表面処理装置および表面処理方法
【課題】本発明は、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる表面処理装置および表面処理方法を提供する。
【解決手段】被処理物を所定の方向に向けて搬送する搬送部と、前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す処理部と、前記処理部を移動させる移動部と、前記移動部の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動部の制御を行うことで、前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理部を前記搬送部の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御することを特徴とする表面処理装置が提供される。
【解決手段】被処理物を所定の方向に向けて搬送する搬送部と、前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す処理部と、前記処理部を移動させる移動部と、前記移動部の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動部の制御を行うことで、前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理部を前記搬送部の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御することを特徴とする表面処理装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理装置および表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマ処理などのドライプロセスが、電子デバイスの製造、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、表面洗浄、無薬剤殺菌など、幅広い技術分野において表面処理に活用されている。例えば、半導体装置やフラットパネルディスプレイなどの電子デバイスの製造においては、アッシング、ドライエッチング、薄膜堆積、表面洗浄、あるいは表面改質などの各種の表面処理が実施されている。この様な表面処理は、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。
【０００３】
この様な表面処理において生産性を向上させるために、プラズマ処理などを施す処理部と被処理物との相対的な位置関係を変化させる表面処理装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
処理部と被処理物との相対的な位置関係を変化させながらプラズマ処理などの表面処理を施すようにすれば、処理面積の大きな被処理物であっても効率のよい処理を行うことができる。
【０００４】
ここで、特許文献１に開示されているような技術においては、処理部を固定し、被処理物を一定の搬送速度で搬送することで処理部と被処理物との間の相対的な位置関係を変化させるようにしている。そして、この様な表面処理装置において表面処理効果のさらなる向上が求められた場合には、処理部の数を増加させたり搬送速度を遅くしたりすることで対応を図るようにしている。
しかしながら、処理部の数を増加させれば表面処理装置の構成が複雑化したり価格が高くなったりするおそれがある。また、搬送速度を遅くすれば生産性が低下するおそれがある。特に、表面処理装置が製造ラインに組み込まれているような場合には、他の製造装置との兼ね合いから搬送速度を余り遅くできない場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３７４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる表面処理装置および表面処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、被処理物を所定の方向に向けて搬送する搬送部と、前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す処理部と、前記処理部を移動させる移動部と、前記移動部の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動部の制御を行うことで、前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理部を前記搬送部の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御することを特徴とする表面処理装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、被処理物を所定の方向に向けて搬送し、前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す表面処理方法であって、前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理を施す処理部を前記被処理物が搬送される搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御すること、を特徴とする表面処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる表面処理装置および表面処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表面処理装置を例示するための模式図である。
【図２】本実施の形態に係る表面処理装置に設けられた処理部を例示するための模式図である。
【図３】表面処理効果と相対速度との関係を例示するための模式グラフ図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る表面処理装置を例示するための模式図である。
【図５】表面処理時間と処理部の数との関係を例示するための模式グラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、一例として、プラズマ処理を施す処理部を備えた表面処理装置の場合を例示する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表面処理装置を例示するための模式図である。 なお、図１は、表面処理が施される工程を表した図でもあり、図１中に示す開始点Ｓから終了点Ｅの間で表面処理が施されることを表している。
図２は、本実施の形態に係る表面処理装置に設けられた処理部を例示するための模式図である。
【００１２】
図１に示すように、表面処理装置１には、搬送部２、処理部１０、移動部２０、制御部３０が設けられている。
搬送部２は、被処理物Ｗを所定の方向に向けて搬送する。例えば、図１に例示をしたもののように複数のローラ２ａを備え、ローラ２ａを回転させることでローラ２ａ上に載置された被処理物Ｗを所定の方向に向けて搬送するものを例示することができる。ただし、これに限定されるわけではなく、被処理物Ｗを所定の方向に向けて搬送できるものであればよい。例えば、ベルトコンベアや被処理物Ｗを把持して搬送する様なものとすることができる。また、被処理物Ｗを図示しない搬送台に載置し、搬送台とともに被処理物Ｗを所定の方向に向けて搬送するようにすることもできる。
【００１３】
図２に示すように、処理部１０には、処理部本体１１、電極１２、電極１３、高周波電源１４、ガス供給部１５が設けられている。
処理部本体１１は、アルミナ、石英などの誘電体から形成されるものとすることができる。処理部本体１１の被処理物Ｗに面する側の端部には吹き出し口１１ａが設けられている。吹き出し口１１ａは、スリット状を呈し、被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向が長手方向となるようにして設けられている。また、吹き出し口１１ａの長さ寸法（被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向の寸法）は、被処理物Ｗの幅寸法（被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向の寸法）よりも長く設定されている。
また、吹き出し口１１ａが設けられた側と対向する側の端部には、導入口１１ｂが設けられている。そして、吹き出し口１１ａと導入口１１ｂとの間が放電空間１１ｃとなっている。
【００１４】
処理部本体１１の外壁面には電極１２、電極１３が設けられている。電極１２、電極１３は板状を呈し、互いに平行となるように設けられている。すなわち、電極１２と電極１３とがいわゆる平行平板電極を形成するように設けられている。また、電極１２、電極１３の長さ寸法（被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向の寸法）は、被処理物Ｗの幅寸法（被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向の寸法）よりも長く設定されている。電極１２、電極１３は、例えば、銅やアルミニウムなどの金属、合金、金属間化合物などから形成されるものとすることができる。そして、一方の電極１２には、高周波電源１４が接続されている。また、他方の電極１３は接地されている。
高周波電源１４は、例えば、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の高周波電力を電極１２に印加するものとすることができる。
【００１５】
処理部本体１１の導入口１１ｂには、流量制御弁（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）１６を介してガス供給部１５が接続されている。そのため、ガス供給部１５から流量調整がされた処理ガスＧを放電空間１１ｃ内に供給できるようになっている。
処理ガスＧとしては、例えば、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｏ２などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、エッチング、薄膜堆積、表面硬化、表面活性化、表面洗浄など表面処理の内容に応じて適宜変更することができる。
【００１６】
図１に示すように、移動部２０は、処理部１０を移動させる。移動部２０は、処理部１０の処理部本体１１を保持する保持部２１を備えている。そして、移動部２０は、搬送部２の搬送面に沿って保持部２１を往復移動させることができるようになっている。そのため、移動部２０は、保持部２１に保持された処理部１０（処理部本体１１）を搬送面に沿って往復移動させることができる。移動部２０としては、例えば、１軸（単軸）ロボットなどを例示することができる。なお、処理部１０の吹き出し口１１ａと被処理物Ｗの被処理面との間の距離を調整する機能を併せ持つようにすることもできる。
なお、搬送部２による被処理物Ｗの搬送、移動部２０による処理部１０の移動は、間欠的なものであってもよいし、連続的なものであってもよい。ただし、連続的なものとすれば、起動、停止のための速度制御の回数を減らすことができる。そのため、速度むらの発生を抑制することができ、被処理物Ｗの被処理面上における処理の面内均一性を向上させることができる。
【００１７】
制御部３０は、移動部２０を制御することで処理部１０の往復移動を制御する。この際、搬送部２の搬送速度を検知して、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度を制御することができるようになっている。なお、制御部３０が移動部２０と搬送部２とを制御して、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度を制御するようにすることもできる。また、図示しない検出部により被処理物Ｗの搬送速度を直接検出して、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度を制御するようにすることもできる。
【００１８】
すなわち、制御部３０は、移動部２０の制御を行うことで、所定の方向に向けて搬送される被処理物Ｗに対して表面処理を施す際に処理部１０を搬送部２０の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、被処理物Ｗと処理部１０との間の相対速度を制御する。
また、制御部３０は、処理部１０の移動速度Ｖｈが被処理物Ｗの搬送速度Ｖｋ以下となるように相対速度Ｖｓの制御を行うようにすることができる。
また、制御部３０は、必要となる表面処理効果に応じて相対速度の制御を行うようにすることができる。
また、制御部３０は、処理部１０の下に被処理物Ｗの搬送方向前側の端部が到達した時に、処理部１０を所定の移動速度で搬送方向に移動させるようにすることができる。
また、制御部３０は、移動部１０の制御を行うことで、被処理物Ｗに対する表面処理が終了した際に処理部１０を搬送部２の搬送面に沿って搬送方向とは反対の方向に移動させることができる。
【００１９】
次に、表面処理装置１の作用について例示をする。
図２に示すように、ガス供給部１５から処理部本体１１の放電空間１１ｃ内に処理ガスＧが供給される。この際、供給される処理ガスＧの流量が所定の値となるように流量制御弁１６により流量調整が行われる。
また、高周波電源１４により所定の値の高周波電力が電極１２に印加される。
すると、電極１２と電極１３とがいわゆる平行平板電極を形成するため、電極間に放電が起こり放電空間１１ｃ内でプラズマＰが発生する。発生したプラズマＰにより処理ガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子などのプラズマ生成物が生成される。この生成されたプラズマ生成物が、ガス流にのって吹き出し口１１ａから吹き出される。 一方、図示しない移載装置などにより被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）が搬送部２の搬送面上に載せられる。搬送面上に載せられた被処理物Ｗは、所定の方向に向けて所定の搬送速度Ｖｋで搬送される。
なお、吹き出し口１１ａからプラズマ生成物を吹き出させるタイミングは、図示しない検出部により被処理物Ｗの搬送方向前側の端部を検出し、被処理物Ｗの搬送開始を検知したときとほぼ同時とすることができる。また、被処理物Ｗの搬送が開始されてから所定の時間が経過した後とすることもできる。その様にすれば、所定に時間が経過するまでの間に処理部１０の初期速度を調整することができる。
【００２０】
次に、図１（ａ）に示すように、開始点Ｓにおいて処理部１０の吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗの搬送方向前側の端部が到達すると、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度が所定の値となるように処理部１０が移動速度Ｖｈで移動される。この場合、被処理物Ｗの搬送方向前側の端部の到達は、図示しない検出部により検知するようにすることができる。また、処理部１０の移動は、制御部３０により移動部２０を制御することで行われる。この際、図示しない測定部により処理部１０の吹き出し口１１ａと被処理物Ｗの被処理面との間の距離を測定し、処理部１０の吹き出し口１１ａと被処理物Ｗの被処理面との間の距離が略一定となるように処理部１０（吹き出し口１１ａ）の位置を調整するようにすることもできる。
この様にして、被処理物Ｗの表面処理が開始される。
なお、図中のＬｈは、表面処理を施す際の処理部の移動距離（開始点Ｓから終了点Ｅまでの距離）である。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示すように、被処理物Ｗを搬送するとともに被処理物Ｗに表面処理が施される。この際、被処理物Ｗを搬送するとともに、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度により表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物Ｗの被処理面全体に表面処理を施すことができる。また、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度を制御することで、表面処理時間や得られる表面処理効果などを制御することができる。
【００２２】
ここで、図１に示すように、被処理物Ｗの搬送速度をＶｋ、処理部１０の移動速度をＶｈとすると、表面処理を施す位置における移動速度でもある相対速度Ｖｓは、「Ｖｓ＝Ｖｋ−Ｖｈ」で表される。この場合、Ｖｋ≧Ｖｈである。すなわち、処理部１０の移動速度Ｖｈが被処理物Ｗの搬送速度Ｖｋ以下となっている。
また、被処理物Ｗの長さ寸法（被処理物Ｗの搬送方向の寸法）をＬｋ、１つの被処理物Ｗの表面処理時間をＴｓとすると、「Ｔｓ＝Ｌｋ／Ｖｓ」で表される。
また、その際の被処理物Ｗの搬送距離をＬｓとすると、「Ｌｓ＝Ｔｓ・Ｖｋ＝（Ｌｋ／Ｖｓ）・Ｖｋ」で表される。
【００２３】
この場合、相対速度Ｖｓを小さくすれば表面処理時間が長くなり、プラズマ生成物に曝される時間が長くなるので得られる表面処理効果を高くすることができる。また、相対速度Ｖｓを大きくすれば表面処理時間が短くなり、プラズマ生成物に曝される時間が短くなるので得られる表面処理効果やプラズマ生成物による損傷などを低減させることができる。また、相対速度Ｖｓをなくせば表面処理を施す位置を固定することができる。
例えば、被処理面の表面洗浄を施す場合などにおいて、付着物が多い場合には相対速度Ｖｓを小さくして表面処理効果（付着物の除去効果）を高めるようにすることができる。また、付着物が少ない場合やプラズマ生成物による損傷が発生しやすい場合には相対速度Ｖｓを大きくして表面処理時間の短縮やプラズマ生成物による損傷の低減を図ることができる。また、任意の位置に吹き出し口１１ａが到達した際に相対速度Ｖｓがなくなるようにすれば、任意の位置の部分的な表面洗浄を施すことができる。
【００２４】
次に、図１（ｃ）に示すように、終了点Ｅにおいて処理部１０の吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗの搬送方向後側の端部が到達すると、処理部１０が開始点Ｓ（図１（ａ）に示す位置）に戻される。この際、次に表面処理が施される被処理物Ｗの搬送方向前側の端部が図１（ａ）に示す吹き出し口１１ａの下に到達する前に戻せるような速度で戻される。この様にして、被処理物Ｗの表面処理が終了する。
以降、前述した手順を繰り返すことで、順次被処理物に表面処理が施される。
【００２５】
なお、被処理物Ｗの搬送方向後側の端部の到達は、図示しない検出部により検知するようにすることができる。また、搬送時間や搬送距離Ｌｓなどに基づいて搬送方向後側の端部の到達を間接的に知るようにすることもできる。
【００２６】
また、処理部１０の吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗの搬送方向後側の端部が到達する前に処理部１０を開始点Ｓに戻すようにすることもできる。例えば、所定の範囲だけ表面処理を施すような場合には、所定の範囲の表面処理が終了した時点で処理部１０を開始点Ｓに戻すようにすることができる。
また、相対速度Ｖｓを適宜変化させることで部分的に表面処理効果を高めたり、部分的にプラズマ生成物による影響を低減させたりすることができる。
【００２７】
図３は、表面処理効果と相対速度との関係を例示するための模式図である。
なお、図３は、図１に例示をしたもののように処理部１０が１つ設けられた場合である。
図３に示すように、表面処理効果と相対速度とは反比例の関係にある。
そのため、前述したように、相対速度Ｖｓを小さくすれば表面処理効果を高くすることができる。また、相対速度Ｖｓを大きくすれば表面処理効果を低減させることができる。 また、相対速度Ｖｓを小さくして行くと表面処理効果が急激に高くなる。そのため、この点をも考慮して相対速度Ｖｓを変化させ表面処理を施すようにすることもできる。
【００２８】
本実施の形態によれば、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度Ｖｓを制御することで、表面処理時間Ｔｓや得られる表面処理効果などを制御することができる。
この場合、表面処理効果のさらなる向上が求められた場合に処理部の数を増加させたり搬送速度を遅くしたりする必要がない。そのため、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる。
また、被処理物Ｗを搬送するとともに、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度Ｖｓにより表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物Ｗの被処理面全体に表面処理を施すことができる。
また、部分的な表面処理を施すこともできる。
また、相対速度Ｖｓを適宜変化させることで部分的に表面処理効果を高めたり、部分的にプラズマ生成物による影響を低減させたりすることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る表面処理装置を例示する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る表面処理装置を例示するための模式図である。 図４に示すように、表面処理装置１ａには、搬送部２、処理部１０ａ〜１０ｃ、移動部２０ａ、制御部３０ａが設けられている。
なお、図４は、表面処理が施される工程を表した図でもあり、図４中に示す開始点Ｓから終了点Ｅの間で表面処理が施されることを表している。
【００３０】
本実施の形態においては、前述した処理部１０が３組設けられている。すなわち、処理部１０ａ〜１０ｃが設けられている。
また、処理部１０ａ〜１０ｃを移動させる移動部２０ａが設けられている。
移動部２０ａは、図４に示すように、矩形状の軌跡を描くように処理部１０ａ〜１０ｃを移動させる。図４に例示をしたものにおいては、開始点Ｓから終了点Ｅに向けて移動速度Ｖｈで処理部を移動させ、終了点Ｅに到達した処理部を上方に移動させるようにしている。そして、上方に移動させた処理部を終了点Ｅから開始点Ｓに向けて移動速度Ｖｒで移動させ、開始点Ｓに到達した処理部を下方に移動させるようにしている。また、「Ｖｒ＞Ｖｈ」とすることで処理部の配設数を低減させるようにしている。
移動部２０ａは、例えば、いわゆるパレット搬送装置などとすることができる。この場合、パレット搬送装置に設けられたパレットに処理部１０ａ〜１０ｃをそれぞれ保持させ、パレットを移動させることで処理部１０ａ〜１０ｃを移動させるようにしたものなどとすることができる。なお、「Ｖｒ＞Ｖｈ」とする場合は、例えば、いわゆる早戻り機構を設けるようにすればよい。また、処理部１０ａ〜１０ｃの吹き出し口１１ａと被処理物Ｗ１〜Ｗｎの被処理面との間の距離を調整する機能を併せ持つようにすることもできる。
【００３１】
制御部３０ａは、移動部２０ａを制御することで処理部１０ａ〜１０ｃの移動を制御する。この際、搬送部２の搬送速度を検知して、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物Ｗ１〜Ｗｎとの間の相対速度を制御することができるようになっている。なお、制御部３０ａが移動部２０ａと搬送部２とを制御して、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物Ｗ１〜Ｗｎとの間の相対速度を制御するようにすることもできる。また、図示しない検出部により被処理物Ｗ１〜Ｗｎの搬送速度を直接検出して、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物Ｗ１〜Ｗｎとの間の相対速度を制御するようにすることもできる。
【００３２】
すなわち、制御部３０ａは、移動部２０ａの制御を行うことで、所定の方向に向けて搬送される被処理物Ｗに対して表面処理を施す際に処理部１０ａ〜１０ｃを搬送部２の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、被処理物Ｗと処理部１０ａ〜１０ｃとの間の相対速度Ｖｓを制御する。
また、制御部３０ａは、処理部１０ａ〜１０ｃの移動速度Ｖｈが被処理物Ｗの搬送速度Ｖｋ以下となるように相対速度Ｖｓの制御を行うようにすることができる。
また、制御部３０ａは、必要となる表面処理効果に応じて相対速度の制御を行うようにすることができる。
また、制御部３０ａは、処理部１０ａ〜１０ｃの下に被処理物Ｗの搬送方向前側の端部が到達した時に、処理部１０ａ〜１０ｃを所定の移動速度Ｖｈで搬送方向に移動させるようにすることができる。
また、制御部３０ａは、処理部１０ａ〜１０ｃへの処理ガスＧ、高周波電力の供給を制御して吹き出し口１１ａよりの吹き出しを制御するようにすることもできる。
【００３３】
次に、表面処理装置１ａの作用について例示をする。
前述した表面処理装置１の場合と同様に、ガス供給部１５から処理部本体１１の放電空間１１ｃ内に処理ガスＧが供給される。この際、供給される処理ガスＧの流量が所定の値となるように流量制御弁１６により流量調整が行われる。
また、高周波電源１４により所定の値の高周波電力が電極１２に印加される。
すると、電極１２と電極１３とがいわゆる平行平板電極を形成するため、電極間に放電が起こり放電空間１１ｃ内でプラズマＰが発生する。発生したプラズマＰにより処理ガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子などのプラズマ生成物が生成される。この生成されたプラズマ生成物が、ガス流にのって吹き出し口１１ａより吹き出される。 一方、図示しない移載装置などにより被処理物Ｗ１〜Ｗｎの間隔が所定の寸法Ｌｇとなるようにして被処理物Ｗ１〜Ｗｎ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）が搬送部２の搬送面上に載せられる。搬送面上に載せられた被処理物Ｗ１〜Ｗｎは、所定の方向に向けて所定の搬送速度Ｖｋで搬送される。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、処理部と被処理物との間の相対速度が所定の値となるように処理部１０ｂ、１０ｃを移動速度Ｖｈで移動させる。また、開始点Ｓにおいては吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗ３の搬送方向前側の端部があり、終了点Ｅにおいては吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗ１の搬送方向後側の端部があるようにされる。
【００３５】
この際、図示しない測定部により処理部１０ｂ、１０ｃの吹き出し口１１ａと被処理物Ｗ２、Ｗ３の被処理面との間の距離を測定し、処理部１０ｂ、１０ｃの吹き出し口１１ａと被処理物Ｗ２、Ｗ３の被処理面との間の距離が略一定となるように処理部１０ｂ、１０ｃ（吹き出し口１１ａ）の位置をそれぞれ調整するようにすることもできる。
【００３６】
そして、被処理物Ｗ２、Ｗ３を搬送するとともに被処理物Ｗ２、Ｗ３に表面処理が施される。この際、被処理物Ｗ２、Ｗ３を搬送するとともに、処理部１０ｂ、１０ｃと被処理物Ｗ２、Ｗ３との間の相対速度により表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物Ｗ２、Ｗ３の被処理面全体に表面処理を施すことができる。また、処理部１０ｂ、１０ｃと被処理物Ｗ２、Ｗ３との間の相対速度を制御することで、表面処理時間や得られる表面処理効果などを制御することができる。
【００３７】
また、図４（ｂ）に示すように、終了点Ｅにおいては、処理部１０ａへの処理ガスＧ、高周波電力の供給を停止して吹き出し口１１ａからの吹き出しを停止させる。そして、処理部１０ａを上方に移動させる。次に、上方に移動させた処理部１０ａを終了点Ｅから開始点Ｓに向けて移動速度Ｖｒで移動させる。この際、「Ｖｒ＞Ｖｈ」とすることで、いわゆる「早戻り」が行われる。
【００３８】
そして、図４（ｃ）に示すように、開始点Ｓに到達した処理部１０ａを下方に移動させる。また、処理部１０ａへの処理ガスＧ、高周波電力の供給を再開して吹き出し口１１ａよりの吹き出しを再開させる。また、処理部１０ａが開始点Ｓにおける下端位置に到達した際には、吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗ４の搬送方向前側の端部があるように制御される。
一方、終了点Ｅに到達した処理部１０ｂを上方に移動させる。そして、前述した処理部１０ａの場合と同様にして、上方に移動させた処理部１０ｂを終了点Ｅから開始点Ｓに向けて移動速度Ｖｒで移動させる。
前述した処理部１０ａ〜１０ｃの移動は、制御部３０ａにより移動部２０ａを制御することで行われる。また、制御部３０ａにより処理部１０ａ〜１０ｃへの処理ガスＧ、高周波電力の供給、停止の制御が行われる。
以降、前述した手順を繰り返すことで、順次被処理物Ｗ１〜Ｗｎに表面処理が施される。
【００３９】
ここで、移動速度Ｖｒなどについてさらに例示をする。
なお、図４に示すように、被処理物の間隔寸法をＬｇ、表面処理を施す際の処理部の移動距離（開始点Ｓから終了点Ｅまでの距離）をＬｈとした場合について例示をする。
Ｌｈ＜Ｌｇの場合には、１つの処理部で表面処理を順次施すことが可能である。例えば、図１に例示をしたような表面処理装置１により表面処理を順次施すことができる。
この場合、処理部が終了点Ｅから開始点Ｓまで戻る際の時間をＴｒ、処理部が終了点Ｅから開始点Ｓまで戻る際の移動速度をＶｒ、被処理物の搬送速度をＶｋ、処理部の移動速度をＶｈとすると、「Ｖｒ＝Ｌｈ／Ｔｒ」、「Ｔｒ＝（Ｌｇ−Ｌｈ）／Ｖｋ」を満足するような時間Ｔｒまたは移動速度Ｖｒで処理部を開始点Ｓまで戻せばよいことになる。なお、時間Ｔｒまたは移動速度Ｖｒが実用レベルにない場合には、表面処理装置１を複数組設けるか、図４に例示をしたような複数の処理部を備えた表面処理装置１ａとすればよい。
【００４０】
また、Ｌｈ＞Ｌｇの場合には、図４に例示をしたような複数の処理部を備えた表面処理装置１ａとする必要がある。
この場合、処理部の数をｎ、被処理物の長さ寸法（被処理物Ｗの搬送方向の寸法）をＬｋとすると、「Ｔｒ≦(((Ｌｇ+Ｌｋ)・（ｎ−１）＋Ｌｇ)-Ｌｈ)／Ｖｋ」、「Ｖｒ≧Ｌｈ／Ｔｒ」を満足するような時間Ｔｒまたは移動速度Ｖｒで処理部を開始点Ｓまで戻せばよいことになる。
なお、Ｌｈ＝Ｌｇの場合は、Ｌｈ＜Ｌｇの場合と同様とすることもできるが、Ｌｈ＞Ｌｇの場合と同様とすることが好ましい。
【００４１】
本実施の形態によれば、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物との間の相対速度を制御することで、表面処理時間や得られる表面処理効果などを制御することができる。
この場合、表面処理効果のさらなる向上が求められた場合に処理部の数を増加させたり搬送速度を遅くしたりする必要がない。そのため、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる。
また、複数の処理部を備えているので、Ｌｈ＞Ｌｇの場合、すなわち表面処理時間が長くならざるを得ないような場合であっても対応することができる。
ここで、固定した処理部の吹き出し口の下を一定の搬送速度で被処理物が搬送されるようなものの場合には、図５に示すように表面処理時間に比例した数の処理部が必要となる。 これに対し、本実施の形態によれば、固定した処理部の吹き出し口の下を一定の搬送速度で被処理物が搬送されるようなものの場合と比べて、処理部の数を半分程度まで削減することができる。
また、被処理物を搬送するとともに、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物との間の相対速度により表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物の被処理面全体に表面処理を施すことができる。
また、部分的な表面処理を施すこともできる。
また、相対速度を適宜変化させることで部分的に表面処理効果を高めたり、部分的にプラズマ生成物による影響を低減させたりすることができる。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る表面処理方法について例示をする。
本実施の形態に係る表面処理方法については、前述した表面処理装置の作用などにおいて例示をしたものと同様のものとすることができる。
例えば、本実施の形態に係る表面処理方法は、被処理物を所定の方向に向けて搬送し、被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す表面処理方法であって、所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して処理を施す際に処理を施す処理部を被処理物が搬送される搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、被処理物と処理部との間の相対速度を制御するものとすることができる。
この場合、処理部の移動速度Ｖｈが被処理物の搬送速度Ｖｋ以下となるように相対速度Ｖｓの制御を行うようにすることができる。
また、必要となる表面処理効果に応じて相対速度の制御を行うようにすることができる。
【００４３】
本実施の形態によれば、処理部と被処理物との間の相対速度を制御することで、表面処理時間や得られる表面処理効果などを制御することができる。
この場合、表面処理効果のさらなる向上が求められた場合に処理部の数を増加させたり搬送速度を遅くしたりする必要がない。そのため、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる。
また、被処理物を搬送するとともに、処理部と被処理物との間の相対速度により表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物の被処理面全体に表面処理を施すことができる。
また、部分的な表面処理を施すこともできる。
また、相対速度を適宜変化させることで部分的に表面処理効果を高めたり、部分的にプラズマ生成物による影響を低減させたりすることができる。
【００４４】
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、表面処理装置１や表面処理装置１ａなどが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。 また、処理部として大気圧プラズマ処理を施すものを例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、プラズマ処理を施すものとしては減圧プラズマ処理を施すものとすることもできる。また、紫外線（ＵＶ；Ultraviolet）照射処理やコロナ放電処理を施すものとすることもできる。この場合、例えば、被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施すことができるものとすることができる。
また、平行平板電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させるものを例示したが、プラズマの発生方法はこれに限定されるわけではない。例えば、処理部の内部にマイクロ波を導入してプラズマを発生させるようなものであってもよい。
【００４５】
また、本実施の形態に係る表面処理装置および表面処理方法は、半導体装置やフラットパネルディスプレイなどの電子デバイスの製造、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、表面洗浄、無薬剤殺菌など、各種の技術分野において用いることができる。 また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４６】
１ 表面処理装置、１ａ 表面処理装置、２ 搬送部、１０ 処理部、１０ａ〜１０ｃ 処理部、１１ 処理部本体、１１ａ 吹き出し口、１１ｃ 放電空間、１２ 電極、１３ 電極、１４ 高周波電源、１５ ガス供給部、２０ 移動部、２０ａ 移動部、２１ 保持部、３０ 制御部、３０ａ 制御部、Ｅ 終了点、Ｓ 開始点、Ｐ プラズマ、Ｖｋ 搬送速度、Ｖｈ 移動速度、Ｖｓ 相対速度、Ｗ 被処理物、Ｗ１〜Ｗ４ 被処理物、Ｗｎ 被処理物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理装置および表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマ処理などのドライプロセスが、電子デバイスの製造、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、表面洗浄、無薬剤殺菌など、幅広い技術分野において表面処理に活用されている。例えば、半導体装置やフラットパネルディスプレイなどの電子デバイスの製造においては、アッシング、ドライエッチング、薄膜堆積、表面洗浄、あるいは表面改質などの各種の表面処理が実施されている。この様な表面処理は、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。
【０００３】
この様な表面処理において生産性を向上させるために、プラズマ処理などを施す処理部と被処理物との相対的な位置関係を変化させる表面処理装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
処理部と被処理物との相対的な位置関係を変化させながらプラズマ処理などの表面処理を施すようにすれば、処理面積の大きな被処理物であっても効率のよい処理を行うことができる。
【０００４】
ここで、特許文献１に開示されているような技術においては、処理部を固定し、被処理物を一定の搬送速度で搬送することで処理部と被処理物との間の相対的な位置関係を変化させるようにしている。そして、この様な表面処理装置において表面処理効果のさらなる向上が求められた場合には、処理部の数を増加させたり搬送速度を遅くしたりすることで対応を図るようにしている。
しかしながら、処理部の数を増加させれば表面処理装置の構成が複雑化したり価格が高くなったりするおそれがある。また、搬送速度を遅くすれば生産性が低下するおそれがある。特に、表面処理装置が製造ラインに組み込まれているような場合には、他の製造装置との兼ね合いから搬送速度を余り遅くできない場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３７４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる表面処理装置および表面処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、被処理物を所定の方向に向けて搬送する搬送部と、前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す処理部と、前記処理部を移動させる移動部と、前記移動部の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動部の制御を行うことで、前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理部を前記搬送部の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御することを特徴とする表面処理装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、被処理物を所定の方向に向けて搬送し、前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す表面処理方法であって、前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理を施す処理部を前記被処理物が搬送される搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御すること、を特徴とする表面処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる表面処理装置および表面処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表面処理装置を例示するための模式図である。
【図２】本実施の形態に係る表面処理装置に設けられた処理部を例示するための模式図である。
【図３】表面処理効果と相対速度との関係を例示するための模式グラフ図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る表面処理装置を例示するための模式図である。
【図５】表面処理時間と処理部の数との関係を例示するための模式グラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、一例として、プラズマ処理を施す処理部を備えた表面処理装置の場合を例示する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表面処理装置を例示するための模式図である。 なお、図１は、表面処理が施される工程を表した図でもあり、図１中に示す開始点Ｓから終了点Ｅの間で表面処理が施されることを表している。
図２は、本実施の形態に係る表面処理装置に設けられた処理部を例示するための模式図である。
【００１２】
図１に示すように、表面処理装置１には、搬送部２、処理部１０、移動部２０、制御部３０が設けられている。
搬送部２は、被処理物Ｗを所定の方向に向けて搬送する。例えば、図１に例示をしたもののように複数のローラ２ａを備え、ローラ２ａを回転させることでローラ２ａ上に載置された被処理物Ｗを所定の方向に向けて搬送するものを例示することができる。ただし、これに限定されるわけではなく、被処理物Ｗを所定の方向に向けて搬送できるものであればよい。例えば、ベルトコンベアや被処理物Ｗを把持して搬送する様なものとすることができる。また、被処理物Ｗを図示しない搬送台に載置し、搬送台とともに被処理物Ｗを所定の方向に向けて搬送するようにすることもできる。
【００１３】
図２に示すように、処理部１０には、処理部本体１１、電極１２、電極１３、高周波電源１４、ガス供給部１５が設けられている。
処理部本体１１は、アルミナ、石英などの誘電体から形成されるものとすることができる。処理部本体１１の被処理物Ｗに面する側の端部には吹き出し口１１ａが設けられている。吹き出し口１１ａは、スリット状を呈し、被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向が長手方向となるようにして設けられている。また、吹き出し口１１ａの長さ寸法（被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向の寸法）は、被処理物Ｗの幅寸法（被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向の寸法）よりも長く設定されている。
また、吹き出し口１１ａが設けられた側と対向する側の端部には、導入口１１ｂが設けられている。そして、吹き出し口１１ａと導入口１１ｂとの間が放電空間１１ｃとなっている。
【００１４】
処理部本体１１の外壁面には電極１２、電極１３が設けられている。電極１２、電極１３は板状を呈し、互いに平行となるように設けられている。すなわち、電極１２と電極１３とがいわゆる平行平板電極を形成するように設けられている。また、電極１２、電極１３の長さ寸法（被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向の寸法）は、被処理物Ｗの幅寸法（被処理物Ｗの搬送方向と略直交する方向の寸法）よりも長く設定されている。電極１２、電極１３は、例えば、銅やアルミニウムなどの金属、合金、金属間化合物などから形成されるものとすることができる。そして、一方の電極１２には、高周波電源１４が接続されている。また、他方の電極１３は接地されている。
高周波電源１４は、例えば、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の高周波電力を電極１２に印加するものとすることができる。
【００１５】
処理部本体１１の導入口１１ｂには、流量制御弁（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）１６を介してガス供給部１５が接続されている。そのため、ガス供給部１５から流量調整がされた処理ガスＧを放電空間１１ｃ内に供給できるようになっている。
処理ガスＧとしては、例えば、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｏ２などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、エッチング、薄膜堆積、表面硬化、表面活性化、表面洗浄など表面処理の内容に応じて適宜変更することができる。
【００１６】
図１に示すように、移動部２０は、処理部１０を移動させる。移動部２０は、処理部１０の処理部本体１１を保持する保持部２１を備えている。そして、移動部２０は、搬送部２の搬送面に沿って保持部２１を往復移動させることができるようになっている。そのため、移動部２０は、保持部２１に保持された処理部１０（処理部本体１１）を搬送面に沿って往復移動させることができる。移動部２０としては、例えば、１軸（単軸）ロボットなどを例示することができる。なお、処理部１０の吹き出し口１１ａと被処理物Ｗの被処理面との間の距離を調整する機能を併せ持つようにすることもできる。
なお、搬送部２による被処理物Ｗの搬送、移動部２０による処理部１０の移動は、間欠的なものであってもよいし、連続的なものであってもよい。ただし、連続的なものとすれば、起動、停止のための速度制御の回数を減らすことができる。そのため、速度むらの発生を抑制することができ、被処理物Ｗの被処理面上における処理の面内均一性を向上させることができる。
【００１７】
制御部３０は、移動部２０を制御することで処理部１０の往復移動を制御する。この際、搬送部２の搬送速度を検知して、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度を制御することができるようになっている。なお、制御部３０が移動部２０と搬送部２とを制御して、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度を制御するようにすることもできる。また、図示しない検出部により被処理物Ｗの搬送速度を直接検出して、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度を制御するようにすることもできる。
【００１８】
すなわち、制御部３０は、移動部２０の制御を行うことで、所定の方向に向けて搬送される被処理物Ｗに対して表面処理を施す際に処理部１０を搬送部２０の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、被処理物Ｗと処理部１０との間の相対速度を制御する。
また、制御部３０は、処理部１０の移動速度Ｖｈが被処理物Ｗの搬送速度Ｖｋ以下となるように相対速度Ｖｓの制御を行うようにすることができる。
また、制御部３０は、必要となる表面処理効果に応じて相対速度の制御を行うようにすることができる。
また、制御部３０は、処理部１０の下に被処理物Ｗの搬送方向前側の端部が到達した時に、処理部１０を所定の移動速度で搬送方向に移動させるようにすることができる。
また、制御部３０は、移動部１０の制御を行うことで、被処理物Ｗに対する表面処理が終了した際に処理部１０を搬送部２の搬送面に沿って搬送方向とは反対の方向に移動させることができる。
【００１９】
次に、表面処理装置１の作用について例示をする。
図２に示すように、ガス供給部１５から処理部本体１１の放電空間１１ｃ内に処理ガスＧが供給される。この際、供給される処理ガスＧの流量が所定の値となるように流量制御弁１６により流量調整が行われる。
また、高周波電源１４により所定の値の高周波電力が電極１２に印加される。
すると、電極１２と電極１３とがいわゆる平行平板電極を形成するため、電極間に放電が起こり放電空間１１ｃ内でプラズマＰが発生する。発生したプラズマＰにより処理ガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子などのプラズマ生成物が生成される。この生成されたプラズマ生成物が、ガス流にのって吹き出し口１１ａから吹き出される。 一方、図示しない移載装置などにより被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）が搬送部２の搬送面上に載せられる。搬送面上に載せられた被処理物Ｗは、所定の方向に向けて所定の搬送速度Ｖｋで搬送される。
なお、吹き出し口１１ａからプラズマ生成物を吹き出させるタイミングは、図示しない検出部により被処理物Ｗの搬送方向前側の端部を検出し、被処理物Ｗの搬送開始を検知したときとほぼ同時とすることができる。また、被処理物Ｗの搬送が開始されてから所定の時間が経過した後とすることもできる。その様にすれば、所定に時間が経過するまでの間に処理部１０の初期速度を調整することができる。
【００２０】
次に、図１（ａ）に示すように、開始点Ｓにおいて処理部１０の吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗの搬送方向前側の端部が到達すると、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度が所定の値となるように処理部１０が移動速度Ｖｈで移動される。この場合、被処理物Ｗの搬送方向前側の端部の到達は、図示しない検出部により検知するようにすることができる。また、処理部１０の移動は、制御部３０により移動部２０を制御することで行われる。この際、図示しない測定部により処理部１０の吹き出し口１１ａと被処理物Ｗの被処理面との間の距離を測定し、処理部１０の吹き出し口１１ａと被処理物Ｗの被処理面との間の距離が略一定となるように処理部１０（吹き出し口１１ａ）の位置を調整するようにすることもできる。
この様にして、被処理物Ｗの表面処理が開始される。
なお、図中のＬｈは、表面処理を施す際の処理部の移動距離（開始点Ｓから終了点Ｅまでの距離）である。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示すように、被処理物Ｗを搬送するとともに被処理物Ｗに表面処理が施される。この際、被処理物Ｗを搬送するとともに、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度により表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物Ｗの被処理面全体に表面処理を施すことができる。また、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度を制御することで、表面処理時間や得られる表面処理効果などを制御することができる。
【００２２】
ここで、図１に示すように、被処理物Ｗの搬送速度をＶｋ、処理部１０の移動速度をＶｈとすると、表面処理を施す位置における移動速度でもある相対速度Ｖｓは、「Ｖｓ＝Ｖｋ−Ｖｈ」で表される。この場合、Ｖｋ≧Ｖｈである。すなわち、処理部１０の移動速度Ｖｈが被処理物Ｗの搬送速度Ｖｋ以下となっている。
また、被処理物Ｗの長さ寸法（被処理物Ｗの搬送方向の寸法）をＬｋ、１つの被処理物Ｗの表面処理時間をＴｓとすると、「Ｔｓ＝Ｌｋ／Ｖｓ」で表される。
また、その際の被処理物Ｗの搬送距離をＬｓとすると、「Ｌｓ＝Ｔｓ・Ｖｋ＝（Ｌｋ／Ｖｓ）・Ｖｋ」で表される。
【００２３】
この場合、相対速度Ｖｓを小さくすれば表面処理時間が長くなり、プラズマ生成物に曝される時間が長くなるので得られる表面処理効果を高くすることができる。また、相対速度Ｖｓを大きくすれば表面処理時間が短くなり、プラズマ生成物に曝される時間が短くなるので得られる表面処理効果やプラズマ生成物による損傷などを低減させることができる。また、相対速度Ｖｓをなくせば表面処理を施す位置を固定することができる。
例えば、被処理面の表面洗浄を施す場合などにおいて、付着物が多い場合には相対速度Ｖｓを小さくして表面処理効果（付着物の除去効果）を高めるようにすることができる。また、付着物が少ない場合やプラズマ生成物による損傷が発生しやすい場合には相対速度Ｖｓを大きくして表面処理時間の短縮やプラズマ生成物による損傷の低減を図ることができる。また、任意の位置に吹き出し口１１ａが到達した際に相対速度Ｖｓがなくなるようにすれば、任意の位置の部分的な表面洗浄を施すことができる。
【００２４】
次に、図１（ｃ）に示すように、終了点Ｅにおいて処理部１０の吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗの搬送方向後側の端部が到達すると、処理部１０が開始点Ｓ（図１（ａ）に示す位置）に戻される。この際、次に表面処理が施される被処理物Ｗの搬送方向前側の端部が図１（ａ）に示す吹き出し口１１ａの下に到達する前に戻せるような速度で戻される。この様にして、被処理物Ｗの表面処理が終了する。
以降、前述した手順を繰り返すことで、順次被処理物に表面処理が施される。
【００２５】
なお、被処理物Ｗの搬送方向後側の端部の到達は、図示しない検出部により検知するようにすることができる。また、搬送時間や搬送距離Ｌｓなどに基づいて搬送方向後側の端部の到達を間接的に知るようにすることもできる。
【００２６】
また、処理部１０の吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗの搬送方向後側の端部が到達する前に処理部１０を開始点Ｓに戻すようにすることもできる。例えば、所定の範囲だけ表面処理を施すような場合には、所定の範囲の表面処理が終了した時点で処理部１０を開始点Ｓに戻すようにすることができる。
また、相対速度Ｖｓを適宜変化させることで部分的に表面処理効果を高めたり、部分的にプラズマ生成物による影響を低減させたりすることができる。
【００２７】
図３は、表面処理効果と相対速度との関係を例示するための模式図である。
なお、図３は、図１に例示をしたもののように処理部１０が１つ設けられた場合である。
図３に示すように、表面処理効果と相対速度とは反比例の関係にある。
そのため、前述したように、相対速度Ｖｓを小さくすれば表面処理効果を高くすることができる。また、相対速度Ｖｓを大きくすれば表面処理効果を低減させることができる。 また、相対速度Ｖｓを小さくして行くと表面処理効果が急激に高くなる。そのため、この点をも考慮して相対速度Ｖｓを変化させ表面処理を施すようにすることもできる。
【００２８】
本実施の形態によれば、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度Ｖｓを制御することで、表面処理時間Ｔｓや得られる表面処理効果などを制御することができる。
この場合、表面処理効果のさらなる向上が求められた場合に処理部の数を増加させたり搬送速度を遅くしたりする必要がない。そのため、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる。
また、被処理物Ｗを搬送するとともに、処理部１０と被処理物Ｗとの間の相対速度Ｖｓにより表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物Ｗの被処理面全体に表面処理を施すことができる。
また、部分的な表面処理を施すこともできる。
また、相対速度Ｖｓを適宜変化させることで部分的に表面処理効果を高めたり、部分的にプラズマ生成物による影響を低減させたりすることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る表面処理装置を例示する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る表面処理装置を例示するための模式図である。 図４に示すように、表面処理装置１ａには、搬送部２、処理部１０ａ〜１０ｃ、移動部２０ａ、制御部３０ａが設けられている。
なお、図４は、表面処理が施される工程を表した図でもあり、図４中に示す開始点Ｓから終了点Ｅの間で表面処理が施されることを表している。
【００３０】
本実施の形態においては、前述した処理部１０が３組設けられている。すなわち、処理部１０ａ〜１０ｃが設けられている。
また、処理部１０ａ〜１０ｃを移動させる移動部２０ａが設けられている。
移動部２０ａは、図４に示すように、矩形状の軌跡を描くように処理部１０ａ〜１０ｃを移動させる。図４に例示をしたものにおいては、開始点Ｓから終了点Ｅに向けて移動速度Ｖｈで処理部を移動させ、終了点Ｅに到達した処理部を上方に移動させるようにしている。そして、上方に移動させた処理部を終了点Ｅから開始点Ｓに向けて移動速度Ｖｒで移動させ、開始点Ｓに到達した処理部を下方に移動させるようにしている。また、「Ｖｒ＞Ｖｈ」とすることで処理部の配設数を低減させるようにしている。
移動部２０ａは、例えば、いわゆるパレット搬送装置などとすることができる。この場合、パレット搬送装置に設けられたパレットに処理部１０ａ〜１０ｃをそれぞれ保持させ、パレットを移動させることで処理部１０ａ〜１０ｃを移動させるようにしたものなどとすることができる。なお、「Ｖｒ＞Ｖｈ」とする場合は、例えば、いわゆる早戻り機構を設けるようにすればよい。また、処理部１０ａ〜１０ｃの吹き出し口１１ａと被処理物Ｗ１〜Ｗｎの被処理面との間の距離を調整する機能を併せ持つようにすることもできる。
【００３１】
制御部３０ａは、移動部２０ａを制御することで処理部１０ａ〜１０ｃの移動を制御する。この際、搬送部２の搬送速度を検知して、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物Ｗ１〜Ｗｎとの間の相対速度を制御することができるようになっている。なお、制御部３０ａが移動部２０ａと搬送部２とを制御して、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物Ｗ１〜Ｗｎとの間の相対速度を制御するようにすることもできる。また、図示しない検出部により被処理物Ｗ１〜Ｗｎの搬送速度を直接検出して、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物Ｗ１〜Ｗｎとの間の相対速度を制御するようにすることもできる。
【００３２】
すなわち、制御部３０ａは、移動部２０ａの制御を行うことで、所定の方向に向けて搬送される被処理物Ｗに対して表面処理を施す際に処理部１０ａ〜１０ｃを搬送部２の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、被処理物Ｗと処理部１０ａ〜１０ｃとの間の相対速度Ｖｓを制御する。
また、制御部３０ａは、処理部１０ａ〜１０ｃの移動速度Ｖｈが被処理物Ｗの搬送速度Ｖｋ以下となるように相対速度Ｖｓの制御を行うようにすることができる。
また、制御部３０ａは、必要となる表面処理効果に応じて相対速度の制御を行うようにすることができる。
また、制御部３０ａは、処理部１０ａ〜１０ｃの下に被処理物Ｗの搬送方向前側の端部が到達した時に、処理部１０ａ〜１０ｃを所定の移動速度Ｖｈで搬送方向に移動させるようにすることができる。
また、制御部３０ａは、処理部１０ａ〜１０ｃへの処理ガスＧ、高周波電力の供給を制御して吹き出し口１１ａよりの吹き出しを制御するようにすることもできる。
【００３３】
次に、表面処理装置１ａの作用について例示をする。
前述した表面処理装置１の場合と同様に、ガス供給部１５から処理部本体１１の放電空間１１ｃ内に処理ガスＧが供給される。この際、供給される処理ガスＧの流量が所定の値となるように流量制御弁１６により流量調整が行われる。
また、高周波電源１４により所定の値の高周波電力が電極１２に印加される。
すると、電極１２と電極１３とがいわゆる平行平板電極を形成するため、電極間に放電が起こり放電空間１１ｃ内でプラズマＰが発生する。発生したプラズマＰにより処理ガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子などのプラズマ生成物が生成される。この生成されたプラズマ生成物が、ガス流にのって吹き出し口１１ａより吹き出される。 一方、図示しない移載装置などにより被処理物Ｗ１〜Ｗｎの間隔が所定の寸法Ｌｇとなるようにして被処理物Ｗ１〜Ｗｎ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）が搬送部２の搬送面上に載せられる。搬送面上に載せられた被処理物Ｗ１〜Ｗｎは、所定の方向に向けて所定の搬送速度Ｖｋで搬送される。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、処理部と被処理物との間の相対速度が所定の値となるように処理部１０ｂ、１０ｃを移動速度Ｖｈで移動させる。また、開始点Ｓにおいては吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗ３の搬送方向前側の端部があり、終了点Ｅにおいては吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗ１の搬送方向後側の端部があるようにされる。
【００３５】
この際、図示しない測定部により処理部１０ｂ、１０ｃの吹き出し口１１ａと被処理物Ｗ２、Ｗ３の被処理面との間の距離を測定し、処理部１０ｂ、１０ｃの吹き出し口１１ａと被処理物Ｗ２、Ｗ３の被処理面との間の距離が略一定となるように処理部１０ｂ、１０ｃ（吹き出し口１１ａ）の位置をそれぞれ調整するようにすることもできる。
【００３６】
そして、被処理物Ｗ２、Ｗ３を搬送するとともに被処理物Ｗ２、Ｗ３に表面処理が施される。この際、被処理物Ｗ２、Ｗ３を搬送するとともに、処理部１０ｂ、１０ｃと被処理物Ｗ２、Ｗ３との間の相対速度により表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物Ｗ２、Ｗ３の被処理面全体に表面処理を施すことができる。また、処理部１０ｂ、１０ｃと被処理物Ｗ２、Ｗ３との間の相対速度を制御することで、表面処理時間や得られる表面処理効果などを制御することができる。
【００３７】
また、図４（ｂ）に示すように、終了点Ｅにおいては、処理部１０ａへの処理ガスＧ、高周波電力の供給を停止して吹き出し口１１ａからの吹き出しを停止させる。そして、処理部１０ａを上方に移動させる。次に、上方に移動させた処理部１０ａを終了点Ｅから開始点Ｓに向けて移動速度Ｖｒで移動させる。この際、「Ｖｒ＞Ｖｈ」とすることで、いわゆる「早戻り」が行われる。
【００３８】
そして、図４（ｃ）に示すように、開始点Ｓに到達した処理部１０ａを下方に移動させる。また、処理部１０ａへの処理ガスＧ、高周波電力の供給を再開して吹き出し口１１ａよりの吹き出しを再開させる。また、処理部１０ａが開始点Ｓにおける下端位置に到達した際には、吹き出し口１１ａの下に被処理物Ｗ４の搬送方向前側の端部があるように制御される。
一方、終了点Ｅに到達した処理部１０ｂを上方に移動させる。そして、前述した処理部１０ａの場合と同様にして、上方に移動させた処理部１０ｂを終了点Ｅから開始点Ｓに向けて移動速度Ｖｒで移動させる。
前述した処理部１０ａ〜１０ｃの移動は、制御部３０ａにより移動部２０ａを制御することで行われる。また、制御部３０ａにより処理部１０ａ〜１０ｃへの処理ガスＧ、高周波電力の供給、停止の制御が行われる。
以降、前述した手順を繰り返すことで、順次被処理物Ｗ１〜Ｗｎに表面処理が施される。
【００３９】
ここで、移動速度Ｖｒなどについてさらに例示をする。
なお、図４に示すように、被処理物の間隔寸法をＬｇ、表面処理を施す際の処理部の移動距離（開始点Ｓから終了点Ｅまでの距離）をＬｈとした場合について例示をする。
Ｌｈ＜Ｌｇの場合には、１つの処理部で表面処理を順次施すことが可能である。例えば、図１に例示をしたような表面処理装置１により表面処理を順次施すことができる。
この場合、処理部が終了点Ｅから開始点Ｓまで戻る際の時間をＴｒ、処理部が終了点Ｅから開始点Ｓまで戻る際の移動速度をＶｒ、被処理物の搬送速度をＶｋ、処理部の移動速度をＶｈとすると、「Ｖｒ＝Ｌｈ／Ｔｒ」、「Ｔｒ＝（Ｌｇ−Ｌｈ）／Ｖｋ」を満足するような時間Ｔｒまたは移動速度Ｖｒで処理部を開始点Ｓまで戻せばよいことになる。なお、時間Ｔｒまたは移動速度Ｖｒが実用レベルにない場合には、表面処理装置１を複数組設けるか、図４に例示をしたような複数の処理部を備えた表面処理装置１ａとすればよい。
【００４０】
また、Ｌｈ＞Ｌｇの場合には、図４に例示をしたような複数の処理部を備えた表面処理装置１ａとする必要がある。
この場合、処理部の数をｎ、被処理物の長さ寸法（被処理物Ｗの搬送方向の寸法）をＬｋとすると、「Ｔｒ≦(((Ｌｇ+Ｌｋ)・（ｎ−１）＋Ｌｇ)-Ｌｈ)／Ｖｋ」、「Ｖｒ≧Ｌｈ／Ｔｒ」を満足するような時間Ｔｒまたは移動速度Ｖｒで処理部を開始点Ｓまで戻せばよいことになる。
なお、Ｌｈ＝Ｌｇの場合は、Ｌｈ＜Ｌｇの場合と同様とすることもできるが、Ｌｈ＞Ｌｇの場合と同様とすることが好ましい。
【００４１】
本実施の形態によれば、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物との間の相対速度を制御することで、表面処理時間や得られる表面処理効果などを制御することができる。
この場合、表面処理効果のさらなる向上が求められた場合に処理部の数を増加させたり搬送速度を遅くしたりする必要がない。そのため、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる。
また、複数の処理部を備えているので、Ｌｈ＞Ｌｇの場合、すなわち表面処理時間が長くならざるを得ないような場合であっても対応することができる。
ここで、固定した処理部の吹き出し口の下を一定の搬送速度で被処理物が搬送されるようなものの場合には、図５に示すように表面処理時間に比例した数の処理部が必要となる。 これに対し、本実施の形態によれば、固定した処理部の吹き出し口の下を一定の搬送速度で被処理物が搬送されるようなものの場合と比べて、処理部の数を半分程度まで削減することができる。
また、被処理物を搬送するとともに、処理部１０ａ〜１０ｃと被処理物との間の相対速度により表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物の被処理面全体に表面処理を施すことができる。
また、部分的な表面処理を施すこともできる。
また、相対速度を適宜変化させることで部分的に表面処理効果を高めたり、部分的にプラズマ生成物による影響を低減させたりすることができる。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る表面処理方法について例示をする。
本実施の形態に係る表面処理方法については、前述した表面処理装置の作用などにおいて例示をしたものと同様のものとすることができる。
例えば、本実施の形態に係る表面処理方法は、被処理物を所定の方向に向けて搬送し、被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す表面処理方法であって、所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して処理を施す際に処理を施す処理部を被処理物が搬送される搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、被処理物と処理部との間の相対速度を制御するものとすることができる。
この場合、処理部の移動速度Ｖｈが被処理物の搬送速度Ｖｋ以下となるように相対速度Ｖｓの制御を行うようにすることができる。
また、必要となる表面処理効果に応じて相対速度の制御を行うようにすることができる。
【００４３】
本実施の形態によれば、処理部と被処理物との間の相対速度を制御することで、表面処理時間や得られる表面処理効果などを制御することができる。
この場合、表面処理効果のさらなる向上が求められた場合に処理部の数を増加させたり搬送速度を遅くしたりする必要がない。そのため、生産性の低下を抑制するとともに表面処理効果の向上を図ることができる。
また、被処理物を搬送するとともに、処理部と被処理物との間の相対速度により表面処理が施される位置を移動させることができるので、被処理物の被処理面全体に表面処理を施すことができる。
また、部分的な表面処理を施すこともできる。
また、相対速度を適宜変化させることで部分的に表面処理効果を高めたり、部分的にプラズマ生成物による影響を低減させたりすることができる。
【００４４】
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、表面処理装置１や表面処理装置１ａなどが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。 また、処理部として大気圧プラズマ処理を施すものを例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、プラズマ処理を施すものとしては減圧プラズマ処理を施すものとすることもできる。また、紫外線（ＵＶ；Ultraviolet）照射処理やコロナ放電処理を施すものとすることもできる。この場合、例えば、被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施すことができるものとすることができる。
また、平行平板電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させるものを例示したが、プラズマの発生方法はこれに限定されるわけではない。例えば、処理部の内部にマイクロ波を導入してプラズマを発生させるようなものであってもよい。
【００４５】
また、本実施の形態に係る表面処理装置および表面処理方法は、半導体装置やフラットパネルディスプレイなどの電子デバイスの製造、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、表面洗浄、無薬剤殺菌など、各種の技術分野において用いることができる。 また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４６】
１ 表面処理装置、１ａ 表面処理装置、２ 搬送部、１０ 処理部、１０ａ〜１０ｃ 処理部、１１ 処理部本体、１１ａ 吹き出し口、１１ｃ 放電空間、１２ 電極、１３ 電極、１４ 高周波電源、１５ ガス供給部、２０ 移動部、２０ａ 移動部、２１ 保持部、３０ 制御部、３０ａ 制御部、Ｅ 終了点、Ｓ 開始点、Ｐ プラズマ、Ｖｋ 搬送速度、Ｖｈ 移動速度、Ｖｓ 相対速度、Ｗ 被処理物、Ｗ１〜Ｗ４ 被処理物、Ｗｎ 被処理物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を所定の方向に向けて搬送する搬送部と、
前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す処理部と、
前記処理部を移動させる移動部と、
前記移動部の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記移動部の制御を行うことで、前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理部を前記搬送部の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御することを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記処理部の移動速度が前記被処理物の搬送速度以下となるように前記相対速度の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記被処理物に対して必要となる表面処理効果に応じて前記相対速度の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記処理部の下に前記被処理物の搬送方向前側の端部が到達した時に、前記処理部を所定の移動速度で前記搬送方向に移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記移動部の制御を行うことで、前記被処理物に対する処理が終了した際に前記処理部を前記搬送部の搬送面に沿って前記搬送方向とは反対の方向に移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記処理部が複数設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記移動部は、矩形状の軌跡を描くように前記処理部を移動させることを特徴とする請求項６記載の表面処理装置。
【請求項８】
被処理物を所定の方向に向けて搬送し、前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す表面処理方法であって、
前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理を施す処理部を前記被処理物が搬送される搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御すること、を特徴とする表面処理方法。
【請求項９】
前記処理部の移動速度が前記被処理物の搬送速度以下となるように前記相対速度の制御を行うことを特徴とする請求項８記載の表面処理方法。
【請求項１０】
必要となる表面処理効果に応じて前記相対速度の制御を行うことを特徴とする請求項８記載の表面処理方法。
【請求項１】
被処理物を所定の方向に向けて搬送する搬送部と、
前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す処理部と、
前記処理部を移動させる移動部と、
前記移動部の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記移動部の制御を行うことで、前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理部を前記搬送部の搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御することを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記処理部の移動速度が前記被処理物の搬送速度以下となるように前記相対速度の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記被処理物に対して必要となる表面処理効果に応じて前記相対速度の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記処理部の下に前記被処理物の搬送方向前側の端部が到達した時に、前記処理部を所定の移動速度で前記搬送方向に移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記移動部の制御を行うことで、前記被処理物に対する処理が終了した際に前記処理部を前記搬送部の搬送面に沿って前記搬送方向とは反対の方向に移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記処理部が複数設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記移動部は、矩形状の軌跡を描くように前記処理部を移動させることを特徴とする請求項６記載の表面処理装置。
【請求項８】
被処理物を所定の方向に向けて搬送し、前記被処理物に対して、プラズマ処理、紫外線照射処理、およびコロナ放電処理からなる群より選ばれた少なくとも１種の処理を施す表面処理方法であって、
前記所定の方向に向けて搬送される被処理物に対して前記処理を施す際に前記処理を施す処理部を前記被処理物が搬送される搬送面に沿って搬送方向に移動させるとともに、前記被処理物と前記処理部との間の相対速度を制御すること、を特徴とする表面処理方法。
【請求項９】
前記処理部の移動速度が前記被処理物の搬送速度以下となるように前記相対速度の制御を行うことを特徴とする請求項８記載の表面処理方法。
【請求項１０】
必要となる表面処理効果に応じて前記相対速度の制御を行うことを特徴とする請求項８記載の表面処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１８７１８４（Ｐ２０１１−１８７１８４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４８３２４（Ｐ２０１０−４８３２４）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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