プラズマ処理装置
【課題】安定してストリーマ放電を生成して均一なプラズマを生成することができ、しかも装置の大型化や高コスト化を抑制することができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】対向する一対の電極１、１間に形成される対向領域２にプラズマ生成ガスＧを供給する。大気圧又はその近傍の圧力下で上記電極１、１間に電圧を印加することにより対向領域２にストリーマ放電Ｓを形成すると共にこのストリーマ放電Ｓにより対向領域２でプラズマＰを生成する。このプラズマＰを被処理物Ｈに供給するプラズマ処理装置に関する。不均一な電界強度分布を対向領域２に発生させることにより上記ストリーマ放電Ｓを形成するためのストリーマ放電形成手段と、このストリーマ放電Ｓを対向領域２で分散させるためのストリーマ放電分散手段と、被処理物Ｈを上記対向領域２で搬送するための搬送手段とを備える。
【解決手段】対向する一対の電極１、１間に形成される対向領域２にプラズマ生成ガスＧを供給する。大気圧又はその近傍の圧力下で上記電極１、１間に電圧を印加することにより対向領域２にストリーマ放電Ｓを形成すると共にこのストリーマ放電Ｓにより対向領域２でプラズマＰを生成する。このプラズマＰを被処理物Ｈに供給するプラズマ処理装置に関する。不均一な電界強度分布を対向領域２に発生させることにより上記ストリーマ放電Ｓを形成するためのストリーマ放電形成手段と、このストリーマ放電Ｓを対向領域２で分散させるためのストリーマ放電分散手段と、被処理物Ｈを上記対向領域２で搬送するための搬送手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物の表面に存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥離やエッチング、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、成膜、めっき前処理、コーティング前処理、各種材料・部品の表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズマ処理装置に関するものであり、特に、幅広の被処理物（ワーク）の表面の改質に好適に応用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、筒状容器内にプラズマ生成用ガスを導入し、筒状容器の外部に配設された電極により電圧を印加することにより、プラズマ生成用ガスのガス流れと同じ方向にストリーマ放電を形成すると共にこのストリーマ放電により筒状容器内にプラズマを生成し、このプラズマを筒状容器から吹き出して被処理物に供給することによって、被処理物にプラズマ処理を施すことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ロール電極の周面に対向して複数個の固定電極を並設し、ロール電極と固定電極の間に電圧を印加して不均一なプラズマ状態を形成し、この不均一なプラズマ状態の中を通して被処理物を搬送することにより被処理物にプラズマ処理を施すことも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−９３７６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２９９０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載のプラズマ処理装置では、ストリーマ放電を生成するためのストリーマ放電形成手段がなく、単に電極間に電圧の印加により発生するストリーマ放電を利用しているため、ストリーマ放電を安定して持続させるのが難しい場合があった。また、幅広の被処理物をプラズマ処理するためには、幅広の筒状容器を必要とするが、ガラス等で形成される筒状容器の強度を確保するのは困難なため、筒状容器の変形によりプラズマを均一に吹き出すことが難しく、被処理物のプラズマ処理にバラツキが生じるおそれがあった。
【０００５】
一方、特許文献２に記載のプラズマ処理装置では、強制的に不均一な電界強度分布を形成しているが、一組の電極ではプラズマ処理が不均一になるために、被処理物への均一なプラズマ処理効果を発揮するためには、ロール電極の周りに多数個の固定電極を配設して不均一なプラズマを重ね合わせなければならず、装置の大型化や高コスト化になるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、安定してストリーマ放電を生成して均一なプラズマを生成することができ、しかも装置の大型化や高コスト化を抑制することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、対向する一対の電極１、１間に形成される対向領域２にプラズマ生成ガスＧを供給し、大気圧又はその近傍の圧力下で上記電極１、１間に電圧を印加することにより対向領域２にストリーマ放電Ｓを形成すると共にこのストリーマ放電Ｓにより対向領域２でプラズマＰを生成し、このプラズマＰを被処理物Ｈに供給するプラズマ処理装置において、不均一な電界強度分布を対向領域２に発生させることにより上記ストリーマ放電Ｓを形成するためのストリーマ放電形成手段と、このストリーマ放電Ｓを対向領域２で分散させるためのストリーマ放電分散手段と、被処理物Ｈを上記対向領域２で搬送するための搬送手段とを備えて成ることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、請求項１において、ストリーマ放電形成手段は、被処理物Ｈの搬送方向と略平行な方向において不均一な電界強度分布を発生するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置は、請求項１又は２において、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の間隔を不均一にして形成して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至３のいずれか一項において、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の少なくとも一つの対向面２０を誘電体３で被覆すると共にこの誘電体３の誘電率を部分的に異ならせることにより形成して成ることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項５に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至４のいずれか一項において、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の少なくとも一方の対向面２０を誘電体３で被覆すると共にこの誘電体３の厚みを部分的に異ならせることにより形成して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項６に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至５のいずれか一項において、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の少なくとも一方を他方に対して変位自在に形成して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項７に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至６のいずれか一項において、プラズマ生成用ガスＧを対向領域２に供給するためのガス供給手段４を対向領域２に隣接して設けて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項８に係るプラズマ処理装置は、請求項７において、ガス供給手段４をストリーマ放電分散手段として兼用して成ることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項９に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至８のいずれか一項において、少なくとも対向する電極１、１とストリーマ放電形成手段とストリーマ放電分散手段とを収容するチャンバー６を具備して成ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明では、プラズマ生成効率のよいストリーマ放電Ｓをストリーマ放電形成手段で安定して形成することができると共に局所的な放電形態となりやすいストリーマ放電Ｓをストリーマ放電分散手段で対向領域２で均一に分散させることができ、安定してストリーマ放電Ｓを生成して均一なプラズマを生成することができるものであり、しかも、ストリーマ放電Ｓをストリーマ放電分散手段で分散させるために、ストリーマ放電Ｓを発生させるための多数の電極を備える必要が無く、装置の大型化や高コスト化を抑制することができるものである。
【００１７】
請求項２の発明では、搬送方向と略平行方向に電界強度分布をつけることにより、同一方向にストリーマ放電を分布させることができる。このようにストリーマ放電の分布方向を被処理物の幅方向と同一方向に形成することにより、被処理物が処理空間を通過する間に、ストリーマ放電が重ね合わさることになるため、被処理物表面のプラズマ処理強度のばらつきを抑制することができる。
【００１８】
請求項３の発明では、電極１、１の対向する対向面２０を傾斜面としたり、平板と曲面等にしたりすることにより、不均一な電界強度分布を発生させるストリーマ放電形成手段を容易に形成することができるものである。
【００１９】
請求項４の発明では、誘電体の材質を変えることにより、対向面２０を平滑な状態のままで電界強度分布を不均一にすることができ、ストリーマ放電形成手段を有する電極１、１であってもその間隔調整を容易に行うことができて安定してストリーマ放電を形成することができるものである。
【００２０】
請求項５の発明では、誘電体の厚みを変えることにより、対向面２０に凹凸加工や傾斜加工をすることがなくても電界強度分布を不均一にすることができ、ストリーマ放電形成手段を容易に形成することができるものである。
【００２１】
請求項６の発明では、一方の電極１を他方の電極１に対して変位させることにより、対向領域２でプラズマ生成用ガスＧに乱流成分を付与することができ、ストリーマ放電Ｓを効率よく分散することができるものである。
【００２２】
請求項７の発明では、対向領域２に効率よくプラズマ生成用ガスを供給することができ、プラズマ生成用ガスの使用効率を高めることができるものである。
【００２３】
請求項８の発明は、ガス供給手段から供給されるプラズマ生成用ガスのガス流を利用することによりストリーマ放電を分散することとができ、部材の兼用により装置の小型化や簡素化及び低コスト化を図ることができるものである。
【００２４】
請求項９の発明では、チャンバー６によりプラズマ生成用ガスＧの拡散を少なくすることができ、対向領域２でのガス雰囲気の制御を容易に行うことができると共に環境への負荷を小さくすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１に示すプラズマ処理装置は、一対の電極１、１を上下に対向配置して備えるものであり、対向する電極１、１間の空間は対向領域２として形成されている。電極１は銅、アルミニウム、チタニウム合金、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などの導電性の金属材料で形成することができる。また、上側の電極１は円筒状のロール電極１ａとして形成されており、下側の電極は上面が平坦な平板電極１ｂとして形成されている。図１のものではロール電極１ａと平板電極１ｂは紙面に直交する方向に長尺に形成されている。また、ロール電極１ａの両端面には軸部４０が突設されており、ロール電極１ａは軸部４０を中心として回転駆動自在に形成されている。
【００２７】
ロール電極１ａの周面は曲面であるため、ロール電極１ａの下面と平板電極１ｂの上面との間隔は、軸部４０の真下が最も狭く、平板電極１ｂの両方の長辺に向かうに従って徐々に広がるように形成されている。すなわち、ロール電極１ａの下面における周面の接線方向と平行な方向（平板電極１ｂの短手方向と平行な方向）において、対向領域２の間隔がその中央部から両側に向かって徐々に広がるように形成されている。このように電極１、１の間隔を上下方向で不均一にすることによって、ストリーマ放電形成手段を形成することができる。すなわち、ロール電極１ａと平板電極１ｂとの間隔は平板電極１ｂの短手方向（図面の紙面と平行な水平方向）における対向領域２の両端になるほど広くなるため、対向領域２の中央部に比べて電界強度が低くなる。従って、対向領域２の中央部から両端に向かって電界強度が徐々に小さくなるように不均一な電界強度分布が生じることになる。ここで、対向領域２の中央部における電界強度は２０ｋＶ／ｍｍ、対向領域２の両端における電界強度は１８ｋＶ／ｍｍとすることができるが、これに限定されるものではない。上記の対向領域２は被処理物ＨにプラズマＰを供給してプラズマ処理するための処理空間５として形成されている。
【００２８】
また、下側の平板電極１ｂには電源２１が接続されて高圧電極として形成されていると共に上側のロール電極１ａは軸部４０において接地されて接地電極として形成されている。また、平板電極１ｂには冷却水循環用の流通孔３０が長尺方向の略全長にわたって形成されている。さらに、ロール電極１ａの周面及び平板電極１ｂの上面の対向面２０を含む全面はアーク放電の防止のために誘電体３により被覆されている。誘電体３としては、例えば、石英ガラス、アルミナ、チタン酸バリウム、イットリア、ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などの高融点の絶縁材料で形成することができ、比誘電率が５以上であることが好ましい。また、誘電体３の被膜の厚みは全体にわたって一定であり、例えば、０．５〜５ｍｍとする。
【００２９】
プラズマ処理装置はガス供給手段４としてガスノズル２２を備えている。ガスノズル２２は平板電極１ｂの側方に配置して対向領域２に隣接させている。また、ガスノズル２２は平板電極１ｂの長尺方向の略全長にわたって配設されている。ガスノズル２２には先絞り形状のガス噴出路２３が形成されており、ガス噴出路２３から対向領域２に側方からプラズマ生成用ガスＧを噴出するものである。この実施の形態１では、ガスノズル２２によってガス供給手段４とストリーマ放電分散手段とを兼用するものである。
【００３０】
また、上記の電極１、ガスノズル２２及び処理空間５は箱状のチャンバー６内に収容されている。チャンバー６の上面には搬入口２６と搬出口２７が設けられている。このプラズマ処理装置において、被処理物Ｈを搬送するための搬送手段はロール電極１ａであり、ロール電極１ａを回転駆動しながらその周面にフィルムなどの被処理物Ｈを沿わせて搬送することができる。
【００３１】
そして、上記のプラズマ処理装置を用いて合成樹脂フィルムなどの可撓性の長尺の被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって次のようにして行う。まず、大気圧又はその近傍の圧力下（９０〜１０７ｋＰａ）において、プラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながらロール電極１ａ、平板電極１ｂの間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。ここで、プラズマ生成用ガスＧはガスノズル２２のガス噴出路２３を通じて対向領域２に導入されるため、高速で対向領域２に噴射されることになり、この噴射によりプラズマ生成用ガスＧの乱流が生じてストリーマ放電Ｓが対向領域２内で拡散されて分散される。従って、不均一な電界強度分布により局所的にストリーマ放電Ｓを形成しても、それを対向領域２の全体にわたって分散させることができる。この後、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。尚、ロール電極１ａと平板電極１ｂ間に印加される電圧の波形は正弦波などの連続波形とすることができ、その周波数は１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。連続波形の電圧を用いると、ロール電極１ａと平板電極１ｂ間への電力の供給を大きくすることができ、高密度のプラズマを生成することができる。また、ロール電極１ａと平板電極１ｂ間に印加される電圧の波形はパルス波形とすることができ、この場合、周波数は０．５ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。パルス波形の電圧を用いることにより、対向領域２の温度上昇を抑制することができ、耐熱性の低い被処理物Ｈであってもプラズマ処理をすることができる。電極１、１間に印加される電圧は電極１、１間の距離やプラズマ生成用ガスＧの組成等によって異なるが、電界強度が１ｋＶ〜３０ｋＶ／ｍｍの範囲になるように設定するのが好ましい。
【００３２】
一方、被処理物Ｈは搬入口２６からチャンバー６内に搬入され、処理空間５である対向領域２を通過した後、搬出口２７からチャンバー６外に搬出される。ここで、このプラズマ処理装置では被処理物Ｈが対向領域２を通過する際には略水平に搬送されるため、対向領域２における被処理物Ｈの搬送方向と略平行な水平方向において不均一な電界強度分布をストリーマ放電形成手段により発生させている。
【００３３】
そして、対向領域２を通過する際に被処理物Ｈの下面（ロール電極１ａの誘電体３に接触しない方の面）に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。ここで、被処理物Ｈを搬送しながらプラズマＰを供給することにより、被処理物Ｈの搬送方向の全長にわたってプラズマ処理をすることができる。また、被処理物Ｈの幅方向（搬送方向と水平面内で直交する方向）においても、電極１の長尺方向の全長にわたってプラズマ処理をすることができる。尚、被処理物Ｈの搬送速度は０．０５〜３０ｍ／分とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００３４】
（実施の形態２）
図２に示すプラズマ処理装置は、図１のものにおいて、平板電極１ｂの上面の対向面２０を凹凸面として形成されている。この凹凸面は複数の突起２９や突条を対向面２０に設けることにより形成することできる。対向面２０の粗度は最大高さＲｍａｘで１０〜２０００μｍとすることができるが、これに限定されるものではない。このようにしてロール電極１ａの周面と平板電極１ｂの上面の対向面２０との間隔を平板電極１ｂの長尺方向と短尺方向で部分的に不均一にすることによって、ストリーマ放電形成手段を形成することができる。すなわち、電極１、１の間隔が広い部分では狭い部分に比べて電界強度が低くなる。従って、対向領域２の全体に不均一な電界強度分布が生じることになる。また、ロール電極１ａの周面及び平板電極１ｂの全面は上記と同様の誘電体３により被覆されている。誘電体３の被膜の厚みは上記と同様に全体にわたって一定であるため、対向面２０を被覆する部分では誘電体３の被膜の上面に対向面２０の凹凸が表出することになる。そして、このプラズマ処理装置では、この誘電体３の上面の凹凸がストリーマ放電分散手段として形成されている。従って、このプラズマ処理装置にはガス供給手段４としてガス導入孔３３を備えたカバー３２が設けられているが、プラズマ生成用ガスＧを対向領域２に噴出するような上記と同様のガスノズル２２は備えられていない。その他の構成は上記プラズマ処理装置と同様である。
【００３５】
そして、このプラズマ処理装置を用いて合成樹脂フィルムなどの可撓性で長尺な被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって、上記と同様にして行うことができる。すなわち、大気圧又はその近傍の圧力下において、カバー３２のガス導入孔３３を通じてプラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながらロール電極１ａと平板電極１ｂの間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。このとき、対向領域２に面する誘電体３の被膜の上面は凹凸面に形成されているので、対向領域２でプラズマ生成用ガスＧの乱流が生じることになり、この乱流でストリーマ放電Ｓが対向領域２で拡散されて分散される。従って、不均一な電界強度分布により局所的にストリーマ放電Ｓを形成しても、それを対向領域２の全体にわたって分散させることができる。この後、上記と同様に、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。そして、上記と同様にして、被処理物Ｈをチャンバー６内に搬入した後、対向領域２（処理空間５）を通過する際に被処理物Ｈの下面に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。
【００３６】
（実施の形態３）
図３に示すプラズマ処理装置は、図２のものと同様に、電極１、１の対向面２０が凹凸面として形成されているが、これを被覆する誘電体３の厚みを不均一にして部分的に異ならせるようにし、対向領域２に面する誘電体３の被膜の上面を平坦面に形成している。従って、図２のプラズマ処理装置のように、誘電体３の被膜の上面の凹凸をストリーマ放電分散手段とせずに、その代わりに、図１のプラズマ処理装置のように、ガスノズル２５でガス供給手段４とストリーマ放電分散手段とを兼用するようにしている。その他の構成は上記プラズマ処理装置と同様である。
【００３７】
そして、このプラズマ処理装置を用いて上記のような可撓性の長尺の被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって、上記と同様にして行うことができる。すなわち、大気圧又はその近傍の圧力下において、ガスノズル２２のガス噴出路２３を通じてプラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながら電極１、１の間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。このとき、ストリーマ放電形成手段は平板電極１ｂの上面の対向面２０の凹凸及び部分的に厚みの異なる誘電体３の被膜である。この後、上記と同様に、ストリーマ放電分散手段によりストリーマ放電Ｓが対向領域２内で拡散されて分散し、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。そして、上記と同様にして、被処理物Ｈをチャンバー６内に搬入した後、対向領域２（処理空間５）を通過する際に被処理物Ｈの下面に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。
【００３８】
（実施の形態４）
図４に示すプラズマ処理装置では、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の対向面２０を被覆する誘電体３の誘電率を部分的に異ならせることにより形成している。すなわち、図４（ｂ）に示すように、対向面２０を被覆する誘電体３を誘電率が異なる複数種の誘電体３ａ、３ｂで形成し、タイル状の誘電体３ａ、３ｂを例えば市松模様などに並べて対向面２０に設けている。これにより、誘電体３ａの部分と誘電体３ｂの部分とで電界強度が異なり、上下方向に不均一な電界強度分布を対向領域２内に形成することができる。誘電体３ａと誘電体３ｂの比誘電率の差は１〜１６００であることが好ましいが、これに限定されるものではない。また、図１のプラズマ処理装置のように、ガスノズル２２でガス供給手段４とストリーマ放電分散手段とを兼用するようにしている。その他の構成は上記プラズマ処理装置と同様である。
【００３９】
そして、このプラズマ処理装置を用いて上記のような可撓性を有する長尺の被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって、上記と同様にして行うことができる。すなわち、大気圧又はその近傍の圧力下において、ガスノズル２２のガス噴射路２３を通じてプラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながらロール電極１ａと平板電極１ｂの間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。この後、上記と同様に、ストリーマ放電分散手段によりストリーマ放電Ｓが対向領域２内で拡散されて分散し、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。そして、上記と同様にして、被処理物Ｈをチャンバー６内に搬入した後、対向領域２（処理空間５）を通過する際に被処理物Ｈの下面に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。
【００４０】
（実施の形態５）
図５に示すプラズマ処理装置では、平板電極１ｂをロール電極１ａに対して平板電極１ｂの長尺方向で略水平に駆動して変位させることによって、ストリーマ放電分散手段が形成されている。従って、図１のようなガスノズル２２は具備せず、ガス導入孔３３を有するカバー３２でガス供給手段４が形成されている。平板電極１を変位させるにあたっては、平板電極１の下面に土台３９の上で転動する車輪等の転動部材３５を設けると共に平板電極１の一端にリンク部材３６を突設し、このリンク部材３６をモータなどを内蔵する揺動装置３７に連結するものである。そして、リンク部材３６を介して揺動装置３７の駆動を平板電極１ｂに伝達させることによって、平板電極１ｂを長尺方向で略水平に往復移動させて振動させることができる。このように平板電極１ｂをロール電極１ａに対して変位させることで、対向領域２内のプラズマ生成ガスＧに乱流成分を付与することができ、局所的に発生するストリーマ放電Ｓを分散することができる。ここで、対向領域２内のプラズマ生成ガスＧに乱流成分を付与するためには、平板電極１ｂを例えば１秒当たり０．１〜２００ｍｍで振動させることができる。その他の構成は上記プラズマ処理装置と同様である。
【００４１】
そして、このプラズマ処理装置を用いて上記のような可撓性を有する長尺の被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって、上記と同様にして行うことができる。すなわち、大気圧又はその近傍の圧力下において、一対のカバー３２のガス導入孔３３を通じてプラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながらロール電極１ａと平板電極１ｂの間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。この後、平板電極１ｂの往復移動によるストリーマ放電分散手段でストリーマ放電Ｓが対向領域２内で拡散されて分散し、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。そして、上記と同様にして、被処理物Ｈをチャンバー６内に搬入した後、対向領域２（処理空間５）を通過する際に被処理物Ｈの下面に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。
【実施例】
【００４２】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４３】
（実施例１）
図１に示すプラズマ処理装置を形成した。ロール電極１ａはステンレス鋼製であって、直径３００ｍｍの円筒状に形成されている。平板電極１ｂはチタン合金製で長尺方向の寸法が２００ｍｍ、短尺方向の寸法が３０ｍｍ、高さ２５ｍｍに形成されている。また、平板電極１ｂの断面は長方形に形成されている。従って、対向領域２における被処理物Ｈの搬送方向と略平行な水平方向において不均一な電界強度分布をストリーマ放電形成手段により発生させている。ロール電極１ａの周面と平板電極１ｂの全面には溶射法により１ｍｍ厚の誘電体（アルミナ）３の被膜を形成した。また、平板電極１ｂの流通孔３０に冷却水を流して循環させた。ロール電極１ａと平板電極１ｂは未放電時において最も短い箇所での間隔が０．８ｍｍとなるように対向配置した。ガス供給手段４としては先絞り形状のガス噴出路２３を備えたガスノズル２２を用い、ストリーマ放電分散手段と兼用するようにした。
【００４４】
（実施例２）
図２に示すプラズマ処理装置を形成した。平板電極１ｂの上面の対向面２０には多数の突起２９を設けて凹凸面（最大高さＲｍａｘ５００μｍ）に形成されている。また、ロール電極１ａの周面と平板電極１ｂの全面には溶射法により１ｍｍ厚の誘電体（アルミナ）３の被膜を形成し、対向面２０を被覆する誘電体３の被膜の表面も凹凸面に形成されている。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。
【００４５】
（実施例３）
図３に示すプラズマ処理装置を形成した。平板電極１ｂとしては実施例２と同様のものを用い、また、ロール電極１ａの周面と平板電極１ｂの全面には溶射法により最も薄い部分の厚みが１ｍｍとなる誘電体（アルミナ）３の被膜を形成した。対向面２０を被覆する誘電体３の被膜の表面は平坦面に形成した。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。
【００４６】
（実施例４）
図４に示すプラズマ処理装置を形成した。平板電極１ｂの断面は長方形とし、その対向面２０は平坦面とした。また、平板電極１ｂの対向面２０以外の表面には溶射法により厚み１ｍｍとなる誘電体（アルミナ）３の被膜を形成した。対向面２０を被覆する誘電体３の被膜はアルミナからなる誘電体３ａとチタン酸バリウムからなる誘電体３ｂを用いた。二種類の誘電体３ａ、３ｂの被膜は大きさ５ｍｍ×１０ｍｍのタイル状で、これを市松模様に並べて配置した。また、誘電体３の被膜の上面は平坦面に形成した。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。
【００４７】
（実施例５）
図５に示すプラズマ処理装置を形成した。平板電極１ｂは、その長尺方向と平行な方向で振幅２ｍｍで１秒当たり１回振動させることによりロール電極１ａに対して変位させた。また、ガスノズル２２の代わりにガス導入孔３３を有するカバー３２を用いた。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。
【００４８】
（比較例１）
平板電極１ｂの対向面２０をロール電極１ａの周面と平行な曲面としたものを用いると共にガス導入孔３３を有するカバー３２を用いた。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。従って、これはストリーマ放電形成手段及びストリーマ放電分散手段を具備しないものである。
【００４９】
＜プラズマ処理能力の評価＞
大気圧下で窒素１０リットル／分、酸素０．０１リットル／分のプラズマ生成用ガスＧを対向領域２に導入し、電源２１により電極１、１間に正弦波の波形を有する３０Ｈｚ、１２ｋＶの電圧を印加した。これにより、対向領域２内に実施例１〜５及び比較例１ではストリーマ放電Ｓを、比較例２ではグロー状の放電を生じさせると共にプラズマＰを生成し、このプラズマＰを処理空間５に吹き出した。
【００５０】
被処理物Ｈとしてはポリイミドフィルムを用い、２０ｍ／分で対向領域２を通過するように搬送した。そして、この条件で実施例１〜５及び比較例１で被処理物Ｈにプラズマ処理を施し、プラズマ処理前後での水の接触角を測定した。プラズマ処理後の水の接触角は被処理物Ｈの上面に２０点の測定点を１０ｍｍ間隔で設定して測定した。プラズマ処理前の水の接触角は７２°であった。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１から判るように、実施例１〜５は比較例１よりもプラズマ処理後の水の接触角が低下した。比較例１は水の接触角の変化が小さいものであった。従って、不均一な電界強度分布を生じさせるストリーマ放電形成手段を具備し、且つストリーマ放電Ｓを分散させるストリーマ放電分散手段を具備する実施例１〜５のプラズマ処理能力が高いと言える。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１を示す概略の断面図である。
【図２】同上の実施の形態２を示す概略の断面図である。
【図３】同上の実施の形態３を示す概略の断面図である。
【図４】（ａ）は同上の実施の形態４を示す概略の側面図、（ｂ）は電極を示す概略図、（ｃ）は概略の断面図である。
【図５】（ａ）は同上の実施の形態４を示す概略の側面図、（ｂ）は概略の断面図である。
【図６】比較例１を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電極
２ 対向領域
３ 誘電体
４ ガス供給手段
５ 処理空間
６ チャンバー
Ｓ ストリーマ放電
Ｇ プラズマ生成用ガス
Ｈ 被処理物
Ｐ プラズマ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物の表面に存在する有機物等の異物のクリーニング、レジストの剥離やエッチング、有機フィルムの密着性の改善、金属酸化物の還元、成膜、めっき前処理、コーティング前処理、各種材料・部品の表面改質などのプラズマ処理に利用されるプラズマ処理装置に関するものであり、特に、幅広の被処理物（ワーク）の表面の改質に好適に応用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、筒状容器内にプラズマ生成用ガスを導入し、筒状容器の外部に配設された電極により電圧を印加することにより、プラズマ生成用ガスのガス流れと同じ方向にストリーマ放電を形成すると共にこのストリーマ放電により筒状容器内にプラズマを生成し、このプラズマを筒状容器から吹き出して被処理物に供給することによって、被処理物にプラズマ処理を施すことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ロール電極の周面に対向して複数個の固定電極を並設し、ロール電極と固定電極の間に電圧を印加して不均一なプラズマ状態を形成し、この不均一なプラズマ状態の中を通して被処理物を搬送することにより被処理物にプラズマ処理を施すことも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−９３７６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２９９０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載のプラズマ処理装置では、ストリーマ放電を生成するためのストリーマ放電形成手段がなく、単に電極間に電圧の印加により発生するストリーマ放電を利用しているため、ストリーマ放電を安定して持続させるのが難しい場合があった。また、幅広の被処理物をプラズマ処理するためには、幅広の筒状容器を必要とするが、ガラス等で形成される筒状容器の強度を確保するのは困難なため、筒状容器の変形によりプラズマを均一に吹き出すことが難しく、被処理物のプラズマ処理にバラツキが生じるおそれがあった。
【０００５】
一方、特許文献２に記載のプラズマ処理装置では、強制的に不均一な電界強度分布を形成しているが、一組の電極ではプラズマ処理が不均一になるために、被処理物への均一なプラズマ処理効果を発揮するためには、ロール電極の周りに多数個の固定電極を配設して不均一なプラズマを重ね合わせなければならず、装置の大型化や高コスト化になるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、安定してストリーマ放電を生成して均一なプラズマを生成することができ、しかも装置の大型化や高コスト化を抑制することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、対向する一対の電極１、１間に形成される対向領域２にプラズマ生成ガスＧを供給し、大気圧又はその近傍の圧力下で上記電極１、１間に電圧を印加することにより対向領域２にストリーマ放電Ｓを形成すると共にこのストリーマ放電Ｓにより対向領域２でプラズマＰを生成し、このプラズマＰを被処理物Ｈに供給するプラズマ処理装置において、不均一な電界強度分布を対向領域２に発生させることにより上記ストリーマ放電Ｓを形成するためのストリーマ放電形成手段と、このストリーマ放電Ｓを対向領域２で分散させるためのストリーマ放電分散手段と、被処理物Ｈを上記対向領域２で搬送するための搬送手段とを備えて成ることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、請求項１において、ストリーマ放電形成手段は、被処理物Ｈの搬送方向と略平行な方向において不均一な電界強度分布を発生するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置は、請求項１又は２において、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の間隔を不均一にして形成して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至３のいずれか一項において、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の少なくとも一つの対向面２０を誘電体３で被覆すると共にこの誘電体３の誘電率を部分的に異ならせることにより形成して成ることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項５に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至４のいずれか一項において、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の少なくとも一方の対向面２０を誘電体３で被覆すると共にこの誘電体３の厚みを部分的に異ならせることにより形成して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項６に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至５のいずれか一項において、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の少なくとも一方を他方に対して変位自在に形成して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項７に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至６のいずれか一項において、プラズマ生成用ガスＧを対向領域２に供給するためのガス供給手段４を対向領域２に隣接して設けて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項８に係るプラズマ処理装置は、請求項７において、ガス供給手段４をストリーマ放電分散手段として兼用して成ることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項９に係るプラズマ処理装置は、請求項１乃至８のいずれか一項において、少なくとも対向する電極１、１とストリーマ放電形成手段とストリーマ放電分散手段とを収容するチャンバー６を具備して成ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明では、プラズマ生成効率のよいストリーマ放電Ｓをストリーマ放電形成手段で安定して形成することができると共に局所的な放電形態となりやすいストリーマ放電Ｓをストリーマ放電分散手段で対向領域２で均一に分散させることができ、安定してストリーマ放電Ｓを生成して均一なプラズマを生成することができるものであり、しかも、ストリーマ放電Ｓをストリーマ放電分散手段で分散させるために、ストリーマ放電Ｓを発生させるための多数の電極を備える必要が無く、装置の大型化や高コスト化を抑制することができるものである。
【００１７】
請求項２の発明では、搬送方向と略平行方向に電界強度分布をつけることにより、同一方向にストリーマ放電を分布させることができる。このようにストリーマ放電の分布方向を被処理物の幅方向と同一方向に形成することにより、被処理物が処理空間を通過する間に、ストリーマ放電が重ね合わさることになるため、被処理物表面のプラズマ処理強度のばらつきを抑制することができる。
【００１８】
請求項３の発明では、電極１、１の対向する対向面２０を傾斜面としたり、平板と曲面等にしたりすることにより、不均一な電界強度分布を発生させるストリーマ放電形成手段を容易に形成することができるものである。
【００１９】
請求項４の発明では、誘電体の材質を変えることにより、対向面２０を平滑な状態のままで電界強度分布を不均一にすることができ、ストリーマ放電形成手段を有する電極１、１であってもその間隔調整を容易に行うことができて安定してストリーマ放電を形成することができるものである。
【００２０】
請求項５の発明では、誘電体の厚みを変えることにより、対向面２０に凹凸加工や傾斜加工をすることがなくても電界強度分布を不均一にすることができ、ストリーマ放電形成手段を容易に形成することができるものである。
【００２１】
請求項６の発明では、一方の電極１を他方の電極１に対して変位させることにより、対向領域２でプラズマ生成用ガスＧに乱流成分を付与することができ、ストリーマ放電Ｓを効率よく分散することができるものである。
【００２２】
請求項７の発明では、対向領域２に効率よくプラズマ生成用ガスを供給することができ、プラズマ生成用ガスの使用効率を高めることができるものである。
【００２３】
請求項８の発明は、ガス供給手段から供給されるプラズマ生成用ガスのガス流を利用することによりストリーマ放電を分散することとができ、部材の兼用により装置の小型化や簡素化及び低コスト化を図ることができるものである。
【００２４】
請求項９の発明では、チャンバー６によりプラズマ生成用ガスＧの拡散を少なくすることができ、対向領域２でのガス雰囲気の制御を容易に行うことができると共に環境への負荷を小さくすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１に示すプラズマ処理装置は、一対の電極１、１を上下に対向配置して備えるものであり、対向する電極１、１間の空間は対向領域２として形成されている。電極１は銅、アルミニウム、チタニウム合金、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などの導電性の金属材料で形成することができる。また、上側の電極１は円筒状のロール電極１ａとして形成されており、下側の電極は上面が平坦な平板電極１ｂとして形成されている。図１のものではロール電極１ａと平板電極１ｂは紙面に直交する方向に長尺に形成されている。また、ロール電極１ａの両端面には軸部４０が突設されており、ロール電極１ａは軸部４０を中心として回転駆動自在に形成されている。
【００２７】
ロール電極１ａの周面は曲面であるため、ロール電極１ａの下面と平板電極１ｂの上面との間隔は、軸部４０の真下が最も狭く、平板電極１ｂの両方の長辺に向かうに従って徐々に広がるように形成されている。すなわち、ロール電極１ａの下面における周面の接線方向と平行な方向（平板電極１ｂの短手方向と平行な方向）において、対向領域２の間隔がその中央部から両側に向かって徐々に広がるように形成されている。このように電極１、１の間隔を上下方向で不均一にすることによって、ストリーマ放電形成手段を形成することができる。すなわち、ロール電極１ａと平板電極１ｂとの間隔は平板電極１ｂの短手方向（図面の紙面と平行な水平方向）における対向領域２の両端になるほど広くなるため、対向領域２の中央部に比べて電界強度が低くなる。従って、対向領域２の中央部から両端に向かって電界強度が徐々に小さくなるように不均一な電界強度分布が生じることになる。ここで、対向領域２の中央部における電界強度は２０ｋＶ／ｍｍ、対向領域２の両端における電界強度は１８ｋＶ／ｍｍとすることができるが、これに限定されるものではない。上記の対向領域２は被処理物ＨにプラズマＰを供給してプラズマ処理するための処理空間５として形成されている。
【００２８】
また、下側の平板電極１ｂには電源２１が接続されて高圧電極として形成されていると共に上側のロール電極１ａは軸部４０において接地されて接地電極として形成されている。また、平板電極１ｂには冷却水循環用の流通孔３０が長尺方向の略全長にわたって形成されている。さらに、ロール電極１ａの周面及び平板電極１ｂの上面の対向面２０を含む全面はアーク放電の防止のために誘電体３により被覆されている。誘電体３としては、例えば、石英ガラス、アルミナ、チタン酸バリウム、イットリア、ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などの高融点の絶縁材料で形成することができ、比誘電率が５以上であることが好ましい。また、誘電体３の被膜の厚みは全体にわたって一定であり、例えば、０．５〜５ｍｍとする。
【００２９】
プラズマ処理装置はガス供給手段４としてガスノズル２２を備えている。ガスノズル２２は平板電極１ｂの側方に配置して対向領域２に隣接させている。また、ガスノズル２２は平板電極１ｂの長尺方向の略全長にわたって配設されている。ガスノズル２２には先絞り形状のガス噴出路２３が形成されており、ガス噴出路２３から対向領域２に側方からプラズマ生成用ガスＧを噴出するものである。この実施の形態１では、ガスノズル２２によってガス供給手段４とストリーマ放電分散手段とを兼用するものである。
【００３０】
また、上記の電極１、ガスノズル２２及び処理空間５は箱状のチャンバー６内に収容されている。チャンバー６の上面には搬入口２６と搬出口２７が設けられている。このプラズマ処理装置において、被処理物Ｈを搬送するための搬送手段はロール電極１ａであり、ロール電極１ａを回転駆動しながらその周面にフィルムなどの被処理物Ｈを沿わせて搬送することができる。
【００３１】
そして、上記のプラズマ処理装置を用いて合成樹脂フィルムなどの可撓性の長尺の被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって次のようにして行う。まず、大気圧又はその近傍の圧力下（９０〜１０７ｋＰａ）において、プラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながらロール電極１ａ、平板電極１ｂの間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。ここで、プラズマ生成用ガスＧはガスノズル２２のガス噴出路２３を通じて対向領域２に導入されるため、高速で対向領域２に噴射されることになり、この噴射によりプラズマ生成用ガスＧの乱流が生じてストリーマ放電Ｓが対向領域２内で拡散されて分散される。従って、不均一な電界強度分布により局所的にストリーマ放電Ｓを形成しても、それを対向領域２の全体にわたって分散させることができる。この後、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。尚、ロール電極１ａと平板電極１ｂ間に印加される電圧の波形は正弦波などの連続波形とすることができ、その周波数は１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。連続波形の電圧を用いると、ロール電極１ａと平板電極１ｂ間への電力の供給を大きくすることができ、高密度のプラズマを生成することができる。また、ロール電極１ａと平板電極１ｂ間に印加される電圧の波形はパルス波形とすることができ、この場合、周波数は０．５ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。パルス波形の電圧を用いることにより、対向領域２の温度上昇を抑制することができ、耐熱性の低い被処理物Ｈであってもプラズマ処理をすることができる。電極１、１間に印加される電圧は電極１、１間の距離やプラズマ生成用ガスＧの組成等によって異なるが、電界強度が１ｋＶ〜３０ｋＶ／ｍｍの範囲になるように設定するのが好ましい。
【００３２】
一方、被処理物Ｈは搬入口２６からチャンバー６内に搬入され、処理空間５である対向領域２を通過した後、搬出口２７からチャンバー６外に搬出される。ここで、このプラズマ処理装置では被処理物Ｈが対向領域２を通過する際には略水平に搬送されるため、対向領域２における被処理物Ｈの搬送方向と略平行な水平方向において不均一な電界強度分布をストリーマ放電形成手段により発生させている。
【００３３】
そして、対向領域２を通過する際に被処理物Ｈの下面（ロール電極１ａの誘電体３に接触しない方の面）に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。ここで、被処理物Ｈを搬送しながらプラズマＰを供給することにより、被処理物Ｈの搬送方向の全長にわたってプラズマ処理をすることができる。また、被処理物Ｈの幅方向（搬送方向と水平面内で直交する方向）においても、電極１の長尺方向の全長にわたってプラズマ処理をすることができる。尚、被処理物Ｈの搬送速度は０．０５〜３０ｍ／分とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００３４】
（実施の形態２）
図２に示すプラズマ処理装置は、図１のものにおいて、平板電極１ｂの上面の対向面２０を凹凸面として形成されている。この凹凸面は複数の突起２９や突条を対向面２０に設けることにより形成することできる。対向面２０の粗度は最大高さＲｍａｘで１０〜２０００μｍとすることができるが、これに限定されるものではない。このようにしてロール電極１ａの周面と平板電極１ｂの上面の対向面２０との間隔を平板電極１ｂの長尺方向と短尺方向で部分的に不均一にすることによって、ストリーマ放電形成手段を形成することができる。すなわち、電極１、１の間隔が広い部分では狭い部分に比べて電界強度が低くなる。従って、対向領域２の全体に不均一な電界強度分布が生じることになる。また、ロール電極１ａの周面及び平板電極１ｂの全面は上記と同様の誘電体３により被覆されている。誘電体３の被膜の厚みは上記と同様に全体にわたって一定であるため、対向面２０を被覆する部分では誘電体３の被膜の上面に対向面２０の凹凸が表出することになる。そして、このプラズマ処理装置では、この誘電体３の上面の凹凸がストリーマ放電分散手段として形成されている。従って、このプラズマ処理装置にはガス供給手段４としてガス導入孔３３を備えたカバー３２が設けられているが、プラズマ生成用ガスＧを対向領域２に噴出するような上記と同様のガスノズル２２は備えられていない。その他の構成は上記プラズマ処理装置と同様である。
【００３５】
そして、このプラズマ処理装置を用いて合成樹脂フィルムなどの可撓性で長尺な被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって、上記と同様にして行うことができる。すなわち、大気圧又はその近傍の圧力下において、カバー３２のガス導入孔３３を通じてプラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながらロール電極１ａと平板電極１ｂの間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。このとき、対向領域２に面する誘電体３の被膜の上面は凹凸面に形成されているので、対向領域２でプラズマ生成用ガスＧの乱流が生じることになり、この乱流でストリーマ放電Ｓが対向領域２で拡散されて分散される。従って、不均一な電界強度分布により局所的にストリーマ放電Ｓを形成しても、それを対向領域２の全体にわたって分散させることができる。この後、上記と同様に、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。そして、上記と同様にして、被処理物Ｈをチャンバー６内に搬入した後、対向領域２（処理空間５）を通過する際に被処理物Ｈの下面に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。
【００３６】
（実施の形態３）
図３に示すプラズマ処理装置は、図２のものと同様に、電極１、１の対向面２０が凹凸面として形成されているが、これを被覆する誘電体３の厚みを不均一にして部分的に異ならせるようにし、対向領域２に面する誘電体３の被膜の上面を平坦面に形成している。従って、図２のプラズマ処理装置のように、誘電体３の被膜の上面の凹凸をストリーマ放電分散手段とせずに、その代わりに、図１のプラズマ処理装置のように、ガスノズル２５でガス供給手段４とストリーマ放電分散手段とを兼用するようにしている。その他の構成は上記プラズマ処理装置と同様である。
【００３７】
そして、このプラズマ処理装置を用いて上記のような可撓性の長尺の被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって、上記と同様にして行うことができる。すなわち、大気圧又はその近傍の圧力下において、ガスノズル２２のガス噴出路２３を通じてプラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながら電極１、１の間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。このとき、ストリーマ放電形成手段は平板電極１ｂの上面の対向面２０の凹凸及び部分的に厚みの異なる誘電体３の被膜である。この後、上記と同様に、ストリーマ放電分散手段によりストリーマ放電Ｓが対向領域２内で拡散されて分散し、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。そして、上記と同様にして、被処理物Ｈをチャンバー６内に搬入した後、対向領域２（処理空間５）を通過する際に被処理物Ｈの下面に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。
【００３８】
（実施の形態４）
図４に示すプラズマ処理装置では、ストリーマ放電形成手段は、対向する電極１、１の対向面２０を被覆する誘電体３の誘電率を部分的に異ならせることにより形成している。すなわち、図４（ｂ）に示すように、対向面２０を被覆する誘電体３を誘電率が異なる複数種の誘電体３ａ、３ｂで形成し、タイル状の誘電体３ａ、３ｂを例えば市松模様などに並べて対向面２０に設けている。これにより、誘電体３ａの部分と誘電体３ｂの部分とで電界強度が異なり、上下方向に不均一な電界強度分布を対向領域２内に形成することができる。誘電体３ａと誘電体３ｂの比誘電率の差は１〜１６００であることが好ましいが、これに限定されるものではない。また、図１のプラズマ処理装置のように、ガスノズル２２でガス供給手段４とストリーマ放電分散手段とを兼用するようにしている。その他の構成は上記プラズマ処理装置と同様である。
【００３９】
そして、このプラズマ処理装置を用いて上記のような可撓性を有する長尺の被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって、上記と同様にして行うことができる。すなわち、大気圧又はその近傍の圧力下において、ガスノズル２２のガス噴射路２３を通じてプラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながらロール電極１ａと平板電極１ｂの間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。この後、上記と同様に、ストリーマ放電分散手段によりストリーマ放電Ｓが対向領域２内で拡散されて分散し、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。そして、上記と同様にして、被処理物Ｈをチャンバー６内に搬入した後、対向領域２（処理空間５）を通過する際に被処理物Ｈの下面に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。
【００４０】
（実施の形態５）
図５に示すプラズマ処理装置では、平板電極１ｂをロール電極１ａに対して平板電極１ｂの長尺方向で略水平に駆動して変位させることによって、ストリーマ放電分散手段が形成されている。従って、図１のようなガスノズル２２は具備せず、ガス導入孔３３を有するカバー３２でガス供給手段４が形成されている。平板電極１を変位させるにあたっては、平板電極１の下面に土台３９の上で転動する車輪等の転動部材３５を設けると共に平板電極１の一端にリンク部材３６を突設し、このリンク部材３６をモータなどを内蔵する揺動装置３７に連結するものである。そして、リンク部材３６を介して揺動装置３７の駆動を平板電極１ｂに伝達させることによって、平板電極１ｂを長尺方向で略水平に往復移動させて振動させることができる。このように平板電極１ｂをロール電極１ａに対して変位させることで、対向領域２内のプラズマ生成ガスＧに乱流成分を付与することができ、局所的に発生するストリーマ放電Ｓを分散することができる。ここで、対向領域２内のプラズマ生成ガスＧに乱流成分を付与するためには、平板電極１ｂを例えば１秒当たり０．１〜２００ｍｍで振動させることができる。その他の構成は上記プラズマ処理装置と同様である。
【００４１】
そして、このプラズマ処理装置を用いて上記のような可撓性を有する長尺の被処理物Ｈをプラズマ処理するにあたって、上記と同様にして行うことができる。すなわち、大気圧又はその近傍の圧力下において、一対のカバー３２のガス導入孔３３を通じてプラズマ生成用ガスＧを対向領域２にその側面開口から導入しながらロール電極１ａと平板電極１ｂの間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電Ｓを発生させる。この後、平板電極１ｂの往復移動によるストリーマ放電分散手段でストリーマ放電Ｓが対向領域２内で拡散されて分散し、分散されたストリーマ放電Ｓにより対向領域２の全体にわたって略均一にプラズマＰが生成される。そして、上記と同様にして、被処理物Ｈをチャンバー６内に搬入した後、対向領域２（処理空間５）を通過する際に被処理物Ｈの下面に上記プラズマＰを曝露して供給することによって、被処理物Ｈの表面改質処理などのプラズマ処理を行うことができる。
【実施例】
【００４２】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４３】
（実施例１）
図１に示すプラズマ処理装置を形成した。ロール電極１ａはステンレス鋼製であって、直径３００ｍｍの円筒状に形成されている。平板電極１ｂはチタン合金製で長尺方向の寸法が２００ｍｍ、短尺方向の寸法が３０ｍｍ、高さ２５ｍｍに形成されている。また、平板電極１ｂの断面は長方形に形成されている。従って、対向領域２における被処理物Ｈの搬送方向と略平行な水平方向において不均一な電界強度分布をストリーマ放電形成手段により発生させている。ロール電極１ａの周面と平板電極１ｂの全面には溶射法により１ｍｍ厚の誘電体（アルミナ）３の被膜を形成した。また、平板電極１ｂの流通孔３０に冷却水を流して循環させた。ロール電極１ａと平板電極１ｂは未放電時において最も短い箇所での間隔が０．８ｍｍとなるように対向配置した。ガス供給手段４としては先絞り形状のガス噴出路２３を備えたガスノズル２２を用い、ストリーマ放電分散手段と兼用するようにした。
【００４４】
（実施例２）
図２に示すプラズマ処理装置を形成した。平板電極１ｂの上面の対向面２０には多数の突起２９を設けて凹凸面（最大高さＲｍａｘ５００μｍ）に形成されている。また、ロール電極１ａの周面と平板電極１ｂの全面には溶射法により１ｍｍ厚の誘電体（アルミナ）３の被膜を形成し、対向面２０を被覆する誘電体３の被膜の表面も凹凸面に形成されている。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。
【００４５】
（実施例３）
図３に示すプラズマ処理装置を形成した。平板電極１ｂとしては実施例２と同様のものを用い、また、ロール電極１ａの周面と平板電極１ｂの全面には溶射法により最も薄い部分の厚みが１ｍｍとなる誘電体（アルミナ）３の被膜を形成した。対向面２０を被覆する誘電体３の被膜の表面は平坦面に形成した。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。
【００４６】
（実施例４）
図４に示すプラズマ処理装置を形成した。平板電極１ｂの断面は長方形とし、その対向面２０は平坦面とした。また、平板電極１ｂの対向面２０以外の表面には溶射法により厚み１ｍｍとなる誘電体（アルミナ）３の被膜を形成した。対向面２０を被覆する誘電体３の被膜はアルミナからなる誘電体３ａとチタン酸バリウムからなる誘電体３ｂを用いた。二種類の誘電体３ａ、３ｂの被膜は大きさ５ｍｍ×１０ｍｍのタイル状で、これを市松模様に並べて配置した。また、誘電体３の被膜の上面は平坦面に形成した。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。
【００４７】
（実施例５）
図５に示すプラズマ処理装置を形成した。平板電極１ｂは、その長尺方向と平行な方向で振幅２ｍｍで１秒当たり１回振動させることによりロール電極１ａに対して変位させた。また、ガスノズル２２の代わりにガス導入孔３３を有するカバー３２を用いた。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。
【００４８】
（比較例１）
平板電極１ｂの対向面２０をロール電極１ａの周面と平行な曲面としたものを用いると共にガス導入孔３３を有するカバー３２を用いた。これら以外は実施例１と同様にしてプラズマ処理装置を形成した。従って、これはストリーマ放電形成手段及びストリーマ放電分散手段を具備しないものである。
【００４９】
＜プラズマ処理能力の評価＞
大気圧下で窒素１０リットル／分、酸素０．０１リットル／分のプラズマ生成用ガスＧを対向領域２に導入し、電源２１により電極１、１間に正弦波の波形を有する３０Ｈｚ、１２ｋＶの電圧を印加した。これにより、対向領域２内に実施例１〜５及び比較例１ではストリーマ放電Ｓを、比較例２ではグロー状の放電を生じさせると共にプラズマＰを生成し、このプラズマＰを処理空間５に吹き出した。
【００５０】
被処理物Ｈとしてはポリイミドフィルムを用い、２０ｍ／分で対向領域２を通過するように搬送した。そして、この条件で実施例１〜５及び比較例１で被処理物Ｈにプラズマ処理を施し、プラズマ処理前後での水の接触角を測定した。プラズマ処理後の水の接触角は被処理物Ｈの上面に２０点の測定点を１０ｍｍ間隔で設定して測定した。プラズマ処理前の水の接触角は７２°であった。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１から判るように、実施例１〜５は比較例１よりもプラズマ処理後の水の接触角が低下した。比較例１は水の接触角の変化が小さいものであった。従って、不均一な電界強度分布を生じさせるストリーマ放電形成手段を具備し、且つストリーマ放電Ｓを分散させるストリーマ放電分散手段を具備する実施例１〜５のプラズマ処理能力が高いと言える。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１を示す概略の断面図である。
【図２】同上の実施の形態２を示す概略の断面図である。
【図３】同上の実施の形態３を示す概略の断面図である。
【図４】（ａ）は同上の実施の形態４を示す概略の側面図、（ｂ）は電極を示す概略図、（ｃ）は概略の断面図である。
【図５】（ａ）は同上の実施の形態４を示す概略の側面図、（ｂ）は概略の断面図である。
【図６】比較例１を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電極
２ 対向領域
３ 誘電体
４ ガス供給手段
５ 処理空間
６ チャンバー
Ｓ ストリーマ放電
Ｇ プラズマ生成用ガス
Ｈ 被処理物
Ｐ プラズマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の電極間に形成される対向領域にプラズマ生成ガスを供給し、大気圧又はその近傍の圧力下で上記電極間に電圧を印加することにより対向領域にストリーマ放電を形成すると共にこのストリーマ放電により対向領域でプラズマを生成し、このプラズマを被処理物に供給するプラズマ処理装置において、不均一な電界強度分布を対向領域に発生させることにより上記ストリーマ放電を形成するためのストリーマ放電形成手段と、このストリーマ放電を対向領域で分散させるためのストリーマ放電分散手段と、被処理物を上記対向領域で搬送するための搬送手段とを備えて成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
ストリーマ放電形成手段は、被処理物の搬送方向と略平行な方向において不均一な電界強度分布を発生するものであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
ストリーマ放電形成手段は、対向する電極の間隔を不均一にして形成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
ストリーマ放電形成手段は、対向する電極の少なくとも一つの対向面を誘電体で被覆すると共にこの誘電体の誘電率を部分的に異ならせることにより形成して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
ストリーマ放電形成手段は、対向する電極の少なくとも一つの対向面を誘電体で被覆すると共にこの誘電体の厚みを部分的に異ならせることにより形成して成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
ストリーマ放電分散手段は、対向する電極の少なくとも一方を他方に対して変位自在に形成して成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
プラズマ生成用ガスを対向領域に供給するためのガス供給手段を対向領域に隣接して設けて成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
ガス供給手段をストリーマ放電分散手段として兼用して成ることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
少なくとも対向する電極とストリーマ放電形成手段とストリーマ放電分散手段とを収容するチャンバーを具備して成ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
対向する一対の電極間に形成される対向領域にプラズマ生成ガスを供給し、大気圧又はその近傍の圧力下で上記電極間に電圧を印加することにより対向領域にストリーマ放電を形成すると共にこのストリーマ放電により対向領域でプラズマを生成し、このプラズマを被処理物に供給するプラズマ処理装置において、不均一な電界強度分布を対向領域に発生させることにより上記ストリーマ放電を形成するためのストリーマ放電形成手段と、このストリーマ放電を対向領域で分散させるためのストリーマ放電分散手段と、被処理物を上記対向領域で搬送するための搬送手段とを備えて成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
ストリーマ放電形成手段は、被処理物の搬送方向と略平行な方向において不均一な電界強度分布を発生するものであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
ストリーマ放電形成手段は、対向する電極の間隔を不均一にして形成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
ストリーマ放電形成手段は、対向する電極の少なくとも一つの対向面を誘電体で被覆すると共にこの誘電体の誘電率を部分的に異ならせることにより形成して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
ストリーマ放電形成手段は、対向する電極の少なくとも一つの対向面を誘電体で被覆すると共にこの誘電体の厚みを部分的に異ならせることにより形成して成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
ストリーマ放電分散手段は、対向する電極の少なくとも一方を他方に対して変位自在に形成して成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
プラズマ生成用ガスを対向領域に供給するためのガス供給手段を対向領域に隣接して設けて成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
ガス供給手段をストリーマ放電分散手段として兼用して成ることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
少なくとも対向する電極とストリーマ放電形成手段とストリーマ放電分散手段とを収容するチャンバーを具備して成ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−９８９２（Ｐ２０１０−９８９２Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６６５９７（Ｐ２００８−１６６５９７）
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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