JP4052965B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、略常圧下において処理ガスをプラズマ化して被処理物の表面改質、洗浄、成膜、エッチング、アッシングなどのプラズマ表面処理を行なう常圧プラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特許文献1には、一対の電極間に処理空間を画成し、略常圧下においてこの処理空間に処理ガスを導入するとともに電極への電界印加によってプラズマ化させ、被処理物のプラズマ表面処理を行なう装置が記載されている。
特許文献2には、一対の電極を収容したノズルヘッドと被処理物との間に処理空間を画成し、ノズルヘッドからプラズマ化された処理ガスを処理空間に吹出し、被処理物のプラズマ表面処理を行なう装置が記載されている。更に、同文献2には、処理空間を囲むようにして不活性ガスの吹出し孔を多数設け、ガスカーテンを形成することが記載されている。各吹出し孔からの吹出し方向は、処理空間の厚さ方向に沿うようにまっすぐ下に向いている。これによって、処理ガスが処理空間から漏れたり外気が処理空間へ侵入したりするのを低減できる。
【0003】
【特許文献1】
特開3040358号公報(第8図、第7頁)
【特許文献2】
特開2002−176050号公報(第2図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のガスカーテン機構において、処理ガスの漏れや外気侵入の低減度を一層高め、確実に阻止することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するために提案されたものであり、略常圧の処理空間においてプラズマ化した処理ガスにより被処理物のプラズマ表面処理を行なう装置であって、不活性ガスを吹出すことにより上記処理空間の周縁部に第1ガスカーテンを形成する第1吹出し手段と、この第1吹出し手段より上記処理空間とは逆側において不活性ガスを吹出すことにより第2ガスカーテンを形成する第2吹出し手段とを備え、これら吹出し手段のうち少なくとも一方の吹出し方向が、上記処理空間の厚さ方向に対して他方の吹出し手段とは逆側に傾けられていることを特徴とする。
【0006】
上記特徴構成によれば、処理空間の周縁にガスカーテンを二重に形成でき、処理ガスが処理空間から漏れたり外気が処理空間へ侵入したりするのを低減できる。しかも、第1吹出し手段の吹出し方向ひいては第1ガスカーテンを、第2吹出し手段とは逆側すなわち処理空間側へ傾けることにより、処理ガスが処理空間から漏れるのを確実に阻止することができる。一方、第2吹出し手段を、第1吹出し手段すなわち処理空間とは逆側へ傾けることにより、外気が処理空間へ侵入するのを確実に阻止することができる。
【0007】
上記他方の吹出し手段の吹出し方向は、上記処理空間の厚さ方向に沿っているか、または上記処理空間の厚さ方向に対して上記一方の吹出し手段とは逆側に傾けられていることが望ましい。すなわち、一方の吹出し手段として第1吹出し手段の吹出し方向が上記処理空間の側へ傾けられているときは、第2吹出し手段の吹出し方向は、上記処理空間の厚さ方向に沿っているか、または上記処理空間の逆側に傾けられていることが望ましい。これによって、処理ガスの漏れを確実に阻止できるととともに、外気侵入を確実に低減ないしは阻止することができる。また、一方の吹出し手段として第2吹出し手段の吹出し方向が上記処理空間の逆側へ傾けられているときは、第1吹出し手段の吹出し方向は、上記処理空間の厚さ方向に沿っているか、または上記処理空間の側に傾けられていることが望ましい。これによって、外気侵入を確実に阻止できるととともに、処理ガスの漏れを確実に低減ないしは阻止することができる。
【0008】
上記処理空間の周縁部に沿って延び、この延び方向に不活性ガスを拡げる不活性ガス拡げ手段を備え、この不活性ガス拡げ手段の略全長域から上記第1、第2吹出し手段が分岐して延びていることが望ましい。これによって、単一の不活性ガス拡げ手段によって第1、第2の何れの吹出し手段にも対応することができる。しかも、第1、第2ガスカーテンを処理空間の周縁に沿って延びるように形成でき、処理ガスの漏れや外気侵入を一層確実に阻止することができる。
【0009】
上記第1、第2吹出し手段の吹出し方向どうしが、上記不活性ガス拡げ手段の延び方向と直交する仮想面に沿う断面視「ハ」字状をなしていることが望ましい。これによって、処理ガスの漏れをより一層確実に阻止できるとともに、外気侵入をより一層確実に阻止することができる。
【0010】
更に、間に上記処理空間を画成し、この空間に導入された処理ガスを電界印加によってプラズマ化する一対の電極と、各電極の周縁部に設けられたホルダとを備え、一方の電極ホルダに上記第1、第2吹出し手段が設けられ、他方の電極ホルダが、これら吹出し手段の吹出し方向の先に配置されていることが望ましい。これによって、2つの吹出し手段を1つの電極ホルダに組み込むことができ、構成を簡素化できる。また、一対の電極ホルダの間にガスカーテンを形成することができ、処理ガスの漏れや外気侵入を確実に阻止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図1および図2に示すように、この実施形態に係る常圧プラズマ処理装置M1は、上下一対の電極ユニット10,20を備えている。これら電極ユニット10,20の後記電極11,21間に形成された処理空間1aに薄板状のワークW(被処理物)が配置(具体的には下側電極ユニット20の上面に載置)され、常圧下においてこのワークWの上面が洗浄(表面処理)されるようになっている。
【0012】
下側のアース電極ユニット20は、平面視四角形の厚板状をなすアース電極21と、このアース電極21の四隅に装着された樹脂製の電極ホルダ22とを有し、図示しない装置本体に支持されている。アース電極21は、接地線42を介して接地されている。アース電極21の上面および側面には、例えばアルミナからなる固体誘電体の溶射膜23が形成されている。アース電極21の内部には、冷媒通路21aが形成されている。この冷媒通路21aに冷媒が通されることにより、アース電極21が冷却または加温(温度調節)されるようになっている。
【0013】
上側のホット電極ユニット10は、平面視左右に長い四角形のホット電極11と、このホット電極11の四隅に装着された電極ホルダ30F,30R,30Sとを有している。ホット電極11は、アース電極21と対向する下側に配された対向側電極部材12と、アース電極21とは逆の上側に配された背向側電極部材13とに分割され、これらが分離可能に接合されている。
【0014】
背向側電極部材13は、導電金属、好ましくは軽量なアルミニウムによって厚肉の板状に形成されている。詳細な図示は省略するが、背向側電極部材13は、懸架ブラケット19を介して上記装置本体に前後スライド可能に懸架、支持されている。これによって、ホット電極ユニット10が、アース電極ユニット20の真上に対向するセット位置(図1の状態)と、後方(図1において左方)に退避してアース電極ユニット20の上面を露出させる退避位置(図示省略)との間で水平移動可能になっている。セット位置において、上下の電極ユニット10,20間(後記樹脂シート76(図3)と溶射膜23との間)には、例えば1〜2mm程度の厚さの隙間すなわち上記処理空間1aが形成されるようになっている。
【0015】
また、図1に示すように、背向側電極部材13は、給電線41を介してパルス電源40(電界印加手段)に接続されている。パルス電源40は、所定高さのパルス状の電圧を所定周期でホット電極11に供給するようになっている。
【0016】
さらに、図1および図2に示すように、背向側電極部材13の内部には、冷媒通路13aが形成されている。冷媒通路13aは、平面視U字状をなして左右に延びるとともに、両端が背向側電極部材13の上面に開口されている。冷媒通路13aの上流端には、フレキシブルチューブからなる冷媒導入管61が連ねられ、下流端には、フレキシブルチューブからなる冷媒導出管62が連ねられている。導入管61からの冷水や温水などの冷媒が、冷媒通路13aに通されることにより、ホット電極11が冷却または加温(温度調節)されるようになっている。その後、冷媒は、導出管62を経て排出されるようになっている。
【0017】
ホット電極11の対向側電極部材12は、背向側電極部材13と同様に、導電金属、好ましくは軽量なアルミニウムによって構成され、背向側電極部材13と同一の平面形状で、かつ、背向側電極部材13より薄い板状をなしている。対向側電極部材12の下面の隅部は、全周にわたってR取りされている。
【0018】
ホット電極11の2つの分割部材12,13どうしの接合構造について説明する。
背向側電極部材13には、上面から下面へ貫通する挿通孔13bが適宜な間隔を置いて複数形成されている。対向側電極部材12の上記挿通孔13bに対応する位置には、内周面に雌ネジを有するボルト孔12aが形成されている。ボルト孔12aは、対向側電極部材12の上面から厚さ方向の中程まで形成され、対向側電極部材12の下面へは達していない。(したがって、対向側電極部材12の下面は、ボルト孔12aの配置箇所においても滑らかな状態になっており、ひいては下面全体が滑らかになっている。)そして、ボルト14が、挿通孔13bを通してボルト孔12aにねじこまれている。このボルト14によって、対向側電極部材12が、背向側電極部材13に引き付けられ、押し当てられている。
【0019】
ホット電極11において、対向側電極部材12の下面(アース電極21との対向面)には、誘電体板71が設けられている。誘電体板71は、薄く(例えば厚さ1mm程度)透明な石英ガラスで構成され、ホット電極11に対する固体誘電体としての役割を担っている。勿論、この誘電体板71は、ホット電極11の背向側電極部材13とは別体物である。
【0020】
図3に示すように、誘電体板71の下面には、薄い樹脂シート76が接着されている。このシート76は、フッ素を含有する樹脂、例えばテトラフルオロエチレンで構成されている。
【0021】
対向側電極部材12と誘電体板71とは、紫外線硬化接着剤74(光硬化接着剤)によって接着されている。この接着剤74は、加水分解性官能基(例えばアルコキシ基)を有する珪素系の化合物と、紫外線(光)照射により上記珪素系化合物の反応、重合、または架橋を促進させる化合物(例えばカルボン酸無水物、カルボン酸イミド、ジアシルホスフィンオキサイドなど)とを含有しており、誘電体板71と対向側電極部材12が熱で相対的に膨張・収縮するとき、両者の接着状態を維持しつつその熱膨縮の差を吸収する程度の伸縮性を有している。
【0022】
なお、硬化前の接着剤74は、粘度が低い。この低粘度の接着剤74を対向側電極部材12と誘電体板71の間に塗布した後、誘電体板71を小さく揺する。これにより、接着剤74内から気泡を確実に除去することができる。その後、接着剤74に紫外線を当てて硬化させる。誘電体板71は透明な石英ガラスで構成されているので、紫外線を十分に透過させることができる。
【0023】
図1および図2に示すように、上記誘電体板71の周縁部は、対向側電極部材12の周縁部より突出している。この誘電体板71の周縁突出部分の上面と対向側電極部材12の周側面とに、角材状をなす上記添え部材73が宛がわれている。添え部材73は、誘電体の樹脂で構成されている。添え部材73は、対向側電極部材12の4つの縁に合わせて4つに分割されているが、一体に連なって枠状をなしていてもよい。添え部材73は、水平なボルト75によって対向側電極部材12の周側面に固定されている。このボルト75は、誘電体の樹脂によって形成されている。
【0024】
次に、ホット電極ユニット10の電極ホルダについて説明する。
図1に示すように、前側の電極ホルダ30Fは、逆L字状をなしてホット電極11に直接宛がわれた内ホルダ部材31と、その前方外側に設けられた外ホルダ部材32と、これらホルダ部材31,32の上側に設けられた上板33と、ホルダ部材32の下側に設けられた下板34とを有し、ホット電極11の前端部に沿って左右(図1の紙面と直交する方向)に細長く延びている。
【0025】
前側ホルダ30Fには、処理ガス源50と協働する処理ガス導入機構が組み込まれている。すなわち、前側ホルダ30Fの外ホルダ部材32には、処理ガスの導入路32aが形成されている。導入路32aは、受容れ路32bと、チャンバー32cと、スリット32dとを上流側から順次連ねることによって構成されている。受容れ路32bの上流端は、フレキシブルチューブからなる処理ガス供給管51を介して処理ガス源50に連ねられている。処理ガス源50には、洗浄用処理ガスとして例えばN2やO2などが貯えられている。
【0026】
チャンバー32cは、大容積を有して外ホルダ部材32の略全長にわたって延び、受容れ路32bからの処理ガスを左右長手方向に均一化できるようになっている。スリット32dは、チャンバー32cの全長域からホット電極11へ近づくように斜め下に延びている。このスリット32dの全長域に吹出し路30aが連なっている。吹出し路30aは、内ホルダ部材31のR取りされた下端部と、下板34の曲面加工された端縁とによって形成され、図1の紙面と直交する左右に延びている。吹出し路30aは、後方すなわち電極ユニット10の内側へ向けて斜め下に開口されている。
【0027】
なお、下板34をホルダ部材32にボルト締めするボルト孔34aは、前後方向に長い長孔になっている。これにより、下板34の前後位置を調節でき、ひいては吹出し路30aの幅を拡縮することができるようになっている。また、下板34には、チャンバー32cに連なる他の吹出し路34bが形成されている。吹出し路34bは、吹出し路30aより前側に位置し、前方へ向けて斜め下に開口している。
【0028】
ホット電極11の後側のホルダ30Rは、前側ホルダ30Fを前後に反転させた構造をなしている。すなわち、電極ホルダ30Rは、内外のホルダ部材35,36と、上下の板37,38を有している。後側ホルダ30Rには、真空ポンプ53(排気手段)と協働する排気機構が組み込まれている。すなわち、内ホルダ部材35と下板38とによって、吸込み路30bが形成されている。下板38のボルト孔38aが長孔になることによって、下板38の前後位置を調節でき、吸込み路30bを拡縮できるようになっている。外ホルダ部材36には、排気路36aが形成されている。排気路36aは、吸込み路30bから延びるスリット36dと、このスリット36dに連なるチャンバー36cと、このチャンバー36cに連なる導出路36bとを有している。導出路36bの下流端は、フレキシブルチューブからなる排気管52を介して真空ポンプ53に連なっている。
【0029】
本発明の特徴部分について説明する。
図2に示すように、ホット電極11の左右両側のホルダ30Sは、正面視逆L字状をなして前後方向に長く延び、ホット電極11の左右側部に宛がわれている。これらホルダ30Sには、カーテンガス源54と協働するガスカーテン機構が組み込まれている。
【0030】
すなわち、図2および図4に示すように、各ホルダ30Sには、カーテンガスの導入路30cが形成されている。導入路30cは、垂直路30dと、水平路(不活性ガス拡げ手段)30eと、複数の第1、第2吹出し路(第1、第2吹出し手段)30f,30gとを有している。垂直路30dは、ホルダ30Sの長手方向中央において上面から垂直下方に延びている。図2に示すように、垂直路30dの上端には、フレキシブルチューブからなるカーテンガス供給管55を介してカーテンガス源54に接続されている。カーテンガス源54には、カーテンガスとして例えばN2などの不活性ガスが貯えられている。なお、上記処理ガスがカーテンガスと同一物質の場合には、処理ガス源50をカーテンガス源として兼用させてもよい。
【0031】
図4(a)、(b)に示すように、水平路30eは、垂直路30dの下端部に連なるとともにホルダ30Sの全長にわたって前後方向すなわち処理空間1aの前後の縁に沿うように延びている。水平路30eの両端開口は、プラグ30Pによって塞がれている。
【0032】
水平路30eの底部に複数の吹出し路30f,30gが連なっている。各吹出し路30f,30gは、小径(例えば1mmφ)の細孔状をなしている。複数の第1吹出し路30fは、水平路30eの全長域にわたるように前後に一定の間隔を置いて配置されている。同様に、複数の第2吹出し路30gも、水平路30eの全長域にわたるように前後に一定の間隔を置いて配置されている。なお、これら第1、第2吹出し路30f,30gは、互いに同一の前後方向位置に配置されているが、互い違いに配置してもよい。
【0033】
図4(b)および図5に示すように、第1吹出し路30fは、内側(処理空間1aの側)寄りに配され、第2吹出し路30gは、外側(処理空間1aとは逆)寄りに配されている。図5に示すように、これら吹出し路30f,30gは、処理空間1aの厚さ方向すなわち上下方向に対して他方の吹出し路30g,30fとは逆側に傾けられ、互いに側面視(水平路30eの延び方向と直交する仮想面に沿う断面視)「ハ」字状をなしている。
【0034】
すなわち、第1吹出し路30fは、水平路30eの底部から内側(処理空間1aの側)へ向けて斜め下へ延び、ホルダ30Sの下端面に開口している。一方、第2吹出し路30gは、水平路30eの底部から外側(処理空間1aとは逆側)へ向けて斜め下へ延び、ホルダ30Sの下端面に開口している。この実施形態では、処理空間1aの厚さ方向(上下方向)に対して、第1吹出し路30fは、内側へ約45度傾き、第2吹出し路30gは、外側へ約30度傾いている。これら吹出し路30f,30gの先(下方)には、アース電極ホルダ22が配置されている。
【0035】
なお、ホルダ30Sの下端面には、断面三角形状をなして前後方向に延びる2条の溝30h,30iが並んで形成されている。内側(処理空間1aの側)の第1溝30hに第1吹出し路30fが連なり、外側(処理空間1aとは逆側)の第2溝30iに第2吹出し路30gが連なっている。
【0036】
上記のように構成された常圧プラズマ処理装置M1を用いてワークWの洗浄処理を行なう手順を説明する。
ホット電極ユニット10を退避位置に位置させ、アース電極ユニット20の上面に処理対象のワークWを載せる。そして、ホット電極ユニット10を前進させてセット位置に位置させる。
【0037】
次いで、処理ガスを、処理ガス源50から供給管51を経て受容れ路32bに導入する。この処理ガスが、チャンバー32cで均一化された後、スリット32dを経て吹出し路30aから電極ユニット10,20間の処理空間1aへ吹出される。
【0038】
なお、処理ガスとして例えばN2を用いるときは、吹出し路30aの前方の吹出し路34bを開けておき、そこからもN2が吹出されるようにするとよい。これにより、吹出し路30aからの吹出し流を外部から遮断でき、外の空気が処理空間1aに取り込まれるのを防止することができる。この場合、吹出し路30aは、本発明の「第1吹出し手段」に対応し、吹出し路34bは、本発明の「第2吹出し手段」を構成することになる。
【0039】
また、パルス電源40をオンする。これにより、ホット電極11の背向側電極部材13にパルス電圧が印加される。ホット電極11の2つの分割部材12,13どうしは互いに押し付けられ、良好な導通状態になっているので、対向側電極部材12にも、上記のパルス電圧がロスなく確実に印加されることになる。これによって、上下の電極11,21間の処理空間1aに電界が形成される。この電界は、ボルト14やボルト孔12aからなる着脱機構の影響を受けることがない。よって、処理空間1a内にアークを発生させることなく均一なグロー放電を形成することができる。このグロー放電によって上記処理空間1aを流れる処理ガスをプラズマ化できる。更に、シート76の含有フッ素をプラズマ化して空間1a内に飛び出させ、上記プラズマ化した処理ガスに混ぜることができる。これによって、ワークWの上面を良好にプラズマ洗浄することができる。シート76からフッ素を出すことができるので、処理ガスにフッ素を含ませておく必要がなく、処理ガス供給構成を簡素化できる。
【0040】
併行して、カーテンガスを、カーテンガス源54から供給管55を経て左右の導入路30cに導入する。このカーテンガスは、路30cの垂直路30dを経て水平路30eに沿って前後方向に均一に拡げられる。そして、水平路30eの全長域から吹出し路30f,30gを経て、これら吹出し路30f,30gの孔軸の延長方向へ吹出される。
【0041】
これによって、図5に示すように、ホルダ30S,22間の隙間に、第1吹出し路30fからのカーテンガスによって第1ガスカーテンC1が形成され、第2吹出し路30gからのカーテンガスによって第2ガスカーテンC2が形成される。すなわち、処理空間1aの周縁にガスカーテンC1,C2を二重に形成でき、これにより、処理ガスが処理空間から漏れたり外気が処理空間へ侵入したりするのを低減できる。しかも、これら第1、第2ガスカーテンC1,C2は、互いに側面視「ハ」字状をなすことになる。すなわち、第1ガスカーテンC1は、下方へ向かうにしたがって内側(処理空間1aの側)に傾斜される。この内側傾斜の第1ガスカーテンC1によって、上記処理ガスが処理空間1aから漏れるのを確実に阻止することができる。一方、第2ガスカーテンC2は、下方へ向かうにしたがって外側(処理空間1aとは逆側)に傾斜される。この外側傾斜の第2ガスカーテンC2によって、外の空気が処理空間1a内に取り込まれるのを確実に阻止することができる。
【0042】
使用済みの処理ガスおよびカーテンガスは、後側ホルダ30Rの吸込み路30bに吸い込まれ、排気路36aおよび排気管52を経て真空ポンプ53に吸込まれ排気される。
処理終了後は、処理ガスおよびカーテンガスの投入を停止するとともに電源を停止する。そして、ホット電極ユニット10を押して退避位置に位置させ、アース電極ユニット20上の洗浄済みワークWを取り出す。
【0043】
この実施形態の常圧プラズマ処理装置M1によれば、誘電体板71を、電極11の一部すなわち電極部材13に対して着脱可能に、しかも安定的に設置できる。この着脱のための機構からは、アークが発生したりプラズマの均一性が損なわれたりすることはない。そして、誘電体板71が傷んだり汚れたりしたときは、ボルト14を外すことにより、電極11の一部すなわち背向側電極部材13とは別途に容易に交換することができる。すなわち、電極11全体を交換する必要がない。したがって、電極11の背向側電極部材13に繋がっている給電線41や冷媒用の配管61,62を脱着したり、背向側電極部材13を懸架ブラケット19から外したりする必要がない。
【0044】
なお、対向側電極部材12を、例えばアルミ箔のような膜状ないしは薄板状に形成し、背向側電極部材13には、対向側電極部材との分割面に開口する吸引孔を形成し、この吸引孔に吸引手段を連ね、この吸引手段によって対向側電極部材が吸引孔に吸い付けられるようにしてもよい。
【0045】
また、接着剤74が硬化前に十分に脱泡され、対向側電極部材12と誘電体板71との間が気泡の殆ど無い接着剤74で充填されているので、これら部材12,71の間でアークが発生するのを確実に防止できる。
更に、誘電体の添え部材73によって対向側電極部材12の周側面からのアークを防止でき、ひいてはアークが誘電体板71の周縁部を回り込むようにして伝わりアース電極21に落ちるのを防止できる。しかも、ボルト75が誘電体樹脂で形成されているので、対向側電極部材12の周側面からのアークを一層確実に防止できる。なお、背向側電極部材13の周側部とホルダ35,30Sを止めるボルト39についてもアーク防止のために誘電体樹脂で構成するのが好ましい。
【0046】
電圧印加によって対向側電極部材12と誘電体板71が互いに異なる度合いで熱膨張したときは、UV硬化型接着剤74が両部材12,71の接着状態を維持しながら伸縮することによって、これら部材12,71の膨張差を吸収でき、これら部材12,71に熱応力が生じるのを防止することができる。
【0047】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
例えば、第1、第2吹出し手段の何れか一方の吹出し方向が、処理空間の厚さ方向に沿ってまっすぐ延びていてもよい。
第1、第2吹出し手段は、不活性ガス拡げ手段の略全長域にわたるスリット状の吹出し路で構成されていてもよい。
第1、第2吹出し手段どうしが、処理空間の厚さ方向の互いに逆側に配置されていてもよい。(第1、第2吹出し路30f,30gの何れか一方が下側の電極ホルダ22に設けられていてもよい。)
上記実施形態のプラズマ処理装置は、一対の電極間に被処理物を配置し、そこを処理空間とする所謂ダイレクト式であったが、電極間の外に処理空間を設定してそこに被処理物を配置しこれにプラズマ化した処理ガスを吹出す所謂リモート式のプラズマ処理装置にも適用できる。
本発明は、グロー放電に限らず、コロナ放電によるプラズマ処理にも適用でき、洗浄に限らず、成膜、表面改質(親水化、撥水化、官能基付与など)、エッチング、アッシングなどの種々の放電プラズマ処理にあまねく適用できる。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理ガスの処理空間からの漏れを確実に阻止したり、あるいは処理空間への外気侵入を確実に阻止したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る常圧プラズマ処理装置を前後方向に沿って切断した断面図である。
【図2】上記常圧プラズマ処理装置を左右方向に沿って切断した断面図である。
【図3】上記常圧プラズマ処理装置の電極対向部を拡大して示す断面図である。
【図4】(a)上記常圧プラズマ処理装置のホット電極ユニットの左右の電極ホルダの側面図である。
(b)上記電極ホルダの底面図である。
【図5】上記常圧プラズマ処理装置の要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
M1 常圧プラズマ処理装置
W ワーク(被処理物)
C1 第1ガスカーテン
C2 第2ガスカーテン
1a 処理空間
10 ホット電極ユニット
11 ホット電極
20 アース電極ユニット
21 アース電極
22 アース電極ホルダ(他方の電極ホルダ)
30S ホット電極のホルダ(一方の電極ホルダ)
30e 水平路(不活性ガス拡げ手段)
30f 第1吹出し路(第1吹出し手段)
30g 第2吹出し路(第2吹出し手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an atmospheric pressure plasma processing apparatus for performing plasma surface treatment such as surface modification of an object to be processed, cleaning, film formation, etching, ashing, etc. by converting a processing gas into plasma at substantially normal pressure.
[0002]
[Prior art]
For example, in Patent Document 1, a processing space is defined between a pair of electrodes, a processing gas is introduced into the processing space under a substantially normal pressure, and plasma is generated by applying an electric field to the electrodes. An apparatus for performing processing is described.
In Patent Document 2, a processing space is defined between a nozzle head that accommodates a pair of electrodes and an object to be processed, and a processing gas converted into plasma from the nozzle head is blown into the processing space, and the plasma surface of the object to be processed An apparatus for performing processing is described. Further, the document 2 describes that a gas curtain is formed by providing a number of blowing holes for an inert gas so as to surround the processing space. The blowing direction from each blowing hole is directed straight downward along the thickness direction of the processing space. Accordingly, it is possible to reduce the processing gas from leaking from the processing space and the outside air from entering the processing space.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laying-Open No. 3040358 (FIG. 8, page 7)
[Patent Document 2]
JP 2002-176050 A (FIG. 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to further prevent and reliably prevent leakage of processing gas and the reduction of intrusion of outside air in the gas curtain mechanism.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems, and is an apparatus for performing plasma surface treatment of an object to be processed with a processing gas that has been converted into plasma in a processing space at a substantially normal pressure, and comprising an inert gas First blowing means for forming a first gas curtain at the peripheral edge of the processing space by blowing, and second gas curtain by blowing inert gas from the first blowing means on the side opposite to the processing space. And a second blowing means for forming at least one of the blowing means, wherein the blowing direction of at least one of the blowing means is inclined to the opposite side of the other blowing means with respect to the thickness direction of the processing space. To do.
[0006]
According to the above characteristic configuration, the gas curtain can be formed in a double manner at the periphery of the processing space, and it is possible to reduce the processing gas from leaking from the processing space and the outside air entering the processing space. In addition, it is possible to reliably prevent the processing gas from leaking from the processing space by inclining the first gas curtain, that is, the first gas curtain to the side opposite to the second blowing means, that is, the processing space. On the other hand, by inclining the second blowing means to the side opposite to the first blowing means, that is, the processing space, it is possible to reliably prevent outside air from entering the processing space.
[0007]
The blowing direction of the other blowing means is preferably along the thickness direction of the processing space or inclined to the opposite side of the one blowing means with respect to the thickness direction of the processing space. . That is, when the blowing direction of the first blowing means is inclined toward the processing space as one blowing means, the blowing direction of the second blowing means is along the thickness direction of the processing space, or It is desirable to be inclined to the opposite side of the processing space. As a result, leakage of the processing gas can be surely prevented, and intrusion of outside air can be reliably reduced or prevented. Further, when the blowing direction of the second blowing means as one blowing means is inclined to the opposite side of the processing space, the blowing direction of the first blowing means is along the thickness direction of the processing space, Alternatively, it is desirable to be inclined toward the processing space. As a result, intrusion of outside air can be reliably prevented, and leakage of the processing gas can be reliably reduced or prevented.
[0008]
An inert gas expansion means is provided that extends along the peripheral edge of the processing space and expands the inert gas in the extending direction, and the first and second blowing means branch from a substantially full length region of the inert gas expansion means. It is desirable to extend. Thereby, it is possible to cope with both the first and second blowing means by a single inert gas expanding means. In addition, the first and second gas curtains can be formed so as to extend along the periphery of the processing space, and the leakage of the processing gas and the entry of outside air can be more reliably prevented.
[0009]
It is desirable that the blowing directions of the first and second blowing means have a “C” shape in a sectional view along a virtual plane orthogonal to the extending direction of the inert gas spreading means. As a result, leakage of the processing gas can be more reliably prevented, and intrusion of outside air can be more reliably prevented.
[0010]
Further, the electrode includes a pair of electrodes that define the processing space in between and plasmatize the processing gas introduced into the space by applying an electric field, and a holder provided at the peripheral edge of each electrode. Preferably, the first and second blowing means are provided, and the other electrode holder is arranged at the tip of the blowing direction of these blowing means. Thereby, two blowing means can be incorporated in one electrode holder, and the configuration can be simplified. In addition, a gas curtain can be formed between the pair of electrode holders, and leakage of processing gas and entry of outside air can be reliably prevented.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the atmospheric pressure plasma processing apparatus M <b> 1 according to this embodiment includes a pair of upper and
[0012]
The lower
[0013]
The upper
[0014]
The back-
[0015]
As shown in FIG. 1, the back-
[0016]
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a
[0017]
The
[0018]
A joining structure between the two divided
A plurality of insertion holes 13b penetrating from the upper surface to the lower surface are formed in the back-
[0019]
In the
[0020]
As shown in FIG. 3, a
[0021]
The
[0022]
The adhesive 74 before curing has a low viscosity. After this
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 2, the peripheral edge of the
[0024]
Next, the electrode holder of the
As shown in FIG. 1, the front electrode holder 30 </ b> F includes an
[0025]
A processing gas introduction mechanism that cooperates with the
[0026]
The chamber 32c has a large volume and extends substantially the entire length of the
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
Features of the present invention will be described.
As shown in FIG. 2, the holders 30 </ b> S on the left and right sides of the
[0030]
That is, as shown in FIGS. 2 and 4, a curtain
[0031]
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
[0032]
A plurality of blowing
[0033]
As shown in FIGS. 4B and 5, the
[0034]
That is, the first blow-
[0035]
In addition, on the lower end surface of the
[0036]
A procedure for cleaning the workpiece W using the atmospheric pressure plasma processing apparatus M1 configured as described above will be described.
The
[0037]
Next, the processing gas is introduced from the
[0038]
For example, N as the processing gas 2 Is used, the
[0039]
Further, the
[0040]
In parallel, the curtain gas is introduced from the
[0041]
As a result, as shown in FIG. 5, a first gas curtain C1 is formed in the gap between the
[0042]
The used processing gas and curtain gas are sucked into the
After the processing is completed, the supply of processing gas and curtain gas is stopped and the power supply is stopped. Then, the
[0043]
According to the atmospheric pressure plasma processing apparatus M1 of this embodiment, the
[0044]
The
[0045]
Further, since the adhesive 74 is sufficiently defoamed before curing, and the space between the opposing
Furthermore, an arc from the peripheral side surface of the opposing
[0046]
When the opposing
[0047]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
For example, the blowing direction of any one of the first and second blowing means may extend straight along the thickness direction of the processing space.
The 1st, 2nd blowing means may be comprised by the slit-like blowing path covering the substantially full length area of an inert gas expansion means.
The first and second blowing means may be arranged on opposite sides of the processing space in the thickness direction. (Either one of the first and
The plasma processing apparatus according to the above embodiment is a so-called direct type in which an object to be processed is disposed between a pair of electrodes, and the processing space is used as a processing space. The present invention can also be applied to a so-called remote type plasma processing apparatus in which an object is placed and plasma processing gas is blown out.
The present invention is applicable not only to glow discharge but also to plasma treatment by corona discharge, and is not limited to cleaning, but includes film formation, surface modification (hydrophilization, water repellency, functional group addition, etc.), etching, ashing, etc. It can be applied to various discharge plasma treatments.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably prevent the processing gas from leaking from the processing space, or to reliably prevent outside air from entering the processing space.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a normal pressure plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention cut along a front-rear direction.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the atmospheric pressure plasma processing apparatus cut along the left-right direction.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing an electrode facing portion of the atmospheric pressure plasma processing apparatus.
FIG. 4A is a side view of left and right electrode holders of a hot electrode unit of the atmospheric pressure plasma processing apparatus.
(B) It is a bottom view of the said electrode holder.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the atmospheric pressure plasma processing apparatus.
[Explanation of symbols]
M1 atmospheric pressure plasma processing equipment
W Workpiece (Workpiece)
C1 first gas curtain
C2 second gas curtain
1a Processing space
10 Hot electrode unit
11 Hot electrode
20 Earth electrode unit
21 Earth electrode
22 Earth electrode holder (the other electrode holder)
30S Hot electrode holder (one electrode holder)
30e Horizontal path (inert gas expansion means)
30f 1st blowing path (1st blowing means)
30g Second outlet (second outlet)
Claims (5)
不活性ガスを上記処理ガスとは別途に上記処理空間の周縁部に吹出して第1ガスカーテンを形成する第1吹出し路と、
先端が、上記第1吹出し路の先端より上記処理空間側とは逆側に離れて配置され、この先端から不活性ガスを吹出して第2ガスカーテンを形成する、上記第1吹出し路とは別の第2吹出し路とを備え、
これら第1、第2の吹出し路のうち少なくとも一方の吹出し方向が、上記処理空間の厚さ方向に対して他方の吹出し路の側とは逆側に傾けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。An apparatus for performing plasma surface treatment of an object to be processed with a processing gas converted into plasma in a processing space at a substantially normal pressure,
A first blow path for forming a first gas curtain blown to the peripheral portion of the processing space separately from the above process gas an inert gas,
Tip, above the said processing space side of the distal end of the first blowing path are spaced apart on opposite sides, to form a second gas curtain by blowing an inert gas from the tip, and the first blowing path and a separate second blowing path,
The plasma processing characterized in that the blowing direction of at least one of the first and second blowing paths is inclined to the opposite side of the other blowing path with respect to the thickness direction of the processing space. apparatus.
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