JP2007250444A - プラズマ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ生成空間を形成する１対の板状部材の長さに関わらず、ワークに対する処理を均一かつ安定的に行うことができるプラズマ装置を提供すること。
【解決手段】プラズマ装置１は、プラズマを放出するプラズマ放出部２を備え、このプラズマ放出部２は、誘電体材料で構成され、ワーク１００のプラズマ放出部２に対する移動方向と直交しかつ被処理面１０１の法線方向と直交する方向に沿って互いに平行に配置され、それらの間にプラズマ生成空間２１を形成する１対の板状部材２３、２４と、板状部材２３、２４に固定され、プラズマ生成空間２１の少なくとも一部を板状部材２３、２４の長手方向に沿って複数の小空間に区画する区画部材２７と、１対の板状部材２３、２４間に電圧を印加する通電手段と、プラズマ生成空間２１に所定のガスを供給するガス供給手段２９とを備えている。区画部材２７は、スペーサとしての機能や整流効果を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークをプラズマにより処理するプラズマ装置に関するものである。

プラズマを発生させ、そのプラズマにより被処理物である基板（ワーク）の表面を改質するプラズマ装置が知られている。
このようなプラズマ装置は、例えば、所定の間隔を空けて対向配置された１対の基板と、これら基板を介して対向配置された１対の電極と、ガス供給手段とを有するプラズマ放出部を有している。

ここで、１対の基板は、各基板の片側の端部がそれぞれ嵌め込まれる１対の溝を有する１対の側板が両端部に設けられることにより、その間隔が保持されるように支持される（例えば、特許文献１参照。）。
このようなプラズマ装置では、１対の基板の間の空間（プラズマ生成空間）に、所定のガスを供給しつつ、１対の電極間に電圧を印加して放電を生じさせることにより、プラズマを発生させる。発生したプラズマは、１対の基板間の下端から放出され、ワークに照射され、ワークの表面が改質される。

ところで、このようなプラズマ装置では、より広い面積の処理が行えるように、基板の長さを大きくして、プラズマ生成空間を拡大する方向にある。しかし、１対の基板間の間隔が両端部の側板により保持されている構成では、基板の長さを大きくすると、特に、基板の中央付近において反り等の変形が生じ易くなる。
基板に反りが生じると、基板間の距離が不均一となり、その結果、放電ムラが生じ、発生するプラズマの密度が不均一となる。
これらのことから、従来のプラズマ装置では、基板の長さを大きくして、プラズマ生成空間を広くしようとすると、ワークに対するプラズマ処理が不均一になるという問題がある。

特開平９−９２４９３号公報

本発明の目的は、プラズマ生成空間を形成する１対の板状部材の長さに関わらず、ワークに対する処理を均一かつ安定的に行うことができるプラズマ装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ装置は、プラズマ放出部とワークとを相対的に移動しつつ前記プラズマ放出部より放出されたプラズマにより前記ワークの被処理面を処理するプラズマ装置であって、
前記プラズマ放出部は、
誘電体材料で構成され、前記ワークの前記プラズマ放出部に対する移動方向と直交しかつ前記被処理面の法線方向と直交する方向に沿って互いに平行に配置され、それらの間にプラズマ生成空間を形成する１対の長尺な板状部材と、
前記板状部材に固定され、前記プラズマ生成空間の少なくとも一部を前記板状部材の長手方向に沿って複数の小空間に区画する区画部材と、
前記１対の板状部材間に電圧を印加する通電手段と、
前記プラズマ生成空間に所定のガスを供給するガス供給手段とを備え、
前記プラズマ生成空間に前記ガスを供給しつつ前記１対の板状部材間に電圧を印加することにより、前記プラズマ生成空間内の前記ガスを活性化してプラズマを生成し、該プラズマを前記ワークに向けて放出するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、プラズマ生成空間を形成する一対の板状部材の長さに関わらず、ワークに対する処理を均一かつ安定的に行うことができる。

本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、前記１対の板状部材間の距離を保つスペーサとしての機能を有することが好ましい。
これにより、板状部材の反り等の変形を防止することができ、プラズマを確実かつ安定的に発生させることができ、ワークに対して適切な処理を行うことができる。
本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、前記プラズマ生成空間を流れる前記ガスの流れを制御する機能を有することが好ましい。
これにより、プラズマ生成空間の各小空間内に、均一にガスを供給することができ、ほぼ等しい密度でプラズマが発生し、均一にプラズマを放出することができる。その結果、板状部材の長手方向において、ワークの均一な処理が可能となる。

本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、前記板状部材の長手方向に沿って所定の間隔で複数個配置されていることが好ましい。
これにより、板状部材の反り等の変形を確実に防止することができ、また、プラズマ生成空間の各小空間内に、より均一にガスを供給することができる。
本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、板状をなしており、前記ワーク側の端部は、その厚さがワークに向かって漸減するような形状であることが好ましい。
これにより、区画部材の直下の領域にもプラズマが円滑に回り込むようになり、板状部材の長手方向に沿って、ワークを均一に処理することができる。

本発明のプラズマ装置では、前記板状部材の縁部は、前記区画部材の前記ワーク側の端部より、前記ワーク側に位置していることが好ましい。
これにより、プラズマ生成空間で生成されたプラズマをより均一に放出することができる。
本発明のプラズマ装置では、前記通電手段は、前記１対の板状部材にそれぞれ電気的に接続された１対の電極と、前記電極間に電圧を印加する高周波電源とを備えることが好ましい。
これにより、簡易な構成で、プラズマ生成空間内に放電を生じさせることができる。

本発明のプラズマ装置では、前記区画部材は、その少なくとも一部が前記１対の電極と重なるように配置されていることが好ましい。
これにより、プラズマを生成させるのに特に重要となる電極間の領域における板状部材の変形を確実に防止するとともに、整流効果（整流作用）によりムラなくガスを供給することができ、均一にプラズマを生成させることができる。

本発明のプラズマ装置では、前記ワークの被処理面への処理は、加熱処理であることが好ましい。
本発明のプラズマ装置は、各種の処理に用いることができるが、加熱処理に用いるのが好ましい。そして、この場合、各種パラメータを変化させることにより、発生する熱を精密に制御することができるので、ワークの被処理面に、所定の温度で、正確に加熱処理を行うことができる。

本発明のプラズマ装置では、前記プラズマ放出部と前記ワークとを相対的に移動する移動手段を有することが好ましい。
これにより、ワークを、均一に効率良く処理することができ、生産性の向上に寄与する。
本発明のプラズマ装置では、前記移動手段は、前記プラズマ放出部と前記ワークとの相対移動速度を調節する機能を備えているものであることが好ましい。
これにより、プラズマ処理の程度（密度）を調整したり、全体処理時間（単位時間当たりの処理量）を調整したりすることができ、ワークに対する処理の最適化を図ることができる。

以下、本発明のプラズマ装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のプラズマ装置の実施形態を示す部分断面斜視図、図２は、図１に示すプラズマ装置が備えるプラズマ放出部を模式的に示す縦断面図、図３は、図２中のＡ−Ａ線断面図、図４は、図２に示すプラズマ放出部におけるガスの流れを模式的に示す図（縦断面図）である。

なお、図１では、プラズマ放出部に設けられる一部の部材を省略してある。また、以下の説明では、図１、図２および図４中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図１に示すプラズマ装置１は、プラズマを発生（生成）し、そのプラズマにより、被処理物であるワーク（例えば基板等）１００の被処理面（表面）１０１を処理する装置である。

このプラズマ装置１は、ワーク１００の上方（被処理面１０１側）に位置するプラズマ放出部２と、ワーク１００の下方に位置し、ワーク１００を載置するテーブル（可動テーブル）３と、ワーク１００（テーブル３）とプラズマ放出部２とを相対的に移動させる移動手段として、テーブル３を図１中の矢印Ｘ方向（左右方向：水平方向）に移動させる移動機構４とを備えている。
そして、ワーク１００に対する処理は、移動機構４よりワーク１００をテーブル３ごと図１中のＸ方向に移動させつつ行う。

各図に示すように、プラズマ放出部２は、互いに平行に配置され、それらの間にプラズマ生成空間２１を形成する１対の長尺な板状部材２３、２４と、１対の板状部材２３、２４を介して、互いに平行に配置された１対の電極２５、２６と、プラズマ生成空間２１を複数の小空間２２に区画する区画部材２７と、１対の電極２５、２６間に電圧（高周波電圧）を印加するための高周波電源２８と、プラズマ生成空間２１に所定のガスを供給するガス供給手段２９とを有している。
１対の長尺な板状部材２３、２４は、ワーク１００の移動方向（図１中のＸ方向）と直交しかつ被処理面１０１の法線方向と直交する方向に沿って、対向して配置されている。

また、図３に示すように、１対の板状部材２３、２４の長手方向における両端部には、それぞれ側板（一対の側板）３０、３０が設けられ、各側板３０に各板状部材２３、２４が固定されている。
具体的には、各側板３０には、それぞれ、図３中紙面前後方向に延在し、かつ互いに平行な１対の溝３０１、３０２が形成され、各溝３０１、３０２に各板状部材２３、２４の端部がそれぞれ挿入、固定されている。これにより、１対の板状部材２３、２４は、その両端部において、一定の間隔を保持するように側板３０、３０に支持されている。

なお、各板状部材２３、２４の各側板３０への固定の方法としては、例えば、嵌合、融着、接着剤による接着等の方法が挙げられる。
この１対の板状部材２３、２４および一対の側板３０とにより、プラズマ生成空間２１が画成されている。このプラズマ生成空間２１は、その上方において、後述するガス供給手段２９のガス溜まり２９３に連通している。

一方、プラズマ生成空間２１は、その下方において外部に開放し、プラズマ放出口２１１が形成されている。このプラズマ放出口２１１を介して、プラズマ生成空間２１で生成されたプラズマが放出される。
各板状部材２３、２４の長手方向の長さ（図３中Ｌ_１）は、ワーク１００の被処理領域（被処理面１０１のうち処理を行うべき領域）の幅よりも大きく設定されているのが好ましい。これにより、ワーク１００を、Ｙ方向へ往復移動させることなく、Ｘ方向の一方向へ移動させるだけで、その被処理領域の全体に対して処理を行うことができる。
各板状部材２３、２４の長手方向の長さＬ_１の具体的な値は、被処理対象物の形状（長さ）に合わせて決めるものであるために特に限定されないが、被処理対象物の長さに対して５〜２０ｍｍ程度長くすることが好ましい。これにより、このプラズマ装置１を、各種製造分野の処理に対応できるものとすることができる。

一方、各板状部材２３、２４の短手方向の長さ（図２中Ｌ_２）は、長手方向の長さＬ_１によっても若干異なり、特に限定されないが、３０〜２００ｍｍ程度であるのが好ましく、５０〜８０ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、十分な大きさのプラズマ生成空間２１を確保することができ、ワーク１００の処理に必要かつ十分なプラズマを発生させることができる。

また、各板状部材２３、２４の厚さｄは、特に限定されないが、０．０１〜４ｍｍ程度であるのが好ましく、１〜２ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、インピーダンスの増大を防止することができ、比較的低電圧で所望の放電を生じさせ、プラズマを確実に発生させることができる。また、電圧印加時における絶縁破壊を防止して、アーク放電が生じるのを好適に防止することもできる。

なお、各板状部材２３、２４の長さＬ_１が大き過ぎたり、厚さｄが薄す過ぎると、反り等の変形が生じ易くなる傾向を示すが、本発明によれば、板状部材２３、２４同士の間に区画部材２７を設けるので、後述するように、各板状部材２３、２４の変形を確実に防止することができる。
板状部材２３、２４同士の間の距離（図２中Ｌ_３）は、特に限定されないが、０．１〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜２ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、プラズマ生成空間２１に供給されるガスに対して、十分な電界を付与することができ、プラズマを確実に発生させることができる。

これらの板状部材２３、２４は、それぞれ、誘電体材料で構成されている。
この誘電体材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の各種プラスチック、石英ガラス等の各種ガラス、無機酸化物等が挙げられる。前記無機酸化物としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）等の複合酸化物等が挙げられる。

ここで、各板状部材２３、２４の構成材料として、それぞれ、２５℃における比誘電率が１０以上である誘電体材料を用いれば、低電圧で高密度のプラズマを発生させることができ、ワーク１００の処理効率がより向上するという利点がある。
また、使用可能な誘電体材料の比誘電率の上限は、特に限定されないが、比誘電率が１０〜１００程度のものが好ましい。比誘電率が１０以上である誘電体材料には、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等の金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３等の複合酸化物が該当する。

なお、側板３０および後述する区画部材２７も、板状部材２３、２４の構成材料と同様の誘電体材料で構成するのが好ましい。
これらの板状部材２３、２４の間には、その長手方向に沿って所定の間隔で、複数の板状をなす区画部材２７が設けられている。各区画部材２７は、それぞれ、その幅方向が、板状部材２３、２４の長手方向に対して、ほぼ直交するように配置されている。

各区画部材２７は、プラズマ生成空間２１の上下方向の中央部に設けられ、プラズマ生成空間２１の一部の領域を、板状部材２３、２４の長手方向に沿って複数の小空間２２に区画している。
なお、区画部材２７は、プラズマ生成空間２１全体を小空間２２に区画する構成であってもよい。
区画部材２７の板状部材２３、２４への固定の方法としては、例えば、融着、接着剤による接着等の方法が挙げられる。その他、区画部材２７は、例えば、板状部材２３、２４のうちのいずれか一方と一体的に形成されたものであってもよい。

このような区画部材２７を設けることにより、板状部材２３、２４の長さを比較的大きくした場合でも、板状部材２３、２４同士の接近を防止することができ、板状部材２３、２４間の距離（離間距離）を適切に保持することができる。すなわち、区画部材２７は、板状部材２３、２４間の距離を保つスペーサとして機能する。これにより、板状部材２３、２４に反り等の変形が生じるのが防止され、板状部材２３、２４が変形することによる、プラズマ生成空間２１の変形を確実に防止することができる。これにより、プラズマを確実かつ安定的に発生させることができ、ワーク１００に対して適切な処理を行うことができる。

また、区画部材２７を設けることにより、プラズマ生成空間２１に供給されたガスを、プラズマ生成空間２１の長手方向に沿って均一に分配することができる。すなわち、区画部材２７は、プラズマ生成空間２１を流れるガスの流れを制御（整流）するように機能する。これにより、図４に矢印で示すように、区画部材２７によって区画された各小空間２２が、それぞれガスの流路となり、各小空間２２に均一にガスが導入される。したがって、各小空間２２で、ほぼ等しい密度でプラズマが発生し、プラズマ放出口２１１から、均一にプラズマを放出することができる。その結果、板状部材２３、２４（プラズマ生成空間２１）の長手方向に沿って、ワーク１００の均一な処理が可能となる。

また、区画部材２７同士の間隔（図３中Ｌ_４）は、それぞれ異なっていてもよいが、ほぼ等しく設定するのが好ましい。これにより、スペーサとしての機能と、ガスの流れを制御する機能との双方の機能がより顕著に発揮されるようになる。
この区画部材２７同士の間隔Ｌ_４の平均値は、特に限定されないが、５〜５００ｍｍ程度であるのが好ましく、２０〜２００ｍｍ程度であるのがより好ましい。

区画部材２７の幅は、板状部材２３、２４同士の間の距離Ｌ_３とほぼ等しく設定される。これにより、板状部材２３、２４が内側に反るのをより確実に防止することができる。
また、区画部材２７の高さ（図４中Ｈ）は、各板状部材２３、２４の短手方向の長さＬ_２の０．１倍以上であるの好ましく、０．３〜０．８倍程度であるのがより好ましい。これにより、各板状部材２３、２４の変形を防止する効果や、ガスの流れを制御する効果（整流効果）がより確実に発揮される。

また、区画部材２７は、ワーク１００側の端部において、その厚さがワーク１００に向かって漸減するような形状（本実施形態では丸みを帯びた形状）をなしている。これにより、区画部材２７の直下の領域にもプラズマが円滑に回り込むようになり、板状部材２３、２４（プラズマ生成空間２１）の長手方向に沿って、ワーク１００を均一に処理することができる。

さらに、本実施形態では、区画部材２７のワーク１００と反対側の端部も、同様に、その厚さがワーク１００と反対（後述するガス供給手段２９のガス溜まり２９３）に向かって漸減するような形状（丸みを帯びた形状）をなしている。これにより、プラズマ生成空間２１に供給されたガスが、区画部材２７のワーク１００と反対側の端部に衝突した際に渦流が発生するのを好適に防止することができる。すなわち、ガスを区画部材２７の端部に沿って円滑に下方に向かって流すことができる。その結果、各小空間２２に、ムラなくガスを供給することができ、均一にプラズマを発生させることができる。

本実施形態では、図４に示すように、区画部材２７の端部の外形は、半円弧状をなしているが、これに限らず、例えば、Ｖ字状等をなしていてもよい。
また、区画部材２７は、その少なくとも一部（本実施形態では、上下方向の中央部）が、後述する１対の電極２５、２６と重なるように配置されている。これにより、プラズマを生成させるのに特に重要となる電極２５、２６との間の領域における板状部材２３、２４の変形を確実に防止するとともに、整流効果（整流作用）によりムラなくガスを供給することができ、均一にプラズマを生成させることができる。また、これに限らず区画部材２７は後述する１対の電極２５、２６との重なりがないように配置することでもよい。

また、区画部材２７は、各板状部材２３、２４に対して、好ましくは板状部材２３、２４の縁部が区画部材２７のワーク１００側の端部より、ワーク１００側に位置するように配置されている。これにより、プラズマ生成空間２１で生成されたプラズマをプラズマ放出口２１１からより均一に放出することができる。
なお、区画部材２７の設置数は、複数に限定されず、１つの区画部材２７を設け、プラズマ生成空間２１を２つの小空間２２に区画するようにしてもよい。

この区画部材２７の設置数Ｎは、区画部材２７の厚さ（図４中Ｔ）と、プラズマ生成空間２１の長手方向の長さ（図４中Ｌ）とに基づいて適宜設定される。具体的には、区画部材２７の設置数Ｎと、区画部材２７の厚さＴと、プラズマ生成空間２１の長手方向の長さ（放電長）Ｌとは、下記式１を満足するのが好ましい。
Ｔ×Ｎ／Ｌ×１００≦１０（％） ・・・ 式１

このような関係を満足することにより、プラズマ放出口２１１における区画部材２７の占有面積が不要に大きくなるのを防止しつつ、区画部材２７に前記２つの機能をより確実に発揮させることができる。これにより、プラズマ生成空間２１で発生したプラズマをより確実にワーク１００に供給することができる。
この区画部材２７の構成材料としては、プラズマの生成を阻害しないものを用いるのが好ましい。具体的には、板状部材２３、２４と同様の誘電体材料等が挙げられる。

なお、区画部材２７の形状は、板状に限定されず、例えば、球状、柱状（円柱状、角柱状）等であってもよい。
１対の板状部材２３、２４には、それぞれ電気的に接続された１対の電極２５、２６が設けられている。
１対の電極２５、２６は、本実施形態では、横断面形状がほぼ四角形の棒状をなしており、その一側面が互いにほぼ平行となるように、板状部材２３、２４のプラズマ生成空間２１と反対側の面に固定されている。

板状部材２３、２４に対する電極２５、２６の固定の方法としては、例えば、ネジ止め、接着剤による接着等の方法が挙げられる。
これらの電極２５、２６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銀等の金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金等の各種合金、金属間化合物、各種炭素材料等の導電性が良好な材料が挙げられる。

なお、各電極２５、２６の横断面形状は、前述した四角形に限らず、例えば、円形、楕円形、その他異形のものであってもよい。また、１対の電極は、複数組を板状部材２３、２４の短手方向（上下方向）に沿って設けるようにしてもよい。
１対の電極２５、２６は、それぞれ、導線（ケーブルや金属板）を介して、高周波電源（電源部）２８に接続されており、これにより、１対の電極２５、２６間に電圧（高周波電圧）を印加する通電手段が構成されている。これにより、簡易な構成で、プラズマ生成空間２１内に放電を生じさせることができる。

ワーク１００にプラズマによる処理を施すときは、高周波電源２８が作動し、１対の電極２５、２６間に電圧が印加される。このとき、プラズマ生成空間２１には、電界が発生し、後述するガス供給手段２９よりガスが供給されると、放電が生じて、プラズマが発生（生成）する。
高周波電源２８の周波数は、特に限定されないが、１０〜５０ＭＨｚ程度であるのが好ましく、１０〜４０ＭＨｚ程度であるのがより好ましい。

なお、図示されていないが、回路は、供給する電力に対する整合回路（インピーダンスマッチング回路）や、高周波電源２８の周波数を変える周波数調整手段（回路）や、高周波電源２８の印加電圧の最大値（振幅）を変える電圧調整手段（回路）を有していてもよい。これにより、必要に応じ、ワーク１００に対するプラズマ処理の処理条件を調整することができる。

プラズマ生成空間２１には、ガス供給手段２９により、所定のガスが供給される。
このガス供給手段２９は、所定のガスを充填し供給するガスボンベ（ガス供給源）２９１と、ガスボンベ２９１から供給されるガスの流量を調整するレギュレータ（流量調整手段）２９２と、内部にガス溜まり２９３が形成された筐体２９４と、その上流端側がガスボンベ２９１に接続され、下流端側（ガス流出口）が筐体２９４の上面に設置された供給管２９５とを有している。

レギュレータ２９２は、ガスボンベ２９１よりガス流出口側（下流側）に配置されている。また、供給管２９５のレギュレータ２９２よりガス流出口側には、供給管２９５内の流路を開閉するバルブ（流路開閉手段）２９６が設けられている。
バルブ２９６が開いた状態で、ガスボンベ２９１からは所定のガスが送出され、このガスは、供給管２９５内を流れ、レギュレータ２９２で流量を調節された後、供給管２９５の下流端に形成されたガス流出口２９７から、筐体２９４内のガス溜まり２９３に導入（供給）される。

この筐体２９４の下部に、１対の板状部材２３、２４が接合（固定）されている。筐体２９４に対する板状部材２３、２４の固定の方法としては、例えば、ネジ止め、融着、接着剤による接着等の方法が挙げられる。
この筐体２９４の上面のほぼ中央部には、供給管２９５のガス流出口２９７が形成されている。供給管２９５を流れるガスは、このガス流出口２９７から、ガス溜まり２９３内に供給される。

また、筐体２９４の下面には、プラズマ生成空間２１に開放する開放部２９９が形成されており、この開放部２９９を介して、筐体２９４のガス溜まり２９３とプラズマ生成空間２１とが連通している。
筐体２９４の一方の内側面には、ガス溜まり２９３の一部を上下の空間に仕切る長尺の仕切り板２９８が設けられており、この仕切り板２９８と、他方の内側面との間には、隙間が形成されている。

ガス流出口２９７から、ガス溜まり２９３内に供給されたガスは、まず、仕切り板２９８よりも上側の空間に流入し、仕切り板２９８と他方の側面との隙間を通過して、下側の空間に流入する。このガス溜まり２９３では、ガスがこのような経路（流路）で流れることにより、各部で流速が均一化する。そして、下側の空間に流入したガスは、開放部２９９を通過して、プラズマ生成空間２１内に供給され、各小空間２２に均一な流量で導入（供給）される。

処理に用いるガス（処理ガス）には、処理目的により種々のガスを用いることができる。
Ｉ：ワーク１００の被処理面１０１を加熱することを目的とする処理では、処理ガスとして、例えば、Ｎ_２、Ｏ_２等が用いられる。
II：ワーク１００の被処理面１０１を撥水（撥液）化することを目的とするプラズマ処理では、処理ガスとして、例えば、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、ＣＣｌＦ_３、ＳＦ_６等のフッ素原子含有化合物ガスが用いられる。

III：ワーク１００の被処理面１０１を親水（親液）化することを目的とするプラズマ処理では、処理ガスとして、例えば、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、空気等の酸素原子含有化合物、Ｎ_２、ＮＨ_３等の窒素原子含有化合物、ＳＯ_２、ＳＯ_３等の硫黄原子含有化合物が用いられる。これにより、ワーク１００の被処理面１０１にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を堆積（形成）することもできる。

IV：ワーク１００の被処理面１０１に電気的、光学的機能を付加することを目的とするプラズマ処理では、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２等の金属酸化物薄膜をワーク１００の被処理面１０１に形成するために、処理ガスとして、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコキシド（有機金属化合物）等が用いられる。

Ｖ：エッチング処理やダイシング処理を目的とするプラズマ処理では、処理ガスとして、例えばハロゲン系ガスが用いられ、レジスト処理や有機物汚染の除去を目的とするプラズマ処理では、処理ガスとして、例えば酸素系ガスが用いられる。
なお、プラズマ生成空間２１に供給するガスとしては、一般に、処理ガスとキャリアガス（例えば、Ｈｅ等）とからなる混合ガス（以下、単に「ガス」とも言う）が用いられる。「キャリアガス」とは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことを言う。
この場合、ガスボンベ２９１内に、混合ガス（処理ガス＋キャリアガス）を充填して用いてもよいし、処理ガスとキャリアガスとがそれぞれ別のガスボンベに充填され、供給管２９５の途中でこれらが所定の混合比で混合されるような構成であってもよい。

なお、キャリアガスとしては、Ｈｅ（ヘリウム）の他、例えば、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを用いることができ、これらは、単独でも２種以上を混合した形態でも用いることができる。
なお、混合ガス中における処理ガスの占める割合（混合比）は、処理の目的によっても若干異なり、特に限定されないが、処理ガスの割合が大きすぎると、プラズマ（放電）が発生し難くなったり、プラズマ処理の効率が低下したりするため、例えば、混合ガス中の処理ガスの割合が１〜１０％であるのが好ましく、５〜１０％であるのがより好ましい。
供給するガスの流量は、ガスの種類、処理の目的、処理の程度等に応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、３０ＳＣＣＭ〜５０ＳＬＭ程度であるのが好ましい。

図４に示すように、ガス供給手段２９から所定のガスが、１対の板状部材２３、２４の間（プラズマ生成空間２１）に供給され、１対の電極２５、２６間に、所定の電圧、例えば、高周波電圧（電圧）が印加されると、プラズマ生成空間２１に電界が発生して、放電、すなわち、グロー放電（バリア放電）が生じる。この放電により供給されたガスが活性化（電離、イオン化、励起等）され、プラズマが発生する。プラズマ生成空間２１で発生したプラズマは、プラズマ放出口２１１からワーク１００に向かって放出される。

プラズマ放出部２の下方には、テーブル３が配置されている。テーブル３は、上面が平坦面とされており、この上面にワーク１００が載置される。
テーブル３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック、石英ガラス等の各種ガラス、前記金属酸化物、複合酸化物等の各種無機酸化物（セラミックス）、各種金属材料等が挙げられるが、本実施形態においては、テーブル３は、金属材料以外の材料で構成されているものとする。

このようなテーブル３は、その下方に設けられた移動機構（移動手段）４により、図１中のＸ方向（左右方向）に移動する。このテーブル３の移動により、載置されたワーク１００も同方向に移動する。
なお、移動機構４としては、公知のいずれの構成のものを用いてもよく、例えば、コンベア（ベルト駆動、チェーン駆動等）、スクリュー軸を備えた送り機構、ローラ送り機構等が挙げられる。

また、移動機構４は、移動速度（プラズマ放出部２とワーク１００との相対移動速度）を調節可能とするものが好ましい。これにより、ワーク１００の処理の程度を調整したり、全体処理時間（単位時間当たりの処理量）を調整したりすることができ、ワーク１００に対する処理の最適化を図ることができる。例えば、他の条件を固定し、プラズマ放出部２に対するワーク１００の相対移動速度（処理速度）を遅くした場合には、ワーク１００の処理の程度（密度）を大とすること、すなわち、より緻密な処理を行うことができる。
なお、本発明では、テーブル３側が固定され、プラズマ放出部２側がＸ方向に移動するような構成であってもよい。

プラズマ装置１による処理に供されるワーク１００としては、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス、アルミナ、シリカ、チタニア等の各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素等の各種半導体材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック（樹脂材料）のような誘電体材料で構成されたものが挙げられる。

ワーク１００の形状としては、板状（基板）、層状、フィルム状が挙げられる。また、ワーク１００は、１枚の大きな基板でもよく、小片状をなす複数個のものであってもよい。このような小片状をなすワーク１００としては、例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等に用いられるディスプレイパネル、小片状のガラスチップ、半導体チップ、セラミックスチップ等が挙げられる。

また、ワーク１００の形状（平面視での形状）は、四角形のものに限らず、例えば円形、楕円形等のものであってもよい。
ワーク１００の厚さは、特に限定されないが、通常は、０．３〜２．０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜０．７ｍｍ程度であるのがより好ましい。
プラズマ放出部２とワーク１００との間隙距離（板状部材２３、２４の下面とワーク１００の被処理面１０１との距離）は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜決定することができるが、通常は、０．５〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、プラズマ放出口２１１から放出されるプラズマを、ワーク１００の被処理面１０１にムラなく照射（供給）することができ、ワークの被処理面１０１を均一に処理することができる。

なお、このプラズマ放出部２とワーク１００との間隙距離は、被処理面１０１に均一で適正なプラズマによる処理を行う上で重要な条件の１つである（ガスの種類や流量、印加電圧等も同様）。
したがって、本プラズマ装置１では、例えばプラズマ放出部２またはテーブル３の少なくとも一方を上下方向に移動可能とし、プラズマ放出部２とワーク１００との間隙距離を調整可能とした構成であるのが好ましい。

次に、プラズマ装置１の作用（動作）を説明する。
テーブル３に載置（支持）されたワーク１００の被処理面１０１にプラズマによる処理を施す際は、高周波電源２８を作動させるとともに、バルブ２９６を開き、レギュレータ２９２によりガスの流量を調整し、ガスボンベ２９１からガスを送出する。
これにより、ガスボンベ２９１から送出されたガスは、供給管２９５内を流れ、そのガス流出口２９７から所定の流量でガス溜まり２９３に供給される。そして、ガス溜まり２９３に供給されたガスは、ガス溜まり２９３を通過することにより、各部で流速が均一化し、開放部２９９を通過して、プラズマ生成空間２１の各小空間２２内に供給される。

ここで、このプラズマ装置１では、プラズマ生成空間２１が区画部材２７により区画されているので、この区画部材２７によりガスの流れが制御（整流）される。したがって、各小空間２２内に均一な流量でガスが供給される。
一方、高周波電源２８の作動により、１対の電極２５、２６間に高周波電圧が印加され、プラズマ生成空間２１（各小空間２２）に電界が発生する。

プラズマ生成空間２１の各小空間２２内に流入したガスは、放電によって活性化され、プラズマが発生する。
このとき、このプラズマ装置１では、区画部材２７が設けられていることにより、板状部材２３、２４の変形が防止または抑制されている。このため、プラズマ生成空間２１が良好な形状を保持しており、また、電極２５、２６が板状部材２３、２４に確実に固定され、通電回路のインピーダンスが適正なものとなっている。また、前述の如く、各小空間２２内には、均一な流量でガスが供給されている。

したがって、各小空間２２で、ほぼ等しい密度でプラズマが発生し、プラズマ放出口２１１から、均一に放出される。
一方、これと同時に、移動機構４を作動させて、テーブル３を例えば図１中Ｘ方向へ等速で移動させる。これにより、このプラズマ放出口２１１の直下を、ワーク１００が通過すると、放出されたプラズマ（活性化されたガス）は、ワーク１００の被処理面１０１に接触し、その被処理面１０１に均一で良好な処理が施される。

そして、テーブル３の移動により、ワーク１００の被処理領域の全体に対し均一で良好な処理を行うことができる。
テーブル３の移動速度は、０．１〜１００ｍｍ／ｓｅｃ程度であるのが好ましく、１〜１０ｍｍ／ｓｅｃ程度であるのがより好ましい。なお、移動速度は、必要に応じて変化させるようにしてもよい。
また、プラズマ放出部２は、他の構成物を付加して、次のような構成とすることができる。

以下、プラズマ放出部２の他の構成例について説明する。
図５は、プラズマ放出部の他の構成例を示す縦断面図である。
図５に示すプラズマ放出部２には、１対の電極２５、２６を冷却する冷却手段５と、プラズマ放出部２とワーク１００の間において、プラズマが放出される領域を外部環境から遮蔽する遮蔽手段（隔離手段）６とを有している。

冷却手段５は、各電極２５、２６を覆う（収納する）カバー５１、５２と、カバー５１、５２内に供給される冷媒（例えば水等）５３と、この冷媒５３をカバー５１、５２内に供給する冷媒供給手段（図示せず）とを有している。
カバー５１、５２は、板状部材２３、２４に対して液密に固定されている。このカバー５１、５２の板状部材２３、２４に対する固定の方法には、前述したような固定の方法を用いることができる。
このような冷却手段５を設けることにより、電極２５、２６を冷却することができ、電極２５、２６が必要以上に加熱され、板状部材２３、２４と電極２５、２６との熱膨張係数の差により、電極２５、２６が板状部材２３、２４から脱落することや、板状部材２３、２４および電極２５、２６が破損することを好適に防止することができる。

一方、遮蔽手段６は、各板状部材２３、２４のワーク１００側の端部に設けられた長尺の遮蔽板６１、６２と、遮蔽板６１、６２の両端部を固定する側板６０、６０とを有している。
各側板６０は、前記側板３０と同様の構成とされ、各遮蔽板６１、６２を、前記板状部材２３、２４と同様に固定、支持している。

また、遮蔽板６１、６２の板状部材２３、２４に対する固定の方法としては、前述したような固定の方法を用いることができる。
各遮蔽板６１、６２および各側板６０の構成材料としては、前述したような誘電体材料等が好適に用いられる。
このような隔離手段６を設けることにより、プラズマ放出部２から放出されたプラズマが、プラズマ放出部２とワーク１００の間において、大気（空気）等に曝されることによる減衰を抑制することや、プラズマが外部環境へ拡散するのを抑制することができる。

また、ワーク１００をプラズマにより加熱処理する際には、プラズマ温度が低下するのを防止することができる。すなわち、この場合、遮蔽板６１、６２は、防熱板として機能する。
このようなことから、ワーク１００をより確実にプラズマにより処理することができるようになるとともに、各種処理に際して制御の応答性が向上し、ワーク１００の処理時間の短縮を図ることもできる。

このようなプラズマ装置１は、用いるガスに応じて、ワーク１００に対して種々の処理を行うことができるが、区画部材を有する構造にすることで形状の変化を防止することができるために、Ｎ_２などのプラズマ発生時に高温を生じるガスを用いても流路部の構造の変形が起こり難く、その為に安定したプラズマを得ることができるという理由から、特に、加熱処理に適用するのが好ましい。

以上説明したプラズマ装置１では、ワーク１００側が移動するようになっているが、本発明では、例えば、プラズマ放出部２側が移動するようになっていてもよく、また、ワーク１００およびプラズマ放出部２の双方がそれぞれ異なる方向に移動するようになっていてもよい。
また、１対の電極２５、２６間に印加される電圧は、高周波によるものに限られず、例えば、パルス波やマイクロ波によるものであってもよい。

以上、本発明のプラズマ装置を、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。
また、前記実施形態では、プラズマ装置は、大気圧下において、ワークの表面にプラズマ処理を施すことを想定しているが、本発明では、減圧または真空状態においてワークの表面にプラズマ処理を施してもよい。

本発明のプラズマ装置の実施形態を示す部分断面斜視図である。 図１に示すプラズマ装置が備えるプラズマ放出部を模式的に示す縦断面図である。 図２中のＡ−Ａ線断面図である。 図２に示すプラズマ放出部におけるガスの流れを模式的に示す図（縦断面図）である。 プラズマ放出部の他の構成例を示す縦断面図である。

符号の説明

１……プラズマ装置 ２……プラズマ放出部 ２１……プラズマ生成空間 ２１１……プラズマ放出口 ２２……小空間 ２３、２４……板状部材 ２５、２６……電極 ２７……区画部材 ２８……高周波電源 ２９……ガス供給手段 ２９１……ガスボンベ ２９２……レギュレータ ２９３……ガス溜まり ２９４……筐体 ２９５……供給管 ２９６……バルブ ２９７……ガス流出口 ２９８……仕切り板 ２９９……開放部 ３０……側板 ３０１、３０２……溝 ３……テーブル ４……移動機構 ５……冷却手段 ５１、５２……カバー ５３……冷媒 ６……遮蔽手段 ６０……側板 ６１、６２……遮蔽板 １００……ワーク １０１……被処理面

Claims (11)

1. プラズマ放出部とワークとを相対的に移動しつつ前記プラズマ放出部より放出されたプラズマにより前記ワークの被処理面を処理するプラズマ装置であって、
   前記プラズマ放出部は、
   誘電体材料で構成され、前記ワークの前記プラズマ放出部に対する移動方向と直交しかつ前記被処理面の法線方向と直交する方向に沿って互いに平行に配置され、それらの間にプラズマ生成空間を形成する１対の長尺な板状部材と、
   前記板状部材に固定され、前記プラズマ生成空間の少なくとも一部を前記板状部材の長手方向に沿って複数の小空間に区画する区画部材と、
   前記１対の板状部材間に電圧を印加する通電手段と、
   前記プラズマ生成空間に所定のガスを供給するガス供給手段とを備え、
   前記プラズマ生成空間に前記ガスを供給しつつ前記１対の板状部材間に電圧を印加することにより、前記プラズマ生成空間内の前記ガスを活性化してプラズマを生成し、該プラズマを前記ワークに向けて放出するよう構成されていることを特徴とするプラズマ装置。
2. 前記区画部材は、前記１対の板状部材間の距離を保つスペーサとしての機能を有する請求項１に記載のプラズマ装置。
3. 前記区画部材は、前記プラズマ生成空間を流れる前記ガスの流れを制御する機能を有する請求項１または２に記載のプラズマ装置。
4. 前記区画部材は、前記板状部材の長手方向に沿って所定の間隔で複数個配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ装置。
5. 前記区画部材は、板状をなしており、前記ワーク側の端部は、その厚さがワークに向かって漸減するような形状である請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマ装置。
6. 前記板状部材の縁部は、前記区画部材の前記ワーク側の端部より、前記ワーク側に位置している請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマ装置。
7. 前記通電手段は、前記１対の板状部材にそれぞれ電気的に接続された１対の電極と、前記電極間に電圧を印加する高周波電源とを備える請求項１ないし６のいずれかに記載のプラズマ装置。
8. 前記区画部材は、その少なくとも一部が前記１対の電極と重なるように配置されている請求項７に記載のプラズマ装置。
9. 前記ワークの被処理面への処理は、加熱処理である請求項１ないし８のいずれかに記載のプラズマ装置。
10. 前記プラズマ放出部と前記ワークとを相対的に移動する移動手段を有する請求項１ないし９のいずれかに記載のプラズマ装置。
11. 前記移動手段は、前記プラズマ放出部と前記ワークとの相対移動速度を調節する機能を備えているものである請求項１０に記載のプラズマ装置。
    

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