JP2003218035A - 放電プラズマ処理方法 - Google Patents
放電プラズマ処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 常温で液体である処理ガスのリモート装置の
電極構造への導入を高精度に制御できる放電プラズマ処
理方法の提供。 【解決手段】 少なくとも一方の電極対向面を固体誘電
体で被覆した一対の電極間に常温で液体である処理ガス
を導入して電界を印加することによりグロー放電プラズ
マを発生させる電極構造を用いて放電空間外の被処理体
を処理する方法において、前記電極構造への処理ガスの
導入量を、差圧計を設置する配管を加熱して、差圧計が
目標値となるようにコントロールバルブを調整して流量
制御を行うことを特徴とする放電プラズマ処理方法。
電極構造への導入を高精度に制御できる放電プラズマ処
理方法の提供。 【解決手段】 少なくとも一方の電極対向面を固体誘電
体で被覆した一対の電極間に常温で液体である処理ガス
を導入して電界を印加することによりグロー放電プラズ
マを発生させる電極構造を用いて放電空間外の被処理体
を処理する方法において、前記電極構造への処理ガスの
導入量を、差圧計を設置する配管を加熱して、差圧計が
目標値となるようにコントロールバルブを調整して流量
制御を行うことを特徴とする放電プラズマ処理方法。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電プラズマ処理
方法に関し、特に、常温で液体である処理ガスを用いる
放電プラズマ処理方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、低圧条件下でグロー放電プラ
ズマを発生させて被処理体の表面改質、又は被処理体上
に薄膜形成を行う方法が実用化されている。しかし、こ
れらの低圧条件下における処理は、真空チャンバー、真
空排気装置等が必要であり、表面処理装置は高価なもの
となり、大面積基板等を処理する際にはほとんど用いら
れていなかった。このため、特開平６−２１４９号公
報、特開平７−８５９９７号公報、特開平１１−２６０
５９７号公報等に記載されているような大気圧近傍の圧
力下で放電プラズマを発生させる常圧プラズマ処理装置
が提案されてきている。 【０００３】このような処理方法の一つとして、固体誘
電体等で電極対向面を被覆した平行平板型電極や同軸円
筒電極間に処理ガスを導入し、電極間に電圧を印加して
発生したプラズマを被処理体に吹き付けて処理する装置
（以下、リモート装置と称することがある。）が開発さ
れてきているが、リモート装置に導入される処理ガス流
量の制御が処理の目的に応じて、重要になってきてい
る。 【０００４】半導体素子等の製造における薄膜形成にお
いては、基板上に生成される薄膜の膜厚、表面状況等
は、処理ガスの電極間への導入速度及び流量に微妙に影
響を受けるため、リモート装置への処理ガスの導入を高
精度に流量制御することが求められている。特に、常温
で液体の処理ガスを用いる場合は、一旦気化器において
ガス化させ、それをリモート装置に導入させる必要があ
る。常圧雰囲気では、常温で液体の処理ガスは液化し易
く、その流量制御の精度向上が望まれている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑み、常温で液体である処理ガスのリモート装置の電極
構造への導入を高精度に制御できる放電プラズマ処理方
法を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、常温で液体である処理
ガスのプラズマを発生させるリモート装置の電極構造へ
の配管に差圧式流量計の値を元にコントロールバルブを
調整してガス流量を制御する方法において、処理ガス配
管を加熱することによりガス流量を制御できることを見
出し、本発明を完成させた。 【０００７】すなわち、本発明は、少なくとも一方の電
極対向面を固体誘電体で被覆した一対の電極間に常温で
液体である処理ガスを導入して電界を印加することによ
りグロー放電プラズマを発生させる電極構造を用いて放
電空間外の被処理体を処理する方法において、前記電極
構造への処理ガスの導入量を、差圧計を設置する配管を
加熱して、差圧計が目標値となるようにコントロールバ
ルブを調整して流量制御を行うことを特徴とする放電プ
ラズマ処理方法である。 【０００８】また、好ましい態様としては、次のものを
挙げることができる。前記差圧計を設置する配管の内面
をなめらかに加工して、異物が配管内面に付着しにくい
ようにする。例えば、中心線平均粗さ（Ｒａ）で１．６
ａ以上が好ましい。 【０００９】前記差圧計に通じる配管を太くして、異物
による配管の閉塞が生じないようにする。これにより異
物で配管閉塞するまでの時間が稼げ、また異物が詰まっ
てもコンダクタンスの変化が小さいようにして差圧と流
量の関係が変わらないようにすることができる。具体的
な配管径としては、例えば、内径２０ｍｍ以上が好まし
い。 【００１０】前記差圧計に通じる配管を長くして、加熱
の影響が差圧計におよばないようにする。これにより差
圧計が高温にならないように加熱の影響を抑えることが
できる。具体的な管長としては、例えば、加熱温度で大
きく左右されるが５０ｍｍ以上とすることが好ましい。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明の放電プラズマ処理方法
は、少なくとも一方の電極対向面を固体誘電体で被覆し
た一対の電極間に常温で液体の処理ガスを導入して電界
を印加することによりグロー放電プラズマを発生させる
電極構造（以下、リモートソースという）を用いて放電
空間外の被処理体を処理する方法において、該電極構造
への処理ガスの導入量を、差圧計を設置する配管を加熱
して、差圧計が目標値となるようにコントロールバルブ
を調整して流量制御を行うように制御する方法である。 【００１２】本発明の例を図で説明する。図１は、原料
ガスが常温で液体である処理ガスを用い、リモートソー
スで被処理体をプラズマ放電処理する方法の工程の概略
を説明する図である。図１において、液体原料は、液体
原料タンク１１からライン２０からの圧送ガスにより圧
送され、配管２１及び液体流量制御装置１２を経て気化
器１３に送られガス化される。ガス化された処理ガス
は、配管２２からのキャリアガスにより、リボンヒータ
ー３０で加熱された配管２４、コントロールバルブ１６
及びリボンヒーター３０で加熱された配管２６を経てリ
モートソース１の処理ガス導入口４から、電極２及び電
極３の間に形成された放電空間に導入され、電極間に電
源（図示せず）から電界が印加されてプラズマ化され、
プラズマ吹き出し口５から搬送台９で搬送される被処理
体８の表面に吹き付けられる。処理済み排ガスは、排ガ
ス回収筒６及び７から配管２７を経て回収される。コン
トロールバルブ１６は、配管２４に配管２５で設けられ
た差圧計１４により処理ガスの流量を測定され、コント
ロールバルブ制御ユニット１５からの電気信号により制
御される。また、処理ガスとして常温で気体のガスを混
合して用いる場合は、配管２３から配管２４に導入する
ことができる。 【００１３】差圧計１４に挟まれた配管２４は、配管内
で処理ガスが液化しないように加熱しておく必要があ
る。加熱方法としては、配管内を所望温度に保てる方法
であれば、特に制限はないが、ガラス紐に発熱線をスパ
イラル状に巻き付け、柔軟性と電気絶縁性をもった耐熱
シリコンゴムで被覆したシリコンゴムヒーター等を用い
るのが好ましい。 【００１４】配管２４は、異物が配管内面に付着しにく
いように、内面をなめらかに加工することが好まく、例
えば、中心線平均粗さ（Ｒａ）で１．６ａ以上が好まし
い。また、また、差圧計１４に通じる配管２５は、加熱
の影響を抑えるため、長く及び太くし、かつ配管内を滑
らかにしたものが好ましい。太くして、異物による配管
の閉塞が生じないようにすることにより異物で配管閉塞
するまでの時間が稼げ、また異物が詰まってもコンダク
タンスの変化が小さいようにして差圧と流量の関係が変
わらないようにすることができる。具体的な配管径とし
ては、例えば、内径２０ｍｍ以上が好ましい。さらに、
配管２５を長くして、加熱の影響が差圧計におよばない
ようにすることにより差圧計が高温にならないように加
熱の影響を抑えることができる。具体的な管長として
は、例えば、加熱温度で大きく左右されるが５０ｍｍ以
上とすることが好ましい。 【００１５】また、配管２４における差圧計１４とコン
トロールバルブ１６の位置を図１に示す場合と逆にし
て、差圧計１４による計測値により差圧計前の流量を制
御してもよい。 【００１６】この方法によると、常温で液体のガスを用
いても配管で液化することなく、流量制御が正確に行
え、さらに、差圧計で挟まれた配管を太く、内面をなめ
らかにすることにより、異物の付着を防ぎ、流量制御を
正確に行うことができる。 【００１７】上記リモートソースにおける電極の材質と
しては、例えば、銅、アルミニウム等の金属単体、ステ
ンレス、真鍮等の合金、金属間化合物等からなるものが
挙げられる。上記対向電極は、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略一定と
なる構造であることが好ましい。この条件を満たす電極
構造としては、例えば、平行平板型、円筒対向平板型、
球対向平板型、双曲面対向平板型、同軸円筒型構造等が
挙げられる。 【００１８】本発明のリモートソースにおける電極間の
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。０．１ｍｍ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。 【００１９】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。 【００２０】固体誘電体の材質としては、例えば、シリ
コンゴム、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、電
極に被覆した固体誘電体の表面は、安定なプラズマ放電
を得るためには、平滑であることが好ましい。 【００２１】本発明においては、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。１０μｓ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。 【００２２】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。 【００２３】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。 【００２４】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。 【００２５】本発明で用いる被処理体は、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、シリコンウエハ、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。 【００２６】本発明の放電プラズマ処理方法における処
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。 【００２７】本発明の処理においては、常温で液体の処
理ガスを用いる。常温で液体の処理ガスとしては、例え
ば、ＴＥＯＳ、ＴＭＯＳ等が挙げられる。 【００２８】また、常温で液体の処理ガスと同時に用い
るガスとしては、例えば、Ｏ2、Ｏ3、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、ＳＯ
2、ＳＯ3等の硫黄元素含有化合物等を用いることがで
き、さらに、圧送ガス、キャリアガスとしては、例え
ば、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。 【００２９】なお、本発明の方法によれば、プラズマ発
生空間中に存在する気体の種類を問わずグロー放電プラ
ズマを発生させることが可能である。公知の低圧条件下
におけるプラズマ処理はもちろん、特定のガス雰囲気下
の大気圧プラズマ処理においても、外気から遮断された
密閉容器内で処理を行うことが必須であったが、本発明
のグロー放電プラズマ処理方法によれば、開放系、ある
いは、気体の自由な流失を防ぐ程度の低気密系での処理
が可能となる。 【００３０】本発明のパルス電界を用いた大気圧放電処
理方法によると、全くガス種に依存せず、電極間におい
て直接大気圧下で放電を生じせしめることが可能であ
り、より単純化された電極構造、放電手順による大気圧
プラズマ装置、及び処理手法でかつ高速処理を実現する
ことができる。また、パルス周波数、電圧、電極間隔等
のパラメータにより処理に関するパラメータも調整でき
る。 【００３１】 【発明の効果】本発明の放電プラズマ処理方法は、常温
で液体の処理ガスのリモートソースへの導入量を高精度
で制御できるので、半導体素子等の製造における薄膜形
成においては、生成される薄膜の膜厚等の制御を容易に
行える方法である。さらに、本発明の放電プラズマ処理
方法は、被処理体を安定して、均一に処理でき、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。
方法に関し、特に、常温で液体である処理ガスを用いる
放電プラズマ処理方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、低圧条件下でグロー放電プラ
ズマを発生させて被処理体の表面改質、又は被処理体上
に薄膜形成を行う方法が実用化されている。しかし、こ
れらの低圧条件下における処理は、真空チャンバー、真
空排気装置等が必要であり、表面処理装置は高価なもの
となり、大面積基板等を処理する際にはほとんど用いら
れていなかった。このため、特開平６−２１４９号公
報、特開平７−８５９９７号公報、特開平１１−２６０
５９７号公報等に記載されているような大気圧近傍の圧
力下で放電プラズマを発生させる常圧プラズマ処理装置
が提案されてきている。 【０００３】このような処理方法の一つとして、固体誘
電体等で電極対向面を被覆した平行平板型電極や同軸円
筒電極間に処理ガスを導入し、電極間に電圧を印加して
発生したプラズマを被処理体に吹き付けて処理する装置
（以下、リモート装置と称することがある。）が開発さ
れてきているが、リモート装置に導入される処理ガス流
量の制御が処理の目的に応じて、重要になってきてい
る。 【０００４】半導体素子等の製造における薄膜形成にお
いては、基板上に生成される薄膜の膜厚、表面状況等
は、処理ガスの電極間への導入速度及び流量に微妙に影
響を受けるため、リモート装置への処理ガスの導入を高
精度に流量制御することが求められている。特に、常温
で液体の処理ガスを用いる場合は、一旦気化器において
ガス化させ、それをリモート装置に導入させる必要があ
る。常圧雰囲気では、常温で液体の処理ガスは液化し易
く、その流量制御の精度向上が望まれている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑み、常温で液体である処理ガスのリモート装置の電極
構造への導入を高精度に制御できる放電プラズマ処理方
法を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、常温で液体である処理
ガスのプラズマを発生させるリモート装置の電極構造へ
の配管に差圧式流量計の値を元にコントロールバルブを
調整してガス流量を制御する方法において、処理ガス配
管を加熱することによりガス流量を制御できることを見
出し、本発明を完成させた。 【０００７】すなわち、本発明は、少なくとも一方の電
極対向面を固体誘電体で被覆した一対の電極間に常温で
液体である処理ガスを導入して電界を印加することによ
りグロー放電プラズマを発生させる電極構造を用いて放
電空間外の被処理体を処理する方法において、前記電極
構造への処理ガスの導入量を、差圧計を設置する配管を
加熱して、差圧計が目標値となるようにコントロールバ
ルブを調整して流量制御を行うことを特徴とする放電プ
ラズマ処理方法である。 【０００８】また、好ましい態様としては、次のものを
挙げることができる。前記差圧計を設置する配管の内面
をなめらかに加工して、異物が配管内面に付着しにくい
ようにする。例えば、中心線平均粗さ（Ｒａ）で１．６
ａ以上が好ましい。 【０００９】前記差圧計に通じる配管を太くして、異物
による配管の閉塞が生じないようにする。これにより異
物で配管閉塞するまでの時間が稼げ、また異物が詰まっ
てもコンダクタンスの変化が小さいようにして差圧と流
量の関係が変わらないようにすることができる。具体的
な配管径としては、例えば、内径２０ｍｍ以上が好まし
い。 【００１０】前記差圧計に通じる配管を長くして、加熱
の影響が差圧計におよばないようにする。これにより差
圧計が高温にならないように加熱の影響を抑えることが
できる。具体的な管長としては、例えば、加熱温度で大
きく左右されるが５０ｍｍ以上とすることが好ましい。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明の放電プラズマ処理方法
は、少なくとも一方の電極対向面を固体誘電体で被覆し
た一対の電極間に常温で液体の処理ガスを導入して電界
を印加することによりグロー放電プラズマを発生させる
電極構造（以下、リモートソースという）を用いて放電
空間外の被処理体を処理する方法において、該電極構造
への処理ガスの導入量を、差圧計を設置する配管を加熱
して、差圧計が目標値となるようにコントロールバルブ
を調整して流量制御を行うように制御する方法である。 【００１２】本発明の例を図で説明する。図１は、原料
ガスが常温で液体である処理ガスを用い、リモートソー
スで被処理体をプラズマ放電処理する方法の工程の概略
を説明する図である。図１において、液体原料は、液体
原料タンク１１からライン２０からの圧送ガスにより圧
送され、配管２１及び液体流量制御装置１２を経て気化
器１３に送られガス化される。ガス化された処理ガス
は、配管２２からのキャリアガスにより、リボンヒータ
ー３０で加熱された配管２４、コントロールバルブ１６
及びリボンヒーター３０で加熱された配管２６を経てリ
モートソース１の処理ガス導入口４から、電極２及び電
極３の間に形成された放電空間に導入され、電極間に電
源（図示せず）から電界が印加されてプラズマ化され、
プラズマ吹き出し口５から搬送台９で搬送される被処理
体８の表面に吹き付けられる。処理済み排ガスは、排ガ
ス回収筒６及び７から配管２７を経て回収される。コン
トロールバルブ１６は、配管２４に配管２５で設けられ
た差圧計１４により処理ガスの流量を測定され、コント
ロールバルブ制御ユニット１５からの電気信号により制
御される。また、処理ガスとして常温で気体のガスを混
合して用いる場合は、配管２３から配管２４に導入する
ことができる。 【００１３】差圧計１４に挟まれた配管２４は、配管内
で処理ガスが液化しないように加熱しておく必要があ
る。加熱方法としては、配管内を所望温度に保てる方法
であれば、特に制限はないが、ガラス紐に発熱線をスパ
イラル状に巻き付け、柔軟性と電気絶縁性をもった耐熱
シリコンゴムで被覆したシリコンゴムヒーター等を用い
るのが好ましい。 【００１４】配管２４は、異物が配管内面に付着しにく
いように、内面をなめらかに加工することが好まく、例
えば、中心線平均粗さ（Ｒａ）で１．６ａ以上が好まし
い。また、また、差圧計１４に通じる配管２５は、加熱
の影響を抑えるため、長く及び太くし、かつ配管内を滑
らかにしたものが好ましい。太くして、異物による配管
の閉塞が生じないようにすることにより異物で配管閉塞
するまでの時間が稼げ、また異物が詰まってもコンダク
タンスの変化が小さいようにして差圧と流量の関係が変
わらないようにすることができる。具体的な配管径とし
ては、例えば、内径２０ｍｍ以上が好ましい。さらに、
配管２５を長くして、加熱の影響が差圧計におよばない
ようにすることにより差圧計が高温にならないように加
熱の影響を抑えることができる。具体的な管長として
は、例えば、加熱温度で大きく左右されるが５０ｍｍ以
上とすることが好ましい。 【００１５】また、配管２４における差圧計１４とコン
トロールバルブ１６の位置を図１に示す場合と逆にし
て、差圧計１４による計測値により差圧計前の流量を制
御してもよい。 【００１６】この方法によると、常温で液体のガスを用
いても配管で液化することなく、流量制御が正確に行
え、さらに、差圧計で挟まれた配管を太く、内面をなめ
らかにすることにより、異物の付着を防ぎ、流量制御を
正確に行うことができる。 【００１７】上記リモートソースにおける電極の材質と
しては、例えば、銅、アルミニウム等の金属単体、ステ
ンレス、真鍮等の合金、金属間化合物等からなるものが
挙げられる。上記対向電極は、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略一定と
なる構造であることが好ましい。この条件を満たす電極
構造としては、例えば、平行平板型、円筒対向平板型、
球対向平板型、双曲面対向平板型、同軸円筒型構造等が
挙げられる。 【００１８】本発明のリモートソースにおける電極間の
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。０．１ｍｍ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。 【００１９】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。 【００２０】固体誘電体の材質としては、例えば、シリ
コンゴム、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、電
極に被覆した固体誘電体の表面は、安定なプラズマ放電
を得るためには、平滑であることが好ましい。 【００２１】本発明においては、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。１０μｓ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。 【００２２】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。 【００２３】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。 【００２４】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。 【００２５】本発明で用いる被処理体は、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、シリコンウエハ、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。 【００２６】本発明の放電プラズマ処理方法における処
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。 【００２７】本発明の処理においては、常温で液体の処
理ガスを用いる。常温で液体の処理ガスとしては、例え
ば、ＴＥＯＳ、ＴＭＯＳ等が挙げられる。 【００２８】また、常温で液体の処理ガスと同時に用い
るガスとしては、例えば、Ｏ2、Ｏ3、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、ＳＯ
2、ＳＯ3等の硫黄元素含有化合物等を用いることがで
き、さらに、圧送ガス、キャリアガスとしては、例え
ば、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。 【００２９】なお、本発明の方法によれば、プラズマ発
生空間中に存在する気体の種類を問わずグロー放電プラ
ズマを発生させることが可能である。公知の低圧条件下
におけるプラズマ処理はもちろん、特定のガス雰囲気下
の大気圧プラズマ処理においても、外気から遮断された
密閉容器内で処理を行うことが必須であったが、本発明
のグロー放電プラズマ処理方法によれば、開放系、ある
いは、気体の自由な流失を防ぐ程度の低気密系での処理
が可能となる。 【００３０】本発明のパルス電界を用いた大気圧放電処
理方法によると、全くガス種に依存せず、電極間におい
て直接大気圧下で放電を生じせしめることが可能であ
り、より単純化された電極構造、放電手順による大気圧
プラズマ装置、及び処理手法でかつ高速処理を実現する
ことができる。また、パルス周波数、電圧、電極間隔等
のパラメータにより処理に関するパラメータも調整でき
る。 【００３１】 【発明の効果】本発明の放電プラズマ処理方法は、常温
で液体の処理ガスのリモートソースへの導入量を高精度
で制御できるので、半導体素子等の製造における薄膜形
成においては、生成される薄膜の膜厚等の制御を容易に
行える方法である。さらに、本発明の放電プラズマ処理
方法は、被処理体を安定して、均一に処理でき、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放電プラズマ処理方法の全行程の概略
を説明する図である。 【符号の説明】 １ リモートソース ２、３ 電極 ４ 処理ガス導入口 ５ プラズマ吹き出し口 ６、７ 排ガス吸引筒 ８ 被処理体 ９ 搬送台 １１ 液体原料タンク １２ 液体流量制御装置 １３ 気化器 １４ 差圧計 １５ コントロールバルブ制御ユニット １６ コントロールバルブ ２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７ 配
管 ３０ リボンヒーター
を説明する図である。 【符号の説明】 １ リモートソース ２、３ 電極 ４ 処理ガス導入口 ５ プラズマ吹き出し口 ６、７ 排ガス吸引筒 ８ 被処理体 ９ 搬送台 １１ 液体原料タンク １２ 液体流量制御装置 １３ 気化器 １４ 差圧計 １５ コントロールバルブ制御ユニット １６ コントロールバルブ ２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７ 配
管 ３０ リボンヒーター
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA30 AA61 BB02 BC04
BD14 CA02 CA16 CA47 CA51
CA62
4K030 FA03 JA05 JA09 KA14 KA25
KA41 KA46 KA47
5F045 AA08 AC08 AC09 AC11 AC12
AC15 AC16 AC17 AE25 DP02
EE01 EH12
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 少なくとも一方の電極対向面を固体誘電
体で被覆した一対の電極間に常温で液体である処理ガス
を導入して電界を印加することによりグロー放電プラズ
マを発生させる電極構造を用いて放電空間外の被処理体
を処理する方法において、前記電極構造への処理ガスの
導入量を、差圧計を設置する配管を加熱して、差圧計が
目標値となるようにコントロールバルブを調整して流量
制御を行うことを特徴とする放電プラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011656A JP2003218035A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 放電プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011656A JP2003218035A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 放電プラズマ処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003218035A true JP2003218035A (ja) | 2003-07-31 |
Family
ID=27649082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002011656A Pending JP2003218035A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 放電プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003218035A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101112132B (zh) * | 2004-12-03 | 2012-07-04 | 株式会社丰田自动织机 | 液体中等离子体电极、液体中等离子体产生装置和液体中等离子体产生方法 |
-
2002
- 2002-01-21 JP JP2002011656A patent/JP2003218035A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101112132B (zh) * | 2004-12-03 | 2012-07-04 | 株式会社丰田自动织机 | 液体中等离子体电极、液体中等离子体产生装置和液体中等离子体产生方法 |
| US8653404B2 (en) | 2004-12-03 | 2014-02-18 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | In-liquid plasma electrode, in-liquid plasma generating apparatus and in-liquid plasma generating method |
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