JP2002058995A - Plasma treating device and plasma treating method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理物の表面に
存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥
離、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、
製膜、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズ
マを発生させるためのプラズマ処理装置、及びこれを用
いたプラズマ処理方法に関するものであり、特に、精密
な接合が要求される電子部品の表面クリーニング等に応
用されるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to cleaning of foreign substances such as organic substances present on the surface of an object to be processed, peeling of resist, improvement of adhesion of an organic film, reduction of metal oxide,
The present invention relates to a plasma processing apparatus for generating plasma used for plasma processing such as film formation and surface modification, and a plasma processing method using the same. Particularly, the present invention relates to a surface of an electronic component requiring precise bonding. It is applied to cleaning and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、対向配置された電極間に電圧
を印加することにより大気圧下でグロー放電を安定に生
成し、このグロー放電により得られるプラズマを用いて
配線板等の基板に表面処理が行われている。例えば、特
開平2−15171号公報、特開平3−241739号
公報あるいは特開平1−306569号公報には、反応
容器内の放電空間に一対の電極を設けると共に少なくと
も一方の電極の放電空間側の表面に誘電体を配置し、H
e(ヘリウム)やAr(アルゴン)等の希ガスを主成分
とするプラズマ生成用ガスで放電空間を満たし、電極の
間に交番電圧を印加してプラズマ生成用ガスのプラズマ
を生成し、反応容器内に置かれた被処理物をこのプラズ
マで処理する方法が開示されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a glow discharge is stably generated under atmospheric pressure by applying a voltage between electrodes arranged opposite to each other, and a plasma obtained by the glow discharge is used to generate a glow discharge on a substrate such as a wiring board. Processing is taking place. For example, JP-A-2-15171, JP-A-3-241739 or JP-A-1-306569 disclose that a pair of electrodes is provided in a discharge space in a reaction vessel and at least one of the electrodes is located on the discharge space side. A dielectric is placed on the surface and H
The discharge space is filled with a plasma generation gas mainly composed of a rare gas such as e (helium) or Ar (argon), and an alternating voltage is applied between the electrodes to generate plasma of the plasma generation gas. There is disclosed a method of treating an object to be treated placed therein with the plasma.
【0003】しかし、この方法では被処理物の特定領域
のみにプラズマ処理を施すのが難しく、また、処理時間
も長くかかるという問題があった。そこで、大気圧下で
グロー放電により生成したプラズマジェット(特にプラ
ズマの活性種)を被処理物に吹き付けてプラズマ処理を
することが提案されており、このようなプラズマ処理方
法として、例えば、特開平4−358076号公報、特
開平3−219082号公報、特開平4−212253
号公報、特開平6−108257号公報などに各種の方
法が開示されている。However, this method has a problem that it is difficult to perform plasma processing only on a specific region of the object to be processed, and that a long processing time is required. Therefore, it has been proposed to perform plasma processing by spraying a plasma jet (particularly, active species of plasma) generated by glow discharge under atmospheric pressure on an object to be processed. JP-A-4-358076, JP-A-3-219082, JP-A-4-212253
Various methods are disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 6-108257 and the like.
【0004】上記のようなプラズマ処理方法では、大気
圧下でグロー放電を安定して発生させるための一つの方
法として、Heを多量に含むプラズマ生成用ガスを放電
空間に導入するようにしている。また、大気圧下でグロ
ー放電を安定して発生させるための他の方法として、放
電空間への投入電力を小さくするようにしている。さら
に、大気圧下でグロー放電を安定して発生させるための
他の方法として、特開平10−154598号公報に
は、特殊なパルス電源を用いて電極間にパルス状の電圧
を印加することによって、Heを用いずに大気圧下でグ
ロー放電を安定して発生させてプラズマ処理を行う方法
が開示されている。In the above-described plasma processing method, as one method for stably generating a glow discharge under atmospheric pressure, a plasma generating gas containing a large amount of He is introduced into a discharge space. . Further, as another method for stably generating glow discharge under atmospheric pressure, power supplied to a discharge space is reduced. Further, as another method for stably generating a glow discharge under atmospheric pressure, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-154598 discloses a method in which a pulsed voltage is applied between electrodes using a special pulse power supply. A method of performing plasma processing by stably generating glow discharge under atmospheric pressure without using He is disclosed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のように、
Heを多量に含むプラズマ生成用ガスを放電空間に導入
する方法では、高価なHeが必須であり、プラズマ処理
にかかるコスト(ランニングコスト)が高くなるという
問題があった。また、放電空間への投入電力を小さくす
る方法では、アークの発生が抑えられて被処理物へのダ
メージが起こらないようにすることができるものの、生
成されるプラズマの密度が低くなりプラズマ処理の能力
が低いという問題があった。さらに、特開平10−15
4598号公報に記載された方法では、Heを用いない
でプラズマ処理ができるものの、特殊なパルス電源を用
いて電極間にパルス状の電圧を印加しているので、放電
空間で発生するグロー放電はパルス状の放電(パルス放
電)となって放電の休止時間が発生してしまうことにな
り、これにより、プラズマ密度の時間的平均値は低い値
となって、プラズマ処理の能力が低いという問題があっ
た。However, as described above,
In the method of introducing a plasma-generating gas containing a large amount of He into the discharge space, expensive He is indispensable, and there is a problem that the cost (running cost) required for plasma processing is increased. In addition, in the method of reducing the electric power supplied to the discharge space, the generation of arc can be suppressed and the damage to the processing object can be prevented, but the density of the generated plasma is reduced and the plasma processing is not performed. There was a problem of low ability. Further, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-15
According to the method described in Japanese Patent No. 4598, plasma treatment can be performed without using He, but since a pulse-like voltage is applied between the electrodes using a special pulse power supply, the glow discharge generated in the discharge space is reduced. This results in a pulse-like discharge (pulse discharge), which causes a pause time of the discharge. As a result, the temporal average value of the plasma density becomes low and the plasma processing ability is low. there were.
【0006】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、誘電体バリア放電を利用することによって、He
が不要となってプラズマ処理にかかるコストを低く抑え
ることができ、また、放電空間への投入電力を大きくす
ることが可能となってプラズマ密度を高くすることがで
き、プラズマ処理の能力を高くすることができるプラズ
マ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的
とするものである。[0006] The present invention has been made in view of the above points, and uses a dielectric barrier discharge to provide He.
Is not required, so that the cost of plasma processing can be kept low, and the power input to the discharge space can be increased, the plasma density can be increased, and the plasma processing ability can be increased. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method that can perform the above-described processes.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
プラズマ処理装置は、対向配置された電極2、3の間を
放電空間34として形成し、対向配置された電極2、3
のうち少なくとも一方の電極2(又は電極3)の放電空
間34側に誘電体32を設け、放電空間34にプラズマ
生成用ガスを供給すると共に電極2、3間に電圧を印加
することによって大気圧近傍の圧力下で放電空間34に
誘電体バリア放電を発生させるプラズマ処理装置におい
て、電極2、3間に印加する電圧の波形を休止時間のな
い交番電圧波形とすると共にこの交番電圧波形の立ち上
がり時間を100μsec以下とすることを特徴とする
ものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus in which a space is formed between electrodes 2 and 3 facing each other as a discharge space 34, and electrodes 2 and 3 facing each other are formed.
At least one of the electrodes 2 (or the electrode 3) is provided with a dielectric 32 on the discharge space 34 side, a plasma generating gas is supplied to the discharge space 34, and a voltage is applied between the electrodes 2 and 3 to adjust the atmospheric pressure. In a plasma processing apparatus that generates a dielectric barrier discharge in the discharge space 34 under a nearby pressure, the voltage applied between the electrodes 2 and 3 has an alternating voltage waveform having no pause and a rising time of the alternating voltage waveform. Is set to 100 μsec or less.
【0008】本発明の請求項2に係るプラズマ処理装置
は、対向配置された電極2、3の間を放電空間34とし
て形成し、対向配置された電極2、3のうち少なくとも
一方の電極2(又は電極3)の放電空間34側に誘電体
32を設け、放電空間34にプラズマ生成用ガスを供給
すると共に電極2、3間に電圧を印加することによって
大気圧近傍の圧力下で放電空間34に誘電体バリア放電
を発生させるプラズマ処理装置において、電極2、3間
に印加する電圧の波形を休止時間のない交番電圧波形と
すると共にこの交番電圧波形の立ち下がり時間を100
μsec以下とすることを特徴とするものである。In the plasma processing apparatus according to a second aspect of the present invention, the space between the opposed electrodes 2 and 3 is formed as a discharge space 34, and at least one of the electrodes 2 and 3 ( Alternatively, a dielectric 32 is provided on the discharge space 34 side of the electrode 3), a plasma generating gas is supplied to the discharge space 34, and a voltage is applied between the electrodes 2 and 3 so that the discharge space 34 is maintained under a pressure near the atmospheric pressure. In the plasma processing apparatus for generating a dielectric barrier discharge, the voltage applied between the electrodes 2 and 3 is changed to an alternating voltage waveform having no pause, and the fall time of the alternating voltage waveform is set to 100.
μsec or less.
【0009】また、本発明の請求項3に係るプラズマ処
理装置は、請求項1又は2の構成に加えて、交番電圧波
形の繰り返し周波数を0.5〜200kHzにすること
を特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the repetition frequency of the alternating voltage waveform is set to 0.5 to 200 kHz. is there.
【0010】また、本発明の請求項4に係るプラズマ処
理装置は、請求項1乃至3のいずれかの構成に加えて、
電極2、3間に印加される電界強度を1〜200kV/
cmにすることを特徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus in addition to any one of the first to third aspects.
The electric field intensity applied between the electrodes 2 and 3 is 1 to 200 kV /
cm.
【0011】また、本発明の請求項5に係るプラズマ処
理装置は、請求項1乃至4のいずれかの構成に加えて、
電極2、3間に印加する休止時間のない交番電圧波形の
電圧にパルス状の高電圧を重畳することを特徴とするも
のである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus according to any one of the first to fourth aspects.
The present invention is characterized in that a pulse-like high voltage is superimposed on a voltage having an alternating voltage waveform with no pause applied between the electrodes 2 and 3.
【0012】また、本発明の請求項6に係るプラズマ処
理装置は、請求項5の構成に加えて、パルス状の高電圧
を交番電圧波形の電圧極性が変化した直後より所定時間
経過した後に重畳することを特徴とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fifth aspect, the pulsed high voltage is superimposed after a lapse of a predetermined time immediately after the voltage polarity of the alternating voltage waveform changes. It is characterized by doing.
【0013】また、本発明の請求項7に係るプラズマ処
理装置は、請求項5又は6の構成に加えて、パルス状の
高電圧を交番電圧波形の1周期内に複数重畳することを
特徴とするものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the plasma processing apparatus according to the fifth or sixth aspect, wherein a plurality of pulsed high voltages are superimposed in one cycle of the alternating voltage waveform. Is what you do.
【0014】また、本発明の請求項8に係るプラズマ処
理装置は、請求項5乃至7のいずれかの構成に加えて、
パルス状の高電圧の立ち上がり時間を0.1μsec以
下とすることを特徴とするものである。[0014] Further, a plasma processing apparatus according to claim 8 of the present invention, in addition to the configuration of any of claims 5 to 7,
It is characterized in that the rise time of the pulse-like high voltage is set to 0.1 μsec or less.
【0015】また、本発明の請求項9に係るプラズマ処
理装置は、請求項5乃至8のいずれかの構成に加えて、
パルス状の高電圧の波高値を交番電圧波形の最大電圧値
以上とすることを特徴とするものである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus according to the fifth aspect,
The peak value of the pulse-like high voltage is set to be equal to or more than the maximum voltage value of the alternating voltage waveform.
【0016】また、本発明の請求項10に係るプラズマ
処理装置は、請求項1乃至9のいずれかの構成に加え
て、電極2、3間に印加する休止時間のない交番電圧波
形を、複数種の周波数の交番電圧波形を重ね合わせて形
成して成ることを特徴とするものである。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein a plurality of alternating voltage waveforms applied between the electrodes 2 and 3 without a pause are provided. It is characterized by being formed by superposing alternating voltage waveforms of various frequencies.
【0017】本発明の請求項11に係るプラズマ処理方
法は、請求項1乃至10のいずれかに記載のプラズマ処
理装置を用いてプラズマ処理を行うことを特徴とするも
のである。A plasma processing method according to an eleventh aspect of the present invention is characterized in that the plasma processing is performed using the plasma processing apparatus according to any one of the first to tenth aspects.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0019】まず、誘電体バリア放電の基礎的な特性に
ついて以下に説明する(参考文献:林泉著「高電圧プラ
ズマ工学」P35、丸善株式会社)。誘電体バリア放電
は、対をなす(一対の)電極2、3を対向配置して電極
2、3の間に放電空間34を形成し、図11(a)に示
すように両方の電極2、3の放電空間34側の表面に誘
電体(固体誘電体)32を設けて電極2、3の放電空間
34側の表面を覆ったり、図11(b)に示すように一
方の電極2(電極3であってもよい)の放電空間34側
の表面に誘電体(固体誘電体)32を設けて電極2の放
電空間34側の表面を覆ったりすることによって、電極
2、3間で直接放電が起こらないようにした状態にし、
この状態で電源43により電極2、3間に交番電圧を印
加することによって放電空間34で生じる放電現象であ
る。このように放電空間34を1気圧程度の気体で満た
して電極2、3間に交番高電圧を加えると、図12に示
すように、放電空間34において、電界と平行方向に無
数のきわめて細い光の筋が一様に発生する。光の筋はス
トリーマ11によるものである。ストリーマ11の電荷
は電極2、3が誘電体32で覆われているために、電極
2、3に流れ込めず、よって、放電空間34中の電荷は
電極2、3の表面の誘電体32に蓄積される(これを壁
電荷と呼ぶ)。First, basic characteristics of the dielectric barrier discharge will be described below (reference: Izumi Hayashi, "High Voltage Plasma Engineering", p. 35, Maruzen Co., Ltd.). In the dielectric barrier discharge, a pair of (a pair of) electrodes 2 and 3 are arranged to face each other to form a discharge space 34 between the electrodes 2 and 3, and as shown in FIG. A dielectric (solid dielectric) 32 is provided on the surface of the discharge space 34 on the side of the discharge space 34 to cover the surface of the electrodes 2 and 3 on the side of the discharge space 34, or as shown in FIG. 3 may be provided on the surface of the discharge space 34 on the side of the discharge space 34 so as to cover the surface of the electrode 2 on the side of the discharge space 34, so that direct discharge between the electrodes 2 and 3 can be achieved. In a state where no
This is a discharge phenomenon that occurs in the discharge space 34 when an alternating voltage is applied between the electrodes 2 and 3 by the power supply 43 in this state. When the discharge space 34 is filled with a gas of about 1 atm and an alternating high voltage is applied between the electrodes 2 and 3 in this way, as shown in FIG. Streaks occur uniformly. The streaks of light are due to the streamer 11. The electric charge of the streamer 11 cannot flow into the electrodes 2 and 3 because the electrodes 2 and 3 are covered with the dielectric 32, and thus the electric charge in the discharge space 34 is transferred to the dielectric 32 on the surface of the electrodes 2 and 3. It is accumulated (this is called wall charge).
【0020】この壁電荷による電界は、図16(a)の
状態から図16(b)の状態へ電源43の極性が反転す
ると電源43から供給されている交番電界と逆方向とな
るため、壁電荷が増加すると放電空間34の電界が低下
して誘電体バリア放電が停止する。しかし、次の電源4
3の交番電圧の半サイクルでは、壁電荷による電界と電
源43から供給されている交番電界との方向が一致する
ため、容易に誘電体バリア放電が発生する。つまり、一
度、誘電体バリア放電が開始すると、後は比較的低い電
圧で誘電体バリア放電を維持することができるものであ
る。When the polarity of the power supply 43 is reversed from the state shown in FIG. 16A to the state shown in FIG. 16B, the electric field due to the wall charges is in the opposite direction to the alternating electric field supplied from the power supply 43. When the charge increases, the electric field in the discharge space 34 decreases, and the dielectric barrier discharge stops. However, the next power supply 4
In the half cycle of the alternating voltage of No. 3, since the direction of the electric field by the wall charges and the direction of the alternating electric field supplied from the power supply 43 match, the dielectric barrier discharge easily occurs. That is, once the dielectric barrier discharge starts, the dielectric barrier discharge can be maintained at a relatively low voltage thereafter.
【0021】誘電体バリア放電に生じている無数のスト
リーマ11は、放電空間34で生じている誘電体バリア
放電そのものであるため、ストリーマ11の発生数及び
各ストリーマ11に流れている電流値がプラズマ密度に
影響する。誘電体バリア放電における電流−電圧特性の
一例を図13に示す。この電流−電圧特性から明らかな
ように、誘電体バリア放電における電流波形(ギャップ
電流の波形)は、正弦波状の電流波形にスパイク状の電
流が重畳されたものになっており、このスパイク状の電
流がストリーマ11が発生した時に放電空間34に流れ
ている電流である。尚、図13におけるは印加電圧の
波形を、はギャップ電流の波形をそれぞれ示す。Since the innumerable streamers 11 generated in the dielectric barrier discharge are the dielectric barrier discharges themselves generated in the discharge space 34, the number of streamers 11 generated and the current value flowing in each streamer 11 are determined by the plasma. Affects density. FIG. 13 shows an example of the current-voltage characteristic in the dielectric barrier discharge. As is apparent from the current-voltage characteristics, the current waveform (gap current waveform) in the dielectric barrier discharge has a spike-like current superimposed on a sinusoidal current waveform. The current is a current flowing in the discharge space 34 when the streamer 11 is generated. FIG. 13 shows the waveform of the applied voltage and the waveform of the gap current, respectively.
【0022】誘電体バリア放電の等価回路を図14に示
す。図中の各記号は次の通りである。 Cd:電極2、3の表面の誘電体32の静電容量 Cg:放電空間34(放電ギャップ部)の等価静電容量 Rp:プラズマインピーダンス 放電空間34に発生する無数のストリーマ11は、図中
のスイッチSがON−OFFすることによってRpに電
流が流れることに相当する。先に述べたように、プラズ
マ密度はストリーマ11の発生数及び各ストリーマ11
に流れている電流値に影響を受けるため、等価回路的に
はスイッチSのON−OFFの頻度及びON時間及びO
N時間中の電流値で規定される。FIG. 14 shows an equivalent circuit of the dielectric barrier discharge. Each symbol in the figure is as follows. Cd: capacitance of the dielectric 32 on the surfaces of the electrodes 2 and 3 Cg: equivalent capacitance of the discharge space 34 (discharge gap) Rp: plasma impedance The countless streamers 11 generated in the discharge space 34 are shown in FIG. Turning the switch S on and off corresponds to a current flowing through Rp. As described above, the plasma density is determined by the number of streamers 11 generated and each streamer 11.
The frequency of the ON / OFF of the switch S, the ON time, and O
It is defined by the current value during N hours.
【0023】この等価回路を用いて、誘電体バリア放電
の動作を簡単に説明する。図15に電源43による印加
電圧波形及びCgとRpの電流波形の模式図を示す。C
gに流れる電流は放電空間34の等価コンデンサの充放
電電流であるため、プラズマ密度を決定する電流とはな
らない。これに対して、スイッチSがONした瞬間にR
pに流れる電流は、ストリーマ11そのものの電流であ
るため、この電流の持続時間と電流値が大きい程、プラ
ズマ密度が高くなる。The operation of the dielectric barrier discharge will be described briefly using this equivalent circuit. FIG. 15 is a schematic diagram of a voltage waveform applied by the power supply 43 and current waveforms of Cg and Rp. C
Since the current flowing through g is the charge / discharge current of the equivalent capacitor in the discharge space 34, it does not become the current that determines the plasma density. On the other hand, when the switch S is turned on, R
Since the current flowing through p is the current of the streamer 11 itself, the plasma density increases as the duration of the current and the current value increase.
【0024】上記のように誘電体バリア放電は、壁電荷
が増加して放電空間34の電界が低下すると停止する。
よって、電極2、3への印加電圧が最大値を超えて低下
する領域(図15のA1の領域)あるいは電極2、3へ
の印加電圧が最小値を超えて増加する領域(図15のA
2の領域)では誘電体バリア放電は発生せず、電源43
により印加される交番電圧の極性が反転する迄の期間は
コンデンサの充放電電流のみが流れることになる。従っ
て、電極2、3への印加電圧が最小値を超えて増加する
領域A2の時間(これを立ち上がり時間という)あるい
は電極2、3への印加電圧が最大値を超えて低下する領
域A1の時間(これを立ち下がり時間という)を短くす
ることにより、誘電体バリア放電が停止する時間が短く
なってプラズマ密度を高くすることができ、プラズマ処
理の能力(効率)を高くすることができるものである。As described above, the dielectric barrier discharge stops when the wall charges increase and the electric field in the discharge space 34 decreases.
Therefore, a region where the voltage applied to the electrodes 2 and 3 decreases beyond the maximum value (region A1 in FIG. 15) or a region where the voltage applied to the electrodes 2 and 3 increases beyond the minimum value (A in FIG. 15)
2), no dielectric barrier discharge occurs and the power supply 43
Until the polarity of the alternating voltage applied reverses, only the charge / discharge current of the capacitor flows. Therefore, the time of the region A2 in which the voltage applied to the electrodes 2 and 3 increases beyond the minimum value (this is referred to as a rise time) or the time of the region A1 in which the voltage applied to the electrodes 2 and 3 decreases beyond the maximum value By shortening the fall time, the time during which the dielectric barrier discharge stops can be shortened and the plasma density can be increased, and the plasma processing capability (efficiency) can be increased. is there.
【0025】図1に本発明の実施の形態の一例を示す。
このプラズマ処理装置は、対向配置された電極2、3の
間を放電空間34として形成し、電極2、3間に休止時
間のない交番電圧波形の電圧を印加するための電源43
を電極2、3に接続して設けると共に両方の電極2、3
の放電空間34側に誘電体32を設け、さらに放電空間
34にプラズマ生成用ガスを供給するためのノズル12
を電極2、3の側方に配設することによって形成されて
いる。FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention.
In this plasma processing apparatus, a power supply 43 for forming a discharge space 34 between electrodes 2 and 3 disposed opposite to each other and applying a voltage having an alternating voltage waveform with no pause between electrodes 2 and 3 is provided.
Is connected to the electrodes 2 and 3 and both electrodes 2 and 3
Is provided on the discharge space 34 side of the discharge space 34, and the nozzle 12 for supplying the plasma generation gas to the discharge space 34.
Are disposed on the sides of the electrodes 2 and 3.
【0026】電極2、3は銅、アルミニウム、真鍮、耐
食性の高いステンレス鋼などの金属材料で板状に形成さ
れている。また、誘電体32は誘電体材料(絶縁材料)
で板状あるいは薄膜状に形成されるものであって、誘電
体材料としては誘電率が2000以下のものを用いるこ
とができ、琺瑯、石英、アルミナ、イットリア部分安定
化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料、
アルミナ(Al2O3)、酸化チタン(チタニアでTiO
2)、SiO2、AlN、Si3N、SiC、DLC(ダ
イヤモンド様炭素皮膜)、チタン酸バリウム、PZT
(チタン酸鉛ジルコネート)、マグネシア(MgO)単
体あるいはマグネシアを含む材料などを例示することが
できる。The electrodes 2 and 3 are formed in a plate shape from a metal material such as copper, aluminum, brass and stainless steel having high corrosion resistance. The dielectric 32 is made of a dielectric material (insulating material).
And a dielectric material having a dielectric constant of 2000 or less, such as enamel, quartz, alumina, and yttria partially stabilized zirconium. Ceramic material,
Alumina (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 with titania
2 ), SiO 2 , AlN, Si 3 N, SiC, DLC (diamond-like carbon film), barium titanate, PZT
(Lead zirconate titanate), magnesia (MgO) alone or a material containing magnesia can be exemplified.
【0027】このような誘電体32を電極2、3の表面
に設けて被覆する(コーティングする)にあたっては、
板状に形成した誘電体32を電極2、3の表面に接着し
て密着させる方法、及びアルミナ、チタン酸バリウム、
酸化チタン、PZTなどの粉末をプラズマ中で分散さ
せ、電極2、3の表面に吹き付けるようにするプラズマ
溶射法、及びシリカ、酸化スズ、チタニア、ジルコニ
ア、アルミナなどの無機質粉末を溶剤などにより分散
し、電極2、3の表面にスプレーなどで吹き付けて被覆
した後、600℃以上の温度で溶融させるいわゆる琺瑯
被覆方法、及びゾルゲル法によるガラス質膜の形成方法
などを採用することができる。さらに、気相蒸着法(C
VD)もしくは物理蒸着法(PVD)により電極2、3
の表面をコーティングすることもできる。In providing such a dielectric 32 on the surfaces of the electrodes 2 and 3 for coating (coating),
A method in which a plate-shaped dielectric 32 is adhered to and adhered to the surfaces of the electrodes 2 and 3;
A plasma spraying method in which powders such as titanium oxide and PZT are dispersed in plasma and sprayed onto the surfaces of the electrodes 2 and 3, and inorganic powders such as silica, tin oxide, titania, zirconia, and alumina are dispersed with a solvent or the like. A so-called enamel coating method in which the surfaces of the electrodes 2 and 3 are coated by spraying with a spray or the like and then melted at a temperature of 600 ° C. or more, a method of forming a glassy film by a sol-gel method, and the like can be adopted. Further, a vapor deposition method (C
VD) or physical vapor deposition (PVD)
Can also be coated.
【0028】誘電体32を琺瑯で形成する場合は、従来
から行われている琺瑯の形成方法をそのまま用いること
ができ、例えば、ガラスハンドブック(朝倉書店、19
91.4.10、第12刷、p191〜196)や実用
表面改質技術総覧(技術材料研究協会編、1993.
3.25初版、p731)などに記載されている方法を
採用することができる。具体的には、シリカ、酸化ス
ズ、チタニア、ジルコニア、アルミナ等の無機質粉末
(ガラス質材料)を原料とする釉薬を電極2、3の表面
にスプレー掛けしたり浸け掛け(ディッピング)などで
供給して電極2、3の表面に釉薬の皮膜を形成し、この
後、480〜1000℃の温度で1〜15分間加熱処理
して電極2、3の表面に無機質粉末を融着することによ
って形成することができる。When the dielectric 32 is formed of an enamel, a conventional enamel forming method can be used as it is. For example, a glass handbook (Asakura Shoten, 19
91.4.10, 12th printing, pp. 191 to 196) and a list of practical surface modification technologies (edited by the Technical Materials Research Association, 1993.
The method described in 3.25 First Edition, p. 731) can be employed. Specifically, a glaze made of an inorganic powder (glassy material) such as silica, tin oxide, titania, zirconia, and alumina is supplied to the surfaces of the electrodes 2 and 3 by spraying or dipping. To form a glaze film on the surfaces of the electrodes 2 and 3, and then heat-treat at a temperature of 480 to 1000 ° C. for 1 to 15 minutes to fuse the inorganic powder on the surfaces of the electrodes 2 and 3. be able to.
【0029】誘電体32の厚みは0.1〜2mmにする
のが好ましい。誘電体32の厚みが0.1mm未満であ
れば、誘電体32の絶縁破壊が発生して誘電体バリア放
電が生じない恐れがあり、誘電体32の厚みが2mmを
超えると、放電開始電圧が高くなって装置の動作開始に
長時間を要する恐れがある。The thickness of the dielectric 32 is preferably 0.1 to 2 mm. If the thickness of the dielectric 32 is less than 0.1 mm, dielectric breakdown of the dielectric 32 may occur and dielectric barrier discharge may not occur. If the thickness of the dielectric 32 exceeds 2 mm, the discharge starting voltage may decrease. It may become high and it may take a long time to start the operation of the apparatus.
【0030】このように誘電体32を電極2、3の表面
に設けることによって、上記のような誘電体バリア放電
を発生させることができると共に多数のストリーマ11
からなるプラズマのスパッタリング作用やプラズマ生成
用ガスの腐食作用から電極2、3を保護することがで
き、電極2、3の劣化を少なくすることができるもので
あり、また、電極2、3から不純物が生じないようにす
ることができて長期間の使用であっても被処理物が不純
物より汚染されないようにすることができるものであ
る。By providing the dielectric 32 on the surfaces of the electrodes 2 and 3 as described above, the dielectric barrier discharge as described above can be generated and a large number of streamers 11 can be formed.
The electrodes 2 and 3 can be protected from the plasma sputtering action of plasma and the corrosive action of the plasma generating gas, and the deterioration of the electrodes 2 and 3 can be reduced. Is not generated, and the object to be processed is prevented from being contaminated by impurities even when used for a long period of time.
【0031】プラズマ生成用ガスとしては空気、好まし
くは水分をほとんど含まない乾燥空気を用いることがで
きる。本発明ではグロー放電でない誘電体バリア放電を
利用するので、希ガスなどの特殊なガスを用いる必要が
無く、プラズマ処理にかかるコストを低く抑えることが
できるものである。また、誘電体バリア放電を安定して
発生させるなどの理由でプラズマ生成用ガスとしてHe
以外の希ガスあるいはHe以外の希ガスと反応ガスの混
合気体を用いることができる。希ガスとしては、アルゴ
ン、ネオン、クリプトンなどを使用することができる
が、放電の安定性や経済性を考慮するとアルゴンを用い
るのが好ましい。このように本発明ではグロー放電でな
い誘電体バリア放電を利用するので、希ガスとしてヘリ
ウムを用いる必要が無く、プラズマ処理にかかるコスト
を低く抑えることができるものである。反応ガスの種類
は処理の内容によって任意に選択することができる。例
えば、被処理物の表面に存在する有機物のクリーニン
グ、レジストの剥離、有機フィルムのエッチング、LC
Dの表面クリーニング、ガラス板の表面クリーニングな
どを行う場合は、酸素、空気、CO2、N2Oなどの酸化
性ガスを用いるのが好ましい。また、反応ガスとしてC
F4などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリ
コンなどのエッチングを行う場合にはこのフッ素系ガス
を用いるのが効果的である。また金属酸化物の還元を行
う場合は、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いる
ことができる。反応ガスの添加量は希ガスの全量に対し
て10体積%以下、好ましくは0.1〜5体積%の範囲
である。反応ガスの添加量が0.1体積%未満であれ
ば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加量
が10体積%を超えると、誘電体バリア放電が不安定に
なる恐れがある。As the plasma generating gas, air, preferably dry air containing almost no water can be used. In the present invention, since a dielectric barrier discharge, which is not a glow discharge, is used, there is no need to use a special gas such as a rare gas, and the cost for plasma processing can be reduced. Further, He gas is used as a plasma generation gas for the purpose of stably generating a dielectric barrier discharge.
A rare gas other than He or a mixed gas of a rare gas other than He and a reaction gas can be used. As the rare gas, argon, neon, krypton, or the like can be used, but it is preferable to use argon in consideration of discharge stability and economy. As described above, in the present invention, since the dielectric barrier discharge which is not the glow discharge is used, it is not necessary to use helium as a rare gas, and the cost for the plasma processing can be reduced. The type of the reaction gas can be arbitrarily selected depending on the content of the treatment. For example, cleaning of organic substances present on the surface of the object to be processed, stripping of resist, etching of organic film, LC
When the surface cleaning of D or the surface cleaning of the glass plate is performed, it is preferable to use an oxidizing gas such as oxygen, air, CO 2 , or N 2 O. In addition, C is used as a reaction gas.
Fluorine-based gas such as F 4 can also be used as appropriate, it is effective to use a fluorine-based gas in the case of performing the etching of the silicon. In the case of reducing a metal oxide, a reducing gas such as hydrogen or ammonia can be used. The amount of the reaction gas added is 10% by volume or less, preferably 0.1 to 5% by volume, based on the total amount of the rare gas. If the addition amount of the reaction gas is less than 0.1% by volume, the treatment effect may be reduced. If the addition amount of the reaction gas exceeds 10% by volume, the dielectric barrier discharge may become unstable. .
【0032】このように形成されるプラズマ処理装置を
用いて、回路用基板や液晶用ガラス基板等のピース状
(短尺)で板状の被処理物4をプラズマ処理するにあた
っては、次のようにして行う。まず、ノズル12からプ
ラズマ生成用ガスを吹き出して放電空間34に導入する
と共に電源43により休止時間のない交番電圧波形の電
圧を電極2、3間に印加することによって、大気圧下あ
るいはその近傍の圧力下(93.3〜106.7kPa
(700〜800Torr))で放電空間34に誘電体
バリア放電を発生させ、この誘電体バリア放電によりプ
ラズマ生成用ガスをプラズマ化してプラズマ活性種を含
む多数のストリーマ11からなるプラズマを放電空間3
4に発生させる。この後、図1に矢印で示すように、放
電空間34に被処理物4を導入し、被処理物4の表面に
プラズマを供給することによって、プラズマ処理を行う
ことができる。The plasma processing of the piece-like (short) plate-like workpiece 4 such as a circuit board or a glass substrate for a liquid crystal using the plasma processing apparatus thus formed is performed as follows. Do it. First, a gas for plasma generation is blown out from the nozzle 12 and introduced into the discharge space 34, and a voltage having an alternating voltage waveform having no pause time is applied between the electrodes 2 and 3 by the power supply 43, so that the gas at or near atmospheric pressure is applied. Under pressure (93.3-106.7 kPa
(700 to 800 Torr)), a dielectric barrier discharge is generated in the discharge space 34, and the plasma for generating the plasma is converted into plasma by the dielectric barrier discharge, and the plasma composed of a large number of streamers 11 containing plasma active species is discharged into the discharge space 3.
4 is generated. Thereafter, as shown by an arrow in FIG. 1, the workpiece 4 is introduced into the discharge space 34 and plasma is supplied to the surface of the workpiece 4 to perform plasma processing.
【0033】休止時間のない交番電圧波形の電圧として
は、例えば、正弦波の波形の電圧を用いることができ
る。また、図17(a)(b)(c)に示すような休止
時間のない交番電圧波形の電圧を用いることもできる。
そして本発明では、この交番電圧波形の立ち上がり時間
と立ち下がり時間の少なくとも一方、好ましくは両方を
100μsec以下にする。立ち上がり時間と立ち下が
り時間の両方が100μsec以上であると、放電空間
34におけるプラズマ密度を高くすることができず、プ
ラズマ処理の能力が低くなり、また、ストリーマ11が
放電空間34に一様に発生しにくくなって、均一なプラ
ズマ処理を行うことができなくなる。尚、立ち上がり時
間と立ち下がり時間は短いほど好ましいので、特に下限
は設定されないが、現在入手できる電源43で最も立ち
上がり時間と立ち下がり時間を短くすることができるも
のは40nsecであり、これが実質的な下限となる。
しかしながら、将来的な技術開発により40nsecよ
りも短い立ち上がり時間と立ち下がり時間が実現できれ
ば、40nsecよりも短い時間にするのが好ましい。As a voltage having an alternating voltage waveform without a pause time, for example, a voltage having a sine wave waveform can be used. Alternatively, a voltage having an alternating voltage waveform having no pause time as shown in FIGS. 17A, 17B, and 17C can be used.
In the present invention, at least one, and preferably both, of the rising time and the falling time of the alternating voltage waveform are set to 100 μsec or less. If both the rise time and the fall time are 100 μsec or more, the plasma density in the discharge space 34 cannot be increased, and the plasma processing ability decreases, and the streamer 11 is uniformly generated in the discharge space 34. This makes it difficult to perform uniform plasma processing. The shorter the rise time and the fall time are, the more preferable. Therefore, the lower limit is not particularly set. However, the currently available power supply 43 capable of shortening the rise time and the fall time is 40 nsec, which is substantially It is the lower limit.
However, if a rise time and a fall time shorter than 40 nsec can be realized by future technical development, it is preferable that the time be shorter than 40 nsec.
【0034】また、本発明では図18(a)に示すよう
に、電極2、3間に印加する休止時間のない交番電圧波
形の電圧にパルス状の高電圧を重畳するように電極2、
3間に印加してしてもよい。このようにパルス状の高電
圧を交番電圧波形の電圧に重畳することによって、放電
空間34内で電子が加速されて高エネルギの電子を生成
することができ、この高エネルギの電子により放電空間
34内のプラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起させ
ることができて高密度のプラズマを生成することが可能
となり、プラズマ処理の効率を高めることができるもの
である。In the present invention, as shown in FIG. 18 (a), a pulse-like high voltage is superimposed on a voltage of an alternating voltage waveform having no pause time applied between the electrodes 2 and 3.
It may be applied between three. By superimposing the pulse-like high voltage on the voltage having the alternating voltage waveform in this manner, electrons can be accelerated in the discharge space 34 to generate high-energy electrons. It is possible to efficiently ionize and excite the plasma generation gas in the inside, to generate high-density plasma, and to increase the efficiency of plasma processing.
【0035】このようにパルス状の高電圧を交番電圧波
形の電圧に重畳する場合、パルス状の高電圧を交番電圧
波形の電圧極性が変化した直後より所定時間経過した後
に重畳し、重畳するパルス状の高電圧を印加する時間を
変化させるのが好ましく、これにより、放電空間34内
での電子の加速状況を変化させることができる。従っ
て、パルス状の高電圧を電極2、3間に印加するタイミ
ングを変化させることにより、放電空間34内でのプラ
ズマ生成用ガスの電離、励起状態を制御することが可能
となり、所望のプラズマ処理に適したプラズマ状態を容
易に作り出すことができるものである。When the pulse-like high voltage is superimposed on the voltage of the alternating voltage waveform in this manner, the pulse-like high voltage is superimposed after a predetermined time has elapsed from immediately after the voltage polarity of the alternating voltage waveform has changed, and the pulse to be superposed is superposed. It is preferable to change the time during which the high voltage is applied, thereby changing the state of acceleration of electrons in the discharge space 34. Therefore, by changing the timing of applying a pulsed high voltage between the electrodes 2 and 3, it is possible to control the ionization and excitation state of the plasma generating gas in the discharge space 34, and to perform the desired plasma processing. It is possible to easily create a plasma state suitable for the above.
【0036】また、図18(b)に示すように、パルス
状の高電圧を交番電圧波形の1周期内に複数重畳しても
よく、これにより、図18(a)の場合よりも放電空間
34内での電子の加速状況を変化させ易くするものであ
る。従って、パルス状の高電圧を電極2、3間に印加す
るタイミングを変化させることにより、放電空間34内
でのプラズマ生成用ガスの電離、励起状態をより制御し
やすくなって、所望のプラズマ処理に適したプラズマ状
態をさらに容易に作り出すことができるものである。Further, as shown in FIG. 18B, a plurality of pulsed high voltages may be superimposed in one cycle of the alternating voltage waveform, whereby the discharge space is higher than in the case of FIG. 18A. This makes it easier to change the acceleration state of the electrons in the electron beam. Therefore, by changing the timing of applying a pulsed high voltage between the electrodes 2 and 3, the ionization and excitation state of the plasma generating gas in the discharge space 34 can be more easily controlled, and the desired plasma processing can be performed. It is possible to more easily create a plasma state suitable for the above.
【0037】また、パルス状の高電圧の立ち上がり時間
は0.1μsec以下にするのが好ましい。パルス状の
高電圧の立ち上がり時間が0.1μsecを超えると、
放電空間34内のイオンもパルス状の電圧に追従して動
くことが可能となり、電子のみを効率よく加速すること
ができなくなる恐れがある。従って、パルス状の高電圧
の立ち上がり時間を0.1μsec以下にすることによ
って、放電空間34内でプラズマ生成用ガスを効率よく
電離、励起することができ、高密度のプラズマの生成が
可能となってプラズマ処理の効率を高めることができる
ものである。The rise time of the pulsed high voltage is preferably set to 0.1 μsec or less. If the rise time of the pulsed high voltage exceeds 0.1 μsec,
The ions in the discharge space 34 can also move following the pulsed voltage, and there is a possibility that only the electrons cannot be efficiently accelerated. Therefore, by setting the rise time of the pulsed high voltage to 0.1 μsec or less, the gas for plasma generation can be efficiently ionized and excited in the discharge space 34, and high-density plasma can be generated. Thus, the efficiency of the plasma processing can be increased.
【0038】また、パルス状の高電圧の波高値は交番電
圧波形の最大電圧値以上とするのが好ましい。パルス状
の高電圧の波高値が交番電圧波形の最大電圧値未満の場
合、パルス状の高電圧の重畳効果が低くなり、パルス状
の電圧を重畳しない場合とほぼ同じプラズマ状態とな
る。従って、パルス状の高電圧の波高値は交番電圧波形
の最大電圧値以上とすることにより、放電空間34内で
プラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起することがで
きて高密度のプラズマの生成が可能となり、プラズマ処
理の効率を高めることができるものである。It is preferable that the peak value of the pulse-like high voltage is not less than the maximum voltage value of the alternating voltage waveform. When the peak value of the pulsed high voltage is less than the maximum voltage value of the alternating voltage waveform, the effect of superimposing the pulsed high voltage is reduced, and the plasma state is almost the same as when no pulsed voltage is superimposed. Accordingly, by setting the peak value of the pulsed high voltage to be equal to or higher than the maximum voltage value of the alternating voltage waveform, the plasma generating gas can be efficiently ionized and excited in the discharge space 34, and the high density plasma can be generated. And the efficiency of the plasma processing can be increased.
【0039】また、本発明の電極2、3間に印加する休
止時間のない交番電圧波形は、複数種の周波数の交番電
圧波形を重ね合わせて形成し、図19のような波形にす
るのが好ましく、これにより、高周波成分の周波数の電
圧により、放電空間34内の電子が加速されて高エネル
ギの電子を生成することができ、この高エネルギの電子
により放電空間34内でプラズマ生成用ガスを効率よく
電離、励起することができ、高密度のプラズマの生成が
可能となってプラズマ処理の効率を高めることができる
ものである。The alternating voltage waveform having no pause time applied between the electrodes 2 and 3 of the present invention is preferably formed by superimposing alternating voltage waveforms of a plurality of kinds of frequencies and having a waveform as shown in FIG. Preferably, this allows the electrons in the discharge space 34 to be accelerated by the voltage of the frequency of the high-frequency component to generate high-energy electrons, and the high-energy electrons cause the plasma generation gas to be generated in the discharge space 34. It can efficiently ionize and excite, generate high-density plasma, and increase the efficiency of plasma processing.
【0040】また、電極2、3間に印加される休止時間
のない交番電圧波形の電圧の繰り返し周波数は、0.5
〜200kHzに設定するのが好ましい。この繰り返し
周波数が0.5kHz未満であれば、単位時間内でのス
トリーマ11の発生数が少なくなるために、誘電体バリ
ア放電のプラズマ密度が低くなってしまいプラズマ処理
の能力(効率)が低下する恐れがあり、一方、上記の繰
り返し周波数が200kHzよりも高くなると、単位時
間内に発生するストリーマ11が増加するために、プラ
ズマ密度は増加するものの、アークが発生しやすくなる
と共に放電のシュリンク(収縮)が生じて放電空間34
の全域での誘電体バリア放電が困難になる恐れがある。The repetition frequency of the alternating voltage waveform having no pause applied between the electrodes 2 and 3 is 0.5.
Preferably, it is set to 200 kHz. If the repetition frequency is less than 0.5 kHz, the number of streamers 11 generated per unit time decreases, so that the plasma density of the dielectric barrier discharge decreases and the performance (efficiency) of the plasma processing decreases. On the other hand, if the repetition frequency is higher than 200 kHz, the number of streamers 11 generated in a unit time increases, so that the plasma density increases, but the arc is easily generated and the discharge shrinks (shrinks). ) Occurs and the discharge space 34
There is a possibility that the dielectric barrier discharge in the entire region becomes difficult.
【0041】また、誘電体バリア放電の際に電極2、3
間に印加される電界強度は、電極2、3の間隔(ギャッ
プ長)やプラズマ生成用ガスの種類あるいはプラズマ処
理の対象物(被処理物)の種類などによっても変化する
が、1〜200kV/cmに設定するのが好ましい。こ
の電界強度は(電極2、3間の印加電圧)/(電極2、
3の間隔)で定義されるものであって、この値が1kV
/cm未満であれば、誘電体バリア放電のプラズマ密度
が低くなってしまいプラズマ処理の能力(効率)が低下
する恐れがあり、一方、上記の電界強度が200kV/
cmより大きくなると、アークが発生しやすくなって被
処理物4に損傷を与える恐れがある。Further, when the dielectric barrier discharge occurs, the electrodes 2, 3
The strength of the electric field applied between the electrodes varies depending on the distance between the electrodes 2 and 3 (gap length), the type of plasma generating gas, the type of plasma processing target (object to be processed), and the like. It is preferably set to cm. This electric field strength is (applied voltage between electrodes 2 and 3) / (electrode 2,
3 interval), and this value is 1 kV
If it is less than / cm, the plasma density of the dielectric barrier discharge becomes low, and the performance (efficiency) of the plasma processing may be reduced.
If it is larger than cm, an arc is likely to be generated and the workpiece 4 may be damaged.
【0042】そして、本発明のプラズマ処理装置では、
誘電体バリア放電により多数のストリーマ11からなる
プラズマを生成し、このプラズマを被処理物4の表面に
供給してプラズマ処理を行なうので、グロー放電を発生
させるために用いていたHeを不要にすることができ、
プラズマ処理にかかるコストを低く抑えることができる
ものである。また、グロー放電ではなく誘電体バリア放
電を利用するので、放電空間34への投入電力を大きく
することが可能となってプラズマ密度を高くすることが
でき、プラズマ処理の能力を高くすることができるもの
である。すなわち、グロー放電では電圧の半サイクルに
1回だけ電流パルスの形で電流が流れるのに対し、誘電
体バリア放電ではストリーマ11に対応する形で多数の
電流パルスが生じる。従って、誘電体バリア放電では投
入電力を大きくすることが可能となる。尚、従来のよう
にグロー放電を用いたプラズマ処理では放電空間34に
投入される電力は約2W/cm2程度が限界であった
が、本発明では約5W/cm2程度まで放電空間34に
電力を供給することができるものである。さらに、本発
明では、交番電圧波形の立ち上がり時間と立ち下がり時
間の少なくとも一方を100μsec以下にするので、
放電空間34におけるプラズマ密度を高くすることがで
き、プラズマ処理の能力を高くすることができるもので
あり、また、ストリーマ11が放電空間34に一様に発
生し易くなって放電空間34におけるプラズマ密度の均
一性を高くすることができ、均一なプラズマ処理を行う
ことができるものである。In the plasma processing apparatus of the present invention,
Since plasma composed of a large number of streamers 11 is generated by the dielectric barrier discharge, and this plasma is supplied to the surface of the processing object 4 to perform the plasma processing, He used for generating the glow discharge becomes unnecessary. It is possible,
The cost required for the plasma processing can be kept low. Further, since the dielectric barrier discharge is used instead of the glow discharge, the power supplied to the discharge space 34 can be increased, the plasma density can be increased, and the plasma processing ability can be enhanced. Things. That is, in the glow discharge, a current flows in the form of a current pulse only once in a half cycle of a voltage, whereas in the dielectric barrier discharge, a large number of current pulses are generated in a form corresponding to the streamer 11. Therefore, the input power can be increased in the dielectric barrier discharge. In the conventional plasma processing using glow discharge, the power applied to the discharge space 34 is limited to about 2 W / cm 2 , but in the present invention, the power applied to the discharge space 34 is about 5 W / cm 2. It can supply electric power. Further, in the present invention, at least one of the rise time and the fall time of the alternating voltage waveform is set to 100 μsec or less.
The plasma density in the discharge space 34 can be increased, and the performance of plasma processing can be increased. In addition, the streamer 11 is easily generated uniformly in the discharge space 34, and the plasma density in the discharge space 34 is increased. Is high, and uniform plasma processing can be performed.
【0043】図2に他の実施の形態を示す。このプラズ
マ処理装置はインライン方式でプラズマ処理を行うもの
である。箱形に形成されるチャンバー1は接合部分にO
リング等のパッキンを設けて気密性が高く形成されるも
のであって、チャンバー1の内部には電極2、3及び被
処理物4の搬送手段としてローラー5が設けられてい
る。チャンバー1の一方の側面は入口7として形成され
ており、チャンバー1に設けられるインライン型の入口
扉21によって、入口7は開閉自在に形成されている。
すなわち、入口扉21は空気圧等で上下駆動されるもの
であって、上駆動されることにより入口7が開放され、
下駆動されることにより入口7が閉塞されるのである。
また、チャンバー1の他方の側面は入口7と対向する出
口8として形成されており、チャンバー1に設けられる
インライン型の出口扉22によって、出口8は開閉自在
に形成されている。すなわち、出口扉22は空気圧等で
上下駆動されるものであって、上駆動されることにより
出口8が開放され、下駆動されることにより出口8が閉
塞されるのである。さらに、チャンバー1の上面にはガ
ス供給管30が突設されていると共にチャンバー1の下
面にはガス排出管31が突設されている。FIG. 2 shows another embodiment. This plasma processing apparatus performs plasma processing in an in-line system. The chamber 1 formed in a box shape has O
A packing such as a ring is provided to form a high airtightness. A roller 5 is provided inside the chamber 1 as a means for transporting the electrodes 2, 3 and the workpiece 4. One side surface of the chamber 1 is formed as an inlet 7, and the inlet 7 is formed to be openable and closable by an inline-type inlet door 21 provided in the chamber 1.
That is, the entrance door 21 is driven up and down by air pressure or the like, and the entrance 7 is opened by being driven up,
When driven downward, the inlet 7 is closed.
The other side surface of the chamber 1 is formed as an outlet 8 facing the inlet 7, and the outlet 8 is formed to be openable and closable by an in-line type outlet door 22 provided in the chamber 1. That is, the outlet door 22 is driven up and down by air pressure or the like, and the outlet 8 is opened by being driven up, and the outlet 8 is closed by being driven down. Further, a gas supply pipe 30 is projected from the upper surface of the chamber 1 and a gas discharge pipe 31 is projected from the lower surface of the chamber 1.
【0044】チャンバー1はアクリル樹脂等の合成樹脂
やステンレス鋼などの金属で形成することもできるが、
チャンバー1の内面は上記誘電体32と同様の絶縁物で
コーティングするのが好ましい。このようにチャンバー
1の内面を絶縁物でコーティングすることによって、電
極2、3とチャンバー1の内面との間で放電が起こらな
いようにすることができ、電極2、3の間の放電効率を
高めることができるものであり、プラズマを効率よく生
成することができるものである。尚、チャンバー1の外
面も絶縁物でコーティングしてもよい。The chamber 1 can be made of synthetic resin such as acrylic resin or metal such as stainless steel.
Preferably, the inner surface of the chamber 1 is coated with the same insulator as the dielectric 32. By coating the inner surface of the chamber 1 with an insulator in this way, it is possible to prevent discharge from occurring between the electrodes 2 and 3 and the inner surface of the chamber 1, and to improve the discharge efficiency between the electrodes 2 and 3. It is possible to efficiently generate plasma. The outer surface of the chamber 1 may be coated with an insulating material.
【0045】図3に示すように、電極2、3は上記と同
様の金属材料で筒状に形成されるものであって、電極2
は断面略四角形に、電極3は断面略円形にそれぞれ形成
されている。また、電極2、3の内部は冷媒が通過可能
な流路33として形成されている。冷媒としては、イオ
ン交換水や純水を使用することができる。イオン交換水
や純水を用いることによって、冷媒中に不純物が含まれ
ることがなく、電極2、3が冷媒で腐食されにくくなる
ものである。また、冷媒としては0℃で不凍性を有し、
且つ電気絶縁性及び不燃性や化学安定性を有する液体で
あることが好ましく、例えば、電気絶縁性能は0.1m
m間隔での耐電圧が10kV以上であることが好まし
い。この範囲の絶縁性を有する冷媒を用いる理由は、高
電圧が印加される電極からの漏電を防止するためであ
る。このような性質を有する冷媒としては、パーフルオ
ロカーボン、ハイドロフルオロエーテル等を例示するこ
とができ、また純水にエチレングリコールを5〜60重
量%添加した混合液であってもよい。さらに冷媒は空気
であってもよい。As shown in FIG. 3, the electrodes 2 and 3 are formed of the same metal material as described above in a cylindrical shape.
Has a substantially rectangular cross section, and the electrode 3 has a substantially circular cross section. Further, the inside of the electrodes 2 and 3 is formed as a flow path 33 through which a refrigerant can pass. As the refrigerant, ion-exchanged water or pure water can be used. By using ion-exchanged water or pure water, no impurities are contained in the refrigerant, and the electrodes 2 and 3 are hardly corroded by the refrigerant. In addition, it has antifreeze at 0 ° C. as a refrigerant,
In addition, it is preferable that the liquid has electrical insulating properties, nonflammability, and chemical stability.
The withstand voltage at m intervals is preferably 10 kV or more. The reason for using a refrigerant having an insulating property in this range is to prevent electric leakage from an electrode to which a high voltage is applied. Examples of the refrigerant having such properties include perfluorocarbon, hydrofluoroether and the like, and may be a mixed liquid obtained by adding 5 to 60% by weight of ethylene glycol to pure water. Further, the refrigerant may be air.
【0046】そして、誘電体バリア放電中に流路33に
冷媒を通すことによって電極2、3を冷却するものであ
り、このことで、大気圧下あるいはその近傍の圧力下で
周波数の高い交番電圧波形の電圧を用いて誘電体バリア
放電を発生させても、電極2、3の温度上昇を抑えるこ
とができ、プラズマの温度(ガス温度)が高くならない
ようにして被処理物4の熱的損傷を少なくすることがで
きるものである。また、放電空間34の局所的な加熱を
防ぐことができ、放電空間34の全域に亘ってより均一
にストリーマ11を生成することができるものである。The electrodes 2 and 3 are cooled by passing a coolant through the flow path 33 during the dielectric barrier discharge, whereby the alternating voltage having a high frequency under the atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof is obtained. Even if a dielectric barrier discharge is generated by using a waveform voltage, the temperature rise of the electrodes 2 and 3 can be suppressed, and the temperature of the plasma (gas temperature) does not increase so that the thermal damage to the object 4 is prevented. Can be reduced. Further, local heating of the discharge space 34 can be prevented, and the streamer 11 can be generated more uniformly over the entire area of the discharge space 34.
【0047】上記のように形成される電極2、3はその
外面全体を上記と同様の誘電体32で被覆されている。
また、電極2、3はその端部をチャンバー1の内面に設
けたホルダーに固定することによって、チャンバー1内
に複数個ずつ配設されている。電極2は3つあって、入
口7と出口8の対向方向に並ぶように配置されており、
各電極2はその長手方向が略水平になるように配置され
ている。電極3は6つあって、入口7と出口8の対向方
向に並ぶように電極2の下側に配置されており、各電極
3はその長手方向が略水平になるように配置されてい
る。そして、1個の電極2に対して2つの電極3が上下
に対向するように電極2、3のそれぞれが所定の間隔を
介して並べられており、対向する電極2、3の間の空間
(対向スペース)が放電空間34として形成されてい
る。また、図4に示すように電極2、3は電源43に電
気的に接続されていると共に電極3は接地されている。The electrodes 2 and 3 formed as described above are entirely covered with a dielectric 32 similar to the above.
The electrodes 2 and 3 are arranged in a plurality in the chamber 1 by fixing their ends to holders provided on the inner surface of the chamber 1. There are three electrodes 2, which are arranged so as to be arranged in the direction opposite to the inlet 7 and the outlet 8.
Each electrode 2 is arranged so that its longitudinal direction is substantially horizontal. There are six electrodes 3, which are arranged below the electrodes 2 so as to be arranged in the direction opposite to the inlet 7 and the outlet 8, and each electrode 3 is arranged so that its longitudinal direction is substantially horizontal. Each of the electrodes 2 and 3 is arranged at a predetermined interval so that the two electrodes 3 face up and down with respect to one electrode 2, and the space between the facing electrodes 2 and 3 ( The opposing space is formed as a discharge space 34. As shown in FIG. 4, the electrodes 2 and 3 are electrically connected to a power supply 43, and the electrode 3 is grounded.
【0048】ローラー5はポリテトラフルオロエチレン
(商標名:テフロン)などの耐熱性の高い合成樹脂を用
いて断面円形に形成されている。このローラー5はチャ
ンバー1内に4つあって、隣り合うローラー5、5の間
に2本の電極3を介在させるようにして、入口7と出口
8の対向方向に並ぶように配置されており、また、各ロ
ーラー5はその長手方向が略水平になるように配置され
ている。さらに、ローラー5の上部は電極3の上部より
も上に位置されている。すなわち、ローラー5はチャン
バー1内で且つ電極2、3の間の対向スペース(放電空
間34)以外の箇所に配置されている。また、各ローラ
ー5の一方の端部はチャンバー1の側壁を貫通してチャ
ンバー1の外側に突出されており、ローラー5の端部に
はプーリー等を用いて駆動伝達ベルト36が掛架されて
いる。図5に示すように、駆動伝達ベルト36はチャン
バー1の外側に配設されるモーター等の駆動源10の回
転軸37に掛架されている。このようにローラー5の駆
動源10をチャンバー1の外部に設けることによって、
チャンバー1を小型化することができる。そして、駆動
源10を作動させて回転軸37を回転させることによっ
て、駆動伝達ベルト36が進行し、この駆動伝達ベルト
36の進行によってローラー5が回転駆動されるように
形成されている。The roller 5 is formed in a circular cross section using a synthetic resin having high heat resistance such as polytetrafluoroethylene (trade name: Teflon). There are four rollers 5 in the chamber 1, and two rollers 3 are interposed between the adjacent rollers 5 and 5, and are arranged so as to be arranged in a direction opposite to the entrance 7 and the exit 8. Each roller 5 is arranged such that its longitudinal direction is substantially horizontal. Further, the upper part of the roller 5 is located above the upper part of the electrode 3. That is, the roller 5 is disposed in the chamber 1 and at a location other than the opposing space between the electrodes 2 and 3 (discharge space 34). One end of each roller 5 penetrates the side wall of the chamber 1 and protrudes to the outside of the chamber 1. A drive transmission belt 36 is hung over the end of the roller 5 using a pulley or the like. I have. As shown in FIG. 5, the drive transmission belt 36 is hung on a rotation shaft 37 of a drive source 10 such as a motor disposed outside the chamber 1. By providing the driving source 10 of the roller 5 outside the chamber 1 in this manner,
The size of the chamber 1 can be reduced. Then, by driving the drive source 10 to rotate the rotation shaft 37, the drive transmission belt 36 advances, and the roller 5 is rotationally driven by the advance of the drive transmission belt 36.
【0049】このように形成されるプラズマ処理装置を
用いて、回路用基板や液晶用ガラス基板等のピース状
(短尺)で板状の被処理物4をプラズマ処理するにあた
っては、次のようにして行う。まず、矢印aで示すよう
に、ガス供給管30を通じてチャンバー1内に上記と同
様のプラズマ生成用ガスを供給すると共に電源43によ
り上記と同様の休止時間のない交番電圧波形の電圧を電
極2、3間に印加することによって、大気圧下あるいは
その近傍の圧力下で放電空間34に誘電体バリア放電を
発生させ、この誘電体バリア放電によりプラズマ生成用
ガスをプラズマ化してプラズマ活性種を含む多数のスト
リーマ11からなるプラズマを放電空間34に発生させ
る。尚、余剰のプラズマ生成用ガスは矢印bで示すよう
に、ガス排出管31を通じてチャンバー1外に排出され
る。The plasma processing of the piece-like (short) plate-like workpiece 4 such as a circuit substrate or a liquid crystal glass substrate using the plasma processing apparatus thus formed is performed as follows. Do it. First, as shown by the arrow a, the same plasma generating gas as described above is supplied into the chamber 1 through the gas supply pipe 30 and the voltage of the alternating voltage waveform without pause time is applied to the electrodes 2 by the power supply 43 as described above. By applying the voltage between the three, a dielectric barrier discharge is generated in the discharge space 34 under the atmospheric pressure or a pressure close to the atmospheric pressure. Is generated in the discharge space 34. The surplus plasma generating gas is discharged out of the chamber 1 through the gas discharge pipe 31 as shown by an arrow b.
【0050】上記のようにして放電空間34にプラズマ
を生成した後、駆動源10を作動させることによりロー
ラー5を時計回りに回転駆動させると共に、図6(a)
に示すように、入口扉21を上動駆動させてチャンバー
1の入口7を開放し、入口7からチャンバー1内に被処
理物4を導入する。チャンバー1内に導入された被処理
物4はローラー5の上に載せられ、ローラー5の回転駆
動により放電空間34へ搬送される。また、被処理物4
がチャンバー1内に収まると、図6(b)に示すよう
に、入口扉21を下動駆動させてチャンバー1の入口7
を閉塞してチャンバー1内を密閉する。そして、図6
(c)に示すように、チャンバー1内に導入された被処
理物4はローラー5で搬送されながら放電空間34を通
過して連続的にプラズマ処理される。この後、被処理物
4が出口8に近づくと、図6(d)に示すように、出口
扉22を上動駆動させてチャンバー1の出口8を開放
し、図6(e)に示すように、チャンバー1の出口8か
らプラズマ処理された被処理物4をローラー5の回転駆
動により導出する。このようにして複数枚の被処理物4
を連続的に搬送しながらプラズマ処理することができ
る。After the plasma is generated in the discharge space 34 as described above, the roller 5 is driven to rotate clockwise by operating the drive source 10, and FIG.
As shown in (2), the entrance door 21 is moved upward to open the entrance 7 of the chamber 1, and the workpiece 4 is introduced into the chamber 1 from the entrance 7. The workpiece 4 introduced into the chamber 1 is placed on the roller 5, and is conveyed to the discharge space 34 by the rotation of the roller 5. Also, the object to be treated 4
6 is set in the chamber 1, the entrance door 21 is driven downward to drive the entrance 7 of the chamber 1 as shown in FIG.
And the inside of the chamber 1 is sealed. And FIG.
As shown in (c), the workpiece 4 introduced into the chamber 1 passes through the discharge space 34 while being transported by the rollers 5 and is continuously subjected to plasma processing. Thereafter, when the object 4 approaches the outlet 8, as shown in FIG. 6 (d), the outlet door 22 is driven upward to open the outlet 8 of the chamber 1, and as shown in FIG. 6 (e). Then, the workpiece 4 subjected to the plasma processing is led out from the outlet 8 of the chamber 1 by rotating the roller 5. In this manner, a plurality of workpieces 4
Can be subjected to the plasma processing while being continuously transported.
【0051】また、次のような処理方法も採用すること
ができる。上記のようにして放電空間34にプラズマを
生成した後、駆動源10を作動させることによりローラ
ー5を時計回りに回転駆動させると共に、図6(a)に
示すように、入口扉21を上動駆動させてチャンバー1
の入口7を開放し、入口7からチャンバー1内に被処理
物4を導入する。チャンバー1内に導入された被処理物
4はローラー5の上に載せられ、ローラー5の回転駆動
により放電空間34内の略中央部に搬送される。また、
被処理物4が放電空間34内の略中央部に搬送される
と、駆動源10を停止させることによりローラー5の回
転駆動を停止し、被処理物4の搬送を中断する。次に、
図6(b)に示すように、入口扉21を下動駆動させて
チャンバー1の入口7を閉塞してチャンバー1内を密閉
する。次に、図6(c)で示すように、所定の時間だけ
処理物4を放電空間34内に停止させて被処理物4にプ
ラズマ処理を施す。次に、図6(d)に示すように、出
口扉22を上動駆動させてチャンバー1の出口8を開放
する。次に、駆動源10を作動させることによりローラ
ー5を時計回りに回転駆動させることによって被処理物
4の搬送を再開し、図6(e)に示すように、チャンバ
ー1の出口8からプラズマ処理された被処理物4を導出
する。このようにして被処理物4をプラズマ処理装置に
供給することによって、複数枚の被処理物4に連続的に
プラズマ処理を施すことができる。The following processing method can also be employed. After the plasma is generated in the discharge space 34 as described above, the roller 5 is driven to rotate clockwise by operating the drive source 10 and the entrance door 21 is moved upward as shown in FIG. Drive to chamber 1
Is opened, and the workpiece 4 is introduced into the chamber 1 from the inlet 7. The workpiece 4 introduced into the chamber 1 is placed on the roller 5, and is conveyed to a substantially central portion in the discharge space 34 by rotating the roller 5. Also,
When the object 4 is conveyed to a substantially central portion in the discharge space 34, the drive source 10 is stopped to stop the rotation of the roller 5, and the conveyance of the object 4 is interrupted. next,
As shown in FIG. 6B, the entrance door 21 is moved downward to close the entrance 7 of the chamber 1 and hermetically close the inside of the chamber 1. Next, as shown in FIG. 6C, the processing target 4 is stopped in the discharge space 34 for a predetermined time, and the processing target 4 is subjected to plasma processing. Next, as shown in FIG. 6D, the outlet door 22 is moved upward to open the outlet 8 of the chamber 1. Next, by driving the drive source 10 to rotate the roller 5 clockwise, the conveyance of the workpiece 4 is resumed, and the plasma processing is performed from the outlet 8 of the chamber 1 as shown in FIG. The processed object 4 is derived. By supplying the workpiece 4 to the plasma processing apparatus in this manner, a plurality of workpieces 4 can be continuously subjected to plasma processing.
【0052】この実施の形態では、被処理物4を搬送す
るための搬送手段としてローラー5をチャンバー1内の
みに設けるので、搬送手段がチャンバー1外に大きく突
出しないようにすることができ、小型化することができ
るものである。また、入口7と出口8の対向方向におい
て複数本のローラー5をチャンバー1の略全長に亘って
並べて設けるので、複数本のローラー5で被処理物4を
略全長に亘って下側から支持してチャンバー1内で被処
理物4が折れ曲がらないようにすることができ、被処理
物4の搬送及び被処理物4のプラズマ処理を良好に行う
ことができるものである。また、複数個の電極2を並べ
て配置すると共に各電極2の下側に複数個の電極3を対
向するように並べて配置し、ローラー5を隣り合う電極
3の間に配置することによって、ローラー5をチャンバ
ー1内で且つ電極2、3の間の対向スペース(放電空間
34)以外の箇所に配置することができ、ローラー5を
電極2と電極3の間に介在させないようにして電極2、
3の間に誘電体バリア放電の障害物が存在しないように
することができるものであり、誘電体バリア放電が安定
に起こり、多数のストリーマ11を放電空間34の全域
に亘ってほぼ均一に発生させることができるものであ
る。しかも、電極2、3の間の距離と略同等の厚みを有
する厚物の被処理物4をプラズマ処理することができる
ものである。加えて、チャンバー1内への被処理物4の
導入時とチャンバー1外への被処理物4の導出時のみに
入口7及び出口8を開状態にし、プラズマ処理時には入
口7及び出口8を閉状態にすることによって、チャンバ
ー1からのプラズマ生成用ガスの無駄な流出を最小限に
止めることができ、プラズマ生成用ガスを効率よく利用
することができるものである。In this embodiment, since the rollers 5 are provided only in the chamber 1 as the transporting means for transporting the workpiece 4, the transporting means can be prevented from protruding greatly outside the chamber 1 and can be reduced in size. It can be made. Further, since a plurality of rollers 5 are provided side by side over substantially the entire length of the chamber 1 in the direction opposite to the inlet 7 and the outlet 8, the workpiece 4 is supported from below by the plurality of rollers 5 over substantially the entire length. Thus, the processing object 4 can be prevented from being bent in the chamber 1, so that the processing of the processing object 4 and the plasma processing of the processing object 4 can be performed satisfactorily. In addition, by arranging a plurality of electrodes 2 side by side and arranging a plurality of electrodes 3 below each electrode 2 so as to face each other, and by arranging the roller 5 between adjacent electrodes 3, the roller 5 Can be arranged in the chamber 1 and at a place other than the opposing space (discharge space 34) between the electrodes 2 and 3, and the roller 2 is prevented from being interposed between the electrode 2 and the electrode 3.
3 can prevent an obstacle of the dielectric barrier discharge from being present. The dielectric barrier discharge occurs stably, and a large number of streamers 11 are generated almost uniformly over the entire discharge space 34. That can be done. In addition, the plasma processing can be performed on the thick workpiece 4 having a thickness substantially equal to the distance between the electrodes 2 and 3. In addition, the inlet 7 and the outlet 8 are opened only when the workpiece 4 is introduced into the chamber 1 and when the workpiece 4 is led out of the chamber 1, and the inlet 7 and the outlet 8 are closed during the plasma processing. By setting the state, useless outflow of the plasma generation gas from the chamber 1 can be minimized, and the plasma generation gas can be used efficiently.
【0053】図7に他の実施の形態を示す。このプラズ
マ処理装置はシャトル方式でプラズマ処理を行うをもの
であって、上記と同様に箱形に形成されるチャンバー1
の一方の側面は出入口6として形成されており、チャン
バー1に設けられるシャトル型の出入口扉20によっ
て、出入口6は開閉自在に形成されている。すなわち、
出入口扉20は空気圧等で上下駆動されるものであっ
て、上駆動されることにより出入口6が開放され、下駆
動されることにより出入口6が閉塞されるのである。ま
た、チャンバー1の内部には上記と同様の電極2、3、
ローラー5が設けられていると共に、チャンバー1の外
部には上記と同様にして駆動源10が設けられている。FIG. 7 shows another embodiment. This plasma processing apparatus performs plasma processing by a shuttle system, and has a box-shaped chamber 1 similar to the above.
Is formed as an entrance / exit 6, and the entrance / exit 6 is formed to be openable and closable by a shuttle-type entrance door 20 provided in the chamber 1. That is,
The entrance door 20 is driven up and down by air pressure or the like. The entrance door 6 is opened by being driven upward, and the entrance 6 is closed by being driven downward. Further, inside the chamber 1, the same electrodes 2, 3,
A roller 5 is provided, and a driving source 10 is provided outside the chamber 1 in the same manner as described above.
【0054】このように形成されるプラズマ処理装置を
用いて、回路用基板や液晶用ガラス基板等のピース状
(短尺)で板状の被処理物4をプラズマ処理するにあた
っては、次のようにして行う。まず、上記と同様にして
放電空間34で誘電体バリア放電を発生させてプラズマ
を生成する。次に、駆動源10を作動させることにより
ローラー5を時計回りに回転駆動させると共に、図8
(a)に示すように出入口扉20を上動駆動させてチャ
ンバー1の出入口6を開放し、出入口6からチャンバー
1内に被処理物4を導入する。チャンバー1内に導入さ
れた被処理物4はローラー5の上に載せられ、ローラー
5の回転駆動により放電空間34へ搬送される。また、
被処理物4がチャンバー1内に収まると、図8(b)に
示すように、出入口扉20を下動駆動させてチャンバー
1の出入口6を閉塞してチャンバー1内を密閉する。そ
して、図8(c)に示すように、チャンバー1内に導入
された被処理物4はローラー5で出入口6と反対側に向
かって搬送されながら連続的にプラズマ処理される。こ
の後、被処理物4が出入口6と反対側に近づくと、ロー
ラー5を反時計回りに回転駆動させることによって被処
理物4を出入口6側に向かって搬送する。この時(被処
理物4を出入口6側に向かって搬送している時)、被処
理物4にプラズマ処理を行っても良いし、行わないよう
にしても良い。この後、被処理物4が出入口6に近づく
と、図8(d)に示すように、出入口扉20を上動駆動
させてチャンバー1の出入口6を開放し、プラズマ処理
された被処理物4をローラー5の回転駆動により導出す
る。このようにして被処理物4を搬送しながら連続的に
プラズマ処理することができる。The plasma processing of the piece-like (short) plate-like workpiece 4 such as a circuit board or a liquid crystal glass board using the plasma processing apparatus thus formed is performed as follows. Do it. First, a plasma is generated by generating a dielectric barrier discharge in the discharge space 34 in the same manner as described above. Next, the roller 5 is driven to rotate clockwise by operating the drive source 10, and FIG.
As shown in (a), the entrance door 20 is moved upward to open the entrance 6 of the chamber 1, and the workpiece 4 is introduced into the chamber 1 from the entrance 6. The workpiece 4 introduced into the chamber 1 is placed on the roller 5, and is conveyed to the discharge space 34 by the rotation of the roller 5. Also,
When the workpiece 4 is accommodated in the chamber 1, as shown in FIG. 8B, the entrance door 20 is driven downward to close the entrance 6 of the chamber 1 and hermetically seal the inside of the chamber 1. Then, as shown in FIG. 8C, the workpiece 4 introduced into the chamber 1 is continuously plasma-treated while being transported by the rollers 5 toward the side opposite to the entrance 6. Thereafter, when the workpiece 4 approaches the side opposite to the entrance 6, the roller 5 is driven to rotate counterclockwise, thereby transporting the workpiece 4 toward the entrance 6. At this time (when the workpiece 4 is being conveyed toward the entrance 6), the workpiece 4 may or may not be subjected to the plasma processing. Thereafter, when the workpiece 4 approaches the entrance 6, as shown in FIG. 8D, the entrance door 20 is moved upward to open the entrance 6 of the chamber 1, and the plasma-treated workpiece 4 is opened. Is derived by rotating the roller 5. In this way, the plasma processing can be continuously performed while the workpiece 4 is being conveyed.
【0055】また、次のような処理方法も採用すること
ができる。上記のようにして放電空間34にプラズマを
生成した後、駆動源10を作動させることによりローラ
ー5を時計回りに回転駆動させると共に、図8(a)に
示すように、出入口扉20を上動駆動させてチャンバー
1の出入口6を開放し、出入口6からチャンバー1内に
被処理物4を導入する。チャンバー1内に導入された被
処理物4はローラー5の上に載せられ、ローラー5の回
転駆動により放電空間34内の略中央部に搬送される。
また、処理物4が放電空間34内の略中央部に搬送され
ると、駆動源10を停止させることによりローラー5の
回転駆動を停止し、被処理物4の搬送を中断する。次
に、図8(b)に示すように、出入口扉20を下動駆動
させてチャンバー1の出入口6を閉塞してチャンバー1
内を密閉する。次に、図8(c)で示すように、所定の
時間だけ処理物4を放電空間34内に停止させて被処理
物4にプラズマ処理を施す。次に、図8(d)に示すよ
うに、出入口扉20を上動駆動させてチャンバー1の出
入口6を開放する。次に、駆動源10を作動させること
によりローラー5を反時計回りに回転駆動させることに
よって被処理物4の搬送を再開し、チャンバー1の出入
口6からプラズマ処理された被処理物4を導出する。こ
のようにして被処理物4をプラズマ処理装置に供給して
いくことによって、複数枚の被処理物4に連続的にプラ
ズマ処理を施すことができる。Further, the following processing method can be adopted. After the plasma is generated in the discharge space 34 as described above, the roller 5 is driven to rotate clockwise by operating the driving source 10 and the entrance door 20 is moved upward as shown in FIG. The chamber 6 is driven to open the entrance 6 of the chamber 1, and the workpiece 4 is introduced into the chamber 1 from the entrance 6. The workpiece 4 introduced into the chamber 1 is placed on the roller 5, and is conveyed to a substantially central portion in the discharge space 34 by rotating the roller 5.
When the processing object 4 is transported to a substantially central portion in the discharge space 34, the driving source 10 is stopped to stop the rotation of the roller 5, and the transport of the processing object 4 is interrupted. Next, as shown in FIG. 8B, the entrance door 20 is moved downward to close the entrance 6 of the chamber 1 and the chamber 1 is closed.
Seal the inside. Next, as shown in FIG. 8C, the processing target 4 is stopped in the discharge space 34 for a predetermined time, and the processing target 4 is subjected to plasma processing. Next, as shown in FIG. 8D, the entrance door 20 is moved upward to open the entrance 6 of the chamber 1. Next, by driving the drive source 10 to rotate the roller 5 in a counterclockwise direction, the conveyance of the workpiece 4 is restarted, and the plasma-processed workpiece 4 is led out from the entrance 6 of the chamber 1. . By supplying the workpiece 4 to the plasma processing apparatus in this manner, a plurality of workpieces 4 can be continuously subjected to plasma processing.
【0056】この実施の形態は上記の実施の形態と同様
の効果を有するものであり、加えて、チャンバー1内へ
の被処理物4の導入時とチャンバー1外への被処理物4
の導出時のみに出入口6を開状態にし、プラズマ処理時
には出入口6を閉状態にすることによって、チャンバー
1からのプラズマ生成用ガスの無駄な流出を最小限に止
めることができ、プラズマ生成用ガスを効率よく利用す
ることができるものである。また、チャンバー1の一方
の側面に、チャンバー1への被処理物4の導入及びチャ
ンバー1からの被処理物4の導出を行うための出入口6
を設け、被処理物4を搬送するためのローラー5を正転
と反転の両方に回転駆動自在に形成したので、ローラー
5の正転により出入口6からチャンバー1内に被処理物
4を導入すると共にローラー5の反転により出入口6か
らチャンバー1外へ被処理物4を導出することによっ
て、出入口6を設けた方のみからチャンバー1への被処
理物4の導入及びチャンバー1からの被処理物4の導出
を行うことができ、プラズマ処理の際にチャンバー1の
周りに必要なスペースを小さくして省スペース化を図る
ことができるものである。This embodiment has the same effects as those of the above-described embodiment. In addition, when the object 4 is introduced into the chamber 1 and when the object 4 is
By opening the entrance 6 only at the time of derivation of the gas and by closing the entrance 6 at the time of plasma processing, useless outflow of the plasma generation gas from the chamber 1 can be minimized. Can be used efficiently. An entrance 6 for introducing the object 4 into the chamber 1 and leading out the object 4 from the chamber 1 is provided on one side of the chamber 1.
Is provided, and the roller 5 for transporting the workpiece 4 is formed so as to be rotatable in both normal rotation and reverse rotation, so that the workpiece 4 is introduced into the chamber 1 from the entrance 6 by the forward rotation of the roller 5. At the same time, the processing object 4 is led out of the chamber 1 from the entrance 6 by reversing the roller 5, so that the processing object 4 is introduced into the chamber 1 from only the side having the entrance 6 and the processing object 4 from the chamber 1. The space required around the chamber 1 during plasma processing can be reduced to save space.
【0057】図9に他の実施の形態を示す。このプラズ
マ処理装置のチャンバー1は上記と同様に箱形に形成さ
れるものであって、チャンバー1の一方の側壁50には
略水平に長いスリット状の入口7が形成されていると共
にチャンバー1の他方の側壁51には略水平に長いスリ
ット状の出口8が入口7と対向するように形成されてい
る。また、チャンバー1の内部には上記と同様の電極
2、3、ローラー5が設けられていると共にチャンバー
1の外部には上記と同様にして駆動源10が設けられて
いる。さらに、チャンバー1の一方の側壁50の外側に
は緩和室9として導入側緩和室9aが一体に形成されて
いる。導入側緩和室9aは入口7を囲うようにして形成
されるものであって、チャンバー1の一方の側壁50と
対向する導入側緩和室9aの側壁52には、略水平に長
いスリット状の緩和室導入口40が入口7と対向させて
形成されている。また、導入側緩和室9a内にはチャン
バー1内のローラー5と同様に回転駆動自在に形成され
たローラー5が設けられている。さらに、チャンバー1
の他方の側壁51の外側には緩和室9として導出側緩和
室9bが一体に形成されている。導出側緩和室9bは出
口8を囲うようにして形成されるものであって、チャン
バー1の他方の側壁51と対向する導出側緩和室9bの
側壁53には、略水平に長いスリット状の緩和室導出口
41が出口8と対向させて形成されている。また、導入
側緩和室9b内にはチャンバー1内のローラー5と同様
に回転駆動自在に形成されたローラー5が設けられてい
る。FIG. 9 shows another embodiment. The chamber 1 of the plasma processing apparatus is formed in a box shape in the same manner as described above, and a slit 50 having a substantially horizontal slit is formed on one side wall 50 of the chamber 1. On the other side wall 51, a slit-like outlet 8 that is long in a substantially horizontal direction is formed so as to face the inlet 7. Further, the same electrodes 2, 3 and rollers 5 as described above are provided inside the chamber 1, and a drive source 10 is provided outside the chamber 1 in the same manner as described above. Further, an introduction-side relaxation chamber 9 a is integrally formed as a relaxation chamber 9 outside one side wall 50 of the chamber 1. The introduction-side relaxation chamber 9 a is formed so as to surround the inlet 7, and the side wall 52 of the introduction-side relaxation chamber 9 a facing the one side wall 50 of the chamber 1 has a substantially horizontally long slit-like relaxation. The chamber inlet 40 is formed to face the inlet 7. In addition, a roller 5 rotatably formed like the roller 5 in the chamber 1 is provided in the introduction-side relaxation chamber 9a. Furthermore, chamber 1
On the outside of the other side wall 51, an outlet-side relaxation chamber 9b is integrally formed as a relaxation chamber 9. The outlet side relaxation chamber 9 b is formed so as to surround the outlet 8, and the side wall 53 of the outlet side relaxation chamber 9 b facing the other side wall 51 of the chamber 1 has a substantially horizontal slit-like relaxation. The chamber outlet 41 is formed to face the outlet 8. In addition, a roller 5 rotatably formed like the roller 5 in the chamber 1 is provided in the introduction-side relaxation chamber 9b.
【0058】このように形成されるプラズマ処理装置を
用いて、回路用基板や液晶用ガラス基板等のピース状
(短尺)で板状の被処理物4をプラズマ処理するにあた
っては、次のようにして行う。まず、上記と同様にして
放電空間34で誘電体バリア放電を発生させてプラズマ
を生成する。次に、駆動源10を作動させることにより
ローラー5を時計回りに回転駆動させると共に、図10
(a)に示すように、緩和室導入口40及び入口7から
チャンバー1内に被処理物4を導入する。チャンバー1
内に導入された被処理物4はローラー5の上に載せら
れ、ローラー5の回転駆動により放電空間34へ搬送さ
れる。そして、図10(b)に示すように、チャンバー
1内に導入された被処理物4はローラー5で搬送されな
がら放電空間34を通過して連続的にプラズマ処理され
る。この後、図10(c)に示すように、出口8及び緩
和室導出口41からプラズマ処理された被処理物4をロ
ーラー5の回転駆動により導出する。このようにして被
処理物4をプラズマ処理装置に供給していくことによっ
て、複数枚の被処理物4に連続的にプラズマ処理を施す
ことができる。The plasma processing of the piece-like (short) plate-like workpiece 4 such as a circuit substrate or a liquid crystal glass substrate using the plasma processing apparatus thus formed is performed as follows. Do it. First, a plasma is generated by generating a dielectric barrier discharge in the discharge space 34 in the same manner as described above. Next, the roller 5 is driven to rotate clockwise by operating the drive source 10, and at the same time, as shown in FIG.
As shown in FIG. 1A, the workpiece 4 is introduced into the chamber 1 from the relaxation chamber introduction port 40 and the entrance 7. Chamber 1
The object 4 introduced into the inside is placed on the roller 5 and is conveyed to the discharge space 34 by the rotation of the roller 5. Then, as shown in FIG. 10B, the workpiece 4 introduced into the chamber 1 passes through the discharge space 34 while being transported by the rollers 5 and is continuously subjected to plasma processing. Thereafter, as shown in FIG. 10C, the workpiece 4 subjected to the plasma processing is led out from the outlet 8 and the relaxation chamber outlet 41 by rotating the roller 5. By supplying the workpiece 4 to the plasma processing apparatus in this manner, a plurality of workpieces 4 can be continuously subjected to plasma processing.
【0059】また、次のような処理方法も採用すること
ができる。上記のようにして放電空間34にプラズマを
生成した後、駆動源10を作動させることによりローラ
ー5を時計回りに回転駆動させると共に、図10(a)
に示すように、緩和室導入口40及び入口7からチャン
バー1内に被処理物4を導入する。チャンバー1内に導
入された被処理物4はローラー5の上に載せられ、ロー
ラー5の回転駆動により放電空間34内の略中央部に搬
送される。また、処理物4が放電空間34内の略中央部
に搬送されると、図10(b)に示すように、駆動源1
0を停止させることによりローラー5の回転駆動を停止
し、被処理物4の搬送を中断し、所定の時間だけ処理物
4を放電空間34内に停止させて被処理物4にプラズマ
処理を施す。次に、駆動源10を作動させることにより
ローラー5を時計回りに回転駆動させることによって被
処理物4の搬送を再開し、図10(c)に示すように、
出口8及び緩和室導出口41からプラズマ処理された被
処理物4を導出する。このようにして被処理物4をプラ
ズマ処理装置に供給していくことによって、複数枚の被
処理物4に連続的にプラズマ処理を施すことができる。Further, the following processing method can be adopted. After the plasma is generated in the discharge space 34 as described above, the roller 5 is driven to rotate clockwise by operating the drive source 10, and FIG.
As shown in (1), the object 4 is introduced into the chamber 1 from the relaxation chamber introduction port 40 and the entrance 7. The workpiece 4 introduced into the chamber 1 is placed on the roller 5, and is conveyed to a substantially central portion in the discharge space 34 by rotating the roller 5. When the processing object 4 is conveyed to a substantially central portion in the discharge space 34, as shown in FIG.
0, the rotation of the roller 5 is stopped, the conveyance of the object 4 is interrupted, the object 4 is stopped in the discharge space 34 for a predetermined time, and the object 4 is subjected to plasma processing. . Next, by driving the drive source 10 to rotate the roller 5 clockwise, the conveyance of the workpiece 4 is resumed, and as shown in FIG.
The plasma-processed object 4 is led out from the outlet 8 and the relaxation chamber outlet 41. By supplying the workpiece 4 to the plasma processing apparatus in this manner, a plurality of workpieces 4 can be continuously subjected to plasma processing.
【0060】この実施の形態では、入口7及び出口8を
常時開放するスリット状に形成するので、入口7及び出
口8を開閉するための扉や扉を開閉動作させる機構が不
要であり、構造を簡素化することができるものである。
また、入口7及び出口8を囲うように緩和室9を設ける
ので、入口7及び出口8を通じてチャンバー1から流出
するプラズマ生成用ガスの量を少なくすることができる
と共に入口7及び出口8を通じてチャンバー1へ流入す
る外気(空気)の量を少なくすることができ、緩和室9
によるプラズマ生成用ガスの流出及び外気の流入の緩和
作用によって、入口7及び出口8が常時開放していて
も、チャンバー1内のプラズマ生成用ガスの濃度を略一
定に保つことができて均質なプラズマを安定して生成す
ることができると共にチャンバー1からのプラズマ生成
用ガスの無駄な流出を最小限に止めることができてプラ
ズマ生成用ガスを効率よく利用することができるもので
ある。In this embodiment, since the entrance 7 and the exit 8 are formed in a slit shape which is always open, a door for opening and closing the entrance 7 and the exit 8 and a mechanism for opening / closing the door are not required. It can be simplified.
Further, since the relaxation chamber 9 is provided so as to surround the inlet 7 and the outlet 8, the amount of the plasma generating gas flowing out of the chamber 1 through the inlet 7 and the outlet 8 can be reduced, and the chamber 1 can be reduced through the inlet 7 and the outlet 8. The amount of outside air (air) flowing into the chamber can be reduced, and
, The concentration of the plasma generating gas in the chamber 1 can be kept substantially constant even when the inlet 7 and the outlet 8 are always open, and the uniformity can be maintained. Plasma can be generated stably, and unnecessary outflow of the plasma generation gas from the chamber 1 can be minimized, so that the plasma generation gas can be used efficiently.
【0061】尚、上記のいずれの実施の形態において
も、電極2、3やローラー5の個数、ガス供給管30及
びガス排出管31の位置は任意である。In any of the above embodiments, the number of the electrodes 2, 3 and the rollers 5, and the positions of the gas supply pipe 30 and the gas discharge pipe 31 are arbitrary.
【0062】[0062]
【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。The present invention will be described below in detail with reference to examples.
【0063】(実施例1)図1に示すプラズマ処理装置
を用いて被処理物4のプラズマ処理を行った。(Example 1) The plasma processing of the workpiece 4 was performed using the plasma processing apparatus shown in FIG.
【0064】電極2、3はステンレス鋼(SUS30
4)製の平板で形成し、この電極2、3を間隔5mmで
対向配置することにより放電空間34を形成した。ま
た、電極2、3の放電空間34側の表面には厚み1mm
で石英ガラス製の誘電体32を形成した。プラズマ生成
用ガスとしては乾燥空気を用いた。被処理物4としては
液晶用ガラス(プラズマ処理前の水の接触角度が約45
°のもの)を用いた。The electrodes 2 and 3 are made of stainless steel (SUS30).
A discharge space 34 was formed by arranging the electrodes 2 and 3 to face each other at an interval of 5 mm. The surface of the electrodes 2 and 3 on the side of the discharge space 34 has a thickness of 1 mm.
Formed a dielectric 32 made of quartz glass. Dry air was used as the plasma generation gas. The glass 4 for liquid crystal (the contact angle of water before the plasma treatment is about 45
°)).
【0065】そして、ノズル12からプラズマ生成用ガ
スを吹き出して放電空間34に導入すると共に電源43
により休止時間のない交番電圧波形の電圧を電極2、3
間に印加することによって、大気圧下で放電空間34に
誘電体バリア放電を発生させ、この誘電体バリア放電に
よりプラズマ生成用ガスをプラズマ化してプラズマ活性
種を含む多数のストリーマ11からなるプラズマを放電
空間34に発生させ、この後、放電空間34に被処理物
4を導入し、被処理物4の表面にプラズマを供給するこ
とによって、プラズマ処理(有機物の除去)を行った。Then, a gas for plasma generation is blown out from the nozzle 12 to be introduced into the discharge space 34 and the power source 43.
, The voltage of the alternating voltage waveform having no pause time is applied to the electrodes 2 and 3
By applying a voltage between them, a dielectric barrier discharge is generated in the discharge space 34 under the atmospheric pressure, and the plasma for generating the plasma is converted into a plasma by the dielectric barrier discharge to generate a plasma composed of a large number of streamers 11 containing plasma active species. The plasma was generated in the discharge space 34, and thereafter, the object 4 was introduced into the discharge space 34, and plasma was supplied to the surface of the object 4 to perform plasma processing (removal of organic substances).
【0066】電極2、3間に印加される休止時間のない
交番電圧波形の電圧としては表1に示すものを用い、こ
の電圧を表1に示す条件で電極2、3間に印加した。The voltages shown in Table 1 were used as the alternating voltage waveforms with no pause time applied between the electrodes 2 and 3, and this voltage was applied between the electrodes 2 and 3 under the conditions shown in Table 1.
【0067】(実施例2〜4)電極2、3間に印加され
る休止時間のない交番電圧波形の電圧として表1に示す
ものを用い、この電圧を表1に示す条件で電極2、3間
に印加した以外は実施例1と同様にしてプラズマ処理を
行った。(Examples 2 to 4) The voltages shown in Table 1 were used as the alternating voltage waveforms having no pause time applied between the electrodes 2 and 3, and the voltages were applied to the electrodes 2 and 3 under the conditions shown in Table 1. Plasma treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the voltage was applied during the period.
【0068】(比較例1)プラズマ生成用ガスとしてH
eを用いて放電空間34にグロー放電を発生させた以外
は実施例1と同様にしてプラズマ処理を行った。Comparative Example 1 H was used as a plasma generating gas.
Plasma treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that a glow discharge was generated in the discharge space 34 using e.
【0069】(比較例2)波形が図20に示す休止時間
のある電圧を用いた以外は実施例1と同様にしてプラズ
マ処理を行った。(Comparative Example 2) A plasma treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that a voltage having a pause shown in FIG. 20 was used.
【0070】(比較例3)立ち上がり時間が250μs
ec、立ち下がり時間が250μsecの休止時間のな
い交番電圧波形の電圧を用いた以外は実施例1と同様に
してプラズマ処理を行った。(Comparative Example 3) Rise time 250 μs
ec, plasma treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that a voltage having an alternating voltage waveform without a pause time of 250 μsec was used.
【0071】上記実施例1〜4及び比較例1〜3につい
て、放電空間34におけるプラズマ密度の均一性、プラ
ズマ処理の均一性、プラズマ処理の能力について評価し
た。With respect to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, the uniformity of the plasma density in the discharge space 34, the uniformity of the plasma processing, and the performance of the plasma processing were evaluated.
【0072】放電空間34におけるプラズマ密度の均一
性は、放電時の発光強度のバラツキにより評価した。The uniformity of the plasma density in the discharge space 34 was evaluated based on the variation in the light emission intensity during discharge.
【0073】プラズマ処理の均一性は、被処理物4の水
の接触角度のバラツキにより評価した。The uniformity of the plasma treatment was evaluated based on the variation of the contact angle of the object 4 with water.
【0074】プラズマ処理の能力は、被処理物4の水の
接触角度により評価した。The performance of the plasma treatment was evaluated by the contact angle of the object 4 with water.
【0075】結果を表1に示す。Table 1 shows the results.
【0076】[0076]
【表1】 [Table 1]
【0077】表1から明らかなように、乾燥空気を用い
て発生させた誘電体バリア放電によりプラズマ処理を行
った実施例1〜4では、10秒以下の非常に短時間のプ
ラズマ処理により被処理物4の水の接触角度を約45°
から5°以下にすることができ、ガラスの表面の有機物
の除去を短時間で行うことができるものであった。As is clear from Table 1, in Examples 1 to 4 in which the plasma treatment was performed by the dielectric barrier discharge generated using dry air, the plasma treatment was performed in a very short time of 10 seconds or less. The contact angle of water on object 4 is about 45 °
To 5 ° or less, and the organic matter on the surface of the glass could be removed in a short time.
【0078】これに対して、Heを用いた従来のグロー
放電によりプラズマ処理を行った比較例1では、誘電体
バリア放電によりプラズマ処理を行った実施例1〜4の
倍以上の処理時間がかかった。また、パルス状の波形の
電圧のみを用いた比較例2においても長時間のプラズマ
処理が必要であった。さらに、立ち上がり時間と立ち下
がり時間の両方が100μsecを超える交番電圧波形
の電圧を用いた比較例3の場合、プラズマ密度の均一性
やプラズマ処理の均一性が低く、プラズマ処理に要する
時間も非常に長くなった。On the other hand, in Comparative Example 1 in which plasma processing was performed by a conventional glow discharge using He, the processing time was more than twice as long as in Examples 1 to 4 in which plasma processing was performed by dielectric barrier discharge. Was. Also, in Comparative Example 2 using only the voltage of the pulse-like waveform, a long-time plasma treatment was required. Further, in the case of Comparative Example 3 using a voltage having an alternating voltage waveform in which both the rise time and the fall time exceed 100 μsec, the uniformity of the plasma density and the uniformity of the plasma processing are low, and the time required for the plasma processing is very long. It became longer.
【0079】[0079]
【発明の効果】上記のように本発明の請求項1の発明
は、対向配置された電極の間を放電空間として形成し、
対向配置された電極のうち少なくとも一方の電極の放電
空間側に誘電体を設け、放電空間にプラズマ生成用ガス
を供給すると共に電極間に電圧を印加することによって
大気圧近傍の圧力下で放電空間に誘電体バリア放電を発
生させるプラズマ処理装置において、電極間に印加する
電圧の波形を休止時間のない交番電圧波形とすると共に
この交番電圧波形の立ち上がり時間を100μsec以
下とするので、グロー放電ではない誘電体バリア放電を
利用してプラズマ処理を行うことによって、Heが不要
となってプラズマ処理にかかるコストを低く抑えること
ができ、また、放電空間への投入電力を大きくすること
が可能となってプラズマ密度を高くすることができ、プ
ラズマ処理の能力を高くすることができるものであり、
しかも、立ち上がり時間を100μsec以下とするこ
とによって、ストリーマが放電空間に一様に発生し易く
なって放電空間におけるプラズマ密度の均一性を高くす
ることができ、均一なプラズマ処理を行うことができる
ものである。As described above, according to the first aspect of the present invention, a discharge space is formed between the opposed electrodes.
A dielectric is provided on the discharge space side of at least one of the electrodes disposed opposite to each other, a gas for plasma generation is supplied to the discharge space, and a voltage is applied between the electrodes, so that the discharge space is formed under a pressure near the atmospheric pressure. In a plasma processing apparatus that generates a dielectric barrier discharge, the waveform of the voltage applied between the electrodes is an alternating voltage waveform having no pause, and the rising time of the alternating voltage waveform is 100 μsec or less. By performing the plasma processing using the dielectric barrier discharge, He is not required, the cost required for the plasma processing can be reduced, and the power input to the discharge space can be increased. The plasma density can be increased, and the plasma processing ability can be increased.
In addition, by setting the rise time to 100 μsec or less, the streamer is easily generated uniformly in the discharge space, and the uniformity of the plasma density in the discharge space can be increased, and uniform plasma processing can be performed. It is.
【0080】また本発明の請求項2の発明は、対向配置
された電極の間を放電空間として形成し、対向配置され
た電極のうち少なくとも一方の電極の放電空間側に誘電
体を設け、放電空間にプラズマ生成用ガスを供給すると
共に電極間に電圧を印加することによって大気圧近傍の
圧力下で放電空間に誘電体バリア放電を発生させるプラ
ズマ処理装置において、電極間に印加する電圧の波形を
休止時間のない交番電圧波形とすると共にこの交番電圧
波形の立ち下がり時間を100μsec以下とするの
で、グロー放電ではない誘電体バリア放電を利用してプ
ラズマ処理を行うことによって、Heが不要となってプ
ラズマ処理にかかるコストを低く抑えることができ、ま
た、放電空間への投入電力を大きくすることが可能とな
ってプラズマ密度を高くすることができ、プラズマ処理
の能力を高くすることができるものであり、しかも、立
ち下がり時間を100μsec以下とすることによっ
て、ストリーマが放電空間に一様に発生し易くなって放
電空間におけるプラズマ密度の均一性を高くすることが
でき、均一なプラズマ処理を行うことができるものであ
る。According to a second aspect of the present invention, a discharge space is formed between the opposed electrodes, and a dielectric is provided on at least one of the opposed electrodes in the discharge space side. In a plasma processing apparatus that generates a dielectric barrier discharge in a discharge space under a pressure near the atmospheric pressure by supplying a plasma generation gas to a space and applying a voltage between the electrodes, a waveform of a voltage applied between the electrodes is changed. Since the alternating voltage waveform has no pause and the fall time of the alternating voltage waveform is 100 μsec or less, He is not required by performing plasma processing using dielectric barrier discharge which is not glow discharge. The cost required for plasma processing can be kept low, and the power input to the discharge space can be increased, thus reducing the plasma density. And the fall time is set to 100 μsec or less, so that the streamer is easily generated uniformly in the discharge space, and the plasma in the discharge space is reduced. The uniformity of density can be increased, and uniform plasma processing can be performed.
【0081】また本発明の請求項3の発明は、交番電圧
波形の繰り返し周波数を0.5〜200kHzにするの
で、アークや放電の収縮を防止することができると共に
誘電体バリア放電のプラズマ密度を高くすることがで
き、被処理物への損傷や放電不良を防止しながらプラズ
マ処理の能力を高くすることができるものである。According to the third aspect of the present invention, since the repetition frequency of the alternating voltage waveform is set to 0.5 to 200 kHz, arc and discharge contraction can be prevented and the plasma density of the dielectric barrier discharge can be reduced. It is possible to increase the plasma processing ability while preventing damage to the object to be processed and defective discharge.
【0082】また本発明の請求項4の発明は、電極間に
印加される電界強度を1〜200kV/cmにするの
で、アークを防止することができると共に誘電体バリア
放電のプラズマ密度を高くすることができ、被処理物へ
の損傷を防止しながらプラズマ処理の能力を高くするこ
とができるものである。According to the invention of claim 4 of the present invention, since the electric field intensity applied between the electrodes is set to 1 to 200 kV / cm, it is possible to prevent arcing and increase the plasma density of the dielectric barrier discharge. Thus, the capability of the plasma processing can be enhanced while preventing damage to the processing object.
【0083】また、本発明の請求項5の発明は、電極間
に印加する休止時間のない交番電圧波形の電圧にパルス
状の高電圧を重畳するので、放電空間内で電子が加速さ
れて高エネルギの電子を生成することができ、この高エ
ネルギの電子により放電空間内のプラズマ生成用ガスを
効率よく電離、励起させることができて高密度のプラズ
マを生成することが可能となり、プラズマ処理の効率を
高めることができるものである。Further, according to the invention of claim 5 of the present invention, since a pulse-like high voltage is superimposed on a voltage having an alternating voltage waveform with no pause applied between the electrodes, the electrons are accelerated in the discharge space and the high voltage is applied. High-energy electrons can be generated, and the high-energy electrons can efficiently ionize and excite the plasma-generating gas in the discharge space, thereby enabling high-density plasma to be generated. It can increase efficiency.
【0084】また、本発明の請求項6の発明は、パルス
状の高電圧を交番電圧波形の電圧極性が変化した直後よ
り所定時間経過した後に重畳するので、放電空間内での
電子の加速状況を変化させることができ、従って、パル
ス状の高電圧を電極間に印加するタイミングを変化させ
ることにより、放電空間内でのプラズマ生成用ガスの電
離、励起状態を制御することが可能となり、所望のプラ
ズマ処理に適したプラズマ状態を容易に作り出すことが
できるものである。According to the invention of claim 6 of the present invention, the pulsed high voltage is superimposed after a predetermined time has elapsed from immediately after the voltage polarity of the alternating voltage waveform has changed. Therefore, by changing the timing of applying a pulsed high voltage between the electrodes, it is possible to control the ionization and excitation state of the plasma generation gas in the discharge space, and It is possible to easily create a plasma state suitable for the plasma processing.
【0085】また、本発明の請求項7の発明は、パルス
状の高電圧を交番電圧波形の1周期内に複数重畳するの
で、放電空間内での電子の加速状況を変化させ易くする
なるものであり、従って、パルス状の高電圧を電極間に
印加するタイミングを変化させることにより、放電空間
内でのプラズマ生成用ガスの電離、励起状態をより制御
しやすくなって、所望のプラズマ処理に適したプラズマ
状態をさらに容易に作り出すことができるものである。According to the seventh aspect of the present invention, since a plurality of pulsed high voltages are superimposed in one cycle of the alternating voltage waveform, the acceleration state of electrons in the discharge space can be easily changed. Therefore, by changing the timing of applying a pulsed high voltage between the electrodes, it becomes easier to control the ionization and excitation state of the plasma generating gas in the discharge space, and to achieve desired plasma processing. Suitable plasma conditions can be more easily created.
【0086】また、本発明の請求項8の発明は、パルス
状の高電圧の立ち上がり時間を0.1μsec以下とす
るので、放電空間内の電子のみを効率よく加速すること
ができ、放電空間内でプラズマ生成用ガスを効率よく電
離、励起することができて高密度のプラズマの生成が可
能となり、プラズマ処理の効率を高めることができるも
のである。According to the invention of claim 8 of the present invention, since the rising time of the pulsed high voltage is set to 0.1 μsec or less, it is possible to efficiently accelerate only the electrons in the discharge space, Thus, the plasma generation gas can be efficiently ionized and excited, and high-density plasma can be generated, so that the efficiency of plasma processing can be increased.
【0087】また、本発明の請求項9の発明は、パルス
状の高電圧の波高値を交番電圧波形の最大電圧値以上と
するので、放電空間内でプラズマ生成用ガスを効率よく
電離、励起することができて高密度のプラズマの生成が
可能となり、プラズマ処理の効率を高めることができる
ものである。According to the ninth aspect of the present invention, since the peak value of the pulsed high voltage is set to be equal to or more than the maximum voltage value of the alternating voltage waveform, the plasma generating gas is efficiently ionized and excited in the discharge space. Therefore, high-density plasma can be generated, and the efficiency of plasma processing can be increased.
【0088】また、本発明の請求項10の発明は、電極
間に印加する休止時間のない交番電圧波形を、複数種の
周波数の交番電圧波形を重ね合わせて形成するので、高
周波成分の周波数の電圧により、放電空間内の電子が加
速されて高エネルギの電子を生成することができ、この
高エネルギの電子により放電空間内でプラズマ生成用ガ
スを効率よく電離、励起することができて高密度のプラ
ズマの生成が可能となり、プラズマ処理の効率を高める
ことができるものである。According to the tenth aspect of the present invention, an alternating voltage waveform having no pause time applied between the electrodes is formed by superimposing alternating voltage waveforms of a plurality of types of frequencies. The voltage accelerates the electrons in the discharge space to generate high-energy electrons, and the high-energy electrons can efficiently ionize and excite the plasma generation gas in the discharge space, thereby increasing the density. Can be generated, and the efficiency of the plasma processing can be increased.
【0089】また本発明の請求項11の発明は、請求項
1乃至10のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用い
てプラズマ処理を行うので、グロー放電ではない誘電体
バリア放電を利用してプラズマ処理を行うことによっ
て、Heが不要となってプラズマ処理にかかるコストを
低く抑えることができ、また、放電空間への投入電力を
大きくすることが可能となってプラズマ密度を高くする
ことができ、プラズマ処理の能力を高くすることができ
るものであり、しかも、立ち上がり時間や立ち下がり時
間を100μsec以下とすることによって、ストリー
マが放電空間に一様に発生し易くなって放電空間におけ
るプラズマ密度の均一性を高くすることができ、均一な
プラズマ処理を行うことができるものである。According to the eleventh aspect of the present invention, since the plasma processing is performed using the plasma processing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the plasma processing is performed using a dielectric barrier discharge which is not a glow discharge. By performing the treatment, He is not required, so that the cost for the plasma treatment can be reduced, and the power input to the discharge space can be increased, and the plasma density can be increased. The plasma processing capability can be enhanced, and by setting the rise time and fall time to 100 μsec or less, the streamer is easily generated uniformly in the discharge space, and the plasma density in the discharge space becomes uniform. It is possible to enhance the property and perform a uniform plasma treatment.
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of the present invention.
【図2】同上の他の実施の形態の一例を示す概略図であ
る。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of another embodiment of the embodiment.
【図3】同上の電極を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the electrode of the above.
【図4】同上の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of the above.
【図5】同上の概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of the above.
【図6】同上の動作を示し、(a)乃至(e)は概略図
である。FIGS. 6A to 6E are schematic views showing the same operation.
【図7】同上の他の実施の形態の一例を示す概略図であ
る。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of another embodiment of the above.
【図8】同上の動作を示し、(a)乃至(d)は概略図
である。FIG. 8 shows the operation of the above, and (a) to (d) are schematic views.
【図9】同上の他の実施の形態の一例を示し、(a)は
概略図、(b)は側面図である。9A and 9B show an example of another embodiment of the present invention, wherein FIG. 9A is a schematic view and FIG. 9B is a side view.
【図10】同上の動作を示し、(a)乃至(c)は概略
図である。FIGS. 10A to 10C show the operation of the above, and FIGS. 10A to 10C are schematic views.
【図11】誘電体バリア放電を発生させる電極と誘電体
の配置を示し、(a)(b)は断面図である。FIGS. 11A and 11B show an arrangement of electrodes and a dielectric for generating a dielectric barrier discharge, and FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views.
【図12】誘電体バリア放電が発生した状態を示す断面
図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state where a dielectric barrier discharge has occurred.
【図13】誘電体バリア放電が発生した状態において、
印加電圧とギャップ電流の経時変化を示すグラフであ
る。FIG. 13 shows a state in which a dielectric barrier discharge has occurred.
4 is a graph showing a change with time in an applied voltage and a gap current.
【図14】誘電体バリア放電の等価回路を示す回路図で
ある。FIG. 14 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a dielectric barrier discharge.
【図15】誘電体バリア放電が発生した状態において、
電源電圧と放電空間(放電ギャップ部)の等価静電容量
CgとプラズマインピーダンスRpの経時変化を示すグ
ラフである。FIG. 15 shows a state in which a dielectric barrier discharge has occurred.
6 is a graph showing a change over time in a power supply voltage, an equivalent capacitance Cg of a discharge space (discharge gap portion), and a plasma impedance Rp.
【図16】(a)(b)は電源の極性が反転する状態を
示す断面図である。FIGS. 16A and 16B are cross-sectional views showing a state where the polarity of a power supply is reversed.
【図17】(a)(b)(c)は本発明で使用する交番
電圧波形の例を示す説明図である。17 (a), (b) and (c) are explanatory diagrams showing examples of alternating voltage waveforms used in the present invention.
【図18】(a)(b)は本発明で使用する交番電圧波
形の電圧にパルス状の高電圧を重畳した状態の波形を示
す説明図である。FIGS. 18A and 18B are explanatory diagrams showing waveforms in a state where a pulse-like high voltage is superimposed on a voltage having an alternating voltage waveform used in the present invention.
【図19】本発明で使用する交番電圧波形を複数種の周
波数の交番電圧波形を重ね合わせて形成した状態の波形
を示す説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram showing a waveform in a state where an alternating voltage waveform used in the present invention is formed by superimposing alternating voltage waveforms of a plurality of types of frequencies.
【図20】比較例2で使用した電圧の波形を示す説明図
である。FIG. 20 is an explanatory diagram showing waveforms of voltages used in Comparative Example 2.
2 電極 3 電極 32 誘電体 34 放電空間 2 electrode 3 electrode 32 dielectric 34 discharge space
フロントページの続き (72)発明者 澤田 康志 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 松永 浩一 兵庫県明石市魚住町清水465の1 株式会 社ハイデン研究所内 (72)発明者 行村 建 滋賀県守山市守山6丁目1番45号 Fターム(参考) 4G075 AA22 AA24 BC01 BC06 BC10 BD14 BD24 CA14 CA47 DA02 EB01 EB41 EC21 ED04 ED06 FB01 5F004 AA01 AA14 AA16 BA20 BB11 BB24 DA00 DA01 DA23 DA24 DA26 DB01 DB13 DB23 5F045 AA08 BB01 DP23 DQ15 Continuing from the front page (72) Inventor Yasushi Sawada 1048 Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. Inside (72) Inventor Koichi Matsunaga 465-1, Shimizu, Uozumi-cho, Akashi-shi, Hyogo Pref. Inventor Takeshi Yukimura F-term (reference) 6-45, Moriyama 6-chome, Moriyama-shi, Shiga 4G075 AA22 AA24 BC01 BC06 BC10 BD14 BD24 CA14 CA47 DA02 EB01 EB41 EC21 ED04 ED06 FB01 5F004 AA01 AA14 AA16 BA20 BB11 BB24 DA00 DA01 DB01 DB13 DB23 5F045 AA08 BB01 DP23 DQ15
Claims (11)
て形成し、対向配置された電極のうち少なくとも一方の
電極の放電空間側に誘電体を設け、放電空間にプラズマ
生成用ガスを供給すると共に電極間に電圧を印加するこ
とによって大気圧近傍の圧力下で放電空間に誘電体バリ
ア放電を発生させるプラズマ処理装置において、電極間
に印加する電圧の波形を休止時間のない交番電圧波形と
すると共にこの交番電圧波形の立ち上がり時間を100
μsec以下とすることを特徴とするプラズマ処理装
置。1. A discharge space is formed between opposed electrodes, a dielectric is provided on at least one of the opposed electrodes on the discharge space side, and a plasma generating gas is supplied to the discharge space. In addition, in a plasma processing apparatus that generates a dielectric barrier discharge in a discharge space under a pressure near the atmospheric pressure by applying a voltage between the electrodes, the waveform of the voltage applied between the electrodes is an alternating voltage waveform without a pause time. And the rise time of this alternating voltage waveform is set to 100
A plasma processing apparatus characterized in that the time is not longer than μsec.
て形成し、対向配置された電極のうち少なくとも一方の
電極の放電空間側に誘電体を設け、放電空間にプラズマ
生成用ガスを供給すると共に電極間に電圧を印加するこ
とによって大気圧近傍の圧力下で放電空間に誘電体バリ
ア放電を発生させるプラズマ処理装置において、電極間
に印加する電圧の波形を休止時間のない交番電圧波形と
すると共にこの交番電圧波形の立ち下がり時間を100
μsec以下とすることを特徴とするプラズマ処理装
置。2. A discharge space is formed between the opposed electrodes, a dielectric is provided on at least one of the opposed electrodes on the discharge space side, and a plasma generating gas is supplied to the discharge space. In addition, in a plasma processing apparatus that generates a dielectric barrier discharge in a discharge space under a pressure near the atmospheric pressure by applying a voltage between the electrodes, the waveform of the voltage applied between the electrodes is an alternating voltage waveform without a pause time. And the fall time of this alternating voltage waveform is set to 100
A plasma processing apparatus characterized in that the time is not longer than μsec.
〜200kHzにすることを特徴とする請求項1又は2
に記載のプラズマ処理装置。3. The repetition frequency of the alternating voltage waveform is 0.5
The frequency is set to 200 kHz.
3. The plasma processing apparatus according to 1.
0kV/cmにすることを特徴とする請求項1乃至3の
いずれかに記載のプラズマ処理装置。4. An electric field intensity applied between electrodes of 1 to 20
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the pressure is set to 0 kV / cm.
圧波形の電圧にパルス状の高電圧を重畳することを特徴
とする請求項1乃至4のいずれかに記載のプラズマ処理
装置。5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a pulse-like high voltage is superimposed on a voltage having an alternating voltage waveform with no pause time applied between the electrodes.
極性が変化した直後より所定時間経過した後に重畳する
ことを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein a pulsed high voltage is superimposed after a lapse of a predetermined time immediately after the voltage polarity of the alternating voltage waveform changes.
内に複数重畳することを特徴とする請求項5又は6に記
載のプラズマ処理装置。7. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein a plurality of pulsed high voltages are superimposed in one cycle of the alternating voltage waveform.
0.1μsec以下とすることを特徴とする請求項5乃
至7のいずれかに記載のプラズマ処理装置。8. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein a rising time of the pulsed high voltage is set to 0.1 μsec or less.
形の最大電圧値以上とすることを特徴とする請求項5乃
至8のいずれかに記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the peak value of the pulsed high voltage is equal to or more than the maximum voltage value of the alternating voltage waveform.
電圧波形を、複数種の周波数の交番電圧波形を重ね合わ
せて形成して成ることを特徴とする請求項1乃至9のい
ずれかに記載のプラズマ処理装置。10. The method according to claim 1, wherein an alternating voltage waveform having no pause time applied between the electrodes is formed by superposing alternating voltage waveforms of a plurality of frequencies. Plasma processing equipment.
プラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行うことを特
徴とするプラズマ処理方法。11. A plasma processing method, comprising performing plasma processing using the plasma processing apparatus according to claim 1.
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