(57)【要約】【課題】  プラズマ利用の洗浄を行った際に排出される環境汚染物質を、その発生源近くで分解処理する。【解決手段】  対向する電極Ｐ１，Ｐ２間にてプラズマを発生させる装置のプラズマ発生室１０Ｋを区画する壁の一部又は全部を、プラズマ発生に伴って生じる紫外線を透過させることのできる透過壁１０ｂとし、該透過壁を透過した紫外線を受光できる位置であって、発生プラズマの作用によって洗浄対象物２０を洗浄した結果生じる排出ガスを含むガスの排気通路途中位置に、酸化チタン３０を配設するよう構成する。【選択図】        図２
2006159008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する電極間にてプラズマを発生させる装置のプラズマ発生室を区画する壁の一部又は全部を、プラズマ発生に伴って生じる紫外線を透過させることのできる透過壁とし、該透過壁を透過した紫外線を受光できる位置であって、発生プラズマの作用によって洗浄対象物を洗浄した結果生じる排出ガスを含むガスの排気通路途中位置に、酸化チタンを配設することを特徴とするプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置。
【請求項２】
前記プラズマ発生室を区画する壁の内、各電極に対面する電極側壁の間隔は、その他の対向する壁の間隔に比べて小さく、前記透過壁は前記電極側壁の少なくとも一方に設けられており、該透過壁の設けられた側の電極を網目状に形成している請求項１記載のプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置。
【請求項３】
前記透過壁はアース電極側の壁に形成されている請求項２記載のプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置。
【請求項４】
前記プラズマ発生室に送るプラズマ発生用のガスには窒素ガスを含有している請求項１〜３の何れか１記載のプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置。
【請求項５】
対向する電極間に窒素ガスを体積率で９９．９９９％以上含むガスを送り込む入口と、発生したプラズマを送り出す出口とを有するプラズマ発生室のアース電極を網目状とし、プラズマ発生室アース電極側の壁の一部又は全部を石英にて形成し、該石英壁と対面するプラズマ発生室外の位置であって、発生プラズマの作用によって洗浄対象物を洗浄した結果生じる排出ガスを含むガスの排気通路途中位置に酸化チタンを配設していることを特徴とするプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置。
【請求項６】
前記プラズマ発生室には発生したプラズマを送り出す出口があり、該出口から送り出されたプラズマの送り出し方向に交差する方向に、該プラズマ送り出し速度よりも高速にガスを噴射させることのできる噴射装置を具備する請求項１〜５の何れか１記載のプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイの基板等の洗浄装置として、ランプ使用のエキシマＵＶ方式と、大気圧プラズマ方式等がある。前者方式では、発生する紫外線とオゾンによる化学反応によって洗浄対象物表面に付着している有機物を分解除去する。後者方式は、発生するプラズマに含まれるラジカル（活性種）による有機物の化学的分解である。下記特許文献１には、大気圧プラズマによる液晶ディスプレイ用ガラス基板の洗浄方法例が開示されている。この文献１ではプラズマは洗浄用にプラズマ発生室内において使用されているが、プラズマ発生装置において発生したプラズマをプラズマ発生室外の空気中にある基板等に照射して洗浄すると、プラズマが空気や基板表面で化学反応を起こしてＮＯＸ等の環境汚染ガスが生成される。この洗浄副産物である汚染ガス（排出ガス）をそのまま大気中に排出することは環境汚染に繋がる。
一方、下記特許文献２にも示す様に、内燃機関等からの排気ガス中のＮＯＸ等を、酸化チタンを使用した触媒によって除去することは知られている。
【特許文献１】特開２００４−１０２２７１号公報
【特許文献２】特開平１０−１８００９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プラズマを利用した洗浄に伴う環境汚染物質をそのまま大気中に排出させないで、発生源（近く）で分解できれば、環境汚染が効果的に防止できる。
依って本発明は、プラズマ利用の洗浄を行った際に排出される環境汚染物質を、その発生源近くで分解処理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の第１では、対向する電極間にてプラズマを発生させる装置のプラズマ発生室を区画する壁の一部又は全部を、プラズマ発生に伴って生じる紫外線を透過させることのできる透過壁とし、該透過壁を透過した紫外線を受光できる位置であって、発生プラズマの作用によって洗浄対象物を洗浄した結果生じる排出ガスを含むガスの排気通路途中位置に、酸化チタンを配設することを特徴とするプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置を提供する。
【０００５】
発明の第２では、前記プラズマ発生室を区画する壁の内、各電極に対面する電極側壁の間隔は、その他の対向する壁の間隔に比べて小さく、前記透過壁は前記電極側壁の少なくとも一方に設けられており、該透過壁の設けられた側の電極を網目状に形成する。
発明の第３では、前記透過壁はアース電極側の壁に形成される。
発明の第４では、プラズマ発生室に送るプラズマ発生用のガスには窒素ガスを含有させる。
【０００６】
発明の第５では、対向する電極間に窒素ガスを体積率で９９．９９９％以上含むガスを送り込む入口と、発生したプラズマを送り出す出口とを有するプラズマ発生室のアース電極を網目状とし、プラズマ発生室アース電極側の壁の一部又は全部を石英にて形成し、該石英壁と対面するプラズマ発生室外の位置であって、発生プラズマの作用によって洗浄対象物を洗浄した結果生じる排出ガスを含むガスの排気通路途中位置に酸化チタンを配設していることを特徴とするプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置を提供する。
【０００７】
発明の第６では、前記プラズマ発生室には発生したプラズマを送り出す出口があり、該出口から送り出されたプラズマの送り出し方向に交差する方向に、該プラズマ送り出し速度よりも高速にガスを噴射させることのできる噴射装置を具備する請求項１〜５の何れか１記載のプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
発明の第１では、光触媒である酸化チタンは、特定波長の光、具体的には３９０ｎｍ以下の波長を有する光（紫外線）を照射しなければ触媒作用が励起されないという特性を有している。本発明では、この酸化チタンは、透過壁を透過した紫外線を受光できる位置に位置しているので触媒作用を励起でき、プラズマ発生室内でプラズマが発生するに伴って生じる紫外線を、上記酸化チタンへ照射する光エネルギーとして有効利用できる。また、この酸化チタン位置を、排出ガスの排気通路途中位置ともしているので、洗浄対象物の洗浄作業と一緒に、洗浄副産物の排出ガスを触媒分解できる。
【０００９】
発明の第２では、プラズマ発生では、対向する電極間距離は大きくない。従って、これらの電極に対面する壁同士の距離は、一般には大きくする必要が無く、その他の対向する壁の間隔に比べて小さく形成できる。従って、ここに透過壁を設け、かつ、その透過壁側の電極を網目状にすれば、網目をくぐった紫外線はその光エネルギーが大きく減衰する前にプラズマ発生室外に取り出せ、酸化チタンの触媒作用を効果的に励起できる。
発明の第３では、透過壁は外部に紫外線を透過させるため、装置の外側壁に位置することになるが、この外側壁側に高圧電極があれば作業者が危険である。しかし、アース電極であるため、安全である。
発明の第４では、窒素ガスはプラズマ発生時に紫外線を強く発するため、酸化チタンへの照射光エネルギーが多く得られる。
【００１０】
発明の第５は、一つの実施態様であり、殆どの成分が窒素ガスであるガスをプラズマ発生に使用するので多くの紫外線が得られる。石英は紫外線の大部分を透過できるので、アース電極側の壁として石英壁を設けると共に、アース電極を網目状に形成し、ここから紫外線を外部に取り出せる。この石英壁と対面するプラズマ発生室外の位置であって、排出ガスを含むガスの排気通路途中位置に酸化チタンを配設しているので、取り出された紫外線によって励起された酸化チタンの触媒作用により、排出ガスが分解できる。
【００１１】
発明の第６では、プラズマ送り出し速度よりも高速にガスを噴射させることのできる噴射装置を具備するため、プラズマ発生室には、プラズマ発生が効率的に行える速度（遅い速度）でガスを送ることができ、出口からの発生プラズマ流速が遅くとも、前記噴射装置による高速の噴射ガスにより、洗浄対象物に対して速くプラズマを送ることができる。従って、噴射ガスの速度次第で、プラズマ内のラジカルが消滅する前に到達でき、洗浄効果が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るプラズマを利用した洗浄に伴う排出ガス分解装置の内、洗浄に係る装置使用中の概略斜視図であり、図２は洗浄装置の原理説明用と、排出ガス分解の原理説明用の略示図である。この例での洗浄装置の下部は、図１の左側端から見た形状が三角形状を成し、その上部は矩形状を成し、この断面形状を幅方向に保持し、幅寸法がＷである外形をしている。上部は中間壁１４によって後室１０Ｕと前室１２Ｕとに区画されており、室１０Ｕは大気圧プラズマ発生室１０Ｋと連通しており、他方の室１２Ｕは空気噴射装置１２と連通している。更には、各室１０Ｕ，１２Ｕの上部壁にはプラズマ用ガス（ここでは体積率で窒素ガスを９９．９９９％有するガス）の入口開口１０ＥＮと、圧縮空気の入口開口１２ＥＮとが設けられており、夫々の入口開口は、図示しないパイプを介して夫々の気体の供給源に繋がっている。
【００１３】
入口開口１０ＥＮを介して室１０Ｕに入れられたガスは、この大きな空間の室１０Ｕにおいて所定の均一圧のガスになり、上記三角形状部の一辺側に設けられた、壁間の狭い空間である大気圧プラズマ発生室１０Ｋに送り込まれる。他方の入口開口１２ＥＮから送り込まれた圧縮空気も、この大きな空間の室１２Ｕにおいて所定の均一圧の圧縮空気になり、上記三角形状部の他辺側に設けられた噴射装置１２に供給される。
【００１４】
装置の外に位置している基板等の洗浄対象物２０の搬送方向は、洗浄装置に対して矢印方向であり、洗浄装置の幅Ｗは、洗浄対象物２０の幅２０Ｗよりも大きく形成している。例えば、３０ｃｍである。
【００１５】
主に上記三角形状部の略示横断面をも示している図２を参照すると、上述の大気圧プラズマ発生室１０Ｋ内であって、装置内部の壁１０Ａの側には、高圧側の薄板状の電極Ｐ１が配設され、これに対向するように、装置の外側壁１０Ｂの側には、アース側の網目状の電極Ｐ２が配設されている。これらの電極間距離は大気圧プラズマの放電にとって好適な距離に設定しており、例えば２ｍｍ程度である。更には、この例ではアース電極側壁である前記外側壁１０Ｂの大部分の領域を石英にて形成して透過壁１０ｂとしている。石英材は紫外線の大半を透過させる。
【００１６】
大気圧プラズマ発生室１０Ｋを区画する壁の内、上記高圧電極側壁である壁１０Ａと、アース電極側壁１０Ｂ（１０ｂを含む）との対向壁以外では、図１に示す装置の幅方向に対向し合う三角形状両端面壁があるが、この間隔は３０ｃｍもあり、前記壁１０Ａ，１０Ｂ間隔の方がずっと小さい。従って、対向壁１０Ａ，１０Ｂの両方の壁又は一方の壁から後述の紫外線を取り出すことが効果的である。このように大気圧プラズマ発生室は相対的に広い対向壁１０Ａ，１０Ｂに挟まれた相対的に狭い空間を区画している。
【００１７】
上記大気圧プラズマ発生室１０Ｋに、既述の室１０Ｕを介して入口Ｅから上記の窒素ガスを送り込んでプラズマを発生させ、このプラズマを出口Ｄから大気圧プラズマ発生室外に送り出す。しかし、プラズマ発生を効果的にすると共に、窒素ガスの使用量を節約するためには、この送り出すプラズマ速度は大きくできない。例えば、その速度は５ｍ／ｓである。そこで、このプラズマの流れ方向に対して角度θ１（ここでは６０度）で交差する方向に、噴射装置１２によって圧縮空気を噴射させる。この噴射により、出口Ｄから送り出されたプラズマの方向を変えると共に、噴射装置の出口１２Ｄから高速で送り出す。この出口１２Ｄは装置の幅Ｗに亘って形成されている。従って、この幅Ｗ以下の幅の洗浄対象物を一工程で洗浄できる。
【００１８】
上記出口１２Ｄの下方位置には、洗浄対象物である基板２０がローラＲに乗って矢印方向に搬送されている。この例での噴射方向角度θ２は６０度であり、この方向での前記出口１２Ｄから基板表面までの距離を５ｍｍとする。また、噴射速度を１００ｍ／ｓとすると、出口１２Ｄから基板表面に達するまでには５０μ秒を要する。窒素ガスを使用した場合に発生するプラズマに含まれるラジカルの寿命分布は、５０μ秒付近を中心とする分布になるため、噴射速度を１００ｍ／ｓ程度にすることで有機物に対して洗浄効果の高いラジカルを基板表面に到達させられる。また、上記のプラズマ流速にした場合に、窒素ガスの流量は毎分５リットル程度であり、プラズマを効果的に発生できる。従って、窒素ガスを節約できる。更には、上述の程度の噴射速度にすると、洗浄対象物表面に付着している表面の有機物以外の微粒子をも一緒に吹き飛ばし洗浄することができる。
【００１９】
以上のようにして、大気圧プラズマ発生室１０Ｋ内で発生したプラズマを使って洗浄対象物である基板２０を洗浄するが、この際の空気中や基板表面での反応として窒素酸化物ＮＯＸ等の有害ガスの排出ガスＧが発生すると共に、このプラズマ発生用のガスである窒素ガスの使用によって大気圧プラズマ発生室１０Ｋ内で紫外線が発生している。この紫外線ＵＶを、アース電極の網目の隙間と、外側壁１０Ｂの大部分である石英壁１０ｂとを介して大気圧プラズマ発生室１０Ｋの外に取り出す。この取り出された紫外線を受光できる様に、石英壁１０ｂと対面する位置に、酸化チタン３０を担持させた担持体２８を配設し、酸化チタン３０を石英壁に対面させる。
【００２０】
しかも、この例では、噴射装置１２によって、外側壁１０Ｂの基板２０表面への延長線と、担持体２８の基板２０表面への延長線との間において、排出ガスが発生するような角度θ２（例えば６０度）方向にプラズマ（ラジカル）を搬送して基板表面の有機物を分解するため、この外側壁１０Ｂと担持体（酸化チタン）との間を通って排出ガスを排気することが容易である。この排気途中において、酸化チタン３０が、大気圧プラズマ発生室１０Ｋの外に取り出された紫外線によって励起され、その触媒作用によって、これら排出ガスが分解されて無害化する。従って、洗浄と排出ガス分解が一緒に行え、作業が効率的である他、排出ガスは発生源において分解処理されるため、環境に優しい。
【００２１】
上記例とは異なり、酸化チタン（担持体）の位置は、大気圧プラズマ発生室１０Ｋの外に取り出された紫外線を光ファイバー等によって効果的に送れる位置であれば、透過壁１０ｂに対面する位置でなくても他の適宜な位置でよく、また、発生した排出ガスは、吸引装置で吸引すれば、任意の位置に送ることができる。
【００２２】
上記例では、噴射装置１２を有する洗浄装置を説明したが、これが無く、大気圧プラズマ発生室１０Ｋで発生したプラズマをその出口Ｄから基板等に直接に送ってもよい。この場合は、プラズマ発生の効率は低下するが、プラズマ発生用のガスを入口Ｅから大量に流入させて、出口Ｄを絞ってプラズマ流速を大きくする必要がある。この場合の出口Ｄからのプラズマの流出方向は、図２の噴射装置１２では噴射方向θ２のように、透過壁１０ｂに対面する酸化チタン３０との間に排出ガスＧが流れ入り易い方向にすることが好ましい。しかし、出口Ｄからのプラズマの流出方向に拘わらず、吸引装置を使えば、発生ガスを外側壁１０Ｂと酸化チタン３０との間に送ることは容易である。
【００２３】
更には、以上の例の洗浄装置は大気圧プラズマ装置であるが、真空プラズマ装置を用いて、洗浄対象物を個別に真空室内において洗浄処理し、洗浄処理に伴う排出ガス等を排気させる排気通路の途中位置に、酸化チタンを配設すればよい。勿論、この酸化チタンには、真空プラズマ装置から透過させた紫外線を直接又は間接に照射させて触媒作用を励起させる。
【００２４】
以上の説明では、電極は板状としたが、これに限らない。例えば、特許文献１に開示のような丸棒状の電極を複数本適宜な間隔をあけて並べる、または網目状にしてもよい。また、プラズマ発生用のガスとして窒素ガスを用いたが、プラズマ用ガスとしてはこれに限らず、紫外線を発生させれば他のガスでもよい。また、上記実施形態例では、噴射装置に用いる噴射ガスには空気を用いたが、このガスは、単なるラジカル（プラズマ）の搬送役割を果たせばよいため、空気に限らない。しかし、空気であれば、大量に使用しても公害を起こす虞がなく、また、入手が容易であってコストが小さくて済む。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、シリコンウェハーや基板上に実装された電子部品等の半導体関連洗浄や、液晶方式、プラズマ方式、有機ＥＬ方式等のフラットパネルディスプレイの基板装置、金属、プラスチック、繊維、木材、紙、皮革の洗浄利用とその排出ガス分解に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明に係る装置の、洗浄に係る装置使用中の概略斜視図である。
【図２】図２は図１の洗浄装置の原理説明用と、排出ガス分解の原理説明用の略示図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０Ａ                    装置内部壁
１０Ｂ                    装置外側壁
１０ｂ                    透過壁（石英壁）
１０Ｋ                    大気圧プラズマ発生室
１２                      噴射装置
２０                      洗浄対象物（基板）
３０                      酸化チタン
Ｄ                        出口
Ｅ                        入口
Ｇ                        排出ガス
Ｐ１                      高圧電極
Ｐ２                      アース電極
ＵＶ                      紫外線
【図１】
2006159008.tif 000003
【図２】
2006159008.tif 000004