JP3927863B2 - 大気圧プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイの製造や半導体の製造を含む電子素子の製造に用いられ得る大気圧プラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大気圧プラズマ処理装置は、一般的には、大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガス及び処理ガスを供給して大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成されている。
【０００３】
従来の大気圧プラズマ処理装置では、通常単一のプラズマヘッドが設けられ、線状のプラズマを発生させ、被処理物を何回も往復させることにより処理している。そのため、処理時間が非常に長くなり、処理の効率が悪く、しかも処理コストが高くつく問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、プラズマを平面状に形成して被処理物の処理を効率的にしかも連続して実施できる大気圧プラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第 1 の発明によれば、大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガスと処理ガスを供給して安定した大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成した大気圧プラズマ処理装置において、大気圧プラズマヘッドが、アースされているヘッド本体と、該ヘッド本体に互いに隣接して平行に形成された複数の断面円形の通路と、複数の通路内の各々に同心状に配置された電極と、複数の通路の各々に軸線方向に沿って形成されたノズルとを備え、大気圧プラズマヘッドに印加される電力の励起周波数が１００kHz〜２．４５GHzであり、平面状プラズマを形成できるように構成したことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の第２の発明によれば、大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガスと処理ガスを供給して安定した大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成した大気圧プラズマ処理装置において、大気圧プラズマヘッドが、アースされているヘッド本体と、該ヘッド本体内に一本の渦巻き状の断面円形の通路と、この通路内に同心状に配置された渦巻き状の電極と、渦巻き状の一本の通路に軸線方向に沿って形成されたノズルとを備え、大気圧プラズマヘッドに印加される電力の励起周波数が１００ kHz 〜２．４５ GHz であり、平面状プラズマを形成できるように構成したことを特徴としている。
【０００８】
大気圧プラズマヘッド及び処理すべき基板は相対的に移動できるように構成され得る。
【０００９】
好ましくは処理すべき基板は大気圧プラズマヘッドに対して連続して移動できるように構成され得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施の形態による大気圧プラズマ処理装置を示している。図示装置において、１は大気圧チャンバで、この大気圧チャンバ１内には、大気圧プラズマヘッド２がプラズマ処理すべき基板３の通過領域に対向して配置されている。プラズマ処理すべき基板３は搬送系４上を所定の方向に連続して搬送され得る。大気圧プラズマヘッド２はマッチング回路装置５を介して高周波交番電源６に接続されている。高周波交番電源６は励起周波数１００ｋＨｚ〜２．４５ＧＨｚ（マイクロ波）の電力を大気圧プラズマヘッド２に印加するようにされている。また大気圧プラズマヘッド２には、導管７、マスフローメーター８、９、１０及びバルブ１１、１２、１３を介して放電ガス源１４及び処理ガス源１５、１６がそれぞれ接続されている。なお、図面には示していないが、大気圧チャンバ１は適当なガス排出手段に接続されている。
【００１１】
大気圧プラズマヘッド２は、図２及び図３に詳細に示すように、ヘッド本体１７を有し、このヘッド本体１７に１０本の互いに隣接して平行にのびる断面円形の通路１８が設けられ、各通路１８内には棒状電極１９が同軸に配置されている。各棒状電極１９は導線２０及びマッチング回路装置５を介して高周波交番電源６に接続されている。なおヘッド本体１７はアースされている。
【００１２】
また、各通路５には、その軸線方向に沿って開口部すなわちノズル２１が形成されている。そして各通路５には放電ガス源１４及び処理ガス源１５、１６からバルブ１１、１２、１３、マスフローメーター８、９、１０及び導管７を介して放電ガス及び処理ガスが供給される。これにより棒状電極１９と各通路１８を画定しているヘッド本体１７との間の放電によってプラズマが生成され、図２に符号２２で示すようにそれぞれのノズル２１を介して大気圧チャンバ１内の処理すべき基板３に向って放出され、基板３の通過領域に平面状の一様なプラズマ領域が形成される。
【００１３】
このように構成した図示装置の動作について説明する。
大気圧プラズマヘッド２における電極に高周波交番電源６から１３．５６ＭＨｚ、１ｋＷの交番電力を印加し、放電ガス源１４及び処理ガス源１５、１６からバルブ１１、１２、１３及びマスフローメーター８、９、１０を介してＡｒガス、ＳＦ６、ＣＦ４をそれぞれ流量５００ｓｃｃｍ、３００ｓｃｃｍ、７００ｓｃｃｍに調整して混合し、導管６を通って大気圧プラズマヘッド２に導入し、複数のガスノズル２１から吹出させ、基板３に作用するガスをプラズマで解離させ、シリコン基板３を厚さ２４０μｍまで処理した。直径３００ｍｍのシリコンム基板４枚の処理に要した時間は４分であった。
【００１４】
比較例として、単一ヘッドを用いて、上記と同じ条件で処理した場合には シリコン基板３を厚さ２４０μｍまで処理するのに要した時間は６０分であった。このことから図示構造の装置は１５倍の処理速度が得らることが判る。
【００１５】
ところで、図示大気圧プラズマ処理装置においては大気圧プラズマヘッド２はヘッド本体１７に１０本の互いに隣接して平行にのびる断面円形の通路１８を設けた構成としているが、代りに、ヘッド本体１７内に一本の渦巻き状で断面円形の通路を形成し、この通路内に同心状に渦巻き状の電極を配置し、そして渦巻き状の通路にはそれに沿って吹出しノズルを形成するように構成することもできる。
【００１６】
ところで、本発明による大気圧プラズマ装置は、エッチング、ＣＶＤ、ドーピング、酸化・窒化、クリーニング、アッシング、表面改質、接合等に応用できる。
【００１７】
また図１〜図３に示す実施の形態では、単一ヘッド本体に１０本のガス放出ノズルを設けているが、複数のヘッド本体に別個にヘッドを設けることも可能である。
【００１８】
さらに、図示実施の形態では、大気圧プラズマヘッドを固定配置し、プラズマ処理すべき基板を移動するように構成しているが、代わりに、大気圧プラズマヘッドを移動可能にし、基板を静止配置するようにすることもできる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガスと処理ガスを供給して安定した大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成した大気圧プラズマ処理装置において、第 1 の発明では、大気圧プラズマヘッドが、アースされているヘッド本体と、該ヘッド本体に互いに隣接して平行に形成された複数の断面円形の通路と、複数の通路内の各々に同心状に配置された電極と、複数の通路の各々に軸線方向に沿って形成されたノズルとを備え、大気圧プラズマヘッドに印加される電力の励起周波数が１００ kHz 〜２．４５ GHz であり、平面状プラズマを形成できるように構成したことにより、また第２の発明では、大気圧プラズマヘッドが、アースされているヘッド本体と、該ヘッド本体内に一本の渦巻き状の断面円形の通路と、この通路内に同心状に配置された渦巻き状の電極と、渦巻き状の一本の通路に軸線方向に沿って形成されたノズルとを備え、大気圧プラズマヘッドに印加される電力の励起周波数が１００ kHz 〜２．４５ GHz であり、平面状プラズマを形成できるように構成したことにより、基板の処理を効率的にしかも連続して行うことができ、その結果、プラズマ処理コストを大幅に低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による大気圧プラズマ処理装置の構成を示す概略線図。
【図２】図１に示す装置における大気圧プラズマへツドの構造を示す概略横断面図。
【図３】図２の矢印Ａ−Ａに沿った概略縦断面図。
【符号の説明】
１：大気圧チャンバ
２：大気圧プラズマヘッド
３：プラズマ処理すべき基板
４：搬送系
５：マッチング回路装置
６：高周波交番電源
７：導管
８：マスフローメーター
９：マスフローメーター
１０：マスフローメーター
１１：バルブ
１２：バルブ
１３：バルブ
１４：放電ガス源
１５：処理ガス源
１６：処理ガス源
１７：ヘッド本体
１８：通路
１９：棒状電極
２０：導線
２１：ノズル
Claims (2)
- 大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガスと処理ガスを供給して安定した大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成した大気圧プラズマ処理装置において、大気圧プラズマヘッドが、アースされているヘッド本体と、該ヘッド本体に互いに隣接して平行に形成された複数の断面円形の通路と、複数の通路内の各々に同心状に配置された電極と、複数の通路の各々に軸線方向に沿って形成されたノズルとを備え、大気圧プラズマヘッドに印加される電力の励起周波数が１００kHz〜２．４５GHzであり、平面状プラズマを形成できるように構成したことを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。
- 大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガスと処理ガスを供給して安定した大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成した大気圧プラズマ処理装置において、大気圧プラズマヘッドが、アースされているヘッド本体と、該ヘッド本体内に一本の渦巻き状の断面円形の通路と、この通路内に同心状に配置された渦巻き状の電極と、渦巻き状の一本の通路に軸線方向に沿って形成されたノズルとを備え、大気圧プラズマヘッドに印加される電力の励起周波数が１００ kHz 〜２．４５ GHz であり、平面状プラズマを形成できるように構成したことを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。
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