JP2004134671A

JP2004134671A - Apparatus and method for plasma treatment

Info

Publication number: JP2004134671A
Application number: JP2002299505A
Authority: JP
Inventors: Koji Sawada; 澤田　康志; Noriyuki Taguchi; 田口　典幸; Tetsuji Shibata; 柴田　哲司
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: JP3960190B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment apparatus which can prevent a treated body from being damaged by suppressing the generation of an arc to the treated body. <P>SOLUTION: The plasma treatment apparatus is equipped with an electrode 2 provided on the surface of a dielectric 1, the other electrode 3 which is arranged opposite the electrode 2 across the dielectric 1, and a power source 4 which causes surface discharge on the surface of the dielectric. The surface of the dielectric 1 corresponding to a place where the surface discharge is caused is formed as a discharge surface 5, and a gas blowout hole 6 for blowing out gas for plasma generation almost at a right angle relative to the discharge surface 5 is formed in the dielectric 1 while being made open to the discharge surface 5. <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等の異物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、製膜、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズマを発生させるためのプラズマ処理装置、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、液晶パネル用ガラス板などのガラス表面の有機物除去並びに回路基板のメッキ性の向上等に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、沿面放電を用いた表面処理装置としては、例えば、誘電体を挟んで配置された第１の電極及び第２の電極を沿面放電用電極として有し、第１の電極に交流電源を接続すると共に接地された第２の電極に開口を形成し、第２の電極の開口近傍に沿面放電を誘起して該沿面放電により生成された活性種により、前記第２の電極と対向して近接配置された被処理物の表面を処理するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１８６１３５号公報（特許請求の範囲等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１のものは、沿面放電により生成された活性種が被処理物に到達する距離が極めて小さいために、被処理物を第２の電極に極めて近づけた状態で処理する必要があり、従って、第２の電極から被処理物に向かってアークが生じて被処理物が損傷する恐れがあった。また、プラズマ処理の効果も小さいものであった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、被処理物に対するアークの発生を抑えて被処理物の損傷を防止することができ、しかもプラズマ処理の効果が大きい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。
【０００６】
【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、誘電体１の表面に設けた電極２と、誘電体１を挟んで前記電極２と対向配置された他の電極３と、電極２、３間に電圧を印加することにより誘電体１の表面に沿面放電を発生させるための電源４とを備え、沿面放電が発生する箇所に対応する誘電体１の表面を放電面５として形成すると共に放電面５に対して略垂直方向にプラズマ生成用ガスを吹き出すためのガス吹き出し口６を放電面５に開口させて誘電体１に形成し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２に係るプラズマ処理装置は、請求項１に加えて、誘電体１の表面に設けた電極２と対向配置される他の電極３を、誘電体１の表面または誘電体１の内部に設け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３に係るプラズマ処理装置は、請求項１又は２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。
【０００９】
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、反応ガスとしてＯ_２、ＣＦ_４、ＳＦ_６、水蒸気、二酸化炭素から選ばれる少なくとも一つを含有するプラズマ生成用ガスを用いて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項５に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至４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７をプラズマ処理するにあたって、ガス吹き出し口６から吹き出されるプラズマ生成用ガスから沿面放電によりプラズマＰを生成すると共にこのプラズマＰをガス吹き出し口６の下流側に配置された被処理物７の表面に吹き付けることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１に本発明の実施の形態の一例を示す。このプラズマ処理装置は、略平板状に形成される誘電体１と、一対の電極２、３と、電源４とを備えて形成されている。誘電体１は高融点の絶縁材料であって、例えば、石英ガラス、アルミナ、イットリア、ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などを用いることができるが、これらの材料に限定されるものではない。電極２、３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）、金、銀、銀パラジウム、タングステン、モリブデン、クロムなどの導電性の金属材料を用いて厚み０．０１〜２ｍｍに形成することができるが、これに限定されるものではない。また、電極２、３はほぼ同一形状であって、ほぼ矩形状に形成された基部片２０、３０と、基部片２０、３０の一方の長手端部に突設された多数本の電極片２１、３１とを備えて略櫛形に形成され、さらに、基部片２０、３０の他方の長手端部の略中央部に接続片２２、３２を突設することにより形成されている。ここで、隣り合う電極片２１、２１の間隔と隣り合う電極片３１、３１の間隔は１〜５ｍｍなどと設定することができるが、この値は電極２、３間に印加する電圧やプラズマ生成用ガスの種類などに応じて適宜設定変更可能である。また、表面に露出した電極２の表面には薄いＳｉＯ_２などの薄膜を形成して保護することも有効である。
【００１３】
そして、誘電体１の一方の表面（下面）に一方の電極２を密着させて設けると共に他方の電極３を誘電体１の内部に埋設し、誘電体１の表面の電極２の接続片２２をグランドと接続して電極２を接地すると共に誘電体１の内部の電極３の接続片３２を誘電体１の側端面より突出させて電源４に接続し、さらに、誘電体１に多数個の通孔２５を形成することによって、本発明のプラズマ処理装置が形成されている。ここで、電極２の電極片２１と電極３の電極片３１とは真正面に対向するものではなく、基部片２０、３０の長手方向と平行な方向で互いに若干ずれているものであり、従って、電極２、３は電極片２１、３１の端部同士が対向するものである。電極２、３の対向間隔は０．１〜３ｍｍなどと設定することができるが、この値は電極２、３間に印加する電圧やプラズマ生成用ガスの種類や誘電体１の種類などに応じて適宜設定変更可能である。また、電極２の隣り合う電極片２１、２１間における誘電体１の表面は放電面５として形成されている。
【００１４】
上記の通孔２５は誘電体１及び誘電体１に埋設した電極３の電極片３１を厚み方向（上下方向）で貫通するものであって、放電面５において通孔２５の下端がガス吹き出し口６として開口されていると共に上記の通孔２５の上端は誘電体１の上面に開口されている。従って、通孔２５は放電面５に対して略垂直方向に長く形成されるものである。また、各放電面５にはその長手方向に沿って多数個の通孔２５が並べて設けられている。ここで、通孔２５の直径は０．１〜２ｍｍなどと、隣り合う通孔２５、２５の間隔は０．５〜２０ｍｍなどと設定することができるが、これらの値は電極２、３間に印加する電圧やプラズマ生成用ガスの種類や誘電体１の種類などに応じて適宜設定変更可能である。
【００１５】
電源４としては、休止時間のない交番電圧波形あるいはパルス状電圧波形あるいはこれらを組み合わせた波形の電圧を発生して電極２、３間に印加することができる電源装置を用いるものである。交番電圧波形は休止時間（電圧がゼロで定常状態になっている時間）が無いかほとんど無い波形（例えば、正弦波）であって、パルス状電圧波形は休止時間の有る波形である。
【００１６】
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４（ａ）乃至（ｄ）及び図５（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４（ａ）のものは正弦波形である。図４（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４（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４（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５（ａ）のものは矩形波形である。図５（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５（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５（ｄ）のものは振幅変調波形である。図５（ｅ）のものは減衰振動波形である。
【００１７】
また、本発明で用いるパルス状電圧波形は図６（ａ）乃至（ｅ）に示すようなものである。図６（ａ）に示すパルス状電圧波形は図５（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）に示すパルス状電圧波形は図５（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）に示すパルス状電圧波形は図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（ｄ）に示すパルス状電圧波形は図４（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）に示すパルス状電圧波形は図４（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。
【００１８】
また、本発明では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。この場合、図７（ａ）に示すようにパルス状の高電圧を交番電圧波形の１周期内に一回重畳したり、図７（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たりすることができる。
【００１９】
そして、上記のようなプラズマ処理装置を用いて大気圧近傍の圧力下（９３．３〜１０６．７ｋＰａ（７００〜８００Ｔｏｒｒ））で被処理物７にプラズマ処理を行なうにあたっては、まず、通孔２５の上端の開口にプラズマ生成用ガスを供給するためのガス導入管２６を接続する。次に、電源４により電極２、３間に電圧（高電圧）を印加して電極２、３間に電界を発生させると共にガス導入管２６を通じて通孔２５にプラズマ生成用ガスを供給することにより、誘電体１の放電面５の近傍で沿面放電を発生させると共にこの沿面放電により通孔２５のガス吹き出し口６から吹き出されたプラズマ生成用ガスを活性化して放電面５の近傍でプラズマＰを生成する。この後、ガス吹き出し口６の下流側（下側）に被処理物７を配置する。被処理物７は、例えば、液晶パネル（液晶パネルディスプレイ）用ガラス板、プラズマディスプレイ用ガラス板、プリント配線板等の回路基板、ポリイミドフィルムなどを用いたフィルム基板（フレキシブルプリント配線板）などの板状、シート状、フィルム状のものであって、これを例えばベルトコンベアの搬送ベルト２７上に載せて搬送してガス吹き出し口６の下流側に配置することができる。そして、放電面５の近傍で生成されたプラズマＰは、ガス吹き出し口６から放電面５に対して略垂直方向に吹き出されるプラズマ生成用ガスの圧力により下流側（下方）に流されるものであり、これにより、ガス吹き出し口６の下流側に配置された被処理物７の表面（上面）にプラズマＰが吹き付けられ、プラズマＰに含まれている活性種で被処理物７のプラズマ処理を行うことができる。
【００２０】
上記のプラズマ生成用ガスとしては、希ガス、窒素、酸素、空気、水素から選ばれる単独ガスあるいはこれらのガスを含む混合ガスを用いることができる。希ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、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、空気としては、好ましくは水分をほとんど含まない乾燥空気を用いることができる。また、混合ガスとしては例えば希ガスと反応ガスとを混合したものを用いることができる。被処理物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反応ガスとして用いるのが好ましく、また、故意に水蒸気を適当量添加することにより酸化性ガスとして機能させることができる。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反応ガスとして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、誘電体バリア放電が不安定になる恐れがある。
【００２１】
また、電極２、３間に印加される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、沿面放電による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い、被処理物７が損傷を受ける恐れがある。
【００２２】
また、電極２、３間に印加される電界強度は、電極２、３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７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、沿面放電による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７に損傷を与える恐れがある。
【００２３】
そして、本発明のプラズマ処理装置では、放電面５の近傍で沿面放電を発生させると共に放電面５に開口させたガス吹き出し口６から略垂直方向にプラズマ生成用ガスを吹き出すようにするので、沿面放電で生成されたプラズマＰをプラズマ生成用ガスの圧力でガス吹き出し口６の下流側（下方）に流すことができ、電極２、３及び放電面５から離れた位置に被処理物７を配置してもプラズマＰを被処理物７の表面に到達させてプラズマ処理を行うことができるものである。従って、被処理物７を電極２、３に近づけた状態でプラズマ処理する必要がなく、電極２、３から被処理物７に向かってアークが生じにくくなってアークによる被処理物７の損傷を防止することができるものである。本発明においては、ガス吹き出し口６からプラズマ生成用ガスが吹き出す流速は、例えば、３〜３００リットル／分にすることができ、この場合、被処理物７を誘電体１の表面（下面）に設けた電極２から１〜１０ｍｍ離した位置に配置してもプラズマ処理することができるものである。また、ガス吹き出し口６から吹き出すプラズマ生成用ガスの圧力でプラズマＰが被処理物７の表面に吹き付けられるために、被処理物７をプラズマＰに単に暴露する場合に比べてプラズマ処理の効果を大きくすることができるものである。
【００２４】
図２に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、誘電体１の一方の表面（下面）に両方の電極２、３を設けて形成されるものである。電極２、３は上記と同様に基部片２０、３０に多数本の電極片２１、３１を設けて略櫛形に形成されるものであり、一方の電極２の隣り合う電極片２１、２１の間に他方の電極３の電極片３１を位置させるようにして電極２、３が配置されている。従って、一方の電極２の電極片２１と他方の電極３の電極片３１とが交互に並んでいるものであり、隣り合う一方の電極２の電極片２１と他方の電極３の電極片３１との間における誘電体１の表面が放電面５として形成されている。ここで、隣り合う一方の電極２の電極片２１と他方の電極３の電極片３１との間隔は０．５〜２０ｍｍに設定することができるが、これに限定されるものではない。また、誘電体１には厚み方向に貫通する多数個の通孔２５が形成されており、放電面５において通孔２５の下端がガス吹き出し口６として開口されている。従って、このプラズマ処理装置では電極２、３を通孔２５が貫通しないものである。その他の構成及びプラズマ処理方法は上記の図１に示す実施の形態と同様である。
【００２５】
図３に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、誘電体１の内部に設ける電極３としてパンチングメタルを用いたものである。すなわち、図３（ｂ）に示すように、誘電体１の内部に設ける電極３を多数の孔部２９を設けた金属板で形成したものである。孔部２９は電極３の両面に開口するものであり、縦横に並べて形成されている。また、孔部２９は誘電体１に形成される通孔２５と対応する位置に形成されているものであり、従って、誘電体１を厚み方向で貫通する通孔２５は電極３の孔部２９を通って、図３（ｃ）に示すように、誘電体１の下面の放電面５にガス吹き出し口６として開口するものである。その他の構成及びプラズマ処理方法は図１に示すものと同様である。尚、図３（ａ）は被処理物７として長尺のフィルムを用いた場合を示すものであり、ガス吹き出し口６の下流側（下側）において長尺の被処理物７を一方向に向かって進行させるようにして、被処理物７にプラズマ処理を施すようにしたものであり、プラズマ処理後の被処理物７をロール３０として巻き取るようにするものである。
【００２６】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２７】
（実施例１）
図１に示すプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行なった。誘電体１はアルミナセラミックスで幅３００ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚み１ｍｍの平板状に形成した。電極２、３は厚み０．０５ｍｍのタングステンで略櫛形にアルミナセラミックスと一体焼結にて形成した。ここで、電極片２１、３１の長手方向の寸法を２５０ｍｍ、短手方向の寸法を５ｍｍとし、隣り合う電極片２１、２１の間隔及び隣り合う電極片３１、３１の間隔は１０ｍｍとした。また、電極２、３間の対向距離は０．５ｍｍとした。さらに、通孔２５は直径１ｍｍで、隣り合う通孔２５、２５の間隔は１５ｍｍとした。また、プラズマ生成用ガスとしては空気を用い、誘電体１の下面のガス吹き出し口６からプラズマ生成用ガスが１００リットル／分の流速で吹き出されるように通孔２５に供給した。
【００２８】
そして、電源４により電極２、３間に大気圧下で８ｋＶで交番電圧波形（図４（ａ）に示す波形）の高電圧を印加して電極２、３間に交番電界を発生させることにより、誘電体１の放電面５の近傍で沿面放電を発生させると共にガス吹き出し口６からプラズマ生成用ガスを吹き出して放電面５の近傍でプラズマＰを生成した。電極２、３間に印加した電圧は繰り返し周波数１００ｋＨｚの正弦波とした。
【００２９】
この後、ガス吹き出し口６の下流側（下側）において被処理物７を水平方向に毎秒３０ｍｍの速度で搬送することにより、被処理物７のプラズマ処理（表面クリーニング）を行なった。被処理物７としては液晶パネルディスプレイ用ガラス板（２００×４００ｍｍ）を用い、また、ガス吹き出し口６の下流側を被処理物７が通過する際、誘電体１の下面に設けた電極２と被処理物７との間隔は２ｍｍとした。
【００３０】
そして、被処理物７の表面の水接触角を測定した結果、プラズマ処理前では４５°であったが、プラズマ処理後では１０°まで低下し、被処理物７の表面がクリーニングされたことが確認された。また、プラズマ処理中にアークの発生はなかった。
【００３１】
（実施例２）
図２に示すプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行なった。誘電体１はアルミナセラミックスで幅３００ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚み１ｍｍの平板状に形成した。電極２、３は厚み０．０５ｍｍの銀パラジウムで略櫛形にアルミナセラミックスに焼き付け形成した。ここで、電極片２１、３１の長手方向の寸法を２５０ｍｍ、短手方向の寸法を５ｍｍとし、隣り合う電極片２１、２１の間隔及び隣り合う電極片３１、３１の間隔は１０ｍｍとした。従って、電極２の電極片２１と電極３の電極片３１との間隔は５ｍｍであった。さらに、通孔２５は直径１ｍｍで、隣り合う通孔２５、２５の間隔は１５ｍｍとした。また、プラズマ生成用ガスとしては窒素を用い、誘電体１の下面のガス吹き出し口６からプラズマ生成用ガスが１００リットル／分の流速で吹き出されるように通孔２５に供給した。
【００３２】
そして、電源４により電極２、３間に大気圧下で１０ｋＶでパルス状電圧波形（図６（ａ）に示す波形）の高電圧を印加して電極２、３間にパルス状電界を発生させることにより、誘電体１の放電面５の近傍で沿面放電を発生させると共にガス吹き出し口６からプラズマ生成用ガスを吹き出して放電面５の近傍でプラズマＰを生成した。電極２、３間に印加した電圧は繰り返し周波数２００ｋＨｚで、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が１０μｓｅｃのパルス状電圧波形とした。
【００３３】
この後、ガス吹き出し口６の下流側（下側）において被処理物７を水平方向に毎秒３０ｍｍの速度で搬送することにより、被処理物７のプラズマ処理（表面クリーニング）を行なった。被処理物７としては液晶パネルディスプレイ用ガラス板（２００×４００ｍｍ）を用い、また、ガス吹き出し口６の下流側を被処理物７が通過する際、誘電体１の下面に設けた電極２、３と被処理物７との間隔は３ｍｍとした。
【００３４】
そして、被処理物７の表面の水接触角を測定した結果、プラズマ処理前では６０°であったが、プラズマ処理後では２０°まで低下し、被処理物７の表面がクリーニングされたことが確認された。また、プラズマ処理中にアークの発生はなかった。
【００３５】
（実施例３）
図３に示すプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行なった。誘電体１はアルミナセラミックスで幅３００ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚み１ｍｍの平板状に形成した。電極２は厚み０．０４ｍｍの銅メッキで略櫛形に形成した。電極２の電極片２１の長手方向の寸法は２５０ｍｍ、短手方向の寸法は５ｍｍとし、隣り合う電極片２１、２１の間隔は１０ｍｍとした。また、電極３は厚み０．５ｍｍのパンチングメタルで形成し、その孔部２９の直径は１ｍｍとし、隣り合う孔部２９の間隔は１５ｍｍとした。また、電極２、３間の対向距離は１ｍｍとした。さらに、通孔２５は直径１ｍｍで、隣り合う通孔２５、２５の間隔は１５ｍｍとした。また、プラズマ生成用ガスとしてはアルゴンに酸素（反応ガス）を１０体積％混合した混合ガスを用い、誘電体１の下面のガス吹き出し口６からプラズマ生成用ガスが５０リットル／分の流速で吹き出されるように通孔２５に供給した。
【００３６】
そして、電源４により電極２、３間に大気圧下で３ｋＶでパルス状電圧波形（図６（ａ）に示す波形）の高電圧を印加して電極２、３間にパルス状電界を発生させることにより、誘電体１の放電面５の近傍で沿面放電を発生させると共にガス吹き出し口６からプラズマ生成用ガスを吹き出して放電面５の近傍でプラズマＰを生成した。電極２、３間に印加した電圧は繰り返し周波数２００ｋＨｚで、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が１０μｓｅｃのパルス状電圧波形とした。
【００３７】
この後、ガス吹き出し口６の下流側（下側）において被処理物７を水平方向に毎秒３０ｍｍの速度で搬送することにより、被処理物７のプラズマ処理（表面クリーニング）を行なった。被処理物７としては液晶ポリマー（ジャパンゴアテックス社製バイアック）の長尺フィルム（幅２００ｍｍ×厚み５０μｍ）を用い、また、ガス吹き出し口６の下流側を被処理物７が通過する際、誘電体１の下面に設けた電極２、３と被処理物７との間隔は１ｍｍとした。
【００３８】
そして、被処理物７の表面の水接触角を測定した結果、プラズマ処理前では８０°であったが、プラズマ処理後では１５°まで低下し、被処理物７の表面がクリーニングされたことが確認された。また、プラズマ処理中にアークの発生はなかった。
【００３９】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、誘電体の表面に設けた電極と、誘電体を挟んで前記電極と対向配置された他の電極と、電極間に電圧を印加することにより誘電体の表面に沿面放電を発生させるための電源とを備え、沿面放電が発生する箇所に対応する誘電体の表面を放電面として形成すると共に放電面に対して略垂直方向にプラズマ生成用ガスを吹き出すためのガス吹き出し口を放電面に開口させて誘電体に形成するので、ガス吹き出し口から吹き出されるプラズマ生成用ガスから沿面放電によりプラズマを生成すると共にこのプラズマをガス吹き出し口の下流側に配置された被処理物の表面に吹き付けるようにすることによって、電極及び放電面から離れた位置に被処理物を配置してもプラズマを被処理物の表面に到達させてプラズマ処理を行うことができ、被処理物を電極に近づけた状態でプラズマ処理する必要がなく、電極から被処理物に向かってアークが生じにくくなってアークによる被処理物の損傷を防止することができるものである。しかも、ガス吹き出し口から吹き出すプラズマ生成用ガスの圧力でプラズマが被処理物の表面に吹き付けられるために、被処理物をプラズマに単に暴露する場合に比べて被処理物の表面に吹き付けられるプラズマの圧力が高くなってプラズマ処理の効果を大きくすることができるものである。
【００４０】
また、本発明の請求項２の発明は、誘電体の表面に設けた電極と対向配置される他の電極を、誘電体の表面または誘電体の内部に設けるので、電極の形成方法が容易であり、アーク等の異常放電も生じにくいものである。
【００４１】
また、本発明の請求項３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、プラズマ生成用ガスの種類を変えることによって各種のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００４２】
また、本発明の請求項４の発明は、反応ガスとしてＯ_２、ＣＦ_４、ＳＦ_６、水蒸気、二酸化炭素から選ばれる少なくとも一つを含有するプラズマ生成用ガスを用いるので、プラズマ生成用ガスの種類を変えることによって各種のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００４３】
本発明の請求項５の発明は、請求項１乃至４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をプラズマ処理するにあたって、ガス吹き出し口から吹き出されるプラズマ生成用ガスから沿面放電によりプラズマを生成すると共にこのプラズマをガス吹き出し口の下流側に配置された被処理物の表面に吹き付けるので、電極及び放電面から離れた位置に被処理物を配置してもプラズマを被処理物の表面に到達させてプラズマ処理を行うことができ、被処理物を電極に近づけた状態でプラズマ処理する必要がなく、電極から被処理物に向かってアークが生じにくくなってアークによる被処理物の損傷を防止する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し、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。
【図２】同上の他の実施の形態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】同上の他の実施の形態を示し、（ａ）（ｂ）は断面図、（ｃ）は底面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｄ）は同上の交番電圧波形を示す説明図である。
【図５】（ａ）乃至（ｅ）は同上の他の交番電圧波形を示す説明図である。
【図６】（ａ）乃至（ｅ）は同上のパルス状電圧波形を示す説明図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は同上の他の電圧波形を示す説明図である。
【符号の説明】
１　誘電体
２　電極
３　電極
４　電源
５　放電面
６　ガス吹き出し口
７　被処理物
Ｐ　プラズマ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for plasma treatment such as cleaning of foreign substances such as organic substances present on the surface of an object to be treated, peeling of resist, improvement of adhesion of an organic film, reduction of metal oxide, film formation, and surface modification. The present invention relates to a plasma processing apparatus for generating plasma, and a plasma processing method using the same, and is particularly applied to removal of organic substances on a glass surface such as a glass plate for a liquid crystal panel and improvement of plating property of a circuit board. Things.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a surface treatment apparatus using surface discharge, for example, a surface treatment apparatus having a first electrode and a second electrode arranged with a dielectric material interposed therebetween is used as a surface discharge electrode, and an AC power supply is provided to the first electrode. An opening is formed in the connected and grounded second electrode, and a creeping discharge is induced in the vicinity of the opening of the second electrode, and the active species generated by the creeping discharge opposes the second electrode. A device that processes the surface of an object to be processed that is disposed close to the device has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-186135 (claims, etc.)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the distance of the active species generated by the creeping discharge from the creeping discharge to the object to be processed is extremely small, it is necessary to process the object to be processed in a state very close to the second electrode. Therefore, there is a possibility that an arc is generated from the second electrode toward the object to be processed and the object to be processed is damaged. Also, the effect of the plasma treatment was small.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and a plasma processing apparatus and a plasma processing apparatus capable of suppressing the occurrence of an arc on a processing object and preventing damage to the processing object, and having a large plasma processing effect. It is intended to provide a method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The plasma processing apparatus according to claim 1 of the present invention includes an electrode 2 provided on a surface of a dielectric 1, another electrode 3 opposed to the electrode 2 with the dielectric 1 interposed therebetween, and And a power supply 4 for generating a surface discharge on the surface of the dielectric 1 by applying a voltage to the surface of the dielectric 1. The surface of the dielectric 1 corresponding to the location where the surface discharge occurs is formed as a discharge surface 5 and A gas outlet 6 for blowing a plasma generating gas in a direction substantially perpendicular to the discharge hole 5 is formed in the dielectric 1 with an opening in the discharge surface 5.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein the other electrode 3 disposed opposite to the electrode 2 provided on the surface of the dielectric 1 is provided on the surface of the dielectric 1 or the dielectric. It is characterized by being provided inside the body 1.
[0008]
Further, the plasma processing apparatus according to claim 3 of the present invention uses, in addition to claim 1 or 2, a single gas of a rare gas, nitrogen, oxygen, air, hydrogen or a mixed gas thereof as a plasma generating gas. It is characterized by comprising.
[0009]
Further, in the plasma processing apparatus according to claim 4 of the present invention, in addition to any one of claims 1 to 3, O ₂ , CF ₄ , SF ₆ , And a gas for generating plasma containing at least one selected from water vapor and carbon dioxide.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing method for generating a plasma blown out from a gas outlet 6 when performing plasma processing on an object to be processed 7 using the plasma processing apparatus according to any one of the first to fourth aspects. The plasma P is generated by creeping discharge from the service gas, and the plasma P is blown onto the surface of the workpiece 7 disposed downstream of the gas outlet 6.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0012]
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus includes a dielectric 1 formed in a substantially flat plate shape, a pair of electrodes 2, 3, and a power supply 4. The dielectric 1 is an insulating material having a high melting point, for example, a vitreous material such as quartz glass, alumina, yttria, or zirconium, or a ceramic material can be used, but the material is not limited to these materials. The electrodes 2 and 3 are made of a conductive metal material such as copper, aluminum, brass, stainless steel having high corrosion resistance (such as SUS304), gold, silver, silver palladium, tungsten, molybdenum, and chromium to have a thickness of 0.01 to 2 mm. It can be formed, but is not limited to this. The electrodes 2 and 3 have substantially the same shape, and have base pieces 20 and 30 formed in a substantially rectangular shape, and a large number of electrode pieces 21 protruding from one longitudinal end of the base pieces 20 and 30. , 31 are formed in a substantially comb shape, and further formed by projecting connection pieces 22, 32 at substantially the center of the other longitudinal ends of the base pieces 20, 30. Here, the interval between the adjacent electrode pieces 21 and 21 and the interval between the adjacent electrode pieces 31 and 31 can be set to 1 to 5 mm or the like. This value is determined by the voltage applied between the electrodes 2 and 3 or the plasma generation. The setting can be changed as appropriate according to the type of the use gas. In addition, the surface of the electrode 2 exposed on the surface is thin SiO 2 ₂ It is also effective to form a thin film for protection.
[0013]
Then, one electrode 2 is provided in close contact with one surface (lower surface) of the dielectric 1, and the other electrode 3 is embedded in the dielectric 1, and the connection piece 22 of the electrode 2 on the surface of the dielectric 1 is connected. The electrode 2 is grounded by connecting to the ground, and the connection piece 32 of the electrode 3 inside the dielectric 1 is connected to the power supply 4 by protruding from the side end face of the dielectric 1. By forming the holes 25, the plasma processing apparatus of the present invention is formed. Here, the electrode piece 21 of the electrode 2 and the electrode piece 31 of the electrode 3 do not face each other directly, but are slightly displaced from each other in a direction parallel to the longitudinal direction of the base pieces 20, 30. In the electrodes 2 and 3, the ends of the electrode pieces 21 and 31 are opposed to each other. The facing distance between the electrodes 2 and 3 can be set to 0.1 to 3 mm or the like, and this value depends on the voltage applied between the electrodes 2 and 3, the type of plasma generation gas, the type of the dielectric 1, and the like. The setting can be changed as needed. The surface of the dielectric 1 between the adjacent electrode pieces 21 of the electrode 2 is formed as a discharge surface 5.
[0014]
The through-hole 25 penetrates the dielectric 1 and the electrode piece 31 of the electrode 3 embedded in the dielectric 1 in the thickness direction (vertical direction), and the lower end of the through-hole 25 on the discharge surface 5 is a gas outlet. 6 and an upper end of the through hole 25 is opened on the upper surface of the dielectric 1. Therefore, the through hole 25 is formed to be elongated in a direction substantially perpendicular to the discharge surface 5. Also, a large number of through holes 25 are provided in each discharge surface 5 along the longitudinal direction. Here, the diameter of the through hole 25 can be set to 0.1 to 2 mm and the like, and the interval between the adjacent through holes 25 and 25 can be set to 0.5 to 20 mm and the like. Can be changed as appropriate according to the voltage applied to the substrate, the type of plasma generating gas, the type of the dielectric 1, and the like.
[0015]
As the power supply 4, a power supply device capable of generating a voltage having an alternating voltage waveform with no pause time, a pulse-like voltage waveform, or a combination thereof and applying the voltage between the electrodes 2, 3 is used. The alternating voltage waveform is a waveform (for example, a sine wave) having no or almost no pause (the time during which the voltage is zero and in a steady state), and the pulsed voltage waveform is a waveform having a pause.
[0016]
The alternating voltage waveform without pause time used in the present invention shows a temporal change as shown in FIGS. 4A to 4D and 5A to 5E (the horizontal axis represents time). t). FIG. 4A shows a sine waveform. In the case of FIG. 4B, the rise of the voltage change indicated 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. 4C, 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. 4D 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. 5A shows a rectangular waveform. In FIG. 5B, 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. 5C, 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. 5D shows an amplitude modulation waveform. FIG. 5E shows a damped oscillation waveform.
[0017]
The pulse voltage waveform used in the present invention is as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (e). The pulse-like voltage waveform shown in FIG. 6A has a pause time provided every half cycle in the waveform shown in FIG. 5A. The pulse-like voltage waveform shown in FIG. 6B is obtained by providing a pause time for each cycle in the waveform shown in FIG. The pulse-like voltage waveform shown in FIG. 6C is obtained by providing a pause in each cycle in the waveform shown in FIG. The pulse-like voltage waveform shown in FIG. 6D is obtained by providing a pause for each of a plurality of periods in the waveform shown in FIG. The pulse-like voltage waveform shown in FIG. 6E is obtained by providing a pause time between adjacent repetition unit cycles in the waveform shown in FIG. 4D.
[0018]
In the present invention, a pulsed high voltage may be superimposed on a voltage having an alternating voltage waveform having no pause. In this case, a pulse-like high voltage is superimposed once in one cycle of the alternating voltage waveform as shown in FIG. 7A, or a pulse-like high voltage is applied as shown in FIG. 7B. May be superimposed in one cycle.
[0019]
Then, when performing plasma processing on the workpiece 7 under a pressure near the atmospheric pressure (93.3 to 106.7 kPa (700 to 800 Torr)) using the above-described plasma processing apparatus, first, the through holes 25 are used. A gas introduction pipe 26 for supplying a gas for plasma generation is connected to the opening at the upper end of the. Next, a voltage (high voltage) is applied between the electrodes 2 and 3 by the power source 4 to generate an electric field between the electrodes 2 and 3, and a gas for plasma generation is supplied to the through hole 25 through the gas introduction pipe 26. A creeping discharge is generated in the vicinity of the discharge surface 5 of the dielectric 1 and the plasma generating gas blown out from the gas outlet 6 of the through-hole 25 is activated by the creeping discharge to generate the plasma P in the vicinity of the discharge surface 5. Generate. Thereafter, the processing object 7 is arranged on the downstream side (lower side) of the gas outlet 6. The processing target 7 is, for example, a glass plate for a liquid crystal panel (liquid crystal panel display), a glass plate for a plasma display, a circuit board such as a printed wiring board, a film substrate using a polyimide film or the like (a flexible printed wiring board), or the like. It can be placed on the conveyor belt 27 of a belt conveyor, transported, and placed downstream of the gas outlet 6. The plasma P generated in the vicinity of the discharge surface 5 is caused to flow downstream (downward) by the pressure of the plasma generation gas blown from the gas outlet 6 in a direction substantially perpendicular to the discharge surface 5. With this, the plasma P is blown onto the surface (upper surface) of the processing target 7 disposed downstream of the gas outlet 6, and the plasma processing of the processing target 7 is performed by the active species contained in the plasma P. It can be carried out.
[0020]
As the plasma generating gas, a single gas selected from a rare gas, nitrogen, oxygen, air, and hydrogen, or a mixed gas containing these gases can be used. As the rare gas, helium, argon, neon, krypton, or the like can be used, but it is preferable to use argon in consideration of discharge stability and economy. As the air, preferably, dry air containing almost no water can be used. As the mixed gas, for example, a mixture of a rare gas and a reactive gas can be used. When performing cleaning of organic substances present on the surface of the object, stripping of resist, etching of organic film, cleaning of LCD surface, cleaning of glass plate surface, etc., oxygen, air, CO ₂ , N ₂ It is preferable to use an oxidizing gas such as O as a reaction gas, and it can be made to function as an oxidizing gas by intentionally adding an appropriate amount of water vapor. 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. When reducing a metal oxide, a reducing gas such as hydrogen or ammonia can be used as a reaction gas. 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, the dielectric barrier discharge may become unstable. .
[0021]
The repetition frequency of the voltage applied between the electrodes 2 and 3 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 due to creeping discharge may be reduced and the plasma processing capability (efficiency) may be reduced. On the other hand, if the repetition frequency is higher than 200 MHz, the number of streamers generated in a unit time increases, so that the plasma density increases, but the arc is easily generated and the plasma temperature rises. The object 7 may be damaged.
[0022]
The electric field intensity applied between the electrodes 2 and 3 varies depending on the distance between the electrodes 2 and 3 (gap length), the type of the plasma generating gas, the type of the workpiece 7, and the like. Preferably, it is set to 200 kV / cm. If the electric field intensity is less than 0.5 kV / cm, the plasma density due to the creeping discharge may be reduced and the plasma processing capability (efficiency) may be reduced. On the other hand, if the electric field intensity is higher than 200 kV / cm, An arc is likely to be generated, and the workpiece 7 may be damaged.
[0023]
In the plasma processing apparatus according to the present invention, a creeping discharge is generated in the vicinity of the discharge surface 5 and the gas for plasma generation is blown in a substantially vertical direction from the gas outlet 6 opened in the discharge surface 5. The plasma P generated by the discharge can be caused to flow downstream (downward) of the gas outlet 6 by the pressure of the plasma generating gas, and the workpiece 7 is arranged at a position away from the electrodes 2, 3 and the discharge surface 5. Even in this case, the plasma processing can be performed by causing the plasma P to reach the surface of the processing target 7. Therefore, it is not necessary to perform the plasma processing in a state where the object 7 is brought close to the electrodes 2 and 3, and it is difficult to generate an arc from the electrodes 2 and 3 toward the object 7 so that the object 7 is not damaged by the arc. It can be prevented. In the present invention, the flow rate at which the gas for plasma generation blows out from the gas blowout port 6 can be, for example, 3 to 300 liters / minute. In this case, the object 7 is placed on the surface (lower surface) of the dielectric 1. The plasma processing can be performed even if the electrode is disposed at a position 1 to 10 mm away from the provided electrode 2. Further, since the plasma P is blown onto the surface of the processing target 7 by the pressure of the plasma generating gas blown out from the gas blowing port 6, the effect of the plasma processing is reduced as compared with the case where the processing target 7 is simply exposed to the plasma P. It can be made bigger.
[0024]
FIG. 2 shows another embodiment. In this plasma processing apparatus, both electrodes 2 and 3 are provided on one surface (lower surface) of the dielectric 1. The electrodes 2 and 3 are formed in a substantially comb shape by providing a large number of electrode pieces 21 and 31 on the base pieces 20 and 30 in the same manner as described above, and are formed between adjacent electrode pieces 21 and 21 of one electrode 2. The electrodes 2 and 3 are arranged such that the electrode piece 31 of the other electrode 3 is positioned at the first position. Therefore, the electrode pieces 21 of the one electrode 2 and the electrode pieces 31 of the other electrode 3 are alternately arranged, and the electrode pieces 21 of the adjacent one electrode 2 and the electrode pieces 31 of the other electrode 3 are adjacent to each other. The surface of the dielectric 1 between them is formed as a discharge surface 5. Here, the interval between the electrode piece 21 of the adjacent one electrode 2 and the electrode piece 31 of the other electrode 3 can be set to 0.5 to 20 mm, but is not limited thereto. A large number of through holes 25 penetrating in the thickness direction are formed in the dielectric 1, and the lower end of the through hole 25 is opened as the gas outlet 6 on the discharge surface 5. Therefore, in this plasma processing apparatus, the through holes 25 do not penetrate the electrodes 2 and 3. Other configurations and the plasma processing method are the same as those in the embodiment shown in FIG.
[0025]
FIG. 3 shows another embodiment. In this plasma processing apparatus, a punching metal is used as the electrode 3 provided inside the dielectric 1. That is, as shown in FIG. 3B, the electrode 3 provided inside the dielectric 1 is formed of a metal plate provided with a large number of holes 29. The holes 29 are formed on both sides of the electrode 3 and are formed vertically and horizontally. The hole 29 is formed at a position corresponding to the through hole 25 formed in the dielectric 1. Therefore, the through hole 25 penetrating the dielectric 1 in the thickness direction is formed in the hole 29 of the electrode 3. As shown in FIG. 3 (c), the gas discharge port 6 is opened on the discharge surface 5 on the lower surface of the dielectric 1. Other configurations and the plasma processing method are the same as those shown in FIG. FIG. 3A shows a case where a long film is used as the processing object 7. The long processing object 7 is moved in one direction on the downstream side (lower side) of the gas outlet 6. The workpiece 7 is subjected to plasma processing so as to proceed toward the front, and the workpiece 7 after the plasma processing is wound up as a roll 30.
[0026]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples.
[0027]
(Example 1)
Plasma processing was performed using the plasma processing apparatus shown in FIG. The dielectric 1 was made of alumina ceramic and formed in a flat plate shape having a width of 300 mm, a length of 300 mm, and a thickness of 1 mm. The electrodes 2 and 3 were made of tungsten having a thickness of 0.05 mm, and were formed in a substantially comb shape by integral sintering with alumina ceramics. Here, the length of the electrode pieces 21 and 31 in the longitudinal direction was 250 mm, the dimension in the short direction was 5 mm, and the distance between the adjacent electrode pieces 21 and 21 and the distance between the adjacent electrode pieces 31 and 31 were 10 mm. The facing distance between the electrodes 2 and 3 was 0.5 mm. Further, the diameter of the through hole 25 was 1 mm, and the distance between the adjacent through holes 25 was 25 mm. In addition, air was used as the plasma generation gas, and the gas was supplied to the through hole 25 so that the plasma generation gas was blown out at a flow rate of 100 liter / min from the gas outlet 6 on the lower surface of the dielectric 1.
[0028]
Then, a high voltage of an alternating voltage waveform (the waveform shown in FIG. 4A) is applied between the electrodes 2 and 3 at atmospheric pressure at 8 kV by the power supply 4 to generate an alternating electric field between the electrodes 2 and 3. Then, a creeping discharge was generated in the vicinity of the discharge surface 5 of the dielectric 1, and a plasma generating gas was blown out from the gas outlet 6 to generate plasma P in the vicinity of the discharge surface 5. The voltage applied between the electrodes 2 and 3 was a sine wave having a repetition frequency of 100 kHz.
[0029]
Thereafter, the workpiece 7 was conveyed in the horizontal direction at a speed of 30 mm / sec downstream of the gas outlet 6 (lower side), whereby plasma processing (surface cleaning) of the workpiece 7 was performed. A glass plate (200 × 400 mm) for a liquid crystal panel display is used as the processing target 7, and the electrode 2 provided on the lower surface of the dielectric 1 when the processing target 7 passes downstream of the gas outlet 6. The distance from the workpiece 7 was 2 mm.
[0030]
Then, as a result of measuring the water contact angle of the surface of the object 7, it was 45 ° before the plasma treatment, but decreased to 10 ° after the plasma treatment, indicating that the surface of the object 7 was cleaned. confirmed. No arc was generated during the plasma processing.
[0031]
(Example 2)
Plasma processing was performed using the plasma processing apparatus shown in FIG. The dielectric 1 was made of alumina ceramic and formed in a flat plate shape having a width of 300 mm, a length of 300 mm, and a thickness of 1 mm. The electrodes 2 and 3 were formed by baking silver ceramics having a thickness of 0.05 mm on alumina ceramics in a substantially comb shape. Here, the length of the electrode pieces 21 and 31 in the longitudinal direction was 250 mm, the dimension in the short direction was 5 mm, and the distance between the adjacent electrode pieces 21 and 21 and the distance between the adjacent electrode pieces 31 and 31 were 10 mm. Therefore, the distance between the electrode piece 21 of the electrode 2 and the electrode piece 31 of the electrode 3 was 5 mm. Further, the diameter of the through hole 25 was 1 mm, and the distance between the adjacent through holes 25 was 25 mm. Nitrogen was used as the plasma generation gas, and the plasma generation gas was supplied to the through hole 25 so as to be blown out at a flow rate of 100 liter / min from the gas outlet 6 on the lower surface of the dielectric 1.
[0032]
Then, a high voltage of a pulse-like voltage waveform (the waveform shown in FIG. 6A) is applied between the electrodes 2 and 3 at atmospheric pressure at 10 kV by the power supply 4 to generate a pulse-like electric field between the electrodes 2 and 3. Thus, a creeping discharge was generated in the vicinity of the discharge surface 5 of the dielectric 1, and a plasma generating gas was blown out from the gas outlet 6 to generate the plasma P in the vicinity of the discharge surface 5. The voltage applied between the electrodes 2 and 3 was a pulsed voltage waveform having a repetition frequency of 200 kHz and a rise time and a fall time of 10 μsec.
[0033]
Thereafter, the workpiece 7 was conveyed in the horizontal direction at a speed of 30 mm / sec downstream of the gas outlet 6 (lower side), whereby plasma processing (surface cleaning) of the workpiece 7 was performed. A glass plate (200 × 400 mm) for a liquid crystal panel display is used as the object 7, and the electrode 2 provided on the lower surface of the dielectric 1 when the object 7 passes downstream of the gas outlet 6. The distance between 3 and the workpiece 7 was 3 mm.
[0034]
Then, as a result of measuring the water contact angle of the surface of the object 7, it was 60 ° before the plasma treatment, but decreased to 20 ° after the plasma treatment, indicating that the surface of the object 7 was cleaned. confirmed. No arc was generated during the plasma processing.
[0035]
(Example 3)
Plasma processing was performed using the plasma processing apparatus shown in FIG. The dielectric 1 was made of alumina ceramic and formed in a flat plate shape having a width of 300 mm, a length of 300 mm, and a thickness of 1 mm. The electrode 2 was formed in a substantially comb shape by copper plating with a thickness of 0.04 mm. The dimension of the electrode piece 21 of the electrode 2 in the longitudinal direction was 250 mm, the dimension in the lateral direction was 5 mm, and the interval between the adjacent electrode pieces 21 was 21 mm. The electrode 3 was formed of a punching metal having a thickness of 0.5 mm, the diameter of the hole 29 was 1 mm, and the interval between adjacent holes 29 was 15 mm. The facing distance between the electrodes 2 and 3 was 1 mm. Further, the diameter of the through hole 25 was 1 mm, and the distance between the adjacent through holes 25 was 25 mm. As the plasma generating gas, a mixed gas obtained by mixing oxygen (reaction gas) with argon at 10% by volume is used, and the plasma generating gas is blown out at a flow rate of 50 liter / min from the gas blowing port 6 on the lower surface of the dielectric 1. Was supplied to the through hole 25.
[0036]
Then, a high voltage of a pulse-like voltage waveform (the waveform shown in FIG. 6A) is applied between the electrodes 2 and 3 at atmospheric pressure at 3 kV by the power supply 4 to generate a pulse-like electric field between the electrodes 2 and 3. Thus, a creeping discharge was generated in the vicinity of the discharge surface 5 of the dielectric 1, and a plasma generating gas was blown out from the gas outlet 6 to generate the plasma P in the vicinity of the discharge surface 5. The voltage applied between the electrodes 2 and 3 was a pulsed voltage waveform having a repetition frequency of 200 kHz and a rise time and a fall time of 10 μsec.
[0037]
Thereafter, the workpiece 7 was conveyed in the horizontal direction at a speed of 30 mm / sec downstream of the gas outlet 6 (lower side), whereby plasma processing (surface cleaning) of the workpiece 7 was performed. As the object 7, a long film (200 mm wide × 50 μm thick) of a liquid crystal polymer (manufactured by Japan Gore-Tex Corp.) was used. When the object 7 passed downstream of the gas outlet 6, The distance between the electrodes 2 and 3 provided on the lower surface of the body 1 and the object 7 was 1 mm.
[0038]
Then, as a result of measuring the water contact angle on the surface of the object 7, the angle was 80 ° before the plasma treatment, but decreased to 15 ° after the plasma treatment, indicating that the surface of the object 7 was cleaned. confirmed. No arc was generated during the plasma processing.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to claim 1 of the present invention provides an electrode provided on the surface of a dielectric, another electrode disposed opposite to the electrode with the dielectric interposed therebetween, and applying a voltage between the electrodes. A power source for generating a creeping discharge on the surface of the dielectric, forming a surface of the dielectric corresponding to a portion where the creeping discharge occurs as a discharge surface, and forming a plasma generating gas in a direction substantially perpendicular to the discharge surface. A gas outlet for blowing air is opened on the discharge surface and formed on the dielectric, so that plasma is generated by creeping discharge from the plasma generating gas blown from the gas outlet and this plasma is downstream of the gas outlet. By spraying the object on the surface of the object placed at the surface, even if the object is placed at a position distant from the electrode and the discharge surface, the plasma can reach the surface of the object to be processed and be discharged. Plasma processing can be performed with the object to be processed close to the electrode without the need for plasma processing, and arcs are unlikely to be generated from the electrode toward the object to be processed, thereby preventing damage to the object due to the arc. Can be done. In addition, since the plasma is blown to the surface of the workpiece by the pressure of the plasma generating gas blown out from the gas outlet, the plasma blown to the surface of the workpiece is compared to a case where the workpiece is simply exposed to the plasma. The pressure increases and the effect of the plasma processing can be increased.
[0040]
According to the invention of claim 2 of the present invention, since another electrode disposed opposite to the electrode provided on the surface of the dielectric is provided on the surface of the dielectric or inside the dielectric, the method for forming the electrode is easy. In addition, abnormal discharge such as arc is unlikely to occur.
[0041]
According to the invention of claim 3 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 the plasma generation gas, the type of the plasma generation gas is changed. Various types of plasma processing can be performed.
[0042]
Further, according to the invention of claim 4 of the present invention, O 2 ₂ , CF ₄ , SF ₆ Since a plasma generation gas containing at least one selected from the group consisting of water, water vapor, and carbon dioxide is used, various types of plasma processing can be performed by changing the type of the plasma generation gas.
[0043]
According to a fifth 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 fourth aspects, a surface discharge from a plasma generating gas blown out from a gas outlet is performed. And the plasma is sprayed onto the surface of the workpiece disposed downstream of the gas outlet, so that the plasma is maintained even when the workpiece is disposed away from the electrode and the discharge surface. The plasma processing can be performed by reaching the surface of the workpiece, and it is not necessary to perform the plasma processing while the workpiece is close to the electrode. Can be prevented from being damaged.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show an example of an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a cross-sectional view and FIG. 1B is a bottom view.
FIGS. 2A and 2B show another embodiment of the above, wherein FIG. 2A is a sectional view and FIG. 2B is a bottom view.
FIG. 3 shows another embodiment of the above, wherein (a) and (b) are cross-sectional views and (c) is a bottom view.
FIGS. 4A to 4D are explanatory diagrams showing alternating voltage waveforms according to the first embodiment;
FIGS. 5A to 5E are explanatory diagrams showing other alternating voltage waveforms according to the first embodiment.
FIGS. 6A to 6E are explanatory diagrams showing pulsed voltage waveforms according to the first embodiment.
FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams showing other voltage waveforms according to the first embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Dielectric
2 electrodes
3 electrodes
4 Power supply
5 Discharge surface
6 Gas outlet
7 Workpiece
P plasma

Claims

An electrode provided on the surface of the dielectric, another electrode disposed opposite to the electrode with the dielectric interposed therebetween, and a power supply for generating a creeping discharge on the surface of the dielectric by applying a voltage between the electrodes. The surface of the dielectric corresponding to the location where the creeping discharge occurs is formed as a discharge surface, and a gas outlet for blowing out a plasma generation gas in a direction substantially perpendicular to the discharge surface is opened in the discharge surface. A plasma processing apparatus characterized by being formed on a dielectric.

2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein another electrode disposed opposite to the electrode provided on the surface of the dielectric is provided on the surface of the dielectric or inside the dielectric.

3. The plasma processing apparatus according to claim 1, 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.

O ₂ as the reaction _gas, CF 4, _SF _6, steam, plasma according to any of claims 1 to 3, characterized in that it comprises using at least containing one plasma generation gas selected from carbon dioxide Processing equipment.

When performing plasma processing on an object to be processed using the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, plasma is generated by a creeping discharge from a plasma generating gas blown out from a gas blowing port, and the plasma is generated by a gas. A plasma processing method comprising spraying a surface of an object to be processed disposed downstream of an outlet.