(57)【要約】【課題】  被処理体ごとに予備放電を行うことなくプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  プラズマ処理装置Ｍ１は、第１の被処理体８１を処理空間でプラズマに曝し終わった後、電圧制御手段によってプラズマの発生を停止する。プラズマ処理装置Ｍ１は、プラズマの発生が停止している状態で、ガス供給手段７１によって電極１１、１２の間に乾燥ガスの供給を行い、電極の乾燥状態を維持する。このため、プラズマの発生を再開したときから安定したプラズマを発生することができ、ひいては被処理体ごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の電極を備え、
前記電極間に放電処理電圧を印加することによって発生するプラズマを用いて、被処理体をプラズマに曝すプラズマ処理方法であって、
前記電極間に放電処理電圧を印加する電圧印加工程と、
前記電圧印加工程の前工程及び／又は後工程として、プラズマの発生が停止している状態で、前記電極間に乾燥ガスを供給するガス供給工程と
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理方法により、複数の被処理体を順に処理空間でプラズマに曝すプラズマ処理方法であって、
前記前工程として、プラズマに曝す前の被処理体を前記処理空間に配置する配置工程と、
前記後工程として、プラズマに曝した後の被処理体を前記処理空間から撤去する撤去工程とを有し、
前記配置工程及び／又は撤去工程では、プラズマの発生が停止している状態で、前記電極間に乾燥ガスを供給することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理方法により、被処理体を連続的に前記処理空間を通過させてプラズマに曝すプラズマ処理方法であって、
前記前工程として、プラズマに曝す前の被処理体を、前記処理空間を通過可能に配置する配置工程と、
前記後工程として、プラズマに曝した後の被処理体を撤去する撤去工程とを有し、
前記配置工程及び／又は撤去工程では、プラズマの発生が停止している状態で、前記電極間に乾燥ガスを供給することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項４】
互いに対向する一対の電極を備え、
前記電極間に放電処理電圧を印加することによって発生するプラズマを用いて、被処理体をプラズマに曝すプラズマ処理装置であって、
前記被処理体をプラズマに曝す前及び／又は被処理体をプラズマに曝し終わった後に、プラズマの発生を停止する電圧制御手段と、
プラズマの発生が停止している状態で、前記電極間に乾燥ガスを供給するガス供給手段と、
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用して被処理体を処理するプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、互いに対向する一対の電極を用い、電極間に発生させたプラズマが安定するまで予備放電を行った後、被処理体をプラズマに曝すプラズマ処理装置が開示されている（例えば、特許文献１）。
予備放電を行うことによって、大気中で吸湿した電極を乾燥させることができるので、特許文献１のプラズマ処理装置は、被処理体をプラズマに曝し始めるときから安定したプラズマを発生することができる。
【特許文献１】特開２００２−１５５３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、一般的には、第１の被処理体と第２の被処理体に対して順にプラズマ処理を行う場合、第１の被処理体に対するプラズマ処理が終了した後、第２の被処理体をセッティングするために一度プラズマの発生を停止していた。そのため、プラズマ処理装置では、プラズマの発生を停止している間に電極が大気中で吸湿し、プラズマの発生を再開したときから安定したプラズマを発生することができなり、被処理体ごとに予備放電を行う必要があった。
【０００４】
そこで本発明は、上記問題に鑑み、被処理体ごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のプラズマ処理方法は、互いに対向する一対の電極を備え、前記電極間に放電処理電圧を印加することによって発生するプラズマを用いて、被処理体をプラズマに曝すプラズマ処理方法であって、前記電極間に放電処理電圧を印加する電圧印加工程と、前記電圧印加工程の前工程及び／又は後工程として、プラズマの発生が停止している状態で、前記電極間に乾燥ガスを供給するガス供給工程とを有することを特徴としている。
【０００６】
また、本発明のプラズマ処理方法は、複数の被処理体を順に処理空間でプラズマに曝すプラズマ処理方法であって、前記前工程として、プラズマに曝す前の被処理体を前記処理空間に配置する配置工程と、前記後工程として、プラズマに曝した後の被処理体を前記処理空間から撤去する撤去工程とを有し、前記配置工程及び／又は撤去工程では、プラズマの発生が停止している状態で、前記電極間に乾燥ガスを供給することが好ましい。
【０００７】
また、本発明のプラズマ処理方法は、被処理体を連続的に前記処理空間を通過させてプラズマに曝すプラズマ処理方法であって、前記前工程として、プラズマに曝す前の被処理体を、前記処理空間を通過可能に配置する配置工程と、前記後工程として、プラズマに曝した後の被処理体を撤去する撤去工程とを有し、前記配置工程及び／又は撤去工程では、プラズマの発生が停止している状態で、前記電極間に乾燥ガスを供給することが好ましい。
【０００８】
本発明のプラズマ処理装置は、互いに対向する一対の電極を備え、前記電極間に放電処理電圧を印加することによって発生するプラズマを用いて、被処理体をプラズマに曝すプラズマ処理装置であって、前記被処理体をプラズマに曝す前及び／又は被処理体をプラズマに曝し終わった後に、プラズマの発生を停止する電圧制御手段と、プラズマの発生が停止している状態で、前記電極間に乾燥ガスを供給するガス供給手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
次に、本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置について説明する。
【００１０】
本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置は、大気圧近傍の圧力下で被処理体をプラズマに曝すプラズマ処理に適している。なお、大気圧近傍の圧力下とは、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａの圧力下を指す。中でも、プラズマ処理を行う圧力が、９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａの範囲であると、圧力調整を容易に行うことができ、また、装置構成を簡便にすることができる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に用いられる一対の電極は、導電体から構成されている。一対の電極を構成する導電体としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の金属単体や、ステンレス、真鍮等の合金や、金属間化合物あるいは炭素材料等が挙げられる。
また、一対の電極を構成する各電極は、一定の間隔を空けて設けられいることが好ましい。一対の電極を構成する各電極間の距離が一定に設けられていると、プラズマ発生の際に電界集中による異状放電の発生を避けることができる。一定の間隔を空けて設けられている一対の電極としては、例えば、平行平板型、同軸円筒型の構造等が挙げられる。
【００１２】
一対の電極は、その少なくとも一方の電極の対向面に固体誘電体が設けられていることが好ましい。
電極の対向面に設けられる固体誘電体としては、例えば、アルミナ、二酸化珪素、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン、チタン酸バリウム、フッ素樹脂等が挙げられ、表面の空孔の数が少なく、大気中で吸湿し難いのが好ましい。
【００１３】
ここで、互いに対向する一対の電極に放電処理電圧以上のが印加されると、これらの電極間にプラズマが発生する。なお、電極に印加される電圧はパルス化された電圧や一般的な交流電圧でよい。
【００１４】
本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置は、被処理体をプラズマに曝すことによって、被処理体の表面に電気的・光学的機能を与えたり、被処理体の表面から有機物除去、レジスト除去、高分子フィルムの接着性向上、ガラス系基板・プリント配線基盤（ＦＰＣ）の洗浄、成膜、金属除去、デスミア、アッシング、エッチング、デスカム、滅菌洗浄等を行うことができる。
【００１５】
本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置において、プラズマに曝される被処理体の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、アクリル樹脂等のプラスチックや、ガラス、セラミックス、金属、シリコン等が挙げられる。被処理体の形状としては、特に限定されないが、例えば、板状、フィルム状、シート状、ウェハー状であることが好ましい。
【００１６】
更に、本発明のプラズマ処理方法について詳細を説明する。
本発明のプラズマ処理方法は、電圧印加工程の前工程及び／又は後工程として、プラズマの発生が停止している状態で、電極間に乾燥ガスを供給するガス供給工程を有しているため、プラズマの発生が停止している状態でも、電極が大気中の水分を吸湿するおそれがないので、電極の乾燥状態を維持することができ、被処理体ごとに予備放電を行わなくても、一対の電極に対して電圧の印加を開始したときから電極間に安定したプラズマを発生することができる。
【００１７】
また、ガス供給工程は、プラズマの発生が停止している状態で、電極間に乾燥ガスを継続的に供給する工程であることが好ましい。ガス供給工程が、電極間に乾燥ガスを継続的に供給する工程であることによって、プラズマの発生が停止している状態でも、電極の吸湿を防いで乾燥状態をより長く維持することができるので、被処理体ごとに予備放電を行う必要がない。
【００１８】
乾燥ガスとしては、例えば、安価な空気や窒素が好適である。また、乾燥ガスの湿度は、大気中の湿度より低ければよく、相対湿度１０％以下、更には５％以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明のプラズマ処理方法は、電極間に存在する処理ガスを適宜選択することによって任意の処理を被処理体に行うことができ、処理ガスとしては、例えば、被処理体表面を親水性とするには窒素ガス等が好ましく、被処理体表面の有機物を除去するには酸素ガス等が好ましい。被処理体表面に電気的特性や光学的特性を付与させるために金属含有化合物ガス等を用いることができる。また、処理ガスは同時に複数種類が用いられてもよく、被処理体ごとに異なる処理ガスが用いられてもよい。また、処理ガスの湿度が低い場合、処理ガスを乾燥ガスとして使用してもよい。
【００２０】
更に、本発明のプラズマ処理装置について詳細を説明する。
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマの発生が停止している状態で、一対の電極間に乾燥ガスを供給するガス供給手段を有していることによって、プラズマの発生が停止している状態でも電極が大気中の水分を吸湿するおそれがないので、電極の乾燥状態を維持することができる。また、電極の乾燥状態を維持することによって、プラズマの発生を再開したときから安定したプラズマを発生することができ、被処理体ごとに予備放電を行う必要がない。
【００２１】
ガス供給手段は、プラズマの発生を停止する前から電極間に乾燥ガスの供給を開始し、プラズマが停止している状態で乾燥ガスの供給が可能になされた手段であることが好ましい。ガス供給手段がプラズマの発生を停止する前から乾燥ガスの供給を開始することによって、プラズマの発生を停止した直後から電極の乾燥状態を維持することができるので、被処理体ごとに予備放電を行わなくても、一対の電極に対して電圧の印加を開始したときから電極間に安定したプラズマを発生することができる。
【００２２】
ガス供給手段は、プラズマの発生が停止している状態で一対の電極の間に乾燥ガスの継続的な供給が可能になされた手段であることが好ましい。ガス供給手段が乾燥ガスを継続的に供給することによって、プラズマの発生が停止している状態でも、電極が大気中の水分を吸湿するおそれがなく、電極の乾燥状態を維持することができ、被処理体ごとに予備放電を行う必要がない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のプラズマ処理方法は、電圧印加工程の前工程及び／又は後工程として、プラズマの発生が停止している状態で、電極間に乾燥ガスを供給するガス供給工程を有していることによって、プラズマの発生を停止している状態でも電極が大気中の水分を吸湿するおそれがなく、電極の乾燥状態を維持することができる。また、電極の乾燥状態を維持することによって、プラズマの発生を再開したときから安定したプラズマを発生することができるので、被処理体ごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができる。
【００２４】
また、本発明のプラズマ処理方法は、複数の被処理体を順に処理空間でプラズマに曝すプラズマ処理方法であって、設置工程及び／又は撤去工程では、プラズマの発生が停止している状態で、電極間に乾燥ガスを供給することによって、設置工程や撤去工程の際にプラズマの発生を停止している状態でも電極が大気中の水分を吸湿するおそれがなく、電極の乾燥状態を維持することができる。また、電極の乾燥状態を維持することによって、プラズマの発生を再開したときから安定したプラズマを発生することができるので、被処理体ごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができる。
【００２５】
また、本発明のプラズマ処理方法は、被処理体を連続的に処理空間を通過させてプラズマに曝すプラズマ処理方法であって、設置工程及び／又は撤去工程では、プラズマの発生が停止している状態で、電極間に乾燥ガスを供給することによって、設置工程や撤去工程の際にプラズマの発生を停止している状態でも電極が大気中の水分を吸湿するおそれがなく、電極の乾燥状態を維持することができる。また、電極の乾燥状態を維持することによって、プラズマの発生を再開したときから安定したプラズマを発生することができるので、被処理体ごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができる。
【００２６】
本発明のプラズマ処理装置は、電圧制御手段とガス供給手段とを有していることによって、プラズマの発生が停止している状態でも電極が大気中の水分を吸湿するおそれがなく、電極の乾燥状態を維持することができる。このため、被処理体ごとに予備放電を行わなくても、一対の電極に対して電圧の印加を開始したときから電極間に安定したプラズマを発生することができるので、被処理体ごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施形態における本発明のプラズマ処理装置を模式的に示す図である。
【００２８】
図１に示すプラズマ処理装置Ｍ１は、一対の電極１１、１２、電源（電圧制御手段）４０、乾燥ガス源（ガス供給手段）７１、処理ガス源７２ａ、ガス排出筒５１、支持台５０、搬送ロボット９０、等を備えている。
【００２９】
板状の電極１１、１２は、それぞれステンレスから構成されている。これらの電極１１、１２は、１ｍｍの間隔を空けて互いに平行となるように対向配置されており、これら一対の電極１１、１２の間に放電空間２０ａが形成されている。また、一方の電極１１は電源４０と接続されており、他方の電極１２は接地されている。電源４０は制御部を備え、電極１１、１２に印加する電圧の大きさの変更や放電処理電圧のオン・オフが可能になされている。
【００３０】
電極１１、１２のそれぞれの対向面には、固体誘電体であるアルミナが溶射されている。アルミナの厚みは０．５ｍｍになされている。電極１１、１２の対向面にアルミナが溶射されていることによって、電極１１、１２間に電圧を印加してプラズマを発生する際に、電極１１、１２間にアーク放電等の異常放電を発生することを防ぐことができる。
【００３１】
電極１１、１２間の放電空間２０ａの一端側にはガス導入口２１が設けられており、放電空間２０ａの他端側にはガス吹出口２２が設けられている。
ガス導入口２１には、ガス導入口２１にガスを供給するガス供給部材７５が設けられている。ガス供給部材７５にはガス供給管７４が接続されている。また、ガス供給管７４は、切換弁７３を介して処理ガス源７２ａと乾燥ガス源７１とに接続されている。ここで、ガス供給管７４は、切換弁７３を切り換えることによって、処理ガス源７２ａ又は乾燥ガス源７１のいずれか一方と接続されており、例えば図１では、切換弁７３は、ガス供給管７４と処理ガス源７２ａとを接続している。ここで、処理ガス源７２ａには相対湿度０．１％の窒素ガスが充填されており、乾燥ガス源７１には相対湿度０．１％の乾燥空気が充填されている。
【００３２】
電極１１、１２のガス吹出口２２側には、ガラス板（被処理体）８１を載せる支持台５０が設けられており、支持台５０は、電極１１、１２と垂直に設けられている。また、ガス吹出口２２と支持台５０との間の空間には、処理空間２３が形成されている。
ここで、処理ガス源７２ａに充填された窒素ガスは、ガス供給部材７５から放電空間２０ａに供給された後、電極１１、１２の両方の対向面と接触しながらガス吹出口２２に向けて移動し、ガス吹出口２２を通じて処理空間２３に位置するガラス板８１の表面に対して垂直に吹き付けられる。
【００３３】
支持台５０の両端には、真空ポンプ（図示せず）と接続されたガス排出筒５１が設けられている。ガス吹出口２２から供給された処理ガス又は乾燥ガスは、放電空間２０ａを通過した後、ガス排出筒５１から排気される。
【００３４】
電極１１、１２には、電極１１、１２を矢印ａ、ｂ方向に搬送する電極搬送機構（図示せず）が設けられており、電極１１、１２は、電極搬送機構の駆動によって、ガラス板８１の上方を支持台５０の上面と平行に搬送される。
【００３５】
また、支持台５０の一端側には、搬送ロボット９０とカセット８０が設けられている。
搬送ロボット９０は、アーム９１によって、ガラス板を搬送可能になされており、支持台５０の上に置かれたガラス板８１を支持台５０から持ち上げてカセット８０に収容するとともに、カセット８０に備えられたガラス板８２をカセット８０から取り出して支持台５０の上に置くことができる。
【００３６】
以上の構成のプラズマ処理装置Ｍ１を用いて、複数のガラス板を順にプラズマに曝してプラズマ処理を行う場合におけるプラズマ処理方法の手順の一例を図３のフローチャートに従って説明する。
【００３７】
手順１：予備放電
まず、１枚目のガラス板８１を支持台５０の上に配置しない状態で、電極１１、１２の予備放電を行う。
具体的には、電源４０に設けられたスイッチをオンに切り換えることによって、電極１１、１２間に放電処理電圧の印加を開始する。このときに印加する電圧はパルス状になされており、放電空間２０ａにはプラズマが発生する。
この予備放電は予め設定した時間行い、放電空間２０ａに発生するプラズマが均一なグロー放電状態になる。
【００３８】
手順２：乾燥空気の供給開始（ガス供給工程）
予め設定した時間予備放電を行った後、切換弁７３を乾燥ガス源７１側に切り換えて、プラズマが発生している放電空間２０ａに対して乾燥空気の供給を開始する。なお、以降は切換弁７３を切り換えるまでは放電空間２０ａに対する乾燥空気の供給を継続する。
【００３９】
手順３：予備放電の終了（ガス供給工程）
乾燥空気を放電空間２０ａに供給している状態で、電源４０のスイッチをオフに切り換えることによって、電極１１、１２に対する放電処理電圧の印加を停止して、放電空間２０ａにおけるプラズマの発生を停止させる。
このとき、放電空間２０ａには引き続き乾燥空気が供給されており、放電空間２０ａに供給された乾燥空気は、電極１１、１２の両方の対向面と接触しながら移動し、ガス吹出口２２から放電空間２０ａの外部に吹き出される。
【００４０】
手順４：被処理体の配置（ガス供給工程及び配置工程）
放電空間２０ａに乾燥空気を供給した状態で搬送ロボット９０を駆動させ、処理空間２３である支持台５０の上にガラス板（被処理体）８１を搬送する。支持台５０の上に搬送されたガラス板８１は、ガス吹出口２２の斜め下方向に位置しており、ガス吹出口２２から吹き出される窒素ガスに吹き付けられない。
ここで、ガラス板８１を搬送する際、放電空間２０ａにプラズマが発生していないので、ガラス板８１を支持台５０の上に安全に搬送することができる。
【００４１】
手順５：放電処理電圧の印加開始（ガス供給工程及び電圧印加工程）
ガラス板８１を支持台５０の上に搬送した後、放電空間２０ａに乾燥空気を供給した状態で電源４０のスイッチをオンに切り換え、電極１１、１２に対する放電処理電圧の印加を開始する。
ここで、手順４の配置工程において、プラズマの発生が停止している状態で、放電空間２０ａに対して乾燥空気が供給されているために電極１１、１２の乾燥状態が維持されており、放電処理電圧の印加の開始と同時に放電空間２０ａにグロー放電状態のプラズマが発生する。
【００４２】
手順６：処理ガスの供給開始
放電空間２０ａにプラズマが発生した状態で、切換弁７３を乾燥ガス源７１側から処理ガス源７２ａ側に切り換え、乾燥空気の供給を停止するとともに、処理ガス源７２ａに充填された窒素ガスの供給を放電空間２０ａに開始する。放電空間２０ａに供給された窒素ガスはプラズマとなり、ガス吹出口２２を通じて放電空間２０ａの外部に吹き出される。
なお、放電空間２０ａにプラズマが発生している状態では、電極１１、１２の温度が高温になるために、乾燥ガス以外の気体が放電空間２０ａに供給されても、電極１１、１２の乾燥状態を維持して放電空間２０ａに均一なグロー放電状態のプラズマを発生することができる。
【００４３】
手順７：電極の搬送
次に、電極搬送機構の駆動によって、電極１１、１２の搬送を行う。このとき、電極１１、１２は、電極１１、１２の間隔を維持しながら矢印ａの方向に搬送される。
電極１１、１２が搬送される際、ガス吹出口２２から吹き出される窒素ガスのプラズマに曝され、処理空間２３中でガラス板８１の表面に対するプラズマ処理が行われる。なお、ガラス板８１の表面は、窒素ガスのプラズマに曝されることによって親水化される。
ガラス板８１をプラズマに曝し終わった後、電極１１、１２をガラス板８１の斜め上方に搬送し、ガス吹出口２２から吹き出される窒素ガスのプラズマがガラス板８１の表面に吹き付けられないようにする。
【００４４】
手順８：乾燥空気の供給開始（ガス供給工程）
次に、切換弁７３を乾燥ガス源７１側に切り換えて、窒素ガスの供給を停止するとともに、放電空間２０ａに乾燥空気の供給を開始する。放電空間２０ａに供給された乾燥空気は、電極１１、１２の両方の対向面と接触しながら移動し、ガス吹出口２２から放電空間２０ａの外部に吹き出される。
なお、以降は切換弁７３を切り換えるまでは放電空間２０ａに対する乾燥空気の供給を継続する。
【００４５】
手順９：放電処理電圧の印加停止（ガス供給工程）
乾燥空気を放電空間２０ａに供給している状態で、電源４０のスイッチをオフに切り換えることによって、電極１１、１２に対する放電処理電圧の印加を停止して、放電空間２０ａにおけるプラズマの発生を停止させる。
このとき、放電空間２０ａには引き続き乾燥空気が供給されており、放電空間２０ａに供給された乾燥空気は、電極１１、１２の両方の対向面と接触しながら移動し、ガス吹出口２２から放電空間２０ａの外部に吹き出される。また、放電処理電圧の印加を停止する際にも乾燥空気が供給されているため、放電処理電圧の印加を停止したときから電極１１、１２の乾燥状態を維持することができる。
【００４６】
手順１０：被処理体の撤去（ガス供給工程及び撤去工程）
放電処理電圧の印加を停止した後、乾燥空気を放電空間２０ａに供給している状態で搬送ロボット９０を駆動させ、プラズマに曝した後のガラス板８１をカセット８０に収容する。
このとき、放電空間２０ａにプラズマが発生していないので、ガラス板８１を支持台５０の上に安全に搬送することができる。また、乾燥空気を放電空間２０ａに供給している状態でガラス板８１を搬送するので、ガラス板８１を搬送している間も電極１１、１２の乾燥状態を維持することができる。
【００４７】
手順１１：最後の被処理体であることの確認
ここで、手順１１でプラズマに曝したガラス板８１が最後のガラス板である場合、手順１２に進む。
また、手順１１でプラズマに曝したガラス板が最後のガラス板でない場合、手順４に戻り、次にプラズマに曝す予定のガラス板を用いて、同様の手順でプラズマ処理を行う。このとき、２回目以降の手順５において、撤去工程（手順１０）及び搬送工程（手順４）の際に、電極１１、１２の間に乾燥空気が継続的に供給されているために、放電空間２０ａにプラズマの発生を停止している間でも、電極１１、１２の乾燥状態を維持することができ、パルス電圧の印加の再開と同時に均一なグロー放電状態のプラズマが放電空間２０ａに発生する。電極１１、１２の間に乾燥空気を供給することによってパルス電圧の印加と同時に均一なグロー放電状態のプラズマが発生するので、一度予備放電を行った後はガラス板ごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができる。
【００４８】
手順１２：乾燥ガスの供給停止
プラズマに曝した後のガラス板８１をカセット８０に収容した後、切換弁７３を切り換えて、乾燥空気の供給を停止する。
【００４９】
以上手順１〜１２によって、複数のガラス板を順にプラズマに曝すことができる。
以上手順１〜１２のように、複数のガラス板を順にプラズマに曝す場合、電圧印加工程の前工程及び／又は後工程として、プラズマの発生が停止している状態で、電極１１、１２間に乾燥空気を供給するガス供給工程を有することによって、プラズマの発生を停止している状態でも電極１１、１２の吸湿を防ぐことができるので、電極１１、１２の乾燥状態を維持することができる。また、電極の乾燥状態を維持することによって、プラズマの発生を再開したときから安定したプラズマを発生することができるので、被処理体ごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができる。
【００５０】
ここで、手順２と手順３を入れ換えたり、手順８と手順９を入れ換えることによって、プラズマの発生を停止した後、電極１１、１２間に乾燥ガスの供給を開始してもよい。この場合、プラズマの発生の停止から乾燥ガスの供給の開始までの間隔が短い方が好ましい。
また、手順５と手順６を入れ換えることによって、処理ガスの供給を開始した後、放電処理電圧の印加を開始してもよい。
【００５１】
プラズマの発生を停止している間に電極間に乾燥ガスを供給する場合、電極の乾燥状態を維持できる程度に乾燥ガスの流量を低下させてもよい。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態を図２に基づいて説明する。
図２は、第２の実施形態における本発明のプラズマ処理装置を模式的に示す図である。
【００５３】
図２に示すプラズマ処理装置Ｍ２は、一対の電極１３、１４、電源４０（電圧制御手段）、乾燥ガス源（ガス供給手段）７１、処理ガス源７２ｂ、供給ロール６１、巻取ロール６２等を備えている。
【００５４】
上下に対向して設けられた電極１３、１４は、それぞれステンレスから構成されている。
下側に位置する電極１４は軸方向に長いロール状の形状をなしている。下側の電極１４には図示しないモーターが設けられており、電極１４は、モーターの駆動によって矢印の方向に回転するようになされている。
また、上側に位置する電極１３は板状の形状をなしており、電極１３の対向面は略円弧状の凹面になされている。
ここで、電極１３、１４のそれぞれの対向面には、固体誘電体であるアルミナが溶射されており、電極１３、１４間にアーク放電等の異常放電を発生することを防いでいる。また、電極１３と電極１４との間隔は一定に保たれており、電極１３、１４の間には放電空間（処理空間）２０ｂが形成されている。
【００５５】
上側の電極１３は電源４０と接続されており、下側の電極１４は接地されている。電源４０は制御部を備え、電極１３、１４に印加する電圧の大きさの変更や放電処理電圧印加のオン・オフが可能になされている。
【００５６】
電極１３、１４間の放電空間２０ｂの一端側には、放電空間２０ｂにガスを供給するガス供給部材７５が設けられている。ガス供給部材７５はガス供給管７４に設けられた切換弁７３を介して乾燥ガス源７１又は処理ガス源と接続されている。ここで、ガス供給管７４は、切換弁７３を切り換えることによって、処理ガス源７２ａ又は乾燥ガス源７１のいずれか一方と接続されている。ここで、乾燥ガス源７１には相対湿度０．１％の乾燥空気が充填されており、処理ガス源７２ｂには相対湿度０．１％の酸素ガスが充填されている。
【００５７】
また、放電空間２０ｂの他端側にはガス排出部材７６が設けられている。ガス排出部材７６には、ガス排出管７７を介して真空ポンプ７８と接続されており、ガス排出部材７６は、放電空間２０ｂ内の排気を行う。
ここで、ガス源７１、７２ｂに充填されたガスは、ガス供給部材７５から放電空間２０ｂに供給された後、電極１１、１２の両方の対向面と接触しながらガス排出部材７６に向けて移動し、真空ポンプ７８の駆動によってガス排出部材７６から排気される。
【００５８】
電極１４のガス供給部材７５側には、ポリエチレンシート（被処理体）８３を収容する供給ロール６１が設けられており、電極１４のガス排出部材７６側には、処理済のポリエチレンシート８３を収容する巻取ロール６２が設けられている。
【００５９】
ここで、ポリエチレンシート８３は、モーターの駆動による電極１４の回転によって、供給ロール６１から放電空間２０ｂを通過して巻取ロール６２に向けて連続的に搬送される。
ポリエチレンシート８３の巻取ロール６２への搬送が終了したとき、次のポリエチレンシートを供給ロール６１に設置することができる。このポリエチレンシートは、電極１４の回転によって巻取ロール６２に向けた搬送が行われる。また、ポリエチレンシート８３の巻取ロール６２への搬送が終了したとき、放電空間２０ｂを通過済みのポリエチレンシートを巻取ロール６２から撤去することができる。
【００６０】
以上の構成のプラズマ処理装置Ｍ２を用いて、複数のポリエチレンシートを順にプラズマに曝してプラズマ処理を行う場合におけるプラズマ処理方法の手順の一例を図４のフローチャートに従って説明する。
なお、実施形態１におけるプラズマ処理方法の手順と同様の手順については説明を省略する。
【００６１】
手順１：予備放電
まず、１枚目のポリエチレンシート８３を供給ロール６１に収容した状態で、電極１３、１４の予備放電を行う。
【００６２】
手順２：乾燥空気の供給開始（ガス供給工程）
放電空間のプラズマが均一なグロー放電状態であることを確認した後、切換弁７３を乾燥ガス源７１側に切り換えて、プラズマが発生している放電空間２０ｂに対して乾燥空気の供給を開始する。
なお、以降は切換弁７３を切り換えるまでは放電空間２０ｂに対する乾燥空気の供給を継続する。
【００６３】
手順３：予備放電の終了（ガス供給工程）
乾燥空気を放電空間２０ｂに供給している状態で、電源４０のスイッチをオフに切り換えることによって、電極１３、１４に対する電圧の印加を停止して、放電空間２０ｂにおけるプラズマの発生を停止させる。
このとき、放電空間２０ｂには引き続き乾燥空気が供給されており、放電空間２０ｂに供給された乾燥空気は、電極１３、１４の両方の対向面と接触しながらガス排出部材７６に向けて移動し、ガス排出部材７６によって大気中に排出される。
【００６４】
手順４：被処理体の配置（ガス供給工程及び配置工程）
放電空間２０ｂにおけるプラズマの発生を停止した後、放電空間２０ｂに乾燥空気を供給した状態でモーターを駆動させ、供給ロール６１に収容されたポリエチレンシートを放電空間２０ｂに配置する。このとき、ポリエチレンシート８３の一端は、供給ロール６１から放電空間２０ｂを介して巻取ロール６２に位置している。
ここで、ポリエチレンシート８３を配置する際、放電空間２０ｂにプラズマが発生していないので、ポリエチレンシート８３を放電空間２０ｂに安全に配置することができる。
【００６５】
手順５：処理ガスの供給開始
ポリエチレンシート８３を放電空間２０ｂに配置した後、切換弁７３を乾燥ガス源７１側から処理ガス源７２ｂ側に切り換え、乾燥空気の供給を停止するとともに、処理ガス源７２ｂに充填された酸素ガスの供給を放電空間２０ｂに開始する。
【００６６】
手順６：放電処理電圧の印加開始（電圧印加工程）
酸素ガスの供給を開始した後、放電空間２０ｂに酸素ガスを供給した状態で電源４０のスイッチをオンに切り換え、電極１３、１４に対する放電処理電圧の印加を開始する。
手順５の配置工程において、プラズマの発生が停止している状態で、放電空間２０ｂに対して乾燥空気が供給されているために電極１３、１４の乾燥状態が維持されており、放電処理電圧の印加の開始と同時に放電空間２０ｂにグロー放電状態のプラズマが発生する。また、放電空間２０ｂに供給される酸素ガスは、放電処理電圧の印加によってプラズマとなり、放電空間２０ｂからガス排出部材７６に向けて移動する。
【００６７】
手順７：被処理体の搬送
放電空間に酸素ガスのプラズマが発生している状態で、電極１４の回転を開始する。ポリエチレンシート８３は、電極１４の回転によって、供給ロール６１から放電空間２０ｂを通過して巻取ロール６２に向けて連続的に搬送される。
ここで、放電空間２０ｂには酸素ガスのプラズマが発生しているので、放電空間２０ｂを通過するポリエチレンシートは酸素ガスのプラズマに曝され、放電空間２０ｂ内でポリエチレンシート８３の表面に対するプラズマ処理が行われる。なお、ポリエチレンシート８３は、酸素ガスのプラズマに曝されることによって表面の有機物が除去される。
ポリエチレンシート８３をプラズマに曝し終わった後、ポリエチレンシート８３を巻取ロール６２に収容して電極１４の回転を停止する。
【００６８】
手順８：乾燥空気の供給開始（ガス供給工程）
次に、切換弁７３を乾燥ガス源７１側に切り換えて、酸素ガスの供給を停止するとともに、放電空間２０ｂに乾燥空気の供給を開始する。なお、以降は切換弁７３を切り換えるまでは放電空間２０ｂに対する乾燥空気の供給を継続する。
【００６９】
手順９：放電処理電圧の印加停止（ガス供給工程）
乾燥空気を放電空間２０ｂに供給している状態で、電源４０のスイッチをオフに切り換えることによって、電極１３、１４に対する放電処理電圧の印加を停止して、放電空間２０ｂにおけるプラズマの発生を停止させる。
ここで、放電処理電圧の印加を停止する際にも、放電空間２０ｂには引き続き乾燥空気が供給されており、電極１３、１４の乾燥状態が維持される。
【００７０】
手順１０：被処理体の撤去（ガス供給工程及び撤去工程）
放電処理電圧の印加を停止した後、乾燥空気を放電空間２０ｂに供給している状態で、巻取ロール６２に収容されているポリエチレンシート８３を取り外す。
このとき、放電空間２０ｂにプラズマが発生していないので、プラズマに曝した後のポリエチレンシート８３を巻取ロール６２から安全に取り外すことができる。また、乾燥空気を放電空間２０ｂに供給している状態でポリエチレンシート８３を取り外すので、ポリエチレンシート８３を取り外している間も電極１３、１４の乾燥状態を維持することができる。
【００７１】
手順１１：最後の被処理体であることの確認
ここで、手順１１でプラズマに曝したポリエチレンシート８３が最後のポリエチレンシートである場合、手順１２に進む。
また、手順１１でプラズマに曝したポリエチレンシートが最後のポリエチレンシートでない場合、手順４に戻り、次にプラズマに曝す予定のポリエチレンシートを用いて、同様の手順でプラズマ処理を行う。このとき、２回目以降の手順５において、撤去工程（手順１０）及び搬送工程（手順４）の際に、電極１３、１４の間に乾燥空気が継続的に供給されているために、放電空間２０ｂにプラズマの発生を停止している間でも、電極１３、１４の乾燥状態が維持されており、放電処理電圧の印加の開始と同時に放電空間２０ｂにグロー放電状態のプラズマが発生する。電極１３、１４の間に乾燥空気を供給することによってパルス電圧の印加と同時に均一なグロー放電状態のプラズマが発生するので、一度予備放電を行った後はポリエチレンシートごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができる。
【００７２】
手順１２：乾燥ガスの供給停止
プラズマに曝した後のポリエチレンシート取り外した後、切換弁７３を切り換えて、乾燥空気の供給を停止する。
【００７３】
以上手順１〜１２によって、複数のポリエチレンシートを順にプラズマに曝すことができる。
以上手順１〜１２のように、複数のポリエチレンシートを順にプラズマに曝す場合、電圧印加工程の前工程及び／又は後工程として、プラズマの発生が停止している状態で、電極１３、１４間に乾燥空気を供給するガス供給工程を有することによって、プラズマの発生を停止している状態でも電極１３、１４の吸湿を防ぐことができるので、電極１３、１４の乾燥状態を維持することができる。また、電極の乾燥状態を維持することによって、プラズマの発生を再開したときから安定したプラズマを発生することができるので、被処理体ごとに予備放電を行うことなく短時間でプラズマ処理を行うことができる。
【００７４】
ここで、手順２と手順３を入れ換えたり、手順８と手順９を入れ換えることによって、プラズマの発生を停止した後、電極１１、１２間に乾燥ガスの供給を開始してもよい。この場合、プラズマの発生の停止から乾燥ガスの供給の開始までの間隔が短い方が好ましい。
また、手順５と手順６を入れ換えることによって、放電処理電圧の印加を開始した後、処理ガスの供給を開始してもよい。
【００７５】
本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置は、上記の実施形態に限られず、種々の改変を行うことができる。
処理ガスの湿度が低く、乾燥ガスを処理ガスとして使用することができる場合、配置工程から撤去工程までの間、乾燥ガスを電極間に供給することによって電極の乾燥状態を維持してもよい。
【００７６】
また、電源４０が印加する電圧の大きさを制御する場合、電源４０のスイッチをオン又はオフにして電圧を制御する場合のみに限られず、電源４０は、放電空間内でのプラズマの発生を停止する程度まで印加する電圧を低下するように制御してもよい。
また、本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置は、２枚の被処理体を１枚ずつ順にバッチ処理でプラズマに曝す場合のみに限られず、複数の被処理体を同時にバッチ処理でプラズマに曝す場合や、複数の被処理体を順に搬送させながら連続処理でプラズマに曝す場合等にも適用することができる。
【実施例】
【００７７】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７８】
（実施例１）
第１の実施形態において、ガラス板８１をプラズマに曝し終わった後、放電空間２０ａにおけるプラズマの発生を停止（手順９）した。プラズマの発生を停止した後、処理済のガラス板８１をカセット８０に収容（手順１０）した。処理済のガラス板８１を収容した後、プラズマの発生を停止した状態で２時間放置し、２枚目の未処理のガラス板を支持台５０の上に搬送（２度目の手順４）した。その後、電極１１、１２に対して、印加電圧波高値１６ｋＶ、周波数１０ｋＨｚのパルス電圧の印加を再開（２度目の手順５）し、放電空間２０ａに発生したプラズマをガラス板８２に曝した。
なお、プラズマの発生を停止（手順９）した後から、電極１１、１２にパルス電圧の印加を開始する（２度目の手順５）までの間は、電極１１、１２間に流量５Ｌ／ｍｉｎの乾燥空気を継続的に供給した。
【００７９】
（比較例１）
上記の実施形態において、ガラス板８１をプラズマに曝し終わった後、放電空間２０ａにおけるプラズマの発生を停止（手順９）した。プラズマの発生を停止した後、処理済のガラス板８１をカセット８０に収容（手順１０）した。処理済のガラス板８１を収容した後、プラズマの発生を停止した状態で２時間放置し、２枚目の未処理のガラス板を支持台５０の上に搬送（２度目の手順４）した。その後、電極１１、１２に対して、印加電圧波高値１６ｋＶ、周波数１０ｋＨｚのパルス電圧の印加を再開（２度目の手順５）し、放電空間２０ａに発生したプラズマをガラス板８２に曝した。
なお、プラズマの発生を停止（手順９）した後から、電極１１、１２にパルス電圧の印加を開始する（２度目の手順５）までの間は、乾燥空気や窒素ガスの供給を行っていない。
【００８０】
放電状態の確認
以上の実施例１及び比較例１において、電極１１、１２にパルス電圧の印加を再開（２度目の手順５）したときの放電空間２０ａにおける放電状態を目視によって観察した。
実施例１では、パルス電圧の印加を再開したときから放電空間２０ａの全体にわたって均一なグロー放電の発生を確認することができた。
これに対し、比較例１では、パルス電圧の印加を再開したときは放電空間２０ａに一部雨状のストリーマ放電が発生し、均一なグロー放電の発生を確認することができず、放電空間２０ａに均一なグロー放電が発生するまで５分を要してしまった。
【００８１】
接触角測定
実施例１及び比較例１において、プラズマの発生を再開して発生させたプラズマに曝されたガラス板８２に対して、プラズマに曝される前後の水の接触角測定を行った。
なお、プラズマに曝す前のガラス板８２に対する水の接触角は６５°だった。
【００８２】
実施例１で得られたガラス板８２では、プラズマ処理後の接触角が５°となり、ガラス板８２が窒素ガスのプラズマに曝されることによって、ガラス板８２の表面に良好な親水化処理が行われたことが確認された。
これに対し、比較例１で得られたガラス板８２では、プラズマ処理後の接触角が測定場所によって８〜３５°となり、不均一な親水化処理が確認された。
【００８３】
比較例１に対する放電状態の確認の結果において、電極１１、１２にパルス電圧の印加を再開したときに放電空間２０ａにストリーマ放電が発生した原因は、パルス電圧の印加を再開するまでの２時間の間に、電極１１、１２の対向面が外気の水分を吸湿してしまったためと考えられる。また、パルス電圧の印加の再開から５分後に放電空間２０ａに均一なグロー放電状態のプラズマが発生した理由は、放電空間２０ａに発生するプラズマによって電極１１、１２の温度が上昇し、電極１１、１２の対向面が湿潤状態から乾燥状態に移行したものだと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】第１の実施形態における本発明のプラズマ処理装置を模式的に示す図である。
【図２】第１の実施形態における本発明のプラズマ処理方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態における本発明のプラズマ処理装置を模式的に示す図である。
【図４】第２の実施形態における本発明のプラズマ処理方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
Ｍ１    プラズマ処理装置
Ｍ２    プラズマ処理装置
１１、１２、１３、１４    電極
２０ａ、２０ｂ    放電空間
２１    ガス導入口
２２    ガス吹出口
２３    処理空間
４０    電源（電圧制御手段）
５０    支持台
５１    ガス排出筒
６１    供給ロール
６２    巻取ロール
７１    ガス源
７１    乾燥ガス源（ガス供給手段）
７２ａ、７２ｂ    処理ガス源
７３    切換弁
７４    ガス供給管
７５    ガス供給部材
７６    ガス排出部材
７７    ガス排出管
７８    真空ポンプ
８０    カセット
８１、８２    ガラス板（被処理体）
８３    ポリエチレンシート（被処理体）
９０    搬送ロボット
９１    アーム
【図１】
2005108709.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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