JP2021005628A - Surface treatment device - Google Patents
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Abstract
【課題】大気圧熱プラズマジェットを用いて被処理体の表面処理を行う表面処理装置において処理時間を短縮する。【解決手段】表面処理装置は、被処理体50を支持する支持台10と、直流アーク放電によって発生させたプラズマジェット30を被処理体50に照射するプラズマ源20と、プラズマ源20に2原子分子ガスを含むプラズマ生成ガスを供給するガス供給機構と、プラズマ源20から照射されたプラズマジェット30に対して磁場を印加して、プラズマジェット30を被処理体50に対して走査させる磁場印加機構29とを備える。被処理体50の表面処理時におけるプラズマ源20のプラズマジェット噴射口21aと被処理体50との離隔距離は、20mm以上である。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a treatment time in a surface treatment apparatus for surface treatment of an object to be treated using an atmospheric pressure thermal plasma jet. SOLUTION: A surface treatment apparatus includes a support base 10 for supporting an object to be processed 50, a plasma source 20 for irradiating the object to be processed 50 with a plasma jet 30 generated by DC arc discharge, and two atoms on the plasma source 20. A gas supply mechanism that supplies a plasma generating gas containing a molecular gas, and a magnetic field application mechanism that applies a magnetic field to the plasma jet 30 irradiated from the plasma source 20 to scan the plasma jet 30 with respect to the object to be processed 50. 29 and is provided. The separation distance between the plasma jet injection port 21a of the plasma source 20 and the object to be processed 50 at the time of surface treatment of the object to be processed 50 is 20 mm or more. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、大気圧熱プラズマジェットを用いて被処理体の表面処理を行う表面処理装置に関するものである。 The present invention relates to a surface treatment apparatus that performs surface treatment of an object to be treated by using an atmospheric pressure thermal plasma jet.
石英基板上に形成されたアモルファスシリコン(a−Si)膜に対して大気圧熱プラズマジェット(Thermal Plasma Jet:TPJ)を照射することによって、結晶化が生じることが知られている。 It is known that crystallization occurs by irradiating an amorphous silicon (a—Si) film formed on a quartz substrate with an atmospheric plasma jet (TPJ).
従来のTPJ照射システムでは、a−Si膜等の被処理体を支持するXYステージを用いて、被処理体に対してTPJをリニア走査させながら、アニール等の表面処理を行っている(例えば特許文献1参照)。 In the conventional TPJ irradiation system, a surface treatment such as annealing is performed while linearly scanning the TPJ on the object to be processed by using an XY stage that supports the object to be processed such as an a-Si film (for example, patent). Reference 1).
しかしながら、TPJをリニア走査させる方法では、被処理体の全面を処理するのに要する時間が長くなってしまうという問題がある。 However, the method of linearly scanning the TPJ has a problem that the time required to process the entire surface of the object to be processed becomes long.
前記に鑑み、本発明は、TPJを用いた表面処理装置において処理時間を短縮することを目的とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to shorten the treatment time in the surface treatment apparatus using TPJ.
前記の目的を達成するために、本発明に係る表面処理装置は、大気圧熱プラズマジェットを用いて被処理体の表面処理を行う表面処理装置であって、被処理体を支持する支持台と、直流アーク放電によって発生させたプラズマジェットを被処理体に照射するプラズマ源と、プラズマ源に2原子分子ガスを含むプラズマ生成ガスを供給するガス供給機構と、プラズマ源から照射されたプラズマジェットに対して磁場を印加して、プラズマジェットを被処理体に対して走査させる磁場印加機構とを備え、被処理体の表面処理時におけるプラズマ源のプラズマジェット噴射口と被処理体との離隔距離は、20mm以上である。 In order to achieve the above object, the surface treatment apparatus according to the present invention is a surface treatment apparatus that performs surface treatment of an object to be processed by using an atmospheric pressure thermal plasma jet, and includes a support base for supporting the object to be processed. , To the plasma source that irradiates the object to be treated with the plasma jet generated by DC arc discharge, the gas supply mechanism that supplies the plasma generation gas containing diatomic molecule gas to the plasma source, and the plasma jet that is irradiated from the plasma source. On the other hand, it is equipped with a magnetic field application mechanism that applies a magnetic field to scan the plasma jet against the object to be processed, and the separation distance between the plasma jet injection port of the plasma source and the object to be processed during surface treatment of the object to be processed is , 20 mm or more.
本発明に係る表面処理装置によると、プラズマ源のプラズマジェット噴射口と被処理体との離隔距離を20mm以上に設定した状態で、プラズマ源に2原子分子ガスを含むプラズマ生成ガスを導入することによってプラズマジェットの長さを数十mm以上に引き延ばすと共に、磁場印加機構によってプラズマジェットを被処理体に対して走査させる。このため、プラズマジェットの一回の走査で処理される範囲が大きく拡大するので、処理時間を短縮することができる。 According to the surface treatment apparatus according to the present invention, a plasma generating gas containing a diatomic molecular gas is introduced into the plasma source in a state where the separation distance between the plasma jet injection port of the plasma source and the object to be processed is set to 20 mm or more. The length of the plasma jet is extended to several tens of mm or more, and the plasma jet is scanned against the object to be processed by the magnetic field application mechanism. Therefore, the processing range can be greatly expanded by one scanning of the plasma jet, so that the processing time can be shortened.
本発明に係る表面処理装置において、前記離隔距離は、50mm以上であってもよい。このようにすると、プラズマジェットの一回の走査で処理される範囲がさらに大きく拡大するので、処理時間をさらに短縮できる。この場合、前記離隔距離が、100mm以上であると、プラズマジェットの一回の走査で処理される範囲がより一層大きく拡大するので、処理時間をより一層短縮できる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the separation distance may be 50 mm or more. By doing so, the processing range in one scanning of the plasma jet is further expanded, so that the processing time can be further shortened. In this case, if the separation distance is 100 mm or more, the processing range in one scanning of the plasma jet is further expanded, so that the processing time can be further shortened.
本発明に係る表面処理装置において、磁場印加機構は、プラズマ源と支持台との間に配置されてもよい。このようにすると、プラズマジェットを容易に磁場偏向させることができる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the magnetic field application mechanism may be arranged between the plasma source and the support base. In this way, the plasma jet can be easily magnetically deflected.
本発明に係る表面処理装置において、磁場印加機構は、プラズマ源の内部におけるプラズマジェット噴射口の近傍に配置されてもよい。このようにすると、プラズマジェット噴射口と被処理体との離隔距離が比較的小さい場合にも、プラズマジェットを磁場偏向させることができる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the magnetic field application mechanism may be arranged in the vicinity of the plasma jet injection port inside the plasma source. In this way, the plasma jet can be magnetically deflected even when the separation distance between the plasma jet injection port and the object to be processed is relatively small.
本発明に係る表面処理装置において、支持台は、プラズマ源から支持台に向かう方向に対して垂直な方向に移動可能であってもよい。このようにすると、磁場偏向によるプラズマジェットの走査と、支持台の移動によるプラズマジェットの走査とを組み合わせて、処理時間をさらに短縮することができる。この場合、プラズマ源から照射されるプラズマジェットが、支持台の移動方向に対して垂直な方向に走査されると、両方の走査を最も効率よく組み合わせて、処理時間をより一層短縮することができる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the support base may be movable in a direction perpendicular to the direction from the plasma source to the support base. In this way, the processing time can be further shortened by combining the scanning of the plasma jet by the magnetic field deflection and the scanning of the plasma jet by the movement of the support base. In this case, when the plasma jet emitted from the plasma source is scanned in the direction perpendicular to the moving direction of the support base, both scans can be combined most efficiently, and the processing time can be further shortened. ..
本発明に係る表面処理装置において、プラズマジェット噴射口は、プラズマ源から照射されるプラズマジェットが走査される方向に沿って延伸した形状を有していてもよい。このようにすると、プラズマジェットの最大走査角度が大きい場合にも、磁場偏向させたプラズマジェットがプラズマジェット噴射口の周辺に干渉することを回避できる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the plasma jet injection port may have a shape extended along the direction in which the plasma jet irradiated from the plasma source is scanned. By doing so, even when the maximum scanning angle of the plasma jet is large, it is possible to prevent the magnetic field-deflected plasma jet from interfering with the periphery of the plasma jet injection port.
本発明に係る表面処理装置において、プラズマ生成ガスはアルゴン及び窒素であってもよい。このようにすると、プラズマジェットの長さをより長く引き延ばすことができる。この場合、アルゴン流量が0.4L/分以上0.5L/分以下であり、窒素流量が0.65L/分以上0.95L/分以下であるか、アルゴン流量が0.9L/分以上1.5L/分以下であり、窒素流量が0.3L/分以上0.5L/分以下であってもよい。このようにすると、プラズマジェットの長さを100mm以上にすることができる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the plasma-producing gas may be argon or nitrogen. In this way, the length of the plasma jet can be extended longer. In this case, the argon flow rate is 0.4 L / min or more and 0.5 L / min or less, the nitrogen flow rate is 0.65 L / min or more and 0.95 L / min or less, or the argon flow rate is 0.9 L / min or more 1 It may be .5 L / min or less and the nitrogen flow rate may be 0.3 L / min or more and 0.5 L / min or less. In this way, the length of the plasma jet can be increased to 100 mm or more.
本発明によると、大気圧熱プラズマジェットを用いて被処理体の表面処理を行う表面処理装置において処理時間を短縮することができる。 According to the present invention, the processing time can be shortened in a surface treatment apparatus that performs surface treatment of an object to be treated by using an atmospheric pressure thermal plasma jet.
以下、実施形態に係る表面処理装置、具体的には、大気圧熱プラズマジェットを用いて被処理体の表面処理を行う表面処理装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the surface treatment apparatus according to the embodiment, specifically, the surface treatment apparatus for performing the surface treatment of the object to be treated by using the atmospheric pressure thermal plasma jet will be described with reference to the drawings.
尚、本実施形態に係る表面処理装置による表面処理としては、アニール(熱処理)の他、異物除去、成膜、酸化等が想定される。成膜や酸化を行う場合は、プラズマジェット中に成膜種や酸化種を添加すればよい。 In addition to annealing (heat treatment), foreign matter removal, film formation, oxidation, and the like are assumed as the surface treatment by the surface treatment apparatus according to the present embodiment. When film formation or oxidation is performed, the film formation species or oxidation species may be added to the plasma jet.
図1は、実施形態に係る表面処理装置の構成図であり、図2は、図1に示す表面処理装置のプラズマジェット噴射口の近傍を拡大して示す図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of the surface treatment apparatus according to the embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view showing the vicinity of the plasma jet injection port of the surface treatment apparatus shown in FIG.
図1に示す表面処理装置は、主として、被処理体50を支持する支持台10と、直流アーク放電によって発生させたプラズマジェット30を被処理体50に照射するプラズマ源20と、プラズマ源20に2原子分子ガスを含むプラズマ生成ガスを供給するガス供給機構と、プラズマジェット30に対して磁場を印加してプラズマジェット30を被処理体50に対して走査させる磁場印加機構29とを備える。本実施形態では、プラズマ源20は、支持台10の上方に配置され、磁場印加機構29は、プラズマ源20と支持台10との間に配置される。
The surface treatment apparatus shown in FIG. 1 mainly includes a
支持台10としては、例えば、XYステージを用いてもよい。この場合、支持台10は、プラズマ源20から支持台10に向かう方向(本実施形態では鉛直方向)に対して垂直な方向(本実施形態では水平方向)に移動可能である。図1では、例えば、支持台10が右方向に移動する様子を示す。
As the
プラズマ源20は、主として、アーク放電を発生させる陽極21及び陰極22と、陽極21と陰極22との間に直流電圧を印加する電源23とを備える。
The
陽極21は、内部空間28が設けられた略円筒形状を有し、支持台10側に、内部空間28に通じるプラズマジェット噴射口21aを有する。陽極21は、例えば、熱伝導率が高い銅(Cu)を主成分とする金属から構成されてもよい。
The
内部空間28には、陽極21の外壁部を貫通するガス導入管28aを通じて、2原子分子ガスを含むプラズマ生成ガスが導入される。本実施形態では、プラズマ生成ガスとして、例えば、アルゴンガス及び窒素ガスを用いる。ガス導入管28aは、2原子分子ガスを供給するガスボンベ等のガス供給機構(図示省略)に連結される。
A plasma-generating gas containing a diatomic molecule gas is introduced into the
陰極22は、プラズマジェット噴射口21aの上方に配置された導体24に挿入されて保持される。陰極22の下端は、導体24から内部空間28へ露出し、プラズマジェット噴射口21aに向かって尖った形状を有する。陰極22は、例えば、酸化ランタンを微量添加したタングステンから構成されてもよい。導体24は、例えば、銅から構成されてもよい。
The
陽極21と導体24との間には絶縁体25が配置される。絶縁体25は、例えば、アルミナやセラミックス等から構成されてもよい。
An
導体24における陰極22の周囲には、陰極22を冷却する水が導入される中空部26が形成されると共に、陽極21におけるプラズマジェット噴射口21aの周囲には、陽極21を冷却する水が導入される中空部27が形成される。中空部26には、導体24の外壁部を貫通する給水管26aを通じて水が供給され、導体24の外壁部を貫通する排水管26bを通じて水が排水される。中空部27には、陽極21の外壁部を貫通する給水管27aを通じて水が供給され、陽極21の外壁部を貫通する排水管27bを通じて水が排水される。
A
図2に示す電極間距離(陽極21と陰極22との間の距離)ESは、表面処理内容に応じて適宜設定可能であるが、例えば、2.0mmに設定してもよい。同じく図2に示すプラズマジェット噴射口21aの口径φも、表面処理内容に応じて適宜設定可能であるが、例えば、2.0mmに設定してもよい。尚、プラズマジェット噴射口21aの形状も表面処理内容やプラズマジェット30の走査方法等に応じて適宜設定可能であり、円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。
The distance between the electrodes (distance between the
磁場印加機構29から磁場が印加されたプラズマジェット30は、ローレンツ力によって磁場偏向すると推測される。このため、例えば、プラズマジェット30の進行方向(図1では鉛直下向き)、及び、プラズマジェット30を走査したい方向の両方に対して垂直な向きに磁場が生じるように、磁場印加機構29を配置してもよい。
It is presumed that the
例えば、図3に示すように、磁場印加機構29として4つの電磁石29a、29b、29c、29dを、陽極21の下方に、プラズマジェット噴射口21aを囲むように配置してもよい。具体的には、図3において、プラズマジェット噴射口21aの上端を左右から挟むように、電磁石29a、29bが配置され、プラズマジェット噴射口21aの下端を左右から挟むように、電磁石29c、29dが配置される。この配置において、図示しない制御装置を用いて、電磁石29a、29cを第1極性に、電磁石29b、29dを第2極性(第1極性の反対極性)にそれぞれ設定すると共に、第1極性及び第2極性を適宜反転させることによって、図3の左右方向に磁場Bを発生させることができる。これにより、プラズマジェット30を図3の上下方向に走査させることができる。ここで、プラズマジェット噴射口21aは、図3に示すように、プラズマジェットが走査される方向に沿って延伸した形状を有していてもよい。
For example, as shown in FIG. 3, four
電磁石29a、29b、29c、29dの各コイルに電流を供給する電流源(図示省略)としては、例えば、±2Aの範囲で周波数0〜200Hzの交流を発生させるものを用いてもよい。また、ファンクションジェネレータを用いて任意の電圧信号を増幅して電磁石29a、29b、29c、29dの各コイルに印加してもよい。
As a current source (not shown) that supplies a current to each of the coils of the
プラズマ源20において、陽極21と陰極22との間に電源23から直流電圧が印加され、ガス導入管28aから2原子分子ガスを含むプラズマ生成ガスが内部空間28へ供給されると、直流アーク放電によってプラズマジェット30が発生する。発生したプラズマジェット30はプラズマジェット噴射口21aから被処理体50に照射される。また、本実施形態では、プラズマジェット噴射口21aから被処理体50にプラズマジェット30が照射される際に、支持台10の移動によるプラズマジェット30の走査と、磁場印加機構29によるプラズマジェット30の走査とが行われる。図1では、被処理体50が、例えば、石英基板51上に形成されたシリコン膜52(a−Si膜52a)である場合を示す。プラズマジェット30がa−Si膜52aに照射されることによって、結晶シリコン(c−Si)膜52bが形成される。
In the
以下、図4〜図6を参照しながら、プラズマ源20に2原子分子ガスを含むプラズマ生成ガス、具体的には、アルゴンガス及び窒素ガスを導入する効果について説明する。
Hereinafter, the effect of introducing a plasma generating gas containing a diatomic molecule gas, specifically, argon gas and nitrogen gas, into the
図4は、プラズマ源20(詳細にはプラズマジェット噴射口21a)と被処理体50との距離(以下、離隔距離dという)がそれぞれ30mm及び50mmである場合のプラズマジェット30のパワー密度プロファイルを示す。パワー密度プロファイルは、被処理体50におけるプラズマジェット噴射口21aの直下の位置を中心(0mm)として2次元的に表している。図4において、実線で示すプロファイル(実施形態)は、プラズマ源20にアルゴンガス及び窒素ガスを導入して得られたもので、プラズマ生成条件は、アルゴンガス流量が1.3L/分、窒素ガス流量が0.4L/分、入力電力が2.3kWである。一方、図4において、破線で示すプロファイル(比較例)は、プラズマ源20にアルゴンガスのみを導入して得られたもので、プラズマ生成条件は、アルゴンガス流量が7.7L/分、入力電力が1.9kWである。
FIG. 4 shows the power density profile of the
プラズマ生成ガスに、窒素のような2原子分子ガスを含有させない場合、プラズマジェットのパワー密度は、離隔距離dが数mmを超えると減少しはじめ、図4に示すように、離隔距離dが30mm以上では、2原子分子ガスを用いた本実施形態のプラズマジェット30と比較して、大きく減少している。一方、本実施形態のプラズマジェット30は、図4に示すように、離隔距離dが30mmで715W/cm2 、離隔距離dが50mmで445W/cm2 のパワー密度を維持している。
When the plasma generating gas does not contain a diatomic molecule gas such as nitrogen, the power density of the plasma jet begins to decrease when the separation distance d exceeds several mm, and as shown in FIG. 4, the separation distance d is 30 mm. In the above, it is greatly reduced as compared with the
図5は、被処理体50である厚さ525μmの4インチシリコンウェハに対して、離隔距離dを180mmとして、アルゴンガス及び窒素ガスの流量を変えながら、ウェハ温度(単位:℃)を測定した結果である。ここで、プラズマ生成条件は、電極間距離(陽極21と陰極22との間の距離)ESが3.0mm、プラズマジェット噴射口21aの口径φが3.0mm、放電電流量が140Aである。
In FIG. 5, the wafer temperature (unit: ° C.) was measured with respect to a 4-inch silicon wafer having a thickness of 525 μm, which is the object to be processed 50, with a separation distance d of 180 mm and changing the flow rates of argon gas and nitrogen gas. The result. Here, the plasma generation conditions are that the distance between the electrodes (distance between the
図5に示すように、アルゴンガス流量が0.4L/分以上0.5L/分以下で且つ窒素ガス流量が0.65L/分以上0.95L/分以下の場合、及び、アルゴンガス流量が0.9L/分以上1.5L/分以下で且つ窒素ガス流量が0.3L/分以上0.5L/分以下の場合、600℃以上のウェハ温度が得られている。 As shown in FIG. 5, when the argon gas flow rate is 0.4 L / min or more and 0.5 L / min or less and the nitrogen gas flow rate is 0.65 L / min or more and 0.95 L / min or less, and the argon gas flow rate is When the flow rate of nitrogen gas is 0.3 L / min or more and 0.5 L / min or less at 0.9 L / min or more and 1.5 L / min or less, a wafer temperature of 600 ° C. or higher is obtained.
図6は、図5と同じプラズマ生成条件で、アルゴンガス及び窒素ガスの流量を変えながら、プラズマジェット噴射口21aから延びるプラズマジェット30の長さ(単位:mm)を測定した結果である。図6に示すように、図5で600℃以上のウェハ温度が得られたアルゴンガス及び窒素ガスの流量範囲を含む広範な流量範囲で、プラズマジェット30の長さは、ほぼ100mmを超えている。
FIG. 6 is a result of measuring the length (unit: mm) of the
図1に示す本実施形態の表面処理装置においては、被処理体50の表面処理時におけるプラズマジェット噴射口21aと被処理体50との離隔距離dは、10mm以上、好ましくは20mm以上に設定される。ここで、被処理体50の厚さが半導体ウェハ等のように薄ければ、離隔距離dは、プラズマジェット噴射口21aと支持台10との距離に実質的に等しい。
In the surface treatment apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1, the separation distance d between the plasma
以上に説明した本実施形態によると、プラズマ源20のプラズマジェット噴射口21aと被処理体50との離隔距離dを10mm以上、好ましくは20mm以上に設定した状態で、プラズマ源20に2原子分子ガスを含むプラズマ生成ガスを導入することによってプラズマジェット30の長さを数十mm以上に引き延ばすと共に、磁場印加機構29によってプラズマジェット30を被処理体50に対して走査させる。このため、プラズマジェット30の一回の走査で処理される範囲が大きく拡大するので、処理時間を短縮することができる。
According to the present embodiment described above, the
図7は、比較例として、離隔距離dを4mmとして、最大走査角度45°でプラズマジェット30を走査している様子を示す。図7に示す場合、プラズマジェット30の一回の走査で処理される範囲は8mmである。
FIG. 7 shows, as a comparative example, a state in which the
図8は、本実施形態で離隔距離dを20mmとして、最大走査角度45°でプラズマジェット30を走査している様子を示す。図8に示す場合、プラズマジェット30の一回の走査で処理される範囲は40mmと比較例と比べて格段に大きくなっている。従って、本実施形態において、離隔距離dをより好ましくは50mm以上、さらに好ましくは100mm以上とすることによって、プラズマジェット30の一回の走査で処理される範囲がより一層大きく拡大するので、処理時間をより一層短縮できる。
FIG. 8 shows a state in which the
また、本実施形態によると、磁場印加機構29が、プラズマ源20と支持台10との間に配置されるため、プラズマジェット30を容易に磁場偏向させることができる。
Further, according to the present embodiment, since the magnetic
また、本実施形態によると、支持台10が、プラズマ源20から支持台10に向かう方向に対して垂直な方向に移動可能であるため、磁場偏向によるプラズマジェット30の走査と、支持台10の移動によるプラズマジェット30の走査とを組み合わせて、処理時間をさらに短縮することができる。この場合、プラズマ源20から照射されるプラズマジェット30が、支持台10の移動方向に対して垂直な方向に走査されると、図9に示すように、両方の走査を最も効率よく組み合わせて、処理時間をより一層短縮することができる。尚、図9は、支持台10と共に被処理体50を移動させながら、図7(比較例)及び図8(実施形態)にそれぞれ示すプラズマジェット30の走査を行った場合の処理範囲を示している。
Further, according to the present embodiment, since the
また、本実施形態によると、プラズマジェット噴射口21aは、プラズマ源20から照射されるプラズマジェット30が走査される方向に沿って延伸した形状(図3参照)を有するため、プラズマジェット30の最大走査角度が大きい場合にも、磁場偏向させたプラズマジェット30がプラズマジェット噴射口21aの周辺に干渉することを回避できる。
Further, according to the present embodiment, the plasma
また、本実施形態によると、プラズマ源20に導入されるプラズマ生成ガスがアルゴン及び窒素であるため、プラズマジェット30の長さをより長く引き延ばすことができる。
Further, according to the present embodiment, since the plasma generating gas introduced into the
尚、本実施形態において、図示は省略しているが、プラズマ源20の頂部は、アクチュエータを介して架台に取り付けられていてもよい。このようにすると、アクチュエータによって、プラズマ源20を上下に移動させることができる。
Although not shown in the present embodiment, the top of the
また、本実施形態において、支持台10として、XYステージを用いたが、これに代えて、或いは、これに加えて、支持台10を回転可能に構成してもよい。このようにすると、被処理体50が例えば円盤状の半導体ウェハ等である場合、被処理体50を回転させながら、被処理体50の径方向に磁場偏向によりプラズマジェット30を走査させることにより、被処理体50の全面を処理することができる。或いは、磁場偏向によるプラズマジェット30の走査範囲を十分に大きく確保できる場合、支持台10は固定としてもよい。或いは、支持台10は固定して、プラズマ源20を移動可能に構成してもよい。
Further, in the present embodiment, the XY stage is used as the
また、本実施形態において、磁場印加機構29を、プラズマ源20と支持台10との間に配置したが、これに代えて、磁場印加機構29を、プラズマ源20の内部におけるプラズマジェット噴射口21aの近傍に配置してもよい。このようにすると、プラズマジェット噴射口21aと被処理体50との離隔距離dが比較的小さい場合にも、プラズマジェット30を磁場偏向させることができる。
Further, in the present embodiment, the magnetic
また、本実施形態において、プラズマジェット30の進行方向、及び、プラズマジェット30を走査したい方向の両方に垂直な向きに磁場が生じるように、磁場印加機構29を配置したが、プラズマジェット30を磁場偏向できれば、磁場印加機構29の配置は特に限定されない。また、図3に示す例では、磁場印加機構29として4つの電磁石29a〜29dを配置したが、磁場印加機構29を構成する磁石数も特に限定されない。また、磁場印加機構29として、電磁石に代えて、例えば、移動機構を持つ永久磁石を用いてもよい。
Further, in the present embodiment, the magnetic
また、本実施形態において、プラズマ生成ガスとして、アルゴンガス及び窒素ガスを用いたが、アルゴンガスに代えて、電離電圧が比較的高い他のガス、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス等を用いてもよいし、窒素ガスに代えて、他の2原子分子ガス、例えば、塩素ガス、水素ガス、酸素ガス、二酸化炭素ガス等を用いてもよい。 Further, in the present embodiment, argon gas and nitrogen gas are used as the plasma generating gas, but other gases having a relatively high ionization voltage, such as helium gas, neon gas, and krypton gas, are used instead of the argon gas. Alternatively, instead of the nitrogen gas, another molecular gas such as chlorine gas, hydrogen gas, oxygen gas, carbon dioxide gas and the like may be used.
また、本実施形態の表面処理装置は、図1に示すように構成されたが、大気圧熱プラズマジェットを用いて被処理体の表面処理を行うことができれば、表面処理装置の構成は特に限定されない。例えば、本実施形態の表面処理装置では、プラズマ源20を支持台10の上方に配置したが、これに代えて、プラズマ源20と支持台10とを水平方向に並置してもよい。
Further, the surface treatment apparatus of the present embodiment is configured as shown in FIG. 1, but the configuration of the surface treatment apparatus is particularly limited as long as the surface treatment of the object to be treated can be performed using the atmospheric pressure thermal plasma jet. Not done. For example, in the surface treatment apparatus of the present embodiment, the
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は前述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。すなわち、前述の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention. That is, the description of the above-described embodiment is essentially merely an example, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
10 支持台
20 プラズマ源
21 陽極
21a プラズマジェット噴射口
22 陰極
23 電源
24 導体
25 絶縁体
26、27 中空部
26a、27a 給水管
26b、27b 排水管
28 内部空間
28a ガス導入管
29 磁場印加機構
29a、29b、29c、29d 電磁石
30 プラズマジェット
50 被処理体
51 石英基板
52 シリコン膜
52a a−Si膜
52b c−Si膜
10 Support stand 20
Claims (11)
前記被処理体を支持する支持台と、
直流アーク放電によって発生させたプラズマジェットを前記被処理体に照射するプラズマ源と、
前記プラズマ源に2原子分子ガスを含むプラズマ生成ガスを供給するガス供給機構と、
前記プラズマ源から照射されたプラズマジェットに対して磁場を印加して、当該プラズマジェットを前記被処理体に対して走査させる磁場印加機構とを備え、
前記被処理体の表面処理時における前記プラズマ源のプラズマジェット噴射口と前記被処理体との離隔距離は、20mm以上である、表面処理装置。 A surface treatment device that performs surface treatment of an object to be treated using an atmospheric pressure thermal plasma jet.
A support base that supports the object to be processed and
A plasma source that irradiates the object to be processed with a plasma jet generated by DC arc discharge,
A gas supply mechanism that supplies a plasma-generating gas containing a diatomic molecule gas to the plasma source,
A magnetic field application mechanism for applying a magnetic field to a plasma jet irradiated from the plasma source and scanning the plasma jet with respect to the object to be processed is provided.
A surface treatment apparatus in which the separation distance between the plasma jet injection port of the plasma source and the object to be treated at the time of surface treatment of the object to be treated is 20 mm or more.
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