JP2019204661A - プラズマ照射装置及びプラズマ照射方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)本発明のプラズマ照射装置は、処理対象物にマイクロ波表面波プラズマを照射するプラズマ照射装置であって、前記プラズマ照射装置は、処理対象物を収容する反応室と、少なくとも一部が前記反応室に露出するように設けられた誘電体部と、前記反応室に供給される前記マイクロ波表面波プラズマ化する気体の供給量を制御する供給量制御手段と、前記マイクロ波表面波プラズマを生成させるために前記誘電体部に供給されるマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、前記誘電体部から前記処理対象物側に離間した位置に磁力線を発生させる磁力発生手段と、を備える。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ符号又は番号を付している。
図1は、本発明に係る第1実施形態のプラズマ照射装置1を説明するための図である。
図1に示すように、プラズマ照射装置1は、マイクロ波表面波プラズマを照射する処理対象物Oを収容する反応室2を形成する筐体10と、筐体10に取り付けられ、少なくとも一部が反応室2に露出するように設けられた誘電体部W(例えば、石英やセラミック等の誘電体材料で形成された窓)と、マイクロ波表面波プラズマを生成させるために誘電体部Wに供給されるマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段20と、マイクロ波発生手段20が発生させたマイクロ波を誘電体部Wに導く導波管21と、を備えている。
例えば、パージ用の気体としては、ヘリウム、アルゴン等の希ガスや反応性の低い窒素等が用いられる。
この場合には、供給量制御手段31としてのマスフローコントローラが対象とする気体と気体の種類が異なることになる場合があるが、その場合でもコンバージョンファクタを基にして制御流量を補正すればよいだけである。
例えば、高密度なマイクロ波表面波プラズマを安定して発生させるためには、反応室2内の圧力が低いほうが有利であり、排気制御弁52による反応室2内の圧力制御で、少なくとも反応室2内が10分の1気圧以下とされるのがよく、100分の1気圧以下とされるのがより好ましく、1000分の1気圧以下とされるのが更に好ましく、本実施形態では、10000分の1気圧程度である約10Paにしている。
なお、マイクロ波表面波プラズマは、電子密度が高いので照射されたマイクロ波はマイクロ波表面波プラズマの表面で反射されて内部には入らないがマイクロ波表面波プラズマの表面に沿う形で伝搬される。
また、マイクロ波表面波プラズマは、プラズマ自身の摂氏での温度が熱プラズマと呼ばれるものに比べ大幅に低い(ほぼ常温)という特徴もある。
さらに、マイクロ波表面波プラズマは、上記のような高密度なプラズマを均一に、例えば、0.5m2以上の大面積の範囲に生成することができ、電磁界による処理対象物Oへのダメージもない。
なお、磁力線自体は、一方の永久磁石のN極とS極の間、他方の永久磁石のN極とS極の間にも形成されるが、それらについては図示を省略している。
ただし、必ずしも、1つの永久磁石で反応室2内の紙面方向の奥側の端から手前側の端までカバーする必要はなく、一方の永久磁石に対応する部分、及び、他方の永久磁石に対応する部分を、それぞれ複数の永久磁石を並べるようにして、反応室2内の紙面方向の奥側の端から手前側の端までをカバーするようにしてもよく、この場合、隣接する永久磁石が接触している必要はなく、多少の隙間を介して並べられていてもよい。
つまり、半導体ウエハにレジスト膜を除去するアッシングのような場合には、マイクロ波表面波酸素プラズマ、又は、マイクロ波表面波水素プラズマを生成し、それを処理対象物Oであるレジスト膜の設けられた半導体ウエハに照射するようにすればよい。
例えば、処理対象物Oが塗装等を行う前の金属板等であって、塗料等の濡れ性を改善するために、その金属板の表面を改質するためにマイクロ波表面波プラズマを照射する場合には、熱的な問題はない。
つまり、金属板の表面改質処理を行うような場合には、マイクロ波表面波水素プラズマを生成し、それを処理対象物Oである金属板に照射するようにすればよい。
次に本発明に係る第2実施形態のプラズマ照射装置1について説明する。
図2は本発明に係る第2実施形態のプラズマ照射装置1を説明するための図である。
そして、代わりに、反応室2の対向する側面(図2の左右側面)となる筐体10の対向する内側面に対して設けられる、磁力発生手段MGを受ける受部12の設置位置が、誘電体部Wから処理対象物Oに向かう方向(図1の矢印Xの方向)に沿って、両矢印で示す範囲で変更可能になっている。
次に、本発明に係る第3実施形態のプラズマ照射装置1について説明する。
図3は本発明に係る第3実施形態のプラズマ照射装置1を説明するための図であり、図4は本発明に係る第3実施形態の磁力発生手段MGを説明するための図である。
しかし、第3実施形態では、離間して対向するように配置された一対の永久磁石に代えて、磁力発生手段MGが、離間して対向するように配置された一対の電磁石を備えるものとしている。
この場合には、心材に電磁石の影響を受けて磁化しない(磁化し難い)材料、例えば、セラミックやガラス等で形成することが好ましい。
次に、本発明に係る第4実施形態のプラズマ照射装置1について説明する。
図5は、本発明に係る第4実施形態のプラズマ照射装置1を説明するための図である。
MgCl2 + H2 ⇔ MgH2 + Cl2・・・・・(1)
MgH2 ⇒ Mg + H2・・・・・・・・・・・・・(2)
ただし、温調媒体が空気であって外気を矢印で示すように流すだけでよい場合には、温調媒体流路の上流に外気を供給するためのポンプが接続され、温調媒体流路の下流を大気開放すればよいため、温調装置は不要である。
次に、本発明に係る第5実施形態のプラズマ照射装置1について説明する。
図6は、本発明に係る第5実施形態のプラズマ照射装置1を説明するための図である。
なお、開閉扉3Aの直上の位置には、ベルトで形成された配置部60の表面に接触するように設けられ、自重で落下しなかった水素化マグネシウムを含むマグネシウム生成物を回収室3に落下させるための刷毛Hも設けられている。
なお、この気体供給路から供給される気体は、露点の低い気体が供給される。
なお、図示を省略しているが、プラズマ照射装置1は、回収室3内の圧力を測定する圧力計を備えており、その圧力計の測定結果が反応室2内の圧力とほぼ同じ圧力になるように排気制御弁53が制御される。
なお、この気体供給路から供給される気体は、露点の低い気体が供給される。
そのために、プラズマ照射装置1は、予備室4内の圧力を測定する圧力計も備えており、予備室4内の圧力が反応室2内の圧力とほぼ同じ圧力になるように、排気制御弁54が制御される。
ただし、先ほどと同様に、温調媒体が空気であって外気をそのまま利用できる場合には、供給口INに外気を供給するためのポンプが接続され、排出口OUTが大気開放となるようにすればよく、この場合、温調装置は不要である。
上記第3実施形態で、少し触れたように、磁力線MLの形成される領域では、マイクロ波表面波プラズマ中の電子やイオンがトラップされるため、処理対象物Oにマイクロ波表面波プラズマ中の電子、イオン、ラジカル等の全てを照射する場合には処理効率の高い領域となる。
2 反応室
3 回収室
3A 開閉扉
3B 取出扉
4 予備室
4A 仕切扉
4B 供給作業扉
10 筐体
11 保持部
12 受部
20 マイクロ波発生手段
21 導波管
21A 受入口
21B 放射口
30 供給配管
31 供給量制御手段
32 電磁弁
40 配管
41 圧力計
50、53A、54A 排気管
51 真空ポンプ
52、53、54 排気制御弁
60 配置部
61 棒状部
62 温調手段
62A 温調媒体収容部
70 原料供給部
71 予備原料供給部
H 刷毛
IN 供給口
OUT 排出口
MG 磁力発生手段
ML 磁力線
P 供給配管
R1 駆動ローラ
R2 従動ローラ
SF 表面
TC 温度制御手段
V1、V2、V3、V4 電磁弁
W 誘電体部
O 処理対象物
Claims (12)
- 処理対象物にマイクロ波表面波プラズマを照射するプラズマ照射装置であって、
前記プラズマ照射装置は、
処理対象物を収容する反応室と、
少なくとも一部が前記反応室に露出するように設けられた誘電体部と、
前記反応室に供給される前記マイクロ波表面波プラズマ化する気体の供給量を制御する供給量制御手段と、
前記マイクロ波表面波プラズマを生成させるために前記誘電体部に供給されるマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段と、
前記誘電体部から前記処理対象物側に離間した位置に磁力線を発生させる磁力発生手段と、を備えることを特徴とするプラズマ照射装置。 - 前記磁力発生手段は、前記誘電体部から前記処理対象物に向かう方向で見て、前記誘電体部から前記磁力線の形成される領域の中央までの距離が前記マイクロ波の波長の1/3以上となるように設けられていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ照射装置。
- 前記処理対象物が、少なくとも前記誘電体部と反対側になる前記磁力線の形成された領域外に配置できることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプラズマ照射装置。
- 前記処理対象物が、少なくとも前記磁力線の形成された領域内に配置できることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ照射装置。
- 前記マイクロ波発生手段が、パルス的なマイクロ波を発生させることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプラズマ照射装置。
- 前記磁力発生手段が永久磁石であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプラズマ照射装置。
- 前記磁力発生手段が電磁石であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプラズマ照射装置。
- 前記プラズマ照射装置は、前記処理対象物の温度を所定の温度範囲内に保つ温度制御手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のプラズマ照射装置。
- 前記温度制御手段は、
前記処理対象物を配置する配置部と、
少なくとも前記配置部の前記処理対象物と接触する部分の温度を制御する温調手段と、を備えることを特徴とする請求項8に記載のプラズマ照射装置。 - 処理対象物にマイクロ波表面波プラズマを照射するプラズマ照射方法であって、
磁力線を形成した領域を通過した後の前記マイクロ波表面波プラズマを前記処理対象物に照射することを特徴とするプラズマ照射方法。 - 処理対象物にマイクロ波表面波プラズマを照射するプラズマ照射方法であって、
磁力線を形成した領域内に配置された前記処理対象物に対して前記マイクロ波表面波プラズマを照射することを特徴とするプラズマ照射方法。 - 前記処理対象物が所定の温度範囲に保たれた状態で前記マイクロ波表面波プラズマの照射が行われることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のプラズマ照射方法。
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