JP2008147099A - プラズマ処置装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プラズマ処理装置Mの第1ステージ部31の第1金属表面31aには固体誘電体層を設けず、第1ステージ部31の第2方向の側部に第2ステージ部32を設け、第2ステージ部32の金属表面に固体誘電体層34を設ける。誘電体を主成分とする被処理物Wを搬入出機構20にて第1方向に沿って第1ステージ部31上に搬入し、第1金属表面31aを覆う。電極11は、第2ステージ部32上で助走放電を形成したうえで、第1ステージ部31上へ移動し、正規のプラズマ放電を形成する。
【選択図】図1
Description
一方、被処理物は、ガラスなどの誘電体で構成されることが多い。そこで、誘電体製の被処理物をステージの固体誘電体層として代用することにすれば、ステージの金属表面自体に固体誘電体層を設ける必要が無くなる。その場合、異常放電の防止のために、ステージの全体が被処理物ですっかり覆われるように、ステージのサイズを被処理物より少し小さな大きさにするのが望ましいと考えられる。
しかし、そうすると、電極が被処理物の周縁部及びそれより外側に位置している時は放電が起きず、電極が被処理物の周縁部より内側に移動してステージの金属表面の端部上に来た時、いきなりプラズマ放電が起き、処理が開始される。そのため、処理開始地点すなわち被処理物の周縁部とそこより内側の主部分との境部分等の放電状態が不安定になり、この境部分(主部分の端部)等が処理不良になったり損傷を受けたりしてしまう。
そこで、ステージの外側で助走的に放電を起こす部分を設けることが考えられる。一方、ステージの外側には被処理物の搬入出機構が配置されることが多い。その場合、被処理物の搬入出機構との干渉を回避する必要がある。
固体誘電体層で被覆されていない第1金属表面を有する第1ステージ部と、
被処理物を、第1の方向に沿って前記第1ステージ部上に搬入して前記第1金属表面を覆うようにさせ、その後、前記第1ステージ部から前記第1方向に沿って搬出する搬入出機構と、
固体誘電体層で被覆された第2金属表面を有して、前記第1ステージ部の前記第1方向と交差する第2の方向の側部に配置される第2ステージ部と、
前記プラズマ放電を形成する電極を有するヘッドと、
前記ヘッドを、前記電極が前記第1ステージ部と対向する第1移動範囲と、前記電極が前記第2ステージ部と対向する第2移動範囲とを含む範囲内で、前記第1、第2ステージ部に対し前記第2方向に相対移動させるヘッド移動機構と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、被処理物をステージの第1金属表面の固体誘電体層として代用でき、第1金属表面に溶射膜やセラミック板の固体誘電体層を設ける必要がなく、製造コストを低く抑えることができ、ステージの大型化が容易になる。第2移動範囲の電極と第2ステージ部の間にも電界が印加されるようにすることができ、これによって、電極が第1移動範囲に入るのに先立って助走的な放電を起こして正規のプラズマ処理の準備をしておくことができる。この結果、被処理物の外端部とそれより内側の主部分との境での正規のプラズマ放電開始時における放電状態を安定させることができ、被処理物の主部分の端部等の損傷防止や処理の良好性確保を図ることができる。しかも、被処理物の搬入出機構は、主として第1ステージ部の第1方向側部に配置することができ、第1ステージ部の第2方向側部に配置された前記第2ステージ部(上記助走放電を起こす部分)との干渉を避けることができる。
これによって、助走放電を確実に起こすことができ、被処理物の主部分の端部での放電状態を確実に安定させることができる。
ここで、「接触支持」とは、固体かつ有形の部材(外端支持手段)を被処理物に接触させて被処理物を支持することを言う。「非接触支持」とは、上記のような固体有形の部材を用いることなく、又は被処理物を固体有形の部材から離した状態で支持することを言う。
前記被処理物の搬入及び搬出の際、前記第2ステージ部が前記第1ステージ部の前記第2方向側部から退避され、代わりに前記外端支持手段が前記第1ステージ部の該第2方向側部に配置されることが好ましい。
これによって、前記外端支持手段と第2ステージ部との干渉を回避することができる。
これによって、被処理物を、前記第1ステージ部上において、外端部を接触支持しつつ前記第1方向に移動させて搬入、搬出することができる。
前記外端支持手段が、前記側部コンベアを前記第1ステージ部より上に突出した上位置と、前記第1ステージ部と同じ高さ又は第1ステージ部より下に引っ込んだ下位置との間で昇降させるコンベア昇降部を、更に含むことが好ましい。
これによって、被処理物を、搬入時には搬送コンベアから第1方向に沿って水平移動させて側部コンベアに移して第1ステージ部に載せることができ、搬出時には側部コンベアで上昇させ、さらに第1方向に沿って水平移動させて搬送コンベアに移すことができる。
前記搬送コンベアが、前記第1ステージ部の前記第1方向の1の側部だけに配置され、搬出時には被処理物を搬入時と逆方向に移動させて前記搬送コンベアに戻すことにしてもよい。前記搬送コンベアが、前記第1ステージ部の前記第1方向の1の側部に配置された搬入コンベアと、前記第1ステージ部の前記第1方向の反対側部に配置された搬出コンベアとを有し、搬入時には搬入コンベアから側部コンベアに移し、搬出時には側部コンベアから搬出コンベアに移すことにしてもよい。
前記搬入出機構が、搬送コンベアに代えて、例えばフォーク状をなして被処理物を接触支持する被処理物支持部と、この被処理物支持部を駆動する支持駆動部とを有していてもよい。この場合、前記第1ステージ部には、複数の昇降ピンを出没可能に分散配置し、搬入時及び搬出時には、被処理物を前記第1ステージ部の上方において前記被処理物支持部と前記昇降ピンとの間で受け渡しするようにしてもよい。或いは、前記昇降ピンに代えて、前記外端支持部を設け、前記被処理物支持部と前記外端支持部との間で受け渡しするようにしてもよい。前記被処理物支持部と外端支持部とを用いる場合、前記第1ステージ部には、前記加圧流体噴出用の小孔を形成するのが好ましい。
[第1実施形態]
図1及び図2は、第1実施形態を示したものである。この実施形態では、誘電体のガラス基板からなる被処理物Wの表面処理を行う。処理内容は、洗浄、表面改質、成膜、エッチング、その他の種々の表面処理に適用可能である。処理は、大気圧プラズマ放電を利用したプラズマ処理装置Mにて行なう。装置Mは、図示しない架台に支持されたヘッド10と、搬入出機構20と、ステージ30とを備えている。
また、ヘッド10には、処理ガス源を含む処理ガス供給系が接続されている。この処理ガス供給系から処理目的に応じた処理ガスが所定の流量でヘッド10の下側に供給されるようになっている。例えば、エッチング処理や撥水化処理では、処理ガスとしてCF4等のフッ化炭素化合物及び窒素等が用いられる。
第2ステージ本体33と第1ステージ部31とが一体に連なり、共通の金属部材にて構成されていてもよい。接地線35bを省略し、第2ステージ本体33が、第1ステージ部31及び接地線35aを介して電気的に接地されていてもよく、接地線35aを省略し、第1ステージ部31が、第2ステージ本体33及び接地線35bを介して電気的に接地されていてもよい。
ヘッド10は、予めステージ30の例えば平面視左外側に退避させておく。ステージ30より第1方向の手前側において、処理すべきガラス基板Wをフォーク21の上に載せる。このフォーク21を駆動部22にて第1ステージ部31の方向へ移動させ、ガラス基板Wを第1ステージ部31の上方に配置する。一方、図2の二点鎖線に示すように、昇降ピン40を第1ステージ部31から上に突出させておく。この昇降ピン40上に基板Wを載置する。そして、フォーク21を第1方向に沿って第1ステージ部31より手前側へ引く。その後、昇降ピン40を下降させ、基板Wを第1ステージ部31の第1金属表面31a上に載置する。基板Wは、第1金属表面31aの全体を覆う。基板Wの左右の外端部は、第2ステージ部32の内側誘電部34yに被さる。
基板Wの主部分に入ったときにいきなり放電が開始されるのではなく、予め第2移動範囲R2において助走放電を行なっているので、正規放電D1の開始時の放電状態を安定化させることができる。また、正規放電D1の開始時には電極11が第1、第2移動範囲R1,R2に跨り、助走放電D2も維持されているので、基板Wの主部分の端部(外端部との境部分)の狭い範囲だけに電界が集中するのを防止することができる。したがって、基板Wの主部分の端部の損傷を防止でき、処理の良好性を確保することができる。さらに、プラズマが正規放電部D1と助走放電部D2との間を行き来でき、全体的に均質なプラズマを得ることができる。したがって、基板Wの主部分の端部を、基板Wの中央部分と同じ様に処理することができ、処理の均質化を図ることができる。
ヘッド10は、更に右スキャンされ、右側の第2ステージ部32に達する。これによって、基板Wの上面全体をプラズマ処理することができる。
必要に応じてヘッド10を左右に往復させることにしてもよい。
[第2実施形態]
図3に示すように、ヘッド10には電極11が複数設けられていてもよい。この実施形態では、3つの電極11A,11B,11Cが設けられているが、これに限定されるものではなく、2つでもよく、4つ以上でもよい。これら電極11A,11B,11Cは、左右方向すなわち第2方向に離れて配置されている。隣り合う電極11どうし間は、互いの間に異常放電が起きないように十分に離間されており、少なくとも各電極11とステージ30との間のギャップより大きく離間されている。
図4は、搬入出機構の変形態様を示したものである。この搬入出機構50は、搬入コンベア51と、搬出コンベア52と、側部コンベア53とを有している。搬入コンベア51は、ローラ51aを有するローラコンベアにて構成され、第1ステージ部31の手前側(第1方向の一側部)に配置されている。搬入コンベア51は、処理すべき基板Wをローラ51a上に載置し、図4において白抜き矢印aに示すように、前後方向(第1方向)に沿って第1ステージ部31の側へ搬送するようになっている。
明示的な図示は省略するが、これら搬入出コンベア51,52のローラ51a,52aは、第1ステージ部31の上面31aより少し上に突出する高さに配置されている。
搬入コンベア51と搬出コンベア52とによって搬送コンベアが構成されている。
第1ステージ部31の左右の側部コンベア53は、互いに同期して昇降されるようになっている。
側部コンベア53とコンベア昇降機構54とによって「外端支持手段55」が構成されている。
図5(b)に示すように、小孔31cは、基板Wを第1ステージ部31上に吸着する吸着孔としても利用されるようになっている。
なお、図1〜図3の既述実施形態にもこのような吸着孔としての小孔が設けられているが、図1〜図3においては図示が省略されている。
次に、コンベア昇降機構54によって側部コンベア53を下降させる。これによって、基板Wも下降される。下降に伴って加圧流体の流体圧を漸減させる。これによって、流耐圧が基板Wの下降の妨げになるのを防止しつつ、基板Wの中央部を非接触支持することができる。
側部コンベア53の下降の途中で基板Wが第1ステージ部31の上面31aに当接する。これにより、基板Wが、外端部を突出させた状態で第1ステージ部31に載置される。この時、小孔31cからの加圧流体の噴出量がほとんどゼロになるようにするのが好ましい。さらには、小孔31cを吸引し、基板Wを第1ステージ部31に吸着する。
第2ステージ部32を少し下にずらした位置で第1ステージ部31に近接ないし当接させ、その後、上記ずれの分だけ上昇させることにしてもよい。そうすると、基板Wの第1ステージ部31から突出された外端部が下に撓んでいたとしても、第2ステージ部32が前進時に基板Wの外端縁に引っ掛かるのを防止でき、さらには第2ステージ部32にて基板Wの外端部を持ち上げるようにして、撓みを矯正することができる。
図4に示すように、処理済みの基板Wの搬出と、次に処理すべき基板Wの搬入とを同時併行して行なうことにしてもよい。
また、図5(a)に示すように、基板Wの搬入及び搬出時には第2ステージ部32を退避させ、表面処理時には側部コンベア53を退避させることにより、第2ステージ部32と側部コンベア53が互いに干渉するのを避けることができる。
例えば、被処理物Wは、誘電体を主成分としていればよく、特に被処理面(表面)が主に誘電体で構成されていればよく、必ずしも全体が誘電体で構成されている必要はない。被処理物Wの表面に若干金属が配置されていてもよく、内部に金属が埋め込まれていてもよい。この金属が外部に露出しないようになっているのであればほとんど問題ない。そのような被処理物Wとして、具体的には、液晶ディスプレイを構成する液晶パネルや液晶モジュールまたはプラズマディスプレイ、有機ELディスプレイおよび電界放出ディスプレイを構成するパネルやモジュールが挙げられる。
第1ステージ部31の第1金属表面31aは、安定的な大気圧グロー放電の生成に寄与する固体誘電体層(被処理物Wを除く)で被覆されていない状態であればよく、上記放電生成に寄与し得ない樹脂フィルムやコーティングや絶縁薄膜等の被覆物が設けられていてもよい。
第1ステージ部31の上面(ヘッドと対向する側の面)の全体が固体誘電体層で覆われていない第1金属表面である必要はなく、上面の一部分に固体誘電体層が設けられていてもよく、上記の放電安定化に寄与し得ない被覆物が設けられていてもよい。
第1ステージ31の本体が、金属以外の材料からなり、その上面に第が1金属表面31aを構成する金属の薄板や膜が設けられていてもよい。
第1方向と第2方向は、互いに交差する方向であればよく、直交しているのに限られず、斜めに交差していてもよい。
相互の位置が変位する関係にある構成要素どうしの固定系と移動系が、上記実施形態とは逆になっていてもよい。例えば、表面処理時においてヘッド10が固定され、ステージ30が第2方向にスキャンされるようになっていてもよい。2つの構成要素の各々が移動するようになっていてもよい。
ステージ30が高圧電極11となり、ヘッド10の電極11が接地電極となるようになっていてもよい。
第2ステージ部32は、第1ステージ部31の両側にではなく、片側(例えば左側)にだけ設けられていてもよい。
被処理物Wを第1方向に連続的に搬送しながらヘッド10を第2方向にスキャンさせて表面処理することにしてもよい。
第3実施形態において、搬入、搬出の両方を行なう搬送コンベアが第1ステージ部31の第1方向の一側部に配置され、搬出時には被処理物を搬入時と逆方向に移動させて搬送コンベアに戻すことにしてもよい。
第1〜第3実施形態を相互に組み合わせてもよい。例えば、搬入出機構として、フォーク21による搬入出と、側部コンベア53による基板W外端の接触支持とを組み合わせてもよく、さらに第1ステージ部31の小孔31cからの加圧流体の噴出による非接触支持を組み合わせてもよい。搬入出機構として、側部コンベア53に代えて第2ステージ部32を外端支持手段55として利用し、この第2ステージ部32を第1ステージ部31に対し相対的に昇降可能にし、フォーク21による搬入出と、第2ステージ部32による外端支持を組み合わせてもよく、さらに第1ステージ部31の小孔31cからの加圧流体の噴出による非接触支持を組み合わせてもよい。
表面処理内容は、洗浄、表面改質(親水化、撥水化等)、成膜、エッチング、アッシング、その他の種々の表面処理に適用可能である。
M プラズマ処理装置
R1 第1移動範囲
R2 第2移動範囲
D1 助走放電部
D2 正規放電部
10 ヘッド
11 高圧電極
11A,11B,11C 電極
19 ヘッド移動機構
20 搬入出機構
21 フォーク(被処理物支持部)
30 ステージ
31 第1ステージ部
31a 第1ステージ部の上面(第1金属表面)
32 第2ステージ部
33 第2ステージ本体
33a 第2金属表面
34 固体誘電体層
50 搬入出機構
51 搬入コンベア(搬送コンベア)
52 搬出コンベア(搬送コンベア)
53 側部コンベア
54 コンベア昇降機構
55 外端支持手段
60 第2ステージ移動機構
Claims (5)
- 誘電体を主成分とする被処理物を大気圧近傍のプラズマ放電に晒して表面処理する装置において、
固体誘電体層で被覆されていない第1金属表面を有する第1ステージ部と、
被処理物を、第1の方向に沿って前記第1ステージ部上に搬入して前記第1金属表面を覆うようにさせ、その後、前記第1ステージ部から前記第1方向に沿って搬出する搬入出機構と、
固体誘電体層で被覆された第2金属表面を有して、前記第1ステージ部の前記第1方向と交差する第2の方向の側部に配置される第2ステージ部と、
前記プラズマ放電を形成する電極を有するヘッドと、
前記ヘッドを、前記電極が前記第1ステージ部と対向する第1移動範囲と、前記電極が前記第2ステージ部と対向する第2移動範囲とを含む範囲内で、前記第1、第2ステージ部に対し前記第2方向に相対移動させるヘッド移動機構と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記第2移動範囲のときの電極と第2金属表面との間にプラズマ放電が形成されるように、前記第2ステージ部の固体誘電体層の厚さ及び誘電率が設定されていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記搬入出機構が、前記被処理物の外端部を接触支持して前記第1ステージ部に対し上下に接近離間させる外端支持手段を含み、前記被処理物の搬入及び搬出の際、前記第2ステージ部が前記第1ステージ部の前記第2方向側部から退避され、代わりに前記外端支持手段が前記第1ステージ部の該第2方向側部に配置され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。
- 前記外端支持手段が、前記第1ステージ部の前記第2方向側部に沿うようにして前記第1方向に延び、前記被処理物を前記第1方向に搬送可能な側部コンベアを含むことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
- 前記搬入出機構が、前記第1ステージ部の前記第1方向の側部に配置され、前記被処理物を、前記上位置のときの側部コンベアと同一高さに支持した状態で前記第1方向に搬送可能な搬送コンベアを、更に含むことを特徴とする請求項4に記載のプラズマ処理装置。
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