プラズマ処理装置
【課題】プラズマ処理時における被処理体の熱変形を防止することができ、被処理体の全体に渡って均一なプラズマ処理を施すことができるプラズマ処理装置を提供すること。
【解決手段】本発明のプラズマ処理装置１は、ワーク２を搬送する第１のコンベア３および第２のコンベア４と、ワーク２に対しプラズマ処理を施すプラズマ処理部５と、ワーク２をプラズマ処理するのに先立ってワーク２を予熱するヒータ６１が設けられた予熱部６とを備える。プラズマ処理部５でプラズマ処理されているときのワーク２の最高温度とほぼ同等またはそれ以上の温度になるまでワーク２を予熱部６にて予熱した後、ワーク２をプラズマ処理する。
【解決手段】本発明のプラズマ処理装置１は、ワーク２を搬送する第１のコンベア３および第２のコンベア４と、ワーク２に対しプラズマ処理を施すプラズマ処理部５と、ワーク２をプラズマ処理するのに先立ってワーク２を予熱するヒータ６１が設けられた予熱部６とを備える。プラズマ処理部５でプラズマ処理されているときのワーク２の最高温度とほぼ同等またはそれ以上の温度になるまでワーク２を予熱部６にて予熱した後、ワーク２をプラズマ処理する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大気圧、または大気圧近傍において、基板（被処理体）の表面にプラズマ処理を施す装置として、大気圧プラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
通常、大気圧プラズマ処理装置としては一対の電極を有するプラズマ処理装置が用いられる。このプラズマ処理装置は、高周波電力が印加された電極間に処理ガスを導入してプラズマを発生し、プラズマ発生領域を基板に沿って相対的に走査することにより、基板の表面全体にプラズマ処理を施す。
従来、プラズマ処理装置によってプラズマ処理が施される基板はプリント基板やプラスチックフィルムなど比較的小型の基板であり、プラズマ処理装置は、プリント基板の半田濡れ性改善処理やプラスチックフィルムの表面改質処理、例えば、親液性または撥水性向上などを行っていた。
【０００３】
ところで、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（organic electroluminescence）ディスプレイなどの表示装置用のガラス基板は、その表面に所定の材料をインクジェット法などによって塗布して成膜する工程を経て製造されることから、成膜の品質を向上すべく、成膜の前に表面改質処理が施される。そして、これら表示装置用のガラス基板の表面改質処理にもプラズマ処理装置が用いられる。
【０００４】
上記のような基板に対してプラズマ処理を行う場合、以下に述べるような問題がある。プラズマ処理の際、基板は、プラズマが照射されている側の面が高温となるので、プラズマが照射されていない反対側の面との間に温度差が生じる。このため、プラズマ処理の際、基板に、反り、撓み等の熱変形が起こる。この熱変形のため、プラズマ発生領域を基板に沿って相対的に走査する間に放電ギャップのギャップ長が変わり、プラズマの強弱が変化してしまう。このため、基板の面内に表面処理ムラを生じてしまうことがある。上記のような熱変形は、ガラス基板、特に厚さが比較的薄いガラス基板の場合に顕著であり、上記弊害も大きい問題となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７３０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、プラズマ処理時における被処理体の熱変形を防止することができ、被処理体の全体に渡って均一なプラズマ処理を施すことができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを発生させ、該プラズマにより被処理体の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記被処理体を予熱する予熱手段を設けたことを特徴とする。
本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理するのに先立って被処理体を予熱手段により予熱しておくので、被処理体にプラズマ処理が行われるとき、プラズマの照射によって被処理体の片面のみが高温に曝されても、被処理体が予め加温されているので、被処理体の他方の面との間に大きな温度差が生じることはない。よって、被処理体に反りや撓み等の熱変形が起こるのを防止することができ、その結果、放電ギャップ（電極と被処理体表面との隙間）のギャップ長が一定に保たれるので、プラズマの強度が変化することがなく、よって、被処理体の全体を均一にプラズマ処理することができる。このようなことから、本発明のプラズマ処理装置では、熱変形のし易いガラス基板、特に厚さが比較的薄いガラス基板のような被処理体に対しても、全体を均一にプラズマ処理することができる。
また、被処理体が予熱されて初めから加温されていることにより、プラズマ処理時の処理ガスの反応が促進されるので、プラズマを迅速かつ良好に発生させることができる。その結果、プラズマ処理を短時間で行うことができるとともに、全体をより均一にプラズマ処理することにも寄与する。
【０００８】
本発明のプラズマ処理装置では、前記予熱手段は、前記プラズマ処理されているときの前記被処理体の最高温度とほぼ同等またはそれ以上の温度に前記被処理体を予熱することが好ましい。
これにより、被処理体の全体をより均一にプラズマ処理することができ、また、プラズマ処理をさらに短時間で行うことができる。
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置では、前記予熱手段は、前記被処理体の全体を同時に加熱することが好ましい。
これにより、被処理体の全体を均一に加熱することができるので、被処理体の熱変形をより確実に防止することができる。また、被処理体をさらに迅速に予熱することができる。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置では、前記被処理体を搬送する搬送手段を備え、
前記搬送手段により前記被処理体はプラズマ処理空間を搬送されることが好ましい。
これにより、予熱された被処理体の温度が下がらないうちに迅速にプラズマ処理を行うことができるので、上記効果をより確実に発揮することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記搬送手段は、ローラーコンベアで構成されることが好ましい。
これにより、搬送手段を簡単に構成することができるとともに、被処理体を安定的に搬送することができる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置では、前記予熱手段と、前記プラズマ処理空間とが隣接して配置されていることが好ましい。
これにより、予熱された被処理体を極めて迅速にプラズマ処理することができ、予熱された被処理体の温度低下をより確実に防止することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記予熱手段は、複数の被処理体を予熱可能であることが好ましい。
これにより、多数の被処理体に対して効率よく迅速に予熱を行うことができ、量産性を向上することができる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置では、被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置され、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなす第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極および第２の電極のうち少なくとも１つに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記搬送方向と直交する方向に沿って細長く開口する処理ガス供給口を有する処理ガス供給部とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極の間を前記被処理体が通過するように前記被処理体を搬送しつつ、前記第１の電極と前記被処理体との間の空間に前記処理ガス供給口より処理ガスを供給して前記被処理体の表面をプラズマ処理することが好ましい。
【００１３】
これにより、被処理体にプラズマ処理を施す際に、電極を移動させる必要が無くなり、さらに、被処理体を載置するステージも必要ないので、プラズマ処理装置を小型化することができる。よって、被処理体が大型のものである場合であっても、プラズマ処理装置のレイアウトを容易にすることができる。
また、２つの電極の位置関係が変化しないので、高周波電界の形態が変化せず、さらに、処理ガスを被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って満遍なく噴出することができ、もってプラズマ処理の均一化をさらに充分に達成することができる。
【００１４】
本発明のプラズマ処理装置では、前記処理ガス供給口は、前記第１の電極を貫通して開口することが好ましい。
これにより、処理ガスを第１の電極および第２の電極の間に発生する高周波電界に確実に供給することができ、安定したプラズマを形成することができる。
【００１５】
本発明のプラズマ処理装置では、前記第１の電極と前記被処理体との間の空間に供給された処理ガスを回収するガス回収部をさらに備えることが好ましい。
これにより、プラズマが拡散するのを確実に防止することができ、プラズマ処理領域の制御を容易に行うことができる。
【００１６】
本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス回収部は、前記搬送方向に関して前記第１の電極より前方に配置されたガス回収口を有することが好ましい。
これにより、プラズマが拡散するのをより確実に防止することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス回収部は、前記搬送方向に関して前記第１の電極より後方に配置されたガス回収口を有することが好ましい。
これにより、プラズマが拡散するのをより確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のプラズマ処理装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の概略構成を示す斜視図である。
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、例えばガラス基板のような平板状のワーク（被処理体）２を搬送する搬送手段としての第１のコンベア３および第２のコンベア４と、ワーク２に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理部５と、ワーク２を予熱するヒータ（予熱手段）６１を内蔵した予熱部６とを備える。
【００１８】
第１のコンベア３は、互いに平行に配置された複数のローラー７からなるローラーコンベア８を有し、各ローラー７はワーク２の裏面を支持する。また、第１のコンベア３は、図示しないモータによってローラー７を回転させることによってワーク２を自在に搬送する。ローラー７の表面は絶縁体、例えば、セラミックスやゴムで覆われる。これにより、第１のコンベア３とワーク２とが導通してワーク２が帯電するのを防止できる。特に、ローラー７の表面をゴムで覆った場合、ワーク２に傷が付くのを防止することもでき、好ましい。また、第１のコンベア３の上方は作業空間に開放されており、作業者が未処理のワーク２を投入し、若しくはプラズマ処理済みのワーク２を回収するワーク投入口として機能する。
第２のコンベア４は、第１のコンベア３と同様の構成を有し、プラズマ処理部５を挟んで第１のコンベア３と縦列に配置される。第２のコンベア４の上方には、予熱部６が配置されている。また、第１のコンベア３および第２のコンベア４の間に配置されたプラズマ処理部５は、後述するプラズマ処理ユニット９を内蔵する。
【００１９】
図２は、図１に示すプラズマ処理装置の模式的な断面側面図である。
図２に示すように、プラズマ処理部５の処理空間２４には、プラズマ処理ユニット９によりプラズマが発生する。第１のコンベア３および第２のコンベア４におけるローラーコンベア８の高さは、プラズマ処理部５の処理空間２４とほぼ同じ高さに設定される。したがって、第１のコンベア３および第２のコンベア４は、ワーク２をプラズマ処理部５における処理空間２４へ搬送する。
【００２０】
予熱部６には、第２のコンベア４のローラーコンベア８に対向する位置に、ワーク２を加熱するヒータ６１が設置されている。ヒータ６１としては、特に限定されないが、赤外線ヒータ（ＩＲヒータ）が好ましく用いられる。
プラズマ処理装置１において、ワーク２にプラズマ処理を施す場合、まず、作業者が第１のコンベア３のローラーコンベア８にワーク２を載置すると、第１のコンベア３および第２のコンベア４がワーク２を図２中の右方向へ搬送するように作動して、ワーク２を、ヒータ６１と対向する予熱位置６２へ移動させる。
【００２１】
ワーク２は、予熱位置６２にてヒータ６１により加熱（加温）される。このとき、ワーク２を加温する温度の目安としては、次のようにするのが好ましい。すなわち、この後にプラズマ処理部５でプラズマ処理したときにワーク２がプラズマにより熱せられるが、そのときのワーク２の最高温度とほぼ同等またはそれ以上の温度になるまでワーク２を予熱位置６２にて予熱するのが好ましい。具体的には、ワーク２を３０〜３００℃までの間で予熱するのが好ましい。
【００２２】
予熱部６でのワーク２が予熱が終了したら、プラズマ処理部５が作動して処理空間２４にプラズマを発生させるとともに、第１のコンベア３および第２のコンベア４がワーク２を図２中の左方向へゆっくりと搬送するように作動する。これにより、ワーク２は、プラズマ処理部５の処理空間２４を通過していき、この間に、処理空間２４に発生したプラズマがワーク２の上面に照射される。これにより、ワーク２の上面全体に対しプラズマ処理が施される。このように、プラズマ処理装置１では、プラズマ処理時におけるワーク２の搬送方向（以下、単に「搬送方向」と言う）は、図２中の白抜き矢印方向である。
【００２３】
このように、本発明のプラズマ処理装置１では、予熱部６を一体的に設け、プラズマ処理するのに先立ってワーク２を予熱しておくので、ワーク２が処理空間２４を通過してプラズマ処理が行われるとき、プラズマがワーク２の上面にのみ照射されて高温に曝されるが、ワーク２が予め加温されているので、ワーク２の上面と下面との間に大きな温度差が生じることはない。よって、ワーク２に反りや撓み等の熱変形が起こるのを防止することができ、その結果、ワーク２が処理空間２４を通過する間に放電ギャップ（電極とワーク２表面との隙間）のギャップ長が一定に保たれるので、プラズマの強度が変化することがなく、よって、ワーク２の上面全体を均一にプラズマ処理することができる。このようなことから、本発明のプラズマ処理装置１では、熱変形のし易いガラス基板、特に厚さが比較的薄いガラス基板のようなワーク２に対しても、全体を均一にプラズマ処理することができる。
【００２４】
また、ワーク２が予熱されて初めから加温されていることにより、プラズマ処理時の処理ガスの反応が促進されるので、プラズマを迅速かつ良好に発生させることができる。その結果、プラズマ処理を短時間で行うことができるとともに、全体をより均一にプラズマ処理することにも寄与する。
本実施形態では、予熱部６には、ワーク２の全体を同時に加熱することができるように、予熱位置６２に搬送されたワーク２の全面を覆うように複数のヒータ６１が並べて設置されている。これにより、ワーク２の全体を均一に加熱することができるので、ワーク２の熱変形をより確実に防止することができる。また、ワーク２を迅速に予熱することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、ワーク２を搬送する第１のコンベア３および第２のコンベア４を設け、予熱位置６２から処理空間２４へワーク２を搬送しつつプラズマ処理を施すように構成したので、予熱されたワーク２の温度が下がらないうちに迅速にプラズマ処理を行うことができるので、上記効果をより確実に発揮することができる。特に、本実施形態では、予熱位置６２と、プラズマ処理を行う処理空間２４とが隣接して配置されているので、予熱されたワーク２を極めて迅速にプラズマ処理することができ、予熱されたワーク２の温度低下をより確実に防止することができる。
【００２６】
以下、プラズマ処理装置１におけるプラズマ処理部５について、詳細に説明する。
図３は、図１におけるプラズマ処理部が有するプラズマ処理ユニットの概略構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、図３中の上側を「上方」、下側を「下方」と言う。また、図３中の白抜き矢印方向が「搬送方向」である。
図３において、プラズマ処理ユニット９は、後述の印加電極（第１の電極）１４などを有する上部電極部１０と、該上部電極部１０に対してワーク２の搬送経路を挟んで対向するように下方に配置される下部電極（第２の電極）１１と、上部電極部１０の印加電極１４に高周波電力を供給する高周波電源１２と、高周波電源１２および印加電極１４の間に介在し、高周波電力を整合する整合器（Matcher）１３とを有する。
【００２７】
高周波電源１２は、印加電極１４に例えば周波数が数百Ｈｚ〜１００ＭＨｚであって、出力が数十Ｗ〜数ｋＷである高周波電力を供給する。整合器１３は、印加電極１４からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力の印加電極１４への供給効率を最大にする。具体的には、整合器１３および印加電極１４の間を流れる電流の変動に応じたインピーダンスの変動を補正する。特に、大気圧プラズマ処理は、真空プラズマ処理に比して電力印加時のインピーダンスを安定させることが困難である。したがって、整合器１３としては追従性のよい整合器を用いることが好ましい。
【００２８】
下部電極１１は接地されてアース電極として機能するとともに、整合器１３の下端と接続する。この下部電極１１は、搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなしている。また、上部電極部１０は、下部電極１１との間の空間（以下「処理空間２４」という。）に処理ガスを供給する処理ガス供給部２３を内蔵している。
図４は、図３に示す状態から上部電極部のカバーを取り外した状態を示す斜視図、図５は、図３における線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。なお、以下の説明では、図４および図５中の上側を「上方」、下側を「下方」と言う。また、図４および図５中の白抜き矢印方向が「搬送方向」である。
【００２９】
図４に示すように、上部電極部１０内には、導電性の材料、例えば、銅などからなる印加電極１４と、該印加電極１４の下方に配置されるセラミックス、例えば、ＳｉＯ２などからなる誘電体１５とが設けられている。印加電極１４は、搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなしている。この印加電極１４は、整合器１３と導電性の電極接続部１６を介して接続され、整合器１３によって整合された高周波電力が印加される。該高周波電力が印加された印加電極１４は、対向する下部電極１１との間に高周波電界Ｅを発生する。このとき、誘電体１５は印加電極１４および高周波電界Ｅが直接接触するのを防止してアーク放電などの異常放電の発生を防止する。誘電体１５の厚みは、厚すぎると高周波電界Ｅを発生するために高電圧を要することがあり、薄すぎると高周波電力印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがあるため、通常は、０．０１〜４ｍｍ程度であることが好ましい。
図５に示すように、上部電極部１０内に設けられた処理ガス供給部２３は、印加電極１４および誘電体１５を上下方向に貫通する処理ガス供給口１８を有している。
【００３０】
印加電極１４や誘電体１５の上方は、逆升状のカバー１７により覆われている。カバー１７は、印加電極１４および誘電体１５によって下方の開口部が閉鎖されて、内部に処理ガス供給流路２０を形成する。該処理ガス供給流路２０には、カバー１７の端部に接続された図示しない処理ガス供給装置から供給された混合ガスが充填され、該混合ガスは処理ガス供給口１８から噴出する。処理ガス供給口１８は、搬送方向と直交する方向に沿って細長くスリット状に開口しており、印加電極１４の長手方向に沿って一様に混合ガスを噴出する。
【００３１】
該混合ガスは、Ｏ２ガスやＣＦ４ガスなどの処理ガスと、Ｈｅガスなどのキャリアガスから成り、混合ガスの導入量としては、例えば、数十ＳＣＣＭ〜数ＳＬＭであることが好ましい。また、処理ガスとキャリアガスの混合割合は、プラズマ処理の種類によって異なるが、処理ガスの割合が大きすぎると、高周波電界Ｅにおいて放電が発生せず、若しくは、プラズマ処理の効率向上に寄与しないため、例えば、処理ガスの割合が１〜１０体積％であることが好ましい。
【００３２】
処理ガス供給口１８から噴出された混合ガスのうち処理ガスは、処理空間２４に形成された高周波電界Ｅに流入し、放電によって活性化されてプラズマ、例えば、イオンやラジカルになる。該プラズマはワーク２の表面に接触してプラズマ処理を施す。
搬送方向に関してカバー１７の両側（前方および後方）には、それぞれ、ガス回収部１９ａ、１９ｂが隣接して設けられている。各ガス回収部１９ａ、１９ｂは、搬送方向と直交する方向に細長い直方体状の筐体で構成され、搬送方向と直交する方向に沿ってスリット状に細長く形成されたガス回収口１９１ａ、１９１ｂを有している。ガス回収部１９ａ、１９ｂの内部は、ガス回収部１９の端部に接続された図示しない排気ポンプによって排気されるため、ガス回収部１９の内部は排気流路２１として機能し、該排気流路２１は、ガス回収口１９１ａ、１９１ｂを介して処理空間２４に存在するプラズマ（活性化された処理ガス）やキャリアガスを回収する。
【００３３】
図５において、処理ガス供給口１８から噴出されガス回収部１９によって回収される混合ガスの流れを黒矢印で示す。ガス回収部１９ａのガス回収口１９１ａは、搬送方向に関して、印加電極１４の前端１４２や下部電極１１の前端１１２よりさらに前方に位置している。処理ガス供給口１８からガス回収口１９１ａまでの間には、ワーク２の移動方向と同方向に流れる気流、すなわちパラレルフローが形成される。
【００３４】
これに対し、ガス回収部１９ｂのガス回収口１９１ｂは、搬送方向に関して、印加電極１４の後端１４１や下部電極１１の後端１１１よりさらに後方に位置している。処理ガス供給口１８からガス回収口１９１ｂまでの間には、ワーク２の移動方向と反対方向に流れる気流、すなわちカウンターフローが形成される。
このような構成により、処理空間２４に外気が流入するのを確実に防止することができ、処理空間２４のプラズマを安定的に発生させることができる。
【００３５】
図６は、図１のプラズマ処理装置の電気的接続関係を示すブロック図である。
図６に示すように、高周波電源１２は同軸ケーブル２２を介して整合器１３に接続し、該整合器１３は電極接続部１６を介して印加電極１４に接続する。したがって、高周波電源１２は印加電極１４と電気的に接続され、高周波電源１２は所定の高周波電力を印加電極１４に供給する。
【００３６】
所定の高周波電力を供給された印加電極１４は、下部電極１１に向けて放電を行うことによって処理空間２４に高周波電力を印加して高周波電界Ｅを形成する。処理空間２４に高周波電界Ｅが形成されている間、下部電極１１は処理空間２４に印加された高周波電力によって電圧が発生するが、下部電極１１は整合器１３に直接接続されているため、発生した電圧は整合器１３へ還流する。
プラズマ処理装置１において、ワーク２にプラズマ処理を施す場合には、前述したように、ワーク２は、まず、予熱部６にて予熱される。
【００３７】
ワーク２を予熱した後、高周波電源１２が所定の高周波電力を印加電極１４に供給し、該印加電極１４は処理空間２４に高周波電力を印加して高周波電界Ｅを形成する。そして、処理ガスを含む混合ガスが処理ガス供給口１８から印加電極１４の長手方向に沿って一様に噴出する。これにより、処理ガス供給口１８から噴出された混合ガスのうち処理ガスは、処理空間２４に形成された高周波電界Ｅに流入し、放電によって活性化されてプラズマとなる。
【００３８】
次いで、第２のコンベア４がワーク２を第１のコンベア３に向けて比較的遅い速度で搬送する。ワーク２は第１のコンベア３に向けて搬送される間に処理空間２４を通過するので、その全表面が高周波電界Ｅによって走査される。上述したように高周波電界Ｅにはプラズマが発生しているので、ワーク２の全表面にプラズマ処理が施される。また、ワーク２が処理空間２４を通過する際、ガス回収部１９ａ、１９ｂは処理空間２４に存在するプラズマやキャリアガスを回収する。
その後、処理空間２４を通過したワーク２は第１のコンベア３のローラーコンベア８まで搬送され、作業者は該搬送されたワーク２を取り出す。
【００３９】
以上説明したような本実施形態のプラズマ処理部５を備えたプラズマ処理装置１によれば、ワーク２にプラズマ処理を施す際に、電極を移動させる必要が無く、さらに、ワーク２を載置するステージも必要ないので、プラズマ処理装置１を小型化することができ、もってプラズマ処理装置１のレイアウトを容易にすることができる。また、２つの電極の位置関係が変化しないので、高周波電界の形態が変化せず、さらに、処理ガスを含む混合ガスを搬送方向と直交する方向に沿って満遍なく噴出することができ、もってプラズマ処理の均一化をさらに高いレベルで達成することができる。
【００４０】
また、上述したプラズマ処理装置１では、第１のコンベア３および第２のコンベア４はローラーコンベア８を有し、該ローラーコンベア８によってワーク２を搬送するので、ワーク２を処理空間２４に安定して搬送することができ、もってプラズマ処理の均一化をより充分に達成することができる。
また、上述したプラズマ処理装置１では、処理ガス供給口１８が印加電極１４および誘電体１５を貫通して開口するので、混合ガスを処理空間２４に発生する高周波電界に確実に供給することができ、安定したプラズマを形成することができる。
さらに、上述したプラズマ処理装置１では、ガス回収部１９ａ、１９ｂを設けたことにより、プラズマが拡散するのを確実に防止することができ、プラズマ処理領域の制御を容易に行うことができる。
【００４１】
図７は、本発明のプラズマ処理装置の他の実施形態を模式的に示す断面側面図である。以下、同図に基づいて本発明のプラズマ処理装置の他の実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図７に示すプラズマ処理装置１’は、予熱部６’の構成が異なること以外は、前述した実施形態と同様である。
【００４２】
プラズマ処理装置１’が備える予熱部６’は、複数のワーク２を厚さ方向に沿って複数集積可能な集積部６３を有しており、この集積部６３は、平板状の複数のヒータ６４により囲まれている。これにより、予熱部６’は、集積部６３の複数のワーク２を同時に予熱可能になっている。
集積部６３には、上方からワーク２が投入され、図示しないワーク移動機構により、集積部６３内のワーク２は、徐々に下方へと移動していき、その間に十分な温度にまで予熱される。集積部６３の最下端まで移動したワーク２は、順次、第２のコンベア４へと載置され、プラズマ処理部５へと搬送されて、プラズマ処理が施される。
このような構成の予熱部６’により、多数のワーク２に対して効率よく迅速に予熱を行うことができ、量産性を向上することができる。
【００４３】
以上、本発明のプラズマ処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明のプラズマ処理装置の各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができ、特に、プラズマ処理部の構成は、図示の構成に限定されるものではない。
例えば、プラズマ処理部は、上部電極が固定的に設置され、下部電極を、被処理体を保持して搬送する搬送ステージと兼用するような構成のものであってもよい。
【００４４】
また、第１のコンベア３および第２のコンベア４はローラーコンベアではなく、ベルトコンベアを有していてもよい。
印加電極１４に印加される電力は、高周波によるものに限られず、パルス波やマイクロ波によるものであってもよい。
印加電極１４および下部電極１１の材料としては、銅の他に、アルミニウムなどの金属単体、ステンレス、真鍮などの合金、金属間化合物などが挙げられる。
【００４５】
また、誘電体１５の材料としては、ＳｉＯ２に限られず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどのプラスチック、ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２などの金属酸化物、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）などの複酸化物などを用いることができる。ここで、２５℃における比誘電率が１０以上のものである誘電体１５を用いれば、高周波電界Ｅにおいて、低電圧で高密度のプラズマを発生させることができ、処理効率が向上する。
使用可能な誘電体１５の比誘電率の上限は特に限定されるものではないが、比誘電率が１０〜１００のものが好ましい。比誘電率が１０以上である誘電体１５には、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２などの金属酸化物、ＢａＴｉＯ３などの複酸化物が該当する。
【００４６】
また、本発明のプラズマ処理装置が施すプラズマ処理の種類は、親水処理、撥水処理、アッシング処理、成膜処理、ダイシング処理またはエッチング処理などのいずれであってもよい。
本発明のプラズマ処理装置で用いられる処理ガスとしては、電界を印加することによってプラズマを発生するガスであれば、Ｏ２ガスやＣＦ４ガスに限定されず、処理目的により種々のガスを用いることができる。
【００４７】
例えば、ワーク２の表面を撥水化する撥水処理では、処理ガスとして、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６などのフッ素含有化合物ガスが用いられる。また、ワーク２の表面を親水化する親水処理では、処理ガスとして、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、空気などの酸素元素含有化合物、Ｎ２、ＮＨ３などの窒素元素含有化合物、ＳＯ２、ＳＯ３などの硫黄元素含有化合物が用いられる。これにより、ワーク２の表面にカルボニル基、水酸基、アミノ基などの親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸などの親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を堆積することもできる。
【００４８】
ワーク２の表面に電気的、光学的機能を付加する成膜処理では、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２などの金属酸化物薄膜をワーク２の表面に形成するために、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎなどの金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラートなどの処理ガスが用いられる。
エッチング処理やダイシング処理では、ハロゲン系ガスが用いられ、レジスト処理や有機物汚染の除去では、酸素系ガスが用いられる。表面クリーニングや表面改質では、Ａｒ、Ｎ２などの不活性ガスが処理ガスとして用いられ、不活性ガスのプラズマで表面クリーニングや表面改質が行われる。
キャリアガスとしても、Ｈｅガスに限られず、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅなどの希ガス、Ｎ２ガスなどが用いることができ、これらは単独でも２種以上を混合した形態でも用いられる。
【００４９】
また、本発明における被処理体としては、表示装置用のガラス基板に限られず、シリコンウエハなどの半導体基板、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などのプラスチック、セラミックなどから成る基板が挙げられる。また、被処理体の形状としては、板状やフィルム状などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の模式的な断面側面図。
【図３】図１におけるプラズマ処理部が有するプラズマ処理ユニットの概略構成を示す斜視図。
【図４】図３に示す状態から上部電極部のカバーを取り外した状態を示す斜視図。
【図５】図３における線Ｉ−Ｉに沿う断面図。
【図６】図１のプラズマ処理装置の電気的接続関係を示すブロック図。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の他の実施形態を模式的に示す断面側面図。
【符号の説明】
【００５１】
Ｅ……高周波電界 １、１’……プラズマ処理装置 ２……ワーク ３……第１のコンベア ４……第２のコンベア ５……プラズマ処理部 ６、６’……予熱部 ６１……ヒータ ６２……予熱位置 ６３……集積部 ６４……ヒータ ７……ローラー ８……ローラーコンベア ９……プラズマ処理ユニット １０……上部電極部 １１……下部電極 １１１……後端 １１２……前端 １２……高周波電源 １３……整合器 １４……印加電極 １４１……後端 １４２……前端 １５……誘電体 １６……電極接続部 １７……カバー １８……処理ガス供給口 １９ａ、１９ｂ……ガス回収部 １９１ａ、１９１ｂ……ガス回収口 ２０……処理ガス供給流路 ２１……排気流路 ２２……同軸ケーブル ２３……処理ガス供給部 ２４……処理空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大気圧、または大気圧近傍において、基板（被処理体）の表面にプラズマ処理を施す装置として、大気圧プラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
通常、大気圧プラズマ処理装置としては一対の電極を有するプラズマ処理装置が用いられる。このプラズマ処理装置は、高周波電力が印加された電極間に処理ガスを導入してプラズマを発生し、プラズマ発生領域を基板に沿って相対的に走査することにより、基板の表面全体にプラズマ処理を施す。
従来、プラズマ処理装置によってプラズマ処理が施される基板はプリント基板やプラスチックフィルムなど比較的小型の基板であり、プラズマ処理装置は、プリント基板の半田濡れ性改善処理やプラスチックフィルムの表面改質処理、例えば、親液性または撥水性向上などを行っていた。
【０００３】
ところで、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（organic electroluminescence）ディスプレイなどの表示装置用のガラス基板は、その表面に所定の材料をインクジェット法などによって塗布して成膜する工程を経て製造されることから、成膜の品質を向上すべく、成膜の前に表面改質処理が施される。そして、これら表示装置用のガラス基板の表面改質処理にもプラズマ処理装置が用いられる。
【０００４】
上記のような基板に対してプラズマ処理を行う場合、以下に述べるような問題がある。プラズマ処理の際、基板は、プラズマが照射されている側の面が高温となるので、プラズマが照射されていない反対側の面との間に温度差が生じる。このため、プラズマ処理の際、基板に、反り、撓み等の熱変形が起こる。この熱変形のため、プラズマ発生領域を基板に沿って相対的に走査する間に放電ギャップのギャップ長が変わり、プラズマの強弱が変化してしまう。このため、基板の面内に表面処理ムラを生じてしまうことがある。上記のような熱変形は、ガラス基板、特に厚さが比較的薄いガラス基板の場合に顕著であり、上記弊害も大きい問題となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７３０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、プラズマ処理時における被処理体の熱変形を防止することができ、被処理体の全体に渡って均一なプラズマ処理を施すことができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを発生させ、該プラズマにより被処理体の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記被処理体を予熱する予熱手段を設けたことを特徴とする。
本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理するのに先立って被処理体を予熱手段により予熱しておくので、被処理体にプラズマ処理が行われるとき、プラズマの照射によって被処理体の片面のみが高温に曝されても、被処理体が予め加温されているので、被処理体の他方の面との間に大きな温度差が生じることはない。よって、被処理体に反りや撓み等の熱変形が起こるのを防止することができ、その結果、放電ギャップ（電極と被処理体表面との隙間）のギャップ長が一定に保たれるので、プラズマの強度が変化することがなく、よって、被処理体の全体を均一にプラズマ処理することができる。このようなことから、本発明のプラズマ処理装置では、熱変形のし易いガラス基板、特に厚さが比較的薄いガラス基板のような被処理体に対しても、全体を均一にプラズマ処理することができる。
また、被処理体が予熱されて初めから加温されていることにより、プラズマ処理時の処理ガスの反応が促進されるので、プラズマを迅速かつ良好に発生させることができる。その結果、プラズマ処理を短時間で行うことができるとともに、全体をより均一にプラズマ処理することにも寄与する。
【０００８】
本発明のプラズマ処理装置では、前記予熱手段は、前記プラズマ処理されているときの前記被処理体の最高温度とほぼ同等またはそれ以上の温度に前記被処理体を予熱することが好ましい。
これにより、被処理体の全体をより均一にプラズマ処理することができ、また、プラズマ処理をさらに短時間で行うことができる。
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置では、前記予熱手段は、前記被処理体の全体を同時に加熱することが好ましい。
これにより、被処理体の全体を均一に加熱することができるので、被処理体の熱変形をより確実に防止することができる。また、被処理体をさらに迅速に予熱することができる。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置では、前記被処理体を搬送する搬送手段を備え、
前記搬送手段により前記被処理体はプラズマ処理空間を搬送されることが好ましい。
これにより、予熱された被処理体の温度が下がらないうちに迅速にプラズマ処理を行うことができるので、上記効果をより確実に発揮することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記搬送手段は、ローラーコンベアで構成されることが好ましい。
これにより、搬送手段を簡単に構成することができるとともに、被処理体を安定的に搬送することができる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置では、前記予熱手段と、前記プラズマ処理空間とが隣接して配置されていることが好ましい。
これにより、予熱された被処理体を極めて迅速にプラズマ処理することができ、予熱された被処理体の温度低下をより確実に防止することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記予熱手段は、複数の被処理体を予熱可能であることが好ましい。
これにより、多数の被処理体に対して効率よく迅速に予熱を行うことができ、量産性を向上することができる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置では、被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置され、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなす第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極および第２の電極のうち少なくとも１つに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記搬送方向と直交する方向に沿って細長く開口する処理ガス供給口を有する処理ガス供給部とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極の間を前記被処理体が通過するように前記被処理体を搬送しつつ、前記第１の電極と前記被処理体との間の空間に前記処理ガス供給口より処理ガスを供給して前記被処理体の表面をプラズマ処理することが好ましい。
【００１３】
これにより、被処理体にプラズマ処理を施す際に、電極を移動させる必要が無くなり、さらに、被処理体を載置するステージも必要ないので、プラズマ処理装置を小型化することができる。よって、被処理体が大型のものである場合であっても、プラズマ処理装置のレイアウトを容易にすることができる。
また、２つの電極の位置関係が変化しないので、高周波電界の形態が変化せず、さらに、処理ガスを被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って満遍なく噴出することができ、もってプラズマ処理の均一化をさらに充分に達成することができる。
【００１４】
本発明のプラズマ処理装置では、前記処理ガス供給口は、前記第１の電極を貫通して開口することが好ましい。
これにより、処理ガスを第１の電極および第２の電極の間に発生する高周波電界に確実に供給することができ、安定したプラズマを形成することができる。
【００１５】
本発明のプラズマ処理装置では、前記第１の電極と前記被処理体との間の空間に供給された処理ガスを回収するガス回収部をさらに備えることが好ましい。
これにより、プラズマが拡散するのを確実に防止することができ、プラズマ処理領域の制御を容易に行うことができる。
【００１６】
本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス回収部は、前記搬送方向に関して前記第１の電極より前方に配置されたガス回収口を有することが好ましい。
これにより、プラズマが拡散するのをより確実に防止することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記ガス回収部は、前記搬送方向に関して前記第１の電極より後方に配置されたガス回収口を有することが好ましい。
これにより、プラズマが拡散するのをより確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のプラズマ処理装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の概略構成を示す斜視図である。
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、例えばガラス基板のような平板状のワーク（被処理体）２を搬送する搬送手段としての第１のコンベア３および第２のコンベア４と、ワーク２に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理部５と、ワーク２を予熱するヒータ（予熱手段）６１を内蔵した予熱部６とを備える。
【００１８】
第１のコンベア３は、互いに平行に配置された複数のローラー７からなるローラーコンベア８を有し、各ローラー７はワーク２の裏面を支持する。また、第１のコンベア３は、図示しないモータによってローラー７を回転させることによってワーク２を自在に搬送する。ローラー７の表面は絶縁体、例えば、セラミックスやゴムで覆われる。これにより、第１のコンベア３とワーク２とが導通してワーク２が帯電するのを防止できる。特に、ローラー７の表面をゴムで覆った場合、ワーク２に傷が付くのを防止することもでき、好ましい。また、第１のコンベア３の上方は作業空間に開放されており、作業者が未処理のワーク２を投入し、若しくはプラズマ処理済みのワーク２を回収するワーク投入口として機能する。
第２のコンベア４は、第１のコンベア３と同様の構成を有し、プラズマ処理部５を挟んで第１のコンベア３と縦列に配置される。第２のコンベア４の上方には、予熱部６が配置されている。また、第１のコンベア３および第２のコンベア４の間に配置されたプラズマ処理部５は、後述するプラズマ処理ユニット９を内蔵する。
【００１９】
図２は、図１に示すプラズマ処理装置の模式的な断面側面図である。
図２に示すように、プラズマ処理部５の処理空間２４には、プラズマ処理ユニット９によりプラズマが発生する。第１のコンベア３および第２のコンベア４におけるローラーコンベア８の高さは、プラズマ処理部５の処理空間２４とほぼ同じ高さに設定される。したがって、第１のコンベア３および第２のコンベア４は、ワーク２をプラズマ処理部５における処理空間２４へ搬送する。
【００２０】
予熱部６には、第２のコンベア４のローラーコンベア８に対向する位置に、ワーク２を加熱するヒータ６１が設置されている。ヒータ６１としては、特に限定されないが、赤外線ヒータ（ＩＲヒータ）が好ましく用いられる。
プラズマ処理装置１において、ワーク２にプラズマ処理を施す場合、まず、作業者が第１のコンベア３のローラーコンベア８にワーク２を載置すると、第１のコンベア３および第２のコンベア４がワーク２を図２中の右方向へ搬送するように作動して、ワーク２を、ヒータ６１と対向する予熱位置６２へ移動させる。
【００２１】
ワーク２は、予熱位置６２にてヒータ６１により加熱（加温）される。このとき、ワーク２を加温する温度の目安としては、次のようにするのが好ましい。すなわち、この後にプラズマ処理部５でプラズマ処理したときにワーク２がプラズマにより熱せられるが、そのときのワーク２の最高温度とほぼ同等またはそれ以上の温度になるまでワーク２を予熱位置６２にて予熱するのが好ましい。具体的には、ワーク２を３０〜３００℃までの間で予熱するのが好ましい。
【００２２】
予熱部６でのワーク２が予熱が終了したら、プラズマ処理部５が作動して処理空間２４にプラズマを発生させるとともに、第１のコンベア３および第２のコンベア４がワーク２を図２中の左方向へゆっくりと搬送するように作動する。これにより、ワーク２は、プラズマ処理部５の処理空間２４を通過していき、この間に、処理空間２４に発生したプラズマがワーク２の上面に照射される。これにより、ワーク２の上面全体に対しプラズマ処理が施される。このように、プラズマ処理装置１では、プラズマ処理時におけるワーク２の搬送方向（以下、単に「搬送方向」と言う）は、図２中の白抜き矢印方向である。
【００２３】
このように、本発明のプラズマ処理装置１では、予熱部６を一体的に設け、プラズマ処理するのに先立ってワーク２を予熱しておくので、ワーク２が処理空間２４を通過してプラズマ処理が行われるとき、プラズマがワーク２の上面にのみ照射されて高温に曝されるが、ワーク２が予め加温されているので、ワーク２の上面と下面との間に大きな温度差が生じることはない。よって、ワーク２に反りや撓み等の熱変形が起こるのを防止することができ、その結果、ワーク２が処理空間２４を通過する間に放電ギャップ（電極とワーク２表面との隙間）のギャップ長が一定に保たれるので、プラズマの強度が変化することがなく、よって、ワーク２の上面全体を均一にプラズマ処理することができる。このようなことから、本発明のプラズマ処理装置１では、熱変形のし易いガラス基板、特に厚さが比較的薄いガラス基板のようなワーク２に対しても、全体を均一にプラズマ処理することができる。
【００２４】
また、ワーク２が予熱されて初めから加温されていることにより、プラズマ処理時の処理ガスの反応が促進されるので、プラズマを迅速かつ良好に発生させることができる。その結果、プラズマ処理を短時間で行うことができるとともに、全体をより均一にプラズマ処理することにも寄与する。
本実施形態では、予熱部６には、ワーク２の全体を同時に加熱することができるように、予熱位置６２に搬送されたワーク２の全面を覆うように複数のヒータ６１が並べて設置されている。これにより、ワーク２の全体を均一に加熱することができるので、ワーク２の熱変形をより確実に防止することができる。また、ワーク２を迅速に予熱することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、ワーク２を搬送する第１のコンベア３および第２のコンベア４を設け、予熱位置６２から処理空間２４へワーク２を搬送しつつプラズマ処理を施すように構成したので、予熱されたワーク２の温度が下がらないうちに迅速にプラズマ処理を行うことができるので、上記効果をより確実に発揮することができる。特に、本実施形態では、予熱位置６２と、プラズマ処理を行う処理空間２４とが隣接して配置されているので、予熱されたワーク２を極めて迅速にプラズマ処理することができ、予熱されたワーク２の温度低下をより確実に防止することができる。
【００２６】
以下、プラズマ処理装置１におけるプラズマ処理部５について、詳細に説明する。
図３は、図１におけるプラズマ処理部が有するプラズマ処理ユニットの概略構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、図３中の上側を「上方」、下側を「下方」と言う。また、図３中の白抜き矢印方向が「搬送方向」である。
図３において、プラズマ処理ユニット９は、後述の印加電極（第１の電極）１４などを有する上部電極部１０と、該上部電極部１０に対してワーク２の搬送経路を挟んで対向するように下方に配置される下部電極（第２の電極）１１と、上部電極部１０の印加電極１４に高周波電力を供給する高周波電源１２と、高周波電源１２および印加電極１４の間に介在し、高周波電力を整合する整合器（Matcher）１３とを有する。
【００２７】
高周波電源１２は、印加電極１４に例えば周波数が数百Ｈｚ〜１００ＭＨｚであって、出力が数十Ｗ〜数ｋＷである高周波電力を供給する。整合器１３は、印加電極１４からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力の印加電極１４への供給効率を最大にする。具体的には、整合器１３および印加電極１４の間を流れる電流の変動に応じたインピーダンスの変動を補正する。特に、大気圧プラズマ処理は、真空プラズマ処理に比して電力印加時のインピーダンスを安定させることが困難である。したがって、整合器１３としては追従性のよい整合器を用いることが好ましい。
【００２８】
下部電極１１は接地されてアース電極として機能するとともに、整合器１３の下端と接続する。この下部電極１１は、搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなしている。また、上部電極部１０は、下部電極１１との間の空間（以下「処理空間２４」という。）に処理ガスを供給する処理ガス供給部２３を内蔵している。
図４は、図３に示す状態から上部電極部のカバーを取り外した状態を示す斜視図、図５は、図３における線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。なお、以下の説明では、図４および図５中の上側を「上方」、下側を「下方」と言う。また、図４および図５中の白抜き矢印方向が「搬送方向」である。
【００２９】
図４に示すように、上部電極部１０内には、導電性の材料、例えば、銅などからなる印加電極１４と、該印加電極１４の下方に配置されるセラミックス、例えば、ＳｉＯ２などからなる誘電体１５とが設けられている。印加電極１４は、搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなしている。この印加電極１４は、整合器１３と導電性の電極接続部１６を介して接続され、整合器１３によって整合された高周波電力が印加される。該高周波電力が印加された印加電極１４は、対向する下部電極１１との間に高周波電界Ｅを発生する。このとき、誘電体１５は印加電極１４および高周波電界Ｅが直接接触するのを防止してアーク放電などの異常放電の発生を防止する。誘電体１５の厚みは、厚すぎると高周波電界Ｅを発生するために高電圧を要することがあり、薄すぎると高周波電力印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがあるため、通常は、０．０１〜４ｍｍ程度であることが好ましい。
図５に示すように、上部電極部１０内に設けられた処理ガス供給部２３は、印加電極１４および誘電体１５を上下方向に貫通する処理ガス供給口１８を有している。
【００３０】
印加電極１４や誘電体１５の上方は、逆升状のカバー１７により覆われている。カバー１７は、印加電極１４および誘電体１５によって下方の開口部が閉鎖されて、内部に処理ガス供給流路２０を形成する。該処理ガス供給流路２０には、カバー１７の端部に接続された図示しない処理ガス供給装置から供給された混合ガスが充填され、該混合ガスは処理ガス供給口１８から噴出する。処理ガス供給口１８は、搬送方向と直交する方向に沿って細長くスリット状に開口しており、印加電極１４の長手方向に沿って一様に混合ガスを噴出する。
【００３１】
該混合ガスは、Ｏ２ガスやＣＦ４ガスなどの処理ガスと、Ｈｅガスなどのキャリアガスから成り、混合ガスの導入量としては、例えば、数十ＳＣＣＭ〜数ＳＬＭであることが好ましい。また、処理ガスとキャリアガスの混合割合は、プラズマ処理の種類によって異なるが、処理ガスの割合が大きすぎると、高周波電界Ｅにおいて放電が発生せず、若しくは、プラズマ処理の効率向上に寄与しないため、例えば、処理ガスの割合が１〜１０体積％であることが好ましい。
【００３２】
処理ガス供給口１８から噴出された混合ガスのうち処理ガスは、処理空間２４に形成された高周波電界Ｅに流入し、放電によって活性化されてプラズマ、例えば、イオンやラジカルになる。該プラズマはワーク２の表面に接触してプラズマ処理を施す。
搬送方向に関してカバー１７の両側（前方および後方）には、それぞれ、ガス回収部１９ａ、１９ｂが隣接して設けられている。各ガス回収部１９ａ、１９ｂは、搬送方向と直交する方向に細長い直方体状の筐体で構成され、搬送方向と直交する方向に沿ってスリット状に細長く形成されたガス回収口１９１ａ、１９１ｂを有している。ガス回収部１９ａ、１９ｂの内部は、ガス回収部１９の端部に接続された図示しない排気ポンプによって排気されるため、ガス回収部１９の内部は排気流路２１として機能し、該排気流路２１は、ガス回収口１９１ａ、１９１ｂを介して処理空間２４に存在するプラズマ（活性化された処理ガス）やキャリアガスを回収する。
【００３３】
図５において、処理ガス供給口１８から噴出されガス回収部１９によって回収される混合ガスの流れを黒矢印で示す。ガス回収部１９ａのガス回収口１９１ａは、搬送方向に関して、印加電極１４の前端１４２や下部電極１１の前端１１２よりさらに前方に位置している。処理ガス供給口１８からガス回収口１９１ａまでの間には、ワーク２の移動方向と同方向に流れる気流、すなわちパラレルフローが形成される。
【００３４】
これに対し、ガス回収部１９ｂのガス回収口１９１ｂは、搬送方向に関して、印加電極１４の後端１４１や下部電極１１の後端１１１よりさらに後方に位置している。処理ガス供給口１８からガス回収口１９１ｂまでの間には、ワーク２の移動方向と反対方向に流れる気流、すなわちカウンターフローが形成される。
このような構成により、処理空間２４に外気が流入するのを確実に防止することができ、処理空間２４のプラズマを安定的に発生させることができる。
【００３５】
図６は、図１のプラズマ処理装置の電気的接続関係を示すブロック図である。
図６に示すように、高周波電源１２は同軸ケーブル２２を介して整合器１３に接続し、該整合器１３は電極接続部１６を介して印加電極１４に接続する。したがって、高周波電源１２は印加電極１４と電気的に接続され、高周波電源１２は所定の高周波電力を印加電極１４に供給する。
【００３６】
所定の高周波電力を供給された印加電極１４は、下部電極１１に向けて放電を行うことによって処理空間２４に高周波電力を印加して高周波電界Ｅを形成する。処理空間２４に高周波電界Ｅが形成されている間、下部電極１１は処理空間２４に印加された高周波電力によって電圧が発生するが、下部電極１１は整合器１３に直接接続されているため、発生した電圧は整合器１３へ還流する。
プラズマ処理装置１において、ワーク２にプラズマ処理を施す場合には、前述したように、ワーク２は、まず、予熱部６にて予熱される。
【００３７】
ワーク２を予熱した後、高周波電源１２が所定の高周波電力を印加電極１４に供給し、該印加電極１４は処理空間２４に高周波電力を印加して高周波電界Ｅを形成する。そして、処理ガスを含む混合ガスが処理ガス供給口１８から印加電極１４の長手方向に沿って一様に噴出する。これにより、処理ガス供給口１８から噴出された混合ガスのうち処理ガスは、処理空間２４に形成された高周波電界Ｅに流入し、放電によって活性化されてプラズマとなる。
【００３８】
次いで、第２のコンベア４がワーク２を第１のコンベア３に向けて比較的遅い速度で搬送する。ワーク２は第１のコンベア３に向けて搬送される間に処理空間２４を通過するので、その全表面が高周波電界Ｅによって走査される。上述したように高周波電界Ｅにはプラズマが発生しているので、ワーク２の全表面にプラズマ処理が施される。また、ワーク２が処理空間２４を通過する際、ガス回収部１９ａ、１９ｂは処理空間２４に存在するプラズマやキャリアガスを回収する。
その後、処理空間２４を通過したワーク２は第１のコンベア３のローラーコンベア８まで搬送され、作業者は該搬送されたワーク２を取り出す。
【００３９】
以上説明したような本実施形態のプラズマ処理部５を備えたプラズマ処理装置１によれば、ワーク２にプラズマ処理を施す際に、電極を移動させる必要が無く、さらに、ワーク２を載置するステージも必要ないので、プラズマ処理装置１を小型化することができ、もってプラズマ処理装置１のレイアウトを容易にすることができる。また、２つの電極の位置関係が変化しないので、高周波電界の形態が変化せず、さらに、処理ガスを含む混合ガスを搬送方向と直交する方向に沿って満遍なく噴出することができ、もってプラズマ処理の均一化をさらに高いレベルで達成することができる。
【００４０】
また、上述したプラズマ処理装置１では、第１のコンベア３および第２のコンベア４はローラーコンベア８を有し、該ローラーコンベア８によってワーク２を搬送するので、ワーク２を処理空間２４に安定して搬送することができ、もってプラズマ処理の均一化をより充分に達成することができる。
また、上述したプラズマ処理装置１では、処理ガス供給口１８が印加電極１４および誘電体１５を貫通して開口するので、混合ガスを処理空間２４に発生する高周波電界に確実に供給することができ、安定したプラズマを形成することができる。
さらに、上述したプラズマ処理装置１では、ガス回収部１９ａ、１９ｂを設けたことにより、プラズマが拡散するのを確実に防止することができ、プラズマ処理領域の制御を容易に行うことができる。
【００４１】
図７は、本発明のプラズマ処理装置の他の実施形態を模式的に示す断面側面図である。以下、同図に基づいて本発明のプラズマ処理装置の他の実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図７に示すプラズマ処理装置１’は、予熱部６’の構成が異なること以外は、前述した実施形態と同様である。
【００４２】
プラズマ処理装置１’が備える予熱部６’は、複数のワーク２を厚さ方向に沿って複数集積可能な集積部６３を有しており、この集積部６３は、平板状の複数のヒータ６４により囲まれている。これにより、予熱部６’は、集積部６３の複数のワーク２を同時に予熱可能になっている。
集積部６３には、上方からワーク２が投入され、図示しないワーク移動機構により、集積部６３内のワーク２は、徐々に下方へと移動していき、その間に十分な温度にまで予熱される。集積部６３の最下端まで移動したワーク２は、順次、第２のコンベア４へと載置され、プラズマ処理部５へと搬送されて、プラズマ処理が施される。
このような構成の予熱部６’により、多数のワーク２に対して効率よく迅速に予熱を行うことができ、量産性を向上することができる。
【００４３】
以上、本発明のプラズマ処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明のプラズマ処理装置の各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができ、特に、プラズマ処理部の構成は、図示の構成に限定されるものではない。
例えば、プラズマ処理部は、上部電極が固定的に設置され、下部電極を、被処理体を保持して搬送する搬送ステージと兼用するような構成のものであってもよい。
【００４４】
また、第１のコンベア３および第２のコンベア４はローラーコンベアではなく、ベルトコンベアを有していてもよい。
印加電極１４に印加される電力は、高周波によるものに限られず、パルス波やマイクロ波によるものであってもよい。
印加電極１４および下部電極１１の材料としては、銅の他に、アルミニウムなどの金属単体、ステンレス、真鍮などの合金、金属間化合物などが挙げられる。
【００４５】
また、誘電体１５の材料としては、ＳｉＯ２に限られず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどのプラスチック、ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２などの金属酸化物、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）などの複酸化物などを用いることができる。ここで、２５℃における比誘電率が１０以上のものである誘電体１５を用いれば、高周波電界Ｅにおいて、低電圧で高密度のプラズマを発生させることができ、処理効率が向上する。
使用可能な誘電体１５の比誘電率の上限は特に限定されるものではないが、比誘電率が１０〜１００のものが好ましい。比誘電率が１０以上である誘電体１５には、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２などの金属酸化物、ＢａＴｉＯ３などの複酸化物が該当する。
【００４６】
また、本発明のプラズマ処理装置が施すプラズマ処理の種類は、親水処理、撥水処理、アッシング処理、成膜処理、ダイシング処理またはエッチング処理などのいずれであってもよい。
本発明のプラズマ処理装置で用いられる処理ガスとしては、電界を印加することによってプラズマを発生するガスであれば、Ｏ２ガスやＣＦ４ガスに限定されず、処理目的により種々のガスを用いることができる。
【００４７】
例えば、ワーク２の表面を撥水化する撥水処理では、処理ガスとして、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６などのフッ素含有化合物ガスが用いられる。また、ワーク２の表面を親水化する親水処理では、処理ガスとして、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、空気などの酸素元素含有化合物、Ｎ２、ＮＨ３などの窒素元素含有化合物、ＳＯ２、ＳＯ３などの硫黄元素含有化合物が用いられる。これにより、ワーク２の表面にカルボニル基、水酸基、アミノ基などの親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸などの親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を堆積することもできる。
【００４８】
ワーク２の表面に電気的、光学的機能を付加する成膜処理では、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２などの金属酸化物薄膜をワーク２の表面に形成するために、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎなどの金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラートなどの処理ガスが用いられる。
エッチング処理やダイシング処理では、ハロゲン系ガスが用いられ、レジスト処理や有機物汚染の除去では、酸素系ガスが用いられる。表面クリーニングや表面改質では、Ａｒ、Ｎ２などの不活性ガスが処理ガスとして用いられ、不活性ガスのプラズマで表面クリーニングや表面改質が行われる。
キャリアガスとしても、Ｈｅガスに限られず、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅなどの希ガス、Ｎ２ガスなどが用いることができ、これらは単独でも２種以上を混合した形態でも用いられる。
【００４９】
また、本発明における被処理体としては、表示装置用のガラス基板に限られず、シリコンウエハなどの半導体基板、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などのプラスチック、セラミックなどから成る基板が挙げられる。また、被処理体の形状としては、板状やフィルム状などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の模式的な断面側面図。
【図３】図１におけるプラズマ処理部が有するプラズマ処理ユニットの概略構成を示す斜視図。
【図４】図３に示す状態から上部電極部のカバーを取り外した状態を示す斜視図。
【図５】図３における線Ｉ−Ｉに沿う断面図。
【図６】図１のプラズマ処理装置の電気的接続関係を示すブロック図。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の他の実施形態を模式的に示す断面側面図。
【符号の説明】
【００５１】
Ｅ……高周波電界 １、１’……プラズマ処理装置 ２……ワーク ３……第１のコンベア ４……第２のコンベア ５……プラズマ処理部 ６、６’……予熱部 ６１……ヒータ ６２……予熱位置 ６３……集積部 ６４……ヒータ ７……ローラー ８……ローラーコンベア ９……プラズマ処理ユニット １０……上部電極部 １１……下部電極 １１１……後端 １１２……前端 １２……高周波電源 １３……整合器 １４……印加電極 １４１……後端 １４２……前端 １５……誘電体 １６……電極接続部 １７……カバー １８……処理ガス供給口 １９ａ、１９ｂ……ガス回収部 １９１ａ、１９１ｂ……ガス回収口 ２０……処理ガス供給流路 ２１……排気流路 ２２……同軸ケーブル ２３……処理ガス供給部 ２４……処理空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを発生させ、該プラズマにより被処理体の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記被処理体を予熱する予熱手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記予熱手段は、前記プラズマ処理されているときの前記被処理体の最高温度とほぼ同等またはそれ以上の温度に前記被処理体を予熱する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記予熱手段は、前記被処理体の全体を同時に加熱する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記被処理体を搬送する搬送手段を備え、
前記搬送手段により前記被処理体はプラズマ処理空間を搬送される請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記搬送手段は、ローラーコンベアで構成される請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記予熱手段と、前記プラズマ処理空間とが隣接して配置されている請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記予熱手段は、複数の被処理体を予熱可能である請求項１ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置され、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなす第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極および第２の電極のうち少なくとも１つに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記搬送方向と直交する方向に沿って細長く開口する処理ガス供給口を有する処理ガス供給部とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極の間を前記被処理体が通過するように前記被処理体を搬送しつつ、前記第１の電極と前記被処理体との間の空間に前記処理ガス供給口より処理ガスを供給して前記被処理体の表面をプラズマ処理する請求項１ないし７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記処理ガス供給口は、前記第１の電極を貫通して開口する請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記第１の電極と前記被処理体との間の空間に供給された処理ガスを回収するガス回収部をさらに備える請求項８または９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記ガス回収部は、前記搬送方向に関して前記第１の電極より前方に配置されたガス回収口を有する請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記ガス回収部は、前記搬送方向に関して前記第１の電極より後方に配置されたガス回収口を有する請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
プラズマを発生させ、該プラズマにより被処理体の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記被処理体を予熱する予熱手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記予熱手段は、前記プラズマ処理されているときの前記被処理体の最高温度とほぼ同等またはそれ以上の温度に前記被処理体を予熱する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記予熱手段は、前記被処理体の全体を同時に加熱する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記被処理体を搬送する搬送手段を備え、
前記搬送手段により前記被処理体はプラズマ処理空間を搬送される請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記搬送手段は、ローラーコンベアで構成される請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記予熱手段と、前記プラズマ処理空間とが隣接して配置されている請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記予熱手段は、複数の被処理体を予熱可能である請求項１ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置され、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなす第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極および第２の電極のうち少なくとも１つに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記搬送方向と直交する方向に沿って細長く開口する処理ガス供給口を有する処理ガス供給部とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極の間を前記被処理体が通過するように前記被処理体を搬送しつつ、前記第１の電極と前記被処理体との間の空間に前記処理ガス供給口より処理ガスを供給して前記被処理体の表面をプラズマ処理する請求項１ないし７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記処理ガス供給口は、前記第１の電極を貫通して開口する請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記第１の電極と前記被処理体との間の空間に供給された処理ガスを回収するガス回収部をさらに備える請求項８または９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記ガス回収部は、前記搬送方向に関して前記第１の電極より前方に配置されたガス回収口を有する請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記ガス回収部は、前記搬送方向に関して前記第１の電極より後方に配置されたガス回収口を有する請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１３４８２９（Ｐ２００６−１３４８２９Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２５５５０（Ｐ２００４−３２５５５０）
【出願日】平成１６年１１月９日（２００４．１１．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月９日（２００４．１１．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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