(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置の電極を管状にし、この電極内の空間に冷却液を流して電極を冷却する際、上記電極内空間にガス溜まりが形成されるのを防止し、冷却効率を向上させる。【解決手段】プラズマ処理装置１の太い管状の第１電極１０の軸方向をほぼ水平に向け、その上側又は下側に第２電極２０を配置し、両電極１０，２０間に放電空間４２を形成する。冷却液を第１電極１０に供給又は排出する細い給排管３２，３４を第１電極１０に接続する。給排管３２，３４のうち少なくとも排出管３４の管内空間３４ａと第１電極内空間３３との連通部３４ｂを、第１電極１０の上側管壁１１の内面の近傍に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスを放電空間に導入して被処理物に接触させ、被処理物の表面を処理するプラズマ処理装置において、
軸方向をほぼ水平に向け、かつ前記軸方向の両端が塞がれた管にて構成された第１電極と、
前記第１電極の上側又は下側に配置され、前記第１電極との間に前記放電空間を形成する第２電極と、
前記第１電極に接続され、冷却液を前記第１電極内の空間に供給する供給管と、
前記第１電極に接続され、冷却液を前記第１電極内空間から排出する排出管と、
を備え、前記第１電極の管路断面積が、前記供給管の管路断面積及び前記排出管の管路断面積より大きく、前記供給管及び前記排出管のうち少なくとも排出管の管内空間と前記第１電極内空間との連通部が、前記第１電極の上側の管壁の内面の近傍に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１電極が前記第２電極の下側に配置され、前記供給管及び前記排出管のうち少なくとも排出管の端部が、前記第１電極内空間の内部に挿入されて前記上側管壁の下方かつ近傍で前記上側管壁に向かって開口され、前記連通部を構成してい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】
前記第１電極が前記第２電極の下側に配置され、前記供給管の前記連通部が、前記第１電極の上側の管壁の内面の近傍かつ前記第１電極の前記軸方向の一端部に配置され、前記排出管の前記連通部が、前記第１電極の上側の管壁の内面の近傍かつ前記第１電極の前記軸方向の他端部に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記上側管壁の内面と前記供給管又は排出管の前記連通部との間の間隔が、約１ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記供給管又は排出管が、前記第１電極の第２電極と対向する側とは反対側の管壁を貫通し、上記第１電極内空間に挿入されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１電極が前記第２電極の上側に配置され、前記供給管及び前記排出管のうち少なくとも排出管が、前記上側管壁を貫通して前記第１電極内の空間の内部に挿入され、この挿入部分における前記上側管壁の近傍には内周面から外周面に貫通する貫通穴が形成され、この貫通穴が、前記連通部を構成してい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。
【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によって表面処理するプラズマ処理装置に関し、特に上記プラズマを生成するための電極を冷却する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のプラズマ処理装置は一対の電極を備えている。少なくとも一方の電極の他方の電極との対向面には固体誘電体が設けられている。これら電極どうしの間に電界を印加して放電を生成し、電極間の空間を放電空間にする。この放電空間に処理ガスを導入してプラズマ化する。プラズマ化された処理ガスを半導体基板やフィルム等の被処理物に接触させ、被処理物の表面を処理する。処理内容としては、表面改質（親水化、撥水化等）、洗浄、アッシング、エッチング、成膜等がある。通常、被処理物は水平に配置されて上側の面が処理される。最近では、例えば、半導体装置の高集積化などのために、半導体基板の表面だけでなく裏面にも回路を構成することが珍しくない。或いは、偏光板等の積層基材の場合、その両面を改質して貼り合わせ性を確保することが必要なものもある。このような要請に対応するため、被処理物の下面を表面処理する構造のプラズマ処理装置も知られている。
【０００３】
プラズマ処理装置の一対の電極は、例えば上下に対向して配置される。このような電極構造では、上側の電極の下面が放電面になり、下側の電極の上面が放電面になる。被処理物を上下の電極どうし間の放電空間内に配置し、プラズマを被処理物に直接的に照射する。或いは、被処理物を下側の電極の下方に配置し、下側の電極に吹き出し口を形成し、上下の電極間で生成したプラズマガスを上記吹き出し口から吹き出して被処理物に吹き付ける構造も知られている（特許文献１の図１参照）。
【０００４】
プラズマ発生部分は高温になる。高温化を放置すると固体誘電体の破損や電極の変形を招くおそれがある。その対策として、例えば電極の内部に冷却路を設け、この冷却路に冷却液を流して熱を除去している。冷却路は、一般に機械的な穴加工で形成される。金属パイプを電極とし、その内部空間を冷却路とした構造も知られている（特許文献１の段落００６５及び図２０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−００６２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電極冷却用の冷却路内に空気溜まりが存在すると熱の除去効率が低下する。特に、一対の電極が上下に対向する電極構造の場合、下側の電極の冷却路内に空気溜まりがあると、当該下側の電極の放電側（上側）の部分の除熱が不足する。そのため、誘電体の破損や電極の変形が起きやすくなる。上側の電極の場合には冷却路内に空気溜まりがあっても少なくとも放電側（下側）の部分の冷却は確保できるとも言えるが、背面側（上側）が高温化し、その結果、電極の変形ひいては誘電体の破損が起きる可能性がある。したがって、冷却路の全体から空気をできるだけ排除し冷却路内を冷却液で満たすことが重要となる。
【０００７】
電極内に冷却路を機械的な穴加工で形成する場合、穴の内径と、この穴に冷却液を導く管の内径とをほぼ同じにすることで、穴すなわち冷却路の内部に空気溜まりが生じるのを比較的容易に回避できる。しかし、穴空けにかかる製作コストが大きい。また、近年、例えばフラットパネルディスプレイ等の被処理物の大型化に対応し、電極のサイズ（長さ等）が大きくなる傾向がある。電極の長さが大きくなるほど、穴空け加工がより困難になる。これに対し、特許文献１に開示されているように、金属パイプを電極とする場合、既存の金属パイプを用いることで安価にでき、かつ電極の長尺化にも簡単に対応できる。しかし、既存の金属パイプからなる電極の内部空間の断面積は、電極内に冷却液を導入する管の断面積より相当大きいのが通例である。そのため、冷却水の流入圧力を余程高くしない限り、金属パイプの内部空間に空気溜まりが発生し、放電側の壁が高温化するおそれがある。そうすると、電極が変形したり、電極表面の固体誘電体が破損したりするおそれがある。
そこで、本発明は、金属パイプ等で構成された管状電極内の空間に冷却液を流して電極を冷却するに際し、管状電極が供給管及び排出管より太くても、電極内空間に空気等のガス溜まりが形成されるのを抑制し、ひいては電極の冷却効率を確保し、電極の変形や固体誘電体の破損を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、処理ガスを放電空間に導入して被処理物に接触させ、被処理物の表面を処理するプラズマ処理装置において、
軸方向をほぼ水平に向け、かつ前記軸方向の両端が塞がれた管にて構成された第１電極と、
前記第１電極の上側又は下側に配置され、前記第１電極との間に前記放電空間を形成する第２電極と、
前記第１電極に接続され、冷却液（温調液）を前記第１電極内の空間に供給する供給管と、
前記第１電極に接続され、冷却液を前記第１電極内空間から排出する排出管と、
を備え、前記第１電極の管路断面積が、前記供給管の管路断面積及び前記排出管の管路断面積より大きく、前記供給管及び前記排出管のうち少なくとも排出管の管内空間と前記第１電極内空間との連通部が、前記第１電極の上側の管壁の内面の近傍に配置されていることを特徴とする。
上記特徴を備えた本発明によれば、冷却液を供給管から第１電極内の空間に供給することで、第１電極内空間から空気等のガスを排出管に押し出して排出できる。供給管及び前記排出管のうち少なくとも排出管の管内空間と第１電極内空間との連通部を第１電極の上側の管壁の内面の近傍に配置することで、管状の第１電極が供給管及び排出管より太くても、冷却液の供給流量を必要以上に大きくすることなく、第１電極内空間を冷却液で確実に満たすことができ、第１電極内空間にガス溜まりが形成されるのを抑制できる。これにより、第１電極の冷却効率（温調効率）を確保でき、第１電極の変形や固体誘電体の破損を防止できる。
【０００９】
前記第１電極が前記第２電極の下側に配置されている場合、前記供給管及び前記排出管のうち少なくとも排出管の端部が、前記第１電極内空間の内部に挿入されて前記上側管壁の下方かつ近傍で前記上側管壁に向かって開口され、前記連通部を構成していることが好ましい。
この場合、第１電極の上側管壁が、放電側の管壁になり、その外面（上面）が放電面になる。供給管及び前記排出管のうち少なくとも排出管の端部を上側管壁の下方かつ近傍に配置することで、第１電極内空間にガス溜まりが形成されるのを確実に防止でき、第１電極内空間を冷却液で満たすことができる。したがって、冷却液を上側管壁の内面に接触させ、上側管壁すなわち放電側の管壁を確実に冷却することができる。よって、第１電極の変形や固体誘電体の破損を確実に防止できる。
【００１０】
前記第１電極が前記第２電極の下側に配置されている場合、前記供給管の前記連通部が、前記第１電極の上側の管壁の内面の近傍かつ前記第１電極の前記軸方向の一端部に配置され、前記排出管の前記連通部が、前記第１電極の上側の管壁の内面の近傍かつ前記第１電極の前記軸方向の他端部に配置されていることが好ましい。
これにより、冷却液を、第１電極の上側すなわち放電側の管壁の内面に沿うように一端側から他端側へ流すことができ、放電側の管壁の冷却効率を一層向上させることができる。
【００１１】
前記上側管壁の内面と前記供給管又は排出管の前記連通部との間の間隔は、数ｍｍが望ましく、１ｍｍ〜３ｍｍ程度であることがより望ましい。
これにより、第１電極内空間にガス溜まりが形成されるのを一層確実に防止でき、第１電極内空間を冷却液で確実に満たすことができる。
【００１２】
前記供給管又は排出管が、前記第１電極の第２電極と対向する側とは反対側の管壁を貫通し、上記第１電極内空間に挿入されていることが好ましい。
これにより、放電空間の電界が供給管又は排出管によって乱されたり、供給管又は排出管がプラズマで損傷したりするのを回避できる。
【００１３】
前記第１電極が前記第２電極の上側に配置されている場合、前記供給管及び前記排出管のうち少なくとも排出管が、前記上側管壁を貫通して前記第１電極内の空間の内部に挿入され、この挿入部分における前記上側管壁の近傍には内周面から外周面に貫通する貫通穴が形成され、この貫通穴が、前記連通部を構成していることが好ましい。
この場合、第１電極の下側管壁が、放電側の管壁になり、第１電極の上側管壁が、放電側とは反対側すなわち背面側の管壁になる。電極内空間に導入された冷却液は、電極内空間の底部から充填されていく。したがって、下側すなわち放電側の管壁を冷却液にて確実に冷却できる。加えて、供給管及び排出管のうち少なくとも排出管の第１電極内空間への挿入部分における上側管壁の近傍に貫通穴を形成することにより、第１電極内空間のガスを前記排出管の貫通穴から排出して第１電極内空間にガス溜まりが形成されるのを防止でき、第１電極内空間を冷却液で満たすことができる。したがって、冷却液を第１電極の上側すなわち背面側の管壁にも接触させることができ、背面側の管壁をも冷却することができる。よって、第１電極の全体を冷却でき、第１電極の変形や固体誘電体の破損を確実に防止できる。更に、少なくとも排出管を、上側すなわち背面側の管壁を貫通して第１電極内空間に挿入することにより、放電空間の電界が排出管等によって乱されたり、排出管等がプラズマで損傷したりするのを回避できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、管状の電極内の空間に冷却液を流して冷却する際、管状電極が供給管及び排出管より太くても、冷却液の供給流量を必要以上に大きくすることなく、電極内空間内を冷却液で満たすことができ、電極内空間に空気等のガス溜まりが形成されるのを抑制でき、電極の冷却効率を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置を、図２のＩ−Ｉ線に沿って示す正面断面図である。
【図２】上記第１実施形態に係るプラズマ処理装置を、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って示す側面断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置を、図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す正面断面図である。
【図４】上記第２実施形態に係るプラズマ処理装置を、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って示す側面断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置を示す側面断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るプラズマ処理装置を示す側面断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係るプラズマ処理装置を示す側面断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係るプラズマ処理装置の部分を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態を示したものである。プラズマ処理装置１は、電極ユニット２と、ローラコンベア３を備えている。例えばガラス基板からなる被処理物９が、処理されるべき面を下側にしてローラコンベア３上に水平に載せられている。ローラコンベア３によって、被処理物９が図１の紙面と直交する方向（図２の矢印ａ方向）に搬送される。ローラコンベア３は、被処理物９の支持手段及び移動手段になっている。
【００１７】
電極ユニット２は、被処理物９が配置される高さより下方に位置するように、かつローラコンベア３と干渉しないように配置されている。電極ユニット２は、上下に対向する第１、第２の電極１０，電極２０を備えている。第１電極１０は相対的に下側に配置されている。第２電極２０は相対的に上側に配置されている。
【００１８】
第１電極１０は、金属管にて構成されている。第１電極１０の管軸（長手方向）は、ローラコンベア３の搬送方向ａと直交する左右方向に水平に向けられている。第１電極１０の長さは、被処理物９の同方向の寸法とほぼ同じか、それより大きい。図２に示すように、第１電極１０は、上側の管壁１１と、下側の管壁１２と、一対の側方の管壁１３，１３を有し、長手方向と直交する断面が横長の四角形状になっている。すなわち第１電極１０内の空間３３は、ほぼ直方体状で、平らな面である管壁１１，１２，１３，１３にて囲われている。図１に示すように、第１電極１０の両端部は、端板１５にて塞がれている。
【００１９】
第１電極１０は、絶縁体からなるホルダ１６に収容されて保持されている。第１電極１０の上面を除く外面がホルダ１６によって囲まれている。第１電極１０の上面に板状の固体誘電体１７が設けられている。固体誘電体１７の厚さは数ｍｍ程度である。図において固体誘電体１７の厚さは誇張されている。
【００２０】
図示は省略するが、電源からの給電線が第１電極１０に接続されている。電源は、例えばパルス波状の電力を第１電極１０に供給するようになっている。電力波形は、パルス状に限られず、連続波状でもよい。
【００２１】
第２電極２０は、金属の平らな板にて構成されている。第２電極２０は、接地線（図示省略）を介して電気的に接地されている。第２電極２０の上面の高さよりもローラコンベア３のローラが少し上に突出している。
【００２２】
第２電極２０の下面に板状の固体誘電体２７が設けられている。固体誘電体２７の厚さは数ｍｍ程度である。図において固体誘電体２７の厚さは誇張されている。上下の固体誘電体２７，１７の間に薄い隙間４２が形成される。隙間４２の厚さは、１〜数ｍｍ程度である。図において隙間４２の厚さは誇張されている。
【００２３】
第１電極１０と第２電極２０とによって平行平板電極が構成されている。上記電源からの電力供給によって、第１電極１０と第２電極２０との間に電界が印加され、大気圧グロー放電が生成される。これにより、隙間４２が放電空間になる。第１電極１０の上側の管壁１１が放電側（第２電極２０と対向する側）の管壁になり、下側の管壁１２が背面側（第２電極２０と対向する側とは反対側）の管壁になる。
【００２４】
図２に示すように、プラズマ処理装置１には処理ガス供給源４０が更に備えられている。処理ガス供給源４０は、処理目的に応じたガス組成の処理ガスを電極ユニット２に供給する。例えば、撥水化処理の場合、ＣＦ４などのフッ素系成分を含む処理ガスを用いる。親水化処理の場合、酸素や窒素を含む処理ガスを用いる。処理ガス供給源４０からガス供給路４１が延びている。ガス供給路４１は、二手に分岐し、放電空間４２の幅方向の両側部にそれぞれ接続されている。処理ガス供給源４０からの処理ガスがガス供給路４１を経て放電空間４２に導入され、プラズマ化（分解、励起、ラジカル化、イオン化を含む）される。
【００２５】
図１及び図２に示すように、固体誘電体２７及び第２電極２０には吹き出し口４３が形成されている。吹き出し口４３は、第２電極２０及び固体誘電体２７の幅方向の中央部に配置され、かつ第２電極２０及び固体誘電体２７の長手方向（図２の紙面と直交する方向）にスリット状に延びている。吹き出し口４３は、固体誘電体２７を厚さ方向に貫通し、かつ第２電極２０を厚さ方向に貫通している。吹き出し口４３の下端部が、放電空間４２に連なっている。吹き出し口４３の上端部が、第２電極２０の上面に達している。
【００２６】
プラズマ処理装置１には、第１電極１０の冷却構造が備えられている。
すなわち、図１に示すように、第１電極１０の長手方向の一端部（図１において左）には供給管３２が接続されている。第１電極１０の長手方向の他端部（図１において右）には排出管３４が接続されている。冷却液供給源３０から供給チューブ３１が延び、この供給チューブ３１の先端が供給管３２に連なっている。供給源３０は、冷却液を供給チューブ３１に送出する。冷却液として、例えば水が用いられている。冷却液は水に限られず、不凍液を用いてもよい。この冷却液が、供給チューブ３１から供給管３２を経て、第１電極１０内の空間３３に通される。これにより、電極１０を冷却できる。第１電極内空間３３が冷却路になっている。排出管３４から排出チューブ３５が延びている。電極内空間３３を通過後の冷却液が、排出管３４に導出され、更に排出チューブ３５を経て排出される。
【００２７】
上記電極冷却構造の特に給排管３２，３４について更に詳述する。
供給管３２は、円筒形状の樹脂パイプにて構成されている。供給管３２は、軸線を垂直に向けて、ホルダ１６の底部の長手方向の一端部（図１において左）に取り付けられている。供給管３２の下端部は、ホルダ１６より下に突出され、そこに供給チューブ３１が接続されている。供給管３２の中間部の外周には台形状のブラケット部３２ｄが一体に設けられている。ブラケット部３２ｄが第１電極１０の下面に当てられて連結されている。供給管３２におけるブラケット部３２ｄより上側の部分が、第１電極１０の下側（背面側）の管壁１２を貫通し、電極内空間３３の内部に挿入されている。電極内空間３３の内部において、供給管３２の上端部が、第１電極１０の上側（放電側）の管壁１１の下方かつ近傍に達し、上側管壁１１に向かって開口されている。この供給管３２の上端開口が、供給管３２の管内空間３２ａと電極内空間３３とを連通する連通部３２ａになっている。連通部３２ａは、上側管壁１１の内面（下面）の近傍に配置されている。連通部３２ａ（供給管３２の上端部）と上側管壁１１の内面との間隔の厚さｄは、数ｍｍ程度であり、好ましくは約１ｍｍ〜３ｍｍである。
【００２８】
図１に示すように、排出管３４は、円筒形状の樹脂パイプにて構成されている。排出管３４は、軸線を垂直に向けて、ホルダ１６の底部の長手方向の他端部（図１において右）に取り付けられている。排出管３４の下端部は、ホルダ１６より下に突出され、そこに排出チューブ３５が接続されている。排出管３４の中間部の外周には台形状のブラケット部３４ｄが一体に設けられている。ブラケット部３４ｄが第１電極１０の下面に当てられて連結されている。排出管３４におけるブラケット部３４ｄより上側の部分が、第１電極１０の下側（背面側）の管壁１２を貫通し、電極内空間３３の内部に挿入されている。電極内空間３３の内部において、排出管３４の上端部が、第１電極１０の上側（放電側）の管壁１１の下方かつ近傍に達し、上側管壁１１に向かって開口されている。この排出管３４の上端開口が、排出管３４の管内空間３４ａと電極内空間３３とを連通する連通部３４ａになっている。連通部３４ａは、上側管壁１１の内面（下面）の近傍に配置されている。連通部３４ａ（排出管３４の上端部）と上側管壁１１の内面との間隔の厚さｄは、数ｍｍ程度であり、好ましくは約１ｍｍ〜３ｍｍである。排出管３４の上端は、供給管３２の上端と略同じ高さに位置している。
【００２９】
管状の第１電極１０は相対的に太く、供給管３２及び排出管３３は相対的に細い。管状第１電極１０の管路断面積（電極内空間３３の流路断面積）Ａ３３は、供給管３２の管路断面積（管内空間３２ａの流路断面積）Ａ３２より大きく、かつ、排出管３４の管路断面積（管内空間３４ａの流路断面積）Ａ３４より大きい。例えば、電極１０の管路断面積Ａ３３は、供給管３２及び排出管３４の各管路断面積Ａ３２，Ａ３４の約２倍〜１０倍である。なお、給排管３２と排出管３４の管路断面積Ａ３２，Ａ３４は互いに等しいが、多少異なっていてもよい。供給管３２の管路断面積Ａ３２は、連通部３２ａの開口面積に等しい。排出管３４の管路断面積Ａ３４は、連通部３２ａの開口面積に等しい。
【００３０】
上記構成のプラズマ処理装置１を用いて、被処理物９を処理する方法を説明する。
被処理物９をローラコンベア３に載せて搬送する。
第１電極１０に電圧を供給して電極１０，２０間に電界を印加する。また、処理ガスを、処理ガス供給源４０からガス供給路４１を経て放電空間４２に導入する。これにより、放電空間４２内で処理ガスをプラズマ化する。図１及び図２の太線矢印ｇに示すように、プラズマ化された処理ガスを吹き出し口４３から上方へ吹き出す。このガスが被処理物９の下面（被処理面）に接触する。これにより、所望の表面処理を行うことができる。
【００３１】
さらに、冷却液を冷却液供給源３０から供給チューブ３１を経て供給管３２に送る。冷却液は、供給管内空間３２ａを通り、供給管３２の上端開口３２ｂから流出して第１電極１０の内部空間３３に導入される。
【００３２】
いま、電極内空間３３内が空の状態であるものとする。すると、冷却液は、先ず電極内空間３３の底部（放電側とは反対側の部分）に溜まる。そして、次第に冷却液の液位が上昇する。液位の上昇に伴って、電極内空間３３の内部の空気等のガスが排出管３４へ押し出され、排出チューブ３５を経て排出される。冷却液の液位は、排出管３４の上端（連通部３４ｂ）の高さまでは確実に上昇する。したがって、電極内空間３３の内部のガスを、上側管壁１１と排出管３４の上端の高さまでの間に僅かに残るだけになるまでは、確実に排出できる。更に冷却液を供給管３２から電極内空間３３に吐出することで、残った僅かなガスを排出管３４に押し出して排出できる。これによって、管状電極１０が供給管３２及び排出管３４より太くても、電極内空間３３を冷却液で満たすことができ、電極内空間３３内にガス溜まりが形成されるのを防止できる。冷却液の供給流量を必要以上に大きくする必要がない。
【００３３】
好ましくは、電極内空間３３を冷却液で満たした後に、電極１０への上記電力供給を開始し、被処理物９のプラズマ処理を開始する。冷却液を電極内空間３３に充填した後、更に供給管３２から吐出すると、冷却液の流れが、電極内空間３３における主に上側管壁１１の内面に沿って一端側（供給管３２の側）から他端側（排出管３４の側）へ向けて形成される。したがって、第１電極１０の放電側の管壁１１から熱を効率的に除去することができる。勿論、第１電極１０の下側（背面側）の管壁１２も冷却液に接触して冷却される。これにより、電極の冷却効率を充分に確保でき、第１電極１０の変形や固体誘電体１７の破損を確実に防止することができる。
供給管３２からの供給流量に対応する量の冷却液が、排出管３４の上端の連通部３４ｂから管内空間３４ａに取り込まれ、排出チューブ３５を経て排出される。
【００３４】
電極内空間３３の流路断面積Ａ３３及び容積は、機械的穴加工で形成した電極内空間よりも十分に大きく、それだけ多量の冷却液を充填させ、流通させることができる。よって、第１電極１０を一層確実に冷却でき、第１電極１０の変形や固体誘電体１７の破損を一層確実に防止することができる。
【００３５】
第１電極１０として既存の金属製角パイプを用い、その内部空間を電極内空間３３とすることで、製造コストを低減できる。
給排管３２，３４が電極１０の背面側（放電側とは反対側）から電極内空間３３に差し入れられているため、放電空間４２の電界が給排管３２，３４によって乱されたり、給排管３２，３４がプラズマで損傷したりするのを回避できる。
【００３６】
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実施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３及び図４は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態では、被処理物９が、処理されるべき面を上に向けてローラコンベア３上に配置される。ローラコンベア３ひいては被処理物９の上方に電極ユニット２Ａが配置されている。
【００３７】
第２実施形態の電極ユニット２Ａは、第１実施形態の電極ユニット２を上下に反転させた構造になっている。第１電極１０が相対的に上側に配置され、第２電極２０が相対的に下側に配置されている。上側の第１電極１０と下側の第２電極２０との間に放電空間４２が形成される。第２実施形態の第１電極１０は、下側の管壁１２が放電側になり、上側の管壁１１が背面側になっている。給排管３２，３４は、それぞれホルダ１６の上側部に取り付けられている。各給排管３２，３４のブラケット部３２ｄ，３４ｄより下側の部分が、第１電極１０の上側（第２電極２０と対向する側とは反対側、すなわち背面側）の管壁１１を貫通して、電極内空間３３の内部に挿入されている。各給排管３２，３４の下端部が、下側（放電側）の管壁１２の近傍に達して下に向けて開口されている。給排管３２，３４の下端部と第１電極１０の下側管壁１２の内面との間の隙間は、数ｍｍ程度であり、好ましくは約１ｍｍ〜３ｍｍである。
【００３８】
第２実施形態の供給管３２の電極内空間３３内への挿入部分には、内周面から外周面に貫通する貫通穴３２ｅが形成されている。貫通穴３２ｅは、供給管３２の上記挿入部分における第１電極１０の上側（背面側）の壁の近傍に配置されている。供給管３２の管内空間３２ａは、下端開口を介して電極内空間３３と連通するだけでなく、貫通穴３２ｅを介しても電極内空間３３と連通している。貫通穴３２ｅは、特許請求の範囲の「第１電極の上側の管壁の内面の近傍に配置された連通部」を構成している。この実施形態では、貫通穴３２ｅが供給管３２の周方向に９０度間隔で４つ設けられているが、貫通穴３２ｅの数及び配置間隔は上記に限定されず適宜設定できる。貫通穴３２ｅの形状は、実施形態では円形であるが、これに限られず、多角形でもよく、その他の任意の形状になっていてもよい。貫通穴３２ｅの大きさは、供給管３２の開口断面積Ａ３２より小さい。例えば、貫通穴３２ｅの内直径は、数ｍｍ程度であり、好ましくは１〜６ｍｍであり、より好ましくは１〜４ｍｍである。上側管壁１１の下面と貫通穴３２ｅの上側の縁との距離ｄ２は、ｄ２＝０〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００３９】
同様に、排出管３４の電極内空間３３内への挿入部分には、内周面から外周面に貫通する貫通穴からなる貫通穴３４ｅが形成されている。貫通穴３４ｅは、排出管３４の上記挿入部分における第１電極１０の上側（背面側）の壁の近傍に配置されている。排出路３４の管内空間３４ａは、下端開口を介して電極内空間３３と連通するだけでなく、貫通穴３２ｅを介しても電極内空間３３と連通している。貫通穴３４ｅは、特許請求の範囲の「第１電極の上側の管壁の内面の近傍に配置された連通部」を構成している。この実施形態では、貫通穴３４ｅが排出管３４の周方向に９０度間隔で４つ設けられているが、貫通穴３４ｅの数及び配置間隔は上記に限定されず適宜設定できる。貫通穴３４ｅの形状は、実施形態では円形であるが、これに限られず、多角形でもよく、その他の任意の形状になっていてもよい。貫通穴３４ｅの大きさは、排出管３４の開口断面積Ａ３４より小さい。例えば、貫通穴３４ｅの内直径は、数ｍｍ程度であり、好ましくは１〜６ｍｍであり、より好ましくは１〜４ｍｍである。上側管壁１１の下面と貫通穴３４ｅの上側の縁との距離ｄ３は、ｄ３＝０〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００４０】
第２実施形態では、冷却液を供給管３２から電極内空間３３内に導入すると、電極内空間３３の底部に冷却液が溜まる。したがって、第１電極１０の下側すなわち放電側の管壁１２を確実に冷却することができる。冷却液は、供給管３２の下端の開口からだけでなく、貫通穴３２ｅからも電極内空間３３内に導入される。供給管３２から電極内空間３３内への冷却液の導入に伴って、電極内空間３３内の液位が次第に上昇する。排出管３４の下端部は、電極内空間３３内への冷却液の導入開始後まもなく冷却液中に没する。冷却液の液位が排出管３４の下端部の高さを超えた後は、電極内空間３３内のガスは、貫通穴３４ｅを通って排出管内空間３４ａへ排出される。貫通穴３４ｅが上側管壁１１の近傍に配置されているため、電極内空間３３の内部の空気を確実に排出することができる。これにより、電極内空間３３内にガス溜まりが形成されるのを防止でき、電極内空間３３の内部の全体を冷却液で満たすことができる。よって、第１電極１０の全体を確実に冷却でき、第１電極１０が変形したり固体誘電体１７が破損したりするのを防止できる。
【００４１】
供給管３２の下端の開口面積が貫通穴３２ｅの開口面積より大きいため、供給管３２を通る冷却水の大部分は供給管３２の下端開口から吐出される。電極内空間３３が冷却液で満たされた後、供給管３２の下端開口から吐出された冷却水は、電極内空間３３の主に底部に沿って排出管３４側へ向けて流れ、排出管３４の下端の開口から排出管３４内に取り込まれる。したがって、第１電極１０の下側（放電側）の管壁１２から熱を充分に除去することができ、第１電極１０の変形や固体誘電体１７の破損をより確実に防止することができる。
【００４２】
図５及び図６に示すように、プラズマ処理装置の電極構造は、平行平板電極構造に限られず、例えば平板電極とロール電極との対構造でもよい。また、プラズマ処理装置は、被処理物を放電空間の外部に配置する所謂リモート式に限られず、被処理物を放電空間の内部に配置する所謂ダイレクト式であってもよい。さらに、被処理物は、ガラス基板等の板状ないしは枚葉状に限られず、連続フィルム状でもよい。
【００４３】
図５は、本発明の第３実施形態を示したものである。第３実施形態の電極ユニット２Ｘは、第１実施形態の電極ユニット２から平板状の第２電極２０を省いた構造になっている。平板状電極２０の代わりに、ロール電極２１が、接地された第２電極になっている。第１電極１０が相対的に下側に配置され、ロール電極２１（第２電極）が相対的に上側に配置されている。ロール電極２１は、軸線を第１電極１０の長手方向と同方向（図５の紙面と直交する方向）に向けた円筒形状をなしている。ロール電極２１の外周面の全体に膜状の固体誘電体２８が設けられている。下側の第１電極１０と上側のロール電極２１との間に電界が印加される。第１電極１０の上面の固体誘電体１７とロール電極２１の下側部分との間に放電空間４２が形成される。処理ガス供給源４０からのガス供給路４１が放電空間４２に連なっている。
【００４４】
第３実施形態では、樹脂フィルムの連続体を被処理物９Ｘとしている。被処理物９Ｘが、ロール電極２１の下側の周面に掛け回されている。被処理物９Ｘは、放電空間４２の内部に通される。放電空間４２で生成されたプラズマが、放電空間４２内の被処理物９Ｘに直接的に照射され、被処理物９Ｘが表面処理される。ロール電極２１の両側にはガイドロール２９が設けられている。被処理物９Ｘの両側部分がガイドロール２９に掛け回されている。ロール電極２１及びガイドロール２９の回転によって、被処理物９Ｘが矢印ａ方向に搬送される。ロール電極２１は、ガイドロール２９と協働して、被処理物９Ｘの移動手段及び支持手段としての機能をも兼ねている。
【００４５】
第１電極１０が管状であり、内部空間３３が冷却液を流す冷却路になっている点は、第１実施形態と同じである。第１実施形態と同様に、供給管３２及び排出管３４が、第１電極１０の下側（背面側）の管壁１２を貫通して電極内空間３３に挿入され、その上端開口３２ｂ，３４ｂが第１電極１０の上側（放電側）の管壁１１に近接して配置されている。したがって、電極内空間３３内に空気溜まりが形成されるのを確実に防止でき、第１電極１０から熱を確実に除去でき、第１電極１０の変形や固体誘電体１７の破損を防止できる。
【００４６】
図６は、本発明の第４実施形態を示したものである。第４実施形態のプラズマ処理装置は、第３実施形態の電極ユニット２Ｘ及びロール電極２１を上下に反転させた構造になっている。電極ユニット２Ｙは、第２実施形態の電極ユニット２Ａから平板状の第２電極２０を省いた構造になっている。代わりの第２電極として、第３実施形態と同様のロール電極２１が用いられている。第１電極１０が相対的に上側に配置され、ロール電極２１が相対的に下側に配置されている。
【００４７】
第４実施形態の供給管３２及び排出管３４は、第１電極１０の上側の管壁１１を貫通して電極内空間３３内に挿入され、その下端の開口が第１電極１０の下側の管壁１２に近接している。供給管３２及び排出管３４の電極内空間３３内への挿入部分における上側管壁１１に近接する位置には、貫通穴３２ｅ，３４ｅが形成されている。これによって、第２実施形態と同様に、電極内空間３３内に空気溜まりが形成されるのを確実に防止できる。よって、第１電極１０から熱を確実に除去でき、第１電極１０の変形や固体誘電体１７の破損を防止できる。
【００４８】
図７は、本発明の第５実施形態を示したものである。この実施形態に係るプラズマ処理装置は、第３実施形態（図５）の電極ユニット２Ｘと、第４実施形態（図６）の電極ユニット２Ｙとを組み合わせた構造になっている。電極ユニット２Ｘが下側に配置され、電極ユニット２Ｙが上側に配置されている。各電極ユニット２Ｙ，２Ｘが金属製角パイプからなる電極１０Ｘ，１０Ｙを有している。例えば、下側の電極ユニット２Ｘの電極１０Ｘに電源が接続されている。上側の電極ユニット２Ｙの電極１０Ｙが電気的に接地されている。下側の電極１０Ｘが「第１電極」を構成し、上側の電極１０Ｙが「第２電極」を構成している。
上記とは逆に、上側の電極ユニット２Ｙの電極１０Ｙに電源が接続され、下側の電極ユニット２Ｘの電極１０Ｘが電気的に接地されていてもよい。上側の電極１０Ｙを「第１電極」とし、下側の電極１０Ｘを「第２電極」としてもよい。
【００４９】
被処理物９が、電極ユニット２Ｘ，２Ｙどうしの間に通される。併行して、処理ガスが、下側の電極ユニット２Ｘと被処理物９との間に導入されてプラズマ化されるとともに、上側の電極ユニット２Ｙと被処理物９との間にも導入されてプラズマ化される。これにより、被処理物９の両面を同時にプラズマ処理できる。
処理ガスを下側の電極ユニット２Ｘと被処理物９との間だけに導入して、被処理物９の下面だけをプラズマ処理することにしてもよい。処理ガスを上側の電極ユニット２Ｙと被処理物９との間だけに導入して、被処理物９の上面だけをプラズマ処理することにしてもよい。
【００５０】
下側の電極ユニット２Ｘにおける電極１０Ｘの冷却構造は、第１実施形態（図１、図２）及び第３実施形態（図５）と同様である。上側の電極ユニット２Ｙにおける電極１０Ｙの冷却構造は、第２実施形態（図３、図４）及び第４実施形態（図６）と同様である。
【００５１】
図８は、本発明の第６実施形態を示したものである。この実施形態は、供給管３２及び排出管３４の先端部の構造の変形例に係る。
第６実施形態では、第１実施形態と略同様の電極ユニット２において、供給管３２の上端部が、第１電極１０の上側（放電側）の管壁１１に突き当てられている。したがって、供給管３２の上端の開口が第１電極１０の上側の壁により塞がれている。供給管３２の上端縁には、切り欠き３２ｃが形成されている。切り欠き３２ｃの縁と上側管壁１１の内面とによって、供給管内空間３２ａを電極内空間３３に連通する連通部３２ｂが画成されている。
【００５２】
同様に、排出管３４の上端部が、第１電極１０の上側（放電側）の管壁１１に突き当てられ、排出管３４の上端開口が塞がれている。排出管３４の上端縁には、切り欠き３４ｃが形成されている。切り欠き３４ｃの縁と上側管壁１１の内面とによって、排出管内空間３４ａを電極内空間３３に連通する連通部３４ｂが画成されている。
２つの管３２，３４の切り欠き３２ｃ，３４ｃは、互いに向き合うように配置されているが、これに限定されず、それぞれ管３２，３４の任意の周方向位置に形成できる。
【００５３】
第６実施形態では、冷却液が、供給管３２から切り欠き３２ｃと上側管壁１１との間の連通部３２ｂを通して電極内空間３３に供給される。電極１０を冷却した後の冷却液が、電極内空間３３から切り欠き３４ｃと上側管壁１１との間の連通部３４ｂを通して、排出管３４の内部に取り込まれる。
給排管３２，３４と電極内空間３３とを連通する連通部が、切り欠き３２ｃ，３４ｃと上側壁１１とにより形成され、上側壁１１の内面に接しているから、電極内空間３３からガス溜まりを確実に排除でき、電極１０の冷却効率を充分に確保できる。
【００５４】
本発明は、上記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内において種々の態様を採用できる。
例えば、第１電極の断面または第１電極の温調路の断面は、四角形に限られず、円形でもよく、その他の形状でもよい。
第１電極及び第２電極のうち何れか一方の固体誘電体を省略してもよい。
第１電極が電気的に接地され、第２電極が電源に接続されていてもよい。
第１電極の壁の厚みは、特に限定されず、電極の強度や冷却効率などを考慮して設定すればよい。
実施形態では、供給管３２と排出管３４が電極１０の長手方向（管軸方向）の一端部と他端部にそれぞれ配置されていたが、これに限定されず、何れか一方又は両方の管３２，３４が電極１０の長手方向の中央部に配置されていてもよく、何れか一方の管３２，３４が電極１０の長手方向の中央部に配置され、かつ他方の管３４，３２が電極１０の長手方向の両端部に配置されていてもよい。
供給管３２及び排出管３４のうち、少なくとも排出管３４の管内空間３４ａと電極内空間３３との連通部３４ｂ，３４ｃが、電極１０の上側の管壁１１の内面の近傍に配置されていればよく、供給管３２の管内空間３２ａは、電極内空間３３の上下方向の中間や下側の管壁１２の近傍で電極内空間３３に連なっていてもよく、供給管３２の端部が、電極内空間３３の上下方向の中間や下側の管壁１２の近傍に配置されて開口されていてもよい。
供給管３２又は排出管３４が、端壁１５を貫通して、電極内空間３３に差し入れされていてもよい。
第２実施形態において、供給管３２の貫通穴３２ｅを省略し、排出管３４のみに貫通穴３４ｅを形成してもよい。
複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第６実施形態（図８）は、第１実施形態（図１、図２）に適用した給排管３２，３４の端部の変形例であるが、この変形例を第２〜第５実施形態（図３〜図７）の給排管３２，３４の端部に適用してもよい。供給管３２及び排出管３４の一方の端部を、第１〜第５実施形態（図１〜図７）のように電極１０の放電側管壁１１，１２から僅かに離して配置し、供給管３２及び排出管３４の他方を、第６実施形態（図８）のように電極１０の放電側管壁１１，１２に突き当て、かつ切り欠き３２ｃ，３４ｃを形成することにしてもよい。
本発明は、表面改質に限られず、洗浄、成膜、エッチング、アッシングなどの種々の表面処理に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、例えば半導体基板や偏光パネル用連続シート状樹脂フィルムの表面処理に用いるプラズマ処理装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１      プラズマ処理装置
２，２Ａ，２Ｘ，２Ｙ    電極ユニット
３      ローラコンベア（移動手段、支持手段）
９，９Ｘ    被処理物
１０，１０Ｘ    第１電極
１１    放電壁
１２    反対側壁
１５    端板
１６    ホルダ
１７    固体誘電体
２０    第２電極
２１    ロール電極
２７，２８    固体誘電体
２９    ガイドロール
３０    冷却液供給源（温調液供給源）
３１    供給チューブ
３２    供給管
３２ａ  管内空間
３２ｂ  連通部
３２ｃ  切り欠き
３２ｄ  ブラケット部
３２ｅ  貫通穴（連通部）
３３    第１電極内空間（温調路）
３４    排出管
３４ａ  管内空間
３２ｂ  連通部
３４ｃ  切り欠き
３４ｄ  ブラケット部
３４ｅ  貫通穴（連通部）
３５    排出チューブ
４０    処理ガス供給源
４１    ガス供給路
４２    放電空間
４３    吹き出し口
【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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【図７】
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【図８】
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