JP2008235161A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で電極と誘電板との間に異常放電が生じないように出来るプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】電極３１の放電空間１ｐを向く面を、電極３１とは分離可能な固体誘電体からなる誘電板５１で覆う。電極３１の背部に電極冷却部材３２を配置し、この背部指示部材３２を誘電板５１に対し接近離間方向に位置固定する。電極冷却部材３２と電極３１との間に圧縮コイルばねからなる弾性付勢部材７０を圧縮状態で配置する。
【選択図】図３

Description

この発明は、処理ガスを放電空間に導入してプラズマ化し、被処理物に接触させてプラズマ処理する装置に関する。

例えば特許文献１には、一対の電極と、これら電極の対向面にそれぞれ配置された一対のガラスの板とを有するプラズマ処理装置が記載されている。一対のガラス板どうし間の空間が、処理ガスをプラズマ化する放電空間となる。ガラス板すなわち誘電体の板は、放電を安定化させる役割を果たす。
特許文献２には、電極の背部にボルトを突き当て、或いはねじ込んで、電極の変形を防止することが記載されている。
特許文献３には、電極の背部にシリンダを接続し、電極の歪みを調節することが記載されている。
特開平０９−０９２４９３号公報 特開２００４−１１１３８５号公報 特開２００２−０８５９６４号公報

この種のプラズマ処理装置においては、放電によって電極が加熱され、熱変形しようとする。特に、長尺状の電極の場合、長手方向の端部が、他方の電極の側とは反対側へ反るように変形しやすい。このため、電極の放電面に誘電体の板が設けられている場合、電極の反りによって電極と誘電体板との間に隙間が形成されることがある。そうすると、この隙間で異常放電が起き、誘電体板が傷むだけでなく、パーティクルが発生するおそれがある。このようなパーティクルが放電空間に侵入した場合には、処理品質が損なわれてしまう。
一方、ボルト等で電極をその支持部材に固定すると、支持部材が熱変形を来たした場合、電極も追随して変形してしまうことになる。また、特許文献３のように電極の歪みをシリンダで調節しようとすると、構造が大掛かりになるうえに駆動源や制御回路が必要であり、コストアップは避けられない。さらに、シリンダ自体が熱変形を来たした場合、正確な制御が困難になる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で電極と誘電板との間に異常放電が生じるのを確実に防止することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、処理ガスを放電空間に導入して被処理物に接触させるプラズマ処理装置において、
前記放電空間を形成するための電極と、
前記電極の前記放電空間を向く主面を覆う固体誘電体からなり、前記電極とは分離可能な誘電板と、
弾性を有し、その弾性力にて前記電極を前記誘電板の側に付勢するように設けられた弾性付勢部材と、
を備えたことを特徴とする。
この特徴構成によれば、弾性付勢部材によって電極を誘電板の側へ付勢でき、電極が誘電板から離れる方向へ反るのを防止ないしは抑制することができる。これによって、電極と誘電板とを確実に密着させて両者間に隙間が出来ないようにすることができる。したがって、これら電極と誘電板との間で異常放電が起きるのを防止して、パーティクルの発生を防止でき、ひいては処理品質が損なわれるのを回避することができる。しかも、弾性付勢部材は、自身の弾性復元力で付勢力を発現するため、駆動源や制御回路を必要とせず、装置構成の簡易化及びコンパクト化を図ることができコストアップを回避できるだけでなく、たとえ電極冷却部材が熱変形を来たしても、その影響をあまり受けることがなく付勢力を維持することができる。

前記弾性付勢部材が、ばねであることが好ましい。これによって、コストの低廉化を図ることができるとともに、電極への弾性付勢力を確実に発揮させることができる。ばねは、コイルばねを用いてもよく、板ばねを用いてもよく、皿ばねを用いてもよく、その他の各種ばねを用いてもよい。

前記電極が、長尺状をなしている場合、前記弾性付勢部材が、前記電極の長手方向の端部の近くに配置されていることが好ましい。これによって、長尺状の電極の端部が誘電板から離れる方向へ反るのを確実に防止することができる。

前記電極に対し前記付勢方向に位置固定された付勢力受け部と、前記付勢力受け部の前記誘電板側とは反対側において前記誘電板に対し前記付勢方向に位置固定された反力受け部と、をさらに備え、前記弾性付勢部材が、前記反力受け部と前記付勢力受け部との間に圧縮されて設けられていることが好ましい。
これによって、圧縮された弾性付勢部材の弾性復元力で電極を誘電板に押し当てることができる。

前記電極の前記主面とは反対側の背面が、前記弾性付勢部材を挟んで前記反力受け部と対向し、前記付勢力受け部として提供されていることが好ましい。
これによって、前記弾性付勢部材が、前記電極の背面に直接突き当たり、付勢力を電極に直接作用させることができる。

前記電極の背面に当接されるようにして前記誘電板に対し前記付勢方向に位置固定され、内部に冷却媒体が通される冷却路が形成された電極冷却部材を、さらに備えていることが好ましい。これによって、電極を冷却でき、熱変形を抑制することができる。
電極冷却部材が、金属にて構成されていることが好ましい。これによって、熱伝導性を高め、電極の冷却効率を向上できるとともに、電極冷却部材をも電極の一部とすることができ、電極冷却部材を介して電極に給電でき、ないしは電極冷却部材を介して電極をアースできる。
前記電極冷却部材の前記電極への当接面に、前記弾性付勢部材を収容する収容凹部が形成され、この収容凹部の底面が、前記反力受け部となっていることが好ましい。これによって、装置構成の一層のコンパクト化を図ることができる

前記電極冷却部材が、相対的に厚肉の金属板にて構成され、前記電極が、相対的に薄肉の金属板にて構成されていることが好ましい。これによって、電極の厚さ方向（誘電板から電極冷却部材へ向かう方向）の熱分布を小さくでき、電極の誘電板側の面と電極冷却部材側の面との温度差を小さくできる。これによって、電極の反り変形を一層抑制することができ、電極と誘電板との密着性をより高めることができる。加えて、弾性付勢部材の付勢力が電極の剛性力を十分に上回るようにすることができ、電極の熱変形を一層確実に防止することができる。

本発明は、例えば大気圧近傍下（ほぼ常圧）でのプラズマ処理に適用される。ここで、ほぼ常圧（大気圧近傍）とは、１．０１３×１０⁴〜５０．６６３×１０⁴Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡易化を考慮すると、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａが好ましく、９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａがより好ましい。

本発明によれば、電極を誘電板の側へ付勢でき、電極が誘電板から離れる方向へ反るのを防止ないしは抑制することができる。これによって、電極と誘電板との間に異常放電が生じるのを回避でき、パーティクルを防止することができる。さらに、装置構成の簡易化及びコンパクト化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜図４は、本発明の第１実施形態を示したものである。大気圧プラズマ処理装置は、処理ヘッド１と、被処理物配置部２とを備えている。被処理物配置部２は、ステージやコンベアで構成されており、その上側に被処理物Ｗが配置されるようになっている。被処理物Ｗは、例えばガラス基板や半導体基板である。
被処理物配置部２は、被処理物Ｗを図１の紙面直交方向にスキャンできるようになっている。被処理物Ｗが位置固定され、処理ヘッド１が図１の紙面直交方向にスキャンされるようになっていてもよい。

処理ヘッド１は、図示しない架台に支持され、被処理物配置部２の上側に離れて位置されている。処理ヘッド１は、上蓋部材１０と、フレーム２０と、ホット電極ユニット３０と、底板４０と、を備え、一方向（図１の左右方向、図２及び図３の紙面直交方向）に延びている。
上蓋部材１０は、耐腐食性の高い樹脂（絶縁体）で構成され、処理ヘッド１の長手方向に延びている。

図４に示すように、フレーム２０は、処理ヘッド１の長辺をなす一対の長辺フレーム部２１と、処理ヘッド１の短辺をなす一対の短辺フレーム部２２とを有し、内部が開口された平面視長方形になっている。フレーム２０の上面に上蓋部材１０の周縁部が載設されている。図２に示すように、短いボルト９１が、上蓋部材１０を垂直に貫通してフレーム２０にねじ込まれることにより、上蓋部材１０とフレーム２０が互いに連結されている。上蓋部材１０によってフレーム２０の内側の開口が上側から塞がれている。

一対の長辺フレーム部２１には、それぞれガス導入路２０ａが形成されている。ガス導入路２０ａは、処理ヘッド１の長手方向に延びている。処理ガス源４からのガス供給路４ａが、ガス導入路２０ａの一端部に連なっている。ガス導入路２０ａの側部からガス導入口２０ｂが分岐されている。ガス導入口２０ｂは、ガス導入路２０ａの延び方向（図２の紙面直交方向）に間隔を置いて複数設けられている。各ガス導入口２０ｂは、長辺フレーム部２１の内側面に達して開口されている。
なお、上記処理ガス源４には、処理目的に応じた処理ガスが蓄えられている。

さらに、フレーム２０の内部のガス導入路２０ａより下側には、アース側冷却路２０ｃが形成されている。アース側冷却路２０ｃには、図示しない冷却媒体供給手段からの冷却媒体が通されるようになっている。冷却媒体として例えば水が用いられている。

図１〜図４に示すように、底板４０は、長手方向を図１の左右方向（処理ヘッド１の長手方向と同方向）に向け、短手方向を図１の紙面直交方向に向けた平板状をなしている。底板４０の周縁部が、フレーム２０の下面に当接されるとともに、長めのボルト９２（図２）が、上蓋部材１０及びフレーム２０を垂直に貫通し、底板４０の周縁部にねじ込まれている。これにより、底板４０が、フレーム２０に連結されている。底板４０によってフレーム２０の内側の開口が下側から塞がれている。この底板４０が、被処理物配置部２ひいては被処理物Ｗと対向し、被処理物Ｗとの間に処理空間１ａを形成するようになっている。

底板４０は、ステンレス等の耐熱性及び耐腐食性の高い金属で構成され、アース線３ｂ（図２）を介して電気的に接地されている。これにより、底板４０は、ホット電極３１に対するアース電極となっている。

底板４０に、厚さ方向に貫通する多数の噴出口４１が形成されている。これら噴出口４１は、規則的に（例えば四角格子状又は三角格子状等）に配列されている。各噴出口４１は、例えば直径３ｍｍ程度の円形になっている。

底板４０の上面には、アース側誘電部材６０が設けられている。アース側誘電部材６０は、アルミナ等のセラミック（固体誘電体）で構成され、底板４０と同方向に延びる平板状をなしている。アース側誘電部材６０は、底板すなわちアース電極４０の放電生成面に配置され放電を安定化させる誘電体層としての役目を担っている。
アース側誘電部材６０の長手方向の両端縁には、上に突出する凸部６１が該端縁に沿って延びるように形成されている。

アース側誘電部材６０には、厚さ方向に貫通する多数の噴出導孔６２が形成されている。これら噴出導孔６２は、底板４０の噴出口４１と一対一に対応するように配列され、それぞれ対応する噴出口４１に連なっている。噴出導孔６２は、噴出口４１より小さく、例えば直径１ｍｍ程度の円形になっている。

処理ヘッド１の内部には、ホット側誘電部材５０が設けられている。ホット側誘電部材５０は、処理ヘッド１の長手方向に延びる底板部５１（誘電板）と、この底板部５１の短手方向の両側の縁に設けられた一対の側壁部５２とを一体に有し、断面「凹」字形状をしている。底板部５１は、後記ホット電極３１の放電生成面に配置され放電を安定化させる誘電体層としての役目を担っており、電極３１とは別体で分離可能になっている。図１に示すように、底板部５１の長手方向の両端部が、アース側誘電部材６０の凸部６１の上に載置されている。

凸部６１より内側の底板部５１とアース側誘電部材６０との間には、狭い下部隙間１ｂが形成されている。後述するように、この下部隙間１ｂの中央部が放電空間１ｐとなる。
図２に示すように、一対の側壁部５２と長辺フレーム部２１との間には、一対の側部隙間１ｃが形成されている。各側部隙間１ｃの上端部にガス導入口２０ｂが連なっている。各側部隙間１ｃの下端部に下部隙間１ｂが連なっている。

上蓋部材１０を垂直に貫通するボルト９３（図２）が側壁部５２にねじ込まれ、上蓋部材１０とホット側誘電部材５０とが連結されている。

ホット側誘電部材５０の内部にホット電極ユニット３０が収容されている。ホット電極ユニット３０は、上側の電極冷却部材３２と、下側のホット電極３１の二層構造になっている。ホット電極３１は、ステンレスやアルミニウム等の金属で構成され、長手方向を図１の左右方向（処理ヘッド１の長手方向と同方向）に向け、短手方向を図１の紙面直交方向に向けた薄い平板状をなしている。電極３１の厚さは、例えば０．１〜２ｍｍ程度である。０．１ｍｍ以上としたのは、電極３１が自由変形せず、ある程度の形状を維持できるようにするためであり、２ｍｍ以下としたのは、厚さ方向の熱分布がほとんど生じないようにするためである。図２に示すように、ホット電極３１は、給電線３ａを介して電源３に接続されている。このホット電極３１が、ホット側誘電部材５０の底板部５１の上面に載置されている。これにより、電極３１の下面（放電空間１ｐを向く主面）が、固体誘電体層としての板部５１で覆われている。

電極冷却部材３２は、ステンレスやアルミニウム等の金属で構成され、ホット電極３１より厚い平板状をなし、ホット電極３１と同方向に延びている。電極冷却部材３２は、ホット電極３１の上面（背面）に当接されている。電極冷却部材３２の電極３１との当接面（下面）の面積は、電極３１の背面の面積と等しくなっているが、電極３１の背面の面積より大きくしてもよい。電極冷却部材３２の内部には、ホット側冷却路３２ｃが形成されている。冷却路３２ｃは、電極冷却部材３２の長手方向に延びている。冷却路３２ｃには、図示しない冷却媒体供給手段からの冷却媒体が通されるようになっている。冷却媒体として例えば水が用いられている。

図１に示すように、ホット電極ユニット３０の長手方向の両端面と、短辺フレーム部２２との間には、エンドピース３５が設けられている。エンドピース３５は、アルミナ等のセラミック（絶縁体）で構成されている。エンドピース３５によって、ホット電極ユニット３０とフレーム２０とが絶縁されている。
ホット電極ユニット３０の長手方向の両端面とエンドピース３５との間には、ホット電極ユニット３０（特にホット電極３１）の伸び変形を許容する若干のクリアランスが設けられている。

図２に示すように、ホット電極ユニット３０の短手方向の両側面は、ホット側誘電部材５０の側壁部５２と対向している。これらホット電極ユニット３０と側壁部５２との間には、側部絶縁隙間１ｄが形成されている。
電極冷却部材３２の上方に上蓋部材１０が被せられている。電極冷却部材３２と上蓋部材１０との間には、上部絶縁隙間１ｅが形成されている。上部絶縁隙間１ｅと側部絶縁隙間１ｄとは互いに連なっている。

図１及び図３に示すように、電極冷却部材３２には、下面に開口する収容凹部３２ａが長手方向に離れて複数形成されている。収容凹部３２ａの内部に、弾性を有する弾性付勢部材として圧縮コイルばね７０が圧縮状態で収容されている。圧縮コイルばね７０の上端部が、収容凹部３２ａの上底面に突き当てられている。圧縮コイルばね７０の下端部が、ホット電極３１の上面に突き当てられている。これにより、圧縮コイルばね７０が、その弾性力にてホット電極３１を下方へ押圧（誘電板５１の側へ付勢）している。

ホット電極３１の上面（背面）は、「電極３１に対し弾性付勢部材７０の付勢方向に位置固定された付勢力受け部７１」として提供されている。
収容凹部３２ａの上底面は、「付勢力受け部７１の誘電板５１側とは反対側において誘電板５１に対し弾性付勢部材７０の付勢方向に位置固定された反力受け部７２」を構成している。
反力受け部７１と付勢力受け部７２との間に弾性付勢部材７０が挟まれ圧縮されている。
収容凹部３２ａひいては圧縮コイルばね７０は、電極冷却部材３２（ひいてはホット電極３１）の長手方向の両端部の近くに配置されるのが好ましい。

電極冷却部材３２の上面には、長手方向に離れて複数の押さえ部材８０が設けられている。押さえ部材８０は、樹脂にて構成されているが、金属で構成されていてもよい。押さえ部材８０は、電極冷却部材３２の短手方向に延び、その両端部が、ボルト９４によってホット側誘電部材５０の側壁部５２に止められている。さらに、押さえ部材８０は、電極冷却部材３２と上蓋部材１０との間に挟まれている。この押さえ部材８０によって、電極冷却部材３２が底板部５１に対し上下方向（接近離間方向）に位置固定されている。
押さえ部材８０は、電極冷却部材３２の長手方向に沿って圧縮コイルばね７０とほぼ同じ位置ないしはその近傍に配置されるのが好ましい。

処理ヘッド１の組み立て手順を説明する。
底板４０の上にフレーム２０を配置する。フレーム２０の内側には、アース側誘電部材を収容し、さらにホット側誘電部材５０を挿入する。このホット側誘電部材５０の長手方向の両端部を凸部６１の上に載せる。ホット側誘電部材５０の底板部５１の上には、ホット電極ユニット３０を載置する。ホット電極ユニット３０のホット電極３１と電極冷却部材３２と圧縮コイルばね７０とは予め組んだうえでホット側誘電部材５０に収容してもよく、収容と併行して組み立てることにしてもよい。このホット電極ユニット３０の上に押さえ部材８０を置き、その両端部をボルト９４で側壁部５２に止める。ホット側誘電部材５０とホット電極ユニット３０と押さえ部材８０とを予め組んだうえで、これらをまとめてフレーム２０内に収容することにしてもよい。ホット電極ユニット３０の長手方向の両端部には、エンドピース３５を配置する。
次いで、上蓋部材１０を被せ、短いボルト９１でフレーム２０を上蓋部材１０に固定し、長いボルト９２で底板４０をフレーム２０に固定し、中間の長さのボルト９３でホット側誘電部材５０を上蓋部材１０に固定する。これらボルト９１，９２，９３は、すべて同方向（垂直）に向けられているので、同時並行して締めていく必要がなく、任意の順番で容易にボルト締めすることができる。

上記構成のプラズマ処理装置にて表面処理を行なう際は、被処理物Ｗを被処理物配置部２の上にセットする。
そして、処理ガス源４からの処理ガスを、ガス供給路４ａを経て処理ヘッド１のガス導入路２０ａに供給する。この処理ガスは、複数のガス導入口２０ｂから側部隙間１ｃに均一に流入し、さらに下部隙間１ｂへ導入される。
併行して、電源３からホット電極３１に電圧を供給する。これにより、ホット電極３１とアース電極としての底板４０との間に大気圧グロー放電が生成され、下部隙間１ｂの中央部が放電空間１ｐとなり、該空間１ｐの処理ガスがプラズマ化（分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化を含む）される。

プラズマ化された処理ガスが、噴出導孔６２を経て、噴出口４１から下方の処理空間１ａへ噴き出され、被処理物Ｗに接触される。これによって、被処理物Ｗの表面上で反応が起き、所望の表面処理が行なわれる。さらに、被処理物配置部２を左右にスキャンすることにより、被処理物Ｗの全体を処理することができる。

上記の放電によって、ホット電極３１が熱を持つ。この熱応力でホット電極３１の長手方向の両端部が上（ホット側誘電部材５０の底板部５１から離れる方向）へ反ろうとする。これに対し、圧縮コイルばね７０が、その弾性によってホット電極３１を下方へ押圧する。電極冷却部材３２が押さえ部材８０によって上方への変位が阻止されているので、圧縮コイルばね７０による押圧力を確実に発現することができる。これによって、ホット電極３１の反りを防止ないしは抑制することができる。したがって、ホット電極３１と底板部５１とを密着させることができ、両者間に隙間が形成されないようにすることができる。よって、これらホット電極３１と底板部５１との間にアーク等の異常放電が生成されるのを防止でき、ホット電極３１やホット側誘電部材５０の損傷を防止できるとともにパーティクルの発生を防止することができる。ひいては、パーティクルが処理ガス路に混入するのを防止でき、処理品質が損なわれるのを回避することができる。
電気的に接地された金属からなる底板４０は、ホット電極３１から下方への電界を遮蔽する役目を果たし、被処理物Ｗにアーク等の異常放電が落ちるのを防止することができる。
アース側誘電部材６０の噴出導孔６２の周縁部が、底板４０の噴出孔４１の周縁部より内側に突出しているので、底板４０にアーク等が飛ぶのを防止でき、パーティクルの発生を一層防止することができる。

冷却路３２ｃには、水等の冷却媒体を通す。これによって、電極冷却部材３２を介してホット電極３１を冷却でき、ホット電極３１の熱変形を一層確実に抑制することができる。
同様に、アース側冷却路２０ｃには、水等の冷却媒体を通す。これによって、フレーム２０を介して底板４０（アース電極）及びアース側誘電部材を冷却することができる。アース側冷却路２０ｃがガス導入路２０ａより下側に配置されているため、底板４０及び誘電体の冷却効果を確実に維持することができる。

圧縮コイルばね７０からなる弾性付勢部材は、自身の弾性復元力で付勢力を発現するため、駆動源や制御回路を必要とせず、装置構成の簡易化及びコンパクト化を図ることができる。しかも、たとえ電極冷却部材３２が熱変形を来たしても、その影響をあまり受けることがなく付勢力を維持することができる。
電極３１を厚さ０．１〜２ｍｍ程度の薄肉金属板にすることにより、厚さ方向の熱分布を小さくでき、反り変形を一層抑制することができる。加えて、圧縮コイルばね７０の付勢力が電極３１の剛性力を十分に上回るようにすることができ、電極３１の反り変形を一層確実に防止することができる。

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した構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
弾性付勢部材の配置位置は、電極３０と電極冷却部材３２との間に限られない。
図５に示す変形例では、電極冷却部材３２の上面と押さえ部材８０との間に隙間が設けられている。この電極冷却部材３２と押さえ部材８０の間の隙間に圧縮コイルばね７０が配置されている。押さえ部材８０の下面には、収容凹部８０ａが形成され、この収容凹部８０ａに圧縮コイルばね７０の上側部が収容されている。圧縮コイルばね７０の上端部が、収容凹部８０ａの内底面に突き当たり、圧縮コイルばね７０の下端部が、電極冷却部材３２の上面に弾性を持って突き当たっている。これによって、圧縮コイルばね７０が、電極冷却部材３２を介して電極３０を下方へ付勢し誘電板５１に押し当てている。

押さえ部材８０は、反力受け部材を構成し、その収容凹部８０ａの内底面は、反力受け部７２を構成している。
電極冷却部材３２は、付勢力受け部材を構成し、その上面は、付勢力受け部７１を構成している。電極冷却部材３２の上面に圧縮コイルばね７０の下端部を収容する収容凹部を形成し、この収容凹部の内底面を付勢力受け部７１としてもよい。
電極冷却部材３２の下面には、第１実施形態の収容凹部３２ａが形成されていない。

この変形例によれば、圧縮コイルばね７０が、電極冷却部材３２を下方に付勢することにより、電極冷却部材３２が電極３０に押し当てられる。これによって、電極冷却部材３２の冷熱が電極３０に確実に伝達されるようにでき、電極３０を確実に冷却することができる。

図６に示す変形例では、上蓋部材１０の下面と押さえ部材８０との間に隙間が設けられている。この上蓋部材１０と押さえ部材８０との間に隙間に圧縮コイルばね７０が配置されている。押さえ部材８０の上面には、収容凹部８０ｂが形成され、この収容凹部８０ｂに圧縮コイルばね７０の下側部が収容されている。圧縮コイルばね７０の上端部が、上蓋部材１０の下面に突き当たり、圧縮コイルばね７０の下端部が、収容凹部８０ｂの内底面に弾性を持って突き当たっている。押さえ部材８０は、上下に変位可能になっている。これによって、圧縮コイルばね７０が、押さえ部材８０及び電極冷却部材３２を順次介して電極３０を下方へ付勢し、電極３０を誘電板５１に押し当てている。

上蓋部材１０は、反力受け部材を構成し、その下面は、反力受け部７２を構成している。上蓋部材１０の下面に圧縮コイルばね７０の上端部を収容する収容凹部を形成し、この収容凹部の上底面を反力受け部７２としてもよい。

図６の態様では、圧縮コイルばね７０が、電極ユニット３０の上方に配置されているが、図７に示すように、圧縮コイルばね７０が、電極ユニット３０の側部に配置されていてもよい。

図８に示す変形例では、弾性付勢部材として圧縮コイルばね７０に代えて、引張コイルばね７３が用いられている。引張コイルばね７３は、例えば電極ユニット３０の側部に配置されている。引張コイルばね７３は、引っ張り状態で、その上端部が押さえ部材８０に係止され、下端部が誘電板５１に係止されている。押さえ部材８０は、上下に変位可能になっている。これにより、引張コイルばね７３が押さえ部材８０を下方に付勢し、この押さえ部材８０及び電極冷却部材３２を介して電極３０が誘電板５１に押し当てられるようになっている。

図９は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態の処理ヘッド１Ａは、左右略対称をなす一対の電極ユニット１３０，１３０を備えている。各電極ユニット１３０は、樹脂製のホルダ１３５と、第１実施形態のホット電極ユニット３０と同様の薄い金属板からなる電極１３１と、厚い金属板からなる電極冷却部材１３２と有し、図９の紙面と直交する方向に延びている。電極１３１及び電極冷却部材１３２が、ホルダ１３５に収容されている。

一対の電極ユニット１３０，１３０の電極１３１，１３１が、左右に対向して配置されている。
一方（例えば右側）の電極ユニット１３０の電極１３１が、電源３に接続されてホット電極となり、他方（例えば左側）の電極ユニット１３０の電極１３１が電気的に接地されてアース電極となっている。

各電極１３１の対向面に、アルミナなどのセラミック（固体誘電体）からなる誘電板１３３が設けられている。一対の電極ユニット１３０，１３０の誘電板１３３，１３３どうしの間に処理ガス通路１３０ａが形成されている。処理ガス通路１３０ａは、狭いスリット状をなして上下に延びている。この処理ガス通路１３０ａの上端部にガス供給路４ａが接続されている。処理ガス通路１３０ａの下端部は、噴出口になっている。

処理ガス源４からの処理ガスが、ガス供給路４ａを経て処理ガス通路１３０ａの上端部に導入される。一対の電極１３１，１３１間に電界が印加されることにより、処理ガス通路１３０ａの中央部が放電空間１ｐとなり、この放電空間１ｐにおいて処理ガスがプラズマ化される。プラズマ化された処理ガスは、処理ガス通路１３０ａの下端部（噴出口）から下方の処理空間１ａへ噴出され、被処理物Ｗに接触する。これにより、表面処理がなされるようになっている。

各電極ユニット１３０の電極冷却部材１３２と誘電板１３３とは、ホルダ１３５を介して互いに位置固定されている。電極冷却部材１３２の電極１３１との当接面に収容凹部３２ａが形成されている。この収容凹部３２ａに圧縮コイルばね７０が圧縮状態で収容されている。圧縮コイルばね７０は、電極１３１を誘電板１３３の方向へ付勢する。これによって、電極１３１の反りを防止することができ、電極１３１と誘電板１３３との間に異常放電が起きるのを防止することができる。

図１０は、第２実施形態の変形例を示したものである。図１０に示す処理ヘッド１Ｂでは、弾性付勢部材として、圧縮コイルばね７０に代えて、板ばね７４が用いられている。収容凹部３２ａは、板ばね７４の形状に合わせて、図９のものより上下に長くなり、かつ浅くなっている。

本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、図１〜図１０の各形態の構成を相互に組み合わせてもよい。例えば、図１〜図４の第１実施形態においても弾性付勢部材として、コイルばね７０に代えて、板ばね７４を用いてもよい。第２実施形態においても、図５〜図８と同様の変形態様を適用してもよい。
弾性付勢部材として、皿ばねを用いてもよい。或いは、弾性付勢部材として、ばねに代えて、ゴムや弾性樹脂等の他の弾性部材を用いてもよい。
図１１に示すように、第１実施形態において、噴出孔４１及び噴出導孔６２を、それぞれ底板４０及びアース側誘電部材６０の幅方向の中央部にだけ設けることにしてもよい。この場合、噴出孔４１及び噴出導孔６２は、小孔状をなして底板４０及びアース側誘電部材６０の長手方向（図１１の紙面と直交する方向）に間隔を置いて複数設けられていてもよく、上記長手方向に延びるスリット状をなしていてもよい。
本発明は、被処理物を放電空間の外部に配置する所謂リモート式のプラズマ処理装置に限られず、被処理物を放電空間の内部に配置する所謂ダイレクト式のプラズマ処理装置にも適用可能である。
本発明は、洗浄、表面改質（親水化、撥水化等）、エッチング、成膜などの種々の表面処理に適用可能である。大気圧近傍下でのプラズマ処理に限られず、真空下でのプラズマ処理にも適用可能である。

この発明は、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板の製造工程における表面処理に適用可能である。

本発明の第１実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置を、図３のI-I線に沿って示す側面断面図である。 図１のII-II線に沿う、上記大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの正面断面図である。 図１のIII-III線に沿う、上記処理ヘッドの正面断面図である。 上記処理ヘッドの分解斜視図である。 第１実施形態において弾性付勢部材の配置位置の変形例を示す正面断面図である。 第１実施形態において弾性付勢部材の配置位置の変形例を示す正面断面図である。 第１実施形態において弾性付勢部材の配置位置の変形例を示す正面断面図である。 第１実施形態において弾性付勢部材の変形例を示す正面断面図である。 本発明の第２実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの正面断面図である。 第２実施形態において弾性付勢部材の変形例を示す正面断面図である。 第１実施形態の処理ヘッドの噴出構造の変形例を示す正面断面図である。

符号の説明

１ 処理ヘッド
１Ａ，１Ｂ 処理ヘッド
１ｐ 放電空間
３０ ホット電極ユニット
３２ 電極冷却部材
３１ ホット電極
３２ａ 収容凹部
３２ｃ 冷却路
４０ 底板（アース電極）
５０ ホット側誘電部材
５１ 底板部（誘電板）
７０ 圧縮コイルばね（弾性付勢部材）
７１ 付勢力受け部
７２ 反力受け部
７３ 引張コイルばね（弾性付勢部材）
７４ 板ばね（弾性付勢部材）
１３０ 電極ユニット
１３１ 電極
１３２ 電極冷却部材
１３３ 誘電板

Claims (7)

1. 処理ガスを放電空間に導入して被処理物に接触させるプラズマ処理装置において、
   前記放電空間を形成するための電極と、
   前記電極の前記放電空間を向く主面を覆う固体誘電体からなり、前記電極とは分離可能な誘電板と、
   弾性を有し、その弾性力にて前記電極を前記誘電板の側に付勢するように設けられた弾性付勢部材と、
   を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記弾性付勢部材が、ばねであ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。
3. 前記電極が、長尺状をなし、前記弾性付勢部材が、前記電極の長手方向の端部の近くに配置されてい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。
4. 前記電極に対し前記付勢方向に位置固定された付勢力受け部と、
   前記付勢力受け部の前記誘電板側とは反対側において前記誘電板に対し前記付勢方向に位置固定された反力受け部と、
   をさらに備え、前記弾性付勢部材が、前記反力受け部と前記付勢力受け部との間に圧縮されて設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記電極の前記主面とは反対側の背面が、前記弾性付勢部材を挟んで前記反力受け部と対向し、前記付勢力受け部として提供されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記電極の背面に当接されるようにして前記誘電板に対し前記付勢方向に位置固定され、内部に冷却媒体が通される冷却路が形成された金属製の電極冷却部材を、さらに備え、
   前記電極冷却部材の前記電極への当接面に、前記弾性付勢部材を収容する収容凹部が形成され、この収容凹部の底面が、前記反力受け部となっていることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記電極が、前記電極冷却部材より薄肉の金属板にて構成されていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。

Images