JP4231338B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の電極間に形成したプラズマ処理空間に被処理物を通して、洗浄、成膜、アッシング、エッチングなどのプラズマ表面処理を行なうプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プラズマ処理装置には、被処理物を一対の電極間に配置することにより電極間でプラズマ処理を行なうものと、被処理物を電極間の外側に配置し、電極間からプラズマガスを被処理物に吹出して処理を行なうものとがある。
【０００３】
前者に分類される装置として、例えば特許文献１に記載のものでは、一方の電極が複数の部分電極に分割され、これら部分電極が一方向に並べられている。この並び方向に沿って、被処理物が、一対の電極間すなわち一方の電極の部分電極と他方の電極との間に通されるとともに、処理ガスが、これと同方向に一対の電極間に通されるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２に記載のものでは、電極構造の全体がチャンバーに収容され、このチャンバーに処理ガスが導入される。これにより、処理ガスが、一方の電極の互いに隣接する部分電極どうしの間の隙間から該一方の電極の部分電極と他方の電極との間に入りこむことができるようになっている。
その他、複数の部分電極に分割された電極構造を有するものに特許文献３などがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１４０６２３号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−３５６９４号公報（第１頁、図１）
【特許文献３】
特開２００２−９４２２１号公報（第５頁、図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のものは、処理ガスの流れ方向に沿って上流側の部分電極のところでは、十分な活性度を得られるが、下流側の部分電極のところでは、処理ガスが一度反応に使ったものばかりになり、これにエネルギーを再投入しても十分な活性度を得ることができない。そのため、処理効率が十分でない。
特許文献２に記載のものは、処理ガスが電極間に確実に入っていくようにするのが容易でなく、同様に処理効率が十分でない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、第１、第２の電極を備え、これら電極間のプラズマ処理空間に被処理物が通されるプラズマ処理装置において、前記第１電極が、被処理物の送り方向に沿うように並べられた複数の部分電極にて構成され、隣り合う部分電極どうし間と並び方向の両端の部分電極の外側とにそれぞれ対応するようにして、プラズマ処理空間への処理ガス吹出し手段の吹出し口と、プラズマ処理空間からのガス吸込み手段の吸込み口とが、前記並び方向に沿って交互に配置され、前記部分電極ごとに構成されたサブユニットを互いに連ねることにより第１電極のユニットが構成されており、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、隣り合うサブユニットの第２電極側とは逆側の背部どうし間に跨るようにして配置され、前記サブユニットが、支持フレームに並び方向へ位置調節可能に支持されており、前記処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段が、前記位置調節を許容可能であることを特徴とする。
【０００８】
これによって、第１電極の何れの部分電極と第２電極との間でも、新鮮な処理ガスだけを流して大きな活性度を得ることができ、十分な活性度が得られなくなった処理ガスが流れ続けることがないようにすることができる。これによって、プラズマ表面処理の効率を高めることができる。また、１つの処理ガス吹出し手段やガス吸込み手段によって両隣の部分電極に対する処理ガス給排を行なうことができ、構成のコンパクト化を図ることができる。
【０００９】
ここで、電極間のプラズマ処理空間に被処理物を通す手段（送り機構）としては、被処理物を移動させるものの他、第１、第２電極の少なくとも一方を移動させてプラズマ処理空間を移動させるものも含まれる。「被処理物の送り方向」とは、第１、第２電極間に形成されるプラズマ処理空間に対する被処理物の相対移動方向をいう。
【００１０】
各部分電極の前記並び方向に沿う幅は、処理ガスの活性度をその部分電極で形成されるプラズマ処理空間の下流側でも所望に維持でき、かつ異常放電を抑止可能な範囲であることが望ましい。具体的には、５０ｍｍ以下０．１ｍｍ以上であることが望ましい。５０ｍｍを超えると活性度の維持が難しく処理効率が低下することとなり、０．１ｍｍ未満だと異常放電を起こしやすくなる。４０ｍｍ以下１０ｍｍ以上であることが、より望ましい。１の部分電極の幅が、他の部分電極の幅と異なっていてもよい。
【００１１】
隣り合う部分電極どうし間に隙間が形成され、この隙間が、前記処理ガス吹出し手段の吹出し口またはガス吸込み手段の吸込み口として提供されていることが望ましい。
これによって、構成の簡素化を図ることができる。部分電極が後記サブユニットに組み込まれている場合には、前記隙間は、隣り合うサブユニットどうし間に形成されることになる。
【００１２】
前記部分電極ごとに構成されたサブユニットを互いに連ねることにより第１電極のユニットが構成されており、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、隣り合うサブユニットの第２電極側とは逆側の背部どうし間に跨るようにして配置されていることよって、処理ガス吹出し手段の吹出し路またはガス吸込み手段の吸込み路を、吹出し口または吸込み口としての前記隙間に確実に連通させることができる。
【００１３】
前記第１電極ユニットが、前記サブユニットを着脱可能に支持する支持フレームを含み、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、サブユニットに着脱可能になっていることが望ましい。
これによって、被処理物の大きさや処理の内容などに応じて、サブユニットや処理ガス吹出し手段・ガス吸込み手段の配置換え、交換、増減などを自在に行なうことができ、構成変更の自由度を高めることができ、メンテナンスも容易になる。
【００１４】
前記サブユニットが、前記支持フレームに並び方向へ位置調節可能に支持されており、前記処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段が、前記位置調節を許容可能であることによって、隣り合うサブユニットどうしを接近離間させることができ、サブユニット間の隙間の幅すなわち吹出し口・吸込み口の開口度を調節することができ、ひいては処理ガスの勢いや流量を調節することができる。
【００１５】
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、長軸を前記並び方向へ向けた長孔を有し、この長孔に通されたボルトによってサブユニットに接合されるようになっていてもよい。
これによって、サブユニットの位置調節ひいては隣り合うサブユニット間の隙間の幅調節を容易に行なうことができる。また、処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段のボルト締めにより、隣り合うサブユニットどうしを処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段を介して固定することができる。
【００１６】
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段は、サブユニットにボルトなどで接合されていなくてもよく、例えばサブユニット上に単に載置されているだけでもよい。
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段には、前記隙間に差し入れられてサブユニットに解放可能に固定される挿入片が設けられていてもよい。これによって、隣り合うサブユニット間の隙間の幅調節を確実に行なうことができる。また、挿入片の固定により隣り合うサブユニットどうしを処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段を介して固定することができる。
前記挿入片は、前記隙間における前記並び方向および第２電極との対向方向の何れとも直交する方向に沿う端部に配置されるのが望ましい。これによって、隙間の端部からの処理ガスの漏れまたは外の雰囲気の吸込みを防止することができる。
【００１７】
処理ガス条件（処理ガスの種類や成分比や吹吸流量など）を、各処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段ごとに独立して設定してもよい。これにより、部分電極ごとに異なった処理を行なったり、処理速度を調整したりすることができる。
部分電極を温調（加熱または冷却）することにしてもよい。この場合、各部分電極ごとに独立して温調温度を設定してもよい。これにより、部分電極ごとに処理速度を調整することができる。なお、設定温度は、２０℃〜３００℃であることが望ましい。２０℃を下回ると結露の可能性があり、３００℃を上回ると設計・管理が困難となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る常圧プラズマ処理装置Ｍ１を模式的に示したものである。装置Ｍ１は、上下に対をなす電極１１，２１と、ガス給排機構３０と、送り機構６０を備えている。上側の電界印加電極１１（第１電極）には、給電線４１を介して電界印加手段４０が接続され、下側の接地電極２１（第２電極）は、接地線４２を介して接地されている。電界印加手段４０は、例えばパルス状の電圧を電界印加電極１１に印加する。これにより電極１１，２１間に略常圧のプラズマ処理空間１ａが形成されるようになっている。このプラズマ処理空間１ａにガス給排機構３０によって処理ガスが導入され、プラズマ化される。大きな平板状の接地電極２１の上には、ワークＷ（被処理物）が載置される。そして、送り機構６０によって電界印加電極１１がワークＷ上をスキャンするように前後に水平移動される。（すなわち、プラズマ処理空間１ａ内にワークＷが通される。）これによって、ワークＷのプラズマ表面処理が行なわれるようになっている。勿論、送り機構は、ワークＷを移動させるようになっていてもよい。
なお、本発明における略常圧（大気圧近傍の圧力）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。
【００１９】
図２および図３に示すように、常圧プラズマ処理装置Ｍ１の電界印加電極１１は、ユニット１０に組み込まれている。この電界印加電極ユニット１０は、互いに前後方向（図２において左右、送り機構６０による送り方向と同方向）に並べられた４つ（複数）の電極サブユニット１０Ｓと、前後両端のサブユニット１０Ｓの外側に配された一対の擬似サブユニット１９と、これらサブユニット１０Ｓ，１９を支持する支持フレーム７０とを備えている。
【００２０】
電界印加電極ユニット１０における電極１１は、４つ（複数）の部分電極１１Ｓに分割されており、各部分電極１１Ｓが、対応するサブユニット１０Ｓにそれぞれ組み込まれている。すなわち、図３および図４に示すように、各サブユニット１０Ｓは、前記部分電極１１Ｓと、この部分電極１１Ｓを保持する絶縁樹脂製のホルダ１２とを有し、図３において紙面と直交する左右方向に長く延びている。部分電極１１Ｓは、ステンレスやアルミニウムなどの導電金属によって左右に細長い板状に形成されている。部分電極１１Ｓの前後方向に沿う幅は、０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることが望ましい。１０ｍｍ〜４０ｍｍであることがより望ましい。
【００２１】
なお、前後両端の部分電極１１Ｓは、相対的に幅広になり、内側の２つの部分電極１１Ｓは、相対的に幅狭になっている。ひいては、前後両端のサブユニット１０Ｓは、相対的に幅広になり、内側の２つのサブユニット１０Ｓは、相対的に幅狭になっている。
【００２２】
隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９どうしの間には、それぞれ隙間１０ａが形成されている。
なお、擬似サブユニット１９は、全体が樹脂にて出来、サブユニット１０Ｓと同様の外観構成をなしている。
【００２３】
前記電界印加手段４０からの給電線４１は、各サブユニット１０Ｓの部分電極１１Ｓにそれぞれ分岐して接続されている（図１参照）。
【００２４】
各サブユニット１０Ｓにおいて、部分電極１１Ｓの下面には、例えば石英からなる誘電体板１３（固体誘電体層）が被せられている。誘電体板１３は、部分電極１１Ｓとは別体をなす一方、ホルダ１２の前後側面のサイドプレート１４によって支持されている。
【００２５】
誘電体板１３の支持構造について説明する。
図９に示すように、誘電体板１３の前後の縁は、ナイフエッジ状に尖っている。このナイフエッジ部１３ｃが、サイドプレート１４の下端部のＶ溝１４ｃに挿入固定されている。
【００２６】
サイドプレート１４は、ホルダ１２に対し上下位置調節可能になっている。すなわち、図７および図９に示すように、ホルダ１２の前後側面には、上下に長い縦突起１２ａが設けられている。一方、図８および図９に示すように、サイドプレート１４の内側面には、上下に長い縦溝１４ａが形成されている。この縦溝１４ａに縦突起１２ａが上下スライド可能に挿入されている。ひいては、サイドプレート１４が、ホルダ１２に対し上下スライド可能になっている。
【００２７】
サイドプレート１４（図９の仮想線）を押し上げることにより、誘電体板１３を部分電極１１Ｓに押し当てることができるようになっている。これにより、誘電体板１３と部分電極１１Ｓとの間に隙間が出来てアークが発生するのを防止できる。なお、誘電体板１３の上面にアルミ箔などの導電体層を貼り付けておき、この導電体層が部分電極１１Ｓに押し当てられるようにしてもよい。
【００２８】
図８および図９に示すように、サイドプレート１４には、上下に延びる長孔状のボルト挿通孔１４ｂが形成されている。この孔１４ｂに通されたボルト９１が、ホルダ１２のボルト孔１２ｂにねじ込まれている。これによって、誘電体板１３が部分電極１１Ｓに押し当てられた状態で、サイドプレート１４がホルダ１２に固定されている。
なお、サイドプレート１４の上下の縁は、ガス流れをスムーズにするためのＲが施され、さらに下端面が、誘電体板１３の下面と面一になっている。
【００２９】
図４および図１０に示すように、ホルダ１２の左右両端の下端部には、ボトムホルダ１６がボルト９４にて取り付けられている。ボトムホルダ１６の下端面は、セット状態の誘電体板１３より下に突出されている。このボトムホルダ１６の下端部には、左右内側へ向けて突出する凸片１６ａが形成されている。この凸片１６ａが、部分電極１１Ｓと協働して誘電体板１３を挟み付け、支持している。
【００３０】
図１０に示すように、ボトムホルダ１６の下端突出部と、接地電極２１の上面に溶射にて被膜された固体誘電体層２３との間の隙間は、非常に狭くなっている。これにより、そこから外気がプラズマ処理空間１ａ内へ入り込んだり、プラズマ処理空間１ａ内の処理ガスが外に漏れたりするのを抑制できるようになっている。
【００３１】
次に、電界印加電極ユニット１０の支持フレーム７０について説明する。
図２および図３に示すように、支持フレーム７０は、電界印加電極ユニット１０の左右両端部において前後方向に延びる棒状の上下一対のフレーム部材７１，７２を有している。上下のフレーム部材７１，７２の端部どうしは、短い角柱状のエンドブロック７３によって連ねられている。
【００３２】
左右の上フレーム部材７１の中間部は、左右に延びる梁部材７９によって連ねられている。この梁部材７９が、前記送り機構６０によって前後動されることにより、電界印加電極ユニット１０が前後に送られるようになっている。
【００３３】
下側のフレーム部材７２は、６つのサブユニット１０Ｓ，１９を串刺し状に貫いている。これによって、サブユニット１０Ｓ，１９がフレーム７０に支持されている。
詳述すると、図４および図５に示すように、各サブユニット１０Ｓのホルダ１２の左右両端面には、エンドキャップ１５がボルト９２にて固定されている。これらホルダ１２とエンドキャップ１５の合せ面には、それぞれ凹部１２ｄ，１５ｄが形成され、これら凹部１２ｄ，１５ｄによって画成された貫通孔１１ｄにフレーム部材７２が通されている。
なお、擬似サブユニット１９の左右両端部についても同様に構成されている。
【００３４】
ボルト９２を緩めることによって、サブユニット１０Ｓ，１９が、フレーム部材７２に沿って前後に位置調節可能になっている。これによって、隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９どうしの隙間１０ａが拡縮可能になっている。更には、エンドキャップ１５を外すことにより、サブユニット１０Ｓ，１９が、フレーム７０から取り外し可能になっている。
【００３５】
次に、常圧プラズマ処理装置Ｍ１のガス給排機構３０について説明する。
図１に示すように、常圧プラズマ処理装置Ｍ１のガス給排機構３０は、電界印加電極ユニット１０に付設された二種類のユニット３１，５１と、処理ガス源３と、排気ポンプ５とを備えている。処理ガス源３からフレキシブルなガス供給管３ａが延び、これが分岐して３つ（複数）の吹出しユニット３１（処理ガス吹出し手段）にそれぞれ連なっている。２つ（複数）の吸込みユニット５１（ガス吸込み手段）からフレキシブルな排気管５ａがそれぞれ延び、これらが互いに合流して排気ポンプ５に連なっている。
【００３６】
図２および図３に示すように、吹出しユニット３１と吸込みユニット５１は、サブユニット１０Ｓ，１９の上側（接地電極２１側とは逆側の背部）において隙間１０ａにそれぞれ対応するように前後方向に交互に配置されている。各吹吸ユニット３１，５１は、隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９の上面間に跨っている。
【００３７】
すなわち、３つの吹出しユニット３１のうち両端の吹出しユニット３１は、それぞれ前後両端の幅広サブユニット１０Ｓと擬似サブユニット１９の上面間に跨るようにして配置されている。また、中央の吹出しユニット３１は、中央の２つの幅狭サブユニット１０Ｓの上面間に跨るようにして配置されている。これら吹出しユニット３１に対応する隙間１０ａは、符号「１０ａ1」にて示すことにする。
【００３８】
２つの吸込みユニット５１は、それぞれ前後両端の幅広サブユニット１０Ｓとその隣りの幅狭サブユニット１０Ｓの上面間に跨るようにして配置されている。これら吸込みユニット５１に対応する隙間１０ａは、符号「１０ａ2」にて示すことにする。
【００３９】
各吹出しユニット３１の具体構造を説明する。
図３、図５、図９に示すように、吹出しユニット３１は、左右に延びる二重のパイプ３３，３４と、この二重パイプ３３，３４を収容するケーシング３２とを有している。内パイプ３３の例えば右端部（一端部）に、前記ガス供給管３ａが接続されることにより、処理ガス源３の処理ガスが、管３ａを経てパイプ３３の内部に導入されるようになっている。内パイプ３３の上側部には、スポット状の小孔３３ａが長手方向に沿って短間隔置きに多数形成されている。処理ガスは、これら小孔３３ａを通って内外のパイプ３３，３４間の空間に入り込むようになっている。内パイプ３３は、外パイプ３４に対し上側に偏芯している。これにより、内外のパイプ３３，３４間の空間は、上側で狭く、下側で広くなっている。この空間を処理ガスが上から下に流れる。こうして、処理ガスが、左右長手方向に均一化されるようになっている。外パイプ３４の下側部には、略全長にわたるスリット３４ａが形成されている。このスリット３４ａが、上記の対応隙間１０ａ1に連なっている。これにより、処理ガスが、スリット３４ａおよび対応隙間１０ａ1を通り、プラズマ処理空間１ａへ吹出されるようになっている。
吹出しユニット対応隙間１０ａ1は、「処理ガス吹出し手段の吹出し口」として提供されている。
【００４０】
次に、吸込みユニット５１の具体構造を説明する。
図３、図６、図９に示すように、吸込みユニット５１は、左右に延びるケーシング５２と、このケーシング５２内を上下２つのチャンバー５２ａ，５２ｂに仕切る隔壁５３とを有している。ケーシング５２の底板５４には、略全長にわたるスリット５４ａが形成されている。このスリット５４ａを介して、下側のチャンバー５２ｂが、上記の対応隙間１０ａ2に連なっている。隔壁５３には、左右に間隔を置いて複数の円孔５３ａが形成されている。この円孔５３ａを介して上下のチャンバー５２ａ，５２ｂが連なっている。ケーシング５２の天板の中央部には、上側のチャンバー５２ａに連なる排出筒５４が設けられている。この排出筒５４に前記排気ポンプ５への排気管５ａが接続されている。排気ポンプ５を駆動することにより、プラズマ処理空間１ａにおける処理済みのガス（処理により生じた副生成物を含む）が、長手方向に沿って均一に対応隙間１０ａ2へ吸込まれ、ユニット５１のスリット５４ａ、下チャンバー５２ｂ、円孔５３ａ、上チャンバー５２ａ、および排出筒５４を順次経た後、管５ａを経て排気ポンプ５から排気されるようになっている。
吸込みユニット対応隙間１０ａ2は、「ガス吸込み手段の吸込み口」として提供されている。
【００４１】
吹吸ユニット３１，５１のサブユニット１０Ｓ，１９への取り付け構造について説明する。各ユニット３１，５１は、サブユニット１０Ｓ，１９に前後位置を調節可能かつ取り外し可能かつ配置換え可能に設けられている。
詳述すると、図２および図９に示すように、電極サブユニット１０Ｓのホルダ１２の上面および擬似サブユニット１９の上面には、ボルト孔１２ｅ，１９ｅがそれぞれ形成されている。一方、吹出しユニット３１のケーシング３２の前後両側部の底フランジには、挿通孔３２ａが形成されている。この挿通孔３２ａに通されたボルト９３が、ボルト孔１２ｅ，１９ｅにねじ込まれている。これによって、隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９どうしが、吹出しユニット３１を介して取り外し可能に固定されている。また、挿通孔３２ａは、長軸を前後方向へ向けた長孔になっている。これによって、サブユニット１０Ｓ，１９の前後位置を調節でき、ひいては隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９間の間隔（隙間１０ａ1の幅）を調節できるようになっている。
【００４２】
さらに、サブユニット１０Ｓの上面におけるボルト孔１２ｅは、吹出しユニット３１の取り付けられている側とは前後対称の位置にも設けられている。これによって、図９の仮想線で示すように、吸込みユニット５１の配置位置に、それに代えて吹出しユニット３１を取り付けることもできるようになっている。
【００４３】
なお、図３および図４に示すように、吹出しユニット３１の左右両端部は、上フレーム部材７１とサブユニット１０Ｓ，１９との間に挟み付けられている。
【００４４】
図６に示すように、吸込みユニット５１の左右両端部には、板状の絶縁樹脂からなる挿入片５６が垂下されている。図２および図６に示すように、この挿入片５６が、隙間１０ａ2の左右端部に差し入れられている。更に、図２、図５、図６に示すように、サブユニット１０Ｓのサイドプレート１４の左右両端面と、エンドキャップ１５およびフレーム部材７２との間には、狭い隙間１０ｂが形成されている。この隙間１０ｂに挿入片５６の前後の側縁部が差し入れられている。そして、エンドキャップ１５のボルト締めにより、挿入片５６の側縁部が、エンドキャップ１５とサイドプレート１４とに挟み付けられている。これによって、隣り合うサブユニット１０Ｓどうしが、挿入片５６を介して固定されている。各吸込みユニット５１は、隙間１０ａ2の幅調節を許容しつつサブユニット１０Ｓに固定可能になっている。また、挿入片５６によって隙間１０ａ2の左右端部からの処理ガスの漏れや外の雰囲気の吸込みを防止できるようになっている。
【００４５】
なお、図２に示すように、挿入片５６用の隙間１０ｂは、吸込み対応隙間１０ａ2にだけでなく吹出し対応隙間１０ａ1にも設けられている。したがって、吹出しユニット３１の配置位置に、それに代えて吸込みユニット５１を取り付けることもできるようになっている。
【００４６】
上記構成の常圧プラズマ処理装置Ｍ１によれば、両端の吹出しユニット３１からの処理ガスは、各ユニット３１の対応隙間１０ａ1を経て、両端の幅広サブユニット１０Ｓの下側の空間１ａを通ってプラズ化された後、該幅広サブユニット１０Ｓの前後内側の隙間１０ａ2から吸込みユニット５１に吸込まれる（図１の矢印参照）。また、中央の吹出しユニット３１からの処理ガスは、中央の隙間１０ａ1を経て前後二手に分流し、前後２つの幅狭サブユニット１０Ｓの下側の空間１ａを通ってプラズ化された後、それら幅狭サブユニット１０Ｓの前後外側の隙間１０ａ2から吸込みユニット５１に吸込まれる（図１の矢印参照）。これによって、どのサブユニット１０Ｓの下側においても、大きな活性度を得ることのできる新鮮な処理ガスだけを流すことができ、活性度の得られなくなった処理ガスが流れ続けないようにすることができる。これによって、プラズマ表面処理の効率を向上させることができる。
また、１つの吹出しユニット３１や吸込みユニット５１によって、両隣りのサブユニット１０Ｓに対する処理ガス給排を行なうことができ、構成のコンパクト化を図ることができる。
【００４７】
さらに、隣り合うサブユニット１０Ｓどうしを接近離間させることによって、隙間１０ａの幅すなわち処理ガス吹出し手段の吹出し口やガス吸込み手段の吸込み口の開度を調節することができる。これによって、処理内容などに合わせて処理ガスの勢いや流量を調節することができる。
【００４８】
各吹吸ユニット３１，５１は、サブユニット１０Ｓ，１９に着脱自在であり、かつ、各サブユニット１０Ｓ，１９は、支持フレーム７０に着脱自在であるので、これらユニット３１，５１，１０Ｓ，１９の配置換え、交換、増減などを自在に行なうことができ、構成変更の自由度を高めることができ、メンテナンスも容易になる。
【００４９】
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前記実施形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付すとともに説明を省略する。図１１は、本発明の第２実施形態に係る常圧プラズマ処理装置Ｍ２を示したものである。装置Ｍ２では、接地電極（第２電極）として円筒状の電極２１’を用いている。ワークＷ’は、シート状（フィルム状）をなし、円筒電極２１’上に被せられるとともに、円筒電極２１’の回転によって電極２１’の周方向に送られるようになっている。円筒電極２１’の回転機構が、ワークＷ’の送り機構を構成している。
【００５０】
装置Ｍ２の電界印加電極１１’は、円筒電極２１’の周方向（ワークＷ’の送り方向）に並べられた複数の部分電極１１Ｓ’で構成されている。各部分電極１１Ｓ’の下面は、電極２１’の円筒面に対応する部分円筒凹面になっている。
【００５１】
図１２は、本発明の第３実施形態に係る常圧プラズマ処理装置Ｍ３を示したものである。装置Ｍ３では、接地電極２１”（第２電極）についても４つ（複数）の部分電極２１Ｓに分割されている。接地電極２１”の部分電極２１Ｓは、電界印加電極１１の部分電極１１Ｓと１対１に対向するようにして前後に隙間２０ａを置いて並べられている。装置Ｍ３の送り機構６０”は、大面積の板状ワークＷ”を電極１１，２１”間に前後方向へ通すようになっている。
なお、接地電極２１”の部分電極２１Ｓの数は、電界印加電極１１の部分電極１１Ｓの数と異なっていてもよい。電界印加電極１１の部分電極１１Ｓと接地電極２１”の部分電極２１Ｓが前後並び方向にずれ、したがって、隙間１０ａと隙間２０ａが前後並び方向にずれていてもよい。
【００５２】
本発明は、前記実施形態に限定されず、種々の形態を採用可能である。
例えば、第１電極は、４つの部分電極に分割するのに限らず、３つまたは２つに分割してもよく、５以上に分割してもよい。
複数のサブユニットおよびこれらサブユニットの隣り合うものどうし間の吹吸ユニットごとにモジュール化し、このモジュール単位で支持フレームに取り付けるようにしてもよい。
接地電極を電界印加電極に代えて「第１電極」として複数の部分電極に分割し、それらの隙間および両端外側に処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段を交互配置してもよい。
第１電極の部分電極どうしが、並び方向と直交する端部などにおいて一体に連なっていてもよい。
処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段は、少なくともそれらの吹出し口と吸込み口が、第１電極の部分電極間および両端外側に対応するように交互配置されていればよく、吹出し口・吸込み口に連なるガス路は、前記配置関係にある必要はない。
吹出しユニット３１やガス吸込みユニット５１が、部分電極間に挟まれるように配置されていてもよい。
吸込みユニット５１が、吹出しユニット３１と同様の長孔によってサブユニット１０Ｓ，１９に前後位置調節可能に接合されるようになっていてもよく、吹出しユニット３１が、吸込みユニット５１と同様の挿入片を有していてもよい。各ユニット３１，５１が、長孔と挿入片の両方を有していてもよい。
本発明は、略常圧下に限らず、減圧下のプラズマ処理にも適用できる。
本発明は、洗浄、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。
【００５３】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。なお、本発明が、この実施例に拘束されないことは言うまでもない。
〔実施例１〕
図１と同様の基本構造を有する装置を用いた。接地電極２１の大きさは、左右６００ｍｍ、前後６００ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍとした。電界印加電極１１として、左右５３０ｍｍ、前後２５ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍの部分電極１１Ｓを４本用い、隙間１０ａの幅は、１ｍｍとした。これら部分電極１１Ｓおよび接地電極２１には、厚さ１ｍｍのアルミナコーティングを被膜した。上下の電極間距離すなわちプラズマ処理空間１ａの厚さは、２ｍｍに設定した。処理ガスとして乾燥空気を用い、これを各吹出しユニット３１から３０ｓｌｍの流量で吹出した。印加電圧は、１５ｋｖ、２５ｋＨｚに設定した。そして、ポリイミドからなるワークＷを置き、処理速度（送り速度）１００ｍｍ／ｍｉｎでプラズマエッチングを施した。
【００５４】
結果、均一で良好な放電状態を得ることができ、異常放電は確認されなかった。
また、電界印加電極１１を、分割していない一体物（左右５３０ｍｍ、前後１００ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍ）に代えて行なった比較例に対し、エッチングレートが３．８倍に向上した。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１電極の何れの部分電極と第２電極との間でも、新鮮な処理ガスだけを流して大きな活性度を得ることができ、十分な活性度が得られなくなった処理ガスが流れ続けることがないようにすることができる。これによって、プラズマ表面処理の効率を高めることができる。また、１つの処理ガス吹出し手段やガス吸込み手段によって両隣の部分電極に対する処理ガス給排を行なうことができ、構成のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の基本構成を示す概略図である。
【図２】図３のII−II線に沿う前記常圧プラズマ処理装置の電界印加電極ユニットの平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図５】図３のV−V線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図６】図３のVI−VI線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図７】前記電界印加電極ユニットのホルダの前後側面の正面図である。
【図８】前記電界印加電極ユニットのサイドプレートのホルダ対向面の正面図である。
【図９】図３において電界印加電極ユニットの電極サブユニットの１つを拡大して示す断面図である。
【図１０】図４において電極サブユニットの左端部を拡大して示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ 常圧プラズマ処理装置
Ｗ，Ｗ’，Ｗ” ワーク
１ａ プラズマ化空間
１０ 電界印加電極ユニット（第１電極ユニット）
１０Ｓ 電極サブユニット
１０ａ 隙間
１０ａ1 吹出しユニット対応隙間（吹出し口）
１０ａ2 吸込みユニット対応隙間（吸込み口）
１１ 電界印加電極（第１電極）
１１Ｓ 部分電極
２１ 接地電極（第２電極）
３２ａ 挿通孔（長孔）
５６ 挿入片
７０ 支持フレーム
９３ ボルト
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の電極間に形成したプラズマ処理空間に被処理物を通して、洗浄、成膜、アッシング、エッチングなどのプラズマ表面処理を行なうプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プラズマ処理装置には、被処理物を一対の電極間に配置することにより電極間でプラズマ処理を行なうものと、被処理物を電極間の外側に配置し、電極間からプラズマガスを被処理物に吹出して処理を行なうものとがある。
【０００３】
前者に分類される装置として、例えば特許文献１に記載のものでは、一方の電極が複数の部分電極に分割され、これら部分電極が一方向に並べられている。この並び方向に沿って、被処理物が、一対の電極間すなわち一方の電極の部分電極と他方の電極との間に通されるとともに、処理ガスが、これと同方向に一対の電極間に通されるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２に記載のものでは、電極構造の全体がチャンバーに収容され、このチャンバーに処理ガスが導入される。これにより、処理ガスが、一方の電極の互いに隣接する部分電極どうしの間の隙間から該一方の電極の部分電極と他方の電極との間に入りこむことができるようになっている。
その他、複数の部分電極に分割された電極構造を有するものに特許文献３などがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１４０６２３号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−３５６９４号公報（第１頁、図１）
【特許文献３】
特開２００２−９４２２１号公報（第５頁、図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のものは、処理ガスの流れ方向に沿って上流側の部分電極のところでは、十分な活性度を得られるが、下流側の部分電極のところでは、処理ガスが一度反応に使ったものばかりになり、これにエネルギーを再投入しても十分な活性度を得ることができない。そのため、処理効率が十分でない。
特許文献２に記載のものは、処理ガスが電極間に確実に入っていくようにするのが容易でなく、同様に処理効率が十分でない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、第１、第２の電極を備え、これら電極間のプラズマ処理空間に被処理物が通されるプラズマ処理装置において、前記第１電極が、被処理物の送り方向に沿うように並べられた複数の部分電極にて構成され、隣り合う部分電極どうし間と並び方向の両端の部分電極の外側とにそれぞれ対応するようにして、プラズマ処理空間への処理ガス吹出し手段の吹出し口と、プラズマ処理空間からのガス吸込み手段の吸込み口とが、前記並び方向に沿って交互に配置され、前記部分電極ごとに構成されたサブユニットを互いに連ねることにより第１電極のユニットが構成されており、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、隣り合うサブユニットの第２電極側とは逆側の背部どうし間に跨るようにして配置され、前記サブユニットが、支持フレームに並び方向へ位置調節可能に支持されており、前記処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段が、前記位置調節を許容可能であることを特徴とする。
【０００８】
これによって、第１電極の何れの部分電極と第２電極との間でも、新鮮な処理ガスだけを流して大きな活性度を得ることができ、十分な活性度が得られなくなった処理ガスが流れ続けることがないようにすることができる。これによって、プラズマ表面処理の効率を高めることができる。また、１つの処理ガス吹出し手段やガス吸込み手段によって両隣の部分電極に対する処理ガス給排を行なうことができ、構成のコンパクト化を図ることができる。
【０００９】
ここで、電極間のプラズマ処理空間に被処理物を通す手段（送り機構）としては、被処理物を移動させるものの他、第１、第２電極の少なくとも一方を移動させてプラズマ処理空間を移動させるものも含まれる。「被処理物の送り方向」とは、第１、第２電極間に形成されるプラズマ処理空間に対する被処理物の相対移動方向をいう。
【００１０】
各部分電極の前記並び方向に沿う幅は、処理ガスの活性度をその部分電極で形成されるプラズマ処理空間の下流側でも所望に維持でき、かつ異常放電を抑止可能な範囲であることが望ましい。具体的には、５０ｍｍ以下０．１ｍｍ以上であることが望ましい。５０ｍｍを超えると活性度の維持が難しく処理効率が低下することとなり、０．１ｍｍ未満だと異常放電を起こしやすくなる。４０ｍｍ以下１０ｍｍ以上であることが、より望ましい。１の部分電極の幅が、他の部分電極の幅と異なっていてもよい。
【００１１】
隣り合う部分電極どうし間に隙間が形成され、この隙間が、前記処理ガス吹出し手段の吹出し口またはガス吸込み手段の吸込み口として提供されていることが望ましい。
これによって、構成の簡素化を図ることができる。部分電極が後記サブユニットに組み込まれている場合には、前記隙間は、隣り合うサブユニットどうし間に形成されることになる。
【００１２】
前記部分電極ごとに構成されたサブユニットを互いに連ねることにより第１電極のユニットが構成されており、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、隣り合うサブユニットの第２電極側とは逆側の背部どうし間に跨るようにして配置されていることよって、処理ガス吹出し手段の吹出し路またはガス吸込み手段の吸込み路を、吹出し口または吸込み口としての前記隙間に確実に連通させることができる。
【００１３】
前記第１電極ユニットが、前記サブユニットを着脱可能に支持する支持フレームを含み、前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、サブユニットに着脱可能になっていることが望ましい。
これによって、被処理物の大きさや処理の内容などに応じて、サブユニットや処理ガス吹出し手段・ガス吸込み手段の配置換え、交換、増減などを自在に行なうことができ、構成変更の自由度を高めることができ、メンテナンスも容易になる。
【００１４】
前記サブユニットが、前記支持フレームに並び方向へ位置調節可能に支持されており、前記処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段が、前記位置調節を許容可能であることによって、隣り合うサブユニットどうしを接近離間させることができ、サブユニット間の隙間の幅すなわち吹出し口・吸込み口の開口度を調節することができ、ひいては処理ガスの勢いや流量を調節することができる。
【００１５】
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、長軸を前記並び方向へ向けた長孔を有し、この長孔に通されたボルトによってサブユニットに接合されるようになっていてもよい。
これによって、サブユニットの位置調節ひいては隣り合うサブユニット間の隙間の幅調節を容易に行なうことができる。また、処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段のボルト締めにより、隣り合うサブユニットどうしを処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段を介して固定することができる。
【００１６】
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段は、サブユニットにボルトなどで接合されていなくてもよく、例えばサブユニット上に単に載置されているだけでもよい。
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段には、前記隙間に差し入れられてサブユニットに解放可能に固定される挿入片が設けられていてもよい。これによって、隣り合うサブユニット間の隙間の幅調節を確実に行なうことができる。また、挿入片の固定により隣り合うサブユニットどうしを処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段を介して固定することができる。
前記挿入片は、前記隙間における前記並び方向および第２電極との対向方向の何れとも直交する方向に沿う端部に配置されるのが望ましい。これによって、隙間の端部からの処理ガスの漏れまたは外の雰囲気の吸込みを防止することができる。
【００１７】
処理ガス条件（処理ガスの種類や成分比や吹吸流量など）を、各処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段ごとに独立して設定してもよい。これにより、部分電極ごとに異なった処理を行なったり、処理速度を調整したりすることができる。
部分電極を温調（加熱または冷却）することにしてもよい。この場合、各部分電極ごとに独立して温調温度を設定してもよい。これにより、部分電極ごとに処理速度を調整することができる。なお、設定温度は、２０℃〜３００℃であることが望ましい。２０℃を下回ると結露の可能性があり、３００℃を上回ると設計・管理が困難となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る常圧プラズマ処理装置Ｍ１を模式的に示したものである。装置Ｍ１は、上下に対をなす電極１１，２１と、ガス給排機構３０と、送り機構６０を備えている。上側の電界印加電極１１（第１電極）には、給電線４１を介して電界印加手段４０が接続され、下側の接地電極２１（第２電極）は、接地線４２を介して接地されている。電界印加手段４０は、例えばパルス状の電圧を電界印加電極１１に印加する。これにより電極１１，２１間に略常圧のプラズマ処理空間１ａが形成されるようになっている。このプラズマ処理空間１ａにガス給排機構３０によって処理ガスが導入され、プラズマ化される。大きな平板状の接地電極２１の上には、ワークＷ（被処理物）が載置される。そして、送り機構６０によって電界印加電極１１がワークＷ上をスキャンするように前後に水平移動される。（すなわち、プラズマ処理空間１ａ内にワークＷが通される。）これによって、ワークＷのプラズマ表面処理が行なわれるようになっている。勿論、送り機構は、ワークＷを移動させるようになっていてもよい。
なお、本発明における略常圧（大気圧近傍の圧力）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。
【００１９】
図２および図３に示すように、常圧プラズマ処理装置Ｍ１の電界印加電極１１は、ユニット１０に組み込まれている。この電界印加電極ユニット１０は、互いに前後方向（図２において左右、送り機構６０による送り方向と同方向）に並べられた４つ（複数）の電極サブユニット１０Ｓと、前後両端のサブユニット１０Ｓの外側に配された一対の擬似サブユニット１９と、これらサブユニット１０Ｓ，１９を支持する支持フレーム７０とを備えている。
【００２０】
電界印加電極ユニット１０における電極１１は、４つ（複数）の部分電極１１Ｓに分割されており、各部分電極１１Ｓが、対応するサブユニット１０Ｓにそれぞれ組み込まれている。すなわち、図３および図４に示すように、各サブユニット１０Ｓは、前記部分電極１１Ｓと、この部分電極１１Ｓを保持する絶縁樹脂製のホルダ１２とを有し、図３において紙面と直交する左右方向に長く延びている。部分電極１１Ｓは、ステンレスやアルミニウムなどの導電金属によって左右に細長い板状に形成されている。部分電極１１Ｓの前後方向に沿う幅は、０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることが望ましい。１０ｍｍ〜４０ｍｍであることがより望ましい。
【００２１】
なお、前後両端の部分電極１１Ｓは、相対的に幅広になり、内側の２つの部分電極１１Ｓは、相対的に幅狭になっている。ひいては、前後両端のサブユニット１０Ｓは、相対的に幅広になり、内側の２つのサブユニット１０Ｓは、相対的に幅狭になっている。
【００２２】
隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９どうしの間には、それぞれ隙間１０ａが形成されている。
なお、擬似サブユニット１９は、全体が樹脂にて出来、サブユニット１０Ｓと同様の外観構成をなしている。
【００２３】
前記電界印加手段４０からの給電線４１は、各サブユニット１０Ｓの部分電極１１Ｓにそれぞれ分岐して接続されている（図１参照）。
【００２４】
各サブユニット１０Ｓにおいて、部分電極１１Ｓの下面には、例えば石英からなる誘電体板１３（固体誘電体層）が被せられている。誘電体板１３は、部分電極１１Ｓとは別体をなす一方、ホルダ１２の前後側面のサイドプレート１４によって支持されている。
【００２５】
誘電体板１３の支持構造について説明する。
図９に示すように、誘電体板１３の前後の縁は、ナイフエッジ状に尖っている。このナイフエッジ部１３ｃが、サイドプレート１４の下端部のＶ溝１４ｃに挿入固定されている。
【００２６】
サイドプレート１４は、ホルダ１２に対し上下位置調節可能になっている。すなわち、図７および図９に示すように、ホルダ１２の前後側面には、上下に長い縦突起１２ａが設けられている。一方、図８および図９に示すように、サイドプレート１４の内側面には、上下に長い縦溝１４ａが形成されている。この縦溝１４ａに縦突起１２ａが上下スライド可能に挿入されている。ひいては、サイドプレート１４が、ホルダ１２に対し上下スライド可能になっている。
【００２７】
サイドプレート１４（図９の仮想線）を押し上げることにより、誘電体板１３を部分電極１１Ｓに押し当てることができるようになっている。これにより、誘電体板１３と部分電極１１Ｓとの間に隙間が出来てアークが発生するのを防止できる。なお、誘電体板１３の上面にアルミ箔などの導電体層を貼り付けておき、この導電体層が部分電極１１Ｓに押し当てられるようにしてもよい。
【００２８】
図８および図９に示すように、サイドプレート１４には、上下に延びる長孔状のボルト挿通孔１４ｂが形成されている。この孔１４ｂに通されたボルト９１が、ホルダ１２のボルト孔１２ｂにねじ込まれている。これによって、誘電体板１３が部分電極１１Ｓに押し当てられた状態で、サイドプレート１４がホルダ１２に固定されている。
なお、サイドプレート１４の上下の縁は、ガス流れをスムーズにするためのＲが施され、さらに下端面が、誘電体板１３の下面と面一になっている。
【００２９】
図４および図１０に示すように、ホルダ１２の左右両端の下端部には、ボトムホルダ１６がボルト９４にて取り付けられている。ボトムホルダ１６の下端面は、セット状態の誘電体板１３より下に突出されている。このボトムホルダ１６の下端部には、左右内側へ向けて突出する凸片１６ａが形成されている。この凸片１６ａが、部分電極１１Ｓと協働して誘電体板１３を挟み付け、支持している。
【００３０】
図１０に示すように、ボトムホルダ１６の下端突出部と、接地電極２１の上面に溶射にて被膜された固体誘電体層２３との間の隙間は、非常に狭くなっている。これにより、そこから外気がプラズマ処理空間１ａ内へ入り込んだり、プラズマ処理空間１ａ内の処理ガスが外に漏れたりするのを抑制できるようになっている。
【００３１】
次に、電界印加電極ユニット１０の支持フレーム７０について説明する。
図２および図３に示すように、支持フレーム７０は、電界印加電極ユニット１０の左右両端部において前後方向に延びる棒状の上下一対のフレーム部材７１，７２を有している。上下のフレーム部材７１，７２の端部どうしは、短い角柱状のエンドブロック７３によって連ねられている。
【００３２】
左右の上フレーム部材７１の中間部は、左右に延びる梁部材７９によって連ねられている。この梁部材７９が、前記送り機構６０によって前後動されることにより、電界印加電極ユニット１０が前後に送られるようになっている。
【００３３】
下側のフレーム部材７２は、６つのサブユニット１０Ｓ，１９を串刺し状に貫いている。これによって、サブユニット１０Ｓ，１９がフレーム７０に支持されている。
詳述すると、図４および図５に示すように、各サブユニット１０Ｓのホルダ１２の左右両端面には、エンドキャップ１５がボルト９２にて固定されている。これらホルダ１２とエンドキャップ１５の合せ面には、それぞれ凹部１２ｄ，１５ｄが形成され、これら凹部１２ｄ，１５ｄによって画成された貫通孔１１ｄにフレーム部材７２が通されている。
なお、擬似サブユニット１９の左右両端部についても同様に構成されている。
【００３４】
ボルト９２を緩めることによって、サブユニット１０Ｓ，１９が、フレーム部材７２に沿って前後に位置調節可能になっている。これによって、隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９どうしの隙間１０ａが拡縮可能になっている。更には、エンドキャップ１５を外すことにより、サブユニット１０Ｓ，１９が、フレーム７０から取り外し可能になっている。
【００３５】
次に、常圧プラズマ処理装置Ｍ１のガス給排機構３０について説明する。
図１に示すように、常圧プラズマ処理装置Ｍ１のガス給排機構３０は、電界印加電極ユニット１０に付設された二種類のユニット３１，５１と、処理ガス源３と、排気ポンプ５とを備えている。処理ガス源３からフレキシブルなガス供給管３ａが延び、これが分岐して３つ（複数）の吹出しユニット３１（処理ガス吹出し手段）にそれぞれ連なっている。２つ（複数）の吸込みユニット５１（ガス吸込み手段）からフレキシブルな排気管５ａがそれぞれ延び、これらが互いに合流して排気ポンプ５に連なっている。
【００３６】
図２および図３に示すように、吹出しユニット３１と吸込みユニット５１は、サブユニット１０Ｓ，１９の上側（接地電極２１側とは逆側の背部）において隙間１０ａにそれぞれ対応するように前後方向に交互に配置されている。各吹吸ユニット３１，５１は、隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９の上面間に跨っている。
【００３７】
すなわち、３つの吹出しユニット３１のうち両端の吹出しユニット３１は、それぞれ前後両端の幅広サブユニット１０Ｓと擬似サブユニット１９の上面間に跨るようにして配置されている。また、中央の吹出しユニット３１は、中央の２つの幅狭サブユニット１０Ｓの上面間に跨るようにして配置されている。これら吹出しユニット３１に対応する隙間１０ａは、符号「１０ａ1」にて示すことにする。
【００３８】
２つの吸込みユニット５１は、それぞれ前後両端の幅広サブユニット１０Ｓとその隣りの幅狭サブユニット１０Ｓの上面間に跨るようにして配置されている。これら吸込みユニット５１に対応する隙間１０ａは、符号「１０ａ2」にて示すことにする。
【００３９】
各吹出しユニット３１の具体構造を説明する。
図３、図５、図９に示すように、吹出しユニット３１は、左右に延びる二重のパイプ３３，３４と、この二重パイプ３３，３４を収容するケーシング３２とを有している。内パイプ３３の例えば右端部（一端部）に、前記ガス供給管３ａが接続されることにより、処理ガス源３の処理ガスが、管３ａを経てパイプ３３の内部に導入されるようになっている。内パイプ３３の上側部には、スポット状の小孔３３ａが長手方向に沿って短間隔置きに多数形成されている。処理ガスは、これら小孔３３ａを通って内外のパイプ３３，３４間の空間に入り込むようになっている。内パイプ３３は、外パイプ３４に対し上側に偏芯している。これにより、内外のパイプ３３，３４間の空間は、上側で狭く、下側で広くなっている。この空間を処理ガスが上から下に流れる。こうして、処理ガスが、左右長手方向に均一化されるようになっている。外パイプ３４の下側部には、略全長にわたるスリット３４ａが形成されている。このスリット３４ａが、上記の対応隙間１０ａ1に連なっている。これにより、処理ガスが、スリット３４ａおよび対応隙間１０ａ1を通り、プラズマ処理空間１ａへ吹出されるようになっている。
吹出しユニット対応隙間１０ａ1は、「処理ガス吹出し手段の吹出し口」として提供されている。
【００４０】
次に、吸込みユニット５１の具体構造を説明する。
図３、図６、図９に示すように、吸込みユニット５１は、左右に延びるケーシング５２と、このケーシング５２内を上下２つのチャンバー５２ａ，５２ｂに仕切る隔壁５３とを有している。ケーシング５２の底板５４には、略全長にわたるスリット５４ａが形成されている。このスリット５４ａを介して、下側のチャンバー５２ｂが、上記の対応隙間１０ａ2に連なっている。隔壁５３には、左右に間隔を置いて複数の円孔５３ａが形成されている。この円孔５３ａを介して上下のチャンバー５２ａ，５２ｂが連なっている。ケーシング５２の天板の中央部には、上側のチャンバー５２ａに連なる排出筒５４が設けられている。この排出筒５４に前記排気ポンプ５への排気管５ａが接続されている。排気ポンプ５を駆動することにより、プラズマ処理空間１ａにおける処理済みのガス（処理により生じた副生成物を含む）が、長手方向に沿って均一に対応隙間１０ａ2へ吸込まれ、ユニット５１のスリット５４ａ、下チャンバー５２ｂ、円孔５３ａ、上チャンバー５２ａ、および排出筒５４を順次経た後、管５ａを経て排気ポンプ５から排気されるようになっている。
吸込みユニット対応隙間１０ａ2は、「ガス吸込み手段の吸込み口」として提供されている。
【００４１】
吹吸ユニット３１，５１のサブユニット１０Ｓ，１９への取り付け構造について説明する。各ユニット３１，５１は、サブユニット１０Ｓ，１９に前後位置を調節可能かつ取り外し可能かつ配置換え可能に設けられている。
詳述すると、図２および図９に示すように、電極サブユニット１０Ｓのホルダ１２の上面および擬似サブユニット１９の上面には、ボルト孔１２ｅ，１９ｅがそれぞれ形成されている。一方、吹出しユニット３１のケーシング３２の前後両側部の底フランジには、挿通孔３２ａが形成されている。この挿通孔３２ａに通されたボルト９３が、ボルト孔１２ｅ，１９ｅにねじ込まれている。これによって、隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９どうしが、吹出しユニット３１を介して取り外し可能に固定されている。また、挿通孔３２ａは、長軸を前後方向へ向けた長孔になっている。これによって、サブユニット１０Ｓ，１９の前後位置を調節でき、ひいては隣り合うサブユニット１０Ｓ，１９間の間隔（隙間１０ａ1の幅）を調節できるようになっている。
【００４２】
さらに、サブユニット１０Ｓの上面におけるボルト孔１２ｅは、吹出しユニット３１の取り付けられている側とは前後対称の位置にも設けられている。これによって、図９の仮想線で示すように、吸込みユニット５１の配置位置に、それに代えて吹出しユニット３１を取り付けることもできるようになっている。
【００４３】
なお、図３および図４に示すように、吹出しユニット３１の左右両端部は、上フレーム部材７１とサブユニット１０Ｓ，１９との間に挟み付けられている。
【００４４】
図６に示すように、吸込みユニット５１の左右両端部には、板状の絶縁樹脂からなる挿入片５６が垂下されている。図２および図６に示すように、この挿入片５６が、隙間１０ａ2の左右端部に差し入れられている。更に、図２、図５、図６に示すように、サブユニット１０Ｓのサイドプレート１４の左右両端面と、エンドキャップ１５およびフレーム部材７２との間には、狭い隙間１０ｂが形成されている。この隙間１０ｂに挿入片５６の前後の側縁部が差し入れられている。そして、エンドキャップ１５のボルト締めにより、挿入片５６の側縁部が、エンドキャップ１５とサイドプレート１４とに挟み付けられている。これによって、隣り合うサブユニット１０Ｓどうしが、挿入片５６を介して固定されている。各吸込みユニット５１は、隙間１０ａ2の幅調節を許容しつつサブユニット１０Ｓに固定可能になっている。また、挿入片５６によって隙間１０ａ2の左右端部からの処理ガスの漏れや外の雰囲気の吸込みを防止できるようになっている。
【００４５】
なお、図２に示すように、挿入片５６用の隙間１０ｂは、吸込み対応隙間１０ａ2にだけでなく吹出し対応隙間１０ａ1にも設けられている。したがって、吹出しユニット３１の配置位置に、それに代えて吸込みユニット５１を取り付けることもできるようになっている。
【００４６】
上記構成の常圧プラズマ処理装置Ｍ１によれば、両端の吹出しユニット３１からの処理ガスは、各ユニット３１の対応隙間１０ａ1を経て、両端の幅広サブユニット１０Ｓの下側の空間１ａを通ってプラズ化された後、該幅広サブユニット１０Ｓの前後内側の隙間１０ａ2から吸込みユニット５１に吸込まれる（図１の矢印参照）。また、中央の吹出しユニット３１からの処理ガスは、中央の隙間１０ａ1を経て前後二手に分流し、前後２つの幅狭サブユニット１０Ｓの下側の空間１ａを通ってプラズ化された後、それら幅狭サブユニット１０Ｓの前後外側の隙間１０ａ2から吸込みユニット５１に吸込まれる（図１の矢印参照）。これによって、どのサブユニット１０Ｓの下側においても、大きな活性度を得ることのできる新鮮な処理ガスだけを流すことができ、活性度の得られなくなった処理ガスが流れ続けないようにすることができる。これによって、プラズマ表面処理の効率を向上させることができる。
また、１つの吹出しユニット３１や吸込みユニット５１によって、両隣りのサブユニット１０Ｓに対する処理ガス給排を行なうことができ、構成のコンパクト化を図ることができる。
【００４７】
さらに、隣り合うサブユニット１０Ｓどうしを接近離間させることによって、隙間１０ａの幅すなわち処理ガス吹出し手段の吹出し口やガス吸込み手段の吸込み口の開度を調節することができる。これによって、処理内容などに合わせて処理ガスの勢いや流量を調節することができる。
【００４８】
各吹吸ユニット３１，５１は、サブユニット１０Ｓ，１９に着脱自在であり、かつ、各サブユニット１０Ｓ，１９は、支持フレーム７０に着脱自在であるので、これらユニット３１，５１，１０Ｓ，１９の配置換え、交換、増減などを自在に行なうことができ、構成変更の自由度を高めることができ、メンテナンスも容易になる。
【００４９】
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前記実施形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付すとともに説明を省略する。図１１は、本発明の第２実施形態に係る常圧プラズマ処理装置Ｍ２を示したものである。装置Ｍ２では、接地電極（第２電極）として円筒状の電極２１’を用いている。ワークＷ’は、シート状（フィルム状）をなし、円筒電極２１’上に被せられるとともに、円筒電極２１’の回転によって電極２１’の周方向に送られるようになっている。円筒電極２１’の回転機構が、ワークＷ’の送り機構を構成している。
【００５０】
装置Ｍ２の電界印加電極１１’は、円筒電極２１’の周方向（ワークＷ’の送り方向）に並べられた複数の部分電極１１Ｓ’で構成されている。各部分電極１１Ｓ’の下面は、電極２１’の円筒面に対応する部分円筒凹面になっている。
【００５１】
図１２は、本発明の第３実施形態に係る常圧プラズマ処理装置Ｍ３を示したものである。装置Ｍ３では、接地電極２１”（第２電極）についても４つ（複数）の部分電極２１Ｓに分割されている。接地電極２１”の部分電極２１Ｓは、電界印加電極１１の部分電極１１Ｓと１対１に対向するようにして前後に隙間２０ａを置いて並べられている。装置Ｍ３の送り機構６０”は、大面積の板状ワークＷ”を電極１１，２１”間に前後方向へ通すようになっている。
なお、接地電極２１”の部分電極２１Ｓの数は、電界印加電極１１の部分電極１１Ｓの数と異なっていてもよい。電界印加電極１１の部分電極１１Ｓと接地電極２１”の部分電極２１Ｓが前後並び方向にずれ、したがって、隙間１０ａと隙間２０ａが前後並び方向にずれていてもよい。
【００５２】
本発明は、前記実施形態に限定されず、種々の形態を採用可能である。
例えば、第１電極は、４つの部分電極に分割するのに限らず、３つまたは２つに分割してもよく、５以上に分割してもよい。
複数のサブユニットおよびこれらサブユニットの隣り合うものどうし間の吹吸ユニットごとにモジュール化し、このモジュール単位で支持フレームに取り付けるようにしてもよい。
接地電極を電界印加電極に代えて「第１電極」として複数の部分電極に分割し、それらの隙間および両端外側に処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段を交互配置してもよい。
第１電極の部分電極どうしが、並び方向と直交する端部などにおいて一体に連なっていてもよい。
処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段は、少なくともそれらの吹出し口と吸込み口が、第１電極の部分電極間および両端外側に対応するように交互配置されていればよく、吹出し口・吸込み口に連なるガス路は、前記配置関係にある必要はない。
吹出しユニット３１やガス吸込みユニット５１が、部分電極間に挟まれるように配置されていてもよい。
吸込みユニット５１が、吹出しユニット３１と同様の長孔によってサブユニット１０Ｓ，１９に前後位置調節可能に接合されるようになっていてもよく、吹出しユニット３１が、吸込みユニット５１と同様の挿入片を有していてもよい。各ユニット３１，５１が、長孔と挿入片の両方を有していてもよい。
本発明は、略常圧下に限らず、減圧下のプラズマ処理にも適用できる。
本発明は、洗浄、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。
【００５３】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。なお、本発明が、この実施例に拘束されないことは言うまでもない。
〔実施例１〕
図１と同様の基本構造を有する装置を用いた。接地電極２１の大きさは、左右６００ｍｍ、前後６００ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍとした。電界印加電極１１として、左右５３０ｍｍ、前後２５ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍの部分電極１１Ｓを４本用い、隙間１０ａの幅は、１ｍｍとした。これら部分電極１１Ｓおよび接地電極２１には、厚さ１ｍｍのアルミナコーティングを被膜した。上下の電極間距離すなわちプラズマ処理空間１ａの厚さは、２ｍｍに設定した。処理ガスとして乾燥空気を用い、これを各吹出しユニット３１から３０ｓｌｍの流量で吹出した。印加電圧は、１５ｋｖ、２５ｋＨｚに設定した。そして、ポリイミドからなるワークＷを置き、処理速度（送り速度）１００ｍｍ／ｍｉｎでプラズマエッチングを施した。
【００５４】
結果、均一で良好な放電状態を得ることができ、異常放電は確認されなかった。
また、電界印加電極１１を、分割していない一体物（左右５３０ｍｍ、前後１００ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍ）に代えて行なった比較例に対し、エッチングレートが３．８倍に向上した。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１電極の何れの部分電極と第２電極との間でも、新鮮な処理ガスだけを流して大きな活性度を得ることができ、十分な活性度が得られなくなった処理ガスが流れ続けることがないようにすることができる。これによって、プラズマ表面処理の効率を高めることができる。また、１つの処理ガス吹出し手段やガス吸込み手段によって両隣の部分電極に対する処理ガス給排を行なうことができ、構成のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の基本構成を示す概略図である。
【図２】図３のII−II線に沿う前記常圧プラズマ処理装置の電界印加電極ユニットの平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図５】図３のV−V線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図６】図３のVI−VI線に沿う前記電界印加電極ユニットの断面図である。
【図７】前記電界印加電極ユニットのホルダの前後側面の正面図である。
【図８】前記電界印加電極ユニットのサイドプレートのホルダ対向面の正面図である。
【図９】図３において電界印加電極ユニットの電極サブユニットの１つを拡大して示す断面図である。
【図１０】図４において電極サブユニットの左端部を拡大して示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る常圧プラズマ処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ 常圧プラズマ処理装置
Ｗ，Ｗ’，Ｗ” ワーク
１ａ プラズマ化空間
１０ 電界印加電極ユニット（第１電極ユニット）
１０Ｓ 電極サブユニット
１０ａ 隙間
１０ａ1 吹出しユニット対応隙間（吹出し口）
１０ａ2 吸込みユニット対応隙間（吸込み口）
１１ 電界印加電極（第１電極）
１１Ｓ 部分電極
２１ 接地電極（第２電極）
３２ａ 挿通孔（長孔）
５６ 挿入片
７０ 支持フレーム
９３ ボルト
Claims (3)
- 第１、第２の電極を備え、これら電極間のプラズマ処理空間に被処理物が通されるプラズマ処理装置において、
前記第１電極が、被処理物の送り方向に沿うように並べられた複数の部分電極にて構成され、
隣り合う部分電極どうし間と並び方向の両端の部分電極の外側とにそれぞれ対応するようにして、プラズマ処理空間への処理ガス吹出し手段の吹出し口と、プラズマ処理空間からのガス吸込み手段の吸込み口とが、前記並び方向に沿って交互に配置され、
前記部分電極ごとに構成されたサブユニットを互いに連ねることにより第１電極のユニットが構成されており、
前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、隣り合うサブユニットの第２電極側とは逆側の背部どうし間に跨るようにして配置され、
前記サブユニットが、支持フレームに並び方向へ位置調節可能に支持されており、前記処理ガス吹出し手段とガス吸込み手段が、前記位置調節を許容可能であることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段が、長軸を前記並び方向へ向けた長孔を有し、この長孔に通されたボルトによってサブユニットに接合され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。
- 前記処理ガス吹出し手段またはガス吸込み手段には、隣り合うサブユニットどうし間の隙間に差し入れられてサブユニットに解放可能に固定される挿入片が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。
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