JP2007250446A - Plasma device - Google Patents

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JP2007250446A
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Toshihiro Ota
俊洋 太田
Koji Saiba
孝司 齋場
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma device which enlarges a region in which heat treatment can be carried out. <P>SOLUTION: The plasma device 1 is provided with: a pair of lengthy plate members 23, 24 to form a plasma generating space 21 between them; a pair of first electrodes 25, 26 electrically connected respectively to the pair of plate members 23, 24; a first power supply 29 to apply voltage between the first electrodes 25, 26; a pair of second electrodes 27, 28 electrically connected respectively on a more work 100 side than the first electrodes 25, 26 of the pair of plate members 23, 24; a second power supply 30 to apply voltage between the second electrodes 27, 28; a partitioning member 10a which is fixed to the plate members 23, 24 and partitions at least a region corresponding to the second electrodes 27, 28 out of the plasma forming space 21 into a plurality of small spaces along the longitudinal direction of the plate members 23, 24; and a gas supplying means 4 to supply a prescribed gas to the plasma forming space 21. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワークをプラズマにより加熱処理するプラズマ装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma apparatus for heat-treating a workpiece with plasma.

放電管内に供給されたガスに対して、マイクロ波による電界を付与しつつ着火することにより、熱プラズマを発生させ、この熱プラズマにより有機ハロゲン化物を分解するプラズマ装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このようなプラズマ装置を、被処理物である基板(ワーク)の表面を加熱処理する装置に適用する場合、熱プラズマを放電管内で発生させるため、熱プラズマを供給し得る範囲が制限され、加熱処理を行い得る範囲が狭いという問題がある。
A plasma apparatus is known that generates thermal plasma by igniting a gas supplied into a discharge tube while applying an electric field by microwaves, and decomposes an organic halide by the thermal plasma (for example, (See Patent Document 1).
When such a plasma apparatus is applied to an apparatus that heat-treats the surface of a substrate (workpiece) that is an object to be processed, since the thermal plasma is generated in the discharge tube, the range in which the thermal plasma can be supplied is limited, and heating is performed. There exists a problem that the range which can process is narrow.

特開2000−133494号公報JP 2000-133494 A

本発明の目的は、加熱処理を行い得る領域を拡大することができるプラズマ装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the plasma apparatus which can expand the area | region which can heat-process.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ装置は、プラズマ放出部とワークとを相対的に移動しつつ前記プラズマ放出部より放出されたプラズマにより前記ワークの被処理面を加熱処理するプラズマ装置であって、
前記プラズマ放出部は、
誘電体材料で構成され、前記ワークの前記プラズマ放出部に対する移動方向と直交しかつ前記被処理面の法線方向と直交する方向に沿って互いに平行に配置され、それらの間にプラズマ生成空間を形成する1対の長尺な板状部材と、
前記1対の板状部材にそれぞれ電気的に接続された1対の第1の電極と、該第1の電極間に電圧を印加する第1の電源とを備える第1の通電手段と、
前記1対の板状部材の前記第1の電極より前記ワーク側にそれぞれ電気的に接続された1対の第2の電極と、該第2の電極間に電圧を印加する第2の電源とを備える第2の通電手段と、
前記板状部材に固定され、前記プラズマ生成空間のうちの少なくとも前記第2の電極に対応する領域を前記板状部材の長手方向に沿って複数の小空間に区画する区画部材と、
前記プラズマ生成空間に所定のガスを供給するガス供給手段とを有し、
前記プラズマ生成空間に前記ガスを供給しつつ前記1対の板状部材間に電圧を印加することにより、前記プラズマ生成空間内の前記ガスを活性化してプラズマを生成し、該プラズマを前記ワークに向けて放出するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、加熱処理を行い得る領域を拡大することができる。また、1対の板状部材の長さに関わらず、ワークに対する加熱処理を均一かつ安定的に行うことができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The plasma apparatus of the present invention is a plasma apparatus that heat-treats a surface to be processed of the workpiece with plasma released from the plasma emission portion while relatively moving the plasma emission portion and the workpiece,
The plasma emission part is
It is made of a dielectric material, and is arranged in parallel to each other along a direction perpendicular to the moving direction of the workpiece with respect to the plasma emitting portion and perpendicular to the normal direction of the surface to be processed. A pair of long plate-like members to be formed;
A first energizing means comprising a pair of first electrodes electrically connected to the pair of plate-like members, respectively, and a first power source for applying a voltage between the first electrodes;
A pair of second electrodes electrically connected to the workpiece side from the first electrode of the pair of plate-like members, and a second power source for applying a voltage between the second electrodes; A second energization means comprising:
A partition member fixed to the plate-like member and partitioning a region corresponding to at least the second electrode in the plasma generation space into a plurality of small spaces along the longitudinal direction of the plate-like member;
Gas supply means for supplying a predetermined gas to the plasma generation space;
By applying a voltage between the pair of plate members while supplying the gas to the plasma generation space, the gas in the plasma generation space is activated to generate plasma, and the plasma is applied to the workpiece. It is comprised so that it may discharge | release toward.
Thereby, the area | region which can perform heat processing can be expanded. Further, regardless of the length of the pair of plate-like members, the heat treatment for the workpiece can be performed uniformly and stably.

本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、さらに、前記プラズマ生成空間のうちの前記第1の電極に対応する領域に設けられていることが好ましい。
これにより、ワークに対する加熱処理をより均一かつ安定的に行うことができる。
本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、前記1対の板状部材間の距離を保つスペーサとしての機能を有することが好ましい。
これにより、板状部材の反り等の変形を防止することができ、プラズマを確実かつ安定的に発生させることができ、ワークに対して適切な加熱処理を行うことができる。
In the plasma apparatus of the present invention, it is preferable that the partition member is further provided in a region corresponding to the first electrode in the plasma generation space.
Thereby, the heat processing with respect to a workpiece | work can be performed more uniformly and stably.
In the plasma apparatus of the present invention, it is preferable that the partition member has a function as a spacer for maintaining a distance between the pair of plate-like members.
Thereby, deformation such as warpage of the plate-like member can be prevented, plasma can be generated reliably and stably, and an appropriate heat treatment can be performed on the workpiece.

本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、前記プラズマ生成空間を流れる気体の流れを制御する機能を有することが好ましい。
これにより、ワークの均一な加熱処理が可能となる。
本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、前記板状部材の長手方向に沿って所定の間隔で複数個配置されていることが好ましい。
これにより、ワークのより均一な加熱処理が可能となる。
In the plasma device of the present invention, it is preferable that the partition member has a function of controlling a flow of gas flowing through the plasma generation space.
Thereby, the uniform heat processing of a workpiece | work is attained.
In the plasma apparatus of the present invention, it is preferable that a plurality of the partition members are arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction of the plate-like member.
Thereby, a more uniform heat treatment of the work can be performed.

本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、板状をなしており、前記ワーク側の端部は、その厚さがワークに向かって漸減するような形状であることが好ましい。
これにより、区画部材の直下の領域にもプラズマが円滑に回り込むようになり、板状部材の長手方向に沿って、ワークを均一に加熱処理することができる。
本発明のプラズマ装置では、前記板状部材の縁部は、前記区画部材の前記ワーク側の端部より、前記ワーク側に位置していることが好ましい。
これにより、プラズマ生成空間で生成されたプラズマをより均一に放出することができる。
In the plasma apparatus of the present invention, it is preferable that the partition member has a plate shape, and the end portion on the workpiece side has a shape that gradually decreases toward the workpiece.
As a result, the plasma smoothly wraps around the area directly below the partition member, and the workpiece can be uniformly heat-treated along the longitudinal direction of the plate member.
In the plasma apparatus of the present invention, it is preferable that the edge of the plate-like member is located closer to the workpiece than the end of the partition member on the workpiece.
Thereby, the plasma generated in the plasma generation space can be emitted more uniformly.

本発明のプラズマ装置は、前記プラズマ生成空間に前記ガスを供給しつつ、前記第1の通電手段により前記1対の板状部材間に電圧を印加することにより、前記プラズマ生成空間内の前記ガスを活性化してプラズマを生成するとともに、前記第2の通電手段により前記1対の板状部材間に電圧を印加することにより、生成した前記プラズマの温度を目的の温度に調整し、目的の温度に調整された前記プラズマを前記ワークに向けて放出するよう構成されていることが好ましい。
これにより、電源出力を小さく抑えることができる。
In the plasma apparatus of the present invention, the gas in the plasma generation space is supplied by applying a voltage between the pair of plate-like members by the first energizing means while supplying the gas to the plasma generation space. To generate plasma and to apply a voltage between the pair of plate-like members by the second energizing means to adjust the temperature of the generated plasma to a target temperature, It is preferable that the plasma adjusted to be discharged toward the workpiece.
Thereby, a power supply output can be restrained small.

本発明のプラズマ装置では、前記プラズマ生成空間の前記1対の第1の電極を通過する断面における面積をA[mm]とし、前記プラズマ生成空間の前記1対の第2の電極を通過する断面における面積をB[mm]としたとき、A<Bであることが好ましい。
これにより、プラズマを生成するのに要する電源出力を小さく抑えながら、ワークに対して加熱処理し得る領域の拡大を図ることができる。
本発明のプラズマ装置では、前記Aは、0.05B〜0.8Bであることが好ましい。
これにより、ワークの被処理面における加熱領域の拡大を図りつつ、プラズマを生成するのに要する電源出力を十分に小さく抑えることができる。
In the plasma apparatus of the present invention, an area in a cross section passing through the pair of first electrodes in the plasma generation space is A [mm 2 ], and passes through the pair of second electrodes in the plasma generation space. When the area in the cross section is B [mm 2 ], it is preferable that A <B.
As a result, it is possible to expand the region where the workpiece can be heat-treated while suppressing the power output required for generating the plasma to be small.
In the plasma apparatus of the present invention, A is preferably 0.05B to 0.8B.
As a result, the power output required for generating plasma can be suppressed to a sufficiently small level while expanding the heating region on the surface to be processed of the workpiece.

本発明のプラズマ装置では、前記板状部材間の距離は、ほぼ一定であり、
前記1対の板状部材は、前記第1の電極が設けられた部分における長手方向の長さが、前記第2の電極が設けられた部分における長手方向の長さより小さいことが好ましい。
これにより、板状部材として、ほぼ等しい形状のものを用い、これらをほぼ平行に配置すればよいので、装置の構成およびその製造を簡便に行うことができる。また、プラズマ生成空間におけるプラズマの流路が単純な形状になるので、プラズマに乱流等が生じるのを防止して、ワーク側に向かって迅速かつ均一に移行させることができる。その結果、ワークに対してプラズマを均一に供給することができる。
In the plasma apparatus of the present invention, the distance between the plate-like members is substantially constant,
In the pair of plate-like members, it is preferable that a length in a longitudinal direction in a portion where the first electrode is provided is smaller than a length in a longitudinal direction in a portion where the second electrode is provided.
As a result, since the plate-shaped members having substantially the same shape are used and these plate members may be arranged substantially in parallel, the configuration of the apparatus and its manufacture can be easily performed. Further, since the plasma flow path in the plasma generation space has a simple shape, it is possible to prevent turbulent flow and the like from being generated in the plasma, and to move quickly and uniformly toward the workpiece side. As a result, plasma can be uniformly supplied to the workpiece.

本発明のプラズマ装置では、前記第1の電極における電力密度は、前記第2の電極における電力密度より大きいことが好ましい。
これにより、より確実かつ十分なプラズマを発生させるとともに、プラズマの温度を目的の温度により容易かつ確実に調整することができる。
本発明のプラズマ装置では、前記第1の電極における電力密度をX[W/mm]とし、前記第2の電極における電力密度をY[W/mm]としたとき、X/Yが1.1以上であることが好ましい。
これにより、より確実かつ十分なプラズマの発生を可能としつつ、プラズマの温度の調整がより容易となる。
In the plasma apparatus of the present invention, it is preferable that the power density of the first electrode is larger than the power density of the second electrode.
As a result, more reliable and sufficient plasma can be generated, and the temperature of the plasma can be easily and reliably adjusted to the target temperature.
In the plasma apparatus of the present invention, when the power density at the first electrode is X [W / mm 2 ] and the power density at the second electrode is Y [W / mm 2 ], X / Y is 1 It is preferably 1 or more.
This makes it easier to adjust the temperature of the plasma while enabling more reliable and sufficient plasma generation.

本発明のプラズマ装置では、前記第1の電源が前記第1の電極に供給する電力の周波数は、前記第2の電源が前記第2の電極に供給する電力の周波数とほぼ等しいか、または前記第2の電源が前記第2の電極に供給する電力の周波数より大きいことが好ましい。
これにより、より確実かつ十分なプラズマを発生させるとともに、プラズマの温度を目的の温度により容易かつ確実に調整することができる。
In the plasma device of the present invention, the frequency of the power supplied from the first power source to the first electrode is substantially equal to the frequency of the power supplied from the second power source to the second electrode, or It is preferable that the frequency of the electric power supplied from the second power source to the second electrode is larger.
As a result, more reliable and sufficient plasma can be generated, and the temperature of the plasma can be easily and reliably adjusted to the target temperature.

本発明のプラズマ装置では、前記ガスは、不活性ガスを主成分とするものであることが好ましい。
不活性ガスのプラズマを用いることにより、ワークの被処理面が改質される等の不都合を防止しつつ、加熱処理を行うことができる。
本発明のプラズマ装置では、前記ガスは、窒素ガスを含有することが好ましい。
これにより、より確実にプラズマ(熱プラズマ)を発生させることができる。
In the plasma apparatus of the present invention, it is preferable that the gas contains an inert gas as a main component.
By using the plasma of the inert gas, the heat treatment can be performed while preventing inconveniences such as modification of the surface to be processed of the workpiece.
In the plasma apparatus of the present invention, the gas preferably contains nitrogen gas.
Thereby, plasma (thermal plasma) can be generated more reliably.

本発明のプラズマ装置では、前記ガス中における窒素ガスの含有量は、常圧で10vol%以下であることが好ましい。
これにより、ワークの被処理面が改質される等の不都合を防止しつつ、より迅速に(効率よく)プラズマを発生させることができる。
本発明のプラズマ装置では、前記プラズマ放出部と前記ワークとを相対的に移動する移動手段を有することが好ましい。
これにより、ワークを、均一に効率良く処理することができ、生産性の向上に寄与する。
In the plasma apparatus of the present invention, the nitrogen gas content in the gas is preferably 10 vol% or less at normal pressure.
Thereby, it is possible to generate plasma more quickly (efficiently) while preventing inconveniences such as reforming the surface to be processed of the workpiece.
In the plasma apparatus of the present invention, it is preferable to have a moving means for relatively moving the plasma emitting part and the workpiece.
Thereby, a workpiece | work can be processed uniformly and efficiently, and it contributes to the improvement of productivity.

本発明のプラズマ装置では、前記移動手段は、前記プラズマ放出部と前記ワークとの相対移動速度を調節する機能を備えているものであることが好ましい。
これにより、プラズマ処理の程度(密度)を調整したり、全体処理時間(単位時間当たりの処理量)を調整したりすることができ、ワークに対する処理の最適化を図ることができる。
In the plasma apparatus of the present invention, it is preferable that the moving means has a function of adjusting a relative moving speed between the plasma emitting unit and the workpiece.
Thereby, the degree (density) of the plasma processing can be adjusted, and the overall processing time (processing amount per unit time) can be adjusted, so that the processing for the workpiece can be optimized.

以下、本発明のプラズマ装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明のプラズマ装置の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明のプラズマ装置の第1実施形態を示す部分断面斜視図、図2は、図1に示すプラズマ装置が備えるプラズマ放出部を模式的に示す縦断面図、図3は、図2中のA−A線断面図(a)およびB−B線断面図(b)、図4は、図2に示すプラズマ放出部におけるガスの流れを模式的に示す図(縦断面図)である。
Hereinafter, the plasma apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the plasma device of the present invention will be described.
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing a first embodiment of the plasma device of the present invention, FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing a plasma emission portion provided in the plasma device shown in FIG. 1, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA (a), a cross-sectional view taken along line BB (b), and FIG. 4 are diagrams (longitudinal cross-sectional views) schematically showing the gas flow in the plasma emission section shown in FIG. is there.

なお、図1では、プラズマ放出部に設けられる一部の部材を省略してある。また、以下の説明では、図1、図2および図4中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図1に示すプラズマ装置1は、例えば、プラズマを発生(生成)し、これを目的の温度に調整した後、そのプラズマにより、被処理物であるワーク(例えば基板等)100の被処理面(表面)101を加熱処理する装置である。
In FIG. 1, some members provided in the plasma emission part are omitted. In the following description, the upper side in FIGS. 1, 2 and 4 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
For example, the plasma apparatus 1 shown in FIG. 1 generates (generates) plasma, adjusts the plasma to a target temperature, and then uses the plasma to process a surface to be processed (for example, a substrate) 100 (a substrate to be processed). (Surface) 101 is a device for heat treatment.

このプラズマ装置1は、ワーク100の上方(被処理面101側)に位置するプラズマ放出部2と、ワーク100の下方に位置し、ワーク100を載置するテーブル(可動テーブル)3と、ワーク100(テーブル3)とプラズマ放出部2とを相対的に移動させる移動手段として、テーブル3を図1中の矢印X方向(左右方向:水平方向)に移動させる移動機構5とを備えている。
そして、ワーク100に対する加熱処理は、移動機構5によりワーク100をテーブル3ごと図1中のX方向に移動させつつ行う。
The plasma apparatus 1 includes a plasma emitting unit 2 positioned above the workpiece 100 (on the processing target surface 101 side), a table (movable table) 3 that is positioned below the workpiece 100 and on which the workpiece 100 is placed, and the workpiece 100. As a moving means for relatively moving the (table 3) and the plasma emitting unit 2, a moving mechanism 5 for moving the table 3 in the direction of the arrow X (left and right direction: horizontal direction) in FIG. 1 is provided.
And the heat processing with respect to the workpiece | work 100 is performed by moving the workpiece | work 100 with the table 3 to the X direction in FIG.

各図に示すように、プラズマ放出部2は、互いに平行に配置され、それらの間にプラズマ生成空間21を形成する1対の長尺な板状部材23、24と、1対の板状部材23、24を介して、互いに平行に配置された1対の第1の電極25、26および1対の第2の電極27、28と、1対の第1の電極25、26間に電圧を印加するための第1の電源29と、1対の第2の電極27、28間に電圧を印加するための第2の電源30と、プラズマ生成空間21に所定のガスを供給するガス供給手段4とを有している。   As shown in each figure, the plasma emission part 2 is arranged in parallel with each other, and a pair of long plate members 23 and 24 that form a plasma generation space 21 therebetween, and a pair of plate members. 23, 24, a voltage is applied between the pair of first electrodes 25, 26 and the pair of second electrodes 27, 28 arranged in parallel to each other and the pair of first electrodes 25, 26. A first power source 29 for applying voltage, a second power source 30 for applying a voltage between the pair of second electrodes 27 and 28, and a gas supply means for supplying a predetermined gas to the plasma generation space 21 4.

1対の長尺な板状部材23、24は、ワーク100の移動方向(図1中のX方向)と直交しかつ被処理面101の法線方向と直交する方向に沿って、対向して配置されている。
また、図3に示すように、1対の板状部材23、24の長手方向における両端部には、それぞれ側板(1対の側板)20、20が設けられ、各側板20に各板状部材23、24が固定されている。
具体的には、各側板20には、それぞれ、図3中紙面前後方向に延在し、かつ互いに平行な1対の溝201、202が形成され、各溝201、202に各板状部材23、24の端部がそれぞれ挿入、固定されている。これにより、1対の板状部材23、24は、その両端部において、一定の間隔を保持するように側板20、20に支持されている。
The pair of long plate-like members 23 and 24 are opposed to each other along a direction perpendicular to the moving direction of the workpiece 100 (X direction in FIG. 1) and perpendicular to the normal direction of the surface 101 to be processed. Has been placed.
As shown in FIG. 3, side plates (a pair of side plates) 20 and 20 are provided at both ends in the longitudinal direction of the pair of plate-like members 23 and 24, respectively. 23 and 24 are fixed.
Specifically, each side plate 20 is formed with a pair of grooves 201 and 202 extending in the front-rear direction in FIG. 3 and parallel to each other, and each plate-like member 23 is formed in each groove 201 and 202. , 24 are respectively inserted and fixed. As a result, the pair of plate-like members 23 and 24 are supported by the side plates 20 and 20 so as to maintain a constant distance at both ends thereof.

なお、各板状部材23、24の各側板20への固定の方法としては、例えば、嵌合、融着、接着剤による接着等の方法が挙げられる。
この1対の板状部材23、24および1対の側板20とにより、プラズマ生成空間21が画成されている。このプラズマ生成空間21は、その上方において、後述するガス供給手段4のガス溜まり43に連通している。
In addition, as a method of fixing to each side plate 20 of each plate-shaped member 23 and 24, methods, such as fitting, melt | fusion, adhesion | attachment with an adhesive agent, are mentioned, for example.
A plasma generation space 21 is defined by the pair of plate-like members 23 and 24 and the pair of side plates 20. The plasma generation space 21 communicates with a gas reservoir 43 of the gas supply means 4 described later above.

一方、プラズマ生成空間21は、その下方において外部に開放し、プラズマ放出口214が形成されている。このプラズマ放出口214を介して、プラズマ生成空間21で生成されたプラズマ(熱プラズマ)が放出される。
また、図4に示すように、1対の板状部材23、24は、それぞれ、上方の第1の部分231、241と、第1の部分231、241よりもワーク100側(下方)に位置し、第1の部分231、241よりも長手方向の長さが大きい第2の部分232、242と、第1の部分231、241と第2の部分232、242とを連結し、長手方向の長さが連続的に変化する連結部分233、243とで構成されている。
On the other hand, the plasma generation space 21 is opened to the outside below, and a plasma emission port 214 is formed. Plasma (thermal plasma) generated in the plasma generation space 21 is released through the plasma discharge port 214.
Further, as shown in FIG. 4, the pair of plate-like members 23, 24 are positioned on the upper first portions 231, 241 and the workpiece 100 side (lower) with respect to the first portions 231, 241, respectively. The second portions 232 and 242 having a longer length in the longitudinal direction than the first portions 231 and 241 are connected to the first portions 231 and 241 and the second portions 232 and 242 in the longitudinal direction. It is comprised with the connection parts 233 and 243 from which length changes continuously.

なお、以下では、プラズマ生成空間21のうち、第1の部分231、241に対応する領域を「第1のプラズマ生成空間211」と、第2の部分232、242に対応する領域を「第2のプラズマ生成空間212」と、連結部分233、243に対応する領域を「連結空間213」と、それぞれ言う。
これらの板状部材23、24は、それぞれ、誘電体材料で構成されている。
In the following, in the plasma generation space 21, a region corresponding to the first portions 231 and 241 is referred to as a “first plasma generation space 211”, and a region corresponding to the second portions 232 and 242 is referred to as a “second region”. The plasma generation space 212 ”and the regions corresponding to the connection portions 233 and 243 are referred to as“ connection space 213 ”, respectively.
Each of these plate-like members 23 and 24 is made of a dielectric material.

この誘電体材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の各種プラスチック、石英ガラス等の各種ガラス、無機酸化物等が挙げられる。前記無機酸化物としては、例えば、Al、SiO、ZrO、TiO等の金属酸化物、BaTiO(チタン酸バリウム)等の複合酸化物等が挙げられる。
ここで、各板状部材23、24の構成材料として、それぞれ、25℃における比誘電率が10以上である誘電体材料を用いれば、低電圧で高密度のプラズマを発生させることができ、ワーク100の処理効率がより向上するという利点がある。
The dielectric material is not particularly limited, and examples thereof include various plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, various glasses such as quartz glass, and inorganic oxides. Examples of the inorganic oxide include metal oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , and TiO 2 , and composite oxides such as BaTiO 3 (barium titanate).
Here, if a dielectric material having a relative dielectric constant of 10 or more at 25 ° C. is used as a constituent material of each of the plate-like members 23 and 24, a high-density plasma can be generated at a low voltage. There is an advantage that the processing efficiency of 100 is further improved.

また、使用可能な誘電体材料の比誘電率の上限は、特に限定されないが、比誘電率が10〜100程度のものが好ましい。比誘電率が10以上である誘電体材料には、ZrO、TiO等の金属酸化物、BaTiO等の複合酸化物が該当する。
なお、側板20も、板状部材23、24の構成材料と同様の誘電体材料で構成するのが好ましい。
Moreover, the upper limit of the relative dielectric constant of the usable dielectric material is not particularly limited, but those having a relative dielectric constant of about 10 to 100 are preferable. The dielectric material having a relative dielectric constant of 10 or more corresponds to a metal oxide such as ZrO 2 or TiO 2 or a composite oxide such as BaTiO 3 .
The side plate 20 is also preferably made of a dielectric material similar to that of the plate-like members 23 and 24.

1対の板状部材23、24の第1の部分231、241には、それぞれ電気的に接続された1対の第1の電極25、26、また第2の部分232、242には、それぞれ電気的に接続された1対の第2の電極27、28が設けられている。
すなわち、1対の板状部材23、24には、1対の第1の電極25、26と、これらの第1の電極25、26よりワーク100側に1対の第2の電極27、28とが、それぞれ電気的に接続されている。
The first portions 231 and 241 of the pair of plate-like members 23 and 24 are electrically connected to the pair of first electrodes 25 and 26 and the second portions 232 and 242, respectively. A pair of second electrodes 27 and 28 that are electrically connected are provided.
That is, the pair of plate-like members 23 and 24 includes a pair of first electrodes 25 and 26, and a pair of second electrodes 27 and 28 closer to the workpiece 100 than the first electrodes 25 and 26. Are electrically connected to each other.

各電極25〜28は、本実施形態では、横断面形状がほぼ四角形の棒状をなしており、その一側面が互いにほぼ平行となるように、板状部材23、24のプラズマ生成空間21と反対側の面に固定されている。
板状部材23、24に対する各電極25〜28の固定の方法としては、例えば、ネジ止め、接着剤による接着等の方法が挙げられる。
これらの電極25〜28の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銀等の金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金等の各種合金、金属間化合物、各種炭素材料等の導電性が良好な材料が挙げられる。
In the present embodiment, each of the electrodes 25 to 28 has a bar shape having a substantially square cross section, and is opposite to the plasma generation space 21 of the plate members 23 and 24 so that one side surface thereof is substantially parallel to each other. It is fixed to the side surface.
Examples of the method for fixing the electrodes 25 to 28 to the plate-like members 23 and 24 include methods such as screwing and bonding with an adhesive.
Although it does not specifically limit as a constituent material of these electrodes 25-28, For example, various metals, such as copper, aluminum, iron, silver, etc., stainless steel, brass, an aluminum alloy, intermetallic compounds, various carbon materials Examples thereof include materials having good electrical conductivity.

なお、各電極25〜28の横断面形状は、前述した四角形に限らず、例えば、円形、楕円形、その他異形のものであってもよい。
1対の第1の電極25、26は、それぞれ、導線(ケーブル)や導板(金属製の板材)を介して、第1の電源(電源部)29に接続されている。これにより、簡易な構成で、プラズマ生成空間21(第1のプラズマ生成空間211)内に放電を生じさせることができる。
In addition, the cross-sectional shape of each electrode 25-28 is not restricted to the square shape mentioned above, For example, a circular shape, an ellipse shape, and other irregular shapes may be sufficient.
The pair of first electrodes 25 and 26 is connected to a first power source (power source unit) 29 via a conducting wire (cable) and a conducting plate (metal plate material), respectively. Thereby, it is possible to generate a discharge in the plasma generation space 21 (first plasma generation space 211) with a simple configuration.

一方、1対の第2の電極27、28は、それぞれ、導線(ケーブル)や導板(金属製の板材)を介して、第2の電源(電源部)30に接続されている。これにより、簡易な構成で、プラズマ生成空間21(第2のプラズマ生成空間212)内に放電を生じさせることができる。
また、1対の第1の電極25、26を接続する導線の途中、および1対の第2の電極27、28を接続する導線の途中には、それぞれ整合器291、301が設けられている。これにより、第2の電極25、26の間、および第2の電極27、28の間に、独立して電圧(電力)を印加することができるようになっている。
On the other hand, the pair of second electrodes 27 and 28 is connected to a second power source (power source unit) 30 via a conducting wire (cable) and a conducting plate (metal plate material), respectively. Thereby, it is possible to generate a discharge in the plasma generation space 21 (second plasma generation space 212) with a simple configuration.
Matching devices 291 and 301 are provided in the middle of the conductors connecting the pair of first electrodes 25 and 26 and in the middle of the conductors connecting the pair of second electrodes 27 and 28, respectively. . Thereby, a voltage (electric power) can be independently applied between the second electrodes 25 and 26 and between the second electrodes 27 and 28.

本実施形態では、主に、1対の第1の電極25、26、第1の電源(電源部)29および整合器291により、1対の第1の電極25、26間に電圧を印加する第1の通電手段が構成され、1対の第2の電極27、28、第2の電源(電源部)30および整合器301により、1対の第2の電極27、28間に電圧を印加する第2の通電手段が構成されている。   In the present embodiment, a voltage is applied between the pair of first electrodes 25 and 26 mainly by the pair of first electrodes 25 and 26, the first power source (power supply unit) 29 and the matching unit 291. A first energization means is configured, and a voltage is applied between the pair of second electrodes 27 and 28 by the pair of second electrodes 27 and 28, the second power source (power supply unit) 30 and the matching unit 301. The second energizing means is configured.

なお、回路は、図示されていないが、各電源29、30の周波数を変える周波数調整手段(回路)や、各電源29、30の印加電圧の最大値(振幅)を変える電圧調整手段(回路)を有していてもよい。これにより、必要に応じ、ワーク100に対するプラズマ処理の処理条件を調整することができる。
なお、以下では、プラズマ装置1を、第1の電極25、26間に電圧を印加することにより、第1のプラズマ生成空間211で、プラズマを発生させ、第2の電極27、28間に電圧を印加することにより、第2のプラズマ生成空間212で、プラズマの温度を目的の温度に調整するように構成した場合を一例にして説明する。これにより、第1の電源29の出力は、密度の高いプラズマを発生させることを優先して設定することができ、第2の電源30の出力は、プラズマを目的の温度に調整することを優先して設定することができる。したがって、密度の高いプラズマを生成し、このプラズマを、目的の温度に、精密に調整することができる。これにより、ワーク100の被処理面101に対して、所定の温度で、均一に加熱処理を行うことができる。
また、かかる構成とすることにより、目的の温度のプラズマを生成するのに、必要な電源電力を小さく抑えることができる。
Although the circuit is not shown, frequency adjusting means (circuit) for changing the frequency of each power source 29, 30 and voltage adjusting means (circuit) for changing the maximum value (amplitude) of the applied voltage of each power source 29, 30. You may have. Thereby, the processing conditions of the plasma processing with respect to the workpiece | work 100 can be adjusted as needed.
In the following description, the plasma apparatus 1 generates a plasma in the first plasma generation space 211 by applying a voltage between the first electrodes 25 and 26, and a voltage between the second electrodes 27 and 28. A case will be described as an example where the plasma temperature is adjusted to the target temperature in the second plasma generation space 212 by applying. Thereby, the output of the first power supply 29 can be set with priority on generating high-density plasma, and the output of the second power supply 30 has priority on adjusting the plasma to a target temperature. Can be set. Therefore, it is possible to generate a high-density plasma and precisely adjust the plasma to a target temperature. As a result, the surface to be processed 101 of the workpiece 100 can be uniformly heated at a predetermined temperature.
Further, with such a configuration, it is possible to reduce power supply power necessary for generating plasma at a target temperature.

具体的に、ワーク100にプラズマによる加熱処理を施すときは、まず、第1の電源29が作動し、1対の第1の電極25、26間に電圧が印加される。このとき、第1のプラズマ生成空間211には、電界が発生し、後述するガス供給手段4よりガスが供給されると、放電が生じて、プラズマ(熱プラズマ)が発生(生成)する。そして、このプラズマは、鉛直下方に流れて、第2のプラズマ生成空間212に達すると、第2の電源30の作動による1対の第2の電極27、28間への電圧の印加により、第2のプラズマ生成空間212には、電界が発生し、第2のプラズマ生成空間212に到達したプラズマが再度活性化される。これにより、プラズマが再度加熱されて、プラズマの温度が目的の温度に調整(微調整)される。そして、この目的の温度に調整されたプラズマがワーク100の被処理面101に供給されて、ワーク100が加熱処理される。   Specifically, when the heat treatment by plasma is performed on the workpiece 100, first, the first power supply 29 is activated and a voltage is applied between the pair of first electrodes 25 and 26. At this time, an electric field is generated in the first plasma generation space 211, and when gas is supplied from the gas supply means 4 described later, discharge occurs and plasma (thermal plasma) is generated (generated). Then, when this plasma flows vertically downward and reaches the second plasma generation space 212, the voltage is applied between the pair of second electrodes 27 and 28 by the operation of the second power source 30, thereby An electric field is generated in the second plasma generation space 212, and the plasma that has reached the second plasma generation space 212 is activated again. Thereby, the plasma is heated again, and the temperature of the plasma is adjusted (finely adjusted) to the target temperature. And the plasma adjusted to this target temperature is supplied to the to-be-processed surface 101 of the workpiece | work 100, and the workpiece | work 100 is heat-processed.

ここで、図3に示すように、プラズマ生成空間21の1対の第1の電極25、26を通過する断面における面積(第1のプラズマ生成空間211の平面視での面積)をA[mm]とし、プラズマ生成空間21の1対の第2の電極27、28を通過する断面における面積(第2のプラズマ生成空間212の平面視での面積)をB[mm]としたとき、A<Bであるのが好ましい。 Here, as shown in FIG. 3, an area (area in plan view of the first plasma generation space 211) in a cross section passing through the pair of first electrodes 25 and 26 in the plasma generation space 21 is represented by A [mm. 2 ], and the area of the cross section passing through the pair of second electrodes 27 and 28 in the plasma generation space 21 (the area in plan view of the second plasma generation space 212) is B [mm 2 ], A <B is preferred.

プラズマ生成空間21の断面における面積AおよびBが、このような関係を満足していると、ワーク100の被処理面101における加熱領域を拡大すべく、第2のプラズマ生成空間212のサイズ(開口面積)を大きくした場合でも、第1のプラズマ生成空間211のサイズは小さく抑えられ、密度の高い電界を生成(付与)し易くなる。したがって、第1のプラズマ生成空間211で、プラズマを生成するのに要する電源出力を小さく抑えながら、ワーク100に対して加熱処理し得る領域の拡大を図ることができる。   When the areas A and B in the cross section of the plasma generation space 21 satisfy such a relationship, the size (opening) of the second plasma generation space 212 is increased in order to expand the heating region on the processing target surface 101 of the workpiece 100. Even when the area is increased, the size of the first plasma generation space 211 can be kept small, and a high-density electric field can be easily generated (given). Therefore, in the first plasma generation space 211, it is possible to expand a region where the workpiece 100 can be heat-treated while suppressing a power output required for generating plasma to be small.

また、第1のプラズマ生成空間211において、確実にプラズマを発生させ、第2のプラズマ生成空間212でプラズマの温度の調整を確実に行うことができるため、1回でプラズマの発生および温度調整を行う構成に比べ、ワーク100に供給されるプラズマの温度分布の均一化を図ることができる。
具体的には、Aは、0.05B〜0.8B程度であるのが好ましく、0.1B〜0.5B程度であるのが好ましい。これにより、ワーク100の被処理面101における加熱領域の拡大を図りつつ、第1のプラズマ生成空間211で、プラズマを生成するのに要する電源出力を十分に小さく抑えることができる。
In addition, since the plasma can be reliably generated in the first plasma generation space 211 and the temperature of the plasma can be reliably adjusted in the second plasma generation space 212, the generation and temperature adjustment of the plasma can be performed at a time. Compared to the configuration to be performed, the temperature distribution of the plasma supplied to the workpiece 100 can be made uniform.
Specifically, A is preferably about 0.05B to 0.8B, and more preferably about 0.1B to 0.5B. As a result, the power output required for generating plasma in the first plasma generation space 211 can be sufficiently reduced in the first plasma generation space 211 while expanding the heating region on the processing target surface 101 of the workpiece 100.

本実施形態では、面積Aおよび面積Bを、前述のような関係を満たすようにするように、1対の板状部材23、24間の距離(離間距離:図2中L)をほぼ一定とし、第1の部分231、241の長手方向の長さ(図4中L11)を、第2の部分232、242の長手方向の長さ(図4中L12)より小さく設定することにより実現している。これとは逆に、第1の部分231、241の長手方向の長さL11と、第2の部分232、242の長手方向の長さL12とをほぼ等しく設定し、1対の板状部材23、24間の距離Lを、第1の部分231、241において、第2の部分232、242より小さく設定してもよい。 In the present embodiment, the distance between the pair of plate-like members 23 and 24 (separation distance: L 3 in FIG. 2) is substantially constant so that the area A and the area B satisfy the relationship as described above. And the length in the longitudinal direction of the first portions 231 and 241 (L 11 in FIG. 4) is set smaller than the length in the longitudinal direction of the second portions 232 and 242 (L 12 in FIG. 4). Realized. On the contrary, the length L 11 in the longitudinal direction of the first portions 231 and 241 and the length L 12 in the longitudinal direction of the second portions 232 and 242 are set to be approximately equal, and a pair of plate-like shapes The distance L 3 between the members 23 and 24 may be set smaller than the second portions 232 and 242 in the first portions 231 and 241.

なお、本実実施形態の構成とすることにより、板状部材23、24として、ほぼ等しい形状のものを用い、これらをほぼ平行に配置すればよいので、装置の構成およびその製造を簡便に行うことができる。また、プラズマ生成空間21におけるプラズマの流路が単純な形状になるので、第1のプラズマ生成空間211で発生したプラズマに乱流等が生じるのを防止して、第2のプラズマ生成空間212に迅速かつ均一に移行させることができる。その結果、ワーク100に対してプラズマを均一に供給することができる。
また、このような構成とすることにより、加熱処理し得る領域の長手方向の長さ(幅)を大きくすることができ、プラズマ放出部2をワーク100に対して一方向に移動させるだけで、比較的大型のワーク100の被処理面101全体を加熱処理することができるようになる。
By adopting the configuration of the present embodiment, the plate-like members 23 and 24 having substantially the same shape may be used, and these may be arranged substantially in parallel, so that the configuration of the apparatus and its manufacture are simply performed. be able to. In addition, since the plasma flow path in the plasma generation space 21 has a simple shape, turbulence and the like are prevented from occurring in the plasma generated in the first plasma generation space 211, and the second plasma generation space 212 is prevented. It can be transferred quickly and uniformly. As a result, plasma can be uniformly supplied to the workpiece 100.
Moreover, by setting it as such a structure, the length (width | variety) of the longitudinal direction of the area | region which can be heat-processed can be enlarged, and only by moving the plasma emission part 2 to one direction with respect to the workpiece | work 100, It becomes possible to heat-treat the entire surface 101 of the relatively large workpiece 100.

本実施形態の構成では、板状部材23、24同士の間の距離Lは、特に限定されないが、0.1〜5mm程度であるのが好ましく、0.5〜2mm程度であるのがより好ましい。これにより、プラズマ生成空間21に供給されるガスやプラズマに対して、十分な電界を付与することができ、プラズマを確実に発生させ、プラズマの温度を目的の温度に容易に調整することができる。 In the configuration of this embodiment, the distance L 3 between each other plate-like member 23 and 24 is not particularly limited and is preferably about 0.1 to 5 mm, more in a range of about 0.5~2mm preferable. As a result, a sufficient electric field can be applied to the gas or plasma supplied to the plasma generation space 21, plasma can be generated reliably, and the temperature of the plasma can be easily adjusted to the target temperature. .

板状部材23、24の第2の部分232、242における長手方向の長さL12の具体的な値は、ワーク100の被処理領域(被処理面101のうち処理を行うべき領域)の幅よりも大とされているのが好ましい。これにより、Y方向へ往復移動させることなく、X方向の一方向へ移動させるだけで、その被処理領域の全体に対して処理を行うことができる。 Specific value of the longitudinal length L 12 of the second portion 232, 242 of the plate-like members 23 and 24, the width of the treated area of the work 100 (the region to be processed among the treated surface 101) It is preferable to be larger than the above. As a result, the entire region to be processed can be processed only by moving in one direction in the X direction without reciprocating in the Y direction.

また、各板状部材23、24の第2の部分232、242における短手方向の長さ(図4中L22)は、長手方向の長さL12によっても若干異なり、特に限定されないが、5〜120mm程度であるのが好ましく、10〜30mm程度であるのがより好ましい。これにより、十分な大きさの第2のプラズマ生成空間212を確保することができ、プラズマの温度を目的の温度により確実に調整することができる。 Further, the length in the short direction (L 22 in FIG. 4) of the second portions 232 and 242 of the plate-like members 23 and 24 is slightly different depending on the length L 12 in the longitudinal direction, and is not particularly limited. It is preferably about 5 to 120 mm, and more preferably about 10 to 30 mm. As a result, a sufficiently large second plasma generation space 212 can be secured, and the plasma temperature can be reliably adjusted to the target temperature.

一方、板状部材23、24の第1の部分231、241における長手方向の長さL11は、前記面積AおよびBの関係から、0.05L12〜0.8L12程度あるのが好ましく、0.1L12〜0.5L12程度あるのがより好ましい。
また、各板状部材23、24の第1の部分231、241における短手方向の長さ(図4中L21)は、長手方向の長さL11によっても若干異なり、特に限定されないが、5〜80mm程度であるのが好ましく、10〜30mm程度であるのがより好ましい。これにより、十分な大きさの第1のプラズマ生成空間211を確保することができ、ワーク100の加熱処理に必要かつ十分なプラズマを発生させることができる。
Meanwhile, the first portion 231 and 241 longitudinal length L 11 of the plate-like members 23 and 24, the relationship between the area A and B, is preferably located extent 0.05L 12 ~0.8L 12, More preferably, there are about 0.1 L 12 to 0.5 L 12 .
Further, the length in the short direction (L 21 in FIG. 4) in the first portions 231 and 241 of the plate-like members 23 and 24 is slightly different depending on the length L 11 in the longitudinal direction, and is not particularly limited. It is preferably about 5 to 80 mm, and more preferably about 10 to 30 mm. Thus, a sufficiently large first plasma generation space 211 can be secured, and plasma necessary and sufficient for the heat treatment of the workpiece 100 can be generated.

また、各板状部材23、24の厚さ(図3中d)は、特に限定されないが、0.01〜4mm程度であるのが好ましく、1〜2mm程度であるのがより好ましい。これにより、インピーダンスの増大を防止することができ、比較的低電圧で所望の放電を生じさせ、プラズマの発生やプラズマの再加熱を確実に行うことができる。また、電圧印加時における絶縁破壊を防止して、アーク放電が生じるのを好適に防止することもできる。   Moreover, the thickness (d in FIG. 3) of each plate-like member 23 and 24 is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 4 mm, and more preferably about 1 to 2 mm. Thereby, an increase in impedance can be prevented, a desired discharge can be generated at a relatively low voltage, and plasma generation and plasma reheating can be performed reliably. Further, it is possible to prevent the occurrence of arc discharge by preventing dielectric breakdown during voltage application.

また、このようなプラズマ装置1では、第1の電極25、26における電力密度が、第2の電極27、28における電力密度より大きく設定するのが好ましい。これにより、第1のプラズマ生成空間211において、より確実かつ十分なプラズマを発生させることができる。また、第2のプラズマ生成空間212において、プラズマの温度を目的の温度により容易かつ確実に調整することができる。   In such a plasma apparatus 1, it is preferable that the power density in the first electrodes 25 and 26 is set larger than the power density in the second electrodes 27 and 28. Thereby, more reliable and sufficient plasma can be generated in the first plasma generation space 211. In addition, in the second plasma generation space 212, the plasma temperature can be easily and reliably adjusted according to the target temperature.

ここで、第1の電極25、26における電力密度をX[W/mm]とし、第2の電極27、28における電力密度をY[W/mm]としたとき、X/Yが1.1以上であるのが好ましく、1.1〜60程度であるのがより好ましく、2〜40程度であるのがさらに好ましい。X/Yをかかる範囲に設定することにより、第1のプラズマ生成空間211におけるより確実かつ十分なプラズマの発生を可能としつつ、第2のプラズマ生成空間212におけるプラズマの温度の調整がより容易となる。 Here, when the power density of the first electrodes 25 and 26 is X [W / mm 2 ] and the power density of the second electrodes 27 and 28 is Y [W / mm 2 ], X / Y is 1 Is preferably about 1 or more, more preferably about 1.1 to 60, and still more preferably about 2 to 40. By setting X / Y within such a range, it is possible to more reliably and sufficiently generate the plasma in the first plasma generation space 211, and more easily adjust the temperature of the plasma in the second plasma generation space 212. Become.

なお、第1の電極25、26における電力密度Xの具体的な値は、1〜30W/mm程度であるのが好ましく、2〜20W/mm程度であるのがより好ましい。
一方、第2の電極27、28における電力密度Yの具体的な値は、0.1〜15W/mm程度であるのが好ましく、0.5〜10W/mm程度であるのがより好ましい。
また、第1の電源29が第1の電極25、26に供給する電力(電流)の周波数とは、第2の電源30が第2の電極27、28に供給する電力(電流)の周波数との関係は、特に限定されないが、第1の電源29が第1の電極25、26に供給する電力の周波数は、第2の電源30が第2の電極27、28に供給する電力の周波数とほぼ等しいか、または第2の電源30が第2の電極27、28に供給する電力の周波数より大きいことが好ましい。これにより、第1のプラズマ生成空間211において、より確実にプラズマを発生させることができる。また、第2のプラズマ生成空間212において、プラズマの温度を目的の温度により容易かつ確実に調整することができる。
The specific value of the power density X of the first electrode 25, 26 is preferably in the range of about 1~30W / mm 2, more preferably about 2~20W / mm 2.
Meanwhile, specific values of the power density Y of the second electrode 27 and 28 is preferably in the range of about 0.1~15W / mm 2, more preferably about 0.5~10W / mm 2 .
The frequency of the power (current) supplied from the first power supply 29 to the first electrodes 25 and 26 is the frequency of the power (current) supplied from the second power supply 30 to the second electrodes 27 and 28. Is not particularly limited, but the frequency of power supplied from the first power supply 29 to the first electrodes 25 and 26 is the same as the frequency of power supplied from the second power supply 30 to the second electrodes 27 and 28. It is preferable that the second power source 30 is substantially equal to or greater than the frequency of power supplied to the second electrodes 27 and 28. As a result, plasma can be generated more reliably in the first plasma generation space 211. In addition, in the second plasma generation space 212, the plasma temperature can be easily and reliably adjusted according to the target temperature.

具体的には、第1の電源29には、高周波電源を用いるのが好ましく、その周波数は、5〜75MHz程度であるのが好ましく、10〜50MHz程度であるのがより好ましい。これにより、第1の電極25、26における電力密度を若干小さくした場合でも、第1のプラズマ生成空間211において、確実にプラズマを発生させることができる。すなわち、電源出力を小さく抑えることができるようになる。   Specifically, a high frequency power source is preferably used for the first power source 29, and the frequency is preferably about 5 to 75 MHz, and more preferably about 10 to 50 MHz. Thereby, even when the power density in the first electrodes 25 and 26 is slightly reduced, plasma can be reliably generated in the first plasma generation space 211. That is, the power output can be kept small.

一方、第2の電源30には、低周波電源および高周波電源のいずれも使用可能であり、その周波数は、5Hz〜75MHz程度であるのが好ましく、10Hz〜50MHz程度であるのがより好ましい。このような周波数の範囲での供給する電力を設定することにより、プラズマの温度を所望の温度に確実に調整することができる。
さらに、本発明では、一対の板状部材23、24の間には、その長手方向に沿って所定の間隔で、複数の板状をなす区画部材10aが設けられている。各区画部材10aは、それぞれ、その幅方向が、板状部材23、24の長手方向に対して、ほぼ直交するように配置されている。
On the other hand, both the low frequency power source and the high frequency power source can be used for the second power source 30, and the frequency is preferably about 5 Hz to 75 MHz, and more preferably about 10 Hz to 50 MHz. By setting the power to be supplied in such a frequency range, the plasma temperature can be reliably adjusted to a desired temperature.
Furthermore, in the present invention, a plurality of plate-shaped partition members 10a are provided between the pair of plate-like members 23 and 24 at predetermined intervals along the longitudinal direction thereof. Each partition member 10 a is arranged so that the width direction thereof is substantially orthogonal to the longitudinal direction of the plate-like members 23 and 24.

各区画部材10aは、第2のプラズマ生成空間212の上下方向の中央部に設けられ、第2のプラズマ生成空間212(プラズマ生成空間21のうちの第2の電極27、28に対応する領域)を、板状部材23、24の長手方向に沿って複数の小空間11aに区画している。
区画部材10aの板状部材23、24への固定の方法としては、例えば、融着、接着剤による接着等の方法が挙げられる。その他、区画部材10aは、例えば、板状部材23、24のうちのいずれか一方と一体的に形成されたものであってもよい。
Each partition member 10a is provided at the center in the vertical direction of the second plasma generation space 212, and the second plasma generation space 212 (region corresponding to the second electrodes 27 and 28 in the plasma generation space 21). Is partitioned into a plurality of small spaces 11a along the longitudinal direction of the plate-like members 23, 24.
Examples of a method for fixing the partition member 10a to the plate-like members 23 and 24 include methods such as fusion and bonding with an adhesive. In addition, the partition member 10a may be formed integrally with any one of the plate-like members 23 and 24, for example.

このような区画部材10aを設けることにより、板状部材23、24の下端部(第2の部分232、242)における長手方向の長さを比較的大きくした場合でも、板状部材23、24同士の接近を防止することができ、板状部材23、24間の距離(離間距離)を適切に保持することができる。すなわち、区画部材10aは、板状部材23、24間の距離を保つスペーサとして機能する。これにより、板状部材23、24に反り等の変形が生じるのが防止され、板状部材23、24が変形することによる、プラズマ生成空間21(特に、第2のプラズマ生成空間212)の変形を確実に防止することができる。これにより、プラズマを確実かつ安定的に発生させるとともに、プラズマの温度を目的の温度に確実に調整することができ、ワーク100に対して適切な加熱処理を行うことができる。   By providing such a partition member 10a, even when the longitudinal length of the lower end portions (second portions 232, 242) of the plate members 23, 24 is relatively large, the plate members 23, 24 Can be prevented, and the distance (separation distance) between the plate-like members 23 and 24 can be appropriately maintained. That is, the partition member 10 a functions as a spacer that maintains the distance between the plate-like members 23 and 24. This prevents the plate-like members 23 and 24 from being deformed such as warpage, and the deformation of the plasma generation space 21 (particularly, the second plasma generation space 212) due to the deformation of the plate-like members 23 and 24. Can be reliably prevented. As a result, the plasma can be generated reliably and stably, the temperature of the plasma can be reliably adjusted to the target temperature, and an appropriate heat treatment can be performed on the workpiece 100.

また、区画部材10aを設けることにより、第2のプラズマ生成空間212に供給されたプラズマを、第2のプラズマ生成空間212の長手方向に沿って均一に分配することができる。すなわち、区画部材10aは、第2のプラズマ生成空間212を流れるプラズマ(気体)の流れを制御(整流)するように機能する。これにより、図4に矢印で示すように、区画部材10aによって区画された各小空間11aが、それぞれプラズマの流路となり、各小空間11aに均一にプラズマが導入される。したがって、各小空間11aで、プラズマをほぼ等しい温度に加熱することができ、プラズマ放出口214から、均一な温度のプラズマを放出することができる。その結果、板状部材23、24(第2のプラズマ生成空間212)の長手方向に沿って、ワーク100の均一な加熱処理が可能となる。   In addition, by providing the partition member 10 a, the plasma supplied to the second plasma generation space 212 can be uniformly distributed along the longitudinal direction of the second plasma generation space 212. That is, the partition member 10a functions to control (rectify) the flow of plasma (gas) flowing through the second plasma generation space 212. As a result, as indicated by arrows in FIG. 4, each small space 11a partitioned by the partition member 10a becomes a plasma flow path, and plasma is uniformly introduced into each small space 11a. Therefore, in each small space 11a, the plasma can be heated to substantially the same temperature, and the plasma having a uniform temperature can be emitted from the plasma emission port 214. As a result, the workpiece 100 can be uniformly heated along the longitudinal direction of the plate-like members 23 and 24 (second plasma generation space 212).

また、区画部材10a同士の間隔(図3中L)は、それぞれ異なっていてもよいが、ほぼ等しく設定するのが好ましい。これにより、スペーサとしての機能と、気体の流れを制御する機能との双方の機能がより顕著に発揮されるようになる。
この区画部材10a同士の間隔Lの平均値は、特に限定されないが、5〜500mm程度であるのが好ましく、20〜200mm程度であるのがより好ましい。
Further, the partition member 10a distance between (Fig. 3 in L 4), which may be different from each, preferably set substantially equal. Thereby, both the function as a spacer and the function to control the flow of gas come to exhibit more notably.
The average value of the distance L 4 between the partition member 10a is not particularly limited, but is preferably about 5 to 500 mm, more preferably about 20 to 200 mm.

区画部材10aの幅は、板状部材23、24同士の間の距離Lとほぼ等しく設定される。これにより、板状部材23、24が内側に反るのをより確実に防止することができる。
また、区画部材10aの高さ(図4中H)は、各第2の部分232、242の短手方向の長さL22の0.1倍以上であるの好ましく、0.3〜0.8倍程度であるのがより好ましい。これにより、各板状部材23、24の下端部における変形を防止する効果や、プラズマ(気体)の流れを制御する効果(整流効果)がより確実に発揮される。
The width of the partitioning member 10a is substantially equal to the distance L 3 between each other plate members 23 and 24. Thereby, it can prevent more reliably that the plate-shaped members 23 and 24 warp inside.
The height of the partition member 10a (in FIG. 4 H) is the preferably 0.1 times or more the length in the lateral direction of L 22 of the second portion 232, 242, from 0.3 to 0. It is more preferably about 8 times. Thereby, the effect which prevents the deformation | transformation in the lower end part of each plate-shaped member 23 and 24 and the effect (rectification effect) which controls the flow of plasma (gas) are exhibited more reliably.

また、区画部材10aは、ワーク100側の端部において、その厚さがワーク100に向かって漸減するような形状(本実施形態では丸みを帯びた形状)をなしている。これにより、区画部材10aの直下の領域にもプラズマが円滑に回り込むようになり、板状部材23、24(プラズマ生成空間21)の長手方向に沿って、ワーク100を均一に加熱処理することができる。   Further, the partition member 10a has a shape (a rounded shape in the present embodiment) such that the thickness of the partition member 10a gradually decreases toward the workpiece 100 at the end portion on the workpiece 100 side. As a result, the plasma smoothly flows into the region immediately below the partition member 10a, and the workpiece 100 can be uniformly heat-treated along the longitudinal direction of the plate-like members 23 and 24 (plasma generation space 21). it can.

さらに、本実施形態では、区画部材10aのワーク100と反対側の端部も、同様に、その厚さがワーク100と反対(後述するガス供給手段4のガス溜まり43)に向かって漸減するような形状(丸みを帯びた形状)をなしている。これにより、連結空間213に移動(下降)したプラズマが、区画部材10aのワーク100と反対側の端部に衝突した際に渦流が発生するのを好適に防止することができる。すなわち、プラズマを区画部材10aの端部に沿って円滑に下方に向かって流すことができる。その結果、各小空間11aに、ムラなくプラズマを供給することができ、均一にプラズマを再加熱することができる。   Further, in the present embodiment, the thickness of the end of the partition member 10a opposite to the work 100 is gradually reduced toward the opposite side of the work 100 (the gas reservoir 43 of the gas supply unit 4 described later). The shape is round (round shape). Thereby, it is possible to suitably prevent the vortex from being generated when the plasma moved (lowered) to the connection space 213 collides with the end of the partition member 10a opposite to the workpiece 100. That is, plasma can be smoothly flowed downward along the end of the partition member 10a. As a result, plasma can be supplied to each small space 11a without unevenness, and the plasma can be uniformly reheated.

本実施形態では、図4に示すように、区画部材10aの端部の外形は、半円弧状をなしているが、これに限らず、例えば、V字状等をなしていてもよい。
また、区画部材10aは、各板状部材23、24に対して、好ましくは板状部材23、24の縁部が区画部材10aのワーク100側の端部より、ワーク100側に位置するように配置されている。これにより、プラズマ生成空間21で生成されたプラズマをプラズマ放出口214からより均一に放出することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the outer shape of the end portion of the partition member 10 a has a semicircular arc shape, but is not limited thereto, and may be, for example, a V shape.
Further, the partition member 10a is preferably positioned so that the edge of the plate members 23 and 24 is located closer to the workpiece 100 than the end of the partition member 10a on the workpiece 100 side with respect to the plate members 23 and 24. Has been placed. Thereby, the plasma generated in the plasma generation space 21 can be emitted more uniformly from the plasma emission port 214.

なお、区画部材10aの設置数は、複数に限定されず、1つの区画部材10aを設け、第2のプラズマ生成空間212を2つの小空間11aに区画するようにしてもよい。
この区画部材10aの設置数Nは、区画部材10aの厚さ(図4中T)と、第2のプラズマ生成空間212の長手方向の長さ(図4中L12)とに基づいて適宜設定される。具体的には、区画部材10aの設置数Nと、区画部材10aの厚さTと、第2のプラズマ生成空間212の長手方向の長さ(放電長)L12とは、下記式1を満足するのが好ましい。
T×N/L12×100≦10(%) ・・・ 式1
The number of partition members 10a to be installed is not limited to a plurality, and one partition member 10a may be provided and the second plasma generation space 212 may be partitioned into two small spaces 11a.
The installation number N of the partition members 10a is appropriately set based on the thickness of the partition members 10a (T in FIG. 4) and the length in the longitudinal direction of the second plasma generation space 212 (L 12 in FIG. 4). Is done. Specifically, satisfaction and installation number N of the partition member 10a, and the thickness T of the partition member 10a, the longitudinal length (discharge length) L 12 of the second plasma generation space 212, the following formula 1 It is preferable to do this.
T × N / L 12 × 100 ≦ 10 (%) Formula 1

このような関係を満足することにより、プラズマ放出口214における区画部材10aの占有面積が不要に大きくなるのを防止しつつ、区画部材10aに前記2つの機能をより確実に発揮させることができる。これにより、プラズマ生成空間21で発生したプラズマをより確実にワーク100に供給することができる。
この区画部材10aの構成材料としては、プラズマの生成を阻害しないものを用いるのが好ましい。具体的には、板状部材23、24と同様の誘電体材料等が挙げられる。
なお、区画部材10aの形状は、板状に限定されず、例えば、球状、柱状(円柱状、角柱状)等であってもよい。
By satisfying such a relationship, the partition member 10a can more reliably exhibit the two functions while preventing the occupied area of the partition member 10a from being increased unnecessarily at the plasma emission port 214. Thereby, the plasma generated in the plasma generation space 21 can be supplied to the workpiece 100 more reliably.
As the constituent material of the partition member 10a, it is preferable to use a material that does not inhibit the generation of plasma. Specifically, the same dielectric material as the plate-like members 23 and 24 can be used.
Note that the shape of the partition member 10a is not limited to a plate shape, and may be, for example, a spherical shape or a columnar shape (a columnar shape or a prismatic shape).

プラズマ生成空間21には、ガス供給手段4により、所定のガスが供給される。
このガス供給手段4は、所定のガスを充填し供給するガスボンベ(ガス供給源)41と、ガスボンベ41から供給されるガスの流量を調整するレギュレータ(流量調整手段)42と、その内空部にガス溜まり43を形成する筐体44と、その上流端側がガスボンベ41に接続され、下流端側(ガス流出口)が筐体44の上面に設置された供給管45とを有している。
A predetermined gas is supplied to the plasma generation space 21 by the gas supply means 4.
The gas supply means 4 includes a gas cylinder (gas supply source) 41 filled and supplied with a predetermined gas, a regulator (flow rate adjustment means) 42 for adjusting the flow rate of the gas supplied from the gas cylinder 41, and an inner space thereof. A casing 44 that forms the gas reservoir 43, and an upstream end side of the casing 44 is connected to the gas cylinder 41, and a downstream end side (gas outlet) is provided on the upper surface of the casing 44.

レギュレータ42は、ガスボンベ41よりガス流出口側(下流側)に配置されている。また、供給管45のレギュレータ42よりガス流出口側には、供給管45内の流路を開閉するバルブ(流路開閉手段)46が設けられている。
バルブ46が開いた状態で、ガスボンベ41からは所定のガスが送出され、このガスは、供給管45内を流れ、レギュレータ42で流量を調節された後、供給管45の下流側に形成されたガス流出口47から、筐体44内のガス溜まり43に導入(供給)される。
The regulator 42 is arranged on the gas outlet side (downstream side) from the gas cylinder 41. Further, a valve (flow path opening / closing means) 46 for opening and closing the flow path in the supply pipe 45 is provided on the gas outlet side of the supply pipe 45 from the regulator 42.
A predetermined gas is sent out from the gas cylinder 41 with the valve 46 opened. This gas flows through the supply pipe 45, and the flow rate is adjusted by the regulator 42. Then, the gas is formed downstream of the supply pipe 45. The gas is introduced (supplied) from the gas outlet 47 into the gas reservoir 43 in the housing 44.

この筐体44の下部に、1対の板状部材23、24が接合(固定)されている。筐体44に対する板状部材23、24の固定の方法としては、例えば、ネジ止め、融着、接着剤による接着等の方法が挙げられる。
この筐体44の上面のほぼ中央部には、供給管45のガス流出口47が設置されている。供給管45を流れるガスは、このガス流出口47から、ガス溜まり43内に供給される。
A pair of plate-like members 23 and 24 are joined (fixed) to the lower portion of the housing 44. Examples of a method for fixing the plate-like members 23 and 24 to the housing 44 include methods such as screwing, fusion, and adhesion using an adhesive.
A gas outlet 47 of the supply pipe 45 is installed at a substantially central portion of the upper surface of the housing 44. The gas flowing through the supply pipe 45 is supplied from the gas outlet 47 into the gas reservoir 43.

また、筐体44の下面は、プラズマ生成空間21に対応する部分が開放部49とされており、この開放部49を介して、筐体44のガス溜まり43とプラズマ生成空間21とが連通している。
筐体44内の一方の内側面には、ガス溜まり43の一部を上下に仕切る長尺の仕切り板48が設けられており、この仕切り板48と、他方の内側面との間には、隙間が空いている。
Further, the lower surface of the housing 44 has an opening 49 corresponding to the plasma generation space 21, and the gas reservoir 43 of the housing 44 and the plasma generation space 21 communicate with each other through the opening 49. ing.
A long partition plate 48 that vertically partitions a part of the gas reservoir 43 is provided on one inner surface of the housing 44, and between this partition plate 48 and the other inner surface, There is a gap.

ガス流出口47から、ガス溜まり43内に供給されたガスは、まず、仕切り板48よりも上側の空間に流入し、仕切り板48と他方の側面との隙間を通過して、下側の空間に流入する。このガス溜まり43では、ガスがこのような経路(流路)で流れることにより、各部で流速が均一化する。そして、下側の空間に流入したガスは、開放部49を通過して、プラズマ生成空間21(第1のプラズマ生成空間211)に均一な流量で導入(供給)される。   The gas supplied from the gas outlet 47 into the gas reservoir 43 first flows into the space above the partition plate 48, passes through the gap between the partition plate 48 and the other side surface, and enters the lower space. Flow into. In the gas reservoir 43, the gas flows in such a path (flow path), so that the flow velocity becomes uniform in each part. The gas flowing into the lower space passes through the opening 49 and is introduced (supplied) into the plasma generation space 21 (first plasma generation space 211) at a uniform flow rate.

処理に用いるガス(処理ガス)には、Ne、Ar、Xeまたはこれらの混合ガス等の不活性ガス(希ガス)を主成分とするものが好適に用いられる。不活性ガスのプラズマを用いることにより、ワーク100の被処理面101が改質される等の不都合を防止しつつ、加熱処理を行うことができる。
また、かかる処理ガスは、N(窒素ガス)を含有するものが好ましい。これにより、より確実にプラズマ(熱プラズマ)を発生させることができる。
As a gas (treatment gas) used for the treatment, a gas mainly containing an inert gas (rare gas) such as Ne, Ar, Xe, or a mixed gas thereof is preferably used. By using the plasma of the inert gas, the heat treatment can be performed while preventing inconvenience such as the surface to be processed 101 of the workpiece 100 being modified.
In addition, the processing gas preferably contains N 2 (nitrogen gas). Thereby, plasma (thermal plasma) can be generated more reliably.

この場合、処理ガス中のNの含有量は、特に限定されないが、常圧(1気圧換算)で10vol%以下が好ましく、5vol%以下であるのがより好ましい。これにより、ワーク100の被処理面101が改質される等の不都合を防止しつつ、より迅速に(効率よく)プラズマを発生させることができる。
供給するガスの流量は、ガスの種類、加熱処理の程度等に応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、30SCCM〜50SLM程度であるのが好ましい。
In this case, the content of N 2 in the processing gas is not particularly limited, but is preferably 10 vol% or less, more preferably 5 vol% or less at normal pressure (in terms of 1 atmospheric pressure). Accordingly, it is possible to generate plasma more quickly (efficiently) while preventing inconveniences such as the surface 101 of the workpiece 100 being modified.
The flow rate of the gas to be supplied is appropriately determined according to the type of gas, the degree of heat treatment, etc., and is not particularly limited, but it is usually preferably about 30 SCCM to 50 SLM.

図4に示すように、ガス供給手段4から所定のガスが、1対の板状部材23、24の間(プラズマ生成空間21)に供給され、1対の第1の電極25、26間に、所定の電圧、例えば、高周波電圧(電圧)が印加されると、第1のプラズマ生成空間211に電界が発生して、放電、すなわち、グロー放電(バリア放電)が生じる。この放電により供給されたガスが活性化(電離、イオン化、励起等)され、プラズマが発生する。そして、第1のプラズマ生成空間211で発生したプラズマは、プラズマ放出口214に向かって(鉛直下方に)流れ、1対の第2の電極27、28間に、所定の電圧、例えば、低周波電圧や高周波電圧(電圧)が印加されると、第2のプラズマ生成空間212に電界が発生して、プラズマが再度活性化されて、再加熱される。この加熱されたプラズマは、プラズマ放出口214からワーク100に向かって放出される。   As shown in FIG. 4, a predetermined gas is supplied from the gas supply means 4 between the pair of plate-like members 23 and 24 (plasma generation space 21), and between the pair of first electrodes 25 and 26. When a predetermined voltage, for example, a high frequency voltage (voltage) is applied, an electric field is generated in the first plasma generation space 211, and discharge, that is, glow discharge (barrier discharge) occurs. The gas supplied by this discharge is activated (ionization, ionization, excitation, etc.), and plasma is generated. The plasma generated in the first plasma generation space 211 flows toward the plasma discharge port 214 (down vertically), and a predetermined voltage, for example, a low frequency is generated between the pair of second electrodes 27 and 28. When a voltage or a high-frequency voltage (voltage) is applied, an electric field is generated in the second plasma generation space 212, and the plasma is reactivated and reheated. The heated plasma is emitted from the plasma emission port 214 toward the workpiece 100.

プラズマ放出部2の下方には、テーブル3が配置されている。テーブル3は、上面が平坦面とされており、この上面にワーク100が載置される。
テーブル3の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック、石英ガラス等の各種ガラス、前記金属酸化物、複合酸化物等の各種無機酸化物(セラミックス)、各種金属材料等が挙げられるが、本実施形態においては、テーブル3は、金属材料以外の材料で構成されているものとする。
A table 3 is disposed below the plasma emission unit 2. The table 3 has a flat upper surface, and the workpiece 100 is placed on the upper surface.
The constituent material of the table 3 is not particularly limited, and examples thereof include plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, various glasses such as quartz glass, and various inorganic oxides (ceramics) such as the metal oxide and composite oxide. In this embodiment, the table 3 is made of a material other than the metal material.

このようなテーブル3は、その下方に設けられた移動機構(移動手段)5により、図1中のX方向(左右方向)に移動する。このテーブル3の移動により、載置されたワーク100も同方向に移動する。
なお、移動機構5としては、公知のいずれの構成のものを用いてもよく、例えば、コンベア(ベルト駆動、チェーン駆動等)、スクリュー軸を備えた送り機構、ローラ送り機構等が挙げられる。
Such a table 3 is moved in the X direction (left-right direction) in FIG. 1 by a moving mechanism (moving means) 5 provided below the table 3. As the table 3 moves, the workpiece 100 placed also moves in the same direction.
As the moving mechanism 5, any known configuration may be used, and examples thereof include a conveyor (belt drive, chain drive, etc.), a feed mechanism having a screw shaft, a roller feed mechanism, and the like.

また、移動機構5は、移動速度(プラズマ放出部2とワーク100との相対移動速度)を調節可能とするものが好ましい。これにより、ワーク100の加熱処理の程度を調整したり、全体処理時間(単位時間当たりの処理量)を調整したりすることができ、ワーク100に対する加熱処理の最適化を図ることができる。例えば、他の条件を固定し、プラズマ放出部2に対するワーク100の相対移動速度(処理速度)を遅くした場合には、ワーク100の加熱処理の程度(密度)を大とすること、すなわち、より緻密な加熱処理を行うことができる。   Further, it is preferable that the moving mechanism 5 can adjust the moving speed (the relative moving speed between the plasma emitting unit 2 and the workpiece 100). As a result, the degree of the heat treatment of the workpiece 100 can be adjusted, and the overall processing time (processing amount per unit time) can be adjusted, so that the heat treatment for the workpiece 100 can be optimized. For example, when other conditions are fixed and the relative movement speed (processing speed) of the workpiece 100 with respect to the plasma emitting unit 2 is decreased, the degree of heat treatment (density) of the workpiece 100 is increased. Dense heat treatment can be performed.

なお、本発明では、テーブル3側が固定され、プラズマ放出部2側がX方向に移動するような構成であってもよい。
加熱処理の目的としては、例えば、液状被膜の乾燥、膜中におけるモノマーの重合反応、ポリマーの架橋反応、結晶の相変化、等が挙げられる。
プラズマ装置1による加熱処理に供されるワーク100としては、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス、アルミナ、シリカ、チタニア等の各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素等の各種半導体材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック(樹脂材料)のような誘電体材料で構成されたものが挙げられる。さらに、これらの材料によって構成された基材上に、揮発性の溶媒を含有する液状被膜等が形成されたもの等が挙げられる。
In the present invention, the table 3 side may be fixed and the plasma emission unit 2 side may move in the X direction.
Examples of the purpose of the heat treatment include drying of the liquid film, polymerization reaction of monomers in the film, polymer crosslinking reaction, crystal phase change, and the like.
Examples of the workpiece 100 subjected to the heat treatment by the plasma apparatus 1 include various glasses such as quartz glass and non-alkali glass, various ceramics such as alumina, silica, and titania, various semiconductor materials such as silicon and gallium-arsenic, polyethylene, and the like. , Polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polyimide, liquid crystal polymer, phenol resin, epoxy resin, acrylic resin, and other dielectric materials such as plastics (resin materials). Furthermore, the thing etc. with which the liquid film containing a volatile solvent etc. were formed on the base material comprised by these materials are mentioned.

ワーク100の形状としては、板状(基板)、層状、フィルム状が挙げられる。また、ワーク100は、1枚の大きな基板でもよく、小片状をなす複数個のものであってもよい。このような小片状をなすワーク100としては、例えば、液晶表示装置や有機EL表示装置等に用いられるディスプレイパネル、小片状のガラスチップ、半導体チップ、セラミックスチップ等が挙げられる。
また、ワーク100の形状(平面視での形状)は、四角形のものに限らず、例えば円形、楕円形等のものであってもよい。
ワーク100の厚さは、特に限定されないが、通常は、0.3〜2.0mm程度であるのが好ましく、0.5〜0.7mm程度であるのがより好ましい。
Examples of the shape of the workpiece 100 include a plate shape (substrate), a layer shape, and a film shape. The workpiece 100 may be a single large substrate or a plurality of small pieces. Examples of the workpiece 100 having such a small piece include a display panel, a small piece of glass chip, a semiconductor chip, and a ceramic chip used for a liquid crystal display device, an organic EL display device, and the like.
Further, the shape of the workpiece 100 (the shape in plan view) is not limited to a rectangular shape, and may be, for example, a circular shape or an elliptical shape.
Although the thickness of the workpiece | work 100 is not specifically limited, Usually, it is preferable that it is about 0.3-2.0 mm, and it is more preferable that it is about 0.5-0.7 mm.

プラズマ放出部2とワーク100との間隙距離(板状部材23、24の下面とワーク100の被処理面101との距離)は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜決定することができるが、通常は、0.5〜10mm程度であるのが好ましく、0.5〜5mm程度であるのがより好ましい。これにより、プラズマ放出口214から放出されるプラズマを、ワーク100の被処理面101にムラなく照射(供給)することができ、ワークの被処理面101を均一に処理することができる。   The gap distance between the plasma emission part 2 and the workpiece 100 (the distance between the lower surfaces of the plate-like members 23 and 24 and the surface to be processed 101 of the workpiece 100) is not particularly limited, and can be appropriately determined according to various conditions. However, usually, it is preferably about 0.5 to 10 mm, and more preferably about 0.5 to 5 mm. Thereby, the plasma emitted from the plasma emission port 214 can be irradiated (supplied) to the surface 101 to be processed of the workpiece 100 without unevenness, and the surface 101 to be processed of the workpiece can be uniformly processed.

なお、このプラズマ放出部2とワーク100との間隙距離は、被処理面101に均一で適正なプラズマによる加熱処理を行う上で重要な条件の1つである(ガスの種類や流量、印加電圧等も同様)。
したがって、本プラズマ装置1では、例えばプラズマ放出部2またはテーブル3の少なくとも一方を上下方向に移動可能とし、プラズマ放出部2とワーク100との間隙距離を調整可能とした構成であるのが好ましい。
Note that the gap distance between the plasma emitting portion 2 and the workpiece 100 is one of the important conditions for performing a uniform and appropriate heat treatment on the surface to be processed 101 (gas type, flow rate, applied voltage). And so on).
Therefore, it is preferable that the plasma apparatus 1 has a configuration in which, for example, at least one of the plasma emission unit 2 or the table 3 can be moved in the vertical direction and the gap distance between the plasma emission unit 2 and the workpiece 100 can be adjusted.

次に、プラズマ装置1の作用(動作)を説明する。また、プラズマ生成空間21の各部におけるプラズマの温度変化の一例について、図4を参照しつつ説明する。
テーブル3に載置(支持)されたワーク100の被処理面101にプラズマによる加熱処理を施す際は、第1の電源29を作動させるとともに、バルブ46を開き、レギュレータ42によりガスの流量を調整し、ガスボンベ41からガスを送出する。
Next, the operation (operation) of the plasma apparatus 1 will be described. An example of the temperature change of the plasma in each part of the plasma generation space 21 will be described with reference to FIG.
When the surface to be processed 101 of the workpiece 100 placed (supported) on the table 3 is subjected to heat treatment by plasma, the first power supply 29 is operated, the valve 46 is opened, and the gas flow rate is adjusted by the regulator 42. Then, the gas is sent out from the gas cylinder 41.

これにより、ガスボンベ41から送出されたガスは、供給管45内を流れ、そのガス流出口47から所定の流量でガス溜まり43に供給される。そして、ガス溜まり43に供給されたガスは、ガス溜まり43を通過することにより、各部で流速が均一化し、開放部49を通過して、第1のプラズマ生成空間211内に供給される。
このとき、第1の電源29の作動により、1対の第1の電極25、26間に、例えば高周波電圧が印加され、第1のプラズマ生成空間211に電界が発生する。
As a result, the gas delivered from the gas cylinder 41 flows through the supply pipe 45 and is supplied from the gas outlet 47 to the gas reservoir 43 at a predetermined flow rate. Then, the gas supplied to the gas reservoir 43 passes through the gas reservoir 43, so that the flow velocity becomes uniform in each part, passes through the opening 49, and is supplied into the first plasma generation space 211.
At this time, for example, a high frequency voltage is applied between the pair of first electrodes 25 and 26 by the operation of the first power source 29, and an electric field is generated in the first plasma generation space 211.

第1のプラズマ生成空間211内に流入したガスは、電界が作用することにより放電して活性化され、温度Tのプラズマが発生する。
ここで、第1の電源29の出力が、前述のように設定されていることにより、プラズマは、高密度かつ短時間に発生する。
その後、発生したプラズマは、連結空間213を通過して、第2のプラズマ生成空間212に導入される。
Gas introduced into the first plasma generation space 211 is activated to discharge by electric field acts, plasma temperature T 1 is generated.
Here, since the output of the first power supply 29 is set as described above, plasma is generated in a high density and in a short time.
Thereafter, the generated plasma passes through the connection space 213 and is introduced into the second plasma generation space 212.

ここで、このプラズマ装置1では、第2のプラズマ生成空間212が区画部材10aにより区画されているので、この区画部材10aによりプラズマの流れが制御(整流)される。したがって、各小空間11a内に均一な流量でプラズマが供給される。
この連結空間213を通過する際に、プラズマは、温度Tに温度が低下するので、第2のプラズマ生成空間212には、第1のプラズマ生成空間211で発生したプラズマよりも低い温度Tのプラズマが導入される。
Here, in the plasma apparatus 1, since the second plasma generation space 212 is partitioned by the partition member 10a, the flow of plasma is controlled (rectified) by the partition member 10a. Therefore, plasma is supplied at a uniform flow rate into each small space 11a.
When passing through the connection space 213, a plasma, since the temperature T 3 temperature drops, the second plasma generating space 212, the first plasma generating space 211 a lower temperature T 3 than the generated plasma in Plasma is introduced.

このとき、第2の電源30を作動により、1対の第2の電極27、28間に、例えば低周波電圧または高周波電圧が印加され、第2のプラズマ生成空間212に電界が発生し、放電、すなわち、グロー放電(バリア放電)が生じる。これにより、プラズマは、再加熱され、目的の温度Tとなる。
このとき、第2の電源30の出力は、第2のプラズマ生成空間212で、プラズマの温度が、目的の温度に精密に調整されるような条件に設定される。
At this time, for example, a low frequency voltage or a high frequency voltage is applied between the pair of second electrodes 27 and 28 by operating the second power supply 30, and an electric field is generated in the second plasma generation space 212, thereby discharging That is, glow discharge (barrier discharge) occurs. Thus, the plasma is re-heated, the temperature T 2 of interest.
At this time, the output of the second power supply 30 is set to a condition such that the plasma temperature is precisely adjusted to the target temperature in the second plasma generation space 212.

また、このプラズマ装置1では、区画部材10aが設けられていることにより、板状部材23、24の下端部における変形が防止または抑制されている。このため、第2のプラズマ生成空間212が良好な形状を保持しており、また、第2の電極27、28が板状部材23、24に確実に固定され、通電回路のインピーダンスが適正なものとなっている。また、前述の如く、各小空間11a内には、均一な流量でプラズマが供給されている。
したがって、各小空間11aで、ほぼ等しい温度にプラズマが加熱され、プラズマ放出口214から、ワーク100に向けて均一に放出される。
Moreover, in this plasma apparatus 1, since the partition member 10a is provided, deformation at the lower ends of the plate-like members 23 and 24 is prevented or suppressed. For this reason, the second plasma generation space 212 has a good shape, the second electrodes 27 and 28 are securely fixed to the plate-like members 23 and 24, and the impedance of the energization circuit is appropriate. It has become. Further, as described above, plasma is supplied at a uniform flow rate in each small space 11a.
Therefore, in each small space 11a, the plasma is heated to a substantially equal temperature and is uniformly emitted toward the workpiece 100 from the plasma emission port 214.

一方、これと同時に、移動機構5を作動させて、テーブル3を例えば図1中X方向へ等速で移動させる。これにより、このプラズマ放出口214の直下を、ワーク100が通過すると、放出されたプラズマ(活性化されたガス)は、ワーク100の被処理面101に接触し、その被処理面101に均一で良好な加熱処理が施される。
そして、テーブル3の移動により、ワーク100の被処理領域の全体に対し均一で良好な熱処理を行うことができる。
テーブル3の移動速度は、0.1〜100mm/min程度であるのが好ましく、1〜10mm/min程度であるのがより好ましい。なお、移動速度は、必要に応じて変化させるようにしてもよい。
On the other hand, at the same time, the moving mechanism 5 is operated to move the table 3 at a constant speed, for example, in the X direction in FIG. As a result, when the workpiece 100 passes directly below the plasma emission port 214, the emitted plasma (activated gas) comes into contact with the surface to be processed 101 of the workpiece 100 and is uniform on the surface to be processed 101. Good heat treatment is applied.
By moving the table 3, uniform and satisfactory heat treatment can be performed on the entire region to be processed of the workpiece 100.
The moving speed of the table 3 is preferably about 0.1 to 100 mm / min, and more preferably about 1 to 10 mm / min. The moving speed may be changed as necessary.

なお、図4に示す温度制御のパターンは、一例であり、これに限定されるものではなく、例えば、T=Tや、T<Tとなるように温度制御してもよい。ただし、図4に示すように、生成(発生)時のプラズマ温度T>目的の温度Tとなるように、温度制御することにより、プラズマの温度調整が容易となり、ワーク100に供給されるプラズマの温度をより確実に均一化することができる。 Note that the temperature control pattern shown in FIG. 4 is an example, and is not limited thereto. For example, the temperature control may be performed so that T 1 = T 2 or T 1 <T 2 . However, as shown in FIG. 4, by controlling the temperature so that the plasma temperature T 1 at the time of generation (generation)> the target temperature T 2 , the plasma temperature can be easily adjusted and supplied to the workpiece 100. The temperature of the plasma can be made more uniform.

また、1つのワーク100の加熱処理を終了した後、または加熱処理を開始する前には、プラズマ装置1は、第1のプラズマ生成空間211内にガスを供給し、第1の電極25、26間に電圧(電力)を印加して、プラズマの生成(発生)を継続するが、ガスの供給量をプラズマ放出口214からプラズマが放出されない程度の量とし、プラズマがワーク100に供給されない状態(すなわち待機状態)とすることができる。   In addition, after finishing the heat treatment of one workpiece 100 or before starting the heat treatment, the plasma apparatus 1 supplies a gas into the first plasma generation space 211 and the first electrodes 25, 26. A voltage (electric power) is applied in the meantime to continue the generation (generation) of the plasma, but the amount of gas supply is set to an amount that does not cause the plasma to be emitted from the plasma emission port 214 and the plasma is not supplied to the workpiece 100 ( That is, it can be in a standby state.

この場合、加熱処理を開始(再開)する時点で、ガスの供給量を、プラズマが放出されるような量に増大させるとともに、第2の電源30を作動させ、第2の電極27、28間への電圧の印加を開始することにより、第2のプラズマ生成空間212で、プラズマの温度を調整し、プラズマ放出口214から放出させることができる。すなわち、処理状態(処理可能状態)とすることができる。   In this case, at the time of starting (resuming) the heat treatment, the gas supply amount is increased to such an amount that plasma is emitted, and the second power source 30 is operated to connect the second electrodes 27 and 28. By starting application of a voltage to the second plasma generation space 212, the temperature of the plasma can be adjusted and emitted from the plasma emission port 214. That is, it can be set as a processing state (processable state).

この第2のプラズマ生成空間212で行われるプラズマの温度の調整は、第1のプラズマ空間211で行われるプラズマの生成(発生)よりも短時間で行われるので、このような待機状態を設けることにより、短時間に、目的の温度に調整されたプラズマを放出させることができる。したがって、加熱処理を開始する時点でのプラズマ装置1の応答性を向上させることができる。   Since the adjustment of the plasma temperature performed in the second plasma generation space 212 is performed in a shorter time than the generation (generation) of the plasma performed in the first plasma space 211, such a standby state is provided. Thus, plasma adjusted to the target temperature can be emitted in a short time. Therefore, the responsiveness of the plasma apparatus 1 at the time of starting the heat treatment can be improved.

<第2実施形態>
次に、本発明のプラズマ装置の第2実施形態について説明する。
図5は、本発明のプラズマ装置の第2実施形態を示す縦断面図、図6は、図5中のA’−A’線断面図(a)およびB’−B’線断面図(b)、図7は、図5に示すプラズマ放出部におけるガスの流れを模式的に示す図(縦断面図)である。
なお、以下の説明では、図5および図7中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the plasma apparatus of the present invention will be described.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the plasma apparatus of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along line A′-A ′ and a sectional view taken along line B′-B ′ in FIG. 7 is a diagram (longitudinal sectional view) schematically showing a gas flow in the plasma emitting portion shown in FIG.
In the following description, the upper side in FIGS. 5 and 7 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

以下、第2実施形態のプラズマ装置について、前記第1実施形態のプラズマ装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2実施形態のプラズマ装置1は、区画部材の設置箇所が異なる以外は、前記第1実施形態のプラズマ装置1と同様である。
すなわち、図5〜図7に示すように、第2実施形態のプラズマ装置1では、さらに、区画部材10bが第1のプラズマ生成空間211の上下方向の中央部に設けられ、第1のプラズマ生成空間211(プラズマ生成空間21のうちの第1の電極25、26に対応する領域)を、板状部材23、24の長手方向に沿って複数の小空間11bに区画されている。
Hereinafter, the plasma apparatus of the second embodiment will be described focusing on the differences from the plasma apparatus of the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
The plasma apparatus 1 of the second embodiment is the same as the plasma apparatus 1 of the first embodiment except that the installation location of the partition members is different.
That is, as shown in FIGS. 5 to 7, in the plasma device 1 of the second embodiment, the partition member 10 b is further provided at the center in the vertical direction of the first plasma generation space 211 to generate the first plasma. A space 211 (region corresponding to the first electrodes 25 and 26 in the plasma generation space 21) is partitioned into a plurality of small spaces 11b along the longitudinal direction of the plate-like members 23 and 24.

この区画部材10bの構成(形状、構成材料、機能)、板状部材23、24への固定方法、設置数、設置位置等は、区画部材10aと同様とすることができる。
このような区画部材10bを設けることにより、第1の部分231、241の長手方向の長さを比較的大きくした場合でも、板状部材23、24同士の接近を防止することができ、板状部材23、24間の距離(離間距離)を適切に保持することができる。これにより、プラズマを確実かつ安定的に発生させることができる。
The configuration (shape, constituent material, function) of the partition member 10b, the fixing method to the plate members 23 and 24, the number of installation, the installation position, and the like can be the same as those of the partition member 10a.
By providing such a partition member 10b, it is possible to prevent the plate-like members 23 and 24 from approaching each other even when the longitudinal lengths of the first portions 231 and 241 are relatively large. The distance (separation distance) between the members 23 and 24 can be appropriately maintained. Thereby, plasma can be generated reliably and stably.

また、区画部材10bを設けることにより、プラズマ生成空間21に供給されたガス(気体)を、第1のプラズマ生成空間211の長手方向に沿って均一に分配(整流)することができる。これにより、図7に矢印で示すように、区画部材10bによって区画された各小空間11bが、それぞれガスの流路となり、各小空間11bに均一にガスが導入される。したがって、各小空間11bで、ほぼ等しい密度でプラズマを発生させることができる。   Further, by providing the partition member 10b, the gas (gas) supplied to the plasma generation space 21 can be uniformly distributed (rectified) along the longitudinal direction of the first plasma generation space 211. Accordingly, as indicated by arrows in FIG. 7, each small space 11b partitioned by the partition member 10b serves as a gas flow path, and gas is uniformly introduced into each small space 11b. Therefore, it is possible to generate plasma with substantially the same density in each small space 11b.

さらに、各小空間11aにプラズマがほぼ等しい流量で供給され、プラズマを均一に加熱することができ、その結果、ワーク100をより確実かつ均一に加熱処理することができる。
また、プラズマ放出部2は、他の構成物を付加して、次のような構成とすることができる。
Furthermore, plasma is supplied to each small space 11a at a substantially equal flow rate, and the plasma can be heated uniformly. As a result, the workpiece 100 can be more reliably and uniformly heated.
Moreover, the plasma emission part 2 can be made into the following structures by adding another structure.

以下、プラズマ放出部2の他の構成例について説明する。
図8は、プラズマ放出部の他の構成例を示す縦断面図である。
図8に示すプラズマ放出部2には、各電極25〜28を冷却する冷却手段6と、プラズマ放出部2とワーク100の間において、プラズマが放出される領域を外部環境から遮蔽する遮蔽手段(隔離手段)7とを有している。
Hereinafter, another configuration example of the plasma emission unit 2 will be described.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing another configuration example of the plasma emitting unit.
The plasma emitting unit 2 shown in FIG. 8 includes a cooling unit 6 that cools the electrodes 25 to 28, and a shielding unit that shields a region from which plasma is emitted from the external environment between the plasma emitting unit 2 and the workpiece 100. Isolation means) 7.

冷却手段6は、電極25、27を覆う(収納する)カバー61と、電極26、28を覆うカバー62と、カバー61、62内に供給される冷媒(例えば水等)63と、この冷媒63をカバー61、62内に供給する冷媒供給手段(図示せず)とを有している。
カバー61、62は、板状部材23、24に対して液密に固定されている。このカバー61、62の板状部材23、24に対する固定の方法には、前述したような固定の方法を用いることができる。
The cooling means 6 includes a cover 61 that covers (accommodates) the electrodes 25 and 27, a cover 62 that covers the electrodes 26 and 28, a refrigerant (for example, water) 63 supplied into the covers 61 and 62, and the refrigerant 63 And a refrigerant supply means (not shown) for supplying the liquid into the covers 61 and 62.
The covers 61 and 62 are liquid-tightly fixed to the plate-like members 23 and 24. As a method of fixing the covers 61 and 62 to the plate-like members 23 and 24, the fixing method as described above can be used.

このような冷却手段6を設けることにより、電極25〜28を冷却することができ、電極25〜28が必要以上に加熱され、板状部材23、24と電極25〜28との熱膨張係数の差により、電極25〜28が板状部材23、24から脱落することや、板状部材23、24および電極25〜28が破損することを好適に防止することができる。
一方、遮蔽手段7は、各板状部材23、24のワーク100側の端部に設けられた長尺の遮蔽板71、72と、遮蔽板71、72の両端部を固定する側板70、70とを有している。
By providing such a cooling means 6, the electrodes 25 to 28 can be cooled, the electrodes 25 to 28 are heated more than necessary, and the thermal expansion coefficient between the plate-like members 23 and 24 and the electrodes 25 to 28 is increased. Due to the difference, it is possible to suitably prevent the electrodes 25 to 28 from falling off the plate members 23 and 24 and the plate members 23 and 24 and the electrodes 25 to 28 from being damaged.
On the other hand, the shielding means 7 includes long shielding plates 71 and 72 provided at the ends of the plate-like members 23 and 24 on the workpiece 100 side, and side plates 70 and 70 that fix both ends of the shielding plates 71 and 72. And have.

各側板70は、前記側板20と同様の構成とされ、各遮蔽板71、72を、前記板状部材23、24と同様に固定、支持している。
また、遮蔽板71、72の板状部材23、24に対する固定の方法としては、前述したような固定の方法を用いることができる。
各遮蔽板71、72および各側板20の構成材料としては、前述したような誘電体材料等が好適に用いられる。
Each side plate 70 has the same configuration as the side plate 20, and fixes and supports the shielding plates 71 and 72 in the same manner as the plate-like members 23 and 24.
Further, as a method for fixing the shielding plates 71 and 72 to the plate-like members 23 and 24, the fixing method as described above can be used.
As the constituent materials of the shielding plates 71 and 72 and the side plates 20, the dielectric materials as described above are preferably used.

このような隔離手段7を設けることにより、プラズマ放出部2から放出されたプラズマが、プラズマ放出部2とワーク100の間において、プラズマ温度が低下するのを防止することができる。すなわち、遮蔽板71、72は、防熱板として機能する。
このようなことから、ワーク100をより確実にプラズマにより加熱処理することができるようになるとともに、加熱処理に際して制御の応答性が向上し、ワーク100の処理時間の短縮を図ることもできる。
なお、図示の例では、前記第2の実施形態に冷却手段6および遮断手段7を設けた構成となっているが、前記第1の実施形態に適用してもよいことは言うまでもない。
By providing such an isolating means 7, it is possible to prevent the plasma emitted from the plasma emitting unit 2 from being lowered between the plasma emitting unit 2 and the workpiece 100. That is, the shielding plates 71 and 72 function as heat insulating plates.
For this reason, the workpiece 100 can be more reliably heat-treated with plasma, the control responsiveness can be improved during the heat treatment, and the processing time of the workpiece 100 can be shortened.
In the illustrated example, the cooling means 6 and the blocking means 7 are provided in the second embodiment, but it goes without saying that the present invention may be applied to the first embodiment.

以上説明したプラズマ装置1では、ワーク100側が移動するようになっているが、本発明では、例えば、プラズマ放出部2側が移動するようになっていてもよく、また、ワーク100およびプラズマ放出部2の双方がそれぞれ異なる方向に移動するようになっていてもよい。
また、1対の第1の電極25、26間および1対の第2の電極27、28に印加される電圧は、高周波によるものに限られず、例えば、パルス波やマイクロ波によるものであってもよい。
In the plasma apparatus 1 described above, the workpiece 100 side moves. However, in the present invention, for example, the plasma emission unit 2 side may move, and the workpiece 100 and the plasma emission unit 2 may move. Both may move in different directions.
Further, the voltage applied between the pair of first electrodes 25 and 26 and the pair of second electrodes 27 and 28 is not limited to a high-frequency voltage, for example, a pulse wave or a microwave. Also good.

以上、本発明のプラズマ装置を、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。
また、前記実施形態では、プラズマ装置は、大気圧下において、ワークの表面に加熱処理を施すことを想定しているが、本発明では、減圧または真空状態においてワークの表面に加熱処理を施してもよい。
The plasma apparatus of the present invention has been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the configuration of each part is replaced with an arbitrary configuration having the same function. can do. Moreover, other arbitrary structures and processes may be added.
In the above embodiment, it is assumed that the plasma apparatus heat-treats the surface of the work under atmospheric pressure, but in the present invention, the heat-treating is performed on the surface of the work in a reduced pressure or vacuum state. Also good.

また、1対の第1の電極と1対の第2の電極との間、1対の第1の電極の上方、1対の第2の電極の下方には、さらに、1対の電極を1組または複数組、設けるようにしてもよい。
また、前記各実施形態では、1対の第1の電極間に電圧を印加することによりプラズマを発生させ、1対の第2の電極間に電圧を印加することによりプラズマの温度を目的の温度に調整するよう構成したプラズマ装置について説明したが、本発明のプラズマ装置において、1対の第1の電極および1対の第2の電極の使用目的(使用方法)は、これらに限定されるものではない。
Further, a pair of electrodes is further provided between the pair of first electrodes and the pair of second electrodes, above the pair of first electrodes, and below the pair of second electrodes. One set or a plurality of sets may be provided.
Further, in each of the above embodiments, plasma is generated by applying a voltage between a pair of first electrodes, and a voltage is applied between the pair of second electrodes, whereby the temperature of the plasma is set to a target temperature. In the plasma apparatus of the present invention, the purpose of use (method of use) of the pair of first electrodes and the pair of second electrodes is limited to these. is not.

本発明のプラズマ装置の第1実施形態を示す部分断面斜視図である。It is a partial section perspective view showing a 1st embodiment of a plasma device of the present invention. 図1に示すプラズマ装置が備えるプラズマ放出部を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the plasma emission part with which the plasma apparatus shown in FIG. 1 is provided. 図2中のA−A線断面図(a)およびB−B線断面図(b)である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 2, (a), and BB sectional drawing (b). 図2に示すプラズマ放出部におけるガスの流れを模式的に示す図(縦断面図)である。FIG. 3 is a diagram (longitudinal sectional view) schematically showing a gas flow in the plasma emitting section shown in FIG. 2. 本発明のプラズマ装置の第2実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows 2nd Embodiment of the plasma apparatus of this invention. 図5中のA’−A’線断面図(a)およびB’−B’線断面図(b)である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line A′-A ′ in FIG. 5 (a) and a cross-sectional view taken along line B′-B ′ (b). 図5に示すプラズマ放出部におけるガスの流れを模式的に示す図(縦断面図)である。FIG. 6 is a diagram (longitudinal sectional view) schematically showing a gas flow in the plasma emitting section shown in FIG. 5. プラズマ放出部の他の構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the other structural example of a plasma emission part.

符号の説明Explanation of symbols

1……プラズマ装置 2……プラズマ放出部 20……側板 201、202……溝 21……プラズマ生成空間 211……第1のプラズマ生成空間 212……第2のプラズマ生成空間 213……連結空間 214……プラズマ放出口 23、24……板状部材 231、241……第1の部分 232、242……第2の部分 233、243……連結部分 25、26……第1の電極 27、28……第2の電極 29……第1の電源 30……第2の電源 291、301……整合器 3……テーブル 4……ガス供給手段 41……ガスボンベ 42……レギュレータ 43……ガス溜まり 44……筐体 45……供給管 46……バルブ 47……ガス流出口 48……仕切り板 49……開放部 5……移動機構 6……冷却手段 61、62……カバー 63……冷媒 7……遮蔽手段 70……側板 71、72……遮蔽板 10a、10b……区画部材 11a、11b……小空間 100……ワーク 101……被処理面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma apparatus 2 ... Plasma emission part 20 ... Side plate 201, 202 ... Groove 21 ... Plasma generation space 211 ... First plasma generation space 212 ... Second plasma generation space 213 ... Connection space 214 …… Plasma discharge port 23, 24 …… Plate-like member 231,241 …… First part 232,242 ... Second part 233,243 ... Connection part 25,26 …… First electrode 27, 28 …… Second electrode 29 …… First power source 30 …… Second power source 291, 301 …… Matching unit 3 …… Table 4 …… Gas supply means 41 …… Gas cylinder 42 …… Regulator 43 …… Gas Pool 44 …… Case 45 …… Supply pipe 46 …… Valve 47 …… Gas outlet 48 …… Partition plate 49 …… Open part 5 …… Movement mechanism 6 …… Cooling means 61, 62 …… Cover 63 …… Medium 7 ...... shielding means 70 ...... side plates 71, 72 ...... shielding plates 10a, 10b ...... partitioning member 11a, 11b ...... small spaces 100 ...... workpiece 101 ...... objective surface

Claims (19)

プラズマ放出部とワークとを相対的に移動しつつ前記プラズマ放出部より放出されたプラズマにより前記ワークの被処理面を加熱処理するプラズマ装置であって、
前記プラズマ放出部は、
誘電体材料で構成され、前記ワークの前記プラズマ放出部に対する移動方向と直交しかつ前記被処理面の法線方向と直交する方向に沿って互いに平行に配置され、それらの間にプラズマ生成空間を形成する1対の長尺な板状部材と、
前記1対の板状部材にそれぞれ電気的に接続された1対の第1の電極と、該第1の電極間に電圧を印加する第1の電源とを備える第1の通電手段と、
前記1対の板状部材の前記第1の電極より前記ワーク側にそれぞれ電気的に接続された1対の第2の電極と、該第2の電極間に電圧を印加する第2の電源とを備える第2の通電手段と、
前記板状部材に固定され、前記プラズマ生成空間のうちの少なくとも前記第2の電極に対応する領域を前記板状部材の長手方向に沿って複数の小空間に区画する区画部材と、
前記プラズマ生成空間に所定のガスを供給するガス供給手段とを有し、
前記プラズマ生成空間に前記ガスを供給しつつ前記1対の板状部材間に電圧を印加することにより、前記プラズマ生成空間内の前記ガスを活性化してプラズマを生成し、該プラズマを前記ワークに向けて放出するよう構成されていることを特徴とするプラズマ装置。
A plasma apparatus that heat-treats a surface to be processed of the workpiece with plasma emitted from the plasma emission portion while relatively moving the plasma emission portion and the workpiece,
The plasma emission part is
It is made of a dielectric material, and is arranged in parallel to each other along a direction perpendicular to the moving direction of the workpiece with respect to the plasma emitting portion and perpendicular to the normal direction of the surface to be processed. A pair of long plate-like members to be formed;
A first energizing means comprising a pair of first electrodes electrically connected to the pair of plate-like members, respectively, and a first power source for applying a voltage between the first electrodes;
A pair of second electrodes electrically connected to the workpiece side from the first electrode of the pair of plate-like members, and a second power source for applying a voltage between the second electrodes; A second energization means comprising:
A partition member fixed to the plate-like member and partitioning a region corresponding to at least the second electrode in the plasma generation space into a plurality of small spaces along the longitudinal direction of the plate-like member;
Gas supply means for supplying a predetermined gas to the plasma generation space;
By applying a voltage between the pair of plate members while supplying the gas to the plasma generation space, the gas in the plasma generation space is activated to generate plasma, and the plasma is applied to the workpiece. A plasma device characterized in that the plasma device is configured to emit toward.
前記区画部材は、さらに、前記プラズマ生成空間のうちの前記第1の電極に対応する領域に設けられている請求項1に記載のプラズマ装置。   The plasma device according to claim 1, wherein the partition member is further provided in a region corresponding to the first electrode in the plasma generation space. 前記区画部材は、前記1対の板状部材間の距離を保つスペーサとしての機能を有する請求項1または2に記載のプラズマ装置。   The plasma apparatus according to claim 1, wherein the partition member has a function as a spacer for maintaining a distance between the pair of plate-like members. 前記区画部材は、前記プラズマ生成空間を流れる気体の流れを制御する機能を有する請求項1ないし3のいずれかに記載のプラズマ装置。   The plasma device according to any one of claims 1 to 3, wherein the partition member has a function of controlling a flow of gas flowing through the plasma generation space. 前記区画部材は、前記板状部材の長手方向に沿って所定の間隔で複数個配置されている請求項1ないし4のいずれかに記載のプラズマ装置。   5. The plasma device according to claim 1, wherein a plurality of the partition members are arranged at predetermined intervals along a longitudinal direction of the plate-like member. 前記区画部材は、板状をなしており、前記ワーク側の端部は、その厚さがワークに向かって漸減するような形状である請求項1ないし5のいずれかに記載のプラズマ装置。   6. The plasma apparatus according to claim 1, wherein the partition member has a plate shape, and the end portion on the workpiece side has a shape such that the thickness thereof gradually decreases toward the workpiece. 前記板状部材の縁部は、前記区画部材の前記ワーク側の端部より、前記ワーク側に位置している請求項1ないし6のいずれかに記載のプラズマ装置。   The plasma apparatus according to claim 1, wherein an edge of the plate-like member is located closer to the workpiece than an end of the partition member on the workpiece. 当該プラズマ装置は、前記プラズマ生成空間に前記ガスを供給しつつ、前記第1の通電手段により前記1対の板状部材間に電圧を印加することにより、前記プラズマ生成空間内の前記ガスを活性化してプラズマを生成するとともに、前記第2の通電手段により前記1対の板状部材間に電圧を印加することにより、生成した前記プラズマの温度を目的の温度に調整し、目的の温度に調整された前記プラズマを前記ワークに向けて放出するよう構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載のプラズマ装置。   The plasma apparatus activates the gas in the plasma generation space by supplying a voltage between the pair of plate members by the first energizing means while supplying the gas to the plasma generation space. The plasma is generated and the voltage is applied between the pair of plate-like members by the second energizing means, thereby adjusting the temperature of the generated plasma to the target temperature and adjusting the target temperature. The plasma apparatus according to claim 1, wherein the plasma is emitted toward the workpiece. 前記プラズマ生成空間の前記1対の第1の電極を通過する断面における面積をA[mm]とし、前記プラズマ生成空間の前記1対の第2の電極を通過する断面における面積をB[mm]としたとき、A<Bである請求項1ないし8のいずれかに記載のプラズマ装置。 The area in the cross section passing through the pair of first electrodes in the plasma generation space is A [mm 2 ], and the area in the cross section through the pair of second electrodes in the plasma generation space is B [mm. when the 2] the plasma apparatus according to any one of the claims 1 to a <B 8. 前記Aは、0.05B〜0.8Bである請求項9に記載のプラズマ装置。   The plasma apparatus according to claim 9, wherein A is 0.05B to 0.8B. 前記板状部材間の距離は、ほぼ一定であり、
前記1対の板状部材は、前記第1の電極が設けられた部分における長手方向の長さが、前記第2の電極が設けられた部分における長手方向の長さより小さい請求項9または10に記載のプラズマ装置。
The distance between the plate-like members is substantially constant,
11. The pair of plate-like members according to claim 9 or 10, wherein a length in a longitudinal direction in a portion where the first electrode is provided is smaller than a length in a longitudinal direction in a portion where the second electrode is provided. The plasma apparatus as described.
前記第1の電極における電力密度は、前記第2の電極における電力密度より大きい請求項1ないし11のいずれかに記載のプラズマ装置。   The plasma apparatus according to claim 1, wherein a power density in the first electrode is larger than a power density in the second electrode. 前記第1の電極における電力密度をX[W/mm]とし、前記第2の電極における電力密度をY[W/mm]としたとき、X/Yが1.1以上である請求項12に記載のプラズマ装置。 The power density at the first electrode is X [W / mm 2 ], and the power density at the second electrode is Y [W / mm 2 ], X / Y is 1.1 or more. 12. The plasma device according to 12. 前記第1の電源が前記第1の電極に供給する電力の周波数は、前記第2の電源が前記第2の電極に供給する電力の周波数とほぼ等しいか、または前記第2の電源が前記第2の電極に供給する電力の周波数より大きい請求項1ないし13のいずれかに記載のプラズマ装置。   The frequency of power supplied from the first power source to the first electrode is substantially equal to the frequency of power supplied from the second power source to the second electrode, or the second power source supplies the first electrode. The plasma apparatus according to claim 1, wherein the plasma apparatus has a frequency higher than that of power supplied to the two electrodes. 前記ガスは、不活性ガスを主成分とするものである請求項1ないし14のいずれかに記載のプラズマ装置。   The plasma apparatus according to claim 1, wherein the gas contains an inert gas as a main component. 前記ガスは、窒素ガスを含有する請求項1ないし15のいずれかに記載のプラズマ装置。   The plasma apparatus according to claim 1, wherein the gas contains nitrogen gas. 前記ガス中における窒素ガスの含有量は、常圧で10vol%以下である請求項16に記載のプラズマ装置。   The plasma apparatus according to claim 16, wherein the content of nitrogen gas in the gas is 10 vol% or less at normal pressure. 前記プラズマ放出部と前記ワークとを相対的に移動する移動手段を有する請求項1ないし17のいずれかに記載のプラズマ装置。   The plasma apparatus according to claim 1, further comprising a moving unit that relatively moves the plasma emitting unit and the workpiece. 前記移動手段は、前記プラズマ放出部と前記ワークとの相対移動速度を調節する機能を備えているものである請求項18に記載のプラズマ装置。
The plasma apparatus according to claim 18, wherein the moving means has a function of adjusting a relative moving speed between the plasma emitting unit and the workpiece.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012038469A (en) * 2010-08-04 2012-02-23 Toyota Gakuen Atmospheric pressure plasma jet apparatus

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