JP2006140051A - Atmospheric pressure plasma treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、開放系の大気圧プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to an open-system atmospheric pressure plasma processing apparatus.
従来、大気圧下で安定なプラズマ(所謂大気圧プラズマ)を用いて、基板に表面処理をおこなう方法が提案されている(例えば、特開平1‐306569号広報(特許文献1)、特開平2‐15171号広報(特許文献2)等)。これらの表面処理方法は、減圧プラズマに比べて、真空装置等を必要としない、生産ライン等の搬送系に組み込んでの処理が可能である等の利便性の高さから、応用範囲はプラスチックや有機フィルム等への表面処理にまで広がっている。 Conventionally, there has been proposed a method of performing surface treatment on a substrate by using plasma that is stable under atmospheric pressure (so-called atmospheric pressure plasma) (for example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-305569 (Patent Document 1), Japanese Laid-open Patent Publication No. 2). -15171 (Publication 2). These surface treatment methods do not require a vacuum device or the like as compared with low-pressure plasma, and can be incorporated into a transport system such as a production line. It has been extended to surface treatment of organic films.
上記大気圧プラズマの利点を利用するために処理装置を開放系にした場合には、処理ガスが処理装置の外部へ流出したり、外気が処理装置内に流入したりする。さらに、それに伴って処理ガスの使用量が増大してしまうという問題が発生する。そのため、例えば、特開2003‐142298号広報(特許文献3)に開示されたグロー放電プラズマ処理装置では、処理用チャンバーとそれを収納する収納用チャンバーとを設け、収納用チャンバー内の圧力を処理用チャンバーより低圧にすることで、処理ガスの処理装置外部への流出と処理用チャンバーへの外気の混入とを防止する方法が提案されている。 When the processing apparatus is an open system in order to utilize the advantages of the atmospheric pressure plasma, the processing gas flows out of the processing apparatus or the outside air flows into the processing apparatus. Furthermore, the problem that the usage-amount of process gas increases in connection with it occurs. Therefore, for example, in the glow discharge plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-142298 (Patent Document 3), a processing chamber and a storage chamber for storing the processing chamber are provided to process the pressure in the storage chamber. There has been proposed a method for preventing the outflow of the processing gas to the outside of the processing apparatus and the mixing of outside air into the processing chamber by making the pressure lower than that of the processing chamber.
しかしながら、上記特許文献3に開示された従来のグロー放電プラズマ処理装置においては、上記処理用チャンバー内で利用する処理ガスが上記収納用チャンバーに流れ出てしまうため、処理ガスの使用量は増加するという問題がある。さらに、上記収納用チャンバー内では吸収できないような大きな気流が処理装置の開口部から流入した場合には、上記処理用チャンバー内への外気流入を防止することはできないという問題がある。
However, in the conventional glow discharge plasma processing apparatus disclosed in
LSI(大規模集積回路)や液晶ディスプレイの製造工程においては、室内のクリーン度を高めるために、ダウンフローと呼ばれる天井から下向きに流れる気流が存在する。そのため、上記特許文献3に開示されたグロー放電プラズマ処理装置を上記製造工程において使用した場合には、上記ダウンフローの影響を受けてしまう可能性があり、特にガラス基板の大型化が著しく進んでいる液晶ディスプレイの製造工程では、室内の下向きの気流が上記ガラス基板上面に当って搬送方向へ流れを変え、処理装置の開口部から処理装置の内部へ大量に流れ込んでしまうことになる。
In the manufacturing process of LSIs (Large Scale Integrated Circuits) and liquid crystal displays, there is an airflow that flows downward from the ceiling, called downflow, in order to increase the cleanliness of the room. Therefore, when the glow discharge plasma processing apparatus disclosed in
また、被処理基材の搬送機構が上記処理装置内部に組み込まれている場合には、上記搬送機構の動作、例えば搬送用コロの回転等によって、周辺のガスが巻き込まれて処理部へ流入することになる。したがって、特に拡散し易いヘリウムを処理ガスとして使用した場合には、上記処理部での処理ガス濃度が容易に変化して、基材の処理に悪影響を及ぼしてしまう可能性があるという問題がある。
そこで、この発明の課題は、外気の流入を防止し、処理ガスや処理過程で生成されるガスの流出を防止して処理ガスの使用量を低減できる開放系の大気圧プラズマ処理装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an open atmospheric pressure plasma processing apparatus that can prevent the inflow of outside air, prevent the outflow of processing gas and gas generated in the processing process, and reduce the amount of processing gas used. There is.
上記課題を解決するため、この発明の大気圧プラズマ処理装置は、
固体誘電体で被覆されると共に、所定の間隔を有して配置された一対の電極間に電界が印加されて、上記電極間に発生するプラズマによって、大気圧下で被処理基材を処理するプラズマ処理部と、
上記プラズマ処理部における上記電極間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
上記プラズマ処理部および処理ガス供給手段を収納すると共に、上記被処理基材の入口および上記被処理基材の出口を有する筐体と、
上記筺体内であって、上記被処理基材の入口および出口の近傍における上記被処理基材よりも上部および下部のうち少なくとも上記上部に設けられて、上記被処理基材側に且つ上記入口側および出口側に向かって斜めに、上記被処理基材の幅方向に亘ってカーテン状にガスを噴き出すガスカーテン部材と
を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present invention is:
An electric field is applied between a pair of electrodes that are coated with a solid dielectric and arranged at a predetermined interval, and a substrate to be processed is processed under atmospheric pressure by plasma generated between the electrodes. A plasma processing unit;
A processing gas supply means for supplying a processing gas between the electrodes in the plasma processing unit;
While housing the plasma processing unit and the processing gas supply means, a housing having an inlet of the substrate to be processed and an outlet of the substrate to be processed;
The housing is provided in at least the upper part of the upper and lower parts of the substrate to be processed in the vicinity of the inlet and outlet of the substrate to be processed, on the substrate side and on the inlet side And a gas curtain member that ejects gas in a curtain shape across the width direction of the substrate to be treated obliquely toward the outlet side.
上記構成によれば、上記筺体内における上記被処理基材の出入口の近傍における少なくとも上記被処理基材よりも上部から、上記被処理基材側に向かい且つ上記出入口側に向かって斜めに、上記被処理基材の幅方向に亘ってカーテン状に噴き出されるガスによって、上記筺体からの上記処理ガスの流出および上記筺体内への外気の流入を防止することができる。したがって、上記被処理基材の搬送時であっても、上記処理ガスの使用量を低減することができる。さらに、上記外気の流入による放電の不安定化を無くし、安定したプラズマを得ることができる。 According to the above configuration, at least near the substrate to be processed in the vicinity of the entrance / exit of the substrate to be processed in the housing, toward the substrate to be processed and obliquely toward the entrance / exit, The gas ejected in the form of a curtain over the width direction of the substrate to be treated can prevent the processing gas from flowing out of the casing and the outside air from flowing into the casing. Therefore, the amount of the processing gas used can be reduced even when the substrate to be processed is transported. Further, the discharge is not unstable due to the inflow of the outside air, and stable plasma can be obtained.
また、1実施の形態の大気圧プラズマ処理装置では、
上記ガスカーテン部材からの上記ガスの噴き出し角度は、上記被処理基材の表面に対して20°以上且つ60°以下であり、
上記ガスの流量は、上記ガスを噴き出さない場合における上記被処理基材の入口および出口からの外気流入量以上である。
In the atmospheric pressure plasma processing apparatus of one embodiment,
The gas ejection angle from the gas curtain member is 20 ° or more and 60 ° or less with respect to the surface of the substrate to be treated.
The flow rate of the gas is equal to or greater than the inflow amount of outside air from the inlet and outlet of the substrate to be processed when the gas is not ejected.
この実施の形態によれば、上記ガスの上記被処理基材の表面に対する噴き出し角度は20°以上である。したがって、上記被処理基材の出入口からの上記外気の流入量および上記処理ガスの漏れ量を少なくすることができる。さらに、上記噴き出し角度は60°以下である。したがって、噴き出した上記ガスが上記プラズマ処理部側に流入する量を少なくすることができる。さらに、上記ガスの流量は上記被処理基材の出入口からの外気流入量以上であるので、上記外気の流入をより確実に防止できる。 According to this embodiment, the ejection angle of the gas with respect to the surface of the substrate to be treated is 20 ° or more. Accordingly, it is possible to reduce the amount of the outside air flowing from the inlet / outlet of the substrate to be processed and the amount of leakage of the processing gas. Further, the ejection angle is 60 ° or less. Accordingly, it is possible to reduce the amount of the jetted gas flowing into the plasma processing unit. Furthermore, since the flow rate of the gas is equal to or greater than the outside air inflow amount from the inlet / outlet of the substrate to be treated, the inflow of the outside air can be prevented more reliably.
また、1実施の形態の大気圧プラズマ処理装置では、
上記被処理基材を、上記筺体における上記被処理基材の入口から上記被処理基材の出口に向かって搬送する被処理基材搬送手段と、
上記被処理基材搬送手段における上記被処理基材との接触部分近傍を除く箇所を、上記被処理基材の搬送経路から隔離する隔離手段と
を備えている。
In the atmospheric pressure plasma processing apparatus of one embodiment,
To-be-processed substrate transport means for transporting the to-be-treated substrate from the entrance of the to-be-processed substrate in the housing toward the exit of the to-be-processed substrate;
Isolation means for isolating a portion excluding the vicinity of the contact portion with the target substrate in the target substrate transport means from the transport path of the target substrate.
この実施の形態によれば、上記被処理基材搬送手段による搬送動作によって生じた気流が上記被処理基材の搬送経路内へ流入することが、上記隔離手段によって防止される。したがって、上記搬送経路における上記両電極間に形成されるプラズマ発生領域での上記処理ガスの濃度が変化して、プラズマ生成に悪影響を及ぼすことを防止できる。 According to this embodiment, the isolating means prevents the airflow generated by the carrying operation by the treated substrate carrying means from flowing into the carrying path of the treated substrate. Therefore, the concentration of the processing gas in the plasma generation region formed between the electrodes in the transfer path can be prevented from adversely affecting plasma generation.
また、1実施の形態の大気圧プラズマ処理装置では、
上記処理ガス供給手段から供給される処理ガスにおけるプラズマ近傍での流速は、上記被処理基材の搬送速度の0.7倍以上である。
In the atmospheric pressure plasma processing apparatus of one embodiment,
The flow rate in the vicinity of the plasma in the processing gas supplied from the processing gas supply means is 0.7 times or more the conveyance speed of the substrate to be processed.
この実施の形態によれば、上記筺体における上記被処理基材の出入口から進入してくる外気によって、上記プラズマ発生領域における上記処理ガスの濃度が一時的に低下し、放電が不安定になるのを防止することができる。 According to this embodiment, the concentration of the processing gas in the plasma generation region temporarily decreases due to the outside air entering from the entrance / exit of the substrate to be processed in the housing, and the discharge becomes unstable. Can be prevented.
また、1実施の形態の大気圧プラズマ処理装置では、
上記処理ガス供給手段は、上記対を成す電極夫々の近傍における上記各電極よりも上記被処理基材の入口側および出口側の合計4箇所から、上記処理ガスを供給できるように配置されている。
In the atmospheric pressure plasma processing apparatus of one embodiment,
The processing gas supply means is arranged so that the processing gas can be supplied from a total of four locations on the inlet side and the outlet side of the substrate to be processed rather than the electrodes in the vicinity of the pair of electrodes. .
この実施の形態によれば、上記プラズマ発生領域における気流の乱れが上記被処理基材の搬送方向に関して上記各電極よりも上流側,下流側の何れで発生しても上記処理ガスを上記プラズマ発生領域に供給することができ、プラズマが安定になる。 According to this embodiment, even if the turbulence of the air flow in the plasma generation region occurs on the upstream side or the downstream side of the electrodes in the transport direction of the substrate to be processed, the processing gas is generated in the plasma. The region can be supplied and the plasma becomes stable.
また、1実施の形態の大気圧プラズマ処理装置では、
上記処理ガスは、ヘリウムを含んだガスである。
In the atmospheric pressure plasma processing apparatus of one embodiment,
The processing gas is a gas containing helium.
この実施の形態によれば、拡散し易いヘリウムを含んだガスを上記処理ガスとして使用した場合であっても、上記プラズマ発生領域における上記処理ガスの濃度が外気の進入によって変化し、プラズマの生成に悪影響を及ぼすことを防止することができる。 According to this embodiment, even when a gas containing helium that is easily diffused is used as the processing gas, the concentration of the processing gas in the plasma generation region changes due to the ingress of outside air, and plasma generation occurs. Can be adversely affected.
以上より明らかなように、この発明の大気圧プラズマ処理装置は、筺体内における被処理基材の出入口の近傍の少なくとも上記被処理基材よりも上部に、上記被処理基材側に向かい且つ上記出入口側に向かって斜めに、上記被処理基材の幅方向に亘ってカーテン状にガスを噴き出すガスカーテン部材を設けたので、上記噴き出されるガスによって、上記被処理基材の搬送時であっても、上記筺体からの上記処理ガスの流出および上記筺体内への外気の流入を防止することができる。したがって、上記処理ガスの使用量を低減することができる。さらに、上記外気の流入によって、両電極間に形成されるプラズマ発生領域での上記処理ガスの濃度が変化して、プラズマ生成に悪影響を及ぼすことを防止できる。 As is clear from the above, the atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present invention is at least above the substrate to be processed in the vicinity of the entrance / exit of the substrate to be processed in the housing, facing the substrate to be processed and the above-mentioned Since the gas curtain member that blows out the gas in the form of a curtain across the width direction of the substrate to be treated is provided obliquely toward the entrance / exit side, the gas to be ejected is transported by the gas to be treated. However, the outflow of the processing gas from the housing and the inflow of outside air into the housing can be prevented. Therefore, the amount of the processing gas used can be reduced. Furthermore, it is possible to prevent adverse effects on plasma generation due to changes in the concentration of the processing gas in the plasma generation region formed between the electrodes due to the inflow of the outside air.
このように、この発明の大気圧プラズマ処理装置によれば、例えばダウンフロー等の気流が存在する空間においても、大気圧下でプラズマ処理を行うことが可能である。したがって、クリーンルーム内においても容易にインライン化することができ、液晶ディスプレイ等の製造工程全体の速度向上を図ることができる。 As described above, according to the atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present invention, it is possible to perform plasma processing under atmospheric pressure even in a space where an air flow such as downflow exists. Therefore, it can be easily inlined even in a clean room, and the speed of the entire manufacturing process of a liquid crystal display or the like can be improved.
また、この発明の大気圧プラズマ処理装置は、上記被処理基材を搬送する被処理基材搬送手段における上記被処理基材との接触部分近傍を除く箇所を、搬送経路から隔離する隔離手段を設ければ、上記被処理基材搬送手段による搬送動作によって生じた気流が上記被処理基材の搬送経路内へ流入することを防止できる。したがって、上記プラズマ生成への悪影響をより効果的に防止することが可能になる。 Further, the atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present invention comprises an isolating means for isolating a portion excluding the vicinity of a contact portion with the target substrate in the target substrate transport means for transporting the target substrate from the transport path. If provided, it is possible to prevent the airflow generated by the transport operation by the substrate-to-be-processed transporting unit from flowing into the transport path of the substrate to be processed. Therefore, it is possible to more effectively prevent the adverse effect on the plasma generation.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図1は、本実施の形態の大気圧プラズマ処理装置における断面模式図である。また、図2〜図4は、図1に示す大気圧プラズマ処理装置の要部構造を示す模式図である。尚、この発明の趣旨を逸脱しない限り、この発明は、図1〜図4に示す構造によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present embodiment. 2 to 4 are schematic views showing the main structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus shown in FIG. It should be noted that the present invention is not limited to the structure shown in FIGS. 1 to 4 without departing from the spirit of the present invention.
図1において、1はプラズマ処理部であり、被処理基材6を挟んで互いに対向した上部1aと下部1bと2つの部分で構成されている。そして、上部1aと下部1bとは構造が被処理基材6に対して対象になっている点以外は同じ構成を有しており、各部1a,1bは、固体誘電体で被覆された電極2および処理ガス溜め空間3と、上記固体誘電体に設けられて処理ガス溜め空間3および被処理基材6側の外部を連通する処理ガス供給用スリット4とを含んで構成されている。上記構成において、上部1aに設けられた電極2と下部1bに設けられた電極2との間に放電により発生するプラズマ5によって、被処理基材6を処理するのである。
In FIG. 1,
すなわち、本実施の形態においては、上記上部1aおよび下部1bと、処理ガス溜め空間3と、処理ガス供給用スリット4とによって、上記処理ガス供給手段を構成しているのである。
That is, in the present embodiment, the processing gas supply means is constituted by the upper portion 1a and the
尚、上記処理ガス溜め空間3は、被処理基材6の幅方向(矢印(A)で示す被処理基材6の進行方向に対して垂直方向)に均一にガスを供給するために設けられており、同様な効果があれば他の手段を用いても構わない。また、上記放電は、処理ガス溜め空間3内の処理ガス7を処理ガス供給用スリット4を介して電極2,2の間に導入し、電源8から電極2,2間に交流電圧を印加することによって生ずるグロー放電である。9,10はプラズマ処理部1の上部1a,下部1bの固体誘電体を支える土台であり、土台9には上部1aが設置される一方、土台10には下部1bが設置されている。そして、電極2,2間の間隔は、土台9または土台10の少なくとも一方の位置を変更して上部1aと下部1bとの間隔H1(図4参照)を調整することによって、調節可能になっている。
The processing
上記土台9におけるプラズマ処理部1の上部1aを挟んだ両端には、ガス溜め空間11を備えたガスカーテン部材12を設置しており、各ガスカーテン部材12には、ガス溜め空間11から斜め下方に延在して、ガス溜め空間11をガスカーテン部材12の被処理基材6側で且つ反プラズマ処理部1側の角部から外部に導くガスカーテン供給用スリット13を設けている。こうして、ガス溜め空間11からガスカーテン供給用スリット13を介して、装置外側にガス14を射出できるようになっている。
尚、上記ガス14は、パーティクルや水分のない清浄なガスである。また、ガス溜空間11は、ガス14がガスカーテン供給用スリット13から被処理基材6の幅方向に均一に流れるようにするために設けられており、同様な効果があれば他の手段を用いても構わない。例えば、鋼管に一定の間隔で噴出し口を設けたノズルを、ガスカーテン供給用スリット13の上流側に設置する等の方法がある。以下、上述のように、ガスカーテン供給用スリット13を介してカーテン状に射出されたガス14を、「ガスカーテン」と称する場合もある。
The
上記土台10には、基材搬送用コロ15に設けられたシャフト16を通せるように空間が設けられている。そして、土台10における被処理基材6側の面における基材搬送用コロ15が被処理基材6と接する箇所の近傍以外は、板材17によって塞がれて、シャフト16を通す空間と基材搬送空間とは遮断されている。
A space is provided in the base 10 so that the
上記構成を有する土台9と土台10とは筺体18により覆われており、筺体18には処理後のガスを排気するための排気ポート19が複数設置され、基材搬送位置には出入口としての開口部20,20が設けられている。尚、排気ポート19は、被処理基材6の幅が1mを超える場合には、幅方向に20cm〜80cmの間隔で複数設置することが望ましい。
The
本大気圧プラズマ処理装置(以下、単に本装置と言う場合もある)における開口部20,20の近傍に設置されたガスカーテン部材12,12は、ガスカーテン部材12から噴き出されるガスカーテン14の流れと本装置とで形成される空間内に処理ガス7を閉じ込める効果と、搬送される被処理基材6に沿って導かれる外気やクリーンルーム内のダウンフローが被処理基材6に当って開口部20に向かう外気(以下、総称して外気21と言う)等の流入を防止する効果との二つの効果がある。
The
上記ガスカーテン部材12からは、上述したように、被処理基材6の表面に対して一定の角度でガス14が噴き出される。この角度は、本装置の形状にもよるが20°以上且つ60°以下であることが好ましく、60°より大きくなると噴き出したガス14のプラズマ処理部1側への流入量が多くなり、20°より小さくなると外気21の流入量や筺体18内からの処理ガス7の漏れ量が多くなる。尚、本実施の形態においては、図1に示すように、ガスカーテン部材12は、被処理基材6の搬送経路よりも上部に設置されている。しかしながら、外気21の混入が被処理基材6の下方からも生ずる場合には、上記搬送経路の上下両側に設置しても良い。
As described above, the
尚、上記被処理基材6の搬送についてはコロ搬送による搬送方法を示したが、通常のコロ搬送の場合には、搬送用コロのシャフトの回転による気流22の発生および上記シャフトの撓みの発生によって、以下のような問題が生ずる。
In addition, although the conveyance method by roller conveyance was shown about conveyance of the said to-be-processed base material 6, in the case of normal roller conveyance, generation | occurrence | production of the
すなわち、上記シャフトの回転により発生する気流22は、筺体18内部においては被処理基材6の搬送方向への気流となる。そのため、上記放電部へ外気21が流れ込む流路が形成されることになり、上記プラズマの発生領域における処理ガス7の濃度が変化してしまい、プラズマ生成に悪影響を及ぼすことになる。
That is, the
また、上記シャフトの撓みについては、撓みによる中心軸の変位量分だけ上記搬送経路の高さ(つまり、土台9と土台10との間隔)および電極2,2間の間隔が広がることになる。その理由は、上記シャフトの撓みによって被処理基材6が撓んで搬送されることになり、その場合に被処理基材6が放電部に接触するのを回避するために、電極2,2間の間隔が広げられるためである。したがって、その場合には、上記搬送経路における被処理基材6上面に沿ったガス流に対するコンダクタンスが大きくなって外気21が流入し易くなる。そのため、上記回転により発生する気流22の場合と同様に、放電に悪影響を及ぼすことになる。
As for the bending of the shaft, the height of the transport path (that is, the distance between the
そのため、本実施の形態においては、上記土台10における基材搬送用コロ15のシャフト16の上部には板材17を設置して、この板材17によって、シャフト16の回転により発生した気流22の上記搬送経路への流入を防止するようにしている。具体的には、図2に示すように、基材搬送用コロ15が被処理基材6と接する箇所の近傍を除く被処理基材6の幅方向に延在するシャフト16の全体を、板材17によって覆うのである。尚、板材17は、プラズマや紫外線等に対して耐久性の強い材質であることが望ましい。
Therefore, in this embodiment, a
すなわち、本実施の形態においては、上記土台10と板材17とによって、上記隔離手段を構成しているのである。
That is, in the present embodiment, the
また、上記シャフト16の撓みについては、シャフト16の延在方向における適当な位置(例えば、中央部)に、図3に示すように、土台10に固定された支持台24で両端が支持された2本のシャフト支持用コロ23,23によってシャフト16を下側から支えて、シャフト16が撓まないようにしている。この場合、土台10は、シャフト16とシャフト支持用コロ23と支持台24を支えても撓まない程度の強度が必要である。こうして、コロ搬送による大型の被処理基材6の搬送に対しても、撓みのない高精度な搬送機構を実現することができるのである。尚、上記搬送経路内部における気流を乱さず、然も上記搬送経路の高さを大きくするものであれば、上記コロ搬送以外の搬送方法であっても一向に構わない。例えば、耐プラズマ性に優れた材質をベルトに用いたコンベアによる搬送等がある。
Further, with respect to the bending of the
上記プラズマ5の発生領域への処理ガス7の導入は、プラズマ5の近傍(すなわち、処理ガス供給用スリット4の出口)での流速が被処理基材6の搬送速度の0.7倍以上、より好ましくは0.8倍以上になるように行うことが好ましい。これは、供給する処理ガス7の流速が上記搬送速度の0.7倍よりも遅い場合には、被処理基材6の搬送に伴って進入してくる外気12によってプラズマ発生領域での処理ガス7の濃度が一時的に低下し、放電が不安定になるためである。
The introduction of the
図4は、上記プラズマ処理部1の上部1aと下部1bとにおける電極2,2部分の拡大断面図である。処理ガス7は、上部1aの電極2の近傍および下部1bの電極2の近傍に設けられた2つの処理ガス供給用スリットから供給すればよいが、より好ましくは、図4に示すように、上部1aの電極2である上部電極2aの近傍における被処理基材6の搬送方向に関して上部電極2aよりも上流側,下流側の両側、および、下部1bの電極2である下部電極2bの近傍における下部電極2bの上記両側に設けられた、合計4本の処理ガス供給用スリット4から供給することが好ましい。こうすることによって、プラズマ発生領域での気流の乱れが被処理基材6の搬送方向に関して電極aよりも上流側,下流側の何れで発生しても処理ガス7をプラズマ発生領域に供給することができ、プラズマが安定状態になるのである。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the
また、図4において、上記上部1aと下部1bとの間隔を「H1」とし、上部1aと被処理基材6上面との間隔を「H2」とし、上記下部1bと被処理基材6下面との間隔を「H3」とし、処理ガス供給用スリット4の幅(間隔)を「G」とする。上部1aと下部1bとの間隔H1および上部1aと被処理基材6上面との間隔H2は、搬送時における被処理基材6の撓み量によって設定されるのであるが、上記搬送経路における被処理基材6の上下面に沿ったガス流に対するコンダクタンスを小さくするためには、間隔H1,H2を可能な限り狭めることが好ましい。
In FIG. 4, the distance between the upper part 1a and the
また、上記処理ガス供給用スリット4の幅Gは、処理ガス供給速度を速めるために可能な限り狭めることが好ましい。しかしながら、加工精度や調整方法によって幅Gに斑が生ずるとガス流速が不均一になるため、0.1mm以上あるいは電極2の被処理基材6の進行方向への長さの0.1%以上あるいは処理ガス供給スリット4の長さの0.01%以上に設定することが好ましい。
The width G of the process
また、上記上部電極2aおよび下部電極2bを被覆する固体誘電体25の材質は、アルミナ等のセラミックであることが好ましい。そうすることによって、長時間の放電による電極2の劣化や異常放電への移行を抑制することができるのである。
The material of the
(実施例)
図1に示す大気圧プラズマ処理装置によって、以下の条件でプラズマ生成への影響を確認した。
電極2:1520mm×23mm
固体誘電体25:アルミナ(Al2O3)99.5%
電源8:Sin波、20kHz
印加電圧:±5kV
処理ガス7:ヘリウム+クリーンドライエア2%
処理ガス供給スリット長:1520mm
処理ガス供給スリット幅G:1.25mm〜2.0mm
処理ガス供給量:30L/分〜50L/分
上部1aと下部1bとの間隔H1:5.5mm
上部1aと被処理基材6との間隔H2:2.3mm
下部1bと被処理基材6との間隔H3:2.5mm
ガスカーテン14:クリーンドライエア
ガスカーテン14の流量:260L/分
ガスカーテン噴き出し角:45°
ガスカーテン供給スリット13:1520mm×0.5mm
被処理基材6:液晶パネル用ガラス基板
被処理基材6のサイズ:1500mm×1800mm×0.7mm
被処理基材6の搬送速度:4.5m/分
(Example)
The influence on plasma generation was confirmed under the following conditions by the atmospheric pressure plasma processing apparatus shown in FIG.
Electrode 2: 1520 mm x 23 mm
Solid dielectric 25: Alumina (Al 2 O 3 ) 99.5%
Power supply 8: Sin wave, 20 kHz
Applied voltage: ± 5kV
Process gas 7: Helium + clean
Process gas supply slit length: 1520mm
Process gas supply slit width G: 1.25 mm to 2.0 mm
Process gas supply rate: 30L / min to 50L / min
Spacing H1 between upper part 1a and
Spacing H2 between upper part 1a and substrate 6 to be treated: 2.3 mm
Spacing H3 between the
Gas curtain 14: Clean dry air
Flow rate of gas curtain 14: 260L / min
Gas curtain spray angle: 45 °
Gas curtain supply slit 13: 1520mm x 0.5mm
Substrate 6: Glass substrate for liquid crystal panel
Size of substrate 6 to be treated: 1500mm x 1800mm x 0.7mm
Conveyance speed of substrate 6 to be treated: 4.5 m / min
尚、クリーンルーム内におけるダウンフローが液晶パネル用のガラス基板に当たって本装置の内部に流入する外気21の量は、搬送されるガラス基板の先頭が本装置の開口部20の位置にある場合に最大となる。そして、この流入する外気21は、本装置の内部へ向かう0.56m/秒〜0.70m/秒の気流となる。この外気21の流入量は、本装置の開口部20の形状から換算すると、100L/分〜128L/分となる。したがって、ガスカーテン14の噴き出し流量は、外気21の上記流入量以上であることが望ましい。一方、出口側の開口部20では、最大で0.46m/秒〜0.61m/秒の本装置の内部へ向かう気流が存在している。
The amount of
上述したような気流が存在する状態で、本装置に処理ガス7を50L/分の供給量で供給して電極2に電圧を印加しガラス基板の搬送を行う。その場合において、上記ガスカーテン14を使用しない場合には、放電部の一部で放電しない状態が生じた。これに対し、上述と同じ条件でガスカーテン14を使用した場合には、ガラス基板搬送時であってもプラズマの状態を安定に維持することができた。
In the state where the airflow as described above exists, the
図5は、上記ガスカーテン14を使用した場合において、上記ガラス基板の搬送速度と処理ガス7の供給流速とに対するプラズマの放電状態を示している。ここで、処理ガス7の供給流速は、処理ガス7の供給量を30L/分,34L/分および40L/分に変化させ、ガス供給スリット4の幅Gを1.25mm,1.5mm,1.75mmおよび2.0mmに変化させることによって変化させた。図5より、プラズマの放電安定性は、ガラス基板の搬送速度と処理ガス7の供給流速とに一定の関係を有することが分かる。
FIG. 5 shows the discharge state of plasma with respect to the conveyance speed of the glass substrate and the supply flow rate of the
すなわち、上記処理ガス7の供給流速を一定にしてガラス基板の搬送速度を上昇させると、プラズマの放電安定性は悪くなる。また、上記ガラス基板の搬送速度を一定にして処理ガス7の供給流速を上昇させると、プラズマの放電安定性は良くなる。また、プラズマ放電における安定と不安定との境界位置の上記処理ガス7の供給流速は、上記ガラス基板の搬送速度が上昇するに連れて上昇する。そして、処理ガス7の供給流速を75mm/秒以上にすると、50mm/秒〜100mm/秒のガラス基板の搬送速度において、安定した放電が得られるのである。
That is, if the supply speed of the
上記実施例から分かるように、本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置を用いれば、処理ガス7として非常に拡散し易いヘリウムガスを使用した場合であっても処理ガス7の流出を防止することができ、ガス使用量の削減、すなわちコストの削減を図ることできる。したがって、本装置のインライン化も容易である。
As can be seen from the above examples, if the atmospheric pressure plasma processing apparatus in the present embodiment is used, even if helium gas that is very diffusible is used as the
以上のごとく、本実施の形態においては、被処理基材6の上側に配置されてプラズマ処理部1の上部1aを支える土台9における上部1aを挟んだ両端には、ガス溜め空間11を備えたガスカーテン部材12を設置している。そして、ガス溜め空間11からガスカーテン供給用スリット13を介して、ガスカーテン部材12の被処理基材6側で且つ反プラズマ処理部1側の角部から斜め下方にガスカーテン14を射出するようにしている。したがって、ガスカーテン14の流れと本装置とで形成される空間内に処理ガス7を閉じ込めることができ、処理ガス7が拡散し易いヘリウムであっても、その使用量を低減することができる。さらに、上記ガスカーテン14によって、外気21の流入を効果的に防止することができる。
As described above, in the present embodiment,
すなわち、本実施の形態によれば、上記被処理基材6の搬送時であっても、放電部の一部で放電しない状態が生ずることを無くし、プラズマの状態を安定に保つことができるのである。尚、ここで言う「ヘリウムガス」とは、ヘリウムを含んだガスをも含む概念である。 That is, according to the present embodiment, even when the substrate 6 to be processed is being transported, a state where no discharge occurs in a part of the discharge portion is eliminated, and the plasma state can be kept stable. is there. The “helium gas” here is a concept including a gas containing helium.
また、その際における上記ガスカーテン供給用スリット13からのガスカーテン14の射出角度を、20°以上且つ60°以下にしている。したがって、外気21の流入および処理ガス7の漏れを防止し、且つ、噴き出したガス14のプラズマ処理部1側への流入を抑制することができる。
In this case, the emission angle of the
さらに、上記土台10における基材搬送用コロ15のシャフト16の上部には板材17を設置して、基材搬送用コロ15が被処理基材6と接する箇所の近傍を除く箇所を覆うようにしている。したがって、板材17によって、シャフト16の回転により発生した気流22の搬送経路への流入を防止し、延いては、上記搬送経路に外気21が流入して放電に悪影響を及ぼすことを防止できる。
Further, a
さらに、上記土台10に固定された支持台24およびシャフト支持用コロ23,23によってシャフト16を支えて、シャフト16が撓まないようにしている。したがって、シャフト16の撓みに起因する上記搬送経路への外気21の流入を防止し、放電に悪影響を及ぼすことを防止できる。
Further, the
1…プラズマ処理部、
1a…上部、
1b…下部、
2…電極、
2a…上部電極、
2b…下部電極、
3…処理ガス溜め空間、
4…処理ガス供給用スリット、
5…プラズマ、
6…被処理基材、
7…処理ガス、
8…電源、
9,10…土台、
11…ガス溜め空間、
12…ガスカーテン部材、
13…ガスカーテン供給用スリット、
14…ガスカーテン、
15…基材搬送用コロ、
16…シャフト、
17…板材、
18…筺体、
19…排気ポート、
20…開口部、
21…外気、
22…シャフト回転による気流、
23…シャフト支持用コロ、
24…支持台、
25…固体誘電体。
1 ... Plasma processing unit,
1a ... Upper part
1b ... Bottom,
2 ... Electrodes,
2a: upper electrode,
2b ... lower electrode,
3 ... Processing gas reservoir space,
4 ... Slit for supplying process gas,
5 ... Plasma,
6 ... treated substrate,
7 ... Processing gas,
8 ... Power supply,
9, 10 ... the foundation,
11 ... Gas reservoir space,
12 ... Gas curtain member,
13: Gas curtain supply slit,
14 ... Gas curtain,
15 ... Roller for conveying the substrate,
16 ... shaft,
17 ... plate material,
18 ...
19 ... exhaust port,
20 ... opening,
21 ... Open air,
22 ... Airflow by shaft rotation,
23 ... Roller for shaft support,
24 ... support stand,
25: Solid dielectric.
Claims (6)
上記プラズマ処理部における上記電極間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
上記プラズマ処理部および処理ガス供給手段を収納すると共に、上記被処理基材の入口および上記被処理基材の出口を有する筐体と、
上記筺体内であって、上記被処理基材の入口および出口の近傍における上記被処理基材よりも上部および下部のうち少なくとも上記上部に設けられて、上記被処理基材側に且つ上記入口側および出口側に向かって斜めに、上記被処理基材の幅方向に亘ってカーテン状にガスを噴き出すガスカーテン部材と
を備えたことを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。 An electric field is applied between a pair of electrodes that are coated with a solid dielectric and arranged at a predetermined interval, and a substrate to be processed is processed under atmospheric pressure by plasma generated between the electrodes. A plasma processing unit;
A processing gas supply means for supplying a processing gas between the electrodes in the plasma processing unit;
While housing the plasma processing unit and the processing gas supply means, a housing having an inlet of the substrate to be processed and an outlet of the substrate to be processed;
The housing is provided in at least the upper part of the upper and lower parts of the substrate to be processed in the vicinity of the inlet and outlet of the substrate to be processed, on the substrate side and on the inlet side And an atmospheric pressure plasma processing apparatus comprising a gas curtain member that ejects gas in a curtain shape obliquely toward the outlet side across the width direction of the substrate to be processed.
上記ガスカーテン部材からの上記ガスの噴き出し角度は、上記被処理基材の表面に対して20°以上且つ60°以下であり、
上記ガスの流量は、上記ガスを噴き出さない場合における上記被処理基材の入口および出口からの外気流入量以上である
ことを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。 In the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to claim 1,
The gas ejection angle from the gas curtain member is 20 ° or more and 60 ° or less with respect to the surface of the substrate to be treated.
The atmospheric pressure plasma processing apparatus, wherein a flow rate of the gas is equal to or greater than an outside air inflow amount from an inlet and an outlet of the substrate to be processed when the gas is not ejected.
上記被処理基材を、上記筺体における上記被処理基材の入口から上記被処理基材の出口に向かって搬送する被処理基材搬送手段と、
上記被処理基材搬送手段における上記被処理基材との接触部分近傍を除く箇所を、上記被処理基材の搬送経路から隔離する隔離手段と
を備えたことを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。 In the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to claim 1,
To-be-processed substrate transport means for transporting the to-be-treated substrate from the entrance of the to-be-processed substrate in the housing toward the exit of the to-be-processed substrate;
An atmospheric pressure plasma processing apparatus comprising: isolation means for isolating a portion excluding the vicinity of the contact portion with the substrate to be processed in the substrate to be processed from the conveyance path of the substrate to be processed .
上記処理ガス供給手段から供給される処理ガスにおけるプラズマ近傍での流速は、上記被処理基材の搬送速度の0.7倍以上であることを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。 In the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to claim 1,
An atmospheric pressure plasma processing apparatus, wherein the processing gas supplied from the processing gas supply means has a flow velocity in the vicinity of the plasma of 0.7 or more times the conveying speed of the substrate to be processed.
上記処理ガス供給手段は、上記対を成す電極夫々の近傍における上記各電極よりも上記被処理基材の入口側および出口側の合計4箇所から、上記処理ガスを供給できるように配置されていることを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。 In the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to claim 1,
The processing gas supply means is arranged so that the processing gas can be supplied from a total of four locations on the inlet side and the outlet side of the substrate to be processed rather than the electrodes in the vicinity of the pair of electrodes. An atmospheric pressure plasma processing apparatus.
上記処理ガスは、ヘリウムを含んだガスであることを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。
In the atmospheric pressure plasma processing apparatus according to claim 1,
The atmospheric pressure plasma processing apparatus, wherein the processing gas is a gas containing helium.
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