(57)【要約】【課題】  特別な排気系を必要とせず、低コストでコンパクトな構成にて周囲の環境の安全を確保できるプラズマ処理方法及び装置を提供する。【解決手段】  処理対象物５を配置するステージ６と、ステージ６上の処理対象物５の配置部に向けてプラズマを噴するプラズマ噴出ノズル３と、プラズマ噴出ノズル３の先端部と処理対象物５を内部に含んだ状態で外部の大気空間に対して区画された空間８を形成するカバー７と、空間８内と大気空間を連通するようにカバー７に形成されたガス流出口１２と、空間８内のガスを有害ガスを無害化してガス流出口から大気空間に流出させるようにカバー７に配設した触媒層１０とを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ噴出口の周囲と処理対象物との間にわたって外部の大気空間に対して区画形成され、一部に大気空間へのガス流出口を形成された空間内で、プラズマ噴出口から処理対象物に向けてプラズマを噴出し、前記空間内のガスを有害ガスを無害化する触媒層を通してガス流出口から大気空間に流出させることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記空間の全周にわたって形成したガス流出口から空間内のガスを流出させることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
処理対象物を配置するステージと、ステージ上の処理対象物配置部に向けてプラズマを噴するプラズマ噴出ノズルと、プラズマ噴出ノズルの先端部と処理対象物を内部に含んだ状態で外部の大気空間に対して区画された空間を形成するカバーと、前記空間内と大気空間を連通するようにカバーに形成されたガス流出口と、前記空間内のガスを有害ガスを無害化してガス流出口から大気空間に流出させるようにカバーに配設した触媒層とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
プラズマ噴出ノズルの外周に一端が連結固定された筒状カバー本体の他端からガスが流通可能な筒状の触媒層を突出させてカバーを構成したことを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
カバーの内面に複数種類の触媒から成る触媒層を配設したことを特徴とする請求項３又は４記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
カバー内面のほぼ全面にわたって触媒層を配設したことを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
カバーの内面のほぼ全面にわたって触媒層を配設するとともに触媒層を筒状カバー本体の他端よりも突出させ、かつ筒状カバー本体の内面と触媒層との間にスペーサを介装してガス流出通路を形成したことを特徴とする請求項４または５記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象物にプラズマを噴射して表面洗浄、表面改質などの処理を行うプラズマ処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図３に示すように、各種プラスマ発生源（図示せず）で発生したプラズマをプラズマ噴出ノズル２１から大気圧近傍下に噴出させ、ステージ２２上に設置された処理対象物２３にプラズマを噴出し、処理対象物２３の表面洗浄や表面改質などのプラズマ処理を行う方法は知られている。このようなプラズマ処理方法においては、例えば図３に示すように酸素ラジカルＯ* を有する酸素プラズマの場合には、酸素ガスＯ2 だけでなく、オゾンＯ3 が発生して排出されることになり、このオゾンＯ3 が周囲に拡散すると環境に悪影響を与えることになる。
【０００３】
そこで、従来のプラズマ処理装置においては、図４に示すように、発生したオゾンや反応ガスや希ガスを吸引回収するとともに環境に好ましくないオゾンや反応ガスを分解して排気する排気設備２４が設けられている。排気設備２４は、図４の例では、プラズマ噴出ノズル２１の周囲に吸引筒体２５を配設してプラズマ噴出ノズル２１の外周を取り囲む筒状の吸引通路２６を形成し、この吸引通路２６にオゾン分解装置２８を配設した吸引ダクト２７を接続し、吸引ダクト２７の下流側に希ガス回収装置（図示せず）や排気ファン（図示せず）を配設して構成されている。
【０００４】
また、大気圧近傍下でプラズマを発生して処理対象物を処理するプラズマ処理部を、プラズマ処理室内に設置し、プラズマ処理室を筐体内に収納し、プラズマ処理部とプラズマ処理室と筐体内の圧力差を調整する手段を設けることで、使用ガスの周囲への拡散を防止するとともに外部空気の混入防止を図ったプラズマ処理装置も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３６３７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来の何れのプラズマ処理装置においても、オゾンや反応ガスや希ガス等の残留ガスを回収し、分解して排気するために、構成の複雑な排気設備を設置する必要があるため、設備コストが高くなるとともに、設置面積も大きくなってしまい、コンパクトに構成することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、特別な排気系を必要とせず、低コストでコンパクトな構成にて周囲の環境の安全を確保できるプラズマ処理方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプラズマ処理方法は、プラズマ噴出口の周囲と処理対象物との間にわたって外部の大気空間に対して区画形成され、一部に大気空間へのガス流出口を形成された空間内で、プラズマ噴出口から処理対象物に向けてプラズマを噴出し、前記空間内のガスを有害ガスを無害化する触媒層を通してガス流出口から大気空間に流出させるものである。
【０００８】
この構成によると、プラズマ噴出口の周囲と処理対象物との間にわたって区画された空間内でプラズマ噴出口から処理対象物に向けてプラズマを噴出することで処理対象物のプラズマ処理を行うことができ、かつプラズマ噴出後に生成した有害な発生ガスや残留ガスは触媒層を通って無害化されてガス流出口から大気空間に流出するので、周囲の環境の安全を確保でき、かつ特別な排気系を必要としないので、低コストでコンパクトな構成とすることができる。
【０００９】
また、前記空間の全周にわたって形成したガス流出口から空間内のガスを流出させると、空間内のガスが全周にわたって均一に流れるため、均一なプラズマ処理を行うことがてきて好適である。
【００１０】
また、本発明のプラズマ処理装置は、処理対象物を配置するステージと、ステージ上の処理対象物配置部に向けてプラズマを噴するプラズマ噴出ノズルと、プラズマ噴出ノズルの先端部と処理対象物を内部に含んだ状態で外部の大気空間に対して区画された空間を形成するカバーと、前記空間内と大気空間を連通するようにカバーに形成されたガス流出口と、前記空間内のガスを有害ガスを無害化してガス流出口から大気空間に流出させるようにカバーに配設した触媒層とを備えたものである。なお、カバー内壁又は触媒層にヒータを組み込むこともできる。
【００１１】
この構成によると、カバーで区画形成された空間内でプラズマ噴出ノズルからステージ上の処理対象物にプラズマを噴出することで処理対象物をプラズマ処理することができ、前記空間内でプラズマ噴出後に生成した有害な発生ガスや残留ガスは触媒層を通って無害化されてガス流出口から大気空間に流出するので、周囲の環境の安全を確保でき、かつカバーと触媒層を設けた簡単な構成であるため、コンパクトで低コストな構成とすることができる。また、カバー内壁又は触媒層にヒータを組み込むと、触媒の分解効果を向上することができる。
【００１２】
また、プラズマ噴出ノズルの外周に一端が連結固定された筒状カバー本体の他端からガスが流通可能な筒状の触媒層を突出させてカバーを構成すると、突出させた筒状の触媒層にて前記空間の全周にわたってガス流出口が形成されるので、空間内のガスが全周にわたって均一に流れて均一なプラズマ処理を行うことができる。特に、筒状カバー本体及び筒状の触媒層が円筒状にすると、全周にわたってより一層均一にガスが流れるので好ましいが、角筒状でもよい。
【００１３】
また、カバーの内面に複数種類の触媒から成る触媒層を配設すると、例えばオゾンやＮＯx やその他の各種ガスを確実に無害化して大気空間に流出させることができる。
【００１４】
また、カバー内面のほぼ全面にわたって触媒層を配設すると、有害ガスの無害化をより確実に行うことがてきる。
【００１５】
また、カバーの内面のほぼ全面にわたって触媒層を配設するとともに触媒層を筒状カバー本体の他端よりも突出させ、かつ筒状カバー本体の内面と触媒層との間にスペーサを介装してガス流出通路を形成すると、有害ガスをより効率的に触媒層を通して円滑に大気空間に流出させることができて好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、プラズマ噴出口の周囲と処理対象物との間に区画された空間内にプラズマ噴出後に生成した有害な発生ガスや残留ガスを、触媒層を通して無害化してガス流出口から大気空間に流出するので、周囲の環境の安全を確保できるとともに特別な排気系を必要としないため低コストでコンパクトな構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のプラズマ処理方法及び装置の一実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
【００１８】
図１において、１は各種発生機構によってプラズマを発生するプラズマ発生源で、ガス２を供給することで発生したプラズマをプラズマ噴出ノズル３の先端のプラズマ噴出口４から噴出させる。５はプラズマ処理を行うべき処理対象物で、ステージ６上の所定の処理位置に設置される。なお、ステージ６は処理対象物５を載置した状態で移動可能に構成するとプラズマ処理を処理ライン化できて好適である。
【００１９】
７はプラズマ噴出ノズル３の先端部と処理対象物５を内部に含んだ状態で外部の大気空間に対して区画された空間８を形成するカバーであり、プラズマ噴出ノズル３の先端部の外周に装着固定されている。このカバー７は、プラズマ噴出ノズル３の外周に固定された上端閉鎖の円筒状カバー本体９とその内周面と天井面にそれぞれ装着された円筒状触媒層１０と円板状触媒層１１にて構成されている。これら触媒層１０、１１はガスを透過可能に構成されるとともにこの触媒層１０、１１内に侵入若しくは通過するガスを無害化する触媒を担持している。
【００２０】
円筒状触媒層１０は、円筒状カバー本体９の下端から適当長さだけ突出されており、この円筒状触媒層１０の下端をステージ６の上面に接触させることで、空間８を区画形成するとともに円筒状カバー本体９とステージ６の間にガス流出口１２を形成し、空間８内のガスが円筒状触媒層１０を通過してガス流出口１２から大気空間に流出するように構成されている。触媒層１０の下端には、ステージ６との間の気密性を確保するために、オゾン、ガス等による腐食に強い材料から成るＯリング（図示せず）を配設しても良い。
【００２１】
触媒層１０、１１は、例えば一方にオゾン分解用の二酸化マンガンを、他方にＮＯx 分解用の脱硝触媒を担持させて構成されている。なお、図示例では、２種類の触媒層１０、１１を設けた例を示しているが、さらに別のガスを無害化する触媒からなる触媒層を設けることができることは言うまでもない。また、これら触媒層１０、１１若しくは円筒状カバー本体９の内面にヒータ（図示せず）を配設して触媒を加熱してその触媒作用を高めるようにしても良い。また、カバー７内には、有害ガスを無害化する触媒層１０、１１だけでなく、ＳＦやＣＦ4 などのフロン系ガスなどの有害ガスを吸着する吸着層（図示せず）を設けることもできる。
【００２２】
また、プラズマ発生源１はプラズマ噴出ノズル３及びカバー７とともにステージ６に対して相対的に上下移動可能に構成され、処理対象物５を処理位置に搬入する時に上昇し、搬入後下降して空間８を閉じ、その状態でプラズマ処理を行うように成されている。
【００２３】
以上の構成によれば、カバー７にて区画形成された空間８内でプラズマ噴出口４からステージ６上の処理対象物５に向けてプラズマを噴出することで処理対象物５をプラズマ処理することができる。また、空間８内でプラズマ噴出後に生成したオゾンやＮＯx などの有害な発生ガスや残留ガスは触媒層１０、１１に侵入したり、通過したりして担持されている触媒と接触することで無害化され、円筒状カバー本体９とステージ６との間のガス流出口１２から大気空間に流出するので、周囲の環境の安全を確保することができる。
【００２４】
また、円筒状カバー本体９の下端から円筒状触媒層１０を突出させてその下端をステージ６に当接させ、円筒状カバー本体９の下端とステージ６との間に空間８の全周にわたってガス流出口１２を形成しているので、空間８内のガスが全周にわたって均一に流れ、その結果均一なプラズマ処理を行うことがてきる。また、カバー７の内面のほぼ全面にわたって触媒層１０、１１を配設しているので、有害ガスの無害化をより確実に行うことがてきる。
【００２５】
また、プラズマ噴出ノズル３に円筒状カバー本体９と触媒層１０、１１から成るカバー７を装着した簡単な構成であるため、プラズマ処理装置全体をコンパクトに構成できるとともに、低コストな構成とすることができる。
【００２６】
上記実施形態の説明では、円筒状カバー本体９の内周面及び天井面に触媒層１０、１１を接触させて装着した例を示したが、図２に示すように、円筒状カバー本体９の内周面と円筒状触媒層１０の間、および天井面と円板状触媒層１１の間に適宜にスペーサ１３を介装し、円筒状カバー本体９の内面と触媒層１０、１１の間にガス流出通路１４を形成しても良い。このように構成すると、触媒層１０、１１の触媒に対するガスの接触効率が向上して触媒作用の効率が向上し、有害ガスをより効率的に無害化して大気空間に流出させることができて好適である。
【００２７】
また、以上の実施形態の説明では円筒状カバー本体９と円筒状の触媒層１０と円板状触媒層１１を組み合わせたカバー構成を示したが、角筒状のカバー本体と角筒状の触媒層と矩形板状触媒層を組み合わせた構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係るプラズマ処理方法及び装置は、プラズマ噴出後に生成した有害な発生ガスや残留ガスを触媒層を通して無害化してガス流出口から大気空間に流出するようにしているので、低コストでコンパクトな構成にて周囲の環境の安全を確保でき、そのため処理対象物に向けてプラズマを噴出して処理を行う表面洗浄や表面改質などの各種プラズマ処理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態の変形構成例の部分断面図である。
【図３】本発明対象のプラズマ処理装置の基本構成を示す断面図である。
【図４】従来例のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  プラズマ発生源
３  プラズマ噴出ノズル
４  プラズマ噴出口
６  ステージ
７  カバー
８  空間
９  円筒状カバー本体
１０  円筒状触媒層
１１  円板状触媒層
１２  ガス流出口
１３  スペーサ
１４  ガス流出通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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