JP2003168596A - Discharge plasma electrode and discharge plasma treatment apparatus using the same - Google Patents

Discharge plasma electrode and discharge plasma treatment apparatus using the same

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JP2003168596A
JP2003168596A JP2001364590A JP2001364590A JP2003168596A JP 2003168596 A JP2003168596 A JP 2003168596A JP 2001364590 A JP2001364590 A JP 2001364590A JP 2001364590 A JP2001364590 A JP 2001364590A JP 2003168596 A JP2003168596 A JP 2003168596A
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JP
Japan
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electrode
discharge
discharge plasma
electrodes
plasma
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Application number
JP2001364590A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Iwane
和良 岩根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge plasma electrode equipped with a mechanism which can efficiently cool the electrode from the outside without providing a duct line for a cooling medium within the electrode, and a discharge plasma treatment apparatus using this electrode. <P>SOLUTION: The discharge plasma electrode is equipped with a cooling fin composed of metal projections on a back surface of an electrode discharge surface and has such a cooling mechanism as a cooling medium is sprayed on the back surface of the electrode discharge surface. The electrode can be very thinned to save the weight thereof. The discharge plasma treatment apparatus uses this discharge plasma electrode as at least one of a pair of plasma discharge electrodes. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、放電プラズマ電極
に関し、特に、放電面の裏面に冷却機構を有する放電プ
ラズマ電極及びそれを用いた放電プラズマ処理装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge plasma electrode, and more particularly to a discharge plasma electrode having a cooling mechanism on the back surface of the discharge surface and a discharge plasma processing apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、プラズマCVD法等においては、
電極間に電界を印加し発生する放電プラズマを用いて被
処理体の処理を行う場合、プラズマ処理と同時に、放電
中に発生する熱電子、熱プラズマ、抵抗加熱等により電
極の温度が急激に上昇し、アーク放電や不均一で不安定
な放電が発生し、プラズマ処理が均質に行われなくなる
危険性がある。そこで、従来から、電極内に管路を形成
し、冷媒を循環させ電極を冷却するようにして処理が行
われている。電極の内部に冷媒を通す管路を設けるため
には、その管路以上の厚みが電極自体に必要であり、そ
の結果、電極自体の重量が重くなり、取り扱い上、及び
製作上の作業工程が複雑になるという問題があった。更
に、設備費や材料的にコストが高くなるという問題も併
せもっていた。
2. Description of the Related Art Normally, in the plasma CVD method and the like,
When processing an object using discharge plasma generated by applying an electric field between electrodes, the temperature of the electrode rapidly rises due to thermoelectrons, thermal plasma, resistance heating, etc. generated during discharge simultaneously with plasma processing. However, there is a risk that arc discharge or non-uniform and unstable discharge occurs, and the plasma treatment cannot be performed uniformly. Therefore, conventionally, a treatment is performed by forming a conduit in the electrode and circulating a coolant to cool the electrode. In order to provide a pipe through which the coolant passes inside the electrode, the electrode itself needs to have a thickness equal to or larger than that pipe, and as a result, the weight of the electrode itself becomes heavy, and the work process in handling and manufacturing is increased. There was a problem that it became complicated. In addition, there is a problem that equipment costs and material costs increase.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑み、電極内部に冷媒のための管路を設けず、効率よ
く電極を外部から冷却できる機構を付与した放電プラズ
マ電極及びそれを用いた放電プラズマ処理装置を提供す
ることを目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides a discharge plasma electrode provided with a mechanism capable of efficiently cooling the electrode from the outside without providing a conduit for a coolant inside the electrode and the discharge plasma electrode. It is an object to provide a discharge plasma processing apparatus used.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、電極裏面に冷却機構を設
けることにより、放電中に発生する熱電子、熱プラズ
マ、抵抗加熱などによって生じる電極の熱を効率よく冷
却でき、電極を非常に薄くできることを見出し、本発明
を完成させた。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that by providing a cooling mechanism on the back surface of an electrode, thermoelectrons generated during discharge, thermal plasma, resistance heating, etc. The present invention has been completed by finding that the heat of the generated electrode can be efficiently cooled and the electrode can be made very thin.

【0005】すなわち、本発明の第1の発明は、放電面
の裏面に冷却機構を有することを特徴とする放電プラズ
マ電極である。
That is, the first invention of the present invention is a discharge plasma electrode characterized by having a cooling mechanism on the back surface of the discharge surface.

【0006】また、本発明の第2の発明は、冷却機構
が、冷却機構が、放電面の裏面に金属製の突起からなる
放冷フィンを設けて放熱面積を増やした機構であること
を特徴とする第1の発明に記載の放電プラズマ電極であ
る。
A second aspect of the present invention is characterized in that the cooling mechanism is such that the cooling mechanism is provided with cooling fins made of metal protrusions on the back surface of the discharge surface to increase the heat radiation area. The discharge plasma electrode according to the first invention.

【0007】また、本発明の第3の発明は、冷却機構
が、放電面の裏面に霧状冷媒を吹きかけて放熱する機構
であることを特徴とする第1の発明に記載の放電プラズ
マ電極である。
A third aspect of the present invention is the discharge plasma electrode according to the first aspect of the present invention, wherein the cooling mechanism is a mechanism for spraying a mist-like coolant on the back surface of the discharge surface to radiate heat. is there.

【0008】また、本発明の第4の発明は、少なくとも
一方が固体誘電体で被覆された一対の電極間に電界を印
加し、電極間に処理ガスを導入して、発生するグロー放
電プラズマで被処理基材を処理する放電プラズマ処理装
置において、少なくとも電極の一方が第1〜3のいずれ
かの発明に記載の放電プラズマ電極であることを特徴と
する放電プラズマ処理装置である。
A fourth aspect of the present invention is a glow discharge plasma generated by applying an electric field between a pair of electrodes, at least one of which is coated with a solid dielectric, and introducing a processing gas between the electrodes. A discharge plasma processing apparatus for processing a substrate to be processed, wherein at least one of the electrodes is the discharge plasma electrode according to any one of the first to third inventions.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の放電面の裏面に冷却機構
を有する放電プラズマ電極の構成を図で説明する。図1
は、本発明の放電プラズマ電極の冷却機構の一例を説明
する模式図である。図1においては、一対の電極2と電
極3の電極間に電源1より電界を印加し、電極2及び3
の間の放電空間4でプラズマを発生させる装置であっ
て、電極2及び電極3の裏面に複数枚の金属板状の突起
物からなる放冷フィン5を設置した冷却機構の構成から
なっている。上記一対の電極2及び3のうち、少なくと
も一方が裏面に放冷フィン5による冷却構造を有する電
極であればよいが、両電極とも裏面に放冷フィ5ンによ
る冷却構造を有する電極であるのが好ましい。放冷フィ
ン5の材質は、金属であれば特に限定されないが、好ま
しくはステンレス系、アルミニウム系、銅系の金属が好
ましく、電極と同じ材質であるのが特に好ましい。ま
た、設置する放冷フィン5の総表面積は、電極放電裏面
の総表面積の2〜100倍が好ましく、より好ましくは
10〜50倍である。放冷フィン5の構成としては、電
極裏面に垂直に取り付けられるのが好ましいが、より放
熱効率を上げるために、取り付けに角度を設けても構わ
ない。更に、送風機と組み合わせると冷却効率が上が
り、より好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The structure of a discharge plasma electrode having a cooling mechanism on the back surface of the discharge surface of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a cooling mechanism for a discharge plasma electrode of the present invention. In FIG. 1, an electric field is applied from a power source 1 between a pair of electrodes 2 and 3 to generate electrodes 2 and 3.
A device for generating plasma in the discharge space 4 between them, and having a cooling mechanism configuration in which cooling fins 5 made of a plurality of metal plate-shaped projections are installed on the back surfaces of the electrodes 2 and 3. . At least one of the pair of electrodes 2 and 3 may be an electrode having a cooling structure with a cooling fin 5 on the back surface, but both electrodes are electrodes having a cooling structure with a cooling fin 5 on the back surface. Is preferred. The material of the cooling fins 5 is not particularly limited as long as it is a metal, but stainless steel, aluminum and copper metals are preferable, and the same material as the electrode is particularly preferable. Moreover, the total surface area of the cooling fins 5 to be installed is preferably 2 to 100 times, more preferably 10 to 50 times the total surface area of the back surface of the electrode discharge. The cooling fins 5 are preferably mounted vertically on the back surface of the electrode, but the mounting may be angled in order to increase the heat dissipation efficiency. Further, it is more preferable to combine with a blower because the cooling efficiency is increased.

【0010】図2は、本発明の放電プラズマ電極の冷却
機構の他の例を説明する模式図である。図2において
は、一対の電極2と電極3の電極間に電源1より電界を
印加し、電極2及び3の間の放電空間4にでプラズマを
発生させる装置であって、電極2及び電極3の裏面に霧
状冷媒8をノズル7から吹きかけ、放熱させる冷却機構
の構成からなっている。霧状冷媒8は、ノズル7により
発生させるのが好ましく、ノズルは、一般的な形状のも
のでよく、可動式であってもよく、その数や取り付け位
置などは、放電条件等により適宜選択できる。また、霧
状冷媒は、電極裏面から洩れない構造にする必要があ
り、図2に示すような容器6を設け、その中で循環機能
もしくは排出機能をもたせるようにしたものが好まし
い。更に循環機能をもたせる場合は、チラーなどを併せ
持たせるとより好ましい。冷媒の種類としては、水が好
ましく、絶縁油等の非導電性冷媒や不燃・難燃性冷媒で
あってもよい。
FIG. 2 is a schematic view for explaining another example of the cooling mechanism for the discharge plasma electrode of the present invention. In FIG. 2, an electric field is applied from a power source 1 between a pair of electrodes 2 and 3 to generate a plasma in a discharge space 4 between the electrodes 2 and 3, which is an electrode 2 and an electrode 3. The cooling mechanism has a structure in which the atomized coolant 8 is sprayed from the nozzle 7 to the back surface of the device to radiate heat. The atomized refrigerant 8 is preferably generated by a nozzle 7. The nozzle may be of a general shape or may be movable, and the number and mounting positions thereof can be appropriately selected depending on the discharge conditions and the like. . Further, the atomized refrigerant needs to have a structure that does not leak from the back surface of the electrode, and it is preferable to provide a container 6 as shown in FIG. 2 in which a circulation function or a discharge function is provided. When it has a circulation function, it is more preferable that it also has a chiller. The type of the refrigerant is preferably water, and may be a non-conductive refrigerant such as insulating oil or a non-combustible / flame-retardant refrigerant.

【0011】なお、本発明のプラズマ電極の放電面の裏
面に設ける冷却機構としては、上記放冷フィン構造と霧
状冷媒吹きかけ構造とを組み合わせた冷却機構を用いる
こともできる。
As the cooling mechanism provided on the back surface of the discharge surface of the plasma electrode of the present invention, a cooling mechanism in which the cooling fin structure and the atomized coolant spraying structure are combined can be used.

【0012】上記電極の材質としては、金属であれば特
に限定されないが、好ましくは、ステンレス鋼等の鉄系
材料、銅、アルミニウム等が挙げられる。電極の形状と
しては、特に限定されないが、冷却の容易さや電界集中
によるアーク放電の発生を避けるために、対向電極間の
距離が一定となる構造である平行平板型であることが好
ましい。
The material of the electrode is not particularly limited as long as it is a metal, but preferably, iron-based materials such as stainless steel, copper, aluminum and the like can be mentioned. The shape of the electrodes is not particularly limited, but a parallel plate type having a structure in which the distance between the opposing electrodes is constant is preferable in order to facilitate cooling and avoid generation of arc discharge due to electric field concentration.

【0013】本発明の放電プラズマ処理装置は、上記電
極裏面を外部から効率良く冷却する機構を有する電極か
らなる装置であり、少なくとも一方が固体誘電体で被覆
された一対の電極間に電界を印加し、電極間に処理ガス
を導入して、発生するグロー放電プラズマで被処理基材
を処理する放電プラズマ処理装置である。
The discharge plasma processing apparatus of the present invention is an apparatus including an electrode having a mechanism for efficiently cooling the back surface of the electrode from the outside. An electric field is applied between a pair of electrodes, at least one of which is coated with a solid dielectric. Then, a processing gas is introduced between the electrodes to process the substrate to be processed with the glow discharge plasma generated.

【0014】本発明の放電プラズマ処理装置における電
極間の距離は、固体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、
プラズマを利用する目的等を考慮して適宜決定される
が、0.1〜50mmであることが好ましい。0.1m
m未満では、電極間の間隔を置いて設置するのに充分で
ないことがある。50mmを超えると、均一な放電プラ
ズマを発生させにくい。
The distance between the electrodes in the discharge plasma processing apparatus of the present invention depends on the thickness of the solid dielectric, the magnitude of the applied voltage,
The thickness is appropriately determined in consideration of the purpose of using plasma and the like, but is preferably 0.1 to 50 mm. 0.1 m
If it is less than m, it may not be sufficient to install the electrodes with a space therebetween. If it exceeds 50 mm, it is difficult to generate uniform discharge plasma.

【0015】電極の対向面の一方又は双方は、固体誘電
体で被覆されている必要がある。固体誘電体が電極に密
着し、かつ電極の対向面を完全に覆うようにすることが
好ましい。固体誘電体によって覆われずに電極同士が直
接対向する部位があると、そこからアーク放電が生じや
すい。固体誘電体の厚みは、0.01〜4mmであるこ
とが好ましい。厚すぎると放電プラズマを発生するのに
高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印加時に絶
縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがある。
One or both of the facing surfaces of the electrode must be coated with a solid dielectric. It is preferable that the solid dielectric adheres to the electrode and completely covers the facing surface of the electrode. If there is a portion where the electrodes directly face each other without being covered with the solid dielectric, arc discharge easily occurs from there. The thickness of the solid dielectric is preferably 0.01 to 4 mm. If it is too thick, a high voltage may be required to generate discharge plasma, and if it is too thin, dielectric breakdown may occur when a voltage is applied and arc discharge may occur.

【0016】固体誘電体の材質としては、例えば、シリ
コーンゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレ
ンテレフタレート等のプラスチック、ガラス、二酸化珪
素、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チ
タン等の金属酸化物、チタン酸バリウム等の複酸化物、
及びこれらの複層化したもの等が挙げられる。また、安
定なプラズマ放電を得るためには、電極に被覆した固体
誘電体の表面が平滑であることが好ましく、算術平均粗
さRaが10μm以下とすることが好ましい。
Examples of the material of the solid dielectric material include plastics such as silicone rubber, polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, glass, metal oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide and titanium dioxide, barium titanate and the like. Complex oxides of
And those obtained by layering these layers. Further, in order to obtain stable plasma discharge, it is preferable that the surface of the solid dielectric material coated on the electrode is smooth, and the arithmetic average roughness Ra is preferably 10 μm or less.

【0017】本発明の装置においては、上記電極間に
は、高周波、パルス波、マイクロ波等の電界が印加さ
れ、プラズマを発生させるが、パルス電界を印加するこ
とが好ましく、特に、電界の立ち上がり及び/又は立ち
下がり時間が、10μs以下である電界が好ましい。1
0μsを超えると放電状態がアークに移行しやすく不安
定なものとなり、パルス電界による高密度プラズマ状態
を保持しにくくなる。また、立ち上がり時間及び立ち下
がり時間が短いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効
率よく行われるが、40ns未満の立ち上がり時間のパ
ルス電界を実現することは、実際には困難である。より
好ましくは50ns〜5μsである。なお、ここでいう
立ち上がり時間とは、電圧(絶対値)が連続して増加す
る時間、立ち下がり時間とは、電圧(絶対値)が連続し
て減少する時間を指すものとする。
In the device of the present invention, an electric field of high frequency, pulse wave, microwave or the like is applied between the electrodes to generate plasma, but it is preferable to apply a pulsed electric field, and in particular, rise of the electric field. And / or an electric field with a fall time of 10 μs or less is preferred. 1
If it exceeds 0 μs, the discharge state easily shifts to an arc and becomes unstable, and it becomes difficult to maintain the high-density plasma state due to the pulsed electric field. Further, the shorter the rise time and the fall time are, the more efficiently the gas is ionized at the time of plasma generation, but it is actually difficult to realize a pulsed electric field having a rise time of less than 40 ns. It is more preferably 50 ns to 5 μs. Note that the rising time referred to here means the time when the voltage (absolute value) continuously increases, and the falling time means the time when the voltage (absolute value) continuously decreases.

【0018】上記パルス電界の電界強度は、10〜10
00kV/cmとなるようにするのが好ましい。電界強
度が10kV/cm未満であると処理に時間がかかりす
ぎ、1000kV/cmを超えるとアーク放電が発生し
やすくなる。
The electric field strength of the pulse electric field is 10 to 10
It is preferably set to 00 kV / cm. If the electric field strength is less than 10 kV / cm, the treatment takes too long, and if it exceeds 1000 kV / cm, arc discharge is likely to occur.

【0019】上記パルス電界の周波数は、0.5kHz
以上であることが好ましい。0.5kHz未満であると
プラズマ密度が低いため処理に時間がかかりすぎる。上
限は特に限定されないが、常用されている13.56M
Hz、試験的に使用されている500MHzといった高
周波帯でも構わない。負荷との整合のとり易さや取り扱
い性を考慮すると、500kHz以下が好ましい。この
ようなパルス電界を印加することにより、処理速度を大
きく向上させることができる。
The frequency of the pulsed electric field is 0.5 kHz.
The above is preferable. If it is less than 0.5 kHz, the plasma density is low and the treatment takes too long. The upper limit is not particularly limited, but is commonly used 13.56M
A high frequency band such as Hz or a test-use 500 MHz may be used. Considering the ease of matching with the load and the handling property, the frequency is preferably 500 kHz or less. By applying such a pulsed electric field, the processing speed can be greatly improved.

【0020】また、上記パルス電界におけるひとつのパ
ルス継続時間は、200μs以下であることが好まし
い。200μsを超えるとアーク放電に移行しやすくな
る。ここで、ひとつのパルス継続時間とは、ON、OF
Fの繰り返しからなるパルス電界における、ひとつのパ
ルスの連続するON時間を言う。
Further, one pulse duration in the above pulsed electric field is preferably 200 μs or less. If it exceeds 200 μs, arc discharge is likely to occur. Here, one pulse duration is ON, OF
It means the continuous ON time of one pulse in the pulse electric field composed of the repetition of F.

【0021】ここで、プラズマを被処理基材に接触させ
る手段としては、例えば、(1)対向する電極間で発生
するプラズマの放電空間内に被処理基材を配置して、被
処理基材にプラズマを接触させる方法、及び(2)対向
する電極間で発生させたプラズマを放電空間の外に配置
された被処理基材に向かって導くようにして接触させる
方法(リモート型)がある。
Here, as the means for bringing the plasma into contact with the substrate to be treated, for example, (1) the substrate to be treated is arranged in the discharge space of the plasma generated between the opposing electrodes, and the substrate to be treated is There is a method of bringing the plasma into contact with (1), and (2) a method of bringing the plasma generated between the opposing electrodes into contact with the substrate to be treated arranged outside the discharge space (remote type).

【0022】上記(1)の具体的方法としては、固体誘
電体で被覆した平行平板型電極間に被処理基材を配置
し、プラズマと接触させる方法であって、多数の穴を有
する上部電極を用い、シャワー状プラズマで処理する方
法、一方の電極に吹き出し口ノズルを有する容器状固体
誘電体を設け、該ノズルからプラズマを他の電極上に配
置した被処理基材に吹き付ける方法等が挙げられる。
As a specific method of the above (1), a substrate to be treated is placed between parallel plate electrodes covered with a solid dielectric and brought into contact with plasma, and the upper electrode having a large number of holes. And a method of treating with a shower-like plasma, a method of providing a container-like solid dielectric having an outlet nozzle on one electrode, and spraying the plasma from the nozzle onto a substrate to be treated arranged on another electrode. To be

【0023】また、上記(2)の具体的方法としては、
固体誘電体が延長されてプラズマ誘導ノズルを形成して
おり、放電空間の外に配置された被処理基材に向けて吹
き付ける方法等が挙げられ、平行平板型電極と長尺型ノ
ズル、同軸円筒型電極と円筒型ノズルの組み合わせを用
いることができる。なお、ノズル先端の材質は、必ずし
も上記の固体誘電体である必要がなく、上記電極と絶縁
がとれていれば金属等でもかまわない。
As a concrete method of the above (2),
A solid dielectric is extended to form a plasma induction nozzle, and there is a method of spraying it toward a substrate to be treated that is located outside the discharge space. Parallel plate electrodes and elongated nozzles, coaxial cylinders. A combination of mold electrodes and cylindrical nozzles can be used. The material of the tip of the nozzle does not necessarily have to be the above solid dielectric, and may be metal or the like as long as it is insulated from the above electrodes.

【0024】本発明の装置で用いる被処理基材は、フィ
ルム状、シート状、枚葉状のいずれであってもよい。具
体的には、半導体用基材、例えば、銅張積層体、プリン
ト回路基材、TABテープ、プリプレグ等が挙げられ
る。また、材質としては、ポリイミド、エポキシ樹脂、
BT樹脂、PPE樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレ
フィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、液晶ポリマー系樹脂
等を挙げることができる。
The substrate to be treated used in the apparatus of the present invention may be in the form of film, sheet or sheet. Specific examples include base materials for semiconductors, such as copper clad laminates, printed circuit boards, TAB tapes, and prepregs. Also, as the material, polyimide, epoxy resin,
Examples thereof include BT resin, PPE resin, polyester resin, polyolefin resin, polyamide resin, liquid crystal polymer resin and the like.

【0025】本発明の放電プラズマ処理装置における処
理圧力は、特に限定されないが、大気圧近傍の圧力下で
行うことができ、1.333×104〜10.664×
104Paの圧力下で行うのが好ましく、中でも、圧力
調整が容易で、装置が簡便になる9.331×104
10.397×104Paの範囲で行うのが好ましい。
The processing pressure in the discharge plasma processing apparatus of the present invention is not particularly limited, but it can be carried out under a pressure near atmospheric pressure, and is 1.333 × 10 4 to 10.664 ×.
10 is preferably carried out under a pressure of 4 Pa, among others, easy pressure adjustment device is simplified 9.331 × 10 4 ~
It is preferable to carry out in the range of 10.397 × 10 4 Pa.

【0026】上記処理においては、放電プラズマ発生空
間に存在する処理ガスの選択により任意の処理が可能で
ある。
In the above processing, any processing can be performed by selecting the processing gas existing in the discharge plasma generation space.

【0027】上記処理ガスとして、CF4、C26、C
ClF3、SF6等のフッ素含有化合物ガスを用いること
によって、撥水性表面を得ることができる。
As the processing gas, CF 4 , C 2 F 6 , C
A water repellent surface can be obtained by using a fluorine-containing compound gas such as ClF 3 or SF 6 .

【0028】また、処理ガスとして、O2、O3、水、空
気等の酸素元素含有化合物、N2、NH3等の窒素元素含
有化合物、SO2、SO3等の硫黄元素含有化合物を用い
て、基材表面にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の親
水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水
性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタク
リル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親水
性重合膜を堆積することもできる。
As the processing gas, oxygen element-containing compounds such as O 2 , O 3 , water and air, nitrogen element-containing compounds such as N 2 and NH 3 , and sulfur element-containing compounds such as SO 2 and SO 3 are used. Then, a hydrophilic surface can be obtained by forming hydrophilic functional groups such as carbonyl group, hydroxyl group and amino group on the surface of the base material to increase the surface energy. Further, the hydrophilic polymer film can be deposited by using a polymerizable monomer having a hydrophilic group such as acrylic acid or methacrylic acid.

【0029】さらに、Si、Ti、Sn等の金属の金属
−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラー
ト等の処理用ガスを用いて、SiO2、TiO2、SnO
2等の金属酸化物薄膜を形成させ、基材表面に電気的、
光学的機能を与えることができ、ハロゲン系ガスを用い
てエッチング処理、ダイシング処理を行ったり、酸素系
ガスを用いてレジスト処理や有機物汚染の除去を行った
り、アルゴン、窒素等の不活性ガスによるプラズマで表
面クリーニングや表面改質を行うこともできる。
Further, by using a processing gas such as a metal-hydrogen compound of a metal such as Si, Ti or Sn, a metal-halogen compound or a metal alcoholate, SiO 2 , TiO 2 or SnO is used.
A metal oxide thin film such as 2 is formed and is electrically and
Optical function can be given, and halogen gas is used for etching and dicing, oxygen gas is used for resist treatment and removal of organic contaminants, and inert gas such as argon and nitrogen is used. Surface cleaning and surface modification can also be performed with plasma.

【0030】経済性及び安全性の観点から、上記処理用
ガス単独雰囲気よりも、以下に挙げるような希釈ガスに
よって希釈された雰囲気中で処理を行うことが好まし
い。希釈ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、
キセノン等の希ガス、窒素気体等が挙げられる。これら
は単独でも2種以上を混合して用いてもよい。
From the viewpoint of economy and safety, it is preferable to perform the treatment in an atmosphere diluted with a diluent gas as described below, rather than in the atmosphere for the treatment gas alone. As the diluent gas, helium, neon, argon,
Examples include rare gases such as xenon, nitrogen gas, and the like. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.

【0031】[0031]

【実施例】本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもので
はない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0032】実施例1 図1に示す装置を用い、放電プラズマ処理を行った。電
極2及び3として、幅500mm×長さ500mm×厚
み3mmのアルミニウム金属製平行平板電極を用い、両
電極の裏面にアルミニウム製の放冷フィン(高さ50×
幅500mm×厚さ1mm)を50mmの間隔で10個
設けた。さらに、空冷ファンを用いて放熱を促進できる
ようにした。電極2及び3の電極対向面は、固体誘電体
としてアルミナを1.0mm厚に被覆した。被処理基材
として、厚み0.2μmのポリイミドフィルムを電極間
に設置した。処理ガスとして乾燥空気を用い、電極間に
パルス立ち上がり速度5μs、電圧15kVP-P、周波
数10kHzのパルス電界を印加し、基材フィルム表面
をグロー放電プラズマ処理を行った。その結果、放電状
態は、良好で、基材フィルム表面の均一な処理を連続2
時間行うことができた。また、電極温度は安定してお
り、110℃に保たれていた。従来の電極内部に冷媒管
路を設けた同じ大きさの電極は、厚みを20mmとする
必要があり、本発明の電極は、従来品と比較して重さを
1/5とすることができた。
Example 1 A discharge plasma treatment was carried out using the apparatus shown in FIG. An aluminum metal parallel plate electrode having a width of 500 mm, a length of 500 mm and a thickness of 3 mm is used as the electrodes 2 and 3, and aluminum cooling fins (height 50 ×
10 pieces (width 500 mm × thickness 1 mm) were provided at intervals of 50 mm. Furthermore, an air-cooled fan is used to facilitate heat dissipation. The electrode facing surfaces of the electrodes 2 and 3 were coated with alumina as a solid dielectric to a thickness of 1.0 mm. A 0.2 μm-thick polyimide film was placed between the electrodes as a substrate to be treated. Using dry air as a processing gas, a pulse electric field having a pulse rising speed of 5 μs, a voltage of 15 kV PP and a frequency of 10 kHz was applied between the electrodes, and the substrate film surface was subjected to glow discharge plasma treatment. As a result, the discharge state was good, and the uniform treatment of the substrate film surface was continuously performed.
I was able to do it on time. The electrode temperature was stable and kept at 110 ° C. An electrode of the same size having a refrigerant pipe inside the conventional electrode needs to have a thickness of 20 mm, and the electrode of the present invention can have a weight of 1/5 as compared with the conventional product. It was

【0033】実施例2 図2に示す装置を用い、放電プラズマ処理を行った。電
極2及び3として、幅1000mm×長さ1000mm
×厚み5mmのSUS420JS製平行平板電極を用
い、両電極の裏面にそれぞれ2基のノズルから霧水を吹
き付けた。なお、霧水が外部にもれないように、厚さ5
mmのポリ塩化ビニル樹脂製の1200mm×1200
mm×500mmの容器を用い、その容器に電極部分を
くり抜き、接合部をシーラントで漏れ防止した囲い6を
設けた。電極2及び3の電極対向面は、固体誘電体とし
てアルミナを1.0mm厚に被覆した。被処理体とし
て、厚み0.1μmのポリオレフィンフィルムを電極間
に設置した。処理ガスとしてアルゴンを用い、電極間に
パルス立ち上がり速度5μs、電圧5kVP-P、周波数
5kHzのパルス電界を印加し、基材フィルム表面をグ
ロー放電プラズマ処理を行った。その結果、放電状態は
良好で、基材フィルム表面の均一な処理を連続1時間行
うことができた。また、電極温度は安定しており、70
℃に保たれていた。なお、霧水を吹き付けない場合は、
電極の温度は10分で150℃となった。
Example 2 A discharge plasma treatment was performed using the apparatus shown in FIG. 1000 mm wide x 1000 mm long as electrodes 2 and 3
A parallel plate electrode made of SUS420JS having a thickness of 5 mm was used, and fog water was sprayed from the two nozzles on the back surfaces of both electrodes. In addition, to prevent fog water from leaking outside, thickness 5
mm polyvinyl chloride resin 1200 mm x 1200
A mm × 500 mm container was used, and the electrode portion was hollowed out from the container, and the enclosure 6 in which the joint portion was leak-proofed was provided. The electrode facing surfaces of the electrodes 2 and 3 were coated with alumina as a solid dielectric to a thickness of 1.0 mm. As the object to be processed, a polyolefin film having a thickness of 0.1 μm was placed between the electrodes. Using argon as a processing gas, a pulse electric field having a pulse rising speed of 5 μs, a voltage of 5 kV PP and a frequency of 5 kHz was applied between the electrodes, and the substrate film surface was subjected to glow discharge plasma processing. As a result, the discharge state was good, and the uniform treatment of the substrate film surface could be continuously performed for 1 hour. In addition, the electrode temperature is stable,
It was kept at ℃. If you do not spray fog water,
The temperature of the electrode reached 150 ° C. in 10 minutes.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の放電プラズマ電極は、電極内に
冷媒管路を有さず、電極裏面を外部から冷却する機構を
備えているので、電極を非常に薄くでき、かつ電極自体
の重さを軽くできるので、取り扱い上作業を容易に行う
ことができる。さらに、本発明の電極を用いた放電プラ
ズマ処理装置は、被処理体を安定して、均一に処理でき
る装置である。また、本発明の装置は、大気圧下での実
施が可能であるので、容易にインライン化でき、本発明
の装置を用いる方法により処理工程全体の速度向上を図
ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION The discharge plasma electrode of the present invention does not have a refrigerant conduit in the electrode and is provided with a mechanism for cooling the back surface of the electrode from the outside. Since it can be made lighter, the work can be done easily in terms of handling. Furthermore, the discharge plasma processing apparatus using the electrode of the present invention is an apparatus capable of stably and uniformly processing an object to be processed. Further, since the apparatus of the present invention can be carried out under atmospheric pressure, it can be easily inlined, and the method of using the apparatus of the present invention can improve the speed of the entire processing steps.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の放電プラズマ電極の冷却機構の一例を
説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a cooling mechanism for a discharge plasma electrode of the present invention.

【図2】本発明の放電プラズマ電極の冷却機構の他の例
を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating another example of the cooling mechanism for the discharge plasma electrode of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源 2、3 平行平板電極 4 放電空間 5 放熱フィン 6 囲い 7 ノズル 8 霧状冷媒 1 power supply 2, 3 parallel plate electrodes 4 discharge space 5 radiating fins 6 enclosure 7 nozzles 8 Atomized refrigerant

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電面の裏面に冷却機構を有することを
特徴とする放電プラズマ電極。
1. A discharge plasma electrode having a cooling mechanism on the back surface of the discharge surface.
【請求項2】 冷却機構が、放電面の裏面に金属製の突
起からなる放冷フィンを設けて放熱面積を増やした機構
であることを特徴とする請求項1に記載の放電プラズマ
電極。
2. The discharge plasma electrode according to claim 1, wherein the cooling mechanism is a mechanism in which cooling fins made of metal protrusions are provided on the back surface of the discharge surface to increase the heat radiation area.
【請求項3】 冷却機構が、放電面の裏面に霧状冷媒を
吹きかけて放熱する機構であることを特徴とする請求項
1に記載の放電プラズマ電極。
3. The discharge plasma electrode according to claim 1, wherein the cooling mechanism is a mechanism for spraying a mist-like coolant on the back surface of the discharge surface to radiate heat.
【請求項4】 少なくとも一方が固体誘電体で被覆され
た一対の電極間に電界を印加し、電極間に処理ガスを導
入して、発生するグロー放電プラズマで被処理基材を処
理する放電プラズマ処理装置において、少なくとも電極
の一方が請求項1〜3のいずれか1項に記載の放電プラ
ズマ電極であることを特徴とする放電プラズマ処理装
置。
4. A discharge plasma in which an electric field is applied between a pair of electrodes, at least one of which is coated with a solid dielectric, a processing gas is introduced between the electrodes, and a substrate to be processed is treated with glow discharge plasma generated. In the processing apparatus, at least one of the electrodes is the discharge plasma electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the discharge plasma processing apparatus is characterized.
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