(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置の電極を含む処理ヘッドにおける樹脂ボルトの損傷を防止し、メンテナンスの容易化を図る。【解決手段】プラズマ処理装置Ｍの処理ヘッド２０の電極２３をはじめとするヘッド構成部材２１〜２３を、樹脂製のボルト３０で連結する。樹脂ボルト３０の頭部３１に被覆材４０を被せる。被覆材４０は、ボルト頭部３１への取り付け時に流動性を有し、取り付け後剥離可能に粘着し硬化し、単独で取り外し可能である。被覆材４０は、好ましくはビニルポリシロキサンで構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスをプラズマ化して被処理物に接触させるプラズマ処理装置において、
前記プラズマ化のための電極を含む複数のヘッド構成部材からなる処理ヘッドを備え、
前記複数のヘッド構成部材のうち少なくとも２つのヘッド構成部材どうしが、樹脂製のボルトで連結され、前記ボルトの頭部が、単独で取り外し可能な被覆材にて覆われていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記被覆材が、前記ボルト頭部への取り付け時に流動性を有し、取り付け後剥離可能に粘着し硬化す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】
前記被覆材が、シリコーンを含有す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。
【請求項４】
前記被覆材が、ビニルポリシロキサンを含有す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、処理ガスを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に関し、特に、電極とその保持構造を含む処理ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載のプラズマ処理装置には、大気圧プラズマを生成するための処理ヘッドが設けられている。処理ヘッドは、金属製の筐体と、その内部に設けられた樹脂製のホルダと、このホルダに収容された電極等を構成部材として有している。電極は、ボルトによって固定されている。
【特許文献１】特開２００５−２４３７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
処理ヘッド内の電極のうち電源が接続された側のホット電極用の取り付けボルトや、その周辺に配置されるボルトは、絶縁及び異常放電防止のために樹脂で構成されることが多い。このような樹脂製ボルトは、プラズマ放電により生成される反応性のガス（例えばオゾン等）に触れると劣化しやすい。これを放置すると、ボルト本来の連結機能を果たさなくなるため、定期的に取り替えるなどのメンテナンスを要する。しかし、ボルトを外すと電極等のヘッド構成部材も外れてしまうため、取り替え作業は煩雑である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであり、処理ガスをプラズマ化（活性化、ラジカル化、イオン化を含む）して被処理物に接触させるプラズマ処理装置において、
前記プラズマ化のための電極を含む複数のヘッド構成部材からなる処理ヘッドを備え、
前記複数のヘッド構成部材のうち少なくとも２つのヘッド構成部材どうしが、樹脂製のボルトで連結され、前記ボルトの頭部が、単独で取り外し可能な被覆材にて覆われていることを特徴とする。「単独で取り外し可能」とは、前記処理ヘッドの他の部材を外すことなく被覆材だけを取り外し可能であることを意味する。
この特徴構成によれば、被覆材によってボルト頭部を反応性ガスから保護でき、ボルト頭部の損傷を防止することができる。反応性ガスによって被覆材が損傷・劣化したときは、被覆材だけを取り替えればよく、ボルトをも取り替える必要はない。これによって、メンテナンスの容易化を図ることができる。
【０００５】
前記２つのヘッド構成部材は、前記電極と、この電極を絶縁しつつ収容したり保持したりする樹脂部材であってもよい。
前記２つのヘッド構成部材は、前樹脂部材と、この樹脂部材の外面に配置された金属部材（筐体等）であってもよい。
前記２つのヘッド構成部材は、例えば前記樹脂部材を分割した第１の樹脂部材と、第２の樹脂部材であってもよい。
前記ボルトは、１本で少なくとも２つのヘッド構成部材を連結するようになっていればよく、３つ以上のヘッド構成部材を連結するようになっていてもよい。
前記被覆材は、前記ボルトの頭部が前記処理ヘッドの外部に臨むように配置される場合に好適であり、その場合、前記被覆材も前記処理ヘッドの外部に臨むように配置される。ここで、「処理ヘッドの外部に臨む」とは、処理ヘッドの外面に配置される場合の他、処理ヘッドの外面に凹部が形成され、この凹部内に配置される場合も含む。
【０００６】
前記被覆材が、前記ボルト頭部への取り付け時に流動性を有し、取り付け後剥離可能に粘着し硬化することが好ましい。
これによって、被覆材を、ボルト頭部を確実に覆うように取り付けることができ、取り付け後はボルト頭部の被覆状態を維持でき、しかもメンテナンス等の際の取り外し性を損なわないようにすることができる。
【０００７】
前記被覆材を構成する物質は、前記取り付け時の適度な流動性と、取り付け後の適度な粘着性と剥離容易性を備えていれば、樹脂でもよくゴムでもよく粘土でもよくマンナン（Mannan）でもよい。また、剥離後に残渣が残らないよう、離型性を有するのが好ましい。さらには、オゾン等に対する耐ガス性を有するのが好ましい。
前記被覆材が、シリコーン（Silicone）を含有するのが好ましく、ビニルポリシロキサン（Vinyl Polysiloxane）を含有するのがより好ましい。これによって、前記取り付け時の適度な流動性と、取り付け後の適度な粘着性と剥離容易性を確保することができる。このようなものとしては型取り用の２成分付加型液状シリコーンゴムが挙げられる。
前記被覆材の成分を構成するシリコーンとして、ビニルポリシロキサンの他、ポリアルキルシロキサン（Polyalkylsiloxane）、ポリアルキルアルケニルシロキサン（Polyalkylalkenylsiloxane）、ポリアルキルフェニルシロキサン（Polyalkylphenylsiloxane）、又はこれらのうち２以上の混合物等を用いてもよい。さらに、これらに酸化チタン（Titanium Oxide）、シリカ（Silica）、炭酸カルシウム（Calcium Carbonate）等を添加したものを用いてもよい。
前記被覆材として、シリコーンの他、樹脂によるキャップ状成形品等を用いてもよい。
【０００８】
本発明装置は、略大気圧（大気圧近傍）でのプラズマ処理に好適である。ここで、略大気圧（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易化を考慮すると、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａが好ましく、９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａがより好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被覆材によってボルト頭部を反応性ガス等から保護でき、ボルト頭部の損傷を防止することができる。反応性ガスによって被覆材が損傷・劣化したときは、被覆材だけを取り替えればよく、ボルトをも取り替える必要はない。これによって、メンテナンスの容易化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の第１実施形態を図面にしたがって説明する。図１に示すように、プラズマ処理装置Ｍは、ステージ１０と、このステージ１０の上側に配置された処理ヘッド２０とを備えている。ステージ１０は、アルミやステンレス等の金属にて構成されている。ステージ１０は、電気的に接地されて後記処理ヘッド２０のホット電極２３に対するアース電極としての機能を兼ねている。
【００１１】
ステージ１０の上面に被処理物Ｗが配置されるようになっている。被処理物Ｗは、例えば、液晶パネル用のガラス基板や半導体基板にて構成されている。処理ヘッド２０と被処理物Ｗの何れか一方が移動機構（図示せず）に接続され、相対移動されるようになっている。
【００１２】
処理ヘッド２０は、ヘッド構成部材として、天板２１（金属部材）と、ホルダ２２（樹脂部材）と、ホット電極２３とを備えている。天板２１は、金属製の板で構成されている。この天板２１が、図示しない架台によって支持されている。
天板２１の下面にホルダ２２が宛がわれている。ホルダ２２は、ユニレート（登録商標）等の耐プラズマ性の高い樹脂にて構成されている。
【００１３】
ホルダ２２の内部にホット電極２３が収容されている。電極２３は、電源（図示せず）に接続されている。電源からの電圧が電極２３に供給され、ホット電極２３とアース電極１０との間に大気圧グロー放電が生成されるようになっている。これと併行して、処理ヘッド２０と被処理物Ｗとの間の空間には、図示しない処理ガス源から処理目的応じた処理ガスが導入される。この処理ガスが上記放電によりプラズマ化される。このプラズマ化された処理ガスが被処理物Ｗの表面に接触することにより反応が起きる。これにより、被処理物Ｗの表面をプラズマ処理することができる。
電極２３の下面には、大気圧グロー放電を安定化させるための固体誘電体層２４が設けられている。
【００１４】
処理ヘッド２０の構成部材２１〜２３どうしは、次のようにして組みつけられている。
１又は複数（図面では２つ）のボルト３０が、ホルダ２２を通して、電極２３の側部にねじ込まれている。ボルト３０は、樹脂にて構成されている。
ホルダ２２の外側面には、収容凹部２２ａが形成されている。この収容凹部２２ａの内部に、ボルト頭部３１が収容されている。
【００１５】
同様にして、別の樹脂製のボルト３０が、天板２１を通して、ホルダ２２にねじ込まれている。天板２１の上面には、収容凹部２１ａが形成され、この収容凹部２１ａの内部に、ボルト３０の頭部３１が収容されている。
【００１６】
これらボルト３０の頭部３１には、被覆材４０が被せられている。  被覆材４０は、取り付け時にボルト頭部３１の形状及び該ボルト頭部３１の周辺の処理ヘッド２０の形状に合わせて変形可能な流動性を有し、取り付け後剥離可能に粘着し硬化する材料で構成されている。この被覆材４０を構成する材料は、例えばシリコーンであり、好ましくは親水性のビニルポリシロキサン（Hydrophilic Vinyl Polysiloxane）である。シリコーン、特にビニルポリシロキサンは、硬化前は適度な流動性を有し、硬化後は適度な粘着性と剥離容易性を有している。
【００１７】
被覆材４０は、上記流動性によって収容凹部２１ａ，２２ａの内面とボルト頭部３１の間に充填されるとともに、処理ヘッド２０の外部に露出されている。被処理物４０は、単独で処理ヘッド２０から取り外し可能になっている。すなわち、処理ヘッド２０の各構成部材やボルト３０を取り外さなくても、被覆材４０単独で処理ヘッド２０から分離可能になっている。
【００１８】
上記構成のプラズマ処理装置Ｍによれば、被覆材４０の取り付け時には、その流動性によってボルト頭部３１を大きさや形状に拘わらず確実に覆うことができる。取り付け後は、ボルト頭部３１やヘッド構成部材２２に粘着しつつ硬化することにより、ボルト頭部３１の被覆状態を確実に維持することができる。これによって、プラズマ処理の際、ボルト頭部３１を反応性ガス等から保護でき、ボルト頭部３１の損傷を防止することができる。
【００１９】
反応性ガスによって被覆材４０が損傷・劣化したときは、被覆材４０だけを取り外して新しいものに取り替えればよく、ボルト３０をも取り替える必要はない。被覆材４０の取り外し時には、その剥離容易性によってボルト頭部３１やヘッド構成部材２２から簡単に分離することができる。ボルト頭部３１の工具差込溝が被覆材４０の残片によって詰まることもない。被覆材４０単独で取り外すことができるので、処理ヘッド２０を分解し、再度組み立てる必要はない。これによって、メンテナンスの容易化を図ることができる。
【００２０】
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。
上記の第１実施形態（図１）では、２つのヘッド構成部材（電極２３とホルダ２２、又はホルダ２２と天板２１）が樹脂ボルト３０によって連結されていたが、図２に示すように、３つ（又はそれ以上）のヘッド構成部材が樹脂ボルト３０によって連結されていてもよい。図２の変形例では、樹脂ボルト３０が、天板２１とホルダ２２を通して電極２３の背部（放電を形成する側とは逆側）にねじ込まれている。この樹脂ボルト３０の頭部３１に被覆材４０が被せられている。
【００２１】
図３に示すように、ホルダが第１、第２の２つ（複数）の樹脂部材２２Ｘ，２２Ｙに分割されていてもよい。これら第１、第２樹脂部材２２Ｘ，２２Ｙが、樹脂ボルト３０によって連結されていてもよい。この樹脂ボルト３０の頭部３１に被覆材４０を被せる。
【００２２】
図４に示すように、ボルト頭部３１用の収容凹部２１ａ，２２ａ（同図では収容凹部２２ａのみ図示）が比較的大きくなっていてもよい。この収容凹部２２ａの内部に被覆材４０のほぼ全体が収容されるようになっていてもよい。そうすると、被覆材４０が処理ヘッド２０の外面からあまり突出しないようにすることができる。この場合、被覆材４０を取り出す際は、例えばピン状の工具を被覆材４０に突き刺し、ピックアップするとよい。
【００２３】
図５に示すように、処理ヘッド２０の外面に収容凹部２１ａ，２２ａが無く、ボルト３０の頭部３１が処理ヘッド２０の外面上に突出して配置されるようになっていてもよい。このボルト頭部３１に被覆材４０を被せる。
【００２４】
上記第１実施形態（図１）のプラズマ処理装置Ｍは、ホット電極２３とアース電極１０の間の放電空間の内部に被処理物Ｗを配置して、プラズマを被処理物Ｗに直接的に照射する所謂ダイレクト式であったが、本発明は、図６に示すように、被処理物Ｗを放電空間の外部に配置する所謂リモート式のプラズマ処理装置Ｍ２にも適用できる。
この装置Ｍ２の処理ヘッド５０は、ヘッド構成部材として、一対の電極５１Ｈ，５１Ｅと、これら電極５１Ｈ，５１Ｅを保持する樹脂製のホルダ５２（樹脂部材）と、このホルダ５２を囲む筐体５３とを有している。一対の電極５１Ｈ，５１Ｅのうち一方５１Ｈが、電源（図示せず）に接続されてホット電極となり、他方５１Ｅが、電気的に接地されてアース電極となっている。これら電極５１Ｈ，５１Ｅの対向面に配置された固体誘電体層５４どうしの間が略大気圧の放電空間５５となる。
【００２５】
筐体５３は、金属製の天板５６（金属部材）と、金属製の側壁５７（金属部材）とを含んでいる。天板５６の上側に整流部６０が設けられている。この整流部６０で整流された処理ガスが、放電空間５５に均一に導入されてプラズマ化され、被処理物Ｗへ向けて吹き出される。これにより、被処理物Ｗのプラズマ処理がなされるようになっている。
【００２６】
天板５６とホルダ５２が、樹脂ボルト３０にて連結されている。また、別の樹脂ボルト３０が、側壁５７及びホルダ５２を通して電極にねじ込まれている。これらボルト３０の頭部３１が被覆材４０で覆われている。
なお、アース電極５１Ｅ用のボルトは、金属製にしてもよい。この金属製ボルトには、被覆材４０を設けなくてもよい。
【００２７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、被覆材４０は、ビニルポリシロキサン以外のシリコーンを用いてもよく、その他のゴムや樹脂等を用いてもよい。光や熱や空気等のガスとの接触で硬化するようになっていてもよい。
被覆材４０を金属製のヘッド構成部材どうしを連結するボルトにも適用してもよい。
本発明は、洗浄、表面改質（撥水化、親水化等）、成膜、エッチング、アッシング等の種々の表面処理に適用可能である。
本発明は、略大気圧下でのプラズマ処理だけでなく、減圧下でのプラズマ 処理にも適用でき、グロー放電だけでなく、コロナ放電や沿面放電によるプラズマ 処理にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
この発明は、例えば半導体装置やフラットパネルディスプレイ等の製造に用いるプラズマ処理装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るダイレクト式の大気圧プラズマ処理装置の断面図である。
【図２】上記プラズマ処理装置の処理ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図３】上記プラズマ処理装置の処理ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図４】上記プラズマ処理装置の処理ヘッドの変形例を部分的に示す断面図である。
【図５】上記プラズマ処理装置の処理ヘッドの変形例を部分的に示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示し、リモート式の大気圧プラズマ処理装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｍ，Ｍ２      プラズマ処理装置
Ｗ      被処理物
１０    ステージ
２０    処理ヘッド
２１    天板（ヘッド構成部材）
２１ａ  収容凹部
２２    ホルダ（ヘッド構成部材）
２２ａ  収容凹部
２２Ｘ  第１樹脂部材（ヘッド構成部材）
２２Ｙ  第２樹脂部材（ヘッド構成部材）
２３    電極（ヘッド構成部材）
２４    固体誘電体層
３０    ボルト
３１    ボルト頭部
４０    被覆材
５１Ｈ  ホット電極
５１Ｅ  アース電極
５２    ホルダ（ヘッド構成部材）
５３    筐体
５４    固体誘電体層
５６    天板（ヘッド構成部材）
５７    側壁（ヘッド構成部材）
６０    整流部
【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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