JP2005005106A - Plasma treatment device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve treatment efficiency in a plasma treatment device in which a processed object is passed between a first electrode and a second electrode. <P>SOLUTION: The first electrode 11 of the plasma treatment device M1 is constituted of a plurality of partial electrodes 11S, and these partial electrodes 11S are arranged in a row so as to be along a feed direction to the processed object W. Between the adjacent partial electrodes 11S and on the outsides of the adjacent partial electrodes 11S of both ends in an arrangement direction of the partial electrodes 11S, a blow means 31 of a treatment gas to a plasma treatment space 1a and a suction means 51 of the gas from the plasma treatment space are alternately arranged so as to be along the row direction. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の電極間に形成したプラズマ処理空間に被処理物を通して、洗浄、成膜、アッシング、エッチングなどのプラズマ表面処理を行なうプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プラズマ処理装置には、被処理物を一対の電極間に配置することにより電極間でプラズマ処理を行なうものと、被処理物を電極間の外側に配置し、電極間からプラズマガスを被処理物に吹出して処理を行なうものとがある。
【0003】
前者に分類される装置として、例えば特許文献1に記載のものでは、一方の電極が複数の部分電極に分割され、これら部分電極が一方向に並べられている。この並び方向に沿って、被処理物が、一対の電極間すなわち一方の電極の部分電極と他方の電極との間に通されるとともに、処理ガスが、これと同方向に一対の電極間に通されるようになっている。
【0004】
また、特許文献2に記載のものでは、電極構造の全体がチャンバーに収容され、このチャンバーに処理ガスが導入される。これにより、処理ガスが、一方の電極の互いに隣接する部分電極どうしの間の隙間から該一方の電極の部分電極と他方の電極との間に入りこむことができるようになっている。
その他、複数の部分電極に分割された電極構造を有するものに特許文献3などがある。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−140623号公報(第1頁、図1)
【特許文献2】
特開2001−35694号公報(第1頁、図1)
【特許文献3】
特開2002−94221号公報(第5頁、図6)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載のものは、処理ガスの流れ方向に沿って上流側の部分電極のところでは、十分な活性度を得られるが、下流側の部分電極のところでは、処理ガスが一度反応に使ったものばかりになり、これにエネルギーを再投入しても十分な活性度を得ることができない。そのため、処理効率が十分でない。
特許文献2に記載のものは、処理ガスが電極間に確実に入っていくようにするのが容易でなく、同様に処理効率が十分でない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、第1、第2の電極を備え、これら電極間のプラズマ処理空間に被処理物が通されるプラズマ処理装置において、前記第1電極が、被処理物の送り方向に沿うように並べられた複数の部分電極にて構成され、隣り合う部分電極どうし間と並び方向の両端の部分電極の外側とにそれぞれ対応するようにして、プラズマ処理空間への処理ガス吹出し手段の吹出し口と、プラズマ処理空間からのガス吸込み手段の吸込み口とが、前記並び方向に沿って交互に配置されていることを特徴とする。
【0008】
これによって、第1電極の何れの部分電極と第2電極との間でも、新鮮な処理ガスだけを流して大きな活性度を得ることができ、十分な活性度が得られなくなった処理ガスが流れ続けることがないようにすることができる。これによって、プラズマ表面処理の効率を高めることができる。また、1つの処理ガス吹出し手段やガス吸込み手段によって両隣の部分電極に対する処理ガス給排を行なうことができ、構成のコンパクト化を図ることができる。
【0009】
ここで、電極間のプラズマ処理空間に被処理物を通す手段(送り機構)としては、被処理物を移動させるものの他、第1、第2電極の少なくとも一方を移動させてプラズマ処理空間を移動させるものも含まれる。「被処理物の送り方向」とは、第1、第2電極間に形成されるプラズマ処理空間に対する被処理物の相対移動方向をいう。
【0010】
各部分電極の前記並び方向に沿う幅は、処理ガスの活性度をその部分電極で形成されるプラズマ処理空間の下流側でも所望に維持でき、かつ異常放電を抑止可能な範囲であることが望ましい。具体的には、50mm以下0.1mm以上であることが望ましい。50mmを超えると活性度の維持が難しく処理効率が低下することとなり、0.1mm未満だと異常放電を起こしやすくなる。40mm以下10mm以上であることが、より望ましい。1の部分電極の幅が、他の部分電極の幅と異なっていてもよい。
【0011】
隣り合う部分電極どうし間に隙間が形成され、この隙間が、前記処理ガス吹出し手段の吹出し口またはガス吸込み手段の吸込み口として提供されていることが望ましい。
これによって、構成の簡素化を図ることができる。部分電極が後記サブユニットに組み込まれている場合には、前記隙間は、隣り合うサブユニットどうし間に形成されることになる。
【0012】
前記部分電極ごとに構成されたサブユニットを互いに連ねることにより第1電極のユニットが構成されており、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、隣り合うサブユニットの第2電極側とは逆側の背部どうし間に跨るようにして配置されていることが望ましい。
これによって、処理ガス吹出し手段の吹出し路またはガス吸込み手段の吸込み路を、吹出し口または吸込み口としての前記隙間に確実に連通させることができる。
【0013】
前記第1電極ユニットが、前記サブユニットを着脱可能に支持する支持フレームを含み、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、サブユニットに着脱可能になっていることが望ましい。
これによって、被処理物の大きさや処理の内容などに応じて、サブユニットや処理ガス吹出し手段・ガス吸込み手段の配置換え、交換、増減などを自在に行なうことができ、構成変更の自由度を高めることができ、メンテナンスも容易になる。
【0014】
前記サブユニットが、前記支持フレームに並び方向へ位置調節可能に支持されており、前記処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段が、前記位置調節を許容可能であることが望ましい。
これによって、隣り合うサブユニットどうしを接近離間させることができ、サブユニット間の隙間の幅すなわち吹出し口・吸込み口の開口度を調節することができ、ひいては処理ガスの勢いや流量を調節することができる。
【0015】
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、長軸を前記並び方向へ向けた長孔を有し、この長孔に通されたボルトによってサブユニットに接合されるようになっていてもよい。
これによって、サブユニットの位置調節ひいては隣り合うサブユニット間の隙間の幅調節を容易に行なうことができる。また、処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段のボルト締めにより、隣り合うサブユニットどうしを処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段を介して固定することができる。
【0016】
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段は、サブユニットにボルトなどで接合されていなくてもよく、例えばサブユニット上に単に載置されているだけでもよい。
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段には、前記隙間に差し入れられてサブユニットに解放可能に固定される挿入片が設けられていてもよい。これによって、隣り合うサブユニット間の隙間の幅調節を確実に行なうことができる。また、挿入片の固定により隣り合うサブユニットどうしを処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段を介して固定することができる。
前記挿入片は、前記隙間における前記並び方向および第2電極との対向方向の何れとも直交する方向に沿う端部に配置されるのが望ましい。これによって、隙間の端部からの処理ガスの漏れまたは外の雰囲気の吸込みを防止することができる。
【0017】
処理ガス条件(処理ガスの種類や成分比や吹吸流量など)を、各処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段ごとに独立して設定してもよい。これにより、部分電極ごとに異なった処理を行なったり、処理速度を調整したりすることができる。
部分電極を温調(加熱または冷却)することにしてもよい。この場合、各部分電極ごとに独立して温調温度を設定してもよい。これにより、部分電極ごとに処理速度を調整することができる。なお、設定温度は、20℃〜300℃であることが望ましい。20℃を下回ると結露の可能性があり、300℃を上回ると設計・管理が困難となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る常圧プラズマ処理装置M1を模式的に示したものである。装置M1は、上下に対をなす電極11,21と、ガス給排機構30と、送り機構60を備えている。上側の電界印加電極11(第1電極)には、給電線41を介して電界印加手段40が接続され、下側の接地電極21(第2電極)は、接地線42を介して接地されている。電界印加手段40は、例えばパルス状の電圧を電界印加電極11に印加する。これにより電極11,21間に略常圧のプラズマ処理空間1aが形成されるようになっている。このプラズマ処理空間1aにガス給排機構30によって処理ガスが導入され、プラズマ化される。大きな平板状の接地電極21の上には、ワークW(被処理物)が載置される。そして、送り機構60によって電界印加電極11がワークW上をスキャンするように前後に水平移動される。(すなわち、プラズマ処理空間1a内にワークWが通される。)これによって、ワークWのプラズマ表面処理が行なわれるようになっている。勿論、送り機構は、ワークWを移動させるようになっていてもよい。
なお、本発明における略常圧(大気圧近傍の圧力)とは、1.333×10〜10.664×10Paの範囲を言う。特に9.331×10〜10.397×10Paの範囲は、圧力調整が容易で装置構成が簡便になり、好ましい。
【0019】
図2および図3に示すように、常圧プラズマ処理装置M1の電界印加電極11は、ユニット10に組み込まれている。この電界印加電極ユニット10は、互いに前後方向(図2において左右、送り機構60による送り方向と同方向)に並べられた4つ(複数)の電極サブユニット10Sと、前後両端のサブユニット10Sの外側に配された一対の擬似サブユニット19と、これらサブユニット10S,19を支持する支持フレーム70とを備えている。
【0020】
電界印加電極ユニット10における電極11は、4つ(複数)の部分電極11Sに分割されており、各部分電極11Sが、対応するサブユニット10Sにそれぞれ組み込まれている。すなわち、図3および図4に示すように、各サブユニット10Sは、前記部分電極11Sと、この部分電極11Sを保持する絶縁樹脂製のホルダ12とを有し、図3において紙面と直交する左右方向に長く延びている。部分電極11Sは、ステンレスやアルミニウムなどの導電金属によって左右に細長い板状に形成されている。部分電極11Sの前後方向に沿う幅は、0.1mm〜50mmであることが望ましい。10mm〜40mmであることがより望ましい。
【0021】
なお、前後両端の部分電極11Sは、相対的に幅広になり、内側の2つの部分電極11Sは、相対的に幅狭になっている。ひいては、前後両端のサブユニット10Sは、相対的に幅広になり、内側の2つのサブユニット10Sは、相対的に幅狭になっている。
【0022】
隣り合うサブユニット10S,19どうしの間には、それぞれ隙間10aが形成されている。
なお、擬似サブユニット19は、全体が樹脂にて出来、サブユニット10Sと同様の外観構成をなしている。
【0023】
前記電界印加手段40からの給電線41は、各サブユニット10Sの部分電極11Sにそれぞれ分岐して接続されている(図1参照)。
【0024】
各サブユニット10Sにおいて、部分電極11Sの下面には、例えば石英からなる誘電体板13(固体誘電体層)が被せられている。誘電体板13は、部分電極11Sとは別体をなす一方、ホルダ12の前後側面のサイドプレート14によって支持されている。
【0025】
誘電体板13の支持構造について説明する。
図9に示すように、誘電体板13の前後の縁は、ナイフエッジ状に尖っている。このナイフエッジ部13cが、サイドプレート14の下端部のV溝14cに挿入固定されている。
【0026】
サイドプレート14は、ホルダ12に対し上下位置調節可能になっている。すなわち、図7および図9に示すように、ホルダ12の前後側面には、上下に長い縦突起12aが設けられている。一方、図8および図9に示すように、サイドプレート14の内側面には、上下に長い縦溝14aが形成されている。この縦溝14aに縦突起12aが上下スライド可能に挿入されている。ひいては、サイドプレート14が、ホルダ12に対し上下スライド可能になっている。
【0027】
サイドプレート14(図9の仮想線)を押し上げることにより、誘電体板13を部分電極11Sに押し当てることができるようになっている。これにより、誘電体板13と部分電極11Sとの間に隙間が出来てアークが発生するのを防止できる。なお、誘電体板13の上面にアルミ箔などの導電体層を貼り付けておき、この導電体層が部分電極11Sに押し当てられるようにしてもよい。
【0028】
図8および図9に示すように、サイドプレート14には、上下に延びる長孔状のボルト挿通孔14bが形成されている。この孔14bに通されたボルト91が、ホルダ12のボルト孔12bにねじ込まれている。これによって、誘電体板13が部分電極11Sに押し当てられた状態で、サイドプレート14がホルダ12に固定されている。
なお、サイドプレート14の上下の縁は、ガス流れをスムーズにするためのRが施され、さらに下端面が、誘電体板13の下面と面一になっている。
【0029】
図4および図10に示すように、ホルダ12の左右両端の下端部には、ボトムホルダ16がボルト94にて取り付けられている。ボトムホルダ16の下端面は、セット状態の誘電体板13より下に突出されている。このボトムホルダ16の下端部には、左右内側へ向けて突出する凸片16aが形成されている。この凸片16aが、部分電極11Sと協働して誘電体板13を挟み付け、支持している。
【0030】
図10に示すように、ボトムホルダ16の下端突出部と、接地電極21の上面に溶射にて被膜された固体誘電体層23との間の隙間は、非常に狭くなっている。これにより、そこから外気がプラズマ処理空間1a内へ入り込んだり、プラズマ処理空間1a内の処理ガスが外に漏れたりするのを抑制できるようになっている。
【0031】
次に、電界印加電極ユニット10の支持フレーム70について説明する。
図2および図3に示すように、支持フレーム70は、電界印加電極ユニット10の左右両端部において前後方向に延びる棒状の上下一対のフレーム部材71,72を有している。上下のフレーム部材71,72の端部どうしは、短い角柱状のエンドブロック73によって連ねられている。
【0032】
左右の上フレーム部材71の中間部は、左右に延びる梁部材79によって連ねられている。この梁部材79が、前記送り機構60によって前後動されることにより、電界印加電極ユニット10が前後に送られるようになっている。
【0033】
下側のフレーム部材72は、6つのサブユニット10S,19を串刺し状に貫いている。これによって、サブユニット10S,19がフレーム70に支持されている。
詳述すると、図4および図5に示すように、各サブユニット10Sのホルダ12の左右両端面には、エンドキャップ15がボルト92にて固定されている。これらホルダ12とエンドキャップ15の合せ面には、それぞれ凹部12d,15dが形成され、これら凹部12d,15dによって画成された貫通孔11dにフレーム部材72が通されている。
なお、擬似サブユニット19の左右両端部についても同様に構成されている。
【0034】
ボルト92を緩めることによって、サブユニット10S,19が、フレーム部材72に沿って前後に位置調節可能になっている。これによって、隣り合うサブユニット10S,19どうしの隙間10aが拡縮可能になっている。更には、エンドキャップ15を外すことにより、サブユニット10S,19が、フレーム70から取り外し可能になっている。
【0035】
次に、常圧プラズマ処理装置M1のガス給排機構30について説明する。
図1に示すように、常圧プラズマ処理装置M1のガス給排機構30は、電界印加電極ユニット10に付設された二種類のユニット31,51と、処理ガス源3と、排気ポンプ5とを備えている。処理ガス源3からフレキシブルなガス供給管3aが延び、これが分岐して3つ(複数)の吹出しユニット31(処理ガス吹出し手段)にそれぞれ連なっている。2つ(複数)の吸込みユニット51(ガス吸込み手段)からフレキシブルな排気管5aがそれぞれ延び、これらが互いに合流して排気ポンプ5に連なっている。
【0036】
図2および図3に示すように、吹出しユニット31と吸込みユニット51は、サブユニット10S,19の上側(接地電極21側とは逆側の背部)において隙間10aにそれぞれ対応するように前後方向に交互に配置されている。各吹吸ユニット31,51は、隣り合うサブユニット10S,19の上面間に跨っている。
【0037】
すなわち、3つの吹出しユニット31のうち両端の吹出しユニット31は、それぞれ前後両端の幅広サブユニット10Sと擬似サブユニット19の上面間に跨るようにして配置されている。また、中央の吹出しユニット31は、中央の2つの幅狭サブユニット10Sの上面間に跨るようにして配置されている。これら吹出しユニット31に対応する隙間10aは、符号「10a」にて示すことにする。
【0038】
2つの吸込みユニット51は、それぞれ前後両端の幅広サブユニット10Sとその隣りの幅狭サブユニット10Sの上面間に跨るようにして配置されている。これら吸込みユニット51に対応する隙間10aは、符号「10a」にて示すことにする。
【0039】
各吹出しユニット31の具体構造を説明する。
図3、図5、図9に示すように、吹出しユニット31は、左右に延びる二重のパイプ33,34と、この二重パイプ33,34を収容するケーシング32とを有している。内パイプ33の例えば右端部(一端部)に、前記ガス供給管3aが接続されることにより、処理ガス源3の処理ガスが、管3aを経てパイプ33の内部に導入されるようになっている。内パイプ33の上側部には、スポット状の小孔33aが長手方向に沿って短間隔置きに多数形成されている。処理ガスは、これら小孔33aを通って内外のパイプ33,34間の空間に入り込むようになっている。内パイプ33は、外パイプ34に対し上側に偏芯している。これにより、内外のパイプ33,34間の空間は、上側で狭く、下側で広くなっている。この空間を処理ガスが上から下に流れる。こうして、処理ガスが、左右長手方向に均一化されるようになっている。外パイプ34の下側部には、略全長にわたるスリット34aが形成されている。このスリット34aが、上記の対応隙間10aに連なっている。これにより、処理ガスが、スリット34aおよび対応隙間10aを通り、プラズマ処理空間1aへ吹出されるようになっている。
吹出しユニット対応隙間10aは、「処理ガス吹出し手段の吹出し口」として提供されている。
【0040】
次に、吸込みユニット51の具体構造を説明する。
図3、図6、図9に示すように、吸込みユニット51は、左右に延びるケーシング52と、このケーシング52内を上下2つのチャンバー52a,52bに仕切る隔壁53とを有している。ケーシング52の底板54には、略全長にわたるスリット54aが形成されている。このスリット54aを介して、下側のチャンバー52bが、上記の対応隙間10aに連なっている。隔壁53には、左右に間隔を置いて複数の円孔53aが形成されている。この円孔53aを介して上下のチャンバー52a,52bが連なっている。ケーシング52の天板の中央部には、上側のチャンバー52aに連なる排出筒54が設けられている。この排出筒54に前記排気ポンプ5への排気管5aが接続されている。排気ポンプ5を駆動することにより、プラズマ処理空間1aにおける処理済みのガス(処理により生じた副生成物を含む)が、長手方向に沿って均一に対応隙間10aへ吸込まれ、ユニット51のスリット54a、下チャンバー52b、円孔53a、上チャンバー52a、および排出筒54を順次経た後、管5aを経て排気ポンプ5から排気されるようになっている。
吸込みユニット対応隙間10aは、「ガス吸込み手段の吸込み口」として提供されている。
【0041】
吹吸ユニット31,51のサブユニット10S,19への取り付け構造について説明する。各ユニット31,51は、サブユニット10S,19に前後位置を調節可能かつ取り外し可能かつ配置換え可能に設けられている。
詳述すると、図2および図9に示すように、電極サブユニット10Sのホルダ12の上面および擬似サブユニット19の上面には、ボルト孔12e,19eがそれぞれ形成されている。一方、吹出しユニット31のケーシング32の前後両側部の底フランジには、挿通孔32aが形成されている。この挿通孔32aに通されたボルト93が、ボルト孔12e,19eにねじ込まれている。これによって、隣り合うサブユニット10S,19どうしが、吹出しユニット31を介して取り外し可能に固定されている。また、挿通孔32aは、長軸を前後方向へ向けた長孔になっている。これによって、サブユニット10S,19の前後位置を調節でき、ひいては隣り合うサブユニット10S,19間の間隔(隙間10aの幅)を調節できるようになっている。
【0042】
さらに、サブユニット10Sの上面におけるボルト孔12eは、吹出しユニット31の取り付けられている側とは前後対称の位置にも設けられている。これによって、図9の仮想線で示すように、吸込みユニット51の配置位置に、それに代えて吹出しユニット31を取り付けることもできるようになっている。
【0043】
なお、図3および図4に示すように、吹出しユニット31の左右両端部は、上フレーム部材71とサブユニット10S,19との間に挟み付けられている。
【0044】
図6に示すように、吸込みユニット51の左右両端部には、板状の絶縁樹脂からなる挿入片56が垂下されている。図2および図6に示すように、この挿入片56が、隙間10aの左右端部に差し入れられている。更に、図2、図5、図6に示すように、サブユニット10Sのサイドプレート14の左右両端面と、エンドキャップ15およびフレーム部材72との間には、狭い隙間10bが形成されている。この隙間10bに挿入片56の前後の側縁部が差し入れられている。そして、エンドキャップ15のボルト締めにより、挿入片56の側縁部が、エンドキャップ15とサイドプレート14とに挟み付けられている。これによって、隣り合うサブユニット10Sどうしが、挿入片56を介して固定されている。各吸込みユニット51は、隙間10aの幅調節を許容しつつサブユニット10Sに固定可能になっている。また、挿入片56によって隙間10aの左右端部からの処理ガスの漏れや外の雰囲気の吸込みを防止できるようになっている。
【0045】
なお、図2に示すように、挿入片56用の隙間10bは、吸込み対応隙間10aにだけでなく吹出し対応隙間10aにも設けられている。したがって、吹出しユニット31の配置位置に、それに代えて吸込みユニット51を取り付けることもできるようになっている。
【0046】
上記構成の常圧プラズマ処理装置M1によれば、両端の吹出しユニット31からの処理ガスは、各ユニット31の対応隙間10aを経て、両端の幅広サブユニット10Sの下側の空間1aを通ってプラズ化された後、該幅広サブユニット10Sの前後内側の隙間10aから吸込みユニット51に吸込まれる(図1の矢印参照)。また、中央の吹出しユニット31からの処理ガスは、中央の隙間10aを経て前後二手に分流し、前後2つの幅狭サブユニット10Sの下側の空間1aを通ってプラズ化された後、それら幅狭サブユニット10Sの前後外側の隙間10aから吸込みユニット51に吸込まれる(図1の矢印参照)。これによって、どのサブユニット10Sの下側においても、大きな活性度を得ることのできる新鮮な処理ガスだけを流すことができ、活性度の得られなくなった処理ガスが流れ続けないようにすることができる。これによって、プラズマ表面処理の効率を向上させることができる。
また、1つの吹出しユニット31や吸込みユニット51によって、両隣りのサブユニット10Sに対する処理ガス給排を行なうことができ、構成のコンパクト化を図ることができる。
【0047】
さらに、隣り合うサブユニット10Sどうしを接近離間させることによって、隙間10aの幅すなわち処理ガス吹出し手段の吹出し口やガス吸込み手段の吸込み口の開度を調節することができる。これによって、処理内容などに合わせて処理ガスの勢いや流量を調節することができる。
【0048】
各吹吸ユニット31,51は、サブユニット10S,19に着脱自在であり、かつ、各サブユニット10S,19は、支持フレーム70に着脱自在であるので、これらユニット31,51,10S,19の配置換え、交換、増減などを自在に行なうことができ、構成変更の自由度を高めることができ、メンテナンスも容易になる。
【0049】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において前記実施形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付すとともに説明を省略する。図11は、本発明の第2実施形態に係る常圧プラズマ処理装置M2を示したものである。装置M2では、接地電極(第2電極)として円筒状の電極21’を用いている。ワークW’は、シート状(フィルム状)をなし、円筒電極21’上に被せられるとともに、円筒電極21’の回転によって電極21’の周方向に送られるようになっている。円筒電極21’の回転機構が、ワークW’の送り機構を構成している。
【0050】
装置M2の電界印加電極11’は、円筒電極21’の周方向(ワークW’の送り方向)に並べられた複数の部分電極11S’で構成されている。各部分電極11S’の下面は、電極21’の円筒面に対応する部分円筒凹面になっている。
【0051】
図12は、本発明の第3実施形態に係る常圧プラズマ処理装置M3を示したものである。装置M3では、接地電極21”(第2電極)についても4つ(複数)の部分電極21Sに分割されている。接地電極21”の部分電極21Sは、電界印加電極11の部分電極11Sと1対1に対向するようにして前後に隙間20aを置いて並べられている。装置M3の送り機構60”は、大面積の板状ワークW”を電極11,21”間に前後方向へ通すようになっている。
なお、接地電極21”の部分電極21Sの数は、電界印加電極11の部分電極11Sの数と異なっていてもよい。電界印加電極11の部分電極11Sと接地電極21”の部分電極21Sが前後並び方向にずれ、したがって、隙間10aと隙間20aが前後並び方向にずれていてもよい。
【0052】
本発明は、前記実施形態に限定されず、種々の形態を採用可能である。
例えば、第1電極は、4つの部分電極に分割するのに限らず、3つまたは2つに分割してもよく、5以上に分割してもよい。
複数のサブユニットおよびこれらサブユニットの隣り合うものどうし間の吹吸ユニットごとにモジュール化し、このモジュール単位で支持フレームに取り付けるようにしてもよい。
接地電極を電界印加電極に代えて「第1電極」として複数の部分電極に分割し、それらの隙間および両端外側に処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段を交互配置してもよい。
第1電極の部分電極どうしが、並び方向と直交する端部などにおいて一体に連なっていてもよい。
処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段は、少なくともそれらの吹出し口と吸込み口が、第1電極の部分電極間および両端外側に対応するように交互配置されていればよく、吹出し口・吸込み口に連なるガス路は、前記配置関係にある必要はない。
吹出しユニット31やガス吸込みユニット51が、部分電極間に挟まれるように配置されていてもよい。
吸込みユニット51が、吹出しユニット31と同様の長孔によってサブユニット10S,19に前後位置調節可能に接合されるようになっていてもよく、吹出しユニット31が、吸込みユニット51と同様の挿入片を有していてもよい。各ユニット31,51が、長孔と挿入片の両方を有していてもよい。
本発明は、略常圧下に限らず、減圧下のプラズマ処理にも適用できる。
本発明は、洗浄、エッチング、成膜、表面改質、アッシング等の種々のプラズマ処理に遍く適用できる。
【0053】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。なお、本発明が、この実施例に拘束されないことは言うまでもない。
〔実施例1〕
図1と同様の基本構造を有する装置を用いた。接地電極21の大きさは、左右600mm、前後600mm、上下厚さ20mmとした。電界印加電極11として、左右530mm、前後25mm、上下厚さ20mmの部分電極11Sを4本用い、隙間10aの幅は、1mmとした。これら部分電極11Sおよび接地電極21には、厚さ1mmのアルミナコーティングを被膜した。上下の電極間距離すなわちプラズマ処理空間1aの厚さは、2mmに設定した。処理ガスとして乾燥空気を用い、これを各吹出しユニット31から30slmの流量で吹出した。印加電圧は、15kv、25kHzに設定した。そして、ポリイミドからなるワークWを置き、処理速度(送り速度)100mm/minでプラズマエッチングを施した。
【0054】
結果、均一で良好な放電状態を得ることができ、異常放電は確認されなかった。
また、電界印加電極11を、分割していない一体物(左右530mm、前後100mm、上下厚さ20mm)に代えて行なった比較例に対し、エッチングレートが3.8倍に向上した。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第1電極の何れの部分電極と第2電極との間でも、新鮮な処理ガスだけを流して大きな活性度を得ることができ、十分な活性度が得られなくなった処理ガスが流れ続けることがないようにすることができる。これによって、プラズマ表面処理の効率を高めることができる。また、1つの処理ガス吹出し手段やガス吸込み手段によって両隣の部分電極に対する処理ガス給排を行なうことができ、構成のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の基本構成を示す概略図である。
【図2】図3のII−II線に沿う前記常圧プラズマ処理装置の電界印加電極ユニットの平面図である。
【図3】図2のIII−III線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図4】図3のIV−IV線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図5】図3のV−V線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図6】図3のVI−VI線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図7】前記電界印加電極ユニットのホルダの前後側面の正面図である。
【図8】前記電界印加電極ユニットのサイドプレートのホルダ対向面の正面図である。
【図9】図3において電界印加電極ユニットの電極サブユニットの1つを拡大して示す断面図である。
【図10】図4において電極サブユニットの左端部を拡大して示す断面図である。
【図11】本発明の第2実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の概略構成図である。
【図12】本発明の第3実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
M1,M2,M3 常圧プラズマ処理装置
W,W’,W” ワーク
1a プラズマ化空間
10 電界印加電極ユニット(第1電極ユニット)
10S 電極サブユニット
10a 隙間
10a 吹出しユニット対応隙間(吹出し口)
10a 吸込みユニット対応隙間(吸込み口)
11 電界印加電極(第1電極)
11S 部分電極
21 接地電極(第2電極)
32a 挿通孔(長孔)
56 挿入片
70 支持フレーム
93 ボルト
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs a plasma surface treatment such as cleaning, film formation, ashing, and etching through a processing object through a plasma processing space formed between a pair of electrodes.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a plasma processing apparatus, an object to be processed is arranged between a pair of electrodes to perform a plasma treatment between the electrodes, and an object to be processed is arranged outside the electrodes, and a plasma gas is applied between the electrodes. There are some which perform processing by blowing to a processed material.
[0003]
As an apparatus classified into the former, for example, in the device described in Patent Document 1, one electrode is divided into a plurality of partial electrodes, and these partial electrodes are arranged in one direction. Along the alignment direction, an object to be processed is passed between a pair of electrodes, that is, between a partial electrode of one electrode and the other electrode, and a processing gas is passed between the pair of electrodes in the same direction. It has come to pass.
[0004]
Moreover, in the thing of patent document 2, the whole electrode structure is accommodated in a chamber, and process gas is introduce | transduced into this chamber. As a result, the processing gas can enter between the partial electrode of the one electrode and the other electrode through a gap between the adjacent partial electrodes of the one electrode.
In addition, there exists patent document 3 etc. which have the electrode structure divided | segmented into the some partial electrode.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-140623 (first page, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-35694 A (first page, FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP 2002-94221 A (5th page, FIG. 6)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Although the thing of patent document 1 can obtain sufficient activity in the partial electrode of an upstream side along the flow direction of a processing gas, a processing gas once reacts in the partial electrode of a downstream side. It becomes only what was used, and even if energy is reintroduced into this, sufficient activity cannot be obtained. Therefore, the processing efficiency is not sufficient.
The thing of patent document 2 cannot make it easy to make process gas enter between electrodes reliably, and process efficiency is not enough similarly.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plasma processing apparatus that includes first and second electrodes, and in which a workpiece is passed through a plasma processing space between these electrodes. Consists of a plurality of partial electrodes arranged along the feed direction of the processed material, and corresponds to the space between adjacent partial electrodes and the outside of the partial electrodes at both ends in the alignment direction to the plasma processing space. The discharge ports of the processing gas blowing means and the suction ports of the gas suction means from the plasma processing space are alternately arranged along the arrangement direction.
[0008]
Thereby, between any partial electrode of the first electrode and the second electrode, only a fresh process gas can be flowed to obtain a large degree of activity, and a process gas that cannot obtain sufficient activity flows. You can keep it from going on. Thereby, the efficiency of the plasma surface treatment can be increased. Also, the processing gas can be supplied to and discharged from the adjacent partial electrodes by one processing gas blowing means or gas suction means, and the configuration can be made compact.
[0009]
Here, as a means (feed mechanism) for passing the object to be processed into the plasma processing space between the electrodes, in addition to the means for moving the object to be processed, the plasma processing space is moved by moving at least one of the first and second electrodes. Something to let you be included. The “feed direction of the workpiece” refers to the relative movement direction of the workpiece relative to the plasma processing space formed between the first and second electrodes.
[0010]
The width of each partial electrode along the arrangement direction is desirably within a range in which the activity of the processing gas can be maintained as desired even on the downstream side of the plasma processing space formed by the partial electrode and abnormal discharge can be suppressed. . Specifically, it is desirable that it is 50 mm or less and 0.1 mm or more. If it exceeds 50 mm, it will be difficult to maintain the activity and the processing efficiency will be reduced, and if it is less than 0.1 mm, abnormal discharge will easily occur. It is more desirable that it is 40 mm or less and 10 mm or more. The width of one partial electrode may be different from the width of another partial electrode.
[0011]
It is desirable that a gap is formed between adjacent partial electrodes, and this gap is provided as a blow-out port of the processing gas blow-out means or a suction port of the gas suction means.
As a result, the configuration can be simplified. In the case where the partial electrode is incorporated in a subunit described later, the gap is formed between adjacent subunits.
[0012]
A unit of the first electrode is configured by connecting subunits configured for each partial electrode to each other, and the processing gas blowing means or the gas suction means is opposite to the second electrode side of the adjacent subunit. It is desirable that they are arranged so as to straddle between the backs of each other.
Thereby, the blow-out path of the processing gas blow-out means or the suction path of the gas suction means can be reliably communicated with the gap as the blow-out opening or the suction opening.
[0013]
It is desirable that the first electrode unit includes a support frame that detachably supports the subunit, and the processing gas blowing means or gas suction means is detachably attached to the subunit.
As a result, according to the size of the object to be processed and the content of processing, the subunits, processing gas blowing means and gas suction means can be freely rearranged, replaced, increased or decreased, and the degree of freedom of configuration change can be increased. It can be increased and maintenance becomes easy.
[0014]
It is desirable that the subunits are supported on the support frame so that the position of the subunits can be adjusted in the alignment direction, and the position adjustment can be permitted by the processing gas blowing means and the gas suction means.
As a result, adjacent subunits can be moved closer to and away from each other, the width of the gap between the subunits, that is, the opening degree of the outlet / suction port can be adjusted, and the momentum and flow rate of the processing gas can be adjusted accordingly. Can do.
[0015]
The processing gas blowing means or gas suction means may have a long hole whose long axis is directed in the arrangement direction, and may be joined to the subunit by a bolt passed through the long hole.
This makes it possible to easily adjust the position of the subunits and thus the width of the gap between adjacent subunits. Further, the adjacent subunits can be fixed via the processing gas blowing means or the gas suction means by bolting the processing gas blowing means or the gas suction means.
[0016]
The processing gas blowing means or the gas suction means may not be joined to the subunit with a bolt or the like, for example, may be simply placed on the subunit.
The processing gas blowing means or gas suction means may be provided with an insertion piece that is inserted into the gap and releasably fixed to the subunit. This makes it possible to reliably adjust the width of the gap between adjacent subunits. Further, the adjacent subunits can be fixed to each other through the processing gas blowing means or the gas suction means by fixing the insertion piece.
The insertion piece is preferably disposed at an end portion along a direction orthogonal to both the arrangement direction and the facing direction of the second electrode in the gap. Thereby, it is possible to prevent leakage of the processing gas from the end of the gap or suction of the outside atmosphere.
[0017]
The processing gas conditions (type of processing gas, component ratio, blowing suction flow rate, etc.) may be set independently for each processing gas blowing means or gas suction means. Thereby, a different process can be performed for every partial electrode, or a process speed can be adjusted.
The partial electrode may be temperature-controlled (heated or cooled). In this case, the temperature control temperature may be set independently for each partial electrode. Thereby, processing speed can be adjusted for every partial electrode. The set temperature is preferably 20 ° C to 300 ° C. If it is below 20 ° C, there is a possibility of condensation, and if it is above 300 ° C, design and management become difficult.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an atmospheric pressure plasma processing apparatus M1 according to the first embodiment of the present invention. The apparatus M <b> 1 includes electrodes 11 and 21 that are paired up and down, a gas supply / discharge mechanism 30, and a feed mechanism 60. An electric field applying means 40 is connected to the upper electric field applying electrode 11 (first electrode) via a feeder line 41, and the lower ground electrode 21 (second electrode) is grounded via a ground line 42. Yes. The electric field applying means 40 applies, for example, a pulsed voltage to the electric field applying electrode 11. As a result, a substantially normal pressure plasma processing space 1 a is formed between the electrodes 11 and 21. A processing gas is introduced into the plasma processing space 1a by the gas supply / exhaust mechanism 30 and is converted into plasma. A workpiece W (object to be processed) is placed on the large flat ground electrode 21. Then, the electric field applying electrode 11 is horizontally moved back and forth so as to scan the workpiece W by the feed mechanism 60. (That is, the workpiece W is passed through the plasma processing space 1a.) Thereby, the plasma surface treatment of the workpiece W is performed. Of course, the feed mechanism may move the workpiece W.
In addition, the substantially normal pressure (pressure near atmospheric pressure) in the present invention is 1.333 × 10. 4 ~ 10.664 × 10 4 Says the range of Pa. Especially 9.331 × 10 4 ~ 10.397 × 10 4 The range of Pa is preferable because pressure adjustment is easy and the apparatus configuration is simple.
[0019]
As shown in FIGS. 2 and 3, the electric field application electrode 11 of the atmospheric pressure plasma processing apparatus M <b> 1 is incorporated in the unit 10. The electric field applying electrode unit 10 includes four (a plurality of) electrode subunits 10S arranged in the front-rear direction (left and right in FIG. 2, the same direction as the feed direction by the feed mechanism 60) and the subunits 10S at both front and rear ends. A pair of pseudo subunits 19 arranged on the outside and a support frame 70 that supports these subunits 10S and 19 are provided.
[0020]
The electrode 11 in the electric field applying electrode unit 10 is divided into four (plural) partial electrodes 11S, and each partial electrode 11S is incorporated in a corresponding subunit 10S. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, each subunit 10 </ b> S has the partial electrode 11 </ b> S and an insulating resin holder 12 that holds the partial electrode 11 </ b> S. It extends long in the direction. The partial electrode 11S is formed in an elongated plate shape on the left and right by a conductive metal such as stainless steel or aluminum. The width along the front-rear direction of the partial electrode 11S is desirably 0.1 mm to 50 mm. More desirably, the thickness is 10 mm to 40 mm.
[0021]
Note that the front and rear partial electrodes 11S are relatively wide, and the inner two partial electrodes 11S are relatively narrow. As a result, the subunits 10S at the front and rear ends are relatively wide, and the inner two subunits 10S are relatively narrow.
[0022]
A gap 10a is formed between the adjacent subunits 10S and 19 respectively.
The pseudo subunit 19 is entirely made of resin and has the same external configuration as the subunit 10S.
[0023]
The feeder line 41 from the electric field applying means 40 is branched and connected to the partial electrode 11S of each subunit 10S (see FIG. 1).
[0024]
In each subunit 10S, the lower surface of the partial electrode 11S is covered with a dielectric plate 13 (solid dielectric layer) made of, for example, quartz. The dielectric plate 13 is separated from the partial electrode 11 </ b> S, and is supported by side plates 14 on the front and rear side surfaces of the holder 12.
[0025]
A support structure for the dielectric plate 13 will be described.
As shown in FIG. 9, the front and rear edges of the dielectric plate 13 are pointed like a knife edge. The knife edge portion 13 c is inserted and fixed in the V groove 14 c at the lower end portion of the side plate 14.
[0026]
The side plate 14 can be vertically adjusted with respect to the holder 12. That is, as shown in FIGS. 7 and 9, the longitudinal projections 12 a that are long in the vertical direction are provided on the front and rear side surfaces of the holder 12. On the other hand, as shown in FIG. 8 and FIG. 9, vertically long grooves 14 a are formed on the inner surface of the side plate 14. A vertical protrusion 12a is inserted into the vertical groove 14a so as to be slidable up and down. As a result, the side plate 14 can slide up and down with respect to the holder 12.
[0027]
The dielectric plate 13 can be pressed against the partial electrode 11S by pushing up the side plate 14 (the phantom line in FIG. 9). Thereby, it is possible to prevent an arc from being generated due to a gap between the dielectric plate 13 and the partial electrode 11S. Alternatively, a conductor layer such as an aluminum foil may be pasted on the upper surface of the dielectric plate 13, and this conductor layer may be pressed against the partial electrode 11S.
[0028]
As shown in FIGS. 8 and 9, the side plate 14 is formed with an elongated bolt insertion hole 14 b extending vertically. A bolt 91 passed through the hole 14 b is screwed into the bolt hole 12 b of the holder 12. Thus, the side plate 14 is fixed to the holder 12 in a state where the dielectric plate 13 is pressed against the partial electrode 11S.
In addition, the upper and lower edges of the side plate 14 are subjected to R for smooth gas flow, and the lower end surface is flush with the lower surface of the dielectric plate 13.
[0029]
As shown in FIGS. 4 and 10, bottom holders 16 are attached to the lower ends of the left and right ends of the holder 12 with bolts 94. The bottom end surface of the bottom holder 16 protrudes below the set dielectric plate 13. At the lower end of the bottom holder 16, a convex piece 16 a that protrudes toward the left and right inside is formed. The convex piece 16a sandwiches and supports the dielectric plate 13 in cooperation with the partial electrode 11S.
[0030]
As shown in FIG. 10, the gap between the lower end protruding portion of the bottom holder 16 and the solid dielectric layer 23 coated on the upper surface of the ground electrode 21 by thermal spraying is very narrow. As a result, it is possible to prevent the outside air from entering the plasma processing space 1a and the processing gas in the plasma processing space 1a from leaking outside.
[0031]
Next, the support frame 70 of the electric field applying electrode unit 10 will be described.
As shown in FIGS. 2 and 3, the support frame 70 has a pair of upper and lower frame members 71, 72 extending in the front-rear direction at the left and right ends of the electric field applying electrode unit 10. The ends of the upper and lower frame members 71 and 72 are connected by a short prismatic end block 73.
[0032]
Intermediate portions of the left and right upper frame members 71 are connected by a beam member 79 extending in the left-right direction. This beam member 79 is moved back and forth by the feed mechanism 60 so that the electric field applying electrode unit 10 is fed back and forth.
[0033]
The lower frame member 72 penetrates the six subunits 10S and 19 in a skewered manner. Thus, the subunits 10S and 19 are supported by the frame 70.
More specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, end caps 15 are fixed by bolts 92 to the left and right end surfaces of the holder 12 of each subunit 10 </ b> S. Recesses 12d and 15d are formed on the mating surfaces of the holder 12 and the end cap 15, respectively, and a frame member 72 is passed through a through hole 11d defined by the recesses 12d and 15d.
The left and right ends of the pseudo subunit 19 are similarly configured.
[0034]
By loosening the bolt 92, the position of the subunits 10S and 19 can be adjusted back and forth along the frame member 72. As a result, the gap 10a between the adjacent subunits 10S and 19 can be enlarged or reduced. Furthermore, by removing the end cap 15, the subunits 10 </ b> S and 19 can be detached from the frame 70.
[0035]
Next, the gas supply / discharge mechanism 30 of the atmospheric pressure plasma processing apparatus M1 will be described.
As shown in FIG. 1, the gas supply / discharge mechanism 30 of the atmospheric pressure plasma processing apparatus M1 includes two types of units 31, 51 attached to the electric field applying electrode unit 10, a processing gas source 3, and an exhaust pump 5. I have. A flexible gas supply pipe 3a extends from the processing gas source 3 and branches to be connected to three (a plurality of) blowing units 31 (processing gas blowing means). Flexible exhaust pipes 5a extend from two (plurality) of suction units 51 (gas suction means), and these join together to connect to the exhaust pump 5.
[0036]
As shown in FIGS. 2 and 3, the blowout unit 31 and the suction unit 51 are arranged in the front-rear direction so as to correspond to the gap 10a on the upper side of the subunits 10S and 19 (the back part opposite to the ground electrode 21 side). Alternatingly arranged. Each blowing unit 31, 51 straddles between the upper surfaces of adjacent subunits 10S, 19.
[0037]
That is, the blowing units 31 at both ends of the three blowing units 31 are arranged so as to straddle between the upper surfaces of the wide subunit 10S and the pseudo subunit 19 at both front and rear ends. Further, the central blowing unit 31 is arranged so as to straddle between the upper surfaces of the two narrow narrow subunits 10S. The gaps 10a corresponding to these blowout units 31 are denoted by reference numerals “10a”. 1 ".
[0038]
The two suction units 51 are arranged so as to straddle between the upper surfaces of the wide subunit 10S at both front and rear ends and the adjacent narrow subunit 10S. The gaps 10a corresponding to these suction units 51 are denoted by reference numerals “10a”. 2 ".
[0039]
A specific structure of each blowing unit 31 will be described.
As shown in FIGS. 3, 5, and 9, the blowout unit 31 includes double pipes 33 and 34 that extend left and right, and a casing 32 that accommodates the double pipes 33 and 34. By connecting the gas supply pipe 3a to, for example, the right end (one end) of the inner pipe 33, the processing gas from the processing gas source 3 is introduced into the pipe 33 through the pipe 3a. Yes. In the upper part of the inner pipe 33, a large number of spot-shaped small holes 33a are formed at short intervals along the longitudinal direction. The processing gas enters the space between the inner and outer pipes 33 and 34 through these small holes 33a. The inner pipe 33 is eccentric to the upper side with respect to the outer pipe 34. Thereby, the space between the inner and outer pipes 33 and 34 is narrower on the upper side and wider on the lower side. In this space, the processing gas flows from top to bottom. Thus, the processing gas is made uniform in the left-right longitudinal direction. A slit 34 a is formed on the lower side of the outer pipe 34 over substantially the entire length. This slit 34a corresponds to the corresponding gap 10a. 1 It is connected to. As a result, the processing gas flows into the slit 34a and the corresponding gap 10a. 1 And is blown out to the plasma processing space 1a.
Blowout unit compatible gap 10a 1 Is provided as “the outlet of the processing gas outlet”.
[0040]
Next, a specific structure of the suction unit 51 will be described.
As shown in FIGS. 3, 6, and 9, the suction unit 51 includes a casing 52 that extends left and right, and a partition wall 53 that partitions the inside of the casing 52 into two upper and lower chambers 52 a and 52 b. The bottom plate 54 of the casing 52 is formed with a slit 54a that extends over substantially the entire length. The lower chamber 52b is connected to the corresponding gap 10a through the slit 54a. 2 It is connected to. A plurality of circular holes 53a are formed in the partition wall 53 at intervals on the left and right. The upper and lower chambers 52a and 52b are connected through the circular hole 53a. At the center of the top plate of the casing 52, a discharge cylinder 54 connected to the upper chamber 52a is provided. An exhaust pipe 5 a to the exhaust pump 5 is connected to the discharge cylinder 54. By driving the exhaust pump 5, the processed gas (including by-products generated by the processing) in the plasma processing space 1a can be uniformly treated along the longitudinal direction. 2 Then, after sequentially passing through the slit 54a, the lower chamber 52b, the circular hole 53a, the upper chamber 52a, and the discharge cylinder 54 of the unit 51, the air is exhausted from the exhaust pump 5 through the pipe 5a.
Suction unit compatible gap 10a 2 Is provided as “a suction port of the gas suction means”.
[0041]
A structure for attaching the blowing units 31, 51 to the subunits 10S, 19 will be described. The units 31 and 51 are provided in the subunits 10S and 19 so that their front and rear positions can be adjusted, removed, and rearranged.
More specifically, as shown in FIGS. 2 and 9, bolt holes 12e and 19e are formed in the upper surface of the holder 12 of the electrode subunit 10S and the upper surface of the pseudo subunit 19, respectively. On the other hand, insertion holes 32 a are formed in the bottom flanges on both front and rear sides of the casing 32 of the blowout unit 31. A bolt 93 passed through the insertion hole 32a is screwed into the bolt holes 12e and 19e. As a result, the adjacent subunits 10S and 19 are detachably fixed via the blowing unit 31. Further, the insertion hole 32a is a long hole with the long axis directed in the front-rear direction. As a result, the front and rear positions of the subunits 10S and 19 can be adjusted. As a result, the interval between the adjacent subunits 10S and 19 (gap 10a 1 )) Can be adjusted.
[0042]
Furthermore, the bolt hole 12e on the upper surface of the subunit 10S is provided at a position that is symmetrical in the front-rear direction with respect to the side on which the blowing unit 31 is attached. As a result, as shown by the phantom line in FIG. 9, the blowing unit 31 can be attached to the arrangement position of the suction unit 51 instead.
[0043]
As shown in FIGS. 3 and 4, the left and right ends of the blowout unit 31 are sandwiched between the upper frame member 71 and the subunits 10 </ b> S and 19.
[0044]
As shown in FIG. 6, insertion pieces 56 made of plate-like insulating resin are suspended from the left and right ends of the suction unit 51. As shown in FIG. 2 and FIG. 6, the insertion piece 56 has a gap 10a. 2 It is inserted in the left and right ends of the. Further, as shown in FIGS. 2, 5, and 6, a narrow gap 10 b is formed between the left and right end surfaces of the side plate 14 of the subunit 10 </ b> S and the end cap 15 and the frame member 72. The front and rear side edges of the insertion piece 56 are inserted into the gap 10b. Then, the side edge of the insertion piece 56 is sandwiched between the end cap 15 and the side plate 14 by bolting the end cap 15. Thus, the adjacent subunits 10S are fixed via the insertion piece 56. Each suction unit 51 has a gap 10a 2 It is possible to fix to the subunit 10S while allowing the width adjustment. Further, the insertion piece 56 allows the gap 10a. 2 It is possible to prevent leakage of processing gas from the left and right ends of the gas and suction of the outside atmosphere.
[0045]
As shown in FIG. 2, the gap 10b for the insertion piece 56 is a suction-compatible gap 10a. 2 Not only the blowout gap 10a 1 Is also provided. Therefore, the suction unit 51 can be attached to the arrangement position of the blowout unit 31 instead.
[0046]
According to the atmospheric pressure plasma processing apparatus M1 having the above-described configuration, the processing gas from the blow-out units 31 at both ends flows into the corresponding gaps 10a of the units 31. 1 After passing through the space 1a on the lower side of the wide subunit 10S at both ends, the gap 10a is formed on the front and rear sides of the wide subunit 10S. 2 Into the suction unit 51 (see the arrow in FIG. 1). Further, the processing gas from the central blowing unit 31 is separated from the central gap 10a. 1 After passing through the space 1a below the two narrow subunits 10S, the gap 10a on the front and rear sides of the narrow subunit 10S is split. 2 Into the suction unit 51 (see the arrow in FIG. 1). As a result, only a fresh process gas capable of obtaining a high degree of activity can be flowed below any subunit 10S, and a process gas whose activity cannot be obtained is prevented from continuing to flow. it can. Thereby, the efficiency of the plasma surface treatment can be improved.
Further, the process gas can be supplied to and discharged from both adjacent subunits 10S by one blow-out unit 31 and suction unit 51, and the configuration can be made compact.
[0047]
Furthermore, the width of the gap 10a, that is, the opening of the processing gas blowing means and the opening of the gas sucking means can be adjusted by moving the adjacent subunits 10S closer to and away from each other. As a result, the momentum and flow rate of the processing gas can be adjusted according to the processing content.
[0048]
Since each blowing unit 31, 51 is detachable from the subunits 10S, 19, and each subunit 10S, 19 is detachable from the support frame 70, the units 31, 51, 10S, 19 Rearrangement, replacement, increase / decrease can be performed freely, the degree of freedom of configuration change can be increased, and maintenance is facilitated.
[0049]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 11 shows an atmospheric pressure plasma processing apparatus M2 according to the second embodiment of the present invention. In the device M2, a cylindrical electrode 21 ′ is used as a ground electrode (second electrode). The workpiece W ′ is formed in a sheet shape (film shape), is covered on the cylindrical electrode 21 ′, and is sent in the circumferential direction of the electrode 21 ′ by the rotation of the cylindrical electrode 21 ′. The rotating mechanism of the cylindrical electrode 21 ′ constitutes a feed mechanism for the workpiece W ′.
[0050]
The electric field applying electrode 11 ′ of the device M2 is composed of a plurality of partial electrodes 11S ′ arranged in the circumferential direction of the cylindrical electrode 21 ′ (feeding direction of the workpiece W ′). The lower surface of each partial electrode 11S ′ is a partial cylindrical concave surface corresponding to the cylindrical surface of the electrode 21 ′.
[0051]
FIG. 12 shows an atmospheric pressure plasma processing apparatus M3 according to the third embodiment of the present invention. In the device M3, the ground electrode 21 ″ (second electrode) is also divided into four (plural) partial electrodes 21S. The partial electrodes 21S of the ground electrode 21 ″ are the same as the partial electrodes 11S and 11S of the electric field applying electrode 11. They are arranged with a gap 20a in the front and rear so as to face each other. The feeding mechanism 60 ″ of the apparatus M3 is configured to pass a large-area plate-like workpiece W ″ between the electrodes 11 and 21 ″ in the front-rear direction.
The number of partial electrodes 21S of the ground electrode 21 ″ may be different from the number of partial electrodes 11S of the electric field application electrode 11. The partial electrode 11S of the electric field application electrode 11 and the partial electrode 21S of the ground electrode 21 ″ are front and rear. Therefore, the gap 10a and the gap 20a may be shifted in the front-rear direction.
[0052]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various forms can be adopted.
For example, the first electrode is not limited to being divided into four partial electrodes, and may be divided into three or two, or may be divided into five or more.
A plurality of subunits and blowing units between adjacent subunits may be modularized and attached to the support frame in units of modules.
The ground electrode may be divided into a plurality of partial electrodes as “first electrodes” instead of the electric field applying electrode, and the processing gas blowing means and the gas suction means may be alternately arranged outside the gap and both ends.
The partial electrodes of the first electrode may be connected integrally at an end portion orthogonal to the arrangement direction.
The treatment gas blowing means and the gas suction means need only be arranged alternately so that at least the blowout ports and the suction ports correspond to the partial electrodes of the first electrode and outside both ends, and are connected to the blowout ports and the suction ports. The gas path does not have to be in the arrangement relationship.
The blowout unit 31 and the gas suction unit 51 may be arranged so as to be sandwiched between the partial electrodes.
The suction unit 51 may be joined to the subunits 10 </ b> S and 19 through the same long holes as the blowout unit 31 so that the front and rear positions can be adjusted. The blowout unit 31 has the same insertion piece as the suction unit 51. You may have. Each unit 31 and 51 may have both a long hole and an insertion piece.
The present invention is applicable not only to a substantially normal pressure but also to a plasma treatment under a reduced pressure.
The present invention can be applied to various plasma processes such as cleaning, etching, film formation, surface modification, and ashing.
[0053]
【Example】
Examples of the present invention will be described. Needless to say, the present invention is not limited to this embodiment.
[Example 1]
An apparatus having the same basic structure as in FIG. 1 was used. The size of the ground electrode 21 was 600 mm on the left and right, 600 mm on the front and back, and 20 mm on the top and bottom. As the electric field application electrode 11, four partial electrodes 11S having 530 mm on the left and right, 25 mm on the front and back, and 20 mm on the top and bottom are used, and the width of the gap 10a is 1 mm. The partial electrode 11S and the ground electrode 21 were coated with an alumina coating having a thickness of 1 mm. The distance between the upper and lower electrodes, that is, the thickness of the plasma processing space 1a was set to 2 mm. Dry air was used as a processing gas, and this was blown out from each blowing unit 31 at a flow rate of 30 slm. The applied voltage was set to 15 kv and 25 kHz. Then, a workpiece W made of polyimide was placed, and plasma etching was performed at a processing speed (feeding speed) of 100 mm / min.
[0054]
As a result, a uniform and favorable discharge state could be obtained, and abnormal discharge was not confirmed.
In addition, the etching rate was improved by 3.8 times compared to the comparative example in which the electric field applying electrode 11 was replaced with an undivided unitary body (left and right 530 mm, front and rear 100 mm, upper and lower thickness 20 mm).
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a large degree of activity can be obtained by flowing only a fresh process gas between any of the partial electrodes of the first electrode and the second electrode. Therefore, it is possible to prevent the processing gas that cannot be obtained from continuing to flow. Thereby, the efficiency of the plasma surface treatment can be increased. Also, the processing gas can be supplied to and discharged from the adjacent partial electrodes by one processing gas blowing means or gas suction means, and the configuration can be made compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the electric field applying electrode unit of the atmospheric pressure plasma processing apparatus along the line II-II in FIG.
3 is a cross-sectional view of the electric field applying electrode unit taken along line III-III in FIG. 2;
4 is a cross-sectional view of the electric field applying electrode unit taken along line IV-IV in FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view of the electric field applying electrode unit along the line VV in FIG. 3;
6 is a cross-sectional view of the electric field applying electrode unit taken along line VI-VI in FIG. 3;
FIG. 7 is a front view of front and rear side surfaces of the holder of the electric field applying electrode unit.
FIG. 8 is a front view of a holder facing surface of a side plate of the electric field applying electrode unit.
9 is an enlarged cross-sectional view showing one of the electrode subunits of the electric field applying electrode unit in FIG. 3. FIG.
10 is an enlarged cross-sectional view of the left end portion of the electrode subunit in FIG.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
M1, M2, M3 atmospheric pressure plasma processing equipment
W, W ', W "work
1a Plasmaization space
10 Electric field application electrode unit (first electrode unit)
10S electrode subunit
10a clearance
10a 1 Blowout unit compatible gap (blowout port)
10a 2 Suction unit compatible gap (suction port)
11 Electric field application electrode (first electrode)
11S Partial electrode
21 Ground electrode (second electrode)
32a Insertion hole (long hole)
56 Insertion piece
70 Support frame
93 volts

Claims (7)

第1、第2の電極を備え、これら電極間のプラズマ処理空間に被処理物が通されるプラズマ処理装置において、
前記第1電極が、被処理物の送り方向に沿うように並べられた複数の部分電極にて構成され、
隣り合う部分電極どうし間と並び方向の両端の部分電極の外側とにそれぞれ対応するようにして、プラズマ処理空間への処理ガス吹出し手段の吹出し口と、プラズマ処理空間からのガス吸込み手段の吸込み口とが、前記並び方向に沿って交互に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus that includes first and second electrodes, and an object to be processed is passed through a plasma processing space between the electrodes,
The first electrode is composed of a plurality of partial electrodes arranged along the feed direction of the workpiece,
An outlet of the processing gas blowing means to the plasma processing space and an inlet of the gas sucking means from the plasma processing space so as to correspond to each other between the adjacent partial electrodes and the outside of the partial electrodes at both ends in the alignment direction. Are alternately arranged along the alignment direction.
隣り合う部分電極どうし間に隙間が形成され、この隙間が、前記吹出し口または吸込み口として提供されていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a gap is formed between adjacent partial electrodes, and the gap is provided as the blowout port or the suction port. 前記部分電極ごとに構成されたサブユニットを互いに連ねることにより第1電極のユニットが構成されており、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、隣り合うサブユニットの第2電極側とは逆側の背部どうし間に跨るようにして配置されていることを特徴とする請求項2に記載のプラズマ処理装置。A unit of the first electrode is configured by connecting subunits configured for each partial electrode to each other, and the processing gas blowing means or the gas suction means is opposite to the second electrode side of the adjacent subunit. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the plasma processing apparatus is disposed so as to straddle between the back portions of the two. 前記第1電極ユニットが、前記サブユニットを着脱可能に支持する支持フレームを含み、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、サブユニットに着脱可能になっていることを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。The said 1st electrode unit contains the support frame which supports the said subunit so that attachment or detachment is possible, The said process gas blowing means or gas suction means can be attached or detached to a subunit. The plasma processing apparatus as described. 前記サブユニットが、前記支持フレームに並び方向へ位置調節可能に支持されており、前記処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段が、前記位置調節を許容可能であることを特徴とする請求項3または4に記載のプラズマ処理装置。The said subunit is supported so that position adjustment is possible to the alignment direction to the said support frame, The said process gas blowing means and gas suction means can permit the said position adjustment. The plasma processing apparatus according to 1. 前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、長軸を前記並び方向へ向けた長孔を有し、この長孔に通されたボルトによってサブユニットに接合されることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。6. The process gas blowing means or the gas suction means has a long hole having a long axis directed in the arrangement direction, and is joined to the subunit by a bolt passed through the long hole. The plasma processing apparatus as described. 前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段には、前記隙間に差し入れられてサブユニットに解放可能に固定される挿入片が設けられていることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the processing gas blowing means or the gas suction means is provided with an insertion piece inserted into the gap and releasably fixed to the subunit.
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