WO2004107394A2 - プラズマ処理装置、プラズマ生成用の反応器の製造方法、及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置、プラズマ生成用の反応器の製造方法、及びプラズマ処理方法 Download PDF

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plasma processing
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Keiichi Yamazaki
Noriyuki Taguchi
Yasushi Sawada
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Matsushita Electric Works, Ltd.
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    • H01J2237/3325Problems associated with coating large area

Definitions

  • Plasma processing apparatus manufacturing method of plasma generating device, and plasma processing method
  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of performing large-area plasma processing efficiently.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-335868 discloses that a discharge space is formed between a pair of electrodes, a plasma generating gas is supplied to the discharge space, and a voltage is applied between the electrodes to generate a plasma in the discharge space.
  • plasma surface treatment plasma or active species of plasma is blown out from one outlet and in a direction perpendicular to the blowing direction. The plasma processing is performed while the workpiece is being conveyed, and there is a problem that uneven processing occurs on the workpiece.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-358076 discloses that a plasma or a plasma is formed by using a reaction vessel having a solid dielectric disposed on the surface of a plurality of electrodes and a dielectric coated electrode. It is described that an area to be treated by active species of plasma is increased. According to this technique, surface treatment can be performed on a large-sized workpiece at one time, but it is still improved from the viewpoint of providing plasma or active species of plasma with a uniform gas flow over the entire processing area. There is room for good. In addition, when such a large-area plasma treatment is performed, a large amount of gas is consumed, and there is a problem that the running cost is greatly increased. Further, in the case of objects to be processed such as glass for liquid crystal panels, the processing area is expected to further increase in the future, and it is required to increase the degree of freedom in designing equipment for various types of objects to be processed. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above points, and it is possible to increase the processing area and to perform uniform processing with a small gas consumption (low running cost).
  • the purpose of the present invention is to provide a plasma processing apparatus which has a high degree of freedom in designing the apparatus depending on the processing object.
  • an opening at one end is provided in the plasma processing apparatus in which the plasma generation gas G is activated by electric discharge and the activated plasma generation gas G is blown onto the workpiece 5, an opening at one end is provided.
  • 4 provided with a reactor R made of an insulating base material "!.
  • a gas discharge is generated inside each through-hole 2 under the atmospheric pressure or a pressure close to the atmospheric pressure, and activated plasma containing activated species generated by the gas discharge is generated.
  • gas flow of the gas G from the plurality of flow restrictors L 2 and supplying it to the workpiece 5
  • highly efficient and uniform plasma can be generated over a large area, and the gas flow ⁇ can be reduced.
  • the surface treatment of the workpiece 5 over a large area can be performed uniformly.
  • an optimum plasma processing apparatus can be designed with a high degree of freedom according to the shape and dimensions of the workpiece 5.
  • the layered electrodes 3 and 4 are formed on the insulating substrate 1, and the openings 8 are formed on the electrodes 3 and 4 at positions corresponding to the through holes 2, and the adjacent openings 8 and 8 are formed. It is preferable that there is no defective portion 30 in the electrodes 3 and 4 between them. In this case, the generation of the creeping discharge 31 on the surface of the insulating base material 1 can be reduced, and the arc short-circuit from the creeping discharge 31 to the object 5 hardly occurs. Damage to the processed material 5 can be reduced.
  • a pair of layered electrodes 3 and 4 are formed so as to face the insulating base material 1, and the peripheral end of the downstream electrode is located outside the peripheral end of the upstream electrode in the gas flow direction. It is preferable to protrude. In this case, it is possible to suppress the occurrence of creeping discharge 31 on the surface of the insulating base material 1 between the peripheral ends of the electrodes 3 and 4, and to prevent the occurrence of creeping discharge at a position other than the position corresponding to the opening 8. The surface discharge 31 can be reduced, and damage to the workpiece 5 by the arc can be further reduced.
  • the plasma processing apparatus preferably includes a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the insulating substrate 1 to a temperature at which secondary electrons are easily emitted. In this case, the density of plasma generation can be increased by the secondary electrons emitted from the insulating base material 1, and the plasma processing ability such as the cleaning ability and the reforming ability of the object 5 can be improved.
  • a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention
  • a pair of electrode plates having a plurality of through holes
  • An insulating plate having a plurality of through holes, a pad insulating plate is disposed between a pair of electrode plates such that the position of the through hole of the electrode plate coincides with the position of the through hole of the insulating plate.
  • It is characterized by including voltage applying means for applying a voltage between the electrode plates to simultaneously generate plasma of a plasma generating gas in the plurality of discharge spaces.
  • a plasma processing apparatus includes a pair of electrodes and a cylindrical container including an insulating plate disposed between the electrodes, and a gas for supplying a plasma generation gas from one end of the cylindrical container.
  • a supply means and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes to generate plasma of a plasma generating gas in the cylindrical container are provided, and the object to be processed is treated with plasma emitted from the other end of the cylindrical container.
  • the electrode is a pair of electrode plates having a plurality of through holes, the insulating plate has a plurality of through holes, and the pair of electrodes is provided in the cylindrical container.
  • a plurality of discharge spaces formed by a through hole of the plate and a through hole of the insulating plate are provided, and a plurality of the plasma generating gases simultaneously generated in the discharge space by applying a voltage between the electrode plates are provided.
  • Plasma characterized in that the issued release from the other end of the tubular container.
  • Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a plasma-generating reactor used in the plasma processing apparatus.
  • the method of manufacturing the reflector R is such that a conductive film formed of a conductive material is placed between a plurality of sheet materials having a plurality of openings formed of an insulating material so as to match the opening of each sheet material.
  • the insulating base material 1 is formed by a sheet material
  • the electrodes 3 and 4 are formed by a conductor film
  • the through-hole 2 is formed by an opening of the sheet material. It is characterized by. According to this manufacturing method, the refractor R applied to the plasma processing apparatus as described above can be easily formed, and the fine forming of the through holes 2 and the electrodes 3 and 4 can be easily performed.
  • Another object of the present invention is to provide a plasma processing method using an _hS plasma processing apparatus. That is, in the plasma processing method according to the present invention, the plasma generation gas G is circulated from one end to the other end of each of the plurality of through holes 2, and a voltage is applied to the electrodes 3 and 4 so that the inside of each through hole 2 , A plasma is generated in the through-hole 2 to activate the plasma generation gas G, and the activated plasma generation gas G is supplied from the other end of each penetrator L2. It is characterized in that it is sprayed on the surface of the workpiece 5. According to the plasma processing method of Shin, plasma can be generated with high efficiency over a large area, and a uniform surface treatment can be performed on the large-area workpiece 5 with a small gas flow rate.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic top views showing a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. ) And a sectional view.
  • FIG. 2A and FIG. 2B are a schematic top view and a sectional view showing a plasma processing apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to a further preferred embodiment of the present invention ⁇ 0, and FIG. 3B is a cross-sectional view corresponding to line AA in FIG. 3A.
  • Fig. 4A is a cross section ⁇ ⁇ showing the direction of the electric force lines when the electrodes are arranged side by side in a direction parallel to the flow direction of the plasma generation gas.
  • Fig. 4B crosses the flow direction of the plasma generation gas. It is sectional drawing which shows the direction of the line of electric force at the time of providing an electrode side by side.
  • FIGS. 5A and 5B are top views of an electrode according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B are cross-sectional views corresponding to the line AA ′ in FIGS. 5A and 5B, respectively.
  • FIG. 7A to 7C are a schematic top view and a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view of a plasma processing apparatus according to still another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of another preferred embodiment (plasma processing apparatus of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view of a plasma processing apparatus of another preferred embodiment of the present invention.
  • Figure "I1" is a graph showing an example of a voltage waveform applied between the electrodes.
  • FIG. 12 is a graph showing another example of the voltage waveform applied between the electrodes.
  • FIG. 13 is a graph showing still another example of the voltage waveform applied between the electrodes.
  • FIGS. 14A and 14B are partial cross-sectional views of a plasma processing apparatus according to still another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 15A to FIG. 15D are a plan view and a side view when a reflector is configured using a plurality of insulating base materials.
  • FIG. 16A is a schematic circuit diagram of a plasma processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 16B is a graph showing waveforms of voltages applied to units A and B.
  • FIG. 17 is a schematic circuit diagram of a plasma processing apparatus according to a further preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing the plasma processing apparatus used in Comparative Example 1. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • H2A and 2B show a preferred embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention.
  • Each of these plasma processing apparatuses has a plurality of through-holes (through holes) 2 in a plate-shaped insulating base material 1 and a plurality (one pair) of electrodes 3 and 4 embedded in the insulating base material 1. It has R.
  • the insulating base material 1 is preferably formed of a high melting point insulating material (dielectric material).
  • a high melting point insulating material dielectric material
  • high heat resistant and high strength glass such as quartz glass, alumina, zirconia, mullite, aluminum nitride, etc.
  • quartz glass alumina, zirconia, mullite, aluminum nitride, etc.
  • high-strength and inexpensive alumina or the like it is better to use high dielectric materials such as titania and barium titanate.
  • the electrodes 3 and 4 can be formed by using a conductive metal material such as copper, tungsten, aluminum, brass, or stainless steel. However, the electrodes 3 and 4 are preferably formed of copper, tungsten, or the like.
  • the material of the insulating base material 1 and the electrodes 3 and 4 has a small difference in linear thermal expansion coefficient in order to prevent breakage due to a difference in the amount of deformation due to a thermal load applied during fabrication of the reversing device R or plasma processing. It is preferable to select and use each other appropriately.
  • the shapes of the insulating base material 1 and the through hole 2 are appropriately designed, but it is preferable that the insulating base material 1 is formed in a plate shape.
  • Standing direction insulating base A plurality of through-holes 2 each having a circular shape in a plan view penetrating in the thickness direction of the material 1).
  • Each through hole 2 is opened on one side and the other side of the insulating base 1, respectively, and the opening on one side of the insulating base 1 is formed as a gas inlet 2a and the opening on the other side is formed as a gas outlet 2b. ing.
  • the through-holes 2 can be formed in an appropriate shape.
  • a plurality of through-holes 2 having a circular shape in a plan view are formed by being dispersed two-dimensionally, or a plurality of rectangular (slit-shaped) holes are formed.
  • the through-holes 2 can be formed by being arranged in parallel and parallel.
  • the through holes 2 having a circular shape in a plan view are formed in a two-dimensionally dispersed manner, it is necessary to contrib- ute the diameter of the through holes 2 and the pitch. It is activated over a large area while suppressing the flow velocity); it is possible to inject plasma generation gas G uniformly.
  • the electrodes 3 and 4 are formed such that a discharge is generated between the paired electrodes 3 and 4 in the through hole 2 when a voltage is applied.
  • the electrodes 3 and 4 A power supply 6 is connected between the electrodes 3 and 4 so that a pulse-like voltage having a pause is applied between the electrodes 3 and 4.
  • One of the paired electrodes 3 and 4 can be formed as a grounded electrode. At this time, the space between the pair of electrodes 3 and 4 in the through hole 2 is formed as a discharge space.
  • the electrodes 3 and 4 can be formed in an appropriate shape so that a discharge can be generated in the discharge space as described in Section 7, but are buried inside the insulating base material 1 ;
  • the electrodes 3 and 4 are formed so as to be arranged on the side of the through hole 2. Thereby, the through-hole 2 and the anodes 3 and 4 are finely processed, so that a more uniform treatment can be performed.
  • the insulating substrate 1 has one surface arranged above and the other surface arranged below.
  • the gas inlet ⁇ 2a is formed to open upward, and the gas outlet ⁇ 2b is opened downward.
  • the openings of the plurality of through-holes 2 are provided on one surface and the other surface of the insulating substrate 1 so as to be two-dimensionally dispersed.
  • the through-holes 2 are viewed in plan. Are formed so as to be arranged in a planar square lattice shape, and are formed such that the intervals between adjacent through holes 2 are substantially equal.
  • the way of arranging the through-holes 2 is not limited to this, and the through holes 2 can be arranged in an appropriate pattern.
  • the through holes 2 are arranged so as to be arranged in a planar close-packed hexagonal lattice (staggered shape) in plan view, the tightness L2 can be arranged more densely and uniformly, and The surface treatment can be performed more uniformly.
  • each through-hole 2 and the distance between the through-holes 2 are such that the plasma generating power is activated with high efficiency in the through-hole 2 by discharge, and the activation is still ejected from the through-hole 2.
  • the diameter of the gas is preferably set in the range of 0.1 to 15 mm, although it may be appropriately set so that the gas G for producing gas is uniformly jetted. In this case, large-area processing can be performed while suppressing the flow rate of the plasma generation gas G.
  • the interval between the adjacent through holes 2 is formed in the range of 0.03 to 6 Omm. For example, when performing the plasma processing on the processing target 5 having a small area, it is preferable to form the through hole 2 so that the diameter of the through hole 2 becomes small.
  • the insulating base material “1” has one surface arranged above and the other surface arranged below, so that a plurality of rectangular (slit!) Dogs in plan view can be formed.
  • the holes 2 penetrate in the vertical direction and are formed so that the gas introduction ⁇ 2a is open on the upper side and the gas outlet ⁇ 2 b is open on the lower side. It is provided so as to be arranged in parallel and parallel on one surface and the other surface, and is formed such that the distance between the through holes 2 is substantially equal.
  • each through-hole 2 The dimensions of each through-hole 2, the distance between the through-holes 2, etc., are such that the plasma generating force G is efficiently activated in the through-hole 2 by electric discharge, and is still ejected from the through-hole 2. May be set appropriately so that the plasma generation gas G is evenly injected.
  • (Dimension in the transverse direction) is preferably formed in the range of 0.01 to 15 mm. In this case, if the plasma processing is performed while transporting the workpiece 5 along the short direction of the through hole 2, the uniformity of the surface processing can be further improved.
  • the gap between the through holes 2 is formed in the range of 0.01 to 3 Omm.
  • the gas outlet ⁇ 2 b of the through-holes 2 along the longitudinal direction of the Kantsuko! J 2, will be activated plasma generation gas ⁇ 3 is continuously injected, thus
  • the uniformity of the surface processing can be further improved.
  • one electrode 4 and the other electrode 3 forming a pair are buried in the insulating base material 1,
  • the electrode 4 is placed on one side of the insulating substrate 1 (upper side, gas inlet 2a side), and the other electrode 3 is placed on the other side of the insulating substrate 1 (lower side, gas outlet 2b side).
  • the pair of electrodes 3 and 4 are arranged side by side in a direction parallel to the flow direction of the plasma generating gas G in the through-hole 2.
  • the electrodes 3 and 4 are arranged with a space therebetween, and an insulating material (dielectric material) constituting the insulating base 1 is interposed between the electrodes 3 and 4.
  • each of the electrodes 3 and 4 is formed in a continuous layer inside the insulating base material 1, and a square 8 is formed at a position corresponding to each through hole 2.
  • the electrodes 3 and 4 are formed so as to surround the through hole 2 by forming the inner surface of the electrode so as to surround the through hole 2. That is, the electrodes 3 and 4 are not separately formed for each through hole 2.
  • the inner surfaces of the plurality of openings 8 formed in the continuous layered electrodes 3 and 4 It is formed as a discharge surface for generating a discharge.
  • the inner diameter of the opening 8 of each of the electrodes 3 and 4 and the inner diameter of the through hole 2 are formed to have one dimension IH.
  • the electrodes 3 and 4 are formed so as to be flush with each other and to be exposed in the through hole 2 on the inner surface of the plan 8.
  • the discharge property when a voltage is applied between the electrodes 3 and 4 can be increased, and the density of the active species in the plasma generation gas G can be increased to improve the surface treatment efficiency.
  • the electrodes 3 and 4 are hardly worn during discharge even if the electrodes 3 and 4 are exposed. Is preferably improved. Still, in the examples shown in FIGS.
  • the inner diameter of the opening 8 of each of the electrodes 3 and 4 is formed so as to be larger than the inner diameter of the through-hole 2, and the opening of each of the electrodes 3 and 4 is smaller. All of the inner surfaces of 8 are buried inside the insulating substrate 1.
  • the electrodes 3 and 4 are formed so as not to be exposed in the through-hole 2, and when a voltage is applied between the electrodes 3 and 4, a dielectric barrier discharge occurs in the through-hole 2.
  • the electrodes 3 and 4 are not directly exposed to the discharge plasma, and the discharge surfaces of the electrodes 3 and 4 are protected by the insulating material (dielectric material) constituting the insulating base material 1 so that the electrodes 3 and 4 are protected. 4 can be prevented from being worn.
  • the reactive gas is contained in the plasma generating gas G, it is effective in preventing the electrodes 3 and 4 from being worn.
  • the discharge can be stabilized and the plasma generation density can be improved. If the electrodes 3 and 4 are exposed, arcing may occur under high voltage and the discharge may become unstable. However, by covering the electrodes 3 and 4 with an insulating material (dielectric material), The occurrence of arc discharge below is suppressed, and stable discharge can be maintained.
  • the thickness of the coating of each of the electrodes 3 and 4 made of an insulating material (dielectric material) constituting the insulating base material 1 is appropriately set. However, the surfaces of the electrodes 3 and 4 are protected by + and good discharge performance is maintained. However, it is preferable that the thickness be in the range of 0.01 to 3 mm.
  • the distance between the above electrodes 3 and 4 should be set to 0.1 to 1 to 5 mm to stably generate gas discharge (plasma).
  • gas discharge (plasma) can be generated stably.
  • the electrodes 3 and 4 are arranged side by side in the direction parallel to the flow direction of the plasma generating gas G in the through-hole 2 as described above, as shown in FIG.
  • the lines of electric force (arrows in the figure) generated inside are parallel to the flow direction of the plasma generation gas G.
  • a high-density streamer discharge can be generated in a direction parallel to the flow direction of the plasma generation gas G, and the plasma generated by this discharge is not generated.
  • the electrode 3 disposed on the gas outlet 2 b side of the insulating substrate 1 is formed as a ground electrode, when the surface treatment of the object 5 is performed, Since the ground electrode is placed on the electrode 3, the potential difference between the electrode 3 and the object 5 is suppressed from becoming large ⁇ This can prevent the object 5 from being damaged by electric discharge.
  • the electrodes 3 and 4 formed in a layered form as described above have no deficient portion (extracted portion) other than the opening 8. That is, both ⁇ 5A and FIG. 5B show examples of the electrodes 3 and 4 provided on the insulating base material 1 shown in FIG. 2B. In this case, a large number of defective portions 30 exist around the opening ⁇ 8. It is more preferable to use the electrodes 3 and 4 of FIG. 5B in which the defective portion 30 does not exist around the opening 8 than the electrodes 3 and 4 of FIG.
  • the insulating substrate 1 When the insulating substrate 1 is formed using the electrodes 3 and 4 in FIG. 5A, when a voltage is applied between the electrodes 3 and 4 by the power supply 6, the lower surface of the insulating substrate 1 is opened as shown in FIG. 6A. A creeping discharge 31 occurs in both the portion corresponding to ⁇ 8 and the portion corresponding to the missing portion 30.
  • the insulating substrate 1 is formed using the electrodes 3 and 4 in FIG. 5B, when a voltage is applied to the electrodes 3 and 4 from the power supply 6, as shown in FIG.
  • the surface discharge 31 is only generated at the location corresponding to the opening 8 mainly on the lower surface of the HI 6 A, and the surface discharge 31 is smaller than that after HI 6 A.
  • the creeping discharge 31 is closest to the workpiece (work) 5; it is a discharge, and if the creeping discharge 31 is large, an arc from the creeping discharge 31 to the workpiece 5 is generated.
  • the surface discharge 31 of the insulating substrate 1 in FIG. Therefore, an arc is less likely to be generated between the workpiece 5 and the workpiece 5, so that damage to the workpiece 5 due to electric discharge can be reduced.
  • the peripheral end of the electrode 3 that is arranged closer to the workpiece 5 is arranged farther away. It is preferable to protrude outward from the peripheral end of the electrode 4. That is, as shown in FIGS. 7A to 7C, when a pair of electrodes 3 and 4 facing each other are provided and the insulating base material 1 is orthogonally projected, the upper electrode 4 and the lower electrode 3 ( It is preferable that the electrodes 3 and 4 are formed in a pattern similar in shape to the upper electrode 4 so as to be included in the lower electrode 3 (shown by a broken line in FIG. 7A).
  • the lower electrode 3 is located outside the peripheral end of the upper electrode 4.
  • the voltage between the electrodes 3 and 4 at the peripheral ends can be made lower than the voltage between the electrodes 3 and 4 at the through-hole 2.
  • the surface discharge 31 can be reduced, and the damage to the workpiece 5 by the arc can be further reduced.
  • the electrodes 3 and 4 can be formed in an appropriate shape in addition to the above-described shape, and still have a direction (for example, orthogonal) that intersects the flow direction of the plasma generation gas G in the through-hole 2. In the same direction).
  • two pairs of electrodes 3 and 4 are buried in the same layer in the insulating base material 1 with a space between each other at intervals.
  • One electrode 41 is arranged on one side of each through hole 2
  • the other electrode 3 is arranged on the other side of each through hole 2.
  • one electrode 4 and the other electrode 3 to be paired are buried in the insulating base material 1 and the electrodes 3 and 4 are in the same layer in the insulating base material 1.
  • the pair of electrodes 3 and 4 are arranged side by side in the direction (orthogonal direction) that intersects the flow direction of the plasma generating gas G in the through hole 2. Are arranged at an interval, and an insulating material (dielectric material) constituting the insulating substrate 1 is interposed between the electrodes 3 and 4.
  • the electrodes 3 and 4 are formed in a continuous layer inside the insulating base material 1. At this time, the electrodes 3 and 4 are long in the direction along the direction in which the through holes 2 are arranged. It is formed in a comb shape extending from the portions 3a and 4a in the longitudinal direction of the through hole 2 and extending a plurality of electrode portions 3b and 4b. Electrodes 3 b and 4 b of electrodes 3 and 4 are arranged at intersection S Thus, the electrode portion 3b of one electrode 3 is disposed on one side of the through hole 2, and the electrode portion 4b of the other electrode 4 is disposed on the other side.
  • the electrodes 3 and 4 are not separately formed for each through hole 2 but are continuously formed in layered electrodes 3 and 4; ⁇ The end faces of the electrode portions 3 b and 4 b ⁇ ⁇ ⁇ Formed as a discharge surface that generates a discharge within 2.
  • the distance between the electrodes 3 and 4 (the distance between the discharge surfaces) is preferably set to 0.01 to 5 mm in order to stably generate gas discharge (plasma).
  • the electrodes 3 and 4 are arranged in this manner, as shown in FIG. 4B, the electric lines of force (arrows in the figure) generated in the through-hole 2 due to the potential difference between the electrodes 3 and 4 become the plasma generation gas G
  • the direction intersects the distribution direction of At this time, a discharge is generated in a direction intersecting the flow direction of the plasma generation gas G to activate the plasma generation gas G.
  • the interval between the opposing end faces of the electrode portions 3b, 4b of the electrodes 3, 4 is larger than the width dimension of the opening of the through hole 2.
  • the end faces of the electrode portions 3 b, 4 b of the electrodes 3, 4 are all buried inside the insulating base material 1.
  • the electrodes 3 and 4 are formed so as not to be exposed in the through holes 2.
  • the discharge surfaces of the electrodes 3 and 4 are protected by the insulating material (dielectric material) that forms the insulating base material 1, and the electrodes 3 and 4 are worn as in the case shown in FIGS. Can be prevented.
  • the thickness of the coating of each of the electrodes 3 and 4 with the insulating material (dielectric material) constituting the insulating base material 1 is in the range of 0.01 to 3 mm.
  • the distance between the opposing end faces of the electrode portions 3 b and 4 b of the electrodes 3 and 4 and the width of the opening of the through hole 2 are formed to be the same size, and the electrode portion 3 is formed.
  • the end faces of b, 4b and the inner face of the through hole 2 may be flush with each other, and the electrodes 3, 4 may be formed so as to be exposed in the through hole 2 at the end faces of the electrode portions 3b, 4b.
  • the density of the active species in the plasma generation gas G can be increased to improve the surface treatment efficiency.
  • the through hole 2 is formed in a slit shape as shown in S3 A and FIG. 3B, and is not shown in FIG. 1A and FIG. 1B, FIG. 2A and FIG. 2B.
  • one electrode 4 is placed on one side of the insulating substrate 1 (upper side, gas inlet 2a side), and the other electrode 3 is placed on the other side of the insulating substrate 1 (lower side, gas blowing 2).
  • the pair of electrodes 3 and 4 are parallel to the flow direction of the plasma generation gas G in the through hole 2 via the insulating material (dielectric material) that forms the insulating substrate 1. They can be arranged side by side at intervals in the direction.
  • each of the electrodes 3 and 4 is formed in a continuous layer inside the insulating base material 1 and each of the through holes 2 and 4 is formed.
  • a hole may be formed at a position that coincides with, and the inner surface of the opening may be formed so as to surround the through hole 2.
  • the lines of electric force generated in the through hole 2 due to the potential difference between the electrodes 3 and 4 are parallel to the flow direction of the plasma generation gas G as shown in FIG.
  • a high-density streamer discharge can be generated.
  • the density of the active species generated by the discharge can be increased and the plasma processing efficiency can be improved.
  • the anti-sintering device R composed of the insulating base material 1 provided with the electrodes 3 and 4 having the above-described configuration facilitates fine forming of the electrodes 3 and 4 and the through-hole 2, and the fine through-hole 2 And a plurality of electrodes 3 and 4 for generating a discharge in each through-hole 2 and activating the plasma generation gas ⁇ 3 activated from each of the two-dimensionally arranged through-holes 2. Accordingly, it is possible to increase the area of the processing surface and to make the processing on the processing surface uniform.
  • a sheet material formed by mixing a binder or the like with powder of an insulating material is used.
  • the sheet material is a mixture of ceramic powders such as quartz glass, alumina, zirconia, mullite, aluminum nitride, and the like, with a binder or, if necessary, various additives.
  • the thickness of the sheet material is appropriately set according to the thickness of the insulating base material 1 and the distance between the electrodes 3 and 4 when the electrodes 3 and 4 are formed in two layers. Is preferably in the range of 0.05 to 5 mm.
  • the conductor film can be obtained by printing and forming a conductive metal material such as copper, tungsten, aluminum, brass, and stainless steel on an insulating base material.
  • a conductive film is formed on a sheet material and another sheet material is laminated thereon, and after forming a conductive film between the layers of the sheet material to form a laminate of 7 mm, By firing this, the insulating base material 1 can be obtained by integrally molding.
  • the through-hole 2 may be drilled after the lamination molding.
  • the sheet material is provided with an opening in a location corresponding to the through-hole 2 in advance, and the opening is aligned during the lamination molding. It is preferable to form the through hole 2 at the same time as the lamination molding by molding.
  • one electrode 4 is on one surface side (upper side, gas introduction port 2a side) of the insulating base material 1 and the other electrode 3 is on the other side of the insulating base material 1.
  • a conductor film is formed on one surface of the first sheet material, and a desired film of one electrode 4 (or 3) is formed. It is printed and formed into a pattern shape, and it is Then, a second sheet material is laminated and arranged, and then a conductive film is printed and formed on one surface of the second sheet material of the other in a desired shape of the other electrode 3 (or 4). Then, a third sheet material is further laminated and disposed on the upper surface of the conductor film.
  • a conductive film is formed by printing and forming a conductive film in a desired pattern shape of the electrode 4, a sheet material in which a conductive film is formed by printing in a desired pattern shape of the electrode 3, and a conductive film is formed.
  • the sheet material which has not been formed may be arranged such that the sheet material is arranged on the outermost layers on both surfaces and the conductive films are arranged between the sheet materials.
  • the laminated body is fired to produce a flax reactor R.
  • FIGS. 3A and 3B when one pair of electrodes 4 and the other electrode 3 are arranged in the same layer in the insulating base material 1, for example, A conductive film is printed and formed on one surface of the sheet material in a desired pattern shape of one electrode 4 and the other electrode 3, and a second sheet material is further laminated on the upper surface of the conductive film. Deploy. Next, a heater R is produced by firing the laminate. The above-described reactor R is arranged on the flow path of the plasma generating gas G such that the plasma generating gas G flows into the through hole 2 from the gas inlet ⁇ 2a and flows out of the gas outlet 2 b. Is established.
  • the reactor R having the surface shape and the cross-sectional shape shown in FIGS. 2A and 2B is used as the reactor R, and the insulating base material 1 of the reactor R has one surface side (gas introduction hole).
  • a gas storage chamber (gas reservoir) 11 is provided on the side where 2a opens), and at this time, a through hole 2 is formed so as to communicate with the gas storage chamber "11".
  • the gas storage chamber 11 is provided with an inflow ⁇ 10 of the plasma generating gas G into the gas storage chamber 11 at one end (the upper end in the figure), and at the other end (the lower end in the figure).
  • the insulating base material 1 is provided with the outflow b 9 of the gas storage room 1 "1. It is attached to the end side. At this time, a plurality of outflows ⁇ 9 are provided in the gas storage chamber 11, and each outflow ⁇ 9 is provided at a position corresponding to each of the plurality of through holes 2 of the insulating base material 1. The inside of 11 and the through-hole 2 are formed so as to communicate with each other through the outflow ⁇ 9.
  • the gas storage chamber “! 1” has a gas homogenizing means for supplying the plasma generation gas G to all the through holes 2 at a substantially uniform flow rate.
  • Gas storage room from 10 "! Since the gas flows into (1), the pressure is alleviated and drops, so that plasma generation gas (G) can be supplied to all penetrations (2) at a substantially uniform flow rate Wear.
  • the activated ⁇ plasma generation gas G blown out from all the through holes 2 can be made substantially uniform over the entire surface of the insulating substrate 1, and the flow rate distribution of the activated plasma generation gas G can be increased. And uniform plasma processing can be performed.
  • the plasma processing apparatus is provided with a radiator 7 for cooling the insulating base material 1 (.
  • a radiator 7 for cooling the insulating base material 1 (. This prevents the insulating base material 1 from being damaged by thermal deformation, such as cracks, etc.). It is possible to prevent non-uniform plasma generation at each through-hole 2 due to excessive heating of a part of the material 1 and maintain a uniform surface treatment.
  • the gas storage chamber 11 can be provided with a function as a radiator, whereby the insulating base material 1 and the radiator 7 can be formed in close contact.
  • the partition wall on the end side where the outflow ⁇ 9 is formed (end partition wall) is connected to one end and the other end of the gas storage chamber 11.
  • a radiator 7 is formed by a partition (side partition) formed integrally with the end partition, which constitutes a side portion of the radiator fin.
  • a heat absorbing fin 7a projecting inward is formed on the inner wall of the gas storage chamber 11 where the outflow roller 9 is not formed on the end partition wall.
  • the heat of the plasma generating gas G is absorbed by the heat absorbing fins 7a, transmitted through the end partition and the side partition, and radiated to the outside of the apparatus by the radiating fin 7b. Is done. Thereby, the temperature rise of the plasma generation gas G can be suppressed, and the temperature rise of the insulating substrate 1 can be suppressed accordingly.
  • the radiator 7 is an air-cooled type provided with the radiation fins 7b, but a water-cooled type may be provided as the radiator.
  • a water passage 7 c through which cooling water flows is provided at a portion between the outflows ⁇ 9 in the end bulkhead, and the cooling water flows through the water passage 7 c.
  • FIG. 9 shows a case where a radiator 7 is provided in a flare reactor R having a plan view shape and a sectional shape shown in FIGS. 2A and 2B
  • FIG. 10 shows FIGS. 1A and 1B.
  • the case where the radiator 7 is provided in the reverberator R is shown respectively.
  • the end partition wall that is arranged in close contact with the insulating base material 1 is cooled, so that the insulating base material 1 is efficiently ⁇ cooled and the temperature rise of the insulating base material 1 is suppressed.
  • the above-mentioned cooling water can be used as a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the insulating base material 1 to a temperature at which secondary electrons are easily emitted.
  • the activated electrons contained in the plasma generating gas G act on the insulating substrate 1, thereby causing the insulating substrate 1 to secondary
  • the temperature of the insulating substrate 1 from which secondary electrons are easily emitted is preferably higher, but considering the damage of the insulating substrate 1 due to thermal expansion, the temperature of the insulating substrate "! It is appropriate to keep it at around 00 ° C.
  • the degree of irregularity of the insulating base material 1 is 40 to 100 ° C. with the above-mentioned cooling water.
  • the cooling water having a temperature higher than the room temperature the surface temperature of the insulating base material 1 can be raised from the room temperature at the start of use, and the temperature of the insulating substrate 1 is higher than that at the room temperature. Secondary electrons are easily emitted from the insulating substrate 1, and the secondary electrons emitted from the insulating substrate 1 can increase the plasma generation density. Improving the plasma processing capacity is a critical factor.
  • the temperature of the incineration water is more preferably 5 ° to 80 ° C. in consideration of the above effects and the ease of handling and energy saving.
  • the gas storage chamber 11 and the radiator are preferably formed of a material having high thermal conductivity, for example, copper, stainless steel, aluminum, aluminum nitride (AI), or the like.
  • a material having high thermal conductivity for example, copper, stainless steel, aluminum, aluminum nitride (AI), or the like.
  • the temperature rise of the insulating base material 1 is suppressed by the fi heater, it is possible to prevent the insulating base material 1 from being thermally deformed and causing breakage such as cracking. If a part of the insulating substrate 1 is excessively heated, plasma generation in each through-hole 2 may become non-uniform, for example, the plasma generation density becomes high in the heated part. By suppressing the temperature rise of the material "1", it is possible to prevent such non-uniform plasma generation in each through-hole 2 and maintain a uniform surface treatment.
  • an electric heater in the radiator 7 as a means for adjusting the temperature of the insulating base material 1, the same effect as the above-described temperature adjustment by the cooling water can be obtained.
  • it is preferable to adjust the temperature of the radiator by installing a temperature measuring means such as a thermocouple in the radiator 7.
  • a Peltier element as a heat sink.
  • the joining between the insulating base material 1 and the radiator preferably employs a method that has good thermal conductivity and can prevent leakage of the gas for plasma generation, such as thermal conductive grease and thermal conductive material.
  • a method that has good thermal conductivity and can prevent leakage of the gas for plasma generation such as thermal conductive grease and thermal conductive material.
  • adhesive double-sided tape, adhesive resin impregnated bonding material, or bonding between insulating base material 1 and radiator The surfaces can be mirror-polished and joined by crimping.
  • the insulating base 1 and the radiator integrally. By forming in this manner, heat generated from the discharge space can be efficiently absorbed by the radiator 7, and furthermore, the leakage of the plasma generation gas G can be prevented, and the temperature distribution of the insulating substrate 1 can be evenly distributed. — To stabilize the discharge.
  • the plasma generating gas ⁇ 3 is supplied from the inlet 1Q to the gas storage chamber 11 and The plasma generation gas G flows out into the through-holes 2 of the insulating base material 1 through the outflow port 9a and the gas inlet 2a.
  • the discharge between the electrodes 3 and 4 causes After the plasma generation gas G is activated, it is blown out from the gas blowout 2b.
  • an appropriate gas supply composed of a gas cylinder, a gas pipe, a mixer, a pressure valve, etc.
  • Means (not shown) can be provided.
  • each gas component contained in the plasma generation gas G is sealed, and each gas cylinder is connected to the outflow ⁇ 9 of the gas storage chamber 11 by gas piping, and at this time, it is supplied from each gas cylinder.
  • the gas components are mixed at a predetermined ratio in a mixer, and are discharged to the outlet 9 at a desired pressure by a pressure valve.
  • the gas supplier supplies a gas containing at least one of a rare gas, nitrogen, oxygen, and air, or a mixed gas of two or more of these as the gas G for plasma generation.
  • a gas containing at least one of a rare gas, nitrogen, oxygen, and air or a mixed gas of two or more of these as the gas G for plasma generation.
  • plasma processing such as surface modification of the object 5 and removal of organic substances can be performed.
  • the air it is preferable to use dry air containing almost no water.
  • the rare gas helium, argon, neon, krypton, etc. can be used.
  • argon.Plasma treatment such as surface modification of the treatment object 5 can be performed with a rare gas or nitrogen, and plasma treatment such as removal of organic substances can be performed with oxygen.
  • a plasma treatment such as surface modification of the object to be treated 5 and removal of organic substances can be performed with a mixed gas of a rare gas and oxygen, and an inert gas such as oxygen or air may be mixed with the rare gas or nitrogen.
  • the type of reaction gas can be arbitrarily selected depending on the type of processing.
  • oxygen, air, CO 2 ⁇ preferably used an oxidizing gas such as N 2 0.
  • anti hemp gas CFSF 6, NF 3 Ki out using fluorine-based Ga suchi appropriate, such as, is effective to use a fluorine-based gas in the case of etching of silicon boiled Regis Bok, the Atsushingu is there.
  • a reducing gas such as hydrogen or ammonia can be used.
  • the plasma generated gas G is activated by the discharge of the electrodes 3 and 4 in the discharge space in the through-hole 2. At this time, a high voltage is applied between the electrodes 3 and 4 by the power supply 6. As a result, an electric field is generated in the discharge space, and the electric field generates a gas discharge in the discharge space at or near atmospheric pressure, and the gas G for plasma generation is generated by the gas discharge. It is activated (plasmaized) to generate active species (ion radicals, etc.) in the discharge space.
  • the plasma generation gas G is preferably supplied to the through-hole 2 at a pressure capable of supplying a predetermined flow rate per unit time without being affected by the pressure loss. It is preferable that the pressure in 1 is atmospheric pressure or that the pressure is in the vicinity of the pressure (preferably 100 to 300 kPa).
  • the voltage applied from the power source 6 to the electrodes 3 and 4 to activate the plasma generating gas G introduced into the through hole 2 from the gas introduction ⁇ 2a is an alternating waveform (AC waveform).
  • the waveform can be an appropriate waveform, such as a pulse waveform, a pulse waveform, or a waveform obtained by superimposing these waveforms. It is preferable to use In this case, uniform and stable discharge can be generated in each of the plurality of through-holes 2 with high efficiency, and the processing efficiency can be improved. At this time, it is possible to effectively prevent generation of undischarged portions in the plurality of through holes 2 and maintain uniform discharge in each of the through holes 2.
  • the uniformity of the discharge is maintained even if the discharge does not occur accidentally in some of the through-holes 2 because the discharge state in each through-hole 2 is temporarily canceled during the pause section and the discharge is stopped. It is considered that this is because a voltage is applied again at the end of the section and the state returns to a uniform discharge state immediately.
  • Fig. 11, Fig. 12, Fig. 13 and Fig. 13 show the willow of the waveform of the voltage applied when a pulse-like voltage with a pause interval is applied.
  • An alternating rectangular wave the example shown in Fig. 12 is an oscillating wave pulse that rises, attenuates, and pauses at a fixed period, and Fig. 13 shows a positive pulse voltage output within one wavelength, pause, negative This is a symmetrical pulse that repeats the pulse voltage output and pause as one cycle.
  • Fig. 11 shows the example shown in Fig. 12 that rises, attenuates, and pauses at a fixed period
  • Fig. 13 shows a positive pulse voltage output within one wavelength, pause, negative
  • This is a symmetrical pulse that repeats the pulse voltage output and pause as one cycle.
  • the discharge form Can obtain a state close to a square wave, can perform switching at a lower voltage, and can use a transformer for boosting.Therefore, the configuration of the power supply 6 can be simplified as compared with that for a square wave. It is possible.
  • the voltage between the electrodes 3 and 4 required for continuously generating gas discharge in the discharge space differs depending on the interval between the electrodes 3 and 4 which is the inner diameter of the through hole 2 and may be set as appropriate. For example, it can be set to 0.05 to 3 OkV.
  • a pulse-shaped waveform power source that applies a voltage having a frequency of 1 Hz to 200 kHz to the electrodes 3 and 4 as the power source 6. If the repetition frequency of the voltage waveform applied between the electrodes 3 and 4 is less than 1 Hz, the discharge in the discharge space cannot be stabilized, and the surface treatment cannot be performed efficiently. There is fear. If the frequency still exceeds 200 kHz, the temperature of the gas discharge (plasma) in the discharge space rises remarkably, and the discharge concentrates in some of the through holes 2. It is difficult to generate a uniform discharge.
  • the discharge between the electrodes 3 and 4 is stabilized to further improve the surface treatment efficiency, and also suppress the excessive temperature rise of the plasma generating gas to thermally damage the workpiece 5. This prevents the concentration of discharge in some of the through-holes 2 and enables uniform processing.
  • the power supply 6 it is preferable to use a pulse-like waveform power supply that applies a pulse-breaking voltage having a duty ratio of a voltage waveform of 0.01 to 80% to the electrodes 3 and 4.
  • a particularly efficient and stable discharge can be generated, and the processing efficiency can be further improved.
  • the duty ratio of a rectangular pulse wave as shown in Fig. 11 is:-The width from the rising edge of one pulse to the falling edge of ⁇ is from the rising edge of one pulse to the rising edge of the next pulse after a pause. It is divided by the width of fe.
  • the first rise of the pulse and the second! The width between the falling waveforms of the pulse is divided by the period from the rise of the first pulse to the damped oscillation part and the pause.
  • the electrodes 3 and 4 are grounded at the midpoint.
  • the potential difference between the activated plasma generating gas G and the workpiece 5 can be reduced, and the arc from the activated plasma generating gas G to the workpiece 5 can be reduced. It is possible to prevent the occurrence. That is, since a voltage can be applied while both the electrodes 3 and 4 are floating with respect to the ground, the potential difference between the workpiece 5 and the activated plasma generation gas (plasma jet) G is reduced. Arc generation can be prevented, This can prevent the workpiece 5 from being damaged.
  • the upper electrode 4 is connected to a power supply 6 to 13 kV, and the lower electrode 3 is grounded to O kV, and the potential difference V p
  • the pressure is set to 13 kV
  • a potential difference of at least several kV is generated between the activated plasma generating gas G and the object 5 to be processed, thereby generating an arc Ar.
  • the potential of the upper electrode 4 is set to +6.5 kV and the potential of the lower electrode 3 is set to 16.5 kV.
  • the potential difference between the electrodes 3 and 4 can be set to 13 kV by setting the voltage V to 13 kV, and the plasma generation gas is activated (because the potential difference between the pork and the object 5 becomes almost OV).
  • the activated plasma generation gas G and the plasma generation gas G are exposed despite the same potential difference between the electrodes 3 and 4 as compared with the case where the midpoint grounding is not used.
  • the potential difference between the plasma processing gas 5 and the workpiece 5 can be reduced, and the generation of an arc from the activated plasma generation gas G to the workpiece 5 can be prevented.
  • the plasma generation gas G containing the active species is continuously blown out from the gas outlet 2b, and the workpiece 5 is disposed below the gas outlet 2b and the active species is discharged.
  • the surface treatment of the object 5 can be performed by spraying the gas flow of the plasma generation gas G containing gas onto a part or all of the surface of the object 5 from the gas outlet 2b.
  • the workpiece 5 when the workpiece 5 is arranged below the gas outlet 2b, the workpiece 5 can be transported by a transport device such as a roller, a belt conveyor, or the like. At this time, the plurality of workpieces 5 can be continuously surface-treated by sequentially transporting the plurality of workpieces 5 to the lower side of the gas outlet 2b by the transport device.
  • a transport device such as a roller, a belt conveyor, or the like.
  • the distance between the gas outlet ⁇ 2 b and the surface of the workpiece 5 depends on the flow velocity of the plasma generation gas G, the type of the plasma generation gas G, the content of the workpiece 5 and the like. Can be set as appropriate, for example, "! ⁇ 3 Omm.
  • the processing area that can be subjected to the surface treatment at one time is increased as described above, it is possible to apply the surface treatment to the large-sized workpiece 5 at one time, and the treatment efficiency is improved.
  • the time during which the workpiece 5 being transported is activated and exposed to the gas flow of the plasma generation gas G can be lengthened, and the Surface treatment can be performed efficiently with a small amount of gas.
  • the contact time between the object 5 and the active species can be increased without increasing the gas flow rate to enhance the surface treatment ability.
  • the gas consumption is not increased, and the running cost of the surface treatment is not increased, so that it is not economically disadvantageous.
  • the processing surface is formed in a rectangular shape by forming the insulating base material 1 in a rectangular shape in a plan view.
  • the size and shape of the insulating base material 1 and the arrangement of the through holes 2 are changed.
  • the processing area can be appropriately adjusted in accordance with the workpiece 5 or the processing surface can be formed in an arbitrary shape.
  • the processing area can be further increased. Further, it is possible to appropriately change the arrangement position of the insulating base material 1 to perform surface treatment on regions having various shapes. Further, if the insulating base material 1 having a different distance from the object 5 is provided, a part having a high degree of surface treatment or a part having a low degree of intentional surface treatment can be simultaneously formed on the object 5. Become like Therefore, these functions as a processing effect regulatory means 0
  • a plurality of insulating base materials 1 are arranged in a line to form a reactor R, or as shown in FIG. 15B, a plurality of insulating base materials 1 are arranged in a plurality of rows.
  • the processing area can be increased.
  • surface treatment can be performed on a processing surface having a shape corresponding to the arrangement of the insulating bases 1, For example, it is possible to partially apply a surface treatment only to a specific shape region on the surface of the workpiece 5. For example, as shown in FIG.
  • the insulating substrate 1 is arranged in an L-shape to constitute a reflector R, whereby surface treatment can be performed only on the L-shaped region of the workpiece 5. You can do it. Further, as shown in FIG. 15D, a plurality of insulating base materials 1 are provided, and at the same time, an insulating base material 1 having a distance from the object 5 to be processed is provided to form a reactor R. You can also.
  • the degree of surface treatment is relatively low in a part where the distance between the object 5 and the insulating substrate 1 is long as compared with other parts, and in a part where this distance is short, The degree of surface treatment is relatively high as compared with other parts, so that the degree of surface treatment for the object 5 to be treated is intentionally increased and reduced simultaneously. Can be formed.
  • the processing area can be changed and the shape of the processing surface can be changed by changing the position of the insulating base material 1 to increase or decrease. This is because it is easy to make various design changes such as changing the surface and processing strength.
  • the radiator 7 and the gas storage chamber 11 may be provided for each insulating base material 1 and may be provided for each of the plurality of insulating base materials 1.
  • One heat radiator 7 and one gas storage chamber 11 may be provided for simultaneously supplying the plasma generation gas G or simultaneously radiating the heat of the insulating base materials 1.
  • each insulating base 1 be supplied with power from the same power supply 6.
  • a unit A including one insulating base material 1A and a power source 6A and a unit B including one insulating base material 1B and a power source 6B are provided.
  • the flax reactor R is formed, power is supplied from the power source 6 A to the insulating base material 1 A of the unit A and applied between the electrodes 3 and 4, and the power source 6 is applied to the insulating base material 1 B of the unit B.
  • Power is supplied from B and applied between electrodes 3 and 4, but the high-frequency voltage generated by power supply 6A of unit A and the high-frequency voltage generated by power supply 6B of unit B are synchronized. This can be difficult, and a slight phase shift can occur, as shown in Figure 16B. As a result, the voltage generated by the power supply 6A and the voltage generated by the power supply 6B interfere with each other, It may not be possible to supply the voltage with the waveform of.
  • FIG. 17 it is preferable to supply power to the plurality of insulating base materials 1 from the same power supply 6 such as a high-frequency power supply.
  • a plurality of transformers 32a, 32b, 32c are electrically connected in parallel to one power supply 6, and a plurality of transformers 32a, 32b, 32c are connected to each of the transformers 32a, 32b, 32c.
  • the insulating bases 1 are electrically connected in parallel.
  • this container R it is possible to prevent the phase of the voltage supplied to each insulating substrate 1 from being shifted by 5 and prevent the voltages supplied to each insulating substrate 1 from interfering with each other. Thus, a voltage having a desired waveform can be supplied.
  • the density of the active species in the plasma generation gas G sprayed on the workpiece 5 is increased to enhance the surface treatment ability. It is no longer necessary to reduce the distance between the surface of the workpiece 5 and the S (the generation of an arc from the electric field to the workpiece 5 is suppressed, and the workpiece 5 is prevented from being damaged by the arc. Since the arc can still be suppressed in this manner, there is no need to interpose a metal mesh or the like for preventing discharge from occurring between the gas outlet ⁇ 2 b and the workpiece 5. It is possible to prevent a decrease in surface treatment capacity due to the gas flow of the plasma generating gas G being interrupted by a metal mesh, etc. Further, the metal of the electrodes 3, 4, etc. is corroded and oxides (ho) are scattered. No problem occurs when the object 5 is soiled.
  • the present invention can be applied to the surface treatment of various kinds of materials 5 to be treated.
  • various types of glass such as glass materials for liquid crystals, glass materials for plasma displays, and glass materials for organic electroluminescence display devices can be used.
  • It can be applied to the surface treatment of various kinds of resin films such as glass materials for flat panel displays, printed wiring boards, polyimide films and the like.
  • surface treatments such as peeling and etching of substrates, improvement of adhesion of organic films, reduction of metal oxides, film formation, pretreatment for washing, plating pretreatment, coating pretreatment, and other surface modification Can be.
  • glass materials for flat panel displays such as glass materials for liquid crystals are gradually increasing in size, so that uniform processing of a large area is required, and the design of the processing area and the like can be easily changed.
  • the plasma processing apparatus according to the above can be suitably applied.
  • a transparent electrode made of ITO (indium tin oxide), a TFT (thin film transistor) liquid crystal is provided on the glass material, or a CF or CF is provided.
  • CF or CF is provided.
  • Color filter can be used for surface treatment.
  • a surface treatment is performed on a resin film, the surface treatment can be continuously performed on the resin film being conveyed by a so-called roll-to-roll method.
  • a conductive film is printed and formed on one surface of the first sheet material (0.4 mm thick), and the conductive film is A second sheet material (thickness: 1.4 mm) is further laminated and disposed on the upper surface, and a conductor film is printed and formed on one surface of the second sheet material, and a third film is formed on the upper surface of the conductor film.
  • Sheet materials (thickness: 1.4 mm) are stacked and arranged.
  • the first to third sheet materials are formed by molding a mixed material containing alumina powder into a sheet, and each sheet material is formed with an opening having a diameter of 1 mm. The openings are stacked so that the positions of the openings match.
  • the conductor film is formed by printing a tungsten layer by printing, and an opening 8 having a diameter of 3 mm, which is larger than the opening of the sheet material, is arranged so as to surround the opening of the sheet material. Formed.
  • a reflector R having a plan view shape and a cross-sectional shape shown in FIGS. 2A and 2B was produced;
  • the insulating substrate 1 is provided with 55 through-holes 2 having a diameter of 1 mm and formed to a thickness of 3.2 mm. These 55 through holes 2 were arranged such that the distance between them was 4.5 mm. Further, the electrodes 3 and 4 were formed of two upper and lower tungsten conductor layers having a thickness of 30 m, and the openings 8 of the electrodes 3 and 4 were set around each through hole 2. The distance between the pair of upper and lower electrodes 3 and 4 (the distance between the discharge surfaces) is 1.4 mm / £.
  • each of the electrodes 3 and 4 is formed to have a diameter of 3 mm, and is not exposed to the inner surface of the through-hole 2, and the gap between the electrodes 8 of the electrodes 3 and 4 and the inner surface of the through-hole 2 is formed.
  • a 1 mm-thick insulating coating made of an insulating material (dielectric material) constituting the insulating base material 1 was formed.
  • Still upper electrode 4 is connected to power supply 6, and lower electrode 3 is grounded.
  • a gas storage chamber 11 provided with a copper radiator 7 as shown in FIG. 9 is installed on the upper part of the insulating base material 1, and the gas for plasma generation ⁇ 3 flows in the upper part of the gas storage chamber 11. It was formed so as to be introduced from the inlet 10 and flow into the through hole 2 of the insulating base material 1. Cooling water is circulated through the water passage 7 c provided in the radiator 7 to prevent the insulating base 1 from being excessively heated.
  • a conductive film was printed and formed on one surface of the first sheet material (0.7 mm thick), and a second sheet material (1.5 mm thick) was further laminated on the upper surface of the conductive film.
  • the first and second sheet materials are formed by molding the same alumina-containing mixed material as in Example 1 into a sheet shape.
  • a plurality of slit-shaped openings having a length of 22 mm and a length of 22 mm were formed, and the openings were stacked so that the positions of the openings matched.
  • the conductor film was formed by printing and forming a tungsten conductor layer similar to that of Example 1 to form a comb-shaped pattern. By heating and firing the laminate thus formed, I 3 A and ⁇ 3 A reflector R having the configuration shown in B was produced.
  • the insulating base material 1 is provided with a slit-shaped one through hole 2 having a width of 1 mm and a length of 22 mm in a plan view and a thickness of 2.2 mm, and has a size of 45 ⁇ 22 mm in a plan view.
  • Each through-hole 2 was arranged so that the distance between the adjacent through-holes 2 was 3.5 mm across the area of the range.
  • the electrodes 3 and 4 were formed to have a thickness of 1 000 in one of the rising layers in the insulating base material 1.
  • One electrode 4 was arranged on one side of each through hole 2 and the other electrode 4 was arranged on the other side.
  • the distance between the pair of electrodes 3 and 4 (the distance between the discharge surfaces) was 2 mm.
  • the electrodes 3 and 4 are not exposed on the inner surface of the through hole 2, and the insulating base material 1 is provided between the edge (discharge surface) of the electrodes 3 and 4 and the inner surface of the through hole 2.
  • An insulating coating of 0.5 mm thickness was formed using the constituent insulating material (dielectric material).
  • One electrode 4 was connected to a power source 6 and the other electrode 3 was grounded.
  • a gas storage chamber 11 is provided in which a radiator 7 made of aluminum nitride as shown in FIG. 3B and H 3 A is provided. It is formed so as to be introduced from the inflow port 10 on the upper part of 11 and flow into the through hole 2 of the insulating base material 1. Cooling water is circulated through the water passage 7 c provided in the radiator 7 to prevent excessive heating of the insulating base material “!”.
  • Both the inner diameter of the opening 8 of the electrodes 3 and 4 and the inner diameter of the through hole 2 are formed to a size of 1 mm, and the inner surface of the opening 8 is formed so as to be exposed at the inner surface of the through hole 2; 10). Except for this, a plasma processing dust was formed in the same manner as in Example 1 .
  • a rectangular cylindrical anti-container 21 whose cross section is shown in Fig. 18 was equipped with a plasma processing apparatus.
  • the reaction vessel 21 is made of quartz glass having a thickness of 1 mm, and has a narrow inner side of the discharge generating portion 22 formed in the space inside the reaction vessel 21 (the both ends of the reaction vessel 21).
  • the slit width of the gas inlet 22a and the gas outlet ⁇ 22b is the same as the slit width, which is called the discharge slit width).
  • the wide side of the flax container 21 was set to 45 mm.
  • the lower surfaces of the electrodes 23 and 24 are located 5 mm upstream from the gas outlet ⁇ 2: 2b.
  • Electrodes 23 and 24 are made of copper and their surfaces are plated with gold.
  • the electrodes 23 and 24 were set so that the reaction container 21 was sandwiched on the wide side of the reaction container 21. Cooling water was circulated through the cooling water circulation path 27 inside the electrodes 2.3 and 24 to cool the electrodes 23 and 24.
  • the left electrode 23 in the drawing is connected to the power supply 6 and the right electrode 24 is grounded.
  • a gas G for plasma generation of 10 liters of nitrogen and 0.02 liters of oxygen was introduced into the apparatus under atmospheric pressure, and the electrodes 3 and 4 (2 Apply a voltage of 6 kHz, 13 kV and a duty ratio of 50% with a pulse-shaped waveform with a pause section shown in Fig. 11 between 3, 24) to generate plasma G containing active species.
  • the surface treatment was performed by spraying (injecting) the gas flow of (1) onto the surface of the workpiece 5 transported at 1 O OmmZs.
  • the material 5 to be processed elementary glass for liquid crystal was used, and the distance between the gas blowout CD 2 b (22 b) and the material 5 was 5 mm.
  • the water contact angle of the elementary glass for liquid crystal before treatment is 68 °.
  • Example 1 For Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the water contact angle of the object 5 after the surface treatment was measured; Table 1 shows the results. As shown in Table 1, in Examples 1 and 2, the water contact angle was greatly reduced, and in particular, it was found that the water contact angle was remarkably reduced in Example "! The water contact angle hardly changed, and it can be said that Examples 1 and 2 have higher surface treatment capacity than Comparative Example 1.
  • Example 1 and Comparative Example 1 the waveform of the voltage applied between the electrodes 3 and 4 (23, 24) was changed to 6 kHz, 13.
  • the surface treatment of the workpiece 5 was performed in the same manner as in Evaluation 1 except that the voltage was changed to 5% compared to V and duty. At this time, the surface treatment was repeatedly performed until the water contact angle of the object 5 became 10 ° or less.
  • Example 1 and 2 and Comparative Example 1 the water contact angle of the treatment object 5 was 10.
  • Table 2 shows the number of processing steps required to achieve the following. As shown in Table 2, in Examples 1 and 2, the water contact angle was reduced to 10 ° or less by one treatment, but in Comparative Example 1, seven treatments were required until the water contact angle became 10 ° or less. However, in Examples 1 and 2, it can be said that quicker surface treatment is possible than in Comparative Example 1. Table 2
  • Example 3 a plasma generating gas G for 1 O liter of nitrogen, 0.02 liter of nitrogen and J for Z under atmospheric pressure was introduced into the apparatus, and electrodes 3 and 4 (23, 24 A voltage of 6 kHz and a duty ratio of 50% having a pulse-shaped waveform having a pause period shown in Fig. 11 between the two is applied, and the gas flow of the plasma generation gas G containing active species is changed to 1 O OmmZ s
  • the surface treatment is performed by spraying (spraying) on the surface of the workpiece 5 conveyed in step 75.
  • the applied voltage was changed to 8 kV, 9 kV, and 10 kV, and the surface treatment was performed in each case.
  • the material 5 to be processed elementary glass for liquid crystal was used, and the distance between the gas outlet 02b and the material 5 to be processed was 5 mm.
  • the water contact angle of the elementary glass for liquid crystal before treatment was 68 ° ⁇ ⁇ .
  • Table 3 shows the measurement results of the water contact angles of the workpiece 5 after the treatment. As shown in Table 3, in Example 3, the amount of reduction in the water contact angle of the object 5 after the treatment was large ⁇ and the treatment efficiency was high, and the applied voltage was increased by 7 £ ED. Thus, the water contact angle could be further reduced. However, when the applied voltage was 1 OkV, the discharge became unstable and the surface treatment became difficult.
  • Example 1 a plasma generation gas G of 10 liters of nitrogen and 0.1 liters of dry air at atmospheric pressure was introduced into the apparatus, and the electrodes 3 and 6 were supplied by the midpoint grounding type power supplies 6A and 6B. 12 kHz with a pulse-like waveform having a pause period indicated by ⁇ "I3 between 4 and 1 kHz, duty ratio A surface treatment was performed by applying a voltage of 30% and spraying (spraying) the gas flow of the plasma generation gas G containing active species at a rate of 5 OmmZ s on the surface of the workpiece 5. A resin film for a printed circuit board was used as the object 5, and the distance between the gas outlet 2 b and the object 5 was 5 mm.
  • the surface of the object 5 was subjected to plating, and the adhesion strength was measured.
  • Table 4 shows the measurement results. As shown in Table 4, the plasma treatment in Example 1 greatly increased the adhesion strength of the plating on the object 5 to be treated, and the surface treatment efficiency was high, so that the plating reliability could be improved.
  • a gas discharge is generated inside each through-hole, and a plurality of gas flows of the plasma generation gas are activated containing the active species generated by the gas discharge.
  • the plasma surface treatment of the processing object over a large area with a small gas flow rate can be performed uniformly and efficiently.
  • the time during which the object being conveyed is activated and exposed to the gas flow of the plasma generation gas can be prolonged.
  • Surface treatment can be performed efficiently. Therefore, it is possible to increase the contact time between the object to be treated and the active species without increasing the flow rate of the gas to enhance the surface treatment ability, thereby preventing an increase in the running cost of the surface treatment.
  • a glass substrate for a liquid crystal panel or the like may be used in the future (this processing area) It is possible to appropriately cope with the object to be treated, which is expected to further increase, and is expected to be used in a wide range of applications.

Description

明細書
プラズマ処理装置、 プラズマ生成用の反靡器の製造方法、 及びプラズマ処理方 法 技術潘
本発明は、大面積プラズマ処理を効率よく行えるプラズマ処理装置およびプラズマ処 理方法に関するちのである。 背景技術
従来、被処理物の表面に存在する有機物等の異物のクリ一二ング、 レジス卜の剥離ゆ エッチング、 有機フイルムの密着性の改善、 金属酸化物の還元、 成膜、 めっき前処理、 コーティング前処理、 コーティング前処理、各種材料'部品の表面改質などを目的とし てプラズマ表面処理が広く利用されてし、る。
例えば、特開平"! 1—335868号公報は、 一対の電極間を放電空間とし、 この放 電空間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に電極間に電圧を印加することによって 放電空間に発生させ プラズマを用し、て被処理物に表面処理することが記載されてし る。 このプラズマ表面処理においては、プラズマ或いはプラズマの活性種を一つの噴出 口から吹き出すと共に、この吹き出し方向と直交する方向に被処理物を搬送しながらプ ラズマ処理を施す^め、 被処理物に処理ムラが生じゅすレヽという問題があつ 。
また、特開平 4— 358076号公報には、 Ψ行に配置し 複数の電極の表面に固体 誘電体を配置し/≥誘電体被覆電極を有する反 ¾容器を用いることにより、プラズマ或しヽ はプラズマの活性種による処理面積を増大させることが記載されている。この技術によ れば、大面積の被処理物に対しても一度に表面処理を行えるが、処理面積の全体に亘っ て均一なガス流でプラズマ或いはプラズマの活性種を提供する観点から依然として改 善の余地が残されている。 ま/≥、 このような大面積プラズマ処理を行う場合には、大衋 のガスを消費することになりランニングコス卜が大幅に増加するという問題ちある。 さらに、液晶パネル用ガラス等の被処理物においては、将来的に処理面積のさらなる 増大が予想され、種 の被処理物に対する装置の設計自由度を高めることが要求されて いる。 発明の開示
本発明は上記の点に鑑みて為されたちのであり、処理範囲を大面積化することができ ると共に、 少ないガス消費量 (低ランニングコス卜)で均一な処理を行うことができ、 し かも処理対象に麻じて装置の設計自由度が高いプラズマ処理装置を提供することを目 的とする。
すなわち、本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ生成用ガス Gを放電により活 性化させ、この活性化されだブラズマ生成用ガス Gを被処理物 5に吹き付けるプラズマ 処理装置において、一端側の開口からプラズマ生成用ガス Gが流入すると共に他端側の 開口から活性化されたブラズマ生成用ガス Gが流出する複数の貫通孔 2と、各貫通孔 2 内でそれぞれ放電を発生させるだめの電極 3, 4とが設けられた絶縁基材"!からなる反 麻器 Rを具備することを特徴とする。
本発明のプラズマ処理装置によれば、大気圧又はその近傍の圧力下で、各貫通孔 2の 内側に気体放電を発生し、この気体放電により生じる活性種を含 活性化されだプラズ マ生成用ガス Gのガス流を複数の貫逼子 L 2から吹き出して被処理物 5に供給すること によって、大面積に亘つて高効率で均一なプラズマを発生させることができ、少ないガ ス流躉で大面積に亘る被処理物 5の表面処理を均一に行うことができる。ま fe、絶縁基 材 1を適宜複数組み合わせて設けることにより、被処理物 5の形状や寸法に ffiじて高い 自由度で最適なプラズマ処理装置を設計することができる。
上記プラズマ処理装置においては、層状の電極 3, 4を絶縁基材 1に形成すると共に 霣通孔 2に合致する位置において電極 3, 4に開ロ8を形成し、 隣り合う開ロ8、 8の 間において電極 3, 4に欠損部分 30が無いようにすることが好ましい。 この場合、絶 縁基材 1の表面で沿面放電 3 1の発生を少なくすることができ、沿面放電 3 1からの被 処理物 5に対するァ一クショートが発生しにくくなり、従って、アークによる被処理物 5の損傷を少なくできる。
ま 、一対の層状の電極 3, 4を絶縁基材 1に対向させて形成すると共に、 ガスの流 通方向において下流側の電極の周端部を上流側の電極の周端部よりち外側に突出させ ることち好ましい。 この場合、絶縁基材 1の表面において電極 3, 4の周端間に対 ¾す る箇所での沿面放電 3 1の発生を抑えることができ、開□ 8に対 ¾する箇所以外での沿 面放電 3 1を少なくすることができてアークによる被処理物 5の損傷をさらに少なく することができる。 さらに、上記プラズマ処理装置は、二次電子が放出されやすい温度に絶縁基材 1を温 度調整する めの温度調整手段を含 ことが好ましい。 この場合、絶縁基材 1から放出 され 二次電子によりブラズマ生成密度を増加させることができ、被処理物 5の洗浄能 力ゅ改質能力などのプラズマ処理能力を向上させることができる。
本発明の好ましし実施形態にかかるブラズマ処理装置は、
複数のスルーホールを有する一対の電極板;
複数のスルーホールを有する絶縁板、 こめ絶縁板は、電極板のスルーホールの位置が絶 縁板のスルーホールの位置に一致するように一対の電極板間に配置される; 一対の電極板のスルーホールと絶縁板のスルーホールによって形成される複数の放電 空間内にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給手段;
電極板間に電圧を印加して前記複数の放電空間内に同時にプラズマ生成用ガスのプラ ズマを生成する めの電圧印加手段を含 ¾ことを特徴とする。
ま 、本発明のさらに好ましい実施形態にかかるプラズマ処理装置は、一対の電極お よび電極間に配置される絶縁板を含 筒伏容器と、筒状容器の一端からプラズマ生成用 ガスを供給するガス供給手段と、電極間に電圧を印加して筒状容器内にプラズマ生成用 ガスのプラズマを生成する電圧印加手段を具備し、筒状容器の他端から放出されるプラ ズマで被処理物を表面処理するものであって、 しかるに、前記電極は複数のスルーホー ルを有する一対の電極板でなり、前記絶縁板は複数のスルーホールを有し、前記筒状容 器内には前記一対の電極板のスルーホールと前記絶縁板のスルーホールによって形成 される複数の放電空間が設けられ、前記電極板間に電圧を印加して前記放電空間に同時 に生成された前記プラズマ生成用ガスの複数のプラズマが前記筒用容器の他端から放 出されることを特徴とする。
まだ、本発明の更なる目的は、上記プラズマ処理装置に用いられるプラズマ生成用反 ffi器の製造方法を提供することにある。すなわち、 この反庙器 Rの製造方法は、絶縁材 料を成形しだ複数の開口を有する複数のシー卜材の間に、導電体材料を成形した導電体 膜を、 各シート材の開口 合致するように積層し、 一体成形することにより、 シート材 にて絶縁基材 1を、導電体膜にて電極 3, 4を、 シー卜材の開口にて貫通孔 2をそれぞ れ形成することを特徴とする。この製造方法によれば、上記のようなプラズマ処理装置 に適用される反 ffi器 Rを容易に形成することができ、且つ貫通孔 2ゆ電極 3, 4の微細 成形を容易に行える。 また、本発明の別の目的は、 _h Sプラズマ処理装置を用いだプラズマ処理方法を提供 することにある。すなわち、本発明に係るプラズマ処理方法は、複数の各貫通孔 2の一 端側から他端側へプラズマ生成甩ガス Gを流通させると共に電極 3, 4に電圧を印加し て各貫通孔 2内で放電を発生させることにより、貫通孔 2内でプラズマを発生させてプ ラズマ生成甩ガス Gを活性化させ、この活性化されたプラズマ生成用ガス Gを各貫通子 L 2の他端側から被処理物 5の表面に噴射することを特徴とするちのである。匸のプラズ マ処理方法によれば、大面積に亘つて高効率でプラズマを発生させることができ、少な いガス流量で大面積を有する被処理物 5に均一な表面処理を施すことができる。
本発明のさらなる特徴およびそれがちたらす効果は,以下に述べる発明を実施するた めの最良の形態からより明確に理解されるだろう。 図面の簡単な説明
図 1 Aおよび図 1 Bは、本発明の好ましい実施形態にかかるプラズマ処理装置を示す概 略上面!)および断面図である。
図 2 Aおよび図 2 Bは、本発明の別の好ましし、実施形態にかかるプラズマ処理装置を示 す概略上面図および断面図である。
図 3 Aは、本発明のさらなる好ましい実施形態にかかるプラズマ処理装置を示す断面図 であ《0、 図 3 Bは、 図 3 Aの A— A線に相当する断面図である。
図 4 Aはプラズマ生成用ガスの流通方向と平行な方向に電極を並べて設けだ場合の電 気力線の方向を示す断面囱であ 0、図 4 Bはプラズマ生成用ガスの流通方向と交差する 方向に電極を並べて設けた場合の電気力線の方向を示す断面図である。
図 5 Αおよび図 5 Βは、 本発明の好まレレ、実施形態にかかる電極の上面図である。
図 6 Aおよび図 6 Bは、それぞれ図 5 Aおよび図 5 B中の A—A' 線に相当する断面図 である。
図了 A〜図 7 Cは、本発明の別の好ましい実施形態にかかるプラズマ処理装置を示す概 略上面図および断面図である。
図 8は、本発明のさらに別の好ましし、実施形態のプラズマ処理装置の概略断面図である。 図 9は、本発明のさらに別の好まし ( 実施形態のプラズマ処理装置の概略断面図である。 図 1 Oは、 本発明の別の好ましい実施形態のプラズマ処理装置の概略断面図である。 図 "I 1は、 電極間に印加される電圧波形の一例を示すグラフである。 図 1 2は、 電極間に印加される電圧波形の他例を示すグラフである。
図 1 3は、 電極間に印加される電圧波形のさらなる他例を示すグラフである。
図 1 4 Aおよび図 1 4Bは、本発明のさらに別の好ましい実施形態にかかるプラズマ処 理装置の部分断面図である。
図 1 5 A〜図 1 5Dは、複数の絶縁基材を用いて反 器を構成した場合の平面図および 側面図である。
図 1 6 Aは、本発明の好ましい実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略回路図であり、 図 1 6 Bはュニッ卜 A、 Bに印加される電圧の波形を示すグラフである。
図 1 7は、本発明のさらなる好ましい実施形態のプラズマ処理装置の概略回路図である。 図 1 8は、 比較例 1で用いだプラズマ処理装置を示す概略図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明のプラズマ処理装置、 プラズマ生成用の反 器の製造方法、 及びプラズ マ処理方法を好まレレ、実施形態に基づレ、て詳細に説明する。
図 1 Aおよび図 1 B、 H 2 Aおよび図 2 Bに本発明のプラズマ処理装置の好ましい実 施形態を示す。 これらのプラズマ処理装置は, 板状の絶縁基材 1に複数の貫通孔(スル 一ホール) 2と、 絶縁基材 1内部に埋め込まれ 複数(一対)の電極 3, 4とを有する 反廂器 Rを備えている。
絶縁基材 1は高融点の絶縁材料(誘電体材料) で形成することが好まし <、 例えば、 石英ガラス、 アルミナ、 ジルコニァ、 ムライ卜、 窒化アルミニウムなどのような高耐熱 性、高強度のガラス質材料やセラミックスで形成することが好ましいが、 これらの材料 に限定されるものではない。特に高強度で安価なアルミナ等で形成することが好ましい。 ま^、 チタニア、 チタン酸バリウムなどの高誘電材料を用いることちでさる。 まだ、 電 極 3, 4は銅、 タングステン、 アル 二ゥム、 真鎩、 ステンレス鋼などの導電性の金属 材料を用いて形成することができるが、特に銅、タングステン等で形成することが好ま しい。 上記の絶縁基材 1と電極 3, 4の材質は、反靡器 Rの作製時やプラズマ処理時に かかる熱負荷による変形量の相違による破損を防止する めに、線熱膨張率の差が小さ いおの同士を適宜選択して用いることが好ましい。
絶縁基材 1及び貫通孔 2の形状は適宜設計されるが、絶縁基材 1は板状に形成するこ とが好ましく、 図示の絶縁基材 1は平面視矩形伏に形成されており、 略罔方向(絶縁基 材 1の厚み方向)に貫通する平面視円形状の貫通孔 2が、複数〗固形成されている。 各貫 通孔 2は、絶縁基材 1の一面と他面でそれぞれ開口し、絶緣基材 1の一面の閧口がガス 導入□ 2 a、 他面の開口がガス吹出□ 2 bとして形成されている。
この貫通孔 2は、適宜の形状に形成することができ、例えば平面視円形状の複数の貫 通孔 2を二次元状に分散させて形成したり、長方形状(スリヅ卜状)の複数の貫通 2 を平行並列に配列させて形成し りすることができる。特に平面視円形状の貫通孔 2を 二次元状に分散させて形成すると、霣通孔 2の径ゅピッチ等の工夫は必要であるが、プ ラズマ生成用ガス Gの単 時間あたりの流量(流速)を抑制しつつ、広い面積にわたり 活性化され; £プラズマ生成闬ガス Gを均一に噴射させることができる。
ま 、 電極 3, 4は、電 Εが印加され 際に貫通孔 2内において対となる電極 3, 4 間で放電が発生するように形成されるちのであり、例えば対となる電極 3, 4間に電源 6を接続して、 この電極 3, 4間に休止区閭を持つパルス状の電圧が印加されるよ に 形成される。対となる電極 3, 4のうちの一方は接地されだ接地電極として形成するこ とができる。このとき貫通孔 2内の対となる電極 3, 4間の空間は放電空間として形成 される。電極 3, 4は、 七記のように放電空閭内で放電を発生させることができるよう に適宜の形状に形成することができるが、絶縁基材1の内部に埋設され;≥状態で、電極 3, 4が霣通孔 2の側方に配置されるように形成することが好ましい。これにより貫通 孔 2及び鼂極 3, 4を微細加工して、 より均一な処理が可能となる。
M 1 A, l Bx 図 2A、 図 2 Bに示す例では、 絶縁基材 1は一面が上方に、 他面が 下方に配置されており、平面視円形状の複数の貫逼孔 2が上下方向に貫通してガス導入 □ 2 aが上側、ガス吹出□ 2 bが下側に開口するように形成されている。この複数の貫 通孔 2の開口は絶縁基材 1の一面及び他面にお (;、て二次元的に分散するよラに設けら れており、図示の例では貫通孔 2は平面視において平面正方格子状に配列するように設 けられ、 且つ隣り合う貫通孔 2同士の間隔が略等間隔となるように形成される。
貫通孔 2の配置の仕方はこのようなものには限られず、適宜のパターンに配置する匚 とができる。例えば霣通孔 2を平面視において平面最密六方格子状(千鳥状)に配列す るように設けると、霣逼 L2をより密に且つ均一に配置することができ、被処理物 5に 対する表面処理を更に均一に行うことが可能となる。
各貫逼孔 2の寸法ゆ、各貫通孔 2同士の間隔などは、貫通孔 2内でプラズマ生成用力' スが放電により高効率で活性化され、まだ賃通孔 2から噴出される活性化されたプラス マ生成用ガス Gが均一に噴射されるように、適宜設定すれば良いが、特にその直径(内 径)を〇. 0 1〜1 5 mmの範囲に形成することが好ましい。 この場合、 特にプラズマ 生成用ガス Gの流量を抑制しつつ、大面積の処理が可能となるちのである。ま 、隣り 合う貫通孔 2同士の間隔は 0. 03〜6 Ommの範囲に形成することが好ましい。例え ば小面積の被処理物 5に対するプラズマ処理を行う場合には、貫通孔 2の径が小さくな るように形成することが好ましい。
ま 、図 3 Aおよび図 3 Bに示す例では、絶縁基材 "1は一面が上方に、他面が下方に 配置されており、 平面視長方形状(スリツ卜!)犬)の複数の貫通孔 2が上下方向に貫通し てガス導入□ 2 aが上側、ガス吹出□ 2 bが下側に開口するよラに形成されている。こ の複数の貫通孔 2の開口は絶縁基材 1の一面及び他面において平行並列に配列するよ うに設けられ、且つ瞵り合 ¾貫通孔 2同士の間隔が略等間隔となるように形成されてしヽ る。
各貫通孔 2の寸法ゆ、各貫通孔 2同士の間隔などは、貫通孔 2内でプラズマ生成用力' ス Gが放電により高効率で活性化され、まだ貫通孔 2から噴出される活性化されたプラ ズマ生成用ガス Gが均一に噴射されるように、適宜設定すれば良いが、特にその幅寸法
(短手方向の寸法)を 0. 0 1 ~ 1 5 mmの範囲に形成することが好ましい。この場合、 貫通孔 2の短手方向に沿つて被処理物 5を搬送しつつブラズマ処理を行うと、表面処理 の均一性を更に向上することができる。
ま 、 貫通孔 2同士の閭隔は 0. 0 1 ~3 Ommの範囲に形成することが好ましい。 この場合、 貫通孔 2のガス吹出□ 2 bからは、貫通子! J 2の長手方向に沿って、活性化さ れたプラズマ生成用ガス <3が連続的に噴射されることとなり、このため特に貫通孔 2の 短手方向に沿って被処理物 5を搬送しつつプラズマ処理を行う場合には、表面処理の均 一性を更に向上することができる。
ま^、図 1 Aおよび ϋ 1 Β、図 2 Αおよび図 2 Βに示す例では、対となる一方の電極 4と他方の電極 3とが絶縁基材 1内に埋設されており、且つ一方の電極 4が絶縁基材 1 の一面側 (上側、 ガス導入□ 2 a側) に、 他方の電極 3が絶縁基材 1の他面側 (下側、 ガス吹出□ 2 b側)に配置されており、対となる電極 3, 4が貫通孔 2内でのプラズマ 生成用ガス Gの流通方向と平行な方向に並んで配置されている。電極 3, 4間は間隔を あけて配置されており、 この電極 3, 4間には絶縁基材 1を構成する絶縁材料(誘電体 材料)が介在する。 このとき、図示の例では各電極 3, 4は絶縁基材 1の内部に連続的な層状に形成され、 且つ各貫通 ¾ 2と合致する位置には閧□ 8が形成され、この開□ 8の内面が貫通孔 2を 取り囲むように形成されることで、各電極 3, 4が貫通孔 2を取り囲 ように形成され ている。すなわち、各電極 3, 4は貫通孔 2ごとに別個に形成されているちのではな <、 連続し 層状の電極 3, 4に形成され 複数の開□ 8の内面が、各貫通孔 2内において 放電を発生させる放電面として形成される。
ここで、 図 1 Bに示す例では、各電極 3, 4の開□ 8の内径と貫逼孔 2の内径とが IH 一寸法に形成されて、 閧□ 8と貫通孔 2の各内面が面一となり、 各電極 3, 4がその閧 □ 8の内面において貫通孔 2内に露出するように形成されている。 この場合、 電極 3, 4間に電圧が印加されだ際の放電性を高めることができ、プラズマ生成用ガス G中の活 性種の密度を向上して表面処理効率を向上することができる。尚、プラズマ生成用ガス Gが反麻性ガスを含有しない場合は、電極 3, 4を露出させても放電時における電極 3, 4の損耗が少ないので、 電極 3, 4を露出させて放電性を向上させることが好ましい。 まだ、 図 2 Aおよび図 2 Bに示す例では、 各電極 3, 4の開□ 8の内径は貫通孔 2の 内径よりち大きくなるよ に形成されており、各電極 3, 4の開ロ8の内面はすべて絶 縁基材 1の内部に埋設されるようになっている。 このとき、各電極 3, 4は貫通孔 2内 には露出しないように形成され、電極 3, 4間に電圧が印加された際には、貫通孔 2内 では誘電体パリア放電が発生する。 この場合、電極 3, 4が直接放電ゆプラズマに曝さ れることがなく、 各電極 3, 4の放電面が絶縁基材 1を構成する絶縁材料(誘電材料) によって保護されることで電極 3, 4の損耗を防止することができる。特に、 プラズマ 生成用ガス G中に反 ¾性ガスが含有されている場合に電極 3, 4の損耗防止に効果的で ある。
さらに放電を安定化させて、 プラズマ発生密度を向上できるという効果もある。電 極 3, 4を露出させる場合は、高電圧下においてアークが発生して放電が不安定になる 恐れがあるが、 電極 3, 4を絶縁材料(誘電材料)によって被覆することで、高電圧下 におけるアーク放電の発生が抑制されて、安定しだ放電の維持が可能となる。絶縁基材 1を構成する絶縁材料(誘電材料)による各電極 3, 4の被覆の厚みは適宜設定される が、電極 3, 4の表面を+分に保護すると共に良好な放電性を維持するだめには、 その 厚みが 0. 0 1〜3 mmの範囲である匚とが好ましい。 上記の電極 3, 4の間隔(放電 面の間隔)は気体放電(プラズマ)を安定に発生する めに 0. 〇 1〜5mmに設定す るのが好ましい。これにより、気体放電(プラズマ)を安定に発生させることができる。 上記のようにして貫通孔 2におけるプラズマ生成用ガス Gの流通方向と平行な方向 に電極 3, 4を並べて設けると、図 4 Aに示すように、 電極 3, 4間の電位差によって 貫通孔 2内に発生する電気力線(図中の矢印)は、プラズマ生成用ガス Gの流通方向と 平行な方向となる。 このとき、貫通孔 2内の放電空間では、 プラズマ生成用ガス Gの流 通方向と平行な方向に高密度のス卜リーマ放電を生成することができるだめ、この放電 によつて生成されるブラズマ生成用ガス Gの活性種の密度を高めることができ、これに よりプラズマ表面処理の効率を更に向上することが可能となる。特に図示の例では、電 極 3, 4は、その放電面が共に霣通孔 2を全周に亘り取り囲むように形成されているた め、電気力線は貫逼孔 2内の全周に亘つて発生し、 これに ffiじて放電が貫通孔 2内の内 周全体に沿って発生し、 このだめ、 より高効率にプラズマを発生させることができる。 ま 特に絶縁基材 1のガス吹出口 2 b側に配置される電極 3を接地電極として形成 すると、被処理物 5の表面処理の際に対となる電極 3, 4のうち被処理物 5側に配置さ れるちのが接地電極となることから、この電極 3と被処理物 5との間の電位差が大き < なることを抑制して電極 3と被処理物 5との閭のアークの発生を防止することができ、 被処理物 5に放電による損蕩が発生しないようにすることができるものである。
上記のように層状に形成される電極 3, 4においては、開□ 8以外に欠損部分(抜け た部分)が無い方が好ましい。すなわち、囡 5 Aおよび図 5 Bはいずれも図 2 Bに示す 絶縁基材 1に設け £電極 3, 4の一例を示すが、 この場合、欠損部 30が開□ 8の周 辺に多数存在する図 5 Aの電極 3, 4よりも、欠損部分 30が開□ 8の周辺に存在しな い図 5 Bの電極 3, 4を用いることが好ましい。
図 5Aの電極 3, 4を用いて絶縁基材 1を形成しだ場合、電極 3, 4間に電源 6で電 圧を印加すると、図 6Aに示すように、絶縁基材 1の下面において開□ 8に対庙する箇 所と欠損部分 30に对 する箇所の両方に沿面放電 3 1が生じる。一方、図 5 Bの電極 3, 4を用いて絶縁基板 1を形成した場合では、電極 3, 4閭に電源 6で電圧を印加す ると、図 6 Bに示すように、絶縁基材 1の下面において主に開□ 8に対 ¾する箇所に沿 面放電 3 1が生じるだけであり、 HI 6 Aのちのに比べて沿面放電 3 1が少なくなる。 そして、 沿面放電 3 1は被処理物(ワーク) 5に最も近接し; £放電であって、 沿面放 電 3 1が多いと、沿面放電 3 1からの被処理物 5に対するアークが生じゆすくなるもの であるが、図 6 Bの絶縁基材 1では囡6 Aのものに比べて、沿面放電 3 1が少なくなる ので、被処理物 5との間でアークが発生しにくくなり、従って、放電による被処理物 5 の損傷を少な <することができる。
ま^、 上言 Sのように、 層状に形成される一対の対向する電極 3, 4のうち、 被処理物 5に近い方に配置される電極 3の周端部を遠い方に配置される電極 4の周端部よりも 外側に突出させるのが好ましい。すなわち、図" 7 A〜図 7 Cに示すように、対向する一 対の電極 3、 4を設け 絶縁基材 1を正射影投影した場合に、上側の電極 4と下側の電 極 3 (図 7 Aに破線で示す)がほぼ相似形で、旦っ上側の電極 4が下側の電極 3に包含 されるような大きさのパターンに電極 3, 4を形成するのが好ましい。 このように下側 の電極 3の面積を上側の電極 4の面積よりも大きく形成すると、囡7 Bおよび図 7Cに 示すように、上側の電極 4の周端部よりも外側に、下側の電極 3の周端部が突出して位 置するものであり、これにより、貫通孔 2における電極 3, 4間の電圧よりも、電極 3, 4の周端間での電圧を低くすることができ、この結果、絶縁基材 1の下面において電極 3, 4の周端間に対 する箇所での沿面放電 3 1の発生を抑えることができて閧ロ8に 対/ iする箇所以外での沿面放電 3 1を少なくすることがでぎ、アークによる被処理物 5 の損傷をさらに少なくすることができる。尚、図 7 Bでは貫逼孔 2の一部が図示省略さ れている。 尚、 電極 3, 4は、 上記のように形成するほか、 適宜の形伏に形成すること がでぎる。まだ、貫通孔 2におけるプラズマ生成用ガス Gの流通方向と交差する方向(例 えば直交する方向) に複数の電極 3, 4を並べて設けてちょい。
図 3 Aおよび図 3 Bに示す例では、絶縁基材 1中の同一の層内に、対となる二種の電 極 3, 4が間隔をあけてノ\°ターン伏に埋設されており、一方の電極 41 各貫通孔 2の一 側に、 他方の電極 3は各貫通孔 2の他側に配置されるようになっている。また、図示の 例では、対となる一方の電極 4と他方の電極 3とか絶縁基材 "1内に埋設されており、且 つ各電極 3, 4は絶縁基材 1内の同一の層内に配置されており、対となる電極 3, 4が 貫通孔 2内でのプラズマ生成用ガス Gの流通方向と交差する方向(直交する方向)に並 んで配置されている。電極 3, 4間は間隔をあけて配置されており、 この電極 3, 4閭 には絶縁基材 1を構成する絶縁材料(誘電体材料) が介在する。
図示の例では各電極 3, 4は絶縁基材 1の内部に連続的な層状に形成されているが、 このとき各電極 3, 4は貫通孔 2の並び方向に沿つだ方向に長い給電部 3 a, 4 aから 貫通孔 2の長手方向に長レ、複数の電極部 3 b, 4 bを延設した櫛形状に形成されており、 隣り合う貫逼孔 2の間には、各電極 3, 4の電極部 3 b, 4 bが交 Sに配置されるよう になって、貫通孔 2の一側には一方の電極 3の電極部 3 bが、他側には他方の電極 4の 電極部 4 bがそれぞれ配置される。すなわち、 各電極 3 , 4は貫通孔 2ごとに別個に形 成されているちのではなく、 連続し 層状の電極 3, 4に形成され;≥電極部 3 b, 4 b の端面が、 各貫通 ¾ 2内において放電を発生させる放電面として形成される。
ま 、 上記の電極 3, 4の間隔(放電面の間隔)は気体放電(プラズマ)を安定に発 生するために 0. 0 1〜5mmに設定するのが好ましい。 このように電極 3, 4を配設 すると、 図 4Bに示すように、電極 3, 4間の電位差によって貫通孔 2内に発生する電 気力線(図中の矢印)は、 プラズマ生成用ガス Gの流通方向と交差する方向となる。 こ のとき、プラズマ生成用ガス Gの流通方向と交差する方向に放電を発生させて、プラズ マ生成用ガス Gの活性化を行うことができるちのである。
ここで、 図 3 Aおよび図 3 Bに示す例では、 各電極 3, 4の電極部 3 b, 4 bの対向 する端面同士の間隔は、貫通孔 2の開口の幅寸法よ Όも大きくなるように形成されてお り、各電極 3, 4の電極部 3 b, 4 bの端面はすべて絶縁基材 1の内部に埋設されるよ うになつている。 このとき、各電極 3, 4は貫通孔 2内には露出しないように形成され ている。 この場合各電極 3, 4の放電面が絶縁基材 1を構成する絶縁材料(誘電材料) によって保護されることとなり、図 2 Αおよび図 2 Βに示す場合と同様に電極 3, 4の 損耗を防止することができる。この場合も、絶縁基材 1を構成する絶縁材料(誘電材料) による各電極 3, 4の被覆の厚みは 0. 0 1〜3 mmの範囲であることが好ましい。 ま 、 ID示はしていないが、各電極 3, 4の電極部 3 b, 4 bの対向する端面同士の 間隔と貫通孔 2の開口の幅寸法を同一寸法に形成して、電極部 3 b, 4 bの端面と貫通 孔 2の内面が面一となり、各電極 3, 4がその電極部 3 b, 4 bの端面において貫通孔 2内に露出するように形成しても良い。 この場合、図 1 Bに示す場合と同様に、 プラズ マ生成用ガス G中の活性種の密度を向上して表面処理効率を改善することができる。 ま 、図示はしていないが、 S3 Aおよび図 3 Bに示すように貫通孔 2をスリット状 に形成する場合においてち、図 1 Aおよび図 1 B、図 2 Aおよび図 2 Bに示すちのと罔 様に、 一方の電極 4を絶縁基材 1の一面側(上側、 ガス導入□ 2 a側)に、 他方の電極 3を絶縁基材 1の他面側(下側、 ガス吹出□ 2 b側)に配置し、 対となる電極 3, 4は 絶縁基材 1を構成する絶縁材料(誘電体材料)を介して、貫通孔 2内でのプラズマ生成 用ガス Gの流通方向と平行な方向に間隔をあけて並べて配置することができる。
例えば、各電極 3, 4を絶縁基材 1の内部に連続的な層伏に形成し、且つ各貫通孔 2 と合致する位置に閧ロを形成し、この開口の内面が貫通孔 2を取り囲むよ 5に形成する ことができる。 この場合、電極 3, 4間の電位差によって貫通孔 2内に発生する電気力 線は、図 4Aに示すようにプラズマ生成用ガス Gの流通方向と平行な方向となり、貫通 孔 2内の放電空間では、高密度のス卜リーマ放電を生成することができる。これにより、 放電によって生成される活性種の密度を高めてプラズマ処理効率を改善できる。
上記のような構成を有する電極 3, 4が設けられた絶縁基材 1から構成される反 S器 Rは、 電極 3, 4及び貫通孔 2の微細成形が容易であり、 微細な貫通孔 2を複数設ける と共に各貫通孔 2内で放電を発生させる/ £めの電極 3, 4を設けることで、二次元状に 配置されだ各貫通孔 2から活性化され プラズマ生成用ガス《3を噴射することができ、 これにより処理面の大面積化とこの処理面における処理の均一化を図ることができる。 ここで、絶縁基材 1に貫通孔 2と電極 3, 4とが設けられた反 器 Rを得るにあたつ ては、例えば絶縁材料の粉体にバインダー等を混合して成形しだシート材を、導電体膜 を介して積層することができる。 シ一卜材は、 石英ガラス、 アルミナ、 ジルコニァ、 ム ライト、窒化アルミニウムなどのようなセラミックスの粉体に、ノ\ 'インダー、或いは必 要に麻じて更に各種の添加剤を加えた混合材料をシー卜状に成形することで得ること ができる。 ま/ £このシ一卜材の厚みは、 絶縁基材 1の厚みゆ、 電極 3, 4を二層に分け て形成する場合での電極 3, 4間の距離等に じて適宜設定されるが、 0. 05〜5m mの範囲であることが好ましい。
ま 導電体膜は、 銅、 タングステン、 アルミニウム、 真鍮、 ステンレス鋼などの導電 性の金属材料を絶縁基材上に印刷成形することで得ることができる。例えば、シ一卜材 に対する導電体膜の形成と、これに対する他のシー卜材の積層を行って、シ一卜材の層 間に導電体膜が設けられ 7£積層体を形成し 後、 これを焼成することで一体成形して、 絶縁基材 1を得ることができる。貫通孔 2は、 この積層成形後に穿設してち良いが、 シ 一卜材に予め貫通孔 2に相当する箇所に開口が設けられ ちのを用い、積層成形時のこ の開口を位置合わせして成形することで、積層成形と同時に貫逼孔 2を形成することが 好ましい。
このとき、図1 Bゆ図 2 Bに示すように、一方の電極 4が絶縁基材 1の一面側(上側、 ガス導入ロ2 a側)に、他方の電極 3が絶縁基材 1の他面側(下側、ガス吹出 C32 b側) に配置されるように形成する場合には、例えばまず第 1のシート材の一面に導電体膜を、 一方の電極 4 (又は 3)の所望のパターン形状に印刷成形し、 この 電体膜の上面に更 に第 2のシー卜材を積層して配置し、次いで匸の第 2のシー卜材の一面に導電体膜を他 方の電極 3 (又は 4)の所望のノ\°ターン形状に印刷成形し、 この導電体膜の上面に更に 第 3のシー卜材を積層して配置する。
ま 、電極 4の所望のパターン形状に導電体膜が印刷成形され^シー卜材と、電極 3 の所望のパターン形状に導電体膜が印刷成形されたシ一ト材と、導電体膜が形成されて いないシート材とを、両面の最外層にそれぞれシー卜材が配置されると共に各導電体膜 がシー卜材の間に配置されるように積層して配置するよ 5にしても良い。次いで、 この 積層体を焼成することで、 反麻器 Rが作製される。
また、図 3 Aおよび図 3 Bに示すように、対となる一方の電極 4と他方の電極 3とが 絶縁基材 1内の同一の層内に配置される場合には、例えばまず第 1のシー卜材の一面に 導電体膜を、一方の電極 4及び他方の電極 3の所望のパターン形状に印刷成形し、 この 導電体膜の上面に更に第 2のシ一卜材を積層して配置する。次いで、 この積層体を焼成 する匚とで、反¾器 Rが作製される。上記のような反¾器 Rはプラズマ生成用ガス Gの 流路上に、プラズマ生成用ガス Gがガス導入□ 2 aから貫通孔 2に流入してガス吹出口 2 bから流出するよラに配設される。
図 8に示すちのでは、反 ¾器 Rとして図 2 Aおよび図 2 Bに示す Ψ面形状と断面形状 を有するちのを用い、反 器 Rの絶縁基材 1にはその一面側(ガス導入ロ2 aが開口す る側) に、 ガス貯留室(ガスリザーバ) 1 1が設けられており、 このとき貫通孔 2がガ ス貯留室 "1 1内に連通するように形成されている。図示のガス貯留室 1 1は、一端側(図 示では上端側)にガス貯留室 1 1へのプラズマ生成用ガス Gの流入□ 1 0が設けられて おり、他端側(図示では下端側)にはガス貯留室 1 1からのプラズマ生成用ガス Gの流 出□ 9が設けられている。 -そして、絶縁基材 1は、 ガス貯留室 1 "1の流出ロ9が設けら れている他端側に添設されている。このとき流出□ 9はガス貯留室 1 1に複数個設けら れると共に各流出□ 9は絶縁基材 1の複数の各貫通孔 2と合致する位置に設けられて おり、 これにより、 ガス貯留室 1 1内と貫通孔 2とは、 流出□ 9を介して連通するよう に形成される。
ガス貯留室"! 1は、全ての貫通孔 2に対してプラズマ生成用ガス Gをほぼ均一な流速 で供給するためのガス均一化手段を有することが好ましい。 プラズマ生成用ガス Gは、 流入ロ1 0からガス貯留室"! 1に流入することにより圧力が緩和されて降下するので、 全ての貫通 2に対してプラズマ生成用ガス Gをほぼ均一な流速で供給することがで きる。 この結果、全ての貫通孔 2から吹き出される活性化され ^プラズマ生成用ガス G を絶縁基材 1の全面に亘つてほぼ均一にすることができ、活性化され プラズマ生成用 ガス Gの流速分布を少な <して均一なプラズマ処理を行うことができる。
ま 、プラズマ処理装置には、絶縁基材 1を冷却する放熱器 7を設けることが好まし ( 。 これにより、絶縁基材 1の熱変形による割れ等の破損の発生を防止し、 ま 絶縁基 材 1の一部が過剰に加熱されることによる貫通孔 2ごとでのプラズマ発生の不均一化 を防止して、 均一な表面処理を維持することができる。
例えぱ、ガス貯留室 1 1に放熱器了としての機能を具備させることができ、 これによ り、 絶縁基材 1と放熱器 7とを密着して形成することができる。図示の例では、 ガス貯 留室 1 1を構成する隔壁のうち、 流出□ 9が形成されている端部側の隔壁(端部隔壁) と、ガス貯留室 1 1の一端と他端の間の側部を構成する、前記端部隔壁と一体に形成さ れ 隔壁(側部隔壁)によって、 放熱器 7が形成されており、 側部隔壁には、 外面に外 方に突出する放熱フイン 7 bを設け、ま 端部隔壁にはガス貯留室 1 1の内面において、 流出ロ9が形成されていない部分に内方に突出する吸熱フィン 7 aが形成されている。 このような放熱器 7を設けると、プラズマ生成用ガス Gの熱は吸熱フィン 7 aによつ て吸収されて、端部隔壁と側部隔壁を伝達して放熱フィン 7 bにより装置外部に放散さ れる。 これにより、 プラズマ生成用ガス Gの温度上昇を抑制して、それに伴って絶縁基 材 1の温度上昇を抑制することができる。
上記の放熱器 7は、放熱フィン 7 bが設けられた空冷式のものであるが、放熱器了と して水冷式のものを設けても良い。図 9および図 1 0に示す例では、端部隔壁における、 各流出□ 9の間の部位に、冷却水が流通する通水路 7 cが設けられており、 この通水路 7 cに冷却水が流通することで、絶縁基材 1を冷却するようにしている。 ここで、 図 9 は図 2 Aおよび図 2 Bに示す平面視形状と断面形状を有する反麻器 Rに放熱器 7を設 け ものを、 図 1 0は図 1 Aおよび図 1 Bに示す反靡器 Rに放熱器 7を設けたものを、 それぞれ示している。このようにすると、絶縁基材 1に密着して配置されている端部隔 壁が冷却されることで、絶縁基材 1が効率良 <冷却され、絶緣基材 1の温度上昇を抑制 することができる。
上記の冷却水は、二次電子が放出されやすい温度に絶縁基材1を温度調整する^めの 温度調整手段として用いることができる。すなわち、活性化され プラズマ生成用ガス Gに含まれる電子ゆイオンが絶縁基材 1に作用することによって、絶縁基材 1から二次 電子が放出されるが、この二次電子が放出されやすい絶縁基材 1の温度は高いほど好ま しいが、熱膨張による絶縁基材 1の損傷を考慮すると、絶縁基材"!の温度は 1 00°C程 度に抑えるのが適当である。
そこで、上記の冷却水により絶縁基材 1を 40~ 1 00°Cに濫度調整するのが好まし い。 このよ に室温よりち高い温度の冷却水を甩いることによって、使用開始時におい て絶縁基材 1の表面温度を室温よりも上昇させることができ、匚の/ εめに室温の場合よ りち絶縁基材 1から二次電子が放出されやすくなり、絶縁基材 1から放出され 二次電 子によりプラズマ生成密度を増加させることができ、被処理物 5の洗浄能力ゅ改質能力 などのプラズマ処理能力を向上させることがでぎるちのである。冶却水の温度は上記の 効果が発生しゅすく、且つ取り扱い性ゆ省エネルギー等を考慮して、 5◦〜 80°Cの温 度にするのがより好ましい。
上記のガス貯留室 1 1及び放熱器了は、熱伝導性の高い材質にて形成することが好ま しく、 例えば銅、 ステンレス、 アルミニウム、 窒化アルミニウム(A I )等にて形成 することができる。ガス貯留室 1 1及び放熱器 7を窒化アルミニウム等の絶縁物で形成 することによって、電極 3, 4間に印加する高周波の電圧の影響を受けにく <なり、 こ れにより、電極 3, 4間に投入される電力の損失がほとんど無くなって効率的な放電を 行うことができ、 しかち、 高熱伝導であるだめに冶却効率を高くできる。
ま 、 fi熱器了により絶縁基材 1の温度上昇を抑制すると、絶縁基材 1が熱変形を生 じて割れ等の破損が発生することを防止することができる。また絶縁基材 1の一部が過 剰に加熱されると、加熱されだ部分においてプラズマ発生密度が高くなるなど、各貫通 孔 2内におけるプラズマ発生が不均一になるおそれがあるが、絶縁基材 "1の温度上昇を 抑制することでこのような各貫通孔 2でのプラズマ発生の不均一化を防止し、均一な表 面処理を維持することができる。
ま 、絶縁基材 1を温度調節する手段として放熱器 7に電気ヒーターを内蔵すること により、上記の冷却水による温度調節と同等の効果を得ることもできる。この場合は放 熱器 7に熱電対等の温度測定手段を設置することにより、放熱器了の温度調節をするこ とが好ましい。 さらに、 放熱器了としてペルチェ素子を設置してちょい。
絶縁基材 1と放熱器了との接合は、熱伝導性が良好で、プラズマ生成用ガス Θのリー クを防ぐことができる方式を採用するのが好ましく、例えば、熱伝導性グリス、熱伝導 性両面テープ、接着樹脂含浸接合材により接着したり、絶縁基材 1と放熱器了との接合 面を鏡面研磨し、 これらを圧着により接合し りすることができる。
ま;≥、絶縁基材 1と放熱器了を一体として形成することも好ましい。 このように成形 することにより、放電空間からの発熱を放熱器 7により効率よく吸収させることができ、 しかも、プラズマ生成用ガス Gのリークち防止できる^め、絶縁基材 1の温度分布を均 —にし、 放電を安定化することができる。
上記のように構成されるプラズマ処理装置によって被処理物 5の表面処理を行うに あ っては、プラズマ生成用ガス <3を流入ロ1 Qからガス貯留室 1 1に供 J合し、 このプ ラズマ生成用ガス Gを流出□ 9 びガス導入口 2 aを介して絶縁基材 1の各貫通孔 2 内に流入させ、 この貫通孔 2内の放電空間において電極 3, 4間の放電によりプラズマ 生成用ガス Gを活性化させた後に、 ガス吹出□ 2 bから吹き出させる。
プラズマ生成甩ガス Gをガス貯留室 1 1を介して反¾器 Rの貫 S孔 2に供給するた めには、ガスボンベ、ガス配管、混合器、圧力弁等で構成される適宜のガス供給手段(図 示せず)を設けることができる。例えばプラズマ生成用ガス G内に含有される各ガス成 分が封入され 各ガスボンベをガス配管にてガス貯留室 1 1の流出□ 9に接続するよ うにし、 このとき、各ガスボンベから供給されるガス成分を混合器にて所定の割合で混 合し、 圧力弁により所望の圧力で流出口 9に導出されるようにする。
ガス供給手は、 希ガス、 窒素、 酸素、 空気の少なくとも一つを含有するガス、 ま は これらの二種以上の混合ガスを、プラズマ生成用ガス Gとして供給することが好ましい。 空気を用いる場合は、被処理物 5の表面改質ゅ有機物の除去などのプラズマ処理を行う ことができる。空気としては、好ましくは水分を殆ど含まない乾燥空気を用 ( ることが できる。 希ガスとしては、 ヘリウム、 アルゴン、 ネオン、 クリプトンなどを使用するこ とができるが、 放電の安定性ゆ経済性を考慮するとアルゴンを用いることが好ましい。 希ガスゆ窒素により被処理物 5の表面改質などのプラズマ処理を行うことができる。ま だ、酸素により有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができ、希ガスと酸素の混 合ガスにより被処理物 5の表面改質ゅ有機物の除去などのブラズマ処理を行うことが できる。希ガスゆ窒素に酸素、空気等の反 ガスを混合してもよい。反¾ガスの種類は 処理の内容によって任意に選択することがでさる。
例えぱ、 被処理物 5の表面に存在する有機物のクリーニング、 レジス卜の剥離、 有機 フィル厶のエッチング、 L CDの表面クリーニング、ガラス板の表面クリーニングなど を行う場合には、 酸素、空気、 CO^ N 20などの酸化性ガスを用いるのが好ましい。 ま 、 反麻ガスとして C F S F 6、 N F 3などのフッ素系ガスち適宜用いることがで き、シリコンゆレジス卜などのエッチング、アツシングを行う場合にはこのフッ素系ガ スを用いるのが効果的である。まだ、金属酸化物の還元を行う場合は、水素、 アンモニ ァなどの還元性ガスを用いることができる。
このようなプラズマ生成甩ガス Gは、貫通孔 2内の放電空間において電極 3, 4閭の 放電により活性化されるちのであるが、 このとき電源 6により電極 3, 4間に高電圧を 印加されることにより、放電空間には電界が発生し、 この電界の発生により大気圧下あ るいはその近傍の圧力下で放電空間に気体放電が発生すると共にこの気体放電により プラズマ生成用ガス Gが活性化(プラズマ化)されて放電空間に活性種(イオンゅラジ カル等) が生成される。
このとき、 プラズマ生成用ガス Gは、圧力損失の影響を受けずに、単位時間当^りに 所定の流量を供給できる圧力で貫通孔 2に供給されるのが好ましぐ、ガス貯留室 1 1内 の圧力 大気圧あるし、はその近傍の圧力(好ましくは 1 00〜300 k P a)となるよ うに供給されることが好ましい。
まだ、ガス導入□ 2 aから貫通孔 2内に導入されたプラズマ生成用ガス Gを活性化さ せる^めに電源 6から電極 3, 4間に印加される電圧は、 交番波形(交流波形)、 パル ス波形、或いはこれらの波形を重畳させた波形など、適宜の波形のちのとすることがで きるが、 特に 休止区間を持つパルス状の波形の電圧を電極 3, 4に印加する電源 6を 用いることが好ましい。 この場合、複数の貫通孔 2のそれぞれにおいて均一で安定した 放電を高効率で発生させて処理効率を向上することができる。このとき、複数の貫通孔 2内に未放電部が発生するのを効果的に防止して、各貫通孔 2での均一な放電を維持す ることが可能になる。 尚、放電の均一化が維持されるのは、一部の貫逼孔 2内で偶発的 に放電が発生しなくなっても、休止区間において各貫通孔 2内における放電状態が一旦 キャンセルされ、休止区間の終了により再び電圧が印加され/ ά際に均一な放電状態に復 帰するためであると考えられる。
図 1 1, 図 1 2, 図 1 3は、休止区間を持つパルス状の電圧を印加する揚合の電圧の 波形の柳を示すちのであり、図 1 1に示す例は休止区間を介して交番する矩形波、図 1 2に示す例は一定の周期で、立ち上がり、 減衰、 休止を繰り返す振動波パルス、 図 1 3 は矩形波と同様に一波長内に正のパルス電圧出力、休止、 負のパルス電圧出力、 休止を 1サイクルとして繰り返す対称パルスである。図 1 3の対称パルス波形では、放電形態 は矩形波に近い状態を得ることができ、ま 低い電圧でスイッチングを行い、昇圧には 卜ランスを用いることができる め、電源 6の構成は矩形波用のちのに比べて簡略化す ることが可能である。 このとき、放電空間で気体放電を連続的に生成するのに必要な電 極 3, 4間の電圧は貫通孔 2の内径ゆ対となる電極 3, 4間隔によって異なるので適宜 設定すればよいが、 例えば、 0. 05〜3 O k Vに設定することができる。
ま†0、電源 6として、周波数が 1 H z〜200 k H zの電圧を電極 3, 4に印加する パルス状波形電源を用いることが好ましい。電極 3, 4間に印加される電圧波形の繰り 返し周波数が 1 H z未満であれば、放電空間での放電を安定化させることができなくな り、表面処理を効率よく行うことができなくなる恐れがある。まだ周波数が 200 k H zを超えると、 放電空間での気体放電(プラズマ)の温度上昇が著しくなり、 さらに一 部の貫通孔 2に放電が集中しゃすくなるだめ、複数の貫通孔 2内において均一に放電を 発生させることが困難となる。上記周波数範囲内であれば、 電極 3, 4間の放電を安定 化させて表面処理効率を更に向上し、且つプラズマ生成用ガスの過度な温度上昇を抑制 して被処理物 5の熱的損傷を防止し、更に一部の貫通孔 2への放電の集中を抑制して均 —な処理を行うことが可能になる。
また、 電源 6として、 電圧波形のデューティ一比が O. 0 1〜80%のパルス伏の電 圧を電極 3, 4に印加するパルス状波形電源を用いることが好ましい。 この場合、特に 高効率で安定した放電を発生させることが可能となり、処理効率を更に向上させること ができる。 ここで、 図 1 1に示すような矩形状のパルス波におけるデューティー比は、 —つのパルスの立ち上がりから立ち下が Όまでの幅を一つのパルスの立ち上がりから 休止区間を経て次のパルスの立ち上がりまでの幅で割つ feちのである。 まだ、 図 1 2、 図 1 3に示すような振動波ノ\°ルスの場合は、パルスの一回目の立ち上がりと、二回目の ! ルスの立ち下がり波形の間の幅を、一回目のパルスの立ち上がりから減衰振動部およ び休止区間までを含 期間で割ったちのである。
ま fc、 本発明において電極 3, 4を中点接地するのが好ましい。 この場 ¾、 活性化さ れ^プラズマ生成用ガス Gと被処理物 5との間の電位差を小さくすることがで ¾、活性 化されだプラズマ生成用ガス Gからの被処理物 5に対するアークの発生を防止するこ とができるちのである。 すなわち、両電極 3, 4とも接地に対して浮いた状態で電圧を 印加することができるので、被処理物 5と活性化され プラズマ生成用ガス(プラズマ ジエツ卜) Gとの電位差が小さくなつてアークの発生を防止することができ、アークに よる被処理物 5の損傷を防ぐことがでぎる。
例えば、図 1 4 Aに示すように、 上側の電極 4を電源 6に接続して 1 3 k Vに、下側 の電極 3を接地して O k Vとして電極 3, 4間の電位差 V pを 1 3 k Vにし 場合、活 性化され プラズマ生成用ガス Gと被処理物 5との間に少なくとお数 k Vの電位差が 生じ、 これによるアーク A rが発生する。 これに対して、 囡1 4 Bに示すように、 中点 接地を用いた場合は、 上側の電極 4の電位を +6. 5 k Vに、下側の電極 3の電位を一 6. 5 k Vにして電極 3, 4間の電位差 V口を 1 3 k Vにすることができ、活性化され プラズマ生成用ガス (3と被処理物 5との閭の電位差がほとんど O Vになるちのであ る。 つまり、 中点接地を用いない場合に比べて、 中点接地を用い^場合は電極 3, 4間 に同じ電位差が生じるにもかかわらず、活性化されたプラズマ生成用ガス Gと被処理物 5との間の電位差を小さくすることができ、活性化されだプラズマ生成用ガス Gからの 被処理物 5に対するアークの発生を防止することができる。
この後、活性種を含 プラズマ生成用ガス Gはガス吹出口 2 bから連続的に吹き出さ れるちのであり、ガス吹出口 2 bの下側に被処理物 5を配璗すると共に活性種を含 ¾プ ラズマ生成用ガス Gのガス流をガス吹出口 2 bから被処理物 5の表面の一部又は全部 に吹き付けて供給することによって被処理物 5の表面処理を行える。
ここで、ガス吹出□ 2 bの下側に被処理物 5を配置するにあだり、 ローラ一、 ベル卜 コンベア等の搬送装置で被処理物 5を搬送するようにすることができる。このとき、搬 送装置で複数の被処理物 5をガス吹出□ 2 bの下側に順次搬送することによって、複数 の被処理物 5を連続的に表面処理することもできる。
ま 、ガス吹出□ 2 bと被処理物 5の表面との間の距離は、プラズマ生成用ガス Gの ガス流の流速、プラズマ生成用ガス Gの種類、被処理物 5ゆ表面処理の内容等によって 適宜設定可能であるが、 例えぱ、 "!〜 3 Ommに設定することができる。
上記のようにして被処理物 5に対する表面処理を行うと、各貫通孔 2の内側に気体放 電を発生し、この気体放電により生じる活性種を含 活性化されだプラズマ生成用ガス
Gのガス流を複数の貫通孔 2から吹き出して被処理物 5に供給することによって、大面 積に亘つて高効率で均一なプラズマを発生させることができて、少ないガス流矍で大面 積に亘る被処理物 5の表面処理を均一に行うことができる。
このように一度に表面処理が可能な処理面積を大面積化させると、大面 ¾の被処理物 5に対しても一度に表面処理を施すことが可能となって、 処理効率が向上する。 ま 、 被処理物 5を搬送しながら表面処理を施す場合などには、搬送中の被処理物 5が活性化 され プラズマ生成用ガス Gのガス流に曝露されている時間を長くすることができ、少 ないガス量で効率的に表面処理することができるものであり、従って、ガ の流量を増 加させることなく、被処理物 5と活性種との接触時間を増加させて表面処理の能力を高 めることができ、ガスの消費量が増大しないものであり、表面処理のランニングコス卜 が増加することなく経済的に不利にならなし、。
ま 、上記の実施形態では絶縁基材 1を平面視矩形状に形成しだことで処理面を矩形 伏に形成しているが、絶縁基材 1の大きさ、形状や貫通孔 2の配列を適宜変更すること で、被処理物 5に ¾じて処理面積を適宜調節しだり、処理面を任意形状とし りするこ ともできる。
更に、複数の絶縁基材 1を組み合わせて反廂器 Rを構成すると、処理面積の更なる大 型化を達成できる。ま 、絶縁基材 1の配設位置を適宜変更して種々の形状の領域に対 して表面処理を行うようにすることができる。さらに、被処理物 5との距離が異なる絶 縁基材 1を配設すれぱ、被処理物 5に対して意図的に表面処理の度合いが高い部位ゆ低 い部位を同時に形成することができるようになる。 したがって、 これらは、処理効果調 節手段として機能する 0
例えば、図 1 5 Aに示すように複数の絶縁基材 1を一列に並べて配置して反¾器 Rを 構成し、あるいは図 1 5 Bに示すように複数の絶緣基材 1を複数行複数列に並べて配置 して反 liS器 Rを構成することで、 処理面積の大型化を図ることができる。 ま 、複数の 絶縁基材 1を適宜のパターン状に配置して反/ ¾器 Rを構成すると、絶縁基材 1の配列形 状に相当する形状の処理面に対する表面処理を行うことができ、例えば被処理物 5の表 面の特定の形伏の領域にのみ部分的に表面処理を施すことち可能となる。例えば図 1 5 Cに示すように絶縁基材 1を L字状に配列して反庙器 Rを構成し、 これにより、被処理 物 5の L字状の領域にのみ表面処理を施すことができるものである。更に、図 1 5 Dに 示すように、複数の絶縁基材 1を配設すると共に、 このとき被処理物 5との距離が巽な る絶縁基材 1を配設して反 器 Rを構成することもできる。この場合、被処理物 5と絶 縁基材1との間の距離が長い部位では表面処理の度合いが、他の部位と比較して相対的 に低くなり、またこの距離が短い部位では表面処理の度合いが、他の部位と比較して相 対的に高くなるものであり、 これにより、被処理物 5に対して意図的に表面処理の度合 レ、が高し部位や低し部位を同時に形成することができる。 しかち、上記のように複数の絶縁基材 1を組み合わせて反 ¾器 Rを構成すると、絶縁 基材 1の増減ゆ配置位置の変更等を行 ことで、処理面積の変更、処理面の形伏の変更、 処理強度の変更等の、 種 の設計変更を容易に行 όことができるちのである。
尚、上記のように複数の絶縁基材 1を組み合わせる場合には、放熱器 7及びガス貯留 室 1 1は、絶縁基材 1ごとに設けても良ぐまた複数の絶縁基材 1に対して同時にブラ ズマ生成用ガス Gを供給し、或いは各絶縁基材 1の放熱を同時に行ラための、一つの放 熱器 7及びガス貯留室 1 1を設けても良い。
上記のよ οに複数の絶縁基材 1を組み合わせて反 器 Rを形成した場合、各絶縁基材 1には同じ電源 6から給電するのが好ましい。例えば、 図 1 6 Αに示すように、一枚の 絶縁基材 1 A及び電源 6 Aからなるュニッ卜 Aと一枚の絶縁基材 1 B及び電源 6 Bと からなるュニッ卜 Bとを備えて反麻器 Rを形成した場合、ュニヅ卜 Aの絶縁基材 1 Aに は電源 6 Aから給電して電極 3, 4間に印加し、ュニッ卜 Bの絶縁基材 1 Bには電源 6 Bから給電して電極 3, 4間に印加するが、ュニッ卜 Aの電源 6 Aで発生させる高周波 の電圧と、ュニッ卜 Bの電源 6 Bで発生させる高周波の電圧との同期を同一にするのは 難しく、 図 1 6 Bに示すように、 多少位相のずれが生じることがあり、 この結果、 電源 6 Aで発生した電圧と電源 6 Bで発生しだ電圧とが干渉し合って、所望の波形の電圧を 給電することができない恐れがある。
そこで、本発明では図 1 7に示すように、複数の絶縁基材 1に対して同じ高周波電源 等の電源 6から給電するのが好ましい。図 1 7においては、一つの電源 6に対して複数 個のトランス 32 a、 32 b、 32 cを並列に電気的に接続すると共に各トランス 32 a、 32 b、 32 cのそれぞれに複数枚の絶縁基材 1を並列に電気的に接続し ちので ある。そして、 この反廂器 Rでは各絶縁基材 1に給電する電圧の位相が: 5いにずれない ようにすることができ、各絶縁基材 1に給電する電圧の干渉し合うのを防止して所望の 波形の電圧を給電することができる。
ま 、本発明では、特に貫通孔 2におけるプラズマ生成用ガス Gの流通方向と平行な 方向に複数の電極 3, 4を並べて設けると、放電空間に高密度のス卜リーマ放電を発生 させることにより、 [電発生のための印加電力を増加させることなく、ガス流中の活性 種の密度を増加させて表面処理の能力を高めることができる。これにより、活性種を含 プラズマ生成用ガス Gのガス流を被処理物 5に供給する時間を長 <せずに表面処理 の能力を高めているので、一つの被処理物 5の表面処理にかかる時間が長くならないよ うにすることができ、 生産性が低下しないようにすることができる。
ま このように被処理物 5に吹き付けられるプラズマ生成用ガス G中の活性種の密 度が増加されて表面処理の能力が高められている^めに、ガス吹出□ 2 bと被処理物 5 の表面との間の距離を短くする必要がなくなるちのであり、これにより S (電場からの被 処理物 5へのアークの発生が抑制されて、アークによる被処理物 5の損傷が防止される。 まだこのようにアークの発生を抑制することができることから、ガス吹出□ 2 bと被処 理物 5との間に放電発生防止用の金属メッシュ等を介在させる必要がなく、このよ oな 金属メッシュ等によりプラズマ生成兩ガス Gのガス流が遮られることによる表面処理 能力の低下を防止することができる。更には、電極 3, 4等の金属が腐食して酸化物 (鎬) が飛散し被処理物 5を汚すとい 問題ち発生しない。
本発明は、種 の被処理材 5に対する表面処理に適用することができるが、特に液晶 用ガラス材、プラズマディスプレイ用ガラス材、有機エレク卜ロルミネッセンス表示装 置用ガラス材等の、種々のフラヅ卜パネルディスプレイ用ガラス材ゅ、プリント配線基 板、 ポリィミドフィルム等の各種樹脂フィル厶などの表面処理に適用することができ、 これらの被処理物 5に対して有機物等の異物のクリーニング、レジス卜の剥離やエッチ ング、 有機フイルムの密着性の改善、 金属酸化物の還元、 成膜、 水洗净前処理、 めっき 前処理、 コーティング前処理、 その他の表面改質などの表面処理を行うことができる。 尚、液晶用ガラス材等のフラットパネルディスプレイ用ガラス材は、順次大型化が進展 しており、 この άめ大面積の均一な処理が必要とされ、処理面積等の設計変更が容易な 本発明に係るブラズマ処理装置ゆブラズマ処理方法を好適に適用することができる。 このようなガラス材に対する表面処理を行う場合には、 このガラス材に、 I TO (ィ ンジゥム ·チン ·ォキサイド)からなる透明電極ゆ、 T F T (薄膜卜ランジスタ)液晶 を設け/ άちの、或いは C F (カラ一フィルタ)を設けだちのなどち、 表面処理に供する ことができる。ま 、樹脂フィルムに対して表面処理を施す場合には、いわゆるロール- トウ'ロール方式で搬送されている樹脂フィルムに対して連続的に表面処理を施すこと がでさる。
実施例
以下、 本発明を実施例によって具体的に説明する。
(実施例 1 )
第 1のシート材(厚み 0. 4mm)の一面に導電体膜を印刷成形し、 この導電体膜の 上面に更に第 2のシー卜材(厚み 1 . 4mm)を積層して配置し、 この第 2のシート材 の一面には導電体膜を印刷成形し、 この導電体膜の上面には第 3のシート材 (厚み 1 . 4mm)を積層して配置し 。 このとき、 第 1〜第 3のシー卜材は、 アルミナ粉末を含 混合材料をシート状に成形することで形成し、また各シ一卜材には、直径 1 mmの開 口を形成して、 この各開口の位置が合致するように積層し 。ま 導電体膜は、 タング ステン層を印刷成形することで形成し、上記シー卜材の開口よりち大きい直径 3mmの 開□ 8がシー卜材の開□を囲 ように配され 7Eパターン状に形成した。このように形成 された積層体を加熱焼成することで、図 2 Aおよび図 2 Bに示す平面視形状と断面形状 を有する反 ¾器 Rを作製し; £。
このとき、絶縁基材 1は直径 1 mmの 5 5個の貫通孔 2を具備すると共に厚み 3. 2 mmに形成され、平面視 45 X 22mmの範囲の領域にわ り、隣り合う貫通孔 2同士 の間隔が 4. 5mmとなるようにこれら 5 5個の各貫通孔 2を配置し 。また、電極 3 , 4は厚み 3 0 mの上下二層のタングステン導電体層にて形成され、各貫通孔 2の周囲 を電極 3, 4の開□ 8が取り囲 ¾ょうに設置した。また上下一対の電極 3, 4の間隔(放 電面の間隔)は 1 . 4 mmとし/ £。またこの電極 3, 4の開□ 8は直径 3 mmに形成さ れ、 貫通孔 2の内面には露出させず、 電極 3, 4の閧ロ8と、 貫通孔 2の内面との間に は、 絶縁基材 1を構成する絶縁材料(誘電材料)による厚み 1 mmの絶縁被覆を形成し 。 まだ上部の電極 4は電源 6に接続し、 下部の電極 3は接地し 。
この絶縁基材 1の上部には、図 9に示すような銅製の放熱器 7が設けられだガス貯留 室 1 1を設置し、プラズマ生成用ガス <3はガス貯留室 1 1の上部の流入口 1 0から導入 され、絶縁基材 1の貫通孔 2へ流入するように形成した。放熱器 7に設けられだ通水路 7 cには冷却水を循環させ、 絶縁基材 1の過度の加熱を防止し 。
(実施例 2)
第 1のシー卜材(厚み 0. 7mm)の一面に導電体膜を印刷成形し、 この導電体膜の 上面に更に第 2のシー卜材(厚み 1 . 5mm) を積層して配置した。 このとき、 第 1, 第 2のシート材は、実施例 1の場合と同様の含アルミナ混合材料をシ一卜状に成形する ことで形成し、 ま 各シート材には、平面視の幅 1 mm、長さ 2 2mmのスリツト状の 開口を複数形成して、 この各開口の位置が合致するよラに積層し 。 また導電体膜は、 実施例 1と罔様のタングステン導電体層を印刷成形することで形成し、櫛形のパターン 状に形成した。 このように形成され 積層体を加熱焼成することで、 I 3 Aおよび囡3 Bに示す構成を有する反 ¾器 Rを作製し 。
このとき、絶縁基材 1は ¥面視の幅 1 mm、長さ 22mmのスリヅ卜状の 1 1個の貫 通孔 2を具備すると共に厚み 2. 2mmに形成され、平面視 45 X 22mmの範囲の領 域にわだり、隣り合う貫通孔 2同士の間隔が 3. 5mmとなるようにこれら各貫通孔 2 を配置し 。ま 、電極 3, 4は絶縁基材 1内の罔一層内に厚み 1 O O に形成され、 各貫通孔 2の一側に一方の電極 4を、 他側に他方の電極 4を配置した。また、 一対の電 極 3, 4の間隔(放電面の間隔)は 2mmとした。 この め、 この電極 3, 4は貫逼孔 2の内面には露出せず、 電極 3, 4の端縁(放電面) と、 貫通孔 2の内面との間には、 絶縁基材 1を構成する絶縁材料(誘電材料)による厚み 0, 5 mmの絶縁被覆を形成し た。 また一方の電極 4は電源 6に接続し、 他方の電極 3は接地した。
この絶縁基材 1の上部には、 H 3 Aおよび図 3 Bに示すような窒化アルミニウム製の 放熱器 7が設けられだガス貯留室 1 1を設置し、プラズマ生成甩ガス Gはガス貯留室 1 1の上部の流入ロ1 0から導入され、絶緣基材 1の貫通孔 2へ流入するように形成し 。 放熱器 7に設けられた通水路 7 cには冷却水を循環させ、絶縁基材"!の過度の加熱を防 止し 。
(実施例 3)
電極 3, 4の開ロ8の内径と貫通孔 2の内径とを共に 1 mmの寸法に形成して、開口 8の内面を貫通孔 2の内面で露出するよ oに形成し; £ (図 1 0参照)。 これ以外は実施 例 1と同様にしてプラズマ処理装麈を形成した。
(比較例 1 )
図 1 8に断面を示す矩形筒状の反) 容器 2 1を装備し プラズマ処理装置を使用し た。反 ®容器 2 1は肉厚 1 mmの石英ガラス製であり、 また、反 ¾容器 2 1内の空間に 形成される放電発生部 22の狭小側の内寸(反 ¾容器 2 1の両端のガス導入口 22 aと ガス吹出□ 22 bのスリット幅と同じであり、放電スリット幅という)は 1 mmとした。 さらに、 反麻容器 2 1の幅広側は 45mmとした。 電極 23, 24の下面は、 ガス吹出 □ 2: 2 bから 5 mm上流側に位置する。
—対の電極 23, 24は銅製でその表面に金メッキ処理を行った。電極 23, 24は 反¾容器 2 1の幅広側に反 ¾容器 2 1を挟みこ ように設置した。電極 2.3, 24の内 部の冷却水循環路 27には冷却水を循環させ、 電極 23, 24を冷却した。図面におけ る左側の電極 23は電源 6に接続し、 右側の電極 24は接地しだ。 C評価 1 )
上記のようなプラズマ処理装置を用いて、大気圧下で窒素 1 0リツ卜ル 分、酸素 0. 02リツトル 分のプラズマ生成用ガス Gを装置に導入し、電源 6により電極 3, 4(2 3, 24)間に図 1 1示す休止区間を有するパルス状波形を有する 6 k H z、 1 3 k V、 デューティ一比 50%の電圧を印加し、活性種を含 ¾プラズマ生成用ガス Gのガス流を、 1 O OmmZ sで搬送された被処理物 5の表面に吹き付ける(噴射する)ことにより表 面処理を行った。被処理物 5としては液晶用の素ガラスを用い、 ガス吹出 CD 2 b (22 b)と被処理物 5との距離は 5 mmとし£。液晶用素ガラスにおける処理前の水接触角 は 68° である。
実施例 1〜3及び比較例 1について表面処理後の被処理物 5の水接触角を測定し; £。 これらの結果を表 1に示す。表 1に示すように実施例 1及び実施例 2では水接触角が大 きく低下し、 特に実施例"!では水接触角の低下が著しいことがわかる。 これに对し、比 較例 1では水接触角がほとんど変化しなかっ 。よって、実施例 1 , 2は比較例 1より ち表面処理能力が高レ、と言える。
表 1
Figure imgf000027_0001
(評価 2)
実施例 1及び比較例 1について、 電極 3, 4 (23, 24)間に印加する電圧の波形 を、図 1 2に示す休止区間を有するパルス状波形を有する 6 k H z、 1 3.k V、 デュー ティ一比 5%の電圧に変更しだ以外は、評価 1と同様にして被処理物 5の表面処理を行 つだ。 このとき、被処理物 5の水接触角が 1 0° 以下となるまで繰り返し表面処理を行 つだ。
実施例 1 , 2及び比較例 1について、被処理物 5の水接触角が 1 0。 以下になるまで に要した処理回数を表 2に示す。表 2に示すように実施例 1, 2では 1回の処理により 水接触角が 1 0° 以下となつだが、比較例 1では水接触角が 1 0° 以下になるまで 7回 の処理を要し、実施例 1, 2では比較例 1よりち迅速な表面処理が可能であるといえる。 表 2
Figure imgf000028_0001
(評価 3)
実施例 3について、大気圧下で窒素 1 Oリツ卜ルノ分、 素 0. 02リツ卜 Jし Z分の プラズマ生成用ガス Gを装置に導入し、 電源 6により電極 3, 4 (23, 24)間に図 1 1に示す休止区間を有するパルス状波形を有する 6 k H z、デューティー比 50%の 電圧を印加し、活性種を含 プラズマ生成用ガス Gのガス流を、 1 O OmmZ sで搬送 されだ被処理物 5の表面に吹き付ける(噴射する)ことにより表面処理を行つ 75。 この とき印加電圧を 8 kV、 9 k V、 1 O kVと変化させて、それぞれの場合について、 表 面処理を行つだ。被処理物 5としては液晶用の素ガラスを用い、ガス吹出 02 bと被処 理物 5との距離は 5mmとしだ。液晶用素ガラスにおける処理前の水接触角は 68° で あ ·©。
処理後の被処理物 5の水接触角の測定結果を、 表 3に示す。表 3に示すように、 実施 例 3においてち、処理後の被処理物 5の水接触角の低減量が大き <、処理効率が高いち のであり、ま 7£ED加電圧を上昇させることにより、水接触角を更に低減することができ た。但し、 印加電圧を 1 O k Vとすると、 放電が安定しなくなり、表面処理を行うこと がでぎなぐなつた。
表 3
Figure imgf000028_0002
(評価 4)
実施例 1について、大気圧下で窒素 1 0リツトル 分、乾燥空気 0. 1リツ卜ルノ分 のプラズマ生成用ガス Gを装置に導入し、 中点接地型電源 6 A、 6 Bにより電極 3, 4 間に囡 "I 3に示す休止区間を有するパルス状波形を有する 1 2 k H z、デューティ一比 30%の電圧を印加し、活性種を含 プラズマ生成用ガス Gのガス流を、 5 OmmZ s で搬送され 被処理物 5の表面に吹き付ける(噴射する)ことにより表面処理を行つだ。 被処理物 5としてはプリント基板用の樹脂フィルムを用い、ガス吹出口 2 bと被処理物 5との距離は 5 mmとし 。
被処理物 5はプラズマ処理後に、その表面にめっき処理を行い、その付着強度を測定 し 。その測定結果を表 4に示す。表 4に示すように、実施例 1におけるプラズマ処理 は、被処理物 5のメツキの付着強度が大きく増加させ、表面処理効率が高いおのであり 、 めっきの信頼性を向上させることができだ。
表 4
Figure imgf000029_0001
産業上の利用可能性
上記のょラに、本発明のプラズマ処理装置においては、各貫通孔の内側に気体放電を 発生し、この気体放電により生じる活性種を含 ¾活性化され プラズマ生成用ガスのガ ス流を複数の貫通孔から吹き出して被処理物に供給することによって、少ないガス流量 で大面積に亘る被処理物のプラズマ表面処理を均一且つ効率よく行うことができる。 まだ、被処理物を搬送しながら表面処理を施す場合は、搬送中の被処理物が活性化さ れ プラズマ生成用ガスのガス流に曝露されている時間を長くすることができ、少ない ガス蠆で効率的に表面処理することができる。従って、ガスの流量を増加させることな く、 被処理物と活性種との接触時間を増加させて表面処理の能力を高めることができ、 表面処理のランニングコス卜の増加を防げる。
更に、複数の絶縁基材を組み合わせて反 器を構成することが容易であり、かつ絶縁 基材の数の増減ゆ配置位置の変更等により装置の設計自由度を高め、種 の寸法ゆ形状 の被処理物に最適なプラズマ処理を提供することができる。
このように、大面積プラズマ処理を均一且つ効率よく行える本発明のプラズマ処理装 置によれば、従来の被処理物への表面処理に加えて、液晶パネル用ガラス等の将来的 (こ 処理面積のさらなる増大が予想される被処理物にち適切に対処することができ、その広 範な用途での使用が期待される。

Claims

請求の範囲
1 . プラズマ生成用ガスを放電により活性化させ、 この活性化されだプラズマ生成用ガ スを被処理物に吹き付けるプラズマ処理装置において、一端側の開口からプラズマ生成 用ガスが流入すると共に他端側の開口から活性化されだブラズマ生成用ガスが流出す る複数の貫通孔と、各貫通孔内でそれぞれ放電を発生させる めの電極とが設けられ 絶縁基材からなる反 器を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
2.絶縁基材が平板状に形成されることを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装 置。
3.電極が絶縁基材に埋設されることを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
4.電極が貫通孔内に露出されることを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
5.電極が貫通孔内に露出されないことを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装 置。
6.貫通孔内で電気力線がプラズマ生成用ガスの流通方向と交差する方向に発生するよ うに電極を配設することを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
7.貫通孔内で電気力線がプラズマ生成用ガスの流通方向と平行な方向に発生するよう に電極を配設することを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
8. 隣り合う電極の間隔が O. 0 1〜5mmであることを特徴とする請求項 "1に記載の プラズマ処理装置。
9. 貫通孔の開口形状が直径 0. 01 ~ 1 5mmの円形状であることを特徴とする請求 項 1に記載のプラズマ処理装置。
1 0.貫通孔の開口形状が短手寸法 0. 0 1〜1 5 mmのスリツト伏である とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
1 1 .層状の電極を絶縁基材に形成すると共に貫通孔に合致する位置において電極に開 □を形成し、隣り合う開口の間におレ、て電極に欠損部分が無 (/、ことを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
1 2. 一対の層状の電極を絶縁基材に対向させて形成すると共に、ガスの流通方向にお いて下流側の電極の周端部 ¾上流側の電極の周端部よりも外側に突出させることを特 徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
1 3.絶縁基材カ tセラミックスにて形成されることを特徴とする請求項 1に記載のブラ ズマ処理装置。
1 4.絶縁基材がアルミナにて形成されることを特徴とする請求項 1 3に記載のプラズ マ処理装置。
1 5.休止区間を持つパルス状の電圧を電極に印加する電源を具備する る請求項1に記載のプラズマ処理装置。
1 6.周波数が 1 H z〜200 k H zの電圧を電極に印加する電源を具備することを特 徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
1 7. デューティー比が 0. 0 1〜80%のパルス状の電圧を電極に印加する電源を具 備することを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
1 8.—対の電極を中点接地することを特徴とする請求項"!に記載のプラズマ処理装置。
1 9. 反廂器に対して、 希ガス、 窒素、 酸素、 空気の少なくとも一つを含有するガス、 ま^はこれらの二種以上の混合ガスを、プラズマ生成用ガスとして供給するガス供給手 段を具備することを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
20.絶縁基材を冷却する放熱器を具備することを特徴とする請求項 1に記載のプラズ 処理装置。
2 1 .二次電子が放出されゆすい温度に絶縁基材を温度調整する^めの温度調整手段を 具備することを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
22.全ての貫通孔に対してプラズマ生成用ガスをほぼ均一な流速で供給する めのガ ス均一化手段を具備することを特徴とする請求項 1に記載のプラズマ処理装置。
23. 反麻器は、複数の絶縁基材を組み合わせて形成されることを特徴とする請求項 1 に記載のプラズマ処理装置。
24. 請求項 1に記載のプラズマ処理装置に適用される反 ¾器の製造方法であって、絶 縁材料を成形した複数の開口を有する複数のシ一卜材の間に、導電体材料を成形した導 電体膜を、各シート材の閧口が合致するように積層して、一体成形することにより、 シ —卜材にて絶縁基材を、導電体膜にて電極を、 シート材の開口にて貫通孔をそれぞれ形 成することを特徴とするプラズマ生成用の反麻器の製造方法。
25. 請求項 1に記載のプラズマ処理装置を用い、複数の各貫通孔の一端側から他端側 へプラズマ生成用ガスを流通させると共に電極に電圧を印加して各貫通孔内で放電を 発生させることにより、貫通孔内でプラズマを発生させてプラズマ生成 ガスを活性化 させ、この活性化されたプラズマ生成用ガスを各貫通孔の他端側から被処理物の表面に 0賁射することを特徴とするプラズマ処理方法。
26. 被処理物が、フラッ卜パネルディスプレイ用ガラス材、プリント配線基板又は樹 脂フィルムであることを特徴とする請求項 25に記載のプラズマ処理方法。
27. 以下の構成を含 ¾プラズマ処理装蘆:
複数のスルーホールを有する一対の電極板;
複数のスルーホールを有する絶縁板、前記絶縁板は、前記電極板のスルーホールの位置 が絶縁板のスルーホールの位置に一致するように前記一対の電極板間に配置される; 前記一対の電極板のスルーホールと前記絶縁板のスルーホールによって形成される複 数の放電空間内にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給手段;
前記電極板間に電圧を印加して前記複数の放電空間内に固時に前記プラズマ生成用ガ スのプラズマを生成する めの電圧印加手段。
28. 一対の電極および節記電極間に配置される絶縁板を含 ¾筒状容器と、前記筒状容 器の一端からプラズマ生成用ガスを供給するガス供給手段と、前記電極間に電圧を印加 して前記筒状容器内に前記ブラズマ生成用ガスのプラズマを生成する電圧印加手段を 具備し、前記筍状容器の他端から放出される前記プラズマで被処理物を表面処理するプ ラズマ処理装置であって、 しかるに、前記電極は複数のスルーホールを有する一対の電 極板でなり、前記絶縁板は複数のスルーホールを有し、前記筒状容器内には前言 S—対の 電極板のスルーホールと前記絶縁板のスルーホールによって形成される複数の放電空 間が設けられ、前記電極板間に電圧を印加して前記放電空間に同時に生成され 前記プ ラズマ生成用ガスの複数のプラズマが前記筒用容器の他端から放出される。
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