JP2004057913A

JP2004057913A - Method and apparatus for plasma treatment

Info

Publication number: JP2004057913A
Application number: JP2002218838A
Authority: JP
Inventors: Koji Sawada; 澤田　康志; Keiichi Yamazaki; 山崎　圭一; Yukiko Inooka; 猪岡　結希子
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment apparatus which can apply uniform plasma treatment to even a thin object to be treated. <P>SOLUTION: A plasma forming gas is supplied between electrodes 1 and 2 arranged to face each other, and voltage is applied between the electrodes 1 and 2 to form plasma. In the plasma treatment apparatus, an object to be treated 3 is treated with plasma by arranging the object 3 between the electrodes 1 and 2. One electrode 1 is installed in a gas channel 4, and a suction plate 6 which has numbers of micro-pores and is formed from a dielectric is installed on the opposite surface to the other electrode 2 of the gas channel 4. A suction means 7 which attracts the object 3 through the micro-pores and the gas channel 4 to stick the object 3 on the surface of the suction plate 6. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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や有機汚れ等のアッシングやクリーニング、レジストの剥離やエッチング、フィルムや成形品の表面改質、水や半田などの濡れ性の改善、接着性・密着性の改善、金属酸化物の還元、殺菌・滅菌、成膜などのプラスマ処理に利用されるプラズマ処理装置、及びこれを用いたプラズマ処理方法に関するものであり、特に、精密な接合が要求される液晶表示装置用基板、プリント配線板、電子部品や半導体部品の表面のクリーニングや表面改質、デスミア処理などに好適に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、対向配置された電極の間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に上記電極間に電圧を印加することによってプラズマを生成し、上記電極の間に被処理物を配置することによって、被処理物をプラズマ処理することが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、２０〜２０００μｍ程度の薄いシート状あるいはフィルム状あるいは板状のガラスや樹脂で形成される被処理物である場合、プラズマの熱等で被処理物に反りが発生することがあり、これにより、被処理物の表面に均一にプラズマが供給されなくなってプラズマ処理が不均一になるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、薄い被処理物であっても均一なプラズマ処理を行うことができる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ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、対向配置された電極１、２の間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に上記電極１、２間に電圧を印加することによってプラズマを生成し、上記電極１、２の間に被処理物３を配置することによって被処理物３をプラズマで処理するようにしたプラズマ処理装置において、一方の電極１をガス流路４内に設けると共にガス流路４の他方の電極２と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有する吸着プレート６を設け、微細孔およびガス流路４を通じて被処理物３を吸引して吸着プレート６表面に吸着させるための吸引手段７を備えて成ることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、請求項１に加えて、空孔率が２０〜６０％の吸着プレート６を用いて成ることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置は、請求項１又は２に加えて、厚みが０．５〜５ｍｍの吸着プレート６を用いて成ることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至３のいずれかに加えて、誘電体で形成される絶縁層を電極１、２の表面に設けて成ることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項５に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至４のいずれかに加えて、表面粗度が１０μｍ〜２ｍｍの電極１、２を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項６に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至５のいずれかに加えて、プラズマ生成用ガスとして、希ガス、窒素、酸素、空気、水素の単独ガスあるいはこれらの混合ガスを用いて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項７に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至６のいずれかに加えて、電極１、２間に印加される電圧の波形が、休止時間のない交番電圧波形あるいはパルス状の波形あるいはこれらを組み合わせた波形であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項８に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至７のいずれかに加えて、上記一方の電極１に対向配置された他方の電極２をガス流路５内に設けると共にガス流路５の一方の電極１と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有するガス供給プレート８を設け、微細孔およびガス流路５を通じて被処理物３にプラズマ生成用ガスを吹き付けるためのガス供給手段９を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項９に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至８のいずれかに加えて、被処理物３がシート状あるいはフィルム状あるいは板状であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項１０に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至９のいずれかに加えて、被処理物３が液晶表示装置用ガラス板あるいはプリント配線板であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項１１に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて被処理物３のプラズマ処理を行うにあたって、吸着プレート６の微細孔を通じて被処理物３を吸引することによって吸着プレート６の表面に被処理物３を吸着しながらプラズマ処理を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
本発明のプラズマ処理装置は図２に示すような上下に対向配置された一対の電極１、２を備えて形成されている。電極１、２は銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などの導電性の金属材料を用いて中実の板状あるいは中空の板状に形成されている。電極１、２を中空に形成した場合は内部に冷却水を流通させて電極１、２を冷却することができる。
【００１８】
電極１、２のうち、下側に配設される一方の電極１には厚み方向に貫通する通気路２５が形成されている。この通気路２５は、例えば、電極１の一方の表面（上面）に溝部２６を碁盤目状に形成すると共に溝部２６の底面と電極１の他方の表面（下面）とに開口する複数個の通孔２７を設けることによって形成することができる。電極１が中実の場合、通孔２７はドリル加工等で形成することができ、電極１が中空の場合は、通孔２７はパイプを配置することによって形成することができる。
【００１９】
電極１、２の表面粗度は１０μｍ〜２ｍｍであることが好ましい。電極１、２の表面粗度が１０μｍ未満であると、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にくくなって放電が生じにくくなり、電極１、２の表面粗度が２ｍｍを超えると、マイクロディスチャージの集合体が偏って形成されて不均一な放電になる恐れがあり、いずれの場合も均一なプラズマ処理が行ないにくくなる恐れがある。電極１、２の表面を粗面にするにあたってはサンドブラスト等の物理的手段やエッチング等の化学的手段を用いることができる。
【００２０】
また、電極１、２の表面には誘電体で形成される絶縁層を全面に亘って設けるのが好ましい。誘電体としては石英、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（チタニアでＴｉＯ_２）、ＳｉＯ_２、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（ダイヤモンド様炭素皮膜）、チタン酸バリウム、ＰＺＴ（チタン酸鉛ジルコネート）などを例示することができる。また、マグネシア（ＭｇＯ）単体あるいはマグネシアを含む絶縁材料を用いることもできる。絶縁層を電極１、２の表面に形成するにあたっては、板状に形成した絶縁層を電極１、２の表面に接着して密着させる方法、及びアルミナ、チタン酸バリウム、酸化チタン、ＰＺＴなどの粉末をプラズマ中で分散させ、電極１、２の表面に吹き付けるようにするプラズマ溶射法、及びシリカ、酸化スズ、チタニア、ジルコニア、アルミナなどの無機質粉末を溶剤などにより分散し、電極１、２の表面にスプレーなどで吹き付けて被覆した後、６００℃以上の温度で溶融させるいわゆる琺瑯被覆方法、及びゾルゲル法によるガラス質膜の形成方法などを採用することができる。さらに、気相蒸着法（ＣＶＤ）もしくは物理蒸着法（ＰＶＤ）により電極１、２の表面に絶縁層を形成することもできる。
【００２１】
このように電極１、２の表面に絶縁層を設けることによって、アーク放電の発生を防止して均一なグロー状の放電を生成することができ、プラズマ処理を均一に行うことができるものである。また、プラズマのスパッタリング作用やプラズマ生成用ガスの腐食作用から電極１、２を絶縁層により保護することができ、電極１、２の劣化を少なくすることができるものであり、また、電極１、２から不純物が生じないようにすることができて長期間の使用であっても被処理物３が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【００２２】
絶縁層の厚みは０．１〜２ｍｍにするのが好ましい。絶縁層の厚みが０．１ｍｍ未満であれば、絶縁層に割れや欠け等の破損が生じやすくなって上記効果を得られなくなる恐れがあり、絶縁層の厚みが２ｍｍを超えると、放電開始電圧が高くなって装置の動作開始に長時間を要する恐れがある。尚、通気路２５を設けた電極１ではその表面における通気路２５の開口を塞がないようにして絶縁層を形成するものである。
【００２３】
一対の電極１、２のうち、下側に配置される一方の電極１はその全体が設置台２１及び吸着プレート６で囲まれている。設置台２１は電気絶縁性を有する合成樹脂等を用いて上面が開口する箱状に形成されるものであって、設置台２１の内側の空間がガス流路４として形成されている。つまり、ガス流路４の上側の電極２と対向する面は上記の開口で形成されているものであって、ガス流路４の他方の電極２と対向する面が上記の開口で形成されている。設置台２１はポリイミドなど耐熱性の高い合成樹脂で形成するのが好ましい。また、設置台２１の側面にはガス流路４と連通する接続口２２が設けられている。
【００２４】
吸着プレート６は電気絶縁性を有する合成樹脂や無機質材料等を用いて平板状に形成されるものであって、厚み方向に貫通する多数の微細孔が全体に亘って形成されている。吸着プレート６を形成する合成樹脂としては四フッ化ポリエチレン（テフロン（Ｒ））、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、Ａｃｒｙｌｎｉｔｒｉｌｅ　ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｓｔｙｒｅｎｅ　Ｒｅｓｉｎｓ（ＡＣＳ）などを例示することができ、また、吸着プレート６を形成する無機質材料としては多孔質アルミナや石英などを例示することができるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
吸着プレート６に形成された平均微細孔の直径（微細孔の平均直径）は５０〜２００μｍであることが好ましい。平均微細孔の直径が５０μｍ未満であれば、微細孔を通じて被処理物３が吸引するのが難しくなり、吸着プレート６への被処理物の吸着力が小さくなる恐れがある。また、平均微細孔の直径が２００μｍを超えると、吸引の際に被処理物３が微細孔に変形しながら引き込まれ、被処理物３に微細孔の開口の跡が残る恐れがあり、加えて、微細孔からプラズマ生成用ガスが漏洩して放電安定化に必要な圧力が維持できなくなる恐れがある。
【００２６】
また、吸着プレート６の空孔率（気孔率）は２０〜６０％であることが好ましい。吸着プレート６の空孔率が２０％未満であれば、吸着プレート６の表面に被処理物３を充分に吸着することができず、被処理物３に反りが発生する恐れがあり、吸着プレート６の空孔率が６０％を超えると、吸着プレート６の強度が低くなって割れや欠け等が発生する恐れがある。
【００２７】
また、吸着プレート６の厚みは０．５〜５ｍｍであることが好ましい。吸着プレート６の厚みが０．５ｍｍ未満であれば、吸着プレート６の強度が低くなって割れや欠け等の破損が生じやすくなる恐れがあり、吸着プレート６の厚みが５ｍｍを超えると、電極１、２の間に厚い誘電体が介在することになって、放電開始電圧が高くなって装置の動作開始に長時間を要する恐れがある。
【００２８】
そして、下側の電極１を設置台２１のガス流路４内に収納すると共に設置台２１の上面開口に吸着プレート６を隙間なくはめ込んで取り付け、さらに、設置台２１に取り付けられた吸着プレート６の下面とガス流路４内に収納された電極１の上面（絶縁層の表面）とを密着するようにして下側の電極１が配置されている。また、上側の電極２は吸着プレート６の上方に０．５〜１０ｍｍの間隔を設けて配設されている。従って、上側の電極２と下側の電極１は吸着プレート６を介して対向するものである。また、上側の電極２と下側の電極１の間の空間は放電空間２８として形成されるものであり、この放電空間２８に吸着プレート６が配設されるものである。さらに、放電空間２８は吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５とを通じて設置台２１のガス流路４と連通するものである。
【００２９】
上記の電極１、２と吸着プレート６及び設置台２１は、図１に示すように、反応容器３０の内側に配置されている。反応容器３０はステンレス鋼の金属などで箱状に形成されるものであって、一方の側面には導入口３１が、他方の側面には導出口３２がそれぞれ設けられている。また、反応容器３０の内側及び外側には搬送ローラ３３が設けられている。また、設置台２１の接続口２２には配管３４が接続されており、この配管３４には反応容器３０の外側に配設された吸引手段７が接続されている。吸引手段７としては真空ポンプなどを用いることができる。また、上側の電極２には高電圧を発生する電源４５が電気的に接続されていると共に下側の電極１は接地されている。このようにして本発明のプラズマ処理装置を形成することができる。
【００３０】
本発明では反応容器３０内にプラズマ生成用ガスを導入してプラズマ処理を行なうが、このプラズマ生成用ガスとしては、希ガス、窒素、酸素、空気、水素の単独ガスあるいはこれらの混合ガスを希ガスあるいは希ガスと反応ガスの混合気体を用いることができる。プラズマ生成用ガスとして空気を使用する場合は必要に応じて吸湿剤で湿気を除去した乾燥空気を用いるのが好ましい。また、プラズマ生成用ガスとして窒素を使用する場合は空気から窒素を取り出す窒素ガス生成機を用いて供給することができる。プラズマ生成用ガスの希ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトンなどを使用することができるが、放電の安定性や経済性を考慮するとアルゴンを用いるのが好ましい。また、窒素、酸素、空気、水素等を希ガスに添加した混合ガスをプラズマ生成用ガスとして用いることができる。反応ガスの種類は処理の内容によって任意に選択することができる。例えば、被処理物３の表面に存在する有機物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムのエッチング、ＬＣＤの表面クリーニング、ガラス板の表面クリーニングなどを行う場合は、酸素、空気、ＣＯ_２、Ｎ_２Ｏなどの酸化性ガスを用いるのが好ましい。また、反応ガスとしてＣＦ_４などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリコンなどのエッチングを行う場合にはこ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、アンモニアなどの還元性ガスを用いることができる。反応ガスの添加量は希ガスの全量に対して１０体積％以下、好ましくは０．１〜５体積％の範囲である。反応ガスの添加量が０．１体積％未満であれば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加量が１０体積％を超えると、放電（誘電体バリア放電）が不安定になる恐れがある。
【００３１】
本発明では、電極１、２の間に電源４５で電圧を印加することにより放電空間２８で放電を発生させるものであるが、電極１、２の間に印加する電圧の波形は休止時間のない交番電圧波形とすることができる。本発明で用いる休止時間のない交番電圧波形は、例えば、図３（ａ）乃至（ｄ）及び図４（ａ）乃至（ｅ）に示すような経時変化を示すものである（横軸を時間ｔとする）。図３（ａ）のものは正弦波形である。図３（ｂ）のものは振幅で示される電圧変化の立ち上がり（電圧がゼロクロスから最大値に達するまでの間）が短時間で急激に起こり、電圧変化の立ち下がり（電圧が最大値からゼロクロスに達するまでの間）が立ち上がりよりも長い時間で緩やかに起こるものである。図３（ｃ）のものは電圧変化の立ち下がりが短時間で急激に起こり、電圧変化の立ち上がりが立ち下がりよりも長い時間で緩やかに起こるものである。図３（ｄ）のものは振動波形であって、一定の周期で減衰、増加していく振動波を繰り返し単位周期とし、この繰り返し単位周期が連続しているものである。図４（ａ）のものは矩形波形である。図４（ｂ）のものは電圧変化の立ち下がりが短時間で急激に起こり、電圧変化の立ち上がりが階段状であって立ち下がりよりも長い時間で緩やかに起こるものである。図４（ｃ）のものは電圧変化の立ち上がりが短時間で急激に起こり、電圧変化の立ち下がりが階段状であって立ち下がりよりも長い時間で緩やかに起こるものである。図４（ｄ）のものは振幅変調波形である。図４（ｅ）のものは減衰振動波形である。
【００３２】
この交番電圧波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間の少なくとも一方、好ましくは両方を１００μｓｅｃ以下にする。立ち上がり時間と立ち下がり時間の両方が１００μｓｅｃ以上であると、放電空間２８におけるプラズマ密度を高くすることができず、プラズマ処理能力が低くなり、また、ストリーマが放電空間２８に一様に発生しにくくなって、均一なプラズマ処理を行うことができなくなる。尚、立ち上がり時間と立ち下がり時間は短いほど好ましいので、特に下限は設定されないが、現在入手できる電源４５で最も立ち上がり時間と立ち下がり時間を短くすることができるものは４０ｎｓｅｃ程度であり、これが実質的な下限となる。しかしながら、将来的な技術開発により４０ｎｓｅｃよりも短い立ち上がり時間と立ち下がり時間が実現できれば、４０ｎｓｅｃよりも短い時間にするのが好ましい。立ち上がり時間と立ち下がり時間は好ましくは２０μｓｅｃ以下、より好ましくは５μｓｅｃ以下にすることができる。
【００３３】
また、本発明では図５（ａ）に示すように、電極１、２の間に印加する休止時間のない交番電圧波形の電圧にパルス状高電圧を重畳するようにしてもよい。このようにパルス状の高電圧を交番電圧波形の電圧に重畳することによって、放電空間２８内で電子が加速されて高エネルギーの電子を生成することができ、この高エネルギーの電子により放電空間２８内のプラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起させることができて高密度のプラズマを生成することが可能となり、プラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００３４】
このようにパルス状の高電圧を交番電圧波形の電圧に重畳する場合、パルス状の高電圧を交番電圧波形の電圧極性が変化した直後より所定時間経過した後に重畳し、重畳するパルス状の高電圧を印加する時間を変化させるのが好ましく、これにより、放電空間２８内での電子の加速状況を変化させることができる。従って、電極１、２の間に印加するパルス状の高電圧のタイミングを変化させることにより、放電空間２８内でのプラズマ生成用ガスの電離、励起状態を制御することが可能となり、所望のプラズマ処理に適したプラズマ状態を容易に作り出すことができるものである。
【００３５】
また、図５（ｂ）に示すように、パルス状の高電圧を交番電圧波形の１周期内に複数重畳してもよく、これにより、図５（ａ）の場合よりも放電空間２８内での電子の加速状況を変化させ易くするものである。従って、電極１、２の間に印加するパルス状の高電圧のタイミングを変化させることにより、放電空間２８内でのプラズマ生成用ガスの電離、励起状態をより制御しやすくなって、所望のプラズマ処理に適したプラズマ状態をさらに容易に作り出すことができるものである。
【００３６】
また、上記のように重畳するパルス状の高電圧の立ち上がり時間は０．１μｓｅｃ以下にするのが好ましい。重畳するパルス状の高電圧の立ち上がり時間が０．１μｓｅｃを超えると、放電空間２８内のイオンもパルス状の電圧に追従して動くことが可能となり、電子のみを効率よく加速することができなくなる恐れがある。従って、パルス状の高電圧の立ち上がり時間を０．１μｓｅｃ以下にすることによって、放電空間２８内でプラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起することができ、高密度のプラズマの生成が可能となってプラズマ処理の効率を高めることができるものである。尚、重畳するパルス状の高電圧の立ち下がり時間も０．１μｓｅｃ以下にするのが好ましい。
【００３７】
また、パルス状の高電圧の波高値は交番電圧波形の最大電圧値以上とするのが好ましい。パルス状の高電圧の波高値が交番電圧波形の最大電圧値未満の場合、パルス状の高電圧の重畳効果が低くなり、パルス状の電圧を重畳しない場合とほぼ同じプラズマ状態となる。従って、パルス状の高電圧の波高値は交番電圧波形の最大電圧値以上とすることにより、放電空間２８内でプラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起することができて高密度のプラズマの生成が可能となり、プラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００３８】
また、本発明において、電極１、２の間に印加する休止時間のない交番電圧波形は、複数種の周波数の交番電圧波形を重ね合わせて形成し、図３、４のような波形にするのが好ましく、これにより、高周波成分の周波数の電圧により、放電空間２８内の電子が加速されて高エネルギーの電子を生成することができ、この高エネルギーの電子により放電空間２８内でプラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起することができ、高密度のプラズマの生成が可能となってプラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００３９】
また、電極１、２の間に印加される休止時間のない交番電圧波形の電圧の繰り返し周波数は、０．５ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。この繰り返し周波数が０．５ｋＨｚ未満であれば、単位時間内でのストリーマの発生数が少なくなるために、放電（誘電体バリア放電）のプラズマ密度が低くなってしまいプラズマ処理能力（効率）が低下する恐れがあり、一方、上記の繰り返し周波数が２００ＭＨｚよりも高くなると、単位時間内に発生するストリーマが増加するために、プラズマ密度は増加するものの、アークが発生しやすくなると共にプラズマ温度が上昇してしまう恐れがある。
【００４０】
また、電極１、２の間に印加される休止時間のない交番電圧波形の電界強度は、電極１、２の間隔（ギャップ長）やプラズマ生成用ガスの種類あるいは被処理物３の種類などによっても変化するが、０．５〜２００ｋＶ／ｃｍに設定するのが好ましい。電界強度が０．５ｋＶ／ｃｍ未満であれば、放電（誘電体バリア放電）のプラズマ密度が低くなってしまいプラズマ処理能力（効率）が低下する恐れがあり、一方、上記の電界強度が２００ｋＶ／ｃｍより大きくなると、アークが発生しやすくなって被処理物３に損傷を与える恐れがある。
【００４１】
そして、本発明では、交番電圧波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間の少なくとも一方を１００μｓｅｃ以下にするので、放電空間２８におけるプラズマ密度を高くすることができ、プラズマ処理能力を高くすることができるものであり、また、ストリーマが放電空間２８に一様に発生し易くなって放電空間５におけるプラズマ密度の均一性を高くすることができ、均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００４２】
また、本発明では電極１、２の間に印加する電圧の波形をパルス状の波形とすることができる。図６（ａ）に示すパルス状の波形は図４（ａ）に示す波形において半周期ごとに休止時間を設けたものである。図６（ｂ）に示すパルス状の波形は図４（ａ）に示す波形において一周期ごとに休止時間を設けたものである。図６（ｃ）に示すパルス状の波形は図３（ａ）に示す波形において一周期ごとに休止時間を設けたものである。図６（ｄ）に示すパルス状の波形は図３（ａ）に示す波形において複数の周期ごとに休止時間を設けたものである。図６（ｅ）に示すパルス状の電圧は図３（ｄ）に示す波形において隣り合う繰り返し単位周期の間に休止時間を設けたものである。
【００４３】
このパルス状の波形の電圧を用いた場合も上記と同様の理由で、立ち上がり時間と立ち下がり時間の一方あるいは両方を１００μｓｅｃ以下とするのが好ましく、また、繰り返し周波数を０．５〜１０００ｋＨｚにすることが好ましく、さらに、電界強度を０．５〜２００ｋＶ／ｃｍにすることが好ましい。そして、パルス状の波形の電圧を用いた場合も、上記の休止時間のない交番電圧波形の電圧を用いた場合と同様の効果を奏するものである。
【００４４】
尚、本発明において立ち上がり時間は、図７に示すように、電圧波形のゼロクロスから最大値に達する時間ｔ_１で定義されるものであり、立ち下がり時間は、図７に示すように、電圧波形の最大値からゼロに達する時間ｔ_２で定義されるものである。また、本発明において繰り返し周波数は、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、繰り返し単位周期にかかる時間ｔ_３の逆数で定義されるものである。また、本発明において電界強度は、（電極１、２間の印加電圧）／（電極１、２の間隔）で定義されるものである。
【００４５】
そして、上記のような本発明のプラズマ処理装置を用いて液晶表示装置用ガラス板あるいはプリント配線板などのシート状あるいはフィルム状あるいは板状の被処理物３にプラズマ処理を行なうにあたっては、次のようにする。まず、プッシャー等の搬送手段を用いて被処理物３を搬送ローラ３３上で押すことにより、反応容器３０の導入口３１から反応容器３０内に被処理物３を導入し、吸着プレート６の上に載置する。次に、吸引手段７を動作させることにより、吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５と設置台２１のガス流路４及び配管３４とを通じて反応容器３０内に吸引作用を及ぼす。これにより、反応容器３０内のガスが吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５と設置台２１のガス流路４及び配管３４とを通じて反応容器３０の外側に排出されると共に、吸着プレート６の上に載置した被処理物３に吸引作用が及んで吸着プレート６の上面に被処理物３が密着した状態で放電空間２８に配置される。すなわち、設置台２１のガス流路４はプラズマ生成用ガスを排出するための排気路３５として形成されるものである。
【００４６】
この後、反応容器３０内に上記のようなプラズマ生成用ガスを導入して充満させると共に電極１、２の間に上記のような電圧を印加する。これにより、大気圧近傍の圧力下（９３．３〜１０６．７ｋＰａ（７００〜８００Ｔｏｒｒ））で電極１、２の間に放電を発生させて放電空間２８にプラズマ（活性種を含むガス）を生成し、このプラズマに被処理物３を暴露してプラズマを被処理物３の表面に供給することによって、被処理物３にプラズマ処理を施す。ここで、電極１、２の間に発生する放電は誘電体である吸着プレート６や絶縁層を介して印加された電圧で発生する誘電体バリア放電である。次に、電極１、２間への電圧印加と反応容器３０へのプラズマ生成用ガスの導入を停止し、さらに、吸引手段７の吸引動作を停止させて吸着プレート６への被処理物３の密着を解除する。次に、プッシャー等の搬送手段を用いて被処理物３を搬送ローラ３３上で押すことにより、反応容器３０の導出口３２から反応容器３０外に被処理物３を導出する。このようにして被処理物３のプラズマ処理を行うことができるものである。尚、反応容器３０内にプラズマ生成用ガスを導入するにあたっては後述のガス供給手段９と同様のものを用いることができる。
【００４７】
そして、本発明では被処理物３を吸着プレート６の表面に吸着させながらプラズマ処理を行なうので、薄い被処理物３であってもプラズマの熱等で被処理物３が反ることがなく、被処理物３の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物３の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００４８】
図９、１０に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置は図１に示すものにおいて、ガス供給プレート８と取付台４０と備えたものであり、その他の構成は図１、２に示す実施の形態と同様である。上側に配設される電極２は下側の電極１と同様に形成されるものを上下逆にして用いるものである。すなわち、上側に配設される他方の電極２には厚み方向に貫通する通気路２５が形成されており、この通気路２５は、例えば、電極２の一方の表面（下面）に溝部２６を碁盤目状に形成すると共に溝部２６の底面と電極２の他方の表面（上面）とに開口する複数個の通孔２７を設けることによって形成されている。
【００４９】
また、ガス供給プレート８は吸着プレート６と同様に形成されるものを上下逆にして用いるものである。すなわち、ガス供給プレート８は電気絶縁性を有する合成樹脂や無機質材料等を用いて平板状に形成されるものであって、厚み方向に貫通する多数の微細孔が全体に亘って形成されている。
【００５０】
また、取付台４０は設置台２１と同様に形成されるものを上下逆にして用いるものである。すなわち、取付台４０は電気絶縁性を有する合成樹脂等を用いて下面が開口する箱状に形成されるものであって、取付台４０の内側の空間がガス流路５として形成されている。つまり、ガス流路５の下側の電極１と対向する面は上記の開口で形成されている。取付台４０はポリイミドなど耐熱性の高い合成樹脂で形成するのが好ましい。また、取付台４０の側面にはガス流路５と連通する接続口２２が設けられている。
【００５１】
そして、上側の電極２を取付台４０のガス流路５内に収納すると共に取付台４０の下面開口にガス供給プレート８を隙間なくはめ込んで取り付け、さらに、取付台４０に取り付けられたガス供給プレート８の上面とガス流路５内に収納された電極２の下面（絶縁層の表面）とを密着するようにして上側の電極２が配置されている。また、上側の電極２と下側の電極１は吸着プレート６及びガス供給プレート８を介して対向するものである。また、上側の電極２と下側の電極１の間の空間は放電空間２８として形成されるものであり、この放電空間２８に吸着プレート６及びガス供給プレート８が配設されるものである。さらに、放電空間２８はガス供給プレート８の微細孔と電極２の通気路２５とを通じて取付台４０のガス流路５と連通するものである。
【００５２】
上記の電極１、２と吸着プレート６、設置台２１、ガス供給プレート８及び取付台４０は、図９に示すように、反応容器３０の内側に配置されている。また、取付台４０の接続口２２には配管４１が接続されており、この配管４１には反応容器３０の外側に配設されたガス供給手段９が接続されている。ガス供給手段９はガス供給プレート８を通じてプラズマ生成用ガスを反応容器３０に供給するものであって、プラズマ生成用ガスとして空気を用いる場合は空気を圧送するポンプをガス供給手段９として用いることができ、また、プラズマ生成用ガスとして窒素を用いる場合は上記の窒素ガス生成機をガス供給手段９として用いることができ、また、プラズマ生成用ガスとして空気や窒素以外のガスを用いる場合は、各ガスを入れたガスボンベをガス供給手段９として用いることができる。その他の構成は上記実施の形態と同様にしてプラズマ処理装置を形成することができる。
【００５３】
そして、図９、１０に示す本発明のプラズマ処理装置を用いて液晶表示装置用ガラス板あるいはプリント配線板などのシート状あるいはフィルム状あるいは板状の被処理物３にプラズマ処理を行なうにあたっては、次のようにする。まず、プッシャー等の搬送手段を用いて被処理物３を搬送ローラ３３上で押すことにより、反応容器３０の導入口３１から反応容器３０内に被処理物３を導入し、吸着プレート６の上に載置する。次に、吸引手段７を動作させることにより、吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５と設置台２１のガス流路４及び配管３４とを通じて反応容器３０内に吸引作用を及ぼす。これにより、反応容器３０内のガスが吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５と設置台２１のガス流路４及び配管３４とを通じて反応容器３０の外側に排出されると共に、吸着プレート６の上に載置した被処理物３に吸引作用が及んで吸着プレート６の上面に被処理物３が密着した状態で放電空間２８に配置される。すなわち、設置台２１のガス流路４はプラズマ生成用ガスを排出するための排気路３５として形成されるものである。
【００５４】
この後、反応容器３０内に上記のようなプラズマ生成用ガスを導入して充満させると共に電極１、２の間に上記のような電圧を印加する。ここで、プラズマ生成用ガスはガス供給手段９により取付台４０のガス流路５と電極２の通気路２５とガス供給プレート８の微細孔とを通じて反応容器３０内の放電空間２８に供給されるものである。すなわち、取付台４０のガス流路５はプラズマ生成用ガスを供給するための給気路４３として形成されるものである。
【００５５】
このようにして大気圧近傍の圧力下（９３．３〜１０６．７ｋＰａ（７００〜８００Ｔｏｒｒ））で電極１、２の間に放電を発生させて放電空間２８にプラズマ（活性種を含むガス）を生成し、このプラズマに被処理物３を暴露してプラズマを被処理物３の表面に供給することによって、被処理物３にプラズマ処理を施す。ここで、電極１、２の間に発生する放電は誘電体である吸着プレート６とガス供給プレート８及び絶縁層を介して印加された電圧で発生する誘電体バリア放電である。次に、電極１、２間への電圧印加と反応容器３０へのプラズマ生成用ガスの導入を停止し、さらに、吸引手段７の吸引動作を停止させて吸着プレート６への被処理物３の密着を解除する。次に、プッシャー等の搬送手段を用いて被処理物３を搬送ローラ３３上で押すことにより、反応容器３０の導出口３２から反応容器３０外に被処理物３を導出する。このようにして被処理物３のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００５６】
この実施の形態では、上側の電極２の下側に微細孔を有するガス供給プレート８を設けると共にガス供給手段９によりガス供給プレート８の微細孔を通して放電空間２８にプラズマ生成用ガスを供給するので、放電空間２８に配置された被処理物３の表面にプラズマ生成用ガスを吹き付けながらプラズマ処理を行うことができ、被処理物３の表面に供給されるプラズマの流速が速くなってプラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００５７】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００５８】
（実施例１）
図１、２に示すプラズマ処理装置を形成した。電極１、２はステンレス鋼を用いて３００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍの大きさに形成した。また、電極１、２の表面粗度は１００μｍとした。また、電極１、２の表面にはアルミナセラミックを溶射して厚み０．５ｍｍの絶縁層を形成した。設置台２１はポリイミド耐熱性樹脂で形成した。吸着プレート６としては電極１とほぼ同じ大きさで、空孔率４０％、微細孔の平均直径１００μｍ、厚み５ｍｍのテフロン（Ｒ）で形成される多孔質プレートを用いた。上記の電極１、２と設置台２１及び吸着プレート６はステンレス製の反応容器３０内に収納した。また、上側の電極２と吸着プレート６との間隔は５ｍｍとした。
【００５９】
上記のプラズマ処理装置を用いて液晶表示装置用ガラス板（大きさ３００×３００ｍｍ、厚み１ｍｍ）を被処理物３として大気圧下でプラズマ処理（クリーニング）した。この時、プラズマ生成用ガスとしてはアルゴンと酸素の混合ガスを用い、アルゴンを５Ｌ／分、酸素を１００ｃｃ／分の割合にて反応容器３０に導入した。また、電極１、２の間に印加する電圧は周波数１００ｋＨｚの交番電圧とし、電圧１、２の間の電界強度は１０ｋＶ／ｃｍとした。
【００６０】
そして、被処理物３を３０秒間プラズマに暴露してプラズマ処理を行なった後、被処理物３の水接触角を測定した結果、未処理では４５°であったが処理後は８°まで低下した。また、被処理物３に反りが発生せずに、均一なプラズマ処理を行うことができた。
【００６１】
（実施例２）
図９、１０に示すプラズマ処理装置を形成した。電極１、２は実施例１と同様のものを用い、その表面には実施例１と同様の絶縁層を形成した。設置台２１と取付台４０はポリイミド耐熱性樹脂で形成した。吸着プレート６及びガス供給プレート８としては電極１、２とほぼ同じ大きさで、空孔率４０％、微細孔の平均直径１００μｍ、厚み２ｍｍの石英で形成される多孔質プレートを用いた。上記の電極１、２と設置台２１と取付台４０及び吸着プレート６とガス供給プレート８はステンレス製の反応容器３０内に収納した。また、ガス供給プレート８と吸着プレート６との間隔は５ｍｍとした。
【００６２】
上記のプラズマ処理装置を用いて液晶表示装置のカラーフィルタ用ガラス板（大きさ３００×３００ｍｍ、厚み１ｍｍ）を被処理物３として大気圧下でプラズマ処理（クリーニング）した。この時、プラズマ生成用ガスとしては窒素を用い、５Ｌ／分の流量で反応容器３０に導入した。また、電極１、２の間に印加する電圧は、立ち上がり及び立下り時間が１０μｓｅｃで繰り返し周波数が２００ｋＨｚのパルス状電圧とし、電圧１、２の間の電界強度は５０ｋＶ／ｃｍとした。
【００６３】
そして、被処理物３を３０秒間プラズマに暴露してプラズマ処理を行なった後、被処理物３の水接触角を測定した結果、未処理では６０°であったが処理後は１５°まで低下した。また、被処理物３に反りが発生せずに、均一なプラズマ処理を行うことができた。
【００６４】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、対向配置された電極の間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に上記電極間に電圧を印加することによってプラズマを生成し、上記電極の間に被処理物を配置することによって被処理物をプラズマで処理するようにしたプラズマ処理装置において、一方の電極をガス流路内に設けると共にガス流路の他方の電極と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有する吸着プレートを設け、微細孔およびガス流路を通じて被処理物を吸引して吸着プレート表面に吸着させるための吸引手段を備えるので、被処理物を吸着プレートの表面に吸着させながらプラズマ処理を行なうことによって、薄い被処理物であってもプラズマの熱等で反ることがなく、被処理物の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００６５】
また、本発明の請求項２の発明は、空孔率が２０〜６０％の吸着プレートを用いるので、吸着プレートの強度が低くなることがなくなって吸着プレートに破損が生じないようにすることができ、しかも、被処理物を充分に吸着しながらプラズマ処理を行うことができるものである。
【００６６】
また、本発明の請求項３の発明は、厚みが０．５〜５ｍｍの吸着プレートを用いるので、吸着プレートの強度が低くなることがなくなって吸着プレートに破損が生じないようにすることができ、しかも、装置の始動を早く確実に行うことができるものである。
【００６７】
また、本発明の請求項４の発明は、誘電体で形成される絶縁層を電極の表面に設けるので、絶縁層により電極の間でアーク放電が発生するのを防止して均一なグロー状の放電を生成することができ、プラズマ処理を均一に行うことができるものである。
【００６８】
また、本発明の請求項５の発明は、表面粗度が１０μｍ〜２ｍｍの電極を用いるので、電極の間に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やすく、また、マイクロディスチャージの集合体が偏って形成されることが少なくなって、均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００６９】
また、本発明の請求項６の発明は、プラズマ生成用ガスとして、希ガス、窒素、酸素、空気、水素の単独ガスあるいはこれらの混合ガスを用いるので、酸素のプラズマ生成用ガスにより有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができ、空気のプラズマ生成用ガスにより被処理物の表面改質や有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができ、水素のプラズマ生成用ガスにより金属酸化物の還元のプラズマ処理を行うことができ、希ガスと酸素の混合ガスのプラズマ生成用ガスにより被処理物の表面改質や有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができ、希ガスと水素の混合ガスのプラズマ生成用ガスにより金属酸化物の還元のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００７０】
また、本発明の請求項７の発明は、電極間に印加される電圧の波形が、休止時間のない交番電圧波形あるいはパルス状の波形あるいはこれらを組み合わせた波形であるので、電極の間に形成される放電空間への投入電力を大きくすることが可能となってプラズマ密度を高くすることができ、安定な放電を維持すると共に十分なプラズマ処理能力を得ることができ、しかもプラズマの温度を低下させることができるものである。
【００７１】
また、本発明の請求項８の発明は、上記一方の電極に対向配置された他方の電極をガス流路内に設けると共にガス流路の一方の電極と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有するガス供給プレートを設け、微細孔およびガス流路を通じて被処理物にプラズマ生成用ガスを吹き付けるためのガス供給手段を有するので、ガス供給手段によりガス供給プレートの微細孔を通して被処理物にプラズマ生成用ガスを吹き付けながら供給することができ、被処理物の表面に供給されるプラズマの流速が速くなってプラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００７２】
また、本発明の請求項９の発明は、被処理物がシート状あるいはフィルム状あるいは板状であるので、薄い被処理物であってもプラズマの熱等で反ることがなく、被処理物の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００７３】
また、本発明の請求項１０の発明は、被処理物が液晶表示装置用ガラス板あるいはプリント配線板であるので、薄い被処理物であってもプラズマの熱等で反ることがなく、被処理物の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００７４】
本発明の請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて被処理物のプラズマ処理を行うにあたって、吸着プレートの微細孔を通じて被処理物を吸引することによって吸着プレートの表面に被処理物を吸着しながらプラズマ処理を行うので、薄い被処理物であってもプラズマの熱等で反ることがなく、被処理物の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】同上の一部を示す断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｄ）は本発明で使用する交番電圧波形の例を示す説明図である。
【図４】（ａ）乃至（ｅ）は本発明で使用する交番電圧波形の例を示す説明図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は本発明で使用する交番電圧波形の電圧にパルス状の高電圧を重畳した状態の波形を示す説明図である。
【図６】（ａ）乃至（ｅ）は本発明で使用するパルス状の波形を示す説明図である。
【図７】本発明の立ち上がり時間と立ち下がり時間の定義するための説明図である。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の繰り返し周波数を定義するための説明図である。
【図９】同上の他の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図１０】同上の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１　電極
２　電極
３　被処理物
４　ガス流路
５　ガス流路
６　吸着プレート
７　吸引手段
８　ガス供給プレート
９　ガス供給手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to ashing and cleaning of organic substances and organic dirt present on the surface of an object to be treated, peeling and etching of resist, surface modification of films and molded products, improvement of wettability of water and solder, adhesion, The present invention relates to a plasma processing apparatus used for plasma processing such as adhesion improvement, reduction of metal oxides, sterilization / sterilization, film formation, and a plasma processing method using the same. Particularly, precise bonding is required. The present invention can be suitably applied to cleaning and surface modification of a surface of a liquid crystal display device substrate, a printed wiring board, an electronic component or a semiconductor component, a desmear treatment and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a plasma is generated by supplying a plasma generating gas between electrodes arranged opposite to each other and applying a voltage between the electrodes to generate a plasma. 2. Description of the Related Art Plasma treatment of an object is performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the object to be processed is formed of a thin sheet, film, or plate glass or resin having a thickness of about 20 to 2000 μm, the object may be warped due to heat of plasma or the like. In addition, there is a problem that the plasma is not supplied uniformly to the surface of the object to be processed and the plasma processing becomes non-uniform.
[0004]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method that can perform uniform plasma processing even with a thin workpiece. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The plasma processing apparatus according to claim 1 of the present invention generates a plasma by supplying a plasma generating gas between the electrodes 1 and 2 disposed opposite to each other and applying a voltage between the electrodes 1 and 2; In a plasma processing apparatus in which the object 3 is treated with plasma by arranging the object 3 between the electrodes 1 and 2, one electrode 1 is provided in the gas passage 4 and the gas passage 4 is provided with a suction plate 6 having a large number of fine holes made of a dielectric material on the surface facing the other electrode 2, and the workpiece 3 is sucked through the fine holes and the gas flow path 4 to form a surface of the suction plate 6. It is characterized by comprising suction means 7 for suction.
[0006]
A plasma processing apparatus according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in addition to the first aspect, a suction plate 6 having a porosity of 20 to 60% is used.
[0007]
A plasma processing apparatus according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in addition to the first or second aspect, a suction plate 6 having a thickness of 0.5 to 5 mm is used.
[0008]
A plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in addition to any one of the first to third aspects, an insulating layer formed of a dielectric is provided on the surfaces of the electrodes 1 and 2. To do.
[0009]
A plasma processing apparatus according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in addition to any one of the first to fourth aspects, the plasma processing apparatus comprises electrodes 1 and 2 having a surface roughness of 10 μm to 2 mm. is there.
[0010]
In the plasma processing apparatus according to claim 6 of the present invention, in addition to any one of claims 1 to 5, as the plasma generating gas, a rare gas, nitrogen, oxygen, air, a single gas of hydrogen, or a mixture thereof is used. It is characterized by using gas.
[0011]
According to a seventh aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to any one of the first to sixth aspects, the waveform of the voltage applied between the electrodes 1 and 2 is an alternating voltage waveform or a pulse having no pause. It is characterized in that it is a waveform of a shape or a waveform obtained by combining them.
[0012]
Further, the plasma processing apparatus according to claim 8 of the present invention, in addition to any one of claims 1 to 7, further comprises: providing the other electrode 2 disposed opposite to the one electrode 1 in the gas flow path 5. A gas supply plate 8 having a large number of fine holes made of a dielectric is provided on a surface of the gas flow path 5 facing one electrode 1, and a plasma generation gas is applied to the workpiece 3 through the fine holes and the gas flow path 5. It is characterized by having gas supply means 9 for blowing gas.
[0013]
A plasma processing apparatus according to a ninth aspect of the present invention is characterized in that, in addition to any one of the first to eighth aspects, the workpiece 3 is in a sheet shape, a film shape, or a plate shape. .
[0014]
A plasma processing apparatus according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that, in addition to any one of the first to ninth aspects, the workpiece 3 is a glass plate for a liquid crystal display device or a printed wiring board. It is.
[0015]
In the plasma processing method according to claim 11 of the present invention, when performing the plasma processing of the workpiece 3 using the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 10, the plasma processing method is performed through the fine holes of the suction plate 6. The plasma processing is performed while the object 3 is sucked on the surface of the suction plate 6 by sucking the object 3.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0017]
The plasma processing apparatus of the present invention is provided with a pair of electrodes 1 and 2 which are vertically opposed as shown in FIG. The electrodes 1 and 2 are formed in a solid plate shape or a hollow plate shape using a conductive metal material such as copper, aluminum, brass, and stainless steel having high corrosion resistance (such as SUS304). When the electrodes 1 and 2 are formed hollow, the electrodes 1 and 2 can be cooled by flowing cooling water inside.
[0018]
One of the electrodes 1, 2 disposed on the lower side of the electrodes 1, 2 is provided with an air passage 25 penetrating in the thickness direction. The ventilation path 25 is formed, for example, by forming a groove 26 in a grid pattern on one surface (upper surface) of the electrode 1 and a plurality of passages opening on the bottom surface of the groove 26 and the other surface (lower surface) of the electrode 1. It can be formed by providing the holes 27. When the electrode 1 is solid, the through hole 27 can be formed by drilling or the like. When the electrode 1 is hollow, the through hole 27 can be formed by arranging a pipe.
[0019]
The surface roughness of the electrodes 1 and 2 is preferably 10 μm to 2 mm. When the surface roughness of the electrodes 1 and 2 is less than 10 μm, it is difficult to form a very fine aggregate of microdischarges and discharge is difficult to occur. When the surface roughness of the electrodes 1 and 2 exceeds 2 mm, An aggregate of microdischarges may be unevenly formed to cause non-uniform discharge, and in any case, it may be difficult to perform uniform plasma processing. In order to roughen the surfaces of the electrodes 1 and 2, a physical means such as sandblasting or a chemical means such as etching can be used.
[0020]
It is preferable that an insulating layer made of a dielectric is provided on the entire surface of the electrodes 1 and 2. Quartz, alumina (Al ₂ O ₃ ), Titanium oxide (TiO2 with titania) ₂ ), SiO ₂ , AlN, Si ₃ Examples thereof include N, SiC, DLC (diamond-like carbon film), barium titanate, and PZT (lead zirconate titanate). Alternatively, magnesia (MgO) alone or an insulating material containing magnesia can be used. When the insulating layer is formed on the surfaces of the electrodes 1 and 2, a plate-shaped insulating layer is adhered to and adhered to the surfaces of the electrodes 1 and 2, and the insulating layer may be made of alumina, barium titanate, titanium oxide, PZT, or the like. The powder is dispersed in plasma and sprayed onto the surfaces of the electrodes 1 and 2, and an inorganic powder such as silica, tin oxide, titania, zirconia, and alumina is dispersed with a solvent or the like to form the electrodes 1 and 2. A so-called enamel coating method in which the surface is coated by spraying with a spray or the like and then melting at a temperature of 600 ° C. or more, a method of forming a glassy film by a sol-gel method, and the like can be employed. Further, an insulating layer can be formed on the surfaces of the electrodes 1 and 2 by a vapor deposition method (CVD) or a physical vapor deposition method (PVD).
[0021]
By providing the insulating layers on the surfaces of the electrodes 1 and 2 as described above, the occurrence of arc discharge can be prevented, a uniform glow-like discharge can be generated, and the plasma processing can be performed uniformly. . Further, the electrodes 1 and 2 can be protected by the insulating layer from the plasma sputtering action and the corrosive action of the plasma generating gas, so that deterioration of the electrodes 1 and 2 can be reduced. 2 can prevent the generation of impurities, and can prevent the workpiece 3 from being contaminated by impurities even when used for a long time.
[0022]
The thickness of the insulating layer is preferably 0.1 to 2 mm. If the thickness of the insulating layer is less than 0.1 mm, the insulating layer may be easily damaged such as cracking or chipping, and the above effect may not be obtained. And the operation may start for a long time. In the electrode 1 provided with the ventilation path 25, the insulating layer is formed so as not to block the opening of the ventilation path 25 on the surface.
[0023]
Of the pair of electrodes 1, 2, one electrode 1 disposed on the lower side is entirely surrounded by the mounting table 21 and the suction plate 6. The mounting table 21 is formed in a box shape having an open upper surface using a synthetic resin or the like having electrical insulation properties, and a space inside the mounting table 21 is formed as the gas flow path 4. That is, the surface of the gas flow path 4 facing the upper electrode 2 is formed by the opening, and the surface of the gas flow path 4 facing the other electrode 2 is formed by the opening. I have. The mounting table 21 is preferably formed of a synthetic resin having high heat resistance such as polyimide. A connection port 22 that communicates with the gas flow path 4 is provided on a side surface of the installation table 21.
[0024]
The suction plate 6 is formed in a flat plate shape using a synthetic resin or an inorganic material having an electrical insulating property, and has a large number of fine holes penetrating in the thickness direction. Examples of the synthetic resin that forms the adsorption plate 6 include polyethylene tetrafluoride (Teflon (R)), polypropylene, polyethylene, polymethyl methacrylate, Acrylnitrile chlorinated polyethylene style Resins (ACS), and the like. Examples of the inorganic material that forms the material include porous alumina and quartz, but are not limited thereto.
[0025]
It is preferable that the diameter of the average micropores (average diameter of the micropores) formed in the suction plate 6 is 50 to 200 μm. If the diameter of the average fine hole is less than 50 μm, it is difficult to suck the processing target 3 through the fine hole, and there is a possibility that the suction power of the processing target to the suction plate 6 is reduced. On the other hand, when the diameter of the average micropores exceeds 200 μm, the workpiece 3 is deformed and drawn into the micropores at the time of suction, which may leave traces of the openings of the micropores on the workpiece 3. In addition, the plasma generation gas may leak from the fine holes, and the pressure required for stabilizing the discharge may not be maintained.
[0026]
The porosity (porosity) of the suction plate 6 is preferably 20 to 60%. If the porosity of the suction plate 6 is less than 20%, the workpiece 3 cannot be sufficiently adsorbed on the surface of the suction plate 6, and the workpiece 3 may be warped. If the porosity of No. 6 exceeds 60%, the strength of the suction plate 6 is reduced, and cracks or chips may occur.
[0027]
The thickness of the suction plate 6 is preferably 0.5 to 5 mm. If the thickness of the suction plate 6 is less than 0.5 mm, the strength of the suction plate 6 is reduced, and there is a possibility that breakage such as cracking or chipping is likely to occur. As a result, a thick dielectric is interposed between the two and the discharge starting voltage becomes high, so that it may take a long time to start the operation of the device.
[0028]
Then, the lower electrode 1 is housed in the gas flow path 4 of the installation table 21, and the suction plate 6 is fitted in the upper surface opening of the installation table 21 without any gap, and further, the suction plate 6 attached to the installation table 21 is mounted. The lower electrode 1 is arranged such that the lower surface of the electrode 1 and the upper surface (surface of the insulating layer) of the electrode 1 housed in the gas flow path 4 are in close contact with each other. Further, the upper electrode 2 is disposed above the suction plate 6 with an interval of 0.5 to 10 mm. Therefore, the upper electrode 2 and the lower electrode 1 face each other via the suction plate 6. Further, a space between the upper electrode 2 and the lower electrode 1 is formed as a discharge space 28, and the suction plate 6 is disposed in the discharge space 28. Further, the discharge space 28 communicates with the gas flow path 4 of the installation table 21 through the fine holes of the suction plate 6 and the air passage 25 of the electrode 1.
[0029]
The electrodes 1 and 2, the adsorption plate 6, and the mounting table 21 are arranged inside a reaction vessel 30 as shown in FIG. The reaction vessel 30 is formed in a box shape from stainless steel metal or the like, and has an inlet 31 on one side and an outlet 32 on the other side. A transport roller 33 is provided inside and outside the reaction container 30. In addition, a pipe 34 is connected to the connection port 22 of the installation table 21, and the suction means 7 provided outside the reaction vessel 30 is connected to the pipe 34. As the suction means 7, a vacuum pump or the like can be used. A power supply 45 for generating a high voltage is electrically connected to the upper electrode 2, and the lower electrode 1 is grounded. Thus, the plasma processing apparatus of the present invention can be formed.
[0030]
In the present invention, plasma processing is performed by introducing a plasma generating gas into the reaction vessel 30. As the plasma generating gas, a rare gas, a single gas of nitrogen, oxygen, air, and hydrogen or a mixed gas thereof is rarely used. A gas or a mixed gas of a rare gas and a reaction gas can be used. In the case where air is used as the plasma generating gas, it is preferable to use dry air from which moisture has been removed with a moisture absorbent as necessary. When nitrogen is used as the plasma generation gas, it can be supplied using a nitrogen gas generator that extracts nitrogen from air. As a rare gas of the plasma generation gas, argon, helium, neon, krypton, or the like can be used. However, it is preferable to use argon in consideration of discharge stability and economy. Further, a mixed gas obtained by adding nitrogen, oxygen, air, hydrogen, or the like to a rare gas can be used as a plasma generation gas. The type of the reaction gas can be arbitrarily selected depending on the content of the treatment. For example, when performing cleaning of an organic substance existing on the surface of the processing object 3, removal of a resist, etching of an organic film, cleaning of an LCD surface, cleaning of a glass plate surface, etc., oxygen, air, CO ₂ , N ₂ It is preferable to use an oxidizing gas such as O. Also, CF is used as a reaction gas. ₄ Such a fluorine-based gas can be used as appropriate, and when etching silicon or the like, it is effective to use this fluorine-based gas. In the case of reducing a metal oxide, a reducing gas such as hydrogen or ammonia can be used. The amount of the reaction gas added is 10% by volume or less, preferably 0.1 to 5% by volume, based on the total amount of the rare gas. If the addition amount of the reaction gas is less than 0.1% by volume, the treatment effect may be reduced. If the addition amount of the reaction gas exceeds 10% by volume, discharge (dielectric barrier discharge) becomes unstable. There is fear.
[0031]
In the present invention, a discharge is generated in the discharge space 28 by applying a voltage from the power supply 45 between the electrodes 1 and 2, but the waveform of the voltage applied between the electrodes 1 and 2 has no pause. It can be an alternating voltage waveform. The alternating voltage waveform without pause time used in the present invention shows a temporal change as shown in FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4E (the horizontal axis represents time). t). FIG. 3A shows a sine waveform. In FIG. 3B, the rise of the voltage change represented by the amplitude (from the time when the voltage reaches the maximum value to the zero crossing) occurs rapidly in a short time, and the fall of the voltage change (the voltage changes from the maximum value to the zero crossing). ) Occurs slowly over a longer time than the rise. In FIG. 3C, the fall of the voltage change occurs rapidly in a short time, and the rise of the voltage change occurs more slowly in a longer time than the fall. FIG. 3D shows a vibration waveform, in which a vibration wave that attenuates and increases in a constant cycle is a repetition unit cycle, and the repetition unit cycle is continuous. FIG. 4A shows a rectangular waveform. In FIG. 4B, the fall of the voltage change occurs abruptly in a short time, and the rise of the voltage change is step-like, and occurs gradually in a longer time than the fall. In FIG. 4C, the rise of the voltage change occurs abruptly in a short time, and the fall of the voltage change is stepwise, and occurs gradually in a longer time than the fall. FIG. 4D shows an amplitude modulation waveform. FIG. 4E shows a damped oscillation waveform.
[0032]
At least one, and preferably both, of the rising time and the falling time of this alternating voltage waveform are set to 100 μsec or less. If both the rise time and the fall time are 100 μsec or more, the plasma density in the discharge space 28 cannot be increased, the plasma processing capacity decreases, and the streamer is less likely to be uniformly generated in the discharge space 28. As a result, uniform plasma processing cannot be performed. The shorter the rise time and the fall time, the better. Therefore, the lower limit is not particularly set. However, currently available power supplies 45 that can minimize the rise time and the fall time are about 40 nsec. Is the lower limit. However, if a rise time and a fall time shorter than 40 nsec can be realized by future technical development, it is preferable to set the time shorter than 40 nsec. The rise time and the fall time can be set to preferably 20 μsec or less, more preferably 5 μsec or less.
[0033]
Further, in the present invention, as shown in FIG. 5A, a pulsed high voltage may be superimposed on a voltage applied between the electrodes 1 and 2 and having an alternating voltage waveform having no pause. By superimposing the pulsed high voltage on the voltage having the alternating voltage waveform in this manner, electrons can be accelerated in the discharge space 28 to generate high-energy electrons. It is possible to efficiently ionize and excite the gas for plasma generation in the inside, to generate high-density plasma, and to increase the efficiency of plasma processing.
[0034]
When the pulsed high voltage is superimposed on the voltage of the alternating voltage waveform in this manner, the pulsed high voltage is superimposed after a predetermined time has elapsed from immediately after the voltage polarity of the alternating voltage waveform has changed, and the pulsed high voltage is superimposed. It is preferable to change the time during which the voltage is applied, so that the acceleration state of the electrons in the discharge space 28 can be changed. Therefore, by changing the timing of the pulsed high voltage applied between the electrodes 1 and 2, it is possible to control the ionization and excitation state of the plasma generating gas in the discharge space 28, and to obtain a desired plasma. A plasma state suitable for processing can be easily created.
[0035]
Further, as shown in FIG. 5 (b), a plurality of pulsed high voltages may be superimposed within one cycle of the alternating voltage waveform. This makes it easier to change the acceleration state of electrons. Therefore, by changing the timing of the pulsed high voltage applied between the electrodes 1 and 2, the ionization and excitation state of the plasma generating gas in the discharge space 28 can be more easily controlled, and a desired plasma can be obtained. A plasma state suitable for processing can be more easily created.
[0036]
Further, the rising time of the pulsed high voltage to be superimposed as described above is preferably set to 0.1 μsec or less. If the rising time of the superimposed pulse-like high voltage exceeds 0.1 μsec, the ions in the discharge space 28 can also move following the pulse-like voltage, and it becomes impossible to efficiently accelerate only electrons. There is fear. Therefore, by setting the rising time of the pulsed high voltage to 0.1 μsec or less, the gas for plasma generation can be efficiently ionized and excited in the discharge space 28, and high-density plasma can be generated. Thus, the efficiency of the plasma processing can be increased. It is preferable that the fall time of the superimposed pulse-like high voltage is also set to 0.1 μsec or less.
[0037]
Further, it is preferable that the peak value of the pulsed high voltage is equal to or larger than the maximum voltage value of the alternating voltage waveform. When the peak value of the pulsed high voltage is less than the maximum voltage value of the alternating voltage waveform, the effect of superimposing the pulsed high voltage is reduced, and the plasma state is almost the same as when no pulsed voltage is superimposed. Therefore, by setting the peak value of the pulsed high voltage to be equal to or more than the maximum voltage value of the alternating voltage waveform, the plasma generating gas can be efficiently ionized and excited in the discharge space 28, and the high density plasma can be generated. And the efficiency of the plasma processing can be increased.
[0038]
Further, in the present invention, the alternating voltage waveform having no pause time applied between the electrodes 1 and 2 is formed by superimposing alternating voltage waveforms of a plurality of kinds of frequencies to have a waveform as shown in FIGS. Preferably, the electrons in the discharge space 28 are accelerated by the voltage of the frequency of the high-frequency component to generate high-energy electrons, and the high-energy electrons generate a plasma generating gas in the discharge space 28. Can be efficiently ionized and excited, and high-density plasma can be generated, thereby increasing the efficiency of plasma processing.
[0039]
The repetition frequency of the alternating voltage waveform having no pause applied between the electrodes 1 and 2 is preferably set to 0.5 kHz to 200 MHz. If the repetition frequency is less than 0.5 kHz, the number of streamers generated per unit time is reduced, so that the plasma density of the discharge (dielectric barrier discharge) is reduced and the plasma processing capability (efficiency) is reduced. On the other hand, if the repetition frequency is higher than 200 MHz, the number of streamers generated per unit time increases, so that the plasma density increases, but the arc is easily generated and the plasma temperature increases. There is a risk that it will.
[0040]
Further, the electric field strength of the alternating voltage waveform having no pause applied between the electrodes 1 and 2 depends on the distance between the electrodes 1 and 2 (gap length), the type of plasma generating gas, the type of the workpiece 3 and the like. However, it is preferably set to 0.5 to 200 kV / cm. If the electric field strength is less than 0.5 kV / cm, the plasma density of the discharge (dielectric barrier discharge) may be low, and the plasma processing capability (efficiency) may be reduced. If it is larger than cm, an arc is likely to be generated and the workpiece 3 may be damaged.
[0041]
In the present invention, since at least one of the rise time and the fall time of the alternating voltage waveform is set to 100 μsec or less, the plasma density in the discharge space 28 can be increased, and the plasma processing ability can be increased. In addition, the streamer is easily generated uniformly in the discharge space 28, the uniformity of the plasma density in the discharge space 5 can be increased, and the uniform plasma processing can be performed.
[0042]
In the present invention, the waveform of the voltage applied between the electrodes 1 and 2 can be a pulse-like waveform. The pulse-like waveform shown in FIG. 6A is obtained by providing a pause time every half cycle in the waveform shown in FIG. 4A. The pulse-like waveform shown in FIG. 6B is obtained by providing a pause for each cycle in the waveform shown in FIG. The pulse-shaped waveform shown in FIG. 6C is obtained by providing a pause for each cycle in the waveform shown in FIG. The pulse-like waveform shown in FIG. 6D is obtained by providing a pause in each of a plurality of periods in the waveform shown in FIG. The pulse-like voltage shown in FIG. 6E has a pause time provided between adjacent repetition unit cycles in the waveform shown in FIG.
[0043]
When the voltage of this pulse waveform is used, for the same reason as above, it is preferable that one or both of the rise time and the fall time is set to 100 μsec or less, and the repetition frequency is set to 0.5 to 1000 kHz. It is more preferable that the electric field strength be 0.5 to 200 kV / cm. When a voltage having a pulse waveform is used, the same effect as when a voltage having an alternating voltage waveform having no pause time is used can be obtained.
[0044]
In the present invention, the rise time is, as shown in FIG. 7, a time t to reach the maximum value from the zero cross of the voltage waveform. ₁ The fall time is, as shown in FIG. 7, a time t to reach zero from the maximum value of the voltage waveform. ₂ Is defined by In the present invention, the repetition frequency is, as shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, a time t required for a repetition unit cycle. ₃ Is defined as the reciprocal of. In the present invention, the electric field strength is defined as (applied voltage between electrodes 1 and 2) / (interval between electrodes 1 and 2).
[0045]
In performing plasma processing on a sheet-like, film-like, or plate-like workpiece 3 such as a glass plate for a liquid crystal display device or a printed wiring board using the above-described plasma processing apparatus of the present invention, the following process is performed. To do. First, the object 3 is pushed into the reaction container 30 from the inlet 31 of the reaction container 30 by pushing the object 3 on the conveying roller 33 using a conveying means such as a pusher. Place on Next, by operating the suction means 7, a suction action is exerted on the inside of the reaction vessel 30 through the fine holes of the suction plate 6, the gas passages 25 of the electrodes 1, the gas flow paths 4 of the installation table 21, and the pipes 34. As a result, the gas in the reaction vessel 30 is discharged to the outside of the reaction vessel 30 through the fine holes of the adsorption plate 6, the gas passage 4 of the electrode 1, the gas flow path 4 of the installation table 21, and the pipe 34. The work 3 placed on the work 6 is attracted to the work 3, and the work 3 is arranged in the discharge space 28 in a state where the work 3 is in close contact with the upper surface of the suction plate 6. That is, the gas flow path 4 of the installation table 21 is formed as an exhaust path 35 for discharging the plasma generation gas.
[0046]
Thereafter, the above-described plasma generating gas is introduced into the reaction vessel 30 to fill the same, and the above-described voltage is applied between the electrodes 1 and 2. As a result, a discharge is generated between the electrodes 1 and 2 at a pressure near the atmospheric pressure (93.3 to 106.7 kPa (700 to 800 Torr)), and a plasma (a gas containing active species) is generated in the discharge space 28. Then, the workpiece 3 is exposed to the plasma and the plasma is supplied to the surface of the workpiece 3 to perform the plasma processing on the workpiece 3. Here, the discharge generated between the electrodes 1 and 2 is a dielectric barrier discharge generated by a voltage applied through the dielectric attraction plate 6 or the insulating layer. Next, the application of the voltage between the electrodes 1 and 2 and the introduction of the plasma generating gas into the reaction vessel 30 are stopped, and the suction operation of the suction means 7 is stopped to transfer the workpiece 3 to the suction plate 6. Release contact. Next, the workpiece 3 is pushed out from the outlet 32 of the reaction vessel 30 to the outside of the reaction vessel 30 by pushing the workpiece 3 on the transport roller 33 using a transporting means such as a pusher. Thus, the plasma processing of the object 3 can be performed. In introducing the gas for plasma generation into the reaction vessel 30, the same gas supply means 9 as described later can be used.
[0047]
In the present invention, since the plasma processing is performed while the workpiece 3 is being adsorbed on the surface of the suction plate 6, even if the workpiece 3 is thin, the workpiece 3 does not warp due to the heat of the plasma or the like. The plasma can be uniformly supplied to the surface of the processing target 3, whereby uniform plasma processing can be performed over the entire surface of the processing target 3.
[0048]
9 and 10 show another embodiment. The plasma processing apparatus shown in FIG. 1 includes a gas supply plate 8 and a mounting table 40, and other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS. The upper electrode 2 is formed in the same manner as the lower electrode 1 and used upside down. That is, an air passage 25 penetrating in the thickness direction is formed in the other electrode 2 disposed on the upper side, and this air passage 25 is formed, for example, by forming a groove 26 on one surface (lower surface) of the electrode 2 in a grid pattern. It is formed by forming a plurality of through-holes 27 which are formed in an eye shape and are opened on the bottom surface of the groove 26 and the other surface (upper surface) of the electrode 2.
[0049]
The gas supply plate 8 is formed in the same manner as the suction plate 6 and used upside down. That is, the gas supply plate 8 is formed in a flat plate shape using an electrically insulating synthetic resin, an inorganic material, or the like, and has a large number of fine holes penetrating in the thickness direction. .
[0050]
The mounting table 40 is formed in the same manner as the mounting table 21 and is used upside down. That is, the mounting table 40 is formed in a box shape having an open lower surface using a synthetic resin or the like having electrical insulation properties, and the space inside the mounting table 40 is formed as the gas flow path 5. That is, the lower surface of the gas flow path 5 facing the electrode 1 is formed by the above-described opening. The mounting table 40 is preferably formed of a synthetic resin having high heat resistance such as polyimide. Further, a connection port 22 communicating with the gas flow path 5 is provided on a side surface of the mount 40.
[0051]
Then, the upper electrode 2 is housed in the gas flow path 5 of the mounting table 40, and the gas supply plate 8 is fitted into the lower surface opening of the mounting table 40 without any gap, and further mounted on the mounting table 40. The upper electrode 2 is arranged such that the upper surface of the electrode 8 and the lower surface (the surface of the insulating layer) of the electrode 2 housed in the gas flow path 5 are in close contact with each other. The upper electrode 2 and the lower electrode 1 face each other via the suction plate 6 and the gas supply plate 8. The space between the upper electrode 2 and the lower electrode 1 is formed as a discharge space 28, in which the suction plate 6 and the gas supply plate 8 are disposed. Further, the discharge space 28 communicates with the gas flow path 5 of the mount 40 through the fine holes of the gas supply plate 8 and the air passage 25 of the electrode 2.
[0052]
The electrodes 1 and 2, the adsorption plate 6, the installation table 21, the gas supply plate 8 and the mounting table 40 are arranged inside the reaction vessel 30, as shown in FIG. Further, a pipe 41 is connected to the connection port 22 of the mounting base 40, and the gas supply means 9 provided outside the reaction vessel 30 is connected to the pipe 41. The gas supply means 9 supplies a gas for plasma generation to the reaction vessel 30 through the gas supply plate 8. When air is used as the gas for plasma generation, a pump for pumping air may be used as the gas supply means 9. When nitrogen is used as the plasma generation gas, the above-mentioned nitrogen gas generator can be used as the gas supply means 9. When a gas other than air or nitrogen is used as the plasma generation gas, A gas cylinder containing gas can be used as the gas supply means 9. In other respects, a plasma processing apparatus can be formed in the same manner as in the above embodiment.
[0053]
When performing plasma processing on a sheet-like, film-like, or plate-like workpiece 3 such as a glass plate for a liquid crystal display device or a printed wiring board using the plasma processing apparatus of the present invention shown in FIGS. Do the following: First, the object 3 is pushed into the reaction container 30 from the inlet 31 of the reaction container 30 by pushing the object 3 on the conveying roller 33 using a conveying means such as a pusher. Place on Next, by operating the suction means 7, a suction action is exerted on the inside of the reaction vessel 30 through the fine holes of the suction plate 6, the gas passages 25 of the electrodes 1, the gas flow paths 4 of the installation table 21, and the pipes 34. As a result, the gas in the reaction vessel 30 is discharged to the outside of the reaction vessel 30 through the fine holes of the adsorption plate 6, the gas passage 4 of the electrode 1, the gas flow path 4 of the installation table 21, and the pipe 34. The work 3 placed on the work 6 is attracted to the work 3, and the work 3 is arranged in the discharge space 28 in a state where the work 3 is in close contact with the upper surface of the suction plate 6. That is, the gas flow path 4 of the installation table 21 is formed as an exhaust path 35 for discharging the plasma generation gas.
[0054]
Thereafter, the above-described plasma generating gas is introduced into the reaction vessel 30 to fill the same, and the above-described voltage is applied between the electrodes 1 and 2. Here, the gas for plasma generation is supplied to the discharge space 28 in the reaction vessel 30 by the gas supply means 9 through the gas flow path 5 of the mounting base 40, the ventilation path 25 of the electrode 2, and the fine holes of the gas supply plate 8. Things. That is, the gas passage 5 of the mount 40 is formed as an air supply passage 43 for supplying a plasma generating gas.
[0055]
In this manner, a discharge is generated between the electrodes 1 and 2 at a pressure near the atmospheric pressure (93.3 to 106.7 kPa (700 to 800 Torr)), and plasma (a gas containing active species) is discharged into the discharge space 28. The plasma processing is performed on the workpiece 3 by generating the plasma, exposing the workpiece 3 to the plasma, and supplying the plasma to the surface of the workpiece 3. Here, the discharge generated between the electrodes 1 and 2 is a dielectric barrier discharge generated by a voltage applied through the suction plate 6, the gas supply plate 8, and the insulating layer, which are dielectrics. Next, the application of the voltage between the electrodes 1 and 2 and the introduction of the plasma generating gas into the reaction vessel 30 are stopped, and the suction operation of the suction means 7 is stopped to transfer the workpiece 3 to the suction plate 6. Release contact. Next, the workpiece 3 is pushed out from the outlet 32 of the reaction vessel 30 to the outside of the reaction vessel 30 by pushing the workpiece 3 on the transport roller 33 using a transporting means such as a pusher. Thus, the plasma processing of the object 3 can be performed.
[0056]
In this embodiment, the gas supply plate 8 having fine holes is provided below the upper electrode 2 and the gas for generating plasma is supplied to the discharge space 28 through the fine holes of the gas supply plate 8 by the gas supply means 9. In addition, the plasma processing can be performed while spraying the plasma generating gas onto the surface of the processing target 3 disposed in the discharge space 28, and the flow rate of the plasma supplied to the surface of the processing target 3 increases, so that the plasma processing can be performed. It can increase efficiency.
[0057]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples.
[0058]
(Example 1)
The plasma processing apparatus shown in FIGS. The electrodes 1 and 2 were formed in a size of 300 mm × 300 mm × 5 mm using stainless steel. The surface roughness of the electrodes 1 and 2 was 100 μm. A 0.5 mm thick insulating layer was formed by spraying alumina ceramic on the surfaces of the electrodes 1 and 2. The mounting table 21 was formed of a polyimide heat-resistant resin. As the suction plate 6, a porous plate made of Teflon (R) having the same size as the electrode 1, a porosity of 40%, an average diameter of micropores of 100 μm, and a thickness of 5 mm was used. The electrodes 1, 2 and the mounting table 21 and the adsorption plate 6 were accommodated in a reaction vessel 30 made of stainless steel. The distance between the upper electrode 2 and the suction plate 6 was 5 mm.
[0059]
Using the above-described plasma processing apparatus, a glass plate for a liquid crystal display device (size 300 × 300 mm, thickness 1 mm) was subjected to plasma processing (cleaning) under atmospheric pressure as an object 3 to be processed. At this time, a mixed gas of argon and oxygen was used as a plasma generation gas, and argon was introduced into the reaction vessel 30 at a rate of 5 L / min and oxygen at a rate of 100 cc / min. The voltage applied between the electrodes 1 and 2 was an alternating voltage having a frequency of 100 kHz, and the electric field strength between the voltages 1 and 2 was 10 kV / cm.
[0060]
The object 3 was exposed to plasma for 30 seconds to perform plasma treatment, and the water contact angle of the object 3 was measured. As a result, the angle was 45 ° in the case of no treatment, but decreased to 8 ° after the treatment. did. In addition, uniform plasma processing could be performed without causing the workpiece 3 to warp.
[0061]
(Example 2)
The plasma processing apparatus shown in FIGS. The electrodes 1 and 2 used were the same as in Example 1, and the same insulating layer as in Example 1 was formed on the surface thereof. The mounting table 21 and the mounting table 40 were formed of a polyimide heat resistant resin. As the adsorption plate 6 and the gas supply plate 8, a porous plate made of quartz having substantially the same size as the electrodes 1 and 2, a porosity of 40%, an average diameter of micropores of 100 μm, and a thickness of 2 mm was used. The electrodes 1 and 2, the mounting table 21 and the mounting table 40, and the adsorption plate 6 and the gas supply plate 8 were housed in a stainless steel reaction vessel 30. The distance between the gas supply plate 8 and the adsorption plate 6 was 5 mm.
[0062]
Using the above-described plasma processing apparatus, a glass plate for a color filter (size 300 × 300 mm, thickness 1 mm) of a liquid crystal display device was subjected to plasma processing (cleaning) under atmospheric pressure as an object 3 to be processed. At this time, nitrogen was used as a plasma generation gas and introduced into the reaction vessel 30 at a flow rate of 5 L / min. The voltage applied between the electrodes 1 and 2 was a pulse-like voltage having a rise and fall time of 10 μsec and a repetition frequency of 200 kHz, and the electric field strength between the voltages 1 and 2 was 50 kV / cm.
[0063]
The object 3 was exposed to plasma for 30 seconds to perform plasma processing, and the water contact angle of the object 3 was measured. As a result, it was 60 ° in the untreated state, but decreased to 15 ° after the treatment. did. In addition, uniform plasma processing could be performed without causing the workpiece 3 to warp.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, a plasma is generated by supplying a plasma generating gas between electrodes arranged opposite to each other and applying a voltage between the electrodes to generate plasma. In a plasma processing apparatus in which an object to be processed is processed by plasma by arranging the object to be processed, one electrode is provided in a gas flow path and a dielectric is provided on a surface of the gas flow path facing the other electrode. A suction plate having a large number of formed fine holes is provided, and a suction means for sucking the object to be processed through the fine holes and the gas flow path and adsorbing the object on the surface of the suction plate is provided. By performing plasma processing while adsorbing to the surface, even if the processing target is thin, the plasma can be uniformly supplied to the surface of the processing target without being warped by the heat of the plasma. It is those that can, thereby, is capable of performing uniform plasma processing over the entire surface of the workpiece.
[0065]
In the invention of claim 2 of the present invention, since the suction plate having a porosity of 20 to 60% is used, the strength of the suction plate is not reduced and the suction plate is not damaged. In addition, plasma processing can be performed while sufficiently adsorbing an object to be processed.
[0066]
Further, since the suction plate having a thickness of 0.5 to 5 mm is used in the invention of claim 3 of the present invention, the strength of the suction plate is not reduced and the suction plate can be prevented from being damaged. In addition, the apparatus can be started quickly and reliably.
[0067]
Further, according to the invention of claim 4 of the present invention, since an insulating layer formed of a dielectric material is provided on the surface of the electrode, the occurrence of arc discharge between the electrodes is prevented by the insulating layer, so that a uniform glow-like shape is obtained. Discharge can be generated and plasma processing can be performed uniformly.
[0068]
According to the invention of claim 5 of the present invention, since an electrode having a surface roughness of 10 μm to 2 mm is used, a very fine aggregate of microdischarge is easily formed between the electrodes, and an aggregate of microdischarge is easily formed. Are less likely to be formed unevenly, and uniform plasma processing can be performed.
[0069]
In the invention of claim 6 of the present invention, since a single gas of a rare gas, nitrogen, oxygen, air, and hydrogen or a mixed gas thereof is used as a plasma generation gas, organic substances are removed by the oxygen plasma generation gas. Plasma processing gas, etc., and plasma processing such as surface modification of an object to be treated and removal of organic substances can be performed using air plasma generating gas, and reduction of metal oxides using hydrogen plasma generating gas. Plasma processing can be performed, and plasma processing such as surface modification of an object to be processed and removal of organic substances can be performed by a plasma generation gas of a mixed gas of a rare gas and oxygen. It is possible to perform a plasma treatment for reduction of a metal oxide with the plasma generating gas.
[0070]
Further, according to the invention of claim 7 of the present invention, since the waveform of the voltage applied between the electrodes is an alternating voltage waveform having no pause, a pulse-like waveform, or a combination thereof, It is possible to increase the power supplied to the discharge space to be used, increase the plasma density, maintain a stable discharge, obtain sufficient plasma processing capacity, and lower the plasma temperature. That can be done.
[0071]
Further, according to the invention of claim 8 of the present invention, the other electrode disposed opposite to the one electrode is provided in the gas flow path, and is formed of a dielectric on the surface of the gas flow path facing the one electrode. A gas supply plate having a large number of fine holes is provided, and gas supply means for spraying a plasma generation gas onto the object to be processed through the fine holes and the gas flow path is provided. The plasma generation gas can be supplied to the processing object while being sprayed, and the flow rate of the plasma supplied to the surface of the processing object increases, so that the efficiency of the plasma processing can be improved.
[0072]
According to the ninth aspect of the present invention, since the object to be processed is a sheet, a film, or a plate, the object to be processed is not warped by plasma heat or the like even if the object to be processed is thin. It is possible to uniformly supply plasma to the surface of the object, thereby performing a uniform plasma process over the entire surface of the object to be processed.
[0073]
Further, according to the invention of claim 10 of the present invention, since the object to be processed is a glass plate for a liquid crystal display device or a printed wiring board, even a thin object to be processed does not warp due to plasma heat or the like. The plasma can be uniformly supplied to the surface of the object to be processed, whereby uniform plasma processing can be performed over the entire surface of the object to be processed.
[0074]
According to an eleventh aspect of the present invention, in performing plasma processing of an object to be processed using the plasma processing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the object to be processed is sucked through the fine holes of the suction plate. The plasma processing is performed while the object to be processed is being adsorbed on the surface of the adsorption plate, so that even a thin object to be processed does not warp due to the heat of the plasma or the like, and the plasma is uniformly supplied to the surface of the object to be processed. Accordingly, uniform plasma processing can be performed over the entire surface of the object to be processed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a part of the above.
FIGS. 3A to 3D are explanatory diagrams showing examples of alternating voltage waveforms used in the present invention.
FIGS. 4A to 4E are explanatory diagrams showing examples of alternating voltage waveforms used in the present invention.
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing waveforms in a state in which a pulse-like high voltage is superimposed on a voltage having an alternating voltage waveform used in the present invention.
FIGS. 6A to 6E are explanatory diagrams showing pulse-like waveforms used in the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram for defining a rise time and a fall time according to the present invention.
FIGS. 8A to 8C are explanatory diagrams for defining a repetition frequency according to the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing an example of another embodiment of the above.
FIG. 10 is a sectional view showing a part of the above.
[Explanation of symbols]
1 electrode
2 electrodes
3 Workpiece
4 Gas flow path
5 Gas flow path
6 Suction plate
7 Suction means
8 Gas supply plate
9 Gas supply means

Claims

Plasma is generated by supplying a plasma generation gas between the opposed electrodes and applying a voltage between the electrodes, and by placing the workpiece between the electrodes, the workpiece is treated with the plasma. In the plasma processing apparatus so as to perform the processing, one electrode is provided in the gas flow path and a suction plate having a large number of fine holes formed of a dielectric is provided on a surface of the gas flow path facing the other electrode, A plasma processing apparatus, comprising: suction means for sucking an object to be processed through a fine hole and a gas flow path and adsorbing the object on a surface of an adsorption plate.

2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a suction plate having a porosity of 20 to 60% is used.

3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is formed using a suction plate having a thickness of 0.5 to 5 mm.

4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an insulating layer made of a dielectric is provided on a surface of the electrode.

5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an electrode having a surface roughness of 10 [mu] m to 2 mm is used.

The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a single gas of a rare gas, nitrogen, oxygen, air, and hydrogen or a mixed gas thereof is used as the plasma generating gas.

7. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the waveform of the voltage applied between the electrodes is an alternating voltage waveform having no pause, a pulse-like waveform, or a combination thereof. .

Providing a gas supply plate having a number of fine holes formed of a dielectric on the surface of the gas flow path opposite to the one electrode provided in the gas flow path while providing the other electrode facing the one electrode, The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a gas supply unit configured to blow a plasma generation gas onto the object through the fine holes and the gas flow path.

The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the object to be processed has a sheet shape, a film shape, or a plate shape.

10. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the object to be processed is a glass plate for a liquid crystal display device or a printed wiring board.

In performing plasma processing of an object to be processed using the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 10, the object to be processed is suctioned through the fine holes of the suction plate to place the object on the surface of the suction plate. A plasma processing method comprising performing plasma processing while adsorbing.