(57)【要約】【課題】プラズマを均一に生成することができる処理ガス吐出装置などを提供する。【解決手段】処理ガス吐出装置２０は、上部外周面に形成された供給穴２３ａ、及び下部外周面に形成された吐出穴２３ｂを有する管状の外部誘電体２３と、外部誘電体２３の外周面に設けられ、接地された接地電極２４と、外部誘電体２３の管内にこれと一定間隔を隔てて同軸に設けられる管状の内部誘電体２５と、内部誘電体２５の管内に設けられる内部電極２６と、内部電極２６と接地電極２４との間に高周波電力を印加する高周波電源２７と、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の、外部誘電体２３の円周方向において供給穴２３ａと吐出穴２３ｂとの間に、長手方向が外部誘電体２３の軸線と平行に配設される棒状のガス流制御部材２８と、供給穴２３ａに接続した供給管４０ａを介して外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に処理ガスを供給するガス供給機構４０とを備える。【選択図】図２
2007059242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスをプラズマ化して吐出する吐出手段と、該吐出手段に前記処理ガスを供給するガス供給手段とからなる処理ガス吐出装置であって、
前記吐出手段は、
接地された管状の部材からなる電極であって、外周面から内周面に貫通し、前記ガス供給手段から前記処理ガスが供給される供給穴と、外周面から内周面に貫通し、前記供給された処理ガスを吐出する吐出穴とを有する外部電極と、
管状に形成され、前記外部電極の管内に、該外部電極と一定間隔を隔てるように且つ該外部電極と同軸に設けられる内部誘電体と、
前記内部誘電体の管内に設けられる内部電極と、
前記内部電極と外部電極との間に電力を印加する電力供給手段とを備え、
前記ガス供給手段は、前記外部電極の供給穴に接続した供給管を備え、該供給管を介して前記供給穴から前記外部電極と内部誘電体との間に前記処理ガスを供給するように構成され、
前記外部電極と内部誘電体との間に供給された処理ガスは、前記電力供給手段により前記内部電極と外部電極との間に電力が印加されることによってプラズマ化された後、前記吐出穴から外部へ吐出されるように構成された処理ガス吐出装置において、
前記外部電極と内部誘電体との間の、該外部電極の円周方向において前記供給穴と吐出穴との間であり且つ該供給穴を塞がない位置に、長手方向が該外部電極の軸線と平行に配設される棒状のガス流制御部材をそれぞれ備えてなることを特徴とする処理ガス吐出装置。
【請求項２】
前記外部電極の供給穴と吐出穴とは、該外部電極の円周方向に１８０°隔てた位置にそれぞれ形成され、
前記ガス流制御部材は、前記外部電極の軸線を中心にした配設角度が、前記供給穴の軸線から６０°以下に設定されてなることを特徴とする請求項１記載の処理ガス吐出装置。
【請求項３】
前記供給穴の軸線と直交し、前記外部電極の軸線を含む対称面を基準にして前記ガス流制御部材と対称位置に、前記外部電極と内部誘電体との間の間隔を一定にするためのスペーサが設けられてなることを特徴とする請求項２記載の処理ガス吐出装置。
【請求項４】
前記ガス流制御部材と外部電極又は内部誘電体との間には、該外部電極と内部誘電体との間の距離の２０％〜５０％の隙間が形成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の処理ガス吐出装置。
【請求項５】
前記外部電極には、前記供給穴が２００ｍｍ〜３００ｍｍの間隔で該外部電極の軸線方向に複数形成され、
前記ガス流制御部材は、前記各供給穴に対応するように前記外部電極の軸線方向に複数設けられてなることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの処理ガス吐出装置。
【請求項６】
前記ガス流制御部材は、その長手方向の長さが、前記供給穴の形成間隔の５％〜３０％の長さであることを特徴とする請求項５記載の処理ガス吐出装置。
【請求項７】
前記外部電極は、その軸線方向の長さが２００ｍｍ〜３００ｍｍであり、前記供給穴が該軸線方向中央部に形成されてなり、
前記ガス流制御部材は、その長手方向の長さが、前記外部電極の軸線方向の長さの５％〜３０％であることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの処理ガス吐出装置。
【請求項８】
前記外部電極は、管状に形成され、前記供給穴及び吐出穴を有する外部誘電体と、該外部誘電体の外周面に前記供給穴及び吐出穴を塞がないように設けられ、接地された電極本体とからなり、
前記電力供給手段は、前記内部電極と外部電極の電極本体との間に電力を印加するように構成され、
前記ガス供給手段は、前記供給管を介して前記供給穴から前記外部誘電体と内部誘電体との間に前記処理ガスを供給するように構成されてなることを特徴とする請求項１乃至７記載のいずれかの処理ガス吐出装置。
【請求項９】
処理対象物を支持する支持手段と、
前記請求項１乃至８記載のいずれかの処理ガス吐出装置とを備え、
前記処理ガス吐出装置は、前記吐出穴が前記支持手段によって支持された処理対象物と対峙するように配置され、
前記処理ガス吐出装置から吐出された処理ガスによって前記処理対象物の表面を処理するように構成されてなることを特徴とする表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理ガスをプラズマ化して吐出する処理ガス吐出装置、及び当該処理ガス吐出装置を備えた表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記処理ガス吐出装置として、従来、例えば、特開２００３−１０９７９９号公報に開示されたものが知られており、この処理ガス吐出装置は、基板の上方に配設され、当該基板に向け、処理ガスをプラズマ化して吐出する吐出機構と、この吐出機構に処理ガスを供給するガス供給機構とから構成される。
【０００３】
前記吐出機構は、管状に形成され、基板の上方に配置される外部誘電体と、外部誘電体の外周面に設けられ、接地された接地電極と、管状に形成され、外部誘電体の管内に、当該外部誘電体と一定間隔を隔てるように且つ当該外部誘電体と同軸に設けられる内部誘電体と、内部誘電体の管内に設けられる内部電極と、内部電極と接地電極との間に高周波電力を印加する高周波電源とを備える。
【０００４】
前記外部誘電体は、上部外周面から内周面に貫通し、ガス供給機構から処理ガスが供給される供給穴と、下部外周面から内周面に貫通し、前記供給された処理ガスを基板に向けて吐出する吐出穴とを備え、この供給穴及び吐出穴は、外部誘電体の軸線方向にそれぞれ所定間隔で複数形成されている。
【０００５】
前記ガス供給機構は、外部誘電体の供給穴に接続した供給管を備え、当該供給管を介してこの供給穴から外部誘電体と内部誘電体との間に処理ガスを供給する。
【０００６】
この処理ガス吐出装置によれば、ガス供給機構により供給管を介して供給穴から外部誘電体と内部誘電体との間に処理ガスが供給されるとともに、高周波電源により内部電極と接地電極との間に高周波電力が印加され、当該内部電極と接地電極とによって高周波電界が形成される。
【０００７】
外部誘電体と内部誘電体との間に供給された処理ガスは、当該外部誘電体と内部誘電体との間を吐出穴側に向けて流動するとともに、前記高周波電界によって内部電極（内部誘電体）と接地電極（外部誘電体）との間に生じる放電により、ラジカル原子やイオンなどを含んだプラズマとされ、吐出穴からその下方の基板に向けて吐出される。そして、基板は、このようにして吐出された、プラズマ化された処理ガスにより処理される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１０９７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、基板処理をムラ無く効率的に行うには、外部誘電体と内部誘電体との間を流動する処理ガスを均一にプラズマ化して（プラズマ化によって生成されるラジカル原子やイオンの生成量を均一にして）、外部誘電体の吐出穴から吐出され基板表面に供給されるラジカル原子やイオンを均一にする必要がある。
【００１０】
しかしながら、上記従来の処理ガス吐出装置では、ガス供給機構によって供給穴から外部誘電体と内部誘電体との間に供給された処理ガスの、供給穴の近傍部分における流速が、供給穴から外部誘電体の軸線方向に離れた部分に比べて速く、また、圧力も高くなっており、圧力が高いと、内部電極（内部誘電体）と接地電極（外部誘電体）との間に生じる放電電圧が高くなることから、供給穴の近傍部分における処理ガスがプラズマ化され難く、プラズマの生成が不均一になるという問題があった。
【００１１】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、処理ガスの圧力を均一にしてプラズマを均一に生成することができる処理ガス吐出装置、及び当該処理ガス吐出装置を備えた表面処理装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明は、
処理ガスをプラズマ化して吐出する吐出手段と、該吐出手段に前記処理ガスを供給するガス供給手段とからなる処理ガス吐出装置であって、
前記吐出手段は、
接地された管状の部材からなる電極であって、外周面から内周面に貫通し、前記ガス供給手段から前記処理ガスが供給される供給穴と、外周面から内周面に貫通し、前記供給された処理ガスを吐出する吐出穴とを有する外部電極と、
管状に形成され、前記外部電極の管内に、該外部電極と一定間隔を隔てるように且つ該外部電極と同軸に設けられる内部誘電体と、
前記内部誘電体の管内に設けられる内部電極と、
前記内部電極と外部電極との間に電力を印加する電力供給手段とを備え、
前記ガス供給手段は、前記外部電極の供給穴に接続した供給管を備え、該供給管を介して前記供給穴から前記外部電極と内部誘電体との間に前記処理ガスを供給するように構成され、
前記外部電極と内部誘電体との間に供給された処理ガスは、前記電力供給手段により前記内部電極と外部電極との間に電力が印加されることによってプラズマ化された後、前記吐出穴から外部へ吐出されるように構成された処理ガス吐出装置において、
前記外部電極と内部誘電体との間の、該外部電極の円周方向において前記供給穴と吐出穴との間であり且つ該供給穴を塞がない位置に、長手方向が該外部電極の軸線と平行に配設される棒状のガス流制御部材をそれぞれ備えてなることを特徴とする処理ガス吐出装置に係る。
【００１３】
この処理ガス吐出装置によれば、ガス供給手段により供給管を介して供給穴から外部電極と内部誘電体との間に処理ガスが供給されると、供給された処理ガスは、当該外部電極と内部誘電体との間をこれらの円周方向や軸線方向に向けて流動し、円周方向に向けて流動する処理ガスは、ガス流制御部材によって軸線方向に向かう流れとされる。これにより、外部電極と内部誘電体との間の処理ガスは、円周方向の流速が遅くなって軸線方向に広がるように流動し、少なくとも吐出穴側において流速や圧力が略均一な状態で当該外部電極と内部誘電体との間に充満する。
【００１４】
内部電極と外部電極との間には、電力供給手段により電力が印加され、当該内部電極と外部電極とによって電界が形成されており、前記処理ガスは、この電界によって当該内部電極（内部誘電体）と外部電極との間に生じる放電により、ラジカル原子やイオンなどを含んだプラズマとされる。そして、プラズマ化された処理ガスは、吐出穴から外部に向けて吐出される。
【００１５】
斯くして、本発明に係る処理ガス吐出装置によれば、外部電極と内部誘電体との間に配設したガス流制御部材により処理ガスを外部電極の軸線方向に流動させて、当該処理ガスをその流速や圧力が少なくとも外部電極の吐出穴側において略均一となるように外部電極と内部誘電体との間に充満させることができるので、当該外部電極と内部誘電体との間の処理ガスを均一にプラズマ化することができる。
【００１６】
尚、前記外部電極の供給穴と吐出穴とは、該外部電極の円周方向に１８０°隔てた位置にそれぞれ形成され、前記ガス流制御部材は、前記外部電極の軸線を中心にした配設角度が、前記供給穴の軸線から６０°以下に設定されていても良い。
【００１７】
これは、供給穴と吐出穴とを外部電極の円周方向に１８０°隔てて形成すると、当該円周両方向における処理ガスの流動距離を同じにして外部電極と内部誘電体との間を流動する処理ガスの流速や圧力を同じにすることができるからであり、また、ガス流制御部材の、外部電極の軸線を中心にした配設角度を供給穴の軸線から６０°よりも大きくすると、当該ガス流制御部材の配設位置が吐出穴側に近づき、吐出穴側において流速や圧力を略均一な状態にして処理ガスを外部電極と内部誘電体との間に充満させることができないからである。
【００１８】
したがって、上記のようにすることで、外部電極と内部誘電体との間の処理ガスをより効果的に均一にプラズマ化することができる。尚、ガス流制御部材の、外部電極の軸線を中心にした配設角度の下限は、供給穴を塞がずに当該供給穴に最も接近した位置となる角度である。
【００１９】
また、前記処理ガス吐出装置は、前記供給穴の軸線と直交し、前記外部電極の軸線を含む対称面を基準にして前記ガス流制御部材と対称位置に、前記外部電極と内部誘電体との間の間隔を一定にするためのスペーサが設けられていても良い。
【００２０】
これは、外部電極と内部誘電体との間の間隔が一定でないと、プラズマの生成を均一にすることができないからであるが、ガス流制御部材を外部電極と内部誘電体との間に配設することによって外部電極と内部誘電体との間の間隔が一定とならなく恐れがあるため、前記スペーサを設けることで、このような不都合を有効に解消することができる。
【００２１】
また、前記ガス流制御部材と外部電極又は内部誘電体との間には、該外部電極と内部誘電体との間の距離の２０％〜５０％の隙間が形成されていても良い。これは、外部電極と内部誘電体との間をガス流制御部材によって完全に塞ごうとすると、当該ガス流制御部材の製造精度などにより、前記スペーサを設けたとしても、外部電極と内部誘電体との間の間隔を一定にすることができないため、隙間を形成してガス流制御部材を設けることが好ましいからである。但し、隙間の大きさが外部電極と内部誘電体との間の距離の５０％よりも大きくなると、当該ガス流制御部材によって、外部電極の円周方向に向けて流動する処理ガスの流れを外部電極の軸線方向に向けるという効果が得られ難くなる。
【００２２】
また、前記外部電極には、前記供給穴が２００ｍｍ〜３００ｍｍの間隔で該外部電極の軸線方向に複数形成され、前記ガス流制御部材は、前記各供給穴に対応するように前記外部電極の軸線方向に複数設けられていても良い。
【００２３】
これは、供給穴の間隔が２００ｍｍよりも短いと、供給穴の数が多くなるために、処理ガスを効率的に外部電極と内部誘電体との間に供給することができないからであり、供給穴の間隔が３００ｍｍよりも長いと、供給穴間隔が広くなって処理ガスを外部電極と内部誘電体との間に均一に充満させることができないからである。したがって、上記範囲内であれば、処理ガスを外部電極と内部誘電体との間に効率的に供給することができるとともに、均一に充満させることができる。尚、供給穴の間隔は、２２０ｍｍであると、更に好ましい。
【００２４】
また、前記ガス流制御部材は、その長手方向の長さが、前記供給穴の形成間隔の５％〜３０％の長さであっても良い。これは、ガス流制御部材の長手方向の長さが供給穴の形成間隔の５％よりも短いと、当該ガス流制御部材によって、外部電極の円周方向に向けて流動する処理ガスの流れを外部電極の軸線方向に向けるという効果が得られ難く、供給穴の形成間隔の３０％よりも長いと、外部電極の円周方向においてガス流制御部材と吐出穴との間に処理ガスが充満し難くなって処理ガスが不均一に充満するからである。したがって、上記範囲内であれば、処理ガスの流速や圧力を外部電極の吐出穴側において略均一にすることができるとともに、当該処理ガスを外部電極と内部誘電体との間に均一に充満させることができる。尚、供給穴の間隔が２２０ｍｍのとき、ガス流制御部材の長手方向の長さは、３０ｍｍ〜６０ｍｍであると、更に好ましい。
【００２５】
また、前記外部電極は、その軸線方向の長さが２００ｍｍ〜３００ｍｍであり、前記供給穴が該軸線方向中央部に形成されてなり、前記ガス流制御部材は、その長手方向の長さが、前記外部電極の軸線方向の長さの５％〜３０％であっても良い。これは、供給穴の形成間隔を２００ｍｍ〜３００ｍｍにしたときや、ガス流制御部材の長手方向の長さを供給穴の形成間隔の５％〜３０％の長さにしたときと同様の理由からである。尚、外部電極の軸線方向の長さが２２０ｍｍであり、ガス流制御部材の長手方向の長さが３０ｍｍ〜６０ｍｍであれば、更に好ましい。
【００２６】
また、前記外部電極は、管状に形成され、前記供給穴及び吐出穴を有する外部誘電体と、該外部誘電体の外周面に前記供給穴及び吐出穴を塞がないように設けられ、接地された電極本体とからなり、前記電力供給手段は、前記内部電極と外部電極の電極本体との間に電力を印加するように構成され、前記ガス供給手段は、前記供給管を介して前記供給穴から前記外部誘電体と内部誘電体との間に前記処理ガスを供給するように構成されていても良い。
【００２７】
これは、外部電極（電極本体）には、プラズマ中のイオンが当該電極本体側に移動して衝突し、この衝突によって電極本体がスパッタされ、当該電極本体を構成する原子が処理ガス中に不純物として含まれてしまうからであり、外部誘電体の外周面に電極本体を設けることで、このような不都合を防止して、不純物の混入のない処理ガスを外部誘電体の吐出穴から吐出させることができる。
【００２８】
また、本発明は、
処理対象物を支持する支持手段と、
上述した処理ガス吐出装置とを備え、
前記処理ガス吐出装置は、前記吐出穴が前記支持手段によって支持された処理対象物と対峙するように配置され、
前記処理ガス吐出装置から吐出された処理ガスによって前記処理対象物の表面を処理するように構成されてなることを特徴とする表面処理装置に係る。
【００２９】
この表面処理装置によれば、処理ガス吐出装置が、上述のように、処理ガスを均一にプラズマ化することができることから、処理対象物表面にラジカル原子やイオンを均一に供給することができ、プラズマ表面処理（例えば、成膜処理や表面改質処理など）を効率的且つムラなく実施することができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明に係る処理ガス吐出装置によれば、処理ガスを均一にプラズマ化してラジカル原子やイオンを均一に吐出することができ、また、本発明に係る表面処理装置によれば、プラズマ表面処理を効率的且つムラ無く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る表面処理装置の概略構成を示した正断面図であり、図２は、図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【００３２】
図１及び図２に示すように、本例の表面処理装置１は、基板Ｋを水平に支持して所定の方向（図２の矢示方向）に搬送する搬送ローラ１０と、この搬送ローラ１０によって搬送される基板Ｋの上方に配設され、当該基板Ｋに向け処理ガスをプラズマ化して吐出する吐出機構２１、及びこの吐出機構２１に前記処理ガスを供給するガス供給機構４０からなる処理ガス吐出装置２０とを備えて構成される。
【００３３】
前記搬送ローラ１０は、その複数が基板搬送方向に沿って所定間隔で配設され、その回転軸１０ａの両端部が支持部材（図示せず）によって回転自在に支持されている。また、搬送ローラ１０は、その回転軸１０ａの一方端が駆動機構（図示せず）に接続されており、この駆動機構（図示せず）によって回転軸１０ａが軸中心に回転せしめられることで、基板Ｋを前記基板搬送方向に搬送する。
【００３４】
前記吐出機構２１は、石英ガラス管などから構成された外部誘電体２３、及びこの外部誘電体２３の外周面に設けられ、接地された接地電極（電極本体）２４からなる外部電極２２と、石英ガラス管などから構成され、外部誘電体２３の管内に、当該外部誘電体２３と一定間隔を隔てるように且つ当該外部誘電体２３と同軸に設けられる内部誘電体２５と、内部誘電体２５の管内に設けられる内部電極２６と、内部電極２６と接地電極２４との間に高周波電力を印加する高周波電源２７と、棒状に形成され、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に配設されるガス流制御部材２８と、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に配設されるスペーサ２９と、外部誘電体２３の両端部にそれぞれ設けられ、当該両端部を封止する封止部材３０と、各封止部材３０に支持され、内部誘電体２５の両端部を保持する保持部材３１とを備える。
【００３５】
前記外部誘電体２３は、その軸線が基板搬送方向と直交するとともに、基板Ｋの全幅に渡り当該基板Ｋと一定間隔を隔てて対峙するように当該基板Ｋの上方に設けられており、上部外周面から内周面に貫通し、ガス供給機構４０から処理ガスが供給される供給穴２３ａと、下部外周面から内周面に貫通し、前記供給された処理ガスを基板Ｋに向けて吐出するスリット状の吐出穴２３ｂとを、当該外部誘電体２３の円周方向に１８０°隔てた位置にそれぞれ備えている。
【００３６】
前記供給穴２３ａは、外部誘電体２３の軸線方向に２００ｍｍ〜３００ｍｍの間隔Ｐで複数形成され、前記吐出穴２３ｂは、その長手方向が外部誘電体２３の軸線と平行に形成されるとともに、基板Ｋの幅よりも長く形成されている。尚、供給穴２３ａの好ましい形成間隔Ｐは２２０ｍｍである。
【００３７】
また、この供給穴２３ａの内周面には、図示しないオリフィスが設けられて、当該供給穴２３ａから外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に流入する処理ガスの流量が調整されており、これによって、各供給穴２３ａから流入する処理ガスの流量が均一にされる。
【００３８】
前記接地電極２４は、外部誘電体２３の端部（一方端及び他方端）と供給穴２３ａとの間の外周面、及び外部誘電体２３の供給穴２３ａ間の外周面にそれぞれ設けられ、吐出穴２３ｂを塞がないように下部側が外部誘電体２３の軸線方向に沿って開口している。
【００３９】
前記内部誘電体２５は、その両端部が外部誘電体２３の端部から突出して前記封止部材３０の凹部３０ａ内に設けられており、この凹部３０ａ内に配設された前記保持部材３１によって当該端部が保持されている。
【００４０】
前記ガス流制御部材２８は、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の、当該外部誘電体２３の円周方向において供給穴２３ａと吐出穴２３ｂとの間であり且つ供給穴２３ａの両側に配設される。具体的には、外部誘電体２３の軸線を中心にした、供給穴２３ａの軸線からの配設角度θが６０°以下となる位置（本例では、４５°の位置）に、長手方向が外部誘電体２３の軸線と平行となるように配設されている。また、ガス流制御部材２８は、その長手方向の長さＬが、供給穴２３ａの形成間隔Ｐの５％〜３０％の長さとなるように構成されている。尚、前記配設角度θの下限は、供給穴２３ａを塞がずに当該供給穴２３ａに最も接近した位置となる角度である。また、このガス流制御部材２８は、各供給穴２３ａに対応して外部誘電体２３の軸線方向に複数設けられている。また、供給穴２３ａの形成間隔Ｐが２２０ｍｍのとき、好ましいガス流制御部材２８の長さＬは３０ｍｍ〜６０ｍｍである。
【００４１】
前記スペーサ２９は、供給穴２３ａの軸線と直交し、外部誘電体２３の軸線を含む対称面Ｍを基準にしてガス流制御部材２８と対称位置に設けられ、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の間隔を一定にするためのものである。尚、このスペーサ２９は、その長手方向の長さが処理ガスの流動を妨げないようにガス流制御部材２８よりも短く形成され、また、ガス流制御部材２８と同様に、各供給穴２３ａに対応して外部誘電体２３の軸線方向に複数設けられている。
【００４２】
前記ガス供給機構４０は、例えば、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）式窒素ガス生成装置などから構成されるもので、外部誘電体２３の各供給穴２３ａにそれぞれ接続した供給管４０ａを備えており、この供給管４０ａを介して供給穴２３ａから外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に所定の処理ガス（窒素ガスを主成分とする処理ガス）を供給する。
【００４３】
以上のように構成された本例の表面処理装置１によれば、ガス供給機構４０により供給管４０ａを介して供給穴２３ａから外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に処理ガスが供給されると、供給された処理ガスは、当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間をこれらの円周方向や軸線方向に向けて流動し、円周方向に向けて流動する処理ガスは、ガス流制御部材２８によって軸線方向に向かう流れとされる。これにより、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の処理ガスは、円周方向の流速が遅くなって軸線方向に広がるように流動し、少なくとも吐出穴側において流速や圧力が略均一な状態で当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に充満する。
【００４４】
内部電極２６と接地電極２４との間には、高周波電源２７により高周波電力が印加され、当該内部電極２６と接地電極２４とによって高周波電界が形成されており、前記処理ガスは、この高周波電界によって当該内部電極２６（内部誘電体２５）と接地電極２４（外部誘電体２３）との間に生じる放電により、ラジカル原子やイオンなどを含んだプラズマとされる。
【００４５】
そして、プラズマ化された処理ガスは、吐出穴２３ｂから外部へ吐出され、吐出された処理ガス中のラジカル原子やイオンによって、搬送ローラ１０により搬送される基板Ｋの表面が処理される（例えば、成膜処理や表面改質処理などが行われる）。
【００４６】
上述のように、本例の表面処理装置１における処理ガス吐出装置２０では、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に、長手方向が外部誘電体２３の軸線と平行にガス流制御部材２８を配設しているので、このガス流制御部材２８により処理ガスを外部誘電体２３の軸線方向に流動させて、当該処理ガスをその流速や圧力が少なくとも外部誘電体２３の吐出穴２３ｂ側において略均一となるように外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に充満させることができ、当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の処理ガスを均一にプラズマ化することができる。
【００４７】
また、供給穴２３ａを外部誘電体２３の上部外周面に、吐出穴２３ｂを外部誘電体２３の下部外周面に形成して、当該供給穴２３ａと吐出穴２３ｂとを外部誘電体２３の円周方向に１８０°隔てた位置にそれぞれ設けるとともに、ガス流制御部材２８を、外部誘電体２３の軸線を中心にした、供給穴２３ａの軸線からの配設角度θが６０°以下となる位置に配設しており、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の処理ガスをより効果的に均一にプラズマ化することができる。
【００４８】
尚、供給穴２３ａと吐出穴２３ｂとを１８０°隔てて形成しているのは、外部誘電体２３の円周両方向における処理ガスの流動距離を同じにして外部誘電体２３と内部誘電体２５との間を流動する処理ガスの流速や圧力を同じにすることができるからであり、また、前記配設角度θを６０°以下にしているのは、６０°よりも大きくすると、当該ガス流制御部材２８の配設位置が吐出穴２３ｂ側に近づき、吐出穴２３ｂ側において流速や圧力を略均一な状態にして処理ガスを外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に充満させることができないからである。
【００４９】
また、供給穴２３ａの軸線と直交し、外部誘電体２３の軸線を含む対称面Ｍを基準にしてガス流制御部材２８と対称位置にスペーサ２９を設けており、ガス流制御部材２８を外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に配設することによって外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の間隔が一定とならなくなるようなことがあっても、当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に一定の間隔を確実に形成することができる。
【００５０】
尚、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の間隔が一定でなければならないのは、当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間で放電を確実に生じさせて、プラズマの生成が不均一になるのを防止するためである。
【００５１】
また、供給穴２３ａの形成間隔Ｐを２００ｍｍ〜３００ｍｍに設定しており、処理ガスを外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に効率的に供給することができるとともに、均一に充満させることができる。
【００５２】
尚、このような範囲としているのは、供給穴２３ａの形成間隔Ｐが２００ｍｍよりも短いと、供給穴２３ａの数が多くなるために、処理ガスを効率的に外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に供給することができないからであり、供給穴２３ａの形成間隔Ｐが３００ｍｍよりも長いと、供給穴２３ａの形成間隔Ｐが広くなって処理ガスを外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に均一に充満させることができないからである。
【００５３】
また、前記ガス流制御部材２８の長手方向の長さＬを、供給穴２３ａの形成間隔Ｐの５％〜３０％の長さとしており、処理ガスの流速や圧力を外部誘電体２３の吐出穴２３ｂ側において略均一にすることができるとともに、当該処理ガスを外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に均一に充満させることができる。
【００５４】
尚、このような範囲としているのは、ガス流制御部材２８の長手方向の長さＬが供給穴２３ａの形成間隔Ｐの５％よりも短いと、当該ガス流制御部材２８によって、外部誘電体２３の円周方向に向けて流動する処理ガスの流れを外部誘電体２３の軸線方向に向けるという効果が得られ難く、供給穴２３ａの形成間隔Ｐの３０％よりも長いと、外部誘電体２３の円周方向においてガス流制御部材２８と吐出穴２３ｂとの間に処理ガスが充満し難くなって処理ガスが不均一に充満するからである。
【００５５】
また、外部誘電体２３の外周面に接地電極２４を設けており、不純物の混入のない処理ガスを吐出穴２３ｂから吐出させることができる。これは、外部電極２２が接地電極２４のみから構成され、外部誘電体２３を備えていないと、プラズマ中のイオンが接地電極２４側に移動して衝突し、この衝突によって接地電極２４がスパッタされ、当該接地電極２４を構成する原子が処理ガス中に不純物として含まれてしまうからである。
【００５６】
斯くして、本例の表面処理装置１によれば、上記処理ガス吐出装置２０が、処理ガスを均一にプラズマ化することができることから、基板Ｋ表面にラジカル原子やイオンを均一に供給することができ、プラズマ表面処理を効率的且つムラなく実施することができる。
【００５７】
因みに、処理ガス吐出装置２０の実施例１として、ガス流制御部材２８の配設角度θを４５°と、ガス流制御部材２８の長手方向の長さＬを３２ｍｍとして、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に供給穴２３ａから処理ガスを供給したところ、当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間を流動する処理ガスの流速や圧力は、図５のようになった。
【００５８】
また、実施例２として、ガス流制御部材２８の配設角度θを４５°と、ガス流制御部材２８の長手方向の長さＬを４８ｍｍとして、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に供給穴２３ａから処理ガスを供給したところ、当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間を流動する処理ガスの流速や圧力は、図６のようになった。
【００５９】
一方、比較例１として、ガス流制御部材２８を設けずに、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に供給穴２３ａから処理ガスを供給したところ、当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間を流動する処理ガスの流速や圧力は、図７のようになった。
【００６０】
また、比較例２として、ガス流制御部材２８の配設角度θを９０°と、ガス流制御部材２８の長手方向の長さＬを１６ｍｍとして、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に供給穴２３ａから処理ガスを供給したところ、当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間を流動する処理ガスの流速や圧力は、図８のようになった。
【００６１】
また、比較例３として、ガス流制御部材２８の配設角度θを４５°と、ガス流制御部材２８の長手方向の長さＬを１６ｍｍとして、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に供給穴２３ａから処理ガスを供給したところ、当該外部誘電体２３と内部誘電体２５との間を流動する処理ガスの流速や圧力は、図９のようになった。
【００６２】
前記実施例１及び実施例２と、前記比較例１乃至３とを対比すると、ガス流制御部材２８を、その配設角度θを６０°以下で、その長手方向の長さＬを供給穴２３ａの形成間隔Ｐの５％〜３０％の長さで設けることによって、処理ガスの流速や圧力が少なくとも外部誘電体２３の吐出穴２３ｂ側において略均一となっていることがわかり、このことからも、本例の処理ガス吐出装置２０によれば、処理ガスの流速や圧力を少なくとも外部誘電体２３の吐出穴２３ｂ側において略均一にすることができると言える。尚、上記図５乃至図９において、（ａ）は、処理ガスの流速分布を、（ｂ）は、処理ガスの圧力分布をそれぞれ示しており、また、図の下部側が吐出穴２３ｂ側を示している。
【００６３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００６４】
上例では、ガス流制御部材２８を、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に隙間が形成されないように設けたが、これに限られるものではなく、図３や図４に示すように、ガス流制御部材２８と外部誘電体２３や内部誘電体２５との間に、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の距離ｄの２０％〜５０％の長さｇの隙間２８ａが形成されるようにガス流制御部材２８を設け、前記スペーサ２９を省略するようにしても良い。
【００６５】
これは、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間をガス流制御部材２８によって完全に塞ごうとすると、当該ガス流制御部材２８の製造精度などにより、前記スペーサ２９を設けたとしても、外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の間隔を一定にすることができず、プラズマの生成が不均一になるからである。但し、隙間２８ａの長さｇが外部誘電体２３と内部誘電体２５との間の距離ｄの５０％よりも大きくなると、当該ガス流制御部材２８によって、外部誘電体２３の円周方向に向けて流動する処理ガスの流れを外部誘電体２３の軸線方向に向けるという効果が得られ難くなる。
【００６６】
また、上例では、外部誘電体２３の軸線方向に２００ｍｍ〜３００ｍｍの間隔で複数の供給穴２３ａを形成したが、これに限られるものではなく、供給穴２３ａを一つだけ形成するようにしても良い。
【００６７】
この場合、外部誘電体２３の軸線方向の長さを２００ｍｍ〜３００ｍｍとし、供給穴２３ａを外部誘電体２３の軸線方向中央部に形成するとともに、ガス流制御部材２８の長手方向の長さを、外部誘電体２３の軸線方向の長さの５％〜３０％にすると良い。このようにしても、供給穴２３ａの形成間隔Ｐを２００ｍｍ〜３００ｍｍにしたときや、ガス流制御部材２８の長手方向の長さＬを供給穴２３ａの形成間隔Ｐの５％〜３０％の長さにしたときと同様の理由から、処理ガスを外部誘電体２３と内部誘電体２５との間に効率的に供給したり、均一に充満させたり、処理ガスの流速や圧力を外部誘電体２３の吐出穴２３ｂ側において略均一にすることができる。尚、この場合において、外部誘電体２３の軸線方向の長さが２２０ｍｍであり、ガス流制御部材２８の長手方向の長さが３０ｍｍ〜６０ｍｍであれば、更に好ましい。
【００６８】
また、前記吐出穴２３ｂは、スリット状のものに限られるものではなく、外部誘電体２３の軸線方向に所定間隔で形成された複数の貫通穴から構成しても良い。
【００６９】
また、内部電極２６の内部に冷却液を流通させる冷却管を適宜設けて、この冷却管内を流通する冷却液により内部電極２６を冷却し、これによって、石英ガラス管たる外部誘電体２３や内部誘電体２５が破損するのを防止するようにしても良い。
【００７０】
また、上例では、基板Ｋを処理するように構成したが、処理対象物は基板Ｋに限定されるものではなく、また、処理ガスも窒素ガスを主成分とするものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面処理装置の概略構成を示した正断面図である。
【図２】図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る吐出機構の概略構成を示した断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る吐出機構の概略構成を示した断面図である。
【図５】実施例１における処理ガスの流速分布及び圧力分布を示した図である。
【図６】実施例２における処理ガスの流速分布及び圧力分布を示した図である。
【図７】比較例１における処理ガスの流速分布及び圧力分布を示した図である。
【図８】比較例２における処理ガスの流速分布及び圧力分布を示した図である。
【図９】比較例３における処理ガスの流速分布及び圧力分布を示した図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    表面処理装置
１０  搬送ローラ
２０  処理ガス吐出装置
２１  吐出機構
２２  外部電極
２３  外部誘電体
２３ａ  供給穴
２３ｂ  吐出穴
２４  接地電極（電極本体）
２５  内部誘電体
２６  内部電極
２７  高周波電源
２８  ガス流制御部材
２９  スペーサ
３０  封止部材
３１  保持部材
４０  ガス供給機構
４０ａ  供給管
【図１】
2007059242.tif 000003
【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】
2007059242.tif 000008
【図７】
2007059242.tif 000009
【図８】
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【図９】
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