大気圧プラズマ処理方法および大気圧プラズマ処理装置
【課題】 大気圧プラズマ処理において安定して均一なプラズマ処理を実現することができるようにする。
【解決手段】 大気圧プラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部２０を経由するガス流路２３に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極２６，２７間に電力を印加することによりプラズマ処理部２０にプラズマ２９を発生させ、プラズマ２９によって被処理物２４の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、この表面処理中におけるプラズマ処理部２０近傍におけるガス流路２３に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構としての圧力弁３０ａ，３０ｂを用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む。
【解決手段】 大気圧プラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部２０を経由するガス流路２３に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極２６，２７間に電力を印加することによりプラズマ処理部２０にプラズマ２９を発生させ、プラズマ２９によって被処理物２４の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、この表面処理中におけるプラズマ処理部２０近傍におけるガス流路２３に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構としての圧力弁３０ａ，３０ｂを用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧近傍の圧力下におけるプラズマを用いたプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置、すなわちいわゆる大気圧プラズマ処理方法および大気圧プラズマ処理装置に関するものである。より詳しくは、半導体素子や液晶表示素子などの各種デバイスの多層構造における薄膜形成、表面改質あるいはエッチング処理をプラズマを用いて行なう場合であって、その処理を高速かつ均一に行なうことが重視されるような局面における表面処理方法および表面処理装置に関するともいうことができる。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子などの各種デバイスの多層構造における、薄膜形成、表面改質あるいはエッチング処理を行なう方法としては、低圧プラズマＣＶＤ、低圧プラズマエッチングに代表されるように、低圧条件下でグロー放電プラズマを発生させて被処理物に所望の処理を行なう方法が既に広く実用化されている。これらの低圧条件下におけるプラズマ処理は、目的とする処理に応じた処理ガスに対して高電圧の電界を印加することにより処理ガスをプラズマ状態にし、このプラズマ中に発生した活性種を用いて薄膜形成、表面改質、エッチング等の処理を行う方法である。しかし、これらのプラズマ処理では、プラズマを発生させる環境の圧力が低圧であるため活性種の密度が小さくならざるを得ず、その結果、薄膜形成、表面改質、エッチングなどの処理速度が小さくなる。したがって、装置自体の単位時間当たり処理個数、すなわちいわゆるスループット、が少なくなってしまう。また、低圧環境を実現するための真空チャンバ、真空排気装置などが必要となることや、それに伴い被処理物を処理空間へと移送する手段が複雑化することなどにより、装置自体の価格も高価なものとなるため、結果として製品コスト上昇の一因となっていた。
【０００３】
これらの問題を解決する方法として、近年、大気圧近傍の圧力下でプラズマを発生させるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置（それぞれ「大気圧プラズマ処理方法」、「大気圧プラズマ処理装置」ともいう。）が提案されている。大気圧プラズマ処理方法としては、たとえば、平行平板型電極に電圧を印加することでプラズマを発生させ、このプラズマ放電空間中に被処理物を配置して処理を行なう「平行平板型」や、プラズマ放電空間中に被処理物を配置せず、対向電極間で発生させたプラズマをプラズマ放電空間の外に配置された被処理物に向けて噴出する「プラズマ噴出型」が挙げられる。しかし、これらの方式は、それぞれプラズマダメージが大きいことや処理速度が十分確保できないことなどの問題を有していた。プラズマダメージの低減と高い処理速度とを両立するプラズマ処理方法として、特開２０００−３０６８４８号公報（特許文献１）で開示されている方法がある。特に、特許文献１の図９に装置の概略図が示されている。特許文献１に示された装置においては、内側電極と外側電極とが誘電体を挟んで設けられ、これらの電極の試料対向面は高硬度絶縁体で覆われている。これを試料と対向して設置することにより、高硬度絶縁体と被処理物との間に処理ガス流路が形成される。特許文献１に示されたプラズマ処理方法では、このガス流路に高圧反応ガス供給装置から反応ガスを供給すると共に、内側電極と外側電極との間に電圧を印加することで、処理ガス流路にプラズマを発生させ、このプラズマによって被処理物の表面処理が行なわれる。
【０００４】
特許文献１に示された装置および方法によれば内側電極と外側電極との間にプラズマが発生し、プラズマを生成するための電界が被処理物表面に垂直には印加されないため、被処理物へのプラズマダメージが少なく、また高硬度絶縁体と被処理物との間にガス流路が形成され、その空間で放電が起こるためプラズマ噴出型と比べて処理が高速となるという利点がある。
【０００５】
しかし、これまで上述したいずれのプラズマ処理方法においても、大気圧近傍の圧力下でプラズマ処理を行なう場合、実際にプラズマによって被処理物の表面処理が行なわれる領域の近傍のガス雰囲気により、被処理物の表面、形成された膜、あるいはエッチングで生成した新たな面の酸化などが生じてしまう場合がある。そのため、安定して良質の半導体素子、液晶表示素子を得ることができないという問題があった。
【０００６】
また、装置設置環境や被処理物搬出入などに伴う外乱気流の影響により、実際にプラズマによって被処理物の表面処理が行なわれる領域の近傍における処理ガスの流速が変動し、表面処理状態、形成された薄膜の膜厚、エッチング量などにばらつきが生じてしまうという問題もある。
【０００７】
なお、特開平４−２１２２５３号公報（特許文献２）では、大気圧近傍のヘリウムガス雰囲気中において処理ガスのプラズマを発生させて処理を行なう方法が開示されている。また、特開平５−４４０４１号公報（特許文献３）や特開２００２−１５１４９４号公報（特許文献４）では、処理プラズマ部および被処理物の表面処理部近傍の外周を窒素、アルゴン、ネオンなどの比較的安価な不活性ガスによるガスカーテンで覆うことにより大気中の酸素を遮断する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３０６８４８号公報
【特許文献２】特開平４−２１２２５３号公報
【特許文献３】特開平５−４４０４１号公報
【特許文献４】特開２００２−１５１４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に開示されている方法では、プラズマ生成に用いるとされるヘリウムガスの消費量を少なくすることができない。ヘリウムガスは自然界での存在量が極めて少なく非常に高価であるため処理コストの面では非常に不利となってしまう。特許文献３や特許文献４に開示されている方法では、装置設置環境における外乱気流などがなく、実処理中に被処理物の表面処理が行なわれている領域の近傍への被処理物の搬入出が行われないような準静的な環境である場合には大気中の酸素を遮断することが可能である。しかしながら、実際には装置設置環境（クリーンルームなど）においてはダストの飛散／浮遊防止のためのダウンフローによる気流が生じている。さらに、実処理では相対的にプラズマが被処理物上を走査することにより被処理物全面を処理する方法が一般的であり、その場合には不活性ガスカーテンを越えて被処理物の搬出入が行われるため、被処理物搬出入に伴う外乱気流も生じてしまうのが一般的である。そのため、被処理物の表面処理が行なわれている領域の近傍における処理ガス流速が変動してしまい、安定して均一なプラズマ処理を実現することが困難となっている。
【０００９】
たとえば、装置設置環境に伴う外乱気流の影響を除去するために、プラズマ処理部を容器で囲い込んだ構造とし、この容器の内部を不活性ガスで充たし、さらに被処理物を搬入した後で、プラズマ処理を開始することも考えられる。しかし、そのような方法を用いた場合には、被処理物を１枚処理する毎に不活性ガスの開放および充填が必要となり、処理時間の大幅な増大を招いてしまうことになる。
【００１０】
そこで、本発明は、安定して均一なプラズマ処理を実現することができる大気圧プラズマ処理方法および大気圧プラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に基づく大気圧プラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部を経由するガス流路に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極間に電力を印加することにより上記プラズマ処理部にプラズマを発生させ、上記プラズマによって被処理物の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、上記表面処理中における上記プラズマ処理部近傍における上記ガス流路に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構を用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガス流路内の圧力勾配に対する外乱気流の影響を低減することができるので、プラズマ処理部において処理ガス流速が不用意に変動する度合いを低減でき、その結果として、従来よりも安定して均一なプラズマ処理を実現することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明者らは、上記課題を解決すべく上記特許文献１で開示されている方法を用いたガラス基板上Ｓｉ膜エッチングにおいて、エッチング速度の処理ガス流速に対する依存性を調査した。その結果は図７に示す。図７に示すように、処理ガス流速が遅くなるほどエッチング速度が増し、処理ガス流速に敏感になる傾向が、すなわち、処理ガス流速の変化に対して変動が顕著になる傾向が見られた。
【００１４】
さらに発明者らは鋭意検討・研究を行なった結果、大気圧近傍条件下で安定した放電状態を実現できるプラズマ処理装置において、装置設置環境および被処理物搬出入状態による外乱気流の有無に関わらず、処理プラズマ部および被処理物の表面処理部近傍の圧力勾配を一定に保持する機構を付与することにより、安定して均一なプラズマ処理を実現することができることを見出し、本発明を完成させた。被処理物の搬出入状態あるいは装置設置環境における外乱気流の有無に関わらず、プラズマが被処理物の表面処理を行なう領域の近傍の圧力勾配を一定に保持することにより、処理ガス流速を一定に保つことが可能となるため、安定かつ均一なプラズマ処理を実現することが可能となる。
【００１５】
（実施の形態１）
（構成）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理方法および大気圧プラズマ処理装置について説明する。
【００１６】
（大気圧プラズマ処理装置）
本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０１は、図１に示すように、被処理物２４を通過させるためのガス流路２３を備える。ガス流路２３は途中にプラズマ処理部２０を含む。大気圧プラズマ処理装置１０１は、プラズマ処理部２０に電界を生じさせるための少なくとも一対の互いに対向する電極として内部電極２６および外部電極２７と、これらの電極同士の間に電力を印加するための電力供給部としての電源２５とを備える。内側電極２６と外側電極２７との間およびこれらの電極がガス流路２３に対向する面には誘電体２８が配置されている。さらに大気圧プラズマ処理装置１０１は、ガス流路２３に処理ガスを導入するためのガス供給部としての処理ガス供給口２１と、ガス流路２３から処理ガスを排出するための処理ガス排気口２２ａ，２２ｂとを備える。さらに大気圧プラズマ処理装置１０１は、ガス流路２３内のプラズマ処理部２０近傍におけるガス流路２３に沿った圧力勾配の変動を低減するためのガス流調整機構を備える。本実施の形態におけるガス流調整機構は、ガス流路２３の途中においてガス流路２３の内部を外部に連通させることのできる複数の圧力弁である。図１に示した例では、大気圧プラズマ処理装置１０１はガス流調整機構として圧力弁３０ａ，３０ｂを備える。圧力弁３０ａ，３０ｂはそれぞれ圧力検出手段を備え、圧力検出手段による検出結果に応じて自動的に開閉できるようになっている。
【００１７】
（大気圧プラズマ処理方法）
以下、本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法の手順を説明する。まず、処理ガス供給口２１から処理ガスを導入する。処理ガスは大気圧グロー放電の維持を目的としたヘリウム、アルゴン、ネオンなどの不活性ガスと、薄膜形成、表面改質あるいはエッチングといった目的に応じた種類の反応ガスとを混合させたものである。反応ガスは、行なう処理の種類により異なるが、たとえば空気、窒素、酸素、四フッ化炭素ガス、六フッ化珪素ガス、メタン、アンモニアなどの単独ガスまたはこれらの混合ガスである。供給された処理ガスは、ガス流路２３内に配置された被処理物２４に沿って流れ、処理ガス排気口２２ａ，２２ｂから排気される。このとき、処理ガス排気口２２ａ，２２ｂの各々へのガス流量分流比は、ガス流路のコンダクタンス比、処理ガス供給口２１の供給流量および処理ガス排気口２２ａ，２２ｂの排気流量により決定される。したがって、処理ガス供給口２１から導かれた処理ガスがガス流路２３に到達する点３３から見てプラズマ処理部２０がある側，すなわち処理ガス排気口２２ａの側において所望の処理ガス流量が得られるよう各パラメータを設定する必要がある。
【００１８】
次に、電源２５により高周波電力、たとえば１３．５６ＭＨｚの電力を発生させる。この電力は電力伝送路３４を通って内側電極２６と外側電極２７との間に電界を生じさせる。誘電体２８の厚みについては、厚過ぎるとプラズマを発生させるのに非常に高い電圧が必要となり、逆に薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が生じてしまうため、投入電力に応じて適当な厚みに設定することが必要である。誘電体２８の材料は、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニウムなどであってよい。内側電極２６と外側電極２７との間に印加する電圧を徐々に上げていくと、図１に示すように両電極の間隙に対応する位置のガス流路２３側面にプラズマ２９が生じる。このプラズマ２９によって生じた活性種が被処理物２４の表面に到達し、反応することにより被処理物２４の表面に所望の表面処理がなされる。
【００１９】
初期設定状態を準静的状態とみなすと、この状態におけるガス流路２３内における位置Ａ〜Ｅでの圧力値は図２の２Ａに示すような圧力勾配を示している。縦軸の"arb.unit"とあるのは"arbitrarily unit"の略で１目盛りが任意の単位量であることを意味する。位置Ａは被処理物搬入口であり、位置Ｅは被処理物搬出口である。本実施の形態では、予め準静的状態における圧力値を、圧力弁３０ａ，３０ｂの開閉を決定する閾値としてそれぞれ個別に設定しておく。ガス流調整機構としての圧力弁３０ａ，３０ｂはそれぞれ、閾値を超えた圧力を検知したときのみ開き、閾値以下の圧力では閉じるように設定しておく。
【００２０】
ここで仮に外乱気流によりＡ−Ｅ間に圧力差Ｘが生じた場合、ガス流路２３では図２の２Ｂに示したように各位置の圧力が上昇し、結果的にＢ−Ｃ間の圧力勾配が大きく変化してしまう。しかし、ガス流調整機構として圧力弁３０ａ，３０ｂが設定圧力値以上の圧力を感知した場合、ガス流路２３内圧力が設定圧力値以下に減じられるまで圧力弁３０ａ，３０ｂが開放状態となるので、ガス流路２３内の圧力勾配は直ちに図２の２Ａの状態に戻る。その結果、プラズマ処理部２０（Ｂ−Ｃ間）の処理ガス流速は一定に保持され、高速かつ均一な表面処理を実現することができる。なお、逆に被処理物搬出口から影響を及ぼす外乱気流に対しては、被処理物搬出口側にある圧力弁３０ｂを制御し、圧力変動を除去してやることにより同等の効果を得ることができる。
【００２１】
言い換えると、本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部２０を経由するガス流路２３に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極である内部電極２６および外部電極２７の間に電力を印加することによりプラズマ処理部２０にプラズマ２９を発生させ、このプラズマ２９によって被処理物２４の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、この表面処理中におけるプラズマ処理部２０近傍におけるガス流路２３に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構としての圧力弁３０ａ，３０ｂを用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む。好ましくは、ガス流調整機構としてガス流路２３の途中においてガス流路２３の内部を外部に連通させることのできる複数の圧力弁として圧力弁３０ａ，３０ｂを用意しておき、圧力勾配変動低減工程は、これらの複数の圧力弁間の圧力勾配が一定となるように圧力弁３０ａ，３０ｂを制御することによって行なう。ここでは、ガス流調整機構は圧力弁３０ａ，３０ｂという２つの弁であったが、ガス流調整機構はより多くの数の弁であってもよい。
【００２２】
（実施の形態２）
（構成）
図３を参照して、本発明に基づく実施の形態２における大気圧プラズマ処理方法および大気圧プラズマ処理装置について説明する。
【００２３】
（大気圧プラズマ処理装置）
本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０２は、図３に示すように、基本的に実施の形態１で説明した大気圧プラズマ処理装置１０１と同様の構成となっているが、大気圧プラズマ処理装置１０１に比べてガス流調整機構が異なる。大気圧プラズマ処理装置１０２では、ガス流調整機構は、ガス流路２３のうちプラズマ処理部２０よりも被処理物２４の出口に近い側においてガス流路２３を封鎖するためのシャッタ３１を含む。図３の例ではシャッタ３１は被処理物２４の出口すなわち被処理物搬出口に設置されている。図３に示す大気圧プラズマ処理装置１０２では大気圧プラズマ処理装置１０１と共通する構成要素には同じ符号を付して表示している。
【００２４】
（大気圧プラズマ処理方法）
以下、本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法の手順を説明する。まず、被処理物搬出口に設置されているシャッタ３１を閉じる。次に、処理ガス供給口２１から処理ガスを導入する。処理ガスの詳細は実施の形態１で説明したので説明を繰り返さない。所望の処理ガス流量が得られるよう各パラメータを設定する必要がある点も実施の形態１で説明したのと同様である。
【００２５】
次に、電源２５により高周波電力を発生させて電極同士の間に電界を生じさせる点も実施の形態１で説明したのと同様であるので説明を繰り返さない。誘電体２８の厚みや材料についても実施の形態１と同様である。ガス流路２３側面にプラズマ２９が生じ、このプラズマ２９によって生じた活性種が被処理物２４の表面に到達・反応することにより被処理物２４の表面に所望の表面処理がなされるという点も実施の形態１と同様である。
【００２６】
初期設定状態を準静的状態とみなし、この状態におけるガス流路２３内における位置Ａ〜Ｅでの圧力値は図４の４Ａに示すような圧力勾配を示しているものとする。ここで外乱気流により、Ａ−Ｅ間に圧力差Ｘが生じた場合、本実施の形態においては、被処理物搬出口がシャッタ３１により封止されているため、ガス流路２３内の圧力勾配は図４の４Ｂに示すようになる。図４の４Ｂは、４Ａに比べてＡからＥまでの各位置における圧力の絶対値が全て同じ圧力分だけ増大したものであり、隣接位置間の圧力勾配には変化が見られない。したがって、プラズマ処理部２０（Ｂ−Ｃ間）の処理ガス流速は一定に保持され、高速かつ均一な表面処理を実現することができる。
【００２７】
言い換えると、本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部２０を経由するガス流路２３に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極である内部電極２６および外部電極２７の間に電力を印加することによりプラズマ処理部２０にプラズマ２９を発生させ、このプラズマ２９によって被処理物２４の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、この表面処理中におけるプラズマ処理部２０近傍におけるガス流路２３に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構としてのシャッタ３１を用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む。本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法では、ガス流調整機構としてガス流路２３のうちプラズマ処理部２０よりも被処理物の出口に近い側にガス流路２３を封鎖するためのシャッタ３１を用意しておき、圧力勾配変動低減工程は、シャッタ３１を閉じるように制御する工程を含む。
【００２８】
（参考技術）
次に、図５を参照して、参考技術に基づく大気圧プラズマ処理装置１０３について説明する。この参考技術は、上記特許文献４などに開示されている技術を利用したものである。図５に示すように、大気圧プラズマ処理装置１０３は、プラズマ処理部近傍の外周を不活性ガスによるガスカーテンで囲むことができるようにガスカーテン形成部３２を備えている。図５において、実施の形態１，２と同様の構成要素に対しては、図１、図３と同じ符号を割り当てている。
【００２９】
大気圧プラズマ処理装置１０３において、ガスカーテンを形成するための不活性ガスとして窒素を用い、ガスカーテン形成部３２の供給ガス流量および排気ガス流量の設定値を、ガス流路２３内におけるガスカーテンの流速が外乱気流に比べて同等以上となるように設定し、実施の形態１，２と同様の検討を実施した。
【００３０】
その結果、初期設定状態には各位置での圧力勾配は図６の６Ａに示すようになった。これに対して、外乱気流が生じた場合の圧力勾配は図６の６Ｂに示すようになった。すなわち、位置Ｆ，Ｇにおいても位置Ａと同じくＸだけ圧力が上昇している。また、ガスカーテンの内側の部分（位置Ｇから位置Ｈ）の部分の圧力勾配の変動は、ガスカーテンを設置せずに外乱気流の影響を受けた場合（図２における位置Ａから位置Ｅ）の圧力勾配と同じであった。図２と図６とで縦軸の目盛りが異なるが、これは図２と図６とでは１目盛りの大きさが異なるためであって、実際には図６における位置Ｇから位置Ｈにかけての区間での圧力勾配の変動は、図２における位置Ａから位置Ｅの圧力勾配の変動に一致していた。このことから、このガスカーテンを用いる参考技術によっては外乱気流の影響を除去することができていないことがわかった。
【００３１】
（比較実験）
以上、実施の形態１，２および上記参考技術に示した大気圧プラズマ処理装置１０１，１０２，１０３によって、２インチＳｉウェハをエッチングし、その平均加工量と加工量のばらつきを比較した。「加工量」とはエッチングの進行した深さをいう。さらに、従来技術として外乱気流に対して何も防止機構を設けない大気圧プラズマ処理装置も用意し、この装置においても同様にエッチングを行なった。
【００３２】
なお、この実験にあたっては、各大気圧プラズマ処理装置の電極付近の基本構成は全て共通の構成とした。詳細な条件としては、内側電極２６―外側電極２７間のギャップは３ｍｍ、内側電極２６と外側電極２７とが対向する区間の上下方向の長さは８０ｍｍ、投入電力は５５０Ｗ、処理ガス流路幅は１５０ｍｍ、ウェハと電極との間の距離は４ｍｍとした。なお、処理ガスとしては、ヘリウムガス１．３５ＳＬＭ＋酸素ガス０．３ＳＬＭ＋四フッ化炭素ガス０．１５ＳＬＭの混合ガスを用いた。比較例におけるガスカーテン用の不活性ガスとしては１００％窒素ガスを用いた。なお、「ＳＬＭ」とは、ガス流量を表す単位であり、１分間当たりに流れるガスの０℃、１０１．３ｋＰａにおける体積をリットルで表した数値に相当する。
【００３３】
【表１】
【００３４】
結果を表１に示す。表１に示すように、実施の形態１，２の大気圧プラズマ処理装置１０１，１０２を用いることにより、何も防止機構を設けない従来技術に基づく大気圧プラズマ処理装置に比べて、加工量のばらつきを１／３から１／４に低減することができた。
【００３５】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理装置の断面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１において外乱気流による圧力変動を示すグラフである。
【図３】本発明に基づく実施の形態２における大気圧プラズマ処理装置の断面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態２において外乱気流による圧力変動を示すグラフである。
【図５】参考技術に基づく大気圧プラズマ処理装置の断面図である。
【図６】参考技術に基づく大気圧プラズマ処理装置における外乱気流による圧力変動を示すグラフである。
【図７】エッチング速度の処理ガス流速に対する依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
２０ プラズマ処理部、２１ 処理ガス供給口、２２ａ，２２ｂ 処理ガス排気口、２３ ガス流路、２４ 被処理物、２５ 電源、２６ 内部電極、２７ 外部電極、２８ 誘電体、２９ プラズマ、３０ａ，３０ｂ 圧力弁、３１ シャッタ、３２ ガスカーテン、３３ （処理ガスがガス流路に到達する）点、３４ 電力伝送路、１０１，１０２，１０３ 大気圧プラズマ処理装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧近傍の圧力下におけるプラズマを用いたプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置、すなわちいわゆる大気圧プラズマ処理方法および大気圧プラズマ処理装置に関するものである。より詳しくは、半導体素子や液晶表示素子などの各種デバイスの多層構造における薄膜形成、表面改質あるいはエッチング処理をプラズマを用いて行なう場合であって、その処理を高速かつ均一に行なうことが重視されるような局面における表面処理方法および表面処理装置に関するともいうことができる。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子などの各種デバイスの多層構造における、薄膜形成、表面改質あるいはエッチング処理を行なう方法としては、低圧プラズマＣＶＤ、低圧プラズマエッチングに代表されるように、低圧条件下でグロー放電プラズマを発生させて被処理物に所望の処理を行なう方法が既に広く実用化されている。これらの低圧条件下におけるプラズマ処理は、目的とする処理に応じた処理ガスに対して高電圧の電界を印加することにより処理ガスをプラズマ状態にし、このプラズマ中に発生した活性種を用いて薄膜形成、表面改質、エッチング等の処理を行う方法である。しかし、これらのプラズマ処理では、プラズマを発生させる環境の圧力が低圧であるため活性種の密度が小さくならざるを得ず、その結果、薄膜形成、表面改質、エッチングなどの処理速度が小さくなる。したがって、装置自体の単位時間当たり処理個数、すなわちいわゆるスループット、が少なくなってしまう。また、低圧環境を実現するための真空チャンバ、真空排気装置などが必要となることや、それに伴い被処理物を処理空間へと移送する手段が複雑化することなどにより、装置自体の価格も高価なものとなるため、結果として製品コスト上昇の一因となっていた。
【０００３】
これらの問題を解決する方法として、近年、大気圧近傍の圧力下でプラズマを発生させるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置（それぞれ「大気圧プラズマ処理方法」、「大気圧プラズマ処理装置」ともいう。）が提案されている。大気圧プラズマ処理方法としては、たとえば、平行平板型電極に電圧を印加することでプラズマを発生させ、このプラズマ放電空間中に被処理物を配置して処理を行なう「平行平板型」や、プラズマ放電空間中に被処理物を配置せず、対向電極間で発生させたプラズマをプラズマ放電空間の外に配置された被処理物に向けて噴出する「プラズマ噴出型」が挙げられる。しかし、これらの方式は、それぞれプラズマダメージが大きいことや処理速度が十分確保できないことなどの問題を有していた。プラズマダメージの低減と高い処理速度とを両立するプラズマ処理方法として、特開２０００−３０６８４８号公報（特許文献１）で開示されている方法がある。特に、特許文献１の図９に装置の概略図が示されている。特許文献１に示された装置においては、内側電極と外側電極とが誘電体を挟んで設けられ、これらの電極の試料対向面は高硬度絶縁体で覆われている。これを試料と対向して設置することにより、高硬度絶縁体と被処理物との間に処理ガス流路が形成される。特許文献１に示されたプラズマ処理方法では、このガス流路に高圧反応ガス供給装置から反応ガスを供給すると共に、内側電極と外側電極との間に電圧を印加することで、処理ガス流路にプラズマを発生させ、このプラズマによって被処理物の表面処理が行なわれる。
【０００４】
特許文献１に示された装置および方法によれば内側電極と外側電極との間にプラズマが発生し、プラズマを生成するための電界が被処理物表面に垂直には印加されないため、被処理物へのプラズマダメージが少なく、また高硬度絶縁体と被処理物との間にガス流路が形成され、その空間で放電が起こるためプラズマ噴出型と比べて処理が高速となるという利点がある。
【０００５】
しかし、これまで上述したいずれのプラズマ処理方法においても、大気圧近傍の圧力下でプラズマ処理を行なう場合、実際にプラズマによって被処理物の表面処理が行なわれる領域の近傍のガス雰囲気により、被処理物の表面、形成された膜、あるいはエッチングで生成した新たな面の酸化などが生じてしまう場合がある。そのため、安定して良質の半導体素子、液晶表示素子を得ることができないという問題があった。
【０００６】
また、装置設置環境や被処理物搬出入などに伴う外乱気流の影響により、実際にプラズマによって被処理物の表面処理が行なわれる領域の近傍における処理ガスの流速が変動し、表面処理状態、形成された薄膜の膜厚、エッチング量などにばらつきが生じてしまうという問題もある。
【０００７】
なお、特開平４−２１２２５３号公報（特許文献２）では、大気圧近傍のヘリウムガス雰囲気中において処理ガスのプラズマを発生させて処理を行なう方法が開示されている。また、特開平５−４４０４１号公報（特許文献３）や特開２００２−１５１４９４号公報（特許文献４）では、処理プラズマ部および被処理物の表面処理部近傍の外周を窒素、アルゴン、ネオンなどの比較的安価な不活性ガスによるガスカーテンで覆うことにより大気中の酸素を遮断する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３０６８４８号公報
【特許文献２】特開平４−２１２２５３号公報
【特許文献３】特開平５−４４０４１号公報
【特許文献４】特開２００２−１５１４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に開示されている方法では、プラズマ生成に用いるとされるヘリウムガスの消費量を少なくすることができない。ヘリウムガスは自然界での存在量が極めて少なく非常に高価であるため処理コストの面では非常に不利となってしまう。特許文献３や特許文献４に開示されている方法では、装置設置環境における外乱気流などがなく、実処理中に被処理物の表面処理が行なわれている領域の近傍への被処理物の搬入出が行われないような準静的な環境である場合には大気中の酸素を遮断することが可能である。しかしながら、実際には装置設置環境（クリーンルームなど）においてはダストの飛散／浮遊防止のためのダウンフローによる気流が生じている。さらに、実処理では相対的にプラズマが被処理物上を走査することにより被処理物全面を処理する方法が一般的であり、その場合には不活性ガスカーテンを越えて被処理物の搬出入が行われるため、被処理物搬出入に伴う外乱気流も生じてしまうのが一般的である。そのため、被処理物の表面処理が行なわれている領域の近傍における処理ガス流速が変動してしまい、安定して均一なプラズマ処理を実現することが困難となっている。
【０００９】
たとえば、装置設置環境に伴う外乱気流の影響を除去するために、プラズマ処理部を容器で囲い込んだ構造とし、この容器の内部を不活性ガスで充たし、さらに被処理物を搬入した後で、プラズマ処理を開始することも考えられる。しかし、そのような方法を用いた場合には、被処理物を１枚処理する毎に不活性ガスの開放および充填が必要となり、処理時間の大幅な増大を招いてしまうことになる。
【００１０】
そこで、本発明は、安定して均一なプラズマ処理を実現することができる大気圧プラズマ処理方法および大気圧プラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に基づく大気圧プラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部を経由するガス流路に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極間に電力を印加することにより上記プラズマ処理部にプラズマを発生させ、上記プラズマによって被処理物の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、上記表面処理中における上記プラズマ処理部近傍における上記ガス流路に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構を用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガス流路内の圧力勾配に対する外乱気流の影響を低減することができるので、プラズマ処理部において処理ガス流速が不用意に変動する度合いを低減でき、その結果として、従来よりも安定して均一なプラズマ処理を実現することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明者らは、上記課題を解決すべく上記特許文献１で開示されている方法を用いたガラス基板上Ｓｉ膜エッチングにおいて、エッチング速度の処理ガス流速に対する依存性を調査した。その結果は図７に示す。図７に示すように、処理ガス流速が遅くなるほどエッチング速度が増し、処理ガス流速に敏感になる傾向が、すなわち、処理ガス流速の変化に対して変動が顕著になる傾向が見られた。
【００１４】
さらに発明者らは鋭意検討・研究を行なった結果、大気圧近傍条件下で安定した放電状態を実現できるプラズマ処理装置において、装置設置環境および被処理物搬出入状態による外乱気流の有無に関わらず、処理プラズマ部および被処理物の表面処理部近傍の圧力勾配を一定に保持する機構を付与することにより、安定して均一なプラズマ処理を実現することができることを見出し、本発明を完成させた。被処理物の搬出入状態あるいは装置設置環境における外乱気流の有無に関わらず、プラズマが被処理物の表面処理を行なう領域の近傍の圧力勾配を一定に保持することにより、処理ガス流速を一定に保つことが可能となるため、安定かつ均一なプラズマ処理を実現することが可能となる。
【００１５】
（実施の形態１）
（構成）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理方法および大気圧プラズマ処理装置について説明する。
【００１６】
（大気圧プラズマ処理装置）
本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０１は、図１に示すように、被処理物２４を通過させるためのガス流路２３を備える。ガス流路２３は途中にプラズマ処理部２０を含む。大気圧プラズマ処理装置１０１は、プラズマ処理部２０に電界を生じさせるための少なくとも一対の互いに対向する電極として内部電極２６および外部電極２７と、これらの電極同士の間に電力を印加するための電力供給部としての電源２５とを備える。内側電極２６と外側電極２７との間およびこれらの電極がガス流路２３に対向する面には誘電体２８が配置されている。さらに大気圧プラズマ処理装置１０１は、ガス流路２３に処理ガスを導入するためのガス供給部としての処理ガス供給口２１と、ガス流路２３から処理ガスを排出するための処理ガス排気口２２ａ，２２ｂとを備える。さらに大気圧プラズマ処理装置１０１は、ガス流路２３内のプラズマ処理部２０近傍におけるガス流路２３に沿った圧力勾配の変動を低減するためのガス流調整機構を備える。本実施の形態におけるガス流調整機構は、ガス流路２３の途中においてガス流路２３の内部を外部に連通させることのできる複数の圧力弁である。図１に示した例では、大気圧プラズマ処理装置１０１はガス流調整機構として圧力弁３０ａ，３０ｂを備える。圧力弁３０ａ，３０ｂはそれぞれ圧力検出手段を備え、圧力検出手段による検出結果に応じて自動的に開閉できるようになっている。
【００１７】
（大気圧プラズマ処理方法）
以下、本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法の手順を説明する。まず、処理ガス供給口２１から処理ガスを導入する。処理ガスは大気圧グロー放電の維持を目的としたヘリウム、アルゴン、ネオンなどの不活性ガスと、薄膜形成、表面改質あるいはエッチングといった目的に応じた種類の反応ガスとを混合させたものである。反応ガスは、行なう処理の種類により異なるが、たとえば空気、窒素、酸素、四フッ化炭素ガス、六フッ化珪素ガス、メタン、アンモニアなどの単独ガスまたはこれらの混合ガスである。供給された処理ガスは、ガス流路２３内に配置された被処理物２４に沿って流れ、処理ガス排気口２２ａ，２２ｂから排気される。このとき、処理ガス排気口２２ａ，２２ｂの各々へのガス流量分流比は、ガス流路のコンダクタンス比、処理ガス供給口２１の供給流量および処理ガス排気口２２ａ，２２ｂの排気流量により決定される。したがって、処理ガス供給口２１から導かれた処理ガスがガス流路２３に到達する点３３から見てプラズマ処理部２０がある側，すなわち処理ガス排気口２２ａの側において所望の処理ガス流量が得られるよう各パラメータを設定する必要がある。
【００１８】
次に、電源２５により高周波電力、たとえば１３．５６ＭＨｚの電力を発生させる。この電力は電力伝送路３４を通って内側電極２６と外側電極２７との間に電界を生じさせる。誘電体２８の厚みについては、厚過ぎるとプラズマを発生させるのに非常に高い電圧が必要となり、逆に薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が生じてしまうため、投入電力に応じて適当な厚みに設定することが必要である。誘電体２８の材料は、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニウムなどであってよい。内側電極２６と外側電極２７との間に印加する電圧を徐々に上げていくと、図１に示すように両電極の間隙に対応する位置のガス流路２３側面にプラズマ２９が生じる。このプラズマ２９によって生じた活性種が被処理物２４の表面に到達し、反応することにより被処理物２４の表面に所望の表面処理がなされる。
【００１９】
初期設定状態を準静的状態とみなすと、この状態におけるガス流路２３内における位置Ａ〜Ｅでの圧力値は図２の２Ａに示すような圧力勾配を示している。縦軸の"arb.unit"とあるのは"arbitrarily unit"の略で１目盛りが任意の単位量であることを意味する。位置Ａは被処理物搬入口であり、位置Ｅは被処理物搬出口である。本実施の形態では、予め準静的状態における圧力値を、圧力弁３０ａ，３０ｂの開閉を決定する閾値としてそれぞれ個別に設定しておく。ガス流調整機構としての圧力弁３０ａ，３０ｂはそれぞれ、閾値を超えた圧力を検知したときのみ開き、閾値以下の圧力では閉じるように設定しておく。
【００２０】
ここで仮に外乱気流によりＡ−Ｅ間に圧力差Ｘが生じた場合、ガス流路２３では図２の２Ｂに示したように各位置の圧力が上昇し、結果的にＢ−Ｃ間の圧力勾配が大きく変化してしまう。しかし、ガス流調整機構として圧力弁３０ａ，３０ｂが設定圧力値以上の圧力を感知した場合、ガス流路２３内圧力が設定圧力値以下に減じられるまで圧力弁３０ａ，３０ｂが開放状態となるので、ガス流路２３内の圧力勾配は直ちに図２の２Ａの状態に戻る。その結果、プラズマ処理部２０（Ｂ−Ｃ間）の処理ガス流速は一定に保持され、高速かつ均一な表面処理を実現することができる。なお、逆に被処理物搬出口から影響を及ぼす外乱気流に対しては、被処理物搬出口側にある圧力弁３０ｂを制御し、圧力変動を除去してやることにより同等の効果を得ることができる。
【００２１】
言い換えると、本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部２０を経由するガス流路２３に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極である内部電極２６および外部電極２７の間に電力を印加することによりプラズマ処理部２０にプラズマ２９を発生させ、このプラズマ２９によって被処理物２４の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、この表面処理中におけるプラズマ処理部２０近傍におけるガス流路２３に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構としての圧力弁３０ａ，３０ｂを用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む。好ましくは、ガス流調整機構としてガス流路２３の途中においてガス流路２３の内部を外部に連通させることのできる複数の圧力弁として圧力弁３０ａ，３０ｂを用意しておき、圧力勾配変動低減工程は、これらの複数の圧力弁間の圧力勾配が一定となるように圧力弁３０ａ，３０ｂを制御することによって行なう。ここでは、ガス流調整機構は圧力弁３０ａ，３０ｂという２つの弁であったが、ガス流調整機構はより多くの数の弁であってもよい。
【００２２】
（実施の形態２）
（構成）
図３を参照して、本発明に基づく実施の形態２における大気圧プラズマ処理方法および大気圧プラズマ処理装置について説明する。
【００２３】
（大気圧プラズマ処理装置）
本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０２は、図３に示すように、基本的に実施の形態１で説明した大気圧プラズマ処理装置１０１と同様の構成となっているが、大気圧プラズマ処理装置１０１に比べてガス流調整機構が異なる。大気圧プラズマ処理装置１０２では、ガス流調整機構は、ガス流路２３のうちプラズマ処理部２０よりも被処理物２４の出口に近い側においてガス流路２３を封鎖するためのシャッタ３１を含む。図３の例ではシャッタ３１は被処理物２４の出口すなわち被処理物搬出口に設置されている。図３に示す大気圧プラズマ処理装置１０２では大気圧プラズマ処理装置１０１と共通する構成要素には同じ符号を付して表示している。
【００２４】
（大気圧プラズマ処理方法）
以下、本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法の手順を説明する。まず、被処理物搬出口に設置されているシャッタ３１を閉じる。次に、処理ガス供給口２１から処理ガスを導入する。処理ガスの詳細は実施の形態１で説明したので説明を繰り返さない。所望の処理ガス流量が得られるよう各パラメータを設定する必要がある点も実施の形態１で説明したのと同様である。
【００２５】
次に、電源２５により高周波電力を発生させて電極同士の間に電界を生じさせる点も実施の形態１で説明したのと同様であるので説明を繰り返さない。誘電体２８の厚みや材料についても実施の形態１と同様である。ガス流路２３側面にプラズマ２９が生じ、このプラズマ２９によって生じた活性種が被処理物２４の表面に到達・反応することにより被処理物２４の表面に所望の表面処理がなされるという点も実施の形態１と同様である。
【００２６】
初期設定状態を準静的状態とみなし、この状態におけるガス流路２３内における位置Ａ〜Ｅでの圧力値は図４の４Ａに示すような圧力勾配を示しているものとする。ここで外乱気流により、Ａ−Ｅ間に圧力差Ｘが生じた場合、本実施の形態においては、被処理物搬出口がシャッタ３１により封止されているため、ガス流路２３内の圧力勾配は図４の４Ｂに示すようになる。図４の４Ｂは、４Ａに比べてＡからＥまでの各位置における圧力の絶対値が全て同じ圧力分だけ増大したものであり、隣接位置間の圧力勾配には変化が見られない。したがって、プラズマ処理部２０（Ｂ−Ｃ間）の処理ガス流速は一定に保持され、高速かつ均一な表面処理を実現することができる。
【００２７】
言い換えると、本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部２０を経由するガス流路２３に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極である内部電極２６および外部電極２７の間に電力を印加することによりプラズマ処理部２０にプラズマ２９を発生させ、このプラズマ２９によって被処理物２４の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、この表面処理中におけるプラズマ処理部２０近傍におけるガス流路２３に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構としてのシャッタ３１を用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む。本実施の形態における大気圧プラズマ処理方法では、ガス流調整機構としてガス流路２３のうちプラズマ処理部２０よりも被処理物の出口に近い側にガス流路２３を封鎖するためのシャッタ３１を用意しておき、圧力勾配変動低減工程は、シャッタ３１を閉じるように制御する工程を含む。
【００２８】
（参考技術）
次に、図５を参照して、参考技術に基づく大気圧プラズマ処理装置１０３について説明する。この参考技術は、上記特許文献４などに開示されている技術を利用したものである。図５に示すように、大気圧プラズマ処理装置１０３は、プラズマ処理部近傍の外周を不活性ガスによるガスカーテンで囲むことができるようにガスカーテン形成部３２を備えている。図５において、実施の形態１，２と同様の構成要素に対しては、図１、図３と同じ符号を割り当てている。
【００２９】
大気圧プラズマ処理装置１０３において、ガスカーテンを形成するための不活性ガスとして窒素を用い、ガスカーテン形成部３２の供給ガス流量および排気ガス流量の設定値を、ガス流路２３内におけるガスカーテンの流速が外乱気流に比べて同等以上となるように設定し、実施の形態１，２と同様の検討を実施した。
【００３０】
その結果、初期設定状態には各位置での圧力勾配は図６の６Ａに示すようになった。これに対して、外乱気流が生じた場合の圧力勾配は図６の６Ｂに示すようになった。すなわち、位置Ｆ，Ｇにおいても位置Ａと同じくＸだけ圧力が上昇している。また、ガスカーテンの内側の部分（位置Ｇから位置Ｈ）の部分の圧力勾配の変動は、ガスカーテンを設置せずに外乱気流の影響を受けた場合（図２における位置Ａから位置Ｅ）の圧力勾配と同じであった。図２と図６とで縦軸の目盛りが異なるが、これは図２と図６とでは１目盛りの大きさが異なるためであって、実際には図６における位置Ｇから位置Ｈにかけての区間での圧力勾配の変動は、図２における位置Ａから位置Ｅの圧力勾配の変動に一致していた。このことから、このガスカーテンを用いる参考技術によっては外乱気流の影響を除去することができていないことがわかった。
【００３１】
（比較実験）
以上、実施の形態１，２および上記参考技術に示した大気圧プラズマ処理装置１０１，１０２，１０３によって、２インチＳｉウェハをエッチングし、その平均加工量と加工量のばらつきを比較した。「加工量」とはエッチングの進行した深さをいう。さらに、従来技術として外乱気流に対して何も防止機構を設けない大気圧プラズマ処理装置も用意し、この装置においても同様にエッチングを行なった。
【００３２】
なお、この実験にあたっては、各大気圧プラズマ処理装置の電極付近の基本構成は全て共通の構成とした。詳細な条件としては、内側電極２６―外側電極２７間のギャップは３ｍｍ、内側電極２６と外側電極２７とが対向する区間の上下方向の長さは８０ｍｍ、投入電力は５５０Ｗ、処理ガス流路幅は１５０ｍｍ、ウェハと電極との間の距離は４ｍｍとした。なお、処理ガスとしては、ヘリウムガス１．３５ＳＬＭ＋酸素ガス０．３ＳＬＭ＋四フッ化炭素ガス０．１５ＳＬＭの混合ガスを用いた。比較例におけるガスカーテン用の不活性ガスとしては１００％窒素ガスを用いた。なお、「ＳＬＭ」とは、ガス流量を表す単位であり、１分間当たりに流れるガスの０℃、１０１．３ｋＰａにおける体積をリットルで表した数値に相当する。
【００３３】
【表１】
【００３４】
結果を表１に示す。表１に示すように、実施の形態１，２の大気圧プラズマ処理装置１０１，１０２を用いることにより、何も防止機構を設けない従来技術に基づく大気圧プラズマ処理装置に比べて、加工量のばらつきを１／３から１／４に低減することができた。
【００３５】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理装置の断面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１において外乱気流による圧力変動を示すグラフである。
【図３】本発明に基づく実施の形態２における大気圧プラズマ処理装置の断面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態２において外乱気流による圧力変動を示すグラフである。
【図５】参考技術に基づく大気圧プラズマ処理装置の断面図である。
【図６】参考技術に基づく大気圧プラズマ処理装置における外乱気流による圧力変動を示すグラフである。
【図７】エッチング速度の処理ガス流速に対する依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
２０ プラズマ処理部、２１ 処理ガス供給口、２２ａ，２２ｂ 処理ガス排気口、２３ ガス流路、２４ 被処理物、２５ 電源、２６ 内部電極、２７ 外部電極、２８ 誘電体、２９ プラズマ、３０ａ，３０ｂ 圧力弁、３１ シャッタ、３２ ガスカーテン、３３ （処理ガスがガス流路に到達する）点、３４ 電力伝送路、１０１，１０２，１０３ 大気圧プラズマ処理装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部を経由するガス流路に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極間に電力を印加することにより前記プラズマ処理部にプラズマを発生させ、前記プラズマによって被処理物の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、前記表面処理中における前記プラズマ処理部近傍における前記ガス流路に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構を用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む、大気圧プラズマ処理方法。
【請求項２】
ガス流調整機構として前記ガス流路の途中において前記ガス流路の内部を外部に連通させることのできる複数の圧力弁を用意しておき、前記圧力勾配変動低減工程は、前記複数の圧力弁間の圧力勾配が一定となるように前記複数の圧力弁を制御することによって行なう、請求項１に記載の大気圧プラズマ処理方法。
【請求項３】
ガス流調整機構として前記ガス流路のうち前記プラズマ処理部よりも前記被処理物の出口に近い側に前記ガス流路を封鎖するためのシャッタを用意しておき、前記圧力勾配変動低減工程は、前記シャッタを閉じるように制御する工程を含む、請求項１に記載の大気圧プラズマ処理方法。
【請求項４】
途中にプラズマ処理部を含み、被処理物を通過させるためのガス流路と、
前記プラズマ処理部に電界を生じさせるための少なくとも一対の互いに対向する電極と、
前記電極同士の間に電力を印加するための電力供給部と、
前記ガス流路に処理ガスを導入するためのガス供給部と、
前記ガス流路内の前記プラズマ処理部近傍における前記ガス流路に沿った圧力勾配の変動を低減するためのガス流調整機構とを備える、大気圧プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記ガス流調整機構は、前記ガス流路の途中において前記ガス流路の内部を外部に連通させることのできる複数の圧力弁である、請求項４に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記ガス流調整機構は、前記ガス流路のうち前記プラズマ処理部よりも前記被処理物の出口に近い側において前記ガス流路を封鎖するためのシャッタである、請求項４に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項１】
大気圧近傍の圧力下で、プラズマ処理部を経由するガス流路に処理ガスを供給しながら、対向する一対の電極間に電力を印加することにより前記プラズマ処理部にプラズマを発生させ、前記プラズマによって被処理物の表面処理を行なうプラズマ処理方法であって、前記表面処理中における前記プラズマ処理部近傍における前記ガス流路に沿った圧力勾配の変動を、ガス流調整機構を用いて低減する圧力勾配変動低減工程を含む、大気圧プラズマ処理方法。
【請求項２】
ガス流調整機構として前記ガス流路の途中において前記ガス流路の内部を外部に連通させることのできる複数の圧力弁を用意しておき、前記圧力勾配変動低減工程は、前記複数の圧力弁間の圧力勾配が一定となるように前記複数の圧力弁を制御することによって行なう、請求項１に記載の大気圧プラズマ処理方法。
【請求項３】
ガス流調整機構として前記ガス流路のうち前記プラズマ処理部よりも前記被処理物の出口に近い側に前記ガス流路を封鎖するためのシャッタを用意しておき、前記圧力勾配変動低減工程は、前記シャッタを閉じるように制御する工程を含む、請求項１に記載の大気圧プラズマ処理方法。
【請求項４】
途中にプラズマ処理部を含み、被処理物を通過させるためのガス流路と、
前記プラズマ処理部に電界を生じさせるための少なくとも一対の互いに対向する電極と、
前記電極同士の間に電力を印加するための電力供給部と、
前記ガス流路に処理ガスを導入するためのガス供給部と、
前記ガス流路内の前記プラズマ処理部近傍における前記ガス流路に沿った圧力勾配の変動を低減するためのガス流調整機構とを備える、大気圧プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記ガス流調整機構は、前記ガス流路の途中において前記ガス流路の内部を外部に連通させることのできる複数の圧力弁である、請求項４に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記ガス流調整機構は、前記ガス流路のうち前記プラズマ処理部よりも前記被処理物の出口に近い側において前記ガス流路を封鎖するためのシャッタである、請求項４に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【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２００６−３５１４８０（Ｐ２００６−３５１４８０Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７９５９６（Ｐ２００５−１７９５９６）
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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