JP4751750B2 - プラズマ処理装置のステージ構造 - Google Patents

Description

この発明は、大気圧近傍下でプラズマ放電を形成するとともにこのプラズマ放電にガラス基板等の被処理物を晒して表面処理を行なうプラズマ処理装置に関し、特に、該装置において被処理物を設置するための電極を兼ねたステージ構造に関する。

例えば、特許文献１には、大気圧近傍下でガラス基板等をプラズマ処理する装置が記載されている。装置は、上下一対をなす平行平板状の電極を備えている。上側電極は電源に接続され、下側電極は電気的に接地されている。下側電極は、基板を設置するためのステージを兼ねている。ステージ兼下側電極にはピン孔が形成され、このピン孔を通して昇降ピンが出没するようになっている。昇降ピンを下側電極より上に突出させ、処理すべき基板をフォーク状のマニピュレータ等で昇降ピン上に載せる。次いで、昇降ピンを降ろす。これにより、基板を下側電極の上面に載置することができる。そして、上側電極への電圧供給によって上下の電極間に大気圧グロー放電を生成するとともに、電極間に処理ガスを導入する。これによって、基板の表面（上面）の洗浄、撥水化、親水化等の処理を行なうことができる。処理後、昇降ピンを再び上昇させて基板を下側電極から持ち上げる。これにより、処理済み基板をフォーク状マニピュレータで取り出すことができる。
特開２００６−０４９２９９

ステージ兼下側電極に昇降ピン用のピン孔があると、その部分での電界が不均一になり、処理ムラが出来やすい。そこで、上掲文献１に記載の装置では、昇降ピンの上面を導電性にし、処理の際はこの昇降ピンの導電性上面が下側電極の上面と面一になるようにして、ピン孔を昇降ピンで塞ぐ等の工夫がなされている。一方、機械的精度が要求される。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大気圧プラズマ処理装置において、シビアな精度を要求されることなく、処理ムラが出来るのを回避できる電極兼ステージ構造を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、本発明は、被処理物を大気圧近傍のプラズマ放電に晒して表面処理する装置におけるステージ構造であって、
水平な上面に前記被処理物が外周部を突出させるようにして設置されるべき電極を兼ねた主ステージ部と、
前記被処理物の外周部が載せられるべき載置面を有し、前記主ステージ部の平面視外側に近接して配置された昇降部材と、
前記昇降部材を、上位置と下位置との間で昇降させる昇降機構と、
前記主ステージ部の外周に沿って水平に延び、前記被処理物の外周部が設置されるべき外周ステージ部と、
この外周ステージ部を、前記主ステージ部の外周に添うセット位置と、前記主ステージ部の外周から離間した離間位置との間で進退させる外周ステージ進退機構と、
を備え、前記昇降部材が上位置のとき、前記載置面が前記主ステージ部の前記上面から上に突出し、前記昇降部材が下位置のとき、前記載置面が前記主ステージ部の前記上面から上に突出しない高さに位置し、かつ前記下位置の昇降部材が、前記セット位置の外周ステージ部より下に位置し、前記離間位置の外周ステージ部が、前記昇降部材より平面視外側に位置することを特徴とする
この特徴構成によれば、主ステージ部の平面視外側の昇降部材を上位置に位置させ、この昇降部材に被処理物の外周部を支持させた後、昇降部材を下位置に向けて下降させることにより被処理物を主ステージ部に設置することができる。処理後は、昇降部材を下位置から上昇させることにより、被処理物の外周部を該昇降部材にて支持して主ステージ部から持ち上げることができる。したがって、主ステージ部には昇降ピン用のピン孔をはじめとする孔や凹部を形成する必要がない。よって、主ステージ部上での電界を均一化でき、処理ムラを防止することができる。また、下位置の昇降部材は、載置面が前記主ステージ部の上面から突出しない高さに位置するようになっていればよく、シビアな精度を求められることはない。よって、昇降部材及び昇降機構の構成を簡素化でき、製造の容易化を図ることができる。

前記昇降部材が、平面視において前記主ステージ部の外周に沿うように水平に延びていることが好ましい。
前記主ステージ部が、平面視四角形状をなしている場合、
前記昇降部材が、前記主ステージ部の少なくとも互いに対辺をなす２つの外端面にそれぞれ対応する直線部を有し、より好ましくは前記主ステージ部の３つの外端面にそれぞれ対応する直線部を有し、さらに好ましくは前記主ステージ部の４つの外端面にそれぞれ対応する直線部を有し、各直線部が、平面視において前記主ステージ部の対応する外端面に沿うように水平に延びていることが好ましい。この場合、被処理物も平面視四角形状をなしているのが好ましい。
これによって、被処理物の外周部を確実に支持して昇降させることができる。直線部の数や長さは、被処理物の大きさや硬さ等を考慮して適宜設定するとよい。被処理物が小さい場合や硬い場合であれば、少なくとも対辺を支持することにより被処理物が垂れないようにして十分に支持することができる。被処理物が大型であったり薄く軟らかであったりした場合は、３辺を３つの直線部で支持するようにするとよい。
前記昇降部材が、複数の垂直な昇降ピンにて構成され、これら昇降ピンが、前記主ステージ部の周方向に離間して並べられていてもよい。
前記主ステージ部の形状は、平面視四角形に限られず、円形や四角形以外の多角形等の非四角形状であってもよい。
被処理物の形状についても、平面視四角形に限られず、円形や四角形以外の多角形等の非四角形状であってもよい。
前記主ステージ部の形状と被処理物の形状は、相似していることが好ましい。

前記主ステージ部の外周に沿って水平に延び、前記被処理物の外周部が設置されるべき外周ステージ部と、この外周ステージ部を、前記主ステージ部の外周に添うセット位置と、前記主ステージ部の外周から離間した離間位置との間で進退させる外周ステージ進退機構と、を備え、前記下位置の昇降部材が、前記セット位置の外周ステージ部より下に位置し、前記離間位置の外周ステージ部が、前記昇降部材より平面視外側に位置することによって、処理時には外周ステージ部にて被処理物の外周部を支持するようにすることができる。昇降部材が昇降するときは、外周ステージ部を離間位置に位置させることにより干渉を避けることができ、外周ステージ部をセット位置に位置させるときは、昇降部材を下位置に位置させることにより、干渉を避けることができる。

前記外周ステージ進退機構が、前記外周ステージ部を前記主ステージ部の外端面とほぼ直交する水平方向に進退させるようになっていてもよい。
これによって、機構を簡単化することができる。

前記外周ステージ進退機構が、前記外周ステージ部を、平面視において前記主ステージ部の外端面とほぼ直交する方向に、しかも、少なくとも前記セット位置の近傍においては前記セット位置に向かうにしたがって上昇し、前記離間位置に向かうにしたがって下降するように進退させるようになっていてもよい。
これによって、被処理物の外周部が下に垂れていたとしても、これに引っ掛かることなく、しかも垂れた外周部を元のまっすぐの状態に戻すようにして、外周ステージ部をセット位置に位置させることができる。
処理時には昇降部材にて被処理物の外周部を支持するようにしてもよい。

前記被処理物が誘電体である場合には、前記主ステージ部の前記上面が、露出された金属にて構成されているのが好ましい。また、前記外周ステージ部が、金属からなるベース部と、このベース部の上面に設けられた固体誘電体層とを有し、前記固体誘電体層が、前記被処理物の外周部が設置されるべき内側誘電部と、前記被処理物の外周部より外側に配置されるべき外側誘電部とを有しているのが好ましい。
これによって、主ステージ部に固体誘電体層を設けないでも済み、主ステージ部が大面積であっても容易に製造できる。また、外周ステージ部上で助走的なプラズマ放電が起きるようにすることができ、主ステージ部上での正規のプラズマ放電の安定化を図ることができる。

前記外周ステージ部の外側誘電部の厚さと誘電率の比が、被処理物の厚さと誘電率の比と略同じであるのが好ましい。
これによって、外側誘電部上での助走放電の状態を主ステージ部上での正規の放電状態と同様のレベルにすることができる。

前記昇降部材が、前記載置面と交差して前記被処理物の外端面と対向すべき段差面を有していることが好ましい。
これによって、被処理物を段差面で位置決めして主ステージ部に設置することができる。

前記段差面が、上に向かうにしたがって外側へ傾く斜面になっていることが好ましい。
これによって、被処理物の外端部が昇降部材に対し多少ずれていても、段差面をガイドにして、ずれを修正することができ、位置決めの正確性を高めることができる。

本発明は、大気圧近傍（略常圧）の圧力環境での常圧プラズマ処理に特に効果的である。ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０⁴〜５０．６６３×１０⁴Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａが好ましく、９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａがより好ましい。

本発明によれば、主ステージ部に昇降ピン用のピン孔をはじめとする孔や凹部を形成する必要がない。したがって、主ステージ部上での電界を均一化でき、処理ムラを防止することができる。また、下位置の昇降部材は、載置面が前記主ステージ部の上面から突出しない高さに位置するようになっていればよく、シビアな精度を求められることはない。したがって、昇降部材及び昇降機構の構成を簡素化でき、製造の容易化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は、常圧プラズマ処理装置Ｍの概略構成を示したものである。常圧プラズマ処理装置Ｍは、処理ユニット１０と、ステージ２０を備えている。処理ユニット１０は、２つ（複数）の電極１１，１１と、プロセスガス導入部１２と、吸引ノズル１３と、カーテンガスノズル１４とを有して、図１の紙面と直交する方向（前後方向）に延びている。

電極１１は、四角形断面をなして前後方向に延びている。２つの電極１１，１１は、スリット状の隙間１１ａを介して長手方向と直交する幅方向（左右）に並べられている。以下、２つの電極１１，１１を互いに区別する際は、左側の電極１１の符号にＬを付し、右側の電極１１にＲを付すことにする。各電極１１の下面には、セラミック板等からなる固体誘電体層１５が設けられている。これら電極１１は、それぞれ電源回路１に接続されており、電源電極となっている。

電極１１の上部にプロセスガス導入部１２が設けられている。プロセスガス導入部１２は、プロセスガス源２に接続されている。詳細な図示は省略するが、プロセスガス導入部１２は、スリットやチャンバーを有し、プロセスガス源２からのプロセスガスを前後方向（図１の紙面直交方向）に均一化するようになっている。この均一化されたプロセスガスが、電極１１，１１間の隙間１１ａを通して下端の噴出し口１０ａから均一に噴き出させるようになっている。
プロセスガスとしては、処理目的に合わせたガス種が用いられている。例えば、撥水化処理ではＣＦ_４等のフッ化炭素化合物と窒素が用いられている。

２つの電極１１，１１は、吸引ノズル１３によって左右から挟まれている。吸引ノズル１３の下面は、電極１１の下面（固体誘電体層１５の下面）とほぼ面一になっている。この吸引ノズル１３の下面に吸引口１３ａが配置されている。吸引ノズル１３の上端部に真空ポンプ等の排気装置３が接続されている。処理済みのガスが吸引ノズル１３から吸い込まれ、排気装置３から排気されるようになっている。

吸引ノズル１３の更に左右外側には、カーテンガスノズル１４が設けられている。カーテンガスノズル１４の下面は、吸引ノズル１３の下面とほぼ面一になっており、この下面が開口して噴出し口１４ａを形成している。カーテンガスノズル１４の上端部にカーテンガス源４が接続されている。カーテンガスとして例えば窒素が用いられている。
処理ユニット１０の底面の右端部には底面延長板１６が設けられている。

処理ユニット１０にはユニット移動機構５が接続されている。このユニット移動機構５によって処理ユニット１０が左右（電極１１の長手方向と直交する方向）に往復移動されるようになっている。

処理ユニット１０の下方にステージ２０が設置されている。ステージ２０は、中央の主ステージ部２１と、外周ステージ部２２とを備えている。
図２に示すように、主ステージ部２１は、平面視四角形のアルミニウム等の金属板で構成され、電気的に接地されている。主ステージ部２１は、電源電極１１に対する接地電極の役目を兼ねている。主ステージ部２１の上面（第１金属表面２１ａ）には固体誘電体層が設けられておらず、該金属表面２１ａが露出されている。

図１に示すように、主ステージ部２１上に処理物としてガラス（誘電体）製の基板Ｗが設置されるようになっている。ガラスすなわち誘電体からなる基板Ｗは、接地電極としての主ステージ部２１の固体誘電体層の役目を果たす。
主ステージ部２１の上面は、基板Ｗよりも少し小さい。したがって、基板Ｗを主ステージ部２１に設置すると、基板Ｗの外周部が主ステージ部２１から突出するようになっている。

主ステージ部２１には、基板Ｗを昇降させるための昇降ピンが設けられておらず、主ステージ部２１の上面には昇降ピン用孔等の孔や凹部が形成されていない。

図２に示すように、主ステージ部２１の平面視外側には、該主ステージ部２１の４つの外縁にそれぞれ対応して、４つの外周ステージ部２２が設けられている。外周ステージ部２２は、主ステージ部２１と略同じ高さに配置されている。

図１に示すように、各外周ステージ部２２は、主ステージ部２１とは別体をなすアルミニウム等の金属板からなるベース部２４と、このベース２４の上面（第２金属表面２４ａ）に設けられた固体誘電体層２５と、これらベース部２４及び固体誘電体層２５の外端部に設けられた絶縁性の枠２３とを有し、主ステージ部２１の対応する縁に沿うように水平に延びている。ベース板２４は、電気的に接地されている。

固体誘電体層２５は、アルミナ等のセラミック板で構成され、ベース部２４の上面２４ａの全体を覆っている。固体誘電体層２５の上面と内端面（主ステージ部２１を向く面）との角には、段差が形成され、内側すなわち主ステージ部２１側の部分（内側誘電部２６）が外側の部分（外側誘電部２７）より薄くなっている。外側誘電部２７は、ちょうど基板Ｗの厚さ分だけ内側誘電部２６より上に突出している。

外側誘電部２７の厚さと誘電率の比は、基板Ｗの厚さと誘電率の比と略同じになるように設定されている。したがって、固体誘電体層２５の誘電率が基板Ｗの２倍である場合には、外側誘電部２７の厚さは、基板Ｗの略２倍に設定されている。ガラス製基板Ｗの比誘電率がε_Ｗ＝５．３〜６．５程度、厚さがｔ_Ｗ＝０．５〜０．７ｍｍ程度であり、固体誘電体層２５の比誘電率がε_２５＝９〜１１程度である場合、外側誘電部２７の厚さは、ｔ_２７＝０．６９〜１．４５ｍｍ程度になるように設定されている。例えば、基板Ｗが比誘電率ε_Ｗ＝５、厚さｔ_Ｗ＝０．７ｍｍ程度である場合、比誘電率ε_２５＝１０のアルミナからなる固体誘電体層２５の外側誘電部２７の厚さｔ_２７は、ｔ_２７＝１．４ｍｍ程度に設定されている。

図２に示すように、４つの外周ステージ部２２には、外周ステージ進退機構４０がそれぞれ接続されている。各外周ステージ進退機構４０は、シリンダ等を含み、対応する外周ステージ部２２を、セット位置と離間位置との間で主ステージ部２１の外端面と直交する水平方向に進退させるようになっている。４つの外周ステージ進退機構４０は、互いに同期して駆動されるようになっている。

図５及び図６に示すように、セット位置の外周ステージ部２２は、主ステージ部２１の対応する外端面に突き当てられるようになっている。このとき、外周ステージ部２２の内側誘電部２６の上面が、主ステージ部２１の上面と面一に連続するようになっている。この内側誘電部２６上に基板Ｗの外周部が載せられ、内側誘電部２６と外側誘電部２７の間の段差面に基板Ｗの外端面が宛がわれるようになっている。外側誘電部２７は、基板Ｗより外側に位置され、この外側誘電部２７の上面が基板Ｗの上面と面一をなすようになっている。

図１及び図２に示すように、離間位置の各外周ステージ部２２は、主ステージ部２１の対応する縁より水平外側に離れて位置されるようになっている。

図１及び図２に示すように、ステージ２０には、昇降部材３０がさらに備えられている。
昇降部材３０は、前後左右の４つの直線部３０ｆ，３０ｂ，３０ｌ，３０ｒを有している。左右の直線部３０ｌ，３０ｒは、それぞれ前後方向に水平に延びている。奥側の直線部３０ｂは、左右方向に水平に延びている。この奥側直線部３０ｂの両端部に左右の直線部３０ｌ、３０ｒの奥側の端部が一体に連結されている。前側の直線部３０ｆは、左右に水平に延びている。前側直線部３０ｆの長さは、奥側直線部３０ｂ等の他の直線部より短く、前側直線部３０ｆの両端部と左右直線部３０ｌ，３０ｒの前端部との間には、スペースが設けられている。このスペースは、基板Ｗをハンドリングするためのフォーク状マニピュレータ６を通す挿通部になる。

図２に示すように、平面視において、左側直線部３０ｌは、主ステージ部２１の左縁に沿うようになっており、右側直線部３０ｒは、主ステージ部２１の右縁に沿うようになっており、奥側直線部３０ｂは、主ステージ２１の奥側の縁に沿うようになっており、前側直線部３０ｆは、主ステージ２１の前側の縁に沿うようになっている。
上記前後左右の４つの外周ステージ部２２，２２，２２，２２は、離間位置のとき、これら直線部３０ｆ，３０ｂ，３０ｌ，３０ｒの平面視外側に位置するようになっている。

図１に示すように、各直線部３０ｆ，３０ｂ，３０ｌ，３０ｒの上面と内側面との角部には、水平な載置面３１ａと、この載置面３１ａと交差する段差面３１ｂとが形成されている。段差面３１ｂは、上に向かうにしたがって外側へ傾く斜面になっている。

昇降部材３０の各直線部３０ｆ，３０ｂ，３０ｌ，３０ｒは、アルミニウム等の金属で構成されているが、これに限定されるものでなく、樹脂等の絶縁体で構成されていてもよい。
昇降部材３０のアルミ等からなる母材の載置面３１ａ形成面の上に弾性体や発泡体等のクッションシートを設け、このクッションシートの上面が、載置面３１ａを構成していてもよい。

昇降部材３０は、昇降機構５０に接続されている。昇降機構５０は、垂直なシリンダ等を含み、昇降部材３０（４つの直線部３０ｆ，３０ｂ，３０ｌ，３０ｒ）を、主ステージ部２１より上に突出された上位置（図３）と、主ステージ部２１より下に退避した下位置（図５）との間で昇降させるようになっている。４つの直線部３０ｆ，３０ｂ，３０ｌ，３０ｒは一体的に昇降されるようになっている。

図４に示すように、昇降部材３０は、上記の昇降動作の途中、主ステージ部２１の外端面に添い、しかも、載置面３１ａが主ステージ部２１と面一になる位置を経由することになる。
下位置の昇降部材３０は、セット位置の外周ステージ部２２より下に位置している。

上記構成の常圧プラズマ処理装置Ｍの動作を説明する。
図３に示すように、処理ユニット１０を例えばステージ２０の左外側に退避させ、かつ、４つの外周ステージ部２２をそれぞれ離間位置に位置させたうえで、昇降機構５０によって、昇降部材３０を下位置から上昇させて上位置に位置させる。離間位置の外周ステージ部２２は昇降部材３０より平面視外側に位置しているので、干渉を避けることができる。そして、フォーク状マニピュレータ６を用いて、処理すべきガラス基板Ｗの外周部を昇降部材３０の４つの直線部３０ｆ，３０ｂ，３０ｌ，３０ｒの載置面３１ａに載せる。このとき、基板Ｗが多少位置ずれしていても、各直線部３０ｆ，３０ｂ，３０ｌ，３０ｒの斜めをなす段差面３１ｂに基板Ｗの外端縁が当たって案内されることによって基板Ｗの位置ずれを修正することができ、基板Ｗの外周部を各直線部３０ｆ，３０ｂ，３０ｌ，３０ｒの載置面３１ａ上に正確に設置することができる。

続いて、フォーク状マニピュレータ６を基板Ｗの下部から退去させたうえで、昇降機構５０によって昇降部材３０を下げる。やがて、図４に示すように、昇降部材３０の載置面３０ａが主ステージ部２１の上面２１ａと面一をなす位置に達する。このとき、基板Ｗの外周部より内側の主部分Ｗａが主ステージ部２１の上面２１ａに当接する。昇降部材３０はさらに下降され、基板Ｗの外周部から下に離れる。これにより、基板Ｗが、外周部を突出させた状態で主ステージ部２１上にセットされる。基板Ｗは、昇降部材３０の段差面３１ｂで位置補正されているので、主ステージ部２１上に正確にセットすることができる。

昇降部材３０は、さらに下降され、主ステージ部２１及び外周ステージ部２２より下側の下位置に退避される。これによって、外周ステージ部２２の進退動作の際、昇降部材３０が、外周ステージ部２２と干渉しないようにすることができる。
次いで、図５及び図６に示すように、外周ステージ進退機構４０によって４つの外周ステージ部２２を前進させ、主ステージ部２１の４つの外端面に突き当てる。これによって、外周ステージ部２２の内側誘電部２６が、基板Ｗの外周部Ｗｂの下側に宛がわれる。

続いて、図５の矢印に示すように、ユニット移動機構５によって処理ユニット１０を右方向へ移動させていく。すると、図７に示すように、やがて処理ユニット１０の右側の電極１１Ｒが、左側の外周ステージ部２２の外枠２３と、ベース部２４及び固体誘電体層２５との間に跨る所定位置に位置するようになる。この所定位置において、電極１１Ｒの約３〜７割の部分、好ましくは電極１１Ｒの約５割の部分が、ベース部２４及び固体誘電体層２５の上方に在り、残部が外枠２３の上方に在る。
この時、電源回路１から電極１１Ｒへの電圧供給を開始する。これによって、電極１１Ｒと金属製ベース部２４との間に電界が印加され、該電極１１Ｒと外側誘電部２７の間に大気圧プラズマ放電が生成される。これによって、基板Ｗより外側に助走的なプラズマ放電Ｄ２を形成することができる。このとき、ベース部２４は、電極１１Ｒに対する接地電極として機能する。また、外側誘電部２７は、金属製ベース部２４の表面の固体誘電体層として機能し、安定放電に寄与する。外側誘電部２７の厚さと誘電率の設定により、後述する基板Ｗ上での正規のプラズマ放電Ｄ１と略同じ放電状態を得ることができる。
電圧供給開始時に、電極１１Ｒの約３割以上の部分、好ましくは約５割の部分がベース部２４と対向しているので、電極１１Ｒからの電界方向をベース部２４に確実に向かわせることができ、電極１１Ｒから周辺の金属部材に異常放電が起きるのを防止することができる。
電極１１Ｒの一部がベース部２４の上方に入って来ても上記所定位置より左側に位置している間は、電圧供給を停止し、上記所定位置に達した時はじめて電圧供給を行なうので、電極１１Ｒからの電界がベース部２４の外端部に局所的に集中するのを回避できる。これにより、固体誘電体層２５等が損傷するのを防止することができる。

右側電極１１Ｒへの電圧供給を継続しながら、処理ユニット１０をさらに右方向に移動させる。電極１１Ｒの移動に伴い、該電極１１Ｒと外周ステージ部２２との間の助走放電部Ｄ２も右に移動していく。やがて、図８に示すように、左側の電極１１Ｌが上記所定位置に位置するようになる。この時、電源回路１から電極１１Ｌへの電圧供給を開始する。これによって、電極１１Ｌからの異常放電及び電界集中を防止しつつ、該電極１１Ｌと金属ベース部２４との間に電界を印加でき、電極１１Ｂと外側誘電部２７の間にも助走放電Ｄ２を生成することができる。

左側電極１１Ｌが上記所定位置に達するのに前後して、右側電極１１Ｒが、基板Ｗの周縁部Ｗｂの上方に位置し、助走放電Ｄ２が基板周縁部Ｗｂに及ぶようになる。この右側電極１１Ｒと基板周縁部Ｗｂの間にプロセスガスを導入することによって、基板周縁部Ｗｂの表側面をプラズマ処理することができる。このとき、基板周縁部Ｗｂは、内側誘電部２６と共に金属ベース部２４の表面の固体誘電体層として機能し、安定放電に寄与する。

さらに、右側電極１１Ｒは、外周ステージ部２２から主ステージ部２１に跨るようになる。これによって、右側電極１１Ｒと主ステージ部２１の端部との間にも電界が印加される。これにより、右側電極１１Ｒと基板Ｗの主部分Ｗａの端部（周縁部Ｗｂとの境の部分）との間に、正規の大気圧プラズマ放電Ｄ１が形成される。この正規のプラズマ放電部Ｄ１にプロセスガスが導入されることにより、基板主部分Ｗａの端部に対するプラズマ処理を行なうことができる。

この正規のプラズマ処理の開始時には、電極１１Ｒと外周ステージ部２２との間にも電界が形成されているので、電界が、狭小な正規放電部Ｄ１だけに集中するのを防止できる。これによって、電源回路１の損傷を防止することができる。また、基板主部分Ｗａの端部上での放電状態を安定させることができる。さらに、電極１１Ｒは、正規のプラズマ放電Ｄ１に先立ち、外周ステージ部２２上での助走放電Ｄ２によって温度が高められ、該電極１１Ｒの表面の図示しないセラミック製固体誘電層が乾燥される等の放電準備がなされている。したがって、基板主部分Ｗａの端部上での放電状態を一層安定化させることができる。また、電極１１Ｒによる助走放電部Ｄ２と正規放電部Ｄ１が連続しているので、プラズマが２つの放電部Ｄ１，Ｄ２間を行き来でき、全体的に均質なプラズマを得ることができる。

さらに処理ユニット１０を右方向に移動させていくと、右側電極１１Ｒの全体が主ステージ部２１と対向する位置に入るとともに、左側電極１１Ｌが外周ステージ部２２から主ステージ部２１に跨るようになる。これにより、左側電極１１Ｌと基板周縁部Ｗｂとの間にプラズマ放電Ｄ２が形成され、さらには、電極１１Ｌと基板主部分Ｗａの端部との間にもプラズマ放電Ｄ１が形成されるようになる。

そして、図９に示すように、処理ユニット１０全体が外周ステージ部２１上に位置するようになり、各電極１１Ｒ，１１Ｌと外周ステージ部２１との間に電界が印加され、各電極１１Ｒ，１１Ｌと基板主部分Ｗａとの間に正規のプラズマ放電Ｄ１が生成される。この放電部分に噴出し口１０ａからプロセスガスが導入される。これにより、基板主部分Ｗａをプラズマ表面処理することができる。このとき、基板Ｗは、金属製ステージ部２１の固体誘電体層として機能する。したがって、ステージ部２１の表面に固体誘電体層を設ける必要がなく、製造コストを低く抑えることができる。
処理済みのガス（反応副生成物を含む）は、吸引口１３ａから吸込まれ、排出される。さらに、左右外側に窒素ガスカーテンが形成されることにより、プロセスガスの漏れが防止される。
処理ユニット１０の進行方向の前方に延長板１６を設けることにより、外気が放電部Ｄ１に巻き込まれるのを防止でき、処理効率を高めることができる。

処理の終了後は、処理ユニット１０をステージ２０の左右外側へ退避させ、外周ステージ部２２を離間位置に位置させたうえで、昇降部材３０を下位置から上昇させる。やがて、図４に示すように、昇降部材３０の載置面３１ａが主ステージ部２１の上面２１ａと面一の高さに達し、基板Ｗの外周部Ｗｂが載置面３１ａに載る。これによって、基板Ｗが昇降部材３０に支持される。図３に示すように、昇降部材３０を更に上昇させることにより基板Ｗを主ステージ部２１から持ち上げることができる。その後、フォーク状マニピュレータ６を用いて基板Ｗをピックアップする。

このように、プラズマ処理装置Ｍによれば、昇降部材３０によって基板Ｗをステージ２０にセットしたりステージ２０から持ち上げたりすることができる。したがって、ステージ２０に昇降ピンを設ける必要が無く、主ステージ２１の上面２１ａには昇降ピン孔等の孔や凹部が存在しない。よって、主ステージ部上での電界を均一化でき、基板Ｗの主部分Ｗａの全領域にわたって均一に処理することができ、処理ムラを防止することができる。一方、昇降部材３０は、シビアな精度を求められることはなく、構造が簡易であり、製造が容易である。

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、既述の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して説明を省略する。
図１０に示すように、第２実施形態では、離間位置（同図の実線）の外周ステージ部２２が、セット位置（同図の二点鎖線）のときより若干低い高さに位置している。矢印で示すように、外周ステージ進退機構４０は、外周ステージ部２２を、平面視において主ステージ部２１の外端面とほぼ直交する方向に、しかもセット位置に向かうにしたがって上昇し、離間位置に向かうにしたがって下降するように若干斜めに進退させるようになっている。
これによって、基板Ｗの外周部Ｗｂが下に垂れていたとしても、これに引っ掛かることなく、外周ステージ部２２をセット位置に位置させることができる。しかも、外周ステージ部２２をセット位置に移動させる際、垂れた基板外周部Ｗｂを下から押し上げ、まっすぐの状態（同図の二点鎖線）に戻すようにすることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、下位置の昇降部材３０が、セット位置の外周ステージ部を兼ねるようになっていてもよい。すなわち、下位置の昇降部材３０の載置面３１ａが主ステージ部２１の上面２１ａと面一をなし、処理時においても被処理物Ｗの外周部Ｗｂを支持していてもよい。
昇降部材３０が下位置のとき、少なくとも載置面３１ａが主ステージ部２１の上面２１ａから上に突出していなければよい。
昇降部材３０の前側直線部３０ｆ等を省略し、昇降部材３０を３つの直線部で構成してもよく、左右の２つの直線部３０ｌ，３０ｒ又は前後の２つの直線部３０ｆ，３０ｂだけで構成してもよい。
セット位置の外周ステージ部２２と主ステージ部２１の外端面との間に隙間があってもよい。
第２実施形態において、外周ステージ部２２は、少なくともセット位置の近傍においてセット位置に向かうにしたがって上昇し、離間位置に向かうにしたがって下降するように進退するようになっていればよく、例えばセット位置からやや離れた部分では、水平に進退するようになっていてもよい。

本発明は、例えば半導体基板や液晶用基板の製造において、基板の表面をプラズマを用いて洗浄、改質（親水化、撥水化等）、成膜、エッチングないしアッシング等するのに適用可能である。

本発明の第１実施形態に係る常圧プラズマ処理装置を、昇降部材が下位置にあり、外周ステージ部が離間位置にある状態で示す正面断面図である。 上記常圧プラズマ処理装置のステージを、外周ステージ部が離間位置にある状態で示す平面図である。 上記常圧プラズマ処理装置を、昇降部材が上位置にある状態で示す正面断面図である。 上記常圧プラズマ処理装置を、昇降部材の載置面が主ステージ部の第１金属表面と面一の状態で示す正面断面図である。 上記常圧プラズマ処理装置を、昇降部材が下位置にあり、外周ステージ部がセット位置にある状態で示す正面断面図である。 上記常圧プラズマ処理装置のステージを、昇降部材が下位置にあり、外周ステージ部がセット位置にある状態で示す平面図である。 上記常圧プラズマ処理装置を、処理ユニットの右側電極が外周ステージ部上に在る状態で示す正面断面図である。 上記常圧プラズマ処理装置を、処理ユニットが外周ステージ部と主ステージ部に跨る状態で示す正面断面図である。 上記常圧プラズマ処理装置を、処理ユニットが主ステージ部上に在る状態で示す正面断面図である。 本発明の第２施形態に係る常圧プラズマ処理装置のステージを示す正面断面図である。

符号の説明

Ｍ 常圧プラズマ処理装置
Ｗ 基板
１ 電源回路
２ プロセスガス源
３ 排気装置
４ カーテンガス源
５ ユニット移動機構
６ フォーク状マニピュレータ
１０ 処理ユニット
１０ａ 噴出し口
１１（１１１Ｒ，１１Ｌ） 電極
１１ａ 隙間
１２ プロセスガス導入部
１３ 吸引ノズル
１３ａ 吸引口
１４ カーテンガスノズル
１４ａ 噴出し口
１５ 固体誘電体層
２０ ステージ
２１ 主ステージ部
２１ａ 主ステージ部の上面
２２ 外周ステージ部
２３ 外枠
２４ ベース部
２４ａ ベース部の上面
２５ 固体誘電体層
２６ 内側誘電部
２７ 外側誘電部
３０ 昇降部材
３０ｆ 前側直線部
３０ｂ 奥側直線部
３０ｌ 左側直線部
３０ｒ 右側直線部
３１ａ 載置面
３１ｂ 段差面
４０ 外周ステージ進退機構
５０ 昇降機構

Claims (9)

1. 被処理物を大気圧近傍のプラズマ放電に晒して表面処理する装置におけるステージ構造であって、
   水平な上面に前記被処理物が外周部を突出させるようにして設置されるべき電極を兼ねた主ステージ部と、
   前記被処理物の外周部が載せられるべき載置面を有し、前記主ステージ部の平面視外側に近接して配置された昇降部材と、
   前記昇降部材を、上位置と下位置との間で昇降させる昇降機構と、
   前記主ステージ部の外周に沿って水平に延び、前記被処理物の外周部が設置されるべき外周ステージ部と、
   前記外周ステージ部を、前記主ステージ部の外周に添うセット位置と、前記主ステージ部の外周から離間した離間位置との間で進退させる外周ステージ進退機構と、
   を備え、前記昇降部材が上位置のとき、前記載置面が前記主ステージ部の前記上面から上に突出し、前記昇降部材が下位置のとき、前記載置面が前記主ステージ部の前記上面から上に突出しない高さに位置し、かつ前記下位置の昇降部材が、前記セット位置の外周ステージ部より下に位置し、前記離間位置の外周ステージ部が、前記昇降部材より平面視外側に位置することを特徴とするプラズマ処理装置のステージ構造。
2. 前記昇降部材が、平面視において前記主ステージ部の外周に沿うように水平に延び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のステージ構造。
3. 前記主ステージ部が、平面視四角形状をなし、
   前記昇降部材が、前記主ステージ部の少なくとも互いに対辺をなす２つの外端面にそれぞれ対応する直線部を有し、各直線部が、平面視において前記主ステージ部の対応する外端面に沿うように水平に延び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のステージ構造。
4. 前記外周ステージ進退機構が、前記外周ステージ部を前記主ステージ部の外端面とほぼ直交する水平方向に進退させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のプラズマ処理装置のステージ構造。
5. 前記外周ステージ進退機構が、前記外周ステージ部を、平面視において前記主ステージ部の外端面とほぼ直交する方向に、しかも、少なくとも前記セット位置の近傍においては前記セット位置に向かうにしたがって上昇し、前記離間位置に向かうにしたがって下降するように進退させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のプラズマ処理装置のステージ構造。
6. 前記被処理物が誘電体にて構成され、
   前記主ステージ部の前記上面が、露出された金属にて構成され、
   前記外周ステージ部が、金属からなるベース部と、このベース部の上面に設けられた固体誘電体層とを有し、前記固体誘電体層が、前記被処理物の外周部が設置されるべき内側誘電部と、前記被処理物の外周部より外側に配置されるべき外側誘電部とを有し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のステージ構造。
7. 前記外周ステージ部の外側誘電部の厚さと誘電率の比が、被処理物の厚さと誘電率の比と略同じであることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置のステージ構造。
8. 前記昇降部材が、前記載置面と交差して前記被処理物の外端面と対向すべき段差面を有していることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のプラズマ処理装置のステージ構造。
9. 前記段差面が、上に向かうにしたがって外側へ傾く斜面になっていることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置のステージ構造。

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