WO2010050169A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2010050169A1
WO2010050169A1 PCT/JP2009/005629 JP2009005629W WO2010050169A1 WO 2010050169 A1 WO2010050169 A1 WO 2010050169A1 JP 2009005629 W JP2009005629 W JP 2009005629W WO 2010050169 A1 WO2010050169 A1 WO 2010050169A1
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electrode
heat
plasma processing
processing apparatus
discharge surface
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PCT/JP2009/005629
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English (en)
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竹内裕人
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32348—Dielectric barrier discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus in which a ground electrode is interposed between an electric field applying electrode and a workpiece.
  • the plasma processing apparatus of Patent Document 1 is provided with a pair of electrodes that are vertically opposed to each other.
  • the upper electrode is connected to a power source and serves as an electric field application electrode.
  • the lower electrode is electrically grounded and serves as a ground electrode.
  • a solid dielectric for stabilizing discharge is provided on the opposing surfaces of these electrodes.
  • An electric field is applied between the electrodes to generate an atmospheric pressure glow discharge, and a processing gas is introduced into a plasma.
  • the lower ground electrode has a slit-shaped outlet. The processing gas is blown out downward from this blow-out port.
  • An object to be processed is disposed below the ground electrode. A processing gas from the outlet is sprayed on the object to be processed, and surface treatment is performed.
  • the ground electrode is interposed between the electric field application electrode and the object to be processed, it is possible to prevent an arc from falling from the electric field application electrode to the object to be processed, and the ground electrode and the object to be processed. , And thus the distance between the discharge space between the electrodes and the object to be processed can be shortened, and the processing efficiency can be improved.
  • an object of the present invention is to cool an electrode of a plasma processing apparatus without increasing its thickness and to improve processing efficiency.
  • the present invention is directed to plasma processing gas (including excitation, decomposition, radicalization, activation, ionization, etc.) in a discharge space, and then blown out and disposed in a processing space outside the discharge space.
  • plasma processing gas including excitation, decomposition, radicalization, activation, ionization, etc.
  • a first electrode having a first discharge surface and connected to a power source; A second discharge surface that forms the discharge space between the first discharge surface, a treatment surface facing the treatment space opposite to the second discharge surface, and a penetration from the second discharge surface to the treatment surface And a second electrode that is electrically grounded, It is provided on the second electrode, has higher heat conductivity than the second electrode, and transports heat from the inner part to the outer part of the second electrode due to a temperature difference between the inner part and the outer part of the second electrode.
  • Heat transport means It is provided with. It is preferable that a first solid dielectric is provided on the first discharge surface. It is preferable that a second solid dielectric is provided on the second discharge surface.
  • the inner part of the second electrode is preferably a part of the second electrode that forms the discharge space. More preferably, the inner part of the second electrode includes a peripheral part of the outlet. It is preferable that the outer peripheral part of the second electrode is a part outside the part of the second electrode forming the discharge space.
  • the heat transporting means uses the temperature difference between the inner part and the outer peripheral part of the second electrode as power for heat transport. Therefore, a cooling means for forcibly circulating a heat medium such as water to cool the second electrode is not included in the heat transport means.
  • the heat transport means transports the heat inside the second electrode to the outer periphery. Therefore, the temperature of the inner part of the second electrode can be lowered. Or the temperature of the inner side part and outer peripheral part of a 2nd electrode can be equalized. Thereby, the thermal deformation of the second electrode can be prevented. As a result, the uniformity of processing can be secured. Moreover, when the second solid dielectric is provided on the second discharge surface, the second solid dielectric can be cooled via the second electrode, and the second solid dielectric can be prevented from being damaged by heat. Furthermore, the heat transport means has higher heat conductivity (thermal conductivity) than the second electrode.
  • the thickness (the dimension from the second discharge surface to the processing surface) of the second electrode is reduced by reducing the cross-sectional area of the heat transporting means. Therefore, it can prevent that the distance until the plasma-ized process gas arrives at a to-be-processed object from discharge space becomes large. Therefore, the processing object can be reliably reached before the processing gas from the discharge space is deactivated. As a result, good processing efficiency can be obtained.
  • the heat transport means includes a heat pipe having, as a heat transport member, a heat absorbing portion that evaporates the working fluid and absorbs heat, and a heat radiating portion that condenses and dissipates the working fluid.
  • the heat absorption part is provided on the inner side of the second electrode, and the heat dissipation part is provided on the outer peripheral part of the second electrode or on the outer side of the second electrode.
  • the heat pipe has a large heat absorption capability and heat transport capability with a small cross-sectional area, it is possible to reliably avoid an increase in the thickness of the second electrode, or to reduce the thickness of the second electrode. Therefore, the plasma can be surely reached by the object to be processed before the processing gas is deactivated, and the processing efficiency can be improved.
  • the heat absorption part is disposed in a portion of the second electrode that forms the discharge space. Thereby, the temperature of the part which forms the discharge space of the second electrode can be lowered. More preferably, the endothermic part is disposed in the vicinity of the outlet. Thereby, it is possible to lower the temperature of the peripheral portion of the outlet that is particularly likely to be heated, among the inner portions of the second electrode. It is preferable that the heat radiating portion is disposed on a portion outside the portion of the second electrode that forms the discharge space.
  • the heat dissipating part may be located in the outer peripheral part of the second electrode, or may protrude outward from the second electrode.
  • the heat transporting means may include a heat transporting member other than a heat pipe.
  • the heat transport member other than the heat pipe include a heat transport member made of a metal having a higher thermal conductivity than the second electrode.
  • the metal heat transport member preferably extends from the inner side of the second electrode to the outer periphery of the second electrode and transports heat by a temperature gradient in the extending direction.
  • the metal heat transport member is preferably plate-shaped or rod-shaped.
  • the material of the second electrode is preferably a metal such as stainless steel or titanium from the viewpoint of corrosion resistance.
  • the thermal conductivity of the metallic heat transport member is preferably higher than the thermal conductivity of the second electrode.
  • the thermal conductivity of the metallic heat transport member is preferably 200 W / (m ⁇ K) or more, more preferably 300 W / (m ⁇ K) or more.
  • the metal that satisfies this condition include aluminum, gold, copper, and silver, and copper and aluminum are particularly preferable.
  • the heat transport means includes a plurality of heat transport members (heat pipes, metal heat transport members, etc.), and each heat transport member has higher heat conductivity than the second electrode, and the heat transport member from the inner side of the second electrode It is preferable to extend to the outer periphery of the second electrode and transport heat by a temperature gradient in the extending direction.
  • the plurality of heat transport members can sufficiently reduce the temperature of the second electrode, and can sufficiently prevent or suppress thermal deformation of the second electrode. Therefore, sufficient processing uniformity can be secured. Furthermore, the processing efficiency can be reliably increased. Further, when the second solid dielectric is provided on the second electrode, the second solid dielectric can be reliably prevented from being damaged by heat.
  • the plurality of heat transport members are longitudinal along the second discharge surface or the discharge surface of the second electrode. It is preferable to line up in the direction.
  • objects to be processed such as glass substrates and films have become wider and larger, and accordingly, the length of electrodes has been increased.
  • the heat transport efficiency may be reduced.
  • Each of the heat transport members is preferably a heat pipe having a heat absorption part that absorbs heat by evaporating the working fluid and a heat dissipation part that condenses the heat and dissipates heat. It is preferable that the heat absorption part of each heat pipe is provided on the inner side of the second electrode, and the heat dissipation part is provided on the outer peripheral part of the second electrode or on the outer side of the second electrode.
  • the second electrode can be sufficiently cooled by the plurality of heat pipes. Thereby, thermal deformation of the second electrode can be reliably prevented, processing uniformity can be sufficiently secured, and processing efficiency can be increased. Further, when the second solid dielectric is provided on the second electrode, the second solid dielectric can be more reliably prevented from being damaged by heat.
  • the plurality of heat pipes are arranged in the longitudinal direction along the second discharge surface or the discharge surface of the second electrode. It is preferable that the heat absorption part of each heat pipe is along the said blowing outlet. Thereby, the peripheral part of a blower outlet can be cooled reliably.
  • the air outlet has a slit shape and extends in the longitudinal direction of the second electrode, or the air outlet has a large number of small holes, and the air holes in the longitudinal direction of the second electrode are arranged in a row.
  • the heat absorbing portions of the plurality of heat pipes are arranged in the longitudinal direction of the second electrode along the blowout port.
  • each heat pipe corresponds to a part of the air outlets. It is preferable that the heat absorption parts of the respective heat pipes are arranged along the corresponding outlets.
  • the outlets are in the form of a large number of small holes, the small hole-like outlets are arranged in a row in a direction intersecting the longitudinal direction of the second electrode, and the row of the small hole-like outlets is the longitudinal direction of the second electrode
  • each heat pipe corresponds to a row of one or a plurality of small hole outlets, and the heat absorbing portion of each heat pipe corresponds to the corresponding small hole outlet.
  • a cooling unit that cools the outer peripheral portion of the second electrode.
  • a cooling unit for cooling the heat radiating unit of the heat pipe is further provided.
  • the heat radiation of the heat radiation part can be promoted.
  • the heat absorption of the heat absorption part can be promoted.
  • the cooling efficiency of the inner part of the second electrode can be increased, the uniformity of the processing can be maintained more reliably, and the processing efficiency can be reliably improved.
  • the cooling unit includes a cooling path through which the refrigerant passes.
  • the cooling path may be formed on the outer periphery of the second electrode, or may be formed on a cooling path forming member different from the second electrode.
  • the cooling path forming member different from the second electrode may be in contact with the outer peripheral portion of the second electrode.
  • An end portion or a heat radiating portion of the heat transport member may protrude from the second electrode, and a cooling path forming member different from the second electrode may be in contact with the protruding portion.
  • the cooling unit includes a heat radiating fin provided in the heat radiating unit.
  • the heat of the heat radiating part is transmitted to the heat radiating fins and is dissipated from the heat radiating fins. Thereby, the thermal radiation efficiency of a thermal radiation part can be improved.
  • the cooling unit includes a blowing unit that blows air to the radiating fin.
  • the heat dissipation efficiency from the heat dissipation fins can be increased, and as a result, the heat dissipation efficiency of the heat dissipation portion can be further increased.
  • an accommodation groove is formed in the second discharge surface or the processing surface, and the heat transporting means is accommodated in the accommodation groove. This can prevent the heat transport means from protruding from the second discharge surface or the processing surface.
  • the housing groove may be formed on the second discharge surface or may be formed on the processing surface.
  • an opening to the second discharge surface or the processing surface of the housing groove is closed with a cover plate. This can prevent the heat transport means from being corroded by the plasma or the processing gas.
  • the cover plate covers the second discharge surface or the processing surface. This can prevent the heat transport means from being corroded by the plasma or the processing gas. By smoothing the surface of the cover plate, the smoothness of the second discharge surface or the treated surface can be ensured.
  • the cover plate may cover the entire second discharge surface or the processing surface, or may cover a part including the accommodation groove on the second discharge surface or the processing surface. The cover plate may cover only the housing groove.
  • the present invention is suitable for atmospheric pressure plasma treatment in which a plasma discharge is generated near atmospheric pressure to surface-treat a workpiece.
  • the vicinity of atmospheric pressure refers to a range of 1.013 ⁇ 10 4 to 50.663 ⁇ 10 4 Pa, and considering the ease of pressure adjustment and the simplification of the apparatus configuration, 1.333 ⁇ 10 4 to 10.664 ⁇ 10 4 Pa is preferable, and 9.331 ⁇ 10 4 to 10.9797 ⁇ 10 4 Pa is more preferable.
  • the present invention it is possible to prevent the thickness of the second electrode of the plasma processing apparatus from becoming excessive, and to obtain good processing efficiency.
  • FIG. 1 is a front sectional view illustratively showing an atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a bottom view of the processing head of the atmospheric pressure plasma processing apparatus. It is a bottom view of a processing head of an atmospheric pressure plasma processing apparatus, showing a second embodiment of the present invention. It is a bottom view of a processing head of an atmospheric pressure plasma processing apparatus, showing a third embodiment of the present invention. It is a front sectional view of the processing head of the atmospheric pressure plasma processing apparatus, showing a fourth embodiment of the present invention. It is a bottom view of the processing head of the fourth embodiment. It is a bottom view of a processing head of an atmospheric pressure plasma processing apparatus, showing a fifth embodiment of the present invention.
  • the plasma processing apparatus 1 includes an object placement unit 2 and a processing head 3.
  • the placement unit 2 is composed of a stage, and the workpiece 9 is placed on the upper side.
  • the placement unit 2 may be a roller conveyor or a belt conveyor.
  • the workpiece 9 is a glass substrate for a flat panel display, for example.
  • the workpiece 9 is not limited to a glass substrate, and may be, for example, a continuous sheet-like resin film or a semiconductor substrate.
  • the placement unit 2 also serves as a moving unit for the workpiece 9 and can transport the workpiece 9 in the left-right direction in FIG.
  • the workpiece 9 is placed in the processing space 1 b below the processing head 3.
  • the position of the workpiece 9 may be fixed, and the processing head 3 may move in the left-right direction.
  • the processing head 3 is supported by a gantry (not shown) and is located above the placement unit 2.
  • the processing head 3 has a housing 3 a, a first electrode 10, and a second electrode 20.
  • the first electrode 10 is accommodated in the housing 3a.
  • the second electrode 20 is disposed at the bottom of the housing 3a.
  • a discharge space 1 a near atmospheric pressure is formed between the first electrode 10 and the second electrode 20.
  • a second electrode 20 is interposed between the first electrode 10 and the arrangement part 2.
  • the first electrode 10 is made of a metal such as stainless steel or aluminum.
  • the first electrode 10 has a thick flat plate shape in which the longitudinal direction is in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 and the short side direction is in the left-right direction in FIG.
  • the first electrode 10 is connected to the power source 4 and serves as an electric field application electrode.
  • the lower surface of the first electrode 10 (the surface facing the arrangement part 2) is a first discharge surface 11.
  • a first solid dielectric 13 is provided on the first discharge surface 11.
  • the first solid dielectric 13 is composed of a plate made of ceramic such as alumina, and is arranged with the longitudinal direction oriented in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
  • a solid dielectric 13 covers the first discharge surface 11.
  • a wall 13 w along the side surface of the first electrode 10 is integrally provided at the left and right ends of the solid dielectric 13.
  • the first electrode 11 is placed on and supported by the solid dielectric 13.
  • the solid dielectric 13 is not limited to a ceramic plate, and may be a sprayed film such as alumina or a resin.
  • a cooling path 14 is formed inside the first electrode 10.
  • the cooling path 14 extends in the longitudinal direction of the first electrode 10 (the direction orthogonal to the plane of FIG. 1).
  • a cooling medium from a cooling medium supply means (not shown) is passed through the cooling path 14.
  • water is used as the cooling medium.
  • the second electrode 20 is made of a metal having high heat resistance and corrosion resistance such as stainless steel and titanium. As shown in FIGS. 1 and 2, the second electrode 20 has a flat plate shape in which the longitudinal direction is in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 and the short direction is in the left-right direction in FIG. 1. The second electrode 20 is disposed below the first electrode 10 in parallel with the first electrode 10. The thickness (vertical dimension) of the second electrode 20 is smaller than the thickness of the first electrode 10.
  • the second electrode 20 is electrically grounded via the grounding wire 4e and serves as a ground electrode.
  • the upper surface of the second electrode 20 is a second discharge surface 21.
  • the second discharge surface 21 faces the first discharge surface 11.
  • a processing gas supply path 5 a from the processing gas source 5 extends to the processing head 3.
  • the processing gas source 5 stores processing gas corresponding to the processing purpose.
  • a fluorine-based gas such as CF 4 or C 2 F 6 is used as a treatment gas component.
  • nitrogen, oxygen or the like is used as a treatment gas component.
  • the supply path 5a is connected to the left and right sides of the discharge space 1a.
  • the supply path 5a is provided with a gas homogenizer for uniformly introducing the processing gas in the longitudinal direction of the discharge space 1a.
  • a second solid dielectric 23 is provided on the upper surface of the second discharge surface 21.
  • the second solid dielectric 23 is composed of a plate made of ceramic such as alumina, but is not limited thereto, and may be a sprayed film such as alumina or a resin.
  • the upper and lower ends of the discharge space 1a are defined by the upper and lower solid dielectrics 13, 23.
  • the lower surface of the second electrode 20 is a processing surface 22.
  • the processing surface 22 faces the arrangement part 2 and thus the workpiece 9.
  • a processing space 1 b is formed between the processing surface 22 and the workpiece 9 on the placement unit 2.
  • the processing surface 22 defines the upper end portion of the processing space 1b.
  • the second electrode 20 and the solid dielectric 23 are provided with a blowing port 24.
  • the blowout port 24 penetrates the solid dielectric 23 in the thickness direction, and further penetrates the second electrode 20 from the second discharge surface 21 to the processing surface 22 in the thickness direction.
  • the discharge space 1 a and the processing space 1 b are connected by the blowout port 24.
  • the blowout port 24 has a slit shape extending in the longitudinal direction of the second electrode 20 (direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1).
  • the blowout port 24 is located in the center of the second electrode 20 in the short direction.
  • a heat transport means 30 is incorporated in the second electrode 20.
  • the heat transport means 30 has higher heat transfer than the second electrode 20, and heat is transferred to the inner side of the second electrode 20 by a temperature difference between the outer peripheral portion of the second electrode 20 and the inner side portion on the inner side in plan view from the outer peripheral portion. Transport from part to outer part.
  • the heat transport means 30 includes a plurality of heat transport members 31.
  • the heat transport member 31 is configured by a heat pipe.
  • the heat pipe 31 has a working fluid sealed inside the pipe body.
  • the pipe body of the heat pipe 31 is made of a highly heat conductive metal such as copper or aluminum.
  • the heat pipe 31 operates by a temperature difference between the inner part and the outer peripheral part of the second electrode 20. That is, the working fluid undergoes phase change to absorb heat and dissipate heat and move within the pipe body.
  • the heat pipe 31 is incorporated in the second electrode 20 as follows. As shown in FIGS. 1 and 2, an accommodation groove 25 is formed on the bottom surface 22 of the second electrode 20. A plurality of receiving grooves 25 are provided at intervals in the longitudinal direction of the second electrode 20, and are arranged on both sides with the blowout port 24 interposed therebetween. The accommodation groove 25 on the left side of the outlet 24 and the accommodation groove 25 on the right side of the outlet 24 are shifted in the longitudinal direction of the second electrode 20 (up and down in FIG. 2).
  • Each receiving groove 25 has a central groove portion 25a and a pair of side groove portions 25b, and is U-shaped.
  • the central groove portion 25 a is disposed in the vicinity of the blowout port 24, and extends in the longitudinal direction of the second electrode 20 along the blowout port 24.
  • Central groove portions 25 a of the plurality of receiving grooves 25 on the left side of the air outlet 24 are arranged in a line along the air outlet 24.
  • Central groove portions 25 a of the plurality of receiving grooves 25 on the right side of the air outlet 24 are arranged in a line along the air outlet 24.
  • the side groove portion 25 b forms an angle (right angle) with the central groove portion 25 a and extends in the short direction of the second electrode 20.
  • a heat pipe 31 is housed in each housing groove 25.
  • the heat pipe 31 has a U shape that is the same shape as the housing groove 25.
  • a central portion of the heat pipe 31 is accommodated in the central groove portion 25a, and a pair of both side portions intersecting (orthogonal) with the central portion are accommodated in the side groove portion 25b.
  • the outer peripheral surface of the heat pipe 31 is in close contact with the inner peripheral surface of the housing groove 25.
  • the central portion of the heat pipe 31 is disposed in the vicinity of the blowout port 24 inside the second electrode 20, and extends in the longitudinal direction of the second electrode 20 along the blowout port 24.
  • the center portion of the heat pipe 31 is a heat absorbing portion 32.
  • the working fluid evaporates in the heat absorbing part 32.
  • the heat absorbing portions 32 of the plurality of heat pipes 31 on the left side of the air outlet 24 are arranged in a line along the air outlet 24.
  • the heat absorbing portions 32 of the plurality of heat pipes 31 on the right side of the air outlet 24 are arranged in a line along the air outlet 24.
  • Both side portions of the heat pipe 31 extend in the short direction of the second electrode 20.
  • the ends of the both sides of the heat pipe 31 are located near the outer periphery of the second electrode 20, specifically, the left and right outer edges of the second electrode 20. Yes.
  • the tip of the heat pipe 31 is a heat radiating part 33.
  • the working fluid is condensed in the heat radiating section 33.
  • protrusions 40 are integrally provided so as to protrude upward.
  • the ridges 40 extend in the longitudinal direction of the second electrode 20 (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1).
  • a cooling path 41 is formed inside each ridge 40.
  • the cooling path 41 extends in the longitudinal direction of the second electrode 20 and intersects the heat radiating portion 33 of each heat pipe 31 in plan view.
  • a cooling medium from a cooling medium supply means (not shown) is passed through the cooling path 41. For example, water is used as the cooling medium.
  • the ridge 40 having the cooling path 41 constitutes a cooling part of the heat radiating part 33.
  • the workpiece 9 is set on the placement unit 2 and a voltage is supplied from the power source 4 to the electrode 10. Thereby, an atmospheric pressure glow discharge is generated between the first electrode 10 and the second electrode 20, and the interelectrode space 1a becomes a discharge space. Further, the processing gas is supplied from the processing gas source 5 to the discharge space 1a through the processing gas supply path 5a. As a result, the processing gas is turned into plasma (including decomposition, excitation, activation, radicalization, ionization, etc.). This plasmaized processing gas (hereinafter referred to as “plasma gas” as appropriate) is blown out from the blowout opening 24 and comes into contact with the workpiece 9. As a result, a reaction occurs on the surface of the workpiece 9 and a desired surface treatment is performed. Furthermore, by moving the placement unit 2 relative to the processing head 3, the entire workpiece 9 can be processed.
  • the electrodes 10 and 20 and the solid dielectrics 13 and 23 generate heat due to the discharge.
  • a coolant such as water is circulated through the cooling path 14.
  • the first electrode 10 can be cooled, and the solid dielectric 13 can be further cooled via the first electrode 10.
  • the solid dielectric 13 can be prevented from being thermally destroyed.
  • the heat of the second electrode 20 can be removed by the heat transport means 30. More specifically, the inner part (mainly the part corresponding to the discharge space 1a) of the second electrode 20 inside the outer peripheral part generates heat due to the discharge. In particular, the peripheral portion of the outlet 24 through which the plasma gas passes out of the inner portion of the second electrode 20 generates heat. The working fluid in the heat absorbing portion 32 absorbs the heat around the blowout port 24 as latent heat, and the working fluid evaporates. As a result, the inner part of the second electrode 20, particularly the peripheral part of the outlet 24 can be cooled. Cooling can prevent thermal deformation of the second electrode 20. As a result, the uniformity of processing can be secured. Further, the solid dielectric 23 can be cooled via the second electrode 20. Thereby, the solid dielectric 23 can be prevented from being thermally destroyed.
  • the working fluid evaporated in the heat absorbing portion 32 flows toward the heat radiating portion 33 due to a temperature gradient in the extending direction of the heat pipe 31. That is, the heat absorbed by the working fluid as latent heat at the inner side of the second electrode 20 is transported in the extending direction of the heat pipe 31.
  • the outer peripheral portion of the second electrode 20 where the heat radiating portion 33 is present is at a lower temperature than the inner portion of the second electrode 20.
  • the working fluid releases heat at the heat radiating portion 33 and condenses.
  • the condensed working fluid travels through the wick (capillary structure) of the heat pipe 31 by a capillary phenomenon and moves to the heat absorbing section 32.
  • Cooling water is passed through the cooling path 41 of the cooling unit 40.
  • the left and right ends of the second electrode 20 are cooled by the cooling water.
  • the heat radiation part 33 of each heat pipe 31 can be cooled.
  • the thermal radiation efficiency in the thermal radiation part 33 can be improved.
  • the heat absorption efficiency in the heat absorption part 32 can be improved.
  • the cooling efficiency of the inner part of the second electrode 20 can be increased, the thermal deformation of the second electrode 20 can be reliably prevented, and the processing uniformity can be sufficiently ensured.
  • the solid dielectric 23 can be sufficiently cooled via the second electrode 20, and the thermal breakdown of the solid dielectric 23 can be more reliably prevented.
  • the apparent heat conductivity (heat conductivity) of the heat pipe 31 is sufficiently larger than the metal (stainless steel or titanium) constituting the second electrode 20, and has a large heat transport capability with a small cross-sectional area. Therefore, the thickness of the second electrode 20 can be made sufficiently smaller than the formation of a refrigerant path through which a refrigerant such as water flows in the second electrode 20, and the distance between the discharge space 1 a and the workpiece 9 can be sufficiently increased. Can be shortened. Therefore, the distance until the plasma-ized processing gas reaches the workpiece 9 from the discharge space 1a can be sufficiently shortened, and the workpiece 9 can be reliably reached before the processing gas is deactivated. As a result, the processing efficiency can be increased.
  • Each heat pipe 31 can be shortened by arranging a plurality of heat pipes 31 in the longitudinal direction of the second electrode 20. Thereby, heat transport efficiency can be maintained high. At the same time, the second electrode 20 can be made longer, and further, the workpiece 9 can be made wider and larger, and the processing uniformity can be ensured.
  • the peripheral portion of the slit-like air outlet 24 can be reliably cooled. As a result, sufficient uniformity of processing can be secured. Furthermore, the thermal breakdown of the solid dielectric 23 can be more reliably prevented. Since the left heat pipe 31 and the right heat pipe 31 are displaced in the longitudinal direction of the second electrode 20 across the blowout port 24, it is possible to prevent the heat of plasma from being accumulated.
  • the shape, extending direction, number, and the like of the outlets 24 can be arbitrarily set.
  • the shape, the extending direction, the number, the arrangement, and the like of the heat pipe 31 can be appropriately changed according to the shape, the extending direction, the number, and the like of the blowout port 24.
  • the second electrode 20 is provided with a plurality (five in the figure) of blowout ports 24.
  • Each outlet 24 is inclined with respect to the longitudinal direction of the second electrode 20.
  • a plurality of outlets 24 are arranged in parallel to each other at intervals in the longitudinal direction of the second electrode 20.
  • the number of heat pipes 31 in the second embodiment is one more than the number of outlets 24.
  • the heat pipes 31 are arranged alternately with the air outlets 24 between the adjacent air outlets 24 and further outside the outermost air outlet 24.
  • the plurality of heat pipes 31 are arranged in parallel to each other at intervals in the longitudinal direction of the second electrode 20.
  • the heat absorption part 32 of each heat pipe 31 is inclined with respect to the longitudinal direction of the second electrode 20 and extends along the outlet 24. Thereby, the peripheral part of each blower outlet 24 of the 2nd electrode 20 can be cooled reliably.
  • the heat radiating portion 33 of each heat pipe 31 is connected to both end portions of the heat absorbing portion 32 and extends to the vicinity of the left and right edges of the second electrode 20 along the short direction of the second electrode 20.
  • the second electrode 20 and the blowout port 24s of the solid dielectric 23 are small holes.
  • a plurality of outlets 24 s are arranged in a line obliquely with respect to the longitudinal direction of the second electrode 20 to constitute a small hole-like outlet row 24 ⁇ / b> L.
  • a plurality of outlet rows 24 ⁇ / b> L are arranged in the longitudinal direction of the second electrode 20.
  • the heat pipes 31 are arranged so as to alternate with the outlet array 24L.
  • the heat absorbing portion 32 of the heat pipe 31 is inclined with respect to the longitudinal direction of the second electrode 20 and extends along each outlet row 24L.
  • the heat radiating part 33 of the heat pipe 31 is connected to the end of the heat absorbing part 32 at an angle and extends in the short direction of the second electrode 20 to the vicinity of the left and right edges.
  • the processing plate 22 of the second electrode 20 is covered with a cover plate 29.
  • a cover plate 29 closes the opening of the accommodation groove 25 on the processing surface 22 side and covers the heat pipe 31.
  • the cover plate 29 is preferably made of a material having excellent corrosion resistance such as stainless steel.
  • the cover plate 29 is formed with a blowing communication port 29 a that communicates with the blowing port 24.
  • the width of the communication port 29 a is larger than the width of the blowout port 24, but may be the same width as the blowout port 24 or smaller than the width of the blowout port 24.
  • the cover plate 29 is joined to the second electrode 20 by welding. Welding is performed over the entire circumference of the outer peripheral edge of the cover plate 29. Further, the periphery of the blowout communication port 29a is also welded over the entire periphery. Thereby, generation
  • the thickness of the cover plate 29 is preferably as small as possible from the viewpoint of ensuring the processing efficiency by shortening the distance between the discharge space 1a and the workpiece 9 and is preferably of a size that can be easily welded.
  • the thickness of the cover plate 29 in consideration of processing efficiency and weldability is preferably about 0.1 to 1 mm.
  • the joining means between the cover plate 29 and the second electrode 20 may use bolts instead of welding.
  • the cover plate 29 is applied to the first embodiment, but in the fifth embodiment shown in FIG. 7, the second embodiment of the third embodiment (FIG. 4) is used.
  • a cover plate 29 covers the processing surface 22 of the electrode 20.
  • a plurality of blowing communication ports 29a are formed in the cover plate 29 of FIG. Each blowout communication port 29a is inclined with respect to the longitudinal direction and extends in parallel with the blowout row 24L.
  • a plurality of blowing communication ports 29a are arranged in parallel to each other.
  • One blowing port row 24L is connected to each blowing communication port 29a.
  • the accommodation groove of the heat transport means 30 is a through accommodation groove 25 ⁇ / b> C penetrating from the second discharge surface 21 to the treatment surface 22.
  • the heat pipe 31 is accommodated in the through-accommodating groove 25C.
  • a cover plate 28 covers the second discharge surface 21.
  • the cover plate 28 closes the opening on the second discharge surface 21 side of the through-accommodating groove 25C and covers the heat pipe 31 from the second discharge surface 21 side.
  • the cover plate 28 is preferably made of metal, and more preferably made of the same material (stainless steel or titanium) as the second electrode 20.
  • the cover plate 28 is in close contact with the second electrode 20 by joining means (not shown) such as bolting or welding.
  • the second electrode 20 and the cover plate 28 are electrically connected.
  • a cover plate 28 is provided as part of the second electrode 20.
  • the joining means of the cover plate 28 and the second electrode 20 is preferably arranged so as not to face the discharge space 1a.
  • the plasma electric field is applied between the first discharge surface 11 and the upper surface of the cover plate 28.
  • the cover plate 27 has a thin plate shape corresponding to the shape of the through-accommodating groove 25C.
  • the cover plate 27 is fitted into a portion on the second discharge surface 21 side inside the through-accommodating groove 25C.
  • the cover plate 27 closes the opening on the second discharge surface 21 side of the through-accommodating groove 25C, and covers the heat pipe 31 from the second discharge surface 21 side.
  • the upper surface of the cover plate 27 is flush with the second discharge surface 21.
  • FIG. 10 shows an eighth embodiment of the present invention.
  • a bottomed (non-penetrating) housing groove 25 is formed in the second discharge surface 21 of the second electrode 20, and the heat pipe 31 is housed in the housing groove 25.
  • the housing groove 25 Similar to the first embodiment (FIGS. 1 and 2), the housing groove 25 has a central groove portion 25a along the outlet 24 and a side groove portion 25b orthogonal to the central groove portion 25a.
  • a portion in the central groove portion 25 a becomes the heat absorbing portion 32
  • a portion on the tip end side (near the outer edge of the second electrode 20) in the side groove portion 25 b becomes the heat radiating portion 33.
  • the cover plate 28 covers the second discharge surface 21 as in the sixth embodiment (FIG. 8).
  • the cover plate 28 closes the opening on the second discharge surface 21 side of the housing groove 25 and covers the heat pipe 31 from the second discharge surface 21 side.
  • the cover plate 28 has substantially the same area as the second electrode 20 and covers almost the entire second discharge surface 21.
  • the cover plate 28 is preferably made of metal, and is brought into close contact with the second electrode 20 by a joining means (not shown) such as bolting or welding so as to be electrically connected to the second electrode 20. The point that an electric field is applied between 11 and the cover plate 28 is the same as in the sixth embodiment.
  • the cooling unit 40A of the eighth embodiment is configured by a metal member separate from the second electrode 20.
  • the cooling part 40A extends in the longitudinal direction of the second electrode 20 (the direction orthogonal to the paper surface of FIG. 10), and the cooling path 41 is formed inside the cooling part 40A. This is the same as the unit 40.
  • the left and right ends of the cover plate 28 are sandwiched between the cooling unit 40 ⁇ / b> A and the second electrode 20.
  • the cooling unit 40A is in close contact with the cover plate 28.
  • the heat radiating part 33 is cooled by the cooling part 40 ⁇ / b> A through the cover plate 28.
  • FIG. 11 shows a ninth embodiment.
  • the ninth embodiment relates to a modification of the cooling structure of the heat radiating unit 33.
  • the housing groove 25 of this embodiment reaches the outer end surface of the second electrode 20 and opens.
  • the heat pipe 31 protrudes outward from the outer end surface of the second electrode 20 through the opening of the housing groove 25 and is bent upward.
  • the protruding end portion of the heat pipe 31 is a heat radiating portion 33.
  • the heat radiation part 33 is provided with heat radiation fins 42 as cooling parts.
  • the heat radiating fins 42 may be made of copper or aluminum integral with the heat pipe 31, may be made of a metal separate from the heat pipe 31, and may be connected to the outer periphery of the heat pipe 31.
  • the heat of the heat radiating part 33 is transmitted to the heat radiating fins 42 and is dissipated from the heat radiating fins 42. Thereby, the thermal radiation efficiency of the thermal radiation part 33 can be improved. As a result, the heat absorption efficiency in the heat absorption part 32 can be improved. Therefore, the inside part of the 2nd electrode 20 can fully be cooled, and the uniformity of processing can be secured sufficiently. Since the heat transport efficiency of the heat pipe 31 can be increased, the heat pipe 31 can be made thinner, and consequently the thickness of the second electrode 20 can be made smaller. As a result, the distance between the discharge space 1a and the workpiece 9 can be further shortened, and the processing efficiency can be further increased. Furthermore, the solid dielectric 23 can be sufficiently cooled via the second electrode 20, and thermal destruction of the solid dielectric 23 can be reliably prevented.
  • the cooling section 40 ⁇ / b> X of the heat radiating section 33 further includes a blowing means 43 in addition to the heat radiating fins 42.
  • the air blowing means 43 is composed of a fan or the like. The wind from the blowing means 43 hits the heat radiating fins 42. Thereby, the heat radiation efficiency of the radiation fin 42 can be improved. As a result, the heat dissipation efficiency of the heat dissipation part 33 can be further increased. Therefore, the heat absorption efficiency in the heat absorption part 32 can be further improved. Therefore, the inner part of the second electrode 20 can be further sufficiently cooled, and the uniformity of processing can be ensured reliably.
  • the heat transport efficiency of the heat pipe 31 can be further increased, the heat pipe 31 can be further thinned, and the thickness of the second electrode 20 can be further reduced. As a result, the distance between the discharge space 1a and the workpiece 9 can be sufficiently shortened, and the processing efficiency can be further enhanced. Furthermore, the solid dielectric 23 can be more sufficiently cooled via the second electrode 20, and the thermal breakdown of the solid dielectric 23 can be more reliably prevented.
  • the heat transport means 30 is higher in heat transfer than the second electrode 20 and transports heat from the inner side to the outer side of the second electrode due to a temperature difference between the inner side and the outer side of the second electrode 20. If it is.
  • a metal member having higher thermal conductivity than the second electrode 20 may be used instead of the heat pipe.
  • the material of the metal member is preferably a good heat conducting metal such as copper or aluminum.
  • the metal member may be rod-shaped or linear, or may be plate-shaped.
  • the metal member preferably extends from the inner part of the second electrode 20 to the outer peripheral part.
  • One second electrode 20 may be provided with both a heat pipe and the metal member as the heat transport means 30.
  • the heat transport means 30 may not necessarily have a portion along the outlet 24.
  • the central portion 32 of the heat transport member 31 does not necessarily have to follow the blowout port 24.
  • the end 33 of the heat transport member 31 may protrude outward from the outer end of the second electrode 20 regardless of the presence or absence of the radiation fins 42 (FIGS. 11 and 12).
  • the cooling unit 40 (FIG. 1) having the cooling path 41 may be a separate member from the second electrode 20.
  • the cooling unit 40 which is a separate member from the second electrode 20, may be in close contact with the outer periphery of the second electrode 20, or may be in direct contact with the end of the heat transport member 31.
  • the extending direction of the slit-shaped outlet 24 (FIGS. 2 and 3) may be the short direction of the second electrode 20.
  • two or more heat transport members 31 may be provided between two adjacent slit-shaped outlets 24, 24.
  • the row direction of the small hole-shaped outlets 24 (FIGS. 4 and 7) may be the longitudinal direction of the second electrode 20 or the short direction.
  • two or more heat transport members 31 may be provided between two adjacent rows of small hole outlets.
  • a plurality of embodiments may be combined.
  • a cover plate 29 similar to that of the fifth embodiment (FIG. 7) may be provided on the processing surface 22 of the second electrode 20 of the second embodiment (FIG. 3).
  • a thin plate similar to the seventh embodiment (FIG. 9) is used instead of the cover plate 29 that covers substantially the entire processing surface 22 of the second electrode 20.
  • the cover plate 27 may be fitted into the housing groove 25 from the lower side (the processing space 1b side).
  • a cover plate 29 may be provided on the processing surface 22 of the second electrode 20, and the second electrode 20 may be sandwiched between the cover plate 28 and the cover plate 29.
  • a cover plate 29 may be provided on the processing surface 22 of the second electrode 20 in the seventh embodiment (FIG. 9).
  • a cover plate 29 instead of the cover plate 28 that covers substantially the entire second discharge surface 21, a thin plate-like cover that fits only in the receiving groove 25, as in the seventh embodiment (FIG. 9).
  • the heat pipe 30 may be covered with the plate 27.
  • the cover plate structure of the fourth to seventh embodiments (FIGS. 5 to 9) and the heat dissipation structure of the ninth to tenth embodiments (FIGS. 11 and 12) may be combined.
  • the means for joining the cover plates 27, 28, 29 to the second electrode 20 is not limited to bolts or welding, and hooks may be used.
  • the present invention can be applied to various surface treatments such as surface modification (hydrophilization, water repellency, etc.), ashing, cleaning, etching, and film formation.
  • the present invention is not limited to plasma processing near atmospheric pressure, and can also be applied to plasma processing under vacuum.
  • the present invention can be applied to a surface treatment in a manufacturing process of a glass substrate for a flat panel display or a semiconductor substrate, for example.

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Abstract

　プラズマ処理装置の電極を厚くすることなく冷却できるようにし、処理効率を良好にする。 　プラズマ処理装置１の第１電極１０の第１放電面１１と第２電極２０の第２放電面２１との間に放電空間１ａを形成する。第２電極２０の処理面２２を被処理物９に対向させる。第２電極２０に熱輸送手段３０を設ける。熱輸送手段３０は、第２電極２０より伝熱性が高く、第２電極２０の内側部と外周部との間の温度差によって、熱を第２電極２０の内側部から外周部へ輸送する。熱輸送手段３０は、好ましくはヒートパイプ３１で構成される。

Description

プラズマ処理装置
　本発明は、プラズマ処理装置に関し、特に電界印加電極と被処理物との間に接地電極が介在されたプラズマ処理装置に関する。
　例えば、特許文献１のプラズマ処理装置には、上下に対向する一対の電極が設けられている。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。これら電極の対向面には、放電を安定させるための固体誘電体が設けられている。電極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。下側の接地電極には、スリット状の吹き出し口が形成されている。この吹き出し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吹き出し口からの処理ガスが吹き付けられ、表面処理がなされる。この電極構造によれば、電界印加電極と被処理物との間に接地電極が介在されるため、電界印加電極から被処理物にアークが落ちるのを防止でき、しかも、接地電極と被処理物との間の距離、ひいては電極間の放電空間と被処理物との距離を短くでき、処理効率を向上できる。
特開２００４－００６２１１号公報
　この種のプラズマ処理装置では、放電により電極が加熱され変形しやすい。電極が変形すると、処理の均一性が損なわれるおそれがある。更に、電極に固体誘電体が設けられている場合、該固体誘電体が熱応力で破損するおそれがある。これを防止するために、上掲特許文献１（図１２等）では、上下の各電極の内部に冷却水を通す冷却路を形成することが提案されている。しかし、下側の接地電極に冷却路を設けると、該接地電極が厚肉になり、放電空間と被処理物との間の距離が大きくなる。放電空間と被処理物との間の距離が大きいと、放電空間でプラズマ化したガスが被処理物に到達するまでに失活する割合が増え、処理効率が低下する。
　本発明は、上記事情に鑑み、プラズマ処理装置の電極を厚くすることなく冷却し、処理効率を良好にすることを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明は、処理ガスを放電空間でプラズマ化（励起、分解、ラジカル化、活性化、イオン化等を含む）して吹き出し、前記放電空間の外部の処理空間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、
　第１放電面を有し、電源に接続された第１電極と、
　前記第１放電面との間に前記放電空間を形成する第２放電面と、前記第２放電面とは反対側の前記処理空間を向く処理面と、前記第２放電面から処理面に貫通する吹き出し口とを有し、電気的に接地された第２電極と、
　前記第２電極に設けられ、前記第２電極より伝熱性が高く、前記第２電極の内側部と外周部との間の温度差によって熱を前記第２電極の内側部から外周部に輸送する熱輸送手段と、
　を備えたことを特徴とする。
　前記第１放電面には、第１固体誘電体が設けられていることが好ましい。前記第２放電面には、第２固体誘電体が設けられていることが好ましい。第１固体誘電体と第２固体誘電体は、少なくとも何れか一方があればよい。前記第２電極の内側部は、第２電極のうち前記放電空間を形成する部分であることが好ましい。前記第２電極の内側部は、前記吹き出し口の周辺部を含むことがより好ましい。前記第２電極の外周部は、第２電極の前記放電空間を形成する部分より外側の部分であることが好ましい。
　前記熱輸送手段は、前記第２電極の内側部と外周部との間の温度差を熱輸送の動力にするものである。したがって、水等の熱媒体を強制的に流通させて第２電極を冷却する冷却手段は、前記熱輸送手段に含まれない。
　熱輸送手段が第２電極の内側部の熱を外周部に輸送する。したがって、第２電極の内側部の温度を下げることができる。或いは、第２電極の内側部と外周部の温度を均すことができる。これにより、第２電極の熱変形を防止できる。ひいては、処理の均一性を確保できる。また、第２放電面に第２固体誘電体が設けられている場合、第２電極を介して第２固体誘電体を冷却でき、第２固体誘電体が熱で破損するのを防止できる。さらに、熱輸送手段は、第２電極より伝熱性（熱伝導率）が高い。したがって、熱輸送手段の断面積を小さくして、第２電極の厚さ（第２放電面から処理面までの寸法）が過大になるのを防止又は抑制できる。これにより、プラズマ化された処理ガスが放電空間から被処理物に到達するまでの距離が大きくなるのを防止できる。よって、放電空間からの処理ガスが失活しないうちに被処理物に確実に到達できる。この結果、良好な処理効率を得ることができる。
　前記熱輸送手段が、熱輸送部材として、作動流体を蒸発させて吸熱する吸熱部と、前記作動流体を凝縮させて放熱する放熱部とを有するヒートパイプを含むことが好ましい。前記吸熱部が、前記第２電極の内側部に設けられ、前記放熱部が、前記第２電極の外周部又は前記第２電極より外側に設けられていることが好ましい。
　これによって、第２電極の内側部の温度を確実に下げることができ、第２電極の熱変形をより確実に防止できる。更に、第２電極に第２固体誘電体が設けられている場合、該第２固体誘電体が熱で破損するのを確実に防止できる。また、ヒートパイプは、小さな断面積で大きな吸熱能力及び熱輸送能力を有するから、第２電極の厚さが増大するのを確実に回避でき、或いは第２電極の厚さを小さくできる。したがって、プラズマ化された処理ガスが失活しないうちに被処理物により確実に到達でき、処理効率を高めることができる。
　前記吸熱部は、第２電極のうち前記放電空間を形成する部分に配置されていることが好ましい。これによって、第２電極の放電空間を形成する部分の温度を下げることができる。
　前記吸熱部が、前記吹き出し口の近傍に配置されていることがより好ましい。これによって、第２電極の内側部のうち特に高温化しやすい吹き出し口の周辺部の温度を下げることができる。
　前記放熱部は、第２電極の前記放電空間を形成する部分より外側の部分に配置されていることが好ましい。前記放熱部は、第２電極の外周部内に位置していてもよく、第２電極より外側に突出していてもよい。
　前記熱輸送手段として、ヒートパイプ以外の熱輸送部材を含んでいてもよい。ヒートパイプ以外の熱輸送部材として、第２電極より熱伝導率が高い金属からなる熱輸送部材が挙げられる。該金属製熱輸送部材は、前記第２電極の内側部から前記第２電極の外周部へ延び、該延び方向の温度勾配によって熱を輸送することが好ましい。金属製熱輸送部材は、板状又は棒状であることが好ましい。
　ここで、第２電極の材質は、耐蝕性の観点からステンレス、チタン等の金属であることが好ましい。
　前記金属性熱輸送部材の熱伝導率は第２電極の熱伝導率より高いのが好ましい。この場合、前記金属性熱輸送部材の熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が好ましく、さらに３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が好ましい。この条件を満たす金属としては、アルミニウム、金、銅、銀などが挙げられ、特に銅、アルミニウムが好ましい。
　前記熱輸送手段が、複数の熱輸送部材（ヒートパイプ、金属製熱輸送部材等）を含み、各熱輸送部材が、前記第２電極より伝熱性が高く、前記第２電極の内側部から前記第２電極の外周部へ延び、該延び方向の温度勾配によって熱を輸送することが好ましい。
　複数の熱輸送部材によって、第２電極の温度を十分に下げることができ、第２電極の熱変形を十分に防止又は抑制できる。したがって、処理の均一性を十分に確保できる。さらには、処理効率を確実に高めることができる。また、第２電極に第２固体誘電体が設けられている場合、該第２固体誘電体が熱で破損するのを確実に防止できる。
　前記第２電極が長手方向及び短手方向を有する場合、前記複数の熱輸送部材（ヒートパイプ、金属製熱輸送部材等）が、前記第２電極の前記第２放電面又は放電面に沿う長手方向に並んでいることが好ましい。
　ガラス基板やフィルム等の被処理物は、近年、広幅化、大型化が進んでおり、これに伴い電極の長尺化が進んでいる。これに対し、１つの熱輸送部材を長くすると熱輸送効率が低下するおそれがある。複数の熱輸送部材を第２電極の長手方向に並べることで、電極の長尺化に対応でき、かつ各熱輸送部材を短くでき、熱輸送効率を高く維持できる。
　前記各熱輸送部材が、作動流体を蒸発させて吸熱する吸熱部と、前記作動流体を凝縮させて放熱する放熱部とを有するヒートパイプであることが好ましい。各ヒートパイプの前記吸熱部が、前記第２電極の内側部に設けられ、前記放熱部が、前記第２電極の外周部又は前記第２電極より外側に設けられていることが好ましい。
　複数のヒートパイプによって、第２電極を十分に冷却できる。これにより、第２電極の熱変形を確実に防止でき、処理の均一性を十分確保でき、かつ処理効率を高めることができる。また、第２電極に第２固体誘電体が設けられている場合、該第２固体誘電体が熱で破損するのを一層確実に防止できる。
　前記複数のヒートパイプが、前記第２電極の前記第２放電面又は放電面に沿う長手方向に並んでいることが好ましい。各ヒートパイプの吸熱部が、前記吹き出し口に沿っていることが好ましい。
　これによって、吹き出し口の周辺部を確実に冷却できる。
　吹き出し口が、スリット状になり、第２電極の長手方向に延びている場合、或いは、吹き出し口が多数の小孔状であり、第２電極の長手方向に小孔状の吹き出し口が一列に並んでいる場合、複数のヒートパイプの吸熱部が、吹き出し口に沿うように第２電極の長手方向に並べられていることが好ましい。
　複数の吹き出し口が、第２電極の長手方向に並べられ、各吹き出し口が第２電極の長手方向と交差する方向に延びるスリット状である場合、各ヒートパイプが一部の吹き出し口に対応するよう第２電極の長手方向に並べられ、各ヒートパイプの吸熱部が、対応する吹き出し口に沿っていることが好ましい。
　吹き出し口が多数の小孔状であり、第２電極の長手方向と交差する方向に小孔状の吹き出し口が一列に並べられ、かつ前記小孔状吹き出し口の列が第２電極の長手方向に並べられている場合、各ヒートパイプが１又は複数の小孔状吹き出し口の列に対応するよう第２電極の長手方向に並べられ、各ヒートパイプの吸熱部が、対応する小孔状吹き出し口の列に沿っていることが好ましい。
　前記第２電極の外周部を冷却する冷却部を、更に備えることが好ましい。
　第２電極の外周部を冷却することで、第２電極の内側部と外周部の温度差が大きくなる。したがって、熱輸送手段による熱の輸送を促進できる。これにより、第２電極の内側部の温度を確実に下げることができ、処理の均一性をより確実に維持でき、処理効率を確実に向上できる。第２電極に第２固体誘電体が設けられている場合、該第２固体誘電体の熱破壊を一層確実に防止できる。
　前記ヒートパイプの放熱部を冷却する冷却部を、更に備えることが好ましい。
　これによって、放熱部の放熱を促進できる。ひいては、吸熱部の吸熱を促進できる。この結果、第２電極の内側部の冷却効率を高めることができ、処理の均一性をより確実に維持でき、処理効率を確実に向上できる。第２電極に第２固体誘電体が設けられている場合、該第２固体誘電体の熱破壊を一層確実に防止できる。
　前記冷却部が、冷媒を通す冷却路を含むことが好ましい。
　これによって、第２電極の外周部又は放熱部の熱を冷却路内の冷媒に移して放出でき、第２電極の外周部又は放熱部の放熱効率を高めることができる。冷却路は、第２電極の外周部に形成されていてもよく、第２電極とは別の冷却路形成部材に形成されていてもよい。第２電極とは別の冷却路形成部材は、第２電極の外周部に接していてもよい。熱輸送部材の端部又は放熱部が第２電極から突出し、この突出部分に第２電極とは別の冷却路形成部材が接していてもよい。
　前記冷却部が、前記放熱部に設けられた放熱フィンを含むことが好ましい。
　放熱部の熱が放熱フィンに伝わり、放熱フィンから放散される。これにより、放熱部の放熱効率を高めることができる。
　前記冷却部が、前記放熱フィンに送風する送風手段を含むことが好ましい。
　これによって、放熱フィンからの放熱効率を高めることができ、ひいては放熱部の放熱効率を一層高めることができる。
　前記第２放電面又は処理面に収容溝が形成され、前記熱輸送手段が前記収容溝に収容されていることが好ましい。
　これによって、熱輸送手段が第２放電面又は処理面から突出するのを防止できる。収容溝は、第２放電面に形成されていてもよく、処理面に形成されていてもよい。
　前記収容溝の前記第２放電面又は処理面への開口が、覆板で塞がれていることが好ましい。
　これによって、熱輸送手段がプラズマや処理ガスで腐食するのを防止できる。
　前記覆板が、前記第２放電面又は処理面を覆っていることが好ましい。
　これによって、熱輸送手段がプラズマや処理ガスで腐食するのを防止できる。覆板の表面を平滑にすることで第２放電面又は処理面の平滑性を確保できる。
　前記覆板は、第２放電面又は処理面の全体を覆っていてもよく、第２放電面又は処理面の収容溝を含む一部を覆っていてもよい。
　前記覆板が、収容溝のみを覆っていてもよい。
　本発明は、大気圧近傍下でプラズマ放電を生成して被処理物を表面処理する大気圧プラズマ処理に好適である。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、プラズマ処理装置の第２電極の厚さが過大になるのを防止でき、良好な処理効率を得ることができる。
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解説的に示す正面断面図である。 上記大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの底面図である。 本発明の第２実施形態を示し、大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの底面図である。 本発明の第３実施形態を示し、大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの底面図である。 本発明の第４実施形態を示し、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。 上記第４実施形態の処理ヘッドの底面図である。 本発明の第５実施形態を示し、大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの底面図である。 本発明の第６実施形態を示し、大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの底部の中央部分の正面断面図である。 本発明の第７実施形態を示し、大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの底部の中央部分の正面断面図である。 本発明の第８実施形態を示し、大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの底部の正面断面図である。 本発明の第９実施形態を示し、大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの底部の外周部分の正面断面図である。 本発明の第１０実施形態を示し、大気圧プラズマ処理装置の処理ヘッドの底部の外周部分の正面断面図である。
　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に示すように、プラズマ処理装置１は、被処理物配置部２と、処理ヘッド３を備えている。配置部２は、ステージで構成されており、その上側に被処理物９が配置される。配置部２は、ローラコンベアやベルトコンベアでもよい。被処理物９は、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板である。被処理物９は、ガラス基板に限られず、例えば連続シート状の樹脂フィルムでもよく、半導体基板でもよい。
　配置部２は、被処理物９の移動手段を兼ね、被処理物９を図１の左右方向に搬送できる。配置部２によって、被処理物９が処理ヘッド３の下方の処理空間１ｂに配置される。
　被処理物９が位置固定され、処理ヘッド３が左右方向に移動するようになっていてもよい。
　処理ヘッド３は、図示しない架台に支持され、配置部２の上側に離れて位置している。処理ヘッド３は、筐体３ａと、第１電極１０と、第２電極２０を有している。第１電極１０は、筐体３ａの内部に収容されている。第２電極２０は、筐体３ａの底部に配置されている。第１電極１０と第２電極２０との間に大気圧近傍の放電空間１ａが形成される。第１電極１０と配置部２との間に第２電極２０が介在されている。
　電極構造を更に詳述する。
　第１電極１０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。第１電極１０は、長手方向を図１の紙面と直交する方向に向け、短手方向を図１の左右方向に向けた厚い平板状になっている。第１電極１０は、電源４に接続され、電界印加電極になっている。第１電極１０の下面（配置部２を向く面）は、第１放電面１１になっている。第１放電面１１に第１固体誘電体１３が設けられている。第１固体誘電体１３は、アルミナ等のセラミックからなる板で構成され、長手方向を図１の紙面と直交する方向に向け、短手方向を図１の左右方向に向けて配置されている。固体誘電体１３が第１放電面１１を覆っている。固体誘電体１３の左右の端部には、第１電極１０の側面に沿う壁１３ｗが一体に設けられている。第１電極１１が、固体誘電体１３に載せられ、支持されている。固体誘電体１３は、セラミック板に限られず、アルミナ等の溶射膜でもよく、樹脂でもよい。
　第１電極１０の内部に冷却路１４が形成されている。冷却路１４は、第１電極１０の長手方向（図１の紙面直交方向）に延びている。冷却路１４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。
　第２電極２０は、ステンレス、チタン等の耐熱性及び耐腐食性の高い金属で構成されている。図１及び図２に示すように、第２電極２０は、長手方向を図１の紙面と直交する方向に向け、短手方向を図１の左右方向に向けた平板状になっている。第２電極２０は、第１電極１０の下側に第１電極１０と平行に配置されている。第２電極２０の厚さ（上下の寸法）は、第１電極１０の厚さより小さい。
　図１に示すように、第２電極２０は、接地線４ｅを介して電気的に接地され、接地電極になっている。第２電極２０の上面は、第２放電面２１になっている。第２放電面２１は、第１放電面１１と対向している。電源４からの電圧供給によって、第１電極１０と第２電極２０との間に電界が印加され、第１放電面１１と第２放電面２１との間に放電空間１ａが形成される。
　処理ガス源５からの処理ガス供給路５ａが処理ヘッド３へ延びている。処理ガス源５は処理目的に応じた処理ガスを蓄えている。例えば、撥水化処理では、処理ガス成分としてＣＦ４、Ｃ２Ｆ６等のフッ素系ガスを用いる。親水化や洗浄処理では、処理ガス成分として窒素、酸素等を用いる。供給路５ａが放電空間１ａの左右両側に接続されている。図示は省略するが、供給路５ａには、処理ガスを放電空間１ａの長手方向に均一に導入するガス均一化部が設けられている。
　第２放電面２１の上面には第２固体誘電体２３が設けられている。第２固体誘電体２３は、アルミナ等のセラミックからなる板で構成されているが、これに限られず、アルミナ等の溶射膜でもよく、樹脂でもよい。上下の固体誘電体１３，２３によって放電空間１ａの上端及び下端が画成される。
　第２電極２０の下面は、処理面２２になっている。処理面２２は、配置部２ひいては被処理物９を向く。処理面２２と配置部２上の被処理物９との間に処理空間１ｂが形成される。処理面２２は、処理空間１ｂの上端部を画成する。
　第２電極２０及び固体誘電体２３には、吹き出し口２４が設けられている。吹き出し口２４は、固体誘電体２３を厚さ方向に貫通し、さらに第２電極２０を厚さ方向に第２放電面２１から処理面２２に貫通している。吹き出し口２４によって放電空間１ａと処理空間１ｂが連ねられている。図２に示すように、吹き出し口２４は、第２電極２０の長手方向（図１の紙面と直交する方向）に延びるスリット状になっている。吹き出し口２４は、第２電極２０の短手方向の中央部に位置している。
　さらに、第２電極２０には、熱輸送手段３０が組み込まれている。熱輸送手段３０は、第２電極２０より伝熱性が高く、第２電極２０の外周部と該外周部より平面視で内側の内側部との間の温度差によって熱を第２電極２０の内側部から外周部に輸送する。
　熱輸送手段３０は、複数の熱輸送部材３１を含んでいる。熱輸送部材３１は、ヒートパイプで構成されている。周知の通り、ヒートパイプ３１は、パイプ本体の内部に作動流体が封入されている。ヒートパイプ３１のパイプ本体は、銅やアルミニウム等の良熱伝導性金属で構成されている。ヒートパイプ３１は、第２電極２０の内側部と外周部の間の温度差によって動作する。すなわち、作動流体が相変化して吸熱、放熱を行なうとともにパイプ本体内を移動する。
　ヒートパイプ３１は、次のようにして第２電極２０に組み込まれている。
　図１及び図２に示すように、第２電極２０の底面２２には、収容溝２５が形成されている。収容溝２５は、第２電極２０の長手方向に間隔を置いて複数設けられ、かつ吹き出し口２４を挟んで両側に配置されている。吹き出し口２４の左側の収容溝２５と吹き出し口２４の右側の収容溝２５とは、第２電極２０の長手方向（図２において上下）にずれている。
　各収容溝２５は、中央溝部分２５ａと、一対の側溝部分２５ｂを有し、Ｕ字状になっている。中央溝部分２５ａが吹き出し口２４の近傍に配置され、吹き出し口２４に沿って第２電極２０の長手方向に延びている。吹き出し口２４の左側の複数の収容溝２５の中央溝部分２５ａが、吹き出し口２４に沿って一列に並んでいる。吹き出し口２４の右側の複数の収容溝２５の中央溝部分２５ａが、吹き出し口２４に沿って一列に並んでいる。側溝部分２５ｂは、中央溝部分２５ａと角度（直角）をなし、第２電極２０の短手方向に延びている。
　各収容溝２５にヒートパイプ３１が収容されている。ヒートパイプ３１は、収容溝２５と同形状のＵ字状になっている。ヒートパイプ３１の中央部分が中央溝部分２５ａに収容され、該中央部分と交差（直交）する一対の両側部分が側溝部分２５ｂに収容されている。ヒートパイプ３１の外周面が、収容溝２５の内周面に密着している。
　ヒートパイプ３１の中央部分は、第２電極２０の内側部の吹き出し口２４の近傍に配置され、吹き出し口２４に沿って第２電極２０の長手方向に延びている。ヒートパイプ３１の中央部分が吸熱部３２になっている。吸熱部３２内で作動流体が蒸発する。図２に示すように、吹き出し口２４の左側の複数のヒートパイプ３１の吸熱部３２が、吹き出し口２４に沿って一列に並んでいる。吹き出し口２４の右側の複数のヒートパイプ３１の吸熱部３２が、吹き出し口２４に沿って一列に並んでいる。
　ヒートパイプ３１の両側部分は、それぞれ第２電極２０の短手方向に延びている。ヒートパイプ３１の両側部分の先端部（吸熱部３２側とは反対側の端部）は、第２電極２０の外周部、具体的には第２電極２０の左右の外縁の近傍に位置している。ヒートパイプ３１の先端部が放熱部３３になっている。放熱部３３内で作動流体が凝縮する。
　図１に示すように、第２電極２０の左右の端部には、凸条４０がそれぞれ上に突出するよう一体に設けられている。凸条４０は、第２電極２０の長手方向（図１の紙面と直交する方向）に延びている。各凸条４０の内部に冷却路４１が形成されている。冷却路４１は、第２電極２０の長手方向に延び、平面視で各ヒートパイプ３１の放熱部３３と交差している。冷却路４１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。冷却路４１を有する凸条４０は、放熱部３３の冷却部を構成する。
　上記構成のプラズマ処理装置１にて表面処理を行なう際は、被処理物９を配置部２の上にセットし、電源４から電極１０に電圧を供給する。これにより、第１電極１０と第２電極２０の間に大気圧グロー放電が生成され、電極間空間１ａが放電空間になる。また、処理ガスを処理ガス源５から処理ガス供給路５ａを経て放電空間１ａに供給する。これにより、処理ガスがプラズマ化（分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化等を含む）される。このプラズマ化された処理ガス（以下、適宜「プラズマガス」と称す）が、吹き出し口２４から吹き出され、被処理物９に接触する。これにより、被処理物９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、配置部２を処理ヘッド３に対し相対移動させることにより、被処理物９の全体を処理することができる。
　放電によって電極１０，２０及び固体誘電体１３，２３が発熱する。これに対し、冷却路１４に水等の冷媒を流通させる。これにより、第１電極１０を冷却でき、更に第１電極１０を介して固体誘電体１３を冷却できる。これにより、固体誘電体１３が熱破壊に至るのを防止できる。
　第２電極２０の熱は、熱輸送手段３０で除去できる。詳述すると、放電によって第２電極２０のうち外周部より内側の内側部（主に放電空間１ａに対応する部分）が発熱する。特に、第２電極２０の内側部のうちプラズマガスが通る吹き出し口２４の周辺部が発熱する。この吹き出し口２４の周辺部の熱を吸熱部３２の作動流体が潜熱として吸収し、作動流体が蒸発する。これにより、第２電極２０の内側部の特に吹き出し口２４の周辺部を冷却できる。冷却によって、第２電極２０の熱変形を防止できる。ひいては、処理の均一性を確保できる。更に第２電極２０を介して固体誘電体２３を冷却できる。これにより、固体誘電体２３が熱破壊に至るのを防止できる。
　吸熱部３２で蒸発した作動流体は、ヒートパイプ３１の延び方向の温度勾配によって放熱部３３に向けて流れる。すなわち、第２電極２０の内側部で潜熱として作動流体に吸収された熱が、ヒートパイプ３１の延び方向に輸送される。放熱部３３が在る第２電極２０の外周部は第２電極２０の内側部より低温になっている。作動流体は、放熱部３３で熱を放出し、凝縮する。凝縮した作動流体は、ヒートパイプ３１のウィック（毛細管構造）を毛細管現象で伝って吸熱部３２へ移動する。
　冷却部４０の冷却路４１に冷却水を通す。この冷却水によって第２電極２０の左右の端部が冷却される。更には、各ヒートパイプ３１の放熱部３３を冷却できる。これにより、放熱部３３での放熱効率を高めることができる。ひいては、吸熱部３２での吸熱効率を高めることができる。この結果、第２電極２０の内側部の冷却効率を高めることができ、第２電極２０の熱変形を確実に防止でき、処理の均一性を十分に確保できる。更には、第２電極２０を介して固体誘電体２３を十分に冷却でき、固体誘電体２３の熱破壊を一層確実に防止できる。
　ヒートパイプ３１は、見かけの熱伝導率（伝熱性）が第２電極２０を構成する金属（ステンレス又はチタン）より十分に大きく、小さな断面積で大きな熱輸送能力を有する。したがって、第２電極２０の内部に水等の冷媒を流通させる冷媒路を形成するよりも第２電極２０の厚さを十分に小さくでき、放電空間１ａと被処理物９との距離を十分に短くできる。よって、プラズマ化された処理ガスが放電空間１ａから被処理物９に到達するまでの距離を十分短くでき、処理ガスが失活しないうちに被処理物９に確実に到達できる。この結果、処理効率を高めることができる。
　複数のヒートパイプ３１を第２電極２０の長手方向に並べることで、各ヒートパイプ３１を短くできる。これにより、熱輸送効率を高く維持できる。併せて、第２電極２０の長尺化に対応でき、更には被処理物９の幅広化、大型化に対応でき、処理の均一性を確保できる。複数のヒートパイプ３１の吸熱部３２を吹き出し口２４に沿って一列に並べることで、スリット状の吹き出し口２４の周辺部を確実に冷却できる。ひいては、処理の均一性を十分に確保できる。更には、固体誘電体２３の熱破壊を一層確実に防止できる。吹き出し口２４を挟んで左側のヒートパイプ３１と右側のヒートパイプ３１とが第２電極２０の長手方向にずれているため、プラズマの熱がこもるのを防止できる。
　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。
　吹き出し口２４の形状、延び方向、数などは、任意に設定できる。ヒートパイプ３１の形状、延び方向、数、配置等は、吹き出し口２４の形状、延び方向、数等に応じて適宜変更できる。
　図３に示す第２実施形態では、第２電極２０に複数（図では５つ）の吹き出し口２４が設けられている。各吹き出し口２４は、第２電極２０の長手方向に対し斜めになっている。複数の吹き出し口２４が第２電極２０の長手方向に間隔を置いて互いに平行に並んでいる。
　第２実施形態のヒートパイプ３１の数は、吹き出し口２４の数より１つ多い。ヒートパイプ３１は、隣接する吹き出し口２４の間及び最も外側吹き出し口２４の更に外側に、吹き出し口２４と交互になるように配置されている。複数のヒートパイプ３１は、第２電極２０の長手方向に間隔を置いて互いに平行に並んでいる。各ヒートパイプ３１の吸熱部３２は、第２電極２０の長手方向に対し斜めになり、吹き出し口２４に沿って延びている。これにより、第２電極２０の各吹き出し口２４の周辺部を確実に冷却できる。各ヒートパイプ３１の放熱部３３は、吸熱部３２の両端部に連なり、第２電極２０の短手方向に沿って第２電極２０の左右の縁の近傍まで延びている。
　図４に示す第３実施形態では、第２電極２０及び固体誘電体２３の吹き出し口２４ｓが、小孔状になっている。複数の吹き出し口２４ｓが、第２電極２０の長手方向に対し斜めに一列に並べられ、小孔状吹出し口列２４Ｌを構成している。吹き出し口列２４Ｌが、第２電極２０の長手方向に複数配置されている。ヒートパイプ３１は、吹き出し口列２４Ｌと交互になるように配置されている。ヒートパイプ３１の吸熱部３２は、第２電極２０の長手方向に対し斜めになり、各吹き出し口列２４Ｌに沿って延びている。ヒートパイプ３１の放熱部３３は、吸熱部３２の端部に角度をなして連なり、第２電極２０の短手方向に左右の縁の近傍まで延びている。
　図５及び図６に示す第４実施形態では、第２電極２０の処理面２２に覆板２９が被せられている。覆板２９が、収容溝２５の処理面２２側の開口を塞ぎ、ヒートパイプ３１を覆っている。これにより、ヒートパイプ３１が処理空間１ｂのプラズマガスに晒されるのを防止でき、ヒートパイプ３１の腐食を防止できる。覆板２９は、ステンレス等の耐食性に優れた材料で構成するのが好ましい。覆板２９には、吹き出し口２４に連通する吹き出し連通口２９ａが形成されている。連通口２９ａの幅は、吹き出し口２４の幅より大きいが、吹き出し口２４と同じ幅でもよく、吹き出し口２４の幅より小さくてもよい。
　覆板２９は、第２電極２０に溶接にて接合されている。溶接は、覆板２９の外周縁の全周にわたって行なう。また、吹き出し連通口２９ａの周縁についても全周にわたって溶接する。これにより、パーティクルが発生するのを防止できる。覆板２９の厚さは、放電空間１ａと被処理物９との距離を短くして処理効率を確保する観点からは、できるだけ小さいことが好ましく、かつ溶接しやすい大きさであることが好ましい。処理効率及び溶接性を考慮した覆板２９の厚さは、０．１～１ｍｍ程度が好ましい。覆板２９と第２電極２０との接合手段は、溶接に代えてボルトを用いてもよい。
　第４実施形態（図５、図６）は、第１実施形態に覆板２９を適用したものであるが、図７に示す第５実施形態では、第３実施形態（図４）の第２電極２０の処理面２２に覆板２９が被さっている。図７の覆板２９には、複数の吹き出し連通口２９ａが形成されている。各吹き出し連通口２９ａは、長手方向に対し斜めになり、かつ吹き出し口列２４Ｌと平行に延びている。複数の吹き出し連通口２９ａが互いに平行に並んでいる。各吹き出し連通口２９ａに、１つの吹き出し口列２４Ｌが連なっている。
　図８に示す第６実施形態では、熱輸送手段３０の収容溝が第２放電面２１から処理面２２に貫通する貫通収容溝２５Ｃになっている。貫通収容溝２５Ｃにヒートパイプ３１が収容されている。第２放電面２１に覆板２８が被っている。覆板２８が、貫通収容溝２５Ｃの第２放電面２１側の開口を塞ぎ、ヒートパイプ３１を第２放電面２１の側から覆っている。覆板２８は、金属であることが好ましく、第２電極２０と同じ材質（ステンレス又はチタン）であることがより好ましい。覆板２８は、第２電極２０にボルト締めや溶接等の接合手段（図示省略）によって密着されている。これにより、第２電極２０と覆板２８が電気的に導通している。覆板２８が、第２電極２０の一部として提供されている。覆板２８と第２電極２０の接合手段は、放電空間１ａに臨まないように配置することが好ましい。プラズマ電界は、第１放電面１１と覆板２８の上面との間に印加される。覆板２８の上面を平滑にすることで、放電空間１ａ内の溝２５Ｃ及びヒートパイプ３１に対応する箇所でもプラズマ電界が不均一になるのを防止できる。また、第２固体誘電体２３を省略したとしても、ヒートパイプ３１が放電空間１ａのプラズマに晒されるのを覆板２８で防止でき、ヒートパイプ３１を保護できる。
　図９に示す第７実施形態では、覆板２７が貫通収容溝２５Ｃの形状に合わせて細い板状になっている。覆板２７が、貫通収容溝２５Ｃの内部の第２放電面２１側の部分に嵌め込まれている。覆板２７は、貫通収容溝２５Ｃの第２放電面２１側の開口を塞ぎ、かつヒートパイプ３１を第２放電面２１の側から覆っている。覆板２７の上面は、第２放電面２１と面一になっている。
　図１０は、本発明の第８実施形態を示したものである。第８実施形態では、有底（非貫通）の収容溝２５が、第２電極２０の第２放電面２１に形成され、この収容溝２５にヒートパイプ３１が収容されている。第１実施形態（図１、図２）と同様に、収容溝２５は、吹出し口２４に沿う中央溝部分２５ａと、この中央溝部分２５ａと直交する側溝部分２５ｂとを有している。ヒートパイプ３１のうち、中央溝部分２５ａ内の部分が吸熱部３２になり、側溝部分２５ｂ内の特に先端側（第２電極２０の外縁近く）の部分が放熱部３３になっている。
　第８実施形態では、第６実施形態（図８）と同様に、覆板２８が第２放電面２１に被っている。覆板２８が、収容溝２５の第２放電面２１側の開口を塞ぎ、ヒートパイプ３１を第２放電面２１の側から覆っている。覆板２８は、第２電極２０とほぼ同じ面積を有し、第２放電面２１のほぼ全体に被さっている。覆板２８が、好ましくは金属にて構成され、かつ第２電極２０にボルト締めや溶接等の接合手段（図示省略）によって密着されて第２電極２０と電気的に導通し、第１放電面１１と覆板２８との間に電界が印加される点は、第６実施形態と同じである。
　第８実施形態の冷却部４０Ａは、第２電極２０とは別体の金属部材にて構成されている。冷却部４０Ａが、第２電極２０の長手方向（図１０の紙面と直交する方向）に延び、かつ冷却部４０Ａの内部に冷却路４１が形成されている点は、第１実施形態等の冷却部４０と同じである。冷却部４０Ａと第２電極２０の間に覆板２８の左右の端部が挟まれている。冷却部４０Ａが覆板２８に密着している。放熱部３３は、覆板２８を介して冷却部４０Ａにて冷却される。
　図１１は、第９実施形態を示したものである。第９実施形態は、放熱部３３の冷却構造の変形例に係る。
　この実施形態の収容溝２５は、第２電極２０の外端面に達して開口している。この収容溝２５の開口を介して、ヒートパイプ３１が、第２電極２０の外端面より外側に突出され、上へ向けて折曲されている。このヒートパイプ３１の突出端部が、放熱部３３になっている。放熱部３３に冷却部として放熱フィン４２が設けられている。放熱フィン４２は、ヒートパイプ３１と一体の銅やアルミで構成されていてもよく、ヒートパイプ３１とは別体の金属で構成され、ヒートパイプ３１の外周に連結されていてもよい。
　放熱部３３の熱が放熱フィン４２に伝わり、放熱フィン４２から放散される。これにより、放熱部３３の放熱効率を高めることができる。ひいては、吸熱部３２での吸熱効率を高めることができる。よって、第２電極２０の内側部を十分に冷却でき、処理の均一性を十分に確保できる。ヒートパイプ３１の熱輸送効率を高めることができるため、ヒートパイプ３１をより薄くでき、ひいては第２電極２０の厚さをより小さくできる。この結果、放電空間１ａと被処理物９との間の距離をより短縮でき、処理効率を一層高めることができる。更には、第２電極２０を介して固体誘電体２３を十分に冷却でき、固体誘電体２３の熱破壊を確実に防止できる。
　図１２に示す第１０実施形態では、放熱部３３の冷却部４０Ｘが、放熱フィン４２に加えて、送風手段４３を更に有している。送風手段４３は、ファン等で構成されている。送風手段４３からの風が放熱フィン４２に当たる。これにより、放熱フィン４２の放熱効率を高めることができる。ひいては、放熱部３３の放熱効率を一層高めることができる。したがって、吸熱部３２での吸熱効率をより一層高めることができる。よって、第２電極２０の内側部を一層十分に冷却でき、処理の均一性を確実に確保できる。ヒートパイプ３１の熱輸送効率をより高めることができるため、ヒートパイプ３１を更に薄くでき、ひいては第２電極２０の厚さを一層小さくできる。この結果、放電空間１ａと被処理物９との間の距離を十分に短縮でき、処理効率をより一層高めることができる。更には、第２電極２０を介して固体誘電体２３をより十分に冷却でき、固体誘電体２３の熱破壊を一層確実に防止できる。
　本発明は、上記実施形態に限られず、種々の改変をなすことができる。
　例えば、熱輸送手段３０は、第２電極２０より伝熱性が高く、第２電極２０の内側部と外周部との間の温度差によって熱を第２電極の内側部から外周部に輸送するものであればよい。熱輸送部材３１として、ヒートパイプに代えて第２電極２０より熱伝導率が高い金属部材を用いてもよい。金属部材の材質は、銅、アルミニウム等の良熱伝導金属であることが好ましい。金属部材は、棒状ないしは線状になっていてもよく、板状になっていてもよい。金属部材は、第２電極２０の内側部から外周部に延びていることが好ましい。
　１つの第２電極２０に、熱輸送手段３０としてヒートパイプと上記金属部材の両方を設けてもよい。
　熱輸送手段３０が、吹き出し口２４に沿う部分を必ずしも有していなくてもよい。熱輸送部材３１の中央部３２が、吹き出し口２４に必ずしも沿っていなくてもよい。
　熱輸送部材３１の端部３３が、放熱フィン４２（図１１、図１２）の有無に拘らず、第２電極２０の外端部から外側に突出していてもよい。
　冷却路４１を有する冷却部４０（図１）が、第２電極２０とは別部材になっていてもよい。第２電極２０とは別部材の冷却部４０は、第２電極２０の外周部に密着されていてもよく、熱輸送部材３１の端部に直接密着されていてもよい。
　スリット状吹き出し口２４（図２、図３）の延び方向は、第２電極２０の短手方向でもよい。スリット状吹き出し口２４が複数有る場合（図３）、隣り合う２つのスリット状吹き出し口２４，２４の間に２以上の熱輸送部材３１が設けられていてもよい。
　小孔状吹き出し口２４（図４、図７）の列の並び方向は、第２電極２０の長手方向でもよく、短手方向でもよい。小孔状吹き出し口２４の列が複数有る場合（図４、図７）、隣り合う２つの小孔状吹き出し口の列どうしの間に２以上の熱輸送部材３１が設けられていてもよい。
　複数の実施形態を組み合わせてもよい。例えば、第２実施形態（図３）の第２電極２０の処理面２２に、第５実施形態（図７）と同様の覆板２９を設けてもよい。
　第４、第５実施形態（図５～図７）において、第２電極２０の処理面２２の略全体を覆う覆板２９に代えて、第７実施形態（図９）と同様の細板状の覆板２７を下側（処理空間１ｂの側）から収容溝２５の内部に嵌め込んでもよい。
　第６実施形態（図８）において、第２電極２０の処理面２２に覆板２９を設け、覆板２８と覆板２９で第２電極２０を挟んでもよい。同様に、第７実施形態（図９）において、第２電極２０の処理面２２に覆板２９を設けてもよい。第８実施形態（図１０）において、第２放電面２１のほぼ全体を覆う覆板２８に代えて、第７実施形態（図９）と同様に、収容溝２５だけに嵌る細板状の覆板２７にてヒートパイプ３０を覆ってもよい。
　第４～第７実施形態（図５～図９）の覆板構造と第９～第１０実施形態（図１１、図１２）の放熱構造とを組み合わせてもよい。
　覆板２７，２８，２９の第２電極２０への接合手段は、ボルトや溶接に限られず、フックを用いてもよい。
　本発明は、表面改質（親水化、撥水化等）、アッシング、洗浄、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。
１　　　プラズマ処理装置
１ａ　　放電空間
１ｂ　　処理空間
２　　　配置部
３　　　処理ヘッド
３ａ　　筐体
４　　　電源
４ｅ　　接地線
５　　　処理ガス源
５ａ　　処理ガス供給路
９　　　被処理物
１０　　第１電極
１１　　第１放電面
１３　　第１固体誘電体
１３ｗ　側壁
１４　　冷却路
２０　　第２電極
２１　　第２放電面
２２　　処理面
２３　　第２固体誘電体
２４　　スリット状吹き出し口
２４ｓ　小孔状吹出し口
２４Ｌ　小孔状吹出し口列
２５　　収容溝
２５ａ　中央溝部分
２５ｂ　側溝部分
２５Ｃ　貫通収容溝
２７，２８，２９　覆板
２９ａ　吹き出し連通口
３０　　熱輸送手段
３１　　ヒートパイプ（熱輸送部材）
３２　　吸熱部
３３　　放熱部
４０，４０Ａ，４０Ｘ　冷却部
４１　　冷却路
４２　　放熱フィン
４３　　送風手段
 

Claims (15)

  1. 　処理ガスを放電空間でプラズマ化して吹き出し、前記放電空間の外部の処理空間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、
    　第１放電面を有し、電源に接続された第１電極と、
    　前記第１放電面との間に前記放電空間を形成する第２放電面と、前記第２放電面とは反対側の前記処理空間を向く処理面と、前記第２放電面から処理面に貫通する吹き出し口とを有し、電気的に接地された第２電極と、
    　前記第２電極に設けられ、前記第２電極より伝熱性が高く、前記第２電極の内側部と外周部との間の温度差によって熱を前記第２電極の内側部から外周部に輸送する熱輸送手段と、
    　を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 　前記熱輸送手段が、作動流体を蒸発させて吸熱する吸熱部と、前記作動流体を凝縮させて放熱する放熱部とを有するヒートパイプを含み、前記吸熱部が、前記第２電極の内側部に設けられ、前記放熱部が、前記第２電極の外周部又は前記第２電極より外側に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。
  3. 　前記吸熱部が、前記吹き出し口の近傍に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記熱輸送手段が、複数の熱輸送部材を含み、各熱輸送部材が、前記第２電極より伝熱性が高く、前記第２電極の内側部から前記第２電極の外周部へ延び、該延び方向の温度勾配によって熱を輸送す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。
  5. 　前記複数の熱輸送部材が、前記第２電極の前記第２放電面又は放電面に沿う長手方向に並んでいることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 　前記各熱輸送部材が、作動流体を蒸発させて吸熱する吸熱部と、前記作動流体を凝縮させて放熱する放熱部とを有するヒートパイプであり、前記吸熱部が、前記第２電極の内側部に設けられ、前記放熱部が、前記第２電極の外周部又は前記第２電極より外側に設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　前記複数のヒートパイプが、前記第２電極の前記第２放電面又は放電面に沿う長手方向に並び、各ヒートパイプの吸熱部が、前記吹き出し口に沿ってい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。
  8. 　前記第２電極の外周部を冷却する冷却部を、更に備えたことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 　前記放熱部を冷却する冷却部を、更に備えたことを特徴とする請求項２、３、６、７の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 　前記冷却部が、冷媒を通す冷却路を含むことを特徴とする請求項８又は９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 　前記冷却部が、前記放熱部に設けられた放熱フィンを含むことを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  12. 　前記冷却部が、前記放熱フィンに送風する送風手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
  13. 　前記第２放電面又は処理面に収容溝が形成され、前記熱輸送手段が前記収容溝に収容されていることを特徴とする請求項１～１２の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
  14. 　前記収容溝の前記第２放電面又は処理面への開口が、覆板で塞がれていることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
  15. 　前記覆板が、前記第２放電面又は処理面を覆っていることを特徴とする請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
     
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