JP2000200697A - Plasma processing device and plasma processing method - Google Patents
Plasma processing device and plasma processing methodInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理物の表面に
存在する有機物等の異物の除去、レジストの剥離、有機
フィルムの密着性改善、金属酸化物の還元、製膜、表面
改質、液晶用ガラス基板の表面クリーニング等に使用で
きるプラズマ処理装置、およびこの装置を用いて実施さ
れるプラズマ処理に関するものであり、精密な接合が要
求される電子部品の表面クリーニング等に応用されるも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the removal of foreign substances such as organic substances present on the surface of an object to be treated, the removal of a resist, the improvement of the adhesion of an organic film, the reduction of metal oxides, the film formation, the surface modification, The present invention relates to a plasma processing apparatus that can be used for cleaning a surface of a liquid crystal glass substrate, and a plasma processing performed using the apparatus, and is applied to a surface cleaning of an electronic component that requires precise bonding. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、大気圧下でグロー放電を安定
に生成し、このグロー放電により得られるプラズマを用
いて、基板に表面処理が実施されている。例えば、特開
平２−１５１７１号公報、特開平３−２４１７３９号公
報あるいは特開平１−３０６５６９号公報には、反応容
器内の放電空間に一対の電極を設けるとともに、電極間
に誘電体を配置して、Ｈｅ(ヘリウム)やＡｒ(アルゴン)
等の希ガスを主成分とするプラズマ生成用ガスで放電空
間を満たし、電極間に交流電圧を印加してプラズマ生成
用ガスのプラズマを生成し、反応容器内に置かれた被処
理物をこのプラズマで処理するプラズマ表面処理が開示
されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a glow discharge is stably generated under atmospheric pressure, and a surface treatment is performed on a substrate using plasma obtained by the glow discharge. For example, JP-A-2-15171, JP-A-3-241739 or JP-A-1-306569 disclose that a pair of electrodes is provided in a discharge space in a reaction vessel and a dielectric is arranged between the electrodes. He (helium) or Ar (argon)
The discharge space is filled with a plasma-generating gas mainly composed of a rare gas such as, and an AC voltage is applied between the electrodes to generate plasma of the plasma-generating gas. A plasma surface treatment using a plasma is disclosed.
【０００３】しかし、この方法には、被処理物の特定領
域のみにプラズマ処理を施すことが困難であり、処理時
間も長くかかるという問題がある。そこで、大気圧下で
グロー放電により生成したプラズマ(特にプラズマの活
性種)ジェットを使用して被処理物をプラズマ処理する
ことが提案されている。例えば、特開平４−３５８０７
６号公報、特開平３−２１９０８２号公報、特開平４−
２１２２５３号公報、特開平６−１０８２５７号公報等
に種々の方法が開示されている。[0003] However, this method has a problem that it is difficult to perform plasma processing only on a specific region of the object to be processed, and the processing time is long. Therefore, it has been proposed to subject a workpiece to plasma processing using a plasma jet (particularly, an active species of plasma) generated by glow discharge under atmospheric pressure. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-35807
No. 6, JP-A-3-219082, JP-A-4-21082
Various methods are disclosed in, for example, JP-A-212253 and JP-A-6-108257.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】特開平３−２１９０８
２号公報、特開平４−２１２２５３号公報および特開平
６−１０８２５７号公報に記載されている方法は、ノズ
ル状の反応管からプラズマを被処理物に噴射するもので
ある。しかし、これらの方法には以下の点で改善の余地
がある。 (１)処理範囲が小さいので、大面積を処理するには不適
である。 (２)放電空間を小さくすると、放熱性が低下し、反応管
の内部が高温になるため、被処理物が熱ダメージを受け
やすい。また、放電空間を大きくすると、処理効率が低
下する。 (３)反応管の内部が高温になると、電極間あるいは反応
管と被処理物の間にストリーマー放電(アーク放電)が発
生しやすく、均質なプラズマ処理を安定して提供するの
に不適である。Problems to be Solved by the Invention
No. 2, JP-A-4-212253 and JP-A-6-108257 inject plasma from a nozzle-shaped reaction tube to an object to be processed. However, these methods have room for improvement in the following points. (1) Since the processing range is small, it is not suitable for processing a large area. (2) When the discharge space is reduced, the heat radiation property is reduced, and the temperature inside the reaction tube becomes high. In addition, if the discharge space is enlarged, the processing efficiency decreases. (3) When the temperature inside the reaction tube becomes high, streamer discharge (arc discharge) easily occurs between the electrodes or between the reaction tube and the object to be treated, which is not suitable for stably providing a uniform plasma treatment. .
【０００５】また、特開平４−３５８０７６号公報は、
平板電極間に配置された誘電体板を具備するプラズマ処
理装置について開示している。このものにおいては、装
置が大型化するという問題だけでなく、以下に述べる理
由により高いプラズマ密度を得ることが困難で、処理速
度が遅いという問題がある。すなわち、大面積の平板電
極であるので、プラズマの単位体積当たりのパワーが小
さくなる。印加電力を大きくすることにより、プラズマ
密度を改善できるが、電極温度が上昇し、被処理物が熱
ダメージを受けたり、電極が破損したり、ストリーマー
放電が発生するおそれがある。また、誘電体板を平板電
極上に配置する方法においては、構造上の問題から誘電
体の厚みを薄くすることが難しい。構造上の問題として
は、例えば、誘電体としてガラス板を平板電極上に配置
する場合、ガラス板の強度が低い為に１ｍｍ以下の厚み
のガラス板を大面積にわたって電極に密着させることは
困難である。また、セラミックス板を誘電体として使用
する場合、十分な強度を有するとともに厚みの薄いセラ
ミック板を製造できるが、平板電極に対応する大面積を
有するセラミック板を製造することが困難である。ま
た、ガラス板と同様、電極との密着性の確保も難しい。
結果的に、印加電力に対して誘電体部分での電圧降下が
無視できず、プラズマの単位体積当たりの電力を増加さ
せるのが困難であった。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-358076 discloses that
A plasma processing apparatus including a dielectric plate disposed between plate electrodes is disclosed. In this case, there is a problem that it is difficult to obtain a high plasma density and a processing speed is slow because of the following reasons, in addition to a problem that the apparatus becomes large. That is, since the plate electrode has a large area, the power per unit volume of plasma is reduced. By increasing the applied power, the plasma density can be improved, but the electrode temperature rises, and the object to be processed may be thermally damaged, the electrode may be damaged, and streamer discharge may occur. In the method of disposing the dielectric plate on the flat electrode, it is difficult to reduce the thickness of the dielectric due to structural problems. As a structural problem, for example, when a glass plate is placed on a flat plate electrode as a dielectric, it is difficult to adhere a glass plate having a thickness of 1 mm or less to the electrode over a large area because the strength of the glass plate is low. is there. When a ceramic plate is used as a dielectric, a ceramic plate having sufficient strength and a small thickness can be manufactured, but it is difficult to manufacture a ceramic plate having a large area corresponding to a flat plate electrode. In addition, it is also difficult to secure the adhesion to the electrodes as in the case of the glass plate.
As a result, the voltage drop in the dielectric portion with respect to the applied power cannot be ignored, and it has been difficult to increase the power per unit volume of plasma.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】したがって、本発明は上
記点に鑑みてなされたものであり、ストリーマー放電の
発生を防止するとともに、放電空間の下流側に配置され
た被処理物の大面積を効率良くプラズマ処理できるプラ
ズマ処理装置を提供することを目的とする。本発明のプ
ラズマ処理装置は、少なくとも一対の電極と、電極間に
定義される放電空間にプラズマ生成用ガスを供給するガ
ス供給手段と、電極間に交流電圧を印加して、放電空間
にプラズマ生成用ガスのプラズマを生成するための電力
供給手段とを含むものであり、一対の電極の少なくとも
一方は、その外表面に誘電体層を有するとともに、一対
の電極の少なくとも一方は、放電空間に突出する曲面を
有することを特徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above points, and it is intended to prevent the occurrence of a streamer discharge and to reduce the large area of an object disposed downstream of a discharge space. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of efficiently performing plasma processing. The plasma processing apparatus according to the present invention includes a plasma generation apparatus configured to apply at least a pair of electrodes, a gas supply unit that supplies a plasma generation gas to a discharge space defined between the electrodes, and an AC voltage between the electrodes to generate plasma in the discharge space. Power supply means for generating plasma of the gas for use, at least one of the pair of electrodes has a dielectric layer on the outer surface thereof, and at least one of the pair of electrodes projects into the discharge space. It is characterized by having a curved surface.
【０００７】放電空間に突出する曲面を有する電極を使
用することは、ストリーマー放電を防止しながら、少な
い電力で大きなプラズマ密度を得るのに効果的である。
すなわち、先端の尖ったエッジ部を有する電極を放電空
間内に突出させた場合、プラズマ密度を大きくできる
が、そのようなエッジ部には不平等電界に基づくストリ
ーマー放電(アーク放電)が発生しやすい。一旦、ストリ
ーマー放電が発生すると、プラズマ(グロー放電)が不安
定になるためにプラズマ処理を継続できなくなる。ま
た、ストリーマー放電が電極と被処理物との間に発生し
た場合、被処理物が重大な損傷を受ける恐れがある。電
極の曲面を放電空間内に突出させることにより、ストリ
ーマー放電の発生を防止しながら、プラズマ密度を大き
くできるのである。放電空間に突出する曲面の曲率半径
は、１〜２５ｍｍであることが特に好ましい。[0007] The use of an electrode having a curved surface protruding into the discharge space is effective in obtaining a large plasma density with low power while preventing streamer discharge.
That is, if an electrode having a sharp edge is projected into the discharge space, the plasma density can be increased, but a streamer discharge (arc discharge) based on an uneven electric field is likely to occur at such an edge. . Once streamer discharge occurs, plasma (glow discharge) becomes unstable, so that plasma processing cannot be continued. In addition, when a streamer discharge occurs between the electrode and the object, the object may be seriously damaged. By projecting the curved surface of the electrode into the discharge space, the plasma density can be increased while preventing the occurrence of streamer discharge. The radius of curvature of the curved surface protruding into the discharge space is particularly preferably 1 to 25 mm.
【０００８】また、本発明のプラズマ処理装置は、上記
の構成に加えて、一対の電極の少なくとも一方に隣接し
て配置され、プラズマが放電空間から被加工物に向かっ
て広がるようにプラズマを導くプラズマガイド部材を含
むことが好ましい。また、プラズマガイド部材は、電極
と一体に形成されることも好ましい。プラズマガイド部
材は、大面積の被処理物をより効率よくプラズマ処理す
るのに有効である。In addition to the above configuration, the plasma processing apparatus of the present invention is arranged adjacent to at least one of the pair of electrodes, and guides the plasma so that the plasma spreads from the discharge space toward the workpiece. It is preferable to include a plasma guide member. Further, it is preferable that the plasma guide member is formed integrally with the electrode. The plasma guide member is effective for more efficiently performing a plasma treatment on a large-area workpiece.
【０００９】また、本発明のプラズマ処理装置の一対の
電極の少なくとも一方は、筒状電極、特に円筒状電極で
あることが好ましい。また、本発明のプラズマ処理装置
は、上記の構成に加えて、プラズマ処理中、電極温度を
下げるために、電極の内部に冷却材を供給する冷却材供
給手段を含むことが好ましい。後述するように、電極の
表面温度を下げることは、ストリーマー放電の防止に効
果的である。It is preferable that at least one of the pair of electrodes of the plasma processing apparatus of the present invention is a cylindrical electrode, particularly a cylindrical electrode. In addition, in addition to the above configuration, the plasma processing apparatus of the present invention preferably includes a coolant supply unit that supplies a coolant inside the electrode in order to lower the electrode temperature during the plasma processing. As will be described later, lowering the surface temperature of the electrode is effective in preventing streamer discharge.
【００１０】本発明のさらなる目的は、上記プラズマ処
理装置を用いて実施されるプラズマ処理方法を提供する
ことである。すなわち、本発明のプラズマ処理方法は、
電極間の放電空間にプラズマ生成用ガスを供給する工程
と、電極間に交流電圧を印加して放電空間にプラズマ生
成用ガスの大気圧プラズマを生成する工程と、大気圧プ
ラズマで被処理物を処理する工程とを含むことを特徴と
する。It is a further object of the present invention to provide a plasma processing method performed by using the above-described plasma processing apparatus. That is, the plasma processing method of the present invention comprises:
Supplying a plasma-generating gas to a discharge space between the electrodes, applying an AC voltage between the electrodes to generate an atmospheric-pressure plasma of the plasma-generating gas in the discharge space; Processing step.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
【００１２】図１に示すように、本発明のプラズマ処理
装置は、プラズマ３を生成するプラズマ発生器１０、制
御手段７、被処理物を搬送するための搬送手段１１を具
備している。プラズマ発生器１０は、一対の円筒(パイ
プ状)電極１，２、ガス供給容器１２、ガス供給ユニッ
ト５、交流電源１３、冷却材供給ユニット２０、電極温
度測定ユニット２４、および支持部材１４等で構成され
ている。As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus of the present invention includes a plasma generator 10 for generating a plasma 3, a control means 7, and a transfer means 11 for transferring an object to be processed. The plasma generator 10 includes a pair of cylindrical (pipe-shaped) electrodes 1 and 2, a gas supply container 12, a gas supply unit 5, an AC power supply 13, a coolant supply unit 20, an electrode temperature measurement unit 24, a support member 14, and the like. It is configured.
【００１３】図２および図３に示すように、円筒電極
１，２は、電極１が電極２に対して実質的に平行に延出
するとともに、所定距離ｄによって互いから離れて配置
される。この電極間の空間が放電空間２２として定義さ
れる。電極１と電極２との間の距離ｄは、０.１〜５ｍ
ｍとすることが好ましい。電極１は接地され、電極２は
交流電源１３に接続される。本装置においては、電極１
および２の両方が放電空間２２に突出する曲面Ｒを有す
る。この曲面Ｒの曲率半径は、１〜２５ｍｍに設定する
のが好ましい。曲率半径が１ｍｍ未満であると、放電空
間が小さくなり、プラズマ３を効率良く生成することが
できなくなる恐れがある。一方、曲率半径が２５ｍｍを
超えると、放電空間２２から被処理物４に向かって広が
るようにプラズマ３を吹き出すことができない恐れがあ
る。そのような場合、被処理物４の大面積を効率良くプ
ラズマ処理するのが難しくなる。電極１，２の放熱性を
向上させてグロー放電の均一化を図るために、電極１，
２を、熱伝導性の高い材料で作成することが好ましい。
具体的には、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の良いス
テンレス鋼等を使用できる。As shown in FIGS. 2 and 3, the cylindrical electrodes 1 and 2 are arranged such that the electrode 1 extends substantially parallel to the electrode 2 and are separated from each other by a predetermined distance d. The space between the electrodes is defined as a discharge space 22. The distance d between the electrode 1 and the electrode 2 is 0.1 to 5 m
m is preferable. The electrode 1 is grounded, and the electrode 2 is connected to an AC power supply 13. In this device, the electrode 1
And 2 both have a curved surface R protruding into the discharge space 22. The radius of curvature of the curved surface R is preferably set to 1 to 25 mm. If the radius of curvature is less than 1 mm, the discharge space may be small, and the plasma 3 may not be efficiently generated. On the other hand, if the radius of curvature exceeds 25 mm, the plasma 3 may not be able to be blown out so as to spread from the discharge space 22 toward the workpiece 4. In such a case, it is difficult to efficiently perform a plasma treatment on a large area of the workpiece 4. In order to improve the heat radiation of the electrodes 1 and 2 and to make the glow discharge uniform, the electrodes 1 and 2
2 is preferably made of a material having high thermal conductivity.
Specifically, copper, aluminum, brass, stainless steel having good corrosion resistance, or the like can be used.
【００１４】電極の外表面の表面粗さは、算術平均粗さ
で１０〜１０００μｍに設定することが好ましい。表面
粗さをＹ＝ｆ(ｘ)の形に表した場合の算術平均粗さＲａ
(μｍ)は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で以下の式(１)によって
定義される。The surface roughness of the outer surface of the electrode is preferably set to an arithmetic average roughness of 10 to 1000 μm. Arithmetic average roughness Ra when surface roughness is expressed in the form of Y = f (x)
(μm) is defined by the following equation (1) in JIS B0601.
【００１５】[0015]
【数１】 (Equation 1)
【００１６】表面粗さが１０μｍ未満であると、プラズ
マ(グロー放電)３が生成しにくくなる恐れがあり、表面
粗さが１０００μｍを超えると、プラズマ３が不均一に
なる恐れがある。表面粗さの上記範囲が、グロー放電の
均一化を図る上で最適である。これは、非常に微細なマ
イクロディスチャージの集合体が形成され、アーク放電
の発生が防止されるためであると考えられる。電極１，
２の表面を粗面化するために、例えば、サンドブラスト
などの物理的手段を採用することができる。If the surface roughness is less than 10 μm, plasma (glow discharge) 3 may not be easily generated, and if the surface roughness exceeds 1000 μm, the plasma 3 may be non-uniform. The above range of the surface roughness is optimal for achieving uniform glow discharge. It is considered that this is because a very fine aggregate of microdischarges is formed and the occurrence of arc discharge is prevented. Electrode 1,
In order to roughen the surface of No. 2, physical means such as sandblasting can be employed.
【００１７】図１の装置においては、電極１，２の各々
は外表面に誘電体層６を有する。誘電体層６は、放電空
間２２におけるプラズマ３の低温化にとって重要な要素
である。誘電体層６は、誘電率が２０００もしくはそれ
以下の絶縁性材料で作成されるのが好ましい。誘電率が
２０００を超えると、電極間に印加される電圧が大きく
なるが、プラズマの温度上昇を引き起こす恐れがある。
誘電率の下限値に関して限定はないが、例えば、２程度
である。誘電率が２よりも小さいと、放電を維持するた
めに電極間に印加する交流電圧を増加させる必要があ
る。この場合、放電空間における電力消費量が増加し
て、プラズマの温度上昇を引き起こす可能性がある。電
極１，２のいずれか一方が誘電層を有する時は、誘電体
層６を有する電極を交流電源１３に接続することが好ま
しい。In the device shown in FIG. 1, each of the electrodes 1 and 2 has a dielectric layer 6 on the outer surface. The dielectric layer 6 is an important element for lowering the temperature of the plasma 3 in the discharge space 22. The dielectric layer 6 is preferably made of an insulating material having a dielectric constant of 2000 or less. If the dielectric constant exceeds 2,000, the voltage applied between the electrodes will increase, but the temperature of the plasma may increase.
The lower limit of the dielectric constant is not limited, but is, for example, about 2. If the dielectric constant is less than 2, it is necessary to increase the AC voltage applied between the electrodes to maintain the discharge. In this case, the power consumption in the discharge space increases, which may cause a rise in the plasma temperature. When one of the electrodes 1 and 2 has a dielectric layer, it is preferable to connect the electrode having the dielectric layer 6 to the AC power supply 13.
【００１８】グロー放電の安定化を図る上で、二次電子
放出係数の大きい材料の単体、もしくはその混合物で誘
電体層を作成することが好ましい。二次電子放出係数の
高い材料としては、たとえば、ＭｇＯ，ＭｇＦ2，Ｃａ
Ｆ2，ＬｉＦ等が挙げられる。特に、安定性の点でＭｇ
Ｏ(マグネシア)の使用が好ましい。これら二次電子放出
係数の大きい材料を使用すると、プラズマ中のイオンが
誘電体層６の表面に衝突した場合、多量の二次電子が放
出され、放電の安定化に寄与する。マグネシアを含む誘
電体材料の製造方法を例示すると、アルミナ等のセラミ
ック粉末中に微量(０.０１〜５体積％)のマグネシアを
添加して燒結する方法、アルミナなどのセラミック粉末
中に微量(０.０１〜５体積％)のマグネシアを混合して
電極表面に溶射する方法、アルミナや石英等の誘電体材
料の表面にスパッタ、電子ビーム蒸着、溶射等でＭｇＯ
被膜を形成する方法が挙げられる。In order to stabilize the glow discharge, it is preferable to form the dielectric layer from a single material having a high secondary electron emission coefficient or a mixture thereof. As a material having a high secondary electron emission coefficient, for example, MgO, MgF 2 , Ca
F 2 , LiF and the like. In particular, Mg in terms of stability
The use of O (magnesia) is preferred. When a material having a large secondary electron emission coefficient is used, when ions in the plasma collide with the surface of the dielectric layer 6, a large amount of secondary electrons are emitted, which contributes to stabilization of discharge. Examples of a method for producing a dielectric material containing magnesia include a method of adding a small amount (0.01 to 5% by volume) of magnesia to a ceramic powder such as alumina and sintering the same; 0.01 to 5% by volume) of magnesia and spraying on the surface of the electrode. Sputtering, electron beam evaporation, spraying etc. on the surface of a dielectric material such as alumina or quartz.
A method of forming a coating is exemplified.
【００１９】誘電体層６を有する電極１，２は、例え
ば、以下の方法により製造することができる。まず、絶
縁材料で第１の円筒を作成し、上記した電極材料で作成
した第２の円筒を第１の円筒の内表面に密着させればよ
い。また、アルミナ、マグネシア、チタン酸バリウム、
ＰＺＴ等の粉末をプラズマ中に分散させ、電極材料で作
成した円筒の外表面に吹き付けるプラズマ溶射法を採用
しても良い。さらに、ゾルゲル法によるガラス質膜の形
成方法を採用することもできる。The electrodes 1 and 2 having the dielectric layer 6 can be manufactured, for example, by the following method. First, a first cylinder made of an insulating material may be formed, and a second cylinder made of the above-described electrode material may be brought into close contact with the inner surface of the first cylinder. Also, alumina, magnesia, barium titanate,
A plasma spraying method in which powder such as PZT is dispersed in plasma and sprayed on the outer surface of a cylinder made of an electrode material may be employed. Further, a method of forming a vitreous film by a sol-gel method may be employed.
【００２０】以下に述べる融着法により誘電体層を有す
る電極を製造することが特に好ましい。この方法におい
ては、シリカ、マグネシア、酸化スズ、チタニア、ジル
コニア、アルミナ等の無機材料を主成分とするガラス質
材料のフリットを溶媒中に分散させる。次いで、電極材
料をフリット分散溶媒中に浸漬したり、スプレーガン等
の使用によりフリットを電極材料上に吹き付けて電極材
料上にガラス質材料の被膜を形成する。得られた被膜を
４８０〜１０００℃、３〜１５分間加熱して、ガラス質
材料の被膜を電極材料に融着する。所望の厚さを有する
誘電体層６を得るために、上記操作を繰り返し行っても
良い。この融着法は、厚みの薄い誘電体層を作成しやす
く、セラミック溶射法によって形成した誘電体層にしば
しばみられるようなピンホールの発生が少ないという長
所がある。このように、融着法により形成された誘電体
層６は、グロー放電の均一化を図る上で好適である。It is particularly preferable to produce an electrode having a dielectric layer by the fusing method described below. In this method, a frit of a vitreous material mainly composed of an inorganic material such as silica, magnesia, tin oxide, titania, zirconia, and alumina is dispersed in a solvent. Next, the electrode material is immersed in a frit dispersion solvent or a frit is sprayed on the electrode material by using a spray gun or the like to form a film of a vitreous material on the electrode material. The obtained coating is heated at 480 to 1000 ° C. for 3 to 15 minutes to fuse the coating of the vitreous material to the electrode material. The above operation may be repeated to obtain the dielectric layer 6 having a desired thickness. This fusion method has an advantage that a dielectric layer having a small thickness can be easily formed and pinholes, which are often observed in a dielectric layer formed by a ceramic spraying method, are reduced. As described above, the dielectric layer 6 formed by the fusion method is suitable for achieving uniform glow discharge.
【００２１】誘電体層の厚さは、０.１〜２ｍｍである
ことが好ましい。厚さが０.１ｍｍ以下であると、誘電
体層の耐電圧が低下する。さらに、クラックや剥離が発
生しやすく、グロー放電の均一性を維持するのが困難に
なる恐れがある。厚さが２ｍｍを超えると、耐電圧が高
くなりすぎて、やはりグロー放電の均一性を維持するの
が困難になる恐れがある。The thickness of the dielectric layer is preferably 0.1 to 2 mm. If the thickness is less than 0.1 mm, the withstand voltage of the dielectric layer is reduced. Further, cracks and peeling are likely to occur, and it may be difficult to maintain the uniformity of glow discharge. When the thickness exceeds 2 mm, the withstand voltage becomes too high, and it may be difficult to maintain the uniformity of the glow discharge.
【００２２】ガス供給容器１２は、ガス導入口１６とガ
ス導出口１７を有する。プラズマ生成用ガスを供給する
ガス供給ユニット５は、ガス供給ライン１５を介してガ
ス導入口１６に接続される。ガス供給容器１２の奥行き
寸法Ｌは電極の長さとほぼ同じである。ガス供給体の高
さＨは、プラズマ生成用ガスの安定した流れをガス導出
口１７から提供するのに最適な長さとすることが好まし
い。ガス供給容器１２の幅寸法Ｗは、電極１，２の中心
間距離に実質的に等しく、それにより電極間の放電空間
２２を跨ぐようにガス供給容器１２を配置することがで
きる。図３に示すように、ガス供給容器１２は、プラズ
マ生成用ガスがガス供給容器１２の内部から放電空間２
２に流れるように電極に固定される。電極に固定された
ガス供給容器１２は、図１に示すように、支持部材１４
によって保持される。The gas supply container 12 has a gas inlet 16 and a gas outlet 17. The gas supply unit 5 that supplies the plasma generation gas is connected to a gas inlet 16 via a gas supply line 15. The depth dimension L of the gas supply container 12 is substantially the same as the length of the electrode. The height H of the gas supply body is preferably set to an optimum length for providing a stable flow of the plasma generation gas from the gas outlet 17. The width dimension W of the gas supply container 12 is substantially equal to the distance between the centers of the electrodes 1 and 2, so that the gas supply container 12 can be arranged so as to straddle the discharge space 22 between the electrodes. As shown in FIG. 3, the gas supply container 12 is configured such that the plasma generating gas
2 to be fixed to the electrode so that it flows. The gas supply container 12 fixed to the electrode is, as shown in FIG.
Is held by
【００２３】冷却材供給ユニット２０は、冷却材タンク
および冷却材を汲み上げるためのポンプを具備してい
る。冷却材９は、純水やイオン交換水を用いることがで
きるが、電気絶縁性および０℃で不凍性を有することが
より好ましい。また、冷却材は、電気絶縁性として０.
１ｍｍ間隔での耐電圧が１０ｋＶ以上であることが好ま
しい。このような絶縁性を有する冷却材は、高電圧が印
加される電極からの漏電を防ぐのに好適である。上記特
性を有する冷却材９としては、例えば、パーフルオロカ
ーボン、ハイドロフルオロエーテル、あるいは純水にエ
チレングリコールを５〜６０重量％添加した混合液を使
用することができる。The coolant supply unit 20 includes a coolant tank and a pump for pumping coolant. As the coolant 9, pure water or ion-exchanged water can be used, but it is more preferable that the coolant 9 has electrical insulation and antifreeze at 0 ° C. In addition, the coolant has an electrical insulation of 0.1.
The withstand voltage at 1 mm intervals is preferably 10 kV or more. Such an insulating coolant is suitable for preventing electric leakage from an electrode to which a high voltage is applied. As the coolant 9 having the above characteristics, for example, perfluorocarbon, hydrofluoroether, or a mixed solution obtained by adding 5 to 60% by weight of ethylene glycol to pure water can be used.
【００２４】図３に示すように、電極１，２の各々の両
端は閉じられている。冷却材供給管２１は、その一端で
ポンプに接続され、冷却材供給管２１の他端は、電極１
の一端部に接続される。これにより、冷却材が電極１の
内部に供給される。冷却材流通管３３の一端は、電極１
の他端部に接続され、冷却材流通管３３の他端は、電極
２の一端部に接続される。これにより、電極１の内部か
ら電極２の内部に冷却材９を送ることができる。冷却材
排出管２３の一端は、電極２の他端部に接続され、冷却
材排出管２３の他端が冷却材タンクに接続される。した
がって、冷却材を循環させて電極１，２を冷却すること
ができる。電極間の絶縁性を維持するために、冷却材流
通管３３を絶縁材料で形成することが好ましい。As shown in FIG. 3, both ends of each of the electrodes 1 and 2 are closed. The coolant supply pipe 21 is connected at one end to a pump, and the other end of the coolant supply pipe 21 is connected to the electrode 1.
Is connected to one end. Thereby, the coolant is supplied to the inside of the electrode 1. One end of the coolant flow pipe 33 is connected to the electrode 1
, And the other end of the coolant flow pipe 33 is connected to one end of the electrode 2. Thereby, the coolant 9 can be sent from the inside of the electrode 1 to the inside of the electrode 2. One end of the coolant discharge pipe 23 is connected to the other end of the electrode 2, and the other end of the coolant discharge pipe 23 is connected to the coolant tank. Therefore, the electrodes 1 and 2 can be cooled by circulating the coolant. In order to maintain insulation between the electrodes, it is preferable that the coolant flow pipe 33 be formed of an insulating material.
【００２５】電極の表面温度を測定するための電極温度
測定ユニット２４として、赤外線放射温度計を使用する
ことが好ましい。図１及び図２において、番号４０は、
ガス供給容器１２の上面に設けられた赤外線透過窓４０
を示す。測定された電極温度はモニター２７上に表示さ
れるとともに、後述する制御手段７のマイクロコンピュ
ータ３０に送られる。赤外線放射温度計の代りに、熱電
対のような温度センサーを使用しても良い。It is preferable to use an infrared radiation thermometer as the electrode temperature measuring unit 24 for measuring the surface temperature of the electrode. In FIG. 1 and FIG.
Infrared transmitting window 40 provided on the upper surface of gas supply container 12
Is shown. The measured electrode temperature is displayed on the monitor 27 and sent to the microcomputer 30 of the control means 7 described later. Instead of an infrared radiation thermometer, a temperature sensor such as a thermocouple may be used.
【００２６】搬送手段１１としては、例えば、ベルトコ
ンベヤーを使用することができる。ベルトコンベヤーの
使用により連続的に被処理物４をプラズマ処理できる。
コンベヤーユニット１１は、制御手段７により制御され
る。本発明を工業的な規模で応用するにあたっては、プ
ラズマ処理装置のさらなる処理効率の改善のために、搬
送手段１１を使用することが好ましい。As the transport means 11, for example, a belt conveyor can be used. By using a belt conveyor, the workpiece 4 can be continuously plasma-treated.
The conveyor unit 11 is controlled by the control means 7. When the present invention is applied on an industrial scale, it is preferable to use the transfer means 11 in order to further improve the processing efficiency of the plasma processing apparatus.
【００２７】制御手段７は、マイクロコンピュータ(パ
ーソナルコンピューター)３０で構成され、電極温度測
定ユニット２４から出力される電極の表面温度をモニタ
ーするとともに、電極に印加される交流電圧の大きさ、
および被処理物の搬送速度等を制御する。また、冷却材
を汲み上げるためのポンプもこの制御手段７により制御
可能である。例えば、測定された電極温度が、所定の制
御温度よりも高い場合、マイクロコンピューター３０
は、冷却材の流量を増やすように制御信号をポンプに送
る。また、制御手段の信号に基づいて冷却材温度を下げ
る冷却手段を採用しても良い。The control means 7 comprises a microcomputer (personal computer) 30 for monitoring the surface temperature of the electrode output from the electrode temperature measuring unit 24 and for controlling the magnitude of the AC voltage applied to the electrode,
And controlling the transport speed of the workpiece. Further, a pump for pumping the coolant can also be controlled by the control means 7. For example, if the measured electrode temperature is higher than a predetermined control temperature, the microcomputer 30
Sends a control signal to the pump to increase the flow rate of the coolant. Further, a cooling means for lowering the coolant temperature based on a signal from the control means may be employed.
【００２８】次に、上記プラズマ装置を使用して実施さ
れるプラズマ処理方法について説明する。Next, a plasma processing method performed using the above-described plasma apparatus will be described.
【００２９】まず、プラズマ生成用ガスがガス供給ユニ
ット５からガス供給容器１２に供給される。本発明に使
用されるプラズマ生成用ガスは、不活性ガス(希ガス)、
あるいは不活性ガスと反応性ガスの混合ガスを用いるこ
とができる。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴ
ン、ネオン、キセノン等を使用することができる。放電
の安定性と経済性を考えると、ヘリウム、アルゴンもし
くはアルゴンとヘリウムの混合ガスを使用することが好
ましい。アルゴンとヘリウムの混合比率は、電極の表面
温度と密接に関係する。例えば、電極の表面温度が２５
０℃あるいはそれ以下にする場合、アルゴンを９０重量
％以下にすることが好ましい。９０重量％を超えると、
ストリーマー放電の発生頻度が増加する恐れがある。First, a gas for plasma generation is supplied from the gas supply unit 5 to the gas supply container 12. The plasma generation gas used in the present invention is an inert gas (rare gas),
Alternatively, a mixed gas of an inert gas and a reactive gas can be used. Helium, argon, neon, xenon and the like can be used as the inert gas. Considering the stability and economy of discharge, it is preferable to use helium, argon or a mixed gas of argon and helium. The mixing ratio of argon and helium is closely related to the electrode surface temperature. For example, if the electrode surface temperature is 25
When the temperature is set to 0 ° C. or lower, it is preferable that argon is 90% by weight or less. If it exceeds 90% by weight,
The frequency of occurrence of streamer discharge may increase.
【００３０】反応ガスは、プラズマ処理の目的に応じて
任意に選択される。例えば、被処理物の表面に存在する
有機物のクリーニング、レジストの除去、有機材料フィ
ルムのエッチング等を行う場合、酸素、空気、二酸化炭
素、水蒸気、Ｎ2Ｏ等の酸化性ガスを使用することが好
ましい。また、シリコンなどのエッチングを行う場合
は、ＣＦ4等のフッ素系ガスを用いるのが効果的であ
る。また、金属酸化物の還元を行う場合は、水素やアン
モニアなどの還元性ガスを用いることができる。一例と
して、反応ガスの添加量は、不活性ガスに対して１０重
量％以下、より好ましくは０.１〜５重量％である。上
記処理において、反応性ガスによる被処理物表面の酸化
やフッ素化が問題になる場合は、不活性ガスのみを使用
してプラズマ処理を行っても良い。The reaction gas is arbitrarily selected according to the purpose of the plasma processing. For example, when cleaning an organic substance present on the surface of a processing object, removing a resist, etching an organic material film, or the like, an oxidizing gas such as oxygen, air, carbon dioxide, water vapor, or N 2 O may be used. preferable. When etching silicon or the like, it is effective to use a fluorine-based gas such as CF 4 . In the case of reducing a metal oxide, a reducing gas such as hydrogen or ammonia can be used. As an example, the addition amount of the reaction gas is 10% by weight or less, more preferably 0.1 to 5% by weight, based on the inert gas. In the above treatment, when oxidation or fluorination of the surface of the object to be treated by the reactive gas becomes a problem, the plasma treatment may be performed using only an inert gas.
【００３１】プラズマ生成用ガスは、ガス導出口１７を
介して電極間の放電空間２２に供給される。プラズマ３
は、交流電圧を電極に印加することにより生成される。
本発明のプラズマ処理装置においては、交流電源の周波
数を、５０Ｈｚ〜２００ＭＨｚ、特に１ｋＨｚ〜２００
ＭＨｚの範囲内に設定することが好ましい。周波数が、
５０Ｈｚ未満であると、安定した放電を維持するのが困
難になる恐れがある。一方、周波数が２００ＭＨｚを超
えると、プラズマ温度の上昇が顕著になる。The plasma generating gas is supplied to the discharge space 22 between the electrodes via the gas outlet 17. Plasma 3
Is generated by applying an AC voltage to the electrodes.
In the plasma processing apparatus of the present invention, the frequency of the AC power supply is set to 50 Hz to 200 MHz, particularly 1 kHz to 200 MHz.
It is preferable to set within the range of MHz. The frequency is
If the frequency is less than 50 Hz, it may be difficult to maintain stable discharge. On the other hand, when the frequency exceeds 200 MHz, the rise in plasma temperature becomes remarkable.
【００３２】また、本発明のプラズマ処理装置を使用し
てプラズマ処理を実施する場合、特に限定しないが、プ
ラズマの単位体積当たりの電力が１０〜１００００Ｗ／
ｃｍ 3で、プラズマ３の流速が２０〜１００００ｃｍ／
秒であることが好ましい。上記条件を逸脱した場合、プ
ラズマ処理が不完全であったり、被処理物に熱的なダメ
ージを与える恐れがある。したがって、交流電圧の大き
さ、プラズマ生成ガスの供給量や供給速度を上記範囲に
入るように調節することが好ましい。Further, the plasma processing apparatus of the present invention is used.
When performing the plasma treatment by using
The power per unit volume of plasma is 10 to 10000 W /
cm ThreeAnd the flow rate of the plasma 3 is 20 to 10000 cm /
Preferably, it is seconds. If the above conditions are not met,
Incomplete plasma processing or thermal damage to the workpiece
May be given. Therefore, the magnitude of the AC voltage
The supply amount and supply rate of the plasma generating gas are within the above ranges.
It is preferable to adjust so as to enter.
【００３３】プラズマ処理中、電極の表面温度を、２５
０℃以下、より好ましくは２００℃以下に保つことが好
ましい。電極の表面温度が２５０℃を超えると、ストリ
ーマー放電が放電空間２２に生成される恐れがある。電
極の表面温度の下限値に関して限定はない。例えば、下
限値は０℃であっても良い。換言すれば、冷却材９が凍
結しない温度であればよい。また、空冷により電極１，
２を十分に冷却できる場合は、冷却材を使用する必要は
ない。During the plasma treatment, the surface temperature of the electrode was raised to 25
It is preferable to keep the temperature at 0 ° C. or lower, more preferably at 200 ° C. or lower. If the surface temperature of the electrode exceeds 250 ° C., a streamer discharge may be generated in the discharge space 22. There is no limitation on the lower limit of the surface temperature of the electrode. For example, the lower limit may be 0 ° C. In other words, the temperature may be any temperature at which the coolant 9 does not freeze. In addition, the electrodes 1 and 2 are cooled by air.
If 2 can be cooled sufficiently, it is not necessary to use a coolant.
【００３４】ところで、ストリーマー放電(アーク放電)
の発生原因の一つは、プラズマによる電極温度の上昇に
あると考えられている。本発明のプラズマ処理におい
て、プラズマ３は、プラズマ生成用ガスの大気圧付近の
圧力で生成される。このプラズマ３中では、ガス粒子が
絶えず衝突を繰り返している。減圧プラズマと比較し
て、大気圧プラズマにおいては平均自由行路が短い。こ
れは、大気圧プラズマ中においてガス粒子の衝突頻度が
高いことを意味する。衝突頻度が高くなると、プラズマ
温度は上昇する。また、プラズマ中のガス粒子の衝突頻
度は、交流電源の周波数にも密接に関係する。周波数が
高くなるにつれて、プラズマ処理に好適なラジカルやイ
オンの量は増加するが、プラズマ温度は上昇し、結果的
に、電極の表面温度も上昇する。特に、プラズマに曝さ
れている電極表面の温度上昇は顕著である。この温度上
昇は、電極表面から局所的な電子の放出を招き、それが
原因となってストリーマー放電が発生すると考えられて
いる。一旦、ストリーマー放電が生じると、プラズマ
(グロー放電)が不安定になり、プラズマ処理を継続する
ことができない。電極と被処理物の間にストリーマー放
電が発生した場合は、ストリーマー放電が被処理物の表
面に重大な損傷を及ぼす恐れがある。また、ストリーマ
ー放電により、電極材料の一部が蒸発して、被処理物に
蒸着されるという問題もある。By the way, streamer discharge (arc discharge)
It is thought that one of the causes of the occurrence is an increase in the electrode temperature due to the plasma. In the plasma processing of the present invention, the plasma 3 is generated at a pressure near the atmospheric pressure of the plasma generating gas. In the plasma 3, the gas particles repeatedly collide with each other. The mean free path is shorter in atmospheric pressure plasma than in reduced pressure plasma. This means that the collision frequency of the gas particles in the atmospheric pressure plasma is high. As the collision frequency increases, the plasma temperature increases. Further, the frequency of collision of gas particles in the plasma is closely related to the frequency of the AC power supply. As the frequency increases, the amount of radicals and ions suitable for plasma processing increases, but the plasma temperature increases, and consequently the electrode surface temperature also increases. In particular, the temperature rise on the electrode surface exposed to the plasma is remarkable. It is considered that this temperature rise causes local emission of electrons from the electrode surface, which causes streamer discharge. Once the streamer discharge occurs, the plasma
(Glow discharge) becomes unstable and the plasma processing cannot be continued. When a streamer discharge occurs between the electrode and the object, the streamer discharge may seriously damage the surface of the object. In addition, there is also a problem that a part of the electrode material evaporates due to the streamer discharge and is deposited on the object to be processed.
【００３５】本発明の図１のプラズマ処理装置において
は、ストリーマー放電の発生を防ぐために、放電空間２
２に突出する曲面Ｒを有する円筒電極１，２を使用する
とともに、電極内部に冷却材９を供給する冷却材供給ユ
ニット２０が、電極の表面温度を下げ、電極表面からの
局所的な電子放出を防ぐために設けられている。したが
って、プラズマ処理中、均一なグロー放電を安定に維持
することができるのである。In the plasma processing apparatus of FIG. 1 of the present invention, the discharge space 2 is used to prevent the occurrence of streamer discharge.
In addition to the use of the cylindrical electrodes 1 and 2 having the curved surface R protruding into the electrode 2, a coolant supply unit 20 for supplying a coolant 9 to the inside of the electrode lowers the surface temperature of the electrode and causes local electron emission from the electrode surface. It is provided to prevent Therefore, a uniform glow discharge can be stably maintained during the plasma processing.
【００３６】また、円筒状の電極１，２を使用している
ので、電極間の距離を狭めることによりプラズマの単位
体積あたりの電力(プラズマ密度)を大きくできるととも
に、図４Ａの矢印で示されるように、円筒電極の外周面
に沿って放電空間２２から下側に広がるプラズマ３のジ
ェット(プラズマ流)を生成できる。被処理物４をこの高
いプラズマ密度を有する拡張されたプラズマジェット３
で処理することにより、処理効率を改善することができ
る。これに対して、図４Ｂに示すように、平板状電極１
Ｓ，２Ｓを使用した場合、狭い幅のプラズマジェット
(プラズマ流)３Ｓが電極間の放電空間２２Ｓから提供さ
れるにすぎない。また、前途したように、相対的にプラ
ズマの単位体積当たりの電力を大きくとることが困難で
ある。したがって、被加工物４Ｓの処理領域が制限され
てしまう。図４Ａにおいて、番号６Ｓは誘電体板を示
す。Further, since the cylindrical electrodes 1 and 2 are used, the power per unit volume of plasma (plasma density) can be increased by reducing the distance between the electrodes, and is indicated by the arrow in FIG. 4A. Thus, a jet (plasma flow) of the plasma 3 spreading downward from the discharge space 22 along the outer peripheral surface of the cylindrical electrode can be generated. The object to be treated 4 is expanded plasma jet 3 having this high plasma density.
, The processing efficiency can be improved. On the other hand, as shown in FIG.
When S and 2S are used, a narrow width plasma jet
(Plasma flow) 3S is only provided from the discharge space 22S between the electrodes. Further, as described above, it is difficult to relatively increase the power per unit volume of plasma. Therefore, the processing area of the workpiece 4S is limited. In FIG. 4A, reference numeral 6S indicates a dielectric plate.
【００３７】電極構造の第１変更例として、図５に示す
ように、断面が略三角形の一対の筒状電極(１Ａ，２Ａ)
を使用しても良い。電極は、電極１Ａの底面が、電極２
Ａの底面と同一平面上にあるように配置される。また、
電極１Ａは、電極２Ａに対して実質的に平行に配置され
ている。放電空間２２は、電極１Ａ，２Ａの対向する頂
点部の間に定義される。この頂点部の各々には、曲面Ｒ
が設けられ、これらの曲面Ｒが放電空間２２内に突出し
ている。放電空間に突出する曲面Ｒは、１〜２５ｍｍの
曲率半径を有することが好ましい。電極の内部には、冷
却材９を循環させる。また、電極の各々は、最表面にア
ルミナの誘電体層６を有する。電極の下部には、断面が
三角形の一対のプラズマガイド部材５０が設けられ、プ
ラズマ拡散ゾーン３５を形成している。このプラズマ拡
散ゾーン３５は、プラズマ３が放電空間２２から被加工
物４に向かって広がるようにプラズマを導くためのもの
である。円筒電極(１，２)を使用している図１のプラズ
マ処理装置においては、円筒電極それ自体の構造によ
り、プラズマが放電空間から被処理物に向かって広がる
ように導かれる。換言すれば、電極の各々は、プラズマ
ガイド部材の役割を担うプラズマガイド部を兼ね備えて
いる。放電空間２２内に生成されたプラズマ３は、プラ
ズマガイド部、すなわち円筒電極の外表面の一部に沿っ
て広がり、被加工物４に到達する。図４において、番号
３５は、電極の下に形成されるプラズマ拡散ゾーンを示
す。As a first modification of the electrode structure, as shown in FIG. 5, a pair of cylindrical electrodes (1A, 2A) having a substantially triangular cross section are used.
May be used. The bottom of the electrode 1A is
A is arranged so as to be on the same plane as the bottom surface of A. Also,
Electrode 1A is arranged substantially parallel to electrode 2A. The discharge space 22 is defined between opposing vertices of the electrodes 1A and 2A. Each of these vertices has a curved surface R
Are provided, and these curved surfaces R protrude into the discharge space 22. The curved surface R protruding into the discharge space preferably has a radius of curvature of 1 to 25 mm. A coolant 9 is circulated inside the electrode. Each of the electrodes has a dielectric layer 6 of alumina on the outermost surface. A pair of plasma guide members 50 having a triangular cross section are provided below the electrodes to form a plasma diffusion zone 35. The plasma diffusion zone 35 is for guiding the plasma 3 so that the plasma 3 spreads from the discharge space 22 toward the workpiece 4. In the plasma processing apparatus of FIG. 1 using the cylindrical electrodes (1, 2), the plasma is guided from the discharge space toward the workpiece by the structure of the cylindrical electrode itself. In other words, each of the electrodes also has a plasma guide portion serving as a plasma guide member. The plasma 3 generated in the discharge space 22 spreads along a plasma guide portion, that is, a part of the outer surface of the cylindrical electrode, and reaches the workpiece 4. In FIG. 4, numeral 35 indicates a plasma diffusion zone formed below the electrode.
【００３８】電極構造の第２変更例として、図６に示す
ように、断面が略三角形の一対の電極(１Ｂ，２Ｂ)を使
用することができる。尚、図６に示すように、電極が配
置される場合、プラズマガイド部材を別途設けることな
く、電極の下にプラズマ拡散ゾーン３５を形成すること
ができる。As a second modification of the electrode structure, as shown in FIG. 6, a pair of electrodes (1B, 2B) having a substantially triangular cross section can be used. As shown in FIG. 6, when the electrodes are provided, the plasma diffusion zone 35 can be formed below the electrodes without separately providing a plasma guide member.
【００３９】電極構造の第３変更例として、図７に示す
ように、断面が矩形形状である第１電極１Ｃと断面が楕
円形状の第２電極２Ｃを使用しても良い。この場合、第
２電極２Ｃの曲面Ｒと第１電極１Ｃの平坦面の間に放電
空間２２が形成される。また、平坦表面上に突出する略
半球状表面を有する少なくとも一つの電極を使用し、略
半球状表面が放電空間に突出するように電極を配置して
も良い。As a third modification of the electrode structure, as shown in FIG. 7, a first electrode 1C having a rectangular cross section and a second electrode 2C having an elliptical cross section may be used. In this case, a discharge space 22 is formed between the curved surface R of the second electrode 2C and the flat surface of the first electrode 1C. Further, at least one electrode having a substantially hemispherical surface protruding on a flat surface may be used, and the electrodes may be arranged such that the substantially hemispherical surface protrudes into the discharge space.
【００４０】また、図８に示すようなプラズマ発生器１
０を使用することも好ましい。このプラズマ発生器は、
個々の電極ペアが円筒構造を有する電極１及び電極２で
なる複数の電極ペア、及びガス導入口１６を有するガス
供給容器１２を具備している。複数の電極１と電極２
は、電極１の各々が隣接する電極２に対して実質的に平
行に延出するように互い違いに配置される。電極１は隣
接する電極２から距離ｄによって離されており、電極間
に放電空間２２が定義される。すべての電極２は、交流
電源に接続され、すべての電極１は接地される。電極
１、２は、その外表面に誘電体層６を有する。また、隣
接する電極１，２の各々の外周曲面は、放電空間２２内
に突出している。プラズマ生成用ガスがガス導入口１６
を介してガス供給容器１２の内部に供給され、電極間に
交流電圧を印加することにより、複数のプラズマ３が生
成される。A plasma generator 1 as shown in FIG.
It is also preferred to use 0. This plasma generator
Each of the electrode pairs includes a plurality of electrode pairs each including an electrode 1 and an electrode 2 having a cylindrical structure, and a gas supply container 12 having a gas inlet 16. Multiple electrodes 1 and electrodes 2
Are staggered such that each of the electrodes 1 extends substantially parallel to an adjacent electrode 2. The electrode 1 is separated from the adjacent electrode 2 by a distance d, and a discharge space 22 is defined between the electrodes. All electrodes 2 are connected to an AC power supply, and all electrodes 1 are grounded. The electrodes 1 and 2 have a dielectric layer 6 on the outer surface. The outer peripheral curved surface of each of the adjacent electrodes 1 and 2 protrudes into the discharge space 22. Gas for plasma generation is introduced into gas inlet 16
Are supplied to the inside of the gas supply container 12 through the, and a plurality of plasmas 3 are generated by applying an AC voltage between the electrodes.
【００４１】図９は、複数のプラズマで被処理物を処理
するためのプラズマ処理装置の概略断面図である。電極
１，２は、インライン型扉６３を両端に有する処理容器
６０内に配置されている。インライン型扉の代りにシャ
トル型扉を使用しても良い。すべての電極２は、交流電
源１３に接続され、すべての電極１は接地される。図
中、番号６１は、プラズマ生成用ガスを処理容器６０内
に供給するためのガス供給口を示す。番号６２は、ガス
排出口を示す。番号１１は、被処理物４の搬送手段(ロ
ーラー)を示す。番号６５は、邪魔板を示す。邪魔板６
５は、プラズマ生成用ガスを選択的に電極間の放電空間
２２に供給するのに役立つ。電極１及び電極２の内部に
は、プラズマ処理中、電極温度を下げるために冷却材９
を循環させる。プラズマ生成用ガスがガス供給口６１を
介して処理容器６０内に供給され、電極間に交流電圧を
印加することにより、複数のプラズマ３が生成される。
この装置の使用により、被処理物４は、複数のプラズマ
３で処理されるので、１度に被処理物のより広い面積
(より広い範囲)を処理するのに効果的である。その他の
構成は、図１のプラズマ処理装置と実質的に同じであ
る。FIG. 9 is a schematic sectional view of a plasma processing apparatus for processing an object to be processed with a plurality of plasmas. The electrodes 1 and 2 are arranged in a processing container 60 having in-line doors 63 at both ends. A shuttle type door may be used instead of the inline type door. All electrodes 2 are connected to an AC power supply 13 and all electrodes 1 are grounded. In the figure, reference numeral 61 denotes a gas supply port for supplying a plasma generation gas into the processing container 60. Numeral 62 indicates a gas outlet. Numeral 11 indicates a transporting means (roller) for the workpiece 4. The number 65 indicates a baffle plate. Baffle 6
5 serves to selectively supply the plasma generating gas to the discharge space 22 between the electrodes. A coolant 9 is provided inside the electrodes 1 and 2 to reduce the electrode temperature during the plasma processing.
Circulate. The plasma generating gas is supplied into the processing container 60 via the gas supply port 61, and a plurality of plasmas 3 are generated by applying an AC voltage between the electrodes.
By using this apparatus, the workpiece 4 is treated with the plurality of plasmas 3, so that a larger area of the workpiece can be obtained at one time.
(Wider range) is effective. Other configurations are substantially the same as those of the plasma processing apparatus of FIG.
【００４２】図１０に図９のプラズマ処理装置の変更例
を示す。この処理装置においては、スリット６７を有す
るインライン型扉６３を両端に有する処理容器６０を使
用している。スリット６７を介して被処理物４を処理容
器６０内に供給、あるいは処理容器から取り出すことが
できる。図中、番号６４は、緩和室を示す。緩和室は、
処理容器から流出して放散されるプラズマ生成用ガスの
量を少なくするとともに、処理容器内への外気の流入を
最小化するのに有用である。その他の構成は、図９の処
理装置と実質的に同じである。FIG. 10 shows a modification of the plasma processing apparatus shown in FIG. In this processing apparatus, a processing vessel 60 having in-line type doors 63 having slits 67 at both ends is used. The processing object 4 can be supplied into or removed from the processing container 60 through the slit 67. In the figure, reference numeral 64 indicates a relaxation room. The relaxation room
This is useful for reducing the amount of plasma generation gas flowing out and radiating from the processing container, and for minimizing the inflow of outside air into the processing container. Other configurations are substantially the same as those of the processing apparatus of FIG.
【００４３】＜実施例１＞図１に示すプラズマ処理装置
を使用して、プラズマ処理を実施した。誘電体層６とし
て厚さ２００μｍのアルミナ層を有するステンレス鋼製
パイプを電極１，２として使用した。電極の平均表面
(周表面)粗さは、１０μｍである。誘電体層は、セラミ
ック溶射法により作成した。電極間距離は、１ｍｍであ
る。電極１，２の各々の曲面Ｒの曲率半径は、５ｍｍで
ある。被処理物４としては、シリコンウエハーに厚さ１
μｍのネガ型レジスト(東京応化製のＯＭＲ−８３)を塗
布して形成したものを使用した。プラズマ生成用ガスと
しては、ヘリウム、アルゴンおよび酸素の混合ガスを使
用した。ヘリウムの流量は、２リットル／分であり、ア
ルゴンの流量は、７リットル／分であり、酸素の流量
は、５０ｃｃ／分である。<Embodiment 1> Plasma processing was performed using the plasma processing apparatus shown in FIG. Stainless steel pipes having a 200 μm-thick alumina layer as the dielectric layer 6 were used as the electrodes 1 and 2. Average surface of electrode
(Peripheral surface) The roughness is 10 μm. The dielectric layer was formed by a ceramic spraying method. The distance between the electrodes is 1 mm. The radius of curvature of each curved surface R of the electrodes 1 and 2 is 5 mm. As the object to be processed 4, a silicon wafer having a thickness of 1
A negative resist (OMR-83 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) having a thickness of .mu.m was used. As a plasma generation gas, a mixed gas of helium, argon and oxygen was used. The flow rate of helium is 2 l / min, the flow rate of argon is 7 l / min, and the flow rate of oxygen is 50 cc / min.
【００４４】電極１を接地し、電極２を周波数が１３.
５６ＭＨｚの交流電源１３に接続した。電極間に交流電
圧(印加電力：１０００Ｗ)を印加することにより大気圧
プラズマ３を生成させた。このプラズマ３を使用して被
処理物４にエッチング処理を実施した。電極の表面温度
は、プラズマエッチング処理中、赤外放射温度計(ＣＨ
ＩＮＯ製)により測定した。電極の表面温度は、２５０
℃であった。プラズマの単位体積当たりの電力は、４０
０Ｗ／ｃｍ3であり、また、プラズマエッチング処理に
より被処理物４からレジストを完全に剥離させるのに要
した時間を測定した。測定結果より、レジストエッチン
グ速度は、１.５μｍ／分であった。処理後、被処理物
上に熱的ダメージやストリーマー放電による損傷は観察
されなかった。本実施例の実験条件および評価結果を表
１に示す。Electrode 1 is grounded, and electrode 2 has a frequency of 13.
It was connected to a 56 MHz AC power supply 13. An atmospheric pressure plasma 3 was generated by applying an AC voltage (applied power: 1000 W) between the electrodes. Using the plasma 3, an object 4 was subjected to an etching process. During the plasma etching process, the surface temperature of the electrode was measured using an infrared radiation thermometer (CH
INO). The surface temperature of the electrode is 250
° C. The power per unit volume of plasma is 40
It was 0 W / cm 3 , and the time required for completely removing the resist from the object to be processed 4 by the plasma etching treatment was measured. From the measurement result, the resist etching rate was 1.5 μm / min. After the treatment, no thermal damage or damage due to streamer discharge was observed on the object. Table 1 shows the experimental conditions and evaluation results of this example.
【００４５】＜実施例２＞表１に示す条件を採用したこ
とを除いて、図１のプラズマ処理装置を使用して、実施
例１と実質的に同じ方法に基づいてプラズマ処理を実施
した。本実施例においては、プラズマ処理中、冷却材９
としてイオン交換水を電極内部に循環させた。プラズマ
処理後、被処理物上に熱的ダメージやストリーマー放電
による損傷は観察されなかった。評価結果を表１に示
す。<Example 2> A plasma treatment was carried out using the plasma treatment apparatus of FIG. 1 according to substantially the same method as in Example 1, except that the conditions shown in Table 1 were employed. In this embodiment, during the plasma processing, the coolant 9
The ion-exchanged water was circulated inside the electrode. After the plasma treatment, no thermal damage or damage due to streamer discharge was observed on the object. Table 1 shows the evaluation results.
【００４６】＜実施例３＞表１に示す条件を採用したこ
とを除いて、図１のプラズマ処理装置を使用して、実施
例１と実質的に同じ方法に基づいてプラズマ処理を実施
した。本実施例においては、アルミナとマグネシア(Ｍ
ｇＯの含有量は５体積％)の混合物を誘電体層６として
使用した。また、誘電体層６は、セラミック溶射法によ
り厚さが７００μｍになるように形成された。プラズマ
処理中、冷却材９としてＨＦＥ−７１００(住友スリー
エム製)を電極内部に循環させた。プラズマ処理後、被
処理物上に熱的ダメージやストリーマー放電による損傷
は観察されなかった。評価結果を表１に示す。<Example 3> A plasma process was carried out using the plasma processing apparatus of FIG. 1 according to substantially the same method as in Example 1, except that the conditions shown in Table 1 were employed. In this embodiment, alumina and magnesia (M
The mixture having a gO content of 5% by volume) was used as the dielectric layer 6. The dielectric layer 6 was formed by a ceramic spraying method so as to have a thickness of 700 μm. During the plasma treatment, HFE-7100 (manufactured by Sumitomo 3M) as a coolant 9 was circulated inside the electrode. After the plasma treatment, no thermal damage or damage due to streamer discharge was observed on the object. Table 1 shows the evaluation results.
【００４７】＜実施例４＞表１に示す条件を採用したこ
とを除いて、図１のプラズマ処理装置を使用して、実施
例１と実質的に同じ方法に基づいてプラズマ処理を実施
した。本実施例においては、シリカ、マグネシア、チタ
ニア、ジルコニアおよびアルミナを主成分とする琺瑯を
誘電体層６として使用した。また、誘電体層６は、融着
法により厚さが１０００μｍになるように形成された。
プラズマ処理後、被処理物上に熱的ダメージやストリー
マー放電による損傷は観察されなかった。評価結果を表
１に示す。Example 4 A plasma treatment was carried out using the plasma processing apparatus of FIG. 1 according to substantially the same method as in Example 1, except that the conditions shown in Table 1 were employed. In this embodiment, an enamel mainly composed of silica, magnesia, titania, zirconia and alumina was used as the dielectric layer 6. The dielectric layer 6 was formed to have a thickness of 1000 μm by a fusion bonding method.
After the plasma treatment, no thermal damage or damage due to streamer discharge was observed on the object. Table 1 shows the evaluation results.
【００４８】[0048]
【表１】 [Table 1]
【００４９】＜実施例５＞図１に示すプラズマ処理装置
を使用して、プラズマ処理を実施した。誘電体層６とし
て厚さ２００μｍのチタニア層を有するステンレス鋼製
パイプを電極１，２として使用した。電極の平均表面
(周表面)粗さは、２０μｍである。誘電体層６は、セラ
ミック溶射法により作成した。電極間の距離は、１ｍｍ
である。電極１，２の各々の曲面Ｒの曲率半径は、１０
ｍｍである。プラズマ処理中、冷却材９としてフリナー
トＦＣ−７７(住友スリーエム製)を電極内部に循環させ
た。プラズマ生成用ガスとしては、ヘリウム、アルゴン
および酸素の混合ガスを使用した。ヘリウムの流量は、
３リットル／分であり、アルゴンの流量は、９リットル
／分であり、酸素の流量は、１００ｃｃ／分である。本
実施例においては、被処理物４として、プラスチックＢ
ＧＡ(ボールグリッドアレイ)基板(５０ｘ２００ｍｍ)を
使用した。この基板は、０.５ｍｍ厚のＢＴ(ビスマレイ
ミドトリアジン)レジンに厚さ４０μｍのレジスト(太陽
インキ製、"ＰＳＲ−４０００ＡＵＳ５")被膜を形成す
ることにより得られる。このＢＧＡ基板は、金メッキ部
分を有し、ＩＣチップを搭載している。尚、被処理物を
コンベヤー１１の使用により２ｃｍ／秒の搬送速度で搬
送した。<Embodiment 5> Plasma processing was performed using the plasma processing apparatus shown in FIG. Stainless steel pipes having a 200 μm-thick titania layer as the dielectric layer 6 were used as the electrodes 1 and 2. Average surface of electrode
(Peripheral surface) The roughness is 20 μm. The dielectric layer 6 was formed by a ceramic spraying method. The distance between the electrodes is 1 mm
It is. The radius of curvature of each curved surface R of the electrodes 1 and 2 is 10
mm. During the plasma treatment, Flinert FC-77 (manufactured by Sumitomo 3M) as a coolant 9 was circulated inside the electrode. As a plasma generation gas, a mixed gas of helium, argon and oxygen was used. Helium flow rate is
The flow rate of argon is 9 liters / minute and the flow rate of oxygen is 100 cc / minute. In this embodiment, plastic B is used as the object 4 to be treated.
A GA (ball grid array) substrate (50 × 200 mm) was used. This substrate is obtained by forming a 40 μm thick resist film (manufactured by Taiyo Ink, “PSR-4000AUS5”) on a 0.5 mm thick BT (bismaleimide triazine) resin. This BGA substrate has a gold-plated portion and has an IC chip mounted thereon. The object to be processed was transported at a transport speed of 2 cm / sec by using the conveyor 11.
【００５０】電極１を接地し、電極２を周波数が１３.
５６ＭＨｚの交流電源１３に接続した。電極間に交流電
圧(印加電力：１０００Ｗ)を印加することにより大気圧
プラズマ３を生成させた。電極の表面温度は、プラズマ
エッチング処理中、赤外放射温度計により測定した。電
極の表面温度は、２００℃であった。プラズマの単位体
積当たりの電力は、２００Ｗ／ｃｍ3であった。The electrode 1 is grounded, and the electrode 2 is set to a frequency of 13.
It was connected to a 56 MHz AC power supply 13. An atmospheric pressure plasma 3 was generated by applying an AC voltage (applied power: 1000 W) between the electrodes. The surface temperature of the electrode was measured by an infrared radiation thermometer during the plasma etching process. The surface temperature of the electrode was 200 ° C. The power per unit volume of the plasma was 200 W / cm 3 .
【００５１】本実施例においては、以下の評価試験を実
施した。まず、プラズマ処理前にレジスト上における水
の接触角を測定した。この時の接触角は８０度であっ
た。そして、プラズマ処理後においても同様に接触角を
測定した。この時の接触角は８度であった。次に、プラ
ズマ処理なしのＢＧＡ基板(水の接触角：８０度)の金メ
ッキ部とＩＣチップとの間にワイヤーボンディングを形
成し、そのボンディング強度を測定した。この時のボン
ディング強度は、５ｇであった。同様に、プラズマ処理
を施したＢＧＡ基板(水の接触角：８度)の金メッキ部と
ＩＣチップとの間にワイヤーボンディングを形成し、そ
の時のボンディング強度を測定した。この時のボンディ
ング強度は８ｇであった。このように、プラズマ処理に
よりボンディング強度を改善できた。In this example, the following evaluation test was performed. First, the contact angle of water on the resist was measured before the plasma treatment. The contact angle at this time was 80 degrees. Then, the contact angle was similarly measured after the plasma treatment. The contact angle at this time was 8 degrees. Next, wire bonding was formed between the gold-plated portion of the BGA substrate without plasma treatment (contact angle of water: 80 degrees) and the IC chip, and the bonding strength was measured. The bonding strength at this time was 5 g. Similarly, wire bonding was formed between the gold-plated part of the plasma-treated BGA substrate (contact angle of water: 8 degrees) and the IC chip, and the bonding strength at that time was measured. At this time, the bonding strength was 8 g. Thus, the bonding strength could be improved by the plasma treatment.
【００５２】さらに、封止樹脂(松下電工株式会社製、"
パナシーラーＣＶ８１００Ｚ")を上記の未処理ＢＧＡ基
板およびプラズマ処理ＢＧＡ基板の上に１７５℃でドー
ム形状(底面の直径は１１.３ｍｍ)に成形した。未処理
ＢＧＡ基板上の封止樹脂のせん断剥離強度は、１１ＭＰ
ａであったが、プラズマ処理したＢＧＡ基板上の封止樹
脂のせん断剥離強度は、２０ＭＰａであった。このよう
に、プラズマ処理により剥離強度を改善できた。本実施
例の実験条件および評価結果を表２に示す。Further, a sealing resin (manufactured by Matsushita Electric Works, Ltd., "
Panasealer CV8100Z ") was formed into a dome shape (diameter of the bottom surface is 11.3 mm) at 175 ° C. on the untreated BGA substrate and the plasma-treated BGA substrate. Shear peel strength of the sealing resin on the untreated BGA substrate Is 11MP
a, but the shear-peeling strength of the sealing resin on the plasma-treated BGA substrate was 20 MPa. Thus, the peel strength was improved by the plasma treatment. Table 2 shows the experimental conditions and evaluation results of this example.
【００５３】＜実施例６＞表２に示す条件を採用したこ
とを除いて、図１のプラズマ処理装置を使用して、実施
例６と実質的に同じ方法に基づいてプラズマ処理を実施
した。本実施例においては、被処理物として金メッキ部
を有するとともにＩＣチップを積載している銅系リード
フレーム基板(５０ｘ２００ｍｍ)を使用した。評価結果
を表２に示す。評価試験の結果、ワイヤーボンディング
のボンディング強度および封止樹脂のせん断剥離強度を
本発明のプラズマ処理により改善できることがわかっ
た。Example 6 A plasma treatment was performed using the plasma processing apparatus of FIG. 1 according to substantially the same method as in Example 6, except that the conditions shown in Table 2 were employed. In the present embodiment, a copper-based lead frame substrate (50 × 200 mm) having a gold-plated part and mounting an IC chip was used as an object to be processed. Table 2 shows the evaluation results. As a result of the evaluation test, it was found that the bonding strength of wire bonding and the shear peel strength of the sealing resin could be improved by the plasma treatment of the present invention.
【００５４】[0054]
【表２】 [Table 2]
【００５５】＜実施例７＞図１に示すプラズマ処理装置
を使用して、プラズマ処理を実施した。誘電体層６とし
て厚さ５００μｍのチタニア層を有するステンレス鋼製
パイプを電極１，２として使用した。電極の平均表面
(周表面)粗さは、５０μｍである。誘電体層６は、セラ
ミック溶射法により作成した。電極間距離は、０.５ｍ
ｍである。電極１，２の各々の曲面Ｒの曲率半径は、１
０ｍｍである。プラズマ生成用ガスとしては、ヘリウ
ム、アルゴン、酸素およびＣＦ4の混合ガスを使用し
た。ヘリウムの流量は、１リットル／分であり、アルゴ
ンの流量は、３リットル／分であり、酸素の流量は、１
００ｃｃ／分であり、ＣＦ4の流量は５０ｃｃ／分であ
る。<Embodiment 7> Plasma processing was performed using the plasma processing apparatus shown in FIG. Stainless steel pipes having a 500 μm-thick titania layer as the dielectric layer 6 were used as the electrodes 1 and 2. Average surface of electrode
(Peripheral surface) The roughness is 50 μm. The dielectric layer 6 was formed by a ceramic spraying method. The distance between the electrodes is 0.5m
m. The radius of curvature of each curved surface R of the electrodes 1 and 2 is 1
0 mm. As the plasma generation gas, a mixed gas of helium, argon, oxygen and CF 4 was used. The flow rate of helium is 1 l / min, the flow rate of argon is 3 l / min, and the flow rate of oxygen is 1 l / min.
00 cc / min and the flow rate of CF 4 is 50 cc / min.
【００５６】電極１を接地し、電極２を周波数が１３.
５６ＭＨｚの交流電源１３に接続した。電極間に交流電
圧(印加電力：１０００Ｗ)を印加することにより大気圧
プラズマ３を生成させた。電極の表面温度は、プラズマ
エッチング処理中、赤外放射温度計により測定した。電
極の表面温度は、２００℃であった。プラズマの単位体
積当たりの電力は、１００Ｗ／ｃｍ3であった。The electrode 1 is grounded, and the electrode 2 has a frequency of 13.
It was connected to a 56 MHz AC power supply 13. An atmospheric pressure plasma 3 was generated by applying an AC voltage (applied power: 1000 W) between the electrodes. The surface temperature of the electrode was measured by an infrared radiation thermometer during the plasma etching process. The surface temperature of the electrode was 200 ° C. The power per unit volume of the plasma was 100 W / cm 3 .
【００５７】本実施例においては、半導体チップ上に形
成されたＳｎ−Ａｇ半田バンプの表面およびＮｉ／Ａｕ
メタライズ基板のメタライズ部を被処理物４とした。半
導体チップとＮｉ／Ａｕメタライズ基板の位置合わせを
大気中で行った後、ベルト炉中、窒素雰囲気下(酸素濃
度８０ｐｐｍ)、２３０℃の条件でリフローを実施し
た。プラズマ処理を半導体チップとＮｉ／Ａｕメタライ
ズ基板のそれぞれに実施しなかった場合、半導体チップ
をＮｉ／Ａｕメタライズ基板に接合することができなか
ったが、プラズマ処理を半導体チップとＮｉ／Ａｕメタ
ライズ基板のそれぞれに実施することにより、半導体チ
ップとＮｉ／Ａｕメタライズ基板との間に良好な接合を
得ることができた。本実施例の実験条件および評価結果
を表３に示す。In this embodiment, the surface of the Sn-Ag solder bump formed on the semiconductor chip and the Ni / Au
The metallized portion of the metallized substrate was set as a processing target 4. After the semiconductor chip and the Ni / Au metallized substrate were aligned in the air, reflow was performed in a belt furnace under a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: 80 ppm) at 230 ° C. If the plasma processing was not performed on each of the semiconductor chip and the Ni / Au metallized substrate, the semiconductor chip could not be bonded to the Ni / Au metallized substrate, but the plasma processing was performed on the semiconductor chip and the Ni / Au metallized substrate. By performing each method, a good bond was obtained between the semiconductor chip and the Ni / Au metallized substrate. Table 3 shows the experimental conditions and evaluation results of this example.
【００５８】＜実施例８＞図５に示すプラズマ発生器１
０を使用していることを除いて実質的に図１の装置と同
じプラズマ処理装置を使用して、プラズマ処理を実施し
た。電極１Ａ，２Ａの各々は、三角形断面を有するステ
ンレス鋼製パイプ上に誘電体層６としてアルミナ層を形
成することにより作成した。ステンレス鋼製パイプの肉
厚は、１ｍｍであり、三角形断面の一辺の長さは、１０
ｍｍである。各電極の頂点部には、曲面Ｒが設けられて
おり、放電空間２２がこれらの曲面Ｒ間に定義される。
曲面Ｒの曲率半径は、３ｍｍである。電極間距離は、１
ｍｍである。誘電体層６は、セラミック溶射法により厚
みが５００μｍになるように形成された。電極の平均表
面(周表面)粗さは、５０μｍである。電極の下部に配置
された一対のプラズマガイド部材５０は、テフロン製で
ある。プラズマガイド部材５０の斜辺の長さは、１５ｍ
ｍである。プラズマ処理中、冷却材９としてイオン交換
水を電極内部に循環させた。被処理物４としては、シリ
コンウエハーに厚さ１μｍのネガ型レジスト(東京応化
製のＯＭＲ−８３)を塗布して形成したものを使用し
た。プラズマ生成用ガスとしては、ヘリウムおよび酸素
の混合ガスを使用した。ヘリウムの流量は、１０リット
ル／分であり、酸素の流量は、１００ｃｃ／分である。<Embodiment 8> The plasma generator 1 shown in FIG.
The plasma processing was performed using the same plasma processing apparatus as the apparatus of FIG. 1 except that 0 was used. Each of the electrodes 1A and 2A was formed by forming an alumina layer as the dielectric layer 6 on a stainless steel pipe having a triangular cross section. The wall thickness of the stainless steel pipe is 1 mm, and the length of one side of the triangular cross section is 10 mm.
mm. A curved surface R is provided at the apex of each electrode, and a discharge space 22 is defined between these curved surfaces R.
The radius of curvature of the curved surface R is 3 mm. The distance between the electrodes is 1
mm. The dielectric layer 6 was formed by a ceramic spraying method so as to have a thickness of 500 μm. The average surface (peripheral surface) roughness of the electrode is 50 μm. The pair of plasma guide members 50 arranged below the electrodes are made of Teflon. The length of the hypotenuse of the plasma guide member 50 is 15 m
m. During the plasma treatment, ion-exchanged water as a coolant 9 was circulated inside the electrode. The object to be processed 4 was formed by applying a 1 μm-thick negative type resist (OMR-83 manufactured by Tokyo Ohka) on a silicon wafer. As a plasma generation gas, a mixed gas of helium and oxygen was used. The flow rate of helium is 10 l / min and the flow rate of oxygen is 100 cc / min.
【００５９】電極１を接地し、電極２を周波数が１００
ｋＨｚの交流電源１３に接続した。電極間に交流電圧
(印加電力：１５００Ｗ)を印加することにより大気圧プ
ラズマ３を生成させた。このプラズマ３を使用して被処
理物４にエッチング処理を実施した。処理後、被処理物
上に熱的ダメージやストリーマー放電による損傷は観察
されなかった。本実施例の実験条件および評価結果を表
３に示す。The electrode 1 is grounded, and the electrode 2 is set to a frequency of 100.
It was connected to an AC power supply 13 of kHz. AC voltage between electrodes
(Applied power: 1500 W) to generate atmospheric pressure plasma 3. Using the plasma 3, an object 4 was subjected to an etching process. After the treatment, no thermal damage or damage due to streamer discharge was observed on the object. Table 3 shows the experimental conditions and evaluation results of this example.
【００６０】＜実施例９＞図９に示すプラズマ処理装置
を使用してプラズマ処理を実施した。電極１，２の各々
は、表面に誘電体層６を有する外径６.３５ｍｍのステ
ンレス鋼(ＪＩＳ：ＳＵＳ３１６)製円筒パイプである。
誘電体層６は、融着法により形成した。すなわち、シリ
カ，マグネシア、アルミナを主成分とするフリットを溶
媒中に添加し、得られた混合物の１５０ｇをスプレーガ
ンを使用してステンレス鋼製パイプ上に吹き付けた。得
られた被膜を８５０℃で１０分間加熱し、ステンレス鋼
製パイプに融着させた。電極間距離は、１ｍｍである。
処理容器６０は、アクリル製で長さ５２０ｍｍｘ幅３５
２ｍｍｘ高さ２００ｍｍである。電極１，２の各々は、
処理容器６０の側壁に設けられたホルダー(図示せず)に
よって支持される。搬送手段１１が処理容器６０内部の
電極下方に配置される。この搬送手段１１は、複数のテ
フロン製の丸棒、処理容器の外部に配置されるモータ
ー、プーリーおよびゴムベルトで構成される。処理容器
の扉構造としては、空圧式で開閉機構を有するインライ
ン型扉６３を採用した。反応容器の内部は、Ｏリングの
ようなパッキング部材で気密性が保たれている。<Embodiment 9> Plasma processing was performed using the plasma processing apparatus shown in FIG. Each of the electrodes 1 and 2 is a cylindrical pipe made of stainless steel (JIS: SUS316) having an outer diameter of 6.35 mm and having a dielectric layer 6 on the surface.
The dielectric layer 6 was formed by a fusion method. That is, a frit containing silica, magnesia, and alumina as main components was added to a solvent, and 150 g of the obtained mixture was sprayed on a stainless steel pipe using a spray gun. The resulting coating was heated at 850 ° C. for 10 minutes and fused to a stainless steel pipe. The distance between the electrodes is 1 mm.
The processing container 60 is made of acrylic and has a length of 520 mm and a width of 35 mm.
It is 2 mm x 200 mm in height. Each of the electrodes 1 and 2
It is supported by a holder (not shown) provided on the side wall of the processing container 60. The transfer means 11 is disposed below the electrode inside the processing container 60. The transfer means 11 includes a plurality of Teflon round bars, a motor disposed outside the processing container, a pulley, and a rubber belt. As a door structure of the processing container, an in-line type door 63 having a pneumatic type and an opening / closing mechanism was employed. The inside of the reaction vessel is kept airtight by a packing member such as an O-ring.
【００６１】被処理物４としては、厚み０.７ｍｍｘ２
００ｍｍｘ３００ｍｍの液晶用ガラス板を使用した。電
極１を接地し、電極２を周波数が１００ｋＨｚの交流電
源１３に接続した。電極間に交流電圧(印加電力：１０
００Ｗ)を印加することにより大気圧プラズマ３を生成
させた。プラズマ処理中、冷却材９として純水を電極内
部に循環させた。プラズマ生成用ガスとしては、ヘリウ
ムと酸素の混合ガスを使用した。ヘリウムの流量は、１
０リットル／分であり、酸素の流量は、１００ｃｃ／分
である。電極１，２と被処理物４との間の距離は５ｍｍ
である。搬送手段１１による被処理物４の搬送速度は、
１５ｍｍ／秒である。このプラズマを使用して被処理物
４にプラズマ処理(表面改質およびクリーニング)を実施
した。The workpiece 4 has a thickness of 0.7 mm × 2
A glass plate for liquid crystal of 00 mm × 300 mm was used. The electrode 1 was grounded, and the electrode 2 was connected to an AC power supply 13 having a frequency of 100 kHz. AC voltage between electrodes (applied power: 10
00W), an atmospheric pressure plasma 3 was generated. During the plasma treatment, pure water was circulated as a coolant 9 inside the electrode. As a plasma generation gas, a mixed gas of helium and oxygen was used. Helium flow rate is 1
0 liter / min and the flow rate of oxygen is 100 cc / min. The distance between the electrodes 1 and 2 and the object 4 is 5 mm
It is. The transport speed of the workpiece 4 by the transport unit 11 is:
15 mm / sec. A plasma treatment (surface modification and cleaning) was performed on the object 4 using this plasma.
【００６２】本実施例においては、以下の評価試験を実
施した。まず、液晶用ガラス板上における水の接触角を
プラズマ処理前に測定した。この時の接触角は、４５度
であった。そして、プラズマ処理後にも同様に水の接触
角を測定した。この時の接触角は、６度であった。この
ように、プラズマ処理により液晶用ガラス板上における
水の接触角を低減できた。水の接触角の低減は、良好な
ワイヤボンディング強度を提供するだろう。本実施例の
実験条件および評価結果を表３に示す。In this example, the following evaluation test was performed. First, the contact angle of water on the glass plate for liquid crystal was measured before the plasma treatment. The contact angle at this time was 45 degrees. And the contact angle of water was measured similarly after the plasma treatment. The contact angle at this time was 6 degrees. Thus, the contact angle of water on the liquid crystal glass plate was reduced by the plasma treatment. Reducing the contact angle of water will provide good wire bonding strength. Table 3 shows the experimental conditions and evaluation results of this example.
【００６３】[0063]
【表３】 [Table 3]
【００６４】[0064]
【発明の効果】上記したように、少なくとも一対の電極
と、電極間に定義される放電空間にプラズマ生成用ガス
を供給するガス供給手段と、電極間に交流電圧を印加し
て、放電空間にプラズマ生成用ガスのプラズマを生成す
るための電力供給手段とを含み、一対の電極の少なくと
も一方がその外表面に誘電体層を有するプラズマ処理装
置において、一対の電極の少なくとも一方が放電空間に
突出する曲面を有するので、プラズマ処理中、ストリー
マー放電の発生を抑制できるとともに、少ない電力で大
きなプラズマ密度を得ることができ、結果的に放電空間
の下流側に配置された被処理物の大面積を効率良くプラ
ズマ処理できるという効果を奏するものである。As described above, at least a pair of electrodes, gas supply means for supplying a plasma generating gas to a discharge space defined between the electrodes, and an AC voltage applied between the electrodes to apply a voltage to the discharge space. A power supply means for generating plasma of a plasma generating gas, wherein at least one of the pair of electrodes has a dielectric layer on an outer surface thereof, and at least one of the pair of electrodes protrudes into a discharge space. Because of the curved surface, during plasma processing, it is possible to suppress the occurrence of streamer discharge, and it is possible to obtain a large plasma density with a small amount of power. This has the effect that plasma processing can be performed efficiently.
【００６５】また、上記プラズマ処理装置を用いて実施
されるプラズマ処理方法は、電極間の放電空間にプラズ
マ生成用ガスを供給する工程と、電極間に交流電圧を印
加して放電空間にプラズマ生成用ガスの大気圧プラズマ
を生成する工程と、大気圧プラズマで被処理物を処理す
る工程とを含むものであり、ストリーマ放電による損傷
を被処理物に与えることなく、大気圧プラズマの使用に
より高効率で被処理物のプラズマ処理を実施できるとい
う効果を奏するものである。尚、本発明のプラズマ処理
は、被処理物の表面に存在する有機物のクリーニング、
レジストの除去、有機材料フィルムのエッチング、シリ
コン等のエッチング処理、金属酸化物の還元、液晶用ガ
ラス基板の表面クリーニング等の種々の表面処理におい
て上記効果を達成するものである。The plasma processing method carried out using the plasma processing apparatus includes a step of supplying a plasma generating gas to a discharge space between the electrodes, and a step of applying an AC voltage between the electrodes to generate a plasma in the discharge space. The method includes a step of generating an atmospheric pressure plasma of an application gas and a step of treating an object to be treated with the atmospheric pressure plasma. The plasma processing of the object to be processed can be performed efficiently. In addition, the plasma treatment of the present invention cleans organic substances present on the surface of the object to be treated,
The above effects are achieved in various surface treatments such as removal of a resist, etching of an organic material film, etching of silicon or the like, reduction of a metal oxide, and cleaning of the surface of a liquid crystal glass substrate.
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一例を示す概略断
面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a plasma processing apparatus of the present invention.
【図２】図１のプラズマ処理装置のプラズマ発生器を示
す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a plasma generator of the plasma processing apparatus of FIG.
【図３】図１のプラズマ処理装置のプラズマ発生器の外
観を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of a plasma generator of the plasma processing apparatus of FIG.
【図４】(ａ)は、円筒状電極間に形成されるプラズマを
示す図であり、(ｂ)は、平板電極間に形成されるプラズ
マを示す図である。4A is a diagram showing plasma formed between cylindrical electrodes, and FIG. 4B is a diagram showing plasma formed between plate electrodes.
【図５】本発明のプラズマ処理装置の別のプラズマ発生
器を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view showing another plasma generator of the plasma processing apparatus of the present invention.
【図６】本発明のプラズマ処理装置の電極構造の変更例
を示す図である。FIG. 6 is a view showing a modified example of the electrode structure of the plasma processing apparatus of the present invention.
【図７】本発明のプラズマ処理装置の電極構造のさらな
る変更例を示す図である。FIG. 7 is a view showing a further modified example of the electrode structure of the plasma processing apparatus of the present invention.
【図８】複数のプラズマで被処理物を処理できる本発明
のプラズマ発生器の一例を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of a plasma generator of the present invention that can process an object to be processed with a plurality of plasmas.
【図９】複数のプラズマで被処理物を処理できる本発明
のプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a plasma processing apparatus of the present invention that can process an object to be processed with a plurality of plasmas.
【図１０】図９のプラズマ処理装置の変更例を示す概略
断面図である。FIG. 10 is a schematic sectional view showing a modification of the plasma processing apparatus of FIG. 9;
１ 電極 ２ 電極 ３ プラズマ ４ 被処理物 ５ ガス供給ユニット ６ 誘電体層 ７ 制御手段 ９ 冷却材 １０ プラズマ発生器 １１ 搬送手段 １２ ガス供給容器 １３ 交流電源 １４ 支持部材 １５ ガス供給ライン １６ ガス導入口 ２０ 冷却材供給ユニット ２４ 電極温度測定ユニット ２７ モニター ３０ マイクロコンピューター ４０ 赤外線透過窓 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 electrode 2 electrode 3 plasma 4 to-be-processed object 5 gas supply unit 6 dielectric layer 7 control means 9 coolant 10 plasma generator 11 transport means 12 gas supply container 13 AC power supply 14 support member 15 gas supply line 16 gas introduction port 20 Coolant supply unit 24 Electrode temperature measurement unit 27 Monitor 30 Microcomputer 40 Infrared transmission window
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｊ 27/16 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 北村 啓明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 井上 吉民 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // H01J 27/16 H01L 21/302 B (72) Inventor Hiroaki Kitamura 1048 Kadoma, Kazuma, Kadoma, Osaka Matsushita, Matsushita Inside Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor Yoshitami Inoue 1048 Odoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Works Co., Ltd.
Claims (20)
用ガスを前記電極間に定義される放電空間に供給するガ
ス供給手段と、前記電極間に交流電圧を印加して、前記
放電空間にプラズマ生成用ガスのプラズマを生成するた
めの電力供給手段とを含み、前記放電空間の下流側に配
置された被処理物を前記プラズマで処理するためのプラ
ズマ処理装置において、前記一対の電極の少なくとも一
方は、その外表面に誘電体層を有し、前記一対の電極の
少なくとも一方は、前記放電空間に突出する曲面を有す
ることを特徴とするプラズマ処理装置。At least one pair of electrodes, gas supply means for supplying a plasma generation gas to a discharge space defined between the electrodes, and applying an AC voltage between the electrodes to generate plasma in the discharge space Power supply means for generating a plasma of the gas for use, in a plasma processing apparatus for processing an object to be processed disposed on the downstream side of the discharge space with the plasma, at least one of the pair of electrodes is A plasma processing apparatus having a dielectric layer on an outer surface thereof, wherein at least one of the pair of electrodes has a curved surface protruding into the discharge space.
して配置され、前記プラズマが放電空間から被処理物に
向かって広がるようにプラズマを導くプラズマガイド部
材を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処
理装置。2. A plasma guide member disposed adjacent to at least one of the pair of electrodes and guiding the plasma so that the plasma spreads from a discharge space toward an object to be processed. 3. The plasma processing apparatus according to 1.
一体に形成されることを特徴とする請求項２に記載のプ
ラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the plasma guide member is formed integrally with the electrode.
状電極であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載のプラズマ処理装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein at least one of said pair of electrodes is a cylindrical electrode.
筒状電極であることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載のプラズマ処理装置。5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein at least one of the pair of electrodes is a cylindrical electrode.
あり、一方の電極は、他方の電極に対して実質的に平行
に延出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
に記載のプラズマ処理装置。6. The method according to claim 1, wherein the pair of electrodes is a pair of cylindrical electrodes, and one of the electrodes extends substantially parallel to the other electrode. A plasma processing apparatus according to any one of the above.
５ｍｍの曲率半径を有することを特徴とする請求項１乃
至６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。7. The curved surface protruding into the discharge space is 1 to 2
7. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus has a radius of curvature of 5 mm.
に、前記電極の内部に冷却材を供給する冷却材供給手段
をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれ
かに記載のプラズマ処理装置。8. The plasma according to claim 1, further comprising a coolant supply unit for supplying a coolant to the inside of the electrode to lower the electrode temperature during the plasma processing. Processing equipment.
しくはそれ以下に維持する制御手段をさらに含むことを
特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のプラズマ
処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising control means for maintaining an electrode temperature at a predetermined temperature or lower during the plasma processing.
を特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。10. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein the predetermined temperature is 250 ° C.
で１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１
乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。11. The electrode according to claim 1, wherein the surface roughness of the electrode is 10 to 1000 μm in arithmetic average roughness.
11. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 10.
ラス質材料を電極材料上に融着することにより形成され
ることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載
のプラズマ処理装置。12. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the electrode having the dielectric layer is formed by fusing a vitreous material onto the electrode material. .
ラミック材料を電極材料上に溶射することにより形成さ
れることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記
載のプラズマ処理装置。13. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the electrode having the dielectric layer is formed by spraying a ceramic material on the electrode material.
マグネシアを含有する絶縁材料で形成されることを特徴
とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のプラズマ処
理装置。14. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the dielectric layer is formed of magnesia or an insulating material containing magnesia.
希ガスの混合物、および希ガスと反応性ガスの混合ガス
から選択されることを特徴とする請求項１乃至１４のい
ずれかに記載のプラズマ処理装置。15. The plasma generating gas is a rare gas,
15. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is selected from a mixture of a rare gas and a mixed gas of a rare gas and a reactive gas.
送手段をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１５
のいずれかに記載のプラズマ処理装置。16. The apparatus according to claim 1, further comprising a transport unit configured to transport the object under the electrode.
The plasma processing apparatus according to any one of the above.
１電極及び第２電極でなる複数の電極ペアと、プラズマ
生成用ガスを隣接する第１電極と第２電極の間に定義さ
れる放電空間に供給するガス供給手段と、隣接する第１
電極と第2電極の間に交流電圧を印加して、前記放電空
間にプラズマ生成用ガスのプラズマを生成するための電
力供給手段とを含み、前記放電空間の下流側に配置され
た被処理物を複数の前記電極ペア間で生成されるプラズ
マで処理するためのプラズマ処理装置において、前記第
１電極と第２電極は、前記第１電極の各々が隣接する前
記第２電極に対して実質的に平行に延出するように互い
違いに配置され、隣接する前記第１電極と第２電極の少
なくとも一方は、その外表面に誘電体層を有し、隣接す
る前記第１電極と第２電極の少なくとも一方は、前記放
電空間に突出する曲面を有することを特徴とするプラズ
マ処理装置。17. A plurality of electrode pairs each including a first electrode and a second electrode each having a cylindrical structure, and a plasma generation gas defined between adjacent first and second electrodes. Gas supply means for supplying to the discharge space;
An AC voltage is applied between the electrode and the second electrode, and a power supply unit for generating a plasma of a plasma generating gas in the discharge space, and a processing object disposed downstream of the discharge space. In a plasma processing apparatus for processing plasma generated between a plurality of electrode pairs, wherein the first electrode and the second electrode are substantially arranged with respect to the second electrode adjacent to each of the first electrodes. At least one of the first and second electrodes adjacent to each other has a dielectric layer on an outer surface thereof, and the adjacent first and second electrodes have a dielectric layer. At least one of the plasma processing apparatuses has a curved surface protruding into the discharge space.
めに、前記第１電極及び第２電極の内部に冷却材を供給
する冷却材供給手段をさらに含むことを特徴とする請求
項１７に記載のプラズマ処理装置。18. The plasma processing apparatus according to claim 17, further comprising a coolant supply unit configured to supply a coolant to the inside of the first electrode and the second electrode to reduce an electrode temperature during the plasma processing. Plasma processing equipment.
用ガスを供給する工程と、前記電極間に交流電圧を印加
して放電空間にプラズマ生成用ガスの大気圧プラズマを
生成する工程と、前記大気圧プラズマで被処理物を処理
する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１６のい
ずれかに記載のプラズマ処理装置を使用して実施される
プラズマ処理方法。19. A step of supplying a plasma generating gas to a discharge space between the electrodes, and applying an AC voltage between the electrodes to generate an atmospheric pressure plasma of the plasma generating gas in the discharge space. 17. A plasma processing method performed by using the plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a step of processing an object to be processed with atmospheric pressure plasma.
間にプラズマ生成用ガスを供給する工程と、前記第１電
極と第２電極の間に交流電圧を印加して放電空間にプラ
ズマ生成用ガスの大気圧プラズマを生成する工程と、前
記大気圧プラズマで被処理物を処理する工程を含むこと
を特徴とする請求項１７および１８のいずれかに記載の
プラズマ処理装置を使用して実施されるプラズマ処理方
法。20. A step of supplying a plasma generating gas to a discharge space between the first electrode and the second electrode, and applying an AC voltage between the first electrode and the second electrode to generate a plasma in the discharge space. 19. The plasma processing apparatus according to claim 17, further comprising: a step of generating an atmospheric pressure plasma of a generation gas; and a step of processing an object to be processed with the atmospheric pressure plasma. The plasma processing method to be performed.
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