(57)【要約】【課題】プラズマ処理空間を均等吸引可能な常圧プラズマ処理装置を提供する。【解決手段】上下の電極ユニット１０，２０（処理空間形成）の間に常圧のプラズマ処理空間１ａを形成する。空間１ａの１の縁部には、処理済みのガスを吸引排気する吸込み手段３１を設ける。吸込み手段３１は、プラズマ処理空間１ａに吸込み口を介して連なるチャンバー３７を有している。チャンバー３７は、上記１の縁部の両端側に対応する端側チャンバー部３７ａと、上記１の縁部の中間側に対応する中間チャンバー部３７ｂとに分かれている。各チャンバー部３７ａ，３７ｂに排気ポンプ４０が連なっている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有して略常圧のプラズマ処理空間を形成する処理空間形成部と、上記プラズマ処理空間に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、上記プラズマ処理空間の１の縁部から処理済みのガスを吸込む吸込み手段とを備えた常圧プラズマ処理装置であって、上記吸込み手段が、上記１の縁部の両端側に対応する端側吸込み部と、上記１の縁部の中間側に対応する中間吸込み部とに分かれており、これら吸込み部ごとに吸込み可能になっていることを特徴とする常圧プラズマ処理装置。
【請求項２】
一対の電極を有して略常圧のプラズマ処理空間を形成する処理空間形成部と、上記プラズマ処理空間に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、上記プラズマ処理空間から処理済みのガスを吸込む吸込み手段とを備えた常圧プラズマ処理装置であって、上記吸込み手段が、プラズマ処理空間の１の縁部に連なる吸込み口と、この吸込み口に連なるチャンバーを有し、このチャンバーが、上記１の縁部の両端側に対応する端側チャンバー部と、上記１の縁部の中間側に対応する中間チャンバー部とに分かれており、各チャンバー部に排気ポンプが連なっていることを特徴とする常圧プラズマ処理装置。
【請求項３】
上記処理空間形成部の１の縁部に細長箱状の縁部材が設けられ、この縁部材の内部が、隔壁によって長手方向に分割されることにより、各チャンバー部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の常圧プラズマ処理装置。
【請求項４】
上記吸込み口が、各チャンバー部に対応して端側吸込み口部と中間吸込み口部に分かれており、各吸込み口部には、開度を他の吸込み口部とは別個に拡縮可能な拡縮手段が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の常圧プラズマ処理装置。
【請求項５】
上記処理ガス導入手段が、上記プラズマ処理空間における上記１の縁部と対向する側の縁部に沿って処理ガスを拡げるガス拡げ部と、拡げられたガスを上記対向側縁部の略全長域に吹出す吹出し口を有していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の常圧プラズマ処理装置。
【請求項６】
上記プラズマ処理空間における上記１の縁部と直交する側の縁部にカーテンガスを吹出してガスカーテンを形成するガスカーテン形成手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の常圧プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、略常圧下でプラズマ処理を行なう装置に関し、特にプラズマ処理空間の処理済みガスの吸引排気構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特許文献１に記載の常圧プラズマ処理装置は、一対の電極を上下に対向配置させ、これら電極間に略常圧のプラズマ処理空間を形成し、この空間に処理ガスを導入してプラズマ化し、被処理物の表面処理を行なうようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３０４０３５８号公報（第１頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマ処理空間における処理済みのガスは、排気手段によって強制排気するのが望ましい。しかし、プラズマ処理空間の長手側の縁部から吸引排気する場合、この長手方向の両端部と中間部とでは、吸引が不均等になりやすく、処理の均一化が損なわれるおそれがある。特に、常圧プラズマ処理では、プラズマ処理空間の周縁が開放されていたり、長手方向の両端部にガスカーテンを形成したりする場合が多く、そうすると、吸引が両端側に片寄り、中間部ではあまり吸引されなくなってしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、一対の電極を有して略常圧のプラズマ処理空間を形成する処理空間形成部と、上記プラズマ処理空間に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、上記プラズマ処理空間の１の縁部（望ましくは長手側の縁部）から処理済みのガスを吸込む吸込み手段とを備えた常圧プラズマ処理装置であって、上記吸込み手段が、上記１の縁部の両端側に対応する端側吸込み部と、上記１の縁部の中間側に対応する中間吸込み部と分かれており、これら吸込み部ごとに吸込み可能になっていることを特徴とする。
これによって、プラズマ処理空間の１の縁部に沿って両端側と中間部とで吸引が不均等になるのを防止できる。
なお、吸引排気の対象である処理済のガスには、処理によって生じた副生成物も混入され、一緒に吸引排出される。
【０００６】
また、本発明は、一対の電極を有して略常圧のプラズマ処理空間を形成する処理空間形成部と、上記プラズマ処理空間に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、上記プラズマ処理空間から処理済みのガスを吸込む吸込み手段とを備えた常圧プラズマ処理装置であって、上記吸込み手段が、プラズマ処理空間の１の縁部（望ましくは長手側の縁部）に連なる吸込み口と、この吸込み口に連なるチャンバーを有し、このチャンバーが、上記１の縁部の両端側に対応する端側チャンバー部と、上記１の縁部の中間側に対応する中間チャンバー部とに分かれており、各チャンバー部に排気ポンプが連なっていることを特徴とする。
これによって、プラズマ処理空間の１の縁部に沿って両端側と中間部とで吸引が不均等になるのを防止できる。また、端側チャンバー部によって両端側での吸込み動作の安定化を図ることができ、中間チャンバー部によって中間部での吸込み動作の安定化を図ることができる。
【０００７】
ここで、上記処理空間形成部の１の縁部に細長箱状の縁部材が設けられ、この縁部材の内部が、隔壁によって長手方向に分割されることにより、各チャンバー部が形成されていることが望ましい。これにより、チャンバーの分割構成を簡単化できる。
【０００８】
上記吸込み口が、各チャンバー部に対応して端側吸込み口部と中間吸込み口部に分かれており、各吸込み口部には、開度を他の吸込み口部とは別個独立して拡縮可能な拡縮手段が設けられていることが望ましい。これによって、プラズマ処理空間の１の縁部に沿って両端側での吸引度合いと中間部での吸引度合いを別々に調節することができ、ひいては不均等吸引を確実に防止することができる。
【０００９】
上記処理ガス導入手段が、上記プラズマ処理空間における上記１の縁部と対向する側の縁部に沿って処理ガスを拡げるガス拡げ部と、拡げられたガスを上記対向側縁部の略全長域に吹出す吹出し口を有していてもよい。これによって、処理ガスを上記対向側縁部に沿って拡げて略均一に導入できる。そして、対向側縁部から１の縁部へ流すことができる。ひいては、上記不均等吸引の防止効果と相俟って、プラズマ表面処理の確実な均一化を図ることができる。
【００１０】
上記プラズマ処理空間における上記１の縁部と直交する側の縁部にカーテンガスを吹出してガスカーテンを形成するガスカーテン形成手段を、更に備えていることが望ましい。これによって、上記直交側縁部への処理ガスの漏れを防止できる。しかも、本発明によれば、このカーテンガスにより上記１の縁部の中間部での吸引が不十分になるのを確実に防止することができる。
【００１１】
本発明における常圧（大気圧近傍の圧力）とは、１．３３３×１０４〜１０．６６４×１０４Ｐａの範囲を言う。中でも、９．３３１×１０４〜１０．３９７×１０４Ｐａの範囲は、圧力調整が容易で装置構成が簡便になり、好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１および図２は、大面積の薄板状ワークＷを被処理物とする常圧プラズマ処理装置Ｍ１を示したものである。装置Ｍ１は、上下一対の電極ユニット１０，２０と、電界印加手段２と、処理ガス供給源３を備えている。上下の電極ユニット１０，２０（処理空間形成部）の間に常圧のプラズマ処理空間１ａが形成されることにより、ワークＷの洗浄、成膜、アッシング、エッチングなどのプラズマ表面処理がなされるようになっている。
【００１３】
下部電極ユニット２０は、下部電極２１と、この電極２１を支持するホルダ（図示せず）を有している。下部電極２１は、アルミやステンレスなどの導電金属で構成され、ワークＷより大きな正方形（四角形）の厚板状をなしている。この電極２１が、接地線２ｂを介して接地され、接地電極（アース電極）となっている。電極２１の上面には、アルミナなどの固体誘電体層２３が溶射などによって形成されている。
【００１４】
上部電極ユニット１０は、図示しない架台に水平に懸架されるとともに左右にスライド可能になっている。これにより、下部電極ユニット２０の左端から右端まで、ひいてはワークＷの左端から右端までスキャニングできるようになっている。
【００１５】
上部電極ユニット１０は、上部電極１１と、この電極１１を囲んで保持する絶縁樹脂製の電極ホルダ１２を有している。上部電極１１は、アルミやステンレスなどの導電金属で構成され、前後（図１において上下）に延びる長板状をなしている。この電極１１が、給電線２ａを介して上記電界印加手段２に接続され、電界印加電極（ホット電極）となっている。電界印加手段２は、電極１１に例えばパルス状の電圧を出力するようになっている。
なお、電極１１，２１の極性は、互いに逆になっていてもよい。
【００１６】
上部電極１１の下面には、石英ガラスなどからなる固体誘電体層１３が設けられている。図２において、符号「１１ｃ」は、上部電極１１の温調用の冷媒路１１ｃである。
【００１７】
図１に示すように、上部電極ユニット１０の電極ホルダ１２の周囲には、フレーム３０〜３２が設けられている。図１および図２に示すように、左側の長手縁部（後記１の縁部と対向する側の縁部）の細長フレーム３０（処理ガス導入路形成部材）には、処理ガス導入路３０ａが形成されている。導入路３０ａは、受け入れポート３０ｂと、フレーム３０の長手方向に延びる処理ガス導入チャンバー３０ｃ（ガス拡げ部）と、このチャンバー３０ｃの全長域から斜め下に延びてフレーム３０の下端面に達する処理ガス吹出し口３０ｄを有している。ポート３０ｂにフレキシブルな処理ガス供給管３ａを介し上記処理ガス供給源３が連ねられている。吹出し口３０ｄは、フレーム３０の略全長に及ぶスリット状であってもよく、フレーム３０の長手方向に並べられた複数のスポット状の孔であってもよい。
【００１８】
供給源３からの処理ガスが、受け入れポート３０ｂに受け容れられ、チャンバー３０ｃにより長手方向に拡散・均一化されたうえで、吹出し口３０ｂから吹出され、プラズマ処理空間１ａの前後方向に均一に導入されるようになっている。処理ガス供給源３と処理ガス供給管３ａとフレーム３０は、特許請求の範囲の「処理ガス導入手段」を構成している。
【００１９】
詳細な図示は省略するが、上部電極ユニット１０の前後の短手縁部（後記１の縁部と直交する側の縁部）に配されたフレーム３２にも、左側のフレーム３０と同様の受け入れポート、チャンバーおよび吹出し口からなるカーテンガス導入路３２ａが形成されている。このカーテンガス導入路３２ａの受け入れポートに、カーテンガス供給管５ａを介しカーテンガス供給源５が連ねられている。
【００２０】
供給源５からの不活性ガスからなるカーテンガスが、導入路３２ａの受け入れポートに受け容れられ、チャンバーにより均一化されたうえで、吹出し口から吹出される。これにより、プラズマ処理空間１ａの前後の縁部にガスカーテンが形成されるようになっている。
カーテンガス供給源５とカーテンガス供給管５ａとフレーム３２は、特許請求の範囲の「ガスカーテン形成手段」を構成している。
なお、カーテンガスとして処理ガスと同一の物質を用い、２つの供給源３，５に共通の単一のガス供給源から供給管３ａ，５ａを分岐させてもよい。
【００２１】
本発明の最も特徴的な部分について説明する。
図２に示すように、上部電極ユニット１０の右側の長手縁部（１の縁部）に配されたフレーム３１（縁部材）は、断面コ字状をなす外フレーム部材３３と、この外フレーム部材３３の凹部３３ｘを塞ぐとともにホルダ１２の側面に添えられた板状の内フレーム部材３４を有し、細長箱状をなしている。この細長箱状のフレーム３１の内部が、吸込みチャンバー３７となっている。
【００２２】
図１および図３に示すように、外フレーム部材３３の凹部３３ｘには、隔壁３３ａ，３３ｂが、長手方向に離れて３つ設けられている。これにより、フレーム３１の吸込みチャンバー３７が、４つのチャンバー部３７ａ，３７ｂに分割されている。両側の２つの隔壁３３ａは、端側チャンバー部３７ａと、その隣りの中間チャンバー３７ｂとを仕切っている。中央の隔壁３３ｂは、２つの中間チャンバー３７ｂどうしを仕切っている。
【００２３】
図２および図３に示すように、各チャンバー部３７ａ，３７ｂの下側部には、吸込みノズルピース３５Ａ，３５Ｂがそれぞれ収容されている。これらノズルピース３５Ａ，３５Ｂは、逆Ｌ字状をなし、外フレーム部材３３の底板上に引っ掛けられボルト締めされている。
【００２４】
各端側チャンバー部３７ａのノズルピース３５Ａと内フレーム部材３４とによって、スリット状の端側吸込み口部３６ａが形成されている。端側吸込み口部３６ａの上端部は、端側チャンバー部３７ａに連なり、下端部は、プラズマ処理空間１ａの長手方向の両端側に連なっている。
【００２５】
また、各中間チャンバー部３７ｂのノズルピース３５Ｂと内フレーム部材３４とによって、スリット状の中間吸込み口部３６ｂが形成されている。中間吸込み口部３６ｂの上端部は、中間チャンバー部３７ｂに連なり、下端部は、プラズマ処理空間１ａの長手方向の中間部に連なっている。
【００２６】
隣り合う吸込み口部３６ａ，３６ｂどうしは、上記隔壁３３ａ，３３ｂにより仕切られている。すなわち、フレーム３１の吸込み口が、長手方向に沿って４つの吸込み口部３６ａ，３６ｂに分割されている。
【００２７】
ここで、上記ノズルピース３５Ａ，３５Ｂの取り付け構造について、更に説明する。図２に示すように、フレーム部材３３の底板には、ノズルピース３５Ａ，３５Ｂの固定用ボルト３９のための挿通孔３３ｃが形成されている。挿通孔３３ｃは、左右に若干長い長孔になっている。これによって、ノズルピース３５Ａ，３５Ｂは、左右に位置微調節可能になっている。ひいては、吸込み口部３６ａ，３６ｂの開度が拡縮可能になっている。しかも、各吸込み口部３６ａ，３６ｂは、他の吸込み口部とは別個に単独で開度調節可能になっている。
【００２８】
上記長孔３３ｃによるノズルピース３５Ａ，３５Ｂの取り付け構造は、特許請求の範囲の「開度拡縮手段」を構成している。
なお、上記処理ガス吹出し口３０ｄおよび図示しないカーテンガス吹出し口についても、同様の「開度拡縮手段」が設けられているが、本発明の要部ではないので詳細な説明を割愛する。
【００２９】
図２および図３に示すように、外フレーム部材３３には、各チャンバー部３７ａ，３７ｂから上面へ延びる４つの排気ポート３８ａ，３８ｂが設けられている。図１に示すように、各排気ポート３８ａ，３８ｂには、接続管４２Ａ，４２Ｂがそれぞれ設けられている。各接続管４２Ａ，４２Ｂからフレキシブルな排気管４１Ａ，４１Ｂがそれぞれ延びている。これら排気管４１Ａ，４１Ｂが、互いに合流して、排気ポンプ４０に接続されている。
【００３０】
端側吸込み口部３６ａと端側チャンバー部３７ａと端側排気ポート３８ａによって、特許請求の範囲の「端側吸込み部」が形成されている。
中間吸込み口部３６ｂと中間チャンバー部３７ｂと中間排気ポート３８ａによって、特許請求の範囲の「中間吸込み部」が形成されている。
【００３１】
上記のように構成された常圧プラズマ処理装置Ｍ１を用いて板状ワークＷをプラズマ表面処理する方法を説明する。
まず、上部電極ユニット１０を、下部電極ユニット２０の例えば左側に退避させる。これによって、下部電極ユニット２０の固体誘電体層２３上にワークＷを容易に載置することができる。
【００３２】
次いで、供給源３からの処理ガスを左フレーム３０の導入路３０ａから電極ユニット１０，２０間の空間１ａに吹出すとともに、電界印加手段２によって電極１１，２１間にパルス電界を印加する。これによって、空間１ａにおいて処理ガスがプラズマ化され、ワークＷのプラズマ表面処理が行なわれる。処理ガスは、上部電極ユニット１０の前後長手方向の略全長域から略均一に吹出されるので、ワークＷを前後方向の全長にわたって一度に、しかも均一に処理することができる。同時に、上部電極ユニット１０を右側にスライドさせる。これによって、ワークＷの全面を均一に表面処理することができる。
【００３３】
上記の処理ガス吹出しと併行して、前後のフレーム３０からカーテンガスを吹出す。これによって、処理空間１ａ内の処理ガスが、空間１ａから前後外側へ漏れるのを防止することができる。
【００３４】
更に、排気ポンプ４０を駆動する。これによって、４つのチャンバー部３７ａ，３７ｂがそれぞれ真空引きされる。端側チャンバー部３７ａの真空引きにより、処理空間１ａの長手方向の両側における処理済みのガスが、端側吸込み口部３６ａから端側チャンバー部３７ａに吸込まれる。
一方、中間チャンバー部３７ｂの真空引きにより、処理空間１ａの長手方向の中間部における処理済みのガスが、中間吸込み口部３６ｂから中間チャンバー部３７ｂに吸込まれる。これによって、処理空間１ａからの排気を、長手方向の端側に片寄ることなく、中間部においても十分かつ確実に行なうことができる。よって、処理空間１ａ内の処理ガスの流れを確実に一様にすることができ、ひいては、プラズマ表面処理の一層の均一化を図ることができる。
【００３５】
また、各ノズルピース３５Ａ，３５Ｂの位置調節によって、各吸込み口部３６ａ，３６ｂの開度をそれぞれ別々に調節でき、これによって、排気の片寄りを一層確実に無くすことができる。
【００３６】
チャンバー部３７ａ，３７ｂに入った処理済みガスは、その後、排気管４１Ａ，４１Ｂを経て、排気ポンプ４０から排気される。
一定の容積を有するチャンバー部３７ａ，３７ｂによって、安定した吸引排気を行なうことができる。
【００３７】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の形態を採用可能である。
例えば、中間チャンバー部３７ｂは、１つでもよく、３つ以上に分割されていてもよい。各端側チャンバー部３７ａは、１に限られず、複数に分割されていてもよい。
少なくとも吸込みチャンバー３７が分割されていればよく、吸込み口は、各チャンバー部に対応するものどうしが、互いに連なっていてもよい。
各吸込み口部は、スリット状に限られず、１の縁部に沿って並べられた複数のスポット状の孔で構成してもよい。
各チャンバー部は、実施形態では共通の部材３１に組み込まれていたが、互いに別個のチャンバー部形成部材に形成されてもよく、これらチャンバー部形成部材は、互いに連結されていてもよく、離れて配置されてもよい。
【００３８】
上記実施形態の常圧プラズマ処理装置は、一対の電極間の空間に被処理物を配置し、この空間がプラズマ処理空間となる所謂ダイレクト式であったが、一対の電極間の外側に被処理物（ひいてはプラズマ処理空間）を配置し、電極間でプラズマ化した処理ガスを被処理物に向けて吹出す所謂リモート式の常圧プラズマ処理装置にも適用できる。
特にリモート式においては、プラズマ処理空間の互いに対向する両側の縁部を共に「１の縁部」とし、これら両側の縁部に本発明の吸込み手段をそれぞれ設ける一方、プラズマ処理空間の中央部に処理ガス吹出し口を配し、そこから吹出された処理ガスが、両側へ分れ、各吸込み手段に吸込まれて排出されるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プラズマ処理空間の１の縁部に沿って両端側と中間部とで吸引が不均等になるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う上記常圧プラズマ処理装置の断面図である。
【図３】上記常圧プラズマ処理装置の吸引用フレームの図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う矢視図である。
【符号の説明】
Ｍ１  常圧プラズマ処理装置
１ａ  常圧プラズマ処理空間
１０  上部電極ユニット（上側の処理空間形成部）
１１  上部電極
２０  下部電極ユニット（下側の処理空間形成部）
２１  下部電極
３０  処理ガス導入路形成用フレーム（処理ガス導入手段の構成要素）
３０ｃ  処理ガス導入チャンバー（ガス拡げ部）
３０ｄ  処理ガス吹出し口
３１  吸込み路形成用フレーム（縁部材、吸込み手段の構成要素）
３２  ガスカーテン形成用フレーム（ガスカーテン形成手段の構成要素）
３２ａ  カーテンガス導入路
３３ｃ  挿通孔（拡縮手段の構成要素）
３６ａ  端側吸込み口部
３６ｂ  中間吸込み口部
３７  吸込みチャンバー
３７ａ  端側チャンバー部
３７ｂ  中間チャンバー部
４０  排気ポンプ
【図１】
2004355921.tif 000003
【図２】
2004355921.tif 000004
【図３】
2004355921.tif 000005