プラズマ処理装置
【課題】製造コストの高騰を招くことなく、処理対象体にコンタミが生じる事態を回避し得るプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ放電用ガスＧを供給するガス供給管３０と、高周波信号Ｓを入力して放射する放射器１４と、ガス供給管３０および放射器１４が内部空間に配設されたトーチ型の筐体１１とを備え、ガス供給管３０を介して筐体１１内にプラズマ放電用ガスＧを供給した状態において放射器１４から高周波信号Ｓを放射して放射器１４の近傍にプラズマＰを発生させるプラズマ処理装置１であって、筐体１１の内面とガス供給管３０との間に放射器１４が配設されると共に、高周波信号Ｓの放射によってガス供給管３０内に発生させたプラズマＰをガス供給管３０の一端部から噴出させて処理対象体Ｚに照射可能に構成されている。
【解決手段】プラズマ放電用ガスＧを供給するガス供給管３０と、高周波信号Ｓを入力して放射する放射器１４と、ガス供給管３０および放射器１４が内部空間に配設されたトーチ型の筐体１１とを備え、ガス供給管３０を介して筐体１１内にプラズマ放電用ガスＧを供給した状態において放射器１４から高周波信号Ｓを放射して放射器１４の近傍にプラズマＰを発生させるプラズマ処理装置１であって、筐体１１の内面とガス供給管３０との間に放射器１４が配設されると共に、高周波信号Ｓの放射によってガス供給管３０内に発生させたプラズマＰをガス供給管３０の一端部から噴出させて処理対象体Ｚに照射可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象体をプラズマで処理するプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のプラズマ処理装置として、出願人は、特願２００７−２３１０４８において、シート状や板状の処理対象体をプラズマ処理するプラズマ処理装置を開示している。この出願人が開示しているプラズマ処理装置は、筒体および閉塞板を一体化したトーチ型の筐体内に放射器が配設されると共に、筐体内にプラズマ放電用ガスを供給するための供給管が上記の閉塞板に接続されている。このプラズマ処理装置によって処理対象体をプラズマ処理する際には、まず、上記の供給管を介して筐体内にプラズマ放電用ガスを供給させた状態において、高周波電源による高周波信号の生成を開始する。この際には、高周波電源によって生成された高周波信号がカップリングループを経由して筐体に流れる。この結果、カップリングループの一端側部位の周囲に磁界が発生し、この磁界によって放射器が共振する。これにより、放射器の先端側近傍で電界強度が最大となり、プラズマ放電用ガスが供給されている筐体内（放射器の先端側近傍）においてプラズマが発生して筐体の下方に配置されている処理対象体に照射される。
【先行出願１】
【０００３】
特願２００７−２３１０４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、出願人が開示しているプラズマ処理装置には、以下の改善すべき課題が存在する。すなわち、出願人が開示しているプラズマ処理装置では、高周波信号の入力によって筐体内で放射器を共振させることによって放射器の先端側近傍においてプラズマを発生させる構成を採用している。この場合、出願人が開示しているプラズマ処理装置では、筐体の内面については、その外径が筒体の内径と等しい絶縁管によって覆われて保護されているものの、放射器については、放射器を構成している導電性材料（金属材料等）が剥き出し状態となっている。このため、出願人が開示しているプラズマ処理装置では、筐体内で発生したプラズマによって放射器自体がプラズマ処理され、これに起因して、処理対象体に不純物（放射器を構成している導電性材料等）が付着するという、いわゆるコンタミネーション（以下、「コンタミ」ともいう）が生じるおそれがある。
【０００５】
この場合、放射器を各種絶縁材料でコーティングすることにより、放射器自体がプラズマ処理される事態を回避したり、放射器自体がプラズマ処理される度合いを軽減したりすることができる可能性がある。しかしながら、プラズマの発生を妨げることのないように均一な膜厚で放射器をコーティングするのが困難であることから、プラズマ処理装置の製造コストの高騰を招くこととなる。また、出願人が開示しているプラズマ処理装置では、上記したように、筒体内に絶縁管を配設することによって筐体（筒体）自体がプラズマ処理される事態を回避している。しかしながら、プラズマ処理時に発生する熱によって絶縁管が脱落しないように筐体（筒体）に固定するのが困難であるため、出願人が開示しているプラズマ処理装置には、製造コストの低減が困難となっているという課題がある。
【０００６】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、製造コストの高騰を招くことなく、処理対象体にコンタミが生じる事態を回避し得るプラズマ処理装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載のプラズマ処理装置は、プラズマ放電用ガスを供給するガス供給管と、高周波信号を入力して放射する放射器と、前記ガス供給管および前記放射器が内部空間に配設されたトーチ型の筐体とを備え、前記ガス供給管を介して前記筐体内に前記プラズマ放電用ガスを供給した状態において前記放射器から前記高周波信号を放射して当該放射器の近傍にプラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、前記筐体の内面と前記ガス供給管との間に前記放射器が配設されると共に、前記高周波信号の放射によって当該ガス供給管内に発生させた前記プラズマを当該ガス供給管の一端部から噴出させて処理対象体に照射可能に構成されている。
【０００８】
また、請求項２記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマが発生する部位の内径よりも前記一端部の内径の方が小径となるように前記ガス供給管が形成されている。
【０００９】
さらに、請求項３記載のプラズマ処理装置は、請求項１または２記載のプラズマ処理装置において、前記放射器が棒状または管状に形成されると共にその一端部が前記筐体に接地されている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載のプラズマ処理装置によれば、筐体の内面とガス供給管との間に放射器を配設すると共に、高周波信号の放射によってガス供給管内に発生させたプラズマをガス供給管の一端部から噴出させて処理対象体に照射する構成を採用したことにより、放射器や筐体に対してプラズマを接触（照射）させることなく処理対象体にプラズマを照射することができるため、放射器を絶縁材料でコーティングしたり、筐体内に絶縁管を取り付けたりすることなく、放射器および筐体自体がプラズマ処理される事態を確実に回避することができる。したがって、このプラズマ処理装置によれば、製造コストの高騰を招くことなく、処理対象体にコンタミが生じる事態を回避することができる。
【００１１】
請求項２記載のプラズマ処理装置によれば、プラズマを発生させる部位の内径よりも一端部の内径の方が小径となるようにガス供給管を形成したことにより、処理対象体の表面における極く狭い領域に対してプラズマを点的に照射することができるため、処理対象体の表面における非処理部位をマスク材料等で覆う煩雑な前処理を行うことなく、処理対象体の表面における所望の領域だけをプラズマ処理することができる。
【００１２】
請求項３記載のプラズマ処理装置によれば、放射器を棒状または管状に形成すると共にその一端部を筐体に接地したことにより、放射器が発熱した際に、その熱が筐体に伝熱するため、放射器が過剰に高温となる事態が回避される結果、放射器の温度上昇に起因して共振が妨げられる事態を回避することができる。これにより、プラズマを安定的に発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るプラズマ処理装置の最良の形態について説明する。
【００１４】
図１に示すプラズマ処理装置１は、プラズマ処理室２、ガス供給部３、高周波電源（高周波信号生成部）４、着火機構５、移動機構６および制御部７を備えている。このプラズマ処理装置１は、高周波電源４において生成された高周波信号Ｓをプラズマ処理室２に同軸ケーブル４ａを介して供給することにより、プラズマ処理室２内（詳しくは、後述するガス供給管３０の内部）にプラズマＰを発生させて載置台６ａ上の処理対象体Ｚの表面をプラズマ処理する構成が採用されている。具体的には、このプラズマ処理装置１は、シート状や板状の処理対象体Ｚに向けてプラズマＰを照射することにより、プラズマ処理として、処理対象体Ｚの表面の殺菌、洗浄および親水性の向上を行ったり、機能性材料のコーティングを行ったりする。プラズマ処理室２は、一例として、筐体１１、同軸コネクタ１２、カップリングループ１３および放射器（アンテナ）１４を備えている。
【００１５】
筐体１１は、一例として、導電性の筒体２１と、筒体２１の一端側（同図中の上端側）を閉塞する導電性の閉塞板２２とを備え、筒体２１の他端側（同図中の下端側）が開口するトーチ型筐体に構成されている。なお、筐体１１を構成する筒体２１は、中心軸と直交する平面に沿った内周面の断面形状が円形であるため、外形は四角筒体であるが、実質的には円筒体として機能する。この場合、本発明における筐体は、別個独立して形成された筒体２１および閉塞板２２を一体化したものに限定されず、筒体２１および閉塞板２２に相当する部材を一体形成したものがこれに含まれる。また、本例では、筐体１１内に高周波信号Ｓを導入するための貫通孔２１ａが筒体２１に形成されている。この場合、筒体２１は、その長さＬａが放射器１４の長さＬｂよりも長く規定されて形成されている。また、閉塞板２２には、筐体１１内に配設された（筐体１１における閉塞板２２に接地された）筒状の放射器１４内にガス供給管３０を進入させるための貫通孔２２ａがその中央部に形成されている。この場合、このプラズマ処理装置１では、後述するようにしてガス供給管３０内でプラズマＰを発生させる構成を採用している。したがって、このプラズマ処理装置１では、出願人が開示している従来のプラズマ処理装置とは異なり、筐体１１（筒体２１）内面を保護するための絶縁管が不要となっている。
【００１６】
同軸コネクタ１２は、高周波電源４に接続された同軸ケーブル４ａの先端に装着された状態で、筒体２１の外周面に、貫通孔２１ａを閉塞するようにして取り付けられている。カップリングループ１３は、同図に示すように、導電性を有する棒状体がＬ字状に折曲（本例では直角に折曲）されて構成されている。また、カップリングループ１３は、一端が筐体１１の閉塞板２２に接続されると共に、他端が同軸コネクタ１２の芯線（不図示）に接続されている。この状態において、カップリングループ１３の一端側部位（折曲部位を基準として一端側に位置する部位）１３ａは、閉塞板２２から直角に起立した状態（筒体２１の中心軸と平行な状態）となっており、かつ高周波信号Ｓの波長をλとしたときに、その長さがλ／４の半分以下の長さ（本例では、一例としてλ／１０）に規定されている。一方、カップリングループ１３の他端側部位（折曲部位を基準として他端側に位置する部位）１３ｂは、貫通孔２１ａの中心軸上に位置した状態で貫通孔２１ａに挿通されている。
【００１７】
放射器１４は、その長さＬｂが（（１／４＋ｎ／２）×λ）に規定された１本の導電性の筒状体（本例では円筒体）で構成されている。ここで、ｎは、０以上の整数であり、本例では一例としてｎ＝０に設定され、放射器１４の長さＬｂは（λ／４）に規定されている。また、放射器１４は、図１に示すように、筒体２１の中心軸上に位置した状態で、一端部（同図中の上端側）が閉塞板２２に固定されて接地されている。この構成により、放射器１４は、カップリングループ１３における一端側部位１３ａに対して所定の距離を隔てて近接した状態で立設された状態となっている。また、このプラズマ処理装置１では、放射器１４内にガス供給管３０を挿通させることによって筐体１１（筒体２１）の内面とガス供給管３０との間に放射器１４を位置させる構成が採用されている。
【００１８】
ガス供給部３は、後述するようにして、制御部７の制御に従ってガス供給管３０内にプラズマ放電用ガスＧ（以下、「放電用ガスＧ」ともいう）を供給する。この場合、放電用ガスＧとしては、電離電圧が低くプラズマが発生し易いガス（例えば、アルゴンガスやヘリウムガスなど）を使用する。また、ガス供給管３０は、一例として、石英等の絶縁性材料で管状に形成されると共に、上記したように、筐体１１における閉塞板２２の貫通孔２２ａに挿通させられるようにして筐体１１に取り付けられて、ガス供給部３から供給されたプラズマ放電用ガスＧを貫通孔２２ａから筐体１１内（放射器１４の近傍）に導入する。この場合、このプラズマ処理装置１では、後述するようにして、放射器１４からの高周波信号の放出に伴ってガス供給管３０内に発生させたプラズマＰをガス供給管３０の一端部（図１，２における下端部）から噴出する構成が採用されている。また、ガス供給管３０は、図２に示すように、プラズマＰが発生する部位（矢印Ａの部位）の内径Ｌ１（一例として、０．５ｍｍ）よりも、先端部（同図における下端部：本発明における一端部）の内径Ｌ２（一例として、０．２５ｍｍ）の方が小径となるように、先細り構造に形成されている。なお、同図では、本発明についての理解を容易とするために、内径Ｌ２と内径Ｌ２との比率が実際の比率とは相違する比率となっている状態を図示している。
【００１９】
また、図１に示すように、このプラズマ処理装置１では、上記のガス供給管３０が閉塞板２２の内面（図１における下面）から長さＬｃだけ筐体１１内に突出するように筐体１１（閉塞板２２）に取り付けられている。なお、上記の長さＬｃ（ガス供給管３０の突出長）は、放射器１４の長さＬｂよりも長く、一例として、筒体２１の長さＬａと等しい長さとなっている。この場合、ガス供給管３０の突出長である長さＬｃを放射器１４の長さＬｂよりも短く規定した場合には、後述するようにガス供給管３０から噴出させたプラズマＰによって放射器１４の端部内面がプラズマ処理されるおそれがある。したがって、上記の長さＬｃは、長さＬｂ以上に規定するのが好ましく、長さＬｂよりも十分に長く規定するのが一層好ましい。また、ガス供給管３０の突出長である長さＬｃを筐体１１（筒体２１）の長さＬａよりも短く規定した場合には、後述するようにガス供給管３０から噴出させたプラズマＰによって筐体１１（筒体２１）の端部内面がプラズマ処理されるおそれがある。一方、上記の長さＬｃを長さＬａよりも過剰に長く規定した場合には、筒体２１からガス供給管３０が大きく突出した状態となるため、ガス供給管３０の破損を招き易くなる。したがって、上記の長さＬｃは、長さＬａと同程度に規定するのが好ましい。
【００２０】
高周波電源４は、高周波信号Ｓ（一例として、２．４５ＧＨｚ程度の準マイクロ波）を生成してプラズマ処理室２に出力する。また、高周波電源４は、不図示の操作部を備え、操作部に対する操作によって選択された変調周波数およびデューティー比でパルス変調された高周波信号Ｓを出力可能に構成されている。このように高周波信号Ｓのデューティー比を変更可能に構成されているため、高周波電源４は、高周波信号Ｓの電力（出力電力）を制御可能となっている。また、高周波電源４は、デューティー比を１００％とする選択がなされたときには、高周波信号Ｓを連続波（ＣＷ）として出力する。この場合には、高周波電源４は、操作部に対する操作によって選択された振幅に高周波信号Ｓの振幅を設定することにより、高周波信号Ｓの電力（出力電力）を制御する。なお、本例では、高周波電源４が、準マイクロ波（１ＧＨｚ〜３ＧＨｚ）を高周波信号Ｓとして出力する構成を採用しているが、マイクロ波（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）を高周波信号Ｓとして出力する構成を採用することもできる。また、高周波電源４からプラズマ処理室２に対する高周波信号Ｓの供給効率を高めるため、高周波電源４とプラズマ処理室２との間に整合器を配設することもできる。
【００２１】
着火機構５は、図１に示すように、導体棒４１、電圧生成装置４２および移動機構４３を備えている。導体棒４１は、その一端側（同図における左端側）が移動機構４３に取り付けられて、着火処理時には、その他端側（同図における右端側）がガス供給管３０の筒先（着火処理位置）に位置させられると共に、着火処理の完了後には、同図に示すように、処理対象体Ｚに対するプラズマＰの照射の妨げとなることのない待避位置に待避させられる。電圧生成装置４２は、制御部７の制御に従い、一例として、１０ｋＶ程度の直流電圧Ｖを生成して導体棒４１に印加する。移動機構４３は、制御部７の制御に従い、上記したように、導体棒４１を着火処理位置および待避位置のいずれかに移動させる。
【００２２】
移動機構６は、制御部７の制御に従って載置台６ａを任意のＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動させることにより、載置台６ａ上の処理対象体Ｚにおける所望の処理位置をガス供給管３０の下方（プラズマ照射位置）に位置させる。制御部７は、プラズマ処理装置１を総括的に制御する。具体的には、制御部７は、ガス供給部３を制御して放電用ガスＧの供給を開始または停止させる。また、制御部７は、高周波電源４を制御して、高周波信号Ｓの生成を開始または停止させる。さらに、制御部７は、着火機構５の移動機構４３を制御して導体棒４１を上記の着火処理位置または待避位置のいずれかに移動させる。また、制御部７は、着火機構５の電圧生成装置４２を制御して直流電圧Ｖの生成を開始または停止させる。さらに、制御部７は、移動機構６を制御して載置台６ａ（処理対象体Ｚ）を任意のＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動させる。
【００２３】
次に、本発明に係るプラズマ処理装置の使用方法について、プラズマ処理装置１の処理対象体Ｚに対する処理動作（表面処理動作）と共に説明する。なお、筐体１１は予めグランドに接続されてグランド電位が付与されているものとする。
【００２４】
まず、図１に示すように、載置台６ａの上に処理対象体Ｚを載置して固定する。次いで、図示しない操作部を操作してプラズマ処理の開始を指示する。このプラズマ処理では、まず、制御部７がガス供給部３を制御して放電用ガスＧの供給を開始させる。この際に、ガス供給部３は、図１において矢印で示すように、ガス供給管３０を介して筐体１１内（放射器１４の近傍）に放電用ガスＧを連続的に供給する。次いで、制御部７は、着火機構５を制御して着火処理を開始させる。具体的には、制御部７は、まず、移動機構４３を制御することにより、待避位置に位置させられている導体棒４１をガス供給管３０の筒先（着火処理位置）に移動させる。次いで、制御部７は、電圧生成装置４２を制御して直流電圧Ｖを生成させる。この際には、直流電圧Ｖが前述したように非常に高電圧のため、この直流電圧Ｖによって導体棒４１からガス供給管３０内を通って放射器１４の先端部に向けての放電が行われる（放電が開始される）。
【００２５】
続いて、制御部７は、高周波電源４を制御して高周波信号Ｓの生成を開始させる。この際には、高周波電源４によって生成された高周波信号Ｓが、同軸ケーブル４ａを介して、同軸コネクタ１２、さらにはカップリングループ１３の他端に達し、カップリングループ１３を経由して筐体１１（閉塞板２２）に流れる。この場合、カップリングループ１３が高周波信号Ｓに流れることにより、一端側部位１３ａの周囲に磁界が発生し、高周波信号Ｓの波長λに対して（（１／４＋ｎ／２）×λ）の長さＬｂに規定されている放射器１４がこの磁界によって共振する。共振状態の放射器１４は共振モノポールとして作動して放射器１４の他端側（同図中の下端側）で電圧が最大となる。このため、プラズマ処理室２内における放射器１４の他端側近傍（付近）で電界強度が最大なり、プラズマ処理室２内（すなわち筐体１１内）では、この他端側近傍においてプラズマが発生し易い状態となる。
【００２６】
一方、筐体１１の内部（プラズマ処理室２の内部）では、プラズマＰの発生し易い放電用ガスＧがガス供給管３０の内部だけに存在し、他の部位は大気が存在している状態となっている。また、プラズマ処理室２の内部では、閉塞板２２の貫通孔２２ａを貫通させられたガス供給管３０が放射器１４内を貫通させられて放射器１４の他端側（同図における下端部側）近傍を通過させられている。この結果、放射器１４の他端側近傍での強電界の発生と、着火機構５の導体棒４１からの放電とにより、図１，２に示すように、放電用ガスＧが供給されているガス供給管３０の内部における放射器１４の他端側近傍でプラズマＰが連続して発生し、このプラズマＰがプラズマ放電用ガスＧと共にガス供給管３０内を移動して先端部（同図における下端部）から載置台６ａ上の処理対象体Ｚに向けて噴出される。したがって、筐体１１内（この例では、ガス供給管３０内）で発生したプラズマＰによって放射器１４や筐体１１（筒体２１）がプラズマ処理される事態を招くことなく、処理対象体Ｚに向けてプラズマＰが照射（噴出）される。
【００２７】
次いで、制御部７は、高周波電源４による高周波信号Ｓの生成開始後、プラズマＰが発生した時点において、着火機構５の動作を停止させる。この場合、プラズマＰの光を検知して検知信号を出力する照度センサ（図示せず）や、高周波電源４の出力側でのインピーダンスの変化を検知して検知信号を出力するインピーダンス検知装置（図示せず）を設けるのが好ましい。この構成を採用することで、制御部７は、照度センサまたはインピーダンス検知装置から検知信号が出力されたときに、プラズマＰが発生したとして、着火機構５の動作を停止させる。具体的には、制御部７は、まず、電圧生成装置４２を制御して直流電圧Ｖの生成を停止させる。これにより、導体棒４１から放射器１４に向かっての放電が停止する。次いで、制御部７は、移動機構４３を制御して着火処理位置（ガス供給管３０の筒先）に位置させられている導体棒４１を図１に示すように待避位置まで移動させる。
【００２８】
次いで、制御部７は、移動機構６を制御して載置台６ａ上の処理対象体Ｚにおける任意の処理位置をガス供給管３０の下方（すなわち、プラズマＰの照射位置）に位置させるように移動させる。この結果、ガス供給管３０の下方に位置させられた部位（処理対象体Ｚの表面）がプラズマＰによって順次表面処理される。この際に、このプラズマ処理装置１では、前述したようにガス供給管３０の先端部（本発明における一端部）の内径Ｌ２が十分に小径となるようにガス供給管３０が先細り構造に形成されている。したがって、このガス供給管３０から噴出されるプラズマＰの直径が十分に小さくなっている。この結果、処理対象体Ｚの表面における極く狭い領域に対してプラズマＰが点的に照射される（吹き付けられる）。
【００２９】
また、このプラズマ処理装置１では、前述したように、放射器１４が筐体１１（この例では、閉塞板２２）に固定されて接地されている。したがって、カップリングループ１３に対する高周波信号Ｓの入力によって共振モノポールとして作動している放射器１４が発熱したときに、この熱が筐体１１（筒体２１）に効率よく伝熱する結果、放射器１４が過剰に高温となる事態が回避される。一方、制御部７は、処理対象体Ｚに対するプラズマ処理を完了したとき（処理すべきすべての部位に対してプラズマＰの照射を完了したとき）に、高周波電源４を制御して高周波信号Ｓの生成を停止させる。これにより、ガス供給管３０内におけるプラズマＰの発生が停止する。この後、制御部７は、ガス供給部３を制御して放電用ガスＧの供給を停止させ、このプラズマ処理を終了する。
【００３０】
このように、このプラズマ処理装置１によれば、筐体１１の内面とガス供給管３０との間に放射器１４を配設すると共に、高周波信号Ｓの放射によってガス供給管３０内に発生させたプラズマＰをガス供給管３０の一端部から噴出させて処理対象体Ｚに照射する構成を採用したことにより、放射器１４や筐体１１（筒体２１）に対してプラズマＰを接触（照射）させることなく処理対象体ＺにプラズマＰを照射することができるため、放射器１４を絶縁材料でコーティングしたり、筐体１１内に絶縁管を取り付けたりすることなく、放射器１４および筐体１１自体がプラズマ処理される事態を確実に回避することができる。したがって、このプラズマ処理装置１によれば、製造コストの高騰を招くことなく、処理対象体Ｚにコンタミが生じる事態を回避することができる。
【００３１】
また、このプラズマ処理装置１によれば、プラズマＰを発生させる部位の内径Ｌ１よりも一端部（先端部）の内径Ｌ２の方が小径となるようにガス供給管３０を形成したことにより、処理対象体Ｚの表面における極く狭い領域に対してプラズマＰを点的に照射することができるため、処理対象体Ｚの表面における非処理部位をマスク材料等で覆う煩雑な前処理を行うことなく、処理対象体Ｚの表面における所望の領域だけをプラズマ処理することができる。
【００３２】
さらに、このプラズマ処理装置１によれば、放射器１４を棒状または管状（この例では、管状）に形成すると共にその一端部を筐体１１（この例では、閉塞板２２）に接地したことにより、放射器１４が発熱した際に、その熱が筐体１１（閉塞板２２）に伝熱するため、放射器１４が過剰に高温となる事態が回避される結果、放射器１４の温度上昇に起因して共振が妨げられる事態を回避することができる。これにより、プラズマＰを安定的に発生させることができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記した実施の形態に示した構成および方法に限定されない。例えば、本発明におけるガス供給管の一例であるガス供給管３０が先細り構造となっているプラズマ処理装置１を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されず、図３に示すプラズマ処理装置１Ａのように、プラズマ処理装置１におけるガス供給管３０に代えて、その内径がいずれの部位においても等しい内径Ｌ３のガス供給管３０Ａを筐体１１に取り付けてプラズマ放電用ガスＧを供給してもよい。このようなガス供給管３０Ａを採用することにより、先細り構造にするための加工が不要となる結果、プラズマ処理装置１Ａ全体としての製造コストを十分に低減することができる。なお、同図に示すプラズマ処理装置１Ａおよび後に説明するプラズマ処理装置１Ｂにおいて前述したプラズマ処理装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３４】
また、筒状の放射器１４を備えたプラズマ処理装置１について説明したが、本発明はこれに限定されず、図４に示すプラズマ処理装置１Ｂのように、柱状体（円柱体や直方体）や、樋状体（ハーフパイプ状体））などの棒状に形成した放射器１４Ａをガス供給管３０に対して平行となるように筐体１１（詳しくは閉塞板２２における貫通孔２２ａの口縁部）に立設し、この放射器１４Ａによってガス供給管３０の内部にプラズマＰを発生させる構成（本発明における「筐体の内面とガス供給管との間に放射器が配設されている」との構成の他の一例）を採用することができる。このような構成においても、上記のプラズマ処理装置１と同様にして、放射器１４Ａや筐体１１（筒体２１）に対してプラズマＰを接触させることなく処理対象体ＺにプラズマＰを照射することができるため、放射器１４Ａを絶縁材料でコーティングしたり、筐体１１内に絶縁管を取り付けたりすることなく、放射器１４Ａおよび筐体１１自体がプラズマ処理される事態を確実に回避することができる。したがって、このプラズマ処理装置１Ｂによれば、製造コストの高騰を招くことなく、処理対象体Ｚにコンタミが生じる事態を回避することができる。
【００３５】
なお、上記のプラズマ処理装置１Ｂにおいて、ガス供給管３０に代えてガス供給管３０Ａ（図３参照）を配設してもよいのは勿論のことである。また、本発明における放射器を固定する（接地する）位置は、閉塞板２２の内面に限定されない。具体的には、一例として、放射器をＬ字状に形成すると共に、その一端部を筒体２１の内面に固定して接地させ、その他端部をガス供給管の近傍に位置させる構成（本発明における「筐体の内面とガス供給管との間に放射器が配設されている」との構成のさらに他の一例：図示せず）を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】プラズマ処理装置１の構成図である。
【図２】プラズマ処理装置１における放射器１４およびガス供給管３０の先端部側の断面図である。
【図３】プラズマ処理装置１Ａにおける放射器１４およびガス供給管３０Ａの先端部側の断面図である。
【図４】プラズマ処理装置１Ｂの構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１Ａ，１Ｂ プラズマ処理装置
２ プラズマ処理室
３ ガス供給部
４ 高周波電源
７ 制御部
１１ 筐体
１２ 同軸コネクタ
１３ カップリングループ
１４，１４Ａ 放射器
２１ 筒体
２２ 閉塞板
３０，３０Ａ ガス供給管
Ｌ１〜Ｌ３ 内径
Ｇ プラズマ放電用ガス
Ｐ プラズマ
Ｓ 高周波信号
Ｚ 処理対象体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象体をプラズマで処理するプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のプラズマ処理装置として、出願人は、特願２００７−２３１０４８において、シート状や板状の処理対象体をプラズマ処理するプラズマ処理装置を開示している。この出願人が開示しているプラズマ処理装置は、筒体および閉塞板を一体化したトーチ型の筐体内に放射器が配設されると共に、筐体内にプラズマ放電用ガスを供給するための供給管が上記の閉塞板に接続されている。このプラズマ処理装置によって処理対象体をプラズマ処理する際には、まず、上記の供給管を介して筐体内にプラズマ放電用ガスを供給させた状態において、高周波電源による高周波信号の生成を開始する。この際には、高周波電源によって生成された高周波信号がカップリングループを経由して筐体に流れる。この結果、カップリングループの一端側部位の周囲に磁界が発生し、この磁界によって放射器が共振する。これにより、放射器の先端側近傍で電界強度が最大となり、プラズマ放電用ガスが供給されている筐体内（放射器の先端側近傍）においてプラズマが発生して筐体の下方に配置されている処理対象体に照射される。
【先行出願１】
【０００３】
特願２００７−２３１０４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、出願人が開示しているプラズマ処理装置には、以下の改善すべき課題が存在する。すなわち、出願人が開示しているプラズマ処理装置では、高周波信号の入力によって筐体内で放射器を共振させることによって放射器の先端側近傍においてプラズマを発生させる構成を採用している。この場合、出願人が開示しているプラズマ処理装置では、筐体の内面については、その外径が筒体の内径と等しい絶縁管によって覆われて保護されているものの、放射器については、放射器を構成している導電性材料（金属材料等）が剥き出し状態となっている。このため、出願人が開示しているプラズマ処理装置では、筐体内で発生したプラズマによって放射器自体がプラズマ処理され、これに起因して、処理対象体に不純物（放射器を構成している導電性材料等）が付着するという、いわゆるコンタミネーション（以下、「コンタミ」ともいう）が生じるおそれがある。
【０００５】
この場合、放射器を各種絶縁材料でコーティングすることにより、放射器自体がプラズマ処理される事態を回避したり、放射器自体がプラズマ処理される度合いを軽減したりすることができる可能性がある。しかしながら、プラズマの発生を妨げることのないように均一な膜厚で放射器をコーティングするのが困難であることから、プラズマ処理装置の製造コストの高騰を招くこととなる。また、出願人が開示しているプラズマ処理装置では、上記したように、筒体内に絶縁管を配設することによって筐体（筒体）自体がプラズマ処理される事態を回避している。しかしながら、プラズマ処理時に発生する熱によって絶縁管が脱落しないように筐体（筒体）に固定するのが困難であるため、出願人が開示しているプラズマ処理装置には、製造コストの低減が困難となっているという課題がある。
【０００６】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、製造コストの高騰を招くことなく、処理対象体にコンタミが生じる事態を回避し得るプラズマ処理装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載のプラズマ処理装置は、プラズマ放電用ガスを供給するガス供給管と、高周波信号を入力して放射する放射器と、前記ガス供給管および前記放射器が内部空間に配設されたトーチ型の筐体とを備え、前記ガス供給管を介して前記筐体内に前記プラズマ放電用ガスを供給した状態において前記放射器から前記高周波信号を放射して当該放射器の近傍にプラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、前記筐体の内面と前記ガス供給管との間に前記放射器が配設されると共に、前記高周波信号の放射によって当該ガス供給管内に発生させた前記プラズマを当該ガス供給管の一端部から噴出させて処理対象体に照射可能に構成されている。
【０００８】
また、請求項２記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマが発生する部位の内径よりも前記一端部の内径の方が小径となるように前記ガス供給管が形成されている。
【０００９】
さらに、請求項３記載のプラズマ処理装置は、請求項１または２記載のプラズマ処理装置において、前記放射器が棒状または管状に形成されると共にその一端部が前記筐体に接地されている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載のプラズマ処理装置によれば、筐体の内面とガス供給管との間に放射器を配設すると共に、高周波信号の放射によってガス供給管内に発生させたプラズマをガス供給管の一端部から噴出させて処理対象体に照射する構成を採用したことにより、放射器や筐体に対してプラズマを接触（照射）させることなく処理対象体にプラズマを照射することができるため、放射器を絶縁材料でコーティングしたり、筐体内に絶縁管を取り付けたりすることなく、放射器および筐体自体がプラズマ処理される事態を確実に回避することができる。したがって、このプラズマ処理装置によれば、製造コストの高騰を招くことなく、処理対象体にコンタミが生じる事態を回避することができる。
【００１１】
請求項２記載のプラズマ処理装置によれば、プラズマを発生させる部位の内径よりも一端部の内径の方が小径となるようにガス供給管を形成したことにより、処理対象体の表面における極く狭い領域に対してプラズマを点的に照射することができるため、処理対象体の表面における非処理部位をマスク材料等で覆う煩雑な前処理を行うことなく、処理対象体の表面における所望の領域だけをプラズマ処理することができる。
【００１２】
請求項３記載のプラズマ処理装置によれば、放射器を棒状または管状に形成すると共にその一端部を筐体に接地したことにより、放射器が発熱した際に、その熱が筐体に伝熱するため、放射器が過剰に高温となる事態が回避される結果、放射器の温度上昇に起因して共振が妨げられる事態を回避することができる。これにより、プラズマを安定的に発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るプラズマ処理装置の最良の形態について説明する。
【００１４】
図１に示すプラズマ処理装置１は、プラズマ処理室２、ガス供給部３、高周波電源（高周波信号生成部）４、着火機構５、移動機構６および制御部７を備えている。このプラズマ処理装置１は、高周波電源４において生成された高周波信号Ｓをプラズマ処理室２に同軸ケーブル４ａを介して供給することにより、プラズマ処理室２内（詳しくは、後述するガス供給管３０の内部）にプラズマＰを発生させて載置台６ａ上の処理対象体Ｚの表面をプラズマ処理する構成が採用されている。具体的には、このプラズマ処理装置１は、シート状や板状の処理対象体Ｚに向けてプラズマＰを照射することにより、プラズマ処理として、処理対象体Ｚの表面の殺菌、洗浄および親水性の向上を行ったり、機能性材料のコーティングを行ったりする。プラズマ処理室２は、一例として、筐体１１、同軸コネクタ１２、カップリングループ１３および放射器（アンテナ）１４を備えている。
【００１５】
筐体１１は、一例として、導電性の筒体２１と、筒体２１の一端側（同図中の上端側）を閉塞する導電性の閉塞板２２とを備え、筒体２１の他端側（同図中の下端側）が開口するトーチ型筐体に構成されている。なお、筐体１１を構成する筒体２１は、中心軸と直交する平面に沿った内周面の断面形状が円形であるため、外形は四角筒体であるが、実質的には円筒体として機能する。この場合、本発明における筐体は、別個独立して形成された筒体２１および閉塞板２２を一体化したものに限定されず、筒体２１および閉塞板２２に相当する部材を一体形成したものがこれに含まれる。また、本例では、筐体１１内に高周波信号Ｓを導入するための貫通孔２１ａが筒体２１に形成されている。この場合、筒体２１は、その長さＬａが放射器１４の長さＬｂよりも長く規定されて形成されている。また、閉塞板２２には、筐体１１内に配設された（筐体１１における閉塞板２２に接地された）筒状の放射器１４内にガス供給管３０を進入させるための貫通孔２２ａがその中央部に形成されている。この場合、このプラズマ処理装置１では、後述するようにしてガス供給管３０内でプラズマＰを発生させる構成を採用している。したがって、このプラズマ処理装置１では、出願人が開示している従来のプラズマ処理装置とは異なり、筐体１１（筒体２１）内面を保護するための絶縁管が不要となっている。
【００１６】
同軸コネクタ１２は、高周波電源４に接続された同軸ケーブル４ａの先端に装着された状態で、筒体２１の外周面に、貫通孔２１ａを閉塞するようにして取り付けられている。カップリングループ１３は、同図に示すように、導電性を有する棒状体がＬ字状に折曲（本例では直角に折曲）されて構成されている。また、カップリングループ１３は、一端が筐体１１の閉塞板２２に接続されると共に、他端が同軸コネクタ１２の芯線（不図示）に接続されている。この状態において、カップリングループ１３の一端側部位（折曲部位を基準として一端側に位置する部位）１３ａは、閉塞板２２から直角に起立した状態（筒体２１の中心軸と平行な状態）となっており、かつ高周波信号Ｓの波長をλとしたときに、その長さがλ／４の半分以下の長さ（本例では、一例としてλ／１０）に規定されている。一方、カップリングループ１３の他端側部位（折曲部位を基準として他端側に位置する部位）１３ｂは、貫通孔２１ａの中心軸上に位置した状態で貫通孔２１ａに挿通されている。
【００１７】
放射器１４は、その長さＬｂが（（１／４＋ｎ／２）×λ）に規定された１本の導電性の筒状体（本例では円筒体）で構成されている。ここで、ｎは、０以上の整数であり、本例では一例としてｎ＝０に設定され、放射器１４の長さＬｂは（λ／４）に規定されている。また、放射器１４は、図１に示すように、筒体２１の中心軸上に位置した状態で、一端部（同図中の上端側）が閉塞板２２に固定されて接地されている。この構成により、放射器１４は、カップリングループ１３における一端側部位１３ａに対して所定の距離を隔てて近接した状態で立設された状態となっている。また、このプラズマ処理装置１では、放射器１４内にガス供給管３０を挿通させることによって筐体１１（筒体２１）の内面とガス供給管３０との間に放射器１４を位置させる構成が採用されている。
【００１８】
ガス供給部３は、後述するようにして、制御部７の制御に従ってガス供給管３０内にプラズマ放電用ガスＧ（以下、「放電用ガスＧ」ともいう）を供給する。この場合、放電用ガスＧとしては、電離電圧が低くプラズマが発生し易いガス（例えば、アルゴンガスやヘリウムガスなど）を使用する。また、ガス供給管３０は、一例として、石英等の絶縁性材料で管状に形成されると共に、上記したように、筐体１１における閉塞板２２の貫通孔２２ａに挿通させられるようにして筐体１１に取り付けられて、ガス供給部３から供給されたプラズマ放電用ガスＧを貫通孔２２ａから筐体１１内（放射器１４の近傍）に導入する。この場合、このプラズマ処理装置１では、後述するようにして、放射器１４からの高周波信号の放出に伴ってガス供給管３０内に発生させたプラズマＰをガス供給管３０の一端部（図１，２における下端部）から噴出する構成が採用されている。また、ガス供給管３０は、図２に示すように、プラズマＰが発生する部位（矢印Ａの部位）の内径Ｌ１（一例として、０．５ｍｍ）よりも、先端部（同図における下端部：本発明における一端部）の内径Ｌ２（一例として、０．２５ｍｍ）の方が小径となるように、先細り構造に形成されている。なお、同図では、本発明についての理解を容易とするために、内径Ｌ２と内径Ｌ２との比率が実際の比率とは相違する比率となっている状態を図示している。
【００１９】
また、図１に示すように、このプラズマ処理装置１では、上記のガス供給管３０が閉塞板２２の内面（図１における下面）から長さＬｃだけ筐体１１内に突出するように筐体１１（閉塞板２２）に取り付けられている。なお、上記の長さＬｃ（ガス供給管３０の突出長）は、放射器１４の長さＬｂよりも長く、一例として、筒体２１の長さＬａと等しい長さとなっている。この場合、ガス供給管３０の突出長である長さＬｃを放射器１４の長さＬｂよりも短く規定した場合には、後述するようにガス供給管３０から噴出させたプラズマＰによって放射器１４の端部内面がプラズマ処理されるおそれがある。したがって、上記の長さＬｃは、長さＬｂ以上に規定するのが好ましく、長さＬｂよりも十分に長く規定するのが一層好ましい。また、ガス供給管３０の突出長である長さＬｃを筐体１１（筒体２１）の長さＬａよりも短く規定した場合には、後述するようにガス供給管３０から噴出させたプラズマＰによって筐体１１（筒体２１）の端部内面がプラズマ処理されるおそれがある。一方、上記の長さＬｃを長さＬａよりも過剰に長く規定した場合には、筒体２１からガス供給管３０が大きく突出した状態となるため、ガス供給管３０の破損を招き易くなる。したがって、上記の長さＬｃは、長さＬａと同程度に規定するのが好ましい。
【００２０】
高周波電源４は、高周波信号Ｓ（一例として、２．４５ＧＨｚ程度の準マイクロ波）を生成してプラズマ処理室２に出力する。また、高周波電源４は、不図示の操作部を備え、操作部に対する操作によって選択された変調周波数およびデューティー比でパルス変調された高周波信号Ｓを出力可能に構成されている。このように高周波信号Ｓのデューティー比を変更可能に構成されているため、高周波電源４は、高周波信号Ｓの電力（出力電力）を制御可能となっている。また、高周波電源４は、デューティー比を１００％とする選択がなされたときには、高周波信号Ｓを連続波（ＣＷ）として出力する。この場合には、高周波電源４は、操作部に対する操作によって選択された振幅に高周波信号Ｓの振幅を設定することにより、高周波信号Ｓの電力（出力電力）を制御する。なお、本例では、高周波電源４が、準マイクロ波（１ＧＨｚ〜３ＧＨｚ）を高周波信号Ｓとして出力する構成を採用しているが、マイクロ波（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）を高周波信号Ｓとして出力する構成を採用することもできる。また、高周波電源４からプラズマ処理室２に対する高周波信号Ｓの供給効率を高めるため、高周波電源４とプラズマ処理室２との間に整合器を配設することもできる。
【００２１】
着火機構５は、図１に示すように、導体棒４１、電圧生成装置４２および移動機構４３を備えている。導体棒４１は、その一端側（同図における左端側）が移動機構４３に取り付けられて、着火処理時には、その他端側（同図における右端側）がガス供給管３０の筒先（着火処理位置）に位置させられると共に、着火処理の完了後には、同図に示すように、処理対象体Ｚに対するプラズマＰの照射の妨げとなることのない待避位置に待避させられる。電圧生成装置４２は、制御部７の制御に従い、一例として、１０ｋＶ程度の直流電圧Ｖを生成して導体棒４１に印加する。移動機構４３は、制御部７の制御に従い、上記したように、導体棒４１を着火処理位置および待避位置のいずれかに移動させる。
【００２２】
移動機構６は、制御部７の制御に従って載置台６ａを任意のＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動させることにより、載置台６ａ上の処理対象体Ｚにおける所望の処理位置をガス供給管３０の下方（プラズマ照射位置）に位置させる。制御部７は、プラズマ処理装置１を総括的に制御する。具体的には、制御部７は、ガス供給部３を制御して放電用ガスＧの供給を開始または停止させる。また、制御部７は、高周波電源４を制御して、高周波信号Ｓの生成を開始または停止させる。さらに、制御部７は、着火機構５の移動機構４３を制御して導体棒４１を上記の着火処理位置または待避位置のいずれかに移動させる。また、制御部７は、着火機構５の電圧生成装置４２を制御して直流電圧Ｖの生成を開始または停止させる。さらに、制御部７は、移動機構６を制御して載置台６ａ（処理対象体Ｚ）を任意のＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動させる。
【００２３】
次に、本発明に係るプラズマ処理装置の使用方法について、プラズマ処理装置１の処理対象体Ｚに対する処理動作（表面処理動作）と共に説明する。なお、筐体１１は予めグランドに接続されてグランド電位が付与されているものとする。
【００２４】
まず、図１に示すように、載置台６ａの上に処理対象体Ｚを載置して固定する。次いで、図示しない操作部を操作してプラズマ処理の開始を指示する。このプラズマ処理では、まず、制御部７がガス供給部３を制御して放電用ガスＧの供給を開始させる。この際に、ガス供給部３は、図１において矢印で示すように、ガス供給管３０を介して筐体１１内（放射器１４の近傍）に放電用ガスＧを連続的に供給する。次いで、制御部７は、着火機構５を制御して着火処理を開始させる。具体的には、制御部７は、まず、移動機構４３を制御することにより、待避位置に位置させられている導体棒４１をガス供給管３０の筒先（着火処理位置）に移動させる。次いで、制御部７は、電圧生成装置４２を制御して直流電圧Ｖを生成させる。この際には、直流電圧Ｖが前述したように非常に高電圧のため、この直流電圧Ｖによって導体棒４１からガス供給管３０内を通って放射器１４の先端部に向けての放電が行われる（放電が開始される）。
【００２５】
続いて、制御部７は、高周波電源４を制御して高周波信号Ｓの生成を開始させる。この際には、高周波電源４によって生成された高周波信号Ｓが、同軸ケーブル４ａを介して、同軸コネクタ１２、さらにはカップリングループ１３の他端に達し、カップリングループ１３を経由して筐体１１（閉塞板２２）に流れる。この場合、カップリングループ１３が高周波信号Ｓに流れることにより、一端側部位１３ａの周囲に磁界が発生し、高周波信号Ｓの波長λに対して（（１／４＋ｎ／２）×λ）の長さＬｂに規定されている放射器１４がこの磁界によって共振する。共振状態の放射器１４は共振モノポールとして作動して放射器１４の他端側（同図中の下端側）で電圧が最大となる。このため、プラズマ処理室２内における放射器１４の他端側近傍（付近）で電界強度が最大なり、プラズマ処理室２内（すなわち筐体１１内）では、この他端側近傍においてプラズマが発生し易い状態となる。
【００２６】
一方、筐体１１の内部（プラズマ処理室２の内部）では、プラズマＰの発生し易い放電用ガスＧがガス供給管３０の内部だけに存在し、他の部位は大気が存在している状態となっている。また、プラズマ処理室２の内部では、閉塞板２２の貫通孔２２ａを貫通させられたガス供給管３０が放射器１４内を貫通させられて放射器１４の他端側（同図における下端部側）近傍を通過させられている。この結果、放射器１４の他端側近傍での強電界の発生と、着火機構５の導体棒４１からの放電とにより、図１，２に示すように、放電用ガスＧが供給されているガス供給管３０の内部における放射器１４の他端側近傍でプラズマＰが連続して発生し、このプラズマＰがプラズマ放電用ガスＧと共にガス供給管３０内を移動して先端部（同図における下端部）から載置台６ａ上の処理対象体Ｚに向けて噴出される。したがって、筐体１１内（この例では、ガス供給管３０内）で発生したプラズマＰによって放射器１４や筐体１１（筒体２１）がプラズマ処理される事態を招くことなく、処理対象体Ｚに向けてプラズマＰが照射（噴出）される。
【００２７】
次いで、制御部７は、高周波電源４による高周波信号Ｓの生成開始後、プラズマＰが発生した時点において、着火機構５の動作を停止させる。この場合、プラズマＰの光を検知して検知信号を出力する照度センサ（図示せず）や、高周波電源４の出力側でのインピーダンスの変化を検知して検知信号を出力するインピーダンス検知装置（図示せず）を設けるのが好ましい。この構成を採用することで、制御部７は、照度センサまたはインピーダンス検知装置から検知信号が出力されたときに、プラズマＰが発生したとして、着火機構５の動作を停止させる。具体的には、制御部７は、まず、電圧生成装置４２を制御して直流電圧Ｖの生成を停止させる。これにより、導体棒４１から放射器１４に向かっての放電が停止する。次いで、制御部７は、移動機構４３を制御して着火処理位置（ガス供給管３０の筒先）に位置させられている導体棒４１を図１に示すように待避位置まで移動させる。
【００２８】
次いで、制御部７は、移動機構６を制御して載置台６ａ上の処理対象体Ｚにおける任意の処理位置をガス供給管３０の下方（すなわち、プラズマＰの照射位置）に位置させるように移動させる。この結果、ガス供給管３０の下方に位置させられた部位（処理対象体Ｚの表面）がプラズマＰによって順次表面処理される。この際に、このプラズマ処理装置１では、前述したようにガス供給管３０の先端部（本発明における一端部）の内径Ｌ２が十分に小径となるようにガス供給管３０が先細り構造に形成されている。したがって、このガス供給管３０から噴出されるプラズマＰの直径が十分に小さくなっている。この結果、処理対象体Ｚの表面における極く狭い領域に対してプラズマＰが点的に照射される（吹き付けられる）。
【００２９】
また、このプラズマ処理装置１では、前述したように、放射器１４が筐体１１（この例では、閉塞板２２）に固定されて接地されている。したがって、カップリングループ１３に対する高周波信号Ｓの入力によって共振モノポールとして作動している放射器１４が発熱したときに、この熱が筐体１１（筒体２１）に効率よく伝熱する結果、放射器１４が過剰に高温となる事態が回避される。一方、制御部７は、処理対象体Ｚに対するプラズマ処理を完了したとき（処理すべきすべての部位に対してプラズマＰの照射を完了したとき）に、高周波電源４を制御して高周波信号Ｓの生成を停止させる。これにより、ガス供給管３０内におけるプラズマＰの発生が停止する。この後、制御部７は、ガス供給部３を制御して放電用ガスＧの供給を停止させ、このプラズマ処理を終了する。
【００３０】
このように、このプラズマ処理装置１によれば、筐体１１の内面とガス供給管３０との間に放射器１４を配設すると共に、高周波信号Ｓの放射によってガス供給管３０内に発生させたプラズマＰをガス供給管３０の一端部から噴出させて処理対象体Ｚに照射する構成を採用したことにより、放射器１４や筐体１１（筒体２１）に対してプラズマＰを接触（照射）させることなく処理対象体ＺにプラズマＰを照射することができるため、放射器１４を絶縁材料でコーティングしたり、筐体１１内に絶縁管を取り付けたりすることなく、放射器１４および筐体１１自体がプラズマ処理される事態を確実に回避することができる。したがって、このプラズマ処理装置１によれば、製造コストの高騰を招くことなく、処理対象体Ｚにコンタミが生じる事態を回避することができる。
【００３１】
また、このプラズマ処理装置１によれば、プラズマＰを発生させる部位の内径Ｌ１よりも一端部（先端部）の内径Ｌ２の方が小径となるようにガス供給管３０を形成したことにより、処理対象体Ｚの表面における極く狭い領域に対してプラズマＰを点的に照射することができるため、処理対象体Ｚの表面における非処理部位をマスク材料等で覆う煩雑な前処理を行うことなく、処理対象体Ｚの表面における所望の領域だけをプラズマ処理することができる。
【００３２】
さらに、このプラズマ処理装置１によれば、放射器１４を棒状または管状（この例では、管状）に形成すると共にその一端部を筐体１１（この例では、閉塞板２２）に接地したことにより、放射器１４が発熱した際に、その熱が筐体１１（閉塞板２２）に伝熱するため、放射器１４が過剰に高温となる事態が回避される結果、放射器１４の温度上昇に起因して共振が妨げられる事態を回避することができる。これにより、プラズマＰを安定的に発生させることができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記した実施の形態に示した構成および方法に限定されない。例えば、本発明におけるガス供給管の一例であるガス供給管３０が先細り構造となっているプラズマ処理装置１を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されず、図３に示すプラズマ処理装置１Ａのように、プラズマ処理装置１におけるガス供給管３０に代えて、その内径がいずれの部位においても等しい内径Ｌ３のガス供給管３０Ａを筐体１１に取り付けてプラズマ放電用ガスＧを供給してもよい。このようなガス供給管３０Ａを採用することにより、先細り構造にするための加工が不要となる結果、プラズマ処理装置１Ａ全体としての製造コストを十分に低減することができる。なお、同図に示すプラズマ処理装置１Ａおよび後に説明するプラズマ処理装置１Ｂにおいて前述したプラズマ処理装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３４】
また、筒状の放射器１４を備えたプラズマ処理装置１について説明したが、本発明はこれに限定されず、図４に示すプラズマ処理装置１Ｂのように、柱状体（円柱体や直方体）や、樋状体（ハーフパイプ状体））などの棒状に形成した放射器１４Ａをガス供給管３０に対して平行となるように筐体１１（詳しくは閉塞板２２における貫通孔２２ａの口縁部）に立設し、この放射器１４Ａによってガス供給管３０の内部にプラズマＰを発生させる構成（本発明における「筐体の内面とガス供給管との間に放射器が配設されている」との構成の他の一例）を採用することができる。このような構成においても、上記のプラズマ処理装置１と同様にして、放射器１４Ａや筐体１１（筒体２１）に対してプラズマＰを接触させることなく処理対象体ＺにプラズマＰを照射することができるため、放射器１４Ａを絶縁材料でコーティングしたり、筐体１１内に絶縁管を取り付けたりすることなく、放射器１４Ａおよび筐体１１自体がプラズマ処理される事態を確実に回避することができる。したがって、このプラズマ処理装置１Ｂによれば、製造コストの高騰を招くことなく、処理対象体Ｚにコンタミが生じる事態を回避することができる。
【００３５】
なお、上記のプラズマ処理装置１Ｂにおいて、ガス供給管３０に代えてガス供給管３０Ａ（図３参照）を配設してもよいのは勿論のことである。また、本発明における放射器を固定する（接地する）位置は、閉塞板２２の内面に限定されない。具体的には、一例として、放射器をＬ字状に形成すると共に、その一端部を筒体２１の内面に固定して接地させ、その他端部をガス供給管の近傍に位置させる構成（本発明における「筐体の内面とガス供給管との間に放射器が配設されている」との構成のさらに他の一例：図示せず）を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】プラズマ処理装置１の構成図である。
【図２】プラズマ処理装置１における放射器１４およびガス供給管３０の先端部側の断面図である。
【図３】プラズマ処理装置１Ａにおける放射器１４およびガス供給管３０Ａの先端部側の断面図である。
【図４】プラズマ処理装置１Ｂの構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１Ａ，１Ｂ プラズマ処理装置
２ プラズマ処理室
３ ガス供給部
４ 高周波電源
７ 制御部
１１ 筐体
１２ 同軸コネクタ
１３ カップリングループ
１４，１４Ａ 放射器
２１ 筒体
２２ 閉塞板
３０，３０Ａ ガス供給管
Ｌ１〜Ｌ３ 内径
Ｇ プラズマ放電用ガス
Ｐ プラズマ
Ｓ 高周波信号
Ｚ 処理対象体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ放電用ガスを供給するガス供給管と、高周波信号を入力して放射する放射器と、前記ガス供給管および前記放射器が内部空間に配設されたトーチ型の筐体とを備え、前記ガス供給管を介して前記筐体内に前記プラズマ放電用ガスを供給した状態において前記放射器から前記高周波信号を放射して当該放射器の近傍にプラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、
前記筐体の内面と前記ガス供給管との間に前記放射器が配設されると共に、前記高周波信号の放射によって当該ガス供給管内に発生させた前記プラズマを当該ガス供給管の一端部から噴出させて処理対象体に照射可能に構成されているプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給管は、前記プラズマが発生する部位の内径よりも前記一端部の内径の方が小径となるように形成されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記放射器は、棒状または管状に形成されると共にその一端部が前記筐体に接地されている請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
プラズマ放電用ガスを供給するガス供給管と、高周波信号を入力して放射する放射器と、前記ガス供給管および前記放射器が内部空間に配設されたトーチ型の筐体とを備え、前記ガス供給管を介して前記筐体内に前記プラズマ放電用ガスを供給した状態において前記放射器から前記高周波信号を放射して当該放射器の近傍にプラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、
前記筐体の内面と前記ガス供給管との間に前記放射器が配設されると共に、前記高周波信号の放射によって当該ガス供給管内に発生させた前記プラズマを当該ガス供給管の一端部から噴出させて処理対象体に照射可能に構成されているプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給管は、前記プラズマが発生する部位の内径よりも前記一端部の内径の方が小径となるように形成されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記放射器は、棒状または管状に形成されると共にその一端部が前記筐体に接地されている請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−５５９９１（Ｐ２０１０−５５９９１Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２１２９９（Ｐ２００８−２２１２９９）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００２１４８３６）長野日本無線株式会社 (140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００２１４８３６）長野日本無線株式会社 (140)
【Ｆターム（参考）】
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