(57)【要約】【課題】  対向する一対の電極とこれらの少なくとも一方の対向面に接合された固体誘電体部材との着脱が容易であり、かつ、プラズマ処理中に固体誘電体部材が脱落せず、また、プラズマ処理中に電極と固体誘電体部材との間に隙間が形成され、この隙間に放電が発生することのないプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  対向する一対の電極と、前記電極の対向面に接合された固体誘電体部材とを有するプラズマ処理装置であって、少なくとも一方の前記電極と前記固体誘電体部材との間を真空吸引により接合する吸引手段を有するプラズマ処理装置。【選択図】    図１
2005354011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の電極と、前記電極の対向面に接合された固体誘電体部材とを有するプラズ
マ処理装置であって、少なくとも一方の前記電極と前記固体誘電体部材との間を真空吸引
により接合する吸引手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
電極の対向面及び／又は固体誘電体部材の前記電極に対向する面に溝部が形成されており
、前記溝部が吸引手段に接続されていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装
置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向する一対の電極とこれらの少なくとも一方の対向面に接合された固体誘電
体部材との着脱が容易であり、かつ、プラズマ処理中に固体誘電体部材が脱落せず、また
、プラズマ処理中に電極と固体誘電体部材との間に隙間が形成され、この隙間に放電が発
生することのないプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック基板の表面を効果的に改質したり、半導体基板等の上に付着した有機物等を
洗浄除去したりする方法として、プラズマ処理が知られている。このような被処理物のプ
ラズマ処理に使用するプラズマ処理装置としては、例えば、特許文献１に、対向する平行
電極の少なくとも一方の電極の表面に固体誘電体を配設してなる電極を有するプラズマ処
理装置が開示されている。このプラズマ処理装置は、対向する平行電極間にガスを導入し
、電極間に電圧を印加してプラズマを励起させ、このプラズマを対向する電極間に位置せ
しめた被処理物に作用させることで、被処理物の表面改質等を行う。
【０００３】
このような電極の対向面に固体誘電体からなる部材が配設されてなる従来のプラズマ処理
装置において、固体誘電体部材は、被処理物のプラズマ処理を行う際に、対向する電極間
に印加した電圧により該電極間に異常放電が発生することを防止する目的で形成されてい
るが、この固体誘電体は、プラズマ処理時に直接プラズマに晒されるため、損傷を受けや
すく定期的に交換する必要があった。
【０００４】
電極と固体誘電体部材とを交換可能とするための接合方法としては、例えば、接着剤層を
介して接合する方法が行われている。しかし、固体誘電体部材が接着剤層を介して電極の
対向面に接合されている場合、電極の対向面と固体誘電体部材とが強固な接着力で接合さ
れていると、固体誘電体部材を交換する作業が非常に困難になるという問題がある。逆に
、電極の対向面と固体誘電体部材とが弱い接着力で接合されていると、プラズマ処理中に
固体誘電体部材が脱落することがあった。また、固体誘電体部材が脱落しないまでも、移
動したり、これらの間に隙間が形成されて該隙間に放電（いわゆる裏放電）が発生したり
して被処理物に均一なプラズマ処理を行うことができないという問題があった。
【０００５】
また、電極と固体誘電体部材とを交換可能とするための別の接合方法としては、例えば、
図２に示すように、その内部に埋設された電極２２の対向面２３が露出するように断面視
楔形の挿着部２４が形成されたハウジング２１の挿着部２４に、挿着部２４とほぼ同じ断
面形状の固体誘電体部材を楔着して固定する方法等が知られている。なお、図２は、従来
のプラズマ処理装置おける電極部分の一例を模式的に示す断面図である。
図２に示すようなプラズマ処理装置は、ハウジング２１の挿着部２４に楔着した固体誘電
体部材を取り外すことで、プラズマ処理により劣化や汚れ等の損傷を受けた固体誘電体部
材を容易に交換することができる。しかし、図２に示したプラズマ処理装置は、固体誘電
体部材をその剛性によりハウジング２１の挿着部２４に固定し、電極２３の対向面２３に
配設しているが、繰り返しプラズマ処理を行うと固体誘電体部材が変形し、電極２３の対
向面２４と固体誘電体部材との間に大きな隙間が形成されることがあった。特に一対の電
極２３が上下に配置されている場合、上側に配置されたハウジング２１の挿着部２４に楔
着された固体誘電体部材は、すぐに自重により撓みが生じて脱落したり、剥がれが生じた
り、たわみによりその中央付近に大きな隙間が形成され、プラズマ処理中に電極と固体誘
電体部材との間に形成された隙間に裏放電が発生し、被処理物に均一なプラズマ処理を行
うことができないという問題があった。このような問題は、大きな被処理物にプラズマ処
理を行うために電極及び固体誘電体部材が大きくなると特に顕著であった。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−８５９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑み、対向する一対の電極とこれらの少なくとも一方の対向面に接
合された固体誘電体部材との着脱が容易であり、かつ、プラズマ処理中に固体誘電体部材
が脱落せず、また、プラズマ処理中に電極と固体誘電体部材との間に隙間が形成され、こ
の隙間に放電が発生することのないプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、対向する一対の電極と、前記電極の対向面に接合された固体誘電体部材とを有
するプラズマ処理装置であって、少なくとも一方の前記電極と前記固体誘電体部材との間
を真空吸引により接合する吸引手段を有するプラズマ処理装置である。
以下に本発明を詳述する。
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置は、対向する一対の電極と、上記電極の少なくとも一方の対向
面に接合された固体誘電体部材とを有するものである。
上記対向する一対の電極としては特に限定されず、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の金
属単体；ステンレス、真鍮等の合金；金属間化合物からなるもの等が挙げられる。
【００１０】
上記電極の形状としては特に限定されないが、円板状、角板状等の平板状であることが好
ましい。後で詳述するが、吸着手段による上記電極と固体誘電体部材との間を真空吸引に
より接合させる加工を施すことが容易となるからである。
【００１１】
上記固体誘電体部材を構成する材料としては特に限定されず、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プラスチック；ガラス、二酸化珪素、酸化
アルミニウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等のセラミック；チタン酸バリウム等
の複酸化物等が挙げられる。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置において、上記固体誘電体部材は、上記対向する一対の電極の
対向面に、該電極の対向面の全体を覆うように配設されている。上記電極の対向面に上記
固体誘電体部材により覆われていない部分があると、被処理物のプラズマ処理を行うため
にこれらの電極間に電圧を印加した際に電極間で異常放電が発生し、被処理物に均一なプ
ラズマ処理が行えなくなるからである。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置は、少なくとも一方の上記電極と固体誘電体部材との間を真空
吸引により接合する吸引手段を有する。
上記吸引手段は、上記電極と固体誘電体部材との間を真空吸引できるものであれば特に限
定されず、例えば、従来公知の真空ポンプ等が挙げられる。
【００１４】
本発明のプラズマ処理装置において、上記吸引手段は、いずれか一方の電極と固体誘電体
部材との間を真空吸引するように接続されていてもよく、両方の電極と固体誘電体部材と
の間を真空吸引するように接続されていてもよい。
上記対向する一対の電極が上下方向に配置されている場合、上記吸引手段は、少なくとも
上方の電極と固体誘電体部材との間を真空吸引するように接続される。上方の固体誘電体
部材が自重により撓んで脱落したり、そのために割れが発生したり、また、撓みにより電
極の対向面に対して隙間が形成され、該隙間の裏放電による固体誘電体の破損が発生する
ことを防ぐためである。
また、上記対向する一対の電極が左右方向に配置されている場合、上記吸引手段は、両方
の電極と固体誘電体部材との間を真空吸引するように接続される。左右両方の電極の対向
面に配設された固体誘電体部材が自重により撓んで脱落したり、剥がれが生じたり、また
、撓みによって電極の対向面に対して隙間が形成され、該隙間の裏放電による固体誘電体
の破損が発生することを防ぐためである。
【００１５】
このような吸引手段により電極と固体誘電体部材との間が真空吸引されて接合されてなる
本発明のプラズマ処理装置は、上記吸引手段の吸引力を調整することで上記電極の対向面
と固体誘電体部材との接合強度を自由に調整することができる。そのため、プラズマ処理
中は、固体誘電体部材を電極の対向面に強固に接合させることができ、プラズマ処理中に
固体誘電体部材が脱落したり、移動して電極の対向面との間に隙間が形成されて、この隙
間に放電が発生したりすることがない。一方、上記吸引手段を停止させることで、固体誘
電体部材を電極の対向面から容易に取り外すことができ、固体誘電体部材の交換作業が非
常に容易となる。
【００１６】
上記電極と固体誘電体部材との間を上記吸引手段により真空吸引して接合する方法として
は特に限定されないが、例えば、本発明のプラズマ処理装置を図１に示すような構造とす
ることで好適に実現することができる。
【００１７】
図１は、本発明のプラズマ処理装置の電極付近の好ましい１実施態様を示す断面図である
。
図１に示した本発明のプラズマ処理装置は、対向面２に板状の固体誘電体部材３が当接さ
れた一対の電極１を有し、この電極１の対向面２に図示しない吸引手段と接続された複数
の溝部４が形成されており、上下の電極１固体誘電体部材３の間に放電空間５が形成され
ている。
【００１８】
このような構造の本発明のプラズマ処理装置では、図示しない吸引手段を稼動させること
で、溝部４が真空吸引されて固体誘電体部材３が電極１の対向面２に接合されるようにな
っている。従って、図１に示す本発明のプラズマ処理装置は、上記吸引手段を稼動させる
ことで、固体誘電体部材３を電極１の対向面２に強固に接合させることができ、プラズマ
処理中に固体誘電体部材３が脱落したり、移動して電極１の対向面２との間に隙間が形成
されてこの隙間に放電が発生したりすることがない。一方、上記吸引手段を停止させるこ
とで、固体誘電体部材３を電極１の対向面２から容易に取り外すことができ、固体誘電体
部材３の交換作業が非常に容易となる。
【００１９】
溝部４の形状としては、電極１の対向面２に固体誘電体部材３を載置した際に形成される
空間内を吸引手段で真空吸引することで固体誘電体部材３を電極１の対向面２に接合でき
るように、上記吸引手段と接続される側の端部のみが電極１の側面に露出した溝であるこ
とが好ましい。溝部４が上記吸引手段に接続される側の端部以外にも電極１の側面に露出
している部分があると、電極１と固体誘電体部材３との間を真空吸引により強固に接合す
ることができなくなる。
【００２０】
また、このような溝部４の平面パターンとしては特に限定されず、例えば、平行線、渦巻
き、波形等任意のパターンが挙げられるが、電極１の対向面２のほぼ全面に形成されてい
ることが好ましい。固体誘電体部材３を均等な吸引力で吸引することができるからである
。更に、図１に示す溝部４は、その断面形状がほぼ正方形の溝であるが、本発明のプラズ
マ処理装置では、例えば、断面形状が長方形、Ｖ字状又はＵ字状等の溝であってもよい。
【００２１】
このような溝部４は、電極１の対向面２上に従来公知のルーター加工やサンドブラスト加
工等の研削加工等の溝加工を施すことで所望のパターンで形成することができるが、形成
する溝部４の深さの好ましい下限は１μｍ、好ましい上限は１０００μｍである。１μｍ
未満であると、固体誘電体部材３を充分な吸着力で電極１の対向面２に接合させることが
できないことがあり、１０００μｍを超えると、電極１と固体誘電体部材３との間に大き
な隙間が形成されることとなり、溝部４で放電が発生してしまうことがある。
【００２２】
本発明のプラズマ処理装置は、電極と固体誘電体部材との間を吸引手段により真空吸引す
ることができる構造であれば図１に示したような構造に特に限定されることはなく、例え
ば、固体誘電体部材の電極に対向する面に吸引手段と接続された溝部が形成されていても
よく、電極の対向面と固体誘電体部材の電極に対向する面との両方に溝部が形成されてい
てもよい。
このように、本発明のプラズマ処理装置は、電極と固体誘電体部材との間を吸引手段によ
り真空吸着して接合するものであるため、吸引手段を稼動／停止することにより、電極と
固体誘電体部材とを容易に着脱することができ、固体誘電体部材の取り代え作業が非常に
容易となる。また、吸着手段を稼動している間は固体誘電体部材を電極の対向面に強固に
接合させることができるため、電極及び固体誘電体部材が大きな場合であっても、プラズ
マ処理中に固体誘電体部材が脱落したり、位置ずれが発生したり、これらの間に隙間が形
成されたりすることがなく、被処理物にプラズマ処理を均一に行うことがきる。
【００２３】
本発明のプラズマ処理装置によるプラズマ処理の対象となる被処理物は、対向する電極の
いずれか一方の電極の対向面又は固体誘電体部材上に保持固定されてプラズマ処理に供さ
れるが、このような被処理物として特に限定されず、例えば、板状、シート状又はフィル
ム状の樹脂基板、半導体ウエハ等従来からプラズマ処理の対象となっているものが挙げら
れる。
【００２４】
本発明のプラズマ処理装置は、例えば、図２に示した従来のプラズマ処理装置のように、
電極と固体誘電体部材とがハウジング内に埋設された構造であってもよい。このような構
造であると、電極をプラズマ等から好適に保護することができる。なお、本発明のプラズ
マ処理装置においては、上記ハウジングの固体誘電体部材を埋設する挿着部は、必ずしも
図２に示したハウジング２１の挿着部２４のような楔形状である必要はなく、例えば、板
状の固体誘電体部材を電極の対向面に垂直な方向から嵌め込むことができるような断面視
長方形であってもよい。
ただし、この場合であっても、上記電極と固体誘電体部材との間を上記吸引手段により真
空吸引することで固体誘電体部材が電極の対向面に接合されることが必要である。そのた
め、上記ハウジングの側面に、上記電極と固体誘電体部材との間にまで貫通する吸引用開
口が設けられ、この吸引用開口と上記吸引手段とが接続されていることが好ましい。
【００２５】
上記電極や固体誘電体部材を埋設するハウジングを構成する材料としては特に限定されず
、例えば、ガラス、セラミック等の無機材料；フッ素樹脂、ナイロン、ポリエーテルエー
テルケトン等の有機材料等が挙げられる。
【００２６】
本発明のプラズマ処理装置は、対向する一対の電極間にガスを導入し、一定の電圧を印加
してプラズマ化ガスを発生させることにより、上記電極又は固体誘電体部材上に保持固定
した被処理物の表面に均一にプラズマ処理を行うことができる。
【００２７】
上記ガスとしては、後述するパルス放電プラズマでは希ガスがなくてもグロー放電プラズ
マを発生することができることから特に限定されないが、窒素ガス、窒素と酸素との混合
ガス等が好適である。なかでも、酸素との混合ガスは、有機物の分解効果が高い。
【００２８】
このようなガスを対向する電極間に供給しながら、高周波、パルス波、マイクロ波等の電
界を印加してグロー放電プラズマを発生させることによりプラズマ化したガスが生成する
。
この場合の電界としては、パルス電界が好ましく、特に、電界の立ち上がり及び／又は立
ち下がり時間が１０μｓ以下であるパルス電界が好適である。パルス電界の立ち上がり及
び／又は立ち下がり時間が１０μｓを超えると、放電状態がアーク放電に移行しやすく不
安定なものとなり、高密度プラズマ状態を保持しにくくなることがある。より好ましくは
５μｓ以下である。電界の立ち上がり及び／又は立ち下がり時間は、短いほどプラズマ発
生の際のガスの電離が効率よく行われ、効率よくプラズマ化したガスを得ることができる
が、現時点では４０ｎｓ未満の立ち上がり時間のパルス電界を実現することは困難である
。
なお、本明細書において電解の立ち上がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して増加する
時間を意味し、立ち下がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して減少する時間を意味する
。
【００２９】
上記電界の電界強度の好ましい下限は１０ｋＶ／ｃｍ、好ましい上限は１０００ｋＶ／ｃ
ｍである。１０ｋＶ／ｃｍ未満であると、プラズマ化したガスの生成に時間がかかりすぎ
ることがあり、１０００ｋＶ／ｃｍを超えると、アーク放電が発生しやすくなり、高密度
プラズマ状態を保持しにくくなることがある。
【００３０】
上記電界の周波数の好ましい下限は０．５ｋＨｚである。０．５ｋＨｚ未満であるとプラ
ズマ密度が低いためプラズマ化したガスの生成に時間がかかりすぎることがある。上限は
特に限定されず、常用されている１３．５６ＭＨｚ、試験的に使用されている５０ＭＨｚ
といった高周波帯であってもよいが、負荷との整合のとり易さや取り扱い性を考慮すると
５００ｋＨｚ以下であることが好ましい。
【００３１】
また、上記パルス電界におけるひとつのパルス継続時間の好ましい下限は０．５μｓ、好
ましい上限は２００μｓである。２００μｓを超えると、アーク放電に移行しやすくなる
。
なお、本明細書においてひとつのパルス継続時間とは、ＯＮとＯＦＦとの繰り返しからな
るパルス電界における、ひとつのパルスの連続するＯＮ時間を意味する。
また、このときのＯＦＦ時間の好ましい下限は０．５μｓ、好ましい上限は１０００μｓ
であり、より好ましい上限は５００μｓである。
【００３２】
また、上記ガスを対向する電極間に供給する速度としては特に限定されず、プラズマの状
態や処理条件等により適宜調整すればよいが、好ましい下限は１ｍ／ｓ、好ましい上限は
５０ｍ／ｓである。１ｍ／ｓ未満であると、電流パスができやすく、放電が不安定になる
ことがある。より好ましい下限は２ｍ／ｓ、より好ましい上限は２０ｍ／ｓｅｃである。
【００３３】
上記プラズマ化したガスは、どのような圧力下でも生成させ用いることができるが、なか
でも大気圧近傍下の圧力下で用いると、装置構成を簡略化できることから好ましい。
なお、本明細書において大気圧近傍の圧力下とは、１．３３３×１０4 〜１０．６６４×
１０4 Ｐａの圧力下を意味する。なかでも、圧力調整が容易で、装置の構成を簡便にする
ことができる９．３３１×１０4 〜１０．３９７×１０4 Ｐａの範囲が好ましい。ただし
、チャンバー等で装置全体を囲ったうえで、装置内を真空にした場合には、異常放電が起
こらない範囲で電極の近傍から処理ガスを導入してもよい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のプラズマ処理装置は、対向する一対の電極と、該電極の対向面に接合された固体
誘電体部材とを有し、少なくとも一方の上記電極と固体誘電体部材との間を吸引手段で真
空吸引することにより接合するものである。このような本発明のプラズマ処理装置は、上
記吸引手段の吸引力を調整することで上記電極の対向面と固体誘電体部材との接合強度を
自由に調整することができる。そのため、プラズマ処理中は、固体誘電体部材を電極の対
向面に強固に接合させることができ、プラズマ処理中に固体誘電体部材が脱落したり、移
動して電極の対向面との間に隙間が形成されて、この隙間に裏放電が発生したりすること
がない。一方、上記吸引手段を停止させることで、固体誘電体部材を電極の対向面から容
易に取り外すことができ、固体誘電体部材の交換作業が非常に容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定
されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
幅３０ｍｍ、長さ５００ｍｍ、厚さ３０ｍｍのアルミニウムからなる平板状の電極の対向
面に、その一方の端部のみが側面に露出した幅１００μｍ、深さ１００μｍの溝部を１ｃ
ｍ間隔で形成した。また、幅５０ｍｍ、長さ５２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのアルミナから
なる平板状の固体誘電体部材を作製した。これら電極と固体誘電体部材とをそれぞれ２組
作製した。
そして、電極の対向面に固体誘電体部材を当接させ、これらを固体誘電体部材の電極と反
対側面が露出した状態で、ナイロン６６からなるハウジングに埋設した構成のプラズマ処
理装置を作製した。また、ハウジングの側面に、電極と固体誘電体部材との間の溝部が露
出する吸引用開口を形成し、該吸引用開口と真空ポンプとを接続した。
【００３７】
被処理物として、幅２５ｍｍ、長さ４５０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリイミドシートを下方
のハウジングの上面（固体誘電体部材の上面）に載置し、この状態で、ガスとして窒素ガ
スを用い、対向する一対の電極間に電圧を印加してプラズマを発生させ、ポリイミドシー
トにプラズマ処理を施した。
【００３８】
（比較例１）
図２に示した構造のプラズマ処理装置を用いて幅２５ｍｍ、長さ４５０ｍｍ、厚さ５０μ
ｍのポリイミドシートのプラズマ処理を、実施例１と同条件で行った。
【００３９】
（比較例２）
電極と固体誘電体部材とをエポキシ系接着剤を介して接合してなる従来公知のプラズマ処
理装置を用いて実施例１と同様の幅２５ｍｍ、長さ４５０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリイミ
ドシートのプラズマ処理を、実施例１と同条件で行った。
【００４０】
（１）裏放電発生の有無の評価
実施例１及び比較例１、２で行ったプラズマ処理を繰り返し行い、固体誘電体部材を交換
することが必要となるまでに、電極と固体誘電体部材との間に裏放電が発生するか否かを
確認した。
結果を表１に示した。
【００４１】
（２）固体誘電体部材の交換容易性の評価
実施例１及び比較例１、２得られたプラズマ処理装置の固体誘電体部材を、電極の対向面
から容易取り外すことができるか否かを確認した。
結果は、表１に固体誘電体部材を容易に取り外すことができたものは○、固体誘電体部材
容易に取り外すことができなかったものは×と示した。
【００４２】
【表１】
2005354011.tif 000003
【００４３】
表１に示した結果より、実施例１で得られたプラズマ処理装置は、固体誘電体部材を交換
することが必要となるまでに、電極と固体誘電体部材との間に裏放電が発生することがな
く、また、固体誘電体部材は電極の対向面から容易に取り外すことができた。
これに対して、比較例１で得られたプラズマ処理装置は、固体誘電体部材は電極の対向面
から容易に取り外すことができたものの、第２５０回目のプラズマ処理で固体誘電体部材
に撓みが生じていることが観察された。この時点では固体誘電体部材の表面には割れの原
因となる損傷は観察されなかったが、固体誘電体部材の裏面には放電が発生したと見られ
るこげや剥がれが認められた。更に、第２９０回目のプラズマ処理で、固体誘電体部材に
割れが生じ固体誘電体部材を交換することが必要となった。
比較例２で得られたプラズマ処理装置は、固体誘電体部材を交換することが必要となるま
でに、電極と固体誘電体部材との間に裏放電が発生することがなかったが、固体誘電体部
材を電極の対向面から容易に取り外すことができず、電極が破損した。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、対向する一対の電極とこれらの少なくとも一方の対向面に接合された固
体誘電体部材との着脱が容易であり、かつ、プラズマ処理中に固体誘電体部材が脱落せず
、また、プラズマ処理中に電極と固体誘電体部材との間に隙間が形成され、この隙間に放
電が発生することのないプラズマ処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の電極付近の好ましい１実施態様を示す断面図である。
【図２】従来のプラズマ処理装置の電極付近の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、２２  電極
２、２３  対向面
３  固体誘電体部材
４  溝部
２１  ハウジング
２４  挿着部
【図１】
2005354011.tif 000004
【図２】
2005354011.tif 000005