JP4023302B2

JP4023302B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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Publication number: JP4023302B2
Application number: JP2002339997A
Authority: JP
Inventors: 康志澤田; 典幸田口; 哲司柴田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: JP2004179191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、製膜、液晶用ガラス基板の表面クリーニング、銅回路パターンのクリーニングなどのプラズマ処理を行うためにプラズマを発生させるプラズマ処理装置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クリーニングなどに好適に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、大気圧プラズマ発生装置から排出された排ガスヘリウムから不純物である酸素、窒素、アルゴン、水分等を除去して精製することによって、高純度ヘリウムを回収することが行われており、この回収された高純度ヘリウムは大気圧プラズマ発生装置に戻されて再利用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３７９０９号公報（特許請求の範囲等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された方法を用いても排ガスヘリウムから不純物を完全に除去することは難しく、従って、回収した高純度ヘリウムを再利用することによって、大気圧プラズマ発生装置での放電が不安定となることがあり、この結果、対向配置される電極の間に被処理物を導入してプラズマ処理を行うようなプラズマ処理装置にあっては、均一なプラズマ処理が行いにくいという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、均一なプラズマ処理が行いやすい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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、放電ガスが流通するガス供給路１内に大気圧近傍の圧力下で放電を生じさせた後、この放電ガスを前記ガス供給路１外に放出すると共に前記ガス供給路１から放出された放電ガスに被処理物４を暴露させるようにするプラズマ処理装置において、被処理物４を暴露させた後の放電ガスを回収するための回収部７と、前記回収部７で回収された放電ガスから不純物を除去するための再生部８と、前記再生部８で不純物が除去された放電ガスを前記ガス供給路１に返送するための循環部９と、前記回収部７と接続される処理容器１２と、内側空間を前記ガス供給路１として形成した管状の反応容器３０とを具備し、前記ガス供給路１を前記反応容器３０の下端においてガス放出口３２として開口し、前記反応容器３０をその途中まで前記処理容器１２内に差し込んだ状態で配置し、前記ガス供給路１内に放電を生じさせるための電極２、３を前記処理容器１２外において前記反応容器３０に設け、放電を生じさせた後の放電ガスを前記ガス供給路１から前記処理容器１２内に放出することによって、前記処理容器１２内において前記ガス放出口３２の下側に配置した被処理物４を、前記ガス放出口３２から放出した前記放電を生じさせた後の放電ガスに暴露することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、請求項１に加えて、前記再生部８が放電ガスと不純物とを分離するための分離膜１０を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置は、請求項１に加えて、前記再生部８が放電ガスと不純物とを分離するための吸着剤１１を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置は、請求項１に加えて、前記再生部８が放電ガスと不純物とを分離するための分離膜１０と吸着剤１１とを備えて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至４のいずれかに加えて、前記回収部７としてガスシール性を有するコンプレッサを用いて成ることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至５のいずれかに加えて、前記処理容器１２内外の圧力を検知するための圧力センサ１３、１８と、前記圧力センサ１３、１８の検知結果に基づいて前記処理容器１２内の圧力が前記処理容器１２外の圧力よりも高くなるように前記回収部７の運転挙動を制御するための制御部２６とを備えて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至５のいずれかに加えて、前記ガス供給路１から前記処理容器１２内に放出される放電ガスの流量を検知するための流入センサ１５と、前記処理容器１２内から前記回収部７へ回収される放電ガスの流量を検知するための流出センサ２８と、前記流入センサ１５と前記流出センサ２８の検知結果に基づいて前記処理容器１２内に放出される放電ガスの流量が前記処理容器１２内から前記回収部７へ回収される放電ガスの流量よりも多くなるように前記回収部７の運転挙動を制御するための制御部２６とを備えて成ることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項８に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至７のいずれかに加えて、前記放電ガスがヘリウムを含有して成ることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項９に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至８のいずれかに加えて、前記放電ガスが反応性ガスを含有して成ることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項１０に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至９のいずれかに加えて、被処理物４の搬送手段として、前記処理容器１２の内外に複数のローラー１７、１７…を備え、前記ガス放出口３２を前記処理容器１２内の前記ローラー１７よりも上側に位置して成ることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の請求項１１に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて、放電を生じさせた後の放電ガスに被処理物４を暴露させることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１に本発明のプラズマ処理装置の一例の概略図を示す。このプラズマ処理装置はインライン方式でプラズマ処理を行うものであって、被処理物４を導入してプラズマ処理を施すための処理容器１２と、処理容器１２内に放電ガスを放出して供給するためのガス供給路１と、処理容器１２内の放電ガスを回収するための回収部７と、回収部７で回収された放電ガスから不純物を除去して放電ガスを精製するための再生部８と、再生部８で不純物が除去されて精製された放電ガスをガス供給路１に返送するための循環部９とを具備して形成されている。
【００２１】
処理容器１２はアクリル樹脂やテフロン（Ｒ）等の合成樹脂やステンレス鋼などの金属で箱型に形成されるものであって、接合部分にＯリング等のパッキンを設けて気密性が高く形成されている。処理容器１２の対向する側壁のうち一方の側壁にはスリット状の搬入口５５が貫通して設けられていると共に他方の側壁には上記の搬入口５５と対向するスリット状の搬出口５８が貫通して設けられている。また、処理容器１２内外には被処理物４の搬送手段として複数個のローラー１７が設けられている。ローラー１７はテフロン（Ｒ）などの耐熱性の高い合成樹脂で丸棒に形成することができる。また、ローラー１７は搬入口５５と搬出口５８の対向方向に略水平に並ぶように配置されている。また、ローラー１７はモーター等の駆動源により回転駆動自在に形成されている。
【００２２】
図２に示すように、ガス供給路１は反応容器３０の内側空間で形成されている。反応容器３０は上下方向に長い真っ直ぐな略円管状に形成されるものであって、高融点の絶縁材料（誘電体材料）、例えば、石英ガラス、アルミナ、イットリア、ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などで形成することができる。ガス供給路１の上端は反応容器３０の上端面にガス導入口３１として開口されていると共にガス供給路１の下端はガス放出口３２として開口されている。また、反応容器３０の内径（ガス導入口３１及びガス放出口３２の直径）は例えば０．１〜１０ｍｍに形成することができるが、特に、これに限定されるものではない。
【００２３】
上記のように形成される反応容器３０は上記の処理容器１２の上面を貫通するようにして処理容器１２の上側に取り付けられている。すなわち、反応容器３０はその途中まで処理容器１２内に差し込まれた状態で配置されており、従って、反応容器３０のガス導入口３１は処理容器１２外に位置すると共に反応容器３０のガス放出口３２は処理容器１２内に位置しているものである。また、反応容器３０のガス放出口３２は処理容器１２内のローラー１７よりも上側に位置するものである。
【００２４】
処理容器１２外（上側）において、反応容器３０の外側には一対の電極２、３が設けられている。このように反応容器３０に設けた電極２、３を処理容器１２の外側に設けることによって、処理容器１２の外側に存在する空気により、電極２、３間の異常な放電（放電空間３４以外における放電）を回避しやすくなるものである。
【００２５】
電極２、３は銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などの導電性の金属材料を用いてドーナツ形状（リング形状）に形成されている。また、電極２、３の内部には冷却水循環路を設けることができ、この冷却水循環路に冷却水を通して循環させることによって電極２、３が冷却可能に形成されている。さらに、電極２、３の表面（外面）には腐食の防止等の目的で金メッキ等のメッキを施すことができる。
【００２６】
電極２、３はその内周面を反応容器３０の外周面に全周に亘って密着させるようにして反応容器３０の外側に設けられている。また、電極２、３は反応容器３０の長手方向すなわち上下方向に対向するように並べて配置されており、反応容器３０の内部において、上側の電極２の上端と下側の電極３の下端との間に対応するガス供給路１の一部が放電空間３４として形成されている。従って、両方の電極２、３の放電空間３４側には誘電体である反応容器３０の側壁が設けられていることになる。また、放電空間３４はガス導入口３１及びガス放出口３２と連通しており、放電ガスはガス導入口３１からガス放出口３２に向かってガス供給路１を流れるものであり、電極２、３はガス供給路１における放電ガスの流れ方向と略平行な方向に並べて配設されている。尚、反応容器３０は下側の電極３よりも下部が処理容器１２内に配置されている。
【００２７】
上記電極２、３には電圧を発生する電源３３が接続されており、上側の電極２が高圧電極として、下側の電極３が低圧電極として形成されている。また、下側の電極３が接地されている場合、下側の電極３は接地電極として形成されるものである。尚、電極２、３の間隔は放電を安定に発生するために３〜２０ｍｍに設定するのが好ましい。そして、この電源３３により電極２、３間に電圧を印加することによって、電極２、３を通じて放電空間３４に交番あるいはパルス状の電界を印加することができるものである。交流の電界は休止時間（電圧がゼロで定常状態になっている時間）が無いかほとんど無い電界波形（例えば、正弦波）を有するものであり、パルス状の電界は休止時間のある電界波形を有するものである。
【００２８】
回収部７は排出管２０により処理容器１２と接続されている。すなわち、排出管２０の一端は処理容器１２に連結され、排出管２０の他端は回収部７に連結されている。また、排出管２０の途中にはバルブ等で形成される流量コントローラ２１が設けられている。回収部７としてはコンプレッサ（圧縮機）を用いることができる。コンプレッサとしては放電ガスの流量が１００リットル／分以下であればピストン式又はレシプロ式のものを、放電ガスの流量が１００リットル／分以上であれば揺動式のものをそれぞれ好適に用いることができる。
【００２９】
このコンプレッサとしては図３に示すように、シリンダー２２とピストン２３とクランク（軸）２４及びモータ等の駆動機を備え、駆動機によりピストン２３をシリンダー２２内で進退駆動させるような既知のものを用いることができる。このようなコンプレッサを回収部７として用いた場合は、本発明においてはコンプレッサの回転する部分（例えば、モータの回転軸やクランク２４など）にＯリング等のリング状のガス漏洩防止手段を設けてガスシール性（気密性）を既知のものよりも高めるようにするのが好ましい。また、シリンダ２２とクランクケース１１０のクロスヘッド１１１との継ぎ目やピストン部（ピストン２３とシリンダー２２の境目）からも回収した放電ガスが漏れるので、本発明においてはこれらの箇所にもシーリング剤やＯリング等のガス漏洩防止手段を設けるなどしてガスシール性（気密性）を既知のものよりも高めるようにするのが好ましい。
【００３０】
このようにガスシール性を有するコンプレッサを回収部７として用いることによって、処理容器１２から回収した放電ガスが系外（大気中）に漏洩するのを少なくすることができ、放電ガスの回収率（特に、不活性ガスの回収率）が低下しないようにすることができる。
【００３１】
再生部８は流通管２５により回収部７と接続されている。また、再生部８は気体が流通可能な配管で形成される循環部９によりガス供給路１と接続されている。すなわち、循環部９の一端は反応容器３０のガス導入口３２に接続され、循環部９の他端は再生部８に接続されている。再生部８としては膜によるガス分離方法により放電ガスからの不純物の除去を行うものと、圧力スイング吸着法（プレッシャースイングアドソープション法であって、以下、ＰＳＡ法と略することがある）により放電ガスからの不純物の除去を行うものと、膜によるガス分離方法とＰＳＡ法を併用して放電ガスからの不純物の除去を行うものとがある。
【００３２】
上記の循環部９にはガス供給部５が接続されている。ガス供給部５は、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどの希ガスや窒素ガスなどの不活性ガスを貯留するガスボンベ６と、ガスボンベ６と循環部９を接続するガス流通管１９と、ガス流通管１９の途中に設けられたバルブ等で形成される流量コントローラ１４と、酸素、空気、ＣＯ_２、Ｎ_２Ｏなどの酸化性ガスやＣＦ_４などのフッ素系ガスや水素、アンモニアなどの還元性ガスなどの反応性ガスを貯留するガスボンベ２７と、ガスボンベ２７と循環部９を接続するガス流通管４２と、ガス流通管４２の途中に設けられたバルブ等で形成される流量コントローラ３５とを具備して構成されている。
【００３３】
このように形成されるプラズマ処理装置を用いて、大気圧近傍の圧力下（９３．３〜１０６．７ｋＰａ（７００〜８００Ｔｏｒｒ））において、回路用基板や液晶用ガラス基板等のピース状（短尺）で板状の被処理物４をプラズマ処理するにあたっては、次のようにして行う。まず、循環部９からガス供給路１内に放電ガスを供給して放電ガスをガス導入口３１からガス放出口３２に向かって流通させる。放電ガスはガス供給部５からの新しいフレッシュな不活性ガス及び反応性ガスと再生部８で精製された放電ガスが循環部９で混合されて反応容器３０に供給されるものである。放電ガスとしては上記の複数種の不活性ガスをそれぞれ単独で用いたりあるいは併用したりすることができる。また、上記の不活性ガスの少なくとも一つを主体とし、これに必要に応じて一つあるいは複数種の反応性を有する反応性ガスを添加して放電ガスとすることができ、反応性ガスを含有する放電ガスを用いることによって、例えば、被処理物４の表面に存在する有機物のクリーニングや金属酸化物の還元効果を実現することができる。反応性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４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は反応性ガスとして、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、反応性ガスとしてＣＦ_４などのフッ素系ガスも適宜用いることができ、シリコンなどのエッチ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反応性ガスとして、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。反応性ガスの添加量は主体の全量に対して１０体積％以下、好ましくは０．１〜５体積％の範囲である。反応性ガスの添加量が０．１体積％未満であれば、目的とするプラズマ処理の効果が低くなる恐れがあり、反応性ガスの添加量が１０体積％を超えると、グロー状の放電が不安定になる恐れがある。
【００３４】
次に、上記のようにして放電ガスをガス供給路１で流通させながら電極２、３間に交番する高電圧あるいはパルス状の高電圧を印加する。このことで、放電空間３４に交番する電界あるいはパルス状の電界が発生し、電極２、３間の放電空間３４に誘電体である反応容器３０の側壁を介して放電する、いわゆる誘電体バリア放電によってグロー状の放電を発生させると共に放電空間３４のグロー状の放電により放電ガスがプラズマ化される。電極２、３間に印加される電圧の周波数は１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚの高周波数に設定するのが好ましい。電極２、３間に印加される電圧の周波数が１ｋＨｚ未満であれば、放電空間３４でのグロー状の放電を安定化させることができなくなり、プラズマ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、電極２、３間に印加される電圧の周波数が２００ＭＨｚを超えると、放電空間３４でのプラズマの温度上昇が著しくなり、電極２、３の寿命が短くなる恐れがあり、しかも、プラズマ処理装置が複雑化及び大型化する恐れがある。また、放電空間３４に投入される印加電力の密度は２０〜３５００Ｗ／ｃｍ^３、好ましくは１００〜５００Ｗ／ｃｍ^３に設定するのが好ましい。放電空間３４に投入される印加電力の密度が２０Ｗ／ｃｍ^３未満であれば、プラズマを充分に発生させることができなくなり、逆に、放電空間３４に印加される印加電力の密度が３５００Ｗ／ｃｍ^３を超えると、安定した放電を得ることができなくなる恐れがある。印加電力の密度（Ｗ／ｃｍ^３）は、（印加電力／放電空間３４の体積）で定義される。
【００３５】
そして、上記のようにして放電空間３４で放電を発生させることにより、イオンやラジカル等のプラズマの活性種を含む放電ガスが処理容器１２内のガス放出口３２から下方に向かって放出されるものである。
【００３６】
次に、回転駆動するローラー１７の上に被処理物４を載せることによって、搬入口５５から被処理物４を処理容器１２内に被処理物４を搬入する。この後、処理容器１２内に導入された被処理物４はローラー１７でガス放出口３２の下側（放電ガスの下流側）にまで搬送され、ここで、ガス放出口３２から放出される活性種を含む放電ガスが被処理物４の表面に吹き付けられる。これにより、被処理物４が放電を生じさせた後の活性種を含む放電ガスに暴露されてプラズマ処理が行われるものである。尚、被処理物４はガス放出口３２の下側を一回通過させるように搬送してもよいし、あるいはガス放出口３２の下側で往復させて複数回通過させるように搬送してもよいし、あるいはローラー１７の回転駆動を停止して被処理物４の搬送を中断することにより、所定の時間だけ被処理物４をガス放出口３２の下側に停止させて被処理物４にプラズマ処理を施すようにしてもよい。
【００３７】
上記のようにして被処理物４にプラズマ処理を施した後、ローラー１７を回転駆動させることによって被処理物４を搬出口５８側に向かって搬送して処理容器１２外に搬出する。このようにして複数枚の被処理物４を連続的に搬送しながらプラズマ処理することができる。
【００３８】
上記のようにプラズマ処理を行っている間、ガス供給路１には循環部９からあるいはガス供給部５と循環部９の両方から放電ガスを常時供給し続けているが、これと同時に処理容器１２内に放出された放電ガスは回収部７により排出管２０を通じて処理容器１２外に強制的に排出されている。従って、プラズマ処理により生じる不純物を含む放電ガスが処理容器１２内に滞留しにくくなり、被処理物４が不純物で汚染されることがなくなるものである。放電ガスに含まれる不純物としては被処理物４をプラズマ処理することにより生じる有機物（炭化水素など）及び処理容器１２外の空気やそれに含まれる有機物などである。
【００３９】
上記のように処理容器１２外に排出された放電ガスは排出管２０を通じて回収部７に送られ、ここで圧縮されて３〜１０気圧の高圧の放電ガスとなる。次に、高圧の放電ガスが流通管２５を通じて再生部８に送られ、ここで放電ガスに含まれている不純物が除去されて精製される。放電ガスが不活性ガスと反応性ガスの混合ガスである場合、不活性ガスと反応性ガスの一方のみを精製することもできるし、不活性ガスと反応性ガスの両方を精製することもできる。この後、精製された放電ガスは循環部９を通じて反応容器３０のガス供給路１に返送される。
【００４０】
このようにプラズマ処理に使用された放電ガスを回収し、精製した後、再び使用することによって、放電ガスに含まれるオゾン等の反応生成物や不純物が大気中に放散されないようにすることができ、環境に悪影響を与えないようにすることができるものであり、しかも、ヘリウム等の高価なガスを主体にしている放電ガスの消費量を少なくすることができ、運転コスト（ランニングコスト）を低減することができるものである。しかも、上記の循環部９と再生部８からなる循環−再生機構を設けることにより、不可避的に放電ガスに混入する空気量をほとんどゼロにすることができ、従って、放電空間３４における放電が安定化するだけでなく、空気中に混在している水分（水蒸気）が放電ガスに混入する量も低減することができる。水分は酸素ラジカルなどの活性種を失活させるため、この量が少ないと、有効なラジカル量も相対的に多くなり、結果として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。
【００４１】
上記のように再生部８には各種のものがある。図４に膜によるガス分離方法を行う再生部８を示す。この再生部８はヒータ４２とセパレータ４１とを備えて形成されている。ヒータ４２はスチーム等を用いて放電ガスを４０〜６０℃に加熱するものである。分離膜１０の特性として放電ガスの温度が一定の方が分離の効率が高く、また、不純物として混入する水分の凝縮も防止できるので、このヒータ４２により放電ガスを加熱するものである。図５（ａ）に示すようにセパレータ４１はその内部に中空糸膜等の分離膜１０を充填して形成されるものである。この分離膜１０は高分子素材で形成されるものであって、例えば、芳香族ポリアミドで形成することができるが、分離膜１０の素材は放電ガスに含まれている不活性ガスの種類や反応性ガスの種類及び精製したいガスの種類や不純物の種類等に応じて適宜変更可能である。
【００４２】
そして、この再生部８を用いて放電ガスの精製を行うにあたっては次のようにして行う。まず、再生部８の流入側コネクタ部７４に接続された流通管２５を通じて回収部７から放電ガス（高圧の放電ガスで不純物を含む）がヒータ４２に導入される。ここで、放電ガスは加熱されて昇温される。次に、昇温された放電ガスは配管７３を通じて２〜２００リットル／分の流量でセパレータ４１に供給される。ここで図５（ｂ）に示すように、放電ガスは矢印ｃのように分離膜１０（中空糸膜の周壁）を透過するが、放電ガスの分子よりも大きな不純物の分子は矢印ｄのように分離膜１０を透過することができないものであり、これにより、放電ガスと不純物を分離して放電ガスから不純物を除去し精製することができるものである。この後、精製された放電ガスは分離膜１０の内側を通って流れ、セパレータ４１に接続された配管７５へと流れる。配管７５は再生部８に設けた流出側コネクタ部７６を介して循環部９と接続されており、配管７５を流れる精製された放電ガスは循環部９へと流れる。この後、精製された放電ガスは循環部９を流れてガス供給路１に返送される。一方、セパレータ４１で放電ガスから除去された不純物は配管７７を流れてオフガスとして再生部８から排出される。
【００４３】
また、再生部８の他例として図６にＰＳＡ法を行うものを示す。この再生部８は昇圧ポンプ７８とＰＳＡユニット７９を備えて形成されている。昇圧ポンプ７８は放電ガス（原料ガス）を３〜２０気圧（ｋｇ／ｃｍ^２）（０．３〜２ＭＰａ）にまで昇圧するものである。ＰＳＡユニット７９は図７に示すように、複数本の分離塔８０ａ〜８０ｄを備えて形成されている。各分離塔８０ａ〜８０ｄには吸着剤１１が充填されている。吸着剤１１の種類は放電ガスの種類や不純物の種類等によって適宜変更可能であるが、例えば、ゼオライト系モレキュラーシーブ、活性炭、カーボンモレキュラーシーブ、アルミナ、シリカゲル及びこれらの混合物などを用いることができる。また、分離塔８０ａ〜８０ｄの下端には入口バルブ８３を介して導入管８４が接続されていると共に分離塔８０ａ〜８０ｄの上端には出口バルブ８１を介して導出管８２が接続されている。さらに、分離塔８０ａ〜８０ｄの下端にはパージバルブ８５を介してパージ管８６が接続されている。上記の導入管８４は昇圧ポンプ７８とＰＳＡユニット７９とを接続する配管８７と連結されており、また、導出管８２は循環部９と接続されている。
【００４４】
そして、この再生部８を用いて放電ガスの精製を行うにあたっては次のようにして行う。まず、昇圧ポンプ７８と接続される流通管２５を通じて回収部７から放電ガス（高圧の放電ガスで不純物を含む）を昇圧ポンプ７８に供給し、この後、昇圧ポンプ７８から配管８７を通じて２〜１００リットル／分の流量でＰＳＡユニット７９に放電ガスを供給する。このようにＰＳＡユニット７９に供給された放電ガスは、まず、導入管８４を通じて第一の分離塔８０ａに導入される。この時、放電ガスの圧力は３〜２０気圧で送り込まれる。このように第一の分離塔８０ａに放電ガスが導入されると、放電ガス中の不純物が吸着剤１１にて吸着され、放電ガスから不純物が分離されて除去される。この後、不純物が除去されて精製された放電ガスが第一の分離塔８０ａの塔頂から上記導入時の圧力に近い圧力で流出して導出管８２へと流れる。次に、数分〜１０分後に第一の分離塔８０ａへの放電ガスの供給を停止すると共に第二の分離塔８０ｂへの放電ガスの供給を切り替え、これと同時に第一の分離塔８０ａに接続されている入口バルブ８１と出口バルブ８３を閉じ、さらに、第一の分離塔８０ａに接続されているパージバルブ８５を開いて第一の分離塔８０ａを大気圧付近にまで減圧する。そして、この減圧により吸着剤１１に吸着された不純物が脱離する。次に、第一の分離塔８０ａの塔頂の入口バルブ８１を開き、精製された放電ガスの一部を下向きに流して第一の分離塔８０ａに導入し、これにより、第一の分離塔８０ａ内を掃除し、次の吸着に備える。この掃除用に第一の分離塔８０ａに導入された放電ガスは吸着剤１１から脱離した不純物とともにパージ管８６へと流れる。そして、このような操作を第一の分離塔８０ａから第二の分離塔８０ｂ、第三の分離塔８０ｃ、第四の分離塔８０ｄの順序で数分の遅れで繰り返して一工程とし、この工程により、精製された放電ガスが導出管８２を通って流れ、さらに循環部９へと流れる。この後、精製された放電ガスは循環部９を流れてガス供給路１に返送される。一方、分離塔８０ａ〜８０ｄで放電ガスから除去された不純物はパージ管８６を流れてパージガスとしてＰＳＡユニット７９から排出される。
【００４５】
また、再生部８の他例として図８に膜によるガス分離法とＰＳＡ法の両方を行う再生部８を示す。この再生部８は図６に示すものにさらに分離膜１０を備えた上記と同様のセパレータ４１と、精製前の放電ガス（原料ガス）やパージガスや精製された放電ガスの流れを緩衝するためのバッファータンク９２、９３、９４と、パージガスや精製された放電ガスを圧縮して昇圧するための昇圧ポンプ７８、９５、９６とを備えて形成されるものである。
【００４６】
そして、この再生部８を用いて放電ガスの精製を行うにあたっては、上記と同様に、回収部７で回収した放電ガスを昇圧ポンプ７８により３〜２０気圧に昇圧し、この昇圧した放電ガスをＰＳＡユニット７９に送入して上記と同様にしてＰＳＡユニット７９で精製処理を行うことができる。しかしながら、上記のように分離塔８０ａ〜８０ｄを掃除するのに精製された放電ガスを用いているので、上記のように不純物を含む放電ガスがパージガスとして生じる。このパージガスを破棄すると、放電ガスの回収率が低下することになる。従って、この再生部８ではパージガスから不純物をセパレータ４１の分離膜１０で除去し、精製された放電ガスを得るものである。具体的には次のように動作する。まず、パージガスはパージ管８６を通じてバッファータンク９２に送られ、次に、バッファータンク９２から昇圧ポンプ９５に送られ、ここで圧縮されることにより３〜１０気圧に昇圧される。次に、昇圧されたパージガスはバッファータンク９３に送られた後、バッファータンク９３からセパレータ４１に送られる。そして、このセパレータ４１で上記と同様にして放電ガスと不純物とに分離する。これにより精製された放電ガスを得ることができる。次に、精製された放電ガスはセパレータ４１から昇圧ポンプ９６に送られ、ここで圧縮されることにより３〜２０気圧に昇圧される。次に、昇圧後の精製された放電ガスはバッファータンク９４に送られた後、流通管２５あるいは配管８７に返送される。そして、この返送された放電ガスは流通管２５内を流れる回収部７からの放電ガスと混合されてＰＳＡユニット７９に供給される。このようにしてパージガス中の放電ガスが破棄されないようにすることができ、放電ガスの回収率を高めることができる。
【００４７】
そして、本発明のプラズマ処理装置にあっては、均一なプラズマ処理が行いやすいものである。すなわち、上記のような再生部８を用いてプラズマ処理後の放電ガスを精製したとしても、精製された放電ガスには微量の不純物が含まれているものであり、これにより、ガス供給部５から供給される純粋な放電ガスを用いた場合に比べて放電が不均一（活性種の濃度や放電密度等が不均一）となる。そして、プラズマ処理装置として、対向配置される電極間に放電を発生させると共にこの電極間に被処理物を導入して被処理物のプラズマ処理を行うものである場合、上記のような不純物を含む放電ガスを用いて放電を発生させると、放電の不均一さが被処理物に対するプラズマ処理の不均一さに大きな影響を与えて均一なプラズマ処理が行いにくいものである。これに対して本発明のプラズマ処理装置は、ガス供給路１で放電させた後、プラズマの活性種を含む放電ガスをガス供給路１から放出すると共に放出された放電ガスに被処理物４を暴露させるようにして、放電を発生させている場所と被処理物４をプラズマ処理する場所とを別々に設けているので、放電が多少不均一であっても、被処理物４を暴露させる処理容器１２内に放電ガスが達するまでの間に放電ガス中の活性種の濃度等の均一化を図ることができ、これにより、均一なプラズマ処理が行いやすいものである。
【００４８】
本発明のプラズマ処理装置において、反応容器３０及び電極２、３としては各種の形状のものを用いることができる。
【００４９】
図９に反応容器３０及び電極２、３の一例を示す。この反応容器３０は対向配置される一対の幅広側壁３０ａ、３０ａと、対向配置される一対の幅狭側壁３０ｂ、３０ｂを備えて上下方向に長い真っ直ぐな略角筒状に形成されるものであり、幅狭側壁３０ｂ、３０ｂの対向方向（幅方向）の長さに比べて、幅広側壁３０ａ、３０ａの対向方向（厚み方向）の長さが非常に小さい扁平板状に形成されている。この反応容器３０においても上記と同様のガス供給路１、ガス導入口３１、ガス放出口３２、放電空間３４が設けられているが、ガス導入口３１は反応容器３０の上面において全面に亘って開口されたスリット状に形成されていると共にガス放出口３２は反応容器３０の下面において全面に亘って開口されたスリット状に形成されている。すなわち、ガス放出口３２及びガス導入口３１は反応容器３０の幅方向と平行な方向に長いスリット状に形成されるものである。反応容器３０は厚み方向の内寸法（ガス導入口３１及びガス放出口３２の短手方向の寸法）Ｗは０．１〜１０ｍｍに形成することができるが、特に、これに限定されるものではない。また、電極２、３は上記と同様の材料で四角枠形状に形成されている。そして、電極２、３はその内周面を反応容器３０の外周面に全周に亘って密着させるようにして反応容器３０の外側に設けられている。その他の構成は上記図２に示す反応容器３０及び電極２、３と同様に形成されている。
【００５０】
図９に示す反応容器３０及び電極２、３は図１と同様にして処理容器１２に配設される。そして、上記と同様にして被処理物４のプラズマ処理に用いられるが、図２の反応容器３０を用いたものでは、活性種を含む放電ガスを被処理物４の表面にスポット的に吹き付けて局所的にプラズマ処理するものである。これに対して図９に示す反応容器３０を用いたものでは、活性種を含む放電ガスを被処理物４の表面に帯状に吹き付けて幅方向の大部分を一度にプラズマ処理することができるものである。
【００５１】
図１０に反応容器３０及び電極２、３の他の一例を示す。この反応容器３０はテフロン（Ｒ）等の耐熱性の合成樹脂を用いて図９の反応容器３０と同様の形状に形成されている。電極２、３は上記と同様の材料で四角板状に形成されている。また、電極２、３の表面には誘電体で形成される被膜が設けられている。この誘電体の被膜は、石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などで形成することができ、さらに、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（チタニアでＴｉＯ_２）、ＳｉＯ_２、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ、ＳｉＣ、ＤＬＣ（ダイヤモンド様炭素被膜）、チタン酸バリウム、ＰＺＴ（チタン酸鉛ジルコネート）などで形成することもでき、また、マグネシア（ＭｇＯ）単体あるいはマグネシアを含む絶縁材料を用いることもできる。コーティング方法としては、板状に形成した絶縁物を電極２、３の表面に接着して密着させる方法、及びアルミナ、チタン酸バリウム、酸化チタン、ＰＺＴなどの粉末をプラズマ中で分散させ、電極２、３の表面に吹き付けるようにするプラズマ溶射法、及びシリカ、酸化スズ、チタニア、ジルコニア、アルミナなどの無機質粉末を溶剤などにより分散し、電極２、３の表面にスプレーなどで吹き付けて被覆した後、６００℃以上の温度で溶融させるいわゆる琺瑯被覆方法、及びゾルゲル法によるガラス質膜の形成方法などを採用することができる。さらに、気相蒸着法（ＣＶＤ）もしくは物理蒸着法（ＰＶＤ）により電極２、３の表面を絶縁物でコーティングすることもできる。尚、電極２、３の表面に設ける上記のような皮膜は、処理容器１２の内面及び外面にも設けることができる。
【００５２】
そして、一方の電極２は反応容器３０の一方の幅広側壁３０ａに埋設されていると共に他方の電極３は反応容器３０の一方の幅広側壁３０ａに埋設されている。ここで、電極２、３はガス供給路１を挟んで対向配置されるものであり、電極２、３間におけるガス供給路１が放電空間３４として形成されている。また、電極２、３は放電空間３４に露出して形成されている。また、電極２、３は幅広側壁３０ａの幅方向のほぼ全長に亘って設けられている。さらに、一方の電極２は電源３３と接続されていると共に他方の電極３は接地されている。その他の構成は上記図２及び図９に示す反応容器３０及び電極２、３と同様に形成されている。
【００５３】
図１０に示す反応容器３０及び電極２、３は図１の場合と同様にして図１１に示すように処理容器１２に配設される。そして、上記と同様にして被処理物４のプラズマ処理に用いられるが、図９のものと同様に図１０に示す反応容器３０を用いたものでは、活性種を含む放電ガスを被処理物４の表面に帯状に吹き付けて幅方向の大部分を一度にプラズマ処理することができるものである。
【００５４】
図１２に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、図１に示すものに加えて、処理容器１２内の圧力を検知するための圧力センサ１８と、処理容器１２外の圧力を検知するための圧力センサ１３と、回収部（コンプレッサ）７の運転挙動を制御するためのコンピュータ等の制御部２６とを備えて形成されている。圧力センサ１８、１３と制御部２６とは電気的に接続されており、また、制御部２６と回収部７とは電気的に接続されている。その他の構成は上記実施の形態と同様に形成されている。
【００５５】
このプラズマ処理装置では、処理容器１２内外の圧力を圧力センサ１８、１３で検知し、この検知結果に基づいて、処理容器１２内の圧力が処理容器１２外の圧力よりも常に高くなるように回収部７の運転挙動を制御部２６で制御しながらプラズマ処理を行うものである。つまり、処理容器１２内外の圧力を圧力センサ１８、１３でモニターしつつ、このモニターの結果を回収部７の運転挙動にフィードバックしながらプラズマ処理を行うものである。処理容器１２内の圧力は処理容器１２外の圧力よりも２〜３％程度高ければよく、また、処理容器１２内の圧力を処理容器１２外の圧力よりも高くするには、処理容器１２内からの放電ガスの単位時間当たりの回収量等を増減するなどして回収部７の運転挙動を制御部２６で制御すればよい。
【００５６】
このプラズマ処理装置では、処理容器１２内の圧力が処理容器１２外の圧力よりも常に高くなるように維持しながらプラズマ処理を行うことができるものである。従って、搬入口５５や搬出口５８等を通じて処理容器１２内に処理容器１２外の空気や水分等の侵入を防止することができ、放電ガスに不純物が混ざらないようにすることができるものであり、放電が不安定にならないようにすることができると共に不純物で被処理物４が汚染されないようにすることができるものである。
【００５７】
尚、この実施の形態において、圧力センサ１８、１３の検知結果に基づいて、電磁バルブ等の流量コントローラ１４、３５、２１の開閉量を制御部２６で制御し、処理容器１２内の圧力が処理容器１２外の圧力よりも常に高くなるようにしてもよい。
【００５８】
図１３に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置では、図１に示すものに加えて、ガス供給路１から処理容器１２内に供給される放電ガスの流量を検知するための流入センサ１５と、処理容器１２内から回収部７へ回収される放電ガスの流量を検知するための流出センサ２８と、回収部（コンプレッサ）７の運転挙動を制御するためのコンピュータ等の制御部２６とを備えて形成されている。流入センサ１５及び流出センサ２８と制御部２６とは電気的に接続されており、また、制御部２６と回収部７とは電気的に接続されている。また、流入センサ１５は反応容器３０のガス導入口３１の近傍における循環部９に、流出センサ２８は処理容器１２の近傍における排出管２０にそれぞれ設けられている。その他の構成は上記実施の形態と同様に形成されている。
【００５９】
このプラズマ処理装置では、処理容器１２内に供給される放電ガスの流量を流入センサ１５で検知すると共に処理容器１２内から回収部７へ回収される放電ガスの流量を流出センサ２８で検知し、この検知結果に基づいて、ガス供給路１から処理容器１２内に供給される放電ガスの流量が処理容器１２内から回収部７へ回収される放電ガスの流量よりも常に多くなるように回収部７の運転挙動を制御部２６で制御しながらプラズマ処理を行うものである。つまり、処理容器１２への放電ガスの供給量と処理容器１２からの回収部７への放電ガスの排出量を流入センサ１５と流出センサ２８でモニターしつつ、このモニターの結果を回収部７の運転挙動にフィードバックしながらプラズマ処理を行うものである。処理容器１２内に供給される放電ガスの流量は処理容器１２内から排出される放電ガスの流量よりも２〜３体積％程度多ければよく、また、処理容器１２内に供給される放電ガスの流量を処理容器１２内から回収部７へと排出される放電ガスの流量よりも多くするには、処理容器１２内からの放電ガスの単位時間当たりの回収量等を増減するなどして回収部７の運転挙動を制御部２６で制御すればよい。
【００６０】
このプラズマ処理装置では、不純物を含まない新しいフレッシュな放電ガスが常に処理容器内に充満するように維持しながらプラズマ処理を行うことができるものである。従って、処理容器１２内の放電ガスに含まれる不純物が少なくすることができるものであり、不純物で被処理物４が汚染されないようにすることができるものである。
【００６１】
尚、この実施の形態において、流入センサ１５と流出センサ２８の検知結果に基づいて、電磁バルブ等の流量コントローラ１４、３５、２１の開閉量を制御部２６で制御し、処理容器１２内に供給される放電ガスの流量を処理容器１２内から回収部７へと排出される放電ガスの流量よりも常に多くするようにしてもよい。
【００６２】
また、上記の圧力センサ１８、１３及び流入センサ１５と流出センサ２８及び制御部２６は図１１のものに設けることができる。
【００６３】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００６４】
（実施例１）
図１２に示すプラズマ処理装置を形成した。
【００６５】
反応容器３０及び電極２、３は図２に示すものであって、外径が５ｍｍ、内径が３ｍｍで石英で円管状に形成されている（スポット型）。反応容器３０の外面には電極２、３をガス放出口３２に対して上下に配置しており、一方の電極２が電源３３と接続されて高電圧が印加される高圧電極として、他方の電極３が接地される接地電極として形成されている。高周波を発生する電源３３としては高周波数のパルス状電圧を発振するものを用いた。そして、反応容器３０のガス供給路１にヘリウムを１．５リットル／分、酸素を０．０２リットル／分で導入すると共に電極２、３間に電圧を印加して放電空間３４に放電を発生させ、この放電により生じた活性種を含む放電ガスをガス放出口３２から放出して処理容器１２内に搬送した被処理物４にプラズマ処理（表面の改質処理及びクリーニング処理）を行った。この時、処理容器１２内での被処理物４の搬送速度は５０ｍｍ／秒とした。また、電極２、３の内部には冷媒としてイオン交換水を流通させた。電極２、３間に印加する電圧は、立ち上がり及び立下り時間が１０μｓｅｃで繰り返し周波数が２００ｋＨｚのパルス状電圧とし、また、電極２、３間の電界強度は５０ｋＶ／ｃｍ、放電空間３４に投入される電力は２００Ｗとした。
【００６６】
処理容器１２としては２００ｍｍ×２００ｍｍ×４００ｍｍのアクリル製のものを用いた。回収部７としてはヘリウムの漏洩がないガスシール性の高いコンプレッサを用いた。また、処理容器１２内外の圧力を圧力センサ１８、１３で検知し、この検知結果に基づいて、処理容器１２内の圧力が処理容器１２外の圧力よりも常に高くなるように回収部７の運転挙動を制御部２６で制御しながらプラズマ処理を行った。その結果、処理容器１２外の圧力は１．００気圧であったが、処理容器１２内の圧力は１．０２気圧にコントロールされた。
【００６７】
再生部８としては図４に示す膜によるガス分離方法を行うものを用いた。セパレータ４１としては分離膜１０として芳香族ポリアミド製の中空糸膜を内蔵した宇部興産製の「ＵＢＥＧＡＳＳＥＰＡＲＥＴＯＲＢ２」を用いた。また、回収部７で処理容器１２から回収した放電ガスを８気圧まで昇圧した後、この昇圧した放電ガスを再生部８に送入した。この結果、精製された放電ガスはヘリウム純度が９８．５％、ヘリウム回収率が７０％になった。そして、この精製された放電ガス（ヘリウム）をガス供給部５から供給されるフレッシュなヘリウム及び酸素と混合して、上記の初期濃度及び流量になるように調整してガス供給路１に供給した。
【００６８】
被処理物４としては液晶用パネルを用い、プラズマ処理は端子部のＩＴＯ電極面に行った。ＩＴＯ電極面の未処理の被処理物４の水濡れ角は５０度であったが、プラズマ処理後は８度まで低減した。さらに、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）分析の結果、未処理の被処理物４の最表面では有機物の汚れに起因する炭素が２０原子％検出されたが、プラズマ処理後では２原子％であった。
【００６９】
（実施例２）
図１２に示すプラズマ処理装置を用いた。
【００７０】
反応容器３０及び電極２、３は図９に示すものであって、板厚１ｍｍの石英ガラスを用い、内寸においてスリット幅（反応容器３０の狭い方の内寸Ｗ）１．５ｍｍ、幅寸法５６ｍｍ、高さ８０ｍｍの幅広状の角筒状に形成した。電極２、３は銅で作製し、その表面に金メッキ処理を施した。また、電極２、３の内部には冷却水の流路を設け、この流路に冷却水を循環させて電極２、３及び放電空間３４を冷却できるように形成した。また、電極２、３の距離は５ｍｍに設定して電源３３と接続した。また、電極２、３間に印加する電圧としては１３．５６ＭＨｚの正弦波の交番電圧とし、放電空間３４への投入電力は７００Ｗとした。また、放電ガスとしてはヘリウムを用いてこれを１２リットル毎分でガス供給路１で供給した。
【００７１】
処理容器１２としては３００ｍｍ×２００ｍｍ×５００ｍｍのアクリル製のものを用いた。回収部７としては実施例１と同様のものを用いた。また、実施例１と同様に圧力センサ１８、１３を用いて処理容器１２内の圧力をコントロールした。
【００７２】
再生部８としては図８に示すような膜によるガス分離方法とＰＳＡ法の両方を行うものを用いた。セパレータ４１としては分離膜１０として芳香族ポリアミド製の中空糸膜を内蔵した宇部興産製の「ＵＢＥＧＡＳＳＥＰＡＲＥＴＯＲＢ２」を用いた。また、吸着剤１１としてはゼオライト系モレキュラーシーブを用いた。そして、回収部７で処理容器１２から回収した放電ガスを８気圧まで昇圧した後、この昇圧した放電ガスを再生部８に送入した。この結果、精製された放電ガスはヘリウム純度が９９％、ヘリウム回収率が７０％になった。そして、この精製された放電ガス（ヘリウム）をガス供給部５から供給されるフレッシュなヘリウムと混合して、上記の初期濃度及び流量になるように調整してガス供給路１に供給した。その他の構成は実施例１と同様にした。
【００７３】
被処理物４としてはボールグリッドアレー基板を用いた。未処理の被処理物４の水濡れ角は６０度であったが、プラズマ処理後は１８度まで低減した。さらに、金パッド部分のＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）分析の結果、未処理の被処理物４の最表面では有機物の汚れに起因する炭素が２０原子％検出されたが、処理後では２原子％であった。
【００７４】
（実施例３）
図１２に示すプラズマ処理装置を用いた。
【００７５】
反応容器３０及び電極２、３は図１０に示すものであって、反応容器３０はテフロン（Ｒ）でガス放出口３２の寸法が１０００ｍｍ×１ｍｍとなるような幅広状の角筒状に形成した。電極２、３はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の平板に誘電体の被膜としてアルミナ−チタニア混合組成物を１ｍｍ溶射して形成した。被処理物６としては、実施例１と同様の液晶パネル用ガラス板を用いた。放電ガスとしては、ヘリウムを２００リットル／分に、酸素を３リットル／分で混合したものを用いてガス供給路１に供給した。
【００７６】
このプラズマ処理装置には図１４に示すように、一方の電極２に電圧（高電圧）を印加するための電源３３ａと他方の電極３に電圧（高電圧）を印加するための電源３３ｂとが備えられている。電源３３ａ、３３ｂは電極２、３に、極性が正負逆（正負対称）で位相が重複して正負がそれぞれ交互となるパルス波又は休止区間のない交番電圧（高電圧）を同時に印加するものである。尚、「パルス波」とは、電圧のＯＦＦ時間が存在する電圧波形と定義する。従って、電圧のＯＦＦ時間さえ存在すれば、電圧がＯＮしている部分の波形はどのようなものでも良い。また、「休止区間のない交番電圧」とは、正弦波などに代表されるような波形であり、正弦波や三角波などが含まれる。また、図１４における符号４０は電極２、３の表面に設けた誘電体の被膜を示す。
【００７７】
図１５（ａ）（ｂ）には電源３３ａ、３３ｂから電極２、３に印加される電圧の一例をタイムチャートで示す。一方の電極２に接続されている電源３３ａからは図１５（ａ）に示すような正負が交互に繰り返すパルス波形の電圧が、他方の電極３に接続されている電源３３ｂからは図１５（ｂ）に示すような正負が交互に繰り返すパルス波形の電圧がそれぞれ印加されるものであり、しかも、一方の電極２に印加された電圧と他方の電極３に印加された電圧とは極性を互いに正負逆で位相を重複させた状態で同時に印加されるものである。そして、図１４に示すような回路構成を用いて、図１５（ａ）（ｂ）に示す放電発生のための波形条件としては、繰返し周波数２０ｋＨｚ、パルス幅２μｓｅｃ、電極へ印加する電圧は、Ｖ_Ａ＋、Ｖ_Ａ−を６ｋＶ、Ｖ_Ｂ＋、Ｖ_Ｂ−を６．３ｋＶとした。
【００７８】
処理容器１２としては１２００ｍｍ×３００ｍｍ×１０００ｍｍのアクリル製のものを用いた。回収部７としては実施例１と同様のものを用いた。また、実施例１と同様に圧力センサ１８、１３を用いて処理容器１２内の圧力をコントロールした。
【００７９】
再生部８としては図４に示す膜によるガス分離方法を行うものを用いた。セパレータ４１としては分離膜１０として芳香族ポリアミド製の中空糸膜を内蔵した宇部興産製の「ＵＢＥＧＡＳＳＥＰＡＲＥＴＯＲＢ２」を用いた。この結果、精製された放電ガスはヘリウム純度が９７％、ヘリウム回収率が７５％になった。そして、この精製された放電ガス（ヘリウム）をガス供給部５から供給されるフレッシュなヘリウム及び酸素と混合して、上記の初期濃度及び流量になるように調整してガス供給路１に供給した。その他の構成は実施例１と同様にした。
【００８０】
被処理物４としては８００ｍｍ×１０００ｍｍ×０．４ｍｍの液晶用ガラスを用いた。未処理の被処理物４の水濡れ角は５０度であったが、プラズマ処理後は８度まで低減した。さらに、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）分析の結果、未処理の被処理物４の最表面では有機物の汚れに起因する炭素が２０原子％検出されたが、プラズマ処理後では２原子％であった。
【００８１】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、放電ガスが流通するガス供給路内に大気圧近傍の圧力下で放電を生じさせた後、この放電ガスを前記ガス供給路外に放出すると共に前記ガス供給路から放出された放電ガスに被処理物を暴露させるようにするプラズマ処理装置において、被処理物を暴露させた後の放電ガスを回収するための回収部と、前記回収部で回収された放電ガスから不純物を除去するための再生部と、前記再生部で不純物が除去された放電ガスを前記ガス供給路に返送するための循環部と、前記回収部と接続される処理容器と、内側空間を前記ガス供給路として形成した管状の反応容器とを具備し、前記ガス供給路を前記反応容器の下端においてガス放出口として開口し、前記反応容器をその途中まで前記処理容器内に差し込んだ状態で配置し、前記ガス供給路内に放電を生じさせるための電極を前記処理容器外において前記反応容器に設け、放電を生じさせた後の放電ガスを前記ガス放出口から前記処理容器内に放出することによって、前記処理容器内において前記ガス放出口の下側に配置した被処理物を、前記ガス放出口から放出した前記放電を生じさせた後の放電ガスに暴露するので、被処理物を暴露させた後の放電ガスから不純物を除去して精製すると共に精製された放電ガスを再利用することによって、放電ガスの消耗を少なくすることができ、プラズマ処理装置の運転コストの低減及び省資源化を図ることができるものであり、しかも、放電を生じさせた後の放電ガスをガス供給路外に放出して被処理物を暴露させるようにして放電を発生させている場所と被処理物をプラズマ処理する場所とを別々に設けることによって、精製された放電ガスに微量の不純物が含まれていて放電が不均一になったとしても、被処理物にまで放電ガスが達するまでの間に放電ガス中の活性種の濃度等の均一化を図ることができ、これにより、均一なプラズマ処理が行いやすくなるものである。
【００８２】
また、本発明の請求項１の発明は、前記回収部と接続される前記処理容器内に、放電を生じさせた後の放電ガスを前記ガス供給路から放出するので、前記ガス供給路から放出された放電ガスが大気中に拡散しにくくすることができ、放電ガスの回収率を高くすることができると共に放電ガスへの不純物の混入を少なくすることができるものである。
【００８３】
また、本発明の請求項１の発明は、前記ガス供給路内に放電を生じさせるための電極を前記処理容器外に設けるので、前記処理容器の外側に存在する空気により、前記電極間の異常な放電を回避しやすくなるものであり、放電の効率化を図ることができると共に異常な放電による被処理物の損傷を防止することができるものである。
【００８４】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記再生部が放電ガスと不純物とを分離するための分離膜を備えるので、放電ガスの相変化を伴わないで不純物を除去することができ、再生部で必要なエネルギを少なくすることができるものである。また、再生部を単純な構成で小型に形成することができ、設備コストが安くなると共に設備の占有面積も小さくなり、しかも設備の建設期間も短くすることができるものである。さらに、分離に際して駆動する部分がないので、安定して運転することができ、実質的にほぼメンテナンスフリーにすることができるものである。
【００８５】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記再生部が放電ガスと不純物とを分離するための吸着剤を備えるので、圧力スイング吸着法を用いることにより、他の再生方法に比べて不純物の除去能力を高くすることができ、純度の高い放電ガスを再生することができるものである。
【００８６】
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記再生部が放電ガスと不純物とを分離するための分離膜と吸着剤とを備えるので、膜によるガス分離方法と圧力スイング吸着法の両方で放電ガスから不純物を除去することができ、より純度の高い放電ガスを再生することができるものである。
【００８７】
また、本発明の請求項５に係る発明は、前記回収部としてガスシール性を有するコンプレッサを用いるので、回収部からの放電ガスの漏れを少なくすることができ、放電ガスの回収率を高くすることができるものである。
【００８８】
また、本発明の請求項６に係る発明は、前記処理容器内外の圧力を検知するための圧力センサと、前記圧力センサの検知結果に基づいて前記処理容器内の圧力が前記処理容器外の圧力よりも高くなるように前記回収部の運転挙動を制御するための制御部とを備えるので、処理容器内の圧力が処理容器外の圧力よりも常に高くなるように維持しながらプラズマ処理を行うことができ、処理容器内に処理容器外の空気が侵入するのを少なくすることができて放電ガスに不純物が混ざらないようにすることができるものであり、不純物で被処理物が汚染されないようにすることができるものである。
【００８９】
また、本発明の請求項７に係る発明は、前記処理容器内に供給される放電ガスの流量を検知するための流入センサと、前記処理容器内から前記回収部へ回収される放電ガスの流量を検知するための流出センサと、前記流入センサと前記流出センサの検知結果に基づいて前記処理容器内に供給される放電ガスの流量が前記処理容器内から前記回収部へ回収される放電ガスの流量よりも多くなるように前記回収部の運転挙動を制御するための制御部とを備えるので、不純物を含まないあるいは少ない放電ガスが常に処理容器内に充満するように維持しながらプラズマ処理を行うことができ、処理容器内の放電ガスに含まれる不純物が少なくすることができるものであり、不純物で被処理物が汚染されないようにすることができるものである。
【００９０】
また、本発明の請求項８に係る発明は、前記放電ガスがヘリウムを含有するので、他の不活性ガスに比べて放電を安定させることができ、被処理物により均一なプラズマ処理を施すことができるものである。
【００９１】
また、本発明の請求項９に係る発明は、前記放電ガスが反応性ガスを含有するので、反応性ガスの種類を処理の内容によって任意に選択することができ、各種のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００９２】
また、本発明の請求項１０に係る発明は、被処理物の搬送手段として、前記処理容器の内外に複数のローラーを備え、前記ガス放出口を前記処理容器内の前記ローラーよりも上側に位置するので、長尺の被処理物や多数個の被処理物を搬送手段で搬送しながら連続してプラズマ処理することができ、プラズマ処理の効率を高めることができるものである。
【００９３】
また、本発明の請求項１１に係る発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて、放電を生じさせた後の放電ガスに被処理物を暴露させるので、被処理物を暴露させた後の放電ガスから不純物を除去して精製すると共に精製された放電ガスを再利用することによって、放電ガスの消耗を少なくすることができ、プラズマ処理装置の運転コストの低減及び省資源化を図ることができるものであり、しかも、放電を生じさせた後の放電ガスをガス供給路外に放出して被処理物を暴露させるようにして放電を発生させている場所と被処理物をプラズマ処理する場所とを別々に設けることによって、精製された放電ガスに微量の不純物が含まれていて放電が不均一になったとしても、被処理物にまで放電ガスが達するまでの間に放電ガス中の活性種の濃度等の均一化を図ることができ、これにより、均一なプラズマ処理が行いやすくなるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】同上の反応容器と電極の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】同上の回収部の一例を示す概略図である。
【図４】同上の回収部及び再生部の一例を示す概略図である。
【図５】同上の（ａ）はセパレータを示す一部が破断した正面図、（ｂ）は分離膜の作用を示す概略図である。
【図６】同上の再生部の他例を示すブロック図である。
【図７】同上のＰＳＡユニットを示す概略図である。
【図８】同上の再生部の他例を示すブロック図である。
【図９】同上の反応容器と電極の他例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は底面図である。
【図１０】同上の反応容器と電極の他例を示す一部が破断した斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態の他例を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態の他例を示す概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態の他例を示す概略図である。
【図１４】本発明の実施例３における回路構成を示す概略図である。
【図１５】本発明の実施例３における電圧波形を示すチャート図である。
【符号の説明】
１ガス供給路
２電極
３電極
４被処理物
７回収部
８再生部
９循環部
１０分離膜
１１吸着剤
１２処理容器
１３圧力センサ
１５流入センサ
１７ローラー
１８圧力センサ
２６制御部
２８流出センサ
３０反応容器
３２ガス放出口

Claims

放電ガスが流通するガス供給路内に大気圧近傍の圧力下で放電を生じさせた後、この放電ガスを前記ガス供給路外に放出すると共に前記ガス供給路から放出された放電ガスに被処理物を暴露させるようにするプラズマ処理装置において、被処理物を暴露させた後の放電ガスを回収するための回収部と、前記回収部で回収された放電ガスから不純物を除去するための再生部と、前記再生部で不純物が除去された放電ガスを前記ガス供給路に返送するための循環部と、前記回収部と接続される処理容器と、内側空間を前記ガス供給路として形成した管状の反応容器とを具備し、前記ガス供給路を前記反応容器の下端においてガス放出口として開口し、前記反応容器をその途中まで前記処理容器内に差し込んだ状態で配置し、前記ガス供給路内に放電を生じさせるための電極を前記処理容器外において前記反応容器に設け、放電を生じさせた後の放電ガスを前記ガス放出口から前記処理容器内に放出することによって、前記処理容器内において前記ガス放出口の下側に配置した被処理物を、前記ガス放出口から放出した前記放電を生じさせた後の放電ガスに暴露することを特徴とするプラズマ処理装置。
前記再生部が放電ガスと不純物とを分離するための分離膜を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記再生部が放電ガスと不純物とを分離するための吸着剤を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記再生部が放電ガスと不純物とを分離するための分離膜と吸着剤とを備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記回収部としてガスシール性を有するコンプレッサを用いて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記処理容器内外の圧力を検知するための圧力センサと、前記圧力センサの検知結果に基づいて前記処理容器内の圧力が前記処理容器外の圧力よりも高くなるように前記回収部の運転挙動を制御するための制御部とを備えて成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記ガス供給路から前記処理容器内に放出される放電ガスの流量を検知するための流入センサと、前記処理容器内から前記回収部へ回収される放電ガスの流量を検知するための流出センサと、前記流入センサと前記流出センサの検知結果に基づいて前記処理容器内に放出される放電ガスの流量が前記処理容器内から前記回収部へ回収される放電ガスの流量よりも多くなるように前記回収部の運転挙動を制御するための制御部とを備えて成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記放電ガスがヘリウムを含有して成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記放電ガスが反応性ガスを含有して成ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
被処理物の搬送手段として、前記処理容器の内外に複数のローラーを備え、前記ガス放出口を前記処理容器内の前記ローラーよりも上側に位置して成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて、放電を生じさせた後の放電ガスに被処理物を暴露させることを特徴とするプラズマ処理方法。