JPH11335869A - Surface treatment and device therefor - Google Patents

Surface treatment and device therefor

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Publication number
JPH11335869A
JPH11335869A JP10153710A JP15371098A JPH11335869A JP H11335869 A JPH11335869 A JP H11335869A JP 10153710 A JP10153710 A JP 10153710A JP 15371098 A JP15371098 A JP 15371098A JP H11335869 A JPH11335869 A JP H11335869A
Authority
JP
Japan
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gas
surface treatment
boundary layer
processing
workpiece
Prior art date
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Pending
Application number
JP10153710A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Asano
康彦 浅野
Takeshi Miyashita
武 宮下
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH11335869A publication Critical patent/JPH11335869A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a large amt. of exciting active seed to arrive at the surface to be treated and to execute treatment with high efficiency at high speed by forming exciting active seed of gas by gas discharge, ejecting a treating gas contg. this exciting active seed onto the object to be treated and simultaneously reducing a boundary layer on the surface of the object to be treated. SOLUTION: While discharge gas is fed from a gas feeding source, high-frequency voltage is applied to a space between electrodes, and gas discharge is generated within a gas passage 12 to form plasma. The action of this plasma generates the exciting active seed of gas. The treating gas contg. this exciting active seed is fed from the gas passage 12 to an intermediate chamber 21, is passed through a supersonic generator 22 and is ejected onto the surface of the object 17 to be treated from a gas ejecting nozzle 20. When the treating gas entered the intermediate chamber 21 passes through the air passage 23 of the supersonic generator 22 at high speed, the oscillation of supersonic frequency is generated. In this way, the treating gas is ejected as a pulsating wave gas stream. On the surface of the object 17 to be treated, the boundary layer of the treating gas is destroyed by the oscillation, and surface-treatment is executed at high speed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば被処理物の
表面をエッチング、アッシング、改質又は薄膜を形成す
る表面処理技術に関し、特に大気圧又はその近傍の圧力
下で気体放電で発生させたプラズマにより生成される励
起活性種を用いて被処理物を表面処理するための方法及
び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface treatment technique for etching, ashing, modifying or forming a thin film on the surface of an object to be treated, and more particularly, to a technique for generating a gas discharge at or near atmospheric pressure. The present invention relates to a method and an apparatus for surface-treating an object to be processed using excited active species generated by plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、例えば特開平7−245192号
公報に記載されるように、大気圧付近の圧力下でプラズ
マ放電により生成される励起活性種を利用して、真空設
備を必要としない比較的低コストで簡単な構成により、
被処理物の表面を様々に処理する表面処理技術が提案さ
れている。大気圧下でのプラズマによる表面処理には、
被処理物との間での直接放電により発生したプラズマに
被処理物を直接曝露する直接放電方式と、1対の電極間
で気体放電させ、それにより発生させたプラズマにより
生成される励起活性種に被処理物を曝露する間接放電方
式とがある。
2. Description of the Related Art Recently, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-245192, a comparative method which does not require vacuum equipment by utilizing excited active species generated by plasma discharge under a pressure near atmospheric pressure. Low cost and simple structure,
Surface treatment techniques for variously treating the surface of an object have been proposed. For surface treatment with plasma under atmospheric pressure,
A direct discharge method that directly exposes a workpiece to plasma generated by a direct discharge between the workpiece and an excited active species generated by the plasma generated by causing a gas discharge between a pair of electrodes. And an indirect discharge method for exposing an object to be processed.

【0003】図6は、大気圧プラズマを用いた間接放電
方式による従来の表面処理装置の一例を示しており、誘
電体材料からなる1対の平行板1によりその間に画定さ
れる狭いガス流路2と、その両側に対向配置された1対
の電極3、4とを備える。ガス供給源5から放電用ガス
を送給しつつ、電源6から前記両電極間に高周波電圧を
印加すると、ガス流路2内で気体放電が発生し、プラズ
マが生成される。このプラズマにより前記ガスの励起活
性種が生成され、これを含む処理ガスがノズル部7から
噴射される。
FIG. 6 shows an example of a conventional surface treatment apparatus using an indirect discharge method using atmospheric pressure plasma, in which a narrow gas flow path defined between a pair of parallel plates 1 made of a dielectric material. 2 and a pair of electrodes 3 and 4 disposed on both sides thereof. When a high-frequency voltage is applied between the two electrodes from the power supply 6 while the discharge gas is being supplied from the gas supply source 5, gas discharge occurs in the gas flow path 2 and plasma is generated. The plasma generates excited active species of the gas, and the processing gas containing the excited species is injected from the nozzle unit 7.

【0004】被処理物8が、ノズル部7の直ぐ下側に約
1〜2mmの僅かな隙間をもって移動可能なテーブル9に
載せて配置される。ノズル部7の下端には、その前後方
向に或る長さの処理ガス流路制御板10が設けられ、前
記ノズル部から噴射された処理ガスの流れを被処理物表
面との狭い隙間内に制限している。この隙間を処理ガス
が外向きに即ち排気方向に流れる際に、それに含まれる
前記励起活性種が被処理物表面に曝露されることによ
り、該表面に所望の処理が行われる。
An object to be processed 8 is placed on a movable table 9 immediately below the nozzle 7 with a small gap of about 1 to 2 mm. At the lower end of the nozzle portion 7, a processing gas flow path control plate 10 having a certain length in the front-rear direction is provided, and the flow of the processing gas injected from the nozzle portion is placed in a narrow gap with the surface of the workpiece. Has restricted. When the processing gas flows outward, that is, in the exhaust direction, through the gap, the excited active species contained in the processing gas is exposed to the surface of the object to be processed, whereby desired processing is performed on the surface.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の表面処理装置では、被処理物表面に非常に薄い
数μm程度の、流れが停留する気体の境界層が生じるた
め、励起活性種は、その一部が熱拡散のみにより被処理
物表面に到達し、大部分が被処理物表面に到達できずに
排気されることになり、そのために処理速度が遅く、処
理効率が悪くなるという問題があった。
However, in the above-described conventional surface treatment apparatus, a very thin boundary layer of a gas having a thickness of about several μm, in which the flow stops, is generated on the surface of the object to be treated. Part of the heat reaches the surface of the workpiece only by thermal diffusion, and most of the air is exhausted without reaching the surface of the workpiece. Therefore, the processing speed is slow and the processing efficiency is deteriorated. there were.

【0006】そこで、本発明は、上述した従来の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、大気圧下でのプラズマ放電による間接放電方式の表
面処理において、より多量の励起活性種を被処理物表面
に到達させて、該表面を高速度で効率良く処理すること
ができる方法及び装置を提供することにある。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a larger amount of surface treatment in an indirect discharge system by plasma discharge under atmospheric pressure. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of causing excited active species to reach a surface of an object to be processed and efficiently processing the surface at a high speed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するためのものであり、大気圧またはその近傍の
圧力下で所定のガス中に気体放電を生じさせることによ
り前記ガスの励起活性種を生成し、この励起活性種を含
む処理ガスを被処理物の表面に噴射して該表面を励起活
性種に曝露させると同時に、被処理物表面における境界
層を減少させ又は除去することにより、被処理物表面を
処理することを特徴とする表面処理方法が提供される。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to achieve the above-mentioned object, and to generate a gas discharge in a predetermined gas at or near atmospheric pressure to excite the gas. Generating active species and injecting a processing gas containing the excited active species onto the surface of the workpiece to expose the surface to the excited active species, while reducing or removing a boundary layer on the surface of the workpiece; Thus, a surface treatment method characterized by treating the surface of an object to be treated is provided.

【0008】このように被処理物表面における境界層の
形成を制御しながら、励起活性種を含むガス流を噴射す
ることにより、被処理物表面に到達する励起活性種の量
が増加すると共に、常に新たな励起活性種が継続的に供
給されるので、被処理物表面での反応即ち表面処理が促
進される。
By injecting the gas flow containing the excited active species while controlling the formation of the boundary layer on the surface of the workpiece, the amount of the excited active species reaching the surface of the workpiece increases, Since new excited active species are continuously supplied, the reaction on the surface of the object to be treated, that is, the surface treatment is promoted.

【0009】本発明によれば、被処理物表面に超音波を
照射することにより、その脈動波で境界層を振動させ、
破壊することができる。
According to the present invention, the boundary layer is vibrated by the pulsating wave by irradiating the surface of the object with ultrasonic waves.
Can be destroyed.

【0010】また本発明によれば、例えば被処理物を載
せるテーブルを振動させることにより被処理物自体を振
動させ、それにより同様に被処理物表面に接するガスの
層を振動させ、境界層を破壊しかつその形成を困難にす
ることができる。
According to the present invention, for example, the object to be processed is vibrated by, for example, vibrating a table on which the object to be processed is mounted, thereby similarly vibrating the layer of gas in contact with the surface of the object to be processed, thereby forming a boundary layer. It can be broken and its formation difficult.

【0011】更に本発明によれば、被処理物表面におい
て処理ガスに乱流を発生させることにより、同様に境界
層の形成を困難にすると同時に、新たな励起活性種が被
処理物表面に到達するのを促進することができる。
Further, according to the present invention, by forming a turbulent flow in the processing gas on the surface of the processing object, it is also difficult to form a boundary layer, and at the same time, new excited active species reach the surface of the processing object. Can help you.

【0012】本発明の別の側面によれば、所定のガスを
送給するためのガス流路と、該ガス流路内でガス中に大
気圧又はその近傍の圧力下で気体放電を発生させ、それ
により該ガスの励起活性種を生成するための1対の電源
電極及び接地電極と、生成した励起活性種を含む処理ガ
スを被処理物表面に向けて噴出させるノズルと、被処理
物表面の境界層を減少又は除去する境界層制御手段とか
らなることを特徴とする表面処理装置が提供される。こ
のように表面処理装置を構成することにより、上述した
本発明の方法を実現することができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a gas flow path for supplying a predetermined gas, and a gas discharge is generated in the gas in the gas flow path at or near atmospheric pressure. A pair of a power electrode and a ground electrode for generating excited active species of the gas, a nozzle for jetting a processing gas containing the generated excited active species toward the surface of the processing object, and a surface of the processing object And a boundary layer control means for reducing or removing the boundary layer. By configuring the surface treatment apparatus in this manner, the above-described method of the present invention can be realized.

【0013】本発明の実施例では、このような境界層制
御手段として、被処理物表面に振動を付与する手段を用
いることができ、それにより被処理物表面に接するガス
の層を振動させて境界層を破壊しかつその形成を困難に
する。より具体的には、被処理物表面に向けて超音波を
発射する装置や、被処理物を載せるテーブルを振動させ
る振動装置を用いることができる。超音波発射装置が、
処理ガスの通過により超音波振動を発生させる超音波発
生器からなり、処理ガスを脈動波流としてノズルから噴
射させると、励起活性種と超音波とが同時にかつ連続的
に被処理物表面に照射されるので好ましい。
In the embodiment of the present invention, a means for applying vibration to the surface of the object to be processed can be used as such a boundary layer control means, whereby the gas layer in contact with the surface of the object to be processed is vibrated. Breaks down the boundary layer and makes its formation difficult. More specifically, a device that emits ultrasonic waves toward the surface of the object to be processed or a vibration device that vibrates a table on which the object to be processed is placed can be used. Ultrasonic launcher,
It consists of an ultrasonic generator that generates ultrasonic vibrations by passing a processing gas, and when the processing gas is ejected from a nozzle as a pulsating wave flow, the excited active species and ultrasonic waves are simultaneously and continuously irradiated on the surface of the workpiece. Is preferred.

【0014】また、別の実施例では、境界層制御手段
が、ノズルから噴出させた処理ガスが被処理物表面に沿
って流れるように規制する流路制御板からなり、かつ該
流路制御板の被処理物との対向面に処理ガスの流れ方向
に沿って連続する複数の凹凸が設けられている。これに
より、処理ガスが前記凹凸を通過する際に乱流を生じる
ので、境界層が形成され難くなると同時に、境界層の破
壊により新たな励起活性種が被処理物表面に到達し易く
なる。
In another embodiment, the boundary layer control means comprises a flow path control plate for regulating the processing gas ejected from the nozzle to flow along the surface of the object to be processed, and the flow path control plate. A plurality of concavities and convexities continuous along the flow direction of the processing gas are provided on the surface facing the object to be processed. Accordingly, a turbulent flow is generated when the processing gas passes through the unevenness, so that a boundary layer is hardly formed, and new excited active species easily reach the surface of the workpiece due to the destruction of the boundary layer.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による表面処理装
置の好適な実施例を示している。この表面処理装置は、
ガラス板などの誘電体材料からなる2枚の矩形薄板11
を僅かな隙間をもって対向配置することにより、その内
側に画定される狭いスリット状のガス流路12と、これ
を挟むように配置された1対の電源電極13及び接地電
極14とを有する。ガス流路12の上端はガス供給源1
5に接続され、かつその下端にはノズルユニット16が
取り付けられている。ノズルユニット16の下側には、
被処理物17が僅かな間隙をもって移動可能なテーブル
18上に載置される。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of a surface treatment apparatus according to the present invention. This surface treatment device
Two rectangular thin plates 11 made of a dielectric material such as a glass plate
Are arranged to face each other with a small gap, thereby having a narrow slit-like gas flow path 12 defined inside thereof, and a pair of a power supply electrode 13 and a ground electrode 14 disposed so as to sandwich the gas flow path 12. The upper end of the gas flow path 12 is the gas supply source 1
5 and a nozzle unit 16 is attached to the lower end thereof. On the lower side of the nozzle unit 16,
An object 17 is placed on a movable table 18 with a small gap.

【0016】ノズルユニット16には、その前後方向に
延長する処理ガスの流路制御板19が一体に設けられて
いる。流路制御板19は、図6に関連して説明した従来
の流路制御板10と同様に、前記ノズルユニットから噴
射される処理ガスの流れを被処理物表面との間に画定さ
れる狭い空間内に制限する。図2に示すように、ノズル
ユニット16の下面には、細長い直線状のガス噴射口2
0が開設され、中間チャンバ21を介してガス流路12
に連通している。
The nozzle unit 16 is integrally provided with a processing gas flow control plate 19 extending in the front-rear direction. Similar to the conventional flow path control plate 10 described with reference to FIG. 6, the flow path control plate 19 directs the flow of the processing gas injected from the nozzle unit to a narrow space defined between the processing gas and the surface of the workpiece. Restrict in space. As shown in FIG. 2, the lower surface of the nozzle unit 16 has an elongated linear gas injection port 2.
0 is opened and the gas flow path 12
Is in communication with

【0017】中間チャンバ21の底部には、例えば特開
平6−165960号及び特開平7−60211号両公
報に記載されるような、空気のキャビテーションを利用
した笛の原理による公知構造の超音波発生器22が、ガ
ス噴射口20に通じる通路内に配置されている。超音波
発生器22は、狭窄部と拡張部とが交互に連続する上下
方向の空気通路23を有し、その上端が中間チャンバ2
1内に開口し、かつ下端がガス噴射口20に連通してい
る。
At the bottom of the intermediate chamber 21, an ultrasonic wave generator having a well-known structure based on a whistle principle utilizing cavitation of air as described in, for example, JP-A-6-165960 and JP-A-7-60211. A vessel 22 is disposed in a passage leading to the gas injection port 20. The ultrasonic generator 22 has a vertical air passage 23 in which a stenosis part and an expansion part are alternately continuous.
1 and has a lower end communicating with the gas injection port 20.

【0018】使用の際には、従来の大気圧プラズマによ
る表面処理と同様に、ガス供給源15から所定の放電ガ
スを供給しつつ、電源24から両電極13、14間に高
周波電圧を印加し、ガス流路12内に気体放電を発生さ
せる。これによりプラズマが形成され、該プラズマの作
用により前記ガスの励起活性種が生成される。この励起
活性種を含む処理ガスは、ガス流路12から中間チャン
バ21に入り、超音波発生器22を通過してガス噴射口
20から前記被処理物表面に噴射される。
In use, a high-frequency voltage is applied between the electrodes 13 and 14 from the power supply 24 while a predetermined discharge gas is supplied from the gas supply source 15 in the same manner as in the conventional surface treatment using atmospheric pressure plasma. Then, a gas discharge is generated in the gas passage 12. As a result, plasma is formed, and excited species of the gas are generated by the action of the plasma. The processing gas containing the excited active species enters the intermediate chamber 21 from the gas flow path 12, passes through the ultrasonic generator 22, and is injected from the gas injection port 20 to the surface of the workpiece.

【0019】中間チャンバ21に入った処理ガスが前記
超音波発生器の空気通路23を高速で通過する際に、超
音波振動即ち超音波周波数の振動が発生する。これによ
り、前記処理ガスは脈動波ガス流として噴射されるの
で、被処理物17表面には前記励起活性種に加えて超音
波が放射されることになる。尚、処理ガス中の励起活性
種は、中間チャンバ21を設けたことによりガス噴射口
20の全長に亘って概ね均一な密度に分散する。
When the processing gas entering the intermediate chamber 21 passes through the air passage 23 of the ultrasonic generator at a high speed, ultrasonic vibration, that is, vibration of the ultrasonic frequency is generated. As a result, the processing gas is jetted as a pulsating wave gas flow, so that an ultrasonic wave is radiated on the surface of the processing target 17 in addition to the excited active species. The excited active species in the processing gas are dispersed at a substantially uniform density over the entire length of the gas injection port 20 by providing the intermediate chamber 21.

【0020】超音波を受けた被処理物17表面は、その
振動により前記処理ガスの境界層が破壊され又はその形
成が困難になるので、処理ガス中の励起活性種が被処理
物表面に直接接触して反応し、所望の表面処理がより高
速で行われる。また、処理ガスと超音波とが同時にかつ
連続的に供給されて、常に新しい励起活性種が被処理物
表面に供給され続けるので、処理速度及び効率が一層向
上する。
On the surface of the workpiece 17 which has been subjected to the ultrasonic waves, the boundary layer of the processing gas is destroyed or its formation becomes difficult due to the vibration, so that excited active species in the processing gas are directly applied to the surface of the workpiece. Contact and react, the desired surface treatment is performed at higher speed. Further, since the processing gas and the ultrasonic wave are supplied simultaneously and continuously, and the new excited active species is constantly supplied to the surface of the processing object, the processing speed and efficiency are further improved.

【0021】本実施例では、テーブル18を矢印Aの方
向に駆動して被処理物17を移動させながら表面処理を
行うので、広い被処理物表面全面を効率よく良好に処理
できる。当然ながら、テーブル18を固定して表面処理
装置を移動可能にすることにより、同様に広い面積を処
理することができる。
In the present embodiment, the table 18 is driven in the direction of arrow A to perform the surface treatment while moving the object 17, so that the entire surface of the object to be processed can be efficiently and satisfactorily processed. Naturally, by fixing the table 18 and making the surface treatment apparatus movable, a similarly large area can be treated.

【0022】別の実施例では、中間チャンバを省略し
て、ガス流路12下端のガス噴射口に前記超音波発生器
を配置することができる。また、前記超音波発生器に変
えて、例えば圧電振動子のように電気的に超音波を発生
させる別個の装置等をガス噴射口付近に設けることがで
きる。
In another embodiment, the ultrasonic generator can be arranged at the gas injection port at the lower end of the gas flow channel 12 without the intermediate chamber. Instead of the ultrasonic generator, a separate device for electrically generating ultrasonic waves, such as a piezoelectric vibrator, can be provided near the gas injection port.

【0023】図3は、本発明による表面処理装置の第2
実施例を示している。この表面処理装置は、図6の従来
装置と同様に、2枚の平行なガラス薄板11からなるガ
ス流路12下端のノズル部25に、その前後方向に延長
する処理ガスの流路制御板26が取り付けられており、
処理ガスが前記ノズル部から直接被処理物17の表面に
噴射される点、及び被処理物17を載置するテーブル2
7が振動装置を備えている点において、図1の第1実施
例と異なる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the surface treatment apparatus according to the present invention.
An example is shown. This surface treatment apparatus is provided with a processing gas flow control plate 26 extending in the front-rear direction to a nozzle portion 25 at the lower end of a gas flow path 12 composed of two parallel glass thin plates 11, similarly to the conventional apparatus of FIG. Is attached,
The point at which the processing gas is directly injected from the nozzle portion onto the surface of the workpiece 17 and the table 2 on which the workpiece 17 is placed
7 is different from the first embodiment in FIG. 1 in that it has a vibration device.

【0024】テーブル27に内蔵される前記振動装置
は、例えば従来より自動組立機又は加工機等に部品を整
列させて供給するための電磁振動式パーツフィーダに採
用されているような公知の構造を使用することができ
る。具体的には、被処理物17を載せるテーブル上面を
形成する振動プレートとバランサとをそれぞれ独立して
固定ベースにばね支持し、前記バランサに設けた電磁石
に電源28から加振周波数を印加して、前記振動プレー
トに取り付けた鉄片を磁気吸引することにより、前記振
動プレートを数十Hz〜数KHzの振動数で振動させ
る。
The vibrating device built in the table 27 has a known structure, for example, which is conventionally employed in an electromagnetic vibration type part feeder for aligning and supplying parts to an automatic assembling machine or a processing machine. Can be used. Specifically, the vibration plate and the balancer forming the table upper surface on which the object 17 is placed are spring-supported independently on the fixed base, and the excitation frequency is applied from the power supply 28 to the electromagnet provided on the balancer. The iron plate attached to the vibration plate is magnetically attracted to vibrate the vibration plate at a frequency of several tens Hz to several KHz.

【0025】これにより、テーブル27上の被処理物に
同じく数十Hz〜数KHzの振動が付与されるので、ノ
ズル部25から噴射された処理ガスは、流路制御板26
により規制されて被処理物表面に沿って流れる際に乱流
状態となる。そのために被処理物表面の境界層が破壊さ
れかつその形成が抑制又は阻止される。従って、処理ガ
スに含まれる励起活性種が直接被処理物表面に接触し、
かつ常に新しい励起活性種が入れ替えられて被処理物表
面に供給されるので、表面処理がより高速で効率良く行
われる。
As a result, vibrations of several tens Hz to several KHz are similarly applied to the object to be processed on the table 27, so that the processing gas injected from the nozzle 25
Turbulence when flowing along the surface of the object to be treated. As a result, the boundary layer on the surface of the workpiece is destroyed, and its formation is suppressed or prevented. Therefore, the excited active species contained in the processing gas directly contacts the surface of the workpiece,
In addition, since new excited active species are always replaced and supplied to the surface of the object to be processed, the surface treatment is performed at higher speed and more efficiently.

【0026】別の実施例では、被処理物を搬送しながら
処理できるように、テーブル27を移動可能に構成する
ことができる。被処理物の形態、重量等によっては、テ
ーブル27の振動により表面処理と同時に被処理物を搬
送することもできる。また、振動装置として上述したも
の以外に様々な構造のものを用いることができる。
In another embodiment, the table 27 can be configured to be movable so that the object can be processed while being transported. Depending on the form, weight, etc. of the object to be processed, the object to be processed can be conveyed simultaneously with the surface treatment by the vibration of the table 27. In addition, as the vibration device, those having various structures other than those described above can be used.

【0027】図4は、本発明による表面処理装置の第3
実施例を示している。この表面処理装置は、図3の第2
実施例と同様にガス流路12下端のノズル部25から被
処理物17表面に直接噴射するようになっているが、ノ
ズル部25には、上記各実施例と異なる凹凸面を備えた
流路制御板29が取り付けられている。
FIG. 4 shows a third embodiment of the surface treatment apparatus according to the present invention.
An example is shown. This surface treatment apparatus is the second type shown in FIG.
As in the embodiment, the nozzle portion 25 at the lower end of the gas flow channel 12 is directly jetted onto the surface of the workpiece 17. A control plate 29 is attached.

【0028】本実施例の流路制御板29は、ノズル部2
5からの処理ガスの流れを被処理物表面との狭い隙間内
に制限するためだけのものでなく、図5に併せて良く示
されるように、その下面即ち被処理物との対向面に処理
ガスの流れ方向に沿ってラビリンス30が形設されてい
る。ラビリンス30は、例えば多数の薄い垂直板を短い
一定間隔で流路制御板下面に植設することにより、又は
比較的厚い板材の下面に多数の絞り片を切削加工するこ
とにより形成することができる。
The flow path control plate 29 of the present embodiment is
5 not only to restrict the flow of the processing gas from the processing object 5 into a narrow gap with the surface of the processing object, but also as shown in FIG. A labyrinth 30 is formed along the gas flow direction. The labyrinth 30 can be formed, for example, by implanting a large number of thin vertical plates at short fixed intervals on the lower surface of the flow path control plate, or by cutting a large number of throttle pieces on the lower surface of a relatively thick plate material. .

【0029】このように流路制御板29の下面を細かい
凹凸面で構成することにより、該流路制御板と被処理物
表面との間に、多数の狭窄部と拡大部とが細かく連続す
る処理ガスの流路が形成される。ノズル部25から噴射
された処理ガスは、狭窄部を通過する際に絞られて高速
化し、かつ拡大部では、先に拡大部に流入した処理ガス
の流れと合流して、図5に良く示すように被処理物17
表面に小さな乱流31を多数生じさせる。そのため、被
処理物表面では境界層が破壊され、かつその形成が抑制
又は阻止されるので、処理ガスに含まれる励起活性種が
直接被処理物表面に接触し、かつ常に新しい励起活性種
が入れ替えられて被処理物表面に供給され、表面処理の
高速化及び効率化が実現される。
By forming the lower surface of the flow path control plate 29 with a fine uneven surface, a large number of narrowed portions and enlarged portions are finely continuous between the flow control plate and the surface of the workpiece. A flow path for the processing gas is formed. The processing gas injected from the nozzle part 25 is throttled when passing through the constricted part and accelerates, and in the enlarged part, merges with the flow of the processing gas which has flowed into the enlarged part first, and is well shown in FIG. To be processed 17
Many small turbulences 31 are generated on the surface. As a result, the boundary layer is destroyed on the surface of the workpiece and its formation is suppressed or prevented, so that the excited active species contained in the processing gas directly contacts the surface of the workpiece, and new active species are always replaced. The surface is then supplied to the surface of the object to be processed, thereby realizing high-speed and efficient surface treatment.

【0030】当然ながら、流路制御板29の下面は、上
述した乱流効果が生じる限り、ラビリンス30以外の様
々な形状・構造の凹凸面で構成することができる。
Naturally, the lower surface of the flow path control plate 29 can be formed of an uneven surface having various shapes and structures other than the labyrinth 30 as long as the above-described turbulence effect occurs.

【0031】以上、本発明の好適な実施例について詳細
に説明したが、本発明はその技術的範囲内において上記
実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができ
る。例えばガス流路は、2枚の平行なガラス薄板を用い
た平板状のものに代えて、円形ガラス管等で形成するこ
とができる。また、例えば第1実施例に第2実施例の振
動可能なテーブルを用いたり、第3実施例の制御板を付
加することにより、上記各実施例の構成を適当に組み合
わせて構成することも可能である。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention can be implemented by adding various modifications and changes to the above embodiment within the technical scope thereof. For example, the gas flow path can be formed by a circular glass tube or the like instead of a flat plate using two parallel thin glass plates. Also, for example, by using the oscillating table of the second embodiment in the first embodiment or adding a control plate of the third embodiment, it is possible to appropriately combine the configurations of the above embodiments. It is.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。本発明の
表面処理方法によれば、大気圧プラズマによる間接放電
方式の表面処理において、被処理物表面における境界層
の形成が制御されることにより、噴射された処理ガスに
含まれる励起活性種の被処理物表面に到達し得る量が増
加し、かつ常に新たな励起活性種が入れ替わるので、表
面処理の高速化及び効率化を実現することができる。そ
して、本発明の表面処理装置によれば、被処理物表面の
境界層を良好に制御して、本発明の表面処理方法を実現
することができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. According to the surface treatment method of the present invention, in the surface treatment of the indirect discharge method using the atmospheric pressure plasma, by controlling the formation of the boundary layer on the surface of the object to be treated, the excited active species contained in the injected treatment gas is controlled. Since the amount that can reach the surface of the object to be treated increases and new active species are constantly replaced, it is possible to realize a high-speed and efficient surface treatment. According to the surface treatment apparatus of the present invention, the boundary layer on the surface of the object to be treated can be controlled well, and the surface treatment method of the present invention can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による表面処理装置の第1実施例の構成
を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a first embodiment of a surface treatment apparatus according to the present invention.

【図2】A図は図1のノズル部の部分拡大断面図、B図
はその底面図である。
FIG. 2A is a partially enlarged cross-sectional view of a nozzle portion of FIG. 1, and FIG. 2B is a bottom view thereof.

【図3】本発明による表面処理装置の第2実施例の構成
を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a second embodiment of the surface treatment apparatus according to the present invention.

【図4】本発明による表面処理装置の第3実施例の構成
を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of a third embodiment of the surface treatment apparatus according to the present invention.

【図5】図4の部分拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4;

【図6】従来の表面処理装置の構成を示す概略図であ
る。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional surface treatment apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 平行板 2 ガス流路 3、4 電極 5 ガス供給源 6 電源 7 ノズル部 8 被処理物 9 テーブル 10 流路制御板 11 薄板 12 ガス流路 13 電源電極 14 接地電極 15 ガス供給源 16 ノズルユニット 17 被処理物 18 テーブル 19 流路制御板 20 ガス噴射口 21 中間チャンバ 22 超音波発生器 23 空気通路 24 電源 25 ノズル部 26 流路制御板 27 テーブル 28 電源 29 流路制御板 30 ラビリンス 31 乱流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Parallel plate 2 Gas flow path 3, 4 electrode 5 Gas supply source 6 Power supply 7 Nozzle part 8 Workpiece 9 Table 10 Flow path control plate 11 Thin plate 12 Gas flow path 13 Power supply electrode 14 Ground electrode 15 Gas supply source 16 Nozzle unit 17 Workpiece 18 Table 19 Flow control plate 20 Gas injection port 21 Intermediate chamber 22 Ultrasonic generator 23 Air passage 24 Power supply 25 Nozzle part 26 Flow control plate 27 Table 28 Power supply 29 Flow control plate 30 Labyrinth 31 Turbulence

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/3065 H05H 1/24 H05H 1/24 1/46 A 1/46 H01L 21/302 B ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/3065 H05H 1/24 H05H 1/24 1/46 A 1/46 H01L 21/302 B

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理物を表面処理するために、大気圧
またはその近傍の圧力下で所定のガス中に気体放電を生
じさせることにより前記ガスの励起活性種を生成し、前
記励起活性種を含む処理ガスを前記被処理物表面に噴射
して該表面を前記励起活性種に曝露させる過程と、それ
と同時に前記被処理物表面の境界層を減少又は除去する
過程とからなることを特徴とする表面処理方法。
In order to surface-treat an object, a gas discharge is generated in a predetermined gas at or near atmospheric pressure to generate an excited active species of the gas, and the excited active species of the gas is generated. A step of injecting a processing gas containing the method to the surface of the object to be exposed to the excited active species, and a step of simultaneously reducing or removing a boundary layer on the surface of the object to be processed. Surface treatment method.
【請求項2】 前記境界層を減少又は除去する過程が、
前記被処理物表面に超音波を照射する過程からなること
を特徴とする請求項1記載の表面処理方法。
2. The process of reducing or eliminating the boundary layer,
2. The surface treatment method according to claim 1, comprising a step of irradiating the surface of the object with ultrasonic waves.
【請求項3】 前記境界層を減少又は除去する過程が、
前記被処理物自体を振動させる過程からなることを特徴
とする請求項1記載の表面処理方法。
3. The process of reducing or eliminating the boundary layer comprises:
2. The surface treatment method according to claim 1, comprising a step of vibrating the object to be treated.
【請求項4】 前記被処理物を載せたテーブルを振動さ
せることにより前記被処理物を振動させることを特徴と
する請求項3記載の表面処理方法。
4. The surface treatment method according to claim 3, wherein the object is vibrated by vibrating a table on which the object is placed.
【請求項5】 前記境界層を減少又は除去する過程が、
前記被処理物表面において前記処理ガスに乱流を生じさ
せる過程からなることを特徴とする請求項1記載の表面
処理方法。
5. The process of reducing or eliminating the boundary layer,
2. The surface treatment method according to claim 1, further comprising a step of generating a turbulent flow in the processing gas on the surface of the processing object.
【請求項6】 所定のガスを送給するためのガス流路
と、前記ガス流路内で前記ガスに大気圧又はその近傍の
圧力下で気体放電を発生させ、それにより前記ガスの励
起活性種を生成するための1対の電源電極及び接地電極
と、前記励起活性種を含む処理ガスを前記被処理物表面
に向けて噴出させるノズルと、前記被処理物表面の境界
層を減少又は除去する境界層制御手段とからなることを
特徴とする表面処理装置。
6. A gas flow path for supplying a predetermined gas, and a gas discharge is generated in the gas flow path at or near atmospheric pressure in the gas flow path, thereby exciting the gas. A pair of a power electrode and a ground electrode for generating seeds, a nozzle for jetting a processing gas containing the excited active species toward the surface of the workpiece, and reducing or removing a boundary layer on the surface of the workpiece. And a boundary layer control means.
【請求項7】 前記境界層制御手段が、前記被処理物表
面に振動を付与する手段からなることを特徴とする請求
項6記載の表面処理装置。
7. The surface treatment apparatus according to claim 6, wherein said boundary layer control means comprises means for applying vibration to the surface of said workpiece.
【請求項8】 前記振動付与手段が、前記被処理物表面
に向けて超音波を発射する装置からなることを特徴とす
る請求項7記載の表面処理装置。
8. The surface treatment apparatus according to claim 7, wherein said vibration applying means comprises an apparatus which emits ultrasonic waves toward said surface of said workpiece.
【請求項9】 前記超音波発射装置が、前記処理ガスの
通過により超音波振動を発生させる超音波発生器からな
り、前記処理ガスを脈動波流として前記ノズルから噴射
させることを特徴とする請求項8記載の表面処理装置。
9. The apparatus according to claim 1, wherein said ultrasonic wave emitting device comprises an ultrasonic generator for generating ultrasonic vibration by passing said processing gas, and injecting said processing gas from said nozzle as a pulsating wave flow. Item 10. A surface treatment apparatus according to item 8.
【請求項10】 前記振動付与手段が、前記被処理物を
載せるテーブルを振動させる振動装置からなることを特
徴とする請求項7記載の表面処理装置。
10. The surface treatment apparatus according to claim 7, wherein said vibration applying means comprises a vibration device for vibrating a table on which said workpiece is placed.
【請求項11】 前記境界層制御手段が、前記処理ガス
を前記被処理物表面に沿って流れるように規制する流路
制御板からなり、前記流路制御板の前記被処理物との対
向面に前記処理ガスの流れ方向に沿って連続する複数の
凹凸が設けられていることを特徴とする請求項6記載の
表面処理装置。
11. A flow path control plate, wherein the boundary layer control means regulates the processing gas to flow along the surface of the processing object, and a surface of the flow path control plate facing the processing object. 7. The surface treatment apparatus according to claim 6, wherein a plurality of concavities and convexities are provided continuously along a flow direction of the processing gas.
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