JP2004128417A

JP2004128417A - プラズマ表面処理装置の電極構造

Info

Publication number: JP2004128417A
Application number: JP2002294125A
Authority: JP
Inventors: Hironari Kitahata; 北畠　裕也; Yuji Eguchi; 江口　勇司; Setsuo Nakajima; 中嶋　節男
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-07
Also published as: JP3686647B2

Abstract

【課題】プラズマ表面処理装置における電極からの異常放電を無くし、併せて、メンテナンス作業を容易化する。
【解決手段】印加電界により処理ガスをプラズマ化し、被処理物の表面処理を行なうプラズマ表面処理装置Ｍ１における電界印加電極５１は、導体からなる電極本体５６と、誘電体からなる誘電ケース５７とを備えている。誘電ケース５７は、一面が開口された内部空間に電極本体５６を取り出し可能に収容するケース本体５７ａと、上記開口を塞ぐ蓋５７ｂとを有している。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラズマによって被処理物のエッチング、成膜、表面改質等の表面処理を行なうプラズマ表面処理装置におけるプラズマ発生用の電極の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマ表面処理装置では、一対の電極間に処理ガスを導入するとともに電界を印加してプラズマを発生させ、これを被処理物に当てて所望の表面処理を行なう。電極は、金属導体からなる本体における他方の電極との対向面にセラミック等の誘電体を溶射等で被膜することによって構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２３６６７６号公報（第５頁段落００４９、第９図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電極構造では、電極の背面（対向面とは逆側の面）やエッジから異常放電（アーク）が発生することがあった。特に処理ガスとしてアルゴンを始めとする希ガスや水素を用いた時に顕著であった。また、処理ガスの反応等によって不可避的に付着物（汚れ）が出来るため、頻繁にメンテナンスを行なって電極を丸ごと取り替えており、資材の無駄が多かった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とすることろは、プラズマ表面処理装置における電極からの異常放電を無くし、併せて、メンテナンス作業を容易化するとともに資材の無駄を無くすことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、電極に電界を印加して処理ガスをプラズマ化（活性化）し、被処理物（基材、ワーク）の表面処理を行なうプラズマ表面処理装置における上記電極の構造であって、導体からなる電極本体と、固体誘電体からなる誘電ケースとを備え、この誘電ケースが、一面が開口された内部空間に上記電極本体を取り出し可能に収容するケース本体と、上記開口を塞ぐ蓋とを有していることを特徴とする。これによって、電極本体の全体が固体誘電体層としての誘電ケースで覆われることになるため、他方の電極との対向面は勿論、背面やエッジにおいても異常放電を防止できる。特に、処理ガスとしてアルゴンや水素等の放電しやすい物質を用いた場合でも、背面等における異常放電を確実に防止することができる。しかも、処理ガスの反応等に伴う付着物（汚れ）は誘電ケースにしか付かず、電極本体には付くことがないので、誘電ケースだけを取り替えることにすれば、電極本体はそのまま使用することができる。取り替え作業は極めて簡単である。また、取り外した誘電ケースは、強酸等の薬液に漬ける等して付着物を容易に除去することができ、再使用することができる。更に、誘電ケースからなる固体誘電体層の場合、電極本体表面に溶射等で直接被膜するのに比べて、厚みに変化を付けたりするのが容易であるので、以下に述べるように、プラズマの状態に種々のバリエーションを付加すること等が可能となる。
【０００６】
上記電極本体が、長尺状をなすとともに互いに平行をなして対向するように一対設けられ、これら電極本体の対向面間に、上記誘電ケースによって、上記処理ガスを電極本体の延び方向と直交する向きに通すガス通路が画成されていることが望ましい。これによって、電極本体の長さ分の表面処理を一度に効率的に行なうことができる。誘電ケースの構成も簡単化できる。なお、これら対向する電極本体は、一方が電界印加側で他方が接地側の場合に限られず、双方とも例えば電界印加側であり、これら電界印加側の電極と対峙するようにして接地側の電極を別途設けてもよい。
【０００７】
上記一対の電極本体は、互いに別々の誘電ケースに収容され、これら誘電ケース間に上記ガス通路が形成されていてもよく、１つの共通の誘電ケースに一体に収容されていてもよい。前者の別体誘電ケース構造においては、付着物（汚れ）の状況に応じて取り替え等のメンテナンスを互いに別個に行なうことができる。
後者の誘電ケース一体構成の場合には、ケース本体に、上記ガス通路が形成されるとともに、このガス通路を挟むようにして上記一対の電極本体のための２つの内部空間が形成されることになる。該一体構成によれば、部品点数を少なくできるだけでなく、ガス通路の形状、寸法を、組立て精度によらず高精度に形成することができる。
【０００８】
上記ガス通路の流路断面積を、ガスの流れ方向に沿って異ならせ、次第に狭くしたり広くしたり段差を付けたりしてもよい。これによって、ガス流の圧や速度を変化させることができる。共通誘電ケース構造によれば、このような異形流路を容易に、しかも精度良く構成することができる。
【０００９】
上記誘電ケースにおける上記ガス通路と上記内部空間を仕切る板の厚さが、ガスの流れ方向に沿って異なるようにしてもよい。これによって、流れるにしたがってラジカル種のでき方を変化させる等、プラズマの状態に様々なバリエーションを付けることができる。
【００１０】
上記誘電ケースに、上記処理ガスを上記電極本体の延び方向に均一化させたうえで上記ガス通路に導くガス均一化路を形成してもよい。これによって、ガス均一化のための別途の部材が不要となり、部品点数を少なくすることができる。
【００１１】
上記電極への電界印加又は接地の手段として、給電ピンを用いてもよく、被覆導線を電極に直接接続してもよい。
前者のピン構成においては、上記給電ピンが、先端面へ開口する軸孔を有して上記誘電ケース（ケース本体でも蓋でもよい。）を貫通して上記電極本体に引き抜き可能に埋め込まれた導電性のピン本体と、このピン本体と電気的に導通するようにして上記軸孔に摺動可能に収容された導電性の芯部材と、軸孔に収容されて上記芯部材を軸孔から押し出すように付勢するばねとを有していることが望ましい。これによって、給電ピンと電極本体とを電気的に確実に導通させることができる。また、給電ピンは、電極から簡単に取り外すことができるので、誘電ケースの取り替え等のメンテナンスの際に障害となることはない。
後者の被覆導線構成においては、上記誘電ケース（ケース本体でも蓋でもよい。）を通して上記電極本体に上記被覆導線が挿し入れられており、しかも、この被覆導線の線材が、上記誘電ケースは勿論、上記電極本体内の手前側においても絶縁材で被覆され、上記電極本体内の奥側に位置する線材の端末のみが、絶縁材から露出され、上記挿し入れ方向と略直交するように捩じ込まれたネジ（ボルト）によって押え付けられていることが望ましい。これによって、電極からの導線引き出し部分における異常放電を確実に防止することができるとともに、導線端末を電極本体に確実に固定でき、電気的に確実に導通させることができる。また、誘電ケースの取り替え等のメンテナンスの際は、上記ネジを緩めることによって導線を電極から簡単に引き抜くことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ成膜装置Ｍ１（プラズマ表面処理装置）を示したものである。プラズマ成膜装置Ｍ１は、架台（図示せず）に支持されたヘッドユニット３と、このヘッドユニット３に接続されたガス源１，２及び電源４を備えている。ヘッドユニット３の下方には、大面積の板状の基材（被処理物）Ｗが搬送手段（図示せず）によって矢印ａに示す方向に沿って（後方から前方へ）送られて来る。勿論、基材Ｗが固定されてヘッドユニット３が移動されるようになっていてもよい。プラズマ成膜装置Ｍ１は、この基材Ｗの上面に例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等の膜Ａ（図１０）を形成するようになっている。
【００１３】
原料ガス源１には、上記アモルファスシリコン等の膜Ａとなる原料としての処理ガス（例えばシラン（ＳｉＨ_４））が貯えられている。励起ガス源２（第２ガス源）には、プラズマで励起されることにより、上記シラン等の原料を反応させてアモルファスシリコン等の膜Ａを生成する励起ガスとしての処理ガス（例えば水素や窒素）が貯えられている。励起ガスは、プラズマによって励起されるが、励起によってそれ自体が単独のみで膜化される成分は含まれていない。
【００１４】
パルス電源４（電界印加手段）は、後記電極５１にパルス電圧を出力するようになっている。このパルスの立上がり時間及び／又は立下り時間は、１０μｓ以下、電界強度は１〜１０００ｋＶ／ｃｍ、周波数は０．５ｋＨｚ以上であることが望ましい。
【００１５】
ヘッドユニット３は、外筐１０と、この外筐１０内に収容されたノズルヘッド２０とを備えている。外筐１０は、例えば正面視半円形状の前後の壁１１と、これら壁１１の下端部どうしを繋ぐ左右の低い壁１２とを有して、平面視四角形状をなしている。この外筐１０は、排気ダクトを兼ねている。すなわち、図３、図６、図７に示すように、外筐１０の前後左右の壁１１，１２は中空になっている。これら中空部１０ｂの下端部は、壁１１，１２の下端面に開口することによってノズルヘッド２０の下端の外周を囲む吸い込み口１０ａを形成している。図１に示すように、前後の壁１１の上端部には、中空部１０ｂに連なる横長の開口１１ｂが設けられている。これら上端開口１１ｂから排気路１３がそれぞれ延びている。排気路１３は、互いに合流した後、真空ポンプ１４（排気手段）に連なっている。
【００１６】
ノズルヘッド２０は、左右に長い略直方体形状をなし、前後左右の壁１１，１２に囲まれるようにして、外筐１０に収容されている。ノズルヘッド２０の外筐１０への支持構造について説明する。
図３及び図７に示すように、外筐１０の前後の壁１１の内壁面の下端縁には、内フランジ１１ｄが設けられている。この内フランジ１１ｄに、ノズルヘッド２０の後記ロアフレーム２４の前後の辺が引掛けられるようにして載せられている。図５及び図７に示すように、外筐１０の左右の壁１２にも、同様の内フランジ１２ｄが設けられており、これにロアフレーム２４の左右の辺が載せられている。また、図１に示すように、左右の壁１２の上端面には、逆三角形状の谷部１２ｂ（ノズル支持部）が形成されており、この谷部１２ｂに、ノズルヘッド２０の壁部材２３の被支持部２３ａが、嵌め合わされるようにして載置されている（図５参照）。
【００１７】
図１〜図３に示すように、ノズルヘッド２０は、ガス均一化部３０とノズル部２１とを上下に重ねることによって構成されている。上側のガス均一化部３０には、ガス源１，２からのガスが導入される。ガス均一化部３０は、このガスをノズルヘッド２０の長手方向に均一化させて、下側のノズル部２１へ供給するようになっている。
【００１８】
詳述すると、図２及び図４に示すように、ガス均一化部３０は、左右に延びる複数の鋼製のプレート３１〜３８を積層することによって構成されている。これらプレート３１〜３８すなわちガス均一化部３０の全体には、前後に３つのガス流通領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒが仮想的に設定されている。
【００１９】
図１に示すように、２段目のプレート３２の左端部（一端部）には、３つのガスプラグ３２Ｐが、領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒに対応して前後に並んで設けられている。中央の原料ガス流通領域３０Ｍにおけるガスプラグ３２Ｐには、原料ガス管１ａを介して上記原料ガス源１が接続されている。前後の励起ガス流通領域３０Ｆ，３０Ｒにおけるガスプラグ３２Ｐには、励起ガス管２ａを介して上記励起ガス源２が接続されている。なお、励起ガス管２ａは、励起ガス源２から１本の管の状態で延び、それが２つに分岐されて各領域３０Ｆ，３０Ｒのガスプラグ３２Ｐに連なっている。
【００２０】
図２に示すように、２段目から最下段までのプレート３２〜３８には、領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒごとにガス均一化路３０ａが形成されている。これらガス均一化路３０ａは、互いに同一構成になっている。
【００２１】
図２及び図４に示すように、各領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒのガス均一化路３０ａとして、２段目のプレート３２には、左端部に上記ガスプラグ３２Ｐの接続されるインレットポート３２ｂが形成されるとともに、このポート３２ｂからプレート３２の左右中央部まで延びる深い逆さ凹溝３２ａが下面に開口するように形成されている。３段目のプレート３３の左右中央部には、逆さ凹溝３２ａに連なる前後一対の連通孔３３ａ，３３ｂが形成されている。４段目のプレート３４には、上記連通孔３３ａに連なるとともに右方へ延びる条溝３４ａ及びこの条溝３４ａの終端（右端）から下面へ達する連通孔３４ｃ、並びに上記連通孔３３ｂに連なるとともに左方へ延びる条溝３４ｂ及びこの条溝３４ｂの終端（左端）から下面へ達する連通孔３４ｄが形成されている。５段目のプレート３５には、上記連通孔３４ｃに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる条溝３５ａ、及び上記連通孔３４ｄに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる条溝３５ｂ、並びに各条溝３５ａ，３５ｂから下面へ延びるとともに左右に等ピッチで並べられた多数の細孔（圧損形成路）３５ｃ，３５ｄが形成されている。６段目のプレート３６には、上記細孔３５ｃ，３５ｄに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる幅広の条溝（膨張室）３６ａ、及びこの条溝３６ａから下面へ延びるとともに左右に等ピッチで千鳥状に二列に並べられた多数の細孔（圧損形成路）３６ｂが形成されている。７段目のプレート３７には、上記細孔３６ｂに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる幅広の条溝（膨張室）３７ａ、及びこの条溝３７ａから下面へ延びるとともに左右に等ピッチで千鳥状に二列に並べられた多数の細孔（圧損形成路）３７ｂが形成されている。最下段のプレート３８には、上記細孔３７ｂに連なるとともに左右長手方向の略全長にわたって延びる幅広の貫通孔（膨張室）３８ａが形成されている。この貫通孔３８ａが、ガス均一化路３０ａの下流端を構成している。後述するように、貫通孔３８ａは、後記絶縁プレート２７の誘導路２７ｆ，２７ｍ，２７ｒに連通されている。
【００２２】
なお、最上段のプレート３１には、各領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒのガス均一化路３０ａを加温するための薄肉細長状のプレートヒータ３１Ｈが左右に延びるようにして収容されている。２段目から最下段までのプレート３２〜３８には、領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒの境に沿ってスリット３０ｓが形成されている。これによって、領域３０Ｆ，３０Ｍ，３０Ｒごとに熱的に縁切りされている。
図１及び図２において、符号３９Ｓは、最上段と２段目のプレート３１，３２を連結するボルトであり、符号３９Ｌは、２段目から最下段までのプレート３２〜３８を連結するボルトである。
【００２３】
次に、ノズルヘッド２０のノズル部２１について説明する。図３に示すように、ノズル部２１は、電極ホルダ２１Ｘと、この電極ホルダ２１Ｘの内部に収容された電極ユニット５０と、このユニット５０上に被せられた絶縁プレート２７とを備えている。図３、図５〜図７に示すように、電極ホルダ２１Ｘは、左右に長く延びる金属製の前後の壁部材２２と、これら壁部材２２の左右の端部どうし間に架け渡された絶縁樹脂製の左右の壁部材２３とを有して、左右に長い箱状をなしている。これら前後左右の壁部材２２，２３の下縁部には、長方形の枠状をなす金属製のロアフレーム２４と、このロアフレーム２４によって四隅が支持された長方形状のノズルプレート２５とが配されている。上述したように、ロアフレーム２４は、外筐１０の内フランジ１１ｄ，１２ｄに支持されている。このロアフレーム２４の前後の辺に壁部材２２が載置されている。壁部材２２は、ボルト２６Ａによってガス均一化部３０の最下段のプレート３８に連結されている。なお、ロアフレーム２４は、壁部材２２にボルト等で連結されていてもよい。
【００２４】
ノズルプレート２５は、例えばアルミナ等の誘電材料で構成され、ノズルヘッド２０の吹出しノズルとしての機能だけでなく、接地電極の固体誘電体層としての機能を有している。詳述すると、図３及び図７に示すように、ノズルプレート２５の上面には、左右に延びる幅広の浅い凹部２５ａが形成されるとともに、前後幅方向の中央部には、左右に延びるスリット状の吹出し口２５ｍが形成され、更に下面には、吹出し口２５ｍを挟んで一対の浅い条溝２５ｂが左右に延びるようにして形成されている。これら条溝２５ｂに、細長い薄肉の金属導体板からなる接地電極本体６１がそれぞれ嵌め込まれている。各接地電極本体６１の上面（片側の面）は、電界印加電極５１と対向するとともに、その逆側の下面は、基材Ｗと対向すべきようにして配置されている。これら接地電極本体６１とその固体誘電体層としてのノズルプレート２５とによって、接地電極６０が構成されている。
なお、接地電極本体６１は、一枚の細長金属導体板に吹出し口２５ｍとなるべきスリットを開穿することによって構成してもよい。
【００２５】
図５及び図７に示すように、接地電極本体６１の長手方向の両端縁は、金属導体からなる上記ロアフレーム２４と接している。ロアフレーム２４の右端部（後記給電ピン４０の配置側とは逆側）から接地線４ｂが延び、接地されている。
【００２６】
図１〜図４に示すように、セラミック（絶縁体）からなる絶縁プレート２７は、上記ガス均一化部３０の最下段のプレート３８と電極ユニット５０とによって上下から挟持されている。図３及び図４に示すように、絶縁プレート２７には、左右長手方向の略全長にわたって延びる３つのガス誘導路２７ｆ，２７ｍ，２７ｒが互いに前後に離れて形成されている。中央の原料ガス誘導路２７ｍは、絶縁プレート２７を垂直に貫通している。前側の励起ガス誘導路２７ｆは、絶縁プレート２７の上面から下に向かうにしたがって後方へ傾き、プレート２７の下面へ達している。後側の励起ガス誘導路２７ｒは、絶縁プレート２７の上面から下に向かうにしたがって前方へ傾き、プレート２７の下面へ達している。
【００２７】
図３、図５、図６に示すように、電極ユニット５０は、左右へ延びるとともに互いに前後に平行に並べられた４本の長尺部材５１，５２と、これらを前後から挟む押えプレート５３と、左右から挟む保持プレート５４とを備えている。中側の２本（一対）の長尺部材５１は、電界印加電極であり、狭い隙間５０ｍ（ガス通路）を介して対峙している。この隙間５０ｍの上端部は、上記絶縁プレート２７の誘導路２７ｍを介してガス均一化部３０の中央領域３０Ｍの貫通孔３８ａにストレートに連なり、下端部は、上記ノズルプレート２５の吹出し口２５ｍにストレートに連なっている。
電界印加電極５１は、本発明の要旨に係るものであるので、追って更に詳述する。
【００２８】
電界印加電極５１の前後２本の長尺部材５２は、電界印加電極５１と同一形状をなすセラミック等の誘電体からなる擬似電極スペーサである。図３及び図６に示すように、前側の電界印加電極５１と擬似電極スペーサ５２との間には、狭い隙間５０ｆが形成されている。後側の電界印加電極５１と擬似電極スペーサ５２との間には、上記隙間５０ｆと同一幅の隙間５０ｒが形成されている。これら電極５１及びスペーサ５２の長手方向の両端面に、絶縁樹脂からなる上記保持プレート５４がそれぞれ宛がわれている。各保持プレート５４には、絶縁樹脂からなる３つの板片状スペーサ５５が設けられている。これら板片状スペーサ５５が、一対の電極５１間、又は電極５１と擬似電極スペーサ５２間に挿し入れられることにより、上記隙間５０ｆ，５０ｍ，５０ｒが確保されている。
【００２９】
前後の各擬似電極スペーサ５２の背面（電極５１との対向側とは逆側の面）に、絶縁体からなる上記押えプレート５３がそれぞれ添えられている。押えプレート５３の背面に、壁部材２２から捩じ込まれたボルト２６が突き当てられている。これによって、電極ユニット５０が、電極ホルダ２１Ｘ内に正確に位置決めされて保持されている。
【００３０】
図３に示すように、擬似電極スペーサ５２は、上記ノズルプレート２５における凹部２５ａより前後外側の上面に載せられている。一方、図３及び図５に示すように、電界印加電極５１は、凹部２５ａの上に離れて配されている。これによって、前側の電界印加電極５１の下面とノズルプレート２５との間には、隙間２１ｆが形成されている。この隙間２１ｆの後側の縁が、中央の隙間５０ｍの下端部に連なるとともに、前側の縁が、隙間５０ｆ及び上記絶縁プレート２７の誘導路２７ｆを介してガス均一化部３０の前側の領域３０Ｍの貫通孔３８ａに連なっている。同様に、後側の電界印加電極５１の下面とノズルプレート２５との間には、隙間２１ｒが形成されている。この隙間２１ｒの前側の縁が、中央の隙間５０ｍの下端部に連なるとともに、後側の縁が、隙間５０ｒ及び上記絶縁プレート２７の誘導路２７ｒを介してガス均一化部３０の後側の領域３０Ｍの貫通孔３８ａに連なっている。
【００３１】
電界印加電極５１について、詳述する。
図８に示すように、電界印加電極５１は、四角形断面をなして左右に長く延びる金属導体からなる電極本体５６と、この電極本体５６の固体誘電体層としての誘電ケース５７とを備えている。誘電ケース５７は、アルミナやガラス等のセラミック（誘電体）で形成されたケース本体５７ａと、これと同材質の蓋５７ｂとで構成されている。ケース本体５７ａは、電極本体５６と同形状の内部空間を有している。この内部空間は、ケース本体５７ａの背面（他方の電極５１との対向側とは逆側の面）へ開口されている。このケース本体５７ａの内部空間に電極本体５６が収容されるとともに、背面開口が蓋５７ｂで塞がれている。これによって、電極本体５６の全体が、誘電ケース５７すなわち固体誘電体層で覆われている。勿論、蓋５７ｂは着脱可能になっている。
なお、ケース本体５７ａの開口は、上面や長手方向の端面（左端面又は右端面）等に形成されていてもよい。
電極本体５１の内部に冷却水等を通す冷却通路を形成してもよい。
【００３２】
図５に示すように、電界印加電極５１の例えば左端部には、給電ピン４０が設けられている。図９に示すように、給電ピン４０は、先端面に開口する軸孔４１ａが形成された軸状のピン本体４１と、このピン本体４１の基端部に装着された絶縁体製の筒状ピンホルダ４５Ａ，４５Ｂと、軸孔４１ａに収容された有底の筒体４２と、この筒体４２内に摺動可能に収容された芯部材４３とを備えている。ピン本体４１と筒体４２と芯部材４３は、ステンレス等の導電性金属で構成され、内外の周面どうしが当接することによって電気的に導通し合っている。ピン本体４１の先端部が、保持プレート５４及びケース本体５７ａの左側板の孔５７ｃに通されるとともに、電極本体５６の左端面のピン孔５６ａに引き抜き可能に挿し込まれ、電極本体５６と導通している。筒体４２には、圧縮コイルばね４４（付勢手段）が収容されており、この圧縮コイルばね４４によって芯部材４３が先端方向すなわち軸孔４１ａから押し出される向きに付勢されている。これによって、芯部材４３の先端部が、ピン孔５６ａの奥端面に強く押し付けられている。この結果、給電ピン４０と電極本体５６との導通状態が確実に維持されている。
【００３３】
ホルダ４５Ａ，７６付きのピン本体４１の基端部は、左側の保持プレート５４と壁部材２３との間に配されている。図５に示すように、このピン本体４１の基端部から、給電線４ａが延び、左側の壁部材２３の上面と絶縁プレート２７との間を通って上記パルス電源４に接続されている。
【００３４】
図３に示すように、各電極５１のケース本体５７ａにおける他方の電極５１と対向する側の板は、上側が薄く、下側が厚くなって、中間に段差が形成されている。これによって、一対の電極５１間の隙間５０ｍは、上側が幅広で下側が幅狭になっている。
【００３５】
前側の電界印加電極本体５６は、前側の接地電極本体６１の真上に位置し、後側の電界印加電極本体５６は、後側の接地電極本体６１の真上に位置している。更に詳しくは、図９に示すように、一対の電界印加電極本体５６どうしの対向面間の間隔は、一対の接地電極本体６１どうしの対向縁間の間隔と略等しくなっている。各接地電極本体６１における背側（上記対向縁とは逆側）の縁は、電界印加電極本体５６の背面より突出している。
【００３６】
上記のように構成されたプラズマ成膜装置Ｍ１の動作について説明する。
励起ガス源２からの水素等の励起ガスが、ガス管２ａを経て、ノズルヘッド２０の前後２つのプラグ３２Ｐから領域３０Ｆ，３０Ｒのガス均一化路３０ａに導入され、これら路３０ａによって左右長手方向に均一化された後、誘導路２７ｆ，２７ｒを経て前後の隙間５０ｆ，５０ｒへ誘導され、更に、電極５１とノズルプレート２５との間の隙間２１ｆ，２１ｒへ導入される。
【００３７】
一方、パルス電源４からのパルス電圧が、電界印加電極本体５６と接地電極本体６１との間に印加される。これによって、図９に示すように、上記前後の隙間２１ｆ，２１ｒ内にグロー放電等が発生してプラズマ空間ＰＬが形成され、励起ガスが励起、活性化される。この励起ガス自体には、励起によってセラミック等の表面に付着、堆積するような成分は含まれていない。したがって、電極５１やノズルプレート２５の隙間２１ｆ，２１ｒ形成面（プラズマ空間ＰＬに面する面）に膜が形成されることはない。
ここで、プラズマ空間ＰＬは、各隙間２１ｆ，２１ｒ内だけでなく、隙間２１ｆ，２１ｒから互いの対向方向（中央の隙間５０ｍと吹出し口２５ｍとの間）へはみ出すことになる。
【００３８】
電界印加電極５１と基材Ｗの間には、接地電極６０が介在されているので、ノズルヘッド２０を基材Ｗに近付けても、基材Ｗとの間にアークが発生するおそれがなく、基材Ｗの損傷を確実に防止することができる。しかも、電界印加電極本体５６どうしの対向面間と、接地電極本体６１どうしの対向縁間とが、ストレートに配されるとともに略等大になっているので、接地電極本体６１どうしの対向縁間から電界が漏れるのを防止でき、ノズルヘッド２０を基材Ｗに一層近接させることができる。これによって、ノズルヘッド２０から基材Ｗの上面（表面）までの距離を、常圧下におけるラジカルの短小な失活距離以内に十分に収めることができる。例えば２ｍｍ以内に収めることができる。
【００３９】
電界印加電極本体５６は、全体が固体誘電体層としての誘電ケース５７に包まれているので、上記パルス電界の印加時に接地電極６０側とは逆側の上面や側面、エッジ等から異常放電が起きるのを確実に防止することができる。
【００４０】
上記励起ガスの流通と同時併行して、原料ガス源１からのシラン等の原料ガスが、ガス管１ａを経て、ノズルヘッド２０の中央のガスプラグ３２Ｐから領域３０Ｍのガス均一化路３０ａに導入されて左右長手方向に均一化された後、誘導路２７ｍを経て一対の電界印加電極５１間の隙間５０ｍへ導入される。各電界印加電極５１には上記パルス電界が印加されているが、隙間５０ｍでは放電が起きないので、原料ガスは、プラズマ化されずにそのまま通過する。したがって、電界印加電極５１どうしの対向面（隙間５０ｍ形成面）に膜が形成されることはない。よって、電界印加電極５１の何れの部分においても膜が付くのを防止、抑制することができ、メンテナンスの手間を省くことができる。
なお、隙間５０ｍが途中から狭くなっているので、原料ガスが絞られて圧が高まる。
【００４１】
その後、原料ガスは、電極５１間の隙間５０ｍから下方へ出て、上記プラズマ空間ＰＬのはみ出し部内を通過する。これにより、原料ガスの分解、励起等の反応を極めて効率的に起こすことができ、ラジカルな反応生成物ｐを多量に得ることができる。一方、前後の隙間２１ｆ，２１ｒから出た励起ガスは、原料ガスの流れに押される等して下に曲がる。これによって、前後両側の励起ガスが吹出し口２５ｍの前後の縁に添うとともに、これら前後の励起ガス流の間に原料ガスが挟まれる。こうして、励起した励起ガスと反応生成物ｐを含む原料ガスとが層流状態になって吹出し口２５ｍ内を通過し、下方へ向かう。この層流のガスどうしの境では、原料ガスが、励起した励起ガスに触れる。これによって、原料ガスを更に反応させ、反応生成物ｐを増やすことができる。また、励起ガスが原料ガスと吹出し口２５ｍの縁との間に介在されるので、反応生成物ｐが吹出し口２５ｍの縁に触れるのを阻止でき、吹出し口２５ｍの縁に膜が形成されるのを防止、抑制することができる。
【００４２】
そして、反応生成物ｐを含む原料ガスが、吹出し口２５ｍの直下の基材Ｗに吹き付けられる。これによって、基材Ｗの表面（上面）に所望の膜Ａを形成することができる。上述したように、ノズルヘッド２０を基材Ｗに可及的に近付けることができ、それら間の距離を常圧下でのラジカルの失活距離以内に収めることができるので、反応生成物ｐが失活しないうちに基材Ｗに確実に到達させることができる。この結果、高速かつ確実に成膜を行なうことができる。
また、上記ガス均一化部３０によってガスが左右方向に均一化されているので、左右方向に均質な膜Ａを一度に形成することができる。
【００４３】
吹出し口２５ｍから出た後の励起ガスと原料ガスは、接地電極６０と基材Ｗとの間を、励起ガスが接地電極６０の側に偏った層流状態を維持しながら、吹出し口２５ｍから離れる向きへ流れて行く。これによって、原料ガスが接地電極６０の本体６１やノズルプレート２５、更にはロアフレーム２４の下面に触れて膜が出来るのを防止、抑制することができる。この結果、原料の無駄を無くすことができるとともに、膜を落す等のメンテナンスの手間を軽減することができる。
【００４４】
その後、励起ガス及び原料ガスは、真空ポンプ１４の駆動によって外筐１０の吸い込み口１０ａから吸い込まれ、排出される。この真空ポンプ１４の吸い込み圧等を調節することにより、上記の層流状態を一層確実に維持することができ、接地電極６０下面への被膜を確実に防止、抑制することができる。
【００４５】
たとえ、接地電極６０の本体６１やノズルプレート２５やロアフレーム２４に膜ができたとしても、ノズルヘッド２０を引き上げて外筐１０から出すと、ロアフレーム２４と、本体６１付きノズルプレート２５だけが、外筐１０の内フランジ１１ｄ，１２ｄに引掛けられた状態で取り残される。これにより、ロアフレーム２４及びノズルプレート２５をノズルヘッド２０から極めて簡単に取り外すことができ、これらだけを例えば強酸等の薬液に漬ける等して、膜を容易に除去することができる。
【００４６】
電界印加電極５１に膜が付着している場合には、電極ホルダ２１Ｘから電極５１を外し、分解する。分解に際して、給電ピン４０は容易に引き抜くことができる。また、ケース本体５７ａから蓋５７ｂを外せば電極本体５６を簡単に取り出すことができる。膜は誘電ケース５７にしか付くことがなく、電極本体５６には付くことがないので、誘電ケース５７だけ取り替えることにし、電極本体５６は、新たな誘電ケースに入れ替えることによりそのまま使用することができる。この入れ替え作業も簡単に行なうことができる。一方、膜の付いた誘電ケース５７は、それだけを強酸に漬ける等して、膜を容易に除去することができ、再使用することができる。これによって、資材の無駄を無くすことができる。誘電ケース５７は電極５１ごとに別体になっているので、付着の状況に応じて上記取り替え等のメンテナンスを互いに別個に行なうことができる。
なお、第１実施形態において、擬似電極スペーサ５２を、誘電体ではなく金属導体で構成して接地することにより、接地電極６０と併せて接地電極として用いることにしてもよい。そうすると、隙間５０ｆ，５０ｒをもプラズマ空間ＰＬとすることができる。この場合、接地電極５２についても、電界印加電極５１と同様に、金属導体からなる本体を誘電体からなるケースに収容するのが望ましい。
【００４７】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の実施形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
図１１〜図１５は、本発明の第２実施形態を示したものである。図１１及び図１２に示すように、この実施形態に係るプラズマ成膜装置Ｍ２（プラズマ表面処理装置）は、接地電極の態様が上記第１実施形態と異なっている。すなわち、当該プラズマ成膜装置Ｍ２においては、接地電極が、ノズルプレート２５にではなく、電極ユニット５０に電界印加電極５１と一緒に組み込まれている。詳述すると、電極ユニット５０には、上記装置Ｍ１の２本の擬似電極スペーサ５２に代えて、それらの配置位置にそれらと同一形状をなす長尺部材として、接地電極６２が設けられている。これにより、左右に延びる長尺の電極５１，６２が、合計４本前後に平行に並べられている。中側の２本が、電界印加電極５１であり、その前後外側の２本が、接地電極６２である。
【００４８】
したがって、電源ユニット５０の前側の隙間５０ｆと後側の隙間５０ｒが、励起ガスの励起、活性化されるプラズマ空間ＰＬとなる。ノズルプレート２５には、これら隙間５０ｆ，５０ｒとストレートに連なるスリット状の吹出し口２５ｆ，２５ｒが形成されている。要するに、ノズルプレート２５には、左右に延びる３つの吹出し口２５ｆ，２５ｍ，２５ｒが、平行をなして前後に等間隔で並んで形成されている。ノズルプレート２５の上面には、上記第１実施形態における凹部２５ａひいては隙間２１ｆ，２１ｒが設けられておらず、電界印加電極５１が当接されている。これによって、電源ユニット５０の中央の隙間５０ｍが、プラズマ空間ＰＬと交わることなくノズルプレート２５の吹出し口２５ｍに直接連なっている。
【００４９】
中央の隙間５０ｍに導入された原料ガスは、そのまま吹出し口２５ｍから吹出された後、ノズルプレート２５と基材Ｗとの間を前後２方向に分かれて流れる。一方、前後の隙間５０ｆ，５０ｒに導入された励起ガスは、電極５１，６２間の電界によりプラズマ化された後、吹出し口２５ｆ，２５ｒから吹出される。この吹出し後の励起ガスに上記基材Ｗ上を流れて来た原料ガスが触れて反応が起きる。これによって、基材Ｗに膜Ａが形成される。その後、励起ガスと原料ガスは、上下に重なる層流をなして吸い込み口１０ａへ向けて流れる。
【００５０】
第２実施形態の電極構造について更に詳述する。
図１５に示すように、接地電極６２は、電界印加電極５１と同様に、四角形断面をなして左右に長く延びる金属導体からなる電極本体６３と、この電極本体６３の固体誘電体層としての誘電ケース６４とを備えている。誘電ケース６４は、セラミック（誘電体）で形成されたケース本体６４ａと、これと同材質の蓋６４ｂとで構成されている。ケース本体６４ａは、電極本体６３と同形状の内部空間を有している。この内部空間は、ケース本体６４ａの長手方向の一端面（例えば左端面）へ開口されている。このケース本体６４ａの内部空間に電極本体６３が収容されるとともに、左端開口が蓋６４ｂで塞がれている。これによって、電極本体６３の全体が、誘電ケース６４すなわち固体誘電体層で覆われている。
なお、図１３に示すように、第２実施形態では、電界印加電極５１においても、ケース本体５７ａの長手方向の端面（例えば上記接地電極６２とは逆の右端面）に開口が設けられている。蓋５７ｂは、この端面開口に対応する形状になっている。勿論、これらケース本体５７ａ，６３ａの開口を上面や前後の側面等に形成することにしてもよい。
【００５１】
図１４に示すように、接地電極６２の右端部には、上記電界印加電極５１の給電ピン４０と同一構成の給電ピン４０Ａが設けられている。この給電ピン４０Ａのピン本体４１の基端部から接地線４ｂが延び、右側の壁部材２３の上面と絶縁プレート２７との間を通って接地されている。
【００５２】
なお、図１２及び図１３に示すように、電界印加電極５１の給電ピン４０は、上記第１実施形態と同じく、電極５１の左端部に設けられている。したがって、電界印加電極５１の給電ピン４０と接地電極６２の接地ピン６８とが、ノズルヘッド２０の左右両側に分かれて配されている。これによって、給電線４ａと接地線４ｂどうしが、ショートするおそれを防止することができる。
【００５３】
図１６は、電界印加電極５１の誘電ケースの変形例を示したものである。この誘電ケース５８の本体５８Ｘは、断面Ｌ字状をなす一対のピース５８ａ，５８ｂを組み合わせることによって構成されている。各ピース５８ａ，５８ｂの端縁には、爪５８ｃ，５８ｄが形成されている。互いの爪５８ｃ，５８ｄどうしを嵌め合わせることによって、長四角形状のケース本体５８Ｘが形成されている。このケース本体５８Ｘの長手方向の両端部（図１６においては紙面奥側のみ図示。）に、開口５８ｄがそれぞれ形成されている。これら開口５８ｄには、それぞれ蓋５９が着脱可能に設けられている。
勿論、図１６の変形例は、接地電極６２の誘電ケースにも適用可能である。
【００５４】
図１７は、電界印加電極５１と給電線４ａとの接続構造の変形例を示したものである。給電線４ａとしての被覆導線４６は、導体の線材４６ａを絶縁材４６ｂで被覆することによって構成されている。被覆導線４６は、誘電ケース５７の孔５７ｃを通して電極本体５６の孔５６ａに挿し入れられている。この被覆導線４６の線材４６ａは、誘電ケース５７の孔５７ｃ内は勿論、電極本体５６の孔５６ａ内の手前側においても絶縁材４６ｂで被覆されている。そして、孔５６ａの奥側に位置する線材４６ａの端末のみが、絶縁材４６ｂから露出されている。一方、電極本体５６には、孔５７ｃと略直交するようにしてネジ（ボルト）４７が捩じ込まれている。このネジ４７によって、線材４６ａの端末が、孔５７ｃの奥端部の内周面に押え付けられている。この構成によれば、電極５１からの導線引き出し部分における異常放電を確実に防止することができる。また、導線４６の端末を電極本体５６に確実に固定し、電気的に確実に導通させることができる。さらに、誘電ケース５７の取り替え等のメンテナンスの際は、ネジ４７を緩めることによって導線４６を電極５１から簡単に取り外すことができる。
勿論、図１７の変形例は、接地電極６２と接地線４ｂとの接続構造にも適用できる。
【００５５】
図１８は、本発明の第３実施形態に係るプラズマ表面処理装置用の電極ユニット５０Ａを示したものである。電極ユニット５０Ａは、対をなす電界印加電極本体５６及び接地電極本体６３と、これら電極本体５６，６３に共通の誘電ケース７０とで構成されている。誘電ケース７０は、誘電体からなる１つのケース本体７１と、誘電体からなる一対の蓋７５Ａ，７５Ｂとを備えている。ケース本体７１は、互いに平行をなして水平に長く延びる電界印加電極誘電ケース部７２及び接地電極誘電ケース部７３と、これら誘電ケース部７２，７３の両端部（図１８では紙面奥側のみ図示。）間を連ねる連結部７４とを有している。
【００５６】
電界印加電極誘電ケース部７２は、接地電極誘電ケース部７３とは逆側を向く背面へ開口された内部空間７２ａを有して断面コ字形状をなしている。内部空間７２ａに電界印加電極本体５６が収容されるとともに、背面開口が蓋７５Ａで塞がれている。同様に、接地電極誘電ケース部７３は、電界印加電極誘電ケース部７２とは逆側を向く背面へ開口された内部空間７３ａを有して、電界印加電極誘電ケース部７２を反転させた断面コ字形状をなしている。内部空間７３ａに接地電極本体６３が収容されるとともに、背面開口が蓋７５Ｂで塞がれている。
【００５７】
ケース本体７１の２つの電極誘電ケース部７２，７３間には、ガス通路７０ａ（プラズマ空間）が形成されている。ガス通路７０ａは、誘電ケース部７２，７３ひいては電極本体５６，６３と同方向に長く延びている。
電極誘電ケース部７２，７３における互いに対向する側板７２ｄ，７３ｄには、中間高さに段差７２ｇ，７３ｇが形成され、その板厚（すなわち電極本体５６，６３どうしの対向面に添う固体誘電体層の厚さ）が、上側で薄く、下側で厚くなっている。上記第１実施形態の隙間５０ｍと同様に、ガス通路７０ａの上側が幅広で下側が幅狭になっている。）
【００５８】
ガス通路７０ａの上端開口には、処理ガス（例えば成膜目的の場合には膜の原料ガスと励起ガスの混合ガス）が長手方向に均一化されたうえで導入される。一方、パルス電源４によって電極本体５６，６３間にパルス電圧が印加されることにより、通路７０ａがプラズマ空間となり、処理ガスがプラズマ化される。このプラズマは、板７２ｄ，７３ｄすなわち固体誘電体層の厚さの違いによって、段差７２ｇ，７３ｇより上側（上流側）で相対的に強くなり、下側（下流側）で相対的に弱くなる。これによって、処理ガスとして例えばシランと水素の混合ガスを用いた場合には、上側で水素のラジカル種生成が抑えられ、相対的にシランのラジカル種を多くすることができ、下側では水素のラジカル種を増やすことができる。このようにして、流れるにしたがってラジカル種のでき方を変化させ、プラズマの状態にバリエーションを持たせることができる。これを通路７０ａの下端開口（吹出し口）から基材（図示せず）へ吹付け、表面処理内容の豊富化を図ることができる。
【００５９】
なお、目的に応じて、固体誘電体層としての板７２ｄ，７３ｄの厚さを上下逆にしてもよい。この第３実施形態では、電界印加電極と接地電極の誘電ケースが一体化されているので、部品点数を少なくできるだけでなく、ガス通路７０ａの形状、寸法を、組立て精度によらず高精度に形成することができる。
【００６０】
図１９は、本発明の第４実施形態に係るプラズマ表面処理装置用の電極ユニット５０Ｂを示したものである。電極ユニット５０Ｂは、上記第３実施形態の電極ユニット５０Ａと同様に、対をなす電界印加電極本体５６及び接地電極本体６３と、これらに共通の誘電ケース７０Ａとを有して、誘電ケース一体構造になっている。電極ユニット５０Ｂの誘電ケース７０Ａは、電極誘電ケース部７２，７３どうしの対向板７２ｄ，７３ｄが、下へ向かうにしたがって互いに近付くように斜めになり、ガス通路７０ａの流路断面積が、下へ向かうにしたがって連続的に狭くなっている。これに合わせてケース本体７１の内部空間７２ａ，７３ａが斜めになり、電極本体５６，６３の対向面が下へ向かうにしたがって近付くように傾けられている。これによって、ガス通路７０ａ内の処理ガスの流速やプラズマ状態を流れ方向に沿って連続的に変化させることができ、表面処理内容の豊富化を図ることができる。なお、目的に応じて、ガス通路７０ａを流れ方向に沿って次第に拡開するように構成してもよい。
【００６１】
図２０及び図２１は、本発明の第５実施形態に係るプラズマ表面処理装置用の電極ユニット５０Ｃを示したものである。電極ユニット５０Ｃは、互いに別体をなす一対の電極５１Ｘ，６２Ｘで構成されている。電界印加電極５１Ｘは、電界印加電極本体５６と誘電ケース８１Ａとを備え、接地電極６２Ｘは、接地電極本体６３と誘電ケース８１Ｂとを備えている。
【００６２】
一対の電極５１Ｘ，６２Ｘの誘電ケース８１Ａ，８１Ｂどうしは、互いに反転形状をなしている。各誘電ケース８１Ａ，８１Ｂは、長尺の電極本体５６，６３に合わせて左右（図２０において紙面と直交する方向）に長く延びる固体誘電体製のケース本体８２及び蓋８３を備えている。ケース本体８２の上側部には、ガス均一化部８４が設けられ、下側部には、電極本体５６，６３のための収容部８５が設けられている。下側の収容部８５には、互いの対向面とは逆側の背面へ開口する内部空間８５ａが形成されており、この内部空間８５ａに電極本体５６，６３が収容されるとともに、背面開口が、蓋８３で塞がれている。
【００６３】
各ケース本体８２のガス均一化部８４は、水平に配された隔壁８６によって仕切られた上下２つの半割り膨張室８４ａ，８４ｂを有して、大略Ｅ字状の断面をなしている。半割り膨張室８４ａ，８４ｂは、他方のケース本体８２に向けて開口されている。そして、一対のケース本体８２が、互いに前後に対向されるとともに、対向縁どうしが突き合され、これにより、双方の上側の半割り膨張室８４ａどうしが合わさって第１膨張室８０ａが形成され、下側の半割り膨張室８４ｂどうしが合わさって第２膨張室８０ｂが形成されている。これら膨張室８０ａ，８０ｂは、左右に延びるとともに、前後幅方向にも広がり、十分に大きな容積を有している。なお、これら膨張室８０ａ，８０ｂの容積は互いに等しくなっているが、互いに異ならせてもよい。
【００６４】
一対のケース本体８２の上板には、互いの対向縁の長手方向の中央部に処理ガス供給口８０ｃが形成されている。この供給口８０ｃを介して第１膨張室８０ａ内に処理ガスが供給されるようになっている。一対の隔壁８６の対向縁どうし間にはスリット状の隙間８０ｄ（圧損形成路）が形成されている。この隙間８０ｄを介して上下の膨張室８０ａ，８０ｂどうしが連なっている。一対のケース本体８２において、ガス均一化部８４と電極収容部８５との境となる板の対向縁どうし間にはスリット状の隙間８０ｅ（プラズマ空間への導入路）が形成されている。この隙間８０ｅを介して、第２膨張室８０ｂが電極収容部８５間の幅広の隙間８０ｆ（ガス通路及びプラズマ空間）に連なっている。これら膨張室８０ａ，８０ｂと隙間８０ｄ，８０ｅによって「ガス均一化路」が構成されている。
【００６５】
処理ガスは、上端の供給口８０ｃから第１膨張室８０ａに導入されて膨張された後、隙間８０ｄで絞られて圧損を生じ、次に第２膨張室８０ｂに導入されて再び膨張される。更に、隙間８０ｅで絞られて再び圧損を生じる。このように、膨張と絞りを交互に加えることにより、処理ガスを左右長手方向に十分に均一化させた後、隙間８０ｆへ導入することができる。そして、電極本体５６，６３間に電界を印加することによってプラズマ化して隙間８０ｆの下端（吹出し口）から吹出し、基材Ｗに所望の表面処理を長手方向に均一に行なうことができる。
【００６６】
この第５実施形態によれば、電極の固体誘電体層としての誘電ケース８１Ａ，８１Ｂにガス均一化部を一体に組み込むことにより、ガス均一化のための別途の部材が不要となり、部品点数を少なくすることができる。
なお、ガス均一化部の膨張室は、第１、第２の二段だけに限られず、３段以上設けてもよい。これら膨張室８０ａ，８０ｂどうしを連ねる圧損形成路は、隙間８０ｄのようなスリット状に代えて、スポット（小孔）状になるように構成していもよい。
【００６７】
図２２及び図２３は、本発明の第６実施形態に係るプラズマ表面処理装置用の電極ユニット５０Ｄを示したものである。電極ユニット５０Ｄは、互いに別体をなす一対の電界印加電極５１Ｙ及び接地電極６２Ｙで構成され、これら電極５１Ｙ，６２Ｙどうしが、互いに合掌状態で突き合されることによって、一体化されている。
詳述すると、各電極５１Ｙ，６２Ｙは、長尺の電極本体５６，６３と誘電ケース９１Ａ，９１Ｂを備えている。各誘電ケース９１Ａ，９１Ｂは，電極本体５６，６３を収容する固体誘電体製のケース本体９２と、このケース本体９２の背面開口を塞ぐ固体誘電体製の蓋９３とを有している。ケース本体９２の互いの対向面には、上端縁の中央部から出発して下方に向かうにしたがって長手方向に広がるように枝分かれするツリー状の溝９２ａと、この溝９２ａの末端の多数の枝に連なる浅い凹部９２ｂとが形成されている。凹部９２ｂは、ケース本体９２の略全長にわたって延びるとともに下端縁へ連なっている。
【００６８】
そして、一対のケース本体９２の対向面どうしが、互いに貼り合わされ、これにより、双方の溝９２ａどうしが合わさってツリー状のガス分散通路（ガス均一化路）９０ａが形成され、凹部９２ｂどうしが合わさって上記通路９０ａに連なるとともに下方へ開口するガス吹出し通路９０ｂが形成されている。これら通路９０ａ，９０ｂの略全体が、一対の電極本体５６，６３の間に介在されている。
【００６９】
電極ユニット５０Ｄにおいては、処理ガスが、ユニット５０Ｄ上面の開口からツリー状通路９０ａに導入される。そして、このツリー状通路９０ａによって長手方向に順次均一に分散された後、通路９０ｂへ導かれて行く。一方、電極本体５６，６３間に電界が印加されることにより、通路９０ａ，９０ｂ全体がプラズマ空間となる。これによって、上記処理ガスは、ツリー状通路９０ａでの分散流通の過程で順次プラズマ化され、通路９０ｂにおいても更にプラズマ化された後、通路９０ｂの下端開口（吹出し口）から基材Ｗへ向けて吹出される。
【００７０】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変が可能である。
例えば、誘電ケースの蓋は、ケース本体に回転可能に連なっていてもよい。
電界印加用又は接地用の給電ピンや被覆導線は、ケース本体ではなく、蓋を通して電極本体内に挿し込まれるようになっていてもよい。
本発明は、減圧下でのプラズマ表面処理にも適用できる。電界印加電極と接地電極の間に被処理物を配置する所謂ダイレクト式のプラズマ表面処理にも適用できる。成膜に限られず、エッチング、表面改質、洗浄等のプラズマ表面処理に遍く適用できる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極本体の全体が固体誘電体層としての誘電ケースで覆われることになるため、他方の電極との対向面は勿論、背面やエッジにおいても異常放電を防止できる。特に、処理ガスとしてアルゴンや水素等の放電しやすい物質を用いた場合でも、背面等における異常放電を確実に防止することができる。しかも、処理ガスの反応等に伴う付着物（汚れ）は誘電ケースにしか付かず、電極本体には付くことがないので、誘電ケースだけを取り替えることにすれば、電極本体はそのまま使用することができる。取り替え作業は極めて簡単である。また、取り外した誘電ケースは、強酸等の薬液に漬ける等して付着物を容易に除去することができ、再使用することができる。更に、誘電ケースからなる固体誘電体層の場合、電極本体表面に溶射等で直接被膜するのに比べて、厚みに変化を付けたりするのが容易であるので、プラズマの状態に種々のバリエーションを付加すること等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ成膜装置の概略図である。
【図２】上記プラズマ成膜装置のノズルヘッドのガス均一化部の側面断面図である。
【図３】上記ノズルヘッドのノズル部の側面断面図である。
【図４】上記ガス均一化部の長手方向に沿う正面断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う上記ノズルヘッドのノズル部の正面断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う上記ノズル部の左側部の平面断面図である。
【図７】上記ノズルヘッドの底面図である。
【図８】上記ノズル部の電界印加電極の分解斜視図である。
【図９】上記ノズル部の給電ピンの詳細図である。
【図１０】上記プラズマ成膜装置による成膜動作を示すノズルヘッドのガス吹出し部分の拡大図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るプラズマ成膜装置におけるノズルヘッドのノズル部の側面断面図である。
【図１２】上記第２実施形態のノズルヘッドの底面図である。
【図１３】図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う上記第２実施形態のノズル部の正面断面図である。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う上記第２実施形態のノズル部の右側部の平面断面図である。
【図１５】上記第２実施形態のノズル部の接地電極の分解斜視図である。
【図１６】上記電界印加電極の誘電ケースの変形例を示す側面断面図である。
【図１７】上記電界印加電極と給電線の接続構造の変形例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係るプラズマ表面処理装置用の電極ユニットを示す斜視図である。
【図１９】本発明の第４実施形態に係るプラズマ表面処理装置用の電極ユニットを示す斜視図である。
【図２０】本発明の第５実施形態に係るプラズマ表面処理装置用の電極ユニットを示す側面断面図である。
【図２１】図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う上記第５実施形態の電極ユニットの電界印加電極誘電ケースの正面図である。
【図２２】本発明の第６実施形態に係るプラズマ表面処理装置用の電極ユニットを示す側面断面図である。
【図２３】図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿う上記第６実施形態の電極ユニットの電界印加電極誘電ケースの正面図である。
【符号の説明】
Ｍ１，Ｍ２　プラズマ成膜装置（プラズマ表面処理装置）
Ｗ　基材（被処理物）
４０　給電ピン
４１　ピン本体
４１ａ　軸孔
４３　芯部材
４４　圧縮コイルばね
４６　被覆導線
４６ａ　線材
４６ｂ　絶縁材
４７　ネジ
５１，５１Ｘ，５１Ｙ　電界印加電極
５６　電界印加電極本体
５７，５８　電界印加電極本体用の誘電ケース
５７ａ，５８Ｘ　ケース本体
５７ｂ，５９　蓋
６２，６２Ｘ，６２Ｙ　接地電極
６３　接地電極本体
６４　接地電極本体用の誘電ケース
６４ａ　ケース本体
６４ｂ　蓋
７０，７０Ａ　一対の電極本体に共通の誘電ケース
７０ａ　ガス通路
７１　ケース本体
７２ａ，７３ａ　内部空間
７５Ａ，７５Ｂ　蓋
７２ｄ，７３ｄ　対向板（共通誘電ケースのガス通路と内部空間を仕切る板）
８０ｆ　隙間（ガス通路）
８１Ａ，８１Ｂ　誘電ケース
８２　ケース本体
８３　蓋
８４　ガス均一化部
８５ａ　内部空間
９０ａ，９０ｂ　ガス通路
９１Ａ，９１Ｂ　誘電ケース
９２　ケース本体
９３　蓋

Claims

電極に電界を印加して処理ガスをプラズマ化し、被処理物の表面処理を行なうプラズマ表面処理装置における上記電極の構造であって、
導体からなる電極本体と、固体誘電体からなる誘電ケースとを備え、
この誘電ケースが、一面が開口された内部空間に上記電極本体を取り出し可能に収容するケース本体と、上記開口を塞ぐ蓋とを有していることを特徴とするプラズマ表面処理装置の電極構造。
上記電極本体が、長尺状をなすとともに互いに平行をなして対向するように一対設けられ、これら電極本体の対向面間に、上記誘電ケースによって、上記処理ガスを電極本体の延び方向と直交する向きに通すガス通路が画成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ表面処理装置の電極構造。
上記一対の電極本体は、互いに別々の誘電ケースに収容され、これら誘電ケース間に上記ガス通路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ表面処理装置の電極構造。
上記一対の電極本体に共通の誘電ケースを１つ備え、この誘電ケースのケース本体に、上記ガス通路が形成されるとともに、このガス通路を挟むようにして上記一対の電極本体のための２つの内部空間が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ表面処理装置の電極構造。
上記ガス通路の流路断面積が、ガスの流れ方向に沿って異なっていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のプラズマ表面処理装置の電極構造。
上記誘電ケースにおける上記ガス通路と上記内部空間を仕切る板の厚さが、ガスの流れ方向に沿って異なることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載のプラズマ表面処理装置の電極構造。
上記誘電ケースが、上記処理ガスを上記電極本体の延び方向に均一化させたうえで上記ガス通路に導くガス均一化路を有していることを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載のプラズマ表面処理装置の電極構造。
上記電極への電界印加用又は接地用の給電ピンを備え、
上記給電ピンが、先端面へ開口する軸孔を有して上記誘電ケースを貫通して上記電極本体に引き抜き可能に埋め込まれた導電性のピン本体と、このピン本体と電気的に導通するようにして上記軸孔に摺動可能に収容された導電性の芯部材と、軸孔に収容されて上記芯部材を軸孔から押し出すように付勢するばねとを有していることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のプラズマ表面処理装置の電極構造。
導体の線材を絶縁材で被覆してなる電界印加用又は接地用の被覆導線が、上記誘電ケースを通して上記電極本体に挿し入れられており、しかも、この被覆導線の線材が、上記誘電ケースは勿論、上記電極本体内の手前側においても絶縁材で被覆され、上記電極本体内の奥側に位置する線材の端末のみが、絶縁材から露出され、上記挿し入れ方向と略直交するように捩じ込まれたネジによって押え付けられていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のプラズマ表面処理装置の電極構造。