(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側が吹き出し口として開放された筒状の反応管と一対の電極とを具備して構成され、該反応管にプラズマ生成用ガスを導入し、電極の間に交流電界を印加することにより、大気圧下で反応管内にグロー状の放電を発生させ、反応管の吹き出し口からジェット状のプラズマを吹き出して、流出するプラズマにて被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、反応管の外側に一対の環状の電極をプラズマ生成用ガスの導入方向と略平行方向において互いに対向させて設け、この一対の電極の間隔を３〜２０ｍｍにし、上記一対の電極の間に形成される反応管内の放電空間の体積を減少させるための体積減少具を反応管内に設けて成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
吹き出し口側に近い位置に配置される一方の電極を接地して成ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
反応管の吹き出し口側の端部に一方の電極を設けて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
電極の少なくとも一方を冷媒で冷却することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
体積減少具を反応管とほぼ同軸に配設して成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
体積減少具を絶縁材料で形成して成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
体積減少具を冷媒で冷却することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
冷媒がイオン交換水であることを特徴とする請求項４又は７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
冷媒が不凍性及び絶縁性を有することを特徴とする請求項４又は７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
一対の電極の間に印加する交流電界の周波数が１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
電極は反応管と接触する側の表面粗度が１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
反応管を吹き出し口側に向かって絞り込んで成ることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
プラズマを点灯させるための高電圧パルス発生器を具備して成ることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置でプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物の表面に存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、製膜、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズマを発生させるためのプラズマ処理装置、及びこれを用いたプラズマ処理方法に関するものであり、特に、精密な接合が要求される電子部品の表面のクリーニングに好適に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、大気圧下でプラズマ処理を行うことが試みられている。例えば、特開平２−１５１７１号公報や特開平３−２４１７３９号公報や特開平１−３０６５６９号公報には、反応容器内の放電空間に一対の電極を配置すると共に電極の間に誘電体を設け、放電空間をＨｅ（ヘリウム）やＡｒ（アルゴン）などの希ガスを主成分とするプラズマ生成用ガスで充満し、反応容器に被処理物を入れると共に電極の間に交流電界を印加するようにしたプラズマ処理方法が開示されており、誘電体が配置された電極の間に交流電界を印加することにより安定的にグロー放電を発生させ、このグロー放電によりプラズマ生成用ガスを励起して反応容器内にプラズマを生成し、このプラズマにより被処理物の処理を行うようにしたものである。
【０００３】
また、特開平４−３３４５４３号公報や特開平５−２０２４８１号公報にも大気圧下でプラズマ処理を行うことが記載されており、これら公報には、円筒状の反応管の外周に複数の電極を設け、電極間に交流電圧を印加して反応管内にプラズマを発生させ、プラズマが発生した反応管内に被処理物を導入して被処理物の処理を行うようにしたものである。
【０００４】
しかし、上記のいずれの方法でも被処理物の特定の部分にのみプラズマ処理を行いにくく、また、処理時間も長くかかるという問題があった。そこで、大気圧下でグロー放電により生成したプラズマ（特にプラズマの活性種）を被処理物にジェット状に吹き出してプラズマ処理を行うことが提案されている（例えば、特開平４−３５８０７６号公報、特開平３−２１９０８２号公報、特開平４−２１２２５３号公報、特開平６−１０８２５７号公報、特願平１０−３４４７３５号）。
【０００５】
図１０にジェット状のプラズマを吹き出してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置Ａの一例を示す。このプラズマ処理装置Ａは、外側電極４０を備えた筒状の反応管２、及び反応管２の内部に配置される内側電極４１を具備して構成されており、反応管２に不活性ガスまたは不活性ガスと反応ガスの混合気体を導入する（矢印▲１▼で示す）と共に外側電極４０と内側電極４１の間に電源１５から交流電界を印加することにより大気圧下で反応管２の内部にグロー放電を発生させ、反応管２の吹き出し口１から被処理物６に向かってジェット状のプラズマ５を吹き出すものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記のプラズマ処理装置Ａでは、反応管２の内部に内側電極４１が配設されているために、内側電極４１がプラズマ５や反応ガスに直接曝されており、このために、プラズマ５によりスパッタリングを受けたり反応ガスにより腐食されたりしてダメージを受けることになり、内側電極４１の寿命が短いという問題があった。しかも、スパッタリングや腐食により生じた不純物がプラズマやガス流とともに吹き出し口１から吹き出されることになり、長期間の使用によって被処理物を汚染する恐れがあった。さらに、内側電極４１は反応管２の長さ方向に沿った形で配置する必要があるため、反応管２の長さと同程度の長さが必要になる。このため、内側電極４１がアンテナのように作用して高周波ノイズを放射し、周辺の機器を誤動作させる恐れがあった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、電極の寿命を長くすることができ、しかも、長期間の使用によっても被処理物の汚染が発生せず、さらには放射高周波ノイズを低減することができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置Ａは、片側が吹き出し口１として開放された筒状の反応管２と一対の電極３、４とを具備して構成され、該反応管２にプラズマ生成用ガスを導入し、一対の電極３、４の間に交流電界を印加することにより、大気圧下で反応管２内にグロー状の放電を発生させ、反応管２の吹き出し口１からジェット状のプラズマ５を吹き出して、流出するプラズマ５にて被処理物６をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、反応管２の外側に一対の環状の電極３、４をプラズマ生成用ガスの導入方向と略平行方向において互いに対向させて設け、この一対の電極３、４の間隔Ｌを３〜２０ｍｍにし、上記一対の電極３、４の間に形成される反応管２内の放電空間７の体積を減少させるための体積減少具８を反応管２内に設けて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１の構成に加えて、吹き出し口１側に近い位置に配置される一方の電極４を接地して成ることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１又は２の構成に加えて、反応管２の吹き出し口１側の端部に一方の電極４を設けて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１乃至３のいずれかの構成に加えて、電極３、４の少なくとも一方を冷媒で冷却することを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明の請求項５に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、体積減少具８を反応管２とほぼ同軸に配設して成ることを特徴とするものである。
【００１６】
また本発明の請求項６に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、体積減少具８を絶縁材料で形成して成ることを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明の請求項７に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１乃至６のいずれかの構成に加えて、体積減少具８を冷媒で冷却することを特徴とするものである。
【００１８】
また本発明の請求項８に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項４又は７の構成に加えて、冷媒がイオン交換水であることを特徴とするものである。
【００１９】
また本発明の請求項９に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項４又は７の構成に加えて、冷媒が不凍性及び絶縁性を有することを特徴とするものである。
【００２０】
また本発明の請求項１０に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１乃至９のいずれかの構成に加えて、一対の電極３、４の間に印加する交流電界の周波数が１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚであることを特徴とするものである。
【００２１】
また本発明の請求項１１に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１乃至１０のいずれかの構成に加えて、電極３、４は反応管２と接触する側の表面粗度が１０〜１０００μｍであることを特徴とするものである。
【００２２】
また本発明の請求項１２に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１乃至１１のいずれかの構成に加えて、反応管２を吹き出し口１側に向かって絞り込んで成ることを特徴とするものである。
【００２３】
また本発明の請求項１３に係るプラズマ処理装置Ａは、請求項１乃至１２のいずれかの構成に加えて、プラズマ５を点灯させるための高電圧パルス発生器５０を具備して成ることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の請求項１４に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置Ａでプラズマ処理を行うことを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
図１にプラズマ処理装置Ａの一例を示す。このプラズマ処理装置Ａは、一対の電極３、４を反応管２の外周にそれぞれ接触させて設けると共に電極３と電極４を上下に対向させて配置することによって形成されており、反応管２の内部において電極３と電極４の間に放電空間７が形成されている。一対の電極３、４のうち、一方の電極３は高周波を発生する電源１５と接続されて高電圧が印加される高圧電極として形成されており、他方の電極４は接地されて低電圧となる接地電極として形成されている。
【００２７】
反応管２は高融点の絶縁材料（誘電体材料）で円筒状に形成されるものであって、その上端はガス導入口９０として開放されている。また、反応管２の下部には直径が下側ほど小さくなるような先細り形状に絞り込まれたテーパー構造の集束部２０が形成されていると共に反応管２の下端面である集束部２０の下面には吹き出し口１が設けられている。集束部２０以外の部分における反応管２の直径（内径）は１０〜５０ｍｍに形成されるが、集束部２０を設けないで吹き出し口１の口径を反応管２の上記の直径とほぼ同じに形成した場合、吹き出し口１から吹き出されるジェット状のプラズマ５の流速を加速するのが難しいが、上記のように反応管２の下部を小径となるように絞り込んだ集束部２０として形成することによって、放電空間７の体積を小さくすることなくジェット状のプラズマ５の流速を加速することができ、短寿命のラジカルなどの反応性ガス活性粒子が消滅する前に、被処理物６にプラズマ５を到達させることができて被処理物６のプラズマ処理を効率よく行うことができるものである。被処理物６の表面のクリーニングに適したプラズマ５の流速を得るためには、集束部２０の外周面と集束部２０以外の反応管２の外周面との間に形成されるテーパー角αが１０〜３０°であることが好ましい。
【００２８】
また、吹き出し口１の開口面積は直径が０．１〜５ｍｍの真円の面積に相当する大きさに形成されている。吹き出し口１の開口面積が上記の範囲よりも小さすぎると、吹き出されるプラズマ５の処理範囲が小さくなりすぎて、被処理物６のプラズマ処理に長時間を要することになり、逆に、吹き出し口１の開口面積が上記の範囲よりも大きすぎると、吹き出されるプラズマ５の処理範囲が大きくなりすぎて、被処理物に局所的なプラズマ処理を施すことができなくなる恐れがある。
【００２９】
反応管２を形成する絶縁材料の誘電率は放電空間７における低温化の重要な要素であって、具体的には絶縁材料として、石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などを例示することができる。
【００３０】
電極３と電極４は、その冷却効率を高くするために熱伝導性の高い金属材料、例えば、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などで形成されており、図２に示すように電極３と電極４は同形であって、環状（リング状）に形成されている。電極３と電極４の略中央部には上下に貫通する挿着孔１０が形成されており、挿着孔１０の孔径は反応管２の外径とほぼ同一に形成されている。また、電極３と電極４の内部は冷媒が流通可能な流通部１１として形成されており、電極３と電極４の外周面には流通部１１と連通する供給管１２と排出管１３が突設されている。
【００３１】
電極３と電極４の内周面（挿着孔１０を構成する面）は反応管２と接触する接触面１４として形成されており、接触面１４の算術平均粗さで表した表面粗度は１０〜１０００μｍに設定されている。このように接触面１４の表面粗度を１０〜１０００μｍに設定することによって、放電空間７における放電の均一化を図ることができ、グロー状の放電を発生することができる。グロー状の放電とはミクロ的に見た場合に、非常に微細なマイクロディスチャージの集合体と考えられ、電極３、４の表面に上記のような微細な凹凸を形成することによって、アークへの移行が阻害されるのである。電極３と電極４の接触面１４の表面粗度が１０μｍ未満であれば、放電しにくくなる恐れがあり、電極３と電極４の接触面１４の表面粗度が１０００μｍを超えると、放電の不均一化が生じる恐れがある。このように電極３と電極４の接触面１４を粗面化する加工としては、サンドブラストなどの物理的手段を採用することができる。尚、表面粗さをｙ＝ｆ（ｘ）の形に表した場合の算術平均粗さＲａ（μｍ）はＪＩＳ  Ｂ  ０６０１で以下の式（１）で定義されている。
【００３２】
【数１】
0004164967.tif 000002
【００３３】
そして、反応管２を挿着孔１０に差し込むことによって、電極３と電極４を反応管２の外周に取り付けると共に電極３と電極４の内周面の接触面１４を反応管２の外周面に接触させるように配置する。また、電極３は交流電界を発生させる電源１５と接続されると共に電極４は接地される。電極４は電極３の下側で集束部２０の上側に位置するように、すなわち、吹き出し口１と電極３の間に位置するように配置される。このことで、電極４が電極３よりも被処理物６に近くに位置することになり、すなわち、高電圧となる電極３が電極４よりも被処理物６から遠くに位置することになり、電極３から被処理物６にアーク放電が飛びにくくなって、アーク放電による被処理物６の破損を防止することができるものである。
【００３４】
電極３と電極４の間隔Ｌ（電極３の下端と電極４の上端の間隔Ｌ）は３〜２０ｍｍに設定する。電極３と電極４の間隔Ｌが３ｍｍ未満であれば、反応管２の外部で電極３と電極４の間で短絡が起こって放電空間７で放電が起こらなくなる恐れがあり、しかも、放電空間７が狭くなって、効率よくプラズマ５を生成することが難しくなる恐れがある。また、電極３と電極４の間隔Ｌが２０ｍｍを超えると、放電空間７で放電が起こりにくくなって、効率よくプラズマ５を生成することが難しくなる恐れがある。
【００３５】
上記の電極３と電極４は冷媒により冷却されるが、冷媒としてはイオン交換水や純水も使用することができる。イオン交換水や純水を用いることによって、冷媒中に不純物が含まれることがなく、電極３と電極４が冷媒で腐食されにくくなるものである。また、冷媒としては０℃で不凍性を有し、且つ電気絶縁性及び不燃性や化学安定性を有する液体であることが好ましく、例えば、電気絶縁性能は０．１ｍｍ間隔での耐電圧が１０ｋＶ以上であることが好ましい。この範囲の絶縁性を有する冷媒を用いる理由は、高電圧が印加される電極からの漏電を防止するためである。このような性質を有する冷媒としては、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル等を例示することができ、また純水にエチレングリコールを５〜６０重量％添加した混合液であってもよい。さらに冷媒は空気であってもよい。
【００３６】
上記のように形成されるプラズマ処理装置Ａでは、プラズマ生成用ガスとして不活性ガス（希ガス）あるいは不活性ガスと反応ガスの混合気体を用いる。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどを使用することができるが、放電の安定性や経済性を考慮すると、アルゴンやヘリウムを用いるのが好ましい。また反応ガスの種類は処理の内容によって任意に選択することができる。例えば、被処理物の表面に存在する有機物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムのエッチングなどを行う場合は、酸素、空気、ＣＯ2、Ｎ2Ｏなどの酸化性ガスを用いるのが好ましい。また反応ガスとしてＣＦ4などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリコンなどのエッチングを行う場合にはこのフッ素系ガスを用いるのが効果的である。また金属酸化物の還元を行う場合は、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いることができる。反応ガスの添加量は不活性ガスの全量に対して１０重量％以下、好ましくは０．１〜５重量％の範囲である。反応ガスの添加量が０．１重量％未満であれば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加量が１０重量％を超えると、放電が不安定になる恐れがある。
【００３７】
上記のように形成されるプラズマ処理装置Ａを用いてプラズマ処理を行うにあたっては、まず、矢印▲１▼で示すようにガス導入口９０から反応管２の内部にプラズマ生成用ガスを上から下に向かって流して導入すると共に電極３に電源１５から高周波電圧を印加して、電極３と電極４の間の放電空間７に高周波の交流電界を印加する。この交流電界の印加により大気圧下で放電空間７にグロー放電を発生させ、グロー放電でプラズマ生成用ガスをプラズマ化してプラズマ活性種を含むプラズマ５を生成した後、プラズマ５を吹き出し口１から下方にジェット状（連続的）に流出させ、吹き出し口１の下側に配置された被処理物６の表面にプラズマ５を吹き付けるようにする。このようにして被処理物６のプラズマ処理を行うことができる。
【００３８】
本発明において、印加される交流電界の周波数は１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。交流の周波数が１ｋＨｚ未満であれば、放電空間７での放電を安定化させることができなくなり、プラズマ処理を効率よく行うことができなくなる恐れがある。交流の周波数が２００ＭＨｚを超えると、放電空間７でのプラズマ５の温度上昇が著しくなり、反応管２や電極３、４の寿命が短くなる恐れがあり、しかも、プラズマ処理装置が複雑化及び大型化する恐れがある。
【００３９】
また本発明において、放電空間７に印加される印加電力は２０〜３５００Ｗ／ｃｍ3に設定するのが好ましい。放電空間７に印加される印加電力が２０Ｗ／ｃｍ3未満であれば、プラズマを充分に発生させることができなくなり、逆に、放電空間７に印加される印加電力が３５００Ｗ／ｃｍ3を超えると、安定した放電を得ることができなくなる恐れがある。尚、印加電力の密度（Ｗ／ｃｍ3）は、（印加電力／放電空間体積）で定義される。
【００４０】
また上記のようにプラズマ５を発生させている間、電極３と電極４は冷媒により冷却されている。つまり、矢印▲２▼で示すように供給管１２を通じて電極３と電極４の内部の流通部１１に冷媒を供給することによって、電極３と電極４が冷却される。流通部１１に供給された冷媒は、矢印▲３▼で示すように排出管１３を通じて排出される。そして、電極３と電極４を冷媒により冷却するので、大気圧下で周波数の高い交流でプラズマを生成しても、電極３と電極４の両方の温度上昇をより抑えることができ、よってプラズマ５の温度（ガス温度）がより高くならないようにすることができて被処理物６の熱的損傷をより少なくすることができるものである。また電極３と電極４の両方を冷却することによって、放電空間７の局所的な加熱をより防ぐことができ、より均質なグロー放電を生成してストリーマー放電の生成を抑えることができて被処理物６のストリーマー放電による損傷をより少なくすることができるものである。これは、電極３と電極４の両方を冷却することによって、電極３と電極４の両方からの部分的な電子の放出が抑えられるためであると考えられる。
【００４１】
そして本発明では、放電空間７に交流電界を印加するための電極３と電極４の両方を反応管２の外側に設けるので、電極３と電極４の両方がプラズマ５に直接曝されることが無くなって、プラズマ５によりスパッタリングを受けないようにすることができると共に反応ガスにより腐食されないようにすることができ、電極３と電極４がダメージを受けなくなって寿命を長くすることができるものである。しかも、スパッタリングや腐食により不純物が生じないので、長期間の使用であっても被処理物６が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【００４２】
また、電極３と電極４をプラズマ生成用ガスの導入方向と略平行に並ぶように、すなわち、電極３と電極４を上下に並べて対向させて配置するので、放電空間７に生成される交流電界の方向とプラズマ生成用ガス及びプラズマ５の流れ方向とをほぼ一致させることができ、プラズマ５の活性種を効率よく生成することができるものであり、しかも、電極３と電極４の間隔Ｌを変えることによって、放電空間７の大きさを簡単に変えることができ、プラズマ５の生成量を容易に調整することができるものである。
【００４３】
さらに、電極３と電極４の大きさも不必要に長くしたりすることが無く放電空間７の大きさに対応した形状に設計することができるので、高周波ノイズの放射源である電極３、４をコンパクトにすることができ、その結果、放射高周波ノイズを低減することができるものであり、周辺の機器の誤動作を防止することができるものである。
【００４４】
また、集束部２０の絞りの度合いを変えることによって、吹き出し口１からのプラズマ５の吹き出し速度（流速）を容易に変更することができるものであり、さらに、吹き出し口１の口径を変えることによって、容易に処理面積を広げたり狭めたりすることができるものである。
【００４５】
図３に他のプラズマ処理装置Ａを示す。このプラズマ処理装置Ａは図１に示すものにおいて、接地される電極４の形状及び電極４の配置位置を変えたものであり、その他の構成や使用方法は図１に示すものと同様である。尚、図３において電極３、４のそれぞれの供給管１２と排出管１３は図示省略されている。電極４は挿着孔１０の直径を下側ほど小さくなるように絞り込んで形成した以外は図２に示すものと同様に形成されている。すなわち、電極４の挿着孔１０の形状は集束部２０の外周形状と合致させて形成されている。そして、反応管２の集束部２０を電極４の挿着孔１０に差し込むことによって、電極４を反応管２の集束部２０の外周に取り付けると共に電極４の内周面の接触面１４を反応管２の集束部２０の外周面に接触させるように配置する。このようにして電極４は反応管２の吹き出し口１側の端部である下端部に設けられている。すなわち、電極４の下面が反応管２の吹き出し口１の外側開口縁部と略位置するように電極４は反応管２に取り付けられている。
【００４６】
このプラズマ処理装置Ａにおいて、電極３と電極４の間隔Ｌは図１のものと同様に形成されている。従って、電極３と電極４の間に形成される放電空間７は図１のものの放電空間よりも下側に位置して吹き出し口１に近づくことになり、放電空間７は吹き出し口１の近くで直上に形成されることになる。そして、このように電極４を反応管２の吹き出し口１側の端部に設けて放電空間７を吹き出し口１の近くで直上に形成することによって、放電空間７で生成されたプラズマ５のプラズマ活性種が反応管２内で死滅しにくなって、多くの活きたプラズマ活性種を吹き出し口１から吹き出して被処理物６に供給することができ、図１のものに比べてプラズマ処理の処理効率を向上させることができるものである。
【００４７】
図４に本発明の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置Ａは図１に示すものにおいて、反応管２の内部に体積減少具８を設けて形成されている。体積減少具８の下部は放電空間７内に位置しており、体積減少具８で放電空間７の体積が図１のものよりも減少している。その他の構成は図１に示すものと同様に形成されている。このように放電空間７の体積を減少させるための体積減少具８を設けることによって、放電空間７における単位体積あたりの投入電力（交流電界）を増加させることができ、プラズマ５の生成の効率を向上させることができるものである。
【００４８】
体積減少具８は中身が詰まった棒体で形成してもよいが、図５に示すように、冷媒で冷却可能な二重管構造に形成するのが好ましい。二重管構造の体積減少具８は円筒状の冷却管３１と導入管３２から構成されており、冷却管３１の内周面と導入管３２の外周面の間が冷媒の通る冷媒流路３３として形成されている。そして矢印▲４▼で示すように、導入管３２の上端開口から導入管３２内に冷媒を供給すると共に、導入管３２内の冷媒を導入管３２の下端開口から吐出して冷媒流路３３に冷媒を供給し、矢印▲５▼で示すように、冷媒流路３３内の冷媒を冷却管３１の上部に突設した導出管３４から排出するようにして冷媒を流通させることによって、体積減少具８を冷却することができる。
【００４９】
そしてこのように体積減少具８を冷却することによって、体積減少具８の熱による劣化を低減することができ、体積減少具８の長寿命化を図ることができるものであり、しかも、体積減少具８の周囲の放電空間７で生成されるプラズマ５の温度を低下させることができ、被処理物６の熱によるダメージを少なくすることができるものである。
【００５０】
体積減少具８（特に、冷却管３１）は反応管２と同様の絶縁材料で形成するのが好ましく、このことで体積減少具８からスパッタリングや腐食により不純物が生じないようにすることができ、長期間の使用であっても被処理物６が不純物より汚染されないようにすることができるものである。また、体積減少具８はステンレス鋼等の金属材料で形成することもできるが、この場合、体積減少具８（特に、冷却管３１）の表面は、絶縁材料で保護膜でコーティングするのが好ましい。
【００５１】
この保護膜に使用する絶縁材料としては、石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などを例示することができる。さらに、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化チタン（チタニアでＴｉＯ2）、ＳｉＯ2、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（ダイヤモンド様炭素被膜）、チタン酸バリウム、ＰＺＴ（チタン酸鉛ジルコネート）などの誘電体材質のものを例示することができる。またマグネシア（ＭｇＯ）単体あるいはマグネシアを含む絶縁材料を用いることもできる。
【００５２】
また、保護膜を形成するにあたっては、絶縁材料で円筒体（セラミック管やガラス管）を形成し、これの内側に体積減少具８を挿着して密着させる方法、及びアルミナ、チタン酸バリウム、酸化チタン、ＰＺＴなどの粉末をプラズマ中で分散させ、体積減少具８の表面に吹き付けるようにするプラズマ溶射法、及びシリカ、酸化スズ、チタニア、ジルコニア、アルミナなどの無機質粉末を溶剤などにより分散し、体積減少具８の表面にスプレーなどで吹き付けて被覆した後、６００℃以上の温度で溶融させるいわゆる琺瑯被覆方法、及びゾルゲル法によるガラス質膜の形成方法などを採用することができる。さらに気相蒸着法（ＣＶＤ）もしくは物理蒸着法（ＰＶＤ）により体積減少具８の表面を保護膜でコーティングすることもでき、これらの方法を採用することによって、極めて緻密で平滑な吸着性の乏しい保護膜で体積減少具８の表面をコーティングすることができ、放電の安定化をより促進することができる。現実的な処理時間及びコストを考慮すると、上記の溶射法を用いるのが好ましい。
【００５３】
また、保護膜の厚みは１０〜５００μｍに設定するのが好ましい。保護膜の厚みが１０μｍ未満であれば、体積減少具８の劣化防止の効果が小さく、体積減少具８の長寿命化を図りにくくなる恐れがあり、保護膜の厚みが５００μｍを超えても体積減少具８の劣化防止の効果は大きく向上せず、保護膜に使用する絶縁材料の消費量が無駄に多くなって経済的に不利になる恐れがある。
【００５４】
また、体積減少具８の表面と保護膜の間には、ニッケル、クロム、アルミニウム、イットリウムを含む合金膜で形成されるアンダーコートを介在させるのが好ましい。アンダーコートは合金の溶射により形成することができ、具体的な合金としては、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙなどを例示することができる。体積減少具８は室温と高温のプラズマ下の繰り返しによる熱応力負荷環境に置かれることになり、この熱応力で保護膜が剥離してしまう恐れがある。そこで、保護膜にかかる熱応力負荷の衝撃を緩和させるためにアンダーコートを設けるようにする。金属である体積減少具８と合金であるアンダーコートと絶縁材料である保護膜の熱膨張率の関係は、金属の膨張率＞合金の膨張率＞絶縁材料の膨張率となり、体積減少具８の熱による伸縮がアンダーコートの介在によって保護膜に伝わりにくくなり、このことで、保護膜が剥離しにくくなって体積減少具８の長寿命化を図ることができるものである。
【００５５】
また、保護膜には封孔処理を施すのが好ましい。封孔処理は保護膜の欠陥部分を埋める処理であって、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3などの誘電体を含む溶液に浸漬して行う。この封孔処理を行うことによって、電極３と金属製の体積減少具８の間でアーク放電を起こりにくくすることができ、プラズマ５の加熱による体積減少具８の劣化を防止して体積減少具８の長寿命化を図ることができるものである。
【００５６】
体積減少具８は反応管２の中心を上下に貫くように配置されている。つまり、反応管２の長手方向（上下方向）に長い中心線と体積減少具８の長手方向（上下方向）に長い中心線とがほぼ合致するように、反応管２と体積減少具８はほぼ同軸（同心円状）に配置されている。このように反応管２と体積減少具８をほぼ同軸に配置することによって、反応管２の内周面と体積減少具８の外周面の間に形成される放電空間７の体積を均一化することができ、放電空間７における交流電界の密度が均一化されて、プラズマ５を効率よく生成することができるものであり、しかも、生成されるプラズマ５が均質化されて高品質のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００５７】
図６に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置Ａは体積減少具８以外は図４のものとほぼ同様に形成されている。体積減少具８の下部は放電空間７内に位置する暴露部５１として形成されていると共に体積減少具８の上部は放電空間７よりも上側に位置する非暴露部５２として形成されている。非暴露部５２は上記の絶縁材料で形成されている。また、暴露部５１はステンレス鋼などの耐腐食（酸化）性に優れる金属材料で形成するか、もしくは上記の絶縁材料でコーティングされた金属材料（すなわち、暴露部５１は上記の保護膜で覆われている）で形成されている。尚、暴露部５１の金属材料としては電極３、４と同様の金属材料を用いることができる。
【００５８】
このプラズマ処理装置Ａでは、放電空間７内に位置する体積減少具８の暴露部５１を金属材料もしくは絶縁材料でコーティングされた金属材料で形成するので、絶縁材料よりも耐熱衝撃性、耐熱繰り返し疲労性が向上し、体積減少具８の信頼性、耐久性が向上するものである。特に、体積減少具８を冷却する場合に有効である。
【００５９】
図７に他のプラズマ処理装置Ａを示す。このプラズマ処理装置Ａは図１に示すものにおいて、反応管２を真っ直ぐな円筒状に形成すると共に反応管２の内径を０．１〜１０ｍｍに形成したものである。その他の構成や使用方法は図１に示すものと同様である。尚、図７において電極３と電極４のそれぞれの供給管１２と排出管１３は図示省略されている。また、電極３の幅寸法（反応管２の長手方向と平行方向の長さ）は電極４の幅寸法よりも長く形成されている。
【００６０】
このプラズマ処理装置Ａでは、反応管２の内径を０．１〜１０ｍｍに形成したので、放電空間７の体積が比較的小さくなって、低電力化及び少ガス流量化を図ることができるものであり、また、放電空間７の体積を小さくするための体積減少具８を用いる必要が無くなって、構造を簡素化することができるものであり、さらに、反応管２に集束部２０のような絞り構造を形成するための加工が不要となって、反応管２の形成を容易にしてコストの削減を図ることができるものである。反応管２の内径が０．１ｍｍ未満であると、吹き出し口１が小さくなり過ぎてプラズマ５の吹き出し範囲が狭くなり、プラズマ処理をすることができる範囲が小さくなる恐れがあり、また、反応管２の強度が低下する恐れがある。一方、反応管２の内径が１０ｍｍより大きくなると、吹き出し口１が大きくなり過ぎて吹き出し口１から吹き出されるジェット状のプラズマ５の流速が小さくなり、プラズマ処理の速度が遅くなる恐れがあり、また、放電空間７の体積が大きくなり過ぎて放電空間７における単位体積あたりの投入電力（交流電界）が小さくなってプラズマ５の生成の効率が低下し、プラズマ処理の速度が遅くなる恐れがある。そして、これらの問題点を解決するためには、ガス流量や電力を増やすしかないが、この結果、ガス及び電力を多量に消費し、コストパフォーマンスが低下する恐れがある。従って、反応管２の内径を０．１〜１０ｍｍに形成するのである。
【００６１】
図８に他のプラズマ処理装置Ａを示す。このプラズマ処理装置Ａは図７に示すものにおいて、接地電極である電極４の配置位置を変えたものであり、その他の構成や使用方法は図７に示すものと同様である。すなわち、電極４は反応管２の吹き出し口１側の端部である下端部に設けられており、電極４の下面が反応管２の吹き出し口１の外側開口縁部と略位置するように電極４は反応管２に取り付けられている。
【００６２】
このプラズマ処理装置Ａにおいて、電極３と電極４の間隔は図７のものと同様に形成されている。従って、電極３と電極４の間に形成される放電空間７は図７のものの放電空間よりも下側に位置して吹き出し口１に近づくことになり、放電空間７は吹き出し口１の近くで直上に形成されることになる。そして、このように電極４を反応管２の吹き出し口１側の端部に設けて放電空間７を吹き出し口１の近くで直上に形成することによって、放電空間７で生成されたプラズマ５のプラズマ活性種が反応管２内で死滅しにくなって、多くの活きたプラズマ活性種を吹き出し口１から吹き出して被処理物６に供給することができ、図７のものに比べてプラズマ処理の処理効率を向上させることができるものである。
【００６３】
図９に他のプラズマ処理装置Ａを示す。このプラズマ処理装置Ａは図７のものに高電圧パルス発生器５０を設けたものである。高電圧パルス発生器５０は高電圧パルス発生回路を内蔵し、且つ高電圧パルス発生回路で発生させた高電圧パルスを放つ放射電極５５を備えて形成されている。放射電極５５としては電極３や電極４と同様の金属材料で形成される導体棒を用いることができ、放射電極５５の先端は高電圧パルスが放ち易いように鋭利に形成されている。また、放射電極５５の先端が吹き出し口１の真下（下流）に位置する状態と吹き出し口１の真下に位置しない状態との間で移動するように、放射電極５５は移動自在に形成されている。放射電極５５の移動手段としてはエアーシリンダなどを用いることができる。
【００６４】
この高電圧パルス発生器５０はプラズマ処理装置Ａの始動時において放電空間７にプラズマ５を点灯させるために用いるものである。高電圧パルス発生器５０を用いた点灯方法は、放射電極５５を移動させることによって放射電極５５の先端を吹き出し口１の真下に位置させると共に上記と同様に電極３と電極４の間への高周波電界の印加及び反応管２へのプラズマ生成用ガスの導入を行った後、放射電極５５の先端から高電圧パルスを放つようにする。このように放射電極５５の先端から高電圧パルスを放つことにより、放電空間７に予備電離プラズマが発生し、この予備電離プラズマが電極３と電極４の間に印加された電圧（本来であれば、反応管２内を絶縁破壊させることができない低い電圧）によって増幅されてプラズマ５が点灯するのである。そしてプラズマ５を点灯させた後、放射電極５５の先端を吹き出し口１の真下に位置させないように、すなわち、プラズマ処理の妨げとならない位置に放射電極５５を移動させ、この後、上記と同様にしてプラズマ処理を行うのである。尚、高電圧パルス発生器５０で発生させる高電圧パルスの電圧や発生時間はプラズマ生成用ガスの種類などによって異なるが、高電圧パルスの電圧はプラズマ５の生成時に電源１５で電極３と電極４に印加する電圧の３倍以上にするのが好ましく、また、高電圧パルスの発生時間は任意に設定することができる。
【００６５】
大気圧近傍の圧力条件下で放電させる本発明のプラズマ処理装置Ａでは、放電開始時に放電空間７に大きな電圧（約１ｋＶ以上）をかけてプラズマ５を点灯させる必要がある。また、放電空間７に印加する電力（電源）の周波数も１３．５６ＭＨｚに代表されるような高周波であるために、電源１５とプラズマ５が発生する部分との間にインピーダンス整合が必要である。従って、プラズマ５を点灯させてプラズマ処理装置Ａを始動させるために、高電圧を電極３に印加すると、上記のインピーダンス整合のために設けたインピーダンス整合器内の可変コンデンサ内でアークが発生してしまい、プラズマ処理装置Ａを始動させることができないことがあった。そこで、電源１５とは別にプラズマ５の点灯用の高電圧パルス発生器５０を設けることによって、電源１５で高電圧を電極３に印加することなくプラズマ５を確実に点灯させることができ、プラズマ処理装置Ａを始動不良無く素早く始動させることができるものである。尚、このような高電圧パルス発生器５０は図１、図３、図４、図６、図８に示すプラズマ処理装置Ａに設けることができる。
【００６６】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００６７】
（実施例１）
図４に示す構造のプラズマ処理装置Ａを形成した。反応管２としては石英ガラス管を用い、外径を１６ｍｍ、内径を１３ｍｍに形成した。また、集束部２０のテーパー角αは２０°とした。電極３と電極４は銅製であって、接触面１４の算術平均粗さは１００μｍに形成した。また、電極３と電極４を冷却する冷媒としては純水を用いた。さらに、反応管２の内部には体積減少具８として外径が８ｍｍの石英管を挿入して設けた。
【００６８】
被処理物６としては、ＯＭＰＡＣ(Over Molded Pad Array Carrier)型ＢＧＡ(Ball Grid Array)基板を使用した。これは、０．５ｍｍ厚のＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）基板（サイズは５０×２００ｍｍ）に、太陽インキ社製のレジスト（ＰＳＲ−４０００ＡＵＳ５）を４０μｍ厚に塗布して形成したものである。また、この被処理物６の一部には、ボンディングパッドを含む金メッキ回路が形成されていると共にＩＣチップが搭載されている。このＩＣチップは、プラズマ処理によるチャージアップダメージ（給電時における損傷）を評価するために、シリコン基板の上に厚み１０ｎｍのＳｉＯ2層と厚み３００ｎｍのポリシリコンを形成したものである。
【００６９】
プラズマ生成用ガスはヘリウムを１リットル／分、アルゴンを３リットル／分、酸素を０．０６リットル／分の割合で混合して流して反応管２に供給した。そして放電空間７に３００Ｗで１３．５６ＭＨｚの高周波電界を印加してプラズマ５を発生させ、これを吹き出し口１からジェット状に吹き出して被処理物６の表面に５秒間供給してプラズマ処理（被処理物６の表面の改質処理及びクリーニング処理）を行った。
【００７０】
この結果、処理の前後でレジスト部分の水の接触角が８０度から８度に低下し、表面の親水性が改善された。また、金メッキ回路のボンディングパッドとＩＣチップとをワイヤボンディングした結果、ワイヤボンディングの強度が処理前では５．１ｇであったのに対して、処理後では１２．１ｇに向上し、著しい性能（ワイヤボンディングの強度）の向上が見られた。また、ボンディングパッド部をＸＰＳ分析した結果、表面における炭素原子と金原子の組成比率（Ｃ／Ａｕ）は、処理の前後で約３から約０．５にまで減少しており、ボンディングパッド部の炭素除去が行われていた。このように炭素除去が行われたために、ワイヤボンディングの強度が向上したと考えられる。また、炭素原子と金原子以外の他の不純物は検出されなかった。
【００７１】
さらに、プラスコン社製の封止樹脂（ＳＭＴ−Ｂ−１）を用いて被処理物６の表面に底面積１ｃｍ2のプリン状の封止樹脂を形成し、封止樹脂と被処理物６の剪断剥離強度を測定した結果、処理前では２ＭＰａであったのに対して、処理後では１０ＭＰａと大きく強度が向上していた。また、被処理物６に搭載したＩＣチップのチャージアップダメージも無かった。
【００７２】
（参考例２）
図１に示す構造のプラズマ処理装置Ａを形成した。反応管２としては石英ガラス管を用い、外径を１６ｍｍ、内径を１３ｍｍに形成した。また、テーパー角は２０°とした。電極３と電極４は銅製であって、接触面１４の算術平均粗さは１００μｍに形成した。また、電極３と電極４を冷却する冷媒としては純水を用いた。
【００７３】
被処理物６としては、ネガ型レジストを１μｍで塗布したシリコン基板を用いた。プラズマ生成用ガスはヘリウムを０．５リットル／分、アルゴンを１．５リットル／分、酸素を０．０２リットル／分の割合で混合して流して反応管２に供給した。そして放電空間７に２５０Ｗで１３．５６ＭＨｚの高周波電界を印加してプラズマ５を発生させ、これを吹き出し口１からジェット状に吹き出して被処理物６の表面に供給してプラズマ処理（レジストのエッチング処理）を行った。
【００７４】
その結果、約７μｍ／分のエッチング速度が得られ、極めて均一な形状にレジストをエッチングすることができた。また、ＸＰＳ分析の結果、レジスト成分以外の不純物は検出されなかった。
【００７５】
（実施例３）
図４に示す構造のプラズマ処理装置Ａを形成した。反応管２としては石英ガラス管を用い、外径を１６ｍｍ、内径を１３ｍｍに形成した。また、テーパー角は２０°とした。電極３と電極４は銅製であって、接触面１４の算術平均粗さは１００μｍに形成した。また、電極３と電極４を冷却する冷媒としては純水を用いた。さらに、反応管２の内部には体積減少具８として外径が８ｍｍの石英管を挿入して設けた。この体積減少具８は図７に示すような二重管構造を有するものであり、プラズマ処理中に純水を冷媒として用いて冷却した。
【００７６】
被処理物６としては、アルミナ基板に銀パラジウムペーストをスクリーン印刷し、これを焼き付けしてボンディングパッド部を含む回路を形成したものを使用した。プラズマ生成用ガスはヘリウムを１リットル／分、アルゴンを３リットル／分、水素を０．０３リットル／分の割合で混合して流して反応管２に供給した。そして放電空間７に２５０Ｗで１３．５６ＭＨｚの高周波電界を印加してプラズマ５を発生させ、これを吹き出し口１からジェット状に吹き出して被処理物６の表面に５秒間供給してプラズマ処理（被処理物６の表面の改質処理及びクリーニング処理）を行った。
【００７７】
ボンディングパッド部をＸＰＳ分析した結果、処理前では酸化銀のピークが確認されたが、処理後にはこのピークは金属銀に変化しており、ボンディングパッド部に酸化銀は認められなかった。また、プラズマ処理中に吹き出し口１より５ｍｍ離れた位置でのプラズマ５の温度を測定した結果、体積減少具８を冷媒で冷却した場合は冷媒で冷却しない場合に比べて、約２００℃低下していた。
【００７８】
（実施例４）
放電空間７に５ｋＨｚの高周波電界を印加した以外は実施例３と同様にしてプラズマ処理を行った。ボンディングパッド部のＸＰＳ分析及びプラズマ５の温度は実施例３と同様の結果となった。
【００７９】
（実施例５）
放電空間７に１５０ＭＨｚの高周波電界を印加した以外は実施例３と同様にしてプラズマ処理を行った。ボンディングパッド部のＸＰＳ分析及びプラズマ５の温度は実施例３と同様の結果となった。
【００８０】
（参考例６）
図７に示すプラズマ処理装置Ａを作製した。反応管２としては外径５ｍｍ、内径３ｍｍの石英ガラス管を用いた。電極３と電極４は鋼製であって、金メッキが施されており、反応管２との接触面１４の算術平均粗さは１００μｍに形成した。各電極の幅（反応管２に対して平行方向の長さ）は、高圧電極となる電極３が３０ｍｍ、接地電極となる電極４が１５ｍｍとし、電極３と電極４の間隔Ｌを５ｍｍに設定した。また、各電極を冷却する冷媒としては純水を用いた。
【００８１】
そして上記の反応管２に、ヘリウムを０．２５リットル／分、アルゴンを１．２５リットル／分、酸素を０．０２２リットル／分の割合で混合したプラズマ生成用ガスを供給し、１００Ｗで１３．５６ＭＨｚの高周波を印加し、プラズマ５を発生させ、これを吹き出し口１からジェット状に吹き出して被処理物６の表面に供給してプラズマ処理を行った。被処理物６としては、ネガ型レジストを１μｍ塗布したシリコン基板を用いた。その結果、約８μｍ／分のエッチング速度が得られた。処理面積は実施例１のプラズマ処理装置を用いてエッチングした場合の約半分となり、処理範囲を有効に絞ることができることを確認した。また、ＸＰＳ分析の結果、レジスト成分以外の不純物は検出されなかった。
【００８２】
（実施例７）
図６に示すプラズマ処理装置を作製した。反応管２としては外径１５ｍｍ、内径１３ｍｍの石英ガラス管を用いた。また、集束部２０のテーパー角αは１７°とした。電極３と電極４は鋼製であって、金メッキが施されており、反応管２との接触面１４の算術平均粗さは１００μｍに形成した。各電極の幅（反応管２の長手方向に対して平行方向の長さ）は、高圧電極となる電極３が３０ｍｍ、接地電極となる電極４が１５ｍｍとし、電極３と電極４の間隔Ｌを５ｍｍに設定した。また、各電極を冷却する冷媒としては純水を用いた。さらに、反応管２の内部に体積減少具８として、外径が８ｍｍの石英の管と、外径が８ｍｍのインコネル６００（ニッケル合金）の管とから構成されたものを挿入して設けた。上記体積減少具８は、放電に曝される部分である暴露部５１のみ（体積減少具８の下端部から約５０ｍｍ）が上記のニッケル合金で形成されており、その表面に溶射法で８０Ｎｉ−２０Ｃｒが５０μｍの厚みでコーティングされ、さらにその上層に酸化チタンが５０μｍの厚みでコーティングされている。それ以外の部分は石英で構成されている。
【００８３】
そして上記の反応管２に、ヘリウムを０．７リットル／分、アルゴン３．３リットル／分、酸素を０．０６リットル／分の割合で混合したプラズマ生成用ガスを供給し、３５０Ｗで１３．５６ＭＨｚの高周波を印加し、プラズマ５を発生させ、これを吹き出し口１からジェット状に吹き出して被処理物６の表面に供給してプラズマ処理を行った。被処理物６としては、ネガ型レジストを１μｍ塗布したシリコン基板を用いた。その結果、約６μｍ／分のエッチング速度が得られた。また、高周波を印加した瞬間にプラズマ５が発生し、点灯した。また、ＸＰＳ分析の結果、レジスト成分以外の不純物は検出されなかった。
【００８４】
（参考例８）
図３に示すプラズマ処理装置Ａを作製した。反応管２としては外径１６ｍｍ、内径１３ｍｍの石英ガラス管を用いた。また、集束部２０のテーパー角αは２０°とした。電極３と電極４は銅製であって、金メッキが施されており、反応管２との接触面１４の算術平均粗さは１００μｍに形成した。各電極の幅（反応管２の長手方向に対して平行方向の長さ）は、高圧電極となる電極３が１５ｍｍ、接地電極となる電極４が１５ｍｍとし、電極３と電極４の間隔を５ｍｍに設定した。さらに、電極４の挿着孔１０の形状を反応管２の集束部２０の外周形状と対応するように加工して、電極４を反応管２の吹き出し口１側の端部である集束部２０の外周に配置した。また、各電極を冷却する冷媒としては純水を用いた。
【００８５】
そして上記の反応管２に、ヘリウムを０．５リットル／分、アルゴンを１．５リットル／分、酸素を０．０２リットル／分の割合で混合したガスを供給し、２５０Ｗで１３．５６ＭＨｚの高周波を印加し、プラズマ５を発生させ、これを吹き出し口１からジェット状に吹き出して被処理物６の表面に供給してプラズマ処理を行った。被処理物６としては、ネガ型レジストを１μｍ塗布したシリコン基板を用いた。その結果、約１１μｍ／分のエッチング速度が得られた。また、ＸＰＳ分析の結果、レジスト成分以外の不純物は検出されなかった。
【００８６】
（参考例９）
図９に示すプラズマ処理装置Ａを作製した。これは参考例６のプラズマ処理装置Ａに高電圧パルス発生器５０を付加したものである。高電圧パルス発生器５０の高電圧を放つ部分である放射電極５５は、鋭利な先端を有する金属製の棒で形成されている。また、この放射電極５５は高周波を印加してプラズマ５を発生させる時のみ、反応管２の吹き出し口１の下流に移動できるように駆動系に連結されている。そして、この放射電極５５の先端から約１８ｋＶの高電圧パルスが反応管２の内部を経由して接地電極である電極４に向けて短時間（０．７秒間）、放電されるようになっている。このプラズマ処理装置Ａを用いて、放電を試みたところ、プラズマ５が瞬時に発生した。
【００８７】
（比較例）
図１０に示す従来のプラズマ処理装置Ａを用いてプラズマ処理を行った。反応管２及び被処理物６及びプラズマ生成用ガスは実施例１と同様のものを用いた。また、外側電極４０及び内部電極４１としてはステンレス鋼製のものを用いた。そして実施例１と同様にして被処理物６をプラズマ処理した後、ボンディングパッド部のＸＰＳ分析を行ったところ、内側電極４１の材質である鉄成分が微量検出された。また、放射電界強度を測定したところ、特に、１５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ帯域での電界強度が実施例１で用いたプラズマ処理装置に比べて、約２０ｄＢμＶ／ｍ大きかった。
【００８８】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、片側が吹き出し口として開放された筒状の反応管と一対の電極とを具備して構成され、該反応管にプラズマ生成用ガスを導入し、電極の間に交流電界を印加することにより、大気圧下で反応管内にグロー状の放電を発生させ、反応管の吹き出し口からジェット状のプラズマを吹き出して、流出するプラズマにて被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、反応管の外側に一対の環状の電極をプラズマ生成用ガスの導入方向と略平行方向において互いに対向させて設け、この一対の電極の間隔を３〜２０ｍｍにしたので、両方の電極がプラズマに直接曝されることが無くなって、プラズマによりスパッタリングを受けないようにすることができると共に反応ガスにより腐食されないようにすることができ、両方の電極がダメージを受けなくなって寿命を長くすることができるものである。しかも、スパッタリングや腐食により不純物が生じないので、長期間の使用であっても被処理物が不純物より汚染されないようにすることができるものである。さらに、高周波ノイズの放射源である一対の電極を反応管の外側に設けることにより、電極を不必要に長くすることが無くコンパクトに形成することができ、放射高周波ノイズを低減することができるものである。また、交流電界の方向とプラズマ生成用ガスの流れ方向とをほぼ一致させることができ、プラズマの活性種を効率よく生成することができるものである。また、一対の電極の間に形成される反応管内の放電空間の体積を減少させるための体積減少具を反応管内に設けたので、体積減少具により放電空間の体積を減少させることによって、一対の電極の間の放電空間における単位体積あたりの投入電力（交流電界）を増加させることができ、プラズマの生成の効率を向上させることができるものである。
【００９０】
また本発明の請求項２の発明は、吹き出し口側に近い位置に配置される一方の電極を接地したので、電極から被処理物にアーク放電が飛びにくくなって、アーク放電による被処理物の破損を防止することができるものである。
【００９１】
また本発明の請求項３の発明は、反応管の吹き出し口側の端部に一方の電極を設けたので、一対の電極の間に形成される放電空間で生成されたプラズマのプラズマ活性種が反応管内で死滅しにくなって、多くの活きたプラズマ活性種を吹き出し口から吹き出して被処理物に供給することができ、プラズマ処理の処理効率を向上させることができるものである。
【００９２】
また本発明の請求項４の発明は、電極の少なくとも一方を冷媒で冷却するので、プラズマの温度が高くならないようにすることができ、被処理物の熱的損傷を少なくすることができるものである。
【００９５】
また本発明の請求項５の発明は、体積減少具を反応管とほぼ同軸に配設したので、反応管の内周面と体積減少具の外周面の間に形成される放電空間の体積を均一化することができ、放電空間における交流電界の密度が均一化されて、プラズマを効率よく生成することができるものであり、しかも、生成されるプラズマが均質化されて高品質のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００９６】
また本発明の請求項６の発明は、体積減少具を絶縁材料で形成したので、体積減少具からスパッタリングや腐食により不純物が生じないようにすることができ、長期間の使用であっても被処理物が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【００９７】
また本発明の請求項７の発明は、体積減少具を冷媒で冷却するので、体積減少具の熱による劣化を低減することができ、体積減少具の長寿命化を図ることができるものであり、しかも、体積減少具の周囲の放電空間で生成されるプラズマの温度を低下させることができ、被処理物の熱によるダメージを少なくすることができるものである。
【００９８】
また本発明の請求項８の発明は、冷媒がイオン交換水であるので、冷媒による体積減少具の劣化を少なくすることができ、体積減少具の長寿命化を図ることができるものである。
【００９９】
また本発明の請求項９の発明は、冷媒が不凍性及び絶縁性を有するので、高電圧が印加される電極からの漏電を防止することができるものである。
【０１００】
また本発明の請求項１０の発明は、一対の電極の間に印加する交流電界の周波数が１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚであるので、放電空間での放電を安定化させることができ、プラズマ処理を効率よく行うことができるものであり、しかも、放電空間でのプラズマの温度上昇を抑えることができ、反応管や高圧電極や接地電極の長寿命化を図ることができるものであり、さらに、プラズマ処理装置の複雑化及び大型化を防止することができるものである。
【０１０１】
また本発明の請求項１１の発明は、電極は反応管と接触する側の表面粗度が１０〜１０００μｍであるので、放電空間における放電の均一化を図ることができるものである。
【０１０２】
また本発明の請求項１２の発明は、反応管を吹き出し口側に向かって絞り込んだので、放電空間の体積を小さくすることなくジェット状のプラズマの流速を加速することができ、短寿命のラジカルなどの反応性ガス活性粒子が消滅する前に、被処理物にプラズマを到達させることができて被処理物のプラズマ処理を効率よく行うことができるものである。
【０１０３】
また本発明の請求項１３の発明は、プラズマを点灯させるための高電圧パルス発生器を具備するので、高電圧パルス発生器で高電圧パルスを発生してプラズマを点灯させることによって、電極に高電圧を印加せずにプラズマを点灯させることができ、始動不良無く素早く始動させることができるものである。
【０１０４】
本発明の請求項１４の発明は、請求項１乃至１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置でプラズマ処理を行うので、高圧電極と接地電極の両方がプラズマに直接曝されることが無くなって、プラズマによりスパッタリングを受けないようにすることができると共に反応ガスにより腐食されないようにすることができ、高圧電極と接地電極がダメージを受けなくなって寿命を長くすることができるものである。しかも、スパッタリングや腐食により不純物が生じないので、長期間の使用であっても被処理物が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例を示す正面図である。
【図２】  同上の高圧電極と接地電極の一例を示す斜視図である。
【図３】  同上の他の参考例を示す概略の断面図である。
【図４】  同上の実施の形態の一例を示す正面図である。
【図５】  同上の体積減少具を示す概略の断面図である。
【図６】  同上の他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。
【図７】  同上の他の参考例を示す概略の断面図である。
【図８】  同上の他の参考例を示す概略の断面図である。
【図９】  同上の他の参考例を示す概略の断面図である。
【図１０】  従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
１  吹き出し口
２  反応管
３  電極
４  電極
５  プラズマ
６  被処理物
７  放電空間
８  体積減少具
５０  高電圧パルス発生器
Ａ  プラズマ処理装置
【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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