist, wie durch den Pfeil ,a' angegeben bewegt, um eine Plasmaverarbeitung auf einer Bauelementverbindungselektrode 139 durchzuführen, die aus transparenten Elektroden 139a besteht, die parallel an einem seitlichen Ende des Paneel 137 ausgebildet sind (siehe die offen gelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-28597 ).
  • Außerdem ist bekannt, eine Plasmaverarbeitung in ähnlicher Weise unter Verwendung eines Plasmakopfs mit dem in 22 gezeigten Aufbau durchzuführen (siehe die offen gelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-167526 ). Weiterhin wurde eine Mikroplasmastrahl-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines mikroinduktiv gekoppelten Plasmastrahls unter Atmosphärendruck vorgeschlagen (siehe die offen gelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 3616088 ).
  • Weiterhin weist der in 22 gezeigte Aufbau das Problem auf, dass eine große Eingangsleistung erforderlich ist, um ein Plasma wie oben beschrieben zu erzeugen, sodass die Vorrichtung groß vorgesehen werden muss. Außerdem ist die Lebensdauer des zu einem Plasma gewandelten Reaktionsgases kurz, wobei das Plasma 105 unmittelbar nach der Ausgabe von dem anderen Ende des Reaktionsgefäßes 101 verschwindet. Das zu einem Plasma gewandelte Reaktionsgas wirkt nur dann effektiv, wenn die Distanz L zwischen dem anderen Ende des Reaktionsgefäßes 101 und dem zu verarbeitenden Objekt 106 kurz ist, sodass sich das Problem ergibt, dass der Distanzbereich der Plasmaverarbeitung eng begrenzt ist.
  • Weil in dem Aufbau von 24 das erregte Reaktionsgas mit einer kurzen Lebensdauer unmittelbar nach dem Verlassen des Reaktionsgefäßes 111 verschwindet, kann das Reaktionsgas 116 nur in der Nachbarschaft zu dem Auslass des Reaktionsgefäßes 111 zu einem Plasma gewandelt werden. Dadurch ergibt sich das Problem, dass das Reaktionsgas 116 nicht ausreichend zu einem Plasma gewandelt werden kann. In dem Aufbau von 25 wird das Reaktionsgas im Vergleich zu dem Aufbau von 24 einfach mit dem Edelgas gemischt, weil das Reaktionsgas durch das erregte Edelgas geführt wird, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass der Bereich, in dem das Reaktionsgas zu einem Plasma gewandelt wird, gleichmäßig wird. Die Lebensdauer des Edelgases ist jedoch weiterhin kurz, wobei sich das Problem stellt, dass der Distanzbereich der Plasmaverarbeitung eng begrenzt ist.
  • In dem Plasmaverarbeitungsverfahren der oben genannten offen gelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 11-251304 muss der Plasmastrahl kontinuierlich erzeugt werden, weil die Gasmischung aus dem Edelgas und dem Reaktionsgas oder wenigstens das Edelgas nicht nur während des Anwendens des Plasmastrahls auf den zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts, sondern auch während des Bewegens zwischen den zu verarbeitenden Teilen zugeführt wird. Wenn nämlich die Erzeugung des Plasmastrahls einmal gestoppt wird, benötigt es Zeit, um das Plasma erneut zu zünden und einen stabilen Plasmastrahl zu erzeugen, wodurch die Produktivität wesentlich beeinträchtigt wird. Außerdem wird das Gas, das zugeführt wird, bis der Plasmastrahl stabil wird, verschwendet, ohne zu der Plasmaverarbeitung beizutragen. Deshalb ist die Menge des verbrauchten Gases wesentlich größer als in dem Fall einer Vakuumplasmaverarbeitung und beträgt etwa mehrere hundert Liter pro Minute. Außerdem ist ein kostspieliges Gas mit hoher Reinheit erforderlich, weil ein Plasma instabil wird, wenn ein Gas mit niedriger Reinheit für das Atmosphärendruckplasma verwendet wird. Daraus ergibt sich das Problem, dass die Betriebskosten der Plasmaverarbeitung extrem hoch werden.
  • Weiterhin stellt sich das Problem, dass es schwierig ist, den Plasmastrahl stabil auf den zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts zu richten und den Plasmastrahl nicht auf andere Teile als den zu verarbeitenden Teil anzuwenden, weil der Plasmastrahl kontinuierlich ausgegeben wird. Mit anderen Worten muss die relative Bewegung zwischen dem Plasmakopf und dem zu verarbeitenden Objekt komplex gesteuert werden, um eine stabile Anwendung des Plasmastrahls auf den zu verarbeitenden Teil vorzusehen und den Plasmastrahl nicht auf andere Teile als den zu verarbeitenden Teil anzuwenden. Dementsprechend stellt sich das Problem, dass die Vorrichtung und der Aufbau eines Steuermechanismus komplex sein müssen.
  • Weil außerdem die Lebensdauer des zu einem Plasma gewandelten Reaktionsgases in dem wie oben beschrieben erzeugten Plasma kurz ist, verschwindet das Plasma, unmittelbar nachdem es aus dem Auslass des Plasmakopfs ausgegeben wurde. Dementsprechend wirkt das zu einem Plasma gewandelte Reaktionsgas nicht effektiv, wenn nicht die Distanz zwischen dem Auslass des Plasmakopfs und dem zu verarbeitenden Objekt verkürzt wird, sodass sich das Problem stellt, dass sich die Effizienz der Plasmaverarbeitung verschlechtert und die Bewegungssteuerung während der Verarbeitung kompliziert wird, weil der Distanzbereich der Plasmaverarbeitung eng begrenzt ist.
  • In den Plasmaerzeugungsverfahren der vorstehend genannten offen gelegten japanischen Patentveröffentlichungen Nr. Hei 11-251304 , Nr. 2002-28597 und Nr. 2003-167526 wird ein kapazitiv gekoppeltes Plasma (ein nicht ausgeglichenes Plasma) unter Verwendung eines in der Form von parallelen Platten vorgesehenen Paares von Elektroden erzeugt, wobei die Plasmadichte des erzeugten Plasmas bei maximal 1011 bis 1012 cm3 liegt. Weil es lange dauert, um die Plasmaverarbeitung an einem Bauelementverbindungsteil eines Substrats unter Verwendung eines derartigen kapazitiv gekoppelten Plasmas mit einer geringen Plasmadichte durchzuführen, kann die Plasmaverarbeitung nicht mit dem Takt der anderen Prozesse eines Bauelementmontageverfahrens koordiniert werden. Deshalb muss die Plasmaverarbeitung separat zu dem Bauelementmontageprozess durchgeführt werden, wodurch sich das Problem stellt, dass die Produktivität der Bauelementmontage wesentlich vermindert wird. Wenn die Plasmaverarbeitung in einem separaten Prozess durchgeführt wird, stellt sich das Problem, dass der plasmaverarbeitete Teil wieder verunreinigt wird, während das Substrat von dem Plasmaverarbeitungsprozess zu dem Bauelementmontageprozess transportiert wird. Weiterhin kann die Plasmaverarbeitung nicht in eine Bauelementmontagelinie integriert werden, weil die Größe von Flachbildschirmen in den letzten Jahren immer größer geworden ist und bereits über vierzig Zoll betragen kann, während die Plasmaverarbeitung nur eine Größe von einigen wenigen Zoll unterstützen kann. Die Plasmatemperatur des kapazitiv gekoppelten Plasmas beträgt einige hundert Grad Celsius, sodass keine große Gefahr für eine Beschädigung des Flachbildschirmens durch die Wärme besteht.
  • Weiterhin weist ein in der Beschreibung des japanischen Patents Nr. 3616088 angegebenes induktiv gekoppeltes Plasma eine Dichte von 1016 bis 1017 cm3 auf, sodass die Dichte also ungefähr 105 Mal höher als diejenige des kapazitiv gekoppelten Plasmas ist. Das induktiv gekoppelte Plasma weist eine hohe Reaktionsfähigkeit und eine hohe Verarbeitungsfähigkeit auf. Die Plasmatemperatur des thermischen Plasmas beträgt bis zu 10.000 Grad Celsius, sodass sich das Problem stellt, dass das thermische Plasma ein Substrat durch Wärme beschädigt, wenn das Substrat, auf welches das Plasma angewendet wird, einen wärmeempfindlichen Teil umfasst. Zum Beispiel wird in einem während der letzten Jahre entwickelten Herstellungsprozess für Flüssigkristallpaneele ein Substrat, an dem bereits eine Polarisierungsplatte befestigt wurde, zu einer Bauelementmontagelinie geführt, um elektronische Bauelemente für das Ansteuern der Flüssigkristalle zu montieren. Wenn ein Plasmaverarbeitungsprozess in der Montagelinie integriert ist, beschädigt das Plasma mit der hohen Temperatur die Polarisierungsplatte, sodass also diese Vorgehensweise nicht möglich ist.
  • Angesichts der Probleme aus dem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Atmosphärendruckplasmas anzugeben, die ein Atmosphärendruckplasma mit einer geringen Eingangsleitung erzeugen können. Durch die Verwendung des Atmosphärendruckplasmas wird eine Plasmaverarbeitung in einem breiten Bereich in einer perspektivischen Richtung in Bezug auf einen Reaktionsraum, in dem das Plasma erzeugt wird, und in einer planaren Richtung erzielt.
  • Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Plasmaverarbeitung anzugeben, die nur einen zu verarbeitenden Teil eines zu verarbeitenden Objekts stabil und effizient verarbeitet, wobei eine hohe Produktivität unter Verwendung eines einfachen Aufbaus und einer einfachen Steuerung bei niedrigen Kosten erzielt wird.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Montieren eines Bauelements auf einem Substrat anzugeben, die eine Plasmaverarbeitung effizient an einem Bauelementverbindungsteil eines Substrat durchführen, ohne eine Beschädigung aufgrund von Wärme zu verursachen, wobei die Plasmaverarbeitung in den Bauelementmontageprozess integriert ist.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Um die oben genannten Aufgaben zu erfüllen, umfasst ein Verfahren zum Erzeugen eines Atmosphärendruckplasmas gemäß der vorliegenden Erfindung: einen Plasmaerzeugungsschritt zum Zuführen eines ersten Edelgases in einen Reaktionsraum und zum Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Felds, um ein primäres Plasma, das aus dem zu einem Plasma gewandelten ersten Edelgas besteht, von dem Reaktionsraum auszugeben; und einen Plasmaexpansionsschritt zum Bilden eines Mischgasbereichs, der ein zweites Edelgas als Hauptbestandteil und eine entsprechende Menge eines beigemischten Reaktionsgases enthält, sodass das primäre Plasma mit dem Mischgasbereich kollidiert, um ein sekundäres Plasma zu erzeugen, das aus dem zu einem Plasma gewandelten Mischgas besteht.
  • Weiterhin umfasst eine Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: einen Plasmaerzeugungsabschnitt mit einem Reaktionsraum, eine erste Edelgas-Zuführeinrichtung zum Zuführen eines ersten Edelgases in den Reaktionsraum, und eine Hochfrequenz-Stromversorgung zum Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Felds an dem Reaktionsraum, wobei der Plasmaerzeugungsabschnitt ein primäres Plasma, das aus dem zu einem Plasma gewandelten ersten Edelgas besteht, von dem Reaktionsraum ausgibt; und einen Plasmaexpansionsabschnitt einschließlich eines Mischgasbereichs, der ein zweites Edelgas als Hauptbestandteil und eine entsprechende Menge eines beigemischten Reaktionsgases enthält, sodass das ausgegebene primäre Plasma mit dem Mischgasbereich kollidiert, wobei der Abschnitt dazu dient, ein sekundäres Plasma zu erzeugen, das aus dem zu einem Plasma gewandelten Mischgas besteht.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf ausführlichen Untersuchungen, die die Erfinder zu Verfahren zum Erzeugen eines Atmosphärendruckplasmas durchgeführt haben, wobei ein Edelgas zu einem aus einem Reaktionsraum ausgegebenen Plasma zugeführt wurde, um das Plasma mit dem Edelgas kollidieren zu lassen, wobei das zugeführte Edelgas mit einer lawinenartig fortschreitenden Multiplikation zu einem Plasma gewandelt wurde und das Plasma stark expandiert wurde. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Erzeugen eines Atmosphärendruckplasmas der vorliegenden Erfindung wird das erste Edelgas in dem Reaktionsraum zu einem Plasma gewandelt, indem das hochfrequente elektrische Feld angelegt wird, und wird als primäres Plasma ausgegeben. Das primäre Plasma kollidiert mit dem Mischgasbereich des zweiten Edelgases und des Reaktionsgases, sodass das zweite Edelgas, mit dem das primäre Plasma kollidiert, in einer lawinenartig fortschreitenden Multiplikation zu einem Plasma gewandelt wird und zu dem ganzen Mischgasbereich expandiert. Das Reaktionsgas wird durch die Radikale des zu einem Plasma gewandelten zweiten Edelgases zu einem Plasma gewandelt, sodass das Plasma also in einen breiten Bereich in einer perspektivischen Richtung und in einer planaren Richtung in Bezug auf den Reaktionsraum expandiert und eine Plasmaverarbeitung durchführt. Weiterhin benötigen das Verfahren und die Vorrichtung nur eine geringe elektrische Leistung, weil das hochfrequente elektrische Feld nur auf den Reaktionsraum angewendet wird, in dem das primäre Plasma erzeugt wird. Weil die Eingangsleistung klein ist, ist die Temperatur des erzeugten sekundären Plasmas gering, sodass die Plasmaverarbeitung einfach auf einem Substrat mit einer geringen Wärmebeständigkeit durchgeführt werden kann, wie etwa auf einem Substrat, auf dem ein Bauelement mit einer geringen Wärmebeständigkeit montiert wurde.
  • Es können verschiedene Gase als erstes Edelgas und als zweites Edelgas verwendet werden, wobei jedoch vorzugsweise die gleiche Art von Edelgas verwendet wird, damit die Expansion des sekundären Plasmas stabil wird und die Gaszuführeinrichtung vereinfacht werden kann. Vorzugsweise werden als erstes Edelgas und als zweites Edelgas jeweils Argon, Helium, Xenon, Neon, Stickstoff, Krypton oder verschiedene Mischungen aus denselben gewählt.
  • Ein Stickstoffgas ist eigentlich kein Edelgas, verhält sich aber bei der Erzeugung des Atmosphärenplasmas wie ein Edelgas und ist in ähnlicher Weise verfügbar. In den Beispielen der vorliegenden Erfindung kann also auch ein Stickstoffgas als Edelgas verwendet werden.
  • Es kann eine Mischgas-Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Mischgases, zu dem das zweite Edelgas und das Reaktionsgas zuvor gemischt wurden, zu dem Mischgasbereich vorgesehen werden, wobei der Mischgasbereich derart gebildet wird, indem das Mischgas aus dem zweiten Edelgas und dem Reaktionsgas zu demselben zugeführt wird. Bei dieser Konfiguration kann die Gaszuführeinrichtung im Vergleich zu dem Fall vereinfacht werden, in dem die beiden Gase separat zugeführt werden. Weil das zweite Edelgas und das Reaktionsgas gleichmäßig gemischt werden, wird das sekundäre Plasma auch in einem breiten Bereich stabil erzeugt, sodass die Plasmaverarbeitung stabil in einem breiten Bereich durchgeführt werden kann.
  • Es soll hier ein Fall betrachtet werden, in dem das Reaktionsgas ein Wasserstoffgas ist, wobei das Wasserstoffgas als gemischtes Gas zugeführt und mit dem zweiten Edelgas in einer Konzentration von 4% oder weniger gemischt wird. In diesem Fall kann die Plasmareduktionsverarbeitung sicher durchgeführt werden, indem das Mischgas ohne Risiko einer Explosion zugeführt wird, während die Verwendung des Wasserstoffgases das Risiko einer Explosion mit sich bringt, weil es bei einer Konzentration von mehr als 4% explodiert. Die Verarbeitung kann außerdem effektiv in einem breiten Bereich durchgeführt werden.
  • Eine zweite Edelgas-Zuführeinrichtung zum Zuführen des zweiten Edelgases zu dem Mischgasbereich und eine Reaktionsgas-Zuführeinrichtung zum Zuführen des Reaktionsgases zu dem Mischgasbereich können separat vorgesehen sein, um den Mischgasbereich zu bilden, indem das zweite Edelgas und das Reaktionsgas separat zugeführt werden. In diesem Fall kann das Reaktionsgas mit einer beliebig eingestellten Konzentration beigemischt werden, sodass eine Plasmaverarbeitung mit einer gewünschten Bedingung durchgeführt werden kann.
  • Die zweite Edelgas-Zuführeinrichtung ist außerhalb des aus dem Plasmaerzeugungsabschnitt ausgegebenen primären Plasmas angeordnet und die Reaktionsgas-Zuführeinrichtung ist außerhalb der zweiten Edelgas-Zuführeinrichtung angeordnet, um das zweite Edelgas zu der Außenseite des ausgegebenen primären Plasmas zuzuführen und um das Reaktionsgas zu der Außenseite des zweiten Edelgas-Zuführbereichs zuzuführen. Weil das primäre Plasma nur mit einer Atmosphäre des zweiten Edelgases kollidiert, expandiert das Plasma des zweiten Edelgases effizient zu dem gesamten zweiten Edelgas-Zuführbereich. Durch das Mischen des Reaktionsgases in das breit expandierte sekundäre Plasma und das Wandeln des Reaktionsgases zu dem Plasma wird eine Plasmaverarbeitung in einem breiteren Bereich erzielt.
  • Ein oder eine Vielzahl von Plasmaerzeugungsabschnitten können in einer Umfangswand eines Plasmarohrs angeordnet sein, das einen Plasmaexpansionsraum mit einer vorbestimmten Querschnittsform bildet, von dessen einem Ende das Mischgas zugeführt wird, um das primäre Plasma in den Plasmaexpansionsraum auszugeben. In diesem Raum kann das sekundäre Plasma aus einem Bereich ausgegeben werden, der der Form und der Größe des Querschnitts des Plasmarohrs entspricht, sodass die Plasmaverarbeitung in einem breiteren Bereich durchgeführt werden kann. Wenn zum Beispiel ein Plasmarohr mit einem schmalen Querschnitt verwendet wird und ein zu verarbeitendes Objekt in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung des Plasmarohrs bewegt wird, kann die Plasmaverarbeitung gleichmäßig und effektiv auf einem großen Bereich durchgeführt werden.
  • Es können aber auch ein Plasmaverarbeitungsabschnitt und ein Plasmaexpansionsabschnitt vorgesehen werden. In dem Plasmaverarbeitungsabschnitt ist ein Paar von Elektroden einander gegenüberliegend mit dazwischen dem Reaktionsraum angeordnet. Der Plasmaerzeugungsabschnitt gibt das primäre Plasma aus einer Vielzahl von Öffnungen in einer Fläche aus, in der eine der Elektroden angeordnet ist. Der Plasmaexpansionsabschnitt ist neben dem Plasmaerzeugungsabschnitt derart angeordnet, dass das primäre Plasma in denselben ausgegeben wird. Das Mischgas wird von einer Seite, von beiden Seiten oder von einem Umfang des Plasmaerzeugungsabschnitts zugeführt, und das sekundäre Plasma wird von einer Vielzahl von Öffnungen in einer Seitenfläche gegenüber dem Plasmaerzeugungsabschnitt ausgegeben. In diesem Fall kann die Plasmaverarbeitung gleichmäßig auf einer großen, flachen Fläche mit dem Atmosphärendruckplasma durchgeführt werden.
  • Ein Plasmaverarbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: Zuführen eines ersten Edelgases zu einem Reaktionsraum in einem Plasmakopf und Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Feldes, um kontinuierlich ein primäres Plasma aus dem Reaktionsraum auszugeben; Bilden eines Mischgasbereichs, der ein zweites Edelgas als Hauptbestandteil und eine entsprechende Menge eines beigemischten Reaktionsgases enthält, in dem Plasmakopf oder in Nachbarschaft dazu, damit das primäre Plasma mit dem Mischgasbereich kollidiert und ein sekundäres Plasma erzeugt; und Bilden des Mischgasbereichs nur an einem zu verarbeitenden Teil und Erzeugen des sekundären Plasmas, wenn der zu verarbeitende Teil der Plasmaverarbeitung unterworfen wird, während der Plasmakopf und ein zu verarbeitendes Objekt relativ bewegt werden, um die Verarbeitung durchzuführen, indem das erzeugte sekundäre Plasma auf den zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts gesprüht wird.
  • Eine Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Plasmakopf mit einem Plasmaerzeugungsabschnitt zum Ausgeben eines primären Plasmas, das aus einem zu einem Plasma gewandelten ersten Edelgas besteht, und einen Plasmaexpansionsabschnitt zum Erzeugen eines zweiten Plasmas, das aus einem zu einem Plasma gewandelten Mischgas besteht, indem man das primäre Plasma mit einem Mischgasbereich aus einem zweiten Edelgas und einem Reaktionsgas kollidieren lässt; eine erste Edelgas-Zuführeinrichtung zum Zuführen des ersten Edelgases zu dem Plasmaerzeugungsabschnitt; eine Hochfrequenz-Stromversorgung zum Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Feldes an dem Plasmaerzeugungsabschnitt; eine Mischgas-Zuführeinrichtung zum Zuführen des zweiten Edelgases und des Reaktionsgases zu dem Mischgasbereich; eine Bewegungseinrichtung zum relativen Bewegen eines zu verarbeitenden Objekts und des Plasmakopfs; eine Einrichtung zum Erfassen des Zeitpunkts, zu dem der Plasmakopf gegenüber einem zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts positioniert ist; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Hochfrequenz-Stromversorgung, der entsprechenden Gaszuführeinrichtung und der Bewegungseinrichtung. Die Steuereinrichtung betreibt die Mischgas-Zuführeinrichtung nur, wenn der Plasmakopf gegenüber dem zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts positioniert ist.
  • Gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zur Plasmaverarbeitung der vorliegenden Erfindung wird der zu verarbeitende Teil effizient der Plasmaverarbeitung unterworfen, indem das wie oben gebildete sekundäre Plasma auf den zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts gesprüht wird. Wenn die Bildung des Mischgasbereichs gestoppt wird, während die Erzeugung des primären Plasmas fortgesetzt wird, wird die Plasmaverarbeitung durch das sekundäre Plasma in einem anderen Bereich als dem zu verarbeitenden Bereich augenblicklich gestoppt. Wenn danach ein weiterer zu verarbeitender Bereich erreicht wird, wird der Mischgasbereich erneut gebildet, und weil das primäre Plasma aufrechterhalten wurde, kann augenblicklich ein stabiles sekundäres Plasma erzeugt werden. Die Plasmaverarbeitung kann also stabil und effizient auf nur dem zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts durchgeführt werden. Es wird zwischen der Verarbeitung und der nicht-Verarbeitung gewechselt, indem der Mischgasbereich gebildet und die Bildung unterbrochen wird, sodass während der nicht-Verarbeitungszeit kein Mischgas verbraucht wird. Auch die Flussrate des ersten Edelgases kann reduziert werden, wodurch der Verbrauch des kostspieligen Gases reduziert werden kann. Weiterhin muss der Plasmakopf während der nicht-Verarbeitungszeit nicht von dem zu verarbeitenden Objekt entfernt werden, sodass die Plasmaverarbeitung nur auf dem zu verarbeitenden Teil mit einer hohen Produktivität und bei geringen Kosten unter Verwendung eines einfachen Aufbaus und einer einfachen Steuerung durchgeführt werden kann. Weil weiterhin das hochfrequente elektrische Feld nur auf den Reaktionsraum angewendet wird, in dem das primäre Plasma erzeugt wird, reicht eine kleine elektrische Leistung aus. Weil die Eingangsleistung klein ist, ist auch die Temperatur des erzeugten sekundären Plasmas gering, sodass die Plasmaverarbeitung einfach auf einem Substrat mit einer geringen Wärmebeständigkeit durchgeführt werden kann, wie etwa auf einem Substrat, auf dem ein Bauelement mit einer geringen Wärmebeständigkeit montiert ist.
  • Wenn die Bewegungseinrichtung mit einer Robotereinrichtung versehen ist und der Plasmakopf an einem beweglichen Kopf montiert ist, der in der X-, Y- und Z-Richtung der Robotereinrichtung bewegt werden kann, kann die Plasmaverarbeitung mit einer extrem hohen Vielseitigkeit durchgeführt werden.
  • Ein Verfahren zum Montieren eines Bauelements auf einem Substrat umfasst: Zuführen eines ersten Edelgases zu einem Reaktionsraum und Anlegen einer hochfrequenten Spannung an einer Antenne, die in Nachbarschaft zu dem Reaktionsraum angeordnet ist, um ein primäres Plasma, das aus einem induktiv gekoppelten Plasma besteht, aus dem Reaktionsraum auszugeben; Kollidieren des primären Plasmas mit einem Mischgasbereich, der ein zweites Edelgas als Hauptkomponente und eine entsprechende Menge eines beigemischten Reaktionsgases enthält, um ein sekundäres Plasma zu erzeugen; Anwenden des erzeugten sekundären Plasmas auf einen Bauelementverbindungsteil eines Substrats, um eine Plasmaverarbeitung durchzuführen; und Verbinden eines Bauelements mit dem Bauelementverbindungsteil, der der Plasmaverarbeitung unterworfen wurde.
  • Eine Vorrichtung zum Montieren eines Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Plasmaverarbeitungsabschnitt mit einem Plasmaerzeugungsabschnitt zum Ausgeben eines primären Plasmas, das ein induktiv gekoppeltes Plasma eines ersten Edelgases ist, und einem Plasmaexpansionsabschnitt zum Kollidieren des primären Plasmas mit einem Mischgasbereich ist, der ein zweites Edelgas und ein Reaktionsgas enthält, um ein sekundäres Plasma zu erzeugen, das aus dem zu einem Plasma gewandelten Mischgas besteht, wobei die Bewegungseinrichtung das Substrat und den Plasmakopf relativ bewegt, sodass sich der Plasmakopf entlang des Bauelementverbindungsteils des Substrats bewegt; und einen Bauelementverbindungsabschnitt zum Verbinden des Bauelements mit dem Bauelementverbindungsteil des Substrats.
  • Weil gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zum Montieren eines Bauelements auf dem Substrat der vorliegenden Erfindung das primäre Plasma, das aus dem induktiv gekoppelten Plasma mit einer hohen Plasmadichte besteht, mit dem Mischgasbereich des zweiten Edelgases und des Reaktionsgases kollidiert, wird das zweite Edelgas, mit dem das primäre Plasma kollidiert, mit einer lawinenartigen Multiplikation zu einem Plasma gewandelt und expandiert in den gesamten Mischgasbereich, wobei Radikale und ähnliches des zu dem Plasma gewandelten zweiten Edelgases ein sekundäres Plasma erzeugen, das aus dem zu dem Plasma gewandelten Reaktionsgas besteht. Es kann also ein sekundäres Plasma erzeugt werden, das eine höhere Plasmadichte und eine niedrigere Plasmatemperatur aufweist als das herkömmliche kapazitiv gekoppelte Plasma. Durch das Anwenden des sekundären Plasmas auf den Bauelementverbindungsteil des Substrats wird eine gewünschte Plasmaverarbeitung effizient und in kurzer Zeit durchgeführt, ohne dass das Substrat durch Wärme beschädigt wird. Weil das Bauelement mit dem Bauelementverbindungsteil verbunden wird, nachdem dieser der Plasmaverarbeitung unterworfen wurde, wird das Bauelement mit einer hohen Verbindungsstärke und mit einer hohen Zuverlässigkeit verbunden. Durch die Integration einer Plasmaverarbeitung in einen Bauelementmontageschritt kann das Bauelement mit einer hohen Produktivität auf dem Substrat montiert werden.
  • Es soll ein Fall betrachtet werden, in dem das Substrat ein Paneel für einen Flachbildschirm ist, wobei der verbundene Teil eine Verbindungselektrode an einem Ende des Paneels ist, wobei das Bauelement eine anisotropische, leitende Membrane für die Befestigung an der Verbindungselektrode und ein vorläufig oder endgültig in dieses pressgepasstes elektronisches Bauelement zum Ansteuern des Flachbildschirms umfasst, und wobei der Bauelementmontageschritt einen Plasmaverarbeitungsschritt, einen Membranenbefestigungsschritt, einen vorläufigen Presspassschritt und einen endgültigen Presspassschritt umfasst. In diesem Fall kann der Flachbildschirm, an dem die elektronischen Steuerkomponente über die anisotropische, leitende Membrane montiert ist, mit einer hohen Produktivität unter Verwendung einer einzigen Montagelinie hergestellt werden. Wenn die Größe des Flachbildschirms 10 Zoll oder mehr beträgt, ist dieser Vorteil besonders deutlich.
  • Wenn das Reaktionsgas in dem Mischgas in dem Plasmaerzeugungsschritt ein Sauerstoffgas enthält, wird die Oberfläche der Verbindungselektrode des Paneels effektiv reformiert. Die Verbindungsstärke der anisotropischen, leitenden Membrane erhöht sich auf das 1,3 bis 2-fache im Vergleich zu dem Fall ohne Plasmaverarbeitung, sodass eine gute Verbindungsstärke und eine hohe Zuverlässigkeit sichergestellt werden können.
  • Wenn die Verarbeitungszeit des Plasmaverarbeitungsabschnitts die kürzeste Verarbeitungszeit des Membranenbefestigungsabschnitts, des vorläufigen Presspassabschnitts und des endgültigen Presspassabschnitts vorsieht, kann der Flachbildschirm nach dem Hinzufügen des Plasmaverarbeitungsabschnitts zu der Bauelementmontagelinie mit demselben Takt hergestellt werden wie in dem Fall, in dem kein Plasmaverarbeitungsabschnitt vorgesehen ist.
  • Wenn eine einzelne Vorrichtung den Plasmaerzeugungsabschnitt und den Membranenbefestigungsabschnitt umfasst und die Verarbeitungszeit die kürzeste Verarbeitungszeit des vorläufigen Presspassabschnitts und des endgültigen Presspassabschnitts vorsieht und wenn die Verarbeitungszeit für das Befestigen der anisotropischen, leitenden Membrane kürzer als die Verarbeitungszeit für das vorläufige Presspassen und das endgültige Presspassen ist, kann die Plasmaverarbeitung unter Nutzung der überschüssiges Zeit durchgeführt werden. Deshalb kann der Flachbildschirm mit einer hohen Produktivität hergestellt werden.
  • Wenn die Bewegungseinrichtung mit einer Robotereinrichtung ausgestattet ist und der Plasmakopf auf einem beweglichen Kopf montiert ist, der in den X-, Y- und Z-Richtungen der Robotereinrichtung bewegt werden kann, wird der Bauelementverbindungsteil entsprechend effizient der Plasmaverarbeitung unterworfen, indem das Substrat an einer vorbestimmten Position fixiert wird und der Plasmakopf entlang des Bauelementverbindungsteils bewegt wird. Dementsprechend kann die Plasmaverarbeitung auf einem beliebigen Substrat mit hoher Vielseitigkeit durchgeführt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine erläuternde Ansicht des Prinzips der Plasmaerzeugung in einer Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 2A bis 2C zeigt den Aufbau einer ersten Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 2A eine Längsschnittansicht ist, 2B eine perspektivische Ansicht ist und 2C eine perspektivische Ansicht eines Beispiels ist, in dem die Form eines Bauelements teilweise anders ist.
  • 3 ist eine erläuternde Ansicht des Kontaktwinkels eines Tröpfchens nach einer hydrophilen Plasmaverarbeitung.
  • 4A und 4B zeigt den Aufbau von modifizierten Beispielen der ersten Ausführungsform, wobei 4A eine Längsschnittansicht eines ersten modifizierten Beispiels ist und 4B eine perspektivische Ansicht eines zweiten modifizierten Beispiels ist.
  • 5A und 5B zeigen den Aufbau einer zweiten Ausführungsform des Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 5A eine Längsschnittansicht ist und 5B eine perspektivische Ansicht ist.
  • 6A und 6B zeigt den Aufbau von modifizierten Beispielen der zweiten Ausführungsform, wobei 6A eine Längsschnittansicht eines ersten modifizierten Beispiels ist und 6B eine Längsschnittansicht eines zweiten modifizierten Beispiels ist.
  • 7 ist eine Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 8A bis 8B zeigen den Aufbau einer vierten Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 8A eine Längsschnittansicht ist und 8B eine perspektivische Ansicht ist.
  • 9A und 9B zeigen den Aufbau einer fünften Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 9A eine perspektivische Ansicht ist und 9B eine Längsschnittansicht ist.
  • 10 ist eine Längsschnittansicht einer sechsten Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht des gesamten Aufbaus einer siebten Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 12A und 12B zeigen Beispiele eines zu verarbeitenden Objekts, wobei 12A eine Draufsicht auf das Beispiel eines zu verarbeitenden Objekts ist und 12B eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel des zu verarbeitenden Objekts ist.
  • 13 ist ein Blockdiagramm eines Steueraufbaus gemäß der siebten Ausführungsform.
  • 14 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Gaszuführabschnitts und eines Flussraten-Steuerabschnitts gemäß der siebten Ausführungsform zeigt.
  • 15 ist eine erläuternde Ansicht des Betriebs in der siebten Ausführungsform.
  • 16A und 16B sind erläuternde Ansichten des Betriebs der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines herkömmlichen Beispiels, wobei 16A eine erläuternde Ansicht eines Betriebszustands der siebten Ausführungsform ist und 16B eine erläuternde Ansicht des Betriebszustands des herkömmlichen Beispiels ist.
  • 17A und 17B zeigen eine Bauelementmontagevorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 17A eine perspektivische Ansicht des gesamten Aufbaus ist und 17B eine erläuternde Ansicht eines Verarbeitungsprozesses ist.
  • 18A bis 18D sind perspektivische Ansichten, die Herstellungsprozesse eines Flüssigkristallpaneels zeigen.
  • 19A und 19B zeigen einen plasmaverarbeiteten Teils des Flüssigkristallpaneels, wobei 19A eine Draufsicht eines Anordnungszustands ist und 19B eine Teilschnittansicht ist.
  • 20A und 20B zeigen eine Bauelementmontagevorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 20A eine perspektivische Ansicht ist und 20B eine erläuternde Ansicht eines Verarbeitungsprozesses ist.
  • 21 ist eine erläuternde Ansicht des Prinzips der Plasmaerzeugung.
  • 22 ist eine Vorderansicht eines herkömmlichen Beispiels 1 der herkömmlichen Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung.
  • 23 ist eine erläuternde Ansicht eines anderen Prinzips der Plasmaerzeugung.
  • 24 ist eine Vorderansicht eines herkömmlichen Beispiels 2 der herkömmlichen Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung.
  • 25 ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Beispiels 3 der herkömmlichen Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung.
  • 26A und 26B zeigen ein herkömmliches Beispiel 4 eines herkömmlichen Plasmaverarbeitungsverfahrens an einem Kontaktelektrodenteil in dem Flüssigkristallpaneel, wobei 26A eine perspektivische Ansicht ist und 26B eine Längsschnittansicht von vorne ist.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine erste Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 4B beschrieben.
  • Zuerst wird das Prinzip eines Verfahrens zum Erzeugen eines Atmosphärendruckplasmas gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 zeigt ein Beispiel, in dem Argon als erstes Edelgas verwendet wird, Helium als zweites Edelgas verwendet wird, Sauerstoff als Reaktionsgas verwendet wird und ein Mischgas aus dem zweiten Edelgas und Sauerstoff zugeführt wird. Weil Argon zugeführt wird und ein hochfrequentes elektrisches Feld an einem Reaktionsraum 1 angelegt wird, werden Argonatome (Ar) in dem Reaktionsraum 1 durch Elektroden (e) in einem Entladungsplasma erregt oder ionisiert, sodass sie zu Argonradikalen (Ar*), Argonionen (Ar+) und Elektroden (e) gewandelt werden. Die Argonradikale (Ar*) befinden sich in einem metastabilen Zustand mit hoher Energie und reagieren mit gleichen oder anderen Atomen in ihrer Nachbarschaft, um zu einem stabilen Zustand zurückzukehren, indem sie diese Atome erregen oder ionisieren, sodass eine Plasmareaktion mit einer lawinenartigen Multiplikation auftritt. Ein dadurch erzeugtes primäres Plasma wird aus dem Reaktionsraum 1 ausgegeben. Weil das Mischgas aus Helium und Sauerstoff zu dem aus dem Reaktionsraum 1 ausgegebenen Primärplasma zugeführt wird, werden die durch die Argonradikale (Ar*) in dem primären Plasma erregten oder ionisierten Heliumatome (He) zu Heliumradikalen (He*), Heliumionen (He+) und Elektroden (e) gewandelt. Die erzeugten Heliumradikale (He*) entwickeln die vorstehende Reaktion mit einer lawinenartigen Multiplikation, sodass Heliumradikale (He*) erzeugt werden. Weiterhin werden Sauerstoffatome (O) in Nachbarschaft dazu durch die Heliumradikale (He*) erregt oder ionisiert und zu Sauerstoffradikalen (O*), Sauerstoffionen (O+) und Elektroden (e) gewandelt. Die Sauerstoffradikale (O*) reagieren mit einem Oberflächenmaterial eines zu verarbeitenden Objekts S und führen eine Plasmaverarbeitung durch, die die Oberfläche reformiert oder mit einem organischem Material in der Oberfläche reagiert, um dieses zu entfernen. Wenn also die Distanz L zwischen dem Reaktionsraum und dem zu verarbeitenden Objekt groß ist, kann die Plasmaverarbeitung durch die Sauerstoffradikale (O*) in einem breiten Bereich einer Ebene durchgeführt werden.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel für den konkreten Aufbau einer Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform mit Bezug auf 2A bis 2C beschrieben. Wie in 2A und 2B gezeigt, weist die Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung ein zylindrisches Reaktionsgefäß 2 aus einem Dielektrikum auf, das den Reaktionsraum 1 mit einem kreisrunden Querschnitt bildet und als Plasmaerzeugungsabschnitt dient. Eine spulenförmige Antenne 3 ist an dem Umfang des Reaktionsgefäßes 2 angeordnet. Eine Hochfrequenz-Stromzufuhr 4 legt eine hochfrequente Spannung an der Antenne 3 an, um ein hochfrequentes elektrisches Feld an dem Reaktionsraum 1 anzulegen, wobei ein erstes Edelgas 5 von einem oberen Ende 2a des Reaktionsgefäßes 2 zugeführt wird, sodass ein primäres Plasma 6, das ein induktiv gekoppeltes Plasma ist, von einem unteren Ende 2b des Reaktionsgefäßes 2 ausgegeben wird. Ein Mischgasgefäß 7 ist um die Nachbarschaft des unteren Endes 2b des Reaktionsgefäßes 2 angeordnet und dient als Plasmaexpansionsabschnitt, wobei eine Vielzahl von Gaseinlässen 9 zum Zuführen eines Mischgases 8 in das Mischgasgefäß 7 vorgesehen sind. Das Mischgasgefäß 7 erstreckt sich unter dem unteren Ende 2b des Reaktionsgefäßes 2. Ein Mischgasbereich 10, mit dem das primäre Plasma 6 kollidiert, um ein sekundäres Plasma 11 zu erzeugen, ist unter dem unteren Ende 2b des Reaktionsgefäßes 2 ausgebildet. Ein unteres Ende des Mischgasbereichs 10 ist offen. Die Form des Mischgasgefäßes 7 ist in 2B zylindrisch mit einem geöffneten unteren Ende gezeigt, wobei es sich aber auch um eine Kasten mit Ecken und einem geöffneten unteren Ende wie in 2C gezeigt handeln kann.
  • Weil in dem oben beschriebenen Aufbau das Mischgas 8 zu dem Mischgasgefäß 7 zugeführt wird, während das primäre Plasma 6 aus dem unteren Ende 2b des Reaktionsgefäßes 2 ausgegeben wird, kollidiert das primäre Plasma 6 mit dem Mischgas 8 in dem Mischgasbereich 10, um das sekundäre Plasma 11 zu erzeugen. Das sekundäre Plasma 11 expandiert in den gesamten Mischgasbereich 10 und wird außerdem nach unten aus dem Mischgasbereich 10 ausgegeben. Indem das sekundäre Plasma 11 auf ein zu verarbeitendes Objekt S angewendet wird, wird eine gewünschte Plasmaverarbeitung durchgeführt. Das sekundäre Plasma 11 expandiert auf diese Weise, sodass die Plasmaverarbeitung in einem großen Bereich in einer planaren Richtung im Vergleich zu der Schnittfläche des Reaktionsgefäßes 2 durchgeführt werden kann, wenn die Distanz zwischen dem unteren Ende 2b des Reaktionsgefäßes 2 und dem zu verarbeitenden Objekt S groß ist.
  • Im Folgenden werden spezifische Beispiele beschrieben. In dem Aufbau der Vorrichtung ist der Innendurchmesser R1 des Reaktionsgefäßes 2 gleich 0,8 mm, ist der Innendurchmesser R2 des Mischgasgefäßes 7 gleich 5 mm, ist die Distanz L1 zwischen dem unteren Ende des Mischgasgefäßes 7 und dem zu verarbeitenden Objekt S gleich 1 mm und ist die Distanz L2 zwischen dem unteren Ende des Reaktionsgefäßes 2 und dem unteren Ende des Mischgasgefäßes 7 gleich 4 mm. Das erste Edelgas 5 ist ein Argongas mit einer Flussrate von 50 Standardkubikzentimeter. Die folgenden Gase werden zu dem Mischgasgefäß 7 zugeführt, und eine hydrophile Plasmaverarbeitung durch das Plasma wird auf der Oberfläche des zu verarbeitenden Objekts S durchgeführt.
  • Praktisches Beispiel 1: Ein Mischgas aus einem Argongas (mit einer Flussrate von 500 Standardkubikzentimeter) als zweitem Edelgas und einem Sauerstoffgas (mit einer Flussrate von 50 Standardkubikzentimeter) als Reaktionsgas.
  • Praktisches Beispiel 2: Ein Mischgas aus einem Heliumgas (mit einer Flussrate von 500 Standardkubikzentimeter) als zweitem Edelgas und einem Sauerstoffgas (mit einer Flussrate von 50 Standardkubikzentimeter) als Reaktionsgas.
  • Vergleichsbeispiel 1: Ein einfaches Sauerstoffgas (mit einer Flussrate von 500 Standardkubikzentimeter) als Reaktionsgas.
  • Vergleichsbeispiel 2: Ein einfaches Sauerstoffgas (mit einer Flussrate von 50 Standardkubikzentimeter) als Reaktionsgas. Dann wurde Wasser auf die Oberfläche des zu verarbeitenden Objekts S getropft, wobei der Kontaktwinkel θ eines Tröpfchens wie in 3 gezeigt gemessen wurde, um die Qualität der Affinität für Wasser zu bestimmen. [Tabelle 1]
    Experimenteller Zustand des zugeführten Gases Bestimmungsergebnis (Kontaktwinkel θ: Grad)
    Bedingung des zugeführten Gases Edelgas (Standardkubikzentimeter) Sauerstoffgas
    Vergleichsbeispiel 1 nur Sauerstoff 0 500 107
    Vergleichbeispiel 2 nur Sauerstoff 0 50 108
    praktisches Beispiel 1 Mischung aus Argon und Sauerstoff 500 50 8
    Praktisches Beispiel 2 Mischung aus Helium und Sauerstoff 500 50 8
  • Die Tabelle 1 enthält die Ergebnisse. Aus der Tabelle 1 geht hervor, dass in den praktischen Beispielen 1 und 2, in denen das Reaktionsgas mit dem zweiten Edelgas gemischt ist, die Plasmaverarbeitung effektiv durchgeführt wird und eine Hydrophilie erzielt wird, während in den Vergleichsbeispielen, die nur das Reaktionsgas verwenden, der Effekt der Plasmaverarbeitung kaum erzielt wird.
  • In dem Beispiel von 2A und 2B weist das Mischgasgefäß 7 die Form eines Zylinders auf. Wie in 4A gezeigt, kann das Mischgasgefäß 7 jedoch auch in der Form eines umgekehrten Kegels mit einem kontaktierten Kopf aufweisen, dessen Durchmesser sich nach unten verjüngt, sodass das aus den Gaseinlässen 9 zugeführte Mischgas 8 effektiver mit dem aus dem unteren Ende 2b des Reaktionsgefäßes 2 ausgegebenen Primärplasma 6 kollidiert, sodass das sekundäre Plasma 11 effizienter erzeugt wird. In dem Beispiel von 2A und 2B wird das Mischgas 8 aus allen Gaseinlässen 9 in das Mischgasgefäß 7 geführt. Wie in 4B gezeigt, werden ein zweites Edelgas 12 und ein Reaktionsgas 13 separat von den entsprechenden Gaseinlässen 9 in das Mischgasgefäß 7 zugeführt, sodass die Gase in dem Mischgasgefäß 7 gemischt werden und den Mischgasbereich 10 bilden.
  • In dieser Ausführungsform werden die Ergebnisse eines Experiments zu der Auswirkung einer Variation in dem Mischverhältnis des zweiten Edelgases 12 und des Reaktionsgases 13 beschrieben. Die Frequenz der Hochfrequenz-Stromversorgung 4 betrug 100 MHz, und die Ausgabe lag bei 40 Watt. Argon wurde als erstes Edelgas 5 zu dem Reaktionsgefäß 2 mit einer Flussrate von 50 Standardkubikzentimeter zugeführt. Für das zu dem Plasmarohr 21 zugeführte Mischgas 8 wurde wie in der Tabelle 2 und 3 gezeigt Helium oder Argon mit einer Flussrate von 500 Standardkubikzentimeter oder 1000 Standardkubikzentimeter als zweites Edelgas 12 verwendet und wurde Sauerstoffgas als Reaktionsgas 13 mit einer zwischen 50 und 500 Standardkubikzentimeter variierenden Flussrate verwendet, um eine hydrophile Plasmaverarbeitung auf der Oberfläche des zu verarbeitenden Objekts S durchzuführen. Dann wurde der Kontaktwinkel eines Tröpfchens auf der Oberfläche des zu verarbeitenden Objekts S gemessen, um die Hydrophilie der Oberfläche zu bestimmen. [Tabelle 2]
    Erstes Edelgas Zweites Edelgas Reaktionsgas Mischverhältnis des Reaktionsgases (%) Kontaktwinkel
    Ar He O2
    Praktisches Beispiel 3 50 500 50 9 6
    Praktisches Beispiel 4 50 500 100 17 5
    Praktisches Beispiel 5 50 500 250 33 93
    Praktisches Beispiel 6 50 500 350 41 130
    Praktisches Beispiel 7 50 500 500 50 136
    [Tabelle 3]
    Erstes Edelgas Zweites Edelgas Reaktionsgas Mischverhältnis des Reaktionsgases (%) Kontaktwinkel
    Ar He O2
    Praktisches Beispiel 8 50 500 50 9 5
    Praktisches Beispiel 9 50 500 100 17 6
    Praktisches Beispiel 10 50 500 250 33 66
    Praktisches Beispiel 11 50 500 350 41 119
    Praktisches Beispiel 12 50 500 500 50 125
    Praktisches Beispiel 13 50 1000 100 9 5
    Praktisches Beispiel 14 50 1000 200 17 5
    Praktisches Beispiel 15 50 500 25 5 5
  • Die Tabellen 2 und 3 geben die Ergebnisse an. Wie aus den Tabellen 2 und 3 hervorgeht, werden ähnliche Ergebnisse unabhängig davon erhalten, ob das zweite Edelgas 12 Helium oder Argon ist, wobei der hohe Plasmaverarbeitungseffekt erhalten wird, wenn das Volumenmischverhältnis des Reaktionsgases 13 bei 20% oder weniger liegt.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 5A bis 6B beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um identische Komponenten wie in der vorausgehenden Ausführungsform anzugeben, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird. Es werden hier nur die Unterschiede zu der vorausgehenden Ausführungsform erläutert.
  • In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wurde das zylindrische Reaktionsgefäß 2 verwendet, legte die am Umfang des Reaktionsgefäßes 1 angeordnete Antenne 2 das hochfrequente elektrische Feld an dem Reaktionsgefäß 1 an und wurde das Mischgas 7 an dem Umfang des unteren Endes 2b des Reaktionsgefäßes 2 vorgesehen. Die zweite Ausführungsform weist wie in 5A und 5B gezeigt ein rechteckig röhrenförmiges Reaktionsgefäß 14 mit einer schlanken, rechteckigen Querschnittform auf, das als Plasmaerzeugungsabschnitt dient, wobei ein Paar von Elektroden 15a und 15b in den langen Wänden einander gegenüberliegend angeordnet ist. Das gesamte Reaktionsgefäß 14 ist aus einem Dielektrikum ausgebildet, oder ein Dielektrikum ist in wenigstens einer der Wände gegenüber den Elektroden 15a und 15b angeordnet. Eine Hochfrequenz-Stromversorgung 4 legt eine hochfrequente Spannung zwischen den Elektroden 15a und 15b an, um ein hochfrequentes elektrisches Feld an einem Reaktionsraum 1 in dem Reaktionsgefäß 14 anzulegen. Durch das Zuführen eines ersten Edelgases 5 von einem oberen Ende des Reaktionsgefäßes 14 und durch das Anlegen des hochfrequenten elektrischen Feldes an dem Reaktionsraum 1 wird ein primäres Plasma 6 von einem unteren Ende des Reaktionsgefäßes 14 ausgegeben. Weiterhin ist ein Mischgasgefäß 16, das als Plasmaexpansionsabschnitt dient, neben einer Seite des unteren Endes des Reaktionsgefäßes 14 angeordnet. Ein Mischgas 8 aus einem zweiten Edelgas und einem Reaktionsgas wird von einem Gaseinlass 17 an einer oberen Position des Mischgasgefäßes 16 zugeführt. Weiterhin wird ein Mischgasbereich 10 mit einem geöffneten unteren Ende vorgesehen, indem die Außenwände und beide Endwände des Reaktionsgefäßes 14 und des Mischgasgefäßes 16 nach unten verlängert werden, sodass das primäre Plasma 6 mit dem aus dem Mischgasgefäß 16 in den Mischgasbereich 10 strömenden Mischgas kollidiert.
  • Weiterhin erzeugt in dieser Ausführungsform eine Kollision des primären Plasmas 6 mit dem Mischgas 8 in dem Mischgasbereich 10 das sekundäre Plasma 11, wobei das sekundäre Plasma 11 in den gesamten Bereich expandiert. Das sekundäre Plasma 11 wird von einem unteren geöffneten Ende des Mischgasbereichs 10 nach unten ausgegeben, wobei durch das Anwenden des sekundären Plasmas 11 auf ein zu verarbeitendes Objekt S eine gewünschte Plasmaverarbeitung durchgeführt werden kann.
  • In dem in 5A und 5B gezeigten Beispiel ist das Mischgasgefäß 16 auf einer Seite des Reaktionsgefäßes 14 angeordnet. Wie in 6A gezeigt, kann das Mischgasgefäß 16 auch auf beiden Seiten des Reaktionsgefäßes 14 angeordnet sein, sodass das primäre Plasma 6 effektiv mit dem von beiden Seiten zugeführten Mischgas 8 kollidiert. Weiterhin können wie in 6B gezeigt die Außenwände des Mischgasgefäßes 16 auf beiden Seiten nach innen geneigt sein, sodass das primäre Plasma 6 weiter effektiv mit dem Mischgas 8 kollidiert und das sekundäre Plasma 11 weiter effektiv erzeugt wird.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7 beschrieben.
  • In den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen war das Mischgasgefäß 7 bzw. 16 zum Zuführen des Mischgases 8 an dem Umfang des unteren Endes des Reaktionsgefäßes 2 bzw. 14 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist wie in 7 gezeigt ein Edelgasgefäß 18 zum Zuführen eines zweiten Edelgases 12 an dem Umfang auf einer oder beiden Seiten des Reaktionsgefäßes 2 bzw. 14 angeordnet. Ein Reaktionsgasgefäß 19 zum Zuführen eines Reaktionsgases 13 ist auf dem Umfang oder auf beiden Seiten des Edelgasgefäßes 18 angeordnet, und ein Mischgasbereich 10 ist im Inneren des Reaktionsgasgefäßes 19 ausgebildet, indem die Außenwände des Reaktionsgasgefäßes 19 nach unten verlängert werden.
  • Weil bei diesem Aufbau ein von dem Reaktionsgefäß 2 bzw. 14 ausgegebenes primäres Plasma 6 zuerst mit einer Atmosphäre nur des von dem Edelgasgefäß 18 zugeführten zweiten Edelgases 12 kollidiert, wird das zweite Edelgas 12 effizient zu einem Plasma gewandelt und expandiert das zu einem Plasma gewandelte zweite Edelgas in den gesamten Mischgasbereich 10. Weil das Reaktionsgas 13 in das zu einem Plasma gewandelte zweite Edelgas gemischt wird, wird das Reaktionsgas 13 effizient zu einem Plasma gewandelt und expandiert als sekundäres Plasma 11, sodass eine Plasmaverarbeitung in einem breiteren Bereich durchgeführt werden kann.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 8A und 8B beschrieben.
  • In der weiter oben beschriebene ersten Ausführungsform wies das Reaktionsgefäß 2 über seine gesamte Länge die Form eines Zylinders auf. In dieser Ausführungsform ist wie in 8A und 8B gezeigt die Nachbarschaft des unteren Endes 2b des Reaktionsgefäßes 2 als hornförmiger Teil 20 ausgebildet, dessen Durchmesser sich nach unten hin verbreitert.
  • Weil bei diesem Aufbau ein primäres Plasma 6 aus dem Reaktionsgefäß 2 in einen Mischgasbereich 10 ausgegeben und verstreut wird, werden Radikale in dem primären Plasma 6 effizient in ein zu dem Mischgasbereich 10 geführtes Mischgas 8 gemischt. Ein zweites Edelgas 12 und ein Reaktionsgas 13 in dem Mischgas 8 werden effizient zu einem Plasma gewandelt und expandieren als sekundäres Plasma 11, sodass eine Plasmaverarbeitung in einem breiteren Bereich effizienter durchgeführt werden kann. Der Aufbau dieser Ausführungsform lässt sich in ähnlicher Weise auch auf die weiter oben beschriebene zweite Ausführungsform anwenden.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 9A und 9B beschrieben.
  • In der weiter oben beschriebene zweite Ausführungsform wies das Reaktionsgefäß 14 die Querschnittform eines schlanken Rechtecks auf, wobei das Mischgasgefäß 16 auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Reaktionsgasgefäßes 14 angeordnet war. In dieser Ausführungsform ist wie in 9A gezeigt ein Plasmarohr 21 mit einer rechteckigen Querschnittform angeordnet, in dem ein Mischgasbereich 10 gebildet ist, wobei ein Mischgas 8 aus einem zweiten Edelgas 12 und einem Reaktionsgas 13 von einem oberen Ende 21a zugeführt wird. Eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen 2, die als Plasmaerzeugungsabschnitt dienen, sind mit entsprechenden Intervallen auf einer Umfangswand des Plasmarohrs 21 angeordnet, um ein primäres Plasma 6 in den Mischgasbereich 10 auszugeben. Ein erstes Edelgas 5 wird zu jedem Reaktionsgefäß 2 zugeführt, und eine Hochfrequenz-Stromversorgung 4 legt eine hochfrequente Spannung an jeder spulenförmigen Antenne 3 an, die an dem Außenumfang angeordnet ist. In dem Plasmarohr 21 dient ein unterer Teil des Mischgasbereichs 10 unter der Anordnungsposition des Reaktionsgefäßes 2, von dem das primäre Plasma 6 ausgegeben wird, als Plasmaexpansionsraum 22, wobei ein sekundäres Plasma 11 von einem unteren Ende des Plasmarohrs 21 ausgegeben wird.
  • In dieser Ausführungsform wird das sekundäre Plasma 11 von einem Bereich ausgegeben, der der Form und der Größe des Querschnitts des Plasmarohrs 21 entspricht, sodass eine Plasmaverarbeitung in einem breiteren Bereich durchgeführt werden kann. Zum Beispiel ermöglicht das Verwenden des Plasmarohrs 21 mit einer rechteckigen Querschnittform von 9A, das relative Bewegen eines zu verarbeitenden Objekts S in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Plasmarohrs 21 ein gleichmäßiges und effizientes Ausführen der Plasmaverarbeitung in einem großen Bereich.
  • Die Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß einer der ersten bis fünften Ausführungsformen weist einen kompakten Aufbau auf und kann deshalb einfach an einem beweglichen Kopf, der in der X-, Y- und Z-Richtung bewegt werden kann, einer Robotereinrichtung montiert werden. Dementsprechend kann die Plasmaverarbeitung präzise und effizient auf beliebigen Teilen und Bereichen von verschiedenen zu verarbeitenden Objekten und insbesondere in kleinen Bereichen durchgeführt werden. Es kann eine kompakte Plasmaverarbeitungsvorrichtung mit einer extrem großen Vielseitigkeit vorgesehen werden.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine sechste Ausführungsform der Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 10 beschrieben.
  • In dieser Ausführungsform ist wie in 10 gezeigt ein Plasmaerzeugungsabschnitt 23 in der Form einer hohlen, flachen Platte vorgesehen, die ein senkrecht gegenüberliegendes Paar von Elektroden 25a und 25b mit dazwischen einem flachen Reaktionsraum 24 enthält. Ein erstes Edelgas 5 wird von einem Gaszuführrohr 26 an der oberen Elektrode 25a in den Reaktionsraum 24 eingeführt, und eine Hochfrequenz-Stromversorgung 4 legt eine hochfrequente Spannung zwischen den Elektroden 25a und 25b an, um ein primäres Plasma 6 von einer Vielzahl von Öffnungen 27 auszugeben, die in der unteren Elektrode 25b angeordnet sind und in einer unteren Fläche des Reaktionsraums 24 vorgesehen sind. Es ist ein Plasmaexpansionsabschnitt 28 neben einem unteren Abschnitt des Plasmaerzeugungsabschnitts 23 derart vorgesehen, dass das primäre Plasma 6 in einen inneren Mischgasbereich 29 ausgegeben wird. Ein Mischgas 8 aus einem zweiten Edelgas 12 und einem Reaktionsgas 13 wird von einem Gaszuführkopf 30 an dem Umfang des Mischgasbereichs 29 in den Mischgasbereich geführt. Wenn das von den Öffnungen 27 ausgegebene primäre Plasma 6 mit dem Mischgas 8 kollidiert, wird ein sekundäres Plasma 11 erzeugt. Dann wird das sekundäre Plasma 11 von einer Vielzahl von Öffnungen 31 in einer unteren Fläche des Plasmaexpansionsabschnitts 38 gegenüber dem Plasmaerzeugungsabschnitt 23 ausgegeben.
  • Die untere Elektrode 25b des Plasmaerzeugungsabschnitts 23 besteht aus einer porösen Metallplatte mit Öffnungen, die den Öffnungen 27 entsprechen. Weiterhin ist ein Dielektrikum 36 etwa aus Keramik wenigstens auf einer oberen Fläche der Elektrode 25 angeordnet und vorzugsweise auf beiden Flächen einem Plasma ausgesetzt, wobei die Öffnungen 27 durch das Dielektrikum 36 hindurch ausgebildet sind. Die Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist in einem oberen Teil einer Verarbeitungskammer 32 angeordnet, und eine Bewegungseinrichtung 33, die ein zu verarbeitendes Objekt S zu einer Position gegenüber und unterhalb des Plasmaexpansionsabschnitts 28 transportiert, um es in dieser Position zu halten, und nach der Plasmaverarbeitung heraus transportiert, ist in einem unteren Teil der Verarbeitungskammer 32 angeordnet. Das Gaszuführrohr 26 erstreckt sich über ein Isolationsglied 34 durch eine obere Wand der Verarbeitungskammer 32 nach außen. Eine Außenumfangswand des Gaszuführkopfs 30 ist eine Umfangswand der Verarbeitungskammer 32, und ein Gaseinlass 35 zum Zuführen des Mischgases 8 in den Gaszuführkopf 30 ist in der Umfangswand der Verarbeitungskammer 32 vorgesehen.
  • In dieser Ausführungsform wird das primäre Plasma 6 aus einer Vielzahl von Öffnungen 27 in der unteren Fläche des Plasmaerzeugungsabschnitts 23 in den Mischgasbereich 29 in dem Plasmaexpansionsabschnitt 28 ausgegeben. Das zu einem Plasma gewandelte Mischgas 8 erzeugt ein sekundäres Plasma 11, und das sekundäre Plasma 11 wird gleichmäßig aus einer Vielzahl von Öffnungen 31 in der unteren Fläche des Plasmaexpansionsabschnitts 28 über annähernd die gesamte Fläche ausgegeben. Dadurch wird die gesamte Fläche des verarbeiteten Objekts S, die durch die Bewegungseinrichtung 33 hereingetragen und gehalten wird, gleichmäßig der Plasmaverarbeitung unterworfen. Die Plasmaverarbeitung kann also gleichmäßig auf einer flachen Fläche in einem großen Bereich durch das Atmosphärendruckplasma durchgeführt werden.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine siebte Ausführungsform einer Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 11 bis 16B beschrieben.
  • Wie in 11 gezeigt, ist die Plasmaverarbeitungsvorrichtung 41 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Robotereinrichtung 42 versehen, die als Bewegungseinrichtung zum Bewegen und Halten der Position in drei Axialrichtungen dient. Die Robotereinrichtung 42 ist konfiguriert, um ein Bewegungsglied 43 zu enthalten, das die Position in zwei orthogonalen Axialrichtungen (X, Y) in einer horizontalen Ebene bewegen und halten kann, wobei ein beweglicher Kopf 44 an dem Bewegungsglied 43 angebracht ist, der in einer senkrechten Richtung (Z) bewegt und gehalten werden kann, und wobei ein Plasmakopf 50 an dem beweglichen Kopf 44 vorgesehen ist. Ein Transportabschnitt 45 transportiert ein zu verarbeitendes Objekt S in und aus einer unteren Position eines Bewegungsbereichs eines Plasmakopfs 10, um diesen an einer vorbestimmten Position anzuordnen und zu fixieren.
  • In dem zu verarbeitenden Objekt S werden wie in 12A und 12B gezeigt eine Vielzahl von zu verarbeitenden Teilen 46 einer Plasmaverarbeitung unterworfen. Das zu verarbeitende Objekt S kann zum Beispiel ein Schaltungssubstrat 47 sein, wobei die zu verarbeitenden Teile 46 Montageflächen für die Montage von elektronischen Bauelementen wie in 12A gezeigt sind. Zum Beispiel handelt es sich um einen Flachbildschirm 48 wie etwa einen Flüssigkristallbildschirm oder einen Plasmabildschirm, in dem Befestigungsflächen für eine anisotropische, leitende Membrane den zu verarbeitenden Teilen 46 wie in 12B gezeigt entsprechen, wobei die Montageflächen bzw. Befestigungsflächen durch die Plasmaverarbeitung reformiert bzw. gereinigt werden.
  • Die Vorrichtungen der ersten bis fünften Ausführungsform können auf einen Plasmakopf 50 angewendet werden, wobei die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform von 2A bis 2C auf diese Ausführungsform angewendet wird. 13 zeigt den Steueraufbau der Plasmaverarbeitungsvorrichtung 41, wobei ein Steuerabschnitt 51 die Robotereinrichtung 42, die als Bewegungseinrichtung für den Plasmakopf 50 dient, eine Hochfrequenz-Stromversorgung 4 und einen Flussraten-Steuerabschnitt 54 zum Steuern der Gaszufuhr von einem Gaszuführabschnitt 53 zu dem Plasmakopf 50 auf der Basis von Betriebsprogrammen und Steuerdaten steuert, die zuvor in einem Speicherabschnitt 52 gespeichert wurden. Wenn der Steuerabschnitt 51 den Flussraten-Steuerabschnitt 54 auf der Basis des Zeitverlaufs der Positionierung des Plasmakopfs 50 gegenüber dem zu verarbeitenden Teil 46 des zu verarbeitenden Objekts S und das heißt in Abhängigkeit von Signalen aus einer Verarbeitungsstart-Bestimmungseinrichtung 55 und einer Verarbeitungsende-Bestimmungseinrichtung 56 zum Bestimmen des Starts und des Endes der Verarbeitung des zu verarbeitenden Teils 46 steuert, wird bei einem Verarbeitungsstartsignal ein Mischgas 8 in ein Mischgasgefäß 7 geführt, um die Plasmaverarbeitung auf dem zu verarbeitenden Teil 46 durchzuführen, und wird bei einem Verarbeitungsendsignal die Zufuhr des Mischgases 8 gestoppt, um die Plasmaverarbeitung auf dem zu verarbeitenden Teil 46 zu stoppen. In dieser Ausführungsform bestimmen die Verarbeitungsstart-Bestimmungseinrichtung 55 und die Verarbeitungsende-Bestimmungseinrichtung 56 einen Start und ein Ende, indem sie die in dem Speicherabschnitt 52 gespeicherten Steuerdaten mit aktuellen Positionsdaten aus der Robotereinrichtung 42 vergleichen, wobei aber auch separate Einrichtungen zum Bestimmen eines Starts und eines Endes vorgesehen sein können, wenn der Plasmakopf 50 gegenüber einem Startpunkt und einem Endpunkt des zu verarbeitenden Teils 46 angeordnet ist. Der Steuerabschnitt 51 und die Robotereinrichtung 42 können auch einstückig anstatt separat vorgesehen sein.
  • Der Gaszuführabschnitt 53 und der Flussraten-Steuerabschnitt 54 weisen konkret die in 14 gezeigten Aufbauten auf. Der Gaszuführabschnitt 53 umfasst nämlich eine erste Edelgasquelle 57 zum Zuführen eines ersten Edelgases 5 und eine Mischgasquelle 58 zum Zuführen des Mischgase 8 aus einem zweiten Edelgas und einem Reaktionsgas, wobei jeweils Druckregelventile 57a und 58a in den Gasauslässen vorgesehen sind. Das erste Edelgas 5 wird durch eine erste Flussraten- Steuereinrichtung 59, die eine Massenflusssteuerung und ähnliches umfasst, zu einem Reaktionsgefäß 2 geführt. Das Mischgas 8 wird über eine zweite Flussraten-Steuereinrichtung 60, die eine Massenflusssteuerung und ähnliches umfasst, und über ein Öffnungs-/Schließsteuerventil 61 zu einem Mischgasgefäß 7 geführt. Das Öffnungs-/Schließsteuerventil 61 und die erste und die zweite Flussrate-Steuereinrichtung 59 und 60 bilden den Flussraten-Steuerabschnitt 54, wobei der Steuerabschnitt 51 alle diese Komponenten steuert.
  • In dem oben beschriebenen Aufbau wird das durch die Kollision des primären Plasmas 6 erzeugte sekundäre Plasma 11 in dem Plasmakopf 50 nach unten ausgegeben, wobei das sekundäre Plasma 11 auf den zu verarbeitenden Teil 46 des zu verarbeitenden Objekts S angewendet wird, um eine gewünschte Plasmaverarbeitung durchzuführen. Weil das sekundäre Plasma 11 wie oben beschrieben expandiert, kann die Plasmaverarbeitung auch bei einer großen Distanz zwischen einem unteren Ende 2b des Reaktionsgefäßes 2 und dem zu verarbeitenden Objekt S effizient und zuverlässig auf einem großen Bereich im Vergleich zu der Querschnittfläche des Reaktionsgefäßes 2 und auch in einer planaren Richtung innerhalb einer kurzen Zeit durchgeführt werden.
  • Im Folgenden wird der Prozess der Plasmaverarbeitung auf dem zu verarbeitenden Teil 46 des zu verarbeitenden Objekts S durch die Plasmaverarbeitungsvorrichtung 41 mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben.
  • Wenn der Transportabschnitt 45 das zu verarbeitende Objekt S hereintransportiert und an einer vorbestimmten Position hält, beginnt die Robotereinrichtung 42, den Plasmakopf 50 zu dem Verarbeitungsstartpunkt des ersten zu verarbeitenden Teils 46 des zu verarbeitenden Objekts S zu bewegen. Dann wird das erste Edelgas 5 zu dem als Plasmaerzeugungsabschnitt dienenden Reaktionsgefäß 2 zugeführt und legt eine Hochfrequenz-Stromversorgung 4 ein hochfrequentes elektrisches Feld an. Indem ein Plasmazünder (nicht gezeigt) eine vorübergehende hohe Spannung erzeugt, wird das primäre Plasma 6 erzeugt. Das primäre Plasma 6 wird in das Mischgasgefäß 7 ausgegeben und danach in diesem Zustand gehalten.
  • Wenn der Plasmakopf 50 sich in diesem Zustand dem Verarbeitungsstartpunkt nähert, steigt wie in 15 gezeigt ein Erfassungssignal der Verarbeitungsstart-Bestimmungseinrichtung 55 zu dem Zeitpunkt t0. Das Öffnungs-/Schließsteuerventil 61 wird unmittelbar geöffnet, und das Mischgas 8 wird zu dem unmittelbar darauf folgenden Zeitpunkt t1 zu dem Mischgasgefäß 7 geführt. Das sekundäre Plasma 11 wird erzeugt, und die Plasmaverarbeitung auf dem zu verarbeitenden Teil 46 wird wie oben beschrieben gestartet, wobei der Plasmakopf 50 über den zu verarbeitenden Teil 46 bewegt wird, während die Plasmaverarbeitung auf dem zu verarbeitenden Teil 46 durchgeführt wird. Dann fällt ein Erfassungssignal der Verarbeitungsende-Bestimmungseinrichtung 56 zum Zeitpunkt t2, woraufhin das Öffnungs-/Schließsteuerventil 61 unmittelbar geschlossen wird. Die Zufuhr des Mischgases 8 zu dem Mischgasgefäß 7 wird zu dem unmittelbar darauf folgenden Zeitpunkt t3 gestoppt, um die Erzeugung des sekundären Plasmas 11 zu stoppen, wodurch die Plasmaverarbeitung unmittelbar gestoppt wird. Dementsprechend wird die Plasmaverarbeitung auf dem ersten verarbeiteten Teil 46 beendet.
  • Der Betrieb der Robotereinrichtung 42 wird fortgesetzt, wobei sich der Plasmakopf 50 zu einem Verarbeitungsstartpunkt des nächsten zu verarbeitenden Teils 46 des zu verarbeitenden Objekts S bewegt. Während dieser Zeit wird der Zustand des in das Mischgasgefäß 7 ausgegebenen primären Plasmas 6 aufrechterhalten, wobei aber das sekundäre Plasma 11 nicht erzeugt wird, sodass keine Plasmaverarbeitung durchgeführt wird. Wenn dann der Verarbeitungsstartpunkt zu dem Zeitpunkt t4 erreicht wird, steigt das Erfassungssignal der Verarbeitungsstart-Bestimmungseinrichtung 55. Das Öffnungs-/Schließsteuerventil 61 wird unmittelbar geöffnet, und das Mischgas 8 wird zu dem unmittelbar darauf folgenden Zeitpunkt t5 zu dem Mischgasgefäß 7 geführt, um das sekundäre Plasma 11 zu erzeugen und die Plasmaverarbeitung auf dem nächsten zu verarbeitenden Teil 46 wie oben beschrieben zu starten. Danach wird die vorausgehende Operation wiederholt, bis die Plasmaverarbeitung aller verarbeiteter Teile 46 des verarbeiteten Objekts S abgeschlossen ist. Wenn die Plasmaverarbeitung aller verarbeiteter Teile 46 abgeschlossen ist, transportiert der Transportabschnitt 45 das zu verarbeitende Objekt S heraus und das nächste zu verarbeitende Objekt S hinein, um eine ähnliche Plasmaverarbeitung durchzuführen.
  • Wie oben beschrieben wird durch das Zuführen und das Stoppen der Zufuhr des Mischgases 8 zu dem Mischgasgefäß 7 zwischen dem Erzeugen und dem nicht-Erzeugen des sekundären Plasmas 11 gewechselt. Wie in 16A gezeigt, wird also gemäß der vorliegenden Ausführungsform, nachdem der Plasmakopf 50 von dem Punkt A nach unten zu dem Verarbeitungsstartpunkt B des ersten zu verarbeitenden Teils 46 bewegt wurde, der Plasmakopf 50 zu einem Verarbeitungsendpunkt C (= D) und dabei eine Plasmaverarbeitung des ersten zu verarbeitenden Teils 46 durchgeführt. Der Plasmakopf 50 wird kontinuierlich zu einem Verarbeitungsstartpunkt E (= F) des nächsten zu verarbeitenden Teils 46 bewegt, wobei seine Höhe aufrechterhalten wird, wobei dann eine Plasmaverarbeitung durchgeführt wird, während der Plasmakopf 50 von diesem Punkt zu einem Verarbeitungsendpunkt G (=H) bewegt wird. Dann wird der Plasmakopf 50 von dem Punkt H zu dem nächsten zu verarbeitenden Teil 46 bewegt. Durch eine Wiederholung der vorstehend beschriebenen Operation kann die Plasmaverarbeitung stabil auf einer Vielzahl von zu verarbeitenden Teilen 46 durchgeführt werden, wobei die vertikale Position des Plasmakopfs 50 beibehalten wird. Der Bewegungspfad des Plasmakopfs 50 ist gerade, wobei die Bewegungssteuerung einfach vorgenommen werden kann, sodass die Plasmaverarbeitung mit einer hohen Produktivität durchgeführt werden kann.
  • Umgekehrt wird der Plasmakopf 50 wie in 16B gezeigt von einem Punkt A nach unten zu einer vertikalen Position des Verarbeitungsstartpunkts B des ersten zu verarbeitenden Teils 46 für eine Plasmaverarbeitung bewegt, wobei der Plasmakopf 50 dann zu einem Verarbeitungsendpunkt C bewegt wird und dabei die Plasmaverarbeitung auf dem ersten zu verarbeitenden Teil 46 durchgeführt wird. Dann wird der Plasmakopf 50 zu einer vertikalen Position D, an der das zu verarbeitende Objekt S nicht der Plasmaverarbeitung unterworfen wird, und zu einer Position E gehoben, die sich über einem Verarbeitungsstartpunkt F des nächsten zu verarbeitenden Teils 46 befindet, wobei die Höhe beibehalten wird. Dann wird der Plasmakopf 50 von dem Punkt E nach unten zu dem Punkt F bewegt, an dem die Plasmaverarbeitung durchgeführt werden kann, wobei die Plasmaverarbeitung während der Bewegung zu einem Verarbeitungsendpunkt G durchgeführt wird. Dann wird der Plasmakopf 50 zu einer Position H gehoben, um zu dem nächsten zu verarbeitenden Teil 46 bewegt zu werden. Durch eine Wiederholung dieser Operation werden der Bewegungspfad und die Bewegungssteuerung des Plasmakopfs 50 verkompliziert, sodass die Produktivität der Plasmaverarbeitung schlecht wird.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Robotereinrichtung 42 mit dem Plasmakopf 50 als Bewegungseinrichtung für die relative Bewegung des Plasmakopfs 50 zu dem zu verarbeitenden Objekt S verwendet, wobei jedoch auch eine andere Bewegungseinrichtung vorgesehen sein kann. Zum Beispiel kann eine Transporteinrichtung zum Transportieren des zu verarbeitenden Objekts S als Bewegungseinrichtung verwendet werden, wobei in diesem Fall der Plasmakopf 50 fixiert bleiben kann. Außerdem können Bewegungseinrichtungen für das zu verarbeitende Objekt S und für den Plasmakopf 50 vorgesehen sein.
  • (Achte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine achte Ausführungsform einer Bauelementmontagevorrichtung zum Montieren eines Ansteuerungselements auf einem Flüssigkristallbildschirm als Beispiel eines Flachbildschirms gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 17A bis 19B beschrieben.
  • In 17A und 17B gibt das Bezugszeichen 71 eine Bauelementmontagevorrichtung für ein Flüssigkristallpaneel an, die einen Plasmaverarbeitungsabschnitt 72, einen Membranenbefestigungsabschnitt 73, einen vorläufigen Presspassabschnitt 74 und einen endgültigen Presspassabschnitt 75 umfasst. Ein durch eine Transporteinrichtung (nicht gezeigt) transportiertes Flüssigkristallpaneel wird durch den Plasmaverarbeitungsabschnitt 72 angenommen, um eine Oberflächenreformierung auf Bauelementverbindungsteilen 77 durchzuführen. Dann wird das Flüssigkristallpaneel 76 zu dem Membranenbefestigungsabschnitt 73 transportiert, wobei die Bauelementverbindungsteile 77 des Flüssigkristallpaneels 76 an Positionen unmittelbar unter der Membranenbefestigungseinrichtung 73a gehalten werden, um anisotropische, leitende Membranen an den Bauelementbefestigungsteilen 77 zu befestigen. Dann wird das Flüssigkristallpaneel 76 zu dem vorläufigen Presspassabschnitt 74 transportiert, wobei elektronische Bauelemente 79 aus einem Bauelementspender 74a wie etwa ICs oder TABs zum Ansteuern des Flüssigkristallpaneels 76 vorläufig auf der anisotropischen, leitenden Membrane 78 pressgepasst werden. Dann wird das Flüssigkristallpaneel 76 zu dem endgültigen Presspassabschnitt 75 transportiert, wo ein Presspasswerkzeug 75a die vorläufig pressgepassten Teile mit einer höheren Temperatur und einem höheren Druck endgültig presspasst, um die elektronischen Bauelemente 79 zu montieren. Das Flüssigkristallpaneel 76, auf dem die elektronischen Bauelemente 79 derart montiert sind, wird dann aus der Bauelementmontagevorrichtung 71 transportiert.
  • Der Montageprozess des Flüssigkristallpaneels 76 wird im Folgenden mit Bezug auf 18A bis 18D beschrieben. Das Flüssigkristallpaneel 76 umfasst einen Flüssigkristall, der zwischen zwei Glassubstraten 80a und 80b eingeschlossen ist. Ein seitlicher Endteil des eines Glassubstrats 80a steht vor, um einen Vorsprungsteil 81 vorzusehen, wobei Verbindungselektroden 82, die mit Elektroden für die Ansteuerung des Flüssigkristalls verbunden sind, in der Innenfläche des Vorsprungsteils 81 vorgesehen sind. Der Vorsprungsteil 81 ist zum Beispiel wie in 17B gezeigt an nur einem seitlichen Endteil vorgesehen, wenn das Flüssigkristallpaneel 76 klein ist, an in der Form des Buchstaben L miteinander verbundenen zwei seitlichen Endteilen wie in 18B gezeigt vorgesehen, wenn das Flüssigkristallpaneel 76 eine mittlere Größe aufweist, und an in der Form des Buchstaben U miteinander verbundenen drei seitlichen Endteilen vorgesehen, wenn das Flüssigkristallpaneel 76 groß ist. Wie in 18A gezeigt, sind Polarisierungsplatten 83a und 83b an beiden Flächen des Flüssigkristallpaneels 76 mit Ausnahme des Vorsprungsteils 81 angebracht, wobei das Flüssigkristallpaneel 76 in dem in 18B gezeigten Zustand in die Bauelementmontagevorrichtung 71 transportiert wird. In der Bauelementmontagevorrichtung 71 werden die elektronischen Bauelemente 79 montiert, indem sie über die anisotropischen, leitenden Membranen wie oben beschrieben mit den Verbindungselektroden 82 an dem Vorsprungsteil 81 verbunden werden. Das Flüssigkristallpaneel 76 in dem Zustand von 18C wird heraus transportiert, wobei dann wie in 18D gezeigt die elektronischen Bauelemente 79 mit den Leiterplatten 84 verbunden werden und das Flüssigkristallpaneel 76 in einem Flüssigkristallbildschirm (nicht gezeigt) eingebaut wird.
  • In dem Flüssigkristallpaneel 76 sind eine Vielzahl von Bauelementverbindungsteilen 77 mit einer vorbestimmten Länge L3, mit denen die elektronischen Bauelemente 79 verbunden werden, in dem Vorsprungsteil 81 des einen Glassubstrats 80a mit vorbestimmten Intervallen wie in 19A gezeigt vorgesehen, wobei vorzugsweise nur die Bauelementverbindungsteile 77 einer Plasmaverarbeitung unterworfen werden. Wie in 19B gezeigt, kann die Breite L4 des Vorsprungsteils 81 in einem mittleren oder großen Flüssigkristallpaneel 76 bis zu 40 mm groß sein, insbesondere wenn ein Flüssigkristall-Ansteuerungs-IC montiert ist. In diesem Fall ist die der Plasmaverarbeitung zu unterwerfende Fläche groß. Deshalb wird eine lange Verarbeitungszeit benötigt, wenn der Plasmaverarbeitungsabschnitt 72 die Plasmaverarbeitung durchführt, indem er ein gewöhnliches, kapazitiv gekoppeltes Plasma anwendet, sodass die Plasmaverarbeitung nicht dem Takt des Membranenbefestigungsabschnitts 73, des vorläufigen Presspassabschnitts 74 und des endgültigen Presspassabschnitts 75 folgen kann. Deshalb kann die Bauelementmontagevorrichtung 71 nicht in einer Linie mit dem Plasmaverarbeitungsabschnitt 72, dem Membranenbefestigungsabschnitt 73, dem vorläufigen Presspassabschnitt 74 und dem endgültigen Presspassabschnitt 75 vorgesehen werden.
  • Der Plasmaverarbeitungsabschnitt 72 gemäß dieser Ausführungsform umfasst wie in 17A gezeigt die Robotereinrichtung 85, die als Bewegungseinrichtung dient und in den drei Axialrichtungen bewegt und gehalten werden kann, wobei der Plasmakopf 50 an dem beweglichen Kopf 85a montiert ist, der in den drei Axialrichtungen (X, Y, Z) bewegt werden kann. Das Flüssigkristallpaneel 76 wird durch einen Transportabschnitt (nicht gezeigt) in und aus einem beweglichen Bereich des Plasmakopfs 50 transportiert und an einer vorbestimmten Position angeordnet und gehalten.
  • Der Plasmakopf 50 weist den in 2A und 2C der ersten Ausführungsform gezeigten Aufbau auf. Der Plasmaverarbeitungsabschnitt 72 weist den Steueraufbau von 13 auf, wobei der Aufbau des Gaszuführabschnitts und des Flussraten-Steuerabschnitts identisch mit demjenigen von 14 der siebten Ausführungsform ist. Weiterhin ist der durch den Plasmaverarbeitungsabschnitt 72 durchgeführte Plasmaverarbeitungsprozess für den Bauelementverbindungsteil 77 des Flüssigkristallpaneels 76 im Grunde identisch mit demjenigen der zuvor mit Bezug auf 15 beschriebenen siebten Ausführungsform, sodass hier auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Gemäß diesem Verarbeitungsprozess ist der Bewegungspfad des Plasmakopfs 50 gerade, wobei die Bewegungssteuerung einfach ist, sodass die Plasmaverarbeitung mit einer hohen Produktivität durchgeführt werden kann.
  • In einem Beispiel für einen Verarbeitungstakt bei einem Flüssigkristallpaneel 76 mit einer Größe von 10 bis 20 Zoll benötigt der Membranenbefestigungsabschnitt 73 zwischen 5 und 7 Sekunden, benötigt der vorläufige Presspassabschnitt 74 zwischen 8 und 15 Sekunden und benötigt der endgültige Presspassabschnitt 75 zwischen 8 und 15 Sekunden. Vorzugsweise ist der Verarbeitungstakt des Plasmaverarbeitungsabschnitts 72 kürzer als der Takt des Membranenbefestigungsabschnitts 73, was in dieser Ausführungsform möglich ist.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Robotereinrichtung 85 mit dem Plasmakopf 50 als Bewegungseinrichtung für das relative Bewegen des Plasmakopfs 50 zu dem Flüssigkristallpaneel 76 verwendet, wobei die Bewegungseinrichtung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Zum Beispiel kann die Transporteinrichtung zum Transportieren des Flüssigkristallpaneels 76 als Bewegungseinrichtung verwendet werden, während der Plasmakopf 50 fix angeordnet sein kann. Weiterhin können Einrichtungen zum Bewegen des Flüssigkristallpaneels 76 und des Plasmakopfs 50 vorgesehen sein.
  • (Neunte Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine neunte Ausführungsform der Bauelementmontagevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 20A und 20B beschrieben.
  • In dieser Ausführungsform ist wie in 20A und 20B eine Robotereinrichtung 85 mit einem Plasmakopf 50 über einem Transportabschnitt (nicht gezeigt) angeordnet, sodass er die Membranenbefestigungseinrichtung 73a eines Membranenbefestigungsabschnitts 73 nicht stört. Der Plasmaverarbeitungsabschnitts 72 und der Membranenbefestigungsabschnitt 73 sind also seitlich nebeneinander angeordnet.
  • In dieser Ausführungsform können durch das Setzen eines Verarbeitungstakts für den Plasmaverarbeitungsprozess auf 3 bis 8 Sekunden der Verarbeitungstakt des Plasmaverarbeitungsabschnitts 72, des Membranenbefestigungsabschnitts 73, des vorläufigen Presspassabschnitts 74 und des endgültigen Presspassabschnitts 75 auf 8 bis 15 Sekunden vereinheitlicht werden. Die elektronischen Bauelemente 79 können also mit einer hohen Produktivität unter Verwendung einer kompakten Vorrichtung auf dem Flüssigkristallpaneel 76 montiert werden.
  • Ein Beispiel für die Montage der elektronischen Bauelemente 79 zum Ansteuern eines Flachpaneels in einem Flachbildschirm wie etwa des Flüssigkristallpaneels 76 wird in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Wenn ein beliebiges elektronisches Bauelement in verschiedenen Substraten montiert wird, kann die vorliegende Erfindung für das Reinigen eines Bauelementverbindungsteils an einem Substrat und für das Reformieren der Oberfläche durch eine Plasmaverarbeitung vor der Montage des Bauelements angewendet werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie oben beschrieben wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein erstes Edelgas in einem Reaktionsraum zu einem Plasma gewandelt und als primäres Plasma ausgegeben. Das primäre Plasma kollidiert mit einem Mischgasbereich aus einem zweiten Edelgas und einem Reaktionsgas und veranlasst eine Plasmareaktion mit einer lawinenartigen Multiplikation, wobei ein sekundäres Plasma in den gesamten Mischgasbereich expandiert. Deshalb kann eine Plasmaverarbeitung in einem breiten Bereich in einer perspektivischen Richtung und in einer planaren Richtung in Bezug auf den Reaktionsraum durchgeführt werden. Ein Atmosphärendruckplasma, das die Plasmaverarbeitung in dem breiten Bereich durchführt, wird durch eine kleine Eingangsleitung erzeugt, sodass die vorliegende Erfindung für die Verwendung in einer Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung geeignet ist. Insbesondere ist vorliegende Erfindung für die Verwendung in einer kleinen Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung geeignet, die in einer dreidimensionalen Robotereinrichtung montiert ist.
  • Zusammenfassung
  • Ein erstes Edelgas (5) wird in einen Reaktionsraum (1) zugeführt, und eine Hochfrequenz-Stromversorgung (4) legt ein hochfrequentes elektrisches Feld an, sodass ein primäres Plasma (6), das aus dem zu einem Plasma gewandelten ersten Edelgas besteht, aus dem Reaktionsraum ausgegeben wird. Es wird ein Mischgasbereich (10) gebildet, der ein Mischgas (8) enthält, das aus einem zweiten Edelgas (12) als Hauptkomponente und einer entsprechenden Menge eines beigemischten Reaktionsgases (13) besteht. Das primäre Plasma kollidiert mit dem Mischgasbereich, um ein sekundäres Plasma (11) zu erzeugen, das aus dem zu einem Plasma gewandelten Mischgas besteht, wobei das sekundäre Plasma auf ein zu verarbeitendes Objekt (S) gesprüht wird, um eine Plasmaverarbeitung durchzuführen. Dementsprechend wird die Plasmaverarbeitung in einem breiten Bereich durch ein mit einer kleinen Eingangsleistung erzeugtes Atmosphärendruckplasma durchgeführt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2002-1253 [0004]
    • - JP 9-59777 [0005]
    • - JP 2003-49272 [0006]
    • - JP 11-251304 [0007, 0012, 0015]
    • - JP 2002-28597 [0008, 0015]
    • - JP 2003-167526 [0009, 0015]
    • - JP 3616088 [0009, 0016]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Erzeugen eines Atmosphärendruckplasmas, das umfasst: einen Plasmaerzeugungsschritt zum Zuführen eines ersten Edelgases (5) in einen Reaktionsraum (1, 24) und zum Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Feldes, um ein primäres Plasma (6), das aus dem zu einem Plasma gewandelten ersten Edelgas besteht, aus dem Reaktionsraum auszugeben, und einen Plasmaexpansionsschritt zum Bilden eines Mischgasbereichs (10, 29), der ein zweites Edelgas (12) als Hauptkomponente und eine entsprechende Menge eines beigemischten Reaktionsgases (13) enthält, sodass das primäre Plasma mit dem Mischgasbereich kollidiert, um ein sekundäres Plasma (11) zu erzeugen, das aus dem zu einem Plasma gewandelten Mischgas (8) besteht.
  2. Plasmaverarbeitungsverfahren, das umfasst: Zuführen eines ersten Edelgases (5) zu einem Reaktionsraum (1, 24), der in einem Plasmakopf (50) vorgesehen ist, und Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Felds, um kontinuierlich ein primäres Plasma (6) aus dem Reaktionsraum auszugeben, Bilden eines Mischgasbereichs (10, 29), das ein zweites Edelgas (12) als Hauptkomponente und eine entsprechende Menge eines beigemischten Reaktionsgases (13) enthält, in dem Plasmakopf oder in Nachbarschaft dazu, damit das primäre Plasma mit dem Mischgasbereich kollidiert und ein sekundäres Plasma (11) erzeugt, und Bilden des Mischgasbereichs nur an einem verarbeiteten Teil und Erzeugen des sekundären Plasmas, wenn der verarbeitete Teil (46) der Plasmaverarbeitung unterworfen wird, während der Plasmakopf und ein zu verarbeitendes Objekt (S) relativ bewegt werden, um die Verarbeitung durchzuführen, indem das erzeugte sekundäre Plasma auf den zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts gesprüht wird.
  3. Verfahren zum Montieren eines Bauelements auf einem Substrat, das umfasst: Zuführen eines ersten Edelgases (5) zu einem Reaktionsraum (1, 24) und Anlegen einer hochfrequenten Spannung an einer Antenne (3), die in Nachbarschaft zu dem Reaktionsraum angeordnet ist, um eine primäres Plasma (6), das aus einem induktiv gekoppelten Plasma besteht, aus dem Reaktionsraum auszugeben, Kollidieren des primären Plasmas mit einem Mischgasbereich (10, 29), der ein zweites Edelgas (12) als Hauptkomponente und eine entsprechende Menge eines beigemischten Reaktionsgases (13) enthält, um ein sekundäres Plasma (11) zu erzeugen, Anwenden des erzeugten sekundären Plasmas auf einen Bauelementverbindungsteil (77) eines Substrats (76), um eine Plasmaverarbeitung durchzuführen, und Verbinden eines Bauelements (19) mit dem Bauelementverbindungsteil, der der Plasmaverarbeitung unterworfen wurde.
  4. Verfahren zum Montieren eines Bauelements auf einem Substrat nach Anspruch 3, wobei das Substrat (76) ein Paneel für einen Flachbildschirm ist, wobei der Bauelementverbindungsteil (77) eine Verbindungselektrode (82) an einem Ende des Paneels ist, wobei die Komponente eine anisotropische, leitende Membrane (78) für die Befestigung an der Verbindungselektrode und ein vorläufig oder endgültig in die Membrane pressgepasstes elektronisches Bauelement (79) zum Ansteuern des Flachbildschirms umfasst, und wobei ein Bauelementmontageschritt einen Plasmaverarbeitungsschritt, einen Membranenbefestigungsschritt, einen vorläufigen Presspassschritt und einen endgültigen Presspassschritt umfasst.
  5. Atmosphärendruckplasma-Erzeugungsvorrichtung, die einen Plasmaerzeugungsabschnitt (2, 14, 21, 23) und einen Plasmaexpansionsabschnitt (7, 16, 22, 28) umfasst, wobei der Plasmaerzeugungsabschnitt einen Reaktionsraum (1, 24), eine erste Edelgas-Zuführeinrichtung (57, 59) zum Zuführen eines ersten Edelgases (5) in den Reaktionsraum und eine Hochfrequenz-Stromversorgung (4) zum Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Felds an dem Reaktionsraum umfasst, wobei der Plasmaerzeugungsabschnitt ein primäres Plasma (6), das aus dem zu einem Plasma gewandelten ersten Edelgas besteht, von dem Reaktionsraum ausgibt, wobei der Plasmaexpansionsabschnitt einen Mischgasbereich (10, 29) umfasst, der ein zweites Edelgas (12) als Hauptkomponente und eine entsprechende Menge eines beigemischten Reaktionsgases (13) enthält, sodass das ausgegebene primäre Plasma damit kollidiert, wobei der Plasmaexpansionsabschnitt ein sekundäres Plasma (11) erzeugt, das aus dem zu einem Plasma gewandelten Mischgas besteht.
  6. Plasmaverarbeitungsvorrichtung, die umfasst: einen Plasmakopf (50) mit einem Plasmaerzeugungsabschnitt (2, 14, 21, 23) zum Ausgeben eines primären Plasmas (6), das aus einem zu einem Plasma gewandelten ersten Edelgas (5) besteht, und mit einem Plasmaexpansionsabschnitt (7, 16, 22, 28) zum Erzeugen eines sekundären Plasmas (11), das aus einem zu einem Plasma gewandelten Mischgas (8) besteht, durch das Kollidieren des primären Plasmas mit einem Mischgasbereich (10, 29), der aus einem zweiten Edelgas (12) und einem Reaktionsgas (13) besteht, eine erste Edelgas-Zuführeinrichtung (57, 59) zum Zuführen des ersten Edelgases zu dem Plasmaerzeugungsabschnitt, eine Hochfrequenz-Stromversorgung (4) zum Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Felds an dem Plasmaerzeugungsabschnitt, einer Mischgas-Zuführeinrichtung (58, 60) zum Zuführen des zweiten Edelgases und des Reaktionsgases zu dem Mischgasbereich, eine Bewegungseinrichtung (42) zum relativen Bewegen eines zu verarbeitenden Objekts (S) und des Plasmakopfs, Einrichtungen (55, 56) zum Erfassen des Zeitpunkts, zu dem der Plasmakopf gegenüber einem zu verarbeitenden Teil (46) des zu verarbeitenden Objekts angeordnet ist, und eine Steuereinrichtung (51) zum Steuern der Hochfrequenz-Stromversorgung, der entsprechenden Gaszuführeinrichtungen (57, 59, 58, 60) und der Bewegungseinrichtung, wobei die Steuereinrichtung die Mischgas-Zuführeinrichtung nur dann betreibt, wenn sich der Plasmakopf gegenüber dem zu verarbeitenden Teil des zu verarbeitenden Objekts befindet.
  7. Plasmaverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Bewegungseinrichtung (42) eine Robotereinrichtung (42) umfasst und der Plasmakopf (50) an einem beweglichen Kopf (44) montiert ist, der in der X-, Y- und Z-Richtung der Robotereinrichtung bewegt werden kann.
  8. Bauelementmontagevorrichtung, die umfasst: einen Plasmaverarbeitungsabschnitt (72) mit einem Plasmakopf (50) und einer Bewegungseinrichtung (85), wobei der Plasmakopf (50) einen Plasmaerzeugungsabschnitt (2, 14, 21) zum Ausgeben eines primären Plasmas (6), das ein induktiv gekoppeltes Plasma eines ersten Edelgases (5) ist, und einen Plasmaexpansionsabschnitt (7, 16, 22) zum Kollidieren des primären Plasmas mit einem Mischgasbereich (10, 29), der ein zweites Edelgas (12) und ein Reaktionsgas (13) enthält, umfasst, um ein sekundäres Plasma (11) zu erzeugen, das aus einem zu einem Plasma gewandelten Mischgas besteht, wobei die Bewegungseinrichtung das Substrat (76) und den Plasmakopf derart relativ bewegt, dass sich der Plasmakopf entlang eines Bauelementverbindungsteils (77) des Substrats (76) bewegt, und einen Bauelementverbindungsabschnitt (73, 74, 75) zum Verbinden eines Bauelements (78, 79) mit dem Bauelementverbindungsteil (77) des Substrats.
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