(57)【要約】【課題】薄い被処理物であっても均一なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】対向配置された電極１、２の間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に上記電極１、２間に電圧を印加することによってプラズマを生成する。上記電極１、２の間に被処理物３を配置することによって被処理物３をプラズマで処理するようにしたプラズマ処理装置に関する。一方の電極１をガス流路４内に設けると共にガス流路４の他方の電極２と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有する吸着プレート６を設ける。微細孔およびガス流路４を通じて被処理物３を吸引して吸着プレート６表面に吸着させるための吸引手段７を備える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された電極の間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に上記電極間に電圧を印加することによってプラズマを生成し、上記電極の間に被処理物を配置することによって被処理物をプラズマで処理するようにしたプラズマ処理装置において、一方の電極をガス流路内に設けると共にガス流路の他方の電極と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有する吸着プレートを設け、微細孔およびガス流路を通じて被処理物を吸引して吸着プレート表面に吸着させるための吸引手段を備えて成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
空孔率が２０〜６０％の吸着プレートを用いて成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】
厚みが０．５〜５ｍｍの吸着プレートを用いて成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】
誘電体で形成される絶縁層を電極の表面に設けて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
表面粗度が１０μｍ〜２ｍｍの電極を用いて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
プラズマ生成用ガスとして、希ガス、窒素、酸素、空気、水素の単独ガスあるいはこれらの混合ガスを用いて成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
電極間に印加される電圧の波形が、休止時間のない交番電圧波形あるいはパルス状の波形あるいはこれらを組み合わせた波形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
上記一方の電極に対向配置された他方の電極をガス流路内に設けると共にガス流路の一方の電極と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有するガス供給プレートを設け、微細孔およびガス流路を通じて被処理物にプラズマ生成用ガスを吹き付けるためのガス供給手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
被処理物がシート状あるいはフィルム状あるいは板状であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
被処理物が液晶表示装置用ガラス板あるいはプリント配線板であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて被処理物のプラズマ処理を行うにあたって、吸着プレートの微細孔を通じて被処理物を吸引することによって吸着プレートの表面に被処理物を吸着しながらプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物の表面に存在する有機物や有機汚れ等のアッシングやクリーニング、レジストの剥離やエッチング、フィルムや成形品の表面改質、水や半田などの濡れ性の改善、接着性・密着性の改善、金属酸化物の還元、殺菌・滅菌、成膜などのプラスマ処理に利用されるプラズマ処理装置、及びこれを用いたプラズマ処理方法に関するものであり、特に、精密な接合が要求される液晶表示装置用基板、プリント配線板、電子部品や半導体部品の表面のクリーニングや表面改質、デスミア処理などに好適に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、対向配置された電極の間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に上記電極間に電圧を印加することによってプラズマを生成し、上記電極の間に被処理物を配置することによって、被処理物をプラズマ処理することが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、２０〜２０００μｍ程度の薄いシート状あるいはフィルム状あるいは板状のガラスや樹脂で形成される被処理物である場合、プラズマの熱等で被処理物に反りが発生することがあり、これにより、被処理物の表面に均一にプラズマが供給されなくなってプラズマ処理が不均一になるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、薄い被処理物であっても均一なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、対向配置された電極１、２の間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に上記電極１、２間に電圧を印加することによってプラズマを生成し、上記電極１、２の間に被処理物３を配置することによって被処理物３をプラズマで処理するようにしたプラズマ処理装置において、一方の電極１をガス流路４内に設けると共にガス流路４の他方の電極２と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有する吸着プレート６を設け、微細孔およびガス流路４を通じて被処理物３を吸引して吸着プレート６表面に吸着させるための吸引手段７を備えて成ることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、請求項１に加えて、空孔率が２０〜６０％の吸着プレート６を用いて成ることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置は、請求項１又は２に加えて、厚みが０．５〜５ｍｍの吸着プレート６を用いて成ることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至３のいずれかに加えて、誘電体で形成される絶縁層を電極１、２の表面に設けて成ることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項５に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至４のいずれかに加えて、表面粗度が１０μｍ〜２ｍｍの電極１、２を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項６に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至５のいずれかに加えて、プラズマ生成用ガスとして、希ガス、窒素、酸素、空気、水素の単独ガスあるいはこれらの混合ガスを用いて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項７に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至６のいずれかに加えて、電極１、２間に印加される電圧の波形が、休止時間のない交番電圧波形あるいはパルス状の波形あるいはこれらを組み合わせた波形であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項８に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至７のいずれかに加えて、上記一方の電極１に対向配置された他方の電極２をガス流路５内に設けると共にガス流路５の一方の電極１と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有するガス供給プレート８を設け、微細孔およびガス流路５を通じて被処理物３にプラズマ生成用ガスを吹き付けるためのガス供給手段９を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項９に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至８のいずれかに加えて、被処理物３がシート状あるいはフィルム状あるいは板状であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項１０に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至９のいずれかに加えて、被処理物３が液晶表示装置用ガラス板あるいはプリント配線板であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項１１に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて被処理物３のプラズマ処理を行うにあたって、吸着プレート６の微細孔を通じて被処理物３を吸引することによって吸着プレート６の表面に被処理物３を吸着しながらプラズマ処理を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
本発明のプラズマ処理装置は図２に示すような上下に対向配置された一対の電極１、２を備えて形成されている。電極１、２は銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などの導電性の金属材料を用いて中実の板状あるいは中空の板状に形成されている。電極１、２を中空に形成した場合は内部に冷却水を流通させて電極１、２を冷却することができる。
【００１８】
電極１、２のうち、下側に配設される一方の電極１には厚み方向に貫通する通気路２５が形成されている。この通気路２５は、例えば、電極１の一方の表面（上面）に溝部２６を碁盤目状に形成すると共に溝部２６の底面と電極１の他方の表面（下面）とに開口する複数個の通孔２７を設けることによって形成することができる。電極１が中実の場合、通孔２７はドリル加工等で形成することができ、電極１が中空の場合は、通孔２７はパイプを配置することによって形成することができる。
【００１９】
電極１、２の表面粗度は１０μｍ〜２ｍｍであることが好ましい。電極１、２の表面粗度が１０μｍ未満であると、非常に微細なマイクロディスチャージの集合体が形成されにくくなって放電が生じにくくなり、電極１、２の表面粗度が２ｍｍを超えると、マイクロディスチャージの集合体が偏って形成されて不均一な放電になる恐れがあり、いずれの場合も均一なプラズマ処理が行ないにくくなる恐れがある。電極１、２の表面を粗面にするにあたってはサンドブラスト等の物理的手段やエッチング等の化学的手段を用いることができる。
【００２０】
また、電極１、２の表面には誘電体で形成される絶縁層を全面に亘って設けるのが好ましい。誘電体としては石英、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（チタニアでＴｉＯ２）、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（ダイヤモンド様炭素皮膜）、チタン酸バリウム、ＰＺＴ（チタン酸鉛ジルコネート）などを例示することができる。また、マグネシア（ＭｇＯ）単体あるいはマグネシアを含む絶縁材料を用いることもできる。絶縁層を電極１、２の表面に形成するにあたっては、板状に形成した絶縁層を電極１、２の表面に接着して密着させる方法、及びアルミナ、チタン酸バリウム、酸化チタン、ＰＺＴなどの粉末をプラズマ中で分散させ、電極１、２の表面に吹き付けるようにするプラズマ溶射法、及びシリカ、酸化スズ、チタニア、ジルコニア、アルミナなどの無機質粉末を溶剤などにより分散し、電極１、２の表面にスプレーなどで吹き付けて被覆した後、６００℃以上の温度で溶融させるいわゆる琺瑯被覆方法、及びゾルゲル法によるガラス質膜の形成方法などを採用することができる。さらに、気相蒸着法（ＣＶＤ）もしくは物理蒸着法（ＰＶＤ）により電極１、２の表面に絶縁層を形成することもできる。
【００２１】
このように電極１、２の表面に絶縁層を設けることによって、アーク放電の発生を防止して均一なグロー状の放電を生成することができ、プラズマ処理を均一に行うことができるものである。また、プラズマのスパッタリング作用やプラズマ生成用ガスの腐食作用から電極１、２を絶縁層により保護することができ、電極１、２の劣化を少なくすることができるものであり、また、電極１、２から不純物が生じないようにすることができて長期間の使用であっても被処理物３が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【００２２】
絶縁層の厚みは０．１〜２ｍｍにするのが好ましい。絶縁層の厚みが０．１ｍｍ未満であれば、絶縁層に割れや欠け等の破損が生じやすくなって上記効果を得られなくなる恐れがあり、絶縁層の厚みが２ｍｍを超えると、放電開始電圧が高くなって装置の動作開始に長時間を要する恐れがある。尚、通気路２５を設けた電極１ではその表面における通気路２５の開口を塞がないようにして絶縁層を形成するものである。
【００２３】
一対の電極１、２のうち、下側に配置される一方の電極１はその全体が設置台２１及び吸着プレート６で囲まれている。設置台２１は電気絶縁性を有する合成樹脂等を用いて上面が開口する箱状に形成されるものであって、設置台２１の内側の空間がガス流路４として形成されている。つまり、ガス流路４の上側の電極２と対向する面は上記の開口で形成されているものであって、ガス流路４の他方の電極２と対向する面が上記の開口で形成されている。設置台２１はポリイミドなど耐熱性の高い合成樹脂で形成するのが好ましい。また、設置台２１の側面にはガス流路４と連通する接続口２２が設けられている。
【００２４】
吸着プレート６は電気絶縁性を有する合成樹脂や無機質材料等を用いて平板状に形成されるものであって、厚み方向に貫通する多数の微細孔が全体に亘って形成されている。吸着プレート６を形成する合成樹脂としては四フッ化ポリエチレン（テフロン（Ｒ））、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、Ａｃｒｙｌｎｉｔｒｉｌｅ　ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｓｔｙｒｅｎｅ　Ｒｅｓｉｎｓ（ＡＣＳ）などを例示することができ、また、吸着プレート６を形成する無機質材料としては多孔質アルミナや石英などを例示することができるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
吸着プレート６に形成された平均微細孔の直径（微細孔の平均直径）は５０〜２００μｍであることが好ましい。平均微細孔の直径が５０μｍ未満であれば、微細孔を通じて被処理物３が吸引するのが難しくなり、吸着プレート６への被処理物の吸着力が小さくなる恐れがある。また、平均微細孔の直径が２００μｍを超えると、吸引の際に被処理物３が微細孔に変形しながら引き込まれ、被処理物３に微細孔の開口の跡が残る恐れがあり、加えて、微細孔からプラズマ生成用ガスが漏洩して放電安定化に必要な圧力が維持できなくなる恐れがある。
【００２６】
また、吸着プレート６の空孔率（気孔率）は２０〜６０％であることが好ましい。吸着プレート６の空孔率が２０％未満であれば、吸着プレート６の表面に被処理物３を充分に吸着することができず、被処理物３に反りが発生する恐れがあり、吸着プレート６の空孔率が６０％を超えると、吸着プレート６の強度が低くなって割れや欠け等が発生する恐れがある。
【００２７】
また、吸着プレート６の厚みは０．５〜５ｍｍであることが好ましい。吸着プレート６の厚みが０．５ｍｍ未満であれば、吸着プレート６の強度が低くなって割れや欠け等の破損が生じやすくなる恐れがあり、吸着プレート６の厚みが５ｍｍを超えると、電極１、２の間に厚い誘電体が介在することになって、放電開始電圧が高くなって装置の動作開始に長時間を要する恐れがある。
【００２８】
そして、下側の電極１を設置台２１のガス流路４内に収納すると共に設置台２１の上面開口に吸着プレート６を隙間なくはめ込んで取り付け、さらに、設置台２１に取り付けられた吸着プレート６の下面とガス流路４内に収納された電極１の上面（絶縁層の表面）とを密着するようにして下側の電極１が配置されている。また、上側の電極２は吸着プレート６の上方に０．５〜１０ｍｍの間隔を設けて配設されている。従って、上側の電極２と下側の電極１は吸着プレート６を介して対向するものである。また、上側の電極２と下側の電極１の間の空間は放電空間２８として形成されるものであり、この放電空間２８に吸着プレート６が配設されるものである。さらに、放電空間２８は吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５とを通じて設置台２１のガス流路４と連通するものである。
【００２９】
上記の電極１、２と吸着プレート６及び設置台２１は、図１に示すように、反応容器３０の内側に配置されている。反応容器３０はステンレス鋼の金属などで箱状に形成されるものであって、一方の側面には導入口３１が、他方の側面には導出口３２がそれぞれ設けられている。また、反応容器３０の内側及び外側には搬送ローラ３３が設けられている。また、設置台２１の接続口２２には配管３４が接続されており、この配管３４には反応容器３０の外側に配設された吸引手段７が接続されている。吸引手段７としては真空ポンプなどを用いることができる。また、上側の電極２には高電圧を発生する電源４５が電気的に接続されていると共に下側の電極１は接地されている。このようにして本発明のプラズマ処理装置を形成することができる。
【００３０】
本発明では反応容器３０内にプラズマ生成用ガスを導入してプラズマ処理を行なうが、このプラズマ生成用ガスとしては、希ガス、窒素、酸素、空気、水素の単独ガスあるいはこれらの混合ガスを希ガスあるいは希ガスと反応ガスの混合気体を用いることができる。プラズマ生成用ガスとして空気を使用する場合は必要に応じて吸湿剤で湿気を除去した乾燥空気を用いるのが好ましい。また、プラズマ生成用ガスとして窒素を使用する場合は空気から窒素を取り出す窒素ガス生成機を用いて供給することができる。プラズマ生成用ガスの希ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトンなどを使用することができるが、放電の安定性や経済性を考慮するとアルゴンを用いるのが好ましい。また、窒素、酸素、空気、水素等を希ガスに添加した混合ガスをプラズマ生成用ガスとして用いることができる。反応ガスの種類は処理の内容によって任意に選択することができる。例えば、被処理物３の表面に存在する有機物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムのエッチング、ＬＣＤの表面クリーニング、ガラス板の表面クリーニングなどを行う場合は、酸素、空気、ＣＯ２、Ｎ２Ｏなどの酸化性ガスを用いるのが好ましい。また、反応ガスとしてＣＦ４などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリコンなどのエッチングを行う場合にはこのフッ素系ガスを用いるのが効果的である。また、金属酸化物の還元を行う場合は、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いることができる。反応ガスの添加量は希ガスの全量に対して１０体積％以下、好ましくは０．１〜５体積％の範囲である。反応ガスの添加量が０．１体積％未満であれば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加量が１０体積％を超えると、放電（誘電体バリア放電）が不安定になる恐れがある。
【００３１】
本発明では、電極１、２の間に電源４５で電圧を印加することにより放電空間２８で放電を発生させるものであるが、電極１、２の間に印加する電圧の波形は休止時間のない交番電圧波形とすることができる。本発明で用いる休止時間のない交番電圧波形は、例えば、図３（ａ）乃至（ｄ）及び図４（ａ）乃至（ｅ）に示すような経時変化を示すものである（横軸を時間ｔとする）。図３（ａ）のものは正弦波形である。図３（ｂ）のものは振幅で示される電圧変化の立ち上がり（電圧がゼロクロスから最大値に達するまでの間）が短時間で急激に起こり、電圧変化の立ち下がり（電圧が最大値からゼロクロスに達するまでの間）が立ち上がりよりも長い時間で緩やかに起こるものである。図３（ｃ）のものは電圧変化の立ち下がりが短時間で急激に起こり、電圧変化の立ち上がりが立ち下がりよりも長い時間で緩やかに起こるものである。図３（ｄ）のものは振動波形であって、一定の周期で減衰、増加していく振動波を繰り返し単位周期とし、この繰り返し単位周期が連続しているものである。図４（ａ）のものは矩形波形である。図４（ｂ）のものは電圧変化の立ち下がりが短時間で急激に起こり、電圧変化の立ち上がりが階段状であって立ち下がりよりも長い時間で緩やかに起こるものである。図４（ｃ）のものは電圧変化の立ち上がりが短時間で急激に起こり、電圧変化の立ち下がりが階段状であって立ち下がりよりも長い時間で緩やかに起こるものである。図４（ｄ）のものは振幅変調波形である。図４（ｅ）のものは減衰振動波形である。
【００３２】
この交番電圧波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間の少なくとも一方、好ましくは両方を１００μｓｅｃ以下にする。立ち上がり時間と立ち下がり時間の両方が１００μｓｅｃ以上であると、放電空間２８におけるプラズマ密度を高くすることができず、プラズマ処理能力が低くなり、また、ストリーマが放電空間２８に一様に発生しにくくなって、均一なプラズマ処理を行うことができなくなる。尚、立ち上がり時間と立ち下がり時間は短いほど好ましいので、特に下限は設定されないが、現在入手できる電源４５で最も立ち上がり時間と立ち下がり時間を短くすることができるものは４０ｎｓｅｃ程度であり、これが実質的な下限となる。しかしながら、将来的な技術開発により４０ｎｓｅｃよりも短い立ち上がり時間と立ち下がり時間が実現できれば、４０ｎｓｅｃよりも短い時間にするのが好ましい。立ち上がり時間と立ち下がり時間は好ましくは２０μｓｅｃ以下、より好ましくは５μｓｅｃ以下にすることができる。
【００３３】
また、本発明では図５（ａ）に示すように、電極１、２の間に印加する休止時間のない交番電圧波形の電圧にパルス状高電圧を重畳するようにしてもよい。このようにパルス状の高電圧を交番電圧波形の電圧に重畳することによって、放電空間２８内で電子が加速されて高エネルギーの電子を生成することができ、この高エネルギーの電子により放電空間２８内のプラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起させることができて高密度のプラズマを生成することが可能となり、プラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００３４】
このようにパルス状の高電圧を交番電圧波形の電圧に重畳する場合、パルス状の高電圧を交番電圧波形の電圧極性が変化した直後より所定時間経過した後に重畳し、重畳するパルス状の高電圧を印加する時間を変化させるのが好ましく、これにより、放電空間２８内での電子の加速状況を変化させることができる。従って、電極１、２の間に印加するパルス状の高電圧のタイミングを変化させることにより、放電空間２８内でのプラズマ生成用ガスの電離、励起状態を制御することが可能となり、所望のプラズマ処理に適したプラズマ状態を容易に作り出すことができるものである。
【００３５】
また、図５（ｂ）に示すように、パルス状の高電圧を交番電圧波形の１周期内に複数重畳してもよく、これにより、図５（ａ）の場合よりも放電空間２８内での電子の加速状況を変化させ易くするものである。従って、電極１、２の間に印加するパルス状の高電圧のタイミングを変化させることにより、放電空間２８内でのプラズマ生成用ガスの電離、励起状態をより制御しやすくなって、所望のプラズマ処理に適したプラズマ状態をさらに容易に作り出すことができるものである。
【００３６】
また、上記のように重畳するパルス状の高電圧の立ち上がり時間は０．１μｓｅｃ以下にするのが好ましい。重畳するパルス状の高電圧の立ち上がり時間が０．１μｓｅｃを超えると、放電空間２８内のイオンもパルス状の電圧に追従して動くことが可能となり、電子のみを効率よく加速することができなくなる恐れがある。従って、パルス状の高電圧の立ち上がり時間を０．１μｓｅｃ以下にすることによって、放電空間２８内でプラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起することができ、高密度のプラズマの生成が可能となってプラズマ処理の効率を高めることができるものである。尚、重畳するパルス状の高電圧の立ち下がり時間も０．１μｓｅｃ以下にするのが好ましい。
【００３７】
また、パルス状の高電圧の波高値は交番電圧波形の最大電圧値以上とするのが好ましい。パルス状の高電圧の波高値が交番電圧波形の最大電圧値未満の場合、パルス状の高電圧の重畳効果が低くなり、パルス状の電圧を重畳しない場合とほぼ同じプラズマ状態となる。従って、パルス状の高電圧の波高値は交番電圧波形の最大電圧値以上とすることにより、放電空間２８内でプラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起することができて高密度のプラズマの生成が可能となり、プラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００３８】
また、本発明において、電極１、２の間に印加する休止時間のない交番電圧波形は、複数種の周波数の交番電圧波形を重ね合わせて形成し、図３、４のような波形にするのが好ましく、これにより、高周波成分の周波数の電圧により、放電空間２８内の電子が加速されて高エネルギーの電子を生成することができ、この高エネルギーの電子により放電空間２８内でプラズマ生成用ガスを効率よく電離、励起することができ、高密度のプラズマの生成が可能となってプラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００３９】
また、電極１、２の間に印加される休止時間のない交番電圧波形の電圧の繰り返し周波数は、０．５ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。この繰り返し周波数が０．５ｋＨｚ未満であれば、単位時間内でのストリーマの発生数が少なくなるために、放電（誘電体バリア放電）のプラズマ密度が低くなってしまいプラズマ処理能力（効率）が低下する恐れがあり、一方、上記の繰り返し周波数が２００ＭＨｚよりも高くなると、単位時間内に発生するストリーマが増加するために、プラズマ密度は増加するものの、アークが発生しやすくなると共にプラズマ温度が上昇してしまう恐れがある。
【００４０】
また、電極１、２の間に印加される休止時間のない交番電圧波形の電界強度は、電極１、２の間隔（ギャップ長）やプラズマ生成用ガスの種類あるいは被処理物３の種類などによっても変化するが、０．５〜２００ｋＶ／ｃｍに設定するのが好ましい。電界強度が０．５ｋＶ／ｃｍ未満であれば、放電（誘電体バリア放電）のプラズマ密度が低くなってしまいプラズマ処理能力（効率）が低下する恐れがあり、一方、上記の電界強度が２００ｋＶ／ｃｍより大きくなると、アークが発生しやすくなって被処理物３に損傷を与える恐れがある。
【００４１】
そして、本発明では、交番電圧波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間の少なくとも一方を１００μｓｅｃ以下にするので、放電空間２８におけるプラズマ密度を高くすることができ、プラズマ処理能力を高くすることができるものであり、また、ストリーマが放電空間２８に一様に発生し易くなって放電空間５におけるプラズマ密度の均一性を高くすることができ、均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００４２】
また、本発明では電極１、２の間に印加する電圧の波形をパルス状の波形とすることができる。図６（ａ）に示すパルス状の波形は図４（ａ）に示す波形において半周期ごとに休止時間を設けたものである。図６（ｂ）に示すパルス状の波形は図４（ａ）に示す波形において一周期ごとに休止時間を設けたものである。図６（ｃ）に示すパルス状の波形は図３（ａ）に示す波形において一周期ごとに休止時間を設けたものである。図６（ｄ）に示すパルス状の波形は図３（ａ）に示す波形において複数の周期ごとに休止時間を設けたものである。図６（ｅ）に示すパルス状の電圧は図３（ｄ）に示す波形において隣り合う繰り返し単位周期の間に休止時間を設けたものである。
【００４３】
このパルス状の波形の電圧を用いた場合も上記と同様の理由で、立ち上がり時間と立ち下がり時間の一方あるいは両方を１００μｓｅｃ以下とするのが好ましく、また、繰り返し周波数を０．５〜１０００ｋＨｚにすることが好ましく、さらに、電界強度を０．５〜２００ｋＶ／ｃｍにすることが好ましい。そして、パルス状の波形の電圧を用いた場合も、上記の休止時間のない交番電圧波形の電圧を用いた場合と同様の効果を奏するものである。
【００４４】
尚、本発明において立ち上がり時間は、図７に示すように、電圧波形のゼロクロスから最大値に達する時間ｔ１で定義されるものであり、立ち下がり時間は、図７に示すように、電圧波形の最大値からゼロに達する時間ｔ２で定義されるものである。また、本発明において繰り返し周波数は、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、繰り返し単位周期にかかる時間ｔ３の逆数で定義されるものである。また、本発明において電界強度は、（電極１、２間の印加電圧）／（電極１、２の間隔）で定義されるものである。
【００４５】
そして、上記のような本発明のプラズマ処理装置を用いて液晶表示装置用ガラス板あるいはプリント配線板などのシート状あるいはフィルム状あるいは板状の被処理物３にプラズマ処理を行なうにあたっては、次のようにする。まず、プッシャー等の搬送手段を用いて被処理物３を搬送ローラ３３上で押すことにより、反応容器３０の導入口３１から反応容器３０内に被処理物３を導入し、吸着プレート６の上に載置する。次に、吸引手段７を動作させることにより、吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５と設置台２１のガス流路４及び配管３４とを通じて反応容器３０内に吸引作用を及ぼす。これにより、反応容器３０内のガスが吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５と設置台２１のガス流路４及び配管３４とを通じて反応容器３０の外側に排出されると共に、吸着プレート６の上に載置した被処理物３に吸引作用が及んで吸着プレート６の上面に被処理物３が密着した状態で放電空間２８に配置される。すなわち、設置台２１のガス流路４はプラズマ生成用ガスを排出するための排気路３５として形成されるものである。
【００４６】
この後、反応容器３０内に上記のようなプラズマ生成用ガスを導入して充満させると共に電極１、２の間に上記のような電圧を印加する。これにより、大気圧近傍の圧力下（９３．３〜１０６．７ｋＰａ（７００〜８００Ｔｏｒｒ））で電極１、２の間に放電を発生させて放電空間２８にプラズマ（活性種を含むガス）を生成し、このプラズマに被処理物３を暴露してプラズマを被処理物３の表面に供給することによって、被処理物３にプラズマ処理を施す。ここで、電極１、２の間に発生する放電は誘電体である吸着プレート６や絶縁層を介して印加された電圧で発生する誘電体バリア放電である。次に、電極１、２間への電圧印加と反応容器３０へのプラズマ生成用ガスの導入を停止し、さらに、吸引手段７の吸引動作を停止させて吸着プレート６への被処理物３の密着を解除する。次に、プッシャー等の搬送手段を用いて被処理物３を搬送ローラ３３上で押すことにより、反応容器３０の導出口３２から反応容器３０外に被処理物３を導出する。このようにして被処理物３のプラズマ処理を行うことができるものである。尚、反応容器３０内にプラズマ生成用ガスを導入するにあたっては後述のガス供給手段９と同様のものを用いることができる。
【００４７】
そして、本発明では被処理物３を吸着プレート６の表面に吸着させながらプラズマ処理を行なうので、薄い被処理物３であってもプラズマの熱等で被処理物３が反ることがなく、被処理物３の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物３の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００４８】
図９、１０に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置は図１に示すものにおいて、ガス供給プレート８と取付台４０と備えたものであり、その他の構成は図１、２に示す実施の形態と同様である。上側に配設される電極２は下側の電極１と同様に形成されるものを上下逆にして用いるものである。すなわち、上側に配設される他方の電極２には厚み方向に貫通する通気路２５が形成されており、この通気路２５は、例えば、電極２の一方の表面（下面）に溝部２６を碁盤目状に形成すると共に溝部２６の底面と電極２の他方の表面（上面）とに開口する複数個の通孔２７を設けることによって形成されている。
【００４９】
また、ガス供給プレート８は吸着プレート６と同様に形成されるものを上下逆にして用いるものである。すなわち、ガス供給プレート８は電気絶縁性を有する合成樹脂や無機質材料等を用いて平板状に形成されるものであって、厚み方向に貫通する多数の微細孔が全体に亘って形成されている。
【００５０】
また、取付台４０は設置台２１と同様に形成されるものを上下逆にして用いるものである。すなわち、取付台４０は電気絶縁性を有する合成樹脂等を用いて下面が開口する箱状に形成されるものであって、取付台４０の内側の空間がガス流路５として形成されている。つまり、ガス流路５の下側の電極１と対向する面は上記の開口で形成されている。取付台４０はポリイミドなど耐熱性の高い合成樹脂で形成するのが好ましい。また、取付台４０の側面にはガス流路５と連通する接続口２２が設けられている。
【００５１】
そして、上側の電極２を取付台４０のガス流路５内に収納すると共に取付台４０の下面開口にガス供給プレート８を隙間なくはめ込んで取り付け、さらに、取付台４０に取り付けられたガス供給プレート８の上面とガス流路５内に収納された電極２の下面（絶縁層の表面）とを密着するようにして上側の電極２が配置されている。また、上側の電極２と下側の電極１は吸着プレート６及びガス供給プレート８を介して対向するものである。また、上側の電極２と下側の電極１の間の空間は放電空間２８として形成されるものであり、この放電空間２８に吸着プレート６及びガス供給プレート８が配設されるものである。さらに、放電空間２８はガス供給プレート８の微細孔と電極２の通気路２５とを通じて取付台４０のガス流路５と連通するものである。
【００５２】
上記の電極１、２と吸着プレート６、設置台２１、ガス供給プレート８及び取付台４０は、図９に示すように、反応容器３０の内側に配置されている。また、取付台４０の接続口２２には配管４１が接続されており、この配管４１には反応容器３０の外側に配設されたガス供給手段９が接続されている。ガス供給手段９はガス供給プレート８を通じてプラズマ生成用ガスを反応容器３０に供給するものであって、プラズマ生成用ガスとして空気を用いる場合は空気を圧送するポンプをガス供給手段９として用いることができ、また、プラズマ生成用ガスとして窒素を用いる場合は上記の窒素ガス生成機をガス供給手段９として用いることができ、また、プラズマ生成用ガスとして空気や窒素以外のガスを用いる場合は、各ガスを入れたガスボンベをガス供給手段９として用いることができる。その他の構成は上記実施の形態と同様にしてプラズマ処理装置を形成することができる。
【００５３】
そして、図９、１０に示す本発明のプラズマ処理装置を用いて液晶表示装置用ガラス板あるいはプリント配線板などのシート状あるいはフィルム状あるいは板状の被処理物３にプラズマ処理を行なうにあたっては、次のようにする。まず、プッシャー等の搬送手段を用いて被処理物３を搬送ローラ３３上で押すことにより、反応容器３０の導入口３１から反応容器３０内に被処理物３を導入し、吸着プレート６の上に載置する。次に、吸引手段７を動作させることにより、吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５と設置台２１のガス流路４及び配管３４とを通じて反応容器３０内に吸引作用を及ぼす。これにより、反応容器３０内のガスが吸着プレート６の微細孔と電極１の通気路２５と設置台２１のガス流路４及び配管３４とを通じて反応容器３０の外側に排出されると共に、吸着プレート６の上に載置した被処理物３に吸引作用が及んで吸着プレート６の上面に被処理物３が密着した状態で放電空間２８に配置される。すなわち、設置台２１のガス流路４はプラズマ生成用ガスを排出するための排気路３５として形成されるものである。
【００５４】
この後、反応容器３０内に上記のようなプラズマ生成用ガスを導入して充満させると共に電極１、２の間に上記のような電圧を印加する。ここで、プラズマ生成用ガスはガス供給手段９により取付台４０のガス流路５と電極２の通気路２５とガス供給プレート８の微細孔とを通じて反応容器３０内の放電空間２８に供給されるものである。すなわち、取付台４０のガス流路５はプラズマ生成用ガスを供給するための給気路４３として形成されるものである。
【００５５】
このようにして大気圧近傍の圧力下（９３．３〜１０６．７ｋＰａ（７００〜８００Ｔｏｒｒ））で電極１、２の間に放電を発生させて放電空間２８にプラズマ（活性種を含むガス）を生成し、このプラズマに被処理物３を暴露してプラズマを被処理物３の表面に供給することによって、被処理物３にプラズマ処理を施す。ここで、電極１、２の間に発生する放電は誘電体である吸着プレート６とガス供給プレート８及び絶縁層を介して印加された電圧で発生する誘電体バリア放電である。次に、電極１、２間への電圧印加と反応容器３０へのプラズマ生成用ガスの導入を停止し、さらに、吸引手段７の吸引動作を停止させて吸着プレート６への被処理物３の密着を解除する。次に、プッシャー等の搬送手段を用いて被処理物３を搬送ローラ３３上で押すことにより、反応容器３０の導出口３２から反応容器３０外に被処理物３を導出する。このようにして被処理物３のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００５６】
この実施の形態では、上側の電極２の下側に微細孔を有するガス供給プレート８を設けると共にガス供給手段９によりガス供給プレート８の微細孔を通して放電空間２８にプラズマ生成用ガスを供給するので、放電空間２８に配置された被処理物３の表面にプラズマ生成用ガスを吹き付けながらプラズマ処理を行うことができ、被処理物３の表面に供給されるプラズマの流速が速くなってプラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００５７】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００５８】
（実施例１）
図１、２に示すプラズマ処理装置を形成した。電極１、２はステンレス鋼を用いて３００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍの大きさに形成した。また、電極１、２の表面粗度は１００μｍとした。また、電極１、２の表面にはアルミナセラミックを溶射して厚み０．５ｍｍの絶縁層を形成した。設置台２１はポリイミド耐熱性樹脂で形成した。吸着プレート６としては電極１とほぼ同じ大きさで、空孔率４０％、微細孔の平均直径１００μｍ、厚み５ｍｍのテフロン（Ｒ）で形成される多孔質プレートを用いた。上記の電極１、２と設置台２１及び吸着プレート６はステンレス製の反応容器３０内に収納した。また、上側の電極２と吸着プレート６との間隔は５ｍｍとした。
【００５９】
上記のプラズマ処理装置を用いて液晶表示装置用ガラス板（大きさ３００×３００ｍｍ、厚み１ｍｍ）を被処理物３として大気圧下でプラズマ処理（クリーニング）した。この時、プラズマ生成用ガスとしてはアルゴンと酸素の混合ガスを用い、アルゴンを５Ｌ／分、酸素を１００ｃｃ／分の割合にて反応容器３０に導入した。また、電極１、２の間に印加する電圧は周波数１００ｋＨｚの交番電圧とし、電圧１、２の間の電界強度は１０ｋＶ／ｃｍとした。
【００６０】
そして、被処理物３を３０秒間プラズマに暴露してプラズマ処理を行なった後、被処理物３の水接触角を測定した結果、未処理では４５°であったが処理後は８°まで低下した。また、被処理物３に反りが発生せずに、均一なプラズマ処理を行うことができた。
【００６１】
（実施例２）
図９、１０に示すプラズマ処理装置を形成した。電極１、２は実施例１と同様のものを用い、その表面には実施例１と同様の絶縁層を形成した。設置台２１と取付台４０はポリイミド耐熱性樹脂で形成した。吸着プレート６及びガス供給プレート８としては電極１、２とほぼ同じ大きさで、空孔率４０％、微細孔の平均直径１００μｍ、厚み２ｍｍの石英で形成される多孔質プレートを用いた。上記の電極１、２と設置台２１と取付台４０及び吸着プレート６とガス供給プレート８はステンレス製の反応容器３０内に収納した。また、ガス供給プレート８と吸着プレート６との間隔は５ｍｍとした。
【００６２】
上記のプラズマ処理装置を用いて液晶表示装置のカラーフィルタ用ガラス板（大きさ３００×３００ｍｍ、厚み１ｍｍ）を被処理物３として大気圧下でプラズマ処理（クリーニング）した。この時、プラズマ生成用ガスとしては窒素を用い、５Ｌ／分の流量で反応容器３０に導入した。また、電極１、２の間に印加する電圧は、立ち上がり及び立下り時間が１０μｓｅｃで繰り返し周波数が２００ｋＨｚのパルス状電圧とし、電圧１、２の間の電界強度は５０ｋＶ／ｃｍとした。
【００６３】
そして、被処理物３を３０秒間プラズマに暴露してプラズマ処理を行なった後、被処理物３の水接触角を測定した結果、未処理では６０°であったが処理後は１５°まで低下した。また、被処理物３に反りが発生せずに、均一なプラズマ処理を行うことができた。
【００６４】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、対向配置された電極の間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に上記電極間に電圧を印加することによってプラズマを生成し、上記電極の間に被処理物を配置することによって被処理物をプラズマで処理するようにしたプラズマ処理装置において、一方の電極をガス流路内に設けると共にガス流路の他方の電極と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有する吸着プレートを設け、微細孔およびガス流路を通じて被処理物を吸引して吸着プレート表面に吸着させるための吸引手段を備えるので、被処理物を吸着プレートの表面に吸着させながらプラズマ処理を行なうことによって、薄い被処理物であってもプラズマの熱等で反ることがなく、被処理物の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００６５】
また、本発明の請求項２の発明は、空孔率が２０〜６０％の吸着プレートを用いるので、吸着プレートの強度が低くなることがなくなって吸着プレートに破損が生じないようにすることができ、しかも、被処理物を充分に吸着しながらプラズマ処理を行うことができるものである。
【００６６】
また、本発明の請求項３の発明は、厚みが０．５〜５ｍｍの吸着プレートを用いるので、吸着プレートの強度が低くなることがなくなって吸着プレートに破損が生じないようにすることができ、しかも、装置の始動を早く確実に行うことができるものである。
【００６７】
また、本発明の請求項４の発明は、誘電体で形成される絶縁層を電極の表面に設けるので、絶縁層により電極の間でアーク放電が発生するのを防止して均一なグロー状の放電を生成することができ、プラズマ処理を均一に行うことができるものである。
【００６８】
また、本発明の請求項５の発明は、表面粗度が１０μｍ〜２ｍｍの電極を用いるので、電極の間に非常に微細なマイクロディスチャージの集合体が形成されやすく、また、マイクロディスチャージの集合体が偏って形成されることが少なくなって、均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００６９】
また、本発明の請求項６の発明は、プラズマ生成用ガスとして、希ガス、窒素、酸素、空気、水素の単独ガスあるいはこれらの混合ガスを用いるので、酸素のプラズマ生成用ガスにより有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができ、空気のプラズマ生成用ガスにより被処理物の表面改質や有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができ、水素のプラズマ生成用ガスにより金属酸化物の還元のプラズマ処理を行うことができ、希ガスと酸素の混合ガスのプラズマ生成用ガスにより被処理物の表面改質や有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができ、希ガスと水素の混合ガスのプラズマ生成用ガスにより金属酸化物の還元のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００７０】
また、本発明の請求項７の発明は、電極間に印加される電圧の波形が、休止時間のない交番電圧波形あるいはパルス状の波形あるいはこれらを組み合わせた波形であるので、電極の間に形成される放電空間への投入電力を大きくすることが可能となってプラズマ密度を高くすることができ、安定な放電を維持すると共に十分なプラズマ処理能力を得ることができ、しかもプラズマの温度を低下させることができるものである。
【００７１】
また、本発明の請求項８の発明は、上記一方の電極に対向配置された他方の電極をガス流路内に設けると共にガス流路の一方の電極と対向する面に誘電体で形成された多数の微細孔を有するガス供給プレートを設け、微細孔およびガス流路を通じて被処理物にプラズマ生成用ガスを吹き付けるためのガス供給手段を有するので、ガス供給手段によりガス供給プレートの微細孔を通して被処理物にプラズマ生成用ガスを吹き付けながら供給することができ、被処理物の表面に供給されるプラズマの流速が速くなってプラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００７２】
また、本発明の請求項９の発明は、被処理物がシート状あるいはフィルム状あるいは板状であるので、薄い被処理物であってもプラズマの熱等で反ることがなく、被処理物の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００７３】
また、本発明の請求項１０の発明は、被処理物が液晶表示装置用ガラス板あるいはプリント配線板であるので、薄い被処理物であってもプラズマの熱等で反ることがなく、被処理物の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【００７４】
本発明の請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて被処理物のプラズマ処理を行うにあたって、吸着プレートの微細孔を通じて被処理物を吸引することによって吸着プレートの表面に被処理物を吸着しながらプラズマ処理を行うので、薄い被処理物であってもプラズマの熱等で反ることがなく、被処理物の表面に均一にプラズマを供給することができるものであり、これにより、被処理物の表面の全体に亘って均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】同上の一部を示す断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｄ）は本発明で使用する交番電圧波形の例を示す説明図である。
【図４】（ａ）乃至（ｅ）は本発明で使用する交番電圧波形の例を示す説明図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は本発明で使用する交番電圧波形の電圧にパルス状の高電圧を重畳した状態の波形を示す説明図である。
【図６】（ａ）乃至（ｅ）は本発明で使用するパルス状の波形を示す説明図である。
【図７】本発明の立ち上がり時間と立ち下がり時間の定義するための説明図である。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の繰り返し周波数を定義するための説明図である。
【図９】同上の他の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図１０】同上の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１　電極
２　電極
３　被処理物
４　ガス流路
５　ガス流路
６　吸着プレート
７　吸引手段
８　ガス供給プレート
９　ガス供給手段
【図１】
2004057913.tif 000003
【図２】
2004057913.tif 000004
【図３】
2004057913.tif 000005
【図４】
2004057913.tif 000006
【図５】
2004057913.tif 000007
【図６】
2004057913.tif 000008
【図７】
2004057913.tif 000009
【図８】
2004057913.tif 000010
【図９】
2004057913.tif 000011
【図１０】
2004057913.tif 000012