大気圧プラズマを利用した表面処理装置
大気圧プラズマを利用した表面処理装置を提供する。表面処理装置は、処理ガス貯蔵部及び該処理ガス貯蔵部の下部に位置したプラズマ発生部からなり、ａ）前記処理ガス貯蔵部は処理ガスを導入する第１流入口を備え、ｂ）前記プラズマ発生部は、お互いに向かい合った上部電極及び下部電極と、該上部電極及び下部電極との間に形成されたプラズマ発生空間と、前記上部電極及び下部電極を絶縁させる絶縁体と、電極の表面温度を下げる放熱器と、前記処理ガスを前記処理ガス貯蔵部からプラズマ発生空間に導入する第２流入口と、前記プラズマ発生空間で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスをプラズマ発生空間の外部に誘導する排出口と、交流電圧を印加する交流電源と、を含み、前記上部電極及び下部電極はすべて平板形電極であり、前記排出口は前記下部電極に形成され、前記下部電極の下側には基板が位置される。前記表面処理装置は、処理しようとする基板の形態に制限を受けることがなく、基板の処理面積を増加させることができるだけではなく、大気圧下で連続的な基板の表面処理を可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、表面処理装置（またはプラズマ処理装置）に関するものである。より詳細には、大気圧下でプラズマを発生させ、発生させたプラズマをプラズマ発生空間（または放電空間）の外部に誘導した後、基板の表面と接触させて基板の表面を処理するために使用される表面処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
表面処理、例えば基板の表面から有機物質のような汚染物の除去、レジスト（ｒｅｓｉｓｔ）の除去、有機フイルムの接着、表面変形、フイルム形成、金属酸化物の還元、または液晶物質用ガラス基板の洗浄等は、化学的表面処理とプラズマ表面処理に大きく区分される。その中で、化学的表面処理は、化学薬品が環境に悪影響を及ぼすという欠点がある。
【０００３】
プラズマを利用した表面処理の一例として、低温低圧状態のプラズマを利用した表面処理がある。この方法は、低圧チェンバー内でプラズマを発生させて、それを基板の表面と接触させて基板表面を処理するものである。優秀な洗浄効果があるにもかかわらず、この方法は広く利用されずにいた。その理由は、前記方法は、低圧を維持するために真空装置を必要とする。したがって、大気圧状態で行われる連続工程に適用するのが困難であるためである。その結果、最近では大気圧状態でプラズマを発生させて、それを表面処理に利用しようとする研究がとても活発に行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
日本の特開平０２−１５１７１号公報、特開平０３−２４１７３９号公報または特開平０１−３０６５６９号公報は、基板がプラズマ発生空間内部に配置された表面処理方法及び装置を開示している。より詳細には、前記方法は少なくても一つの絶縁体によって絶縁された一対の電極を平行に配置する工程、前記電極の間に形成されたプラズマ発生空間に処理ガスを供給する工程、前記電極に交流電圧を印加して前記処理ガスからプラズマを生成する工程、及び生成されたプラズマで前記プラズマ発生空間内部に配置された基板の表面を処理する工程からなる。しかし、前記文献に開示された表面処理方法及び装置によれば、非常に薄い板状の基板だけが処理可能である。その理由は、両電極間のプラズマ発生空間に処理しようとする基板が位置しなければならないからである。したがって、その適用分野が非常に制限されざるを得ない。さらに、試料が絶縁体ではない導電性金属または半導体試料の場合、電極に印加される高電圧によって試料が損傷を受ける危険性が高い。
【０００５】
前記の問題点を解決するために、プラズマ発生空間に生成されたプラズマをプラズマ発生空間の外部に誘導した後、基板と接触させて基板の表面を処理する方法が提案された。
【０００６】
米国特許第５，１８５，１３２号公報は、平行に配置された２つ以上の平板形電極の表面に固体絶縁体を位置させて得られる絶縁体被覆電極を有する反応容器に不活性気体と反応性ガスの混合物を導入してプラズマを発生させた後、活性種をプラズマ下流に送って試料表面を処理することを特徴とする表面処理方法を開示している。図１ａは、前記方法に使用される表面処理装置の一例を図示した斜視図で、図１ｂは図１ａに図示された表面処理装置に使用される電極構造の断面図である。図１ａ及び図１ｂに図示されたように、前記表面処理装置は絶縁体１０６ａ、１０６ｂにより絶縁された平行な二枚の平板電極１０１ａ、１０１ｂ、該二枚の電極１０１ａ、１０１ｂの間に形成されたプラズマ発生空間１０２の一側面に形成された処理ガス流入口１０３、及びプラズマ発生空間１０２の他側面に形成された排出口１０４を備えている。まず、処理ガスが流入口１０３を通じてプラズマ発生空間１０２に流入して、そこで電極１０１ａ、１０１ｂに供給される交流電圧によりプラズマに転換される。生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスは，排出口１０４を通じてプラズマ発生空間１０２の外部に誘導され、基板１０５の表面と接触して表面処理する。しかし、前記の表面処理装置は、プラズマとプラズマに転換されない処理ガスの排出口１０４がプラズマ発生空間１０２の一側面に形成されていることにより、有効処理幅（Ｗ）が制限を受けるという欠点がある。もし、有効処理幅（Ｗ）を広げようとする場合、印加される交流電圧が急激に高くなるという問題点を持っている。
【０００７】
前記の問題点を解決するために、米国特許第６，４２４，０９１号公報は、ａ）外部表面に絶縁体を備えた少なくても一対の電極；ｂ）前記電極間に定められたプラズマ発生空間にプラズマ発生用処理ガスを供給するガス供給手段、ここで前記ガス供給手段は、前記放電空間から基板の方に前記ガスが一定に流れるようにプラズマ発生用処理ガスを供給する；及びｃ）前記プラズマ発生空間に処理ガスのプラズマを発生するように前記電極間に交流電圧を印加する交流電源を含み、前記一対の電極中少なくても一方の電極は、前記放電空間に突出した湾曲面を備えることを特徴とする表面処理装置を開示している。図２は、前記文献に図示された表面処理装置に使用される電極構造の断面図で、前記電極構造は、絶縁体２０２ａ、２０２ｂで絶縁された一対の円筒形電極２０１ａ、２０２ｂ間にプラズマ２０３が生成され、生成されたプラズマは表面処理装置の外部に設置された基板２０４の表面と接触して、基板２０４の表面を処理するようになる。円筒形電極を採用する表面処理装置は、有効処理幅を向上させることができるという長所を有している。しかし、前記装置は電極の単位面積当りのプラズマ発生空間が平板形電極より著しく減少し、プラズマ転換効率が低下するという欠点を持っている。即ち、処理ガスをプラズマに転換させるための電極の有効面積が著しく減少し、これはプラズマ転換効率を減少させ、基板の処理効率を低下させる。さらに、前記の表面処理装置は、プラズマ転換効率が低下するにつれて平板形電極より多くの量の電力を供給しなければならず、電力の浪費を発生するようになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
したがって、本発明の目的は、従来の平板形電極構造で発生する問題点である狭い有効処理幅を改善するだけではなく、円筒形電極が持っている問題点であるプラズマ放電空間の減少を解決できる新しい表面処理装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、大気圧下で連続的な基板の表面処理を可能にするだけではなく、基板の処理面積を増加させることができる表面処理装置を提供することである。
【００１０】
前記の本発明の目的及び発明の詳細な説明に記述される他の目的は、処理ガス貯蔵部及び当該処理ガス貯蔵部の下に位置したプラズマ発生部を含む表面処理装置として、ａ）前記処理ガス貯蔵部は処理ガスを導入する第１流入口を備え、ｂ）前記プラズマ発生部は対向する上部電極及び下部電極と、当該上部電極及び下部電極の間に形成されたプラズマ発生空間と、前記上部電極及び下部電極の少なくとも一方を絶縁させる絶縁体と、電極の表面温度を下げる放熱器と、前記処理ガスを前記処理ガス貯蔵部からプラズマ発生空間へ導入する第２流入口と、前記プラズマ発生空間で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスをプラズマ発生空間の外部に誘導する排出口と、交流電圧を印加する交流電源と、を含み、前記上部電極及び下部電極はすべて平板形電極であり、前記排出口は前記下部電極に形成され、前記下部電極の下側には基板が位置されることを特徴とする表面処理装置を提供することである。
【００１１】
発明の簡単な説明
図１ａは、従来の平板形電極を利用した表面処理装置の一例を図示した斜視図である。
【００１２】
図１ｂは、図１ａに図示された表面処理装置に使用される電極構造の断面図である。
【００１３】
図２は、従来の円筒形電極を採用した表面処理装置に使用される電極構造の平面図である。
【００１４】
図３は、本発明による表面処理装置を示す断面図である。
【００１５】
図４ａ及び図４ｂは、図３の表面処理装置に使用される電極構造の好ましい実施の形態の斜視図である。
【００１６】
図面の主要な部分の参照番号の説明
１０１ａ、１０１ｂ：平板電極
１０２：プラズマ発生空間 １０３：流入口
１０４：排出口 １０５：基板
１０６ａ、１０６ｂ：絶縁体
２０１ａ、２０１ｂ：円筒形電極 ２０２ａ、２０２ｂ：絶縁体
２０３：プラズマ ２０４：基板
３００：処理ガス貯蔵部 ３０１ａ、３０１ｂ：第１流入口
４００：プラズマ発生部
４０１ａ：平板形上部電極
４０１ｂ：平板形下部電極 ４０２：プラズマ発生空間
４０３ａ、４０４ｂ：絶縁体 ４０４ａ、４０４ｂ：放熱器
４０５ａ、４０５ｂ：第２流入口
４０６（４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ、４０６ｅ）：排出口
４０７：交流電源 ４０８：基板
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発明の詳細な説明
図３は、本発明による表面処理装置の好ましい実施の形態を示した断面図である。図３に図示したように、前記表面処理装置は、処理ガス貯蔵部３００と処理ガス貯蔵部３００の下部に位置したプラズマ発生部４００からなる。処理ガス貯蔵部３００は、処理ガスをプラズマ発生部４００に安定に供給する役割をする。したがって、その体積は、処理容量、転換効率等を考慮して適切に選択できる。プラズマ発生部４００は、処理ガス貯蔵部３００から流入した処理ガスをプラズマに変換させる役割をする。
【００１８】
処理ガス貯蔵部３００の側面には、プラズマ生成用処理ガスを処理ガス貯蔵部３００内部へ導入する第１流入口３０１ａ、３０１ｂが具備されている。処理ガスを処理ガス貯蔵部３００に導入するために二個の第１流入口３０１ａ、３０１ｂが配置されたものを例示したが、その数は特別に制限されないと解釈されるべきである。必要な場合、処理ガス貯蔵部３００の四方すべてに配置でき、または、処理ガス貯蔵部３００の上面中央に一つだけ配置することもできる。
【００１９】
プラズマ発生部４００は、平板形上部電極４０１ａ及び平板形下部電極４０１ｂ、両電極４０１ａ、４０１ｂの間に形成されたプラズマ発生空間４０２、両電極４０１ａ、４０１ｂを絶縁させる絶縁体４０３ａ、４０３ｂ、電極４０１ａ、４０１ｂの表面温度を下げる放熱器４０４ａ、４０４ｂ、処理ガスを処理ガス貯蔵部３００からプラズマ発生部４００に導入する第２流入口４０５ａ、４０５ｂ、下部電極４０１ｂに形成され、プラズマ発生空間４０２で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスをプラズマ発生空間４０２の外部に誘導する排出口（４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ、４０６ｅ、以下「４０６」）を含み、下部電極４０１ａの下には処理しようとする基板４０８が位置する。上部電極４０１ａには交流電源４０７が連結され、下部電極４０１ｂは接地される。
【００２０】
処理ガスは、まず貯蔵ガス貯蔵部３００の側壁に形成された第１流入口３０１ａ、３０１ｂを通じて処理ガス貯蔵部３００に導入される。導入された処理ガスは、絶縁体４０３ａに形成された第２流入口４０５ａ、４０５ｂを通じてプラズマ発生空間４０２に導入され、ここで交流電源４０７から供給された交流電圧により、プラズマに転換される。生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスは、下部電極４０１ｂに形成された排出口４０６を通じてプラズマ発生空間４０２の外部へ誘導され、処理しようとする基板４０８の表面と接触する。
【００２１】
図４ａは、図３に図示された表面処理装置に使用される電極構造の斜視図である。図４ａに図示されたように、前記電極構造はお互いに向かい合った平板形上部電極４０１ａ及び平板形下部電極４０１ｂ、二電極の間に形成されたプラズマ発生空間４０２、前記二電極４０１ａ、４０１ｂを絶縁させる絶縁体４０３ａ、４０３ｂを具備する。前記絶縁体４０３ａ上には処理ガス貯蔵部３００からプラズマ発生空間４０２に処理ガスを導入するための第２流入口４０５ａ、４０５ｂが形成される。プラズマ発生空間４０２に導入された処理ガスは、交流電源で印加された交流電圧によりプラズマに転換される。プラズマ発生空間４０２で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスは、下部電極４０１ｂに形成された排出口４０６ａ乃至４０６ｅ：「４０６」を通じてプラズマ発生空間４０２の外部に誘導され、基板４０８の表面と接触して基板４０８の表面を処理する。ここで、排出口４０６の全体処理幅（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５）は、従来の平板形電極での幅（Ｗ）より著しく増加させることができる。したがって、処理しようとする基板の幅は、著しく増加する。さらに、処理幅（Ｗ）の場合、印加される電圧により大きく制限を受けるのに対して、電極の長さ（Ｄ）は電圧に大きく制限を受けないという長所がある。即ち、処理幅（Ｗ）の場合、印加される電圧により制限されその長さが通常０．０１ｍｍ〜３０ｍｍに制限されるが、電極の長さ（Ｄ）は、印加される電圧にほとんど制限を受けず、その長さを著しく増加させることができる。その結果、全体処理幅（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５）も著しく増加させることができる。さらに、従来の場合、排出口の形態を変更させることは、装置のおおきな変形を余儀なくされるため難しかった。しかし、本発明の場合、放熱器を除外した他の装置の変形なしに、排出口４０６の形態を円形、三角形、楕円形等の多様な形態に変更できる。したがって、処理しようとする基板４０８の形態により排出口４０６の形態を容易に変更できるという長所を有する。図４ｂは、排出口を複数のホール形態で配置した一例を図示している。さらに、図４ａで第２流入口４０５ａ、４０５ｂを絶縁体の両側面にだけ配置したが、第２流入口をプラズマ発生空間の全体体積を考慮して、絶縁体４０３ａの四方すべてに設置できることは自明なことである。
【００２２】
プラズマを生成するために供給される処理ガスは、特別に制限は受けない。当該分野で通常使用される処理ガスが広く使用できる。例えば、窒素、酸素、不活性気体（ｒａｒｅ ｇａｓ）、二酸化炭素、酸化窒素、パーフルオロ化気体（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｇａｓ）、水素、アンモニア、塩素気体、オゾン及びこれらの混合物を挙げることができる。不活性気体としては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、またはキセノンが使用できる。パーフルオロ化気体の例としては、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等を挙げることができる。
【００２３】
処理ガスの選択は、処理目的によって当該分野で通常の知識を持った者が適切に選択できる。例えば、基板４０８上の有機物質を洗浄しようとする場合、窒素ガス、窒素と酸素の混合物、窒素と空気の混合物、不活性ガス、または窒素と不活性ガスの混合物が選択できる。経済的な側面を考慮する時、窒素、窒素と酸素の混合物または窒素と空気の混合物がより好ましい。レジストの除去または有機フイルムのエッチングが要求される場合、酸素、オゾン、空気、二酸化炭素、蒸気または酸化窒素（Ｎ２Ｏ）のような酸化力がある気体を使用できる。また、シリコンをエッチングする場合、ＣＦ４のようなパーフルオロ化気体または塩素系気体を窒素または不活性気体と共に使用するのが効果的である。金属酸化物を還元させる場合、水素またはアンモニアのような還元性気体を使用することが可能である。
【００２４】
交流電圧を電極４０１ａに印加する交流電源４０７の周波数は、５０Ｈｚ乃至２００ＭＨｚの範囲である。周波数が５０Ｈｚ以下の場合、プラズマ放電が安定化されない可能性があり、２００ＭＨｚより高い場合、相当に大きなプラズマの温度増加が発生してアーク放電を惹起し得る。好ましくは、１ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲で、５ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚ範囲が最も好ましい。印加する電圧は、二電極４０１ａ、４０１ｂ間の間隔、電極面積、プラズマ転換効率、使用する絶縁体の種類等を考慮して適切に選択できる。通常、１ｋＶ〜４０ｋＶの範囲内で調節される。１ｋＶ未満の場合、プラズマ放電が難しく、４０ｋＶ以上の場合、絶縁体に損傷を与え得る。好ましくは、２ｋＶ〜１０ｋＶで、最も好ましいのは、２ｋＶ〜８ｋＶである。特に、周波数及び電圧の範囲を各々、５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ及び２ｋＶ〜１０ｋＶに調節する場合、高い周波数と電圧を得るためのインピーダンス整合が不必要になり、装置の単純化及び経済的な利点を提供できる。交流電源４０７で生成される波形は、必ずしもこれに限定されるものではないが、パルス形態及びサイン波形態がすべて利用できる。
【００２５】
前記電極４０１ａ、４０１ｂの表面温度は、プラズマ処理中に２５０℃以下が好ましく、２００℃以下に維持されることが特に好ましい。前記電極４０１ａ、４０１ｂの表面温度が、２５０℃より高い場合、アーク放電が発生し得る。電極温度の下限値は、特別に制限されないが、常温以下に維持する場合、追加的な冷却が要求される。電極４０１ａ、４０１ｂ表面の冷却は、放熱器４０４ａ、４０４ｂを電極４０１ａ、４０１ｂ周囲に設置することにより成し遂げられ、上部電極４０１ａに対する放熱器の形態は、特別に制限されないが、下部電極４０１ｂに対する放熱器４０４ｂの形態は、排出口４０６の形態に依存する。即ち、下部電極４０１ｂに対する放熱器４０４ｂは、下部電極４０１ｂを通じたプラズマの排出に影響を及ぼさない形態を有する。電極表面の冷却は、空気の循環、水の循環または冷却剤の循環によりなされる。交流電源４０７で印加される電力が低い場合、空気の循環による冷却が好ましく、交流電源４０７で印加される電力が高い場合、水の循環または冷却剤の循環が好ましい。前記上部電極４０１ａに対する放熱器４０４ａ及び下部電極４０１ｂに対する放熱器４０４ｂは、お互いに独立的に冷却できるが、二個の放熱器４０４ａ、４０４ｂが連結パイプ（未図示）によりお互いに連結されることが好ましい。また、電力が低い場合、下部電極４０１ｂに対する放熱器４０４ｂは、設置しないことも可能である。
【００２６】
上部電極及び下部電極４０１ａ、４０１ｂは、絶縁体４０３ａ、４０３ｂにより絶縁される。図３及び図４で、２個の絶縁体４０３ａ、４０３ｂが使用されているが、一つの絶縁体により上部電極及び下部電極４０１ａ、４０１ｂが絶縁可能で、このような事項は当該分野で通常の知識を有する者には自明なことである。絶縁体４０３ａ、４０３ｂとしては、特別に制限されないが、２０００未満の誘電率を持った絶縁性物質が好ましい。そのような例としては。ＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、アルミナ、ガラス、セラミックを挙げることができる。特に、安定性を維持するように酸化マグネシウム（ｍａｇｎｅｓｉａ）を使用することが好ましい。酸化マグネシウムを含有する絶縁体として、アルミナ及び少量（０．０１〜５体積％）の酸化マグネシウムのようなセラミック粉末（ｃｅｒａｍｉｃ ｐｏｗｄｅｒ）の混合物を製造して、前記混合物を焼結させることにより製造される焼結物（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｂｏｄｙ）が利用できる。他の代案として、酸化マグネシウムを含有する誘電材料はスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、電子ビーム蒸着、または熱噴射により、アルミナまたは石英（ｑｕａｒｔｚ）のような誘電基板の表面に酸化マグネシウムフイルムをコーティングすることにより製造できる。前記絶縁体４０３ａ、４０３ｂの厚みは、０．１ｍｍ乃至２ｍｍ範囲であることが好ましい。前記厚みが、０．１ｍｍ未満の場合、前記絶縁体４０３ａ、４０３ｂの耐電圧（ｗｉｔｈｓｔａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ）が下がる可能性がある。また、前記絶縁体に隙間が生じたり前記絶縁体４０３ａ、４０３ｂが剥がれたりする現象が発生する可能性があるため、均一なグロー放電の維持が難しい。前記厚みが、２ｍｍより厚い場合は、前記耐電圧が過度に増加する可能性がある。
【００２７】
絶縁体４０３ａ、４０３ｂと電極４０１ａ、４０１ｂの連結は通常の方法によって成し遂げられる。例えば、融解−ボンディング方法（ｆｕｓｉｏｎ−ｂｏｎｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）、セラミック噴射、電極物質の化学的気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、または電極物質の物理的気相蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により成し遂げられる。
【００２８】
下部電極４０１ｂ上に排出口４０６を形成する方法は、下部電極４０１ｂ及び絶縁体４０３ｂの結合がなされた後、特定領域を切り出して排出口４０６を形成できるが、好ましくは、特定の領域が切断され排出口４０６が前もって形成された絶縁体４０３ｂ上に電極物質（例えば、銅、銀、アルミニウム、金、白金、パラジウム、モリブデン、タングステンまたはこれらの合金）を蒸着または噴射させることが好ましい。
【００２９】
本発明による表面処理装置は、多様に変形できる。例えば、図４に開示された電極構造を並列に配列する構造とすることができ、さらに、電極の表面温度を測定する温度計、測定された電極温度をディスプレイするためのモニター及び表面温度を制御するための制御機を設置して、電極の表面温度を制御することもできる。このような事項は、前述の米国特許第６，４２４，０９１号公報に詳細に記載されている。処理ガスのより均一な供給は、流量均一化器または前記処理ガス貯蔵部内部に設置されたマルチポートプレート（ｍｕｌｔｉ−ｐｏｒｔ ｐｌａｔｅ）により成し遂げられる。そのような具体的な例は、前述の米国特許第５，１８５，１３２号公報に開示されている。
【００３０】
本発明による表面処理装置は、例えば、基板の表面から有機物質のような汚染物の除去、レジスト（ｒｅｓｉｓｔ）除去、有機フイルムの接着、表面変形、フイルム形成、金属酸化物の還元、または液晶用ガラス基板の洗浄、酸化膜のエッチング、シリコンや金属のエッチング等に使用できる。例えば、ＰＣＢストリップ、リードフレームの洗浄、ＴＦＴ−ＬＣＤ用大面積ガラスの一次洗浄（Ｐｒｅ−ｃｌｅａｎｉｎｇ）、ＴＦＴ−ＬＣＤ用大面積ガラスに着いたレジスト除去に適用できる。また、半導体製造工程中、パッケージング（ｐａｃｋａｇｉｎｇ）のためのすべての過程、即ちボンディング（ｂｏｎｄｉｎｇ）、モールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）、ソルダーリング（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）、チップアタッチング（ｃｈｉｐ ａｔｔａｃｈｉｎｇ）、ディピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）、マーキング（ｍａｒｋｉｎｇ）工程等に適用できる。さらに、半導体上の金属酸化物除去、親水性表面の形成、発水性表面の形成等に適用させられる。
【００３１】
本発明による表面処理装置は、大気圧下で連続的な基板表面の処理を可能にする。即ち、本発明による表面処理装置を固定した後、基板を移動させたり、基板を固定したまま、本発明による表面処理装置を移動させたりすることにより連続的な工程に適用できる。
【００３２】
本発明の方法による大気圧プラズマを利用した表面処理装置は、上部電極及び下部電極がすべて平板形であるにもかかわらず、従来の平板形電極で発生する問題点である狭い有効処理幅を改善できるだけでなく、円筒形電極が有する問題点であるプラズマ放電空間の減少も解決できる。さらに、処理しようとする基板の形態に制限されず、大気圧下で連続的な表面処理を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１ａ】従来の平板形電極を利用した表面処理装置の一例を図示した斜視図である。
【図１ｂ】図１ａに図示された表面処理装置に使用される電極構造の断面図である。
【図２】従来の円筒形電極を採用した表面処理装置に使用される電極構造の平面図である。
【図３】本発明による表面処理装置を示す断面図である。
【図４ａ】図３の表面処理装置に使用される電極構造の好ましい実施の形態の斜視図である。
【図４ｂ】図３の表面処理装置に使用される電極構造の好ましい実施の形態の斜視図である。
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、表面処理装置（またはプラズマ処理装置）に関するものである。より詳細には、大気圧下でプラズマを発生させ、発生させたプラズマをプラズマ発生空間（または放電空間）の外部に誘導した後、基板の表面と接触させて基板の表面を処理するために使用される表面処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
表面処理、例えば基板の表面から有機物質のような汚染物の除去、レジスト（ｒｅｓｉｓｔ）の除去、有機フイルムの接着、表面変形、フイルム形成、金属酸化物の還元、または液晶物質用ガラス基板の洗浄等は、化学的表面処理とプラズマ表面処理に大きく区分される。その中で、化学的表面処理は、化学薬品が環境に悪影響を及ぼすという欠点がある。
【０００３】
プラズマを利用した表面処理の一例として、低温低圧状態のプラズマを利用した表面処理がある。この方法は、低圧チェンバー内でプラズマを発生させて、それを基板の表面と接触させて基板表面を処理するものである。優秀な洗浄効果があるにもかかわらず、この方法は広く利用されずにいた。その理由は、前記方法は、低圧を維持するために真空装置を必要とする。したがって、大気圧状態で行われる連続工程に適用するのが困難であるためである。その結果、最近では大気圧状態でプラズマを発生させて、それを表面処理に利用しようとする研究がとても活発に行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
日本の特開平０２−１５１７１号公報、特開平０３−２４１７３９号公報または特開平０１−３０６５６９号公報は、基板がプラズマ発生空間内部に配置された表面処理方法及び装置を開示している。より詳細には、前記方法は少なくても一つの絶縁体によって絶縁された一対の電極を平行に配置する工程、前記電極の間に形成されたプラズマ発生空間に処理ガスを供給する工程、前記電極に交流電圧を印加して前記処理ガスからプラズマを生成する工程、及び生成されたプラズマで前記プラズマ発生空間内部に配置された基板の表面を処理する工程からなる。しかし、前記文献に開示された表面処理方法及び装置によれば、非常に薄い板状の基板だけが処理可能である。その理由は、両電極間のプラズマ発生空間に処理しようとする基板が位置しなければならないからである。したがって、その適用分野が非常に制限されざるを得ない。さらに、試料が絶縁体ではない導電性金属または半導体試料の場合、電極に印加される高電圧によって試料が損傷を受ける危険性が高い。
【０００５】
前記の問題点を解決するために、プラズマ発生空間に生成されたプラズマをプラズマ発生空間の外部に誘導した後、基板と接触させて基板の表面を処理する方法が提案された。
【０００６】
米国特許第５，１８５，１３２号公報は、平行に配置された２つ以上の平板形電極の表面に固体絶縁体を位置させて得られる絶縁体被覆電極を有する反応容器に不活性気体と反応性ガスの混合物を導入してプラズマを発生させた後、活性種をプラズマ下流に送って試料表面を処理することを特徴とする表面処理方法を開示している。図１ａは、前記方法に使用される表面処理装置の一例を図示した斜視図で、図１ｂは図１ａに図示された表面処理装置に使用される電極構造の断面図である。図１ａ及び図１ｂに図示されたように、前記表面処理装置は絶縁体１０６ａ、１０６ｂにより絶縁された平行な二枚の平板電極１０１ａ、１０１ｂ、該二枚の電極１０１ａ、１０１ｂの間に形成されたプラズマ発生空間１０２の一側面に形成された処理ガス流入口１０３、及びプラズマ発生空間１０２の他側面に形成された排出口１０４を備えている。まず、処理ガスが流入口１０３を通じてプラズマ発生空間１０２に流入して、そこで電極１０１ａ、１０１ｂに供給される交流電圧によりプラズマに転換される。生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスは，排出口１０４を通じてプラズマ発生空間１０２の外部に誘導され、基板１０５の表面と接触して表面処理する。しかし、前記の表面処理装置は、プラズマとプラズマに転換されない処理ガスの排出口１０４がプラズマ発生空間１０２の一側面に形成されていることにより、有効処理幅（Ｗ）が制限を受けるという欠点がある。もし、有効処理幅（Ｗ）を広げようとする場合、印加される交流電圧が急激に高くなるという問題点を持っている。
【０００７】
前記の問題点を解決するために、米国特許第６，４２４，０９１号公報は、ａ）外部表面に絶縁体を備えた少なくても一対の電極；ｂ）前記電極間に定められたプラズマ発生空間にプラズマ発生用処理ガスを供給するガス供給手段、ここで前記ガス供給手段は、前記放電空間から基板の方に前記ガスが一定に流れるようにプラズマ発生用処理ガスを供給する；及びｃ）前記プラズマ発生空間に処理ガスのプラズマを発生するように前記電極間に交流電圧を印加する交流電源を含み、前記一対の電極中少なくても一方の電極は、前記放電空間に突出した湾曲面を備えることを特徴とする表面処理装置を開示している。図２は、前記文献に図示された表面処理装置に使用される電極構造の断面図で、前記電極構造は、絶縁体２０２ａ、２０２ｂで絶縁された一対の円筒形電極２０１ａ、２０２ｂ間にプラズマ２０３が生成され、生成されたプラズマは表面処理装置の外部に設置された基板２０４の表面と接触して、基板２０４の表面を処理するようになる。円筒形電極を採用する表面処理装置は、有効処理幅を向上させることができるという長所を有している。しかし、前記装置は電極の単位面積当りのプラズマ発生空間が平板形電極より著しく減少し、プラズマ転換効率が低下するという欠点を持っている。即ち、処理ガスをプラズマに転換させるための電極の有効面積が著しく減少し、これはプラズマ転換効率を減少させ、基板の処理効率を低下させる。さらに、前記の表面処理装置は、プラズマ転換効率が低下するにつれて平板形電極より多くの量の電力を供給しなければならず、電力の浪費を発生するようになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
したがって、本発明の目的は、従来の平板形電極構造で発生する問題点である狭い有効処理幅を改善するだけではなく、円筒形電極が持っている問題点であるプラズマ放電空間の減少を解決できる新しい表面処理装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、大気圧下で連続的な基板の表面処理を可能にするだけではなく、基板の処理面積を増加させることができる表面処理装置を提供することである。
【００１０】
前記の本発明の目的及び発明の詳細な説明に記述される他の目的は、処理ガス貯蔵部及び当該処理ガス貯蔵部の下に位置したプラズマ発生部を含む表面処理装置として、ａ）前記処理ガス貯蔵部は処理ガスを導入する第１流入口を備え、ｂ）前記プラズマ発生部は対向する上部電極及び下部電極と、当該上部電極及び下部電極の間に形成されたプラズマ発生空間と、前記上部電極及び下部電極の少なくとも一方を絶縁させる絶縁体と、電極の表面温度を下げる放熱器と、前記処理ガスを前記処理ガス貯蔵部からプラズマ発生空間へ導入する第２流入口と、前記プラズマ発生空間で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスをプラズマ発生空間の外部に誘導する排出口と、交流電圧を印加する交流電源と、を含み、前記上部電極及び下部電極はすべて平板形電極であり、前記排出口は前記下部電極に形成され、前記下部電極の下側には基板が位置されることを特徴とする表面処理装置を提供することである。
【００１１】
発明の簡単な説明
図１ａは、従来の平板形電極を利用した表面処理装置の一例を図示した斜視図である。
【００１２】
図１ｂは、図１ａに図示された表面処理装置に使用される電極構造の断面図である。
【００１３】
図２は、従来の円筒形電極を採用した表面処理装置に使用される電極構造の平面図である。
【００１４】
図３は、本発明による表面処理装置を示す断面図である。
【００１５】
図４ａ及び図４ｂは、図３の表面処理装置に使用される電極構造の好ましい実施の形態の斜視図である。
【００１６】
図面の主要な部分の参照番号の説明
１０１ａ、１０１ｂ：平板電極
１０２：プラズマ発生空間 １０３：流入口
１０４：排出口 １０５：基板
１０６ａ、１０６ｂ：絶縁体
２０１ａ、２０１ｂ：円筒形電極 ２０２ａ、２０２ｂ：絶縁体
２０３：プラズマ ２０４：基板
３００：処理ガス貯蔵部 ３０１ａ、３０１ｂ：第１流入口
４００：プラズマ発生部
４０１ａ：平板形上部電極
４０１ｂ：平板形下部電極 ４０２：プラズマ発生空間
４０３ａ、４０４ｂ：絶縁体 ４０４ａ、４０４ｂ：放熱器
４０５ａ、４０５ｂ：第２流入口
４０６（４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ、４０６ｅ）：排出口
４０７：交流電源 ４０８：基板
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発明の詳細な説明
図３は、本発明による表面処理装置の好ましい実施の形態を示した断面図である。図３に図示したように、前記表面処理装置は、処理ガス貯蔵部３００と処理ガス貯蔵部３００の下部に位置したプラズマ発生部４００からなる。処理ガス貯蔵部３００は、処理ガスをプラズマ発生部４００に安定に供給する役割をする。したがって、その体積は、処理容量、転換効率等を考慮して適切に選択できる。プラズマ発生部４００は、処理ガス貯蔵部３００から流入した処理ガスをプラズマに変換させる役割をする。
【００１８】
処理ガス貯蔵部３００の側面には、プラズマ生成用処理ガスを処理ガス貯蔵部３００内部へ導入する第１流入口３０１ａ、３０１ｂが具備されている。処理ガスを処理ガス貯蔵部３００に導入するために二個の第１流入口３０１ａ、３０１ｂが配置されたものを例示したが、その数は特別に制限されないと解釈されるべきである。必要な場合、処理ガス貯蔵部３００の四方すべてに配置でき、または、処理ガス貯蔵部３００の上面中央に一つだけ配置することもできる。
【００１９】
プラズマ発生部４００は、平板形上部電極４０１ａ及び平板形下部電極４０１ｂ、両電極４０１ａ、４０１ｂの間に形成されたプラズマ発生空間４０２、両電極４０１ａ、４０１ｂを絶縁させる絶縁体４０３ａ、４０３ｂ、電極４０１ａ、４０１ｂの表面温度を下げる放熱器４０４ａ、４０４ｂ、処理ガスを処理ガス貯蔵部３００からプラズマ発生部４００に導入する第２流入口４０５ａ、４０５ｂ、下部電極４０１ｂに形成され、プラズマ発生空間４０２で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスをプラズマ発生空間４０２の外部に誘導する排出口（４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｄ、４０６ｅ、以下「４０６」）を含み、下部電極４０１ａの下には処理しようとする基板４０８が位置する。上部電極４０１ａには交流電源４０７が連結され、下部電極４０１ｂは接地される。
【００２０】
処理ガスは、まず貯蔵ガス貯蔵部３００の側壁に形成された第１流入口３０１ａ、３０１ｂを通じて処理ガス貯蔵部３００に導入される。導入された処理ガスは、絶縁体４０３ａに形成された第２流入口４０５ａ、４０５ｂを通じてプラズマ発生空間４０２に導入され、ここで交流電源４０７から供給された交流電圧により、プラズマに転換される。生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスは、下部電極４０１ｂに形成された排出口４０６を通じてプラズマ発生空間４０２の外部へ誘導され、処理しようとする基板４０８の表面と接触する。
【００２１】
図４ａは、図３に図示された表面処理装置に使用される電極構造の斜視図である。図４ａに図示されたように、前記電極構造はお互いに向かい合った平板形上部電極４０１ａ及び平板形下部電極４０１ｂ、二電極の間に形成されたプラズマ発生空間４０２、前記二電極４０１ａ、４０１ｂを絶縁させる絶縁体４０３ａ、４０３ｂを具備する。前記絶縁体４０３ａ上には処理ガス貯蔵部３００からプラズマ発生空間４０２に処理ガスを導入するための第２流入口４０５ａ、４０５ｂが形成される。プラズマ発生空間４０２に導入された処理ガスは、交流電源で印加された交流電圧によりプラズマに転換される。プラズマ発生空間４０２で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスは、下部電極４０１ｂに形成された排出口４０６ａ乃至４０６ｅ：「４０６」を通じてプラズマ発生空間４０２の外部に誘導され、基板４０８の表面と接触して基板４０８の表面を処理する。ここで、排出口４０６の全体処理幅（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５）は、従来の平板形電極での幅（Ｗ）より著しく増加させることができる。したがって、処理しようとする基板の幅は、著しく増加する。さらに、処理幅（Ｗ）の場合、印加される電圧により大きく制限を受けるのに対して、電極の長さ（Ｄ）は電圧に大きく制限を受けないという長所がある。即ち、処理幅（Ｗ）の場合、印加される電圧により制限されその長さが通常０．０１ｍｍ〜３０ｍｍに制限されるが、電極の長さ（Ｄ）は、印加される電圧にほとんど制限を受けず、その長さを著しく増加させることができる。その結果、全体処理幅（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ５）も著しく増加させることができる。さらに、従来の場合、排出口の形態を変更させることは、装置のおおきな変形を余儀なくされるため難しかった。しかし、本発明の場合、放熱器を除外した他の装置の変形なしに、排出口４０６の形態を円形、三角形、楕円形等の多様な形態に変更できる。したがって、処理しようとする基板４０８の形態により排出口４０６の形態を容易に変更できるという長所を有する。図４ｂは、排出口を複数のホール形態で配置した一例を図示している。さらに、図４ａで第２流入口４０５ａ、４０５ｂを絶縁体の両側面にだけ配置したが、第２流入口をプラズマ発生空間の全体体積を考慮して、絶縁体４０３ａの四方すべてに設置できることは自明なことである。
【００２２】
プラズマを生成するために供給される処理ガスは、特別に制限は受けない。当該分野で通常使用される処理ガスが広く使用できる。例えば、窒素、酸素、不活性気体（ｒａｒｅ ｇａｓ）、二酸化炭素、酸化窒素、パーフルオロ化気体（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｇａｓ）、水素、アンモニア、塩素気体、オゾン及びこれらの混合物を挙げることができる。不活性気体としては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、またはキセノンが使用できる。パーフルオロ化気体の例としては、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦ２、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等を挙げることができる。
【００２３】
処理ガスの選択は、処理目的によって当該分野で通常の知識を持った者が適切に選択できる。例えば、基板４０８上の有機物質を洗浄しようとする場合、窒素ガス、窒素と酸素の混合物、窒素と空気の混合物、不活性ガス、または窒素と不活性ガスの混合物が選択できる。経済的な側面を考慮する時、窒素、窒素と酸素の混合物または窒素と空気の混合物がより好ましい。レジストの除去または有機フイルムのエッチングが要求される場合、酸素、オゾン、空気、二酸化炭素、蒸気または酸化窒素（Ｎ２Ｏ）のような酸化力がある気体を使用できる。また、シリコンをエッチングする場合、ＣＦ４のようなパーフルオロ化気体または塩素系気体を窒素または不活性気体と共に使用するのが効果的である。金属酸化物を還元させる場合、水素またはアンモニアのような還元性気体を使用することが可能である。
【００２４】
交流電圧を電極４０１ａに印加する交流電源４０７の周波数は、５０Ｈｚ乃至２００ＭＨｚの範囲である。周波数が５０Ｈｚ以下の場合、プラズマ放電が安定化されない可能性があり、２００ＭＨｚより高い場合、相当に大きなプラズマの温度増加が発生してアーク放電を惹起し得る。好ましくは、１ｋＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲で、５ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚ範囲が最も好ましい。印加する電圧は、二電極４０１ａ、４０１ｂ間の間隔、電極面積、プラズマ転換効率、使用する絶縁体の種類等を考慮して適切に選択できる。通常、１ｋＶ〜４０ｋＶの範囲内で調節される。１ｋＶ未満の場合、プラズマ放電が難しく、４０ｋＶ以上の場合、絶縁体に損傷を与え得る。好ましくは、２ｋＶ〜１０ｋＶで、最も好ましいのは、２ｋＶ〜８ｋＶである。特に、周波数及び電圧の範囲を各々、５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ及び２ｋＶ〜１０ｋＶに調節する場合、高い周波数と電圧を得るためのインピーダンス整合が不必要になり、装置の単純化及び経済的な利点を提供できる。交流電源４０７で生成される波形は、必ずしもこれに限定されるものではないが、パルス形態及びサイン波形態がすべて利用できる。
【００２５】
前記電極４０１ａ、４０１ｂの表面温度は、プラズマ処理中に２５０℃以下が好ましく、２００℃以下に維持されることが特に好ましい。前記電極４０１ａ、４０１ｂの表面温度が、２５０℃より高い場合、アーク放電が発生し得る。電極温度の下限値は、特別に制限されないが、常温以下に維持する場合、追加的な冷却が要求される。電極４０１ａ、４０１ｂ表面の冷却は、放熱器４０４ａ、４０４ｂを電極４０１ａ、４０１ｂ周囲に設置することにより成し遂げられ、上部電極４０１ａに対する放熱器の形態は、特別に制限されないが、下部電極４０１ｂに対する放熱器４０４ｂの形態は、排出口４０６の形態に依存する。即ち、下部電極４０１ｂに対する放熱器４０４ｂは、下部電極４０１ｂを通じたプラズマの排出に影響を及ぼさない形態を有する。電極表面の冷却は、空気の循環、水の循環または冷却剤の循環によりなされる。交流電源４０７で印加される電力が低い場合、空気の循環による冷却が好ましく、交流電源４０７で印加される電力が高い場合、水の循環または冷却剤の循環が好ましい。前記上部電極４０１ａに対する放熱器４０４ａ及び下部電極４０１ｂに対する放熱器４０４ｂは、お互いに独立的に冷却できるが、二個の放熱器４０４ａ、４０４ｂが連結パイプ（未図示）によりお互いに連結されることが好ましい。また、電力が低い場合、下部電極４０１ｂに対する放熱器４０４ｂは、設置しないことも可能である。
【００２６】
上部電極及び下部電極４０１ａ、４０１ｂは、絶縁体４０３ａ、４０３ｂにより絶縁される。図３及び図４で、２個の絶縁体４０３ａ、４０３ｂが使用されているが、一つの絶縁体により上部電極及び下部電極４０１ａ、４０１ｂが絶縁可能で、このような事項は当該分野で通常の知識を有する者には自明なことである。絶縁体４０３ａ、４０３ｂとしては、特別に制限されないが、２０００未満の誘電率を持った絶縁性物質が好ましい。そのような例としては。ＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、アルミナ、ガラス、セラミックを挙げることができる。特に、安定性を維持するように酸化マグネシウム（ｍａｇｎｅｓｉａ）を使用することが好ましい。酸化マグネシウムを含有する絶縁体として、アルミナ及び少量（０．０１〜５体積％）の酸化マグネシウムのようなセラミック粉末（ｃｅｒａｍｉｃ ｐｏｗｄｅｒ）の混合物を製造して、前記混合物を焼結させることにより製造される焼結物（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｂｏｄｙ）が利用できる。他の代案として、酸化マグネシウムを含有する誘電材料はスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、電子ビーム蒸着、または熱噴射により、アルミナまたは石英（ｑｕａｒｔｚ）のような誘電基板の表面に酸化マグネシウムフイルムをコーティングすることにより製造できる。前記絶縁体４０３ａ、４０３ｂの厚みは、０．１ｍｍ乃至２ｍｍ範囲であることが好ましい。前記厚みが、０．１ｍｍ未満の場合、前記絶縁体４０３ａ、４０３ｂの耐電圧（ｗｉｔｈｓｔａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ）が下がる可能性がある。また、前記絶縁体に隙間が生じたり前記絶縁体４０３ａ、４０３ｂが剥がれたりする現象が発生する可能性があるため、均一なグロー放電の維持が難しい。前記厚みが、２ｍｍより厚い場合は、前記耐電圧が過度に増加する可能性がある。
【００２７】
絶縁体４０３ａ、４０３ｂと電極４０１ａ、４０１ｂの連結は通常の方法によって成し遂げられる。例えば、融解−ボンディング方法（ｆｕｓｉｏｎ−ｂｏｎｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）、セラミック噴射、電極物質の化学的気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、または電極物質の物理的気相蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により成し遂げられる。
【００２８】
下部電極４０１ｂ上に排出口４０６を形成する方法は、下部電極４０１ｂ及び絶縁体４０３ｂの結合がなされた後、特定領域を切り出して排出口４０６を形成できるが、好ましくは、特定の領域が切断され排出口４０６が前もって形成された絶縁体４０３ｂ上に電極物質（例えば、銅、銀、アルミニウム、金、白金、パラジウム、モリブデン、タングステンまたはこれらの合金）を蒸着または噴射させることが好ましい。
【００２９】
本発明による表面処理装置は、多様に変形できる。例えば、図４に開示された電極構造を並列に配列する構造とすることができ、さらに、電極の表面温度を測定する温度計、測定された電極温度をディスプレイするためのモニター及び表面温度を制御するための制御機を設置して、電極の表面温度を制御することもできる。このような事項は、前述の米国特許第６，４２４，０９１号公報に詳細に記載されている。処理ガスのより均一な供給は、流量均一化器または前記処理ガス貯蔵部内部に設置されたマルチポートプレート（ｍｕｌｔｉ−ｐｏｒｔ ｐｌａｔｅ）により成し遂げられる。そのような具体的な例は、前述の米国特許第５，１８５，１３２号公報に開示されている。
【００３０】
本発明による表面処理装置は、例えば、基板の表面から有機物質のような汚染物の除去、レジスト（ｒｅｓｉｓｔ）除去、有機フイルムの接着、表面変形、フイルム形成、金属酸化物の還元、または液晶用ガラス基板の洗浄、酸化膜のエッチング、シリコンや金属のエッチング等に使用できる。例えば、ＰＣＢストリップ、リードフレームの洗浄、ＴＦＴ−ＬＣＤ用大面積ガラスの一次洗浄（Ｐｒｅ−ｃｌｅａｎｉｎｇ）、ＴＦＴ−ＬＣＤ用大面積ガラスに着いたレジスト除去に適用できる。また、半導体製造工程中、パッケージング（ｐａｃｋａｇｉｎｇ）のためのすべての過程、即ちボンディング（ｂｏｎｄｉｎｇ）、モールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）、ソルダーリング（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）、チップアタッチング（ｃｈｉｐ ａｔｔａｃｈｉｎｇ）、ディピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）、マーキング（ｍａｒｋｉｎｇ）工程等に適用できる。さらに、半導体上の金属酸化物除去、親水性表面の形成、発水性表面の形成等に適用させられる。
【００３１】
本発明による表面処理装置は、大気圧下で連続的な基板表面の処理を可能にする。即ち、本発明による表面処理装置を固定した後、基板を移動させたり、基板を固定したまま、本発明による表面処理装置を移動させたりすることにより連続的な工程に適用できる。
【００３２】
本発明の方法による大気圧プラズマを利用した表面処理装置は、上部電極及び下部電極がすべて平板形であるにもかかわらず、従来の平板形電極で発生する問題点である狭い有効処理幅を改善できるだけでなく、円筒形電極が有する問題点であるプラズマ放電空間の減少も解決できる。さらに、処理しようとする基板の形態に制限されず、大気圧下で連続的な表面処理を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１ａ】従来の平板形電極を利用した表面処理装置の一例を図示した斜視図である。
【図１ｂ】図１ａに図示された表面処理装置に使用される電極構造の断面図である。
【図２】従来の円筒形電極を採用した表面処理装置に使用される電極構造の平面図である。
【図３】本発明による表面処理装置を示す断面図である。
【図４ａ】図３の表面処理装置に使用される電極構造の好ましい実施の形態の斜視図である。
【図４ｂ】図３の表面処理装置に使用される電極構造の好ましい実施の形態の斜視図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガス貯蔵部及び該処理ガス貯蔵部の下部に位置したプラズマ発生部からなり、ａ）前記処理ガス貯蔵部は処理ガスを導入する第１流入口を備え、ｂ）前記プラズマ発生部はお互いに向かい合った上部電極及び下部電極と、該上部電極及び下部電極との間に形成されたプラズマ発生空間と、前記上部電極及び下部電極を絶縁させる絶縁体と、電極の表面温度を下げる放熱器と、前記処理ガスを前記処理ガス貯蔵部から前記プラズマ発生空間に導入する第２流入口と、前記プラズマ発生空間で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスを排出する排出口と、交流電圧を印加する交流電源と、を含み、前記上部電極及び下部電極はすべて平板形電極であり、前記排出口は前記下部電極に形成され、前記下部電極の下側には基板が位置される表面処理装置。
【請求項２】
前記排出口の形態が、長方形、円形、三角形または楕円形であることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記交流電源の周波数が、５０Ｈｚ〜２００ＭＨｚで、電圧が、１ｋＶ〜４０ｋＶであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記交流電源の周波数が、５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚで、電圧が、２ｋＶ〜１０ｋＶであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記表面処理装置が流量均一化器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記処理ガスが窒素、酸素、不活性気体、二酸化炭素、酸化窒素、パーフルオロ化気体、水素、アンモニア、塩素気体、オゾン及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記処理ガスが、窒素、窒素と酸素の混合物、及び窒素と空気の混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項８】
前記基板が、半導体であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項９】
前記基板が、ＰＣＢストリップまたはリードフレームであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１０】
前記基板が、ＴＦＴ−ＬＣＤ用大面積ガラスであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１１】
前記表面処理装置が、基板の表面から汚染物の除去、レジストの除去、有機フイルムの接着、表面変形、フイルム形成、金属酸化物の還元、液晶用ガラス基板の洗浄、酸化膜蝕刻、またはシリコンや金属のエッチング用であることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガス貯蔵部及び該処理ガス貯蔵部の下部に位置したプラズマ発生部からなり、ａ）前記処理ガス貯蔵部は処理ガスを導入する第１流入口を備え、ｂ）前記プラズマ発生部はお互いに向かい合った上部電極及び下部電極と、該上部電極及び下部電極との間に形成されたプラズマ発生空間と、前記上部電極を絶縁させる上部絶縁体及び前記下部電極を絶縁させる下部絶縁体と、電極の表面温度を下げる放熱器と、前記処理ガスを前記処理ガス貯蔵部から前記プラズマ発生空間に導入する第２流入口と、前記プラズマ発生空間で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスを排出する排出口と、交流電圧を印加する交流電源と、を含み、前記上部電極及び下部電極はすべて平板形電極であり、前記第２流入口は前記上部電極の外部で前記上部絶縁体に形成され、前記排出口が前記下部電極の内部で前記下部絶縁体と前記下部電極を貫通して形成され、前記下部電極の下側には基板が位置される表面処理装置。
【請求項２】
前記排出口の形態が、長方形、円形、三角形または楕円形であることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記交流電源の周波数が、５０Ｈｚ〜２００ＭＨｚで、電圧が、１ｋＶ〜４０ｋＶであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記交流電源の周波数が、５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚで、電圧が、２ｋＶ〜１０ｋＶであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記表面処理装置が流量均一化器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記処理ガスが窒素、酸素、不活性気体、二酸化炭素、酸化窒素、パーフルオロ化気体、水素、アンモニア、塩素気体、オゾン及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記処理ガスが、窒素、窒素と酸素の混合物、及び窒素と空気の混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項８】
前記基板が、半導体であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項９】
前記基板が、ＰＣＢストリップまたはリードフレームであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１０】
前記基板が、ＴＦＴ−ＬＣＤ用大面積ガラスであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１１】
前記表面処理装置が、基板の表面から汚染物の除去、レジストの除去、有機フイルムの接着、表面変形、フイルム形成、金属酸化物の還元、液晶用ガラス基板の洗浄、酸化膜蝕刻、またはシリコンや金属のエッチング用であることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１２】
前記プラズマ発生空間が、前記第２流入口を通じて前記処理ガス貯蔵部に隔離されないで直接連結されたことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１】
処理ガス貯蔵部及び該処理ガス貯蔵部の下部に位置したプラズマ発生部からなり、ａ）前記処理ガス貯蔵部は処理ガスを導入する第１流入口を備え、ｂ）前記プラズマ発生部はお互いに向かい合った上部電極及び下部電極と、該上部電極及び下部電極との間に形成されたプラズマ発生空間と、前記上部電極及び下部電極を絶縁させる絶縁体と、電極の表面温度を下げる放熱器と、前記処理ガスを前記処理ガス貯蔵部から前記プラズマ発生空間に導入する第２流入口と、前記プラズマ発生空間で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスを排出する排出口と、交流電圧を印加する交流電源と、を含み、前記上部電極及び下部電極はすべて平板形電極であり、前記排出口は前記下部電極に形成され、前記下部電極の下側には基板が位置される表面処理装置。
【請求項２】
前記排出口の形態が、長方形、円形、三角形または楕円形であることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記交流電源の周波数が、５０Ｈｚ〜２００ＭＨｚで、電圧が、１ｋＶ〜４０ｋＶであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記交流電源の周波数が、５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚで、電圧が、２ｋＶ〜１０ｋＶであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記表面処理装置が流量均一化器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記処理ガスが窒素、酸素、不活性気体、二酸化炭素、酸化窒素、パーフルオロ化気体、水素、アンモニア、塩素気体、オゾン及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記処理ガスが、窒素、窒素と酸素の混合物、及び窒素と空気の混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項８】
前記基板が、半導体であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項９】
前記基板が、ＰＣＢストリップまたはリードフレームであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１０】
前記基板が、ＴＦＴ−ＬＣＤ用大面積ガラスであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１１】
前記表面処理装置が、基板の表面から汚染物の除去、レジストの除去、有機フイルムの接着、表面変形、フイルム形成、金属酸化物の還元、液晶用ガラス基板の洗浄、酸化膜蝕刻、またはシリコンや金属のエッチング用であることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガス貯蔵部及び該処理ガス貯蔵部の下部に位置したプラズマ発生部からなり、ａ）前記処理ガス貯蔵部は処理ガスを導入する第１流入口を備え、ｂ）前記プラズマ発生部はお互いに向かい合った上部電極及び下部電極と、該上部電極及び下部電極との間に形成されたプラズマ発生空間と、前記上部電極を絶縁させる上部絶縁体及び前記下部電極を絶縁させる下部絶縁体と、電極の表面温度を下げる放熱器と、前記処理ガスを前記処理ガス貯蔵部から前記プラズマ発生空間に導入する第２流入口と、前記プラズマ発生空間で生成されたプラズマ及びプラズマに転換されない処理ガスを排出する排出口と、交流電圧を印加する交流電源と、を含み、前記上部電極及び下部電極はすべて平板形電極であり、前記第２流入口は前記上部電極の外部で前記上部絶縁体に形成され、前記排出口が前記下部電極の内部で前記下部絶縁体と前記下部電極を貫通して形成され、前記下部電極の下側には基板が位置される表面処理装置。
【請求項２】
前記排出口の形態が、長方形、円形、三角形または楕円形であることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記交流電源の周波数が、５０Ｈｚ〜２００ＭＨｚで、電圧が、１ｋＶ〜４０ｋＶであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記交流電源の周波数が、５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚで、電圧が、２ｋＶ〜１０ｋＶであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記表面処理装置が流量均一化器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記処理ガスが窒素、酸素、不活性気体、二酸化炭素、酸化窒素、パーフルオロ化気体、水素、アンモニア、塩素気体、オゾン及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記処理ガスが、窒素、窒素と酸素の混合物、及び窒素と空気の混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項８】
前記基板が、半導体であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項９】
前記基板が、ＰＣＢストリップまたはリードフレームであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１０】
前記基板が、ＴＦＴ−ＬＣＤ用大面積ガラスであることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１１】
前記表面処理装置が、基板の表面から汚染物の除去、レジストの除去、有機フイルムの接着、表面変形、フイルム形成、金属酸化物の還元、液晶用ガラス基板の洗浄、酸化膜蝕刻、またはシリコンや金属のエッチング用であることを特徴とする、請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項１２】
前記プラズマ発生空間が、前記第２流入口を通じて前記処理ガス貯蔵部に隔離されないで直接連結されたことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【公表番号】特表２００６−５０９３３１（Ｐ２００６−５０９３３１Ａ）
【公表日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５５６９４７（Ｐ２００４−５５６９４７）
【出願日】平成１５年１１月１９日（２００３．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００３／００２４８５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５１７０２
【国際公開日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（５０５２００３７８）セム テクノロジー コーポレーション リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１１月１９日（２００３．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００３／００２４８５
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５１７０２
【国際公開日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（５０５２００３７８）セム テクノロジー コーポレーション リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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