JP2005015895A - Plasma treatment apparatus and treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体にプラズマ処理を行なうプラズマ処理装置、及びこの装置を用いたプラズマ処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一対の電極の間に第1の被処理体と第2の被処理体とを配置し、複数の被処理体に対して同時にプラズマ処理を行う装置がある(例えば、特許文献1)。また、シート状の被処理体が一対の電極の間を往路と復路で2度通過するようになされ、これら被処理体の間に処理用ガスを供給しながら被処理体にプラズマ処理を行う装置がある(例えば、特許文献2)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−279453号公報
【特許文献2】
特開平11−221519号公報
【0004】
しかしながら、このような装置では、被処理体同士が対向して形成される対向空間が開放された状態になっているため、対向空間に供給した処理用ガスが対向空間の外部に拡散してしまう。この処理用ガスによって、電極にも被処理体と同様のプラズマ処理が行われ、電極の短命化を引き起こしてしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、上記問題に鑑み、被処理体同士が対向して形成される対向空間から処理用ガスが外部に拡散することを防ぐ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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題点を解決するために提案されたものであり、そのプラズマ処理装置は、一対の電極を有し、前記電極間に位置し、互いに対向する第1の被処理体及び第2の被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、前記第1の被処理体と第2の被処理体とが対向して形成される対向空間を閉塞する閉塞手段と、前記対向空間に処理用ガスを供給するガス供給手段とを有することを特徴としている。
【0007】
本発明のプラズマ処理装置に用いられる一対の電極は、互いに対向して設けられている。
これらの電極間の距離は、被処理体の種類、プラズマを利用する目的等に応じて適宜決定されるが、1〜10mmであることが好ましい。1mm未満では電極間に被処理体を設けることが困難となり、10mmを超えると、均一なプラズマを発生することが困難になる。
【0008】
電極の比抵抗率は、エネルギー損失を抑えるためには103Ωcm以下であることが好ましい。また、電極の比抵抗率が1Ωcm以下であるとエネルギー損失を抑え、より安定したプラズマを発生することができる。
【0009】
これらの電極の形状としては特に限定されないが、例えば、板状、ローラー状等が挙げられる。ここで、電極の形状は目的に応じて種々の形状をとることができ、板状の電極は成形性及びコストの点で好ましく、また、ローラー状の電極は被処理体を搬送させながらプラズマ処理を行うことができるという点で好ましい。
また、このような電極を構成するものとしては、例えば、ステンレス、銅、アルミニウム、チタン、タングステン、真鍮等の金属や、ゴムに金属粉等の粉末導電体を配合した導電性ゴム等の導電体が挙げられる。これらの導電体は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0010】
本発明のプラズマ処理装置によってプラズマ処理される第1の被処理体と第2の被処理体は、一対の電極のそれぞれの対向面に隣接して設けられている。
また、第1の被処理体と第2の被処理体とは互いに対向・離間して設けられている。第1の被処理体と第2の被処理体との距離は、その被処理体の種類、プラズマを利用する目的に応じて適宜決定されるが、0.1〜10mmであることが好ましい。
【0011】
ここで、説明の便宜上、一対の電極を第1の電極と第2の電極に分けて説明する。
第1の被処理体と第2の被処理体は、共に第1の電極と第2の電極の間に位置しており、第1の被処理体と第2の被処理体とが対向して形成される対向空間(以下、対向空間と記載する)は、第1の被処理体及び第2の被処理体によって電極と仕切られている。この対向空間と電極とが被処理体によって仕切られていることによって、対向空間に存在する気体が電極側に拡散しにくくなっている。
【0012】
第1の被処理体は、第1の電極の対向面に隣接して設けられており、第1の被処理体と第1の電極とは、通常、互いに対向して設けられている。
第1の被処理体は、第1の電極の対向面と接触していてもよく、間隔を空けて設けられていてもよい。第1の被処理体が第1の電極との間に間隔を空けて設けられている場合、第1の被処理体と第1の電極との間隔は、被処理体の種類等に応じて適宜決定されるが、0.1〜3mmであることが好ましい。
【0013】
第1の電極の対向面は、第1の被処理体によって覆われていることが好ましい。第1の電極の対向面が第1の被処理体に覆われることによって安定したプラズマ処理を行うことができる。対向電極の対向面が被処理体で覆われずに対向電極同士が直接対向する部位があると、その対向する部位から異常放電が発生する恐れがある。
【0014】
第2の被処理体は、第2の電極の対向面に隣接して設けられており、第2の被処理体と第2の電極とは、通常、互いに対向して設けられている。
第2の被処理体は、第2の電極の対向面と接触していてもよく、間隔を空けて設けられていてもよい。また、第2の電極の対向面は、第2の被処理体によって覆われていることが好ましい。
【0015】
本発明のプラズマ処理装置は、第1の電極及び第2の電極に電圧を印加することによって、第1の電極と第2の電極との間の空間(具体的には、第1の被処理体と第2の被処理体との間の空間)にプラズマを発生する。
【0016】
第1の電極及び第2の電極に印加する電圧としては、例えば、交流電圧やパルス化された電圧等が挙げられる。
【0017】
本発明のプラズマ処理装置は、第1の電極と第2の電極との間の空間に存在する第1の被処理体及び第2の被処理体の両方に対してプラズマ処理を行う。
第1の被処理体と第2の被処理体の間の空間にプラズマが発生するので、第1の被処理体と第2の被処理体のそれぞれの対向面に同時にプラズマ処理が行われる。
【0018】
また、対向空間に供給する処理用ガスを適宜選択することによって任意の処理を被処理体に行うことができ、例えば、被処理体表面を撥水性表面とするにはフッ素含有化合物ガス等が好ましく、被処理体表面を親水性表面とするには酸素元素含有化合物ガス、窒素元素含有化合物ガス、硫黄元素含有化合物ガス等が好ましい。また、被処理体表面に電気的特性や光学的特性を付与させるために金属含有化合物ガス等が好ましい。
【0019】
ここで、被処理体としては、処理用ガスが透過しにくい構造であれば特に限定されない。例えば、ガラス、回路基板、ウエハ等の板材、各種樹脂フィルム、シート等が挙げられる。
【0020】
第1の被処理体と第2の被処理体とが対向して形成される対向空間は、閉塞手段によって閉塞された状態になっている。対向空間が閉塞された状態になっていることによって、この対向空間が外部の空間と仕切られて独立した空間とされる。この対向空間が独立した空間となることによって、処理用ガスが外部へ拡散することを防ぎ、外部の空間からの気体等による不純物の混入を防ぐことができる。
【0021】
閉塞手段としては、対向空間を外部の空間から仕切るものであれば特に限定されないが、例えば、第1の被処理体と第2の被処理体の周囲に取り付けられる枠材等が挙げられる。第1の被処理体と第2の被処理体の周囲に枠材が取り付けられることによって、対向空間が外部の空間と仕切られて閉塞した状態となることができる。
【0022】
なお、閉塞手段の構造としては、その内部にガス供給路等を設け、ガス供給手段として処理用ガスを供給することができる構造であってもよい。
【0023】
本発明のプラズマ処理装置は、第1の被処理体と第2の被処理体とが対向して形成される対向空間に処理用ガスを供給するガス供給手段を有している。
対向空間は、被処理体及び閉塞手段によって電極側の空間と仕切られているため、この対向空間に供給された処理用ガスは、対向空間の外部の空間に漏れにくくなっている。また、処理用ガスが対向空間から拡散しにくくなっているので、処理用ガスの利用効率を向上させることができる。
【0024】
ガス供給手段の構造は特に限定されず、例えば、略一定間隔に設けられたスリット又は小孔等のガス供給口から処理用ガスを供給する構造が挙げられる。また、ガス供給手段が閉塞手段に設けられ、閉塞手段が処理用ガスを対向空間に供給する構造であってもよい。
また、ガス供給手段がガスを供給する方法は特に限定されず、例えば、加圧ポンプ等によって加圧された処理用ガスを対向空間に向けて噴出する構造でもよい。
ここで、ガス供給手段は、少なくともプラズマが発生する空間中では均一の濃度を保つように処理用ガスを供給することが好ましい。プラズマが発生する空間中の処理用ガス濃度が不均一になるとプラズマ処理を均一に行うことが困難になってしまう。
【0025】
ガス供給手段が供給する処理用ガスは、1種でもよく、複数でもよい。
また、ガス供給手段の形状又は構造は供給する処理用ガスの種類によって適宜選択することができ、複数の種類の処理用ガスを供給する際においては処理用ガスごとにそれぞれのガス供給手段を設けてもよい。
【0026】
ガス供給手段の数は、供給する処理用ガスの種類に応じて適宜選択することができ、1個でもよく、複数個であってもよい。なお、ガス供給手段が供給する処理用ガスは、被処理体同士が対向して形成される空間に供給された後は、その空間の外部に流出してもよい。
【0027】
本発明のプラズマ処理装置に複数個のガス供給手段が設けられている場合、ガス供給手段の少なくとも1個の構造が、被処理体同士が対向して形成される空間に供給する構造であればよい。
【0028】
また、閉塞手段によって閉塞された対向空間の圧力は、対向空間の外部の圧力よりも高い状態でプラズマ処理を行うようになされていることが好ましい。
被処理体同士が対向して形成される空間の圧力がその空間の外部の圧力より高いことによって、被処理体を電極の対向面側から押し広げようとするために、被処理体同士の距離を一定に保つことが容易となる。
なお、対向空間の圧力が高い状態とは、例えば、閉塞された対向空間に処理用ガスが供給されて外部の圧力よりも相対的に高圧となっている状態や、閉塞された空間の外部の空間が減圧されて対向空間の圧力が相対的に高圧となっている状態等であることが挙げられる。
【0029】
本発明のプラズマ処理装置は、被処理体を電極の対向面に設けた状態で搬送する搬送手段を有していることが好ましい。
被処理体が電極の対向面に設けられた状態で搬送されることによって、本発明のプラズマ処理装置は被処理体の対向面にプラズマ処理を行いながら被処理体を搬送することができる。このような搬送手段としては特に限定されないが、ローラー式コンベア、ベルト式コンベア、チェーン式コンベア等が挙げられる。
【0030】
また、本発明のプラズマ処理方法は、上記本発明のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、互いに対向する第1の電極及び第2の電極のそれぞれの対向面に隣接して配置され、互いに対向する第1の被処理体及び第2の被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、前記第1の被処理体と第2の被処理体とが対向して形成される空間に処理用ガスが供給された状態で前記第1の被処理体及び第2の被処理体の対向面にプラズマ処理を行うことを特徴とするものである。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明のプラズマ処理装置の模式的斜視図を図1に示す。
【0032】
図1に示すプラズマ処理装置は、筐体1、ホット電極21、アース電極22、電源61、枠材30等を備えている。
【0033】
1点鎖線で示す筐体1の内部には、電源61と接続されたホット電極(アルミニウム製、L100cm×W10cm×t5cm)21と、接地されたアース電極(アルミニウム製、L100cm×W10cm×t5cm)22とが互いに対向して平行に配置されている。
また、筐体1は気密性を有しており、筐体の内部には窒素ガスが充填されている。筐体1は実際にはもっと大型であるが、図1では説明のため小さく示している。
【0034】
一対の電極21、22のそれぞれの対向面には、互いに対向する平板状のガラス板81、82が設けられている。
ホット電極21のアース電極22への対向面には、第1の被処理体であるガラス板(L100cm×W100cm×t0.7cm)81が隣接して設けられており、ホット電極21の対向面とガラス板81との距離は0.3mmになっている。
アース電極22のホット電極21への対向面には、第2の被処理体であるガラス板(L100cm×W100cm×t0.7cm)82が設けられており、アース電極22の対向面とガラス板82との距離は0.3mmになっている。
ここで、ガラス板81とガラス板82との間に対向空間が形成される。また、一対の電極21、22同士が対向する空間と、ガラス板81、82同士が対向する対向空間との共通の空間に放電空間50が形成される。
【0035】
ガラス板81、82は、ともに電極21、22の間に位置している。また、ガラス板81、82は、ともに電極21、22の対向面の面積よりも大きくなっているので、ガラス板81、82によって被覆される。電極21、22がガラス板81、82によって被覆されることによって、電極21、22の間で異常放電が発生することを防ぐことができる。
【0036】
ガラス板81、82四周の周縁部には、平面視四角形の枠材30(閉塞手段)が設けられている。この枠材30は、ガラス板81、82の上下両端に設けられた上側横枠31及び下側横枠32と、ガラス板81、82の左右両端に設けられた右側竪枠33及び左側縦枠34によって構成されている。枠材30を構成する枠31〜34は、隣り合う枠同士が隙間なく密着され、隣り合う枠同士の繋ぎ目を気体が通過しにくくなっている。
【0037】
枠材30は、ガラス板81、82が対向する対向空間の周囲に設けられており、対向空間の周囲を取り囲むことによってガラス板とで対向空間を閉塞している。対向空間は、枠材30によって外部の空間から仕切られた独立した空間を形成し、高い気密性を発揮する。
【0038】
右側竪枠33及び左側竪枠34はそれぞれガラス板81、82と直行して設けられており、放電空間50を挟んで互いに対向している。また、右側竪枠33及び左側竪枠34は、ガラス板81、82両方の側面と密着され、ガラス板81、82の側面部を架橋している。
【0039】
上側横枠31及び下側横枠32は、ガラス板81、82のそれぞれの対向面に挟まれているとともに、ガラス板81、82に密着されている。上側横枠31及び下側横枠32がガラス板81、82の間に設けられることによって、ガラス板81、82の間隔が一定に保たれている。
【0040】
枠31〜34は、それぞれフッ素樹脂等の絶縁性の樹脂から構成され、ガラス板81、82にプラズマ処理する際に異常放電が発生することを防いでいる。
【0041】
右側竪枠33には、処理用ガスを対向空間に供給するガス供給口73が対向空間に向けて複数設けられている。
右側竪枠33の内部には、処理用ガスが通過するガス供給路72が設けられている。ガス供給路72の一端はガス供給口73に接続し、ガス供給路72の他端はガス供給管71の一端に接続されている。また、ガス供給路72は、ガス供給管71からガス供給口73に向けて複数に枝分かれしている。
【0042】
ガス供給管71の他端には、処理用ガスが充填されたガスボンベ70が接続されている。処理用ガスは、ガスボンベ70からガス供給管71を経てガス供給路72を通過した後、複数のガス供給口73から対向空間に向けて供給される。この際、処理用ガスは、流量が調整された状態で供給される。
ガス供給路72は、途中で枝分かれして複数のガス供給口73と接続されているので、対向空間に処理用ガスを均一に供給することができる。また、ガス供給口73が向く方向はランダムに設けられており、対向空間に処理用ガスをより均一に供給することができる。
【0043】
左側竪枠34には、対向空間に供給された処理用ガスを排出するガス排出口74が設けられている。左側竪枠34の内部には、処理用ガスが通過するガス排出路75が設けられている。ガス排出路75の一端にはガス排出口74が設けられ、ガス排出路75のもう一端には筐体1の外部に大気開放されたガス排出管76が設けられている。
【0044】
対向空間に供給された処理用ガスは、右側竪枠33のガス供給口73から放電空間50に供給された後、左側竪枠34に設けられたガス排出口74から排出される。処理用ガスは、ガス排出口74からガス排出路75を経てガス排出管76から筐体1の外部に排出される。
【0045】
ここで、枠材30によって閉塞された対向空間は高い気密性を有するので、対向空間に供給された処理用ガスを外部の空間に漏らすことなく処理用ガスで満たすことができる。また、閉塞手段である枠材30にガス供給手段であるガス供給口を設けることによって、処理用ガスを対向空間に供給する際、供給された処理用ガスが対向空間の外部に流出することを防ぐことができる。
【0046】
処理用ガスで満たされた対向空間の圧力は、筐体1内の空間の圧力(1気圧:1.013×105Pa)よりも高く(1.05気圧:1.065×105Pa)なっている。対向空間内の圧力がその外部の空間よりも高い状態でプラズマ処理を行うようになされているので、対向空間の外部の空間に存在する気体が対向空間に流入することを防ぐことができる。また、対向空間内の圧力がその外部の空間よりも高いと、ガラス板81、82をその対向面側から押し広げようとするために、枠材30によってガラス板81、82同士の距離を一定に保つことが容易となる。
【0047】
プラズマ処理装置Mは、一対のローラー状のコンベア91、91及びコンベア92、92を電極21、22の左右両側に備えている。ガラス板81、82は、コンベア91、92によって、左側竪枠34側から放電空間50を経て右側竪枠33側に搬送される。このとき、枠31〜34から構成される枠材30は、ガラス板81、82とともに搬送される。
【0048】
第1の実施形態におけるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法を説明する。
まず、互いに対向するガラス板81、82の間の空間に処理用ガスを供給した状態で、ホット電極21とアース電極22との間に電源61からのパルス電圧を印加する。パルス電圧の印加によって放電空間50にプラズマが発生し、このプラズマによって、放電空間50に供給された処理用ガスが励起状態となる。なお、筐体1内には窒素ガスが充填されているので、ガラス板と電極との間にはプラズマが発生しない。
このとき、コンベアによって搬送されるガラス板81、82は、ホット電極21とアース電極22との間を通過する際に、励起状態の処理用ガスによってガラス板81、82のそれぞれの対向面が連続的にプラズマ処理される。
【0049】
ここで、ガラス板81、82が搬送される方向と、処理用ガスが供給される方向とは同じ向きになっている。これによって、ガラス板81、82にプラズマ未処理の領域が放電空間50の風上側に位置するので、プラズマ処理によって発生した処理用ガスの副生成物がプラズマ未処理の領域に付着することを防ぐことができる。
【0050】
次に、第2の実施形態にかかるプラズマ処理装置の模式的断面図を図2に示す。なお、第1の実施形態と同一構成部分には同一の番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【0051】
筐体1の内部には、ローラー状のホット電極21及びアース電極22(一対の電極)が互いに対向して配置されている。ローラー状のホット電極21は電源61と接続されており、アース電極22は接地されている。これらの一対の電極21、22は、それぞれアルミニウムから構成されている。これらの電極21、22の形状は、半径1cmの円柱状をなしており、その長さは90cmとなっている。
【0052】
ホット電極21及びアース電極22はそれぞれ3cmの間隔を空けて片側に10個ずつ並んで配置されている。また、これらの電極21、22の間に被処理体であるガラス板81、82が設けられており、ガラス板81、82の間の空間に対向空間が形成される。
ホット電極21の対向面には第1の被処理体である平板状のガラス板(L100cm×W100cm×t0.7cm)81が接した状態で設けられている。また、アース電極22の対向面には第2の被処理体である平板状ガラス板(L100cm×W100cm×t0.7cm)82が接した状態で設けられている。
【0053】
ローラー状の電極21、22は回転可能となっており、電極21、22を回転させることによってガラス板81、82のみを方向aへ搬送することができる。
【0054】
ガラス板81、82のそれぞれの左右両端には、板状の右側竪枠33及び左側竪枠34が設けられている。右側竪枠33及び左側竪枠34は、ガラス板81、82のそれぞれの対向面に挟まれているとともに、ガラス板81、82に密着されている。右側竪枠33及び左側竪枠34がガラス板81、82の間に設けられることによって、ガラス板81、82の間隔が一定に保たれている。
【0055】
ガラス板81、82の周縁部の上下両端には、放電空間50を挟むように板状の上側横枠31及び下側横枠32が設けられている。上側横枠31及び下側横枠32はそれぞれガラス板81、82と直行して設けられており、放電空間50を挟んで互いに対向している。また、上側横枠31及び下側横枠32は、ガラス板81、82両方の側面と密着され、ガラス板81、82の側面部を架橋している。
【0056】
なお、この上側横枠31及び下側横枠32には、ガラス板81、82の上下両端をそれぞれ嵌め込む2つの凹部41、42が一定間隔を空けて平行に設けられており、凹部に嵌め込まれたガラス板81、82の間隔を一定に保っている。
【0057】
ここで、プラズマが発生した状態で、ガラス板81、82を搬送することによって、ガラス板81、82の双方の対向面に同時にプラズマ処理を行うことができる。このとき、ガラス板81、82の間の空間に供給された処理用ガスに応じて、ガラス板81、82の対向面に種々のプラズマ処理が行われる。
【0058】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明する。
【0059】
(実施例1)
上記の第1の実施形態において、ガラス板81、82の間の空間に、処理用ガスとしてSiH4ガス(流量:200sccm)及びH2ガス(流量:6000sccm)を供給した。ガラス板81、82を20cm/minで搬送させた状態で電極21、22間に30kHz、10kVのパルス電圧の印加を行い、ガラス板81、82の双方の対向面にプラズマ処理を行った。
【0060】
(実施例2)
上記の第2の実施形態において、ガラス板81、82の間の空間に、処理用ガスとしてSiH4ガス(流量:100sccm)、H2ガス(流量:1000sccm)、及び窒素ガス(流量:10SLM)を供給した。ガラス板81、82を100m/minで搬送させた状態で電極21、22間に30kHz、10kVのパルス電圧の印加を行い、ガラス板81、82の双方の対向面にプラズマ処理を行った。
【0061】
プラズマ処理の確認
実施例1及び実施例2でプラズマ処理されたガラス板81、82の対向面を観察した。
実施例1でプラズマ処理されたガラス板のそれぞれの対向面には、厚さ50nmの均一なa‐Siの薄膜が形成され、実施例2でプラズマ処理されたガラス板のそれぞれの対向面には、厚さ200nmの均一なSiNxの薄膜が形成された。
また、それぞれの実施例でプラズマ処理されたガラス板に形成された薄膜には瑕や皺が確認されなかった。また、それぞれの実施例で用いた電極表面には薄膜の形成が確認されなかった。
【0062】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置は、一対の電極を有し、前記電極間に位置し、互いに対向する第1の被処理体及び第2の被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、前記第1の被処理体と第2の被処理体とが対向して形成される対向空間を閉塞する閉塞手段と、前記対向空間に処理用ガスを供給するガス供給手段とを有するため、被処理体に表面処理を施す際において、処理用ガスが電極に到達して電極に表面処理を行うことを防ぐことができる。
【0063】
また、前記閉塞手段にガス供給手段が設けられていると、処理用ガスを対向空間に供給する際、供給された処理用ガスが対向空間の外部に流出することを防ぐことができる。
【0064】
また、前記第1の被処理体と第2の被処理体との間の空間の圧力が、前記空間の外部の圧力よりも高い状態でプラズマ処理を行うようになされていると、被処理体同士の距離を一定に保つことが容易となる。
【0065】
本発明のプラズマ処理方法は、一対の電極の間に位置し、互いに対向する第1の被処理体及び第2の被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、前記第1の被処理体と第2の被処理体とが対向して形成される対向空間が閉塞され、前記対向空間に処理用ガスが供給された状態でプラズマ処理を行うことによって、被処理体に表面処理を施す際に、電極が表面処理されることを防ぐと共に、被処理体表面の汚染を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る本発明のプラズマ処理装置の模式的断面図である。
【図2】第2の実施形態に係る本発明のプラズマ処理装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
M プラズマ処理装置
1 筐体
21、22 電極
30 枠材
31 上側横枠
32 下側横枠
33 右側竪枠
34 左側竪枠
41、42 凹部
50 放電空間
61 電源
70 ガスボンベ
71 ガス供給管
72 ガス供給路
73 ガス供給口
74 ガス排出口
75 ガス排出路
76 ガス排出管
81、82 被処理体
91、92 コンベア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed, and a plasma processing method using the apparatus.
[0002]
[Prior art]
There is an apparatus in which a first object to be processed and a second object to be processed are arranged between a pair of electrodes, and plasma processing is performed on a plurality of objects to be processed at the same time (for example, Patent Document 1). In addition, the sheet-like object to be processed passes through the pair of electrodes twice in the forward path and the return path, and plasma processing is performed on the object to be processed while supplying a processing gas between the objects to be processed. (For example, Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-279453 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-221519
[0004]
However, in such an apparatus, since the facing space formed by facing the objects to be processed is open, the processing gas supplied to the facing space diffuses outside the facing space. . With this processing gas, the electrode is subjected to the same plasma processing as that of the object to be processed, which causes a problem that the life of the electrode is shortened.
[0005]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method that prevent a processing gas from diffusing to the outside from an opposing space formed by opposing objects to be processed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and the plasma processing apparatus includes a pair of electrodes, a first object to be processed, which is positioned between the electrodes and faces each other, and In a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a second object to be processed, closing means for closing an opposing space formed by facing the first object to be processed and the second object to be processed, and the opposing space And a gas supply means for supplying a processing gas.
[0007]
The pair of electrodes used in the plasma processing apparatus of the present invention are provided to face each other.
The distance between these electrodes is appropriately determined according to the type of object to be processed, the purpose of using plasma, etc., but is preferably 1 to 10 mm. If it is less than 1 mm, it is difficult to provide an object to be processed between the electrodes, and if it exceeds 10 mm, it is difficult to generate uniform plasma.
[0008]
The specific resistivity of the electrode is 10 in order to suppress energy loss.3It is preferable that it is below Ωcm. Further, when the specific resistivity of the electrode is 1 Ωcm or less, energy loss can be suppressed and more stable plasma can be generated.
[0009]
Although it does not specifically limit as a shape of these electrodes, For example, plate shape, roller shape, etc. are mentioned. Here, the shape of the electrode can take various shapes depending on the purpose, and the plate-like electrode is preferable in terms of formability and cost, and the roller-like electrode is plasma-treated while carrying the object to be treated. Is preferable in that it can be performed.
Moreover, as what constitutes such an electrode, for example, a conductor such as a conductive rubber such as a metal such as stainless steel, copper, aluminum, titanium, tungsten, or brass, or a powder conductor such as a metal powder blended with rubber. Is mentioned. These conductors may be used alone or in combination of two or more.
[0010]
The first object to be processed and the second object to be processed that are subjected to plasma processing by the plasma processing apparatus of the present invention are provided adjacent to the opposing surfaces of the pair of electrodes.
Further, the first object to be processed and the second object to be processed are provided so as to face and separate from each other. The distance between the first object to be processed and the second object to be processed is appropriately determined according to the type of the object to be processed and the purpose of using plasma, but is preferably 0.1 to 10 mm.
[0011]
Here, for convenience of explanation, the pair of electrodes is divided into a first electrode and a second electrode.
The first object to be processed and the second object to be processed are both positioned between the first electrode and the second electrode, and the first object to be processed and the second object to be processed are opposed to each other. The opposing space (hereinafter referred to as opposing space) formed by the first and second objects to be processed is partitioned from the electrodes. Since the facing space and the electrode are partitioned by the object to be processed, the gas existing in the facing space is difficult to diffuse to the electrode side.
[0012]
The first object to be processed is provided adjacent to the opposing surface of the first electrode, and the first object to be processed and the first electrode are usually provided to face each other.
The 1st to-be-processed object may be contacting the opposing surface of a 1st electrode, and may be provided at intervals. When the first object to be processed is provided with a gap between the first electrode and the first electrode, the distance between the first object to be processed and the first electrode depends on the type of the object to be processed. Although it is determined as appropriate, it is preferably 0.1 to 3 mm.
[0013]
The facing surface of the first electrode is preferably covered with the first object to be processed. A stable plasma process can be performed by covering the opposing surface of the first electrode with the first object to be processed. If the opposing surface of the counter electrode is not covered with the object to be processed and there is a portion where the counter electrodes directly face each other, abnormal discharge may occur from the facing portion.
[0014]
The second object to be processed is provided adjacent to the opposing surface of the second electrode, and the second object to be processed and the second electrode are usually provided to face each other.
The 2nd to-be-processed object may be in contact with the opposing surface of the 2nd electrode, and may be provided at intervals. Moreover, it is preferable that the opposing surface of a 2nd electrode is covered with the 2nd to-be-processed object.
[0015]
The plasma processing apparatus of the present invention applies a voltage to the first electrode and the second electrode to thereby form a space between the first electrode and the second electrode (specifically, the first object to be processed). Plasma is generated in the space between the body and the second object to be processed.
[0016]
Examples of the voltage applied to the first electrode and the second electrode include an alternating voltage and a pulsed voltage.
[0017]
The plasma processing apparatus of the present invention performs plasma processing on both the first object to be processed and the second object to be processed that exist in the space between the first electrode and the second electrode.
Since plasma is generated in the space between the first object to be processed and the second object to be processed, the plasma processing is simultaneously performed on the opposing surfaces of the first object to be processed and the second object to be processed.
[0018]
In addition, an arbitrary treatment can be performed on the object by appropriately selecting a processing gas to be supplied to the facing space. For example, a fluorine-containing compound gas or the like is preferable to make the surface of the object to be treated water-repellent In order to make the surface of the object to be treated hydrophilic, an oxygen element-containing compound gas, a nitrogen element-containing compound gas, a sulfur element-containing compound gas, or the like is preferable. Further, a metal-containing compound gas or the like is preferable in order to impart electrical characteristics and optical characteristics to the surface of the object to be processed.
[0019]
Here, the object to be processed is not particularly limited as long as the processing gas does not easily pass through. For example, glass, a circuit board, plate materials, such as a wafer, various resin films, a sheet | seat, etc. are mentioned.
[0020]
The facing space formed by facing the first object to be processed and the second object to be processed is closed by the closing means. Since the facing space is closed, the facing space is partitioned from the external space and becomes an independent space. By making this opposing space an independent space, it is possible to prevent the processing gas from diffusing to the outside, and to prevent impurities from being mixed by gas or the like from the external space.
[0021]
The closing means is not particularly limited as long as the opposing space is partitioned from the external space, and examples thereof include a frame member attached around the first object and the second object. By attaching the frame material around the first object to be processed and the second object to be processed, the facing space can be partitioned from the external space and closed.
[0022]
Note that the structure of the closing means may be a structure in which a gas supply path or the like is provided therein and processing gas can be supplied as the gas supply means.
[0023]
The plasma processing apparatus of the present invention has a gas supply means for supplying a processing gas to a facing space formed by facing the first object to be processed and the second object to be processed.
Since the opposing space is partitioned from the electrode-side space by the object to be processed and the closing means, the processing gas supplied to the opposing space is unlikely to leak into the space outside the opposing space. Further, since the processing gas is difficult to diffuse from the facing space, the utilization efficiency of the processing gas can be improved.
[0024]
The structure of the gas supply means is not particularly limited, and examples thereof include a structure in which processing gas is supplied from gas supply ports such as slits or small holes provided at substantially constant intervals. Further, the gas supply means may be provided in the closing means, and the closing means may supply the processing gas to the facing space.
Further, the method of supplying the gas by the gas supply means is not particularly limited, and for example, a structure in which the processing gas pressurized by a pressurizing pump or the like is ejected toward the facing space may be used.
Here, the gas supply means preferably supplies the processing gas so as to maintain a uniform concentration at least in a space where plasma is generated. If the processing gas concentration in the space where the plasma is generated becomes non-uniform, it becomes difficult to perform the plasma processing uniformly.
[0025]
One or more processing gases may be supplied by the gas supply means.
In addition, the shape or structure of the gas supply means can be appropriately selected depending on the type of processing gas to be supplied, and when supplying a plurality of types of processing gas, each gas supply means is provided for each processing gas. May be.
[0026]
The number of gas supply means can be appropriately selected according to the type of processing gas to be supplied, and may be one or more. The processing gas supplied by the gas supply means may flow out of the space after being supplied to a space formed by the objects to be processed facing each other.
[0027]
In the case where a plurality of gas supply means are provided in the plasma processing apparatus of the present invention, if at least one structure of the gas supply means is a structure for supplying to a space formed by opposing objects to be processed Good.
[0028]
Moreover, it is preferable that the plasma treatment is performed in a state where the pressure in the facing space closed by the closing means is higher than the pressure outside the facing space.
The distance between the objects to be processed in order to spread the object to be processed from the opposite surface side of the electrode when the pressure in the space formed by the objects to be processed is higher than the pressure outside the space. Can be kept constant.
The state in which the pressure in the facing space is high is, for example, a state in which processing gas is supplied to the closed facing space and the pressure is relatively higher than the external pressure, or a state outside the closed space. For example, the space is decompressed and the pressure in the facing space is relatively high.
[0029]
The plasma processing apparatus of the present invention preferably has a transfer means for transferring the object to be processed while being provided on the opposing surface of the electrode.
By transporting the object to be processed while being provided on the opposing surface of the electrode, the plasma processing apparatus of the present invention can transport the object to be processed while performing plasma processing on the opposing surface of the object to be processed. Although it does not specifically limit as such a conveyance means, A roller type conveyor, a belt type conveyor, a chain type conveyor, etc. are mentioned.
[0030]
The plasma processing method of the present invention is a plasma processing method using the plasma processing apparatus of the present invention, and is disposed adjacent to the opposing surfaces of the first electrode and the second electrode facing each other. In the plasma processing method of performing plasma processing on the first object to be processed and the second object to be processed that are opposed to each other, a space formed by facing the first object to be processed and the second object to be processed The plasma processing is performed on the opposing surfaces of the first object and the second object in a state where the processing gas is supplied to the first object and the second object.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
A schematic perspective view of the plasma processing apparatus of the present invention is shown in FIG.
[0032]
The plasma processing apparatus shown in FIG. 1 includes a housing 1, a
[0033]
Inside the housing 1 indicated by a one-dot chain line, there are a hot electrode (aluminum, L100 cm × W10 cm × t5 cm) 21 connected to the
Moreover, the housing | casing 1 has airtightness and the inside of a housing | casing is filled with nitrogen gas. The housing 1 is actually larger, but is shown smaller in FIG.
[0034]
A glass plate (L100 cm × W100 cm × t0.7 cm) 81 that is a first object to be processed is provided adjacent to the surface of the
A glass plate (L100 cm × W100 cm × t0.7 cm) 82 as a second object to be processed is provided on the surface of the
Here, a facing space is formed between the
[0035]
The
[0036]
A frame member 30 (blocking means) having a square shape in plan view is provided at the peripheral edge of the four circumferences of the
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
The upper
[0040]
Each of the
[0041]
The
A
[0042]
A
Since the
[0043]
The
[0044]
The processing gas supplied to the facing space is supplied from the
[0045]
Here, since the facing space closed by the
[0046]
The pressure in the facing space filled with the processing gas is the pressure in the space in the housing 1 (1 atm: 1.013 × 105Higher than Pa) (1.05 atm: 1.065 × 105Pa). Since the plasma treatment is performed in a state in which the pressure in the facing space is higher than the space outside, it is possible to prevent the gas existing in the space outside the facing space from flowing into the facing space. Further, when the pressure in the facing space is higher than the space outside, the distance between the
[0047]
The plasma processing apparatus M includes a pair of roller-shaped
[0048]
A plasma processing method using the plasma processing apparatus in the first embodiment will be described.
First, a pulse voltage from the
At this time, when the
[0049]
Here, the direction in which the
[0050]
Next, FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to the second embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the same component as 1st Embodiment, and description of an overlapping part is abbreviate | omitted.
[0051]
Inside the housing 1, a roller-shaped
[0052]
Ten
A flat glass plate (L100 cm × W100 cm × t0.7 cm) 81 which is a first object to be processed is provided in contact with the opposing surface of the
[0053]
The roller-shaped
[0054]
On the left and right ends of each of the
[0055]
A plate-like upper
[0056]
The upper
[0057]
Here, by carrying the
[0058]
【Example】
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
[0059]
(Example 1)
In the first embodiment, SiH is used as a processing gas in the space between the
[0060]
(Example 2)
In the second embodiment, SiH is used as a processing gas in the space between the
[0061]
Confirmation of plasma treatment
The opposing surfaces of the
A uniform a-Si thin film with a thickness of 50 nm is formed on each facing surface of the glass plate treated with plasma in Example 1, and on each facing surface of the glass plate treated with plasma in Example 2. Uniform SiN with a thickness of 200 nmxA thin film was formed.
In addition, wrinkles and wrinkles were not confirmed in the thin film formed on the glass plate that was plasma-treated in each example. Moreover, formation of a thin film was not confirmed on the electrode surface used in each Example.
[0062]
【The invention's effect】
The plasma processing apparatus of the present invention includes a pair of electrodes, the plasma processing apparatus performing plasma processing on a first object to be processed and a second object to be processed that are located between the electrodes and that face each other. Since the first object to be processed and the second object to be processed have a closing means for closing the facing space and a gas supply means for supplying a processing gas to the facing space, the object to be processed When the surface treatment is performed, it is possible to prevent the treatment gas from reaching the electrode and performing the surface treatment on the electrode.
[0063]
Further, when the gas supply means is provided in the closing means, it is possible to prevent the supplied processing gas from flowing out of the opposing space when the processing gas is supplied to the opposing space.
[0064]
Further, when the plasma treatment is performed in a state where the pressure in the space between the first object to be processed and the second object to be processed is higher than the pressure outside the space, the object to be processed It becomes easy to keep the distance between each other constant.
[0065]
The plasma processing method of the present invention is a plasma processing method for performing plasma processing on a first object to be processed and a second object to be processed, which are located between a pair of electrodes and face each other. When the surface treatment is performed on the object by performing plasma treatment in a state where the facing space formed by facing the second object to be processed is closed and the processing gas is supplied to the facing space. In addition, it is possible to prevent the electrode from being surface-treated and to prevent contamination of the surface of the object to be processed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing apparatus of the present invention according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing apparatus of the present invention according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
M Plasma processing equipment
1 housing
21 and 22 electrodes
30 Frame material
31 Upper horizontal frame
32 Lower horizontal frame
33 Right side frame
34 Left side frame
41, 42 Recess
50 discharge space
61 Power supply
70 Gas cylinder
71 Gas supply pipe
72 Gas supply path
73 Gas supply port
74 Gas outlet
75 Gas outlet
76 Gas exhaust pipe
81, 82 target object
91, 92 conveyor
Claims (5)
前記電極間に位置し、互いに対向する第1の被処理体及び第2の被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
前記第1の被処理体と第2の被処理体とが対向して形成される対向空間を閉塞する閉塞手段と、
前記対向空間に処理用ガスを供給するガス供給手段と、
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。Having a pair of electrodes,
In a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a first object to be processed and a second object to be processed, which are located between the electrodes and face each other,
A closing means for closing a facing space formed by facing the first object to be processed and the second object to be processed;
Gas supply means for supplying a processing gas to the facing space;
A plasma processing apparatus comprising:
前記第1の被処理体と第2の被処理体とが対向して形成される対向空間が閉塞され、前記対向空間に処理用ガスが供給された状態でプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。In a plasma processing method of performing plasma processing on a first object to be processed and a second object to be processed that are positioned between a pair of electrodes and that face each other,
A plasma treatment is performed in a state in which a facing space formed by facing the first workpiece and the second workpiece is closed and a processing gas is supplied to the facing space. Plasma processing method.
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