JP2005123159A - Plasma processing apparatus, method for manufacturing reaction vessel for plasma generation, and plasma processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被処理物の表面に存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥離やエッチング、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、成膜、めっき前処理、コーティング前処理、各種材料・部品の表面改質などの表面処理に利用されるプラズマ処理装置、このプラズマ処理装置に適用されるプラズマ生成用の反応器、及びこれを用いたプラズマ処理方法に関するものであり、特に、精密な接合が要求される電子部品の表面のクリーニングに好適に応用されるものである。 The present invention includes cleaning of foreign substances such as organic substances existing on the surface of the object to be processed, resist peeling and etching, improvement of organic film adhesion, metal oxide reduction, film formation, plating pretreatment, coating pretreatment, The present invention relates to a plasma processing apparatus used for surface treatment such as surface modification of various materials and parts, a plasma generation reactor applied to the plasma processing apparatus, and a plasma processing method using the same, The present invention is suitably applied to the cleaning of the surface of electronic parts that require precise bonding.
従来、一対の電極を対向させて配置することによって電極間の空間を放電空間として形成し、放電空間にプラズマ生成用ガスを供給すると共に電極間に電圧を印加することによって、放電空間で放電を発生させてプラズマを生成し、放電空間からプラズマ或いはプラズマの活性種を噴き出して被処理物に吹き付けることによって、被処理物に表面改質などプラズマ処理を施すことが行われている（特許文献１参照）。 Conventionally, a space between electrodes is formed as a discharge space by arranging a pair of electrodes to face each other, and a plasma generating gas is supplied to the discharge space and a voltage is applied between the electrodes to discharge in the discharge space. Plasma is generated by generating the plasma, and plasma or active species of the plasma is ejected from the discharge space and sprayed on the object to be processed, so that the object to be processed is subjected to plasma processing such as surface modification (Patent Document 1). reference).
このようなプラズマ処理においては、プラズマ或いはプラズマの活性種を一つの噴出口から吹き出すと共に、この吹き出し方向と直交する方向に向けて被処理物を搬送し、このように被処理物を搬送しながらプラズマ処理を施すものであるが、プラズマ或いはプラズマの活性種が噴き出される面積が小さいことから、被処理物に対して局所的にしかプラズマ処理を施すことができず、処理ムラが生じやすいものであり、また大面積の被処理物に対して処理を行う場合には被処理物を搬送しながら処理を行わなければならず、処理時間が長くなって処理効率が低下してしまうものである。 In such plasma processing, plasma or active species of plasma is blown out from one jet outlet, and the workpiece is transported in a direction orthogonal to the blowing direction, and thus the workpiece is transported in this way. Plasma treatment is performed, but since the area where plasma or active species of plasma is ejected is small, plasma treatment can only be performed locally on the object to be processed, and processing unevenness is likely to occur. In addition, when processing a large-area workpiece, the processing must be performed while the workpiece is being conveyed, which increases processing time and decreases processing efficiency. .
一方、特許文献２等に開示されている技術では、平行に配置した複数の電極の表面に固体誘電体を配置した誘電体被覆電極を有する反応容器を用いることにより、プラズマ或いはプラズマの活性種が噴き出される領域の面積を大きくするようにしている。
On the other hand, in the technique disclosed in
しかし、この特許文献２に記載されているような技術では、大面積の被処理物に対しても一度に表面処理を行うことができるが、この処理面積の全体に亘って均一なガス流でプラズマ或いはプラズマの活性種が噴き出されるようにすることは難しく、表面処理を均一に行うようにすることは困難であるという問題がある。さらに、このような大面積の処理を一度に行う場合には、大量のガスを消費することになりランニングコストが大幅に増加すると言う問題が生じる。
However, with the technique as described in
また、大面積の処理が可能な処理装置を作製したとしても、処理対象である液晶パネル用ガラス等が更に大型化すれば、一度の処理にて表面処理を行うのは困難であり、更なる大面積の処理が可能となるように設計変更を繰り返していかなければならないが、従来はこのような設計変更は容易ではなく、多大な設備投資が必要なものであった。
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、処理範囲を大面積化することができると共に、少ないガス消費量(低ランニングコスト)で均一な処理を行うことができ、しかも処理対象に応じて容易に設計変更が可能なプラズマ処理装置、このプラズマ処理装置に用いられる反応器の製造方法、及びこのようなプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and can increase the processing range, perform uniform processing with a small amount of gas consumption (low running cost), and can be processed. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus whose design can be easily changed according to the above, a method for manufacturing a reactor used in the plasma processing apparatus, and a plasma processing method using such a plasma processing apparatus. is there.
本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ生成用ガスＧを放電により活性化させ、この活性化されたプラズマ生成用ガスＧを被処理物５に吹き付けるプラズマ処理装置において、一端側の開口からプラズマ生成用ガスＧが流入すると共に他端側の開口から活性化されたプラズマ生成用ガスＧが流出する複数の貫通孔２と、各貫通孔２内でそれぞれ放電を発生させるための電極３，４とが設けられた絶縁基材１からなる反応器Ｒを具備することを特徴とする。これにより、大気圧又はその近傍の圧力下で、各貫通孔２の内側に気体放電を発生し、この気体放電により生じる活性種を含む活性化されたプラズマ生成用ガスＧのガス流を複数の貫通孔２から吹き出して被処理物５に供給することによって、大面積に亘って高効率で均一なプラズマを発生させることができて、少ないガス流量で大面積に亘る被処理物５の表面処理を均一に行うことができるものであり、また、絶縁基材１を適宜複数組み合わせて設けることで、被処理物５の変更に応じて容易に設計変更を行うことが可能なものである。
The plasma processing apparatus according to the present invention activates a plasma generating gas G by discharge, and in the plasma processing apparatus that blows the activated plasma generating gas G onto an
上記の絶縁基材１は、平板状に形成することが好ましく、また電極３，４は絶縁基材１に埋設するように形成することが好ましいものであり、これにより貫通孔２及び電極３，４を微細加工して、より均一な処理が可能となるものである。
The
また、電極３，４が貫通孔２に露出されるようにすると、放電性を高めることができる。
Moreover, if the
また、電極３，４が貫通孔２に露出されないように形成しても良く、この場合は、誘電体バリア放電を貫通孔２に発生させることとなり、電極３，４が直接放電やプラズマに曝されることを防いで電極３，４の損耗を防止すると共に、放電を安定化させて、プラズマ発生密度を向上することが可能となる。
Further, the
また、貫通孔２内で電気力線がプラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向に発生するように電極３，４を配設すると、プラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向に放電を発生させて、プラズマ生成用ガスＧの活性化を行うことができる。
In addition, when the
また、貫通孔２内で電気力線がプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向に発生するように電極３，４を配設しても良く、この場合はプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向の高密度のストリーマ放電を発生させることができて、プラズマ生成用ガスＧの活性を更に向上し、更に高効率の表面処理を行うことが可能となる。
Further, the
また、隣り合う電極３，４の間隔は０．０１〜５ｍｍの範囲とすることが好ましく、これにより、気体放電（プラズマ）を安定に発生させることができる。
Moreover, it is preferable to make the space | interval of the
また、貫通孔２の開口形状は直径０．０１〜１５ｍｍの円形状とすることが好ましく、この場合、特にプラズマ生成用ガスＧの流量を抑制しつつ、大面積の処理が可能となるものである。
Moreover, it is preferable that the opening shape of the
また、貫通孔２の開口形状を短手寸法０．０１〜１５ｍｍのスリット状とすることも好ましく、この場合、特に貫通孔２の短手方向に沿って被処理物５を搬送しつつプラズマ処理を行うと、表面処理の均一性を更に向上することが可能となるものである。
Moreover, it is also preferable to make the opening shape of the through-
また、層状の電極３，４を絶縁基材１に形成すると共に貫通孔２に合致する位置において電極３，４に開口８を形成し、隣り合う開口８、８の間において電極３，４に欠損部分３０が無いようにすることが好ましく、この場合、絶縁基材１の表面で沿面放電３１の発生を少なくすることができ、沿面放電３１からの被処理物５に対するアークショートが発生しにくくなり、従って、アークによる被処理物５の損傷を少なくすることができるものである。
In addition, the
また、一対の層状の電極３，４を絶縁基材１に対向させて形成すると共に、ガスの流通方向において下流側の電極の周端部を上流側の電極の周端部よりも外側に突出させるのが好ましく、この場合、絶縁基材１の表面において電極３，４の周端間に対応する箇所での沿面放電３１の発生を抑えることができ、開口８に対応する箇所以外での沿面放電３１を少なくすることができてアークによる被処理物５の損傷をさらに少なくすることができるものである。
In addition, a pair of
また、絶縁基材１はセラミックスにて形成されていることが好ましく、この場合、絶縁基材１に高い耐熱性と強度とを付与することができ、耐久性が高いものである。
Moreover, it is preferable that the
特に、絶縁基材１を高強度且つ安価なアルミナにて形成することが好ましい。
In particular, it is preferable to form the
また、休止区間を持つパルス状の電圧を電極３，４に印加する電源６を具備するようにすることが好ましく、この場合、複数の貫通孔２のそれぞれにおいて均一で安定した放電を高効率で発生させて処理効率を向上することができる。
In addition, it is preferable to provide a
また、周波数が１Ｈｚ〜２００ｋＨｚの電圧を電極３，４に印加する電源６を具備することが好ましく、これにより電極３，４間の放電を安定化させて表面処理効率を更に向上し、且つプラズマ生成用ガスの過度な温度上昇を抑制して被処理物５の熱的損傷を防止し、更に一部の貫通孔２への放電の集中を抑制して均一な処理を可能とすることができる。
Further, it is preferable to have a
更に、デューティー比が０．０１〜８０％のパルス状の電圧を電極３，４に印加する電源６を具備することが好ましく、この場合、特に高効率で安定した放電を発生させることが可能となり、処理効率を更に向上させることができる。
Furthermore, it is preferable to have a
また、一対の電極３、４を中点接地するのが好ましく、この場合、活性化されたプラズマ生成用ガスＧと被処理物５との間の電位差を小さくすることができ、活性化されたプラズマ生成用ガスＧからの被処理物５に対するアークの発生を防止することができるものである。
Further, it is preferable that the pair of
また、反応器Ｒに対して、希ガス、窒素、酸素、空気の少なくとも一つを含有するガス、またはこれらの二種以上の混合ガスを、プラズマ生成用ガスＧとして供給するガス供給手段を具備することが好ましく、これにより、希ガスや窒素により被処理物５の表面改質などのプラズマ処理を行うことができ、酸素により有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができ、空気により被処理物５の表面改質や有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができ、希ガスと酸素の混合ガスにより被処理物５の表面改質や有機物の除去などのプラズマ処理を行うことができるものである。
Further, a gas supply means for supplying a gas containing at least one of rare gas, nitrogen, oxygen, air, or a mixed gas of two or more thereof as a plasma generating gas G to the reactor R is provided. Thus, it is possible to perform plasma treatment such as surface modification of the
また、絶縁基材１を冷却する放熱器７を具備することが好ましく、これにより、絶縁基材１の熱変形による割れ等の破損の発生を防止し、また絶縁基材１の一部が過剰に加熱されることによる各貫通孔２ごとでのプラズマ発生の不均一化を防止して、均一な表面処理を維持することができるものである。
Moreover, it is preferable to have the
また、二次電子が放出されやすい温度に絶縁基材１を温度調整するための温度調整手段を用いるのが好ましく、この場合、絶縁基材１から放出された二次電子によりプラズマ生成密度を増加させることができ、被処理物５の洗浄能力や改質能力などのプラズマ処理能力を向上させることができるものである。
In addition, it is preferable to use a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the
また、全ての貫通孔２に対してプラズマ生成用ガスＧをほぼ均一な流速で供給するためのガス均一化手段を設けるのが好ましく、この場合、活性化されたプラズマ生成用ガスＧを全ての貫通孔２からほぼ均一に吹き出すことができ、活性化されたプラズマ生成用ガスＧの流速分布を少なくして均一なプラズマ処理を行うことができるものである。
In addition, it is preferable to provide a gas homogenizing means for supplying the plasma generating gas G to all the through
また、反応器Ｒを複数の絶縁基材１にて形成することも好ましく、これにより、絶縁基材１を適宜増減することで処理面積を容易に増減することができ、また絶縁基材１の配設位置を適宜変更して種々の形状の領域に対して表面処理を行うようにすることができ、或いは被処理物５との距離が異なる絶縁基材１を配設して、被処理物５に対して意図的に表面処理の度合いが高い部位や低い部位を同時に形成することができるようになり、しかも絶縁基材１の組み合わせを変更することで容易に設計変更が可能となるものである。
In addition, it is also preferable to form the reactor R with a plurality of insulating
また、本発明に係るプラズマ生成用の反応器の製造方法は、上記のようなプラズマ処理装置に適用される反応器Ｒの製造方法であって、絶縁材料を成形した複数の開口を有する複数のシート材の間に、導電体材料を成形した導電体膜を、各シート材の開口が合致するように積層して、一体成形することにより、シート材にて絶縁基材１を、導電体膜にて電極３，４を、シート材の開口にて貫通孔２をそれぞれ形成するものであり、これにより、上記のようなプラズマ処理装置に適用される反応器Ｒを容易に形成することができ、且つ貫通孔２や電極３，４の微細成形を容易に行うことができるものである。
A method for manufacturing a reactor for generating plasma according to the present invention is a method for manufacturing a reactor R applied to the plasma processing apparatus as described above, and includes a plurality of openings having a plurality of openings formed with an insulating material. By laminating the conductive film formed of the conductive material between the sheet materials so that the openings of the respective sheet materials are matched, and integrally forming the conductive film, the insulating
また、本発明に係るプラズマ処理方法は、上記のようなプラズマ処理装置を用い、複数の各貫通孔２の一端側から他端側へプラズマ生成用ガスＧを流通させると共に電極３，４に電圧を印加して各貫通孔２内で放電を発生させることにより、貫通孔２内でプラズマを発生させてプラズマ生成用ガスＧを活性化させ、この活性化されたプラズマ生成用ガスＧを各貫通孔２の他端側から被処理物５の表面に噴射することを特徴とするものである。これにより、大面積に亘って高効率でプラズマを発生させることができて、少ないガス流量で大面積に亘る被処理物５の表面処理を行うことができるものであり、また、絶縁基材１を適宜複数組み合わせて設けることで、被処理物５の変更に応じて容易に設計変更を行うことが可能なものである。
The plasma processing method according to the present invention uses the plasma processing apparatus as described above to distribute the plasma generating gas G from one end side to the other end side of each of the plurality of through-
上記の被処理物５は、フラットパネルディスプレイ用ガラス材、プリント配線基板又は樹脂フィルムであることが好ましく、これらの被処理物５に対して有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥離やエッチング、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、成膜、水洗浄前処理、めっき前処理、コーティング前処理、その他の表面改質などの表面処理を行うことができ、またこれらの被処理物５の寸法変更等に応じて適宜容易に設計変更が可能なものである。
The object to be processed 5 is preferably a glass material for flat panel display, a printed wiring board, or a resin film, and the object to be processed 5 is cleaned of foreign matters such as organic substances, resist peeling and etching, organic Surface treatment such as improvement of film adhesion, reduction of metal oxides, film formation, pretreatment with water washing, pretreatment for plating, pretreatment for coating, and other surface modifications can be performed. The design can be easily changed as appropriate in accordance with the change in
上記のように本発明プラズマ処理装置及びこのプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法では、各貫通孔の内側に気体放電を発生し、この気体放電により生じる活性種を含む活性化されたプラズマ生成用ガスのガス流を複数の貫通孔から吹き出して被処理物に供給することによって、大面積に亘って高効率で均一なプラズマを発生させることができて、少ないガス流量で大面積に亘る被処理物の表面処理を均一に行うことができる。このように一度に表面処理が可能な処理面積を大面積化させると、大面積の被処理物に対しても一度に表面処理を施すことが可能となって、処理効率を向上することができるものである。また、特に被処理物を搬送しながら表面処理を施す場合などには、搬送中の被処理物が活性化されたプラズマ生成用ガスのガス流に曝露されている時間を長くすることができ、少ないガス量で効率的に表面処理することができるものであり、従って、ガスの流量を増加させることなく、被処理物と活性種との接触時間を増加させて表面処理の能力を高めることができ、ガスの消費量が増大しないものであり、表面処理のランニングコストが増加することなく経済的に不利にならないものである。 As described above, in the plasma processing apparatus of the present invention and the plasma processing method using the plasma processing apparatus, a gas discharge is generated inside each through hole, and activated plasma generation containing active species generated by the gas discharge is generated. A gas flow of gas is blown from a plurality of through-holes and supplied to the object to be processed, so that uniform plasma can be generated over a large area with high efficiency, and a large area can be processed with a small gas flow rate. The surface treatment of the object can be performed uniformly. When the surface area that can be surface-treated at this time is increased as described above, it is possible to perform surface treatment on a large-scale object to be processed at a time, thereby improving the processing efficiency. Is. In addition, particularly when the surface treatment is performed while conveying the object to be processed, the time during which the object to be processed is exposed to the gas flow of the activated plasma generating gas can be lengthened. The surface treatment can be efficiently performed with a small amount of gas. Therefore, the contact time between the object to be treated and the active species can be increased without increasing the gas flow rate, thereby enhancing the surface treatment capability. The gas consumption does not increase, and the running cost of the surface treatment does not increase, so that it is not economically disadvantageous.
更に、複数の絶縁基材を組み合わせて反応器を構成することが容易であり、かつ絶縁基材の数の増減や配置位置の変更等により、容易に設計変更が可能となって、種々の寸法や形状の被処理物に対するプラズマ処理に、容易に対処することができるものである。 Furthermore, it is easy to configure a reactor by combining a plurality of insulating base materials, and the design can be easily changed by increasing or decreasing the number of insulating base materials or changing the arrangement position. It is possible to easily cope with the plasma treatment for the object to be processed.
また、本発明に係る反応器の製造方法では、上記のようなプラズマ処理装置に適用される反応器を容易に形成することができ、且つ貫通孔や電極の微細成形を容易に行うことができるものである。 Further, in the method for producing a reactor according to the present invention, a reactor applied to the plasma processing apparatus as described above can be easily formed, and fine formation of through holes and electrodes can be easily performed. Is.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図１，２に本発明のプラズマ処理装置の一例を示す。このプラズマ処理装置は，板状の絶縁基材１に複数の貫通孔（スルーホール）２と、絶縁基材１内部に埋め込まれた複数（一対）の電極３，４とを備えた反応器Ｒを備えている。
1 and 2 show an example of the plasma processing apparatus of the present invention. This plasma processing apparatus includes a reactor R having a plate-like insulating
絶縁基材１は高融点の絶縁材料（誘電体材料）で形成されることが好ましく、例えば、石英ガラス、アルミナ、ジルコニア、ムライト、窒化アルミニウムなどのような、高耐熱性、高強度のガラス質材料やセラミックスなどで形成することが好ましいが、これらの材料に限定されるものではない。特に高強度で安価なアルミナ等で形成することが好ましい。また、チタニア、チタン酸バリウムなどの高誘電材料を用いることもできる。
The insulating
また、電極３，４は銅、タングステン、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの導電性の金属材料を用いて形成することができるが、特に銅、タングステン等で形成することが好ましい。
The
上記の絶縁基材１と電極３，４の材質は、反応器Ｒの作製時やプラズマ処理時にかかる熱負荷による変形量の相違による破損を防止するために、線熱膨張率の差が小さいもの同士を適宜選択して用いることが好ましい。
The material of the insulating
絶縁基材１及び貫通孔２の形状は適宜設計されるが、絶縁基材１は板状に形成することが好ましく、図示の絶縁基材１は平面視矩形状に形成されており、略同方向（絶縁基材１の厚み方向）に貫通する平面視円形状の貫通孔２が、複数個形成されている。各貫通孔２は、絶縁基材１の一面と他面でそれぞれ開口し、絶縁基材１の一面の開口がガス導入口２ａ、他面の開口がガス吹出口２ｂとして形成されている。
The shapes of the insulating
この貫通孔２は、適宜の形状に形成することができ、例えば平面視円形状の複数の貫通孔２を二次元状に分散させて形成したり、長方形状（スリット状）の複数の貫通孔２を平行並列に配列させて形成したりすることができる。特に平面視円形状の貫通孔２を二次元状に分散させて形成すると、貫通孔２の径やピッチ等の工夫は必要であるが、プラズマ生成用ガスＧの単位時間あたりの流量（流速）を抑制しつつ、広い面積にわたり活性化されたプラズマ生成用ガスＧを均一に噴射させることができる。
The through-
また、電極３，４は、電圧が印加された際に貫通孔２内において対となる電極３，４間で放電が発生するように形成されるものであり、例えば対となる電極３，４間に電源６を接続して、この電極３，４間に休止区間を持つパルス状の電圧が印加されるように形成される。対となる電極３，４のうちの一方は接地された接地電極として形成することができる。このとき貫通孔２内の対となる電極３，４間の空間は放電空間として形成される。
The
電極３，４は、上記のように放電空間内で放電を発生させることができるように適宜の形状に形成することができるが、絶縁基材１の内部に埋設された状態で、電極３，４が貫通孔２の側方に配置されるように形成することが好ましい。
The
図１，２に示す例では、絶縁基材１は一面が上方に、他面が下方に配置されており、平面視円形状の複数の貫通孔２が上下方向に貫通してガス導入口２ａが上側、ガス吹出口２ｂが下側に開口するように形成されている。この複数の貫通孔２の開口は絶縁基材１の一面及び他面において二次元的に分散するように設けられており、図示の例では貫通孔２は平面視において平面正方格子状に配列するように設けられ、且つ隣り合う貫通孔２同士の間隔が略等間隔となるように形成されている。貫通孔２の配置の仕方はこのようなものには限られず、適宜のパターンに配置することができる。例えば貫通孔２を平面視において平面最密六方格子状（千鳥状）に配列するように設けると、貫通孔２をより密に且つ均一に配置することができ、被処理物５に対する表面処理を更に均一に行うことが可能となる。各貫通孔２の寸法や、各貫通孔２同士の間隔などは、貫通孔２内でプラズマ生成用ガスが放電により高効率で活性化され、また貫通孔２から噴出される活性化されたプラズマ生成用ガスＧが均一に噴射されるように、適宜設定すれば良いが、特にその直径（内径）を０．０１〜１５ｍｍの範囲に形成することが好ましく、また隣り合う貫通孔２同士の間隔は０．０３〜６０ｍｍの範囲に形成することが好ましい。例えば小面積の被処理物５に対するプラズマ処理を行う場合には、貫通孔２の径が小さくなるように形成することが好ましい。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the insulating
また、図６に示す例では、絶縁基材１は一面が上方に、他面が下方に配置されており、平面視長方形状（スリット状）の複数の貫通孔２が上下方向に貫通してガス導入口２ａが上側、ガス吹出口２ｂが下側に開口するように形成されている。この複数の貫通孔２の開口は絶縁基材１の一面及び他面において平行並列に配列するように設けられ、且つ隣り合う貫通孔２同士の間隔が略等間隔となるように形成されている。各貫通孔２の寸法や、各貫通孔２同士の間隔などは、貫通孔２内でプラズマ生成用ガスＧが放電により高効率で活性化され、また貫通孔２から噴出される活性化されたプラズマ生成用ガスＧが均一に噴射されるように、適宜設定すれば良いが、特にその幅寸法（短手方向の寸法）を０．０１〜１５ｍｍの範囲に形成することが好ましく、また貫通孔２同士の間隔は０．０１〜３０ｍｍの範囲に形成することが好ましい。この場合、貫通孔２のガス吹出口２ｂからは、貫通孔２の長手方向に沿って、活性化されたプラズマ生成用ガスＧが連続的に噴射されることとなり、このため特に貫通孔２の短手方向に沿って被処理物５を搬送しつつプラズマ処理を行う場合には、表面処理の均一性を更に向上することが可能となる。
Further, in the example shown in FIG. 6, the insulating
また、図１，２に示す例では、対となる一方の電極４と他方の電極３とが絶縁基材１内に埋設されており、且つ一方の電極４が絶縁基材１の一面側（上側、ガス導入口２ａ側）に、他方の電極３が絶縁基材１の他面側（下側、ガス吹出口２ｂ側）に配置されており、対となる電極３，４が貫通孔２内でのプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向に並んで配置されている。電極３，４間は間隔をあけて配置されており、この電極３，４間には絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電体材料）が介在するようになっている。このとき図示の例では各電極３，４は絶縁基材１の内部に連続的な層状に形成され、且つ各貫通孔２と合致する位置には開口８が形成され、この開口８の内面が貫通孔２を取り囲むように形成されることで、各電極３，４が貫通孔２を取り囲むように形成されている。すなわち、各電極３，４は各貫通孔２ごとに別個に形成されているものではなく、連続した層状の電極３，４に形成された複数の開口８の内面が、各貫通孔２内において放電を発生させる放電面として形成される。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, one
ここで、図１（ｂ）に示す例では、各電極３，４の開口８の内径と貫通孔２の内径とが同一寸法に形成されて、開口８と貫通孔２の各内面が面一となり、各電極３，４がその開口８の内面において貫通孔２内に露出するように形成されている。この場合、電極３，４間に電圧が印加された際の放電性を高めることができ、プラズマ生成用ガスＧ中の活性種の密度を向上して表面処理効率を向上することができる。特にプラズマ生成用ガスＧ中に反応性ガスが含有されていない場合には、電極３，４が露出する場合でも放電時における電極３，４の損耗が少なく、このためこのように電極３，４を露出させることにより放電性を向上させることが好ましい。
Here, in the example shown in FIG. 1B, the inner diameters of the
また図２に示す例では、各電極３，４の開口８の内径は貫通孔２の内径よりも大きくなるように形成されており、各電極３，４の開口８の内面はすべて絶縁基材１の内部に埋設されるようになっている。このとき、各電極３，４は貫通孔２内には露出しないように形成され、電極３，４間に電圧が印加された際には、貫通孔２内では誘電体バリア放電が発生する。この場合、各電極３，４の放電面が絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）によって保護されることとなり、特にプラズマ生成用ガスＧ中に反応性ガスが含有されている場合でも電極３，４の損耗を防止することができる。また、電極３，４を露出させる場合では高電圧下においてアークが発生して放電が不安定になる場合があるが、電極３，４を絶縁材料（誘電材料）によって被覆することで、高電圧下におけるアーク放電の発生が抑制されて、安定した放電の維持が可能となる。絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）による各電極３，４の被覆の厚みは適宜設定されるが、電極３，４の表面を十分に保護すると共に良好な放電性を維持するためには、その厚みが０．０１〜３ｍｍの範囲であることが好ましい。
In the example shown in FIG. 2, the inner diameter of the
また上記の電極３，４の間隔（放電面の間隔）は気体放電（プラズマ）を安定に発生するために０．０１〜５ｍｍに設定するのが好ましい。
The distance between the
上記のようにして貫通孔２におけるプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向に電極３，４を並べて設けると、図１０（ａ）に示すように、電極３，４間の電位差によって貫通孔２内に発生する電気力線（図中の矢印）は、プラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向となる。このとき、貫通孔２内の放電空間では、高密度のストリーマ放電を生成することができるため、この放電によって生成される活性種の密度を高めることができ、これによりプラズマ処理の効率を向上することが可能となる。特に図示の例では、電極３，４はその放電面が共に貫通孔２を全周に亘り取り囲むように形成されているため、電気力線は貫通孔２内の全周に亘って発生し、これに応じて放電が貫通孔２内の内周全体に沿って発生し、このため、より高効率にプラズマを発生させることが可能となる。
When the
また特に絶縁基材１のガス吹出口２ｂ側に配置される電極３を接地電極として形成すると、被処理物５の表面処理の際に対となる電極３，４のうち被処理物５側に配置されるものが接地電極となることから、この電極３と被処理物５との間の電位差が大きくなることを抑制して電極３と被処理物５との間のアークの発生を防止することができ、被処理物５に放電による損傷が発生しないようにすることができるものである。
In particular, when the
上記のように層状に形成される電極３，４においては、開口８以外に欠損部分（抜けた部分）が無い方が好ましい。すなわち、図１２（ａ）（ｂ）はいずれも図２に示す絶縁基材１に設けた電極３，４の一例を示すが、この場合、欠損部分３０が開口８の周辺に多数存在する図１２（ａ）の電極３，４よりも、欠損部分３０が開口８の周辺に存在しない図１２（ｂ）の電極３，４を用いるのが好ましい。
In the
図１２（ａ）の電極３，４を用いて絶縁基材１を形成した場合、電極３，４間に電源６で電圧を印加すると、図１３（ａ）に示すように、絶縁基材１の下面において開口８に対応する箇所と欠損部分３０に対応する箇所の両方に沿面放電３１が生じる。
When the insulating
一方、図１２（ｂ）の電極３，４を用いて絶縁基板１を形成した場合では、電極３，４間に電源６で電圧を印加すると、図１３（ｂ）に示すように、絶縁基材１の下面において主に開口８に対応する箇所に沿面放電３１が生じるだけであり、図１３（ａ）のものに比べて、沿面放電３１が少なくなる。
On the other hand, in the case where the insulating
そして、沿面放電３１は被処理物（ワーク）５に最も近接した放電であって、沿面放電３１が多いと、沿面放電３１からの被処理物５に対するアークが生じやすくなるものであるが、図１３（ｂ）の絶縁基材１では図１３（ａ）のものに比べて、沿面放電３１が少なくなるので、被処理物５との間でアークが発生しにくくなり、従って、放電による被処理物５の損傷を少なくすることができるものである。
And the creeping
また、上記のように層状に形成される一対の対向する電極３，４のうち、被処理物５に近い方に配置される電極３の周端部を遠い方に配置される電極４の周端部よりも外側に突出させるのが好ましい。すなわち、図１４に示すように、対向する一対の電極３，４を設けた絶縁基材１を正射影投影した場合に、上側の電極４と下側の電極３（図１４（ａ）に破線で示す）がほぼ相似形で、且つ上側の電極４が下側の電極３に包含されるような大きさのパターンに電極３，４を形成するのが好ましい。このように下側の電極３の面積を上側の電極４の面積よりも大きく形成すると、図１４（ｂ）（ｃ）に示すように、上側の電極４の周端部よりも外側に、下側の電極３の周端部が突出して位置するものであり、これにより、貫通孔２における電極３，４間の電圧よりも、電極３，４の周端間での電圧を低くすることができ、この結果、絶縁基材１の下面において電極３，４の周端間に対応する箇所での沿面放電３１の発生を抑えることができて開口８に対応する箇所以外での沿面放電３１を少なくすることができ、アークによる被処理物５の損傷をさらに少なくすることができるものである。尚、図１４（ｂ）では貫通孔２の一部が図示省略されている。
Of the pair of opposing
また、電極３，４は、上記のように形成するほか、適宜の形状に形成することができる。また、貫通孔２におけるプラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向（例えば直交する方向）に複数の電極３，４を並べて設けることもできる。
Further, the
図６に示す例では、絶縁基材１中の同一の層内に、対となる二種の電極３，４が間隔をあけてパターン状に埋設されており、一方の電極４は各貫通孔２の一側に、他方の電極３は各貫通孔２の他側に配置されるようになっている。
In the example shown in FIG. 6, two pairs of
また、図示の例では、対となる一方の電極４と他方の電極３とが絶縁基材１内に埋設されており、且つ各電極３，４は絶縁基材１内の同一の層内に配置されており、対となる電極３，４が貫通孔２内でのプラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向（直交する方向）に並んで配置されている。電極３，４間は間隔をあけて配置されており、この電極３，４間には絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電体材料）が介在するようになっている。
In the illustrated example, one
図示の例では各電極３，４は絶縁基材１の内部に連続的な層状に形成されているが、このとき各電極３，４は貫通孔２の並び方向に沿った方向に長い給電部３ａ，４ａから貫通孔２の長手方向に長い複数の電極部３ｂ，４ｂを延設した櫛形状に形成されており、隣り合う貫通孔２の間には、各電極３，４の電極部３ｂ，４ｂが交互に配置されるようになって、貫通孔２の一側には一方の電極３の電極部３ｂが、他側には他方の電極４の電極部４ｂがそれぞれ配置される。すなわち、各電極３，４は各貫通孔２ごとに別個に形成されているものではなく、連続した層状の電極３，４に形成された電極部３ｂ，４ｂの端面が、各貫通孔２内において放電を発生させる放電面として形成される。
In the illustrated example, each
また上記の電極３，４の間隔（放電面の間隔）は気体放電（プラズマ）を安定に発生するために０．０１〜５ｍｍに設定するのが好ましい。
The distance between the
このように電極３，４を配設すると、図１０（ｂ）に示すように、電極３，４間の電位差によって貫通孔２内に発生する電気力線（図中の矢印）は、プラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向となる。このとき、プラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向に放電を発生させて、プラズマ生成用ガスＧの活性化を行うことができるものである。
When the
ここで、図６に示す例では、各電極３，４の電極部３ｂ，４ｂの対向する端面同士の間隔は、貫通孔２の開口の幅寸法よりも大きくなるように形成されており、各電極３，４の電極部３ｂ，４ｂの端面はすべて絶縁基材１の内部に埋設されるようになっている。このとき、各電極３，４は貫通孔２内には露出しないように形成されている。この場合各電極３，４の放電面が絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）によって保護されることとなり、図２に示す場合と同様に電極３，４の損耗を防止することができるものである。この場合も、絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）による各電極３，４の被覆の厚みは０．０１〜３ｍｍの範囲であることが好ましい。
Here, in the example shown in FIG. 6, the distance between the opposing end faces of the
また、図示はしていないが、各電極３，４の電極部３ｂ，４ｂの対向する端面同士の間隔と貫通孔２の開口の幅寸法を同一寸法に形成して、電極部３ｂ，４ｂの端面と貫通孔２の内面が面一となり、各電極３，４がその電極部３ｂ，４ｂの端面において貫通孔２内に露出するように形成しても良い。この場合、図１（ｂ）に示す場合と同様に、プラズマ生成用ガスＧ中の活性種の密度を向上して表面処理効率を向上することができる。
Moreover, although not shown in figure, the space | interval of the
また、図示はしていないが、図６に示すように貫通孔２をスリット状に形成する場合においても、図１，２に示すものと同様に、一方の電極４が絶縁基材１の一面側（上側、ガス導入口２ａ側）に、他方の電極３が絶縁基材１の他面側（下側、ガス吹出口２ｂ側）に配置されるようにし、対となる電極３，４が絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電体材料）を介して、貫通孔２内でのプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向に間隔をあけて並んで配置されるようにすることができる。この場合は、例えば各電極３，４を絶縁基材１の内部に連続的な層状に形成し、且つ各貫通孔２と合致する位置に開口を形成し、この開口の内面が貫通孔２を取り囲むように形成することができる。この場合、電極３，４間の電位差によって貫通孔２内に発生する電気力線は、図１０（ａ）に示すようにプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向となり、貫通孔２内の放電空間では、高密度のストリーマ放電を生成することができるため、この放電によって生成される活性種の密度を高めることができ、これによりプラズマ処理の効率を向上することが可能となる。
Although not shown, even when the through-
上記のような構成を有する電極３，４が設けられた絶縁基材１から構成される反応器Ｒは、電極３，４及び貫通孔２の微細成形が容易であり、微細な貫通孔２を複数設けると共に各貫通孔２内で放電を発生させるための電極３，４を設けることで、二次元状に配置された各貫通孔２から活性化されたプラズマ生成用ガスＧを噴射することができ、これにより処理面の大面積化とこの処理面における処理の均一化を図ることが可能となる。
The reactor R composed of the insulating
ここで、絶縁基材１に貫通孔２と電極３，４とが設けられた反応器Ｒを得るにあたっては、例えば絶縁材料の粉体にバインダー等を混合して成形したシート材を、導電体膜を介して積層することができる。
Here, in obtaining the reactor R in which the through
シート材は、石英ガラス、アルミナ、ジルコニア、ムライト、窒化アルミニウムなどのようなセラミックスの粉体に、バインダー、或いは必要に応じて更に各種の添加剤を加えた混合材料をシート状に成形することで得ることができる。またこのシート材の厚みは、絶縁基材１の厚みや、電極３，４を二層に分けて形成する場合での電極３，４間の距離等に応じて適宜設定されるが、０．０５〜５ｍｍの範囲であることが好ましい。
The sheet material is formed by forming a mixed material in which ceramic powder such as quartz glass, alumina, zirconia, mullite, aluminum nitride, etc. is added with a binder or various additives as required, into a sheet shape. Can be obtained. The thickness of the sheet material is appropriately set according to the thickness of the insulating
また導電体膜は、銅、タングステン、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの導電性の金属材料を絶縁基材上に印刷成形することで得ることができる。 The conductor film can be obtained by printing and molding a conductive metal material such as copper, tungsten, aluminum, brass, and stainless steel on an insulating substrate.
そして、例えばシート材に対する導電体膜の形成と、これに対する他のシート材の積層を行って、シート材の層間に導電体膜が設けられた積層体を形成した後、これを焼成することで一体成形して、絶縁基材１を得ることができる。貫通孔２は、この積層成形後に穿設しても良いが、シート材に予め貫通孔２に相当する箇所に開口が設けられたものを用い、積層成形時のこの開口を位置合わせして成形することで、積層成形と同時に貫通孔２を形成することが好ましい。
And, for example, by forming a conductor film on the sheet material and laminating another sheet material on the sheet material to form a laminate in which the conductor film is provided between the sheet material layers, and firing the laminate The insulating
このとき、図１（ｂ），図２等に示すように一方の電極４が絶縁基材１の一面側（上側、ガス導入口２ａ側）に、他方の電極３が絶縁基材１の他面側（下側、ガス吹出口２ｂ側）に配置されるように形成する場合には、例えばまず第１のシート材の一面に導電体膜を、一方の電極４（又は３）の所望のパターン形状に印刷成形し、この導電体膜の上面に更に第２のシート材を積層して配置し、次いでこの第２のシート材の一面に導電体膜を他方の電極３（又は４）の所望のパターン形状に印刷成形し、この導電体膜の上面に更に第３のシート材を積層して配置する。また、電極４の所望のパターン形状に導電体膜が印刷成形されたシート材と、電極３の所望のパターン形状に導電体膜が印刷成形されたシート材と、導電体膜が形成されていないシート材とを、両面の最外層にそれぞれシート材が配置されると共に各導電体膜がシート材の間に配置されるように積層して配置するようにしても良い。次いで、この積層体を焼成することで、反応器Ｒが作製される。
At this time, as shown in FIG. 1 (b), FIG. 2, etc., one
また、図６に示すように対となる一方の電極４と他方の電極３とが絶縁基材１内の同一の層内に配置される場合には、例えばまず第１のシート材の一面に導電体膜を、一方の電極４及び他方の電極３の所望のパターン形状に印刷成形し、この導電体膜の上面に更に第２のシート材を積層して配置する。次いで、この積層体を焼成することで、反応器Ｒが作製される。
In addition, when one
上記のような反応器Ｒはプラズマ生成用ガスＧの流路上に、プラズマ生成用ガスＧがガス導入口２ａから貫通孔２に流入してガス吹出口２ｂから流出するように配設される。
The reactor R as described above is disposed on the flow path of the plasma generating gas G so that the plasma generating gas G flows into the through
図３に示すものでは、反応器Ｒとして図２に示す平面形状と断面形状を有するものを用い、反応器Ｒの絶縁基材１にはその一面側（ガス導入口２ａが開口する側）に、ガス貯留室（ガスリザーバ）１１が設けられており、このとき貫通孔２がガス貯留室１１内に連通するように形成されている。図示のガス貯留室１１は、一端側（図示では上端側）にガス貯留室１１へのプラズマ生成用ガスＧの流入口１０が設けられており、他端側（図示では下端側）にはガス貯留室１１からのプラズマ生成用ガスＧの流出口９が設けられている。そして、絶縁基材１は、ガス貯留室１１の流出口９が設けられている他端側に添設されている。このとき流出口９はガス貯留室１１に複数個設けられると共に各流出口９は絶縁基材１の複数の各貫通孔２と合致する位置に設けられており、これにより、ガス貯留室１１内と貫通孔２とは、流出口９を介して連通するように形成されている。
In the case shown in FIG. 3, the reactor R having the planar shape and the cross-sectional shape shown in FIG. 2 is used, and the insulating
ガス貯留室１１は全ての貫通孔２に対してプラズマ生成用ガスＧをほぼ均一な流速で供給するためのガス均一化手段を設けられるものである。すなわち、プラズマ生成用ガスＧは、流入口１０からガス貯留室１１に流入することにより圧力が緩和されて降下するものであり、これにより、全ての貫通孔２に対してプラズマ生成用ガスＧをほぼ均一な流速で供給することができ、この結果、全ての貫通孔２から吹き出される活性化されたプラズマ生成用ガスＧを絶縁基材１の全面に亘ってほぼ均一にすることができ、活性化されたプラズマ生成用ガスＧの流速分布を少なくして均一なプラズマ処理を行うことができる。
The
また、ガス貯留室１１には、放熱器７としての機能を具備させることもでき、これにより、絶縁基材１と放熱器７とを密着して形成することができる。図示の例では、ガス貯留室１１を構成する隔壁のうち、流出口９が形成されている端部側の隔壁（端部隔壁）と、ガス貯留室１１の一端と他端の間の側部を構成する、前記端部隔壁と一体に形成された隔壁（側部隔壁）によって、放熱器７が形成されており、側部隔壁には、外面に外方に突出する放熱フィン７ｂを設け、また端部隔壁にはガス貯留室１１の内面において、流出口９が形成されていない部分に内方に突出する吸熱フィン７ａが形成されている。
Further, the
このような放熱器７を設けると、プラズマ生成用ガスＧの熱は吸熱フィン７ａによって吸収されて、端部隔壁と側部隔壁を伝達して放熱フィン７ｂにより装置外部に放散される。これにより、プラズマ生成用ガスＧの温度上昇を抑制して、それに伴って絶縁基材１の温度上昇を抑制することができる。
When such a
上記の放熱器７は、放熱フィン７ｂが設けられた空冷式のものであるが、放熱器７として水冷式のものを設けても良い。図４〜６に示す例では、端部隔壁における、各流出口９の間の部位に、冷却水が流通する通水路７ｃが設けられており、この通水路７ｃに冷却水が流通することで、絶縁基材１を冷却するようにしている。ここで、図４は図２に示す平面視形状と断面形状を有する反応器Ｒに放熱器７を設けたものを、図５は図１（ａ）（ｂ）に示す反応器Ｒに放熱器７を設けたものを、それぞれ示している。このようにすると、絶縁基材１に密着して配置されている端部隔壁が冷却されることで、絶縁基材１が効率良く冷却され、絶縁基材１の温度上昇を抑制することができる。
The
上記の冷却水は、二次電子が放出されやすい温度に絶縁基材１を温度調整するための温度調整手段として用いることができる。すなわち、活性化されたプラズマ生成用ガスＧに含まれる電子やイオンが絶縁基材１に作用することによって、絶縁基材１から二次電子が放出されるが、この二次電子が放出されやすい絶縁基材１の温度は高いほど好ましいが、熱膨張による絶縁基材１の損傷を考慮すると、絶縁基材１の温度は１００℃程度に抑えるのが適当である。そこで、上記の冷却水により絶縁基材１を４０〜１００℃に温度調整するのが好ましい。このように室温よりも高い温度の冷却水を用いることによって、使用開始時において絶縁基材１の表面温度を室温よりも上昇させることができ、このために室温の場合よりも絶縁基材１から二次電子が放出されやすくなり、絶縁基材１から放出された二次電子によりプラズマ生成密度を増加させることができ、被処理物５の洗浄能力や改質能力などのプラズマ処理能力を向上させることができるものである。冷却水の温度は上記の効果が発生しやすく、且つ取り扱い性や省エネルギー等を考慮して、５０〜８０℃の温度にするのがより好ましい。
The cooling water can be used as a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the insulating
上記のガス貯留室１１及び放熱器７は、熱伝導性の高い材質にて形成することが好ましく、例えば銅、ステンレス、アルミニウム、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等にて形成することができる。ガス貯留室１１及び放熱器７を窒化アルミニウム等の絶縁物で形成することによって、電極３，４間に印加する高周波の電圧の影響を受けにくくなり、これにより、電極３，４間に投入される電力の損失がほとんど無くなって効率的な放電を行うことができ、しかも、高熱伝導であるために冷却効率を高くすることができるものである。
The
また、放熱器７により絶縁基材１の温度上昇を抑制すると、絶縁基材１が熱変形を生じて割れ等の破損が発生することを防止することができる。また絶縁基材１の一部が過剰に加熱されると、加熱された部分においてプラズマ発生密度が高くなるなど、各貫通孔２内におけるプラズマ発生が不均一になるおそれがあるが、絶縁基材１の温度上昇を抑制することでこのような各貫通孔２ごとでのプラズマ発生の不均一化を防止し、均一な表面処理を維持することができるものである。
Moreover, when the temperature rise of the insulating
また、絶縁基材１を温度調節する手段として放熱器７に電気ヒーターを内蔵することにより、上記の冷却水による温度調節と同等の効果を得ることもできる。この場合は放熱器７に熱電対等の温度測定手段を設置することにより、放熱器７の温度調節をすることが好ましい。
Further, by incorporating an electric heater in the
さらに、放熱器７としてペルチェ素子を設置することもできる。
Further, a Peltier element can be installed as the
絶縁基材１と放熱器７との接合は、熱伝導性が良好で、プラズマ生成用ガスＧのリークを防ぐことができる方式を採用するのが好ましく、例えば、熱伝導性グリス、熱伝導性両面テープ、接着樹脂含浸接合材により接着したり、絶縁基材１と放熱器７との接合面を鏡面研磨し、これらを圧着により接合することもできる。
The
また、絶縁基材１と放熱器７を一体として形成することも好ましい。このように成形することにより、放電空間からの発熱を放熱器７により効率よく吸収させることができ、しかも、プラズマ生成用ガスＧのリークも防止できるため、絶縁基材１の温度分布を均一にし、放電を安定化することができる。
It is also preferable that the insulating
上記のように構成されるプラズマ処理装置によって被処理物５の表面処理を行うにあたっては、プラズマ生成用ガスＧを流入口１０からガス貯留室１１に供給し、このプラズマ生成用ガスＧを流出口９及びガス導入口２ａを介して絶縁基材１の各貫通孔２内に流入させ、この貫通孔２内の放電空間において電極３，４間の放電によりプラズマ生成用ガスＧを活性化させた後に、ガス吹出口２ｂから吹き出させる。
In performing the surface treatment of the
上記のプラズマ生成用ガスＧとしては、希ガス、窒素、酸素、空気をそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種を混合したりして用いることができる。空気としては、好ましくは水分を殆ど含まない乾燥空気を用いることができる。希ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどを使用することができるが、放電の安定性や経済性を考慮するとアルゴンを用いることが好ましい。また、希ガスや窒素に酸素、空気等の反応ガスを混合して使用することもできる。反応ガスの種類は処理の内容によって任意に選択することができる。例えば、被処理物５の表面に存在する有機物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムのエッチング、ＬＣＤの表面クリーニング、ガラス板の表面クリーニングなどを行う場合には、酸素、空気、ＣＯ２、Ｎ２Ｏなどの酸化性ガスを用いるのが好ましい。また、反応ガスとしてＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリコンやレジストなどのエッチング、アッシングを行う場合にはこのフッ素系ガスを用いるのが効果的である。また、金属酸化物の還元を行う場合は、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いることができる。
As the plasma generating gas G, a rare gas, nitrogen, oxygen, and air can be used alone, or a plurality of kinds can be mixed. As the air, dry air preferably containing almost no moisture can be used. As the rare gas, helium, argon, neon, krypton, or the like can be used, but argon is preferably used in consideration of discharge stability and economy. Further, a reaction gas such as oxygen or air may be mixed with a rare gas or nitrogen. The type of reaction gas can be arbitrarily selected depending on the content of the treatment. For example, oxygen, air, CO 2 , N 2 may be used for cleaning organic substances present on the surface of the
上記のようなプラズマ生成用ガスＧをガス貯留室１１を介して反応器Ｒの貫通孔２に供給するためには、ガスボンベ、ガス配管、混合器、圧力弁等で構成される適宜のガス供給手段（図示せず）を設けることができる。例えばプラズマ生成用ガスＧ内に含有される各ガス成分が封入された各ガスボンベをガス配管にてガス貯留室１１の流出口９に接続するようにし、このとき、各ガスボンベから供給されるガス成分を混合器にて所定の割合で混合し、圧力弁により所望の圧力で流出口９に導出されるようにする。
In order to supply the plasma generating gas G as described above to the through
このようなプラズマ生成用ガスＧは、貫通孔２内の放電空間において電極３，４間の放電により活性化されるものであるが、このとき電源６により電極３，４間に高電圧を印加されることにより、放電空間には電界が発生し、この電界の発生により大気圧下あるいはその近傍の圧力下で放電空間に気体放電が発生すると共にこの気体放電によりプラズマ生成用ガスＧが活性化（プラズマ化）されて放電空間に活性種（イオンやラジカル等）が生成されるものである。
Such a plasma generating gas G is activated by the discharge between the
このとき、プラズマ生成用ガスＧは、圧力損失の影響を受けずに、単位時間当たりに所定の流量を供給できる圧力で貫通孔２に供給されるのが好ましく、ガス貯留室１１内の圧力が大気圧あるいはその近傍の圧力（好ましくは１００〜３００ｋＰａ）となるように供給されることが好ましい。
At this time, the plasma generating gas G is preferably supplied to the through-
また、ガス導入口２ａから貫通孔２内に導入されたプラズマ生成用ガスＧを活性化させるために電源６から電極３，４間に印加される電圧は、交番波形（交流波形）、パルス波形、或いはこれらの波形を重畳させた波形など、適宜の波形のものとすることができるが、特に、休止区間を持つパルス状の波形の電圧を印加することが好ましい。この場合、貫通孔２内における安定した高効率な放電発生を可能とすることができ、このとき、複数の各貫通孔２内において放電が発生されていないものが発生することを防止して、各貫通孔２での均一な放電を維持することを可能とすることができる。放電の均一化が維持されるのは、一部の貫通孔２内で偶発的に放電が発生しなくなっても、休止区間において各貫通孔２内における放電状態が一旦キャンセルされ、休止区間の終了により再び電圧が印加された際に均一な放電状態に復帰するためであると、考えられる。
The voltage applied between the
図７，８，９は、休止区間を持つパルス状の電圧を印加する場合の電圧の波形の例を示すものであり、図７に示す例は休止区間を介して交番する矩形波、図８に示す例は一定の周期で、立ち上がり、減衰、休止を繰り返す振動波パルス、図９は矩形波と同様に一波長内に正のパルス電圧出力、休止、負のパルス電圧出力、休止を1サイクルとして繰り返す対称パルスである。図９の対称パルス波形では、放電形態は矩形波に近い状態を得ることができ、また低い電圧でスイッチングを行い、昇圧にはトランスを用いることができるため、電源６の構成は矩形波用のものに比べて簡略化することが可能である。このとき、放電空間で気体放電を連続的に生成するのに必要な電極３，４間の電圧は貫通孔２の内径や対となる電極３，４間隔によって異なるので適宜設定すればよいが、例えば、０．０５〜３０ｋＶに設定することができる。
7, 8, and 9 show examples of voltage waveforms when a pulse voltage having a pause period is applied. The example shown in FIG. 7 is a rectangular wave that alternates through a pause period, and FIG. The example shown in Fig. 9 is a vibration wave pulse that repeats rising, decaying, and pausing with a fixed period. Fig. 9 shows one cycle of positive pulse voltage output, pausing, negative pulse voltage output, pausing within one wavelength, like a rectangular wave. Is a symmetrical pulse that repeats as In the symmetric pulse waveform of FIG. 9, since the discharge form can obtain a state close to a rectangular wave, switching is performed at a low voltage, and a transformer can be used for boosting, the configuration of the
また、電源６としてパルス状波形電源を用いた場合などでは、電極３，４間に印加される電圧波形の繰り返し周波数は１Ｈｚ〜２００ｋＨｚに設定するのが好ましい。この周波数が１Ｈｚ未満であれば、放電空間での放電を安定化させることができなくなり、表面処理を効率よく行うことができなくなる恐れがある。また周波数が２００ｋＨｚを超えると、放電空間での気体放電（プラズマ）の温度上昇が著しくなり、さらに一部の貫通孔２に放電が集中しやすくなるため、複数の貫通孔２内において均一に放電を発生させることが困難となる。
Further, when a pulsed waveform power source is used as the
また、電源６としてパルス状波形電源を用いる場合に、特に高効率で安定した放電を発生させるためには、電圧波形のデューティー比が０．０１〜８０％となるようにすることが好ましい。ここで、図７に示すような矩形状のパルス波におけるデューティー比は、一つのパルスの立ち上がりから立ち下がりまでの幅を一つのパルスの立上がりから休止区間を経て次のパルスの立ち上がりまでの幅で割ったものである。また、図８、９に示すような振動波パルスの場合は、パルスの一回目の立ち上がりと、二回目のパルスの立ち下がり波形の間の幅を、一回目のパルスの立上がりから減衰振動部および休止区間までを含む期間で割ったものである。
Further, when a pulsed waveform power supply is used as the
また、本発明において電極３，４を中点接地するのが好ましく、これにより、両電極３，４とも接地に対して浮いた状態で電圧を印加することができる。従って、被処理物５と活性化されたプラズマ生成用ガス（プラズマジェット）Ｇとの電位差が小さくなってアークの発生を防止することができ、アークによる被処理物５の損傷を防ぐことができるものである。すなわち、例えば、図１５（ａ）に示すように、上側の電極４を電源６に接続して１３ｋＶに、下側の電極３を接地して０ｋＶとして電極３，４間の電位差Ｖｐを１３ｋＶにした場合、活性化されたプラズマ生成用ガスＧと被処理物５との間に少なくとも数ｋＶの電位差が生じ、これによるアークＡｒが発生する。一方、図１５（ｂ）に示すように、中点接地を用いた場合は、上側の電極４の電位を＋６．５ｋＶに、下側の電極３の電位を−６．５ｋＶにして電極３，４間の電位差Ｖｐを１３ｋＶにすることができ、活性化されたプラズマ生成用ガスＧと被処理物５との間の電位差がほとんど０Ｖになるものである。つまり、中点接地を用いない場合に比べて、中点接地を用いた場合は電極３，４間に同じ電位差が生じるにもかかわらず、活性化されたプラズマ生成用ガスＧと被処理物５との間の電位差を小さくすることができ、活性化されたプラズマ生成用ガスＧからの被処理物５に対するアークの発生を防止することができるものである。
Further, in the present invention, it is preferable that the
この後、活性種を含むプラズマ生成用ガスＧはガス吹出口２ｂから連続的に吹き出されるものであり、ガス吹出口２ｂの下側に被処理物５を配置すると共に活性種を含むプラズマ生成用ガスＧのガス流をガス吹出口２ｂから被処理物５の表面の一部又は全部に吹き付けて供給することによって、被処理物５の表面処理を行うことができる。
Thereafter, the plasma generating gas G containing active species is continuously blown out from the
ここで、ガス吹出口２ｂの下側に被処理物５を配置するにあたり、ローラー、ベルトコンベア等の搬送装置で被処理物５を搬送するようにすることができる。このとき、搬送装置で複数の被処理物５をガス吹出口２ｂの下側に順次搬送することによって、複数の被処理物５を連続的に表面処理することもできる。
Here, when the
また、ガス吹出口２ｂと被処理物５の表面との間の距離は、プラズマ生成用ガスＧのガス流の流速、プラズマ生成用ガスＧの種類、被処理物５や表面処理の内容等によって適宜設定可能であるが、例えば、１〜３０ｍｍに設定することができる。
The distance between the
上記のようにして被処理物５に対する表面処理を行うと、各貫通孔２の内側に気体放電を発生し、この気体放電により生じる活性種を含む活性化されたプラズマ生成用ガスＧのガス流を複数の貫通孔２から吹き出して被処理物５に供給することによって、大面積に亘って高効率で均一なプラズマを発生させることができて、少ないガス流量で大面積に亘る被処理物５の表面処理を均一に行うことができる。
When the surface treatment is performed on the
このように一度に表面処理が可能な処理面積を大面積化させると、大面積の被処理物５に対しても一度に表面処理を施すことが可能となって、処理効率が向上する。また、被処理物５を搬送しながら表面処理を施す場合などには、搬送中の被処理物５が活性化されたプラズマ生成用ガスＧのガス流に曝露されている時間を長くすることができ、少ないガス量で効率的に表面処理することができるものであり、従って、ガスの流量を増加させることなく、被処理物５と活性種との接触時間を増加させて表面処理の能力を高めることができ、ガスの消費量が増大しないものであり、表面処理のランニングコストが増加することなく経済的に不利にならないものである。
Thus, if the processing area which can be surface-treated at once is enlarged, it will become possible to perform surface treatment also to the to-
また、上記の実施形態では絶縁基材１を平面視矩形状に形成したことで処理面を矩形状に形成しているが、絶縁基材１の大きさ、形状や貫通孔２の配列を適宜変更することで、被処理物５に応じて処理面積を適宜調節したり、処理面を任意形状としたりすることもできる。
Further, in the above embodiment, the processing surface is formed in a rectangular shape by forming the insulating
更に、複数の絶縁基材１を組み合わせて反応器Ｒを構成すると、処理面積の更なる大型化や、処理面の形状の変更も可能となる。
Furthermore, when the reactor R is configured by combining a plurality of insulating
例えば、図１１（ａ）に示すように複数の絶縁基材１を一列に並べて配置して反応器Ｒを構成し、あるいは図１１（ｂ）に示すように複数の絶縁基材１を複数行複数列に並べて配置して反応器Ｒを構成することで、処理面積の大型化を図ることができる。
For example, as shown in FIG. 11 (a), a plurality of insulating
また、複数の絶縁基材１を適宜のパターン状に配置して反応器Ｒを構成すると、絶縁基材１の配列形状に相当する形状の処理面に対する表面処理を行うことができ、例えば被処理物５の表面の特定の形状の領域にのみ部分的に表面処理を施すことも可能となる。例えば図１１（ｃ）に示すように絶縁基材１をＬ字状に配列して反応器Ｒを構成し、これにより、被処理物５のＬ字状の領域にのみ表面処理を施すことができるものである。
In addition, when the reactor R is configured by arranging a plurality of insulating
更に、図１１（ｄ）に示すように、複数の絶縁基材１を配設すると共に、このとき被処理物５との距離が異なる絶縁基材１を配設して反応器Ｒを構成することもできる。この場合、被処理物５と絶縁基材１との間の距離が長い部位では表面処理の度合いが、他の部位と比較して相対的に低くなり、またこの距離が短い部位では表面処理の度合いが、他の部位と比較して相対的に高くなるものであり、これにより、被処理物５に対して意図的に表面処理の度合いが高い部位や低い部位を同時に形成することができるようになる。
Furthermore, as shown in FIG. 11 (d), a plurality of insulating
しかも、上記のように複数の絶縁基材１を組み合わせて反応器Ｒを構成すると、絶縁基材１の増減や配置位置の変更等を行うことで、処理面積の変更、処理面の形状の変更、処理強度の変更等の、種々の設計変更を容易に行うことができるものである。
In addition, when the reactor R is configured by combining a plurality of insulating
尚、上記のように複数の絶縁基材１を組み合わせる場合には、放熱器７及びガス貯留室１１は、各絶縁基材１ごとに設けても良く、また複数の絶縁基材１に対して同時にプラズマ生成用ガスＧを供給し、或いは各絶縁基材１の放熱を同時に行うための、一つの放熱器７及びガス貯留室１１を設けても良い。
When combining a plurality of insulating
上記のように複数の絶縁基材１を組み合わせて反応器Ｒを形成した場合、各絶縁基材１には同じ電源６から給電するのが好ましい。例えば、図１６（ａ）に示すように、一枚の絶縁基材１Ａ及び電源６ＡからなるユニットＡと一枚の絶縁基材１Ｂ及び電源６ＢとからなるユニットＢとを備えて反応器Ｒを形成した場合、ユニットＡの絶縁基材１Ａには電源６Ａから給電して電極３，４間に印加し、ユニットＢの絶縁基材１Ｂには電源６Ｂから給電して電極３，４間に印加するが、ユニットＡの電源６Ａで発生させる高周波の電圧と、ユニットＢの電源６Ｂで発生させる高周波の電圧との同期を同一にするのは難しく、図１６（ｂ）に示すように、多少位相のずれが生じることがあり、この結果、電源６Ａで発生した電圧と電源６Ｂで発生した電圧とが干渉し合って、所望の波形の電圧を給電することができない恐れがある。
When the reactor R is formed by combining a plurality of insulating
そこで、本発明では図１７に示すように、複数の絶縁基材１に対して同じ高周波電源等の電源６から給電するのが好ましい。図１７に示す例では、一つの電源６に対して複数個のトランス３２ａ、３２ｂ、３２ｃを並列に電気的に接続すると共に各トランス３２ａ、３２ｂ、３２ｃのそれぞれに複数枚の絶縁基材１を並列に電気的に接続したものである。そして、この反応器Ｒでは各絶縁基材１に給電する電圧の位相が互いにずれないようにすることができ、各絶縁基材１に給電する電圧の干渉し合うのを防止して所望の波形の電圧を給電することができるものである。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 17, it is preferable to supply power to a plurality of insulating
また、本発明では、特に貫通孔２におけるプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向に複数の電極３，４を並べて設けると、放電空間に高密度のストリーマ放電を発生させることにより、放電発生のための印加電力を増加させることなく、ガス流中の活性種の密度を増加させて表面処理の能力を高めることができる。これにより、活性種を含むプラズマ生成用ガスＧのガス流を被処理物５に供給する時間を長くせずに表面処理の能力を高めているので、一つの被処理物５の表面処理にかかる時間が長くならないようにすることができ、生産性が低下しないようにすることができるものである。
Further, in the present invention, when a plurality of
またこのように被処理物５に吹き付けられるプラズマ生成用ガスＧ中の活性種の密度が増加されて表面処理の能力が高められているために、ガス吹出口２ｂと被処理物５の表面との間の距離を短くする必要がなくなるものであり、これにより放電場からの被処理物５へのアークの発生が抑制されて、アークによる被処理物５の損傷が防止される。またこのようにアークの発生を抑制することができることから、ガス吹出口２ｂと被処理物５との間に放電発生防止用の金属メッシュ等を介在させる必要がなく、このような金属メッシュ等によりプラズマ生成用ガスＧのガス流が遮られることによる表面処理能力の低下を防止することができる。更には、電極３，４等の金属が腐食して酸化物（錆）が飛散し被処理物５を汚すという問題も発生しないものである。
Further, since the density of active species in the plasma generating gas G sprayed on the object to be treated 5 is increased in this way and the surface treatment capability is enhanced, the
本発明は、種々の被処理材５に対する表面処理に適用することができるが、特に液晶用ガラス材、プラズマディスプレイ用ガラス材、有機エレクトロルミネッセンス表示装置用ガラス材等の、種々のフラットパネルディスプレイ用ガラス材や、プリント配線基板、ポリイミドフィルム等の各種樹脂フィルムなどの表面処理に適用することができる。これらの被処理物５、特に液晶用ガラス材等のフラットパネルディスプレイ用ガラス材は、順次大型化が進展しており、このため大面積の均一な処理が可能であり、且つ処理面積等の設計変更が容易な本発明に係るプラズマ処理装置やプラズマ処理方法を、好適に適用することができる。このようなガラス材に対する表面処理を行う場合には、このガラス材に、ＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）からなる透明電極や、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）液晶を設けたもの、或いはＣＦ（カラーフィルタ）を設けたものなども、表面処理に供することができる。また、樹脂フィルムに対して表面処理を施す場合には、いわゆるロール・トゥ・ロール方式で搬送されている樹脂フィルムに対して、連続的に表面処理を施すことができる。
The present invention can be applied to surface treatments for various materials to be treated 5, and in particular for various flat panel displays such as glass materials for liquid crystals, glass materials for plasma displays, glass materials for organic electroluminescence display devices, and the like. It can be applied to surface treatment of various resin films such as glass materials, printed wiring boards and polyimide films. These
また、本発明は、以下の構成のプラズマ処理装置を含む：
複数のスルーホール（貫通孔２）を有する一対の電極板（電極３、４）；
複数のスルーホールを有する絶縁板（絶縁基材１）、前記絶縁板は、前記電極板のスルーホールの位置が絶縁板のスルーホールの位置に一致するように前記一対の電極板間に配置される；
前記一対の電極板のスルーホールと前記絶縁板のスルーホールによって形成される複数の放電空間内にプラズマ生成用ガスＧを供給するガス供給手段；
前記電極板間に電圧を印加して前記放電空間内に同時に前記ガスのプラズマを生成するための電圧印加手段（電源６）。
The present invention also includes a plasma processing apparatus having the following configuration:
A pair of electrode plates (
An insulating plate (insulating base material 1) having a plurality of through holes, and the insulating plate is disposed between the pair of electrode plates so that the position of the through hole of the electrode plate coincides with the position of the through hole of the insulating plate. ;
Gas supply means for supplying the plasma generating gas G into a plurality of discharge spaces formed by the through holes of the pair of electrode plates and the through holes of the insulating plate;
Voltage application means (power supply 6) for applying a voltage between the electrode plates to simultaneously generate the gas plasma in the discharge space.
さらに、本発明は、以下の構成のプラズマ処理装置を含む：
一対の電極３、４と、前記電極３、４間に配置される絶縁板（絶縁基材１）を含む筒状容器（ガス貯留室１１）と、
前記筒状容器の一端からプラズマ生成用ガスＧを供給するガス供給手段と、
前記電極３、４間に電圧を印加して前記筒状容器内に前記ガスのプラズマを生成する電圧印加手段を具備し、
前記筒状容器の他端から放出される前記プラズマで被処理物を表面処理するプラズマ処理装置であって、
しかるに、前記電極３、４は複数のスルーホール（貫通孔２）を有する一対の電極板でなり、前記絶縁板は複数のスルーホールを有し、前記筒状容器内には、前記一対の電極板のスルーホールと前記絶縁板のスルーホールによって形成される複数の放電空間が設けられ、前記電極３、４間に電圧を印加して前記放電空間に同時に生成された複数のプラズマが前記筒状容器の他端から放出される。
Furthermore, the present invention includes a plasma processing apparatus having the following configuration:
A cylindrical container (gas storage chamber 11) including a pair of
Gas supply means for supplying a plasma generating gas G from one end of the cylindrical container;
Voltage applying means for generating a plasma of the gas in the cylindrical container by applying a voltage between the
A plasma processing apparatus for surface-treating an object to be processed with the plasma emitted from the other end of the cylindrical container,
However, the
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
（実施例１）
第１のシート材（厚み０．４ｍｍ）の一面に導電体膜を印刷成形し、この導電体膜の上面に更に第２のシート材（厚み１．４ｍｍ）を積層して配置し、この第２のシート材の一面には導電体膜を印刷成形し、この導電体膜の上面には第３のシート材（厚み１．４ｍｍ）を積層して配置した。
(Example 1)
A conductor film is printed on one surface of the first sheet material (thickness 0.4 mm), and a second sheet material (thickness 1.4 mm) is further laminated on the upper surface of the conductor film. A conductor film was printed on one surface of the sheet material No. 2, and a third sheet material (thickness 1.4 mm) was laminated on the upper surface of the conductor film.
このとき、第１〜第３のシート材は、アルミナ粉末を含む混合材料をシート状に成形することで形成し、また各シート材には、直径１ｍｍの開口を形成して、この各開口の位置が合致するように積層した。 At this time, the first to third sheet materials are formed by forming a mixed material containing alumina powder into a sheet shape, and each sheet material is formed with an opening having a diameter of 1 mm. Lamination was performed so that the positions matched.
また導電体膜は、タングステン層を印刷成形することで形成し、上記シート材の開口よりも大きい直径３ｍｍの開口８がシート材の開口を囲むように配されたパターン状に形成した。
The conductor film was formed by printing a tungsten layer and formed in a pattern in which
このように形成された積層体を加熱焼成することで、図２に示す平面視形状と断面形状を有する反応器Ｒを作製した。 The laminated body thus formed was heated and fired to produce a reactor R having a plan view shape and a cross-sectional shape shown in FIG.
このとき、絶縁基材１は直径１ｍｍの５５個の貫通孔２を具備すると共に厚み３．２ｍｍに形成され、またこれら５５個の各貫通孔２は平面視４５×２２ｍｍの範囲の領域にわたり、隣り合う貫通孔２同士の間隔が４．５ｍｍとなるように配置されるようにした。
At this time, the insulating
また、電極３，４は厚み３０μｍの上下二層のタングステン導電体層にて形成され、各貫通孔２の周囲を電極３，４の開口８が取り囲むように設置されるようにした。また上下一対の電極３，４の間隔（放電面の間隔）は１．４ｍｍとした。またこの電極３，４の開口８は直径３ｍｍに形成され、貫通孔２の内面には露出させず、電極３，４の開口８と、貫通孔２の内面との間には、絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）による厚み１ｍｍの絶縁被覆を形成されるようにした。また上部の電極４は電源６に接続し、下部の電極３は接地した。
The
この絶縁基材１の上部には、図４に示すような銅製の放熱器７が設けられたガス貯留室１１を設置し、プラズマ生成用ガスＧはガス貯留室１１の上部の流入口１０から導入され、絶縁基材１の貫通孔２へ流入するように形成した。放熱器７に設けられた通水路７ｃには冷却水を循環させ、絶縁基材１の過度の加熱を防止するようにした。
A
（実施例２）
第１のシート材（厚み０．７ｍｍ）の一面に導電体膜を印刷成形し、この導電体膜の上面に更に第２のシート材（厚み１．５ｍｍ）を積層して配置した。
(Example 2)
A conductor film was printed on one surface of the first sheet material (thickness 0.7 mm), and a second sheet material (thickness 1.5 mm) was further laminated on the upper surface of the conductor film.
このとき、第１，第２のシート材は、実施例１の場合と同様の含アルミナ混合材料をシート状に成形することで形成し、また各シート材には、平面視の幅１ｍｍ、長さ２２ｍｍのスリット状の開口を複数形成して、この各開口の位置が合致するように積層した。 At this time, the first and second sheet materials are formed by molding the same alumina-containing mixed material as in the case of Example 1 into a sheet shape, and each sheet material has a width of 1 mm in plan view and a long length. A plurality of slit-like openings having a thickness of 22 mm were formed and laminated so that the positions of the openings coincided.
また導電体膜は、実施例１と同様のタングステン導電体層を印刷成形することで形成し、図６（ｂ）に示すような櫛形のパターン状に形成した。 The conductor film was formed by printing the same tungsten conductor layer as in Example 1 and formed in a comb-like pattern as shown in FIG.
このように形成された積層体を加熱焼成することで、図６に示す構成を有する反応器Ｒを作製した。 Reactor R having the configuration shown in FIG. 6 was produced by heating and firing the thus formed laminate.
このとき、絶縁基材１は平面視の幅１ｍｍ、長さ２２ｍｍのスリット状の１１個の貫通孔２を具備すると共に厚み２．２ｍｍに形成され、またこれら各貫通孔２は平面視４５×２２ｍｍの範囲の領域にわたり、隣り合う貫通孔２同士の間隔が３．５ｍｍとなるように配置されるようにした。
At this time, the insulating
また、電極３，４は絶縁基材１内の同一層内に厚み１００μｍに形成され、各貫通孔２の一側に一方の電極４が、他側に他方の電極４が配置されるようにした。また一対の電極３，４の間隔（放電面の間隔）は２ｍｍとなるようにした。このため、この電極３，４は貫通孔２の内面には露出せず、電極３，４の端縁（放電面）と、貫通孔２の内面との間には、絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）による厚み０．５ｍｍの絶縁被覆を形成されるようにした。また一方の電極４は電源６に接続し、他方の電極３は接地した。
Further, the
この絶縁基材１の上部には、図６に示すような窒化アルミニウム製の放熱器７が設けられたガス貯留室１１を設置し、プラズマ生成用ガスＧはガス貯留室１１の上部の流入口１０から導入され、絶縁基材１の貫通孔２へ流入するように形成した。放熱器７に設けられた通水路７ｃには冷却水を循環させ、絶縁基材１の過度の加熱を防止するようにした。
A
（実施例３）
電極３，４の開口８の内径と貫通孔２の内径とを共に１ｍｍの寸法に形成して、開口８の内面を貫通孔２の内面で露出するように形成した（図５参照）。これ以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。
(Example 3)
Both the inner diameter of the
（比較例１）
図１８に断面を示す矩形筒状の反応容器２１を装備したプラズマ処理装置を使用した。反応容器２１は肉厚１ｍｍの石英ガラス製であり、また、反応容器２１内の空間に形成される放電発生部２２の狭小側の内寸（反応容器２１の両端のガス導入口２２ａとガス吹出口２２ｂのスリット幅と同じであり、放電スリット幅という）は１ｍｍとした。さらに、反応容器２１の幅広側は４５ｍｍとした。電極２３，２４はその下面がガス吹出口２２ｂから５ｍｍ上流側に位置するようにした。
(Comparative Example 1)
A plasma processing apparatus equipped with a rectangular
一対の電極２３，２４は銅製でその表面に金メッキ処理を行った。電極２３，２４は反応容器２１の幅広側に反応容器２１を挟みこむように設置した。電極２３，２４の内部の冷却水循環路２７には冷却水を循環させ、電極２３，２４を冷却した。図面における左側の電極２３は電源６に接続し、右側の電極２４は接地した。
The pair of
（評価１）
上記のようなプラズマ処理装置を用いて、大気圧下で窒素１０リットル／分、酸素０．０２リットル／分のプラズマ生成用ガスＧを装置に導入し、電源６により電極３，４（２３，２４）間に図７に示す休止区間を有するパルス状波形を有する６ｋＨｚ、１３ｋＶ、デューティー比５０％の電圧を印加し、活性種を含むプラズマ生成用ガスＧのガス流を、１００ｍｍ／ｓで搬送された被処理物５の表面に吹き付ける（噴射する）ことにより表面処理を行った。被処理物５としては液晶用の素ガラスを用い、ガス吹出口２ｂ（２２ｂ）と被処理物５との距離は５ｍｍとした。液晶用素ガラスにおける処理前の水接触角は６８°である。
(Evaluation 1)
Using the plasma processing apparatus as described above, a plasma generating gas G of 10 liters / minute of nitrogen and 0.02 liters / minute of oxygen is introduced into the apparatus under atmospheric pressure, and the
実施例１、２及び比較例１について表面処理後の被処理物５の水接触角を測定した。これらの結果を表１に示す。
For Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the water contact angle of the
表１に示すように実施例１及び実施例２では水接触角が大きく低下し、特に実施例１では水接触角の低下が著しいことがわかる。これに対し、比較例１では水接触角がほとんど変化しなかった。よって、実施例１，２は比較例１よりも表面処理能力が高いと言える。 As shown in Table 1, it can be seen that the water contact angle is greatly reduced in Example 1 and Example 2, and in particular, in Example 1, the water contact angle is significantly reduced. On the other hand, in Comparative Example 1, the water contact angle hardly changed. Therefore, it can be said that Examples 1 and 2 have higher surface treatment capability than Comparative Example 1.
（評価２）
実施例１及び比較例１について、電極３，４（２３，２４）間に印加する電圧の波形を、図８に示す休止区間を有するパルス状波形を有する６ｋＨｚ、１３ｋＶ、デューティー比５％の電圧に変更した以外は、評価１と同様にして被処理物５の表面処理を行った。
(Evaluation 2)
For Example 1 and Comparative Example 1, the voltage waveform applied between the
このとき、被処理物５の水接触角が１０°以下となるまで繰り返し表面処理を行った。
At this time, the surface treatment was repeatedly performed until the water contact angle of the
実施例１，２及び比較例１について、被処理物５の水接触角が１０°以下になるまでに要した処理回数を表２に示す。
Table 2 shows the number of treatments required for Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 until the water contact angle of the
表２に示すように実施例１，２では１回の処理により水接触角が１０°以下となったが、比較例１では水接触角が１０°以下になるまで７回の処理を要し、実施例１，２では比較例１よりも迅速な表面処理が可能であるといえる。 As shown in Table 2, in Examples 1 and 2, the water contact angle became 10 ° or less by one treatment, but in Comparative Example 1, 7 treatments were required until the water contact angle became 10 ° or less. In Examples 1 and 2, it can be said that surface treatment can be performed more quickly than in Comparative Example 1.
（評価３）
実施例３について、大気圧下で窒素１０リットル／分、酸素０．０２リットル／分のプラズマ生成用ガスＧを装置に導入し、電源６により電極３，４（２３，２４）間に図７に示す休止区間を有するパルス状波形を有する６ｋＨｚ、デューティー比５０％の電圧を印加し、活性種を含むプラズマ生成用ガスＧのガス流を、１００ｍｍ／ｓで搬送された被処理物５の表面に吹き付ける（噴射する）ことにより表面処理を行った。このとき印加電圧を８ｋＶ、９ｋＶ、１０ｋＶと変化させて、それぞれの場合について、表面処理を行った。被処理物５としては液晶用の素ガラスを用い、ガス吹出口２ｂと被処理物５との距離は５ｍｍとした。液晶用素ガラスにおける処理前の水接触角は６８°である。
(Evaluation 3)
In Example 3, a plasma generating gas G of 10 liters / minute of nitrogen and 0.02 liters / minute of oxygen was introduced into the apparatus under atmospheric pressure, and the
処理後の被処理物５の水接触角の測定結果を、表３に示す。
Table 3 shows the measurement results of the water contact angle of the
表３に示すように、実施例３においても、処理後の被処理物５の水接触角の低減量が大きく、処理効率が高いものであり、また印加電圧を上昇させることにより、水接触角を更に低減することができた。但し、印加電圧を１０ｋＶとすると、放電が安定しなくなり、表面処理を行うことができなくなった。
As shown in Table 3, also in Example 3, the reduction amount of the water contact angle of the treated
（評価４）
実施例１について、大気圧下で窒素１０リットル／分、乾燥空気０．１リットル／分のプラズマ生成用ガスＧを装置に導入し、中点接地型電源６Ａ、６Ｂにより電極３，４間に図９に示す休止区間を有するパルス状波形を有する１２ｋＨｚ、デューティー比３０％の電圧を印加し、活性種を含むプラズマ生成用ガスＧのガス流を、５０ｍｍ／ｓで搬送された被処理物５の表面に吹き付ける（噴射する）ことにより表面処理を行った。被処理物５としてはプリント基板用の樹脂フィルムを用い、ガス吹出口２ｂと被処理物５との距離は５ｍｍとした。被処理物５はプラズマ処理後に、その表面にめっき処理を行い、その付着強度を測定した。その測定結果を表４に示す。
(Evaluation 4)
In Example 1, a plasma generating gas G of 10 liters / minute of nitrogen and 0.1 liters / minute of dry air was introduced into the apparatus under atmospheric pressure, and the
表４に示すように、実施例１におけるプラズマ処理は、被処理物５のメッキの付着強度が大きく増加させ、表面処理効率が高いものであり、めっきの信頼性を向上させることができた。
As shown in Table 4, the plasma treatment in Example 1 greatly increased the adhesion strength of the plating of the
Ｒ 反応器
１ 絶縁基材
２ 貫通孔
３ 電極
４ 電極
５ 被処理物
３０ 欠損部分
Ｇ プラズマ生成用ガス
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