JP2002184759A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヘリウムガスを使用することなく、大気圧中
で安定した放電を行なえるプラズマ処理装置及びプラズ
マ処理方法を提供する。 【解決手段】 反応管１の外周部に反応管１を挟んで対
向するよう第１の電極５と第２の電極６を配置する。反
応管１に反応ガスを供給し、第１の電極５に高周波電源
７より高周波電力を供給し、第２の電極６にこの高周波
電力よりも低い周波数の低周波電力を供給して、高周波
電力と低周波電力との合成電力によって反応ガスを励起
してプラズマを発生させる。
で安定した放電を行なえるプラズマ処理装置及びプラズ
マ処理方法を提供する。 【解決手段】 反応管１の外周部に反応管１を挟んで対
向するよう第１の電極５と第２の電極６を配置する。反
応管１に反応ガスを供給し、第１の電極５に高周波電源
７より高周波電力を供給し、第２の電極６にこの高周波
電力よりも低い周波数の低周波電力を供給して、高周波
電力と低周波電力との合成電力によって反応ガスを励起
してプラズマを発生させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧雰囲気下で
プラズマを発生させて被処理基板の表面を処理するプラ
ズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものであ
る。
プラズマを発生させて被処理基板の表面を処理するプラ
ズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】実装技術の分野では、電子機器の小型化
・高機能化に伴って高密度な実装が要求されており、実
装基板への素子の接続は微細化され、より信頼性の高い
実装が必要となっている。
・高機能化に伴って高密度な実装が要求されており、実
装基板への素子の接続は微細化され、より信頼性の高い
実装が必要となっている。
【０００３】実装の信頼性を確保する方法の一つに、プ
ラズマによる表面改質方法がある。例えば、被処理基板
にプラズマ処理を施すと、基板の表面に付着した有機物
による汚染を除去でき、ワイヤーボンディングのボンデ
ィング強度の向上が図れ、濡れ性が改善され、基板と封
止樹脂との密着性を向上できる。
ラズマによる表面改質方法がある。例えば、被処理基板
にプラズマ処理を施すと、基板の表面に付着した有機物
による汚染を除去でき、ワイヤーボンディングのボンデ
ィング強度の向上が図れ、濡れ性が改善され、基板と封
止樹脂との密着性を向上できる。
【０００４】プラズマ処理には、真空中でプラズマ処理
する方法と、大気圧中でプラズマ処理する方法とがある
が、最近ではインライン化が容易な大気圧雰囲気下での
プラズマ処理方法が利用されつつある。
する方法と、大気圧中でプラズマ処理する方法とがある
が、最近ではインライン化が容易な大気圧雰囲気下での
プラズマ処理方法が利用されつつある。
【０００５】図３（ａ）は、大気圧雰囲気下でプラズマ
処理を行なう従来のプラズマ処理装置を示す。誘電体で
ある石英ガラスからなる反応管１は、ガス供給口２の側
が固定側から支持されたガス導入管４にＯリング（図示
せず）を挟んで固定され、ガス排気口３が被処理基板１
１と対向するように配置されている。
処理を行なう従来のプラズマ処理装置を示す。誘電体で
ある石英ガラスからなる反応管１は、ガス供給口２の側
が固定側から支持されたガス導入管４にＯリング（図示
せず）を挟んで固定され、ガス排気口３が被処理基板１
１と対向するように配置されている。
【０００６】反応管１の外周部には、反応管１を挟んで
対向するよう第１の電極５と第２の電極６が配置されて
おり、第１，第２の電極５，６に高周波電力を供給して
反応管１の反応ガスを励起し、プラズマを発生させるよ
う構成されている。１２は第１の電極５を冷却するため
の冷却溝、１３は第２の電極６を冷却するための冷却溝
である。
対向するよう第１の電極５と第２の電極６が配置されて
おり、第１，第２の電極５，６に高周波電力を供給して
反応管１の反応ガスを励起し、プラズマを発生させるよ
う構成されている。１２は第１の電極５を冷却するため
の冷却溝、１３は第２の電極６を冷却するための冷却溝
である。
【０００７】第１，第２の電極５，６の間に高周波電力
を供給する高周波電源７の一端は、高周波電力用整合器
９を介して第１の電極５に接続されており、他端は接地
電極に接続され、第２の電極６は接地されている。
を供給する高周波電源７の一端は、高周波電力用整合器
９を介して第１の電極５に接続されており、他端は接地
電極に接続され、第２の電極６は接地されている。
【０００８】プラズマ処理に必要な反応ガスはガス供給
部２より供給され、ガス排気口３より被処理基板１１に
向かって流れる。ここでは、ヘリウムガス５００ｓｃｃ
ｍ，酸素ガス５０ｓｃｃｍ，アルゴンガス８００ｓｃｃ
ｍからなる反応ガスを用いる。
部２より供給され、ガス排気口３より被処理基板１１に
向かって流れる。ここでは、ヘリウムガス５００ｓｃｃ
ｍ，酸素ガス５０ｓｃｃｍ，アルゴンガス８００ｓｃｃ
ｍからなる反応ガスを用いる。
【０００９】反応ガスを流した状態で高周波電源７から
高周波電力用整合器９を介して第１の電極５と第２の電
極６の間に１３．５６ＭＨｚの高周波電力が、図３
（ｂ）に示すように供給される。高周波電源７の高周波
出力は１５０Ｗ程度である。
高周波電力用整合器９を介して第１の電極５と第２の電
極６の間に１３．５６ＭＨｚの高周波電力が、図３
（ｂ）に示すように供給される。高周波電源７の高周波
出力は１５０Ｗ程度である。
【００１０】この高周波電力により反応管１内でプラズ
マが発生し、ガス排気口３には酸素ラジカルなどを含め
てプラズマが輸送され、被処理基板１１の表面にプラズ
マが吹き付けられる。そして、被処理基板１１の表面の
有機物などはＣＯ2やＣＯなどに分解されて除去され、
また、被処理基板１１の表面には官能基が生成され、濡
れ性が改善される。
マが発生し、ガス排気口３には酸素ラジカルなどを含め
てプラズマが輸送され、被処理基板１１の表面にプラズ
マが吹き付けられる。そして、被処理基板１１の表面の
有機物などはＣＯ2やＣＯなどに分解されて除去され、
また、被処理基板１１の表面には官能基が生成され、濡
れ性が改善される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成されたプラズマ処理装置では、大気圧雰囲気
下で安定したプラズマ処理を行なうために、反応ガスに
ヘリウムガスを添加する必要がある。
ように構成されたプラズマ処理装置では、大気圧雰囲気
下で安定したプラズマ処理を行なうために、反応ガスに
ヘリウムガスを添加する必要がある。
【００１２】ヘリウムガスは、放電開始電圧が低く放電
しやすいため、反応ガスに混合することで大気中での放
電が行いやすくなるが、酸素ガスやアルゴンガス，窒素
ガスなどの一般的なガスに比べてガスコストが高く、ラ
ンニングコストが高いという問題があるため、ヘリウム
ガスを使用しなくても大気圧雰囲気下での放電が容易い
行なえることが望まれている。
しやすいため、反応ガスに混合することで大気中での放
電が行いやすくなるが、酸素ガスやアルゴンガス，窒素
ガスなどの一般的なガスに比べてガスコストが高く、ラ
ンニングコストが高いという問題があるため、ヘリウム
ガスを使用しなくても大気圧雰囲気下での放電が容易い
行なえることが望まれている。
【００１３】本発明は前記問題点を解決し、ヘリウムガ
スを使用しなくても大気圧中での安定した放電が可能な
プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供すること
を目的とする。
スを使用しなくても大気圧中での安定した放電が可能な
プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供すること
を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、高周波電力を供給する第１の電源とこの高周波電
力よりも低い周波数の低周波電力を供給する第２の電源
を設けたことを特徴とする。
置は、高周波電力を供給する第１の電源とこの高周波電
力よりも低い周波数の低周波電力を供給する第２の電源
を設けたことを特徴とする。
【００１５】この本発明によると、ヘリウムガスを使用
しなくても大気圧雰囲気下で容易に放電を行なえる。本
発明のプラズマ処理方法は、高周波電力とこれよりも低
い周波数の低周波電力との合成電力によって反応ガスを
励起することを特徴とする。
しなくても大気圧雰囲気下で容易に放電を行なえる。本
発明のプラズマ処理方法は、高周波電力とこれよりも低
い周波数の低周波電力との合成電力によって反応ガスを
励起することを特徴とする。
【００１６】この本発明によると、ヘリウムガスを使用
しなくても大気圧雰囲気下で安定したプラズマ処理が行
なえる。
しなくても大気圧雰囲気下で安定したプラズマ処理が行
なえる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載のプラズマ
処理装置は、反応ガスを供給する反応管と、前記反応ガ
スに作用する第１，第２の電極とを備え、前記第１，第
２の電極に高周波電力を供給して反応ガスを励起し、発
生させたプラズマで被処理基板を処理するプラズマ処理
装置であって、第１の電極に高周波電力を供給する第１
の電源と、第２の電極に前記高周波電力よりも低い周波
数の低周波電力を供給する第２の電源とを設けたことを
特徴とする。
処理装置は、反応ガスを供給する反応管と、前記反応ガ
スに作用する第１，第２の電極とを備え、前記第１，第
２の電極に高周波電力を供給して反応ガスを励起し、発
生させたプラズマで被処理基板を処理するプラズマ処理
装置であって、第１の電極に高周波電力を供給する第１
の電源と、第２の電極に前記高周波電力よりも低い周波
数の低周波電力を供給する第２の電源とを設けたことを
特徴とする。
【００１８】本発明の請求項２記載のプラズマ処理装置
は、請求項１において、第１，第２の電極を前記反応管
の外周部に前記反応管を挟んで対向するよう配置したこ
とを特徴とする。
は、請求項１において、第１，第２の電極を前記反応管
の外周部に前記反応管を挟んで対向するよう配置したこ
とを特徴とする。
【００１９】本発明の請求項３記載のプラズマ処理装置
は、請求項１において、第１，第２の電極を前記反応管
の内周部に対向して配置したことを特徴とする。本発明
の請求項４記載のプラズマ処理装置は、請求項１〜請求
項３において、第２の電源より供給される電源周波数が
１００ｋＨｚ以下であることを特徴とする。
は、請求項１において、第１，第２の電極を前記反応管
の内周部に対向して配置したことを特徴とする。本発明
の請求項４記載のプラズマ処理装置は、請求項１〜請求
項３において、第２の電源より供給される電源周波数が
１００ｋＨｚ以下であることを特徴とする。
【００２０】本発明の請求項５記載のプラズマ処理方法
は、反応管に反応ガスを供給し、電極に高周波電力を供
給して前記反応管の反応ガスを励起し、発生したプラズ
マで被処理基板を処理するに際し、高周波電力とこれよ
りも低い周波数の低周波電力との合成電力によって反応
ガスを励起してプラズマを発生させることを特徴とす
る。
は、反応管に反応ガスを供給し、電極に高周波電力を供
給して前記反応管の反応ガスを励起し、発生したプラズ
マで被処理基板を処理するに際し、高周波電力とこれよ
りも低い周波数の低周波電力との合成電力によって反応
ガスを励起してプラズマを発生させることを特徴とす
る。
【００２１】本発明の請求項６記載のプラズマ処理方法
は、請求項５において、前記低源周波電力が１００ｋＨ
ｚ以下であることを特徴とする。以下、本発明の実施の
形態を具体例に基づき図１と図２を用いて説明する。
は、請求項５において、前記低源周波電力が１００ｋＨ
ｚ以下であることを特徴とする。以下、本発明の実施の
形態を具体例に基づき図１と図２を用いて説明する。
【００２２】なお、従来例を示す図３と同様の構成をな
すものには同一の符号を付けて説明する。図１に示すよ
うに、図３（ａ）と同様に構成されたプラズマ処理装置
において、高周波電力を供給する第１の電源としての高
周波電源７の一端は、高周波電力用整合器９を介して第
１の電極５に接続され、他端は接地電極に接続されてい
る。高周波電源７から供給される高周波電力よりも低い
周波数の低周波電力を供給する第２の電源としての低周
波電源８の一端は、低周波電力用整合器１０を介して第
２の電極６に接続され、他端は接地電極に接続されてい
る。
すものには同一の符号を付けて説明する。図１に示すよ
うに、図３（ａ）と同様に構成されたプラズマ処理装置
において、高周波電力を供給する第１の電源としての高
周波電源７の一端は、高周波電力用整合器９を介して第
１の電極５に接続され、他端は接地電極に接続されてい
る。高周波電源７から供給される高周波電力よりも低い
周波数の低周波電力を供給する第２の電源としての低周
波電源８の一端は、低周波電力用整合器１０を介して第
２の電極６に接続され、他端は接地電極に接続されてい
る。
【００２３】上記のように構成されたプラズマ処理装置
を用いて、下記のようなプラズマ処理を行なった。被処
理基板１１にはポリイミド基板を用い、反応ガスには酸
素ガス５００ｓｃｃｍ，アルゴンガス１００ｓｃｃｍを
用いて、ヘリウムガスは使用しなかった。
を用いて、下記のようなプラズマ処理を行なった。被処
理基板１１にはポリイミド基板を用い、反応ガスには酸
素ガス５００ｓｃｃｍ，アルゴンガス１００ｓｃｃｍを
用いて、ヘリウムガスは使用しなかった。
【００２４】反応ガスを流した状態で高周波電源７から
高周波電力用整合器９を介して１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を供給し、低周波電源８から低周波電力用整合器
１０およびフィルタ（図示せず）を介して３０ＫＨｚの
低周波電力を供給した。高周波電源７の高周波出力は１
５０Ｗ程度であり、低周波電源８の低周波出力は１００
Ｗ程度である。
高周波電力用整合器９を介して１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を供給し、低周波電源８から低周波電力用整合器
１０およびフィルタ（図示せず）を介して３０ＫＨｚの
低周波電力を供給した。高周波電源７の高周波出力は１
５０Ｗ程度であり、低周波電源８の低周波出力は１００
Ｗ程度である。
【００２５】このとき、高周波電源７からは図２（ａ）
に示すように上記従来例と同様の波形を示す高周波電力
が供給され、低周波電源８からは図２（ｂ）に示すよう
に高周波電源７から供給される高周波よりも低い周波数
の低周波電力が供給されており、第１の電極５と第２の
電極６の間には、図３（ｃ）に示すような波形の合成電
力が供給され、反応ガスが励起される。反応ガスが励起
すると反応管１内でプラズマが発生し、ガス排気口３に
酸素ラジカルなどを含めてプラズマが輸送され、被処理
基板１１の表面にプラズマが吹き付けられる。
に示すように上記従来例と同様の波形を示す高周波電力
が供給され、低周波電源８からは図２（ｂ）に示すよう
に高周波電源７から供給される高周波よりも低い周波数
の低周波電力が供給されており、第１の電極５と第２の
電極６の間には、図３（ｃ）に示すような波形の合成電
力が供給され、反応ガスが励起される。反応ガスが励起
すると反応管１内でプラズマが発生し、ガス排気口３に
酸素ラジカルなどを含めてプラズマが輸送され、被処理
基板１１の表面にプラズマが吹き付けられる。
【００２６】このように、高周波電力とこれよりも低い
低周波電力との合成電力によって反応ガスを励起するこ
とで、放電しやすいヘリウムガスを反応ガスに使用しな
くても大気圧中での安定した放電が可能となり、良好な
プラズマ処理をランニングコストを抑えながら行なえ
る。また、上記従来例と同様に、被処理基板１１の表面
に付着した有機物などをＣＯ2，ＣＯなどに分解して除
去でき、被処理基板１１の表面には官能基を生成して濡
れ性を改善できる。
低周波電力との合成電力によって反応ガスを励起するこ
とで、放電しやすいヘリウムガスを反応ガスに使用しな
くても大気圧中での安定した放電が可能となり、良好な
プラズマ処理をランニングコストを抑えながら行なえ
る。また、上記従来例と同様に、被処理基板１１の表面
に付着した有機物などをＣＯ2，ＣＯなどに分解して除
去でき、被処理基板１１の表面には官能基を生成して濡
れ性を改善できる。
【００２７】なお、低周波電源８より供給される周波数
が１００ｋＨｚ以下であれば、ヘリウムガスを使用しな
くても安定したプラズマ発生が可能であることが実験的
に確かめられている。
が１００ｋＨｚ以下であれば、ヘリウムガスを使用しな
くても安定したプラズマ発生が可能であることが実験的
に確かめられている。
【００２８】また、実際に水による濡れ性評価を調べた
ところ、処理前は７０°であったものが、処理後は２０
°まで改善されることが確認されている。また、上記説
明では、反応管１を石英ガラスにて形成した例を挙げて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
絶縁物であればどのような材質でもかまわない。
ところ、処理前は７０°であったものが、処理後は２０
°まで改善されることが確認されている。また、上記説
明では、反応管１を石英ガラスにて形成した例を挙げて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
絶縁物であればどのような材質でもかまわない。
【００２９】また、上記説明では、一対の電極５，６を
反応管１の外周部に配置した例を挙げて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、第１の電極５と
第２の電極とを反応管１の内部に対向するよう配置して
もよい。
反応管１の外周部に配置した例を挙げて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、第１の電極５と
第２の電極とを反応管１の内部に対向するよう配置して
もよい。
【００３０】また、上記説明では、反応ガスとして酸素
ガス，アルゴンガスを用いたが、それ以外の例えば窒素
など他のガスでもプラズマ発生は可能である。
ガス，アルゴンガスを用いたが、それ以外の例えば窒素
など他のガスでもプラズマ発生は可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明のプラズマ処理装置
によると、反応ガスを供給する反応管と、前記反応ガス
に作用する第１，第２の電極とを備え、前記第１，第２
の電極に高周波電力を供給して反応ガスを励起し、発生
させたプラズマで被処理基板を処理するプラズマ処理装
置であって、第１の電極に高周波電力を供給する第１の
電源と、第２の電極に前記高周波電力よりも低い周波数
の低周波電力を供給する第２の電源とを設け、高周波電
力とこれよりも低い周波数の低周波電力との合成電力に
よって反応ガスを励起することで、ヘリウムガスを使用
しなくても大気圧雰囲気下での安定したプラズマ発生が
可能となり、ランニングコストを抑えたプラズマ処理が
実現できる。
によると、反応ガスを供給する反応管と、前記反応ガス
に作用する第１，第２の電極とを備え、前記第１，第２
の電極に高周波電力を供給して反応ガスを励起し、発生
させたプラズマで被処理基板を処理するプラズマ処理装
置であって、第１の電極に高周波電力を供給する第１の
電源と、第２の電極に前記高周波電力よりも低い周波数
の低周波電力を供給する第２の電源とを設け、高周波電
力とこれよりも低い周波数の低周波電力との合成電力に
よって反応ガスを励起することで、ヘリウムガスを使用
しなくても大気圧雰囲気下での安定したプラズマ発生が
可能となり、ランニングコストを抑えたプラズマ処理が
実現できる。
【図１】本発明の実施の形態におけるプラズマ処理装置
の構成を示す図
の構成を示す図
【図２】高周波電源と低周波電源からの波形図と、第
１，第２の電極の間にかかる電力波形図
１，第２の電極の間にかかる電力波形図
【図３】従来のプラズマ処理装置の構成図と電力波形図
１ 反応管 ５ 第１の電極 ６ 第２の電極 ７ 高周波電源 ８ 低周波電源 １１ 被処理基板
Claims (6)
- 【請求項１】反応ガスを供給する反応管と、前記反応ガ
スに作用する第１，第２の電極とを備え、前記第１，第
２の電極に高周波電力を供給して反応ガスを励起し、発
生させたプラズマで被処理基板を処理するプラズマ処理
装置であって、 第１の電極に高周波電力を供給する第１の電源と、 第２の電極に前記高周波電力よりも低い周波数の低周波
電力を供給する第２の電源とを設けたプラズマ処理装
置。 - 【請求項２】第１，第２の電極を前記反応管の外周部に
前記反応管を挟んで対向するよう配置した請求項１記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】第１，第２の電極を前記反応管の内周部に
対向して配置した請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】第２の電源より供給される電源周波数が１
００ｋＨｚ以下である請求項１〜請求項３のいずれか記
載のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】反応管に反応ガスを供給し、電極に高周波
電力を供給して前記反応管の反応ガスを励起し、発生し
たプラズマで被処理基板を処理するに際し、 高周波電力とこれよりも低い周波数の低周波電力との合
成電力によって反応ガスを励起してプラズマを発生させ
るプラズマ処理方法。 - 【請求項６】前記低源周波電力が１００ｋＨｚ以下であ
る請求項５記載のプラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379540A JP3835983B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379540A JP3835983B2 (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002184759A true JP2002184759A (ja) | 2002-06-28 |
| JP2002184759A5 JP2002184759A5 (ja) | 2005-07-14 |
| JP3835983B2 JP3835983B2 (ja) | 2006-10-18 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3835983B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8168130B2 (en) | 2005-09-16 | 2012-05-01 | Toyo Advanced Technologies Co., Ltd. | Plasma generation system and plasma generation method |
| JP2013191687A (ja) * | 2012-03-13 | 2013-09-26 | Sekisui Chem Co Ltd | 光半導体装置の製造方法及び光半導体装置 |
-
2000
- 2000-12-14 JP JP2000379540A patent/JP3835983B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8168130B2 (en) | 2005-09-16 | 2012-05-01 | Toyo Advanced Technologies Co., Ltd. | Plasma generation system and plasma generation method |
| US8501106B2 (en) | 2005-09-16 | 2013-08-06 | Toyo Advanced Technologies Co., Ltd. | Plasma generation system and plasma generation method |
| JP2013191687A (ja) * | 2012-03-13 | 2013-09-26 | Sekisui Chem Co Ltd | 光半導体装置の製造方法及び光半導体装置 |
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