(57)【要約】【課題】  段差のある被処理材を部分的に表面処理する場合であっても、処理ガスを漏洩させることなく、被処理部材の処理領域のみを均一に表面処理を行うことができる表面処理装置を提供する。【解決手段】  処理ガスが吹き出す処理ヘッド１の処理ノズル４１の処理表面４１ｄに、被処理材Ｗ１の処理領域Ｆ２を対向配置し、前記処理表面４１ｄと前記処理領域Ｆ２との間に処理ガスを流して、被処理材の表面処理を行う装置であって、処理ヘッド１の処理ノズル４１は、前記被処理材Ｗ１の処理領域Ｆ２に隣接した非処理領域Ｆ１に密着する密着部４１ｃを備え、さらに処理ノズル４１は、キャリアガスが供給される給気流路５４と、前記処理後のガス及び前記供給されたキャリアガスを排気する排気流路５３と、を備えてなる。【選択図】  図２
2006134668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスが吹き出す処理ヘッドの処理表面に、被処理材の処理領域を対向配置し、前記処理表面と前記処理領域との間に処理ガスを流して、被処理材の表面処理を行う装置であって、
前記処理ヘッドは、前記被処理材の処理領域に隣接した非処理領域に密着する密着部を備えることを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記処理ヘッドは、高い表面を前記非処理領域とし低い表面を前記処理領域とした段差表面を有した被処理材の処理をするべく、前記密着部が前記高い表面に密着するように形成され、前記処理ヘッドの処理表面と前記低い表面との間に間隙を有するように形成されてい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】
前記処理ヘッドは、キャリアガスが供給される給気流路と、前記処理後のガス及び前記供給されたキャリアガスが排気される排気流路と、をさらに形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
処理ガスが吹き出す処理ヘッドの処理表面に、被処理材の処理領域を対向配置し、前記処理表面と前記処理領域との間に処理ガスを流して、被処理材の表面処理を行う装置であって、
前記処理ヘッドは、高い表面を前記非処理領域とし低い表面を前記処理領域とした段差表面を有した被処理材の処理をするべく、前記処理ヘッド表面と前記高い表面との間にキャリアガスが流れる間隙と、前記処理ヘッドの処理表面と前記低い表面との間に処理ガスが流れる間隙を有するように、形成されており、前記処理ヘッドは、さらに、前記キャリアガスと前記処理ガスとを排気する排気流路を、形成していることを特徴とする表面処理装置。
【請求項５】
前記装置は、前記被処理材の低い表面と同一平面を有し、前記処理ヘッドに対向配置して流路を形成する流路形成部材を備えることを特徴とする請求項３又は４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、プラズマ処理装置等により、処理ガスを被処理材の表面に流して、表面処理を行う装置に係り、特に、プリント基板など段差のある被処理材の処理領域に対して、洗浄などの表面処理を均一に行うことができる表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、低圧条件下でグロー放電プラズマを発生させて被処理体の表面改質、又は被処理体上に薄膜形成を行う方法が実用化されている。しかし、これらの低圧条件下における処理装置は、真空チャンバー、真空排気装置等が必要であり、表面処理装置は高価なものとなり、大面積基板等を処理する際にはほとんど用いられていなかった。このため、大気圧近傍の圧力下で放電プラズマを発生させる常圧の小型化された表面処理装置が提案されている(特許文献１参照)。
【０００３】
さらに、被処理体の表面を部分的に処理するために、処理グロー放電プラズマを発生させる電極構造のプラズマ吹き出しノズルの近傍に、排気流路を有するガイド部材を非接触状態で配置し、この排気流路を被処理体とガイド部材との間隔より十分に大きくすることによりシール空間を設けた放電プラズマ処理装置が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−９２４９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１７１７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような表面処理をするにあたって、部分的に被処理材に対して表面処理をする場合が多い。特に、表面に段差のある被処理材に対して、上記の如き表面処理装置で処理を行った場合には、被処理材の非処理部分にマスキング等を施すような作業を行わないと、確実に被処理材の処理部分のみを処理することが難しい。
【０００５】
それに加え、このような被処理材を処理するにあたって、処理ガスを装置外部に漏らさないことは重要であり、この処理ガスの漏れを防止すべく、処理後のガスを強制的に回収するガス吸引装置を設けることがある。そして、この吸引装置は、流した処理ガスの流量と、吸引しようとする流量と、の流量バランスを保つように、流量制御をしなければならない。
【０００６】
その理由として、処理ガスの流量が微少であるときに、吸引装置で処理後の微量のガスを吸引し過ぎると、処理前のガスの流れに乱れが生じ、安定して処理ガスを被処理材の表面に流すことができない。また、処理ガス流量が多いときには、吸引装置で処理後のガスを吸引しないと、処理ガスの流路系内にガス漏れが生じる虞がある。しかし、このようなガス流量のバランスを保つように流量制御することは、難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、たとえ表面に段差のある被処理材を部分的に表面処理する場合であっても、処理ガスを漏洩させることなく、被処理材の処理領域のみを均一に表面処理を行うことができる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】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明に係る表面処理装置は、処理ガスが吹き出す処理ヘッドの処理表面に、被処理材の処理領域を対向配置し、前記処理表面と前記処理領域との間に
処理ガスを流して、被処理材の表面処理を行う装置であって、前記処理ヘッドは、前記被処理材の処理領域に隣接した非処理領域に密着する密着部を備えることを特徴とする。
【０００９】
このように構成された本発明の装置は、被処理材の処理領域に対して処理ガスが流れるように、処理ヘッドの処理表面と被処理材と処理領域とを対向させて配置し、さらに、処理ヘッドの密着部を、被処理材の処理領域に隣接した非処理領域に密着させる。このようにして、非処理領域を介して該処理ガスを漏らすことなく、被処理材の処理領域に、処理ガスを流すことがきるので、被処理材の処理領域のみを確実に表面処理を行うことができる。また、処理ヘッドに密着部を設けたので、被処理材の表面を処理する前にマスキングをすることなく、表面処理をすることができる。
【００１０】
好ましい態様としては、本発明に係る表面処理装置は、その処理ヘッドが、高い表面を非処理領域とし低い表面を処理領域とした段差表面を有した被処理材の処理をするべく、密着部が高い表面に密着するように形成され、処理ヘッドの処理表面と低い表面との間に間隙を有するように形成されている。
【００１１】
被処理材としてこのような段差のある被処理材の表面を処理する場合に、前記の如く構成した表面処理装置は、処理ヘッドの密着部を被処理材の高い表面に密着させ、処理ヘッドの表面と被処理材の低い表面とに流路を形成させて、処理ガスを流すようにしたので、処理ガスを漏らすことなく、被処理材の低い表面のみを表面処理することができる。
【００１２】
さらに好ましい態様としては、前記処理ヘッドは、キャリアガスが供給される給気流路と、前記処理後のガス及び前記供給されたキャリアガスが排気される排気流路と、をさらに形成している。
【００１３】
このように構成された装置は、処理ガスの流量と、排気手段により排気するガスの流量と、の流量バランス調整を行うべく給気流路からキャリアガスが供給されるので、処理ガス流れを安定させることができ、被処理材の処理領域を均一に処理することができる。また、排気ガスを吸引するようにした場合には、たとえ処理ガス量に対して過多となる吸引を行ったとしても、給気流路からキャリアガスが供給されるので、被処理材表面の処理領域を流れる処理ガスの流れに乱れが生じることはない。特に、表面処理装置として大気圧近傍の圧力下で放電プラズマ処理を行う装置の場合には、キャリアガスに、大気を用いることができる。このことにより、設備投資を抑えて安価に実施することができる。
【００１４】
また、本発明に係る表面処理装置は、処理ガスが吹き出す処理ヘッドの処理表面に、被処理材の処理領域を対向配置し、前記処理表面と前記処理領域との間に処理ガスを流して、被処理材の表面処理を行う装置であって、前記処理ヘッドは、高い表面を前記非処理領域とし低い表面を前記処理領域とした段差表面を有した被処理材の処理をするべく、前記処理ヘッド表面と前記高い表面との間にキャリアガスが流れる間隙と、前記処理ヘッドの処理表面と前記低い表面との間に処理ガスが流れる間隙と、を有するように、形成されており、前記処理ヘッドは、さらに前記キャリアガスと前記処理ガスとを排気する排気流路を、形成していることを特徴とする。
【００１５】
このように構成された表面処理装置は、被処理材の低い表面とヘッドの処理表面との間に処理ガスを流す。そして、該処理ヘッド表面と被処理材の低い表面に流れる処理ガスの流量と、排気流路から排気されるガスの流量と、のバランス調整を行うべく給気流路からキャリアガスが供給される。このとき、キャリアガスの流れる流路の一部に、非処理領域である被処理材の高い表面が含まれるので、キャリアガスが非処理領域に対してシールとしての役割を果たし、非処理領域は、処理ガスに曝されることはない。このようにして、たとえ処理ガスの流量が微少であったとしても、処理ガスの流れを安定させ、該処理ガス
を漏らすことなく、被処理材の低い表面のみに、均一に表面処理を行うことができる。
【００１６】
別の好ましい態様としては、本発明に係る装置は、前記被処理材の低い表面と同一平面を有し、前記処理ヘッドに対向配置して流路を形成する流路形成部材を備える。このように装置に流路形成部材を備えることにより、段差のある被処理材の低い表面に流れる処理ガスを安定して流すことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の表面処理装置は、表面に段差のある被処理材の処理領域に対して、マスキング処理を行うことなく、表面処理をすることができる。さらに、給気流路を形成すると共に、処理後のガスを排気するようにしたので、処理ガスの漏れを防止するだけでなく、表面に流れる処理ガスの流れを乱すことなく、安定して表面処理をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る表面処理装置のいくつかの実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１は、第一実施形態に係る表面処理装置としてプラズマ処理装置の要部構成を示す断
面図、図２は、図１のプラズマ処理装置の要部断面図である。
【００２０】
図１，２において、本実施形態に係る表面処理装置はプラズマ処理装置Ｍであり、高い表面Ｆ１と、端子などの処理すべき処理部材Ｃを含む低い表面Ｆ２とを有した、表面に段差のあるワークＷ１の表面を洗浄処理するものである。この装置Ｍは、ノズルヘッド（処理ヘッド）１を備え、ノズルヘッド１は処理ガス源２から処理ガスが導入される処理ガス導入部１０と、導入されたガスによりワークＷ１を表面処理する放電処理部２０と、を備えている。さらに、プラズマ処理装置Ｍは、放電処理部２０の対向する電極に電圧を印加する電源４ａ及びアース４ｂと、装置Ｍを昇降させる昇降手段５と、ワークＷ１を固定する固定台３と、表面処理後の処理ガスを吸引して排気する吸引排気手段６と、を備えており、放電処理部２０の上部に処理ガス導入部１０が位置し、放電処理部２０の下方に固定台３が位置し、放電処理部２０の下面と固定台３との間をワークＷ１が配置される構成となっている。そして、電源４ａは、後述する放電処理部２０の内部の電極にパルス状の電圧を印加するものである。以下、各構成部分について、詳細に説明する。
【００２１】
処理ガス導入部１０は、プラズマ処理を行う際に放電処理部２０の放電空間に処理ガスを送り込む部分であり、容器状をしており、内部に処理ガス源２から配管２ａを介して処理ガスが導入される２本のパイプ１１を備えている。この２本のパイプ１１は紙面と直交する方向に延在している。２本のパイプ１１は上下の板状の支持部材１２，１３により所定の間隔で支持されてユニット化され、支持部材の上下にはチャンバー１４，１５が形成されている。
【００２２】
上方の支持部材１２には、パイプ１１と共に上下方向に貫通する貫通孔１６が、所定の間隔で形成され、パイプ１１の内部とチャンバー１４とが連通するようになっている。また、処理ガス導入部１０の底面には、外部に開口するスリット１７が形成され、このスリットは上方に向けて広がるように形成され、チャンバー１５と連通している。したがって、処理ガス源２から導入された処理ガスは２本のパイプ１１内に入り、貫通孔１６を通して上方のチャンバー１４に入り、上下のチャンバーをつなぐ隙間１８を通して下方のチャンバー１５に入り、下方のスリット１７から外部に吹き出されるように構成されている。この構成により、処理ガスの吹き出しはスリット１７の長手方向の全ての位置で均一となるように設定されている。スリット１７もワークＷ１の全幅より大きい幅を有している。
【００２３】
放電処理部２０は、セラミックスやポリテトラフルオロエチレン等の絶縁性樹脂等の絶縁材からなるケース状の本体部２１を有しており、この本体部２１は、電極２３，２４を対向させて内蔵している。電極２３，２４は、紙面と直角方向に沿って、所定の幅を有する中心間隙２５を介して平行に配列されている。中心間隙２５の幅は、１〜３ｍｍ程度が好ましい。電極２３，２４に電圧が印加されているとき、中心間隙２５が放電空間となる。
【００２４】
そして、ケース状の本体部２１の上部には、横方向にスリット２８が形成され、このスリットは処理ガス導入部１０の下面のスリット１７と一致している。したがって、処理ガス導入部１０のスリット１７から出た処理ガスは、本体部２１のスリット１７から本体部２１の内部に進入し、電極２３，２４の電極面間の中心間隙２５を通して下方に移動し、放電処理部２０の底部にある処理ノズル４１に流れる構成となっている。
【００２５】
また、本体部２１の側面には電極２３，２４を水平方向に進退させる押しボルト３０と引きボルト３１が装着され、押しボルト３０を右回転させることで電極を進出させ中心間隙２５を狭めることができ、押しボルト３０を緩めて引きボルト３１を右回転させることにより電極を後退させ中心間隙２５を広げることができると共に、中心間隙２５を一直線状にすることができる。中心間隙２５の幅は一定であることが好ましく、一定にすることで電極２３，２４間の放電状態を安定させることができ、均一なプラズマ処理が可能となる。押しボルト３０と引きボルト３１は、前記のように中心間隙２５を調整する機能と共に、各電極が電圧印加時にクーロン力を受けたり熱膨張したりして撓むのを防止する機能を有する。
【００２６】
電極２３，２４は、銅、アルミニウム等の金属単体、ステンレス、黄銅等の合金、金属間化合物等から構成される。各電極の少なくとも電極対向面は、アーク放電を防止するためにアルミナ等の固体誘電体２６のコーティング層で被覆されており、コーティング層の厚さは０．０１〜４ｍｍ程度が好ましい。固体誘電体として、アルミナの他に、セラミックスや樹脂等の板状物、シート状物、フィルム状のものを用いて電極の外周面を被覆してもよい。電極２３，２４の長さは、被処理材の処理幅に合わせて、それより長く設定される。電極２３，２４は、少なくとも中心間隙２５のコーナー部分がアーク放電を防止するために、図１に示されるようにアール加工がされている。
【００２７】
電源４ａは放電処理部２０内の電極２３，２４に極性の異なるパルス状の電圧を印加するものであり、一方の電極２３にパルス状電圧を印加し、対向する他方の電極２４を接地４ｂして電極間の中心間隙２５に放電を立たせるものである。パルス状の電圧は立上り時間及び立下り時間が１０μｓ以下で、電界強度が１０〜１０００ｋＶ／ｃｍ、周波数は０．５ｋＨｚ以上であることが好ましい。
【００２８】
電界強度が１０ｋＶ／ｃｍ未満であると処理に時間がかかりすぎ、１０００ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生しやすくなる。０．５ｋＨｚ未満であると、プラズマ密度が低く、処理に時間がかかりすぎる。上限は特に限定されないが、常用されている１３．５６ＭＨｚ、試験的に使用されている５００ＭＨｚといった高周波帯でも可能である。負荷との整合のとり易さや取り扱い性を考慮すると、５００ｋＨｚ以下が好ましい。このようなパルス状電圧を電源４ａから電極２３，２４に印加することにより、処理速度を大きく向上させることができる。
【００２９】
パルス状電圧における１つのパルスの継続時間は、２００μｓ以下であることが好ましい。２００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。ここで、１つのパルス継続時間とは、ＯＮ、ＯＦＦの繰り返しからなるパルス状電圧における、１つのパルスの連続するＯＮ時間をいう。パルス状電圧におけるパルスのオフ時間は、０．５〜１０００μｓが
好ましく、０．５〜５００μｓがより好ましい。１０００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。
【００３０】
なお、電極２３，２４に印加される電圧はパルス状電圧に限らず、連続波の電圧でもよい。パルス状の電圧波形は、インパルス型の他に、方形波型、変調型、あるいは前記の波形を組み合わせた波形等の適宜の波形を用いることができる。また、電圧波形は、電圧印加が正負の繰り返しであるものの他に、正又は負のいずれかの極性側に電圧を印加する、いわゆる片波状の波形を用いてもよい。また、バイポーラ型の波形を用いてもよい。もちろん、一般的なサイン波である交流波形を用いてもよい。
【００３１】
処理ノズル４１は、電極間でプラズマ化されたガスをワークＷ１の処理領域（図２では、ワークＷ１の低い表面Ｆ２）に流し、流した処理ガスを排気するガスの流路を形成するための部材であり、処理ノズル４１は、ワークＷ１の表面の段差形状に合わせて、上段部４１ａと下段部４１ｂとを備え、ノズル底面が段差を有した形状となっている。そして、この処理ノズルの上段部４１ａと下段部４１ｂとの間には、プラズマ化された処理ガスをワークＷ１に吹付ける吹付け流路５１が形成され、上段部４１ａには、ワークＷ１の高い表面Ｆ１と密着する密着部４１ｃが設けられ、下段部４１ｂには、処理後のガスを排気する排気流路５３が形成されている。また、この吹付け流路５１は、紙面に対して直角方向に、スリット状に形成されてもよく、また、所定の幅をもって等間隔で配置されてもよい。
【００３２】
密着部４１ｃは、密着時にワークＷ１の高い表面Ｆ１を損傷しないように弾性体からなる弾性部材であり、処理ガスに対して安定性のある材質でれば、特に限定されるものではない。また、密着部４１ｃは、図２に示すように、ワークＷ１の処理領域（低い表面）に隣接した非処理領域（高い表面）に形成されているが、ワークＷ１の非処理領域である高い表面の全面に密着するように形成されてもよい。このように密着部４１ｃは、弾性体で形成され、ワークＷ１の高い表面Ｆ１に弾接し、隙間なく密着しており、さらに、吹付け流路５１を流れる処理ガスの流れを阻害しないように、処理ガスが流れる流路の一部を形成している。
【００３３】
そして、底面に段差形状を有した処理ノズル４１は、処理ガスが流れる処理ノズル４１の処理表面４１ｄに対してワークＷ１の処理領域（低い表面）Ｆ２を対向配置したときに、ワークＷ１の非処理領域（高い表面）Ｆ１に密着部４１ｃが密着し、Ｌ字の間隙を形成すようになっている。このとき、処理ガスが吹き出す処理ヘッドの処理表面４１ｄとワークＷ１の処理領域Ｆ２との間で形成される間隙が、吹付け流路５１から流れる処理ガスの処理流路５２となって、処理ガスが、ワークＷ１の処理領域Ｆ２に吹付けられるようになっている。また、この処理流路５２は、排気流路５３と連通し、この排気流路５３のさらに下流には、吸引排気手段６が配置されており、排気流路５３を介して吸引排気手段６がガスを吸引する構成となっている。
【００３４】
一方、処理ノズル４１の下段部４１ｂのさらに下方には、ワークＷ１の低い表面に対して同一平面となるように、流路形成部材６１が配置されており、この流路形成部材６１とノズルの下段部４１ｂとの間には、排気流路５３に大気を供給すべく、給気流路５４が形成されている。
【００３５】
そして、このプラズマ処理装置Ｍは、大気圧近傍の圧力下で処理が行われるようになっている。大気圧近傍の圧力とは、１００〜８００Ｔｏｒｒ（約１．３３３×１０4〜１０
．６６４×１０4Ｐａ）の圧力であり、実際には圧力調整が容易で、かつ放電プラズマ処
理に使用される装置が簡便となる、７００〜７８０Ｔｏｒｒ（約９．３３１×１０4〜１
０．３９７×１０4Ｐａ）の圧力が好ましい。また、プラズマ処理されるワークＷ１の低
い表面Ｆ２に、放電プラズマを接触させて活性化する際には、ワークＷ１は加熱されていても、冷却されていてもよく、室温に保たれていてもよい。
【００３６】
前記のように構成されたプラズマ処理装置Ｍの動作について説明する。まず、処理すべきワークＷ１を、上昇限にある処理ヘッド１の処理ノズル４１の処理表面４１ｄが、ワークＷ１の低い表面Ｆ２に対向するように、ワークＷ１を配置する。そして、処理ヘッド４１を、昇降手段５により下降させ、処理ノズル４１の密着部４１ｃをワークＷ１に密着させて、処理ガスを流す流路を形成させる。そして、処理ガス源２から、ノズルヘッド１に処理ガスを供給する。ノズルヘッド１の処理ガス導入部１０で処理ガス源２から供給された処理ガスは、パイプ１１から貫通孔１６を通して上方のチャンバー１４に進入し、隙間１８を通って下方のチャンバー１５に進入し、ワークＷ１の幅方向に均一化されて下方のチャンバー１５からスリット１７で構成されるガス導入路を通して放電処理部２０の本体部２１内にスリット１７を通して進入する。
【００３７】
放電処理部２０内では、処理ガスは電極２３，２４間の中心間隙２５に均一に導入される。電源４ａから電極２３，２４にパルス状電圧が印加されると、中心間隙２５は放電空間となってグロー放電が発生し、処理ガスがプラズマ化される。このプラズマ化された処理ガスは、吹付け流路５１及び処理流路５２を流れ、ワークＷ１の低い表面（処理領域）Ｆ２の処理部材Ｃの表面を、洗浄処理する。
【００３８】
そして、ワークＷ１の低い表面Ｆ２に流れた処理後のガスは、吸引排気手段６により処理ノズル４１に形成された排気流路５３を介して吸引して排気される。一方、排気流路５３に連通した給気流路５４を通じて大気も吸引されて、排気流路内に供給される。
【００３９】
このように、処理ヘッド１の密着部４１ｃが、ワークＷ１に密着してガス流路を形成し、処理ガスがワークＷ１の非処理領域である高い表面Ｆ１に流れることなく処理流路５２を通過するので、装置外部にガスが漏れることを防止することができる。さらに、ワークＷ１の表面段差にあわせて、処理ノズル４１の底面の形状に段差を設けて、絞り等流れを阻害することがないような流路断面を有したガス流路を形成したので、ワークＷ１の低い表面（処理領域）Ｆ２を均一に処理することができる。
【００４０】
さらに、給気流路５４を設けることにより、吸引排気手段６が、微少の処理ガスに対して吸引を行ったとしても、流路内の圧力バランスを保つように給気流路５４から排気流路５３に大気が流れ込むので、ワークＷ１の低い表面Ｆ２には、処理ガスが安定して流れることになり、均一な表面処理を行うことができる。
【００４１】
本実施形態のプラズマ処理装置Ｍによれば、プラズマ発生空間中に存在する気体の種類を問わずグロー放電プラズマを発生させることが可能であり、開放系あるいは気体の自由な流失を防ぐ程度の低気密系での処理が可能となる。前記のパルス電界を用いた大気圧放電プラズマ処理装置によると、ガス種にまったく依存せず、電極間において大気圧下で放電を起こすことが可能であり、電極構造や放電手順を単純化でき、高速処理を実現できる。本実施形態では、表面洗浄処理を目的としているので、処理ガスとして、アルゴン、窒素等の不活性ガスを用いることが好ましいが、この表面処理に限定されるものではない。そして、その他洗浄処理以外の処理の目的に合わせて、種々の処理ガスを使用するとよい。
【００４２】
例えば、処理ガスとして、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等のフッ素含有化合物ガスを用いることによって、撥水性表面を得ることができる。処理ガスとして、Ｏ２、Ｏ３、水、空気等の酸素元素含有化合物、Ｎ２、ＮＨ３等の窒素元素含有化合物、ＳＯ２、ＳＯ３等の硫黄元素含有化合物を用いることによって、基材表面にカルボニル基、水酸
基、アミノ基等の親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を被膜することもできる。
【００４３】
さらに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラート等の処理ガスを用いることによって、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２等の金属酸化物薄膜を形成でき、基材表面に電気的、光学的機能を与えることができる。ハロゲン系ガスを用いてエッチング処理やダイシング処理を行ったり、酸素系ガスを用いてレジスト処理や有機物汚染の除去を行ったり、アルゴン、窒素等の不活性ガスを用いて表面クリーニングや表面改質を行うこともできる。経済性及び安全性の観点から、処理ガス単独雰囲気よりも、以下に挙げる希釈ガスによって希釈された雰囲気中で処理を行うことが望ましい。希釈ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス、窒素ガス等が挙げられる。これらは単独でも２種以上を混合して用いてもよい。
【００４４】
本発明の第二実施形態を図３に基づき詳細に説明する。図３は第二実施形態に係る表面処理装置としてのプラズマ処理装置の要部断面図である。なお、この実施形態は第一実施形態と比べて、処理ノズルの形状を変更して、表面段差を有したワークＷ１の高い表面（非処理領域）に大気を給気すべく給気流路を形成した点が異なる。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４５】
処理ノズル４２は、表面処理を行うワークＷ１の形状に合わせて、上段部４２ａと下段部４２ｂとからなり、ノズル底部に段差を有した形状となっている。そして、この処理ノズル４２の上段部４２ａには、吹付け流路５１及び排気流路５３ａ形成され、下段部４２ｂには、排気流路５３ｂが形成されている。そして、排気流路５３ａ，５３ｂの下流には、図１と同様の吸引排気手段６が配置されている。
【００４６】
このような段差形状を有した処理ノズル４２は、該処理ノズル４２の処理表面４２ｄに対してワークＷ１の処理領域（低い表面）Ｆ２を対向させて配置したときに、処理ノズル４２の処理表面４２ｄと間隙を有するような構成となっている。そして、ワークＷ１の低い表面Ｆ２と下段部４２ｂの処理表面４２ｄとで形成される間隙は、吹付け流路５１から流れる処理ガスの処理流路５２となる。また、第一実施形態に示す給気流路に相当する流路５４ｂの他に、ワークＷ１の高い表面Ｆ１と処理ノズル４２の上段部４２ａの底面とで形成される間隙は、大気が供給される給気流路５４ａとなる。
【００４７】
このように第一実施形態の処理ノズル４１の密着部４１ｃの代わりに、ワークＷ１の高い表面（非処理領域）Ｆ１に給気流路５４ａを形成し、給気流路５４ａを介して大気が供給（吸引）されるので、密着部４１ｃを設けた場合と同様に、この流路がシール機能を果たす。そして装置外部にガスが漏れことを防止し、ワークＷ１の処理領域のみを確実に処理することができる。さらに、ワークＷ１の形状にあわせて、処理ノズル４２の底面に段差形状を設けて、安定して処理ガスが流れるようにガスの流路を確保したので、ワークＷ１の低い表面（処理領域）Ｆ２に対して均一に洗浄処理をすることができる。
【００４８】
本発明の第三実施形態を図４及び５に基づき詳細に説明する。図４及び図５は第三実施形態に係る表面処理装置としてのプラズマ処理装置の要部断面図である。なお、この実施形態は前記した第一実施形態と比べて、被処理材であるワーク表面が段差なく平坦になっており、これに伴い処理ガスが流れる流路の配置を変更した点で異なる。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４９】
処理ノズル４３は、その中央に、処理ガスをワークＷ２に吹付ける吹付け流路５１が形成されており、その両側には、処理後のガスを排気する排気流路５３が形成され、排気流
路５３に連通するように、給気流路５４ｃが形成されている。さらに、この処理ノズル４３の底面には、ワークＷ２の非処理領域Ｆ３に密着する密着部４３ｃが設けられている。
【００５０】
そして、この処理ノズル４３は、処理ガスが流れる処理ノズル４３の処理表面４３ｄに対してワークＷ２の処理領域Ｆ４を対向配置したときに、ワークＷ２の非処理領域Ｆ３に密着部４３ｃが、密着する構成となっている。また、このとき、処理ノズル４３の処理表面４３ｄとワークＷ２の処理領域Ｆ４との間には、密着部４３ｃの厚み分の間隙が形成される。この間隙が、吹付け流路から流れる処理ガスの処理流路５２となり、処理ガスが、ワークＷ２の処理領域Ｆ４に吹付けられるようになっている。また、この処理流路５２は、排気流路５３と連通して、処理後のガスが流れ、この排気流路５３のさらに下流には、吸引排気手段６が配置されており、排気ガス（処理後のガス）を吸引するような構成となっている。このように、処理ノズル４３の密着部４３ｃを設けることで、装置外部にガスが漏れことを防止し、ワークＷ２の処理領域のみを確実に処理することができる。そして、たとえ平面的に複雑な形状の処理領域であっても、その形状に対応した形状の密着部を設けることで、ワークＷ２の処理領域のみを確実に表面処理することができる。
【００５１】
また、図５に示すように、処理領域Ｆ５が、ワークＷ２の端部近傍である場合には、本装置は、処理すべきワークＷ２の処理領域Ｆ５と同一平面とを有し、前記処理ヘッドに対向配置して流路を形成する流路形成部材６３を備えている。このようにワークＷ２と同一平面となる流路形成部材６３を設けることで、処理ガスは安定して流れ、ワークＷ２の端部近傍の表面であっても、均一な表面処理をすることができる。
【００５２】
本発明の第四実施形態を図６に基づき詳細に説明する。図６は、第四実施形態に係る表面処理装置としてのプラズマ処理装置の要部断面図である。なお、この実施形態は、第一実施形態と比べ、処理ノズル内に形成された給気流路の配置が異なる。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５３】
処理ノズル４４は、吹付け流路５１、排気流路５３、及び給気流路５４を形成しており、処理領域Ｆ４を囲うように、非処理領域Ｆ３に密着する密着部４４ｃが形成されている。
【００５４】
そして、この処理ノズル４４は、処理ガスが流れる処理ノズル４４の処理表面４４ｄに対してワークＷ２の処理領域Ｆ４を対向配置したときに、ワークＷ２の非処理領域Ｆ３に密着部４４ｃが密着する構成となっている。処理ノズル４４とワークＷ２との間には、密着部４４ｃの厚み分の間隙が形成され、この間隙の一方は、吹付け流路５１と連通して、処理ガスの処理流路５２を形成し、その他方は、排気流路５３と連通して、大気が供給される給気流路５４を形成している。さらに、この処理ノズル４４は、上記の如く対向配置したときに、ワークＷ２の非処理領域Ｆ３と処理領域Ｆ４との境界部の直上に、排気流路５３が形成されており、吸引排気手段６によって、処理後のガスおよび大気を吸引して排気可能な構成となっている。
【００５５】
このように構成されたプラズマ表面処理装置は、処理ノズル４４の密着部４４ｃを設けることで装置外部にガスが漏れことを防止し、さらに、密着部４４ｃと給気流路５４から供給される大気によって、ワークＷ２の処理領域Ｆ４のみを確実に処理することができる。
【実施例１】
【００５６】
実施例１は、上に示す第一実施形態のプラズマ処理装置Ｍを用いて、ワークＷ２の表面処理を行った。プラズマ処理装置Ｍは、固体誘電体としてアルミナ７０ｗｔ％とマグネシア３０ｗｔ％からなる溶射膜を厚さ５００μｍに被覆した、幅７００ｍｍの電極を用いた
。また、流路幅が１ｍｍ（長手方向幅：３ｍｍ）で等間隔で形成された吹付け流路と、流路幅０．７ｍｍの排気流路を備えた処理ノズルを用いた。さらに給気流路の流路幅が０．５ｍｍとなるように、補助プレート（流路形成部材）を配置した。
【００５７】
処理ガスには、ＣＦ４を用い、電極に２ｓｌｍ供給した。そしてパルス立ち上がり速度１０μｓ、電圧１４０Ｖ、周波数１５ｋＨｚとなるように電源を調整して、電極間に流れる処理ガスをプラズマ化した。
【００５８】
ワークとして段差表面を有したＴＥＯＳ−ＳｉＯ２からなるワークを準備した。この段差を有したワークの低い表面は、長手方向の幅５５０ｍｍ、短手方向の幅７ｍｍで、この低い表面に対して、処理深さ３μｍ、短手方向の処理幅５ｍｍとなるように、処理時間を１分で、プラズマ化したガスを吹付けて、表面処理（表面洗浄）を行った。この結果、長手方向の処理長さは、５５０ｍｍのうち４８０ｍｍは、略均一に処理がされていた。また、非処理領域には、処理跡がなかったため、処理ガスが漏れていないことがわかった。
【実施例２】
【００５９】
実施例２は、上に示す第二実施形態のプラズマ処理装置Ｍを用いて、ワークの表面処理を行った。実施例１と異なる点は、ワークの長手方向の長さが、４８０ｍｍであって、流路幅が１ｍｍ（長手方向幅：３ｍｍ）で等間隔で配置された吹付け流路を形成した処理ノズルを用いた点であり、他の条件は同じくして表面処理をおこなった。この結果、長手方向の処理長さは、４８０ｍｍのうち４３０ｍｍは、略均一に処理がされていた。また、非処理領域には、処理跡がなかったため、処理ガスが漏れていないことがわかった。
【００６０】
以上、本発明の表面処理装置のいくつかの実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【００６１】
例えば、本発明の表面処理装置は、ワークを搬送するための搬送手段をさらに、備えてもよく、この場合は、実施形態に示した昇降手段と連動させて使用することになる。この搬送手段はベルトコンベア、ローラコンベアや、上下のローラでワークを挟んで搬送するもの等の適宜の形態のものを使用することができる。
【００６２】
また、処理ノズルに設けた密着部は、処理ノズルと一体に接着等される必要はなく、ワークの上方に装置を下降させる際に配置してもよく、密着部の材質は、弾性特性があり、処理ガスに接触しても安定した弾力性を保持できるものであるならば特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の活用例として、処理ヘッドから吹き出す処理ガスとしてＨＦベーパ等を使用してエッチング処理を行うことができる。また、プラズマ処理装置に限られるものでなく、熱ＣＶＤヘッドを取り付けることによって薄膜形成の用途にも適用できる。さらに、本発明では親水処理や撥水処理等の表面処理を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図。
【図２】第一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部断面図。
【図３】第二実施形態に係るプラズマ処理装置の要部断面図。
【図４】第三実施形態に係るプラズマ処理装置の要部断面図。
【図５】図４に示すプラズマ処理装置を用いて、ワークの端部表面の処理を説明するための図。
【図６】第四実施形態に係るプラズマ処理装置の要部断面図。
【符号の説明】
【００６５】
１：ノズルヘッド（処理ヘッド）、２：処理ガス源、３：固定台、４ａ：電源、５：昇降手段、６：吸引排気手段、１０：処理ガス導入部、２０：放電処理部、２３，２４：電極、４１〜４４：処理ノズル、４１ｃ：密着部、４１ｄ〜４４ｄ：処理表面、５１：吹付け流路、５２：処理流路、５３：排気流路、５４：給気流路、６１，６３：流路形成部材、Ｃ：処理端子、Ｆ１：高い表面（非処理領域）、Ｆ２：低い表面（処理領域）、Ｆ３：非処理領域、Ｆ４，Ｆ５：処理領域、Ｍ：プラズマ処理装置（表面処理装置）、Ｗ１：段差のあるワーク（被処理材）、Ｗ２：平坦なワーク（被処理材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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