表面処理装置
【課題】表面処理装置の処理室内に渦流やガス溜りが形成されるのを防止する。
【解決手段】処理容器１０の処理室１０ａ内に支持部２１を設け、この支持部２１にて被処理物９を支持する。処理ガス供給系６０によって処理ガスを被処理物９に供給する。排気系７０によって、処理室１０ａ内のガスを排出する。排気系７０の排気孔７１を被処理物９と直交する方向から見て被処理物９（処理領域）を囲むように環状に分布させて設ける。
【解決手段】処理容器１０の処理室１０ａ内に支持部２１を設け、この支持部２１にて被処理物９を支持する。処理ガス供給系６０によって処理ガスを被処理物９に供給する。排気系７０によって、処理室１０ａ内のガスを排出する。排気系７０の排気孔７１を被処理物９と直交する方向から見て被処理物９（処理領域）を囲むように環状に分布させて設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、処理ガスを被処理物に接触させ、被処理物を表面処理する装置に関し、特に表面処理領域からのガスの排気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の表面処理装置は、真空チャンバ内に複数の平板状の電極を平行に並べ、隣り合う電極の間の裏側に磁石を配置してある。複数の電極に位相が互いに異なる交流電圧を供給してプラズマを生成する。磁石の磁力によってプラズマの拡散を抑え、プラズマ密度を高めている。真空チャンバ内にはプラズマ生成用のガスを入れる。
【０００３】
特許文献２では、チャンバ内に被処理物が通される。チャンバ内の被処理物が通される高さより上側にプラズマ生成用の電極が配置されている。チャンバの上部の中央部に処理ガスの供給口が設けられ、チャンバの下部の中央部にガスの排出口が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９３９９６号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
処理済みのガスはチャンバから排出する必要がある。しかし、上掲特許文献１には、処理済みガスをどのようにしてチャンバから排出するのかが示されていない。
特許文献２では、処理ガスが被処理物の上側を外側へ流れた後、被処理物の外周縁に沿って下側に回りこみ、ガス排出口へ向かって流れる。このようなガス流通構造では、チャンバ内に渦流やガス溜りが形成されやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、処理ガスをプラズマ化して被処理物に接触させ、被処理物を表面処理する装置であって、
内部に処理室を有する処理容器と、
前記処理室内の仮想の平面上の処理領域に被処理物を配置して支持する支持部と、
前記処理ガスを前記処理領域に供給する処理ガス供給系と、
前記仮想平面と直交する方向から見て前記処理領域を囲むように環状に分布する複数の排気孔を含み、前記処理室内のガスを前記排気孔から排出する排気系と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、処理室内に渦流やガス溜りが形成されるのを防止できる。特に、処理室の外周部に渦流やガス溜りが形成されるのを確実に防止できる。よって、処理済みガスを処理室内から確実に排出でき、表面処理の品質を確保できる。
【０００７】
前記排気孔が、前記仮想平面を挟んで両側に配置されていることが好ましい。
これによって、処理室内の特に外周部に渦流やガス溜りが形成されるのをより確実に防止できる。
【０００８】
前記仮想平面を挟んで一側と他側の排気孔どうしが、一対一に、かつ前記仮想平面と直交する方向に対向していることが好ましい。
これによって、処理室内に渦流やガス溜りが形成されるのを一層確実に防止できる。
【０００９】
前記支持部が、前記被処理物の両面が露出するようにして被処理物の外周部を支持し、前記処理ガス供給系が、前記仮想平面を挟んで両側から前記処理ガスを前記処理領域に向けて供給することが好ましい。
これにより、被処理物の両側を同時に表面処理できる。前記排気孔が、前記仮想平面を挟んで両側に配置されている場合には、処理室内の前記仮想面を挟んで両側の部分でのガス流れをほぼ均等にできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、処理室内に渦流やガス溜りが形成されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ表面処理装置を閉状態で示す正面図である。
【図２】上記プラズマ表面処理装置を開状態で示す正面図である。
【図３】上記プラズマ表面処理装置の平面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う、上記プラズマ表面処理装置の処理容器の上蓋の平面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う、上記処理容器の上側構造の底面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う、上記処理容器の下側構造の平面図である。
【図７】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う、上記プラズマ表面処理装置の側面断面図である。
【図８】上記処理容器の内部を拡大して示す側面断面図である。
【図９】図６のＩＸ−ＩＸ線に沿う、上記処理容器の一部分の正面断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う、上記処理容器の一部分の平面断面図である。
【図１１】上記処理容器の図１０とは左右に反対側の部分の平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図６に示すように、この実施形態の被処理物９は、例えば四角形のガラス基板にて構成されている。図示は省略するが、ガラス基板９の表面には例えば銅等の金属膜が形成されている。更に、ガラス基板９の表面にはシリコン酸化膜等の絶縁膜やレジスト等の樹脂膜が形成されていてもよい。ガラス基板９の表面をプラズマ表面処理装置１にて処理する。プラズマ表面処理装置１は、ガラス基板９の両面に対し表面処理を同時に行う。
【００１３】
図１に示すように、プラズマ表面処理装置１は、開閉支持機構２と、この開閉支持機構２に支持された処理容器１０（装置本体）を備えている。図１及び図３に示すように、開閉支持機構２は、４つ（３つ以上）の垂直な支柱２ａと、昇降シリンダ２ｂを含む。４つの支柱２ａは、互いに前後左右に離れて配置されている。これら支柱２ａの中間部に昇降シリンダ２ｂが配置されている。
【００１４】
図１に示すように、処理容器１０は、上蓋１１と、容器本体１２とを有している。処理容器１０の内部には、上蓋１１及び容器本体１２によって処理室１０ａが画成されている。
【００１５】
図３に示すように、上蓋１１は、四角形の金属板にて構成されている。図２に示すように、上蓋１１が、４つの支柱２ａの上端部に水平に支持されている。
【００１６】
図１に示すように、容器本体１２は、底板１３と、周壁１４を含む。底板１３は、四角形の金属板にて構成されている。底板１３は、処理室１０ａに面し、処理室１０ａの底面（下側の内面）を画成している。図２及び図６に示すように、周壁１４は、環状の金属部材にて構成されている。この周壁１４が、底板１３の上面の周辺部に設置され、底板１３と連結されている。周壁１４の内壁によって処理室１０ａの外周面が画成されている。図１に示すように、周壁１４には観察窓１４ａが設けられている。外部から観察窓１４ａを覗くことで処理室１０ａ内を観察できる。図６に示すように、周壁１４の上端面にはＯリング１５（シール部材）が設けられている。Ｏリング１５は、周壁１４の内周縁に沿って配置されている。
Ｏリング１５を、周壁１４の上端面に設けるのに代えて、上蓋１１の下面に設けてもよい。シール部材１５として、Ｏリングに代えて、平パッキンを用いてもよい。
【００１７】
図１及び図２に示すように、容器本体１２は、支柱２ａによって水平かつ上下動可能に支持されている。容器本体１２の底面の中央部に昇降シリンダ２ｂが接続されている。昇降シリンダ２ｂによって、容器本体１２が、閉位置（図１）と、開位置（図２）との間で昇降される。
【００１８】
図１に示すように、容器本体１２が閉位置のとき、周壁１４の上端面が上蓋１１の下面に当たる。これにより、容器本体１２の内部が上蓋１１によって塞がれ、処理容器１０が閉状態になる。上蓋１１の底面が、処理室１０ａに面し、処理室１０ａの上側の内面を画成する。Ｏリング１５によって、上蓋１１と周壁１４との間がシールされる。これにより、処理室１０ａが密閉空間になる。
【００１９】
図２に示すように、開位置の容器本体１２は、上蓋１１より下に離れる。これにより、処理室１０ａの上面が開放され、処理容器１０が開状態になる。
処理容器１０は、上蓋１１の位置が固定され、容器本体１２が上下に移動することで、開閉されるようになっているが、これに代えて、容器本体１２が位置固定され、上蓋１１が上下に移動することで、処理容器１０が開閉されるようになっていてもよい。また、処理室１０ａは一体の箱体であってもよく、この箱体の側壁がシャッターのように上下に開閉するようになっていてもよい。
【００２０】
図２及び図６に示すように、処理室１０ａ内に被処理物９が配置される。容器本体１２の内部には、被処理物９の支持手段２０が設けられている。支持手段２０は、被処理物支持部２１と、４つ（複数）の絶縁保持部２２を含む。支持部２１は、扁平な枠状になっている。支持部２１は、例えばアルミやステンレス等の金属にて構成されていている。支持部２１の材質として、金属に代えて樹脂やセラミック等の絶縁体を用いてもよい。
【００２１】
絶縁保持部２２は、処理室１０ａ内の前後左右の４箇所に配置されている。各絶縁保持部２２は、底板１３の上面に固定されている。絶縁保持部２２は、セラミックや樹脂等の絶縁体にて構成されている。これら絶縁保持部２２によって支持部２１が前後方向（図６において上下）にスライド可能に、水平に保持されている。図７に示すように、支持部２１は、処理室１０ａを上下に二分する高さの仮想の平面ＰＬ上に配置されている。
【００２２】
図９に示すように、枠状の支持部２１の内縁には、段差状の掛止部２１ａが形成されている。掛止部２１ａに被処理物９の外周部が引っ掛けられる。これにより、被処理物９が水平に、かつ両面が露出した状態で支持される。支持部２１にて支持された被処理物９は、上記仮想平面ＰＬ上に位置している。仮想平面ＰＬ内の被処理物９が配置された領域が「処理領域」となる。
【００２３】
図６に示すように、容器本体１２の後方（図６において上）に往復機構２３が設けられている。往復機構２３には、押し引きロッド２４が設けられている。押し引きロッド２４は、前後方向（図６において上下方向）にまっすぐ延び、かつ前後に進退される。押し引きロッド２４は周壁１４を貫通し、容器本体１２内に差し入れられている。押し引きロッド２４の先端部が連結部材２５を介して支持部２１に連結されている。押し引きロッド２４が前後に進退されることによって、支持部２１ひいては被処理物９が前後に往復移動される。
【００２４】
連結部材２５は、樹脂などの絶縁体にて構成されている。連結部材２５は、支持部２１と押し引きロッド２４との間を沿面放電が伝達しない程度の大きさになっている。連結部材２５によって支持部２１と押し引きロッド２４とが絶縁されている。
【００２５】
図７に示すように、支持部２１の上面及び被処理物９の外周部の上面には、押さえ具２７が載置されている。図５の二点鎖線で示すように、押さえ具２７は、支持部２１と同様の形状及び大きさの枠状になっている。押さえ具２７は、アルミやステンレス等の金属にて構成されているが、樹脂やセラミック等の絶縁体で構成されていてもよい。押さえ具２７によって被処理物９の外周部が上から押さえられ、配置位置が矯正されるようになっている。
【００２６】
図７に示すように、押さえ具２７の外周部には、逆Ｌ字状の引っ掛け部２７ａが設けられている。上蓋１１の底面には、Ｌ字状の係止部２６が垂れ下がるように設けられている。図２に示すように、処理容器１０が開状態のときは、係止部２６に引っ掛け部２７ａが引っ掛けられる。これにより、押さえ具２７が、上蓋１１の下側に離れて吊り下げられるように支持される。
【００２７】
図７に示すように、処理容器１０が閉状態のときは、押さえ具２７が支持部２１及び被処理物９上に載り、引っ掛け部２７ａが係止部２６から離れる。このとき、押さえ具２７は、支持部２１と被処理物９の他は、いかなる部材とも接触していない。支持部２１は、押さえ具２７と、絶縁保持部２２と、絶縁性の連結部材２５と、被処理物９の他は、いかなる部材とも接触していない。したがって、支持部２１及び押さえ具２７は、電気的に浮いている。ひいては、被処理物９が電気的に浮いた状態（電気的フロート）になっている。
上蓋１１の底面に柱材を設け、この柱材の下端に押さえ具２７を固定することにしてもよい。上記柱材は、セラミックスなどの絶縁体からなることが好ましい。処理中に支持部２１が前後に動く場合は、前記柱材の下端にローラーを設け、ローラーにて押さえ具２７を押さえつけるようにしてもよい。
押さえ具２７は、省略してもよい。
【００２８】
図７に示すように、処理容器１０には、上下一対の処理構造部１０Ｕ，１０Ｌが設けられている。これら処理構造部１０Ｕ，１０Ｌは、支持部２１ひいては被処理物９が配置された水平面に関して上下に対称になっている。
【００２９】
上下の処理構造部１０Ｕ，１０Ｌには、それぞれ電極群３０及び磁石群４０が設けられている。図５及び図７に示すように、電極群３０は、複数の電極３１にて構成されている。各電極３１は、軸線（長手方向）を左右（第１方向、図５の左右方向、図７の紙面直交方向）に向けた長い円筒形状になっている。したがって、電極３１の外周面は、円筒面になっている。特に、上側構造部１０Ｕの電極３１の下側（仮想平面ＰＬ側すなわち被処理物側）の外周面が、半円筒状の凸曲面になっている。下側構造部１０Ｌの電極３１の上側（被処理物側）の外周面が、半円筒状の凸曲面になっている。電極群３０の複数の電極３１が、前後（並列方向（図５の上下方向、図７の左右方向））に間隔を置いて平行に並べられている。
電極３１の形状は、真円断面の円筒形に限られず、楕円断面の円筒形でもよく、少なくとも被処理物側の外周面が円筒形（半円筒状の凸曲面）になっていてもよく、被処理物側とは反対側の外周面は平らになっていてもよい。電極３１が、四角形等の多角形の断面形状になっていてもよく、変形多角形の断面形状になっていてもよい。
【００３０】
磁石群４０は、複数の磁石４１を含む。磁石４１の数は、電極３１の数より１つ多い。各磁石４１は、断面がほぼ長方形の細長い平板状になっており、長さ方向が左右（図５の左右方向、図７の紙面直交方向）に向けられ、幅方向が上下（対向方向（図５の紙面と直交する方向、図７の上下方向））に向けられ、厚さ方向が前後（並列方向（図５の上下方向、図７の左右方向））に向けられている。各磁石４１は、一体物であってもよく、長手方向に複数の磁石片に分割され、これら磁石片が長手方向に継ぎ足されていてもよい。図８に示すように、磁石４１は、上下に分極している。磁石群４０において隣り合う２つの磁石４１の磁極は、互いに反対向きになっている。
【００３１】
電極３１と磁石４１は互いに平行をなし、交互に配置されている。各電極３１が、２つの磁石４１の間に挟まれている。
【００３２】
図７に示すように、被処理物９は、上下の電極群３０及び磁石群４０に対しそれぞれ上下（対向方向）に離れて配置される。上下の電極群３０及び磁石群４０が、支持部２１及び被処理物９を上下から挟むように配置されている。
【００３３】
電極群３０及び磁石群４０の構造を更に説明する。なお、上側処理構造部１０Ｕと下側処理構造部１０Ｌは、上下に対称であるから、以下の説明においては、上側処理構造部１０Ｕの構造を詳述し、下側処理構造部１０Ｌの構造については簡略化する。先ず、上側の処理構造部１０Ｕの電極支持構造を説明する。
図５及び図９に示すように、上側処理構造部１０Ｕの電極群３０は、上蓋１１に取り付けられている。上蓋１１の底面に左右一対の電極端支持部材３５，３５が設けられている。電極端支持部材３５は、ネジ３７（固定手段）にて上蓋１１に分離可能に固定されている。図９及び図１０に示すように、各電極端支持部材３５は、内部が上面に開口する空洞になり、かつ前後（図９の紙面直交方向、図１０の上下方向）にまっすぐ延びる長尺の箱状になっている。電極端支持部材３５は、例えばセラミックにて構成され、絶縁性を有している。電極端支持部材３５は、セラミックに代えて、樹脂にて構成されていてもよい。電極端支持部材３５は、ネジ３７に代えて、弾性フック等の他の固定手段にて上蓋１１に分離可能に取り付けられていてもよい。
【００３４】
図９〜図１１に示すように、左右の各電極端支持部材３５の内側壁（電極群３０を向く側の壁）には、複数の差込孔３５ａが形成されている。差込孔３５ａは、電極端支持部材３５の内側壁を厚さ方向に貫通し、奥側の端部が電極端支持部材３５の内部空間に連通している。複数の差込孔３５ａは、電極端支持部材３５の長手方向（電極３１の並列方向）に間隔を置いて配置されている。差込孔３５ａと電極３１が一対一に対応している。
【００３５】
図１０及び図１１に示すように、電極３１の両端部３１ａの外周は、縮径されている。電極３１の端部３１ａの外周面と、該端部３１ａより長手方向の内側の外周面との間には環状の段差３１ｂが形成されている。
電極３１の端部３１ａが、該電極３１の端部３１ａより長手方向の内側の部分と同じ外径であってもよい。
【００３６】
図９及び図１０に示すように、左側の電極端支持部材３５の各差込孔３５ａに、対応する電極３１の左側の端部３１ａが差し入れられている。図１１に示すように、右側の電極端支持部材３５の各差込孔３５ａに、対応する電極３１の右側の端部３１ａが差し入れられている。左右の電極端支持部材３５によって電極３１が両端支持されている。左右の各電極端支持部材３５によって複数の電極３１の互いに同じ側の端部３１ａどうしが連ねられている。
【００３７】
電極端部３１ａの外周面と差込孔３５ａの内周面との間には十分なクリアランスが形成されている。電極３１の左端の段差３１ｂ（図１０）と右端の段差３１ｂ（図１１）との間の距離は、左側の電極端支持部材３５の右側面と右側の電極端支持部材３５の左側面との間の距離より例えば１〜数ｍｍ程度小さい。これにより、電極３１が、両端を電極端支持部材３５，３５にて支持された状態で、該電極３１の長手方向に変位可能になっている。
【００３８】
図６及び図９に示すように、下側処理構造部１０Ｌの電極支持構造は、上側処理構造部１０Ｕの電極支持構造と上下に反転している点を除いて同様になっている。下側処理構造部１０Ｌにおいては、電極群３０が底板１３に取り付けられている。底板１３の上面に左右一対の電極端支持部材３５が設けられ、これら電極端支持部材３５にて電極３１が支持されている。下側処理構造部１０Ｌの電極端支持部材３５は、上側処理構造部１０Ｕの電極端支持部材３５を上下に反転させた形状になっている。
【００３９】
電極群３０の給電構造を説明する。
図３に示すように、プラズマ表面処理装置１は、電源３を備えている。電源３の供給電圧は、パルス等の間欠波でもよく、ＲＦ正弦波等の連続波でもよい。電源３から給電線３が処理容器１の左側部へ延びている。
【００４０】
上側処理構造部１０Ｕにおける給電構造を説明する。
図３及び図４に示すように、上板１１の中央より左側の部分に給電端子３３Ｈが設けられている。給電端子３３Ｈは、前後（図３において上下）に間隔を置いて複数配置されている。給電線３が分岐して各給電端子３３Ｈに接続されている。電極群３０の１つ置きの電極３１の左端部が、給電端子３３Ｈに接続され、ひいては給電線３ｈを介して電源３に接続されている。
【００４１】
図３及び図４に示すように、上蓋１１の中央より右側の部分に複数の接地端子３３Ｅが設けられている。これら接地端子３３Ｅは、前後（図３において上下）に間隔を置き、しかも給電端子３３Ｈに対し前後（図３において上下）にずれて配置されている。電極群３０の残りの１つ置きの電極３１の右端部が、接地端子３３Ｅに接続され、ひいては接地端子３３Ｅから延びる接地線３ｅを介して電気的に接地されている。
【００４２】
以下、電源３に接続された電極３１と接地された電極３１とを互いに区別するときは、電源３に接続された電極３１を「ホット電極３１Ｈ」と称し、接地された電極３１を「アース電極３１Ｅ」と称す。ホット電極３１Ｈとアース電極３１Ｅとは、並列方向（図５において上下）に交互に配置されている。電極群３０の最も外側にはアース電極３１Ｅが配置されている。
【００４３】
ホット電極３１Ｈにおける給電端子３３Ｈの接続位置と、アース電極３１Ｅにおける接地端子３３Ｅの接続位置は、電極３１の長手方向の互いに逆側に配置されている。すなわち、給電端子３３Ｈは、電極３１Ｈの左端部に接続されている。これに対し、接地端子３３Ｅは、電極３１Ｅの右端部に接続されている。
【００４４】
図９に示すように、各端子３３には、端子本体３３ａ及びバネ３６が内蔵されている。端子本体３３ａがバネ３６によって電極３１に押し付けられている。これによって、端子３３と電極３１との電気的連通が確保されている。電極３１が熱により伸びたとしても、電気的連通は確保される。
【００４５】
下側処理構造部１０Ｌの給電構造は、上側処理構造部１０Ｕの給電構造と上下に反転している点を除いて同様になっている。下側処理構造部１０Ｌの電極群３０においても、ホット電極３１Ｈとアース電極３１Ｅが交互に配置されている。図２に示すように、下側処理構造部１０Ｌの各端子３３は、底板１３に取り付けられている。
なお、端子構造としては、上記に限られず、種々の構造を採用可能である。例えば、電極端支持部材３５の外側部に端子を設け、弾性を有する金属薄板または線を電極端支持部材３５の表面に沿って配設して、処理空間に面する電極表面と前記端子とを上記金属薄板または線にて結線してもよい。
【００４６】
図７及び図８に示すように、支持部２１及び被処理物９を挟んで、上側処理構造部１０Ｕのホット電極３１Ｈと下側処理構造部１０Ｌのホット電極３１Ｈとが、一対一にまっすぐ上下に対向し、上側処理構造部１０Ｕのアース電極３１Ｅと下側処理構造部１０Ｌのアース電極３１Ｅとが、一対一にまっすぐ上下に対向している。
【００４７】
図８に示すように、上側処理構造部１０Ｕの各電極３１の上側（被処理物側とは反対側）の外周面は、アルマイト処理され、アルマイト処理膜からなる絶縁膜３２が形成されている。上蓋１１の下面は、アルマイト処理膜からなる絶縁膜１７が形成されている。下側処理構造部１０Ｌの各電極３１の下側（被処理物側とは反対側）の外周面には、アルマイト処理膜からなる絶縁膜３２が形成されている。底板１３の上面には、アルマイト処理膜からなる絶縁膜１７が形成されている。
電極３１の絶縁膜３２は、電極３１の外周面のちょうど半周にわたって設けられているが、半周未満又は半周よりも大きい範囲にわたって設けられていてもよい。
絶縁膜３２，１７は、アルマイト処理膜に限定されず、樹脂膜等の他の絶縁膜であってもよい。
絶縁膜３２を省略し、電極３１の外周面の全体の金属部分を露出させてもよい。
【００４８】
プラズマ表面処理装置１には、各電極３１の温調（冷却）構造が設けられている。
詳述すると、図３に示すように、温調（冷却）媒体源５から温調媒体導入管５ａが延びている。温調媒体源５の温調媒体（冷却媒体）としては例えばフッ化水や水が用いられている。
【００４９】
上側処理構造部１０Ｕには、次のような電極温調（冷却）構造が組み込まれている。
図３及び図４に示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、上蓋１１の一箇所（例えば左後側の部位）に温調媒体導入ポート５１が設けられている。図９及び図１０に示すように、導入ポート５１に温調媒体導入管５ａが接続されている。
【００５０】
左側の長尺箱状の電極端支持部材３５の内部空間は、温調媒体導入ヘッダ路５２になっている。導入ヘッダ路５２は、電極端支持部材３５の長手方向（図９の紙面直交方向、図１０の上下方向）に延び、かつ電極端支持部材３５の上面に達して開口している。導入ヘッダ路５２の上面の開口が上蓋１１にて塞がれている。導入ヘッダ路５２の一端部が、導入ポート５１に連通している。
【００５１】
円筒状の各電極３１の内部空間は温調路５３（冷却路）になっている。温調路５３は、電極３１の長手方向の全長にわたって延び、電極３１の両端面に達している。温調路５３の左端部（上流端）が、導入ヘッダ路５２の側部に連通している。
【００５２】
図１１に示すように、右側の長尺箱状の電極端支持部材３５の内部空間は、温調媒体導出ヘッダ路５４になっている。導出ヘッダ路５４は、右側の電極端支持部材３５の長手方向（図１１の上下）に延びている。詳細な図示は省略するが、導出ヘッダ路５４は、右側の電極端支持部材３５の上面（図１１において紙面手前）に達して開口している。導出ヘッダ路５４の上面が上蓋１１にて塞がれている。導出ヘッダ路５４の側部に各電極３１の温調路５３の右端部（下流端）が連通している。
【００５３】
図９〜図１１に示すように、各電極３１の端部３１ａの外周部には２つ（複数）のＯリング５７（電極端シール部材）が設けられている。２つのＯリング５７は、電極端部３１ａの軸方向（電極３１の長手方向）に離れて配置されている。Ｏリング５７によって、差込孔３５ａの内周面と電極端部３１ａの外周面との間がシールされている。
【００５４】
図３及び図４に示すように、上蓋１１の上記導入ポート５１とは１８０°回転対称の位置に温調媒体導出ポート５５が設けられている。図１１に示すように、導出ヘッダ路５４の端部が導出ポート５５に接続されている。導出ポート５５から温調媒体排出管５ｂが引き出されている。
なお、導入ポート５１および導出ポート５５を複数設けることで、温調媒体がスムーズに流れるようにし、均一に温調できるようにしてもよい。
【００５５】
図２、図６、図９に示すように、下側処理構造部１０Ｌの電極温調構造は、上側処理構造部１０Ｕの電極温調構造と上下に反転している点を除いて同様になっている。下側処理構造部１０Ｌにおいては、導入ポート５１及び導出ポート５５が底板１３に設けられている。図示は省略するが、温調媒体導入管５ａが分岐して、上側処理構造部１０Ｕの導入ポート５１と下側処理構造部１０Ｌの導入ポート５１とにそれぞれ連なっている。
【００５６】
次に、磁石群４０の支持構造を説明する。
上側処理構造部１０Ｕの磁石４１は、次のようにして上蓋１１に連結されて支持されている。
図８に示すように、上蓋１１の下面に磁石収容溝４２が形成されている。収容溝４２に磁石４１の上端部（被処理物側とは反対側の端部）が差し入れられている。磁石４１の上端の一側部に押し当て部材４３が押し当てられている。これにより、磁石４１が、収容溝４２における押し当て部材４３側とは反対側の内壁に押し当てられている。上蓋１１の上面には、押し当て部材４３を収容する凹部４５が形成されている。押し当て部材４３は、止めネジ４４にて上蓋１１に止められている。押し当て部材４３の止めネジ４４を通すネジ挿通孔４３ｂは、長軸を前後（図８の左右方向）に向けた長孔になっている。押し当て部材４３及び止めネジ４４は、磁石４１の好ましくはアース電極３１Ｅ側に配置されている。
磁石４１は一つずつ上蓋１１の下面に固定されているが、複数の磁石４１が一体的に着脱できる構造であってもよい。
【００５７】
下側処理構造部１０Ｌの磁石４１の支持構造は、上側処理構造部１０Ｕの磁石支持構造と上下に反転している点を除いて同様である。下側処理構造部１０Ｌにおいては、磁石４１が底板１３の上面に取り付けられている。収容溝４２及び凹部４５が底板１３の上面に形成されている。磁石４１の下端部が、収容溝４２に差し入れられている。
【００５８】
上側処理構造部１０Ｕの磁石４１と下側処理構造部１０Ｌの磁石４１どうしが、支持部２１及び被処理物９を挟んで、一対一に上下にまっすぐ対向している。これら上下に対向する磁石４１どうしは、互いに同じ磁極が向き合うようになっている。
【００５９】
図７に示すように、更に、プラズマ表面処理装置１は、処理ガスを処理室１０ａ内の被処理物９に供給する処理ガス供給系６０を備えている。処理ガス供給系６０の上流端には、処理ガス源６が設けられている。処理ガス源６は、処理目的に応じた成分を含む処理ガスを送出する。例えば、洗浄、アッシング、または表面改質の場合、処理ガスとして酸素が用いられる。
【００６０】
プラズマ表面処理装置１の処理ガス供給系６０は、２系統（複数系統）になっている。２系統の処理ガス供給系６０のうち第１処理ガス供給系６０Ａは、被処理物９の中央部分（相対的に内側部分）に処理ガスを供給する。第２処理ガス供給系６０Ｂは、被処理物９の外周部分（上記内側部分を囲む部分）に処理ガスを供給する。以下、詳述する。
【００６１】
第１の処理ガス供給系６０Ａは、処理ガス源６から延びる第１供給路６ａと、この第１供給路６ａに設けられた第１流量調節手段６ｖａを有している。第２の処理ガス供給系６０Ｂは、上記第１処理ガス供給系６０Ａと共通の処理ガス源６から延びる第２供給路６ｂと、この第２供給路６ｂに設けられた第２流量調節手段６ｖｂを有している。詳細な図示は省略するが、第１供給系６ａは、二手に分岐して、処理容器１０の上側処理構造部１０Ｕと下側処理構造部１０Ｌへ延びている。同様に、第２供給系６ｂは、二手に分岐して、処理容器１０の上側処理構造部１０Ｕと下側処理構造部１０Ｌへ延びている。流量調節手段６ｖａ，６ｖｂは、マスフローコントローラや流量制御弁にて構成されている。２つの流量調節手段６ｖａ，６ｖｂは、例えば第１処理ガス供給系６０Ａの供給流量が第２処理ガス供給系６０Ｂの供給流量より大きくなるように相互に連関させて操作される。
【００６２】
上側処理構造部１０Ｕの処理ガス供給構造を説明する。
図１及び図３に示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、上蓋１１の上面の中央部に平面視で四角形の拡散室画成板１６が設けられている。拡散室画成板１６は、平面投影視で電極群３０の全体を覆っている。拡散室画成板１６の上面には、複数の処理ガス導入ポート６１が設けられている。これらガス導入ポート６１は、複数（例えば４つ）の第１ガス導入ポート６１Ａと、複数（例えば８つ）第２ガス導入ポート６１Ｂとに分類される。第１ガス導入ポート６１Ａは、拡散室画成板１６の中央部分（相対的に内側）に分散して配置されている。第１ガス導入ポート６１Ａは、第１供給路６ａに連なり、第１処理ガス供給系６０Ａの要素になっている。第２ガス導入ポート６１Ｂは、拡散室画成板１６の外周部分（相対的に外側）に分散して配置されている。第２ガス導入ポート６１Ｂは、第２供給路６ｂに連なり、第２処理ガス供給系６０Ｂの要素になっている。
【００６３】
図７に示すように、上側処理構造部１０Ｕの拡散室画成板１６と上蓋１１との間に拡散室６２が画成されている。上蓋１１は、処理室１０ａと拡散室６２を仕切る隔壁になっている。拡散室６２は、平面投影視で、すなわち被処理物９が配置された平面状の処理領域と直交する方向から見て、被処理物９すなわち上記処理領域の全体と重なる広がりを有する四角形になっている。各ガス導入ポート６１Ａ，６１Ｂが拡散室６２に連なっている。拡散室６２の中央部分は、第１処理ガス供給系６０Ａの要素になっている。拡散室６２の外周部分は、第２処理ガス供給系６０Ｂの要素になっている。拡散室６２の中央部分と外周部分とは直接連なっている。拡散室６２の内部に該拡散室６２の中央部分と外周部分とを隔てる環状の仕切部材を設けてもよい。
【００６４】
図９及び図１０に示すように、上蓋１１に多数（複数）の小孔状の処理ガス導入孔６３が形成されている。導入孔６３は、上蓋１１の面内に分散して配置されている。導入孔６３は、上蓋１１の上面から下面に貫通している。導入孔６３によって拡散室６２と処理室１０ａが連ねられている。図４に示すように、導入孔６３は、平面投影視で各電極３１と重なる位置に配置されている。しかも、導入孔６３は、各電極３１の上端部（幅方向の中央部）のちょうど真上に配置され、電極３１の上端部と上下（対向方向）に対向している。更に、導入孔６３は、各電極３１の長手方向に間隔を置いて並べられている。上蓋１１の中央寄りの導入孔６３は、第１処理ガス供給系６０Ａの要素になっている。上蓋１１の外周寄りの導入孔６３は、第２処理ガス供給系６０Ｂの要素になっている。
導入孔６３を、多数の小孔に代えて、電極３１の長手方向と平行に延びるスリット状にしてもよい。
【００６５】
図８に示すように、上側処理構造部１０Ｕの電極３１と上蓋１１との間には連通路６４が形成されている。連通路６４は、電極３１の長手方向に延びている。連通路６４の幅方向の端部は磁石４１にて区切られている。各導入孔６３が連通路６４に連なっている。
導入孔６３が、電極３１の幅方向の中央部からずれていてもよい。例えば、導入孔６３が、吹出し路６５と上下（対向方向）にまっすぐ連通する位置に配置されていてもよい。磁石４１と導入部１１，１３が離れ、導入孔６３が、磁石４１と上下（対向方向）に対向する位置に配置され、磁石４１と導入部１１，１３の間に連通路６４が形成されていてもよい。
【００６６】
上側処理構造部１０Ｕの互いに隣接する電極３１及び磁石４１の間に吹出し路６５が形成されている。吹出し路６５は、電極３１及び磁石４１の長手方向に延びている。吹出し路６５の電極３１にて画成された面は、半円筒状の凹曲面になっている。吹出し路６５の磁石４１にて画成された面は平らになっている。吹出し路６５の上側部が連通路６４に連なっている。吹出し路６５の下端部が、電極群３０及び磁石群４０と被処理物９との間の処理空間に連なっている。
導入孔６３を有する上蓋１１は、処理ガスを、電極群３０及び磁石群４０の上側（被処理物側とは反対側）から吹出し路６５に導入する導入部を構成する。
【００６７】
下側処理構造部１０Ｌの処理ガス供給構造は、上側処理構造部１０Ｕの処理ガス供給構造と上下に反転している点を除いて同様である。下側処理構造部１０Ｌにおいては、底板１３の下面に拡散室画成板１６が設けられている。この拡散室画成板１６の中央部に第１ガス導入ポート６１Ａが設けられ、拡散室画成板１６の周辺部に第２ガス導入ポート６１Ｂが設けられている。処理ガス源６からの第１供給路６ａが分岐して、上側処理構造部１０Ｕの第１ガス導入ポート６１Ａと下側処理構造部１０Ｌの第１ガス導入ポート６１Ａに接続されている。また、第２供給路６ｂが分岐して、上側処理構造部１０Ｕの第２ガス導入ポート６１Ｂと下側処理構造部１０Ｌの第２ガス導入ポート６１Ｂに接続されている。下側処理構造部１０Ｌにおいては、拡散室画成板１６と底板１３との間に拡散室６２が形成されている。導入孔６３が底板１３に形成されている。底板１３と電極３１との間に連通路６４が形成されている。導入孔６３を有する底板１３は、処理ガスを、電極群３０及び磁石群４０の下側（被処理物側とは反対側）から吹出し路６５に導入する導入部を構成する。
【００６８】
更に、図７に示すように、プラズマ表面処理装置１には、処理室１０ａ内からガスを排出する排気系７０が設けられている。排気系７０は次のように構成されている。
図４及び図５に示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、上蓋１１には複数の排気孔７１が形成されている。各排気孔７１は、上蓋１１を厚さ方向（上下）に貫通している。複数の排気孔７１は、平面投影視で（上記仮想平面ＰＬと直交する方向から見て）互いに電極群３０及び磁石群４０を囲むようにひいては被処理物９を囲むように、処理室１０ａの外周部に沿って環状に分布して配置されている。更に、これら排気孔７１のほぼ全部が、平面視で支持部２１より外側に配置されている。
【００６９】
図１及び図３に示すように、上蓋１１の上面に４つ（複数）の排気筒７２が設けられている。図３及び図７に示すように、各排気筒７２は、平面視で円弧状に湾曲し、かつ底部が開口された容器状になっている。排気筒７２の底部の開口が上蓋１１によって塞がれている。４つの排気筒７２は、上蓋１１の上面の前後左右の４つの側部に互いに離れて、全体として環状になるように配置されている。前側（図３において下側）の排気筒７２の内部空間に前側の複数の排気孔７１が連なっている。後側（図３において上側）の排気筒７２の内部空間に後側の複数の排気孔７１が連なっている。左側の排気筒７２の内部空間に左側の複数の排気孔７１が連なっている。右側の排気筒７２の内部空間に右側の複数の排気孔７１が連なっている。
【００７０】
各排気筒７２から排気管７３が延びている。排気管７３に排気手段７が接続されている。排気手段７は真空ポンプや除害設備等を含む。
【００７１】
図６〜図９に示すように、下側処理構造部１０Ｌの排気構造は、上側処理構造部１０Ｕの排気構造と上下に反転している点を除いて同じである。下側処理構造部１０Ｌにおいては、排気孔７１が底板１３に形成されている。排気筒７２が底板１３の下面に設けられている。上側処理構造部１０Ｕの排気孔７１と下側処理構造部１０Ｌの排気孔７１とが、被処理物９の配置される高さの仮想平面ＰＬを挟んで上下両側に配置されている。しかも、上側処理構造部１０Ｕの排気孔７１と下側処理構造部１０Ｌの排気孔７１とは、上下に一対一に対向し、平面視で（仮想面ＰＬと直交する方向に）ちょうど重なっている。
排気構造を上下対称構造にするのに代えて、上側または下側のいずれか一方の構造部１０Ｕ，１０Ｌだけに排気構造を設けてもよい。処理容器１０の側壁に排気孔を設けて、そこから排気するようにしてもよい。
排気圧を一定にするため、排気孔７１の上流側、例えば排気孔７１と被処理物支持部２１との間に絞りを設けてもよい。
【００７２】
上記のように構成されたプラズマ表面処理装置１によって被処理物９を表面処理する方法を説明する。
被処理物設置工程
図２に示すように、処理容器１０を開状態にする。次に、被処理物９をマニピュレータにて処理室１０ａ内に入れ、支持部２１の係止部２１ａに被処理物９の外周部を係止させる。これにより、被処理物９が支持部２１にて支持される。支持状態で被処理物９の上下両面が露出される。
【００７３】
次に、図１に示すように、処理容器１０を閉状態にし、処理空間１０ａを密閉する。Ｏリング１５によって上蓋１１と容器本体１２との間のシールを確保できる。容器本体１２が上下に平行移動することで、処理容器１０が開閉されるため、Ｏリング１５の損耗を抑制することができる。
【００７４】
図９に示すように、処理容器１０を閉状態にすると、押さえ具２７が被処理物９の外周部の上に載置される。この押さえ具２７によって、被処理物９の外周部を上から押さえることができる。被処理物９の配置位置がずれていた場合には、押さえ具２７の重さによって被処理物９の位置を矯正することができる。被処理物９が反っていたとしても、押さえ具２７によって、反りを矯正することができる。押さえ具２７と係止部２１ａにて被処理物９の外周部を上下から挟み、しっかりと保持できる。
【００７５】
また、図７に示すように、押さえ具２７の引っ掛け部２７ａが係止部２６から離れる。これにより、押さえ部２７が電気的に浮いた状態になる。また、支持部２１は、絶縁保持部２２にて処理容器１０から絶縁され、電気的に浮いている。よって、被処理物９を電気的に浮かせることができる。
【００７６】
圧力調節工程
排気手段７（圧力調節手段）を駆動し、処理室１０ａ内のガスを吸引し、処理室１０ａ内の圧力を大気圧より低くする。処理室１０ａ内の圧力は、好ましくは１０〜１５０Ｐａ、より好ましくは５０〜１５０Ｐａの粘性流領域（弱真空）にする。
【００７７】
プラズマ生成工程
電源３から上下の各電極３１Ｈに電圧を供給する。これによって、図８に示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、隣り合う電極３１Ｈ，３１Ｅ間に電界が印加され、プラズマ放電３９が生成される。プラズマ放電３９は、各電極３１の金属が露出した部分から発生する。上側処理構造部１０Ｕにおいて、電極３１の金属露出部分は、下側すなわち被処理物９の側に向けられている。電極３１の上側すなわち被処理物側とは反対側の外周面には、アルマイト処理膜３２が形成されているため、該反対側の部分からプラズマ放電が生じるのを防止できる。更に、アルマイト処理膜３２，１７によって、ホット電極３１Ｈと上蓋１１との間にプラズマ放電が形成されるのを防止できる。
【００７８】
上側処理構造部１０Ｕにおいて、電極３１を挟んで隣り合う２つの磁石４１の下側（被処理物側）の端部どうしの間には、磁界４９が形成される。この磁界４９によって、プラズマ放電３９が拡散するのを抑えることができ、プラズマ放電３９を各電極３１の下側（被処理物側）の外周面の周りに集めることができる。これにより、プラズマ放電３９の密度を高めることができる。
【００７９】
同様に、下側処理構造部１０Ｌにおいては、各電極３１の上側（被処理物側）の金属露出部分からプラズマ放電３９が発生する。さらに、電極３１を挟んで隣り合う２つの磁石４１の上側（被処理物側）の端部どうしの間に、磁界４９が形成される。この磁界４９によってプラズマ放電３９の拡散を抑え、プラズマ放電３９を各電極３１の上側（被処理物側）の外周面の周りに集め、プラズマ放電３９の密度を高めることができる。また、アルマイト処理膜３２，１７によって、ホット電極３１Ｈと底板１３との間にプラズマ放電が形成されるのを防止できる。
【００８０】
支持部２１及び押さえ具２７は、電気的に浮いた状態になり、したがって、被処理物９が電気的に浮いた状態になっている。よって、電極３１Ｈから被処理物９に落電したり、プラズマ中の荷電粒子が被処理物に接触して放電したりするのを防止できる。この結果、被処理物９がプラズマにより損傷を受けるのを確実に防止できる。
【００８１】
上記のプラズマ生成によって電極３１が熱を持ったときは、電極端部３１ａが差込孔３５ａ内で電極３１の長手方向に変位することができる。したがって、電極３１の熱膨張が許容され、電極３１の熱応力を逃がすことができる。この結果、電極３１が湾曲変形したり、電極端支持部材３５が破損したりするのを防止できる。
【００８２】
電極冷却（温調）工程
更に、冷却（温調）媒体源５の冷却媒体を導入管５ａに送出する。上側処理構造部１０Ｕにおいて、冷却媒体は、上蓋１１の前後の導入ポート５１を経て、導入ヘッダ路５２の長手方向の両端に導入され、導入ヘッダ路５２の長手方向の中央部へ向けて流れながら、各温調路５３に分配される。冷却媒体は、各温調路５３内を左側（導入ヘッダ路５２の側）から右側（導出ヘッダ路５４の側）へ流れる。冷却媒体が温調路５３内を流通することによって電極３１を冷却（温調）することができる。これによって、電極３１の熱膨張を抑えることができる。この結果、電極３１の湾曲変形や電極端支持部材３５の破損を一層確実に防止できる。
その後、冷却媒体は、導出ヘッダ路５４にて集められ、導出ポート５５から排出管５ｂに出され、排出される。
Ｏリング５７によって、冷却媒体が、電極端支持部材３５の差込孔３５ａの内周面と電極端部３１ａの外周面との間の隙間から外に漏れるのを防止できる。
【００８３】
処理ガス供給工程
処理ガスを、処理ガス源６から第１処理ガス供給系６０Ａの供給路６ａと第２処理ガス供給系６０Ｂの供給路にそれぞれ送出する。処理ガスは、各処理構造部１０Ｕ，１０Ｌの導入ポート６１を経て、拡散室６２に導入されて拡散室６２の全体に拡散する。この拡散室６２において、２系統の処理ガス供給系６０Ａ，６０Ｂの処理ガスどうしが部分的に混合する。次に、処理ガスは、各導入孔６３を通り、連通路６４に流入する。
【００８４】
図８の太線矢印ｆに示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、上蓋１１の導入孔６３から連通路６４に入った処理ガスは、電極３１の上部で両側に分かれる。分かれた処理ガスが、それぞれ電極３１の上側の外周面に沿うようにして連通路６４から吹出し路６５へ流れる。処理ガスは、連通路６４及び吹出し路６５を通過することで、電極３１及び磁石４１の長手方向（図８の紙面と直交する方向）に均一化される。更に、処理ガスは、粘性によって円形断面の電極３１の下側の外周面に沿って回り込んでプラズマ放電部３９の内部に入り、該プラズマ放電部３９のほぼ幅方向（左右方向）に沿って流れる。これによって、処理ガスがプラズマ放電部３９内を通過する時間又は距離を長くできる。よって、処理ガスを十分にプラズマ化（励起、活性化、ラジカル化、イオン化を含む）でき、活性種の濃度を十分に高めることができる。この処理ガスが、プラズマ放電部３９から漸次下方へ流出し、被処理物９の上面に接触する。さらに、電極３１の下部（被処理物側の周面）の周辺において、両側からの処理ガスが合流し、被処理物９へ向けて流れる。これにより、被処理物９に処理ガスを確実に接触させることができ、被処理物９の上面を表面処理できる。処理ガスが高プラズマ化されたているため、処理効率を十分に高めることができる。
【００８５】
同様に、下側処理構造部１０Ｌにおいて、底板１３の導入孔６３から連通路６４に入った処理ガスは、電極３１の下部で左右に分かれる。左右に分かれた処理ガスが、それぞれ電極３１の下側の外周面に沿うようにして連通路６４から吹出し路６５へ流れ、更に電極３１の上側の外周面に回り込む。よって、処理ガスがプラズマ放電３９内を通過する時間又は距離を長くでき、処理ガスを十分にプラズマ化できる。この処理ガスが、プラズマ放電３９から漸次上方へ流出し、被処理物９の下面に接触する。これにより、被処理物９の下面を充分な処理効率にて表面処理できる。
処理ガスを、被処理物９（仮想平面ＰＬ）を挟んで上下両側から被処理物９に向けて供給することで、被処理物９の両面を同時に処理できる。
【００８６】
上記の処理ガス供給工程において、流量調節手段６ｖａ，６ｖｂによって、２系統の供給系６０Ａ，６０Ｂの処理ガス供給流量を相互に連関させて調節する。例えば、第１供給系６０Ａの供給路６ａの流量を相対的に大きくし、第２供給系６０Ｂの供給路６ｂの流量を相対的に小さくする。これによって、拡散室６２の中央部分の処理ガス流量が大きくなり、該拡散室６２の中央部分に連通する導入孔６３の処理ガス流量が大きくなる。また、拡散室６２の外周部分の処理ガス流量が小さくなり、該拡散室６２の外周部分に連通する導入孔６３の処理ガス流量が小さくなる。したがって、被処理物９の中央領域への処理ガスの吹き付け流量が大きくなり、被処理物９の外周領域への処理ガスの吹き付け流量が小さくなる。これによって、処理ガスを被処理物９の中央領域から外周領域へ押し出すように流すことができ、被処理物９の中央領域に処理ガスが滞留するのを防止できる。処理済みガス（表面処理に寄与した後の処理ガス）が反応副生成物等の不純物を含んでいたとして、該処理済みガスを被処理物９からスムーズに流出させることができ、処理品質を良好に維持できる。
【００８７】
被処理物９の中央領域は、大流量の処理ガスによって充分に表面処理される。被処理物９の中央領域に吹き付けられた処理ガスは、被処理物９の中央領域の表面処理に寄与した後、被処理物９の上面に沿って被処理物９の外周領域へ流れる。被処理物９の外周領域は、当該外周領域に直接吹き付けられる小流量の処理ガスによって表面処理されるのに加えて、被処理物９の中央領域から流れて来た処理ガスによっても表面処理される。この結果、被処理物９の中央領域と外周領域の表面処理量をほぼ同じにすることができる。
【００８８】
２系統の処理ガス供給系６０Ａ，６０Ｂのうち一方の供給流量を一定に維持し、他方の供給流量を周期的に変動させてもよい。変動の周期は、例えば数秒〜数十秒である。
２系統の処理ガス供給系６０Ａ，６０Ｂを共に周期的に変動させてもよく、変動の周期をずらしてもよく、第１処理ガス供給系６０Ａによる処理ガス供給と第２処理ガス供給系６０Ｂによる処理ガス供給とを交互に行なってもよい。第１処理ガス供給系６０Ａによる処理ガス供給の期間を第２処理ガス供給系６０Ｂによる処理ガス供給の期間より長くしてもよい。
処理に応じて、上下の処理構造部１０Ｕ，１０Ｌからの処理ガス供給量を互いに同じにしてもよいし、互いに異ならせてもよい。
【００８９】
揺動工程
併行して、往復機構２３によって支持部２１を前後に往復移動（揺動）させる。これにより、被処理物９が前後に往復移動する。移動の速度は、例えば１０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ程度が好ましい。被処理物９の往復移動の幅は、電極３１の配置ピッチの半分程度である。これによって、被処理物９の各箇所が互いに均等に処理ガスと接触するようにできる。この結果、被処理物９の表面処理を均一化できる。
【００９０】
排気工程
上記圧力調節工程から継続して排気手段７（圧力調節手段）を駆動し、処理室１０ａの内圧を処理ガス供給に拘わらず上記粘性流領域の圧力（好ましくは１０〜１５０Ｐａ、より好ましくは５０〜１５０Ｐａ）に維持する。処理済みガスは、平面視で被処理物９の周囲の全方向に拡散するように被処理物９の外側へ流れ、更には支持部２１より外側へ流れる。図７の太線矢印ｆｅに示すように、支持部２１より外側の処理室１０ａに出た処理済みガスは、上下の排気孔７１に吸い込まれる。被処理物９の上側で生じた処理済みガスは、主に上側の排気孔７１に吸い込まれる。被処理物９の下側で生じた処理済みガスは、主に下側の排気孔７１に吸い込まれる。処理室１０ａ内の処理済みガスを、平面視で被処理物９より外側において、しかも被処理物９の周囲の全方向からほぼ均等に吸い込むことができる。これによって、処理室１０ａ内にガスの渦やガス溜りができるのを防止できる。
【００９１】
その後、処理室１０ａの前側の複数の排気孔７１から吸込まれた処理済みガスどうしが、前側の排気筒７２の内部で合流し、更に前側の排気筒７２に連なる排気管７３を経て、排気手段７に送られる。同様に、処理室１０ａの左側の複数の排気孔７１から吸込まれた処理済みガスどうしが、左側の排気筒７２の内部で合流し、左側の排気筒７２に連なる排気管７３を経て、排気手段７に送られる。処理室１０ａの右側の複数の排気孔７１から吸込まれた処理済みガスどうしが、右側の排気筒７２の内部で合流し、右側の排気筒７２に連なる排気管７３を経て、排気手段７に送られる。処理室１０ａの後側の複数の排気孔７１から吸込まれた処理済みガスどうしが、後側の排気筒７２の内部で合流し、後側の排気筒７２に連なる排気管７３を経て、排気手段７に送られる。
処理に応じて、上下の処理構造部１０Ｕ，１０Ｌからの処理済みガス排気量を互いに同じにしてもよいし、互いに異ならせてもよい。
【００９２】
被処理物取り出し工程
被処理物９の表面処理が終了したとき、電源３からの電圧供給を停止し、かつ処理ガス源６からの処理ガス供給を停止する。さらに排気手段７によるガス吸引を停止し、処理室１０ａ内を大気圧に戻す。次に、昇降シリンダ２ｂによって、容器本体１２を下げ、処理容器１０を開状態にする。そして、被処理物９をマニピュレータによって処理室１０ａから取り出す。
【００９３】
上側処理構造部１０Ｕにおいて、ネジ３７を外し、電極端支持部材３５を上蓋１１から取り外すと、すべての電極３１を上蓋１１から分離できる。下側処理構造部１０Ｌにおいて、ネジ３７を外し、電極端支持部材３５を底板１３から取り外すと、すべての電極３１を底板１３から分離できる。各電極３１は、端部３１ａを差込孔３５ａから引き抜くことで、電極端支持部材３５から容易に分離できる。これによって、電極３１の交換等のメンテナンスを容易に行なうことができる。
【００９４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、当業者に自明な範囲で適宜改変することができる。
例えば、処理室１０ａを大気圧環境にして表面処理を行うことにしてもよい。処理室１０ａの内圧を粘性流領域（弱真空）よりも低圧にしてもよく、例えば１Ｐａ未満〜数Ｐａの強真空にしてもよい。
高圧側の電極３１Ｈと接地電極３１Ｅとの組みによりプラズマ電界を形成するのに代えて、少なくとも２つの電極３１，３１への給電電圧の位相を互いにずらすことによって、これら２つの電極間にプラズマ電界を形成することにしてもよい。
上側処理構造部１０Ｕの電極３１と下側処理構造部１０Ｌの電極３１との間でプラズマ電界が形成されるようにしてもよい。
被処理物９を放電空間の内部に配置してプラズマ処理を行なうダイレクト処理に適用してもよく、放電空間の外部に配置した被処理物９にプラズマを吹き付けてプラズマ処理を行なうリモート処理に適用してもよい。
プラズマ表面処理装置１の電極群３１と磁石群４０のうち、磁石群４０を省略してもよい。
被処理物９の両面を同時に表面処理するのに限られず、被処理物９の片面だけを表面処理するものであってもよい。この場合、排気孔７１は、上記実施形態と同様に上蓋１１と底板１３の両方に設けてもよく、上蓋１１と底板１３の何れか一方にだけ設けてもよい。上下の処理構造１０Ｕ，１０Ｌのうち何れか一方の電極列３０及び磁石列４０並びに処理ガス供給構造等を省略してもよい。支持部２１はステージ状でもよい。
【００９５】
本発明は、プラズマ処理に限られず、熱ＣＶＤや弗酸ベーパ等のプラズマ処理以外の表面処理にも適用でき、その場合、電極列３０及び磁石群４０を省略できる。
本発明は、洗浄、表面改質、エッチング、成膜、アッシング等の種々の表面処理に適用できる。
被処理物は、ガラス基板に限られず、半導体ウェハでもよく、金属板でもよく、樹脂フィルムでもよい。被処理物の処理したくない面を被処理物支持具等のカバー手段で覆って、片面のみ処理してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板の表面処理に適用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１ プラズマ表面処理装置
２ 開閉支持機構
２ａ 支柱
２ｂ 昇降シリンダ
１０ 処理容器
１０ａ 処理室
１０Ｕ 上側処理構造部
１０Ｌ 下側処理構造部
１１ 上蓋（導入部、隔壁）
１２ 容器本体
１３ 底板（導入部、隔壁）
１４ 周壁
１４ａ 観察窓
１５ Ｏリング（シール部材）
１６ 拡散室画成板
１７ アルマイト被膜（絶縁膜）
２０ 被処理物支持手段
２１ 被処理物支持部
２１ａ 掛止部
２２ 絶縁保持部
２３ 往復機構
２４ 押し引きロッド
２５ 連結部材
２６ 係止部
２７ 押さえ具
２７ａ 引っ掛け部
３０ 電極群
３ 電源
３ｈ 給電線
３ｅ 接地線
３１ 電極
３１Ｈ ホット電極
３１Ｅ アース電極
３１ａ 電極の端部
３１ｂ 段差
３２ アルマイト被膜（絶縁膜）
３３ 端子
３３Ｈ 給電端子
３３Ｅ 接地端子
３５ 電極端支持部材
３５ａ 差込孔
３６ バネ
３７ 電極支持部材固定ネジ
３９ プラズマ放電部
４０ 磁石群
４１ 磁石
４２ 磁石収容溝
４３ 押し当て部材
４３ｂ ネジ挿通孔
４４ 止めネジ
４５ 凹部
４９ 磁界
５ 温調（冷却）媒体源
５ａ 温調（冷却）媒体導入管
５ｂ 温調（冷却）媒体排出管（排出路）
５１ 温調（冷却）媒体導入ポート
５２ 温調（冷却）媒体導入ヘッダ路
５３ 温調路（冷却路）
５４ 温調（冷却）媒体導出ヘッダ路
５５ 温調（冷却）媒体導出ポート
５７ Ｏリング（電極端シール部材）
６ 処理ガス源
６ａ 第１供給路
６ｂ 第２供給路
６ｖａ 第１流量調節手段
６ｖｂ 第２流量調節手段
６０Ａ 第１処理ガス供給系
６０Ｂ 第２処理ガス供給系
６１ 処理ガス導入ポート
６１Ａ 第１導入ポート
６１Ｂ 第２導入ポート
６２ 拡散室
６３ 処理ガス導入孔
６４ 連通路
６５ 吹出し路
７ 排気手段（処理室圧力調節手段）
７０ 排気系
７１ 排気孔
７２ 排気筒
７３ 排気管
９ 被処理物
ＰＬ 仮想平面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、処理ガスを被処理物に接触させ、被処理物を表面処理する装置に関し、特に表面処理領域からのガスの排気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の表面処理装置は、真空チャンバ内に複数の平板状の電極を平行に並べ、隣り合う電極の間の裏側に磁石を配置してある。複数の電極に位相が互いに異なる交流電圧を供給してプラズマを生成する。磁石の磁力によってプラズマの拡散を抑え、プラズマ密度を高めている。真空チャンバ内にはプラズマ生成用のガスを入れる。
【０００３】
特許文献２では、チャンバ内に被処理物が通される。チャンバ内の被処理物が通される高さより上側にプラズマ生成用の電極が配置されている。チャンバの上部の中央部に処理ガスの供給口が設けられ、チャンバの下部の中央部にガスの排出口が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９３９９６号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
処理済みのガスはチャンバから排出する必要がある。しかし、上掲特許文献１には、処理済みガスをどのようにしてチャンバから排出するのかが示されていない。
特許文献２では、処理ガスが被処理物の上側を外側へ流れた後、被処理物の外周縁に沿って下側に回りこみ、ガス排出口へ向かって流れる。このようなガス流通構造では、チャンバ内に渦流やガス溜りが形成されやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、処理ガスをプラズマ化して被処理物に接触させ、被処理物を表面処理する装置であって、
内部に処理室を有する処理容器と、
前記処理室内の仮想の平面上の処理領域に被処理物を配置して支持する支持部と、
前記処理ガスを前記処理領域に供給する処理ガス供給系と、
前記仮想平面と直交する方向から見て前記処理領域を囲むように環状に分布する複数の排気孔を含み、前記処理室内のガスを前記排気孔から排出する排気系と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、処理室内に渦流やガス溜りが形成されるのを防止できる。特に、処理室の外周部に渦流やガス溜りが形成されるのを確実に防止できる。よって、処理済みガスを処理室内から確実に排出でき、表面処理の品質を確保できる。
【０００７】
前記排気孔が、前記仮想平面を挟んで両側に配置されていることが好ましい。
これによって、処理室内の特に外周部に渦流やガス溜りが形成されるのをより確実に防止できる。
【０００８】
前記仮想平面を挟んで一側と他側の排気孔どうしが、一対一に、かつ前記仮想平面と直交する方向に対向していることが好ましい。
これによって、処理室内に渦流やガス溜りが形成されるのを一層確実に防止できる。
【０００９】
前記支持部が、前記被処理物の両面が露出するようにして被処理物の外周部を支持し、前記処理ガス供給系が、前記仮想平面を挟んで両側から前記処理ガスを前記処理領域に向けて供給することが好ましい。
これにより、被処理物の両側を同時に表面処理できる。前記排気孔が、前記仮想平面を挟んで両側に配置されている場合には、処理室内の前記仮想面を挟んで両側の部分でのガス流れをほぼ均等にできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、処理室内に渦流やガス溜りが形成されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ表面処理装置を閉状態で示す正面図である。
【図２】上記プラズマ表面処理装置を開状態で示す正面図である。
【図３】上記プラズマ表面処理装置の平面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う、上記プラズマ表面処理装置の処理容器の上蓋の平面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う、上記処理容器の上側構造の底面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う、上記処理容器の下側構造の平面図である。
【図７】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う、上記プラズマ表面処理装置の側面断面図である。
【図８】上記処理容器の内部を拡大して示す側面断面図である。
【図９】図６のＩＸ−ＩＸ線に沿う、上記処理容器の一部分の正面断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う、上記処理容器の一部分の平面断面図である。
【図１１】上記処理容器の図１０とは左右に反対側の部分の平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図６に示すように、この実施形態の被処理物９は、例えば四角形のガラス基板にて構成されている。図示は省略するが、ガラス基板９の表面には例えば銅等の金属膜が形成されている。更に、ガラス基板９の表面にはシリコン酸化膜等の絶縁膜やレジスト等の樹脂膜が形成されていてもよい。ガラス基板９の表面をプラズマ表面処理装置１にて処理する。プラズマ表面処理装置１は、ガラス基板９の両面に対し表面処理を同時に行う。
【００１３】
図１に示すように、プラズマ表面処理装置１は、開閉支持機構２と、この開閉支持機構２に支持された処理容器１０（装置本体）を備えている。図１及び図３に示すように、開閉支持機構２は、４つ（３つ以上）の垂直な支柱２ａと、昇降シリンダ２ｂを含む。４つの支柱２ａは、互いに前後左右に離れて配置されている。これら支柱２ａの中間部に昇降シリンダ２ｂが配置されている。
【００１４】
図１に示すように、処理容器１０は、上蓋１１と、容器本体１２とを有している。処理容器１０の内部には、上蓋１１及び容器本体１２によって処理室１０ａが画成されている。
【００１５】
図３に示すように、上蓋１１は、四角形の金属板にて構成されている。図２に示すように、上蓋１１が、４つの支柱２ａの上端部に水平に支持されている。
【００１６】
図１に示すように、容器本体１２は、底板１３と、周壁１４を含む。底板１３は、四角形の金属板にて構成されている。底板１３は、処理室１０ａに面し、処理室１０ａの底面（下側の内面）を画成している。図２及び図６に示すように、周壁１４は、環状の金属部材にて構成されている。この周壁１４が、底板１３の上面の周辺部に設置され、底板１３と連結されている。周壁１４の内壁によって処理室１０ａの外周面が画成されている。図１に示すように、周壁１４には観察窓１４ａが設けられている。外部から観察窓１４ａを覗くことで処理室１０ａ内を観察できる。図６に示すように、周壁１４の上端面にはＯリング１５（シール部材）が設けられている。Ｏリング１５は、周壁１４の内周縁に沿って配置されている。
Ｏリング１５を、周壁１４の上端面に設けるのに代えて、上蓋１１の下面に設けてもよい。シール部材１５として、Ｏリングに代えて、平パッキンを用いてもよい。
【００１７】
図１及び図２に示すように、容器本体１２は、支柱２ａによって水平かつ上下動可能に支持されている。容器本体１２の底面の中央部に昇降シリンダ２ｂが接続されている。昇降シリンダ２ｂによって、容器本体１２が、閉位置（図１）と、開位置（図２）との間で昇降される。
【００１８】
図１に示すように、容器本体１２が閉位置のとき、周壁１４の上端面が上蓋１１の下面に当たる。これにより、容器本体１２の内部が上蓋１１によって塞がれ、処理容器１０が閉状態になる。上蓋１１の底面が、処理室１０ａに面し、処理室１０ａの上側の内面を画成する。Ｏリング１５によって、上蓋１１と周壁１４との間がシールされる。これにより、処理室１０ａが密閉空間になる。
【００１９】
図２に示すように、開位置の容器本体１２は、上蓋１１より下に離れる。これにより、処理室１０ａの上面が開放され、処理容器１０が開状態になる。
処理容器１０は、上蓋１１の位置が固定され、容器本体１２が上下に移動することで、開閉されるようになっているが、これに代えて、容器本体１２が位置固定され、上蓋１１が上下に移動することで、処理容器１０が開閉されるようになっていてもよい。また、処理室１０ａは一体の箱体であってもよく、この箱体の側壁がシャッターのように上下に開閉するようになっていてもよい。
【００２０】
図２及び図６に示すように、処理室１０ａ内に被処理物９が配置される。容器本体１２の内部には、被処理物９の支持手段２０が設けられている。支持手段２０は、被処理物支持部２１と、４つ（複数）の絶縁保持部２２を含む。支持部２１は、扁平な枠状になっている。支持部２１は、例えばアルミやステンレス等の金属にて構成されていている。支持部２１の材質として、金属に代えて樹脂やセラミック等の絶縁体を用いてもよい。
【００２１】
絶縁保持部２２は、処理室１０ａ内の前後左右の４箇所に配置されている。各絶縁保持部２２は、底板１３の上面に固定されている。絶縁保持部２２は、セラミックや樹脂等の絶縁体にて構成されている。これら絶縁保持部２２によって支持部２１が前後方向（図６において上下）にスライド可能に、水平に保持されている。図７に示すように、支持部２１は、処理室１０ａを上下に二分する高さの仮想の平面ＰＬ上に配置されている。
【００２２】
図９に示すように、枠状の支持部２１の内縁には、段差状の掛止部２１ａが形成されている。掛止部２１ａに被処理物９の外周部が引っ掛けられる。これにより、被処理物９が水平に、かつ両面が露出した状態で支持される。支持部２１にて支持された被処理物９は、上記仮想平面ＰＬ上に位置している。仮想平面ＰＬ内の被処理物９が配置された領域が「処理領域」となる。
【００２３】
図６に示すように、容器本体１２の後方（図６において上）に往復機構２３が設けられている。往復機構２３には、押し引きロッド２４が設けられている。押し引きロッド２４は、前後方向（図６において上下方向）にまっすぐ延び、かつ前後に進退される。押し引きロッド２４は周壁１４を貫通し、容器本体１２内に差し入れられている。押し引きロッド２４の先端部が連結部材２５を介して支持部２１に連結されている。押し引きロッド２４が前後に進退されることによって、支持部２１ひいては被処理物９が前後に往復移動される。
【００２４】
連結部材２５は、樹脂などの絶縁体にて構成されている。連結部材２５は、支持部２１と押し引きロッド２４との間を沿面放電が伝達しない程度の大きさになっている。連結部材２５によって支持部２１と押し引きロッド２４とが絶縁されている。
【００２５】
図７に示すように、支持部２１の上面及び被処理物９の外周部の上面には、押さえ具２７が載置されている。図５の二点鎖線で示すように、押さえ具２７は、支持部２１と同様の形状及び大きさの枠状になっている。押さえ具２７は、アルミやステンレス等の金属にて構成されているが、樹脂やセラミック等の絶縁体で構成されていてもよい。押さえ具２７によって被処理物９の外周部が上から押さえられ、配置位置が矯正されるようになっている。
【００２６】
図７に示すように、押さえ具２７の外周部には、逆Ｌ字状の引っ掛け部２７ａが設けられている。上蓋１１の底面には、Ｌ字状の係止部２６が垂れ下がるように設けられている。図２に示すように、処理容器１０が開状態のときは、係止部２６に引っ掛け部２７ａが引っ掛けられる。これにより、押さえ具２７が、上蓋１１の下側に離れて吊り下げられるように支持される。
【００２７】
図７に示すように、処理容器１０が閉状態のときは、押さえ具２７が支持部２１及び被処理物９上に載り、引っ掛け部２７ａが係止部２６から離れる。このとき、押さえ具２７は、支持部２１と被処理物９の他は、いかなる部材とも接触していない。支持部２１は、押さえ具２７と、絶縁保持部２２と、絶縁性の連結部材２５と、被処理物９の他は、いかなる部材とも接触していない。したがって、支持部２１及び押さえ具２７は、電気的に浮いている。ひいては、被処理物９が電気的に浮いた状態（電気的フロート）になっている。
上蓋１１の底面に柱材を設け、この柱材の下端に押さえ具２７を固定することにしてもよい。上記柱材は、セラミックスなどの絶縁体からなることが好ましい。処理中に支持部２１が前後に動く場合は、前記柱材の下端にローラーを設け、ローラーにて押さえ具２７を押さえつけるようにしてもよい。
押さえ具２７は、省略してもよい。
【００２８】
図７に示すように、処理容器１０には、上下一対の処理構造部１０Ｕ，１０Ｌが設けられている。これら処理構造部１０Ｕ，１０Ｌは、支持部２１ひいては被処理物９が配置された水平面に関して上下に対称になっている。
【００２９】
上下の処理構造部１０Ｕ，１０Ｌには、それぞれ電極群３０及び磁石群４０が設けられている。図５及び図７に示すように、電極群３０は、複数の電極３１にて構成されている。各電極３１は、軸線（長手方向）を左右（第１方向、図５の左右方向、図７の紙面直交方向）に向けた長い円筒形状になっている。したがって、電極３１の外周面は、円筒面になっている。特に、上側構造部１０Ｕの電極３１の下側（仮想平面ＰＬ側すなわち被処理物側）の外周面が、半円筒状の凸曲面になっている。下側構造部１０Ｌの電極３１の上側（被処理物側）の外周面が、半円筒状の凸曲面になっている。電極群３０の複数の電極３１が、前後（並列方向（図５の上下方向、図７の左右方向））に間隔を置いて平行に並べられている。
電極３１の形状は、真円断面の円筒形に限られず、楕円断面の円筒形でもよく、少なくとも被処理物側の外周面が円筒形（半円筒状の凸曲面）になっていてもよく、被処理物側とは反対側の外周面は平らになっていてもよい。電極３１が、四角形等の多角形の断面形状になっていてもよく、変形多角形の断面形状になっていてもよい。
【００３０】
磁石群４０は、複数の磁石４１を含む。磁石４１の数は、電極３１の数より１つ多い。各磁石４１は、断面がほぼ長方形の細長い平板状になっており、長さ方向が左右（図５の左右方向、図７の紙面直交方向）に向けられ、幅方向が上下（対向方向（図５の紙面と直交する方向、図７の上下方向））に向けられ、厚さ方向が前後（並列方向（図５の上下方向、図７の左右方向））に向けられている。各磁石４１は、一体物であってもよく、長手方向に複数の磁石片に分割され、これら磁石片が長手方向に継ぎ足されていてもよい。図８に示すように、磁石４１は、上下に分極している。磁石群４０において隣り合う２つの磁石４１の磁極は、互いに反対向きになっている。
【００３１】
電極３１と磁石４１は互いに平行をなし、交互に配置されている。各電極３１が、２つの磁石４１の間に挟まれている。
【００３２】
図７に示すように、被処理物９は、上下の電極群３０及び磁石群４０に対しそれぞれ上下（対向方向）に離れて配置される。上下の電極群３０及び磁石群４０が、支持部２１及び被処理物９を上下から挟むように配置されている。
【００３３】
電極群３０及び磁石群４０の構造を更に説明する。なお、上側処理構造部１０Ｕと下側処理構造部１０Ｌは、上下に対称であるから、以下の説明においては、上側処理構造部１０Ｕの構造を詳述し、下側処理構造部１０Ｌの構造については簡略化する。先ず、上側の処理構造部１０Ｕの電極支持構造を説明する。
図５及び図９に示すように、上側処理構造部１０Ｕの電極群３０は、上蓋１１に取り付けられている。上蓋１１の底面に左右一対の電極端支持部材３５，３５が設けられている。電極端支持部材３５は、ネジ３７（固定手段）にて上蓋１１に分離可能に固定されている。図９及び図１０に示すように、各電極端支持部材３５は、内部が上面に開口する空洞になり、かつ前後（図９の紙面直交方向、図１０の上下方向）にまっすぐ延びる長尺の箱状になっている。電極端支持部材３５は、例えばセラミックにて構成され、絶縁性を有している。電極端支持部材３５は、セラミックに代えて、樹脂にて構成されていてもよい。電極端支持部材３５は、ネジ３７に代えて、弾性フック等の他の固定手段にて上蓋１１に分離可能に取り付けられていてもよい。
【００３４】
図９〜図１１に示すように、左右の各電極端支持部材３５の内側壁（電極群３０を向く側の壁）には、複数の差込孔３５ａが形成されている。差込孔３５ａは、電極端支持部材３５の内側壁を厚さ方向に貫通し、奥側の端部が電極端支持部材３５の内部空間に連通している。複数の差込孔３５ａは、電極端支持部材３５の長手方向（電極３１の並列方向）に間隔を置いて配置されている。差込孔３５ａと電極３１が一対一に対応している。
【００３５】
図１０及び図１１に示すように、電極３１の両端部３１ａの外周は、縮径されている。電極３１の端部３１ａの外周面と、該端部３１ａより長手方向の内側の外周面との間には環状の段差３１ｂが形成されている。
電極３１の端部３１ａが、該電極３１の端部３１ａより長手方向の内側の部分と同じ外径であってもよい。
【００３６】
図９及び図１０に示すように、左側の電極端支持部材３５の各差込孔３５ａに、対応する電極３１の左側の端部３１ａが差し入れられている。図１１に示すように、右側の電極端支持部材３５の各差込孔３５ａに、対応する電極３１の右側の端部３１ａが差し入れられている。左右の電極端支持部材３５によって電極３１が両端支持されている。左右の各電極端支持部材３５によって複数の電極３１の互いに同じ側の端部３１ａどうしが連ねられている。
【００３７】
電極端部３１ａの外周面と差込孔３５ａの内周面との間には十分なクリアランスが形成されている。電極３１の左端の段差３１ｂ（図１０）と右端の段差３１ｂ（図１１）との間の距離は、左側の電極端支持部材３５の右側面と右側の電極端支持部材３５の左側面との間の距離より例えば１〜数ｍｍ程度小さい。これにより、電極３１が、両端を電極端支持部材３５，３５にて支持された状態で、該電極３１の長手方向に変位可能になっている。
【００３８】
図６及び図９に示すように、下側処理構造部１０Ｌの電極支持構造は、上側処理構造部１０Ｕの電極支持構造と上下に反転している点を除いて同様になっている。下側処理構造部１０Ｌにおいては、電極群３０が底板１３に取り付けられている。底板１３の上面に左右一対の電極端支持部材３５が設けられ、これら電極端支持部材３５にて電極３１が支持されている。下側処理構造部１０Ｌの電極端支持部材３５は、上側処理構造部１０Ｕの電極端支持部材３５を上下に反転させた形状になっている。
【００３９】
電極群３０の給電構造を説明する。
図３に示すように、プラズマ表面処理装置１は、電源３を備えている。電源３の供給電圧は、パルス等の間欠波でもよく、ＲＦ正弦波等の連続波でもよい。電源３から給電線３が処理容器１の左側部へ延びている。
【００４０】
上側処理構造部１０Ｕにおける給電構造を説明する。
図３及び図４に示すように、上板１１の中央より左側の部分に給電端子３３Ｈが設けられている。給電端子３３Ｈは、前後（図３において上下）に間隔を置いて複数配置されている。給電線３が分岐して各給電端子３３Ｈに接続されている。電極群３０の１つ置きの電極３１の左端部が、給電端子３３Ｈに接続され、ひいては給電線３ｈを介して電源３に接続されている。
【００４１】
図３及び図４に示すように、上蓋１１の中央より右側の部分に複数の接地端子３３Ｅが設けられている。これら接地端子３３Ｅは、前後（図３において上下）に間隔を置き、しかも給電端子３３Ｈに対し前後（図３において上下）にずれて配置されている。電極群３０の残りの１つ置きの電極３１の右端部が、接地端子３３Ｅに接続され、ひいては接地端子３３Ｅから延びる接地線３ｅを介して電気的に接地されている。
【００４２】
以下、電源３に接続された電極３１と接地された電極３１とを互いに区別するときは、電源３に接続された電極３１を「ホット電極３１Ｈ」と称し、接地された電極３１を「アース電極３１Ｅ」と称す。ホット電極３１Ｈとアース電極３１Ｅとは、並列方向（図５において上下）に交互に配置されている。電極群３０の最も外側にはアース電極３１Ｅが配置されている。
【００４３】
ホット電極３１Ｈにおける給電端子３３Ｈの接続位置と、アース電極３１Ｅにおける接地端子３３Ｅの接続位置は、電極３１の長手方向の互いに逆側に配置されている。すなわち、給電端子３３Ｈは、電極３１Ｈの左端部に接続されている。これに対し、接地端子３３Ｅは、電極３１Ｅの右端部に接続されている。
【００４４】
図９に示すように、各端子３３には、端子本体３３ａ及びバネ３６が内蔵されている。端子本体３３ａがバネ３６によって電極３１に押し付けられている。これによって、端子３３と電極３１との電気的連通が確保されている。電極３１が熱により伸びたとしても、電気的連通は確保される。
【００４５】
下側処理構造部１０Ｌの給電構造は、上側処理構造部１０Ｕの給電構造と上下に反転している点を除いて同様になっている。下側処理構造部１０Ｌの電極群３０においても、ホット電極３１Ｈとアース電極３１Ｅが交互に配置されている。図２に示すように、下側処理構造部１０Ｌの各端子３３は、底板１３に取り付けられている。
なお、端子構造としては、上記に限られず、種々の構造を採用可能である。例えば、電極端支持部材３５の外側部に端子を設け、弾性を有する金属薄板または線を電極端支持部材３５の表面に沿って配設して、処理空間に面する電極表面と前記端子とを上記金属薄板または線にて結線してもよい。
【００４６】
図７及び図８に示すように、支持部２１及び被処理物９を挟んで、上側処理構造部１０Ｕのホット電極３１Ｈと下側処理構造部１０Ｌのホット電極３１Ｈとが、一対一にまっすぐ上下に対向し、上側処理構造部１０Ｕのアース電極３１Ｅと下側処理構造部１０Ｌのアース電極３１Ｅとが、一対一にまっすぐ上下に対向している。
【００４７】
図８に示すように、上側処理構造部１０Ｕの各電極３１の上側（被処理物側とは反対側）の外周面は、アルマイト処理され、アルマイト処理膜からなる絶縁膜３２が形成されている。上蓋１１の下面は、アルマイト処理膜からなる絶縁膜１７が形成されている。下側処理構造部１０Ｌの各電極３１の下側（被処理物側とは反対側）の外周面には、アルマイト処理膜からなる絶縁膜３２が形成されている。底板１３の上面には、アルマイト処理膜からなる絶縁膜１７が形成されている。
電極３１の絶縁膜３２は、電極３１の外周面のちょうど半周にわたって設けられているが、半周未満又は半周よりも大きい範囲にわたって設けられていてもよい。
絶縁膜３２，１７は、アルマイト処理膜に限定されず、樹脂膜等の他の絶縁膜であってもよい。
絶縁膜３２を省略し、電極３１の外周面の全体の金属部分を露出させてもよい。
【００４８】
プラズマ表面処理装置１には、各電極３１の温調（冷却）構造が設けられている。
詳述すると、図３に示すように、温調（冷却）媒体源５から温調媒体導入管５ａが延びている。温調媒体源５の温調媒体（冷却媒体）としては例えばフッ化水や水が用いられている。
【００４９】
上側処理構造部１０Ｕには、次のような電極温調（冷却）構造が組み込まれている。
図３及び図４に示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、上蓋１１の一箇所（例えば左後側の部位）に温調媒体導入ポート５１が設けられている。図９及び図１０に示すように、導入ポート５１に温調媒体導入管５ａが接続されている。
【００５０】
左側の長尺箱状の電極端支持部材３５の内部空間は、温調媒体導入ヘッダ路５２になっている。導入ヘッダ路５２は、電極端支持部材３５の長手方向（図９の紙面直交方向、図１０の上下方向）に延び、かつ電極端支持部材３５の上面に達して開口している。導入ヘッダ路５２の上面の開口が上蓋１１にて塞がれている。導入ヘッダ路５２の一端部が、導入ポート５１に連通している。
【００５１】
円筒状の各電極３１の内部空間は温調路５３（冷却路）になっている。温調路５３は、電極３１の長手方向の全長にわたって延び、電極３１の両端面に達している。温調路５３の左端部（上流端）が、導入ヘッダ路５２の側部に連通している。
【００５２】
図１１に示すように、右側の長尺箱状の電極端支持部材３５の内部空間は、温調媒体導出ヘッダ路５４になっている。導出ヘッダ路５４は、右側の電極端支持部材３５の長手方向（図１１の上下）に延びている。詳細な図示は省略するが、導出ヘッダ路５４は、右側の電極端支持部材３５の上面（図１１において紙面手前）に達して開口している。導出ヘッダ路５４の上面が上蓋１１にて塞がれている。導出ヘッダ路５４の側部に各電極３１の温調路５３の右端部（下流端）が連通している。
【００５３】
図９〜図１１に示すように、各電極３１の端部３１ａの外周部には２つ（複数）のＯリング５７（電極端シール部材）が設けられている。２つのＯリング５７は、電極端部３１ａの軸方向（電極３１の長手方向）に離れて配置されている。Ｏリング５７によって、差込孔３５ａの内周面と電極端部３１ａの外周面との間がシールされている。
【００５４】
図３及び図４に示すように、上蓋１１の上記導入ポート５１とは１８０°回転対称の位置に温調媒体導出ポート５５が設けられている。図１１に示すように、導出ヘッダ路５４の端部が導出ポート５５に接続されている。導出ポート５５から温調媒体排出管５ｂが引き出されている。
なお、導入ポート５１および導出ポート５５を複数設けることで、温調媒体がスムーズに流れるようにし、均一に温調できるようにしてもよい。
【００５５】
図２、図６、図９に示すように、下側処理構造部１０Ｌの電極温調構造は、上側処理構造部１０Ｕの電極温調構造と上下に反転している点を除いて同様になっている。下側処理構造部１０Ｌにおいては、導入ポート５１及び導出ポート５５が底板１３に設けられている。図示は省略するが、温調媒体導入管５ａが分岐して、上側処理構造部１０Ｕの導入ポート５１と下側処理構造部１０Ｌの導入ポート５１とにそれぞれ連なっている。
【００５６】
次に、磁石群４０の支持構造を説明する。
上側処理構造部１０Ｕの磁石４１は、次のようにして上蓋１１に連結されて支持されている。
図８に示すように、上蓋１１の下面に磁石収容溝４２が形成されている。収容溝４２に磁石４１の上端部（被処理物側とは反対側の端部）が差し入れられている。磁石４１の上端の一側部に押し当て部材４３が押し当てられている。これにより、磁石４１が、収容溝４２における押し当て部材４３側とは反対側の内壁に押し当てられている。上蓋１１の上面には、押し当て部材４３を収容する凹部４５が形成されている。押し当て部材４３は、止めネジ４４にて上蓋１１に止められている。押し当て部材４３の止めネジ４４を通すネジ挿通孔４３ｂは、長軸を前後（図８の左右方向）に向けた長孔になっている。押し当て部材４３及び止めネジ４４は、磁石４１の好ましくはアース電極３１Ｅ側に配置されている。
磁石４１は一つずつ上蓋１１の下面に固定されているが、複数の磁石４１が一体的に着脱できる構造であってもよい。
【００５７】
下側処理構造部１０Ｌの磁石４１の支持構造は、上側処理構造部１０Ｕの磁石支持構造と上下に反転している点を除いて同様である。下側処理構造部１０Ｌにおいては、磁石４１が底板１３の上面に取り付けられている。収容溝４２及び凹部４５が底板１３の上面に形成されている。磁石４１の下端部が、収容溝４２に差し入れられている。
【００５８】
上側処理構造部１０Ｕの磁石４１と下側処理構造部１０Ｌの磁石４１どうしが、支持部２１及び被処理物９を挟んで、一対一に上下にまっすぐ対向している。これら上下に対向する磁石４１どうしは、互いに同じ磁極が向き合うようになっている。
【００５９】
図７に示すように、更に、プラズマ表面処理装置１は、処理ガスを処理室１０ａ内の被処理物９に供給する処理ガス供給系６０を備えている。処理ガス供給系６０の上流端には、処理ガス源６が設けられている。処理ガス源６は、処理目的に応じた成分を含む処理ガスを送出する。例えば、洗浄、アッシング、または表面改質の場合、処理ガスとして酸素が用いられる。
【００６０】
プラズマ表面処理装置１の処理ガス供給系６０は、２系統（複数系統）になっている。２系統の処理ガス供給系６０のうち第１処理ガス供給系６０Ａは、被処理物９の中央部分（相対的に内側部分）に処理ガスを供給する。第２処理ガス供給系６０Ｂは、被処理物９の外周部分（上記内側部分を囲む部分）に処理ガスを供給する。以下、詳述する。
【００６１】
第１の処理ガス供給系６０Ａは、処理ガス源６から延びる第１供給路６ａと、この第１供給路６ａに設けられた第１流量調節手段６ｖａを有している。第２の処理ガス供給系６０Ｂは、上記第１処理ガス供給系６０Ａと共通の処理ガス源６から延びる第２供給路６ｂと、この第２供給路６ｂに設けられた第２流量調節手段６ｖｂを有している。詳細な図示は省略するが、第１供給系６ａは、二手に分岐して、処理容器１０の上側処理構造部１０Ｕと下側処理構造部１０Ｌへ延びている。同様に、第２供給系６ｂは、二手に分岐して、処理容器１０の上側処理構造部１０Ｕと下側処理構造部１０Ｌへ延びている。流量調節手段６ｖａ，６ｖｂは、マスフローコントローラや流量制御弁にて構成されている。２つの流量調節手段６ｖａ，６ｖｂは、例えば第１処理ガス供給系６０Ａの供給流量が第２処理ガス供給系６０Ｂの供給流量より大きくなるように相互に連関させて操作される。
【００６２】
上側処理構造部１０Ｕの処理ガス供給構造を説明する。
図１及び図３に示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、上蓋１１の上面の中央部に平面視で四角形の拡散室画成板１６が設けられている。拡散室画成板１６は、平面投影視で電極群３０の全体を覆っている。拡散室画成板１６の上面には、複数の処理ガス導入ポート６１が設けられている。これらガス導入ポート６１は、複数（例えば４つ）の第１ガス導入ポート６１Ａと、複数（例えば８つ）第２ガス導入ポート６１Ｂとに分類される。第１ガス導入ポート６１Ａは、拡散室画成板１６の中央部分（相対的に内側）に分散して配置されている。第１ガス導入ポート６１Ａは、第１供給路６ａに連なり、第１処理ガス供給系６０Ａの要素になっている。第２ガス導入ポート６１Ｂは、拡散室画成板１６の外周部分（相対的に外側）に分散して配置されている。第２ガス導入ポート６１Ｂは、第２供給路６ｂに連なり、第２処理ガス供給系６０Ｂの要素になっている。
【００６３】
図７に示すように、上側処理構造部１０Ｕの拡散室画成板１６と上蓋１１との間に拡散室６２が画成されている。上蓋１１は、処理室１０ａと拡散室６２を仕切る隔壁になっている。拡散室６２は、平面投影視で、すなわち被処理物９が配置された平面状の処理領域と直交する方向から見て、被処理物９すなわち上記処理領域の全体と重なる広がりを有する四角形になっている。各ガス導入ポート６１Ａ，６１Ｂが拡散室６２に連なっている。拡散室６２の中央部分は、第１処理ガス供給系６０Ａの要素になっている。拡散室６２の外周部分は、第２処理ガス供給系６０Ｂの要素になっている。拡散室６２の中央部分と外周部分とは直接連なっている。拡散室６２の内部に該拡散室６２の中央部分と外周部分とを隔てる環状の仕切部材を設けてもよい。
【００６４】
図９及び図１０に示すように、上蓋１１に多数（複数）の小孔状の処理ガス導入孔６３が形成されている。導入孔６３は、上蓋１１の面内に分散して配置されている。導入孔６３は、上蓋１１の上面から下面に貫通している。導入孔６３によって拡散室６２と処理室１０ａが連ねられている。図４に示すように、導入孔６３は、平面投影視で各電極３１と重なる位置に配置されている。しかも、導入孔６３は、各電極３１の上端部（幅方向の中央部）のちょうど真上に配置され、電極３１の上端部と上下（対向方向）に対向している。更に、導入孔６３は、各電極３１の長手方向に間隔を置いて並べられている。上蓋１１の中央寄りの導入孔６３は、第１処理ガス供給系６０Ａの要素になっている。上蓋１１の外周寄りの導入孔６３は、第２処理ガス供給系６０Ｂの要素になっている。
導入孔６３を、多数の小孔に代えて、電極３１の長手方向と平行に延びるスリット状にしてもよい。
【００６５】
図８に示すように、上側処理構造部１０Ｕの電極３１と上蓋１１との間には連通路６４が形成されている。連通路６４は、電極３１の長手方向に延びている。連通路６４の幅方向の端部は磁石４１にて区切られている。各導入孔６３が連通路６４に連なっている。
導入孔６３が、電極３１の幅方向の中央部からずれていてもよい。例えば、導入孔６３が、吹出し路６５と上下（対向方向）にまっすぐ連通する位置に配置されていてもよい。磁石４１と導入部１１，１３が離れ、導入孔６３が、磁石４１と上下（対向方向）に対向する位置に配置され、磁石４１と導入部１１，１３の間に連通路６４が形成されていてもよい。
【００６６】
上側処理構造部１０Ｕの互いに隣接する電極３１及び磁石４１の間に吹出し路６５が形成されている。吹出し路６５は、電極３１及び磁石４１の長手方向に延びている。吹出し路６５の電極３１にて画成された面は、半円筒状の凹曲面になっている。吹出し路６５の磁石４１にて画成された面は平らになっている。吹出し路６５の上側部が連通路６４に連なっている。吹出し路６５の下端部が、電極群３０及び磁石群４０と被処理物９との間の処理空間に連なっている。
導入孔６３を有する上蓋１１は、処理ガスを、電極群３０及び磁石群４０の上側（被処理物側とは反対側）から吹出し路６５に導入する導入部を構成する。
【００６７】
下側処理構造部１０Ｌの処理ガス供給構造は、上側処理構造部１０Ｕの処理ガス供給構造と上下に反転している点を除いて同様である。下側処理構造部１０Ｌにおいては、底板１３の下面に拡散室画成板１６が設けられている。この拡散室画成板１６の中央部に第１ガス導入ポート６１Ａが設けられ、拡散室画成板１６の周辺部に第２ガス導入ポート６１Ｂが設けられている。処理ガス源６からの第１供給路６ａが分岐して、上側処理構造部１０Ｕの第１ガス導入ポート６１Ａと下側処理構造部１０Ｌの第１ガス導入ポート６１Ａに接続されている。また、第２供給路６ｂが分岐して、上側処理構造部１０Ｕの第２ガス導入ポート６１Ｂと下側処理構造部１０Ｌの第２ガス導入ポート６１Ｂに接続されている。下側処理構造部１０Ｌにおいては、拡散室画成板１６と底板１３との間に拡散室６２が形成されている。導入孔６３が底板１３に形成されている。底板１３と電極３１との間に連通路６４が形成されている。導入孔６３を有する底板１３は、処理ガスを、電極群３０及び磁石群４０の下側（被処理物側とは反対側）から吹出し路６５に導入する導入部を構成する。
【００６８】
更に、図７に示すように、プラズマ表面処理装置１には、処理室１０ａ内からガスを排出する排気系７０が設けられている。排気系７０は次のように構成されている。
図４及び図５に示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、上蓋１１には複数の排気孔７１が形成されている。各排気孔７１は、上蓋１１を厚さ方向（上下）に貫通している。複数の排気孔７１は、平面投影視で（上記仮想平面ＰＬと直交する方向から見て）互いに電極群３０及び磁石群４０を囲むようにひいては被処理物９を囲むように、処理室１０ａの外周部に沿って環状に分布して配置されている。更に、これら排気孔７１のほぼ全部が、平面視で支持部２１より外側に配置されている。
【００６９】
図１及び図３に示すように、上蓋１１の上面に４つ（複数）の排気筒７２が設けられている。図３及び図７に示すように、各排気筒７２は、平面視で円弧状に湾曲し、かつ底部が開口された容器状になっている。排気筒７２の底部の開口が上蓋１１によって塞がれている。４つの排気筒７２は、上蓋１１の上面の前後左右の４つの側部に互いに離れて、全体として環状になるように配置されている。前側（図３において下側）の排気筒７２の内部空間に前側の複数の排気孔７１が連なっている。後側（図３において上側）の排気筒７２の内部空間に後側の複数の排気孔７１が連なっている。左側の排気筒７２の内部空間に左側の複数の排気孔７１が連なっている。右側の排気筒７２の内部空間に右側の複数の排気孔７１が連なっている。
【００７０】
各排気筒７２から排気管７３が延びている。排気管７３に排気手段７が接続されている。排気手段７は真空ポンプや除害設備等を含む。
【００７１】
図６〜図９に示すように、下側処理構造部１０Ｌの排気構造は、上側処理構造部１０Ｕの排気構造と上下に反転している点を除いて同じである。下側処理構造部１０Ｌにおいては、排気孔７１が底板１３に形成されている。排気筒７２が底板１３の下面に設けられている。上側処理構造部１０Ｕの排気孔７１と下側処理構造部１０Ｌの排気孔７１とが、被処理物９の配置される高さの仮想平面ＰＬを挟んで上下両側に配置されている。しかも、上側処理構造部１０Ｕの排気孔７１と下側処理構造部１０Ｌの排気孔７１とは、上下に一対一に対向し、平面視で（仮想面ＰＬと直交する方向に）ちょうど重なっている。
排気構造を上下対称構造にするのに代えて、上側または下側のいずれか一方の構造部１０Ｕ，１０Ｌだけに排気構造を設けてもよい。処理容器１０の側壁に排気孔を設けて、そこから排気するようにしてもよい。
排気圧を一定にするため、排気孔７１の上流側、例えば排気孔７１と被処理物支持部２１との間に絞りを設けてもよい。
【００７２】
上記のように構成されたプラズマ表面処理装置１によって被処理物９を表面処理する方法を説明する。
被処理物設置工程
図２に示すように、処理容器１０を開状態にする。次に、被処理物９をマニピュレータにて処理室１０ａ内に入れ、支持部２１の係止部２１ａに被処理物９の外周部を係止させる。これにより、被処理物９が支持部２１にて支持される。支持状態で被処理物９の上下両面が露出される。
【００７３】
次に、図１に示すように、処理容器１０を閉状態にし、処理空間１０ａを密閉する。Ｏリング１５によって上蓋１１と容器本体１２との間のシールを確保できる。容器本体１２が上下に平行移動することで、処理容器１０が開閉されるため、Ｏリング１５の損耗を抑制することができる。
【００７４】
図９に示すように、処理容器１０を閉状態にすると、押さえ具２７が被処理物９の外周部の上に載置される。この押さえ具２７によって、被処理物９の外周部を上から押さえることができる。被処理物９の配置位置がずれていた場合には、押さえ具２７の重さによって被処理物９の位置を矯正することができる。被処理物９が反っていたとしても、押さえ具２７によって、反りを矯正することができる。押さえ具２７と係止部２１ａにて被処理物９の外周部を上下から挟み、しっかりと保持できる。
【００７５】
また、図７に示すように、押さえ具２７の引っ掛け部２７ａが係止部２６から離れる。これにより、押さえ部２７が電気的に浮いた状態になる。また、支持部２１は、絶縁保持部２２にて処理容器１０から絶縁され、電気的に浮いている。よって、被処理物９を電気的に浮かせることができる。
【００７６】
圧力調節工程
排気手段７（圧力調節手段）を駆動し、処理室１０ａ内のガスを吸引し、処理室１０ａ内の圧力を大気圧より低くする。処理室１０ａ内の圧力は、好ましくは１０〜１５０Ｐａ、より好ましくは５０〜１５０Ｐａの粘性流領域（弱真空）にする。
【００７７】
プラズマ生成工程
電源３から上下の各電極３１Ｈに電圧を供給する。これによって、図８に示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、隣り合う電極３１Ｈ，３１Ｅ間に電界が印加され、プラズマ放電３９が生成される。プラズマ放電３９は、各電極３１の金属が露出した部分から発生する。上側処理構造部１０Ｕにおいて、電極３１の金属露出部分は、下側すなわち被処理物９の側に向けられている。電極３１の上側すなわち被処理物側とは反対側の外周面には、アルマイト処理膜３２が形成されているため、該反対側の部分からプラズマ放電が生じるのを防止できる。更に、アルマイト処理膜３２，１７によって、ホット電極３１Ｈと上蓋１１との間にプラズマ放電が形成されるのを防止できる。
【００７８】
上側処理構造部１０Ｕにおいて、電極３１を挟んで隣り合う２つの磁石４１の下側（被処理物側）の端部どうしの間には、磁界４９が形成される。この磁界４９によって、プラズマ放電３９が拡散するのを抑えることができ、プラズマ放電３９を各電極３１の下側（被処理物側）の外周面の周りに集めることができる。これにより、プラズマ放電３９の密度を高めることができる。
【００７９】
同様に、下側処理構造部１０Ｌにおいては、各電極３１の上側（被処理物側）の金属露出部分からプラズマ放電３９が発生する。さらに、電極３１を挟んで隣り合う２つの磁石４１の上側（被処理物側）の端部どうしの間に、磁界４９が形成される。この磁界４９によってプラズマ放電３９の拡散を抑え、プラズマ放電３９を各電極３１の上側（被処理物側）の外周面の周りに集め、プラズマ放電３９の密度を高めることができる。また、アルマイト処理膜３２，１７によって、ホット電極３１Ｈと底板１３との間にプラズマ放電が形成されるのを防止できる。
【００８０】
支持部２１及び押さえ具２７は、電気的に浮いた状態になり、したがって、被処理物９が電気的に浮いた状態になっている。よって、電極３１Ｈから被処理物９に落電したり、プラズマ中の荷電粒子が被処理物に接触して放電したりするのを防止できる。この結果、被処理物９がプラズマにより損傷を受けるのを確実に防止できる。
【００８１】
上記のプラズマ生成によって電極３１が熱を持ったときは、電極端部３１ａが差込孔３５ａ内で電極３１の長手方向に変位することができる。したがって、電極３１の熱膨張が許容され、電極３１の熱応力を逃がすことができる。この結果、電極３１が湾曲変形したり、電極端支持部材３５が破損したりするのを防止できる。
【００８２】
電極冷却（温調）工程
更に、冷却（温調）媒体源５の冷却媒体を導入管５ａに送出する。上側処理構造部１０Ｕにおいて、冷却媒体は、上蓋１１の前後の導入ポート５１を経て、導入ヘッダ路５２の長手方向の両端に導入され、導入ヘッダ路５２の長手方向の中央部へ向けて流れながら、各温調路５３に分配される。冷却媒体は、各温調路５３内を左側（導入ヘッダ路５２の側）から右側（導出ヘッダ路５４の側）へ流れる。冷却媒体が温調路５３内を流通することによって電極３１を冷却（温調）することができる。これによって、電極３１の熱膨張を抑えることができる。この結果、電極３１の湾曲変形や電極端支持部材３５の破損を一層確実に防止できる。
その後、冷却媒体は、導出ヘッダ路５４にて集められ、導出ポート５５から排出管５ｂに出され、排出される。
Ｏリング５７によって、冷却媒体が、電極端支持部材３５の差込孔３５ａの内周面と電極端部３１ａの外周面との間の隙間から外に漏れるのを防止できる。
【００８３】
処理ガス供給工程
処理ガスを、処理ガス源６から第１処理ガス供給系６０Ａの供給路６ａと第２処理ガス供給系６０Ｂの供給路にそれぞれ送出する。処理ガスは、各処理構造部１０Ｕ，１０Ｌの導入ポート６１を経て、拡散室６２に導入されて拡散室６２の全体に拡散する。この拡散室６２において、２系統の処理ガス供給系６０Ａ，６０Ｂの処理ガスどうしが部分的に混合する。次に、処理ガスは、各導入孔６３を通り、連通路６４に流入する。
【００８４】
図８の太線矢印ｆに示すように、上側処理構造部１０Ｕにおいて、上蓋１１の導入孔６３から連通路６４に入った処理ガスは、電極３１の上部で両側に分かれる。分かれた処理ガスが、それぞれ電極３１の上側の外周面に沿うようにして連通路６４から吹出し路６５へ流れる。処理ガスは、連通路６４及び吹出し路６５を通過することで、電極３１及び磁石４１の長手方向（図８の紙面と直交する方向）に均一化される。更に、処理ガスは、粘性によって円形断面の電極３１の下側の外周面に沿って回り込んでプラズマ放電部３９の内部に入り、該プラズマ放電部３９のほぼ幅方向（左右方向）に沿って流れる。これによって、処理ガスがプラズマ放電部３９内を通過する時間又は距離を長くできる。よって、処理ガスを十分にプラズマ化（励起、活性化、ラジカル化、イオン化を含む）でき、活性種の濃度を十分に高めることができる。この処理ガスが、プラズマ放電部３９から漸次下方へ流出し、被処理物９の上面に接触する。さらに、電極３１の下部（被処理物側の周面）の周辺において、両側からの処理ガスが合流し、被処理物９へ向けて流れる。これにより、被処理物９に処理ガスを確実に接触させることができ、被処理物９の上面を表面処理できる。処理ガスが高プラズマ化されたているため、処理効率を十分に高めることができる。
【００８５】
同様に、下側処理構造部１０Ｌにおいて、底板１３の導入孔６３から連通路６４に入った処理ガスは、電極３１の下部で左右に分かれる。左右に分かれた処理ガスが、それぞれ電極３１の下側の外周面に沿うようにして連通路６４から吹出し路６５へ流れ、更に電極３１の上側の外周面に回り込む。よって、処理ガスがプラズマ放電３９内を通過する時間又は距離を長くでき、処理ガスを十分にプラズマ化できる。この処理ガスが、プラズマ放電３９から漸次上方へ流出し、被処理物９の下面に接触する。これにより、被処理物９の下面を充分な処理効率にて表面処理できる。
処理ガスを、被処理物９（仮想平面ＰＬ）を挟んで上下両側から被処理物９に向けて供給することで、被処理物９の両面を同時に処理できる。
【００８６】
上記の処理ガス供給工程において、流量調節手段６ｖａ，６ｖｂによって、２系統の供給系６０Ａ，６０Ｂの処理ガス供給流量を相互に連関させて調節する。例えば、第１供給系６０Ａの供給路６ａの流量を相対的に大きくし、第２供給系６０Ｂの供給路６ｂの流量を相対的に小さくする。これによって、拡散室６２の中央部分の処理ガス流量が大きくなり、該拡散室６２の中央部分に連通する導入孔６３の処理ガス流量が大きくなる。また、拡散室６２の外周部分の処理ガス流量が小さくなり、該拡散室６２の外周部分に連通する導入孔６３の処理ガス流量が小さくなる。したがって、被処理物９の中央領域への処理ガスの吹き付け流量が大きくなり、被処理物９の外周領域への処理ガスの吹き付け流量が小さくなる。これによって、処理ガスを被処理物９の中央領域から外周領域へ押し出すように流すことができ、被処理物９の中央領域に処理ガスが滞留するのを防止できる。処理済みガス（表面処理に寄与した後の処理ガス）が反応副生成物等の不純物を含んでいたとして、該処理済みガスを被処理物９からスムーズに流出させることができ、処理品質を良好に維持できる。
【００８７】
被処理物９の中央領域は、大流量の処理ガスによって充分に表面処理される。被処理物９の中央領域に吹き付けられた処理ガスは、被処理物９の中央領域の表面処理に寄与した後、被処理物９の上面に沿って被処理物９の外周領域へ流れる。被処理物９の外周領域は、当該外周領域に直接吹き付けられる小流量の処理ガスによって表面処理されるのに加えて、被処理物９の中央領域から流れて来た処理ガスによっても表面処理される。この結果、被処理物９の中央領域と外周領域の表面処理量をほぼ同じにすることができる。
【００８８】
２系統の処理ガス供給系６０Ａ，６０Ｂのうち一方の供給流量を一定に維持し、他方の供給流量を周期的に変動させてもよい。変動の周期は、例えば数秒〜数十秒である。
２系統の処理ガス供給系６０Ａ，６０Ｂを共に周期的に変動させてもよく、変動の周期をずらしてもよく、第１処理ガス供給系６０Ａによる処理ガス供給と第２処理ガス供給系６０Ｂによる処理ガス供給とを交互に行なってもよい。第１処理ガス供給系６０Ａによる処理ガス供給の期間を第２処理ガス供給系６０Ｂによる処理ガス供給の期間より長くしてもよい。
処理に応じて、上下の処理構造部１０Ｕ，１０Ｌからの処理ガス供給量を互いに同じにしてもよいし、互いに異ならせてもよい。
【００８９】
揺動工程
併行して、往復機構２３によって支持部２１を前後に往復移動（揺動）させる。これにより、被処理物９が前後に往復移動する。移動の速度は、例えば１０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ程度が好ましい。被処理物９の往復移動の幅は、電極３１の配置ピッチの半分程度である。これによって、被処理物９の各箇所が互いに均等に処理ガスと接触するようにできる。この結果、被処理物９の表面処理を均一化できる。
【００９０】
排気工程
上記圧力調節工程から継続して排気手段７（圧力調節手段）を駆動し、処理室１０ａの内圧を処理ガス供給に拘わらず上記粘性流領域の圧力（好ましくは１０〜１５０Ｐａ、より好ましくは５０〜１５０Ｐａ）に維持する。処理済みガスは、平面視で被処理物９の周囲の全方向に拡散するように被処理物９の外側へ流れ、更には支持部２１より外側へ流れる。図７の太線矢印ｆｅに示すように、支持部２１より外側の処理室１０ａに出た処理済みガスは、上下の排気孔７１に吸い込まれる。被処理物９の上側で生じた処理済みガスは、主に上側の排気孔７１に吸い込まれる。被処理物９の下側で生じた処理済みガスは、主に下側の排気孔７１に吸い込まれる。処理室１０ａ内の処理済みガスを、平面視で被処理物９より外側において、しかも被処理物９の周囲の全方向からほぼ均等に吸い込むことができる。これによって、処理室１０ａ内にガスの渦やガス溜りができるのを防止できる。
【００９１】
その後、処理室１０ａの前側の複数の排気孔７１から吸込まれた処理済みガスどうしが、前側の排気筒７２の内部で合流し、更に前側の排気筒７２に連なる排気管７３を経て、排気手段７に送られる。同様に、処理室１０ａの左側の複数の排気孔７１から吸込まれた処理済みガスどうしが、左側の排気筒７２の内部で合流し、左側の排気筒７２に連なる排気管７３を経て、排気手段７に送られる。処理室１０ａの右側の複数の排気孔７１から吸込まれた処理済みガスどうしが、右側の排気筒７２の内部で合流し、右側の排気筒７２に連なる排気管７３を経て、排気手段７に送られる。処理室１０ａの後側の複数の排気孔７１から吸込まれた処理済みガスどうしが、後側の排気筒７２の内部で合流し、後側の排気筒７２に連なる排気管７３を経て、排気手段７に送られる。
処理に応じて、上下の処理構造部１０Ｕ，１０Ｌからの処理済みガス排気量を互いに同じにしてもよいし、互いに異ならせてもよい。
【００９２】
被処理物取り出し工程
被処理物９の表面処理が終了したとき、電源３からの電圧供給を停止し、かつ処理ガス源６からの処理ガス供給を停止する。さらに排気手段７によるガス吸引を停止し、処理室１０ａ内を大気圧に戻す。次に、昇降シリンダ２ｂによって、容器本体１２を下げ、処理容器１０を開状態にする。そして、被処理物９をマニピュレータによって処理室１０ａから取り出す。
【００９３】
上側処理構造部１０Ｕにおいて、ネジ３７を外し、電極端支持部材３５を上蓋１１から取り外すと、すべての電極３１を上蓋１１から分離できる。下側処理構造部１０Ｌにおいて、ネジ３７を外し、電極端支持部材３５を底板１３から取り外すと、すべての電極３１を底板１３から分離できる。各電極３１は、端部３１ａを差込孔３５ａから引き抜くことで、電極端支持部材３５から容易に分離できる。これによって、電極３１の交換等のメンテナンスを容易に行なうことができる。
【００９４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、当業者に自明な範囲で適宜改変することができる。
例えば、処理室１０ａを大気圧環境にして表面処理を行うことにしてもよい。処理室１０ａの内圧を粘性流領域（弱真空）よりも低圧にしてもよく、例えば１Ｐａ未満〜数Ｐａの強真空にしてもよい。
高圧側の電極３１Ｈと接地電極３１Ｅとの組みによりプラズマ電界を形成するのに代えて、少なくとも２つの電極３１，３１への給電電圧の位相を互いにずらすことによって、これら２つの電極間にプラズマ電界を形成することにしてもよい。
上側処理構造部１０Ｕの電極３１と下側処理構造部１０Ｌの電極３１との間でプラズマ電界が形成されるようにしてもよい。
被処理物９を放電空間の内部に配置してプラズマ処理を行なうダイレクト処理に適用してもよく、放電空間の外部に配置した被処理物９にプラズマを吹き付けてプラズマ処理を行なうリモート処理に適用してもよい。
プラズマ表面処理装置１の電極群３１と磁石群４０のうち、磁石群４０を省略してもよい。
被処理物９の両面を同時に表面処理するのに限られず、被処理物９の片面だけを表面処理するものであってもよい。この場合、排気孔７１は、上記実施形態と同様に上蓋１１と底板１３の両方に設けてもよく、上蓋１１と底板１３の何れか一方にだけ設けてもよい。上下の処理構造１０Ｕ，１０Ｌのうち何れか一方の電極列３０及び磁石列４０並びに処理ガス供給構造等を省略してもよい。支持部２１はステージ状でもよい。
【００９５】
本発明は、プラズマ処理に限られず、熱ＣＶＤや弗酸ベーパ等のプラズマ処理以外の表面処理にも適用でき、その場合、電極列３０及び磁石群４０を省略できる。
本発明は、洗浄、表面改質、エッチング、成膜、アッシング等の種々の表面処理に適用できる。
被処理物は、ガラス基板に限られず、半導体ウェハでもよく、金属板でもよく、樹脂フィルムでもよい。被処理物の処理したくない面を被処理物支持具等のカバー手段で覆って、片面のみ処理してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板の表面処理に適用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１ プラズマ表面処理装置
２ 開閉支持機構
２ａ 支柱
２ｂ 昇降シリンダ
１０ 処理容器
１０ａ 処理室
１０Ｕ 上側処理構造部
１０Ｌ 下側処理構造部
１１ 上蓋（導入部、隔壁）
１２ 容器本体
１３ 底板（導入部、隔壁）
１４ 周壁
１４ａ 観察窓
１５ Ｏリング（シール部材）
１６ 拡散室画成板
１７ アルマイト被膜（絶縁膜）
２０ 被処理物支持手段
２１ 被処理物支持部
２１ａ 掛止部
２２ 絶縁保持部
２３ 往復機構
２４ 押し引きロッド
２５ 連結部材
２６ 係止部
２７ 押さえ具
２７ａ 引っ掛け部
３０ 電極群
３ 電源
３ｈ 給電線
３ｅ 接地線
３１ 電極
３１Ｈ ホット電極
３１Ｅ アース電極
３１ａ 電極の端部
３１ｂ 段差
３２ アルマイト被膜（絶縁膜）
３３ 端子
３３Ｈ 給電端子
３３Ｅ 接地端子
３５ 電極端支持部材
３５ａ 差込孔
３６ バネ
３７ 電極支持部材固定ネジ
３９ プラズマ放電部
４０ 磁石群
４１ 磁石
４２ 磁石収容溝
４３ 押し当て部材
４３ｂ ネジ挿通孔
４４ 止めネジ
４５ 凹部
４９ 磁界
５ 温調（冷却）媒体源
５ａ 温調（冷却）媒体導入管
５ｂ 温調（冷却）媒体排出管（排出路）
５１ 温調（冷却）媒体導入ポート
５２ 温調（冷却）媒体導入ヘッダ路
５３ 温調路（冷却路）
５４ 温調（冷却）媒体導出ヘッダ路
５５ 温調（冷却）媒体導出ポート
５７ Ｏリング（電極端シール部材）
６ 処理ガス源
６ａ 第１供給路
６ｂ 第２供給路
６ｖａ 第１流量調節手段
６ｖｂ 第２流量調節手段
６０Ａ 第１処理ガス供給系
６０Ｂ 第２処理ガス供給系
６１ 処理ガス導入ポート
６１Ａ 第１導入ポート
６１Ｂ 第２導入ポート
６２ 拡散室
６３ 処理ガス導入孔
６４ 連通路
６５ 吹出し路
７ 排気手段（処理室圧力調節手段）
７０ 排気系
７１ 排気孔
７２ 排気筒
７３ 排気管
９ 被処理物
ＰＬ 仮想平面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスを被処理物に接触させ、被処理物を表面処理する装置であって、
内部に処理室を有する処理容器と、
前記処理室内の仮想の平面上の処理領域に被処理物を配置して支持する支持部と、
前記処理ガスを前記処理領域に供給する処理ガス供給系と、
前記仮想平面と直交する方向から見て前記処理領域を囲むように環状に分布する複数の排気孔を含み、前記処理室内のガスを前記排気孔から排出する排気系と、
を備えたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記排気孔が、前記仮想平面を挟んで両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記仮想平面を挟んで一側と他側の排気孔どうしが、一対一に、かつ前記仮想平面と直交する方向に対向していることを特徴とする請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記支持部が、前記被処理物の両面が露出するようにして被処理物の外周部を支持し、
前記処理ガス供給系が、前記仮想平面を挟んで両側から前記処理ガスを前記処理領域に向けて供給することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表面処理装置。
【請求項１】
処理ガスを被処理物に接触させ、被処理物を表面処理する装置であって、
内部に処理室を有する処理容器と、
前記処理室内の仮想の平面上の処理領域に被処理物を配置して支持する支持部と、
前記処理ガスを前記処理領域に供給する処理ガス供給系と、
前記仮想平面と直交する方向から見て前記処理領域を囲むように環状に分布する複数の排気孔を含み、前記処理室内のガスを前記排気孔から排出する排気系と、
を備えたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記排気孔が、前記仮想平面を挟んで両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記仮想平面を挟んで一側と他側の排気孔どうしが、一対一に、かつ前記仮想平面と直交する方向に対向していることを特徴とする請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記支持部が、前記被処理物の両面が露出するようにして被処理物の外周部を支持し、
前記処理ガス供給系が、前記仮想平面を挟んで両側から前記処理ガスを前記処理領域に向けて供給することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表面処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１９２７０３（Ｐ２０１０−１９２７０３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３５７２８（Ｐ２００９−３５７２８）
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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