JP2008147099A

JP2008147099A - プラズマ処置装置

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Publication number: JP2008147099A
Application number: JP2006335225A
Authority: JP
Inventors: Naomichi Saito; 直道斎藤
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-13
Also published as: JP4871111B2

Abstract

【課題】被処理物の搬入出機構との干渉を回避しつつ、正規の放電処理開始地点での処理の良好性確保できるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置Ｍの第１ステージ部３１の第１金属表面３１ａには固体誘電体層を設けず、第１ステージ部３１の第２方向の側部に第２ステージ部３２を設け、第２ステージ部３２の金属表面に固体誘電体層３４を設ける。誘電体を主成分とする被処理物Ｗを搬入出機構２０にて第１方向に沿って第１ステージ部３１上に搬入し、第１金属表面３１ａを覆う。電極１１は、第２ステージ部３２上で助走放電を形成したうえで、第１ステージ部３１上へ移動し、正規のプラズマ放電を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、プラズマ処理装置に関し、特に被処理物をステージに搬入してプラズマ処理し、処理後ステージから搬出する機構を有する装置に関する。

例えば、大気圧近傍下でプラズマ放電を形成するとともにこのプラズマ放電空間内にガラス基板等の被処理物を配置して表面処理を行なう常圧プラズマ処理装置は公知である。この種の装置には、高圧電極と接地電極が互いに対向するように設けられている。各電極の対向面には安定放電のために固体誘電体層が形成されている。固体誘電体層は、アルミナの溶射やセラミック板で構成されている。接地電極は、被処理物を設置するステージを兼ねている場合がある。この接地電極兼ステージ上の被処理物に高圧電極が対向配置される。高圧電極への電圧供給により、高圧電極と接地電極兼ステージの間に電界が印加され、大気圧プラズマ放電が形成される。この大気圧プラズマ放電に処理目的に応じたプロセスガスが導入されて、プラズマ化されるとともに被処理物に接触して反応を起こし、被処理物の表面処理がなされる。
特開２００４−２２８１３６号公報特開２００４−３１１０６６号公報

近年、フラットパネルディスプレイ等の被処理物の大型化が進み、これに伴い、接地電極兼ステージの大型化が必要となっている。ステージが大型になると、その上面の固体誘電体層も大面積化する必要がある。しかし、大面積の固体誘電体層を作るのは容易でなく製造費の上昇を避けられない。
一方、被処理物は、ガラスなどの誘電体で構成されることが多い。そこで、誘電体製の被処理物をステージの固体誘電体層として代用することにすれば、ステージの金属表面自体に固体誘電体層を設ける必要が無くなる。その場合、異常放電の防止のために、ステージの全体が被処理物ですっかり覆われるように、ステージのサイズを被処理物より少し小さな大きさにするのが望ましいと考えられる。
しかし、そうすると、電極が被処理物の周縁部及びそれより外側に位置している時は放電が起きず、電極が被処理物の周縁部より内側に移動してステージの金属表面の端部上に来た時、いきなりプラズマ放電が起き、処理が開始される。そのため、処理開始地点すなわち被処理物の周縁部とそこより内側の主部分との境部分等の放電状態が不安定になり、この境部分（主部分の端部）等が処理不良になったり損傷を受けたりしてしまう。
そこで、ステージの外側で助走的に放電を起こす部分を設けることが考えられる。一方、ステージの外側には被処理物の搬入出機構が配置されることが多い。その場合、被処理物の搬入出機構との干渉を回避する必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、誘電体を主成分とする被処理物を大気圧近傍のプラズマ放電に晒して表面処理する装置において、
固体誘電体層で被覆されていない第１金属表面を有する第１ステージ部と、
被処理物を、第１の方向に沿って前記第１ステージ部上に搬入して前記第１金属表面を覆うようにさせ、その後、前記第１ステージ部から前記第１方向に沿って搬出する搬入出機構と、
固体誘電体層で被覆された第２金属表面を有して、前記第１ステージ部の前記第１方向と交差する第２の方向の側部に配置される第２ステージ部と、
前記プラズマ放電を形成する電極を有するヘッドと、
前記ヘッドを、前記電極が前記第１ステージ部と対向する第１移動範囲と、前記電極が前記第２ステージ部と対向する第２移動範囲とを含む範囲内で、前記第１、第２ステージ部に対し前記第２方向に相対移動させるヘッド移動機構と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、被処理物をステージの第１金属表面の固体誘電体層として代用でき、第１金属表面に溶射膜やセラミック板の固体誘電体層を設ける必要がなく、製造コストを低く抑えることができ、ステージの大型化が容易になる。第２移動範囲の電極と第２ステージ部の間にも電界が印加されるようにすることができ、これによって、電極が第１移動範囲に入るのに先立って助走的な放電を起こして正規のプラズマ処理の準備をしておくことができる。この結果、被処理物の外端部とそれより内側の主部分との境での正規のプラズマ放電開始時における放電状態を安定させることができ、被処理物の主部分の端部等の損傷防止や処理の良好性確保を図ることができる。しかも、被処理物の搬入出機構は、主として第１ステージ部の第１方向側部に配置することができ、第１ステージ部の第２方向側部に配置された前記第２ステージ部（上記助走放電を起こす部分）との干渉を避けることができる。

前記第２移動範囲のときの電極と第２金属表面との間にプラズマ放電が形成されるように、前記第２ステージ部の固体誘電体層の厚さ及び誘電率が設定されていることが好ましい。
これによって、助走放電を確実に起こすことができ、被処理物の主部分の端部での放電状態を確実に安定させることができる。

前記搬入出機構が、前記被処理物の外端部を接触支持して前記第１ステージ部に対し上下に接近離間させる外端支持手段を含むことが好ましい。前記第１ステージ部が静止され、前記被処理物が昇降されるようになっていてもよく、前記被処理物が静止され、前記第１ステージ部が昇降されるようになっていてもよい。前記外端支持手段は、前記被処理物のうち外端部のみを接触支持するようになっているのが、より好ましい。被処理物が前記第１ステージ部より上に離間されているときは、前記被処理物の外端部より内側の部分は、例えば前記第１ステージ部に設けた小孔から加圧流体を上側へ噴き出すことにより非接触支持するのが好ましい。外端支持手段ひいては被処理物を第１ステージ部に接近させる時には、それと連動して前記加圧流体の噴出圧を下げるのが好ましい。前記加圧流体噴出用の小孔は、被処理物を第１ステージ部に吸着させるための吸着孔にて兼用することにしてもよい。
ここで、「接触支持」とは、固体かつ有形の部材（外端支持手段）を被処理物に接触させて被処理物を支持することを言う。「非接触支持」とは、上記のような固体有形の部材を用いることなく、又は被処理物を固体有形の部材から離した状態で支持することを言う。
前記被処理物の搬入及び搬出の際、前記第２ステージ部が前記第１ステージ部の前記第２方向側部から退避され、代わりに前記外端支持手段が前記第１ステージ部の該第２方向側部に配置されることが好ましい。
これによって、前記外端支持手段と第２ステージ部との干渉を回避することができる。

前記外端支持手段が、前記第１ステージ部の前記第２方向側部に沿うようにして前記第１方向に延び、前記被処理物を前記第１方向に搬送可能な側部コンベアを含むことが好ましい。
これによって、被処理物を、前記第１ステージ部上において、外端部を接触支持しつつ前記第１方向に移動させて搬入、搬出することができる。
前記外端支持手段が、前記側部コンベアを前記第１ステージ部より上に突出した上位置と、前記第１ステージ部と同じ高さ又は第１ステージ部より下に引っ込んだ下位置との間で昇降させるコンベア昇降部を、更に含むことが好ましい。

前記搬入出機構が、前記第１ステージ部の前記第１方向の側部に配置され、前記被処理物を、前記上位置のときの側部コンベアと同一高さに支持した状態で前記第１方向に搬送可能な搬送コンベアを、更に含むことが好ましい。
これによって、被処理物を、搬入時には搬送コンベアから第１方向に沿って水平移動させて側部コンベアに移して第１ステージ部に載せることができ、搬出時には側部コンベアで上昇させ、さらに第１方向に沿って水平移動させて搬送コンベアに移すことができる。
前記搬送コンベアが、前記第１ステージ部の前記第１方向の１の側部だけに配置され、搬出時には被処理物を搬入時と逆方向に移動させて前記搬送コンベアに戻すことにしてもよい。前記搬送コンベアが、前記第１ステージ部の前記第１方向の１の側部に配置された搬入コンベアと、前記第１ステージ部の前記第１方向の反対側部に配置された搬出コンベアとを有し、搬入時には搬入コンベアから側部コンベアに移し、搬出時には側部コンベアから搬出コンベアに移すことにしてもよい。
前記搬入出機構が、搬送コンベアに代えて、例えばフォーク状をなして被処理物を接触支持する被処理物支持部と、この被処理物支持部を駆動する支持駆動部とを有していてもよい。この場合、前記第１ステージ部には、複数の昇降ピンを出没可能に分散配置し、搬入時及び搬出時には、被処理物を前記第１ステージ部の上方において前記被処理物支持部と前記昇降ピンとの間で受け渡しするようにしてもよい。或いは、前記昇降ピンに代えて、前記外端支持部を設け、前記被処理物支持部と前記外端支持部との間で受け渡しするようにしてもよい。前記被処理物支持部と外端支持部とを用いる場合、前記第１ステージ部には、前記加圧流体噴出用の小孔を形成するのが好ましい。

前記放電は、グロー放電、コロナ放電、誘電バリア放電などが挙げられるが、好ましくは大気圧グロー放電すなわち大気圧近傍の圧力下で生成されるグロー放電を用いる。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、被処理物の外側で助走的な放電を起こすことができ、被処理物上での正規のプラズマ放電開始時における放電状態を安定させることができ、被処理物の主部分の端部等の損傷防止や処理の良好性確保を図ることができる。しかも、被処理物の搬入出機構は、主として第１ステージ部の第１方向側部に配置することができ、上記助走放電を起こす部分との干渉を避けることができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。
[第１実施形態]
図１及び図２は、第１実施形態を示したものである。この実施形態では、誘電体のガラス基板からなる被処理物Ｗの表面処理を行う。処理内容は、洗浄、表面改質、成膜、エッチング、その他の種々の表面処理に適用可能である。処理は、大気圧プラズマ放電を利用したプラズマ処理装置Ｍにて行なう。装置Ｍは、図示しない架台に支持されたヘッド１０と、搬入出機構２０と、ステージ３０とを備えている。

ヘッド１０は、高圧電極１１と、この高圧電極１１を保持するホルダ１２を有している。電極１１は、前後方向（第１方向、図１において上下、図２において紙面直交方向）に延びる長尺状をなしている。電極１１の長さは、ガラス基板Ｗの前後方向の寸法より若干大きい。電極１１の下面にはセラミックの板や溶射膜等からなる固体誘電体層１３が設けられている。固体誘電体層１３は、大気圧グロー放電を安定化させるためのものである。

図示は省略するが、電極１１には電源が接続されている。電源は、高周波やパルス等の電圧を電極１１に供給するようになっている。
また、ヘッド１０には、処理ガス源を含む処理ガス供給系が接続されている。この処理ガス供給系から処理目的に応じた処理ガスが所定の流量でヘッド１０の下側に供給されるようになっている。例えば、エッチング処理や撥水化処理では、処理ガスとしてＣＦ_４等のフッ化炭素化合物及び窒素等が用いられる。

図１に示すように、ヘッド１０にはヘッド移動機構１９が接続されている。ヘッド移動機構１９は、ヘッド１０を左右方向（第１方向と直交する第２方向）に水平スライドさせるようになっている。

図１に示すように、搬入出機構２０は、フォーク２１（被処理物支持部）と、このフォーク２１を駆動するフォーク駆動部２２を有している。フォーク２１上に基板Ｗが水平に支持されるようになっている。フォーク２１は、ステージ３０の手前側に配置されている。駆動部２２は、フォーク２１を前後方向（第１方向）に沿ってステージ３０に向かって進出させたり、ステージ３０から手前側へ後退させたりするようになっている。これによって、基板Ｗがステージ３０の手前側の辺からステージ３０上に搬入されたり搬出されたりするようになっている。

ステージ３０は、ヘッド１０より下側に配置されている。ステージ３０は、第１ステージ部３１と、左右２つの第２ステージ部３２とを有している。第１ステージ部３１は、アルミやステンレス等の金属で構成され、例えば平面視四角形をなしている。第１ステージ部３１は、接地線３５ａを介して電気的に接地されており、上記ヘッド１０の高圧電極１１に対する接地電極を構成している。第１ステージ部３１の上面３１ａ（第１金属表面）には、大気圧グロー放電を安定化させるための固体誘電体層が設けられておらず、第１ステージ部３１を構成する金属が露出されている。この金属表面３１ａにガラス基板Ｗが直接的に載置されるようになっている。第１ステージ部３１の面積は、基板Ｗより少し小さい。したがって、基板Ｗを第１ステージ部３１上に載置すると、第１金属表面３１ａの全体が基板Ｗによって覆われ、基板Ｗの周縁部が第１ステージ部３１から少し外側へ突出されるようになっている。

図１及び図２に示すように、第１ステージ部３１には、複数のピン孔３１ｂが形成されている。各ピン孔３１ｂに金属製の昇降ピン４０が収容されている。図２に示すように、昇降ピン４０は、ピン昇降機構４１に接続されている。このピン昇降機構４１によって、昇降ピン４０が第１ステージ部３１の上面３１ａから出没されるようになっている。昇降ピン４０の上端部は、上端面に向って拡径するテーパ状をなしている。これに対応してピン孔３１ｂは、上端開口へ向かって拡径するテーパ状をなしている。昇降ピン４０が第１ステージ部３１内に没しているとき、昇降ピン４０の上端面が第１ステージ部３１の上面３１ａと面一をなしている。

図１に示すように、第２ステージ部３２は、第１ステージ部３１の左側（第２方向の一側部）と右側（第２方向の他側部）とにそれぞれ配置されている。これら第２ステージ部３２は、互いに左右対称の構造をなしている。

図１及び図２に示すように、各第２ステージ部３２は、第２ステージ本体３３と、この第２ステージ本体３３の上面に設けられた固体誘電体層３４とを有し、第１ステージ部３１の左右の縁に沿って前後方向に延びている。

第２ステージ本体３３は、アルミやステンレス等の金属にて構成され、四角形の断面をなして前後方向に延びている。第２ステージ本体３３は、第１ステージ部３１の左右側面に当接されている。第２ステージ本体３３は、接地線３５ｂを介して電気的に接地されている。
第２ステージ本体３３と第１ステージ部３１とが一体に連なり、共通の金属部材にて構成されていてもよい。接地線３５ｂを省略し、第２ステージ本体３３が、第１ステージ部３１及び接地線３５ａを介して電気的に接地されていてもよく、接地線３５ａを省略し、第１ステージ部３１が、第２ステージ本体３３及び接地線３５ｂを介して電気的に接地されていてもよい。

第２ステージ本体３３の上面３３ａ（第２金属表面）は、第１ステージ部３１の上面３１ａより若干下に位置されている。この第２ステージ本体３３の上面３３ａの全体が固体誘電体層３４で覆われている。固体誘電体層３４は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックの板にて構成されているが、溶射膜にて構成されていてもよい。固体誘電体層３４の上面の第１ステージ部３１に近い部位には、段差３４ａが形成されている。固体誘電体層３４において、この段差３４ａより外側（第１ステージ部３１の側とは反対側）の厚肉の部分を外側誘電部３４ｘと呼び、段差３４ａより内側（第１ステージ部３１の側）の薄肉の部分を内側誘電部３４ｙと呼ぶことにする。内側誘電部３４ｙの上面に、第１ステージ部３１から突出された基板Ｗの外端部が載置されている。外側誘電部３４ｘの上面は、基板Ｗの上面とほぼ面一をなしている。

固体誘電体層３４の誘電率及び外側誘電部３４ｘの厚さは、該固体誘電体層３４の上で安定的な大気圧グロー放電が生成されるように設定されている。例えば、ガラス製基板Ｗの比誘電率がε_Ｗ＝５程度、厚さがｔ_Ｗ＝０．７ｍｍ程度である場合、固体誘電体層３４として例えば比誘電率がε_３４＝１０程度のアルミナからなるセラミック板が用いられ、外側誘電部３４ｘの厚さｔ_３４は、ｔ_３４＝１．４ｍｍ程度に設定されている。

図２に示すように、ヘッド１０は、第１ステージ部３１の上側だけでなく、第２ステージ部３２の上側にも位置可能になっている。ヘッド１０の移動範囲のうち、電極１１が第１ステージ部３１上に位置する範囲を第１移動範囲Ｒ１といい、第２ステージ部３２上に位置する範囲を第２移動範囲Ｒ２という。図２においては、電極１１が第１移動範囲Ｒ１と第２移動範囲Ｒ２に跨っている。

上記のように構成されたプラズマ処理装置Ｍにて基板Ｗを表面処理する方法を説明する。
ヘッド１０は、予めステージ３０の例えば平面視左外側に退避させておく。ステージ３０より第１方向の手前側において、処理すべきガラス基板Ｗをフォーク２１の上に載せる。このフォーク２１を駆動部２２にて第１ステージ部３１の方向へ移動させ、ガラス基板Ｗを第１ステージ部３１の上方に配置する。一方、図２の二点鎖線に示すように、昇降ピン４０を第１ステージ部３１から上に突出させておく。この昇降ピン４０上に基板Ｗを載置する。そして、フォーク２１を第１方向に沿って第１ステージ部３１より手前側へ引く。その後、昇降ピン４０を下降させ、基板Ｗを第１ステージ部３１の第１金属表面３１ａ上に載置する。基板Ｗは、第１金属表面３１ａの全体を覆う。基板Ｗの左右の外端部は、第２ステージ部３２の内側誘電部３４ｙに被さる。

そして、ヘッド１０を移動機構１９によって例えばステージ３０の左外側から右方向（第２方向）に移動させる。このヘッド１０の電極１１が第２ステージ部３２と対向する第２移動範囲Ｒ２に入ったとき、上記図示しない電源から電極１１に電圧を供給する。好ましくは、電極１１の左右幅方向の約３０〜７０％、より好ましくは約５０％の部分が第２移動範囲Ｒ２に入ったとき、電圧供給を開始する。これによって、高圧電極１１に対し第２ステージ本体３３が接地電極として機能し、電極１１と第２ステージ本体３３の第２金属表面３３ａとの間に電界が印加され、助走的な大気圧グロー放電（助走放電）が生成される。この第２ステージ部３２上での放電を、後記第１ステージ部３１での正規の放電Ｄ１に対し、助走放電Ｄ２と呼ぶことにする。このとき、固体誘電体層３４によって放電Ｄ２を安定化させることができる。電圧供給の開始時を好ましくは電極１１の３０〜７０％の部分、より好ましくは約５０％の部分が第２移動範囲Ｒ２に入った時点に設定することにより、電界が第２ステージ部３２の外端付近の狭い範囲に集中するのを避けることができ、異常放電を防止することができる。この助走放電Ｄ２によって、電極１１を加温し、固体誘電体層１３を乾燥させることができ、後記正規放電Ｄ１の準備をすることができる。

図２の白抜き矢印に示すように、ヘッド１０の右スキャンに伴って助走放電Ｄ２の部分も右方向へ移行していく。やがて、電極１１が内側誘電部３４ｙ上に位置するようになり、基板Ｗの外端部上に助走放電Ｄ２が形成されるようになる。この助走放電部Ｄ２に処理ガスが導入されてプラズマ化される。これによって、基板Ｗの外端部の表面をプラズマ処理することができる。このとき、基板Ｗの外端部は、内側誘電部３４ｙと共に第２ステージ本体３４の表面の固体誘電体層として機能し、安定放電に寄与する。

ヘッド１０がさらに右スキャンすることにより、図２に示すように、やがて電極１１が第２移動範囲Ｒ２から第１移動範囲Ｒ１に跨るようになる。これによって、電極１１の第１移動範囲Ｒ１内に在る部分と第１ステージ部３１との間で大気圧グロー放電（正規の放電）が生成される。この正規放電部Ｄ１に処理ガスが導入され、プラズマ化される。これにより、基板Ｗの外端部より内側部分（主部分）を表面処理することができる。
基板Ｗの主部分に入ったときにいきなり放電が開始されるのではなく、予め第２移動範囲Ｒ２において助走放電を行なっているので、正規放電Ｄ１の開始時の放電状態を安定化させることができる。また、正規放電Ｄ１の開始時には電極１１が第１、第２移動範囲Ｒ１，Ｒ２に跨り、助走放電Ｄ２も維持されているので、基板Ｗの主部分の端部（外端部との境部分）の狭い範囲だけに電界が集中するのを防止することができる。したがって、基板Ｗの主部分の端部の損傷を防止でき、処理の良好性を確保することができる。さらに、プラズマが正規放電部Ｄ１と助走放電部Ｄ２との間を行き来でき、全体的に均質なプラズマを得ることができる。したがって、基板Ｗの主部分の端部を、基板Ｗの中央部分と同じ様に処理することができ、処理の均質化を図ることができる。

ヘッド１０はさらに右スキャンされ、電極１１の全体が第１移動範囲Ｒ１内に入り、基板Ｗの中央部分が処理される。このとき、基板Ｗは放電を安定化させるための固体誘電体層としても機能する。したがって、第１ステージ部３１の上面３１ａに溶射膜やセラミック板の固体誘電体層を設ける必要がなく、製造コストを低く抑えることができる。よって、基板Ｗの大面積化に対応して、ステージ２０を容易に大型化することができる。
ヘッド１０は、更に右スキャンされ、右側の第２ステージ部３２に達する。これによって、基板Ｗの上面全体をプラズマ処理することができる。
必要に応じてヘッド１０を左右に往復させることにしてもよい。

基板Ｗの表面処理が終了したときは、ヘッド１０をステージ３０の外側に退避させたうえで、昇降ピン４０を上昇させ、基板Ｗを第１ステージ部３１の上方に離す。そして、フォーク２１を基板Ｗと第１ステージ部３１の間に差し入れ、基板Ｗを昇降ピン４０からフォーク２１上に受け渡す。そして、フォーク２１を第１方向に沿って第１ステージ部３１の手前側に引き、基板Ｗをステージ３０上から搬出する。

フォーク２１の移動方向とヘッド１０の移動方向を互いに直交させることにより、搬入出機構２０とヘッド１０及びヘッド移動機構１９とが干渉するのを容易に避けることができる。また、第２ステージ部３２を、第１ステージ部３１におけるフォーク２１の移動方向に対し直交する方向の側部に配置することにより、第２ステージ部３２が搬入出機構２０と干渉するのを容易に避けることができる。

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の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
[第２実施形態]
図３に示すように、ヘッド１０には電極１１が複数設けられていてもよい。この実施形態では、３つの電極１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが設けられているが、これに限定されるものではなく、２つでもよく、４つ以上でもよい。これら電極１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、左右方向すなわち第２方向に離れて配置されている。隣り合う電極１１どうし間は、互いの間に異常放電が起きないように十分に離間されており、少なくとも各電極１１とステージ３０との間のギャップより大きく離間されている。

各電極１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに電源（図示せず）からの給電ライン１５が接続されている。給電ライン１５には、各電極１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃへの電圧供給をオンオフするスイッチ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃが電極ごとに設けられている。

プラズマ処理の際は、図３（ａ）に示すように、ヘッド１０をステージ３０の例えば左外側から右方向へスキャンさせる。そして、同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、各電極１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが第２ステージ部３２上の第２移動範囲Ｒ２に入るごとに、当該電極１１に対応するスイッチ１６をオフからオンに切り替える。すなわち、図３（ａ）に示すように、ヘッド１０の右側の電極１１Ａが第２移動範囲Ｒ２に入ったとき、スイッチ１６Ａをオフからオンに切り替える。これによって、電極１１Ａと第２ステージ部３２の間に助走放電Ｄ２が生成される。次いで、同図（ｂ）に示すように、中央の電極１１Ｂが第２移動範囲Ｒ２に入ったとき、スイッチ１６Ｂをオフからオンに切り替える。これによって、電極１１Ｂと第２ステージ部３２の間にも助走放電Ｄ２が生成される。次いで、同図（ｃ）に示すように、左側の電極１１Ｃが第２移動範囲Ｒ２に入ったとき、スイッチ１６Ｃをオフからオンに切り替える。これによって、電極１１Ｃと第２ステージ部３２の間にも助走放電Ｄ２が生成される。

各スイッチ１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃをオンに切り替えるタイミングは、好ましくは対応電極１１の左右幅方向の約３０〜７０％の部分、より好ましくは約５０％の部分が第２移動範囲Ｒ２に入った時点に設定する。若しくは、対応電極１１の全体が、第２移動範囲Ｒ２の中間部に位置する時点に設定してもよい。

[第３実施形態]
図４は、搬入出機構の変形態様を示したものである。この搬入出機構５０は、搬入コンベア５１と、搬出コンベア５２と、側部コンベア５３とを有している。搬入コンベア５１は、ローラ５１ａを有するローラコンベアにて構成され、第１ステージ部３１の手前側（第１方向の一側部）に配置されている。搬入コンベア５１は、処理すべき基板Ｗをローラ５１ａ上に載置し、図４において白抜き矢印ａに示すように、前後方向（第１方向）に沿って第１ステージ部３１の側へ搬送するようになっている。

搬出コンベア５２は、ローラ５２ａを有するローラコンベアにて構成され、第１ステージ部３１の奥側（第１方向の他側部）に配置されている。搬入コンベア５１は、第１ステージ部３１からの処理済みの基板Ｗをローラ５２ａ上に載置して、図４において白抜き矢印ｂに示すように、前後方向に沿って第１ステージ部３１から搬入コンベア５１の側とは逆側に搬出するようになっている。
明示的な図示は省略するが、これら搬入出コンベア５１，５２のローラ５１ａ，５２ａは、第１ステージ部３１の上面３１ａより少し上に突出する高さに配置されている。
搬入コンベア５１と搬出コンベア５２とによって搬送コンベアが構成されている。

側部コンベア５３は、第１ステージ部３１の左右両側（第２方向の一側部と他側部）にそれぞれ配置されている。各側部コンベア５３は、第１ステージ部３１の左右の縁部に沿って延びるビーム５３ｂと、このビーム５３ｂの延び方向に間隔を置いて一列に並べられたローラ５３ａとを有している。

図５に示すように、側部コンベア５３は、コンベア昇降機構５４に接続されている。コンベア昇降機構５４は、側部コンベア５３を、第１ステージ部３１より上に突出した上位置と、第１ステージ部３１より下に引っ込んだ下位置との間で昇降させるようになっている。上位置のときの側部コンベア５３のローラ５３ａは、上記搬入出コンベア５１，５２のローラ５１ａ，５２ａと同じ高さになるようになっている。
第１ステージ部３１の左右の側部コンベア５３は、互いに同期して昇降されるようになっている。
側部コンベア５３とコンベア昇降機構５４とによって「外端支持手段５５」が構成されている。

図４及び図５（ａ）に示すように、第１ステージ部３１には小孔３１ｃが多数分散して形成されている。これら小孔３１ｃから加圧流体が上へ噴出されるようになっている。加圧流体としては圧縮空気や窒素等を用いるとよい。加圧流体は、好ましくはガスであるが、それ限定されるものではなく、液体であってもよい。
図５（ｂ）に示すように、小孔３１ｃは、基板Ｗを第１ステージ部３１上に吸着する吸着孔としても利用されるようになっている。
なお、図１〜図３の既述実施形態にもこのような吸着孔としての小孔が設けられているが、図１〜図３においては図示が省略されている。

図４に示すように、各第２ステージ部３２には、第２ステージ移動機構６０が接続されている。第２ステージ移動機構６０は、第２ステージ部３２を、第１ステージ部３１の左右側部に添える処理位置と、第１ステージ部３１から左右外側へ離間された退避位置との間で進退させるようになっている。退避位置の第２ステージ部３２と第１ステージ部３１との間の離間距離は、少なくとも側部コンベア５３の幅寸法より大きくなるように設定されている。

図４及び図５（ａ）に示すように、処理すべき基板Ｗをステージ３０上に搬入する際は、第２ステージ部３２を退避位置に位置させ、側部コンベア５３を上位置に位置させる。そして、処理すべき基板Ｗを搬入コンベア５１にて第１ステージ部３１へ向けて白抜き矢印ａの方向に搬送する。やがて基板Ｗが搬入コンベア５１から第１ステージ部３１の上方に跨るようになる。この基板Ｗの外端部が、側部コンベア５３によって接触支持される。このとき、第１ステージ部３１の小孔３１ｃから加圧流体を噴出する。これによって、基板Ｗの中央部が非接触支持される。この結果、基板Ｗの中央部が下に撓んだり、ひいては第１ステージ部３１に摺擦したりするのを防止することができる。

さらに、側部コンベア５３のローラ５３ａを回転させ、基板Ｗを矢印ａの方向に移動させ、第１ステージ部３１の真上に位置させる。
次に、コンベア昇降機構５４によって側部コンベア５３を下降させる。これによって、基板Ｗも下降される。下降に伴って加圧流体の流体圧を漸減させる。これによって、流耐圧が基板Ｗの下降の妨げになるのを防止しつつ、基板Ｗの中央部を非接触支持することができる。
側部コンベア５３の下降の途中で基板Ｗが第１ステージ部３１の上面３１ａに当接する。これにより、基板Ｗが、外端部を突出させた状態で第１ステージ部３１に載置される。この時、小孔３１ｃからの加圧流体の噴出量がほとんどゼロになるようにするのが好ましい。さらには、小孔３１ｃを吸引し、基板Ｗを第１ステージ部３１に吸着する。

基板Ｗが第１ステージ部３１に載置された後も、側部コンベア５３の下降を継続する。これにより、ローラ５３ａが基板Ｗの外周部から下に離れる。そして、図５（ｂ）に示すように、側部コンベア５３が下位置に位置される。その後、第２ステージ部３２を、移動機構６０によって第１ステージ部３１に向けて前進させて第１ステージ部３１の左右側部に当接する。これにより、基板Ｗの外端部が、第２ステージ部３２の内側誘電部３４ｙ上に配置される。
第２ステージ部３２を少し下にずらした位置で第１ステージ部３１に近接ないし当接させ、その後、上記ずれの分だけ上昇させることにしてもよい。そうすると、基板Ｗの第１ステージ部３１から突出された外端部が下に撓んでいたとしても、第２ステージ部３２が前進時に基板Ｗの外端縁に引っ掛かるのを防止でき、さらには第２ステージ部３２にて基板Ｗの外端部を持ち上げるようにして、撓みを矯正することができる。

その後、図５（ｂ）の白抜き矢印に示すように、ヘッド１０をステージ３０の例えば左外側から右方向（第２方向）にスキャンさせ、第２ステージ部３２上で助走放電Ｄ２を生成する。続いて、第１ステージ部３１上で正規の放電Ｄ１を生成し、基板Ｗを表面処理する。

表面処理の終了後は、小孔３１ｃの吸引を停止するとともに、再び加圧流体を供給して上方へ噴出する。これによって、基板Ｗの第１ステージ部３１への吸着を解除することができる。好ましくは、第１ステージ部３１の中央部に近い小孔３１ｃほど先に加圧流体の供給を開始し、第１ステージ部３１の外周部に近い小孔３１ｃほど遅れて加圧流体の供給を開始する。これによって、基板Ｗの中央部の残留吸着を確実に解除することができる。

また、図５（ａ）に示すように、第２ステージ部３２を第１ステージ部３１から左右外側へ離し、退避位置に位置させる。さらに、ヘッド１０を第１ステージ部３１の外側に退避させる。そして、側部コンベア５３を下位置から上昇させる。やがて、側部コンベア５３のローラ５３ａが基板Ｗの外端部に突き当たる。これにより、基板Ｗが、外端部を側部コンベア５３によって接触支持された状態で持ち上げられる。このとき、基板Ｗの中央部の下面に小孔３１ｃからの加圧流体を吹き付ける。この加圧流体の流体圧によって基板Ｗの中央部を非接触支持することができる。この状態で図４及び図５（ａ）に示すように、側部コンベア５３のローラ５３ａ及び搬出コンベア５２のローラ５２ａを回転させる。これによって、処理済みの基板Ｗが、第１ステージ部３１上から搬出ステージ３０へ図４の矢印ｂの方向に搬出される。
図４に示すように、処理済みの基板Ｗの搬出と、次に処理すべき基板Ｗの搬入とを同時併行して行なうことにしてもよい。

第３実施形態によれば、搬入コンベア５１と搬出コンベア５２が第１ステージ部３１の前後両側（第１方向の側部）に配置され、第２ステージ部３２が第１ステージ部３１の左右両側（第２方向の側部）に配置されているため、これらコンベア５１，５２と第２ステージ部３２との干渉を容易に避けることができる。
また、図５（ａ）に示すように、基板Ｗの搬入及び搬出時には第２ステージ部３２を退避させ、表面処理時には側部コンベア５３を退避させることにより、第２ステージ部３２と側部コンベア５３が互いに干渉するのを避けることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、被処理物Ｗは、誘電体を主成分としていればよく、特に被処理面（表面）が主に誘電体で構成されていればよく、必ずしも全体が誘電体で構成されている必要はない。被処理物Ｗの表面に若干金属が配置されていてもよく、内部に金属が埋め込まれていてもよい。この金属が外部に露出しないようになっているのであればほとんど問題ない。そのような被処理物Ｗとして、具体的には、液晶ディスプレイを構成する液晶パネルや液晶モジュールまたはプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイおよび電界放出ディスプレイを構成するパネルやモジュールが挙げられる。
第１ステージ部３１の第１金属表面３１ａは、安定的な大気圧グロー放電の生成に寄与する固体誘電体層（被処理物Ｗを除く）で被覆されていない状態であればよく、上記放電生成に寄与し得ない樹脂フィルムやコーティングや絶縁薄膜等の被覆物が設けられていてもよい。
第１ステージ部３１の上面（ヘッドと対向する側の面）の全体が固体誘電体層で覆われていない第１金属表面である必要はなく、上面の一部分に固体誘電体層が設けられていてもよく、上記の放電安定化に寄与し得ない被覆物が設けられていてもよい。
第１ステージ３１の本体が、金属以外の材料からなり、その上面に第が１金属表面３１ａを構成する金属の薄板や膜が設けられていてもよい。
第１方向と第２方向は、互いに交差する方向であればよく、直交しているのに限られず、斜めに交差していてもよい。
相互の位置が変位する関係にある構成要素どうしの固定系と移動系が、上記実施形態とは逆になっていてもよい。例えば、表面処理時においてヘッド１０が固定され、ステージ３０が第２方向にスキャンされるようになっていてもよい。２つの構成要素の各々が移動するようになっていてもよい。
ステージ３０が高圧電極１１となり、ヘッド１０の電極１１が接地電極となるようになっていてもよい。
第２ステージ部３２は、第１ステージ部３１の両側にではなく、片側（例えば左側）にだけ設けられていてもよい。
被処理物Ｗを第１方向に連続的に搬送しながらヘッド１０を第２方向にスキャンさせて表面処理することにしてもよい。
第３実施形態において、搬入、搬出の両方を行なう搬送コンベアが第１ステージ部３１の第１方向の一側部に配置され、搬出時には被処理物を搬入時と逆方向に移動させて搬送コンベアに戻すことにしてもよい。
第１〜第３実施形態を相互に組み合わせてもよい。例えば、搬入出機構として、フォーク２１による搬入出と、側部コンベア５３による基板Ｗ外端の接触支持とを組み合わせてもよく、さらに第１ステージ部３１の小孔３１ｃからの加圧流体の噴出による非接触支持を組み合わせてもよい。搬入出機構として、側部コンベア５３に代えて第２ステージ部３２を外端支持手段５５として利用し、この第２ステージ部３２を第１ステージ部３１に対し相対的に昇降可能にし、フォーク２１による搬入出と、第２ステージ部３２による外端支持を組み合わせてもよく、さらに第１ステージ部３１の小孔３１ｃからの加圧流体の噴出による非接触支持を組み合わせてもよい。
表面処理内容は、洗浄、表面改質（親水化、撥水化等）、成膜、エッチング、アッシング、その他の種々の表面処理に適用可能である。

本発明は、カラーフィルタやフラットパネルディスプレイ用のガラス基板のプラズマ表面処理等に適用可能である。

本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置を、図２のＩ−Ｉ線に沿って矢視した平面図である。図１のII−II線に沿う上記プラズマ処理装置の正面断面図である。上記プラズマ処理装置のヘッド内電極構造の変形態様に係る第２実施形態を示し、ヘッドの右側電極による助走放電を開始した状態の断面図である。上記第２実施形態において、中央電極による助走放電を開始した状態の断面図である。上記第２実施形態において、左側電極による助走放電を開始した状態の断面図である。本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置を、被処理物を搬送中の状態で図５（ａ）のIV-IV線に沿って矢視した平面図である。図４のV-V線に沿う断面図である。上記第３実施形態において、表面処理中の状態を示す断面図である。

符号の説明

Ｗガラス基板（被処理物）
Ｍプラズマ処理装置
Ｒ１第１移動範囲
Ｒ２第２移動範囲
Ｄ１助走放電部
Ｄ２正規放電部
１０ヘッド
１１高圧電極
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ電極
１９ヘッド移動機構
２０搬入出機構
２１フォーク（被処理物支持部）
３０ステージ
３１第１ステージ部
３１ａ第１ステージ部の上面（第１金属表面）
３２第２ステージ部
３３第２ステージ本体
３３ａ第２金属表面
３４固体誘電体層
５０搬入出機構
５１搬入コンベア（搬送コンベア）
５２搬出コンベア（搬送コンベア）
５３側部コンベア
５４コンベア昇降機構
５５外端支持手段
６０第２ステージ移動機構

Claims

誘電体を主成分とする被処理物を大気圧近傍のプラズマ放電に晒して表面処理する装置において、
固体誘電体層で被覆されていない第１金属表面を有する第１ステージ部と、
被処理物を、第１の方向に沿って前記第１ステージ部上に搬入して前記第１金属表面を覆うようにさせ、その後、前記第１ステージ部から前記第１方向に沿って搬出する搬入出機構と、
固体誘電体層で被覆された第２金属表面を有して、前記第１ステージ部の前記第１方向と交差する第２の方向の側部に配置される第２ステージ部と、
前記プラズマ放電を形成する電極を有するヘッドと、
前記ヘッドを、前記電極が前記第１ステージ部と対向する第１移動範囲と、前記電極が前記第２ステージ部と対向する第２移動範囲とを含む範囲内で、前記第１、第２ステージ部に対し前記第２方向に相対移動させるヘッド移動機構と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
前記第２移動範囲のときの電極と第２金属表面との間にプラズマ放電が形成されるように、前記第２ステージ部の固体誘電体層の厚さ及び誘電率が設定さ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。
前記搬入出機構が、前記被処理物の外端部を接触支持して前記第１ステージ部に対し上下に接近離間させる外端支持手段を含み、前記被処理物の搬入及び搬出の際、前記第２ステージ部が前記第１ステージ部の前記第２方向側部から退避され、代わりに前記外端支持手段が前記第１ステージ部の該第２方向側部に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
前記外端支持手段が、前記第１ステージ部の前記第２方向側部に沿うようにして前記第１方向に延び、前記被処理物を前記第１方向に搬送可能な側部コンベアを含むことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
前記搬入出機構が、前記第１ステージ部の前記第１方向の側部に配置され、前記被処理物を、前記上位置のときの側部コンベアと同一高さに支持した状態で前記第１方向に搬送可能な搬送コンベアを、更に含むことを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。