JPWO2008123142A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理装置の接地電極における噴出口の内面に異常放電が落ちるのを防止する。【解決手段】プラズマ処理装置の接地電極４０における電界印加電極３０を向く放電面４２上に誘電部材６０を配置する。誘電部材６０には電極間の放電空間１ｐに連なる噴出導孔６２を形成し、接地電極４０には噴出導孔６２に連なる噴出口４１を形成する。誘電部材６０における噴出導孔６２の内面を、接地電極４０における噴出口４１の内面より突出させる。誘電部材６０には、接地電極４０との当接面６３から面一に延長された段差面６４を設ける。【選択図】図４

Description

この発明は、プラズマ処理装置に関する。

例えば、特許文献１には、一対の電極が上下に対向して配置されたプラズマ処理装置が記載されている。上側の電極は電源が接続されて電界印加電極となっている。下側の電極は電気的に接地され、接地電極となっている。これら電極の間に電界が印加され大気圧グロー放電が生成されるとともに処理ガスが導入されプラズマ化されるようになっている。下側の接地電極には、スリット状の噴出口が形成されている。この噴出口から上記処理ガスが下方へ吹き出される。接地電極の下方には被処理物が配置されている。この被処理物に上記噴出口からの処理ガスが吹き付けられ、表面処理がなされるようになっている。
接地電極の上面（電界印加電極との対向面）には、アルミナの溶射膜からなる固体誘電体層が形成されている。
特開２００４−００６２１１号公報

上記構造のプラズマ処理装置では、金属からなる接地電極の噴出口の内面が露出していると、そこにアークが落ちるおそれがあった。特に、噴出口の電極印加電極側の端縁に電界が集中し、その端縁に発光強度がより強い放電が起きたり、そこにアークが落ちたりした。そうすると、メタルコンタミネーションやパーティクルが発生し、被処理物に付着するという問題があった。

上記課題を解決するために、本発明は、処理ガスを放電空間でプラズマ化して噴出し、前記放電空間の外部の被処理物配置部に配置された被処理物に接触させ、プラズマ表面処理を行なう装置において、
電源に接続された電界印加電極（ホット電極）と、
前記電界印加電極を向く放電面と、前記被処理物配置部を向く処理面とを有し、電気的に接地された接地電極（アース電極）と、
前記接地電極の放電面に当接されるとともに前記電界印加電極に面して前記放電空間を画成する固体誘電体からなるアース側の誘電部材と、
を備え、前記誘電部材には、前記放電空間に連なる噴出導孔が形成され、
前記接地電極には、前記噴出導孔に連なるとともに前記放電面から前記処理面に貫通する噴出口が形成され、
前記誘電部材における前記噴出導孔の内面が、前記接地電極における前記噴出口の内面の前記放電面側の端縁より噴出口の径方向内側に突出し、
前記誘電部材が、前記接地電極の放電面と当接する当接面と、この当接面から面一に延長されて前記噴出導孔の内面と前記噴出口の内面との間の段差を形成する段差面とを有していることを特徴とする。
これにより、接地電極における噴出口の内面の放電面側の端縁にアークなどの異常放電が落ちるのを防止でき、メタルコンタミネーション及びパーティクルの発生を阻止でき、これらメタルコンタミネーションやパーティクルが被処理物に付着するのを防止できる。

前記噴出口の大きさ及び形状が、該噴出口の貫通方向（接地電極の厚さ方向）に一定であってもよい。これにより、噴出口を容易に形成できるだけでなく、噴出口の内面の放電側の端縁だけでなく内面のどの箇所にもアークなどの異常放電が落ちないようにすることができる。
前記噴出導孔の大きさ及び形状が、該噴出導孔の貫通方向（誘電部材の厚さ方向）に一定であってもよい。これにより、噴出導孔を容易に形成することができる。

前記噴出口の前記処理面側の端部における大きさが、前記放電面側の端部における大きさより小さくなっていてもよい。これによって、接地電極における噴出口の内面の放電面側の端縁にアークなどの異常放電が落ちるのを防止できるとともに、噴出口内への外部雰囲気の巻き込みを防止でき、さらには処理ガスの噴き出しの勢いを確保でき、処理効率を向上させることができる。

前記噴出口の大きさが、前記処理面に近づくにしたがって滑らかに小さくなっていてもよい。これによって、噴出口の内面に電界集中が起きるのを防止でき、異常放電が落ちるのを確実に防止することができる。

前記噴出口の前記処理面側の端部における大きさ及び形状が、前記噴出導孔の大きさ及び形状と略一致していてもよい。これによって、外部雰囲気の巻き込みを十分防止でき、処理ガスの勢いを十分に確保できるとともに、噴出口の内面に異常放電が落ちるのを確実に防止することができる。

前記誘電部材を、前記接地電極に対し前記放電面と平行な面内において誤差を許容しつつ位置規制する位置規制手段を、更に備えるのが好ましい。これによって、誘電部材と接地電極を互いに独立して熱膨張可能にすることができ、両者の膨張差により誘電部材が破損するのを防止することができる。
前記誘電部材を正規の位置に位置させた状態における前記段差面の前記突出方向に沿う幅が、前記誤差の許容量より大きいことが好ましい。これによって、誘電部材の位置決め誤差があっても異常放電が落ちるのを確実に防止することができる。

前記誘電部材とは別体の絶縁体からなり、前記接地電極の噴出口の内面を覆うように設けられた被覆部材を、更に備えていてもよい。これによって、噴出口の内面に異常放電が落ちるのをより確実に防止することができる。

前記被覆部材の厚さが、前記段差面の前記突出方向に沿う幅と略同じであるのが好ましい。これによって、誘電体の噴出導孔の内面と被覆部材の内壁とを面一にでき、被覆部材の角部などの欠けを確実に防止でき、パーティクルの発生を防止することができる。

本発明は、ほぼ大気圧近傍下（常圧下）でのプラズマ処理に好適である。ここで、ほぼ大気圧近傍下（ほぼ常圧）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易化を考慮すると、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、接地電極における噴出口の内面の放電面側の端縁にアークなどの異常放電が落ちるのを防止でき、パーティクルの発生を阻止することができる。

本発明の第１実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置を、図２のI-I線に沿って示す側面断面図である。 図１のII-II線に沿う、上記大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの正面断面図である。 上記処理ヘッドの分解斜視図である。 （ａ）は、上記処理ヘッドの電極部を拡大して示す正面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIVb−IVb線に沿う平面図である。 図４において接地側誘電部材が位置ずれして配置された場合を実線で示し、正規の位置を仮想線で示したものであり、（ａ）は、上記電極部の拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のVb−Vb線に沿う平面図である。 上記処理ヘッドの噴出口及び噴出導孔の配列構造の一例を示す底面図である。 上記処理ヘッドの噴出口及び噴出導孔の配列構造の一例を示す底面図である。 上記電極部の噴出口の変形例を示し、（ａ）は、拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のVIb−VIb線に沿う平面図である。 上記電極部の噴出口の変形例を示す拡大断面図である。 上記電極部の噴出口の変形例を示す拡大断面図である。 上記処理ヘッドの噴出構造の変形例を示す断面図である。 上記処理ヘッドの噴出口及び噴出導孔の形状の変形例を示す底面図である。 上記処理ヘッドの噴出口及び噴出導孔の変形例を示す底面図である。 上記処理ヘッドの噴出口及び噴出導孔の変形例を示す底面図である。 上記処理ヘッドの噴出口及び噴出導孔の変形例を示す底面図である。

符号の説明

Ｗ 被処理物
１ 処理ヘッド
１ａ 処理空間
１ｐ 放電空間
２ 被処理物配置部
３ 電源
２０ フレーム（位置規制手段）
３０ 電界印加電極
４０ 底板（接地電極）
４１ 噴出口
４１ａ 噴出口の放電面側の端縁
４１ｂ 噴出口の処理面側の端縁
４２ 放電面
４３ 処理面
６０ 接地側誘電部材
６２ 噴出導孔
６３ 当接面
６４ 段差面
７０ 被覆部材

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜図３は、本発明の第１実施形態を示したものである。大気圧プラズマ処理装置は、処理ヘッド１と、被処理物配置部２とを備えている。被処理物配置部２は、ステージやコンベアで構成されており、その上側に被処理物Ｗが配置されるようになっている。被処理物Ｗは、例えばガラス基板や半導体基板である。
被処理物配置部２は、被処理物Ｗを図１の紙面直交方向に搬送できるようになっている。被処理物Ｗが位置固定されていてもよく、処理ヘッド１が図１の紙面直交方向に移動するようになっていてもよい。

処理ヘッド１は、図示しない架台に支持され、被処理物配置部２の上側に離れて位置している。処理ヘッド１は、上蓋部材１０と、フレーム２０と、電界印加電極３０と、底板４０と、を備え、一方向（図１の左右方向、図２の紙面直交方向）に延びている。
上蓋部材１０は、耐腐食性の高い樹脂（絶縁体）で構成され、処理ヘッド１の長手方向に延びている。

図３に示すように、フレーム２０は、一対の長辺フレーム部２１と、一対の短辺フレーム部２２とを有し、内部が開口された平面視長方形になっている。長辺フレーム部２１は、処理ヘッド１の長辺を構成している。短辺フレーム部２２は、処理ヘッド１の短辺を構成している。フレーム２０の上面に上蓋部材１０の周縁部が載せられている。図２に示すように、短いボルト９１が、上蓋部材１０を垂直に貫通してフレーム２０にねじ込まれている。ボルト９１によって、上蓋部材１０とフレーム２０とが連結されている。上蓋部材１０が、フレーム２０の内部空間を上側から塞いでいる。

一対の長辺フレーム部２１には、それぞれガス導入路２０ａが形成されている。ガス導入路２０ａは、処理ヘッド１の長手方向に延びている。処理ガス源４からのガス供給路４ａが、ガス導入路２０ａの一端部に連なっている。ガス導入路２０ａの側部からガス導入口２０ｂが分岐されている。ガス導入口２０ｂは、ガス導入路２０ａの延び方向（図２の紙面直交方向）に間隔を置いて複数設けられている。各ガス導入口２０ｂは、長辺フレーム部２１の内側面に達して開口されている。
なお、上記処理ガス源４には、処理目的に応じた処理ガスが蓄えられている。

フレーム２０の内部のガス導入路２０ａより下側には、接地側冷却路２０ｃが形成されている。接地側冷却路２０ｃには、冷却媒体供給手段（図示省略）からの冷却媒体が通されるようになっている。冷却媒体として例えば水が用いられている。

処理ヘッド１の内部には、電界印加側誘電部材５０が設けられている。誘電部材５０は、底板部５１と、一対の側壁部５２，５２とを一体に有している。底板部５１は、処理ヘッド１の長手方向に延びている。一対の側壁部５２，５２は、底板部５１の短手方向の両側の縁から上に突出されている。これら底板部５１と側壁部５２，５２が組み合わさり、誘電部材５０の断面が、略Ｕ字状になっている。
底板部５１は、電極３０の放電生成面に配置され放電を安定化させる誘電体層としての役目を担っており、電極３０とは別体で分離可能になっている。

図２に示すように、一対の側壁部５２と長辺フレーム部２１との間には、一対の側部隙間１ｃが形成されている。各側部隙間１ｃの上端部にガス導入口２０ｂが連なっている。

ボルト９３（図２）が、上蓋部材１０を垂直に貫通し、側壁部５２にねじ込まれている。ボルト９３によって、上蓋部材１０と誘電部材５０とが連結されている。

誘電部材５０の内部に電界印加電極３０が収容されている。電極３０は、ステンレスやアルミニウム等の金属で構成されている。電極３０は、長手方向を図１の左右方向（処理ヘッド１の長手方向と同方向）に向け、短手方向を図１の紙面直交方向に向けた平板状をなしている。図２に示すように、電極３０は、給電線３ａを介して電源３に接続されている。この電極３０が、誘電部材５０の底板部５１の上面に載置されている。これにより、電極３０の下面（電界印加側放電面）が、固体誘電体層としての板部５１で覆われている。

電極３０の内部には、電界印加側冷却路３２ｃが形成されている。冷却路３２ｃは、電極３０の長手方向に延びている。冷却路３２ｃには、図示しない冷却媒体供給手段からの冷却媒体が通されるようになっている。冷却媒体として例えば水が用いられている。

図１に示すように、電極３０の長手方向の両端面と、短辺フレーム部２２との間には、エンドピース３５が設けられている。エンドピース３５は、アルミナ等のセラミック（絶縁体）で構成されている。エンドピース３５によって、電極３０とフレーム２０とが絶縁されている。
電極３０の長手方向の両端面とエンドピース３５との間には、電極３０の伸び変形を許容する若干のクリアランスが設けられている。エンドピース３５と電界印加側誘電部材５０との継ぎ目は、接着剤などで完全にコーキングされている。

図２に示すように、電極３０の短手方向の両側面は、誘電部材５０の側壁部５２と対向している。これら電極３０と側壁部５２との間には、側部絶縁隙間１ｄが形成されている。
電極３０の上方に上蓋部材１０が被せられている。電極３０と上蓋部材１０との間には、上部絶縁隙間１ｅが形成されている。上部絶縁隙間１ｅと側部絶縁隙間１ｄとは互いに連なっている。

図１〜図３に示すように、処理ヘッド１の底部には底板４０が設けられている。底板４０は、長手方向を図１の左右方向（処理ヘッド１の長手方向と同方向）に向け、短手方向を図１の紙面直交方向に向けた平板状をなしている。底板４０の周縁部が、フレーム２０の下面に当接されるとともに、長めのボルト９２（図２）が、上蓋部材１０及びフレーム２０を垂直に貫通し、底板４０の周縁部にねじ込まれている。ボルト９２によって、底板４０がフレーム２０に連結されている。底板４０が、フレーム２０の内部空間を下側から塞いでいる。

底板４０は、ステンレス等の耐熱性及び耐腐食性の高い金属で構成されている。底板４０は、接地線３ｂ（図２）を介して電気的に接地されている。これにより、底板４０は、電界印加電極３０に対する接地電極となっている。以下、底板４０を適宜「接地電極４０」と称す。
接地電極４０の上面は、電界印加電極３０を向く接地側放電面４２（電界印加電極３０との間に放電を生成すべき面）となっている。
接地電極４０は、被処理物配置部２ひいては被処理物Ｗと対向し、被処理物Ｗとの間に処理空間１ａを形成するようになっている。接地電極４０の下面（放電面４２とは反対側の面）は、被処理物Ｗを向く処理面４３（被処理物Ｗとの間に処理空間１ａを画成すべき面）となっている。

接地電極４０の放電面（上面）４２には、接地側誘電部材６０が設けられている。誘電部材６０は、アルミナ等のセラミック（固体誘電体）で構成されている。誘電部材６０は、接地電極４０と同方向に延びる平板状をなしている。誘電部材６０は、接地電極４０の放電面４２を覆い、放電を安定化させる誘電体層としての役目を担っている。

誘電部材６０は、フレーム２０の内部に収容されている。誘電部材６０の外周縁とフレーム２０の内周面との間には、誘電部材６０の膨張を許容したり、誘電部材６０をフレーム２０に納めたりするのに十分なクリアランスが形成されている。クリアランスの大きさｄ１は、誘電部材６０の収容操作を可能にする程度であり、例えばｄ１＝１ｍｍ未満である。フレーム２０は、接地電極４０の上面４２に対する誘電部材６０の位置を規制する位置規制手段となっている。誘電部材６０の位置は、上記クリアランスの大きさｄ１（＜１ｍｍ）に対応する分の誤差が許容されている（図５参照）。

図１に示すように、誘電部材６０の長手方向の両端縁には、それぞれ上に突出する凸部６１が形成されている。凸部６１は、誘電部材６０の長手方向の端縁に沿って延びている。これら凸部６１に上記電界印加側誘電部材５０の底板部５１の長手方向の両端部が載置されている。

電界印加側誘電部材５０の底板部５１と接地側誘電部材６０との間には、狭い下部隙間１ｂが形成されている。後述するように、この下部隙間１ｂの中央部が放電空間１ｐとなる。接地側誘電部材６０の上面は、電界印加側誘電部材５０ひいては電界印加電極３０に面している。接地側誘電部材６０の上面は、放電空間１ｐを画成する画成面となっている。図２に示すように、下部隙間１ｂの短手方向の両端部は側部隙間１ｃの下端部にそれぞれ連なっている。

処理ヘッド１の噴出構造について説明する。
接地側誘電部材６０には、多数の噴出導孔６２が形成されている。噴出導孔６２は、誘電部材６０の上面（放電空間１ｐの画成面）から下面（接地電極４０に被さる面）へ厚さ方向に貫通している。噴出導孔６２は、放電空間１ｐに連なっている。噴出導孔６２の大きさ及び形状は、貫通方向（上下方向）に一定になっている。例えば、噴出導孔６２は、直径１ｍｍ程度の一定の大きさの円形断面になっている。

接地電極４０には、多数の噴出口４１が形成されている。噴出口４１は、接地電極４０の上面（放電面４２）から下面（処理面４３）へ厚さ方向に貫通している。噴出口４１の大きさ及び形状は、貫通方向（上下方向）に一定になっている。例えば、噴出口４１は、直径３ｍｍ程度の一定の大きさの円形断面になっている。噴出口４１は、接地側誘電部材６０の噴出導孔６２と一対一に対応するように配列され、それぞれ対応する噴出導孔６２に連なるとともに、処理空間１ａに連なっている。

噴出口４１及び噴出導孔６２は、規則的に配列されている。例えば図６（ａ）に示すように、噴出口４１及び噴出導孔６２は、四角格子状に配列されていてもよい。或いは、図６（ｂ）に示すように、噴出口４１及び噴出導孔６２は、三角格子状等に配列されていてもよい。

図４（ａ）に拡大して示すように、各噴出口４１は、噴出導孔６２より大きい。噴出導孔６２の内面は、噴出口４１の内面より噴出口４１の径方向の内側に突出している。誘電部材６０の下面は、当接面６３と、段差面６４とを含んでいる。当接面６３は、誘電部材６０の下面のうち、接地電極４０の放電面４２に当たって接する部分である。段差面６４は、当接面６３と同一の平面を構成し、当接面６３から噴出口４１の径方向内側へ面一に延長されている。段差面６４が、噴出導孔６２の内面と噴出口４１の内面との間の段差を形成している。段差面６４は、噴出口４１及び噴出導孔６２の周縁に沿う環状になっている。図４（ｂ）に示すように、上方（電界印加電極３０の側）から見ると、誘電部材６０の噴出導孔６２の周縁部分が、接地電極４０の噴出口４１の上端縁４１ａ（放電面４２側の端縁）を全周にわたって覆っている。

噴出口４１の直径は、噴出導孔６２の直径より好ましくは０．５〜４ｍｍ程度大きく、より好ましくは２ｍｍ程度大きい。
段差面６４の幅ｗ１（噴出口４１の端縁からの突出量）は、ｗ１＝１ｍｍ程度である。段差面６４の幅ｗ１は、誘電部材６０の位置決め誤差の許容量ｄ１（＜１ｍｍ）より大きい（ｗ１＞ｄ１）。

処理ヘッド１の組み立て手順を説明する。
底板すなわち接地電極４０の上にフレーム２０を配置する。フレーム２０の内側に接地側誘電部材６０を収容する。この誘電部材６０を接地電極４０の上面４２に載置する。これにより、誘電部材６０の噴出導孔６２と接地電極４０の噴出口４１とが連通する。噴出導孔６２の内面は、噴出口４１の内面より内側に突出し、これら噴出導孔６２の内面及び噴出口４１の内面どうし間に段差６４が形成される。誘電部材６０とフレーム２０の間にはクリアランスが設定されており、誘電部材６０を容易に収容することができる。このクリアランスは極めて小さいため（ｄ１＜１ｍｍ）、誘電部材６０を接地電極４０に対しほぼ正確に位置決めすることができる。図５（ａ）に示すように、たとえ、誘電部材６０の位置決め誤差があっても、誤差の許容量ｄ１が正規の位置決め状態での段差面６４の幅ｗ１（図４（ａ））より小さいため（ｄ１＜ｗ１）、噴出導孔６２の内面の全周が、必ず噴出口４１の内面より内側に突出する。したがって、図５（ｂ）に示すように、上側から見て、噴出口４１の上端縁４１ａの全周が、誘電部材６０の噴出導孔６２の周縁部で必ず覆われることになる。
さらに、フレーム２０の内部に電界印加側誘電部材５０を挿入する。この電界印加側誘電部材５０の長手方向の両端部を凸部６１の上に載せる。電界印加側誘電部材５０の底板部５１の上には、電界印加電極３０を載置する。電界印加電極３０の長手方向の両端部には、エンドピース３５を配置する。エンドピース３５と電界印加側誘電部材５０との継ぎ目は、接着剤などで完全にコーキングする。
次いで、上蓋部材１０を部材２０，３０，５０の上に被せ、短いボルト９１でフレーム２０を上蓋部材１０に固定し、長いボルト９２で接地電極４０をフレーム２０に固定し、中間の長さのボルト９３で電界印加側誘電部材５０を上蓋部材１０に固定する。これらボルト９１，９２，９３は、すべて同方向（垂直）に向けられているので、同時並行して締めていく必要がなく、任意の順番で容易にボルト締めすることができる。

上記構成のプラズマ処理装置にて表面処理を行なう際は、被処理物Ｗを被処理物配置部２の上にセットする。
そして、処理ガス源４からの処理ガスを、ガス供給路４ａを経て処理ヘッド１のガス導入路２０ａに供給する。この処理ガスは、複数のガス導入口２０ｂから側部隙間１ｃに均一に流入し、さらに下部隙間１ｂへ導入される。
併行して、電源３から電界印加電極３０に電圧を供給する。これにより、電界印加電極３０と接地電極４０との間に大気圧グロー放電が生成され、下部隙間１ｂの中央部が放電空間１ｐとなり、該空間１ｐの処理ガスがプラズマ化（分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化を含む）される。

プラズマ化された処理ガスが、噴出導孔６２を経て、噴出口４１から下方の処理空間１ａへ噴き出され、被処理物Ｗに接触される。これによって、被処理物Ｗの表面上で反応が起き、所望の表面処理が行なわれる。さらに、被処理物配置部２を左右にスキャンすることにより、被処理物Ｗの全体を処理することができる。

接地側誘電部材６０の噴出導孔６２の内面が、接地電極４０の噴出口４１の内面より内側に突出しているため、電界印加電極３０の側から見ると、誘電部材６０の噴出導孔６２の周縁部が、噴出口４１の内面を覆うことになる。そのため、アークなどの異常放電が、噴出口４１の内面の特に上端縁４１ａに落ちるのを防止できる。図５に示すように、たとえ、誘電部材６０の位置決め誤差があっても、噴出口４１の上端縁４１ａの全周が必ず誘電部材６０で覆われるようにできる。よって、異常放電を確実に防止することができる。これにより、メタルコンタミネーション及びパーティクルの発生を阻止することができ、これらメタルコンタミネーションやパーティクルが被処理物Ｗに付着するのを防止できる。

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した構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
図７は、噴出口４１の形状の変形例を示したものである。同図（ａ）に示すように、この変形例においては、接地電極４０における噴出口４１の上端縁４１ａの内径が、噴出導孔６２の内径より大きくなり、かつ噴出口４１が、下に向かって縮径するテーパ状になっている。したがって、噴出口４１の大きさが、接地電極４０の下面（処理面４３）に近づくにしたがって滑らかに小さくなっている。噴出口４１の下端縁４１ｂの内径（処理面４３側の端部の大きさ）は、上端縁４１ａの内径（放電面４２側の端部の大きさ）より小さくなっている。
さらに、図７（ｂ）に示すように、噴出口４１の下端縁４１ｂの内径は、噴出導孔６２の内径と同じになっている。すなわち、噴出口４１の処理面側の端部４１ｂの大きさ及び形状が、噴出導孔６２の大きさ及び形状と略一致している。
これによって、噴出口４１の内面の特に上下の端縁４１ａ，４１ｂにアークなどの異常放電が落ちるのを防止できるとともに、噴出口４１内への外部雰囲気の巻き込みを防止できる。さらには、放電空間１ｐでプラズマ化された処理ガスが、噴出導孔６２を経て噴出口４１を通過する際、次第に絞られ、噴出口４１から勢いよく噴き出されるようにすることができる。この結果、処理効率を向上させることができる。

図８に示すように、噴出口４１をテーパ孔にするのに代えて、噴出口４１の上側（放電面側）の部分４４を大径にし、噴出口４１の下側（処理面側）の部分４５を小径にし、上側部分４４と下側部分４５の間に段差４６を形成し、噴出口４１を階段状にしてもよい。上側部分４４は、噴出導孔６２より大径になっている。下側部分４５は、噴出導孔６２とほぼ同径になっている。

図９に示す変形例では、第１実施形態（図１〜図５）と同様の噴出口４１の内面に被覆部材７０（ブッシュ）が設けられている。被覆部材７０は、接地側誘電部材６０とは別体の絶縁体で構成されている。被覆部材７０となる絶縁体は、耐プラズマ性及び耐熱性の高い材質であることが好ましく、例えば、フッ素系樹脂、石英、ガラス等が好適である。

被覆部材７０は、筒形状をなしている。被覆部材７０の外周面が、噴出口４１の内面に密着されている。
被覆部材７０の厚さは、段差面６４の幅ｗ１と同じになっている。したがって、被覆部材７０の内周面が、噴出導孔６２の内面と面一になっている。噴出口４１のうち被覆部材７０の内部空間が、噴出導孔６２に連なっている。放電空間１ｐでプラズマ化された処理ガスは、噴出導孔６２を経て、被覆部材７０の内部空間を通り、噴き出されるようになっている。
この態様によれば、接地電極４０の噴出口４１の金属からなる内面が被覆部材７０で覆われているため、異常放電をより確実に防止することができる。被覆部材７０の内周面が、噴出導孔６２の内面と面一になっているため、被覆部材７０の内周面の上端縁などからパーティクルが発生するのを防止することができる。

図１０に示すように、噴出口４１及び噴出導孔６２を、それぞれ接地電極４０及び誘電部材６０の幅方向の中央部にだけ設けることにしてもよい。

噴出口４１の断面形状は、加工性などを考慮すると真円が好ましいが、これに限定されるものではなく、楕円形や長円形でもよく、四角形などの多角形状でもよく、スリット状でもよい。
図１１に示す実施形態では、噴出口４１及び噴出導孔６２が、長穴状になっている。噴出口４１及び噴出導孔６２の長径どうしは、互いに同一方向（ここでは処理ヘッド１の長手方向）を向いている。噴出口４１の長径は、噴出導孔６２の長径より大きい。噴出口４１の短径は、噴出導孔６２の短径より大きい。噴出導孔６２の内部空間の全体が噴出口４１に連なっている。噴出口４１の内面と噴出導孔６２の内面との間には、段差面６４が形成されている。段差面６４は、噴出口４１及び噴出導孔６２の周縁に沿って長い環状になっている。複数の長穴状の噴出口４１及び噴出導孔６２が、処理ヘッド１の長手方向に一列に並べられている。処理ヘッド１の短手方向に隣り合う噴出口４１及び噴出導孔６２の列どうしは、処理ヘッド１の長手方向にずれているが、これら列どうしが、処理ヘッド１の長手方向に揃っていてもよい。

図１２に示す実施形態では、噴出口４１及び噴出導孔６２が、図１１の長穴状噴出口４１及び噴出導孔６２よりも処理ヘッド１の長手方向に十分に長く延びるスリット状になっている。スリット状噴出口４１の長さは、スリット状噴出導孔６２の長さより大きい。スリット状噴出口４１の幅は、スリット状噴出導孔６２の幅より大きい。スリット状噴出導孔６２の内部空間の全体がスリット状噴出口４１に連なっている。スリット状噴出口４１の内面とスリット状噴出導孔６２の内面との間には、段差面６４が形成されている。段差面６４は、スリット状の噴出口４１及び噴出導孔６２の周縁に沿って長い環状になっている。
スリット状の噴出口４１及び噴出導孔６２は、処理ヘッド１の短手方向の中央に一組だけ配置されているが、複数のスリット状の噴出口４１及び噴出導孔６２が、処理ヘッド１の短手方向に間隔を置いて配置されていてもよい。

図１３に示すように、長穴状ないしはスリット状の噴出口４１及び噴出導孔６２が、処理ヘッド１の短手方向に延びていてもよい。図１３では、複数の噴出口４１及び噴出導孔６２が、それぞれ処理ヘッド１の短手方向に延び、かつ互いに処理ヘッド１の長手方向に間隔を置いて配置されている。

図１４に示すように、長穴状ないしはスリット状の噴出口４１及び噴出導孔６２が、処理ヘッド１の長手方向及び短手方向に対し斜めに延びていてもよい。図１４では、斜めをなす噴出口４１及び噴出導孔６２が、処理ヘッド１の長手方向に間隔を置いて複数配置されている。

本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、当業者に自明の範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、噴出導孔６２の断面形状は、噴出口４１の断面形状と相似形にするのが好ましいが、平面視で噴出導孔６２の内側に接地電極４０が露出しない限り、噴出導孔６２が噴出口４１とは異なる形状になっていてもよい。
フレーム２０を誘電部材６０の位置規制手段として用いるのに代えて、接地電極４０や誘電部材５０に凸部等を設け、この凸部を誘電部材６０の位置を規制する位置規制手段として用いてもよく、処理ヘッド１に誘電部材６０の位置を規制するための専用の部材を位置規制手段として組み込んでもよい。
複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、図１１〜図１４の長穴状又はスリット状の噴出口４１を、図７の実施形態のように、下に向かって幅が狭くなるようにしてもよい。上記長穴状又はスリット状の噴出口４１の内面に、図８の実施形態のように段差を形成してもよい。上記長穴状又はスリット状の噴出口４１に、長い環状の絶縁性の被覆部材（図９参照）を嵌め込んでもよく、この長い環状の被覆部材の内周面の全周が、長穴状又はスリット状の噴出導孔６２の内周面と面一になっていてもよい。
本発明は、洗浄、表面改質（親水化、撥水化等）、エッチング、成膜などの種々の表面処理に適用可能である。大気圧近傍下でのプラズマ処理に限られず、真空下でのプラズマ処理にも適用可能である。

この発明は、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板の製造工程における表面処理に適用可能である。

Claims (8)

1. 処理ガスを放電空間でプラズマ化して噴出し、前記放電空間の外部の被処理物配置部に配置された被処理物に接触させ、プラズマ表面処理を行なう装置において、
   電源に接続された電界印加電極と、
   前記電界印加電極を向く放電面と、前記被処理物配置部を向く処理面とを有し、電気的に接地された接地電極と、
   前記接地電極の放電面に当接されるとともに前記電界印加電極に面して前記放電空間を画成する固体誘電体からなる誘電部材と、
   を備え、前記誘電部材には、前記放電空間に連なる噴出導孔が形成され、
   前記接地電極には、前記噴出導孔に連なるとともに前記放電面から前記処理面に貫通する噴出口が形成され、
   前記誘電部材における前記噴出導孔の内面が、前記接地電極における前記噴出口の内面の前記放電面側の端縁より噴出口の径方向内側に突出し、
   前記誘電部材が、前記接地電極の放電面と当接する当接面と、この当接面から面一に延長されて前記噴出導孔の内面と前記噴出口の内面との間の段差を形成する段差面とを有していることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記噴出口の大きさ及び形状が、該噴出口の貫通方向に一定であ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. 前記噴出口の前記処理面の端部における大きさが、前記放電面側の端部における大きさより小さい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. 前記噴出口の大きさが、前記処理面に近づくにしたがって滑らかに小さくなっ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. 前記噴出口の前記処理面側の端部における大きさ及び形状が、前記噴出導孔の大きさ及び形状と略一致していることを特徴とする請求項３又は４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記誘電部材を、前記接地電極に対し前記放電面と平行な面内において誤差を許容しつつ位置規制する位置規制手段を、更に備え、
   前記誘電部材を正規の位置に位置させた状態における前記段差面の前記突出方向に沿う幅が、前記誤差の許容量より大きい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。
7. 前記誘電部材とは別体の絶縁体からなり、前記接地電極の噴出口の内面を覆うように設けられた被覆部材を、更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。
8. 前記被覆部材の厚さが、前記段差面の前記突出方向に沿う幅と略同じであることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。

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