(57)【要約】【課題】被処理体が印加電極に対面しているかいないかに関わらずプラズマ放電を持続できるとともに、被処理体上に形成されている導電性パターンの有無に関わらずプラズマ放電により被処理体の表面を均一に処理することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供すること。【解決手段】被処理面２１に処理を行うためのプラズマ処理装置は、高周波交流電源１５が接続された印加電極１１と、被処理体２０に対面するように印加電極１１側に配置された第１誘電体３１と、第１誘電体３１とにより処理ガスが供給される空間を囲んで形成している第２誘電体３２と、空間内にプラズマ放電領域２５を形成するために空間に露出して配置されたアース側電極１３を有する。【選択図】  図１
2005044565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波交流電源によりプラズマ放電領域を発生させて、前記プラズマ放電領域では処理ガスの励起活性種が生成されることで被処理体の被処理面に処理を行うためのプラズマ処理装置において、
前記高周波交流電源が接続された印加電極と、
前記被処理体に対面するように前記印加電極側に配置された第１誘電体と、
前記第１誘電体とにより前記処理ガスが供給される空間を囲んで形成している第２誘電体と、
前記空間内に前記プラズマ放電領域を形成するために前記空間に露出して配置されたアース側電極と、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記被処理体の前記被処理面と前記第１誘電体と前記第２誘電体は、前記空間を囲んで形成しており、前記空間内の前記処理ガスは、前記第２誘電体と前記被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から前記空間の外部に排出され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】
前記空間内の前記処理ガスは、前記第２誘電体と前記被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から前記空間の外部に排出され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４】
前記アース側電極は、前記第１誘電体の凹部に配置されていて、前記アース側電極の一部が前記空間に露出してい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５】
前記アース側電極は、前記アース側電極を冷却するための冷却媒体を循環させるための冷却媒体供給部に接続されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記プラズマ放電領域は、大気圧または真空で発生することを特徴とする請求項２ないし請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
高周波交流電源によりプラズマ放電領域を発生させて、前記プラズマ放電領域では処理ガスの励起活性種が生成されることで被処理体の被処理面に処理を行うためのプラズマ処理方法において、
前記被処理体に対面するように印加電極側に配置された第１誘電体と、前記第１誘電体に接続された第２誘電体は、前記処理ガスを供給するための空間を囲んで形成しており、
前記高周波交流電源が接続された前記印加電極と、前記空間内に露出して配置されたアース側電極との間では、前記空間内において前記プラズマ放電領域を形成することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記被処理体の前記被処理面と前記第１誘電体と前記第２誘電体は、前記空間を形成しており、前記空間内の前記処理ガスは、前記第２誘電体と前記被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から前記空間の外部に排出されることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記第１誘電体と前記第２誘電体は、前記空間を形成しており、前記空間内の前記処理ガスは、前記第２誘電体と前記被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から前記空間の外部に排出されることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記アース側電極は、冷却媒体供給部から前記アース側電極を冷却するための冷却媒体を循環させることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記プラズマ放電領域は、大気圧または真空で発生することを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波交流電源によりプラズマ放電領域を発生させて、プラズマ放電領域では処理ガスの励起活性種が生成されることで被処理体の被処理面に処理を行うためのプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、大気圧または大気圧近傍の圧力下において、プラズマ放電を用いて被処理体の表面に対して所定の種類の表面処理を施すプラズマ処理装置が、提案されている。
この種のプラズマ処理装置は、印加電極とアース側電極を有する。印加電極とアース側電極は対面していて、印加電極とアース側電極の間であってアース側電極の上には被処理体が配置されている。大気圧または大気圧付近の圧力下でプラズマが生成され、被処理体の表面がプラズマに曝されながら処理ガスにより処理されるようになっている（たとえば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６―２１４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種のプラズマ処理装置では、印加電極とアース側電極の間で直接放電する構造であったり、あるいは印加電極と被処理体である基板との間で放電するようになっている。したがって、印加電極とアース側電極との間でプラズマ放電する形式のものでは、被処理体の下に必ずアース側電極がないとプラズマ放電が全く生じない。また基板がアース側電極を兼ねている場合には、この基板が印加電極に対面する位置に来なければプラズマ放電は全く生じない。
【０００５】
また、印加電極は、被処理体である基板側に対して直接放電する構造であるので、基板上に形成されている電気配線などの導電体の形成パターンの形状によっては、基板の移動によりプラズマ放電の放電状態が変わってしまう。
このことから、基板のような被処理体の表面は、導電性のパターンの形状に影響を受けて、基板の全体にわたってプラズマ処理を均一に行うことができないという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は上記課題を解消し、被処理体が印加電極に対面しているかいないかに関わらずプラズマ放電を持続できるとともに、被処理体上に形成されている導電性パターンの有無に関わらずプラズマ放電により被処理体の表面を均一に処理することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、高周波交流電源によりプラズマ放電領域を発生させて、前記プラズマ放電領域では処理ガスの励起活性種が生成されることで被処理体の被処理面に処理を行うためのプラズマ処理装置において、前記高周波交流電源が接続された印加電極と、前記被処理体に対面するように前記印加電極側に配置された第１誘電体と、前記第１誘電体とにより前記処理ガスが供給される空間を囲んで形成している第２誘電体と、前記空間内に前記プラズマ放電領域を形成するために前記空間に露出して配置されたアース側電極と、を特徴とするプラズマ処理装置である。
【０００８】
上記構成によれば、印加電極は高周波交流電源に接続されている。第１誘電体は、被処理体に対面するように印加電極側に配置されている。第２誘電体は、第１誘電体とにより処理ガスが供給される空間を囲んで形成している。
アース側電極は、空間内にプラズマ放電領域を形成するために空間に露出して配置されている。印加電極の第１誘電体は、被処理体に対面する位置にある。印加電極に対して高周波交流電源が電源供給を行うことにより、第１誘電体と第２誘電体で形成される空間内には、プラズマ放電領域が形成される。
これによって、被処理体が印加電極および第１誘電体に対面する位置にあってもなくても、アース側電極は常に空間内に位置しているので、印加電極とアース側電極の間では、空間内において必ずプラズマ放電領域を持続して形成することができる。
【０００９】
アース側電極は、第１誘電体と第２誘電体の間で形成される空間内に露出して配置されているので、被処理体の表面に導電性のパターンが任意の形状で形成されていたとしても、被処理体の全面にわたって均一にプラズマ放電領域により所定の処理を行うことができる。
この理由としては、従来では印加電極と被処理体の表面の間で直接プラズマ放電領域を形成していたのに比べて、本発明では、印加電極と空間内のアース側電極との間でプラズマ放電領域を形成するので、このプラズマ放電領域の形成は、被処理体の表面に形成された導電性のパターンの形状や導電性のパターンの有無に関わらず、被処理体の表面に対して均一に処理を行うことができるのである。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記被処理体の前記被処理面と前記第１誘電体と前記第２誘電体は、前記空間を囲んで形成しており、前記空間内の前記処理ガスは、前記第２誘電体と前記被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から前記空間の外部に排出されることを特徴とする。
上記構成によれば、被処理体の被処理面と第１誘電体と第２誘電体は、空間を囲んで形成している。この空間内の処理ガスは、第２誘電体と被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から空間の外部に排出される。
【００１１】
これにより、被処理体の被処理面と第１誘電体と第２誘電体が、囲むようにして空間を形成している。空間内の処理ガスは、プラズマ放電で使用された後に、スリット状のガス出口部から空間の外部に排出できる。ガス出口部をスリット状にすることで、空間内における処理ガスの濃度を高くすることができる。処理ガスの濃度を高くすることにより、被処理体の表面に対して確実に処理が行える。また、基板が無い状態でも放電を維持することができる。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明の構成において、前記空間内の前記処理ガスは、前記第２誘電体と前記被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から前記空間の外部に排出されることを特徴とする。
上記構成によれば、空間内の処理ガスは、第２誘電体と被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から空間の外部へ排出される。
これにより、被処理体の被処理面と第１誘電体と第２誘電体が、囲むようにして空間を形成している。空間内の処理ガスは、プラズマ放電で使用された後に、スリット状のガス出口部から空間の外部に排出できる。このようにガス出口部をスリット状にすることで、空間内における処理ガスの濃度を高くすることができる。処理ガスの濃度を高くすることにより、被処理体の表面に対して確実に処理が行える。また、基板が無い状態でも放電を維持することができる。
【００１３】
第４の発明は、第２の発明の構成において、前記アース側電極は、前記第１誘電体の凹部に配置されていて、前記アース側電極の一部が前記空間に露出していることを特徴とする。
上記構成によれば、アース側電極は、第１誘電体の凹部に配置されている。アース側電極の一部が空間に露出している。
これにより、アース側電極の一部が空間に露出していることにより、アース側電極の大部分が第１誘電体の凹部に配置されていることから、アース側電極は第１誘電体の凹部に配置できるので、アース側電極の存在によっても、空間の容量を減らすことがなく十分な空間を確保することができる。
【００１４】
第５の発明は、第２の発明ないし第４の発明の構成のいずれかにおいて、前記アース側電極は、前記アース側電極を冷却するための冷却媒体を循環させるための冷却媒体供給部に接続されていることを特徴とする。
上記構成によれば、アース側電極は、アース側電極を冷却するための冷却媒体を循環させるための冷却媒体供給部に接続されている。
これにより、印加電極とアース側電極の間でプラズマ放電を形成している場合に、アース側電極の発生する熱が高くなっても、冷却媒体により確実に冷やすことができる。これによって、アース側電極の保護をするための誘電体が不要であり、構造が簡単化できる。また、プラズマ放電領域を持続させて形成することができる。
【００１５】
第６の発明は、第２の発明ないし第５の発明の構成のいずれかにおいて、前記プラズマ放電領域は、大気圧または真空で発生することを特徴とする。
上記構成によれば、プラズマ放電領域は、大気圧または真空で発生する。
これにより、プラズマ放電領域が大気圧で発生できれば、真空で発生させるのに比べてプラズマ処理装置の構造を簡単化することができる。
【００１６】
第７の発明は、高周波交流電源によりプラズマ放電領域を発生させて、前記プラズマ放電領域では処理ガスの励起活性種が生成されることで被処理体の被処理面に処理を行うためのプラズマ処理方法において、前記被処理体に対面するように印加電極側に配置された第１誘電体と、前記第１誘電体に接続された第２誘電体は、前記処理ガスを供給するための空間を囲んで形成しており、前記高周波交流電源が接続された前記印加電極と、前記空間内に露出して配置されたアース側電極との間では、前記空間内において前記プラズマ放電領域を形成することを特徴とするプラズマ処理方法である。
【００１７】
上記構成によれば、印加電極の第１誘電体は、被処理体に対面する位置にある。
印加電極に対して高周波交流電源が電源供給を行うことにより、第１誘電体と第２誘電体で形成される空間内には、プラズマ放電領域が形成される。
これによって、被処理体が印加電極および第１誘電体に対面する位置にあってもなくても、アース側電極は空間内に位置しているので、印加電極とアース側電極の間では、空間内において必ずプラズマ放電領域を持続して形成することができる。
【００１８】
また、アース側電極は、第１誘電体と第２誘電体の間で形成される空間内に露出して配置されているので、被処理体の表面に導電性のパターンが任意の形状で形成されていたとしても、被処理体の全面にわたって均一にプラズマ放電領域により所定の処理を行うことができる。この理由としては、従来では印加電極と被処理体の表面の間で直接プラズマ放電領域を形成していたのに比べて、本発明では、印加電極と空間内のアース側電極との間でプラズマ放電領域を形成するので、このプラズマ放電領域の形成は、被処理体の表面に形成された導電性のパターンの形状や有無に関わらず、被処理体の表面に対して均一に処理を行うことができるのである。
【００１９】
第８の発明は、第７の発明の構成において、前記被処理体の前記被処理面と前記第１誘電体と前記第２誘電体は、前記空間を形成しており、前記空間内の前記処理ガスは、前記第２誘電体と前記被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から前記空間の外部に排出されることを特徴とする。
上記構成によれば、被処理体の被処理面と第１誘電体と第２誘電体が、囲むようにして空間を形成している。空間内の処理ガスは、プラズマ放電で使用された後に、スリット状のガス出口部から空間の外部に排出できる。このようにガス出口部をスリット状にすることで、空間内における処理ガスの濃度を高くすることができる。
【００２０】
第９の発明は、第８の発明の構成において、前記第１誘電体と前記第２誘電体は、前記空間を形成しており、前記空間内の前記処理ガスは、前記第２誘電体と前記被処理面の間に形成されたスリット状のガス出口部から前記空間の外部に排出されることを特徴とする。
上記構成によれば、被処理体の被処理面と第１誘電体と第２誘電体が、囲むようにして空間を形成している。空間内の処理ガスは、プラズマ放電で使用された後に、スリット状のガス出口部から空間の外部に排出できる。このようにガス出口部をスリット状にすることで、空間内における処理ガスの濃度を高くすることができる。
【００２１】
第１０の発明は、第７の発明の構成ないし第９の発明の構成のいずれかにおいて、前記アース側電極は、冷却媒体供給部から前記アース側電極を冷却するための冷却媒体を循環させることを特徴とする。
上記構成によれば、印加電極とアース側電極の間でプラズマ放電を形成している場合に、アース側電極の発生する熱が高くなっても、冷却媒体により確実に冷やすことができる。これによって、アース側電極の保護をするための誘電体が不要であり、構造が簡単化できる。また、プラズマ放電領域を持続させて形成することができる。
【００２２】
第１１の発明は、第１０の発明の構成において、前記プラズマ放電領域は、大気圧または真空で発生することを特徴とする。
上記構成によれば、プラズマ放電領域が大気圧で発生できれば、真空で発生させるのに比べてプラズマ処理装置の構造を簡単化することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
第１の実施形態
図１は、本発明のプラズマ処理装置の好ましい実施形態を示している。
図１のプラズマ処理装置は、所謂開放型の大気圧プラズマ処理装置である。このプラズマ処理装置１０は、表面処理装置などとも呼ぶことができる。
図１に示すプラズマ処理装置１０は、たとえば、大気圧または大気圧近傍の圧力下で、形成されたプラズマ放電領域で生成した反応ガスの励起活性種を、被処理体２０の被処理面２１に曝露して、被処理体２０の被処理面２１に対して所定の処理を施すための装置である。
【００２４】
被処理体２０はワークとも呼んでいる。プラズマ処理装置１０は、大気圧または大気圧近傍の圧力下のプラズマ放電領域により化学的に生成された反応ガスの励起活性種を利用することで、真空設備を必要としない比較的低コストな表面処理装置である。
【００２５】
図１に示すプラズマ処理装置１０の構造について説明する。
プラズマ処理装置１０は、高周波交流電源１５、ガス供給部１６、印加電極１１、アース側電極１３、第１誘電体３１、第２誘電体３２、搬送部３５および駆動部３７を有している。
図１に示す高周波交流電源１５は接地されており、アース側電極１３も接地されている。高周波交流電源１５は、印加電極１１に対して高周波交流電力を供給するものである。
【００２６】
図１に示すプラズマ処理装置１０は、印加電極１１とアース側電極１３の間の放電により、空間Ｓ内においてプラズマ放電領域２５を形成するようになっている。このプラズマ処理装置１０は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で、形成されたプラズマ放電領域２５により被処理体２０の被処理面２１に対して所定の処理の表面処理を行う。
この時に、プラズマ放電領域２５で生成される反応ガスの励起活性種は、被処理体２０の被処理面２１に対して直接曝されるので、高い表面処理レイトで被処理体２０の被処理面２１を処理することができる。
【００２７】
図１に示す印加電極１１は、断面で見てほぼ長方形状もしくは正方形状の電極である。同様にしてアース側電極１３は、図１の断面で見て長方形状もしくは正方形状の電極である。
印加電極１１とアース側電極１３は、導電性の良好な金属材料、たとえばアルミニウム、銅、ステンレス、チタン、タングステンなどにより作られている。
第１誘電体３１と第２誘電体３２の材質としては、たとえばアルミナや窒化シリコンのようなセラミックスや、石英などにより作られている。
【００２８】
図２は、図１のプラズマ処理装置１０の印加電極１１、アース側電極１３、空間Ｓ付近をさらに拡大して示している。
図１と図２に示すように、第１誘電体３１は、印加電極１１を密着して固定している。第１誘電体３１は、薄肉部分４１，４２と厚肉部分４３を有している。厚肉部分４３と薄肉部分４１の表面側には、印加電極１１が密着して固定されている。第１誘電体３１は、断面で見てほぼ逆Ｔ字型を有している。
第１誘電体３１の厚肉部分４３は、凹部４４を有している。この凹部４４の中には、アース側電極１３が埋め込むようにして配置して固定されている。このアース側電極１３の一部分である表面１３Ａは、空間Ｓに露出している。つまりこの凹部４４は、空間Ｓ側に対面するようにして厚肉部分４３の内面４３Ａ側に形成されている。
【００２９】
図１と図２に示す第２誘電体３２は、第１誘電体３１とともに、空間Ｓを囲んで形成している。第１誘電体３１の薄肉部分４１の内面４１Ａ、厚肉部分４３の内面４３Ａおよび薄肉部分４２の内面４２Ａは、平面を形成しており、これらの内面４１Ａ，４３Ａ，４２Ａは、アース側電極１３の表面１３Ａとほぼ面一になっている。内面４１Ａ，４３Ａ，４２Ａと表面１３Ａは、被処理体２０の被処理面２１と平行に設定されている。
第２誘電体３２は、部分５１と部分５２を有している。部分５１は、ガス入口部５３を有している。部分５１は、内面４１Ａに対して密着して固定されている。部分５２は内面４２Ａに対して密着して固定されている。このような構成の第２誘電体３２と第１誘電体３１は、空間Ｓを形成している。
【００３０】
図１のガス入口部５３は、ガス供給部１６に接続されている。ガス供給部１６は、キャリアガスと処理ガスの混合ガスを収容している。キャリアガスは不活性ガスであり、処理ガスは反応ガスである。キャリアガスとしてはたとえばＨｅであり、処理ガスはたとえばＯ２である。
ガス供給部１６内の混合ガスは、ガス入口部５３を通じてＡ１方向に沿ってプラズマ放電領域２５に供給される。プラズマ放電領域２５により反応ガスの励起活性種が生成される。この励起活性種は、被処理体２０の表面２１に曝されることにより、被処理体２０の被処理面２１に、たとえば親水性処理あるいはアッシング処理を施すことができる。
【００３１】
図１に示す第２誘電体３２の部分５１の下面６１と被処理体２０の被処理面２１の間には、スリット状のガス出口部６３が形成されている。同様にして、第２誘電体３２の部分５２の下面６５と被処理面２１の間には、スリット状のガス出口部６７が形成されている。
下面６１と下面６５は、被処理面２１に平行である。このようなスリット状のガス出口部６３，６７を形成してこのスリット状のガス出口部６３，６７を通じて空間Ｓ内のガスを空間Ｓの外部に排出するように構成すると、空間Ｓ内のガスの濃度を高めることができる。このことから、プラズマ放電領域２５の形成により被処理面２１を処理する際の処理レイトを上げることができる。
【００３２】
図１に示す搬送部３５は、被処理体２０をたとえば搬送方向Ｔに沿って直線方向に搬送するためのものである。このために搬送部３５は、たとえば板状の部材であり、搬送部３５は駆動部３７の駆動により搬送方向Ｔに沿って被処理体２０を搬送する。被処理体２０は搬送部３５の上に着脱可能に搭載できる。
搬送部３５は、プレート状の部材であるが、金属製ではなく、誘電体もしくは絶縁体の材料を用いて作られている。
【００３３】
次に、図１と図２に示すアース側電極１３の特徴について説明する。
アース側電極１３は、冷却水供給部７０に接続されている。この冷却水供給部７０は、冷却媒体供給部の一例である。したがって、冷却媒体の一例として冷却水が用いられており、この冷却水はアース側電極１３の冷却水循環通路７１を通るようになっている。
これによって、プラズマ放電領域２５を発生させる際に、アース側電極１３が発熱したとしても、この冷却水を冷却水循環通路７１に通すことにより、アース側電極１３の温度を下げることができる。このようにすると、アース側電極の保護をするための誘電体が不要であり、構造が簡単化できる。また、印加電極１１とアース側電極１３の間で生じるプラズマ放電領域２５を連続して持続させるようにして形成できる。
【００３４】
第１誘電体３１と第２誘電体３２は、図１に示すガス入口部５３と印加電極１１を完全に分離し、不要なプラズマ放電の発生を防いで、必要とするプラズマ放電領域２５を第１誘電体３１の内面４３Ａ付近に形成するための部材である。このプラズマ放電領域２５は、第１誘電体３１の内面４１Ａ，４３Ａ，４２Ａと第２誘電体３２の部分５１，５２の間で形成される空間Ｓ内に持続して形成される。
図１と図２に示すプラズマ処理装置１０は、上述したように被処理体２０の被処理面２１に対して空間Ｓとプラズマ放電領域２５が開放されている所謂開放型のプラズマ処理装置である。つまり、図１と図２に示すプラズマ処理装置１０は、空間Ｓとプラズマ放電領域２５が被処理面２１に完全に開放された形態を有しているものである。
【００３５】
次に、図１と図２に示すプラズマ処理装置１０により、被処理体２０の被処理面２１に対してたとえばアッシング表面処理を行う場合の例について説明する。
図３は、被処理体２０の形態例を示している。図３（Ａ）は被処理体２０の平面図であり、図３（Ｂ）は被処理体２０の斜視図である。
図３に示す被処理体２０は、ガラス基板２０Ａを用いている。このガラス基板２０Ａでは、半分の表面領域がガラス面２０Ｂとあと半分の表面領域が金属面２０Ｃになっている。ガラス面２０Ｂと金属面２０Ｃの境界線２０Ｄは、被処理体２０の搬送方向Ｔと平行方向である。ガラス面２０Ｂは、ガラス基板２０Ａの表面である。これに対して、金属面２０Ｃはガラス基板２０Ａに形成されたたとえばアルミニウム薄膜であり、その膜厚はたとえば１５０ｎｍである。
【００３６】
このガラス面２０Ｂの面積と金属面２０Ｃの面積は同じに設定されている。
この金属面２０Ｃは、通常のたとえばガラス基板の表面において、導電性の配線パターンの代わりの部分である。通常の被処理体２０では、予め定めたパターン形状で複雑な導電性のパターン部分が形成されている。
しかし、図３の被処理体２０の例では、単純化するために金属面２０Ｃは長方形状に形成している。この被処理体２０を用いれば、金属面２０Ｃとガラス面２０Ｂにおけるたとえばアッシング処理能力について比較することができる。
【００３７】
図１において、高周波交流電源１５は、印加電極１１に対して高周波交流電力を供給する。これにより、印加電極１１とアース側電極１３の間には、プラズマ放電領域２５が形成される。
ガス供給部１６は、ガス入口部５３を通じて矢印Ａ１方向に沿って空間Ｓ内に混合ガスを供給する。この混合ガスが供給されるタイミングは、被処理体２０が搬送部３５によりたとえば搬送方向Ｔに沿って搬送される動作に応じて行われる。
これによって、プラズマ放電領域２５では、大気圧プラズマが生成されて、反応ガスの励起活性種が生じる。この励起活性種は、被処理体２０の被処理面２１に対してたとえばアッシング処理をする。図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すガラス面２０Ｂと金属面２０Ｃにはアッシング処理が施される。
【００３８】
図４（Ａ）は、図１と図２に示す所謂開放型のプラズマ処理装置１０によりアッシング処理が行われた例を示している。
図４（Ａ）におけるプラズマ処理装置１０で供給される高周波交流電力はたとえば３００Ｗであり、Ｈｅガスの流量は２０Ｌ／ｍｉｎであり、Ｏ２ガスの流量は、５０ｃｃｍである。このようなアッシング処理により、図３に示すガラス面のアッシング量は７４ｎｍ／分であり、金属面２０Ｃのアッシング量は７８ｎｍ／分である。つまり、ガラス面２０Ｂの上と金属面２０Ｃの上におけるアッシング量にはほとんど差がないことがわかる。
このことは、被処理体２０においてガラス面２０Ｂと金属面２０Ｃの両方があったとしても、被処理体２０の全面にわたってほぼ均一にアッシング処理を行うことができることを示している。
このアッシング量とは、ガラス面２０Ｂの表面および金属面２０Ｃの表面からレジスト膜が削れていくレイトを言う。ここでは、単位としてｎｍ／分を用いている。これは、１分間あたり通常のＩ線用レジストが何ｎｍアッシングされ膜厚が減るかのレイトを言う。
【００３９】
図２に示すように、アース側電極１３の表面１３Ａは、大気圧の空間Ｓに露出しているので、表面１３Ａには薄いアース側の誘電体８０が形成されてしまう。このアース側の誘電体８０は、酸化膜である。このアース側の誘電体８０の厚みは、印加電極１１側の第１誘電体３１の最も薄い薄肉部分４１の厚みＤ１に比べてかなり薄い。言い換えれば、高周波交流電源側の印加電極１１の第１誘電体３１の最も小さい厚みＤ１は、アース側電極１３のアース側の誘電体８０の厚みよりも厚くなっている。
このように、アース側の誘電体８０がアース側電極１３の表面１３Ａに形成されてしまっても、図３におけるガラス面２０Ｂと金属面２０Ｃにおけるアッシング処理の均一性に対しては相関はない。
【００４０】
図１と図２において、空間Ｓ内に供給された混合ガスの内使用されない混合ガスが、矢印Ａ２，Ａ３に沿って、空間Ｓの外部に排出される。この場合に、スリット状のガス出口部６３，６７は、開口部の断面形状が小さくなっているので、空間Ｓ内の混合ガスの濃度を高めることができる。これによって、たとえばアッシング処理のような表面処理レイトを高めることができる。
【００４１】
図１と図２におけるアース側電極１３は、凹部４４内に位置しており、空間Ｓに露出している。アース側電極１３がプラズマ放電領域２５を持続して形成していると、発熱を起こすが、この熱は冷却水供給部７０から循環通路７１に冷却水を循環させることにより、奪うことができる。
したがって、アース側電極の保護をするための誘電体が不要であり、構造が簡単化できる。また、印加電極１１とアース側電極１３の間において空間Ｓ内においては、プラズマ放電領域２５は持続して連続的に安定して形成することができる。
このようにして、図３においてガラス面２０Ｂと金属面２０Ｃが形成された被処理体２０に対しても、すなわち被処理体２０の表面の抵抗値が不均一な分布であっても、たとえばアッシング処理のような表面処理は均一に処理することができるのである。
【００４２】
第２の実施形態
図５は、本発明のプラズマ処理装置の別の実施形態を示している。
図５に示すプラズマ処理装置１１０は、空間Ｓを閉じた閉鎖型のプラズマ処理装置である。
図５のプラズマ処理装置１１０は、高周波交流電源１５、印加電極１１、アース側電極１３、第１誘電体３１、第２誘電体３２、ガス供給部１６、冷却水供給部７０、搬送部３５、駆動部３７を有している。
【００４３】
印加電極１１と第１誘電体３１は、図１に示す印加電極１１と第１誘電体３１と同様のものを採用することができる。図５のアース側電極１３は、図１のアース側電極１３と同様のものを採用している。
図５のプラズマ処理装置１１０の構成要素が、図１のプラズマ処理装置１０の構成要素と異なるのは、第２誘電体３２の構造である。図５のプラズマ処理装置１１０の他の構成要素は図１のプラズマ処理装置１０の対応する構成要素と同じであるのでその説明を用いる。
【００４４】
図５に示す第２誘電体３２は、部分１５１、部分１５２、部分１５３を有している。部分１５１と部分１５２は、第１誘電体３１の薄肉部分４１の内面４１Ａ側に密着して固定されている。部分１５１，１５２の間には、ガス入口部５３が形成されている。
第２誘電体３２の部分１５３は、薄肉部分４２の内面４２Ａに密着して固定されている。部分１５２は、部分１５１に比べて搬送方向Ｔに沿って長く形成されている。部分１５３は厚肉部分１５３Ａと薄肉部分１５３Ｂを有している。部分１５２と薄肉部分１５３Ｂの先端部分は、ガス排出口１６０を形成している。
【００４５】
第１誘電体３１の内面４１Ａ，４３Ａ，４２Ａと、第２誘電体３２の部分１５１，１５２および部分１５３は、閉じた空間Ｓを形成している。つまり、被処理体２０の被処理面２１には、空間Ｓとプラズマ放電領域２５は露出しておらず閉鎖されている。この空間Ｓはガス排出口１６０を通じて、スリット状のガス出口部６３とスリット状のガス出口部６７に通じている。空間Ｓに導入された混合ガスの処理ガスは、プラズマ放電領域２５により励起活性種を生じて、ガス排出口１６０とスリット状のガス出口部６３，６７を通じてＡ２，Ａ３方向に沿って通ることで、被処理面２１に対してアッシング処理を行うことができる。
部分１５２と部分１５３および第１誘電体３１は、被処理体２０に平行である。
高周波交流電源１５が印加電極１１に高周波交流電力を供給することにより、印加電極１１とアース側電極１３は空間Ｓ内にプラズマ放電領域２５を形成する。このプラズマ放電領域２５は、ガス排出口１６０に近い部分である。
【００４６】
図５に示すプラズマ処理装置１１０を用いて図３に示す被処理体２０をたとえばアッシング処理すると、図４（Ｂ）に示すような結果が得られる。すなわち、高周波交流電源１５の高周波交流電力が３００Ｗであり、Ｈｅガスの流量が２０Ｌ／ｍであり、Ｏ２ガスの流量が５０ｃｃｍである場合には、アッシング量は、ガラス面２０Ｂおよび金属面２０Ｃのいずれにおいても５４ｎｍ／分であった。つまりガラス面２０Ｂにおいても金属面２０Ｃにおいても、アッシング量は同じ結果が得られた。
このことから、図１に示す開放型のプラズマ処理装置１０に比べて、図５に示す閉鎖型のプラズマ処理装置１１０は、被処理体２０の被処理面２１に対してさらに均一なアッシング処理を行うことができる。
これに対して、図１に示す開放型のプラズマ処理装置１０は、図５に示す閉鎖型のプラズマ処理装置１１０に比べて構造が簡単である。
【００４７】
第３の実施形態
図６は、本発明のプラズマ処理装置の第３の実施形態を示している。
図６に示すプラズマ処理装置２１０は、所謂開放型のプラズマ処理装置である。図６に示すプラズマ処理装置２１０は、高周波交流電源１５、印加電極１１、アース側電極１３、第１誘電体２３１、第２誘電体２３２、搬送部３５、駆動部３７、ガス供給部１６、冷却水供給部７０を有している。
プラズマ処理装置２１０の印加電極１１は、平板状の第１誘電体２３１に対して固定されている。第１誘電体２３１は平板状であるので、図１の第１誘電体３１の構造に比べて単純化されている。
【００４８】
第２誘電体２３２は、部分２５１と部分２５２を有している。部分２５１は、第１誘電体２３１の内面２３１Ａに対して固定されている。この部分２５１は、ガス入口部５３を有している。ガス入口部５３は、ガス供給部１６に接続されている。
部分２５２は、第１誘電体２３１の内面２３１Ｂに固定されている。内面２３１Ａ，２３１Ｂは１つの平面を形成している。
第１誘電体２３１の内面２３１Ａ，２３１Ｂは、第２誘電体２３２の部分２５１，２５２とにより空間Ｓを形成している。印加電極１１は、第１誘電体２３１の外面２３１Ｃに固定されているが、アース側電極１３は、内面２３１Ｂ側に固定されている。つまり印加電極１１とアース側電極１３は、第１誘電体２３１を挟んで反対側に固定されている。
アース側電極１３は、循環通路７１を有していて、この循環通路７１には、冷却水供給部７０から冷却水が循環されることで、アース側電極１３が冷却できる。
【００４９】
部分２５１の下面２５１Ａと被処理体２０の表面２１の間には、スリット状のガス出口部６３が形成されている。同様にして部分２５２と被処理面２１の間には、スリット状のガス出口部６７が形成されている。
ガス供給部１６から供給された混合ガスは、Ａ１方向に沿って空間Ｓ内に導入される。プラズマ処理で残った混合ガスは、Ａ２方向に沿ってスリット状のガス出口部６３から外部に排出されるとともに、Ａ３方向に沿ってスリット状のガス出口部６７から外部に排出される。
【００５０】
第４の実施形態
図７は、本発明のプラズマ処理装置の第４の実施形態を示している。
図７に示すプラズマ処理装置３１０は、所謂閉鎖型のプラズマ処理装置である。
図７のプラズマ処理装置３１０の印加電極１１と第１誘電体２３１と搬送部３５と駆動部３７とガス供給部１６とアース側電極１３および冷却水供給部７０は、図６の対応する構成要素と同じものを採用できる。
図７のプラズマ処理装置３１０が、図６のプラズマ処理装置２１０と異なるのは、第２誘電体３３２の構造である。
【００５１】
第２誘電体３３２は、部分３５１、部分３５２、部分３５３を有している。
部分３５１は、第１誘電体２３１の内面２３１Ａに固定されている。部分３５１と部分３５２の間には、ガス入口部５３が設けられている。部分３５３は、ほぼ断面Ｌ字型を有していて、厚肉部３５３Ａと薄肉部３５３Ｂを有している。部分３５２と薄肉部３５３Ｂの間には、ガス排出口１６０が形成されている。部分３５２と被処理面２１の間には、スリット状のガス出口部６３が形成されている。部分３５３と被処理面２１の間には、スリット状のガス出口部６７が形成されている。
【００５２】
ガス供給部１６から供給される混合ガスは、ガス入口部５３を通じてＡ方向に沿って空間Ｓ内に導入される。空間Ｓは、第１誘電体２３１の内面２３１Ａと部分３５１、部分３５２および部分３５３により形成されており、閉じた空間である。
空間Ｓに導入された混合ガスの処理ガスは、プラズマ放電領域２５により励起活性種を生じて、ガス排出口１６０とスリット状のガス出口部６３，６７を通じてＡ２，Ａ３方向に沿って通ることで、被処理面２１に対してアッシング処理を行うことができる。
【００５３】
第５の実施形態
図８は、本発明のプラズマ処理装置の第５の実施形態を示している。
図８のプラズマ処理装置４１０は、図１に示すプラズマ処理装置１０とほとんどの部分で同じ構造である。図８のプラズマ処理装置４１０が図１に示すプラズマ処理装置１０と異なるのは、搬送部４３５の構造である。図８では搬送部４３５は複数のコロ４５０を備えている。この複数のコロ４５０は、搬送方向Ｔに沿って平行に配列されている。コロ４５０は、図示しない駆動部により回転されることにより、たとえば被処理体２０はＴ方向に沿って搬送することができる。
【００５４】
第６の実施形態
図９は、本発明のプラズマ処理装置の第６の実施形態を示している。
図９に示すプラズマ処理装置５１０が、図１に示すプラズマ処理装置１０と異なるのは、次の点である。すなわち図９に示すプラズマ処理装置５１０は、真空プラズマ処理装置である。これに対して、図１に示すプラズマ処理装置１０は、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ処理を行う大気圧プラズマ処理装置である。
【００５５】
図９のプラズマ処理装置５１０の印加電極１１、第１誘電体３１、第２誘電体３２、アース側電極１３、被処理体２０、搬送部３５は、チャンバ６００に収容されている。このチャンバ６００は、真空吸引部６０１により真空吸引される構造である。このようにすれば、真空圧状態でプラズマ処理を行うことができる。
図８に示す搬送部４３５は、図示している他の実施形態に対しても適用することができる。同様にして図９に示すチャンバ６００および真空吸引部６０１は、図示している他の実施形態に適用することも可能である。
【００５６】
図４に戻ると、図４（Ｃ）は、比較例として従来の印加電極と平板状のアース側電極が対面しているプラズマ処理装置を用いて、図３に示す被処理体２０をアッシング処理した例を示している。
高周波交流電力を３００Ｗとし、Ｈｅガスの流量を２０Ｌ／ｍとし、Ｏ２ガスの流量を５０ｃｃｍとした場合には、アッシング量はガラス面２０Ｂでは４５ｎｍ／分であるのに対して、金属面２０Ｃではアッシング量は１０２ｎｍ／分である。
【００５７】
このように従来のプラズマ処理装置を用いると、抵抗値の異なるガラス面２０Ｂと金属面２０Ｃでは、アッシング量の値に２倍以上の大きな開きが生じてしまう。
これに対してすでに述べたように図４（Ａ）と図４（Ｂ）における本発明の実施形態では、アッシング量についてガラス面２０Ｂと金属面２０Ｃではほとんど差が出ないか同じになっている。
【００５８】
このことから、本発明のプラズマ処理装置を用いることにより、被処理体の表面において抵抗値が異なる状態であっても、被処理体の被処理面の全面にわたって均一なたとえばアッシング処理を行うことができるのである。
上述した実施形態では、プラズマ処理装置により行う処理例はアッシング処理であった。
しかしこれに限らず、キャリアガスとしてＨｅガスを用いて、処理ガスとしてＣＦ４を用いることにより、エッチング処理あるいは撥水処理を行うことができる。また、Ｈｅガスのみを使用することによりアッシング処理を行うこともできるし、Ｏ２のみを使用することによりアッシング処理を行うことも可能である。
【００５９】
本発明の実施形態では、混合ガスのキャリアガスと処理ガスの種類を適宜選択することにより、上述したように被処理体の被処理面に対してエッチング、アッシング、表面改質（たとえば親水性処理や撥水性処理）や、洗浄、成膜処理などを行うことができる。
本発明のプラズマ処理装置では、アース側電極が空間Ｓに露出するようにして配置されており、印加電極とアース側電極との間でプラズマ放電領域を常に形成できる。このことから、本発明のプラズマ処理装置は、被処理体であるたとえば基板があっても無くても、プラズマ放電領域を持続して形成することができる所謂連続放電式のプラズマ処理装置である。
【００６０】
また、本発明のプラズマ処理装置は、被処理体に対して直接放電する構造ではないので、被処理体の材質や被処理体に形成された導電性のパターン部分の形状によっては、プラズマ放電状態が変化しない。したがって、被処理体の表面の状態に関わらず所定の処理、たとえばアッシング処理などを全面的に均一に行える。
本発明の実施形態では、アース側電極には誘電体を設ける必要が無く、アース側電極が空間Ｓに露出している表面には、自然に酸化膜である絶縁膜が形成できる。このことからプラズマ処理装置の構造が簡単化できる。
【００６１】
本発明の実施形態では被処理体は、たとえば液晶表示装置用の基板、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイ用の基板である。
しかしこれに限らず、被処理体はガラス基板の他にシリコンウェハあるいはプラスチック板であっても構わない。また被処理体はＴＡＢ（ｔａｐｅ  ａｕｔｏｂｏｎｄｉｎｇ）であったり、リードフレームであっても勿論構わない。
アース側電極の表面に形成される絶縁膜としての誘電体の厚さは、プラズマ処理装置により処理する際の処理均一性を阻害することはない。
アース側電極の厚みを厚くすることにより、アース側電極の中には冷却水のような冷却媒体を循環させることができる。このためにアース側電極を熱から保護するための誘電体が不要になる。したがって、プラズマ処理装置の構造が簡単化できる。
【００６２】
本発明のプラズマ処理装置は、基板のような被処理体の表面に不均一な抵抗値の分布があるにも関わらず、アッシング処理のような所定の処理を均一に全面にわたって処理できる。
本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１の実施形態を示す図。
【図２】図１のプラズマ処理装置の中心部分を拡大して示す図。
【図３】本発明のプラズマ処理装置により処理される被処理体の一例を示す図。
【図４】本発明の開放型のプラズマ処理装置および本発明の閉鎖型のプラズマ処理装置と、従来の比較例のプラズマ処理装置におけるアッシング量の比較を示す図。
【図５】本発明のプラズマ処理装置の第２の実施形態を示す図。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の第３の実施形態を示す図。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の第４の実施形態を示す図。
【図８】本発明のプラズマ処理装置の第５の実施形態を示す図。
【図９】本発明のプラズマ処理装置の第６の実施形態を示す図。
【符号の説明】
１１・・・印加電極、１３・・・アース側電極、１５・・・高周波交流電源、２０・・・被処理体、２１・・・被処理面、２５・・・プラズマ放電領域、３１・・・第１誘電体、３２・・・第２誘電体、４４・・・第１誘電体の凹部、６３，６７・・・スリット状のガス出口部、７０・・・冷却水供給部
【図１】
2005044565.tif 000003
【図２】
2005044565.tif 000004
【図３】
2005044565.tif 000005
【図４】
2005044565.tif 000006
【図５】
2005044565.tif 000007
【図６】
2005044565.tif 000008
【図７】
2005044565.tif 000009
【図８】
2005044565.tif 000010
【図９】
2005044565.tif 000011