JP4075237B2 - プラズマ処理システム及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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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、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズマを発生させるためのプラズマ処理システム、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、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応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被処理物にプラズマジェットを供給して被処理物にプラズマ処理を施すことが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラズマジェットは高温であるために、被処理物に反りや変形や変色などの熱的ダメージが生じるという問題があった。特に、被処理物がフィルムＢＧＡ(Ball Grid Array)、テープＢＧＡ、ＴＡＢ(Tape Automated Bonding)、フィルムＣＳＰ(Chip Size Package)などの基板、すなわち、カプトンやポリイミドなどの合成樹脂製でフィルム（テープ）状に形成されたものであると、上記のような熱的ダメージが特に問題になるものであった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、被処理物の熱的ダメージを低減することができるプラズマ処理システム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。
【０００５】
【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システムは、大気圧下で生成したプラズマを被処理物７に供給して被処理物７にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理システムであって、プラズマ処理中に被処理物７を冷却するための冷却手段５０を備え、円管のワーク台５１とワーク台５１を流れる冷媒とで前記冷却手段５０を形成し、フィルム状の被処理物７を接触させるための接触部５２をワーク台５１の外面に形成し、反応管２の外周に高圧電極６３と接地電極６４とを上下に対向させて配置すると共に反応管２の内部において高圧電極６３と接地電極６４の間に放電空間２２を形成し、放電空間２２の体積を減少させるための体積減少具８を反応管２の内部に設け、高圧電極６３と接地電極６４の間に電圧を印加することにより放電空間２２で発生したプラズマを反応管２から吹き出すための吹き出し口２１を前記ワーク台５１の接触部５２の上方に設けて成ることを特徴とするものである。
【０００７】
また本発明の請求項２に係るプラズマ処理システムは、請求項１の構成に加えて、ワーク台５１を支点として長尺の被処理物７を屈曲させながらワーク台５１を挟んで一方側から他方側に被処理物７を搬送するための搬送手段５３を具備して成ることを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明の請求項３に係るプラズマ処理システムは、請求項２の構成に加えて、被処理物７の屈曲角度βを２０〜１６０°にして成ることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項４に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理システムを用いて被処理物７のプラズマ処理を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１にプラズマ処理システムの参考例を示す。このプラズマ処理システムは、プラズマ処理装置Ａ、冷却手段５０、搬送手段５３などを備えて形成されている。また、プラズマ処理装置Ａは反応管２、外側電極１、内側電極３などを備えて形成されている。反応管２は絶縁性材料（誘電体材料）で円筒状に形成されるものであって、その下端には直径が下側ほど小さくなるように絞り込まれたテーパー構造の集束部２０が形成されていると共に、反応管２の下端面である集束部２０の下面には吹き出し口２１が設けられている。このように集束部２０を設けないで吹き出し口２１の口径を反応管２の直径とほぼ同じに形成した場合、吹き出し口２１から吹き出されるプラズマジェット６５の流速を上げようとすると、後述の外側電極１と内側電極３の間隔を小さくして放電空間２２の体積を小さくしなければならず、このために外側電極１と内側電極３の冷却が難しくなるが、本発明のように反応管２よりも直径が絞り込まれた集束部２０を設けることによって、放電空間２２の体積を小さくすることなくプラズマジェット６５の流速を上げることができ、被処理物７のプラズマ処理を効率よく行うことができる。被処理物７の表面のクリーニングに適したプラズマジェット６５の流速を得るためには、集束部２０の外周面と集束部２０以外の反応管２の外周面との間に形成されるテーパー角αが１０〜３０°であることが好ましい。
【００１２】
吹き出し口２１の開口面積は、直径が０．１〜５ｍｍの真円の面積に相当する大きさに形成されている。吹き出し口２１の開口面積が上記の範囲よりも小さすぎると、吹き出されるプラズマジェット６５の処理範囲が小さくなりすぎて、被処理物７のプラズマ処理に長時間を要することになり、逆に、吹き出し口２１の開口面積が上記の範囲よりも大きすぎると、吹き出されるプラズマジェット６５の処理範囲が大きくなりすぎて、被処理物７に局所的なプラズマ処理を施すことができなくなる恐れがある。
【００１３】
また反応管２の上部にはガス導入管７０が突設されている。反応管２を形成する絶縁性材料の誘電率は放電空間２２の低温化の重要な要素であって、誘電率が２０００以下の絶縁性材料を用いるのが好ましい。反応管２の絶縁性材料の誘電率が２０００を超えると、外側電極１と内側電極３の空間に印加される電圧が大きくなる代わりに、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２でのプラズマの温度（ガス温度）が上昇する恐れがある。反応管２の絶縁性材料の誘電率の下限値は特に限定されないが、２であり、これよりも小さいと、放電を維持するために、外側電極１と内側電極３の間に印加する交流の電圧を大きくしなければならず、このため、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２での電力消費量が大きくなって放電空間２２でのプラズマの温度が上昇する恐れがある。
【００１４】
反応管２を形成する絶縁性材料として具体的には、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を例示することができる。またマグネシア（ＭｇＯ）単体あるいはマグネシアを含む絶縁性材料で反応管２を形成することもでき、このことでグロー放電の安定化を図ることができる。これは、マグネシアは二次電子放出係数が高いので、プラズマ中のイオンが反応管２の表面（内面）に衝突した場合、反応管２の表面から二次電子が多量に放出されることになり、この二次電子が反応管２の表面に形成されたシースで加速されてプラズマ生成用ガスを電離することになり、この結果、放電の安定化が保たれると推察される。
【００１５】
集束部２０の上側部分において反応管２の外周には金属製の外側電極１が全周に亘って設けられている。外側電極１の金属材料としては熱伝導性の高いものであることが好ましく、このことで外側電極１の放熱性が向上して放電の均一化を図ることができる。具体的には外側電極１の金属材料として、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレスなどを用いることができる。また外側電極１は、図２に示すように、筒状の外壁３０の内側に筒状の内壁３１を形成すると共に外壁３０と内壁３１の間に上下が閉塞された流通路３２を形成し、外壁３０の外面の上部に流通路３２と連通する流入管３４を設けると共に流入管３４の反対側の位置において外壁３０の外面の下部に流通路３２と連通する流出管３５を設けるようにして形成されている。また内壁３１の内周面をサンドブラスト処理等の加工で粗面化することによって、外側電極１の反応管２側の表面の算術平均粗さで表した粗度を１０〜１０００μｍに設定するのが好ましい。このことで、放電空間２２における放電の均一化を図ることができる。これはミクロ的に見た場合に、非常に微細なマイクロディスチャージの集合体が形成され、アークへの移行が阻害されるためであると考えられる。外側電極１の表面の粗度が１０μｍ未満であれば、放電しにくくなる恐れがあり、外側電極１の表面の粗度が１０００μｍを超えると、放電の不均一化が生じる恐れがある。このように外側電極１の表面を粗面化する加工としては、サンドブラストなどの物理的手段を採用することができる。尚、表面粗さをｙ＝ｆ（ｘ）の形に表した場合の算術平均粗さＲａ（μｍ）はＪＩＳ Ｂ ０６０１で以下の式（１）で定義されている。
【００１６】
【数１】
【００１７】
そして内壁３１の内周面を反応管２の外周に接触させるようにして外側電極１は反応管２の外側に挿着されている。
【００１８】
反応管２の内部には反応管２の中心部を上下に貫くように内側電極（中心電極）３が配設されている。この内側電極３は電極本体管２５と供給管２６から構成される二重管で形成されている。電極本体管２５は上下面が閉口する中空の棒状に形成されるものであって、反応管２よりも上側に突出する箇所には排出管部２７が設けられている。電極本体管２５よりも小径に形成される供給管２６は、電極本体管２５の中心部を貫くように電極本体管２５の下部から電極本体管２５の上側に突出するまでに設けられており、電極本体管２５の上側に突出する部分は供給部２８として形成されている。そして内側電極３の内部において電極本体管２５と供給管２６の間には、排出管部２７と連通する流路部２９として形成されている。これら電極本体管２５と供給管２６は外側電極１と同様の金属材料で形成されることが好ましく、また電極本体管２５の外面は外側電極１と同様に粗面化されているのが好ましい。
【００１９】
内側電極３の電極本体管２５の直径（外径）は１〜２０ｍｍに設定するのが好ましい。電極本体管２５の直径が１ｍｍ未満であれば、放電空間２２の面する内側電極３の表面積が小さくなり過ぎて放電が起こりにくくなり、プラズマを充分に生成することができなくなる恐れがあり、電極本体管２５の直径が２０ｍｍを超えると、相対的に反応管２や外側電極１を大きくしなければならず、装置が大型化する恐れがある。
【００２０】
放電空間２２における放電の安定化のために、内側電極３の電極本体管２５の表面は絶縁性材料（誘電体材料）の被膜でコーティングされていることが好ましい。またこのコーティングで用いる絶縁性材料の誘電率は２０００以下であることが好ましく、絶縁性材料の誘電率が２０００を超えると、外側電極１と内側電極３の空間に印加される電圧が大きくなる代わりに、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２でのプラズマの温度（ガス温度）が上昇する恐れがある。絶縁性材料の誘電率の下限値は特に限定されないが、２であり、これよりも小さいと、放電を維持するために、外側電極１と内側電極３の間に印加する交流の電圧を大きくしなければならず、このため、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２での電力消費量が大きくなって放電空間２２でのプラズマの温度が上昇する恐れがある。
【００２１】
内側電極３の電極本体管２５のコーティングに用いる絶縁性材料として具体的には、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を例示することができる。さらに、アルミナ、チタニア、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ、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）などの誘電体材質のものを例示することができる。またマグネシア（ＭｇＯ）単体あるいはマグネシアを含む絶縁性材料を用いることもでき、このことでグロー放電の安定化を図ることができる。これは、マグネシアは二次電子放出係数が高いので、プラズマ中のイオンが内側電極３の表面のコーティングに衝突した場合、コーティングの表面から二次電子が多量に放出されることになり、この二次電子がコーティングの表面に形成されたシースで加速されてプラズマ生成用ガスを電離することになり、この結果、放電の安定化が保たれると推察される。このようなマグネシアを含む絶縁性材料としては、例えば、アルミナ等のセラミック粉末の中に微量（０．０１〜５ｖｏｌ％）のマグネシアを添加して焼結した焼結体、及び石英などのガラス質の表面にＣＶＤ等でＭｇＯ膜を形成したものなどを挙げることができる。
【００２２】
また内側電極３の電極本体管２５の表面にコーティングするにあたっては、絶縁性材料で円筒体（セラミック管やガラス管）を形成し、これの内側に内側電極３を挿着して密着させる方法、及びアルミナ、チタン酸バリウム、ＰＺＴなどの粉末をプラズマ中で分散させ、内側電極３の電極本体管２５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、内側電極３の電極本体管２５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）により内側電極３の電極本体管２５の表面を絶縁性材料でコーティングすることもでき、これらの方法を採用することによって、極めて緻密で平滑な吸着性の乏しい絶縁性材料の被膜で内側電極３の表面をコーティングすることができ、放電の安定化をより促進することができる。
【００２３】
このように形成される内側電極３は集束部２０の上側から反応管２の上側に突出するまでに設けられており、反応管２の内部において複数個の支持具２４にて支持されている。そして反応管２の内部において、外側電極１と内側電極３の間の空間が放電空間２２として内側電極３を囲うように形成されている。上記の放電空間２２の下端から吹き出し口２１までの距離、すなわち外側電極１や内側電極３の下端から吹き出し口２１までの距離であって、集束部２０の高さ寸法は、２０ｍｍ以下に設定するのが好ましい。この距離が２０ｍｍを超えると、活性の高い生きたプラズマ活性種（ラジカルやイオンなど）を消滅させる前に、プラズマジェット６５を被処理物７に吹き付けることができなくなって、被処理物７に対するプラズマ処理の能力が低下する恐れがある。従って、放電空間２２の下端から吹き出し口２１までの距離を２０ｍｍ以下にすることによって、活性の高い生きたプラズマ活性種を消滅させる前に、吹き出し口２１からプラズマジェット６５を吹き出して被処理物７に吹き付けることができ、被処理物７のプラズマ処理を高めることができる。放電空間２２の下端から吹き出し口２１までの距離は小さいほど好ましいので、下限は０である。
【００２４】
また外側電極１の内面と内側電極３の外面の間の距離（放電空間２２の幅寸法）は１〜１０ｍｍに設定するのが好ましい。この距離が１ｍｍ未満であれば、外側電極１と内側電極３の距離が近すぎて安定な放電を得ることができなくなる恐れがあり、この距離が１０ｍｍを超えると、外側電極１と内側電極３の距離が遠すぎて印加電力を大きくしなければならず、外側電極１や内側電極３の温度が上昇して安定な放電を得ることができなくなる恐れがある。
【００２５】
上記の外側電極１や内側電極３を冷却するための冷媒、及び後述の冷却手段として用いる冷媒は流体であって、イオン交換水や純水を使用することができるが、０℃で不凍性を有し、且つ電気絶縁性及び不燃性や化学安定性を有する液体であることが好ましく、冷媒の電気絶縁性能は０．１ｍｍ間隔での耐電圧が１０ｋＶ以上であることが好ましい。この範囲の絶縁性を有する冷媒を用いる理由は、高電圧が印加される電極からの漏電を防止するためである。このような性質を有する冷媒としては、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル等を例示することができ、また純水にエチレングリコールを５〜６０重量％添加した混合液であってもよい。
【００２６】
上記の内側電極３を冷媒によって冷却するにあたっては、供給部２８の上端の開口から冷媒を供給管２６に供給する（矢印▲２▼）と共に、供給管２６の下端の開口から冷媒を内側電極３の内部の流路部２９に流入し、冷媒を流路部２９に充満させるようにして行うことができる。また流路部２９に充満させた冷媒は内側電極３の温度上昇により温度が高くなり冷却能力が低下してくるが、この冷却能力が低下した冷媒は排出管部２７を通じて流路部２９から排出し（矢印▲３▼）、これと同時に供給管２６を通じて冷却能力の高い冷媒を新たに流路部２９に導入するようにする。流路部２９から排出された冷却能力の低下した冷媒は冷凍機に導入され、ここで冷却されて冷却能力の高い冷媒に戻される。冷却能力が向上した冷媒は、上記のように供給管２６を通じて流路部２９に導入される。このように冷媒を循環させることによって、内側電極３を常に冷却して所望の温度に保つことができる。上記のように内側電極３の流路部２９と冷凍機の間で循環させる循環手段としてはポンプを用いることができる。
【００２７】
また、上記の外側電極１を冷媒によって冷却するにあたっては、流入管３４を通じて冷媒を流通路３２に供給して（矢印▲４▼）、冷媒を流通路３２に充満させるようにして外側電極１の冷却を行うようにしている。また流通路３２に充満させた冷媒は外側電極１の温度上昇により温度が高くなり冷却能力が低下してくるが、この冷却能力が低下した冷媒は流出管３５を通じて流通路３２から排出し（矢印▲５▼）、これと同時に流入管３４を通じて冷却能力の高い冷媒を新たに流通路３２に導入するようにする。流通路３２から排出された冷却能力の低下した冷媒は冷凍機に導入され、ここで冷却されて冷却能力の高い冷媒に戻される。冷却能力が向上した冷媒は、上記のように流入管３４を通じて流通路３２に導入される。このように冷媒を循環させることによって、外側電極１を常に冷却して所望の温度に保つことができる。上記のように外側電極１の流通路３２と冷凍機の間で循環させる循環手段としては内側電極３の循環手段と同様にポンプを用いることができる。
【００２８】
このように外側電極１と内側電極の両方を冷媒により冷却するので、大気圧下で周波数の高い交流でプラズマを生成しても、外側電極１と内側電極３の両方の温度上昇を抑えることができ、よってプラズマの温度（ガス温度）がより高くならないようにすることができて被処理物７の熱的損傷を少なくすることができるものである。また外側電極１と内側電極３の両方を冷却することによって、放電空間２２の局所的な加熱をより防ぐことができ、より均質なグロー放電を生成してストリーマー放電の生成を抑えることができて被処理物７のストリーマー放電による損傷をより少なくすることができるものである。これは、外側電極１と内側電極３の両方を冷却することによって、外側電極１と内側電極３の両方からの部分的な電子の放出が抑えられるためであると考えられる。
【００２９】
上記のように形成されるプラズマ処理装置Ａでプラズマを発生させるにあたっては、まず、ガス導入管７０を通じて反応管２の内部にプラズマ生成用ガスを導入する（矢印▲１▼）と共に、外側電極１と内側電極３に高周波などの交流を印加し、さらにこれと同時に外側電極１と内側電極３を冷媒によって冷却する。この後、外側電極１と内側電極３の間に印加された交流電界により大気圧下で反応管２の放電空間２２でグロー放電を発生させ、グロー放電で反応管２の内部に導入されたプラズマ生成用ガスをプラズマ化する。そして、このように生成されたプラズマ活性種を含むプラズマは吹き出し口２１からプラズマジェット６５として吹き出されるのである。
【００３０】
プラズマジェット６５の温度は２５０℃以下にするのが好ましい。このような温度にするために、外側電極１及び内側電極３はその表面温度が３５０℃以下になるように冷却されるのが好ましい。内側電極３の表面温度が３５０℃を超えると、放電空間２２にストリーマー放電が生成されて、均質なグロー放電が生成されない恐れがある。尚、内側電極３の表面温度の下限値は特に設定されず、例えば０℃以下であってもよく、冷媒が凍結しない温度であればよい。そしてこのように反応管２から吹き出すプラズマジェット６５の温度を２５０℃以下に制御するために制御手段を用いるのが好ましい。制御手段は熱電対などの温度センサーとパーソナルコンピュータなどで構成される温度コントローラーから構成されるものであって、温度センサーで測定し、この測定結果に基づいて温度コントローラーで循環手段による冷媒の循環流量や冷凍機の冷却による冷媒の温度や高周波出力を制御してプラズマジェット６５の温度を２５０℃以下に制御するのである。尚、プラズマジェット６５の温度は被処理物７やプラズマ処理の種類に応じて変更し、被処理物７を処理することができる温度以上にする。
【００３１】
吹き出し口２１から吹き出されるプラズマジェット６５の流速は、２〜３０ｍ／秒に設定するのが好ましい。プラズマジェット６５の流速が２ｍ／秒未満であれば、プラズマジェット６５の処理能力が小さすぎて被処理物７をプラズマ処理するのに長時間を要することになる恐れがあり、プラズマジェット６５の流速が３０ｍ／秒を超えると、プラズマジェット６５の処理能力が大きすぎて被処理物７が破損する恐れがある。そしてプラズマジェット６５の流速が上記の範囲となるように、吹き出し口２１の口径や集束部２０の傾斜の度合いを調整して設定するのである。
【００３２】
また、外側電極１と内側電極３に印加される交流の周波数は、１ｋＨｚ〜５０ＧＨｚ、好ましくは１０ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定される。交流の周波数が１ｋＨｚ未満であれば、放電空間２２での放電を安定化させることができなくなる恐れがあり、交流の周波数が５０ＧＨｚを超えると、放電空間２２でのプラズマの温度上昇が著しくなる恐れがある。また外側電極１と内側電極３に交流を印加する場合、外側電極１と電源１５を接続し、内側電極３を接地するのが好ましく、このことで内側電極３と被処理物７の間のストリーマー放電を抑制することができる。これは、内側電極３と被処理物７の間の電位差がほとんど０になり、ストリーマー放電が生成されにくくなるためであり、特に、被処理物７に金属部分が含まれている場合はストリーマー放電の生成が著しくなるので、内側電極３を接地するのが好ましい。尚、図１のものでは内側電極３は供給管２６の供給部２８から接地されている。
【００３３】
また、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２に印加される印加電力は２０〜３５００Ｗ／ｃｍ３に設定するのが好ましい。放電空間２２に印加される印加電力が２０Ｗ／ｃｍ３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２２に印加される印加電力が３５００Ｗ／ｃｍ３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。尚、印加電力の密度（Ｗ／ｃｍ３）は、（印加電力／放電空間体積）で定義される。
【００３４】
プラズマ生成用ガスとしては、不活性ガス（希ガス）あるいは不活性ガスと反応ガスの混合気体を用いることができる。不活性ガスとしては、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、アルゴンやヘリウムを用いるのが好ましい。またアルゴン単独ではストリーマー放電が生成し易いので、アルゴンをヘリウムで希釈した混合ガスを用いることが好ましく、その混合比率は放電空間２２の温度とも密接に関連するが、プラズマジェット６５の温度を２５０℃以下にした場合は、アルゴンを９０重量％以下にするのが好ましい。これよりもアルゴンが多くなると、ストリーマー放電が生じ易くなる恐れがある。尚、アルゴンが多いとストリーマー放電が生じ易くなるのは、アルゴンがヘリウムに比べて準安定状態のエネルギーや寿命がヘリウムに比べて小さいためであると考えられる。
【００３５】
また上記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などを行う場合は、酸素、空気、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ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ＣＦ４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、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。反応ガスの添加量は不活性ガスに対して１０重量％以下、好ましくは０．１〜５重量％の範囲である。反応ガスの添加量が０．１重量％未満であれば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加量が１０重量％を超えると、放電が不安定になる恐れがある。
【００３６】
また上記有機物の除去や無機物の還元・除去の処理は、反応ガスを用いなくても不活性ガスのみで行うことができる。つまり、被処理物７の表面の酸化やフッ素化を起こさないでも上記処理が行える。これは、プラズマ内部に存在する不活性ガスのイオンやラジカルの運動エネルギーとガス流（プラズマが吹き出す際の流れ）の運動エネルギーが合わさってプラズマが被処理物７にアタックすることによる効果であり、このアタックにより被処理物７の表面の化合物の結合エネルギーを切断して除去するためであると考えられる。
【００３７】
冷却手段５０は、ステンレス鋼管などで断面略円形の円管（円筒）で形成されるワーク台５１とワーク台５１の内部の流路６１を流れる冷媒とで形成されている。ワーク台５１はプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の下側で略水平に長く配置されており、ワーク台５１の外面の上側略半分は被処理物７の下面を接触させるための接触部５２として形成されている。この接触部５２はプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の略真下に形成されている。また、ワーク台５１に下側にはワーク台５１と同様の返送管５４がワーク台５１と略平行に配設されている。この返送管５４の一端はワーク台５１の一端と直接接続されていると共に返送管５４の他端はワーク台５１の他端とポンプ５５を介して接続されている。そして、図３に矢印で示すように、ポンプ５５により冷媒をワーク台５１と返送管５４の流路６１に流通させて循環させることによって冷媒でワーク台５１を冷却し、ワーク台５１が冷却されることによって、接触部５２に接触している被処理物７を冷却することができるのである。
【００３８】
搬送手段５３は、断面略円形の丸棒で形成される送りローラ５５と巻き取りローラ５６で構成されている。送りローラ５５はワーク台５１の長手方向（軸方向）と直交する方向の一方側に、巻き取りローラ５６はワーク台５１の長手方向と直交する方向の他方側にそれぞれ配置されている。また、送りローラ５５と巻き取りローラ５６はワーク台５１より下側で互いに対向するように略水平に配置されている。さらに、送りローラ５５と巻き取りローラ５６とワーク台５１は略平行に配置されている。また、これら送りローラ５５と巻き取りローラ５６はモーター等の駆動機（図示省略）で回転駆動自在に形成されている。
【００３９】
そして、上記のように形成されるプラズマ処理システムを用いてフィルム状で長尺の被処理物７にプラズマ処理を施すにあたっては、次のようにして行う。まず、送りローラ５５の外周に巻かれた被処理物７の端部を巻き取りローラ５６の外周に巻き付けて送りローラ５５と巻き取りローラ５６の間に被処理物７を掛架する。この時、プラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１とワーク台５１の接触部５２の間を被処理物７が通過し、且つ被処理物７の下面がワーク台５１の接触部５２に接触するように掛架する。従って、被処理物７はワーク台５１の接触部５２を支点として上下に屈曲された状態となって、被処理物７にテンションが掛かった状態となる。次に、上述のようにプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１からプラズマジェット６５を吹き出すと共に送りローラ５５と巻き取りローラ５６を回転駆動させて被処理物７を送りローラ５５から巻き取りローラ５６へと屈曲させながら（テンションを掛けながら）搬送する。そして、このように被処理物７を接触部５２に接触させながら吹き出し口２１の下側を通過するように搬送することによって、被処理物７を接触部５２で冷却することができると共に被処理物７の上面（表面）にプラズマジェット６５を供給することができ、被処理物７を冷却しながら被処理物７の上面に全長に亘ってプラズマ処理を連続的に施すことができるのである。尚、被処理物７の搬送速度や被処理物７と吹き出し口２１の間隔は、被処理物７の種類やプラズマの生成条件等によって異なるが、被処理物７の搬送速度は０．１ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒に、被処理物７と吹き出し口２１の間隔は２〜１０ｍｍにそれぞれ設定するのが好ましい。
【００４０】
上記の参考例では、プラズマ処理中に被処理物７を冷却するための冷却手段５０を備えるので、冷却手段５０で冷却しながら被処理物７にプラズマ処理を施すことができ、プラズマ処理による被処理物７の変形や反りなどの熱的ダメージを低減することができるものである。また、ワーク台５１を支点として長尺の被処理物７を屈曲させながら搬送するための搬送手段５３を具備するので、被処理物７を搬送手段５３で搬送することによって、被処理物７にテンションを掛けながらプラズマ処理を施すことができ、冷却手段５０であるワーク台５１の接触部５２と被処理物７の密着性が高まって被処理物７が効率よく冷却されると共に被処理物７がテンションにより曲がらないように延ばされることになって、被処理物７に変形や反りがより生じにくくなるものであり、しかも、送りローラ５５と巻き取りローラ５６の間で被処理物７が弛まないように搬送することができるものである。そして、このようにして被処理物７の熱的ダメージが低減されることによって、例えば、被処理物７のワイヤボンディング性が向上するのである。尚、一般的に上記のような冷媒を用いた冷却手段５０は、ペルチェ素子などを用いた電気的な冷却手段よりも安価に形成することができるというメリットもある。また、上記のような冷媒を用いた冷却手段５０は冷媒の循環により連続的で安定した被処理物７の冷却が可能となり、ワーク台５１の温度が制御し易いものである。
【００４１】
被処理物７の屈曲角度βは２０〜１６０°に設定するのが好ましく、このことで、被処理物７に変形や反りがより生じにくくなると共に安定的な生産性を確保することができるものである。屈曲角度βが２０°未満であれば、被処理物７を安定して搬送しにくくなる恐れがあり、また、屈曲角度βが１６０°を超えると、被処理物７に掛かるテンションが小さくなって被処理物７を安定して搬送しにくくなったり被処理物７の変形防止や反り防止の効果が得にくくなる恐れがある。尚、被処理物７の屈曲角度βは図１に示すように、ワーク台５１を挟んで両側に位置する被処理物７のプラズマ処理前の部分とプラズマ処理後の部分とのなす角度（小さい方の角度）である。そして、屈曲角度βが２０〜１６０°となるように、送りローラ５５と巻き取りローラ５６の間隔やワーク台５１に対する送りローラ５５と巻き取りローラ５６の高さ位置を調整するようにする。
【００４２】
図４に本発明の実施の形態を示す。このプラズマ処理システムは、図１に示すプラズマ処理装置Ａの外側電極１と内側電極３の代わりに、高圧電極６３と接地電極６４を用いるようにしたものであり、その他の構成は上記の参考例とほぼ同様に形成されている。すなわち、上面がガス導入口９０として開口された反応管２の外周に高圧電極６３と接地電極６４を接触させて設けると共に高圧電極６３と接地電極６４を上下に対向させて配置することによってプラズマ処理装置Ａが形成されており、反応管２の内部において高圧電極６３と接地電極６４の間に放電空間２２が形成されている。反応管２を形成する材料は上記と同様である。
【００４３】
高圧電極６３と接地電極６４は、その冷却効率を高くするために熱伝導性の高い金属材料、例えば、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス（ＳＵＳ３０４など）などで形成されており、図５に示すように両電極６３、６４は同形であって、環状（リング状）に形成されている。高圧電極６３と接地電極６４の略中央部には上下に貫通する挿着孔１０が形成されており、挿着孔１０の孔径は反応管２の外径とほぼ同一に形成されている。また、高圧電極６３と接地電極６４の内部は冷媒が流通可能な流通部１１として形成されており、高圧電極６３と接地電極６４の外周面には流通部１１と連通する供給管１２と排出管１３が突設されている。
【００４４】
高圧電極６３と接地電極６４の内周面（挿着孔１０を構成する面）は反応管２と接触する当接面１４として形成されており、当接面１４の算術平均粗さで表した表面粗度は１０〜１０００μｍに設定されている。このように当接面１４の表面粗度を１０〜１０００μｍに設定することによって、放電空間２２における放電の均一化を図ることができる。
【００４５】
そして、反応管２を挿着孔１０に差し込むことによって、高圧電極６３と接地電極６４を反応管２の外周に取り付けると共に高圧電極６３と接地電極６４の内周面の当接面１４を反応管２の外周面に接触させるように配置する。また、高圧電極６３は交流電界を発生させる電源１５と接続されると共に接地電極６４は接地される。接地電極６４は高圧電極６３の下側で集束部２０の上側に位置するように、すなわち、吹き出し口２１と高圧電極６３の間に位置するように配置される。このことで、接地電極６４が高圧電極６３よりも被処理物７に近くに位置することになり、すなわち、高圧電極６３が接地電極６４よりも被処理物７から遠くに位置することになり、高圧電極６３から被処理物７にアーク放電が飛びにくくなって、アーク放電による被処理物７の破損を防止することができるものである。
【００４６】
高圧電極６３と接地電極６４の間隔Ｌ（高圧電極６３の下端と接地電極６４の上端の間隔Ｌ）は３〜２０ｍｍに設定するのが好ましい。高圧電極６３と接地電極６４の間隔Ｌが３ｍｍ未満であれば、反応管２の外部で高圧電極６３と接地電極６４の間で短絡が起こって放電空間２２で放電が起こらなくなる恐れがあり、しかも、放電空間２２が狭くなって、効率よくプラズマジェット６５を生成することが難しくなる恐れがある。また、高圧電極６３と接地電極６４の間隔Ｌが２０ｍｍを超えると、放電空間２２で放電が起こりにくくなって、効率よくプラズマジェット６５を生成することが難しくなる恐れがある。
【００４７】
また、反応管２の内部には体積減少具８が設けられている。体積減少具８の下部は放電空間２２内に位置しており、体積減少具８で放電空間２２の体積が図１のものよりも減少している。このように放電空間２２の体積を減少させるための体積減少具８を設けることによって、放電空間２２における単位体積あたりの投入電力（交流電界）を増加させることができ、プラズマジェット６５の生成の効率を向上させることができるものである。
【００４８】
体積減少具８は中身が詰まった棒体で形成してもよいが、図６に示すように、冷媒で冷却可能な二重管構造に形成するのが好ましい。二重管構造の体積減少具８は円筒状の冷却管７１と導入管７２から構成されており、冷却管７１の内周面と導入管７２の外周面の間が冷媒の通る冷媒流路７３として形成されている。そして矢印▲４▼で示すように、導入管７２の上端開口から導入管７２内に冷媒を供給すると共に、導入管７２内の冷媒を導入管７２の下端開口から吐出して冷媒流路７３に冷媒を供給し、矢印▲５▼で示すように、冷媒流路７３内の冷媒を冷却管７１の上部に突設した導出管７４から排出するようにして冷媒を流通させることによって、体積減少具８を冷却することができる。
【００４９】
そしてこのように体積減少具８を冷却することによって、体積減少具８の熱による劣化を低減することができ、体積減少具８の長寿命化を図ることができるものであり、しかも、体積減少具８の周囲の放電空間２２で生成されるプラズマ５の温度を低下させることができ、被処理物７の熱によるダメージを少なくすることができるものである。
【００５０】
体積減少具８（特に、冷却管７１）は反応管２と同様の絶縁材料で形成するのが好ましく、このことで体積減少具８からスパッタリングや腐食により不純物が生じないようにすることができ、長期間の使用であっても被処理物７が不純物より汚染されないようにすることができるものである。また、体積減少具８はステンレス鋼等の金属材料で形成することもできるが、この場合、体積減少具８（特に、冷却管７１）の表面は、絶縁材料で保護膜でコーティングするのが好ましい。
【００５１】
この保護膜に使用する絶縁材料としては、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を例示することができる。さらに、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（チタニアでＴｉＯ２）、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ、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）などの誘電体材質のものを例示することができる。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。
【００５２】
また、保護膜を形成するにあたっては、絶縁材料で円筒体（セラミック管やガラス管）を形成し、これの内側に体積減少具８を挿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、体積減少具８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、体積減少具８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）により体積減少具８の表面を保護膜でコーティングすることもでき、これらの方法を採用することによって、極めて緻密で平滑な吸着性の乏しい保護膜で体積減少具８の表面をコーティングすることができ、放電の安定化をより促進することができる。現実的な処理時間及びコストを考慮すると、上記の溶射法を用いるのが好ましい。
【００５３】
また、保護膜の厚みは１０〜５００μｍに設定するのが好ましい。保護膜の厚みが１０μｍ未満であれば、体積減少具８の劣化防止の効果が小さく、体積減少具８の長寿命化を図りにくくなる恐れがあり、保護膜の厚みが５００μｍを超えても体積減少具８の劣化防止の効果は大きく向上せず、保護膜に使用する絶縁材料の消費量が無駄に多くなって経済的に不利になる恐れがある。
【００５４】
また、体積減少具８の表面と保護膜の間には、ニッケル、クロム、アルミニウム、イットリウムを含む合金膜で形成されるアンダーコートを介在させるのが好ましい。アンダーコートは合金の溶射により形成することができ、具体的な合金としては、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙなどを例示することができる。体積減少具８は室温と高温のプラズマ下の繰り返しによる熱応力負荷環境に置かれることになり、この熱応力で保護膜が剥離してしまう恐れがある。そこで、保護膜にかかる熱応力負荷の衝撃を緩和させるためにアンダーコートを設けるようにする。金属である体積減少具８と合金であるアンダーコートと絶縁材料である保護膜の熱膨張率の関係は、金属の膨張率＞合金の膨張率＞絶縁材料の膨張率となり、体積減少具８の熱による伸縮がアンダーコートの介在によって保護膜に伝わりにくくなり、このことで、保護膜が剥離しにくくなって体積減少具８の長寿命化を図ることができるものである。
【００５５】
また、保護膜には封孔処理を施すのが好ましい。封孔処理は保護膜の欠陥部分を埋める処理であって、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの誘電体を含む溶液に浸漬して行う。この封孔処理を行うことによって、高圧電極６３と金属製の体積減少具８の間でアーク放電を起こりにくくすることができ、プラズマジェット６５の加熱による体積減少具８の劣化を防止して体積減少具８の長寿命化を図ることができるものである。
【００５６】
体積減少具８は反応管２の中心を上下に貫くように配置されている。つまり、反応管２の長手方向（上下方向）に長い中心線と体積減少具８の長手方向（上下方向）に長い中心線とがほぼ合致するように、反応管２と体積減少具８はほぼ同軸（同心円状）に配置されている。このように反応管２と体積減少具８をほぼ同軸に配置することによって、反応管２の内周面と体積減少具８の外周面の間に形成される放電空間２２の体積を均一化することができ、放電空間２２における交流電界の密度が均一化されて、プラズマジェット６５を効率よく生成することができるものであり、しかも、生成されるプラズマジェット６５が均質化されて高品質のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００５７】
上記のように形成されるプラズマ処理装置Ａでプラズマを発生させるにあたっては、まず、矢印▲１▼で示すようにガス導入口９０から反応管２の内部にプラズマ生成用ガスを上から下に向かって流して導入すると共に高圧電極６３に電源１５から高周波電圧を印加して、高圧電極６３と接地電極６４の間の放電空間２２に高周波の交流電界を印加する。この交流電界の印加により大気圧下で放電空間２２にグロー放電を発生させ、グロー放電でプラズマ生成用ガスをプラズマ化する。そして、このように生成されたプラズマ活性種を含むプラズマは吹き出し口２１からプラズマジェット６５として吹き出されるのである。尚、プラズマ生成用ガスの種類や印加電力や印加される交流の周波数などのプラズマ生成の際の条件は上記と同様に設定することができる。
【００５８】
また上記のようにプラズマジェット６５を発生させている間、高圧電極６３と接地電極６４は冷媒により冷却されている。つまり、矢印▲２▼で示すように供給管１２を通じて高圧電極６３と接地電極６４の内部の流通部１１に冷媒を供給することによって、高圧電極６３と接地電極６４が冷却される。流通部１１に供給された冷媒は、矢印▲３▼で示すように排出管１３を通じて排出される。そして、高圧電極６３と接地電極６４を冷媒により冷却するので、大気圧下で周波数の高い交流でプラズマを生成しても、高圧電極６３と接地電極６４の両方の温度上昇をより抑えることができ、よってプラズマジェット６５の温度（ガス温度）がより高くならないようにすることができて被処理物７の熱的損傷をより少なくすることができるものである。また高圧電極６３と接地電極６４の両方を冷却することによって、放電空間２２の局所的な加熱をより防ぐことができ、より均質なグロー放電を生成してストリーマー放電の生成を抑えることができて被処理物７のストリーマー放電による損傷をより少なくすることができるものである。これは、高圧電極６３と接地電極６４の両方を冷却することによって、高圧電極６３と接地電極６４の両方からの部分的な電子の放出が抑えられるためであると考えられる。
【００５９】
そしてこのプラズマ処理装置Ａは、放電空間２２に交流電界を印加するための高圧電極６３と接地電極６４の両方を反応管２の外側に設けるので、高圧電極６３と接地電極６４の両方がプラズマジェット６５に直接曝されることが無くなって、プラズマジェット６５によりスパッタリングを受けないようにすることができると共に反応ガスにより腐食されないようにすることができ、高圧電極６３と接地電極６４がダメージを受けなくなって寿命を長くすることができるものである。しかも、スパッタリングや腐食により不純物が生じないので、長期間の使用であっても被処理物７が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【００６０】
また、高圧電極６３と接地電極６４をプラズマ生成用ガスの導入方向と略平行に並ぶように、すなわち、高圧電極６３と接地電極６４を上下に並べて対向させて配置するので、放電空間２２に生成される交流電界の方向とプラズマ生成用ガス及びプラズマジェット６５の流れ方向とをほぼ一致させることができ、プラズマジェット６５の活性種を効率よく生成することができるものであり、しかも、高圧電極６３と接地電極６４の間隔Ｌを変えることによって、放電空間２２の大きさを簡単に変えることができ、プラズマジェット６５の生成量を容易に調整することができるものである。
【００６１】
また、高圧電極６３と接地電極６４が対向する方向（高圧電極６３と接地電極６４が並ぶ上下方向）において、少なくとも一部の電気力線が反応管２の内面に沿って形成されるので、図１に示す実施の形態のように、全ての電気力線が反応管２の内面の垂直方向に形成される場合に比べて反応管２の劣化が小さくなり、反応管２の内面からその構成物質が飛び出しにくくなって被処理物７が不純物により汚染されるのを少なくすることができる。
【００６２】
そして、このように形成されるプラズマ処理装置Ａの下方に上記の参考例と同様に冷却手段５０と搬送手段５３を配設することによって、図４に示すようなプラズマ処理システムを形成することができる。このプラズマ処理システムは図１に示す参考例と同様にして長尺のフィルム状の被処理物７にプラズマ処理を施すことができ、また、図１に示す参考例と同様の効果を奏するものである。
【００６３】
図７に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理システムのプラズマ処理装置Ａとしては図１又は図４に示すものを用いることができる。また、冷却手段５０は冷却気体と冷却気体を吹き出す吹き出し管８０とから構成されている。冷却気体としては３５℃程度の冷却空気や窒素ガスなどのガスを用いることができる。吹き出し管８０はプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１よりも下側で上下方向に傾けて配設されており、吹き出し口２１側に向く吹き出し管８０の上端部の開口は噴出口８１として形成されている。
【００６４】
そして、このように形成されるプラズマ処理システムを用いて被処理物７にプラズマ処理を施すにあたっては、次のようにして行う。まず、プラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の下側に被処理物７を配置する。次に、上述のようにプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１からプラズマジェット６５を吹き出して被処理物７の上面に供給すると共に吹き出し管８０を流通させて冷却気体を噴出口８１から吹き出して被処理物７の下面に供給する。このようにして被処理物７を冷却気体で冷却しながらプラズマ処理することができるのである。尚、この実施の形態は被処理物７としてフィルム状でないものが好ましく、ＢＧＡ用回路基板などの剛性があり平板状のものを被処理物７とするのが好ましい。
【００６５】
この実施の形態では、吹き出し管８０からの冷却気体の吹き出し方を間欠的、連続的、瞬間的などに変えることによって、被処理物７の冷却の仕方を間欠的、連続的、瞬間的などに容易に変えることができ、被処理物７の種類などに応じたプラズマ処理が行いやすくなるものである。
【００６６】
図８に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理システムのプラズマ処理装置Ａとしては図１又は図４に示すものを用いることができる。また、冷却手段５０としては電気的冷却器８２を用いることができる。電気的冷却器８２は電源ユニット８３からの通電により吸熱するペルチェ素子を備えたものを例示することができ、さらに具体的には、電気的冷却器８２として電子冷熱方式のプレート方式のクリーニングプレート（コマツエレクトロニクス製のＣＵ−ＸＸ）と電源ユニット８３（コマツエレクトロニクス製のＭＲ−２０１５）を例示することができる。この電気的冷却器８２はプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の下側に配設されている。
【００６７】
そして、このように形成されるプラズマ処理システムを用いて被処理物７にプラズマ処理を施すにあたっては、次のようにして行う。まず、電気的冷却器８２の上に被処理物７を載置してプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の下側に被処理物７を配置する。次に、上述のようにプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１からプラズマジェット６５を吹き出して被処理物７の上面に供給すると共に電気的冷却器８２に通電する。このようにして被処理物７を電気的冷却器８２で冷却しながらプラズマ処理することができるのである。尚、この実施の形態は被処理物７としてフィルム状でないものが好ましく、ＢＧＡ用回路基板などの剛性があり平板状のものを被処理物７とするのが好ましい。
【００６８】
この実施の形態では、上記の実施の形態のように冷媒を用いないので、冷媒の漏れなどが発生する恐れがなく、また、冷却手段５０の取り扱いが簡単となり、プラズマ処理が行いやすくなるものである。
【００６９】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００７０】
（参考例１）
図１に示すプラズマ処理システム用いてプラズマ処理を行った。外側電極１としては図２に示す構造のもので銅製の円管物を用い、これを反応管２の外周に挿着した。反応管２に密着させた外側電極１の内面は粗度Ｒａが１００μｍになるようにサンドブラストで加工されていた。反応管２としては外径が１６ｍｍ、内径が１３ｍｍ、テーパー角が２０°の石英製の円管を用いた。内側電極３としては電極本体管２５と供給管２６で構成される二重管であって、ともにステンレス製のものを用いた。外側電極１と内側電極３を冷却する冷媒としてはパーフルオロカーボン溶液（不凍液）を用いた。
【００７１】
冷却手段５０のワーク台５１及び返送管５４はφ５０ｍｍ、肉厚２ｍｍの管状のステンレス鋼管（ＳＵＳ３０４管）で形成し、ワーク台５１及び返送管５４で略ロ字状の流路６１を形成した。この流路６１にポンプ５５で純水を冷媒として循環させた。
【００７２】
被処理物７としてはカプトンフィルム上に無電界金メッキ回路が形成された厚さ０．１μｍのフィルムＢＧＡ用の基板を用いた。プラズマ生成用ガスとしては不活性ガスであるヘリウムとアルゴンと酸素の混合気体を用い、ヘリウムの流量を１リットル／分、アルゴンの流量を３リットル／分、酸素の流量を６０ｃｃ／分と設定した。また反応管２から吹き出されるプラズマジェット６５の流速は１０ｍ／秒であった。
【００７３】
そして外側電極１と内側電極３を冷媒によって冷却しながら、内側電極３を接地し、外側電極１に高周波（周波数が１３．５６ＭＨｚ、印加電力が２５０Ｗ）を印加することによってプラズマを生成し、吹き出し口２１から吹き出されるプラズマジェット６５にて上記被処理物７の回路のクリーニング処理（プラズマ処理）を行った。この時、被処理物７の搬送速度を３０ｍｍ／秒とし、冷却手段５０により被処理物７を冷却しながらクリーニング処理を行った。
【００７４】
この結果、被処理物７の回路のワイヤボンディング強度がプラズマ処理前で５．０ｇであったのに対して、プラズマ処理後は８．０ｇに向上した。また、被処理物７に反りや変色などの熱的ダメージは生じなかった。
【００７５】
（比較例１）
被処理物７を冷却しなかった以外は、参考例１と同様にして被処理物７の回路のクリーニング処理を行った。
【００７６】
この結果、被処理物７の回路のワイヤボンディング強度がプラズマ処理前で５．０ｇであったのに対して、プラズマ処理後は３．０ｇに減少した。また、被処理物７に反りが生じた。
【００７７】
（実施例２）
図４に示すプラズマ処理システム用いてプラズマ処理を行った。反応管２としては石英ガラス管を用い、外径を１６ｍｍ、内径を１３ｍｍに形成した。また、テーパー角は２０°とした。高圧電極６３と接地電極６４は銅製であって、接触面１４の算術平均粗さは１００μｍに形成した。また、高圧電極６３と接地電極６４を冷却する冷媒としては純水を用いた。さらに、反応管２の内部には体積減少具８として外径が８ｍｍの石英管を挿入して設けた。この体積減少具８は図６に示すような二重管構造を有するものであり、プラズマ処理中に純水を冷媒として用いて冷却した。
【００７８】
冷却手段５０の電気的冷却器８２としてはコマツエレクトロニクス製のクリーニングプレート（ＣＵ−ＸＸ）を用い、電源ユニット８３としてはコマツエレクトロニクス製のＭＲ−２０１５を用いた。
【００７９】
被処理物７としては、アルミナ基板に銀パラジウムペーストをスクリーン印刷し、これを焼き付けしてボンディングパッド部を含む回路を形成したものを使用した。プラズマ生成用ガスはヘリウムを１リットル／ｍｉｎ、アルゴンを１リットル／ｍｉｎの割合で混合して流して反応管２に供給した。
【００８０】
そして放電空間２２に１００Ｗで２００ＭＨｚの高周波電界を印加してプラズマを発生させ、これを吹き出し口２１からプラズマジェット６５としてに吹き出し、電気的冷却器８２に載置された被処理物７の表面に３秒間供給し、被処理物７を電気的冷却器８２で冷却しながらプラズマ処理（被処理物７のボンディングパッド部の表面の改質処理及びクリーニング処理）を行った。尚、電気的冷却器８２の設定温度は２０℃とした。
【００８１】
この結果、被処理物７のボンディングパッド部のワイヤボンディング強度がプラズマ処理前で５．１ｇであったのに対して、プラズマ処理後は８．５ｇに向上した。また、被処理物７の銀／エポキシ部分の変色は見られなかった。
【００８２】
（比較例２）
被処理物７を冷却しなかった以外は、実施例２と同様にして被処理物７の回路のクリーニング処理を行った。
【００８３】
この結果、被処理物７の回路のワイヤボンディング強度がプラズマ処理前で５．１ｇであったのに対して、プラズマ処理後は６．５ｇに向上にした。また、被処理物７の銀／エポキシ部分に一部変色が見られた。
【００８４】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、大気圧下で生成したプラズマを被処理物に供給して被処理物にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理システムであって、プラズマ処理中に被処理物を冷却するための冷却手段を備えるので、冷却手段で冷却しながら被処理物にプラズマ処理を施すことができ、プラズマ処理による被処理物の変形や反りなどの熱的ダメージを低減することができるものである。
【００８５】
また本発明の請求項１の発明は、円管のワーク台とワーク台を流れる冷媒とで冷却手段を形成し、フィルム状の被処理物を接触させるための接触部をワーク台の外面に形成するので、ペルチェ素子などを用いた電気的な冷却手段よりも安価に形成することができるというメリットがあり、また、冷媒の循環により連続的で安定した被処理物の冷却が可能となり、ワーク台の温度が制御し易いものである。
【００８６】
また本発明の請求項２の発明は、ワーク台を支点として長尺の被処理物を屈曲させながらワーク台を挟んで一方側から他方側に被処理物を搬送するための搬送手段を具備するので、被処理物にテンションを掛けながらプラズマ処理を施すことができ、冷却手段であるワーク台の接触部と被処理物の密着性が高まって被処理物が効率よく冷却されると共に被処理物７がテンションにより曲がらないように延ばされることになって、被処理物に変形や反りがより生じにくくなるものである。
【００８７】
また本発明の請求項３の発明は、被処理物の屈曲角度を２０〜１６０°にするので、被処理物７に変形や反りがより生じにくくなると共に安定的な生産性を確保することができるものである。
【００８８】
本発明の請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理システムを用いて被処理物のプラズマ処理を行うので、冷却手段で冷却しながら被処理物にプラズマ処理を施すことができ、プラズマ処理による被処理物の変形や反りなどの熱的ダメージを低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例の一例を示す断面図である。
【図２】 同上の外側電極を示す斜視図である。
【図３】 同上の冷却手段と搬送手段の一例を示す一部断面の斜視図である。
【図４】 本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図５】 同上の高圧電極と接地電極を示す斜視図である。
【図６】 同上の体積減少具を示す断面図である。
【図７】 同上の他例を示す概略図である。
【図８】 同上の他例を示す概略図である。
【符号の説明】
２ 反応管
７ 被処理物
８ 体積減少具
２１ 吹き出し口
２２ 放電空間
５０ 冷却手段
５１ ワーク台
５２ 接触部
５３ 搬送手段
６３ 高圧電極
６４ 接地電極
β 屈曲角度
【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、表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズマを発生させるためのプラズマ処理システム、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、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応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被処理物にプラズマジェットを供給して被処理物にプラズマ処理を施すことが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラズマジェットは高温であるために、被処理物に反りや変形や変色などの熱的ダメージが生じるという問題があった。特に、被処理物がフィルムＢＧＡ(Ball Grid Array)、テープＢＧＡ、ＴＡＢ(Tape Automated Bonding)、フィルムＣＳＰ(Chip Size Package)などの基板、すなわち、カプトンやポリイミドなどの合成樹脂製でフィルム（テープ）状に形成されたものであると、上記のような熱的ダメージが特に問題になるものであった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、被処理物の熱的ダメージを低減することができるプラズマ処理システム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。
【０００５】
【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システムは、大気圧下で生成したプラズマを被処理物７に供給して被処理物７にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理システムであって、プラズマ処理中に被処理物７を冷却するための冷却手段５０を備え、円管のワーク台５１とワーク台５１を流れる冷媒とで前記冷却手段５０を形成し、フィルム状の被処理物７を接触させるための接触部５２をワーク台５１の外面に形成し、反応管２の外周に高圧電極６３と接地電極６４とを上下に対向させて配置すると共に反応管２の内部において高圧電極６３と接地電極６４の間に放電空間２２を形成し、放電空間２２の体積を減少させるための体積減少具８を反応管２の内部に設け、高圧電極６３と接地電極６４の間に電圧を印加することにより放電空間２２で発生したプラズマを反応管２から吹き出すための吹き出し口２１を前記ワーク台５１の接触部５２の上方に設けて成ることを特徴とするものである。
【０００７】
また本発明の請求項２に係るプラズマ処理システムは、請求項１の構成に加えて、ワーク台５１を支点として長尺の被処理物７を屈曲させながらワーク台５１を挟んで一方側から他方側に被処理物７を搬送するための搬送手段５３を具備して成ることを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明の請求項３に係るプラズマ処理システムは、請求項２の構成に加えて、被処理物７の屈曲角度βを２０〜１６０°にして成ることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項４に係るプラズマ処理方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理システムを用いて被処理物７のプラズマ処理を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１にプラズマ処理システムの参考例を示す。このプラズマ処理システムは、プラズマ処理装置Ａ、冷却手段５０、搬送手段５３などを備えて形成されている。また、プラズマ処理装置Ａは反応管２、外側電極１、内側電極３などを備えて形成されている。反応管２は絶縁性材料（誘電体材料）で円筒状に形成されるものであって、その下端には直径が下側ほど小さくなるように絞り込まれたテーパー構造の集束部２０が形成されていると共に、反応管２の下端面である集束部２０の下面には吹き出し口２１が設けられている。このように集束部２０を設けないで吹き出し口２１の口径を反応管２の直径とほぼ同じに形成した場合、吹き出し口２１から吹き出されるプラズマジェット６５の流速を上げようとすると、後述の外側電極１と内側電極３の間隔を小さくして放電空間２２の体積を小さくしなければならず、このために外側電極１と内側電極３の冷却が難しくなるが、本発明のように反応管２よりも直径が絞り込まれた集束部２０を設けることによって、放電空間２２の体積を小さくすることなくプラズマジェット６５の流速を上げることができ、被処理物７のプラズマ処理を効率よく行うことができる。被処理物７の表面のクリーニングに適したプラズマジェット６５の流速を得るためには、集束部２０の外周面と集束部２０以外の反応管２の外周面との間に形成されるテーパー角αが１０〜３０°であることが好ましい。
【００１２】
吹き出し口２１の開口面積は、直径が０．１〜５ｍｍの真円の面積に相当する大きさに形成されている。吹き出し口２１の開口面積が上記の範囲よりも小さすぎると、吹き出されるプラズマジェット６５の処理範囲が小さくなりすぎて、被処理物７のプラズマ処理に長時間を要することになり、逆に、吹き出し口２１の開口面積が上記の範囲よりも大きすぎると、吹き出されるプラズマジェット６５の処理範囲が大きくなりすぎて、被処理物７に局所的なプラズマ処理を施すことができなくなる恐れがある。
【００１３】
また反応管２の上部にはガス導入管７０が突設されている。反応管２を形成する絶縁性材料の誘電率は放電空間２２の低温化の重要な要素であって、誘電率が２０００以下の絶縁性材料を用いるのが好ましい。反応管２の絶縁性材料の誘電率が２０００を超えると、外側電極１と内側電極３の空間に印加される電圧が大きくなる代わりに、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２でのプラズマの温度（ガス温度）が上昇する恐れがある。反応管２の絶縁性材料の誘電率の下限値は特に限定されないが、２であり、これよりも小さいと、放電を維持するために、外側電極１と内側電極３の間に印加する交流の電圧を大きくしなければならず、このため、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２での電力消費量が大きくなって放電空間２２でのプラズマの温度が上昇する恐れがある。
【００１４】
反応管２を形成する絶縁性材料として具体的には、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を例示することができる。またマグネシア（ＭｇＯ）単体あるいはマグネシアを含む絶縁性材料で反応管２を形成することもでき、このことでグロー放電の安定化を図ることができる。これは、マグネシアは二次電子放出係数が高いので、プラズマ中のイオンが反応管２の表面（内面）に衝突した場合、反応管２の表面から二次電子が多量に放出されることになり、この二次電子が反応管２の表面に形成されたシースで加速されてプラズマ生成用ガスを電離することになり、この結果、放電の安定化が保たれると推察される。
【００１５】
集束部２０の上側部分において反応管２の外周には金属製の外側電極１が全周に亘って設けられている。外側電極１の金属材料としては熱伝導性の高いものであることが好ましく、このことで外側電極１の放熱性が向上して放電の均一化を図ることができる。具体的には外側電極１の金属材料として、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレスなどを用いることができる。また外側電極１は、図２に示すように、筒状の外壁３０の内側に筒状の内壁３１を形成すると共に外壁３０と内壁３１の間に上下が閉塞された流通路３２を形成し、外壁３０の外面の上部に流通路３２と連通する流入管３４を設けると共に流入管３４の反対側の位置において外壁３０の外面の下部に流通路３２と連通する流出管３５を設けるようにして形成されている。また内壁３１の内周面をサンドブラスト処理等の加工で粗面化することによって、外側電極１の反応管２側の表面の算術平均粗さで表した粗度を１０〜１０００μｍに設定するのが好ましい。このことで、放電空間２２における放電の均一化を図ることができる。これはミクロ的に見た場合に、非常に微細なマイクロディスチャージの集合体が形成され、アークへの移行が阻害されるためであると考えられる。外側電極１の表面の粗度が１０μｍ未満であれば、放電しにくくなる恐れがあり、外側電極１の表面の粗度が１０００μｍを超えると、放電の不均一化が生じる恐れがある。このように外側電極１の表面を粗面化する加工としては、サンドブラストなどの物理的手段を採用することができる。尚、表面粗さをｙ＝ｆ（ｘ）の形に表した場合の算術平均粗さＲａ（μｍ）はＪＩＳ Ｂ ０６０１で以下の式（１）で定義されている。
【００１６】
【数１】
そして内壁３１の内周面を反応管２の外周に接触させるようにして外側電極１は反応管２の外側に挿着されている。
【００１８】
反応管２の内部には反応管２の中心部を上下に貫くように内側電極（中心電極）３が配設されている。この内側電極３は電極本体管２５と供給管２６から構成される二重管で形成されている。電極本体管２５は上下面が閉口する中空の棒状に形成されるものであって、反応管２よりも上側に突出する箇所には排出管部２７が設けられている。電極本体管２５よりも小径に形成される供給管２６は、電極本体管２５の中心部を貫くように電極本体管２５の下部から電極本体管２５の上側に突出するまでに設けられており、電極本体管２５の上側に突出する部分は供給部２８として形成されている。そして内側電極３の内部において電極本体管２５と供給管２６の間には、排出管部２７と連通する流路部２９として形成されている。これら電極本体管２５と供給管２６は外側電極１と同様の金属材料で形成されることが好ましく、また電極本体管２５の外面は外側電極１と同様に粗面化されているのが好ましい。
【００１９】
内側電極３の電極本体管２５の直径（外径）は１〜２０ｍｍに設定するのが好ましい。電極本体管２５の直径が１ｍｍ未満であれば、放電空間２２の面する内側電極３の表面積が小さくなり過ぎて放電が起こりにくくなり、プラズマを充分に生成することができなくなる恐れがあり、電極本体管２５の直径が２０ｍｍを超えると、相対的に反応管２や外側電極１を大きくしなければならず、装置が大型化する恐れがある。
【００２０】
放電空間２２における放電の安定化のために、内側電極３の電極本体管２５の表面は絶縁性材料（誘電体材料）の被膜でコーティングされていることが好ましい。またこのコーティングで用いる絶縁性材料の誘電率は２０００以下であることが好ましく、絶縁性材料の誘電率が２０００を超えると、外側電極１と内側電極３の空間に印加される電圧が大きくなる代わりに、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２でのプラズマの温度（ガス温度）が上昇する恐れがある。絶縁性材料の誘電率の下限値は特に限定されないが、２であり、これよりも小さいと、放電を維持するために、外側電極１と内側電極３の間に印加する交流の電圧を大きくしなければならず、このため、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２での電力消費量が大きくなって放電空間２２でのプラズマの温度が上昇する恐れがある。
【００２１】
内側電極３の電極本体管２５のコーティングに用いる絶縁性材料として具体的には、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を例示することができる。さらに、アルミナ、チタニア、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ、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）などの誘電体材質のものを例示することができる。またマグネシア（ＭｇＯ）単体あるいはマグネシアを含む絶縁性材料を用いることもでき、このことでグロー放電の安定化を図ることができる。これは、マグネシアは二次電子放出係数が高いので、プラズマ中のイオンが内側電極３の表面のコーティングに衝突した場合、コーティングの表面から二次電子が多量に放出されることになり、この二次電子がコーティングの表面に形成されたシースで加速されてプラズマ生成用ガスを電離することになり、この結果、放電の安定化が保たれると推察される。このようなマグネシアを含む絶縁性材料としては、例えば、アルミナ等のセラミック粉末の中に微量（０．０１〜５ｖｏｌ％）のマグネシアを添加して焼結した焼結体、及び石英などのガラス質の表面にＣＶＤ等でＭｇＯ膜を形成したものなどを挙げることができる。
【００２２】
また内側電極３の電極本体管２５の表面にコーティングするにあたっては、絶縁性材料で円筒体（セラミック管やガラス管）を形成し、これの内側に内側電極３を挿着して密着させる方法、及びアルミナ、チタン酸バリウム、ＰＺＴなどの粉末をプラズマ中で分散させ、内側電極３の電極本体管２５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、内側電極３の電極本体管２５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）により内側電極３の電極本体管２５の表面を絶縁性材料でコーティングすることもでき、これらの方法を採用することによって、極めて緻密で平滑な吸着性の乏しい絶縁性材料の被膜で内側電極３の表面をコーティングすることができ、放電の安定化をより促進することができる。
【００２３】
このように形成される内側電極３は集束部２０の上側から反応管２の上側に突出するまでに設けられており、反応管２の内部において複数個の支持具２４にて支持されている。そして反応管２の内部において、外側電極１と内側電極３の間の空間が放電空間２２として内側電極３を囲うように形成されている。上記の放電空間２２の下端から吹き出し口２１までの距離、すなわち外側電極１や内側電極３の下端から吹き出し口２１までの距離であって、集束部２０の高さ寸法は、２０ｍｍ以下に設定するのが好ましい。この距離が２０ｍｍを超えると、活性の高い生きたプラズマ活性種（ラジカルやイオンなど）を消滅させる前に、プラズマジェット６５を被処理物７に吹き付けることができなくなって、被処理物７に対するプラズマ処理の能力が低下する恐れがある。従って、放電空間２２の下端から吹き出し口２１までの距離を２０ｍｍ以下にすることによって、活性の高い生きたプラズマ活性種を消滅させる前に、吹き出し口２１からプラズマジェット６５を吹き出して被処理物７に吹き付けることができ、被処理物７のプラズマ処理を高めることができる。放電空間２２の下端から吹き出し口２１までの距離は小さいほど好ましいので、下限は０である。
【００２４】
また外側電極１の内面と内側電極３の外面の間の距離（放電空間２２の幅寸法）は１〜１０ｍｍに設定するのが好ましい。この距離が１ｍｍ未満であれば、外側電極１と内側電極３の距離が近すぎて安定な放電を得ることができなくなる恐れがあり、この距離が１０ｍｍを超えると、外側電極１と内側電極３の距離が遠すぎて印加電力を大きくしなければならず、外側電極１や内側電極３の温度が上昇して安定な放電を得ることができなくなる恐れがある。
【００２５】
上記の外側電極１や内側電極３を冷却するための冷媒、及び後述の冷却手段として用いる冷媒は流体であって、イオン交換水や純水を使用することができるが、０℃で不凍性を有し、且つ電気絶縁性及び不燃性や化学安定性を有する液体であることが好ましく、冷媒の電気絶縁性能は０．１ｍｍ間隔での耐電圧が１０ｋＶ以上であることが好ましい。この範囲の絶縁性を有する冷媒を用いる理由は、高電圧が印加される電極からの漏電を防止するためである。このような性質を有する冷媒としては、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル等を例示することができ、また純水にエチレングリコールを５〜６０重量％添加した混合液であってもよい。
【００２６】
上記の内側電極３を冷媒によって冷却するにあたっては、供給部２８の上端の開口から冷媒を供給管２６に供給する（矢印▲２▼）と共に、供給管２６の下端の開口から冷媒を内側電極３の内部の流路部２９に流入し、冷媒を流路部２９に充満させるようにして行うことができる。また流路部２９に充満させた冷媒は内側電極３の温度上昇により温度が高くなり冷却能力が低下してくるが、この冷却能力が低下した冷媒は排出管部２７を通じて流路部２９から排出し（矢印▲３▼）、これと同時に供給管２６を通じて冷却能力の高い冷媒を新たに流路部２９に導入するようにする。流路部２９から排出された冷却能力の低下した冷媒は冷凍機に導入され、ここで冷却されて冷却能力の高い冷媒に戻される。冷却能力が向上した冷媒は、上記のように供給管２６を通じて流路部２９に導入される。このように冷媒を循環させることによって、内側電極３を常に冷却して所望の温度に保つことができる。上記のように内側電極３の流路部２９と冷凍機の間で循環させる循環手段としてはポンプを用いることができる。
【００２７】
また、上記の外側電極１を冷媒によって冷却するにあたっては、流入管３４を通じて冷媒を流通路３２に供給して（矢印▲４▼）、冷媒を流通路３２に充満させるようにして外側電極１の冷却を行うようにしている。また流通路３２に充満させた冷媒は外側電極１の温度上昇により温度が高くなり冷却能力が低下してくるが、この冷却能力が低下した冷媒は流出管３５を通じて流通路３２から排出し（矢印▲５▼）、これと同時に流入管３４を通じて冷却能力の高い冷媒を新たに流通路３２に導入するようにする。流通路３２から排出された冷却能力の低下した冷媒は冷凍機に導入され、ここで冷却されて冷却能力の高い冷媒に戻される。冷却能力が向上した冷媒は、上記のように流入管３４を通じて流通路３２に導入される。このように冷媒を循環させることによって、外側電極１を常に冷却して所望の温度に保つことができる。上記のように外側電極１の流通路３２と冷凍機の間で循環させる循環手段としては内側電極３の循環手段と同様にポンプを用いることができる。
【００２８】
このように外側電極１と内側電極の両方を冷媒により冷却するので、大気圧下で周波数の高い交流でプラズマを生成しても、外側電極１と内側電極３の両方の温度上昇を抑えることができ、よってプラズマの温度（ガス温度）がより高くならないようにすることができて被処理物７の熱的損傷を少なくすることができるものである。また外側電極１と内側電極３の両方を冷却することによって、放電空間２２の局所的な加熱をより防ぐことができ、より均質なグロー放電を生成してストリーマー放電の生成を抑えることができて被処理物７のストリーマー放電による損傷をより少なくすることができるものである。これは、外側電極１と内側電極３の両方を冷却することによって、外側電極１と内側電極３の両方からの部分的な電子の放出が抑えられるためであると考えられる。
【００２９】
上記のように形成されるプラズマ処理装置Ａでプラズマを発生させるにあたっては、まず、ガス導入管７０を通じて反応管２の内部にプラズマ生成用ガスを導入する（矢印▲１▼）と共に、外側電極１と内側電極３に高周波などの交流を印加し、さらにこれと同時に外側電極１と内側電極３を冷媒によって冷却する。この後、外側電極１と内側電極３の間に印加された交流電界により大気圧下で反応管２の放電空間２２でグロー放電を発生させ、グロー放電で反応管２の内部に導入されたプラズマ生成用ガスをプラズマ化する。そして、このように生成されたプラズマ活性種を含むプラズマは吹き出し口２１からプラズマジェット６５として吹き出されるのである。
【００３０】
プラズマジェット６５の温度は２５０℃以下にするのが好ましい。このような温度にするために、外側電極１及び内側電極３はその表面温度が３５０℃以下になるように冷却されるのが好ましい。内側電極３の表面温度が３５０℃を超えると、放電空間２２にストリーマー放電が生成されて、均質なグロー放電が生成されない恐れがある。尚、内側電極３の表面温度の下限値は特に設定されず、例えば０℃以下であってもよく、冷媒が凍結しない温度であればよい。そしてこのように反応管２から吹き出すプラズマジェット６５の温度を２５０℃以下に制御するために制御手段を用いるのが好ましい。制御手段は熱電対などの温度センサーとパーソナルコンピュータなどで構成される温度コントローラーから構成されるものであって、温度センサーで測定し、この測定結果に基づいて温度コントローラーで循環手段による冷媒の循環流量や冷凍機の冷却による冷媒の温度や高周波出力を制御してプラズマジェット６５の温度を２５０℃以下に制御するのである。尚、プラズマジェット６５の温度は被処理物７やプラズマ処理の種類に応じて変更し、被処理物７を処理することができる温度以上にする。
【００３１】
吹き出し口２１から吹き出されるプラズマジェット６５の流速は、２〜３０ｍ／秒に設定するのが好ましい。プラズマジェット６５の流速が２ｍ／秒未満であれば、プラズマジェット６５の処理能力が小さすぎて被処理物７をプラズマ処理するのに長時間を要することになる恐れがあり、プラズマジェット６５の流速が３０ｍ／秒を超えると、プラズマジェット６５の処理能力が大きすぎて被処理物７が破損する恐れがある。そしてプラズマジェット６５の流速が上記の範囲となるように、吹き出し口２１の口径や集束部２０の傾斜の度合いを調整して設定するのである。
【００３２】
また、外側電極１と内側電極３に印加される交流の周波数は、１ｋＨｚ〜５０ＧＨｚ、好ましくは１０ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定される。交流の周波数が１ｋＨｚ未満であれば、放電空間２２での放電を安定化させることができなくなる恐れがあり、交流の周波数が５０ＧＨｚを超えると、放電空間２２でのプラズマの温度上昇が著しくなる恐れがある。また外側電極１と内側電極３に交流を印加する場合、外側電極１と電源１５を接続し、内側電極３を接地するのが好ましく、このことで内側電極３と被処理物７の間のストリーマー放電を抑制することができる。これは、内側電極３と被処理物７の間の電位差がほとんど０になり、ストリーマー放電が生成されにくくなるためであり、特に、被処理物７に金属部分が含まれている場合はストリーマー放電の生成が著しくなるので、内側電極３を接地するのが好ましい。尚、図１のものでは内側電極３は供給管２６の供給部２８から接地されている。
【００３３】
また、外側電極１と内側電極３の間の放電空間２２に印加される印加電力は２０〜３５００Ｗ／ｃｍ３に設定するのが好ましい。放電空間２２に印加される印加電力が２０Ｗ／ｃｍ３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２２に印加される印加電力が３５００Ｗ／ｃｍ３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。尚、印加電力の密度（Ｗ／ｃｍ３）は、（印加電力／放電空間体積）で定義される。
【００３４】
プラズマ生成用ガスとしては、不活性ガス（希ガス）あるいは不活性ガスと反応ガスの混合気体を用いることができる。不活性ガスとしては、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、アルゴンやヘリウムを用いるのが好ましい。またアルゴン単独ではストリーマー放電が生成し易いので、アルゴンをヘリウムで希釈した混合ガスを用いることが好ましく、その混合比率は放電空間２２の温度とも密接に関連するが、プラズマジェット６５の温度を２５０℃以下にした場合は、アルゴンを９０重量％以下にするのが好ましい。これよりもアルゴンが多くなると、ストリーマー放電が生じ易くなる恐れがある。尚、アルゴンが多いとストリーマー放電が生じ易くなるのは、アルゴンがヘリウムに比べて準安定状態のエネルギーや寿命がヘリウムに比べて小さいためであると考えられる。
【００３５】
また上記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などを行う場合は、酸素、空気、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ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ＣＦ４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、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。反応ガスの添加量は不活性ガスに対して１０重量％以下、好ましくは０．１〜５重量％の範囲である。反応ガスの添加量が０．１重量％未満であれば、処理効果が低くなる恐れがあり、反応ガスの添加量が１０重量％を超えると、放電が不安定になる恐れがある。
【００３６】
また上記有機物の除去や無機物の還元・除去の処理は、反応ガスを用いなくても不活性ガスのみで行うことができる。つまり、被処理物７の表面の酸化やフッ素化を起こさないでも上記処理が行える。これは、プラズマ内部に存在する不活性ガスのイオンやラジカルの運動エネルギーとガス流（プラズマが吹き出す際の流れ）の運動エネルギーが合わさってプラズマが被処理物７にアタックすることによる効果であり、このアタックにより被処理物７の表面の化合物の結合エネルギーを切断して除去するためであると考えられる。
【００３７】
冷却手段５０は、ステンレス鋼管などで断面略円形の円管（円筒）で形成されるワーク台５１とワーク台５１の内部の流路６１を流れる冷媒とで形成されている。ワーク台５１はプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の下側で略水平に長く配置されており、ワーク台５１の外面の上側略半分は被処理物７の下面を接触させるための接触部５２として形成されている。この接触部５２はプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の略真下に形成されている。また、ワーク台５１に下側にはワーク台５１と同様の返送管５４がワーク台５１と略平行に配設されている。この返送管５４の一端はワーク台５１の一端と直接接続されていると共に返送管５４の他端はワーク台５１の他端とポンプ５５を介して接続されている。そして、図３に矢印で示すように、ポンプ５５により冷媒をワーク台５１と返送管５４の流路６１に流通させて循環させることによって冷媒でワーク台５１を冷却し、ワーク台５１が冷却されることによって、接触部５２に接触している被処理物７を冷却することができるのである。
【００３８】
搬送手段５３は、断面略円形の丸棒で形成される送りローラ５５と巻き取りローラ５６で構成されている。送りローラ５５はワーク台５１の長手方向（軸方向）と直交する方向の一方側に、巻き取りローラ５６はワーク台５１の長手方向と直交する方向の他方側にそれぞれ配置されている。また、送りローラ５５と巻き取りローラ５６はワーク台５１より下側で互いに対向するように略水平に配置されている。さらに、送りローラ５５と巻き取りローラ５６とワーク台５１は略平行に配置されている。また、これら送りローラ５５と巻き取りローラ５６はモーター等の駆動機（図示省略）で回転駆動自在に形成されている。
【００３９】
そして、上記のように形成されるプラズマ処理システムを用いてフィルム状で長尺の被処理物７にプラズマ処理を施すにあたっては、次のようにして行う。まず、送りローラ５５の外周に巻かれた被処理物７の端部を巻き取りローラ５６の外周に巻き付けて送りローラ５５と巻き取りローラ５６の間に被処理物７を掛架する。この時、プラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１とワーク台５１の接触部５２の間を被処理物７が通過し、且つ被処理物７の下面がワーク台５１の接触部５２に接触するように掛架する。従って、被処理物７はワーク台５１の接触部５２を支点として上下に屈曲された状態となって、被処理物７にテンションが掛かった状態となる。次に、上述のようにプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１からプラズマジェット６５を吹き出すと共に送りローラ５５と巻き取りローラ５６を回転駆動させて被処理物７を送りローラ５５から巻き取りローラ５６へと屈曲させながら（テンションを掛けながら）搬送する。そして、このように被処理物７を接触部５２に接触させながら吹き出し口２１の下側を通過するように搬送することによって、被処理物７を接触部５２で冷却することができると共に被処理物７の上面（表面）にプラズマジェット６５を供給することができ、被処理物７を冷却しながら被処理物７の上面に全長に亘ってプラズマ処理を連続的に施すことができるのである。尚、被処理物７の搬送速度や被処理物７と吹き出し口２１の間隔は、被処理物７の種類やプラズマの生成条件等によって異なるが、被処理物７の搬送速度は０．１ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒に、被処理物７と吹き出し口２１の間隔は２〜１０ｍｍにそれぞれ設定するのが好ましい。
【００４０】
上記の参考例では、プラズマ処理中に被処理物７を冷却するための冷却手段５０を備えるので、冷却手段５０で冷却しながら被処理物７にプラズマ処理を施すことができ、プラズマ処理による被処理物７の変形や反りなどの熱的ダメージを低減することができるものである。また、ワーク台５１を支点として長尺の被処理物７を屈曲させながら搬送するための搬送手段５３を具備するので、被処理物７を搬送手段５３で搬送することによって、被処理物７にテンションを掛けながらプラズマ処理を施すことができ、冷却手段５０であるワーク台５１の接触部５２と被処理物７の密着性が高まって被処理物７が効率よく冷却されると共に被処理物７がテンションにより曲がらないように延ばされることになって、被処理物７に変形や反りがより生じにくくなるものであり、しかも、送りローラ５５と巻き取りローラ５６の間で被処理物７が弛まないように搬送することができるものである。そして、このようにして被処理物７の熱的ダメージが低減されることによって、例えば、被処理物７のワイヤボンディング性が向上するのである。尚、一般的に上記のような冷媒を用いた冷却手段５０は、ペルチェ素子などを用いた電気的な冷却手段よりも安価に形成することができるというメリットもある。また、上記のような冷媒を用いた冷却手段５０は冷媒の循環により連続的で安定した被処理物７の冷却が可能となり、ワーク台５１の温度が制御し易いものである。
【００４１】
被処理物７の屈曲角度βは２０〜１６０°に設定するのが好ましく、このことで、被処理物７に変形や反りがより生じにくくなると共に安定的な生産性を確保することができるものである。屈曲角度βが２０°未満であれば、被処理物７を安定して搬送しにくくなる恐れがあり、また、屈曲角度βが１６０°を超えると、被処理物７に掛かるテンションが小さくなって被処理物７を安定して搬送しにくくなったり被処理物７の変形防止や反り防止の効果が得にくくなる恐れがある。尚、被処理物７の屈曲角度βは図１に示すように、ワーク台５１を挟んで両側に位置する被処理物７のプラズマ処理前の部分とプラズマ処理後の部分とのなす角度（小さい方の角度）である。そして、屈曲角度βが２０〜１６０°となるように、送りローラ５５と巻き取りローラ５６の間隔やワーク台５１に対する送りローラ５５と巻き取りローラ５６の高さ位置を調整するようにする。
【００４２】
図４に本発明の実施の形態を示す。このプラズマ処理システムは、図１に示すプラズマ処理装置Ａの外側電極１と内側電極３の代わりに、高圧電極６３と接地電極６４を用いるようにしたものであり、その他の構成は上記の参考例とほぼ同様に形成されている。すなわち、上面がガス導入口９０として開口された反応管２の外周に高圧電極６３と接地電極６４を接触させて設けると共に高圧電極６３と接地電極６４を上下に対向させて配置することによってプラズマ処理装置Ａが形成されており、反応管２の内部において高圧電極６３と接地電極６４の間に放電空間２２が形成されている。反応管２を形成する材料は上記と同様である。
【００４３】
高圧電極６３と接地電極６４は、その冷却効率を高くするために熱伝導性の高い金属材料、例えば、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス（ＳＵＳ３０４など）などで形成されており、図５に示すように両電極６３、６４は同形であって、環状（リング状）に形成されている。高圧電極６３と接地電極６４の略中央部には上下に貫通する挿着孔１０が形成されており、挿着孔１０の孔径は反応管２の外径とほぼ同一に形成されている。また、高圧電極６３と接地電極６４の内部は冷媒が流通可能な流通部１１として形成されており、高圧電極６３と接地電極６４の外周面には流通部１１と連通する供給管１２と排出管１３が突設されている。
【００４４】
高圧電極６３と接地電極６４の内周面（挿着孔１０を構成する面）は反応管２と接触する当接面１４として形成されており、当接面１４の算術平均粗さで表した表面粗度は１０〜１０００μｍに設定されている。このように当接面１４の表面粗度を１０〜１０００μｍに設定することによって、放電空間２２における放電の均一化を図ることができる。
【００４５】
そして、反応管２を挿着孔１０に差し込むことによって、高圧電極６３と接地電極６４を反応管２の外周に取り付けると共に高圧電極６３と接地電極６４の内周面の当接面１４を反応管２の外周面に接触させるように配置する。また、高圧電極６３は交流電界を発生させる電源１５と接続されると共に接地電極６４は接地される。接地電極６４は高圧電極６３の下側で集束部２０の上側に位置するように、すなわち、吹き出し口２１と高圧電極６３の間に位置するように配置される。このことで、接地電極６４が高圧電極６３よりも被処理物７に近くに位置することになり、すなわち、高圧電極６３が接地電極６４よりも被処理物７から遠くに位置することになり、高圧電極６３から被処理物７にアーク放電が飛びにくくなって、アーク放電による被処理物７の破損を防止することができるものである。
【００４６】
高圧電極６３と接地電極６４の間隔Ｌ（高圧電極６３の下端と接地電極６４の上端の間隔Ｌ）は３〜２０ｍｍに設定するのが好ましい。高圧電極６３と接地電極６４の間隔Ｌが３ｍｍ未満であれば、反応管２の外部で高圧電極６３と接地電極６４の間で短絡が起こって放電空間２２で放電が起こらなくなる恐れがあり、しかも、放電空間２２が狭くなって、効率よくプラズマジェット６５を生成することが難しくなる恐れがある。また、高圧電極６３と接地電極６４の間隔Ｌが２０ｍｍを超えると、放電空間２２で放電が起こりにくくなって、効率よくプラズマジェット６５を生成することが難しくなる恐れがある。
【００４７】
また、反応管２の内部には体積減少具８が設けられている。体積減少具８の下部は放電空間２２内に位置しており、体積減少具８で放電空間２２の体積が図１のものよりも減少している。このように放電空間２２の体積を減少させるための体積減少具８を設けることによって、放電空間２２における単位体積あたりの投入電力（交流電界）を増加させることができ、プラズマジェット６５の生成の効率を向上させることができるものである。
【００４８】
体積減少具８は中身が詰まった棒体で形成してもよいが、図６に示すように、冷媒で冷却可能な二重管構造に形成するのが好ましい。二重管構造の体積減少具８は円筒状の冷却管７１と導入管７２から構成されており、冷却管７１の内周面と導入管７２の外周面の間が冷媒の通る冷媒流路７３として形成されている。そして矢印▲４▼で示すように、導入管７２の上端開口から導入管７２内に冷媒を供給すると共に、導入管７２内の冷媒を導入管７２の下端開口から吐出して冷媒流路７３に冷媒を供給し、矢印▲５▼で示すように、冷媒流路７３内の冷媒を冷却管７１の上部に突設した導出管７４から排出するようにして冷媒を流通させることによって、体積減少具８を冷却することができる。
【００４９】
そしてこのように体積減少具８を冷却することによって、体積減少具８の熱による劣化を低減することができ、体積減少具８の長寿命化を図ることができるものであり、しかも、体積減少具８の周囲の放電空間２２で生成されるプラズマ５の温度を低下させることができ、被処理物７の熱によるダメージを少なくすることができるものである。
【００５０】
体積減少具８（特に、冷却管７１）は反応管２と同様の絶縁材料で形成するのが好ましく、このことで体積減少具８からスパッタリングや腐食により不純物が生じないようにすることができ、長期間の使用であっても被処理物７が不純物より汚染されないようにすることができるものである。また、体積減少具８はステンレス鋼等の金属材料で形成することもできるが、この場合、体積減少具８（特に、冷却管７１）の表面は、絶縁材料で保護膜でコーティングするのが好ましい。
【００５１】
この保護膜に使用する絶縁材料としては、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を例示することができる。さらに、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（チタニアでＴｉＯ２）、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ、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）などの誘電体材質のものを例示することができる。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。
【００５２】
また、保護膜を形成するにあたっては、絶縁材料で円筒体（セラミック管やガラス管）を形成し、これの内側に体積減少具８を挿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、体積減少具８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、体積減少具８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）により体積減少具８の表面を保護膜でコーティングすることもでき、これらの方法を採用することによって、極めて緻密で平滑な吸着性の乏しい保護膜で体積減少具８の表面をコーティングすることができ、放電の安定化をより促進することができる。現実的な処理時間及びコストを考慮すると、上記の溶射法を用いるのが好ましい。
【００５３】
また、保護膜の厚みは１０〜５００μｍに設定するのが好ましい。保護膜の厚みが１０μｍ未満であれば、体積減少具８の劣化防止の効果が小さく、体積減少具８の長寿命化を図りにくくなる恐れがあり、保護膜の厚みが５００μｍを超えても体積減少具８の劣化防止の効果は大きく向上せず、保護膜に使用する絶縁材料の消費量が無駄に多くなって経済的に不利になる恐れがある。
【００５４】
また、体積減少具８の表面と保護膜の間には、ニッケル、クロム、アルミニウム、イットリウムを含む合金膜で形成されるアンダーコートを介在させるのが好ましい。アンダーコートは合金の溶射により形成することができ、具体的な合金としては、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙなどを例示することができる。体積減少具８は室温と高温のプラズマ下の繰り返しによる熱応力負荷環境に置かれることになり、この熱応力で保護膜が剥離してしまう恐れがある。そこで、保護膜にかかる熱応力負荷の衝撃を緩和させるためにアンダーコートを設けるようにする。金属である体積減少具８と合金であるアンダーコートと絶縁材料である保護膜の熱膨張率の関係は、金属の膨張率＞合金の膨張率＞絶縁材料の膨張率となり、体積減少具８の熱による伸縮がアンダーコートの介在によって保護膜に伝わりにくくなり、このことで、保護膜が剥離しにくくなって体積減少具８の長寿命化を図ることができるものである。
【００５５】
また、保護膜には封孔処理を施すのが好ましい。封孔処理は保護膜の欠陥部分を埋める処理であって、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの誘電体を含む溶液に浸漬して行う。この封孔処理を行うことによって、高圧電極６３と金属製の体積減少具８の間でアーク放電を起こりにくくすることができ、プラズマジェット６５の加熱による体積減少具８の劣化を防止して体積減少具８の長寿命化を図ることができるものである。
【００５６】
体積減少具８は反応管２の中心を上下に貫くように配置されている。つまり、反応管２の長手方向（上下方向）に長い中心線と体積減少具８の長手方向（上下方向）に長い中心線とがほぼ合致するように、反応管２と体積減少具８はほぼ同軸（同心円状）に配置されている。このように反応管２と体積減少具８をほぼ同軸に配置することによって、反応管２の内周面と体積減少具８の外周面の間に形成される放電空間２２の体積を均一化することができ、放電空間２２における交流電界の密度が均一化されて、プラズマジェット６５を効率よく生成することができるものであり、しかも、生成されるプラズマジェット６５が均質化されて高品質のプラズマ処理を行うことができるものである。
【００５７】
上記のように形成されるプラズマ処理装置Ａでプラズマを発生させるにあたっては、まず、矢印▲１▼で示すようにガス導入口９０から反応管２の内部にプラズマ生成用ガスを上から下に向かって流して導入すると共に高圧電極６３に電源１５から高周波電圧を印加して、高圧電極６３と接地電極６４の間の放電空間２２に高周波の交流電界を印加する。この交流電界の印加により大気圧下で放電空間２２にグロー放電を発生させ、グロー放電でプラズマ生成用ガスをプラズマ化する。そして、このように生成されたプラズマ活性種を含むプラズマは吹き出し口２１からプラズマジェット６５として吹き出されるのである。尚、プラズマ生成用ガスの種類や印加電力や印加される交流の周波数などのプラズマ生成の際の条件は上記と同様に設定することができる。
【００５８】
また上記のようにプラズマジェット６５を発生させている間、高圧電極６３と接地電極６４は冷媒により冷却されている。つまり、矢印▲２▼で示すように供給管１２を通じて高圧電極６３と接地電極６４の内部の流通部１１に冷媒を供給することによって、高圧電極６３と接地電極６４が冷却される。流通部１１に供給された冷媒は、矢印▲３▼で示すように排出管１３を通じて排出される。そして、高圧電極６３と接地電極６４を冷媒により冷却するので、大気圧下で周波数の高い交流でプラズマを生成しても、高圧電極６３と接地電極６４の両方の温度上昇をより抑えることができ、よってプラズマジェット６５の温度（ガス温度）がより高くならないようにすることができて被処理物７の熱的損傷をより少なくすることができるものである。また高圧電極６３と接地電極６４の両方を冷却することによって、放電空間２２の局所的な加熱をより防ぐことができ、より均質なグロー放電を生成してストリーマー放電の生成を抑えることができて被処理物７のストリーマー放電による損傷をより少なくすることができるものである。これは、高圧電極６３と接地電極６４の両方を冷却することによって、高圧電極６３と接地電極６４の両方からの部分的な電子の放出が抑えられるためであると考えられる。
【００５９】
そしてこのプラズマ処理装置Ａは、放電空間２２に交流電界を印加するための高圧電極６３と接地電極６４の両方を反応管２の外側に設けるので、高圧電極６３と接地電極６４の両方がプラズマジェット６５に直接曝されることが無くなって、プラズマジェット６５によりスパッタリングを受けないようにすることができると共に反応ガスにより腐食されないようにすることができ、高圧電極６３と接地電極６４がダメージを受けなくなって寿命を長くすることができるものである。しかも、スパッタリングや腐食により不純物が生じないので、長期間の使用であっても被処理物７が不純物より汚染されないようにすることができるものである。
【００６０】
また、高圧電極６３と接地電極６４をプラズマ生成用ガスの導入方向と略平行に並ぶように、すなわち、高圧電極６３と接地電極６４を上下に並べて対向させて配置するので、放電空間２２に生成される交流電界の方向とプラズマ生成用ガス及びプラズマジェット６５の流れ方向とをほぼ一致させることができ、プラズマジェット６５の活性種を効率よく生成することができるものであり、しかも、高圧電極６３と接地電極６４の間隔Ｌを変えることによって、放電空間２２の大きさを簡単に変えることができ、プラズマジェット６５の生成量を容易に調整することができるものである。
【００６１】
また、高圧電極６３と接地電極６４が対向する方向（高圧電極６３と接地電極６４が並ぶ上下方向）において、少なくとも一部の電気力線が反応管２の内面に沿って形成されるので、図１に示す実施の形態のように、全ての電気力線が反応管２の内面の垂直方向に形成される場合に比べて反応管２の劣化が小さくなり、反応管２の内面からその構成物質が飛び出しにくくなって被処理物７が不純物により汚染されるのを少なくすることができる。
【００６２】
そして、このように形成されるプラズマ処理装置Ａの下方に上記の参考例と同様に冷却手段５０と搬送手段５３を配設することによって、図４に示すようなプラズマ処理システムを形成することができる。このプラズマ処理システムは図１に示す参考例と同様にして長尺のフィルム状の被処理物７にプラズマ処理を施すことができ、また、図１に示す参考例と同様の効果を奏するものである。
【００６３】
図７に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理システムのプラズマ処理装置Ａとしては図１又は図４に示すものを用いることができる。また、冷却手段５０は冷却気体と冷却気体を吹き出す吹き出し管８０とから構成されている。冷却気体としては３５℃程度の冷却空気や窒素ガスなどのガスを用いることができる。吹き出し管８０はプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１よりも下側で上下方向に傾けて配設されており、吹き出し口２１側に向く吹き出し管８０の上端部の開口は噴出口８１として形成されている。
【００６４】
そして、このように形成されるプラズマ処理システムを用いて被処理物７にプラズマ処理を施すにあたっては、次のようにして行う。まず、プラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の下側に被処理物７を配置する。次に、上述のようにプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１からプラズマジェット６５を吹き出して被処理物７の上面に供給すると共に吹き出し管８０を流通させて冷却気体を噴出口８１から吹き出して被処理物７の下面に供給する。このようにして被処理物７を冷却気体で冷却しながらプラズマ処理することができるのである。尚、この実施の形態は被処理物７としてフィルム状でないものが好ましく、ＢＧＡ用回路基板などの剛性があり平板状のものを被処理物７とするのが好ましい。
【００６５】
この実施の形態では、吹き出し管８０からの冷却気体の吹き出し方を間欠的、連続的、瞬間的などに変えることによって、被処理物７の冷却の仕方を間欠的、連続的、瞬間的などに容易に変えることができ、被処理物７の種類などに応じたプラズマ処理が行いやすくなるものである。
【００６６】
図８に他の実施の形態を示す。このプラズマ処理システムのプラズマ処理装置Ａとしては図１又は図４に示すものを用いることができる。また、冷却手段５０としては電気的冷却器８２を用いることができる。電気的冷却器８２は電源ユニット８３からの通電により吸熱するペルチェ素子を備えたものを例示することができ、さらに具体的には、電気的冷却器８２として電子冷熱方式のプレート方式のクリーニングプレート（コマツエレクトロニクス製のＣＵ−ＸＸ）と電源ユニット８３（コマツエレクトロニクス製のＭＲ−２０１５）を例示することができる。この電気的冷却器８２はプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の下側に配設されている。
【００６７】
そして、このように形成されるプラズマ処理システムを用いて被処理物７にプラズマ処理を施すにあたっては、次のようにして行う。まず、電気的冷却器８２の上に被処理物７を載置してプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１の下側に被処理物７を配置する。次に、上述のようにプラズマ処理装置Ａの吹き出し口２１からプラズマジェット６５を吹き出して被処理物７の上面に供給すると共に電気的冷却器８２に通電する。このようにして被処理物７を電気的冷却器８２で冷却しながらプラズマ処理することができるのである。尚、この実施の形態は被処理物７としてフィルム状でないものが好ましく、ＢＧＡ用回路基板などの剛性があり平板状のものを被処理物７とするのが好ましい。
【００６８】
この実施の形態では、上記の実施の形態のように冷媒を用いないので、冷媒の漏れなどが発生する恐れがなく、また、冷却手段５０の取り扱いが簡単となり、プラズマ処理が行いやすくなるものである。
【００６９】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００７０】
（参考例１）
図１に示すプラズマ処理システム用いてプラズマ処理を行った。外側電極１としては図２に示す構造のもので銅製の円管物を用い、これを反応管２の外周に挿着した。反応管２に密着させた外側電極１の内面は粗度Ｒａが１００μｍになるようにサンドブラストで加工されていた。反応管２としては外径が１６ｍｍ、内径が１３ｍｍ、テーパー角が２０°の石英製の円管を用いた。内側電極３としては電極本体管２５と供給管２６で構成される二重管であって、ともにステンレス製のものを用いた。外側電極１と内側電極３を冷却する冷媒としてはパーフルオロカーボン溶液（不凍液）を用いた。
【００７１】
冷却手段５０のワーク台５１及び返送管５４はφ５０ｍｍ、肉厚２ｍｍの管状のステンレス鋼管（ＳＵＳ３０４管）で形成し、ワーク台５１及び返送管５４で略ロ字状の流路６１を形成した。この流路６１にポンプ５５で純水を冷媒として循環させた。
【００７２】
被処理物７としてはカプトンフィルム上に無電界金メッキ回路が形成された厚さ０．１μｍのフィルムＢＧＡ用の基板を用いた。プラズマ生成用ガスとしては不活性ガスであるヘリウムとアルゴンと酸素の混合気体を用い、ヘリウムの流量を１リットル／分、アルゴンの流量を３リットル／分、酸素の流量を６０ｃｃ／分と設定した。また反応管２から吹き出されるプラズマジェット６５の流速は１０ｍ／秒であった。
【００７３】
そして外側電極１と内側電極３を冷媒によって冷却しながら、内側電極３を接地し、外側電極１に高周波（周波数が１３．５６ＭＨｚ、印加電力が２５０Ｗ）を印加することによってプラズマを生成し、吹き出し口２１から吹き出されるプラズマジェット６５にて上記被処理物７の回路のクリーニング処理（プラズマ処理）を行った。この時、被処理物７の搬送速度を３０ｍｍ／秒とし、冷却手段５０により被処理物７を冷却しながらクリーニング処理を行った。
【００７４】
この結果、被処理物７の回路のワイヤボンディング強度がプラズマ処理前で５．０ｇであったのに対して、プラズマ処理後は８．０ｇに向上した。また、被処理物７に反りや変色などの熱的ダメージは生じなかった。
【００７５】
（比較例１）
被処理物７を冷却しなかった以外は、参考例１と同様にして被処理物７の回路のクリーニング処理を行った。
【００７６】
この結果、被処理物７の回路のワイヤボンディング強度がプラズマ処理前で５．０ｇであったのに対して、プラズマ処理後は３．０ｇに減少した。また、被処理物７に反りが生じた。
【００７７】
（実施例２）
図４に示すプラズマ処理システム用いてプラズマ処理を行った。反応管２としては石英ガラス管を用い、外径を１６ｍｍ、内径を１３ｍｍに形成した。また、テーパー角は２０°とした。高圧電極６３と接地電極６４は銅製であって、接触面１４の算術平均粗さは１００μｍに形成した。また、高圧電極６３と接地電極６４を冷却する冷媒としては純水を用いた。さらに、反応管２の内部には体積減少具８として外径が８ｍｍの石英管を挿入して設けた。この体積減少具８は図６に示すような二重管構造を有するものであり、プラズマ処理中に純水を冷媒として用いて冷却した。
【００７８】
冷却手段５０の電気的冷却器８２としてはコマツエレクトロニクス製のクリーニングプレート（ＣＵ−ＸＸ）を用い、電源ユニット８３としてはコマツエレクトロニクス製のＭＲ−２０１５を用いた。
【００７９】
被処理物７としては、アルミナ基板に銀パラジウムペーストをスクリーン印刷し、これを焼き付けしてボンディングパッド部を含む回路を形成したものを使用した。プラズマ生成用ガスはヘリウムを１リットル／ｍｉｎ、アルゴンを１リットル／ｍｉｎの割合で混合して流して反応管２に供給した。
【００８０】
そして放電空間２２に１００Ｗで２００ＭＨｚの高周波電界を印加してプラズマを発生させ、これを吹き出し口２１からプラズマジェット６５としてに吹き出し、電気的冷却器８２に載置された被処理物７の表面に３秒間供給し、被処理物７を電気的冷却器８２で冷却しながらプラズマ処理（被処理物７のボンディングパッド部の表面の改質処理及びクリーニング処理）を行った。尚、電気的冷却器８２の設定温度は２０℃とした。
【００８１】
この結果、被処理物７のボンディングパッド部のワイヤボンディング強度がプラズマ処理前で５．１ｇであったのに対して、プラズマ処理後は８．５ｇに向上した。また、被処理物７の銀／エポキシ部分の変色は見られなかった。
【００８２】
（比較例２）
被処理物７を冷却しなかった以外は、実施例２と同様にして被処理物７の回路のクリーニング処理を行った。
【００８３】
この結果、被処理物７の回路のワイヤボンディング強度がプラズマ処理前で５．１ｇであったのに対して、プラズマ処理後は６．５ｇに向上にした。また、被処理物７の銀／エポキシ部分に一部変色が見られた。
【００８４】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、大気圧下で生成したプラズマを被処理物に供給して被処理物にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理システムであって、プラズマ処理中に被処理物を冷却するための冷却手段を備えるので、冷却手段で冷却しながら被処理物にプラズマ処理を施すことができ、プラズマ処理による被処理物の変形や反りなどの熱的ダメージを低減することができるものである。
【００８５】
また本発明の請求項１の発明は、円管のワーク台とワーク台を流れる冷媒とで冷却手段を形成し、フィルム状の被処理物を接触させるための接触部をワーク台の外面に形成するので、ペルチェ素子などを用いた電気的な冷却手段よりも安価に形成することができるというメリットがあり、また、冷媒の循環により連続的で安定した被処理物の冷却が可能となり、ワーク台の温度が制御し易いものである。
【００８６】
また本発明の請求項２の発明は、ワーク台を支点として長尺の被処理物を屈曲させながらワーク台を挟んで一方側から他方側に被処理物を搬送するための搬送手段を具備するので、被処理物にテンションを掛けながらプラズマ処理を施すことができ、冷却手段であるワーク台の接触部と被処理物の密着性が高まって被処理物が効率よく冷却されると共に被処理物７がテンションにより曲がらないように延ばされることになって、被処理物に変形や反りがより生じにくくなるものである。
【００８７】
また本発明の請求項３の発明は、被処理物の屈曲角度を２０〜１６０°にするので、被処理物７に変形や反りがより生じにくくなると共に安定的な生産性を確保することができるものである。
【００８８】
本発明の請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理システムを用いて被処理物のプラズマ処理を行うので、冷却手段で冷却しながら被処理物にプラズマ処理を施すことができ、プラズマ処理による被処理物の変形や反りなどの熱的ダメージを低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例の一例を示す断面図である。
【図２】 同上の外側電極を示す斜視図である。
【図３】 同上の冷却手段と搬送手段の一例を示す一部断面の斜視図である。
【図４】 本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図５】 同上の高圧電極と接地電極を示す斜視図である。
【図６】 同上の体積減少具を示す断面図である。
【図７】 同上の他例を示す概略図である。
【図８】 同上の他例を示す概略図である。
【符号の説明】
２ 反応管
７ 被処理物
８ 体積減少具
２１ 吹き出し口
２２ 放電空間
５０ 冷却手段
５１ ワーク台
５２ 接触部
５３ 搬送手段
６３ 高圧電極
６４ 接地電極
β 屈曲角度
Claims (4)
- 大気圧下で生成したプラズマを被処理物に供給して被処理物にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理システムであって、プラズマ処理中に被処理物を冷却するための冷却手段を備え、円管のワーク台とワーク台を流れる冷媒とで前記冷却手段を形成すると共にフィルム状の被処理物を接触させるための接触部をワーク台の外面に形成し、反応管の外周に高圧電極と接地電極とを上下に対向させて配置すると共に反応管の内部において高圧電極と接地電極の間に放電空間を形成し、放電空間の体積を減少させるための体積減少具を反応管の内部に設け、高圧電極と接地電極の間に電圧を印加することにより放電空間で発生したプラズマを反応管から吹き出すための吹き出し口を前記ワーク台の接触部の上方に設けて成ることを特徴とするプラズマ処理システム。
- ワーク台を支点として長尺の被処理物を屈曲させながらワーク台を挟んで一方側から他方側に被処理物を搬送するための搬送手段を具備し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システム。
- 被処理物の屈曲角度を２０〜１６０°にして成ることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理システム。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理システムを用いて被処理物のプラズマ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
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