KR20160048194A - 마이크로파 플라스마 처리 장치 - Google Patents

마이크로파 플라스마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160048194A
KR20160048194A KR1020167008296A KR20167008296A KR20160048194A KR 20160048194 A KR20160048194 A KR 20160048194A KR 1020167008296 A KR1020167008296 A KR 1020167008296A KR 20167008296 A KR20167008296 A KR 20167008296A KR 20160048194 A KR20160048194 A KR 20160048194A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
plasma
microwave
gas flow
dielectric substrate
Prior art date
Application number
KR1020167008296A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101730094B1 (ko
Inventor
김재호
하지메 사카키타
Original Assignee
내셔날 인스티튜트 오브 어드밴스드 인더스트리얼 사이언스 앤드 테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 내셔날 인스티튜트 오브 어드밴스드 인더스트리얼 사이언스 앤드 테크놀로지 filed Critical 내셔날 인스티튜트 오브 어드밴스드 인더스트리얼 사이언스 앤드 테크놀로지
Publication of KR20160048194A publication Critical patent/KR20160048194A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101730094B1 publication Critical patent/KR101730094B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/513—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/461—Microwave discharges
    • H05H1/4622—Microwave discharges using waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H05H2001/4622—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 중간 기압 및 고기압에 있어서도 높은 균일성과 고밀도, 또한 저온의 광폭의 플라스마 제트를 발생하는 것이 가능한 마이크로파 여기 플라스마 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 하는 것이며, 해당 마이크로파 플라스마 처리 장치는, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 한쪽의 단부에 설치된 해당 유전체 기판의 두께가 서서히 작아지는 형상의 테이퍼부와, 마이크로스트립 선로와, 어스 도체와, 마이크로파 입력부와, 상기 유전체 기판 내에 가스를 입력하기 위한 가스 입력구와, 플라스마 발생부와, 상기 플라스마 발생부에 균일한 유속을 갖는 광폭의 가스류를 공급하기 위해 상기 유전체 기판 내부에 설치된, 가스류가 진행함에 따라 가스류 폭이 넓어지도록 형성된 가스류 광폭화부(廣幅化部)와, 가스를 상기 가스류 광폭화부에 공급하기 위한 가스 유로와, 플라스마를 취출(吹出)시키기 위한 노즐을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로파 플라스마 처리 장치{MICROWAVE PLASMA PROCESSING DEVICE}
본 발명은 마이크로파 전력에 의해 플라스마를 발생시켜, 웨이퍼 등의 피처리 기판에, 플라스마를 사용한 CVD(화학 증착), 에칭, 애싱(레지스트 회화 처리), 플라스마 질화 등의 처리를 행하는 마이크로파 플라스마 처리 장치에 관한 것이다.
최근, 재료 개발이나 생산 기술 등에 있어서의 많은 분야에서 플라스마 처리 기술은 불가결한 것으로 되어 있다. 플라스마는 높은 비(非)열평형성을 가지면서, 고밀도의 라디칼을 생성할 수 있기 때문에 저온 드라이 프로세스 기술에 널리 사용되고 있다.
또한, 종래부터, 중간 기압(1torr∼100torr)에서부터 대기압간의 압력하에 있어서의 플라스마원의 하나로서 플라스마 제트가 이용되고 있다. 플라스마 제트는 장치의 노즐로부터 플라스마를 취출(吹出)하기 때문에, 웨이퍼 등의 피처리 기판에, 플라스마를 사용한 CVD(화학 증착), 에칭, 애싱(레지스트 회화 처리), 플라스마 질화 등의 처리를 행하는 유용한 것이다.
현재, 플라스마 제트를 생성시키려면, 직류 아크 방전 또는 직류 펄스 방전을 이용하는 방법이 잘 알려져 있다. 그러나, 직류 아크 방전 또는 직류 펄스 방전을 이용하는 방법은, 전극이 열화하기 쉬운 점, 반응성 가스의 사용을 할 수 없는 점 등의 여러가지 문제를 갖고 있다.
또한, 유전체 배리어 방전을 이용하는 방법이 잘 알려져 있다. 그러나, 유전체 배리어 방전을 이용하는 방법에서는, 필라멘트 형상의 방전이 발생하거나, 고밀도의 라디칼 생성을 할 수 없는 점 등의 여러가지 문제를 갖고 있다.
또한, 무전극 방식의 플라스마 제트 생성 장치도 알려져 있다. 예를 들면, VHF대(30-300㎒)의 고주파를 이용한 유도 결합식 열 플라스마 발생 장치가 제안되어 있다(특허문헌 1을 참조). 그러나, 제안되어 있는 플라스마 제트 생성 장치는 임피던스 매칭이 복잡한 점, 구조상의 문제로 대규모화를 할 수 없는 점, 또한 고전압의 전기 회로를 이용하기 때문에 장치의 제작상 및 운전상에 있어서의 여러가지 한계와 문제점을 갖고 있다.
한편, 마이크로파 방전을 이용하여 플라스마 제트를 생성하면 다음과 같은 이점이 있다.
(1) 마이크로파 전원이 싸다.
(2) 무전극 운전이 가능하고, 방전 유지 수명이 길다.
(3) 임피던스 매칭이 간단한 소자로 가능하다.
(4) 마이크로파와 플라스마의 커플링 효율이 좋다.
(5) 외부로의 방사 손실이 적고, 필요한 곳에 전력을 집중시킬 수 있다.
(6) 대기압을 포함하여 넓은 압력 범위에 있어서 안정적인 고밀도 플라스마가 생성된다.
그런데, 종래의 마이크로파 전력을 이용한 플라스마 발생 장치에서는 마이크로파 전송 선로로서 금속관인 도파관을 이용하고 있고, 마이크로파 전송 회로의 구조가 대형이고 또한 고가로 되는 것이나 저전력으로의 운전이 어려운 등의 문제점을 갖고 있다.
최근에는, 종래의 도파관 대신에, 소전력용 마이크로파 전송 선로인 마이크로스트립 선로를 이용하여 플라스마 제트 생성 장치를 제작하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 2와 비특허문헌 1을 참조).
도 19에 종래의 마이크로스트립 선로를 이용한 플라스마 제트 생성 장치의 모식도를 나타낸다. 이 장치는, 마이크로파 입력부(31), 한쪽의 단부에 테이퍼 구조와 내부에 가스 유로를 설치한 유전체의 기판(1), 마이크로파 전력 전송용의 마이크로스트립 선로(11), 유전체의 기판의 일면을 덮는 어스 도체(12)로 구성되어 있다.
가스는, 2개의 가스 입력구(21)로부터 입력되어 가스 유로(22)를 통하여, 테이퍼부(14)에 있어서 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)의 사이에서 합류하고, 폭 10㎜의 노즐(24)로부터 유전체의 기판(1)의 외부로 취출된다.
종래의 장치에서는, 폭 10㎜의 노즐(24)에 균일한 유속을 갖는 가스류를 만들기 위해, 유전체 기판(1)의 양측면에 각각 가스 입력구(21)를 설치하여, 경사진 가스 유로(22)를 통하여 가스를 공급하고 있다.
마이크로파(2.45㎓) 전력은, 동축용 마이크로파 커넥트(31)를 통하여 유전체 기판(1) 내에 도입되고, 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)의 사이를 전반하여(propagate), 노즐(24)쪽에 집중한다. 이에 따라, 플라스마가 발생하여, 가스류와 함께 노즐(24)로부터 유전체 기판(1)의 외부로 취출된다.
한편, 플라스마 프로세스에 있어서 생산성을 높이기 위해, 대면적에 플라스마 처리가 가능한 넓은 폭을 갖는 플라스마 제트의 개발이 강하게 요구되고 있다. 마이크로스트립 선로를 이용한 플라스마 발생 장치는 구조상, 마이크로스트립 선로를 어레이함으로써 대규모화가 가능하기 때문에, 그 장래성이 기대되고 있다.
일본국 특개 2003-109795호 공보 일본국 특개 2007-299720호 공보
Jaeho Kim, et. al., "Microwave-excited atmospheric-pressure plasma jets using a microstrip line", Applied Physics Letters, Vol.93, 191505(2008).
그러나, 종래의 플라스마를 이용한 저온 처리는 저기압(0.01torr∼1torr)으로 행해지고 있기 때문에, 고가의 고진공 장치가 필요하고 장치에 비용이 들 뿐만 아니라, 처리에 시간이 걸려, 결과적으로 제품의 비용이 높아지는 등, 공업적으로는 불리했다. 그 때문에, 보다 고압의 중간 기압(1torr∼100torr)으로, 또는 고기압(100torr∼760torr)의 압력으로 비열평형 플라스마를 발생시키는 방법이 요구되고 있었다.
또한, 종래에서는, 플라스마 제트를 대규모화하는 구체적인 기술, 예를 들면, 광폭의 노즐에 균일한 가스류(流)를 공급하는 방법 등이 개발되어 있지 않아, 광폭의 플라스마 제트를 제공하는 것은 곤란했다.
본 발명은, 이상과 같은 사정을 감안하여, 저기압에 한정하지 않고 중간 기압에서 대기압까지의 고기압으로도 저온의 넓은 폭의 플라스마 제트를 안정적으로 발생시킬 수 있는 마이크로파 플라스마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 마이크로파 플라스마 처리 장치는, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 한쪽의 단부에 설치된 해당 유전체 기판의 두께가 서서히 작아지는 형상의 테이퍼부와, 상기 유전체 기판의 표면과 이면 중 어느 면인 제1면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된 마이크로스트립 선로와, 상기 유전체 기판의 상기 제1면의 반대측의 면인 제2면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된 어스 도체와, 상기 유전체 기판의 한쪽의 단부에 있어서, 상기 마이크로스트립 선로와 상기 어스 도체와의 사이에 마이크로파를 입력하기 위한 마이크로파 입력부와, 상기 유전체 기판 내에 가스를 입력하기 위한 가스 입력구와, 상기 마이크로파 입력부로부터 입력된 마이크로파에 의해 플라스마를 발생시키기 위한 공간이고, 또한, 상기 테이퍼부의 상기 유전체 기판 내에 설치된 공간인 플라스마 발생부와, 상기 플라스마 발생부에 균일한 유속을 갖는 광폭의 가스류를 공급하기 위해 상기 유전체 기판 내부에 설치된, 가스류가 진행함에 따라 가스류 폭이 넓어지도록 형성된 가스류 광폭화부(廣幅化部)와, 상기 가스 입력구로부터 입력되는 가스를 상기 가스류 광폭화부에 공급하기 위한 가스 유로와, 상기 플라스마 발생부에 공급되는 가스와 마이크로파에 의해 발생하는 플라스마가 취출되기 위한 노즐을 구비하는 것을 주요한 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 마이크로파 플라스마 처리 장치는, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 한쪽의 단부에 설치된 해당 유전체 기판의 두께가 서서히 작아지는 형상의 테이퍼부와, 상기 유전체 기판의 표면과 이면 중 어느 면인 제1면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된 마이크로스트립 선로와, 상기 유전체 기판의 상기 제1면의 반대측의 면인 제2면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된 어스 도체와, 상기 유전체 기판의 한쪽의 단부에 있어서, 상기 마이크로스트립 선로와 상기 어스 도체와의 사이에 마이크로파를 입력하기 위한 마이크로파 입력부와, 상기 테이퍼부에 있어서, 상기 어스 도체의 단(端)과 상기 마이크로스트립 선로의 단에 끼인 공간이며, 상기 유전체 기판의 상기 제2면에 형성되는 마이크로파 집중의 간극과, 상기 어스 도체와 접하여, 상기 마이크로파 집중의 간극에 균일한 유속의 광폭의 가스류를 공급하기 위해 설치되는, 가스류가 진행함에 따라 가스류 폭이 넓어지도록 형성된 가스류 광폭화부를 갖는 가스 공급판과, 상기 가스 공급판 내에 가스를 입력하기 위한 가스 입력구와, 상기 가스 공급판에 있어서, 상기 가스 입력구로부터 입력되는 가스를 상기 가스류 광폭화부에 공급하기 위한 가스 유로와, 상기 가스류 광폭화부에서 공급되는 가스로부터, 상기 마이크로파 집중의 간극으로부터 방사하는 마이크로파에 의해 플라스마를 발생시키기 위한, 상기 가스 공급판에 형성된, 상기 마이크로파 집중의 간극과 면하는 공간인 플라스마 발생부와, 상기 플라스마 발생부에 공급하는 가스로부터 마이크로파에 의해 생성되는 플라스마를 토출시키기 위한 노즐을 구비하는 것을 주요한 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 마이크로파 플라스마 처리 장치는, 상기 가스류 광폭화부가, 상기 노즐의 장축 방향을 따라, 일정한 간격으로 설치되어 있는 복수의 돌기 형상의 장해물, 또는 기둥이 형성된 부분인 가스 샤워부를 구비하고 있는 것을 주요한 특징으로 하고 있다.
추가로 또한, 본 발명의 마이크로파 플라스마 처리 장치는, 상기 마이크로스트립 선로는, 한쪽의 단부에 설치된 1개의 입력단과, 상기 입력단으로부터 입력된 마이크로파를 분기하는 분기부와, 상기 분기부로부터 나뉜 복수의 라인과, 상기 복수의 라인에 대응하는 다른쪽의 단부에 설치된 복수의 출력단을 구비하고, 상기 다른쪽의 단부의 폭을 서서히 좁게 함으로써, 임피던스를 높여, 상기 플라스마 발생부에 있어서의 마이크로파 전계가 강해지도록 한 것을 주요한 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 마이크로파 플라스마 처리 장치는, 상기 가스류 광폭화부는, 한쪽의 단부에 설치된 1개의 입력단과, 상기 가스 유로로부터 입력되는 가스류를 분기하는 분기부와, 상기 분기부로부터 나뉘어, 가스류가 진행함에 따라서 가스류의 폭이 넓어지도록, 폭이 서서히 넓어지도록 형성된 복수의 라인과, 상기 복수의 라인으로부터 흐르는 가스류가 1개로 합류하는 장축 형상의 공간을 구비한 것을 주요한 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 마이크로파 플라스마 처리 장치는, 상기 유전체 기판과 상기 어스 도체를 공용하여, 옆으로 나열함으로써, 긴 장축의 플라스마를 발생시키도록 구성한 것을 주요한 특징으로 하고 있다.
추가로 또한, 본 발명의 마이크로파 플라스마 처리 장치는, 희가스(불활성가스), 또는 반응성 가스, 또는 희가스와 반응성 가스의 혼합 가스를 공급하여, 저기압 또는 중간 기압 또는 고기압에 있어서 플라스마를 발생시키도록 한 것을 주요한 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 저기압에 한정하지 않고 중간 기압 및 고기압에 있어서도 안정적인 넓은 폭의 플라스마 제트의 발생·유지를 시키는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 의하면, 이상의 결과, 대기압(또는, 저기압 또는 중간 기압)으로 넓은 폭의 마이크로파 여기 플라스마 제트를 이용한 대면적 표면 개질, 에칭, 애싱, 클리닝, 산화·질화 및 CVD(Chemical Vapor Deposition) 성막 등의 재료 프로세싱이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 실시예의 하나를 나타내는 플라스마 처리 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치의 수직 방향의 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치의 수평 방향의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 마이크로스트립 선로의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 실시예의 하나를 나타내는 플라스마 처리 장치의 모식도이다.
도 6은 본 발명에 있어서의 제1 실시 형태의 실시예의 하나를 나타내는 플라스마 처리 장치의 모식도이다.
도 7은 도 3에 나타내는 플라스마 처리 장치에 있어서의 가스류의 유속 분포를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 3에 나타내는 플라스마 처리 장치에 있어서, 노즐(24)의 장축 방향에 있어서의 가스류의 유속 분포를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 실시예를 나타내는 플라스마 처리 장치에 있어서의 수평 방향의 단면도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 플라스마 처리 장치에 있어서의 가스류의 유속 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태의 실시예를 나타내는 플라스마 처리 장치에 의해, 대기압 공기 중에 발생한 광폭의 플라스마 제트의 사진이다.
도 12는 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태의 실시예를 나타내는 플라스마 처리 장치에 의해, 대기압 공기 중에 발생한 플라스마 제트의 발광으로부터의 분광 스펙트럼이다.
도 13은 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태의 실시예를 나타내는 플라스마 처리 장치에 의해 발생한 광폭의 질소 플라스마 제트의 사진이다.
도 14는 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태의 실시예를 나타내는 플라스마 처리 장치에 의해 발생한 플라스마 제트의 착화 및 유지에 필요한 최소 마이크로파 전력을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태의 실시예의 하나를 나타내는 플라스마 처리 장치의 모식도이다.
도 16은 도 15에 나타내는 플라스마 처리 장치의 수직 방향의 단면도이다.
도 17은 도 15에 나타내는 플라스마 처리 장치의 수평 방향의 단면도이다.
도 18은 발명의 제3 실시 형태의 플라스마 처리 장치이다.
도 19는 종래의 마이크로스트립 선로를 이용한 플라스마 발생 장치의 설명 사시도이다.
<실시 형태 1>
도 1과 도 2와 도 3은, 본 발명에 있어서의 제1 실시 형태를 나타내는 실시예의 하나인 플라스마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1은 플라스마 처리 장치의 사시도이고, 도 2는 수직 방향의 단면도이며, 도 3은 수평 방향의 단면도이다.
본 실시의 형태의 플라스마 처리 장치는, 유전체 기판(1), 마이크로파 입력부(13), 마이크로스트립 선로(11), 어스 도체(12), 테이퍼부(14), 가스 입력구(21), 가스 유로(22), 가스류 광폭화부(23), 플라스마 발생부(2), 노즐(24)을 구비한다.
유전체 기판(1)은, 마이크로파의 유전 손실이 적고, 열전도율이 높은 재질이 바람직하다. 유전체 기판(1)은, 예를 들면, 알루미나, 석영, 사파이어 등의 적절한 재료가 이용된다. 유전체 기판(1)은, 구부러지는(플렉시블) 재료, 예를 들면, 폴리스티롤계, 폴리스티렌계 등의 적절한 재료라도 된다. 유전체 기판(1)의 유전율과 두께는 마이크로파 전반 회로의 특성 임피던스에 영향을 준다. 유전체 기판(1)은 마이크로파 전반 특성이나 플라스마 처리 장치의 형상이나 플라스마 처리 장치의 열 특성 등을 고려하여 적절한 것을 사용할 수 있다. 유전체 기판(1)은, 1장의 기판을 이용해도 되고, 복수의 기판을 겹친 것이라도 된다. 유전체 기판(1)은, 재질이 상이한 복수의 기판을 겹친 것이라도 된다.
마이크로파 입력부(13)는, 유전체 기판(1)의 한쪽의 단부에 있어서, 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)와의 사이에 마이크로파를 여기하기 위한 것이다. 예를 들면, 마이크로파 동축 케이블용인 SMA 커넥트, SMB 커넥트, N 커넥트, BNC 커넥트, OSM 커넥트 등을 이용할 수 있다.
마이크로파 입력부(13)는, 어스 도체(12)의 구멍을 만들어, 마이크로파 커넥트를 장착함으로써 구성할 수도 있다.
마이크로스트립 선로(11)는, 유전체 기판(1)의 제1면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된다. 또한, 여기에서는, 일례로서, 마이크로스트립이라는 어구를 이용했지만, 마이크로파를 전반하기 위한 것이면 다른 도체를 적절히 이용할 수 있다.
마이크로스트립 선로(11)의 형상은, 마이크로파 회로의 임피던스, 전계 분포, 마이크로파 전력의 분배율 등의 특성을 결정하는 중요한 인자이다. 균일한 플라스마 제트의 발생을 실현하기 위해서는, 마이크로스트립 선로(11)의 형상을 최적화할 필요가 있다. 마이크로스트립 선로(11)의 마이크로파 회로의 설계에 있어서, 마이크로파 전력의 균일한 분배, 특성 임피던스의 정합, 임피던스의 매칭 등에 대해서는 무선 통신 기술로서 이미 기술이 확립되어 있기 때문에, 그들을 적절히 이용할 수 있다.
도 4에 본 발명에 있어서의 실시예의 하나인, 마이크로스트립 선로(11)의 구성도를 나타낸다. 마이크로스트립 선로(11)는, 한쪽의 단부에 1개의 입력단(15)과, 상기 입력단으로부터 입력된 마이크로파를 분기하는 분기부(16)와, 분기부(16)로부터 나뉜 복수의 라인(17)과, 복수의 라인(17)에 대응하는 다른쪽의 출력측의 단부(18)에 복수의 출력단(19)에 의해 구성된다.
도 1에 나타내는 본 발명의 실시예의 플라스마 처리 장치에서는, 1개의 마이크로파 입력부(13)로부터 마이크로파 전송 선로를 2회 분기하여, 4개의 라인(17)으로 분기함으로써, 50㎜ 폭의 플라스마 발생부(2)에 마이크로파 전력을 균일하게 공급할 수 있도록 설치되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 마이크로스트립 선로(11)의 출력측의 단부(18)와 출력단(19)은, 플라스마 발생부(2)(도 3 참조)에 있어서의 마이크로파 전계의 공간 분포가 균일하게, 또한 전계 강도가 강해지도록 적절한 형상으로 할 수 있다.
본 실시예에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 마이크로스트립 선로(11)의 단부(18)는, 그 폭이 서서히 좁아지는 형상이 되고, 각각에 대응하는 장축 형상의 출력단(19)에 연결되어 있다. 마이크로스트립 선로(11)의 폭이 좁아지면 마이크로파 전반 회로의 특성 임피던스가 높아진다. 특성 임피던스가 높아지면, 일정한 마이크로파 전력에 대하여, 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)에 가해지는 전압은 높아진다. 그 결과, 하기의 수식 1에 의해 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)와의 사이에 있어서의 마이크로파의 전계가 보다 강해진다.
Figure pct00001
여기에서, E는 전계, V와 d는 각각 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)와의 사이의 전압과 거리이다. 마이크로스트립 선로(11)의 단부는, 도 5에 나타내는 바와 같이 마이크로스트립 선로(11)의 출력측의 단부(18)의 폭이 서서히 넓어지는 형상으로 할 수도 있다.
또는, 마이크로스트립 선로(11)에 있어서의, 출력단(19)은, 복수로 분기된 복수의 라인(17)에 대응하여 각각 나뉘어 설치해도 되고, 도 6에 나타내는 바와 같이 복수의 출력단(19)이 1개로 연결된 형상이라도 된다.
도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 어스 도체(12)는, 유전체 기판(1)의 제1면(마이크로스트립 선로(11)가 형성된 면)의 반대측의 면인 제2면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된다. 어스 도체(12)는, 유전체 기판(1)의 제2면 전체를 덮는 도체로 구성해도 되고, 제2면의 일부에 형성된 도체로 구성해도 된다.
마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)는, 예를 들면, 구리, 금, 은, 알루미늄, 니켈 등의 적절한 도체 재료가 이용된다. 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)는, 유전체 기판(1)에 금속의 증착, 에칭 등의 통상의 IC 제작 기술을 이용하여 작성할 수 있다. 또는, 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)는, 적절한 도체판을 유전체 기판(1)의 표면에 접착재를 이용하여 붙임으로써 만들어도 된다.
테이퍼부(14)는, 유전체 기판(1)의 한쪽의 단부에 있어서 유전체 기판(1)의 두께가 서서히 작아지는 형상으로 함으로써 설치된다. 테이퍼부(14)는, 유전체 기판(1)의 제1면의 경사면의 기울기와 제2면의 경사면의 기울기를 동일하게 하는 형상이면 되고, 유전체 기판(1)의 제1면, 또는, 제2면 중 어느 한쪽의 면에만 경사면을 설치한 형상이라도 된다.
마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)와의 사이에 있어서의 마이크로파의 전계는, 유전체 기판(1)의 두께가 얇아질수록, 즉, 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)와의 사이의 거리가 짧아질수록 강해진다(수식 1을 참조). 이 원리에 의해, 테이퍼부(14)에서는 마이크로파 전계가 강해진다.
테이퍼부(14)의 길이는, 유전체 기판 내에 형성되는 마이크로파의 정재파(定在波)의 1/4 파장의 길이로 설치하면 된다. 또는, 테이퍼부(14)의 길이는, 테이퍼부(14)의 형상의 경사 각도나 특성 임피던스 등을 고려하여 적절히 할 수도 있다. 또한, 테이퍼부(14)의 형상의 경사 각도와 길이를 적절히 함으로써, 플라스마로부터 반사되는 마이크로파의 반사파를 크게 억제할 수 있다.
가스 입력구(21)와, 가스 유로(22)는, 가스를 가스류 광폭화부(23)(도 3)로 공급하기 위해 설치된 것이며, 플라스마 처리 장치의 형상이나 크기 등을 고려하여 적절한 수와 형태로 할 수 있다.
가스 입력구(21)는, 유전체 기판(1)의 한쪽의 단부에 설치할 수 있고, 또는, 유전체 기판(1)의 그 외의 면에 설치할 수도 있다. 가스 입력구(21)에 연결하는 가스 파이프(26)와 가스 커넥트의 재질은 절연체가 바람직하지만, 금속제라도 된다. 금속제의 가스 파이프(26)와 가스 커넥트를 이용하는 경우는, 마이크로파 전반으로의 영향을 고려하여 적절한 위치에 설치할 필요가 있다.
가스류 광폭화부(23)(도 3)는, 가스 유로(22)로부터 공급되는 가스를 균일하게 넓혀 플라스마 발생부(2)에 공급하기 위해 설치한다. 가스류 광폭화부(23)는, 한쪽의 단부에 1개의 입력단과, 가스 유로(22)로부터 입력되는 가스류를 분기하는 분기부와, 상기 분기부로부터 나뉘어, 가스류의 폭이 넓어지도록, 폭이 서서히 넓어지는 복수의 라인과, 상기 복수의 라인으로부터 흐르는 가스류가 1개로 합류하는 장축 형상의 공간을 구비하고 있어, 가스 입력구로부터 입력되는 가스가 가스류 광폭화부(23)를 통과하면 균일한 유속으로 장축 형상으로 넓어지게 된다.
본 발명의 가스류 광폭화부(23)에 관한 실시예를 도 3에 나타낸다. 이 실시예에서는, 가스는 2개의 가스 입력구(21)로부터 각각 가스 유로(22)에 입력된다. 입력한 가스의 흐름은, 가스류 광폭화부(23) 쪽에서 각각 2개로 분기된다. 또한, 가스의 흐름의 폭은 가스류 광폭화부(23) 쪽에서 서서히 확대된다. 그 후, 분기 된 4개의 가스의 흐름은, 플라스마 발생부(2) 쪽에서 1개로 합류한다. 이에 따라 가스의 흐름을 폭 50㎜로 균일하게 넓혀 플라스마 발생부(2)에 공급할 수 있다.
도 7에, 도 3에 나타내는 실시예의 가스류 광폭화부(23)에 있어서의 가스류의 유속 분포를 시뮬레이션으로 구한 결과를 나타낸다. 시뮬레이션의 조건으로서, 가스종은 질소, 2개의 가스 입력구(21)에 넣는 가스 유량의 합계는 300sccm, 주위의 압력은 대기압(760torr), 가스 입력구(21)의 단면적은 폭 1㎜, 플라스마 발생부(2)와 노즐(24)의 장폭은 50㎜, 가스 입력구(21)와 가스류 광폭화부(23)와 플라스마 발생부(2)와 노즐(24)의 높이는 0.5㎜이다.
가스 입력구(21)와 가스 유로(22)를 통하여 가스류 광폭화부(23)에 입력된 가스는, 가스류 광폭화부(23)를 통과하는 동안, 균일한 유속으로 폭 50㎜로 광폭화하고, 플라스마 발생부(2)를 통하여 노즐(24)로부터 외부로 취출되고 있다.
가스 유로(22)로부터 가스류 광폭화부(23)에 입력하는 가스의 유속은 약 12.0m/sec이다. 노즐(24)에 있어서의 가스 유속은, 노즐(24)의 장축 방향에 있어서의 유속의 분포가 0.33∼0.35m/sec이며, 균일한 분포로 넓어져 있다. 노즐(24)의 장축에 대한 가스 유속의 분포를 도 8에 나타낸다.
가스 유로(22)로부터 가스류 광폭화부(23)에 입력하는 가스의 유속이 더욱 빨라지면, 노즐(24)에 있어서의 가스 유속의 균일성은 나빠진다. 가스 유로(22)로부터 가스류 광폭화부(23)에 입력하는 가스의 유속은, 가스 입력구(21)에 입력하는 가스 유량과, 가스 유로(22)의 단면적과, 노즐(24)의 외측의 압력 등에 크게 의존한다.
가스류 광폭화부(23)에 입력하는 가스 유속의 최대값에 대응하여 적절한 형상의 가스류 광폭화부(23)를 설치함으로써, 예를 들면, 가스류 광폭화부(23)를 보다 길게 설치함으로써, 플라스마 발생부(2) 및 노즐(24)에 균일한 광폭의 가스 흐름을 공급할 수 있다.
플라스마 발생부(2)(도 3)는, 가스류 광폭화부(23)로부터 공급된 가스가 마이크로파 전계에 의해 플라스마 상태가 되는 공간이다. 플라스마 발생부(2)는, 광폭의 플라스마가 균일하게 발생하도록 1개의 공간으로서 설치하는 것이 바람직하다. 플라스마 발생부(2)의 공간은, 플라스마 처리 장치의 응용을 고려하여 복수의 공간으로 구성할 수도 있다.
노즐(24)은, 플라스마 발생부(2)에서 발생한 플라스마가 가스와 함께 유전체 기판(1)의 외부로 취출되는 입구이다. 노즐(24)은, 광폭의 플라스마가 균일하게 취출되도록 1개를 설치하는 것이 바람직하다. 노즐(24)은, 소망하는 플라스마 제트의 단면의 형상에 따라서 적절한 형상으로 할 수 있다.
<플라스마 발생의 원리>
마이크로파 입력부(13)로부터, 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)와의 사이의 유전체 기판(1)에 도입된 마이크로파는, 마이크로스트립 선로(11)를 따라 전반 및 분기된다. 이 마이크로파의 전계는, 테이퍼부(14) 쪽에서, 마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)와의 거리가 좁아지고 있기 때문에 서서히 강해지고, 마이크로스트립 선로(11)의 단과 어스 도체(12)의 단의 사이에서 최대값이 된다. 이 집중한 마이크로파의 전계가, 플라스마 발생부에 공급되는 가스를 여기하여 플라스마가 발생한다. 발생한 플라스마는 가스의 흐름과 함께 노즐(24)로부터 취출된다. 이에 따라, 균일한 광폭의 플라스마 제트를 공급할 수 있다.
<실시 형태 2>
본 발명에 있어서의 제2 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치는, 상기의 제1 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치에 있어서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 가스류 광폭화부(23)에 가스류를 균일하게 넓히기 위해 가스 샤워부(25)가 설치된 장치이다.
가스류 광폭화부(23)와, 마이크로스트립 선로(11)와의 겹치는 영역이 넓으면, 마이크로파 전반 회로의 특성 임피던스에 영향이 커지고, 플라스마 발생 영역(2)이 가스류 광폭화부(23)의 영역으로 넓어지기 쉬워진다는 문제가 일어난다. 이 문제를 억제하기 위해, 가스 유로(22)를 길게 하고, 가스류 광폭화부(23)를 짧게 할 수 있다.
한편, 가스류 광폭화부(23)가 짧아지면, 빠른 유속의 가스류에 대해서는 균일하게 넓히는 것이 어려워진다. 그래서, 가스 샤워부(25)를 설치함으로써, 빠른 유속의 가스류에 대해서도 균일하게 넓힐 수 있다.
가스 샤워부(25)는, 노즐(24)의 장축 방향을 따라, 복수의 돌기 형상의 장해물을 일정한 간격으로 형성함으로써 설치된다. 가스 샤워부(25)는, 복수의 기둥을 일정한 간격으로 형성함으로써도 설치할 수 있다.
가스 샤워부(25)에 있어서의 상기의 돌기 형상의 장해물과 상기의 기둥은, 별도로 설치해도 되고, 유전체 기판(1)을 가공하여 형성해도 된다. 상기의 돌기 형상의 장해물과 상기의 기둥의 단면 형상은, 원형이라도 되고, 또는, 삼각형, 사각형 등이라도 된다.
상기의 돌기 형상의 장해물과 상기의 기둥이 형성되는 간격과 단면적은, 기체 입자의 평균 자유 행정(기체 입자가 다른 기체 입자에 충돌하고 나서 다음에 충돌할 때까지의 비행 거리의 평균값)을 고려하여 적절히 결정할 수 있다.
도 9에 본 발명의 제2 실시 형태의 플라스마 처리 장치의 수평 방향 단면도를 나타낸다. 제2 실시 형태의 플라스마 처리 장치에 설치된 가스 샤워부(25)는, 유전체 기판(1)을 가공하여, 직경 2㎜의 원형의 기둥을 3㎜ 간격(기둥의 중심으로부터 옆의 기둥의 중심까지의 거리)으로 복수 형성함으로써 설치되었다.
도 10에, 도 9에 나타내는 제2 실시 형태의 플라스마 처리 장치의 가스류의 유속 분포를 시뮬레이션으로 구한 결과를 나타낸다. 시뮬레이션의 조건으로서, 가스종은 질소, 2개의 가스 입력구(21)에 넣는 가스 유량의 합계는 400sccm, 주위의 압력은 대기압(760torr), 가스 입력구(21)의 단면적은 폭 1㎜, 플라스마 발생부(2)와 노즐(24)의 장폭은 50㎜, 가스 입력구(21)와 가스류 광폭화부(23)와 플라스마 발생부(2)와 노즐(24)의 높이는 0.5㎜로 했다. 가스 샤워부에 있어서의 원형의 기둥은, 직경 2㎜로, 기둥 사이의 간격은 3㎜로 했다.
가스 유로(22)로부터 가스류 광폭화부(23)에 입력하는 가스의 유속은 약 18.0m/sec가 되었다. 노즐(24)에 있어서의 가스 유속은, 노즐(24)의 장축 방향에 있어서의 유속의 분포가 0.44∼0.50m/sec이며, 균일한 분포로 넓어지고 있다.
가스 입력구(21)와 가스 유로(22)를 통하여 가스류 광폭화부(23)에 유입한 가스는, 가스류 광폭화부(23)를 통과하는 동안, 균일한 유속으로 폭 50㎜로 광폭화하고, 플라스마 발생부(2)를 통하여 노즐(24)로부터 외부로 취출되고 있다.
본 발명에 있어서의 플라스마 처리 장치는, 저기압에 한정하지 않고 중간 기압 및 고기압에 있어서도 안정적으로 발생·유지하는 광폭의 플라스마 제트를 제공하는 것이 가능해진다.
다음으로, 광폭의 플라스마 제트의 발생의 실험에 대해서 설명한다. 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태의 플라스마 처리 장치를 이용하여, 대기압 공기 중에 발생시킨 플라스마 제트의 사진을 도 11에 나타낸다.
대기압하에서는, 플라스마를 안정적으로 발생·유지하기 위해 운전 가스로서 아르곤(Ar) 가스를 이용하고 있다. 대기압 중에 50㎜의 광폭의 플라스마가 안정적으로 취출되고 있다. 운전 조건으로서, Ar 가스의 유량은 0.1L/min∼10L/min, 마이크로파의 주파수는 2.45㎓, 마이크로파 전력은 30W∼100W이다. 운전 가스로서 Ar 가스 대신에, 헬륨(He), 또는 네온(Ne) 등의 희가스를 이용해도 된다.
이 광폭의 플라스마 제트에 의해, 대기압에 있어서 여러가지 플라스마 처리가 가능해진다. 예를 들면, Ar 가스의 플라스마 제트를 공기 중에 둔 피처리 기판의 표면에 취출함으로써, 피처리 기판의 표면 개질(친수성이나 밀착성 등의 향상)을 행할 수 있다.
Ar 가스의 플라스마 제트가, 취출될 때에 주위의 공기(N2, O2, H2O, CO2 등이 포함되어 있음)를 끌어들여, 공기를 플라스마화하기 때문에, 산소계 및 질소계 등의 화학 반응종(라디칼)이 생성되기 때문이다.
도 12에 대기압 공기 중에 취출되는 Ar 가스의 플라스마 제트로부터의 분광 스펙트럼을 나타낸다. Ar 외에, OH와, O와, N2 여기종 등의 발광 스펙트럼이 나타나 있다. 그 중, 특히 OH 라디칼은, 표면 개질 등의 플라스마 처리에 있어서 중요한 라디칼의 하나이다. 도 12에 나타내고 있는 바와 같이, 파장 309㎝-1 부근의 OH 라디칼의 발광 스펙트럼의 피크가 N2 분자의 세컨드 포지티브 시스템(2nd Positive System) 중에서 가장 강한 피크(337㎝-1 부근)에 비해 3.4배 강하다. 이것은, OH 라디칼이 다른 라디칼에 비해 고밀도로 생성되어 있는 것을 나타낸다. 한편, 통상 자주 사용되고 있는 유전체 배리어 방전을 이용한 대기압 플라스마 제트(운전 가스로서, Ar 가스 또는 He 가스 사용)의 경우는, OH 라디칼의 발광 스펙트럼이 N2 분자 발광 스펙트럼보다 낮다.
이것은, 본 발명의 플라스마 처리 장치의 특징이며, 본 발명의 플라스마 처리 장치가, 마이크로스트립 선로를 이용하여 효율 좋게 마이크로파 전력을 플라스마 발생부의 플라스마 발생 공간에 집중시킬 수 있어, 고밀도의 플라스마를 안정적으로 발생시키는 성능을 갖고 있기 때문에 얻어지는 특성이다.
본 실시예의 Ar 가스의 플라스마 제트를 이용함으로써, 대기 중에서 폴리카보네이트 기판, 폴리이미드 필름, 유리 기판, 인쇄 용지 등의 표면을 처리하여 초친수성 등의 우수한 실험 성과가 얻어지고 있다. 또한, 본 실시예의 Ar 가스의 플라스마 제트를 이용하여, 대기 중에서 레지스트를 박리하는 플라스마 애싱 실험을 행하여, 저온이고 또한 고속 처리를 할 수 있는 것이 확인되고 있다.
본 발명의 플라스마 처리 장치는, 운전 가스인 Ar 가스에 소량의 반응 가스를 혼합하여 운전할 수도 있다. 예를 들면, 상기의 표면 개질과 애싱 처리에서는, Ar 가스에 소량의 산소, 또는 공기를 혼합하여 공급함으로써, 보다 처리 시간이 짧아졌다.
본 발명의 플라스마 처리 장치는, 운전 가스인 Ar 가스에 소량의 메탄(CH4) 가스와 수소(H2) 가스 등을 적절한 비율로 혼합하여 공급함으로써, DLC(diamond like carbon) 박막이나 나노크리스탈 다이아몬드 박막, 그래핀막 등의 카본 재료 합성용의 대기압 플라스마 CVD로의 응용도 가능해진다. 본 발명의 플라스마 처리 장치는, 광폭의 플라스마 제트의 하부에 이동식의 기판 스테이지를 설치함으로써, 피처리의 연속 처리가 가능해진다.
본 발명의 플라스마 처리 장치는, 저기압 및 중간 기압에 있어서는, Ar 가스와 He 가스 등의 희가스의 운전 가스를 사용하지 않고 반응 가스의 플라스마를 발생할 수 있다. 플라스마의 안정성이나 균일성을 개선하기 위해, 또는, 운전 전력을 낮추기 위해, Ar 가스와 He 가스 등의 희가스의 운전 가스를 이용할 수도 있다.
본 발명의 플라스마 처리 장치를 이용하여, 중간 기압에 있어서 플라스마 발생 실험을 행했다. 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치를, 진공 용기 내에 설치하여, 플랜지를 통하여 마이크로파 전력과 가스를 플라스마 처리 장치에 공급했다. 가스로는, 상기 운전 가스는 사용하지 않고, N2 가스만을 이용했다. 진공 용기 내의 가스 압력의 제어는, N2 가스의 유량을 500sccm로 고정하고, 진공 용기의 배기 밸브를 제어함으로써 행했다.
플라스마는 자기 착화하여, 유지되었다. 도 13에 10torr에서 발생한 광폭의 플라스마 제트 사진을 나타낸다. 사진은 플라스마 제트의 정면에서 촬영했다. 사진의 플라스마 발광으로부터 알 수 있는 바와 같이 균일한 광폭의 플라스마가 생성되고 있다.
도 14에 플라스마의 착화 및, 플라스마의 유지에 필요한 최소 마이크로파 전력과 용기 내의 압력(3torr∼50torr)에 대하여 조사한 결과를 나타낸다. 진공 용기 내의 압력 3torr에 있어서는, 플라스마는 마이크로파 전력 22W에서 착화하여, 13W까지 유지되었다. 플라스마 착화와 플라스마 유지에 필요한 최소 전력은, 용기 내의 압력의 증가에 수반하여 높아졌다. 진공 용기 내의 압력 50torr에 있어서는, 플라스마는 마이크로파 전력 52W에서 착화하여, 50W까지 유지되었다.
이들 실시예가 나타내는 바와 같이, 본 발명의 플라스마 처리 장치는, 저전력이고 안정된 질소 플라스마를 발생할 수 있다. 이 질소 플라스마는, 구리 등의 금속 표면의 질화 처리나 질화물 반도체의 제작 등의 플라스마 질화 처리에의 응용이 기대된다.
<실시 형태 3>
본 발명에 있어서의 제3 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치는, 상기의 제1 실시 형태의 플라스마 처리 장치에 있어서, 유전체 기판(1)의 내부에 설치된 가스 입력구(21)와, 가스 유로(22)와, 가스류 광폭화부(23)와, 플라스마 발생부(2)와, 노즐(24)이 유전체 기판(1)의 외부에 설치된 플라스마 처리 장치이다. 가스 입력구(21)와, 가스 유로(22)와, 가스류 광폭화부(23)와, 플라스마 발생부(2)와, 노즐(24)이, 어스 도체(12)와 접하여 설치된 가스 공급판(27)에 설치된다.
도 15와 도 16과 도 17은, 본 발명에 있어서의 제3 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치의 구성도이다. 도 15는 플라스마 처리 장치의 사시도이고, 도 16은 수직 방향의 단면도이며, 도 17은 가스 공급판(27)의 수평 방향의 단면도이다.
본 실시 형태에서는, 유전체 기판(1)에 있어서의 테이퍼부(14)는, 유전체 기판(1)의 제1면에만 경사면을 설치한 형상으로 형성되었다. 테이퍼부(14)는, 유전체 기판(1)의 제1면의 경사면의 기울기와 제2면의 경사면의 기울기를 동일하게 하는 형상이면 되고, 유전체 기판(1)의 제1면, 또는, 제2면 중 어느 한쪽의 면에만 경사면을 설치한 형상이라도 된다. 이 경우는, 어스 도체(12)와 가스 공급판(27)의 형상을 유전체 기판(1)의 형상에 적절하게 맞출 필요가 있다.
마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)는, 각각 유전체 기판(1)의 제1면과, 그 반대측의 면인 제2면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치되고, 상기 어스 도체의 단과 상기 마이크로스트립 선로의 단에 끼인 유전체 기판(1)의 표면에 있어서 마이크로파 집중의 간극(3)을 형성하고 있다.
마이크로스트립 선로(11)와 어스 도체(12)와의 사이의 유전체를 전반해 온 마이크로파는, 마이크로파 집중의 간극(3)에 있어서 전계의 강도가 최대로 되어, 유전체 기판(1)의 외부에 강하게 방사한다. 이 강한 마이크로파의 전계에 의해 플라스마가 발생·유지하게 된다. 마이크로파 집중의 간극(3)의 폭, 즉, 마이크로스트립 선로(11)의 단과 어스 도체(12)와의 거리는, 마이크로파의 전계 강도 및, 마이크로파 방전 특성을 결정하는 중요한 인자이며, 플라스마 처리 장치의 운전 특성에 맞추어 적절히 조정할 필요가 있다.
마이크로파 집중의 간극(3)의 폭은, 예를 들면, 마이크로스트립 선로(11)는 고정해 두고, 어스 도체(12)의 단과 유전체 기판(1)의 단의 사이의 거리를 바꿈으로써 간단하게 제어할 수 있다. 가스 공급판(27)은, 어스 도체(12)와 접하여 설치되어 있고, 재질은 어스 도체와 동일한 재질의 금속이면 되고, 어스 도체(12)와 상이한 금속 재료라도 되고, 유전체 재료라도 된다. 예를 들면, 알루미나, 석영 등의 적절한 재료도 사용할 수 있다. 가스 공급판(27)에는, 상기 본 발명에 있어서의 제1 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치의 가스 입력구(21)와, 가스 유로(22)와, 가스류 광폭화부(23)와, 플라스마 발생부(2)와, 노즐(24)이 설치되어 있다.
본 실시 형태에 있어서의 가스류 광폭화부(23)는, 본 발명에 있어서의 제1 실시 형태, 또는, 제2 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치에 이용하는 형상의 것을 사용할 수 있다. 가스 입력구(21)와, 가스 유로(22)는, 가스류 광폭화부(23)에 가스를 공급하기 위해 적절한 위치와 구조로 가스 공급판(27)에 설치된다. 가스 공급판(27)에 설치하는 플라스마 발생부(2)의 한쪽의 면은, 전부, 또는 일부가 열려 있고, 마이크로파 집중의 간극(3)이 배치되도록 설치된다. 노즐(24)은, 도 17에 나타내는 바와 같이 가스 공급판(27)의 단과 유전체 기판(1)의 단에 의해 형성된다.
<실시 형태 4>
본 발명에 있어서의 제4 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치는, 상기의 제3 실시 형태의 플라스마 처리 장치에 있어서, 가스류 광폭화부(23)에 가스류를 균일하게 넓히기 위해 가스 샤워부(25)가 설치된 장치이다. 가스 샤워부(25)를 설치함으로써, 보다 빠른 유속의 가스류에 대해서도 가스류를 균일하게 광폭화할 수 있다.
<어레이화에 의한 플라스마 제트의 대규모화>
본 발명에 있어서의 제1과, 제2와, 제3과, 제4 실시 형태에, 어레이화하는 기술을 이용함으로써 플라스마 제트를 대규모화할 수 있다.
본 발명에 있어서의 제1 실시 형태의 플라스마 처리 장치의 대규모화는, 테이퍼부(14)가 설치된 1개의 장축의 유전체 기판(1)에 있어서, 복수의 마이크로스트립 선로(11)와, 1개의 어스 도체(12)와, 복수의 가스 입력구(21)와, 복수의 가스 유로(22)와, 복수의 가스류 광폭화부(23)와, 1개의 장축의 플라스마 발생부와, 1개의 장축의 노즐을 적절히 설치함으로써 가능해진다.
본 발명에 있어서의 제2 실시 형태의 대규모화는, 상기 제1 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치의 대규모화에 있어서, 가스 샤워부(25)를 장축의 노즐(24)을 따라 적절히 설치함으로써 완수할 수 있다.
본 발명에 있어서의 제3 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치의 대규모화는, 테이퍼부(14)가 설치된 1개의 장축의 유전체 기판(1)에 복수의 마이크로스트립 선로(11)와 1개의 어스 도체(12)를 설치하고, 1개의 장축의 가스 공급판(27)에 복수의 가스 입력구(21)와, 복수의 가스 유로(22)와, 복수의 가스류 광폭화부(23)와, 1개의 장축의 플라스마 발생부와, 1개의 장축의 노즐을 적절히 설치함으로써 가능해진다.
본 발명에 있어서의 제4 실시 형태의 대규모화는, 상기 제2 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치의 대규모화에 있어서, 가스 샤워부(25)를 장축의 노즐(24)을 따라 적절히 설치함으로써 완수할 수 있다.
또한, 대규모화에 있어서, 마이크로스트립 선로(11)와, 가스 유로(22)와, 가스류 광폭화부(23)는, 복수를 어레이하는 대신에, 그들을 복수로 분기시킴으로써 대규모화를 할 수도 있다.
본 발명의 대규모화하는 기술을 이용하면, 장축의 플라스마 발생부(2)와 장축의 노즐(24)에, 장축 방향을 따라 균일한 분포를 갖는 마이크로파 전계와 균일한 유속을 갖는 가스류를 공급할 수 있게 되어, 균일한 광폭의 플라스마 제트를 발생하는 플라스마 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 18(a)와 도 18(b)에 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 18(a)와 도 18(b)는 각각 어레이화에 의해 대규모화한 플라스마 제트 발생 장치의 사시도와, 가스류 광폭화부(23)에 있어서의 수평 방향의 단면도이다.
본 실시 형태는, 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태를 나타내는 플라스마 처리 장치를 4개 어레이 함으로써, 폭 200㎜의 광폭 플라스마 제트를 제공할 수 있는 장치이다.
대규모화는, 1장의 장축(폭 210㎜, 두께 6㎜)의 유전체 기판(1)에, 4개의 마이크로파 입력부(13)와, 4개의 마이크로스트립 선로(11)와, 1개의 장축(210㎜)의 어스 도체(12)와, 8개의 가스 입력구(21)와, 8개의 가스 유로(22)와, 4개의 가스류 광폭화부(23)와, 1개의 장축(200㎜)의 플라스마 발생부(2)와, 가스류 광폭화부(23)와 플라스마 발생부(2)와의 사이에 설치된 가스 샤워부(25)와, 1개의 장축(200㎜)의 노즐(24)을 설치함으로써 완수할 수 있었다. 이에 따라, 폭 200㎜의 광폭 플라스마 제트를 발생시켜 유지할 수 있었다.
본 발명은 장치의 제작과 운전 비용이 싸고, 저기압에 한정하지 않고 중간 기압 및 고기압에 있어서 저온의 넓은 폭의 플라스마 제트를 제공할 수 있고, 또한, 고밀도의 라디칼 생성을 할 수 있기 때문에, 공업용의 대량 생산 프로세스로서 이용할 수 있다.
재료 표면 프로세스나, 재료 합성이나, 환경 응용이나, 의료 응용 등에 대규모 플라스마 발생 시스템으로서 이용할 수 있다.
1 : 유전체 기판
2 : 플라스마 발생부
3 : 마이크로파 집중의 간극
11 : 마이크로스트립 선로
12 : 어스 도체
13 : 마이크로파 도입부
14 : 테이퍼부
15 : 마이크로스트립 선로의 입력단
16 : 마이크로스트립 선로의 분기부
17 : 마이크로스트립 선로의 출력측의 단부
18 : 마이크로스트립 선로의 분기된 라인
19 : 마이크로스트립 선로의 출력단
21 : 가스 입력구
22 : 가스 유로
23 : 가스류 광폭화부
24 : 노즐
25 : 가스 샤워부
26 : 가스 파이프
27 : 가스 공급판
31 : 마이크로파 커넥트

Claims (7)

  1. 유전체 기판과,
    상기 유전체 기판의 한쪽의 단부에 설치된 해당 유전체 기판의 두께가 서서히 작아지는 형상의 테이퍼부와,
    상기 유전체 기판의 표면과 이면 중 어느 면인 제1면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된 마이크로스트립 선로와,
    상기 유전체 기판의 상기 제1면의 반대측의 면인 제2면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된 어스 도체와,
    상기 유전체 기판의 한쪽의 단부에 있어서, 상기 마이크로스트립 선로와 상기 어스 도체와의 사이에 마이크로파를 입력하기 위한 마이크로파 입력부와,
    상기 유전체 기판 내에 가스를 입력하기 위한 가스 입력구와,
    상기 마이크로파 입력부로부터 입력된 마이크로파에 의해 플라스마를 발생시키기 위한 공간이고, 또한, 상기 테이퍼부의 상기 유전체 기판 내에 설치된 공간인 플라스마 발생부와,
    상기 플라스마 발생부에 균일한 유속을 갖는 광폭의 가스류를 공급하기 위해 상기 유전체 기판 내부에 설치된, 가스류가 진행함에 따라 가스류 폭이 넓어지도록 형성된 가스류 광폭화부(廣幅化部)와,
    상기 가스 입력구로부터 입력되는 가스를 상기 가스류 광폭화부에 공급하기 위한 가스 유로와,
    상기 플라스마 발생부에 공급되는 가스와 마이크로파에 의해 발생하는 플라스마를 토출시키기 위한 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라스마 처리 장치.
  2. 유전체 기판과,
    상기 유전체 기판의 한쪽의 단부에 설치된 해당 유전체 기판의 두께가 서서히 작아지는 형상의 테이퍼부와,
    상기 유전체 기판의 표면과 이면 중 어느 면인 제1면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된 마이크로스트립 선로와,
    상기 유전체 기판의 상기 제1면의 반대측의 면인 제2면의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 설치된 어스 도체와,
    상기 유전체 기판의 한쪽의 단부에 있어서, 상기 마이크로스트립 선로와 상기 어스 도체와의 사이에 마이크로파를 입력하기 위한 마이크로파 입력부와,
    상기 테이퍼부에 있어서, 상기 어스 도체의 단과 상기 마이크로스트립 선로의 단에 끼인 공간이며, 상기 유전체 기판의 상기 제2면에 형성되는 마이크로파 집중의 간극과,
    상기 어스 도체와 접하여, 상기 마이크로파 집중의 간극에 균일한 유속의 광폭의 가스류를 공급하기 위해 설치되는, 가스류가 진행함에 따라 가스류 폭이 넓어지도록 형성된 가스류 광폭화부를 갖는 가스 공급판과,
    상기 가스 공급판 내에 가스를 입력하기 위한 가스 입력구와,
    상기 가스 공급판에 있어서, 상기 가스 입력구로부터 입력되는 가스를 상기 가스류 광폭화부에 공급하기 위한 가스 유로와,
    상기 가스류 광폭화부에서 공급되는 가스로부터, 상기 마이크로파 집중의 간극으로부터 방사하는 마이크로파에 의해 플라스마를 발생시키기 위한, 상기 가스 공급판에 형성된, 상기 마이크로파 집중의 간극과 면하는 공간인 플라스마 발생부와,
    상기 플라스마 발생부에 공급하는 가스로부터 마이크로파에 의해 생성되는 플라스마를 토출시키기 위한 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라스마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스류 광폭화부가, 상기 노즐의 장축 방향을 따라, 일정한 간격으로 설치되어 있는 복수의 돌기 형상의 장해물, 또는 기둥이 형성된 부분인 가스 샤워부를 구비하고 있는 마이크로파 플라스마 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 선로는,
    한쪽의 단부에 설치된 1개의 입력단과,
    상기 입력단으로부터 입력된 마이크로파를 분기하는 분기부와,
    상기 분기부로부터 나뉜 복수의 라인과,
    상기 복수의 라인에 대응하는 다른쪽의 단부에 설치된 복수의 출력단을 구비하고,
    상기 다른쪽의 단부의 폭을 서서히 좁게 함으로써, 임피던스를 높여, 상기 플라스마 발생부에 있어서의 마이크로파 전계가 강해지도록 한 마이크로파 플라스마 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스류 광폭화부는,
    한쪽의 단부에 설치된 1개의 입력단과,
    상기 가스 유로로부터 입력되는 가스류를 분기하는 분기부와,
    상기 분기부로부터 나뉘어, 가스류가 진행함에 따라서 가스류의 폭이 넓어지도록, 폭이 서서히 넓어지도록 형성된 복수의 라인과,
    상기 복수의 라인으로부터 흐르는 가스류가 1개로 합류하는 장축 형상의 공간을 구비한 마이크로파 플라스마 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로파 플라스마 장치를, 상기 유전체 기판과 상기 어스 도체를 공용하여, 옆으로 나열함으로써, 긴 장축의 플라스마를 발생시키도록 구성한 마이크로파 플라스마 처리 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로파 플라스마 장치를, 희가스, 또는 반응성 가스, 또는 희가스와 반응성 가스의 혼합 가스를 공급하여,
    저기압 또는 중간 기압 또는 고기압에 있어서 플라스마를 발생시키도록 한 마이크로파 플라스마 처리 장치.
KR1020167008296A 2013-08-30 2014-08-29 마이크로파 플라스마 처리 장치 KR101730094B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013179286 2013-08-30
JPJP-P-2013-179286 2013-08-30
PCT/JP2014/072779 WO2015030191A1 (ja) 2013-08-30 2014-08-29 マイクロ波プラズマ処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160048194A true KR20160048194A (ko) 2016-05-03
KR101730094B1 KR101730094B1 (ko) 2017-04-25

Family

ID=52586737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167008296A KR101730094B1 (ko) 2013-08-30 2014-08-29 마이크로파 플라스마 처리 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160217979A1 (ko)
EP (1) EP3041324B1 (ko)
JP (1) JP6153118B2 (ko)
KR (1) KR101730094B1 (ko)
CN (1) CN105684558B (ko)
WO (1) WO2015030191A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201410639D0 (en) * 2014-06-13 2014-07-30 Fgv Cambridge Nanosystems Ltd Apparatus and method for plasma synthesis of graphitic products including graphene
CN107432076A (zh) * 2015-02-27 2017-12-01 国立研究开发法人产业技术综合研究所 微波等离子体处理装置
JP6661189B2 (ja) * 2015-10-02 2020-03-11 国立研究開発法人産業技術総合研究所 グラフェン膜の作製方法
WO2017078082A1 (ja) * 2015-11-04 2017-05-11 国立研究開発法人産業技術総合研究所 窒素化合物の製造方法及び製造装置
JP2020181752A (ja) * 2019-04-26 2020-11-05 ウシオ電機株式会社 マイクロ波プラズマ発生装置
US20220307138A1 (en) * 2019-06-10 2022-09-29 Swegan Ab Reactor for gas treatment of a substrate
US20220411927A1 (en) * 2019-09-09 2022-12-29 Applied Materials, Inc. Processing system and method of delivering a reactant gas
JP2021044194A (ja) * 2019-09-13 2021-03-18 ウシオ電機株式会社 マイクロ波プラズマ発生装置、及び、マイクロ波プラズマ発生装置のプラズマ放電開始方法
JP7351245B2 (ja) * 2020-03-13 2023-09-27 ウシオ電機株式会社 誘電体バリア式プラズマ発生装置、及び、誘電体バリア式プラズマ発生装置のプラズマ放電開始方法
JP2023040527A (ja) * 2021-09-10 2023-03-23 ウシオ電機株式会社 誘電体バリア放電式プラズマ発生装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2408972A1 (fr) * 1977-11-15 1979-06-08 Thomson Csf Source de plasma a flux eleve, et notamment accelerateur de particules comportant un telle source
JP2000096247A (ja) * 1998-09-22 2000-04-04 Komatsu Ltd 表面処理装置
DE19851628B4 (de) * 1998-11-10 2004-04-15 Attila M. Dipl.-Phys. Bilgic Streifenleitungsanordnung mit integrierten Gaszuführungen für mikrowelleninduzierte Plasmaquellen zur Anwendung in der analytischen Atomspektrometrie
KR100436297B1 (ko) * 2000-03-14 2004-06-18 주성엔지니어링(주) 반도체 소자 제조용 플라즈마 스프레이 장치 및 이를이용한 반도체 소자 제조방법
DE10145131B4 (de) * 2001-09-07 2004-07-08 Pva Tepla Ag Vorrichtung zum Erzeugen eines Aktivgasstrahls
JP3768854B2 (ja) 2001-09-27 2006-04-19 独立行政法人科学技術振興機構 プラズマジェット発生装置
US7164095B2 (en) * 2004-07-07 2007-01-16 Noritsu Koki Co., Ltd. Microwave plasma nozzle with enhanced plume stability and heating efficiency
JP4631046B2 (ja) * 2004-10-01 2011-02-16 国立大学法人 東京大学 マイクロ波励起プラズマ装置及びシステム
JP2007250444A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Seiko Epson Corp プラズマ装置
JP4916776B2 (ja) 2006-05-01 2012-04-18 国立大学法人 東京大学 吹き出し形マイクロ波励起プラズマ処理装置
JP4953163B2 (ja) * 2007-05-09 2012-06-13 国立大学法人 東京大学 マイクロ波励起プラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3041324B1 (en) 2020-05-13
US20160217979A1 (en) 2016-07-28
KR101730094B1 (ko) 2017-04-25
CN105684558A (zh) 2016-06-15
EP3041324A1 (en) 2016-07-06
JP6153118B2 (ja) 2017-06-28
EP3041324A4 (en) 2017-03-15
CN105684558B (zh) 2019-03-22
WO2015030191A1 (ja) 2015-03-05
JPWO2015030191A1 (ja) 2017-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101730094B1 (ko) 마이크로파 플라스마 처리 장치
WO2016136669A1 (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
US6396214B1 (en) Device for producing a free cold plasma jet
JP5213150B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置を用いた製品の製造方法
JP4916776B2 (ja) 吹き出し形マイクロ波励起プラズマ処理装置
US20070170995A1 (en) Plasma generating devices and methods for using the same
WO2005091687A1 (ja) マイクロプラズマジェット発生装置
US20070170996A1 (en) Plasma generating devices having alternative ground geometry and methods for using the same
JP4953163B2 (ja) マイクロ波励起プラズマ処理装置
KR20030004426A (ko) 플라즈마 처리 장치
US7159536B1 (en) Device and method for generating a local by micro-structure electrode dis-charges with microwaves
US8635972B2 (en) Device for forming a film by deposition from a plasma
Nagatsu et al. Production of large-area surface-wave plasmas with an internally mounted planar cylindrical launcher
JPWO2008123295A1 (ja) プラズマ処理装置
JP4273983B2 (ja) 表面波励起プラズマｃｖｄ装置
WO2015029090A1 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
CN112154528A (zh) 含有等离子体的自由基源
JP7398630B2 (ja) プラズマ処理装置
Wendt et al. Radio frequency inductive discharge source design for large area processing
KR20220168428A (ko) 유도 결합형 플라즈마 생성 장치
JP2007258570A (ja) プラズマ処理装置
JP2021523296A (ja) 広範囲マイクロ波プラズマｃｖｄ装置およびその成長の方法
JP2004200390A (ja) プラズマ処理装置
JPH05117866A (ja) マイクロ波プラズマｃｖｄ装置
JPH03247771A (ja) マイクロ波プラズマｃｖｄ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200213

Year of fee payment: 4