JP2006302623A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理ムラを低減することができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】大気圧近傍の圧力下でプラズマ生成用ガスＧを放電により活性化させ、この活性化されたプラズマ生成用ガスＧを被処理物５に吹き付けるプラズマ処理装置に関する。一端側の開口からプラズマ生成用ガスＧが流入すると共に他端側の開口から活性化されたプラズマ生成用ガスＧが流出する複数の貫通孔２を絶縁基材１に形成する。各貫通孔２内で放電を発生させるための電極３、４を絶縁基材１に設けることで、貫通孔２を設けた絶縁基材１と電極３、４とからなる反応器Ｒを形成する。活性化されたプラズマ生成用ガスＧの貫通孔２からの流出方向に対して直交する方向に被処理物５を搬送するための搬送装置５０を具備する。活性化されたプラズマ生成用ガスＧの貫通孔２からの流出方向と平行な回動軸を中心として上記反応器Ｒと上記搬送装置５０の少なくとも一方を回動自在に形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被処理物の表面に存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥離やエッチング、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、成膜、めっき前処理、コーティング前処理、各種材料・部品の表面改質などの表面処理に利用されるプラズマ処理装置、このプラズマ処理装置に適用されるプラズマ生成用の反応器、及びこれを用いたプラズマ処理方法に関するものであり、特に、精密な接合が要求される電子部品の表面のクリーニングに好適に応用されるものである。

従来より、図１９（ａ）に示すように、一対の平板状の電極３、４を上下に対向させて配置することによって電極３、４間の空間を放電空間として形成し、一方の電極４に厚み方向（上下方向）に貫通する複数個の貫通孔２を形成したプラズマ処理装置Ａが提案されている。このプラズマ処理装置Ａでは、電極３、４間に電圧を印加することにより放電空間で放電を発生させてプラズマを生成し、貫通孔２を設けた電極４の下側において被処理物５を一方向に向って搬送しながら、上記プラズマを貫通孔２から下方に向って吹き出して被処理物５に供給することによって、被処理物５に表面改質などプラズマ処理を施すことが行われている（特許文献１参照）。

このプラズマ処理装置では、図１９（ｂ）に示すように、貫通孔２を設けた電極４が金網やパンチングメタルで形成されており、被処理物５の搬送方向に対して平行な方向と直交する方向とに複数個の貫通孔２の開口が等間隔で配列されるようにして、複数個の貫通孔２が電極４に形成されている。また、複数個の貫通孔２は電極４の全体に分散させて形成されている。

そして、このプラズマ処理装置Ａを用いると、貫通孔２を通じて電極４のほぼ全面からプラズマを吹き出すことができ、大面積の被処理物を高速でプラズマ処理することができるのである。

しかし、上記のプラズマ処理装置では、電極の貫通孔が形成されていない部分（隣り合う貫通孔の間）からはプラズマが吹き出されないために、この部分の真下を通過する被処理物の部分にはプラズマが供給されず、被処理物に直線状の処理むらが発生するという問題があった。
特開２００３−３１８０００号公報

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、活性化されたプラズマ生成用ガスを複数個の貫通孔から吹き出して被処理物に供給することによりプラズマ処理を行なうにあたって、処理ムラを低減することができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係るプラズマ処理装置Ａは、大気圧近傍の圧力下でプラズマ生成用ガスＧを放電により活性化させ、この活性化されたプラズマ生成用ガスＧを被処理物５に吹き付けるプラズマ処理装置において、一端側の開口からプラズマ生成用ガスＧが流入すると共に他端側の開口から活性化されたプラズマ生成用ガスＧが流出する複数の貫通孔２を絶縁基材１に形成し、各貫通孔２内で放電を発生させるための電極３、４を絶縁基材１に設けることによって、貫通孔２を設けた絶縁基材１と電極３、４とからなる反応器Ｒを形成し、活性化されたプラズマ生成用ガスＧの貫通孔２からの流出方向に対して直交する方向に被処理物５を搬送するための搬送装置５０を具備し、活性化されたプラズマ生成用ガスＧの貫通孔２からの流出方向と平行な回動軸を中心として上記反応器Ｒと上記搬送装置５０の少なくとも一方を回動自在に形成して成ることを特徴とするものである。

本発明に係るプラズマ処理方法は、請求項１に記載のプラズマ処理装置Ａを用いたプラズマ処理方法であって、搬送装置５０で搬送される被処理物５の搬送方向に対して反応器Ｒと搬送装置５０の少なくとも一方を回動させた後、活性化されたプラズマ生成用ガスＧを被処理物５に吹き付けることを特徴とするものである。

本発明にあっては、各貫通孔の内側に気体放電を発生し、この気体放電により生じる活性種を含む活性化されたプラズマ生成用ガスのガス流を複数の貫通孔から吹き出して被処理物に供給することによって、大面積に亘って高効率で均一なプラズマを発生させることができて、少ないガス流量で大面積に亘る被処理物の表面処理を均一に行うことができる。このように一度にプラズマ処理が可能な処理面積を大面積化させると、大面積の被処理物に対しても一度にプラズマ処理を施すことが可能となって、処理効率を向上することができるものである。また、被処理物を搬送しながらプラズマ処理を施すので、搬送中の被処理物が活性化されたプラズマ生成用ガスのガス流に曝露されている時間を長くすることができ、少ないガス量で効率的に表面処理することができるものであり、従って、ガスの流量を増加させることなく、被処理物と活性種との接触時間を増加させてプラズマ処理の能力を高めることができ、ガスの消費量が増大しないものであり、プラズマ処理のランニングコストが増加することなく経済的に不利にならないものである。さらに、活性化されたプラズマ生成用ガスの貫通孔からの流出方向に対して直交する方向に被処理物を搬送するための搬送装置を具備し、活性化されたプラズマ生成用ガスの貫通孔からの流出方向と平行な回動軸を中心として上記反応器と上記搬送装置の少なくとも一方を回動自在に形成するので、搬送装置で搬送される被処理物の搬送方向に対して反応器あるいは搬送装置の一方または両方を所望の角度に回動させた後、活性化されたプラズマ生成用ガスを被処理物に吹き付けることができ、隣り合う貫通孔の間隔が見かけ上狭くなって、活性化されたプラズマ生成用ガスが吹き付けられない部分が被処理物に生じにくくなり、処理ムラを低減することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図２，３に本発明のプラズマ処理装置の一例を示す。このプラズマ処理装置は，板状の絶縁基材１に複数の貫通孔（スルーホール）２と、絶縁基材１内部に埋め込まれた複数（一対）の電極３，４とを備えた反応器Ｒを備えている。

絶縁基材１は高融点の絶縁材料（誘電体材料）で形成されることが好ましく、例えば、石英ガラス、アルミナ、ジルコニア、ムライト、窒化アルミニウムなどのような、高耐熱性、高強度のガラス質材料やセラミックスなどで形成することが好ましいが、これらの材料に限定されるものではない。特に高強度で安価なアルミナ等で形成することが好ましい。また、チタニア、チタン酸バリウムなどの高誘電材料を用いることもできる。

また、電極３，４は銅、タングステン、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの導電性の金属材料を用いて形成することができるが、特に銅、タングステン等で形成することが好ましい。

上記の絶縁基材１と電極３，４の材質は、反応器Ｒの作製時やプラズマ処理時にかかる熱負荷による変形量の相違による破損を防止するために、線熱膨張率の差が小さいもの同士を適宜選択して用いることが好ましい。

絶縁基材１及び貫通孔２の形状は適宜設計されるが、絶縁基材１は板状に形成することが好ましく、図示の絶縁基材１は平面視矩形状に形成されており、略同方向（絶縁基材１の厚み方向）に貫通する平面視円形状の貫通孔２が、複数個形成されている。各貫通孔２は、絶縁基材１の一面と他面でそれぞれ開口し、絶縁基材１の一面の開口がガス導入口２ａ、他面の開口がガス吹出口２ｂとして形成されている。

この貫通孔２は、適宜の形状に形成することができ、例えば平面視円形状の複数の貫通孔２を二次元状に分散させて形成したり、長方形状（スリット状）の複数の貫通孔２を平行並列に配列させて形成したりすることができる。特に平面視円形状の貫通孔２を二次元状に分散させて形成すると、貫通孔２の径やピッチ等の工夫は必要であるが、プラズマ生成用ガスＧの単位時間あたりの流量（流速）を抑制しつつ、広い面積にわたり活性化されたプラズマ生成用ガスＧを均一に噴射させることができる。

図２、３に示す例では、絶縁基材１は一面が上方に、他面が下方に配置されており、平面視円形状の複数の貫通孔２が上下方向に貫通してガス導入口２ａが上側、ガス吹出口２ｂが下側に開口するように形成されている。この複数の貫通孔２の開口は絶縁基材１の一面及び他面において二次元的に分散するように設けられており、図示の例では貫通孔２は平面視において平面正方格子状に配列するように設けられ、且つ隣り合う貫通孔２同士の間隔が略等間隔となるように形成されている。すなわち、多数個の貫通孔２の開口（ガス導入口２ａとガス吹出口２ｂ）を平板状の絶縁基材１の面方向において直交する二方向に等間隔で配列させ、多数個の貫通孔２の開口を格子状に並べると共に多数個の貫通孔を等間隔で配列するようにしている。そして、多数個の貫通孔２が絶縁基材１の全体に亘って分散して形成されているために、ガス導入口２ａとガス吹出口２ｂは絶縁基材１の上面と下面の全体に亘って二次元的に分散して開口している。

貫通孔２の配置の仕方はこのようなものには限られず、適宜のパターンに配置することができる。例えば貫通孔２を平面視において平面最密六方格子状（千鳥状）に配列するように設けると、貫通孔２をより密に且つ均一に配置することができ、被処理物５に対するプラズマ処理を更に均一に行うことが可能となる。各貫通孔２の寸法や、各貫通孔２同士の間隔などは、貫通孔２内でプラズマ生成用ガスが放電により高効率で活性化され、また、貫通孔２から噴出される活性化されたプラズマ生成用ガスＧが均一に噴射されるように、適宜設定すれば良いが、特にその直径（内径）を０．０１〜１５ｍｍの範囲に形成することが好ましく、また、隣り合う貫通孔２同士の間隔は０．０３〜６０ｍｍの範囲に形成することが好ましい。例えば小面積の被処理物５に対するプラズマ処理を行う場合には、貫通孔２の径が小さくなるように形成することが好ましい。

また、電極３，４は、電圧が印加された際に貫通孔２内において対となる電極３，４間で放電が発生するように形成されるものであり、例えば対となる電極３，４間に電源６を接続して、この電極３，４間に休止区間を持つパルス状の電圧が印加されるように形成される。対となる電極３，４のうちの一方は接地された接地電極として形成することができる。このとき貫通孔２内の対となる電極３，４間の空間は放電空間として形成される。

電極３，４は、上記のように放電空間内で放電を発生させることができるように適宜の形状に形成することができるが、絶縁基材１の内部に埋設された状態で、電極３，４が貫通孔２の側方に配置されるように形成することが好ましい。

また、図７に示す例では、絶縁基材１は一面が上方に、他面が下方に配置されており、平面視長方形状（スリット状）の複数の貫通孔２が上下方向に貫通してガス導入口２ａが上側、ガス吹出口２ｂが下側に開口するように形成されている。この複数の貫通孔２の開口は絶縁基材１の一面及び他面において平行並列に配列するように設けられ、且つ隣り合う貫通孔２同士の間隔が略等間隔となるように形成されている。各貫通孔２の寸法や、各貫通孔２同士の間隔などは、貫通孔２内でプラズマ生成用ガスＧが放電により高効率で活性化され、また貫通孔２から噴出される活性化されたプラズマ生成用ガスＧが均一に噴射されるように、適宜設定すれば良いが、特にその幅寸法（短手方向の寸法）を０．０１〜１５ｍｍの範囲に形成することが好ましく、また貫通孔２同士の間隔は０．０１〜３０ｍｍの範囲に形成することが好ましい。この場合、貫通孔２のガス吹出口２ｂからは、貫通孔２の長手方向に沿って、活性化されたプラズマ生成用ガスＧが連続的に噴射されることとなり、このため特に貫通孔２の短手方向に沿って被処理物５を搬送しつつプラズマ処理を行う場合には、表面処理の均一性を更に向上することが可能となる。

また、図２、３に示す例では、対となる一方の電極４と他方の電極３とが絶縁基材１内に埋設されており、且つ一方の電極４が絶縁基材１の一面側（上側、ガス導入口２ａ側）に、他方の電極３が絶縁基材１の他面側（下側、ガス吹出口２ｂ側）に配置されており、対となる電極３，４が貫通孔２内でのプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向に並んで配置されている。電極３，４間は間隔をあけて配置されており、この電極３，４間には絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電体材料）が介在するようになっている。このとき図示の例では各電極３，４は絶縁基材１の内部に連続的な層状に形成され、且つ各貫通孔２と合致する位置には開口８が形成され、この開口８の内面が貫通孔２を取り囲むように形成されることで、各電極３，４が貫通孔２を取り囲むように形成されている。すなわち、各電極３，４は各貫通孔２ごとに別個に形成されているものではなく、連続した層状の電極３，４に形成された複数の開口８の内面が、各貫通孔２内において放電を発生させる放電面として形成される。

ここで、図２に示す例では、各電極３，４の開口８の内径と貫通孔２の内径とが同一寸法に形成されて、開口８と貫通孔２の各内面が面一となり、各電極３，４がその開口８の内面において貫通孔２内に露出するように形成されている。この場合、電極３，４間に電圧が印加された際の放電性を高めることができ、プラズマ生成用ガスＧ中の活性種の密度を向上して表面処理効率を向上することができる。特にプラズマ生成用ガスＧ中に反応性ガスが含有されていない場合には、電極３，４が露出する場合でも放電時における電極３，４の損耗が少なく、このためこのように電極３，４を露出させることにより放電性を向上させることが好ましい。

また図３に示す例では、各電極３，４の開口８の内径は貫通孔２の内径よりも大きくなるように形成されており、各電極３，４の開口８の内面はすべて絶縁基材１の内部に埋設されるようになっている。このとき、各電極３，４は貫通孔２内には露出しないように形成され、電極３，４間に電圧が印加された際には、貫通孔２内では誘電体バリア放電が発生する。この場合、各電極３，４の放電面が絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）によって保護されることとなり、特にプラズマ生成用ガスＧ中に反応性ガスが含有されている場合でも電極３，４の損耗を防止することができる。また、電極３，４を露出させる場合では高電圧下においてアークが発生して放電が不安定になる場合があるが、電極３，４を絶縁材料（誘電材料）によって被覆することで、高電圧下におけるアーク放電の発生が抑制されて、安定した放電の維持が可能となる。絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）による各電極３，４の被覆の厚みは適宜設定されるが、電極３，４の表面を十分に保護すると共に良好な放電性を維持するためには、その厚みが０．０１〜３ｍｍの範囲であることが好ましい。

また上記の電極３，４の間隔（放電面の間隔）は気体放電（プラズマ）を安定に発生するために０．０１〜５ｍｍに設定するのが好ましい。

上記のようにして貫通孔２におけるプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向に電極３，４を並べて設けると、図１１（ａ）に示すように、電極３，４間の電位差によって貫通孔２内に発生する電気力線（図中の矢印）は、プラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向となる。このとき、貫通孔２内の放電空間では、高密度のストリーマ放電を生成することができるため、この放電によって生成される活性種の密度を高めることができ、これによりプラズマ処理の効率を向上することが可能となる。特に図示の例では、電極３，４はその放電面が共に貫通孔２を全周に亘り取り囲むように形成されているため、電気力線は貫通孔２内の全周に亘って発生し、これに応じて放電が貫通孔２内の内周全体に沿って発生し、このため、より高効率にプラズマを発生させることが可能となる。

また特に絶縁基材１のガス吹出口２ｂ側に配置される電極３を接地電極として形成すると、被処理物５の表面処理の際に対となる電極３，４のうち被処理物５側に配置されるものが接地電極となることから、この電極３と被処理物５との間の電位差が大きくなることを抑制して電極３と被処理物５との間のアークの発生を防止することができ、被処理物５に放電による損傷が発生しないようにすることができるものである。

上記のように層状に形成される電極３，４においては、開口８以外に欠損部分（抜けた部分）が無い方が好ましい。すなわち、図１３（ａ）（ｂ）はいずれも図２に示す絶縁基材１に設けた電極３，４の一例を示すが、この場合、欠損部分３０が開口８の周辺に多数存在する図１３（ａ）の電極３，４よりも、欠損部分３０が開口８の周辺に存在しない図１３（ｂ）の電極３，４を用いるのが好ましい。

図１３（ａ）の電極３，４を用いて絶縁基材１を形成した場合、電極３，４間に電源６で電圧を印加すると、図１４（ａ）に示すように、絶縁基材１の下面において開口８に対応する箇所と欠損部分３０に対応する箇所の両方に沿面放電３１が生じる。

一方、図１３（ｂ）の電極３，４を用いて絶縁基板１を形成した場合では、電極３，４間に電源６で電圧を印加すると、図１４（ｂ）に示すように、絶縁基材１の下面において主に開口８に対応する箇所に沿面放電３１が生じるだけであり、図１４（ａ）のものに比べて、沿面放電３１が少なくなる。

そして、沿面放電３１は被処理物（ワーク）５に最も近接した放電であって、沿面放電３１が多いと、沿面放電３１からの被処理物５に対するアークが生じやすくなるものであるが、図１４（ｂ）の絶縁基材１では図１４（ａ）のものに比べて、沿面放電３１が少なくなるので、被処理物５との間でアークが発生しにくくなり、従って、放電による被処理物５の損傷を少なくすることができるものである。

また、上記のように層状に形成される一対の対向する電極３，４のうち、被処理物５に近い方に配置される電極３の周端部を遠い方に配置される電極４の周端部よりも外側に突出させるのが好ましい。すなわち、図１５に示すように、対向する一対の電極３，４を設けた絶縁基材１を正射影投影した場合に、上側の電極４と下側の電極３（図１５（ａ）に破線で示す）がほぼ相似形で、且つ上側の電極４が下側の電極３に包含されるような大きさのパターンに電極３，４を形成するのが好ましい。このように下側の電極３の面積を上側の電極４の面積よりも大きく形成すると、図１５（ｂ）（ｃ）に示すように、上側の電極４の周端部よりも外側に、下側の電極３の周端部が突出して位置するものであり、これにより、貫通孔２における電極３，４間の電圧よりも、電極３，４の周端間での電圧を低くすることができ、この結果、絶縁基材１の下面において電極３，４の周端間に対応する箇所での沿面放電３１の発生を抑えることができて開口８に対応する箇所以外での沿面放電３１を少なくすることができ、アークによる被処理物５の損傷をさらに少なくすることができるものである。尚、図１５（ｂ）では貫通孔２の一部が図示省略されている。

また、電極３，４は、上記のように形成するほか、適宜の形状に形成することができる。また、貫通孔２におけるプラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向（例えば直交する方向）に複数の電極３，４を並べて設けることもできる。

図７に示す例では、絶縁基材１中の同一の層内に、対となる二種の電極３，４が間隔をあけてパターン状に埋設されており、一方の電極４は各貫通孔２の一側に、他方の電極３は各貫通孔２の他側に配置されるようになっている。

また、図示の例では、対となる一方の電極４と他方の電極３とが絶縁基材１内に埋設されており、且つ各電極３，４は絶縁基材１内の同一の層内に配置されており、対となる電極３，４が貫通孔２内でのプラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向（直交する方向）に並んで配置されている。電極３，４間は間隔をあけて配置されており、この電極３，４間には絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電体材料）が介在するようになっている。

図示の例では各電極３，４は絶縁基材１の内部に連続的な層状に形成されているが、このとき各電極３，４は貫通孔２の並び方向に沿った方向に長い給電部３ａ，４ａから貫通孔２の長手方向に長い複数の電極部３ｂ，４ｂを延設した櫛形状に形成されており、隣り合う貫通孔２の間には、各電極３，４の電極部３ｂ，４ｂが交互に配置されるようになって、貫通孔２の一側には一方の電極３の電極部３ｂが、他側には他方の電極４の電極部４ｂがそれぞれ配置される。すなわち、各電極３，４は各貫通孔２ごとに別個に形成されているものではなく、連続した層状の電極３，４に形成された電極部３ｂ，４ｂの端面が、各貫通孔２内において放電を発生させる放電面として形成される。

また上記の電極３，４の間隔（放電面の間隔）は気体放電（プラズマ）を安定に発生するために０．０１〜５ｍｍに設定するのが好ましい。

このように電極３，４を配設すると、図１１（ｂ）に示すように、電極３，４間の電位差によって貫通孔２内に発生する電気力線（図中の矢印）は、プラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向となる。このとき、プラズマ生成用ガスＧの流通方向と交差する方向に放電を発生させて、プラズマ生成用ガスＧの活性化を行うことができるものである。

ここで、図７に示す例では、各電極３，４の電極部３ｂ，４ｂの対向する端面同士の間隔は、貫通孔２の開口の幅寸法よりも大きくなるように形成されており、各電極３，４の電極部３ｂ，４ｂの端面はすべて絶縁基材１の内部に埋設されるようになっている。このとき、各電極３，４は貫通孔２内には露出しないように形成されている。この場合各電極３，４の放電面が絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）によって保護されることとなり、図３に示す場合と同様に電極３，４の損耗を防止することができるものである。この場合も、絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）による各電極３，４の被覆の厚みは０．０１〜３ｍｍの範囲であることが好ましい。

また、図示はしていないが、各電極３，４の電極部３ｂ，４ｂの対向する端面同士の間隔と貫通孔２の開口の幅寸法を同一寸法に形成して、電極部３ｂ，４ｂの端面と貫通孔２の内面が面一となり、各電極３，４がその電極部３ｂ，４ｂの端面において貫通孔２内に露出するように形成しても良い。この場合、図２（ｂ）に示す場合と同様に、プラズマ生成用ガスＧ中の活性種の密度を向上して表面処理効率を向上することができる。

また、図示はしていないが、図７に示すように貫通孔２をスリット状に形成する場合においても、図２、３に示すものと同様に、一方の電極４が絶縁基材１の一面側（上側、ガス導入口２ａ側）に、他方の電極３が絶縁基材１の他面側（下側、ガス吹出口２ｂ側）に配置されるようにし、対となる電極３，４が絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電体材料）を介して、貫通孔２内でのプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向に間隔をあけて並んで配置されるようにすることができる。この場合は、例えば各電極３，４を絶縁基材１の内部に連続的な層状に形成し、且つ各貫通孔２と合致する位置に開口を形成し、この開口の内面が貫通孔２を取り囲むように形成することができる。この場合、電極３，４間の電位差によって貫通孔２内に発生する電気力線は、図１１（ａ）に示すようにプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向となり、貫通孔２内の放電空間では、高密度のストリーマ放電を生成することができるため、この放電によって生成される活性種の密度を高めることができ、これによりプラズマ処理の効率を向上することが可能となる。

上記のような構成を有する電極３，４が設けられた絶縁基材１から構成される反応器Ｒは、電極３，４及び貫通孔２の微細成形が容易であり、微細な貫通孔２を複数設けると共に各貫通孔２内で放電を発生させるための電極３，４を設けることで、二次元状に配置された各貫通孔２から活性化されたプラズマ生成用ガスＧを噴射することができ、これにより処理面の大面積化とこの処理面における処理の均一化を図ることが可能となる。

ここで、絶縁基材１に貫通孔２と電極３，４とが設けられた反応器Ｒを得るにあたっては、例えば絶縁材料の粉体にバインダー等を混合して成形したシート材を、導電体膜を介して積層することができる。

シート材は、石英ガラス、アルミナ、ジルコニア、ムライト、窒化アルミニウムなどのようなセラミックスの粉体に、バインダー、或いは必要に応じて更に各種の添加剤を加えた混合材料をシート状に成形することで得ることができる。またこのシート材の厚みは、絶縁基材１の厚みや、電極３，４を二層に分けて形成する場合での電極３，４間の距離等に応じて適宜設定されるが、０．０５〜５ｍｍの範囲であることが好ましい。

また導電体膜は、銅、タングステン、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの導電性の金属材料を絶縁基材上に印刷成形することで得ることができる。

そして、例えばシート材に対する導電体膜の形成と、これに対する他のシート材の積層を行って、シート材の層間に導電体膜が設けられた積層体を形成した後、これを焼成することで一体成形して、絶縁基材１を得ることができる。貫通孔２は、この積層成形後に穿設しても良いが、シート材に予め貫通孔２に相当する箇所に開口が設けられたものを用い、積層成形時のこの開口を位置合わせして成形することで、積層成形と同時に貫通孔２を形成することが好ましい。

このとき、図２、３等に示すように一方の電極４が絶縁基材１の一面側（上側、ガス導入口２ａ側）に、他方の電極３が絶縁基材１の他面側（下側、ガス吹出口２ｂ側）に配置されるように形成する場合には、例えばまず第１のシート材の一面に導電体膜を、一方の電極４（又は３）の所望のパターン形状に印刷成形し、この導電体膜の上面に更に第２のシート材を積層して配置し、次いでこの第２のシート材の一面に導電体膜を他方の電極３（又は４）の所望のパターン形状に印刷成形し、この導電体膜の上面に更に第３のシート材を積層して配置する。また、電極４の所望のパターン形状に導電体膜が印刷成形されたシート材と、電極３の所望のパターン形状に導電体膜が印刷成形されたシート材と、導電体膜が形成されていないシート材とを、両面の最外層にそれぞれシート材が配置されると共に各導電体膜がシート材の間に配置されるように積層して配置するようにしても良い。次いで、この積層体を焼成することで、反応器Ｒが作製される。

また、図７に示すように対となる一方の電極４と他方の電極３とが絶縁基材１内の同一の層内に配置される場合には、例えばまず第１のシート材の一面に導電体膜を、一方の電極４及び他方の電極３の所望のパターン形状に印刷成形し、この導電体膜の上面に更に第２のシート材を積層して配置する。次いで、この積層体を焼成することで、反応器Ｒが作製される。

上記のような反応器Ｒはプラズマ生成用ガスＧの流路上に、プラズマ生成用ガスＧがガス導入口２ａから貫通孔２に流入してガス吹出口２ｂから流出するように配設される。また、ガス吹出口２ｂの下側に被処理物５を配置するにあたり、ローラー５１、ベルトコンベア等の搬送装置５０で被処理物５を搬送するようにする。搬送装置５０で複数の被処理物５をガス吹出口２ｂの下側に順次搬送することによって、複数の被処理物５を連続的にプラズマ処理することができるものである。

そして、上記のようなプラズマ処理装置Ａを用いて被処理物５にプラズマ処理を行なうにあたっては、次のようにして行なう。まず、電源６により放電電極３、４間に電圧を印加すると共にガス導入口２ａから貫通孔２内にプラズマ生成用ガスＧを供給する。これにより放電空間に大気圧近傍の圧力下でグロー状の誘電体バリア放電を生じさせる。尚、誘電体バリア放電とは、対をなす（一対の）放電電極３、４の少なくとも一方の放電空間側の表面を誘電体（絶縁基材１）で覆うことによって、放電電極３、４間で直接放電が起こらないようにした状態にし、この状態で放電電極３、４間に交番電圧などの電圧を印加することによって放電空間で生じる放電現象である。

上記のようにして放電空間で誘電体バリア放電を発生させることによりプラズマ生成用ガスＧがプラズマ化（活性化）されて放電空間に活性種を含むガス（プラズマ）が生成される。また、活性化されたプラズマ生成用ガスは導入口２ａから連続して供給されるプラズマ生成用ガスＧの圧力により下方に流されると共に貫通孔２のガス吹出口２ｂから連続的に吹き出されるものである。そして、搬送装置５０により被処理物５をガス吹出口２ｂからの活性化されたプラズマ生成用ガスＧの吹き出し方向（鉛直下向き）と直交する方向（水平方向）に略一定速度で搬送しながらガス吹出口２ｂの下側を通過させ、ガス吹出口２ｂから吹き出される活性化されたプラズマ生成用ガスＧに被処理物５を供給して暴露させることによって、被処理物５にプラズマ処理を施すことができるものである。ガス吹出口２ｂと被処理物５の表面との間の距離は、プラズマ生成用ガスＧのガス流の流速、プラズマ生成用ガスＧの種類、被処理物５や表面処理の内容等によって適宜設定可能であるが、例えば、１〜３０ｍｍに設定することができる。また、被処理物５の搬送速度は、例えば、１０〜２００ｍｍ／秒とするのが好ましいが、これに限定されるものではない。

ここで、本発明では、被処理物５は搬送装置５０により、活性化されたプラズマ生成用ガスＧの貫通孔２からの流出方向に対して直交する方向で水平に搬送されるが、この時に、図１（ａ）から（ｂ）の状態になるように、被処理物５の上方に位置する反応器Ｒを水平面で回動させる。すなわち、図１（ａ）の状態では、反応器Ｒは、平板状の絶縁基材１の面方向において直交する二方向に等間隔で多数個の貫通孔２を配列させてガス導入口２ａとガス吹出口２ｂを格子状に等間隔で並べて配列して形成しており、平面視において、貫通孔２が被処理物５の搬送方向と平行な方向と直交する方向との二方向に配列されているが、この状態から反応器Ｒを活性化されたプラズマ生成用ガスＧの貫通孔２からの流出方向と平行な回動軸（鉛直方向の軸）を中心として回動させて図１（ｂ）の状態にする。そして、これにより、隣り合う貫通孔２、２の間隔（隣り合うガス導入口２ａ、２ａの間隔）が図１（ａ）よりも（ｂ）の方が見かけ上狭くなって、活性化されたプラズマ生成用ガスＧが吹き付けられない部分が被処理物５に生じにくくなり、従って、被処理物５の処理ムラを低減することができるものである。尚、反応器Ｒを回動させるにあたっては、手動で行なってもよいし、モータなどの駆動手段を用いてもよい。また、反応器Ｒを回動させる角度は貫通孔２の配列の仕方や隣り合う貫通孔２、２の間隔、被処理物５に対するプラズマ処理の種類などに応じて、見かけ上の貫通孔２の間隔が狭くなるように調整すればよい。図１（ａ）（ｂ）に示す例では、被処理物５の搬送方向と平行な方向Ｔ１と反応器Ｒの短辺方向の中心線（反応器Ｒの短辺方向における貫通孔２の配列方向）Ｔ２のなす角度（回動角度）θが０＜θ≦４５°となる範囲で、反応器Ｒの回動角度θを調整すればよい。

上記のプラズマ生成用ガスＧとしては、希ガス、窒素、酸素、空気をそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種を混合したりして用いることができる。空気としては、好ましくは水分を殆ど含まない乾燥空気を用いることができる。希ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどを使用することができるが、放電の安定性や経済性を考慮するとアルゴンを用いることが好ましい。また、希ガスや窒素に酸素、空気等の反応ガスを混合して使用することもできる。反応ガスの種類は処理の内容によって任意に選択することができる。例えば、被処理物５の表面に存在する有機物のクリーニング、レジストの剥離、有機フィルムのエッチング、ＬＣＤの表面クリーニング、ガラス板の表面クリーニングなどを行う場合には、酸素、空気、ＣＯ_２、Ｎ_２Ｏなどの酸化性ガスを用いるのが好ましい。また、反応ガスとしてＣＦ_４、ＳＦ_６、ＮＦ_３などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリコンやレジストなどのエッチング、アッシングを行う場合にはこのフッ素系ガスを用いるのが効果的である。また、金属酸化物の還元を行う場合は、水素、アンモニアなどの還元性ガスを用いることができる。

このようなプラズマ生成用ガスＧは、貫通孔２内の放電空間において電極３，４間の放電により活性化されるものであるが、このとき電源６により電極３，４間に高電圧を印加されることにより、放電空間には電界が発生し、この電界の発生により大気圧下あるいはその近傍の圧力下で放電空間に気体放電が発生すると共にこの気体放電によりプラズマ生成用ガスＧが活性化（プラズマ化）されて放電空間に活性種（イオンやラジカル等）が生成されるものである。

このとき、プラズマ生成用ガスＧは、圧力損失の影響を受けずに、単位時間当たりに所定の流量を供給できる圧力で貫通孔２に供給されるのが好ましく、ガス貯留室１１内の圧力が大気圧あるいはその近傍の圧力（好ましくは１００〜３００ｋＰａ）となるように供給されることが好ましい。

また、ガス導入口２ａから貫通孔２内に導入されたプラズマ生成用ガスＧを活性化させるために電源６から電極３，４間に印加される電圧は、交番波形（交流波形）、パルス波形、或いはこれらの波形を重畳させた波形など、適宜の波形のものとすることができるが、特に、休止区間を持つパルス状の波形の電圧を印加することが好ましい。この場合、貫通孔２内における安定した高効率な放電発生を可能とすることができ、このとき、複数の各貫通孔２内において放電が発生されていないものが発生することを防止して、各貫通孔２での均一な放電を維持することを可能とすることができる。放電の均一化が維持されるのは、一部の貫通孔２内で偶発的に放電が発生しなくなっても、休止区間において各貫通孔２内における放電状態が一旦キャンセルされ、休止区間の終了により再び電圧が印加された際に均一な放電状態に復帰するためであると、考えられる。

図８、９、１０は、休止区間を持つパルス状の電圧を印加する場合の電圧の波形の例を示すものであり、図８に示す例は休止区間を介して交番する矩形波、図９に示す例は一定の周期で、立ち上がり、減衰、休止を繰り返す振動波パルス、図１０は矩形波と同様に一波長内に正のパルス電圧出力、休止、負のパルス電圧出力、休止を1サイクルとして繰り返す対称パルスである。図１０の対称パルス波形では、放電形態は矩形波に近い状態を得ることができ、また低い電圧でスイッチングを行い、昇圧にはトランスを用いることができるため、電源６の構成は矩形波用のものに比べて簡略化することが可能である。このとき、放電空間で気体放電を連続的に生成するのに必要な電極３，４間の電圧は貫通孔２の内径や対となる電極３，４間隔によって異なるので適宜設定すればよいが、例えば、０．０５〜３０ｋＶに設定することができる。

また、電源６としてパルス状波形電源を用いた場合などでは、電極３，４間に印加される電圧波形の繰り返し周波数は１Ｈｚ〜２００ｋＨｚに設定するのが好ましい。この周波数が１Ｈｚ未満であれば、放電空間での放電を安定化させることができなくなり、表面処理を効率よく行うことができなくなる恐れがある。また周波数が２００ｋＨｚを超えると、放電空間での気体放電（プラズマ）の温度上昇が著しくなり、さらに一部の貫通孔２に放電が集中しやすくなるため、複数の貫通孔２内において均一に放電を発生させることが困難となる。

また、電源６としてパルス状波形電源を用いる場合に、特に高効率で安定した放電を発生させるためには、電圧波形のデューティー比が０．０１〜８０％となるようにすることが好ましい。ここで、図８に示すような矩形状のパルス波におけるデューティー比は、一つのパルスの立ち上がりから立ち下がりまでの幅を一つのパルスの立上がりから休止区間を経て次のパルスの立ち上がりまでの幅で割ったものである。また、図８、９に示すような振動波パルスの場合は、パルスの一回目の立ち上がりと、二回目のパルスの立ち下がり波形の間の幅を、一回目のパルスの立上がりから減衰振動部および休止区間までを含む期間で割ったものである。

また、本発明において電極３，４を中点接地するのが好ましく、これにより、両電極３，４とも接地に対して浮いた状態で電圧を印加することができる。従って、被処理物５と活性化されたプラズマ生成用ガス（プラズマジェット）Ｇとの電位差が小さくなってアークの発生を防止することができ、アークによる被処理物５の損傷を防ぐことができるものである。すなわち、例えば、図１６（ａ）に示すように、上側の電極４を電源６に接続して１３ｋＶに、下側の電極３を接地して０ｋＶとして電極３，４間の電位差Ｖｐを１３ｋＶにした場合、活性化されたプラズマ生成用ガスＧと被処理物５との間に少なくとも数ｋＶの電位差が生じ、これによるアークＡｒが発生する。一方、図１６（ｂ）に示すように、中点接地を用いた場合は、上側の電極４の電位を＋６．５ｋＶに、下側の電極３の電位を−６．５ｋＶにして電極３，４間の電位差Ｖｐを１３ｋＶにすることができ、活性化されたプラズマ生成用ガスＧと被処理物５との間の電位差がほとんど０Ｖになるものである。つまり、中点接地を用いない場合に比べて、中点接地を用いた場合は電極３，４間に同じ電位差が生じるにもかかわらず、活性化されたプラズマ生成用ガスＧと被処理物５との間の電位差を小さくすることができ、活性化されたプラズマ生成用ガスＧからの被処理物５に対するアークの発生を防止することができるものである。

この後、活性種を含むプラズマ生成用ガスＧはガス吹出口２ｂから連続的に吹き出されるものであり、ガス吹出口２ｂの下側に被処理物５を配置すると共に活性種を含むプラズマ生成用ガスＧのガス流をガス吹出口２ｂから被処理物５の表面の一部又は全部に吹き付けて供給することによって、被処理物５の表面処理を行うことができる。

上記のようにして被処理物５に対する表面処理を行うと、各貫通孔２の内側に気体放電を発生し、この気体放電により生じる活性種を含む活性化されたプラズマ生成用ガスＧのガス流を複数の貫通孔２から吹き出して被処理物５に供給することによって、大面積に亘って高効率で均一なプラズマを発生させることができて、少ないガス流量で大面積に亘る被処理物５の表面処理を均一に行うことができる。

このように一度に表面処理が可能な処理面積を大面積化させると、大面積の被処理物５に対しても一度に表面処理を施すことが可能となって、処理効率が向上する。また、被処理物５を搬送しながら表面処理を施す場合などには、搬送中の被処理物５が活性化されたプラズマ生成用ガスＧのガス流に曝露されている時間を長くすることができ、少ないガス量で効率的に表面処理することができるものであり、従って、ガスの流量を増加させることなく、被処理物５と活性種との接触時間を増加させて表面処理の能力を高めることができ、ガスの消費量が増大しないものであり、表面処理のランニングコストが増加することなく経済的に不利にならないものである。

また、上記の実施形態では絶縁基材１を平面視矩形状に形成したことで処理面を矩形状に形成しているが、絶縁基材１の大きさ、形状や貫通孔２の配列を適宜変更することで、被処理物５に応じて処理面積を適宜調節したり、処理面を任意形状としたりすることもできる。

図４に他の実施の形態を示す。このものでは、反応器Ｒとして図３に示す平面形状と断面形状を有するものを用い、反応器Ｒの絶縁基材１にはその一面側（ガス導入口２ａが開口する側）に、ガス貯留室（ガスリザーバ）１１が設けられており、このとき貫通孔２がガス貯留室１１内に連通するように形成されている。図示のガス貯留室１１は、一端側（図示では上端側）にガス貯留室１１へのプラズマ生成用ガスＧの流入口１０が設けられており、他端側（図示では下端側）にはガス貯留室１１からのプラズマ生成用ガスＧの流出口９が設けられている。そして、絶縁基材１は、ガス貯留室１１の流出口９が設けられている他端側に添設されている。このとき流出口９はガス貯留室１１に複数個設けられると共に各流出口９は絶縁基材１の複数の各貫通孔２と合致する位置に設けられており、これにより、ガス貯留室１１内と貫通孔２とは、流出口９を介して連通するように形成されている。

ガス貯留室１１は全ての貫通孔２に対してプラズマ生成用ガスＧをほぼ均一な流速で供給するためのガス均一化手段を設けられるものである。すなわち、プラズマ生成用ガスＧは、流入口１０からガス貯留室１１に流入することにより圧力が緩和されて降下するものであり、これにより、全ての貫通孔２に対してプラズマ生成用ガスＧをほぼ均一な流速で供給することができ、この結果、全ての貫通孔２から吹き出される活性化されたプラズマ生成用ガスＧを絶縁基材１の全面に亘ってほぼ均一にすることができ、活性化されたプラズマ生成用ガスＧの流速分布を少なくして均一なプラズマ処理を行うことができる。

また、ガス貯留室１１には、放熱器７としての機能を具備させることもでき、これにより、絶縁基材１と放熱器７とを密着して形成することができる。図示の例では、ガス貯留室１１を構成する隔壁のうち、流出口９が形成されている端部側の隔壁（端部隔壁）と、ガス貯留室１１の一端と他端の間の側部を構成する、前記端部隔壁と一体に形成された隔壁（側部隔壁）によって、放熱器７が形成されており、側部隔壁には、外面に外方に突出する放熱フィン７ｂを設け、また端部隔壁にはガス貯留室１１の内面において、流出口９が形成されていない部分に内方に突出する吸熱フィン７ａが形成されている。

このような放熱器７を設けると、プラズマ生成用ガスＧの熱は吸熱フィン７ａによって吸収されて、端部隔壁と側部隔壁を伝達して放熱フィン７ｂにより装置外部に放散される。これにより、プラズマ生成用ガスＧの温度上昇を抑制して、それに伴って絶縁基材１の温度上昇を抑制することができる。

上記の放熱器７は、放熱フィン７ｂが設けられた空冷式のものであるが、放熱器７として水冷式のものを設けても良い。図５〜７に示す例では、端部隔壁における、各流出口９の間の部位に、冷却水が流通する通水路７ｃが設けられており、この通水路７ｃに冷却水が流通することで、絶縁基材１を冷却するようにしている。ここで、図５は図２に示す平面視形状と断面形状を有する反応器Ｒに放熱器７を設けたものを、図６は図２（ａ）（ｂ）に示す反応器Ｒに放熱器７を設けたものを、それぞれ示している。このようにすると、絶縁基材１に密着して配置されている端部隔壁が冷却されることで、絶縁基材１が効率良く冷却され、絶縁基材１の温度上昇を抑制することができる。

上記の冷却水は、二次電子が放出されやすい温度に絶縁基材１を温度調整するための温度調整手段として用いることができる。すなわち、活性化されたプラズマ生成用ガスＧに含まれる電子やイオンが絶縁基材１に作用することによって、絶縁基材１から二次電子が放出されるが、この二次電子が放出されやすい絶縁基材１の温度は高いほど好ましいが、熱膨張による絶縁基材１の損傷を考慮すると、絶縁基材１の温度は１００℃程度に抑えるのが適当である。そこで、上記の冷却水により絶縁基材１を４０〜１００℃に温度調整するのが好ましい。このように室温よりも高い温度の冷却水を用いることによって、使用開始時において絶縁基材１の表面温度を室温よりも上昇させることができ、このために室温の場合よりも絶縁基材１から二次電子が放出されやすくなり、絶縁基材１から放出された二次電子によりプラズマ生成密度を増加させることができ、被処理物５の洗浄能力や改質能力などのプラズマ処理能力を向上させることができるものである。冷却水の温度は上記の効果が発生しやすく、且つ取り扱い性や省エネルギー等を考慮して、５０〜８０℃の温度にするのがより好ましい。

上記のガス貯留室１１及び放熱器７は、熱伝導性の高い材質にて形成することが好ましく、例えば銅、ステンレス、アルミニウム、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等にて形成することができる。ガス貯留室１１及び放熱器７を窒化アルミニウム等の絶縁物で形成することによって、電極３，４間に印加する高周波の電圧の影響を受けにくくなり、これにより、電極３，４間に投入される電力の損失がほとんど無くなって効率的な放電を行うことができ、しかも、高熱伝導であるために冷却効率を高くすることができるものである。

また、放熱器７により絶縁基材１の温度上昇を抑制すると、絶縁基材１が熱変形を生じて割れ等の破損が発生することを防止することができる。また絶縁基材１の一部が過剰に加熱されると、加熱された部分においてプラズマ発生密度が高くなるなど、各貫通孔２内におけるプラズマ発生が不均一になるおそれがあるが、絶縁基材１の温度上昇を抑制することでこのような各貫通孔２ごとでのプラズマ発生の不均一化を防止し、均一な表面処理を維持することができるものである。

また、絶縁基材１を温度調節する手段として放熱器７に電気ヒーターを内蔵することにより、上記の冷却水による温度調節と同等の効果を得ることもできる。この場合は放熱器７に熱電対等の温度測定手段を設置することにより、放熱器７の温度調節をすることが好ましい。

さらに、放熱器７としてペルチェ素子を設置することもできる。

絶縁基材１と放熱器７との接合は、熱伝導性が良好で、プラズマ生成用ガスＧのリークを防ぐことができる方式を採用するのが好ましく、例えば、熱伝導性グリス、熱伝導性両面テープ、接着樹脂含浸接合材により接着したり、絶縁基材１と放熱器７との接合面を鏡面研磨し、これらを圧着により接合することもできる。

また、絶縁基材１と放熱器７を一体として形成することも好ましい。このように成形することにより、放電空間からの発熱を放熱器７により効率よく吸収させることができ、しかも、プラズマ生成用ガスＧのリークも防止できるため、絶縁基材１の温度分布を均一にし、放電を安定化することができる。

上記のように構成されるプラズマ処理装置によって被処理物５のプラズマ処理を行うにあたっては、プラズマ生成用ガスＧを流入口１０からガス貯留室１１に供給し、このプラズマ生成用ガスＧを流出口９及びガス導入口２ａを介して絶縁基材１の各貫通孔２内に流入させ、この貫通孔２内の放電空間において電極３，４間の放電によりプラズマ生成用ガスＧを活性化させた後に、ガス吹出口２ｂから吹き出させる。

上記のようなプラズマ生成用ガスＧをガス貯留室１１を介して反応器Ｒの貫通孔２に供給するためには、ガスボンベ、ガス配管、混合器、圧力弁等で構成される適宜のガス供給手段（図示せず）を設けることができる。例えばプラズマ生成用ガスＧ内に含有される各ガス成分が封入された各ガスボンベをガス配管にてガス貯留室１１の流出口９に接続するようにし、このとき、各ガスボンベから供給されるガス成分を混合器にて所定の割合で混合し、圧力弁により所望の圧力で流出口９に導出されるようにする。

そして、このプラズマ処理装置Ａにおいても、上記と同様に、搬送装置５０で搬送される被処理物５の搬送方向に対して反応器Ｒを平面視において所望の角度に回動させた後、活性化されたプラズマ生成用ガスＧを被処理物５に吹き付けることによって、処理ムラなくプラズマ処理を被処理物５に施すことができるものである。

更に、複数の絶縁基材１を組み合わせて反応器Ｒを構成すると、処理面積の更なる大型化や、処理面の形状の変更も可能となる。

例えば、図１２（ａ）に示すように複数の絶縁基材１を一列に並べて配置して反応器Ｒを構成し、あるいは図１２（ｂ）に示すように複数の絶縁基材１を複数行複数列に並べて配置して反応器Ｒを構成することで、処理面積の大型化を図ることができる。

また、複数の絶縁基材１を適宜のパターン状に配置して反応器Ｒを構成すると、絶縁基材１の配列形状に相当する形状の処理面に対する表面処理を行うことができ、例えば被処理物５の表面の特定の形状の領域にのみ部分的に表面処理を施すことも可能となる。例えば図１２（ｃ）に示すように絶縁基材１をＬ字状に配列して反応器Ｒを構成し、これにより、被処理物５のＬ字状の領域にのみ表面処理を施すことができるものである。

更に、図１２（ｄ）に示すように、複数の絶縁基材１を配設すると共に、このとき被処理物５との距離が異なる絶縁基材１を配設して反応器Ｒを構成することもできる。この場合、被処理物５と絶縁基材１との間の距離が長い部位では表面処理の度合いが、他の部位と比較して相対的に低くなり、またこの距離が短い部位では表面処理の度合いが、他の部位と比較して相対的に高くなるものであり、これにより、被処理物５に対して意図的に表面処理の度合いが高い部位や低い部位を同時に形成することができるようになる。

しかも、上記のように複数の絶縁基材１を組み合わせて反応器Ｒを構成すると、絶縁基材１の増減や配置位置の変更等を行うことで、処理面積の変更、処理面の形状の変更、処理強度の変更等の、種々の設計変更を容易に行うことができるものである。

尚、上記のように複数の絶縁基材１を組み合わせる場合には、放熱器７及びガス貯留室１１は、各絶縁基材１ごとに設けても良く、また複数の絶縁基材１に対して同時にプラズマ生成用ガスＧを供給し、或いは各絶縁基材１の放熱を同時に行うための、一つの放熱器７及びガス貯留室１１を設けても良い。

上記のように複数の絶縁基材１を組み合わせて反応器Ｒを形成した場合、各絶縁基材１には同じ電源６から給電するのが好ましい。例えば、図１７（ａ）に示すように、一枚の絶縁基材１Ａ及び電源６ＡからなるユニットＡと一枚の絶縁基材１Ｂ及び電源６ＢとからなるユニットＢとを備えて反応器Ｒを形成した場合、ユニットＡの絶縁基材１Ａには電源６Ａから給電して電極３，４間に印加し、ユニットＢの絶縁基材１Ｂには電源６Ｂから給電して電極３，４間に印加するが、ユニットＡの電源６Ａで発生させる高周波の電圧と、ユニットＢの電源６Ｂで発生させる高周波の電圧との同期を同一にするのは難しく、図１７（ｂ）に示すように、多少位相のずれが生じることがあり、この結果、電源６Ａで発生した電圧と電源６Ｂで発生した電圧とが干渉し合って、所望の波形の電圧を給電することができない恐れがある。

そこで、本発明では図１８に示すように、複数の絶縁基材１に対して同じ高周波電源等の電源６から給電するのが好ましい。図１８に示す例では、一つの電源６に対して複数個のトランス３２ａ、３２ｂ、３２ｃを並列に電気的に接続すると共に各トランス３２ａ、３２ｂ、３２ｃのそれぞれに複数枚の絶縁基材１を並列に電気的に接続したものである。そして、この反応器Ｒでは各絶縁基材１に給電する電圧の位相が互いにずれないようにすることができ、各絶縁基材１に給電する電圧の干渉し合うのを防止して所望の波形の電圧を給電することができるものである。

また、本発明では、特に貫通孔２におけるプラズマ生成用ガスＧの流通方向と平行な方向に複数の電極３，４を並べて設けると、放電空間に高密度のストリーマ放電を発生させることにより、放電発生のための印加電力を増加させることなく、ガス流中の活性種の密度を増加させて表面処理の能力を高めることができる。これにより、活性種を含むプラズマ生成用ガスＧのガス流を被処理物５に供給する時間を長くせずに表面処理の能力を高めているので、一つの被処理物５の表面処理にかかる時間が長くならないようにすることができ、生産性が低下しないようにすることができるものである。

またこのように被処理物５に吹き付けられるプラズマ生成用ガスＧ中の活性種の密度が増加されて表面処理の能力が高められているために、ガス吹出口２ｂと被処理物５の表面との間の距離を短くする必要がなくなるものであり、これにより放電場からの被処理物５へのアークの発生が抑制されて、アークによる被処理物５の損傷が防止される。またこのようにアークの発生を抑制することができることから、ガス吹出口２ｂと被処理物５との間に放電発生防止用の金属メッシュ等を介在させる必要がなく、このような金属メッシュ等によりプラズマ生成用ガスＧのガス流が遮られることによる表面処理能力の低下を防止することができる。更には、電極３，４等の金属が腐食して酸化物（錆）が飛散し被処理物５を汚すという問題も発生しないものである。

そして、複数枚の絶縁基材１を組み合わせて反応器Ｒを形成した場合であっても、上記と同様に、搬送装置５０で搬送される被処理物５の搬送方向に対して反応器Ｒを平面視において所望の角度に回動させた後、活性化されたプラズマ生成用ガスＧを被処理物５に吹き付けることによって、処理ムラなくプラズマ処理を被処理物５に施すことができるものである。

本発明は、種々の被処理材５に対する表面処理に適用することができるが、特に液晶用ガラス材、プラズマディスプレイ用ガラス材、有機エレクトロルミネッセンス表示装置用ガラス材等の、種々のフラットパネルディスプレイ用ガラス材や、プリント配線基板、ポリイミドフィルム等の各種樹脂フィルムなどの表面処理に適用することができる。これらの被処理物５、特に液晶用ガラス材等のフラットパネルディスプレイ用ガラス材は、順次大型化が進展しており、このため大面積の均一な処理が可能であり、且つ処理面積等の設計変更が容易な本発明に係るプラズマ処理装置やプラズマ処理方法を、好適に適用することができる。このようなガラス材に対する表面処理を行う場合には、このガラス材に、ＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）からなる透明電極や、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）液晶を設けたもの、或いはＣＦ（カラーフィルタ）を設けたものなども、表面処理に供することができる。また、樹脂フィルムに対して表面処理を施す場合には、いわゆるロール・トゥ・ロール方式で搬送されている樹脂フィルムに対して、連続的に表面処理を施すことができる。

上記の各実施の形態では、搬送装置５０による被処理物５の搬送方向を一定とし、これに対して反応器Ｒを回動させる場合について説明したが、これに限らず、本発明では、反応器Ｒを固定し、この反応器Ｒの貫通孔２から流出される活性化されたプラズマ生成用ガスＧの流出方向と平行な回動軸を中心として搬送装置５０を回動させることができる。また、反応器Ｒと搬送装置５０の両方を互いに回動させるようにしてもよい。すなわち、本発明では反応器Ｒと搬送装置５０の一方あるいは両方を回動させて上記所定の角度θができるようにすればいよい。

以下本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
第１のシート材（厚み０．４ｍｍ）の一面に導電体膜を印刷成形し、この導電体膜の上面に更に第２のシート材（厚み１．４ｍｍ）を積層して配置し、この第２のシート材の一面には導電体膜を印刷成形し、この導電体膜の上面には第３のシート材（厚み１．４ｍｍ）を積層して配置した。

このとき、第１〜第３のシート材は、アルミナ粉末を含む混合材料をシート状に成形することで形成し、また各シート材には、直径１ｍｍの開口を形成して、この各開口の位置が合致するように積層した。

また導電体膜は、タングステン層を印刷成形することで形成し、上記シート材の開口よりも大きい直径３ｍｍの開口８がシート材の開口を囲むように配されたパターン状に形成した。

このように形成された積層体を加熱焼成することで、図２（ａ）に示す平面視形状と図２に示す断面形状を有する反応器Ｒを作製した。

このとき、絶縁基材１は直径１ｍｍの５５個の貫通孔２を具備すると共に厚み３．２ｍｍに形成され、またこれら５５個の各貫通孔２は平面視４５×２２ｍｍの範囲の領域にわたり、隣り合う貫通孔２同士の間隔が４．５ｍｍとなるように配置されるようにした。

また、電極３，４は厚み３０μｍの上下二層のタングステン導電体層にて形成され、各貫通孔２の周囲を電極３，４の開口８が取り囲むように設置されるようにした。また上下一対の電極３，４の間隔（放電面の間隔）は１．４ｍｍとした。またこの電極３，４の開口８は直径３ｍｍに形成され、貫通孔２の内面には露出させず、電極３，４の開口８と、貫通孔２の内面との間には、絶縁基材１を構成する絶縁材料（誘電材料）による厚み１ｍｍの絶縁被覆を形成されるようにした。また上部の電極４は電源６に接続し、下部の電極３は接地した。

この絶縁基材１の上部には、図５に示すような窒化アルミ製の放熱器７が設けられたガス貯留室１１を設置し、プラズマ生成用ガスＧはガス貯留室１１の上部の流入口１０から導入され、絶縁基材１の貫通孔２へ流入するように形成した。放熱器７に設けられた通水路７ｃには冷却水を循環させ、絶縁基材１の過度の加熱を防止するようにした。

上記のように作成した反応器Ｒの短辺方向の中心線Ｔ２を、被処理物５の搬送方向Ｔ１に対して２７°（θ＝２７°）傾斜させて設置した。

（比較例１）
実施例と同様に作成した反応器Ｒの短辺方向の中心線Ｔ２を、被処理物５の搬送方向Ｔ１に対して０°（θ＝０°）に設置した。

（評価１）
上記のようなプラズマ処理装置を用いて、大気圧下で窒素１０リットル／分、酸素０．０２リットル／分のプラズマ生成用ガスＧを装置に導入し、電源６により電極３，４（２３，２４）間に図８に示す休止区間を有するパルス状波形を有する６ｋＨｚ、１３ｋＶ、デューティー比５０％の電圧を印加し、活性種を含むプラズマ生成用ガスＧのガス流を、３０ｍｍ／ｓで搬送された被処理物５の表面に吹き付ける（噴射する）ことにより表面処理を行った。被処理物５としては平板状のＡＢＳ樹脂を用い、ガス吹出口２ｂと被処理物５との距離は５ｍｍとした。ＡＢＳ樹脂における処理前の水接触角は８５°である。

実施例１及び比較例１について表面処理後の被処理物５の水接触角の分布を測定した。水接触角の測定は、反応器Ｒの中心に対応する被処理物５の中心、および中心から２．２５ｍｍピッチで左右５点ずつ行った。これらの結果を表１に示す。

表１に示すように比較例１では水接触角が約３０〜４０°の範囲で変化し、反応器Ｒのガス吹出口２ｂの直下では処理効果が高く、隣り合ったガス吹出口２ｂ、２ｂの間の部分の直下では処理効果が低下していることが確認された。これに対し、実施例１では水接触角の分布がほとんど変化しなかった。よって、実施例１は比較例１よりも表面処理の均一性が高いと言える。

本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は平面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 電極間に印加される電圧波形の一例を示すグラフである。 電極間に印加される電圧波形の他例を示すグラフである。 電極間に印加される電圧波形の他例を示すグラフである。 （ａ）はプラズマ生成用ガスの流通方向と平行な方向に電極を並べて設けた場合の電気力線の方向を示す断面図、（ｂ）はプラズマ生成用ガスの流通方向と交差する方向に電極を並べて設けた場合の電気力線の方向を示す断面図である。 （ａ）乃至（ｄ）は、それぞれ複数の絶縁基材にて反応器を構成した例を示すものであり、（ａ）乃至（ｃ）は平面図、（ｄ）は側面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は概略図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は図１３のＡ−Ａ′の部分に相当する断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）は概略図、（ｂ）（ｃ）は断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は一部の概略の断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）は概略の回路図、（ｂ）はユニットＡ、Ｂに印加される電圧の波形を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態の一例を示す概略の回路図である。 従来例を示す概略図である。

符号の説明

Ｒ 反応器
１ 絶縁基材
２ 貫通孔
２ａ ガス導入口
２ｂ ガス吹出口
５ 被処理物
５０ 搬送装置
Ｇ プラズマ生成用ガス
Ａ プラズマ処理装置

Claims (2)

1. 大気圧近傍の圧力下でプラズマ生成用ガスを放電により活性化させ、この活性化されたプラズマ生成用ガスを被処理物に吹き付けるプラズマ処理装置において、一端側の開口からプラズマ生成用ガスが流入すると共に他端側の開口から活性化されたプラズマ生成用ガスが流出する複数の貫通孔を絶縁基材に形成し、各貫通孔内で放電を発生させるための電極を絶縁基材に設けることによって、貫通孔を設けた絶縁基材と電極とからなる反応器を形成し、活性化されたプラズマ生成用ガスの貫通孔からの流出方向に対して直交する方向に被処理物を搬送するための搬送装置を具備し、活性化されたプラズマ生成用ガスの貫通孔からの流出方向と平行な回動軸を中心として上記反応器と上記搬送装置の少なくとも一方を回動自在に形成して成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、搬送装置で搬送される被処理物の搬送方向に対して反応器と搬送装置の少なくとも一方を回動させた後、活性化されたプラズマ生成用ガスを被処理物に吹き付けることを特徴とするプラズマ処理方法。
   

Images