(57)【要約】  【課題】  本発明は、処理する基板に与えるダメージを抑制し、高速な処理を可能とする大気圧プラズマ処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。  【解決手段】  本発明において、コイル２に高周波電力を供給することで直接形成される磁場の向き（磁力線の向き）は、平板状絶縁体１ａ又は基板８の表面に対して略垂直な法線方向を向くため、反応容器１内に形成される誘導電場の向きは基板８の表面に対して、略平行な方向となる。このため、反応容器１内において、反応容器１内で微小な火花放電が発生した場合においても、火花放電の発生がアーク放電の発生などに直結して基板８にダメージを与えることが、抑制される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部に搬送された基板の処理を施す反応処理容器を備え、略１気圧の圧力下で生成及び維持される第１のプラズマに前記基板を曝露することによって前記基板の処理を施す大気圧プラズマ処理装置において、
高周波電力が印加されて、前記第１のプラズマを生成及び維持するための高周波磁場を発生する高周波磁場発生部を備え、
当該高周波磁場発生部に形成される前記高周波磁場の磁束密度の方向が、前記基板の表面と略垂直であることを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記反応処理容器に搬送される前記基板と平行となるように、前記反応処理容器に載置された誘電体を備えるとともに、
前記高周波磁場発生部が１巻以上の巻数を有するコイルからなり、
当該コイルが、前記反応処理容器に前記第１のプラズマの生成に用いる気体が導入されて前記基板が生成された前記第１のプラズマに曝露されることにより処理が施されるプラズマ生成領域と、前記誘電体を介して配置され、
前記誘電体を中心として前記コイルが配置された側と反対側で、前記誘電体下の前記反応処理容器内において、高周波磁場が形成されることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記高周波磁場を用いて生成、維持される前記第１のプラズマに対して、前記基板を搬送するとともに、前記基板を搬送する基板搬送速度を可変とする基板位置移動部を備え、
前記基板位置移動部によって前記基板を移動して前記基板の表面上の所望の位置を所望の基板移動速度で前記第１のプラズマを曝露することで、前記基板の処理を施すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載に大気圧プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記プラズマ生成領域の前記基板近傍に配置されて前記基板近傍の温度を検知する温度モニターと、
前記温度モニターで検知した温度に基づいて、前記基板の温度を制御する基板温度制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記基板温度制御部は、前記基板と前記高周波磁場発生部との、前記磁束密度の方向に相対位置を変化させる基板移動手段を備えるとともに、前記基板移動手段により前記高周波磁場発生部と前記基板との相対位置を変化させることで、前記基板表面の温度制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記基板温度制御部は、前記反応処理容器と前記高周波磁場発生部との相対位置を変化させる磁場発生部移動手段を備え、前記磁場発生部移動手段により前記高周波磁場発生部と前記基板との間隔を変化させることで、前記基板表面の温度制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記プラズマ生成領域又はその近傍に、前記第１のプラズマとは別に、第２のプラズマを生成するためのプラズマ生成部として、一対以上の補助電極対及び当該補助電極対に電圧を印加するための電源を備えることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記補助電極対が、前記コイルに隣接し、前記反応処理容器又は前記反応処理容器に載置された前記誘電体を挟んで配置されることを特徴とする請求項７に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項９】
前記補助電極対に挟まれる前記反応処理容器内の領域が、前記第１のプラズマ又は前記第２のプラズマの生成に用いる前記気体を前記反応処理容器内に供給するためのガス供給口と、前記コイル直下の前記プラズマ生成領域と、の間に位置することを特徴とする請求項８に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記補助電極対が、前記コイルを挟み、前記反応処理容器に載置された前記誘電体の外側に並んで配置されることを特徴とする請求項７記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記誘電体が第１及び第２誘電体であり、当該第１及び第２誘電体がそれぞれ、前記反応処理容器に搬入された前記基板の表面及び裏面それぞれに対向するように、前記反応処理容器に載置され、
前記補助電極対が、前記反応処理容器を挟み前記コイルと対向する位置に、前記反応処理容器に載置された前記第２誘電体の外側に並んで配置されることを特徴とする請求項７に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記誘電体が第１及び第２誘電体であり、当該第１及び第２誘電体がそれぞれ、前記反応処理容器に搬入された前記基板の表面及び裏面それぞれに対向するように、前記反応処理容器に載置され、
前記コイルが第１及び第２コイルであり、当該第１及び第２コイルがそれぞれ、前記第１及び第２誘電体の外側近傍に配置されることを特徴とする請求項２〜請求項１０のいずれかに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記第１及び前記第２コイルに印加する高周波電圧それぞれの電圧波形を検知する電圧波形検知部と、
前記電圧波形検知部によって検知された前記第１及び前記第２コイルに印加された前記高周波電圧波形の位相を同調させる位相制御部と、を備えることを特徴とする請求項１２に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記コイルは２巻以上の巻数を有し、前記反応処理容器側の前記コイルの端が電気的に接地されていることを特徴とする請求項２〜請求項１３のいずれかに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の大気圧プラズマ処理装置を用いる大気圧プラズマ処理方法において、
生成したプラズマを基板に曝露することによって基板を加熱するとともに、
基板を前記プラズマに対して移動、搬送して前記基板の所望の領域に処理を施すこと、を特徴とする大気圧プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種基板上の薄膜形成、基板もしくは基板上に形成された薄膜の加工及び表面処理などのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
略１気圧の圧力（以下、大気圧とする）下においてプラズマを生成し、このプラズマを用いて、各種基板上の薄膜形成、基板もしくは基板上に形成された薄膜への加工及び表面処理などのプラズマ処理を行う様々な方式の大気圧プラズマ処理装置が提案されている。これら大気圧プラズマ処理装置は、大気圧下でプラズマを生成するため、プラズマの生成又は基板処理などを行う反応容器内を排気して高真空状態にする排気システムを必要としないため、装置の構成を簡略化できる。特に、液晶表示装置（ＬＣＤ）に用いられる基板サイズは、年々、大型化して、一辺が１ｍを越える大型基板も現れており、このような大型の基板を処理するのに大気圧プラズマ処理装置は適している。
【０００３】
従来の大気圧プラズマ装置としては、２種類に分けることができる。一つの形式として、プラズマを生成するプラズマ生成領域が、基板が載置されて処理される基板処理領域から離れたところに位置し、プラズマ生成領域から拡散などによって基板に到達する中性のラジカル種やイオン種を基板の処理に用いる形式の装置がある。本明細書において、プラズマ処理装置に用いられるこのような方式を、「リモートプラズマ方式」とする。更に、このようなリモートプラズマ方式の大気圧プラズマ処理装置は、プラズマ生成領域でのプラズマの生成方法によって区別される。
【０００４】
この大気圧プラズマ処理装置の一つとして、例えば、プラズマ生成領域において、誘電体を備えた平行平板電極間に高周波電力を印加することによりプラズマを生成し、電極とプラズマが容量結合している方式の大気圧プラズマ装置が提案されている（特許文献１参照）。又、プラズマ生成領域が誘電体材料から成るプラズマ発生室の内部にあり、このプラズマ発生室を数ターンにわたり高周波アンテナが巻回し、高周波アンテナに高周波電力を印加することでプラズマ生成室内にプラズマが生成され、高周波アンテナとプラズマが誘導結合している方式の大気圧プラズマが提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
このようなリモートプラズマ方式の大気圧プラズマ処理装置は、プラズマの生成領域と処理基板とが離れており、このため、プラズマ生成領域で生成されたプラズマ中のイオンが基板に到達する確率は低く、イオンによって生じる様々なダメージを基板が殆ど受けないという長所がある。しかしながら、このようなリモートプラズマ方式の大気圧プラズマ処理装置は、プラズマ生成領域で発生した中性ラジカル種などが基板に到達するまでに失活する割合も大きく、このため、基板を処理する速度を大きくすることが難しく、高速度の処理速度を要求されるプロセスには適していないという短所がある。即ち、このようなリモートプラズマ方式のプラズマ処理装置を用いて大きな処理速度を得ようとすると、プラズマ生成領域において高密度のプラズマを生成する必要があり、よって、大電力をプラズマ生成のために消費することとなる。
【０００６】
上述したリモートプラズマ方式の大気圧プラズマ処理装置の他に、プラズマ生成領域中に基板が位置し、基板の被処理面を直接プラズマに曝すことにより、基板の処理を行う方式のものがある。例えば、固体誘電体を被覆した上部電極と、下部電極から成る平行電極間においてプラズマを生成し、下部電極上に基板を配置し処理を行う大気圧プラズマ処理装置が提案されている（特許文献３参照）。このような大気圧プラズマ処理装置だと、基板の被処理面の直上に高密度のプラズマを生成することができ、生成されたプラズマが被処理面に直接曝されるため、活性化した中性ラジカルなどが失活することなく、高速度の基板処理が可能である。本明細書において、このようにプラズマ処理装置に用いられる基板の被処理がプラズマに直接曝される方式を、「ダイレクトプラズマ方式」とする。
【特許文献１】特許第２５３７３０４号公報
【特許文献２】特開平９−１１５８６５号公報
【特許文献３】特許第３０１４１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、リモートプラズマ方式よりもダイレクトプラズマ方式の方が、基板を高速度なプロセスを実行するのに適している。しかしながら、従来用いられているダイレクトプラズマ方式の大気圧プラズマ処理装置で基板の処理を行うと、基板にダメージを与えるという問題があった。
【０００８】
従来技術として特許文献３に記載された大気圧プラズマ処理装置を用いて基板を処理する際、平行平板電極間に、Ｈｅ、Ｏ2、ＣＦ4等の所定のガスを導入し、大気圧下でプラズマが生成されている。このように大気圧下においてプラズマを生成した場合、通常、ガス圧力が略１Ｔｏｒｒ以下の減圧下で生成されるプラズマと比較すると、プラズマ中の原子‐原子間衝突、原子‐電子間衝突、イオン−電子間衝突等の平均自由工程が小さな値となる。このため、大気圧下では、平行平板電極間においてプラズマが局所的に発生することとなる。
【０００９】
このように局所的に発生したプラズマに対して、大気圧プラズマ処理装置においては、大電力が投入されるため、この局所的に生成されたプラズマ密度は、通常のグロー放電と比較して著しく大きな値となる。このようなプラズマに対して、基板を処理する処理速度を上げるために、プラズマに投入される電力が増加されると、筋状の微小な火花放電が、平行平板電極間に形成される電場の方向と平行な方向に、発生する。更に、大きな電力をプラズマに投入すると、アーク放電へと移行し、基板にダメージを与えることとなる。
【００１０】
このようなアーク放電への移行を抑制するために、特許文献３の大気圧プラズマ処理装置は、平行平板電極に固体誘電体が被覆されている。タウンゼントの絶縁破壊理論によると、気体が絶縁破壊を起こしプラズマを生成するメカニズムは、電子による電離増殖作用（α作用）と、正イオンが陰極に衝突したときに２次電子が放出される作用（γ作用）と、で説明されている。上述した平行平板電極に固体誘電体を被覆することは、γ作用を抑制するものと考えられる。しかしながら、このように固体誘電体を被覆しても、アーク放電への移行を抑制する一定の効果は得られるものの、十分ではなく、プラズマに投入する電力が大きくなるに従い、火花放電又はアーク放電が頻発することなる。
【００１１】
又、従来用いられているダイレクトプラズマ方式の大気圧プラズマ処理装置においては、安定で均一なプラズマを生成・維持するために、平行平板電極の上部電極と下部電極との間隔は数ｍｍ以下程度に設定されているため、プラズマにより処理が行われる基板は、平板状の電極面に対して略平行な方向に載置される。即ち、基板のプラズマによって処理される面（基板処理面）は、平行平板電極間に形成される電場の方向と略垂直となる。このとき、平行平板間に大きな電力を投入して平行平板電極間に形成される電場の値が大きくなると、上述した火花放電又はアーク放電が発生しやすくなる。そして、一旦、火花放電又はアーク放電が平行平板電極間に発生すると、瞬時に火花放電又はアーク放電が柱状に形成され、電極上に載置された基板に大きなダメージを与えることとなる。よって、プラズマを生成・維持するために大気圧プラズマ処理装置に投入される電力は、火花放電又はアーク放電が発生しない値以下に抑える必要があり、このため、十分に大きな基板処理速度を得ることができない。即ち、基板へダメージを抑制することと、十分に大きな基板処理速度を得ること、の双方を両立させることは困難である。
【００１２】
このような問題を鑑みて、本発明は、大気圧下においてプラズマを生成して基板の処理を行う際、処理する基板に与えるダメージを抑制し、高速な処理を可能とするダイレクトプラズマ方式の大気圧プラズマ処理装置及び処理方法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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、その内部に搬送された基板の処理を施す反応処理容器を備え、略１気圧の圧力下で生成及び維持される第１のプラズマに前記基板を曝露することによって前記基板の処理を施す大気圧プラズマ処理装置において、高周波電力が印加されて、前記第１のプラズマを生成及び維持するための高周波磁場を発生する高周波磁場発生部を備え、当該高周波磁場発生部に形成される前記高周波磁束密度の方向が、前記基板の表面と略垂直であることを特徴とする。
【００１４】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置は、前記反応処理容器に搬送される前記基板と平行となるように、前記反応処理容器に載置された誘電体を備えるとともに、前記高周波磁場発生部が１巻以上の巻数を有するコイルからなり、当該コイルが、前記反応処理容器に前記第１のプラズマの生成に用いる気体が導入されて前記基板が生成された前記第１のプラズマに曝露されることにより処理が施されるプラズマ生成領域と、前記誘電体を介して配置され、前記誘電体を中心として前記コイルが配置された側と反対側で、前記誘電体下の前記反応処理容器内において、高周波磁場が形成されることを特徴とする。
【００１５】
このような大気圧プラズマ処理装置において、前記反応処理容器に導入される前記気体として、Ｈｅ、Ａｒなどの希ガスを用いても構わない。又、希ガス以外にも所望の処理を行うための前記気体を適切に選択して構わない。又、これら処理の用いた前記気体を吸入、回収するために、ガス吸入口などを設けても構わない。又、更に、前記反応処理容器において、前記基板を搬入、搬出する開口部に、外部大気を遮断できる開閉バルブが設けられるものとしても構わない。
【００１６】
又、このような大気圧プラズマ処理装置において、前記第１のプラズマを生成する際、着火装置を用いるものとしても構わない。又、前記コイルに印加される前記高周波電力の周波数を、１００ｋＨｚ以上、又は、１ＭＨｚ以上としても構わない。又、前記コイルが、気密壁又は導電壁で覆われるものとしても構わない。又、更に、前記誘電体の内部に、冷却用冷媒を流すための冷却経路が形成されるものとしても構わない。
【００１７】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置は、前記高周波磁場を用いて生成、維持される前記第１のプラズマに対して、前記基板を搬送するとともに、前記基板を搬送する基板搬送速度を可変とする基板位置移動部を備え、前記基板位置移動部によって前記基板を移動して前記基板の表面上の所望の位置を所望の基板移動速度で前記第１のプラズマを曝露することで、前記基板の処理を施すものとしても構わない。
【００１８】
このような大気圧プラズマ処理装置において、前記基板を水平方向に往復運動させて、前記基板の表面上の所望の位置を前記第１のプラズマに曝露して処理を施しても構わないものとする。又、前記コイルを複数個用いて、この複数の前記コイルに前記高周波電力を印加し、前記反応処理容器内において、別々の箇所に前記第１のプラズマを同時に生成し、前記基板を前記反応処理容器内に搬送することで、処理を施しても構わないものとする。又、更に、前記基板位置移動部の上下位置を変化させる上下移動機構が設けられても構わないものとする。
【００１９】
又、このような大気圧プラズマ処理装置において、前記基板位置移動部として、前記基板を搬送するコロなどを用いたものでも構わないし、前記基板を基板ホルダーなどに吸着させ、当該基板ホルダーを移動するものでも構わないものとする。
【００２０】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置は、前記プラズマ生成領域の前記基板近傍に配置されて前記基板近傍の温度を検知する温度モニターと、前記温度モニターで検知した温度に基づいて、前記基板の温度を制御する基板温度制御部と、を備えるものとして構わない。
【００２１】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置は、前記基板温度制御部は、前記基板と前記高周波磁場発生部との、前記磁束密度の方向に相対位置を変化させる基板移動手段を備えるとともに、前記基板移動手段により前記高周波磁場発生部と前記基板との相対位置を変化させることで、前記基板表面の温度制御を行うものとしても構わない。
【００２２】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置は、前記基板温度制御部は、前記反応処理容器と前記高周波磁場発生部との相対位置を変化させる磁場発生部移動手段を備え、前記磁場発生部移動手段により前記高周波磁場発生部と前記基板との間隔を変化させることで、前記基板表面の温度制御を行うものとしても構わない。
【００２３】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置は、前記プラズマ生成領域又はその近傍に、前記第１のプラズマとは別に、第２のプラズマを生成するためのプラズマ生成部として、一対以上の補助電極対及び当該補助電極対に電圧を印加するための電源を備えるものとしても構わない。
【００２４】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置において、前記補助電極対が、前記コイルに隣接し、前記反応処理容器又は前記反応処理容器に載置された前記誘電体を挟んで配置されるものとしても構わない。
【００２５】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置において、前記補助電極対に挟まれる前記反応処理容器内の領域が、前記第１のプラズマ又は前記第２のプラズマの生成に用いる前記気体を前記反応処理容器内に供給するためのガス供給口と、前記コイル直下の前記プラズマ生成領域と、の間に位置するものとしても構わない。
【００２６】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置において、前記補助電極対が、前記コイルを挟み、前記反応処理容器に載置された前記誘電体の外側に並んで配置されるものとしても構わない。
【００２７】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置において、前記誘電体が第１及び第２誘電体であり、当該第１及び第２誘電体がそれぞれ、前記反応処理容器に搬入された前記基板の表面及び裏面それぞれに対向するように、前記反応処理容器に載置され、前記補助電極対が、前記反応処理容器を挟み前記コイルと対向する位置に、前記反応処理容器に載置された前記第２誘電体の外側に並んで配置されるものとしても構わない。
【００２８】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置において、前記誘電体が第１及び第２誘電体であり、当該第１及び第２誘電体がそれぞれ、前記反応処理容器に搬入された前記基板の表面及び裏面それぞれに対向するように、前記反応処理容器に載置され、前記コイルが第１及び第２コイルであり、当該第１及び第２コイルがそれぞれ、前記第１及び第２誘電体の外側近傍に配置されるものとしても構わない。
【００２９】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置は、前記第１及び前記第２コイルに印加する高周波電圧それぞれの電圧波形を検知する電圧波形検知部と、前記電圧波形検知部によって検知された前記第１及び前記第２コイルに印加された前記高周波電圧波形の位相を同調させる位相制御部と、を備えるものとしても構わない。
【００３０】
又、本発明の大気圧プラズマ処理装置において、前記コイルは２巻以上の巻数を有し、前記反応処理容器側の前記コイルの端が電気的に接地されているものとしても構わない。
【００３１】
更に、本発明の大気圧プラズマ処理方法は、上述したいずれかに記載の大気圧プラズマ処理装置を用いる大気圧プラズマ処理方法において、生成したプラズマを基板に曝露することによって基板を加熱するとともに、基板を前記プラズマに対して移動、搬送して前記基板の所望の領域に処理を施すこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、高周波磁場発生部に高周波電力を印加することで形成される誘導電場の向きが基板の表面と略平行であるため、火花放電の発生がアーク放電の発生などに直結して基板にダメージを与えることが、抑制される。
【００３３】
又、本発明によると、基板の表面全面又は所望の領域を、プラズマに順次曝露することにより、基板をプラズマ処理することができる。又、基板の表面で特定の領域のみをプラズマ処理したい場合は、基板位置移動手段により基板の位置を移動・調節し、プラズマ処理をしたい領域のみが生成されたプラズマに曝露されるようにすればよい。
【００３４】
又、本発明によると、基板を移動・搬送する速度を変化させることにより、基板の表面温度を高温又は低温の所望の温度に設定できる。更に、基板を高速度で搬送・移動しても、プラズマに投入する電力を十分に大きくするなどして、非常に高温度のプラズマを生成して基板表面に曝露することで、基板表面のみが効果的に加熱されて設定温度に達する。このことにより、基板の表面のみが効果的に加熱されているため、プラズマ処理が終了した後、速やかに基板が冷却されて次の工程への移行・実施が可能となる。結果、製造工程全体における生産効率が向上する。
【００３５】
又、本発明によると、温度モニターを用いることにより、設定条件の異なる様々なプラズマを用いて基板を処理したときの基板の表面温度をモニターできる。即ち、所望の基板温度が得られるプラズマを生成し、基板を処理できる。
【００３６】
又、本発明によると、補助電極対が補助電極用電源に接続されており、補助電極対に電力を投入することで、反応処理容器内部に放電又はプラズマが生成される。このようにして発生した放電又はプラズマは、高周波磁場発生部に高周波電力を印加することで生成、維持される誘導結合プラズマの着火源として用いることができ、安定して誘導結合プラズマを生成できる。又、誘導結合プラズマが着火した後においても、補助電極対に電力を投入して、放電又はプラズマを生成することで、誘導結合プラズマを安定、維持できる。
【００３７】
又、本発明によると、反応処理容器の上下双方に載置された２つの誘電体それぞれを中心として反応処理容器とは反対側に２つのコイルが配置され、基板の表面と裏面を同時にプラズマにより処理できる。更に、当該２つのコイルに印加する高周波電圧波形の位相を同調させるので、単独のコイルに高周波電力を印加して生成されるプラズマよりも、高温、高密度のプラズマを生成できる。
【００３８】
又、本発明によると、反応処理容器側のコイル端を電気的に接地すると、コイル線部において、反応処理容器に載置された誘電体の近傍部分の電圧が低くなり、当該電圧によって形成される電場の強さが抑制される。即ち、基板に対して垂直となる法線方向の電場の強さを低く抑えることができ、結果的に、基板にダメージを与えることが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態における大気圧プラズマ処理装置の概略図である。
【００４０】
図１に示すように、大気圧プラズマ処理装置は、反応容器１と、反応容器１に設置された石英、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどの絶縁材から成る平板状絶縁体１ａと、反応容器１内においてはＬＣＤ用基板などの基板８を搬送する基板搬送用コロ４と、平板状絶縁体１ａ上に設置され、高周波電源３に接続されたコイル２と、プラズマを点火するためのトリガとなる着火装置６と、から構成されている。又、反応容器１内には所望のガスを反応容器１内に導入するガス供給口１ｃを備えており、ガス供給口１ｃはガス配管９やマスフローコントローラなどの流量制御器５を介してガスボンベ７ａ、７ｂに接続されている。又、反応容器１ａの内部は、開口部１１ａ、１１ｂを通して外部大気に対して開放されている。又、以下の説明において、基板８と基板搬送用コロ４とが接している面を基板８の裏面とし、その反対側の面を基板８の表面とする。
【００４１】
このような大気圧プラズマ処理装置を用いた基板８の処理方法を以下に説明する。まず、本実施形態において、Ｈｅ、Ａｒなどの希ガスと、プラズマを用いた所望の処理を行うための反応ガスを各々ガスボンベ７ａ、７ｂから供給し、ガス配管９を経由して流量制御器５で所望のガス流量に各々のガスを調節し、再びガス配管９を通してガス供給口１ｃから反応容器１内にガスを供給する。このとき、希ガスを反応容器１内に供給するのは、安定な大気圧プラズマを生成・維持するのに、有効な場合があるからである。即ち、プラズマ中において基底準位から励起準位に励起され、その励起準位から下位準位への許容遷移をもたない準安定準位にある希ガス原子は、この準安定準位（例えばＨｅ原子では２3Ｓ1や２1Ｓ0準位など）における寿命が長く（例えば、２1Ｓ0準位で寿命２×１０-2ｓなど）、活性な状態が長く続き、プラズマの生成・維持の安定化に寄与する場合がある。尚、希ガスの種類は特に限定はなく、安定なプラズマが生成・維持できれば、Ｈｅ、Ａｒ以外のＮｅ、Ｘｅなどの希ガスでも構わない。又、希ガスを導入することなく、安定な大気圧プラズマが得られるのであれば、上述した希ガスを導入しなくても構わない。
【００４２】
又、プラズマを用いた所望の処理を行うための反応ガスは、処理ごとに適切に選択して構わない。このとき、例えば、基板８表面に付着した有機物を除去するのであれば、Ｏ2などを使用する。又、基板８上に形成されたＳｉ膜又はＳｉＯ2膜をエッチングするのであれば、ＳＦ6、ＣＦ4，Ｃ4Ｆ8などのガスを使用する。
【００４３】
又、図１に示す大気圧プラズマ処理装置は、反応容器１の内部と外部を隔てる壁などは存在せず、開放口１１ａ、１１ｂを通して大気に開放されている。このような構成の大気圧プラズマ処理装置では、大気中に含まれるＯ2やＮ2などのガスが反応容器１内に混入する恐れがある。しかしながら、開放部１１ａ、１１ｂを極力小さくするとともに、ガス供給口１ｃから反応容器１内に供給する希ガスや反応ガス流量を十分に大きくすることにより、大気中から混入するＯ2やＮ2などの影響を抑制することができる。
【００４４】
尚、本実施形態の大気圧プラズマ処理装置は、上述したように反応容器１の内部と外部を隔てる壁がなく、大気に開放されているため、反応ガス又はプラズマによって生成されたガスが大気中に放出すると、人体や環境への悪影響などが生ずる場合がある。又、Ｈｅ、Ｘｅなどのガスは希少であり、回収して再使用することが好ましい。よって、開放部１１ａ、１１ｂ付近にガスを吸入、回収するガス吸入口を設けても構わないし、反応容器１全体を別の容器で覆い、当該容器にガス吸入口などを設けて、ガスを吸入、回収するようにしても構わない。
【００４５】
上述したように反応容器１内に所望のガスを導入した後、高周波電源３を用いて高周波電力を供給することにより、コイル２に高周波電流を流す。このことにより、コイル２内部において、コイル２の中心部を通り、コイル２に対向した位置に設置された平板状絶縁体１ａ表面に対して垂直な法線方向が向きをもつ磁場が形成される。この形成された磁場はコイル２の外部、周辺にも及んでいる。このように形成された磁場により、反応容器１内部で平板状絶縁体１ａの下（平板状絶縁体１ａを中心としたコイル２の反対側の位置に相当）に、誘導電場が形成される。この誘導電場により反応容器１に導入されたガスがプラズマ化する。
【００４６】
このように生成されたプラズマは、誘導結合方式を用いた誘導結合プラズマである。又、誘導電場の強度が十分でなく、プラズマが生成されない場合は、着火装置６を用いて、プラズマを点火する。この着火装置６は火花放電を発生する点火プラグのようなものでも構わないし、金属片を高温に熱し、金属表面から熱電子が放出するようなものでも構わない。又、コイル２に高周波電流を流し、反応容器１内に誘導電場を形成するのと同時に、着火装置６を動作させても構わない。
【００４７】
又、コイル２に印加する高周波電力の周波数は、プラズマに効率良く電力を供給できるため、１００ｋＨｚ以上が好ましく、より好ましくは１ＭＨｚ以上であると良い。更に、反射波が抑制されて高周波電力が効率良く消費されるように、コイル２と高周波電源３との間にインピーダンス整合をとるための整合器（図示せず）を接続しても構わない。
【００４８】
上述のようにして反応容器１内に大気圧プラズマを生成・維持した後、基板８を基板搬送用コロ４の上に搭載し、開放口１１ａ、１１ｂより反応容器１内に、基板８を移動・搬送する。このことにより、基板８の表面全面又は所望の領域を、プラズマに順次曝露することにより、基板８をプラズマ処理することができる。このとき、基板８の表面で特定の領域のみをプラズマ処理したい場合は、基板搬送用コロ４により基板８の位置を移動・調節し、プラズマ処理をしたい領域のみが生成されたプラズマに曝露されるようにすればよい。
【００４９】
又、図２に図１の大気圧プラズマ処理装置における、コイル２近傍の概略図を示す。コイル２に高周波電力を供給することで磁場２１が形成され、反応容器１内部においてプラズマ２０が生成し、移動する基板８が順次、プラズマを用いて処理されており、高速のプラズマ処理ができる。
【００５０】
又、コイル２に高周波電力を供給することで直接形成される磁場２１は、図２に示すように、磁場の向き（磁力線の向き）はコイル２の中心部を貫通し、平板状絶縁体１ａ又は基板８の表面に対して略垂直な法線方向を向くため、反応容器１内に形成される誘導電場の向きは基板８の表面に対して、略平行な方向となる。反応容器１内において、誘導電場がこのように形成されると、反応容器１内で微小な火花放電が発生した場合においても、誘導電場の向きが基板８の表面と略平行であるため、火花放電の発生がアーク放電の発生などに直結して基板８にダメージを与えることが、抑制される。
【００５１】
又、図１の大気圧プラズマ処理装置において、コイル２は平板状絶縁体１ａを介して反応容器１の外部に設置されており、コイル２の内部に値の大きな磁場２１が形成される。よって、このコイル２内部においてプラズマ２０が発生することを抑制するため、コイル２を気密壁（図示せず）で覆い、ＳＦ6などの絶縁性の高いガスを封入したり、又、気密壁内をプラズマ２０が生成されにくいガス圧力に設定するなどの対策を実施しても構わない。又、反応容器１内にガス供給口１ｃより供給される反応ガスが、大気圧下において、大気の大部分の成分を占めるＮ2又はＯ2よりもプラズマ２０の生成が容易であり、プラズマ２０が生成されるのが反応容器１内だけで、コイル２の内部においてプラズマ２０が生成しない場合は、上述した気密壁がなくても構わない。更に、コイル２内部においてプラズマ２０が生成しない場合においても、コイル２に高周波電源３を用いて高周波電力を印加して高周波電流を流すことで、コイル２がアンテナとして発振して放出する電磁波をシールドするために、コイル２を覆う導電性の材料からなる導電性壁（図示せず）が構成されるものとしても構わない。
【００５２】
このように構成することで、本実施形態の大気圧プラズマ処理装置は、平板状絶縁体１ａの直下の反応容器１内だけでプラズマ２０が生成され、平板状絶縁体１ａの上に設置されたコイル２内部又は当該コイル２の周辺でプラズマ２０が生成されない。即ち、平板状絶縁体１ａの直下の反応容器１内に強い誘導電場を形成し、その誘導電場によって、うず電流が生じ、このうず電流によるジュール損により投入された高周波電力が消費され、プラズマ２０が生成・維持される。このように基板８の直上でプラズマ２０が生成されるので、プラズマ処理に必要とされる十分な量の活性なラジカル、イオンなどが、失活することなく基板８に到達し、サイズの大きな基板８においても高速なプラズマ処理ができる。
【００５３】
又、本実施形態の大気圧プラズマ処理装置に用いられるコイルは、図３に示すような、コイルを構成する導線をらせん状且つ同心円状に複数回巻きつけた円形状のコイル２でも構わない。又、図４に示すような、図３の円形状のコイル２を、基板８を搬送する方向に対して、基板表面と同一平面上にあり且つ垂直な方向に伸張した形状のコイル２ａでも構わない。このような形状のコイル２ａを用いると、ライン状にプラズマが生成され、このライン状プラズマの長手方向に対して垂直な方向に基板８が搬送されるので、基板表面全体にわたって、均一なプラズマ処理をすることができる。又、図５に示すような、コイルを構成する導線を同心円状且つ渦巻状に複数回巻きつけたスパイラル形状のコイル２ｂでも構わない。このような形状のコイル２ｂだと、渦巻きの半径方向の大きさを大きくすることにより、平板状絶縁体１ａを介して反応容器１内で生成されるプラズマ生成面積は大きくできる。尚、本明細書において「プラズマ生成面積」とは、平板状絶縁体１ａ直下に生成されたプラズマにおいて、平板上絶縁体１ａの表面と平行な面の面積とする。
【００５４】
又、コイル２、２ａ、２ｂにおいて、反応容器１側のコイル端を電気的に接地すると、コイル２、２ａ、２ｂで、反応容器１に設置された平板状絶縁体１ａの近傍部分の電圧が低くなり、当該電圧によって形成される電場の強さが抑制される。このような電場の向きは、基板８に対して垂直となる法線方向となる。このため、このような電場の強さを低く抑えることにより、基板８にダメージを与えることが抑制される。よって、コイル２、２ａ、２ｂのように、コイルに高周波電力を印加して誘導結合プラズマを生成・維持する大気圧プラズマ処理装置において、反応容器１側のコイル端を電気的に接地することが、好ましい。
【００５５】
又、このような大気圧プラズマ処理装置がプラズマ発生動作を行うと、生成されたプラズマ中には高温の原子、分子、イオンなどが含まれるため、当該プラズマに直接曝されている平板状絶縁体１ａは高温となる。又、コイル２には高周波電流が流れており、コイル２、２ａ、２ｂが有する抵抗成分により熱が発生し、平板状絶縁体１ａが更に高温になると考えられる。そのため、図６に示すように、平板状絶縁体１ａは、平板状絶縁体１ａを冷却するために、内部に冷媒経路１ｂを形成する。この冷媒経路１ｂに注入する冷媒としてガスを用いる場合、絶縁性に優れたＳＦ6などのガスを用いることが好ましい。又、冷媒として液体を用いる場合、温度調節器によって温度管理されたエチレングリコール又は超純水などを用いても構わない。
【００５６】
更に、本実施形態の大気圧プラズマ処理装置において、大気圧下において誘導結合方式でプラズマを生成しており、大気圧よりもガス圧力の低い減圧下において生成されるプラズマ、又は、大気圧下において容量結合方式で生成されるプラズマ等と比較して、高温のプラズマ（原子、分子、イオン、電子）が得られる。よって、この高温のプラズマに基板８を曝露することにより、効率良く基板加熱できる。このとき更に、生成された高温のプラズマを基板８に曝露して基板８を単に加熱するだけではなく、基板８の搬送・移動速度を調節することで、プラズマ処理を行う領域に高温のプラズマを曝露する時間を調節し、基板８の温度を制御することができる。以下に、基板８の加熱方法などについて、説明する。
【００５７】
図７に基板８の表面温度と時間との関係を示す。図７のＴ1、Ｔ2はそれぞれ、基板８表面において、プラズマ処理を行う領域がプラズマに曝露される時間とする。Ｔ1のように基板８を高温のプラズマに長時間、曝露することにより、基板８の表面温度を高温とすることができる。又、基板８の移動・搬送速度を高速とすることにより、基板８の表面が高温のプラズマに曝露される時間が、Ｔ1より短縮されてＴ2とする。このような場合、基板８が高温となる以前に、プラズマ処理が行われる領域が高温のプラズマから離れるため、プラズマに曝露される時間がＴ1の場合と比較して、基板８の表面温度は低温となる。
【００５８】
このように基板８を移動・搬送する速度を変化させることにより、基板８の表面温度を高温又は低温に設定できる。又、基板８を高速度で搬送・移動することにより、基板８の表面を加熱する時間を短くした場合、基板８表面から基板８の裏面に向かう方向で、基板８の表面温度と裏面温度が大きく異なる温度分布が形成され、表面のみを所望の設定温度にすることができる。図８にプラズマに曝露された基板８において、基板８の表面から裏面に向かう方向の温度分布を示す。上述したように、基板８を高速度で搬送・移動しても、プラズマに投入する電力を十分に大きくするなどして、非常に高温度のプラズマを生成して基板８表面に曝露することで、基板８表面のみが効果的に加熱されて設定温度Ｋに達する。そして、基板８表面から離れて裏面方向に向かうに従い、温度は急激に減少する。このように、高温プラズマによるプラズマ処理を行うと、基板８を高速度で移動・搬送したとき、基板８の表面のみが効果的に加熱されているため、プラズマ処理が終了した後、速やかに基板８が冷却されて次の工程への移行・実施が可能となる。結果、製造工程全体における生産効率が向上する。
【００５９】
このように基板８を移動・搬送して高温のプラズマに曝露し、プラズマ処理を行う方法において、例えば、基板８を水平方向に往復運動をさせて、プラズマ処理を行う領域を複数回、プラズマに曝露させても構わない。又、プラズマを生成・維持するためのコイル２や高周波電源を複数個備えた大気圧プラズマ処理装置を用いて、反応容器１内において、同時に別々の箇所にプラズマを生成し、基板８を移動・搬送することで、プラズマ処理を行う領域を複数回、プラズマに曝露させても構わない。
【００６０】
更に、本実施形態の大気圧プラズマ処理装置において、図４に示すように、プラズマの生成領域又はその近傍に、プラズマに曝露され加熱される基板８の表面温度をモニタするために、熱電対４０を設置しても構わない。この熱電対４０を用いて、設定条件の異なる様々なプラズマを用いて基板８を処理したとき、基板８の表面温度を検出できる。そして、検出した表面温度に応じて、基板８の移動・搬送速度を調節するなどして、基板８の表面温度を調整することができる。
【００６１】
又、図１のような構成の大気圧プラズマ処理装置において、基板８を移動・搬送するための基板搬送用コロ４を上下方向に移動させる機構（図示せず）を備えるものとしても構わない。この機構を用いて、基板８の上下位置を変えることで、基板８へのプラズマの曝露の程度を変化させることができ、よって、基板８の表面温度を変化することができる。又、コイル２を上下移動させて平板状絶縁体１ａとの間隔を変える上下移動機構（図示せず）を備えるものとしても構わない。このような上下移動機構を用いて、コイル２の位置を変えることにより、反応容器１内に形成される誘導電場の強度などが変化し、反応容器１内に生成・維持されるプラズマにおいて、プラズマ密度、原子温度、イオン温度などのプラズマの諸特性が変化する。その結果、プラズマに曝露される基板８の表面温度を変化することができる。このような基板８の表面温度を変化させることのできる機構と、上述したように基板８の表面温度をモニタできる熱電対４０と、を用いることで、所望の基板８の表面温度が得られるプラズマを生成し、基板８の処理を行うことができる。
【００６２】
上述したように、本実施形態の大気圧プラズマ処理装置は、基板８を基板搬送用コロ４上に搭載し、基板８の移動・搬送を行うコロ搬送方式を採用している（図１参照）。この実施形態の変形例の概略図を図９に示す。図９において、基板８は基板ホルダー１０に真空ポンプ（図示せず）を用いることで、吸着させる。この基板ホルダー１０に吸着した基板８を基板ホルダー１０とともに、反応容器１内へ基板ホルダー移動機構（図示せず）を用いて、移動・搬送する。又、図９に示すように、本変形例における大気圧プラズマ処理装置は、反応容器１の内部を外部の大気から遮断する上下移動方式の開閉バルブ１ｄを備えるものとする。このような構成にすることによって、基板８を反応容器１への搬入時、又は反応容器１からの搬出時のみに開閉バルブ１ｄを開き、基板８をプラズマを用いて処理している時は、開閉バルブ１ｄを閉じることにより、外部の大気からの影響を抑制することができる。
【００６３】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図１０は本実施形態における大気圧プラズマ処理装置の概略図である。図１に示された第１の実施形態と異なり、反応容器１において、基板８の裏面側にも平板状絶縁体１ｅが設置される。そして、更に、この基板８の裏面側において、平板状絶縁体１ｅを介して、反応容器１の外部にコイル２ｃが設置されている。即ち、基板８を中心として、基板８の表面側の上、及び、裏面側の下の双方に平板状絶縁体１ａ、１ｅが設置されており、更に、それぞれの平板状絶縁体１ａ、１ｅを介して反応容器１の外側にコイル２、２ｃが配置された構成とする。又、コイル２、２ｃと高周波電源３、３ａとの間それぞれには、整合器１０１、１０１ａが接続されている。それ以外の部分及び基板８の処理方法などについては第１の実施形態と同様なので、詳細な説明は第１の実施形態を参照するものとし、省略する。
【００６４】
このように本実施形態の大気圧プラズマ処理装置は、上下に配置されたコイル２、２ｃの双方に高周波電源３、３ａより高周波電力を供給してコイル２、２ｃに高周波電流を流すことで、双方のコイル２、２ｃにより磁場を形成する。この上下双方のコイル２、２ｃが形成する磁場が重ね合うことで、反応容器１内に形成される磁場強度が強くなり、よって反応容器１内に形成される誘導電場の強度は強くなる。このことにより、誘導電場によって流れるうず電流が大きくなり、反応容器１内に生成されるプラズマへのエネルギーの供給量が増大する。このとき、基板８の表面側又は裏面側にプラズマが生成される。
【００６５】
上述した図１０のような構成の大気圧プラズマ処理装置において、双方のコイル２、２ｃに印加する高周波電力の位相は、位相制御機構により同調している。図１１に示すように、上下のコイル２、２ｃそれぞれの直近に電圧センサー１２、１２ａを配置し、コイル２、２ｃに印加されている高周波電圧の電圧波形を位相モニター１３を用いてモニターし、位相シフター１４から位相制御信号を高周波電源３、３ａそれぞれに送ることにより、上下のコイル２、２ｃに高周波電圧を印加している高周波電源３、３ａ双方の電圧波形の位相を同調させる。このことにより、上下に配置されたコイル２、２ｃ双方によって発生する磁場が、お互いに強め合い、コイル２が単独で発生する磁場より、磁場強度の大きな磁場が反応容器１内に形成される。その結果、反応容器１内に強力な誘導電場が形成され、高密度又は高温のプラズマが生成される。このようにして反応容器１内でプラズマを生成した後、開口部１１ａ、１１ｂより基板搬送用コロ４を用いて基板８を、反応容器１内へ搬入する。搬入された基板８の表面及び裏面はプラズマに曝露され、処理される。又、基板８の裏面を処理すると悪影響がある場合などは、コイル２に高周波電力を高周波電源３を用いて印加することにより、基板８の表面側のみにプラズマを生成しても構わない。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。図１２は本実施形態における大気圧プラズマ処理装置の概略図である。本実施形態の大気圧プラズマ処理装置は、第２の実施形態とは異なり、プラズマを生成・維持するためのコイル２、２ｃ及び高周波電源３、３ａ以外に、補助電極対１５、１５ａと、当該補助電極対に接続して高周波電力や矩形パターンの電力などを供給する補助電極用電源１６と、を備えるものとする。それ以外の部分については第２の実施形態と同様なので、詳細な説明は第２の実施形態を参照するものとし、省略する。
【００６７】
図１２に示すように、図１０の大気圧プラズマ処理装置と同様に、反応容器１の上下に載置された平板状絶縁体１ａ、１ｅ双方の直近にコイル２、２ｃが配置され、当該コイル２、２ｃに高周波電源３、３ａにより高周波電力を供給することで、反応容器１内にプラズマを生成する誘導結合方式の大気圧プラズマ処理装置である。このコイル２、２ｃ及び高周波電力３、３ａとは別に、２つの平板状絶縁体１ａ、１ｅの直近に補助電極対１５、１５ａが、反応容器１内でプラズマが生成される空間を挟んで反応容器１外に、設置されている。この補助電極対１５、１５ａは補助電極用電源１６に接続され、補助電極対１５、１５ａに電力を投入することで、反応容器１内部に放電又はプラズマが生成される。この補助電極対１５、１５ａにより安定した放電又はプラズマを生成するために、当該補助電極対１５、１５ａの間隔は、１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６８】
又、図１２の大気圧プラズマ処理装置は、ガス供給口１ｃがコイル２、２ｃを中心として反応容器１の右側部分に設けられ、ガスがガス供給口１ｃから左側に噴出するようにガスの通路が形成されるとともに、補助電極対１５、１５ａはコイル２、２ｃとガス供給口１ｃとの間に設置されている。このため、反応容器１内に供給されたガスは、反応容器１の右側をガスの上流側、反応容器１の左側をガスの下流側として、反応容器１内を移動する。このようにガスが流れているので、補助電極対１５、１５ａそれぞれによって生成されたプラズマ中のイオンなどの荷電粒子は、効率よくコイル２の直下、又は、コイル２ｃの直上の反応容器１の領域に移動する。このような補助電極対１５、１５ａによって反応容器１内に生成された放電又はプラズマ中の荷電粒子が着火源となるため、高周波電源３、３ａにより高周波電力をコイル２、２ｃに印加して誘導結合方式により反応容器１内に誘導結合プラズマを生成するのが、容易となる。又、コイル２、２ｃによる誘導結合プラズマが着火した後も、継続して、補助電極用電源１６より電力を投入して補助電極対１５、１５ａによるプラズマの生成・維持を行っても構わないし、行わなくても構わない。このようして反応容器１内にプラズマを生成した後、開口部１１ａ、１１ｂより基板搬送用コロ４を用いて基板８を搬入し、反応容器１内でプラズマに曝露することにより、処理を実施する。
【００６９】
又、図１３に示すように、反応容器１に載置された２枚の平板状絶縁体１ａ、１ｅの内、基板８の上に載置された平板状絶縁体１ａ上において、コイル２を間に挟んで補助電極対１５ｂ、１５ｃを配置しても構わない。このような構成とすることで、補助電極対１５ｂ、１５ｃが配置された平板状絶縁体１ａの直下の反応容器１内の領域において、補助電極対１５ｂ、１５ｃによって放電又はプラズマが生成される。よって、補助電極対１５ｂ、１５ｃに挟まれたコイル２を用いて平板状絶縁体１ａ下の反応容器１内に誘導電場を形成することで誘導結合プラズマを生成・維持するとき、上述した補助電極対１５ｂ、１５ｃによって生成されるプラズマは着火源となるので、容易に誘導結合プラズマを生成できる。又、図１２の大気圧プラズマ処理装置では、補助電極対１５、１５ａが基板８を挟んで、補助電極対１５、１５ａを構成する２つの電極が対向して配置されているので、当該補助電極対１５、１５ａによって形成される反応容器１内の電場の方向は、基板８の表面に対して略垂直な法線方向と平行である。一方、図１３の大気圧プラズマ処理装置では、補助電極対１５ｂ、１５ｃがコイル２を挟んで平板状絶縁体１ａの上に配置されているので、当該補助電極対１５ｂ、１５ｃによって形成される反応容器１内の電場の方向は、基板８の表面に対して、略平行な方向となる。よって、図１２の大気圧プラズマ処理装置と比較すると、図１３の大気圧プラズマ処理装置は、基板８へのダメージが抑制される。又、図１３の大気圧プラズマ処理装置において、図１２の大気圧プラズマ処理装置と同様に、コイル２、２ｃによる誘導結合プラズマが着火した後も、継続して、補助電極用電源１６より電力を投入して補助電極対１５ｂ、１５ｃによるプラズマの生成・維持を行っても構わないし、行わなくても構わない。
【００７０】
又、更に、本実施形態の大気圧プラズマ処理装置は、図１４に示すように、反応容器１に載置された２枚の平板状絶縁体１ａ、１ｅの内、基板８の下に載置された平板状絶縁体１ｅの外側において、絶縁体１７を間に挟んで補助電極対１５ｄ、１５ｅを配置しても構わない。又、図１２及び図１３とは異なり、平板状絶縁体１ｅを中心として反応容器１と反対側には、もう一つのコイル２ｃは配置されていない。上述した絶縁体１７によって、反応容器１の外部において補助電極対１５ｄ、１５ｅによる放電又はプラズマの発生を防止している。このような構成とすることで、補助電極対１５ｄ、１５ｅ上の平板状絶縁体１ｅの反応容器１内部側表面の直上１ｍｍ程度の領域で、補助電極対１５ｄ、１５ｅによって放電又はプラズマが生成される。この補助電極対１５ｄ、１５ｅを用いて生成された放電又はプラズマによって、上述した図１２又は図１３の大気圧プラズマ処理装置と同様に、コイル２を用いて生成される誘導結合プラズマの着火源とすることができる。又、上述したように、この補助電極対１５ｄ、１５ｅによる放電又はプラズマが生成する領域は、基板８の表面とは離れており、基板８の表面処理プロセスには直接、影響を与えない。よって、コイル２による誘導結合プラズマの安定な生成・維持のために、コイル２による誘導結合プラズマが着火した後も、継続して、補助電極用電源１６により電力を投入して補助電極対１５ｄ、１５ｅによるプラズマの生成・維持を行っても構わない。又、コイル２による誘導結合プラズマが、補助電極対１５ｄ、１５ｅによる放電又はプラズマ無しでも安定する場合や、基板８の裏面をプラズマに曝したくない場合など、補助電極対１５ｄ、１５ｅを用いた放電又はプラズマの生成を行わなくても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施形態における大気圧プラズマ処理装置の概略図である。
【図２】プラズマ生成部付近の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における大気圧プラズマ処理装置に用いられるコイルの概略図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における大気圧プラズマ処理装置に用いられる別の例のコイルと熱電対の概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における大気圧プラズマ処理装置に用いられる別の例のコイルの概略図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における大気圧プラズマ処理装置における、平板状絶縁体及び当該平板状絶縁体に設けられた冷却用の冷媒経路の概略図である。
【図７】基板表面をプラズマに曝露した時間と基板表面温度の相関図である。
【図８】基板表面をプラズマに曝露したときの、基板表面と垂直な法線方向の温度分布図である。
【図９】本発明の第１の実施形態における大気圧プラズマ処理装置の変形例の概略図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における大気圧プラズマ処理装置の概略図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における大気圧プラズマ処理装置における、２つの高周波電源の位相制御を行う装置の構成図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態における大気圧プラズマ処理装置の概略図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態における大気圧プラズマ処理装置の変形例の概略図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態における大気圧プラズマ処理装置の変形例の概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１        反応容器
１ａ      平板状絶縁体
１ｂ      冷媒経路
１ｃ      ガス供給口
１ｄ      開閉バルブ
１ｅ      平板状絶縁体
２        コイル
２ａ      コイル
２ｂ      コイル
２ｃ      コイル
３        高周波電源
３ａ      高周波電源
４        基板搬送用コロ
５        流量制御器
６        着火装置
７ａ      ガスボンベ
７ｂ      ガスボンベ
８        基板
９        ガス配管
１０      基板ホルダー
１１ａ    開口部
１１ｂ    開口部
１２      電圧センサー
１２ａ    電圧センサー
１３      位相モニター
１４      位相シフター
１５      補助電極対
１５ａ    補助電極対
１５ｂ    補助電極対
１５ｃ    補助電極対
１５ｄ    補助電極対
１５ｅ    補助電極対
１６      補助電極用電源
１７      絶縁体
２０      プラズマ
２１      磁場
４０      熱電対
１０１    整合器
１０１ａ  整合器
【図１】
2006024442.tif 000003
【図２】
2006024442.tif 000004
【図３】
2006024442.tif 000005
【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】
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