JP2003523053A - 大気圧プラズマシステム - Google Patents

大気圧プラズマシステム

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JP2003523053A JP2001559037A JP2001559037A JP2003523053A JP 2003523053 A JP2003523053 A JP 2003523053A JP 2001559037 A JP2001559037 A JP 2001559037A JP 2001559037 A JP2001559037 A JP 2001559037A JP 2003523053 A JP2003523053 A JP 2003523053A
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Abstract

(57)【要約】 密閉ハウジング（２）内に設けられるプラズマ領域（５）を画定する電極（４）を共有する大気圧プラズマシステム（１）。密閉ハウジングは、プラズマ領域（５）を通してワークピースを連続して移送するための大気入口ポートアセンブリ（１０）と出口ポートアセンブリ（１１）とへの開口を有する。示される実施形態は、プロセスガスが密閉ハウジング（２）内を上昇し、重い周囲空気および排出ガスを押し出すように周囲空気の比重より低い比重を有する前駆プロセスガスの場合のものである。ガスが周囲空気より高い比重を有する場合、ポートアセンブリ（１０、１１）はプラズマ領域（５）より上側に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 緒言 本発明は大気圧プラズマシステムに関し、詳細には周囲空気以外の前駆プロセ
スガスを用いて工業上の製造、処理および生産を行う際に、大気圧および／また
は周囲圧力のプラズマを用いるための方法およびプロセスに関する。
【０００２】 物質が連続的にエネルギーを供給されるとき、その温度が上昇し、典型的には
固体から液体に、さらには気体にその状態が変化する。エネルギーを供給し続け
ることにより、この系は、高エネルギー衝突により、気体の中性原子あるいは分
子が分解されることで、負の電荷を帯びた電子、正あるいは負の電荷を帯びたイ
オンおよび他の化学種を生成する、さらなる状態変化を被るようになる。集団的
なふるまいを示すこの帯電した粒子の混合物は「プラズマ」と呼ばれ、物質の第
４の状態である。その電荷に起因して、プラズマは外部の電磁界によって非常に
影響を受け、それゆえ、その電磁界によって容易に制御できるようになる。さら
に、プラズマは、その高いエネルギー含量によって、他の物質の状態、たとえば
液体あるいは気体処理を通して不可能であるか、あるいは困難であるプロセスを
達成できるようになる。
【０００３】 「プラズマ」という用語は、その密度および温度が数桁の大きさで変動する広
範囲の系を網羅する。あるプラズマは非常に高温で、その全ての微視的な化学種
（イオン、電子等）が適当な熱平衡状態にあり、その系に投入されるエネルギー
は、原子／分子レベルの衝突を通して広範囲に分散される。しかしながら、他の
プラズマ、特に衝突の頻度が比較的低い低圧（たとえば、１００Ｐａ）のプラズ
マは、非常に異なる温度でその成分である化学種を有し、「非熱平衡状態」プラ
ズマと呼ばれる。これらの非熱平衡プラズマでは、自由電子は非常に高温であっ
て、数千ケルビンの温度を有し、一方、中性およびイオン性の化学種は低温のま
まである。自由電子の質量はほとんど無視できるので、系全体の熱容量は小さく
、プラズマは室温に近い温度で動作し、それによりサンプルに損傷を与えるよう
な熱負荷をかけることなく、プラスチックあるいはポリマーのような温度の影響
を受けやすい材料を処理できるようになる。しかしながら、ホットエレクトロン
は、高エネルギーの衝突を通して、強い化学的および物理的反応性を可能にする
高い化学ポテンシャルエネルギーを有する遊離基および励起された化学種の豊富
な発生源を形成する。この低温動作と高反応性との組み合わせによって、非熱プ
ラズマは技術的に重要で、製造および材料処理のための非常の有力なツールにな
り、仮にプラズマを用いずに達成できる場合には、非常に高い温度か、あるいは
有毒で攻撃的な科学薬品を必要とすることになる処理を達成することができる。
【０００４】 プラズマ技術を工業に適用する場合に、１つの便利な方法は、プロセスガス（
これ以降、「ガス」という用語はガス混合物および蒸気を含むものとする）を充
填され、処理されることになるワークピース／サンプルを収容した密閉容器内に
電磁力（power)を結合することである。そのガスはイオン化され、化学的遊離基
、ＵＶ放射およびイオンを生成するプラズマになり、それらはサンプルの表面と
反応する。プロセスガスの組成、駆動電力周波数、電力結合モード、圧力および
他の制御パラメータを正確に選択することにより、そのプラズマプロセスは、製
造業者によって必要とされる特定の応用形態に調整されることができる。
【０００５】 プラズマの広範囲にわたる化学物質および熱範囲のため、それらは、絶え間な
く拡大し続けている多くの技術的な応用形態に適している。非熱平衡プラズマは
特に、表面の活性化、表面の洗浄／材料エッチングおよび表面のコーティングに
有効である。
【０００６】 ポリマー材料の表面活性化は、自動車産業において先駆けて行われ、幅広く用
いられている工業用プラズマ技術である。したがって、たとえば、ポリエチレン
およびポリプロピレンのようなポリオレフィンは、再利用可能性のために好まし
が、無極性の表面を有し、結果として、コーティングあるいは接着処理のために
は好ましくない。しかしながら、酸素プラズマによる処理の結果として、高い湿
潤性を与える表面極性基が形成され、結果として、金属塗料、接着剤あるいは他
のコーティングに関する良好な適用範囲と接着性とを有するようになる。したが
って、たとえば、プラズマ表面工学技術は、車両内の計器盤、ダッシュボード、
バンパー等の製造に、また玩具等の産業における部品組立てに不可欠である。多
くの他の応用形態が、ポリマー、プラスチック、セラミック／無機金属および他
の材料のあらゆる形状の部品の印刷、塗装、接着、積層および全般的なコーティ
ングにおいて利用可能である。
【０００７】 世界的な環境に関する法律が益々広がり、強化されることにより、製造時の、
特に部品／表面の洗浄に対する溶剤および他の湿式の化学薬品の利用を低減ある
いは排除するための産業界への圧力が高まっている。詳細には、ＣＦＣ系の脱脂
作業の大部分が、酸素、空気あるいは他の無毒性の気体を用いて行われるプラズ
マ洗浄技術によって置き換えられている。プラズマによる水系の予備洗浄を組み
合わせると、酷い汚れの部品であっても洗浄することができ、得られる表面品質
は典型的には、従来の方法から得られる品質よりも優れている。あらゆる有機的
な表面汚染物質を常温プラズマにより迅速に捕捉し、安全に排出することができ
るＣＯ2ガスおよび水に変換することができる。
【０００８】 またプラズマは、大量の材料、たとえば不要な材料を除去するエッチングも実
行することができる。したがって、たとえば、酸素系プラズマはポリマーをエッ
チングすることができ、それは回路基板等の製造において用いられる１つのプロ
セスである。金属、セラミックおよび無機物のような種々の材料が、前駆ガスを
注意深く選択し、プラズマ化学反応に注意を払うことによりエッチングされる。
現在、ナノメートルの限界寸法に至る構造が、プラズマエッチング技術によって
製造されている。
【０００９】 主流の産業に急速に現れつつあるプラズマ技術は、プラズマコーティング／薄
膜堆積の技術である。典型的には、プラズマをモノマーガスおよび蒸気に適用す
ることにより、高いレベルの重合が達成される。したがって、高密度で、緊密に
編成され、三次元に接続された薄膜が形成され、その薄膜は熱的に安定しており
、化学的に非常に耐久性があり、機械的に高い強度を有する。そのような薄膜は
、最も複雑な表面であっても、その表面にかかる熱負荷が確実に低いような温度
でコンフォーマルに堆積される。それゆえ、プラズマは、繊細で、熱の影響を受
けやすい材料、および頑強な材料のコーティングの場合に理想的である。プラズ
マコーティングでは、薄い層（たとえば、０．１ｍｍ）の場合であっても微小孔
が発生しない。コーティングの光学特性、たとえば色は多くの場合に個別に調整
することができ、プラズマコーティングは無極性材料、たとえばポリエチレン、
および鋼（たとえば、金属反射板上の耐食薄膜）、セラミック、半導体、織物等
であっても良好に接着する。
【００１０】 全てのこれらのプロセスにおいて、プラズマ工学技術は、材料本体に全く影響
を及ぼすことなく、所望の応用形態あるいは製品に個別に調整された表面効果を
生成する。したがって、プラズマ処理は、全く異なる１組の要件を満足するよう
に、その表面を個別に設計するための自由度を与えながら、その本体の技術的お
よび商業的な特性を得るために材料を選択できるようにする多用途の有力なツー
ルを製造業者に提供する。したがって、プラズマ技術は、非常に優れた製品の機
能性、性能、寿命および品質を与えるとともに、製造企業に、その生産能力に対
する著しい付加価値を与える。
【００１１】 これらの特性は、産業界がプラズマ系処理を採用するための有力な動機を提供
し、この動きは、１９６０年代以来、マイクロエレクトロニクス産業界によって
推進されており、低圧グロー放電プラズマが、半導体、金属および誘電体処理の
ための高度先端技術で、高コストのエンジニアリングツールとして開発されてき
た。同じ低圧グロー放電タイプのプラズマは１９８０年代以来、他の産業分野に
も段々と浸透してきており、より抑えたコストで、強い接着／結合強度を得るた
めのポリマー表面活性化のようなプロセスと、高品質の脱脂／洗浄と、高性能の
コーティングの堆積とを提供している。こうして、プラズマ技術が大きく取り上
げられてきた。
【００１２】 しかしながら、プラズマ技術の採用は、大部分の工業プラズマシステムに関す
る主な制約、すなわち低圧で動作する必要性によって限定されてきた。部分真空
動作は、周囲を閉じて密封した反応装置システムによって、個別のワークピース
のオフラインによる一括処理のみが提供されることを意味する。処理能力は低い
か、中程度であり、真空を得るための必要性によって、資本およびランニングコ
ストが加算される。
【００１３】 しかしながら、大気圧プラズマは、プラズマ領域からワークピース／ウエブを
自由に出し入れすることができ、それゆえ、大面積あるいは小面積のウエブある
いはコンベヤで搬送される個別のワークピースをオンラインで連続して処理でき
るようにする開口ポート／周辺システムを産業界に提供する。処理能力は高く、
高圧動作によって得られる高い化学種流量によって増強される。織物、パッケー
ジング、紙、医療、自動車、航空宇宙等のような多くの産業分野は、連続したオ
ンライン処理にほぼ完全に頼って、大気圧の開口ポート／周辺構成プラズマは新
たな産業処理能力を提供するようになる。
【００１４】 コロナおよびフレーム（同様にプラズマ）処理システムが、約３０年間、制限
された形態の大気圧プラズマ処理能力を産業界に提供してきた。しかしながら、
その高い製造能力にもかかわらず、これらのシステムは市場に浸透してこなかっ
たか、あるいは低圧、一括処理のみのプラズマタイプほど広範には産業界では取
り上げられなかった。それは、コロナ／フレームシステムには大きな制約がある
ことによる。そのシステムは単一の表面活性化プロセスを提供する周囲空気にお
いて動作し、多くの材料に対して無視できる効果しかなく、大部分の材料に対し
てはその効果が弱い。その処理は多くの場合に不均一であり、コロナプロセスは
厚いウエブあるいは三次元のワークピースへの適合性はなく、一方、フレームプ
ロセスは熱の影響を受けやすい物質への適合性がない。大気圧プラズマ技術は、
産業界の需要を満たす高度なシステムを開発するために、より広く大気圧プラズ
マスペクトルに移行しなければならないことが明らかになった。しかしながら、
これを果たすために、周囲空気プラズマから、他の前駆プロセスガスから形成さ
れたプラズマに移行することが不可欠である。そのようなプラズマは、周囲空気
プラズマとは異なる特性を有し、それゆえ、新たなおよび／または改善された工
業プロセスのための可能性を有する。しかしながら、新たなタイプの大気圧プラ
ズマへのあらゆる移行は、それらのプラズマがオンラインの連続した製造と矛盾
しない開口ポート／周辺構成において動作するための能力を含む場合にしか工業
的には意味がないであろう。
【００１５】 表面活性化、エッチング／洗浄および表面コーティングを含む、大気圧におけ
る周囲空気以外のプラズマに基づく幅広い範囲の潜在的に有用な工業プロセスは
、研究者によって実証されてきた。そのようなプロセスは、ヘリウム、アルゴン
、窒素、酸素、ハロゲン化炭素、シラン、有機および無機モノマー、ハロゲン、
ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4、炭化水素、水素等を含む、周囲空気以外の前駆ガスを利用
することによる。そのようなガスはコストが高く、かつ／または危険および／ま
たは環境上有害であり、プラズマが生成され、ワークピースが処理され、収容さ
れる領域に閉じ込め、封入される必要がある。さらに、プラズマ領域内のプロセ
スガスの組成は、プロセス最適化および再現性を得るために厳重に制御されなけ
ればならないため、プラズマシステムを包囲する周囲空気からの汚染ガスの導入
が排除されるか、あるいは最小限に抑えられるようにしなければならない。これ
らの要件は、周囲空気以外のプロセスガスを用いる任意の新規の工業用大気圧プ
ラズマ処理システムの一体部分として、注入されたプロセスガスをプラズマ領域
およびその近くに閉じ込め、不要な周囲空気あるいは他のガスのプラズマ領域へ
の侵入を最小にするか、あるいは防ぎ、同時に、オンラインの連続した生産に不
可欠な開口ポート／周辺構成を可能にする前駆プロセスガス収容システムを開発
する動機になる。
【００１６】 本発明はこれらの目的および他の目的を提供することに向けられる。
【００１７】 ［発明の記述］ 本発明によれば、同じ圧力および温度で周囲空気より高いか、あるいは低い比
重を有する、周囲空気以外の前駆プロセスガスを収容する密閉ハウジング内に取
り付けられる、プラズマ領域を形成する電極を含む非熱平衡タイプの大気圧プラ
ズマ（ＡＰＰ）システムが提供され、そのシステムは、大気入口ポートアセンブ
リと出口ポートアセンブリとへの開口を有する気密密閉ハウジングであって、各
アセンブリポートはワークピースポート開口部とワークピース封入開口部とを有
し、またポートアセンブリは、周囲空気より高い比重を有する前駆プロセスガス
の場合にプラズマ領域の上側に、かつ周囲空気より低い比重を有するガスの場合
にプラズマ領域の下側に存在する、該気密密閉ハウジングと、入口ポートアセン
ブリから出口ポートアセンブリまで、電極間でワークピースを移動させるための
手段とを含むことを特徴とする。この構成の利点は、連続動作中に、前駆プロセ
スガスの大部分がプラズマ領域から逃げないことである。それは、高価な前駆プ
ロセスガスを大量に使用することによりコストが上昇するのを回避し、さらに、
前駆プロセスガスの多くが毒性で、窒息剤、刺激性でさらには有害な爆薬である
場合があるため、ガスが失われる量を低減することにより、健康および安全性欠
陥が大きく低減される。さらに別の利点は、プラズマ領域を比較的汚染されない
状態に保持することにより、より効率的な制御プロセスの実行を、高い再現性で
行うことができることである。
【００１８】 本発明によれば、各ポートアセンブリは、垂直方向に離隔して配置されるワー
クピースポート開口部とワークピース封入開口部とを有する細長い密閉ハウジン
グを含む。ハウジングが長くなると、汚染ガスがハウジングに侵入する可能性が
少なくなる。理想的には、ガスアナライザが入口ポートアセンブリ内に取り付け
られ、ワークピース封入開口部に隣接して配置されることが好ましい。さらに、
ガスアナライザは出口ポートアセンブリ内に取り付けられる場合もあり、ワーク
ピースポート開口部に隣接して取り付けられることが好ましい。いずれの場合で
も、ガスアナライザは、アナライザが所定のレベル未満になることにより検出さ
れる前駆プロセスガスの量に基づいて前駆プロセスガスを導入するための制御手
段に接続される場合がある。
【００１９】 理想的には、前駆プロセスガスは、密閉ハウジングの外側の周囲圧力よりわず
かに高い正圧に保持される。このようにして、密閉ハウジング内の比較的適度な
圧力の増加によって、密閉ハウジングを汚染ガスのない状態に保持することがで
きる。
【００２０】 理想的には、前駆プロセスガスの正圧は、周囲圧力の１％未満である。
【００２１】 本発明の一実施形態では、制御手段が設けられ、それにより密閉ハウジング内
の圧力が所定の最小レベル未満になるときに、前駆プロセスガスを導入すること
により正圧が保持される。別法では、前駆プロセスガスを密閉ハウジングに連続
して導入するための手段が設けられる。理想的には、ワークピースがポートアセ
ンブリを出入りする各ポートアセンブリの外側に隣接して、ガスを収集し、除去
するための手段が設けられる。
【００２２】 本発明の一実施形態では、ガスを収集し、除去するための手段は、ポートアセ
ンブリを包囲するカウリングと、それに関連する抽出ファンとを備える。本発明
の一実施形態では、カウリングは、ワークピースポート開口部に隣接して、開口
ガスレシービングマウスを備える。この利点は、そのガスが、排出ガスか、前駆
プロセスガスかのいずれであっても、密閉ハウジング、特に密閉ハウジングが圧
力をかけられる場所から回収されることである。そのガスは、再利用、あるいは
少なくとも安全に処分するために収集されることもできる。
【００２３】 別の実施形態では、密閉ハウジング内のポートアセンブリとは反対側に、前駆
プロセスガスの比重に対してある比重を有する排出ガスを収集し、それによりそ
のガスが密閉ハウジング内に捕捉されるようにするための排出ガス通気孔が設け
られる。この後者の実施形態では、排出ガスセンサが、排出ガス通気孔に隣接す
る密閉ハウジング内に取り付けられる。その際、密閉ハウジング内の排出ガスの
レベルが所定のレベルを超える場合に排出ガス通風孔が動作するようにするため
の制御手段が、排出ガスセンサと排出ガス通気孔とに接続される場合がある。
【００２４】 理想的には、各ポートアセンブリ内にガス流ダンパが取り付けられる。そのよ
うなガス流ダンパとして、リップシール、ブラシシール、カーテンシールおよび
対向するローラのうちの１つあるいは複数が用いられる場合がある。他のよく知
られているガスダンパについてはこれ以上説明する必要はなく、ガスの擾乱を低
減することになる任意のダンパが好ましいはずである。
【００２５】 本発明の一実施形態では、電極は概ね平坦な電極である。本発明の後者の実施
形態では、背合わせに配列された複数の電極が存在し、その電極間でワークピー
スを移動させるための手段は、その電極間を前後に順次移動するコンベヤあるい
はウエブを含む。
【００２６】 本発明の別の実施形態では、ワークピースが継ぎ目のない糸であるとき、ワー
クピースを移動させるために設けられる手段は、２つの電極間に取り付けるため
の開口フレーム部材を含み、そのフレーム部材は、フレーム部材の両側にある複
数の糸支持滑車と、糸ドローオフ機構とを支持する。
【００２７】 電極は、その間にプラズマ領域を画定するために、一方が他方の中に入れ子状
に配置される、誘電体材料からなる一対のＵ字形部材を含む場合があり、ある電
極が２つの部材の外側表面上に支持され、対応する電極が他方の部材の内側表面
上に支持されることが想定される。
【００２８】 ［図面の詳細な説明］ 本発明は、例にすぎないが、添付の図面を参照しながらいくつかの実施形態が
記載される以下の説明から、より明確に理解されるであろう。
【００２９】 図面を参照する前に、前駆プロセスガスあるいは蒸気は固有の密度、それゆえ
固有の比重を有することになることは理解されたい。本明細書では、「比重」は
同じ温度および圧力におけるガスの密度と周囲空気の密度との比である。「前駆
プロセスガス」を説明する際に、同じ温度および圧力における、そのガスの密度
と周囲空気の密度との比が参照されている。それゆえ、この比が１より小さい場
合には、そのガスは周囲空気より軽く、上昇し、周囲空気の上で浮く傾向があり
、一方、その比あるいは密度が１より大きい場合には、そのガスは周囲空気より
重く、沈む傾向があるであろう。
【００３０】 基本的には、本発明の原理は、ワークピースがプラズマ領域に自由に出入りで
きるようにする開口ポートアセンブリを除いて、気密の密閉ハウジング内にプラ
ズマ領域を収容することにより、開口ポートアセンブリが正確に配置される場合
には、前駆プロセスガスが逃げるのを回避することができることである。前駆プ
ロセスガスの比重が１より小さい場合、入口ポートアセンブリおよび出口ポート
アセンブリは、密閉ハウジングの最も下側の部分に配置されなければならない。
この場合に、全ての前駆プロセスガスは、密閉ハウジングに注入されると、上か
ら下まで適宜、密閉ハウジングを満たすように上昇して、密閉ハウジングから全
ての周囲空気を放出するか、あるいは電極によって画定されるプラズマ領域から
少なくとも離脱させるであろう。同様に、前駆プロセスガスが１より大きい比重
を有する場合、前駆プロセスガスは自然に密閉ハウジング内で沈むことになり、
それゆえ、密閉ハウジングは、その最も高い部分に入口および出口ポートアセン
ブリを持たなければならないであろう。
【００３１】 言うまでもなく、本明細書では、「最も高い」および「最も低い」は標準的な
意味、すなわち「最も高い」は地球の引力から最も離れており、「最も低い」は
より近いという意味で用いられる。
【００３２】 最初に図１を参照すると、非熱平衡タイプの大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システ
ムが全体として参照番号１によって示されており、そのシステムは一対の電極３
を含む密閉ハウジング２を備えており、一対の電極３は誘電体材料４上に取り付
けられており、誘電体材料４はその間にプラズマ領域５を形成する。誘電体には
ガラスのような任意の適当な誘電体を用いることができる。電極３は、電気リー
ド６によって従来通りに、ＲＦ電源９に適当なケーブル８によって接続される適
当なＲＦ（高周波）変成器７に接続される。密閉ハウジング２は、全体として参
照番号１０によって示される入口ポートアセンブリと、全体として参照番号１１
によって示される出口ポートアセンブリとを除いて気密である。入口ポートアセ
ンブリ１０および出口ポートアセンブリ１１はそれぞれ、ワークピース開口部１
２および１３と、ワークピース封入開口部１４および１５とを有する。この実施
形態では、２つのワークピース封入開口部１４および１５は、ワークピースポー
ト開口部１２および１３の真上に配置される。各ワークピース開口部１２および
１３に隣接して、適当なガス流ダンパ１６が取り付けられる。ガス流ダンパ１６
はリップシール、ブラシシール、対向するローラあるいはカーテンシールの形を
とることができ、実際には全てのタイプのシールを用いることができる。密閉ハ
ウジング内でワークピースを移動させるための手段は、滑車２１にわたって移動
する破線によって示されるコンベヤあるいはウエブ２０によって設けられる。コ
ンベヤ２０は詳細にも、実際にも示されないが、たとえば、コンベヤ２０のドラ
イブプーリあるいはリターンプーリである。しかしながら、これらの全ては従来
通りである。コンベヤ２０は単に、プラズマ領域５を通してワークピースを給送
するためにワークピースを保持するための手段を含む。別法では、ワークピース
がウエブの形をとる場合には、ワークピースは単に滑車２１上に張架され、プラ
ズマ領域５を通して引っ張られる。前駆プロセスガスを注入するための適当なガ
ス給送パイプ２５が示されており、図には示されないが、前駆プロセスガスの供
給源に接続される。
【００３３】 動作時に、空気より軽い、たとえばその温度および周囲圧力において周囲空気
の密度より低い比重、すなわち先に定義されたように１．０より低い比重を有し
、広がるヘリウムのような適当な前駆ガスが、ガス給送パイプ２５を通して密閉
ハウジング２内に給送される。空気より軽いガスは最初に密閉ハウジング２の上
部を占有し、その後、さらに多くのガスが給送されるにつれて、密閉ハウジング
２を徐々に満たし、密閉ハウジング２、あるいは入口ポートアセンブリ１０また
は出口ポートアセンブリ１１のいずれかにおいて周囲空気が存在しなくなるまで
、周囲空気を押し出すであろう。ワークピースはコンベヤ２０上に配置され、コ
ンベヤ２０はプラズマ領域５を通してワークピースを運ぶように動作し、プラズ
マシステムが動作していれば、その後、プラズマ領域５において、必要なプラズ
マ処理が行われるであろう。
【００３４】 動作時に、コンベヤ２０がガス流ダンパ１６を通り、ワークピース開口部１２
に進む際に、ガス流ダンパ１６は、システムへの周囲空気の侵入を最小限に抑え
、それにより、プラズマの擾乱がほとんど、あるいは全く生じないことを確実に
するであろう。さらに、ガス流ダンパによって、ほとんど汚染されることなく、
周囲空気が密閉ハウジング２内に引き込まれるか、あるいは運び込まれるように
なるであろう。一般に、ワークピース開口部１３から出る際に、ガス流ダンパ１
６は、前駆プロセスガスが周囲の大気中に引き出されるのを防ぐであろう。図１
の実施形態は、本発明による大気圧プラズマシステムの簡単な構成である。
【００３５】 図２は、再び参照番号１によって特定されている、ＡＰＰシステムの別の構成
を示しており、先の図面を参照して記載されたのと同じ部品が同じ参照番号によ
って特定される。この実施形態では、ＡＰＰシステム１は、その比重が１より高
い、すなわちその密度が同じ圧力および温度において周囲空気の密度より高い前
駆プロセスガスを用いて使用するために適応されている。この実施形態では、そ
れぞれプローブ３１を有し、一方がワークピース封入開口部１４に隣接する入口
ポートアセンブリ１０内に配置され、他方がワークピースポート開口部１３に隣
接する出口ポートアセンブリ１１内に配置される、一対のガスアナライザ３０が
設けられる。ガスアナライザ３０はいずれもコントローラ３７に接続され、コン
トローラ３７は前駆ガス供給源に接続される。ガスアナライザ３０が、ワークピ
ース封入開口部１４に隣接する周囲空気で入口ポートアセンブリ１０が汚染され
ているか、あるいはがワークピースポート開口部１３を通してあまりにも多くの
前駆プロセスガスを出口ポートアセンブリ１１が排出しているかのいずれかを指
示するとき、それに応じて、前駆ガス流を調整することができる。長さＬが長く
なる、すなわちワークピースポート開口部とワークピース封入開口部との垂直方
向の距離が長くなるほど、侵入する汚染物質の量が少なくなるであろう。ポート
アセンブリは、実際にはガストラップに相当するものを形成するであろう。
【００３６】 図３を参照すると、再び概ね参照番号１によって特定されている、さらに別の
ＡＰＰシステムが示しており、先の図面を参照して記載されたのと同じ部品が同
じ参照番号によって特定される。この実施形態では、プローブ３６および３８を
有するガス圧センサ３５が設けられる。ガス圧センサ３５はコントローラ３７に
接続され、コントローラ３７は前駆ガス供給源に接続される。プローブ３６は密
閉ハウジング２の内部にあり、プローブ３８は、周囲圧力を検出するために、密
閉ハウジング２の外部に取り付けられる。
【００３７】 動作時に、ガス圧センサ３５は、密閉ハウジング２の内部の圧力と、密閉ハウ
ジング２の外部の圧力との両方を記録し、その両方の信号をコントローラ３７に
給送し（delivers)、その際、コントローラ３７は前駆ガス供給源を動作させて
、密閉ハウジング２内の圧力を、周囲圧力よりも高い、予め設定された量に保持
する。前駆プロセスガスをある高い圧力に保持することにより、ある一定量のガ
スを損失することになるが、後に記載されるように、このガスは入口ポートアセ
ンブリ１０および出口ポートアセンブリ１１において収集することができる。圧
力差は非常に小さいため、実際には、大規模なシステムから失われるガスは、毎
分１０リットル未満であることがわかっており、上記のように、そのガスは再利
用するために回収することができる。この特定の実施形態では、垂直方向および
水平方向両方の電極アレイの混在が示され、すなわちワークピースが水平方向あ
るいは垂直方向にプラズマ領域内を移動することが示される。そのような構成は
、各プラズマ領域５において、ガス距離、駆動周波数および電極形状のようなよ
く知られている種々のパラメータに応じて、誘電体障壁または無音放電タイプ、
コロナ放電タイプ、大気圧グロー放電タイプあるいは任意の他のタイプのプラズ
マシステムの大気圧プラズマを生成することができる。
【００３８】 ここで図４を参照すると、再び概ね参照番号１によって指示されるＡＰＰシス
テムの別の構成が示されている。この実施形態は、実際には垂直方向のプラズマ
領域５を画定する、一連の垂直方向に配列された同一の電極３を示しており、そ
のコンベヤ２０が電極７間を上下に、あるいは見方によっては、電極間を前後に
移動させることに留意されたい。この実施形態から留意されるべき１つの事柄は
、ここでそのガス給送パイプ２５が、密閉ハウジング２のより下側に取り付けら
れていることである。この実施形態では、２つのポートアセンブリ１０および１
１から離隔した密閉ハウジング２の上側部分に、プローブ４１を有するガスアナ
ライザ４０が取り付けられる。ガスアナライザ４０にはコントローラ４２が接続
され、コントローラ４２は抽出ファン４３に接続される。
【００３９】 カウリング４４が各ポートアセンブリ１０および１１の周囲に取り付けられ、
コンジット４５によって抽出ファン４６に接続され、抽出ファン４６は抽出パイ
プ４７に接続される。２つのポートアセンブリ１０および１１に隣接するガスは
、カウリング４４を通して抽出ファン４６によって除去され、必要に応じて再利
用されるであろう。この実施形態は、ＡＰＰシステムが大気圧より高い圧力で動
作する際に特に有用であろう。多くの事例では、ファン４６は必要とされない。
【００４０】 ガスアナライザ４０は、この実施形態では、密閉ハウジング２の上側に上昇し
、それゆえ前駆プロセスガスより軽い排出ガスの存在を検出するために用いられ
る。その後、これらのガスは、抽出ファン４６によって除去され、大気中に放出
されるか、回収されるかのいずれかである。抽出パイプ４７をガス収集器に接続
することができ、密閉ハウジング２内にわずかな正圧がある場合には、ガス収集
器は概ね純粋な前駆プロセスガスである可能性が高いことは理解されよう。前駆
プロセスガスより重い排出ガスは、ポートアセンブリ１０および１１から排出さ
れる。
【００４１】 ここで図５を参照すると、再び概ね参照番号１によって指示されているＡＰＰ
システムのさらに別の構成が示されており、先の実施形態を参照して記載された
のと同じ部品が同じ参照番号によって特定される。この実施形態では、入口ポー
トアセンブリ１０および出口ポートアセンブリ１１は密閉された細長いハウジン
グから形成されるのではなく、ワークピース開口部およびワークピース封入開口
部が同じ場所を占めることに留意されたい。また、この実施形態では、プラズマ
領域５は実際には水平方向に存在し、ワークピースは電極間を前後に通過するこ
とに留意されたい。この実施形態は、その比重が周囲空気の密度より高い前駆プ
ロセスガスの場合にのみ用いられるであろう。
【００４２】 ここで図６を参照すると、再び参照番号１によって特定されるＡＰＰシステム
のさらに別の構成が示されており、。電極３は、誘電体材料からなる一対のＵ字
形の誘電体部材、すなわち外側Ｕ字形誘電体部材５０と内側Ｕ字形誘電体部材５
１との上に取り付けられる。内側Ｕ字形誘電体部材５１は、外側Ｕ字形誘電体部
材５０内に入れ子状に存在し、その間に再び参照番号５によって特定されるプラ
ズマ領域を形成することに留意されたい。外側Ｕ字形誘電体部材は電極３を支持
し、内側Ｕ字形誘電体部材５１の内側表面は他方の電極３を支持する。外側Ｕ字
形誘電体部材５０は密閉された部材であり、言い換えると、Ｕ字の端部は、この
実施形態の場合のように、密閉ハウジングの外側部分を形成するために閉じられ
ていることは理解されよう。
【００４３】 ここで包括的に図７〜図１２を参照すると、あるシステムにおいて、連続した
繊維あるいは糸（これ以降「糸」）を取り扱うために用いられるＡＰＰシステム
の一部が示される。そのシステムは、マルチパスファイバハンドリングシステム
を含む。図７には、ＡＰＰシステムのこの構成が示されており、再び概ね参照番
号１によって指示される。このＡＰＰシステムでは、システム支持フレーム６０
上に取り付けられる電極ボックス６３から形成される密閉ハウジングが設けられ
、システム支持フレーム６０は、ファラデー遮蔽を形成する金属メッシュパネル
６２によって覆われるさらに別のフレーム６１内に収容される。金属メッシュパ
ネル６２は、ファラデー遮蔽を完成させるために接地される。
【００４４】 ここで図９を参照すると、密閉ハウジングの一部を形成する、一対の電極収容
ボックス６３が示される。シーリングストリップ６４がともに、両方の電極ボッ
クスの面を封止し、ガス収容蓋６５が密閉ハウジングの別の壁面を完成させる。
ガス収容蓋６５はガス注入パイプ６６を含む。全体として参照番号７０によって
指示され、対向する滑車７２を取り付ける開口フレーム７１を含む糸支持ラック
が設けられる。糸支持ラック７０は、実際には密閉ハウジングベースを形成する
ベース７３を含み、糸入口ポートアセンブリ７５を形成する孔と、糸出口ポート
７６を形成する孔とを有する。各電極ボックス６３の外側部分は誘電体材料から
なり、図１０に示されるように、再び参照番号３によって特定される電極を収容
するであろう。
【００４５】 糸は滑車間を前後に給送され、プラズマ領域内の経路長および滞在時間を増加
させることができることは理解されよう。
【００４６】 また、本発明が、大量の高価なガスの利用に伴う高いコストの大部分が排除さ
れる点で、従来技術より優れた一定の利点を有することは理解されよう。さらに
、大気汚染を低減するとともに、健康および安全面を改善することもできる。本
発明は、プラズマ領域内の他のガスからの汚染に起因する再現性の問題が大きく
低減される点で、より効率的なシステムを提供する。密閉ハウジング２に対する
ガスの流入あるいは流出を低減するために行うことができる任意の処理が利点を
もたらすであろう。したがって、既に記載されたように、リップシール、ブラシ
シール、対向するローラ、防護カーテンが用いられる場合がある。
【００４７】 電極形状は対向する平行板形状には限定されず、実際には、三次元の非平坦性
の電極、たとえば点、すなわちニードルアレイ電極、ワイヤ電極、円柱形電極等
を含む任意の形状を含む場合があることは理解されよう。ヘリウムガスの場合に
用いられるそのような構成は、プラスチック、ポリマー、無機物および金属を含
む多くの材料に適用することができる表面活性化プロセスを提供するものと考え
られる。
【００４８】 一実施形態では、前駆プロセスガスのようなヘリウムは、約２〜６ｋＶを生成
し、約１ｋＷの電力を用いる適当なＲＦ変成器によって電源を供給される、５０
〜８０ｋＨｚの高周波源を与えられることができる。これは、結合後の湿潤性お
よび接着性によって測定されるように、ポリオレフィン織物ウエブを有効に活性
化する。これが本発明にしたがって行われたときに、本発明によるガス収容シス
テムが存在しない場合に必要とされるヘリウムガスの量の５％未満しか必要とさ
れないことがわかった。同様に、概ね同じ電力および高周波数比でアルゴンを用
いることもできる。
【００４９】 前駆プロセスガスが、Ｃ2Ｆ6、ＣＦ4あるいはＣＨＦ3のようなハロゲン化炭素
ガスを含むフッ素とともに、アルゴンを含む混合物を含む、本発明による種々の
他のシステムが用いられている。それは、プラズマ内を通過する任意のウエブあ
るいはワークピース上に、コンフォーマルなフッ化炭素コーティングを堆積させ
るために用いられている。同様に、アルゴンおよびシロキサン蒸気を含むガス混
合物は、プラズマ内を通過する任意のウエブあるいはワークピースに、ＳｉＯｘ
のコンフォーマルコーティングを堆積させる。約５〜１００ＨｚＡＣ電流の電源
を供給され、アルゴンガスとともに用いられるシステムは、プラズマ領域内に配
置された細かい粉末を移動させ、同じ領域に配置される多孔性材料をそのような
粉末で埋める。
【００５０】 本発明は特に、プラズマ活性化、ならびにコーティングおよび薄膜堆積に、同
様に任意の表面汚染洗浄およびエッチングに向けられることが想定される。
【００５１】 本明細書において、「〜を含む、備える」という用語または任意のその変形は
全て置換え可能であると見なされ、それらは全て、最も広い可能な解釈を与えら
れるものとみなす。
【００５２】 本発明は先に記載された実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で、構成お
よび細部の両方が変更される場合がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による大気圧プラズマシステムの線図である。
【図２】 本発明による他のシステムの線図である。
【図３】 本発明による他のシステムの線図である。
【図４】 本発明による他のシステムの線図である。
【図５】 本発明による他のシステムの線図である。
【図６】 本発明による他のシステムの線図である。
【図７】 本発明によるシステムの概略的な組立分解図である。
【図８】 本発明による糸ハンドリングラックの詳細図である。
【図９】 図８の糸ハンドリングラックとともに用いるための電極配列の斜
視図である。
【図１０】 ともに組み付けられた図８および図９の糸ハンドリングラック
および電極アセンブリの側面図である。
【図１１】 糸ハンドリングラックの正面図である。
【図１２】 糸ハンドリングラックの一部を拡大した斜視図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月２９日（２００２．４．２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】 米国特許明細書No. 5529631（Yoshikawa等）には、１つの実施の形態の中で、 チャンバまたは密閉容器に対する出口と入口部分の位置が、より軽い空気である ヘリウムガスに対するプラズマ領域の下側の容器の底部近くにある、本願発明と 類似した大気圧プラズマシステムを開示している。 本発明はこれらの目的および他の目的を提供することに向けられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】 ［発明の記述］ 本発明によれば、非熱平衡タイプの大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１） であって、大気入口ポートアセンブリ（１０）および出口ポートアセンブリ（１ １）への開口を有する気密密閉ハウジング（２）に取り付けられる、プラズマ領 域を形成する電極（３）と、同じ圧力および温度における周囲空気より相対的に 高いあるいは低い比重を有する、周囲空気以外の前駆プロセスガスと、前記入口 ポートアセンブリ（１０）から前記出口ポートアセンブリ（１１）まで、前記電 極（３）間でワークピースを移動させるための手段（２０）とを含み、前記各ア センブリポート（１０、１１）は、前記密閉ハウジング（２）の外側にハウジン グを接続するワークピースポート開口部（１２、１３）を有する細長い密閉され たハウジングと、前記密閉ハウジング（２）にハウジングを接続する垂直方向に 離隔して配置されたワークピース封入開口部（１４、１５）とを備え、前記ワー クピース封入開口部（１４、１５）は、周囲空気より相対的に高い比重を有する 先駆プロセスガスの場合に、前記ワークピースポート開口部（１２、１３）の下 側に位置し、前記プラズマ領域（５）上の密閉ハウジング（２）の中に据え付け られ、周囲空気より相対的に低い比重を有する先駆プロセスガスの場合に、前記 プラズマ領域（５）の下側に位置し、かつ前記ワークピース封入開口部（１４、 １５）の上側に位置することを特徴とする非熱平衡タイプの大気圧プラズマ（Ａ ＰＰ）システムが提供される。 この構成の利点は、連続動作中に、前駆プロセス
ガスの大部分がプラズマ領域から逃げないことである。それは、高価な前駆プロ
セスガスを大量に使用することによりコストが上昇するのを回避し、さらに、前
駆プロセスガスの多くが毒性で、窒息剤、刺激性でさらには有害な爆薬である場
合があるため、ガスが失われる量を低減することにより、健康および安全性欠陥
が大きく低減される。さらに別の利点は、プラズマ領域を比較的汚染されない状
態に保持することにより、より効率的な制御プロセスの実行を、高い再現性で行
うことができることである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】 ハウジングが長くなり、ワークピース封入開口部とワークピースポート開口部 間に提供される垂直方向の間隔が大きくなると、 汚染ガスがハウジングに侵入す
る可能性が少なくなる。理想的には、ガスアナライザが入口ポートアセンブリ内
に取り付けられ、ワークピース封入開口部に隣接して配置されることが好ましい
。さらに、ガスアナライザは出口ポートアセンブリ内に取り付けられる場合もあ
り、ワークピースポート開口部に隣接して取り付けられることが好ましい。いず
れの場合でも、ガスアナライザは、アナライザが所定のレベル未満になることに
より検出される前駆プロセスガスの量に基づいて前駆プロセスガスを導入するた
めの制御手段に接続される場合がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ハーバート、アンソニー アイルランド国、コーク、サマーヒル・ノ ース 22 (72)発明者 オレイリー、ファーガル アイルランド国、コーク、サマーヒル・ノ ース 22 (72)発明者 ブラッデル、ジュールズ アイルランド国、コーク、サマーヒル・ノ ース 22 (72)発明者 ドゥビン、ピーター アイルランド国、コーク、サマーヒル・ノ ース 22 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA30 BA05 BB10 BC04 BC06 DA02 DA18 EB01 EB42 EC21 ED09 ED11 ED20 EE12 FA12 FC15

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非熱平衡タイプの大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）
    であって、同じ圧力および温度における周囲空気より相対的に高いあるいは低い
    比重を有する、周囲空気以外の前駆プロセスガスを収容する密閉ハウジング（２
    ）内に取り付けられる、プラズマ領域を形成する電極（３）を含み、前記システ
    ムは、大気入口ポートアセンブリ（１０）および出口ポートアセンブリ（１１）
    への開口を有する気密密閉ハウジング（２）であって、前記各アセンブリポート
    はワークピースポート開口部（１２、１３）とワークピース封入開口部（１４、
    １５）とを有し、前記ポートアセンブリは、前記周囲空気の比重より相対的に高
    い比重を有する前駆プロセスガスの場合にプラズマ領域（５）の上側に位置し、
    前記周囲空気の比重より相対的に低い比重を有するガスの場合に下側に位置する
    、該密閉ハウジングと、前記入口ポートアセンブリ（１０）から前記出口ポート
    アセンブリ（１１）まで、前記電極（３）間でワークピースを移動させるための
    手段（２０）とを含むことを特徴とする大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１
    ）。
  2. 【請求項２】 前記各ポートアセンブリ（１０、１１）は、垂直方向に離隔
    して配置される前記ワークピースポート開口部（１２、１３）と前記ワークピー
    ス封入開口部（１４、１５）とを有する細長い密閉されたハウジングを含む請求
    項１に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  3. 【請求項３】 前記入口ポートアセンブリ（１０）内にガスアナライザ（３
    ０）が取り付けられる請求項１もしくは２に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）シ
    ステム（１）。
  4. 【請求項４】 前記ガスアナライザ（３０）は、前記ワークピース封入開口
    部（１４、１５）に隣接して配置される請求項１ないし３のいずれか一項に記載
    の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  5. 【請求項５】 前記ガスアナライザ（３０）は、前記出口ポート（１１）に
    取り付けられる請求項１ないし４のいずれか一項に記載の大気圧プラズマ（ＡＰ
    Ｐ）システム（１）。
  6. 【請求項６】 前記ガスアナライザ（３０）は、前記ワークピースポート開
    口部（１０）に隣接して取り付けられる請求項１ないし５のいずれか一項に記載
    の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  7. 【請求項７】 前記ガスアナライザ（３０）は、前記アナライザ（３０）に
    よって検出される前記前駆プロセスガスの量が所定のレベル未満になる際に前記
    前駆プロセスガスを導入するための制御手段（３７）に接続される請求項３ない
    し６のいずれか一項に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  8. 【請求項８】 前記前駆プロセスガスは、前記密閉ハウジング（２）の外部
    の周囲圧力より高い正圧に保持される請求項１ないし７のいずれか一項に記載の
    大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  9. 【請求項９】 前記前駆プロセスガスの前記正の圧力は、周囲の１０％未満
    である請求項８に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  10. 【請求項１０】 前記前駆プロセスガスの前記正の圧力は、周囲の１％程度
    である請求項９に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  11. 【請求項１１】 制御手段（３７）が設けられ、それにより、前記密閉ハウ
    ジング（２）内の圧力が所定の最小レベル未満になる際に前記前駆プロセスガス
    を導入することにより、前記正の圧力が保持される請求項８ないし１０のいずれ
    か一項に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  12. 【請求項１２】 前記密閉ハウジング（２）内に前駆プロセスガスを連続し
    て導入するための手段（２５）が設けられる請求項１ないし１１のいずれか一項
    に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  13. 【請求項１３】 ワークピースが前記ポートアセンブリ（１０、１１）に出
    入りする前記各ポートアセンブリ（１０、１１）の外部に隣接するガスを収集お
    よび除去するための手段（４３）が設けられる請求項１ないし１２のいずれか一
    項に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  14. 【請求項１４】 ガスを収集および除去するための前記手段は、前記ポート
    アセンブリ（１０、１１）を包囲するカウリング（４４）と、それに関連する抽
    出ファン（４６）とを備える請求項１３に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）シス
    テム（１）。
  15. 【請求項１５】 前記カウリング（４４）は、前記ワークピースポート開口
    部（１２）に隣接する開口ガスレシービングマウスを備える請求項１４に記載の
    大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  16. 【請求項１６】 前記前駆プロセスガスの比重に対してある比重を有する排
    出ガスを収集し、それにより前記排出ガスが前記密閉ハウジング（２）に捕捉さ
    れるようにするために、前記密閉ハウジング内の前記ポートアセンブリ（１０、
    １１）とは反対側に、排出ガス通気孔が設けられる請求項１ないし１５のいずれ
    か一項に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  17. 【請求項１７】 前記排出ガス通気孔に隣接する前記密閉ハウジング（２）
    内に、排出ガスセンサ（４０）が取り付けられる請求項１６に記載の大気圧プラ
    ズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  18. 【請求項１８】 前記密閉ハウジング（２）内の排出ガスのレベルが所定の
    レベルを超える際に前記排出ガス通気孔を動作させるための制御手段（４２）が
    前記排出ガスセンサ（４０）と前記排出ガス通気孔とに接続される請求項１７に
    記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  19. 【請求項１９】 ガス流ダンパ（１６）が前記各ポートアセンブリ内に取り
    付けられる請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ
    ）システム（１）。
  20. 【請求項２０】 前記ガス流ダンパ（１６）は、 リップシールと、 ブラシシールと、 カーテンシールと、 対向するローラとのうちの１つあるいは複数を含む請求項１９に記載の大気圧
    プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  21. 【請求項２１】 前記電極（３）は概ね平坦な電極である請求項１ないし２
    ０のいずれか一項に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  22. 【請求項２２】 背合わせに配列される複数の電極（３）が存在し、前記電
    極間で前記ワークピースを移動させるための前記手段は、前記電極（３）間を前
    後に順次移動するコンベヤ（２０）あるいはウエブを含む請求項２１に記載の大
    気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  23. 【請求項２３】 前記ワークピースは継ぎ目のない糸であり、前記ワークピ
    ースを移動させるための前記手段は、２つの前記電極（３）間に取り付けるため
    の開口フレーム部材（７１）を含み、該フレーム部材は、前記フレーム部材（７
    １）の両側にある複数の糸支持滑車（７２）と、糸ドローオフ機構とを支持する
    請求項２１に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ）システム（１）。
  24. 【請求項２４】 前記電極（３）は、その間に前記プラズマ領域（５）を画
    定するために一方が他方と入れ子状に存在する、誘電体材料からなる一対のＵ字
    形部材（５０、５１）を含み、２つの前記部材（５０）の外側表面上に前記電極
    （３）が支持され、他方の前記部材（５１）の内側表面上に、対応する電極が支
    持される請求項２１ないし２３のいずれか一項に記載の大気圧プラズマ（ＡＰＰ
    ）システム（１）。
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