(57)【要約】【課題】  被処理物の種々の要求処理幅に容易に対応可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】    一方向に延びる３以上の電極１１，１２を前記一方向と直交する方向に並べ、隣り合う電極間に放電スリット１４を形成してなる第１プラズマ生成ユニット１０Ａと、これと同構成の第２プラズマ生成ユニット１０Ｂを一列に連ねるとともに、被処理物９０の移動方向に対し斜めに配置する。第１プラズマ生成ユニット１０Ａの第２プラズマ生成ユニット側の端の放電スリット１４Ａの被処理物に対する相対軌跡と、第２プラズマ生成ユニット１０Ｂの第１プラズマ生成ユニット側の端の放電スリット１４Ｂの被処理物に対する相対軌跡を、互いに連続させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスを放電空間に通して吹出すとともに、被処理物を前記放電空間に対し相対移動させながら前記吹出しガスに当てるプラズマ処理装置であって、
前記移動方向と交差する方向に隣り合う第１プラズマ生成ユニットと第２プラズマ生成ユニットを備え、
これら第１、第２プラズマ生成ユニットの各々が、一方向に延びる３以上の電極を前記一方向と交差する方向に並べ、隣り合う電極間に前記放電空間となる放電スリットを形成してなり、この放電スリットの延び方向すなわち前記一方向が、前記移動方向に対し斜めに傾けられるとともに、
第１プラズマ生成ユニットの第２プラズマ生成ユニット側の端の放電スリットの前記被処理物に対する相対軌跡と、第２プラズマ生成ユニットの第１プラズマ生成ユニット側の端の放電スリットの前記被処理物に対する相対軌跡が、互いに連続又は一部重複するようになっていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１プラズマ生成ユニットと第２プラズマ生成ユニットが、前記並び方向に沿って一列をなすように配置されており、
前記第１プラズマ生成ユニットの第２プラズマ生成ユニット側の端の電極と、前記第２プラズマ生成ユニットの第１プラズマ生成ユニット側の端の電極が、互いに重ねられて１つの合体電極を構成し、この合体電極の厚さが、前記端以外の電極の厚さと等しいかそれより小さいことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１プラズマ生成ユニットと第２プラズマ生成ユニットが、階段状にずらして配置されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はプラズマ処理装置に関し、特に、処理ガスを放電空間に通して吹出し、放電空間の外部に配置された被処理物に当てて洗浄等の表面処理を行なう、所謂リモート式のプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献には、一対の電極間の放電スリットに処理ガスを導入してプラズマ化し、このプラズマガスを下方に搬送されて来た被処理物に吹付けて接触させ、表面処理することが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２２８００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上掲文献等の従来のプラズマ処理装置では、放電スリットが被処理物の搬送方向と直交する方向に延びている。したがって、被処理物の要求処理幅が１ｍであれば少なくとも１ｍの電極を要し、要求処理幅が２ｍであれば少なくとも２ｍの電極を要し、要求処理幅に応じて多種多様なラインナップを用意する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、処理ガスを放電空間に通して吹出すとともに、被処理物を前記放電空間に対し相対移動させながら前記吹出しガスに当てるプラズマ処理装置であって、
前記移動方向と交差する方向に隣り合う第１プラズマ生成ユニットと第２プラズマ生成ユニットを備え、
これら第１、第２プラズマ生成ユニットの各々が、一方向に延びる３以上の電極を前記一方向と交差する方向に並べ、隣り合う電極間に前記放電空間となる放電スリットを形成してなり、この放電スリットの延び方向すなわち前記一方向が、前記移動方向に対し斜めに傾けられるとともに、
第１プラズマ生成ユニットの第２プラズマ生成ユニット側の端の放電スリットの前記被処理物に対する相対軌跡と、第２プラズマ生成ユニットの第１プラズマ生成ユニット側の端の放電スリットの前記被処理物に対する相対軌跡が、互いに連続又は一部重複するようになっていることを特徴とする。
これによって、種々の被処理物の要求処理幅に容易に適応できるとともに、第１プラズマ生成ユニットと第２プラズマ生成ユニットの連結部での処理抜けを防止することができる。
【０００５】
前記第１プラズマ生成ユニットと第２プラズマ生成ユニットは、前記並び方向に沿って一列をなすように配置されていてもよい。この場合、前記第１プラズマ生成ユニットの第２プラズマ生成ユニット側の端の電極と、前記第２プラズマ生成ユニットの第１プラズマ生成ユニット側の端の電極が、互いに重ねられて１つの合体電極を構成し、この合体電極の厚さが、前記端以外の電極の厚さと等しいかそれより小さいことが望ましい。
【０００６】
前記第１プラズマ生成ユニットと第２プラズマ生成ユニットが、階段状にずらして配置されていてもよい。これによって、フットプリントを小さくできる。
【０００７】
本発明は、例えば、略常圧（大気圧近傍の圧力）の環境下でのプラズマ処理に適用される。本発明における略常圧とは、１．０１３×１０4〜５０．６６３×１０4Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡易化を考慮すると、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａが好ましく、９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａがより好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被処理物の要求処理幅に容易に適応できるとともに、第１プラズマ生成ユニットと第２プラズマ生成ユニットの連結部での処理抜けを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１及び図２は、被処理物９０の表面をプラズマ洗浄するプラズマ処理装置１を示したものである。被処理物９０は、例えば液晶画面用のＩＴＯ（インジウム酸化錫）ガラスである。このＩＴＯガラスの表面にプラズマガスが照射されると、表面の活性状態が変化し、濡れ性が向上する。これにより、液晶の製造において次工程がスムーズに進むことになる。ここで、濡れ性が良いとは、被処理物９０の表面に液滴を垂らしたときの接触角が小さいことを意味し、処理レベルが高いことを意味する。
【００１０】
プラズマ処理装置１は、第１及び第２のプラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂと、搬送手段４０とを備えている。搬送手段４０は、例えばローラコンベアにて構成されている。この搬送手段４０によって被処理物９０が図２の白抜き太矢印にて示す前後方向に移動されるようになっている。
【００１１】
なお、搬送手段４０はローラ式に限定されずベルト式であってもよい。被処理物９０が枚葉のものであれば、搬送ロボット等の搬送系を用いてもよい。この他にも、バッチ対応の搬送系、マガジン−マガジン対応の搬送系を用いてもよく、複数種の搬送系を組み合わせてもよい。プラズマ処理部の前側又は後側にガイドローラを設置してもよく、しわ対策用のテンションコントロール機構やクラウンロールを設置してもよい。
被処理物９０が静止される一方、プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂが移動させるようになっていてもよい。
【００１２】
ローラコンベア４０の上方には、左側に第１プラズマ生成ユニット１０Ａが配置され、右側に第２プラズマ生成ユニット１０Ｂが配置されている。これら第１及び第２プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂは、架台５０（図２）にて支持されている。プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂとコンベア上の被処理物９０の上面との間の距離は数ｍｍになるようになっている。
【００１３】
第１、第２プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂは、それぞれ平面視長方形状をなしている。各プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂには多数（３つ以上）の電極１１，１２が設けられている。電極１１，１２は、それぞれプラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの短手方向（一方向）に延びるとともに、プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの長手方向（前記一方向と直交する方向）に互いに等ピッチｐで並べられている。これら電極１１，１２は平板状になっているが、これに限定されるものではなく、例えば円柱形状をなしていてもよい。電極１１，１２は、鉄、銅、アルミニウム等の金属単体、ステンレス、真鍮等の合金、金属間化合物等にて構成される。
【００１４】
図示は省略するが、各電極１１，１２の内部には水等の冷却用媒体を通す冷却路が設けられている。
【００１５】
プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの複数の電極１１，１２は、１つ置きに電源３０に接続されている。電源３０は、Ｖｐｐ＝１０〜３０ｋＶの高電圧を印加するようになっている。これにより、１つ置きの電極１１，１２がホット電極１１となっている。残りの１つ置きの電極１１，１２は、電気的に接地されアース電極１２になっている。したがって、ホット電極１１とアース電極１２が交互に並べられている。プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの長手方向の両端部にはそれぞれアース電極１２が配置されているが、これに限定されるものではなく、ホット電極１１が配置されるようになっていてもよい。
【００１６】
隣り合う電極１１，１２の対向面は、アルミナ、パイレックス（登録商標）、石英ガラス等の誘電体からなる層で被覆されている。誘電体層１３は、電極１１，１２に固着されていてもよく、両誘電体層１３，１３の間にスペーサをかませることにより各誘電体層１３，１３が対応電極１１，１２にそれぞれ押し付けられるようにしてもよい。固着手段としてセラミックコーティング等の溶着やホーロー処理が挙げられる。電極１１，１２に押し付ける場合には、誘電体層１３を石英板、ガラス板、アルミナ板などのセラミック板にて構成するとよい。誘電体層１３の厚さは、０．１〜５ｍｍが好ましい。
【００１７】
隣り合う電極１１，１２の誘電体層１３間にスリット１４が形成されている。各プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂには、全部で電極１１，１２の数より１つだけ少ない数（Ｎ個）のスリット１４が形成されている。スリット１４は、それぞれプラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの短手方向に延びるとともに、プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの長手方向に互いに等ピッチｐで並べられている。電源３０の電圧印加によってスリット１４内で大気圧グロー放電等のプラズマ放電が発生し、スリット１４が放電空間となる。各放電スリット１４の厚さｇは、ｇ＝０．５ｍｍ〜５ｍｍが望ましい。
【００１８】
図１の仮想線で示すように、各プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの上側部にはガス導入ユニット２２が設けられている。処理ガス源２０からの処理ガス供給路２１が上記ガス導入ユニット２２に接続され、このガス導入ユニット２２が、放電スリット１４の上端部（上流端）の全長に連なっている。図示は省略するが、ガス導入ユニット２２には、チャンバやスリット等からなるガス均一化路が設けられ、処理ガス源２０からの処理ガスを均一化して、各放電スリット１４の長手方向に均一に導入するようになっている。
プラズマ洗浄用の処理ガスとしては、例えば希ガス、窒素等を用いるのが好ましい。微量の酸素を添加すると、より好ましい。
【００１９】
放電スリット１４の下端部（下流端）は、スリット状の吹出し口１６になっている。
【００２０】
プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの下端部には、アース板１５が設けられている。アース板１５は、被処理物９０にアークが落ちないように避雷針の役割をするものであり、金属板などの導電材料で構成され、電気的に接地されている。アース板１５は少なくともホット電極１１の下側に配置されていればよい。
【００２１】
図２に示すように、左側の第１プラズマ生成ユニット１０Ａと右側の第２プラズマ生成ユニット１０Ｂは、互いの長手方向に一列（一直線）をなすように配置され、互いに分離可能に連結されている。これらプラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂは、被処理物９０の移動方向（前後方向）に対し斜めになるように角度θだけ傾けられている。ひいては、電極１１，１２及び放電スリット１４が、被処理物９０の移動方向に対し斜めになるように下記の角度θだけ傾けられている。
θ＝ｔａｎ−１（ｐ／Ｌ）                              ［式１］
ここで、ｐは、放電スリット１４のピッチであり、Ｌは、放電スリット１４の長さである。
【００２２】
傾き角度θは、０＜θ＜９０度の範囲で設定可能である。好ましくは、０＜θ≦４５度の範囲で設定する。より好ましくは、５度≦θ≦４０度の範囲で設定する。
この傾斜構成によって、図３の二点鎖線に示すように、各ユニット１０Ａ，１０Ｂにおける１の放電スリット１４の被処理物９０に対する相対軌跡と、その隣の放電スリット１４の被処理物９０に対する相対軌跡の境が合わさり、互いに連続するようになっている。すなわち、１の放電スリット１４の延び方向の一端部と隣の放電スリット１４の延び方向の他端部とが、被処理物９０の移動方向に沿う一直線上に配置されている。
なお、傾斜角度θを式１で表されるｔａｎ−１（ｐ／Ｌ）より少し大きくしてもよい。
【００２３】
第１プラズマ生成ユニット１０Ａの右端（第２プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂ側の端）の電極１２Ａと、第２プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの左端（第１プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂ側の端）の電極１２Ｂとは、これら端以外の電極１１，１２の半分の厚さになっている。これら電極１２Ａ，１２Ｂが重ね合わされ、１つの合体電極１２Ｃが構成されている。この合体電極１２Ｃの厚さは、端以外の電極１１，１２の厚さと等しい。これによって、２つのプラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの連結部、すなわち第１プラズマ生成ユニット１０Ａの右端の放電スリット１４Ａと第２プラズマ生成ユニット１０Ｂの左端の放電スリット１４Ｂのピッチが、各プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの連結部以外の部分の放電スリット１４のピッチｐと等しくなる。これによって、図３の仮想線に示すように、第１プラズマ生成ユニット１０Ａの放電スリット１４Ａの被処理物９０に対する相対軌跡と、第２プラズマ生成ユニット１０Ｂの放電スリット１４Ｂの被処理物９０に対する相対軌跡の境が合わさり、互いに連続するようになっている。
【００２４】
合体電極１２Ｃは、アース電極となっている。これによって、安全性が確保されている。なお、これに限定されるものではなく、ホット電極となっていてもよい。
【００２５】
上記構成において、ＩＴＯガラス等の被処理物９０が搬送ローラ４０にてプラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの下方を前後に搬送されて来る。併せて、処理ガス源２０からの処理ガスが、ガス導入ユニット２２を経て各放電スリット１４に均一に導入される。また、電源３０から各ホット電極１１への電界印加により放電スリット１４内にプラズマ放電が起き、処理ガスがプラズマ化される。このプラズマガスが、放電スリット１４の下端（吹出し口１６）から吹出され、アース板１５と被処理物９０との間の空間を流れながら被処理物９０に接触する。これによって、被処理物９０の表面をプラズマ洗浄することができ、濡れ性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、被処理物９０は前後方向に移動される。このとき、被処理物９０の各ポイントは、放電スリット１４の真下を斜めに横断する。したがって、放電スリット１４を被処理物９０に垂直に投影した場合、被処理物９０の各ポイントが放電スリット１４を横断する距離を長くすることができる。これによって、被処理物９０の各ポイントにプラズマガスを十分に当てることができ、高い処理レベルを得ることができる。すなわち、処理後の被処理物９０の接触角を十分に小さくでき、濡れ性を十分に高めることができる。
【００２７】
各プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂの左右幅は被処理物９０の左右幅（要求処理幅）より小さいが、複数のプラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂを連ねることにより、全体として被処理物９０の全幅に対応させることができ、被処理物９０が大面積であっても容易に適応することができる。
【００２８】
さらに、図３に示すように、被処理物９０の表面において各ユニット１０Ａ，１０Ｂの１の放電スリット１４によって処理される範囲Ｒと、その隣の放電スリット１４による処理範囲Ｒどうしが間断なく連続することになり、処理抜けを防止できる。
しかも、プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂどうしの連結部における放電スリット１４Ａによって処理される範囲Ｒａと放電スリット１４Ｂによって処理される範囲Ｒｂどうしも間断なく連続する。これによって、プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂどうしの連結部における処理抜けをも防止することができる。
この結果、被処理物９０の全面をもれなく十分に洗浄処理することができる。
【００２９】
また、プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂを斜めにすることによりフットプリント（床投影面積）を小さくできる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の実施形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
第１プラズマ生成ユニット１０Ａの右端の電極１２Ａと、第２プラズマ生成ユニット１０Ｂの左端の電極１２Ｂの厚さを、これら電極１２Ａ，１２Ｂ以外の電極１１，１２の半分の厚さより更に小さくしてもよい。これによって、図４に示すように、第１、第２プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂどうしの連結部における放電スリット１４Ａ，１４Ｂのピッチが、他の部分のピッチｐより狭くなる。このため、同図の二点鎖線で示すように、第１プラズマ生成ユニット１０Ａの放電スリット１４Ａの被処理物９０に対する相対軌跡と、第２プラズマ生成ユニット１０Ｂの放電スリット１４Ｂの被処理物９０に対する相対軌跡が、一部重複することになる。
【００３１】
これによって、プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂどうしの連結部における放電スリット１４Ａによって処理される範囲Ｒａと放電スリット１４Ｂによって処理される範囲Ｒｂどうしが一部重複し、当該連結部における処理抜けを一層確実に防止することができる。
処理範囲Ｒａ，Ｒｂどうしの重複部分Ｒ１は、非重複部分Ｒ２の倍の量のプラズマ照射を受けることになるが、洗浄処理の場合、一定以上の洗浄効果が得られれば良く均一性は不要であるので何ら支障はない。
【００３２】
上記の重複度（Ｒ１／Ｒａ＝Ｒ１／Ｒｂ）は、０．１程度が好ましい。これによって、プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂどうしの連結部における処理範囲Ｒａ，Ｒｂどうしを確実に重複させて処理抜けを確実に防止できるとともに、重複部分ひいては過処理になる部分を必要最小限に止めて無駄を少なくすることができる。
【００３３】
図５に示すように、合体電極１２Ｃを構成する各電極１２Ａ，１２Ｂの他方の電極側の面には、凹部１２ｄ又は凸部１２ｅを設けることにしてもよい。そして、一方の電極１２Ａ（１２Ｂ）の凹部１２ｄに他方の電極１２Ｂ（１２Ａ）の凸部１２ｅを嵌合する。これによって、２つの電極１２Ａ，１２Ｂを確実に合体化できる。
【００３４】
図６に示す実施形態では、第１プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂと第２プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂが、各々角度θだけ傾斜されるとともに、互いに階段状にずらして配置されている。そして、図７に示すように、第１及び第２プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂどうしの連結部において、双方の放電スリット１４Ａ，１４Ｂの対向端部どうしが、被処理物９０の移動方向に沿う一直線上に配置されている。これによって、同図の仮想線に示すように、放電スリット１４Ａの被処理物９０に対する相対軌跡と、放電スリット１４Ｂの被処理物９０に対する相対軌跡の境が合わさり、互いに連続するようになっている。
この結果、上記第１実施形態と同様に、放電スリット１４Ａによって処理される範囲Ｒａと放電スリット１４Ｂによって処理される範囲Ｒｂどうしを間断なく連続させることができ、プラズマ生成ユニット１０Ａ，１０Ｂどうしの連結部における処理抜けを確実に防止することができる。
また、フットプリントを小さくすることができる。
【００３５】
図８は、階段状配置の実施形態において、放電スリット１４Ａの放電スリット１４Ｂとの対向端を、放電スリット１４Ｂの放電スリット１４Ａとの対向端より右に少しずらして配置したものである。これによって、同図の仮想線に示すように、放電スリット１４Ａの被処理物９０に対する相対軌跡と、放電スリット１４Ｂの被処理物９０に対する相対軌跡を一部重複させることができる。よって、放電スリット１４Ａによって処理される範囲Ｒａと放電スリット１４Ｂによって処理される範囲Ｒｂどうしが一部重複することになり、ユニット１０Ａ，１０Ｂどうしの連結部における処理抜けを一層確実に防止することができる。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変をなすことができる。
例えば、プラズマ処理装置を３つ以上のプラズマ生成ユニットにて構成してもよい。この場合、隣接するプラズマ生成ユニットの一方を第１プラズマ生成ユニットとすると、他方が第２プラズマ生成ユニットとなる。
被処理物の一部分だけを処理すればよい場合には、この処理部分の幅寸法に対応する長さだけプラズマ生成ユニットを複数連結しればよい。
各プラズマ生成ユニットの長手方向を、被処理物の相対移動方向と直交する方向へ向けるとともに、その内部の電極ひいては放電スリットを、前記移動方向に対し傾けることにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、例えばＩＴＯガラスの濡れ性向上のためのプラズマ洗浄に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の断面図である。
【図２】上記プラズマ処理装置の平面図である。
【図３】上記プラズマ処理装置のユニット連結部の放電スリットとその処理範囲を示す解説平面図である。
【図４】上記連結部の処理範囲を一部重複させた変形例を示す解説平面図である。
【図５】上記連結部の電極構造の変形例を示す断面図である。
【図６】２つのプラズマ生成ユニットを階段状に配置した実施形態に係るプラズマ処理装置の平面図である。
【図７】上記階段配置構造のユニット連結部の放電スリットとその処理範囲を示す解説平面図である。
【図８】上記階段配置構造において連結部の処理範囲を一部重複させた変形例を示す解説平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      プラズマ処理装置
１０Ａ  第１プラズマ生成ユニット
１０Ｂ  第２プラズマ生成ユニット
１１  ホット電極
１２  アース電極
１２Ａ  第１プラズマ生成ユニットの第２プラズマ生成ユニット側の端の電極
１２Ｂ  第２プラズマ生成ユニットの第１プラズマ生成ユニット側の端の電極
１２Ｃ  合体電極
１４    放電スリット
１４Ａ  第１プラズマ生成ユニットの第２プラズマ生成ユニット側の端の放電スリット
１４Ｂ  第２プラズマ生成ユニットの第１プラズマ生成ユニット側の端の放電スリット
４０  搬送手段
９０  被処理物
Ｒ，Ｒａ，Ｒｂ  処理範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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