JP2005268709A - Surface treatment apparatus and surface treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大気圧近傍下において、プラズマを用いてガラス基板やシリコンウェハーなどの被処理物の表面処理を行う、表面処理装置及び表面処理方法に関するものである。 The present invention relates to a surface treatment apparatus and a surface treatment method for performing surface treatment of an object to be processed such as a glass substrate or a silicon wafer using plasma under the vicinity of atmospheric pressure.
大気圧近傍下におけるプラズマ発生方式の一つである平行平板方式においては、搬送ローラなどで被処理物を搬送し、対向する電極間で発生する放電によって表面処理を行っているが、この場合、被処理物と接地電極は非接触の状態にある。このような構造により、大型のガラス基板などの表面処理を行う場合であっても、被処理物を走査させることで、小さな電極で大面積の処理を可能としている(例えば、特許文献1参照)。 In the parallel plate method, which is one of the plasma generation methods under the vicinity of atmospheric pressure, the object to be processed is conveyed by a conveying roller or the like, and the surface treatment is performed by the discharge generated between the opposing electrodes. The workpiece and the ground electrode are not in contact with each other. With such a structure, even when a surface treatment is performed on a large glass substrate or the like, a large area can be processed with a small electrode by scanning an object to be processed (see, for example, Patent Document 1). .
また、同様な平行平板方式において、搬送機構をもったテーブルが対向電極となっている場合があり、この場合に、接地電極は搬送テーブルから装置筐体を介して高周波電源のアースに接続されている(例えば、特許文献2参照)。 In a similar parallel plate system, a table having a transport mechanism may be a counter electrode. In this case, the ground electrode is connected from the transport table to the ground of the high-frequency power source through the device housing. (For example, refer to Patent Document 2).
特許文献1によれば、被処理物と接地電極は非接触であるため、その間の空気層によってインピーダンスが大きくなり、放電させるための電力エネルギーが増大し、放電の不安定や処理レートの低下が発生する。
また、特許文献2によれば、接地電極は搬送テーブルから装置筐体を介して高周波電源のアースに接続されているため、インピーダンスの増大及び変動が発生し、放電が不安定になる。
According to
According to
また、特許文献1のように、被処理物の処理開始時において、被処理物がない状態で放電を開始すると、被処理物が電極間に差し掛かったときの放電が不安定になり、処理が不均一となる。一方、被処理物上部で高周波印可電極の放電を開始すると、放電が不安定となり、部分的に処理均一性の悪化や被処理物へのダメージが発生する。
In addition, as in
そこで特許文献2のように、予め、被処理物のない放電開始領域で放電を開始し、放電が安定した時点で被処理物を走査させ、被処理物への放電を行っていた。しかしながら、電極間ギャップを被処理物上部での安定放電可能な距離に合わせなければならず、放電開始領域では被処理物の厚み分だけ距離が長くなってしまう。電極間ギャップが長くなると放電が不安定になり、放電自体が持続できない場合もある。また、放電開始ができたとしても、被処理物上部にきたとき、電極間ギャップが急激に変化するため放電が不安定となり、安定な処理を期待することができなかった。
Therefore, as in
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、大気圧またはその近傍でのプラズマ放電を用いて行う被処理物の表面処理を、安定的かつ連続的に行うことができる表面処理装置及び表面処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can stably and continuously perform a surface treatment of an object to be processed using a plasma discharge at or near atmospheric pressure. It aims at providing a processing apparatus and a surface treatment method.
本発明に係る表面処理装置は、大気圧近傍下で印可電極による放電によりプラズマを発生させ、被処理物を載置した搬送部を前記放電部を通過させて前記被処理物の表面処理を行う表面処理装置において、前記被処理物の周辺を該被処理物と同じ厚みの高さ調整部で囲むようにしたものである。これにより、放電開始領域と被処理物との間で電極間ギャップがなくなり、放電が安定し、処理の均一性が向上する。 The surface treatment apparatus according to the present invention generates plasma by discharge with an applied electrode near atmospheric pressure, and passes the discharge unit through a transport unit on which the workpiece is placed to perform surface treatment of the workpiece. In the surface treatment apparatus, the periphery of the object to be processed is surrounded by a height adjusting unit having the same thickness as the object to be processed. Thereby, there is no gap between the electrodes between the discharge start region and the object to be processed, the discharge is stabilized, and the processing uniformity is improved.
本発明に係る表面処理装置は、被処理物を搬送する搬送部を、導電性材料よりなる搬送基部と、該搬送基部の上に取り付けた高さ調整部によって構成したものである。これにより、放電開始領域と被処理物との間で電極間ギャップ差がなくなり、放電が安定化し、処理の均一性が向上する。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, a conveyance unit that conveys an object to be processed is configured by a conveyance base made of a conductive material and a height adjustment unit attached on the conveyance base. Thereby, there is no gap difference between the electrodes between the discharge start region and the object to be processed, the discharge is stabilized, and the processing uniformity is improved.
本発明に係る表面処理装置は、搬送基部に対して高さ調整部を取り外し自在に取り付けたものである。これにより、被処理物の形状や厚みの変化に対応して高さ調整部の形状や厚みを変えることができるので、被処理物に対応した最適の高さ調整部を取り付けることができ、その際の対応も容易かつ簡単である。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the height adjustment unit is detachably attached to the conveyance base. As a result, the shape and thickness of the height adjustment unit can be changed in response to changes in the shape and thickness of the object to be processed, so that an optimum height adjustment unit corresponding to the object to be processed can be attached. The response is easy and simple.
本発明に係る表面処理装置は、高さ調整部を被処理物と同じ材質の部材によって構成したものである。これにより、安定で均一な被処理物の処理が可能となる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the height adjusting unit is configured by a member made of the same material as the object to be processed. Thereby, the processing of the stable and uniform to-be-processed object is attained.
本発明に係る表面処理装置は、高さ調整部を被処理物と誘電率が同じか若しくは近い部材によって構成したものである。これにより、安定で均一な被処理物の処理が可能となる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the height adjusting unit is configured by a member having the same or close dielectric constant as that of the object to be processed. Thereby, the processing of the stable and uniform to-be-processed object is attained.
本発明に係る表面処理装置は、搬送部の放電開始時において、印可電極の電極端と被処理物との平面距離が10mm以上となるようにしたものである。これにより、放電開始時に被処理物が印可電極による放電影響を受けず、安定で均一な被処理物の処理が可能となる。 The surface treatment apparatus according to the present invention is such that the planar distance between the electrode end of the applied electrode and the object to be treated is 10 mm or more at the start of discharge of the transport unit. As a result, the object to be processed is not affected by the discharge due to the applied electrode at the start of discharge, and a stable and uniform object can be processed.
本発明に係る表面処理装置は、高さ調整部の搬送方向における放電開始領域の幅を、印可電極幅と、被処理物が印加電極による放電影響を受けない距離との和以上としたものである。これにより、安定で均一な被処理物の処理が可能となる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the width of the discharge start region in the conveying direction of the height adjusting unit is set to be equal to or greater than the sum of the applied electrode width and the distance at which the workpiece is not affected by the discharge due to the applied electrode. is there. Thereby, the processing of the stable and uniform to-be-processed object is attained.
本発明に係る表面処理装置は、被処理物と高さ調整部との平面方向の隙間を1mm以下としたものである。これにより、被処理物を走査して隙間部分が放電部を通過する際に放電状態が変動することなく、安定で均一な被処理物の処理が可能となる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the gap in the plane direction between the workpiece and the height adjusting unit is 1 mm or less. Thereby, when the object to be processed is scanned and the gap portion passes through the discharge part, the discharge state does not fluctuate, and the object can be processed stably and uniformly.
本発明に係る表面処理装置は、搬送部が接地電極を兼ね、高周波電源のアース部に直接に接続するようにしたものである。これにより、アース経路を直接接続するのでエネルギーロスが減り、投入エネルギーを削減することができる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the transport section also serves as a ground electrode and is directly connected to the ground section of the high-frequency power source. As a result, since the ground path is directly connected, energy loss is reduced and input energy can be reduced.
本発明に係る表面処理装置は、アース経路をフレキシブルに変形可能としたものである。これにより、搬送系の自由度を増すことができる。 In the surface treatment apparatus according to the present invention, the ground path can be flexibly deformed. Thereby, the freedom degree of a conveyance system can be increased.
本発明に係る表面処理装置は、搬送部の搬送をコンベアまたはエア浮上によって行うようにしたものである。これにより、搬送系の自由度を増すことができる。 The surface treatment apparatus according to the present invention is such that the conveyance of the conveyance unit is performed by a conveyor or air levitation. Thereby, the freedom degree of a conveyance system can be increased.
本発明に係る表面処理方法は、上記のいずれかに記載の表面処理装置により被処理物の表面処理を行うようにしたものである。これにより、放電開始領域と被処理物との間で電極間のギャップ差がなくなり、安定した放電が可能となり、処理の均一性が向上する。 The surface treatment method according to the present invention is to perform a surface treatment of an object to be processed by any of the surface treatment apparatuses described above. Thereby, there is no gap difference between the electrodes between the discharge start region and the object to be processed, stable discharge is possible, and processing uniformity is improved.
[実施の形態]
図1は本発明の実施の形態の側面図、図2は図1の平面図である。図において、被処理物1はガラス基板やシリコンウェハー等からなり、搬送部を構成する搬送テーブル2上に載置されている。搬送テーブル2に対向して、その上部には、搬送テーブル2より一定の距離を隔てて高周波印可電極3が配設され、ここより搬送テーブル2側にガスが吹き出して、搬送テーブル2との間の放電によってプラズマを発生するようにしてある。搬送テーブル2と高周波印可電極3とは、マッチング回路4を介して高周波電源5に接続されており、搬送テーブル2は接地電極を兼ねている。こうして、搬送テーブル2は、コンベア9によって前方イ方向に移動するようになっている。
[Embodiment]
FIG. 1 is a side view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of FIG. In the figure, an object to be processed 1 is made of a glass substrate, a silicon wafer or the like, and is placed on a transfer table 2 constituting a transfer unit. A high-
次に、それぞれの構成を詳細に説明する。搬送テーブル2は、板状のほぼ直方体形状をなし、導電性材料(アルミ、銅、銀、ステンレス、真鍮などの金属)よりなる板状の搬送基部2aの上に、誘電率が被処理物1と同じか若しくは近い誘電体を用い、被処理物1の厚みに対応しかつ被処理物1の形状に対応した形状の貫通穴を有するほぼロ形状の高さ調整部2bが積層して取り付けられている。高さ調整部2bに形成された貫通穴は、その深さが被処理物1の厚みと一致しており、これらの搬送基部2aと高さ調整部2bが積層した状態で被処理物1の載置凹部2cを形成し、被処理物1が載置凹部2cに挿入載置された状態で、被処理物1の上面と搬送テーブル2の高さ調整部2bの上面が同一平面をなすようにしてある。このように構成したことにより、高さ調整部2bの搬送側に位置する放電開始領域2dと被処理部1との間で電極間ギャップ差をなくすことができる。なお、高さ調整部2bは、被処理物1と誘電率が同じか若しくは近い誘電体によって構成してあるが、被処理物1と同じ材質によって構成するようにしてもよい。
Next, each configuration will be described in detail. The transfer table 2 has a plate-like substantially rectangular parallelepiped shape, and has a dielectric constant of 1 to be processed on a plate-
上記の高さ調整部2bを搬送基部2aに対して取り外し自在に構成すると、被処理物1の厚さが変わった場合でも、高さ調整部2bのみを取り替えることで、被処理物1の厚さの変化に簡単に対応することができる。なお、被処理物1に対応して搬送テーブル2ごとに取り替えることもでき、こうすればより簡単に被処理物1の厚さの変化に対応することができる。
When the
搬送テーブル2の高さ調整部2bの放電開始領域2dは、放電を安定させるために、進行方向の幅W1 が、少なくとも高周波印可電極3の前後方向の幅Wと、被処理物1が放電影響を受けない幅との和になるように構成されている。また、搬送テーブル2の高さ調整部2bの両側2eは、その進行方向と直角をなす方向の幅W3 が、被処理物1における放電を安定させるための一定の幅を取るように構成され、さらに、高さ調整部2bの後側2fは、その進行方向の幅W2 が高周波印可電極3の幅W以上になるように構成されている。
高周波印可電極3は導電性の高い金属によって構成され、その下面にはセラミック、石英などよりなる誘電体3aが設けられ、搬送テーブル2の搬送方向とほぼ直交して搬送テーブル2を跨ぐようにして配設されており、その上部にガス導入口3b、下部にガス排出口3cが設けられ、両者の間にガス通路3dが設けられている。そして、高周波印可電極3と搬送テーブル2との間には、放出したガスが放電によってプラズマ化されるプラズマ領域8が形成される。高周波印可電極3の搬送方向の前後には、被処理物1の表面処理を行ったあとの気体を排気する排気部3e、3fが設けられている。
The high-frequency applied
搬送テーブル2は、高周波印可電極3の高周波電源5のアース部6に直接電気的に接続されるアース経路7を持ち、例えば、銅板などの導電性の高い金属で直接接続され、搬送に併せてフレキシブルに変形できるようになっている。このため、搬送駆動部にアース経路を考える必要がなく、先に述べたコンベア9による搬送方法に限らず、エア浮上などの搬送方法を用いることもできる。
The transfer table 2 has a
上記のように構成した実施の形態1の作用を、図3、図4を用いて説明する。被処理物1は、処理領域の手前で、例えばコンベアによる搬送手段により搬送テーブル2に受け渡される。そして、被処理物1は、搬送テーブル2の載置凹部2c内に挿入載置され、被処理物1の厚みが載置凹部2cの深さと一致して、被処理物1の上面と搬送テーブル2の高さ調整部2bの上面とが同一平面をなす。この状態で、搬送テーブル2が処理領域に移動する。そして、図3に示すように、放電開始領域2dで、高周波印可電極3のガス通路3dを通過しガス排出口3cから排出したガスが、高周波印可電極3によってプラズマ放電領域8でプラズマ化される。このとき、放電開始領域2dでは、高周波印可電極3と被処理物1間の水平方向の距離を、被処理物1が放電の影響を受けない距離としてあるので、被処理物1は放電の影響を受けることはない。
The operation of the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. The
放電開始領域2dにおいて、放電が安定した時点で搬送テーブル2が図3に示す矢印イ方向に移動し、図4に示すように、被処理物1への処理がプラズマ領域8で開始され、親水処理、撥水処理、アッシング処理などの表面処理が行われる。
In the
本実施の形態によれば、被処理物1の周辺を被処理物1と同じ厚みの高さ調整部2bで覆うようにしたので、放電開始領域2dの上面と被処理物1の上面での電極間のギャップ差がなくなり、また、被処理物1の厚みを変えた場合には、その厚みにあった高さ調整部2bを有する搬送テーブル2に替え、もしくは高さ調整部2bを搬送基部2aから取り外して、被処理物1の厚みにあった高さ調整部2bに取り替えることができるので、安定した放電を行うことができ、被処理物1の均一な処理を行うことが可能となり、被処理物1の形状や厚み変化に容易に対応することができる。また、アース経路7を直接接続するようにしたので、搬送系の自由度が増し、エネルギーロスが減り、投入エネルギーを削減することができる。
According to the present embodiment, since the periphery of the
[実施例1]
被処理物1の表面改質として、親水処理を行った。
搬送テーブル2の高さ調整部2bとして被処理物1とほぼ同じ材質の誘電体を用いた。高さ調整部2bの放電開始領域2dは、放電を安定させるため、搬送方向に、高周波印可電極3の幅と、被処理物1が放電影響を受けない距離10mmと、搬送テーブル端側10mmとの合計距離を取った。搬送テーブル2の高さ調整部2bの処理終了側領域は、高周波印加電極3の幅以上の幅とした。搬送テーブル2の高さ調整部2bの両側領域は、被処理物1の放電を安定させるため、20mm以上とした。また、高さ調整部2bの厚みを0.5〜2mmとし、被処理物1の厚みを高さ調整部2bの厚みと同じ0.5〜2mmとし、高周波印可電極3と被処理物1との間のギャップを0.5〜2mmとした。
上記のように構成した搬送テーブル2の載置凹部2cに被処理物1を挿入載置した。この際の被処理物1と、搬送テーブル2の高さ調整部2bとの平面方向の隙間は、そのギャップが1mm以下となるようにした。放電開始時において、高周波印可電極3の電極端と被処理物1の端部との距離は、被処理物1が放電の影響を受けない10mm以上とした。
[Example 1]
Hydrophilic treatment was performed as a surface modification of the
As the
The
被処理物1として、SiO2 、ITO等の無機物、または、アクリルなどの有機物を用いた。
搬送テーブル2に対向した位置に配設した高周波印可電極3から搬送テーブル2側にHe+O2 を100:1の割合で混合したガスを送り、プラズマ化して、被処理物1の表面を親水処理した。被処理物1の処理速度は、10〜40mm/secであった。
親水状態の評価として接触角を用いており、処理速度が40mm/sec以下であれば、ある一定の処理以上行っても接触角が飽和してくる飽和接触角を満足した。
被処理物1の周辺を被処理物1と同じ厚みの0.5〜2mmの高さ調整部2bで覆ったので、放電開始領域2dと被処理物1の上部での電極間のギャップ差がなくなり、均一な処理ができる。
As the
A gas in which He + O 2 is mixed at a ratio of 100: 1 is sent from the high-
When the contact angle was used as the evaluation of the hydrophilic state and the treatment speed was 40 mm / sec or less, the saturation contact angle at which the contact angle was saturated even when a certain treatment or more was performed was satisfied.
Since the periphery of the object to be processed 1 is covered with the
[実施例2]
被処理物1の表面改質として、撥水処理を行った。
搬送テーブル2の高さ調整部2bとして被処理物1とほぼ同じ材質の誘電体を用いた。高さ調整部2bの放電開始領域2dは、放電を安定させるため、搬送方向に、高周波印可電極3の幅と、被処理物1が放電影響を受けない距離10mmと、搬送テーブル端側10mmとの合計距離を取った。搬送テーブル2の高さ調整部2bの処理終了側領域は、高周波印加電極3の幅以上の幅とした。搬送テーブル2の高さ調整部2bの両側領域は、被処理物1の放電を安定させるため、20mm以上とした。高さ調整部2bの厚みを0.5〜2mmとし、被処理物1の厚みを高さ調整部2bの厚みと同じ0.5〜2mmとし、高周波印可電極3と被処理物1との間のギャップを0.5〜2mmとした。
上記のように構成した搬送テーブルの載置凹部に被処理物を挿入載置した。この際の被処理物1と、搬送テーブル2の高さ調整部2bとの平面方向の隙間は、そのギャップが1mm以下となるようにした。放電開始時において、高周波印可電極3の電極端と被処理物1の端部との距離は、被処理物1が放電の影響を受けない10mm以上とした。
[Example 2]
A water repellent treatment was performed as a surface modification of the
As the
The object to be processed was inserted and mounted in the mounting recess of the transport table configured as described above. The gap in the plane direction between the
被処理物1として、アクリル、テフロン(登録商標)などの有機物を用いた。
搬送テーブル2に対向した位置に配設された高周波印可電極3から搬送テーブル2側にHe+CF4 を100:1の割合で混合したガスを送り、プラズマ化して、被処理物1の表面を撥水処理した。被処理物1の処理速度は、1〜40mm/secであった。
被処理物1の周辺を被処理物1と同じ厚みの0.5〜2mmの誘電体で覆ったので、放電開始領域2dと被処理物1の上部での電極間のギャップ差がなくなり、均一な処理ができる。
As the
A gas in which He + CF 4 is mixed at a ratio of 100: 1 is sent from the high-
Since the periphery of the
[実施例3]
被処理物1の表面改質として、アッシングを行った。
搬送テーブル2の高さ調整部2bとして被処理物1とほぼ同じ材質の誘電体を用いた。高さ調整部2bの放電開始領域2dは、放電を安定させるため、搬送方向に、高周波印可電極3の幅と、被処理物1が放電影響を受けない距離10mmと、搬送テーブル端側10mmとの合計距離を取った。搬送テーブル2の高さ調整部2bの処理終了側領域は、高周波印加電極3の幅以上の幅とした。搬送テーブル2の高さ調整部2bの両側領域は、被処理物1の放電を安定させるため、20mm以上とした。高さ調整部2bの厚みを0.5〜2mmとし、被処理物1の厚みを高さ調整部2bの厚みと同じ0.5〜2mmとし、高周波印可電極3と被処理物1との間のギャップを0.5〜2mmとした。
上記のように構成した搬送テーブル2の載置凹部2cに被処理物1を挿入載置した。この際の被処理物1と、搬送テーブル2の高さ調整部2bとの平面方向の隙間は、そのギャップが1mm以下となるようにした。放電開始時において、高周波印可電極3の電極端と被処理物1の端部との距離は、被処理物1が放電の影響を受けない10mm以上とした。
[Example 3]
As surface modification of the
As the
The
被処理物1として、レジスト、ポリイミドなどの有機物を用いた。
搬送テーブル2に対向した位置に配設した高周波印可電極3から搬送テーブル2側にHe+O2 を100:1の割合で混合したガスを送り、プラズマ化して、被処理物1の表面をアッシング処理した。被処理物1の処理速度は、ポリイミドが1000〜2000Åの場合は、2〜5mm/secであった。なお、この際、被処理物1への100〜200℃の加熱が必要であった。
被処理物1の周辺を被処理物1と同じ厚みの0.5〜2mmの誘電体で覆ったので、放電開始領域2dと被処理物1の上部での電極間のギャップ差がなくなり、均一な処理ができる。
As the
A gas in which He + O 2 is mixed at a ratio of 100: 1 is sent from the high-
Since the periphery of the
1 被処理物、2 搬送テーブル、2a 搬送基部、2b 高さ調整部、2c 載置凹部、2d 放電開始領域、3 高周波印可電極、5 高周波電源、6 アース部、7 アース経路、8 プラズマ領域、9 コンベア。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
A surface treatment method for performing a surface treatment of an object to be treated by the surface treatment apparatus according to claim 1.
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2004
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070605 |