KR20110007583A - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피처리물의 표면에 존재하는 유기물 등의 이물질의 클리닝, 레지스트의 박리나 에칭, 유기 필름의 밀착성의 개선, 금속 산화물의 환원, 성막, 도금 전처리, 코팅 전처리, 도장 전처리, 각종 재료ㆍ부품의 표면 개질 등의 표면 처리에 이용되는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 정밀한 접합이 요구되는 전자 부품 표면의 클리닝에 적합하게 응용되는 것이다.The present invention provides cleaning of foreign substances such as organic substances present on the surface of a workpiece, peeling or etching of resists, improvement of adhesion of organic films, reduction of metal oxides, film formation, plating pretreatment, coating pretreatment, coating pretreatment, and various materials and components. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma processing apparatus used for surface treatment such as surface modification, and is particularly suited for cleaning an electronic component surface requiring precise bonding.
종래, 복수의 전극을 대향 배치시켜서 전극 사이의 공간을 방전 공간으로서 형성하고, 방전 공간에 플라즈마 생성용 가스를 공급함과 동시에 전극 사이에 전압을 인가하는 것에 의해, 방전 공간에서 방전을 발생시켜서 플라즈마를 생성하고, 방전 공간으로부터 플라즈마 혹은 플라즈마의 활성종을 내뿜어 피처리물에 부착시키는 것에 의해, 피처리물에 표면 개질 등 플라즈마 처리를 실시하는 것이 행해지고 있다(특허문헌 1 참조).Conventionally, a plurality of electrodes are disposed to face each other to form a space between the electrodes as a discharge space, supplying a plasma generating gas to the discharge space and applying a voltage between the electrodes to generate a discharge in the discharge space to generate a plasma. Plasma or active species of plasma are generated from the discharge space and adhered to the workpiece, thereby performing plasma treatment such as surface modification on the workpiece (see Patent Document 1).
이러한 플라즈마 처리 장치에서는, 대향시키는 전극의 위치 결정이 부정확하거나, 플라즈마 방전에 의한 발열로 전극이 변형하여 방전 공간의 형상이 변형하거나 하면, 소망하는 성능이 얻어지지 않게 된다거나, 방전의 정지나 이상 방전, 이상 방전 집중에 의한 전극의 파손이라는 문제가 생길 우려가 있었다.In such a plasma processing apparatus, if the positioning of the electrodes to be opposed to each other is incorrect, or the electrode is deformed due to the heat generated by plasma discharge and the shape of the discharge space is deformed, the desired performance is not obtained, or the discharge is stopped or abnormal. There exists a possibility that the problem of breakage of an electrode by discharge and abnormal discharge concentration may arise.
또한, 이러한 플라즈마 처리 장치의 전극은 그 사용시에는 플라즈마 방전의 열에 의해 열팽창하는 등과 같이 하여, 어느 정도 변형하는 일이 있다. 그러나, 대향시킨 전극을 나사 등의 고정 수단으로 고착하면, 전극 중에서 고정 수단의 주변 개소는 고정 수단에 의해 고착되어 있기 때문에 열변형할 수 없게 된다. 이에 따라, 1 매의 전극 중에서, 고정 수단 주변과 그 이외의 장소에서 변형량에 차이가 생기게 되어, 방전 공간의 형상이 변형하기 쉽게 된다고 하는 문제가 있었다.In addition, the electrode of such a plasma processing apparatus may be deformed to some extent by thermal expansion by heat of plasma discharge or the like during its use. However, when the opposite electrodes are fixed by fixing means such as screws, the peripheral portions of the fixing means of the electrodes are fixed by the fixing means, so that they cannot be thermally deformed. Thereby, there existed a problem that the amount of deformation | transformation arises in the periphery of a fixing means, and other place other than one electrode, and the shape of a discharge space becomes easy to deform | transform.
본 발명은 상기한 점에 비추어 이루어진 것으로, 전극의 위치 결정이 정확하고 또한 용이하게 할 수 있고, 동시에, 방전 공간의 형상 변형을 억제한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus which can accurately and easily position electrodes and at the same time suppress the shape deformation of the discharge space.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1의 발명은 복수의 전극을 스페이서부를 끼워서 대향 배치하고, 이들 전극과 스페이서부에 둘러싸인 공간을 방전 공간으로 하고, 이 방전 공간에 플라즈마 생성용 가스를 공급함과 동시에 상기 전극 사이에 전압을 인가하는 것에 의해, 이 방전 공간 내에 방전을 발생시켜서 플라즈마를 생성하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 전극을 냉각하기 위한 방열기가 상기 복수의 전극과 스페이서부로 구성되는 방전 용기의 외측에 상기 전극에 대향하여 배치됨과 동시에, 상기 전극, 상기 스페이서부 및 상기 방열기에는, 서로 연통하는 위치 결정용 구멍이 상기 전극의 대향 방향을 따라 천공되어 있고, 상기 위치 결정용 구멍에는, 이 위치 결정용 구멍의 천공 방향에 따른 탄성력에 의해 상기 전극, 상기 스페이서부 및 상기 방열기를 서로 압착시키는 취부 부재가 관통하여 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the invention of
청구항 1의 발명에 의하면, 전극, 스페이서부 및 방열기에 위치 결정용 구멍을 천공하고, 이 위치 결정용 구멍에 취부 부재를 관통하여 설치함으로써, 전극의 위치 결정이 정확하고 또한 용이하게 실현된다. 또한, 전극, 스페이서부 및 방열기는 탄성력을 갖는 취부 부재에 의해 서로 압착되고 있으므로, 이들 압착에는 탄성력에 의한 유격을 가지게 할 수 있다. 즉, 위치 결정용 구멍 주변에서도, 유격 분량만큼 전극이 변형(열팽창 등)할 여지가 있게 된다. 따라서, 탄성력을 갖지 않는 취부 부재에 의해 전극 등을 고정한 때와 비교하여 전극 변형의 불균일이 억제되고, 방전 공간의 형상 변형을 억제할 수 있다.According to the invention of
청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 취부 부재는 상기 위치 결정용 구멍에 관통하여 설치되는 나사와, 축심에 상기 나사가 삽입하여 통과되어 상기 나사의 머리부와 상기 방열기의 사이에 배설되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the plasma processing apparatus according to
청구항 2의 발명에 의하면, 전극, 스페이서부 및 방열기에 천공된 위치 결정용 구멍에 나사를 관통하여 설치함으로써, 전극의 위치 결정이 정확하고 또한 용이하게 실현된다. 또한, 나사의 머리부와 방열기의 사이에 코일 스프링을 개재시키고, 압착 시에 코일 스프링의 탄성력에 유격을 가지게 함으로써, 전극 등이 변형할 때, 위치 결정용 구멍 주변의 전극도 유격 분량만큼 변형할 수 있다. 이에 따라, 전극 변형의 불균일이 억제되고 방전 공간의 형상 변형을 억제할 수 있다.According to the invention of
청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 전극은 절연 기판에 도전체를 매설하여 이루어지는 피복 전극인 것을 특징으로 한다.Invention of
청구항 3의 발명에 의하면, 전극을 피복 전극으로 함으로써, 방전 시에 절연 파괴가 생기기 어렵게 되고, 방전의 안정성이 향상된다.According to the invention of
청구항 4의 발명은, 청구항 3에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 피복 전극은 복수 매의 절연 시트재료 사이에 상기 도전체를 설치하여 일체 성형하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.According to a fourth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus of
청구항 4의 발명에 의하면, 절연 시트재료로부터 절연 기판을 형성하고, 절연 시트재료의 사이에 도전체를 끼워서 일체 성형함으로써, 균일한 피복 전극을 용이하게 형성할 수 있고, 플라즈마 방전을 공간적으로 균일하게 발생시킬 수 있다.According to the invention of
청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 4의 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 스페이서부는 상기 전극과 일체로 성형되어 있고, 상기 방전 공간은, 대향하도록 배치되어 쌍으로 되어 있는 상기 전극 중에서, 적어도 어느 한쪽의 전극의 표면에 형성된 오목부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.The invention according to
청구항 5의 발명에 의하면, 대향하는 전극 중에서 적어도 어느 한쪽의 전극의 표면에 오목부를 형성하여 방전 공간으로 함으로써, 스페이서부를 전극과 일체로 성형할 수 있고, 장치의 제조가 용이하게 된다.According to the invention of
청구항 6의 발명은, 청구항 1 내지 5의 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 방열기는 상기 방전 용기의 외면에 압착되는 접촉부와, 이 접촉부에 돌출하여 설치된 방열 핀을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.According to a sixth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus of any one of
청구항 6의 발명에 의하면, 방열기에 방열 핀을 구비함으로써, 열방사에 의해 전극을 냉각하고, 전극의 열 변형에 의한 방전 공간의 형상 변형을 억제할 수 있다.According to the sixth aspect of the present invention, by providing the heat radiating fins in the radiator, the electrode can be cooled by thermal radiation, and shape deformation of the discharge space due to thermal deformation of the electrode can be suppressed.
청구항 7의 발명은, 청구항 1 내지 6의 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 방열기를 냉각하는 냉각 수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Invention of Claim 7 is equipped with the cooling means which cools the said radiator in the plasma processing apparatus in any one of Claims 1-6, It is characterized by the above-mentioned.
청구항 7의 발명에 의하면, 방열기를 냉각하는 냉각 수단을 구비함으로써, 청구항 6의 발명보다도 더욱 효율성 있게 전극을 냉각하고, 전극의 열 변형에 의한 방전 공간의 형상 변형을 억제할 수 있다.According to the seventh aspect of the present invention, by providing cooling means for cooling the radiator, the electrode can be cooled more efficiently than the invention of the sixth aspect, and shape deformation of the discharge space due to thermal deformation of the electrode can be suppressed.
본 발명은 전극의 위치 결정을 정확하고 또한 용이하게 할 수 있고, 동시에, 방전 공간의 형상 변형을 억제한 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide a plasma processing apparatus which can accurately and easily position electrodes, and at the same time suppress the shape deformation of the discharge space.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1의 피복 전극의 제조를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1의 일부를 도시하는 단면도로서, (a)는 중점 접지를 이용하지 않는 것, (b)는 중점 접지를 이용한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2의 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 3의 횡단면도이다.1 is a cross-sectional view of
2 is a perspective view of
3 is a longitudinal sectional view of
4 is a cross-sectional view showing the production of a covering electrode according to the first embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a part of
6 is a cross-sectional view of
7 is a cross sectional view of
(실시 형태 1)(Embodiment 1)
본 발명의 제1 실시 형태를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 아래의 설명 중의 상하 방향은 도 2 중의 상하 방향에 대응하고 있다.A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. The up-down direction in the following description corresponds to the up-down direction in FIG.
도 1, 도 2에 본 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(A)의 일례를 도시한다. 이 플라즈마 처리 장치(A)는 서로 대향시킨 복수의 피복 전극(3)으로 이루어진 방전 용기(30), 전원(5), 방열기(6)를 구비하여 형성된다.1 and 2 show an example of the plasma processing apparatus A of the present embodiment. This plasma processing apparatus A is formed with the
피복 전극(3)은 대략 평판 형상의 절연 기판(다층 기판)(1)의 내부에 도전층(2)을 매립하여 형성한다. 절연 기판(1)은 높은 융점의 절연 재료(유전체 재료)의 세라믹 소결체로 형성되는 것으로서, 예를 들어, 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia), 멀라이트(mullite), 산화 알루미늄 등과 같은 고내열성, 고강도의 세라믹스 소결체로 형성할 수 있지만, 이들 재료에 한정되는 것은 아니다. 특히, 이들 중에서도 고강도이고 염가인 알루미나 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 티타니아, 티탄산 바륨 등의 고유전 재료를 이용할 수도 있다. 절연 기판(1)의 양 측단부에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스페이서부(31)가 절연 기판(1)의 편면 측에 돌출하여 설치되어 있고, 피복 전극(3)은 각각 단면이 "コ" 형상으로 되어 있다.The covering
도전층(2)은 절연 기판(1)의 내부에 층 형상으로 형성하는 것으로서, 구리, 텅스텐, 알루미늄, 황동, 스테인리스강 등의 도전성의 금속 재료를 이용하여 형성할 수 있지만, 특히, 구리, 텅스텐 등으로 형성하는 것이 바람직하다.Although the
상기한 절연 기판(1)과 도전층(2)의 재질은 피복 전극(3)의 제작 시에나 플라즈마 처리 시에 걸리는 열 부하에 의한 변형량의 서로 다름에 따른 파손을 방지하기 위하여, 선 열팽창률의 차이가 작은 것끼리를 적절하게 선택하여 이용하는 것이 바람직하다.The material of the
피복 전극(3)은 예를 들어, 도 4와 같이, 절연 시트재료(11)와 도전체(21)를 이용하여 형성할 수 있다. 절연 시트재료(11)는 알루미나 등의 상기 절연 재료의 분체에 바인더 등을 혼합하고, 필요에 따라 다시 각종 첨가제를 더하여 혼합하고, 이 혼합 재료를 시트 형상으로 성형함으로써 얻을 수 있다. 도전체(21)는 구리 등의 상기 도전성 금속박이나 금속판 등을 이용할 수 있다. 또한, 도전체(21)는 상기 절연 시트재료(11)의 표면에 금속 재료를 인쇄나 도금, 증착 등으로 막 형상으로 성형하여도 좋다.The covering
그리고, 복수 매의 절연 시트재료(11, 11...)를 중합시킴과 동시에 절연 시트재료(11) 사이에 도전체(21)를 배치하여 중합시키고, 이것을 소결에 의해 일체로 성형하는 것에 의해, 절연 시트재료(11)에 포함되는 세라믹의 분체의 소결체로 이루어진 절연 기판(1)을 형성함과 동시에, 이 절연 기판(1)의 내부에 도전체(21)로 이루어진 도전층(2)을 층 형상으로 형성하여 피복 전극(3)을 얻을 수 있다. 또한, 상기 소결의 조건은 세라믹 분말의 종류나 절연 기판(1)의 두께 등에 따라 적절하게 설정한다.Then, the plurality of insulating
본 실시 형태에 있어서, 절연 기판(1)의 두께는 0.1 ~ 10 mm, 도전층(2)의 두께는 0.1 ㎛ ~ 3 mm로 할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, although the thickness of the insulating
그리고, 상기한 바와 같이 하여 형성한 복수(1쌍)의 피복 전극(3, 3)을 수평 방향으로 대향시켜서 배치하고, 피복 전극(3, 3)의 대향하는 면 사이의 공간을 방전 공간(4)으로서 형성한다. 여기서, 도 1에 도시한 바와 같이, 대향하는 피복 전극(3, 3)의 도전층(2, 2)의 간격 L은 0.1 ~ 5 mm로 하는 것이 바람직하다. 이 간격 L이 상기 범위로부터 벗어나면, 방전이 불안정하게 된다거나, 방전이 발생하지 않게 된다거나, 방전시키기 위하여 큰 전압이 필요하게 된다거나 하여 바람직하지 않다. 또한, 피복 전극(3, 3)은 각 절연 기판(1, 1)의 대향하는 스페이서부(31, 31)의 선단면끼리를 접합하는 것으로, 이것에 의해, 방전 공간(4)의 측방 개구 부분이 폐쇄되는 것이다.The plurality of (pair) covered
본 실시 형태에 있어서, 전원(5)은 플라즈마 생성용 가스(G)를 활성화시키기 위한 전압을 발생시키는 것으로서, 그 전압은 교번 파형(교류 파형), 펄스 파형, 혹은 이들의 파형을 중첩시킨 파형 등, 적절한 파형인 것으로 할 수 있다. 또한, 도전층(2, 2) 사이에 인가하는 전압의 크기나 주파수는 도전층(2, 2) 사이의 거리나 도전층(2)을 덮는 부분의 절연 기판(1)의 두께나 절연 기판(1)의 재질, 방전의 안정성 등을 고려하여 적절하게 설정하면 좋다.In the present embodiment, the
또한, 본 실시 형태에 있어서, 도전층(2, 2)은 중점 접지하는 것이 바람직하고, 이에 따라, 양 도전층(2, 2)과도 접지에 대하여 뜬(floating) 상태에서 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 피처리물(H)과 활성화된 플라즈마 생성용 가스(플라즈마 제트)(G)의 전위차가 작아져서 아크의 발생을 방지할 수 있고, 아크에 의한 피처리물(H)의 손상을 막을 수 있는 것이다. 즉, 예를 들어, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 한쪽의 도전층(2)을 전원(5)에 접속하여 13 kV로 하고, 다른 쪽의 도전층(2)을 접지하여 0 kV로 하여 도전층(2, 2) 사이의 전위차 Vp를 13 kV로 한 경우, 활성화된 플라즈마 생성용 가스(G)와 피처리물(H) 사이에 적어도 수 kV의 전위차가 생기고, 이것에 의해 아크(Ar)가 발생할 우려가 있다. 한편, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 중점 접지를 이용한 경우는, 한쪽의 도전층(2)의 전위를 + 6.5 kV로 하고, 다른 쪽의 도전층(2)의 전위를 - 6.5 kV로 하여 도전층(2, 2) 사이의 전위차 Vp를 13 kV로 할 수 있고, 활성화된 플라즈마 생성용 가스(G)와 피처리물(H) 사이의 전위차가 거의 0 V로 되는 것이다. 즉, 중점 접지를 이용하지 않는 경우에 비해, 중점 접지를 이용한 경우에는, 도전층(2, 2) 사이에 동일한 전위차가 생기는 것에도 불구하고, 활성화된 플라즈마 생성용 가스(G)와 피처리물(H) 사이의 전위차를 작게 할 수 있고, 활성화된 플라즈마 생성용 가스(G)로부터의 피처리물(H)에 대한 아크의 발생을 방지할 수 있는 것이다.In the present embodiment, the
본 실시 형태에서는, 피복 전극(3, 3)으로 이루어진 방전 용기(30)의 외면에 방열기(6)가 배설된다. 이 방열기(6)는 피복 전극(3)과 대향하는 접촉부(61)에 복수 개의 방열 핀(62)이 돌출하여 설치되어 있고, 방전 공간(4)에서의 플라즈마 생성용 가스(G) 및 피복 전극(3)을 공랭식으로 냉각하는 것이다. 즉, 방전 공간(4)은 방전을 발생시키고 있을 때에 고온으로 되지만, 이 열이 플라즈마 생성용 가스(G)로부터 피복 전극(3)으로 전달된 후, 방열기(6)에 흡수되어 방산된다. 이것에 의해, 절연 기판(1)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 그리고, 방열기(6)에 의해 절연 기판(1)의 온도 상승을 억제하면, 절연 기판(1)이 열 변형을 일으켜서 깨짐 등의 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연 기판(1)의 일부가 과도하게 가열되면, 가열된 부분에서 플라즈마 발생 밀도가 높아지는 등, 플라즈마 발생이 불균일하게 될 우려가 있지만, 절연 기판(1)의 온도 상승을 억제함으로써 플라즈마 발생의 불균일화를 방지하고, 균일한 플라즈마 처리를 유지할 수 있는 것이다.In this embodiment, the
상기 방열기(6)는 열 전도성이 높은 재질로 형성하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 구리, 스테인리스, 알루미늄, 산화 알루미늄(AlN) 등으로 형성할 수 있다. 특히, 방열기(6)를 산화 알루미늄 등의 절연물로 형성하는 것에 의해, 도전층(2, 2) 사이에 인가하는 고주파 전압의 영향을 받기 어렵게 되고, 이것에 의해, 도전층(2, 2) 사이에 투입되는 전력의 손실이 거의 없어져서 효율적인 방전을 행할 수 있고, 게다가, 높은 열전도이기 때문에 냉각 효율을 높게 할 수 있는 것이다.The
본 실시 형태에서는, 전극(3)의 스페이서부(31)와 방열기(6)의 접촉부(61)에, 도 1에 도시한 바와 같이, 서로 연통하는 위치 결정용 구멍(B)이 복수 설치되어 있다. 그리고, 이 위치 결정용 구멍(B)에는, 한쪽의 방열기(6)의 외측으로부터 볼트(71)가 삽입하여 통과되어 있고, 이 볼트(71)의 선단은 다른 쪽의 방열기(6)의 외측으로 배설된 너트(72)에 나합된다. 또한, 볼트(71)의 머리부(71a)와 상기 한쪽 방열기(6)의 접촉부(61)의 사이에는, 코일 스프링(73)이 배설되어 있고, 전극(3) 및 방열기(6)는 이 코일 스프링(73)의 탄성력에 의해 서로 압착되어 있다. 또한, 너트(72) 대신에, 상기 다른 쪽의 방열기(6)의 접촉부(61)에 나사굴을 형성하여, 이 나사굴에 볼트(71)의 선단을 나사결합하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 볼트(71)와 너트(72) 대신에, 방전용기(30)와 접촉부(61)를 합친 두께보다도 약간 긴 막대 형상으로서, 한쪽의 선단에 볼트(71)와 마찬가지의 머리부를 가지고 다른 쪽의 선단이 축 방향을 따라 복수로 분할된 걸림 부재를 이용하여도 좋다. 이 걸림 부재는 위치 결정용 구멍 B에 삽입하여 통과되고, 걸림 부재의 머리부와 방열기(6)의 접촉부(61) 사이에는, 상기 볼트(71)의 경우와 마찬가지로 코일 스프링(73)이 배설된다. 그리고, 걸림 부재의 상기 다른 쪽의 선단을 지름 방향 바깥쪽으로 열어서, 접촉부(61)의 외면에 걸리게 하는 것이다.In this embodiment, as shown in FIG. 1, the positioning part B which mutually communicates is provided in the
본 실시 형태에 있어서, 온도 조정 수단(8)으로서 전기 히터 등의 가열 수단을 설치하여도 좋다. 온도 조정 수단(8)은 2차 전자가 방출되기 쉬운 온도로 절연 기판(1)을 온도 조정하기 위한 것이다. 즉, 활성화된 플라즈마 생성용 가스(G)에 포함되는 전자나 이온이 절연 기판(1)에 작용하는 것에 의해, 절연 기판(1)으로부터 2차 전자가 방출되지만, 이 2차 전자가 방출되기 쉬운 온도로 절연 기판(1)을 온도 조정 수단(8)에 의해 온도 조정한다. 절연 기판(1)은 그 온도가 높을수록 2차 전자가 방출되기 쉽지만, 열팽창에 의한 절연 기판(1)의 손상을 고려하면, 절연 기판(1)의 온도는 100 ℃ 정도로 억제하여 온도 조정하는 것이 적당하다. 따라서, 상기 온도 조정 수단(8)에 의해 절연 기판(1)을 40 ~ 100 ℃로 온도 조정하는 것이 바람직하다. 이러한 절연 기판(1)의 온도를 실온보다도 높은 온도로 하는 것에 의해, 플라즈마 처리 장치(A)의 사용 개시 시에 절연 기판(1)의 표면 온도를 실온보다도 상승시킬 수 있고, 이 때문에 실온의 경우보다도 절연 기판(1)으로부터 2차 전자가 방출되기 쉽게 되고, 절연 기판(1)으로부터 방출된 2차 전자에 의해 플라즈마 생성 밀도를 증가시킬 수 있고, 방전을 용이하게 개시시킬 수 있어서 시동성을 향상시킴과 동시에, 피처리물(H)의 세정 능력이나 개질 능력 등의 플라즈마 처리 능력을 향상시킬 수 있는 것이다.In the present embodiment, heating means such as an electric heater may be provided as the temperature adjusting means 8. The temperature adjusting means 8 is for temperature-adjusting the
온도 조정 수단(8)은 절연 기판(1)이나 방열기(6)에 내장시킨다든가, 이들의 외면에 설치한다거나 할 수 있고, 열전대 등의 온도 측정 수단에 의한 절연 기판(1)의 온도 측정 결과 등에 기초하여 필요에 따라 그 동작ㆍ정지를 제어할 수 있다.The temperature adjusting means 8 may be embedded in the insulating
그리고, 상기한 바와 같은 본 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(A)는 대기압 또는 그 근처의 압력(100 ~ 300 kPa) 하에서 플라즈마 처리를 행하는 것으로, 구체적으로는 이하와 같이 하여 처리를 행한다.The plasma processing apparatus A of the present embodiment as described above performs plasma processing under atmospheric pressure or a pressure (100 to 300 kPa) at or near thereof, and specifically, the processing is performed as follows.
우선, 가스 유통구(41)로부터 방전 공간(4) 내에 플라즈마 생성용 가스(G)를 유입시켜서 공급한다. 플라즈마 생성용 가스(G)로서는, 희가스, 질소, 산소, 공기를 각각 단독으로 이용한다거나 혹은 복수 종을 혼합한다거나 하여 이용할 수 있다. 공기로서는, 바람직하게는 수분을 거의 포함하지 않는 건조 공기를 이용할 수 있다. 희가스로서는, 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤 등을 사용할 수 있지만, 방전의 안정성이나 경제성을 고려하면, 아르곤을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 희가스나 질소에 산소, 공기 등의 반응 가스를 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 반응 가스의 종류는 처리의 내용에 의해 임의로 선택할 수 있다. 예를 들어, 피처리물(H)의 표면에 존재하는 유기물의 클리닝, 레지스트의 박리, 유기 필름의 에칭, LCD의 표면 클리닝, 유리판의 표면 클리닝 등을 행할 경우에는, 산소, 공기, CO2, N2O 등의 산화성 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 반응 가스로서 CF4, SF6, NF3 등의 불소계 가스도 적절하게 이용할 수 있고, 실리콘이나 레지스트 등의 에칭, 애싱을 행할 경우에는, 이 불소계 가스를 이용하는 것이 효과적이다. 또한, 금속 산화물의 환원을 행할 경우에는, 수소, 암모니아 등의 환원성 가스를 이용할 수 있다.First, the plasma generation gas G flows into the
상기한 바와 같이 플라즈마 생성용 가스(G)를 공급함에 있어서는, 가스 봄베, 가스 배관, 혼합기, 압력 밸브 등으로 구성되는 적절한 가스 공급 수단(도시하지 않음)을 설치할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 생성용 가스(G)에 함유되는 각 가스 성분이 봉입된 각 가스 봄베를 가스 배관에 의해 혼합기에 접속하고, 혼합기를 가스 유통구(41)에 접속하여, 각 가스 봄베로부터 공급되는 가스 성분을 혼합기에 의해 소정의 비율로 혼합하고, 압력 밸브에 의해 소망하는 압력으로 방전 공간에 도출되도록 한다. 또한, 플라즈마 생성용 가스(G)는 압력 손실의 영향을 받지 않고, 단위 시간당에 걸쳐 소정의 유량을 공급할 수 있는 압력으로 방전 공간(4)에 공급하는 것이 바람직하고, 그 압력이 대기압 혹은 그 근처의 압력(바람직하게는, 100 ~ 300 kPa)이 되도록 공급하는 것이 바람직하다.In supplying the gas G for plasma generation as mentioned above, the appropriate gas supply means (not shown) comprised from a gas cylinder, a gas piping, a mixer, a pressure valve, etc. can be provided. For example, each gas cylinder in which each gas component contained in the plasma generation gas G is sealed is connected to the mixer by a gas pipe, and the mixer is connected to the
상기 플라즈마 생성용 가스(G)는 가스 유통구(41)로부터 방전 공간(4) 내에 유입하지만, 여기서, 대향 배치된 피복 전극(3, 3)의 도전층(2, 2) 사이에는 전원(5)에 의해 전압을 인가하고 있으므로, 이것에 의해, 방전 공간(4)에서 방전이 발생함과 동시에, 이 방전에 의해 플라즈마 생성용 가스(G)가 활성화한다. 즉, 전원(5)에 의해 도전층(2, 2) 사이에 전압을 인가하고 있기 때문에, 방전 공간(4)에는 전계가 발생하고, 이 전계의 발생에 의해 대기압 하에서 혹은 근처의 압력 하에서 방전 공간(4)에 기체 방전이 발생함과 동시에, 이 기체 방전에 의해 플라즈마 생성용 가스(G)가 활성화(플라즈마화)되어 방전 공간(4)에 활성종(이온이나 라디칼 등)이 생성되는 것이다.The plasma generation gas G flows into the
방전 공간(4)에서 플라즈마 생성용 가스(G)를 활성화한 후, 이 활성화한 플라즈마 생성용 가스(G)를 플라즈마(P)로서 방전 공간(4)의 하면 개구(42)로부터 제트 형상으로 연속적으로 내뿜어 피처리물(H)의 표면 일부 또는 전부에 부착한다. 이때, 방전 공간(4)의 하면 개구(42)는 피복 전극(4)의 폭 방향(도 3의 지면에 직교하는 방향)으로 가늘고 길게 형성되어 있으므로, 활성화한 플라즈마 생성용 가스(G)를 폭이 넓게 내뿜을 수 있다. 그리고, 활성화한 플라즈마 생성용 가스(G)에 포함되는 활성종이 피처리물(H)의 표면에 작용하는 것에 의해, 피처리물(H)의 클리닝 등의 표면 처리를 행할 수 있다. 여기서, 방전 공간(4)의 하면 개구(42)보다도 하방으로 피처리물(H)을 배치함에 있어서, 롤러, 벨트 콘베이어 등의 반송 장치에 의해 피처리물(H)을 반송하도록 하여도 좋다. 이때, 반송 장치에 의해 복수의 피처리물(H)을 방전 공간(4)의 하방으로 순차 반송하는 것에 의해, 복수의 피처리물(H)을 연속적으로 플라즈마 처리할 수도 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치(A)를 다관절 로봇 등에 유지하는 것에 의해, 복잡한 입체 형상의 피처리물(H)의 표면 처리를 하는 것도 가능하다. 또한, 방전 공간(4)의 하면 개구(42)와 피처리물(H)의 표면 사이의 거리는 플라즈마 생성용 가스(G)의 가스 흐름의 유속, 플라즈마 생성용 가스(G)의 종류, 피처리물(H)이나 표면 처리(플라즈마 처리)의 내용 등에 의해 적절하게 설정 가능하지만, 예를 들어, 1 ~ 30 mm로 설정할 수 있다.After activating the plasma generating gas G in the
본 실시 형태는 각종 피처리물(H)에 대한 플라즈마 처리에 적용할 수 있지만, 특히, 액정용 유리재료, 플라즈마 디스플레이용 유리재료, 유기 일렉트로 루미네슨스 표시 장치용 유리 재료 등의 각종 플랫 패널 디스플레이용 유리 재료나, 프린트 배선 기판, 폴리이미드 필름 등의 각종 수지 필름 등의 표면 처리에 적용할 수 있다. 이러한 유리 재료에 대한 표면 처리를 행할 경우에는, 이 유리 재료에 ITO(인듐ㆍ틴ㆍ옥사이드)로 이루어진 투명 전극이나, TFT(박막 트랜지스터) 액정을 설치한 것, 혹은 CF(컬러 필터)를 설치한 것 등도 표면 처리에 제공할 수 있다. 또한, 수지 필름에 대해 표면 처리를 실시할 경우에는, 소위 롤ㆍ투ㆍ롤 방식으로 반송되고 있는 수지 필름에 대하여, 연속적으로 표면 처리를 실시할 수 있다.Although this embodiment can be applied to the plasma treatment with respect to the various to-be-processed object H, in particular, various flat panel displays, such as a glass material for liquid crystals, a glass material for plasma displays, and a glass material for organic electroluminescent display devices, are mentioned. It can apply to surface treatment, such as various resin films, such as a glass material for a printed circuit board, a printed wiring board, and a polyimide film. When surface treatment is performed on such a glass material, a transparent electrode made of ITO (indium tin oxide), a TFT (thin film transistor) liquid crystal or a CF (color filter) is provided on the glass material. Can also be used for surface treatment. Moreover, when surface-treating about a resin film, surface treatment can be performed continuously about the resin film conveyed by what is called a roll-to-roll system.
그리고, 본 실시 형태에서는, 피복 전극(3) 및 방열기(6)의 접촉부(61)에 서로 연속하는 위치 결정용 구멍(B)을 천공하고, 이 위치 결정용 구멍(B)에 볼트(71)를 관통하여 설치하는 것에 의해, 대향하는 피복 전극(3, 3)의 위치 결정을 정확하고 또한 용이하게 실현할 수 있다.In this embodiment, the positioning holes B that are continuous to each other are drilled in the
또한, 본 실시 형태는 볼트(71)의 머리부(71a)와 방열기(6)의 접촉부(61) 사이에 코일 스프링(73)을 끼움으로써, 피복 전극(3, 3)을 서로 압착하면서도, 코일 스프링(73)의 탄성력에 유격을 가지게 할 수 있다. 이에 따라, 피복 전극(3)은 위치 결정용 구멍(B)의 주변에서도 코일 스프링(73)의 유격만큼 열변형할 여지가 남게 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 피복 전극(3) 중에서 위치 결정용 구멍(B)의 주변과 그 이외의 장소의 변형량의 불균일을 억제할 수 있다. 이에 따라, 방전 공간(4)의 형상이 변형한다든가, 피복 전극(3)의 파손 등의 우려가 작아지는 것이다.In this embodiment, the
(실시 형태 2)(Embodiment 2)
본 발명의 제2 실시 형태를 도 6을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는 방열 핀(62)의 주위에 냉각 수단으로서 냉각 팬(63)을 설치하고 있고, 그 외의 구성은 상기 실시 형태 1과 마찬가지이다. 상기 실시 형태 1과 공통인 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. In this embodiment, a cooling
본 실시 형태는 방열 핀(62)에 대향하도록 냉각 팬(63)을 설치하고 있다. 본 실시 형태에서는, 냉각 팬(63)을 가동시킴으로써 방열 핀(62)만에 의해 피복 전극(3)을 냉각하는 것보다 효율 좋게 피복 전극(3)을 냉각할 수 있고, 피복 전극(3)의 파손 등의 우려를 작게 할 수 있다. 또한, 이 냉각 팬(63)은 열전대 등의 온도 측정 수단에 의한 절연 기판(1)의 온도 측정 결과 등에 기초하여, 필요에 따라 그 동작ㆍ정지를 제어할 수 있도록 되어 있다.In this embodiment, the cooling
(실시 형태 3)(Embodiment 3)
본 발명의 제3 실시 형태를 도 7을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 접촉부(61)와 방열 핀(62) 대신에 냉각 쟈켓(64)에 의해 방열기(6)를 형성하고 있고, 그 외의 구성은 상기 실시 형태 1과 마찬가지이다. 상기 실시 형태 1과 공통인 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the
본 실시 형태의 냉각 쟈켓(64)에도, 도 7에 도시된 바와 같이, 피복 전극(3)의 스페이서부(31)에 연통하는 위치 결정용 구멍(B)이 천공되어 있다. 그리고, 실시 형태 1과 마찬가지로, 볼트(71)와 너트(72)와 코일 스프링(73)에 의해, 피복 전극(3) 및 냉각 쟈켓(64)을 서로 압착하고 있다.Also in the cooling
상기 냉각 쟈켓(64)은 실시 형태 1의 방열 핀(62)과 마찬가지의 재질로 판 형상으로 형성하고, 그 내부에 냉각 가스 등의 냉매를 유통시켜서 순환시키기 위한 순환로(64a)를 설치하고 있다. 그리고, 냉각 쟈켓(64)은 피복 전극(3)의 외면에 압착되어 있고, 방전 시에 순환로(64a)에 냉매를 유통시키는 것에 의해, 공랭식으로 피복 전극(3)의 절연 기판(1)을 냉각하고, 절연 기판(1)의 온도 상을 억제하는 것이다. 이것에 의해, 피복 전극(3)의 파손 등의 우려를 작게 할 수 있다.The cooling
또한, 본 실시 형태에서는, 실시 형태 1과 마찬가지로 전기 히터 등의 온도 조정 수단(8)을 구비하여도 좋지만, 방열기(6) 자신을 온도 조정 수단(8)으로서 이용하여도 좋다. 즉, 온도 조정한 냉매를 순환로(64a)에 유통시키는 것에 의해, 방열기(6)(온도 조정 수단(8))에 의해 절연 기판(1)의 온도를 2차 전자가 방출되기 쉬운 온도로 조정할 수 있다. 이 경우에도 실시 형태 1과 마찬가지로, 절연 기판(1)의 온도는 100 ℃ 정도로 억제되어 온도 조정하는 것이 적당하고, 절연 기판(1)을 40 ~ 100 ℃로 온도 조정하는 것이 바람직하다.In addition, in this embodiment, like the first embodiment, a temperature adjusting means 8 such as an electric heater may be provided, but the
A : 플라즈마 처리 장치
G : 플라즈마 생성용 가스
3 : 피복 전극
31 : 스페이서부
4 : 방전 공간
6 : 방열기
71 : 볼트
72 : 너트
73 : 코일 스프링A: Plasma Treatment Equipment
G: gas for plasma generation
3: covering electrode
31 spacer part
4: discharge space
6: radiator
71: Bolt
72: nut
73: coil spring
Claims (7)
상기 전극을 냉각하기 위한 방열기가 상기 복수의 전극과 스페이서부로 구성되는 방전 용기의 외측에 상기 전극에 대향하여 배치됨과 동시에, 상기 전극, 상기 스페이서부 및 상기 방열기에는, 서로 연통하는 위치 결정용 구멍이 상기 전극의 대향 방향을 따라 천공되어 있고,
상기 위치 결정용 구멍에는, 이 위치 결정용 구멍의 천공 방향에 따른 탄성력에 의해 상기 전극, 상기 스페이서부 및 상기 방열기를 서로 압착시키는 취부 부재가 관통하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The electrodes are disposed to face each other with the spacer portions interposed therebetween, and the discharge gas is supplied to the discharge space by supplying a gas for plasma generation to the discharge space and applying a voltage between the electrodes. In the plasma processing apparatus for generating a plasma by generating a discharge in the space,
A radiator for cooling the electrode is disposed on an outer side of the discharge vessel composed of the plurality of electrodes and the spacer portion to face the electrode, and the electrodes, the spacer portion, and the radiator have positioning holes in communication with each other. Perforated along the opposite direction of the electrode,
And the mounting member for crimping the electrode, the spacer portion, and the radiator with each other by an elastic force along the drilling direction of the positioning hole is provided in the positioning hole.
상기 취부 부재는 상기 위치 결정용 구멍에 관통하여 설치되는 나사와, 축심에 상기 나사가 삽입하여 통과되어 상기 나사의 머리부와 상기 방열기의 사이에 배설되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method according to claim 1,
The mounting member includes a screw installed through the positioning hole, and a coil spring inserted into the shaft through the screw spring and disposed between the head of the screw and the radiator. .
상기 전극은 절연 기판에 도전체를 매설하여 이루어지는 피복 전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method according to claim 1 or 2,
And said electrode is a coated electrode formed by embedding a conductor in an insulating substrate.
상기 피복 전극은 복수 매의 절연 시트재료 사이에 상기 도전체를 설치하여 일체 성형하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method according to claim 3,
And the covering electrode is formed by forming the conductor and integrally molding the plurality of insulating sheet materials.
상기 스페이서부는 상기 전극과 일체로 성형되어 있고, 상기 방전 공간은, 대향하도록 배치되어 쌍으로 되어 있는 상기 전극 중에서, 적어도 어느 한쪽의 전극의 표면에 형성된 오목부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
The spacer portion is integrally molded with the electrode, and the discharge space is formed by a recess formed in the surface of at least one of the electrodes arranged to face each other and paired. .
상기 방열기는 상기 방전 용기의 외면에 압착되는 접촉부와, 이 접촉부에 돌출하여 설치된 방열 핀을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
The radiator includes a contact portion that is pressed against an outer surface of the discharge vessel, and a heat dissipation fin provided to protrude from the contact portion.
상기 방열기를 냉각하는 냉각 수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method according to any one of claims 1 to 6,
And a cooling means for cooling the radiator.
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