JP2004238641A - 表面処理装置および表面処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化が図れるとともに、表面処理パターンが変更になっても比較的容易に変更することができ、しかも被処理体の厚み方向に関する表面処理深さを任意に変えることができる表面処理装置および表面処理方法を提供すること。
【解決手段】被処理体７０の表面７１を処理するための表面処理装置１０であり、印加側電極部２０は、アース側電極部３０側に突出している複数の突起４５を有する電極４０と、電極４０に設けられてアース側電極部３０に対面する誘電体４１と、印加側電極部２０の誘電体４１とアース側電極部３０の間にガスを供給するガス供給部６０とを有し、アース側電極部３０に搭載された被処理体７０と誘電体４１との間で電極４０の各突起４５に対応する位置においてプラズマ放電の放電発生部５０乃至５３を各々形成して被処理体７０の表面７１に表面処理パターンを形成させる。
【選択図】 図１
【解決手段】被処理体７０の表面７１を処理するための表面処理装置１０であり、印加側電極部２０は、アース側電極部３０側に突出している複数の突起４５を有する電極４０と、電極４０に設けられてアース側電極部３０に対面する誘電体４１と、印加側電極部２０の誘電体４１とアース側電極部３０の間にガスを供給するガス供給部６０とを有し、アース側電極部３０に搭載された被処理体７０と誘電体４１との間で電極４０の各突起４５に対応する位置においてプラズマ放電の放電発生部５０乃至５３を各々形成して被処理体７０の表面７１に表面処理パターンを形成させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体（ワークともいう）の表面を処理するための表面処理装置および表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大気圧または大気圧近傍の圧力下においてプラズマ放電を用いて被処理体に対して表面処理をする装置が提案されている。大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電により表面処理をするメリットとしては、真空下でプラズマ放電に比べて低圧雰囲気下での形成および制御用の装備が不要であり、大面積処理の実現および製造コストの低減が図りやすいことである。
このようなプラズマを用いた表面処理装置は、一対の電極の間に大気圧付近の圧力下で生成されるプラズマ放電発生部（放電領域ともいう）を生成するようになっている。
被処理体の表面に所望のパターン形状で表面処理を行うために、金属製の球電極と平面電極を対向させて配置したプラズマ表面処理装置がある。平面電極は所望の表面処理パターンに一致する形状を有していて、被処理体の一部だけが部分的にプラズマによって表面処置ができるようになっている（たとえば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−６０３７２号公報（第１頁、図１、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構造の表面処理装置では、次のような問題がある。
球電極と平面電極の間には、リング状のプラズマ処理部が配置されている。球電極とプラズマ処理部および平面電極は、各々間隔をおいて配置されている。平面電極の上には被処理体が配置されている。平面電極の形状が、被処理体の表面に対して所定の表面処理パターンで表面処理できるようになっている。しかも、これらの球電極、プラズマ処理部、そして平面電極は、処理容器内に配置されている。
【０００５】
このことから、プラズマ表面処理装置の小型化が図りにくいという問題がある。表面処理パターンを変更して別の表面処理パターンを被処理体の表面に形成する場合には、平面電極自体を別の平面電極に取り替えなければならないという問題もある。
そこで本発明は上記課題を解消し、小型化が図れるとともに、表面処理パターンが変更になっても比較的容易に変更することができ、しかも被処理体の厚み方向に関する表面処理深さを任意に変えることができる表面処理装置および表面処理方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面処理装置は、対向して配置された印加側電極部とアース側電極部の間に大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理するための表面処理装置であり、前記印加側電極部は、前記アース側電極部側に突出している複数の突起を有する電極と、前記電極に設けられて前記アース側電極部に対面する誘電体と、前記印加側電極部の前記誘電体と前記アース側電極部の間にガスを供給するガス供給部と、を有し、前記アース側電極部に搭載された前記被処理体と前記誘電体との間で前記電極の各前記突起に対応する位置において前記プラズマ放電の放電発生部を各々形成して前記被処理体の前記表面に表面処理パターンを形成させることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理する際に、電極の各突起に対応する位置において、被処理体と誘電体との間でプラズマ放電の放電発生部を各々形成する。しかもこれらの突起の位置は、被処理体の表面の表面処理パターンに対応しているので、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを形成することができる。
表面処理パターンが変更になっても、印加側電極部を別のパターン用の突起を有する印加側電極部に変更すればよい。
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかも印加側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
【０００８】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、同じに設定されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が同じに設定されていることから、被処理体の表面には、同じ深さの凹凸を有する表面処理パターンが形成できる。
【０００９】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっているので、被処理体の表面に形成される表面処理パターンは、異なる深さを有する凹凸を形成することができる。
【００１０】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離と前記突起の突出位置が、変更自在になっていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が変更自在である。しかも突起の突出位置も変更自在である。
このことから、被処理体の表面に形成できる表面処理パターンの形状が任意に変更して形成できる。しかも、突起の突出位置が変更できるので、被処理体の厚み方向に関する表面処理深さを任意に変えることや、ある表面処理パターンの形状から別の所望の表面処理パターンに変更することができる。
【００１１】
本発明の表面処理装置は、対向して配置された印加側電極部とアース側電極部の間に大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理するための表面処理装置であり、前記印加側電極部は、電極と、前記電極に設けられて前記アース側電極部に対面する誘電体と、前記印加側電極部の前記誘電体と前記アース側電極部の間にガスを供給するガス供給部と、を有し、前記アース側電極部は、前記電極側に向けて突出している複数の突起を有して前記被処理体を載せるようになっており、各前記突起と前記印加側電極部の間で前記プラズマ放電の放電発生部を各々形成して前記被処理体の前記表面に表面処理パターンを形成させることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理する際に、アース側電極部の各突起に対応する位置において、被処理体と誘電体との間でプラズマ放電の放電発生部を各々形成する。しかもこれらの突起の位置は、被処理体の表面の表面処理パターンに対応しているので、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを形成することができる。
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかもアース側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
【００１３】
本発明の表面処理方法は、対向して配置された印加側電極部とアース側電極部の間に大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理するための表面処理方法であり、前記印加側電極部の電極の複数の突起と、前記電極に設けられている誘電体を、前記アース側電極部に載せた前記被処理体に対面させる被処理体配置ステップと、前記アース側電極部と前記誘電体との間で前記電極の各前記突起に対応する位置において前記プラズマ放電の放電発生部を形成させ、前記印加側電極部の前記誘電体と前記アース側電極部の間にガス供給部からガスを供給して前記被処理体の前記表面に表面処理パターンを形成させる放電発生ステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、被処理体配置ステップにおいて、印加側電極部の電極の複数の突起と、電極に設けられている誘電体を、アース側電極部に載せた被処理体に対面させる。
放電発生ステップでは、アース側電極部と誘電体との間で電極の各突起に対応する位置においてプラズマ放電の放電発生部を形成させる。そして放電発生ステップでは、印加側電極部の誘電体とアース側電極部の間にガス供給部からガスを供給して、被処理体の表面に表面処理パターンを形成させる。表面処理パターンが変更になっても、印加側電極部を別のパターン用の突起を有する印加側電極部に変更すればよい。
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかも印加側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
【００１５】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、同じに設定されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が同じに設定されていることから、被処理体の表面には、同じ深さの凹凸を有する表面処理パターンが形成できる。
【００１６】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっているので、被処理体の表面に形成される表面処理パターンは、異なる深さを有する凹凸を形成することができる。
【００１７】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離と前記突起の突出位置が、変更自在になっていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が変更自在である。しかも突起の突出位置も変更自在である。
このことから、被処理体の表面に形成できる表面処理パターンの形状が任意に変更して形成できる。しかも、突起の突出位置が変更できるので、被処理体の厚み方向に関する表面処理深さを任意に変えることや、ある表面処理パターンの形状から別の所望の表面処理パターンに変更することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
第１の実施形態
図１は、本発明の表面処理装置の第１の実施形態を示している。
図１に示す表面処理装置１０は、いわゆる平行平板型のプラズマ表面処理装置であり、一対の印加側電極部２０とアース側電極部３０、ガス収容部２１および交流電源２３を有している。
この表面処理装置１０は、平板状の被処理体７０の表面７１に対して、複数種類の表面処理のうちの任意の処理を、所望のパターンに従い表面７１の必要な場所に処理する装置である。複数の表面処理は、表面改質、エッチング処理、アッシング、洗浄、成膜などを含む。表面改質は、撥水性処理と親水性処理などを含む。
【００１９】
表面処理装置１０は、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで、被処理体７０の表面７１を所望の表面処理パターンに従って表面処理する装置である。
表面処理装置１０は、一対の印加側電極部２０とアース側電極部３０を有しているが、ワークである被処理体７０に対して直接放電するタイプの表面処理装置である。
【００２０】
このような表面処理装置１０が被処理体７０の表面７１に対して直接放電により表面処理を行う場合には、表面７１には、処理しようとする領域と処理したくない領域がある場合がある。この処理したくない領域（エリア）は、たとえば被処理体７０の表面に薄膜トランジスタなどの耐電圧に弱い半導体素子や、その他の種類の素子が配置されている部分である。このような処理したくない領域があると、被処理体７０の表面７１の全面にわたって直接放電により表面処理をすることができない。
【００２１】
つまり、被処理体７０の表面７１に形成されている配線パターンや、表面７１に形成されている各種成膜物の構造（たとえば材質、位置など）が存在すると、放電状態が不安定になったり、処理後の状態にバラツキが生じたりする。あるいは薄膜トランジスタなどの電気回路部にダメージを与えることが予想される。
そこで、本発明の表面処理装置１０は、被処理体７０の表面７１において、ダメージに弱い部分や放電が不安定になる部分のような処理したくない領域を避けるように設定した所望の表面処理パターンに基づいて、表面７１の領域を選択的に表面処理することができるものである。
【００２２】
まず、図１に示す印加側電極部２０の構造について説明する。
印加側電極部２０は、電極４０と誘電体４１を有している。
電極４０は、導電性の良好な材質、たとえばアルミニウム、銅、ステンレス（ＳＵＳ）、チタン、タングステンなどを用いることができる。
電極４０の一方の面４３は平坦面である。この一方の面４３は、交流電源（ＲＦ電源ともいう）２３に対して電気的に接続されている。交流電源２３は接地されている。電極４０の他方の面４４側には、複数の突起４５がアース側電極部３０に向けて形成されている。
【００２３】
図２（Ａ）は、図１に示す電極４０の他方の面４４側の形状例を示している。
電極４０の他方の面４４側には、図２（Ａ）の例ではたとえば８つの突起４５が形成されている。これらの突起４５は、図２（Ａ）では斜線を付けることで示しているが、この突起４５は、所定の表面パターン形状に従って設けられている。
これらの突起４５は、図１に示すように他方の面４４においてアース側電極部３０に向けて突出して形成されている。
【００２４】
図１に示す突起４５の先端面４５Ａは、アース側電極部３０と平行であり、図２に示すようにたとえば長方形状である。図２に示す突起４５は斜線で示しているが、この斜線で示す突起４５の領域は、図１に示す被処理体７０の表面７１に対してプラズマ放電による表面処理をしようとする領域に対応している。
図２に示す斜線で示していない領域７３は、他方の面４４から突起４５の斜線で示す領域を除いた部分である。この斜線で示していない領域７３は、上述した処理したくない領域に相当する。処理したくない領域には、既に述べたようにたとえば薄膜トランジスタなどの電気回路部が形成されていたり、各種の成膜物が形成されている部分であって、この処理したくない領域は放電による表面処理を行わない。
【００２５】
図１に示す誘電体４１は、電極４０の突起４５の先端面４５Ａに対して密着して好ましくは着脱自在に固定されている。この誘電体４１は、アルミナや窒化シリコンのようなセラミックスや石英などにより作られている平板状の部材である。
印加側電極部２０の電極４０は、交流電源２３により高周波交流電力が供給される。
【００２６】
次に、図１に示すアース側電極部３０について説明する。
図１のアース側電極部３０は、電極４０と同様な材質により作ることができる。アース側電極部３０は、電気的に接地されている。アース側電極部３０は、平板状の部材であり、アース側電極部３０の搭載面３０Ｅの上には、被処理体７０が着脱自在に搭載される。被処理体７０は、たとえばガラス基板などであり、ワークとも呼んでいる。
【００２７】
図１の印加側電極部２０は、ガス供給部６０を有している。このガス供給部６０は、電極４０と誘電体４１に連続して形成された穴である。ガス供給部６０は、ガス収容部２１に接続されている。ガス収容部２１には、たとえばキャリアガス（不活性ガス）としてのＨｅと、反応ガスとしてのＯ２の混合ガスが収容されている。
【００２８】
Ｈｅ＋Ｏ２の混合ガスは、被処理体７０の表面７１を親水性処理するために用いる。そうではなく、被処理体７０の表面７１に対して撥水性処理を行う場合には、キャリアガスとしてＨｅを用い、反応ガスとして４フッ化炭素（ＣＦ４）の混合ガスを使用することができる。
ガス収容部２１内の混合ガスは、ガス供給部６０を通じて、誘電体４１と被処理体７０の間に供給できるようになっている。
【００２９】
図１に示す交流電源２３が高周波交流電力を電極４０に与えると、印加側電極部２０の各突起４５とアース側電極部３０の間には、各々放電発生部５０，５１，５２，５３が形成されるようになっている。この放電発生部５０乃至５３は、放電領域または放電発生領域とも呼んでいる。つまり、放電発生部５０乃至５３は、図２（Ａ）に示す各突起４５に対応して被処理体７０の表面７１に対して、突起４５の斜線で形成される表面処理パターン９９に応じて形成されるものである。
従って、被処理体７０の表面７１において、図２（Ｂ）に示す処理したくない領域７３に対応する表面７１の部分領域１００には、放電処理は行われないことになる。
【００３０】
次に、図３を参照しながら、図１と図２に示す表面処理装置１０が被処理体７０の表面７１に対して、図２（Ａ）に示す所望の表面処理パターン９９に応じて表面処理を行う方法の例について説明する。
図３に示すように、この表面処理方法は、被処理体配置ステップＳＴ１、放電発生ステップＳＴ２および被処理体除去ステップＳＴ３を含んでいる。
【００３１】
まず被処理体配置ステップＳＴ１では、図１に示すように印加側電極部２０の電極４０の複数の突起４５と、誘電体４１を、アース側電極部３０に搭載されている被処理体７０に対面させる。アース側電極部３０の搭載面３０Ｅの上に被処理体７０が搭載されている。従って被処理体７０の表面７１が、誘電体４１に対面した状態になる。この状態では、各突起４５の先端面４５Ａとアース側電極部３０の搭載面３０Ｅの間には電極間距離Ｌが形成されている。この電極間距離Ｌは、各突起４５について全て同じに設定されている。
【００３２】
次に、図３に示す放電発生ステップＳＴ２では、アース側電極部３０と誘電体４１の間で、しかも電極４０の各突起４５に対応する位置において、プラズマ放電の放電発生部５０，５１，５２，５３を各々発生させる。ガス収容部２１内の混合ガスは、ガス供給部６０を通じて誘電体４１と被処理体７０の表面７１の間の放電発生部５０，５１，５２，５３に供給される。このため、反応ガスの励起活性種が生成される。
【００３３】
これによって、被処理体７０の表面７１において、図２（Ａ）に示す斜線で示す突起４５の領域部分に対応する図２（Ｂ）に示す表面７１の部分領域１００には表面処理が選択的に行われる。つまり、被処理体７０の表面７１には、図２（Ａ）に示す突起４５で形成される表面処理パターン９９に応じて表面処理が行われる。従って図２（Ａ）に示す処理をしたくない領域７３には表面処理が行われない状態になる。
このようにすることで、被処理体７０の表面７１は、各突起４５に対応する部分領域１００において励起活性種に曝されることで表面処理が行われ、同じ厚みで表面処理をすることができる。
【００３４】
次に、図３に示す被処理体除去ステップＳＴ３では、図１に示す被処理体７０が搭載面３０Ｅから除去されて、次の被処理体７０が搭載面３０Ｅに搭載されて上述したような表面処理方法が再び行われることになる。
図１と図２に示す実施形態では、図２（Ｂ）に示すように被処理体７０の表面７１には、突起４５に対応する部分領域１００にたとえば親水処理膜が形成されることになる。これらの各突起４５と搭載面３０Ｅの電極間距離Ｌが同じであるので、図２（Ｂ）に示す親水処理膜の厚みは同じになる。
また、図１と図２の表面処理装置１０を用いて、被処理体７０の表面７１に対して途中でエッチング処理を行う場合には、別の混合ガスを供給して励起活性種に曝すことにより、図２（Ｃ）に示すように同じ深さの凹部１０１を形成することができる。
【００３５】
第２の実施形態
図４は、本発明の表面処理装置の第２の実施形態を示している。
図４に示す表面処理装置１０は、図１に示す表面処理装置１０と基本的に同様の構造を示している。従って、図４の表面処理装置１０の各要素が、図１の表面処理装置１０の対応する要素と同じである場合には、同じ符号を記してその説明を用いることにする。
【００３６】
図４の表面処理装置１０が、図１に示す表面処理装置１０と異なるのは、次の部分である。
図４に示す表面処理装置１０の印加側電極部４０は、本体４９と、金属製のマスクとして機能する複数の突起１４５を有している。この突起１４５は、金属により作られており、たとえば本体４９と同じ材質を用いることができる。本体４９と突起１４５の材質は、図１に示す電極４０と同じような導電性の高い金属材料を用いることができる。この複数の突起１４５は、たとえば図２（Ａ）に示す突起４５と同様なパターンで配置されている。
【００３７】
図５は、複数の突起１４５を示しているが、本体４９の他方の面１４４は平坦面になっている。この他方の面１４４には、複数の突起１４５が、たとえば導電性を有する接着剤により固定されている。このように本体４９は平板状の部材を用意しておき、本体４９の一方の面１４３と他方の面１４４を平坦面にしておく。そして、本体４９の他方の面１４４に対して複数の突起１４５がたとえば貼り付けることにより固定される。このようなことによって、図１の実施形態と同様にして図４に示す表面処理装置１０は、複数の放電発生部５０乃至５３を各々突起１４５に対応して形成することができる。従って、被処理体７０の表面７１には、図２（Ａ）に示す第１の実施形態と同様にして所定の表面処理パターン９９により処理したくない領域７３を除いて、表面処理することができるのである。
【００３８】
これらの突起１４５の先端面１４５Ａには、図４に示すように板状の誘電体４１が固定されている。
図１に示す印加側電極部２０の突起４５は、たとえば電極４０に対してエッチングすることにより突出して形成することができる。
これに対して、図４に示す突起１４５は、たとえば図５に示すようにして平板状の本体４９の他方の面１４４に対して貼り付けるだけで電極４０を形成することができ、より簡単に印加側電極部２０が形成できる。
【００３９】
第３の実施形態
図６は、本発明の表面処理装置の第３の実施形態を示している。
図６に示す表面処理装置１０が、図１に示す表面処理装置１０と異なるのは、突起が形成されている箇所である。図６に示す表面処理装置１０の構成要素が、図１に示す表面処理装置１０の対応する構成要素と同じである場合には、同じ符号を記してその説明を用いる。
【００４０】
図６の表面処理装置１０では、複数の突起３５が印加側電極部２０に設けられているのではなく、アース側電極部３０に設けられている。複数の突起３５は、アース側電極部３０において、印加側電極部２０側に向けて突出して形成されている。突起３５の先端面３５Ａは、各々同じ高さを有していて、先端面３５Ａは、被処理体７０の裏面７２側を支えて載せるようになっている。被処理体７０の表面７１は、誘電体４１の内面に対面している。
【００４１】
印加側電極部２０の電極４０は、一方の面４３と他方の面４４を有している。一方の面４３と他方の面４４は、各々平坦面になっている。この他方の面４４には、誘電体４１が固定されている。電極間距離Ｌ１は、突起３５の端面４０Ａと電極４０の他方の面４４の間の距離である。
このような構造を採用しても、アース側電極部３０の突起３５と印加側電極部２０の誘電体４１の間には、各々放電発生部５０，５１，５２，５３が形成できる。従って、図６の表面処理装置１０は、図１の表面処理装置１０と同様にして、被処理体７０の表面７１に対して所定の表面処理パターンに応じて処理すべき領域と処理したくない領域に分けて表面処理をすることができる。
【００４２】
第４の実施形態
図７は、本発明の表面処理装置の第４の実施形態を示している。
図７の表面処理装置１０が、図１の表面処理装置１０と異なるのは、印加側電極部２０の電極４０の突起３４５の形状と突出高さである。図７に示す表面処理装置１０の他の要素については、図１に示す表面処理装置１０の対応する要素とほぼ同じであるので同じ符号を記してその説明を用いる。
【００４３】
印加側電極部２０の電極４０は、複数の突起３４５を有している。
これらの突起３４５は、被処理体７０側に向けて各々突出している。ただし各突起３４５の突出高さＨ１乃至Ｈ４では、各々異なった値になっている。各突起３４５の先端面には、誘電体２４１が各々設けられている。
このような構造にすることで、被処理体７０がガラス基板３９１とレジスト膜３９０により構成されている場合に、レジスト膜３９０はこれらの突起３４５により発生している放電発生部５０，５１，５２，５３における励起活性種により、異なる深さの凹部４１０，４１１，４１２，４１３を形成することができる。つまり各突起３４５とアース側電極部３０の間には、各々厚み方向に関して位置の異なる放電発生部５０，５１，５２，５３が発生するので、各突起３４５の各々の高さに応じた深さの凹部４１０，４１１，４１２，４１３を形成することができる。
これにより、被処理体７０のレジスト膜３９０は、予め定めた所望の表面処理パターンに応じて、異なる深さの凹部を被処理体７０の表面側にエッチングすることができるのである。
【００４４】
第５の実施形態
図８は、本発明の表面処理装置の第５の実施形態を示している。
図８の表面処理装置１０の構成要素が、図１に示す表面処理装置１０の構成要素と同じ箇所には同じ符号を記してその説明を用いる。
図８に示す印加側電極部２０は、電極４０と誘電体５４１を有している。
電極４０は、ガス供給部６０と、複数の突起６４５を有している。各々の突起６４５は、ワイヤー体ともいい、電極４０に対してＺ方向に移動して位置決め可能である。突起６４５は、各々独立してＺ方向に移動して位置決めすることにより、各突起６４５は被処理体７０に対する突出する長さを調節することができる。突起６４５は導電性の良好な材質、たとえばアルミニウム、銅、ステンレス、チタン、タングステンなどによりワイヤー状に作られている。
【００４５】
被処理体７０はたとえばガラス基板３９１とレジスト膜３９０を有している。レジスト膜３９０は、予め凹部３９６，３９７，３９８が形成されている。これらの凹部３９６乃至３９８に対応するようにして突起６４５が各々突出されている。ただし突起６４５の突出長さは、各凹部３９６，３９７，３９８の深さに対応するように予め調整されている。
各突起６４５とアース側電極部３０との間では、各々放電発生部５０，５１，５２が発生する。この放電発生部５０，５１，５２の発生した状態で、ガス収容部２１からガス供給部６０を通じて混合ガスを供給することにより、凹部３９６の内底面５０１，５０２，５０３をエッチング処理して微細加工することができる。
【００４６】
図９は、図８の印加側電極部２０の形状例を示している。
印加側電極部２０の電極４０は、複数の通し穴７００を有している。これらの通し穴７００に対して、表面処理パターンのレジスト膜３９０の凹部３９６，３９７，３９８の位置に対応して、たとえば針状の突起６４５が挿入される。図８に示すように、突起６４５は、Ｚ方向に関して、移動して調整することにより、突起６４５が被処理体７０側に突出する長さを調整することができる構造になっている。
このように、相手側の被処理体７０において段差のような凹部３９６，３９７，３９８があってその内底面に必要な微細加工用のエッチング処理や、親水性処理あるいは撥水性処理あるいはアッシング処理などを行う場合であっても、このような処理は簡単に行うことができる。
【００４７】
各突起６４５は上下に駆動するための機構によりＺ方向に移動して位置決めできる。必要な箇所の突起６４５を所望の長さ突出させることができ、電極やマスク状の突起を交換することなく、多種類の表面処理パターンが作れる。被処理体の表面における処理をしようとする領域が小さい場合でもその処理しようとする領域を形成している小さい凹部に合わせて、エッチングなどの表面処理ができる。
また、平坦な処理しようとする領域には、微細な段差を形成することもできる。
【００４８】
上述したように、本発明の表面処理装置および表面処理方法では、平行平板タイプの表面処理装置１０は、被処理体７０の表面における処理が必要な部分だけに放電を起こして反応ガスの励起活性種を生成することができる。このために、被処理部のダメージに弱い部分や放電が不安定になる部分を避けて、表面処理が必要な部分だけに予め定められた所定の表面処理パターンに従って処理することができる。
【００４９】
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかも印加側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
本発明では、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が同じに設定されていることから、被処理体の表面には、同じ深さの凹凸を有する表面処理パターンが形成できる。
【００５０】
本発明では、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっているので、被処理体の表面に形成される表面処理パターンは、異なる深さを有する凹凸を形成することができる。
本発明では、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が変更自在である。しかも突起の突出位置も変更自在である。
このことから、被処理体の表面に形成できる表面処理パターンの形状が任意に変更して形成できる。しかも、突起の突出位置が変更できるので、ある表面処理パターンの形状から別の所望の表面処理パターンに変更することができる。表面処理パターンが変更になっても印加側電極部を別のパターン用の突起を有する印加側電極部に変更すればよい。
【００５１】
また、本発明では、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理する際に、アース側電極部の各突起に対応する位置において、被処理体と誘電体との間でプラズマ放電の放電発生部を各々形成する。しかもこれらの突起の位置は、被処理体の表面の表面処理パターンに対応しているので、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを形成することができる。
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかもアース側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
【００５２】
本発明では、印加側電極部やアース側電極部に設けられている突起の数は図示の例に限るものではなく、しかも突起の先端面の形状も長方形状や正方形状に限らず円形状や他の形状も勿論採用することができる。混合ガスのキャリアガスと反応ガスの種類は、表面処理の種類に応じて適宜採用できる。
被処理体は、処理目的に応じて種々のものを採用できる。被処理体としては、たとえばパッケージされたＩＣなどの電子部品、シリコン基板、液晶表示装置（ＬＣＤ）に用いられるガラス基板などである。
本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面処理装置の第１の実施形態を示す図。
【図２】図１の表面処理装置の印加側電極部の電極の他方の面の形状例および被処理体に形成された処理例を示す図。
【図３】表面処理方法の一例を示す図。
【図４】本発明の表面処理装置の第２の実施形態を示す図。
【図５】図４における印加側電極部を示す斜視図。
【図６】本発明の表面処理装置の第３の実施形態を示す図。
【図７】本発明の表面処理装置の第４の実施形態を示す図。
【図８】本発明の表面処理装置の第５の実施形態を示す図。
【図９】図８における印加側電極部を示す斜視図。
【符号の説明】
１０・・・表面処理装置、２０・・・印加側電極部、３０・・・アース側電極部、４０・・・印加側電極部の電極、４１・・・誘電体、４５・・・突起、５０乃至５３・・・放電発生部、６０・・・ガス供給部、７０・・・被処理体、７１・・・被処理体の表面
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体（ワークともいう）の表面を処理するための表面処理装置および表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大気圧または大気圧近傍の圧力下においてプラズマ放電を用いて被処理体に対して表面処理をする装置が提案されている。大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電により表面処理をするメリットとしては、真空下でプラズマ放電に比べて低圧雰囲気下での形成および制御用の装備が不要であり、大面積処理の実現および製造コストの低減が図りやすいことである。
このようなプラズマを用いた表面処理装置は、一対の電極の間に大気圧付近の圧力下で生成されるプラズマ放電発生部（放電領域ともいう）を生成するようになっている。
被処理体の表面に所望のパターン形状で表面処理を行うために、金属製の球電極と平面電極を対向させて配置したプラズマ表面処理装置がある。平面電極は所望の表面処理パターンに一致する形状を有していて、被処理体の一部だけが部分的にプラズマによって表面処置ができるようになっている（たとえば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−６０３７２号公報（第１頁、図１、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構造の表面処理装置では、次のような問題がある。
球電極と平面電極の間には、リング状のプラズマ処理部が配置されている。球電極とプラズマ処理部および平面電極は、各々間隔をおいて配置されている。平面電極の上には被処理体が配置されている。平面電極の形状が、被処理体の表面に対して所定の表面処理パターンで表面処理できるようになっている。しかも、これらの球電極、プラズマ処理部、そして平面電極は、処理容器内に配置されている。
【０００５】
このことから、プラズマ表面処理装置の小型化が図りにくいという問題がある。表面処理パターンを変更して別の表面処理パターンを被処理体の表面に形成する場合には、平面電極自体を別の平面電極に取り替えなければならないという問題もある。
そこで本発明は上記課題を解消し、小型化が図れるとともに、表面処理パターンが変更になっても比較的容易に変更することができ、しかも被処理体の厚み方向に関する表面処理深さを任意に変えることができる表面処理装置および表面処理方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面処理装置は、対向して配置された印加側電極部とアース側電極部の間に大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理するための表面処理装置であり、前記印加側電極部は、前記アース側電極部側に突出している複数の突起を有する電極と、前記電極に設けられて前記アース側電極部に対面する誘電体と、前記印加側電極部の前記誘電体と前記アース側電極部の間にガスを供給するガス供給部と、を有し、前記アース側電極部に搭載された前記被処理体と前記誘電体との間で前記電極の各前記突起に対応する位置において前記プラズマ放電の放電発生部を各々形成して前記被処理体の前記表面に表面処理パターンを形成させることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理する際に、電極の各突起に対応する位置において、被処理体と誘電体との間でプラズマ放電の放電発生部を各々形成する。しかもこれらの突起の位置は、被処理体の表面の表面処理パターンに対応しているので、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを形成することができる。
表面処理パターンが変更になっても、印加側電極部を別のパターン用の突起を有する印加側電極部に変更すればよい。
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかも印加側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
【０００８】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、同じに設定されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が同じに設定されていることから、被処理体の表面には、同じ深さの凹凸を有する表面処理パターンが形成できる。
【０００９】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっているので、被処理体の表面に形成される表面処理パターンは、異なる深さを有する凹凸を形成することができる。
【００１０】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離と前記突起の突出位置が、変更自在になっていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が変更自在である。しかも突起の突出位置も変更自在である。
このことから、被処理体の表面に形成できる表面処理パターンの形状が任意に変更して形成できる。しかも、突起の突出位置が変更できるので、被処理体の厚み方向に関する表面処理深さを任意に変えることや、ある表面処理パターンの形状から別の所望の表面処理パターンに変更することができる。
【００１１】
本発明の表面処理装置は、対向して配置された印加側電極部とアース側電極部の間に大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理するための表面処理装置であり、前記印加側電極部は、電極と、前記電極に設けられて前記アース側電極部に対面する誘電体と、前記印加側電極部の前記誘電体と前記アース側電極部の間にガスを供給するガス供給部と、を有し、前記アース側電極部は、前記電極側に向けて突出している複数の突起を有して前記被処理体を載せるようになっており、各前記突起と前記印加側電極部の間で前記プラズマ放電の放電発生部を各々形成して前記被処理体の前記表面に表面処理パターンを形成させることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理する際に、アース側電極部の各突起に対応する位置において、被処理体と誘電体との間でプラズマ放電の放電発生部を各々形成する。しかもこれらの突起の位置は、被処理体の表面の表面処理パターンに対応しているので、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを形成することができる。
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかもアース側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
【００１３】
本発明の表面処理方法は、対向して配置された印加側電極部とアース側電極部の間に大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理するための表面処理方法であり、前記印加側電極部の電極の複数の突起と、前記電極に設けられている誘電体を、前記アース側電極部に載せた前記被処理体に対面させる被処理体配置ステップと、前記アース側電極部と前記誘電体との間で前記電極の各前記突起に対応する位置において前記プラズマ放電の放電発生部を形成させ、前記印加側電極部の前記誘電体と前記アース側電極部の間にガス供給部からガスを供給して前記被処理体の前記表面に表面処理パターンを形成させる放電発生ステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、被処理体配置ステップにおいて、印加側電極部の電極の複数の突起と、電極に設けられている誘電体を、アース側電極部に載せた被処理体に対面させる。
放電発生ステップでは、アース側電極部と誘電体との間で電極の各突起に対応する位置においてプラズマ放電の放電発生部を形成させる。そして放電発生ステップでは、印加側電極部の誘電体とアース側電極部の間にガス供給部からガスを供給して、被処理体の表面に表面処理パターンを形成させる。表面処理パターンが変更になっても、印加側電極部を別のパターン用の突起を有する印加側電極部に変更すればよい。
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかも印加側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
【００１５】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、同じに設定されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が同じに設定されていることから、被処理体の表面には、同じ深さの凹凸を有する表面処理パターンが形成できる。
【００１６】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっているので、被処理体の表面に形成される表面処理パターンは、異なる深さを有する凹凸を形成することができる。
【００１７】
上記構成において、前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離と前記突起の突出位置が、変更自在になっていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が変更自在である。しかも突起の突出位置も変更自在である。
このことから、被処理体の表面に形成できる表面処理パターンの形状が任意に変更して形成できる。しかも、突起の突出位置が変更できるので、被処理体の厚み方向に関する表面処理深さを任意に変えることや、ある表面処理パターンの形状から別の所望の表面処理パターンに変更することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
第１の実施形態
図１は、本発明の表面処理装置の第１の実施形態を示している。
図１に示す表面処理装置１０は、いわゆる平行平板型のプラズマ表面処理装置であり、一対の印加側電極部２０とアース側電極部３０、ガス収容部２１および交流電源２３を有している。
この表面処理装置１０は、平板状の被処理体７０の表面７１に対して、複数種類の表面処理のうちの任意の処理を、所望のパターンに従い表面７１の必要な場所に処理する装置である。複数の表面処理は、表面改質、エッチング処理、アッシング、洗浄、成膜などを含む。表面改質は、撥水性処理と親水性処理などを含む。
【００１９】
表面処理装置１０は、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで、被処理体７０の表面７１を所望の表面処理パターンに従って表面処理する装置である。
表面処理装置１０は、一対の印加側電極部２０とアース側電極部３０を有しているが、ワークである被処理体７０に対して直接放電するタイプの表面処理装置である。
【００２０】
このような表面処理装置１０が被処理体７０の表面７１に対して直接放電により表面処理を行う場合には、表面７１には、処理しようとする領域と処理したくない領域がある場合がある。この処理したくない領域（エリア）は、たとえば被処理体７０の表面に薄膜トランジスタなどの耐電圧に弱い半導体素子や、その他の種類の素子が配置されている部分である。このような処理したくない領域があると、被処理体７０の表面７１の全面にわたって直接放電により表面処理をすることができない。
【００２１】
つまり、被処理体７０の表面７１に形成されている配線パターンや、表面７１に形成されている各種成膜物の構造（たとえば材質、位置など）が存在すると、放電状態が不安定になったり、処理後の状態にバラツキが生じたりする。あるいは薄膜トランジスタなどの電気回路部にダメージを与えることが予想される。
そこで、本発明の表面処理装置１０は、被処理体７０の表面７１において、ダメージに弱い部分や放電が不安定になる部分のような処理したくない領域を避けるように設定した所望の表面処理パターンに基づいて、表面７１の領域を選択的に表面処理することができるものである。
【００２２】
まず、図１に示す印加側電極部２０の構造について説明する。
印加側電極部２０は、電極４０と誘電体４１を有している。
電極４０は、導電性の良好な材質、たとえばアルミニウム、銅、ステンレス（ＳＵＳ）、チタン、タングステンなどを用いることができる。
電極４０の一方の面４３は平坦面である。この一方の面４３は、交流電源（ＲＦ電源ともいう）２３に対して電気的に接続されている。交流電源２３は接地されている。電極４０の他方の面４４側には、複数の突起４５がアース側電極部３０に向けて形成されている。
【００２３】
図２（Ａ）は、図１に示す電極４０の他方の面４４側の形状例を示している。
電極４０の他方の面４４側には、図２（Ａ）の例ではたとえば８つの突起４５が形成されている。これらの突起４５は、図２（Ａ）では斜線を付けることで示しているが、この突起４５は、所定の表面パターン形状に従って設けられている。
これらの突起４５は、図１に示すように他方の面４４においてアース側電極部３０に向けて突出して形成されている。
【００２４】
図１に示す突起４５の先端面４５Ａは、アース側電極部３０と平行であり、図２に示すようにたとえば長方形状である。図２に示す突起４５は斜線で示しているが、この斜線で示す突起４５の領域は、図１に示す被処理体７０の表面７１に対してプラズマ放電による表面処理をしようとする領域に対応している。
図２に示す斜線で示していない領域７３は、他方の面４４から突起４５の斜線で示す領域を除いた部分である。この斜線で示していない領域７３は、上述した処理したくない領域に相当する。処理したくない領域には、既に述べたようにたとえば薄膜トランジスタなどの電気回路部が形成されていたり、各種の成膜物が形成されている部分であって、この処理したくない領域は放電による表面処理を行わない。
【００２５】
図１に示す誘電体４１は、電極４０の突起４５の先端面４５Ａに対して密着して好ましくは着脱自在に固定されている。この誘電体４１は、アルミナや窒化シリコンのようなセラミックスや石英などにより作られている平板状の部材である。
印加側電極部２０の電極４０は、交流電源２３により高周波交流電力が供給される。
【００２６】
次に、図１に示すアース側電極部３０について説明する。
図１のアース側電極部３０は、電極４０と同様な材質により作ることができる。アース側電極部３０は、電気的に接地されている。アース側電極部３０は、平板状の部材であり、アース側電極部３０の搭載面３０Ｅの上には、被処理体７０が着脱自在に搭載される。被処理体７０は、たとえばガラス基板などであり、ワークとも呼んでいる。
【００２７】
図１の印加側電極部２０は、ガス供給部６０を有している。このガス供給部６０は、電極４０と誘電体４１に連続して形成された穴である。ガス供給部６０は、ガス収容部２１に接続されている。ガス収容部２１には、たとえばキャリアガス（不活性ガス）としてのＨｅと、反応ガスとしてのＯ２の混合ガスが収容されている。
【００２８】
Ｈｅ＋Ｏ２の混合ガスは、被処理体７０の表面７１を親水性処理するために用いる。そうではなく、被処理体７０の表面７１に対して撥水性処理を行う場合には、キャリアガスとしてＨｅを用い、反応ガスとして４フッ化炭素（ＣＦ４）の混合ガスを使用することができる。
ガス収容部２１内の混合ガスは、ガス供給部６０を通じて、誘電体４１と被処理体７０の間に供給できるようになっている。
【００２９】
図１に示す交流電源２３が高周波交流電力を電極４０に与えると、印加側電極部２０の各突起４５とアース側電極部３０の間には、各々放電発生部５０，５１，５２，５３が形成されるようになっている。この放電発生部５０乃至５３は、放電領域または放電発生領域とも呼んでいる。つまり、放電発生部５０乃至５３は、図２（Ａ）に示す各突起４５に対応して被処理体７０の表面７１に対して、突起４５の斜線で形成される表面処理パターン９９に応じて形成されるものである。
従って、被処理体７０の表面７１において、図２（Ｂ）に示す処理したくない領域７３に対応する表面７１の部分領域１００には、放電処理は行われないことになる。
【００３０】
次に、図３を参照しながら、図１と図２に示す表面処理装置１０が被処理体７０の表面７１に対して、図２（Ａ）に示す所望の表面処理パターン９９に応じて表面処理を行う方法の例について説明する。
図３に示すように、この表面処理方法は、被処理体配置ステップＳＴ１、放電発生ステップＳＴ２および被処理体除去ステップＳＴ３を含んでいる。
【００３１】
まず被処理体配置ステップＳＴ１では、図１に示すように印加側電極部２０の電極４０の複数の突起４５と、誘電体４１を、アース側電極部３０に搭載されている被処理体７０に対面させる。アース側電極部３０の搭載面３０Ｅの上に被処理体７０が搭載されている。従って被処理体７０の表面７１が、誘電体４１に対面した状態になる。この状態では、各突起４５の先端面４５Ａとアース側電極部３０の搭載面３０Ｅの間には電極間距離Ｌが形成されている。この電極間距離Ｌは、各突起４５について全て同じに設定されている。
【００３２】
次に、図３に示す放電発生ステップＳＴ２では、アース側電極部３０と誘電体４１の間で、しかも電極４０の各突起４５に対応する位置において、プラズマ放電の放電発生部５０，５１，５２，５３を各々発生させる。ガス収容部２１内の混合ガスは、ガス供給部６０を通じて誘電体４１と被処理体７０の表面７１の間の放電発生部５０，５１，５２，５３に供給される。このため、反応ガスの励起活性種が生成される。
【００３３】
これによって、被処理体７０の表面７１において、図２（Ａ）に示す斜線で示す突起４５の領域部分に対応する図２（Ｂ）に示す表面７１の部分領域１００には表面処理が選択的に行われる。つまり、被処理体７０の表面７１には、図２（Ａ）に示す突起４５で形成される表面処理パターン９９に応じて表面処理が行われる。従って図２（Ａ）に示す処理をしたくない領域７３には表面処理が行われない状態になる。
このようにすることで、被処理体７０の表面７１は、各突起４５に対応する部分領域１００において励起活性種に曝されることで表面処理が行われ、同じ厚みで表面処理をすることができる。
【００３４】
次に、図３に示す被処理体除去ステップＳＴ３では、図１に示す被処理体７０が搭載面３０Ｅから除去されて、次の被処理体７０が搭載面３０Ｅに搭載されて上述したような表面処理方法が再び行われることになる。
図１と図２に示す実施形態では、図２（Ｂ）に示すように被処理体７０の表面７１には、突起４５に対応する部分領域１００にたとえば親水処理膜が形成されることになる。これらの各突起４５と搭載面３０Ｅの電極間距離Ｌが同じであるので、図２（Ｂ）に示す親水処理膜の厚みは同じになる。
また、図１と図２の表面処理装置１０を用いて、被処理体７０の表面７１に対して途中でエッチング処理を行う場合には、別の混合ガスを供給して励起活性種に曝すことにより、図２（Ｃ）に示すように同じ深さの凹部１０１を形成することができる。
【００３５】
第２の実施形態
図４は、本発明の表面処理装置の第２の実施形態を示している。
図４に示す表面処理装置１０は、図１に示す表面処理装置１０と基本的に同様の構造を示している。従って、図４の表面処理装置１０の各要素が、図１の表面処理装置１０の対応する要素と同じである場合には、同じ符号を記してその説明を用いることにする。
【００３６】
図４の表面処理装置１０が、図１に示す表面処理装置１０と異なるのは、次の部分である。
図４に示す表面処理装置１０の印加側電極部４０は、本体４９と、金属製のマスクとして機能する複数の突起１４５を有している。この突起１４５は、金属により作られており、たとえば本体４９と同じ材質を用いることができる。本体４９と突起１４５の材質は、図１に示す電極４０と同じような導電性の高い金属材料を用いることができる。この複数の突起１４５は、たとえば図２（Ａ）に示す突起４５と同様なパターンで配置されている。
【００３７】
図５は、複数の突起１４５を示しているが、本体４９の他方の面１４４は平坦面になっている。この他方の面１４４には、複数の突起１４５が、たとえば導電性を有する接着剤により固定されている。このように本体４９は平板状の部材を用意しておき、本体４９の一方の面１４３と他方の面１４４を平坦面にしておく。そして、本体４９の他方の面１４４に対して複数の突起１４５がたとえば貼り付けることにより固定される。このようなことによって、図１の実施形態と同様にして図４に示す表面処理装置１０は、複数の放電発生部５０乃至５３を各々突起１４５に対応して形成することができる。従って、被処理体７０の表面７１には、図２（Ａ）に示す第１の実施形態と同様にして所定の表面処理パターン９９により処理したくない領域７３を除いて、表面処理することができるのである。
【００３８】
これらの突起１４５の先端面１４５Ａには、図４に示すように板状の誘電体４１が固定されている。
図１に示す印加側電極部２０の突起４５は、たとえば電極４０に対してエッチングすることにより突出して形成することができる。
これに対して、図４に示す突起１４５は、たとえば図５に示すようにして平板状の本体４９の他方の面１４４に対して貼り付けるだけで電極４０を形成することができ、より簡単に印加側電極部２０が形成できる。
【００３９】
第３の実施形態
図６は、本発明の表面処理装置の第３の実施形態を示している。
図６に示す表面処理装置１０が、図１に示す表面処理装置１０と異なるのは、突起が形成されている箇所である。図６に示す表面処理装置１０の構成要素が、図１に示す表面処理装置１０の対応する構成要素と同じである場合には、同じ符号を記してその説明を用いる。
【００４０】
図６の表面処理装置１０では、複数の突起３５が印加側電極部２０に設けられているのではなく、アース側電極部３０に設けられている。複数の突起３５は、アース側電極部３０において、印加側電極部２０側に向けて突出して形成されている。突起３５の先端面３５Ａは、各々同じ高さを有していて、先端面３５Ａは、被処理体７０の裏面７２側を支えて載せるようになっている。被処理体７０の表面７１は、誘電体４１の内面に対面している。
【００４１】
印加側電極部２０の電極４０は、一方の面４３と他方の面４４を有している。一方の面４３と他方の面４４は、各々平坦面になっている。この他方の面４４には、誘電体４１が固定されている。電極間距離Ｌ１は、突起３５の端面４０Ａと電極４０の他方の面４４の間の距離である。
このような構造を採用しても、アース側電極部３０の突起３５と印加側電極部２０の誘電体４１の間には、各々放電発生部５０，５１，５２，５３が形成できる。従って、図６の表面処理装置１０は、図１の表面処理装置１０と同様にして、被処理体７０の表面７１に対して所定の表面処理パターンに応じて処理すべき領域と処理したくない領域に分けて表面処理をすることができる。
【００４２】
第４の実施形態
図７は、本発明の表面処理装置の第４の実施形態を示している。
図７の表面処理装置１０が、図１の表面処理装置１０と異なるのは、印加側電極部２０の電極４０の突起３４５の形状と突出高さである。図７に示す表面処理装置１０の他の要素については、図１に示す表面処理装置１０の対応する要素とほぼ同じであるので同じ符号を記してその説明を用いる。
【００４３】
印加側電極部２０の電極４０は、複数の突起３４５を有している。
これらの突起３４５は、被処理体７０側に向けて各々突出している。ただし各突起３４５の突出高さＨ１乃至Ｈ４では、各々異なった値になっている。各突起３４５の先端面には、誘電体２４１が各々設けられている。
このような構造にすることで、被処理体７０がガラス基板３９１とレジスト膜３９０により構成されている場合に、レジスト膜３９０はこれらの突起３４５により発生している放電発生部５０，５１，５２，５３における励起活性種により、異なる深さの凹部４１０，４１１，４１２，４１３を形成することができる。つまり各突起３４５とアース側電極部３０の間には、各々厚み方向に関して位置の異なる放電発生部５０，５１，５２，５３が発生するので、各突起３４５の各々の高さに応じた深さの凹部４１０，４１１，４１２，４１３を形成することができる。
これにより、被処理体７０のレジスト膜３９０は、予め定めた所望の表面処理パターンに応じて、異なる深さの凹部を被処理体７０の表面側にエッチングすることができるのである。
【００４４】
第５の実施形態
図８は、本発明の表面処理装置の第５の実施形態を示している。
図８の表面処理装置１０の構成要素が、図１に示す表面処理装置１０の構成要素と同じ箇所には同じ符号を記してその説明を用いる。
図８に示す印加側電極部２０は、電極４０と誘電体５４１を有している。
電極４０は、ガス供給部６０と、複数の突起６４５を有している。各々の突起６４５は、ワイヤー体ともいい、電極４０に対してＺ方向に移動して位置決め可能である。突起６４５は、各々独立してＺ方向に移動して位置決めすることにより、各突起６４５は被処理体７０に対する突出する長さを調節することができる。突起６４５は導電性の良好な材質、たとえばアルミニウム、銅、ステンレス、チタン、タングステンなどによりワイヤー状に作られている。
【００４５】
被処理体７０はたとえばガラス基板３９１とレジスト膜３９０を有している。レジスト膜３９０は、予め凹部３９６，３９７，３９８が形成されている。これらの凹部３９６乃至３９８に対応するようにして突起６４５が各々突出されている。ただし突起６４５の突出長さは、各凹部３９６，３９７，３９８の深さに対応するように予め調整されている。
各突起６４５とアース側電極部３０との間では、各々放電発生部５０，５１，５２が発生する。この放電発生部５０，５１，５２の発生した状態で、ガス収容部２１からガス供給部６０を通じて混合ガスを供給することにより、凹部３９６の内底面５０１，５０２，５０３をエッチング処理して微細加工することができる。
【００４６】
図９は、図８の印加側電極部２０の形状例を示している。
印加側電極部２０の電極４０は、複数の通し穴７００を有している。これらの通し穴７００に対して、表面処理パターンのレジスト膜３９０の凹部３９６，３９７，３９８の位置に対応して、たとえば針状の突起６４５が挿入される。図８に示すように、突起６４５は、Ｚ方向に関して、移動して調整することにより、突起６４５が被処理体７０側に突出する長さを調整することができる構造になっている。
このように、相手側の被処理体７０において段差のような凹部３９６，３９７，３９８があってその内底面に必要な微細加工用のエッチング処理や、親水性処理あるいは撥水性処理あるいはアッシング処理などを行う場合であっても、このような処理は簡単に行うことができる。
【００４７】
各突起６４５は上下に駆動するための機構によりＺ方向に移動して位置決めできる。必要な箇所の突起６４５を所望の長さ突出させることができ、電極やマスク状の突起を交換することなく、多種類の表面処理パターンが作れる。被処理体の表面における処理をしようとする領域が小さい場合でもその処理しようとする領域を形成している小さい凹部に合わせて、エッチングなどの表面処理ができる。
また、平坦な処理しようとする領域には、微細な段差を形成することもできる。
【００４８】
上述したように、本発明の表面処理装置および表面処理方法では、平行平板タイプの表面処理装置１０は、被処理体７０の表面における処理が必要な部分だけに放電を起こして反応ガスの励起活性種を生成することができる。このために、被処理部のダメージに弱い部分や放電が不安定になる部分を避けて、表面処理が必要な部分だけに予め定められた所定の表面処理パターンに従って処理することができる。
【００４９】
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかも印加側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
本発明では、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が同じに設定されていることから、被処理体の表面には、同じ深さの凹凸を有する表面処理パターンが形成できる。
【００５０】
本発明では、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっているので、被処理体の表面に形成される表面処理パターンは、異なる深さを有する凹凸を形成することができる。
本発明では、電極の各突起とアース側電極部との間に設定される電極間距離が変更自在である。しかも突起の突出位置も変更自在である。
このことから、被処理体の表面に形成できる表面処理パターンの形状が任意に変更して形成できる。しかも、突起の突出位置が変更できるので、ある表面処理パターンの形状から別の所望の表面処理パターンに変更することができる。表面処理パターンが変更になっても印加側電極部を別のパターン用の突起を有する印加側電極部に変更すればよい。
【００５１】
また、本発明では、大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理する際に、アース側電極部の各突起に対応する位置において、被処理体と誘電体との間でプラズマ放電の放電発生部を各々形成する。しかもこれらの突起の位置は、被処理体の表面の表面処理パターンに対応しているので、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを形成することができる。
これにより、印加側電極部とアース側電極部を用意し、しかもアース側電極部に複数の突起を有する電極を配置すれば、被処理体の表面に対して所望の表面処理パターンを大気圧または大気圧近傍の圧力下で形成することができるので、構造が簡単になり、表面処理装置の小型化が図れる。
【００５２】
本発明では、印加側電極部やアース側電極部に設けられている突起の数は図示の例に限るものではなく、しかも突起の先端面の形状も長方形状や正方形状に限らず円形状や他の形状も勿論採用することができる。混合ガスのキャリアガスと反応ガスの種類は、表面処理の種類に応じて適宜採用できる。
被処理体は、処理目的に応じて種々のものを採用できる。被処理体としては、たとえばパッケージされたＩＣなどの電子部品、シリコン基板、液晶表示装置（ＬＣＤ）に用いられるガラス基板などである。
本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面処理装置の第１の実施形態を示す図。
【図２】図１の表面処理装置の印加側電極部の電極の他方の面の形状例および被処理体に形成された処理例を示す図。
【図３】表面処理方法の一例を示す図。
【図４】本発明の表面処理装置の第２の実施形態を示す図。
【図５】図４における印加側電極部を示す斜視図。
【図６】本発明の表面処理装置の第３の実施形態を示す図。
【図７】本発明の表面処理装置の第４の実施形態を示す図。
【図８】本発明の表面処理装置の第５の実施形態を示す図。
【図９】図８における印加側電極部を示す斜視図。
【符号の説明】
１０・・・表面処理装置、２０・・・印加側電極部、３０・・・アース側電極部、４０・・・印加側電極部の電極、４１・・・誘電体、４５・・・突起、５０乃至５３・・・放電発生部、６０・・・ガス供給部、７０・・・被処理体、７１・・・被処理体の表面
Claims (9)
- 対向して配置された印加側電極部とアース側電極部の間に大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理するための表面処理装置であり、
前記印加側電極部は、
前記アース側電極部側に突出している複数の突起を有する電極と、
前記電極に設けられて前記アース側電極部に対面する誘電体と、
前記印加側電極部の前記誘電体と前記アース側電極部の間にガスを供給するガス供給部と、を有し、
前記アース側電極部に搭載された前記被処理体と前記誘電体との間で前記電極の各前記突起に対応する位置において前記プラズマ放電の放電発生部を各々形成して前記被処理体の前記表面に表面処理パターンを形成させることを特徴とする表面処理装置。 - 前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、同じに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
- 前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
- 前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離と前記突起の突出位置が、変更自在になっていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
- 対向して配置された印加側電極部とアース側電極部の間に大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理するための表面処理装置であり、
前記印加側電極部は、
電極と、
前記電極に設けられて前記アース側電極部に対面する誘電体と、
前記印加側電極部の前記誘電体と前記アース側電極部の間にガスを供給するガス供給部と、を有し、
前記アース側電極部は、前記電極側に向けて突出している複数の突起を有して前記被処理体を載せるようになっており、各前記突起と前記印加側電極部の間で前記プラズマ放電の放電発生部を各々形成して前記被処理体の前記表面に表面処理パターンを形成させることを特徴とする表面処理装置。 - 対向して配置された印加側電極部とアース側電極部の間に大気圧または大気圧近傍の圧力下でプラズマ放電することで被処理体の表面を処理するための表面処理方法であり、
前記印加側電極部の電極の複数の突起と、前記電極に設けられている誘電体を、前記アース側電極部に載せた前記被処理体に対面させる被処理体配置ステップと、
前記アース側電極部と前記誘電体との間で前記電極の各前記突起に対応する位置において前記プラズマ放電の放電発生部を形成させ、前記印加側電極部の前記誘電体と前記アース側電極部の間にガス供給部からガスを供給して前記被処理体の前記表面に表面処理パターンを形成させる放電発生ステップと、を有することを特徴とする表面処理方法。 - 前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、同じに設定されていることを特徴とする請求項６に記載の表面処理方法。
- 前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離が、異なっていることを特徴とする請求項６に記載の表面処理方法。
- 前記電極の各前記突起と前記アース側電極部との間に設定される電極間距離と前記突起の突出位置が、変更自在になっていることを特徴とする請求項６に記載の表面処理方法。
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