(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧近傍の所定の空間に第１のガスを供給するとともに前記所定の空間の近傍に配置したアンテナ又は電極に高周波電圧を印加して点灯手段にて一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマ又は前記一次プラズマを第２のガスに衝突させて発生させた二次プラズマを被処理物の表面に照射するプラズマヘッドと、高周波電圧を発生する高周波電源と、ガスを供給するガス供給部と、高周波電源とアンテナ又は電極の間に配置されアンテナ又は電極からの反射電力を調整する整合回路と、反射電力の大きさを検出する反射電力検出手段と、一次プラズマ点灯後における二次プラズマを被処理表面に照射してプラズマ処理を行うプラズマ照射動作中に、反射電力検出手段にて検出した反射出力の大きさに基づいて高周波電源とガス供給部を制御する制御部とを備え、
前記整合回路は、一次プラズマ点灯状態又はプラズマ処理状態での反射電力がゼロ近傍となるように調整設定されており、前記制御部は、反射電力の大きさを第２の所定値と比較して被処理表面にプラズマが照射されているか否かを確認することを特徴とする大気圧プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、反射電力の大きさを第１の所定値と比較して一次プラズマが点灯しているか否かを確認す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】
前記所定の空間に供給される第１のガスのガス濃度を検出するガス濃度検出手段を備え、制御部は前記ガス濃度が所定の値以上になった後一次プラズマの点灯手段を動作させ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】
大気圧プラズマを照射するプラズマヘッドと、プラズマヘッドから照射されたプラズマが被処理表面に対向しつつ被処理表面に沿って相対移動するようにプラズマヘッドと被処理物を相対移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか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】
本発明は、大気圧近傍でプラズマを発生させ、そのプラズマを被処理物の表面に照射して被処理物を処理する大気圧プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大気圧プラズマ発生装置は、所定の空間に不活性ガスやそれと反応性ガスとの混合ガスなどのガスを流しながらその空間に高周波電界を印加して放電を生じさせることで、大気圧近傍でプラズマを発生させるようにしたものであり、こうして発生させたプラズマを被処理物の表面に照射して、被処理物の表面のクリーニング、レジストの除去、表面改質、金属酸化物の還元、成膜等の処理をすることは知られている。
【０００３】
また、誘導結合型の大気圧プラズマ発生装置として、放熱性の良い誘電体であるアルミナ製の基板に反応空間を構成する貫通穴を形成し、基板上にマイクロアンテナを配置し、貫通穴の一端からガスを供給するとともにマイクロアンテナに高周波電圧を印加することで、貫通穴の他端からマイクロプラズマを吹き出すようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、プラズマの発光強度を分光器で測定することが記載されている。また、高周波電源とマイクロアンテナの間に配設された整合回路をプラズマ点灯時に反射波がゼロ近傍になるように調整すること、及びその場合プラズマ点灯直後にはマイクロアンテナの温度上昇による抵抗変化に伴って反射波が増えてプラズマ投入電力が低下し、プラズマの発光強度が低下するが、その後マイクロアンテナの温度が１０分程度で安定し、発光強度が安定することが記載されている。
【０００４】
また、誘導結合型大気圧プラズマ発生装置を用いた分析装置であるＩＣＰ分析装置において、プラズマ点灯後に反射波が発生し難く、プラズマ投入電力効率を高めるように、調整設定され、さらに反射波が発生しない状態にオートチューニングを行う機能を有する整合回路が設けられ、さらにそれだけの構成ではプラズマ点灯ミスを発生し易いので、整合回路の容量値を点灯前後の状態に適した値に調整する手段を設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、大気圧プラズマ発生装置ではなく、平行平板電極を用いた容量結合型の真空プラズマ処理装置において、プラズマの発生を検出する方法として、プラズマ発光を光検出器で検出する方法と、プラズマが発生すると入力電力の反射波が小さくなることを利用して反射波を検出する方法とを挙げ、かつ光検出器を用いる方法は設備コストがかかり、反射波を検出する方法はプラズマ発生以外でも反射波が小さくなることがあって誤検出する恐れがあるという問題があるため、プラズマ発生空間に浮遊電極を設けて浮遊電位と基準電位との電位差を検出する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６１０６８８号明細書
【特許文献２】特開平１０−１９７８２号公報
【特許文献３】特開平７−３２６４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、大気圧プラズマ処理方法及び装置を、実際の生産工程に適用するにあたっては、プラズマを点灯させた後も、プラズマが点灯状態を維持しているか否か、またプラズマを被処理物表面に照射している状態となっているか否かを確認することが重要な要請となっている。というのは、ロボット装置に搭載した大気圧プラズマヘッドにて自動的に被処理物表面のプラズマ処理を行っている場合に、適正にプラズマ処理が行われていることを確認していないと、不良品が大量に発生してしまうためである。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のように光検出器にてプラズマ点灯を検出する構成では、特許文献３でも指摘されているように、設備が大掛かりとなり、大気圧プラズマ処理装置を適用するようにコンパクトなスペースや設備に適用するのは困難であり、かつ設備コストもかかるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の構成では、大気圧プラズマの点灯ミスを防止することはできるが、プラズマを点灯した後、整合回路の容量値を反射波が小さくなるようにオートチューニングするように構成されているので、プラズマ処理中にプラズマが消灯した場合に速やかに検出することができず、また一時的に消灯した場合には全く検出することができず、適切なプラズマ処理がなされていなくても直ちに検出することができないという問題がある。
【００１０】
また、特許文献３には、平行平板型の真空プラズマ処理装置において反射波の検出によってプラズマの点灯を検出することが記載されているが、特許文献３の中で説明されているように、種々の理由により反射波が変化するためにプラズマの点灯状態を適正に検出することはできないと記載されており、少なくとも大気圧プラズマにおいて、プラズマ点灯後にプラズマの点灯状態を確認する方法については記載も示唆もなされていない。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、大気圧プラズマにて被処理物を処理するに際してプラズマ点灯後のプラズマの点灯状態やプラズマの照射状態を確認できて信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる大気圧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】
【００１３】
また、本発明の大気圧プラズマ処理装置は、大気圧近傍の所定の空間に第１のガスを供給するとともに前記所定の空間の近傍に配置したアンテナ又は電極に高周波電圧を印加して点灯手段にて一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマ又は前記一次プラズマを第２のガスに衝突させて発生させた二次プラズマを被処理物の表面に照射するプラズマヘッドと、高周波電圧を発生する高周波電源と、ガスを供給するガス供給部と、高周波電源とアンテナ又は電極の間に配置されアンテナ又は電極からの反射電力を調整する整合回路と、反射電力の大きさを検出する反射電力検出手段と、一次プラズマ点灯後における二次プラズマを被処理表面に照射してプラズマ処理を行うプラズマ照射動作中に、反射電力検出手段にて検出した反射出力の大きさに基づいて高周波電源とガス供給部を制御する制御部とを備え、前記整合回路は、一次プラズマ点灯状態又はプラズマ処理状態での反射電力がゼロ近傍となるように調整設定されており、前記制御部は、反射電力の大きさを第２の所定値と比較して被処理表面にプラズマが照射されているか否かを確認するものである。
【００１４】
この構成によると、大気圧プラズマにて被処理物を処理するに際して、プラズマ点灯後にプラズマが点灯した状態を維持している否かを確認することができ、信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる。また、整合回路は、一次プラズマ点灯状態又はプラズマ処理状態での反射電力がゼロ近傍となるように調整設定されており、制御部は、反射波の大きさを第２の所定値と比較して被処理表面にプラズマが照射されているか否かを確認すると、プラズマ処理状態でのアンテナ又は電極に対する電力投入を効率的に行うことができるとともに、プラズマ処理状態を確認できる。
【００１５】
また、制御部は、反射電力の大きさを第１の所定値と比較して一次プラズマが点灯しているか否かを確認すると、一次プラズマの点灯状態でのアンテナ又は電極に対する電力投入を効率的に行うことができるとともに、プラズマの点灯状態を確認できる。
【００１７】
また、前記所定の空間に供給される第１のガスのガス濃度を検出するガス濃度検出手段を備え、制御部は前記ガス濃度が所定の値以上になった後一次プラズマの点灯手段を動作させると、点灯手段による点灯動作を最小限にしながら確実に点灯することができる。
【００１９】
また、大気圧プラズマを照射するプラズマヘッドと、プラズマヘッドから照射されたプラズマが被処理表面に対向しつつ被処理表面に沿って相対移動するようにプラズマヘッドと被処理物を相対移動させる移動手段とを備えていると、被処理物の被処理表面のプラズマ処理を、プラズマヘッドと被処理物を相対移動させつつ効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の大気圧プラズマ処理装置によれば、一次プラズマ点灯後に、反射電力の大きさを第１の所定値と比較することで一次プラズマが点灯した状態を維持しているか否かを検出することができ、大気圧プラズマにて被処理物を処理するに際してプラズマ点灯後のプラズマの点灯状態を確認することができ、信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の大気圧プラズマ処理装置の第１の実施形態の全体概略構成を示す斜視図
【図２】同実施形態における被処理物の例を示し、（ａ）は回路基板の平面図、（ｂ）はフラットパネルディスプレイの平面図
【図３】同実施形態のプラズマヘッドと要部構成を示す断面図
【図４】同実施形態のプラズマヘッドの斜視図
【図５】同実施形態における整合回路と位相回路の構成図
【図６】同実施形態のプラズマ処理動作のフローチャート
【図７】同プラズマ処理動作におけるプラズマ照射動作のフローチャート
【図８】同実施形態のプラズマ処理動作のタイミングチャート
【図９】本発明の大気圧プラズマ処理方法の第２の実施形態におけるプラズマ処理動作のタイミングチャート
【図１０】本発明に適用可能なプラズマヘッドの第１の変形構成例を示す斜視図
【図１１】本発明に適用可能なプラズマヘッドの第２の変形構成例を示す斜視図
【図１２】本発明に適用可能なプラズマヘッドの第３の変形構成例を示す斜視図
【図１３】本発明に適用可能なプラズマヘッドの第４の変形構成例を示す斜視図
【図１４】本発明に適用可能なプラズマヘッドの第５の変形構成例を示す断面図
【図１５】本発明に適用可能なプラズマヘッドの第６の変形構成例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の大気圧プラズマ処理装置の実施形態について、図１〜図１５を参照して説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
まず、本発明の大気圧プラズマ処理装置の第１の実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００２４】
本実施形態の大気圧プラズマ処理装置１は、図１に示すように、３軸方向に移動及び位置決め可能な移動手段としてのロボット装置２を備えている。ロボット装置２は、水平面内で直交する２軸方向（Ｘ−Ｙ軸方向）に移動及び位置決め可能な移動体３に垂直方向（Ｚ軸方向）に移動及び位置決め可能に可動ヘッド４を取付けて構成され、その可動ヘッド４にプラズマヘッド１０が設置されている。一方、被処理物５は、搬入・搬出部７によってプラズマヘッド１０の可動範囲の下部位置に搬入・搬出されるとともに、所定位置に位置決めされて固定される。
【００２５】
被処理物５には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、プラズマ処理を行うべき被処理表面６が複数箇所に分散して配されている。このような被処理物５としては、例えば図２（ａ）に示すように電子部品実装用のランド配設領域が被処理表面６である回路基板８の例や、図２（ｂ）に示すように異方導電性膜の貼付領域が被処理表面６である液晶パネルやプラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイ９の例があり、それぞれプラズマ処理にてランド表面の表面改質や貼付面のクリーニングを行うものである。
【００２６】
プラズマヘッド１０の構成を、図３、図４を参照して説明する。断面円形の反応空間１１を形成する誘電体からなる円筒状の反応容器１２の周囲にコイル状のアンテナ１３を配設し、アンテナ１３に高周波電源１４から高周波電圧を印加して反応空間１１に高周波電界を印加し、反応容器１２の上端１２ａから第１の不活性ガス１５を供給することで、反応容器１２の下端１２ｂから一次プラズマ１６を吹き出すように構成されている。
【００２７】
反応容器１２の下端１２ｂ近傍の周囲に円筒状又は角筒形状の混合ガス容器１７が配設され、その周壁上部に混合ガス１８を内部に供給する複数のガス供給口１９が配設されている。混合ガス容器１７は、反応容器１２の下端１２ｂより下方に延出され、反応容器１２の下端１２ｂより下方の部分に、一次プラズマ１６が衝突して二次プラズマ２１を発生する下端開放の混合ガス領域２０が形成されている。
【００２８】
アンテナ１３に高周波電圧を供給する高周波電源１４としては、その出力周波数帯が１３．５６ＭＨｚに代表されるＲＦ周波数帯、１００ＭＨｚに代表される又はＶＨＦ周波数帯、さらにマイクロ波周波数帯のものなどを使用することができる。なお、ＲＦ周波数帯やＶＨＦ周波数帯やマイクロ波周波数帯を使用する場合には、図３に示すように、高周波電源１４とアンテナ１３との間に、アンテナ１３からの反射電力を調整し、反射電力によってアンテナ１３への投入電力が低下するのを防止する整合回路２２が介装される。
【００２９】
この整合回路２２は、図５に示すように、アンテナ１３に並列に接続されたＬＯＡＤ側リアクタンス素子（図示例では可変コンデンサ）２３と、アンテナ１３に直列に接続されたＴＵＮＥ側のリアクタンス素子（図示例では可変コンデンサ）２４にて構成されている。なお、リアクタンス素子２３、２４はともに可変コンデンサを例示したが、固定あるいは可変のコンデンサやインダクタンスを用いた構成とすることもできる。また、好適には、図５に示すように、整合回路２２とアンテナ１３との間に位相回路２５を介装して、定在波の電流の振幅の最大値、又は定在波の電圧振幅の最小値の位置がアンテナ１３の近傍に位置するようにして、投入電力がアンテナ１３に流れる電流として効率良く供給されるようにするのが好適である。位相回路２５は、図示例では、ＬＯＡＤ側リアクタンス素子２３とアンテナ１３との間に介装したインダクタンス素子２６にて構成している。勿論、位相回路２５を、ＬＯＡＤ側のリアクタンス素子２３とアンテナ１３との間に介装したインダクタンス素子若しくはコンデンサ素子と、ＴＵＮＥ側のリアクタンス素子２４とアンテナ１３との間に介装したコンデンサ素子若しくはインダクタンス素子にて構成しても良い。なお、図５において、Ｌはアンテナ１３のインダンタンス成分、Ｒは回路の抵抗成分である。
【００３０】
また、図３に示すように、高周波電源１４と整合回路２２の間に、高周波電源１４からの入射電力を検出する入射電力検出手段２７とアンテナ１３からの反射電力を検出する反射電力検出手段２８が配設され、その検出信号が制御部３１に入力されている。また、反応容器１２の上端１２ａ近傍にガス濃度検出手段２９が配設され、その検出信号も制御部３１に入力されている。
【００３１】
３０は、反応容器１２に第１の不活性ガス１５を供給するガス供給管であり、流量制御部３２を介してガス供給部３３に接続されている。ガス濃度検出手段２９は、このガス供給管３０の出口部に配置されている。ガス供給部３３は、第１の不活性ガス１５を供給する第１の不活性ガス供給源（図示せず）と、第２の不活性ガスと反応性ガスの混合ガス１８を供給する混合ガス源（図示せず）とを備え、それぞれのガス出口には圧力調整弁が設けられている。流量制御部３２は、第１の不活性ガス１５の流量を制御するマスフローコントローラなどから成る第１の流量制御装置（図示せず）と、混合ガス１８の流量を制御するマスフローコントローラなどから成る第２の流量制御装置とを備えている。
【００３２】
なお、第１及び第２の不活性ガスは、アルゴン、ネオン、キセノン、ヘリウム、窒素から選択された単独ガス又は複数の混合ガスが適用される。また、反応性ガスは、プラズマ処理の種類に応じて、酸素、空気、ＣＯ２、Ｎ２Ｏなどの酸化性ガス、水素、アンモニアなどの還元性ガス、ＣＦ４などのフッ素系ガスなどが適用される。なお、窒素ガスは、字義通りの不活性ガスではないが、大気圧プラズマの発生においては、本来の不活性ガスに準ずる挙動を示し、ほぼ同様に用いることができるので、本明細書においては不活性ガスを広い定義に基づいて窒素ガスを含むものとする。
【００３３】
制御部３１は、記憶部（図示せず）に予め記憶された動作プログラムや制御データに基づいて、プラズマヘッド１０の移動手段としてのロボット装置２、高周波電源１４、流量制御部３２、及び反応空間１１で一次プラズマ１６を点灯させる点灯装置３４を動作制御するように構成されている。
【００３４】
具体例について説明すると、反応容器１２の内径Ｒ１＝０．８ｍｍ、混合ガス容器１７の内径Ｒ２＝５ｍｍ、混合ガス容器１７の下端と被処理物表面６の間の間隔Ｌ１＝１ｍｍ、反応容器１２の下端と混合ガス容器１７の下端の間の間隔Ｌ２＝４ｍｍの装置構成とし、第１の不活性ガス１５はアルゴンガスを用いて流量を５０ｓｃｃｍとし、混合ガス容器１７内に供給する混合ガスは、不活性ガスとしてのアルゴンガス（流量５００ｓｃｃｍ）と反応性ガスとしての酸素ガス（流量５０ｓｃｃｍ）の混合ガスで構成した。
【００３５】
次に、以上の構成におけるプラズマ処理動作について、主として、図３と、図６、図７の動作フローチャート、及び図８のタイミングチャートを参照して説明する。まず、ガス供給部３３から流量制御部３２を介して反応空間１１に第１の不活性ガス１５を供給し（ステップＳ１）、ガス濃度検出手段２９にて供給ガスの濃度検出を行い（ステップＳ２）、その濃度が所定の濃度範囲になったか否かを判定し（ステップＳ３）、所定の濃度範囲になると、高周波電源１４をＯＮし（ステップＳ４）、点灯装置３４をＯＮする（ステップＳ５）。
【００３６】
次に、入射電力検出手段２７及び反射電力検出手段２８にて入射電力及び反射電力を検出し（ステップＳ６）、入射電力が正常な状態で反射電力が所定値以内か否かを判定する（ステップＳ７）。ここで、整合回路２２は、図８に示すように、予め反応空間１１で一次プラズマ１６が点灯している状態で、アンテナ１３からの反射電力がほぼゼロになるように調整・設定されている。そのため、一次プラズマ１６が点灯していない状態では反射電力が大きなＰ２となるので、検出した反射電力をＰ２とゼロの間に設定した第１の所定値Ｔ１と比較することで、一次プラズマ１６が点灯しているか否かを判定することができる。一次プラズマ１６が点灯するまでステップＳ５にリターンして点灯装置３４を動作させ、一次プラズマ１６が点灯すると点灯装置３４をＯＦＦする（ステップＳ８）。
【００３７】
次に、ロボット装置２において、プラズマヘッド１０を被処理物５の被処理表面６に沿って相対移動させる。本実施形態のプラズマヘッド１０においては、反応空間１１から混合ガス領域２０に一次プラズマ１６が吹き出して混合ガス１８に衝突し、プラズマが展開して二次プラズマ２１が発生し、その二次プラズマ２１がプラズマヘッド１０から被処理表面６に向けて照射され、被処理表面６のプラズマ処理が行われる（ステップＳ９）。また、このプラズマヘッド１０においては、一次プラズマ１６が点灯している状態で、混合ガス領域２０に混合ガス１８を供給することで二次プラズマ２１を発生させて照射することができ、混合ガス１８の供給を停止することで二次プラズマ２１の照射を停止することができる。なお、このプラズマ照射動作の詳細は後に図７を参照して説明する。
【００３８】
このプラズマ照射動作中に、反射電力が上記第１の所定値Ｔ１以内であるか否かの判定を行い（ステップＳ１０）、一次プラズマ１６が点灯状態を維持していて反射電力が所定値Ｔ１以内である時には、動作終了か否かの判定を行い（ステップＳ１１）、動作終了でない場合はステップＳ９にリターンしてプラズマ照射動作を継続し、動作終了になっているとそこで終了する。一方、プラズマ照射動作中に一次プラズマ１６が消灯してしまった場合には、図８に示すように、反射電力が第１の所定値Ｔ１を超えたＰ２となるので、ステップＳ１０の判定の結果、ステップＳ１２に移行し、一次プラズマ１６の消灯を認識し、直ちにロボット装置２の動作を停止し（ステップＳ１３）、エラー表示を行う（ステップＳ１４）。
【００３９】
プラズマ照射動作においては、図７に示すように、ロボット装置２にてプラズマヘッド１０を被処理物５の被処理表面６に向けて移動させ（ステップＳ２１）、プラズマヘッド１０が被処理表面６の一端の照射開始点に位置したか否かの判定を行い（ステップＳ２２）、位置していない場合はステップＳ２１にリターンする。プラズマヘッド１０が照射開始点に位置すると、混合ガス領域２０に混合ガス１８を供給して二次プラズマ２１を発生させ、プラズマヘッド１０から二次プラズマ２１を被処理表面６に向けて照射しつつロボット装置２にてプラズマヘッド１０を被処理表面６に沿って相対移動させて被処理表面６のプラズマ処理を行うとともに、その間に入射電力及び反射電力の検出を行う（ステップＳ２３）。
【００４０】
ここで、二次プラズマ２１が被処理表面６に照射されている状態では、図８に示すように、入射電力の１０％程度の反射電力Ｐ１が発生することになり、反射電力ゼロとＰ１の間に設定した第２の所定値Ｔ２を超えた反射電力が検出されると、適正にプラズマ照射が行われていることが確認され、反射電力がゼロ近傍のままの場合はプラズマ照射が行われていないことが判明する。そこで、反射電力の検出値が第２の所定値Ｔ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００４１】
反射電力の検出値が第２の所定値Ｔ２以上の場合は、照射動作が正常であることが確認され（ステップＳ２５）、ロボット動作を継続する（ステップＳ２６）とともに、プラズマヘッド１０が被処理表面６の他端に対向する照射終了点まで到達したか否かの判定を行い（ステップＳ２７）、照射終了点に到達していない場合はステップＳ２６にリターンし、照射終了点まで到達すると、混合ガス１８の供給を停止して二次プラズマ２１の発生・照射を停止する（ステップＳ２８）。その後、すべての被処理表面６のプラズマ処理が終了したか否かの判定を行い（ステップＳ２８）、終了していない場合はステップＳ２１にリターンして以上の動作を繰り返し、終了している場合はそのまま終了する。
【００４２】
一方、ステップＳ２４の判定で、反射電力が第２の所定値Ｔ２以内の場合には、照射動作が異常であると認識し（ステップＳ３０）、ロボット装置２の動作を停止し（ステップＳ３１）、エラー表示を行う（ステップＳ３２）。
【００４３】
以上の本実施形態によれば、一次プラズマ１６を点灯した後に、アンテナ１３からの反射電力の大きさを第１の所定値Ｔ１と比較し、反射電力が第１の所定値Ｔ１より小さい場合は、一次プラズマ１６が点灯状態を維持しており、反射電力が第１の所定値Ｔ１より大きくなっていると、一次プラズマ１６が消灯したことを検出することができる。したがって、プラズマヘッド１０にて被処理物５の被処理表面６のプラズマ処理をするに際して、一次プラズマ１６が点灯した状態を維持している否か確認することができる。また、一次プラズマ１６が点灯している状態での反射電力がゼロ近傍となるように整合回路２２を調整・設定しているので、入射電力のアンテナ１３への投入効率を向上することができる。なお、一次プラズマ１６が点灯している状態で、二次プラズマ２１を発生させても、二次プラズマ２１を被処理物５に照射されていない状態では、反射電力はほぼゼロの状態が維持される。
【００４４】
また、一次プラズマ１６が点灯して二次プラズマ２１が発生し、その二次プラズマ２１を被処理表面６に照射している状態では、反射電力が入射電力の１０分の１程度の大きさとなり、適正に照射されていない状態では反射電力がゼロ近傍になるので、反射電力の大きさを第２の所定値Ｔ２と比較することで、二次プラズマ２１が被処理表面６に適切に照射されてプラズマ処理が実行されているか否かを直接検出・確認することができ、信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる。
【００４５】
また、一次プラズマ１６の点灯時に、反応空間１１に供給される第１の不活性ガス１５のガス濃度をガス濃度検出手段２９にて検出し、ガス濃度が所定の値以上になった後に、点灯手段３４にて一次プラズマ１６を点灯するようにしているので、点灯手段３４による点灯動作を最小限にしながら確実に点灯することができる。
【００４６】
また、反応空間１１には第１の不活性ガス１５のみを供給しているので一次プラズマ１６を容易かつ確実に発生させることができ、その一次プラズマ１６を、第２の不活性ガスと反応性ガスから成る混合ガス１８が供給されている混合ガス領域２０に衝突させていることで、二次プラズマ２１が確実にかつ大きく発生・展開し、それに伴って混合ガス１８中の反応性ガスが効率的にプラズマ化されることで、プラズマ密度が高くかつ一次プラズマ１６よりも低温の二次プラズマ２１にて所望のプラズマ処理を効果的に行うことができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の大気圧プラズマ処理装置の第２の実施形態について、図９を参照して説明する。
【００４８】
上記第１の実施形態では、一次プラズマ１６が発生し、二次プラズマ２１が発生している状態で、反射電力がほぼゼロ近傍となるように整合回路２２を調整・設定した例を示したが、図９に示すように、被処理表面６に二次プラズマ２１を照射している状態のときに反射電力がほぼゼロ近傍となるように整合回路２２を調整・設定してもよい。
【００４９】
この場合も、一次プラズマ１６を点灯後、一次プラズマ１６が消灯すると、反射電力がＰ２となって、第１の所定値Ｔ１と比較することで消灯したしたことを検出することができ、また一次プラズマ１６が発生し、二次プラズマ２１が発生している状態では反射電力がＰ１となっており、二次プラズマ２１が被処理表面６に適正に照射されている状態では、アンテナ１３からの反射電力がゼロ近傍となることで、適正にプラズマ処理が行われていることを直接検出・確認することができ、信頼性の高いプラズマ処理を確保することができる。また、プラズマ処理状態での反射波がゼロ近傍となることで、電力の投入効率を一層向上することができる。
【００５０】
以上の実施形態では、プラズマヘッド１０として、反応空間１１で発生させた一次プラズマ１６を混合ガス領域２０の混合ガス１８に衝突させることで二次プラズマ２１を発生させ、その二次プラズマ２１を被処理表面６に照射してプラズマ処理するようにした例を示したが、本発明におけるプラズマヘッド１０の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、プラズマヘッド１０を、反応空間１１を有する反応容器１２とアンテナ１３とからなる構成とし、発生した一次プラズマ１６を被処理表面６に照射するようにし、そのプラズマヘッド１０に上記図３に示した構成を適用し、反射電力を検出して一次プラズマ１６の点灯状態及び照射状態を検出するようにすることもできる。
【００５１】
また、以上のようなコイル状のアンテナ１３にて高周波電力を印加して誘導結合型の一次プラズマ１６を発生するようにしたプラズマヘッド１０に限らず、図１１に示すように、プラズマヘッド１０として、所定空間４１を挟んでその両側に誘電体４２を介して一対の電極４３ａ、４３ｂを配設し、電極４３ａ、４３ｂ間に高周波電圧を印加し、空間４１の一端からガス（不活性ガス又は不活性ガスと反応性ガスの混合ガス）４４を供給することで空間４１の他端から容量結合型のプラズマ４５を吹き出すように構成したものでも良い。
【００５２】
また、図１２に示すように、誘電体から成る反応管４６の外周に軸心方向に間隔をあけて一対の電極４７ａ、４７ｂを配設し、電極４７ａ、４７ｂ間に高周波電圧を印加し、反応管４６の一端からガス４４を供給することで反応管４６の他端からプラズマ４５を吹き出すように構成したものでも良い。また、図１３に示すように、断面形状が細長い長方形状の誘電体から成る反応管４８の外周に軸心方向に間隔をあけて一対の電極４９ａ、４９ｂを配設し、電極４９ａ、４９ｂ間に高周波電圧を印加するようにしたものでも良い。
【００５３】
また、図１４に示すように、誘電体から成る反応管５０の内側に内側電極５１を、外周に外側電極５２を配設し、電極５１、５２間に高周波電圧を印加し、反応管５０内にガスを供給することで反応管５０内でプラズマ４５を発生して吹き出し口５３から吹き出すように構成したものでも良い。さらに、図１５に示すように、内側電極５４の先端部を円錐形にするとともに、その円錐部５５の外面を誘電体５６にて覆い、その外側を空間５７をあけて取り囲むとともに、円錐部５５の先端部に対向して吹出し口６０を形成された外側電極５８を配置し、外側電極５８に形成したガス供給通路５９から空間５７内にガスに供給するとともに、内側電極５４と外側電極５８間に高周波電圧を印加し、空間５７でプラズマを発生させて吹出し口６０から吹き出すように構成したものでも良い。さらに、プラズマヘッド１０としては、その他の種々の構成のものを適用することができる。
【００５４】
また、図１０〜図１５に示した各実施形態において、大気圧近傍の所定の空間に不活性ガスを供給し、高周波電圧を印加して一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマに不活性ガスと反応性ガスの混合ガス若しくは反応性ガスのみを混合して二次プラズマを発生させ、反応性ガスをプラズマ化して被処理物表面に向けて照射するようにしても良い。また、大気圧近傍の所定の空間に不活性ガスと反応性ガスの混合ガスを供給し、高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、プラズマ化した反応性ガスを被処理物表面に向けて照射するようにしても良い。
【００５５】
本発明は、以上の実施形態に限らず、請求項の記載に基づいて各実施形態に示した種々の構成要素を組み合わせた構成で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の大気圧プラズマ処理装置によれば、一次プラズマ点灯後に、反射電力の大きさを第１の所定値と比較することで一次プラズマが点灯した状態を維持しているか否かを検出することができ、大気圧プラズマにて被処理物を処理するに際してプラズマ点灯後のプラズマの点灯状態を確認することができるので、信頼性の高いプラズマ処理が要請される大気圧プラズマ処理に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１  大気圧プラズマ処理装置
２  ロボット装置（移動手段）
５  被処理物
６  被処理表面
１０  プラズマヘッド
１１  反応空間
１３  アンテナ
１４  高周波電源
１５  第１の不活性ガス（第１のガス）
１６  一次プラズマ
１８  混合ガス（第２のガス）
２１  二次プラズマ
２２  整合回路
２８  反射電力検出手段
２９  ガス濃度検出手段
３１  制御部
３４  点灯手段
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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