JP4914275B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
この発明は、処理ガスを放電空間でプラズマ化して被処理物に接触させ、プラズマ表面処理を行なう装置に関し、特に、被処理物が放電空間の外部に配置され、これに向けて処理ガスを放電空間から噴出す所謂リモート式のプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for performing plasma surface treatment by converting a processing gas into plasma in a discharge space and bringing it into contact with an object to be processed, and in particular, the object to be processed is disposed outside the discharge space, and the processing gas is discharged toward this. The present invention relates to a so-called remote type plasma processing apparatus ejected from a space.
特許文献1に記載の大気圧プラズマ処理装置には、一対の誘電体からなる板が設けられている。これら誘電体板が互いに接合されている。各誘電体板の接合面に凸条と凹条が交互に形成されている。一対の誘電体板の凸条どうしが当接されるとともに凹条どうしが合わさり、直線状の処理ガス通路が形成されている。各誘電体板の接合面とは反対側の面には、電極が貼り付けられている。これら電極間に電界を印加する。これにより、2つの凹条を合わせた直線状の処理ガス通路の内部がそれぞれ大気圧の放電空間となり、処理ガスがプラズマ化される。
上掲特許文献の装置では、凸条によって放電空間の厚さを一定に維持できる。その一方、放電空間が、各凹条の内部の狭隘な線状空間に限定される。そのため、放電しにくく、放電開始電圧を高く設定する必要がある。また、電極間の電界中に凹条及び凸条が配置されることになり、これら凹条や凸条の角部からパーティクルが生じやすい。さらには、凹条ごとの処理ガスの導入量が不均一であると、その導入量がそのまま噴出量となるので、処理の均一性を保てない。したがって、処理ガスを複数の凹条に正確に均等分配する必要がある。 In the device of the above-mentioned patent document, the thickness of the discharge space can be kept constant by the ridges. On the other hand, the discharge space is limited to a narrow linear space inside each recess. Therefore, it is difficult to discharge, and it is necessary to set a high discharge start voltage. In addition, the ridges and ridges are arranged in the electric field between the electrodes, and particles are likely to be generated from the corners of these ridges and ridges. Furthermore, if the amount of treatment gas introduced for each groove is non-uniform, the amount of introduction is the same as the amount of ejection, so that processing uniformity cannot be maintained. Therefore, it is necessary to distribute the processing gas accurately and evenly to the plurality of grooves.
上記課題を解決するために、本発明は、処理ガスを放電空間でプラズマ化して一方向に噴出し、前記放電空間より前記噴出方向の下流側の被処理物配置部に配置された被処理物に接触させ、プラズマ表面処理を行なう装置において、
(a)前記噴出方向と交差する第1方向に互いに対向された第1、第2の電極と、
(b)前記第1電極の前記第2電極を向く第1主面を覆う第1主面覆部と、前記第1電極より前記噴出方向の下流側において前記第1主面覆部に連なる第1下流側部と、を有する固体誘電体からなる第1誘電部材と、
(c)前記第2電極の前記第1電極を向く第2主面を覆う第2主面覆部と、前記第2電極より前記噴出方向の下流側において前記第2主面覆部に連なる第2下流側部と、を有する固体誘電体からなる第2誘電部材と、
を備え、前記第1主面覆部と第2主面覆部が、前記第1方向に対向されて互いの間に前記放電空間となるべき中間隙間を形成する平坦面をそれぞれ有し、
前記第1下流側部と前記第2下流側部とが、前記第1方向に対向されるとともに、少なくとも一方の下流側部の対向面には、該一方の下流側部と一体をなすとともに他方の下流側部に当接された下流凸部と、下流凹部とが、前記噴出方向及び前記第1方向と交差する第2方向に交互に形成され、
前記第2方向に並んだ下流凹部の内部どうしが前記中間隙間を介して互いに連なり、
各下流凹部の内部が、前記中間隙間からの処理ガスを前記被処理物配置部へ噴出する噴出路となっていることを特徴とする。
この特徴構成によれば、第1、第2主面覆部の平坦面どうしからなる中間隙間を放電空間とすることにより放電開始のための電圧を低く抑えることができ、かつ放電空間内でのパーティクルの発生を防止することができる。また、処理ガスを1つの中間隙間で一様にプラズマ化したうえで各噴出路に分配して噴き出すので、処理ムラを抑えることができる。さらに、上記凸部によって放電空間の厚さを維持することができる。別途の放電空間厚さ維持構造が不要であり、軽量化及び部品点数の削減を図ることができる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a processing object that is converted into a plasma in a discharge space and ejected in one direction, and is disposed in a processing object disposition portion downstream of the discharge space in the ejection direction. In an apparatus for performing plasma surface treatment in contact with
(A) first and second electrodes opposed to each other in a first direction intersecting the ejection direction;
(B) a first main surface covering portion that covers the first main surface of the first electrode facing the second electrode, and a first main surface covering portion that is downstream of the first electrode in the ejection direction and continuous with the first main surface covering portion. A first dielectric member made of a solid dielectric having one downstream side part;
(C) a second main surface covering portion that covers the second main surface of the second electrode facing the first electrode, and a second main surface covering portion that is downstream of the second electrode in the ejection direction from the second electrode. A second dielectric member made of a solid dielectric having two downstream sides;
The first main surface covering portion and the second main surface covering portion have flat surfaces that face each other in the first direction and form an intermediate gap to be the discharge space between each other,
The first downstream side portion and the second downstream side portion are opposed to each other in the first direction, and at least one of the downstream side portions is integrally formed with the one downstream side portion and the other. Downstream protrusions that are in contact with the downstream side portion and downstream recesses are alternately formed in the second direction intersecting the ejection direction and the first direction,
And if the inside of the downstream recess arranged in the second direction becomes communicated with each other via the intermediate gap,
The inside of each downstream concave portion is a jet passage for jetting the processing gas from the intermediate gap to the workpiece placement portion.
According to this characteristic configuration, the voltage for starting discharge can be kept low by setting the intermediate gap formed by the flat surfaces of the first and second main surface covering portions as the discharge space, and in the discharge space. Generation of particles can be prevented. Further, since the processing gas is uniformly converted into plasma at one intermediate gap and then distributed to each ejection path and ejected, processing irregularities can be suppressed. Furthermore, the thickness of the discharge space can be maintained by the convex portion. A separate discharge space thickness maintaining structure is unnecessary, and the weight can be reduced and the number of parts can be reduced.
前記下流凸部及び下流凹部が、前記噴出方向に沿って延びる条状になっていることが好ましい。
これによって、放電空間の厚さを確実に保持できる。また、処理ガスを噴出方向に案内して勢い良く噴出すことができる。
It is preferable that the downstream convex portion and the downstream concave portion have a strip shape extending along the ejection direction.
As a result, the thickness of the discharge space can be reliably maintained. Further, the processing gas can be ejected vigorously while being guided in the ejection direction.
前記第1電極又は第2電極の前記下流側の端部が、前記下流凸部及び下流凹部より前記噴出方向の上流側に離れて位置されていることが好ましい。これによって、放電空間内でパーティクルが発生するのを一層確実に防止することができる。 It is preferable that the downstream end portion of the first electrode or the second electrode is located farther upstream in the ejection direction than the downstream convex portion and the downstream concave portion. As a result, the generation of particles in the discharge space can be more reliably prevented.
前記下流凸部と下流凹部が、前記第1下流側部にのみ形成され、
前記第2下流側部の第1下流側部との対向面が、平坦になっていることが好ましい。
これによって、第1、第2下流側部双方の下流凸部どうしの位置合わせが不要になり、組み立て作業の簡易化を図ることができる。たとえ第1、第2誘電部材どうしが多少位置ずれしていてもパーティクルの発生を確実に回避できる。
The downstream convex portion and the downstream concave portion are formed only on the first downstream side portion,
It is preferable that a surface of the second downstream side portion facing the first downstream side portion is flat.
As a result, it is not necessary to align the downstream convex portions of both the first and second downstream side portions, and the assembling work can be simplified. Even if the first and second dielectric members are slightly misaligned, the generation of particles can be reliably avoided.
前記第1誘電部材が、前記第1電極より前記噴出方向の上流側において前記第1主面覆部に連なる第1上流側部を更に有しているのが好ましい。前記第2誘電部材が、前記第2電極より前記噴出方向の上流側において前記第2主面覆部に連なる第2上流側部を更に有しているのが好ましい。
前記第1上流側部と前記第2上流側部とが、前記第1方向に対向されるとともに、少なくとも一方の上流側部の対向面には、該一方の上流側部と一体をなすとともに他方の上流側部に当接された上流凸部と、上流凹部とが、前記第2方向に交互に形成され、前記第2方向に並んだ上流凹部の内部どうしが前記中間隙間を介して互いに連なり、各上流凹部の内部が、処理ガスを前記中間隙間へ導く導入路となっていることが好ましい。
これによって、放電開始電圧を低く抑えるとともにパーティクルの発生を防止しつつ、放電空間の厚さを一層確実に保持できる。各導入路に導入された処理ガスは中間隙間にて合流される。したがって、導入路ごとの処理ガス導入量を正確に均等分配しなくても済み、処理ガスの分配構造を簡単化することができる。
It is preferable that the first dielectric member further includes a first upstream side portion connected to the first main surface covering portion on the upstream side in the ejection direction from the first electrode. It is preferable that the second dielectric member further includes a second upstream side portion connected to the second main surface covering portion on the upstream side in the ejection direction from the second electrode.
The first upstream side portion and the second upstream side portion are opposed to each other in the first direction, and the opposite surface of at least one upstream side portion is integrated with the one upstream side portion and the other. The upstream convex portion and the upstream concave portion that are in contact with the upstream side portion of the first and second recesses are alternately formed in the second direction, and the interiors of the upstream concave portions arranged in the second direction are connected to each other via the intermediate gap. Thus , the inside of each upstream recess is preferably an introduction path for guiding the processing gas to the intermediate gap.
As a result, the thickness of the discharge space can be more reliably maintained while suppressing the discharge start voltage and preventing the generation of particles. The processing gas introduced into each introduction path is merged at the intermediate gap. Therefore, it is not necessary to distribute the processing gas introduction amount for each introduction path accurately and uniformly, and the processing gas distribution structure can be simplified.
前記上流凸部及び上流凹部が、前記噴出方向に沿って延びる条状をなしていることが好ましい。これによって、放電空間の厚さをより一層確実に保持できる。また、処理ガスを噴出方向に沿って中間隙間内へ案内することができる。 It is preferable that the upstream convex portion and the upstream concave portion have a strip shape extending along the ejection direction. As a result, the thickness of the discharge space can be more reliably maintained. Further, the processing gas can be guided into the intermediate gap along the ejection direction.
前記第1電極又は第2電極の前記上流側の端部が、前記上流凸部及び上流凹部より前記下流側に離れて位置されていることが好ましい。
これによって、放電空間内でパーティクルが発生するのを一層確実に防止することができる。また、第1電極又は第2電極の前記噴出方向に沿う寸法を小さくすることにより、単位放電面積あたりの電流密度を高め、高濃度のプラズマを得ることができ、処理能力を高めることができる。
It is preferable that the upstream end portion of the first electrode or the second electrode is located farther downstream than the upstream convex portion and the upstream concave portion.
As a result, the generation of particles in the discharge space can be more reliably prevented. Further, by reducing the dimension of the first electrode or the second electrode along the ejection direction, the current density per unit discharge area can be increased, high-density plasma can be obtained, and the processing capability can be increased.
前記上流凸部と上流凹部が、前記第1下流側部にのみ形成され、
前記第2上流側部の第1上流側部との対向面が、平坦になっていることが好ましい。
これによって、第1、第2上流側部双方の上流凸部どうしの位置合わせが不要になり、組み立て作業の簡易化を図ることができる。たとえ第1、第2誘電部材どうしが多少位置ずれしていてもパーティクルの発生を確実に回避できる。
The upstream convex portion and the upstream concave portion are formed only on the first downstream side portion,
It is preferable that a surface of the second upstream side portion facing the first upstream side portion is flat.
As a result, it is not necessary to align the upstream convex portions of both the first and second upstream side portions, and the assembly work can be simplified. Even if the first and second dielectric members are slightly misaligned, the generation of particles can be reliably avoided.
本発明は、ほぼ大気圧近傍下(常圧下)でのプラズマ処理に好適である。ここで、ほぼ大気圧近傍下(ほぼ常圧)とは、1.013×104〜50.663×104Paの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡易化を考慮すると、1.333×104〜10.664×104Paが好ましく、9.331×104〜10.397×104Paがより好ましい。 The present invention is suitable for plasma processing under nearly atmospheric pressure (normal pressure). Here, substantially under atmospheric pressure (substantially normal pressure) refers to a range of 1.013 × 10 4 to 50.663 × 10 4 Pa, and considering the ease of pressure adjustment and the simplification of the device configuration, 1.333 × 10 4 to 10.664 × 10 4 Pa are preferable, and 9.331 × 10 4 to 10.9797 × 10 4 Pa are more preferable.
本発明によれば、放電空間の厚さを維持しつつ、放電開始のための電圧を低く設定でき、さらには放電空間内でのパーティクルの発生を抑えることができ、処理品質を高めることができる。 According to the present invention, the voltage for starting discharge can be set low while maintaining the thickness of the discharge space, and the generation of particles in the discharge space can be suppressed, and the processing quality can be improved. .
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図1は、本発明の第1実施形態を示したものである。大気圧プラズマ処理装置1は、処理ヘッド10と、被処理物配置部2とを備えている。被処理物配置部2は、ステージやコンベアで構成されており、その上に被処理物Wが配置されるようになっている。被処理物Wは、例えばガラス基板や半導体基板である。
被処理物配置部2は、被処理物Wを左右方向にスキャンできるようになっている。被処理物Wが位置固定され、処理ヘッド10が左右方向にスキャンされるようになっていてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The atmospheric pressure plasma processing apparatus 1 includes a
The
処理ヘッド10は、図示しない架台に支持され、被処理物配置部2の上方に離れて位置され、処理ガスをプラズマ化(分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化を含む)して被処理物配置部2ひいては被処理物Wへ向けて下方に噴き出すようになっている。処理ヘッド10は、仮想線で示すヘッド本体11と、このヘッド本体11の内部に設けられた一対をなす第1、第2電極21,22と、一対をなす第1、第2誘電部材31,32とを備え、図1の紙面と直交する前後方向に延びている。
The
図1及び図2(b)に示すように、電極21,22は、左右(第1方向)に対向するように配置され、平行平板電極を構成している。各電極21,22は、四角形の断面を有し、互いの対向方向と直交する方向(図2において上下)に延びている。第1、第2電極21,22のうち例えば第1電極21は、電源3に接続され、ホット電極となっている。第2電極22は、電気的に接地され、アース電極となっている。電源3から電極21への電圧供給により、電極21,22間に電界が印加され、大気圧グロー放電が生成されるようになっている。ここで、大気圧グロー放電は、アークやストリーマーが観測されない、見た目均一の放電である。
第2電極22が電源3に接続されてホット電極になり、第1電極21が電気的に接地されてアース電極になっていてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2 (b), the
The
誘電部材31,32は、それぞれアルミナなどの固体誘電体のセラミックで構成され、大略「コ」字状の断面を有し、電極21,22と同方向に延びている。第1誘電部材31は、第1電極21の収容ケースとなり、第2誘電部材32は、第2電極22の収容ケースとなっている。これら誘電部材31,32が互いに向き合い、当接されている。
The
誘電部材31,32の構造を更に詳述する。
図1及び図2(a)〜(c)に示すように、第1誘電部材31は、長手方向を前後(第1方向と直交する第2方向)に向け、幅方向を上下(噴出方向に沿う第3方向)に向けた薄板状の第1主面覆部310と、この主面覆部310の上側(噴出方向の上流側)に設けられた第1上流側部311と、主面覆部310の下側(噴出方向の下流側)に設けられた第1下流側部312とを一体に有している。第1誘電部材31の各部310,311,312が、互いに別体になっており、接着剤で接合されるようになっていてもよい。
The structure of the
As shown in FIG. 1 and FIGS. 2A to 2C, the
上流側部311は、主面覆部310の上端部に沿って前後に延びるとともに左側へ突出する厚板状をなしている。下流側部312は、主面覆部310の下端部に沿って上流側部311と平行に延びるとともに左側へ突出する厚板状をなしている。主面覆部310と上下の側部311,312とにより第1収容凹部313が形成されている。
The
同様に、第2誘電部材32は、長手方向を前後に向け、幅方向を上下に向けた薄板状の第2主面覆部320と、この主面覆部320の上側に設けられた第2上流側部321と、主面覆部320の下側に設けられた第2下流側部322とを一体に有している。第2誘電部材32の各部320,321,321が、互いに別体になっており、接着剤で接合されるようになっていてもよい。
上流側部321は、主面覆部320の上端部に沿って前後に延びるとともに右側へ突出する厚板状をなしている。下流側部322は、主面覆部320の下端部に沿って第2上流側部321と平行に延びるとともに右側へ突出する厚板状をなしている。主面覆部320と上下の側部321,322とにより第2収容凹部323が形成されている。
Similarly, the
The
2つの誘電部材31,32の主面覆部310,320どうしが左右に対向され、上流側部311,321どうしが左右に対向され、下流側部312,322どうしが左右に対向されている。
The main
図1に示すように、第1誘電部材31の収容凹部313に第1電極21が収容されている。電極21の第2電極22を向く第1主面21aが、収容凹部313の内奥面(第1主面覆部310の裏面)に当接され、第1主面覆部310で覆われている。電極21の上面(上流側の端部)が、上流側部311の下面に当接されている。電極21の下面(下流側の端部)と収容凹部313の下面との間には絶縁隙間が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
第2誘電部材31の収容凹部323に第2電極22が収容されている。電極22の第1電極21を向く第2主面22aが、収容凹部323の内奥面(第2主面覆部320の裏面)に当接され、第2主面覆部320で覆われている。電極22の上面(上流側の端部)が、上流側部321の下面に当接されている。電極22の下面(下流側の端部)と、収容凹部323の下面との間には絶縁隙間が形成されている。
The
図示は省略するが、ヘッド本体11には、電極21,22及び誘電部材31,32の保持部が設けられている。この保持部は、電極21,22どうし(及び/又は誘電部材31,32どうし)を互いに接近方向に押圧するネジ部材などからなる押圧機構を含んでいる。これにより、電極21が誘電部材31の収容凹部313の奥側の内面に押し当てられ密着され、電極22が誘電部材32の収容凹部323の奥側の内面に押し当てられ密着されている。また、誘電部材31の後記凸部31b,31d,31eが誘電部材32に押し当てられ密着されている。
上記押圧機構に代えて、接着剤によって、電極21,22を誘電部材31,32の収容凹部313,323の内周面に接着することにしてもよい。
Although not shown, the head body 11 is provided with holding portions for the
Instead of the pressing mechanism, the
図4に示すように、誘電部材32の誘電部材31との対向面324は、全体が第1方向と直交する垂直な平坦面になっている。この平坦面324のうち、中央の主面覆部320にて構成された部分32fが、第1誘電部材31の主面覆部310と対向し、上側の上流側部321にて構成された部分32gが、第1誘電部材31の上流側部311と対向し、下側の下流側部322にて構成された部分32hが、第1誘電部材31の下流側部312と対向する。これら平坦部分32f〜32hは、互いに段差なく連なっている。
As shown in FIG. 4, the opposing
一方、図3に示すように、誘電部材31における誘電部材32を向く面には、凹凸31a〜31eが一体形成されている。詳述すると、誘電部材31の長手方向の両側部には、それぞれ誘電部材32へ突出する幅広の肩部31eが設けられている。図2(b)に示すように、これら肩部31eに、誘電部材32の平坦面324の長手方向の両端部がそれぞれ当接されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3,
図2(a)及び図3に示すように、誘電部材31の上流側部311における誘電部材32を向く面には、上流凹部31aと上流凸部31bが複数形成されている。これら上流凹部31a及び上流凸部31bは、上下に延びる条状をなし、誘電部材31の長手方向(第2方向)に交互に、かつ等間隔置きに並べられている。上流凸部31bによって、隣り合う上流凹部31a,31aが仕切られている。
As shown in FIGS. 2A and 3, a plurality of upstream
図1及び図3に示すように、上流凹部31aの上端部は、誘電部材31の上端面に達し、上流凸部31bの上端部は、誘電部材31の上端面と面一になっている。凹凸部31a,31bの下端部は、上流側部311と主面覆部310との連通部の附近に位置されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the upper end of the
図1に示すように、上流凸部31bは、誘電部材32の上側の平坦面部分32gに当接されている。上流凹部31aの誘電部材32側の開口が、平坦面部分32gによって塞がれている。
上流凹部31aの内部は、処理ガスの導入路12となっている。図1に示すように、処理ガス源4からガス供給路4aが処理ヘッド10の上側部へ延び、各処理ガス導入路12,12…に連なっている。図示は省略するが、処理ヘッド10の上側部には、ガス供給路4aからの処理ガスを各処理ガス導入路12,12…に均等に分配するチャンバーや分岐路からなる処理ガス分配構造が設けられている。
As shown in FIG. 1, the upstream
The interior of the
図2(c)及び図3に示すように、誘電部材31の下流側部312における誘電部材32を向く面には、下流凹部31cと下流凸部31dが複数形成されている。これら下流凹部31c及び下流凸部31dは、上下に延びる条状をなし、誘電部材31の長手方向(第2方向)に交互に、かつ等間隔置きに並べられている。下流凸部31dによって、隣り合う下流凹部31c,31cが仕切られている。
As shown in FIGS. 2C and 3, a plurality of downstream
図1及び図3に示すように、凹凸部31c,31dの上端部は、主面覆部310と下流側部312との連通部の附近に位置されている。下流凸部31dの下端部は、誘電部材31の下端面と面一になり、下流凹部31cの下端部は、誘電部材31の下端面に達している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the upper end portions of the concavo-
図1に示すように、下流凸部31dは、誘電部材32の下側の平坦面32hに当接されている。下流凹部31cの誘電部材32側の開口が、平坦面部分32hによって塞がれている。
下流凹部31cの内部は、処理ガスの噴出路14となっている。処理ガス噴出路14の下端部は、処理ヘッド10の下端面に開口され、被処理物配置部2ひいては被処理物Wに臨む噴出口となっている。
As shown in FIG. 1, the downstream
The inside of the downstream recessed
下流凸部31dのピッチ及び数は、上流凸部31bのピッチ及び数と等しく、下流凹部31cのピッチ及び数は、上流凹部31aのピッチ及び数と等しい。また、各上流凸部31bの真下に離れて下流凸部31dが配置され、各上流凸部31bの真下に離れて下流凹部31cが配置されている。
凸部31b,31dと肩部31eの突出高さは、互いに等しく、例えば1〜2mm程度であり、これらの突出端面は、互いに同一の垂直な仮想平面上に位置されている。
凸部31b,31dの幅は、肩部31eの幅より十分に小さく、例えば4mm以下であり、好ましくは3mm以下になっている。
凹部31a,31cの幅は、2〜5mm程度が好ましい。
The pitch and number of the downstream
The protruding heights of the
The widths of the
The width of the
図1に示すように、電極21,22の上下方向の寸法は、上下の凸部31b,31d間の距離より小さく、例えば20mm程度である。電極21,22の上端部は、上流凹凸部31a,31bより下方に離れて位置されている。凹凸部31a,31bと電極21,22の上端部との上下方向の離間距離D1は、好ましくは2mm以上である。
As shown in FIG. 1, the vertical dimension of the
電極21,22の下端部は、下流凹凸部31c,31dより上方に離れて位置されている。電極21,22と凹凸部31c,31dとの上下方向の離間距離D2は、好ましくは2mm以上である。
The lower ends of the
図1及び図3に示すように、誘電部材31の上流凹凸部31a,31bと下流凹凸部31c,31dとの間の誘電部材32との対向面31fは、凹凸が無く、平坦になっている。平坦面31fは、主面覆部310の誘電部材32との対向面全体を占めるとともに、その上端部は、上流側部311に及び、上流凹部31aの内底に段差無く連なっている。平坦面31fの下端部は、主面覆部310と下流側部312との連通部附近に達し、下流凹部31cの内底に段差無く連なっている。平坦面31fの長手方向の両端部は、肩部31eに達している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the facing
第1誘電部材31となるべきセラミックの平板を用意し、この平板の片面を削って、上下の凹部31a,31c及び中央の平坦面31fを形成し、これにより、凸部31b,31d及び肩部31eが形成されるようにするとよい。
A ceramic flat plate to be the
図1及び図2(b)に示すように、誘電部材31の平坦面31fと誘電部材32の中央の平坦面部分32fとの間に、中間隙間30aが形成されている。中間隙間30aは、上下の凹凸部31a〜31dを分断するように、誘電部材31,32の長手方向に延びている。中間隙間30aの上側部分を介して、上流凹部31aの内部の下端部(処理ガス導入路12の下流端)が互いに連ねられている。中間隙間30aの下側部分を介して、下流凹部31cの内部の上端部(処理ガス噴出路14の上流端)が互いに連ねられている。
As shown in FIGS. 1 and 2B, an
上流凸部31bの下端面によって中間隙間30aの上端縁が画成されている。下流凸部31dの上端面によって中間隙間30aの下端縁が画成されている。肩部31eの内端縁によって中間隙間30aの長手方向の両端縁が画成されている。
中間隙間30aの左右方向の厚さは、上下の凸部31b,31d及び肩部31eの突出高さと等しく、例えば1〜2mm程度である。
The upper end edge of the
The thickness in the left-right direction of the
上記構成のプラズマ処理装置1にて表面処理を行なう際は、被処理物Wを被処理物配置部2の上にセットする。
そして、処理ガス源4からの処理ガスを、ガス供給路4aを経て処理ヘッド10の各処理ガス導入路12に導入する。この処理ガスは、各処理ガス導入路12を経て、中間隙間30aに入り、互いに混ざり合う。したがって、処理ガスを複数の処理ガス導入路12に厳密に均等に分配する必要はない。これにより、処理ガスの分配構造を簡単化することができる。
When the surface treatment is performed in the plasma processing apparatus 1 having the above-described configuration, the workpiece W is set on the
Then, the processing gas from the processing gas source 4 is introduced into each processing
併行して、電源3から電極21に電圧を供給する。これにより、電極21,22の間に電界が印加されて大気圧グロー放電が生成され、中間隙間30aの大部分が放電空間13となり、該空間13の処理ガスがプラズマ化される。誘電部材31,32の主面覆部310,320は、各電極21,22の対向面21a,22aにおいて大気圧グロー放電を安定化させるための誘電体層としての役目を果たす。
放電空間13となる中間隙間30aは、誘電部材31,32の平坦面31f,32fどうし間に形成され、十分な放電面積を有しているため、放電開始電圧を高くする必要がない。これにより、電源3の負担を軽減することができる。
電極21,22の上下方向の寸法が誘電部材31,32の上側の凹凸部31a,31bと下側の凹凸部31c,31dとの間の間隔より小さく、上下の凹凸部31a〜31dがそれぞれ電極21,22から上下に十分に(2mm以上)離間して位置されているため、電極21,22どうし間の電界中に凹凸部31a〜31dが介在しないようにすることができる。したがって、凹凸部31a〜31dの角に集中電界が形成されるのを回避でき、凹凸部31a〜31dの角からパーティクルが発生するのを防止することができる。
また、電極21,22の上下方向の寸法を小さくすることにより、単位面積あたりの電流密度を高めることができ、高濃度のプラズマ(活性種)を得ることができる。
In parallel, a voltage is supplied from the power source 3 to the
The
The vertical dimensions of the
Further, by reducing the vertical dimension of the
中間隙間30a内でプラズマ化された処理ガスは、その後、噴出路14ごとに分配される。そして、各噴出路14に案内されて下方へ勢いよく噴き出され、被処理物Wに接触される。これによって、被処理物Wの表面上で反応が起き、所望の表面処理が行なわれる。上述したように、電極21,22の上下の幅を小さくすることにより、高濃度のプラズマを得、これを被処理物Wに吹きつけることにより、処理能力を十分の高めることができる。さらには、放電空間13内でのパーティクルの発生が確実に防止されているため、処理品質を高めることができる。
電極21,22にクーロン引力や熱応力などが作用しても、上下の凸部31b,31dによって放電空間13の厚さ(左右方向の寸法)を一定に維持できる。特に、放電空間13の長手方向の中央部分の厚さを確実に一定に維持することができる。別途、放電空間13の厚さを維持する構造が不要であり、軽量化及び部品点数の削減を図ることができる。
The processing gas that has been turned into plasma in the
Even if Coulomb attractive force or thermal stress acts on the
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述した構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図5及び図6は、第1誘電部材31の変形例を示したものである。この誘電部材31には、第1実施形態における上下の凹凸部31a〜31dのうち、下流凹凸部31c,31dだけが設けられ、上流凹凸部31a,31bが設けられていない。
誘電部材31における上流側部311の誘電部材32との対向面31gは、平坦面となり、主面覆部310の対向面31fに段差無く連なっている。
2つの誘電部材31,32の平坦面31g,32gどうしの間に1つの処理ガス導入路12が形成されている。処理ガス導入路12は、長手方向を前後方向に向けた面状をなし、中間隙間30aに一体に連通している。
この変形例では、下流凸部31dによって中間隙間30aの厚さを一定に維持できるとともに、処理ガスの噴出の勢いを大きくでき、処理能力を向上させることができる。
Next, another embodiment of the present invention will be described. With respect to the configurations already described in the following embodiments, the same reference numerals are given to the drawings and description thereof will be omitted.
5 and 6 show modified examples of the
The facing
One processing
In this modification, the thickness of the
図7は、誘電部材31,32の長手方向の両端構造の変形例を示したものである。この変形例では、肩部32eが、第1誘電部材31に代えて、第2誘電部材32に一体形成されている。第1誘電部材31における誘電部材32を向く面の長手方向の両端部は、上下の凹部31a,31cの内底面及び中央の平坦面31fと面一の平面になっており、この平らな両端部に第2誘電部材32の肩部32eが当接されている。
第2誘電部材32の両側の肩部32eと第1誘電部材31の長手方向の両端の下流凸部31dとによって、両端の処理ガス噴出路14がそれぞれ画成されている。
図7のおいては図示されていないが、第2誘電部材32の両側の肩部32eと第1誘電部材31の長手方向の両端の上流凸部31bとによって、両端の処理ガス導入路12がそれぞれ画成されている。
FIG. 7 shows a modification of the longitudinal end structures of the
The processing
Although not shown in FIG. 7, the processing
図8及び図9に示す変形例では、第2誘電部材32にも第1誘電部材31と同様の上流凹部32a及び上流凸部32b、並びに下流凹部32c及び下流凸部32dが一体形成されており、第2誘電部材32が第1誘電部材31と対称の形状になっている。凹部31a,32a,31c,32cの深さは、第1実施形態の凹部31a,31cの半分程度であり、凸部31b,32b,31d,32dの突出高さは、第1実施形態の凸部31b,31dの半分程度である。
2つの誘電部材31,32の上流凸部31b,32bどうしが突き当てられ、下流凸部31d,32dどうしが突き当てられている。上流凹部31a,32aどうしが合わさって第1実施形態と同程度の断面積の処理ガス導入路12が形成されている。また、下流凹部31c,32cどうしが合わさって第1実施形態と同程度の断面積の噴出路14が画成されている。
In the modification shown in FIGS. 8 and 9, the
The upstream
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、実施形態では、上下の凹部31a,31cどうしが鉛直な一直線上に配置されていたが、誘電部材31の長手方向にずれていてもよい。上下の凸部31b、31dどうしが誘電部材31の長手方向にずれていてもよい。上側の凹凸部31a,31bのピッチ及び数が、下側の凹凸部31c,31dのピッチ及び数と異なっていてもよい。
上側の凹凸部31a,31bの下端部が、電極31,32の上端部と同じ高さに位置されていてもよく、電極31,32の上端部より少し下に位置されていてもよい。下の凹凸部31c,31dの上端部が、電極31,32の下端部と同じ高さに位置されていてもよく、電極31,32の下端部より少し上に位置されていてもよい。
凹凸部31a〜31dは、上下に延びていなくてもよく、スポット状になっていてもよい。
以上の改変は、図8及び図9の変形例における第2誘電部材32の凹凸部32a〜32dについても同様である。
第1、第2誘電部材のうち一方の誘電部材に上流凹部及び上流凸部が設けられる一方、他方の誘電部材に下流凹部及び下流凸部が設けられていてもよい。
図10に示すように、一方の誘電部材31(又は32)に設けた幅広の凹部31c(又は32c)の中央部に、他方の誘電部材に設けた凸部32d(又は31d)が挿入され。上記幅広の凹部が2つの通路14に分かれるようにしてもよい。(図10は、下流側部312,322の断面構造を示したものであるが、上流側部311,321についても同様の構造にしてもよい。)
誘電部材31,32はそれぞれ一体物である必要はなく、主面覆部310,320と、上流側部311,321と、下流側部312,322とが、互いに別体になっており、接着剤にて接着されたり、ネジ止めされたりするようになっていてもよい。
平行平板電極21,22は、第1主面21aと第2主面22aとがほぼ平行であればよい。第1電極21及び第2電極22の断面形状は特に限定されず、断面四角形以外の多角形であってもよい。第1電極21及び第2電極22は、薄膜やフィルム状であってもよい。
本発明は、洗浄、表面改質(親水化、撥水化等)、エッチング、成膜などの種々の表面処理に適用可能である。大気圧近傍下でのプラズマ処理に限られず、真空下でのプラズマ処理にも適用可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the embodiment, the upper and lower
The lower end portions of the upper
The concavo-
The above modification is the same for the
One of the first and second dielectric members may be provided with an upstream concave portion and an upstream convex portion, while the other dielectric member may be provided with a downstream concave portion and a downstream convex portion.
As shown in FIG. 10, the
The
The
The present invention can be applied to various surface treatments such as cleaning, surface modification (hydrophilization, water repellency, etc.), etching, and film formation. The present invention is not limited to plasma processing near atmospheric pressure, and can also be applied to plasma processing under vacuum.
この発明は、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板の製造工程における表面処理に適用可能である。 The present invention is applicable to, for example, surface treatment in a manufacturing process of a glass substrate for a flat panel display or a semiconductor substrate.
1 大気圧プラズマ処理装置
2 被処理物配置部
3 電源
4 処理ガス源
4a ガス供給路
10 処理ヘッド
11 ヘッド本体
12 導入路
13 放電空間
14 噴出路
21 第1電極
21a 第1主面
22 第2電極
22a 第2主面
30a 中間隙間
31 第1誘電部材
310 第1主面覆部
311 第1上流側部
312 第1下流側部
313 第1収容凹部
31a 上流凹部
31b 上流凸部
31c 下流凹部
31d 下流凸部
31e 肩部
31f 第1主面覆部の平坦面
31g 第1上流側部の平坦面
32 第2誘電部材
320 第2主面覆部
321 第2上流側部
322 第2下流側部
323 第2収容凹部
324 第2誘電部材の平坦面
32e 肩部
32a 上流凹部
32b 上流凸部
32c 下流凹部
32d 下流凸部
32f 第2主面覆部の平坦面
32g 第2上流側部の平坦面
32h 第2下流側部の平坦面
W 被処理物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Atmospheric pressure
Claims (8)
(a)前記噴出方向と交差する第1方向に互いに対向された第1、第2の電極と、
(b)前記第1電極の前記第2電極を向く第1主面を覆う第1主面覆部と、前記第1電極より前記噴出方向の下流側において前記第1主面覆部に連なる第1下流側部と、を有する固体誘電体からなる第1誘電部材と、
(c)前記第2電極の前記第1電極を向く第2主面を覆う第2主面覆部と、前記第2電極より前記噴出方向の下流側において前記第2主面覆部に連なる第2下流側部と、を有する固体誘電体からなる第2誘電部材と、
を備え、前記第1主面覆部と第2主面覆部が、前記第1方向に対向されて互いの間に前記放電空間となるべき中間隙間を形成する平坦面をそれぞれ有し、
前記第1下流側部と前記第2下流側部とが、前記第1方向に対向されるとともに、少なくとも一方の下流側部の対向面には、該一方の下流側部と一体をなすとともに他方の下流側部に当接された下流凸部と、下流凹部とが、前記噴出方向及び前記第1方向と交差する第2方向に交互に形成され、
前記第2方向に並んだ下流凹部の内部どうしが前記中間隙間を介して互いに連なり、
各下流凹部の内部が、前記中間隙間からの処理ガスを前記被処理物配置部へ噴出する噴出路となっていることを特徴とするプラズマ処理装置。 In an apparatus for performing plasma surface treatment by converting the processing gas into plasma in the discharge space and ejecting the gas in one direction, contacting the object to be processed disposed in the object disposition portion downstream of the discharge space in the ejection direction,
(A) first and second electrodes opposed to each other in a first direction intersecting the ejection direction;
(B) a first main surface covering portion that covers the first main surface of the first electrode facing the second electrode, and a first main surface covering portion that is downstream of the first electrode in the ejection direction and continuous with the first main surface covering portion. A first dielectric member made of a solid dielectric having one downstream side part;
(C) a second main surface covering portion that covers the second main surface of the second electrode facing the first electrode, and a second main surface covering portion that is downstream of the second electrode in the ejection direction from the second electrode. A second dielectric member made of a solid dielectric having two downstream sides;
The first main surface covering portion and the second main surface covering portion have flat surfaces that face each other in the first direction and form an intermediate gap to be the discharge space between each other,
The first downstream side portion and the second downstream side portion are opposed to each other in the first direction, and at least one of the downstream side portions is integrally formed with the one downstream side portion and the other. Downstream protrusions that are in contact with the downstream side portion and downstream recesses are alternately formed in the second direction intersecting the ejection direction and the first direction,
And if the inside of the downstream recess arranged in the second direction becomes communicated with each other via the intermediate gap,
The plasma processing apparatus characterized in that the inside of each downstream recess serves as an ejection path for ejecting the processing gas from the intermediate gap to the workpiece placement portion.
前記第2下流側部の第1下流側部との対向面が、平坦になっていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のプラズマ処理装置。 The downstream convex portion and the downstream concave portion are formed only on the first downstream side portion,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a surface of the second downstream side facing the first downstream side is flat.
前記第1上流側部と前記第2上流側部とが、前記第1方向に対向されるとともに、少なくとも一方の上流側部の対向面には、該一方の上流側部と一体をなすとともに他方の上流側部に当接された上流凸部と、上流凹部とが、前記第2方向に交互に形成され、
前記第2方向に並んだ上流凹部の内部どうしが前記中間隙間を介して互いに連なり、
各上流凹部の内部が、処理ガスを前記中間隙間へ導く導入路となっていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のプラズマ処理装置。 The first dielectric member further includes a first upstream side portion connected to the first main surface covering portion on the upstream side in the ejection direction from the first electrode, and the second dielectric member is formed from the second electrode. A second upstream side portion connected to the second main surface covering portion on the upstream side in the ejection direction;
The first upstream side portion and the second upstream side portion are opposed to each other in the first direction, and the opposite surface of at least one upstream side portion is integrated with the one upstream side portion and the other. Upstream convex portions and upstream concave portions that are in contact with the upstream side portion of the second portion are alternately formed in the second direction,
And if the inside of the upstream recess arranged in the second direction becomes communicated with each other via the intermediate gap,
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the inside of each upstream recess serves as an introduction path for guiding a processing gas to the intermediate gap.
前記第2上流側部の第1上流側部との対向面が、平坦になっていることを特徴とする請求項5〜7の何れかに記載のプラズマ処理装置。 The upstream convex portion and the upstream concave portion are formed only on the first downstream side portion,
The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein a surface of the second upstream side portion facing the first upstream side portion is flat.
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