(57)【要約】【課題】複数のプラズマヘッドを設けて被処理物の処理を効率的にしかも連続して実施できる大気圧プラズマ処理装置を提供する。【解決手段】大気圧プラズマヘッドが複数個設けられ、各大気圧プラズマヘッドが櫛形に配置した少なくとも一対の電極を備え、対の電極の少なくとも一方の電極を誘電体で被覆または封止し、対の電極群間に交番電力を印加するように構成される。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガスと処理ガスを供給して安定した大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成した大気圧プラズマ処理装置において、大気圧プラズマヘッドが複数個設けられ、各大気圧プラズマヘッドが櫛形に配置した少なくとも一対の電極を備え、対の電極の少なくとも一方の電極を誘電体で被覆または封止し、対の電極群間に交番電力を印加するように構成されていることを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。
【請求項２】
交番電力の周波数がＶＨＦであることを特徴とする請求項１記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項３】
交番電力がマイクロ波であることを特徴とする請求項１記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項４】
交番電力の周波数がアーク放電に移行するよりわずかに速い３０ｋＨＺ以上であることを特徴とする請求項１記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項５】
対の電極間にガス導入孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項６】
各大気圧プラズマヘッド及び処理すべき基板が相対的に移動できるように構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項７】
処理すべき基板が各大気圧プラズマヘッドに対して連続して移動できるように構成したことを特徴とする請求項６に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイの製造や半導体の製造を含む電子素子の製造に用いられ得る大気圧プラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大気圧プラズマ処理装置は、一般的には、大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガス及び処理ガスを供給して大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成されている。
【０００３】
従来の大気圧プラズマ処理装置では、通常単一のプラズマヘッドが設けられ、線状のプラズマを発生させ、被処理物を何回も往復させることにより処理している。そのため、処理時間が非常に長くなり、処理の効率が悪く、しかも処理コストが高くつく問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、複数のプラズマヘッドを設けて被処理物の処理を効率的にしかも連続して実施できる大気圧プラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガスと処理ガスを供給して安定した大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成した大気圧プラズマ処理装置において、大気圧プラズマヘッドが複数個設けられ、各大気圧プラズマヘッドが櫛形に配置した少なくとも一対の電極を備え、対の電極の少なくとも一方の電極を誘電体で被覆または封止し、対の電極間に交番電力を印加するように構成されていることを特徴としている。
【０００６】
本発明の一実施の形態においては、交番電力の周波数はＶＨＦである。
【０００７】
本発明の別の実施の形態においては、交番電力はマイクロ波である。
【０００８】
好ましくは、交番電力の周波数はアーク放電に移行するよりわずかに速い３０ｋＨＺ以上であり得る。
【０００９】
また、対の電極間にはガス導入孔が設けられ得る。
【００１０】
各大気圧プラズマヘッド及び処理すべき基板は相対的に移動できるように構成され得る。好ましくは、処理すべき基板は各大気圧プラズマヘッドに対して連続して移動できるように構成され得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施の形態による大気圧プラズマ処理装置を示している。図示装置において、１は大気圧チャンバで、この大気圧チャンバ１内には、７台の大気圧プラズマヘッド２がプラズマ処理すべき基板３の通過領域に対向して配置されている。プラズマ処理すべき基板３は、加熱手段を備えた搬送台４に装着され、搬送ローラー５上を移動できるようにされている。各大気圧プラズマヘッド２はＶＨＦの交番電源６に接続されている。なお図示していないが、大気圧チャンバ１には内部に供給されたガスを排出するためのガス排出手段が接続される。
【００１２】
また各大気圧プラズマヘッド２は、導管７、マスフローメーター８、９及びバルブ１０、１１を介して放電ガス源１２及び処理ガス源１３にそれぞれ接続されている。
【００１３】
各大気圧プラズマヘッド２は、図２に示すように櫛型電極組立体から成り、この櫛型電極組立体は、図３に示すように、長方形の二枚のガラス板１４の一方のガラス板の一表面に二つの櫛型のパターンを相互にオフセットして噛み合う形状の溝１５を形成し、これらの溝１５内にそれぞれ銅製の二つの櫛型電極１６、１７を例えば線幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍで形成し、そして一方のガラス板１４の櫛型電極１６、１７の形成された表面上に他方のガラス板１４を被せて接合することにより構成されている。電極１６、１７の隣接した歯の部分１６ａ、１７ａの間には図３及び図４に示すように複数のガス導入孔１８が形成されている。この場合櫛型電極１６、１７の歯部分の数は処理すべき基板の大きさに応じて適宜設定される。、二つの櫛型電極１６、１７は高周波交番電源６に接続されている。
【００１４】
Ｈｅなどの希ガスを供給する放電ガス源１２及びプロセスガスを供給する処理ガス源１３からバルブ１０、１１及びマスフローメーター８、９を介して所望の割合で混合されたガスが導管７を通って櫛型電極組立体の上面側に導入される。導入されたガスは櫛型電極組立体におけるそれぞれのガス導入孔１８を下方へ向って流れ、電極１６、１７の隣接した歯の部分１６ａ、１７ａの間で安定なグロー放電が発生され、それにより生成されたプラズマはガス導入孔１８を下方へ向って流れる処理ガスを解離し分離して櫛型電極組立体の下面側に位置した基板３を処理する。
【００１５】
図示櫛型電極組立体においては、誘電体基板としてガラスを使用しているが、代りに他の誘電体材料を使用することができる。また、ガラス板１４において、電極１６、１７の隣接した歯の部分１６ａ、１７ａの間には複数のガス導入孔１８を形成しているが、代りに、電極１６、１７の隣接した歯の部分１６ａ、１７ａの間の部分に多孔質誘電体を使用することができる。
【００１６】
さらにまた、櫛型電極組立体における櫛型電極１６、１７は、これら櫛型電極を二枚のガラス板１４にそれぞれ形成して、二枚のガラス板１４を相互に貼り合せるよに構成することもできる。
【００１７】
このように構成した図示装置の具体例について以下説明する。
図２において、櫛型電極組立体における線幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍでパターン化した二つの櫛型電極１６、１７間にＶＨＦの交番電源６から１００ＭＨｚ、１．７５ｋＷの交番電力を印加し、放電ガス源１２及び処理ガス源１３からバルブ１０、１１及びマスフローメーター９、１０を介してＡｒガス、ＳＦ６、ＣＦ４をそれぞれ流量５００ｓｃｃｍ、３００ｓｃｃｍ、７００ｓｃｃｍに調整して混合し、導管７を通って櫛型電極組立体の上面側に導入し、電極１６、１７の隣接した歯の部分１６ａ、１７ａの間に形成した複数のガス導入孔１８から吹出させ、基板３６に作用するガスをプラズマで解離するプラズマヘッド２を七台塔載し、シリコン基板３を厚さ２４０μｍまで処理した。φ３００シリコン基板４枚を処理するのに要した時間は３分であった。
【００１８】
比較例として、単一ヘッドを用いて、上記と同じ条件で処理した場合には　シリコン基板３を厚さ２４０μｍまで処理するのに要した時間は３０分であった。このことから図示構造の装置は１０倍強の処理速度が得らることが判る。
【００１９】
ところで、本発明による大気圧プラズマ装置は、エッチング、ＣＶＤ、ドーピング、酸化・窒化、クリーニング、アッシング、表面改質、接合等に応用できる。
【００２０】
さらに、図示実施の形態では、交番電力としてＶＨＦを使用しているが、本発明においては、交番電力の周波数がグロー放電からアーク放電に移行するより僅かに高い３０ｋＨｚ以上であればよく、従って、交番電力としてマイクロ波を使用することもできる。
【００２１】
また、本発明は高密度実装技術に応用できるたけでなく、医療品マイクロマシン用部品の製造にも応用され得る。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、大気圧チャンバ内に大気圧プラズマヘッドを処理すべき基板に対向して配置し、大気圧チャンバ内に放電ガスと処理ガスを供給して安定した大気圧プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理するように構成した大気圧プラズマ処理装置において、大気圧プラズマヘッドが複数個設けられ、各大気圧プラズマヘッドが櫛形に配置した少なくとも一対の電極を備え、対の電極の少なくとも一方の電極を誘電体で被覆または封止し、対の電極群間に交番電力を印加するように構成されているので、基板の処理を効率的にしかも連続して行うことができ、その結果、プラズマ処理コストを大幅に低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による大気圧プラズマ処理装置の構成を示す概略線図。
【図２】図１に示す装置におけるプラズマヘッドを構成する櫛型電極組立体の概略拡大平面図。
【図３】図１に示す装置におけるプラズマヘッドを構成する櫛型電極組立体の要部を示す概略拡大分解断面図。
【符号の説明】
１：大気圧チャンバ
２：大気圧プラズマヘッド
３：プラズマ処理すべき基板
４：加熱手段を備えた搬送台
５：搬送ローラー
６：交番電源
７：導管
８：マスフローメーター
９：マスフローメーター
１０：バルブ
１１：バルブ
１２：放電ガス源
１３：処理ガス源
１４：ガラス板
１５：溝
１６：櫛型電極
１７：櫛型電極
１８：ガス導入孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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