(57)【要約】全てが処理対象の基体部分に沿った、相互に隣接配列された複数のイオン化エネルギー源（７−１０）を含む非導電性中空基体のプラズマ処理装置。本装置にはさらに前記複数のイオン化エネルギー源へ無線周波動力源（６）から順次動力供給する処理手段（１１）が含まれている。各イオン化エネルギー源（７）は前記基体を間に挟む２つの部分（７ａ、７ｂ）から構成される。イオン化エネルギー源は容量結合型あるいは誘導結合型プラズマ源である。
2004533316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）処理対象の基体部分に沿って複数のイオン化エネルギー源（７−１０；１０７−１１２）全てを配置する工程、
ｂ）前記基体の内部へプラズマ生成のための前駆物質を含有するプロセスガスを注入する工程、
ｃ）チューブ内圧を所定範囲内に維持する工程、及び
ｄ）各イオン化エネルギー源が動力供給を受ける位置において、前記基体内部に選択的にプラズマを生成するため順次イオン化エネルギー源へ動力供給する工程から構成され、及び前記プロセスガスを注入する工程ｂ）が少なくとも各イオン化エネルギー源への動力供給前に反復されることを特徴とする中空基体（１：１０）のプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記工程ｂ）が前記イオン化エネルギー源へ動力供給する順序に従って制御されることを特徴とする請求項１項記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記基体内部へプロセスガスを注入する前記工程ｂ）において前記プロセスガスが一定の前駆物質率で前記基体内部へ連続的に注入されることを特徴とする請求項１項記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記複数のイオン化エネルギー源が容量結合型プラズマ源（７−１０）であることを特徴とする請求項１〜３項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記複数のイオン化エネルギー源が誘導結合型プラズマ源（１０７−１１２）であることを特徴とする請求項１〜３項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記工程ｄ）において、前記複数のイオン化エネルギー源が単一の無線周波動力源（６；１０６）によって動力供給されることを特徴とする請求項１〜５項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記工程ｄ）において、前記複数のイオン化エネルギー源のそれぞれが別個の無線周波動力源によって動力供給されることを特徴とする請求項１〜５項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記イオン化エネルギー源がパルス方式で動力供給されることを特徴とする請求項１〜７項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記基体（１；１０１）がアスペクト比（Ｌ／ａ）の大きい中空基体であることを特徴とする請求項１〜８項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記工程ａ）において、前記複数のイオン化エネルギー源（１０７−１１２）が二次元の配列に従って配置されることを特徴とする請求項１〜９項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
基体中にプラズマを発生させる発生手段を含む非導電性中空基体（１；１０１）のプラズマ処理装置であって、前記発生手段には全てが処理対象の基体部分に沿った、相互に隣接配置された複数のイオン化エネルギー源が含まれること、及び前記装置にはさらに前記複数のイオン化エネルギー源へ無線周波動力供給手段（６）から順次動力供給する処理手段（１１；２１１）が含まれることを特徴とする前記プラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記無線周波動力供給手段には前記複数のイオン化エネルギー源（７−１０；１０７−１１２）へ動力供給する単一の無線周波動力源（６；１０６）が含まれることを特徴とする請求項１１項記載の装置。
【請求項１３】
前記無線周波動力供給手段には前記複数のイオン化エネルギー源のそれぞれへ動力供給する複数の別個の無線周波動力源が含まれることを特徴とする請求項１１項記載の装置。
【請求項１４】
前記無線周波動力供給手段がパルス方式で前記イオン化エネルギー源へ動力供給するパルス発生型であることを特徴とする請求項１１〜１３項のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記処理手段には前記イオン化エネルギー源へ動力供給する順序に従ってガス流制御装置（３）を制御するための出力手段（Ｓｐｃ）が含まれることを特徴とする請求項１１〜１４項のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記複数のイオン化エネルギー源が容量結合型プラズマ源（７−１０）であることを特徴とする請求項１１〜１５項のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記複数のイオン化エネルギー源が誘導結合型プラズマ源（１０７−１１２）であることを特徴とする請求項１１〜１５項のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
各イオン化エネルギー源（１０９）には前記基体（１０１）を通して該基体の長さ（Ｌ）方向に対して垂直な方向へ磁束（１３０）を生成する電磁気手段（１０９ａ；１０９ｂ）が含まれていることを特徴とする請求項１７項記載の装置。
【請求項１９】
請求項１８項記載の装置であって、該装置にはさらに２つの対向する界進入窓（１０２ａ、１０２ｂ）が設けられたプラズマチャンバー（１０２）と、第一及び第二の窓（１０２ａ、１０２ｂ）それぞれの外面上に配置されかつ同一方向の電流（Ｉ）が第一及び第二のコイル配列中を同時に流れるように動力供給ライン（１１９）へ接続されている電磁気手段（１０９ａ；１０９ｂ）としての第一及び第二のコイル配列が含まれることを特徴とする前記装置。
【請求項２０】
前記第一及び第二のコイル配列のそれぞれに曲がりくねった形状の誘導子（１７）が含まれていることを特徴とする請求項１９項記載の装置。
【請求項２１】
前記第一及び第二のコイル配列にはさらに、該コイル配列の誘導子と結合しかつ前記界進入窓に対接して、又は近接して適用される磁極面構造を呈する磁心（７２）が含まれていることを特徴とする請求項２０項記載の装置。
【請求項２２】
前記無線周波動力供給手段がおよそ１０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲、好ましくは１３．５６ＭＨｚの周波数で動力を伝えることを特徴とする請求項１７〜２１項のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記複数のイオン化エネルギー源が二次元の配列に従って前記基体（１０１）の各側面に配列されていることを特徴とする請求項１１〜２２項のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば生物医学的装置あるいは食品及び医薬品の包装装置のためのポリマー処理等のプラズマを用いる基体処理方法及び装置に関する。本発明は特に、直径の小さいチューブ、平らな箱状体等のアスペクト比の大きい非導電性中空基体におけるプラズマ処理あるいは沈着に関する。
【背景技術】
【０００２】
アスペクト比の大きい中空の基体は医療材料用のカテーテルあるいは内視鏡、食品あるいは医薬品用途の包装等の種々の技術分野において一般的に使用されている。「アスペクト比の大きい」なる表現は、中空の基体が他の次元よりもずっと大きい少なくとも一つの次元を有すること、より詳細には基体の長さが該基体の孔の大きさよりもずっと大きいことを意味する。図４はアスペクト比Ｌ／ａの大きい中空基体の２つの例を示している。ここでＬは基体の長さであり、ａは最小の次元としての基体の孔である。チューブ１は内部が空洞になっていてその長さＬはその直径ａに対して大きい。アスペクト比の大きい基体は平らな箱形状を呈していてもよく、該箱形状の基体にはその長さＬと比較すれば高さａの小さい孔が設けられている。
【０００３】
プラズマ処理の使用における一般的困難性は上記のような基体の内壁処理が複雑なことにある。この種の基体のプラズマ処理は、アスペクト比の大きな中空基体中へのプラズマ生成は一般的にプラズマ均一性を欠き、処理が不十分となるため実施が困難である。均一な処理は基体の長さ全体に亘ってガス前駆物質濃度、局部プラズマ密度及び圧力が厳密に一定である場合のみ保証される。
基体内部でのプラズマ生成は電気エネルギーをプロセスガスへ適用することによって行われる。電界によって電子が加速され、ガス分子と加速された電子間の非弾性衝突によりイオンが生成される。前記ガス中電子の電気エネルギーによる加速は、一般的には電界の変化、磁界の変化、あるいはそれら双方を変化させることによって行われる。
【０００４】
中空基体に沿ってプラズマを処理あるいは沈着することを目的とする場合２つの主要な問題が生ずる。第一の問題は基体の長手方向に沿って均質な密度でプラズマを生成することが困難なことである。実際、この条件を満たすためには、一定の電気エネルギーを基体へ加えなければならず、この作業は一定のサイズを超えると実施が困難となる。
第二の問題は、一定品質の前駆物質が基体の長手方向に沿った全てで反応する場合のみしか基体全長に沿った均質な処理が確実に行えないことである。例え基体の長手方向に沿って均一なプラズマ密度を生成するために特別なエネルギー源を用意できても、基体のガス取入口において前駆物質がより多く消費されるため、ガス前駆物質が基体に満ちるや否や前駆物質濃度は修正不能に減少する。
【０００５】
この問題を改善するためにいくつかの解決方法が開発されてきた。その一つの方法は、米国特許４，６９２，３４７号に開示され図５に示す方法であり、この方法は処理対象のチューブ５０２を真空チャンバー５０１内の固定プラズマ源５０５に対して移動させることから構成されている。一端が流量制御装置５０４を介してモノマー源５０３へ連絡されている被覆対象のチューブ５０２は、リール５０８上に当初巻きつけられている。無線周波動力供給される２本の電極から形成される固定リアクタンス結合型動力源５０５によって生成されたグロー放電帯中へ前記チューブを連続的に通過させることによって前記チューブ５０２内部にプラズマを生成させる。内壁が被覆されているチューブ部分を受けリール５０９上へ巻きつける。前記チューブの他端へ繋げられた排気手段５０６及び５０７を用いて前記チューブ内部を低い絶対圧に維持する。
しかしながら、かかる解決方法には欠点がある。剛性の低いまたは高い薄チューブを巻くかあるいは解くことによって局部的に収縮あるいは折れというような元に戻らないチューブの変形を起こす可能性がある。さらに、前記排気手段の構造及び実行は複雑であり、チューブに沿って良好な圧力制御を確保することが難しい。かかる困難性はチューブのプラズマ処理の信頼性のみならず、該処理のコストや迅速性にも影響している。
【０００６】
他に、処理対象のチューブに対してプラズマ源を移動させる移動機構へプラズマ源を取り付ける別の解決方法がある。しかしながら、かかる機構は複雑であり、基体中のプラズマ均一処理に関するパラメーターの制御ができない。均一なプラズマ処理に必要なプラズマ源の移動の速度及び精度を得るためには、処理コストのかなりの増大へと繋がる電子制御システムの開発を要する。また、上記装置では単一チューブの処理に制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる状況において、本発明は上記問題点の解決を可能とする方法及び装置を提供することを目的とする。換言すれば、本発明は中空基体内部の全体に亘って均一な状態で基体のプラズマ処理を行い得る方法及び装置を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的のため、本発明においては、処理対象の基体部分にわたって複数のイオン化エネルギー源全てを配置する工程、前記基体内部へプラズマ生成のための前駆物質を含有するプロセスガスを注入する工程、前記チューブの内圧を所定範囲内に保持する工程、及び動力供給を受けた各イオン化エネルギー源に対応する位置において基体内部でプラズマを生成するため複数のイオン化エネルギー源へ順次動力供給する工程から構成され、かつ前記プロセスガスの注入工程が少なくとも各イオン化エネルギー源への動力供給前に反復される、ことを特徴とする中空基体のプラズマ処理方法が提供されている。
このように本発明によって、前記チューブに沿って反応するガス濃度を一定に保持しながら前記基体に沿って均一な密度でプラズマを生成することができる。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記複数のイオン化エネルギー源は容量結合型プラズマ源あるいは誘導結合型プラズマ源である。
前記複数のイオン化エネルギー源は１つの通常の無線周波動力源により、あるいは各イオン化エネルギー源について別個の無線周波動力源を用いて動力供給可能である。
本発明の他の態様においては、前記イオン化エネルギー源はパルス方式で動力供給される。
前記基体内部へプロセスガスを注入する工程もまたパルス方式で行うことが可能である。前記プロセスガスはパルス式イオン化エネルギー源を用いることなくパルス化できる一方、本発明によれば、イオン化エネルギー源へ動力供給する特定の順序に従ってガス流をパルス化することができる。これにより、各動力供給シーケンス間においてイオン化エネルギー源の面前でプロセスガスつまりは前駆物質を確実に新しいものと取り換えることが可能となる。動力供給シーケンス後に消費された前駆物質は、前記基体中にプラズマが生成される度に一定の前駆物質濃度を維持するため取り換えられる。
本発明の他の態様においては、前記プロセスガスが一定の前駆物質率で前記基体中に永続的に流される。従って、この場合は前記基体内部へのプロセスガス注入工程が前記基体のプラズマ処理の全期間にわたって連続的に実施される。
より正確に言えば、前記基体は大きなアスペクト比を有する中空基体である。
一実施態様においては、前記複数のイオン化エネルギー源（１０７−１１２）は二次元の配列に従って配置されている。
【００１０】
本発明においてはさらに、基体中にプラズマを発生させる発生手段を有する非導電性中空基体のプラズマ処理装置であって、前記発生手段は、全てが処理対象の基体部分に亘って相互に隣接配置される複数のイオン化エネルギー源を含むこと、及び前記処理装置は、さらに無線周波動力供給手段から前記複数のイオン化エネルギー源へ順次動力供給する処理手段を備えることを特徴とする非導電性中空基体のプラズマ処理装置が提供されている。
より詳細には、前記無線周波動力供給手段には、前記複数のイオン化エネルギー源へ動力供給する単一の無線周波動力源、あるいは前記複数のイオン化エネルギー源へそれぞれ動力供給する複数の別個の無線周波動力源が含まれている。
【００１１】
本発明の一実施態様によれば、前記無線周波動力供給手段はパルス方式でイオン化エネルギー源へ動力供給するパルス発生型のものである。本発明装置にはさらに前記基体中へ流れる前記プロセスガスの動態を制御するガス流制御装置を含めることも可能である。このガス流制御装置はパルス方式で前記プロセスガスを注入する機能を果たすこともできる。前記プロセスガスは本発明の一実施態様によればパルス化されたイオン化エネルギー源を用いることなくパルス化できるが、前記ガス流制御装置を前記処理手段の出力手段へ接続してイオン化エネルギー源へ動力供給する特定の順序に従って前記ガス流を制御することも可能である。かかる接続により、前記プロセスガス、つまりは前記前駆物質を各動力供給シーケンス間におけるイオン化エネルギー源の面前で新しいものと確実に取り換えることが可能となる。動力供給シーケンス後に消費された前記前駆物質は、前記基体においてプラズマが生成される度に一定の前駆物質濃度へ維持するため取り換えられる。
前記複数のイオン化エネルギー源は容量結合型プラズマ源あるいは誘導結合型プラズマ源であってもよい。
すなわち、各イオン化エネルギー源には前記基体を通して基体の長手方向に対して垂直な磁束を生成する電磁気手段が含まれている。
【００１２】
本発明の実施態様によれば、前記装置にはさらに、２つの対向する界（ｆｉｅｌｄ）進入窓が設けられたプラズマチャンバーと、前記第一及び第二の窓それぞれの外面に配置され同方向の電流が前記第一及び第二のコイル配列中で同時に流れるように動力供給ラインへ接続されている電磁気手段としての第一及び第二の向い合うコイル配列が含まれている。
前記第一及び第二のコイル配列にはそれぞれ曲がりくねった形状をもつ誘導子が含まれている。
前記第一及び第二のコイル配列にはさらに、前記コイル配列の誘導子へ連結され、かつ前記界進入窓に近接するか、又は当接されるようになった磁極面構造を呈する磁心が含まれていれば有利である。
一般的には、前記無線周波動力供給手段は１０ｋＨｚから１００ＭＨｚ前後、好ましくは１３．５６ＭＨｚの周波数で動力を伝えている。
【００１３】
本発明の他の実施態様においては、前記複数のイオン化エネルギー源は二次元の配列に従って前記基体の各側面に配列されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明にかかる非導電性中空基体のプラズマ処理方法及び装置について図１に示した第一の実施態様に関して説明する。長さＬ及び直径ａのチューブ１の一端をガス流制御装置３を介してプロセスガス源２へ接続する。前記プロセスガス源２から供給されたプロセスガスにはプラズマを生成するためのアクリル酸等の前駆物質が含まれている。前記チューブの内部空隙へ供給される前記前駆物質の量は、前記チューブ中へ注入された前記ガスの動態を調節するガス流制御装置３によって制御される。前記チューブ１の他端は真空ポンプ５へ接続された装置４へ連絡されている。
前記基体の長さＬに沿って４個のイオン化エネルギー源７〜１０が相互に隣接して配列されている。以下においてプラズマ源と呼ばれる前記イオン化エネルギー源の各々には、電極間に基体を有して互いに向かい合う第一及び第二電極７ａ、７ｂ；８ａ、８ｂ；９ａ、９ｂ；１０ａ、１０ｂが含まれている。各プラズマ源の電極は、該電極が電極間に少なくとも前記チューブの直径あるいは幅を覆う電界を生ずるような大きさを有している。
【００１５】
図１では４個１組のプラズマ源から成る実施態様が示されているが、プラズマ源の個数はこの個数に限定されない。本発明の装置には、処理対象の基体の大きさ次第で上記個数以上あるいはそれ以下の個数のプラズマ源を含ませてもよい。
さらに、本発明によれば、前記プラズマ源は処理対象の基体に沿って適切に配置されて均一な電界を確実に発生させるサイズのものである。従来技術において行われた前記チューブあるいは単一のプラズマ源の運動を１組の静止型プラズマ源で再現できるようにプラズマ源を処理手段によって制御し、これにより従来技術による解決方法の欠点を回避している。
プラズマ源７は対応する動力供給ライン１７〜２０を通して無線周波（ＲＦ）動力供給源６へ接続されている。これら動力供給ライン１７〜２０のそれぞれにはスイッチＳＷが設けられている。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は対応する出力端子Ｓ１〜Ｓ４を通してマイクロコントローラ等の処理装置１１によって独立的に制御される。
前記プラズマ源は容量結合型プラズマ源あるいは誘導結合型プラズマ源のいずれかであればよい。例えば、図１に示されたプラズマ源は容量結合型のプラズマ源である。プラズマ源８の電極８ａ及び８ｂへ前記ＲＦ動力供給源６によって動力供給されたときに前記電極間にリアクタンス結合によって電界１２が生成される。
【００１６】
容量結合型プラズマ源あるいは誘導結合型プラズマ源のいずれかである前記４つのイオン化プラズマ源７〜１０は、それぞれのイオン化エネルギー源から生成される特定の電界によってその範囲が定められる４つのプラズマ生成区域Ｐ１〜Ｐ４を形成している。従って、プラズマ生成区域Ｐ１〜Ｐ４について、前記イオン化プラズマ源７〜１０への動力供給ライン１７〜２０に設けられたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉状態を制御する前記処理手段１１を通して前記したプラズマ生成を制御することが可能である。各プラズマ源への動力供給は１個の共通なＲＦ動力供給源によってあるいは別個の動力供給源によって行うことが可能である。
従って、プラズマは特定の順序で動力供給されるイオン化プラズマ源７〜１０のセットによって前記チューブに沿って生成される。このような構成による主たる利点は、必要とされる速度、頻度及び方向について「プラズマ源運動」を調節できることである。
実際、前記イオン化プラズマ源への動力供給は前記処理手段によって独立して開始できるので、前記チューブ１に沿った前記プラズマ源動作の速度をスイッチが順次閉じられる周波数によって調節することが可能である。前記プラズマ源運動の方向は、前記スイッチが前記処理手段の制御に基づいて閉じられる順序によって決定される。また同様に、前記プラズマ源運動の頻度は、前記処理手段が前記イオン化プラズマ源に動力供給を受けさせる回数によって決定される。以上を考慮すれば、前記プラズマ源運動の速度、方向及び／または頻度を前記処理手段においてプログラムされた順序に従って固定数値あるいは可変数値へ設定することが可能である。
【００１７】
本発明のプラズマ処理方法を実施することにより、プラズマ源へ順次動力供給が行われる一方で、プロセスガスが一定の前駆物質率で基体中へ永続的に流される。この場合、プラズマ源への動力供給は一定のプログラム化された順序で行うことが適当である。
しかしその一方で、前記動力供給順序を、前記プラズマ源運動の頻度、速度及び／または方向が前記基体内部へ注入されたプロセスガス流に従って制御できるような方式でプログラム化することも可能である。かかるプロセスガス流は、前記ガス流制御装置３からガス流値信号ＧＦＶを受け取る前記処理手段１１によってモニターしてもよい。従って、もし前記プロセスガスが前記基体中へ常に流されていないならば、前記処理手段によってプラズマ源動作の制御に関する１または２以上のパラメーターに調整を加えてかかる不整を修正することが可能である。これにより、プラズマが基体全体に亘って均一な局部密度を持つように確保する手段が提供される。
あるいは、前記基体内部のプラズマ生成をパルス方式で行うことも可能である。そのためには、前記ＲＦ動力源６はパルス発生装置型のものを用いる。各プラズマ源が別個の動力源、すなわちこの場合はパルス発生装置型の動力源、によって動力供給される場合も同様である。
【００１８】
さらに、前記ガス流を前記ガス流制御装置３によってパルス化することも可能である。前記前駆物質を含むプロセスガスが前記基体中へ永続的に流れていない場合は、プラズマが生成される際にプラズマ源の面前における前駆物質濃度を一定に維持するため、該プロセスガスを少なくともプラズマ源への各動力供給シーケンスの合間に新しいものと取り換えなければならない。それゆえ、もし前記プロセスガスがパルス方式で前記基体へ供給されるならば、前記ガス流制御装置３は、前記プロセスガスの注入が各プラズマ源の動力供給と同期して行われるようにプラズマ源の動力供給順序に従って作動する。そのため、前記処理手段１１には、制御信号がこれを通して前記ガス流制御装置３へ送られる制御出力端子Ｓｐｃが備えられている。かかる出力端子Ｓｐｃは、前記処理手段１１中へロードされた特定のプログラムに従ってプロセスガスの流れを支配するためにも用いられる。
上記を考慮すれば、エネルギー源のパルス化は前記ガス流のパルス化と共に、又は、それに拘わらず実施可能であり、他方同様にガス流のパルス化もエネルギー源のパルス化と共に、又は、それに拘わらず実施可能である。
【００１９】
上記プラズマは、誘導結合プラズマ型のプラズマ源から前記基体内部で生成することも可能である。この場合、前記プラズマ源は、図１に示した電極対とほぼ同構成の基体へ近接配列できる２つのコイル配列から成っている。
図２に、類似する２つのコイル配列の一方についての一実施態様を示す。コイル配列７ａ’には、曲がりくねった形状に配され一連のむき出し連接ループ状態を呈する誘導子７１が含まれている。
他の実施態様においては、前記コイル配列には単一の誘導子から形成された一連の重なり状態でつながれたループが含まれている。かかる配列は誘導子によって生成される誘導エネルギーの増大を可能とするものである。
本発明において、前記コイル配列は上記の２つの例に限定されるものではなく、当業者であれば困難性なく前記コイル配列について種々の実施態様を当然に考え得るものである。
【００２０】
前記誘導子によって生成される磁界を増大し均質化するために該誘導子を磁心へ連携してもよい。かかる連携の技術的態様はその種々の実施態様と同様に既に欧州特許ＥＰ０９０８９２３号において詳細に記載されている。図２を参照するが、磁心７２には、磁界が前記誘導子によって形成された前記ループ間の隔たりにおける「空き領域」を最小化することを確実にするため磁極面構造７３が設けられている。結果的に、前記磁心と誘導子との組合せにより、２つのコイル配列によって構成されるプラズマ源で覆われる基体面積の全体にわたって磁束の均質化を可能とするコイル配列が形成される。誘導子７１は、処理対象の基体へ近接するように各磁心７２の下部中に内設されている。しかしながら、前記磁心あるいは求められる磁束を構成する材料の性質に応じて誘導子を磁心中の異なる位置へ配置してもよい。かかる磁心は所望の形状及び大きさに容易に合わせることが可能である。
【００２１】
上記の２つのコイル配列から成るプラズマ源を用いて基体空隙の長さＬにほぼ垂直な横方向の磁束を生成する。前記コイル配列双方は、該コイル配列それぞれの両誘導子中において同方向へ流れる電流Ｉを発生させるＲＦ動力供給源によって動力供給される。
結果的に、前記磁束は、前記コイル配列中を流れる電流の方向によって限定される向きにおいて前記基体の横方向かつ垂直方向に生成される。前記基体は非導電性であるため、前記磁束は電界を発生させるが、この電界は磁束方向と直交する基体平面中において生成される。
【００２２】
前記磁束は前記基体空隙の縦に対して垂直かつ横方向であるので、前記電界は基体平面全体に亘ってループ状に円を描く。その結果電子を加速させる進路がより長くなるので効率的なプラズマ生成を行うことが可能となる。
結果として、対応する基体容積中のプロセスガスをイオン化するプラズマ源によって覆われる全域において前記磁束が生成される。かかる構成は、欧州特許出願ＥＰ００４００４４５．３中で詳細に説明されているように横方向の磁束についての良好な効率基準がおよそＲ＝０．３であるため、薄い中空基体のプラズマ処理に特に適するものである。
【００２３】
さらに、前記磁界の伝搬は、チャンバー中に配置された基体部分は非導電性であるためそれら基体部分とは無関係である。
図３は本発明に係るプラズマ処理装置の第二の実施態様を示す。本実施態様においては、前記プラズマ源の１組は２方向へ配列された６個のプラズマ源１０７〜１１２の列から構成されている。実際、処理対象の基体は図４に示したように平らな箱状体である。図３から分かるように、３個のプラズマ源１０７〜１０９が第一列に互いに隣接して配列され、一方プラズマ源１１０〜１１２が第二列において前記プラズマ源１０７〜１０９とそれぞれ整列している。二次元の配列に従った前記プラズマ源１０７〜１１２の配列は、チューブとは反対に図４中に幅Ｗが示された前記平らな箱状体１０１の形状に適合する。
【００２４】
前記プラズマ源１０７について示すように、各プラズマ源には処理対象の前記平らな箱状体１０１を間にはさむ２つの部分１０７ａ及び１０７ｂが含まれている。各プラズマ源のかかる２つの部分はリアクタンス電極であってもよく、あるいは図３に示すような上述した構造をもつ２つのコイル配列であってもよい。
図面を簡潔にするためプラズマ源１０９のみについて示したが、両コイル配列１０９ａ及び１０９ｂは、出力端子Ｓ３を通して前記処理手段２１１によってオン／オフ制御されるスイッチＳＷ３を介してＲＦ動力源１０６へ接続されている。従って、前記プラズマ源１０７〜１１２の両コイル配列は、出力端子Ｓ１〜Ｓ６のそれぞれを通して前記処理手段２１１によってオン／オフ制御される各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６を介して前記プラズマ源１０６によって順次動力供給される。図１の実施態様と同様、各プラズマ源は別個のＲＦ動力源によって動力供給される構成であってもよい。
【００２５】
なお、プラズマ源の前記両コイル配列の双方とも、該コイル配列１０９ａ、１０９ｂそれぞれにある誘導子１７１及び１７２双方において同一方向へ流れる電流Ｉを発生する同一のＲＦ動力供給源によって動力供給される。前記コイル配列１０９ａ及び１０９ｂの誘導子１７１及び１７２もまた、２つの別個のＲＦ動力源から独立して動力供給されてもよいが、一方の誘導子から誘導された磁束によって他方の誘導子から誘導される磁束が取り消されるのを防ぐよう両誘導子中の電流は同時に同一方向へと流される。この場合、制御されるスイッチの個数は前記処理手段２１１に設けられた出力端子の個数とともに２倍になる。
【００２６】
前記コイル配列はおよそ１０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数で駆動することができる。例えば、一般的に使用される動力供給装置によって伝えられる一般的作動周波数である１３．５６ＭＨｚは種々のタイプの薄い中空基体を最適な効率で処理するのに十分な周波数である。
プラズマ源へ動力供給が行われると、基体の長さＬに対してほぼ垂直な横方向の磁束が前記プラズマ源の２つのコイル配列によって生成される。その結果、前記磁束は、前記コイル配列中を流れる電流の方向によって限定される向きにおいて基体１０１に対して横方向かつ垂直に生成される。基体１０１は非導電性であるため、磁束１３０は電界１３１を発生させるが、この電界は該磁束１３０の方向に対して垂直な基体平面中において生成されるものである。
【００２７】
本発明装置はプラズマ処理がその中で実施される古典的プラズマチャンバー１０２を備えるものである。前記チャンバー１０２には図１において示したような排気手段によってガス抜きされかつ圧力制御が可能な密閉領域が備えられている。このチャンバー１０２はプロセスガス源及びガス流制御装置（図示せず）を介してプロセスガスで満たされる。前記基体が前記チャンバーの密閉領域中に入っているので、プロセスガスを該基体の内部及び／または外部でイオン化することができ、従って該基体の内部及び／または外部においてプラズマ生成が可能である。
前記プラズマチャンバーにはさらに、誘導結合によって前記チャンバー内部へ入ることを可能とすることにより要求されるプラズマ処理条件を生成しあるいは持続させることを可能とする石英あるいは他の誘電体材料から成る第一及び第二の界進入窓１０２ａ及び１０２ｂが設けられている。前記２つの窓間に限定される空間は前記平らな箱状体１０１によって占有される前記プラズマチャンバー容積の厚さにほぼ対応している。前記プラズマチャンバーの形状及び寸法、従って前記界進入窓の形状及び寸法は処理対象となる基体の形状及びサイズに依存している。例えば、界進入窓は少なくとも平行六面体状の中空基体の最も幅の広い全面あるいは管状基体の円筒形状部分を覆う形状及び寸法でなければならない。
【００２８】
図１と関連づけて記載された第一の装置の実施態様と同様に前記処理手段２１１はスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のオン／オフ状態を特定の順序で制御するように一定のプログラム化を行って前記基体の全体に亘って前記プラズマ源の方向、速度及び／または頻度を限定している。第一の実施態様との相違は前記プラズマ源動作を二次元で制御できることである。前記基体内部におけるガス流を出力端子Ｓｐｃを介して前記処理手段２１１へ従属作動させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】
本発明の第一の実施態様に係るプラズマ処理装置の模式断面図である。
【図２】
本発明の一実施態様に係るコイル配列の模式透視図である。
【図３】
本発明の第二の実施態様に係るプラズマ処理装置の模式透視図である。
【図４】
基体２例の透視図である。
【図５】
プラズマ基体処理の従来装置の模式図である。
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月19日(2002.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）処理対象の基体部分に沿って複数のイオン化エネルギー源（７−１０；１０７−１１２）全てを配置する工程、
ｂ）前記基体の内部へプラズマ生成のための前駆物質を含有するプロセスガスを注入する工程、
ｃ）チューブ内圧を所定範囲内に維持する工程、及び
ｄ）各イオン化エネルギー源が動力供給を受ける位置において、前記基体内部に選択的にプラズマを生成するため、単一の無線周波動力源（６；１０６）から順次イオン化エネルギー源へ動力供給する工程から構成され、及び前記プロセスガスを注入する工程ｂ）が少なくとも各イオン化エネルギー源への動力供給前に反復され、前記単一の無線周波動力源はおよそ１０ＫＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数で動力を伝えることを更に含むことを特徴とする中空基体（１：１０）のプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記工程ｂ）が前記イオン化エネルギー源へ動力供給する順序に従って制御されることを特徴とする請求項１項記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記基体内部へプロセスガスを注入する前記工程ｂ）において前記プロセスガスが一定の前駆物質率で前記基体内部へ連続的に注入されることを特徴とする請求項１項記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記複数のイオン化エネルギー源が容量結合型プラズマ源（７−１０）であることを特徴とする請求項１〜３項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記複数のイオン化エネルギー源が誘導結合型プラズマ源（１０７−１１２）であることを特徴とする請求項１〜３項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記イオン化エネルギー源がパルス方式で動力供給されることを特徴とする請求項１〜５項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記基体（１；１０１）がアスペクト比（Ｌ／ａ）の大きい中空基体であることを特徴とする請求項１〜６項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記工程ａ）において、前記複数のイオン化エネルギー源（１０７−１１２）が二次元の配列に従って配置されることを特徴とする請求項１〜７項のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
基体中にプラズマを発生させる発生手段を含む非導電性中空基体（１；１０１）のプラズマ処理装置であって、前記発生手段には全てが処理対象の基体部分に沿った、相互に隣接配置された複数のイオン化エネルギー源（７〜１０；１０７〜１１２）が含まれるものにおいて、前記装置にはさらに前記複数のイオン化エネルギー源へ単一の無線周波動力供給手段（６；１０６）から順次動力供給する処理手段（１１；２１１）が含まれ、前記単一の無線周波数源はおよそ１０ＫＨｚ〜１００ＭＨｚの動力を伝えることを特徴とする前記プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記無線周波動力供給手段がパルス方式で前記イオン化エネルギー源へ動力供給するパルス発生型であることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記処理手段には前記イオン化エネルギー源へ動力供給する順序に従ってガス流制御装置（３）を制御するための出力手段（Ｓｐｃ）が含まれることを特徴とする請求項９〜１０項のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記複数のイオン化エネルギー源が容量結合型プラズマ源（７−１０）であることを特徴とする請求項９〜１１項のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記複数のイオン化エネルギー源が誘導結合型プラズマ源（１０７−１１２）であることを特徴とする請求項９〜１１項のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
各イオン化エネルギー源（１０９）には前記基体（１０１）を通して該基体の長さ（Ｌ）方向に対して垂直な方向へ磁束（１３０）を生成する電磁気手段（１０９ａ；１０９ｂ）が含まれていることを特徴とする請求項１３項記載の装置。
【請求項１５】
請求項１４項記載の装置であって、該装置にはさらに２つの対向する界進入窓（１０２ａ、１０２ｂ）が設けられたプラズマチャンバー（１０２）と、第一及び第二の窓（１０２ａ、１０２ｂ）それぞれの外面上に配置されかつ同一方向の電流（Ｉ）が第一及び第二のコイル配列中を同時に流れるように動力供給ライン（１１９）へ接続されている電磁気手段（１０９ａ；１０９ｂ）としての第一及び第二のコイル配列が含まれることを特徴とする前記装置。
【請求項１６】
前記第一及び第二のコイル配列のそれぞれに曲がりくねった形状の誘導子（１７）が含まれていることを特徴とする請求項１５項記載の装置。
【請求項１７】
前記第一及び第二のコイル配列にはさらに、該コイル配列の誘導子と結合しかつ前記界進入窓に対接して、又は近接して適用される磁極面構造を呈する磁心（７２）が含まれていることを特徴とする請求項１６項記載の装置。
【請求項１８】
前記複数のイオン化エネルギー源が二次元の配列に従って前記基体（１０１）の各側面に配列されていることを特徴とする請求項９〜１７項のいずれかに記載の装置。
【国際調査報告】
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