(57)【要約】【課題】コンパクトであり、プラズマ表面処理を効率的に行うことが可能な処理ガス吐出装置などを提供する。【解決手段】処理ガス吐出装置は、互いに平行に対向するとともに、下部側にスリット穴２１ｂを形成し、それぞれ接地された一対の接地電極２１と、管状の部材からなり、外周面と接地電極２１との間に隙間が形成され且つ接地電極２１の下面と平行となるように接地電極２１間に並列に配置された複数の第１誘電体２５と、各第１誘電体２５の管内に設けられた複数の内部電極２６と、接地電極２１間に処理ガスを供給するガス供給装置４０と、各内部電極２６と接地電極２１との間に高周波電力を印加する高周波電源２７とを備える。接地電極２１間に供給された処理ガスは、高周波電源２７により各内部電極２６と接地電極２１との間に高周波電力が印加されることによってプラズマ化された後、スリット穴２１ｂから外部へ吐出される。【選択図】図３
2006297339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスをプラズマ化して吐出する吐出手段と、該吐出手段に前記処理ガスを供給するガス供給手段とから構成される処理ガス吐出装置であって、
前記吐出手段は、互いに平行に対向した平板状の部材からなり、それぞれ接地された一対の平板電極と、
前記一対の平板電極間の一端側が開口するように該一対の平板電極間の外周縁を閉塞する閉塞部材と、
前記一対の平板電極間に配設される管状の部材であって、その外周面と該平板電極との間に隙間が形成され且つ前記一端と平行となるように並列に配置された複数の第１誘電体と、
前記各第１誘電体の管内にそれぞれ設けられた複数の内部電極と、
前記各内部電極と一対の平板電極との間に電力を印加する電力供給手段とを備えるとともに、
前記ガス供給手段は、前記一対の平板電極間に前記処理ガスを供給するように構成され、
前記一対の平板電極間に供給された処理ガスは、前記電力供給手段により前記各内部電極と一対の平板電極との間に電力が印加されることによってプラズマ化された後、前記一端側開口部から外部へ吐出されるように構成されてなることを特徴とする処理ガス吐出装置。
【請求項２】
前記一対の平板電極と第１誘電体との間には、これらの間に隙間を形成するためのスペーサが、前記第１誘電体の軸線方向に一定間隔で設けられてなることを特徴とする請求項１記載の処理ガス吐出装置。
【請求項３】
前記一対の平板電極は、その前記第１誘電体との対向面の少なくとも一部分に、該第１誘電体との距離が等しい凹曲面が該第１誘電体の軸線方向に沿って形成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の処理ガス吐出装置。
【請求項４】
前記第１誘電体は、外径が５ｍｍ以下の部材から構成されて、その外周面と前記一対の平板電極との間に形成される隙間の最小距離が、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に設定されてなることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの処理ガス吐出装置。
【請求項５】
前記一対の平板電極は、その少なくとも前記第１誘電体と対峙する部分に第２誘電体をそれぞれ備え、該各第２誘電体と各第１誘電体との間に隙間が形成されるように構成されてなることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの処理ガス吐出装置。
【請求項６】
前記第１誘電体は、外径が５ｍｍ以下の部材から構成されて、その外周面と前記各第２誘電体との間に形成される隙間の最小距離が、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に設定されてなることを特徴とする請求項５記載の処理ガス吐出装置。
【請求項７】
前記一対の平板電極間には、該平板電極と同様に接地され、該平板電極間の対向領域を複数の空間に仕切る一つ以上の仕切板が設けられてなり、
前記仕切板によって仕切られた各空間は、前記一対の平板電極の前記一端と平行に形成されて該一対の平板電極の対向方向にそれぞれ設けられるように構成され、
前記各第１誘電体は、前記仕切板によって仕切られた空間のそれぞれに設けられ、
前記電力供給手段は、前記各内部電極と一対の平板電極との間、及び前記各内部電極と仕切板との間に電力を印加するように構成され、
前記ガス供給手段は、前記仕切板によって仕切られた空間のそれぞれに前記処理ガスを供給するように構成されてなることを特徴とする請求項１乃至６記載のいずれかの処理ガス吐出装置。
【請求項８】
前記仕切板によって仕切られた各空間は、更に、前記一対の平板電極の前記一端側でそれぞれ連通するように構成されてなることを特徴とする請求項７記載の処理ガス吐出装置。
【請求項９】
処理対象物を支持する支持手段と、
前記請求項１乃至８記載のいずれかの処理ガス吐出装置とを備え、
前記処理ガス吐出装置は、前記一対の平板電極の前記一端側が前記支持手段によって支持された処理対象物と対峙するように配置され、
前記処理ガス吐出装置から吐出された処理ガスによって前記処理対象物の表面を処理するように構成されてなることを特徴とする表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理ガスをプラズマ化して吐出する吐出手段と、当該吐出手段に前記処理ガスを供給するガス供給手段とから構成される処理ガス吐出装置、及び当該処理ガス吐出装置を備えた表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記表面処理装置として、従来、例えば、図１１に示すようなものが知られている（特許第２５８９５９９号公報参照）。この表面処理装置１００は、同図１１に示すように、水平に配置された、シート材や基板などの処理対象物Ｋに向け、処理ガスをプラズマ化して吐出する吐出機構１０１と、吐出機構１０１に処理ガスを供給するガス供給機構１１０とを備えており、前記処理対象物Ｋは、適宜図示しない手段によって、例えば、当該処理対象物Ｋの幅方向と水平面内で直交する方向に搬送されたり、巻き取り／繰り出しが行われるように構成されている。
【０００３】
前記吐出機構１０１は、内部が中空の円筒状に形成されるとともに、軸線が鉛直方向に沿って配置され、接地された外部電極１０２と、外部電極１０２の軸線上に配設され、当該外部電極１０２の内周面と一定間隔を隔てて対峙する内部電極１０３と、外部電極１０２の内周面及び内部電極１０３の外周面にそれぞれ形成される誘電体１０４，１０５と、外部電極１０２の後端部側に接続する２重管構造の導入管１０６と、内部電極１０３と外部電極１０２との間に高周波電力を印加する高周波電源１０７とから構成され、外部電極１０２（内部電極１０３）の先端部側が前記処理対象物Ｋと所定距離を隔てて対峙している。
【０００４】
尚、当該吐出機構１０１の外部電極１０２、内部電極１０３、誘電体１０４，１０５及び導入管１０６からなる構造体は、その複数が処理対象物Ｋの幅方向に設けられるようになっている。
【０００５】
前記ガス供給機構１１０は、互いに異なる種類の処理ガスを前記導入管１０６内に供給する第１ガス供給装置１１１及び第２ガス供給装置１１２を備えており、第１ガス供給装置１１１は、導入管１０６の外側の空間に処理ガスを供給し、第２ガス供給装置１１２は、導入管１０６の内側の空間に処理ガスを供給する。
【０００６】
このように構成された表面処理装置１００によれば、第１及び第２ガス供給装置１１１，１１２によって導入管１０６内に処理ガスがそれぞれ供給され、また、高周波電源１０７により高周波電力が内部電極１０３と外部電極１０２との間に印加されて、当該内部電極１０３と外部電極１０２とにより高周波電界が形成される。
【０００７】
第１ガス供給装置１１１から供給された処理ガスは、導入管１０６の外側の空間を流通し、第２ガス供給装置１１２から供給された処理ガスは、導入管１０６の内側の空間を流通し、この後、当該各処理ガスは、内部電極１０３と外部電極１０２との間で混合されるとともに、内部電極１０３と外部電極１０２とにより形成された高周波電界によって、ラジカル原子やイオンを含んだプラズマとされる。
【０００８】
そして、プラズマ化された処理ガスは、外部電極１０２（内部電極１０３）の先端部側から処理対象物Ｋに向けて吐出され、吐出された処理ガス中のラジカル原子やイオンによって当該処理対象物Ｋの表面が処理される。
【０００９】
【特許文献１】特許第２５８９５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記のようなプラズマ表面処理において、当該表面処理を効率的に行うためには、プラズマ中のラジカル原子やイオンを、より多く処理対象物Ｋの表面に到達させる必要があり、従来、処理対象物Ｋの搬送方向や巻き取り／繰り出し方向に吐出機構１０１を複列に設けたり、吐出機構１０１の外部電極１０２（内部電極１０３）の先端部と処理対象物Ｋとの間の距離を短くするといった手法が採られている。
【００１１】
しかしながら、吐出機構１０１を複列に設けた場合には、処理対象物Ｋの搬送方向や巻き取り／繰り出し方向の装置長さが長くなるなど当該表面処理装置１００の装置構成が大きくなるという問題がある。
【００１２】
また、吐出機構１０１と処理対象物Ｋとの間の距離を短くした場合には、高周波電源１０７により高周波電力が印加される内部電極１０３と処理対象物Ｋ表面との間に放電が生じて当該処理対象物Ｋが損傷したり、内部電極１０３と外部電極１０２とにより形成された高周波電界が処理対象物Ｋたる基板上の配線パターンに作用して電流が流れ、当該配線パターンが損傷するという問題を生じるため、当該吐出機構１０１と処理対象物Ｋとを接近させるには一定の限界がある。
【００１３】
したがって、上記従来の表面処理装置１００では、プラズマ表面処理を効率的に行ったり、装置構成をコンパクトにすることができなかった。
【００１４】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、コンパクトであり、プラズマ表面処理を効率的に行うことが可能な処理ガス吐出装置、及び当該処理ガス吐出装置を備えた表面処理装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明は、
処理ガスをプラズマ化して吐出する吐出手段と、該吐出手段に前記処理ガスを供給するガス供給手段とから構成される処理ガス吐出装置であって、
前記吐出手段は、互いに平行に対向した平板状の部材からなり、それぞれ接地された一対の平板電極と、
前記一対の平板電極間の一端側が開口するように該一対の平板電極間の外周縁を閉塞する閉塞部材と、
前記一対の平板電極間に配設される管状の部材であって、その外周面と該平板電極との間に隙間が形成され且つ前記一端と平行となるように並列に配置された複数の第１誘電体と、
前記各第１誘電体の管内にそれぞれ設けられた複数の内部電極と、
前記各内部電極と一対の平板電極との間に電力を印加する電力供給手段とを備えるとともに、
前記ガス供給手段は、前記一対の平板電極間に前記処理ガスを供給するように構成され、
前記一対の平板電極間に供給された処理ガスは、前記電力供給手段により前記各内部電極と一対の平板電極との間に電力が印加されることによってプラズマ化された後、前記一端側開口部から外部へ吐出されるように構成されてなることを特徴とする処理ガス吐出装置に係る。
【００１６】
この発明によれば、ガス供給手段から処理ガスが一対の平板電極間に供給されると、供給された処理ガスは、平板電極と各第１誘電体との間の隙間を通り当該平板電極間の一端側開口部に向けて流動する。内部電極と一対の平板電極との間には、電力供給手段により電力が印加され、当該内部電極と平板電極とによって電界が形成されており、前記処理ガスは、この電界によって当該内部電極（第１誘電体）と平板電極との間に生じる放電により、ラジカル原子やイオンなどを含んだプラズマとされる。そして、プラズマ化された処理ガスは、前記一端側開口部から外部へ吐出される。
【００１７】
本発明では、上記のように、第１誘電体を管状に形成してその管内に内部電極を設けているので、内部電極（第１誘電体）側の表面積（放電面積）を広くして、より多くのラジカル原子やイオンを効率的に生成することができる。
【００１８】
また、複数の第１誘電体を、その外周面と一対の平板電極との間に隙間が形成され且つ当該一対の平板電極の一端と平行となるように当該平板電極間に並列に配置しているので、平板電極の対向方向における長さを短くしてコンパクトな構成にすることができるとともに、より多くのラジカル原子やイオンを効率的に生成することができる。
【００１９】
尚、前記一対の平板電極と第１誘電体との間には、これらの間に隙間を形成するためのスペーサが、前記第１誘電体の軸線方向に一定間隔で設けられていても良く、このようにすれば、平板電極と第１誘電体との間に隙間を確実に形成してこれらの間で放電を確実に生じさせることができるので、プラズマの生成が不均一になるのを有効に防止することができる。
【００２０】
また、前記一対の平板電極は、その前記第１誘電体との対向面の少なくとも一部分に、該第１誘電体との距離が等しい凹曲面が該第１誘電体の軸線方向に沿って形成されていても良く、このようにすれば、平板電極と第１誘電体との間の距離が等距離となるので、放電を安定して生じさせることができ、プラズマを均一に生成することができる。
【００２１】
また、前記第１誘電体は、外径が５ｍｍ以下の部材から構成されて、その外周面と前記一対の平板電極との間に形成される隙間の最小距離が、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に設定されていることが好ましい。これは、前記隙間の最小距離が０．１ｍｍ未満では、処理ガスの流動が妨げられたり、製造が困難になるという問題を生じ、前記隙間の最小距離が２ｍｍよりも大きい場合や第１誘電体の外径が５ｍｍよりも大きい場合には、第１誘電体と平板電極との対向領域の全面で放電が生じなかったり、電力供給手段によって内部電極と平板電極との間に印加すべき電力が大きくなるという問題を生じるからである。
【００２２】
したがって、第１誘電体の外径を５ｍｍ以下、前記隙間の最小距離を０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲にすることで、処理ガスの流動を妨げることなく、一定流量の処理ガスを平板電極の一端側開口部から吐出させることができるとともに、より少ない消費電力で、第１誘電体と平板電極との対向領域の全面に渡って放電を生じさせてプラズマをより効率的に生成することができる。
【００２３】
また、前記一対の平板電極は、その少なくとも前記第１誘電体と対峙する部分に第２誘電体をそれぞれ備え、該各第２誘電体と各第１誘電体との間に隙間が形成されるように構成されていることが好ましい。平板電極には、プラズマ中のイオンが当該平板電極側に移動して衝突し、この衝突によって平板電極がスパッタされるため、当該平板電極を構成する原子が処理ガス中に不純物として含まれてしまう。そこで、上述のように、平板電極に第２誘電体を設けるようにすれば、このような不都合を防止して、不純物の混入のない処理ガスを平板電極の一端側開口部から吐出させることができる。
【００２４】
この場合においても、上記と同様、外径が５ｍｍ以下に構成された前記第１誘電体の外周面と各第２誘電体との間に形成される隙間の最小距離が、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に設定されていても良い。
【００２５】
また、前記一対の平板電極間には、該平板電極と同様に接地され、該平板電極間の対向領域を複数の空間に仕切る一つ以上の仕切板が設けられてなり、前記仕切板によって仕切られた各空間は、前記一対の平板電極の前記一端と平行に形成されて該一対の平板電極の対向方向にそれぞれ設けられるように構成され、前記各第１誘電体は、前記仕切板によって仕切られた空間のそれぞれに設けられ、前記電力供給手段は、前記各内部電極と一対の平板電極との間、及び前記各内部電極と仕切板との間に電力を印加するように構成され、前記ガス供給手段は、前記仕切板によって仕切られた空間のそれぞれに前記処理ガスを供給するように構成されていても良い。
【００２６】
このようにすれば、ガス供給手段から各空間のそれぞれに供給された処理ガスは、各第１誘電体と平板電極との間の隙間及び各第１誘電体と仕切板との間の隙間を通って平板電極の一端側開口部に向けて流動し、この後、外部へ吐出される。また、各空間のそれぞれに配置された各第１誘電体の管内の内部電極と平板電極（接地電極）との間、及び当該内部電極と仕切板（接地電極）との間には、電力供給手段によって電力が印加され、当該内部電極と平板電極及び仕切板とによって電界が形成されており、これによって、前記処理ガスがプラズマ化される。このように、複数の空間で処理ガスをそれぞれプラズマ化すれば、より多くのラジカル原子やイオンを効率的に生成することができる。
【００２７】
また、前記仕切板によって仕切られた各空間は、更に、前記一対の平板電極の前記一端側でそれぞれ連通するように構成されていても良く、このようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。尚、この場合、ガス供給手段によって各空間のそれぞれに供給され、各第１誘電体と平板電極との間の隙間及び各第１誘電体と仕切板との間の隙間を通って平板電極の一端側開口部に向けて流動する処理ガスは、当該連通部で合流して外部へ吐出される。
【００２８】
また、本発明は、
処理対象物を支持する支持手段と、
上述した処理ガス吐出装置とを備え、
前記処理ガス吐出装置は、前記一対の平板電極の前記一端側が前記支持手段によって支持された処理対象物と対峙するように配置され、
前記処理ガス吐出装置から吐出された処理ガスによって前記処理対象物の表面を処理するように構成されてなることを特徴とする表面処理装置に係る。
【００２９】
この発明によれば、処理ガス吐出装置が、上述のように、より多くのラジカル原子やイオンを効率的に生成することができることから、処理対象物表面により多くのラジカル原子やイオンを供給することができ、プラズマ表面処理（例えば、成膜処理や表面改質処理など）を効率的に実施することができる。
【００３０】
また、処理ガス吐出装置が、コンパクトな構成であるので、当該表面処理装置の装置構成もコンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明に係る処理ガス吐出装置及びこれを備えた表面処理装置によれば、コンパクトな装置構成とすることができ、また、プラズマ表面処理を効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る表面処理装置の概略構成を示した正断面図であり、図２は、図１に示した表面処理装置の正面図である。また、図３は、図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図であり、図４は、図１における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図であり、図５は、図１における矢示Ｃ−Ｃ方向の断面図である。また、図６は、本実施形態に係るガス供給装置の概略構成を示した説明図である。
【００３３】
図１乃至図５に示すように、本例の表面処理装置１は、基板Ｋを水平に支持して所定の方向（図３や図４の矢示方向）に搬送する搬送ローラ１０と、この搬送ローラ１０によって搬送される基板Ｋの上方に配設され、当該基板Ｋに向けて処理ガスをプラズマ化して吐出する処理ガス吐出装置２０と、この処理ガス吐出装置２０に前記処理ガスを供給するガス供給装置４０とを備えて構成される。
【００３４】
前記搬送ローラ１０は、その複数が基板搬送方向に沿って所定間隔で配設され、その回転軸１１の両端部が支持部材（図示せず）によって回転自在に支持されている。また、搬送ローラ１０は、その回転軸１１の一方端が駆動機構（図示せず）に接続されており、この駆動機構（図示せず）によって回転軸１１が軸中心に回転せしめられることで、基板Ｋを前記基板搬送方向に搬送する。
【００３５】
前記処理ガス吐出装置２０は、搬送ローラ１０によって搬送される基板Ｋの上方に配設され、内部に中空部２１ａが形成された矩形状の吐出部材２１と、吐出部材２１の長手方向両端部にそれぞれ設けられた閉塞部材２４と、吐出部材２１の中空部２１ａ内に配置され、外径が５ｍｍ以下の石英ガラス管から構成される複数（本例では６本）の第１誘電体２５と、各第１誘電体２５の管内にそれぞれ設けられ、針金状の部材から構成される複数の内部電極２６と、各内部電極２６と吐出部材２１（第１接地電極２２及び第２接地電極２３）との間に高周波電力を印加する高周波電源２７と、前記吐出部材２１を冷却する冷却装置３１などを備える。
【００３６】
前記吐出部材２１は、基板搬送方向と直交する方向における基板Ｋの全幅に渡って当該基板Ｋと一定間隔を隔てて対向しており、基板Ｋとの対向面（下面）には、中空部２１ａに接続したスリット穴２１ｂが当該吐出部材２１の長手方向に沿って形成されている。
【００３７】
また、吐出部材２１は、略左右対称に形成され接地されたアルミ製の第１接地電極２２及び第２接地電極２３が向い合わされて一体的に構成されるものであり、各接地電極２２，２３は、その対向面に、前記中空部２１ａを形成するための凹部２２ａ，２３ａを備えている。この凹部２２ａ，２３ａの底面は、互いに平行となるようにそれぞれ鉛直に形成されて対向しており、この凹部２２ａ，２３ａの底面によって、一対の平行平板電極が形成されるようになっている。
【００３８】
前記第２接地電極２３側の側面上部には、吐出部材２１の中空部２１ａに接続し、ガス供給装置４０の供給管４７が取り付けられる取付穴２１ｃが形成されており、この取付穴２１ｃを介して、当該中空部２１ａ内にガス供給装置４０から処理ガスが供給される。また、前記中空部２１ａは、吐出部材２１の長手方向両端面にその下面側で開口し、この中空部２１ａ内面両側（凹部２２ａ，２３ａの底面）の下面側（スリット穴２１ｂ側）には、その全面に渡って第２誘電体２８が形成されている。
【００３９】
前記各第１誘電体２５は、その外周面と中空部２１ａ内面両側の第２誘電体２８とがそれぞれ対峙するように且つこれらの間に隙間が形成されるように、軸線が吐出部材２１の長手方向と平行に積み重ねられて配置され、両端部が吐出部材２１の長手方向両端面からそれぞれ突出している。
【００４０】
尚、各第１誘電体２５と各第２誘電体２８との間には、これらの間に隙間を形成するためのスペーサ２９が、第１誘電体２５の軸線方向に一定間隔で設けられており、このスペーサ２９によって、第１誘電体２５と第２誘電体２８との間に形成される隙間の最小距離ｇが、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲で一定に維持されるようになっている。
【００４１】
前記各閉塞部材２４は、吐出部材２１の長手方向両端面に開口した中空部２１ａを閉塞するためのものであり、当該端面側に開口した凹部２４ａをそれぞれ備えている。この凹部２４ａ内には、両側面に開口した保持穴３０ａを備える保持部材３０が配設されており、この保持穴３０ａ内に各第１誘電体２５の両端部がそれぞれ挿入されることで、当該第１誘電体２５が保持されている。
【００４２】
前記冷却装置３１は、軸線が吐出部材２１の長手方向と平行に配置され、その両側面（第１接地電極２２及び第２接地電極２３の外面）の下部側に適宜接着剤（図示せず）によって取り付けられた複数（本例では片側３本ずつ）の冷却管３２と、これら各冷却管３２内に冷却液を供給して図２における矢示方向に循環させる冷却液循環機構３３とからなり、各冷却管３２内に冷却液を供給して流通させることにより吐出部材２１を冷却し、これによって、第１誘電体２５たる石英ガラス管が破損するのを防止する。
【００４３】
前記ガス供給装置４０は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）式窒素ガス生成装置などから構成されており、図３及び図６に示すように、圧縮空気を供給する供給ポンプ４１と、分子篩などからなり、供給ポンプ４１によって供給される空気から酸素を吸着除去するための吸着剤が充填された第１吸着槽４２及び第２吸着槽４３と、第１吸着槽４２及び第２吸着槽４３によって一定量の酸素が除去された空気（即ち、窒素ガスを主成分とする処理ガス）が流入して貯留される貯留槽４４と、供給ポンプ４１と各吸着槽４２，４３との間及び各吸着槽４２，４３と貯留槽４４との間を接続する配管４５と、配管４５に設けられた制御弁４６と、一端が貯留槽４４に接続し、他端が吐出部材２１の取付穴２１ｃに取り付けられる供給管４７とを備えている。尚、供給ポンプ４１は、適宜フィルタ（図示せず）で異物の除去された空気を加圧するように構成されている。
【００４４】
前記配管４５は、一端が供給ポンプ４１に接続した第１配管４５ａと、一端が第１配管４５ａの他端側に接続し、他端が第１吸着槽４２に接続した第２配管４５ｂと、一端が第１配管４５ａの他端側に接続し、他端が第２吸着槽４３に接続した第３配管４５ｃと、第２配管４５ｂに接続した第１排気管４５ｄと、第３配管４５ｃに接続した第２排気管４５ｅと、第２配管４５ｂと第３配管４５ｃとを接続する第１接続管４５ｆと、一端が分岐して各吸着槽４２，４３に接続し、他端が貯留槽４４に接続した第４配管４５ｇと、第４配管４５ｇの分岐した一端側をそれぞれ接続する第２接続管４５ｈとからなる。
【００４５】
前記制御弁４６は、第２配管４５ｂの第１配管４５ａ側接続部と第１接続管４５ｆ側接続部との間に設けられる第１制御弁４６ａと、第３配管４５ｃの第１配管４５ａ側接続部と第１接続管４５ｆ側接続部との間に設けられる第２制御弁４６ｂと、第１排気管４５ｄに設けられる第３制御弁４６ｃと、第２排気管４５ｅに設けられる第４制御弁４６ｄと、第１接続管４５ｆに設けられる第５制御弁４６ｅと、第４配管４５ｇの一端側分岐部と第２接続管４５ｈの接続部との間に設けられる第６制御弁４６ｆ（第１吸着槽４２側）及び第７制御弁４６ｇ（第２吸着槽４３側）と、第２接続管４５ｈに設けられる第８制御弁４６ｈとからなる。
【００４６】
このガス供給装置４０によれば、以下のようにして、空気から一定量の酸素が除去されて、窒素ガスを主成分とする処理ガスが生成される。即ち、まず、第１制御弁４６ａ及び第６制御弁４６ｆが開いた状態、且つその他の制御弁４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ，４６ｇ，４６ｈが閉じた状態で、供給ポンプ４１により圧縮空気が第１配管４５ａ及び第２配管４５ｂを介して第１吸着槽４２内に供給されると、吸着剤の酸素及び窒素に対する吸着速度がそれぞれ異なることから、当該空気中の酸素の一部が当該吸着剤に吸着除去され、酸素除去後の空気が第４配管４５ｇを流通して貯留槽４４内に流入する。
【００４７】
この後、一定時間が経過すると、第１制御弁４６ａ及び第６制御弁４６ｆが閉じられるとともに、第５制御弁４６ｅ及び第８制御弁４６ｈが開かれ、これにより、第２吸着槽４３側に比べて圧力が高い、第１吸着槽４２内に残存している酸素除去後の空気が、第１接続管４５ｆ及び第２接続管４５ｈ内を流通して第２吸着槽４３側に移動，流入する。
【００４８】
この後、更に一定時間が経過すると、第５制御弁４６ｅ及び第８制御弁４６ｈが閉じられ、第３制御弁４６ｃが開かれて、第１吸着槽４２内の吸着剤に吸着除去された酸素ガスが第１排気管４５ｄから外部に排気される。
【００４９】
また、第２制御弁４６ｂ及び第７制御弁４６ｇが開かれ、供給ポンプ４１により圧縮空気が第１配管４５ａ及び第３配管４５ｃを介して第２吸着槽４３内に供給されると、上記と同様、当該空気中の酸素の一部が吸着剤に吸着除去されて酸素除去後の空気が第４配管４５ｇを流通して貯留槽４４内に流入する。
【００５０】
この後、一定時間が経過すると、第２制御弁４６ｂ及び第７制御弁４６ｇが閉じられるとともに、第５制御弁４６ｅ及び第８制御弁４６ｈが開かれて、第１吸着槽４２側に比べて圧力が高い、第２吸着槽４３内に残存している酸素除去後の空気が、第１接続管４５ｆ及び第２接続管４５ｈ内を流通して第１吸着槽４２側に移動，流入する。
【００５１】
そして、第５制御弁４６ｅ及び第８制御弁４６ｈが閉じられ、第４制御弁４６ｄが開かれると、第２吸着槽４３内の吸着剤に吸着除去された酸素ガスが第２排気管４５ｅから外部に排気される。また、このとき、供給ポンプ４１によって第１吸着槽４２内に圧縮空気が供給される。
【００５２】
以降、上述のような操作が繰り返し行われ、第１吸着槽４２と第２吸着槽４３とで交番的に生成された処理ガスが貯留槽４４に連続的に供給され、この処理ガスが、供給管４７を介して吐出部材２１の中空部２１ａ内に供給される。尚、このようにして生成された処理ガスの成分比（体積比）は、窒素が９９％、酸素が８０００ｐｐｍ以下、アルゴンが１２０００ｐｐｍ以下、二酸化炭素が２７ｐｐｍ以下、水（水蒸気）が２ｐｐｍ以下、炭化水素（ＣｍＨｎ）が４ｐｐｍ以下、一酸化炭素が１ｐｐｍ以下となっており、このような成分比の処理ガスを用いることが好ましい。
【００５３】
以上のように構成された本例の表面処理装置１によれば、ガス供給装置４０から処理ガスが処理ガス吐出装置２０の吐出部材２１の中空部２１ａ内に供給されると、供給された処理ガスは、当該中空部２１ａ内を下方（スリット穴２１ｂ側）に向けて流動し、各第１誘電体２５と各第２誘電体２８との間の隙間を通ってスリット穴２１ｂに至る。
【００５４】
内部電極２６と接地電極２２，２３（吐出部材２１）との間には、高周波電源２７により高周波電力が印加され、当該内部電極２７と接地電極２２，２３とによって高周波電界が形成されており、前記処理ガスは、この高周波電界によって当該内部電極２６（第１誘電体２５）と接地電極２２，２３（第２誘電体２８）との間に生じる放電により、ラジカル原子やイオンなどを含んだプラズマとされる。
【００５５】
そして、プラズマ化された処理ガスは、スリット穴２１ｂから吐出部材２１外部へ吐出され、吐出された処理ガス中のラジカル原子やイオンによって、搬送ローラ１０により搬送される基板Ｋの表面が処理される（例えば、成膜処理や表面改質処理などが行われる）。
【００５６】
上述したように、本例の表面処理装置１における処理ガス吐出装置２０では、第１誘電体２５を管状に形成してその管内に内部電極２６を設けているので、内部電極２６（第１誘電体２６）側の表面積（放電面積）を広くして、より多くのラジカル原子やイオンを効率的に生成することができる。
【００５７】
また、複数の第１誘電体２５を、その外周面と中空部２１ａ内面両側の第２誘電体２８とがそれぞれ対峙するように且つこれらの間に隙間が形成されるように、吐出部材２１の長手方向と平行に積み重ねて配置しているので、接地電極２２，２３の対向方向（基板搬送方向）における長さを短くしてコンパクトな構成にすることができるとともに、より多くのラジカル原子やイオンを効率的に生成することができる。尚、第１誘電体２５の配置本数は、要求される処理能力に応じて変更すれば良く、配置本数を増やしても、第１誘電体２５を積み重ねるだけであるので、当該処理ガス吐出装置２０の装置構成が大きくなることはない。
【００５８】
また、更に、各第１誘電体２５を吐出部材２１の中空部２１ａ内（接地電極２２，２３間内）に収めるようにしているので、内部電極２６と接地電極２２，２３とによって形成される高周波電界が当該吐出部材２１の外部に作用するのを防止することができる。
【００５９】
また、各第１誘電体２５と各第２誘電体２８との間にスペーサ２９を設けているので、当該第１誘電体２５と第２誘電体２８との間に隙間を確実に形成してこれらの間で放電を確実に生じさせることができ、プラズマの生成が不均一になるのを有効に防止することができる。
【００６０】
また、第１誘電体２５の外径を５ｍｍ以下に構成して、その外周面と第２誘電体２８との間に形成される隙間の最小距離ｇを、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に設定しているので、処理ガスの流動を妨げることなく、一定流量の処理ガスをスリット穴２１ｂから吐出させることができるとともに、より少ない消費電力で、第１誘電体２５と第２誘電体２８との対向領域の全面に渡り放電を生じさせてプラズマをより効率的に生成することができる。
【００６１】
尚、前記隙間の最小距離ｇが０．１ｍｍ未満では、処理ガスの流動が妨げられたり、製造が困難になるという問題を生じ、前記隙間の最小距離ｇが２ｍｍよりも大きい場合や第１誘電体２５の外径が５ｍｍよりも大きい場合には、第１誘電体２５と第２誘電体２８との対向領域の全面で放電が生じなかったり、高周波電源２７によって内部電極２６と接地電極２２，２３との間に印加すべき高周波電力が大きくなるという問題を生じる。
【００６２】
また、接地電極２２，２３の、第１誘電体２５と対峙する部分（吐出部材２１の中空部２１ａ内面両側の下面側）に、第２誘電体２８をそれぞれ形成しているので、不純物の混入のない処理ガスをスリット穴２１ｂから吐出させることができる。これは、第２誘電体２８が形成されていないと、プラズマ中のイオンが接地電極２２，２３側に移動して衝突し、この衝突によって接地電極２２，２３がスパッタされ、当該接地電極２２，２３を構成する原子が処理ガス中に不純物として含まれるからである。
【００６３】
したがって、本例の表面処理装置１によれば、上記処理ガス吐出装置２０が、より多くのラジカル原子やイオンを効率的に生成することができるので、基板Ｋ表面により多くのラジカル原子やイオンを供給することができ、プラズマ表面処理を効率的に実施することができる。
【００６４】
また、処理ガス吐出装置２０が、第１誘電体２５（内部電極２６）を吐出部材２１の中空部２１ａ内に収めた構造であるので、基板Ｋの表面に高周波電界が作用したり、内部電極２６（第１誘電体２５）と基板Ｋの表面との間に放電が生じるのを防止することができ、当該処理ガス吐出装置２０と基板Ｋとの間の距離を従来以上に短くすることができる。したがって、このことによっても、より多くのラジカル原子やイオンを基板Ｋ表面に供給してより効率的に当該基板Ｋ表面を処理することができる。
【００６５】
また、処理ガス吐出装置２０が、コンパクトな構成であるので、当該表面処理装置１の装置構成もコンパクトにすることができる。
【００６６】
また、ガス供給装置４０を窒素ガス生成装置などから構成し、当該窒素ガス生成装置により生成された、窒素ガスを主成分とするガスを処理ガスとして使用しているので、窒素ガスの購入費用が発生せず、ランニングコストを大幅に削減することができる。
【００６７】
また、冷却装置３１により吐出部材２１（各接地電極２２，２３）を冷却することで、第１誘電体２５たる石英ガラス管を冷却してその温度上昇を抑えることができるので、当該石英ガラス管が破損するのを防止することができる。
【００６８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００６９】
上例では、吐出部材２１の中空部２１ａの内面両側を鉛直平行に形成したが、図７に示すように、第１誘電体２５との距離が等しい凹曲面を当該第１誘電体２５の軸線方向に沿って形成するようにしても良い。このようにすれば、第２誘電体２８と第１誘電体２５との間の距離が等距離となるので、放電を安定して生じさせることができ、プラズマを均一に生成することができる。
【００７０】
また、図８に示すように、前記接地電極２２，２３と同様に接地され、吐出部材２１の中空部２１ａ内を２つの空間３２ａ，３２ｂに仕切る仕切板３２を当該中空部２１ａ内に設けるようにしても良い。この場合、仕切板３２は、その両側面が中空部２１ａの内面両側とそれぞれ平行に配設されて、各空間３２ａ，３２ｂがスリット穴２１ｂ側で相互に連通するように中空部２１ａ内を仕切り、各第１誘電体２５は、前記各空間３２ａ，３２ｂのそれぞれに設けられ、高周波電源２７は、内部電極２６と接地電極２２，２３，３２との間に高周波電力を印加するように構成され、ガス供給装置４０は、前記各空間３２ａ，３２ｂのそれぞれに処理ガスを供給するように構成される。
【００７１】
このようにすれば、ガス供給装置４０から各空間３２ａ，３２ｂのそれぞれに供給された処理ガスは、上記と同様に、各第１誘電体２５と接地電極２２，２３，３２との間の隙間を通ってスリット穴２１ｂ側に向けて流動し、この後、各空間３２ａ，３２ｂを流動した処理ガスは合流して当該スリット穴２１ｂから吐出される。また、各空間３２ａ，３２ｂのそれぞれに配置された各第１誘電体２５の管内の内部電極２６と接地電極２２，２３，３２との間には、高周波電源２７によって高周波電力が印加され、当該内部電極２６と接地電極２２，２３，３２とによって高周波電界が形成されており、これによって、前記処理ガスがプラズマ化される。
【００７２】
このように、複数の空間３２ａ，３２ｂで処理ガスをそれぞれプラズマ化すれば、より多くのラジカル原子やイオンを効率的に生成することができる。尚、図８に示した例では、吐出部材２１の中空部２１ａ内に一つの仕切板３２を設けて２つの空間３２ａ，３２ｂを形成したが、このような仕切板３２を複数設けて３つ以上の空間を形成するようにしても良い。
【００７３】
また、図１乃至図６に示した例や、図７に示した例において、前記第２誘電体２８は、これを省略するようにしても良く、また、図８に示した例において、各接地電極２２，２３，３２の第１誘電体２５との対向面に、当該第１誘電体２５との距離が等しい凹曲面を第１誘電体２５の軸線方向に沿って形成したり、各接地電極２２，２３，３２の第１誘電体２５と対峙する部分に第２誘電体２８を形成するようにしても良い。
【００７４】
また、図９に示すように、処理ガスを吐出部材２１から吐出させるための開口部は、スリット穴２１ｂに限られるものではなく、所定間隔で形成された複数の貫通穴３３から処理ガスを吐出させるようにしても良い。この場合、貫通穴３３は、直径ｄが０．５ｍｍ以下、間隔ｐが２ｍｍ以下で形成すると、基板Ｋ表面にムラ無く処理ガスを吐出することがでてきて好ましい。尚、図９は、吐出部材２１の底面図（図１における矢示Ｄ方向から見た図）である。
【００７５】
また、図１０に示すように、吐出部材２１の下面にスリット穴２１ｂを形成せず、吐出部材２１の中空部２１ａを当該吐出部材２１の下面に開口させるとともに、前記接地電極２２，２３と同様に接地された、中空部２１ａ内を２つの空間３４ａ，３４ｂに仕切る仕切板３４を設けるようにしても良い。この場合、仕切板３４は、その両側面が中空部２１ａの内面両側とそれぞれ平行に配設され、各第１誘電体２５は、前記各空間３４ａ，３４ｂのそれぞれに設けられ、高周波電源２７は、内部電極２６と接地電極２２，２３，３４との間に高周波電力を印加するように構成され、ガス供給装置４０は、前記各空間３４ａ，３４ｂのそれぞれに処理ガスを供給するように構成される。
【００７６】
このようにすれば、ガス供給装置４０から各空間３４ａ，３４ｂのそれぞれに供給された処理ガスは、上記と同様に、各第１誘電体２５と接地電極２２，２３，３４との間の隙間を通って下方に流動するとともに、プラズマ化され、この後、接地電極２２，２３，３４の下端側から吐出される。
【００７７】
このようにしても、上記と同様に、複数の空間３４ａ，３４ｂで処理ガスをそれぞれプラズマ化することができるので、より多くのラジカル原子やイオンを効率的に生成することができる。また、仕切板３４は、２つ以上配置するようにしても良く、また、各接地電極２２，２３，３４の第１誘電体２５との対向面に、当該第１誘電体２５との距離が等しい凹曲面を第１誘電体２５の軸線方向に沿って形成したり、各接地電極２２，２３，３４の第１誘電体２５と対峙する部分に第２誘電体２８を形成するようにしても良い。
【００７８】
また、上例では、吐出部材２１（接地電極２２，２３）の外面に冷却管３２を取り付けて、当該冷却管３２内を流通する冷却液により吐出部材２１（第１誘電体２５）を冷却するようにしたが、これに限られるものではなく、各接地電極２２，２３の内部に冷却液流路を形成し、この冷却液流路内を流通する冷却液によって第１誘電体２５を冷却することもできる。また、図８や図１０に示すように、仕切板３２，３４を設けた場合には、この仕切板３２，３４の内部に冷却液流路を形成して当該冷却液流路内に冷却液を供給すると良い。
【００７９】
また、上例では、基板Ｋを処理するように構成したが、処理対象物は基板Ｋに限定されるものではなく、また、処理ガスも窒素ガスを主成分とするものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面処理装置の概略構成を示した正断面図である。
【図２】図１に示した表面処理装置の正面図である。
【図３】図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図４】図１における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。
【図５】図１における矢示Ｃ−Ｃ方向の断面図である。
【図６】本実施形態に係るガス供給装置の概略構成を示した説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る吐出部材の概略構成を示した断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る吐出部材の概略構成を示した断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る吐出部材の概略構成を示した底面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る吐出部材の概略構成を示した断面図である。
【図１１】従来例に係る表面処理装置の概略構成を示した断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１    表面処理装置
１０  搬送ローラ
２０  処理ガス吐出装置
２１  吐出部材
２２  第１接地電極
２３  第２接地電極
２４  閉塞部材
２５  第１誘電体
２６  内部電極
２７  高周波電源
２８  第２誘電体
２９  スペーサ
３０  保持部材
３１  冷却装置
３２  冷却管
３３  冷却液循環機構
４０  ガス供給装置
４１  供給ポンプ
４２  第１吸着槽
４３  第２吸着槽
４４  貯留槽
４５  配管
４６  制御弁
４７  供給管
【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】
2006297339.tif 000008
【図７】
2006297339.tif 000009
【図８】
2006297339.tif 000010
【図９】
2006297339.tif 000011
【図１０】
2006297339.tif 000012
【図１１】
2006297339.tif 000013