大気圧プラズマ処理装置、大気圧プラズマ処理方法
【課題】大気圧プラズマ処理装置、大気圧プラズマ処理方法を提供する。
【解決手段】処理ガスが流通する流路５１（第２の配管５０）に介装され、前記流路５１
を開閉可能なバルブ５２と、前記流路５１から前記処理ガスが供給され、前記処理ガスを
大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部１６と、前記プラズマ発生部１６及び前記バル
ブ５２に接続され、前記バルブ５２の開放時から一定の遅延時間経過後に前記プラズマ発
生部１６を駆動させる制御部６０と、を有することを特徴とする。
【解決手段】処理ガスが流通する流路５１（第２の配管５０）に介装され、前記流路５１
を開閉可能なバルブ５２と、前記流路５１から前記処理ガスが供給され、前記処理ガスを
大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部１６と、前記プラズマ発生部１６及び前記バル
ブ５２に接続され、前記バルブ５２の開放時から一定の遅延時間経過後に前記プラズマ発
生部１６を駆動させる制御部６０と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大気圧プラズマ処理装置、大気圧プラズマ処理方法に関し、特に被処理物の大
気圧またはその近傍の圧力下において表面処理を安定的に行なうための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の表面を加工する方法の一つとして、高周波電圧を印加した電極間に反応ガスを含
む処理ガスを供給し、反応ガスに基づくラジカルを発生させ、該ラジカルとワークとのラ
ジカル反応によって生成された生成物質を除去することで加工を行なう、いわゆるプラズ
マＣｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ（以下、「プラズマＣ
ＶＭ」と略す。）が知られており、真空下或いは大気圧下で行なわれる（特許文献１乃至
４参照）。
【０００３】
このようなプラズマＣＶＭでは、電極をワークに対して２次元的に走査して、電極とワ
ークとを相対的に移動させ、互いの位置関係を変化させながらワークを被処理面に対しプ
ラズマ処理する方法が行なわれている（特許文献５、６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８６７７２号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１４８０号公報
【特許文献３】特開２０００−３２３５６７号公報
【特許文献４】特開２００９−２２４６１４号公報
【特許文献５】特開２００９−２２４５１７号公報
【特許文献６】特開２００７−１０９４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、いずれの構成においてもボンベ等の処理ガスの供給源から、途中にバルブを有
した流路を通じてプラズマ発生源となる電極に処理ガスを供給することになるので、ワー
クの処理ガスによる処理後にバルブから電極までの流路にプラズマ化されなかった処理ガ
スが残留したり、または残留した処理ガスと流路外から進入した外気とが混ざった状態と
なる。この状態で再びバルブを開いて電極に処理ガスを供給するとともにプラズマ発生源
を駆動させると、しばらくの間電極には新たに供給された処理ガスと残留ガスとが混合し
たガスが通過することになるので、プラズマの発生が不安定となる。このような不安定な
プラズマを被処理物に照射するとワークの表面の処理の制御性が劣化するとともに場合に
よってはワークの表面にダメージを与えることになる。
【０００６】
そこで本発明は上記問題点に着目し、立ち上がり時から安定的なプラズマを発生させる
ことが可能な大気圧プラズマ処理装置、大気圧プラズマ処理方法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】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
適用例として実現することが可能である。
［適用例１］処理ガスが流通する流路に介装され、前記流路を開閉可能なバルブと、前
記流路から前記処理ガスが供給され、前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ
発生部と、前記プラズマ発生部及び前記バルブに接続され、前記バルブの開放時から一定
の遅延時間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させる制御部と、を有することを特徴とす
る大気圧プラズマ処理装置。
【０００８】
上記構成により、プラズマ発生部に到達する処理ガスの流量や組成が安定したのちにプ
ラズマ化することになる。また処理対象のワークへの処理の開始はプラズマ発生部の駆動
とほぼ同時に行われることになる。したがってワークへの初期段階からプラズマ化した処
理ガスを安定的に供給することになるので、ワークの表面のダメージ等を抑制して高精度
な処理を行うことが可能な大気圧プラズマ処理装置となる。
【０００９】
［適用例２］前記処理ガスは流量調節器により流量が調整されるとともに、前記制御部
は、前記流量調節器で設定された流量の情報に基づいて前記遅延時間を設定することを特
徴とする適用例１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【００１０】
上記構成により、プラズマ発生部に到達する処理ガスの流量や組成が安定する時間は設
定された処理ガスの流量に依存する。よってプラズマ発生部を処理ガスの流量に対応した
遅延時間だけバルブの開放時から遅らせて駆動させることにより、プラズマ化せずに外部
に流出する処理ガスの量を抑制して製造コストを抑制することが可能な大気圧プラズマ処
理装置となる。
【００１１】
［適用例３］処理ガスを流通する流路に前記流路を開閉可能なバルブを介装し、前記流
路から供給される前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部を設け、前記
バルブを開放して前記処理ガスを流通させるとともに、前記バルブの開放時から一定の遅
延時間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させることを特徴とする大気圧プラズマ処理方
法。
【００１２】
上記方法により、プラズマ発生部に到達する処理ガスの流量や組成が安定したのちにプ
ラズマ化することになる。また処理対象の被処理物への処理の開始はプラズマ発生部の駆
動とほぼ同時に行われることになる。したがって被処理物への初期段階からプラズマ化し
た処理ガスを安定的に供給することになるので、被処理物の表面のダメージ等を抑制して
高精度な処理を行うことができる。
【００１３】
［適用例４］前記遅延時間は、前記処理ガスの流量に対応して設定することを特徴とす
る適用例３に記載の大気圧プラズマ処理方法。
上記方法により、プラズマ発生部に到達する処理ガスの流量や組成が安定する時間は設
定された処理ガスの流量に依存する。よってプラズマ発生部を処理ガスの流量に対応した
遅延時間だけバルブの開放時から遅らせて駆動させることにより、プラズマ化せずに外部
に流出する処理ガスの量を抑制して製造コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の模式図である。
【図２】制御部のタイムチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記
載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限
り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
図１に本実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の模式図を示す。本実施形態の大気圧
プラズマ処理装置１０は、処理ガスが流通する流路５１に介装され、前記流路５１を開閉
可能なバルブ（第２のバルブ５２）と、前記流路５１から前記処理ガスが供給され、前記
処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部１６と、前記プラズマ発生部１６及
び前記バルブ（第２のバルブ５２）に接続され、前記バルブ（第２のバルブ５２）の開放
時から一定の遅延時間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させる制御部６０と、を有する
ものである。また前記処理ガスは流量調節器４０、４２、４４により流量が調整されると
ともに、前記制御部６０は、前記流量調節器４０、４２、４４で設定された流量の情報に
基づいて前記遅延時間を設定するものである。
【００１７】
したがって、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、処理ガスを流通する流路５１に前
記流路５１を開閉可能なバルブ（第２のバルブ５２）を介装し、前記流路５１から供給さ
れる前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部１６を設け、前記バルブ（
第２のバルブ５２）を開放して前記処理ガスを流通させるとともに、前記バルブ（第２の
バルブ５２）の開放時から一定の遅延時間経過後に前記プラズマ発生部１６を駆動させる
ものである。また前記遅延時間は、前記処理ガスの流量に対応して設定するものである。
【００１８】
大気圧プラズマ処理装置１０は、大気圧プラズマ処理装置１０全体の配置を固定する筐
体（不図示）に固定され処理ガスをプラズマ化するプラズマ発生部１６と、処理ガスを供
給するガス供給部３０と、筐体（不図示）に固定されるとともに載置したワーク１２を平
行移動させ処理ガスのワーク１２上の供給位置を移動させるＮＣステージ５６と、プラズ
マ発生部１６、ガス供給部３０、ＮＣステージ５６を制御する制御部６０とを備えている
。
【００１９】
この大気圧プラズマ処理装置１０は、ワーク１２の被処理面１４（ワーク１２の有効処
理領域）を上向きにして下部電極２４にワーク１２を載置した状態でガス供給部３０から
処理ガスを被処理面１４に供給するととともに、上部電極１８及び下部電極２４に通電す
ることにより処理ガスを活性化させてプラズマを生成させ、このプラズマが発生するプラ
ズマ発生領域Ｓ（上部電極１８の直下の領域）とワーク１２とをＮＣステージ５６により
相対的に移動することにより、前記プラズマにより被処理面１４を局所的にかつ連続して
プラズマ処理する装置である。
【００２０】
なおプラズマ処理とは、被処理面１４の研磨、厚さ方向へ貫通または孔を形成するエッ
チング加工、所望の平面視形状となるように不要な部分を削除するエッチング加工（成型
加工）、被処理面１４に所望の特性を付与する表面改質（例えば、撥水性、親水性の付与
、熱処理による改質、酸化膜等の形成）、被処理面１４に形成されたレジスト層等を除去
するアッシング処理など、プラズマを利用した処理全般を含むものである。
【００２１】
プラズマ発生部１６は、ＮＣステージ５６上に設けられた下部電極２４、下部電極２４
から所定の高さの位置に設置された上部電極１８、下部電極２４及び上部電極１８に高周
波の電力を供給し、上部電極１８と下部電極との間にプラズマ発生領域Ｓを形成する高周
波電源２８により構成される。
【００２２】
上部電極１８は、例えば円柱状、四角柱状の柱形状を有しており、柱の長手方向を鉛直
方向に立てた配置で筐体（不図示）に固定されており、高周波電源２８と電気的に接続さ
れている。また上部電極１８は、その下側部分が誘電体２０で覆われている。なお上部電
極１８は、上部電極１８を上下方向（Ｚ方向）にスライド可能なアクチュエータ２２を介
して筐体（不図示）に取り付けられ、プラズマを効率よく発生させるために後述の制御部
６０により上部電極１８の高さ位置を調整することができる。もちろん制御部６０ではな
く手動で上部電極１８の高さ位置を調整できるようにしても良い。
【００２３】
一方、下部電極２４はＮＣステージ５６上に載置され、高周波電源２８と電気的に接続
されるとともに接地されている。また下部電極２４は平面視して矩形な平板形状を有して
おり、平面視してワーク１２をはみ出ないような寸法を有するとともに、その上面が誘電
体２６で覆われている。このように上部電極１８、下部電極２４をそれぞれ誘電体２０、
２６で覆うことにより、上部電極１８と下部電極２４との間の電界を均一に発生させるこ
とができるとともに、電極間のインピーダンスの増大を防止することができ、比較的低電
圧で所望の放電を生じさせ、プラズマを確実に発生させることができる。なお下部電極２
４を覆う誘電体２６上にはワーク１２を固定するホルダ（不図示）が設けられ、ワーク１
２を後述の加工計画データ７０に基づいて加工できる位置に固定できるものとする。
【００２４】
高周波電源２８は、上部電極１８及び下部電極２４に電気的に接続され、制御部６０か
らの駆動信号により上部電極１８及び下部電極２４に高周波の電力を印加するものである
。この高周波の周波数は、特に限定されないが、１０〜７０ＭＨｚであることが好適であ
る。また前記高周波のＲＦパワーは、特に限定されないが、１０〜１５０Ｗであることが
好適である。この高周波の周波数及びＲＦパワーは高周波電源側で調整してもよいし、制
御部６０から制御できるようにしてもよい。
【００２５】
上述の上部電極１８及び下部電極２４の材料としては、特に限定されないが、例えば、
銅、アルミニウム、鉄、銀等の金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金等の各
種合金、金属間化合物、各種炭素繊維等が挙げられる。
【００２６】
また誘電体２０、２６の構成材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リエチレンテレフタラート等の各種プラスチック、石英ガラス、水晶等の各種ガラス、無
機酸化物等が挙げられる。前記無機酸化物としては、例えばＡｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｓ
ｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等の金属酸化物、窒化シリコンなどの窒化物、ＢａＴｉＯ３
（チタン酸バリウム）等の複合酸化物等が挙げられる。これらのうち、金属酸化物が好ま
しく、アルミナがより好ましい。
【００２７】
下部電極２４上に載置されるワーク１２としては、特に限定されないが、例えば、石英
ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス、水晶等の結晶性材料、アルミナ、シリカ、チ
タニア等の各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素等の各種半導体材料、ダイアモ
ンド、黒鉛等の炭素系材料、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチ
レンテレフタラート、液晶ポリマー、フェノール樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック
（樹脂材料）のような誘電体材料で構成されたものが挙げられる。以下、本実施形態では
ワーク１２を水晶で構成した素板とし、これをエッチングするものとして説明するが、こ
れに限定されるものではない。
【００２８】
ガス供給部３０は、キャリアガス（Ｈｅ）を蓄えたガスボンベ３２、反応ガス（ＣＦ４
）を蓄えたガスボンベ３４、触媒ガス（Ｏ２）を蓄えたガスボンベ３６を有している。ま
た各ガスボンベの後段にはそれぞれ手動のバルブ３２ａ、３４ａ、３６ａと各ガスボンベ
からのガスからの圧力を検知するチェッカー３２ｂ、３４ｂ、３６ｂが設けられている。
そして各ガスボンベはそれぞれ第１の配管３８に接続され混合器に並列に接続される。こ
こでキャリアガスは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことであって、上述の
材料のほかに、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを用いることができる。また処理ガスとして
は上述のＣＦ４以外にも、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等のフッ
素系原子含有化合物ガスや、Ｃｌ２、ＢＣｌ２、ＣＣｌ４等の塩素系原子含有化合物ガス
などの各種ハロゲン系ガスが用いられる。
【００２９】
また第１の配管３８にはそれぞれ流量調節器４０、４２、４４（マスフローコントロー
ラー）が介装されている。流量調節器４０、４２、４４はそれぞれ後述の制御部６０から
流量の情報が入力されることにより、それぞれ所定の流量でガスを出力することができる
。あるいは手動で流量を調整可能とするとともに、その流量の情報を制御部６０に出力す
ることができる。また第１の配管３８には第１の配管内の流路の開閉制御が可能な第１の
バルブ４６が介装されている。第１のバルブ４６は通常閉じているが、制御部６０からの
駆動信号により流路を開放する。
【００３０】
混合器４８は入力側が３つの第１の配管３８に接続され、出力側が第２の配管５０に接
続されている。混合器４８は第１の配管３８から流入してきたキャリアガス、反応ガス、
触媒ガスを混合して処理ガスを生成し第２の配管５０に出力するものである。第２の配管
５０には、第１の配管３８と同様に第２の配管５０内の流路の開閉制御が可能な第２のバ
ルブ５２が介装されている。第２のバルブ５２は通常流路を閉じているが、制御部６０か
らの駆動信号により流路を開放する。また第２の配管５０の先端にはノズル５４が設けら
れており、プラズマ発生部１６を構成する上部電極１８と下部電極２４との間のプラズマ
発生領域Ｓに処理ガスを供給できる向きに配置されるとともに、上部電極１８との相対的
位置が固定された状態となっている。
【００３１】
なお、ガス供給部３０により、上部電極１８と下部電極２４との間のプラズマ発生領域
Ｓに供給され、プラズマ処理に供された処理済みの処理ガスは、排気手段（不図示）によ
り排気することが好適である。この排気手段（不図示）としては、特に限定されないが、
例えば吸引ノズル（不図示）や、上部電極１８及び下部電極２４がチャンバー（不図示）
内に設置されている場合に前記チャンバー（不図示）内のガスを排気するファン（不図示
）などが挙げられる。
【００３２】
ＮＣステージ５６は筐体（不図示）に固定され、ワーク１２を載置するとともに水平方
向（Ｘ方向、Ｙ方向）にワーク１２を平行移動させるものである。またＮＣステージ５６
はＮＣ制御装置５８を介して制御部６０に接続され、後述の加工計画データ７０で設定さ
れるＸ軸上の位置、及びＹ軸上の位置に制御部６０からの制御により移動することができ
る。これによりワーク１２と上部電極１８すなわちプラズマ発生領域Ｓとの相対位置を変
化させてワーク１２の被処理面１４とプラズマ発生領域Ｓとの接触位置を変化させ、ワー
ク１２の被処理面１４の所定位置において所望のプラズマ処理を行うことができる。なお
ワーク１２をエッチングする場合、例えば上述のプラズマ発生領域Ｓがワーク１２の被処
理面１４を一筆書きでその全面を走査するように後述の制御部６０が後述の加工計画デー
タに基づいてＮＣステージ５６をプラズマ処理の初期位置からプラズマ処理の最終位置ま
で駆動させる。
【００３３】
制御部６０は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＰＣにインストールされたア
プリケーション、ＰＣの周辺機器等より構成され、プラズマ発生部１６、ガス供給部３０
、ＮＣステージ５６を駆動させるものである。
【００３４】
制御部６０は、上部電極１８の高さ方向を調整するアクチュエータ２２及び流量調節器
４０、４２、４４に電気的に接続され、また制御部６０はキー入力等が可能な操作部６２
に接続されている。制御部６０は操作部６２からのキー入力等により上部電極１８の高さ
位置の情報が入力され上部電極１８の高さ調整するアクチュエータ２２に上部電極１８の
高さに対応した情報を包含する駆動信号を出力したり、流量調節器４０、４２、４４のそ
れぞれの流量の情報を入力し、各流量調節器の流量を調整するアクチュエータ（不図示）
に流量に対応した情報を包含する駆動信号を出力することができる。
【００３５】
制御部６０は流量調節器４０、４２、４４の後段にある第１のバルブ４６、混合器４８
の後段にある第２のバルブ５２にそれぞれ電気的に接続され、駆動信号をそれぞれ出力し
て第１のバルブ４６、第２のバルブ５２を開放することができる。また制御部６０は高周
波電源２８に接続され、高周波電源２８に駆動信号を出力することにより高周波電源２８
を駆動させ上部電極１８と下部電極２４との間にプラズマ発生領域Ｓを発生させることが
できる。さらに制御部はＮＣ制御装置に接続され、後述の加工計画データ７０において設
定されたＸ軸、Ｙ軸の情報を包含する駆動信号を出力することにより、ＮＣステージ５６
を設定された所定のＸ軸上の位置、Ｙ軸上の位置にそれぞれ平行移動させることができる
。
【００３６】
制御部６０は、表面測定器６４に接続されている。表面測定器６４は、ワーク１２の被
処理面１４の形状、特に凹凸の有無及びその程度を検出する検出部（不図示）と、その測
定結果に基づいてワーク１２の被処理面１４の実測形状を示す実測形状データ６６（凹凸
形状プロファイル）を作成するデータ作成部（不図示）を有しており、表面測定器６４か
ら制御部６０に実測形状データ６６が入力される。
【００３７】
また、制御部６０は、ネットワークまたは制御部６０に付属するフロッピー（登録商標
）等の補助記憶装置等を介して外部から入力されたワーク１２の目標形状を示す目標形状
データ６８を入力する。そして、制御部６０は、予めテストピースで用いて求めた所定条
件（高周波電圧の強さ、上部電極１８と下部電極２４との距離、処理ガスの種類、処理ガ
スの流量等の組み合わせ）でのエッチングレートと、入力された実測形状データ６６と目
標計画データ６８とを用いて、予め設定されたプログラムにしたがって、ワーク１２の被
処理面１４の所定位置ごと決められたプラズマ発生領域Ｓの通過速度及び滞在時間を定め
る加工計画データ７０を作成して記憶回路７２に記憶する。そして制御部６０は、記憶回
路７２から加工計画データ７０を読み出しその加工計画データ７０に基づいて、大気圧プ
ラズマ処理装置１０のプラズマ発生部１６、ガス供給部３０、ＮＣステージ５６等の駆動
を制御する。なお加工計画データ７０の具体的な作成手順は従来技術なので説明を省略す
る。
【００３８】
また制御部６０は、ＮＣステージ５６が実際に初期位置に移動したこと、バルブ４６、
５２及び高周波電源２８が実際に駆動したことを制御部６０からの駆動信号とは独立に電
気的または機械的に認識する処理開始認識手段７４を有する。処理開始認識手段７４は、
ＮＣステージ５６が初期位置にあること、第１のバルブ４６、第２のバルブ５２、高周波
電源２８が駆動したこと、を同時に認識すると信号を制御部６０に出力する。そして制御
部６０は処理開始認識手段７４からの信号を受けて、上述の加工計画データ７０に基づい
たワーク１２に対するプラズマ処理を開始する。また制御部６０はＮＣステージ５６が実
際にプラズマ処理の最終位置に移動したこと、第１のバルブ４６、第２のバルブ５２及び
高周波電源２８の駆動が実際に停止したことを電気的または機械的に認識する処理終了認
識手段７６を有する。処理終了認識手段７６は、ＮＣステージ５６がプラズマ処理の最終
位置にあること、第１のバルブ４６、第２のバルブ５２及び高周波電源２８が停止したこ
と、を同時に認識すると信号を制御部６０に出力する。そして制御部６０は処理終了認識
手段７６からの信号を受けて大気圧プラズマ処理装置１０の電源を立ち下げる、或いは次
のワークのプラズマ処理を行うための各種データを外部から入力するものとする。
【００３９】
上述の加工計画データ７０に基づいてワーク１２に対して精度よくプラズマ処理を行う
ためには、処理ガスのプラズマを安定的に立ち上げる必要がある。そこで制御部６０は、
加工計画データ７０に基づいた制御において以下のような動作をするものとする。
【００４０】
制御部６０は、ネットワークや補助記憶装置等から第２のバルブ５２の開放時からプラ
ズマが安定するまでの時間を処理ガスの流量ごとに測定した遅延時間データ群７８を参照
する。そして操作部６２においてキー操作等により入力された処理ガスの流量に対応する
遅延時間データ８０を遅延時間データ群７８から抽出して記憶回路７２に記憶する。そし
て制御部６０は記憶回路７２から遅延時間データ８０を抽出し、高周波電源２８を駆動す
る駆動信号を第２のバルブ５２を駆動する駆動信号より遅延時間だけ遅らせて出力する制
御を行う。このような制御は、例えばＰＣのアプリケーションとしてインストールされ、
第２のバルブ５２に対する駆動信号を受けてリセットされるとともにＰＣのクロックをト
リガとしてカウントするカウンタ（不図示）と、同様にインストールされ現在のカウンタ
値が遅延時間に対応するカウンタ値となったところで高周波電源２８を駆動する駆動信号
を出力するデコーダ（不図示）等を用いることにより行なうことができる。
【００４１】
このような構成とすることにより、プラズマ発生部１６（プラズマ発生領域Ｓ）に到達
する処理ガスの流量や組成が安定したのちにプラズマ化することになる。また処理対象の
ワーク１２への処理の開始はプラズマ発生部１６の駆動とほぼ同時に行われることになる
。したがってワーク１２への初期段階からプラズマ化した処理ガスを安定的に供給するこ
とになるので、ワーク１２の表面のダメージ等を抑制して高精度な処理を行うことが可能
な大気圧プラズマ処理装置１０となる。
【００４２】
また、プラズマ発生部１６（プラズマ発生領域Ｓ）に到達する処理ガスの流量や組成が
安定する時間は設定された処理ガスの流量に依存する。よってプラズマ発生部１６を処理
ガスの流量に対応した遅延時間だけ第２のバルブ５２の開放時から遅らせて駆動させるこ
とにより、プラズマ化せずに外部に流出する処理ガスの量を抑制して製造コストを抑制す
ることが可能な大気圧プラズマ処理装置となる。
【００４３】
ここで、処理ガスの流量は流量調節器４０、４２、４４で設定された流量の総和となる
が、キャリアガスは反応ガスや触媒ガスに比べて充分に大きな流量を有するため、キャリ
アガスの流量を処理ガスの流量とみなして遅延時間を算出してもよい。
【００４４】
図２に制御部のタイムチャートを示す。制御部６０は、上述のように加工計画データ７
０に基づいて１つのワーク１２に対して時刻Ｔ１から時刻Ｔ５までの動作を行なう。まず
、時刻Ｔ１前に上述の加工計画データ７０及び遅延時間データ８０を取得する。そして時
刻Ｔ１において流量調節器４０、４２、４４の流量調整及び第１のバルブ４６の開放を行
うとともに、実際の第１のバルブ４６の開放を処理開始認識手段７４が認識する。
【００４５】
次に時刻Ｔ２において第２のバルブ５２を開放するとともに、実際の第２のバルブ５２
の開放を処理開始認識手段７４が認識する。そして時刻Ｔ２から上述の遅延時間データ８
０に係る遅延時間経過後の時刻Ｔ３において高周波電源２８を駆動するとともに、処理開
始認識手段７４は実際の高周波電源２８の駆動を認識し信号を制御部６０に出力する。
【００４６】
すると制御部６０は、加工計画データ７０に基づいてワーク１２の被処理面１４の所定
位置ごと決められたプラズマ発生領域Ｓの通過速度及び滞在時間に対応してＮＣステージ
５６を駆動させワーク１２の被処理面１４のプラズマ処理を行う。
【００４７】
一方、時刻Ｔ４において制御部６０はＮＣステージ５６をプラズマ処理の最終位置に移
動させ被処理面１４の最終位置におけるプラズマ処理を行うとともに、処理終了認識手段
７６は実際にＮＣステージ５６がその最終位置に到達したことを認識する。
【００４８】
次に時刻Ｔ５において、制御部６０は第１のバルブ４６、第２のバルブ５２及び高周波
電源２８への駆動信号を停止させることによりそれぞれ停止させ、処理終了認識手段７６
は実際にバルブ４６、５２および高周波電源２８が停止したことを認識して信号を制御部
６０に出力する。このとき流量調節器４０、４２、４４への駆動信号も停止する。
【００４９】
そして制御部６０は大気圧プラズマ処理装置１０を立ち下げる、或いは次のワークのプ
ラズマ処理のための各種データを外部から取得する。次のワークに対するプラズマ処理の
条件が異なる場合は流量調節器４０、４２、４４における流量の変更がなされることがあ
るが、制御部６０はこのような流量の変更に対応して上述の遅延時間を変更して、処理ガ
スの無駄を削減しつつプラズマを安定的に立ち上げるとことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０………大気圧プラズマ処理装置、１２………ワーク、１４………被処理面、１６……
…プラズマ発生部、１８………上部電極、２０………誘電体、２２………アクチュエータ
、２４………下部電極、２６………誘電体、２８………高周波電源、３０………ガス供給
部、３２………ガスボンベ、３２ａ………バルブ、３２ｂ………チェッカー、３４………
ガスボンベ、３４ａ………バルブ、３４ｂ………チェッカー、３６………ガスボンベ、３
６ａ………バルブ、３６ｂ………チェッカー、３８………第１の配管、４０………流量調
節器４２………流量調節器、４４………流量調節器、４６………第１のバルブ、４８……
…混合器、５０………第２の配管、５１………流路、５２………第２のバルブ、５４……
…ノズル、５６………ＮＣステージ、５８………ＮＣ制御装置、６０………制御部、６２
………操作部、６４………表面測定器、６６………実測形状データ、６８………目標形状
データ、７０………加工計画データ、７２………記憶回路、７４………処理開始認識手段
、７６………処理終了認識手段、７８………遅延時間データ群、８０………遅延時間デー
タ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は大気圧プラズマ処理装置、大気圧プラズマ処理方法に関し、特に被処理物の大
気圧またはその近傍の圧力下において表面処理を安定的に行なうための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の表面を加工する方法の一つとして、高周波電圧を印加した電極間に反応ガスを含
む処理ガスを供給し、反応ガスに基づくラジカルを発生させ、該ラジカルとワークとのラ
ジカル反応によって生成された生成物質を除去することで加工を行なう、いわゆるプラズ
マＣｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ（以下、「プラズマＣ
ＶＭ」と略す。）が知られており、真空下或いは大気圧下で行なわれる（特許文献１乃至
４参照）。
【０００３】
このようなプラズマＣＶＭでは、電極をワークに対して２次元的に走査して、電極とワ
ークとを相対的に移動させ、互いの位置関係を変化させながらワークを被処理面に対しプ
ラズマ処理する方法が行なわれている（特許文献５、６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８６７７２号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１４８０号公報
【特許文献３】特開２０００−３２３５６７号公報
【特許文献４】特開２００９−２２４６１４号公報
【特許文献５】特開２００９−２２４５１７号公報
【特許文献６】特開２００７−１０９４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、いずれの構成においてもボンベ等の処理ガスの供給源から、途中にバルブを有
した流路を通じてプラズマ発生源となる電極に処理ガスを供給することになるので、ワー
クの処理ガスによる処理後にバルブから電極までの流路にプラズマ化されなかった処理ガ
スが残留したり、または残留した処理ガスと流路外から進入した外気とが混ざった状態と
なる。この状態で再びバルブを開いて電極に処理ガスを供給するとともにプラズマ発生源
を駆動させると、しばらくの間電極には新たに供給された処理ガスと残留ガスとが混合し
たガスが通過することになるので、プラズマの発生が不安定となる。このような不安定な
プラズマを被処理物に照射するとワークの表面の処理の制御性が劣化するとともに場合に
よってはワークの表面にダメージを与えることになる。
【０００６】
そこで本発明は上記問題点に着目し、立ち上がり時から安定的なプラズマを発生させる
ことが可能な大気圧プラズマ処理装置、大気圧プラズマ処理方法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】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
適用例として実現することが可能である。
［適用例１］処理ガスが流通する流路に介装され、前記流路を開閉可能なバルブと、前
記流路から前記処理ガスが供給され、前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ
発生部と、前記プラズマ発生部及び前記バルブに接続され、前記バルブの開放時から一定
の遅延時間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させる制御部と、を有することを特徴とす
る大気圧プラズマ処理装置。
【０００８】
上記構成により、プラズマ発生部に到達する処理ガスの流量や組成が安定したのちにプ
ラズマ化することになる。また処理対象のワークへの処理の開始はプラズマ発生部の駆動
とほぼ同時に行われることになる。したがってワークへの初期段階からプラズマ化した処
理ガスを安定的に供給することになるので、ワークの表面のダメージ等を抑制して高精度
な処理を行うことが可能な大気圧プラズマ処理装置となる。
【０００９】
［適用例２］前記処理ガスは流量調節器により流量が調整されるとともに、前記制御部
は、前記流量調節器で設定された流量の情報に基づいて前記遅延時間を設定することを特
徴とする適用例１に記載の大気圧プラズマ処理装置。
【００１０】
上記構成により、プラズマ発生部に到達する処理ガスの流量や組成が安定する時間は設
定された処理ガスの流量に依存する。よってプラズマ発生部を処理ガスの流量に対応した
遅延時間だけバルブの開放時から遅らせて駆動させることにより、プラズマ化せずに外部
に流出する処理ガスの量を抑制して製造コストを抑制することが可能な大気圧プラズマ処
理装置となる。
【００１１】
［適用例３］処理ガスを流通する流路に前記流路を開閉可能なバルブを介装し、前記流
路から供給される前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部を設け、前記
バルブを開放して前記処理ガスを流通させるとともに、前記バルブの開放時から一定の遅
延時間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させることを特徴とする大気圧プラズマ処理方
法。
【００１２】
上記方法により、プラズマ発生部に到達する処理ガスの流量や組成が安定したのちにプ
ラズマ化することになる。また処理対象の被処理物への処理の開始はプラズマ発生部の駆
動とほぼ同時に行われることになる。したがって被処理物への初期段階からプラズマ化し
た処理ガスを安定的に供給することになるので、被処理物の表面のダメージ等を抑制して
高精度な処理を行うことができる。
【００１３】
［適用例４］前記遅延時間は、前記処理ガスの流量に対応して設定することを特徴とす
る適用例３に記載の大気圧プラズマ処理方法。
上記方法により、プラズマ発生部に到達する処理ガスの流量や組成が安定する時間は設
定された処理ガスの流量に依存する。よってプラズマ発生部を処理ガスの流量に対応した
遅延時間だけバルブの開放時から遅らせて駆動させることにより、プラズマ化せずに外部
に流出する処理ガスの量を抑制して製造コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の模式図である。
【図２】制御部のタイムチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記
載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限
り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
図１に本実施形態に係る大気圧プラズマ処理装置の模式図を示す。本実施形態の大気圧
プラズマ処理装置１０は、処理ガスが流通する流路５１に介装され、前記流路５１を開閉
可能なバルブ（第２のバルブ５２）と、前記流路５１から前記処理ガスが供給され、前記
処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部１６と、前記プラズマ発生部１６及
び前記バルブ（第２のバルブ５２）に接続され、前記バルブ（第２のバルブ５２）の開放
時から一定の遅延時間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させる制御部６０と、を有する
ものである。また前記処理ガスは流量調節器４０、４２、４４により流量が調整されると
ともに、前記制御部６０は、前記流量調節器４０、４２、４４で設定された流量の情報に
基づいて前記遅延時間を設定するものである。
【００１７】
したがって、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、処理ガスを流通する流路５１に前
記流路５１を開閉可能なバルブ（第２のバルブ５２）を介装し、前記流路５１から供給さ
れる前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部１６を設け、前記バルブ（
第２のバルブ５２）を開放して前記処理ガスを流通させるとともに、前記バルブ（第２の
バルブ５２）の開放時から一定の遅延時間経過後に前記プラズマ発生部１６を駆動させる
ものである。また前記遅延時間は、前記処理ガスの流量に対応して設定するものである。
【００１８】
大気圧プラズマ処理装置１０は、大気圧プラズマ処理装置１０全体の配置を固定する筐
体（不図示）に固定され処理ガスをプラズマ化するプラズマ発生部１６と、処理ガスを供
給するガス供給部３０と、筐体（不図示）に固定されるとともに載置したワーク１２を平
行移動させ処理ガスのワーク１２上の供給位置を移動させるＮＣステージ５６と、プラズ
マ発生部１６、ガス供給部３０、ＮＣステージ５６を制御する制御部６０とを備えている
。
【００１９】
この大気圧プラズマ処理装置１０は、ワーク１２の被処理面１４（ワーク１２の有効処
理領域）を上向きにして下部電極２４にワーク１２を載置した状態でガス供給部３０から
処理ガスを被処理面１４に供給するととともに、上部電極１８及び下部電極２４に通電す
ることにより処理ガスを活性化させてプラズマを生成させ、このプラズマが発生するプラ
ズマ発生領域Ｓ（上部電極１８の直下の領域）とワーク１２とをＮＣステージ５６により
相対的に移動することにより、前記プラズマにより被処理面１４を局所的にかつ連続して
プラズマ処理する装置である。
【００２０】
なおプラズマ処理とは、被処理面１４の研磨、厚さ方向へ貫通または孔を形成するエッ
チング加工、所望の平面視形状となるように不要な部分を削除するエッチング加工（成型
加工）、被処理面１４に所望の特性を付与する表面改質（例えば、撥水性、親水性の付与
、熱処理による改質、酸化膜等の形成）、被処理面１４に形成されたレジスト層等を除去
するアッシング処理など、プラズマを利用した処理全般を含むものである。
【００２１】
プラズマ発生部１６は、ＮＣステージ５６上に設けられた下部電極２４、下部電極２４
から所定の高さの位置に設置された上部電極１８、下部電極２４及び上部電極１８に高周
波の電力を供給し、上部電極１８と下部電極との間にプラズマ発生領域Ｓを形成する高周
波電源２８により構成される。
【００２２】
上部電極１８は、例えば円柱状、四角柱状の柱形状を有しており、柱の長手方向を鉛直
方向に立てた配置で筐体（不図示）に固定されており、高周波電源２８と電気的に接続さ
れている。また上部電極１８は、その下側部分が誘電体２０で覆われている。なお上部電
極１８は、上部電極１８を上下方向（Ｚ方向）にスライド可能なアクチュエータ２２を介
して筐体（不図示）に取り付けられ、プラズマを効率よく発生させるために後述の制御部
６０により上部電極１８の高さ位置を調整することができる。もちろん制御部６０ではな
く手動で上部電極１８の高さ位置を調整できるようにしても良い。
【００２３】
一方、下部電極２４はＮＣステージ５６上に載置され、高周波電源２８と電気的に接続
されるとともに接地されている。また下部電極２４は平面視して矩形な平板形状を有して
おり、平面視してワーク１２をはみ出ないような寸法を有するとともに、その上面が誘電
体２６で覆われている。このように上部電極１８、下部電極２４をそれぞれ誘電体２０、
２６で覆うことにより、上部電極１８と下部電極２４との間の電界を均一に発生させるこ
とができるとともに、電極間のインピーダンスの増大を防止することができ、比較的低電
圧で所望の放電を生じさせ、プラズマを確実に発生させることができる。なお下部電極２
４を覆う誘電体２６上にはワーク１２を固定するホルダ（不図示）が設けられ、ワーク１
２を後述の加工計画データ７０に基づいて加工できる位置に固定できるものとする。
【００２４】
高周波電源２８は、上部電極１８及び下部電極２４に電気的に接続され、制御部６０か
らの駆動信号により上部電極１８及び下部電極２４に高周波の電力を印加するものである
。この高周波の周波数は、特に限定されないが、１０〜７０ＭＨｚであることが好適であ
る。また前記高周波のＲＦパワーは、特に限定されないが、１０〜１５０Ｗであることが
好適である。この高周波の周波数及びＲＦパワーは高周波電源側で調整してもよいし、制
御部６０から制御できるようにしてもよい。
【００２５】
上述の上部電極１８及び下部電極２４の材料としては、特に限定されないが、例えば、
銅、アルミニウム、鉄、銀等の金属単体、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム合金等の各
種合金、金属間化合物、各種炭素繊維等が挙げられる。
【００２６】
また誘電体２０、２６の構成材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リエチレンテレフタラート等の各種プラスチック、石英ガラス、水晶等の各種ガラス、無
機酸化物等が挙げられる。前記無機酸化物としては、例えばＡｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｓ
ｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等の金属酸化物、窒化シリコンなどの窒化物、ＢａＴｉＯ３
（チタン酸バリウム）等の複合酸化物等が挙げられる。これらのうち、金属酸化物が好ま
しく、アルミナがより好ましい。
【００２７】
下部電極２４上に載置されるワーク１２としては、特に限定されないが、例えば、石英
ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス、水晶等の結晶性材料、アルミナ、シリカ、チ
タニア等の各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素等の各種半導体材料、ダイアモ
ンド、黒鉛等の炭素系材料、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチ
レンテレフタラート、液晶ポリマー、フェノール樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック
（樹脂材料）のような誘電体材料で構成されたものが挙げられる。以下、本実施形態では
ワーク１２を水晶で構成した素板とし、これをエッチングするものとして説明するが、こ
れに限定されるものではない。
【００２８】
ガス供給部３０は、キャリアガス（Ｈｅ）を蓄えたガスボンベ３２、反応ガス（ＣＦ４
）を蓄えたガスボンベ３４、触媒ガス（Ｏ２）を蓄えたガスボンベ３６を有している。ま
た各ガスボンベの後段にはそれぞれ手動のバルブ３２ａ、３４ａ、３６ａと各ガスボンベ
からのガスからの圧力を検知するチェッカー３２ｂ、３４ｂ、３６ｂが設けられている。
そして各ガスボンベはそれぞれ第１の配管３８に接続され混合器に並列に接続される。こ
こでキャリアガスは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことであって、上述の
材料のほかに、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを用いることができる。また処理ガスとして
は上述のＣＦ４以外にも、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等のフッ
素系原子含有化合物ガスや、Ｃｌ２、ＢＣｌ２、ＣＣｌ４等の塩素系原子含有化合物ガス
などの各種ハロゲン系ガスが用いられる。
【００２９】
また第１の配管３８にはそれぞれ流量調節器４０、４２、４４（マスフローコントロー
ラー）が介装されている。流量調節器４０、４２、４４はそれぞれ後述の制御部６０から
流量の情報が入力されることにより、それぞれ所定の流量でガスを出力することができる
。あるいは手動で流量を調整可能とするとともに、その流量の情報を制御部６０に出力す
ることができる。また第１の配管３８には第１の配管内の流路の開閉制御が可能な第１の
バルブ４６が介装されている。第１のバルブ４６は通常閉じているが、制御部６０からの
駆動信号により流路を開放する。
【００３０】
混合器４８は入力側が３つの第１の配管３８に接続され、出力側が第２の配管５０に接
続されている。混合器４８は第１の配管３８から流入してきたキャリアガス、反応ガス、
触媒ガスを混合して処理ガスを生成し第２の配管５０に出力するものである。第２の配管
５０には、第１の配管３８と同様に第２の配管５０内の流路の開閉制御が可能な第２のバ
ルブ５２が介装されている。第２のバルブ５２は通常流路を閉じているが、制御部６０か
らの駆動信号により流路を開放する。また第２の配管５０の先端にはノズル５４が設けら
れており、プラズマ発生部１６を構成する上部電極１８と下部電極２４との間のプラズマ
発生領域Ｓに処理ガスを供給できる向きに配置されるとともに、上部電極１８との相対的
位置が固定された状態となっている。
【００３１】
なお、ガス供給部３０により、上部電極１８と下部電極２４との間のプラズマ発生領域
Ｓに供給され、プラズマ処理に供された処理済みの処理ガスは、排気手段（不図示）によ
り排気することが好適である。この排気手段（不図示）としては、特に限定されないが、
例えば吸引ノズル（不図示）や、上部電極１８及び下部電極２４がチャンバー（不図示）
内に設置されている場合に前記チャンバー（不図示）内のガスを排気するファン（不図示
）などが挙げられる。
【００３２】
ＮＣステージ５６は筐体（不図示）に固定され、ワーク１２を載置するとともに水平方
向（Ｘ方向、Ｙ方向）にワーク１２を平行移動させるものである。またＮＣステージ５６
はＮＣ制御装置５８を介して制御部６０に接続され、後述の加工計画データ７０で設定さ
れるＸ軸上の位置、及びＹ軸上の位置に制御部６０からの制御により移動することができ
る。これによりワーク１２と上部電極１８すなわちプラズマ発生領域Ｓとの相対位置を変
化させてワーク１２の被処理面１４とプラズマ発生領域Ｓとの接触位置を変化させ、ワー
ク１２の被処理面１４の所定位置において所望のプラズマ処理を行うことができる。なお
ワーク１２をエッチングする場合、例えば上述のプラズマ発生領域Ｓがワーク１２の被処
理面１４を一筆書きでその全面を走査するように後述の制御部６０が後述の加工計画デー
タに基づいてＮＣステージ５６をプラズマ処理の初期位置からプラズマ処理の最終位置ま
で駆動させる。
【００３３】
制御部６０は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＰＣにインストールされたア
プリケーション、ＰＣの周辺機器等より構成され、プラズマ発生部１６、ガス供給部３０
、ＮＣステージ５６を駆動させるものである。
【００３４】
制御部６０は、上部電極１８の高さ方向を調整するアクチュエータ２２及び流量調節器
４０、４２、４４に電気的に接続され、また制御部６０はキー入力等が可能な操作部６２
に接続されている。制御部６０は操作部６２からのキー入力等により上部電極１８の高さ
位置の情報が入力され上部電極１８の高さ調整するアクチュエータ２２に上部電極１８の
高さに対応した情報を包含する駆動信号を出力したり、流量調節器４０、４２、４４のそ
れぞれの流量の情報を入力し、各流量調節器の流量を調整するアクチュエータ（不図示）
に流量に対応した情報を包含する駆動信号を出力することができる。
【００３５】
制御部６０は流量調節器４０、４２、４４の後段にある第１のバルブ４６、混合器４８
の後段にある第２のバルブ５２にそれぞれ電気的に接続され、駆動信号をそれぞれ出力し
て第１のバルブ４６、第２のバルブ５２を開放することができる。また制御部６０は高周
波電源２８に接続され、高周波電源２８に駆動信号を出力することにより高周波電源２８
を駆動させ上部電極１８と下部電極２４との間にプラズマ発生領域Ｓを発生させることが
できる。さらに制御部はＮＣ制御装置に接続され、後述の加工計画データ７０において設
定されたＸ軸、Ｙ軸の情報を包含する駆動信号を出力することにより、ＮＣステージ５６
を設定された所定のＸ軸上の位置、Ｙ軸上の位置にそれぞれ平行移動させることができる
。
【００３６】
制御部６０は、表面測定器６４に接続されている。表面測定器６４は、ワーク１２の被
処理面１４の形状、特に凹凸の有無及びその程度を検出する検出部（不図示）と、その測
定結果に基づいてワーク１２の被処理面１４の実測形状を示す実測形状データ６６（凹凸
形状プロファイル）を作成するデータ作成部（不図示）を有しており、表面測定器６４か
ら制御部６０に実測形状データ６６が入力される。
【００３７】
また、制御部６０は、ネットワークまたは制御部６０に付属するフロッピー（登録商標
）等の補助記憶装置等を介して外部から入力されたワーク１２の目標形状を示す目標形状
データ６８を入力する。そして、制御部６０は、予めテストピースで用いて求めた所定条
件（高周波電圧の強さ、上部電極１８と下部電極２４との距離、処理ガスの種類、処理ガ
スの流量等の組み合わせ）でのエッチングレートと、入力された実測形状データ６６と目
標計画データ６８とを用いて、予め設定されたプログラムにしたがって、ワーク１２の被
処理面１４の所定位置ごと決められたプラズマ発生領域Ｓの通過速度及び滞在時間を定め
る加工計画データ７０を作成して記憶回路７２に記憶する。そして制御部６０は、記憶回
路７２から加工計画データ７０を読み出しその加工計画データ７０に基づいて、大気圧プ
ラズマ処理装置１０のプラズマ発生部１６、ガス供給部３０、ＮＣステージ５６等の駆動
を制御する。なお加工計画データ７０の具体的な作成手順は従来技術なので説明を省略す
る。
【００３８】
また制御部６０は、ＮＣステージ５６が実際に初期位置に移動したこと、バルブ４６、
５２及び高周波電源２８が実際に駆動したことを制御部６０からの駆動信号とは独立に電
気的または機械的に認識する処理開始認識手段７４を有する。処理開始認識手段７４は、
ＮＣステージ５６が初期位置にあること、第１のバルブ４６、第２のバルブ５２、高周波
電源２８が駆動したこと、を同時に認識すると信号を制御部６０に出力する。そして制御
部６０は処理開始認識手段７４からの信号を受けて、上述の加工計画データ７０に基づい
たワーク１２に対するプラズマ処理を開始する。また制御部６０はＮＣステージ５６が実
際にプラズマ処理の最終位置に移動したこと、第１のバルブ４６、第２のバルブ５２及び
高周波電源２８の駆動が実際に停止したことを電気的または機械的に認識する処理終了認
識手段７６を有する。処理終了認識手段７６は、ＮＣステージ５６がプラズマ処理の最終
位置にあること、第１のバルブ４６、第２のバルブ５２及び高周波電源２８が停止したこ
と、を同時に認識すると信号を制御部６０に出力する。そして制御部６０は処理終了認識
手段７６からの信号を受けて大気圧プラズマ処理装置１０の電源を立ち下げる、或いは次
のワークのプラズマ処理を行うための各種データを外部から入力するものとする。
【００３９】
上述の加工計画データ７０に基づいてワーク１２に対して精度よくプラズマ処理を行う
ためには、処理ガスのプラズマを安定的に立ち上げる必要がある。そこで制御部６０は、
加工計画データ７０に基づいた制御において以下のような動作をするものとする。
【００４０】
制御部６０は、ネットワークや補助記憶装置等から第２のバルブ５２の開放時からプラ
ズマが安定するまでの時間を処理ガスの流量ごとに測定した遅延時間データ群７８を参照
する。そして操作部６２においてキー操作等により入力された処理ガスの流量に対応する
遅延時間データ８０を遅延時間データ群７８から抽出して記憶回路７２に記憶する。そし
て制御部６０は記憶回路７２から遅延時間データ８０を抽出し、高周波電源２８を駆動す
る駆動信号を第２のバルブ５２を駆動する駆動信号より遅延時間だけ遅らせて出力する制
御を行う。このような制御は、例えばＰＣのアプリケーションとしてインストールされ、
第２のバルブ５２に対する駆動信号を受けてリセットされるとともにＰＣのクロックをト
リガとしてカウントするカウンタ（不図示）と、同様にインストールされ現在のカウンタ
値が遅延時間に対応するカウンタ値となったところで高周波電源２８を駆動する駆動信号
を出力するデコーダ（不図示）等を用いることにより行なうことができる。
【００４１】
このような構成とすることにより、プラズマ発生部１６（プラズマ発生領域Ｓ）に到達
する処理ガスの流量や組成が安定したのちにプラズマ化することになる。また処理対象の
ワーク１２への処理の開始はプラズマ発生部１６の駆動とほぼ同時に行われることになる
。したがってワーク１２への初期段階からプラズマ化した処理ガスを安定的に供給するこ
とになるので、ワーク１２の表面のダメージ等を抑制して高精度な処理を行うことが可能
な大気圧プラズマ処理装置１０となる。
【００４２】
また、プラズマ発生部１６（プラズマ発生領域Ｓ）に到達する処理ガスの流量や組成が
安定する時間は設定された処理ガスの流量に依存する。よってプラズマ発生部１６を処理
ガスの流量に対応した遅延時間だけ第２のバルブ５２の開放時から遅らせて駆動させるこ
とにより、プラズマ化せずに外部に流出する処理ガスの量を抑制して製造コストを抑制す
ることが可能な大気圧プラズマ処理装置となる。
【００４３】
ここで、処理ガスの流量は流量調節器４０、４２、４４で設定された流量の総和となる
が、キャリアガスは反応ガスや触媒ガスに比べて充分に大きな流量を有するため、キャリ
アガスの流量を処理ガスの流量とみなして遅延時間を算出してもよい。
【００４４】
図２に制御部のタイムチャートを示す。制御部６０は、上述のように加工計画データ７
０に基づいて１つのワーク１２に対して時刻Ｔ１から時刻Ｔ５までの動作を行なう。まず
、時刻Ｔ１前に上述の加工計画データ７０及び遅延時間データ８０を取得する。そして時
刻Ｔ１において流量調節器４０、４２、４４の流量調整及び第１のバルブ４６の開放を行
うとともに、実際の第１のバルブ４６の開放を処理開始認識手段７４が認識する。
【００４５】
次に時刻Ｔ２において第２のバルブ５２を開放するとともに、実際の第２のバルブ５２
の開放を処理開始認識手段７４が認識する。そして時刻Ｔ２から上述の遅延時間データ８
０に係る遅延時間経過後の時刻Ｔ３において高周波電源２８を駆動するとともに、処理開
始認識手段７４は実際の高周波電源２８の駆動を認識し信号を制御部６０に出力する。
【００４６】
すると制御部６０は、加工計画データ７０に基づいてワーク１２の被処理面１４の所定
位置ごと決められたプラズマ発生領域Ｓの通過速度及び滞在時間に対応してＮＣステージ
５６を駆動させワーク１２の被処理面１４のプラズマ処理を行う。
【００４７】
一方、時刻Ｔ４において制御部６０はＮＣステージ５６をプラズマ処理の最終位置に移
動させ被処理面１４の最終位置におけるプラズマ処理を行うとともに、処理終了認識手段
７６は実際にＮＣステージ５６がその最終位置に到達したことを認識する。
【００４８】
次に時刻Ｔ５において、制御部６０は第１のバルブ４６、第２のバルブ５２及び高周波
電源２８への駆動信号を停止させることによりそれぞれ停止させ、処理終了認識手段７６
は実際にバルブ４６、５２および高周波電源２８が停止したことを認識して信号を制御部
６０に出力する。このとき流量調節器４０、４２、４４への駆動信号も停止する。
【００４９】
そして制御部６０は大気圧プラズマ処理装置１０を立ち下げる、或いは次のワークのプ
ラズマ処理のための各種データを外部から取得する。次のワークに対するプラズマ処理の
条件が異なる場合は流量調節器４０、４２、４４における流量の変更がなされることがあ
るが、制御部６０はこのような流量の変更に対応して上述の遅延時間を変更して、処理ガ
スの無駄を削減しつつプラズマを安定的に立ち上げるとことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０………大気圧プラズマ処理装置、１２………ワーク、１４………被処理面、１６……
…プラズマ発生部、１８………上部電極、２０………誘電体、２２………アクチュエータ
、２４………下部電極、２６………誘電体、２８………高周波電源、３０………ガス供給
部、３２………ガスボンベ、３２ａ………バルブ、３２ｂ………チェッカー、３４………
ガスボンベ、３４ａ………バルブ、３４ｂ………チェッカー、３６………ガスボンベ、３
６ａ………バルブ、３６ｂ………チェッカー、３８………第１の配管、４０………流量調
節器４２………流量調節器、４４………流量調節器、４６………第１のバルブ、４８……
…混合器、５０………第２の配管、５１………流路、５２………第２のバルブ、５４……
…ノズル、５６………ＮＣステージ、５８………ＮＣ制御装置、６０………制御部、６２
………操作部、６４………表面測定器、６６………実測形状データ、６８………目標形状
データ、７０………加工計画データ、７２………記憶回路、７４………処理開始認識手段
、７６………処理終了認識手段、７８………遅延時間データ群、８０………遅延時間デー
タ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスが流通する流路に介装され、前記流路を開閉可能なバルブと、
前記流路から前記処理ガスが供給され、前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラ
ズマ発生部と、
前記プラズマ発生部及び前記バルブに接続され、前記バルブの開放時から一定の遅延時
間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させる制御部と、を有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】
前記処理ガスは流量調節器により流量が調整されるとともに、
前記制御部は、前記流量調節器で設定された流量の情報に基づいて前記遅延時間を設定
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】
処理ガスを流通する流路に前記流路を開閉可能なバルブを介装し、
前記流路から供給される前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部を設
け、
前記バルブを開放して前記処理ガスを流通させるとともに、前記バルブの開放時から一
定の遅延時間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させることを特徴とする大気圧プラズマ
処理方法。
【請求項４】
前記遅延時間は、前記処理ガスの流量に対応して設定することを特徴とする請求項３に
記載の大気圧プラズマ処理方法。
【請求項１】
処理ガスが流通する流路に介装され、前記流路を開閉可能なバルブと、
前記流路から前記処理ガスが供給され、前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラ
ズマ発生部と、
前記プラズマ発生部及び前記バルブに接続され、前記バルブの開放時から一定の遅延時
間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させる制御部と、を有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】
前記処理ガスは流量調節器により流量が調整されるとともに、
前記制御部は、前記流量調節器で設定された流量の情報に基づいて前記遅延時間を設定
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】
処理ガスを流通する流路に前記流路を開閉可能なバルブを介装し、
前記流路から供給される前記処理ガスを大気圧下でプラズマ化するプラズマ発生部を設
け、
前記バルブを開放して前記処理ガスを流通させるとともに、前記バルブの開放時から一
定の遅延時間経過後に前記プラズマ発生部を駆動させることを特徴とする大気圧プラズマ
処理方法。
【請求項４】
前記遅延時間は、前記処理ガスの流量に対応して設定することを特徴とする請求項３に
記載の大気圧プラズマ処理方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１８８２１（Ｐ２０１２−１８８２１Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５５４８７（Ｐ２０１０−１５５４８７）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]