(57)【要約】【課題】プラズマにより発生した異物を捕捉するとともに、アーク放電を防止するプラズマ処理装置およびこれを用いてワークの被処理面を処理する表面処理方法を提供すること。【解決手段】プラズマ処理装置１は、ワーク１０に対して相対的に移動可能な互いに対向する１対の電極２、３と、１対の電極２、３間に電圧を印加する電源７２を備えた電源回路７と、１対の電極２、３間にプラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段８と、ワーク１０の被処理面１０１に向けてプラズマを噴出するプラズマ噴出部５とを備え、１対の電極２、３間に、処理ガスを供給しつつ、電圧を印加することにより、処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマによりワーク１０の被処理面１０１が処理されるよう構成されているプラズマ処理装置１であって、プラズマ噴出部５またはその近傍に、プラズマの生成により発生した異物４０を捕捉する多孔質の絶縁性材料で構成された異物捕捉部９を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して相対的に移動可能な互いに対向する１対の電極と、
前記１対の電極間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記１対の電極間に前記プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記ワークの被処理面に向けて前記プラズマを噴出するプラズマ噴出部とを備え、
前記１対の電極間に、前記処理ガスを供給しつつ、前記電圧を印加することにより、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマにより前記ワークの前記被処理面が処理されるよう構成されているプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ噴出部またはその近傍に、前記プラズマの生成により発生した異物を捕捉する多孔質の絶縁性材料で構成された異物捕捉部を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記１対の電極は、ワークに対して直交する方向に沿って配置されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記異物捕捉部は、前記絶縁性材料が２層以上の絶縁性材料層として積層された積層体で構成されている請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記異物捕捉部は、前記絶縁性材料が前記各絶縁性材料層において種類の異なる材料で構成されるものである請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記絶縁性材料は、セラミックスで構成されるものである請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記異物捕捉部は、前記多孔質の孔径が前記各絶縁性材料層で異なるものである請求項３ないし５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記異物捕捉部は、２層以上の前記絶縁性材料層のうち、１つの前記絶縁性材料層と、それより前記１対の電極側に位置する１つの前記絶縁性材料層とで、前者の孔径が、後者の孔径よりも小さくなっている少なくとも１組の前記絶縁性材料層を含むものである請求項３ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記異物捕捉部は、２層以上の前記絶縁性材料層のうち、１つの前記絶縁性材料層と、それより前記１対の電極側に位置する１つの前記絶縁性材料層とで、前者の空孔率が、後者の空孔率よりも小さくなっている少なくとも１組の前記絶縁性材料層を含むものである請求項３ないし６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記多孔質は、その孔径が２００μｍ以下である請求項１ないし８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記多孔質は、その空孔率が３０〜８５％である請求項１ないし９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記１対の電極は、それぞれ少なくとも一方の電極と対向する面側が誘電体部で覆われている請求項１ないし１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
互いに対向する１対の電極と、
前記１対の電極間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記１対の電極間に前記プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記ワークの表面に向けて前記プラズマを噴出するプラズマ噴出部と、
前記プラズマ噴出部またはその近傍に、前記プラズマの生成により発生した異物を捕捉する多孔質の絶縁性材料で構成された異物捕捉部とを備えるプラズマ処理装置により、
前記１対の電極間に、前記処理ガスを供給しつつ、前記電圧を印加することにより、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマにより前記ワークの前記被処理面を処理する表面処理方法であって、
前記プラズマの生成により発生した異物を前記異物捕捉部で捕捉し、前記異物捕捉部を通過した後の前記プラズマにより前記ワークの前記被処理面を処理することを特徴とする表面処理方法。
【請求項１３】
前記ワークと前記プラズマ処理装置とを相対的に移動しつつ前記ワークの前記被処理面を処理する請求項１２に記載の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置および表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
材料の表面を加工する際、電圧もしくは高周波を印加した電極に反応ガスを供給し、反応ガスに基づくラジカルを発生させ、該ラジカルとワークとのラジカル反応によって生成された生成物質を除去することで加工を行う方法が用いられている。
このような加工を行う装置としては、例えば、プラズマを含むガスの噴出口に金属メッシュを備えたプラズマ装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、電圧印加電極と接地電極間で発生したプラズマを基材に導いて処理を行う装置において、電圧印加電極と基材との間に絶縁スペーサーを備えたプラズマ装置が知られている（例えば、特許文献２）。
しかしながら、これらのプラズマ処理装置は、プラズマ中のイオンや電子を捕獲するものの、プラズマによって発生した異物を十分に捕獲できない。その結果、異物を含むガスがワークに噴出されることにより、ワークが汚染するという問題がある。
【０００４】
一方、プラズマ中に含まれる荷電性粒子を捕獲し、除去するように、磁場ダクトと電場フィルタを備えたプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献３）。
また、多相交流電圧による電位分布が形成する進行波電界を用いてプラズマ中に含まれるダストを搬送し、除去するプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献４）。
しかしながら、これらのプラズマ処理装置では、異物の捕獲、除去のために、別途電源や電極が必要となる。そのため、装置構成の複雑化、装置取扱いの煩雑化、処理設備の高額化という問題が生じている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２４５１９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１００６４６号公報
【特許文献３】特開２００２−２５７９４号公報
【特許文献４】特開２００４−２５９８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、プラズマにより発生した異物を捕捉するとともに、アーク放電を防止するプラズマ処理装置およびそのプラズマ処理装置を用いてワークの被処理面を処理する表面処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、ワークに対して相対的に移動可能な互いに対向する１対の電極と、
前記１対の電極間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記１対の電極間に前記プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記ワークの被処理面に向けて前記プラズマを噴出するプラズマ噴出部とを備え、
前記１対の電極間に、前記処理ガスを供給しつつ、前記電圧を印加することにより、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマにより前記ワークの前記被処理面が処理されるよう構成されているプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ噴出部またはその近傍に、前記プラズマの生成により発生した異物を捕捉する多孔質の絶縁性材料で構成された異物捕捉部を有することを特徴とする。
これにより、プラズマにより発生した異物を捕捉できるので、異物によるワークの汚染を防止することができる。また、異物捕捉部に絶縁性材料を用いているので、アーク放電によるワークの損傷を防止することができる。
【０００８】
本発明のプラズマ処理装置では、前記１対の電極は、ワークに対して直交する方向に沿って配置されていることが好ましい。
これにより、処理ガスがワークの被処理面に対して均一に噴出されるので、均一なプラズマ処理を施すことができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、前記絶縁性材料が２層以上の絶縁性材料層として積層された積層体で構成されていることが好ましい。
これにより、各絶縁性材料層で物理的、化学的性質を変えることができるので、各絶縁性材料層で物理的、化学的性質の異なる異物を捕捉することができる。
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、前記絶縁性材料が前記各絶縁性材料層において種類の異なる材料で構成されるものであることが好ましい。
これにより、物理的、化学的性質の異なる材料を各絶縁性材料層に使用できるので、各絶縁性材料層で物理的、化学的性質の異なる異物を効率的に捕捉することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記絶縁性材料は、セラミックスで構成されるものであることが好ましい。
これにより、より確実にアーク放電を防止でき、ワークの損傷を防止することができる。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、前記多孔質の孔径が前記各絶縁性材料層で異なるものであることが好ましい。
これにより、各絶縁性材料層で粒径の大きさが異なる異物を捕捉することができるので、効率的に異物を捕捉でき、異物を含まない処理ガスを確実に噴出することができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、２層以上の前記絶縁性材料層のうち、１つの前記絶縁性材料層と、それより前記１対の電極側に位置する１つの前記絶縁性材料層とで、前者の孔径が、後者の孔径よりも小さくなっている少なくとも１組の前記絶縁性材料層を含むものであることが好ましい。
これにより、粒径の大きい異物から順に絶縁性材料層に捕捉されるので、異物を効率よく捕捉することができ、処理ガスが絶縁性材料層を効率よく通過する。
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置では、前記異物捕捉部は、２層以上の前記絶縁性材料層のうち、１つの前記絶縁性材料層と、それより前記１対の電極側に位置する１つの前記絶縁性材料層とで、前者の空孔率が、後者の空孔率よりも小さくなっている少なくとも１組の前記絶縁性材料層を含むものであることが好ましい。
これにより、粒径の大きい異物から順に絶縁性材料層に捕捉されるので、異物を効率よく捕捉することができ、処理ガスが絶縁性材料層を効率よく通過する。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置では、前記多孔質は、その孔径が２００μｍ以下であることが好ましい。
これにより、異物が確実に捕捉され、処理ガスが確実に通過するので、ワークの被処理面の汚染を防止したプラズマ処理を施すことができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記多孔質は、その空孔率が３０〜８５％であることが好ましい。
これにより、各絶縁性材料層に過不足なく孔が存在するので、異物の除去率が向上し、処理ガスの通過率も向上する。
本発明のプラズマ処理装置では、前記１対の電極は、それぞれ少なくとも一方の電極と対向する面側が誘電体部で覆われていることが好ましい。
これにより、第１の電極と第２の電極との間において、電極である金属等が露出しないため、アーク放電を防止し、電界を均一に発生させることができる。
【００１３】
本発明の表面処理方法は、互いに対向する１対の電極と、
前記１対の電極間に電圧を印加する電源を備えた電源回路と、
前記１対の電極間に前記プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記ワークの表面に向けて前記プラズマを噴出するプラズマ噴出部と、
前記プラズマ噴出部またはその近傍に、前記プラズマの生成により発生した異物を捕捉する多孔質の絶縁性材料で構成された異物捕捉部とを備えるプラズマ処理装置により、
前記１対の電極間に、前記処理ガスを供給しつつ、前記電圧を印加することにより、前記処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマにより前記ワークの前記被処理面を処理する表面処理方法であって、
前記プラズマの生成により発生した異物を前記異物捕捉部で捕捉し、前記異物捕捉部を通過した後の前記プラズマにより前記ワークの前記被処理面を処理することを特徴とする。
これにより、異物を含まない処理ガスがワークの被処理面に噴出されるので、異物による汚染がない表面処理をすることができる。
本発明の表面処理方法では、前記ワークと前記プラズマ処理装置とを相対的に移動しつつ前記ワークの前記被処理面を処理することが好ましい。
これにより、ワークの被処理面の全面に容易にプラズマ処理を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のプラズマ処理装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
（１）プラズマ処理装置
図１は、本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態の概略構成を示す縦断面図を示す縦断面図である。
【００１５】
なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」という。
このプラズマ処理装置１は、ワーク１０に対して相対的に移動可能な互いに対向する１対の電極（第１の電極２および第２の電極３）と、ガスの流路を画成する誘電体部４と、ワーク１０の被処理面１０１に向けてプラズマを噴出するプラズマ噴出部５と、処理ガスを１対の電極間に導入する処理ガス導入口６と、１対の電極間に電圧を印加する電源７２を備えた電源回路７と、プラズマ生成のための処理ガスを供給するガス供給手段８と、プラズマの生成により発生した異物４０を捕捉する異物捕捉部９とを備えている。
このプラズマ処理装置１は、第１の電極２および第２の電極３間に電圧を印加することにより、処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、該プラズマによりワーク１０の被処理面１０１を処理する装置である。
【００１６】
以下、プラズマ処理装置１の各部の構成について説明する。
第１の電極２は、ワークに対して直交する方向に沿って配置され、第２の電極３と対向配置されている。そして、第１の電極２は、電圧を印加するための電極であるため、電気的接続をとるために導線７１を介して電源７２に接続されている。
第１の電極２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銀等の金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金等の各種合金、金属間化合物、各種炭素材料等が挙げられる。
なお、第１の電極２の形状は、例えば平板状、円筒状など、特に限定されない。
【００１７】
第２の電極３は、接地電極としての機能を有する電極であり、導線７１を介して直接接地されている。
第２の電極３の形状、構成材料は、第１の電極２と同様に、特に限定されない。
これらの第１の電極２および第２の電極３には、それぞれ第１の電極２と第２の電極３とが対向する面に、誘電体材料で構成された誘電体部４が形成されている。そして、誘電体部４は、ガスの流路を画成する１対の側壁としての機能を有する。
【００１８】
このように、第１の電極２と第２の電極３との対向面にそれぞれ誘電体部４が形成されていることにより、第１の電極２と第２の電極３との間において、電極である金属等が露出しないため、電極間に電界を均一に発生させることができる。また、インピーダンスの増大を防止することができ、比較的低電圧で所望の放電を生じさせ、プラズマを確実に発生させることができる。さらに、電圧印加時における絶縁破壊を防止して、アーク放電が生じるのを好適に防止し、グローライクな安定した放電を得ることもできる。
【００１９】
該誘電体部４は、そのワーク１０と直交する方向（図１中の上下方向）の長さが、第１の電極２および第２の電極３のそれぞれのワーク１０と直交する方向の長さよりも長く、ワーク１０と直交する方向に延在して形成されている。このように、誘電体部４がワーク１０と直交する方向に延在して形成されているので、誘電体部４間の空間に導入された処理ガスの乱れを防止して、処理ガスの流れを円滑に制御することができる。また、発生したプラズマをプラズマ噴出部５に効率よく供給することができる。
【００２０】
誘電体部４の上端部には、ガス供給手段８から供給される処理ガスを第１の電極２と第２の電極３との間（以下、「プラズマ発生領域３０」という。）に導入する処理ガス導入口６が設けられている。そして、誘電体部４の下端部には、プラズマ噴出部５が開口して、ワークに望むように設けられている。
なお、プラズマ噴出部５に形成されている異物捕捉部９は、後に詳細に説明する。
【００２１】
誘電体部４の形状は、例えば、平板状、円筒状などが挙げられるが、平板状であることが好ましい。これにより、第１の電極２と第２の電極３との対面する面が実質的に平坦に形成されるので、処理ガスの流れを確実に制御することができる。
このような誘電体部４の構成材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の各種プラスチック、石英ガラス等の各種ガラス、無機酸化物等が挙げられる。前記無機酸化物としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどの窒化物、炭化ケイ素などの炭化物、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ジルコニウムなどのリン酸塩、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）等の複合酸化物等の誘電体材料等が挙げられる。これらのうち、金属酸化物が好ましく、アルミナがより好ましい。このような材料を用いることにより、電界におけるアーク放電の発生をより確実に防止することができる。
【００２２】
なお、誘電体部４は、第１の電極２と第２の電極３との対向面を覆っていれば、その第１の電極２と第２の電極３のそれぞれの外周面を覆っていなくてもよい。これにより、プラズマ発生領域３０に金属などの電極材料が露出しないため、少ない量の誘電体材料で、電界の集中によるワーク１０の破損などを効率的に防止することができる。
第１の電極２および第２の電極３は、ワーク１０から所定距離（図１中、ｈ１で示す長さ）だけ離れた位置に配置される。かかる距離ｈ１は、電源回路７の出力や、ワーク１０に施すプラズマ処理の種類等を考慮して適宜設定される。常圧でプラズマ処理する場合、インピーダンス、ガス流量、プラズマにより発生したラジカルの寿命等より５００ｍｍ以下であるのがより好ましい。距離ｈ１がこのような範囲であることにより、プラズマ発生領域３０からワーク１０までの距離が最適な距離となるので、発生したプラズマ力が低下することなく、プラズマが被処理面１０１に到達することができる。
【００２３】
また、異物捕捉部９は、ワーク１０から所定距離（図１中、ｈ２で示す長さ）だけ離れた位置に配置される。かかる距離ｈ２は、電源回路７の出力や、ワーク１０に施すプラズマ処理の種類等を考慮して適宜設定される。常圧でプラズマ処理する場合、インピーダンス、ガス流量、プラズマにより発生したラジカルの寿命、ガス圧力等より１００ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、異物捕捉部９からワーク１０までの距離が最適な距離となるので、所望のプラズマ処理を確実に施すことができる。
【００２４】
電源回路７は、第１の電極２と第２の電極３との間に電圧を印加する高周波電源７２と、高周波電源７２と第１の電極２とを導通する導線７１と、第２の電極３を設置する導線７１とを備えている。そして、図示されていないが、供給する電力に対する整合回路（インピーダンスマッチング回路）や、高周波電源７２の周波数を変える周波数調整手段（回路）や、高周波電源７２の印加電圧の最大値（振幅）を変える電圧調整手段（回路）などが必要に応じて設置されている。これにより、ワーク１０に対するプラズマ処理の処理条件を適宜調整することができる。
【００２５】
第１の電極２に、導線７１を介して、高周波電源７２が接続されており、これにより、電源回路７が構成されている。この電源回路７は、その一部、すなわち、第２の電極３側の導線７１がアース（接地）されている。
ワーク１０にプラズマ処理を施すときは、高周波電源７２が作動して第１の電極２と第２の電極３との間に電圧が印加される。このとき、その第１の電極２と第２の電極３との間には、電界が発生し、ガスが供給されると、放電が生じて、プラズマが発生する。
【００２６】
また、高周波電源７２の周波数は、特に限定されないが、１ＫＨｚ〜７０ＭＨｚであるのが好ましく、１０〜４０ＭＨｚであるのがより好ましい。
ガス供給手段８は、プラズマ生成のための処理ガスをプラズマ発生領域３０に供給する。このガス供給手段８は、所定のガスを充填し供給するガスボンベ（ガス供給源）８１と、ガスボンベ８１から供給されるガスの流量を調整するマスフローコントローラ（流量調整手段）８２と、マスフローコントローラ８２より下流端側で、処理ガス管８４内の流路を開閉するバルブ（流路開閉手段）８３と、処理ガス導入口６に接続された処理ガス管８４とを有している。
【００２７】
このようなガス供給手段８は、ガスボンベ８１から所定のガスを送り出し、マスフローコントローラ８２で流量を調節する。そして、処理ガス管８４を通って、処理ガス導入口６から、誘電体部４間（プラズマ発生領域３０）に処理ガスを導入（供給）する。
このようなプラズマ処理に用いるガス（処理ガス）には、処理目的により種々のガスを用いることができる。
【００２８】
（ａ）ワーク１０の被処理面１０１をエッチングまたはダイシングすることを目的とする場合、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等のフッ素原子含有化合物ガスやＣｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４等の塩素原子含有化合物ガスなどの各種ハロゲン系ガスが用いられる。
（ｂ）ワーク１０の被処理面１０１を加熱することを目的とする場合、例えば、Ｎ２、Ｏ２等が用いられる。
【００２９】
（ｃ）ワーク１０の被処理面１０１を撥水（撥液）化することを目的とする場合、例えば、前記フッ素原子含有化合物ガスが用いられる。
（ｄ）ワーク１０の被処理面１０１を親水（親液）化することを目的とする場合、例えば、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、空気等の酸素原子含有化合物、Ｎ２、ＮＨ３等の窒素原子含有化合物、ＳＯ２、ＳＯ３等の硫黄原子含有化合物が用いられる。これにより、ワーク１０の被処理面１０１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堆積（形成）することもできる。
【００３０】
（ｅ）ワーク１０の被処理面１０１に電気的、光学的機能を付加することを目的とする場合、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２等の金属酸化物薄膜をワーク１０の被処理面１０１に形成するために、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコキシド（有機金属化合物）等が用いられる。
（ｆ）レジスト処理や有機物汚染の除去を目的とする場合は、例えば酸素系ガスが用いられる。
【００３１】
このような処理ガスは、一般に、上記処理ガスとキャリアガスとからなる混合ガス（以下、単に「ガス」とも言う）が用いられる。なお、「キャリアガス」とは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことを言う。
この場合、ガスボンベ８１内に、混合ガス（処理ガス＋キャリアガス）を充填して用いてもよいし、処理ガスとキャリアガスとがそれぞれ別のガスボンベに充填され、処理ガス管８４の途中でこれらが所定の混合比で混合されるような構成であってもよい。
【００３２】
キャリアガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを用いることができる。これらは、単独でも２種以上を混合した形態でも用いることができる。
混合ガス中における処理ガスの占める割合（混合比）は、処理の目的によっても若干異なり、特に限定されないが、例えば、混合ガス中の処理ガスの割合が１〜１０％であるのが好ましく、５〜１０％であるのがより好ましい。これにより、効率的に放電が開始され、処理ガスにより、所望のプラズマ処理をすることができる。
供給するガスの流量は、ガスの種類、処理の目的、処理の程度等に応じて適宜決定される。通常は、３０ＳＣＣＭ〜５０ＳＬＭ程度であるのが好ましい。これにより、効率的にプラズマ発生領域３０でプラズマが発生するため、微細な加工をすることができる。
【００３３】
さて、プラズマ発生領域３０で発生したプラズマは、プラズマ発生領域３０に存在する誘電体部４に接触して、誘電体部４を構成する材料由来の異物（パーティクル）４０を生成する。そして、該異物４０は、処理ガスとともにプラズマ噴出部５まで流れ、プラズマ噴出部５から処理ガスとともにワーク１０の被処理面１０１に向けて噴出される。異物４０が被処理面１０１に到達すると、異物４０は被処理面１０１に付着する。その結果、ワーク１０の被処理面１０１が異物４０によって汚染される。
そのため、プラズマが発生した後、プラズマがワーク１０の被処理面１０１に到達するまでに異物４０を捕捉するための異物捕捉部９を設けておくことが好ましい。
【００３４】
以下、異物捕捉部９について詳細に説明する。
本実施形態のプラズマ処理装置１では、誘電体部４の下端部、すなわち、プラズマ噴出部５（またはその近傍）に、プラズマ噴出部５を覆うようにワーク１０と対向して異物捕捉部９が設けられている。
異物捕捉部９がプラズマ噴出部５に設けられていることより、処理ガスが異物捕捉部９を必ず通過するので、異物捕捉部９が異物４０を捕捉し、ワーク１０の被処理面１０１の汚染を防止することができる。
【００３５】
異物捕捉部９は、プラズマにより発生した異物４０を捕捉する機能を有する多孔質の絶縁性材料（誘電体）層９１と、該絶縁性材料層９１をプラズマ処理装置１に支持する支持部材９５と、網状部材９６とを有している。
絶縁性材料層９１を構成する絶縁性材料としては、例えば、石英ガラス等の各種ガラス、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、炭化ケイ素などの金属炭化物、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ジルコニウムなどのリン酸塩ならびにＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）等の複合酸化物などのセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の耐熱性を有する樹脂材料などが挙げられる。
【００３６】
異物捕捉部９に金属等の導電性材料で構成される導電性材料層を用いた場合、導電性材料層でアーク放電が生じ、そのアーク放電によってワーク１０の被処理面１０１が損傷するか、または過剰な処理がなされるおそれがある。
また、前記導電性材料層のアーク放電により導電性材料由来の異物が前記導電性材料層の下面側に発生するおそれがある。そして、その異物が処理ガスとともにワーク１０の被処理面１０１に到達、付着し、被処理面１０１が汚染される可能性がある。
【００３７】
さらに、導電性材料層のアーク放電により導電性材料が酸化され、放電状態が変化するおそれもある。そのため、放電状態の変化により被処理面１０１が均一にプラズマ処理されないおそれがある。
しかしながら、本発明では、異物捕捉部９に絶縁性材料で構成される絶縁性材料層９１を用いることにより、導電性材料層を用いた場合の前記問題は生じず、ワーク１０の被処理面１０１を良好に、かつ、均一に処理することができる。
【００３８】
絶縁性材料層９１を構成する絶縁性材料は、前述したものが挙げられるが、特に、金属酸化物を用いることが好ましく、アルミナを用いることがより好ましい。金属酸化物、特にアルミナを用いることにより、誘電率が特に高いので、電界におけるアーク放電の発生をより確実に防止することができる。
多孔質の絶縁性材料層９１には多数の孔が形成され、該孔は連続孔を形成している。
【００３９】
そして、その孔の空孔率は、３０〜８５％であることが好ましく、４５〜７０％であることがより好ましい。
空孔率が小さすぎると、異物４０が捕捉される率（異物４０の除去率）は向上するが、処理ガスの絶縁性材料層９１の透過性が低下するので、誘電体部４間（処理ガス流路）に供給する処理ガスの圧力を高くしなければ、被処理面１０１への十分なプラズマ量が供給できなくなる。
【００４０】
一方、空孔率が大きすぎると、処理ガスの透過性は向上するが、異物４０の除去率は低下するおそれがある。
なお、空孔率の測定は、アルキメデス法や、Ｘ線反射率測定法などにより行うことができる。
また、孔径（平均）は、特に限定されないが、異物４０の平均粒径を考慮して設定される。例えば、２００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。
孔径が小さすぎると、異物４０の除去率は向上するが、処理ガスの絶縁性材料層９１の透過性が低下するので、誘電体部４間（処理ガス流路）に供給する処理ガスの圧力を高くしなければ、被処理面１０１への十分なプラズマ量が供給できなくなる。
【００４１】
一方、孔径が大きすぎると、処理ガスの透過性は向上するが、異物４０の除去率は低下するおそれがある。
なお、孔は、絶縁性材料層９１に均一に分散して形成されているのがよい。
絶縁性材料層９１の厚さＴ１は、１００ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがより好ましい。
絶縁性材料層９１の厚さが小さいと、処理ガスの透過性は向上するが、異物４０の除去率は低下するおそれがある。
【００４２】
一方、絶縁性材料層９１の厚さが大きすぎると、異物４０の除去率は向上するが、処理ガスの絶縁性材料層９１の透過性が低下するので、誘電体部４間（処理ガス流路）に供給する処理ガスの圧力を高くしなければ、被処理面１０１への十分なプラズマ量が供給できなくなる。
なお、絶縁性材料層９１の形状は、特に限定されないが、本実施形態では平板状で構成されている。
【００４３】
支持部材９５は、絶縁性材料層９１の縁部を狭持するように絶縁性材料層９１を支持する。この支持部材９５は、絶縁性材料層９１に対して着脱自在に設けられている。これにより、絶縁性材料層９１を容易に取り外すことができ、後述する絶縁性材料層９１の交換を容易にすることができる。
支持部材９５が狭持されていない絶縁性材料層９１の下面には、網状部材９６が設けられている。これにより、絶縁性材料層９１の落下を確実に防止することができる。
【００４４】
この網状部材９６は、支持部材９５に対して着脱自在に設けられている。そのため、網状部材９６を支持部材９５から離脱することで、後述する絶縁性材料層９１の交換を容易にすることができる。
これら支持部材９５と網状部材９６とを構成する材料は、アーク放電や異物４０が発生しないように絶縁性材料で構成されている。具体的には、絶縁性材料層９１の材料と同様の材料が挙げられる。
【００４５】
異物捕捉部９の絶縁性材料層９１は、別途用意した絶縁性材料層９１と交換することができる。
すなわち、プラズマ処理装置１を用いてワーク１０の被処理面１０１の処理を繰り返し行っていると、処理ガスが異物捕捉部９の絶縁性材料層９１を通過する度に異物４０が捕捉される。そのため、絶縁性材料層９１の孔が異物４０により塞がれ、除々に絶縁性材料層９１を通過する処理ガスの量が低下する。そして、最終的には捕捉された異物４０が殆どの孔を塞ぎ、処理ガスが絶縁性材料層９１を通過しない状態になるおそれがある。すなわち、被処理面１０１に対してプラズマ処理を施すことができない状態になるおそれがある。このような場合、プラズマ処理の性能を回復するため、絶縁性材料層９１を新たな絶縁性材料層９１に交換することが好ましい。
【００４６】
絶縁性材料層９１の交換は、例えば、支持部材９５を誘電体部４に装着した状態で、支持部材９５から絶縁性材料層９１と網状部材９６とを離脱して取り外す。そして、別途用意した新しい絶縁性材料層９１と取り外した網状部材９６とを支持部材９５に取り付けることにより行うことができる。
なお、絶縁性材料層９１の交換をせずに、取り外した絶縁性材料層９１を清掃し、再度支持部材９５に取り付け、再使用してもよい。
以上説明した異物補足部９は、プラズマにより生成した異物４０を捕捉するものであるが、処理ガス中に含まれる処理ガス由来の異物４０やプラズマ処理装置１の外部からから侵入した異物４０なども当然に捕捉することができる。
【００４７】
次に、異物捕捉部９の他の構成例を説明する。
異物捕捉部９の他の構成例として、絶縁性材料を２層以上に積層することができる。この場合、各層の材料、孔径、空孔率、厚さ等の条件は、それぞれ、同じでも、一部または全部が異なっていてもよい。以下、この構成例について、図２を用いて説明する。
図２は、本発明のプラズマ処理装置１の異物捕捉部９の他の構成例を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上」、下側を「下」という。
【００４８】
図２に示すように、異物捕捉部９は、その絶縁性材料が２層（第１の絶縁性材料層９２、第２の絶縁性材料層９３）に積層され、第１の絶縁性材料層９２の孔径よりも第２の絶縁性材料層９３の孔径の方が小さく形成されている。
このように、第１の絶縁性材料層９２の孔径よりも第２の絶縁性材料層９３の孔径の方が小さく形成されることにより、まず第１の絶縁性材料層９２において、第１の絶縁性材料層９２の孔径よりも粒径が大きい異物４０が捕捉され、次いで第２の絶縁性材料層９３において、第１の絶縁性材料層９２を通過した、第２の絶縁性材料層９３の孔径よりも粒径の大きい異物４０が捕捉される。
【００４９】
そのため、前述した絶縁性材料層９１の１層を用いたときと比較して、処理ガスの透過性を向上させることができ、かつ、粒径の異なる異物４０を効率よく捕捉することができるので、結果として、異物４０の除去率が向上する。
また、第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれの異物４０による目詰まりも抑制でき、第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれの寿命が長い。
【００５０】
第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれの孔径は、前述した範囲の孔径であることが好ましいが、第１の絶縁性材料層９２の孔径は、１００〜２００μｍであることが好ましく、１００〜１８０μｍであることがより好ましい。
第１の絶縁性材料層９２の孔径が前記下限値よりも小さ過ぎると、第１の絶縁性材料層９２の孔径は、第２の絶縁性材料層９３の孔径と同等以下になる可能性があり、異物４０除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
一方、第１の絶縁性材料層９２の孔径よりも小さい第２の絶縁性材料層９３の孔径
は、１００μｍ以下であるのが好ましく、５０μｍ以下であるのがより好ましい。
【００５１】
第２の絶縁性材料層９３の孔径が前記上限値よりも大き過ぎると、第２の絶縁性材料層９３の孔径は、第１の絶縁性材料層９２の孔径と同等以上になる可能性があり、異物４０除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
また、異物捕捉部９の他の構成例として、異物捕捉部９は、第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれの孔径の大小に関わらず、第１の絶縁性材料層９２の空孔率よりも第２の絶縁性材料層９３の空孔率の方が小さく形成されているのがよい。
【００５２】
異物捕捉部９をこのように形成することにより、まず第１の絶縁性材料層９２において、大きい粒径の異物４０が捕捉され、次いで第２の絶縁性材料層９３において第１の絶縁性材料層９２で捕捉されなかった小さい粒径の異物４０が捕捉される。
そのため、前述した絶縁性材料層９１の１層を用いたときと比較して、処理ガスの透過性を向上させることができ、かつ、粒径の異なる異物４０を効率よく捕捉することができるので、結果として、異物４０の除去率が向上する。
【００５３】
また、第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれの異物４０による目詰まりも抑制でき、第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれの寿命が長い。
なお、第１の絶縁性材料層９２の空孔率は、６０〜８５％であることが好ましく、６０〜８０％であることがより好ましい。
【００５４】
第１の絶縁性材料層９２の空孔率が前記下限値より小さすぎると、第１の絶縁性材料層９２空孔率は、第２の絶縁性材料層９３の空孔率と同等以下になる可能性があり、異物４０除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
一方、第２の絶縁性材料層９３の空孔率は、３０〜６０％であることが好ましく、４５〜６０％であることがより好ましい。
【００５５】
第２の絶縁性材料層９３の空孔率が前記上限値よりも大き過ぎると、第２の絶縁性材料層９３の空孔率は、第１の絶縁性材料層９２の空孔率と同等以上になる可能性があり、異物４０除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
また、異物捕捉部９の他の構成例として、異物捕捉部９は、第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれの孔径の大小に関わらず、第１の絶縁性材料層９２の厚さよりも第２の絶縁性材料層９３の厚さの方が薄く形成されていてもよい。
【００５６】
異物捕捉部９をこのように形成することにより、まず第１の絶縁性材料層９２において、大きい粒径の異物４０が捕捉され、次いで第２の絶縁性材料層９３において第１の絶縁性材料層９２で捕捉されなかった小さい粒径の異物４０が捕捉される。
そのため、前述した絶縁性材料層９１の１層を用いたときと比較して、処理ガスの透過性を向上させることができ、かつ、粒径の異なる異物４０を効率よく捕捉することができるので、結果として、異物４０の除去率が向上する。
【００５７】
また、第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれの異物４０による目詰まりも抑制でき、第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれの寿命が長い。
なお、第１の絶縁性材料層９２の厚さＴ２は、１００ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００５８】
第１の絶縁性材料層９２の厚さＴ２が前記下限値よりも小さすぎると、第１の絶縁性材料層９２の厚さは、第２の絶縁性材料層９３の厚さと同等以下になる可能性があり、異物４０除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
一方、第１の絶縁性材料層９２の厚さよりも小さい第２の絶縁性材料層９３の厚さ
は、１０ｍｍ以下であるのが好ましく、３ｍｍ以下であるのがより好ましい。
【００５９】
第２の絶縁性材料層９３の孔径が前記上限値よりも大き過ぎると、第２の絶縁性材料層９３の厚さは、第１の絶縁性材料層９２の厚さと同等以上になる可能性があり、異物４０除去率の低下、処理ガス透過性の低下のおそれがある。
以上説明した、第１の絶縁性材料層９２と第２の絶縁性材料層９３とで、異なる孔径、空孔率または厚さを形成する異物捕捉部９を得るために、第１の絶縁性材料層９２と第２の絶縁性材料層９３とをそれぞれ種類（組成）の異なる材料で構成することが好ましい。
このように、各絶縁性材料層９２、９３において、それぞれ異なる材料を用いていることにより、硬さや誘電率など性質の異なる材料を各絶縁性材料層９２、９３に使用できるので、第１の絶縁性材料層９２と第２の絶縁性材料層９３とで孔径、空孔率または厚さのうちの少なくとも１つの条件が異なる所望の異物捕捉部９を得ることができる。
【００６０】
第１の絶縁性材料層９２および第２の絶縁性材料層９３のそれぞれに使用される材料の具体例は、絶縁性材料層９１で説明した材料が挙げられ、それらを前記条件に応じて適宜組み合わせればよい。
例えば、第１の絶縁性材料層９２の孔径より第２の絶縁性材料層９３の孔径が小さい異物捕捉部９の場合、孔径が大きいと絶縁性材料層９３の強度が小さくなるので、比較的強度が大きい材料であるアルミナを絶縁性材料層９３に用いることが好ましい。一方、孔径が小さいと絶縁性材料層９２の強度も大きくなるので、比較的強度が小さい材料である酸化チタンを絶縁性材料層９２に用いることが好ましい。
【００６１】
同様に、第１の絶縁性材料層９２の空孔率より第２の絶縁性材料層９３の空孔率が大きい異物捕捉部９の場合、空孔率が大きいと絶縁性材料層９３の強度が小さくなるので、比較的強度が大きい材料であるアルミナを絶縁性材料層９２に用いることが好ましい。一方、空孔率が小さいと絶縁性材料層９３の強度も大きくなるので、比較的強度が小さい材料である酸化チタンを絶縁性材料層９３に用いることが好ましい。
【００６２】
また、第１の絶縁性材料層９２の厚さより第２の絶縁性材料層９３の厚さが小さい異物捕捉部９の場合、厚さが小さいと絶縁性材料層９３の強度が小さくなるので、比較的強度が大きい材料であるアルミナを絶縁性材料層９３に用いることが好ましい。一方、厚さが大きいと絶縁性材料層９２の強度も大きくなるので、比較的強度が小さい材料である酸化チタンを絶縁性材料層９２に用いることが好ましい。
【００６３】
以上では、第１の絶縁性材料層９２と第２の絶縁性材料層９３との２層を組み合わせた例を挙げて説明したが、本発明では、３層以上の絶縁性材料層を組み合わせてもよい。
この場合、前記第１の絶縁性材料層９２と前記第２の絶縁性材料層９３との２層の組み合わせに対して、例えば、第１の絶縁性材料層９２の上側、第２の絶縁性材料層９３の下側または第１の絶縁性材料層９２と第２の絶縁性材料層９３との間に前記と同様の絶縁性材料層またはその他の機能、特性を有する任意の層があってもよい。
【００６４】
そして、この場合、付加される絶縁性材料層は、その孔径、空孔率、厚さなど、いかなる条件であってもよい。
ワーク１０としては、特に限定されないが、本実施形態では、例えば、電子デバイスの基板として用いられるものが挙げられる。具体的な材料としては、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス、水晶等の各種ガラス、アルミナ、シリカ、チタニア等の各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素等の各種半導体材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック（樹脂材料）のような誘電体材料で構成されたものが挙げられる。これらのうち、特に、水晶や石英などの各種ガラスや各種半導体材料に好ましく用いられる。また、上記記載の基材上に、半導体素子や配線等などが形成された状態の基板であっても処理が可能である。
ワーク１０の形状としては、板状のもの、長尺な層状のものなどが挙げられる。
【００６５】
（２）プラズマ処理装置の動作方法
次に、プラズマ処理装置１の作用（動作）を説明する。
ワーク１０をプラズマ噴出部５と対向配置する。電源回路７を作動させるとともに、バルブ８３を開く。そして、マスフローコントローラ８２によりガスの流量を調整し、ガスボンベ８１からガスを送り出す。これにより、ガスボンベ８１から送り出されたガスは、処理ガス管８４内を流れ、所定の流量で処理ガス導入口６に供給される。そして、処理ガス導入口６から誘電体部４間（処理ガス流路）に導入された処理ガスは、下方へ流れ、第１の電極２と第２の電極３間に到達する。
【００６６】
一方、電源回路７の作動により、第１の電極２と第２の電極３との間に高周波電圧が印加され、プラズマ発生領域３０に電界が発生する。
プラズマ発生領域３０に流入した処理ガスは、放電によって活性化され、プラズマが発生する。
このとき、第１の電極２と第２の電極３との間で発生したプラズマは、プラズマ発生領域３０に存在する誘電体部４に接触する。そして、その接触により、誘電体部４を構成する材料由来の異物４０を生成する。
【００６７】
該異物４０は、処理ガスにとともに、処理ガス流路を下方へと流れ、プラズマ噴出部５である異物捕捉部９に到達する。そして、処理ガスは、異物捕捉部９の絶縁性材料層９１を通過する。
このとき、処理ガスに含まれる異物４０は、絶縁性材料層９１の孔を通過できず、絶縁性材料層９１に捕捉される。一方、処理ガスは、絶縁性材料層９１の孔を通過する。
絶縁性材料層９１を通過した処理ガスは、異物捕捉部９（プラズマ噴出部５）からワーク１０の被処理面に向けて噴出される。そして、異物捕捉部９から噴出された処理ガスは、プラズマ処理（エッチング、成膜等）が施される。
【００６８】
このようなプラズマ処理装置１は、異物捕捉部９と対向配置されたワーク１０に対して、相対的に移動する。すなわち、プラズマ処理装置１は、図示しない移動手段によって、ｘ軸方向、ｙ軸方向に移動しながら、或いは特定の位置へ移動し、ワーク１０上の所望の位置をプラズマ処理する。
例えば、ワーク１０を固定した状態で、プラズマを噴出しながら、ワーク１０の被処理面１０１のｙ軸プラス方向にプラズマ処理装置１を走査した後、所定のピッチ分（例えば、プラズマ噴出部５の幅分だけ）ｘ軸方向に移動し、ｙ軸マイナス方向に走査する。このような走査（移動）を順次繰り返し、ワーク１０の被処理面１０１の全面を処理することができる。
【００６９】
逆に、ワーク１０がプラズマ処理装置１に対して相対的に移動することもできる。
例えば、プラズマ処理装置１を固定した状態で、ワーク１０をｘ軸プラス方向に移動させ、ワーク１０の被処理面１０１の全面を処理してもよい。この場合、プラズマ処理装置１は、ワーク１０の進行方向と直交する方向の長さ(幅)よりも長さが長い電極（第１の電極２、第２の電極）、いわゆるライン状の電極を用いることが好ましい。
【００７０】
また、ある特定の位置へ移動しスポット的にプラズマ処理を施すような場合、プラズマ噴出部５の形状を円形にしてもよい。つまり被処理面１０１のサイズや形状、処理効率、処理目的などに応じて、プラズマ噴出部５のサイズや形状等は自由に設定・選択できる。
このような動作により、ワーク１０の被処理面１０１を損傷、汚染することなく、被処理面１０１の全面または一部を大気圧下で容易にプラズマ処理することができる。
【００７１】
以上説明したプラズマ処理装置１は、酸化絶縁膜の加工、除去、ガラス（石英）などの無歪加工、水晶加工などに適用することができる。また、ＭＥＭＳ等への応用も可能である。
以上、本発明のプラズマ処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。プラズマ処理装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７２】
また、異物捕捉部は、プラズマ噴出部を覆わなくても、プラズマ噴出部に形成されていればよい。
また、異物捕捉部は、プラズマ噴出部に形成されていなくても、プラズマ発生領域からワークの被処理面の間の処理ガスが流れるいずれかの位置、すなわちプラズマ噴出部の近傍に形成されていればよい。
また、網状部材９６は特に設けなくてもよい。
また、第２の電極を移動する移動手段は、特に限定されず、例えば、各種移動機構が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の異物捕捉部の他の構成例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１……プラズマ処理装置  ２……第１の電極  ３……第２の電極  ４……誘電体部  ５……プラズマ噴出部  ６……処理ガス導入口  ７……電源回路  ７１……導線  ７２……電源  ８……ガス供給手段  ８１……ガスボンベ  ８２……マスフローコントローラ  ８３……バルブ  ８４……処理ガス管  ９……異物捕捉部  ９１……絶縁性材料層  ９２……第１の絶縁性材料層  ９３……第２の絶縁性材料層  ９５……支持部材  ９６……網状部材  １０……ワーク  １０１……被処理面  ３０……プラズマ発生領域  ４０……異物  ｈ１……電極とワークとの距離  ｈ２……異物捕捉部とワークとの距離
【図１】
2008135296.tif 000003
【図２】
2008135296.tif 000004