JP4372918B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物の表面に存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、製膜、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズマを発生させるためのプラズマ処理装置、及びこれを用いたプラズマ処理方法に関するものであり、特に、精密な接合が要求される電子部品の表面のクリーニングに好適に応用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、大気圧下でプラズマ処理を行うことが試みられている。例えば、特開平2−15171号公報や特開平3−241739号公報や特開平1−306569号公報には、反応容器内の放電空間に一対の電極を配置すると共に電極の間に誘電体を設け、放電空間をHe(ヘリウム)やAr(アルゴン)などの希ガスを主成分とするプラズマ生成用ガスで充満し、反応容器に被処理物を入れると共に電極の間に交流電界を印加するようにしたプラズマ処理方法が開示されており、誘電体が配置された電極の間に交流電界を印加することにより安定的にグロー状の放電を発生させ、このグロー状の放電によりプラズマ生成用ガスを励起して反応容器内にプラズマを生成し、このプラズマにより被処理物の処理を行うようにしたものである。
【0003】
また、特開平4−334543号公報や特開平5−202481号公報にも大気圧下でプラズマ処理を行うことが記載されており、これら公報には、円筒状の反応管の外周に複数の電極を設け、電極間に交流電圧を印加して反応管内にプラズマを発生させ、プラズマが発生した反応管内に被処理物を導入して被処理物の処理を行うようにしたものである。
【0004】
しかし、上記公報に記載の方法では被処理物の特定の部分のみに局所的にプラズマ処理を行いにくく、また、処理時間も長くかかるという問題があった。そこで、大気圧下でグロー状の放電により生成したプラズマ(特にプラズマの活性種)を被処理物にジェット状に吹き出してプラズマ処理を行うことが、例えば、特開平3−219082号公報、特開平4−212253号公報、特開平6−108257号公報等で提案されている。これら公報に記載の方法は、ジェット状のプラズマをスポット的に吹き出して被処理物に吹き付けることによって、被処理物を局所的にプラズマ処理するようにしたものである。
【0005】
また、プラズマをある程度の幅で被処理物に供給してプラズマ処理を行うことが特開平4−358076号公報に記載されている。この方法は、表面に固体誘電体を配設した一対の誘電体被覆電極を対向させて配置し、誘電体被覆電極の間に上側からプラズマ生成用ガスを導入すると共に誘電体被覆電極に高電圧を印加することによって、プラズマ生成用ガスからプラズマを生成し、このプラズマを誘電体被覆電極の間から下流して被処理物に供給するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このプラズマをスポット的に吹き出す方法では、被処理物に供給されるプラズマの面積が小さいので、BGA(Ball Grid Array)基板などの基板の全面を処理する場合にプラズマを基板の全面に亘って走査させなければならず、処理時間が長くなるという問題があった。また、特開平4−358076号公報のものでは、プラズマがある程度の幅を持って基板に供給されるので、プラズマをジェット状に吹き出す方法に比べて処理時間を短くすることができるが、表面に固体誘電体を配設した一対の誘電体被覆電極を対向させて配置し、誘電体被覆電極に高電圧を印加することによってプラズマを生成しているので、固体誘電体の表面の垂直方向に電気力線が生じることになり、この電気力線による固体誘電体劣化により固体誘電体の表面からその構成物質が飛び出しやすくなり、飛び出した固体誘電体の構成物質が不純物として被処理物に付着して被処理物が汚染されるという問題があった。
【0007】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、BGA基板などの基板の全面を処理する場合に処理時間を短くすることができ、しかも、被処理物の汚染を少なくすることができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係るプラズマ処理装置は、絶縁材料で形成される反応容器1と、反応容器1の外面に接する少なくとも一対の対向する電極2、3とを具備して構成され、反応容器1にプラズマ生成用ガスを供給すると共に電極2、3の間に交流電界を印加することにより大気圧下で反応容器1内にグロー状の放電を生じさせ、グロー状の放電により反応容器1内にプラズマを生成するようにしたプラズマ処理装置において、反応容器1の内面に沿った電気力線aが形成されるように一対の電極2、3を配置し、幅を持ったジェット状のプラズマを吹き出すための吹き出し口4を反応容器1の平坦な平面部分にスリット状に形成し、このスリット状の吹き出し口4の開口面積を反応容器1内部の断面積よりも小さく形成して成ることを特徴とするものである。
【0009】
また本発明の請求項2に係るプラズマ処理装置は、請求項1の構成に加えて、箱状の反応容器1の下面に吹き出し口4を形成して成ることを特徴とするものである。
【0010】
また本発明の請求項3に係るプラズマ処理装置は、請求項1又は2の構成に加えて、一対の電極2、3を上下に対向させて配置して成ることを特徴とするものである。
【0011】
また本発明の請求項4に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至3のいずれかの構成に加えて、反応容器1を扁平筒状に形成し、反応容器1の側壁1aの対向間隔を幅狭方向へ0.1〜5mmに形成して成ることを特徴とするものである。
【0012】
また本発明の請求項5に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至4のいずれかの構成に加えて、電極2、3を平面視でロ字状に形成して成ることを特徴とするものである。
【0013】
また本発明の請求項6に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至5のいずれかの構成に加えて、接地される一方の電極3を高電圧が印加される他方の電極2よりも吹き出し口4に近づけて配置して成ることを特徴とするものである。
【0014】
また本発明の請求項7に係るプラズマ処理装置は、請求項1又は2の構成に加えて、吹き出し口4の長手方向と平行な方向に長く電極2、3を形成して成ることを特徴とするものである。
【0015】
また本発明の請求項8に係るプラズマ処理装置は、請求項1又は2の構成に加えて、電極2、3を側面視で下面が開口するコ字状に形成して成ることを特徴とするものである。
【0016】
また本発明の請求項9に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至8のいずれかの構成に加えて、反応容器1内でのプラズマ生成用ガスの流れを均一化するためのガス均一化室5を設けて成り、前記ガス均一化室5は、このガス均一化室5に供給されたプラズマ生成用ガスがこのガス均一化室5を通過して反応容器1内に導入されるように形成されたものであることを特徴とするものである。
【0017】
また本発明の請求項10に係るプラズマ処理装置は、請求項9の構成に加えて、ガス均一化室5内に突出する鍔部50を反応容器1に形成して成ることを特徴とするものである。
【0018】
また本発明の請求項11に係るプラズマ処理装置は、請求項9又は10の構成に加えて、ガス均一化室5に球体6を充填して成ることを特徴とするものである。
【0019】
また本発明の請求項12に係るプラズマ処理装置は、請求項1の構成に加えて、平坦な平面部7と断面が半円弧状の曲面部8とを備えて反応容器1を形成し、平面部7に吹き出し口4を形成して成ることを特徴とするものである。
【0020】
また本発明の請求項13に係るプラズマ処理装置は、請求項12の構成に加えて、曲面部8に電極2、3を配置して成ることを特徴とするものである。
【0021】
また本発明の請求項14に係るプラズマ処理装置は、請求項12又は13の構成に加えて、電極2、3を半円弧状に形成して成ることを特徴とするものである。
【0022】
また本発明の請求項15に係るプラズマ処理装置は、請求項12乃至14のいずれかの構成に加えて、反応容器1の下面を平面部7として形成し、プラズマ生成用ガスを反応容器1に横から供給することを特徴とするものである。
【0023】
また本発明の請求項16に係るプラズマ処理装置は、請求項1の構成に加えて、反応容器1を円筒状に形成し、一対の電極2、3を上下に対向させて配置して成ることを特徴とするものである。
【0024】
また本発明の請求項17に係るプラズマ処理装置は、請求項16の構成に加えて、電極2、3を平面視で環状に形成して成ることを特徴とするものである。
【0025】
また本発明の請求項18に係るプラズマ処理装置は、請求項16又は17の構成に加えて、接地される一方の電極3を高電圧が印加される他方の電極2よりも吹き出し口4に近づけて配置して成ることを特徴とするものである。
【0030】
また本発明の請求項19に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至18のいずれかの構成に加えて、電気力線aが沿って形成される反応容器1の内面に沿わせて吹き出し口4を形成して成ることを特徴とするものである。
【0031】
また本発明の請求項20に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至18のいずれかの構成に加えて、電気力線aが沿って形成される反応容器1の複数個の内面のそれぞれに沿わせて吹き出し口4を形成して成ることを特徴とするものである。
【0032】
また本発明の請求項21に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至20のいずれかの構成に加えて、少なくとも一方の電極2、3を冷媒で冷却して成ることを特徴とするものである。
【0033】
また本発明の請求項22に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至21のいずれかの構成に加えて、反応容器1内の一対の電極2、3の間に形成される放電空間15の体積を減少させるための体積減少具11を反応容器1内に設けて成ることを特徴とするものである。
【0034】
また本発明の請求項23に係るプラズマ処理装置は、請求項22の構成に加えて、体積減少具11を絶縁材料で形成して成ることを特徴とするものである。
【0035】
また本発明の請求項24に係るプラズマ処理装置は、請求項22又は23の構成に加えて、体積減少具11を冷媒で冷却して成ることを特徴とするものである。
【0036】
また本発明の請求項25に係るプラズマ処理装置は、請求項22の構成に加えて、体積減少具11を金属材料で形成すると共に体積減少具11を冷媒で冷却して成ることを特徴とするものである。
【0037】
また本発明の請求項26に係るプラズマ処理装置は、請求項21乃至25のいずれかの構成に加えて、冷媒がイオン交換水であることを特徴とするものである。
【0038】
また本発明の請求項27に係るプラズマ処理装置は、請求項21乃至25のいずれかの構成に加えて、冷媒が不凍性及び絶縁性を有することを特徴とするものである。
【0039】
また本発明の請求項28に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至27のいずれかの構成に加えて、一対の電極2、3の間に印加する交流電界の周波数を1kHz〜200MHzに設定することを特徴とするものである。
【0040】
また本発明の請求項29に係るプラズマ処理装置は、請求項1乃至28のいずれかの構成に加えて、電極2、3の反応容器1と接触する側の表面粗度を10〜1000μmに形成して成ることを特徴するものである。
【0041】
本発明の請求項30に係るプラズマ処理方法は、請求項1乃至29のいずれかに記載のプラズマ処理装置の吹き出し口4の下方に被処理物を配置し、吹き出し口4からプラズマを吹き出して被処理物に供給することを特徴とするものである。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0043】
図1に本発明のプラズマ処理装置の一例を示す。このプラズマ処理装置は、反応容器1の外周の全周に亘って一対の電極2、3を接触させて設けると共に電極2と電極3を上下に対向させて配置することによって形成されており、反応容器1の内部において電極2と電極3の間に放電空間15が形成されている。一対の電極2、3のうち、一方の電極2は高周波を発生する電源18と接続されて高電圧が印加される高圧電極として形成されており、他方の電極3は接地される接地電極として形成されている。
【0044】
反応容器1は高融点の絶縁材料(誘電体材料)で形成されるものである。反応容器1を構成する絶縁材料の誘電率は放電空間15におけるプラズマの低温化の重要な要素であって、具体的には絶縁材料として、石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などを例示することができる。
【0045】
反応容器1はその厚み方向(反応容器1及びプラズマ処理装置の厚み方向を矢印Bで示す)に並んで対向する一対の側壁1aと、反応容器1の幅方向(反応容器1及びプラズマ処理装置の幅方向を矢印Aで示す)に並んで対向する一対の側壁1bと、反応容器1の下面を構成する矩形状(底面視で長方形)の底部1cとで有底の角形筒状に形成されている。また、反応容器1の上面はガス導入口16として略全面に亘って開放されていると共に底部1cの外面である反応容器1の下面はほぼ平坦な面で形成されている。そして、図1(b)に示すように、反応容器1の下面の厚み方向の略中央部には反応容器1の長手方向(幅方向)と平行な方向に長くて幅広の吹き出し口4が形成されている。吹き出し口4はスリット状であって、反応容器1の底部1cを貫通して反応容器1の内部の放電空間15と連通している。
【0046】
反応容器1は厚み寸法よりも幅寸法が非常に大きく形成された扁平形状であって、反応容器1の厚み方向(幅狭方向)における内寸W、すなわち、反応容器1の厚み方向(幅狭方向)に並んで対向する一対の側壁1aの内面の対向間隔Wは、0.1〜5mmに形成するのが好ましい。このように反応容器1の厚み方向の内寸Wを0.1〜5mmにすることによって、放電空間15の体積が比較的小さくなって、放電空間15における単位空間あたりの電力を高くすることができ、つまり、放電空間15における放電空間密度を上げることができ、低電力化及び小ガス流量化を図ることができるものであり、しかも、プラズマの生成効率が高まって、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。
【0047】
反応容器1の内寸Wが0.1mm未満であると、吹き出し口4が小さくなり過ぎてプラズマの吹き出し範囲が狭くなり、プラズマ処理をすることができる範囲が小さくなる恐れがあり、また、反応容器1の強度が低下する恐れがある。一方、反応容器1の内寸Wが5mmより大きくなると、吹き出し口4が大きくなり過ぎて吹き出し口4から吹き出されるジェット状のプラズマの流速が小さくなり、プラズマ処理の速度が遅くなる恐れがあり、また、放電空間15の体積が大きくなり過ぎて放電空間7における単位体積あたりの投入電力(交流電界)が小さくなってプラズマの生成の効率が低下し、プラズマ処理の速度が遅くなる恐れがある。そして、これらの問題点を解決するためには、ガス流量や電力を増やすしかないが、この結果、ガス及び電力を多量に消費し、コストパフォーマンスが低下する恐れがある。従って、反応容器1の内寸Wを0.1〜5mmに形成するのが好ましい。
【0048】
電極2と電極3は同形であって、平面視でロ字状(角形環状)に形成されている。すなわち、電極2と電極3の略中央部には上下に貫通する挿着孔17が形成されている。この挿着孔17の大きさは反応容器1の外周寸法とほぼ同一に、また、挿着孔17の平面視の形状は反応容器1の外周形状とほぼ同一にそれぞれ形成されている。さらに、電極2と電極3はその冷却効率を高くするために熱伝導性の高い金属材料、例えば、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス(SUS304など)などで形成されている。また、電極2、3の表面をより耐食性が高く高周波の伝播性の良い金などでメッキすることも有効である。そして、電極2と電極3を平面視でロ字状に形成することによって、反応容器1の全周に亘って電極2と電極3を配置することができ、電極2及び電極3と反応容器1との接触面積を大きくして接触性を向上させることができ、プラズマの生成が容易になるものである。
【0049】
電極2と電極3の内周面(挿着孔17を構成する面)は反応容器1の外周と接触する面であって、その内周面の算術平均粗さで表した表面粗度は10〜1000μmに設定されている。このように電極2と電極3の内周面の表面粗度を10〜1000μmに設定することによって、放電空間15における放電の均一化を図ることができる。グロー状の放電とはミクロ的に見た場合に、非常に微細なマイクロディスチャージの集合体が形成され、アークへの移行が阻害されるためであると考えられる。電極2と電極3の内周面の表面粗度が10μm未満であれば、放電しにくくなる恐れがあり、電極2と電極3の内周面の表面粗度が1000μmを超えると、放電の不均一化が生じる恐れがある。このように電極2と電極3の内周面を粗面化する加工としては、サンドブラストなどの物理的手段を採用することができる。尚、表面粗さをy=f(x)の形に表した場合の算術平均粗さRa(μm)はJIS B 0601で以下の式(1)で定義されている。
【0050】
【数1】
【0051】
そして、反応容器1を挿着孔17に差し込むことによって、電極2と電極3を反応容器1の外周に取り付けると共に電極2と電極3の内周面を反応容器1の外周面(側壁1aと側壁1bの外面)に接触させるように配置し、交流電界を発生させる電源18を電極2に接続すると共に電極3を接地することによって、図1(a)に示すようなプラズマ処理装置を形成することができる。ここで、接地される電極3は高電圧が印加される電極2よりも下側に、すなわち、電極3は電極2よりも吹き出し口4の近くに配置されている。このように電極3を電極2よりも吹き出し口4の近くに配置することによって、電極2よりも電極3の方が吹き出し口4の下側に配置される被処理物に近くに位置することになり、すなわち、高電圧となる電極2が電極3よりも被処理物から遠くに位置することになり、電極2から被処理物にアーク放電が飛びにくくなって、アーク放電による被処理物の破損を防止することができる。
【0052】
電極2と電極3の間隔(電極2の下端と電極3の上端の間隔)は3〜20mmに設定するのが好ましい。電極2と電極3の間隔が3mm未満であれば、反応容器1の外部で電極2と電極3の間で短絡が起こって放電空間15で放電が起こらなくなる恐れがあり、しかも、放電空間15が狭くなって、効率よくプラズマを生成することが難しくなる恐れがある。また、電極2と電極3の間隔が20mmを超えると、放電空間15で放電が起こりにくくなって、効率よくプラズマを生成することが難しくなる恐れがある。
【0053】
上記のように形成されるプラズマ処理装置では、プラズマ生成用ガスとして不活性ガス(希ガス)あるいは不活性ガスと反応ガスの混合気体を用いる。不活性ガスとしては、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、放電の安定性や経済性を考慮すると、アルゴンやヘリウムを用いるのが好ましい。また反応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きる。例えば、被処理物の表面に存在する有機物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムのエッチングなどを行う場合は、酸素、空気、CO2、N2Oなどの酸化性ガスを用いるのが好ましい。また反応ガスとしてCF4などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリコンなどのエッチ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。また金属酸化物の還元を行う場合は、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いることができる。反応ガスの添加量は不活性ガスの全量に対して10重量%以下、好ましくは0.1〜5重量%の範囲である。反応ガスの添加量が0.1重量%未満であれば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加量が10重量%を超えると、放電が不安定になる恐れがある。
【0054】
上記のように形成されるプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行うにあたっては、まず、矢印(1)で示すようにガス導入口16から反応容器1の内部にプラズマ生成用ガスを上から下に向かって流して導入すると共に電極2に電源18から高周波電圧を印加して、電極2と電極3の間の放電空間15に高周波の交流電界を印加する。この交流電界の印加により大気圧下で放電空間15にグロー状の放電を発生させ、グロー状の放電でプラズマ生成用ガスをプラズマ化してプラズマ活性種を含むプラズマを生成した後、矢印(2)で示すように、吹き出し口4から下方にカーテンのような幅を持ったジェット状のプラズマを連続的に流出させ、吹き出し口4の下側に配置された被処理物の表面にプラズマを吹き付けるようにする。このようにして被処理物のプラズマ処理を行うことができる。また、平板状の基板が被処理物であって、その基板の表面全面をプラズマ処理するには、プラズマを吹き出しながら基板あるいはプラズマ処理装置を吹き出し口4の長手方向と直交する方向に移動させ、基板の表面全面にプラズマを走査して吹き付けるようにして行う。さらに、プラズマ処理装置又は被処理物を被処理物の移動方向と直交する方向に振動させることにより、繰り返しプラズマが被処理物に吹き付けられることになってプラズマ処理の均一化を高めることも可能である。
【0055】
本発明において、印加される交流電界の周波数は1kHz〜200MHzに設定するのが好ましい。交流の周波数が1kHz未満であれば、放電空間15での放電を安定化させることができなくなり、プラズマ処理を効率よく行うことができなくなる恐れがある。また、交流の周波数が200MHzを超えると、放電空間15でのプラズマの温度上昇が著しくなり、反応容器1や電極2や電極3の寿命が短くなる恐れがあり、しかも、プラズマ処理装置が複雑化及び大型化する恐れがある。また本発明において、放電空間15に印加される印加電力は20〜3500W/cm3に設定するのが好ましい。放電空間15に印加される印加電力が20W/cm3未満であれば、プラズマを充分に発生させることができなくなり、逆に、放電空間15に印加される印加電力が3500W/cm3を超えると、安定した放電を得ることができなくなる恐れがある。尚、印加電力の密度(W/cm3)は、(印加電力/放電空間体積)で定義される。
【0056】
そしてこの実施の形態では、反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面に沿った電気力線aが形成されるように、反応容器1を挟んで対向させないで電極2と電極3を配置するので、反応容器1の内面の垂直方向に電気力線が生じにくくなって電気力線aによる反応容器1の劣化を少なくすることができ、反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面からその構成物質が飛び出しにくくなって被処理物が不純物により汚染されるのを少なくすることができるものである。すなわち、本発明では図2(a)に示すように、電極2と電極3が反応容器1の側壁1aと側壁1bの外面側に設けられてそれぞれの側壁1a、1bに沿った方向に互いに対向するように配置されるので、電極2と電極3の間に反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面に沿った電気力線aが形成されるが、図2(b)に示すように、電極2と電極3を反応容器1の側壁1aと側壁1bの外面側へ設けて側壁1a、1bに対する直交方向へ互いに対向するように配置すると、電極2と電極3の間に反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面の直交方向に電気力線aが形成されることになる。そして、本発明では図2(a)のように、電極2と電極3が対向する方向(電極2と電極3が並ぶ方向)において、少なくとも一部の電気力線aが反応容器1の内面に沿って形成されるので、図2(b)のように全ての電気力線aが反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面の垂直方向に形成された場合に比べて反応容器1の劣化が小さくなり、反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面からその構成物質が飛び出しにくくなって被処理物が不純物により汚染されるのを少なくすることができるのである。
【0057】
また、上記の実施の形態では、幅を持ったジェット状のプラズマを吹き出すための吹き出し口4を反応容器1の下面に形成するので、カーテンのような幅を持ったプラズマを吹き出し口4から吹き出しながら基板あるいはプラズマ処理装置を吹き出し口4の長手方向と直交する方向に移動させて基板の表面全面にプラズマを走査して吹き付けることによって、スポット的なプラズマを吹き出すものに比べて被処理物の広い面積を一度にプラズマ処理することができ、BGA基板などの基板の全面を処理する場合に処理時間を短くすることができるものである。
【0058】
さらに、上記の実施の形態では、放電空間15に交流電界を印加するための電極2と電極3の両方を反応容器1の外側に設けるので、電極2と電極3の両方がプラズマに直接曝されることが無くなってプラズマによりスパッタリングを受けないようにすることができると共に、電極2と電極3の両方が反応ガスにより腐食されないようにすることができ、電極2と電極3がプラズマでダメージを受けなくなって寿命を長くすることができるものである。しかも、スパッタリングや腐食により不純物が生じないので、長期間の使用であっても被処理物が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【0059】
また、上記の実施の形態では、電極2と電極3をプラズマ生成用ガスの導入方向へ沿って対向するように、すなわち、電極2と電極3を上下に並べて対向させて配置するので、放電空間15に生成される交流電界の方向(電気力線aの方向)とプラズマ生成用ガス及びプラズマの流れ方向とをほぼ一致させることができ、プラズマの活性種を効率よく生成することができるものであり、しかも、電極2と電極3の間隔を変えることによって、放電空間15の大きさを簡単に変えることができ、プラズマの生成量を容易に調整することができるものである。
【0060】
図3(a)(b)に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、電気力線aが沿って形成される反応容器1の片側の側壁1aの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したものであり、その他の構成は図1のものと同様に形成されている。すなわち、図1のプラズマ処理装置では、反応容器1の厚み方向において反応容器1の下面を略二等分する中心線Dにほぼ沿って吹き出し口4が長く形成されているが、図3(a)(b)のプラズマ処理装置では上記の中心線Dの位置よりも側壁1aに近づいた位置で且つ側壁1aの近傍において、反応容器1の下面の端部に吹き出し口4を側壁1aの内面に沿って長く形成したものである。また、このプラズマ処理装置では中心線Dを挟んで対向する一対の側壁1a、1aのうちの片側の側壁1aの近傍にのみに吹き出し口4が形成されている。
【0061】
上記のように図1のプラズマ処理装置では、電極2と電極3が反応容器1の側壁1aと側壁1bの外面に接触することにより、反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面に沿った電気力線aが多く形成されるが、このことで、図3(b)(c)に示すようにプラズマPは、反応容器1の中央部よりも反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面の近傍において集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある。従って、図1及び図3(c)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の厚み方向の略中央部に吹き出し口4を形成するよりも、図3(a)(b)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の側壁1aの近傍で側壁1aに沿って吹き出し口4を形成する方が効率よくプラズマPを吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。
【0062】
図4に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、電気力線aが沿って形成される反応容器1の両側の側壁1aの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したものであり、その他の構成は図1のものと同様に形成されている。すなわち、図1のプラズマ処理装置では、反応容器1の下面を反応容器1の厚み方向に略二等分する中心線Dにほぼ沿って吹き出し口4が長く形成されているが、図4(a)(b)のプラズマ処理装置では上記の中心線Dの位置よりも側壁1aに近づいた位置で且つ側壁1aの近傍において、反応容器1の下面の端部に吹き出し口4を側壁1aの内面に沿って長く形成したものである。また、このプラズマ処理装置では中心線Dを挟んで対向する一対の側壁1a、1aの両側の側壁1aの近傍に吹き出し口4が形成されている。
【0063】
上記のように図1のプラズマ処理装置では反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面に沿った電気力線aが多く形成されるが、このことで、図4(a)に示すようにプラズマPは、反応容器1の中央部よりも反応容器1の側壁1aと側壁1bの内面の近傍において集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある。従って、図1及び図3(c)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の厚み方向の略中央部に吹き出し口4を形成するよりも、図4(a)(b)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の側壁1aの近傍で側壁1aに沿って吹き出し口4を形成する方が、効率よくプラズマPを吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。しかも、吹き出し口4の下側において、被処理物60を吹き出し口4の長手方向と直交する方向に搬送してプラズマ処理を行うことによって、プラズマPを被処理物60に二重(二回)に吹き付けることができ、図3(a)(b)のものに比べて、被処理物60の一回の搬送におけるプラズマPの照射時間が二倍になって、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。尚、この実施の形態においては、図1や図3(a)(b)のものに比べて吹き出し口4の開口面積が増えるために、プラズマ生成用ガスの流量を増やしてプラズマPの吹き出しの流速が低下しないようにするのが好ましい。
【0064】
図5、6に他の実施の形態を示す。この実施の形態は図1のプラズマ処理装置において、電極2と電極3を冷却するものである。つまり、電極2と電極3の内部は冷媒が流通可能な流通部26として形成されていると共に、電極2と電極3の外周面には流通部26と連通する供給管21と排出管22が突設されており、矢印(3)で示すように供給管21を通じて電極2と電極3の内部の流通部26に冷媒を供給することによって、プラズマを発生させている間、電極2と電極3を冷却するのである。流通部26に供給された冷媒は矢印(4)で示すように排出管22を通じて電極2と電極3から排出される。
【0065】
冷媒としてはイオン交換水や純水を使用することができる。イオン交換水や純水を用いることによって、冷媒中に不純物が含まれることがなく、電極2と電極3が冷媒で腐食されにくくなるものである。また、冷媒としては0℃で不凍性を有し、且つ電気絶縁性及び不燃性や化学安定性を有する液体であることが好ましく、例えば、電気絶縁性能は0.1mm間隔での耐電圧が10kV以上であることが好ましい。この範囲の絶縁性を有する冷媒を用いる理由は、高電圧が印加される高圧電極からの漏電を防止するためである。このような性質を有する冷媒としては、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル等を例示することができ、また純水にエチレングリコールを5〜60重量%添加した混合液であってもよい。
【0066】
そして、この実施の形態では、電極2と電極3を冷媒により冷却するので、大気圧下で周波数の高い交流でプラズマを生成しても、電極2と電極3の温度上昇を抑えることができ、よってプラズマの温度(ガス温度)が高くならないようにすることができて被処理物の熱的損傷を少なくすることができるものである。また、電極2と電極3を冷却することによって、放電空間15の局所的な加熱を防ぐことができ、均質なグロー状の放電を生成してストリーマー放電の生成を抑えることができて被処理物のストリーマー放電による損傷をより少なくすることができるものである。これは、電極2と電極3を冷却することによって、電極2と電極3からの部分的な電子の放出が抑えられるためであると考えられる。尚、この実施の形態では、電極2と電極3の両方を冷却するようにしたが、電極2と電極3のいずれか一方のみを冷却するようにしてもよい。
【0067】
尚、この実施の形態においても、図3(a)(b)に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の片側の側壁1aの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したり、図4(a)(b)に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の両側の側壁1aの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したりすることができる。
【0068】
図7に他の実施の形態を示す。この実施の形態は図5、6のプラズマ処理装置において、放電空間15の体積を減少させるための体積減少具11を設けたものである。体積減少具11は図8(a)(b)に示すように、反応容器1よりも小さく反応容器1の内部形状と略等しい箱状に形成されるものであって、体積減少具11の内部には流通管23が上下方向に蛇行するように配設されている。また、流通管23の一端は導入部24として、他端は導出部25としてそれぞれ形成されており、導入部24と導出部25は体積減少具11の上面から突出して配置されている。そして、体積減少具11は流通管23に上記と同様の冷媒を流通させることによって、冷却されるものである。すなわち、矢印(5)で示すように導入部24を通じて流通管23の内部に冷媒を供給して流通させることによって、体積減少具11を冷却するのである。流通管23に供給された冷媒は矢印(6)で示すように導出部25を通じて排出される。
【0069】
この体積減少具11はその下部が放電空間15内に位置するように、ガス導入口16から反応容器1の内部に挿入されて配置されている。従って、この実施の形態における放電空間15の体積は、図1乃至6のプラズマ処理装置の放電空間15よりも減少している。そして、このように放電空間15にその体積を減少させるための体積減少具11を設けることによって、放電空間15における単位体積あたりの投入電力(交流電界)を増加させることができ、プラズマの生成の効率を向上させることができるものである。また、プラズマを生成している間、体積減少具11を冷媒により冷却することによって、体積減少具11の熱による劣化を低減することができ、体積減少具11の長寿命化を図ることができるものであり、しかも、体積減少具11の周囲の放電空間15で生成されるプラズマの温度を低下させることができ、被処理物の熱によるダメージを少なくすることができるものである。
【0070】
さらに、体積減少具11は反応容器1の中心を上下に貫くように配置されている。つまり、反応容器1の長手方向(上下方向)に長い中心線と体積減少具11の長手方向(上下方向)に長い中心線とがほぼ合致するように、反応容器1と体積減少具11はほぼ同軸(同心円状)に配置されている。このように反応容器1と体積減少具11をほぼ同軸に配置することによって、反応容器1の内周面と体積減少具11の外周面の間に形成される放電空間15の体積を均一化することができ、放電空間15における交流電界の密度が均一化されて、プラズマを効率よく生成することができるものであり、しかも、生成されるプラズマが均質化されて高品質のプラズマ処理を行うことができるものである。
【0071】
体積減少具11は反応容器1と同様の高融点の絶縁材料で形成するのが好ましく、このことで体積減少具11からスパッタリングや腐食により不純物が生じないようにすることができ、長期間の使用であっても被処理物が不純物より汚染されないようにすることができるものである。また、体積減少具11はステンレス鋼等の金属材料で形成することもできるが、この場合、体積減少具11の表面は、絶縁材料で保護膜でコーティングするのが好ましい。この保護膜に使用する絶縁材料としては、石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などを例示することができる。さらに、アルミナ(Al2O3)、酸化チタン(チタニアでTiO2)、SiO2、AlN、Si3N、SiC、DLC(ダイヤモンド様炭素被膜)、チタン酸バリウム、PZT(チタン酸鉛ジルコネート)などの誘電体材質のものを例示することができる。またマグネシア(MgO)単体あるいはマグネシアを含む絶縁材料を用いることもできる。
【0072】
また、保護膜を形成するにあたっては、絶縁材料で角形筒体(セラミック管やガラス管)を形成し、これの内側に体積減少具11を挿着して密着させる方法、及びアルミナ、チタン酸バリウム、酸化チタン、PZTなどの粉末をプラズマ中で分散させ、体積減少具11の表面に吹き付けるようにするプラズマ溶射法、及びシリカ、酸化スズ、チタニア、ジルコニア、アルミナなどの無機質粉末を溶剤などにより分散し、体積減少具11の表面にスプレーなどで吹き付けて被覆した後、600℃以上の温度で溶融させるいわゆる琺瑯被覆方法、及びゾルゲル法によるガラス質膜の形成方法などを採用することができる。さらに気相蒸着法(CVD)もしくは物理蒸着法(PVD)により体積減少具11の表面を保護膜でコーティングすることもでき、これらの方法を採用することによって、極めて緻密で平滑な吸着性の乏しい保護膜で体積減少具11の表面をコーティングすることができ、放電の安定化をより促進することができる。現実的な処理時間及びコストを考慮すると、上記の溶射法を用いるのが好ましい。
【0073】
また、保護膜の厚みは10〜500μmに設定するのが好ましい。保護膜の厚みが10μm未満であれば、体積減少具11の劣化防止の効果が小さく、体積減少具11の長寿命化を図りにくくなる恐れがあり、保護膜の厚みが500μmを超えても体積減少具11の劣化防止の効果は大きく向上せず、保護膜に使用する絶縁材料の消費量が無駄に多くなって経済的に不利になる恐れがある。
【0074】
また、体積減少具11の表面と保護膜の間には、ニッケル、クロム、アルミニウム、イットリウムを含む合金膜で形成されるアンダーコートを介在させるのが好ましい。アンダーコートは合金の溶射により形成することができ、具体的な合金としては、Ni−Cr、Ni−Al、Ni−Cr−Al−Yなどを例示することができる。体積減少具11は室温と高温のプラズマ下の繰り返しによる熱応力負荷環境に置かれることになり、この熱応力で保護膜が剥離してしまう恐れがある。そこで、保護膜にかかる熱応力負荷の衝撃を緩和させるためにアンダーコートを設けるようにする。金属である体積減少具11と合金であるアンダーコートと絶縁材料である保護膜の熱膨張率の関係は、金属の膨張率>合金の膨張率>絶縁材料の膨張率となり、体積減少具11の熱による伸縮がアンダーコートの介在によって保護膜に伝わりにくくなり、このことで、保護膜が剥離しにくくなって体積減少具11の長寿命化を図ることができるものである。
【0075】
また、保護膜には封孔処理を施すのが好ましい。封孔処理は保護膜の欠陥部分を埋める処理であって、SiO2、TiO2、Al2O3などの誘電体を含む溶液に浸漬して行う。この封孔処理を行うことによって、電極2と金属製の体積減少具11の間でアーク放電を起こりにくくすることができ、プラズマの加熱による体積減少具11の劣化を防止して体積減少具11の長寿命化を図ることができるものである。
【0076】
体積減少具11はプラズマ処理を行う被処理物の種類によって使い分けが可能である。例えば、被処理物が金属材料のような高温に曝されても構わない(劣化等が起きない)場合は、冷却機構である流通管23や冷媒を有さないで絶縁材料で形成される体積減少具11を用いるようにする。この場合、体積減少具11は冷却されないので、図9の曲線イで示すようにプラズマのガス温度が高くなり、図9の曲線ロで示すクリーニング性能ように、プラズマの処理速度を高めることができ、プラズマ処理(クリーニング)を短時間で行うことができるものである。一方、回路基板のように、比較的耐熱温度の低い被処理物をプラズマ処理する場合は、冷却機構である流通管23や冷媒を有し、且つ熱伝導率が絶縁材料よりも高い金属材料で形成される体積減少具11を用いるようにする。この場合、体積減少具11は冷却されるので、図9の曲線イで示すようにプラズマのガス温度が低くなり、図9の曲線ロで示すクリーニング性能ように、プラズマの処理速度が多少低下するが、被処理物に熱ダメージを与えないでプラズマ処理(クリーニング)を行うことができるものである。
【0077】
尚、この実施の形態においても、図3(a)(b)に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の片側の側壁1aの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したり、図4に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の両側の側壁1aの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したりすることができる。
【0078】
図10に参考形態を示す。この参考形態では図2のプラズマ処理装置において、反応容器1の上部にガス均一化室5が一体に形成されている。ガス均一化室5は反応容器1よりも厚い箱状に形成されるものであって、ガス均一化室5の上面はガス供給口30として全面に亘って開口されていると共にガス均一化室5の下面には反応容器1のガス導入口16が開口されている。このガス均一化室5内にはシリカボール等で形成される球体6が多数個充填されている。
【0079】
この参考形態では、ガス均一化室5を介してプラズマ生成用ガスを反応容器1に供給するのである。すなわち、ガス供給口30からガス均一化室5内にプラズマ生成用ガスを導入し、球体6の間の隙間を通過させるようにしてプラズマ生成用ガスをガス導入口16まで下流させ、この後、ガス導入口16から反応容器1内にプラズマ生成用ガスを導入するのである。そして、このようにガス均一化室5を通過させてプラズマ生成用ガスを反応容器1に供給するので、プラズマ生成用ガスが反応容器1内の一部分に偏らないように、反応容器1内の全体に均一な濃度で供給することができ、均質なプラズマを効率よく生成することができるものであり、また、処理むらを少なくすることができるものである。
【0080】
上記の球体6の直径は3〜7mmに設定するのが好ましく、また、球体6の充填量は球体6の占める割合がガス均一化室5の容積の50〜80%になるように設定するのが好ましい。球体6の直径が3mm未満であったり、球体6の充填量が80%を超えると、球体6の間の隙間が小さくなり過ぎてプラズマ生成用ガスを反応容器1に導入することができなくなる恐れがある。また、球体6の直径が7mmを超えたり、球体6の充填量が50%未満であると、球体6の間の隙間が大きくなり過ぎてプラズマ生成用ガスを反応容器1に均一に導入することができなくなる恐れがある。
【0081】
尚、この参考形態においても、図3(a)(b)に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の片側の側壁1aの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したり、図4に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の両側の側壁1aの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したりすることができる。また、上記のようなプラズマ生成用ガスを反応容器1に均一に導入するためのガス均一化室5は、本発明のいずれの実施の形態にも形成することができる。
【0082】
図11に他の参考形態を示す。この参考形態では図1のプラズマ処理装置において、反応容器1の上部にガス均一化室5が一体に形成されている。その他の構成は図1のものと同様である。図12(a)(b)(c)に示すように、ガス均一化室5は反応容器1よりも厚い箱状に形成されるものであって、ガス均一化室5の上面にはガス供給口30を設けたガス管部61が突設されていると共にガス均一化室5の下部は下側ほど厚みが小さくなる絞り部62として形成されており、ガス均一化室5の下端である絞り部62の下端が反応容器1の側壁1a、1bの外面に接合されている。また図13に示すように、反応容器1と絞り部62の接合部分にはガス均一化室5内に突出する筒状の鍔部50が反応容器1に一体に形成されており、鍔部50の上面が反応容器1のガス導入口16として開口されている。
【0083】
この参考形態では、ガス均一化室5を介してプラズマ生成用ガスを反応容器1に供給するのである。すなわち、ガス供給口30からガス均一化室5内にプラズマ生成用ガスを導入し、プラズマ生成用ガスをガス導入口16まで下流させ、この後、ガス導入口16から反応容器1内にプラズマ生成用ガスを導入するのである。そして、このようにガス均一化室5を通過させてプラズマ生成用ガスを反応容器1に供給することで、プラズマ生成用ガスが鍔部50により撹拌されて反応容器1内の一部分に偏らないように拡散しやすくなり、反応容器1内の全体に均一な濃度で供給することができ、均質なプラズマを効率よく生成することができるものであり、また、処理むらを少なくすることができるものである。尚、このガス均一化室5内には上記と同様の球体6を充填してもよいが、充填しなくても良い。
【0084】
図14に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置は反応容器1がその厚み方向(反応容器1及びプラズマ処理装置の厚み方向を矢印Bで示す)に並んで対向する一対の側壁1aと、反応容器1の幅方向(反応容器1及びプラズマ処理装置の幅方向を矢印Aで示す)に並んで対向する一対の側壁1bと、反応容器1の下面を構成する矩形状(底面視で長方形)の底部1cと上面1dで角形筒状に形成されている。また、反応容器1の上面1dの略中央部にはガス導入口(図示省略)が形成されていると共に反応容器1の矩形状(底面視で長方形)の下面はほぼ平坦な面で形成されている。そして、図14(b)に示すように、反応容器1の下面の厚み方向の略中央部にはその長手方向(幅方向)と平行な方向に長くて幅広の吹き出し口4が形成されている。吹き出し口4はスリット状であって、反応容器1の底部1cを貫通して反応容器1の内部の放電空間15と連通している。
【0085】
この反応容器1の外面には電極2と電極3が設けられている。すなわち、反応容器1の上面と反応容器1の幅方向に並んで対向する一対の側面1bの外面に電極2と電極3を接触させて設けると共に電極2と電極3を反応容器1の厚み方向に対向させて配置することによって形成されており、反応容器1の内部において電極2と電極3の間に放電空間15が形成されている。反応容器1は上記と同様の材料で形成されている。
【0086】
電極2と電極3は同形であって、側面視で下面が開口するコ字状に形成されている。すなわち、電極2と電極3は上片31と上片31の端部に下方に突出して延設される一対の側片32とで構成されており、上片31と側片32で囲まれる空間を挿着凹部33として形成するものである。この挿着凹部33の幅方向の寸法は反応容器1の幅方向の外形法とほぼ同一に、また、挿着凹部33の高さ方向の寸法は反応容器1の高さ方向の外寸法とほぼ同一にそれぞれ形成されている(反応容器1及びプラズマ処理装置の高さ方向を矢印Cで示す)。さらに、電極2と電極3は上記と同様の材料で形成されている。加えて、電極2と電極3の内面(挿着凹部33を構成する面)は反応容器1の外周と接触する面であって、その内面の算術平均粗さで表した表面粗度は10〜1000μmに設定されている。
【0087】
そして、反応容器1を挿着凹部33に下側から差し込むことによって、電極2と電極3を反応容器1の外面に取り付け、上片31を反応容器1の上面に接触させると共に、吹き出し口4の長手方向において対向する反応容器1の側面に側片32を接触させ、交流電界を発生させる電源18を電極2に接続すると共に電極3を接地することによって、図14(a)に示すようなプラズマ処理装置を形成することができる。電極2と電極3の間隔(反応容器1の厚み方向における電極2と電極3の間隔)は3〜20mmに設定するのが好ましい。このように形成されるプラズマ処理装置は、上記の図1に示す実施の形態と同様にしてプラズマ処理を行うことができ、また、図1に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0088】
さらに、この実施の形態では、電極2と電極3がその厚み方向の寸法よりも幅方向の寸法の方が長く形成されている。つまり、平面視において、電極2と電極3は吹き出し口4の長手方向と平行な方向に長く形成されており、しかも、吹き出し口4の幅方向の寸法よりも電極2と電極3の幅寸法の方が長く形成されている。また、電極2と電極3は吹き出し口4の長手方向と直交する方向(厚み方向)に並べて配置されており、しかも、電極2と電極3は、ガス導入口及び吹き出し口4を厚み方向の両側から挟むように並べて配置されている。つまり、平面視において、ガス導入口と吹き出し口4は電極2と電極3の間に形成されている。よって、電極2と電極3の間の放電空間15は、反応容器1内の吹き出し口4の上側において、吹き出し口4の長手方向と平行に形成され、しかも、吹き出し口4の幅方向の寸法よりも長く形成されることになる。従って、吹き出し口4の上側(上流側)に広域の放電空間15が形成されることになって、プラズマ生成用ガスのプラズマ化を効率よく行うことができ、密度の高いプラズマを形成することができるものであり、また、吹き出し口4の全長に亘って均質なプラズマを吹き出すことができるものである。よって、高い密度で均質なプラズマが被処理物に吹き付けられることになって、プラズマ処理の性能を向上させることができ、プラズマ処理を短時間で行うことができるものである。
【0089】
また、この実施の形態では、反応容器1の下面及び電極2と電極3の側片32の先端面(下面)を平坦な面に形成し、電極2と電極3の側片32の先端が反応容器1の下面から突出しないように、反応容器1の下面及び電極2と電極3の側片32の先端面を面一に形成したので、被処理物を吹き出し口4の近傍にまで近づけることが可能となり、吹き出し口4から大気中に吹き出されたプラズマに含まれている活性の高い生きたプラズマ活性種を消滅させる前に被処理物に吹き付けることができ、プラズマ中の活性種を効率よく利用して被処理物のプラズマ処理を高めることができるものである。尚、吹き出し口4と被処理物の間の距離は、印加条件や被処理物の種類などによって異なるが、2〜10mmに設定することができる。
【0090】
図15(a)に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、電気力線aが沿って形成される反応容器1の片側の側壁1bの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したものであり、その他の構成は図11のものと同様に形成されている。すなわち、図14及び図15(b)(c)のプラズマ処理装置では、反応容器1の厚み方向において反応容器1の下面を略二等分する中心線Dにほぼ沿って吹き出し口4が長く形成されているが、図15(a)のプラズマ処理装置では電極2と電極3が外面に接触する側壁1bの近傍において、反応容器1の下面の端部に吹き出し口4を側壁1bの内面に沿って反応容器1の幅方向とほぼ平行な方向に長く形成したものである。また、このプラズマ処理装置では反応容器1の幅方向において反応容器1の下面を略二等分する中心線Eを挟んで対向する一対の側壁1b、1bのうちの片側の側壁1bの近傍にのみに吹き出し口4が形成されている。
【0091】
上記のように図14のプラズマ処理装置では、電極2と電極3が反応容器1の側壁1bの外面に接触することにより、反応容器1の側壁1bの内面に沿った電気力線aが多く形成されるが、このことで、図15(b)(c)に示すようにプラズマPは、反応容器1の中央部よりも反応容器1の側壁1bの内面の近傍において集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある。従って、図14及び図15(b)(c)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の厚み方向の略中央部に吹き出し口4を形成するよりも、図15(a)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の側壁1bの近傍で側壁1bに沿って吹き出し口4を形成する方が効率よくプラズマPを吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。
【0092】
図16に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、電気力線aが沿って形成される反応容器1の両側の側壁1bの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したものであり、その他の構成は図14のものと同様に形成されている。すなわち、図14のプラズマ処理装置では、反応容器1の厚み方向において反応容器1の下面を略二等分する中心線Dにほぼ沿って吹き出し口4が長く形成されているが、図16のプラズマ処理装置では電極2と電極3が外面に接触する側壁1bの近傍において、反応容器1の下面の端部に吹き出し口4を側壁1bの内面に沿って反応容器1の幅方向とほぼ平行な方向に長く形成したものである。また、このプラズマ処理装置では反応容器1の幅方向において反応容器1の下面を略二等分する中心線Eを挟んで対向する一対の側壁1b、1bの両側の側壁1bの近傍に吹き出し口4が形成されている。
【0093】
上記のように図14のプラズマ処理装置では反応容器1の側壁1bの内面に沿った電気力線aが多く形成されるが、このことで、図15(b)(c)に示すようにプラズマPは、反応容器1の中央部よりも反応容器1の側壁1bの内面の近傍において集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある。
【0094】
従って、図14及び図15(b)(c)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の厚み方向の略中央部に吹き出し口4を形成するよりも、図16に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の側壁1bの近傍で側壁1bに沿って吹き出し口4を形成する方が、効率よくプラズマPを吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。しかも、図4(a)と同様に、吹き出し口4の下側において、被処理物を吹き出し口4の長手方向と直交する方向に搬送してプラズマ処理を行うことによって、プラズマPを被処理物に二重(二回)に吹き付けることができ、図15(a)のものに比べて、被処理物の一回の搬送におけるプラズマPの照射時間が二倍になって、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。尚、この実施の形態においては、図14や図15(a)のものに比べて吹き出し口4の開口面積が増えるために、プラズマ生成用ガスの流量を増やしてプラズマPの吹き出しの流速が低下しないようにするのが好ましい。
【0095】
図17、18に他の実施の形態を示す。この実施の形態は図14のプラズマ処理装置において、電極2と電極3を冷却するものである。つまり、電極2と電極3の内部は冷媒が流通可能な流通部26として形成されていると共に、電極2と電極3のそれぞれにおいて、一方の側片32の外面に流通部26と連通する供給管21が、他方の側片32の外面に流通部26と連通する排出管22がそれぞれ突設されている。そして、矢印(3)で示すように供給管21を通じて電極2と電極3の内部の流通部26に冷媒を供給することによって、プラズマを発生させている間、電極2と電極3を冷却するのである。流通部26に供給された冷媒は矢印(4)で示すように排出管22を通じて電極2と電極3から排出される。冷媒としては上記と同様のものを使用することができる。そして、この実施の形態は、電極2と電極3を冷却するので、上記の図5、6に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0096】
尚、この実施の形態においても、図15(a)に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の片側の側壁1bの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したり、図16に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の両側の側壁1bの内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したりすることができる。
【0097】
図19に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置は、平坦な平面部7と上側に凸曲する断面が略半円弧状の曲面部8とを備えて半円管状の反応容器1を形成し、平面部7の外面である反応容器1の下面に吹き出し口4を形成し、曲面部8の外面に電極2と電極3を接触させて設けると共に反応容器1の幅方向において電極2と電極3を対向させて配置することによって形成されており、反応容器1の内部において電極2と電極3の間に放電空間15が形成されている。反応容器1は上記と同様の材料で形成されている。また、反応容器1の幅方向の両端面がガス導入口16として開口されている。そして、図19(b)に示すように、反応容器1の下面にはその長手方向(反応容器1の幅方向であって、反応容器1及びプラズマ処理装置の幅方向を矢印Aで示す)と平行な方向に長くて幅広の吹き出し口4が形成されている。吹き出し口4はスリット状であって、平面部7を貫通して反応容器1の内部の放電空間15と連通している。
【0098】
電極2と電極3は同形であって、側面視で下面が開口するC字状に形成されている。すなわち、電極2と電極3には下面に開口する挿着凹部33が形成されている。この挿着凹部33の内面の寸法は反応容器1の曲面部8の周方向の外形寸法とほぼ同一に形成されている。さらに、電極2と電極3は上記と同様の材料で形成されている。加えて、電極2と電極3の内面(挿着凹部33を構成する面)は反応容器1の曲面部8の外面と接触する面であって、その内面の算術平均粗さで表した表面粗度は10〜1000μmに設定されている。
【0099】
そして、反応容器1を挿着凹部33に下側から差し込むことによって、電極2と電極3を反応容器1の外面の曲面部8に取り付けて接触させ、交流電界を発生させる電源18を電極2に接続すると共に電極3を接地することによって、図19(a)に示すようなプラズマ処理装置を形成することができる。電極2と電極3の間隔(反応容器1の幅方向における電極2と電極3の間隔)は3〜20mmに設定するのが好ましい。このように形成されるプラズマ処理装置は、上記の図1に示す実施の形態と同様にしてプラズマ処理を行うことができ、また、図1に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0100】
さらに、この実施の形態では、反応容器1の下面(平面部7)及び電極2と電極3の先端面(下面)を平坦な面に形成し、電極2と電極3の先端が反応容器1の下面から突出しないように、反応容器1の下面及び電極2と電極3の先端面を面一に形成したので、被処理物を吹き出し口4の近傍にまで近づけることが可能となり、吹き出し口4から大気中に吹き出されたプラズマに含まれている活性の高い生きたプラズマ活性種を消滅させる前に被処理物に吹き付けることができ、プラズマ中の活性種を効率よく利用して被処理物のプラズマ処理を高めることができるものである。尚、吹き出し口4と被処理物の間の距離は、印加条件や被処理物の種類などによって異なるが、2〜10mmに設定することができる。
【0101】
また、この実施の形態では、反応容器1の長手方向の両方の端部にガス導入口16を形成し、ガス導入口16を通じて横(反応容器1の長手方向と平行な方向)から反応容器1内にプラズマ生成用ガスを導入するので、反応容器1の長手方向と平行に形成される吹き出し口4の全長に亘って均一にプラズマ生成用ガスを供給することができ、均質なプラズマを効率よく生成することができるものである。よって、高い密度で均質なプラズマが被処理物に吹き付けられることになって、プラズマ処理の性能を向上させることができ、プラズマ処理を短時間で行うことができるものである。
【0102】
図20に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、電気力線aが沿って形成される反応容器1の曲面部8の内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面に形成したものであり、その他の構成は図19のものと同様に形成されている。すなわち、図19のプラズマ処理装置では、反応容器1の厚み方向において反応容器1の下面を略二等分する中心線Dにほぼ沿って吹き出し口4が長く形成されているが、図20(a)のプラズマ処理装置では上記の中心線Dの位置よりも曲面部8に近づいた位置で且つ曲面部8の近傍において、反応容器1の下面の端部に吹き出し口4を曲面部8の内面に沿って反応容器1の幅方向に長く形成したものである。また、このプラズマ処理装置では反応容器1の下面において、反応容器1の厚み方向の片側の端部のみに吹き出し口4が形成されている。
【0103】
上記のように図19のプラズマ処理装置では、電極2と電極3が反応容器1の曲面部8の外面に接触することにより、反応容器1の曲面部8の内面に沿った電気力線aが多く形成されるが、このことで、図20(b)(c)に示すようにプラズマPは、反応容器1の厚み方向の中央部よりも反応容器1の曲面部8の内面の近傍において集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある。従って、図19及び図20(c)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の厚み方向の略中央部に吹き出し口4を形成するよりも、図20(a)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の曲面部8の近傍で曲面部8に沿って吹き出し口4を形成する方が効率よくプラズマPを吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。
【0104】
図21に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、電気力線aが沿って形成される反応容器1の下面の両側の端部において、曲面部8の内面に沿うようにして吹き出し口4を形成したものであり、その他の構成は図1のものと同様に形成されている。すなわち、図19のプラズマ処理装置では、反応容器1の下面を反応容器1の厚み方向に略二等分する中心線Dにほぼ沿って吹き出し口4が長く形成されているが、図21のプラズマ処理装置では上記の中心線Dの位置よりも曲面部8に近づいた位置で且つ曲面部8の近傍において、反応容器1の下面の端部に吹き出し口4を曲面部8の内面に沿って長く形成したものである。また、このプラズマ処理装置では反応容器1の下面において、反応容器1の厚み方向の両側の端部に吹き出し口4が形成されている。
【0105】
上記のように図19のプラズマ処理装置では電極2と電極3が反応容器1の曲面部8の外面に接触することにより、反応容器1の曲面部8の内面に沿った電気力線aが多く形成されるが、このことで、図20(c)に示すようにプラズマPは、反応容器1の厚み方向の中央部よりも反応容器1の曲面部8の内面の近傍において集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある。従って、図19及び図20(c)に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の厚み方向の略中央部に吹き出し口4を形成するよりも、図21に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の曲面部8の近傍で曲面部8に沿って吹き出し口4を形成する方が、効率よくプラズマPを吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。しかも、図4のものと同様に、吹き出し口4の下側において、被処理物60を吹き出し口4の長手方向と直交する方向に搬送してプラズマ処理を行うことによって、プラズマPを被処理物60に二重(二回)に吹き付けることができ、図20(a)のものに比べて、被処理物60の一回の搬送におけるプラズマPの照射時間が二倍になって、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。尚、この実施の形態においては、図19や図20(a)のものに比べて吹き出し口4の開口面積が増えるために、プラズマ生成用ガスの流量を増やしてプラズマPの吹き出しの流速が低下しないようにするのが好ましい。
【0106】
図22に他の実施の形態を示す。この実施の形態は図19のプラズマ処理装置において、電極2と電極3を冷却するものである。つまり、電極2と電極3の内部は冷媒が流通可能な流通部26として形成されていると共に、電極2と電極3のそれぞれにおいて、一側端の外面に流通部26と連通する供給管21が、他側端の外面に流通部26と連通する排出管22がそれぞれ突設されている。そして、矢印(3)で示すように供給管21を通じて電極2と電極3の内部の流通部26に冷媒を供給することによって、プラズマを発生させている間、電極2と電極3を冷却するのである。流通部26に供給された冷媒は矢印(4)で示すように排出管22を通じて電極2と電極3から排出される。冷媒としては上記と同様のものを使用することができる。そして、この実施の形態は、電極2と電極3を冷却するので、上記の図3、4に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0107】
尚、この実施の形態においても、図20(a)に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の曲面部8の内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の片側の端部に形成したり、図21に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の曲面部8の内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の両側の端部に形成したりすることができる。
【0108】
図23に他の実施の形態を示す。この実施の形態は図22のプラズマ処理装置において、放電空間15の体積を減少させるための体積減少具11を設けたものである。体積減少具11は両端部が開口する円管で形成されるものであって、一端が反応容器1の一方のガス導入口16から突出し、他端が反応容器1の他方のガス導入口16から突出するようにして反応容器1を貫通して配置されている。そして、体積減少具11は冷媒を流通させることによって、冷却されるものである。すなわち、矢印(5)で示すように体積減少具11の一方の開口を通じて体積減少具11の内部に冷媒を供給して流通させることによって、体積減少具11を冷却するのである。体積減少具11の内部に供給された冷媒は矢印(6)で示すように他方の開口を通じて排出される。また、体積減少具11は上記と同様の材料で形成されるものである。
【0109】
この体積減少具11は放電空間15内に位置するように、ガス導入口16から反応容器1の内部に挿入されて配置されている。従って、この実施の形態における放電空間15の体積は、図22のプラズマ処理装置の放電空間15よりも減少しており、上記の図7に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0110】
尚、この実施の形態においても、図20(a)に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の曲面部8の内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の片側の端部に形成したり、図21に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の曲面部8の内面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の両側の端部に形成したりすることができる。
【0111】
図24に他の参考形態を示す。このプラズマ処理装置は、反応容器1の外周面の全周に亘って電極2と電極3を接触させて設けると共に電極2と電極3を上下に対向させて配置することによって形成されており、反応容器1の内部において電極2と電極3の間に放電空間15が形成されている。反応容器1は上記と同様の材料で有底の円筒で形成されている。また、反応容器1の上面はガス導入口16として略全面に亘って開放されていると共に反応容器1の円形の下面はほぼ平坦な面で形成されている。そして、図24(b)に示すように、反応容器1の下面には多数個の微小孔9を底面視で円形に並べることによって、微小孔9の集合体で円形の幅広の吹き出し口4が形成されている。各微小孔9は反応容器1の内部の放電空間15と連通している。この微小孔9の直径は、印加条件や被処理物の種類などによって異なるが、0.5〜2mmに設定することができる。
【0112】
電極2と電極3は同形であって、平面視でO字状(円形環状)に形成されている。すなわち、電極2と電極3の略中央部には上下に貫通する挿着孔17が形成されている。この挿着孔17の大きさは反応容器1の外周寸法とほぼ同一に、また、挿着孔17の平面視の形状は反応容器1の外周形状とほぼ同一にそれぞれ形成されている。電極2と電極3は上記と同様の材料で形成されている。そして、電極2と電極3を平面視でO字状の円形環状に形成することによって、反応容器1の全周に亘って電極2と電極3を配置することができ、電極2及び電極3と反応容器1との接触面積を大きくして接触性を向上させることができ、プラズマの生成が容易になるものである。加えて、電極2と電極3の内面(挿着孔17を構成する面)は反応容器1の外周と接触する面であって、その内面の算術平均粗さで表した表面粗度は10〜1000μmに設定されている。
【0113】
そして、反応容器1を挿着孔17に差し込むことによって、電極2と電極3を反応容器1の外周に取り付けると共に電極2と電極3の内周面を反応容器1の外周面に接触させるように配置し、交流電界を発生させる電源18を電極2に接続すると共に電極3を接地することによって、図24(a)に示すようなプラズマ処理装置を形成することができる。ここで、接地される電極3は高電圧が印加される電極2よりも下側に、すなわち、電極3は電極2よりも吹き出し口4の近くに配置されている。また、電極2と電極3の間隔は3〜20mmに設定するのが好ましい。このように形成されるプラズマ処理装置は、上記の図1に示す実施の形態と同様にしてプラズマ処理を行うことができ、また、図1に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0114】
さらに、この参考形態では、微小孔9の集合体で吹き出し口4を形成したので、反応容器1の下面の全周に亘ってスリット状の吹き出し口を形成する場合に比べて、放電空間15の体積を小さくすることなく吹き出し口4から吹き出されるプラズマの流速を加速することができ、短寿命のラジカルなどの反応性ガス活性粒子が消滅する前に被処理物にプラズマジェットを到達させることができて被処理物のプラズマ処理を効率よく行うことができる。
【0115】
図25に他の参考形態を示す。このプラズマ処理装置では、電気力線aが沿って形成される反応容器1の内周面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の略半部の周端部に偏らせて形成したものであり、その他の構成は図21のものと同様に形成されている。すなわち、図24のプラズマ処理装置では、反応容器1の内周面の全周に沿って吹き出し口4が形成されているが、図25のプラズマ処理装置では反応容器1の下面の中心線Fを挟んで片側の内周面の近傍にのみに吹き出し口4が形成されている。
【0116】
上記のように図24のプラズマ処理装置では、電極2と電極3が反応容器1の外周面に接触することにより、反応容器1の内周面に沿った電気力線aが多く形成されるが、このことでプラズマPは、図3(b)(c)に示すように反応容器1の中央部よりも反応容器1の内周面の近傍において集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある。従って、反応容器1の下面において反応容器1の厚み方向の略中央部に吹き出し口4を形成するよりも、図25に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の内周面の近傍で内周面に沿って吹き出し口4を形成する方が効率よくプラズマPを吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。
【0117】
図26に他の参考形態を示す。このプラズマ処理装置では、電気力線aが沿って形成される反応容器1の内周面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の略半分の両側の周端部に偏らせて形成したものであり、その他の構成は図24のものと同様に形成されている。すなわち、図24のプラズマ処理装置では、反応容器1の内周面の全周に沿って吹き出し口4が形成されているが、図26のプラズマ処理装置では反応容器1の下面の中心線Fを挟んで両側の内周面の近傍に吹き出し口4が形成されている。
【0118】
上記のように図24のプラズマ処理装置では、電極2と電極3が反応容器1の外周面に接触することにより、反応容器1の内周面に沿った電気力線aが多く形成されるが、このことでプラズマPは、図3(b)(c)に示すように反応容器1の中央部よりも反応容器1の内周面の近傍において集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある。従って、反応容器1の下面において反応容器1の厚み方向の略中央部に吹き出し口4を形成するよりも、図26に示すように、反応容器1の下面において反応容器1の内周面の近傍で内周面に沿って吹き出し口4を形成する方が効率よくプラズマPを吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。しかも、図4と同様に、吹き出し口4の下側において、被処理物60を吹き出し口4の長手方向とほぼ直交する方向に搬送してプラズマ処理を行うことによって、プラズマPを被処理物60に二重(二回)に吹き付けることができ、図25のものに比べて、被処理物60の一回の搬送におけるプラズマPの照射時間が二倍になって、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。尚、この参考形態においては、図25のものに比べて吹き出し口4の開口面積が増えるために、プラズマ生成用ガスの流量を増やしてプラズマPの吹き出しの流速が低下しないようにするのが好ましい。
【0119】
図27、28に他の参考形態を示す。この参考形態は図24のプラズマ処理装置において、電極2と電極3を冷却するものである。つまり、電極2と電極3の内部は冷媒が流通可能な流通部26として形成されていると共に、電極2と電極3の外周面には流通部26と連通する供給管21と排出管22が突設されている。そして、矢印(3)で示すように供給管21を通じて電極2と電極3の内部の流通部26に冷媒を供給することによって、プラズマを発生させている間、電極2と電極3を冷却するのである。流通部26に供給された冷媒は矢印(4)で示すように排出管22を通じて電極2と電極3から排出される。冷媒としては上記と同様のものを使用することができる。そして、この参考形態は、電極2と電極3を冷却するので、上記の図5、6に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0120】
尚、この参考形態においても、図25に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の内周面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の片側の周端部に形成したり、図26に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の内周面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の両側の周端部に形成したりすることができる。
【0121】
図29に他の参考形態を示す。この参考形態は図27、28のプラズマ処理装置において、放電空間15の体積を減少させるための体積減少具11を設けたものである。体積減少具11は図30に示すように、反応容器1よりも小さく反応容器1の内部形状と略等しい円筒状に形成されるものであって、体積減少具11の内部には導入管40が上下方向に長く配設されている。また、導入管40の上端は導入部24として体積減少具11の上面に突出されている。さらに、体積減少具11の上面には導入部24の両側において、一対の略L字状の導出管41が突設されている。そして、体積減少具11は上記と同様の冷媒を流通させることによって、冷却されるものである。すなわち、矢印(5)で示すように導入部24を通じて導入管40及び体積減少具11の内部に冷媒を供給して流通させることによって、体積減少具11を冷却するのである。体積減少具11に供給された冷媒は矢印(6)で示すように導出管41を通じて排出される。また、体積減少具11は上記と同様の材料で形成されるものである。
【0122】
この体積減少具11はその下部が放電空間15内に位置するように、ガス導入口16から反応容器1の内部に挿入されて配置されている。従って、この実施の形態における放電空間15の体積は、図27、28のプラズマ処理装置の放電空間15よりも減少しており、上記の図7に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0123】
尚、この参考形態においても、図25に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の内周面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の片側の周端部に形成したり、図26に示すように、電気力線aが沿って形成される反応容器1の内周面に沿うようにして吹き出し口4を反応容器1の下面の両側の周端部に形成したりすることができる。
【0124】
図31に他の参考形態を示す。このプラズマ処理装置は、反応容器1の外周の全周に亘って電極2と電極3を接触させて設けると共に電極2と電極3を上下に対向させて配置することによって形成されており、反応容器1の内部において電極2と電極3の間に放電空間15が形成されている。反応容器1は上記と同様の材料で円筒で形成されている。また、反応容器1の上面はガス導入口16として略全面に亘って開放されていると共に反応容器1の下部は下側ほど厚み方向の寸法が小さくなるように絞り込まれた集束部45として形成されている。そして、図31(b)に示すように、反応容器1の集束部45の下面には反応容器1の幅方向に長い直線状の吹き出し口4が形成されている。吹き出し口4はスリット状に形成されており、反応容器1の内部の放電空間15と連通している。また、電極2と電極3は図24に示す参考形態と同様に形成されている。
【0125】
そして、反応容器1を電極2と電極3の挿着孔17に差し込むことによって、電極2と電極3を反応容器1の外周に取り付けると共に電極2と電極3の内周面を反応容器1の外周面に接触させるように配置し、交流電界を発生させる電源18を電極2に接続すると共に電極3を接地することによって、図31(a)に示すようなプラズマ処理装置を形成することができる。ここで、接地される電極3は電極2よりも下側に、すなわち、電極3は電極2よりも吹き出し口4の近くに配置されている。また、電極2と電極3の間隔は3〜20mmに設定するのが好ましい。このように形成されるプラズマ処理装置は、上記の図1に示す実施の形態と同様にしてプラズマ処理を行うことができ、また、図1に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0126】
さらに、この参考形態では、吹き出し口4が直線状となるように絞り込まれた集束部45を設けることによって、集束部45を設けないで反応容器1を真っ直ぐに形成した場合に比べて、放電空間15の体積を小さくすることなく吹き出し口4から吹き出されるプラズマの流速を集束部45で加速することができ、短寿命のラジカルなどの反応性ガス活性粒子が消滅する前に被処理物にジェット状のプラズマを到達させることができて被処理物のプラズマ処理を効率よく行うことができる。被処理物の表面のクリーニングに適したプラズマの流速を得るためには、集束部45の外周面と集束部45以外の反応容器1の外面との間に形成されるテーパー角が10〜30°であることが好ましい。
【0127】
図32、33に他の参考形態を示す。この実施の形態は図31のプラズマ処理装置において、電極2と電極3を冷却するものである。つまり、電極2と電極3の内部は冷媒が流通可能な流通部26として形成されていると共に、電極2と電極3の外周面には流通部26と連通する供給管21と排出管22が突設されている。そして、矢印(3)で示すように供給管21を通じて電極2と電極3の内部の流通部26に冷媒を供給することによって、プラズマを発生させている間、電極2と電極3を冷却するのである。流通部26に供給された冷媒は矢印(4)で示すように排出管22を通じて電極2と電極3から排出される。冷媒としては上記と同様のものを使用することができる。そして、この参考形態は、電極2と電極3を冷却するので、上記の図5、6に示す実施の形態と同様の効果を奏するものである。
【0128】
尚、図31乃至33の参考形態においても、図30の体積減少具11を用いても良い。
【0129】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【0130】
(実施例1)
図5に示す構造のプラズマ処理装置を形成した。反応容器1としては石英ガラスを用い、幅寸法を60mm、厚さ寸法を7mmに形成した。また、吹き出し口4は0.2×55mmに形成した。上側の電極2と下側の電極3は銅製であって、その内周面の算術平均粗さは100μmに形成した。また、電極2と電極3を冷却する冷媒としては純水を用いた。被処理物としては、ネガ型レジストを1μm塗布したシリコン基板を使用した。
【0131】
プラズマ生成用ガスはヘリウムを1リットル/min、アルゴンを4リットル/min、酸素を0.06リットル/minの割合で混合したものを流して反応容器1に供給した。そして放電空間15に400Wで13.56MHzの高周波電界を印加してプラズマを発生させ、これを吹き出し口4から幅広にジェット状に吹き出して被処理物の表面に供給してプラズマ処理(レジストのエッチング)を行った。
【0132】
この結果、50mmの幅で約7μm/分のエッチング速度が得られ、極めて均一な形状にレジストをエッチングすることができた。また、XPS分析の結果、レジスト成分以外の不純物は検出されなかった。
【0133】
(実施例2)
図17に示す構造のプラズマ処理装置を形成した。反応容器1としては石英ガラスを用い、幅寸法を60mm、厚さ寸法を50mmに形成した。また、吹き出し口4は0.2×55mmに形成した。右側の電極2と左側の電極3は銅製であって、その内周面の算術平均粗さは100μmに形成した。また、電極2と電極3を冷却する冷媒としては純水を用いた。被処理物としては、ネガ型レジストを1μm塗布したシリコン基板を使用した。
【0134】
プラズマ生成用ガスはヘリウムを1リットル/min、アルゴンを4リットル/min、酸素を0.06リットル/minの割合で混合したものを流して反応容器1に供給した。そして放電空間15に400Wで13.56MHzの高周波電界を印加してプラズマを発生させ、これを吹き出し口4から幅広にジェット状に吹き出して被処理物の表面に供給してプラズマ処理(レジストのエッチング)を行った。
【0135】
この結果、50mmの幅で約5μm/分のエッチング速度が得られ、極めて均一な形状にレジストをエッチングすることができた。また、XPS分析の結果、レジスト成分以外の不純物は検出されなかった。
【0136】
(実施例3)
図23に示す構造のプラズマ処理装置を形成した。反応容器1としては断面半円弧状の石英ガラス管を用い、外径寸法を20mmに形成した。また、吹き出し口4は0.2×55mmに形成した。さらに、反応容器1には外径8mmの石英管を体積減少具11として挿入した。右側の電極2と左側の電極3は銅製であって、その内周面の算術平均粗さは100μmに形成した。また、電極2と電極3と体積減少具11を冷却する冷媒としては純水を用いた。
【0137】
被処理物としては、OMPAC(Over Molded Pad Array Carrier)型BGA(Ball Grid Array)基板を使用した。これは、0.5mm厚のBT(ビスマレイミドトリアジン)基板(サイズは50×200mm)に、太陽インキ社製のレジスト(PSR−4000AUS5)を40μm厚に塗布して形成したものである。また、この被処理物の一部には、ボンディングパッドを含む金メッキ回路が形成されていると共にICチップが搭載されている。このICチップは、プラズマ処理によるチャージアップダメージ(給電時における損傷)を評価するために、シリコン基板の上に厚み10nmのSiO2層と厚み300nmのポリシリコンを形成したものである。
【0138】
プラズマ生成用ガスはヘリウムを2リットル/min、アルゴンを8リットル/min、酸素を0.2リットル/minの割合で混合したものを流して反応容器1に供給した。そして放電空間15に500Wで13.56MHzの高周波電界を印加してプラズマを発生させ、これを吹き出し口4から幅広にジェット状に吹き出して被処理物の表面に供給してプラズマ処理(被処理物6の表面の改質処理及びクリーニング処理)を行った。
【0139】
この結果、処理の前後でレジスト部分の水の接触角が80度から8度に低下し、表面の親水性が改善された。また、金メッキ回路のボンディングパッドとICチップとをワイヤボンディングした結果、ワイヤボンディングの強度が処理前では5.1gであったのに対して、処理後では8.9gに向上し、著しい性能(ワイヤボンディングの強度)の向上が見られた。また、ボンディングパッド部をXPS分析した結果、表面における炭素原子と金原子の組成比率(C/Au)は、処理の前後で約3から約0.5にまで減少しており、ボンディングパッド部の炭素除去が行われていた。このように炭素除去が行われたために、ワイヤボンディングの強度が向上したと考えられる。また、炭素原子と金原子以外の他の不純物は検出されなかった。
【0140】
さらに、プラスコン社製の封止樹脂(SMT−B−1)を用いて被処理物の表面に底面積1cm2のプリン状の封止樹脂を形成し、封止樹脂と被処理物の剪断剥離強度を測定した結果、処理前では2MPaであったのに対して、処理後では10MPaと大きく強度が向上していた。また、被処理物に搭載したICチップのチャージアップダメージも無かった。
【0141】
(参考例1)
図29に示す構造のプラズマ処理装置Aを形成した。反応容器1としては石英ガラス管を用い、外径を58mm、内寸を55mmに形成した。上側の電極2と下側の電極3は銅製であって、その内周面の算術平均粗さは100μmに形成した。また、反応容器1の内部には体積減少具11として外径が50mmのステンレス二重管を挿入して設けた。さらに、電極2と電極3と体積減少具11を冷却する冷媒としては純水を用いた。
【0142】
被処理物としては、アルミナ基板に銀パラジウムペーストをスクリーン印刷し、これを焼き付けしてボンディングパッド部を含む回路を形成したものを使用した。その他の構成は実施例3と同様である。
【0143】
プラズマ生成用ガスはヘリウムを2リットル/min、アルゴンを8リットル/min、水素を0.1リットル/minの割合で混合したものを流して反応容器1に供給した。そして放電空間15に500Wで13.56MHzの高周波電界を印加してプラズマを発生させ、これを吹き出し口4から幅広にジェット状に吹き出して被処理物の表面に供給してプラズマ処理(被処理物6の表面の改質処理及びクリーニング処理)を行った。
【0144】
ボンディングパッド部をXPS分析した結果、処理前では酸化銀のピークが確認されたが、処理後にはこのピークは金属銀に変化しており、ボンディングパッド部の酸化銀が減少していた。また、プラズマ処理中に吹き出し口4より5mm離れた位置でのプラズマの温度を測定した結果、体積減少具8を冷媒で冷却した場合は冷媒で冷却しない場合に比べて、約200℃低下していた。
【0145】
(参考例2)
実施例1において、スリット状の吹き出し口4の代わりに、直径1mmの孔を2mmの間隔で28個並べ、この孔の集合体を吹き出し口4として形成した。これ以外は実施例1と同様にしてプラズマ処理を行った。
【0146】
この結果、50mmの幅で約7μm/分のエッチング速度が得られ、極めて均一な形状にレジストをエッチングすることができた。また、XPS分析の結果、レジスト成分以外の不純物は検出されなかった。
【0147】
(参考例3)
図11に示す構造のプラズマ処理装置を形成した。反応容器1としては石英ガラスを用い、幅外寸法を56mm、幅内寸法を54mm、厚さ外寸法を3mm、厚さ内寸法を1mmに形成した。また、上側の電極2と下側の電極3は銅製であって、その内周面の算術平均粗さは100μmに形成した。また、電極2と電極3を冷却する冷媒としては純水を用いた。被処理物としては、ネガ型レジストを1μm塗布したシリコン基板を使用した。
【0148】
プラズマ生成用ガスはヘリウムを2リットル/min、アルゴンを10リットル/min、酸素を0.4リットル/minの割合で混合したものを流して反応容器1に供給した。そして放電空間15に700Wで13.56MHzの高周波電界を印加してプラズマを発生させ、これを吹き出し口4から幅広にジェット状に吹き出して被処理物の表面に供給してプラズマ処理(レジストのエッチング)を行った。
【0149】
この結果、55mmの幅で約15μm/分のエッチング速度が得られ、極めて均一な形状にレジストをエッチングすることができた。また、XPS分析の結果、レジスト成分以外の不純物は検出されなかった。
【0150】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項1の発明は、絶縁材料で形成される反応容器と、反応容器の外面に接する少なくとも一対の対向する電極とを具備して構成され、反応容器にプラズマ生成用ガスを供給すると共に電極の間に交流電界を印加することにより大気圧下で反応容器内にグロー状の放電を生じさせ、グロー状の放電により反応容器内にプラズマを生成するようにしたプラズマ処理装置において、反応容器の内面に沿った電気力線が形成されるように一対の電極を配置し、幅を持ったジェット状のプラズマを吹き出すための吹き出し口を反応容器に形成するので、反応容器の内面の垂直方向に電気力線が生じにくくなって電気力線による反応容器の劣化を少なくすることができ、反応容器の内面からその構成物質が飛び出しにくくなって被処理物が不純物により汚染されるのを少なくすることができるものであり、しかも、カーテンのような幅を持ったプラズマを吹き出し口から吹き出しながら基板あるいはプラズマ処理装置を吹き出し口の幅方向と直交する方向に移動させて基板の表面全面にプラズマを走査して吹き付けることによって、スポット的なプラズマを吹き出すものに比べて被処理物の広い面積を一度にプラズマ処理することができ、BGA基板などの基板の全面を処理する場合に処理時間を短くすることができるものである。
また、吹き出し口をスリット状に形成するので、カーテンのような幅を持ったプラズマを吹き出し口から吹き出しながら基板あるいはプラズマ処理装置を吹き出し口の幅方向と直交する方向に移動させて基板の表面全面にプラズマを走査して吹き付けることによって、スポット的なプラズマを吹き出すものに比べて被処理物の広い面積を一度にプラズマ処理することができ、BGA基板などの基板の全面を処理する場合に処理時間を短くすることができるものである。
また、吹き出し口を反応容器の平面部分に形成し、このスリット状の吹き出し口の開口面積を反応容器内部の断面積よりも小さく形成するので、被処理物を吹き出し口の近傍にまで近づけることが可能となり、また、吹き出し口と被処理物の距離を略一定に保つことが容易となり、吹き出し口から大気中に吹き出されたプラズマに含まれている活性の高い生きたプラズマ活性種を消滅させる前に被処理物に吹き付けることができ、プラズマ中の活性種を効率よく利用して被処理物のプラズマ処理を高めることができるものである。
【0151】
また本発明の請求項2の発明は、箱状の反応容器の下面に吹き出し口を形成するので、カーテンのような幅を持ったプラズマを反応容器の下面の吹き出し口から下側に吹き出しながら基板あるいはプラズマ処理装置を吹き出し口の幅方向と直交する方向に移動させて基板の表面全面にプラズマを走査して吹き付けることによって、スポット的なプラズマを吹き出すものに比べて被処理物の広い面積を一度にプラズマ処理することができ、BGA基板などの基板の全面を処理する場合に処理時間を短くすることができるものである。
【0152】
また本発明の請求項3の発明は、一対の電極を上下に対向させて配置するので、一対の電極の間に生成される交流電界の方向(電気力線の方向)とプラズマ生成用ガス及びプラズマの流れ方向とをほぼ一致させることができ、プラズマの活性種を効率よく生成することができるものであり、しかも、一対の電極の間隔を変えることによって、放電空間の大きさを簡単に変えることができ、プラズマの生成量を容易に調整することができるものである。
【0153】
また本発明の請求項4の発明は、反応容器を扁平筒状に形成し、反応容器の側壁の対向間隔を幅狭方向へ0.1〜5mmに形成するので、一対の電極の間に形成される放電空間の体積が小さくなって放電空間の単位体積あたりの電力が向上してプラズマ処理の生成効率を向上させることができ、低電力化及び小ガス流量化を図ることができるものである。
【0154】
また本発明の請求項5の発明は、電極を平面視でロ字状に形成するので、反応容器の全周に亘って電極を配置することができ、電極と反応容器との接触面積を大きくして接触性を向上させることができ、プラズマの生成が容易になるものである。
【0155】
また本発明の請求項6の発明は、接地される一方の電極を高電圧が印加される他方の電極よりも吹き出し口に近づけて配置するので、高電圧が印加される電極が接地される電極よりも被処理物から遠くに位置することになり、高圧となる電極から被処理物にアーク放電が飛びにくくなって、アーク放電による被処理物の破損を防止することができるものである。
【0156】
また本発明の請求項7の発明は、吹き出し口の長手方向と平行な方向に長く電極を形成するので、吹き出し口の上側(上流側)に広域の放電空間が形成されることになって、プラズマ生成用ガスのプラズマ化を効率よく行うことができ、密度の高いプラズマを形成することができるものであり、また、吹き出し口の全長に亘って均質なプラズマを吹き出すことができるものである。よって、高い密度で均質なプラズマが被処理物に吹き付けられることになって、プラズマ処理の性能を向上させることができ、プラズマ処理を短時間で行うことができるものである。
【0157】
また本発明の請求項8の発明は、電極を側面視で下面が開口するコ字状に形成するので、電極の先端が反応容器の下面から突出しないように、反応容器の下面及び電極の先端面を面一に形成して被処理物を吹き出し口の近傍にまで近づけることが可能となり、吹き出し口から大気中に吹き出されたプラズマに含まれている活性の高い生きたプラズマ活性種を消滅させる前に被処理物に吹き付けることができてプラズマ中の活性種を効率よく利用して被処理物のプラズマ処理を高めることができるものである。
【0158】
また本発明の請求項9の発明は、反応容器内でのプラズマ生成用ガスの流れを均一化するためのガス均一化室を設け、前記ガス均一化室は、このガス均一化室に供給されたプラズマ生成用ガスがこのガス均一化室を通過して反応容器内に導入されるように形成されたものであるので、ガス均一化室を通して反応容器にプラズマ生成用ガスを供給することによって、プラズマ生成用ガスが反応容器内の一部分に偏らないように、反応容器内の全体に均一な濃度で供給することができ、均質なプラズマを効率よく生成することができるものである。
【0159】
また本発明の請求項10の発明は、ガス均一化室内に突出する鍔部を反応容器に形成するので、鍔部でプラズマ生成用ガスの撹拌性を高めることができ、より均質なプラズマを効率よく生成することができるものである。
【0160】
また本発明の請求項11の発明は、ガス均一化室に球体を充填するので、ガス均一化室に充填された球体の間の隙間を通して反応容器にプラズマ生成用ガスを供給することによって、プラズマ生成用ガスが反応容器内の一部分に偏らないように、反応容器内の全体により均一な濃度で供給することができ、より均質なプラズマを効率よく生成することができるものである。
【0161】
また本発明の請求項12の発明は、平坦な平面部と断面が半円弧状の曲面部とを備えて反応容器を形成し、平面部に吹き出し口を形成するので、被処理物を吹き出し口の近傍にまで近づけることが可能となり、また、吹き出し口と被処理物の距離を略一定に保つことが容易となり、吹き出し口から大気中に吹き出されたプラズマに含まれている活性の高い生きたプラズマ活性種を消滅させる前に被処理物に吹き付けることができ、プラズマ中の活性種を効率よく利用して被処理物のプラズマ処理を高めることができるものである。
【0162】
また本発明の請求項13の発明は、曲面部に電極を配置するので、反応容器の曲面部の内面の垂直方向に電気力線が生じにくくなって電気力線による反応容器の劣化を少なくすることができ、反応容器の内面からその構成物質が飛び出しにくくなって被処理物が不純物により汚染されるのを少なくすることができるものである。
【0163】
また本発明の請求項14の発明は、電極を半円弧状に形成するので、反応容器の曲面部の全周に亘って電極を配置することができ、電極と反応容器との接触面積を大きくして接触性を向上させることができ、プラズマの生成が容易になるものであり、しかも、反応容器の下面及び電極の先端面を面一に形成して被処理物を吹き出し口の近傍にまで近づけることが可能となり、また、吹き出し口と被処理物の距離を略一定に保つことが容易となり、吹き出し口から大気中に吹き出されたプラズマに含まれている活性の高い生きたプラズマ活性種を消滅させる前に被処理物に吹き付けることができ、プラズマ中の活性種を効率よく利用して被処理物のプラズマ処理を高めることができるものである。
【0164】
また本発明の請求項15の発明は、反応容器の下面を平面部として形成し、プラズマ生成用ガスを反応容器に横から供給するので、吹き出し口の全長に亘って均一にプラズマ生成用ガスを供給することができ、均質なプラズマを効率よく生成することができるものである。よって、高い密度で均質なプラズマが被処理物に吹き付けられることになって、プラズマ処理の性能を向上させることができ、プラズマ処理を短時間で行うことができるものである。
【0165】
また本発明の請求項16の発明は、反応容器を円筒状に形成し、一対の電極を上下に対向させて配置するので、反応容器の内面の垂直方向に電気力線が生じにくくなって電気力線による反応容器の劣化を少なくすることができ、反応容器の内面からその構成物質が飛び出しにくくなって被処理物が不純物により汚染されるのを少なくすることができるものである。
【0166】
また本発明の請求項17の発明は、電極を平面視で環状に形成するので、反応容器の全周に亘って電極を配置することができ、電極と反応容器との接触面積を大きくして接触性を向上させることができ、プラズマの生成が容易になるものである。
【0167】
また本発明の請求項18の発明は、接地される一方の電極を高電圧が印加される他方の電極よりも吹き出し口に近づけて配置するので、高電圧が印加される電極が接地される電極よりも被処理物から遠くに位置することになり、高圧となる電極から被処理物にアーク放電が飛びにくくなって、アーク放電による被処理物の破損を防止することができるものである。
【0172】
また本発明の請求項19の発明は、電気力線が沿って形成される反応容器の内面に沿わせて吹き出し口を形成するので、プラズマが集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある反応容器の内面に沿わせて吹き出し口を形成することによって、プラズマを吹き出し口から効率よく吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものである。
【0173】
また本発明の請求項20の発明は、電気力線が沿って形成される反応容器の複数個の内面のそれぞれに沿わせて吹き出し口を形成するので、プラズマが集中して生成されて濃度が高くなる傾向にある反応容器の内面に沿わせて吹き出し口を形成することによって、プラズマを吹き出し口から効率よく吹き出すことができ、プラズマ処理の能力を向上させることができるものであり、しかも、被処理物の複数箇所に一度にプラズマ処理を施すことができ、プラズマ処理の効率を向上させることができるものである。
【0174】
また本発明の請求項21の発明は、少なくとも一方の電極を冷媒で冷却するので、大気圧下で周波数の高い交流でプラズマを生成しても、電極の温度上昇を抑えることができ、よってプラズマの温度(ガス温度)が高くならないようにすることができて被処理物の熱的損傷を少なくすることができるものである。また、電極を冷却することによって、放電空間の局所的な加熱を防ぐことができ、均質なグロー状の放電を生成してストリーマー放電の生成を抑えることができて被処理物のストリーマー放電による損傷をより少なくすることができるものである。
【0175】
また本発明の請求項22の発明は、反応容器内において一対の電極の間に形成される放電空間の体積を減少させるための体積減少具を反応容器内に設けるので、放電空間における単位体積あたりの投入電力(交流電界)を増加させることができ、プラズマの生成の効率を向上させることができるものである。
【0176】
また本発明の請求項23の発明は、体積減少具を絶縁材料で形成するので、体積減少具からスパッタリングや腐食により不純物が生じないようにすることができ、長期間の使用であっても被処理物が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【0177】
また本発明の請求項24の発明は、体積減少具を冷媒で冷却するので、体積減少具の熱による劣化を低減することができ、体積減少具の長寿命化を図ることができるものであり、しかも、体積減少具の周囲の放電空間で生成されるプラズマの温度を低下させることができ、被処理物の熱によるダメージを少なくすることができるものである。
【0178】
また本発明の請求項25の発明は、体積減少具を金属材料で形成すると共に体積減少具を冷媒で冷却するので、体積減少具を絶縁材料で形成する場合に比べて、体積減少具の周囲の放電空間で生成されるプラズマの温度をさらに低下させることができ、被処理物の熱によるダメージをさらに少なくすることができるものである。
【0179】
また本発明の請求項26の発明は、冷媒がイオン交換水であるので、冷媒中に不純物が含まれることがなく、電極と体積減少具が冷媒で腐食されにくくなり、長寿命化を図ることができるものである。
【0180】
また本発明の請求項27の発明は、冷媒が不凍性及び絶縁性を有するので、高電圧が印加される電極からの漏電を防止することができ、プラズマの生成を安定して行うことができるものである。
【0181】
また本発明の請求項28の発明は、一対の電極の間に印加する交流電界の周波数を1kHz〜200MHzに設定するので、放電空間での放電を安定化させることができ、プラズマ処理を効率よく行うことができるものであり、また、放電空間でのプラズマの温度上昇を抑えて、反応容器や電極や体積減少具の寿命を長くすることができるものであり、しかも、プラズマ処理装置が複雑化及び大型化するのを少なくすることができるものである。
【0182】
また本発明の請求項29の発明は、電極の反応容器と接触する側の表面粗度を10〜1000μmに形成するので、非常に微細なマイクロディスチャージの集合体が形成され、アークへの移行を阻害することができ、放電空間における放電の均一化を図ることができるものである。
【0183】
本発明の請求項30の発明は、請求項1乃至29のいずれかに記載のプラズマ処理装置の吹き出し口の下方に被処理物を配置し、吹き出し口からプラズマを吹き出して被処理物に供給するので、反応容器の内面の垂直方向に電気力線が生じにくくなって電気力線による反応容器の劣化を少なくすることができ、反応容器の内面からその構成物質が飛び出しにくくなって被処理物が不純物により汚染されるのを少なくすることができるものであり、しかも、カーテンのような幅を持ったプラズマを吹き出し口から吹き出しながら基板あるいはプラズマ処理装置を吹き出し口の幅方向と直交する方向に移動させて基板の表面全面にプラズマを走査して吹き付けることによって、スポット的なプラズマを吹き出すものに比べて被処理物の広い面積を一度にプラズマ処理することができ、BGA基板などの基板の全面を処理する場合に処理時間を短くすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の一例を示し、(a)は斜視図、(b)は底面図である。
【図2】 (a)は同上の一部の断面図、(b)は従来例の一部の断面図である。
【図3】 (a)は同上の他の実施の形態を示す底面図、(b)は一部の断面図、(c)は図1に示す実施の形態の一部の断面図である。
【図4】 (a)は同上の他の実施の形態を示す底面図、(b)は一部の断面図である。
【図5】 同上の他の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図6】 同上の底面図である。
【図7】 同上の他の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図8】 同上の体積減少具の一例を示し、(a)は斜視図、(b)は正面図である。
【図9】 同上の体積減少具の種類とクリーニング性能及びプラズマのガス温度の関係を示すグラフである。
【図10】 同上の参考形態の一例を示し、(a)は一部が破断した正面図、(b)は一部が破断した側面図である。
【図11】 同上の参考形態の一例を示す斜視図である。
【図12】 同上の反応容器の一例を示し、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は底面図である。
【図13】 図12(b)におけるア部分を示す断面図である。
【図14】 同上の他の実施の形態の一例を示し、(a)は斜視図、(b)は底面図である。
【図15】 (a)は同上の他の実施の形態を示す底面図、(b)は側面図、(c)は図14に示す実施の形態の底面図である。
【図16】 同上の他の実施の形態を示す底面図である。
【図17】 同上の他の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図18】 同上の底面図である。
【図19】 同上の他の実施の形態の一例を示し、(a)は斜視図、(b)は底面図である。
【図20】 (a)は同上の他の実施の形態を示す底面図、(b)は図14に示す実施の形態の斜視図、(c)は図14に示す実施の形態の底面図である。
【図21】 同上の他の実施の形態を示す底面図である。
【図22】 同上の他の実施の形態の一例を示し、(a)は正面図、(b)は底面図、(c)は側面図である。
【図23】 同上の他の実施の形態の一例を示し、(a)は正面図、(b)は底面図、(c)は側面図である。
【図24】 同上の他の参考形態の一例を示し、(a)は斜視図、(b)は底面図である。
【図25】 同上の他の参考形態を示す底面図である。
【図26】 同上の他の参考形態を示す底面図である。
【図27】 同上の他の参考形態の一例を示す正面図である。
【図28】 同上の底面図である。
【図29】 同上の他の参考形態の一例を示す正面図である。
【図30】 同上の体積減少具の一例を示す正面図である。
【図31】 同上の他の参考形態の一例を示し、(a)は斜視図、(b)は底面図である。
【図32】 同上の他の参考形態の一例を示し、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図33】 同上の底面図である。
【符号の説明】
1 反応容器
2 電極
3 電極
4 吹き出し口
5 ガス均一化室
6 球体
7 平面部
8 曲面部
9 微小孔
11 体積減少具
15 放電空間
50 鍔部
a 電気力線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used for plasma treatments such as cleaning of foreign substances such as organic substances existing on the surface of an object to be processed, resist peeling, improvement of adhesion of an organic film, reduction of metal oxide, film formation, surface modification, and the like. In particular, the present invention relates to a plasma processing apparatus for generating a plasma and a plasma processing method using the same, and is particularly suitable for cleaning the surface of an electronic component that requires precise bonding.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an attempt has been made to perform plasma treatment under atmospheric pressure. For example, in JP-A-2-15171, JP-A-3-241539, and JP-A-1-306569, a pair of electrodes are arranged in a discharge space in a reaction vessel and a dielectric is provided between the electrodes. The discharge space is filled with a plasma generating gas mainly composed of a rare gas such as He (helium) or Ar (argon), and an object to be processed is placed in the reaction vessel and an alternating electric field is applied between the electrodes. A plasma processing method is disclosed, and a glow discharge is stably generated by applying an alternating electric field between electrodes on which a dielectric is disposed, and the plasma generating gas is excited by the glow discharge. Thus, plasma is generated in the reaction vessel, and the object to be processed is processed by this plasma.
[0003]
JP-A-4-334543 and JP-A-5-202481 also describe performing plasma treatment under atmospheric pressure. These publications describe a plurality of electrodes on the outer periphery of a cylindrical reaction tube. And an AC voltage is applied between the electrodes to generate plasma in the reaction tube, and the object to be processed is introduced into the reaction tube in which the plasma has been generated to process the object to be processed.
[0004]
However, the method described in the above publication has a problem that it is difficult to perform plasma treatment locally only on a specific portion of the object to be processed, and it takes a long processing time. Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 3-219082 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3 (1990) disclose that plasma generated by glow discharge under atmospheric pressure (particularly, active species of plasma) is jetted onto the object to be processed. Japanese Patent Laid-Open No. 4-212253, Japanese Patent Laid-Open No. 6-108257, and the like. In the methods described in these publications, jet plasma is blown out in a spot manner and sprayed onto the object to be processed, thereby locally processing the object to be processed.
[0005]
JP-A-4-358076 discloses that plasma treatment is performed by supplying plasma to a workpiece with a certain width. In this method, a pair of dielectric coated electrodes having a solid dielectric disposed on the surface are arranged opposite to each other, a plasma generating gas is introduced between the dielectric coated electrodes from above, and a high voltage is applied to the dielectric coated electrodes. Is applied to generate plasma from the plasma generating gas, and supply this plasma downstream from between the dielectric-coated electrodes to the workpiece.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this method of blowing out plasma in a spot manner, since the area of the plasma supplied to the object to be processed is small, when processing the entire surface of a substrate such as a BGA (Ball Grid Array) substrate, the plasma is spread over the entire surface of the substrate. There is a problem that the processing time becomes long. Moreover, in the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 4-358076, since plasma is supplied to a board | substrate with a certain amount of width | variety, although processing time can be shortened compared with the method of blowing off plasma in jet shape, Since a pair of dielectric coated electrodes with a solid dielectric is placed facing each other and a high voltage is applied to the dielectric coated electrodes, plasma is generated, so that electricity is generated in the direction perpendicular to the surface of the solid dielectric. As a result of the solid dielectric deterioration caused by the electric lines of force, the constituent material is likely to jump out of the surface of the solid dielectric, and the constituent material of the solid dielectric that sticks out adheres to the workpiece as impurities. There was a problem that the workpiece was contaminated.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and in the case of processing the entire surface of a substrate such as a BGA substrate, the processing time can be shortened, and the plasma that can reduce contamination of an object to be processed. An object of the present invention is to provide a processing apparatus and a plasma processing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A plasma processing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a
[0009]
The plasma processing apparatus according to
[0010]
A plasma processing apparatus according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in addition to the configuration of the first or second aspect, a pair of
[0011]
A plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes a
[0012]
The plasma processing apparatus according to
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to fifth aspects, the
[0014]
The plasma processing apparatus according to
[0015]
The plasma processing apparatus according to
[0016]
According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to eighth aspects, a gas homogenizing chamber for homogenizing the flow of the plasma generating gas in the
[0017]
The plasma processing apparatus according to claim 10 of the present invention is characterized in that, in addition to the structure of
[0018]
The plasma processing apparatus according to claim 11 of the present invention is characterized in that, in addition to the structure of
[0019]
A plasma processing apparatus according to a twelfth aspect of the present invention includes a
[0020]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in addition to the structure of the twelfth aspect,
[0021]
A plasma processing apparatus according to a fourteenth aspect of the present invention includes the
[0022]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the twelfth to fourteenth aspects, the lower surface of the
[0023]
The plasma processing apparatus according to claim 16 of the present invention comprises, in addition to the structure of
[0024]
A plasma processing apparatus according to claim 17 of the present invention is characterized in that, in addition to the structure of
[0025]
In addition to the configuration of
[0030]
Claims of the invention 19 The plasma processing apparatus according to claim Any one of 1 to 18 In addition to the above structure, the
[0031]
Claims of the
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
Claims of the
[0038]
A plasma processing apparatus according to claim 27 of the present invention comprises: 25 In addition to any of the above-described structures, the refrigerant is characterized by having antifreeze and insulating properties.
[0039]
Claims of the invention 28 The plasma processing apparatus according to
[0040]
Claims of the invention 29 The plasma processing apparatus according to
[0041]
Claims of the
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0043]
FIG. 1 shows an example of the plasma processing apparatus of the present invention. This plasma processing apparatus is formed by arranging a pair of
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
If the inner dimension W of the
[0048]
The
[0049]
The inner peripheral surfaces of the
[0050]
[Expression 1]
[0051]
Then, by inserting the
[0052]
The distance between the
[0053]
In the plasma processing apparatus formed as described above, an inert gas (rare gas) or a mixed gas of an inert gas and a reactive gas is used as a plasma generating gas. As the inert gas, helium, argon, neon, krypton, or the like can be used, but it is preferable to use argon or helium in consideration of discharge stability and economy. Moreover, the kind of reaction gas can be arbitrarily selected according to the content of processing. For example, when cleaning organic substances existing on the surface of the object to be processed, stripping resist, etching organic films, etc., oxygen, air, CO 2 , N 2 It is preferable to use an oxidizing gas such as O. CF as a reaction gas Four A fluorine-based gas such as can also be used as appropriate. When etching silicon or the like, it is effective to use this fluorine-based gas. Moreover, when reducing a metal oxide, reducing gas, such as hydrogen and ammonia, can be used. The amount of reaction gas added is 10% by weight or less, preferably 0.1 to 5% by weight, based on the total amount of the inert gas. If the addition amount of the reaction gas is less than 0.1% by weight, the treatment effect may be lowered, and if the addition amount of the reaction gas exceeds 10% by weight, the discharge may become unstable.
[0054]
When performing plasma processing using the plasma processing apparatus formed as described above, first, the arrow (1) As shown in FIG. 5, a plasma generating gas is introduced from the
[0055]
In the present invention, the frequency of the applied AC electric field is preferably set to 1 kHz to 200 MHz. If the AC frequency is less than 1 kHz, the discharge in the
[0056]
In this embodiment, the
[0057]
Further, in the above embodiment, since the
[0058]
Furthermore, in the above embodiment, since both the
[0059]
In the above embodiment, the
[0060]
3A and 3B show another embodiment. In this plasma processing apparatus, the
[0061]
As described above, in the plasma processing apparatus of FIG. 1, the
[0062]
FIG. 4 shows another embodiment. In this plasma processing apparatus, the
[0063]
As described above, in the plasma processing apparatus of FIG. 1, many electric lines of force a are formed along the inner surfaces of the side wall 1a and the
[0064]
5 and 6 show another embodiment. In this embodiment, the
[0065]
As the refrigerant, ion exchange water or pure water can be used. By using ion exchange water or pure water, impurities are not contained in the refrigerant, and the
[0066]
And in this embodiment, since the
[0067]
Also in this embodiment, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the
[0068]
FIG. 7 shows another embodiment. In this embodiment, the volume reducing tool 11 for reducing the volume of the
[0069]
The volume reducing tool 11 is inserted and arranged from the
[0070]
Furthermore, the volume reducing tool 11 is arranged so as to penetrate the center of the
[0071]
The volume reducing tool 11 is preferably formed of an insulating material having a high melting point similar to that of the
[0072]
In forming the protective film, a method of forming a rectangular tube (ceramic tube or glass tube) with an insulating material and inserting and attaching the volume reducing tool 11 inside thereof, and alumina and barium titanate. In addition, a powder such as titanium oxide or PZT is dispersed in a plasma and sprayed onto the surface of the volume reducing tool 11 and an inorganic powder such as silica, tin oxide, titania, zirconia, or alumina is dispersed in a solvent. In addition, a so-called soot coating method in which the surface of the volume reducing tool 11 is sprayed onto the surface of the volume reducing tool 11 and then melted at a temperature of 600 ° C. or more, and a glassy film forming method by a sol-gel method can be employed. Further, the surface of the volume reducing device 11 can be coated with a protective film by vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD), and by adopting these methods, extremely dense and smooth adsorption is poor. The surface of the volume reducing tool 11 can be coated with a protective film, and stabilization of discharge can be further promoted. In consideration of realistic processing time and cost, it is preferable to use the above thermal spraying method.
[0073]
The thickness of the protective film is preferably set to 10 to 500 μm. If the thickness of the protective film is less than 10 μm, the effect of preventing the deterioration of the volume reducing tool 11 is small, and it may be difficult to extend the life of the volume reducing tool 11, and even if the thickness of the protective film exceeds 500 μm, the volume is reduced. The effect of preventing the reduction of the reducing tool 11 is not greatly improved, and the consumption of the insulating material used for the protective film is unnecessarily increased, which may be economically disadvantageous.
[0074]
Moreover, it is preferable to interpose an undercoat formed of an alloy film containing nickel, chromium, aluminum, and yttrium between the surface of the volume reducing tool 11 and the protective film. The undercoat can be formed by thermal spraying of an alloy. Specific examples of the alloy include Ni—Cr, Ni—Al, and Ni—Cr—Al—Y. The volume reducing tool 11 is placed in a thermal stress load environment caused by repetition of plasma at room temperature and high temperature, and the protective film may be peeled off by this thermal stress. Therefore, an undercoat is provided to alleviate the impact of thermal stress load on the protective film. The relationship between the thermal expansion coefficient of the metal volume reducing tool 11, the alloy undercoat and the insulating material protective film is metal expansion coefficient> alloy expansion coefficient> insulating material expansion coefficient. The expansion and contraction due to heat becomes difficult to be transmitted to the protective film due to the interposition of the undercoat, which makes it difficult for the protective film to be peeled off and to extend the life of the volume reducing tool 11.
[0075]
The protective film is preferably subjected to a sealing treatment. The sealing process is a process for filling the defective part of the protective film, 2 TiO 2 , Al 2 O Three It is immersed in a solution containing a dielectric such as By performing this sealing treatment, it is possible to make it difficult for arc discharge to occur between the
[0076]
The volume reduction tool 11 can be selectively used depending on the type of the object to be processed. For example, when the object to be processed may be exposed to a high temperature such as a metal material (deterioration or the like does not occur), the volume formed of the insulating material without the
[0077]
Also in this embodiment, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the
[0078]
In FIG. Reference form Indicates. this Reference form In the plasma processing apparatus of FIG. 2, a
[0079]
this Reference form Then, the plasma generation gas is supplied to the
[0080]
The diameter of the
[0081]
In addition, this Reference form 3 (a) and 3 (b), the
[0082]
The other in FIG. Reference form Indicates. this Reference form In the plasma processing apparatus of FIG. 1, the
[0083]
this Reference form Then, the plasma generation gas is supplied to the
[0084]
FIG. 14 shows another embodiment. In this plasma processing apparatus, the
[0085]
An
[0086]
The
[0087]
Then, by inserting the
[0088]
Furthermore, in this embodiment, the
[0089]
In this embodiment, the lower surface of the
[0090]
FIG. 15A shows another embodiment. In this plasma processing apparatus, the
[0091]
As described above, in the plasma processing apparatus of FIG. 14, when the
[0092]
FIG. 16 shows another embodiment. In this plasma processing apparatus, the
[0093]
As described above, in the plasma processing apparatus of FIG. 14, many electric lines of force a are formed along the inner surface of the
[0094]
Accordingly, as shown in FIG. 16 and FIG. 15B and FIG. 15C, as shown in FIG. 16, rather than forming the
[0095]
17 and 18 show another embodiment. In this embodiment, the
[0096]
Also in this embodiment, as shown in FIG. 15 (a), the
[0097]
FIG. 19 shows another embodiment. This plasma processing apparatus includes a flat
[0098]
The
[0099]
Then, by inserting the
[0100]
Furthermore, in this embodiment, the lower surface (planar portion 7) of the
[0101]
In this embodiment, the
[0102]
FIG. 20 shows another embodiment. In this plasma processing apparatus, the
[0103]
As described above, in the plasma processing apparatus of FIG. 19, when the
[0104]
FIG. 21 shows another embodiment. In this plasma processing apparatus, the
[0105]
As described above, in the plasma processing apparatus of FIG. 19, when the
[0106]
FIG. 22 shows another embodiment. In this embodiment, the
[0107]
Also in this embodiment, as shown in FIG. 20 (a), the
[0108]
FIG. 23 shows another embodiment. In this embodiment, the volume reducing tool 11 for reducing the volume of the
[0109]
The volume reducing tool 11 is inserted into the
[0110]
Also in this embodiment, as shown in FIG. 20 (a), the
[0111]
In FIG. Reference form Indicates. This plasma processing apparatus is formed by placing the
[0112]
The
[0113]
Then, by inserting the
[0114]
In addition, this Reference form Then, since the
[0115]
In FIG. Reference form Indicates. In this plasma processing apparatus, the blow-out
[0116]
As described above, in the plasma processing apparatus of FIG. 24, the
[0117]
In FIG. Reference form Indicates. In this plasma processing apparatus, the
[0118]
As described above, in the plasma processing apparatus of FIG. 24, the
[0119]
27 and 28 Reference form Indicates. this Reference form Is for cooling the
[0120]
In addition, this Reference form In FIG. 25, as shown in FIG. 25, the
[0121]
The other in FIG. Reference form Indicates. this Reference form 27 and 28 are provided with a volume reducing tool 11 for reducing the volume of the
[0122]
The volume reducing tool 11 is inserted and arranged from the
[0123]
In addition, this Reference form In FIG. 25, as shown in FIG. 25, the
[0124]
Figure 31 shows another Reference form Indicates. This plasma processing apparatus is formed by providing the
[0125]
Then, by inserting the
[0126]
In addition, this Reference form Then, by providing the converging
[0127]
32 and 33 Reference form Indicates. In this embodiment, the
[0128]
In addition, in FIG. 31 thru | or 33 Reference form In this case, the volume reducing tool 11 of FIG.
[0129]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
[0130]
Example 1
A plasma processing apparatus having the structure shown in FIG. 5 was formed. Quartz glass was used as the
[0131]
The plasma generating gas was supplied to the
[0132]
As a result, an etching rate of about 7 μm / min was obtained with a width of 50 mm, and the resist could be etched into a very uniform shape. As a result of XPS analysis, no impurities other than the resist component were detected.
[0133]
(Example 2)
A plasma processing apparatus having the structure shown in FIG. 17 was formed. Quartz glass was used as the
[0134]
The plasma generating gas was supplied to the
[0135]
As a result, an etching rate of about 5 μm / min was obtained with a width of 50 mm, and the resist could be etched into a very uniform shape. As a result of XPS analysis, no impurities other than the resist component were detected.
[0136]
(Example 3)
A plasma processing apparatus having the structure shown in FIG. 23 was formed. A quartz glass tube having a semicircular cross section was used as the
[0137]
As an object to be processed, an OMPAC (Over Molded Pad Array Carrier) type BGA (Ball Grid Array) substrate was used. This is formed by applying a resist (PSR-4000AUS5) made by Taiyo Ink Co., Ltd. to a thickness of 40 μm on a 0.5 mm-thick BT (bismaleimide triazine) substrate (size: 50 × 200 mm). Further, a gold plating circuit including a bonding pad is formed on a part of the object to be processed, and an IC chip is mounted. This IC chip has a thickness of 10 nm on a silicon substrate in order to evaluate charge-up damage (damage during power feeding) due to plasma processing. 2 A layer and 300 nm thick polysilicon are formed.
[0138]
The plasma generation gas was supplied to the
[0139]
As a result, the water contact angle of the resist portion was lowered from 80 degrees to 8 degrees before and after the treatment, and the hydrophilicity of the surface was improved. In addition, as a result of wire bonding the bonding pad of the gold plating circuit and the IC chip, the strength of wire bonding was 5.1 g before processing, but improved to 8.9 g after processing, and remarkable performance (wire The bonding strength was improved. Further, as a result of XPS analysis of the bonding pad part, the composition ratio (C / Au) of carbon atoms and gold atoms on the surface decreased from about 3 to about 0.5 before and after the treatment. Carbon removal was taking place. It is considered that the strength of wire bonding was improved because of the carbon removal. Further, impurities other than carbon atoms and gold atoms were not detected.
[0140]
Furthermore, a bottom area of 1 cm is formed on the surface of the object to be processed using a sealing resin (SMT-B-1) manufactured by Pluscon. 2 As a result of forming a pudding-like sealing resin and measuring the shear peel strength between the sealing resin and the object to be processed, it was 2 MPa before the treatment, but the strength was greatly improved to 10 MPa after the treatment. It was. In addition, there was no charge-up damage to the IC chip mounted on the workpiece.
[0141]
( Reference example 1 )
A plasma processing apparatus A having the structure shown in FIG. 29 was formed. A quartz glass tube was used as the
[0142]
As an object to be processed, a substrate in which a silver palladium paste was screen printed on an alumina substrate and baked to form a circuit including a bonding pad portion was used. Other configurations are the same as those of the third embodiment.
[0143]
The plasma generating gas was supplied to the
[0144]
As a result of XPS analysis of the bonding pad portion, a peak of silver oxide was confirmed before the treatment, but this peak changed to metallic silver after the treatment, and the silver oxide in the bonding pad portion was reduced. Further, as a result of measuring the temperature of the plasma at a
[0145]
( Reference example 2 )
In Example 1, instead of the slit-shaped
[0146]
As a result, an etching rate of about 7 μm / min was obtained with a width of 50 mm, and the resist could be etched into a very uniform shape. As a result of XPS analysis, no impurities other than the resist component were detected.
[0147]
( Reference example 3 )
A plasma processing apparatus having the structure shown in FIG. 11 was formed. Quartz glass was used as the
[0148]
The plasma generation gas was supplied to the
[0149]
As a result, an etching rate of about 15 μm / min was obtained with a width of 55 mm, and the resist could be etched into a very uniform shape. As a result of XPS analysis, no impurities other than the resist component were detected.
[0150]
【The invention's effect】
As described above, the invention of
In addition, since the blowout port is formed in a slit shape, the substrate or the plasma processing apparatus is moved in a direction perpendicular to the width direction of the blowout port while blowing out plasma having a curtain-like width from the blowout port, so that the entire surface of the substrate is By scanning and spraying plasma, it is possible to perform plasma processing on a large area of an object to be processed at a time as compared with the case of blowing spot plasma, and processing time when processing the entire surface of a substrate such as a BGA substrate. Can be shortened.
In addition, the outlet is formed in the flat part of the reaction vessel. The opening area of this slit-shaped outlet is smaller than the cross-sectional area inside the reaction vessel Therefore, it becomes possible to bring the object to be processed close to the vicinity of the outlet, and it becomes easy to keep the distance between the outlet and the object to be processed substantially constant, and the plasma blown into the atmosphere from the outlet It can be sprayed on the workpiece before extinguishing the active plasma active species contained in it, and the plasma treatment of the workpiece can be enhanced by efficiently using the active species in the plasma. is there.
[0151]
In the invention according to
[0152]
In the invention of
[0153]
The invention of
[0154]
In the invention according to
[0155]
In the invention according to
[0156]
In the invention of
[0157]
In the invention according to
[0158]
The invention of
[0159]
In the invention according to claim 10 of the present invention, since the eaves part protruding into the gas homogenization chamber is formed in the reaction vessel, the agitation of the plasma generating gas can be improved in the eaves part, and more homogeneous plasma can be efficiently produced. It can be generated well.
[0160]
According to the eleventh aspect of the present invention, since the gas homogenization chamber is filled with spheres, the plasma generation gas is supplied to the reaction vessel through the gap between the spheres filled in the gas homogenization chamber, thereby generating plasma. The generation gas can be supplied at a more uniform concentration throughout the reaction vessel so as not to be biased to a part of the reaction vessel, and more uniform plasma can be efficiently generated.
[0161]
The invention of claim 12 of the present invention is a flat plane portion and a cross section. Half Since the reaction vessel is formed with an arcuate curved surface portion and the blowout port is formed in the flat portion, the workpiece can be brought close to the vicinity of the blowout port. It becomes easy to keep the distance substantially constant, and it can be sprayed on the object to be processed before extinguishing the active plasma active species contained in the plasma blown out from the air outlet into the atmosphere. Thus, the active species can be efficiently used to enhance the plasma treatment of the workpiece.
[0162]
In the thirteenth aspect of the present invention, since the electrode is arranged on the curved surface portion, electric lines of force are hardly generated in the vertical direction of the inner surface of the curved surface portion of the reaction vessel, and the deterioration of the reaction vessel due to the electric force lines is reduced. It is possible to reduce the contamination of the object to be processed by impurities because the constituent materials are less likely to jump out from the inner surface of the reaction vessel.
[0163]
The invention of claim 14 of the present invention is an electrode. Half Since it is formed in an arc shape, the electrode can be arranged over the entire circumference of the curved surface portion of the reaction vessel, the contact area between the electrode and the reaction vessel can be increased to improve the contact property, and plasma generation In addition, it is possible to make the lower surface of the reaction vessel and the tip surface of the electrode flush with each other so that the object to be processed can be brought close to the vicinity of the air outlet. It is easy to keep the distance of the plasma constant, and it can be sprayed on the workpiece before the active plasma species with high activity contained in the plasma blown into the atmosphere from the blowout port is extinguished. It is possible to enhance the plasma treatment of the workpiece by efficiently using the active species therein.
[0164]
In the fifteenth aspect of the present invention, the lower surface of the reaction vessel is formed as a flat portion, and the plasma generating gas is supplied to the reaction vessel from the side, so that the plasma generating gas is uniformly distributed over the entire length of the outlet. It can supply and can generate a homogeneous plasma efficiently. Therefore, high density and homogeneous plasma is sprayed on the object to be processed, so that the performance of the plasma processing can be improved and the plasma processing can be performed in a short time.
[0165]
According to the sixteenth aspect of the present invention, since the reaction vessel is formed in a cylindrical shape and the pair of electrodes are arranged so as to face each other vertically, electric lines of force are hardly generated in the vertical direction on the inner surface of the reaction vessel. Deterioration of the reaction vessel due to the lines of force can be reduced, and the constituent material is less likely to jump out from the inner surface of the reaction vessel, so that the object to be treated can be less contaminated with impurities.
[0166]
In the invention of
[0167]
In the invention of
[0172]
Claims of the invention 19 According to the invention, since the blowout port is formed along the inner surface of the reaction vessel formed along the lines of electric force, the plasma is concentrated and generated along the inner surface of the reaction vessel which tends to increase in concentration. By forming the blowout port, the plasma can be efficiently blown out from the blowout port, and the plasma processing capability can be improved.
[0173]
[0174]
[0175]
[0176]
[0177]
[0178]
[0179]
Claims of the
[0180]
Claims of the invention 27 In the invention, since the refrigerant has antifreeze and insulating properties, it is possible to prevent leakage from the electrode to which a high voltage is applied, and to stably generate plasma.
[0181]
Claims of the invention 28 In the invention, since the frequency of the alternating electric field applied between the pair of electrodes is set to 1 kHz to 200 MHz, the discharge in the discharge space can be stabilized and the plasma treatment can be performed efficiently. In addition, the temperature rise of the plasma in the discharge space can be suppressed, and the life of the reaction vessel, the electrode, and the volume reducing tool can be extended, and the plasma processing apparatus is less complicated and enlarged. Is something that can be done.
[0182]
Claims of the invention 29 Since the surface roughness of the electrode in contact with the reaction vessel of the electrode is 10 to 1000 μm, a very fine aggregate of microdischarges is formed, which can inhibit the transition to the arc and discharge The discharge in the space can be made uniform.
[0183]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention, where (a) is a perspective view and (b) is a bottom view.
2A is a partial cross-sectional view of the above, and FIG. 2B is a partial cross-sectional view of a conventional example.
3A is a bottom view showing another embodiment of the above, FIG. 3B is a partial cross-sectional view, and FIG. 3C is a partial cross-sectional view of the embodiment shown in FIG. 1;
4A is a bottom view showing another embodiment of the above, and FIG. 4B is a partial cross-sectional view.
FIG. 5 is a perspective view showing an example of another embodiment.
FIG. 6 is a bottom view of the above.
FIG. 7 is a perspective view showing an example of another embodiment.
FIGS. 8A and 8B show an example of the volume reducing device, wherein FIG. 8A is a perspective view and FIG. 8B is a front view.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the type of volume reducing tool, the cleaning performance, and the plasma gas temperature.
[Figure 10] Same as above reference An example of a form is shown, (a) is a front view with a part broken, (b) is a side view with a part broken.
FIG. 11 Same as above reference It is a perspective view which shows an example of a form.
FIG. 12 shows an example of the same reaction vessel, in which (a) is a front view, (b) is a side view, and (c) is a bottom view.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a portion in FIG.
14A and 14B show an example of another embodiment, in which FIG. 14A is a perspective view and FIG. 14B is a bottom view.
15A is a bottom view showing another embodiment of the embodiment, FIG. 15B is a side view, and FIG. 15C is a bottom view of the embodiment shown in FIG. 14;
FIG. 16 is a bottom view showing another embodiment of the above.
FIG. 17 is a perspective view showing an example of another embodiment described above.
FIG. 18 is a bottom view of the above.
FIGS. 19A and 19B show an example of another embodiment, where FIG. 19A is a perspective view and FIG. 19B is a bottom view.
20A is a bottom view showing another embodiment of the embodiment, FIG. 20B is a perspective view of the embodiment shown in FIG. 14, and FIG. 20C is a bottom view of the embodiment shown in FIG. 14; is there.
FIG. 21 is a bottom view showing another embodiment of the above.
FIG. 22 shows an example of another embodiment of the above, (a) is a front view, (b) is a bottom view, and (c) is a side view.
FIG. 23 shows an example of another embodiment described above, (a) is a front view, (b) is a bottom view, and (c) is a side view.
FIG. 24 Other than above reference An example of a form is shown, (a) is a perspective view, (b) is a bottom view.
FIG. 25 Other than above reference It is a bottom view which shows a form.
Fig. 26 Other of the above reference It is a bottom view which shows a form.
[Figure 27] Other above reference It is a front view which shows an example of a form.
FIG. 28 is a bottom view of the above.
[Fig. 29] Other above reference It is a front view which shows an example of a form.
FIG. 30 is a front view showing an example of the volume reducing device according to the embodiment.
FIG. 31 Other than above reference An example of a form is shown, (a) is a perspective view, (b) is a bottom view.
Fig. 32 Other of the above reference An example of a form is shown, (a) is a front view, (b) is a side view.
FIG. 33 is a bottom view of the above.
[Explanation of symbols]
1 reaction vessel
2 electrodes
3 electrodes
4 Outlet
5 Gas homogenization chamber
6 Sphere
7 Flat part
8 Curved surface
9 Micropores
11 Volume reduction tool
15 Discharge space
50 buttocks
a Electric field lines
Claims (30)
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