JP4247056B2 - 常圧プラズマ処理装置 - 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略常圧のプラズマ処理空間にワークを通し、洗浄、エッチング、アッシング、表面改質などの表面処理を行なう常圧プラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１には常圧プラズマ処理装置が記載されている。この装置は、略常圧の環境に配置された一対の電極を備えている。これら電極間にワークが通されるとともに、これと同方向に処理ガスが流され、さらに電界が印加される。これにより、ワークのプラズマ表面処理が略常圧下で行なわれるようになっている。
【０００３】
一対の電極の側面どうしは、面一に揃えられ、この側面間に跨るようにしてサイド板が設けられている。このサイド板によって電極間空間の両側部が閉塞され、そこから処理ガスが漏れるのが防止されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３０９８７０号公報（段落００５１、図２、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上掲特許文献１の装置では、サイド板の設置のために一対の電極の幅寸法を互いに合わせる必要があり、寸法構成の自由度が小さい。また、処理ガスが、電極の側縁近くの不必要なところまで及び、無駄が多い。
【０００６】
【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、本発明に係る常圧プラズマ処理装置は、第１電極を含む第１電極ユニットと第２電極を含む第２電極ユニットとを互いに第１方向に対向配置させてなり、ワークを、第１、第２電極間に形成される略常圧のプラズマ処理空間に対し前記第１方向と直交する第２方向に相対移動させて前記プラズマ処理空間内に通すプラズマ処理装置であって、前記第１電極ユニットが、絶縁性のホルダと、前記第１電極の第２電極ユニットとの対向面に分離可能に設けられた固体誘電体の板と、を含み、前記ホルダが、前記第１電極を保持するホルダ本体部と、前記ホルダ本体部の前記第２方向の両側部に設けられて前記固体誘電体板の前記第２方向の端部を支持する第２方向端部ホルダと、前記ホルダ本体部の前記第１方向及び第２方向と直交する第３方向の両側部に設けられて前記固体誘電体板の前記第３方向の端部を支持する第３方向端部ホルダとを含み、前記第２方向端部ホルダの第２電極ユニット側の面は、前記固体誘電体の第２電極ユニット側の面と面一になり、前記第３方向端部ホルダの第２電極ユニット側の部分は、前記第２電極ユニット側（第１電極ユニットとの対向面）へ向けて前記固体誘電体板より突出して突出部を形成していることを第１の特徴とする。
また、本発明は、第１電極を含む第１電極ユニットと第２電極を含む第２電極ユニットとを互いに第１方向に対向配置させてなり、ワークを、第１、第２電極間に形成される略常圧のプラズマ処理空間に対し前記第１方向と直交する第２方向に相対移動させて前記プラズマ処理空間内に通すプラズマ処理装置であって、前記第１電極ユニットが、絶縁性のホルダと、前記第１電極の第２電極ユニットとの対向面に分離可能に設けられた固体誘電体の板と、を含み、前記ホルダが、前記第１電極を保持するホルダ本体部と、前記ホルダ本体部の前記第１方向及び第２方向と直交する第３方向の両側部に設けられた第３方向端部ホルダとを含み、前記第３方向端部ホルダの第２電極ユニット側とは反対側の面が、前記第１電極の前記対向面より第２電極ユニット側とは反対側に位置し、前記第３方向端部ホルダの第２電極ユニット側の部分が、前記固体誘電体板より第２電極ユニット側に突出して突出部を形成し、この突出部には、前記第３方向に固体誘電体板の側に突出して固体誘電体板の縁部を支持する板縁支持部が一体に設けられていることを第２の特徴とする。
【０００７】
この特徴構成によれば、第１電極ユニットの突出部と第２電極ユニットの主面（第１電極ユニットとの対向面）とが協働することによって、プラズマ処理空間の両側部を略閉塞することができ、そこから雰囲気ガスがプラズマ処理空間内に巻き込まれるのを防止できる。この結果、ワークの両端部での処理性能が損なわれるのを防止でき、ひいては処理の均一性を確保することができる。しかも、第１電極ユニットと第２電極ユニットどうしの幅を揃える必要がなく、各電極ユニットの寸法構成の自由度を高くできるだけでなく、突出部の配置位置の自由度も高くでき、プラズマが及ぶべき領域の境に配置でき、無駄なところにまで処理ガスが行かないようにすることができる。
【０００８】
前記第１電極ユニットが、前記第１電極を保持する絶縁性の保持部材（ホルダ）を含み、この保持部材に、前記突出部が着脱可能に設けられていることが望ましい。
これにより、突出部の取替えなどを容易に行なうことができる。
【０００９】
第２特徴では、前記第１電極の主面（第２電極ユニットとの対向面）に固体誘電体の板が分離可能に配置され、前記突出部には、前記固体誘電体板の縁を支持する板縁支持部が設けられていることによって、第１電極の固体誘電体のメンテナンスを容易化できる。また、第１電極の両側部には固体誘電体板の縁を支持する手段が必要なところ、これを突出部に兼ねさせることができる。
【００１０】
前記板縁支持部が、前記第１電極と協働して、前記固体誘電体板を挟持していることが望ましい。
これにより、固体誘電体板を第１電極に当てて確実に保持できる。
【００１１】
前記第１、第２電極ユニットの何れか一方にワークがセットされるとともに、他方が前記第２方向に沿って相対移動されることにより、ワークがプラズマ処理空間に通されるようになっており、前記突出部と前記第２電極ユニットの主面とが、僅かに離間していることが望ましい。
これにより、電極ユニットの移動をスムーズに行なうことができる。
【００１２】
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。
【００１３】
【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、本発明の一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（第１方向）に対をなす電極ユニット１０，２０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ユニット１０（第１電極ユニット）の電界印加電極１１（第１電極、図３）は、給電線４１を介して電界印加手段４０に接続され、下側の接地電極ユニット２０（第２電極ユニット）の接地電極２１（第２電極、図１０）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出力する。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。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。そして、送り機構６０によって上側のユニット１０が、下側のユニット２０上のワークＷ（被処理物）をスキャンするように前後（第２方向）に水平移動される。（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。以下、詳述する。
【００１４】
図１および図１０に示すように、下側の接地電極ユニット２０は、前記接地電極２１と、この接地電極２１の周側部を囲んで保持する絶縁樹脂製のホルダ２２とを有している。接地電極２１は、アルミニウムやステンレスなどの導電金属で出来、大きな平板状をなしている。接地電極２１の上面および側面には、アルミナなどからなる固体誘電体層２３が溶射にて被膜されている。接地電極ユニット２０の主面を構成する固体誘電体層２３の上面とホルダ２２の上端面とは、互いに面一になっている。
【００１５】
図１〜図３に示すように、上側の電界印加電極ユニット１０は、前後方向（ワーク通し方向）に沿って４つ（複数）並べられている。また、図２および図３に示すように、これら電極ユニット１０の前後外側には、電極ユニット１０と略同一形状の樹脂からなる擬似ユニット１９が設けられている。これらユニット１０，１９が支持フレーム７０にて連ねられることにより、ユニットアレイ１０Ｘが構成されている。前後に隣り合うユニット１０，１９どうしの間には、それぞれ隙間１０ａが形成されている。
【００１６】
図３および図４に示すように、各電極ユニット１０は、前記電界印加電極１１と、この電極１１のためのホルダ１２（保持部材）を備え、前記並び方向と直交する左右方向（第３方向）に長く延びている。
【００１７】
電界印加電極１１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。電極１１の前後方向に沿う幅は、０．１ｍｍ〜５０ｍｍ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。
【００１８】
なお、前後両端の電極１１は、相対的に幅広になり、内側の２つの電極１１は、相対的に幅狭になっている。ひいては、前後両端の電極ユニット１０は、相対的に幅広になり、内側の２つの電極ユニット１０は、相対的に幅狭になっている。
前記電界印加手段４０からの給電線４１は、各ユニット１０の電極１１にそれぞれ分岐して接続されている（図１参照）。
【００１９】
各電極１１の下面（第２電極ユニットとの対向面）には、電極１１とは別体をなす固体誘電体板１７が分離可能に設けられている。固体誘電体板１７は、例えばガラス・石英もしくはアルミナなどのセラミックス、またはポリテトラフルオロエチレンその他の樹脂などの固体誘電体によって板状に形成されており、前記接地電極２１の固体誘電体層２３と相俟ってプラズマ処理空間１ａでのアークを防止する役目を果たす。なお、アーク防止のための固体誘電体は、基本的には上下の電極１１，２１の何れか一方に設ければよい。
【００２０】
図３、図４、図９、図１０に示すように、各電極ユニット１０のホルダ１２は、下面の開口された左右細長箱状のホルダ本体部１３と、この本体部１３の前後の側面に設けられたサイドプレート１４（第２方向端部ホルダ）と、左右の端面に設けられたエンドキャップ１５と、ボトムホルダ１６（第３方向端部ホルダ）とを備えている。これらホルダ構成部材１３〜１６の材料としては、絶縁性を有することは勿論、耐プラズマ性に富み、コンタミネーションを起こさないものを用いるのが望ましい。そのような材料として例えばＰＥＥＫ樹脂が挙げられる。
これら構成部材のうちボトムホルダ１６は、本発明の要旨に係るものであるので、追って詳述する。
【００２１】
ホルダ本体部１３の内部には、電極１１が、下面を露出させた状態で収容・保持されている。この電極１１の下面に固体誘電体板１７が配されているのは上述した通りである。
【００２２】
ホルダ１２の前後のサイドプレート１４は、固体誘電体板１７の支持手段として提供されている。すなわち、図９に示すように、サイドプレート１４の下端部には、断面レ字状の凹溝１４ｃが形成されている。一方、固体誘電体板１７の前後の縁は、ナイフエッジ状に尖り、このナイフエッジ部１７ｃが、サイドプレート１４の凹溝１４ｃに挿入固定されている。
【００２３】
サイドプレート１４は、ホルダ本体部１３に対し上下スライド可能になっている。すなわち、図７および図９に示すように、ホルダ本体部１３の前後側面には、上下に長い縦突起１３ａ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１３ａが上下スライド可能に挿入されている。
【００２４】
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、固体誘電体板１４を電極１１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、固体誘電体板１４と電極１１との間に隙間が形成されないようにでき、そこでアークが発生するのを防止できる。なお、固体誘電体板１４の上面にアルミ箔などの導電体層を貼り付けておき、この導電体層が電極１１に押し当てられるようにしてもよい。
【００２５】
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、ホルダ本体部１３のボルト孔１３ｂにねじ込まれている。これによって、固体誘電体板１７が電極１１に押し当てられた状態で、サイドプレート１４がホルダ本体部１３に固定されている。
【００２６】
なお、後述するようにサイドプレート１４は、ガス給排機構３０のプラズマ処理空間１ａへのガス導入路やガス導出路の画成面としても提供されている。図３および図９に示すように、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、固体誘電体板１７の下面と面一になっている。
【００２７】
次に、ユニットアレイ１０Ｘ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。
【００２８】
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、ユニットアレイ１０Ｘ全体が前後に送られるようになっている。
【００２９】
下側のフレーム部材７２は、６つのユニット１０，１９を串刺し状に貫いている。これによって、ユニット１０，１９がフレーム７０に支持されている。すなわち、図４および図５に示すように、各ユニット１０のホルダ本体部１３とエンドキャップ１５の合せ面には、それぞれ凹部１３ｄ，１５ｄが形成され、これら凹部１３ｄ，１５ｄによって画成された貫通孔１２ｄにフレーム部材７２が通されている。
なお、擬似ユニット１９の左右両端部についても同様に構成されている。
【００３０】
ホルダ本体部１３とエンドキャップ１５を接合するボルト９２を緩めることによって、ユニット１０，１９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、隣り合うユニット１０，１９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、ユニット１０，１９が、フレーム７０から取り外し可能になっている。
【００３１】
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、上側の電極ユニット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。
【００３２】
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、ユニット１０，１９の上側において隙間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、隣り合うユニット１０，１９の上面間に跨っている。
【００３３】
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ユニット１０と擬似ユニット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つの幅狭ユニット１０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。
【００３４】
２つの吸込みユニット５１は、それぞれ前後両端の幅広ユニット１０とその隣りの幅狭ユニット１０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。
【００３５】
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（ガス導入路）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。
【００３６】
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（ガス導出路）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。
【００３７】
ユニットアレイ１０Ｘの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、両端の幅広ユニット１０の下側の空間１ａを前後に流れながらプラズ化された後、該幅広ユニット１０の前後内側の隙間１０ａ2から吸込みユニット５１に吸込まれるようになっている（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つの幅狭ユニット１０の下側の空間１ａを前後に流れながらプラズ化された後、それら幅狭ユニット１０の前後外側の隙間１０ａ2から吸込みユニット５１に吸込まれるようになっている（図１の矢印参照）。これによって、どのユニット１０の下側においても、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、プラズマ表面処理の効率を向上させることができる。
【００３８】
吹吸ユニット３１，５１のユニット１０，１９への取り付け構造について説明する。各ユニット３１，５１は、ユニット１０，１９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。
【００３９】
詳述すると、図２および図９に示すように、電極ユニット１０のホルダ本体部１３の上面および擬似ユニット１９の上面には、ボルト孔１３ｅ，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１３ｅ，１９ｅにねじ込まれている。これによって、隣り合うユニット１０，１９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、ユニット１０，１９の前後位置を調節でき、ひいては隣り合うユニット１０，１９間の間隔（隙間１０ａ1の幅）を調節できるようになっている。
【００４０】
さらに、ユニット１０の上面におけるボルト孔１３ｅ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。
【００４１】
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とユニット１０，１９との間に挟み付けられている。
【００４２】
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、ユニット１０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、隣り合うユニット１０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ユニット１０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。
【００４３】
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。
【００４４】
本発明の最も特徴的な部分について説明する。
図３、図４、図１０に示すように、各電極ユニット１０において、ホルダ本体部１３の前後の下端面は、電極１１の下端面と面一をなす一方、左右の下端面は、電極１１の下端面より上に引込んでいる。図４および図１０に示すように、このホルダ本体部１３の左右の下端部に、上記ボトムホルダ１６が、ボルト９４にて着脱可能に取り付けられている。
なお、ボルト９４は、絶縁樹脂にて構成されている。ボルト９４の下方を向く頭部は、ボトムホルダ１６の下端面と面一をなしている。
【００４５】
ボトムホルダ１６の下端部（突出部１６Ｘ）は、固体誘電体板１７より下へ突出されている。このボトムホルダ１６の下端面が、微小な隙間１ｂを介して接地電極ユニット２０の上面（主面）と対面している。この隙間１ｂの厚さは、０ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、０．３〜１ｍｍがより好ましい。厚さが５ｍｍを超えると、雰囲気巻き込み防止などの効果が小さくなり過ぎる。
【００４６】
ボトムホルダ１６の突出部１６Ｘには、左右内側へ向けて突出する挟持片１６ａ（板縁支持部）が設けられている。この挟持片１６ａが、電極１１と協働して固体誘電体板１７の左右の縁部を挟み付け、支持している。
【００４７】
上記構成によれば、ボトムホルダ１６の突出部１６Ｘと接地電極ユニット２０の上面とが協働することによって、プラズマ処理空間１ａの左右両側部を略閉塞することができ、外の雰囲気ガスがこの左右両側部からプラズマ処理空間１ａ内に巻き込まれたり、プラズマ処理空間１ａ内の処理ガスが外に漏れ出たりするのを防止できる。この結果、ワークＷの左右両縁部での処理性能が損なわれるのを防止でき、左右両縁部においても中央部と同様に良好な処理を行なうことができ、処理の均一性を確保することができる。
【００４８】
ボトムホルダ１６の下端面（突出部１６Ｘの突出端面）は、接地電極ユニット２０の上面から僅かに離間しているので、両者間に摩擦が働くことがなく、電界印加電極ユニットアレイ１０Ｘをスムーズに前後動させることができる。
【００４９】
ボトムホルダ１６の下方に接地電極ユニット２０の上面（主面）が配置されていればよく、上下の電極ユニット１０，２０どうしの左右幅を揃える必要はないので、各電極ユニット１０，２０の寸法構成の自由度を高くできる。図１０に示すように、この実施形態では、ボトムホルダ１６の下方には接地電極２１の上面が位置しているが、ホルダ２３の上端面が位置するようにしてもよい。また、ボトムホルダ１６の配置位置の自由度も高くでき、プラズマが及ぶべき領域の境に配置でき、無駄なところにまで処理ガスが行かないようにすることができる。
【００５０】
ボトムホルダ１６に挟持片１６ａを設けることによって、固体誘電体板１７の左右端縁の支持手段を兼ねさせることができる。ボトムホルダ１６はホルダ本体部１３に着脱自在になっているので、固体誘電体板１７を簡単に取り付けたり取り外したりすることができ、固体誘電体板１７のメンテナンスを容易に行なうことができる。なお、固体誘電体板１７の取り付けの際は、その前後両端部をサイドプレート１４と嵌合させた状態で電極１１の下面に押し当てた後、ボトムホルダ１６をホルダ本体部１３にボルト締めする。
【００５１】
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、ボトムホルダ１６の下端面（突出部１６Ｘの突出端面）が、第２電極ユニット２０の上面（主面）に当たるようにし、両者間の隙間１ｂを無くしてもよい。
送り機構６０は、第１、第２電極ユニット１０，２０ではなくワークＷを直接移動させるようになっていてもよく、第１電極ユニット１０ではなくワークＷのセットされた第２電極ユニット２０を移動させるようになっていてもよい。ワークＷを第１電極ユニット１０にセットし、第１、第２電極ユニット１０，２０を相対移動させるようになっていてもよい。
第１、第２電極ユニット１０，２０の配置関係は、上下逆になっていてもよく、水平や斜めに対向するように配置されていてもよい。
第１電極が接地電極であり、第２電極が電界印加電極であってもよい。
第２電極は、円筒状（ロール状）電極であってもよく、第１電極が、前記円筒状電極の円筒面に対応する部分円筒凹面を有する凹面電極であってもよい。この場合、固定誘電体板は、部分円筒凹面に対応する湾曲板形状をなす。
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。
【００５２】
【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〕
図面と略同構造の装置を用いた。接地電極２１には、アルミニウムを用い、大きさは、前後６００ｍｍ、左右３００ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍとした。電界印加電極１１には、アルミニウムを用い、大きさは、前後６５ｍｍ、左右２８０ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍとした。固体誘電体板１７として、厚さ１ｍｍのアルミナ板を用いた。プラズマ処理空間１ａの厚さは、１ｍｍとした。ボトムホルダ１６には、前後７ｍｍ、左右６５ｍｍのＰＥＥＫ樹脂を用い、固体誘電体板１７の下面からの突出量を０．７ｍｍとした。したがって、ボトムホルダ１６の下端面と接地電極ユニット２１の上面との間の隙間１ｂの厚さは、０．３ｍｍとした。
処理ガスとして加湿アルゴンを用い、流量は、３０ｓｌｍとした。印加電圧は、７ｋＶ、１５ｋＨｚとした。処理速度（送り機構６０の送り速度）は、５０ｍｍ／ｍｉｎとした。
ワークＷには、前後５００ｍｍ、左右２５０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリイミド樹脂フィルムを用いた。処理前のワークＷ表面の水の接触角（水の頂点と周縁とを結ぶ線とワークＷ表面とのなす角）は、平均９２ｄｅｇ．であった。
このワークＷに対し表面洗浄を行なった。
【００５３】
結果、均一で良好な放電状態を得ることができ、外の雰囲気ガスの巻き込みは確認されなかった。処理後、ワークＷの左右方向に沿って１０ｍｍ間隔で水の接触角を測定したところ、左右端部であるか中央部であるかに関わらず何れのポイントでも８±１ｄｅｇ．の範囲に収まった。これにより、ボトムホルダ突出部１６Ｘによる巻き込み防止構造が有効であることが確認できた。
【００５４】
〔比較例１〕
ボトムホルダ突出部１６Ｘを無くした以外、装置構成および処理条件を前記実施例１と同様にして実験したところ、プラズマ処理空間１ａの左右端部から５０ｍｍ程度のところまで窒素（空気）の巻き込みを示す発光が確認され、放電が安定しなかった。処理後のワークＷは、そこに通された部分だけ水の接触角が１５±２ｄｅｇ．となり、処理ムラが生じた。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１電極ユニットの突出部と第２電極ユニットの主面とが協働することによって、プラズマ処理空間の両側部を略閉塞することができ、そこから雰囲気ガスがプラズマ処理空間内に巻き込まれるのを防止できる。この結果、ワークの両端部での処理性能が損なわれるのを防止でき、ひいては処理の均一性を確保することができる。しかも、第１電極ユニットと第２電極ユニットどうしの幅を揃える必要がなく、各電極ユニットの寸法構成の自由度を高くできるだけでなく、突出部の配置位置の自由度も高くでき、プラズマが及ぶべき領域の境に配置でき、無駄なところにまで処理ガスが行かないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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のユニットアレイの平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う前記ユニットアレイの断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う前記ユニットアレイの断面図である。
【図５】図３のV−V線に沿う前記ユニットアレイの断面図である。
【図６】図３のVI−VI線に沿う前記ユニットアレイの断面図である。
【図７】前記ユニットアレイのホルダの前後側面の正面図である。
【図８】前記ユニットアレイ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においてユニットの１つを拡大して示す断面図である。
【図１０】図３のIV−IV線に沿う上下の電極ユニットの拡大断面図である。
【符号の説明】
Ｍ１ 常圧プラズマ処理装置
Ｗ ワーク
１ａ プラズマ空間（電極間空間）
１０Ｘ ユニットアレイ
１０ 電界印加電極ユニット（第１電極ユニット）
１１ 電界印加電極（第１電極）
１２ ホルダ（保持部材）
１３ ホルダ本体
１４ サイドプレート（第２方向端部ホルダ）
１６ ボトムホルダ（第３方向端部ホルダ）
１６Ｘ ボトムホルダの突出部
１６ａ 挟持片（板縁支持部）
１７ 固体誘電体板
２０ 接地電極ユニット（第２電極ユニット）
２１ 接地電極（第２電極）
【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略常圧のプラズマ処理空間にワークを通し、洗浄、エッチング、アッシング、表面改質などの表面処理を行なう常圧プラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１には常圧プラズマ処理装置が記載されている。この装置は、略常圧の環境に配置された一対の電極を備えている。これら電極間にワークが通されるとともに、これと同方向に処理ガスが流され、さらに電界が印加される。これにより、ワークのプラズマ表面処理が略常圧下で行なわれるようになっている。
【０００３】
一対の電極の側面どうしは、面一に揃えられ、この側面間に跨るようにしてサイド板が設けられている。このサイド板によって電極間空間の両側部が閉塞され、そこから処理ガスが漏れるのが防止されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３０９８７０号公報（段落００５１、図２、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上掲特許文献１の装置では、サイド板の設置のために一対の電極の幅寸法を互いに合わせる必要があり、寸法構成の自由度が小さい。また、処理ガスが、電極の側縁近くの不必要なところまで及び、無駄が多い。
【０００６】
【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、本発明に係る常圧プラズマ処理装置は、第１電極を含む第１電極ユニットと第２電極を含む第２電極ユニットとを互いに第１方向に対向配置させてなり、ワークを、第１、第２電極間に形成される略常圧のプラズマ処理空間に対し前記第１方向と直交する第２方向に相対移動させて前記プラズマ処理空間内に通すプラズマ処理装置であって、前記第１電極ユニットが、絶縁性のホルダと、前記第１電極の第２電極ユニットとの対向面に分離可能に設けられた固体誘電体の板と、を含み、前記ホルダが、前記第１電極を保持するホルダ本体部と、前記ホルダ本体部の前記第２方向の両側部に設けられて前記固体誘電体板の前記第２方向の端部を支持する第２方向端部ホルダと、前記ホルダ本体部の前記第１方向及び第２方向と直交する第３方向の両側部に設けられて前記固体誘電体板の前記第３方向の端部を支持する第３方向端部ホルダとを含み、前記第２方向端部ホルダの第２電極ユニット側の面は、前記固体誘電体の第２電極ユニット側の面と面一になり、前記第３方向端部ホルダの第２電極ユニット側の部分は、前記第２電極ユニット側（第１電極ユニットとの対向面）へ向けて前記固体誘電体板より突出して突出部を形成していることを第１の特徴とする。
また、本発明は、第１電極を含む第１電極ユニットと第２電極を含む第２電極ユニットとを互いに第１方向に対向配置させてなり、ワークを、第１、第２電極間に形成される略常圧のプラズマ処理空間に対し前記第１方向と直交する第２方向に相対移動させて前記プラズマ処理空間内に通すプラズマ処理装置であって、前記第１電極ユニットが、絶縁性のホルダと、前記第１電極の第２電極ユニットとの対向面に分離可能に設けられた固体誘電体の板と、を含み、前記ホルダが、前記第１電極を保持するホルダ本体部と、前記ホルダ本体部の前記第１方向及び第２方向と直交する第３方向の両側部に設けられた第３方向端部ホルダとを含み、前記第３方向端部ホルダの第２電極ユニット側とは反対側の面が、前記第１電極の前記対向面より第２電極ユニット側とは反対側に位置し、前記第３方向端部ホルダの第２電極ユニット側の部分が、前記固体誘電体板より第２電極ユニット側に突出して突出部を形成し、この突出部には、前記第３方向に固体誘電体板の側に突出して固体誘電体板の縁部を支持する板縁支持部が一体に設けられていることを第２の特徴とする。
【０００７】
この特徴構成によれば、第１電極ユニットの突出部と第２電極ユニットの主面（第１電極ユニットとの対向面）とが協働することによって、プラズマ処理空間の両側部を略閉塞することができ、そこから雰囲気ガスがプラズマ処理空間内に巻き込まれるのを防止できる。この結果、ワークの両端部での処理性能が損なわれるのを防止でき、ひいては処理の均一性を確保することができる。しかも、第１電極ユニットと第２電極ユニットどうしの幅を揃える必要がなく、各電極ユニットの寸法構成の自由度を高くできるだけでなく、突出部の配置位置の自由度も高くでき、プラズマが及ぶべき領域の境に配置でき、無駄なところにまで処理ガスが行かないようにすることができる。
【０００８】
前記第１電極ユニットが、前記第１電極を保持する絶縁性の保持部材（ホルダ）を含み、この保持部材に、前記突出部が着脱可能に設けられていることが望ましい。
これにより、突出部の取替えなどを容易に行なうことができる。
【０００９】
第２特徴では、前記第１電極の主面（第２電極ユニットとの対向面）に固体誘電体の板が分離可能に配置され、前記突出部には、前記固体誘電体板の縁を支持する板縁支持部が設けられていることによって、第１電極の固体誘電体のメンテナンスを容易化できる。また、第１電極の両側部には固体誘電体板の縁を支持する手段が必要なところ、これを突出部に兼ねさせることができる。
【００１０】
前記板縁支持部が、前記第１電極と協働して、前記固体誘電体板を挟持していることが望ましい。
これにより、固体誘電体板を第１電極に当てて確実に保持できる。
【００１１】
前記第１、第２電極ユニットの何れか一方にワークがセットされるとともに、他方が前記第２方向に沿って相対移動されることにより、ワークがプラズマ処理空間に通されるようになっており、前記突出部と前記第２電極ユニットの主面とが、僅かに離間していることが望ましい。
これにより、電極ユニットの移動をスムーズに行なうことができる。
【００１２】
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。
【００１３】
【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、本発明の一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（第１方向）に対をなす電極ユニット１０，２０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ユニット１０（第１電極ユニット）の電界印加電極１１（第１電極、図３）は、給電線４１を介して電界印加手段４０に接続され、下側の接地電極ユニット２０（第２電極ユニット）の接地電極２１（第２電極、図１０）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出力する。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。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。そして、送り機構６０によって上側のユニット１０が、下側のユニット２０上のワークＷ（被処理物）をスキャンするように前後（第２方向）に水平移動される。（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。以下、詳述する。
【００１４】
図１および図１０に示すように、下側の接地電極ユニット２０は、前記接地電極２１と、この接地電極２１の周側部を囲んで保持する絶縁樹脂製のホルダ２２とを有している。接地電極２１は、アルミニウムやステンレスなどの導電金属で出来、大きな平板状をなしている。接地電極２１の上面および側面には、アルミナなどからなる固体誘電体層２３が溶射にて被膜されている。接地電極ユニット２０の主面を構成する固体誘電体層２３の上面とホルダ２２の上端面とは、互いに面一になっている。
【００１５】
図１〜図３に示すように、上側の電界印加電極ユニット１０は、前後方向（ワーク通し方向）に沿って４つ（複数）並べられている。また、図２および図３に示すように、これら電極ユニット１０の前後外側には、電極ユニット１０と略同一形状の樹脂からなる擬似ユニット１９が設けられている。これらユニット１０，１９が支持フレーム７０にて連ねられることにより、ユニットアレイ１０Ｘが構成されている。前後に隣り合うユニット１０，１９どうしの間には、それぞれ隙間１０ａが形成されている。
【００１６】
図３および図４に示すように、各電極ユニット１０は、前記電界印加電極１１と、この電極１１のためのホルダ１２（保持部材）を備え、前記並び方向と直交する左右方向（第３方向）に長く延びている。
【００１７】
電界印加電極１１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。電極１１の前後方向に沿う幅は、０．１ｍｍ〜５０ｍｍ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。
【００１８】
なお、前後両端の電極１１は、相対的に幅広になり、内側の２つの電極１１は、相対的に幅狭になっている。ひいては、前後両端の電極ユニット１０は、相対的に幅広になり、内側の２つの電極ユニット１０は、相対的に幅狭になっている。
前記電界印加手段４０からの給電線４１は、各ユニット１０の電極１１にそれぞれ分岐して接続されている（図１参照）。
【００１９】
各電極１１の下面（第２電極ユニットとの対向面）には、電極１１とは別体をなす固体誘電体板１７が分離可能に設けられている。固体誘電体板１７は、例えばガラス・石英もしくはアルミナなどのセラミックス、またはポリテトラフルオロエチレンその他の樹脂などの固体誘電体によって板状に形成されており、前記接地電極２１の固体誘電体層２３と相俟ってプラズマ処理空間１ａでのアークを防止する役目を果たす。なお、アーク防止のための固体誘電体は、基本的には上下の電極１１，２１の何れか一方に設ければよい。
【００２０】
図３、図４、図９、図１０に示すように、各電極ユニット１０のホルダ１２は、下面の開口された左右細長箱状のホルダ本体部１３と、この本体部１３の前後の側面に設けられたサイドプレート１４（第２方向端部ホルダ）と、左右の端面に設けられたエンドキャップ１５と、ボトムホルダ１６（第３方向端部ホルダ）とを備えている。これらホルダ構成部材１３〜１６の材料としては、絶縁性を有することは勿論、耐プラズマ性に富み、コンタミネーションを起こさないものを用いるのが望ましい。そのような材料として例えばＰＥＥＫ樹脂が挙げられる。
これら構成部材のうちボトムホルダ１６は、本発明の要旨に係るものであるので、追って詳述する。
【００２１】
ホルダ本体部１３の内部には、電極１１が、下面を露出させた状態で収容・保持されている。この電極１１の下面に固体誘電体板１７が配されているのは上述した通りである。
【００２２】
ホルダ１２の前後のサイドプレート１４は、固体誘電体板１７の支持手段として提供されている。すなわち、図９に示すように、サイドプレート１４の下端部には、断面レ字状の凹溝１４ｃが形成されている。一方、固体誘電体板１７の前後の縁は、ナイフエッジ状に尖り、このナイフエッジ部１７ｃが、サイドプレート１４の凹溝１４ｃに挿入固定されている。
【００２３】
サイドプレート１４は、ホルダ本体部１３に対し上下スライド可能になっている。すなわち、図７および図９に示すように、ホルダ本体部１３の前後側面には、上下に長い縦突起１３ａ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１３ａが上下スライド可能に挿入されている。
【００２４】
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、固体誘電体板１４を電極１１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、固体誘電体板１４と電極１１との間に隙間が形成されないようにでき、そこでアークが発生するのを防止できる。なお、固体誘電体板１４の上面にアルミ箔などの導電体層を貼り付けておき、この導電体層が電極１１に押し当てられるようにしてもよい。
【００２５】
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、ホルダ本体部１３のボルト孔１３ｂにねじ込まれている。これによって、固体誘電体板１７が電極１１に押し当てられた状態で、サイドプレート１４がホルダ本体部１３に固定されている。
【００２６】
なお、後述するようにサイドプレート１４は、ガス給排機構３０のプラズマ処理空間１ａへのガス導入路やガス導出路の画成面としても提供されている。図３および図９に示すように、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、固体誘電体板１７の下面と面一になっている。
【００２７】
次に、ユニットアレイ１０Ｘ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。
【００２８】
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、ユニットアレイ１０Ｘ全体が前後に送られるようになっている。
【００２９】
下側のフレーム部材７２は、６つのユニット１０，１９を串刺し状に貫いている。これによって、ユニット１０，１９がフレーム７０に支持されている。すなわち、図４および図５に示すように、各ユニット１０のホルダ本体部１３とエンドキャップ１５の合せ面には、それぞれ凹部１３ｄ，１５ｄが形成され、これら凹部１３ｄ，１５ｄによって画成された貫通孔１２ｄにフレーム部材７２が通されている。
なお、擬似ユニット１９の左右両端部についても同様に構成されている。
【００３０】
ホルダ本体部１３とエンドキャップ１５を接合するボルト９２を緩めることによって、ユニット１０，１９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、隣り合うユニット１０，１９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、ユニット１０，１９が、フレーム７０から取り外し可能になっている。
【００３１】
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、上側の電極ユニット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。
【００３２】
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、ユニット１０，１９の上側において隙間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、隣り合うユニット１０，１９の上面間に跨っている。
【００３３】
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ユニット１０と擬似ユニット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つの幅狭ユニット１０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。
【００３４】
２つの吸込みユニット５１は、それぞれ前後両端の幅広ユニット１０とその隣りの幅狭ユニット１０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。
【００３５】
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（ガス導入路）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。
【００３６】
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（ガス導出路）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。
【００３７】
ユニットアレイ１０Ｘの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、両端の幅広ユニット１０の下側の空間１ａを前後に流れながらプラズ化された後、該幅広ユニット１０の前後内側の隙間１０ａ2から吸込みユニット５１に吸込まれるようになっている（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つの幅狭ユニット１０の下側の空間１ａを前後に流れながらプラズ化された後、それら幅狭ユニット１０の前後外側の隙間１０ａ2から吸込みユニット５１に吸込まれるようになっている（図１の矢印参照）。これによって、どのユニット１０の下側においても、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、プラズマ表面処理の効率を向上させることができる。
【００３８】
吹吸ユニット３１，５１のユニット１０，１９への取り付け構造について説明する。各ユニット３１，５１は、ユニット１０，１９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。
【００３９】
詳述すると、図２および図９に示すように、電極ユニット１０のホルダ本体部１３の上面および擬似ユニット１９の上面には、ボルト孔１３ｅ，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１３ｅ，１９ｅにねじ込まれている。これによって、隣り合うユニット１０，１９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、ユニット１０，１９の前後位置を調節でき、ひいては隣り合うユニット１０，１９間の間隔（隙間１０ａ1の幅）を調節できるようになっている。
【００４０】
さらに、ユニット１０の上面におけるボルト孔１３ｅ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。
【００４１】
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とユニット１０，１９との間に挟み付けられている。
【００４２】
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、ユニット１０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、隣り合うユニット１０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ユニット１０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。
【００４３】
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。
【００４４】
本発明の最も特徴的な部分について説明する。
図３、図４、図１０に示すように、各電極ユニット１０において、ホルダ本体部１３の前後の下端面は、電極１１の下端面と面一をなす一方、左右の下端面は、電極１１の下端面より上に引込んでいる。図４および図１０に示すように、このホルダ本体部１３の左右の下端部に、上記ボトムホルダ１６が、ボルト９４にて着脱可能に取り付けられている。
なお、ボルト９４は、絶縁樹脂にて構成されている。ボルト９４の下方を向く頭部は、ボトムホルダ１６の下端面と面一をなしている。
【００４５】
ボトムホルダ１６の下端部（突出部１６Ｘ）は、固体誘電体板１７より下へ突出されている。このボトムホルダ１６の下端面が、微小な隙間１ｂを介して接地電極ユニット２０の上面（主面）と対面している。この隙間１ｂの厚さは、０ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、０．３〜１ｍｍがより好ましい。厚さが５ｍｍを超えると、雰囲気巻き込み防止などの効果が小さくなり過ぎる。
【００４６】
ボトムホルダ１６の突出部１６Ｘには、左右内側へ向けて突出する挟持片１６ａ（板縁支持部）が設けられている。この挟持片１６ａが、電極１１と協働して固体誘電体板１７の左右の縁部を挟み付け、支持している。
【００４７】
上記構成によれば、ボトムホルダ１６の突出部１６Ｘと接地電極ユニット２０の上面とが協働することによって、プラズマ処理空間１ａの左右両側部を略閉塞することができ、外の雰囲気ガスがこの左右両側部からプラズマ処理空間１ａ内に巻き込まれたり、プラズマ処理空間１ａ内の処理ガスが外に漏れ出たりするのを防止できる。この結果、ワークＷの左右両縁部での処理性能が損なわれるのを防止でき、左右両縁部においても中央部と同様に良好な処理を行なうことができ、処理の均一性を確保することができる。
【００４８】
ボトムホルダ１６の下端面（突出部１６Ｘの突出端面）は、接地電極ユニット２０の上面から僅かに離間しているので、両者間に摩擦が働くことがなく、電界印加電極ユニットアレイ１０Ｘをスムーズに前後動させることができる。
【００４９】
ボトムホルダ１６の下方に接地電極ユニット２０の上面（主面）が配置されていればよく、上下の電極ユニット１０，２０どうしの左右幅を揃える必要はないので、各電極ユニット１０，２０の寸法構成の自由度を高くできる。図１０に示すように、この実施形態では、ボトムホルダ１６の下方には接地電極２１の上面が位置しているが、ホルダ２３の上端面が位置するようにしてもよい。また、ボトムホルダ１６の配置位置の自由度も高くでき、プラズマが及ぶべき領域の境に配置でき、無駄なところにまで処理ガスが行かないようにすることができる。
【００５０】
ボトムホルダ１６に挟持片１６ａを設けることによって、固体誘電体板１７の左右端縁の支持手段を兼ねさせることができる。ボトムホルダ１６はホルダ本体部１３に着脱自在になっているので、固体誘電体板１７を簡単に取り付けたり取り外したりすることができ、固体誘電体板１７のメンテナンスを容易に行なうことができる。なお、固体誘電体板１７の取り付けの際は、その前後両端部をサイドプレート１４と嵌合させた状態で電極１１の下面に押し当てた後、ボトムホルダ１６をホルダ本体部１３にボルト締めする。
【００５１】
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、ボトムホルダ１６の下端面（突出部１６Ｘの突出端面）が、第２電極ユニット２０の上面（主面）に当たるようにし、両者間の隙間１ｂを無くしてもよい。
送り機構６０は、第１、第２電極ユニット１０，２０ではなくワークＷを直接移動させるようになっていてもよく、第１電極ユニット１０ではなくワークＷのセットされた第２電極ユニット２０を移動させるようになっていてもよい。ワークＷを第１電極ユニット１０にセットし、第１、第２電極ユニット１０，２０を相対移動させるようになっていてもよい。
第１、第２電極ユニット１０，２０の配置関係は、上下逆になっていてもよく、水平や斜めに対向するように配置されていてもよい。
第１電極が接地電極であり、第２電極が電界印加電極であってもよい。
第２電極は、円筒状（ロール状）電極であってもよく、第１電極が、前記円筒状電極の円筒面に対応する部分円筒凹面を有する凹面電極であってもよい。この場合、固定誘電体板は、部分円筒凹面に対応する湾曲板形状をなす。
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。
【００５２】
【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〕
図面と略同構造の装置を用いた。接地電極２１には、アルミニウムを用い、大きさは、前後６００ｍｍ、左右３００ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍとした。電界印加電極１１には、アルミニウムを用い、大きさは、前後６５ｍｍ、左右２８０ｍｍ、上下厚さ２０ｍｍとした。固体誘電体板１７として、厚さ１ｍｍのアルミナ板を用いた。プラズマ処理空間１ａの厚さは、１ｍｍとした。ボトムホルダ１６には、前後７ｍｍ、左右６５ｍｍのＰＥＥＫ樹脂を用い、固体誘電体板１７の下面からの突出量を０．７ｍｍとした。したがって、ボトムホルダ１６の下端面と接地電極ユニット２１の上面との間の隙間１ｂの厚さは、０．３ｍｍとした。
処理ガスとして加湿アルゴンを用い、流量は、３０ｓｌｍとした。印加電圧は、７ｋＶ、１５ｋＨｚとした。処理速度（送り機構６０の送り速度）は、５０ｍｍ／ｍｉｎとした。
ワークＷには、前後５００ｍｍ、左右２５０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリイミド樹脂フィルムを用いた。処理前のワークＷ表面の水の接触角（水の頂点と周縁とを結ぶ線とワークＷ表面とのなす角）は、平均９２ｄｅｇ．であった。
このワークＷに対し表面洗浄を行なった。
【００５３】
結果、均一で良好な放電状態を得ることができ、外の雰囲気ガスの巻き込みは確認されなかった。処理後、ワークＷの左右方向に沿って１０ｍｍ間隔で水の接触角を測定したところ、左右端部であるか中央部であるかに関わらず何れのポイントでも８±１ｄｅｇ．の範囲に収まった。これにより、ボトムホルダ突出部１６Ｘによる巻き込み防止構造が有効であることが確認できた。
【００５４】
〔比較例１〕
ボトムホルダ突出部１６Ｘを無くした以外、装置構成および処理条件を前記実施例１と同様にして実験したところ、プラズマ処理空間１ａの左右端部から５０ｍｍ程度のところまで窒素（空気）の巻き込みを示す発光が確認され、放電が安定しなかった。処理後のワークＷは、そこに通された部分だけ水の接触角が１５±２ｄｅｇ．となり、処理ムラが生じた。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１電極ユニットの突出部と第２電極ユニットの主面とが協働することによって、プラズマ処理空間の両側部を略閉塞することができ、そこから雰囲気ガスがプラズマ処理空間内に巻き込まれるのを防止できる。この結果、ワークの両端部での処理性能が損なわれるのを防止でき、ひいては処理の均一性を確保することができる。しかも、第１電極ユニットと第２電極ユニットどうしの幅を揃える必要がなく、各電極ユニットの寸法構成の自由度を高くできるだけでなく、突出部の配置位置の自由度も高くでき、プラズマが及ぶべき領域の境に配置でき、無駄なところにまで処理ガスが行かないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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のユニットアレイの平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う前記ユニットアレイの断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う前記ユニットアレイの断面図である。
【図５】図３のV−V線に沿う前記ユニットアレイの断面図である。
【図６】図３のVI−VI線に沿う前記ユニットアレイの断面図である。
【図７】前記ユニットアレイのホルダの前後側面の正面図である。
【図８】前記ユニットアレイ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においてユニットの１つを拡大して示す断面図である。
【図１０】図３のIV−IV線に沿う上下の電極ユニットの拡大断面図である。
【符号の説明】
Ｍ１ 常圧プラズマ処理装置
Ｗ ワーク
１ａ プラズマ空間（電極間空間）
１０Ｘ ユニットアレイ
１０ 電界印加電極ユニット（第１電極ユニット）
１１ 電界印加電極（第１電極）
１２ ホルダ（保持部材）
１３ ホルダ本体
１４ サイドプレート（第２方向端部ホルダ）
１６ ボトムホルダ（第３方向端部ホルダ）
１６Ｘ ボトムホルダの突出部
１６ａ 挟持片（板縁支持部）
１７ 固体誘電体板
２０ 接地電極ユニット（第２電極ユニット）
２１ 接地電極（第２電極）
Claims (2)
- 第１電極を含む第１電極ユニットと第２電極を含む第２電極ユニットとを互いに第１方向に対向配置させてなり、ワークを、第１、第２電極間に形成される略常圧のプラズマ処理空間に対し前記第１方向と直交する第２方向に相対移動させて前記プラズマ処理空間内に通すプラズマ処理装置であって、前記第１電極ユニットが、絶縁性のホルダと、前記第１電極の第２電極ユニットとの対向面に分離可能に設けられた固体誘電体の板と、を含み、前記ホルダが、前記第１電極を保持するホルダ本体部と、前記ホルダ本体部の前記第２方向の両側部に設けられて前記固体誘電体板の前記第２方向の端部を支持する第２方向端部ホルダと、前記ホルダ本体部の前記第１方向及び第２方向と直交する第３方向の両側部に設けられて前記固体誘電体板の前記第３方向の端部を支持する第３方向端部ホルダとを含み、前記第２方向端部ホルダの第２電極ユニット側の面は、前記固体誘電体の第２電極ユニット側の面と面一になり、前記第３方向端部ホルダの第２電極ユニット側の部分は、前記第２電極ユニット側へ向けて前記固体誘電体板より突出して突出部を形成していることを特徴とする常圧プラズマ処理装置。
- 第１電極を含む第１電極ユニットと第２電極を含む第２電極ユニットとを互いに第１方向に対向配置させてなり、ワークを、第１、第２電極間に形成される略常圧のプラズマ処理空間に対し前記第１方向と直交する第２方向に相対移動させて前記プラズマ処理空間内に通すプラズマ処理装置であって、前記第１電極ユニットが、絶縁性のホルダと、前記第１電極の第２電極ユニットとの対向面に分離可能に設けられた固体誘電体の板と、を含み、前記ホルダが、前記第１電極を保持するホルダ本体部と、前記ホルダ本体部の前記第１方向及び第２方向と直交する第３方向の両側部に設けられた第３方向端部ホルダとを含み、前記第３方向端部ホルダの第２電極ユニット側とは反対側の面が、前記第１電極の前記対向面より第２電極ユニット側とは反対側に位置し、前記第３方向端部ホルダの第２電極ユニット側の部分が、前記固体誘電体板より第２電極ユニット側に突出して突出部を形成し、この突出部には、前記第３方向に固体誘電体板の側に突出して固体誘電体板の縁部を支持する板縁支持部が一体に設けられていることを特徴とする常圧プラズマ処理装置。
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