氣體的流量為0.lL/mim?10L/mim，微波的頻率為2.45GHZ，微波電力為30W?100W。作為運(yùn)轉(zhuǎn)氣體，也可代替Ar氣體而使用氦(He)、或氖(Ne)等稀有氣體。
[0108]通過該寬幅的等離子體射流能夠在大氣壓中進(jìn)行各種等離子體處理。例如，通過將Ar氣體的等離子體射流噴出至放置在空氣中的被處理基板的表面，可進(jìn)行被處理基板的表面改質(zhì)(提高親水性或密接性等)。
[0?O9]其原因在于，由于Ar氣體的等離子體射流在噴出時(shí)會卷入周圍的空氣(包含N2、〇2、H20、C02等)而將空氣等離子體化，所以產(chǎn)生氧系及氮系等化學(xué)反應(yīng)種(自由基)。
[0110]圖12表示來自噴出至大氣壓空氣中的Ar氣體的等離子體射流的分光光譜。除Ar以夕卜，還表示有0!1、0、及％激發(fā)種等的發(fā)光光譜。其中，尤其OH自由基在表面改質(zhì)等的等離子體處理中為重要的自由基之一。如圖12所示，波長309cm—1左右的OH自由基的發(fā)光光譜的峰值，與在N2分子的第二正系統(tǒng)(2nd Positive System)內(nèi)最強(qiáng)的峰值(337cm—1左右)相比強(qiáng)3.4倍。這表示OH自由基與其他自由基相比高密度地產(chǎn)生。另一方面，在使用通常被廣泛使用的介電質(zhì)阻擋放電的大氣壓等離子體射流(作為運(yùn)轉(zhuǎn)氣體而使用Ar氣體或He氣體)的情況下，OH自由基的發(fā)光光譜低于他分子發(fā)光光譜。
[0111]這是本發(fā)明的等離子體處理裝置的特征，且是本發(fā)明的等離子體處理裝置為了具有如下性能而獲得的特性，即，可使用微波傳輸帶線路高效率地使微波電力集中在等離子體產(chǎn)生部的等離子體產(chǎn)生空間而穩(wěn)定地產(chǎn)生高密度的等離子體。
[0112]通過使用本實(shí)施例的Ar氣體的等離子體射流，可在大氣中對聚碳酸酯基板、聚酰亞胺膜、玻璃基板、印刷用紙等的表面進(jìn)行處理而獲得超親水性等優(yōu)異的實(shí)驗(yàn)成果。另外，確認(rèn)出使用本實(shí)施例的Ar氣體的等離子體射流，可在大氣中進(jìn)行剝離抗蝕劑的等離子體灰化實(shí)驗(yàn)而實(shí)現(xiàn)低溫且高速處理。
[0113]本發(fā)明的等離子體處理裝置也可在運(yùn)轉(zhuǎn)氣體即Ar氣體中混合少量的反應(yīng)氣體而運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，在所述表面改質(zhì)與灰化處理中，通過在Ar氣體中混合少量的氧、或空氣而供給，處理時(shí)間變得更短。
[0114]本發(fā)明的等離子體處理裝置通過在運(yùn)轉(zhuǎn)氣體即Ar氣體中以適當(dāng)?shù)谋嚷驶旌仙倭康募谉?CH4)氣體與氫(?)氣體等而供給，可應(yīng)用于DLC(diamond like carbon)薄膜或納米晶金剛石薄膜、石墨烯膜等碳材料合成用的大氣壓等離子體CVD。本發(fā)明的等離子體處理裝置通過在寬幅的等離子體射流的下部設(shè)置移動(dòng)式的基板平臺，而可實(shí)現(xiàn)被處理的連續(xù)處理。
[0115]本發(fā)明的等離子體處理裝置在低氣壓及中間氣壓中不使用Ar氣體與He氣體等稀有氣體的運(yùn)轉(zhuǎn)氣體即可產(chǎn)生反應(yīng)氣體的等離子體。為了改善等離子體的穩(wěn)定性或均勻性，或者為了降低運(yùn)轉(zhuǎn)電力，可使用Ar氣體與He氣體等稀有氣體的運(yùn)轉(zhuǎn)氣體。
[0116]使用本發(fā)明的等離子體處理裝置，在中間氣壓中進(jìn)行等離子體產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)。將表示本發(fā)明中的第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置設(shè)置在真空容器內(nèi)，通過法蘭將微波電力與氣體供給至等離子體處理裝置。作為氣體，不使用所述運(yùn)轉(zhuǎn)氣體而僅使用N2氣體。真空容器內(nèi)的氣體壓力的控制是通過將犯氣體的流量固定為500sCCm，并對真空容器的排氣閥進(jìn)行控制而進(jìn)行。
[0117]等離子體自行點(diǎn)火并維持。圖13表示以10托產(chǎn)生的寬幅的等離子體射流照片。照片是從等離子體射流的正面拍攝。從照片的等離子體發(fā)光可知，產(chǎn)生均勻的寬幅的等離子體。
[0118]圖14表示對等離子體的點(diǎn)火、及等離子體的維持所需要的最少微波電力與容器內(nèi)的壓力(3托?50托)進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果。在真空容器內(nèi)的壓力3托中，等離子體以微波電力22W點(diǎn)火，并維持至13W為止。等離子體點(diǎn)火與等離子體維持所需要的最少電力伴隨容器內(nèi)的壓力的增加而變高。在真空容器內(nèi)的壓力50托中，等離子體以微波電力52W點(diǎn)火，并維持至50W為止。
[0119]如這些實(shí)施例所示，本發(fā)明的等離子體處理裝置能以低電力產(chǎn)生穩(wěn)定的氮等離子體。該氮等離子體可期待應(yīng)用于銅等金屬表面的氮化處理或氮化物半導(dǎo)體的制作等等離子體氮化處理。
[0120]〈實(shí)施方式3>
[0121]表示本發(fā)明中的第3實(shí)施方式的等離子體處理裝置是在所述第I實(shí)施方式的等離子體處理裝置中設(shè)置在介電質(zhì)基板I的內(nèi)部的氣體輸入口 21、氣體流路22、氣流寬幅化部23、等離子體產(chǎn)生部2、及噴嘴24設(shè)置在介電質(zhì)基板I的外部的等離子體處理裝置。氣體輸入口 21、氣體流路22、氣流寬幅化部23、等離子體產(chǎn)生部2、及噴嘴24設(shè)置在與接地導(dǎo)體12接觸而設(shè)置的氣體供給板27。
[0122]圖15、圖16及圖17是表示本發(fā)明中的第3實(shí)施方式的等離子體處理裝置的構(gòu)成圖。圖15為等離子體處理裝置的立體圖，圖16為垂直方向的剖視圖，圖17為氣體供給板27的水平方向的剖視圖。
[0123]在本實(shí)施方式中，介電質(zhì)基板I中的錐形部14以僅在介電質(zhì)基板I的第I面設(shè)置有斜面的形狀而形成。錐形部14既可為使介電質(zhì)基板I的第I面的斜面的斜率與第2面的斜面的斜率相同的形狀，也可為僅在介電質(zhì)基板I的第I面或第2面的任一表面設(shè)置有斜面的形狀。在該情況下，接地導(dǎo)體12與氣體供給板27的形狀必須與介電質(zhì)基板I的形狀適當(dāng)一致。
[0124]微波傳輸帶線路11與接地導(dǎo)體12分別從與介電質(zhì)基板I的第I面為其相反側(cè)的面即第2面的一端部橫跨至另一端部而設(shè)置，在夾在所述接地導(dǎo)體的端部與所述微波傳輸帶線路的端部之間的介電質(zhì)基板I的表面形成有微波集中間隙3。
[0125]在微波傳輸帶線路11與接地導(dǎo)體12之間的介電質(zhì)傳輸而來的微波在微波集中間隙3中電場的強(qiáng)度成為最大，并強(qiáng)烈地輻射至介電質(zhì)基板I的外部。通過該較強(qiáng)的微波的電場而產(chǎn)生、維持等離子體。微波集中間隙3的寬度，也就是說微波傳輸帶線路11的端部與接地導(dǎo)體12的距離為決定微波的電場強(qiáng)度、及微波放電特性的重要因素，必須配合于等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)特性而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。
[0126]微波集中間隙3的寬度例如可通過將微波傳輸帶線路11固定，并改變接地導(dǎo)體12的端部與介電質(zhì)基板I的端部之間的距離而簡單地控制。氣體供給板27與接地導(dǎo)體12接觸而設(shè)置，材質(zhì)既可為與接地導(dǎo)體相同的材質(zhì)的金屬，也可為與接地導(dǎo)體12不同的金屬材料，也可為介電質(zhì)材料。例如，也可使用氧化鋁、石英等適當(dāng)?shù)牟牧?。在氣體供給板27設(shè)置有表示所述本發(fā)明中的第I實(shí)施方式的等離子體處理裝置的氣體輸入口 21、氣體流路22、氣流寬幅化部23、等離子體產(chǎn)生部2、及噴嘴24。
[0127]本實(shí)施方式中的氣流寬幅化部23可使用表示本發(fā)明中的第I實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置所使用的形狀的氣流寬幅化部。氣體輸入口 21與氣體流路22為了對氣流寬幅化部23供給氣體而以適當(dāng)?shù)奈恢门c構(gòu)造設(shè)置在氣體供給板27。設(shè)置在氣體供給板27的等離子體產(chǎn)生部2的一面以全部或一部分打開，且配置有微波集中間隙3的方式設(shè)置。噴嘴24如圖17所示由氣體供給板27的端部與介電質(zhì)基板I的端部形成。
[0128]〈實(shí)施方式4>
[0129]表示本發(fā)明中的第4實(shí)施方式的等離子體處理裝置為在所述第3實(shí)施方式的等離子體處理裝置中，用以使氣流均勻地?cái)U(kuò)散而在氣流寬幅化部23設(shè)置有氣體簇射部25的裝置。通過設(shè)置氣體簇射部25，即便相對于更快的流速的氣流，也可使氣流均勻地寬幅化。
[0130]〈利用陣列化所實(shí)現(xiàn)的等離子體射流的大規(guī)?；?br>[0131]通過在本發(fā)明中的第1、第2、第3、及第4實(shí)施方式中使用陣列化的技術(shù)，可使等離子體射流大規(guī)模化。
[0132]本發(fā)明中的第I實(shí)施方式的等離子體處理裝置的大規(guī)?；?，可通過在設(shè)置有錐形部14的一個(gè)長軸的介電質(zhì)基板I，適當(dāng)設(shè)置多個(gè)微波傳輸帶線路11、一個(gè)接地導(dǎo)體12、多個(gè)氣體輸入口 21、多個(gè)氣體流路22、多個(gè)氣流寬幅化部23、一個(gè)長軸的等離子體產(chǎn)生部、一個(gè)長軸的噴嘴而實(shí)現(xiàn)。
[0133]本發(fā)明中的第2實(shí)施方式的大規(guī)?；?，可通過在表示所述第I實(shí)施方式的等離子體處理裝置的大規(guī)?；醒刂L軸的噴嘴24適當(dāng)?shù)卦O(shè)置氣體簇射部25而實(shí)現(xiàn)。
[013