JP2003062451A - 薄膜プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents

薄膜プラズマ処理方法及び装置

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JP2003062451A
JP2003062451A JP2001252924A JP2001252924A JP2003062451A JP 2003062451 A JP2003062451 A JP 2003062451A JP 2001252924 A JP2001252924 A JP 2001252924A JP 2001252924 A JP2001252924 A JP 2001252924A JP 2003062451 A JP2003062451 A JP 2003062451A
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roller
plasma
cylindrical container
substrate
thin film
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Hideo Takei
日出夫 竹井
Susumu Sakio
進 崎尾
Kenji Mizuno
健二 水野
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Ulvac Inc
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】処理速度の高速化を図り、実用的なスループッ
トをもたらし、製造コストを低減できる薄膜のプラズマ
処理方法及び装置を提供する。 【解決手段】円筒状容器内に同心にローラーを設け、円
筒状容器とローラーとの間の空間内において円筒状容器
の内壁に沿ってプラズマを形成し、プラズマ処理すべき
基板をローラーに少なくとも一巻回巻き付け、ローラー
を回転させながら基板を前進させてプラズマ処理する方
法。装置は、両端の開放した円筒状容器と、円筒状容器
の外周に取付けられた高周波の誘導電磁場発生コイル6
と、円筒状容器内に同心に設けられ、円筒状容器との間
に放電空間5を画定している軸線方向に伸びる主ローラ
ー10と、主ローラーの一端に隣接して主ローラーの軸
線に対して一定の角度を成して設けられ、プラズマ処理
すべき基板11を主ローラー上に案内する第1のガイド
ローラーと、主ローラーの他端に隣接して第1のガイド
ローラーの軸線と平行に設けられ、プラズマ処理した基
板を主ローラーの他端から巻取り案内する第2のガイド
ローラー13とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高密度実装
技術におけるPIエッチングやディスプレイにフィルム
基板を使用するフィルム状電子素子の製造工程に用いら
れ得る薄膜のプラズマ処理方法及び装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】インターネットをはじめとするIT産業
の興隆によって、電子通信機器は高性能化、多機能化が
急速に進んでいる。それに加えて小型軽量・薄型化への
要求は極めて大きなものになってきている。電子機器の
性能向上にはLSIの高集積化やシステム化の進展によ
り支えられているが、LSIや電子部品は単独ではその
性能を発揮することはできない。実際の機器にするため
には、接続を行うためのプリント配線板(PWB)と高
密度の実装技術が必要である。
【0003】最近では多層プリント配線板への比重が大
きくなってきており、そのなかでもビルドアッププロセ
スによる多層プリント配線板が事業として発展してきて
いる。ビルドアッププロセスは、コア基板上に樹脂層形
成し、ビア孔をあけ・メッキによる接続・パターン形成
のように絶縁層と導体層を一層ずつ積み上げていくプロ
セスである。現在、ビルドアッププロセスにおけるビア
ホール形成には、レーザー及びフォトリソグラフによる
方法が主に使用されている。また、プラズマエッチング
によるビアホール形成も実用化に向け研究開発がなされ
ている。
【0004】プラズマエッチング法は、レーザー法に比
べビアホールの形状及びサイズの大小を問わず広い面積
に一括形成でき、しかもデスミア処理が不要な優れた方
法であり、今後ホール径やピッチ寸法が微細化するのに
伴い有望な加工方法といえる。
【0005】また本発明者らは先に、HDD用サスペン
ション一体型FPC又は半導体部品用FPCにおけるポ
リイミド膜のエッチングや、光学素子FPC又は光導波
路におけるポリイミド膜のエッチング等に有利に利用す
るため、真空チャンバー内にカソード電極とアース電極
とを対向して配置し、カソード電極にフィルム状基板を
装着し、真空チャンバー内に発生したプラズマを利用し
てエッチング処理を行うフィルム状基板のプラズマエッ
チング方法及び装置を提案した(特開2001−144
069号公報、特開2001−144079号公報参
照)。また、本出願人は巻取り式のプラズマエッチング
装置も提案している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】先に提案したフィルム
状基板のプラズマエッチング法及び巻取り式のプラズマ
エッチング法はレーザー法に比べて必ずしも生産性がす
ぐれているとは言えず、すなわちエッチレート2μ/分
でフィルム状基板のプラズマエッチング法では45分の
処理時間で処理面積は35cm×1.4m、巻取り式の
プラズマエッチング法ではエッチレート2μ/分、10
cm/分で50分の処理時間で処理面積は35cm×
1.5mであったの対して、レーザー法では60分の処
理時間で35cm×(3.0m〜4.0m)であった。
このように、先行技術のプラズマエッチング法はレーザ
ー法と比較してエッチング速度が劣り、従って、この種
のプラズマエッチング法では、エッチング速度の高速化
が要望されている。
【0007】そこで、本発明は、処理速度の高速化を図
り、実用的なスループットをもたらし、製造コストを低
減できる薄膜のプラズマ処理方法及び装置を提供するこ
とを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、大面積の
プラズマを生成すると共に処理すべき基板がプラズマと
接する時間を長く保つことによって達成される。
【0009】すなわち、本発明の第1の発明によれば、
円筒状容器内に同心にローラーを設け、円筒状容器とロ
ーラーとの間の空間内において円筒状容器の内壁に沿っ
てプラズマを形成し、プラズマ処理すべき基板をローラ
ーに少なくとも一巻回巻き付け、ローラーを回転させな
がら基板を前進させてプラズマ処理することを含む薄膜
のプラズマ処理方法が提供される。
【0010】好ましくは、プラズマ処理すべき基板は、
ローラーの一端から他端に向って螺旋状に巻付け連続的
にプラズマ処理され得る。
【0011】また、円筒状容器とローラーとの間の放電
空間は大気圧であり得る。代りに、円筒状容器とローラ
ーとの間の放電空間は大気圧より低くされ得る。
【0012】プラズマは、円筒状容器の外周に高周波の
誘導電磁場を掛けることにより円筒状容器の内壁に沿っ
て形成され得る。
【0013】プラズマ処理すべき基板としては、ポリイ
ミド、エポキシ樹脂のような合成樹脂フィルム製のフィ
ルム状基板が用いられ得る。
【0014】また、本発明の第2の発明によれば、上記
方法を実施するための薄膜のプラズマ処理装置が提供さ
れ、この装置は、両端の開放した円筒状容器と、円筒状
容器の外周に取付けられた高周波の誘導電磁場発生コイ
ルと、円筒状容器内に同心に設けられ、円筒状容器との
間に放電空間を画定している軸線方向に伸びる主ローラ
ーと、主ローラーの一端に隣接して主ローラーの軸線に
対して一定の角度を成して設けられ、プラズマ処理すべ
き基板を主ローラー上にプラズマ処理すべき基板を主ロ
ーラー上に案内する第1のガイドローラーと、主ローラ
ーの他端に隣接して第1のガイドローラーの軸線と平行
に設けられ、プラズマ処理した基板を主ローラーの他端
から巻取り案内する第2のガイドローラーとを有する。
【0015】本発明の第2の発明による薄膜のプラズマ
処理装置はさらに、円筒状容器と主ローラーとの間に画
定された放電空間内にプラズマを生成するための放電ガ
ス及び処理ガスをそれぞれ供給するガス供給手段を有し
得る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図1には、本発明によ
る薄膜のプラズマ処理装置の一実施の形態の要部を概略
的に示す。図示装置において、1はチャンバーで、ポン
プ2を介して廃棄ガス回収装置3及び除害装置4に接続
されている。5は放電空間すなわちプラズマ処理空間を
画定する両端の開放した円筒状容器であり、その外周に
はコイル6が巻回され、このコイル6はマッチングボッ
クス7を介して高周波電源8に接続され、誘導電磁場を
発生するようにされ、それにより、円筒状容器5の内壁
に沿って管状のプラズマ9が形成される。
【0017】円筒状容器5内には、円筒状容器との間に
放電空間を画定している軸線方向に同心的に伸びる主ロ
ーラー10が設けられ、この主ローラー10は、いずれ
も図示していない適当な駆動装置及び駆動制御装置によ
って所望の回転速度で回転駆動される。主ローラー10
の一端側には処理すべきフィルム状基板11を主ローラ
ー10上に主ローラーの軸線に対して一定の角度を成し
て案内する送出側テンションガイドローラー12が配置
され、一方、主ローラー10の他端側には処理されたフ
ィルム状基板11を主ローラー10から主ローラーの軸
線に対して一定の角度を成して案内する巻取り側テンシ
ョンガイドローラー13が配置されている。送出側テン
ションガイドローラー12及び巻取り側テンションガイ
ドローラー13は、それぞれ送出スプール及び巻取りス
プール(図示されていない)に連通している。この場
合、主ローラー10のサイズ及び回転速度は、円筒状容
器5と主ローラー10との間の放電空間すなわちプラズ
マ処理空間をフイルム状基板11が通過する間に必要な
プラズマ処理が完了するように選定され得る。
【0018】また、円筒状容器5と主ローラー10との
間の空間には、図示実施の形態ではHeガス、CF
ス及びOガスがマスフローコントローラー14、1
5、16を介して供給されるように構成されている。
【0019】このように構成した図示装置の具体例につ
いて以下説明する。図1において、主ローラー10とし
て管長1000mm、外径500mmのローラーを使用
し、このローラーに幅350mm、膜厚50μmのポリ
イミドフィルムをピッチ400mmで巻き付けた。大気
圧下でHeガスを950sccm、CFガスを20s
ccm及びOガスを100sccmの流量でマスフロ
ーコントローラー14、15、16を用いて円筒状容器
5と主ローラー10との間の空間に流した。円筒状容器
5の外周に設けたコイル6には高周波電源8から13.
56MHz、1.5kWの電力をマッチングボックス7
を介して投入し、グロー放電を得た。主ローラー10は
0.314rad/分の速さで回転させ、ポリイミドフ
ィルムをプラズマ処理した。その結果を、同様な条件下
で主ローラー10の管長1500mm、2000mmに
変えた場合の結果と共に下表1に示す。
【0020】 表 1 処理速度(m/時) 本発明(主ローラーの管長1000mm) 5 本発明(主ローラーの管長1500mm) 7.5 本発明(主ローラーの管長2000mm) 10 比較例1 1.4 比較例2 3〜4 表1において比較例1は上述の先に提案したエッチング
法によるものであり、また比較例2は従来のレーザー法
によるものである。これら比較例1、2と比較して本発
明に従うプラズマエッチング法はエッチング速度を高速
化できることが認められる。
【0021】ところで、図示実施の形態では、円筒状容
器5と主ローラー8との間の空間にブラズマを生成させ
るために、誘導電磁場を発生するコイルとしては任意の
構成の使用できるが、特に処理レートを通常の10倍程
度と大きく取れしかも装置構成を低コストで実現できる
などメリットのある大気圧で使用する場合には大気圧下
でのプラズマ反応の観点からは大気圧グロー放電を生じ
やすくするために一対のスパイラル状コイルを使用する
のが有利である。また、当然装置の構成自体は複雑とな
るが、必要に応じて動作雰囲気を大気圧より低くするこ
ともできる。
【0022】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
薄膜のプラズマ処理方法においては、円筒状容器内に同
心にローラーを設け、円筒状容器とローラーとの間の空
間内において円筒状容器の内壁に沿ってプラズマを形成
し、プラズマ処理すべき基板をローラーに少なくとも一
巻回巻き付け、ローラーを回転させながら基板を前進さ
せてプラズマ処理するので、大面積のプラズマを生成で
きると共に処理すべき基板がプラズマと接する時間を長
く保つことができ、これにより生産性を大幅に向上させ
ることができるようになる。特に本方法を高密度実装技
術におけるPIエッチングやディスプレイにフィルム基
板を使用するフィルム状電子素子の製造工程に応用した
場合には、実用的なスループットが得られ、製造コスト
を大幅に低減することができる。また、本方法を大気圧
雰囲気で実施した場合には、処理効率を通常の10倍程
度することができ、生産性を一層向上させることができ
る。
【0023】また、本発明による薄膜のプラズマ処理装
置においては、両端の開放した円筒状容器と、円筒状容
器の外周に取付けられた高周波の誘導電磁場発生コイル
と、円筒状容器内に同心に設けられ、円筒状容器との間
に放電処理空間を画定している軸線方向に伸びる主ロー
ラーと、主ローラーの一端に隣接して主ローラーの軸線
に対して一定の角度を成して設けられ、プラズマ処理す
べき基板を主ローラー上に案内する第1のガイドローラ
ーと、主ローラーの他端に隣接して第1のガイドローラ
ーの軸線と平行に設けられ、プラズマ処理した基板を主
ローラーの他端から巻取り案内する第2のガイドローラ
ーとを有しているので、装置を比較的簡単な構成とする
ことができ,装置のコストを低減でき、また処理すべき
基板がプラズマと接する時間を長く保つことのできる構
造であり、その結果、装置の高い稼動効率を得ることが
できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による薄膜のプラズマ処理装置一実施の
形態を示す概略線図。
【符号の説明】
1:チャンバー 2:ポンプ 3:廃棄ガス回収装置 4:除害装置 5:円筒状容器 6:コイル 7:マッチングボックス 8:高周波電源 9:プラズマ 10:主ローラー 11:処理すべきフィルム状基板 12:送出側テンションガイドローラー 13:巻取り側テンションガイドローラー 14:マスフローコントローラー 15:マスフローコントローラー 16:マスフローコントローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 健二 千葉県山武郡山武町横田523 株式会社ア ルバック千葉超材料研究所内 Fターム(参考) 4G075 AA29 AA30 BC06 CA25 CA47 DA02 EB27 EB41 ED04 ED09 ED20 EE02 4K030 CA07 CA12 DA08 FA04 GA04 GA14 JA09 KA30

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒状容器内に同心にローラーを設け、円
    筒状容器とローラーとの間の空間内において円筒状容器
    の内壁に沿ってプラズマを形成し、プラズマ処理すべき
    基板をローラーに少なくとも一巻回巻き付け、ローラー
    を回転させながら基板を前進させてプラズマ処理するこ
    とを特徴とする薄膜のプラズマ処理方法。
  2. 【請求項2】プラズマ処理すべき基板をローラーの一端
    から他端に向って螺旋状に巻付け、連続的にプラズマ処
    理することを特徴とする請求項1に記載の薄膜のプラズ
    マ処理方法。
  3. 【請求項3】円筒状容器とローラーとの間の放電空間が
    大気圧であることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    薄膜のプラズマ処理方法。
  4. 【請求項4】円筒状容器とローラーとの間の放電空間が
    大気圧より低いことを特徴とする請求項1又は2に記載
    の薄膜のプラズマ処理方法。
  5. 【請求項5】プラズマが、円筒状容器の外周に高周波の
    誘導電磁場を掛けることにより円筒状容器の内壁に沿っ
    て形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
    一項に記載の薄膜のプラズマ処理方法。
  6. 【請求項6】プラズマ処理すべき基板がフィルム状基板
    であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に
    記載の薄膜のプラズマ処理方法。
  7. 【請求項7】プラズマ処理すべき基板がプラスチックフ
    ィルムであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか
    一項に記載の薄膜のプラズマ処理方法。
  8. 【請求項8】プラスチックフィルムがポリイミドから成
    ることを特徴とする請求項7に記載の薄膜のプラズマ処
    理方法。
  9. 【請求項9】両端の開放した円筒状容器と、円筒状容器
    の外周に取付けられた高周波の誘導電磁場発生コイル
    と、円筒状容器内に同心に設けられ、円筒状容器との間
    に放電空間を画定している軸線方向に伸びる主ローラー
    と、主ローラーの一端に隣接して主ローラーの軸線に対
    して一定の角度を成して設けられ、プラズマ処理すべき
    基板を主ローラー上に案内する第1のガイドローラー
    と、主ローラーの他端に隣接して第1のガイドローラー
    の軸線と平行に設けられ、プラズマ処理した基板を主ロ
    ーラーの他端から巻取り案内する第2のガイドローラー
    とを有することを特徴とする薄膜のプラズマ処理装置。
  10. 【請求項10】さらに、円筒状容器と主ローラーとの間
    に画定された放電空間内にプラズマを生成するための放
    電ガス及び処理ガスをそれぞれ供給するガス供給手段を
    有することを特徴とする請求項9に記載の薄膜のプラズ
    マ処理装置。
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