プラズマ処理装置
【課題】被処理物の被処理領域が均一に処理され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１００２は、被処理領域１９０８の平面形状と同一の平面形状を有する第１の対向面１０２０を持つ第１の電極１０１２を備える第１の電極構造体１００４に支持されたワーク１９０２を線状の第２の対向面１０５０を持つ第２の電極１０４６を備える第２の電極構造体１０３６で走査する。また、プラズマ処理装置１００２は、第２の電極構造体１０３６でワーク１９０２を走査しながら第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に電圧を印加し、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８にプラズマを発生させることにより、ワーク１９０２の上面１９０４にプラズマを作用させる。
【解決手段】プラズマ処理装置１００２は、被処理領域１９０８の平面形状と同一の平面形状を有する第１の対向面１０２０を持つ第１の電極１０１２を備える第１の電極構造体１００４に支持されたワーク１９０２を線状の第２の対向面１０５０を持つ第２の電極１０４６を備える第２の電極構造体１０３６で走査する。また、プラズマ処理装置１００２は、第２の電極構造体１０３６でワーク１９０２を走査しながら第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に電圧を印加し、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８にプラズマを発生させることにより、ワーク１９０２の上面１９０４にプラズマを作用させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物の表面の一部を占める被処理領域を処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、被処理物（バンクＢまで形成されたガラス基板２）の表面の一部を占める被処理領域（凹部９）を処理するプラズマ処理装置（表面処理装置３０）に関する。特許文献１のプラズマ処理装置は、被処理物を支持する支持面を持つ第１の電極（載置台３２）と、第２の電極（高周波印加電極４０）と、被処理物と第２の電極との間に挿入され被処理領域の平面形状に応じた平面形状を有する第３の電極（パターン電極膜３６）とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７３４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のプラズマ処理装置では、被処理物が大型化すると、電極が対向する面積が広くなるため、放電の均一性が劣化し、被処理物の被処理領域が均一に処理されない。
【０００５】
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、被処理物の被処理領域が均一に処理されるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため以下の手段が提供される。
【０００７】
第１のプラズマ処理装置は、被処理物の表面の被処理領域の平面形状に応じた平面形状を有する第１の対向面を持つ第１の電極を備え被処理物を支持する支持面を持つ第１の電極構造体と、線状の第２の対向面を持つ第２の電極を備える第２の電極構造体と、一の出力端が前記第１の電極に接続され他の出力端が前記第２の電極に接続された電源と、前記第１の対向面と前記第２の対向面とが対向する対向位置を経由して前記第２の対向面が延在する方向とは異なる方向へ前記第１の電極構造体に対して前記第２の電極構造体を相対移動させる搬送機構と、前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置が前記対向位置にあるときの前記第１の電極構造体と前記第２の電極構造体との間隙に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、を備える。
【０００８】
第２のプラズマ処理装置は、第１のプラズマ処理装置において、前記第１の対向面と前記第２の対向面との対向面積が広くなるほど前記電源の出力を増加させる出力調整機構、をさらに備える。
【０００９】
第３のプラズマ処理装置は、第２のプラズマ処理装置において、前記出力調整機構は、前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置を検出する相対位置検出器と、前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置と前記第１の対向面と前記第２の対向面との対向面積との関係を特定する情報を記憶する記憶装置と、前記相対位置検出器の検出結果を取得し前記記憶装置から相対位置と対向面積との関係を特定する情報を読み出し前記電源の出力を制御する制御部と、を備える。
【００１０】
第４のプラズマ処理装置は、第２のプラズマ処理装置において、前記電源はパルス電源であり、前記出力調整機構は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電気パルスのピーク電圧を検出するピーク電圧検出器と、前記ピーク電圧検出器の検出結果を取得し前記電源の出力を制御する制御器と、を備える。
【００１１】
第５のプラズマ処理装置は、第２のプラズマ処理装置において、前記出力調整機構は、前記間隙から放射されるプラズマ光を検出する光検出器と、前記光検出器の検出結果を取得し前記電源の出力を制御する制御部と、を備える。
【００１２】
第６のプラズマ処理装置は、第５のプラズマ処理装置において、前記光検出器は、プラズマ光の強度及び広がりを検出し、前記制御部は、プラズマ光の強度が強くなるほど前記電源の出力を増加させプラズマ光の広がりが広くなるほど前記電源の出力を増加させる。
【００１３】
第７のプラズマ処理装置は、第１のプラズマ処理装置において、前記電源は、パルス電源である。
【００１４】
第８のプラズマ処理装置は、第７のプラズマ処理装置において、前記パルス電源は、誘導エネルギー蓄積型である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１の電極の第１の対向面と第２の電極の第２の対向面との対向面積が狭くなるので、放電の均一性が向上し、被処理物の被処理領域が均一に処理される。
【００１６】
請求項２ないし請求項６の発明によれば、第１の電極の第１の対向面と第２の電極の第２の対向面とが対向する領域の単位面積あたりの電源の出力の変動が減少し、被処理物の被処理領域がさらに均一に処理される。
【００１７】
請求項８の発明によれば、第１の電極構造体と第２の電極構造体との間隙にストリーマ放電が発生するので、被処理物の被処理領域がさらに均一に処理される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態のプラズマ処理装置の斜視図である。
【図２】ワークの斜視図である。
【図３】第１の電極構造体の斜視図である。
【図４】リアクタの断面図である。
【図５】第２の電極構造体の斜視図である。
【図６】処理ガス供給体の斜視図である。
【図７】ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの概略の波形を示す図である。
【図８】ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの概略の波形を示す図である。
【図９】ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの概略の波形を示す図である。
【図１０】ＩＥＳ電源の回路図である。
【図１１】ストリーマ放電の状態を示す模式図である。
【図１２】ストリーマ放電の状態を示す模式図である。
【図１３】第２実施形態の出力調整機構のブロック図である。
【図１４】第３実施形態の出力調整機構のブロック図である。
【図１５】ピークホールド回路の回路図である。
【図１６】電圧比較回路の回路図である。
【図１７】第４実施形態の出力調整機構のブロック図である。
【図１８】第５実施形態の第２の電極構造体の斜視図である。
【図１９】第６実施形態の第１の電極構造体の斜視図である。
【図２０】第７実施形態の第１の電極構造体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（１．第１実施形態）
（プラズマ処理装置１００２の概略）
第１実施形態は、ワーク１９０２の上面１９０４の一部を占める被処理領域１９０８を処理するプラズマ処理装置１００２に関する。第１実施形態のプラズマ処理装置１００２は、被処理領域１９０８の平面形状と同一の平面形状を有する第１の対向面１０２０を持つ第１の電極１０１２を備える第１の電極構造体１００４に支持されたワーク１９０２を線状の第２の対向面１０５０を持つ第２の電極１０４６を備える第２の電極構造体１０３６で走査する。また、プラズマ処理装置１００２は、第２の電極構造体１０３６でワーク１９０２の上面１９０４を走査しながら第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に電気パルスを印加し、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８にプラズマを発生させ、ワーク１９０２の上面１９０４にプラズマを作用させる。このとき、第１の対向面１０２０と第２の対向面１０５０とが対向する領域に選択的に放電が起こるので、ワーク１９０２の被処理領域１９０８が選択的に処理される。
【００２０】
（プラズマ処理装置１００２の構造）
図１は、第１実施形態のプラズマ処理装置１００２の模式図である。図１は、プラズマ処理装置１００２の斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、プラズマ処理装置１００２は、ワーク１９０２を支持する第１の電極構造体１００４と、第１の電極構造体１００４を搬送する搬送機構１００６と、ワーク１９０２の上面１９０４を処理するリアクタ１００８と、リアクタ１００８に電気パルスを供給するパルス電源１０１０と、を備える。後述する利点は失われるものの、パルス電源１０１０に変えて高周波電源を採用してもよい。
【００２２】
（ワーク１９０２及び処理の目的）
図２は、プラズマ処理装置１００２により処理されるワーク１９０２の模式図である。図２は、ワーク１９０２の斜視図である。ワーク１９０２は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板である。
【００２３】
図２に示すように、ワーク１９０２は、矩形板形状を有する。ワーク１９０２の上面１９０４には発光層１９０６が縦方向及び横方向に規則的に配列される。
【００２４】
プラズマ処理装置１００２は、ワーク１９０２の上面１９０４の発光層１９０６が形成されていない格子形状の被処理領域１９０８を処理し、被処理領域１９０８のぬれ性を向上する。
【００２５】
ワーク１９０２は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板に制限されない。したがって、ワーク１９０２が、半導体基板、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板以外のガラス基板等であってもよい。
【００２６】
被処理領域１９０８の平面形状も格子形状に制限されない。したがって、被処理領域１９０８の平面形状は任意である。
【００２７】
処理の目的もぬれ性の向上に制限されない。したがって、表面に付着した汚染を除去するクリーニング、表面を侵食するエッチング、表面に形成されたフッ素化合物膜その他の膜を灰化するアッシング等を目的としてもよい。
【００２８】
（第１の電極構造体１００４）
図３は、第１の電極構造体１００４の模式図である。図３は、第１の電極構造体１００４の斜視図である。「電極構造体」とは、少なくとも電極を含み、必要に応じて誘電体バリア等が付加された構造体である。
【００２９】
図３に示すように、第１の電極構造体１００４は、板形状を有する。第１の電極構造体１００４は、第１の電極１０１２と、第１の電極１０１２を保持するホルダ１０１４と、第１の電極１０１２の第１の対向面（上面）１０２０を覆う第１の誘電体バリア１０１６とを備える。ホルダ１０１４と第１の誘電体バリア１０１６とを同一の絶縁材料で構成して一体化してもよい。ホルダ１０１４と第１の誘電体バリア１０１６とを一体化した場合、ホルダ１０１４と第１の誘電体バリア１０１６との一体物の中に第１の電極１０１２が埋設される。
【００３０】
第１の電極１０１２は、アルミニウム、銅、ステンレス等の導電材料からなる。第１の電極１０１２は、板形状又は膜形状を有する。第１の電極１０１２の平面形状は、ワーク１９０２の被処理領域１９０８の平面形状に応じた平面形状、すなわち、格子形状である。第１の電極１０１２は、ワーク１９０２の下面１９１０に接する支持領域１０１８の全部を占める全面電極ではなくワーク１９０２の支持領域１０１８の一部を占める部分電極である。
【００３１】
第１の電極１０１２の平面形状については、放電に主に寄与する第１の対向面１０２０の平面形状が重要である。しがって、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０がワーク１９０２の被処理領域１９０８の平面形状に応じた平面形状を有し、ワーク１９０２の支持領域１０１８の一部を占めていれば、十分である。第１の対向面１０２０は、平坦であることが望ましい。
【００３２】
ホルダ１０１４は、ガラス、アルミナ等の絶縁材料からなる。ホルダ１０１４は、板形状を有する。第１の電極１０１２が板形状を有する場合、ホルダ１０１４の上面１０２２には、第１の電極１０１２と略同一の立体形状を有する収容穴１０２４が形成される（図４参照）。収容穴１０２４には、第１の電極１０１２が収容される。第１の電極１０１２が収容穴１０２４に収容された状態においては、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０とホルダ１０１４の上面１０２２の収容穴１０２４が形成されない部分とは平坦な同一平面を構成する。
【００３３】
第１の誘電体バリア１０１６は、ガラス、アルミナ等の絶縁材料からなる。第１の誘電体バリア１０１６は、板形状を有する。第１の誘電体バリア１０１６は、ホルダ１０１４と同一の平面形状を有する。第１の誘電体バリア１０１６は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０及びホルダ１０１４の上面１０２２に載置される。第１の誘電体バリア１０１６により、第１の電極１０１２が保護され、アーク放電の発生が抑制される。
【００３４】
第１の誘電体バリア１０１６の上面（第１の電極構造体１００４の上面）１０２５は、平坦になっている。なお、第１の誘電体バリア１０１６の上面１０２５の全体が平坦である必要はなく、支持領域１０１８が平坦であれば足りる。これにより、下面１９１０が平坦なワーク１９０２が第１の誘電体バリア１０１６の上面１０２５に適切に支持される。ワーク１９０２の下面１９１０が平坦でない場合は、第１の誘電体バリア１０１６の上面１０２５の支持領域１０１８は、ワーク１９０２の下面１９１０の凹凸と反対の凹凸を有する。
【００３５】
第１の誘電体バリア１０１６の板厚は、０．５〜５ｍｍであることが望ましい。第１の誘電体バリア１０１６の板厚がこの範囲を下回ると、アーク放電が発生しやすくなる傾向があるからであり、この範囲を上回ると、第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間の静電容量が増加して第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に立ち上がりの速い電気パルスを印加することが難しくなる傾向があるからである。
【００３６】
（搬送機構１００６）
図１に示すように、搬送機構１００６は、リアクタ１００８の外部の搬送開始位置１０２６からリアクタ１００８の搬入口１０２８、リアクタ１００８の内部及びリアクタ１００８の搬出口１０３０（図４参照）を経てリアクタ１００８の外部の搬送終了位置１０３２まで、ワーク１９０２が載置された第１の電極構造体１００４を直線搬送する。
【００３７】
搬送機構１００６は、第１の電極構造体１００４が載置される長尺のキャリア１０３４を搬送開始位置１０２６から搬入口１０２８、リアクタ１００８の内部及び搬出口１０３０を経て搬送終了位置１０３２まで延在させ、キャリア１０３４を延在方向に走行させる。搬送開始位置１０２６から搬入口１０２８、リアクタ１００８の内部及び搬出口１０３０を経て搬送終了位置１０３２まで延在するレール等の案内部材に沿って第１の電極構造体１００４が載置される非長尺のキャリア又は第１の電極構造体１００４そのものを移動させる搬送機構も採用される。
【００３８】
ワーク１９０２を載置した２個以上の第１の電極構造体１００４を搬送方向に配列し、複数のワーク１９０２を連続して処理してもよい。また、１個の第１の電極構造体１００４に２個以上のワーク１９０２を載置してもよい。
【００３９】
（リアクタ１００８）
図４は、リアクタ１００８の模式図である。図４は、リアクタ１００８の断面図である。
【００４０】
図４に示すように、リアクタ１００８は、第２の電極構造体１０３６と、第２の電極構造体１０３６の下方を通過する第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８に処理ガスを供給する処理ガス供給体１０４０と、第２の電極構造体１０３６と処理ガス供給体１０４０との距離を調整する距離調整体１０４２と、これらを収容するハウジング１０４４とを備える。
【００４１】
（第２の電極構造体１０３６）
図５は、第２の電極構造体１０３６の模式図である。図５は、第２の電極構造体１０３６の斜視図である。
【００４２】
図５に示すように、第２の電極構造体１０３６は、板形状を有する。第２の電極構造体１０３６は、第２の電極１０４６と、第２の電極１０４６の表面を覆う第２の誘電体バリア１０４８とを備える。
【００４３】
第２の電極１０４６は、アルミニウム、銅、ステンレス等の導電材料からなる。第２の電極１０４６は、板形状を有する。第２の電極１０４６は、第１の電極１０１２と垂直に設置される。したがって、第２の電極１０４６の第２の対向面（下端面）１０５０は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と平行な方向に延在する線状の細長面となる。「線状の細長面」とは、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と平行で第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０の延在方向と垂直な方向について、第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０の寸法が、少なくとも第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０の寸法より小さく、望ましくは第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０の寸法の１／１０以下であることをいう。これにより、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０との対向面積が狭くなるので、放電の均一性が向上する。また、ワーク１０９２の上面１０９４は、第２の電極構造体１０３６で走査されるので、被処理領域１９０８の全体が処理される。この結果、ワーク１０９２の被処理領域１９０８の全体が均一に処理される。
【００４４】
「走査」とは、ワーク１０９２の上面１０９４に沿って第２の電極構造体１０３６をワーク１０９２の上面１０９４に対して相対移動させることをいう。「対向」とは、第１の対向面１０２０の法線方向から見たときに第１の対向面１０２０と第２の対向面とが重なることをいい、「対向面積」とは、そのように重なる領域の面積をいう。
【００４５】
第２の電極１０４６の板厚は、１〜２０ｍｍであることが望ましい。
【００４６】
第２の誘電体バリア１０４８は、ガラス、アルミナ等の絶縁材料からなる。第２の誘電体バリア１０４８は、細長矩形形状の開口を上面に有する鞘形状を有する。第２の誘電体バリア１０４８には、第２の電極１０４６と略同一の立体形状を有する収容穴１０３７が形成される（図４参照）。収容穴１０３７には、第２の誘電体バリア１０４８の主面に平行に第２の電極１０４６が収容される。図５に示す第２の誘電体バリア１０４８は、第２の電極１０４６の全体を収容しているが、放電の発生に主に寄与するのは第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０であるので、第２の誘電体バリア１０４８に収容されているのが第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０の近傍のみであっても問題はない。第２の誘電体バリア１０４８により、第２の電極１０４６が保護され、アーク放電の発生が抑制される。
【００４７】
第２の誘電体バリア１０４８の第２の対向面１０５０を覆う部分の厚さは、０．５〜５ｍｍであることが望ましい。第２の誘電体バリア１０４８の厚さがこの範囲を下回ると、アーク放電が発生しやすくなる傾向があるからであり、この範囲を上回ると、第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間の静電容量が増加して第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に立ち上がりの速い電気パルスを印加することが難しくなる傾向があるからである。
【００４８】
図４は、リアクタ１００８が備える第２の電極構造体１０３６の数が２個である場合を示しているが、第２の電極構造体１０３６の数を増減してもよい。
【００４９】
（第１の電極構造体１００４の搬送方向）
第１の電極構造体１００４の搬送方向は、第２の電極１０４０の第２の対向面１０５０の延在方向とは異なる方向であり、第２の電極１０４０の第２の対向面１０５０の延在方向とは９０°異なる方向であることが望ましい。ワーク１９０２を支持する第１の電極構造体１００４が搬送機構１００６により搬送されると、ワーク１９０２を支持する第１の電極構造体１００４が第２の電極構造体１０３６の下方、すなわち、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０とが上下に離隔して対向する対向位置を経由して移動し、第２の電極構造体１０３６でワーク１９０２の上面１９１０が走査される。
【００５０】
第１の電極構造体１００４を搬送することに代えて、第２の電極構造体１０３６を搬送することにより、又は、第１の電極構造体１００４及び第２の電極構造体１０３６を搬送することにより、第１の電極構造体１００４に対して第２の電極構造体１０３６を相対移動させてもよい。これらの場合、第１の電極構造体１００４に対する第２の電極構造体１０３６の相対移動方向は、第２の電極１０４０の第２の対向面１０５０の延在方向とは異なる方向であり、第２の電極１０４０の第２の対向面１０５０の延在方向とは９０°異なる方向であることが望ましい。
【００５１】
また、第１の電極構造体１００４の搬送方向は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と平行な方向である。これにより、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０との間隔が一定に維持され、ワーク１９０２が均一に処理される。
【００５２】
（処理ガス供給体１０４０）
図６は、処理ガス供給体１０４０の模式図である。図６は、処理ガス供給体１０４０の斜視図である。
【００５３】
図６に示すように、処理ガス供給体１０４０は、略直方体の外形形状を有し、その内部には、処理ガスを滞留させるガス溜り１０５２と、上面１０５４からガス溜り１０５２へ処理ガスを導く流路１０５６と、ガス溜り１０５２から下面１０５８へ処理ガスを導く流路１０６０とが形成される。また、処理ガス供給体１０４０の内部には、ガス溜り１０５２に接してシャワー板１０６２が設置される。シャワー板１０６２には、直径が０．１〜１ｍｍの貫通孔が１〜２０ｍｍ間隔で規則的に形成される。シャワー板１０６２に代えて、貫通孔が多数形成された圧損部材、例えば、メッシュの積層体やセラミックスの多孔質体を採用してもよい。
【００５４】
処理ガス供給体１０４０は、処理ガスの供給源から供給された処理ガスに流路１０５６、ガス溜り１０５２、シャワー板１０６２及び流路１０６０を順次通過させて処理ガスの流れを均一化した上でスリット形状を有する吹き出し口１０６４から処理ガスを噴出する。これにより、第２の電極構造体１０３６の下方にある第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８、すなわち、第１の電極構造体１０１２に対する第２の電極構造体１０４６の相対位置が第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０とが対向する対向位置にあるときの第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８に処理ガスが供給される。
【００５５】
（距離調整体１０４２）
距離調整体１０４２は、ガラス、アルミナ等の剛性の高い絶縁材料からなる。距離調整体１０４２は、直方体形状を有する。距離調整体１０４２により、吹き出し口１０６４と間隙１０３８との距離が離れるので、処理ガスが間隙１０３８に到達するまでに処理ガスの流れが均一化し、ワーク１９０２の被処理領域１９０８が均一に処理される。
【００５６】
（処理ガスの組成）
処理ガスは、窒素ガスを主成分とするガスであることが望ましく、窒素ガスのみからなるガス又は窒素ガス及び酸素ガスからなる混合ガスであることが望ましい。窒素ガス及び酸素ガスからなる混合ガスを処理ガスとする場合、全体に占める酸素ガスの含有量が体積百分率で１−４％であることが望ましい。酸素ガスの含有量がこの範囲内であれば、処理の効率が向上するからである。リアクタ１００８の内部の圧力は、大気圧近傍であればよい。
【００５７】
（誘電体バリアの省略）
図４に示すリアクタ１００８においては、第１の電極構造体１００４及び第２の電極構造体１０３６の両方が誘電体バリアを備えているが、第１の電極構造体１００４及び第２の電極構造体１０３６の片方のみが誘電体バリアを備えるようにしてもよい。
【００５８】
（パルス電源１０１０の形式）
パルス電源１０１０は、アーク放電を発生させることなくストリーマ放電を発生させる電気パルスを第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に印加する電源であれば特に制限されないが、誘導性素子に磁界の形で蓄積したエネルギーを短時間で放出する誘導エネルギー蓄積型（ＩＥＳ；Inductive Energy Storage）の電源（以下では、「ＩＥＳ電源」という）であることが望ましい。これは、ＩＥＳ電源は、容量性素子に電界の形で蓄積したエネルギーを短時間で放出する静電エネルギー蓄積型（ＣＥＳ；Capacitive Energy Storage）の電源（以下では、「ＣＥＳ電源」という）と比較して、著しく大きいエネルギーをリアクタ１００８に投入することができるからである。典型的には、電極構造が同じならば、ＩＥＳ電源を採用した場合、プラズマを生成する反応に使われる１パルスあたりのエネルギー（以下では、「１パルスエネルギー」という）は、ＣＥＳ電源を採用した場合よりも概ね１桁大きくなる。ＩＥＳ電源とＣＥＳ電源とのこの相違は、ＩＥＳ電源が発生する電気パルスは電圧の上昇が急激であるのに対して、ＣＥＳ電源が発生する電気パルスは電圧の上昇が緩慢であることにより生じる。すなわち、ＩＥＳ電源を採用した場合、電圧が十分に上昇してから放電が始まり、１パルスエネルギーが十分に大きくなるのに対して、ＣＥＳ電源を採用した場合、電圧が十分に上昇しないうちに放電が始まり、１パルスエネルギーが十分に大きくならないことにより生じる。
【００５９】
図７〜図９は、ＩＥＳ電源が発生する電気パルス（以下では、「ＩＥＳパルス」という）及びＣＥＳ電源が発生する電気パルス（以下では「ＣＥＳパルス」という）の概略の波形を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ、ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの電圧波形、図８（ａ）及び図８（ｂ）は、それぞれ、ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの電流波形、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ、ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの電圧と電流との積の波形を示す図である。
【００６０】
１パルスエネルギーは、図９に示す電圧と電流との積を時間で積分することにより算出される。図７及び図８に示すように、電流は、電圧の上昇とほぼ同期して正方向に流れ、電圧の下降とほぼ同期して負方向に流れるので、１パルスエネルギーは、図９における波形が正になる領域Ａの面積から波形が負になる領域Ｂの面積を減じた面積に比例する。
【００６１】
（スイッチング素子）
ＩＥＳ電源としては、誘導性素子への電流の供給を制御するスイッチング素子として静電誘導型サイリスタ（以下では、「ＳＩサイリスタ」という）を用いた電源を採用することが望ましい。ＳＩサイリスタをスイッチング素子として用いることにより、立ち上がりの速い電気パルスが発生するので、上述のストリーマ放電が容易に発生する。ＳＩサイリスタをスイッチング素子として用いることにより立ち上がりの速い電気パルスが発生するのは、ＳＩサイリスタは、ゲートが絶縁されておらずゲートからキャリアが高速に引き抜かれるので、高速にターンオフするからである。ＩＥＳ電源の動作原理等の詳細は、例えば、飯田克二、佐久間健：「ＳＩサイリスタによる極短パルス発生回路（ＩＥＳ回路）」、ＳＩデバイスシンポジウム講演論文集、Ｖｏｌ．１５，Ｐａｇｅ．４０−４５（２００２年６月１４日発行）に記載されている。
【００６２】
（ＩＥＳ電源１１００）
図１０は、パルス電源１０１０に好適に用いられる、ＳＩサイリスタ１１０８をスイッチング素子として用いたＩＥＳ電源１１００の回路図である。もちろん、図１０に示す回路図は一例にすぎず、必要に応じて変形される。
【００６３】
図１０に示すように、ＩＥＳ電源１１００は、電気エネルギーを供給する直流電源１１０２と直流電源１１０２の放電能力を強化するキャパシタ１１０４とを備える。
【００６４】
直流電源１１０２の電圧は、ＩＥＳ電源１１００が発生させる電気パルスのピーク電圧より著しく低い電圧であることが許容される。例えば、後述する昇圧トランス１１０６の１次側のピーク電圧が４ｋＶに達しても、直流電源１１０２の電圧は数１０〜数１００Ｖで足りる。この電圧の下限は後述するＳＩサイリスタ１１０８のラッチング電圧によって決まる。ＩＥＳ電源１１００は、このような低電圧の直流電源１１０２を電気エネルギー源として利用するので、小型、低コストに構築される。
【００６５】
キャパシタ１１０４は、直流電源１１０２と並列に接続される。キャパシタ１１０４は、直流電源１１０２のインピーダンスを見かけ上低下させることにより直流電源１１０２の放電能力を強化する。
【００６６】
ＩＥＳ電源１１００は、さらに、昇圧トランス１１０６、ＳＩサイリスタ１１０８、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)１１１０、ゲート駆動回路１１１２及びダイオード１１１４を備える。
【００６７】
ＩＥＳ電源１１００では、直流電源１１０２と、昇圧トランス１１０６の１次側と、ＳＩサイリスタ１１０８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間と、ＭＯＳＦＥＴ１１１０のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間とが直列接続される。すなわち、昇圧トランス１１０６の１次側の一端が直流電源１１０２の正極に、昇圧トランス１１０６の１次側の他端がＳＩサイリスタ１１０８のアノードに、ＳＩサイリスタ１１０８のカソード（Ｋ）がＭＯＳＦＥＴ１１１０のドレイン（Ｄ）に、ＭＯＳＦＥＴ１１１０のソース（Ｓ）が直流電源１１０２の負極に接続される。これにより、直流電源１１０２からこれらの回路素子に電流が供給される。また、ＩＥＳ電源１１００では、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）がダイオード１１１４を介して昇圧トランス１１０６の１次側の一端と並列接続される。すなわち、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）がダイオード１１１４のアノード（Ａ）に、ダイオード１１１４のカソード（Ｋ）が昇圧トランス１１０６の１次側の一端（直流電源１１０２の正極）に接続される。ＦＥＴのゲート（Ｇ）・ソース（Ｓ）間には、ゲート駆動回路１１１２が接続される。
【００６８】
昇圧トランス１１０６は、１次側に与えられた電気パルスをさらに昇圧して２次側に出力する。昇圧トランス１１０６の１次側は自己インダクタンスを有する誘導性素子になっている。
【００６９】
昇圧トランス１１０６の２次側には負荷１１１６が接続される。すなわち、昇圧トランス１１０６の２次側の一の出力端は第１の電極１０１２に接続され、他の出力端は第２の電極１０４６に接続される。第１の電極１０１２は接地され、電気パルスが単極性である場合、第２の電極１１３６には正パルスが印加される。
【００７０】
ＳＩサイリスタ１１０８は、ゲート（Ｇ）に与えられる信号に応答してターンオン及びターンオフされる。
【００７１】
ＭＯＳＦＥＴ１１１０は、ゲート駆動回路１１１２から与えられる信号に応答してドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ＭＯＳＦＥＴ１１１０のオン電圧ないしはオン抵抗は低いことが望ましい。また、ＭＯＳＦＥＴ１１１０の耐圧は直流電源１１０２の電圧より高いことを要する。
【００７２】
ダイオード１１１４は、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）に正バイアスを与えた場合に流れる電流を阻止するため、すなわち、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）に正バイアスを与えた場合にＳＩサイリスタ１１０８が電流駆動とならないようにするために設けられる。
【００７３】
（ＩＥＳ電源１１００の動作の概略）
ＩＥＳ電源１１００に電気パルスを発生させる場合、まず、ゲート駆動回路１１１２からＭＯＳＦＥＴ１１１０のゲートにオン信号を与え、ＭＯＳＦＥＴ１１１０のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間を導通状態にする。すると、ＳＩサイリスタ１１０８はノーマリオン型のスイッチング素子であってＳＩサイリスタ１１０８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間は導通状態となっているので、昇圧トランス１１０６の１次側に電流が流れる。この状態においては、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）に正バイアスが与えられるので、ＳＩサイリスタ１１０８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間の導通状態は維持される。
【００７４】
続いて、ゲート駆動回路１１１２からＭＯＳＦＥＴ１１１０へオン信号を与えることを中止し、ＭＯＳＦＥＴ１１１０のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間を非導通状態にする。すると、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）からキャリアが電流駆動により高速に排出されＳＩサイリスタ１１０８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間が非導通状態となるので、昇圧トランス１１０６の１次側への電流の流入が高速に停止される。これにより、昇圧トランス１１０６の１次側には誘導起電力が発生し、昇圧トランス１１０６の２次側に高圧が発生する。
【００７５】
（処理の原理）
プラズマ処理装置１００２は、第１の電極１０１２と第２の電極１０３８との間への立ち上がりの速い電気パルスの繰り返しの印加により第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８にストリーマ放電を発生させる。
【００７６】
ストリーマ放電を発生させることによりワーク１９０２の上面１９０４が処理されるのは、主に、パルス電界、窒素ラジカル及び短波長紫外線がワーク１９０２の上面１９０４に複合的に作用することによる。ストリーマ放電の状態等によっては、パルス電界、窒素ラジカル及び短波長紫外線の３個の要素のうちの１個又は２個の要素のみが処理に支配的に寄与する場合もありうる。
【００７７】
（窒素ラジカルの作用）
ストリーマ放電を間隙１０３８に発生させると、活性が極めて高い窒素ラジカルを含むプラズマが間隙１０３８に生成する。したがって、ストリーマ放電を発生させると、窒素ラジカルが表面層１９１２に化学的に作用し、表面層１９１２が処理される。
【００７８】
処理に利用する化学種として窒素ラジカルを選択した理由、すなわち、窒素ガスを主成分とする処理ガス中でプラズマを生成させた理由は、窒素ラジカルの活性が極めて高いことによる。このことは、窒素分子の解離エネルギーが９．７６ｅＶと極めて高いことからも明らかである。また、３重項窒素（3Σu）のラジカルの寿命が１０ミリ秒に達することも、効率的な改質に寄与している。
【００７９】
加えて、窒素ガスは、低価格で容易に入手することができ取り扱いも容易であることも、処理に利用する活性種として窒素ラジカルを選択した理由のひとつとなっている。
【００８０】
（短波長紫外線の作用）
ストリーマ放電を間隙１０３８に発生させると、ストリーマ放電に起因して処理ガスが短波長紫外線を発する。したがって、ストリーマ放電を発生させると、短波長紫外線が表面層１９１２に光化学的に作用し、表面層１９１２が処理される。
【００８１】
「短波長紫外線」とは、１００〜２８０ｎｍの波長成分を主に含む紫外線であって、「遠赤外線」又は「ＵＶ−Ｃ」とも呼ばれる。短波長紫外線を作用させるのは、短波長紫外線は、ワーク１９０２の奥深くまで浸透しないので、極めて薄い表面層１９１２のみに集中して光化学的な作用を与えるからである。
【００８２】
（ストリーマ放電）
図１１は、第１の電極１０１２を陰極、第２の電極１０４６を陽極として第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に電気パルスを印加したときに間隙１０３８に発生するストリーマ放電の状態を示す模式図である。ストリーマ放電を発生させる電気パルスは、ピーク電圧が概ね１０〜１００ｋＶ、半値幅ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）が概ね１００〜５００００ｎｓ、立ち上がり時の電圧の時間上昇率ｄＶ／ｄｔが概ね１〜５００ｋＶ／μｓ、周波数が概ね１〜５０ｋＨｚの電気パルスである。電気パルスは、極性が変化しない単極性の電気パルスであるが、極性が交互に変化する両極性の電気パルスであってもよい。
【００８３】
ストリーマ放電が間隙１０３８に発生しているときには、図１１に示すように、第２の電極構造体１０３６から第１の電極構造体１００４へ向かうが第１の電極構造体１００４には達しないストリーマ１９３０が成長しており、第２の電極構造体１０３６の下面から第１の電極構造体１００４の上面に向かって末広がりになる薄紫色の発光が観察される。ストリーマ１９３０が「第１の電極構造体１００４には達しない」とは、アーク放電の発生に至る前に電気パルスの印加を停止することを意味している。
【００８４】
また、図１２に示すような枝分かれした長いストリーマ１９３０が成長する前に電気パルスの印加を停止することも望ましい。すなわち、第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に半値幅ＦＷＨＭが概ね１００〜５００００ｎｓの電気パルスを印加し、図１２に示すように短いストリーマ１９６が散点するストリーマ放電を間隙１０３８に発生させることも望ましい。ストリーマの成長の初期状態で電気パルスの印加を停止した微細なストリーマ放電は、放電の均一性に優れているので、微細なストリーマ放電を発生させると、ワーク１９０２の被処理領域１９１０が均一に処理され、不均一な放電による局所的なワーク１９０２の損傷が抑制される。
【００８５】
上述の説明において半値幅等の範囲を「概ね」としているのは、第１の電極構造体１００４及び第２の電極構造体１０３６の構造及び材質、間隙１０３８の間隔、処理ガスの圧力等のプラズマ処理装置１００２の具体的な構成によっては、ストリーマ放電が発生する半値幅等の範囲が上述の範囲よりも広くなる場合があるからである。したがって、放電がストリーマ放電になっているか否かは、実際の放電を観察して判断することが望ましい。
【００８６】
（２．第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態のプラズマ処理装置１００２に望ましくは付加される出力調整機構２３００に関する。第２実施形態の出力調整機構２３００は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４８の第２の対向面１０５０との対向面積Ｓが広くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷを増加させる。これにより、第２の電極構造体１０３６でワーク１９０２の上面１９０４を走査するときに、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４８の第２の対向面１０５０とが対向する領域の単位面積あたりのパルス電源１０１０の出力ＰＷ／Ｓの変動が減少し、ワーク１９０２の被処理領域１９１０が均一に処理される。
【００８７】
図１３は、第２実施形態の出力調整機構２３００のブロック図である。
【００８８】
図１３に示すように、出力調整機構２３００は、第１の電極構造体１００４に対する第２の電極構造体１０３６の相対位置ＰＳを検出する相対位置検出器２３０２と、相対位置ＰＳと対向面積Ｓとの関係を特定する情報を記憶する記憶装置２３０４と、パルス電源１０１０の出力ＰＷを制御する制御部２３０６とを備える。
【００８９】
相対位置検出器２３０２は、第１の電極構造体１００４そのもの又は第１の電極構造体１００４が載置されるキャリアの位置をエンコーダ、ポテンショメータ等で測定することにより相対位置ＰＳを検出する。もちろん、第２の電極構造体１０３６を搬送する場合は、相対位置検出器２３０２は第２の電極構造体１０３６の位置を測定する。搬送機構１００６の動力源をステッピングモータとしステッピングモータへ与える駆動パルスを計数することにより相対位置ＰＳを検出してもよい。搬送機構１００６が搬送を開始してからの経過時間を測定することにより相対位置ＰＳを検出してもよい。
【００９０】
記憶装置２３０４は、半導体メモリ、ディスクドライブ等である。相対位置ＰＳと対向面積Ｓとの関係を特定する情報は、例えば、相対位置ＰＳと対向面積Ｓとの対応を記述したテーブルとして記憶装置２３０４にあらかじめ記憶される。
【００９１】
制御部２３０６は、相対位置検出器２３０２の検出結果を取得するとともに相対位置ＰＳと対向面積Ｓとの関係を特定する情報を記憶装置２３０４から読み出し対向面積Ｓが広くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷが増加するようにパルス電源１０１０を制御する。パルス電源１０１０にＩＥＳ電源１１００を採用した場合、ゲート駆動回路１１１２がＭＯＳＦＥＴ１１１０へ与えるオン信号の長さを調整することにより、昇圧トランス１１０６に蓄積されるエネルギーの大きさが調整され、パルス電源１０１０の出力が調整される。
【００９２】
制御部２３０６の当該機能は、組み込みコンピュータに制御プログラムを実行させることにより実現される。当該機能の一部又は全部を専用のハードウエアによって実現してもよい。
【００９３】
（３．第３実施形態）
第３実施形態は、第２実施形態の出力調整機構２３００に代えて採用される出力調整機構３３００に関する。
【００９４】
図１４は、第３実施形態の出力調整機構３３００のブロック図である。
【００９５】
図１４に示すように、出力調整機構３３００は、電気パルスのピーク電圧を検出するピーク電圧検出器３３１０と、パルス電源１０１０の出力ＰＷを制御する制御部３３１２とを備える。
【００９６】
ピーク電圧検出器３３１０の入力は、第１の電極１０１２及び第２の電極１０４６に接続され、ピーク電圧検出器３３１０の出力からは、電気パルスのピーク電圧に応じた信号が出力される。ピーク電圧検出器３３１０は、第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に印加される電気パルスのピーク電圧を検出する。
【００９７】
図１５は、ピーク電圧検出器３３１０として採用されるピークホールド回路３３１４の回路図である。
【００９８】
ピークホールド回路３３１４においては、電圧保持用のキャパシタ３３１６と放電用の抵抗３３１８との並列接続体の一端が逆流防止用のダイオード３３２０を介して入力３３２４の一端に接続され、並列接続体の他端が入力３３２４の他端に接続される。また、並列接続体の一端が出力３３２６の一端に接続され、並列接続体の他端が出力３３２６の他端に接続される。ダイオード３３２０のアノードは入力３３２４の一端に接続され、ダイオード３３２０のカソードは並列接続体の一端に接続される。キャパシタ３３１５の容量値及び抵抗３３１８の抵抗値は、並列接続体の時定数が電気パルスの周期の数倍〜数１００倍となるように決定される。図１５に示すピークホールド回路３３１４に代えて、オペアンプ等を含むより複雑なピークホールド回路も採用される。
【００９９】
制御部３３１２は、ピーク電圧検出器３３１０の検出結果を取得し対向面積Ｓが広くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷが増加するようにパルス電源１０１０を制御する。制御部２３０６は、対向面積Ｓが広くなるほど第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間の静電容量が増加して電気パルスのピーク電圧が低くなることを利用して、ピーク電圧検出器３３１０により検出されたピーク電圧が低くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷを増加させる。パルス電源１０１０にＩＥＳ電源１１００を採用した場合、ゲート駆動回路１１１２がＭＯＳＦＥＴ１１１０に与えるオン信号の長さを調整することにより、昇圧トランス１１０６に蓄積されるエネルギーの大きさが調整され、パルス電源１０１０の出力ＰＷが調整される。
【０１００】
図１６は、制御部３３１２として採用される電圧比較回路３３２８の回路図である。電圧比較回路３３２８においては、コンパレータ３３３０の非反転入力が入力３３３２の一端に接続され、反転入力が定電圧源３３３４を介して入力３３３２の他端及び出力３３３６の他端に接続される。コンパレータ３３３０の出力は出力３３３６の一端に接続される。
【０１０１】
これにより、制御部３３１２は、ピーク電圧が定電圧源３３３４の電圧を下回ると正信号を出力し、ピーク電圧が定電圧源３３３４の電圧を下回ると負信号を出力する。ゲート駆動回路１１１２は、正信号が入力された場合よりも負信号が入力された場合の方がパルス電源１０１０の出力ＰＷが増加するようにＭＯＳＦＥＴ１１１０に与えるオン信号の長さを長くする。
【０１０２】
なお、コンパレータの数を２個以上に増やしてパルス電源１０１０の出力ＰＷを多段階に切り替えてもよい。また、ピーク電圧検出器３３１０の出力をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換してから制御プログラムを実行する組み込みコンピュータに与え、より詳細な制御を行ってもよい。
【０１０３】
（４．第４実施形態）
第４実施形態は、第２実施形態の出力調整機構２３００に代えて採用される出力調整機構４３００に関する。
【０１０４】
図１７は、第４実施形態の出力調整機構４３００のブロック図である。
【０１０５】
図１７に示すように、出力調整機構４３００は、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８から放射されるプラズマ光を検出する光検出器４３４２と、パルス電源１０１０の出力ＰＷを制御する制御部４３４４とを備える。
【０１０６】
光検出器４３４２の検出部は、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３８との間隙１０３８に向けられ、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８から放射されるプラズマ光を受光して当該プラズマ光に応じた信号を出力する。
【０１０７】
光検出器４３４２は、第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０の延在方向に複数の光センサを配列し、当該延在方向の各位置から放射されたプラズマ光が複数の光センサの各々で検出されるように構成される。これにより、プラズマ光の強度だけでなく、当該延在方向のプラズマ光の広がりも検出される。光センサにフォトダイオード、フォトマルチプライヤー等の光電変換素子及び硫化カドミウムセル等の光依存性抵抗素子等がある。
【０１０８】
光検出器４３４２によるプラズマ光の検出の効率を向上するため、プラズマ光を集光する光学系を付加することも望ましい。
【０１０９】
制御部４３４４は、光検出器４３４２の検出結果を取得し対向面積Ｓが広くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷが増加するようにパルス電源１０１０を制御する。制御部４３４４は、対向面積Ｓが広くなるほどプラズマ光の強度が強くなりプラズマ光の広がりが広くなることを利用して、プラズマ光の強度が強くなるほどパルス電源１０１０の出力を増加させ、プラズマ光の広がりが広くなるほどパルス電源１０１０の出力を増加させる。パルス電源１０１０にＩＥＳ電源１１００を採用した場合、ゲート駆動回路１１１２がＭＯＳＦＥＴ１１１０へ与えるオン信号の長さを調整することにより、昇圧トランス１１０６に蓄積されるエネルギーの大きさが調整され、パルス電源１０１０の出力が調整される。
【０１１０】
制御部４３４４の当該機能は、組み込みコンピュータに制御プログラムを実行させることにより実現される。当該機能の一部又は全部を専用のハードウエアによって実現してもよい。
【０１１１】
（５．第５実施形態）
第５実施形態は、第１実施形態の第２の電極構造体１０３６に代えて採用される第２の電極構造体５０３６に関する。
【０１１２】
図１８は、第５実施形態の第２の電極構造体５０３６の模式図である。図１８は、第２の電極構造体５０３６の斜視図である。
【０１１３】
図１８に示すように、板形状を有する第２の電極１０４６を鞘形状を有する第２の誘電体バリア１０４８で覆う第２の電極構造体１０３６に代えて、丸棒形状又は丸パイプ形状を有する第２の電極５０４６を丸パイプ形状を有する第２の誘電体バリア５０４８で覆う第２の電極構造体５０３６を採用してもよい。第２の電極構造体５０３６においても、第２の電極５０４６の第２の対向面（円筒外面の下側半分）５０５０は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と平行な方向に延在する線状の細長面となるこれにより、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極５０４６の第２の対向面５０５０との対向面積が狭くなるので、放電の均一性が向上し、ワーク１９０２の被処理領域１９０８が均一に処理される。
【０１１４】
（６．第６実施形態）
第６実施形態は、第１実施形態の第１の電極構造体１００４に代えて採用される第１の電極構造体６００４に関する。
【０１１５】
図１９は、第６実施形態の第１の電極構造体６００４の模式図である。図１９は、第１の電極構造体６００４の斜視図である。
【０１１６】
図１９に示すように、第６実施形態の第１の電極構造体６００４は、第１実施形態の第１の電極構造体１００４の支持面に突起６００６を付加した構造を有する。突起６００６は、第１の電極６０１２の第１の対向面６０２０の平面位置とワーク１９０２の被処理領域１９０８の平面位置とを合わせたときにワーク１９０２の端面が当たる位置に形成される。これにより、ワーク１９０２の位置決めが容易になる。
【０１１７】
（７．第７実施形態）
第７実施形態は、第１実施形態の第１の電極構造体１００４に代えて採用される第１の電極構造体７００４に関する。
【０１１８】
図２０は、第７実施形態の第１の電極構造体７００４の模式図である。図２０は、第１の電極構造体７００４の斜視図である。
【０１１９】
図２０に示すように、第７実施形態の第１の電極構造体７００４は、第１実施形態の第１の電極構造体１００４の支持面にワーク１９０２を収容する収容溝７００８を形成した構造を有する。収容溝７００８の平面形状は、ワーク１９０２の平面形状と略同一である。収容溝７００８が形成される位置は、ワーク１９０２が収容溝７００８に収容されたときに第１の電極７０１２の第１の対向面７０２０の平面位置とワーク１９０２の被処理領域１９０８の平面位置とが合う位置である。収容溝の開口側の端部は、トリミングされていることが望ましい。これにより、ワーク１９０２を載置する位置が若干ずれてもワーク１９０２が収容溝７００４に収容される。
【０１２０】
（８．その他）
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明はすべての局面において例示であって、この発明は上記の説明に限定されない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定されうる。特に、各実施形態において説明した事項を組み合わせることは当然に予定されている。
【符号の説明】
【０１２１】
１００２ プラズマ処理装置
１００４ 第１の電極構造体
１０１０ パルス電源
１０１２ 第１の電極
１０２０ 第１の対向面
１００６ 搬送機構
１０３６ 第２の電極構造体
１０５０ 第２の対向面
１０４０ 処理ガス供給体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物の表面の一部を占める被処理領域を処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、被処理物（バンクＢまで形成されたガラス基板２）の表面の一部を占める被処理領域（凹部９）を処理するプラズマ処理装置（表面処理装置３０）に関する。特許文献１のプラズマ処理装置は、被処理物を支持する支持面を持つ第１の電極（載置台３２）と、第２の電極（高周波印加電極４０）と、被処理物と第２の電極との間に挿入され被処理領域の平面形状に応じた平面形状を有する第３の電極（パターン電極膜３６）とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７３４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のプラズマ処理装置では、被処理物が大型化すると、電極が対向する面積が広くなるため、放電の均一性が劣化し、被処理物の被処理領域が均一に処理されない。
【０００５】
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、被処理物の被処理領域が均一に処理されるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため以下の手段が提供される。
【０００７】
第１のプラズマ処理装置は、被処理物の表面の被処理領域の平面形状に応じた平面形状を有する第１の対向面を持つ第１の電極を備え被処理物を支持する支持面を持つ第１の電極構造体と、線状の第２の対向面を持つ第２の電極を備える第２の電極構造体と、一の出力端が前記第１の電極に接続され他の出力端が前記第２の電極に接続された電源と、前記第１の対向面と前記第２の対向面とが対向する対向位置を経由して前記第２の対向面が延在する方向とは異なる方向へ前記第１の電極構造体に対して前記第２の電極構造体を相対移動させる搬送機構と、前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置が前記対向位置にあるときの前記第１の電極構造体と前記第２の電極構造体との間隙に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、を備える。
【０００８】
第２のプラズマ処理装置は、第１のプラズマ処理装置において、前記第１の対向面と前記第２の対向面との対向面積が広くなるほど前記電源の出力を増加させる出力調整機構、をさらに備える。
【０００９】
第３のプラズマ処理装置は、第２のプラズマ処理装置において、前記出力調整機構は、前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置を検出する相対位置検出器と、前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置と前記第１の対向面と前記第２の対向面との対向面積との関係を特定する情報を記憶する記憶装置と、前記相対位置検出器の検出結果を取得し前記記憶装置から相対位置と対向面積との関係を特定する情報を読み出し前記電源の出力を制御する制御部と、を備える。
【００１０】
第４のプラズマ処理装置は、第２のプラズマ処理装置において、前記電源はパルス電源であり、前記出力調整機構は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電気パルスのピーク電圧を検出するピーク電圧検出器と、前記ピーク電圧検出器の検出結果を取得し前記電源の出力を制御する制御器と、を備える。
【００１１】
第５のプラズマ処理装置は、第２のプラズマ処理装置において、前記出力調整機構は、前記間隙から放射されるプラズマ光を検出する光検出器と、前記光検出器の検出結果を取得し前記電源の出力を制御する制御部と、を備える。
【００１２】
第６のプラズマ処理装置は、第５のプラズマ処理装置において、前記光検出器は、プラズマ光の強度及び広がりを検出し、前記制御部は、プラズマ光の強度が強くなるほど前記電源の出力を増加させプラズマ光の広がりが広くなるほど前記電源の出力を増加させる。
【００１３】
第７のプラズマ処理装置は、第１のプラズマ処理装置において、前記電源は、パルス電源である。
【００１４】
第８のプラズマ処理装置は、第７のプラズマ処理装置において、前記パルス電源は、誘導エネルギー蓄積型である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１の電極の第１の対向面と第２の電極の第２の対向面との対向面積が狭くなるので、放電の均一性が向上し、被処理物の被処理領域が均一に処理される。
【００１６】
請求項２ないし請求項６の発明によれば、第１の電極の第１の対向面と第２の電極の第２の対向面とが対向する領域の単位面積あたりの電源の出力の変動が減少し、被処理物の被処理領域がさらに均一に処理される。
【００１７】
請求項８の発明によれば、第１の電極構造体と第２の電極構造体との間隙にストリーマ放電が発生するので、被処理物の被処理領域がさらに均一に処理される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態のプラズマ処理装置の斜視図である。
【図２】ワークの斜視図である。
【図３】第１の電極構造体の斜視図である。
【図４】リアクタの断面図である。
【図５】第２の電極構造体の斜視図である。
【図６】処理ガス供給体の斜視図である。
【図７】ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの概略の波形を示す図である。
【図８】ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの概略の波形を示す図である。
【図９】ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの概略の波形を示す図である。
【図１０】ＩＥＳ電源の回路図である。
【図１１】ストリーマ放電の状態を示す模式図である。
【図１２】ストリーマ放電の状態を示す模式図である。
【図１３】第２実施形態の出力調整機構のブロック図である。
【図１４】第３実施形態の出力調整機構のブロック図である。
【図１５】ピークホールド回路の回路図である。
【図１６】電圧比較回路の回路図である。
【図１７】第４実施形態の出力調整機構のブロック図である。
【図１８】第５実施形態の第２の電極構造体の斜視図である。
【図１９】第６実施形態の第１の電極構造体の斜視図である。
【図２０】第７実施形態の第１の電極構造体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（１．第１実施形態）
（プラズマ処理装置１００２の概略）
第１実施形態は、ワーク１９０２の上面１９０４の一部を占める被処理領域１９０８を処理するプラズマ処理装置１００２に関する。第１実施形態のプラズマ処理装置１００２は、被処理領域１９０８の平面形状と同一の平面形状を有する第１の対向面１０２０を持つ第１の電極１０１２を備える第１の電極構造体１００４に支持されたワーク１９０２を線状の第２の対向面１０５０を持つ第２の電極１０４６を備える第２の電極構造体１０３６で走査する。また、プラズマ処理装置１００２は、第２の電極構造体１０３６でワーク１９０２の上面１９０４を走査しながら第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に電気パルスを印加し、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８にプラズマを発生させ、ワーク１９０２の上面１９０４にプラズマを作用させる。このとき、第１の対向面１０２０と第２の対向面１０５０とが対向する領域に選択的に放電が起こるので、ワーク１９０２の被処理領域１９０８が選択的に処理される。
【００２０】
（プラズマ処理装置１００２の構造）
図１は、第１実施形態のプラズマ処理装置１００２の模式図である。図１は、プラズマ処理装置１００２の斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、プラズマ処理装置１００２は、ワーク１９０２を支持する第１の電極構造体１００４と、第１の電極構造体１００４を搬送する搬送機構１００６と、ワーク１９０２の上面１９０４を処理するリアクタ１００８と、リアクタ１００８に電気パルスを供給するパルス電源１０１０と、を備える。後述する利点は失われるものの、パルス電源１０１０に変えて高周波電源を採用してもよい。
【００２２】
（ワーク１９０２及び処理の目的）
図２は、プラズマ処理装置１００２により処理されるワーク１９０２の模式図である。図２は、ワーク１９０２の斜視図である。ワーク１９０２は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板である。
【００２３】
図２に示すように、ワーク１９０２は、矩形板形状を有する。ワーク１９０２の上面１９０４には発光層１９０６が縦方向及び横方向に規則的に配列される。
【００２４】
プラズマ処理装置１００２は、ワーク１９０２の上面１９０４の発光層１９０６が形成されていない格子形状の被処理領域１９０８を処理し、被処理領域１９０８のぬれ性を向上する。
【００２５】
ワーク１９０２は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板に制限されない。したがって、ワーク１９０２が、半導体基板、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板以外のガラス基板等であってもよい。
【００２６】
被処理領域１９０８の平面形状も格子形状に制限されない。したがって、被処理領域１９０８の平面形状は任意である。
【００２７】
処理の目的もぬれ性の向上に制限されない。したがって、表面に付着した汚染を除去するクリーニング、表面を侵食するエッチング、表面に形成されたフッ素化合物膜その他の膜を灰化するアッシング等を目的としてもよい。
【００２８】
（第１の電極構造体１００４）
図３は、第１の電極構造体１００４の模式図である。図３は、第１の電極構造体１００４の斜視図である。「電極構造体」とは、少なくとも電極を含み、必要に応じて誘電体バリア等が付加された構造体である。
【００２９】
図３に示すように、第１の電極構造体１００４は、板形状を有する。第１の電極構造体１００４は、第１の電極１０１２と、第１の電極１０１２を保持するホルダ１０１４と、第１の電極１０１２の第１の対向面（上面）１０２０を覆う第１の誘電体バリア１０１６とを備える。ホルダ１０１４と第１の誘電体バリア１０１６とを同一の絶縁材料で構成して一体化してもよい。ホルダ１０１４と第１の誘電体バリア１０１６とを一体化した場合、ホルダ１０１４と第１の誘電体バリア１０１６との一体物の中に第１の電極１０１２が埋設される。
【００３０】
第１の電極１０１２は、アルミニウム、銅、ステンレス等の導電材料からなる。第１の電極１０１２は、板形状又は膜形状を有する。第１の電極１０１２の平面形状は、ワーク１９０２の被処理領域１９０８の平面形状に応じた平面形状、すなわち、格子形状である。第１の電極１０１２は、ワーク１９０２の下面１９１０に接する支持領域１０１８の全部を占める全面電極ではなくワーク１９０２の支持領域１０１８の一部を占める部分電極である。
【００３１】
第１の電極１０１２の平面形状については、放電に主に寄与する第１の対向面１０２０の平面形状が重要である。しがって、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０がワーク１９０２の被処理領域１９０８の平面形状に応じた平面形状を有し、ワーク１９０２の支持領域１０１８の一部を占めていれば、十分である。第１の対向面１０２０は、平坦であることが望ましい。
【００３２】
ホルダ１０１４は、ガラス、アルミナ等の絶縁材料からなる。ホルダ１０１４は、板形状を有する。第１の電極１０１２が板形状を有する場合、ホルダ１０１４の上面１０２２には、第１の電極１０１２と略同一の立体形状を有する収容穴１０２４が形成される（図４参照）。収容穴１０２４には、第１の電極１０１２が収容される。第１の電極１０１２が収容穴１０２４に収容された状態においては、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０とホルダ１０１４の上面１０２２の収容穴１０２４が形成されない部分とは平坦な同一平面を構成する。
【００３３】
第１の誘電体バリア１０１６は、ガラス、アルミナ等の絶縁材料からなる。第１の誘電体バリア１０１６は、板形状を有する。第１の誘電体バリア１０１６は、ホルダ１０１４と同一の平面形状を有する。第１の誘電体バリア１０１６は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０及びホルダ１０１４の上面１０２２に載置される。第１の誘電体バリア１０１６により、第１の電極１０１２が保護され、アーク放電の発生が抑制される。
【００３４】
第１の誘電体バリア１０１６の上面（第１の電極構造体１００４の上面）１０２５は、平坦になっている。なお、第１の誘電体バリア１０１６の上面１０２５の全体が平坦である必要はなく、支持領域１０１８が平坦であれば足りる。これにより、下面１９１０が平坦なワーク１９０２が第１の誘電体バリア１０１６の上面１０２５に適切に支持される。ワーク１９０２の下面１９１０が平坦でない場合は、第１の誘電体バリア１０１６の上面１０２５の支持領域１０１８は、ワーク１９０２の下面１９１０の凹凸と反対の凹凸を有する。
【００３５】
第１の誘電体バリア１０１６の板厚は、０．５〜５ｍｍであることが望ましい。第１の誘電体バリア１０１６の板厚がこの範囲を下回ると、アーク放電が発生しやすくなる傾向があるからであり、この範囲を上回ると、第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間の静電容量が増加して第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に立ち上がりの速い電気パルスを印加することが難しくなる傾向があるからである。
【００３６】
（搬送機構１００６）
図１に示すように、搬送機構１００６は、リアクタ１００８の外部の搬送開始位置１０２６からリアクタ１００８の搬入口１０２８、リアクタ１００８の内部及びリアクタ１００８の搬出口１０３０（図４参照）を経てリアクタ１００８の外部の搬送終了位置１０３２まで、ワーク１９０２が載置された第１の電極構造体１００４を直線搬送する。
【００３７】
搬送機構１００６は、第１の電極構造体１００４が載置される長尺のキャリア１０３４を搬送開始位置１０２６から搬入口１０２８、リアクタ１００８の内部及び搬出口１０３０を経て搬送終了位置１０３２まで延在させ、キャリア１０３４を延在方向に走行させる。搬送開始位置１０２６から搬入口１０２８、リアクタ１００８の内部及び搬出口１０３０を経て搬送終了位置１０３２まで延在するレール等の案内部材に沿って第１の電極構造体１００４が載置される非長尺のキャリア又は第１の電極構造体１００４そのものを移動させる搬送機構も採用される。
【００３８】
ワーク１９０２を載置した２個以上の第１の電極構造体１００４を搬送方向に配列し、複数のワーク１９０２を連続して処理してもよい。また、１個の第１の電極構造体１００４に２個以上のワーク１９０２を載置してもよい。
【００３９】
（リアクタ１００８）
図４は、リアクタ１００８の模式図である。図４は、リアクタ１００８の断面図である。
【００４０】
図４に示すように、リアクタ１００８は、第２の電極構造体１０３６と、第２の電極構造体１０３６の下方を通過する第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８に処理ガスを供給する処理ガス供給体１０４０と、第２の電極構造体１０３６と処理ガス供給体１０４０との距離を調整する距離調整体１０４２と、これらを収容するハウジング１０４４とを備える。
【００４１】
（第２の電極構造体１０３６）
図５は、第２の電極構造体１０３６の模式図である。図５は、第２の電極構造体１０３６の斜視図である。
【００４２】
図５に示すように、第２の電極構造体１０３６は、板形状を有する。第２の電極構造体１０３６は、第２の電極１０４６と、第２の電極１０４６の表面を覆う第２の誘電体バリア１０４８とを備える。
【００４３】
第２の電極１０４６は、アルミニウム、銅、ステンレス等の導電材料からなる。第２の電極１０４６は、板形状を有する。第２の電極１０４６は、第１の電極１０１２と垂直に設置される。したがって、第２の電極１０４６の第２の対向面（下端面）１０５０は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と平行な方向に延在する線状の細長面となる。「線状の細長面」とは、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と平行で第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０の延在方向と垂直な方向について、第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０の寸法が、少なくとも第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０の寸法より小さく、望ましくは第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０の寸法の１／１０以下であることをいう。これにより、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０との対向面積が狭くなるので、放電の均一性が向上する。また、ワーク１０９２の上面１０９４は、第２の電極構造体１０３６で走査されるので、被処理領域１９０８の全体が処理される。この結果、ワーク１０９２の被処理領域１９０８の全体が均一に処理される。
【００４４】
「走査」とは、ワーク１０９２の上面１０９４に沿って第２の電極構造体１０３６をワーク１０９２の上面１０９４に対して相対移動させることをいう。「対向」とは、第１の対向面１０２０の法線方向から見たときに第１の対向面１０２０と第２の対向面とが重なることをいい、「対向面積」とは、そのように重なる領域の面積をいう。
【００４５】
第２の電極１０４６の板厚は、１〜２０ｍｍであることが望ましい。
【００４６】
第２の誘電体バリア１０４８は、ガラス、アルミナ等の絶縁材料からなる。第２の誘電体バリア１０４８は、細長矩形形状の開口を上面に有する鞘形状を有する。第２の誘電体バリア１０４８には、第２の電極１０４６と略同一の立体形状を有する収容穴１０３７が形成される（図４参照）。収容穴１０３７には、第２の誘電体バリア１０４８の主面に平行に第２の電極１０４６が収容される。図５に示す第２の誘電体バリア１０４８は、第２の電極１０４６の全体を収容しているが、放電の発生に主に寄与するのは第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０であるので、第２の誘電体バリア１０４８に収容されているのが第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０の近傍のみであっても問題はない。第２の誘電体バリア１０４８により、第２の電極１０４６が保護され、アーク放電の発生が抑制される。
【００４７】
第２の誘電体バリア１０４８の第２の対向面１０５０を覆う部分の厚さは、０．５〜５ｍｍであることが望ましい。第２の誘電体バリア１０４８の厚さがこの範囲を下回ると、アーク放電が発生しやすくなる傾向があるからであり、この範囲を上回ると、第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間の静電容量が増加して第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に立ち上がりの速い電気パルスを印加することが難しくなる傾向があるからである。
【００４８】
図４は、リアクタ１００８が備える第２の電極構造体１０３６の数が２個である場合を示しているが、第２の電極構造体１０３６の数を増減してもよい。
【００４９】
（第１の電極構造体１００４の搬送方向）
第１の電極構造体１００４の搬送方向は、第２の電極１０４０の第２の対向面１０５０の延在方向とは異なる方向であり、第２の電極１０４０の第２の対向面１０５０の延在方向とは９０°異なる方向であることが望ましい。ワーク１９０２を支持する第１の電極構造体１００４が搬送機構１００６により搬送されると、ワーク１９０２を支持する第１の電極構造体１００４が第２の電極構造体１０３６の下方、すなわち、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０とが上下に離隔して対向する対向位置を経由して移動し、第２の電極構造体１０３６でワーク１９０２の上面１９１０が走査される。
【００５０】
第１の電極構造体１００４を搬送することに代えて、第２の電極構造体１０３６を搬送することにより、又は、第１の電極構造体１００４及び第２の電極構造体１０３６を搬送することにより、第１の電極構造体１００４に対して第２の電極構造体１０３６を相対移動させてもよい。これらの場合、第１の電極構造体１００４に対する第２の電極構造体１０３６の相対移動方向は、第２の電極１０４０の第２の対向面１０５０の延在方向とは異なる方向であり、第２の電極１０４０の第２の対向面１０５０の延在方向とは９０°異なる方向であることが望ましい。
【００５１】
また、第１の電極構造体１００４の搬送方向は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と平行な方向である。これにより、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０との間隔が一定に維持され、ワーク１９０２が均一に処理される。
【００５２】
（処理ガス供給体１０４０）
図６は、処理ガス供給体１０４０の模式図である。図６は、処理ガス供給体１０４０の斜視図である。
【００５３】
図６に示すように、処理ガス供給体１０４０は、略直方体の外形形状を有し、その内部には、処理ガスを滞留させるガス溜り１０５２と、上面１０５４からガス溜り１０５２へ処理ガスを導く流路１０５６と、ガス溜り１０５２から下面１０５８へ処理ガスを導く流路１０６０とが形成される。また、処理ガス供給体１０４０の内部には、ガス溜り１０５２に接してシャワー板１０６２が設置される。シャワー板１０６２には、直径が０．１〜１ｍｍの貫通孔が１〜２０ｍｍ間隔で規則的に形成される。シャワー板１０６２に代えて、貫通孔が多数形成された圧損部材、例えば、メッシュの積層体やセラミックスの多孔質体を採用してもよい。
【００５４】
処理ガス供給体１０４０は、処理ガスの供給源から供給された処理ガスに流路１０５６、ガス溜り１０５２、シャワー板１０６２及び流路１０６０を順次通過させて処理ガスの流れを均一化した上でスリット形状を有する吹き出し口１０６４から処理ガスを噴出する。これにより、第２の電極構造体１０３６の下方にある第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８、すなわち、第１の電極構造体１０１２に対する第２の電極構造体１０４６の相対位置が第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０とが対向する対向位置にあるときの第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８に処理ガスが供給される。
【００５５】
（距離調整体１０４２）
距離調整体１０４２は、ガラス、アルミナ等の剛性の高い絶縁材料からなる。距離調整体１０４２は、直方体形状を有する。距離調整体１０４２により、吹き出し口１０６４と間隙１０３８との距離が離れるので、処理ガスが間隙１０３８に到達するまでに処理ガスの流れが均一化し、ワーク１９０２の被処理領域１９０８が均一に処理される。
【００５６】
（処理ガスの組成）
処理ガスは、窒素ガスを主成分とするガスであることが望ましく、窒素ガスのみからなるガス又は窒素ガス及び酸素ガスからなる混合ガスであることが望ましい。窒素ガス及び酸素ガスからなる混合ガスを処理ガスとする場合、全体に占める酸素ガスの含有量が体積百分率で１−４％であることが望ましい。酸素ガスの含有量がこの範囲内であれば、処理の効率が向上するからである。リアクタ１００８の内部の圧力は、大気圧近傍であればよい。
【００５７】
（誘電体バリアの省略）
図４に示すリアクタ１００８においては、第１の電極構造体１００４及び第２の電極構造体１０３６の両方が誘電体バリアを備えているが、第１の電極構造体１００４及び第２の電極構造体１０３６の片方のみが誘電体バリアを備えるようにしてもよい。
【００５８】
（パルス電源１０１０の形式）
パルス電源１０１０は、アーク放電を発生させることなくストリーマ放電を発生させる電気パルスを第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に印加する電源であれば特に制限されないが、誘導性素子に磁界の形で蓄積したエネルギーを短時間で放出する誘導エネルギー蓄積型（ＩＥＳ；Inductive Energy Storage）の電源（以下では、「ＩＥＳ電源」という）であることが望ましい。これは、ＩＥＳ電源は、容量性素子に電界の形で蓄積したエネルギーを短時間で放出する静電エネルギー蓄積型（ＣＥＳ；Capacitive Energy Storage）の電源（以下では、「ＣＥＳ電源」という）と比較して、著しく大きいエネルギーをリアクタ１００８に投入することができるからである。典型的には、電極構造が同じならば、ＩＥＳ電源を採用した場合、プラズマを生成する反応に使われる１パルスあたりのエネルギー（以下では、「１パルスエネルギー」という）は、ＣＥＳ電源を採用した場合よりも概ね１桁大きくなる。ＩＥＳ電源とＣＥＳ電源とのこの相違は、ＩＥＳ電源が発生する電気パルスは電圧の上昇が急激であるのに対して、ＣＥＳ電源が発生する電気パルスは電圧の上昇が緩慢であることにより生じる。すなわち、ＩＥＳ電源を採用した場合、電圧が十分に上昇してから放電が始まり、１パルスエネルギーが十分に大きくなるのに対して、ＣＥＳ電源を採用した場合、電圧が十分に上昇しないうちに放電が始まり、１パルスエネルギーが十分に大きくならないことにより生じる。
【００５９】
図７〜図９は、ＩＥＳ電源が発生する電気パルス（以下では、「ＩＥＳパルス」という）及びＣＥＳ電源が発生する電気パルス（以下では「ＣＥＳパルス」という）の概略の波形を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ、ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの電圧波形、図８（ａ）及び図８（ｂ）は、それぞれ、ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの電流波形、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ、ＩＥＳパルス及びＣＥＳパルスの電圧と電流との積の波形を示す図である。
【００６０】
１パルスエネルギーは、図９に示す電圧と電流との積を時間で積分することにより算出される。図７及び図８に示すように、電流は、電圧の上昇とほぼ同期して正方向に流れ、電圧の下降とほぼ同期して負方向に流れるので、１パルスエネルギーは、図９における波形が正になる領域Ａの面積から波形が負になる領域Ｂの面積を減じた面積に比例する。
【００６１】
（スイッチング素子）
ＩＥＳ電源としては、誘導性素子への電流の供給を制御するスイッチング素子として静電誘導型サイリスタ（以下では、「ＳＩサイリスタ」という）を用いた電源を採用することが望ましい。ＳＩサイリスタをスイッチング素子として用いることにより、立ち上がりの速い電気パルスが発生するので、上述のストリーマ放電が容易に発生する。ＳＩサイリスタをスイッチング素子として用いることにより立ち上がりの速い電気パルスが発生するのは、ＳＩサイリスタは、ゲートが絶縁されておらずゲートからキャリアが高速に引き抜かれるので、高速にターンオフするからである。ＩＥＳ電源の動作原理等の詳細は、例えば、飯田克二、佐久間健：「ＳＩサイリスタによる極短パルス発生回路（ＩＥＳ回路）」、ＳＩデバイスシンポジウム講演論文集、Ｖｏｌ．１５，Ｐａｇｅ．４０−４５（２００２年６月１４日発行）に記載されている。
【００６２】
（ＩＥＳ電源１１００）
図１０は、パルス電源１０１０に好適に用いられる、ＳＩサイリスタ１１０８をスイッチング素子として用いたＩＥＳ電源１１００の回路図である。もちろん、図１０に示す回路図は一例にすぎず、必要に応じて変形される。
【００６３】
図１０に示すように、ＩＥＳ電源１１００は、電気エネルギーを供給する直流電源１１０２と直流電源１１０２の放電能力を強化するキャパシタ１１０４とを備える。
【００６４】
直流電源１１０２の電圧は、ＩＥＳ電源１１００が発生させる電気パルスのピーク電圧より著しく低い電圧であることが許容される。例えば、後述する昇圧トランス１１０６の１次側のピーク電圧が４ｋＶに達しても、直流電源１１０２の電圧は数１０〜数１００Ｖで足りる。この電圧の下限は後述するＳＩサイリスタ１１０８のラッチング電圧によって決まる。ＩＥＳ電源１１００は、このような低電圧の直流電源１１０２を電気エネルギー源として利用するので、小型、低コストに構築される。
【００６５】
キャパシタ１１０４は、直流電源１１０２と並列に接続される。キャパシタ１１０４は、直流電源１１０２のインピーダンスを見かけ上低下させることにより直流電源１１０２の放電能力を強化する。
【００６６】
ＩＥＳ電源１１００は、さらに、昇圧トランス１１０６、ＳＩサイリスタ１１０８、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)１１１０、ゲート駆動回路１１１２及びダイオード１１１４を備える。
【００６７】
ＩＥＳ電源１１００では、直流電源１１０２と、昇圧トランス１１０６の１次側と、ＳＩサイリスタ１１０８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間と、ＭＯＳＦＥＴ１１１０のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間とが直列接続される。すなわち、昇圧トランス１１０６の１次側の一端が直流電源１１０２の正極に、昇圧トランス１１０６の１次側の他端がＳＩサイリスタ１１０８のアノードに、ＳＩサイリスタ１１０８のカソード（Ｋ）がＭＯＳＦＥＴ１１１０のドレイン（Ｄ）に、ＭＯＳＦＥＴ１１１０のソース（Ｓ）が直流電源１１０２の負極に接続される。これにより、直流電源１１０２からこれらの回路素子に電流が供給される。また、ＩＥＳ電源１１００では、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）がダイオード１１１４を介して昇圧トランス１１０６の１次側の一端と並列接続される。すなわち、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）がダイオード１１１４のアノード（Ａ）に、ダイオード１１１４のカソード（Ｋ）が昇圧トランス１１０６の１次側の一端（直流電源１１０２の正極）に接続される。ＦＥＴのゲート（Ｇ）・ソース（Ｓ）間には、ゲート駆動回路１１１２が接続される。
【００６８】
昇圧トランス１１０６は、１次側に与えられた電気パルスをさらに昇圧して２次側に出力する。昇圧トランス１１０６の１次側は自己インダクタンスを有する誘導性素子になっている。
【００６９】
昇圧トランス１１０６の２次側には負荷１１１６が接続される。すなわち、昇圧トランス１１０６の２次側の一の出力端は第１の電極１０１２に接続され、他の出力端は第２の電極１０４６に接続される。第１の電極１０１２は接地され、電気パルスが単極性である場合、第２の電極１１３６には正パルスが印加される。
【００７０】
ＳＩサイリスタ１１０８は、ゲート（Ｇ）に与えられる信号に応答してターンオン及びターンオフされる。
【００７１】
ＭＯＳＦＥＴ１１１０は、ゲート駆動回路１１１２から与えられる信号に応答してドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間の導通状態が変化するスイッチング素子である。ＭＯＳＦＥＴ１１１０のオン電圧ないしはオン抵抗は低いことが望ましい。また、ＭＯＳＦＥＴ１１１０の耐圧は直流電源１１０２の電圧より高いことを要する。
【００７２】
ダイオード１１１４は、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）に正バイアスを与えた場合に流れる電流を阻止するため、すなわち、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）に正バイアスを与えた場合にＳＩサイリスタ１１０８が電流駆動とならないようにするために設けられる。
【００７３】
（ＩＥＳ電源１１００の動作の概略）
ＩＥＳ電源１１００に電気パルスを発生させる場合、まず、ゲート駆動回路１１１２からＭＯＳＦＥＴ１１１０のゲートにオン信号を与え、ＭＯＳＦＥＴ１１１０のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間を導通状態にする。すると、ＳＩサイリスタ１１０８はノーマリオン型のスイッチング素子であってＳＩサイリスタ１１０８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間は導通状態となっているので、昇圧トランス１１０６の１次側に電流が流れる。この状態においては、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）に正バイアスが与えられるので、ＳＩサイリスタ１１０８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間の導通状態は維持される。
【００７４】
続いて、ゲート駆動回路１１１２からＭＯＳＦＥＴ１１１０へオン信号を与えることを中止し、ＭＯＳＦＥＴ１１１０のドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間を非導通状態にする。すると、ＳＩサイリスタ１１０８のゲート（Ｇ）からキャリアが電流駆動により高速に排出されＳＩサイリスタ１１０８のアノード（Ａ）・カソード（Ｋ）間が非導通状態となるので、昇圧トランス１１０６の１次側への電流の流入が高速に停止される。これにより、昇圧トランス１１０６の１次側には誘導起電力が発生し、昇圧トランス１１０６の２次側に高圧が発生する。
【００７５】
（処理の原理）
プラズマ処理装置１００２は、第１の電極１０１２と第２の電極１０３８との間への立ち上がりの速い電気パルスの繰り返しの印加により第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８にストリーマ放電を発生させる。
【００７６】
ストリーマ放電を発生させることによりワーク１９０２の上面１９０４が処理されるのは、主に、パルス電界、窒素ラジカル及び短波長紫外線がワーク１９０２の上面１９０４に複合的に作用することによる。ストリーマ放電の状態等によっては、パルス電界、窒素ラジカル及び短波長紫外線の３個の要素のうちの１個又は２個の要素のみが処理に支配的に寄与する場合もありうる。
【００７７】
（窒素ラジカルの作用）
ストリーマ放電を間隙１０３８に発生させると、活性が極めて高い窒素ラジカルを含むプラズマが間隙１０３８に生成する。したがって、ストリーマ放電を発生させると、窒素ラジカルが表面層１９１２に化学的に作用し、表面層１９１２が処理される。
【００７８】
処理に利用する化学種として窒素ラジカルを選択した理由、すなわち、窒素ガスを主成分とする処理ガス中でプラズマを生成させた理由は、窒素ラジカルの活性が極めて高いことによる。このことは、窒素分子の解離エネルギーが９．７６ｅＶと極めて高いことからも明らかである。また、３重項窒素（3Σu）のラジカルの寿命が１０ミリ秒に達することも、効率的な改質に寄与している。
【００７９】
加えて、窒素ガスは、低価格で容易に入手することができ取り扱いも容易であることも、処理に利用する活性種として窒素ラジカルを選択した理由のひとつとなっている。
【００８０】
（短波長紫外線の作用）
ストリーマ放電を間隙１０３８に発生させると、ストリーマ放電に起因して処理ガスが短波長紫外線を発する。したがって、ストリーマ放電を発生させると、短波長紫外線が表面層１９１２に光化学的に作用し、表面層１９１２が処理される。
【００８１】
「短波長紫外線」とは、１００〜２８０ｎｍの波長成分を主に含む紫外線であって、「遠赤外線」又は「ＵＶ−Ｃ」とも呼ばれる。短波長紫外線を作用させるのは、短波長紫外線は、ワーク１９０２の奥深くまで浸透しないので、極めて薄い表面層１９１２のみに集中して光化学的な作用を与えるからである。
【００８２】
（ストリーマ放電）
図１１は、第１の電極１０１２を陰極、第２の電極１０４６を陽極として第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に電気パルスを印加したときに間隙１０３８に発生するストリーマ放電の状態を示す模式図である。ストリーマ放電を発生させる電気パルスは、ピーク電圧が概ね１０〜１００ｋＶ、半値幅ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）が概ね１００〜５００００ｎｓ、立ち上がり時の電圧の時間上昇率ｄＶ／ｄｔが概ね１〜５００ｋＶ／μｓ、周波数が概ね１〜５０ｋＨｚの電気パルスである。電気パルスは、極性が変化しない単極性の電気パルスであるが、極性が交互に変化する両極性の電気パルスであってもよい。
【００８３】
ストリーマ放電が間隙１０３８に発生しているときには、図１１に示すように、第２の電極構造体１０３６から第１の電極構造体１００４へ向かうが第１の電極構造体１００４には達しないストリーマ１９３０が成長しており、第２の電極構造体１０３６の下面から第１の電極構造体１００４の上面に向かって末広がりになる薄紫色の発光が観察される。ストリーマ１９３０が「第１の電極構造体１００４には達しない」とは、アーク放電の発生に至る前に電気パルスの印加を停止することを意味している。
【００８４】
また、図１２に示すような枝分かれした長いストリーマ１９３０が成長する前に電気パルスの印加を停止することも望ましい。すなわち、第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に半値幅ＦＷＨＭが概ね１００〜５００００ｎｓの電気パルスを印加し、図１２に示すように短いストリーマ１９６が散点するストリーマ放電を間隙１０３８に発生させることも望ましい。ストリーマの成長の初期状態で電気パルスの印加を停止した微細なストリーマ放電は、放電の均一性に優れているので、微細なストリーマ放電を発生させると、ワーク１９０２の被処理領域１９１０が均一に処理され、不均一な放電による局所的なワーク１９０２の損傷が抑制される。
【００８５】
上述の説明において半値幅等の範囲を「概ね」としているのは、第１の電極構造体１００４及び第２の電極構造体１０３６の構造及び材質、間隙１０３８の間隔、処理ガスの圧力等のプラズマ処理装置１００２の具体的な構成によっては、ストリーマ放電が発生する半値幅等の範囲が上述の範囲よりも広くなる場合があるからである。したがって、放電がストリーマ放電になっているか否かは、実際の放電を観察して判断することが望ましい。
【００８６】
（２．第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態のプラズマ処理装置１００２に望ましくは付加される出力調整機構２３００に関する。第２実施形態の出力調整機構２３００は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４８の第２の対向面１０５０との対向面積Ｓが広くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷを増加させる。これにより、第２の電極構造体１０３６でワーク１９０２の上面１９０４を走査するときに、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極１０４８の第２の対向面１０５０とが対向する領域の単位面積あたりのパルス電源１０１０の出力ＰＷ／Ｓの変動が減少し、ワーク１９０２の被処理領域１９１０が均一に処理される。
【００８７】
図１３は、第２実施形態の出力調整機構２３００のブロック図である。
【００８８】
図１３に示すように、出力調整機構２３００は、第１の電極構造体１００４に対する第２の電極構造体１０３６の相対位置ＰＳを検出する相対位置検出器２３０２と、相対位置ＰＳと対向面積Ｓとの関係を特定する情報を記憶する記憶装置２３０４と、パルス電源１０１０の出力ＰＷを制御する制御部２３０６とを備える。
【００８９】
相対位置検出器２３０２は、第１の電極構造体１００４そのもの又は第１の電極構造体１００４が載置されるキャリアの位置をエンコーダ、ポテンショメータ等で測定することにより相対位置ＰＳを検出する。もちろん、第２の電極構造体１０３６を搬送する場合は、相対位置検出器２３０２は第２の電極構造体１０３６の位置を測定する。搬送機構１００６の動力源をステッピングモータとしステッピングモータへ与える駆動パルスを計数することにより相対位置ＰＳを検出してもよい。搬送機構１００６が搬送を開始してからの経過時間を測定することにより相対位置ＰＳを検出してもよい。
【００９０】
記憶装置２３０４は、半導体メモリ、ディスクドライブ等である。相対位置ＰＳと対向面積Ｓとの関係を特定する情報は、例えば、相対位置ＰＳと対向面積Ｓとの対応を記述したテーブルとして記憶装置２３０４にあらかじめ記憶される。
【００９１】
制御部２３０６は、相対位置検出器２３０２の検出結果を取得するとともに相対位置ＰＳと対向面積Ｓとの関係を特定する情報を記憶装置２３０４から読み出し対向面積Ｓが広くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷが増加するようにパルス電源１０１０を制御する。パルス電源１０１０にＩＥＳ電源１１００を採用した場合、ゲート駆動回路１１１２がＭＯＳＦＥＴ１１１０へ与えるオン信号の長さを調整することにより、昇圧トランス１１０６に蓄積されるエネルギーの大きさが調整され、パルス電源１０１０の出力が調整される。
【００９２】
制御部２３０６の当該機能は、組み込みコンピュータに制御プログラムを実行させることにより実現される。当該機能の一部又は全部を専用のハードウエアによって実現してもよい。
【００９３】
（３．第３実施形態）
第３実施形態は、第２実施形態の出力調整機構２３００に代えて採用される出力調整機構３３００に関する。
【００９４】
図１４は、第３実施形態の出力調整機構３３００のブロック図である。
【００９５】
図１４に示すように、出力調整機構３３００は、電気パルスのピーク電圧を検出するピーク電圧検出器３３１０と、パルス電源１０１０の出力ＰＷを制御する制御部３３１２とを備える。
【００９６】
ピーク電圧検出器３３１０の入力は、第１の電極１０１２及び第２の電極１０４６に接続され、ピーク電圧検出器３３１０の出力からは、電気パルスのピーク電圧に応じた信号が出力される。ピーク電圧検出器３３１０は、第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間に印加される電気パルスのピーク電圧を検出する。
【００９７】
図１５は、ピーク電圧検出器３３１０として採用されるピークホールド回路３３１４の回路図である。
【００９８】
ピークホールド回路３３１４においては、電圧保持用のキャパシタ３３１６と放電用の抵抗３３１８との並列接続体の一端が逆流防止用のダイオード３３２０を介して入力３３２４の一端に接続され、並列接続体の他端が入力３３２４の他端に接続される。また、並列接続体の一端が出力３３２６の一端に接続され、並列接続体の他端が出力３３２６の他端に接続される。ダイオード３３２０のアノードは入力３３２４の一端に接続され、ダイオード３３２０のカソードは並列接続体の一端に接続される。キャパシタ３３１５の容量値及び抵抗３３１８の抵抗値は、並列接続体の時定数が電気パルスの周期の数倍〜数１００倍となるように決定される。図１５に示すピークホールド回路３３１４に代えて、オペアンプ等を含むより複雑なピークホールド回路も採用される。
【００９９】
制御部３３１２は、ピーク電圧検出器３３１０の検出結果を取得し対向面積Ｓが広くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷが増加するようにパルス電源１０１０を制御する。制御部２３０６は、対向面積Ｓが広くなるほど第１の電極１０１２と第２の電極１０４６との間の静電容量が増加して電気パルスのピーク電圧が低くなることを利用して、ピーク電圧検出器３３１０により検出されたピーク電圧が低くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷを増加させる。パルス電源１０１０にＩＥＳ電源１１００を採用した場合、ゲート駆動回路１１１２がＭＯＳＦＥＴ１１１０に与えるオン信号の長さを調整することにより、昇圧トランス１１０６に蓄積されるエネルギーの大きさが調整され、パルス電源１０１０の出力ＰＷが調整される。
【０１００】
図１６は、制御部３３１２として採用される電圧比較回路３３２８の回路図である。電圧比較回路３３２８においては、コンパレータ３３３０の非反転入力が入力３３３２の一端に接続され、反転入力が定電圧源３３３４を介して入力３３３２の他端及び出力３３３６の他端に接続される。コンパレータ３３３０の出力は出力３３３６の一端に接続される。
【０１０１】
これにより、制御部３３１２は、ピーク電圧が定電圧源３３３４の電圧を下回ると正信号を出力し、ピーク電圧が定電圧源３３３４の電圧を下回ると負信号を出力する。ゲート駆動回路１１１２は、正信号が入力された場合よりも負信号が入力された場合の方がパルス電源１０１０の出力ＰＷが増加するようにＭＯＳＦＥＴ１１１０に与えるオン信号の長さを長くする。
【０１０２】
なお、コンパレータの数を２個以上に増やしてパルス電源１０１０の出力ＰＷを多段階に切り替えてもよい。また、ピーク電圧検出器３３１０の出力をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換してから制御プログラムを実行する組み込みコンピュータに与え、より詳細な制御を行ってもよい。
【０１０３】
（４．第４実施形態）
第４実施形態は、第２実施形態の出力調整機構２３００に代えて採用される出力調整機構４３００に関する。
【０１０４】
図１７は、第４実施形態の出力調整機構４３００のブロック図である。
【０１０５】
図１７に示すように、出力調整機構４３００は、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８から放射されるプラズマ光を検出する光検出器４３４２と、パルス電源１０１０の出力ＰＷを制御する制御部４３４４とを備える。
【０１０６】
光検出器４３４２の検出部は、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３８との間隙１０３８に向けられ、第１の電極構造体１００４と第２の電極構造体１０３６との間隙１０３８から放射されるプラズマ光を受光して当該プラズマ光に応じた信号を出力する。
【０１０７】
光検出器４３４２は、第２の電極１０４６の第２の対向面１０５０の延在方向に複数の光センサを配列し、当該延在方向の各位置から放射されたプラズマ光が複数の光センサの各々で検出されるように構成される。これにより、プラズマ光の強度だけでなく、当該延在方向のプラズマ光の広がりも検出される。光センサにフォトダイオード、フォトマルチプライヤー等の光電変換素子及び硫化カドミウムセル等の光依存性抵抗素子等がある。
【０１０８】
光検出器４３４２によるプラズマ光の検出の効率を向上するため、プラズマ光を集光する光学系を付加することも望ましい。
【０１０９】
制御部４３４４は、光検出器４３４２の検出結果を取得し対向面積Ｓが広くなるほどパルス電源１０１０の出力ＰＷが増加するようにパルス電源１０１０を制御する。制御部４３４４は、対向面積Ｓが広くなるほどプラズマ光の強度が強くなりプラズマ光の広がりが広くなることを利用して、プラズマ光の強度が強くなるほどパルス電源１０１０の出力を増加させ、プラズマ光の広がりが広くなるほどパルス電源１０１０の出力を増加させる。パルス電源１０１０にＩＥＳ電源１１００を採用した場合、ゲート駆動回路１１１２がＭＯＳＦＥＴ１１１０へ与えるオン信号の長さを調整することにより、昇圧トランス１１０６に蓄積されるエネルギーの大きさが調整され、パルス電源１０１０の出力が調整される。
【０１１０】
制御部４３４４の当該機能は、組み込みコンピュータに制御プログラムを実行させることにより実現される。当該機能の一部又は全部を専用のハードウエアによって実現してもよい。
【０１１１】
（５．第５実施形態）
第５実施形態は、第１実施形態の第２の電極構造体１０３６に代えて採用される第２の電極構造体５０３６に関する。
【０１１２】
図１８は、第５実施形態の第２の電極構造体５０３６の模式図である。図１８は、第２の電極構造体５０３６の斜視図である。
【０１１３】
図１８に示すように、板形状を有する第２の電極１０４６を鞘形状を有する第２の誘電体バリア１０４８で覆う第２の電極構造体１０３６に代えて、丸棒形状又は丸パイプ形状を有する第２の電極５０４６を丸パイプ形状を有する第２の誘電体バリア５０４８で覆う第２の電極構造体５０３６を採用してもよい。第２の電極構造体５０３６においても、第２の電極５０４６の第２の対向面（円筒外面の下側半分）５０５０は、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と平行な方向に延在する線状の細長面となるこれにより、第１の電極１０１２の第１の対向面１０２０と第２の電極５０４６の第２の対向面５０５０との対向面積が狭くなるので、放電の均一性が向上し、ワーク１９０２の被処理領域１９０８が均一に処理される。
【０１１４】
（６．第６実施形態）
第６実施形態は、第１実施形態の第１の電極構造体１００４に代えて採用される第１の電極構造体６００４に関する。
【０１１５】
図１９は、第６実施形態の第１の電極構造体６００４の模式図である。図１９は、第１の電極構造体６００４の斜視図である。
【０１１６】
図１９に示すように、第６実施形態の第１の電極構造体６００４は、第１実施形態の第１の電極構造体１００４の支持面に突起６００６を付加した構造を有する。突起６００６は、第１の電極６０１２の第１の対向面６０２０の平面位置とワーク１９０２の被処理領域１９０８の平面位置とを合わせたときにワーク１９０２の端面が当たる位置に形成される。これにより、ワーク１９０２の位置決めが容易になる。
【０１１７】
（７．第７実施形態）
第７実施形態は、第１実施形態の第１の電極構造体１００４に代えて採用される第１の電極構造体７００４に関する。
【０１１８】
図２０は、第７実施形態の第１の電極構造体７００４の模式図である。図２０は、第１の電極構造体７００４の斜視図である。
【０１１９】
図２０に示すように、第７実施形態の第１の電極構造体７００４は、第１実施形態の第１の電極構造体１００４の支持面にワーク１９０２を収容する収容溝７００８を形成した構造を有する。収容溝７００８の平面形状は、ワーク１９０２の平面形状と略同一である。収容溝７００８が形成される位置は、ワーク１９０２が収容溝７００８に収容されたときに第１の電極７０１２の第１の対向面７０２０の平面位置とワーク１９０２の被処理領域１９０８の平面位置とが合う位置である。収容溝の開口側の端部は、トリミングされていることが望ましい。これにより、ワーク１９０２を載置する位置が若干ずれてもワーク１９０２が収容溝７００４に収容される。
【０１２０】
（８．その他）
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明はすべての局面において例示であって、この発明は上記の説明に限定されない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定されうる。特に、各実施形態において説明した事項を組み合わせることは当然に予定されている。
【符号の説明】
【０１２１】
１００２ プラズマ処理装置
１００４ 第１の電極構造体
１０１０ パルス電源
１０１２ 第１の電極
１０２０ 第１の対向面
１００６ 搬送機構
１０３６ 第２の電極構造体
１０５０ 第２の対向面
１０４０ 処理ガス供給体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置であって、
被処理物の表面の被処理領域の平面形状に応じた平面形状を有する第１の対向面を持つ第１の電極を備え被処理物を支持する支持面を持つ第１の電極構造体と、
線状の第２の対向面を持つ第２の電極を備える第２の電極構造体と、
一の出力端が前記第１の電極に接続され他の出力端が前記第２の電極に接続された電源と、
前記第１の対向面と前記第２の対向面とが対向する対向位置を経由して前記第２の対向面が延在する方向とは異なる方向へ前記第１の電極構造体に対して前記第２の電極構造体を相対移動させる搬送機構と、
前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置が前記対向位置にあるときの前記第１の電極構造体と前記第２の電極構造体との間隙に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１のプラズマ処理装置において、
前記第１の対向面と前記第２の対向面との対向面積が広くなるほど前記電源の出力を増加させる出力調整機構、
をさらに備えるプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２のプラズマ処理装置において、
前記出力調整機構は、
前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置を検出する相対位置検出器と、
前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置と前記第１の対向面と前記第２の対向面との対向面積との関係を特定する情報を記憶する記憶装置と、
前記相対位置検出器の検出結果を取得し前記記憶装置から相対位置と対向面積との関係を特定する情報を読み出し前記電源の出力を制御する制御部と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項２のプラズマ処理装置において、
前記電源はパルス電源であり、
前記出力調整機構は、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電気パルスのピーク電圧を検出するピーク電圧検出器と、
前記ピーク電圧検出器の検出結果を取得し前記電源の出力を制御する制御器と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項２のプラズマ処理装置において、
前記出力調整機構は、
前記間隙から放射されるプラズマ光を検出する光検出器と、
前記光検出器の検出結果を取得し前記電源の出力を制御する制御部と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項５のプラズマ処理装置において、
前記光検出器は、プラズマ光の強度及び広がりを検出し、
前記制御部は、プラズマ光の強度が強くなるほど前記電源の出力を増加させプラズマ光の広がりが広くなるほど前記電源の出力を増加させる、
プラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１のプラズマ処理装置において、
前記電源は、パルス電源である、
プラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項７のプラズマ処理装置において、
前記パルス電源は、誘導エネルギー蓄積型である、
プラズマ処理装置。
【請求項１】
プラズマ処理装置であって、
被処理物の表面の被処理領域の平面形状に応じた平面形状を有する第１の対向面を持つ第１の電極を備え被処理物を支持する支持面を持つ第１の電極構造体と、
線状の第２の対向面を持つ第２の電極を備える第２の電極構造体と、
一の出力端が前記第１の電極に接続され他の出力端が前記第２の電極に接続された電源と、
前記第１の対向面と前記第２の対向面とが対向する対向位置を経由して前記第２の対向面が延在する方向とは異なる方向へ前記第１の電極構造体に対して前記第２の電極構造体を相対移動させる搬送機構と、
前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置が前記対向位置にあるときの前記第１の電極構造体と前記第２の電極構造体との間隙に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１のプラズマ処理装置において、
前記第１の対向面と前記第２の対向面との対向面積が広くなるほど前記電源の出力を増加させる出力調整機構、
をさらに備えるプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２のプラズマ処理装置において、
前記出力調整機構は、
前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置を検出する相対位置検出器と、
前記第１の電極構造体に対する前記第２の電極構造体の相対位置と前記第１の対向面と前記第２の対向面との対向面積との関係を特定する情報を記憶する記憶装置と、
前記相対位置検出器の検出結果を取得し前記記憶装置から相対位置と対向面積との関係を特定する情報を読み出し前記電源の出力を制御する制御部と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項２のプラズマ処理装置において、
前記電源はパルス電源であり、
前記出力調整機構は、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電気パルスのピーク電圧を検出するピーク電圧検出器と、
前記ピーク電圧検出器の検出結果を取得し前記電源の出力を制御する制御器と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項２のプラズマ処理装置において、
前記出力調整機構は、
前記間隙から放射されるプラズマ光を検出する光検出器と、
前記光検出器の検出結果を取得し前記電源の出力を制御する制御部と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項５のプラズマ処理装置において、
前記光検出器は、プラズマ光の強度及び広がりを検出し、
前記制御部は、プラズマ光の強度が強くなるほど前記電源の出力を増加させプラズマ光の広がりが広くなるほど前記電源の出力を増加させる、
プラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１のプラズマ処理装置において、
前記電源は、パルス電源である、
プラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項７のプラズマ処理装置において、
前記パルス電源は、誘導エネルギー蓄積型である、
プラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−２７７９０２（Ｐ２０１０−２７７９０２Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３０４５７（Ｐ２００９−１３０４５７）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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