JP4529647B2

JP4529647B2 - プラズマ処理装置

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Publication number: JP4529647B2
Application number: JP2004325551A
Authority: JP
Inventors: 俊洋太田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2024-11-09
Also published as: JP2006134830A

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。

従来、大気圧、または大気圧近傍において、基板（被処理体）の表面にプラズマ処理を施す装置として、大気圧プラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
通常、大気圧プラズマ処理装置としては一対の電極を有する平行平板型のプラズマ処理装置が用いられる。この平行平板型のプラズマ処理装置は、高周波電力が印加された電極間に処理ガスを導入してプラズマを発生し、該発生したプラズマによって当該電極間に配された基板の表面にプラズマ処理を施す。
従来、プラズマ処理装置によってプラズマ処理が施される基板はプリント基板やプラスチックフィルムなど比較的小型の基板であり、プラズマ処理装置は、プリント基板の半田濡れ性改善処理やプラスチックフィルムの表面改質処理、例えば、親液性または撥水性向上などを行っていた。

ところで、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（organic electroluminescence）ディスプレイなどの表示装置用のガラス基板は、その表面に所定の材料をインクジェット法などによって塗布して成膜する工程を経て製造されることから、成膜の品質を向上すべく、成膜の前に表面改質処理が施される。そして、これら表示装置用のガラス基板の表面改質処理にもプラズマ処理装置が用いられる。表示装置用のガラス基板は、近年、大型化している。

大気圧プラズマ装置においては、プラズマを安定的に発生させるために、基板表面とそれに対向する電極との間に形成される放電ギャップ長の管理が重要な要素となる。従来は、放電ギャップ長を管理するためには、電極間ギャップを固定させておくことが必要不可欠であるとされているが、基板の厚さに誤差があったり、基板に反りやうねりがあったりした場合には、基板の面内での位置によって放電ギャップ長が変化してしまうので、放電ギャップ長の管理が難しく、処理する基板が大きい場合には特に難しい。このようなことから、プラズマを照射する基板の形状によっては、必要な放電ギャップ長を得ることができなくなってしまい、その結果として、プラズマの当り具合の差により、基板に処理ムラを生ずるという問題がある。

特開２００３−２７３０８４号公報

本発明の目的は、被処理面に処理ムラを生ずることなく、全体を均一に処理することができるプラズマ処理装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のプラズマ処理装置は、電圧を印加した一対の電極間に供給した処理ガスを活性化させてプラズマを発生させ、該プラズマにより、被処理体における被処理面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記被処理体を搬送する搬送手段で構成され、前記プラズマが前記被処理面に沿って相対的に移動するように前記電極と前記被処理体とを相対移動させる相対移動機構と、
前記一対の電極間に形成される電極間ギャップの長さである電極間ギャップ長を変化させる電極間ギャップ長可変機構と、
前記電極に対する前記被処理面の高さを計測する高さ計測手段と、
前記電極に対する前記被処理面の高さに関する情報に基づいて前記電極間ギャップ長可変機構を作動させ、前記電極間ギャップ長を調整する電極間ギャップ長調整手段と、
前記処理ガスを供給する処理ガス供給口を有する処理ガス供給部とを備え、
前記一対の電極は、前記被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置されているとともに、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなし、
前記処理ガス供給口は、一方の前記電極を貫通するとともに、前記搬送方向と直交する方向に沿って細長く開口し、
前記高さ計測手段は、前記被処理面の四隅付近および中央部における高さを同時に計測可能なように、５個以上設けられており、
前記被処理面のうちの、前記プラズマが照射される部位の前記電極に対する高さに応じて、前記電極間ギャップ長調整手段により前記電極間ギャップ長を調整しつつ、前記プラズマを前記被処理面に沿って相対的に移動させて前記被処理面をプラズマ処理することを特徴とする。

このようなプラズマ処理装置によれば、被処理体に反りやうねり等の変形が生じていたり厚さの不均一があったりして被処理面の高さが一定でなかった場合であっても、プラズマの発生態様が変化することなく安定するとともに、被処理面に対するプラズマの当たり具合もほぼ一定に保たれるので、被処理面の全体を、ムラを生じることなく均一にプラズマ処理することができる。特に、大型の被処理体に対しても、上記効果を十分に発揮することができる。
また、従来の大気圧プラズマ処理装置では、ギャップおよび整合器の調整に時間がかかり、装置を安定稼動させるまではカット・アンド・トライの繰り返しであるが、本発明のプラズマ処理装置によれば、電極間ギャップが自動的に調整されるので、短期間で安定稼動させることができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記電極間ギャップ長調整手段は、前記被処理面と前記被処理面に対向する電極との間に形成される放電ギャップの長さである放電ギャップ長が可及的に一定となるように、前記電極間ギャップ長を調整することが好ましい。
これにより、被処理面に対するプラズマの当たり具合をさらに高いレベルで均一にすることができるので、被処理面の全体をより均一にプラズマ処理することができる。

本発明のプラズマ処理装置では、前記一対の電極のうち、前記被処理面側に位置する電極は、前記電極間ギャップ長可変機構の作動によって移動し、前記被処理面と反対側に位置する電極は、固定的に設置されていることが好ましい。
これにより、簡単な構造で、電極間ギャップ長を変化させることができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記相対移動機構は、前記被処理体を搬送する搬送手段で構成され、
前記一対の電極は、前記被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置されているとともに、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなしていることが好ましい。
これにより、プラズマ処理装置を小型化することができ、被処理体が大型のものである場合であっても、プラズマ処理装置のレイアウトを容易にすることができる。

本発明のプラズマ処理装置では、一方の電極と前記被処理体との間の空間に供給された処理ガスを回収するガス回収部をさらに備えることが好ましい。
これにより、プラズマが拡散するのを確実に防止することができ、プラズマ処理領域の制御を容易に行うことができる。
本発明のプラズマ処理装置では、前記搬送手段は、ローラーコンベアであることが好ましい。
これにより、被処理体を一対の電極の間の空間に安定して搬送することができ、もってプラズマ処理の均一化をより充分に達成することができる。

以下、本発明のプラズマ処理装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の実施形態を示す斜視図である。
図１に示すように、プラズマ処理装置（大気圧プラズマ処理装置）１は、例えばガラス基板のような平板状のワーク（被処理体）２を搬送する搬送手段としての第１のコンベア３および第２のコンベア４と、ワーク２に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理部５と、ワーク２の被処理面２１の高さを計測するワーク計測部６とを備える。

第１のコンベア３は、互いに平行に配置された複数のローラー７からなるローラーコンベア８を有し、各ローラー７はワーク２の裏面（被処理面２１と反対側の面）を支持する。また、第１のコンベア３は、図示しないモータによってローラー７を回転させることによってワーク２を自在に搬送する。ローラー７の表面は絶縁体、例えば、セラミックスやゴムで覆われる。これにより、第１のコンベア３とワーク２とが導通してワーク２が帯電するのを防止できる。特に、ローラー７の表面をゴムで覆った場合、ワーク２に傷が付くのを防止することもでき、好ましい。また、第１のコンベア３の上方は作業空間に開放されており、作業者が未処理のワーク２を投入し、若しくはプラズマ処理済みのワーク２を回収するワーク投入口として機能する。

第２のコンベア４は、第１のコンベア３と同様の構成を有し、プラズマ処理部５を挟んで第１のコンベア３と縦列に配置される。
また、第１のコンベア３および第２のコンベア４におけるローラーコンベア８の高さは、プラズマ処理部５における後述の処理空間２４とほぼ同じ高さに設定される。したがって、第１のコンベア３および第２のコンベア４は、ワーク２をプラズマ処理部５における処理空間２４へ搬送する。
ワーク計測部６は、第２のコンベア４の上方に配置されている。ワーク計測部６では、ワーク２の被処理面２１の高さを計測する。このワーク計測部６については、後述する。

プラズマ処理部５は、上述したように第１のコンベア３および第２のコンベア４の間に配置されている。プラズマ処理装置１では、ワーク計測部６にてワーク２の被処理面２１の高さを計測した後、第１のコンベア３および第２のコンベア４の作動によって図１中の奥側から手前側に向かってワーク２を搬送することによりプラズマ処理部５を通過させつつ、ワーク２の被処理面２１に対しプラズマ処理を行う。これにより、被処理面２１の全面に対しプラズマ処理を行うことができる。このように、プラズマ処理装置１では、プラズマ処理時におけるワーク２の搬送方向（以下、「ワーク搬送方向」と言う）は、図１中の白抜き矢印方向である。

図２は、図１に示すプラズマ処理装置におけるプラズマ処理部の内部構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上方」、下側を「下方」と言う。
図２に示すように、プラズマ処理部５の内部には、上下動可能に設置された上部電極部１０と、該上部電極部１０に対してワーク２の搬送経路を挟んで対向するように下方に固定的に設置された下部電極１１と、上部電極部１０を上下動させる電極間ギャップ長可変機構９とが設けられている。

上部電極部１０と下部電極１１との間の空間は、プラズマを発生させてプラズマ処理を行う処理空間２４を構成する。
上部電極部１０の両端部は、それぞれ、リニアガイド９１によって支持されている。上部電極部１０は、両リニアガイド９１に案内され、上下方向にスムーズに移動可能になっている。

上部電極部１０の一端側の近傍には、サーボモータ９２と、サーボモータ９２により回転駆動されるボールねじ等の送りねじ９３と、送りねじ９３に螺合するねじ孔を有する可動片９４とが設置されている。サーボモータ９２は、プラズマ処理部５の本体に形成された固定部９５に固定されている。可動片９４は、上部電極部１０の一端に固定されている。

サーボモータ９２が回転すると、可動片９４が上下動し、これに伴って上部電極部１０も上下動して、例えば図２中の二点鎖線で示す位置へ変位することができる。これにより、上部電極部１０と下部電極１１との間に形成される電極間ギャップの長さである電極間ギャップ長（図４中のＬ_１で示す長さ）が変化する。
このように、本実施形態では、リニアガイド９１、サーボモータ９２、送りねじ９３および可動片９４により、電極間ギャップ長可変機構９が構成される。

図３は、図２中から、上部電極部１０の外装のカバーと、電極間ギャップ長可変機構９とを取り去った状態を示す斜視図である。
図３に示すように、上部電極部１０内には、印加電極１４と、印加電極１４の下側に接合された誘電体１５とが設置されている。印加電極１４は、導電性の材料、例えば、銅などで構成され、誘電体１５は、セラミックス、例えば、ＳｉＯ_２などで構成されている。
下部電極１１は、接地されており、アース電極として機能する。

プラズマ処理部５は、上部電極部１０の印加電極１４に高周波電力を供給する高周波電源１２と、高周波電源１２および印加電極１４の間に介在し、高周波電力を整合する整合器（Matcher）１３とをさらに有している。高周波電源１２は、印加電極１４に例えば周波数が数百Ｈｚ〜１００ＭＨｚであって、出力が数十Ｗ〜数ｋＷである高周波電力を供給する。整合器１３は、印加電極１４からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力の印加電極１４への供給効率を最大にする。具体的には、整合器１３および印加電極１４の間を流れる電流の変動に応じたインピーダンスの変動を補正する。

印加電極１４は、整合器１３と導電性の電極接続部１６を介して接続され、整合器１３によって整合された高周波電力が印加される。高周波電力が印加された印加電極１４は、対向する下部電極１１との間に高周波電界Ｅを発生する。このとき、誘電体１５は印加電極１４および高周波電界Ｅが直接接触するのを防止してアーク放電などの異常放電の発生を防止する。誘電体１５の厚みは、厚すぎると高周波電界Ｅを発生するために高電圧を要することがあり、薄すぎると高周波電力印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがあるため、通常は、０．０１〜４ｍｍ程度であることが好ましい。
本実施形態では、印加電極１４、誘電体１５および下部電極１１は、それぞれ、ワーク搬送方向（図３中の白抜き矢印で示す方向）と直交する方向に沿って細長い形状をなしている。また、印加電極１４および誘電体１５には、ワーク搬送方向と直交する方向に沿って細長く延びるスリット状の処理ガス供給口１８が貫通するように形成されている。

図４は、図２中のＩ−Ｉ線での断面図である。なお、以下の説明では、図４中の上側を「上方」、下側を「下方」と言う。また、図４中の白抜き矢印方向がワーク搬送方向である。
図４に示すように、上部電極部１０内には、印加電極１４および誘電体１５を上下方向に貫通する処理ガス供給口１８を有する処理ガス供給部２３が設けられている。

印加電極１４や誘電体１５の上方は、逆升状のカバー１７により覆われている。カバー１７は、印加電極１４および誘電体１５によって下方の開口部が閉鎖されて、内部に処理ガス供給流路２０を形成する。該処理ガス供給流路２０には、カバー１７の端部に接続された図示しない処理ガス供給装置から供給された混合ガスが充填され、該混合ガスは処理ガス供給口１８から噴出する。処理ガス供給口１８は、ワーク搬送方向と直交する方向に沿って細長くスリット状に開口しており、印加電極１４の長手方向に沿って一様に混合ガスを噴出する。

該混合ガスは、Ｏ_２ガスやＣＦ_４ガスなどの処理ガスと、Ｈｅガスなどのキャリアガスから成り、混合ガスの導入量としては、例えば、数十ＳＣＣＭ〜数ＳＬＭであることが好ましい。また、処理ガスとキャリアガスの混合割合は、プラズマ処理の種類によって異なるが、処理ガスの割合が大きすぎると、高周波電界Ｅにおいて放電が発生せず、若しくは、プラズマ処理の効率向上に寄与しないため、例えば、処理ガスの割合が０.１〜１０体積％であることが好ましい。
処理ガス供給口１８から噴出された混合ガスのうち処理ガスは、処理空間２４に形成された高周波電界Ｅに流入し、放電によって活性化されてプラズマ、例えば、イオンやラジカルになる。該プラズマはワーク２の表面に接触してプラズマ処理を施す。

ワーク搬送方向に関してカバー１７の両側（前方および後方）には、それぞれ、ガス回収部１９ａ、１９ｂが隣接して設けられている。各ガス回収部１９ａ、１９ｂは、ワーク搬送方向と直交する方向に細長い直方体状の筐体で構成され、ワーク搬送方向と直交する方向に沿ってスリット状に細長く形成されたガス回収口１９１ａ、１９１ｂを有している。ガス回収部１９ａ、１９ｂの内部は、ガス回収部１９の端部に接続された図示しない排気ポンプによって排気されるため、ガス回収部１９の内部は排気流路２７として機能し、該排気流路２７は、ガス回収口１９１ａ、１９１ｂを介して処理空間２４に存在するプラズマ（活性化された処理ガス）やキャリアガスを回収する。

図４において、処理ガス供給口１８から噴出されガス回収部１９によって回収される混合ガスの流れを黒矢印で示す。ガス回収部１９ａのガス回収口１９１ａは、ワーク搬送方向に関して、印加電極１４の前端１４２や下部電極１１の前端１１２よりさらに前方に位置している。処理ガス供給口１８からガス回収口１９１ａまでの間には、ワーク２の移動方向と同方向に流れる気流、すなわちパラレルフローが形成される。

これに対し、ガス回収部１９ｂのガス回収口１９１ｂは、ワーク搬送方向に関して、印加電極１４の後端１４１や下部電極１１の後端１１１よりさらに後方に位置している。処理ガス供給口１８からガス回収口１９１ｂまでの間には、ワーク２の移動方向と反対方向に流れる気流、すなわちカウンターフローが形成される。
このような構成により、処理空間２４に外気が流入するのを確実に防止することができ、処理空間２４のプラズマを安定的に発生させることができる。

図５は、図１に示すプラズマ処理装置１のワーク計測部６の内部構成を示す斜視図である。
図５に示すように、ワーク計測部６内には、下部電極１１に対するワーク２の被処理面２１の高さを計測する高さ計測手段６１が設けられている。高さ計測手段６１は、５個設けられている。５個の高さ計測手段６１は、ワーク２が第２のコンベア４によって所定の位置に搬送されたときに、被処理面２１の四隅付近および中央に対して対向するような位置にそれぞれ設置されている。

本実施形態における高さ計測手段６１は、レーザー光を投光および受光してドップラー効果を利用して計測を行うレーザー変位計で構成されている。各高さ計測手段６１により、被処理面２１の四隅付近および中央の５箇所の高さを同時に計測することができる。
なお、高さ計測手段６１としては、レーザー変位計に限らず、他の光学式センサ、超音波センサ、機械式センサなど、いかなるものでもよい。

図６は、図１に示すプラズマ処理装置１の電気的接続関係を示すブロック図である。
図６に示すように、高周波電源１２は、整合器１３に接続されており、該整合器１３は、印加電極１４に接続されている。これにより、高周波電源１２は、印加電極１４と電気的に接続され、高周波電源１２は所定の高周波電力を印加電極１４に供給する。
所定の高周波電力を供給された印加電極１４は、下部電極１１に向けて放電を行うことによって処理空間２４に高周波電力を印加して高周波電界Ｅを形成する。これにより、処理空間２４に供給されている処理ガスが活性化してプラズマが発生する。
また、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理装置１の各部を制御する制御部２５を有している。制御部２５は、後述するようなプラズマ処理装置１の一連の動作を実現させるための各種プログラムを記憶した記憶部と、該プログラムを実行するＣＰＵとを備えたコンピュータで構成されている。

制御部２５は、高周波電源１２、整合器１３、第１のコンベア３および第２のコンベア４のローラーコンベア８、電極間ギャップ長可変機構９の作動をそれぞれ制御する。また、プラズマ処理装置１には、処理ガス供給口１８から噴出するガスの流量を制御するガス流量コントローラー２６が設けられており、該流量コントローラー２６も制御部２５により制御される。

制御部２５は、第１のコンベア３および第２のコンベア４のローラーコンベア８を駆動するサーボモータ（図示せず）をオープンループ制御することにより、第１のコンベア３および第２のコンベア４上でのワーク２の位置を制御する。あるいは、ワーク２の位置を検出するセンサーを設けてクローズドループ制御を行うことによってワーク２の位置を制御するようにしてもよい。
また、制御部２５は、電極間ギャップ長可変機構９のサーボモータ９２をオープンループ制御することにより、電極間ギャップ長Ｌ_１の大きさを制御する。あるいは、電極間ギャップ長Ｌ_１を検出するセンサーを設けてクローズドループ制御を行うことによって電極間ギャップ長Ｌ_１を制御するようにしてもよい。

以下、プラズマ処理装置１がワーク２に対しプラズマ処理を施す場合のプラズマ処理装置１の一連の動作を順を追って説明する。
まず、作業者が第１のコンベア３のローラーコンベア８上にワーク２を載置する。ワーク２が第１のコンベア３上に載置されたら、第１のコンベア３および第２のコンベア４が作動し、ワーク２を第２のコンベア４上の所定位置へ搬送する。これにより、ワーク２は、ワーク計測部６内に入り、被処理面２１が５個の高さ計測手段６１と対向する。
この状態で、５個の高さ計測手段６１が、被処理面２１の四隅付近および中央の５箇所の高さを同時に計測する。各高さ計測手段６１は、計測結果を示す信号を制御部２５へ出力する。

制御部２５は、各高さ計測手段６１から入力された信号に基づいて、被処理面２１内の５箇所の高さに関するデータ（情報）を得、このデータを記憶する。さらに、制御部２５は、被処理面２１内の５箇所の高さデータに基づいて、補間演算を行うことにより、被処理面２１内の他の場所での高さデータを取得し、これを記憶する。以上により、制御部２５は、被処理面２１の全域の高さデータを得ることができる。

制御部２５は、上記のようにして取得した被処理面２１の高さデータに基づいて、電極間ギャップ長可変機構９を作動させることにより、電極間ギャップ長Ｌ_１を微調整する。例えば、ワーク２の厚さが厚く、被処理面２１の平均高さが高い場合には、電極間ギャップ長Ｌ_１を大きくし、逆に、ワーク２の厚さが薄く、被処理面２１の平均高さが低い場合には、電極間ギャップ長Ｌ_１を小さくする。

次いで、制御部２５は、現時点での電極間ギャップ長Ｌ_１に対するインピーダンスを算出する。制御部２５は、電極間ギャップ長Ｌ_１からインピーダンスを算出するための演算式を予め記憶しており、この演算式を用いて、インピーダンスを算出する。
制御部２５は、算出したインピーダンス値に基づいて、整合範囲内であるか否かを判断する。もし、インピーダンス値が、放電（着火）しにくいような値であった場合には、高周波電源１２の出力を調整して、放電（着火）し易い状態とする。

次いで、上記のようにして調整された出力で高周波電源１２が作動し、高周波電力を印加電極１４に供給する。これにより、印加電極１４は処理空間２４に高周波電力を印加して高周波電界Ｅを形成する。そして、処理ガスを含む混合ガスが処理ガス供給口１８から印加電極１４の長手方向に沿って一様に噴出する。これにより、処理ガス供給口１８から噴出された混合ガスのうち処理ガスは、処理空間２４に形成された高周波電界Ｅに流入し、放電によって活性化されてプラズマとなる。

次いで、第２のコンベア４がワーク２を第１のコンベア３に向けて比較的遅い速度で搬送する。ワーク２は、第１のコンベア３に向けて搬送される間に処理空間２４を通過するので、被処理面２１全体が高周波電界Ｅによって走査される。上述したように高周波電界Ｅにはプラズマが発生しているので、被処理面２１の全域にプラズマ処理が施される。
ワーク２が処理空間２４を通過する間、制御部２５は、被処理面２１の高さデータに基づいて電極間ギャップ長可変機構９を作動させ、電極間ギャップ長Ｌ_１を逐次調整する。すなわち、本実施形態では、制御部２５は、電極間ギャップ長調整手段としての機能を有している。

制御部２５は、被処理面２１のうちの、プラズマが照射されている部位（処理空間２４を通過している部分）の高さに応じて、電極間ギャップ長可変機構９を作動させ、被処理面２１と上部電極部１０との間に形成される放電ギャップの長さである放電ギャップ長（図４中のＬ_２で示す長さ）が可及的に一定となるように電極間ギャップ長Ｌ_１を逐次調整しながら、ワーク２を搬送していき、被処理面２１をプラズマ処理する。

本発明では、ワーク２に反りやうねり等の変形が生じていたり厚さの不均一があったりして被処理面２１の高さが一定でなかった場合であっても、上記のような制御を行うことにより、放電ギャップ長Ｌ_２をほぼ一定に保つことができるので、プラズマの発生態様が変化することなく安定するとともに、被処理面２１に対するプラズマの当たり具合も一定に保たれるので、被処理面２１の全体を、ムラを生じることなく均一にプラズマ処理することができる。
なお、ワーク２が処理空間２４を通過する際、ガス回収部１９ａ、１９ｂは、処理空間２４に存在するプラズマやキャリアガスを回収する。
処理空間２４を通過したワーク２は、第１のコンベア３のローラーコンベア８まで搬送され、作業者は該搬送されたワーク２を取り出す。これにより、ワーク２に対するプラズマ処理が終了する。

本実施形態のプラズマ処理装置１では、ワーク２を載置するステージが必要ないので、プラズマ処理装置１を小型化することができ、大型のワーク２に対して処理を行う場合であっても、プラズマ処理装置１のレイアウトを容易にすることができる。
また、上述したプラズマ処理装置１では、第１のコンベア３および第２のコンベア４はローラーコンベア８を有し、該ローラーコンベア８によってワーク２を搬送するので、ワーク２を処理空間２４に安定して搬送することができ、もってプラズマ処理の均一化をより充分に達成することができる。

また、上述したプラズマ処理装置１では、処理ガス供給口１８が印加電極１４および誘電体１５を貫通して開口するので、混合ガスを処理空間２４に発生する高周波電界に確実に供給することができ、安定したプラズマを形成することができる。
さらに、上述したプラズマ処理装置１では、ガス回収部１９ａ、１９ｂを設けたことにより、プラズマが拡散するのを確実に防止することができ、プラズマ処理領域の制御を容易に行うことができる。

以上、本発明のプラズマ処理装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、プラズマ処理装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができる。
例えば、上記実施形態のプラズマ処理装置１における高さ計測手段６１は、ワーク２を停止させた状態で被処理面２１の高さを計測するが、このような構成に限らず、例えば、処理空間２４の入口付近に高さ計測手段６１を設け、ワーク２を搬送してこの高さ計測手段６１の下を通過させながら被処理面２１の高さを連続的に計測するようにしてもよい。

また、高さ計測手段６１の構成数も本実施例のように５つである必要はない。例えば高さ計測手段６１をワーク２の流れ方向に対して平行に３つ配置し、それらの直下を通過する際に計測するようにしても構わない。
また、上記実施形態のプラズマ処理装置１は、被処理面２１の高さを計測する高さ計測手段６１を備えていたが、本発明では、高さ計測手段６１を備えないものでもよい。その場合には、別個の高さ計測装置を用い、予め別の工程（外段取り）として被処理面２１の高さを計測しておき、その計測結果をプラズマ処理装置に入力するようにすればよい。

また、電極間ギャップ可変機構９の構成は、図２に示すような送りねじ９３を用いたものに限らず、例えばカム機構、リンク機構などいかなる機構を利用するものでもよい。また、上部電極部１０の両端にそれぞれ高さ調整機構を設け、上部電極部１０の両端の高さを独立して制御可能とし、上部電極部１０を下部電極１１に対して傾斜させることができるように構成してもよい。

印加電極１４に印加される電力は、高周波によるものに限られず、パルス波やマイクロ波によるものであってもよい。
印加電極１４および下部電極１１の材料としては、銅の他に、アルミニウムなどの金属単体、ステンレス、真鍮などの合金、金属間化合物などが挙げられる。
また、誘電体１５の材料としては、ＳｉＯ_２に限られず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどのプラスチック、ガラス、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２などの金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）などの複酸化物などを用いることができる。ここで、２５℃における比誘電率が１０以上のものである誘電体１５を用いれば、高周波電界Ｅにおいて、低電圧で高密度のプラズマを発生させることができ、処理効率が向上する。

使用可能な誘電体１５の比誘電率の上限は特に限定されるものではないが、比誘電率が１０〜１００のものが好ましい。比誘電率が１０以上である誘電体１５には、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２などの金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３などの複酸化物が該当する。
また、本発明のプラズマ処理装置が施すプラズマ処理の種類は、親水処理、撥水処理、アッシング処理、成膜処理、ダイシング処理またはエッチング処理などのいずれであってもよい。

本発明のプラズマ処理装置で用いられる処理ガスとしては、電界を印加することによってプラズマを発生するガスであれば、Ｏ_２ガスやＣＦ_４ガスに限定されず、処理目的により種々のガスを用いることができる。
例えば、ワーク２の表面を撥水化する撥水処理では、処理ガスとして、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、ＣＣｌＦ_３、ＳＦ_６などのフッ素含有化合物ガスが用いられる。また、ワーク２の表面を親水化する親水処理では、処理ガスとして、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、空気などの酸素元素含有化合物、Ｎ_２、ＮＨ_３などの窒素元素含有化合物、ＳＯ_２、ＳＯ_３などの硫黄元素含有化合物が用いられる。これにより、ワーク２の表面にカルボニル基、水酸基、アミノ基などの親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸などの親水基を有する重合性モノマーを用いて親水性重合膜を堆積することもできる。

ワーク２の表面に電気的、光学的機能を付加する成膜処理では、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２などの金属酸化物薄膜をワーク２の表面に形成するために、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎなどの金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラートなどの処理ガスが用いられる。
エッチング処理やダイシング処理では、ハロゲン系ガスが用いられ、レジスト処理や有機物汚染の除去では、酸素系ガスが用いられる。表面クリーニングや表面改質では、Ａｒ、Ｎ_２などの不活性ガスが処理ガスとして用いられ、不活性ガスのプラズマで表面クリーニングや表面改質が行われる。
キャリアガスとしても、Ｈｅガスに限られず、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅなどの希ガス、Ｎ_２ガスなどが用いることができ、これらは単独でも２種以上を混合した形態でも用いられる。

また、本発明における被処理体としては、表示装置用のガラス基板に限られず、シリコンウエハなどの半導体基板、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などのプラスチック、セラミックなどから成る基板が挙げられる。

本発明のプラズマ処理装置の実施形態を示す斜視図。図１に示すプラズマ処理装置におけるプラズマ処理部の内部構成を示す斜視図。図２中から、上部電極部の外装のカバーと、電極間ギャップ長可変機構とを取り去った状態を示す斜視図。図２中のＩ−Ｉ線での断面図。図１に示すプラズマ処理装置のワーク計測部の内部構成を示す斜視図。図１に示すプラズマ処理装置１の電気的接続関係を示すブロック図。

符号の説明

Ｅ……高周波電界１……プラズマ処理装置２……ワーク２１……被処理面３……第１のコンベア４……第２のコンベア５……プラズマ処理部６……ワーク計測部６１……高さ計測手段７……ローラー８……ローラーコンベア９……電極間ギャップ長可変機構９１……リニアガイド９２……サーボモータ９３……送りねじ９４……可動片９５……固定部１０……上部電極部１１……下部電極１１１……後端１１２……前端１２……高周波電源１３……整合器１４……印加電極１４１……後端１４２……前端１５……誘電体１６……電極接続部１７……カバー１８……処理ガス供給口１９ａ、１９ｂ……ガス回収部１９１ａ、１９１ｂ……ガス回収口２０……処理ガス供給流路２２……同軸ケーブル２３……処理ガス供給部２４……処理空間２５……制御部２６……ガス流量コントローラー２７……排気流路

Claims

電圧を印加した一対の電極間に供給した処理ガスを活性化させてプラズマを発生させ、該プラズマにより、被処理体における被処理面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記被処理体を搬送する搬送手段で構成され、前記プラズマが前記被処理面に沿って相対的に移動するように前記電極と前記被処理体とを相対移動させる相対移動機構と、
前記一対の電極間に形成される電極間ギャップの長さである電極間ギャップ長を変化させる電極間ギャップ長可変機構と、
前記電極に対する前記被処理面の高さを計測する高さ計測手段と、
前記電極に対する前記被処理面の高さに関する情報に基づいて前記電極間ギャップ長可変機構を作動させ、前記電極間ギャップ長を調整する電極間ギャップ長調整手段と、
前記処理ガスを供給する処理ガス供給口を有する処理ガス供給部とを備え、
前記一対の電極は、前記被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置されているとともに、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなし、
前記処理ガス供給口は、一方の前記電極を貫通するとともに、前記搬送方向と直交する方向に沿って細長く開口し、
前記高さ計測手段は、前記被処理面の四隅付近および中央部における高さを同時に計測可能なように、５個以上設けられており、
前記被処理面のうちの、前記プラズマが照射される部位の前記電極に対する高さに応じて、前記電極間ギャップ長調整手段により前記電極間ギャップ長を調整しつつ、前記プラズマを前記被処理面に沿って相対的に移動させて前記被処理面をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理装置。
前記電極間ギャップ長調整手段は、前記被処理面と前記被処理面に対向する電極との間に形成される放電ギャップの長さである放電ギャップ長が可及的に一定となるように、前記電極間ギャップ長を調整する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記一対の電極のうち、前記被処理面側に位置する電極は、前記電極間ギャップ長可変機構の作動によって移動し、前記被処理面と反対側に位置する電極は、固定的に設置されている請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
前記相対移動機構は、前記被処理体を搬送する搬送手段で構成され、
前記一対の電極は、前記被処理体の搬送経路を挟んで互いに対向して配置されているとともに、前記被処理体の搬送方向と直交する方向に沿って細長い形状をなしている請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
一方の電極と前記被処理体との間の空間に供給された処理ガスを回収するガス回収部をさらに備える請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記搬送手段は、ローラーコンベアである請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。