(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の処理ヘッドを含むプラズマ処理装置における各処理ヘッドへの供給電力の検査を簡易に行なえるようにする。【解決手段】プラズマ処理装置の電源１０から各電極ユニット２３への電力供給ライン１４にプローブ取付端子３０を設ける。プローブ取付端子３０に、検電手段５０用の高電圧プローブ４０の接続端子４１を抜き差し可能に接続する。プローブ取付端子３０の弾性保持部３１によって、接続端子４１を弾性的に押さえて保持する。【選択図】図１
2011060454.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被処理物に接触させてプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ化のための電極をそれぞれ含む複数の電極ユニットと、
前記各電極ユニットを電源に接続する複数の電力供給ラインと、
前記各電力供給ラインに設けられ、検電手段用の高電圧プローブの接続端子が抜き差し方向に抜き差し可能に接続されるプローブ取付端子と、
を備え、前記プローブ取付端子が、前記接続端子を前記抜き差し方向と交差する方向に弾性的に押さえて保持する弾性保持部を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記弾性保持部が、互いの間に前記接続端子を受け容れる受容凹部を形成するよう環状に並べられた複数の板バネ状の保持片を含み、これら保持片が前記受容凹部を拡縮させるよう弾性変形可能であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記接続端子が、球形状をなしており、
前記保持片には、前記接続端子の外面の一部が嵌まる円形の保持穴が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被処理物をプラズマ処理する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理ガスを電界印加によりプラズマ化して被処理物に接触させ、被処理物の表面をプラズマ処理する装置は公知である。
特許文献１のプラズマ処理装置には、処理ヘッドが複数設けられている。各処理ヘッドには、一対の電極からなる電極ユニットが収容されている。電極ユニットの一方の電極が、電力供給ラインを介して電源に接続されている。他方の電極が電気的に接地されている。電源からの電力供給によってこれら電極間に電界が印加され、処理ガスがプラズマ化される。これにより、処理ヘッドごとに被処理物の表面をプラズマ処理できる。
電極への供給電圧は１万ボルト以上である。
【０００３】
プラズマ処理装置では、複数の電力供給ラインにそれぞれ高電圧プローブを設け、各高電圧プローブにオシロスコープを接続することにより、電力供給ラインごとの供給電力を検査することがある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１６９００号公報
【特許文献２】特開２０００−０５８２９６号公報（図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高電圧プローブは、供給電力等の検査時以外には使用する機会がほとんどない。このような高電圧プローブを複数の電力供給ラインの各々に常備しておくのは不経済であり装置コストの上昇にも繋がる。そこで、検査の際は、１つの高電圧プローブを複数の電力供給ラインに順次接続し、複数の処理ヘッドを１つずつ順次検査することにすれば、高電圧プローブを複数設置する必要がなく、装置コストを削減できる。しかし、その場合、次の処理ヘッドの検査に移る度に、高電圧プローブを１つ前の電力供給ラインから取り外し、次の電力供給ラインに取り付ける作業を要する。高圧プローブと電力供給ラインのプローブ取付端子との接続には、従来、ネジが用いられているため、高電圧プローブを付け替えるにはネジを回す必要がある。したがって、時間がかかるだけでなく、１万ボルト以上の高電圧が印加され得る部分に触れないと作業ができない場合があり、電源をオフにして行なうにしても、作業者の負担が大きい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、処理ガスをプラズマ化して被処理物に接触させてプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ化のための電極をそれぞれ含む複数の電極ユニットと、
前記各電極ユニットを電源に接続する複数の電力供給ラインと、
前記各電力供給ラインに設けられ、オシロスコープ等の検電手段用の高電圧プローブの接続端子が抜き差し方向に抜き差し可能に接続されるプローブ取付端子と、
を備え、前記プローブ取付端子が、前記接続端子を前記抜き差し方向と交差する方向に弾性的に押さえて保持する弾性保持部を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記特徴によれば、１つの高電圧プローブを使い回すことで、各電極ユニットに供給される電力等の電気特性を検査することができる。したがって、電極ユニットごとに高電圧プローブを設備する必要がなく、装置コストを削減できる。高電圧プローブは、プローブ取付端子に差し込むだけで簡単にワンタッチで接続できる。弾性保持部が高電圧プローブの接続端子を弾性的に押さえて保持することで、高電圧プローブとプローブ取付端子を確実に接続して電気的に確実に導通させることができる。検査終了後は、高電圧プローブをプローブ取付端子から引き抜くだけで、接続を簡単に解除できる。さらに、高電圧プローブを別のプローブ取付端子に差し込むだけで、高電圧プローブの付け替え作業を簡単に行なうことができる。高電圧プローブのプローブ取付端子との着脱又は別のプローブ取付端子への付け替えのためにネジを回す等の煩雑な作業をしなくても済み、高電圧が印加され得る部分に触れなくても済む。よって、作業者の負担を軽減できる。
【０００８】
前記弾性保持部が、互いの間に前記接続端子を受け容れる受容凹部を形成するよう環状に並べられた複数の板バネ状の保持片を含み、これら保持片が前記受容凹部を拡縮させるよう弾性変形可能であることが好ましい。接続端子を受容凹部に差し入れると、接続端子の周囲の各保持片が外側へ押されて受容凹部が広がるように、接続端子の太さに応じて受容凹部の自然状態での断面積を設定する。これにより、複数の保持片が接続端子を互いに異なる方向から弾性的に押さえ付ける。よって、接続端子をしっかりと保持でき、かつ高電圧プローブとプローブ取付端子を電気的に確実に導通させることができる。
【０００９】
前記接続端子が、球形状をなしており、前記保持片には、前記接続端子の外面の一部が嵌まる円形の保持穴が形成されていることが好ましい。これにより、保持片の保持穴の周縁部分が接続端子の外面に弾性を持って押し当てられる。よって、接続端子を一層しっかりと保持でき、かつ高電圧プローブとプローブ取付端子を電気的に確実に導通させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、１つの高電圧プローブを使い回すことで、各電極ユニットに供給される電力等の電気特性を検査することができる。したがって、電極ユニットごとに高電圧プローブを設備する必要がなく、装置コストを削減できる。高電圧プローブは、プローブ取付端子に差し込むだけで簡単にワンタッチで接続でき、そのプローブ取付端子から引き抜いて別のプローブ取付端子に差し込むだけで簡単に付け替えることができる。高電圧プローブのプローブ取付端子との着脱又は別のプローブ取付端子への付け替えのためにネジを回す等の煩雑な作業をしなくても済み、高電圧が印加され得る部分に触れなくても済む。よって、作業者の負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の基本構成を示す模式図である。
【図２】上記プラズマ処理装置のプローブ取付端子の具体的態様を示す斜視図である。
【図３】上記プローブ取付端子に高電圧プローブを接続した状態を示す正面断面図である。
【図４】上記プローブ取付端子を収容したハウジングの平面図である。
【図５】上記プローブ取付端子及び高電圧プローブの接続構造の変形例を示す正面断面図である。
【図６】上記プローブ取付端子及び高電圧プローブの接続構造の他の変形例を示す正面断面図である。
【図７】上記プローブ取付端子及び高電圧プローブの接続構造の他の変形例を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、被処理物９をプラズマ処理する装置１を示したものである。被処理物９は、特に限定がなく、ガラス基板でもよく、連続フィルムでもよく、半導体ウェハでもよい。プラズマ処理装置１は、電源１０と、複数（図では３つ）の処理ヘッド２０を備えている。
【００１３】
電源１０は、直流整流部１１と、インバータ１２（パルスユニット）と、高圧トランス１３を含む。直流整流部１１は、商用交流電圧を直流に整流する。インバータ１２は、整流後の直流をスイッチングしてパルス状の交流電圧に変換する。高圧トランス１３は、インバータ１２の出力電圧を昇圧する。昇圧後の電圧は、１万ボルト以上であり、例えば１５０００〜１７０００Ｖである。高圧トランス１３から複数（図では３つ）の電力供給ライン１４が、それぞれ対応する処理ヘッド２０へ延び出ている。
【００１４】
各処理ヘッド２０には、電界印加電極２１と接地電極２２の組みからなる電極ユニット２３が収容されている。各処理ヘッド２０ひいては各電極ユニット２３の電界印加電極２１に、対応する電力供給ライン１４が接続されている。接地電極２２は、電気的に接地されている。少なくとも一方の電極２１，２２の対向面には固体誘電体層（図示省略）が設けられている。電源１０から電力が電力供給ライン１４を介して電界印加電極２１に供給され、電極２１，２２間に電界が印加される。これにより、電極２１，２２間の空間が、大気圧近傍の放電空間２４になる。
ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０４〜５０．６６３×１０４Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０４〜１０．６６４×１０４Ｐａが好ましく、９．３３１×１０４〜１０．３９７×１０４Ｐａがより好ましい。
【００１５】
図示は省略するが、電極２１，２２間の空間２４に処理ガス供給系が接続されている。処理ガス供給系は、処理目的に応じた処理ガスを電極間空間２４に供給する。例えば、被処理物９の親水化処理を行なう場合、処理ガスはＯ２、Ｎ２等を含む。被処理物９の撥水化処理やエッチング処理を行なう場合、処理ガスはＣＦ４等のフッ素系成分を含む。この処理ガスが電極２１，２２間でプラズマ化されて被処理物９に接触する。これにより、処理ヘッド２０ごとに被処理物９をプラズマ表面処理できる。
【００１６】
各電力供給ライン１４にプローブ取付端子３０が設けられている。各電力供給ライン１４から端子接続ライン１５が分岐され、この端子接続ライン１５にプローブ取付端子３０が接続されている。複数（図では３つ）のプローブ取付端子３０は、互いに同一構造になっている。電力供給ライン１４、端子接続ライン１５、プローブ取付端子３０は、１万ボルト以上（例えば１５０００〜１７０００Ｖ）の高圧系である。プローブ取付端子３０に、高電圧プローブ４０の接続端子４１が図１において矢印ａにて示す抜き差し方向に抜き差し可能に接続される。高電圧プローブ４０にケーブル５１を介してオシロスコープ５０（検電手段）が接続される。高電圧プローブ４０は、プローブ取付端子３０の電圧を１０００分の１程度に降下させてオシロスコープ５０に入力する。オシロスコープ５０により、対応する処理ヘッド２０への供給電力（供給電圧、供給電流を含む）の大きさや波形等の電気特性を検査することができる。
【００１７】
プローブ取付端子３０は、弾性保持部３１を含む。弾性保持部３１は、接続端子４１を弾性的に押さえ付ける。接続端子４１の押さえ方向は、抜き差し方向ａと交差し、好ましくは直交している。
【００１８】
図２は、プローブ取付端子３０の具体的構造を示したものである。プローブ取付端子３０は、ホルダ３２と、端子本体３３を備えている。ホルダ３２は、樹脂にて構成され、上面が開放された箱状になっている。端子本体３３は、金属の板にて構成され、ホルダ３２の内部に水平に収容されている。端子本体３３に端子接続ライン１５の端部が接続されている。
【００１９】
端子本体３３の上面に弾性保持部３１が設けられている。弾性保持部３１は、４つ（複数）の保持部材３４を有している。各保持部材３４は、Ｌ字状に折曲された金属の板にて構成されている。保持部材３４の水平な基部片３５が端子本体３３にネジ止め等の固定手段にて固定されている。保持部材３４の垂直な保持片３６が、端子本体３３から上に突出されている。保持部材３４は、基部片３５と保持片３６の角度を少し変えると元の角度に戻ろうとする弾性復元力を生じる。したがって、保持片３６は、該保持片３６の面と直交する方向に付勢力を発揮する板バネになっている。各保持片３６の中央部には円形の保持穴３７が形成されている。
【００２０】
４つの保持部材３４の保持片３６どうしが前後左右に向き合い平面視で正方形の環状になるよう配置されている。４つの保持部材３４の基部片３５は互いに外側に向けられている。
【００２１】
４つの保持片３６どうしの間に受容凹部３８が画成されている。受容凹部３８は、平面視で四角形の空間になっている。４つの保持片３６の各々が当該保持片３６の面と直交する方向に弾性変形することで、受容凹部３８が拡縮可能になっている。
【００２２】
受容凹部３８に高電圧プローブ４０の先端の接続端子４１が垂直（図１の矢印ａに対応する方向）に引き抜き可能に受け入れられる。接続端子４１は、球状になっている。詳しくは、接続端子４１は、長径を高電圧プローブ４０の軸方向（図２において上下）に向けた楕円球状になっている。接続端子４１の短径は、前後又は左右に対向する２つの保持片３６どうしの自然状態における距離より少し大きい。図３に示すように、接続端子４１を受容凹部３８内に嵌め込んだ状態では、接続端子４１の軸方向の中央部（外面の一部）が各保持片３６の保持穴３７に少し入り込んでいる。保持片３６の保持穴３７の周縁部分が接続端子４１の外周面に弾性を持って押し当てられている。接続端子４１の先端部（下端部）が端子本体３３の上面に接触している。
【００２３】
図４に示すように、複数（図では３つ）のプローブ取付端子３０は、ハウジング６０の内部に横に並んで収容されている。ハウジング６０の上板６１には、プローブ取付端子３０の数に対応する複数（図では３つ）のプローブ挿通穴６２が形成されている。各プローブ挿通穴６２は、対応するプローブ取付端子３０の弾性保持部３１の真上に配置されている。図３に示すように、接続端子４１を受容凹部３８内に嵌め込んだ状態では、高電圧プローブ４０の本体部４２の先端部（下端部）が、プローブ挿通穴６２の周縁にて支持されている。
【００２４】
上記構成のプラズマ処理装置１においては、何れのプローブ取付端子３０にも高電圧プローブ４０が取り付けられていない状態で、被処理物９の表面処理を行なうことができる。高電圧プローブ４０は、プラズマ処理装置１全体で１つだけ設備すればよい。何れか１つのプローブ取付端子３０に上記１つの高電圧プローブ４０を接続した状態で、被処理物９の表面処理を行なってもよい。
【００２５】
プラズマ表面処理に先立ち、或いはメンテナンス等に際して、電源１０から各処理ヘッド２０の電界印加電極２１に供給される電力（電圧、電流を含む）の大きさや波形等の電気特性を検査するときは、電源１０を停止したうえで、複数の処理ヘッド２０のうち１つを選択し、その処理ヘッド２０に対応するプローブ取付端子３０に上記１つの高電圧プローブ４０を接続する。すなわち、高電圧プローブ４０の接続端子４１を、上記対応するプローブ取付端子３０の真上のプローブ挿通穴６２からハウジング６０の内部に差し入れる。更に、その接続端子４１を、上記対応するプローブ取付端子３０の受容凹部３８内に差し込む。すると、接続端子４１が各保持片３６を外側へ押して受容凹部３８を広げながら受容凹部３８内に入る。やがて、高電圧プローブ４０の軸方向の中央部が各保持片３６の保持穴３７に少し入り込む。このとき、各保持片３６が受容凹部３８を縮める方向へ僅かに戻る。そして、各保持片３６の保持穴３７の周縁部分が接続端子４１の外周面に弾性的に押し当てられる。したがって、４つの保持片３６が、接続端子４１を四方から弾性的に押さえ付ける。これにより、接続端子４１を弾性保持部３１によってしっかりと保持できる。さらに、高電圧プローブ本体部４１の下端部をプローブ挿通穴６２の周縁にて支持できる。このようにして、高電圧プローブ４０を、上記対応するプローブ取付端子３０に簡単かつ確実に接続できる。
【００２６】
その後、電源１０を駆動し、電源１０からの高電圧電力を電力供給ライン１４を介して各処理ヘッド２０に供給する。このとき、電源１０からの例えば１５０００〜１７０００Ｖ程度の高電圧が、各電力供給ライン１４から端子接続ライン１５を介して各プローブ取付端子３０の端子本体３３にも印加される。更に、上記対応するプローブ取付端子３０においては、上記高電圧が弾性保持部３１を介して接続端子４１に印加される。４つの保持片３６からなる弾性保持部３１が接続端子４１に弾性的に押し当てられているため、弾性保持部３１と接続端子４１を電気的に確実に導通でき、電圧を弾性保持部３１を介して接続端子４１に確実に伝えることができる。この電圧が、高電圧プローブ４０によって１０００分の１程度まで下げられ、オシロスコープ５０へ送給される。これにより、オシロスコープ５０によって、上記選択した処理ヘッド２０に供給される電力等の電気特性を検査することができる。
【００２７】
上記１つの処理ヘッド２０についての検査を終了した後、電源１０を停止したうえで、高電圧プローブ４０を引き上げる。すると、接続端子４１が、保持片３６を弾性変形させながら保持穴３７から外れ、更に弾性保持部３１から上へ外れる。これにより、接続端子４１を上記対応するプローブ取付端子３０から簡単に取り外すことができる。更に、接続端子４１をプローブ挿通穴６２から引き抜き、ハウジング６０の外部に取り出す。
【００２８】
次に、上記検査済みの処理ヘッド２０を除く処理ヘッド２０を新たに選択し、上述した手順と同様にして、当該新たに選択した処理ヘッド２０に対応するプローブ取付端子３０に高電圧プローブ４０を接続する。そして、オシロスコープ５０によって、当該新たに選択した処理ヘッド２０への供給電力等の電気特性を検査する。検査終了後、高電圧プローブ４０を引き抜く。このようにして、１つの高電圧プローブ４０を複数のプローブ取付端子３０に順次接続することで、全ての処理ヘッド２０について電気特性を検査することができる。したがって、高電圧プローブ４０は１つだけ用意すればよく、プローブ取付端子３０ごとに高電圧プローブ４０を設備する必要がなく、装置コストを削減できる。
【００２９】
高電圧プローブ４０は、プローブ取付端子３０に差し込むだけで簡単にワンタッチで接続でき、そのプローブ取付端子３０から引き抜いて別のプローブ取付端子３０の弾性保持部３１に差し込むだけで簡単に付け替えることができる。高電圧プローブ４０のプローブ取付端子３０との着脱又は別のプローブ取付端子３０への付け替えのために、ネジを回す等の煩雑な作業は不要である。更に、端子本体３３や接続端子４１等の高電圧が印加され得る部分に触れる必要もない。よって、作業者の負担を軽減できる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
図５は、高電圧プローブ４０の接続端子４１とプローブ取付端子３０との接続構造の変形例を示したものである。プローブ取付端子本体３３の上面における４つの保持片３７にて囲まれた部分の中央部には、陥入凹部３９が形成されている。陥入凹部３９は、部分球面状になっている。この陥入凹部３９にプローブ接続端子４１の先端部が嵌り込んで面接触している。これによって、プローブ取付端子本体３３とプローブ接続端子４１との接触面積を大きくでき、高電圧プローブ４０とプローブ取付端子３０とを一層確実に導通させることができる。
【００３１】
図６は、高電圧プローブ４０の接続端子４１とプローブ取付端子３０との接続構造の他の変形例を示したものである。弾性保持部３１の保持片３６の上下方向の中央部分が、外側に円弧状に湾曲している。かつ保持片３６には保持穴３７が設けられていない。保持片３６の円弧状の内側面が、プローブ接続端子４１の外周面に弾性的に接触している。これによって、プローブ取付端子本体３３とプローブ接続端子４１との接触面積を大きくでき、高電圧プローブ４０とプローブ取付端子３０とを一層確実に導通させることができる。
【００３２】
さらに、プローブ取付端子本体３３の上面における４つの保持片３７にて囲まれた部分の中央部には、陥入孔３３ｈが形成されている。プローブ接続端子４１の先端部が陥入孔３３ｈに入り込むとともに陥入孔３３ｈの上側の周縁に接している。
【００３３】
図７は、高電圧プローブ４０の接続端子４１とプローブ取付端子３０との接続構造の他の変形例を示したものである。この変形例では、プローブ接続端子４１の先端面（下端面）が平らになっている。この平らなプローブ接続端子４１の先端面が、プローブ取付端子本体３３の上面に面接触している。これによって、プローブ取付端子本体３３とプローブ接続端子４１との接触面積を大きくでき、高電圧プローブ４０とプローブ取付端子３０とを一層確実に導通させることができる。
【００３４】
本発明は、上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変をなすことができる。
例えば、処理ヘッド２０、電力供給ライン１４、プローブ取付端子３０の数は、３つに限られず、２つでもよく、４つ以上でもよい。
弾性保持部３１の板バネ状の保持片３６の数は、４つに限られず、２つ又は３つでもよく、５つ以上でもよく、１つだけでもよい。
図１に示す電極ユニット２３は、平行平板電極２１，２２にて構成されていたが、これに限られず、一対のロール電極にて構成されていてもよく、ロール電極及び平板電極にて構成されていてもよく、ロール電極及び円筒凹面を有する電極にて構成されていてもよい。
図１に示すプラズマ処理装置１は、被処理物９が各処理ヘッド２０の電極間空間２４の外部に配置され、電極間空間２４でプラズマ化された処理ガスが電極間空間２４から噴出されて被処理物９に吹き付けられる所謂リモート式のプラズマ処理装置であったが、本発明は、被処理物９が各処理ヘッド２０の電極間空間２４の内部に配置され、プラズマが被処理物９に直接的に照射される所謂ダイレクト式のプラズマ処理装置にも適用できる。
複数の実施形態の一部の構成要素を互いに組み合わせてもよい。たとえば、図６に示す変形態様において、プローブ取付端子本体３３に孔３３ｈに代えて図５に示す変形態様の陥入凹部３９を形成してもよい。図６に示す変形態様において、プローブ取付端子本体３３に孔３３ｈを形成するのに代えて、図７に示すように、プローブ接続端子４１の先端面を平取りしてプローブ取付端子本体３３の上面に面接触させてもよい。
検電手段は、電気特性を検出できるものであればよく、オシロスコープ５０に限られず、電圧計測器でもよく、電流計測器でもよい。
本発明は、大気圧近傍下でのプラズマ処理に限られず、減圧下でのプラズマ処理にも適用できる。
本発明は、洗浄、表面改質（親水化、撥水化等）、成膜、エッチング、アッシング等の種々の表面処理に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、例えば液晶表示装置の偏光フィルムの製造や半導体装置の製造に適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１      プラズマ処理装置
９      被処理物
１０    電源
１１    直流整流部
１２    インバータ
１３    高圧トランス
１４    電力供給ライン
１５    端子接続ライン
２０    処理ヘッド
２１    電界印加電極
２２    接地電極
２３    電極ユニット
２４    電極間空間
３０    プローブ取付端子
３１    弾性保持部
３２    ホルダ
３３    端子本体
３３ａ  陥入孔
３４    保持部材
３５    基部片
３６    保持片
３７    保持穴
３８    受容凹部
３９    陥入凹部
４０    高電圧プローブ
４１    接続端子
４２    プローブ本体部
５０    オシロスコープ（検電手段）
５１    ケーブル
６０    ハウジング
６１    上板
６２    プローブ挿通穴
【図１】
2011060454.tif 000003
【図２】
2011060454.tif 000004
【図３】
2011060454.tif 000005
【図４】
2011060454.tif 000006
【図５】
2011060454.tif 000007
【図６】
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【図７】
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