(57)【要約】【課題】電極への異物の付着に起因する不具合を抑制したプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】基板の表面に膜を形成するプラズマ処理装置のリアクタは、原料ガスを噴射する噴射体を兼ねる噴射体電極と、基板を支持する支持体を兼ねる支持体電極とをチャンバの内部に収容した構造を有する。リアクタには、支持体電極と噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加するパルス電源と、噴射体電極に処理ガスを供給する処理ガス供給回路とが接続される。噴射体電極の内部には、処理ガスの噴射孔が形成された対向面から支持面へ向かう方向（下方向）とは反対の方向（上方向）へ延在する側面に沿う冷媒の流路が形成される。冷媒の流路を形成することに代えて側面に冷却機構を取りつけてもよい。対向面を含まない本体と対向面を含む着脱体とに噴射体電極を分離可能とし、チャンバの外部で着脱体を洗浄してもよい。【選択図】図４
2010242214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の表面に膜を形成するプラズマ処理装置であって、
被処理物を支持面で支持する支持体電極と、
前記支持面と間隙を挟んで対向する対向面に処理ガスの噴射孔が形成され、前記対向面の縁から前記支持面へ向かう方向とは反対の方向に延在する側面に沿う冷媒の流路が内部に形成された噴射体電極と、
前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加するパルス電源と、
前記支持体電極及び前記噴射体電極を内部に収容するチャンバと、
前記噴射体電極に処理ガスを供給する処理ガス供給回路と、
前記噴射体電極に冷媒を供給し前記噴射体電極から冷媒を回収する冷媒循環回路と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１のプラズマ処理装置において、
前記噴射体電極の内部に処理ガスのガスたまりが形成され、
前記ガスたまりと前記噴射体電極の外部を隔てる側壁に前記流路が形成されるプラズマ処理装置。
【請求項３】
被処理物の表面に膜を形成するプラズマ処理装置であって、
被処理物を支持面で支持する支持体電極と、
前記支持面と間隙を挟んで対向する対向面に処理ガスの噴射孔が形成された噴射体電極と、
前記対向面の縁から前記支持面へ向かう方向とは反対の方向に延在する前記噴射体電極の側面と密着し前記側面と密着する面に沿う冷媒の流路が内部に形成された冷却機構と、
前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加するパルス電源と、
前記支持体電極及び前記噴射体電極を内部に収容するチャンバと、
前記噴射体電極に処理ガスを供給する処理ガス供給回路と、
前記冷却機構に冷媒を供給し前記冷却機構から冷媒を回収する冷媒循環回路と、を備えるプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかのプラズマ処理装置において、
前記噴射孔の縁が面取りされているプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずかのプラズマ処理装置において、
直流パルス電圧を独立して印加可能な複数の処理部の各々に対応して前記パルス電源がひとつずつ設けられ、複数の前記パルス電源の各々は、対応する前記処理部の前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加するプラズマ処理装置。
【請求項６】
被処理物の表面に膜を形成するプラズマ処理装置であって、
被処理物を支持面で支持する支持体電極と、
前記支持面と間隙を挟んで対向し処理ガスの噴射孔が形成された対向面を有し、前記対向面を含まない本体と前記対向面を含み前記本体に着脱される着脱体とに分離可能な噴射体電極と、
前記対向面が前記支持面と間隙を挟んで対向する位置に前記着脱体を支持する支持体と、
前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加するパルス電源と、
前記支持体電極及び前記噴射体電極を内部に収容するチャンバと、
前記噴射体電極に処理ガスを供給する処理ガス供給回路と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項６のプラズマ処理装置において、
前記対向面の縁から前記支持面へ向かう方向とは反対の方向に延在する側面に沿う冷媒の流路が前記噴射体電極の内部に形成され、
前記噴射体電極に冷媒を供給し前記噴射体電極から冷媒を回収する冷媒循環回路、
をさらに備えるプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項７のプラズマ処理装置において、
前記噴射体電極の内部に処理ガスのガスたまりが形成され、
前記ガスたまりと前記噴射体電極の外部とを隔てる側壁に前記流路が形成されるプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項６のプラズマ処理装置において、
前記対向面の縁から前記支持面へ向かう方向とは反対の方向に延在する前記噴射体電極の側面と密着し前記側面と密着する面に沿う冷媒の流路が内部に形成された冷却機構と、
前記冷却機構に冷媒を供給し前記冷却機構から冷媒を回収する冷媒循環回路と、
をさらに備えるプラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項６ないし請求項９のいずれかのプラズマ処理装置において、
前記噴射孔の縁が面取りされているプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項６ないし請求項１０のいずれかのプラズマ処理装置において、
直流パルス電圧を独立して印加可能な複数の処理部の各々に対応して前記パルス電源がひとつずつ設けられ、複数の前記パルス電源の各々は、対応する前記処理部の前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加するプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物の表面に膜を形成するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のプラズマ処理装置は、支持体電極（下部電極４）の支持面と噴射体電極（上部電極兼用ガス噴出プレート５，１０５）の対向面とを間隙を挟んで対向させ、支持体電極と噴射体電極との対に高周波を印加し、原料ガスをプラズマ化する。被処理物（基板２）は、支持体電極の支持面で支持される。噴射体電極の対向面には原料ガスの噴射孔（ガス噴出孔５ａ，１０５ａ）が形成される。
【０００３】
特許文献１は、中央と縁との温度差のために噴射体電極が変形することを従来の技術の問題点として指摘しており、その解決策として、噴射体電極の中央を冷却すること（段落００１８）を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３１０１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、中央が冷却される噴射体電極（上部電極兼用ガス噴出プレート１０５）又は中央が冷却されない噴射体電極（上部電極兼用ガス噴出プレート５）は、原料ガスに由来する異物が対向面の縁や噴射孔の縁に付着し、放電が不均一になる等の不具合を生じる。特に、プラズマ処理装置でＤＬＣ膜を形成する場合は、炭素を含む原料ガスを用いるので、炭素を主成分とする導電性の異物が対向面の縁や噴射孔の縁に付着し、放電が不均一になりやすい。
【０００６】
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、電極への異物の付着に起因する不具合を抑制したプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１のプラズマ処理装置は、被処理物の表面に膜を形成するプラズマ処理装置であって、被処理物を支持面で支持する支持体電極と、前記支持面と間隙を挟んで対向する対向面に処理ガスの噴射孔が形成され、前記対向面の縁から前記支持面へ向かう方向とは反対の方向に延在する側面に沿う冷媒の流路が内部に形成された噴射体電極と、前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加するパルス電源と、前記支持体電極及び前記噴射体電極を内部に収容するチャンバと、前記噴射体電極に処理ガスを供給する処理ガス供給回路と、前記噴射体電極に冷媒を供給し前記噴射体電極から冷媒を回収する冷媒循環回路と、を備える。
【０００８】
請求項２のプラズマ処理装置は、請求項１のプラズマ処理装置において、前記噴射体電極の内部に処理ガスのガスたまりが形成され、前記ガスたまりと前記噴射体電極の外部を隔てる側壁に前記流路が形成される。
【０００９】
請求項３のプラズマ処理装置は、被処理物の表面に膜を形成するプラズマ処理装置であって、被処理物を支持面で支持する支持体電極と、前記支持面と間隙を挟んで対向する対向面に処理ガスの噴射孔が形成された噴射体電極と、前記対向面の縁から前記支持面へ向かう方向とは反対の方向に延在する前記噴射体電極の側面と密着し前記側面と密着する面に沿う冷媒の流路が内部に形成された冷却機構と、前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加するパルス電源と、前記支持体電極及び前記噴射体電極を内部に収容するチャンバと、前記噴射体電極に処理ガスを供給する処理ガス供給回路と、前記冷却機構に冷媒を供給し前記冷却機構から冷媒を回収する冷媒循環回路と、を備える。
【００１０】
請求項４のプラズマ処理装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかのプラズマ処理装置において、前記噴射孔の縁が面取りされている。
【００１１】
請求項５のプラズマ処理装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかのプラズマ処理装置において、直流パルス電圧を独立して印加可能な複数の処理部の各々に対応して前記パルス電源がひとつずつ設けられ、複数の前記パルス電源の各々は、対応する前記処理部の前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加する。
【００１２】
請求項６のプラズマ処理装置は、被処理物の表面に膜を形成するプラズマ処理装置であって、被処理物を支持面で支持する支持体電極と、前記支持面と間隙を挟んで対向し処理ガスの噴射孔が形成された対向面を有し、前記対向面を含まない本体と前記対向面を含み前記本体に着脱される着脱体とに分離可能な噴射体電極と、前記対向面が前記支持面と間隙を挟んで対向する位置に前記着脱体を支持する支持体と、前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加するパルス電源と、前記支持体電極及び前記噴射体電極を内部に収容するチャンバと、前記噴射体電極に処理ガスを供給する処理ガス供給回路と、を備える。
【００１３】
請求項７のプラズマ処理装置は、請求項６のプラズマ処理装置において、前記対向面の縁から前記支持面へ向かう方向とは反対の方向に延在する側面に沿う冷媒の流路が前記噴射体電極の内部に形成され、前記噴射体電極に冷媒を供給し前記噴射体電極から冷媒を回収する冷媒循環回路、をさらに備える。
【００１４】
請求項８のプラズマ処理装置は、請求項７のプラズマ処理装置において、前記噴射体電極の内部に処理ガスのガスたまりが形成され、前記ガスたまりと前記噴射体電極の外部とを隔てる側壁に前記流路が形成される。
【００１５】
請求項９のプラズマ処理装置は、請求項６のプラズマ処理装置において、前記対向面の縁から前記支持面へ向かう方向とは反対の方向に延在する前記噴射体電極の側面と密着し前記側面と密着する面に沿う冷媒の流路が内部に形成された冷却機構と、前記冷却機構に冷媒を供給し前記冷却機構から冷媒を回収する冷媒循環回路と、をさらに備える。
【００１６】
請求項１０のプラズマ処理装置は、請求項６ないし請求項９のいずれかのプラズマ処理装置において、前記噴射孔の縁が面取りされている。
【００１７】
請求項１１のプラズマ処理装置は、請求項６ないし請求項１０のいずれかのプラズマ処理装置において、直流パルス電圧を独立して印加可能な複数の処理部の各々に対応して前記パルス電源がひとつずつ設けられ、複数の前記パルス電源の各々は、対応する前記処理部の前記支持体電極と前記噴射体電極との対に直流パルス電圧を印加する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、噴射体電極の対向面の縁が冷却されるので、対向面の縁への異物の付着が抑制される。これにより、異物の付着に起因する不具合が抑制される。
【００１９】
請求項２の発明によれば、噴射体電極の中央の冷却に冷却能力が浪費されないので、噴射体電極の対向面の縁が効率的に冷却される。これにより、異物の付着に起因する不具合がさらに抑制される。
【００２０】
請求項４の発明によれば、電界集中に起因する噴射孔の縁への異物の付着が抑制される。これにより、異物の付着に起因する不具合がさらに抑制される。
【００２１】
請求項５の発明によれば、一の支持体電極と噴射体電極との間隙にアーク放電が発生しても、他の支持体電極と噴射体電極との対への直流パルス電圧の印加が影響を受けないので、アーク放電による生産性の低下が抑制される。
【００２２】
請求項６ないし請求項１１の発明によれば、対向面を含む着脱体が本体に着脱されるので、対向面に付着した異物がチャンバの外部で容易に除去される。これにより、異物の付着に起因する不具合が抑制される。
【００２３】
請求項７ないし請求項９の発明によれば、噴射体電極の対向面の縁が冷却されるので、対向面の縁への異物の付着が抑制される。これにより、異物の付着に起因する不具合がさらに抑制される。
【００２４】
請求項８の発明によれば、噴射体電極の中央の冷却に冷却能力が浪費されないので、噴射体電極の対向面の縁が効率的に冷却される。これにより、異物の付着に起因する不具合がさらに抑制される。
【００２５】
請求項１０の発明によれば、電界集中に起因する噴射孔の縁への異物の付着が抑制される。これにより、異物の付着に起因する不具合がさらに抑制される。
【００２６】
請求項１１の発明によれば、一の支持体電極と噴射体電極との間隙にアーク放電が発生しても、他の支持体電極と噴射体電極との対への直流パルス電圧の印加が影響を受けないので、アーク放電による生産性の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態のプラズマ処理装置の模式図である。
【図２】第１実施形態の噴射体電極の斜視図である。
【図３】第１実施形態の噴射体電極の横断面図である。
【図４】第１実施形態の噴射体電極の縦断面図である。
【図５】噴射孔の近傍を拡大した断面図である。
【図６】ＩＥＳ電源の回路図である。
【図７】処理の手順を説明するフローチャートである。
【図８】第２実施形態の噴射体電極の斜視図である。
【図９】第２実施形態の噴射体電極の横断面図である。
【図１０】第２実施形態の噴射体電極の縦断面図である。
【図１１】第３実施形態の結合体の斜視図である。
【図１２】第３実施形態の結合体の横断面図である。
【図１３】第３実施形態の結合体の縦断面図である。
【図１４】第４実施形態の冷却機構の斜視図である。
【図１５】第４実施形態の冷却機構の横断面図である。
【図１６】第４実施形態の冷却機構の縦断面図である。
【図１７】直流パルス電圧の波形を示す図である。
【図１８】第５実施形態のプラズマ処理装置の断面図である。
【図１９】第５実施形態の噴射体電極の縦断面図である。
【図２０】第５実施形態の噴射体電極の縦断面図である。
【図２１】第５実施形態の被搬送物の移動を説明する図である。
【図２２】第５実施形態の被搬送物の移動を説明する図である。
【図２３】第５実施形態の被搬送物の移動を説明する図である。
【図２４】第５実施形態の被搬送物の移動を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜１  第１実施形態＞
（プラズマ処理装置１０２の概略）
第１実施形態は、プラズマ処理装置１０２に関する。
【００２９】
図１は、第１実施形態のプラズマ処理装置１０２の模式図である。図１は、プラズマ処理装置１０２のリアクタ１０４の断面を示すとともに、リアクタ１０４に付随する電気回路及びエア回路を示している。
【００３０】
図１に示すように、プラズマ処理装置１０２のリアクタ１０４は、処理ガスを噴射する噴射体（ノズル）を兼ねる噴射体電極（ノズル電極）１０６と、基板１９８を支持する支持体を兼ねる支持体電極１０８と、基板１９８を加熱するヒータ１１０とをチャンバ１１２の内部に収容した構造を有する。
【００３１】
チャンバ１１２の内部には、基板１９８を処理する複数の処理部１１４が配列される。複数の処理部１１４の各々には、噴射体電極１０６及び支持体電極１０８がひとつずつ設けられる。
【００３２】
リアクタ１０４には、支持体電極１０８と噴射体電極１０６との対に直流パルス電圧を印加するパルス電源１１６と、噴射体電極１０６に処理ガスを供給する処理ガス供給回路１１８と、チャンバ１１２の内部からガスを排出するガス排出回路１２０と、チャンバ１１２の内部の圧力を測定する圧力計１２２と、噴射体電極１０６に冷媒を供給し噴射体電極１０６から冷媒を回収する冷媒循環回路１２４とが接続される。
【００３３】
望ましくは、パルス電源１１６は、処理部１１４の各々に対応してひとつずつ設けられる。複数の処理部１１４の各々は、直流パルス電圧を独立して印加可能である。複数のパルス電源１１６の各々は、対応する処理部１１４の支持体電極１０８と噴射体電極１０６との対に直流パルス電圧を印加する。これにより、一の支持体電極１０８と噴射体電極１０６との間隙にアーク放電が発生しても、他の支持体電極１０８と噴射体電極１０６との対への直流パルス電圧の印加への影響がないので、アーク放電による生産性の低下が抑制される。処理部１１４が「直流パルス電圧を独立して印加可能」であるためには、支持体電極１０８及び噴射体電極１０６の両方又は片方が処理部１１４ごとにひとつずつ設けられる。支持体電極１０８及び噴射体電極１０６の片方のみを処理部１１４ごとにひとつずつ設ける場合、支持体電極１０８を複数の処理部１１４について共通化して接地し、噴射体電極１０６のみを処理部１１４ごとにひとつずつ設けることが望ましい。
【００３４】
プラズマ処理装置１０２は、複数の処理部１１４の各々において、噴射体電極１０６から処理ガスとして原料ガスを噴射しつつ噴射体電極１０６と支持体電極１０８との対に直流パルス電圧を印加することにより、噴射体電極１０６と支持体電極１０８との間隙に原料ガスのプラズマを生成し、支持体電極１０８の支持面１６０で支持された基板１９８の表面に膜を形成する。複数の処理部１１４の各々において処理する基板１９８は、１個であってもよいが、２個以上であってもよい。
【００３５】
（噴射体電極１０６の概略）
図２、図３及び図４は、第１実施形態の噴射体電極１０６の模式図である。図２は、斜め下方から見た斜視図、図３は、対向面１３２に平行な断面を示す横断面図、図４は、対向面１３２に垂直な断面を示す縦断面図である。
【００３６】
図２、図３及び図４に示すように、噴射体電極１０６は、円柱の底面の近傍の径を底面に向かって連続的に細くした立体形状を有し、先細り部分の先端が対向面１３２となっている。もちろん、底面の近傍だけでなく全体を先細り構造としてもよい。
【００３７】
噴射体電極１０６は、鉄又は鉄を主成分とする合金、例えば、ステンレス鋼、ダイス鋼、ハイスピード鋼等、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金からなることが望ましい。ただし、材質を変更してもよいし、表面を例えばタングステンやクロム、ニッケルなどの材質にてコーティングしてもよい。
【００３８】
図３及び図４に示すように、噴射体電極１０６の内部には、処理ガスのガスたまり１２６と、ガスたまり１２６から対向面１３２へ至る処理ガスの流路１２８と、非対向面１３４からガスたまり１２６へ至る処理ガスの流路１３０とが形成される。これにより、対向面１３２には、処理ガスの噴射孔１３６が形成され、非対向面１３４には、処理ガスの供給孔１３８が形成される。「対向面」とは、噴射体電極１０６の表面のうちの支持体電極１０８の支持面１６０と平行に対向する範囲であり、「非対向面」とは、噴射体電極１０６の表面のうちの「対向面」を除く残余の範囲である。噴射体電極１０６は、対向面１３２が水平になるように設置される。
【００３９】
噴射体電極１０６は、供給孔１３８から処理ガスを受け取り、ガスたまり１２６に処理ガスを一時的に貯留し、噴射孔１３６から処理ガスを下方に噴射する。これにより、支持体電極１０８に支持された基板１９８に処理ガスが吹きつけられる。
【００４０】
噴射孔１３６の直径は、１〜４ｍｍであることが望ましい。噴射孔１３６の直径がこの範囲より小さくなると、処理ガスの流れが悪くなる傾向があり、噴射孔１３６の直径がこの範囲より大きくなると処理が不均一になる傾向があるからである。
【００４１】
（対向面１３２の縁１５４への異物の付着の抑制）
噴射体電極１０６の内部には、対向面１３２から支持面１６０へ向かう方向（下方向）とは反対の方向（上方向）へ延在する側面１３５に沿う冷媒１９６の流路１４０が形成される。図２、図３及び図４に示す噴射体電極１０６の側面１３５は、対向面１３２と垂直をなす。しかし、対向面１３２と側面１３５とが垂直をなすことは必須ではない。流路１４０は、始端１４２から終端１４４へ周方向に延在する不完全環状の空洞である。流路１４０の始端１４２と終端１４４との間には周方向の冷媒１９６の流れを断つ隔壁１４６がある。噴射体電極１０６には、側面１３５から流路１４０の始端１４２へ至る流入孔１４８と、側面１３５から流路１４０の終端１４４へ至る流出孔１５０も形成される。流入孔１４８へ流入した冷媒１９６は、流路１４０を略一周して噴射体電極１０６を冷却した後、流出孔１５０から流出する。これにより、対向面１３２の縁１５４が冷却されるので、対向面１３２の縁１５４への異物の付着が抑制され、異物の付着に起因する不具合が抑制される。
【００４２】
流路１４０が「側面に沿う」とは、流路１４０と側面１３５との距離ＤＳ（図４参照）が噴射体電極１０６の直径ＤＡ（図４参照）より十分に短いことを意味する。望ましくは、距離ＤＳは直径ＤＡの１／５以下である。
【００４３】
流路１４０は、ガスたまり１２６と噴射体電極１０６の外部とを隔てる側壁１５２に形成される。これにより、ガスたまり１２６は熱を伝達しにくいので、対向面１３２の中央１５６の冷却に冷却能力が浪費されず、対向面１３２の縁１５４が効率的に冷却される。
【００４４】
（噴射孔１３６の縁１５８への異物の付着の抑制）
図５は、図４の噴射孔１３６の近傍を拡大した断面図である。
【００４５】
図５に示すように、噴射孔１３６の縁１５８は、面取りされることが望ましい。これにより、噴射孔１３６の縁１５８への電界集中に起因する異物の付着が抑制され、異物の付着に起因する不具合がさらに抑制される。面取りは、Ｃ面取り及びＲ面取りのいずれでもよい。
【００４６】
（支持体電極１０８）
支持体電極１０８は、複数の孔を板に形成した外形形状を有する。支持体電極１０８に形成された孔により、上方から下方へのガスの流れが支持体電極１０８によって妨げられることが抑制される。
【００４７】
支持体電極１０８も、鉄又は鉄を主成分とする合金、例えば、ステンレス鋼、ダイス鋼、ハイスピード鋼、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金等からなることが望ましい。ただし、材質を変更してもよいし、表面を例えばタングステンやクロム、ニッケルなどの材質にてコーティングしてもよい。
【００４８】
支持体電極１０８は、「パンチングメタル」と称される部材である。
【００４９】
支持体電極１０８は、水平に設置され、支持面（上面）１６０に載置された基板１９８を下方から支持する。
【００５０】
（噴射体電極１０６及び支持体電極１０８の配置）
噴射体電極１０６及び支持体電極１０８は、上下に離隔して配置され、噴射体電極１０６の対向面１３２と支持体電極１０８の支持面１６０とは間隙１６２を挟んで対向する。間隙１６２の幅は、１〜２０ｍｍであることが望ましい。間隙１６２の幅がこの範囲より狭くなるとアーク放電が起こりやすくなり、間隙１６２の幅がこの範囲より広くなると後述するグロー放電が起こりにくくなるからである。
【００５１】
（噴射体電極１０６及び支持体電極１０８の被覆）
噴射体電極１０６の対向面１３２及び支持体電極１０８の支持面１６０は、誘電体バリアで被覆せず、導電体が露出した状態とすることが望ましい。これは、対向面１３２及び支持面１６０を誘電体バリアで被覆すると、プラズマ中をイオンが移動することが妨げられ、基板１９８の表面への膜の形成が阻害されるからである。対向面１３２及び支持面１６０を誘電体バリアで被覆しないと、アーク放電が起こりやすくなるが、プラズマ処理装置１０２では、複数の処理部１１４の各々に対応してパルス電源１１６をひとつずつ設けることにより、アーク放電による生産性の低下を抑制しているので、大きな問題とはならない。
【００５２】
（直流パルス電圧）
パルス電源１１６から噴射体電極１０６と支持体電極１０８との対に繰り返し印加される直流パルス電圧は、間隙１６２にグロー放電を発生させる立ち上がりの速い直流パルス電圧であることが望ましい。
【００５３】
グロー放電を発生させる直流パルス電圧は、ピーク電圧が概ね０．１〜２０ｋＶ、半値幅ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）が概ね１００〜５０００ｎｓ、立ち上がり時の電圧の時間上昇率ｄＶ／ｄｔが概ね０．１〜１００ｋＶ／μｓ、周波数が概ね１〜２００ｋＨｚの直流パルス電圧である。直流パルス電圧は、極性が変化しない単極性の直流パルス電圧である。直流パルス電圧とは、図１７に示すように、ある一定期間のみ印加される直流電圧であり、交流成分を含まない。直流パルス電圧を印加するのは、噴射体電極１０６の対向面１３２及び支持体電極１０８の支持面１６０が誘電体バリアで被覆されていない場合に交流パルス電圧を印加すると、放電が起こりにくくなったりアーク放電が起こりやすくなったりして生産性が低下するからである。
【００５４】
グロー放電が間隙１６２に発生しているときには、図１に示すように、噴射体電極１０６から支持体電極１０８へ向かって均一に発光するプラズマ１９４が観察される。
【００５５】
上述の説明において半値幅等の範囲を「概ね」としているのは、噴射体電極１０６及び支持体電極１０８の構造及び材質、間隙１６２の間隔並びに処理ガスの圧力等のプラズマ処理装置１０２の構造や処理条件によっては、グロー放電が発生する半値幅等の範囲が上述の範囲よりも広くなる場合があるからである。したがって、放電がグロー放電になっているか否かは、実際の放電を観察して判断することが望ましい。ただしグロー放電中の一部にアーク放電に移行しないストリーマー放電が含まれてもよい。
【００５６】
（チャンバ１１２の内部の圧力及び投入する電力）
基板１９８の表面に膜を形成するときのチャンバ１１２の内部の圧力は、１０ｈＰａ〜常圧（１０１３ｈＰａ）であることが望ましく、１００ｈＰａ〜常圧であることがさらに望ましい。チャンバ１１２の内部の圧力がこの範囲内であれば、膜の形成が速くなり、生産性が向上するからである。なお、チャンバ１１２の内部の圧力が高くなると、アーク放電が起こりやすくなるが、プラズマ処理装置１０２では、複数の処理部１１４の各々に対応してパルス電源１１６をひとつずつ設けることにより、アーク放電による生産性の低下を抑制しているので、大きな問題とはならない。
【００５７】
投入する電力を噴射体電極１０６の対向面１３２と支持体電極１０８の支持面１６０とが対向する面積で除した単位面積あたりの投入電力は、チャンバ１１２の内部の圧力が１０ｈＰａ〜常圧である場合は、１５０Ｗ／ｃｍ2以上であることが望ましく、チャンバ１１２の内部の圧力が１００ｈＰａ〜常圧である場合は、７５Ｗ／ｃｍ2以上であることが望ましい。単位面積あたりの投入電力がこの範囲内にあれば、膜の形成が速くなり、生産性が向上するからである。
【００５８】
（パルス電源１１６の形式）
パルス電源１１６は、アーク放電を発生させることなくグロー放電を発生させる直流パルス電圧を出力するものであればよいが、誘導性素子に磁界の形で蓄積したエネルギーを短時間で放出する誘導エネルギー蓄積型（ＩＥＳ；Inductive Energy Storage）の電源（以下では、「ＩＥＳ電源」という）であることが望ましい。これは、ＩＥＳ電源は、容量性素子に電界の形で蓄積したエネルギーを短時間で放出する静電エネルギー蓄積型（ＣＥＳ；Capacitive Energy Storage）の電源（以下では、「ＣＥＳ電源」という）と比較して、著しく大きいエネルギーを高い繰り返し頻度で投入することができるからである。典型的には、電極構造が同じならば、ＩＥＳ電源を採用した場合、プラズマを生成する反応に使われる１パルスあたりのエネルギー（以下では、「１パルスエネルギー」という）は、ＣＥＳ電源を採用した場合よりも概ね１桁大きくなる。ＩＥＳ電源とＣＥＳ電源とのこの相違は、ＩＥＳ電源が発生する直流パルス電圧は電圧の上昇が急激であるのに対して、ＣＥＳ電源が発生する直流パルス電圧は電圧の上昇が緩慢であることにより生じる。すなわち、ＩＥＳ電源を採用した場合、電圧が十分に上昇してから放電が始まり、１パルスエネルギーが十分に大きくなるとともに、面内の放電均一性が高いのに対して、ＣＥＳ電源を採用した場合、電圧が十分に上昇しないうちに放電が始まり、１パルスエネルギーが十分に大きくならないとともに、面内の放電均一性が悪いことがある。
【００５９】
（スイッチング素子）
ＩＥＳ電源としては、静電誘導型サイリスタ（以下では、「ＳＩサイリスタ」という）を誘導性素子への電流の供給を制御するスイッチング素子として用いた電源を採用することが望ましい。ＳＩサイリスタをスイッチング素子として用いることにより、立ち上がりの速い直流パルス電圧を発生することができるので、上述のグロー放電を容易に発生させることができるからである。ＳＩサイリスタをスイッチング素子として用いることにより立ち上がりの速い直流パルス電圧を発生することができるのは、ＳＩサイリスタは、ゲートが絶縁されておらずゲートから高速にキャリアが引き抜かれるので、高速にターンオフするからである。ＩＥＳ電源の動作原理等の詳細は、例えば、飯田克二、佐久間健：「ＳＩサイリスタによる極短パルス発生回路（ＩＥＳ回路）」、ＳＩデバイスシンポジウム講演論文集、Ｖｏｌ．１５，Ｐａｇｅ．４０−４５（２００２年６月１４日発行）に記載されている。
【００６０】
（ＳＩサイリスタ１７２をスイッチング素子として用いたＩＥＳ電源１６４の回路図）
図６は、パルス電源１１６に好適に用いられるＳＩサイリスタ１７２をスイッチング素子として用いたＩＥＳ電源１６４の回路図である。もちろん、図６に示す回路図は一例にすぎず、様々に変形される。
【００６１】
図６に示すように、ＩＥＳ電源１６４は、電気エネルギーを供給する直流電源１６６と直流電源１６６の放電能力を強化するキャパシタ１６８とを備える。
【００６２】
直流電源１６６の電圧は、ＩＥＳ電源１６４が発生させる直流パルス電圧のピーク電圧より著しく低い電圧であることが許容される。例えば、後述する昇圧トランス１７０の１次側に発生させる１次側電圧Ｖ１のピーク電圧が４ｋＶに達しても、直流電源１６６の電圧は数１０〜数１００Ｖで足りる。この電圧の下限は後述するＳＩサイリスタ１７２のラッチング電圧によって決まる。ＩＥＳ電源１６４は、このような低電圧の直流電源１６６を電気エネルギー源として利用可能であるので、小型・低コストに構築可能である。
【００６３】
キャパシタ１６８は、直流電源１６６と並列に接続される。キャパシタ１６８は、直流電源１６６のインピーダンスを見かけ上低下させることにより直流電源１６６の放電能力を強化する。
【００６４】
ＩＥＳ電源１６４は、さらに、昇圧トランス１７０、ＳＩサイリスタ１７２、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)１７４、ゲート駆動回路１７６及びダイオード１７８を備える。
【００６５】
ＩＥＳ電源１６４では、直流電源１６６と、昇圧トランス１７０の１次側と、ＳＩサイリスタ１７２のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間と、ＭＯＳＦＥＴ１７４のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間とが直列接続される。すなわち、昇圧トランス１７０の１次側の一端が直流電源１６６の正極に、昇圧トランス１７０の１次側の他端がＳＩサイリスタ１７２のアノードに、ＳＩサイリスタ１７２のカソード（Ｋ）がＭＯＳＦＥＴ１７４のドレイン（Ｄ）に、ＭＯＳＦＥＴ１７４のソース（Ｓ）が直流電源１６６の負極に接続される。これにより、直流電源１６６からこれらの回路素子に電流を供給する閉回路が形成される。また、ＩＥＳ電源１６４では、ＳＩサイリスタ１７２のゲート（Ｇ）がダイオード１７８を介して昇圧トランス１７０の１次側の一端と接続される。すなわち、ＳＩサイリスタ１７２のゲート（Ｇ）がダイオード１７８のアノード（Ａ）に、ダイオード１７８のカソード（Ｋ）が昇圧トランス１７０の１次側の一端（直流電源１６６の正極）に接続される。ＦＥＴのゲート（Ｇ）・ソース（Ｓ）間には、ゲート駆動回路１７６が接続される。
【００６６】
昇圧トランス１７０は、１次側に与えられた直流パルス電圧をさらに昇圧して２次側に出力する。昇圧トランス１７０の２次側の一端は支持体電極１０８に接続され、他端は噴射体電極１０６に接続される。
【００６７】
ＳＩサイリスタ１７２は、ゲート（Ｇ）に与えられる信号によりターンオン及びターンオフされる。
【００６８】
ＭＯＳＦＥＴ１７４は、ゲート駆動回路１７６から与えられる信号に応答してドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ＭＯＳＦＥＴ１７４のオン電圧ないしはオン抵抗は低いことが望ましい。また、ＭＯＳＦＥＴ１７４の耐圧は直流電源１６６の電圧より高いことを要する。
【００６９】
ダイオード１７８は、ＭＯＳＦＥＴ１７４がターンオフした直後にＳＩサイリスタ１７２に蓄積されたキャリアを高速に引き抜き、ＳＩサイリスタ１７２を高速にターンオフさせるために設けられる。
【００７０】
（ＩＥＳ電源１６４の動作の概略）
ＩＥＳ電源１６４に直流パルス電圧を発生させる場合、まず、ゲート駆動回路１７６からＭＯＳＦＥＴ１７４のゲートにオン信号を与え、ＭＯＳＦＥＴ１７４のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間を導通状態にする。すると、ＳＩサイリスタ１７２はノーマリオン型のスイッチング素子であってＳＩサイリスタ１７２のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間は導通状態となっているので、昇圧トランス１７０の１次側に電流が流れる。この状態においては、ＳＩサイリスタ１７２のゲート（Ｇ）に正バイアスが与えられるので、ＳＩサイリスタ１７２のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間の導通状態は維持される。
【００７１】
続いて、ゲート駆動回路１７６からＭＯＳＦＥＴ１７４へオン信号を与えることを中止し、ＭＯＳＦＥＴ１７４のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間を非導通状態にする。すると、ＳＩサイリスタ１７２のゲート（Ｇ）からキャリアが電流駆動により高速に排出されＳＩサイリスタ１７２のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間が非導通状態となるので、昇圧トランス１７０の１次側への電流の流入が高速に停止される。これにより、昇圧トランス１７０の１次側には誘導起電力が発生し、昇圧トランス１７０の２次側にも高圧が発生する。
【００７２】
（処理ガス供給回路１１８）
処理ガス供給回路１１８は、噴射体電極１０６の供給孔１３８に接続される。処理ガス供給回路１１８が供給するガスは、プラズマ処理装置１０２が行う処理によって異なる。プラズマ処理装置１０２がＤＬＣ膜を形成するときには、処理ガス供給回路１１８は、例えば、メタン、アセチレン、トルエン、ベンゼン等の炭化水素ガスをヘリウム、アルゴン、水素、窒素等のガスで希釈した混合ガスを原料ガスとして供給する。
【００７３】
（ガス排出回路１２０）
ガス排出回路１２０は、チャンバ１１２の下面に設けられたガス排出口に接続される。ガス排出回路１２０は、圧力調整バルブ１８０と真空ポンプ１８２とを備える。チャンバ１１２の内部の圧力は、圧力計１２２を監視しながら真空ポンプ１８２でチャンバ１１２の内部のガスを排出するとともに圧力調整バルブ１８０を調整することにより調整される。
【００７４】
（冷媒循環回路１２４）
冷媒循環回路１２４は、噴射体電極１０６の流入口１４８及び流出口１５０に接続され、流入口１４８に冷媒１９６を供給し流出口１５０から冷媒１９６を回収する。冷媒循環回路１２４が循環させる冷媒１９６は、水、フッ素系不活性熱媒体等の液体であってもよいし、ヘリウムガス等の熱伝導性が高い気体であってもよい。
【００７５】
（ヒータ１１０）
ヒータ１１０は、支持体電極１０８の下方に設けられる。ヒータ１１０は、例えば、赤外線を照射するセラミックヒータである。基板１９８から離れて基板１９８を加熱するセラミックヒータに代えて、基板１９８に接触して基板１９８を直接加熱するステージヒータ、シーズヒータ等を用いてもよい。
【００７６】
（チャンバ１１２）
チャンバ１１２は、ステンレス製の容器である。チャンバ１１２の内部は、閉空間となっている。
【００７７】
（被処理物）
プラズマ処理装置１０２の被処理物の形状は特に制限されない。したがって、基板１９８のような板形状を有する被処理物以外の被処理物、例えば、切削加工用の工具、自動車用の部品等の表面にもプラズマ処理装置１０２により膜が形成される。
【００７８】
プラズマ処理装置１０２の被処理物の材質も特に制限されない。ただし、プラズマ処理装置１０２は、体積抵抗率が小さい物質、特に、体積抵抗率が例えば半導体に用いられるような純度の高いシリコン材より小さい金属又は合金からなる被処理物の表面に膜を形成する場合に好適に用いられる。これは、体積抵抗率が小さい物質からなる被処理物の表面に膜を形成する場合、アーク放電が発生しやすくなるが、プラズマ処理装置１０２では、複数の処理部１１４の各々に対応して直流パルス電源１１６をひとつずつ設けることにより、アーク放電による生産性の低下を抑制しているからである。
【００７９】
体積抵抗率が例えば半導体に用いられるような純度の高いシリコン材より小さい金属又は合金の例は、鉄又は鉄を主成分とする合金、例えば、ステンレス鋼、ダイス鋼、ハイスピード鋼等である。ステンレス鋼には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４０等があり、ダイス鋼には、ＳＫＤ１１、ＳＫＤ６１等があり、ハイスピード鋼には、ＳＫＨ５１、ＳＫＨ５５等がある。
【００８０】
この他、被処理物の材質の他の例として、アルミニウム又は銅を主成分とする合金があげられる。
【００８１】
（プラズマ処理装置１０２が形成する膜）
プラズマ処理装置１０２が形成する膜は、典型的には、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜、ＢＮ（ボロンナイトライド）膜、ｃ−ＢＮ（キュービックボロンナイトライド）膜、ダイヤモンド膜等である。ＤＬＣ膜は、「ダイヤモンド状炭素」「硬質炭素膜」又は「アモルファスカーボン膜」「ｉカーボン」とも称される。
【００８２】
（処理の手順）
図７は、鉄を主成分とする合金からなる基板１９８の表面にＤＬＣ膜を形成する場合の処理の手順を説明するフローチャートである。
【００８３】
ＤＬＣ膜の形成にあたっては、まず、準備した処理部１１４と同数の基板１９８をアセトンその他の有機溶媒で洗浄し、複数の処理部１１４の各々の支持体電極１０８の支持面１６０にひとつずつ基板１９８を載置する（ステップＳ１０１）。
【００８４】
続いて、基板１９８の表面を改質する（ステップＳ１０２）。「改質」とは、基板１９８の表面に付着した有機物、酸化膜等を除去する処理である。改質にあたっては、噴射体電極１０６と支持体電極１０８との対に直流パルス電圧を印加するとともに、チャンバ１１２の内部の圧力を約１７３ｈＰａに調整し、処理ガス供給回路１１８からヘリウムガス及び水素ガスの混合ガスを改質ガスとして供給する。これにより、基板１９８に向かって噴射された改質ガスにプラズマが発生し、基板１９８の表面に付着した有機物、酸化膜等が除去される。なお、改質ガスはここにあげたガス以外を用いても構わない。
【００８５】
さらに続いて、基板１９８の表面にアモルファスＳｉＣ膜を形成する（ステップＳ１０３）。アモルファスＳｉＣ膜は、ＤＬＣ膜の密着性を向上する下地膜となる。アモルファスＳｉＣ膜の形成にあたっては、チャンバ１１２の内部の圧力を約１７３ｈＰａに調整し、噴射体電極１０６と支持体電極１０８との対に直流パルス電圧を印加し、処理ガス供給回路１１８からヘリウムガス及びテトラメチルシランガスの混合ガスを原料ガスとして供給する。これにより、基板１９８に向かって噴射された原料ガスがプラズマ化し、基板１９８の表面にアモルファスＳｉＣ膜が形成される。
【００８６】
次に、基板１９８の表面に目的とするＤＬＣ膜を形成する（ステップＳ１０４）。ＤＬＣ膜の形成にあたっては、処理ガス供給回路１１８からヘリウムガス及びメタンガスを供給し、チャンバ１１２の内部の圧力を１０ｈＰａ〜常圧に調整する。この状態で、噴射体電極１０６と支持体電極１０８との対に直流パルス電圧を印加する。これにより、基板１９８に向かって噴射された原料ガスがプラズマ化し、基板１９８の表面にＤＬＣ膜が形成される。
【００８７】
アモルファスＳｉＣ膜の形成及びＤＬＣ膜の形成をひとつのチャンバ１１２の内部で行うことは必須ではなく、別々のチャンバ１１２の内部で行ってもよい。この場合、ロボットアーム、搬送ベルト等により基板１９８をチャンバ間で搬送する。
【００８８】
＜２  第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態の噴射体電極１０６に代えて用いられる噴射体電極２０６に関する。
【００８９】
図８、図９及び図１０は、第２実施形態の噴射体電極２０６の模式図である。図８は、斜め下方から見た斜視図、図９は、対向面２３２に平行な断面を示す横断面図、図１０は、対向面２３２に垂直な断面を示す縦断面図となっている。
【００９０】
噴射体電極２０６は、第１実施形態の噴射体電極１０６と同様の外形形状を有し、噴射体電極１０６と同様の材質からなる。また、第１実施形態の噴射体電極１０６と同様に、噴射体電極２０６の内部には、処理ガスのガスたまり２２６と、ガスたまり２２６から対向面２３２へ至る処理ガスの流路２２８と、非対向面２３４からガスたまり２２６へ至る処理ガスの流路２３０とが形成され、対向面２３２には、処理ガスの噴射孔２３６が形成される。
【００９１】
第１実施形態の噴射体電極１０６と第２実施形態の噴射体電極２０６との相違は、冷媒２９６の流路２４０の形状にある。
【００９２】
噴射体電極２０６には、対向面２３２から支持面１６０へ向かう方向（下方向）とは反対の方向（上方向）へ延在する側面２３５に沿う冷媒２９６の流路２４０が形成される。流路２４０は、始端２４２から終端２４４へ時計回り・反時計回りに分かれて周方向に延在する環状の空洞である。噴射体電極２０６には、側面２３５から流路２４０の始端２４２へ至る流入口２４８と、側面２３５から流路２４０の終端２４４へ至る流出口２５０も形成される。これにより、冷媒循環回路１２４から供給され流入口２４８へ流入した冷媒２９６は、流路２４０を時計回り・反時計回りに分かれて略半周して噴射体電極２０６を冷却した後、流出口２５０から流出し、冷媒循環回路１２４に回収される。これにより、対向面２３２の縁２５４が冷却されるので、対向面２３２の縁２５４への異物の付着が抑制され、異物の付着に起因する不具合が抑制される。
【００９３】
流路２４０と側面２３５との距離ＤＳ（図１０参照）が噴射体電極２０６の直径ＤＡ（図１０参照）より十分に短く、望ましくは距離ＤＳが直径ＤＡの１／５以下であることは、第１実施形態の場合と同様である。
【００９４】
第２実施形態においても、流路２４０は、ガスたまり２２６と噴射体電極２０６の外部とを隔てる側壁２５２に形成されるので、対向面２３２の縁２５４が効率的に冷却される。
【００９５】
＜３  第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態の噴射体電極１０６に代えて用いられる噴射体電極３０６と冷却機構３７２との結合体３７４に関する。
【００９６】
図１１、図１２及び図１３は、第３実施形態の結合体３７４の模式図である。図１１は、斜め下方から見た斜視図、図１２は、対向面３３２に平行な断面を示す横断面図、図１３は、対向面３３２に垂直な断面を示す縦断面図である。
【００９７】
結合体３７４は、冷却機構３７２を噴射体電極３０６に装着した構造を有する。冷却機構３７２は、噴射体電極３０６の側面３３５に着脱される。
【００９８】
噴射体電極３０６は、第１実施形態の噴射体電極１０６と同様の外形形状を有し、噴射体電極１０６と同様の材質で構成される。また、第１実施形態の噴射体電極１０６と同様に、噴射体電極３０６の内部には、処理ガスのガスたまり３２６と、ガスたまり３２６から対向面３３２へ至る処理ガスの流路３２８と、非対向面３３４からガスたまり３２６へ至る処理ガスの流路３３０とが形成され、対向面３３２には、処理ガスの噴射孔３３６が形成される。
【００９９】
第１実施形態の噴射体電極３０６と第３実施形態の結合体３７４との相違は、冷媒３９６の流路が噴射体電極３０６の内部ではなく冷却機構３７２の内部に形成されることにある。
【０１００】
冷却機構３７２は、環形状を有する。冷却機構３７２は、鉄又は鉄を主成分とする合金、例えば、ステンレス鋼、ダイス鋼、ハイスピード鋼、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金等からなることが望ましい。ただし、材質を変更してもよいし、表面を例えばタングステンやクロム、ニッケルなどの材質にてコーティングしても良い。
【０１０１】
冷却機構３７２の孔は、噴射体電極３０６の横断面の外形形状に適合する孔形状を有する。したがって、冷却機構３７２を噴射体電極３０６に装着すると、対向面３３２から支持面１６０へ向かう方向（下方向）とは反対の方向（上方向）へ延在する噴射体電極３０６の側面３３５と冷却機構３７２の内側面３７３とが密着する。
【０１０２】
冷却機構３７２の内部には、内側面３７３に沿う冷媒３９６の流路３７６が形成される。流路３７６は、始端３７８から終端３８０へ周方向に延在する不完全環状の空洞である。流路３７６の始端３７８と終端３８０との間には周方向の冷媒３９６の流れを断つ隔壁３８２がある。冷却機構３７２には、側面３８２から流路３７６の始端３７８へ至る流入口３８４と、冷媒循環回路１２４から供給され側面３８２から流路３７６の終端３８０へ至る流出口３８６も形成される。これにより、流入口３８４から流入した冷媒３９６は、流路３７６を略一周して噴射体電極３０６を冷却した後、流出口３８６から流出し、冷媒循環回路１２４に回収される。これにより、対向面３３２の縁３５４が冷却されるので、対向面３３２の縁３５４への異物の付着が抑制され、異物の付着に起因する不具合が抑制される。
【０１０３】
流路３７６が「内側面に沿う」とは、流路３７６と内側面３７３との距離ＤＳ（図１３参照）が噴射体電極３０６の直径ＤＡ（図１３参照）より十分に短いことを意味する。望ましくは、距離ＤＳは直径ＤＡの１／５以下である。
【０１０４】
第３実施形態は、対向面３３２の縁３５４への異物の付着の抑制対策を既にある噴射体電極３０６に対して後から行う場合に望ましい実施形態である。
【０１０５】
＜４  第４実施形態＞
第４実施形態は、第３実施形態の冷却機構３７２に代えて噴射体電極３０６に装着される冷却機構４７２に関する。
【０１０６】
図１４、図１５及び図１６は、第４実施形態の冷却機構４７２の模式図である。図１４は、斜め下方から見た斜視図、図１５は、噴射体電極３０６に装着された場合に対向面３３２に平行な断面を示す横断面図、図１５は、噴射体電極３０６に装着された場合に対向面３３２に垂直な断面を示す縦断面図となっている。
【０１０７】
冷却機構４７２は、第３実施形態の冷却機構３７２と同様の外形形状を有し、冷却機構３７２と同様の材質からなる。
【０１０８】
第３実施形態の冷却機構３７２と第４実施形態の冷却機構４７２との相違は、冷媒４９６の流路４７６の形状にある。
【０１０９】
冷却機構４７２の内部には、内側面４７３に沿うに沿う冷媒４９６の流路４７６が形成される。流路４７６は、始端４７８から終端４８０へ時計回り・反時計回りに分かれて周方向に延在する環状の空洞である。冷却機構４７２には、側面４８２から流路４７６の始端４７８へ至る流入口４８４と、側面４８２から流路４７６の終端４８０へ至る流出口４８６も形成される。これにより、冷媒循環回路１２４から供給され流入口４８４へ流入した冷媒４９６は、流路４７６を時計回り・反時計回りに分かれて略半周して噴射体電極３０６を冷却した後、流出口４８６から流出すし、冷媒循環回路１２４に回収される。これにより、対向面３３２の縁３５４が冷却されるので、対向面３３２の縁３５４への異物の付着が抑制され、異物の付着に起因する不具合が抑制される。
【０１１０】
流路４７６と内側面４７３との距離ＤＳ（図１６参照）が噴射体電極３０６の直径ＤＡ（図１６参照）より十分に短く、距離ＤＳが直径ＤＡの１／５以下であることが望ましいこととは、第３実施形態の場合と同様である。
【０１１１】
＜５  第５実施形態＞
（プラズマ処理装置５０２の概略）
第５実施形態は、プラズマ処理装置５０２に関する。
【０１１２】
図１８は、第５実施形態のプラズマ処理装置５０２の模式図である。図１８は、プラズマ処理装置５０２のリアクタ５０４の断面を示すとともに、リアクタ５０４に付随する電気回路及びエア回路を示している。
【０１１３】
図１８に示すように、プラズマ処理装置５０２のリアクタ５０４は、第１実施形態と同じく、処理ガスを噴射する噴射体を兼ねる噴射体電極５０６と、基板５９８を支持する支持体を兼ねる支持体電極５０８と、基板５９８を加熱するヒータ５１０と、をチャンバ５１２の内部に収容した構造を有する。加えて、チャンバ５１２の内部には、噴射体電極５０６の着脱体５７２を噴射体電極５０６の本体５７０に着脱する着脱機構５７４と、着脱体５７２を支持する支持体５７６と、が収容される。
【０１１４】
チャンバ５１２の内部には、第１実施形態と同じく、基板５９８を処理する複数の処理部５１４が配列される。複数の処理部５１４の各々には、第１実施形態と同じく、噴射体電極５０６がひとつずつ設けられる。支持体電極５０８は、第１実施形態と異なり、複数の処理部５１４について共通化され接地される。ただし、第１実施形態と同じく、支持体電極５０８を複数の処理部５１４の各々にひとつずつ設けてもよい。
【０１１５】
リアクタ５０４には、第１実施形態と同じく、支持体電極５０８と噴射体電極５０６との対に直流パルス電圧を印加するパルス電源５１６と、噴射体電極５０６に処理ガスを供給する処理ガス供給回路５１８と、チャンバ５１２の内部からガスを排出するガス排出回路５２０と、チャンバ５１２の内部の圧力を測定する圧力計５２２と、噴射体電極５０６に冷媒を供給し噴射体電極５０６から冷媒を回収する冷媒循環回路５２４とが接続される。
【０１１６】
望ましくは、パルス電源５１６は、第１実施形態と同じく、処理部５１４の各々に対応してひとつずつ設けられる。複数の処理部５１４の各々は、第１実施形態と同じく、直流パルス電圧を独立して印加可能である。
【０１１７】
第１実施形態と第５実施形態との主な違いは、
（イ）対向面５３２を含まない本体５７０と対向面５３２を含む着脱体５７２とに噴射体電極５０６を分離可能であること、
（ロ）支持体電極５０８の支持面５６０に載置された支持体（スペーサ）５７６で着脱体５７２が支持された状態のまま、支持体電極５０８、支持体５７６、着脱体５７２及び基板５９８からなる被搬送物５９６が、チャンバ５１２の外部から内部へ搬入され、チャンバ５１２の内部から外部へ搬出されること、及び
（ハ）チャンバ５１２の内部へ被搬送物５９６が搬入された後であって基板５９８が処理される前に着脱体５７２が本体５７０へ取り付けられ、チャンバ５１２の内部から被搬送物５９６が搬出される前であって基板５９８が処理された後に着脱体５７２が本体５７０から取りはずされること、
にある。これにより、基板５９８の処理によって異物が付着した着脱体５７２をチャンバ５１２の外部で洗浄し着脱体５７２に付着した異物を除去することができるので、異物の付着に起因する不具合が抑制される。
【０１１８】
支持体５７６は、支持体電極５０８の支持面５６０に載置され、対向面５３２が支持面５６０と間隙を挟んで対向する位置に着脱体５７２を支持する。支持体５７６の材質は、アルミナセラミックス、マシナブルセラミックス等の絶縁体である。
【０１１９】
着脱機構５７４は、被搬送物５９６を昇降し、着脱体５７２が本体５７０へ取り付けられた状態と着脱体５７２が本体５７０から取りはずされた状態とを切り替える。被搬送物５９６を昇降することに代えて本体５７０を昇降することにより、着脱体５７２を本体５７０に着脱してもよい。より一般的には、本体５７０に対して着脱体５７２を相対移動させることにより、着脱体５７２が本体５７０に着脱される。
【０１２０】
（噴射体電極５０６）
以下では、第１実施形態との違いに着目して第５実施形態の噴射体電極５０６について説明する。
【０１２１】
図１９及び図２０は、第５実施形態の噴射体電極５０６の模式図である。図１９及び図２０は、対向面５３２に垂直な断面を示す縦断面図である。図１９は、着脱体５７２が本体５７０へ取りつけられた状態を示し、図２０は、着脱体５７２が本体５７０から取りはずされた状態を示す。
【０１２２】
図１９及び図２０に示すように、噴射体電極５０６は、対向面５３２を含まない本体５７０と、対向面５３２を含み本体５７０に着脱される着脱体５７２と、を備える。本体５７０及び着脱体５７２の材質は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１２３】
本体５７０は、第１実施形態の噴射体電極１０６と同じ構造を有する。本体５７０は、円柱の底面の近傍の径を底面に向かって連続的に細くした立体形状を有する。
【０１２４】
本体５７０の内部には、処理ガスのガスたまり５２６と、ガスたまり５２６から接触面５８０へ至る処理ガスの流路５２８と、非接触面５３４からガスたまり５２６へ至る処理ガスの流路５３０とが形成される。これにより、接触面５８０には、処理ガスの出孔５８２が形成され、非接触面５３４には、処理ガスの供給孔５３８が形成される。本体５７０の「接触面」とは、本体５７０の表面のうちの着脱体５７２が取りつけられたときに着脱体５７２と接触する部分を含む範囲であり、本体５７０の「非接触面」とは、本体５７０の表面のうちの「接触面」を除く残余の範囲である。
【０１２５】
本体５７０の内部には、第１実施形態の噴射体電極１０６の内部に形成された冷媒１９６の流路１４０と同じ冷媒５９６の流路５４０が形成される。なお、第２実施形態の噴射体電極２０６の内部に形成された冷媒２９６の流路２４０と同じ冷媒の流路が本体５７０の内部に形成されてもよいし、第３実施形態の冷却機構３７２又は第４実施形態の冷却機構４７２と同じ冷却機構が本体５７０の側面に取りつけられてもよい。第５実施形態においては、異物が付着する対向面５３２を含む着脱体５７２を本体５７０から取りはずして対向面５３２を洗浄することが容易であるので、本体５７０の内部への冷媒の流路の形成や本体５７０の側面への冷却機構の取りつけを省略することも許容される。
【０１２６】
着脱体５７２は、板の中央を突出させた立体形状を有する。この突出により、着脱体５７２の本体５７０の側にある上面５８４には、本体５７０の接触面５８０の立体形状に適合する立体形状を有する接触面５８２を持つ凹部５８６が形成され、着脱体５７２の支持体電極５０８の側にある下面５８８には、径が底面に向かって連続的に細くなる立体形状を有する凸部５９０が形成される。凸部５９０の先端は、支持体電極５０８の支持面５６０と平行に対向する対向面５３２となる。
【０１２７】
着脱体５７２の内部には、接触面５８２から対向面５３２へ至るガスの流路５９２が形成される。これにより、接触面５８２には、処理ガスの入孔５９４が形成され、対向面５３２には、処理ガスの噴射孔５３６が形成される。入孔５９４は、着脱体５７２が本体５７０へ取りつけられたときに出孔５８２に連なる位置に形成される。入孔５９４の直径と出孔５８２の直径とは必ずしも一致する必要はない。着脱体５７２の「接触面」とは、着脱体５７２の表面のうちの着脱体５７２が本体５７０へ取りつけられたときに本体５７０と接触する部分を含む範囲であり、着脱体５７２の「対向面」とは、着脱体５７２の表面のうちの支持体電極５０８の支持面５６０と平行に対向する範囲である。接触面５８０が接触面５８２に接触することの意義は処理ガスを流路５９２に流すことにあるため、接触面５８０の縁部のみが接触面５８２に接触していてもよい。
【０１２８】
噴射孔５８２の縁は、第１実施形態と同じく、面取りされることが望ましい。これにより、噴射孔５８２の縁への電界集中に起因する異物の付着が抑制され、異物の付着に起因する不具合がさらに抑制される。
【０１２９】
噴射体電極５０６は、着脱体５７２が本体５７０へ取り付けられた状態において、供給孔５３８から処理ガスを受け取り、ガスたまり５２６に処理ガスを一時的に貯留し、噴射孔５３６から処理ガスを下方に噴射する。これにより、支持体電極５０８に支持された基板５９８に処理ガスが吹きつけられる。
【０１３０】
（被搬送物５９６の移動）
図２１〜図２４は、被搬送物５９６の移動を説明する図である。図２１〜図２４は、リアクタ５０４の主要部の断面を示す。
【０１３１】
基板５９８への膜の形成にあたっては、まず、図２１に示すように、第１実施形態のステップＳ１０１の手順と同じ手順により洗浄された基板５９８及び支持体５７６が支持体電極５０８の支持面５６０に載置され支持体５７６で着脱体５７２が支持された被搬送物５９６が準備される。
【０１３２】
被搬送物５９６が準備された後に、図２２に示すように、ローラー搬送機構等の搬送機構により被搬送物５９６がチャンバ５１２の内部に搬入される。
【０１３３】
被搬送物５９６がチャンバ５１２の内部に搬入された後に、図２３に示すように、着脱機構５７４により被搬送物５９６が上昇させられ、着脱体５７２が本体５７０へ取りつけられる。着脱体５７２が本体５７０へ取りつけられた状態において、第１実施形態のステップＳ１０２〜Ｓ１０４の手順と同じ手順により基板５９８の表面にＤＬＣ膜が形成される。
【０１３４】
基板５９８の表面にＤＬＣ膜が形成された後に、図２２に示すように、着脱機構５７４により被搬送物５９６が下降させられ、着脱体５７２が本体５７０から取りはずされる。
【０１３５】
被搬送物５９６が下降させられた後に、図２４に示すように、ローラー搬送機構等の搬送機構により被搬送物５９６がチャンバ５１２の外部へ搬出される。チャンバ５１２の外部へ搬出された被搬送物５９６に含まれる着脱体５７２は、付着した異物を除去した後に再利用される。着脱体５７２からの異物の除去は、どのように行ってもよい。着脱体５７２からの異物の除去の方法は、物理的な除去の方法と化学的な除去の方法とに大別される。物理的な除去の方法には、例えば、ブラスト処理に代表される高速粒子を異物にぶつけて異物を除去する方法、プラズマを異物に作用させて異物を除去する方法等がある。化学的な除去の方法には、エッチング液を異物に作用させて異物を除去する方法等がある。
【０１３６】
＜６  その他＞
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。特に、第１実施形態から第５実施形態までに説明したことを組み合わせることは、当然に予定されている。
【符号の説明】
【０１３７】
１０２，５０２  プラズマ処理装置
１０６，２０６，３０６，５０６  噴射体電極
１０８，５０８  支持体電極
１１０，５１０  ヒータ
１１２，５１２  チャンバ
１１４，５１４  処理部
１１６，５１６  パルス電源
１１８，５１８  処理ガス供給回路
１２０，５２０  ガス排出回路
１２２，５２２  圧力計
１２４，５２４  冷媒循環回路
１２６，２２６，３２６，５２６  ガスたまり
１３２，２３２，３３２，５３２  対向面
１３６，２３６，３３６，５３６  噴射孔
１４０，２４０，５４０  流路
１５２，２５２  側壁
１５４，２５４，３５４  対向面の縁
１５８  噴射孔の縁
１６０，５６０  支持面
１６２  間隙
３７２，４７２  冷却機構
３７４  結合体
３７６  流路
１９４  プラズマ
１９６，２９６，３９６，５９６  冷媒
１９８，５９８  基板
５７０  本体
５７２  着脱体
【図１】
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【図２】
2010242214.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2010242214.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2010242214.tif 000018
【図１７】
2010242214.tif 000019
【図１８】
2010242214.tif 000020
【図１９】
2010242214.tif 000021
【図２０】
2010242214.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2010242214.tif 000024
【図２３】
2010242214.tif 000025
【図２４】
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