(57)【要約】【課題】  大電力を投入しても安定した処理を行なうことができるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  プラズマ処理装置は、放電を行なうための電極１ａ，１ｂと、電極１ａ，１ｂの周りに冷媒４５を流すための冷媒流通手段とを備える。電極１ａ，１ｂと形成されるプラズマとの間に誘電体１１ａ，１１ｂが配置されている。電極１ａ，１ｂの少なくとも一部が、冷媒４５に浸漬するように形成されている。【選択図】        図１
2007005456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電を行なうための電極と、
前記電極の周りに冷媒を流すための冷媒流通手段と
を備え、
前記電極と形成されるプラズマとの間に誘電体が配置され、
前記電極の少なくとも一部が、前記冷媒に浸漬するように形成された、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記冷媒は、液体の流体を含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記冷媒流通手段は、前記誘電体を含み、
前記誘電体は、断面形状がコの字形の部分を含み、
前記電極は、前記コの字形の部分の内側の底面に配置され、
前記冷媒流通手段は、前記冷媒が前記コの字形の部分の内側を流れるように形成された、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
複数の前記電極を備え、
前記冷媒流通手段は、板状の前記誘電体と、
前記誘電体を囲むように形成され、前記冷媒の流路を形成するための容器と
を含み、
複数の前記電極は、前記誘電体の主表面に並んで配置され、
前記冷媒は、絶縁性を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
複数の前記電極のうち２個の前記電極に挟まれるように配置された複数のスペーサを備え、
２個の前記電極は、長手方向を有し、
前記スペーサは、２個の前記電極同士の間隔が一定になるように形成され、
前記スペーサは、絶縁性を有する材料で形成され、
前記スペーサは、前記長手方向において、互いに離間して配置された、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記誘電体は、プラズマが形成されるプラズマ形成面を有し、
前記誘電体の前記プラズマ形成面と反対側の面と前記電極との距離が1ｍｍ以上になるように形成され、
前記距離は、前記距離のばらつきの略５倍以上になるように形成された、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記誘電体は、プラズマが形成されるプラズマ形成面を有し、
前記電極は、前記誘電体の前記プラズマ形成面と反対側の面において、導電性材料層を介して前記誘電体に固定されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記電極は、長手方向を有し、
前記冷媒流通手段は、前記長手方向と垂直な方向に前記冷媒を流すように形成された、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
形成されるべきプラズマと電極との間に誘電体を配置して前記プラズマを発生させる工程と、
前記プラズマに接触または近接する位置に被処理物を搬送して、前記プラズマと前記被処理物を相対的に移動させることにより前記被処理物を処理するプラズマ処理工程と
を含み、
前記プラズマ処理工程は、前記電極の周りに冷媒を流して、前記電極の少なくとも一部を前記冷媒に浸漬させながら行なう、プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置、プラズマ表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置、または太陽電池装置などのさまざまな電子機器を製造する工程において、プラズマ処理を行なう方法が採用されている。プラズマ処理工程は、たとえば、エッチング、成膜、アッシング、または表面親水化処理などの工程を含む。
【０００３】
多くのプラズマ処理装置は、０．１Ｐａ〜１ｋＰａ程度の低い圧力で、プラズマを発生して処理を行なう。このため、これらのプラズマ処理工程においては、低い圧力を保つための真空容器が必要になる。
【０００４】
近年においては、表示装置に代表されるように基板が大型化する傾向がある。したがって、真空容器や真空容器に接続される真空排気設備が大型化している。また、このような低圧のプラズマは、活性種の密度が小さいために処理速度が遅かった。さらに、真空容器の内部を真空排気したり、大気開放を行なったりするための時間が長く、被処理基板の１枚当りの処理時間が長くなっていた。
【０００５】
近年においては、プラズマを大気圧または大気圧近傍で発生させてプラズマ処理を行なう技術が開発されている。この技術によれば、大気圧または大気圧近傍でプラズマ処理を行なうために、真空容器や真空排気設備を必要とせずに、プラズマ処理装置を小さくすることができる。特に、大型または多数の真空排気設備が不要になる。また、プラズマ活性種の密度が高いために、処理速度を速くすることができる。さらに、真空容器の真空排気や大気開放を行なう必要がないために、被処理基板の１枚当りの処理時間が短いなどの利点を有する。
【０００６】
大気圧または大気圧近傍でプラズマ処理を行なうプラズマ処理装置において、金属で形成された電極の表面が露出している場合には、投入電力を大きくすると、放電形態がアーク放電になってしまうという問題がある。このため、放電を行なうための電極として、誘電体が表面に被膜された金属電極を用いる方法がある（たとえば、特開２００２−１５８２１９号公報参照）。
【０００７】
特開２００４−６６２２４号公報においては、金属などの導電性部材に対して、誘電体被膜層としてセラミックスを溶射後に、無機化合物の封孔材料を用いて封孔処理を行なったセラミックス被膜処理誘電体を被膜した電極が開示されている。また、導電性母材としての中空のステンレスパイプに、上記と同様の誘電体を被膜した電極が開示されている。この電極は、放電中にステンレスパイプの内部に冷却水を通すことにより冷却が行なわれることが開示されている。この電極によれば、ハイパワーをかけても、安定な放電状態を長時間維持することができると開示されている。さらに、この公報には、許容できる熱膨張差や材料について開示されている。
【０００８】
特開２０００−２８２２４３号公報においては、筒状の反応管に内側電極が触れることを防止するための触れ防止スペーサを備えるプラズマ処理装置が開示されている。また、内側電極の電極本体管の表面は、誘電体材料で形成される誘電体膜でコーティングされることが好ましいことが開示されている。このプラズマ処理装置によれば、均一な密度のプラズマジェットを安定して生成することができると開示されている。
【０００９】
図１４に、特開２００２−１５８２１９号公報に開示された放電プラズマ処理装置の断面図を示す。この装置においては、ポリテトラフルオロエチレン製のカバー７８からなる容器の内部に、平行平板電極７１ａ〜７１ｃが配置されている。平行平板電極７１ａ〜７１ｃは、それぞれが固体誘電体７２ａ〜７２ｃによって被覆されている。平行平板電極７１ａ〜７１ｃは、対向して設置されている。それぞれの平行平板電極７１ａ〜７１ｃ同士の間の放電空間８２ａ，８２ｂにおいて放電プラズマが発現する。
【００１０】
平行平板電極７１ｂは、放電空間８２ａ，８２ｂによって共有されている。容器は、２つの放電空間８２ａ，８２ｂに処理ガスを導入するための２個のガス導入ノズル７６ａ，７６ｂと、ガス排気ノズル７７とを備えている。処理ガスは、ガスＡがガス導入ノズル７６ａから導入され、ガスＢがガス導入ノズル７６ｂから導入される。処理ガスは、放電空間８２ａ，８２ｂに供給されて励起分解される。処理ガスは、基材テーブル８３に配置された基材８４の表面上に薄膜を形成するかまたは表面処理を行なう。処理ガスは、ガス排気ノズル７７から排出される。
【００１１】
平行平板電極７１ａ〜７１ｃは、高圧側電源接続端子７４ａ，７４ｂおよび接地側電源接続端子７５に接続されている。平行平板電極７１ａ〜７１ｃの内部には、温調水用配管７３が設けられている。温調水用配管７３に流体を流すことで電極が冷却され、放電空間を一定の温度に保つことが可能である。この結果、安定的なプラズマを発生することができ、得られる薄膜の諸物性を一定にしたり、エッチング処理のエッチング幅などを一定にしたりできることが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１５８２１９号公報
【特許文献２】特開２００４−６６２２４号公報
【特許文献３】特開２０００−２８２２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
誘電体で金属電極を被膜する方法としては、たとえば、金属電極にアルミナなどのセラミックス材を溶射する方法や、ガラス質の材料を熱融着する方法がある。しかしながら、発明者らの検討によれば、このような方法で形成される誘電体は、電極で消費される電力密度が大きくなったときに破損してしまうという問題があった。
【００１３】
特に、このような方法で形成した誘電体の被膜は、金属電極の表面のうねりに合せて誘電体の表面にうねりを形成することが現実的に不可能であるため、部分的に薄いところが形成されていた。誘電体の表面がプラズマに曝されることにより、この薄い部分で誘電体の破壊が生じやすいという問題があった。すなわち、誘電体を被膜した金属電極を用いる方法は、耐プラズマ性におけるばらつきが大きいという問題があった。
【００１４】
このように、金属電極を誘電体で被膜した電極を備えるプラズマ処理装置においては、電極で消費される電力密度が大きくなった場合に誘電体が破損するという問題があった。この破損は、誘電体の絶縁耐力が不十分なためか、金属電極と誘電体との熱膨張量差に対する強度が不十分なためかは定かではない。しかし、被膜された誘電体の破損は、厚さが数百μｍと薄いことと、下地になる金属電極と密着していることに起因すると考えられる。
【００１５】
または、金属電極の表面に誘電体を配置した電極においては、金属電極と誘電体との間に、加工精度や組立精度に起因する隙間が部分的に生じる。金属電極と固体の誘電体との間に隙間を有する電極を用いて、大気圧または大気圧近傍の圧力でプラズマ処理を行なうと、この隙間が数百μｍであっても、この隙間で放電が生じる場合があった。
【００１６】
特に、励起周波数の高いものを高電力で電極に投入した際に、不要な放電が発現して、プラズマ処理に対する電力効率を下げるという問題があった。電極の曲面の部分を固体誘電体で覆う場合には、曲面の部分と誘電体との部分に隙間が生じ易い。また、電極の曲面の部分は、電気力線が集中して電界が大きくなる。このため、発現する放電の規模も大きくなって、誘電体の曲面の部分を発端とした破損が生じ易いという問題があった。誘電体の破損に関しては、局所的に誘電体が割れる場合や、たとえば、幅方向に亘って全体的に割れが生じる場合があった。
【００１７】
上記の特許文献に開示されたプラズマ処理装置においては、処理速度の高速化等に伴う電力密度の増大に対して、誘電体の強度が不十分であるという問題があった。また、誘電体の強度を考慮した構造にすると、加工性能が悪化したり、冷却性能が不十分になったりするために、安定した信頼性を有した高速処理ができないという問題があった。
【００１８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、大電力を投入しても安定した処理を行なう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する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に基づくプラズマ処理装置は、放電を行なうための電極と、上記電極の周りに冷媒を流すための冷媒流通手段とを備える。上記電極と形成されるプラズマとの間に誘電体が配置されている。上記電極の少なくとも一部が、上記冷媒に浸漬するように形成されている。
【００２０】
上記発明において好ましくは、上記冷媒は、液体の流体を含む。
【００２１】
上記発明において好ましくは、上記冷媒流通手段は、上記誘電体を含む。上記誘電体は、断面形状がコの字形の部分を含む。上記電極は、上記コの字形の部分の内側の底面に配置されている。上記冷媒流通手段は、上記冷媒が上記コの字形の部分の内側を流れるように形成されている。
【００２２】
上記発明において好ましくは、複数の上記電極を備え、上記冷媒流通手段は、板状の上記誘電体と、上記誘電体を囲むように形成され、上記冷媒の流路を形成するための容器とを含む。複数の上記電極は、上記誘電体の主表面に並んで配置されている。上記冷媒は、絶縁性を有する。
【００２３】
上記発明において好ましくは、複数の上記電極のうち２個の上記電極に挟まれるように配置された複数のスペーサを備え、２個の上記電極は、長手方向を有する。上記スペーサは、２個の上記電極同士の間隔が一定になるように形成されている。上記スペーサは、絶縁性を有する材料で形成されている。上記スペーサは、上記長手方向において、互いに離間して配置されている。
【００２４】
上記発明において好ましくは、上記誘電体は、プラズマが形成されるプラズマ形成面を有する。上記誘電体の上記プラズマ形成面と反対側の面と上記電極との距離が1ｍｍ以上になるように形成されている。上記距離は、上記距離のばらつきの略５倍以上になるように形成されている。
【００２５】
上記発明において好ましくは、上記誘電体は、プラズマが形成されるプラズマ形成面を有し、上記電極は、上記誘電体の上記プラズマ形成面と反対側の面において、導電性材料層を介して上記誘電体に固定されている。
【００２６】
上記発明において好ましくは、上記電極は、長手方向を有し、上記冷媒流通手段は、上記長手方向と垂直な方向に上記冷媒を流すように形成されている。
【００２７】
本発明に基づくプラズマ処理方法は、形成されるべきプラズマと電極との間に誘電体を配置して上記プラズマを発生させる工程と、上記プラズマに接触または近接する位置に被処理物を搬送して、上記プラズマと上記被処理物を相対的に移動させることにより上記被処理物を処理するプラズマ処理工程とを含む。上記プラズマ処理工程は、上記電極の周りに冷媒を流して、上記電極の少なくとも一部を上記冷媒に浸漬させながら行なう。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、大電力を投入しても安定した処理を行なう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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施の形態１）
図１から図３を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法について説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の概略断面図である。図１は、それぞれの電極の長手方向に垂直な面で切断したときの断面図である。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、プラズマの発生場所と被処理物の処理面とが離間して配置されるリモート処理方式のプラズマ処理装置である。
【００３１】
放電を行なうための電極１ａ，１ｂは、互いに離れて配置されている。それぞれの電極１ａ，１ｂは、導電性部材２１ａ，２１ｂを介して、高周波電源３４に接続されている。電極１ｂは、インピーダンス整合器３３を介して高周波電源３４に接続されている。電極１ｂは、高周波電圧が印加される電極である。電極１ａは、接地３５と接続されている。
【００３２】
図２に、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に関する矢視断面図を示す。図１および図２を参照して、電極１ａ，１ｂは、被処理物としての基板４１から離れて配置されている。本実施の形態における電極１ａは、直方体状に形成されている。電極１ｂは、電極１ａと同様に直方体状に形成されている。
【００３３】
電極１ａと電極１ｂとは、主表面同士が互いにほぼ平行になるように配置されている。図１を参照して、それぞれの電極１ａ，１ｂは、長手方向が矢印９１に示す基板４１の搬送方向に垂直になるように配置されている。図２においては、電極１ａは、矢印９５に示す方向に長手方向を有するように形成されている。すなわち、本実施の形態における電極１ａ，１ｂは、搬送される基板４１の幅方向に延びるように形成されている。
【００３４】
本実施の形態における電極１ａ，１ｂは、アルミニウムで形成されている。電極１ａ，１ｂとしては、この形態に限られず、導電性材料で形成されていればよい。たとえば、電極１ａ，１ｂは、銅などの金属材料や合金で形成されていても構わない。電極１ａ，１ｂは、導電率および熱伝導率が高くなるように形成されることが好ましい。
【００３５】
図１および図２を参照して、電極１ａの周りには、断面形状がコの字形の誘電体１１ａが配置されている。本実施の形態においては、誘電体１１ａは直方体状の箱型に形成されている。電極１ａは、誘電体１１ａの内側における底面に配置されている。誘電体１１ａは、電極１ａの長手方向に沿って延びるように形成されている。誘電体１１ａは、電極１ａを内部に配置できるように形成されている。
【００３６】
誘電体１１ａは、本実施の形態における冷媒流通手段の一部として形成されている。誘電体１１ａは、冷媒が誘電体１１ａのコの字形の内側を流れるように形成されている。誘電体１１ａは、電極１ａの長手方向に沿って冷媒が流れるように形成されている。誘電体１１ａの上部には、蓋１７ａが配置されている。
【００３７】
誘電体１１ａの内部には、電極１ａの位置を定めるための位置決め部材としてスペーサ５７ａが配置されている。スペーサ５７ａは、誘電体１１ａの側壁と電極１ａとに接触するように配置されている。スペーサ５７ａは、２つの電極１ａ，１ｂが互いに対向する方向において、電極１ａと誘電体１１ａの側壁との距離ｄが、所定の距離になるように形成されている。また、電極１ａの長手方向において、距離ｄが一定になるように配置されている。本実施の形態におけるスペーサ５７ａは、距離ｄが１ｍｍになるように形成されている。すなわち、本実施の形態における電極１ａは、誘電体１１ａの内壁から１ｍｍ離れて配置されている。
【００３８】
スペーサ５７ａは、電極１ａの長手方向において複数個が配置されている。スペーサ５７ａは、一定の間隔を空けて配置されている。蓋１７ａには、レベルセンサ３１が固定されている。レベルセンサ３１は、誘電体１１ａの内部に配置される冷媒４５の表面の高さが検知できるように形成されている。
【００３９】
図１および図２を参照して、誘電体１１ａの内側には、冷媒４５が配置されている。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、電極の周りに冷媒４５を流すための冷媒流通手段を備える。冷媒流通手段は、電極１ａの少なくとも一部が、冷媒４５に浸漬するように形成されている。本実施の形態においては、電極１ａの全てが冷媒４５に漬かるように形成されている。
【００４０】
冷媒流通手段は、配管３６、図示しない循環ポンプ、および図示しない循環恒温槽を含む。冷媒流通手段は、冷媒４５を冷却できるように形成されている。図２を参照して、配管３６は、誘電体１１ａの長手方向における一方の端面に配置されている。また、誘電体１１ａの一方の端面と反対側の端面には、同様の配管が接続され、循環恒温槽に接続されている。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、冷媒４５を冷却しながら冷媒４５を循環できるように形成されている。本実施の形態における冷媒流通手段は、電極１ａの長手方向に沿って冷媒４５を流すことができるように形成されている。
【００４１】
本実施の形態においては、冷媒４５として、フッ素系不活性液体が配置されている。本実施の形態においては、密度が約１．８ｋｇ／ｍ3、動粘度が約２．４×１０-6ｍ2／ｓ、熱伝導率が約０．０７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、定圧比熱が約１×１０3Ｊ／（Ｋ・ｋｇ）、および室温での蒸気圧が約２００Ｐａ以下のフッ素系不活性液体が用いられている。
【００４２】
冷媒４５としてはこの形態に限られず、任意の冷媒を用いることができる。冷媒４５としては、誘電体１１ａからの熱伝達係数が大きい物質が好ましい。冷媒４５としては、定性的には、密度、比熱、および熱伝導率が大きく、動粘度の小さい物質が好ましい。また、耐絶縁電界が大きい物質が好ましい。一方で、冷媒の選定においては、プラズマ処理を行なうときの冷媒の温度域を基に、気化を考慮して蒸気圧、発火の恐れを考慮して引火点などを検討した上で選定する必要がある。
【００４３】
本実施の形態における誘電体１１ａは、ＣＩＰ（冷間等方圧プレス）成形された焼結型のアルミナが用いられている。また、誘電体１１ａの厚さは１．５ｍｍに形成されている。誘電体１１ａとしては、この形態に限られず、任意の誘電体材料を用いることができる。たとえば、誘電体材料として、ジルコニア、窒化ケイ素系、窒化アルミ系の焼結型のセラミックスを採用することができる。誘電体１１ａとしては、熱伝導率と曲げ破壊強度が大きく、プロセスガスやプラズマによってエッチングされたり腐食されたりしない材料が好ましい。
【００４４】
図１を参照して、高周波電圧が印加される電極１ｂの周りには、誘電体１１ａと同様の構成を有する誘電体１１ｂが配置されている。また、誘電体１１ｂの内部にスペーサ５７ｂが配置され、電極１ｂが誘電体１１ｂの側壁から１ｍｍ離れて配置されていることは、電極１ａと同様である。さらに、誘電体１１ｂの内側に冷媒４５が配置され、蓋１７ｂにレベルセンサ３１が配置されていることも電極１ａの側と同様である。さらに、誘電体１１ｂの内部を流通する冷媒４５を冷却できるように、冷媒流通手段が形成されていることも電極１ａの側と同様である。
【００４５】
図１を参照して、誘電体１１ａと誘電体１１ｂとは互いに離れて配置されている。本実施の形態においては、誘電体１１ａと誘電体１１ｂとは、略２ｍｍの間隔を空けて配置されている。誘電体１１ａと誘電体１１ｂとの間には、ガス流入キャップ３２が配置されている。
【００４６】
ガス流入キャップ３２は、誘電体１１ａと誘電体１１ｂとの隙間の上部を塞ぐキャップとして形成されている。ガス流入キャップ３２は、誘電体１１ａおよび誘電体１１ｂの長手方向に平行な方向に延びるように形成されている。ガス流入キャップ３２は絶縁性を有する材料で形成されている。本実施の形態におけるガス流入キャップ３２は、樹脂で形成されている。
【００４７】
ガス流入キャップ３２は、プロセスガスを誘電体１１ａと誘電体１１ｂとの間に導入するための導入穴６１を有する。導入穴６１は、誘電体１１ａまたは誘電体１１ｂの長手方向に沿って延びるように形成されている。すなわち、本実施の形態における導入穴６１は長穴である。導入穴としては、複数の穴が間隔を空けて複数形成されていても構わない。
【００４８】
ガス流入キャップ３２は、図示しないプロセスガス供給手段に接続されている。プロセスガス供給手段は、所望のプロセスガスを所望の流量で供給できるように形成されている。本実施の形態におけるプロセスガス供給手段は、プロセスガスのガスボンベや流量調整器を含む。
【００４９】
ガス流入キャップ３２は、プロセスガス供給手段から供給されたプロセスガスが導入穴６１を通って、誘電体１１ａと誘電体１１ｂとの間に供給されるように形成されている。すなわち、誘電体１１ａと誘電体１１ｂとにより、プロセスガスの流路が形成されている。プロセスガスの流路は、矢印９２に示すように、下側に配置される基板４１に向かってプロセスガスが供給されるように形成されている。
【００５０】
また、本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、誘電体１１ａ，１１ｂの長手方向において均一な濃度および流量のプロセスガスを供給できるように形成されている。本実施の形態においては、基板４１と電極１ａまたは電極１ｂとの距離が、略１０ｍｍになるように形成されている。
【００５１】
本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、基板４１を矢印９１に示す向きに平行移動するための搬送手段を備える。搬送手段は、基板４１の主表面が、電極１ａ，１ｂの底面とほぼ平行な状態で、基板４１を搬送できるように形成されている。
【００５２】
図１を参照して、冷却流通手段により、冷媒４５を電極１ａ，１ｂの周りに流す。プロセスガス供給手段により誘電体１１ａと誘電体１１ｂとの間にプロセスガスを流す。この状態で、高周波電源３４から電力を投入することにより、誘電体１１ａと誘電体１１ｂとの間に、プロセスガスの流れに沿ってプラズマが発生する。
【００５３】
一方で、基板４１が搬送手段により搬送される。プラズマにより活性化されたプロセスガスが基板４１に衝突することにより、基板４１の表面の処理を行なうことができる。搬送手段を用いて基板４１を搬送しながらプラズマ処理を行なうことによって、搬送方向に連続的にプラズマ処理を行なうことができる。
【００５４】
プラズマが発現すると、プラズマによって誘電体１１ａ，１１ｂの温度が上昇するが、冷媒４５が誘電体１１ａ，１１ｂの内側を流れることによって、誘電体１１ａ，１１ｂを冷却することができる。このため、誘電体１１ａ，１１ｂが破損することを抑制できる。
【００５５】
さらに、電極１ａ，１ｂの周りに、冷媒４５が配置されるため、電極の周りにおける不要な放電を抑制することができる。これにより、特に、誘電体１１ａ，１１ｂのコの字形の部分の角部６２における破損を抑制することができる。また、電力効率を向上させることができる。
【００５６】
本発明におけるプラズマ処理装置は、電極の周りに冷媒を流して、電極の少なくとも一部を冷媒に浸漬させながら行なうことができ、大きな電力でプラズマ処理を行なうことができる。または、高速でプラズマ処理を行なうことができる。さらに、長時間の安定したプラズマ処理を行なうことができる。
【００５７】
本実施の形態における冷媒は、液体である。この構成を採用することにより、不要な放電を効果的に抑制することができる。冷媒として気体を用いた場合には、流速を１桁程度大きくできるが、熱伝達係数が小さいため、冷却能力は液体の方が優れている。しかし、冷媒としては液体に限られず、たとえば気体であっても構わない。冷媒としての気体を用いる場合には、絶縁性を有する気体を用いることが好ましい。たとえば、冷媒としてＳＦ6などの絶縁性ガスを用いることができる。
【００５８】
図１を参照して、本実施の形態においては、誘電体のプラズマ形成面と反対側の面と電極との距離ｄが、１ｍｍ以上になるように形成されている。この構成を採用することにより、誘電体のプラズマ形成面と反対側の面と電極との間に冷媒４５を滞留することなく確実に流すことができる。さらに、上記の距離ｄは、距離ｄのばらつきの平均のほぼ５倍以上になるように形成されることが好ましい。この構成を採用することにより、長手方向における放電のばらつきを防止することができる。
【００５９】
また、本実施の形態においては、誘電体は、断面形状がコの字形になるように形成された部分を含む。電極は、誘電体の内側の底面に配置されている。冷媒がコの字形の部分の内側を流れるように形成されている。この構成を採用することにより、１個の電極に対して、１個の冷媒流通手段を形成することができ、電極の配置の自由度が向上する。または、本発明をリモートタイプのプラズマ処理装置に適用することができる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、誘電体のコの字形の部分の内側にスペーサが配置されている。この構成を採用することにより、正確な位置に容易に電極を配置することができる。この結果、安定した均一なプラズマを生成することができる。
【００６１】
本実施の形態においては、それぞれの電極の全てが浸かるように冷媒が流されているが、この形態に限られず、電極と誘電体との冷却、電極と誘電体との隙間での放電の防止ができるように、電極の少なくとも一部が冷媒に浸されていれば構わない。
【００６２】
さらに、本実施の形態においては、電極の長手方向に平行な方向に冷媒が流されているが、この形態に限られず、任意の方向に冷媒が流されていても構わない。
【００６３】
本発明におけるプラズマ処理方法は、プラズマと電極との間に誘電体を配置してプラズマを発生させる工程を含む。プラズマに接触または近接する位置に、被処理物を搬送してプラズマと被処理物を相対的に移動させることにより、被処理物を処理するプラズマ処理工程を含む。プラズマ処理工程は、電極の周りに冷媒を流して、電極の少なくとも一部を冷媒に浸漬させながら行なう。この方法を行なうことにより、不要な放電を防止することができ、電力損失を抑制することができる。さらに、誘電体の局所的な割れまたは全体的な割れなどの損傷を抑制することができる。したがって、大電力を投入することができ、安定したプラズマ処理を長時間に亘って行なうことができる。
【００６４】
次に、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の性能試験について説明する。試験においては、プラズマ処理のうちアモルファスシリコン薄膜のエッチングを行なった。エッチングにおいては、Ｈｅ２．４ＳＬＭ（Standard Liter/min）に対して、ＣＦ4が５％、Ｏ2が２％の混合ガス（プロセスガス）をガス供給手段で供給した。高周波電力としては、周波数が１３．５６ＭＨｚで４ｋＷの電力を投入した。このような大電力を投入しても、高周波側の電極および接地側の電極ともに、破損は観察されなかった。また、安定したプラズマ処理を長時間行なうことができた。
【００６５】
エッチングを行なった後に、誘電体の内側を観察したが、内側で放電が生じている様子や痕跡は観察されなかった。また、冷媒が誘電体の内側を通ることによる上昇温度は、４〜５℃であった。冷媒は、図示しない循環恒温槽から１０ liter/minでそれぞれの誘電体の内側に供給した。冷媒の流量と冷媒の温度上昇分から、投入電力の６０〜７０％を熱回収できていることが分かった。このように、本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、大きな電力でプラズマ処理を行なう一方で、余剰と考えられる熱の回収を十分に行なうことができた。
【００６６】
次に、本発明に基づくプラズマ処理装置の比較例として、電極の周りに冷媒を流さない装置について説明する。
【００６７】
図３に、比較例としてのプラズマ処理装置の電極と誘電体との部分の概略断面図を示す。比較例のプラズマ処理装置は、直方体状の電極２を備える。電極２の内部には、空洞が形成され、空洞の内部に冷媒４５として冷却水が流されている。冷却水は、５ liter/minの割合で流されている。電極２の外側には冷媒は流されていない。
【００６８】
比較例のプラズマ処理装置は誘電体１２を備える。誘電体１２は、断面形状がコの字形に形成されている。電極２は、誘電体１２の底面と側壁とに接触している。すなわち、比較例の電極２は、誘電体１２の側壁に押付けられて配置されている。電極２が押付けられている側は、接地側の電極と高周波側の電極とが互いに対向する側である。図３においては、紙面に向かって右側に対向する電極が配置されている（図示せず）。誘電体１２の曲面の部分である角部６３は、電極２と密着せずに僅かな隙間６４が形成されている。
【００６９】
比較例におけるプラズマ処理装置は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置と同様に、図３に示す電極が２個形成され、２個の電極が互いに対向するように配置されている。誘電体同士の間にプロセスガスが流されてプラズマが生成される。
【００７０】
本実施の形態におけるプラズマ処理装置と同様に、比較例のプラズマ処理装置を用いてアモルファスシリコン薄膜のエッチングを行なった。Ｈｅ２．４ＳＬＭに対して、ＣＦ4が５％、Ｏ2が２％の混合ガス（プロセスガス）を２つの誘電体同士の間に流して、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加した。
【００７１】
導入する高周波電力を徐々に大きくしたところ、約２ｋＷで誘電体１２の内部の隙間６４の部分で放電が起こる様子が観察された。外側から観察したときに、輝点が角部６３の近傍で観察された。さらに、高周波電力を増加させたところ、約３ｋＷで輝点の輝度が非常に大きくなったため、電力の投入を中止した。この後に、誘電体１２の内側の表面を調べたところ、角部６３に亀裂が観察された。
【００７２】
比較例のプラズマ処理装置において、誘電体１２を電極２に密着させようとしても、製作誤差などによって、電極２と誘電体１２との間に隙間が生じ得る。特に、電極２と誘電体１２の平面部分を確実に接触させるためには、電極２の曲面の部分の曲率を誘電体１２の局面の部分の曲率より大きくする必要があるため、曲面の部分における隙間はほぼ必然的に生じる。図３においては、誘電体１２の角部６３の部分に、隙間６４が形成されている。比較例のプラズマ処理装置の試験においては、この隙間で生じる放電が観察された。
【００７３】
また、他の比較例として、図３に示す電極において、電極と誘電体との間の隙間にグリースや接着剤を配置して隙間を封止したプラズマ処理装置を形成した。このプラズマ処理装置を用いて放電を行なったところ、不要な放電を抑止する効果は観察された。しかしながら、大きな電力を投入したときに、再現性よく長時間に亘って隙間での放電を防止できなかったり、また、隙間にグリースなどを充填するために組立が難しくなって生産性が悪化したり、さらには、この隙間での放電を抑制できても、依然として誘電体が破損してしまうという問題があった。
【００７４】
このように、比較例のプラズマ処理装置においては、電極の内部に冷却水を流して電極の冷却が行なえるものの、大電力を投入したときに不要な放電を十分に抑制したり、誘電体の破損を防止したりすることはできなかった。これに対して、本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、不要な放電を十分に抑制することができ、不要な電力の消費を回避することができる。さらに、誘電体の破損を抑制することができ、安定した大電力のプラズマ処理を長時間継続して行なうことができる。
【００７５】
プラズマが発現すると、誘電体のプラズマ形成面のうちプラズマが接触している部分が非常に高温になる。誘電体の破損は、誘電体の内部の熱応力が誘電体の機械的強度を上回ることにより破損が生じることが一因と考えられる。本発明におけるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法は、誘電体の表面を効果的に冷却することができ、誘電体の内部の熱応力を小さくすることができる。この結果、誘電体の破損を効果的に抑制することができる。
【００７６】
（実施の形態２）
図４から図７を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法について説明する。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、プラズマの発生場所と被処理物の処理面とが近接して配置されるセミリモート方式のプラズマ処理装置である。
【００７７】
本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、板状の誘電体１３を備える。板状の誘電体１３の表面には、電極３ａ〜３ｃが配置されている。それぞれの電極３ａ〜３ｃは、互いに離れて配置されている。電極３ａ，３ｃは、接地される電極である。電極３ｂは、高周波電圧が印加される電極である。
【００７８】
電極３ａ〜３ｃは、図４の紙面に垂直な方向に長手方向を有するように形成されている。電極３ａ〜３ｃは、誘電体１３の表面に並んで配置されている。
【００７９】
誘電体１３は、電極３ａ〜３ｃが配置されている表面と反対側の表面に、凹み部５２ａ，５２ｂを有する。凹み部５２ａは、電極３ａと電極３ｂとに挟まれる領域に形成されている。凹み部５２ｂは、電極３ｂと電極３ｃとに挟まれる領域に形成されている。それぞれの凹み部５２ａ，５２ｂは、電極３ａ〜３ｃの延びる方向に沿って長手方向を有するように形成されている。
【００８０】
誘電体１３は、容器としての金属容器３７に支持されている。本実施の形態においては、誘電体１３の周囲の端部が、金属容器３７によって囲まれている。誘電体１３は、ボルト３８によって金属容器３７に固定されている。誘電体１３と金属容器３７との間には、パッキン３９が配置され、内部を流れる流体が漏れないように形成されている。
【００８１】
電極３ａは、導電性部材２３ａを介して金属容器３７に電気的に接続されている。電極３ｃは、導電性部材２３ｃを介して金属容器３７に電気的に接続されている。金属容器３７は、接地３５と接続されている。電極３ｂは、導電性部材２３ｂを介して高周波電源３４に接続されている。高周波電源３４と電極３ａ〜３ｃとの間には、インピーダンス整合器３３が配置されている。
【００８２】
本実施の形態においては、誘電体１３と金属容器３７とによって冷媒４５の流路が形成されている。すなわち、本実施の形態における冷媒流通手段は、誘電体１３および金属容器３７を含む。本実施の形態においては、冷媒４５は、電極３ａ〜３ｃが完全に浸漬するように流されている。
【００８３】
図５に、図４におけるＶ−Ｖ線に関する矢視断面図を示す。それぞれの電極３ａ〜３ｃは、長手方向が互いに平行になるように配置されている。金属容器３７の端面には、複数の配管継手４０が配置され、図示しない配管が接続されている。また、配管に循環ポンプや循環恒温槽が接続されていることは、実施の形態１と同様である。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、矢印９３に示すように、電極の長手方向に沿った向きに冷媒４５を流すことができるように形成されている。
【００８４】
図６に、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の概略断面図を示す。金属容器３７の一方の側方には、ガス流路天板４７を介して給気ノズル４４ａが配置されている。また、金属容器３７の他方の側方には、ガス流路天板４７を介して排気ノズル４４ｂが配置されている。給気ノズル４４ａは、図示しないプロセスガス供給手段に接続されている。また、排気ノズル４４ｂは、図示しないプロセスガス排気手段に接続されている。プロセスガス排気手段は、プロセスガスを大気に放出できるようにプロセスガスを処理したり、ガスボンベなどに貯留したりできるように形成されている。
【００８５】
プロセスガスは、矢印９４に示すように給気ノズル４４ａを通して供給され、矢印９５に示すように排気ノズル４４ｂを通して排気される。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、搬送基台４２、誘電体１３、金属容器３７、ガス流路天板４７、給気ノズル４４ａ、および排気ノズル４４ｂによって、プロセスガスの流路が形成されている。この流路に沿ってプロセスガスが流れる。
【００８６】
誘電体１３の下側には、被処理物としての基板４１の搬送手段が形成されている。本実施の形態における搬送手段は、搬送基台４２と、コロ４３とを含む。搬送手段は、コロ４３が回転することによって、矢印９１に示す向きに基板４１が搬送されるように形成されている。本実施の形態においては、それぞれの電極の長手方向と、基板の搬送方向とが互いに垂直になるように形成されている。
【００８７】
プラズマ処理を行なうときには、プロセスガス供給手段を駆動して、矢印９４に示すように給気ノズル４４ａからプロセスガスを供給する。プロセスガスは、誘電体１３の表面に接しながら、排気ノズル４４ｂに向かって進行する。プロセスガスは、矢印９５に示すように、排気ノズル４４ｂから排気される。
【００８８】
次に、冷媒流通手段を駆動して、金属容器３７および誘電体１３によって形成される冷媒の流路に冷媒４５を流す。本実施の形態においては、電極３ａ〜３ｃが完全に冷媒４５に浸漬するように冷媒４５が流されている。
【００８９】
次に、図４を参照して、高周波電源３４から高周波電力を投入することによって、プラズマが生成される。プラズマは、誘電体１３の凹み部５２ａ，５２ｂに沿って形成されるプラズマ領域４６ａ，４６ｂに生成される（図４参照）。
【００９０】
図６を参照して、プラズマが形成された状態で、矢印９１に示すように基板４１を水平方向に搬送する。基板４１は、表面のプラズマ処理が行なわれながら搬送される。
【００９１】
本実施の形態において、電極３ａ〜３ｃの少なくとも一部が、冷媒４５に浸漬するように形成されているため、誘電体の破損を抑制することができる。また、不要な放電を抑制して、安定した放電を長時間継続することができる。
【００９２】
次に、本実施の形態におけるプラズマ処理装置を用いて、プラズマ処理のうちエッチングを行なった試験について説明する。基板としては、アモルファスシリコン薄膜が形成された基板を用いた。プロセスガスとしては、ＣＦ4を１％、Ｏ2を０．１％含むＨｅガスを用いた。このプロセスガスを、電極の長手方向の１ｍ当り１５ＳＬＭの割合で流しながら放電を行なった。また、基板の搬送速度は、６ｍｍ／ｓでプラズマ処理を行なった。
【００９３】
図７に、試験結果を説明するグラフを示す。横軸は電力線密度であり、縦軸はエッチングを行なったときのエッチング量である。横軸の電力線密度は、電極の長手方向の１ミリメートル当りの投入電力である。縦軸は基板のエッチング量である。図７に示すように、電力線密度を大きくすると、エッチング量を大きくすることができる。すなわち、投入する電力を大きくすると、プラズマ処理量またはプラズマ処理速度を大きくすることができる。
【００９４】
従来の技術においては、電力線密度が１０Ｗ／ｍｍで誘電体が破損した例があったが、本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、電力線密度が１５Ｗ／ｍｍの電力を投入しても、誘電体の破損を防止することができた。
【００９５】
その他の構成、作用、効果および方法については、実施の形態１と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【００９６】
（実施の形態３）
図８から図１３を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法について説明する。
【００９７】
本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、セミリモートタイプのプラズマ処理装置である。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、板状の誘電体を備え、誘電体の表面に、複数の電極が配置されている。
【００９８】
図８は、本実施の形態における第１のプラズマ処理装置の電極と誘電体の部分の概略断面図である。図９は、図８におけるＩＸ−ＩＸ線に関する矢視断面図である。
【００９９】
第１のプラズマ処理装置の誘電体１３の表面には、電極３ａ〜３ｃが配置され、それぞれの電極同士の間には、スペーサが配置されている。電極３ａと電極３ｂとの間には、スペーサ４８ａが配置されている。電極３ｂと電極３ｃとの間には、スペーサ４８ｂが配置されている。それぞれの電極３ａ〜３ｃは、スペーサ４８ａまたはスペーサ４８ｂに当接している。
【０１００】
スペーサ４８ａ，４８ｂは、電極３ａ〜３ｃの高さよりも低くなるように形成されている。本実施の形態におけるスペーサ４８ａ，４８ｂは、アルミナなどの絶縁体で形成されている。本実施の形態におけるスペーサ４８ａ，４８ｂは、それぞれが直方体状に形成されている。
【０１０１】
電極３ａ〜３ｂの長手方向においては、互いに離れて複数のスペーサ４８ａ，４８ｂが配置されている。本実施の形態における冷媒流通手段は、矢印９３に示すように、冷媒が、電極３ａ〜３ｃの長手方向に沿って流れるように形成されている（図９参照）。
【０１０２】
図８を参照して、それぞれの電極３ａ〜３ｃ同士の間に、スペーサ４８ａまたはスペーサ４８ｂが配置されることにより、互いに向かい合う２個の電極同士の間隔を容易に一定にすることができる。この結果、電極３ａ〜３ｃの延びる方向において、均一なプラズマを形成することができる。
【０１０３】
また、図９を参照して、矢印９３に示す冷媒が流れる方向において、スペーサによって冷媒の流路に凹凸が形成されている。この結果、冷媒の流れが乱され、熱伝達係数を大きくすることができる。このように、複数のスペーサ４８ａ，４８ｂを互いに離間して配置することにより、冷却能力を向上させることができる。この結果、より確実に誘電体１３の破損を防止することができる。
【０１０４】
図１０に、本実施の形態における第２のプラズマ処理装置の誘電体と電極との部分の拡大概略断面図を示す。
【０１０５】
第２のプラズマ処理装置においては、板状の誘電体１３の表面に、電極４ａ〜４ｃが配置されている。また、それぞれの電極４ａ〜４ｃ同士の間に、スペーサ４９ａ，４９ｂが配置されている。
【０１０６】
それぞれの電極４ａ〜４ｃの上面には、電極４ａ〜４ｃの長手方向に平行な方向に溝が形成されている。それぞれの電極４ａ〜４ｃの上面には、凹凸が形成されている。また、スペーサ４９ａ，４９ｂの上面には、電極４ａ〜４ｃの長手方向に平行な方向に溝が形成されている。それぞれのスペーサ４９ａ，４９ｂの上面には、凹凸が形成されている。
【０１０７】
このように、電極４ａ〜４ｃまたはスペーサ４９ａ，４９ｂの表面に凹凸が形成されていることにより、冷媒の流れを乱して熱伝達量を増加させ、冷却能力をさらに向上することができる。さらに、電極４ａ〜４ｃまたはスペーサ４９ａ，４９ｂの表面積を大きくすることができ、熱伝達量を増加させることができる。この結果、より確実に誘電体１３の破損を防止することができる。
【０１０８】
第２のプラズマ処理装置における冷媒流通手段は、冷媒が矢印９３に示す向きに流れるように形成されている。すなわち、冷媒流通手段は、電極の延びる方向に対して垂直な方向に冷媒を流すように形成されている。
【０１０９】
このように、電極４ａ〜４ｃの長手方向に垂直な方向に冷媒を流すことにより、それぞれの電極４ａ〜４ｃにおいて長手方向に均一に冷却することができる。この結果、電極の長手方向におけるプラズマの不均一を抑制することができる。本実施の形態においては、基板に対して幅方向に均一なプラズマ処理を行なうことができる。
【０１１０】
第２のプラズマ処理装置においては、それぞれの電極４ａ〜４ｃと、誘電体１３との間に、導電性材料層としてのメタライズ層５０ａ〜５０ｃが形成されている。本実施の形態におけるメタライズ層５０ａ〜５０ｃは、誘電体１３に金属ペーストを塗布した後に焼結することによって形成されている。
【０１１１】
電極４ａ〜４ｃと誘電体１３との間にメタライズ層５０ａ〜５０ｃを配置することにより、高周波電力であることを考慮しても、電極４ａ〜４ｃとメタライズ層５０ａ〜５０ｃは同電位となるため、製作誤差などによって電極４ａ〜４ｃとメタライズ層５０ａ〜５０ｃが部分的に接触できずに形成される隙間での放電を防止することができる。また、メタライズ層５０ａ〜５０ｃを介して電極４ａ〜４ｃと誘電体１３が熱的に接続されることとなり、誘電体１３から電極４ａ〜４ｃに効率よく熱を伝えることができる。この結果、誘電体１３を冷却する能力を向上させることができ、より確実に誘電体１３の破損を防止することができる。
【０１１２】
本実施の形態においては、導電性材料層として、メタライズ層が形成されているが、特にこの形態に限られず、任意の導電性を有する層であればよい。たとえば、導電性材料層は、めっきによって形成されていても構わない。
【０１１３】
図１１に、本実施の形態における第３のプラズマ処理装置の電極と誘電体との部分の概略断面図を示す。図１２に、図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に関する矢視断面図を示す。
【０１１４】
第３のプラズマ処理装置は、板状の誘電体１５を備える。誘電体１５は、プラズマが形成されるプラズマ形成面に、凹み部５３ａ，５３ｂを有する。誘電体１５は、凹み部５３ａ，５３ｂが形成されている面と反対側の面に、窪み部５４ａ〜５４ｃを有する。
【０１１５】
それぞれの窪み部５４ａ〜５４ｃは、電極５ａ〜５ｃの長手方向に平行な方向に沿って長手方向を有するように形成されている。図１１においては、紙面に垂直な方向に窪み部５４ａ〜５４ｃが延びるように形成されている。本実施の形態における窪み部５４ａ〜５４ｃは、断面形状が円弧状になるように形成されている。
【０１１６】
それぞれの窪み部５４ａ〜５４ｃには、電極５ａ〜５ｃが配置されている。それぞれの電極５ａ〜５ｃは、それぞれのスペーサ５１ａ〜５１ｃを介して誘電体１５に固定されている。スペーサ５１ａは、それぞれの電極５ａ〜５ｃと窪み部５４ａ〜５４ｃとの間に、隙間が形成されるように配置されている。
【０１１７】
それぞれの電極５ａ〜５ｃの窪み部５４ａ〜５４ｃに対向する部分は、断面形状が円弧状に形成されている。すなわち、電極５ａ〜５ｃは、窪み部５４ａ〜５４ｃの形状に沿った形状を有する。また、窪み部５４ａ〜５４ｃの形状に対応するように、凹み部５３ａ，５３ｂが形成されている。この構成により、放電に必要な電界を凹み部５３ａ，５３ｂに形成するために電極５ｂに印加する電圧を小さくでき、不要な放電の抑制に効を奏する。第３のプラズマ処理装置における冷媒流通手段は、矢印９４に示すように、電極５ａ〜５ｃの長手方向と垂直な方向に冷媒が流されるように形成されている。
【０１１８】
図１２を参照して、スペーサ５１ａは、電極５ａの長手方向において互いに離れて配置されている。窪み部５４ａと電極５ａとの間の隙間は、電極５ａの長手方向において、一定になるように形成されている。スペーサ５１ａは、電極５ａの長手方向において、一定の間隔を空けて配置されている。スペーサ５１ｂ，５１ｃは、スペーサ５１ａと同様の構成を有する。
【０１１９】
図１１および図１２を参照して、第３のプラズマ処理装置においては、窪み部５４ａ〜５４ｃと電極５ａ〜５ｃとの間に冷媒が流れる。窪み部５４ａ〜５４ｃの表面が冷媒によって冷却される。第３のプラズマ処理装置においては、誘電体１５と冷媒との接触面積を大きくすることができ、誘電体１５を効果的に冷却することができる。
【０１２０】
また、電極５ａ〜５ｃと窪み部５４ａ〜５４ｃとの間の隙間は、冷媒がこの隙間に沿って進行するときに、温度の境界層の厚さが隙間の大きさより大きくなる前に排出されるように、小さく形成されることが好ましい。この構成を採用することにより、冷媒が隙間を通るときの熱伝達量を増加させることができる。
【０１２１】
それぞれの電極と誘電体とが直接的に面接触している場合には、それぞれの接触面における加工誤差のために、電極と誘電体との間に隙間が生じる場合がある。電極と誘電体とが直接的に接触している部分と隙間がある部分とでは、誘電体の温度が大きく異なる。接触している部分と隙間がある部分とが近接している場合には、誘電体の内部に生じる応力が大きくなる。本実施の形態における第３のプラズマ処理装置においては、電極５ａ〜５ｃと誘電体１５との間に冷媒が流れる流路が形成されているため、このような不均一を抑制することができる。この結果、誘電体の内部に生じる応力を小さくすることができ、誘電体の破損を抑制することができる。
【０１２２】
図１３に、本実施の形態における第３のプラズマ処理装置の比較例の概略断面図を示す。図１３は、誘電体と電極との部分の概略断面図である。
【０１２３】
この比較例のプラズマ処理装置は、金属で形成され、管状の電極６ａ〜６ｃを備える。誘電体１６は、電極６ａ〜６ｃに沿うように形成された窪み部５５ａ〜５５ｃを有する。窪み部５５ａ〜５５ｃは、断面形状が円弧状に形成されている。
【０１２４】
比較例のプラズマ処理装置は、グリース５８が、電極６ａ〜６ｃと窪み部５５ａ〜５５ｃとの間に形成される隙間を埋めるように配置されている。比較例のプラズマ処理装置は、それぞれの窪み部５５ａ〜５５ｃの表面にグリース５８を配置しておき、それぞれの電極６ａ〜６ｃを窪み部５５ａ〜５５ｃに向かって押付けることによって形成されている。この比較例のプラズマ処理装置に用いられたグリース５８の熱伝導率は、約０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【０１２５】
それぞれの電極６ａ〜６ｃの内部には、冷却水５６が流されている。冷却水５６でそれぞれの電極６ａ〜６ｃを冷却しながら放電を行なったところ、電極６ａ〜６ｃの間にグリースを配置しないプラズマ処理装置よりも投入電力を高くすることができたが、さらに投入電力を大きくしたときに誘電体１６に亀裂が生じた。亀裂が生じた投入電力は、本実施の形態における第３のプラズマ処理装置（図１１参照）で安定してプラズマ処理が行なえる電力よりも小さかった。
【０１２６】
誘電体と電極との間の空間を、隙間なくグリースで埋めることにより、誘電体の内部に生ずる温度勾配を小さくすることができるため、破壊に至る投入電力を大きくすることができる。しかしながら、グリースで隙間を埋めたときの電極と誘電体との温度差は、電極と誘電体との間に冷媒を流したときの電極と誘電体との温度差より大きい。このため、電極を冷媒に浸漬しながら行なう場合よりも誘電体の温度は高くなって破壊に至る投入電力は小さくなる。
【０１２７】
その他の構成、作用、効果およびプラズマ処理方法については、実施の形態１および２と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１２８】
上記の実施の形態に係るそれぞれの図面において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。
【０１２９】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】実施の形態１におけるプラズマ処理装置の主要部の部分の一の概略断面図である。
【図２】実施の形態１におけるプラズマ処理装置の主要部の部分の他の概略断面図である。
【図３】実施の形態１における比較例の電極の部分の概略断面図である。
【図４】実施の形態２におけるプラズマ処理装置の主要部の部分の一の概略断面図である。
【図５】実施の形態２におけるプラズマ処理装置の主要部の部分の他の概略断面図である。
【図６】実施の形態２におけるプラズマ処理装置の概略断面図である。
【図７】実施の形態２における投入する電力とプラズマ処理量との関係を示すグラフである。
【図８】実施の形態３における第１のプラズマ処理装置の電極の部分の一の概略断面図である。
【図９】実施の形態３における第１のプラズマ処理装置の電極の部分の他の概略断面図である。
【図１０】実施の形態３における第２のプラズマ処理装置の電極の部分の一の概略断面図である。
【図１１】実施の形態３における第３のプラズマ処理装置の電極の部分の一の概略断面図である。
【図１２】実施の形態３における第３のプラズマ処理装置の電極の部分の他の概略断面図である。
【図１３】実施の形態３における比較例の電極の部分の概略断面図である。
【図１４】従来の技術におけるプラズマ処理装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ａ，１ｂ，２，３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃ  電極、１１ａ，１１ｂ，１２，１３，１５，１６  誘電体、１７ａ，１７ｂ  蓋、２１ａ，２１ｂ，２３ａ〜２３ｃ  導電性部材、３１  レベルセンサ、３２  ガス流入キャップ、３３  インピーダンス整合器、３４  高周波電源、３５  接地、３６  配管、３７  金属容器、３８  ボルト、３９  パッキン、４０  配管継手、４１  基板、４２  搬送基台、４３  コロ、４４ａ  給気ノズル、４４ｂ  排気ノズル、４５  冷媒、４６ａ，４６ｂ  プラズマ領域、４７  ガス流路天板、４８ａ，４８ｂ，４９ａ，４９ｂ，５１ａ〜５１ｃ，５７ａ，５７ｂ  スペーサ、５０ａ〜５０ｃ  メタライズ層、５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ  凹み部、５４ａ〜５４ｃ，５５ａ〜５５ｃ  窪み部、５６  冷却水、５８  グリース、６１  導入穴、６２，６３  角部、６４  隙間、７１ａ〜７１ｃ  平行平板電極、７２ａ〜７２ｃ  固体誘電体、７３  温調水用配管、７４ａ，７４ｂ  高圧側電源接続端子、７５  接地側電源接続端子、７６ａ，７６ｂ  ガス導入ノズル、７７  ガス排気ノズル、７８  カバー、８２ａ，８２ｂ  放電空間、８３  基材テーブル、８４  基材、９１〜９５  矢印、ｄ  距離。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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