(57)【要約】【課題】生産性を向上させることが可能な表面処理装置を提供すること。【解決手段】放電用ガスを流通させる放電管と、前記放電管を流通する前記放電用ガスを励起させる電圧を印加可能な電源電極及び接地電極と、前記放電管の端部に接続され、前記電圧を印加されて励起した前記放電用ガスを対象物の処理領域に向けて噴射するノズルとを有し、前記ノズルは、前記処理領域の配置に応じたスポット状の複数の噴射口及びスリット状の噴射口のうち少なくとも一方を有している。【選択図】図２
2010082538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電用ガスを流通させる放電管と、
前記放電管を流通する前記放電用ガスを励起させる電圧を印加可能な電源電極及び接地電極と、
前記放電管の端部に接続され、前記電圧を印加されて励起した前記放電用ガスを対象物の処理領域に向けて噴射するノズルと
を有し、
前記ノズルは、前記処理領域の配置に応じたスポット状の複数の噴射口及びスリット状の噴射口のうち少なくとも一方を有している
ことを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記ノズルに設けられる全噴射口を一括して囲うように配置され、前記処理領域上の空間を前記放電用ガスの噴射方向とは逆の方向に吸引する吸引口
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記処理領域は、複数の矩形領域であり、
前記ノズルは、スポット状の複数の前記噴射口を有し、
複数の前記噴射口は、異なる前記矩形領域の角部にそれぞれ対応するように配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
複数の前記矩形領域は、間隔をあけてマトリクス状に配置されており、
前記噴射口は、異なる前記矩形領域の角部のうち対向する角部にそれぞれ対応するように配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記処理領域は、矩形領域であり、
前記ノズルは、スリット状の前記噴射口を有し、
前記噴射口は、前記矩形領域の一辺に対応するように配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気圧付近の圧力下でのプラズマ放電により生成される励起活性種を利用することによって、真空設備を必要とせずに低コストで被処理物の表面を様々に処理することができる表面処理技術が知られている。大気圧下でのプラズマによる表面処理には、電極と被処理物間で直接気体放電を生じさせ、これにより発生するプラズマに直接曝露させる直接放電方式と、１対の電極間での気体放電によりプラズマを発生させ、それにより生成される励起活性種に被処理物を曝露させる間接放電方式とがある。
【０００３】
間接放電方式は、直接放電方式に比して処理レートが低いので高出力を要求される場合があるが、チャージアップによる被処理物の損傷の虞が無い点で有利である。例えば、１対の電極間に電源から高周波電圧を印加して放電を発生させ、両電極間の放電領域を通過するヘリウム、酸素等のガスを励起、イオン化して活性種を生成し、この活性種を含むガスを反応性ガス流として噴射口から被処理物に噴出させることによって、被処理物の形状や処理範囲の制限に対応して局所的なドライ洗浄処理を可能にするガン構造の表面処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。  
【特許文献１】特開２０００−２１６１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される構成は、励起した放電用ガスの噴射口が円形であってしかも１箇所に設けられている構成であるため、例えば帯状の処理領域や複数箇所の処理領域に対しては対象物を移動させて１箇所ずつ処理する必要があり、生産性の面で不利であった。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、生産性を向上させることが可能な表面処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る表面処理装置は、放電用ガスを流通させる放電管と、前記放電管を流通する前記放電用ガスを励起させる電圧を印加可能な電源電極及び接地電極と、前記放電管の端部に接続され、前記電圧を印加されて励起した前記放電用ガスを対象物の処理領域に向けて噴射するノズルとを有し、前記ノズルは、前記処理領域の配置に応じたスポット状の複数の噴射口及びスリット状の噴射口のうち少なくとも一方を有していることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、励起した放電用ガスが、対象物の処理領域の配置に応じたスポット状の複数の噴射口及びスリット状の噴射口のうち少なくとも一方から噴射されることになるため、対象物を移動させる手間を極力回避することができ、処理領域の形状に応じて幅広い処理が可能となる。これにより、生産性を向上させることができる。
【０００８】
上記の表面処理装置は、前記ノズルに設けられる全噴射口を一括して囲うように配置され、前記処理領域上の空間を前記放電用ガスの噴射方向とは逆の方向に吸引する吸引口を更に備えることを特徴とする。  
本発明によれば、全噴射口を囲う部分が、吸引口によって一括して吸引されることになるため、処理領域上の空間を効率良く吸引することができる。これにより、効率的な処理が可能となる。
【０００９】
上記の表面処理装置は、前記処理領域は、複数の矩形領域であり、前記ノズルは、スポット状の複数の前記噴射口を有し、複数の前記噴射口は、異なる前記矩形領域の角部にそれぞれ対応するように配置されていることを特徴とする。  
本発明によれば、処理領域が複数の矩形領域である場合、スポット状の複数の噴射口からは、励起した放電用ガスが異なる矩形領域の角部に同時に噴射されることになる。このため、対象物の移動回数を極力減らすことができ、矩形領域の各角部を効率的に処理することができる。
【００１０】
上記の表面処理装置は、複数の前記矩形領域は、間隔をあけてマトリクス状に配置されており、前記噴射口は、異なる前記矩形領域の角部のうち対向する角部にそれぞれ対応するように配置されていることを特徴とする。  
本発明によれば、処理領域が複数の矩形領域であり、間隔をあけてマトリクス状に配置されている場合、スポット状の複数の噴射口からは、励起した放電用ガスが異なる矩形領域の角部のうち対向する角部に同時に噴射されることになる。このため、複数の角部をまとめて処理することができる。これにより、対象物の移動回数を一層減らすことができ、処理効率を一層高めることができる。
【００１１】
上記の表面処理装置は、前記処理領域は、矩形領域であり、前記ノズルは、スリット状の前記噴射口を有し、前記噴射口は、前記矩形領域の一辺に対応するように配置されていることを特徴とする。  
本発明によれば、処理領域が矩形領域である場合、スリット状の噴射口からは、励起した放電用ガスが矩形領域の一辺に沿って噴射されることになる。このため、対象物の移動を極力減らすことができ、矩形領域を効率的に処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１実施形態］  
本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。  
図１は、本発明に係る表面処理装置の構成を概略的に示す図である。表面処理装置１００は、テーブル１上に載置された基板２等の対象物を局所的に表面処理するための装置である。基板２としては、例えば液晶装置を構成するガラス基板などが挙げられる。表面処理装置１００は、取付部３、ガス導入部４、放電部５及びノズル部６を備えている。取付部３は、ベース７及び支持フレーム８を有している。ベース７は支持フレーム８にボルト９等によって固定されている。  
ガス導入部４は、放電用ガスを外部から導入する部分である。ガス導入部４は、ベース７に接続された円筒状の上部ケーシング部材４０を有している。上部ケーシング部材４０は、ガス導入口４１及び接続口４２を有している。ガス導入口４１には、例えばガス供給管４３が接続されている。ガス供給管４３は、不図示のガス供給部に接続されている。接続口４２は、放電用ガスを放電部５へ流通させる接続部である。ガス供給部から供給される放電用ガスは、ガス供給管４３、ガス導入口４１、接続口４２を介して放電部５へと流通するようになっている。
【００１３】
放電部５は、下部ケーシング部材５０を有している。下部ケーシング部材５０は、例えば不図示のボルトなどを介して上部ケーシング部材４０に接続された円筒状部材である。下部ケーシング部材５０内には、放電管１０、電源電極１２、接地電極１３及び電極ホルダ１９が設けられている。
【００１４】
放電管１０は、ガラス等の誘電体材料で形成された円筒状部材である。放電管１０の上端は、ガス導入部４の接続口４２に挿入されている。放電管１０の管内は、ガス導入口４１に連通された状態になっている。電源電極１２及び接地電極１３は、放電管１０を挟んで配置された棒状の電極部材である。電源電極１２と接地電極１３とを異なる電位とすることにより、放電管１０の管内に電圧を印加することができるようになっている。
【００１５】
電源電極１２には、銅ストリップからなるリード１４が設けられている。リード１４は、ガス導入部４及び取付部３を貫通して上方に引き回されており、当該引き回された端部が外部の高周波電源１８に接続されている。接地電極１３には、リード１４と同様、銅ストリップからなるリード１５が設けられている。リード１５は、放電部５とガス導入部４との接合部から外部に引き出され、接地されている。
【００１６】
電極ホルダ１９は、誘電体材料によって構成されており、放電管１０を中心とした円筒形に形成されている。電極ホルダ１９の内面１９ａには複数の凸部１９ｂが設けられている。凸部１９ｂは、電源電極１２及び接地電極１３を放電管１０側へ押圧するようになっている。当該凸部１９ｂによって、電源電極１２及び接地電極１３は、絶縁して保持されるようになっている。
【００１７】
ノズル部６は、放電用ガスを噴射する部分であり、放電部５の下側に配置されている。ノズル部６は、ノズルホルダ６０を有している。ノズルホルダ６０は、不図示のボルトなどを介して下部ケーシング部材５０の下端に接続された筒状部材である。ノズルホルダ６０には、吸引接続管６０ａが設けられている。吸引接続管６０ａは、ノズルホルダ６０の筒内外を連通して設けられており、例えば不図示の吸引機構（ポンプなど）に接続されている。
【００１８】
ノズルホルダ６０内には、ノズルチップ６１が設けられている。ノズルチップ６１は、電極ホルダ１９に対して着脱可能に設けられており、ノズルホルダ６０との間に隙間６０ｂを形成するように配置されている。ノズルチップ６１の下端は、ノズルホルダ６０の下端と略面一状態となるように配置されている。ノズルチップ６１は、放電管１０に連通する連通孔６１ａを有している。放電管１０内の放電用ガスは、連通孔６１ａ内を流通可能になっている。
【００１９】
図２は、ノズル部６の下端の構成を示す縦断面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面（横断面）に沿った構成を示す図である。  
図２及び図３に示すように、ノズルチップ６１の下端は、断面視円形に形成されている。ノズルチップ６１の下端には、放電用ガスを噴射する噴射口６２が複数設けられている。本実施形態では、図３に示すように、噴射口６２は４つ設けられており、マトリクス状に配列されている。噴射口６２は、断面視でスポット状に形成されている。各噴射口６２の形状及び面積は、全て同一となるように形成されている。
【００２０】
ノズルホルダ６０の下端は、断面視円環状に形成されている。ノズルホルダ６０とノズルチップ６１との間には、断面視円環状の開口部６０ｃが形成されている。開口部６０ｃは、ノズルホルダ６０とノズルチップ６１との間に形成される隙間６０ｂの下端部に相当する。
【００２１】
ノズル部６の下端は、ノズルホルダ６０及び開口部６０ｃが各噴射口６２を一括して囲う構成となっている。開口部６０ｃ、隙間６０ｂ及び吸引接続管６０ａは互いに連通された状態になっている。吸引接続管６０ａに接続される吸引機構を作動させることによって、隙間６０ｂ及び開口部６０ｃを介して基板２上が吸引されるようになっている。
【００２２】
複数の噴射口６２の配置については、対象物である基板２の処理領域の配置に応じて設定することができる。図４は、対象物である基板２の処理領域２０の配置を示す平面図である。同図に示すように、例えば基板２には複数の処理領域２０が平面視マトリクス状に配列されている。隣接する処理領域２０の間には、隙間が形成されている。例えば基板２としては液晶装置を構成する基板などが挙げられ、処理領域２０として液晶装置の画素領域に形成される素子形成領域などが挙げられる。
【００２３】
本実施形態では、処理領域２０の角部に放電用ガスを噴射して処理する場合について説明する。ノズルチップ６１には４つの噴射口６２が設けられており、これら４つの噴射口６２はそれぞれ異なる処理領域２０の角部２０ａに対応して配置されている。具体的には、複数の処理領域２０のうち２行×２列の４つの処理領域２０を抽出した場合、全体の中央部にはそれぞれ異なる処理領域２０の角部２０ａが集まっている。本実施形態では、これらの角部２０ａのうち１つ１つに対応する位置にそれぞれ噴射口６２が配置されている。
【００２４】
次に、上記のように構成された表面処理装置１００の動作を説明する。  
まず、従来の大気圧プラズマによる表面処理と同様に、所望の表面処理に適した放電用ガスを不図示のガス供給源からガス導入口４１に供給する。ガス導入口４１に供給された放電用ガスは、接続口４２を介して放電管１０内に供給される。
【００２５】
この動作と同時に、高周波電源１８を作動させて電源電極１２と接地電極１３との間に所定の高周波電圧を印加する。放電管１０内を流通する放電用ガスはこの高周波電圧によって励起され、放電管１０内に気体放電が発生する。気体放電により、放電管１０内にはプラズマが高密度に形成される。
【００２６】
このプラズマにより放電管１０内部には放電用ガスの励起活性種が生成される。生成された励起活性種を含む反応性ガスは放電管１０内部及びノズルチップ６１の連通孔６１ａ内部を下方へ流通し、４つの噴射口６２から同時に噴射される。噴射された反応性ガスは各噴射口６２に対応するそれぞれの角部２０ａに到達し、反応性ガスによる処理が行われる。４つの角部２０ａに対して１回の噴射が完了した後、テーブル１を移動させて次の４つの角部２０ａに噴射を行うようにする。
【００２７】
表面処理を終えた使用済の反応性ガスは、吸引接続管６０ａに接続される吸引機構の作動によって開口部６０ｃから吸引され、表面処理により生じた反応生成物（例えばアッシング処理により除去された有機物など）と共に、隙間６０ｂ及び吸引接続管６０ａを介して外部に排気される。
【００２８】
以上のように、本実施形態では、処理目標となる複数の角部２０ａの配置に対応するように複数の噴射口６２が配置されているため、反応性ガスは４つの噴射口６２に対応する４つの角部２０ａに一度に噴射されることとなる。一度の噴射によって４つの角部２０ａを同時に処理することができるため、テーブル１の移動回数を減らすことができ、効率良く表面処理を行うことが可能となる。これにより、生産性を高めることができる。
【００２９】
本実施形態では、開口部６０ｃが複数の噴射口６２を一括して囲うように配置されているため、複数の噴射口６２から噴射され、表面処理に用いられたガスが漏れなく回収されることとなる。これにより、排気処理を効率的に行うことができると共に、排気ガスが周囲の環境を汚染したり悪影響を与える虞が無く、また基板２の表面から除去された物質の再付着を有効的に防止することができる。
【００３０】
［第２実施形態］  
次に、図５〜図７を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、ノズル部６の下端の構成が第１実施形態とは異なっており、他の構成については第１実施形態と同一になっている。したがって、本実施形態では、ノズル部６の下端の構成を中心に説明する。
【００３１】
図５は、本実施形態に係るノズル部６の下端の構成を示す図であり、第１実施形態における図２に対応している。図６は、図５におけるＢ−Ｂ断面に沿った形状を示す図であり、第１実施形態における図３に対応している。図７は、対象物である基板２の処理領域２０の配置を示す平面図であり、第１実施形態における図４に対応している。
【００３２】
図５及び図６に示すように、本実施形態では、ノズルチップ６１の下端に設けられる噴射口１６２が断面視矩形のスリット状に形成されている。ノズルチップ６１の断面視での構成についても、当該スリットの形状に対応するように断面視矩形環状に形成されている。また、ノズルホルダ６０の下端についても、断面視矩形環状に形成されている。したがって、ノズルホルダ６０とノズルチップ６１との間の開口部６０ｃは、断面視矩形環状に形成されることとなる。
【００３３】
図７は、対象物である基板２の処理領域２０の配置を示す平面図である。同図に示すように、例えば基板２には矩形状の複数の処理領域２０が平面視マトリクス状に配列されている。隣接する処理領域２０の間には、隙間が形成されている。
【００３４】
本実施形態では、矩形状の処理領域２０の一辺２０ｂに沿って放電用ガスを噴射して処理する場合について説明する。ノズルチップ６１にはスリット状の噴射口１６２が設けられており、この噴射口１６２は処理領域２０の一辺２０ｂに対応する形状になっている。本実施形態では、各処理領域２０の一辺２０ｂに沿った部分１６２Ａ〜１６２Ｄのそれぞれについて、１回の噴射によって表面処理を行うことができるようになっている。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、スリット状の噴射口１６２からは、励起した反応性ガスが矩形状の処理領域２０の一辺２０ｂに沿って噴射されることになる。各処理領域２０の一辺２０ｂに沿った領域を一度の噴射で処理することができるため、対象物である基板２の移動を極力減らすことができ、効率的に処理することができる。これにより、生産性を向上させることができる。
【００３６】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記第１実施形態ではスポット状の噴射口６２が複数設けられた構成、第２実施形態ではスリット状の噴射口１６２が設けられた構成をそれぞれ説明したが、例えば図８に示すように、スポット状の噴射口６２とスリット状の噴射口１６２とを兼ね備える構成であっても構わない。同図においては、４つの噴射口６２の中央部に噴射口１６２を配置した構成であるが、対象物の処理領域の配置に応じてこれらの配置を適宜変更しても勿論構わない。
【００３７】
また、例えば上記第１実施形態では、ノズルチップ６１及びノズルホルダ６０の下端がそれぞれ断面視円形状及び円環状に形成された構成としたが、これに限られることは無く、例えば図９に示すように、ノズルチップ６１及びノズルホルダ６０の形状をそれぞれ断面視矩形状及び矩形環状に形成する構成であっても勿論構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表面処理装置の全体構成を示す図。
【図２】本実施形態に係る表面処理装置の一部の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係る表面処理装置の一部の構成を示す図。
【図４】本実施形態に係る表面処理装置を対象物に適用する場合の様子を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る表面処理装置の一部の構成を示す図。
【図６】本実施形態に係る表面処理装置の一部の構成を示す図。
【図７】本実施形態に係る表面処理装置を対象物に適用する場合の様子を示す図。
【図８】本発明に係る表面処理装置の他の構成を示す図。
【図９】本発明に係る表面処理装置の他の構成を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
２…基板  ５…放電部  ６…ノズル部  １０…放電管  １２…電源電極  １３…接地電極  ２０…処理領域  ２０ａ…角部  ２０ｂ…一辺  ６０…ノズルホルダ  ６０ａ…吸引接続管  ６０ｂ…隙間  ６０ｃ…開口部  ６１…ノズルチップ  ６１ａ…連通孔  ６２…噴射口  １６２…噴射口  １００…表面処理装置
【図１】
2010082538.tif 000003
【図２】
2010082538.tif 000004
【図３】
2010082538.tif 000005
【図４】
2010082538.tif 000006
【図５】
2010082538.tif 000007
【図６】
2010082538.tif 000008
【図７】
2010082538.tif 000009
【図８】
2010082538.tif 000010
【図９】
2010082538.tif 000011