(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ処理空間への外気の混入を防止する大気圧プラズマ処理装置の提供。【解決手段】大気圧下でプラズマ処理空間を形成する一対の電極ユニット２０と、電極ユニット２０どうしの対向方向と垂直な方向に被処理基板１００を前記プラズマ処理空間に搬送する搬送手段と、前記プラズマ処理空間を収納し、被処理基板１００が出入りするための入口および出口を有する閉鎖空間１とを備え、前記搬送手段は、閉鎖空間１の外側に設置され被処理基板１００を閉鎖空間１に入口および出口を介して搬入・搬出する搬送部１０と、閉鎖空間１の内部に設置され被処理基板１００を移動可能に支持する支持部３０とを備え、閉鎖空間１には被処理基板１００の搬送中に閉鎖空間を外気から遮へいするガスカーテンユニット５０が設置され、支持部３０が外気に接触することがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常圧下でプラズマ処理空間を形成する一対の電極ユニットと、前記電極ユニットどうしの対向方向と垂直な方向に被処理基板を前記プラズマ処理空間に搬送する搬送手段と、前記プラズマ処理空間を収納し、被処理基板が出入りするための入口および出口を有する閉鎖空間とを備え、
前記搬送手段は、前記閉鎖空間の外側に設置され被処理基板を閉鎖空間に入口および出口を介して搬入・搬出する搬送部と、前記閉鎖空間の内部に設置され前記被処理基板を移動可能に支持する支持部とを備え、前記閉鎖空間には被処理基板の搬送中に閉鎖空間を外気から遮へいする遮へい手段が設置され、支持部が外気に接触することがないことを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。
【請求項２】
支持部は、被処理基板を支持して搬送方向に自由に回転する支持機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項３】
支持部は被処理基板と接する部分が、樹脂、金属、セラミックの少なくとも一つから形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項４】
支持部が、被処理基板の搬送方向に関してプラズマ処理空間の前後に設置され、電極ユニットと被処理基板との間隔を一定に保持する複数の支持部材からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項５】
プラズマ処理空間から生じるガスを排気する排気ユニットをさらに備え、排気ユニットは前記閉鎖空間の内部にプラズマ処理空間を被処理基板の搬送方向に挟んで設置され、前記排気ユニットは被処理基板に対向するようにガスを吸い込むための穴を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項６】
遮へい手段が、前記閉鎖空間の内部に設けられ不活性ガスを吹き出すガスカーテンユニットからなり、前記ガスカーテンユニットはプラズマ処理空間を被処理基板の搬送方向に挟んで不活性ガスを吹き出す一対の穴を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項７】
排気ユニットが被処理基板に対向する平担面を備え、支持手段がその平担面に部分的に埋め込まれて固定されていることを特徴とする請求項５記載の大気圧プラズマ処理装置。
【請求項８】
電極ユニットの被処理基板搬送方向に直交する方向の両端に、プラズマ処理空間から発生するガスを排気する一対の第２排気ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の大気圧プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大気圧プラズマ処理装置に関し、とくに一対の電極間に被処理基板を通して大気圧プラズマ処理を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、常圧下で安定なプラズマを用いて、被処理基板にエッチング、アッシング、成膜、表面改質等の種々のプラズマ処理をおこなう方法が特許文献１および特許文献２に開示されている。これらの大気圧プラズマ処理方法は、減圧プラズマに比べて、真空装置を必要としない、生産ラインの搬送系に組み込んでの処理が可能である等の利便性の高さから、例えば液晶パネル用、プラズマディスプレイパネル用のガラス基板やプラスチック基板、有機フィルム基板へのプラズマ処理に広く応用されている。
【０００３】
上記大気圧プラズマの利点を利用するために処理装置を生産ラインの搬送系に組み込んだ場合（以後、「オンライン型」と言うこともある）は、被処理基板の搬送時に基板に外気が巻き込まれ電極により形成された処理空間に不必要な気体が混入することおよび処理空間の近傍に設けられた搬送系の搬送動作、具体的に例を述べれば、被処理基板の下面と接し基板を搬送するコロの回転運動により、コロの搬送面より下側にある外気が巻き込まれ、それが処理空間に混入することが課題となっている。
【０００４】
そのため、従来から処理空間への外気の混入を阻止する装置や方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。このような従来の装置は、一対の電極ユニットと、板状ワークを電極ユニットどうしの対向方向と直交する姿勢で搬送するワーク送り機構と、処理ガスを一方の電極ユニットの一側部の傍らから処理空間に向けて吹き出す処理ガス吹き出し手段とを備えている。そして、ワーク移動平面に沿うように板状の縁きり部材が配置されており、ワーク送り機構が、縁切り部材の下側に回転軸を配したコロを有しており、このコロが、縁切り部材に形成された挿通孔を介して上に僅かに突出して回転し、ワークを処理空間に搬送する。これにより、縁切り部材の下側からコロの回転に沿って巻き込まれる外気が、処理ガス流および処理空間に混入することを阻止しようとしている。
【特許文献１】特開平１−３０６５６９号公報
【特許文献２】特開平２−１５１７１号公報
【特許文献３】特開２００４−３１１２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特に外気の混入を極端に嫌う常圧プラズマ処理、具体的に例を挙げると外気の混入により、処理空間の酸素濃度が高くなるため著しくその処理能力が低下してしまう撥水処理や、酸素の混入が爆発や火災の原因となり、その膜の性能も低下してしまうＳｉＨ４ガスを用いたアモルファスＳｉ膜や窒化Ｓｉ膜等の成膜処理においては、このような従来の外気侵入の阻止方法では、必ずしも十分とはいえない。つまり、縁切り部材の下側の外気がコロの回転運動により巻き込まれて、それが処理空間に混入するのを、縁切り部材を設けることである程度防ぐことは可能であるが、上記撥水処理や成膜処理で許される酸素濃度以下になる程度までは、阻止できない。例えば、上記撥水処理では、一般に処理空間の酸素濃度を１００ｐｐｍ以下に抑えないと、十分な撥水性が得られない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、常圧下でプラズマ処理空間を形成する一対の電極ユニットと、前記電極ユニットどうしの対向方向と垂直な方向に被処理基板を前記プラズマ処理空間に搬送する搬送手段と、前記プラズマ処理空間を収納し、被処理基板が出入りするための入口および出口を有する閉鎖空間とを備え、前記搬送手段は、前記閉鎖空間の外側に設置され被処理基板を閉鎖空間に入口および出口を介して搬入・搬出する搬送部と、前記閉鎖空間の内部に設置され前記被処理基板を移動可能に支持する支持部とを備え、前記閉鎖空間には被処理基板の搬送中に閉鎖空間を外気から遮へいする遮へい手段が設置され、支持部が外気に接触することがないことを特徴とする大気圧プラズマ処理装置を提供するものである。
【０００７】
支持部は、被処理基板を支持して搬送方向に自由に回転する支持機構を備えてもよい。
支持部は被処理基板と接する部分が、樹脂、金属、セラミックの少なくとも一つから形成されてもよい。
支持部が、被処理基板の搬送方向に関してプラズマ処理空間の前後に設置され、電極ユニットと被処理基板との間隔を一定に保持する複数の支持部材からなってもよい。
プラズマ処理空間から生じるガスを排気する排気ユニットをさらに備え、排気ユニットは前記閉鎖空間の内部にプラズマ処理空間を被処理基板の搬送方向に挟んで設置され、前記排気ユニットは被処理基板に対向するようにガスを吸い込むための穴を備えてもよい。
【０００８】
遮へい手段が、前記閉鎖空間の内部に設けられ不活性ガスを吹き出すガスカーテンユニットからなり、前記ガスカーテンユニットはプラズマ処理空間を被処理基板の搬送方向に挟んで不活性ガスを吹き出す一対の穴を有してもよい。
排気ユニットが被処理基板に対向する平担面を備え、支持手段がその平担面に部分的に埋め込まれて固定されてもよい。
電極ユニットの被処理基板搬送方向に直交する方向の両端に、プラズマ処理空間から発生するガスを排気する一対の第２排気ユニットをさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、プラズマ処理空間を収納する閉鎖空間の外側に被処理基板をプラズマ空間へ搬入・搬出する搬送部が設置され、内側に被処理基板を移動可能に支持する支持部が設置され、被処理基板の搬送中は閉鎖空間の内部が遮へい手段により外気から遮へいされ、支持部が外気に接触することがない。従って、プラズマ処理空間への外気の混入を効果的に阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の大気圧プラズマ処理装置における被処理基板を搬送する方向と垂直な方向（以後、「川幅方向」と言うこともある）を法線とする平面で切断した場合の断面図であり、図２は大気圧プラズマ処理装置の全体を斜め方向より見た斜視図である。また、図３および図４は、それぞれ電極ユニット近辺を拡大して示す断面図およびガスカーテンユニットと排気ユニット近辺を拡大して示す断面図である。また図５は、被処理基板を搬送する搬送面（以後、単に「搬送面」と言うこともある）から下面側を見た場合の大気圧プラズマ処理装置であり、図６はボールベアを模式的に表した断面図である。
【００１１】
図１において、一対の電極ユニット２０は、搬送面の上面側に設置する上側電極２０ａと下面側に設置する下側電極２０ｂとから成る。上側電極２０ａと下側電極２０ｂは、構造が搬送面に対して対称であり、上側電極２０ａと下側電極２０ｂの被処理基板側の面は、搬送面内と平行でかつ間隔を開けるようにして設置する。処理空間Ａは、この一対の電極ユニット２０の間に形成される。
【００１２】
搬送部１０は、電極ユニット２０と互いに平行で閉鎖空間１の外側に設置する。搬送面の下面側であって、搬送部１０と電極ユニット２０の間には、電極ユニット２０と平行になるように排気ユニット６０ｃ、６０ｄとガスカーテンユニット５０ｃ、５０ｄを設置する。排気ユニット６０ｃ、６０ｄは電極ユニットの両脇に接するように設置し、さらにその外側に接するようにガスカーテンユニット５０ｃ、５０ｄが、排気ユニット６０ｃ、６０ｄの搬送面側と面を一致するように設置する。さらに、搬送面の上面側にも、搬送面に対して対称になるように、排気ユニット６０ａ、６０ｂおよびガスカーテンユニット５０ａ、５０ｂを、川幅方向の端部に被処理基板１００を搬送するためのギャップ（以後、単に搬送ギャップととも言う）を保つためのスペーサを挟んで設置する。なお、ガスカーテンユニット５０ａ〜５０ｄは全く同じ構造であり代表してガスカーテンユニット５０と表記する場合もある。また排気ユニット６０ａ、６０ｂと６０ｃ、６０ｄの違いは、支持部３０を具備するか、否かだけであり、代表して排気ユニット６０と表記する場合もある。
【００１３】
支持部３０は、排気ユニット６０ｃ、６０ｄの被処理基板の搬送面側に、排気ユニット６０ｃ、６０ｄの肉厚部分に格納するように設置する。支持部３０の例としては、ボールベア（登録商標）やボールローラ（登録商標）や、または閉鎖空間１の内側に格納するように取り付けたシャフトにベアリングを介して取り付けたコロ等が挙げられる。本発明の実施例では、図６に示すように、ボールベアを用いた。支持部つまりボールベア３０は、それぞれ電極ユニット２０に近傍でかつ平行になるように複数個取り付ける。ボールベア３０は、被処理基板１００を搬送する時、被処理基板の下面と接する位置に取り付ける。
【００１４】
電極ユニット２０、排気ユニット６０、ガスカーテンユニット５０は、図２に示すように、川幅方向の両端において、ユニット固定具９０とボルトにより締結される。ユニット固定具９０には、固定ブロック９１が溶接してあり、固定ブロック９１と搬送土台とをボルトで締結することにより、各ユニットを搬送系に設置する。
【００１５】
以下に、各ユニットおよび搬送部１０について詳細に説明する。
図３に示すように、電極ユニット２０の高周波電圧を印加するホット電極２３は、電圧を印加しかつ冷媒を流し電極を冷却する空洞を備えた、穴付きシャフト２４と、穴付きシャフト２４を隙間無く囲むように被覆する固体誘電体箱２６とから成る。穴付きシャフト２４はアルミニウム等の金属製であり、その表面にはアルミナ溶射膜を堆積しており、高電圧印加時に、異常放電が発生するのを抑制する。冷媒と高周波電圧は、電極ユニット川幅方向の端部において略Ｌ字型になるように取り付けられたシャフトの端部より、供給する。
【００１６】
グランド電極２７は、断面がＬ字型の形状をしたＬ字金属２８と、断面がコの字型をした固体誘電体囲い２９と、Ｌ字金属２８を固体誘電体囲い２９に嵌め合わせたときの隙間に挿入されるフッ素系樹脂の板とから成る。グランド電極２７は、１本のホット電極２３に対して２本用意し、ホット電極２３と平行で、かつ両脇を囲むように、０．５ｍｍ〜２ｍｍの間隔を隔てて設置する。
処理ガスは、電極ユニット２０に設けた処理ガス溜め２２に、処理ガスポート２１を介して供給される。処理ガス溜め２２は、処理ガスを一旦蓄え拡散することで、ガスの吹き出しの均一化を図るために設けられる。処理ガス溜め２２に蓄えられた処理ガスは、ホット電極２３とグランド電極２８を隔離して設置することにより形成されたスリットを通って、処理空間Ａに噴出される。
【００１７】
高周波電源８０は、商用交流電源からの三相２００Ｖをトランスにより昇圧して１〜３０ｋＶで、周波数１〜５０ｋＨｚの正弦波を、互いに逆位相になるように２系統出力し、それぞれ高電圧ケーブルを通して上側電極２０ａおよび下側電極２０ｂに供給する。これにより、処理空間Ａに効率的にプラズマ放電を発生することができる。
【００１８】
次に、搬送部１０について説明する。搬送部１０の具体的な例としては、コロ搬送が挙げられる。これは、図１に示すように複数のシャフト１２の各々に搬送コロ１１を配して、シャフト１２が回転することにより、シャフト１２に固定されている搬送コロ１１が回転し、被処理基板１００の下面と搬送コロ１１が接することで搬送を行う。シャフト１２は、川幅方向の両端部において、搬送土台に組み込まれた駆動部とギアを介して接続され、その動力によって回転する。
【００１９】
次に、排気ユニット６０について説明する。
図４に示すように、排気ユニット６０は、排気ガスを均一に吸い込むために設けた排気ガス溜め６１と、排気ガスを吸い込むための吸い込みスリット６２と、排気ガス溜め６１から装置外に排気ガスを排気するための排気ポート６３とから成る。吸い込みスリット６２は、処理空間Ａの気流を乱しプラズマが不安定にならないように、排気ユニット６０の搬送方向において、電極ユニット２０からなるべく遠い位置に設けるのが好ましい。排気ガス溜め６１は、電極川幅方向端部で囲むような箱型になっており、排気ガスが装置外に漏洩すること無く、接続した排気ポート６３のみより排気される。排気ガスは、排気ポート６３より、ＰＦＡチューブ等の配管を通して、ポンプ等の吸引手段により吸い込まれる。さらに、吸い込まれた排気ガスは、除害装置を通り無害化され、工場排気などに放出する。排気ポート６３とポンプ等の吸引手段の間には、流量計が接続され、ニードルバルブの開閉により、吸引量が制御される。
【００２０】
また、排気ユニット６０には、吸引型の酸素濃度計に測定ガスを送り込むチューブを接続するためのセンサポートＸが設けられている。センサポートＸは、排気ガス溜め６１と貫通すること無く、電極ユニット側の壁沿いに開けられた細長い穴で、図５に示すところの、測定点孔Ｙと連結される。これにより、処理空間Ａの近傍で、酸素濃度を測定したい箇所の測定点孔ＹにつながるセンサポートＸに、酸素濃度計のチューブを接続することで、その箇所の酸素濃度を測定することが可能である。なお、使用しないポートＸはプラグにより封止する。
【００２１】
図５に示すように、排気ユニット６０ｃおよび６０ｄには、電極ユニット２０の近傍でかつ平行になるように、一列当たり１６個で計４列のボールベア３０が設置される。図６に示すように、ボールベア３０には、メインボール３１とサブボール３２を格納するケース３３が設けられ、ケース３３の突起部分にはネジ山が切って有り、これを排気ユニット６０にあらかじめ加工したメネジ箇所にねじ込むことで、排気ユニット６０ｃおよび６０ｄに取り付ける。ボールベア３０は、メインボール３１とサブボール３２が互いに接し滑らかに回転することで、被処理基板１００を止めることなく、支持しながら搬送することができる。
【００２２】
また、ボールベア３０は、メインボール３１とサブボール３２の間には、密閉された僅かな空間しかなく、その密閉空間が処理ガスで置換されてしまえば、処理空間Ａへの外気の混入源となることは無い。ボールベア３０のメインボール３１の材質は、例えばポリアセタール、超高分子量ポリエチレン、ベスペル（登録商標）、フッ素系樹脂、ピーク（登録商標）、ナイロン等の樹脂や、スチール、ステンレス、アルミニウム等の金属や、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素等のセラミックが挙げられる。被処理基板がガラス基板等の傷つき易い材質であったり、クリーンルーム内等の発塵を嫌う工程であったり、耐熱性や耐プラズマ性が必要であったりする場合は、ベスペル、ピーク等のエンジニアプラスチックを使用するほうがより好ましい。本実施例では、ベスペルをメインボール３１の材質としたボールベア３０を用いた。
【００２３】
次に、ガスカーテンユニット５０について述べる。
ガスカーテンユニット５０は、図４に示すように、不活性ガスを吹き出すスリット５６と、不活性ガスを均一に吹き出すために設けられた不活性ガス溜め５４と、不活性ガスの供給源と配管を接続し、ガスを供給する不活性ガスポート５２とから成る。不活性ガスの配管途中には、流量計が設けられ、ニードルバルブにより流量を調節することができる。不活性ガスとしては、安価なＮ２を用いることが好ましい。
【００２４】
また、ガスカーテンユニット５０には、カーテンガスを排気する、カーテンガス排気スリット５５およびカーテンガス排気ガス溜め５３およびカーテンガス排気ポート５１を設置する。カーテンガス排気ポート５１は、配管を介して流量計およびポンプ等の吸引手段と接続され、略除害装置を通して工場排気などに放出するか、または、直接工場排気などに接続して放出する。
【実施例１】
【００２５】
以下の条件で処理空間Ａ近傍の酸素濃度を、電極ユニット２０の川幅方向の各点において測定することで、外気、特に酸素の混入量を調べた。
（条件１）
電極ユニット          ：１６００ｍｍ×６５ｍｍ
処理ガス            ：ヘリウム５０％＋窒素５０％
処理ガス供給量        ：４０Ｌ／分（１０Ｌ／分の４系統）
電圧          ：１８ｋＶ
電力          ：２ｋＷ
周波数              ：２０ｋＨｚ
処理空間Ａのギャップ  ：４ｍｍ
排気ガス流量              ：８０Ｌ／分（２０Ｌ／分の４系統）
カーテンガス              ：Ｎ２
カーテンガス流量      ：２００Ｌ／分（５０Ｌ／分の４系統）
カーテンガス排気流量  ：３２０Ｌ／分（８０Ｌ／分の４系統）
被処理基板          ：素ガラス
被処理基板サイズ      ：１５００ｍｍ×１８００ｍｍ×０．７ｍｍ
搬送速度            ：３ｍ／ｍｉｎ
酸素濃度計の吸引量    ：２００ｍＬ／ｍｉｎ
測定ユニット            Ａ：排気ユニット６０ａ（被処理基板入り口、上側）
Ｂ：排気ユニット６０ｂ（被処理基板出口、上側）
Ｃ：排気ユニット６０ｃ（被処理基板入り口、下側）
Ｄ：排気ユニット６０ｄ（被処理基板出口、下側）
測定位置            ：被処理基板端面から川幅方向に向って、５０〜１４５０ｍｍ
【００２６】
始めに、電極ユニット２０に、高周波電圧を印加せずプラズマ放電が無い状態で、被処理基板１００は搬送コロに載せず、搬送部１０を駆動した場合の各位置の酸素濃度を測定した。なお、処理ガスには、微量であり酸素濃度に影響を与えることは無いので、添加ガスは供給していない。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１の「−」は、センサポートＸを設けていないため、測定していない点である。この結果より、中心から川幅方向に±３５０ｍｍの位置において、酸素濃度１００ｐｐｍ以下であり、搬送コロ１１やシャフト１２の回転による影響は無く、処理空間Ａにほとんど外気が混入していないことがわかる。我々は、これまでに、コロ搬送によるオンライン型の大気圧プラズマ処理装置を開発してきたが、電極ユニットにより形成される処理空間と搬送コロやシャフトが、電極ユニット近傍に外気と遮断することなく設置する場合は、搬送コロおよびシャフトの回転により、搬送面より下側の外気が巻き込まれ、処理空間に酸素が０．１〜数％混入してしまうという結果を得ている。
【００２９】
また、表１の結果より、電極ユニット２０の川幅方向両端付近の処理空間Ａの酸素濃度は、全て１００ｐｐｍ以上となっている。これは、電極ユニット２０の川幅方向の端部に、ガスを排気する吸引口が無く、このため外気が置換されずに、ガス溜りになっている可能性がある。
【００３０】
図７は、搬送面から下面側を見た場合の、改良型の大気圧プラズマ処理装置である。図７に示すように、電極ユニット２０の川幅方向の両端部に、搬送方向に平行に延びる端部排気ユニット７０を、搬送面の上面側および下面側に設置した。これに従い、ガスカーテンユニット５０を川幅方向に伸ばして、各ユニットの川幅方向両端部の面が合致するように新たにガスカーテンユニット５０を製作した。端部排気ユニット７０には、電極ユニット２０と排気ユニット６０をユニット固定具９０と固定するために、電極川幅方向に貫通し、端部排気ユニット７０の略端部排気ガス溜めと交わることが無いように、ボルトを通す貫通穴を備えている。これにより、電極ユニット２０および排気ユニット６０は端部排気ユニット７０を挟むようにして、ユニット固定具９０と締結する。
【００３１】
端部排気ユニット７０には、川幅方向の両端部の排気ガスを特に吸い込むための端部排気スリット７１と、吸い込んだガスを排出するための端部排気ポートとを備えている。端部排気ポートは配管を介して、流量計とポンプ等の吸引手段と接続する。これにより、端部排気スリット７１から吸気を行う。
以上の装置改造を行って、再度上記条件１において、各点の酸素濃度を測定した。表２にその結果を示す。なお、端部排気スリットからの排気量は、１系統当たり２．５Ｌ／ｍｉｎで、合計１０Ｌ／ｍｉｎになるように設定した。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
表２の「−」は、センサポートＸを設けていない点か、または測定を省略した点である。この結果より、電極ユニット２０の川幅方向の両端部に端部排気ユニット７０を設けたことで、端部において滞留していた外気を処理ガスで置換することができ、電極ユニット２０の川幅方向両端付近の処理空間Ａの酸素濃度を１００ｐｐｍ以下に改善することができた。
【００３４】
次に被処理基板１００を搬送コロ１１に載せて、３ｍ／ｍｉｎの速度で搬送した場合のユニットＡ、位置７５０ｍｍ点の酸素濃度を測定した。その結果を表３に示す。
【００３５】
【表３】
2006331736.tif 000005
【００３６】
条件１に示したガスカーテン流量および排気ガス流量は全て合計量であり、それぞれ４系統から均一に供給、吸引している。表３に示している、「初期酸素濃度」とは被処理基板１００の搬送を開始する前の酸素濃度を表しており、「処理中酸素濃度」は被処理基板１００の先端が閉鎖空間１に差し掛かった時から、完全に出終わった時までの酸素濃度の範囲を示している。表３の結果より、ガスカーテン流量が０Ｌ／ｍｉｎで、排気ガス流量が４０Ｌ／ｍｉｎ以上の条件IIおよびIIIでは、排気ガス流量が処理ガス流量と同等、それより多いので、閉鎖空間１の内部、特に排気スリットに向ってガスが流れ込み易く、被処理基板１００の搬送により、被処理基板表裏の外気が排気スリットに向って引き込まれ、排気スリットで完全に吸い込まれること無く、処理空間Ａに混入してしまったためである。ガスカーテン流量を１００Ｌ／ｍｉｎ、２００Ｌ／ｍｉｎと流すと、被処理基板１００を搬送しても、被処理基板表裏の外気をガスカーテンが遮断してくれるため、１００Ｌ／ｍｉｎではやや増加する程度、２００Ｌ／ｍｉｎでは初期酸素濃度以内で被処理基板１００を搬送することができた。
【００３７】
なお、処理条件ＩとＶで処理中の酸素濃度が初期酸素濃度より減少しているのは、外気の侵入が阻止されている場合は、被処理基板１００が大気圧プラズマ処理装置１の内部に入っている時の方が、搬送路のギャップが短くなり、その分、外気の入り込みに対してコンダクタンスが大きくなるので、より外気が侵入しなくなるからである。
【００３８】
次に、電極ユニット２０に高周波電圧を印加し、プラズマ放電を発生させた場合において、ユニットＡ、位置７５０ｍｍ点の酸素濃度を測定した。その結果を表４に示す。
【００３９】
【表４】
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【００４０】
表４の「プラズマ放電有り」は、プラズマ放電を開始して１分後の酸素濃度を測定した。表３の結果より、酸素濃度はプラズマ放電の有無にほとんど依らないことがわかる。
【実施例２】
【００４１】
次に、以下の条件で大気圧プラズマにより撥水処理を施した場合の実験結果を示す。
【００４２】
（条件２）
電極ユニット２０      ：１６００ｍｍ×６５ｍｍ
添加ガス（ＣＦ４）    ：０．５〜１０％
Ｎ２／Ｈｅ比              ：１／１
処理ガス供給量        ：４０Ｌ／分（１０Ｌ／分の４系統）
電圧          ：１８ｋＶ
電力          ：２ｋＷ
周波数              ：２０ｋＨｚ
処理空間Ａのギャップ  ：４ｍｍ
排気ガス流量              ：８０Ｌ／分（２０Ｌ／分の４系統）
カーテンガス              ：Ｎ２
カーテンガス流量      ：２００Ｌ／分（５０Ｌ／分の４系統）
カーテンガス排気流量  ：３２０Ｌ／分（８０Ｌ／分の４系統）
被処理基板          ：有機膜付きガラス
被処理基板サイズ      ：６８０ｍｍ×８８０ｍｍ×０．７ｍｍ
搬送速度            ：１ｍ／ｍｉｎ
測定装置            ：接触角計
滴下液              ：エーテル系の溶剤
処理ガスとしては、Ｎ２、ＨｅにＣＦ４を添加したガスを用いた。Ｎ２とＨｅの比を１：１として、総流量４０Ｌ／分を保つように、ＣＦ４流量の変化に対応して、Ｎ２およびＨｅ流量を調節した。
【００４３】
被処理基板１００には、有機膜付きのガラス基板を使用し、大気圧プラズマにより撥水処理した後の有機膜部分の撥水性を確認する。撥水性の測定位置は、被処理基板１００の面内のほぼ中央で、結果は、３回測定した値の平均値を示した。なお、撥水性の確認には、純水では無く、エーテル系の溶剤を用いたが、本質的に液体であれば水であろうと、アルコールであろうとその撥水効果は変化しない。図８に、ＣＦ４濃度を変化した場合の撥水性の結果を示す。また、条件２において、ＣＦ４濃度を５％として酸素を６００〜１０００ｐｐｍ添加した場合の接触角依存性の結果を図９に示す。
【００４４】
実験に用いた有機膜を大気圧プラズマにより十分撥水した場合、エーテル系溶剤の接触角は、５５〜６０度程度であり、それ以上処理を進めても飽和することが、これまでの検討によりわかっている。図８の結果より、ＣＦ４濃度３％以上で、接触角５５度以上が得られ、我々がこれまで検討を行ってきた結果より、ＣＦ４ガスを削減しても撥水性が得られることがわかった。これは、本発明のような装置構成にすることによって、処理空間Ａへの酸素の混入を阻止できたため、酸素がプラズマにより反応し表面を親水性にしてしまうオゾンの発生を極力抑制することができたからである。
【００４５】
また図９より、ＣＦ４濃度５％の条件で、酸素を６００〜１０００ｐｐｍ添加したところ、酸素濃度が６００ｐｐｍ含まれてしまうと、プラズマで酸素が反応してできたオゾンによる親水作用の方がフッ素系ガスの撥水作用に勝ってしまい、接触角１０度未満となってしまう。これより、撥水処理には、処理空間Ａに混入する酸素濃度を２００ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下に阻止する必要があると考えられる。このように酸素濃度が１００ｐｐｍ以下になるような、開放系かつオンライン型の大気圧プラズマ処理装置を実現するためには、本発明のような外気の侵入を抑制した装置構成にすることが有効であることがわかった。
【００４６】
なお、上記の実施例では、大気圧プラズマ処理の一例であるＣＦ４を添加ガスに用いた撥水処理について主に記述したが、これは外気の混入を嫌う成膜やドライエッチング、アッシング等の他の大気圧プラズマ処理においても同様であり、本発明の思想は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、大気圧プラズマによりガスを分解して、被処理基板の表面改質、薄膜の形成、加工をおこなうオンライン型の大気圧プラズマ処理装置に有効に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施の形態の大気圧プラズマ処理装置の川幅方向を法線とする平面で切断した断面図である。
【図２】大気圧プラズマ処理装置の全体を斜め方向より見た斜視図である。
【図３】図１における電極ユニット近辺を拡大して示す断面図である。
【図４】図１におけるガスカーテンユニットと排気ユニット近辺を拡大して示す断面図である。
【図５】大気圧プラズマ処理装置を搬送面から下側に見た平面図である。
【図６】ボールベアの構成を示す説明図である。
【図７】改良型の大気圧プラズマ処理装置を搬送面から下側に見た平面図である。
【図８】接触角のＣＦ４濃度依存性を示す特性図である。
【図９】接触角の酸素濃度依存性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…閉鎖空間
１０…搬送部
１１…搬送コロ
１２…シャフト
２０…電極ユニット
２０ａ…上側電極
２０ｂ…下側電極
２１…処理ガスポート
２２…処理ガス溜め
２３…ホット電極
２４…穴付きシャフト
２５…シャフトの端部
２６…固体誘電体箱
２７…グランド電極
２８…Ｌ字金属
２９…固体誘電体囲い
３０…支持部、つまり、ボールベア
３１…メインボール
３２…サブボール
３３…ケース
５０…ガスカーテンユニット
５１…カーテンガス排気ポート
５２…不活性ガスポート
５３…カーテンガス排気ガス溜め
５４…不活性ガス溜め
５５…カーテンガス排気スリット
５６…不活性ガスを吹き出すスリット
６０…排気ユニット
６１…排気ガス溜め
６２…スリット
６３…排気ポート
７０…端部排気ユニット
７１…端部排気スリット
８０…高周波電源
９０…ユニット固定具
９１…固定ブロック
１００…被処理基板
Ａ…処理空間
Ｘ…センサポート
Ｙ…測定点孔
【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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【図９】
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