JP2012009184A - プラズマ表面処理装置およびその電極構造 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理体への異常放電のおそれのない電極構造を低コストで実現することにより、高性能なプラズマ表面処理装置を安価に提供する。
【解決手段】電極本体５１，５１間の放電空間Ａに処理ガスを導入しつつ高周波電界を印加して得た放電プラズマを被処理体Ｗの表面に吹き付けて表面処理を行うプラズマ表面処理装置において、電極本体５１の電極対向面に略板状の固体誘電体板５２を配置するとともに、電極対向面と反対側に電極支持ステー９を配置し、電極本体５１の周囲に液状またはゲル状の誘電体を充填し、これを固化させて電極本体５１を覆う誘電体層を形成する。
【選択図】 図２

Description

この発明はプラズマ表面処理装置およびその電極構造に関し、より詳細には、大気圧近傍の圧力下で発生させた放電プラズマを用いて被処理体の表面処理を行うプラズマ表面処理装置とその電極の構造に関する。

この種のプラズマ表面処理装置の一例を図７に示す。このプラズマ表面処理装置は、電圧印加電極ａと接地電極ｂからなる対向電極間に所定の処理ガスｃを導入しつつ両電極ａ，ｂに高周波電界を印加することによってこれら電極間の放電空間ｄに放電プラズマを発生させ、この放電プラズマを放電空間ｄの外に配置された被処理体Ｗに導いて被処理体の表面処理を行うように構成されている（たとえば、特許文献１参照）。

ところで、このような構造のプラズマ表面処理装置において安定した放電プラズマを発生させる（誘電体バリア放電を行う）ためには、電圧印加電極ａ及び接地電極ｂの各金属電極ｅの電極対向面の少なくとも一方（図示例では双方）を誘電体で被覆しておく必要がある。また、金属電極ｅと被処理体Ｗとの間での異常放電（アーク放電）を防止するために、金属電極ｅの被処理体側の面も誘電体（絶縁体）で覆っておく必要がある。さらに、金属電極背面のエッジ部分から被処理体Ｗへの沿面放電を防止する必要もある。

そのため、従来のプラズマ表面処理装置では、各金属電極ｅをそれぞれセラミックスなどの固体誘電体で形成された容器状のケースに収容し、金属電極ｅの全体を固体誘電体で覆うように構成したものが提案されている（特許文献２の図８参照）。具体的には、この誘電体のケースは、金属電極ｅを収容するためのケース本体ｆと、ケース本体ｆの背面に装着する蓋ｇとで構成されている。そして、上記ケース本体ｆは、断面四角形の柱状のセラミックス焼結品に金属電極ｅを収容するための凹状の溝を切削加工によって形成するとともに、その溝の両端をセラミックス製のブロックなどで塞ぐことによって、電極本体ｅを収容する空間を形成している。

特開２００２−２３７４８０号公報 特開２００４−１２８４１７号公報

しかしながら、このような従来の構成のプラズマ表面処理装置においては以下のような問題があり、その改善が望まれていた。

（１）従来の電極構造では、金属電極ｅを収容する誘電体のケースの製作費用が高く、装置全体の製造コストが高くなる。

すなわち、この種の誘電体のケースは受注生産により製造されるところ、誘電体のケースの材料となるセラミックスの焼結品は脆いため高効率で切削加工を行うとひび割れを起こしてしまう。そのため、ひび割れを起こさず、しかも、金属電極ｅを収容できる程度の深さの溝を形成するには、その加工に長時間を要することととなり、ケース本体ｆの製作コストが高額となっていた。

なお、この点に関して、ケース本体ｆを板状のセラミックスを貼り合わせて製作することによりケース本体ｆの製作コストを安価に抑制することも考えられるが、ケース本体ｆに収容される金属電極ｅ（特に電圧印加電極ａ側）は高周波電界の印加によって高温となるため、この熱の影響によって接合部が剥離するおそれがあり、剥離個所から被処理体Ｗへの異常放電（アーク放電など）が起こるおそれがあった。

（２）また、金属電極ｅから被処理体Ｗへの沿面放電を防止するために金属電極ｅの周囲（特に、図７において上下左右の四方の周囲）を誘電体で覆っていても、ケース本体ｆとその蓋ｇとには接合部が生じるため、仮にこの接合部を接着等によって封止していても経年劣化等によって接合部に隙間が生じ、その隙間から被処理体Ｗに放電が起こるおそれがある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、被処理体への異常放電のおそれのない電極構造を低コストで実現することにより、高性能なプラズマ表面処理装置を安価に提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る電極構造は、以下の特徴を有している。
（１）放電空間が形成されるように対向配置された一対の電極の各電極対向面が誘電体で覆われている電極構造において、上記各電極の電極対向面にそれぞれ略板状の固体誘電体板を対面配置するとともに、上記各電極の電極対向面と反対側に各電極を支持するための電極支持ステーを配置し、この状態で上記各電極の周囲に液状またはゲル状の誘電体を充填して固化させることによって上記各電極をそれぞれの側に配設された固体誘電体板と電極支持ステーとに接着させるととともに各電極の周囲を上記固体誘電体板と固化した誘電体とによって被覆している。

（２）上記電極支持ステーのうち少なくとも電圧が印加される電極側に配置される電極支持ステーは絶縁性材料で構成されている。

（３）上記各固体誘電体板の周縁部の少なくとも一辺が該固体誘電体板に隣接して配置される部材と係合されることによって各固体誘電体板同士の間に形成される上記放電空間の幅寸法が規定されている。

また、本発明に係るプラズマ表面処理装置は、上記（１）から（３）の電極構造の特徴に加えて以下の特徴を有している。
（４）対向配置された一対の電極間に形成された放電空間に処理ガスを導入しつつ高周波電界を印加することにより得られる放電プラズマを、上記放電空間外に配置された被処理体に導いて被処理体の表面処理を行うプラズマ表面処理装置であって、上記電極支持ステーが上記被処理体と対面するように配置されるベース部材に固定されるとともに、このベース部材に形成される放電プラズマ吹出用の開口部に上記各固体誘電体板の先端部分が嵌合されている。

（５）上記各固体誘電体板の被処理体側と反対側の端部に、対向面を突き合わせることによって当該接合部に上記処理ガスを上記放電空間に導入するためのガス導入路を形成する一対のガス導入ブロックが配設されており、このガス導入ブロックのそれぞれに上記固体誘電体板と係合する係合部が形成され、この係合部に上記各固体誘電体板の被処理体側と反対側の端部を係合させることによって上記固体誘電体板同士の間に形成される上記放電空間の幅寸法が規定されている。

（６）上記各固体誘電体板は、被処理体側の先端部分の端面が上記ベース部材の被処理体側の面と略面一となるように設定されている。

（７）上記一対の各電極は、他方の電極と平行な対向面を有し、かつ、被処理体側の端部の断面形状が肉薄に形成されている。

本発明の電極構造によれば、対向配置された一対の電極の各電極対向面にそれぞれ略板状の固体誘電体板を対面配置するとともに、上記各電極の電極対向面と反対側に各電極を支持するための電極支持ステーを配置し、この状態で上記各電極の周囲に液状またはゲル状の誘電体を充填して固化させることによって電極が構成されるので、予め形状を整える加工（たとえば、切削加工）が必要な誘電体は加工容易な略板状の固体誘電体板だけで済む。そのため、本発明の電極構造では、電極部分の製作コストを安価に抑制することができる。

また、各電極の周囲に液状またはゲル状の誘電体を充填し固化させることによって各電極がそれぞれの側に配設された固体誘電体板と電極支持ステーとに接着されるので、固体誘電体板と電極と電極支持ステーとを強固に位置決めできるとともに、固体誘電体板と電極との間にコロナ放電の原因となる空気層が形成されないので、コロナ放電による固体誘電体板の劣化が防止される。しかも、各電極の周囲は固体誘電体板と固化した誘電体とによって完全に被覆されるので、各電極からの異常放電（アーク放電や沿面放電など）も防止される。

また、各電極のうち電圧が印加される電極（電圧印加電極）側に配置される電極支持ステーを絶縁性材料で構成することにより、電圧印加電極と電極支持ステーとの間でアーク放電が起きるのを防止できる。

そして、本発明のプラズマ表面処理装置によれば、電極支持ステーが被処理体と対面するように配置されるベース部材に固定されるとともに、このベース部材に形成される放電プラズマ吹出用の開口部に上記各固体誘電体板の先端部分が嵌合されているので、ベース部材の形状（電極支持ステーの取付位置や開口部の形成位置など）に合わせて電極を組み立てておくことにより、プラズマ表面処理装置の組み立てを容易に行うことができる。

また、各固体誘電体板の被処理体側と反対側の端部に、対向面を突き合わせることによって当該接合部に上記処理ガスを上記放電空間に導入するためのガス導入路を形成する一対のガス導入ブロックが配設されており、このガス導入ブロックのそれぞれに上記固体誘電体板と係合する係合部が形成され、この係合部に上記各固体誘電体板の被処理体側と反対側の端部を係合させることによって上記固体誘電体板同士の間に形成される上記放電空間の幅寸法が規定されるので、固体誘電体板同士の間にこれらの間隔、つまり放電空間の幅寸法を規定する部材（いわゆるスペーサ）を用いることなく、放電空間の幅寸法を設定することができる。そのため、たとえば、上記各電極が処理ガスの導入方向と直交する方向に長く形成されている場合であっても、電極の長手方向に固体誘電体板同士の間隔を規定する中間スペーサを設けなくともよい。

また、上記各電極は、他方の電極と平行な対向面を有し、かつ、被処理体側の端部の断面形状が肉薄に形成されているので、たとえば、上記ベース部材が金属などの導体で構成されている場合に、各電極においてベース部材に最も近接する部分（電極端部）におけるベース部材と対面する面の面積が小さくなり、電極とベース部材との容量結合を弱めることができ、電極に高周波電圧を印加したときにベース部材が発熱するのを抑制できる。また、電極の側方に生じる高周波電磁界が弱められるので、高周波電界による被処理基板への影響も防止できる。

本発明に係るプラズマ表面処理装置の外観構成の一例を示す斜視図である。 同プラズマ表面処理装置のリアクタをコンベアの搬送方向Ｘに沿って切断した断面図である。 同プラズマ表面処理装置の電極本体の構成を示す説明図であり、図３（ａ）は電極本体を電極対向面と反対側から見た正面図であり、図３（ｂ）はその底面図である。 同プラズマ表面処理装置の固体誘電体板の構成を示す説明図であり、図４（ａ）は固体誘電体板を電極本体側から見た正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 同プラズマ表面処理装置におけるリアクタの他の実施形態を示す部分断面図であり、同リアクタをコンベアの搬送方向Ｘに沿って切断した断面図である。 同プラズマ表面処理装置における固体誘電体板の先端部の構造の改変例を示す部分断面図である。 従来のプラズマ表面処理装置におけるリアクタの構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施形態１

図１に本発明に係るプラズマ表面処理装置の一例を示す。
図示のプラズマ表面処理装置１は、大気圧近傍の圧力下において、電圧印加電極と接地電極との間に処理ガスを導入しつつ高周波電界を印加することにより得られる放電プラズマ（プラズマ活性化した処理ガス）を、放電空間外に配置された被処理体Ｗに導いて被処理体Ｗの表面処理を行う装置であって、図１に示すように、被処理体（図示例では被処理基板）Ｗを載置して搬送するコンベア２の搬送経路上に配置される。

具体的には、このプラズマ表面処理装置１は、下方を開放した細長い箱型の装置カバー３の内部に、高周波電力が供給されるリアクタ４（図２参照）を収容してなる構造とされており、コンベア２の搬送経路を横断して（搬送方向Ｘに直交して）搬送経路上に設けられる装置基台（図示せず）に載置されている。なお、この装置カバー３は、電気的に接地された導体板（たとえばステンレス鋼などの金属板）によって構成されており、リアクタ４で発生する高周波電界が外部に漏れないようにシールドするシールドケースの役割を果たしている。

図２は装置カバー３内に収容されるリアクタ４の概略構成を示す説明図であり、コンベア２の搬送方向Ｘに沿ってリアクタ４を切断した断面を示している。

このリアクタ４は、誘電体バリア放電によって処理ガスをプラズマ活性化させるための装置であって、図２に示すように、被処理体Ｗの搬送方向Ｘに沿って対向配置された一対の電極５，５と、この電極５，５の間に形成される放電空間Ａに処理ガスを供給するためのガス導入ブロック６とを主要部として備えており、これら主要部が土台となるベース部材７と前後左右の壁面および天井面を形成する複数の枠板部材８，８，…とによって構成される筐体内に収容されている。より詳細には、上記電極５，５およびガス導入ブロック６は、電極支持ステー９を介してベース部材７や枠板部材８に取り付けられている。

ここで、ベース部材７は、略矩形状を呈するアルミニウムなど金属製の板状部材で構成されており、このベース部材７には、上記枠板部材８，８，…や後述する電極支持ステー９，９を装着するためのねじ穴７ａ，７ａ，…が形成されるとともに、コンベア２によって搬送される被処理体Ｗに放電プラズマを吹き出す吹出口となる開口部７ｂが形成されている。開口部７ｂは、ベース部材７を装置基台に載置したときに、コンベア２の搬送経路を横断する方向に延びる細長いスリット状に形成されている。

また、電極支持ステー９は、電極５およびガス導入ブロック６を支持するために用いられる平板状の部材であって、電極５およびガス導入ブロック６は、この電極支持ステー９に組み付けられた状態で筐体に取り付けられる（詳細は後述する）。

上記一対の電極５，５は、一方が図示しない高周波電源と接続されて高周波電力が印加される電圧印加電極５ａとされ、他方が電気的に接地された接地電極５ｂとされている。これら電圧印加電極５ａおよび接地電極５ｂは、図２に示すように、放電空間Ａを挟んで対称な構造を有しており、いずれも電極本体５１と、電極本体５１の電極対向面を覆う固体誘電体板５２と、電極本体５１の周囲に配設される誘電体充填層５３とで構成されている。

電極本体５１は、アルミニウムなどの金属で製作された電極であって、図２に示すように、他方の電極と平行な対向面（電極対向面）５１ａを有するとともに、少なくとも、被処理体側の端部の断面形状が肉薄となるように形成されている。具体的には、この電極本体５１は、図２および図３に示すように、電極対向面５１ａが細長い矩形状を呈するとともに、断面（被処理体Ｗの搬送方向Ｘに沿った断面）の形状が略台形を呈する長尺状の電極で構成されている。すなわち、本実施形態では、被処理体側の端部だけでなく、電極本体５１の周縁部の全てが中央部分よりも肉薄となるように、電極対向面５１ａと反対の側にテーパ面５１ｂ，５１ｂ，…が形成されている。

ここで、電極本体５１の周縁部を中央部分よりも肉薄としているのは、電極本体５１に近接して配設される導体部品（たとえば、ベース部材７や電極本体５１の長手方向の両端に配設される枠板部材８）に対して、電極本体５１においてこれら導体部品に最も近接する部分（電極端部）の面の面積を小さくし、これら導体部品と電極本体５１との容量結合を弱め、導体部品の発熱を抑制するためである。また、電極本体５１の周縁部を肉薄とすることで、電極の側方に生じる高周波電磁界を弱めることもできるからである。

そして、電極本体５１の長手方向（図２において紙面の前後方向）の長さは、被処理体Ｗを搬送するコンベア２の幅寸法（搬送方向Ｘと直交する方向の長さ）Ｌに応じて設定されている。より詳細には、電極本体５１の長手方向の長さは、少なくとも被処理体Ｗの幅寸法よりも長くなるように設定されている。つまり、コンベア２で搬送される被処理体Ｗに対して、プラズマ活性化された処理ガスが作用しない部分が生じないように電極本体５１の長さは設定される。

また、この電極本体５１の内部には、その長手方向の略全長にわたり冷却液を循環させるための空洞５４が形成されており、空洞５４の両端には冷却液を導入・排出するための冷却液パイプ５５が設けられている。そして、この冷却液パイプ５５を通じて冷却液である純水等の絶縁液体が循環圧送させることによって電極５，５の発熱が抑えられている。なお、この冷却は、被処理体Ｗに熱損傷が起こらないように、たとえば、電極本体５１を１００℃以下に保つようにされる。

上記固体誘電体板５２は、上記電極５，５間で誘電体バリア放電を行うための誘電体層として機能するとともに、他方の電極５の固体誘電体板５２とともに放電空間Ａでプラズマ活性化された処理ガスを被処理体Ｗに向けて案内する案内通路の役割を果たしている。

具体的には、本実施形態では、この固体誘電体板５２はアルミナを焼結することにより一体成形された板状のアルミナ焼結板（セラミックス板）を所望形状に切削加工したものを用いている。より詳細には、図４に示すように、厚さ数ミリメートル程度（たとえば、厚さ５ｍｍ）の矩形状を呈するアルミナ焼結板に対して、電極本体５１と対面する面については、被処理体側と反対側の端部である上端部５２ａは切削せずに厚さを残しつつその余の部分５２ｂを薄く（たとえば、２．５ｍｍ程度に）切削するとともに、他方の面（他の固体誘電体板５２と対向する面）については、その上端部分に切欠部５６が形成されるように切削加工を行って、固体誘電体板５２の上端部５２ａに凸条部が形成されるようにしている。このように、この実施形態に示す固体誘電体板５２はきわめてシンプルな形状であり、アルミナ焼結板から切削すべき部位が少なく、しかも、その切削量もきわめて少量で済むので、本実施形態の固体誘電体板５２は安価かつ低コストで製作することができる。

なお、この固体誘電体板５２の長手方向の長さは、少なくとも上記電極本体５１の電極対向面５１ａをその全長にわたって被覆できるように、電極本体５１よりも長く設定されており、また、その上下方向（処理ガスの導入方向、図２において上下方向）の長さは、後述するように、上端部５２ａをガス導入ブロック６に係合させた状態で、固体誘電体５２の被処理体側の先端部分がベース部材７の開口部７ａに達するように設定されている。より具体的には、本実施形態では、図２に示すように、固体誘電体板５２の被処理体側の先端部分がベース部材７の被処理体側の面と略面一となるように設定されている。

誘電体充填層５３は、電極本体５１の周囲を被覆する誘電体としての役割を果たすとともに、電極本体５１を固体誘電体板５２や電極支持ステー９に接着する役割を果たすものであって、図２に示すように、電極本体５１の周囲を覆うようにして、ガス導入ブロック６と固体誘電体板５２と電極支持ステー９とによって形成される空間に、液状またはゲル状の誘電体（たとえば、シリコンゴムやポリイミドなど）を充填し、固化させることによって形成されている。なお、この誘電体充填層５３の具体的な形成方法についてはガス導入ブロック６を説明した後に詳述する。

ガス導入ブロック６は、図示しないガスボンベから供給される反応ガス（処理ガス）を、放電空間Ａに均一に導入するために設けられた部材であって、上部ブロック６１と一対の下部ブロック６２ａ，６２ｂとで構成され、上記固体誘電体板５２の上方（被処理体側と反対側の端部）に配置されている。

これら各ブロック６１，６２は，いずれも絶縁性の樹脂成型品で構成されており、その長手方向の長さは上記固体誘電体板５２に合わせて設定されている。

上部ブロック６１には、長手方向に貫通する断面略円形のガス通路６４と、このガス通路６４の下方にガス通路６４と同様に長手方向に貫通して設けられる断面略矩形のガス拡散空間６５とが備えられており、これらが一定間隔で設けられる連通穴６６によって連通されている。

上記ガス拡散空間６５には、連通穴６６に対面するように図示しないガス拡散板が配設されており、上記ガス通路６４の両端から供給される処理ガスは、上記連通穴６６を介してガス拡散空間６５に導入されると、このガス拡散板に当たってガス拡散空間６５内に拡散するようにされている。なお、ガス拡散空間６４の外周には、上部ブロック６１と下部ブロック６２との接合部から処理ガスが漏れ出さないようにシール部材（たとえば、Ｏリング）６７が配設されている。

一方、下部ブロック６２ａ，６２ｂは、図２に示すように、互いの対向面同士を突き合わせることによって当該対向面同士の接合部に処理ガスを放電空間Ａに導入するためのガス導入路Ｂが形成されるように構成されている。具体的には、これら下部ブロック６２ａ，６２ｂの一方または双方において上記対向面を形成する面には、処理ガスの導入方向に沿ってガス導入路Ｂを形成する凹状溝が形成されており、この対向面同士を突き合わせることによってこの凹状溝同士または凹状溝と他方の下部ブロックの対向面との間に処理ガスの導入方向に沿って貫通した断面矩形の空間（ガス導入路Ｂ）が形成される。

なお、このガス導入路Ｂは、凹状溝を下部ブロック６２の長手方向の略全長に近い幅を持たせて形成し１つの空間で形成することもできるが、たとえば、電極本体５１の長手方向の寸法が長寸になる場合などには、下部ブロック６２ａ，６２ｂの対向面に複数条の凹状溝を形成し、下部ブロック６２にガス導入路Ｂとなる空間を複数条形成するように構成してもよい。

また、下部ブロック６２ａ，６２ｂの対向面の下部には、それぞれ上記固体誘電体板５２の上端部５２ａと係合する係合部６３が形成されている。この係合部６３は、下部ブロック６２ａ，６２ｂのそれぞれに、その長手方向の全長にわたって上記固体誘電体５２の上端部５２ａ（具体的には、上端部５２ａに形成される凸条部）を嵌合可能な凹状の係合溝を下向きに形成したものであって、この係合部６３に上記固体誘電体板５２の上端部５２ａの凸条部を嵌め合わせることにより、固体誘電体板５２の上端部５２ａを位置決め固定するように構成している。

そのため、本実施形態に示すリアクタ４では、固体誘電体板５２の上端部５２ａを下部ブロック６２の係合部６３に係合させた状態で、下部ブロック６２ａ，６２ｂの対向面同士を突き合わせて固定することにより、固体誘電体板５２同士の間隔、換言すれば、放電空間Ａの幅寸法が設定される。つまり、放電空間Ａの幅寸法は、下部ブロック６２ａ，６２ｂの対向面の形状と固体誘電体板５２の上端部５２ａの形状とによって規定されている。なお、放電空間Ａの幅寸法は数ミリメートル（たとえば、０．５〜２ｍｍ程度）に設定される。

次に、誘電体充填層５３を形成する手順と、誘電体充填層５３を含む電極５の筐体への取り付け手順について説明する。

本実施形態に示すリアクタ４においては、誘電体充填層５３を形成するにあたり、まず、誘電体充填層５３以外の部分を先に組み立てる。

すなわち、ガス導入ブロック６については、下部フロック６２ａ，６２ｂの対向面同士を突き合わせるとともに、これら下部ブロック６２ａ，６２ｂを図示しないボルトで電極支持ステー９，９に固定する。また、上部ブロック６１は、上記Ｏリング６７を介装させつつ、下部ブロック６２ａ，６２ｂのそれぞれに図示しないボルトで固定する。

一方、電極５，５については、各電極５に設けられる固体誘電体板５２の各上端部５２ａを，それぞれ下部ブロック６２ａ，６２ｂの各係合部５３に係合させる。その際、下部ブロック６２ａ，６２ｂの各係合部５３と固体誘電体板５２の各上端部５２ａとの間にはこれらの間をシールするシール部材（たとえば、Ｏリング）６８を介装させる。そして、固体誘電体板５２，５２同士の間に形成される空間（放電空間Ａとなる空間）については、その長手方向両端にこの空間を封止する封止部材（図示せず）を介装し、処理ガスが長手方向の両端側から漏れ出さないようにする。

また、電極本体５１は、電極対向面５１ａを固体誘電体板５２に対面配置して当接させるとともに、電極対向面５１ａと反対側に配置される電極支持ステー９の貫通穴９１に冷却パイプ５５挿通させる。この貫通穴９１の周囲にはシール部材（たとえば、Ｏリング）９２を配設し、貫通穴９１と冷却パイプ５５との間の気密を保持する。９３はシール部材９２の押え部材である。

ここで、この電極支持ステー９，９に関して、本実施形態では、電圧印加電極５ａ側に使用する電極支持ステー９ａについては、電圧印加電極５ａからアーク放電が起きないように絶縁性材料（たとえば、ガラス繊維をエポキシ樹脂で固めたガラスエポキシなど）で構成されたステーを使用し、アーク放電のおそれのない接地電極５ｂ側の電極支持ステー９ｂについては金属製のステーを使用している。なお、接地電極５ｂ側の電極支持ステー９ｂにも絶縁性のステーを使用してもよい。

このようにして誘電体充填層５３以外の部分の組み立てが完了すると、ガス導入ブロック６が下（図２とは天地逆）になるようセットして、この状態で電極本体５１の周囲、すなわち、電極本体５１の後背に液状またはゲル状の誘電体を充填し、固化させる。この充填は、少なくとも電極本体５１の上端部分（図２での下端部分）が誘電体によって被覆されるまで行う。本実施形態では、電極本体５１の上端部分が１ミリメートル程の厚さの誘電体で覆われるように充填している。つまり、本実施形態では、電極本体５１の上端部分を覆う誘電体があまり厚くならないようしている。

ここで、電極本体５１からベース部材７へのアーク放電のおそれを考慮すると、電極本体５１の上端部分（図２での下端部分）を覆う誘電体を厚くするのが好ましいが、その場合、液状またはゲル状の誘電体の使用量が増加する。特に、電極本体５１の長手方向の長さが長くなれば、それに応じて必要となる誘電体の量も増加するので、電極本体５１の上端部分を誘電体で厚く覆うことは、電極部分の製作コストの上昇を招くことになる。

そのため、本実施形態では、この部分を覆う誘電体を薄くして、液状またはゲル状の誘電体の使用量をできるだけ抑制し、製造コストの低減を図っている。そして、電極本体５１の上端部分を覆う誘電体を薄くすることの代替措置として、電極本体５１の上端部分（図２での下端部分）からベース部材７まで距離をとってこの間には空間（つまり、空気層）を形成し、この空気層によって電極本体５１からベース部材７へのアーク放電が起きないようにしている。なお、電極本体５１の上端部分（図２での下端部分）からベース部材７まで距離は、電極５（電圧印加電極５ａ）に印加する電力の大きさに応じてアーク放電が起きないように適宜設定する。

しかして、このようにして誘電体充填層５３を形成させた電極５，５は、誘電体充填層５３が固化した後にベース部材７および枠板部材８に取り付けられる。具体的には、固体誘電体板５２の被処理体側の先端部分をベース部材７の開口部７ａに挿通し、この状態で電極支持ステー９，９をベース部材７や枠板部材８などの筐体にネジ止め固定する。このとき、上述したように、固体誘電体５２の被処理体側の先端部分はベース部材７の被処理体側の面と略面一となり、このベース部材７の開口部７ａに配置された固体誘電体板５２，５２同士の間のスペースが放電空間Ａでプラズマ活性化された処理ガスの吹出口となる。

このように、本実施形態のリアクタ４は、固体誘電体板５２や電極支持ステー９に電極本体５１を組み付けた状態で、液状またはゲル状の誘電体を充填・固化させているので、電極本体５１は、誘電体充填層５３によって固体誘電体板５２や電極支持ステー９に接着・固定され、筐体への取り付け後に電極本体５１の位置がずれることがない。

また、固体誘電体板５２と電極本体５１の電極対向面５２の間には液状またはゲル状の誘電体が浸透するので、これらの間にコロナ放電の原因となる空気層が形成されず、コロナ放電による固体誘電体板５２の劣化が起きない電極構造を提供できる。

しかも、電極本体５１の周囲は、固体誘電体板５２と誘電体充填層５３とによって完全に被覆されるので、電極本体５１からの異常放電（アーク放電や沿面放電など）が起きない電極構造となる。

実施形態２
次に本発明の他の実施形態について図５に基づいて説明する。
図５は上述した実施形態１のリアクタ４の改変例を示している。この図５に示すリアクタ４′は電極本体５１の構造を改変したものであって、その他の部分は上述した実施形態１と同様である。したがって、構成が共通する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

この図５に示すリアクタ４′では、電極本体５１′は、断面（被処理体Ｗの搬送方向Ｘに沿った断面）の形状が略矩形を呈するように構成されており、電極対向面側にフランジ状の肉薄部５１ｃが形成されている。つまり、この電極本体５１′は、上述した実施形態１におけるテーパ面５１ｂに代えてフランジ状の肉薄部５１ｃを形成することによって電極本体５１′の周縁部を肉薄となるようにしている。

このように、テーパ面５１ｂに代えてフランジ状の肉薄部５１ｃを形成することにより、電極本体５１′の製作に要するコストを抑制することができる。つまり、電極本体５１としてアルミニウム製の電極が好適に使用され得るが、テーパ面を形成させるには切削加工のコストが嵩むのに対し、本実施形態ではより単純な形状を採用していることから、電極本体５１′の切削加工に要するコストを安価に抑えることができ、ひいてはプラズマ表面処理装置１をより安価に提供することができるようになる。

なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。

たとえば、上述した実施形態では、固体誘電体板５２の被処理体側の先端部分はベース部材７の開口部７ａに挿通するだけの構成、つまり、固体誘電体板５２の先端部分を固定しない構成を採用したが、図６に示すように、固体誘電体板５２の先端部分において他方の固体誘電体板５２と対面する部位に切り欠きを形成しておき、この切り欠き部分をベー部材７に取り付けられる押え部材７１で押え込んで、固体誘電体板５２の先端が他方の固体誘電体板５２側にゆがむのを防止するように構成してもよい。なお、この押え部材７１はベース部材７に設けたネジ穴７ｃを介してベース部材７にネジ止め固定する。

また、上述した実施形態では、固体誘電体板５２の位置決めを行う係合部６３をガス導入ブロック６に設けた場合を示したが、固体誘電体板５２の位置決めは、固体誘電体板５２に隣接して配置される部材との間で行われればよく、ガス導入ブロック６以外の部材との間で位置決めを行い、これによって固体誘電体板同士の間に形成される放電空間の幅寸法を規定するように構成してもよい。

また、上述した実施形態では、ガス導入ブロック６と固体誘電体板５２の係合が、ガス導入ブロック６側に形成された凹状の係合溝（係合部６３）に固体誘電体５２の上端部５２ａを嵌合させることによって行われる場合を示したが、ガス導入ブロック６と固体誘電体板５２の係合は嵌合以外の方法により行うように構成してもよい。

また、上述した実施形態では、固体誘電体板５２としてセラミックス製の板を加工して用いた場合を示したが、固体誘電体板５２の素材としてはセラミックスに限らず、ガラスなど他の固体誘電体を用いることも可能である。

また、上述した実施形態では、プラズマ表面処理の対象である被処理体が被処理基板の場合を示したが、本発明のプラズマ表面処理装置における表面処理の対象は、基板状のものに限られず、たとえばフィルム、布地など様々なものを被処理体として表面処理を行うことができる。

１ プラズマ表面処理装置
２ コンベア
３ 装置カバー
４ リアクタ
５ 電極
５１ 電極本体
５２ 固体誘電体板
５３ 誘電体充填層
６ ガス導入ブロック
６１ 上部ブロック
６２ 下部ブロック
６３ 係合部
６４ ガス通路
６５ ガス拡散空間
７ ベース部材
９ 電極支持ステー
Ａ 放電空間
Ｂ ガス導入路
Ｗ 被処理体

Claims (7)

1. 放電空間が形成されるように対向配置された一対の電極の各電極対向面が誘電体で覆われている電極構造において、
   前記各電極の電極対向面にそれぞれ略板状の固体誘電体板を対面配置するとともに、前記各電極の電極対向面と反対側に各電極を支持するための電極支持ステーを配置し、この状態で前記各電極の周囲に液状またはゲル状の誘電体を充填して固化させることによって前記各電極をそれぞれの側に配設された固体誘電体板と電極支持ステーとに接着させるととともに各電極の周囲を前記固体誘電体板と固化した誘電体とによって被覆していることを特徴とする電極構造。
2. 前記電極支持ステーのうち少なくとも電圧が印加される電極側に配置される電極支持ステーは絶縁性材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
3. 前記各固体誘電体板の周縁部の少なくとも一辺が該固体誘電体板に隣接して配置される部材と係合されることによって各固体誘電体板同士の間に形成される前記放電空間の幅寸法が規定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電極構造。
4. 対向配置された一対の電極間に形成された放電空間に処理ガスを導入しつつ高周波電界を印加することにより得られる放電プラズマを、前記放電空間外に配置された被処理体に導いて被処理体の表面処理を行うプラズマ表面処理装置であって、前記一対の電極として請求項１から３のいずれかに記載の電極構造を備えたプラズマ表面処理装置において、
   前記電極支持ステーが前記被処理体と対面するように配置されるベース部材に固定されるとともに、このベース部材に形成される放電プラズマ吹出用の開口部に前記各固体誘電体板の先端部分が嵌合されていることを特徴とするプラズマ表面処理装置。
5. 前記各固体誘電体板の被処理体側と反対側の端部に、対向面を突き合わせることによって当該接合部に前記処理ガスを前記放電空間に導入するためのガス導入路を形成する一対のガス導入ブロックが配設されており、
   このガス導入ブロックのそれぞれに前記固体誘電体板と係合する係合部が形成され、この係合部に前記各固体誘電体板の被処理体側と反対側の端部を係合させることによって前記固体誘電体板同士の間に形成される前記放電空間の幅寸法が規定されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ表面処理装置。
6. 前記各固体誘電体板は、被処理体側の先端部分の端面が前記ベース部材の被処理体側の面と略面一となるように設定されていることを特徴とする請求項４または５に記載のプラズマ表面処理装置。
7. 前記一対の各電極は、他方の電極と平行な対向面を有し、かつ、被処理体側の端部の断面形状が肉薄に形成されていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のプラズマ表面処理装置。

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