【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電プラズマを利用して被処理物を処理する放電プラズマ処理装置及び放電プラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電プラズマを用いて基板上に成膜を行う処理装置として、上部電極と下部電極からなる平行平板型の対向電極を反応槽内に配置し、その対向電極間に基板を配置し、反応槽内に処理ガスを導入した状態で、対向電極間に電圧を印加することにより放電プラズマを発生させ、その発生プラズマで被処理物を処理するダイレクト方式のプラズマ処理装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
また、他の処理装置として、被処理物を放電空間中に配置するのではなく、被処理物を放電空間外に配置し、放電空間からのプラズマを被処理物に吹き付けるリモート方式のプラズマ処理装置が提案されている。
【０００４】
その具体的な装置として、例えば、平行平板型の対向電極間に電界を印加することにより発生させた放電プラズマを被処理物の表面に導いて処理を行うプラズマ処理装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。また、外側電極を備えた筒状の反応管の内部に内側電極を配置し、その反応管と内側電極との間に反応ガス等を導入するとともに、外側電極と内側電極との間に交流電界を印加することによりグロー放電を発生させ、反応管からプラズマジェットを吹き出して被処理物に吹き付けるプラズマ処理装置が提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２１４９号公報
【特許文献２】
特開平７−８５９９７号公報
【特許文献３】
特開平１１−３３５８６８号公報
【特許文献４】
特開平１１−２５１３０４号公報
【特許文献５】
特開平１１−２６０５９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リモート方式の放電プラズマ処理装置においては、対向電極の前後（ガス導入側及びガス吹き出し側）に整流部が設けられている。ガス吹き出し側の整流部には、ガス流路を形成する誘電体材料製の円管や角管などのガス流路用管が用いられている。
【０００７】
ガス流路用管は、ガス整流のために、ある程度の大きな寸法（長さ）が必要である。このため、電極部の調整時や装置輸送時においてガス流用路管が破損することが多いという問題がある。また、従来の装置では、ガス吹き出し側のガス流路管内でガスがスムーズに流れず、管内に滞留しやすくなるので、ガス圧力が高くなるという問題がある。さらに、ガス整流のために管長が長くなると、管上流側のガス圧力が高くなるため、ガス漏れが発生したり、ガス流用路管が破損するという問題がある。
【０００８】
本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、ガス吹き出し側のガス流路が破損しにくい構造で、しかもガス吹き出し側のガス流れがスムーズな構造の放電プラズマ処理装置の提供と、その装置を用いた放電処理方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電プラズマ処理装置は、一対の電極が、その各電極に形成された平面が互いに平行となるように対向配置されてなる対向電極と、この対向電極間に電界を印加する電源と、対向電極間にガスを導入するガス供給源を備え、前記対向電極間にガスを流した状態で対向電極間に電界を印加することによりプラズマを発生させ、そのプラズマ化したガスを前記対向電極のガス吹き出し口から外部に吹き出す方式の放電プラズマ処理装置において、前記対向電極の各電極の平面に沿って延びる誘電体部材が設けられており、その誘電体部材の先端が前記ガス吹き出し口の前方に突出していることによって特徴づけられる。
【００１０】
本発明の放電プラズマ処理によれば、対向電極の各電極の平面に沿って延びる誘電体部材にてガス吹き出し側のガス流路が形成されるので、ガス吹き出し側においてガス整流に必要な流路長が小さくて済む。これにより、ガス吹き出し側のガス流路を必要最小限に短くすることができ、ガス吹き出し側のガス流路の破損を防ぐことができる。また、ガス吹き出し側のガス流路が短くなることにより、流路内でのガス圧力の高まりが緩和され、ガス漏れやガス流路の破損をより確実に防ぐことができる。
【００１１】
本発明の放電プラズマ処理装置において、対向電極の一方の電極側の誘電体部材の突出長を、他方の電極側の誘電体部材の突出長よりも短くしておけば、ガスの滞留を防止することができ、被処理物の被処理面に沿ってスムーズに流れるガス流を形成することが可能となる。その結果として、均一で高速な処理が可能になる。
【００１２】
また、誘電体部材の突出部を一対の電極の平面（電極対向面）に対して斜めに傾ける構成、あるいは、一対の電極の平面（電極対向面）が傾斜面であり、ガス吹き出し口に対向して配置される被処理物の処理面に対し、斜めの方向からプラズマ化したガスが吹き付けられるようにする構成を採用しても、スムーズな流れのガス流を形成することができる。
【００１３】
本発明の放電プラズマ処理装置において、対向電極の吹き出し口から吹き出したガスが流れる方向を排気制御する排気機構を設けておけば、被処理物の被処理面に沿って流れるガス流を、更にスムーズなガス流とすることができる。
【００１４】
本発明の放電プラズマ処理装置において、誘電体部材の突出長が１〜１０ｍｍであることが好ましく、また、誘電体部材の突出部の先端と、ガス吹き出し口に対向して配置される被処理体との間の距離が０．１〜３ｍｍであることが好ましい。さらに、対向電極の放電発生空間の流路長が１〜１００ｍｍであることが好ましい。また、一方の電極側の誘電体部材と他方の電極側の誘電体部材との突出長との間に差異があり、その突出長の差異が０．１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００１５】
本発明の放電プラズマ処理装置において、対向電極のガス導入側にガス整流部を設けておくことが好ましい。
【００１６】
本発明の放電プラズマ処理装置において、対向電極を構成する一対の電極には、その各電極の平面（電極対向面）に、コーティング等により固体誘電体を設けておいてもよい。
【００１７】
本発明の放電プラズマ処理方法は、前記した特徴を有する放電プラズマ処理装置を用いて被処理物を処理するにあたり、前記誘電体部材の突出部、あるいは被処理物または被処理物の台にバイアス電圧を印加することを特徴とする。
【００１８】
次に、本発明の詳細を説明する。
【００１９】
本発明に用いる誘電体部材の誘電体材料は、放電が問題なく形成されるものであれば、特に限定されないが、例えば、無機物では、石英、無アルカリガラスなどのガラス系やセラミック系の材料を挙げることができる。また、有機物では、高分子材料を挙げることができる。
【００２０】
本発明に用いる誘電体部材は、板状体または管状体のいずれの形態であってもよい。誘電体部材が板状体である場合、スリット状放電発生空間を形成するように対向配置すればよい。また、管状体である場合、対向電極間に管状体を挟み込むように配置すればよい。
【００２１】
本発明において、誘電体部材の突出長は１〜１０ｍｍであることが好ましく、更に好ましくは３〜７ｍｍがよい。突出長が１ｍｍ未満であると処理効果を得ることができず、１０ｍｍを超えると破損の可能性が大きくなる。誘電体部材のガス導入側の先端は、調整時や輸送時における割れの発生を完全に防ぐために、電極端面と面一が好ましい。
【００２２】
また、誘電体部材の突出部の先端と、被処理体との間の距離は０．１〜３ｍｍであることが好ましい。誘電体部材−被処理物間の距離が０．１ｍｍ未満であると、誘電体部材が被処理物に擦れる可能性があり、３ｍｍを超えると処理効果が薄れる可能性がある。
【００２３】
本発明において、対向電極の一方の電極側の誘電体部材の突出長を、他方の電極側の誘電体部材の突出長よりも短くする場合、その突出長の差異は０．１〜５ｍｍが好ましい。０．１ｍｍ未満である場合及び５ｍｍを超える場合は、いずれも処理効果が薄れる可能性がある。
【００２４】
本発明において、誘電体部材の突出部または被処理物側にバイアス電圧を印加することが好ましい。被処理物側にバイアス電圧を印加する場合、被処理物が導電体の場合は被処理物に直接バイアス電圧を印加し、被処理物が誘電体・絶縁体である場合は被処理物を載せている台にバイアス電圧を印加する。
【００２５】
このようにバイアス電圧を印加すると、目的の活性種やイオンを、被処理体に効率よく作用させることができ、処理効果を更に高めることができる。
【００２６】
バイアス電圧は、特に限定はなく、目的の活性種やイオンを、被処理体に効率よく作用させることができればよく、使用ガス、活性種、イオン、被処理物の種類などにより決定される。好ましくは、電極と異常放電が発生しない電圧が好ましい。また、バイアス電圧は、目的の活性種、イオンによって正負を決定する。さらに、バイアス電圧は周期的に正負を繰り返すような電圧であってもよい。バイアス電圧の電圧値は、特に限定はないが、０．１〜１００ｋＶが好ましい。
【００２７】
本発明の放電プラズマ処理装置及び方法は、どのような圧力下でも用いることができるが、常圧放電プラズマ処理に用いるとその効果を十分に発揮することでき、特に、大気圧近傍の圧力下で用いるとその効果をより一層発揮することができる。
【００２８】
大気圧近傍の圧力下とは、１．３３３×１０４〜１０．６６４×１０４Ｐａの圧力下を指す。中でも、圧力調整が容易で、装置構成が簡便になる９．３３１×１０４〜１０．３９７×１０４Ｐａの範囲である。
【００２９】
本発明に用いる対向電極の電極材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の金属単体、ステンレス、真鍮等の合金あるいは金属間化合物等などが挙げられる。
【００３０】
また、対向電極には、冷却機構を備えていることが好ましい。冷却機構は、対向電極の電圧印加側の電極に設けることが好ましく、さらに、一対の電極の両方に備えられることがより好ましい。冷却機構としては、電極に冷媒を通す流路を備えた構造や電極の放電面と反対側に放冷フィンを設けた構造などを挙げることができるが、電極に冷媒を通す流路を備えた構造にするのが好ましい。
【００３１】
また、対向電極の一対の電極には固体誘電体を設けておいてもよい。固体誘電体の形状は、シート状もしくはフィルム状のいずれであってもよい。固体誘電体の厚みは、０．０１〜４ｍｍであることが好ましい。固体誘電体の厚みが厚すぎると放電プラズマを発生するのに高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがある。なお、固体誘電体は溶射法にて電極表面にコーティングされた膜であってもよい。
【００３２】
上記固体誘電体としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。
【００３３】
また、固体誘電体は、比誘電率が２以上（２５℃環境下、以下同じ）であることが好ましい。比誘電率が２以上の固体誘電体の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス、金属酸化膜等を挙げることができる。さらに高密度の放電プラズマを安定して発生させるためには、比誘電率が１０以上の固体誘電体を用いることが好ましい。比誘電率の上限は特に限定されるものではないが、現実の材料では１８，５００程度のものが知られている。上記比誘電率が１０以上である固体誘電体としては、例えば、酸化チタニウム５〜５０重量％、酸化アルミニウム５０〜９５重量％で混合された金属酸化物被膜、または、酸化ジルコニウムを含有する金属酸化物被膜からなるものを挙げることができる。
【００３４】
固体誘電体の厚みは、０．０１〜４ｍｍであることが好ましい。厚すぎると放電プラズマを発生するのに高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがある。
【００３５】
上記対向電極の電極間距離は、固体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して適宜決定されるが、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。電極間の距離が０．１ｍｍ未満であると、電極間距離を置いて設置するのに充分でないことがあり、一方、５ｍｍを超えると、均一な放電プラズマを発生させにくい。さらに好ましい電極間距離は、放電が安定しやすい０．５〜３ｍｍである。
【００３６】
対向電極の一対の電極間には、高周波、パルス波、マイクロ波等の電界が印加され、プラズマを発生させるが、パルス電界を印加することが好ましく、特に、電界の立ち上がり及び／または立ち下がり時間が１０μｓ以下であるパルス電界が好ましい。１０μｓを超えると放電状態がアークに移行しやすく不安定なものとなり、パルス電界による高密度プラズマ状態を保持しにくくなる。また、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効率よく行われるが、４０ｎｓ未満の立ち上がり時間のパルス電界を実現することは、実際には困難である。立ち上がり時間及び立ち下がり時間のより好ましい範囲は５０ｎｓ〜５μｓである。なお、ここでいう立ち上がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して増加する時間、立ち下がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して減少する時間を指すものとする。
【００３７】
上記パルス電界の電界強度は、１〜１０００ｋＶ／ｃｍであり、好ましくは２０〜３００ｋＶ／ｃｍである。電界強度が１ｋＶ／ｃｍ未満であると処理に時間がかかりすぎ、１０００ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生しやすくなる。
【００３８】
上記パルス電界の周波数は、０．５ｋＨｚ以上であることが好ましい。０．５ｋＨｚ未満であると処理に時間がかかりすぎる。上限は特に限定されないが、常用されている１３．５６ＭＨｚ、試験的に使用されている５００ＭＨｚといった高周波帯でも構わない。負荷との整合性のとり易さや取扱い性を考慮すると、５００ｋＨｚ以下が好ましい。このようなパルス電界を印加することにより、処理速度を大きく向上させることができる。
【００３９】
また、上記パルス電界における１つのパルス継続時間は、２００μｓ以下であることが好ましく、より好ましくは３〜２００μｓである。２００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。ここで、１つのパルス継続時間とは、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返しからなるパルス電界における、１つのパルスの連続するＯＮ時間を言う。
【００４０】
本発明において処理できる被処理物としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、アクリル樹脂等のプラスチック、ガラス、セラミック、金属、シリコンウェハー等が挙げられる。基材の形状としては、板状、フィルム状等のものが挙げられるが、特にこれらに限定されない。本発明によれば、様々な形状を有する基材の処理に容易に対応することができる。
【００４１】
本発明に用いる処理ガスとしては、電界を印加することによってプラズマを発生するガスであれば、特に限定されず、処理目的に応じて種々のガスを使用できる。
【００４２】
上記処理ガスとして、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等のフッ素含有化合物ガスを用いることによって、撥水性表面を得ることができる。
【００４３】
また、処理ガスとして、Ｏ２、Ｏ３、水、空気等の酸素元素含有化合物、Ｎ２、ＮＨ３等の窒素元素含有化合物、ＳＯ２、ＳＯ３等の硫黄元素含有化合物を用いて、基材表面にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を堆積することもできる。
【００４４】
さらに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラート等の処理ガスを用いて、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２等の金属酸化物薄膜を形成させることができる。
【００４５】
さらに、基材表面に電気的・光学的機能を与えたり、基材表面から有機物除去、レジスト除去、高分子フィルムの接着性向上、ガラス系基板・プリント配線基盤（ＦＰＣ）の洗浄、成膜、金属除去、デスミア、アッシング、エッチング、デスカム、滅菌洗浄などに利用できる。
【００４６】
経済性及び安全性の観点から、上記処理ガス単独雰囲気よりも、以下に挙げるような希釈ガスによって希釈された雰囲気中で処理を行うことが好ましい。希釈ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス、窒素気体等が挙げられる。これらは単独でも２種以上を混合して用いてもよい。
【００４７】
なお、本発明の放電プラズマ処理装置及び方法によれば、プラズマ発生空間中に存在する気体の種類を問わずグロー放電プラズマを発生させることが可能である。公知の低圧条件下におけるプラズマ処理はもちろん、特定のガス雰囲気下の大気圧プラズマ処理においても、外気から遮断された密閉容器内で処理を行うことが必須であったが、本発明の放電プラズマ処理装置及び方法においては、開放系、あるいは、気体の自由な流失を防ぐ程度の低気密系での処理が可能となる。
【００４８】
本発明の放電プラズマ処理装置及び方法によると、対向電極間において直接大気圧下で放電を生じせしめることが可能であり、より単純化された電極構造、放電手順による大気圧プラズマ装置、及び処理手法でかつ高速処理を実現することができる。また、印加電界の周波数、電圧、電極間距離等のパラメータにより処理に関するパラメータも調整できる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００５０】
＜実施形態１＞
図１は本発明の実施形態の構成を模式的に示す図である。
【００５１】
図１に示す放電プラズマ処理装置は、リモート方式の処理装置であって、電圧印加電極２と接地電極３からなる対向電極１、誘電体板（例えばガラス平板）４，５、電源６、Ｎ２ガスなどの処理ガスを供給するガス供給源７、整流部８、排気機構９、及びガイド板１０などを備えている。
【００５２】
対向電極１の電圧印加電極２と接地電極３は、それぞれ平面２Ａ，３Ａを有する矩形平板であり、それら平面２Ａ，３Ａが所定の距離（電極間距離）をあけて互いに平行となるように対向配置されている。電圧印加電極２と接地電極３との間には電源６からの電界（例えばパルス電界）が印加される。
【００５３】
対向電極１における放電発生空間Ｐの一端側にガス導入口１Ａが設けられ、他端側にガス吹き出し口１Ｂが設けられている。ガス導入口１Ａには、ガス供給源７からのガスが整流部８を介して供給される。
【００５４】
対向電極１には、電圧印加電極２の平面２Ａに沿って延びるガラス板４と、接地電極３の平面３Ａに沿って延びるガラス板５が配置されている。
【００５５】
これらガラス板４，５のガス吹き出し側の先端は、ガス吹き出し口１Ｂの前方に突出している。その突出長は、例えば、電圧印加電極２側のガラス板４が３ｍｍ、接地電極３側のガラス板５が５ｍｍであり、電圧印加電極２側のガラス板４の突出長が接地電極３側のガラス板５の突出長よりも短くなっている。一方、各ガラス板４，５のガス導入側の先端は、それぞれ電圧印加電極２と接地電極３の各先端面（上端面）と面一となっている。
【００５６】
対向電極１の側方（電圧印加電極２側）に、ガイド板１０が電圧印加電極２に対向した状態で配置されており、このガイド板１０の上方に排気機構９が配置されている。排気機構９には例えばブロワー等が用いられる。
【００５７】
そして、以上の構造の放電プラズマ処理装置において、対向電極１を大気圧近傍の圧力下に配置し、対向電極１のガス吹き出し口１Ｂと対向する位置に被処理体Ｓを置く。次に、電圧印加電極２と接地電極３との間の放電発生空間Ｐにガス供給源７からの処理ガス（例えばＮ２ガス）を供給するとともに、排気機構９にて排気を行った状態で（大気圧近傍の圧力下の状態）、電圧印加電極２と接地電極３との間に電源６からの電界（例えばパルス電界）を印加する。この電界印加により、電圧印加電極２と接地電極３との間の放電発生空間Ｐにグロー放電プラズマが発生し、その発生プラズマがガス吹き出し口１Ｂを通じて放電発生空間Ｐの外に吹き出して被処理体Ｓの表面に吹き付けられ、被処理体Ｓに表面処理（例えば表面濡れ性付与など）が施される。
【００５８】
ここで、本実施形態においては、電圧印加電極２側のガラス板４の突出長を接地電極３側のガラス板５の突出長よりも短くしており、さらに、電圧印加電極２側に排気機構９を設けているので、対向電極１のガス吹き出し口１Ｂから吹き出したガスが、被処理物Ｓの被処理面に沿って均一に流れるガス流が形成され、均一でかつ高速な処理を実現できる。
【００５９】
なお、図１の実施形態の構成に加えて、図２に示すように、誘電体板４，５の突出部４Ａ，５Ａにバイアス印加電極１１，１２を設けて、放電プラズマ処理を行う際に、誘電体板４，５の突出部４Ａ，５Ａに、正または負のバイアス電圧もしくは正負を繰り返すバイアス電圧を印加するようにしてもよい。このようにバイアス電圧を印加すると、目的の活性種やイオンを、被処理体に効率よく作用させることができ、処理効果を高めることができる。
【００６０】
以上の実施形態では、誘電体板４，５の突出部４Ａ，５Ａを被処理物Ｓの被処理面に略垂直に配置しているが、この構造に限られることなく、例えば、図３に示すように、誘電体板１４，１５の突出部１４Ａ，１５Ａを、電圧印加電極２と接地電極３の各平面２Ａ，２Ｂ（放電発生空間Ｐの中心軸）に対して斜めに傾けた構造とし、被処理物Ｓの被処理面に、斜めの方向からプラズマが吹き付けられるように構成してもよい。また、図４に示すように、縦断面形状が三角形の電圧印加電極２２及び接地電極２３を用いることで、各電極の平面２２Ａ，２３Ａが傾斜面であり誘電体板２４，２５の全体が傾いた構造（放電発生空間Ｐの中心軸が傾斜する構造）とし、被処理物Ｓの被処理面に、斜めの方向からプラズマが吹き付けられるように構成してもよい。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００６２】
＜実施例１＞
［装置構成］
図１の放電プラズマ処理装置において、電圧印加電極２（ＳＵＳ３０４製、Ｌ２５０ｍｍ×Ｗ３０ｍｍ×ｔ２０ｍｍ）と、接地電極３（ＳＵＳ３０４製、Ｌ２５０ｍｍ×Ｗ３０ｍｍ×ｔ２０ｍｍ）とを対向配置するとともに、各電極の平面２Ａ，２Ｂに、それぞれ、誘電体板４（無アルカリガラス板、Ｌ２５０ｍｍ×Ｗ３３ｍｍ×ｔ０．７ｍｍ、突出部の長さ：２ｍｍ）と、誘電体板５（無アルカリガラス板、Ｌ２５０ｍｍ×Ｗ３５ｍｍ×ｔ０．７ｍｍ、突出部の長さ：５ｍｍ）を配置した。誘電体板４，５間の間隔は２ｍｍとし、また、誘電体板５の先端と被処理物Ｓとの間の距離を１ｍｍとした。さらに、電圧印加電極２及び接地電極３にはそれぞれ電極内部に流路を設けて水冷を行った。
【００６３】
［処理ガス］
Ｎ２：５０ｓｌｍ（整流部８にて整流）
［電界条件］
電源波形：パルス、電圧：１３ｋＶ、周波数：２０ｋＨｚ
［処理速度］
１ｍ／ｍｉｎ
［サンプル］
ポリイミドフィルム（５０μｍ）
上記した構造・サイズの放電プラズマ処理装置（図１）の対向電極１のガス吹き出し口１Ｂにサンプルを対向した状態で配置し、次いで電圧印加電極２と接地電極３との間にＮ２ガス（５０ｓｌｍ）を供給するとともに、排気機構９にて排気を行った状態で、電圧印加電極２と接地電極３との間に上記した電界条件でパルス電界を印加した。この電界印加により、均一で良好なプラズマ放電状態が得られた。また、処理後のサンプルの接触角を測定したところ、接触角は８°（処理前の接触角＝７５°であり、濡れ性が付与されていることが確認できた。
【００６４】
さらに、本実施例１（誘電体板４，５の突出長に差異有り）と、従来の装置つまり対向電極のガス吹き出し側のガス流路の先端が揃っている装置を用いて同じ条件で処理を行ったところ、本実施例１の処理速度が従来品に対して１５０％向上することが確認できた。
【００６５】
なお、上記した構造・サイズの放電プラズマ処理装置の取り扱い性（対向電極の取り扱い性）は良好であった。
【００６６】
＜実施例２＞
実施例１において、対向電極１の各電極２，３に、０．５ｍｍのアルミナコーティングを施したこと以外は、実施例１と同じとして処理を行ったところ、実施例１と同様の処理結果が得られた。
【００６７】
＜実施例３＞
実施例１において、図２の放電プラズマ処理装置を用い、誘電体板４，５の先端部４Ａ，５Ａに１ｋＶのバイアス電圧を印加したこと以外は、実施例１と同じとして処理を行ったところ、実施例１に対して処理速度が１８０％向上した。
【００６８】
＜実施例４＞
実施例１において、図３の放電プラズマ処理装置つまり誘電体板１４，１５の先端部１４Ａ，１５Ａを斜めに傾けた構造の装置を用いたこと以外は、実施例１と同じとして処理を行ったところ、実施例１と同様の処理結果が得られた。
【００６９】
＜実施例５＞
実施例１において、図４の放電プラズマ処理装置つまり電圧印加電極２２及び接地電極２３の各電極の平面２２Ａ，２３Ａが傾斜面であり、ガス吹き出し口２１Ｂに対向して配置される被処理物Ｓの被処理面に、斜めの方向からプラズマが吹き付けられるように構成された装置を用いたこと以外は、実施例１と同じとして処理を行ったところ、実施例１と同様の処理結果が得られた。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放電プラズマ処理によれば、対向電極の各電極の平面に沿って延びる誘電体部材にてガス吹き出し側のガス流路を形成しているので、ガス吹き出し側のガス流路を必要最小限に短くすることが可能となり、ガス吹き出し側のガス流路の破損を防ぐことができる。また、ガス吹き出し側のガス流路が短くなることにより、流路内でのガス圧力の高まりが緩和され、ガス漏れやガス流路の破損をより確実に防ぐことができる。
【００７１】
さらに、対向電極の一方の電極側の誘電体部材の突出長を、他方の電極側の誘電体部材の突出長よりも短くしているので、ガスの滞留を防止することができ、被処理物の被処理面に沿ってスムーズに流れるガス流を形成することが可能となり、均一で高速な処理を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の更に別の実施形態の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 対向電極
１Ａ ガス導入口
１Ｂ ガス吹き出し口
２ 電圧印加電極（一方の電極）
３ 接地電極（他方の電極）
２Ａ，３Ａ 平面（電極対向面）
４，５ 誘電体板（誘電体部材）
４Ａ，５Ａ 誘電体板の突出部
６ 電源
７ ガス供給源
８ 整流部
９ 排気機構
１０ ガイド板
１１，１２ バイアス印加電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge plasma processing apparatus and a discharge plasma processing method for processing an object to be processed using discharge plasma.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a processing apparatus for forming a film on a substrate using discharge plasma, a parallel plate type counter electrode composed of an upper electrode and a lower electrode is disposed in a reaction tank, and the substrate is disposed between the counter electrodes to perform a reaction. A direct-type plasma processing apparatus has been proposed in which a discharge gas is generated by applying a voltage between opposed electrodes while a processing gas is introduced into a tank, and an object to be processed is processed with the generated plasma (for example, , Patent Documents 1 and 2).
[0003]
In addition, as another processing apparatus, instead of disposing an object to be processed in a discharge space, the object to be processed is disposed outside the discharge space, and a plasma processing apparatus of a remote system that blows plasma from the discharge space onto the object to be processed. Has been proposed.
[0004]
As a specific apparatus, for example, a plasma processing apparatus has been proposed in which a discharge plasma generated by applying an electric field between parallel plate-type counter electrodes is guided to the surface of an object to be processed to perform processing (for example, a plasma processing apparatus). And Patent Document 3.). In addition, an inner electrode is arranged inside a cylindrical reaction tube having an outer electrode, a reaction gas or the like is introduced between the reaction tube and the inner electrode, and an AC electric field is applied between the outer electrode and the inner electrode. Is applied to generate a glow discharge, and a plasma processing apparatus has been proposed in which a plasma jet is blown out from a reaction tube and blown onto an object to be processed (for example, see Patent Documents 4 and 5).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-2149 [Patent Document 2]
JP-A-7-85997 [Patent Document 3]
JP-A-11-335868 [Patent Document 4]
JP-A-11-251304 [Patent Document 5]
JP-A-11-260597 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a remote-type discharge plasma processing apparatus, a rectifying unit is provided before and after a counter electrode (gas introduction side and gas blowing side). A gas flow pipe such as a circular pipe or a square pipe made of a dielectric material that forms a gas flow path is used in the rectifying section on the gas blowing side.
[0007]
The gas flow tube requires a certain large dimension (length) for gas rectification. For this reason, there is a problem that the gas flow passage is often damaged when adjusting the electrode portion or transporting the device. Further, in the conventional apparatus, the gas does not flow smoothly in the gas flow pipe on the gas blowing side, and the gas easily stays in the pipe. Therefore, there is a problem that the gas pressure increases. Further, when the length of the pipe is increased for gas rectification, the gas pressure on the upstream side of the pipe increases, so that there is a problem that gas leakage occurs or the gas flow path pipe is damaged.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a discharge plasma processing apparatus having a structure in which a gas flow path on a gas blowing side is not easily damaged and a structure in which a gas flow on a gas blowing side is smooth. An object of the present invention is to provide a discharge treatment method using a device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The discharge plasma processing apparatus according to the present invention includes a pair of electrodes, a counter electrode that is disposed so as to face each other such that planes formed on the respective electrodes are parallel to each other, and a power supply that applies an electric field between the counter electrodes. A gas supply source for introducing a gas between the counter electrodes is provided, and a plasma is generated by applying an electric field between the counter electrodes in a state where the gas is flowing between the counter electrodes, and the gasified plasma is supplied to the counter electrode. In the discharge plasma processing apparatus of the type that blows out from the gas outlet, a dielectric member extending along a plane of each electrode of the counter electrode is provided, and a tip of the dielectric member is provided in front of the gas outlet. It is characterized by protruding.
[0010]
According to the discharge plasma treatment of the present invention, since the gas flow path on the gas blowing side is formed by the dielectric member extending along the plane of each electrode of the counter electrode, the flow path necessary for gas rectification on the gas blowing side is formed. The length is small. Accordingly, the gas flow path on the gas blowing side can be shortened to a necessary minimum, and damage to the gas flow path on the gas blowing side can be prevented. In addition, since the gas flow path on the gas blowing side is shortened, an increase in gas pressure in the flow path is reduced, and gas leakage and damage to the gas flow path can be more reliably prevented.
[0011]
In the discharge plasma processing apparatus of the present invention, if the protrusion length of the dielectric member on one electrode side of the counter electrode is set shorter than the protrusion length of the dielectric member on the other electrode side, gas stagnation is prevented. It is possible to form a gas flow that flows smoothly along the surface of the object to be processed. As a result, uniform and high-speed processing becomes possible.
[0012]
Further, a configuration in which the protrusion of the dielectric member is inclined obliquely with respect to the plane (electrode facing surface) of the pair of electrodes, or the plane (electrode facing surface) of the pair of electrodes is an inclined surface and faces the gas outlet. Even if a configuration is adopted in which a gas that has been turned into plasma is blown from an oblique direction onto the processing surface of the workpiece to be processed, a gas flow having a smooth flow can be formed.
[0013]
In the discharge plasma processing apparatus of the present invention, if an exhaust mechanism is provided for controlling the exhaust direction of the gas blown from the outlet of the counter electrode, the gas flow flowing along the surface of the workpiece to be processed can be further smoothed. Gas flow.
[0014]
In the discharge plasma processing apparatus of the present invention, the protrusion length of the dielectric member is preferably 1 to 10 mm, and the object to be processed is disposed opposite to the tip of the protrusion of the dielectric member and the gas outlet. Is preferably 0.1 to 3 mm. Furthermore, it is preferable that the flow path length of the discharge generation space of the counter electrode is 1 to 100 mm. Further, there is a difference between the protrusion length of the dielectric member on one electrode side and the protrusion length of the dielectric member on the other electrode side, and the difference between the protrusion lengths is preferably 0.1 to 5 mm.
[0015]
In the discharge plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable to provide a gas rectification unit on the gas introduction side of the counter electrode.
[0016]
In the discharge plasma processing apparatus of the present invention, a solid dielectric may be provided by coating or the like on a plane (electrode facing surface) of each of the pair of electrodes constituting the counter electrode.
[0017]
According to the discharge plasma processing method of the present invention, when processing an object to be processed using the discharge plasma processing apparatus having the above-described characteristics, a bias voltage is applied to the protrusion of the dielectric member, or the object to be processed or the stage of the object to be processed. Is applied.
[0018]
Next, details of the present invention will be described.
[0019]
The dielectric material of the dielectric member used in the present invention is not particularly limited as long as the discharge is formed without any problem.For example, in the case of an inorganic substance, a glass or ceramic material such as quartz or non-alkali glass is used. Can be mentioned. In addition, a polymer material can be given as an organic substance.
[0020]
The dielectric member used in the present invention may be in the form of a plate or a tubular body. When the dielectric member is a plate-like body, it may be disposed so as to face the slit-like discharge generating space. In the case of a tubular body, the tubular body may be arranged so as to sandwich the tubular body between the opposing electrodes.
[0021]
In the present invention, the protrusion length of the dielectric member is preferably 1 to 10 mm, and more preferably 3 to 7 mm. If the protrusion length is less than 1 mm, no processing effect can be obtained, and if it exceeds 10 mm, the possibility of breakage increases. The tip of the dielectric member on the gas introduction side is preferably flush with the electrode end face in order to completely prevent the occurrence of cracks during adjustment and transport.
[0022]
The distance between the tip of the protrusion of the dielectric member and the object to be processed is preferably 0.1 to 3 mm. If the distance between the dielectric member and the object is less than 0.1 mm, the dielectric member may rub against the object, and if it exceeds 3 mm, the processing effect may be reduced.
[0023]
In the present invention, when the protrusion length of the dielectric member on one electrode side of the counter electrode is shorter than the protrusion length of the dielectric member on the other electrode side, the difference in the protrusion length is preferably 0.1 to 5 mm. . If the distance is less than 0.1 mm or more than 5 mm, the treatment effect may be reduced.
[0024]
In the present invention, it is preferable to apply a bias voltage to the protrusion of the dielectric member or the side of the workpiece. When applying a bias voltage to the workpiece, apply a bias voltage directly to the workpiece if the workpiece is a conductor, and place the workpiece on a dielectric or insulator if the workpiece is a dielectric or insulator. A bias voltage is applied to the table.
[0025]
When the bias voltage is applied in this manner, the target active species or ions can efficiently act on the target object, and the processing effect can be further enhanced.
[0026]
The bias voltage is not particularly limited as long as the target active species and ions can be efficiently applied to the object to be processed, and is determined by the gas used, the active species, the ions, the type of the object to be processed, and the like. Preferably, a voltage that does not cause abnormal discharge with the electrodes is preferable. The bias voltage is determined to be positive or negative depending on the target active species and ions. Further, the bias voltage may be a voltage that periodically repeats positive and negative. The voltage value of the bias voltage is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 kV.
[0027]
The discharge plasma treatment apparatus and method of the present invention can be used under any pressure, but when used for normal pressure discharge plasma treatment, the effect can be sufficiently exhibited, particularly under a pressure near atmospheric pressure. When used, the effect can be further exhibited.
[0028]
The pressure under the atmospheric pressure means a pressure of 1.333 × 10 4 to 10.664 × 10 4 Pa. Above all, the pressure is in the range of 9.331 × 10 4 to 10.297 × 10 4 Pa, which facilitates pressure adjustment and simplifies the device configuration.
[0029]
Examples of the electrode material of the counter electrode used in the present invention include simple metals such as iron, copper, and aluminum, alloys such as stainless steel and brass, and intermetallic compounds.
[0030]
Further, it is preferable that the counter electrode is provided with a cooling mechanism. The cooling mechanism is preferably provided on the electrode on the voltage application side of the counter electrode, and more preferably provided on both of the pair of electrodes. Examples of the cooling mechanism include a structure having a flow path through which a coolant passes through the electrode and a structure in which cooling fins are provided on the side opposite to the discharge surface of the electrode. It is preferred to have a structure.
[0031]
Further, a solid dielectric may be provided on a pair of electrodes of the opposed electrodes. The shape of the solid dielectric may be sheet-like or film-like. The thickness of the solid dielectric is preferably 0.01 to 4 mm. If the thickness of the solid dielectric is too large, a high voltage may be required to generate discharge plasma. If the thickness is too small, dielectric breakdown may occur when a voltage is applied, and arc discharge may occur. The solid dielectric may be a film coated on the electrode surface by a thermal spraying method.
[0032]
Examples of the solid dielectric include plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, glass, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide, metal oxides such as titanium dioxide, and double oxides such as barium titanate. Can be
[0033]
Further, it is preferable that the solid dielectric has a relative dielectric constant of 2 or more (the same applies under a 25 ° C. environment). Specific examples of the solid dielectric having a relative dielectric constant of 2 or more include polytetrafluoroethylene, glass, and a metal oxide film. In order to stably generate high-density discharge plasma, it is preferable to use a solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more. Although the upper limit of the relative dielectric constant is not particularly limited, about 18,500 of actual materials are known. Examples of the solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more include, for example, a metal oxide film mixed with 5 to 50% by weight of titanium oxide and 50 to 95% by weight of aluminum oxide, or a metal oxide containing zirconium oxide. And those comprising a material coating.
[0034]
The thickness of the solid dielectric is preferably 0.01 to 4 mm. If it is too thick, a high voltage may be required to generate discharge plasma, and if it is too thin, dielectric breakdown may occur when a voltage is applied, and arc discharge may occur.
[0035]
The distance between the opposing electrodes is appropriately determined in consideration of the thickness of the solid dielectric, the magnitude of the applied voltage, the purpose of utilizing plasma, and the like, and is preferably 0.1 to 5 mm. If the distance between the electrodes is less than 0.1 mm, it may not be sufficient to install the electrodes with a distance between the electrodes, while if it exceeds 5 mm, it is difficult to generate uniform discharge plasma. A more preferable distance between the electrodes is 0.5 to 3 mm in which discharge is easily stabilized.
[0036]
An electric field such as a high frequency wave, a pulse wave, or a microwave is applied between the pair of electrodes of the counter electrode to generate plasma. However, it is preferable to apply a pulsed electric field, and particularly, the rise and / or fall time of the electric field. Is preferably 10 μs or less. If the time exceeds 10 μs, the discharge state easily shifts to an arc, and becomes unstable, making it difficult to maintain a high-density plasma state due to a pulsed electric field. The shorter the rise time and the fall time, the more efficiently the gas is ionized during the generation of plasma. However, it is actually difficult to realize a pulse electric field having a rise time of less than 40 ns. A more preferable range of the rise time and the fall time is 50 ns to 5 μs. Here, the rise time refers to the time during which the voltage (absolute value) continuously increases, and the fall time refers to the time during which the voltage (absolute value) continuously decreases.
[0037]
The electric field strength of the pulse electric field is 1 to 1000 kV / cm, preferably 20 to 300 kV / cm. If the electric field strength is less than 1 kV / cm, it takes too much time for the treatment, and if the electric field strength exceeds 1000 kV / cm, arc discharge is likely to occur.
[0038]
The frequency of the pulse electric field is preferably 0.5 kHz or more. If the frequency is less than 0.5 kHz, it takes too much time for processing. Although the upper limit is not particularly limited, a high frequency band such as 13.56 MHz commonly used or 500 MHz used experimentally may be used. Considering the easiness of matching with the load and the handling, the frequency is preferably 500 kHz or less. By applying such a pulsed electric field, the processing speed can be greatly improved.
[0039]
The duration of one pulse in the pulse electric field is preferably 200 μs or less, and more preferably 3 to 200 μs. If it exceeds 200 μs, the transition to arc discharge becomes easy. Here, one pulse duration refers to a continuous ON time of one pulse in a pulse electric field formed by repetition of ON / OFF.
[0040]
Examples of the object to be treated in the present invention include, for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyimide, liquid crystal polymer, epoxy resin, polytetrafluoroethylene, plastic such as acrylic resin, glass, ceramic, metal, and silicon. Wafers and the like can be mentioned. Examples of the shape of the substrate include a plate shape and a film shape, but are not particularly limited thereto. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can respond | correspond to the process of the base material which has various shapes easily.
[0041]
The processing gas used in the present invention is not particularly limited as long as it is a gas that generates plasma by applying an electric field, and various gases can be used according to the processing purpose.
[0042]
A water-repellent surface can be obtained by using a fluorine-containing compound gas such as CF 4 , C 2 F 6 , CCIF 3 , or SF 6 as the processing gas.
[0043]
Further, as a processing gas, a compound containing an oxygen element such as O 2 , O 3 , water, air, a compound containing a nitrogen element such as N 2 or NH 3, or a compound containing a sulfur element such as SO 2 or SO 3 is used. By forming a hydrophilic functional group such as a carbonyl group, a hydroxyl group, or an amino group on the surface of the material, the surface energy can be increased, and a hydrophilic surface can be obtained. Further, a hydrophilic polymer film can be deposited using a polymerizable monomer having a hydrophilic group such as acrylic acid or methacrylic acid.
[0044]
Further, using a processing gas such as a metal-hydrogen compound, a metal-halogen compound, or a metal alcoholate of a metal such as Si, Ti, or Sn, a metal oxide thin film such as SiO 2 , TiO 2 , or SnO 2 may be formed. it can.
[0045]
In addition, electrical and optical functions can be given to the substrate surface, organic substances can be removed from the substrate surface, resist can be removed, polymer film adhesion can be improved, glass-based substrates and printed wiring boards (FPCs) can be cleaned, formed, It can be used for metal removal, desmear, ashing, etching, descum, sterilization cleaning, etc.
[0046]
From the viewpoint of economy and safety, it is preferable to perform the treatment in an atmosphere diluted with a diluting gas as described below, rather than in the atmosphere of the treatment gas alone. Examples of the diluting gas include rare gases such as helium, neon, argon, and xenon, and nitrogen gas. These may be used alone or in combination of two or more.
[0047]
According to the discharge plasma processing apparatus and method of the present invention, glow discharge plasma can be generated regardless of the type of gas present in the plasma generation space. In the plasma treatment under a known low pressure condition, as well as the atmospheric pressure plasma treatment in a specific gas atmosphere, it is essential to perform the treatment in a closed vessel shielded from the outside air. In the apparatus and the method, processing can be performed in an open system or a low airtight system that prevents free flowing of gas.
[0048]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the discharge plasma processing apparatus and method of this invention, it is possible to generate a discharge directly under the atmospheric pressure between opposed electrodes, a more simplified electrode structure, an atmospheric pressure plasma apparatus by a discharge procedure, and a processing method And high-speed processing can be realized. In addition, parameters relating to processing can be adjusted by parameters such as the frequency of an applied electric field, voltage, and distance between electrodes.
[0049]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0050]
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the embodiment of the present invention.
[0051]
The discharge plasma processing apparatus shown in FIG. 1 is a remote type processing apparatus, and includes a counter electrode 1 including a voltage application electrode 2 and a ground electrode 3, dielectric plates (eg, glass plates) 4, 5, a power source 6, and N 2. A gas supply source 7 for supplying a processing gas such as a gas, a rectifying unit 8, an exhaust mechanism 9, a guide plate 10, and the like are provided.
[0052]
The voltage application electrode 2 and the ground electrode 3 of the counter electrode 1 are rectangular flat plates having planes 2A and 3A, respectively, and are opposed so that the planes 2A and 3A are parallel to each other at a predetermined distance (inter-electrode distance). Are located. An electric field (for example, a pulse electric field) from a power supply 6 is applied between the voltage application electrode 2 and the ground electrode 3.
[0053]
A gas inlet 1A is provided at one end of the discharge generating space P of the counter electrode 1, and a gas outlet 1B is provided at the other end. The gas from the gas supply source 7 is supplied to the gas inlet 1A via the rectifier 8.
[0054]
On the counter electrode 1, a glass plate 4 extending along a plane 2A of the voltage application electrode 2 and a glass plate 5 extending along a plane 3A of the ground electrode 3 are arranged.
[0055]
The tips of the glass plates 4 and 5 on the gas blowing side protrude forward of the gas blowing port 1B. The protruding length of the glass plate 4 on the voltage applying electrode 2 side is 3 mm, the glass plate 5 on the ground electrode 3 side is 5 mm, and the protruding length of the glass plate 4 on the voltage applying electrode 2 side is 3 mm. It is shorter than the protruding length of the glass plate 5. On the other hand, the leading ends of the glass plates 4 and 5 on the gas introduction side are flush with the leading end surfaces (upper end surfaces) of the voltage applying electrode 2 and the grounding electrode 3, respectively.
[0056]
A guide plate 10 is arranged on the side of the counter electrode 1 (on the side of the voltage application electrode 2) so as to face the voltage application electrode 2, and an exhaust mechanism 9 is arranged above the guide plate 10. For example, a blower or the like is used for the exhaust mechanism 9.
[0057]
Then, in the discharge plasma processing apparatus having the above structure, the counter electrode 1 is arranged under a pressure near the atmospheric pressure, and the object S is placed at a position facing the gas outlet 1B of the counter electrode 1. Next, the processing gas (for example, N 2 gas) from the gas supply source 7 is supplied to the discharge generating space P between the voltage application electrode 2 and the ground electrode 3, and the gas is exhausted by the exhaust mechanism 9. (Under a pressure close to the atmospheric pressure), an electric field (for example, a pulse electric field) from the power supply 6 is applied between the voltage application electrode 2 and the ground electrode 3. By this electric field application, glow discharge plasma is generated in the discharge generating space P between the voltage applying electrode 2 and the ground electrode 3, and the generated plasma is blown out of the discharge generating space P through the gas blowing port 1B to be processed. S is sprayed on the surface of S, and a surface treatment (for example, imparting surface wettability) is performed on the processing target S.
[0058]
Here, in the present embodiment, the protruding length of the glass plate 4 on the side of the voltage applying electrode 2 is shorter than the protruding length of the glass plate 5 on the side of the ground electrode 3. 9, the gas blown from the gas outlet 1B of the counter electrode 1 forms a gas flow that flows uniformly along the processing surface of the processing object S, and uniform and high-speed processing can be realized. .
[0059]
In addition, in addition to the configuration of the embodiment of FIG. 1, as shown in FIG. 2, when the bias application electrodes 11 and 12 are provided on the protrusions 4 </ b> A and 5 </ b> A of the dielectric plates 4 and 5 to perform discharge plasma processing. Alternatively, a positive or negative bias voltage or a bias voltage that repeats positive and negative may be applied to the protrusions 4A and 5A of the dielectric plates 4 and 5. When the bias voltage is applied in this manner, the target active species or ions can efficiently act on the target object, and the processing effect can be enhanced.
[0060]
In the above embodiment, the projections 4A and 5A of the dielectric plates 4 and 5 are arranged substantially perpendicular to the surface of the workpiece S to be processed. However, the present invention is not limited to this structure. As shown, the projections 14A and 15A of the dielectric plates 14 and 15 have a structure in which the projections 14A and 15A are inclined with respect to the planes 2A and 2B of the voltage application electrode 2 and the ground electrode 3 (the center axis of the discharge generating space P). Alternatively, a configuration may be adopted in which plasma is blown onto the surface of the workpiece S from an oblique direction. As shown in FIG. 4, by using the voltage application electrode 22 and the ground electrode 23 having a triangular longitudinal section, the planes 22A and 23A of each electrode are inclined surfaces, and the entire dielectric plates 24 and 25 are inclined. (A structure in which the central axis of the discharge generation space P is inclined) so that plasma is blown from an oblique direction onto the surface of the workpiece S to be processed.
[0061]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
[0062]
<Example 1>
[Device configuration]
In the discharge plasma processing apparatus of FIG. 1, a voltage application electrode 2 (made of SUS304, L250 mm × W30 mm × t20 mm) and a ground electrode 3 (made of SUS304, L250 mm × W30 mm × t20 mm) are opposed to each other, and a plane 2A of each electrode is arranged. , 2B, and a dielectric plate 4 (alkali-free glass plate, L250 mm × W35 mm × t0 .0 mm, L250 mm × W33 mm × t0.7 mm, projecting length: 2 mm), respectively. 7 mm, length of the protruding portion: 5 mm). The distance between the dielectric plates 4 and 5 was 2 mm, and the distance between the tip of the dielectric plate 5 and the workpiece S was 1 mm. Further, the voltage applying electrode 2 and the ground electrode 3 were each provided with a flow path inside the electrode, and water-cooled.
[0063]
[Process gas]
N 2 : 50 slm (rectified by rectification unit 8)
[Electric field condition]
Power supply waveform: pulse, voltage: 13 kV, frequency: 20 kHz
[processing speed]
1m / min
[sample]
Polyimide film (50μm)
The sample is placed in a state facing the gas outlet 1B of the counter electrode 1 of the discharge plasma processing apparatus (FIG. 1) having the above-described structure and size, and N 2 gas (between the voltage application electrode 2 and the ground electrode 3) 50 slm), and a pulsed electric field was applied between the voltage application electrode 2 and the ground electrode 3 under the above-described electric field conditions in a state where the gas was exhausted by the exhaust mechanism 9. By this electric field application, a uniform and favorable plasma discharge state was obtained. When the contact angle of the sample after the treatment was measured, the contact angle was 8 ° (the contact angle before the treatment was 75 °, and it was confirmed that wettability was imparted.
[0064]
Further, processing was performed under the same conditions using the apparatus of the first embodiment (the projection length of the dielectric plates 4 and 5 differed) and the conventional apparatus, that is, the apparatus having the same gas flow end on the gas blowing side of the counter electrode. As a result, it was confirmed that the processing speed of Example 1 was improved by 150% compared to the conventional product.
[0065]
The handleability of the discharge plasma processing apparatus having the above-described structure and size (the handleability of the counter electrode) was good.
[0066]
<Example 2>
In Example 1, the same processing as in Example 1 was performed except that the electrodes 2 and 3 of the counter electrode 1 were coated with a 0.5 mm alumina coating. Obtained.
[0067]
<Example 3>
The processing was performed in the same manner as in Example 1 except that a 1 kV bias voltage was applied to the tips 4A and 5A of the dielectric plates 4 and 5, using the discharge plasma processing apparatus of FIG. The processing speed was improved by 180% as compared with Example 1.
[0068]
<Example 4>
The processing was performed in the same manner as in Example 1 except that the discharge plasma processing apparatus of FIG. 3, that is, the apparatus having a structure in which the tip portions 14A and 15A of the dielectric plates 14 and 15 were inclined was used. However, the same processing results as in Example 1 were obtained.
[0069]
<Example 5>
In the first embodiment, the discharge plasma processing apparatus shown in FIG. 4, that is, the flat surfaces 22A and 23A of the voltage application electrode 22 and the ground electrode 23 are inclined surfaces, and the processing target S is disposed to face the gas outlet 21B. The processing was performed in the same manner as in Example 1 except that an apparatus configured to spray plasma from an oblique direction to the surface to be processed was used. As a result, a processing result similar to that of Example 1 was obtained. Was.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the discharge plasma treatment of the present invention, since the gas passage on the gas ejection side is formed by the dielectric member extending along the plane of each electrode of the counter electrode, the gas ejection side on the gas ejection side is formed. The gas flow path can be made as short as possible, and damage to the gas flow path on the gas blowing side can be prevented. In addition, since the gas flow path on the gas blowing side is shortened, an increase in gas pressure in the flow path is reduced, and gas leakage and damage to the gas flow path can be more reliably prevented.
[0071]
Furthermore, since the protrusion length of the dielectric member on one electrode side of the counter electrode is shorter than the protrusion length of the dielectric member on the other electrode side, gas stagnation can be prevented. It is possible to form a gas flow that flows smoothly along the surface to be processed, and realize uniform and high-speed processing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Counter electrode 1A Gas inlet 1B Gas outlet 2 Voltage application electrode (one electrode)
3 Ground electrode (the other electrode)
2A, 3A plane (electrode facing surface)
4,5 Dielectric plate (dielectric member)
4A, 5A Projection of dielectric plate 6 Power supply 7 Gas supply source 8 Rectifier 9 Exhaust mechanism 10 Guide plates 11, 12 Bias application electrode
