(57)【要約】【課題】成膜に際し、容器内のプラズマ状態を精度よく監視する。【解決手段】有底筒状の容器Ｗ内に処理ガスＧを導入する処理ガス導入管１３と、容器Ｗ外部から電磁波を照射して容器Ｗ内の処理ガスＧをプラズマ化する電磁波照射手段１２と、容器Ｗ内で発生するプラズマ光を受光面１７ａで受光し、得られた受光信号に基づいてこの容器Ｗ内のプラズマ状態を監視する監視手段１７とが備えられ、容器Ｗ内の処理ガスＧをプラズマ化してこの容器Ｗの内面に膜を形成しながら、監視手段１７により容器Ｗ内のプラズマ状態を監視するプラズマ処理装置１０であって、処理ガス導入管１３の内部は、その先端開口部１３ａを介して容器Ｗの内部に連通可能とされ、受光面１７ａは、処理ガス導入管１３の内部を通してその先端開口部１３ａから前記プラズマ光を受光するように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の容器内に処理ガスを導入する処理ガス導入管と、容器外部から電磁波を照射して容器内の処理ガスをプラズマ化する電磁波照射手段と、容器内で発生するプラズマ光を受光面で受光し、得られた受光信号に基づいてこの容器内のプラズマ状態を監視する監視手段とが備えられ、容器内の処理ガスをプラズマ化してこの容器の内面に膜を形成しながら、前記監視手段により容器内のプラズマ状態を監視するプラズマ処理装置であって、
前記処理ガス導入管の内部は、その先端開口部を介して前記容器の内部に連通可能とされ、前記受光面は、処理ガス導入管の内部を通して前記先端開口部から前記プラズマ光を受光するように配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記受光面は処理ガス導入管の内部に配置され、この処理ガス導入管において、処理ガス導入管に処理ガスを供給する処理ガス供給手段との連結部分は、前記受光面よりも前記先端開口部寄りに位置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２記載のプラズマ処理装置において、
処理ガス導入管の内部において前記連結部分と受光面との間に、前記プラズマ光が透過可能な封止材が嵌合されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
容器に電磁波を照射して容器内の処理ガスをプラズマ化することによりこの容器の内面に膜を形成しながら、容器内のプラズマ状態を監視するプラズマ処理方法であって、
請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用い、容器の内面に膜を形成しながら、処理ガス導入管の内部を通して前記先端開口部から容器内で発生したプラズマ光を受光面で受光し、得られた受光信号に基づいて容器内のプラズマ状態を監視することを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に電磁波を照射して容器内の処理ガスをプラズマ化することにより、この容器の内面に膜を形成しながら、容器内のプラズマ状態を監視するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のプラズマ処理装置としては、例えば下記特許文献１から３に示されるような、有底筒状の容器内に処理ガスを導入する処理ガス導入管と、容器に電磁波を照射して容器内の処理ガスをプラズマ化する電磁波照射手段と、容器内で発生するプラズマ光を受光センサまたは受光ファイバー等の受光面で受光し、得られた受光信号に基づいてこの容器内のプラズマ状態を監視する監視手段とが備えられ、容器内の処理ガスをプラズマ化してこの容器の内面に膜を形成しながら、前記監視手段により容器内のプラズマ状態を監視する構成が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２６９９３１号公報
【特許文献２】特開２００５−４８２４９号公報
【特許文献３】特開２００５−２４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来のプラズマ処理装置では、監視手段の受光面が、容器の径方向外方に配置され、容器内で発生したプラズマ光を容器の径方向外方で受光していたので、例えば、容器を形成する材料が着色されていたり、あるいは容器にシールが貼着、若しくは文字等が印刷されていた場合には、受光面で受光される前記プラズマ光の光量が大きく低下し、容器内のプラズマ状態を監視するのができなくなるおそれがあった。
【０００４】
本発明は、このような背景の下になされたもので、成膜等のプラズマ処理に際し、容器内のプラズマ状態を精度よく監視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する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、有底筒状の容器内に処理ガスを導入する処理ガス導入管と、容器外部から電磁波を照射して容器内の処理ガスをプラズマ化する電磁波照射手段と、容器内で発生するプラズマ光を受光面で受光し、得られた受光信号に基づいてこの容器内のプラズマ状態を監視する監視手段とが備えられ、容器内の処理ガスをプラズマ化してこの容器の内面に膜を形成しながら、前記監視手段により容器内のプラズマ状態を監視するプラズマ処理装置であって、前記処理ガス導入管の内部は、その先端開口部を介して前記容器の内部に連通可能とされ、前記受光面は、処理ガス導入管の内部を通して前記先端開口部から前記プラズマ光を受光するように配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、処理ガス導入管の内部が、その先端開口部を介して容器の内部と連通し、受光面が、処理ガス導入管の内部を通して前記先端開口部から前記プラズマ光を受光するように配置されているので、容器内で発生したプラズマ光を、処理ガス導入管の先端開口部からこの導入管の内部を通して直接受光面で受光することが可能になる。したがって、容器内で発生したプラズマ光を、略その光量のまま受光面で受光することが可能になり、容器を形成する材料が着色されたり、あるいは容器にシールが貼着、若しくは文字等が印刷されていても、容器内のプラズマ状態を精度よく監視することができる。
【０００６】
ここで、前記受光面は処理ガス導入管の内部に配置され、この処理ガス導入管において、処理ガス導入管に処理ガスを供給する処理ガス供給手段との連結部分は、前記受光面よりも前記先端開口部寄りに位置されてもよい。
この場合、受光面が処理ガス導入管の内部に配置されているので、容器内のプラズマ状態をより一層高精度に監視することが可能になる。しかも、処理ガス導入管において、処理ガス供給手段との連結部分が、受光面よりも前記先端開口部寄りに配置されているので、処理ガス供給手段から前記連結部分を介して処理ガス導入管内に導入された処理ガスに、受光面が晒されるのを抑えることが可能になり、この受光面が汚れたり、破損したりするのを抑制することができる。
したがって、プラズマ処理装置のランニングコストを増大させることなく、容器内のプラズマ状態を高精度に監視することができる。
【０００７】
また、処理ガス導入管の内部において前記連結部分と受光面との間に、前記プラズマ光が透過可能な封止材が嵌合されてもよい。
この場合、処理ガス導入管に導入された処理ガスに対して受光面を遮断することが可能なり、プラズマ処理装置のランニングコストの増大を確実に防ぐことができる。
【０００８】
本発明のプラズマ処理方法は、容器に電磁波を照射して容器内の処理ガスをプラズマ化することによりこの容器の内面に膜を形成しながら、容器内のプラズマ状態を監視するプラズマ処理方法であって、本発明のプラズマ処理装置を用い、容器の内面に膜を形成しながら、処理ガス導入管の内部を通して前記先端開口部から容器内で発生したプラズマ光を受光面で受光し、得られた受光信号に基づいて容器内のプラズマ状態を監視することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法によれば、成膜に際し、容器内のプラズマ状態を精度よく監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１に基づいて本発明の一実施形態を説明する。本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、有底筒状の容器Ｗ内に処理ガスＧを導入する処理ガス導入管１３と、容器Ｗにマイクロ波を照射して容器Ｗ内の処理ガスＧをプラズマ化するマイクロ波照射手段（電磁波照射手段）１２と、容器Ｗ内で発生するプラズマ光を受光面１７ａで受光し、得られた受光信号に基づいてこの容器Ｗ内でのプラズマ状態を監視する監視手段１７とが備えられ、容器Ｗ内の処理ガスＧをプラズマ化してこの容器Ｗの内面に膜を形成しながら、監視手段１７により容器Ｗ内のプラズマ状態を監視する構成とされている。
【００１１】
図示の例では、容器Ｗは倒立姿勢とされてその上端開口部Ｗ１が閉塞された状態で処理装置本体１１内に配置され、この処理装置本体１１に容器Ｗの胴部Ｗ２に向けて開口する開口部１１ａが形成されている。また、マイクロ波照射手段１２は、マイクロ波発生器１２ａとアンテナ１２ｂとを備え、アンテナ１２ｂの先端部が処理装置本体１１の開口部１１ａ内に位置され、マイクロ波をアンテナ１２ｂから直接処理装置本体１１内に導入するようになっている。さらに、監視手段１７は、容器Ｗ内で発生するプラズマ光を受光する受光面１７ａと、この受光部１７ａで得られた受光信号に基づいて容器Ｗ内のプラズマ状態を監視する検出部１７ｃと、これらの受光部１７ａと検出部１７ｃとを連結し、受光部１７ａからの受光信号を検出部１７ｃに送信するファイバー１７ｂとが備えられている。
【００１２】
また、処理装置本体１１内に、この処理装置本体１１の内面のうち容器Ｗの胴部Ｗ２と対向する側面、および容器Ｗの胴部Ｗ２それぞれの間に隙間を設けた状態で、この容器Ｗの胴部Ｗ２を全周にわたって囲繞する誘電管１５が設けられている。この誘電管１５は筒状とされて、その両端開口部はそれぞれ、処理装置本体１１における天板１１ｃおよび底蓋１１ｂの各内面によって閉塞されている。また、処理装置本体１１の開口部１１ａは、誘電管１５の外周面に向けて開口している。
【００１３】
なお、容器Ｗは、例えばポリエチレンテレフタレート等のポリエステルにより形成されたいわゆるペットボトルとされている。また、誘電管１５は、高誘電率の電磁波伝搬材料により形成され、その内面にその全域にわたって石英等の電磁波透過材料からなる図示されない気密材料が設けられている。
ここで、処理ガス導入管１３は、この底蓋１１ｂに貫設されており、処理装置本体１１内に配置された容器Ｗの内部にその上端開口部Ｗ１から挿入されるようになっている。また、処理装置本体１１の天板１１ｃは開閉可能とされ、容器Ｗを処理装置本体１１内から出し入れできるようになっている。さらに、処理装置本体１１には、図示されない真空ポンプに接続された排気管１４が連結され、処理装置本体１１の内部が減圧調整可能とされている。
【００１４】
そして、本実施形態では、処理ガス導入管１３は、その先端開口部１３ａが容器Ｗ内に開口させられるようにして設けられ、すなわち、処理ガス導入管１３の内部は、その先端開口部１３ａを介して容器Ｗの内部に連通可能とされ、受光面１７ａは処理ガス導入管１３の内部を通してその先端開口部１３ａからの前記プラズマ光を受光するように配置されている。また、受光面１７ａは処理ガス導入管１３の内部に配置され、この処理ガス導入管１３において、処理ガス導入管１３に処理ガスＧを供給する図示されない処理ガス供給手段との連結部分１３ｂは、この受光面１７ａよりも前記先端開口部１３ａ寄りに位置されている。さらに、処理ガス導入管１３の内部において前記連結部分１３ｂと受光面１７ａとの間に、前記プラズマ光が透過可能な封止材１８が嵌合されている。なお、この封止材１８は、例えばガラス、石英等といった可視光を透過する材質により形成されている。
【００１５】
以上のように構成されたマイクロ波プラズマ処理装置１０においては、処理装置本体１１内に、マイクロ波照射手段１２から前記開口部１１ａを介してマイクロ波を導入し、処理ガス導入管１３から容器Ｗ内に供給された処理ガスＧをプラズマ化することによって、容器Ｗの胴部Ｗ２の内面に膜を形成しながら、容器Ｗ内で発生したプラズマ光を受光面１７ａで受光し、得られた受光信号に基づいて容器Ｗ内のプラズマ状態を監視する。
【００１６】
ここで、マイクロ波照射手段１２から前記開口部１１ａを介して処理装置本体１１内に導入されたマイクロ波を、容器Ｗの胴部Ｗ２に照射させる前に誘電管１５の外周面に照射させることにより、このマイクロ波を、誘電管１５の外周面上でその全周にわたって均一なエネルギ量に分散した状態で内面の誘電管１５を透過させることによって、容器Ｗの胴部Ｗ２にその全周にわたって均一なエネルギ量のマイクロ波を照射する。そして、容器Ｗ内で発生したプラズマ光を、処理ガス導入管１３の先端開口部１３ａからその内部を通して受光面１７ａで受光し、この受光信号をファイバー１７ｂを介して検出部１７ｃで受信し演算処理することによって、容器Ｗ内のプラズマ状態を監視する。
【００１７】
以上説明したように、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０によれば、  処理ガス導入管１３の先端開口部１３ａが容器Ｗ内に開口し、かつ受光面１７ａがこの処理ガス導入管１３の内部を通して先端開口部１３ａから前記プラズマ光を受光するように配置されているので、容器Ｗ内で発生したプラズマ光を、処理ガス導入管１３の先端開口部１３ａからこの導入管１３の内部を通して直接受光面１７ａで受光することが可能となる。したがって、容器Ｗ内で発生したプラズマ光を、略その光量のままファイバー１７ｂを通して検出部１７ｃで受光することが可能になり、容器Ｗを形成する材料が着色されたり、あるいは容器Ｗにシールが貼着、若しくは文字等が印刷されていても、容器Ｗ内のプラズマ状態を精度よく監視することができる。
【００１８】
また、本実施形態では、受光面１７ａが処理ガス導入管１３の内部に配置されているので、容器Ｗ内のプラズマ状態をより一層高精度に監視することが可能になる。しかも、処理ガス導入管１３において、処理ガス供給手段との連結部分１３ｂが、受光面１７ａよりも前記先端開口部１３ａ寄りに配置されているので、処理ガス供給手段から前記連結部分１３ｂを介して処理ガス導入管１３内に導入された処理ガスＧに、受光面１７ａが晒されるのを抑えることが可能になり、受光面１７ａが汚れたり、破損したりするのを抑制することができる。
したがって、マイクロ波プラズマ処理装置１０のランニングコストを増大させることなく、容器Ｗ内のプラズマ状態を高精度に監視することができる。
【００１９】
さらに、処理ガス導入管１３の内部において前記連結部分１３ｂと受光面１７ａとの間に、プラズマ光が透過可能な封止材１８が嵌合されているので、処理ガス導入管１３に導入された処理ガスＧに対して受光面１７ａを遮断することが可能なり、マイクロ波プラズマ処理装置１０のランニングコストの増大を確実に防ぐことができる。
【００２０】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
前記実施形態では、受光面１７ａを処理ガス導入管１３内に配置したが、これに代えて、例えば処理ガス導入管１３の外側からその後端開口部に対向させて配置し、容器Ｗ内のプラズマ光を、前記先端開口部１３ａから処理ガス導入管１３の内部を通して受光させるようにしてもよい。
【００２１】
また、処理ガス導入管１３において、前記連結部分１３ｂを、受光面１７ａよりも前記先端開口部１３ａ寄りに配置したが、これに代えて、受光面１７ａを、前記連結部分１３ｂよりも前記先端開口部１３ａ寄りに配置してもよい。
さらに、処理ガス導入管１３の内部において前記連結部分１３ｂと受光面１７ａとの間に、プラズマ光が透過可能な封止材１８を嵌合させたが、この封止材１８を設けない構成においても適用可能である。
さらにまた、誘電管１５、前記誘電被膜、容器Ｗおよび封止材１８の各材質は前記実施形態で示したものに限られるものではなく、例えば受光面１７ａがプラズマに晒されるのを抑えるために光透過性のある電磁波遮断材料で構成することも可能である。
【００２２】
また、前記実施形態では、処理ガス導入管１３の先端開口部１３ａ側を、容器Ｗ内にその上端開口部Ｗ１から挿入したが、これに代えて、例えば、前記先端開口部１３ａを、容器Ｗの外側からその上端開口部Ｗ１に対向させて配置した状態で、処理ガス導入管１３の内部を、その先端開口部１３ａを介して容器Ｗの内部と連通させるようにしてもよい。
さらに、処理装置本体１１内に誘電管１５を設けたが、この誘電管１５を有しない構成においても適用可能である。
さらにまた、マイクロ波照射手段１２のアンテナ１２ｂの先端部を、処理装置本体１１の開口部１１ａ内に位置させたが、これに代えて、例えば前記開口部１１ａに導波管を連結し、アンテナ１２ｂからのマイクロ波を、導波管を通過させた後に前記開口部１１ａを介して処理装置本体１１内に導入するようにしてもよい。
【００２３】
また、前記実施形態では、容器Ｗ内の処理ガスＧをプラズマ化する電磁波照射手段として、マイクロ波照射手段１２を示したが、これに代えて、例えば高周波照射手段や直流高圧電源を採用してもよい。
さらに、上述のように容器Ｗ内のプラズマ状態を監視して得られた結果に基づいて、例えば処理ガスＧの供給量等や、電磁波照射手段に付加する電力等を制御するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
成膜に際し、容器内のプラズマ状態を精度よく監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態として示したプラズマ処理装置の概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  プラズマ処理装置
１２  マイクロ波照射手段（電磁波照射手段）
１３  処理ガス導入管
１３ａ  先端開口部
１３ｂ  連結部分
１７  監視手段
１７ａ  受光面
１７ｂ  ファイバー
１７ｃ  検出部
１８  封止材
Ｇ  処理ガス
Ｗ  容器
【図１】
2007314827.tif 000003