CN1910969A - 等离子体放电器 - Google Patents

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佐伯登
三好照一
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Bbk Biozone Co
Pearl Kogyo Co Ltd
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Bbk Biozone Co
Pearl Kogyo Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种等离子体放电器，即使在旋转的圆盘形工件上，也可以在宽范围内获得均匀的能量分布。在等离子体放电器中，向一对棒状放电电极(6)(7)施加脉冲电压以在放电电极(6)(7)之间产生电晕放电，并且用包含由电晕放电产生的等离子体在内的受激核素辐射工件(W)的表面，一对棒状放电电极(6)(7)形成为非对称形状，其中一个放电电极(6)形成为基本L形形状。放电电极(6)的所述尖端(6a)位于在旋转的同时被进行处理的圆盘形工件(W)的外周部分上，形成为基本V形形状的另一个放电电极(7)的连续弯曲的基端部分位于在旋转的同时被进行处理的圆盘形工件(W)的旋转中心部分上，一个放电电极(6)的尖端(6a)以及另一个放电电极(7)的尖端(7a)位于沿等离子体喷射方向的轴上的不同相位高度上。

Description

等离子体放电器
技术领域
本发明主要提供了一种等离子体放电器，它应用于各种表面处理，例如清洗附着在旋转的圆盘形工件表面上的有机物、消毒或灭菌以及蚀刻，更具体地说涉及一种电晕放电式的等离子体放电器，其中通过利用作为由电晕放电所产生的等离子体导致的分子离解的结果而产生的受激分子、原子团或离子等受激核素(excited species)辐射工件表面，来进行改良等表面处理。
背景技术
电晕放电式的等离子体放电器的优点在于，可以省去使用在辉光放电式的等离子体表面处理方法中所需的点火气体例如氦气、氩气或氢气，并且可以实现由于气体消耗减少而导致的使用安全性的提高和处理成本的降低。因此，该方法常常用在例如表面改良的表面处理中。
这种电晕放电式的等离子体放电器中的重要要素是包括由电晕放电产生的等离子体在内的受激核素照射到工件表面上的照射量、面积和均匀性。作为用于实现这些重要要素的手段，一般采用下述方法：例如使顶端部分形成为大致V形形状的放电电极在其尖端相互非常靠近的状态下对称地设置在中空的绝缘支架中，绝缘支架的中间空间部分用作气体喷射孔，通过从喷射孔喷出高压高速空气，使包含等离子体在内的受激核素向工件表面照射(例如，参见专利文献1)。
参照文献1：日本专利申请公开No.2001-293363
在形成为大致V形形状的放电电极在其尖端彼此非常靠近的状态下对称地设置的等离子体放电器中，由于放电能量线的同心产生和从绝缘支架的中间部分中的气体喷射口喷出的气流，保持这样一种状态：在气体喷射孔的中央部分处的能量最大，并且越向外周，能量越减小。因此在旋转的圆盘形工件上进行表面处理的情况下，可能出现这样一种情况，即旋转中心部分被强化处理，而周边部分未被充分处理。因此，存在的问题是，在工件水平移动或者放电器水平移动时进行处理，由此造成放电器复杂化。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而作出的。本发明的一个目的是提供一种等离子体放电器，其中，即使在旋转的圆盘形工件上，也能够在宽范围内获得均匀的能量分布。
为了实现上述目的，权利要求1的发明是一种等离子体放电器，其中，向一对棒状放电电极施加脉冲电压以在放电电极的尖端之间产生电晕放电，并用包含由电晕放电产生的等离子体在内的受激核素辐射工件表面，其中所述一对棒状放电电极形成为非对称形状，并且其中一个放电电极的尖端以及另一个放电电极的尖端位于沿等离子体喷射方向的轴上的不同相位高度上。
另外，权利要求2的发明的特征在于，除了权利要求1所述的结构之外，其中一个放电电极形成为基本L形形状，另一个放电电极形成为基本V形形状，并且形成为基本L形形状的放电电极的尖端位于等离子体喷射方向上的前方。
另外，权利要求3的发明的特征在于，除了权利要求2所述的结构之外，形成为基本L形形状的放电电极的尖端位于在旋转的同时被进行处理的圆盘形工件的外周部分上，形成为基本V形形状的另一个放电电极的连续弯曲的基端部分位于在旋转的同时被进行处理的圆盘形工件的旋转中心部分上。
在本发明中，在旋转的同时被进行处理的圆盘形工件不限于薄圆盘例如晶片，可选的是可以是在周边具有凸起的周壁等的浅容器。
根据本发明，所述一对棒状放电电极形成为非对称形状，一个放电电极的尖端以及另一个放电电极的尖端位于沿着等离子体喷射方向的轴上的不同相位高度上。因此，在一个放电电极的尖端和另一个放电电极的放电电极线性部分之间产生电晕放电，因此尖端侧的能量密度变高。在对旋转的圆盘形工件进行处理的情况下，旋转的圆盘形工件的外周边缘部分上的周速度高，在旋转中心侧的速度则低。当高能量密度位于旋转构件的外周边缘部分上时，可以使施加到整个圆盘形工件的能量大小变得均匀。
附图说明
图1为主要部分的引出放大图。
图2为等离子体放电器的前视图。
图3为等离子体放电器的侧视图。
附图标记的说明
6，7：放电电极(6a：一个放电电极(6)的尖端，7a：另一个放电电极(7)的尖端)，W：工件
具体实施方式
附图示出本发明的一个实施例，图1为主要部分的引出放大图，图2为等离子体放电器的前视图，并且图3为等离子体放电器的侧视图。
等离子体放电器由以下部件构成：平台(2)，包括未示出的旋转驱动机构，并且其上将放置并固定圆盘形工件(W)的转盘(1)从上表面伸出；放电头单元(3)，从上侧与平台(2)相对；以及支撑构件(4)，以可垂直移动的方式支撑放电头单元(3)。
在放电头单元(3)的下端部分上形成有电极组件(5)。该电极组件(5)具有：一对放电电极(6)(7)；绝缘耐火材料(8)，其中形成有开口，并且由陶瓷(氧化铝)制成；以及由绝缘树脂制成的电极支撑构件(9)，并且该电极组件(5)经由电极支撑构件(9)安装在头外壳(10)上。绝缘耐火材料(8)和电极支撑构件(9)形成为圆柱形形状。
在绝缘耐火材料(8)和电极支撑构件(9)中，形成有用于容纳放电电极(6)(7)的腿部的具有圆形截面的通孔(11)(12)，并且在绝缘耐火材料(8)的顶端部分(下端部分)中形成有沟状开口(13)。
每个放电电极(6)(7)由弯曲形成并且由钨或钼制成的棒状构件形成。通过将棒状构件弯曲成大致L形形状来形成一个放电电极(6)，并且通过将棒状构件弯曲成大致V形形状来形成另一个放电电极(7)。形成为大致L形形状的放电电极(6)的尖端(6a)位于绝缘耐火材料(8)的顶端表面部分中。另外，形成为大致V形形状的另一个放电电极(7)的弯曲基端部分位于绝缘耐火材料(8)的顶端表面部分中，并且尖端(7a)位于形成在绝缘耐火材料(8)中的沟状开口(13)的内侧。因此，一对放电电极(6)(7)的尖端(6a)(7a)在绝缘耐火材料(8)的垂直方向上位于不同高度(相位)处，并且形成为大致L形形状的放电电极(6)的尖端(6a)与形成为大致V形形状的放电电极(7)的连续弯曲的线性部分相对。
放电器形成为下述状态：放电头单元(3)的中心和位于该单元下面的转盘(1)的旋转中心彼此同心。一对放电电极(6)(7)形成为在形成为大致L形形状的放电电极(6)的尖端(6a)和形成为大致V形形状的放电电极(7)的弯曲基端部分之间的间隙大约等于从放置在转盘(1)上的工件的旋转中心到外周边缘的距离(旋转半径)，形成为大致V形形状的放电电极(6)的弯曲基端部分位于旋转圆盘形工件(W)的旋转中心部分，并且形成为大致L形形状的放电电极(6)的尖端(6a)位于圆盘形工件(W)的外周边缘部分。
升压变压器(14)的输出端子分别与由电极支撑构件(9)支撑的放电电极(6)(7)的腿部的上端电气连接。高频AC电源(15)与升压变压器连接。在放电头单元(3)中，形成有气体例如空气、二氧化碳或氩气的导入口(16)。从气体导入口(16)导入的气体经由形成在放电头单元(3)中的气体通道(17)被导入形成在绝缘耐火材料(8)和电极支撑构件(9)中的中间空间(18)中，然后作为气流从放电头单元(3)向工件(W)喷出。
所要处理的圆盘形工件不限于薄圆盘例如晶片，可选的是可以是在周边具有凸起的周壁等的浅容器。作为利用从等离子体放电器射出的等离子体进行的处理，可以实现例如在聚乙烯、聚丙烯或PTFE(聚四氟乙烯)等树脂上涂布涂料或进行印刷的情况下将表面的排水性改良为亲水性，洗去附着在玻璃、陶瓷、金属、半导体等的表面上的有机物，进行消毒或者杀菌，进行蚀刻处理，改良等各种表面处理，以及实现存储在浅容器中的液体的表面处理。
例子
向用钨制成的放电电极(6)(7)施加50Hz至100kHz、优选的是20至80kHz、2至15kv的高频电力，以在放电电极(6)(7)之间产生电晕放电，并向气体通道(17)提供40～100升/分的空气。其上放置并固定工件(W)的转台(1)的旋转数被设定为每秒1至2转，并利用等离子体流对工件(W)辐射大约3至5秒。
本发明可以用于如下的表面处理，例如改良树脂表面，洗净玻璃、陶瓷、金属、半导体等的表面，消毒或者杀菌，进行蚀刻处理以及改良。

Claims (3)

1.一种等离子体放电器，其中，向一对棒状放电电极(6)(7)施加脉冲电压以在所述放电电极(6)(7)之间产生电晕放电，并且用包含由电晕放电产生的等离子体在内的受激核素辐射工件(W)的表面，其中，
所述一对棒状放电电极(6)(7)形成为非对称形状，其中一个放电电极(6)的尖端(6a)以及另一个放电电极(7)的尖端(7a)位于沿等离子体喷射方向的轴上的不同相位高度上。
2.如权利要求1所述的等离子体放电器，其中所述一个放电电极(6)形成为基本L形形状，所述另一个放电电极(7)形成为基本V形形状，形成为基本L形形状的放电电极(6)的所述尖端(6a)位于等离子体喷射方向上的前方。
3.如权利要求2所述的等离子体放电器，其中形成为基本L形形状的所述放电电极(6)的所述尖端(6a)位于在旋转的同时被进行处理的所述圆盘形工件(W)的外周部分上，形成为基本V形形状的另一个放电电极(7)的连续弯曲的基端部分位于在旋转的同时被进行处理的圆盘形工件(W)的旋转中心部分上。
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