(57)【要約】【課題】大気圧近傍の圧力下で安定したグロー放電プラズマを広範囲に形成し、処理対象が大面積の金属部材であっても、その表面全体を同時に処理可能な生産性の高いプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】複数の貫通孔２を有する金属基板３の表面に誘電体層を設け、金属基板３を貫通孔２が一致するように複数重ね合わせて電極部４とし、大気圧近傍の圧力のガスを貫通孔２内に向けて供給するステップと、金属基板３間に電圧を印加して貫通孔２部分にあるガスをプラズマとするステップと、プラズマを利用して電極部４近傍に対峙させた処理対象部材Ｍに表面処理を施すステップと、を含むプラズマ処理方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有する金属基板の表面に誘電体層を設け、当該金属基板を前記貫通孔が一致するように複数重ね合わせて電極部とし、
大気圧近傍の圧力の表面処理用ガスを前記貫通孔内に向けて供給するステップと、
前記金属基板間に電圧を印加して前記貫通孔部分にあるガスをプラズマとするステップと、
前記プラズマを利用して前記電極部近傍に対峙させた処理対象部材に表面処理を施すステップと、
を含んだことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
複数の貫通孔を有する金属基板の表面に誘電体層を設け、当該金属基板を前記貫通孔が一致するように複数重ね合わせて電極部とし、
大気圧近傍の圧力の反応性ガスを前記貫通孔内に向けて供給するステップと、
前記金属基板間に電圧を印加して前記貫通孔部分にあるガスをプラズマとするステップと、
前記プラズマを利用して前記電極部近傍に対峙させた処理対象部材に成膜処理を施すステップと、
を含んだことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記誘電体層は、（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＺｎＯ）の群から選ばれた酸化物の一種以上を主成分とすることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記金属基板は、Ｎｉを質量％で３６％〜５５％含むＦｅ−Ｎｉ系合金であることを特徴とする請求項１、２または３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
複数の貫通孔を有する金属基板の表面に誘電体層を設け、当該金属基板を前記貫通孔が一致するように複数重ね合わせた電極部と、
表面処理用ガスないし反応性ガスを前記貫通孔に向けて供給するガス供給部と、
前記金属基板間に電圧を印加する電圧印加部と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記誘電体層は、（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＺｎＯ）の群から選ばれた酸化物の一種以上を主成分とすることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記金属基板は、Ｎｉを質量％で３６％〜５５％含むＦｅ−Ｎｉ系合金であることを特徴とする請求項５または６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記金属基板を少なくとも３つ重ね合わせ、前記電圧印加部は両端の金属基板間に電圧を印加する構成とし、
更に、金属基板間の前記貫通孔における放電を制御する電圧を中間の金属基板に印加する第三電極制御部を備えたことを特徴とする請求項５、６または７に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関し、特に、大気圧近傍で発生する放電プラズマも利用可能なプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプラズマ処理方法としては、１３Ｐａ〜１．３ｋＰａの比較的高い真空度で、反応室内部に配した平行電極間に直流電圧を印加する直流グロー放電や、反応室の外側に配したコイルに高周波電力を印加する高周波グロー放電が主に利用されていた。しかし、高真空下における処理は、生産性が低いことと設備費が高いために、近年、常圧近傍下でのプラズマ処理方法について多くの報告がされている。
例えば、特開昭６３−５０４７８号公報「薄膜形成法」（特許文献１参照）では、大気圧下でもグロー放電が安定しやすいＨｅガスを使用して、高周波電源により、対向電極間でプラズマ処理をしてＣ膜を形成する方法が開示されている。また、特開平２−７３９７８号公報「薄膜形成法」（特許文献２参照）においては、上記特開昭６３−５０４７８号の電極間に高抵抗体を介在させることによって、グロー放電の起こる範囲を広げ、大面積に対応できるように改善した方法が開示されている。
【０００３】
また、特開平３−１９３８８０号公報「高圧力下でのマイクロ波プラズマＣＶＤによる高速成膜方法及びその装置」（特許文献３参照）においては、反応室内にマイクロ波を導入して、大気圧下でマイクロ波プラズマを発生させ、薄膜を形成する方法が開示されている。また、特開平８−２０９３５３号公報「プラズマプロセス装置及びその方法」（特許文献４参照）においては、複数の突起状電極に電界を集中させて単極放電により大気圧下でプラズマ放電を発生させ、薄膜を形成する方法が開示されている。
また、特開平９−１０４９８５号公報「回転電極を用いた高速成膜方法およびその装置」（特許文献５参照）においては、回転電極を用いて対向電極間に電圧を印加することにより、大気圧下でプラズマ放電を発生させ、薄膜を形成する方法が開示されている。また、特開平１０−１５４５９８号公報「グロー放電プラズマ処理方法及びその装置」（特許文献６参照）においては、対向電極面に誘電体を配置し、パルス電界を印加することによってアーク放電に移行する前に放電をやめ、安定したグロー放電を維持する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−５０４７８号公報
【特許文献２】
特開平２−７３９７８号公報
【特許文献３】
特開平３−１９３８８０号公報
【特許文献４】
特開平８−２０９３５３号公報
【特許文献５】
特開平９−１０４９８５号公報
【特許文献６】
特開平１０−１５４５９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では以下のような問題点があった。本発明者等が検討した結果、上述の特許文献１〜６に開示された技術では、処理対象部材が金属などの導体である場合においては、大気圧近傍の圧力下で安定したグロー放電プラズマを形成してその表面全体に対し同時に広範囲な表面処理や成膜処理を施すことが実際には困難であることが判明した。
具体的には、特許文献１、２、５、６に記載の技術では、電極が対向した構成となっており、電極間に金属の処理対象部材を挿入すると、処理対象部材と電極間にアーク放電が生じるという問題点があった。
特許文献３に記載の技術では、反応室のサイズに制約があり、大面積の処理対象部材への適用が困難であるという問題点があった。また、特許文献４に記載の技術では、大面積の処理対象部材に適用するには、大電力が必要となり生産性が悪いという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、大気圧近傍の圧力下で安定したグロー放電プラズマを広範囲に形成し、処理対象が大面積の金属部材であっても、その表面全体を同時に処理可能な生産性の高いプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、複数の貫通孔を有する金属基板の表面に誘電体層を設け、当該金属基板を前記貫通孔が一致するように複数重ね合わせて電極部とし、大気圧近傍の圧力のガスを前記貫通孔内に向けて供給するステップと、前記金属基板間に電圧を印加して前記貫通孔部分にある表面処理用ガスをプラズマとするステップと、前記プラズマを利用して前記電極部近傍に対峙させた処理対象部材に表面処理を施すステップと、を含んだプラズマ処理方法である。
【０００８】
また本発明は、複数の貫通孔を有する金属基板の表面に誘電体層を設け、当該金属基板を前記貫通孔が一致するように複数重ね合わせて電極部とし、大気圧近傍の圧力の反応性ガスを前記貫通孔内に向けて供給するステップと、前記金属基板間に電圧を印加して前記貫通孔部分にあるガスをプラズマとするステップと、前記プラズマを利用して前記電極部近傍に対峙させた処理対象部材に成膜処理を施すステップと、を含んだプラズマ処理方法である。
【０００９】
好ましくは、上述の誘電体層は、（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＺｎＯ）の群から選ばれた酸化物の一種以上を主成分とする常圧プラズマ処理方法である。
更に好ましくは、上述の複数の貫通孔を有する金属基板は、Ｎｉを質量％で３６％〜５５％含むＦｅ−Ｎｉ系合金であるプラズマ処理方法である。
【００１０】
また本発明は、複数の貫通孔を有する金属基板の表面に誘電体層を設け、当該金属基板を前記貫通孔が一致するように複数重ね合わせた電極部と、表面処理用ガスないし反応性ガスを前記貫通孔に向けて供給するガス供給部と、前記金属基板間に電圧を印加する電圧印加部と、を備えた処理装置である。
【００１１】
好ましくは、上述の誘電体層は、（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＺｎＯ）の群から選ばれた酸化物の一種以上を主成分とするプラズマ処理装置である。
更に好ましくは、上述の複数の貫通孔を有する金属基板は、Ｎｉを質量％で３６％〜５５％含むＦｅ−Ｎｉ系合金であるプラズマ処理装置である。
【００１２】
このとき、前記金属基板を少なくとも３つ重ね合わせ、前記電圧印加部は両端の金属基板間に電圧を印加する構成とし、更に、金属基板間の前記貫通孔における放電を制御する電圧を中間の金属基板に印加する第三電極制御部を備えたプラズマ処理装置としてもよい。
【００１３】
上述したように、本発明の大きな特徴は、複数の貫通孔を有する金属基板を重ね合わせた電極を使用することであり、各孔における金属基板の貫通孔の端面で誘電体バリヤ放電させることにより、各孔にプラズマを発生させることである。これにより大面積の処理対象部材を処理可能となる。
すなわち、本発明は、従来技術にあるようなニつに分離した対向電極を使用せずに、電極内の各孔に発生するマイクロ放電を複数集積することにより、大面積の処理対象部材（たとえば大面積基板）への同時処理を可能とするものである。
また、電極を構成する金属基板の間にもう一枚の金属基板を挿入して第三電極を構成し、これに印加する電圧を制御することによって、放電電圧の低減や放電のＯＮ−ＯＦＦの制御が可能となる。更にこの構成によれば、放電長そのものを長くすることができるため、プラズマ生成効率を上げることも可能となる。
【００１４】
なお、電極を構成する金属基板は平板状に限定されず、処理対象部材の表面形状に合わせた形状とすることができる。貫通孔の形状は三角形、四角形、六角形、円、楕円、瓢箪形状またはこれらの組合せなど種々の形状を採用することができる。また、金属基板は、貫通孔を整然と多数配することによりメッシュ状に形成する。なお、金属基板は、メッシュ状の一類型である蜂巣状であってもよいし、細長い四角形を用いてスリット状としても良い。金属部分の巾と、孔部分の巾もしくは径とのアスペクト比は使用の態様によって適宜最適なものを用いればよい。なお金属基板は例示した誘電体を用いて固体誘電体層を形成したものを用いる。
【００１５】
電極部が配される反応室は、通常のプラズマプロセスと同程度の真空度としても良いが、大気圧近傍の圧力としてもよい。すなわち、この場合は本発明は常圧プラズマ処理方法または常圧プラズマ処理装置ということができる。反応室を大気圧近傍の圧力とするということは、本発明のプラズマ処理装置の反応室の圧力制御が、表面処理用ガスないし反応性ガスの供給装置と簡単な真空ポンプのみで可能となることを意味する。
【００１６】
処理対象部材とは表面処理や成膜処理を施される部材をいう。処理対象部材が基板である場合は、これを処理用基板ということもできる。なお、処理対象部材は必ずしも静止している必要はなく、一定速度で移動させてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本実施の形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
図１は、本実施の形態のプラズマ処理装置の反応室を中心とした概略構成斜視図である。プラズマ処理装置１は、複数の貫通孔２を有する金属基板３の表面に誘電体層を設け、当該金属基板３を貫通孔２が一致するように複数重ね合わせた電極部４と、表面処理用ガスないし反応性ガスを貫通孔２に向けて一様に吹き付けるガス導入管５と、ガス導入管５にガスを供給するガス供給装置６と、金属基板３間に電圧を印加する電源部８と、を備える。
【００１８】
図示したように、プラズマ処理装置１は、電極部４の下面から処理対象部材Ｍへ向けてプラズマを噴射する構造となっている。なお、貫通孔２は非常に小さいが、図では便宜上大きく描いている。
【００１９】
最初に、電極構造について説明する。図２〜図５は、本実施の形態のプラズマ処理装置に採用する電極の例を示した平面図である。貫通孔２は、図２、図３および図４に示したように、（横方向と縦方向に）二次元的に一定間隔をおいて配列したメッシュ状でもよく、図５に示したように（一方向のみに）一次元的に一定間隔をおいて配列したスリット状でも良い。
【００２０】
図６は、本実施の形態のプラズマ処理装置の電極部の断面図である。電極部４は、前述したように複数の貫通孔２を有し、誘電体層９で被覆された上部金属基板３ａと下部金属基板３ｂとが、接合層１０で接合された構造となっている。
プラズマ処理装置１は、この貫通孔２に上部からガスを供給しながら、上部金属基板３ａと下部金属基板３ｂに電圧を印加することによって、プラズマを発生させる。接合層１０は、通常低融点ガラスを使用するが、誘電体層９にガラスを使用した場合には、誘電体層９のみで加熱接合が可能なため必ずしも必要ではない。
【００２１】
プラズマ処理装置１の一実施の形態として、第三電極を挿入することもできる。図７は、本実施の形態のプラズマ処理装置に第三電極を配した場合の電極部の断面図である。
図示したように、第三電極１１は、上部金属基板３ａと下部金属基板３ｂの間に挿入されている。後述するように、第三電極１１に印加する電圧によって、上部金属基板３ａと下部金属基板３ｂ間の放電電圧の低減や放電のＯＮ−ＯＦＦ制御が可能となる。更に、放電長そのものを長くできるため、プラズマ生成効率を上げることが可能となる。
【００２２】
誘電体層９を形成する固体誘電体の特性としては、絶縁性が高いこと、比誘電率が高いこと、２次電子放出係数が高いこと、耐スパッタ性が高いこと、耐熱性が高いことが、要求される。
絶縁性が高い材料を使用する理由は、絶縁性が低いと電極に印加された電圧により、誘電体が絶縁破壊しアーク放電が発生するためである。絶縁破壊電圧としては、１００Ｖ以上の材料を使用することが好ましい。
比誘電率の高い材料を使用する理由は、放電時に外部電極と逆の極性の壁電圧が生じ、放電電流の時間的増加を抑制することが可能となって、安定な放電を維持できるためである。比誘電率としては、３以上の材料を使用することが好ましい。
２次電子放出係数が高い材料を使用する理由は、放電開始電圧を下げることが可能となるためである。２次電子放出係数としては、Ａｒより電離エネルギーの大きいガスのイオンに対して０．１以上の材料が好ましい。
【００２３】
耐スパッタ性が高い材料を使用する理由は、プラズマ中のイオンのアタックによる誘電体層の損耗を低減するためである。
耐熱性が高い材料を使用する理由は、表面処理もしくは成膜処理に際し、ガス成分を電極に付着させないために電極を加熱する場合があるからである。耐熱性としては、２００℃以上の材料を使用することが好ましい。
膜厚については、絶縁性と誘電性と耐スパッタ性を総合的に勘案する必要がある。膜厚が薄いと絶縁性と耐スパッタ性は低下するが、誘電性は向上する。反対に、膜圧が厚いと絶縁性と耐スパッタ性は向上するが、誘電性は低下する。基本的には、薄くても絶縁性と耐スパッタ性が高い材料を金属基板３に成膜し、誘電性を向上させることが肝要であり、その膜圧は０．１μｍ〜１００μｍが好ましい。
【００２４】
以上の複数の要求特性を総合的に満足する材料としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＺｎＯを主成分とする酸化物がある。もちろん、これらを混合して複合酸化物としても良いし、完全に固溶させて単独相の酸化物にしても良い。また、アルカリやアルカリ土類の元素を添加してガラス状にして利用しても良い。
また、絶縁性と比誘電率の高い材料を下層に、２次電子放出係数が高い材料を上層に成膜して複数層で金属基板３を覆っても良い。一例としては、下層にＳｉＯ２系、上層にＭｇＯ系の材料を用いることができる。
【００２５】
金属基板３を構成する素材としては、上記酸化物と熱膨脹係数が近い材料が好ましい。具体的には、熱膨脹係数が１×１０−６／℃〜１２×１０−６／℃（３０℃〜３００℃）である材料が好適である。
この特性を有した材料としては、ＦｅにＮｉを質量％で３６％〜５５％含有したＦｅ−Ｎｉ系合金が利用できる。例えば、３６％Ｎｉ−Ｆｅ合金、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金、４７％Ｎｉ−Ｆｅ合金、５０％Ｎｉ−Ｆｅ合金等は代表的な金属素材として挙げることができる。また、４２％Ｎｉ−６％Ｃｒ−Ｆｅ合金等のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金、あるいはＮｉの一部を１０％以下のＣｏで置換したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金であってもよい。なお以上例示した合金に強度を向上させる元素を適宜添加しても良いことはいうまでもない。
【００２６】
次に、金属基板３への電圧の印加方法について説明する。金属基板３は固体誘電体で被覆されているので金属基板３間に直流的な電流は流れない。そのため、本実施の形態におけるプラズマ処理装置１では、電圧を印加する２枚の金属基板３の間には相対的に交流となる電圧を供給する。その波形は正弦波でも矩形のパルス波、あるいは鋸歯状波などでもよい。電圧の波高値は、ガスの種類や圧力に依存するが、概ね１００Ｖ〜１０ｋＶ程度の範囲である。平均電流は電極の面積に依存するが、概ね１ｍＡ〜１００Ａ程度の範囲である。また、電源の周波数は１ｋＨｚ〜１０００ＭＨｚといった低周波から超高周波に至る領域の何れの帯域でもよい。
図６または図７に示したような本実施の形態における電極配置では、誘電体バリヤ放電と同様に、自己の電流によって誘電体表面に電荷が帯電し、その帯電電圧が印加電圧に負帰還するため、電流が集中してしまうことが自動的に抑制される。また、動作ガスの種類や圧力に対応して、貫通孔の寸法を１μｍから１０ｍｍの間で選択することによって、一様なグロー放電のモードで安定した動作が可能となる。なお、貫通孔の寸法は、一辺、対角線、直径、長径・短径など孔の形状によって適宜採用すればよい。
【００２７】
次に、表面処理用として使用する反応性ガスについて説明する。
本発明でいう表面処理とは、処理対象部材Ｍの表面性状をプラズマにより変化させることをいい、例えば、親水性や撥水性をもたせる処理、表面の汚れや異物を分解除去する処理、更にはエッチングする処理をも含めたものをいう。
親水性にするためには、酸素や酸素含有化合物または窒素や窒素化合物等を含んだガスを利用することにより可能となる。撥水性にするためには、フッ素含有化合物等を含んだガスを利用することにより可能となる。また、処理対象部材Ｍの汚れや異物を分解除去するためには、汚れや異物の種類によってガスの選択が必要になるが、有機物の場合には酸素や酸素含有化合物を含んだガスを使用する。処理対象部材Ｍをエッチングする場合には、ハロゲン系ガスなどが用いることができる。
【００２８】
次に、成膜処理用として使用するガスについて説明する。
本実施の形態におけるプラズマ成膜方法を化学的気相堆積法（以下ＣＶＤと略す）に適用する場合の反応ガスとしては、有機金属化合物、金属水素化合物、金属ハロゲン化合物、金属アルコキシド等を気化させたガスやＣを含むガスを用いることができる。
中でも、金属アルコキシドは安価であるため、低コストプロセスが実現可能となる点で有利である。例えば、ＳｉＯ２膜を形成する場合は、テトラエトキシシラン、Ａｌ２Ｏ３膜の場合は、ブトキシアルミニウム、ＺｒＯ２膜の場合は、プロポキシジルコニウム、ＭｇＯ膜の場合は、アセチルアセトマグネシウム、ＴｉＯ２膜の場合は、プロポキシチタン、Ｓｉ膜の場合は、ＳｉＨ４等、Ｃ膜の場合はＣＨ４等を使用することができる。
【００２９】
これらの表面処理ガスや反応ガスを単独で使用するよりも、Ｎ２、Ｏ２、Ｈ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等のガスで希釈して使用した方が、経済的に有利であるため、混合して使用してもよい。
また、本発明でいう大気圧近傍の圧力とは、１３ｋＰａから２００ｋＰａまでをいい、これを本発明では常圧と呼んでいる。より好ましくは、１００ｋＰａ程度である。この圧力は、表面処理ガスや反応ガスと希釈ガスを混合した状態におけるガス圧であり、表面処理ガスや反応ガス単独の分圧はもっと低くても良い。
本発明では上述したガスを金属基板３の貫通孔２内に供給する。ガスを供給する機構は、ガス供給装置６を利用して、ガスをガス導入管５に通した後、上部金属基板３ａへ導く構造としたものであれば良い。なお、使用の態様によっては、ガス供給部は、図示しない脱気装置（例えば真空ポンプ）も含んでいても良い。
【００３０】
本発明において、下部金属基板３ｂと処理対象部材Ｍとの適正な間隔は、プラズマ処理に関与する反応前駆体の気相中での実効的な寿命の理由から、１ｍｍ〜１０ｃｍである。より好ましくは、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。また、処理対象部材Ｍと金属基板３の加熱温度は、室温〜５００℃が好ましく、より好ましくは、室温〜３５０℃の範囲内である。
【００３１】
以上は、処理対象部材Ｍが平面状のものについての説明であるが、本発明は、処理対象部材Ｍが平面状のものに限定されないという、表面自由度の高さも特徴に挙げることができる。図８および図９は、局面状や凹凸状の処理対象部材に対する電極部の構成例を示した説明図である。図示したように、電極部４を、処理対象部材Ｍの表面形状に追随した形状とすることにより、複雑な形状品に対してもプラズマ処理が可能となる。
【００３２】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明を更に詳細に実施例を用いて説明する。
金属基板には熱膨張係数８．３×１０−６／℃のＦｅ−４７質量％Ｎｉ合金を用い、厚み：０．５ｍｍ、幅：８００ｍｍ、長さ：８００ｍｍの形状とした。これに、ＦｅＣｌ３水溶液をノズルから噴射するスプレー式の湿式エッチング法で、多数の貫通孔を形成し電極用の金属基板を作成した。貫通孔のサイズは、幅：５００μｍ、長さ：１０００μｍとし、メッシュ状の金属基板とした（図２参照）。
この金属基板表面に、ＣＶＤによって下層をＡｌ２Ｏ３（膜厚２．１μｍ）、上層をＭｇＯ（膜厚０．９μｍ）の二層の酸化膜を形成して、電極基板を作成した。次いで、電極基板二枚の間に、軟化点が４３０℃の低融点ガラスを挿入して、加熱接合して電極部とした。なお、二枚の電極基板の貫通孔の位置は上下同じ位置となるように接合した。断面構造は図６に示したとおりである。
処理対象部材は、多数の貫通孔を有するプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用の金属隔壁を用いて実験を試みた。なお、金属隔壁の組成は、Ｆｅ−４７質量％Ｎｉ合金であり、大きさを、厚み：０．２ｍｍ、幅：７００ｍｍ、長さ：１２００ｍｍとした。
【００３３】
実験では、１００ｋＰａの空気を電極基板の上部から貫通孔へ向けて供給した（図１および図６参照）。電圧駆動条件として、上部と下部の電極基板に矩形波パルス（パルス幅１μｓ〜１０μｓ、ピーク電圧３００Ｖ〜５００Ｖ）を交番に印加して駆動したところ、プラズマは、グロー放電状態であることが確認できた。
このプラズマを利用して、上述のＰＤＰ用金属隔壁を処理したところ、エッチング時に付着していた樹脂レジスト残渣が分解除去されて、表面がクリーンになっていることを確認できた。なお、処理されたＰＤＰ用金属隔壁を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により表面観察したところレジスト残渣のないことが確認できた。
【００３４】
その後、更に、反応性ガスとしてテトラエトキシシランをＮ２ガスとＯ２ガスで希釈したものを電極基板の貫通孔へ供給して、レジスト除去されたＰＤＰ用金属隔壁に成膜を試みた。このとき、印加パルス電圧のピーク値を３００Ｖ〜８００Ｖの間で調整した。また、処理対象部材の温度を３００℃、電極基板の温度を２５０℃に設定した。処理後、ＰＤＰ用金属隔壁にＳｉＯ２のアモルファス状の膜が形成されていることを確認できた。
次に、金属基板表面の誘電体層を、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、またはＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２としたものを使用して、上記表面処理と成膜処理を実施したところ、同様の結果が得られた。結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
（実施例２）
実施例１と同様の金属基板を３枚作製した後、加熱接合して電極部とした。
誘電体層は、実施例１と同様にＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯの二層の酸化膜とした。断面構造は図７に示したとおりである。
処理対象部材は、実施例１と同様のＰＤＰ用金属隔壁を用いて実験を試みた。
【００３７】
上下の電極基板（主電極）に実施例１と同様の矩形波パルスを交番に印加しながら、中間層の金属基板（第三電極）に５０Ｖ〜２００Ｖ程度のパルス電圧を印加しつつ、後者のタイミングを変化させていくと、一定の範囲で主電極間の放電維持電圧を低減できることが確認された。特に、主電極の１つへ印加するパルス電圧と第三電極へのパルス電圧の立ち上がりが互いに一致したときに放電維持電圧の低下が最大となった。また、パルスの立ち下がりや中間のタイミングで一定以上の波高のパルス電圧を第三電極に印加すると、放電の維持が困難となった。この現象を利用して放電のＯＮ−ＯＦＦのスイッチングが可能であり、プロセス制御に利用できることがわかった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、大気圧近傍の圧力下で安定したグロー放電プラズマを広範囲に形成し、処理対象が大面積の金属部材であっても、その表面全体を同時に処理可能な生産性の高いプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することができる。従って、半導体やディスプレイの製造工程、またはそれらの部品の製造工程で必要な表面処理や成膜処理プロセスにおいて、飛躍的に生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のプラズマ処理装置の反応室を中心とした概略構成斜視図である。
【図２】本実施の形態のプラズマ処理装置に採用する電極の例を示した平面図である。
【図３】本実施の形態のプラズマ処理装置に採用する電極の例を示した平面図である。
【図４】本実施の形態のプラズマ処理装置に採用する電極の例を示した平面図である。
【図５】本実施の形態のプラズマ処理装置に採用する電極の例を示した平面図である。
【図６】本実施の形態のプラズマ処理装置の電極部の断面図である。
【図７】本実施の形態のプラズマ処理装置に第三電極を配した場合の電極部の断面図である。
【図８】局面状の処理対象部材に対する電極部の構成例を示した説明図である。
【図９】凹凸状の処理対象部材に対する電極部の構成例を示した説明図である。
【符号の説明】
１．プラズマ処理装置  ２．貫通孔  ３．金属基板  ３ａ．上部金属基板  ３ｂ．下部金属基板  ４．電極部  ５．ガス導入管  ６．ガス供給装置  ８．電源部  ９．誘電体層  １０．接合層  １１．第三電極  Ｍ．処理対象部材
【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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【図９】
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