JP3646117B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラズマ処理装置に関するものであり、特に、平行な一対の長尺電極を有し、これら電極の一方の長手側縁どうしの間から対向面どうし間に処理ガスを導入してプラズマを生成し、このプラズマを他方の長手側縁どうしの間から電極外へ吹出して被処理物に当て、薄膜形成、エッチング、表面改質、有機汚染物除去、撥水化又は親水化等の表面処理を行なうリモート式のプラズマ処理装置に関する。

一対の電極間に処理ガスを導入するとともにグロー放電を起こさせ、プラズマ流を電極外の被処理物に吹き付け、表面処理を行なうリモート式のプラズマ処理装置は公知である（例えば特許文献１参照）。２つの平板を平行に並べた平行平板電極を用いたプラズマ処理装置も公知である（特許文献２参照）。

特開平１１−２５１３０４号公報 特開平７−８５９９７号公報

長尺の平行平板電極を用いたリモート式プラズマ処理装置では、これら電極の長手側縁の間からプラズマ流を吹出すことにより、電極の長さ分の表面処理を一度に行なうことができ、処理速度を向上させることができる。しかし、印加電界によるクーロン力によって、電極どうしが例えば長手方向の中間部で近づくように歪み変形を来たすことがある。この現象は、電極が例えば５０ｃｍ以上と長くなるほど顕著になる。

また、電流によって電極が加熱された時の熱膨張差によっても歪変形が生じ得る。すなわち、通常、電極の内部温度は、他方の電極寄りの部分が背面寄りの部分より高くなる。この温度差に応じて熱膨張に差が出来、歪みとなって現れる。また、電極を構成する金属とこの金属電極に溶射等で被膜された固体誘電体層との熱膨張率の違いによっても歪みが生じ得る。

さらに、電極の製造工程においても、電極の表面に固体誘電体層を溶射等で被膜する際のブラスト処理や電極と溶射材料との熱膨張率の違い、及び上記誘電体の被膜面以外の面を位置決め用基準面として研磨する際の熱等によって、電極に歪み変形が生じることがある。

このような変形があると、プラズマ流を電極の長手方向に沿って一様に吹出すことができず、表面処理の均一性が損なわれてしまう。

上記問題点を解決するために、本発明は、一対をなす長尺状の電極を平行に並べ、これら電極どうし間に電界を印加するとともに、処理ガスを、これら電極の第１の長手側縁どうしの間から対向面間に導入し、第２の長手側縁どうしの間から吹出すプラズマ処理装置において、各電極が上記並び方向に歪むのを阻止する歪阻止機構を備えたことを特徴とする。
これによって、電界印加時のクーロン力や熱膨張差等で電極が歪むのを阻止でき、電極間間隔が不均一になるのを防止することができ。よって、プラズマ流を電極の長手方向に沿って一様に吹出すことができ、ひいては均一な表面処理を行なうことができる。
ここで、各電極は、直線状に延びているのが望ましい。

上記歪阻止機構は、各電極が他方の電極へ接近するように歪むのを阻止する接近歪阻止手段を含むことが望ましい。
これによって、電極どうしがクーロン力で近づくように歪むのを確実に阻止できる。

上記接近歪阻止手段が、電極の長手方向に互いに離れて複数設けられていることが望ましい。
これによって、電極の歪みを一層確実に阻止できる。

各電極の他方の電極とは逆の背部に、それぞれ剛性部材が設けられており、上記接近歪阻止手段が、頭部が上記剛性部材に引っ掛けられるとともに脚部が上記電極にねじ込まれたボルト（ネジ部材）を含んでいることが望ましい。
これによって、接近歪阻止手段の構成を簡素化できる。また、ボルトのねじ込み量によって、歪阻止力の働く位置を容易に調節することができる。

上記歪阻止機構は、各電極が他方の電極へ接近するように歪むのを阻止する接近歪阻止手段と、各電極が他方の電極から遠ざかるように歪むのを阻止する離間歪阻止手段とを含むことが望ましい。
これによって、電極の歪みを一層確実に阻止することができる。

各電極を他方の電極側へ近づける接近手段と、遠ざける離間手段とが、それぞれ電極の長手方向に互いに離れて複数設けられ、上記接近手段が、電極の離間を阻止することにより上記離間歪阻止手段を兼ね、上記離間手段が、電極の接近を阻止することにより上記接近歪阻止手段を兼ねていることが望ましい。
これによって、電極の製造プロセス等で歪みが生じても矯正することができ、電極間の間隔が長手方向に沿って均一になるように調節することができる。よって、プラズマの吹出し流を長手方向に沿って確実に一様にすることができ、ひいては表面処理を確実に均一に行なうことができる。また、電極間間隔を大きくしてガスを流れやすくしたり、電極間間隔を小さくして放電を起こしやすくしたりすることができる。さらに、接近手段が離間歪阻止手段を兼ね、離間手段が接近歪阻止手段を兼ねることによって、部品点数を削減することができる。接近手段と離間手段によって、「各電極の歪矯正機構」または「電極間の間隔調節機構」が構成される。

各電極の他方の電極とは逆の背部に、それぞれ剛性部材が設けられており、上記接近手段すなわち離間歪阻止手段が、上記剛性部材にねじ込まれるとともに上記電極の背面に突き当てられて電極を押す押しボルト（押しネジ部材）を含み、上記離間手段すなわち接近歪阻止手段が、頭部が上記剛性部材に引っ掛けられるとともに脚部が上記電極にねじ込まれて電極を剛性部材の側へ引く引きボルト（引きネジ部材）を含んでいることが望ましい。
これによって、接近手段と離間手段の構成を簡素化できる。また、これら押し引きボルトのねじ込み量を調節することにより、各電極の歪矯正や電極間の間隔調節を容易に行なうことができる。さらに、これら押し引きボルトのねじ込み量によって、歪阻止力の働く位置を容易に調節することができる。

また、本発明は、一対をなす長尺状の電極を平行に配置し、これら電極どうし間に電界を印加するとともに、処理ガスを、これら電極の第１の長手側縁どうしの間から対向面間に導入し、第２の長手側縁どうしの間から吹出すプラズマ処理装置において、上記電極の長手方向に離れて複数配置され、各電極を他方の電極側へ近づける接近手段と、上記長手方向に離れて複数配置され、各電極を他方の電極から遠ざける離間手段と、を備えたことを特徴とする。
これによって、電極の製造プロセス等で歪みが生じても、この歪みを複数の接近手段と複数の離間手段により矯正することができ、電極間の間隔が長手方向に沿って均一になるように調節することができる。よって、プラズマの吹出し流を長手方向に沿って一様にすることができ、ひいては表面処理を均一に行なうことができる。また、電極間間隔を大きくしてガスを流れやすくしたり、電極間間隔を小さくして放電を起こしやすくしたりすることができる。

上記接近手段は、各電極が他方の電極から遠ざかるように歪むのを阻止することが望ましい。
これによって、電界印加時の熱膨張差等で電極間間隔が不均一になるのを防止でき、均一処理を確保することができる。

上記離間手段は、各電極が他方の電極へ接近するように歪むのを阻止することが望ましい。
これによって、電界印加時のクーロン力や熱膨張差等で電極間間隔が不均一になるのを防止することができる。よって、プラズマ流を電極の長手方向に沿って確実に一様に吹出すことができ、ひいては表面処理を確実に均一に行なうことができる。

各電極の他方の電極とは逆の背部に、それぞれ剛性部材が設けられており、上記接近手段が、上記剛性部材にねじ込まれるとともに上記電極の背面に突き当てられて電極を押す押しボルト（押しネジ部材）を含み、上記離間手段が、頭部が上記剛性部材に引っ掛けられるとともに脚部が上記電極にねじ込まれて電極を剛性部材の側へ引く引きボルト（引きネジ部材）を含んでいることが望ましい。
これによって、接近手段と離間手段の構成を簡素化できる。また、これら押し引きボルトのねじ込み量を調節することにより、各電極の歪み矯正や電極間の間隔調節を容易に行なうことができる。

上記一対の電極を支持するホルダを備え、このホルダが、各電極の背部にそれぞれ設けられた上記剛性部材と、これら剛性部材どうしを連結一体化して補強する連結補強部材とを有していることが望ましい。
これによって、一対の剛性部材が変形しないように補強でき、ひいては各電極の歪阻止若しくは歪矯正または電極間間隔の調節を確実に行なうことができる。

処理ガス源からの処理ガスを上記一対の電極の処理ガス受容れ部へ導くガス導入装置を備え、このガス導入装置には、上記処理ガス流の略半分ずつを上記長手方向に沿って互いに対向するように流しながら周側部の略全長域から路外へ漸次漏らす一対の均一化路と、各々上記長手方向に沿う細長状をなすとともに段ごとに１又は複数の連通路で連通された複数段の均一化チャンバーとが形成され、１段目の均一化チャンバーが、上記一対の均一化路の路外空間を構成し、各連通路が、連通すべき前後の段の均一化チャンバーの略全長域に及ぶスリット状又は複数のスポット状をなし、最終段の均一化チャンバーが、上記一対の電極の処理ガス受容れ部の略全長にわたって連なっていることが望ましい。
これによって、処理ガスを電極の長手方向に均一化した状態で電極間へ導入でき、吹出プラズマ流を確実に均一化でき、ひいてはプラズマ表面処理を確実に均一に行なうことができる。なお、上記連通路は、連通すべき前後の段の均一化チャンバーの略全長域に亘って短間隔置きに配置された複数のスポット状（細孔状）をなしていてもよい。

上記ガス導入装置が、上記平行方向に沿う細長状の装置本体の内部に、上記一対の均一化路を構成する部材を上記平行方向へ架け渡すように収容してなり、この均一化路構成部材を挟んで上記電極とは逆側の装置本体内が、上記１段目の均一化チャンバーとして提供され、上記電極の側の装置本体内が、２段目かつ最終段目の均一化チャンバーとして提供され、更に、装置本体と均一化路構成部材との上記電極どうしの対向方向に沿って両側の隙間が、狭隘になって上記連通路として提供されていることが望ましい。

上記一対の均一化路を構成する部材が、上記装置本体と同方向に延びる一対のパイプを含み、一方のパイプの一端部と他方のパイプの他端部が、それぞれ処理ガスの入口となり、各パイプの管壁の略全長域に上記１段目の均一化チャンバーに通じる漏れ孔が形成されていることが望ましい。上記均一化路の流路断面積は、ガスの流れ方向に沿って次第に小さくなっていてもよい。

上記処理ガスが、分流と合流を繰り返させられ、更に複数回にわたって折曲されたうえで、上記均一化路へ導かれることが望ましい。
上記ガス導入装置と上記一対の電極を支持する電極ホルダとが一体に連なっていることが望ましい。

本発明は、略常圧（大気圧近傍の圧力）の環境で行なう常圧プラズマ処理等に適用される。本発明における略常圧とは、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａの範囲を言う。特に９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａの範囲は、圧力調整が容易で装置構成が簡便になり、好ましい。

本発明によれば、長尺電極の歪を阻止したり矯正したりすることにより、電極間間隔が不均一になるのを防止することができる。その結果、プラズマ流を電極の長手方向に沿って一様に吹出すことができ、ひいては均一な表面処理を行なうことができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るリモート式のプラズマ処理装置Ｓ１を示したものである。プラズマ処理装置Ｓ１は、大面積のワーク（基板、被処理物）Ｗを載せる載置台２と、この載置台２上に位置するようにして架台（図示せず）に支持されたプラズマノズルヘッド１０と、処理ガス源６０と、パルス電源１（電界印加手段）を備えている。載置台２には移動機構３が接続されている。図１の矢印にて示すように、この移動機構３によって載置台２ひいてはワークＷが、前後方向（図１において左右）へ相対移動されるようになっている。載置台２を固定し、ヘッド１０を移動機構３に接続して移動できるようにしてもよい。

電源１は、後記電極２０に例えばパルス状の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１０〜１０００ｋＶ／ｃｍ、周波数は０．５ｋＨｚ以上であることが望ましい。

処理ガス源６０には、処理内容に応じた処理ガス（ＣＦ_４等）が貯えられている。液相で貯え、適量ずつ気化するようになっていてもよい。処理ガス源６０からチューブ手段６２が延びている。チューブ手段６２は、処理ガス源６０に接続された１本の共通チューブ６３と、この共通チューブ６３から分岐された４本（複数）の分岐チューブ６４とを有している。分岐チューブ６４は、チューブ手段６２の長さの大半を占めるように長く延びている。各分岐チューブ６４の流路断面積は、共通チューブ６３の４分の１になっている。したがって、各分岐チューブ６４を細くすることができ、引き回しの容易化を図ることができる。これら分岐チューブ６４が２本ずつ互いに合流されて、そこから合流チューブ６５が延びている。各チューブ６５の流路断面積は、分岐チューブ６４の２倍になっている。これらチューブ６５が、プラズマノズルヘッド１０へ延びている。

プラズマノズルヘッド１０について詳述する。
図１及び図２に示すように、ノズルヘッド１０は、一対の長尺電極２０と、これら長尺電極２０を保持する電極ホルダ３０と、その上に配置された処理ガス導入装置１１とを備えている。

ガス導入装置１１について説明する。
図１〜図３に示すように、導入装置１１は、左右方向に細長く延びる装置本体１２と、この装置本体１２内に収容されたインナーパイプユニット４０（均一化路構成部材）とを備えている。装置本体１２は、上面の開口された細長容器状のメインボディ１３と、このメインボディ１３の上面開口に嵌め込まれてこれを塞ぐキャッププレート１４と、このキャッププレート１４の上に重ねられたトッププレート１５とを有している。

図１〜図３及び図４（ａ）に示すように、トッププレート１５の上面には、左右両端に一対のエンドピース１６が設けられ、中央部にセンターピース１７が設けられている。各エンドピース１６とセンターピース１７との間に、左右に延びるアッパーパイプ５１，５２が２本ずつ前後に並べられて架け渡されている。センターピース１７を挟んで左右両側の後側アッパーパイプ５１どうしは、互いに一直線上に配され、前側アッパーパイプ５２どうしは、互いに一直線上に配されている。

左右のエンドピース１６には、後側アッパーパイプ５１内に連なるガスポート１６ａがそれぞれ形成されている。左側のポート１６ａに、上記チューブ手段６２の一方のチューブ６５が連ねられ、右側のポート１６ａに、他方のチューブ６５が連ねられている。これによって、ガス源６０からの処理ガスが、各ポート１６ａからアッパーパイプ５１内に導かれ、センターピース１７へ向けて流れることになる。

図４（ａ）に示すように、センターピース１７には、４本のアッパーパイプ５１，５２の内部どうしを互いに連通させる連通孔１７ａが形成されている。これによって、２本の後側アッパーパイプ５１からの処理ガスは、孔１７ａで合流した後、２本の前側アッパーパイプ５２内へ分流し、左右両端へ向けて流れるようになっている。

図２に示すように、メインボディ１３の左右の端板には、一対のエンドブロック１８が設けられている。各エンドブロック１８は、エンドピース１６の下面に突き当てられている。図１、図３〜図５に示すように、左右のエンドピース１６及びエンドブロック１８には、アッパーパイプ５２から続く折曲路１２ａが形成されている。すなわち、図３及び図４（ａ）に示すように、各エンドピース１６には、前側アッパーパイプ５２内と一直線に連なる路１６ｂと、この路１６ｂから下へ延びてエンドピース１６の下面に達する路１６ｃとが形成されている。図３及び図４（ｂ）に示すように、各エンドブロック１８の上面には、前後方向へ延びる長円形状の凹部が形成され、この長円形凹部とエンドピース１６の下面とによって路１２ｂが形成されている。路１２ｂの前側端に上記路１６ｃが連なっている。図３及び図４（ｂ），（ｃ）に示すように、各エンドブロック１８には、路１２ｂの後側端から下へ延びる路１８ｂが形成されている。図３及び図５（ａ）に示すように、左エンドブロック１８には、路１８ｂの下端から前方へ延びる路１８ｃが形成されている。一方、右エンドブロック１８には、路１８ｂの下端から後方へ延びる路１８ｃ’が形成されている。後述するように、これら左右の路１８ｃ，１８ｃ’が、インナーパイプユニット４０の前後のパイプ４１，４２にそれぞれ連なっている。

インナーパイプユニット４０について説明する。
図１、図３、図５（ａ）に示すように、ユニット４０は、左右に延びるとともに互いに前後に並べられた２本のインナーパイプ（均一化路）４１，４２と、これらインナーパイプ４１，４２を上下から挟む挟持プレート４３，４４とを備えている。インナーパイプ４１，４２の左右両端部が、メインボディ１３の左右の端板に支持されている。図３及び図５（ａ）に示すように、前側インナーパイプ４１の左端は、左エンドブロック１８の路１８ｃに連なり、右端は、閉塞されている。図５（ａ）に示すように、後側インナーパイプ４２の右端は、右エンドブロック１８の路１８ｃ’に連なり、左端は、閉塞されている。

図１、図３、図５（ａ）に示すように、各インナーパイプ４１，４２の周方向の上側部には、内周面から外周面へ貫通する小さな漏れ孔４１ａ，４２ｂが、パイプ４１，４２の略全長域にわたって短間隔置きに多数形成されている。

図１に示すように、上下の挟持プレート４３，４４は、それぞれ前後のインナーパイプ４１，４２間に跨っている。これら挟持プレート４３，４４は、インナーパイプ４１，４２の間に通されたボルト４５によって連結され、ひいてはインナーパイプ４１，４２を挟持している。図１、図３、図４（ｃ）に示すように、上側の挟持プレート４３には、上記インナーパイプ４１，４２の孔４１ａ，４２ａに連なる漏れ孔４３ａが多数形成されている。これら漏れ孔４３ａが、挟持プレート４３の上面に開口されている。

図１及び図３に示すように、装置本体１２のキャッププレート１４と上側挟持プレート４３との間には、左右に細長い上側チャンバー（１段目の均一化チャンバー）１１ａが形成されている。このチャンバー１１ａに、上記挟持プレート４３の孔４３ａひいては両インナーパイプ４１，４２の漏れ孔４１ａ，４２ａが連なっている。

図１、図４（ｃ）、図５（ａ）に示すように、メインボディ１３の前後の側壁とインナーパイプ４１，４２との間には、それぞれ隙間１１ｃ（スリット状の連通路）が形成されている。この隙間１１ｃは、インナーパイプ４，４２の全長にわたって等厚で且つ非常に狭隘になっている。

図１、図３、図５（ｂ）に示すように、下側挟持プレート４４とメインボディ１３の底板との間には、左右に細長い下側チャンバー（２段目且つ最終段目の均一化チャンバー）１１ｂが形成されている。下側チャンバー１１ｂは、隙間１１ｃを介して上側チャンバー１１ａに連なっている。
なお、上下段のチャンバー１１ａ，１１ｂどうしを連ねる連通路は、スリット状に代えて、左右長手方向に離間して配置された多数のスポット状の細孔であってもよい。

図１及び図５（ｂ）に示すように、メインボディ１３の底板の幅方向（前後方向）の中央部には、左右全長にわたって延びる導入孔１３ａが形成されている。導入孔１３ａは、メインボディ１３の底板の上面において幅広となり、下面に向かうにしたがって幅狭になっている。

次に、プラズマノズルヘッド１０の電極２０について説明する。
図１及び図３に示すように、電極２０は、角柱形状をなし、左右方向（図１の紙面と直交する方向）へ直線状に細長く延びている。電極２０は、例えばステンレス等の導電性材料で構成されている。一方（例えば後側）の電極２０に上記パルス電源１が接続され、他方（例えば前側）の電極２０が接地されている。

図１、図３、図６に示すように、一対の電極２０どうしは、狭い間隔（例えば２ｍｍ）を置いて互いに平行をなして前後に並べられている。両電極３０の対向面どうし間にプラズマ化空間２０ａが形成されている。プラズマ化空間２０ａは、電極２０の全長域にわたって等厚になっている。後述するように、空間２０ａには、電極２０の上側の長手側縁（第１長手側縁）どうし間から処理ガスが導入される。第１長手側縁どうしの間は、左右細長スリット状の処理ガス受容れ部２０ｙとなっている。電極間のプラズマ化空間２０ａには、上記パルス電源１によりパルス電界が印加される。この電界中で処理ガスがプラズマ化（活性化、ラジカル化、イオン化）されるようになっている。電極２０の下側の長手側縁（第２長手側縁）どうしの間は、空間２０ａでプラズマ化された処理ガスを下方へ吹出す左右細長スリット状の吹出し孔２０ｘ（処理ガス吹出し部）となっている。

電極２０の対向面及び下面には、サンドブラストが施されたうえでセラミック等の誘電体が溶射されることにより、固体誘電体層２１が被膜されている。電極２０の上記対向面とは逆側の背面（外側面）及び上面は、各々真平らになり、しかも互いに真直角になるように研磨されている。更に、電極２０の内部には、冷却用の冷媒往復路２０ｂ，２０ｃが形成されている。

次に、プラズマノズルヘッド１０の電極ホルダ３０について説明する。
図１〜図３に示すように、電極ホルダ３０は、各電極２０に被せられた前後一対の絶縁カバー３１と、各絶縁カバー３１に添えられた前後一対のサイドプレート３３と、これら部材３１，３３の上面間に架け渡されたアッパープレート３２とを有し、左右方向に長く延びている。絶縁カバー３１は、ポリテトラフルオロエチレン等の絶縁性樹脂によって出来、上片部３１ｘと縦片部３１ｙとを有して断面逆Ｌ字形状に形成されている。一対の絶縁カバー３１の上片部３１ｘどうしは、全長域にわたって等間隔の狭い隙間３１ａを介して対向している。この隙間３１ａが、電極２０の処理ガス受容れ部２０ｙひいては電極間空間２０ａに連なっている。

各絶縁カバー３１の互いに真直角をなす上片部３１ｘの下面と縦片部３１ｙの内側面（ヘッド１０の前後中央を向く面）とに、電極２０の上記真直角をなす研磨面がぴったりと添えられている。また、図２および図３に示すように、絶縁カバー３１の長手方向の両端部には、端板部３１ｚが一体に設けられ、この端板部３１ｚが、電極２０の両端面に宛がわれている。図１に示すように、縦片部３１ｙの下端面には、細長板状の支え部材３７がボルト締めにて固定されている。支え部材３７は、縦片部３１ｙより内側へ僅かに突出し、この突出部分に電極２０の下端の外側の角部が載せられて支持されている。

アッパープレート３２（連結補強部材、補強板）は、鋼材等の剛性材料で構成されている。アッパープレート３２には、左右を向く長手方向に沿ってスリット３２ａが形成されている。このスリット３２ａの上端部が、上記処理ガス導入装置１１の導入孔１３ａに連なるとともに、下端部が、一対の絶縁カバー３１間の隙間３１ａひいては電極間空間２０ａに連なっている。

図１及び図２に示すように、サイドプレート３３（剛性部材、剛性板）は、鋼材等の剛性材料によって長板状に形成され、幅方向を上下に向けるとともに左右方向に真直ぐに延びている。サイドプレート３３は、絶縁カバー３１の縦片部３１ｙの外側面（背面）に宛がわれるとともに、上側縁がアッパープレート３２に突き当てられてボルト締めされている。これにより、前後一対のサイドプレート３３が、アッパープレート３２を介して連結一体化され、相対変形しないように補強されている。

プラズマノズルヘッド１０の電極ホルダ３０には、電極２０の製造段階等で生じた元々の歪みを矯正する歪矯正機構、および電界印加によって生じる歪みを阻止する歪阻止機構が設けられている。歪矯正機構は、電極２０を他方の電極から離間させる複数の離間手段３５，３６と、接近させる複数の接近手段３４とで構成されている。歪阻止機構は、電極２０が他方の電極に接近するように歪むのを阻止する複数の接近歪阻止手段３５，３６と、他方の電極から遠ざかるように歪むのを阻止する複数の離間歪阻止手段３４とで構成されている。離間手段と接近歪阻止手段は、同一部材３５，３６で構成され、接近手段と離間歪阻止手段は、同一部材３４で構成されている。また、歪矯正機構（複数の離間手段と複数の接近手段）は、一対の電極２０どうしの間隔を調節する間隔調節機構をも構成している。

詳述すると、図１、図２、図６に示すように、サイドプレート３３には、電極押しボルト３４と電極引きボルト３５が、それぞれ長手方向に離間して複数設けられている。押しボルト３４（歪矯正機構（又は間隔調節機構）の接近手段、歪阻止機構の離間歪阻止手段）は、サイドプレート３３のネジ孔３３ａにねじ込まれて、これを貫通し、絶縁カバー３１の背面の凹部３１ｃに突き当てられている。ひいては絶縁カバー３１を介して電極２０の背面に突き当たっている。押しボルト３４を更にねじ込むことによって、絶縁カバー３１を介して電極２０を押すことができるようになっている。

図１及び図６に示すように、サイドプレート３３と絶縁カバー３１には、収容孔３３ｂ，３１ｂが、長手方向に互いに離間して複数設けられている。これら収容孔３３ｂ，３１ｂに段付き筒状の引きボルトホルダ３６が収容されている。ボルトホルダ３６の外端部には、フランジ３６ａが設けられており、このフランジ３６ａが、サイドプレート３３の収容孔３３ｂの段差３３ｃに当たっている。ボルトホルダ３６には、その中心軸に沿って外端側に大径孔３６ｂが形成され、内端側に小径孔３６ｃが形成されている。これら孔３６ｂ，３６ｃに引きボルト３５が挿通されている。引きボルト３５の頭部は、孔３６ｂ，３６ｃどうしの段差に突き当たり、脚部は、小径孔３６ｃを貫通して、電極２０のネジ孔２０ｄにねじ込まれている。

電極２０が製造工程等で歪んでしまいカバー縦片部３１ｙとの間に隙間が出来ている場合、引きボルト３５のねじ込みをきつくすると、電極２０をカバー縦片部３１ｙに当たるように引き寄せ（他方の電極２０から遠ざけ）、矯正することができる。また、電極２０がクーロン力等で他方の電極２０側へ接近するように歪もうとすると、引きボルト３５の頭部がボルトホルダ３６の孔３６ｂ，３６ｃどうしの段差に引っ掛かり、更にボルトホルダ３６のフランジ３６ａがサイドプレート３３の段差３３ｃに引っ掛かる。（ひいては、引きボルト３５の頭部がボルトホルダ３６を介してサイドプレート３３に引っ掛かる。）これにより、当該電極２０の他方の電極２０側への接近（歪み）が阻止されるようになっている。
引きボルト３５及びホルダ３６は、「歪矯正機構（又は間隔調節機構）の離間手段」を構成するととともに「歪阻止機構の接近歪阻止手段」を構成している。

上記のように構成されたプラズマ処理装置Ｓ１の動作について説明する。
ガス源６０からの処理ガスは、共通チューブ６３を経て、分岐チューブ６４で４つに分流され、その後、２つずつ合流して２本のチューブ６５内を流れる。これらチューブ６５を経て、ノズルヘッド１０の左右のポート１６ａへ導入され、左右の後側アッパーパイプ５１内をそれぞれ装置１１の中央部へ向けて流れる。そして、センターピース１７の連通孔１７ａ内で１つに合流した後、略半分ずつに分流し、左右の前側アッパーパイプ５２内へ導かれ、それぞれ左右両端へ向けて流れる。更に、左右の折曲路１２ａで複数回にわたって直角に折曲させられる。このように、分流、合流、折曲を繰り返すことにより、処理ガス流を均していくことができる。

左右の折曲路１２ａを通過後の処理ガス流は、それぞれインナーパイプ４１，４２内に送られる。左側の折曲路１２ａから前側インナーパイプ４１の左端部へ入った処理ガスは、パイプ４１内を右へ流れながら、この流れ方向に並んだ漏れ孔４１ａ，４３ａを通って上側チャンバー１１ａ（均一路の外）へ漸次漏れ出る。同様に、右側の折曲路１２ａから後側インナーパイプ４２の右端部へ入った処理ガスは、パイプ４２内を左へ流れながら漏れ孔４２ａ，４３ａを通って上側チャンバー１１ａ（均一路の外）へ漸次漏れ出る。このとき、各々のパイプ４２では、処理ガスの流量や流速が流れに沿って次第に変化していくが、２本のパイプ４２で処理ガスを対向して流すことによって、上記の傾向を互いに打ち消すことができる。これによって、処理ガスを上側チャンバー１１ａ内に左右方向に略均一に導入することができる。上側チャンバー１１ａは十分広い容積を有しているので、処理ガスをチャンバー１１ａ内で一旦静圧にすることができる。

更に、処理ガスは、上側チャンバー１１ａの全長域から狭隘な隙間１１ｃを通って下側チャンバー１１ｂへ流れる。この時、隙間１１ｃにおいて圧損が生じ、圧の大きなところのガスが、より小さなところへ流れ込もうとする。これによって、ガス流を左右方向に一層均一化して下側チャンバー１１ｂへ送り込むことができる。処理ガスは、このチャンバー１１ａ内で再び静圧になる。そして、チャンバー１１ｂから導入孔１３ａ、スリット３２ａ、隙間３１ａを順次経て、一対の電極２０の上側長手側縁どうし間の受容れ部２０ｙに受容れられる。これによって、処理ガスを、電極２０間のプラズマ化空間２０ａに左右長手方向に沿って均一に導入することができる。

一方、パルス電源１からのパルス電圧が電極２０間に印加され、空間２０ａにパルス電界が形成される。これによって、空間２０ａ内でグロー放電が起き、上記処理ガスがプラズマ化される。この処理ガスは左右方向に均一化されているので、プラズマも左右方向に均一化することができる。この均一なプラズマ流が、吹出し孔２０ｘからワークＷに吹き付けられることにより、ワークＷの上面に均一な表面処理を行なうことができる。

しかも、印加電界によって長尺電極２０間にクーロン引力が働いても、電極２０にねじ込まれた引きボルト３５の頭部がボルトホルダ３６を介してサイドプレート３３に引っ掛かることによって、各電極２０が他方の電極２０へ向けて引き動かされるのを阻止することができる。また、長尺電極２０の内部において他方の電極側の部分が背面寄りの部分より高温となったり、固体誘電体層２１との間の熱膨張率の違いにより、他方の電極に接近するように歪もうとしても、上記と同様に引きボルト３５によって、この接近方向の歪みを阻止することができる。一方、長尺電極２０が前記熱膨張差等により他方の電極から遠ざかるように歪もうとした場合には、押しボルト３４が絶縁カバー３１を介して背部から押し当てられることにより、この離間方向の歪みを阻止することができる。これによって、長尺電極２０を真っ直ぐの状態に維持でき、電極２０間の間隔すなわちプラズマ化空間２０ａの厚さを均一に維持することができる。この結果、プラズマ流を電極２０の長手方向に沿って一層確実に均一に吹出すことができ、均一な表面処理を一層確実に行なうことができる。

プラズマノズルヘッド１０では、電極２０の製造過程における固体誘電体層２１の溶射処理や、基準面の研磨処理によって電極２０に歪みが生じたとしても、押し引きボルト３４，３５を調節することによって、電極２０の歪みを矯正でき、真っ直ぐになるようにすることができる。ひいては、プラズマ化空間２０ａの厚さを確実に均一にすることができる。これによって、吹出しプラズマ流をより一層確実に均一にすることができ、より一層均一な表面処理を行なうことができる。また、空間２０ａの厚さを大きくしてガスを流れやすくしたり、空間２０ａの厚さを小さくしてグロー放電を起こしやすくしたりすることもできる。

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、電極２０は、上記実施形態では角柱形状（厚板状）をなしているが、薄板状に形成してもよい。これによって、ノズルヘッド１０全体のスリム化及び軽量化を図ることができる。電極２０が薄板状になっていても、引きボルト３５（阻止手段）によってクーロン力に対抗でき、歪みを防止することができる。
電極２０の長手方向長さは、ワークＷの大きさに応じて設定すればよい。ここで、電極２０を５０ｃｍ、８０ｃｍ、１１０ｃｍと長くすればするほど、生じるクーロン力が大きくなっていくので、このクーロン力に応じて引きボルト３５の個数を設定するとよい。
接近歪阻止手段は、電極に引っ掛かるようにして電極ホルダに設けられたストッパでもよい。
歪矯正手段（または間隔調節機構）としての離間手段を接近歪阻止手段とは別途に設けてもよく、接近手段を離間歪阻止手段とは別途に設けてもよい。
上記実施形態では、処理ガスのプラズマ化をグロー放電で行なっているが、アーク放電等で行なってもよい。また、電界印加手段としてパルス電源を用いているが、共振電源等の高周波電源を用いてもよい。
本発明は、常圧下だけでなく、減圧下でのプラズマ処理にも適用でき、グロー放電だけでなく、コロナ放電や沿面放電によるプラズマ処理にも適用でき、洗浄だけでなく、エッチング、成膜、表面改質、アッシング等の種々のプラズマ処理に遍く適用できる。

本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を、図６の折曲I−I線に沿って示す側面階段断面図である。 上記プラズマ処理装置のプラズマノズルヘッドの斜視図である。 図１のIII−III線に沿う上記プラズマノズルヘッドの正面断面図である。 （ａ）は、図１のIVA−IVA線に沿う上記プラズマノズルヘッドの処理ガス導入装置の平面断面図であり、（ｂ）は、図１のIVB−IVB線に沿う上記プラズマノズルヘッドの処理ガス導入装置の平面断面図であり、（ｃ）は、図１のIVC−IVC線に沿う上記プラズマノズルヘッドの処理ガス導入装置の平面断面図である。 （ａ）は、図１のVA−VA線に沿う上記プラズマノズルヘッドの処理ガス導入装置の平面断面図であり、（ｂ）は、図１のVB−VB線に沿う上記プラズマノズルヘッドの処理ガス導入装置の平面断面図である。 図１のVI−VI線に沿う上記プラズマノズルヘッドの電極ホルダの平面断面図である。

符号の説明

Ｗ ワーク（被処理物）
Ｓ１ プラズマ処理装置
１ パルス電源（電界印加手段）
１０ プラズマノズルヘッド
１１ 処理ガス導入装置
１１ａ 上側チャンバー（１段目の均一化チャンバー）
１１ｂ 下側チャンバー（２段目且つ最終段目の均一化チャンバー）
１１ｃ 隙間（連通路）
２０ 長尺電極
２０ａ プラズマ化空間（電極どうしの対向面間の空間）
２０ｘ 吹出し孔（処理ガス吹出し部）
２０ｙ 処理ガス受容れ部
３０ 電極ホルダ
３２ アッパープレート（連結補強部材）
３３ サイドプレート（剛性部材）
３４ 押しボルト（接近手段、離間歪阻止手段）
３５ 引きボルト（離間手段及び接近歪阻止手段の構成要素）
３６ 引きボルトホルダ（離間手段及び接近歪阻止手段の構成要素）
４１，４２ インナーパイプ（均一化路）
６０ 処理ガス源

Claims (6)

1. 一対をなす長尺状の電極を平行に並べ、これら電極どうし間に電界を印加するとともに、処理ガスを、これら電極の第１の長手側縁どうしの間から対向面間に導入し、第２の長手側縁どうしの間から吹出すプラズマ処理装置において、
   上記電極の上記対向面とは逆の背部に設けられた剛性部材と、
   頭部が剛性部材に引っ掛けられるとともに脚部が上記電極にねじ込まれた引きネジ部材と、
   を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 上記引きネジ部材が、上記電極の長手方向に互いに離れて複数設けられてい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. 上記剛性部材にねじ込まれるとともに上記電極の背面に突き当てられた押しネジ部材を、
   さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 上記押しネジ部材が、上記電極の長手方向に互いに離れて複数設けられていることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 上記一対の電極を支持するホルダを備え、このホルダが、各電極の背部にそれぞれ設けられた上記剛性部材と、これら剛性部材どうしを連結一体化して補強する連結補強部材とを有していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプラズマ処理装置。
6. 処理ガス源からの処理ガスを上記一対の電極の処理ガス受容れ部へ導くガス導入装置を備え、
   このガス導入装置には、上記処理ガス流の略半分ずつを上記長手方向に沿って互いに対向するように流しながら周側部の略全長域から路外へ漸次漏らす一対の均一化路と、各々上記長手方向に沿う細長状をなすとともに段ごとに１又は複数の連通路で連通された複数段の均一化チャンバーとが形成され、
   １段目の均一化チャンバーが、上記一対の均一化路の路外空間を構成し、
   各連通路が、連通すべき前後の段の均一化チャンバーの略全長域に及ぶスリット状又は複数のスポット状をなし、
   最終段の均一化チャンバーが、上記一対の電極の処理ガス受容れ部の略全長にわたって連なっていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のプラズマ処理装置。

Images