JP4576983B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
通常、大気圧プラズマ処理装置としては一対の電極を有する平行平板型のプラズマ処理装置が用いられる。この平行平板型のプラズマ処理装置は、高周波電力が印加された電極間に処理ガスを導入してプラズマを発生し、該発生したプラズマによって当該電極間に配された基板の表面にプラズマ処理を施す。
従来、プラズマ処理装置によってプラズマ処理が施される基板はプリント基板やプラスチックフィルムなど比較的小型の基板であり、プラズマ処理装置は、プリント基板の半田濡れ性改善処理やプラスチックフィルムの表面改質処理、例えば、親液性または撥水性向上などを行っていた。
このプラズマ処理装置では、基板51にプラズマ処理を施す際、高周波電極54が基板51の表面に沿って移動し、高周波電極54およびステージ52の間に発生する電界によって基板51の表面を走査する。これにより、比較的大型の基板に効率よくプラズマ処理を施す。
また、図7のプラズマ処理装置は、ステージと高周波電極との距離を均一化することによってプラズマ処理の均一化を図るものであるが、高周波電極の移動に伴って高周波電極およびステージの位置関係が変化するため、基板の端部近傍と基板の中央部とでは高周波電界の形態が異なり、その結果、プラズマ処理の均一化が充分でないと言う問題もある。
本発明のプラズマ処理装置は、被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置され、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなす第1の電極および第2の電極と、
前記第1の電極の前記第2の電極側に設けられた板状の誘電体と、
前記第1の電極および第2の電極のうち少なくとも1つに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記第1の電極を、前記搬送方向と直交する方向に沿って細長く貫通して開口する処理ガス供給口を有する処理ガス供給部と、
前記搬送方向に関して前記第1の電極より前方に配置され、前記第1の電極と前記被処理体との間の空間に供給された前記処理ガスを、前記搬送方向と同方向の気流を発生させるようにして回収する第1のガス回収部と、
前記搬送方向に関して前記第1の電極より後方に配置され、前記第1の電極と前記被処理体との間の空間に供給された前記処理ガスを、前記搬送方向と反対方向の気流を発生させるようにして回収する第2のガス回収部とを備え、
前記第1のガス回収部のガス回収口は、前記搬送方向に関して、前記第1の電極の前端および前記第2の電極の前端より前方に位置し、
前記第2のガス回収部のガス回収口は、前記搬送方向に関して、前記第1の電極の後端および前記第2の電極の後端より後方に位置し、
前記誘電体の前記搬送方向に関して前方側の端部は、前記誘電体の厚さ方向に傾斜する傾斜面であり、該傾斜面に沿って、前記処理ガスが前記第1のガス吸引部のガス吸引口に導かれ、
前記誘電体の前記搬送方向に関して後方側の端部は、前記誘電体の厚さ方向に傾斜する傾斜面であり、該傾斜面に沿って、前記処理ガスが前記第2のガス吸引部のガス吸引口に導かれ、
前記第1の電極および前記第2の電極の間を前記被処理体が通過するように前記被処理体を搬送しつつ、前記第1の電極と前記被処理体との間の空間に前記処理ガス供給口より処理ガスを供給して前記被処理体の表面をプラズマ処理することを特徴とする。
また、2つの電極の位置関係が変化しないので、高周波電界の形態が変化せず、さらに、処理ガスを被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って満遍なく噴出することができ、もってプラズマ処理の均一化を充分に達成することができる。
これにより、被処理体を第1の電極および第2の電極の間の空間に安定して搬送することができ、もってプラズマ処理の均一化をより充分に達成することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記搬送手段は、ローラーコンベアであることが好ましい。
これにより、被処理体を第1の電極および第2の電極の間の空間に安定して搬送することができ、もってプラズマ処理の均一化をより充分に達成することができる。
図1は、本発明のプラズマ処理装置の概略構成を示す斜視図である。
図1に示すように、プラズマ処理装置1は、例えばガラス基板のような平板状のワーク(被処理体)2を搬送する搬送手段としての第1のコンベア3および第2のコンベア4と、ワーク2に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理部5と、ワーク2に予備加熱を施す加熱部6とを備える。
第2のコンベア4は、第1のコンベア3と同様の構成を有し、プラズマ処理部5を挟んで第1のコンベア3と縦列に配置される。
加熱部6は、第2のコンベア4の上方に配置され、第2のコンベア4のローラーコンベアに対向する図示しないヒータを有する。該ヒータは、第2のコンベア4のローラーコンベアに搬送されたワーク2を加熱する。
プラズマ処理装置1では、加熱部6にて予備加熱されたワーク2を、第1のコンベア3および第2のコンベア4の作動によって図1中の奥側から手前側に向かって搬送することによりプラズマ処理部5を通過させつつ、プラズマ処理を行う。これにより、ワーク2の全面に対しプラズマ処理を行うことができる。
このように、プラズマ処理装置1では、プラズマ処理時におけるワーク2の搬送方向(以下、単に「搬送方向」と言う)は、図1中の白抜き矢印方向である。
図2において、プラズマ処理ユニット9は、後述の印加電極(第1の電極)14などを有する上部電極部10と、該上部電極部10に対してワーク2の搬送経路を挟んで対向するように下方に配置される下部電極(第2の電極)11と、上部電極部10の印加電極14に高周波電力を供給する高周波電源12と、高周波電源12および印加電極14の間に介在し、高周波電力を整合する整合器(Matcher)13とを有する。
下部電極11は接地されてアース電極として機能するとともに、整合器13の下端と接続する。この下部電極11は、搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなしている。また、上部電極部10は、下部電極11との間の空間(以下「処理空間24」という。)に処理ガスを供給する処理ガス供給部23を内蔵している。
図3に示すように、上部電極部10内には、導電性の材料、例えば、銅などからなる印加電極14と、該印加電極14の下方に配置されるセラミックス、例えば、SiO2などからなる誘電体15とが設けられている。印加電極14は、搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなしている。この印加電極14は、整合器13と導電性の電極接続部16を介して接続され、整合器13によって整合された高周波電力が印加される。該高周波電力が印加された印加電極14は、対向する下部電極11との間に高周波電界Eを発生する。このとき、誘電体15は印加電極14および高周波電界Eが直接接触するのを防止してアーク放電などの異常放電の発生を防止する。誘電体15の厚みは、厚すぎると高周波電界Eを発生するために高電圧を要することがあり、薄すぎると高周波電力印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがあるため、通常は、0.01〜4mm程度であることが好ましい。
印加電極14や誘電体15の上方は、逆升状のカバー17により覆われている。カバー17は、印加電極14および誘電体15によって下方の開口部が閉鎖されて、内部に処理ガス供給流路20を形成する。該処理ガス供給流路20には、カバー17の端部に接続された図示しない処理ガス供給装置から供給された混合ガスが充填され、該混合ガスは処理ガス供給口18から噴出する。処理ガス供給口18は、搬送方向と直交する方向に沿って細長くスリット状に開口しており、印加電極14の長手方向に沿って一様に混合ガスを噴出する。
搬送方向に関してカバー17の両側(前方および後方)には、それぞれ、ガス回収部19a、19bが隣接して設けられている。各ガス回収部19a、19bは、搬送方向と直交する方向に細長い直方体状の筐体で構成され、搬送方向と直交する方向に沿ってスリット状に細長く形成されたガス回収口191a、191bを有している。ガス回収部19a、19bの内部は、ガス回収部19の端部に接続された図示しない排気ポンプによって排気されるため、ガス回収部19の内部は排気流路21として機能し、該排気流路21は、ガス回収口191a、191bを介して処理空間24に存在するプラズマ(活性化された処理ガス)やキャリアガスを回収する。
このような構成により、処理空間24に外気が流入するのを確実に防止することができ、処理空間24のプラズマを安定的に発生させることができる。
図5に示すように、高周波電源12は同軸ケーブル22を介して整合器13に接続し、該整合器13は電極接続部16を介して印加電極14に接続する。したがって、高周波電源12は印加電極14と電気的に接続され、高周波電源12は所定の高周波電力を印加電極14に供給する。
加熱部6のヒータが所定時間に亘ってワーク2を加熱した後、高周波電源12が所定の高周波電力を印加電極14に供給し、該印加電極14は処理空間24に高周波電力を印加して高周波電界Eを形成する。そして、処理ガスを含む混合ガスが処理ガス供給口18から印加電極14の長手方向に沿って一様に噴出する。これにより、処理ガス供給口18から噴出された混合ガスのうち処理ガスは、処理空間24に形成された高周波電界Eに流入し、放電によって活性化されてプラズマとなる。
以上説明したような本発明のプラズマ処理装置1によれば、ワーク2にプラズマ処理を施す際に、電極を移動させる必要が無く、さらに、ワーク2を載置するステージも必要ないので、プラズマ処理装置1を小型化することができ、もってプラズマ処理装置1のレイアウトを容易にすることができる。また、2つの電極の位置関係が変化しないので、高周波電界の形態が変化せず、さらに、処理ガスを含む混合ガスを搬送方向と直交する方向に沿って満遍なく噴出することができ、もってプラズマ処理の均一化を充分に達成することができる。
また、上述したプラズマ処理装置1では、処理ガス供給口18が印加電極14および誘電体15を貫通して開口するので、混合ガスを処理空間24に発生する高周波電界に確実に供給することができ、安定したプラズマを形成することができる。
以上、本発明のプラズマ処理装置について、図示の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い。
印加電極14に印加される電力は、高周波によるものに限られず、パルス波やマイクロ波によるものであってもよい。
印加電極14および下部電極11の材料としては、銅の他に、アルミニウムなどの金属単体、ステンレス、真鍮などの合金、金属間化合物などが挙げられる。
使用可能な誘電体15の比誘電率の上限は特に限定されるものではないが、比誘電率が10〜100のものが好ましい。比誘電率が10以上である誘電体15には、ZrO2、TiO2などの金属酸化物、BaTiO3などの複酸化物が該当する。
本発明のプラズマ処理装置で用いられる処理ガスとしては、電界を印加することによってプラズマを発生するガスであれば、O2ガスやCF4ガスに限定されず、処理目的により種々のガスを用いることができる。
エッチング処理やダイシング処理では、ハロゲン系ガスが用いられ、レジスト処理や有機物汚染の除去では、酸素系ガスが用いられる。表面クリーニングや表面改質では、Ar、N2などの不活性ガスが処理ガスとして用いられ、不活性ガスのプラズマで表面クリーニングや表面改質が行われる。
キャリアガスとしても、Heガスに限られず、Ne、Ar、Xeなどの希ガス、N2ガスなどが用いることができ、これらは単独でも2種以上を混合した形態でも用いられる。
53……放電空間 54……高周波電極 55……整合器 56……高周波電源 57……アクチュエータ
Claims (3)
- 被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置され、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなす第1の電極および第2の電極と、
前記第1の電極の前記第2の電極側に設けられた板状の誘電体と、
前記第1の電極および第2の電極のうち少なくとも1つに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記第1の電極を、前記搬送方向と直交する方向に沿って細長く貫通して開口する処理ガス供給口を有する処理ガス供給部と、
前記搬送方向に関して前記第1の電極より前方に配置され、前記第1の電極と前記被処理体との間の空間に供給された前記処理ガスを、前記搬送方向と同方向の気流を発生させるようにして回収する第1のガス回収部と、
前記搬送方向に関して前記第1の電極より後方に配置され、前記第1の電極と前記被処理体との間の空間に供給された前記処理ガスを、前記搬送方向と反対方向の気流を発生させるようにして回収する第2のガス回収部とを備え、
前記第1のガス回収部のガス回収口は、前記搬送方向に関して、前記第1の電極の前端および前記第2の電極の前端より前方に位置し、
前記第2のガス回収部のガス回収口は、前記搬送方向に関して、前記第1の電極の後端および前記第2の電極の後端より後方に位置し、
前記誘電体の前記搬送方向に関して前方側の端部は、前記誘電体の厚さ方向に傾斜する傾斜面であり、該傾斜面に沿って、前記処理ガスが前記第1のガス吸引部のガス吸引口に導かれ、
前記誘電体の前記搬送方向に関して後方側の端部は、前記誘電体の厚さ方向に傾斜する傾斜面であり、該傾斜面に沿って、前記処理ガスが前記第2のガス吸引部のガス吸引口に導かれ、
前記第1の電極および前記第2の電極の間を前記被処理体が通過するように前記被処理体を搬送しつつ、前記第1の電極と前記被処理体との間の空間に前記処理ガス供給口より処理ガスを供給して前記被処理体の表面をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記被処理体が前記第1の電極および第2の電極の間を通過するように前記被処理体を搬送する搬送手段を有する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記搬送手段は、ローラーコンベアである請求項2に記載のプラズマ処理装置。
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