JP2015005780A - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は大気圧プラズマを用いて成膜、表面改質、滅菌等を行うための、大気圧プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。 The present invention relates to an atmospheric pressure plasma processing apparatus and a plasma processing method for performing film formation, surface modification, sterilization, and the like using atmospheric pressure plasma.
近年、大気圧でプラズマを生成する技術の検討が進み、Si系薄膜やダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜等の機能性膜の生成や、材料表面の有機物除去、プラズマ滅菌等が広く検討されるようになった。この大気圧プラズマ処理において、ある一定以上の面積の被処理体(例えば1m×1mの基板)にプラズマ処理を行う場合には、誘電体バリア放電が広く用いられている。誘電体バリア放電には大きく2つの方式がある。1つは、例えば特許文献1に記載のものであり、2枚の平行に配置させた金属の間に誘電体を挿入した平行平板型のプラズマ源でプラズマを生成する、リモートプラズマを用いた方式である。
もう1つは、例えば特許文献2に記載されるものであり、一対の櫛形状の電極を1つの誘電体面内に配置した面放電方式である。この面放電方式の放電電極パターンは、古くからプラズマディスプレーパネルで採用されているものである。
In recent years, the study of technology for generating plasma at atmospheric pressure has progressed, and the generation of functional films such as Si-based thin films and diamond-like carbon (DLC) thin films, the removal of organic substances on the surface of materials, and plasma sterilization will be widely studied. Became. In this atmospheric pressure plasma processing, dielectric barrier discharge is widely used when plasma processing is performed on an object to be processed (for example, a 1 m × 1 m substrate) having a certain area or more. There are two main types of dielectric barrier discharge. One is described in, for example,
The other is described in, for example,
成膜等に用いる大気圧プラズマ装置では、例えば特許文献1に記載されたような平行平板型の誘電体バリア放電方式が、主に用いられている。この平行平板型の誘電体バリア放電方式では、2枚の放電電極間でプラズマを生成し、例えばこの放電電極間に被処理体を挿入し、あるいは放電電極の下方近傍に被処理体を配置し、成膜処理を行う。この方式の課題として、被処理体の他に、プラズマ源である放電電極の表面も成膜されてしまうことが挙げられる。この放電電極側に付いた膜は、剥がれ落ちて異物となり、被処理体への成膜処理を阻害する。そのため、放電電極にある一定以上の膜が付着したら、放電電極の交換、掃除が必要となり、これが装置の稼働率を低下させ、量産性を損なう原因となる。
In an atmospheric pressure plasma apparatus used for film formation or the like, for example, a parallel plate type dielectric barrier discharge system as described in
一方、特許文献2に記載の面放電方式のプラズマ処理装置は、平行に配列されプラズマを発生させる線状電極が誘電体に埋設され、この線状電極の配列面を、被処理体の処理面(表面)と、例えば2mmの、間隙をもって対向するように配置し、被処理体を搬送手段で搬送するように構成されている。この方式でも、平行平板型の誘電体バリア放電方式と同様に、被処理体の他に、プラズマ源の表面も成膜されてしまうという課題が挙げられる。
On the other hand, in the surface discharge type plasma processing apparatus described in
本発明の目的は、主に被処理体の成膜に用いる大気圧プラズマ処理装置であって、被処理体以外の部位への成膜を抑制した、大気圧プラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is an atmospheric pressure plasma processing apparatus mainly used for film formation of an object to be processed, and an atmospheric pressure plasma processing apparatus which suppresses film formation on a part other than the object to be processed and a plasma using the same. It is to provide a processing method.
本発明の代表的なものを示すと次のとおりである。すなわち、本発明のプラズマ処理装置は、処理室に設けられた大気圧雰囲気のプラズマ放電部と、前記プラズマ放電部に高周波電力を供給する高周波電源と、前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給源と、被処理体の裏面を保持する被処理体保持手段とを備えたプラズマ処理装置において、前記プラズマ放電部は、一対の電極が誘電体内に平行に配置され、該誘電体の表面にプラズマを生成する面放電型の誘電体バリア放電方式のプラズマ源であり、前記プラズマ放電部において、前記被処理体が所定の被処理体保持面に保持され、前記プラズマ放電部において、前記誘電体の表面と前記被処理体保持面とが実質的に同じ高さにあり、前記プラズマが、前記被処理体保持面とは反対側の前記被処理体の表面近傍の前記大気圧雰囲気中に生成されるように構成されている、ことを特徴とする。 The typical ones of the present invention are as follows. That is, the plasma processing apparatus of the present invention includes a plasma discharge portion in an atmospheric pressure atmosphere provided in a processing chamber, a high-frequency power source that supplies high-frequency power to the plasma discharge portion, and a processing gas that supplies processing gas to the processing chamber. In the plasma processing apparatus including a supply source and a target object holding unit that holds the back surface of the target object, the plasma discharge unit includes a pair of electrodes arranged in parallel in the dielectric, and a surface of the dielectric. A surface discharge type dielectric barrier discharge type plasma source for generating plasma, wherein the object to be processed is held on a predetermined object holding surface in the plasma discharge part, and the dielectric in the plasma discharge part The surface of the object to be processed and the object to be processed holding surface are substantially at the same height, and the plasma is in the atmospheric pressure atmosphere in the vicinity of the surface of the object to be processed opposite to the object to be processed holding surface. It is configured to be made, characterized in that.
本発明によれば、プラズマは被処理体表面近傍のみに生成されるため、プラズマ放電部や処理容器内壁への成膜を抑制できるため、装置のクリーニング周期を延ばし、量産性を向上させることが可能である。 According to the present invention, since plasma is generated only in the vicinity of the surface of the object to be processed, film formation on the plasma discharge part and the inner wall of the processing container can be suppressed, so that the cleaning cycle of the apparatus can be extended and mass productivity can be improved. Is possible.
本発明のプラズマ処理装置は、一対の電極(アンテナとアース)が1つの誘電体内に面状に形成されている面放電型の誘電体バリア放電方式のプラズマ放電プレートを有し、大気圧雰囲気で被処理体の裏面を該プラズマ放電プレートに密着させ、該プラズマ放電プレートに対して反対側の被処理体表面の近傍にプラズマを生成して、成膜処理を行うようにしている。さらに、成膜のための処理ガスには、ヘリウムやアルゴンなど、放電しやすい希ガスで希釈された処理ガスを用い、該処理ガスはプラズマ生成側の空間に供給され、被処理体の裏面と放電プレートの間には、必要に応じて、処理ガスに比べて放電しにくい、例えば窒素を供給することによって、放電プレートと被処理体の裏面との間に生じたわずかな隙間での放電を抑制させる。なお、本発明における大気圧雰囲気とは、処理ガスの圧力が大気雰囲気と同等であることを指す。
以下、図面を参照しながら、本発明を具体的に適用したプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法の実施例について詳細に説明する。
The plasma processing apparatus of the present invention has a surface discharge type dielectric barrier discharge type plasma discharge plate in which a pair of electrodes (antenna and ground) are formed in a plane in one dielectric body, and is used in an atmospheric pressure atmosphere. The back surface of the object to be processed is brought into close contact with the plasma discharge plate, and plasma is generated in the vicinity of the surface of the object to be processed on the opposite side to the plasma discharge plate to perform the film forming process. Furthermore, a processing gas diluted with a rare gas that is easily discharged, such as helium or argon, is used as a processing gas for film formation, and the processing gas is supplied to the space on the plasma generation side, If necessary, discharge between the discharge plates with a slight gap generated between the discharge plate and the back surface of the object to be processed is difficult, for example, by supplying nitrogen. Let it be suppressed. Note that the atmospheric pressure atmosphere in the present invention means that the pressure of the processing gas is equivalent to the atmospheric atmosphere.
Hereinafter, embodiments of a plasma processing apparatus and a plasma processing method to which the present invention is specifically applied will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明の第1の実施例について図1ないし図4を用いて説明する。図1は、第1の実施例の大気圧プラズマ処理装置の全体構成を示している。この大気圧プラズマ処理装置は、例えば厚さ1mm、幅1m、長さ20mの樹脂やガラス基板にアモルファスSiやダイアモンドライクカーボン(DLC)膜を成膜するのに用いられる。図2(図2A〜2C)は、大気圧プラズマ処理装置のプラズマ放電部付近の断面構造及び動作説明図である。図3は、大気圧プラズマ処理装置の放電部の断面(図2AにおけるA−A‘)を上方から見た概要を示している。 First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the overall configuration of the atmospheric pressure plasma processing apparatus of the first embodiment. This atmospheric pressure plasma processing apparatus is used to form an amorphous Si or diamond-like carbon (DLC) film on a resin or glass substrate having a thickness of 1 mm, a width of 1 m, and a length of 20 m, for example. FIG. 2 (FIGS. 2A to 2C) is a cross-sectional structure and operation explanatory view in the vicinity of the plasma discharge portion of the atmospheric pressure plasma processing apparatus. FIG. 3 shows an outline of a cross section (A-A ′ in FIG. 2A) of the discharge part of the atmospheric pressure plasma processing apparatus as viewed from above.
プラズマ放電部1は大気雰囲気の筐体16内に設置される。プラズマ放電部1は、平面形状が略矩形となっている。筐体16は、壁面が電気的に接地された処理室を形成している。複数のローラー17により、プラズマ放電部1の表面のプラズマ6の生成領域に沿って被処理体を搬送し保持する被処理体保持面B−B‘が形成されている。被処理体7は、その裏面側が複数のローラー17及びプラズマ放電部1の表面によって保持され、被処理体保持面B−B‘に沿って筐体16内のプラズマ放電部1の上を通過する構造となっている。このとき、被処理体7の表側がプラズマ6に面しながら搬送される。なお、被処理体7の搬送手段はローラーに限定されるものではなく、ベルトやその他の搬送手段を用いても良いことは言うまでもない。
The
プラズマが生成される筐体16内の空間には、シャワーヘッド8を介して、プラズマ生成用の処理ガスを供給する。プラズマ生成用の処理ガスは、処理ガス供給源9−1からガス供給ライン10−1を介してシャワーヘッド8に供給される。プラズマ生成用の処理ガスは、放電しやすいヘリウムやアルゴンなどの希ガスで希釈されたガスとする。プラズマ放電部1と被処理体7との間に隙間23が存在する場合(詳細は後述する)には、放電しにくい窒素ガスなどの放電抑制ガスを、プラズマ放電部1の端に設置した放電抑制ガス供給部14(14−1,14−2,1−3)から供給するように構成する。放電抑制ガスは、ガス供給源9−2から、ガスライン10−2ないし10−4を介してガス供給部14−1ないし14−3に供給される。さらに、筐体16には、排気ライン12(12−1,12−2)を介して排気系11が接続されている。また、筐体16の被処理体保持面B−B‘の近傍に設けられた被処理体の出入り口には、ガス雰囲気切り換え器13が設置されている。
A processing gas for plasma generation is supplied to the space in the
図2A及び図3に詳細を示すように、プラズマ放電部1は、平坦な表面を有する誘電体5と、この誘電体5に埋設され高周波電源3に接続された一対の電極4とを有している。この一対の電極4は、アンテナとアースの2種類の電極4−1と4−2が交互に平行に誘電体5内に設置された構造になっている。電極4−1と4−2は、プラズマ放電のための高周波電源3に接続されている。図2Aに示すように、誘電体5はプラズマ6を生成する放電部側で薄くなっており、その厚さT1は概ね10μm〜数mmである。対して、プラズマを生成しない側の誘電体層の厚さT2はT1の10倍以上としている。すなわち、一対の電極は誘電体膜5の厚み方向においてその中央よりも放電部側に偏って埋設されている。また、プラズマ放電部1は、該プラズマ放電部の放電側の誘電体表面が被処理体保持面B−B‘と実質的に同じ高さ、すなわち誘電体1の表面が被処理体7の裏面に接触、あるいは実質的に接触する高さ位置に設置されている。Eは電極4の直径を示している。アンテナとアースの2種類の電極の幅Lには、電極4−1と電極4−2間の幅L1と、電極4―2と電極4―1間の幅L2がある。このアンテナとアースの2種類の電極の幅L(L1,L2)は、4被処理体の厚さDと誘電体表面層の厚さT1と、プラズマ放電部1と被処理体7との間にできる隙間Gの合計よりも大きい方が望ましい。即ち
L>D+G+T
の式が成り立つ方が望ましい。これにより、一対の電極4間に高周波電力が印加され電流が流れることに伴い発生する電気力線18が、被処理体7の成膜側表側に十分しみ出る。
As shown in detail in FIGS. 2A and 3, the
L> D + G + T
It is desirable that the following formula holds. As a result, the electric lines of
これを図2B,図2Cの動作説明図で説明する。被処理体7は、基板部7Aと、この基板部の上にプラズマを利用して成膜されるSiN膜、ダイアモンドライクカーボン膜等の薄膜層7Bとから構成される。図2Bは、プラズマ放電部1の表面と被処理体保持面B−B‘とが実質的に一致し、プラズマ放電部1の表面と被処理体7の裏面との隙間Gがゼロ(隙間が無く、被処理体7と放電部1が密着している)の状態を示している。一対の電極4間に高周波電力が印加されることに伴い発生する電気力線18は、その一部が、誘電体膜5(固体層)、被処理体7(固体層)を経て、筐体16内の大気圧雰囲気(気体層)に到達し、その電界がプラズマ生成用の処理ガスに作用してプラズマを生成する。即ち、被処理体7の表面側22の近傍の大気圧雰囲気のみで、プラズマ生成に必要な強度の電界を形成することが可能となり、プラズマ6が形成される。
This will be described with reference to the operation explanatory diagrams of FIGS. 2B and 2C. The
なお、プラズマ放電部1の表面と被処理体7の裏面との隙間Gはゼロ(隙間が無く、被処理体7と放電部1が密着している)であることが望ましい。しかし、被処理体7の材質や構造などによっては、被処理体7の搬送を円滑に行うために、図2Cに示したように、プラズマ放電部1の表面と被処理体を搬送し保持するための被処理体保持面B−B‘とを予め微小距離だけ離し、プラズマ放電部1の表面と被処理体7の裏面との間にわずかな隙間23を形成する必要のある場合もある。しかしこのような隙間23があると、その隙間23内の電界によってプラズマが生成される恐れがある。このような場合には、プラズマ放電部1と被処理体7の隙間23には、放電しにくい窒素ガスなどの放電抑制ガスを、プラズマ放電部1の端に設置した放電抑制ガス供給部14から供給するように構成する。これにより、隙間Gがゼロでない場合、窒素ガスでは放電しないが、希ガスで希釈された処理ガスでは放電するように、プラズマ放電用電源3の高周波電力の電圧を調整することで、被処理体7の表面側22の近傍の大気圧雰囲気のみでプラズマを生成することが可能である。すなわち一対の電極4間に高周波電力が印加されることに伴い発生する電気力線18は、その一部が、誘電体膜5(固体層)、放電抑制ガス層、被処理体7(固体層)を経て、筐体16内の大気圧雰囲気(気体層)に到達し、その電界がプラズマ生成用の処理ガスに作用してプラズマを生成する。
The gap G between the front surface of the
また、処理ガスは、アモルファスSiの成膜では希ガスにSiH4ガスを添加した混合ガスをベースとして、必要に応じて水素などを添加したガスを用いる。SiN膜の成膜ではSiH4とH2とN2またはアンモニアの混合ガスを希ガスで希釈した処理ガスを用いる。ダイアモンドライクカーボン膜の生成では、アセチレンなどの炭化水素ガスに必要に応じて水素などを添加したガスを希ガスで希釈したものを用いるのが望ましい。
In addition, as a processing gas, a gas in which hydrogen or the like is added as necessary is used based on a mixed gas obtained by adding
なお、実施例1において、放電抑制ガスのガス供給部14は複数個あるが、被処理体7が放電抑制ガス供給部14の上に無い場合には、放電抑制ガスを供給しないようにすることが望ましい。また、プラズマ放電部1は筐体16内に複数個設置しても良く、この場合、被処理体7がプラズマ放電部の放電面全体の上に無いときは放電を止めるようにした方がよい。
In Example 1, there are a plurality of discharge suppression
処理室(筐体16内)のガス雰囲気は、概ね被処理体の表面側では成膜用の処理ガス、被処理体の裏面側では窒素ガスとなっている方が望ましい。この場合、筐体の上方は排気ライン12−1を介して、排気ポンプなどから構成される排気系11−1で排気され、筐体の下方は、排気ライン12−2を介して排気系11−2から排気される。また、排気系11−1で集めたガスをガス供給系9−1に供給して、一部を循環させるようにしてもよい。当然、排気系11−2で集めたガスをガス供給系9−2に供給して、一部を循環させるようにしてもよい。 It is desirable that the gas atmosphere in the processing chamber (inside the casing 16) is generally a processing gas for film formation on the surface side of the object to be processed and a nitrogen gas on the back side of the object to be processed. In this case, the upper part of the casing is exhausted through an exhaust line 12-1 by an exhaust system 11-1 including an exhaust pump, and the lower part of the casing is exhausted through an exhaust line 12-2. -2 is exhausted. Further, the gas collected in the exhaust system 11-1 may be supplied to the gas supply system 9-1 to circulate a part thereof. Naturally, the gas collected in the exhaust system 11-2 may be supplied to the gas supply system 9-2 and partially circulated.
筐体16における被処理体が出入りする部分には、ガス雰囲気を切り換えるための装置13が設置されている。この構造例を図4に示す。ガス雰囲気切り替え装置は仕切板28により3つの領域に区切られている。中央部にはガス供給ライン10−9を介して窒素や、希ガスなどを供給する。供給したガスは隣の領域に流れ込み、ガス流29−2は、処理室から流れ込むガス流29−3と、合流してガス流29−4となり、排気ライン12−4によって排気される。また、ガス雰囲気切り替え装置13に、ガスライン10−9から供給したガスのうち、図面において左側に流れるガス29−5は、大気雰囲気から流れ込むガス流29−6を合流してガス流29−7となり、ガス排気ライン12−3を介して排気される。これにより、大気が処理室内、即ち筐体16内に流入しないようにしている。また、筐体16内の雰囲気(大気圧雰囲気)の圧力をP1、大気雰囲気の圧力をP3としたとき、概ね
P1<P3
の関係が成り立つことが望ましい。即ち、プラズマ放電部1により生成されるプラズマは大気圧放電によるプラズマであるが、厳密には大気雰囲気よりも若干減圧された例えば0.9気圧でもよい。
An
P1 <P3
It is desirable that this relationship holds. That is, the plasma generated by the
本実施例によれば、プラズマは被処理体の表面近傍の大気圧雰囲気にのみ生成されるため、プラズマ放電部や処理容器内壁への成膜を抑制できる。そのため、プラズマ処理装置のクリーニング周期を延ばし、量産性を向上させることが可能である。 According to the present embodiment, since plasma is generated only in an atmospheric pressure atmosphere near the surface of the object to be processed, film formation on the plasma discharge part and the inner wall of the processing container can be suppressed. Therefore, it is possible to extend the cleaning cycle of the plasma processing apparatus and improve mass productivity.
次に、本発明の第2の実施例を図5ないし図6を用いて説明する。実施例1と同等の構成については説明を省略する。本実施例では、フレキシブル基板対応のロール トゥー ロール(Roll−to−Roll)式の大気圧成膜プラズマ装置の概要を示している。円筒外周にプラズマを生成することができるプラズマ源1が筐体16内に設置されている。被処理体7はロール19−1から供給され、ロール19−2で巻き取られるように構成されている。そして、被処理体7は円筒型のプラズマ放電部1に角度θの距離だけ接触するようになっている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted. In this embodiment, an outline of a roll-to-roll atmospheric pressure film forming plasma apparatus for a flexible substrate is shown. A
プラズマ源1の構造は図6に示す電極構造となっている。図6に示す円筒型放電プラズマ源は、円筒状の誘電体(絶縁体)5−1の表面に2本の電極(導線)4−1と4−2を平行に螺旋状に巻き付け、その上から、ガラスやアルミナ、イットリアなどの誘電体層5−2を形成した構造となっている。電極(導線)4−1と4−2はプラズマ放電用の高周波電源3に接続されている。このプラズマ放電部は、電極4から見て、円筒の内側部分の誘電体層の厚さT1が電線から見て外周側にある誘電体層の厚さT2に対して例えば10倍以上厚くなっている。また2本の電極の間隔L1、及び、螺旋状に巻いたときの電極の間隔L2は概ね同等の幅となっている。また、被処理体7の厚さをD、被処理体7と放電部にできる隙間をGとすると、
L1≒L2>D+G+T2
となっていることが望ましい。もちろんGは、ほとんど0mmであることが望ましい。
The structure of the
L1≈L2> D + G + T2
It is desirable that Of course, it is desirable that G is almost 0 mm.
被処理体7の表面側20、即ち成膜処理を行う面が接している空間24には、処理ガス供給系9−1から供給された処理ガスを、ガス供給ライン10−1、及び、シャワーヘッド8を介して供給される。処理ガスは実施例1と同様に希ガスで希釈されたガスを用いる。被処理体7の裏側21が接している空間25にはガス供給源9−2からガス供給ライン10−2を介してガス供給口14から窒素ガスなど、処理ガスに対して放電しにくいガスを供給する。これにより、プラズマ6はプラズマ源1に接している被処理体の表面側に生成され、被処理体が接していない方(図の下側部分)ではプラズマは生成しないようにしている。なお、筐体16の被処理体の出入り口には、処理室である筐体内に大気が入らないように、ガス雰囲気切り換え器13が設置されている。プラズマを生成する側24の空間(大気圧雰囲気)の圧力をP1、プラズマを生成しない側の空間25の圧力をP2、筐体周りの大気雰囲気の圧力をP3としたとき、
P1<P2<P3
となるように若干の圧力差が生じるようにするのが望ましい。そのため、プラズマ放電空間側24には排気ライン12−1を介して排気ポンプなどから構成されている排気系11−1に接続されている。また、プラズマを生成しない空間側25には排気ダクト12−2を介して、排気系11−2に接続されている。
The processing gas supplied from the processing gas supply system 9-1 is supplied to the
P1 <P2 <P3
It is desirable that a slight pressure difference be generated. For this reason, the
本実施例でも、プラズマは被処理体の表面近傍の大気圧雰囲気にのみ生成されるため、プラズマ放電部や処理容器内壁への成膜を抑制できる。そのため、プラズマ処理装置のクリーニング周期を延ばし、量産性を向上させることが可能である。 Also in this embodiment, since plasma is generated only in an atmospheric pressure atmosphere near the surface of the object to be processed, film formation on the plasma discharge part and the inner wall of the processing container can be suppressed. Therefore, it is possible to extend the cleaning cycle of the plasma processing apparatus and improve mass productivity.
[変形例1]
次に、本発明の第2の実施例の変形例を、図7(図7A,図7B)を用いて説明する。図7Aに示したプラズマ放電部は、電極4−2に相当する金属製の円筒30の外周にイットリアやアルミナなどの誘電体層5が形成されており、その外周に電極(導線)4−1を螺旋状に巻いた構造となっている。また、図7Bは図7AのRの部分を拡大して示した構造例である。金属製の円筒30の表面に螺旋状の溝(ネジ溝)を設けて、その上から誘電体層5を形成し、誘電体層上に現れた溝に沿って、電極4−1を巻くようにすると製造が簡単になるメリットがある。また、電極(4−1)の間隔(ピッチ)をS3とすると、
1/2×S3>D+G
の関係式が成り立つようにするのが望ましい。
[Modification 1]
Next, a modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 (FIGS. 7A and 7B). In the plasma discharge portion shown in FIG. 7A, a
1/2 × S3> D + G
It is desirable to satisfy the following relational expression.
本実施例でも、プラズマは被処理体の表面近傍の大気圧雰囲気にのみ生成されるため、プラズマ放電部や処理容器内壁への成膜を抑制できる。そのため、プラズマ処理装置のクリーニング周期を延ばし、量産性を向上させることが可能である。 Also in this embodiment, since plasma is generated only in an atmospheric pressure atmosphere near the surface of the object to be processed, film formation on the plasma discharge part and the inner wall of the processing container can be suppressed. Therefore, it is possible to extend the cleaning cycle of the plasma processing apparatus and improve mass productivity.
次に実施例3について図8ないし図9を用いて説明する。実施例1または実施例2と同等の構成部分は説明を省略する。本実施例では容器の内部など奥まった部分の表面に対してプラズマ処理を施す装置の概要を示している。筐体16内には、プラズマ放電部1−1と1−2が設置されている。プラズマ放電部1−1は実施例1と同等構造からなる平板型のプラズマ源であり、例えば容器底部など、処理対象物の壁面が平面の部分に対して設置される。プラズマ放電部1−2は円筒型の内側にプラズマを生成するものであり、例えば図9に示した電極構造となっている。本実施例ではプラズマ放電部1−1と1−2の内側の保持空間部に、被処理体である容器7が保持される。被処理体である容器は、例えば搬送ロボットにより、保持空間部に搬入され、プラズマ処理の後、搬出される。
Next,
図9に示した円筒内周放電プラズマ源は、誘電体5の内部に、誘電体バリア放電用の電極4−1と4−2が対になって螺旋状に巻いた状態で閉じこめられている。電極4−1と4−2はプラズマ生成のための高周波電源3に接続されている。誘電体5のうち、電極4から見て、円筒の内側部分の誘電体5−2の厚さT1は、電極4から見て外側の誘電体5−1の厚さT2に対して、例えば10倍以上厚くなっている。これにより、プラズマは円筒の内側部分に生成されるようにしている。
The cylindrical inner periphery discharge plasma source shown in FIG. 9 is confined inside the dielectric 5 in a state in which the electrodes 4-1 and 4-2 for dielectric barrier discharge are spirally wound in pairs. . The electrodes 4-1 and 4-2 are connected to a high
容器とプラズマ源の距離等の寸法については、図9に示したプラズマ源を用いた場合、被処理体7(容器)の壁面の厚さD、プラズマ源と容器の距離G、誘電体層の厚さT1、電極間隔L1、L2の関係は
L1≒L2>D+G+T1
となることが望ましい。
Regarding the dimensions such as the distance between the container and the plasma source, when the plasma source shown in FIG. 9 is used, the thickness D of the wall surface of the object 7 (container), the distance G between the plasma source and the container, the dielectric layer The relationship between thickness T1 and electrode spacing L1, L2 is
L1≈L2> D + G + T1
It is desirable that
なお、電極間隔L1、L2の値が異なるとき、小さい間隔値のL1またはL2に対して、上記不等式が成り立つようにするのが望ましい。 Note that when the values of the electrode intervals L1 and L2 are different, it is desirable that the above inequality is satisfied with respect to L1 or L2 having a small interval value.
これにより、被処理体である容器が、保持空間部に搬入され、この容器内壁面に沿ってプラズマが生成され、容器内部にプラズマ処理を施すことが可能となる。また、本実施例でも、プラズマは被処理体の表面近傍の大気圧雰囲気のみ、換言すると容器内部のみに生成されるため、成膜処理を行う場合には、プラズマ放電部や処理装置内壁への成膜を抑制できる。そのため、プラズマ処理装置のクリーニング周期を延ばし、量産性を向上させることが可能である。 Thereby, the container which is a to-be-processed object is carried in to a holding | maintenance space part, a plasma is produced | generated along this inner wall surface of a container, and it becomes possible to perform a plasma process inside a container. Also in this embodiment, since the plasma is generated only in the atmospheric pressure atmosphere near the surface of the object to be processed, in other words, only inside the container, when performing the film forming process, the plasma is applied to the plasma discharge part and the inner wall of the processing apparatus. Film formation can be suppressed. Therefore, it is possible to extend the cleaning cycle of the plasma processing apparatus and improve mass productivity.
[変形例2]
次に、本発明の第3の実施例の変形例を、図10(図10A,図10B)を用いて説明する。
[Modification 2]
Next, a modification of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 (FIGS. 10A and 10B).
図10Aに示した円筒内周放電プラズマ源は、金属製の円筒部品30の内側に誘電体層5が形成されており、その内側に電極4が螺旋状に設置されている。また、図10Bは図10AにおけるP部分の構造例を示したものである。図10Bの例では、円筒型の金属部品30の内側にネジ溝を形成し、その後、誘電体層5を形成することによって、電極4を等間隔に簡便に設置しやすくしている。
In the cylindrical inner periphery discharge plasma source shown in FIG. 10A, a
容器内には、処理ガスを供給するためのガスライン10−1と容器内のガスを排気するためのガスライン12が設置されている。また、容器内の処理ガスが筐体内に拡散するのを抑制するため蓋15が設置されている。処理ガスは実施例1と同様に、希ガスで希釈したガスを用い、また、滅菌を行う場合は、例えば酸素ガスを希ガスで希釈した混合ガスを用いる。筐体16内、且つ、容器の外側の空間には、処理ガスに比べて放電しにくい、例えば窒素ガスをガスライン10−2から供給するようになっている。
In the container, a gas line 10-1 for supplying the processing gas and a
図10Aに示したプラズマ源を用いた場合は、図10Bにおいて電極のピッチをS3としたとき(L3≒L1+L2,L1=L2)、
1/2×S3>D+G
の関係が成り立つのが望ましい。
When the plasma source shown in FIG. 10A is used, when the electrode pitch is S3 in FIG. 10B (L3≈L1 + L2, L1 = L2),
1/2 × S3> D + G
It is desirable that this relationship holds.
これにより、被処理体7としての容器内壁面に沿ってプラズマが生成され、容器内部にプラズマ処理を施すことが可能となる。
Thereby, plasma is generated along the inner wall surface of the container as the
1:放電プレート、3:放電用電源、4:電極、5:誘電体、6:プラズマ、7:被処理体、8:シャワーヘッド、9:ガス供給源、10:ガス供給ライン、11:排気系、12:排気ライン、13:ガス雰囲気切り換え器、14:放電抑制ガス供給部、15:蓋、16:筐体、17:ローラー、18:電気力線、19:ロール、20:被処理体の表側、21:被処理体の裏側、22:プラズマ放電側、23:放電部と被処理体の隙間、24:処理ガス供給空間、25:プラズマ放電抑制ガス供給空間、28:仕切板、29:ガスの流れ、B−B‘:被処理体保持面。 1: discharge plate, 3: discharge power supply, 4: electrode, 5: dielectric, 6: plasma, 7: target object, 8: shower head, 9: gas supply source, 10: gas supply line, 11: exhaust System: 12: exhaust line, 13: gas atmosphere switching device, 14: discharge suppression gas supply unit, 15: lid, 16: housing, 17: roller, 18: lines of electric force, 19: roll, 20: workpiece 21: Back side of object to be processed, 22: Plasma discharge side, 23: Gap between discharge part and object to be processed, 24: Process gas supply space, 25: Plasma discharge suppression gas supply space, 28: Partition plate, 29 : Gas flow, BB ′: Object to be processed holding surface.
Claims (2)
前記プラズマ放電部に高周波電力を供給する高周波電源と、
前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給源と、
被処理体の裏面を保持する被処理体保持手段とを備えたプラズマ処理装置において、
前記プラズマ放電部は、誘電体の表面にプラズマを生成する誘電体バリア放電方式のプラズマ源であり、
前記プラズマ放電部において、前記被処理体が所定の被処理体保持面に保持され、
前記プラズマ放電部において、前記誘電体の表面と前記被処理体保持面とが実質的に同じ高さにあり、
前記プラズマが、前記被処理体保持面とは反対側の前記被処理体の表面近傍の前記処理ガス雰囲気中に生成されるように構成されており、
前記プラズマ放電部の表面と前記被処理体保持面で保持された前記被処理体の裏面との間にできた微小の隙間に放電抑制ガスを供給する放電抑制ガス供給部を備えている、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma discharge section provided in the processing chamber;
A high frequency power supply for supplying high frequency power to the plasma discharge unit;
A processing gas supply source for supplying a processing gas to the processing chamber;
In a plasma processing apparatus comprising a target object holding means for holding a back surface of a target object,
The plasma discharge unit is a dielectric barrier discharge type plasma source that generates plasma on the surface of the dielectric,
In the plasma discharge unit, the object to be processed is held on a predetermined object holding surface,
In the plasma discharge part, the surface of the dielectric and the workpiece holding surface are substantially at the same height,
The plasma is configured to be generated in the processing gas atmosphere in the vicinity of the surface of the target object opposite to the target object holding surface,
A discharge suppression gas supply unit that supplies a discharge suppression gas to a minute gap formed between the surface of the plasma discharge unit and the back surface of the object to be processed held by the object holding surface;
A plasma processing apparatus.
前記被処理体に対してプラズマを生成する側の面には、希ガスで希釈された処理ガスを供給し、前記被処理体に対して、前記プラズマ源が設置された側の面には、前記処理ガスよりも放電しにくい放電抑制ガスを供給するように構成されている、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 In Claim 1, The process gas diluted with the noble gas is supplied to the surface on the side that generates plasma with respect to the object to be processed, and the object on the side where the plasma source is installed with respect to the object to be processed. The surface is configured to supply a discharge suppression gas that is less likely to discharge than the processing gas.
A plasma processing apparatus.
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