JP2002363758A - 常圧プラズマ処理装置 - Google Patents
常圧プラズマ処理装置Info
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- JP2002363758A JP2002363758A JP2001177247A JP2001177247A JP2002363758A JP 2002363758 A JP2002363758 A JP 2002363758A JP 2001177247 A JP2001177247 A JP 2001177247A JP 2001177247 A JP2001177247 A JP 2001177247A JP 2002363758 A JP2002363758 A JP 2002363758A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡便な装置で、使用ガスの周囲への拡散防止
や外部空気の混入防止が可能な常圧プラズマ装置の提
供。 【解決手段】 大気圧の近傍下で、少なくとも一方が固
体誘電体で被覆された一対の電極間に電界を印加して発
生する処理ガスのプラズマで被処理基材を処理するプラ
ズマ処理部と、該プラズマ処理部を設置したプラズマ処
理室と、該処理室を収納する筐体とからなる常圧プラズ
マ処理装置において、プラズマ処理部、プラズマ処理室
及び筐体はそれぞれ独立に圧力制御装置を備え、各室の
圧力及び各室間の圧力差を制御するように該圧力制御装
置が運転されてなることを特徴とする常圧プラズマ処理
装置。
や外部空気の混入防止が可能な常圧プラズマ装置の提
供。 【解決手段】 大気圧の近傍下で、少なくとも一方が固
体誘電体で被覆された一対の電極間に電界を印加して発
生する処理ガスのプラズマで被処理基材を処理するプラ
ズマ処理部と、該プラズマ処理部を設置したプラズマ処
理室と、該処理室を収納する筐体とからなる常圧プラズ
マ処理装置において、プラズマ処理部、プラズマ処理室
及び筐体はそれぞれ独立に圧力制御装置を備え、各室の
圧力及び各室間の圧力差を制御するように該圧力制御装
置が運転されてなることを特徴とする常圧プラズマ処理
装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、常圧プラズマ処理
装置に関し、特に、簡便な装置で排気の制御が容易にで
きる常圧プラズマ処理装置に関する。
装置に関し、特に、簡便な装置で排気の制御が容易にで
きる常圧プラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】常圧プラズマ処理においては、従来の低
圧プラズマ処理とは異なり、処理対象の基板等を真空チ
ャンバー内で処理する必要がなく、その装置としては、
上下の平行平板型電極間に電圧を印加してプラズマ放電
を発生させ、下部電極上に設置された基材を処理する簡
易な装置が提案されている（特開平１０−１５４５９８
号公報等）。
圧プラズマ処理とは異なり、処理対象の基板等を真空チ
ャンバー内で処理する必要がなく、その装置としては、
上下の平行平板型電極間に電圧を印加してプラズマ放電
を発生させ、下部電極上に設置された基材を処理する簡
易な装置が提案されている（特開平１０−１５４５９８
号公報等）。
【０００３】上記プラズマ処理装置は、装置が簡便で、
大型基材への対応が有利である特徴を有するが、使用処
理ガスの周囲への拡散防止や外部空気の混入防止の手段
を講じる必要があり、このために装置全体を密閉室に収
めようとすると、折角の常圧プラズマの利点を生かせな
いという問題があった。
大型基材への対応が有利である特徴を有するが、使用処
理ガスの周囲への拡散防止や外部空気の混入防止の手段
を講じる必要があり、このために装置全体を密閉室に収
めようとすると、折角の常圧プラズマの利点を生かせな
いという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、常圧プラズ
マ処理装置において、簡便な装置で、使用ガスの周囲へ
の拡散防止や外部空気の混入防止が可能な常圧プラズマ
装置を提供することを目的とする。
マ処理装置において、簡便な装置で、使用ガスの周囲へ
の拡散防止や外部空気の混入防止が可能な常圧プラズマ
装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、常圧プラズマ処理装置を
プラズマ処理部、プラズマ処理室、筐体の３室からなる
装置にし、各室に独立した圧力制御装置を設け、各室間
の圧力の差圧を制御することにより、排気ガスの制御が
完全にできることを見出し、本発明を完成させた。
解決すべく鋭意研究した結果、常圧プラズマ処理装置を
プラズマ処理部、プラズマ処理室、筐体の３室からなる
装置にし、各室に独立した圧力制御装置を設け、各室間
の圧力の差圧を制御することにより、排気ガスの制御が
完全にできることを見出し、本発明を完成させた。
【０００６】すなわち、本発明の第１の発明は、大気圧
の近傍下で、少なくとも一方が固体誘電体で被覆された
一対の電極間に電界を印加して発生する処理ガスのプラ
ズマで被処理基材を処理するプラズマ処理部と、該プラ
ズマ処理部を設置したプラズマ処理室と、該処理室を収
納する筐体とからなる常圧プラズマ処理装置であって、
プラズマ処理部、プラズマ処理室及び筐体は、それぞれ
独立に圧力制御装置を備え、各室の圧力及び各室間の圧
力差を制御するように該圧力制御装置が運転されてなる
ことを特徴とする常圧プラズマ処理装置である。
の近傍下で、少なくとも一方が固体誘電体で被覆された
一対の電極間に電界を印加して発生する処理ガスのプラ
ズマで被処理基材を処理するプラズマ処理部と、該プラ
ズマ処理部を設置したプラズマ処理室と、該処理室を収
納する筐体とからなる常圧プラズマ処理装置であって、
プラズマ処理部、プラズマ処理室及び筐体は、それぞれ
独立に圧力制御装置を備え、各室の圧力及び各室間の圧
力差を制御するように該圧力制御装置が運転されてなる
ことを特徴とする常圧プラズマ処理装置である。
【０００７】また、本発明の第２の発明は、プラズマ処
理部内の圧力と、プラズマ処理室内の圧力と、筐体内の
圧力とが、プラズマ処理部内圧力＜プラズマ処理室内圧
力＜筐体内圧力であるようになされていることを特徴と
する第１の発明に記載の常圧プラズマ処理装置である。
理部内の圧力と、プラズマ処理室内の圧力と、筐体内の
圧力とが、プラズマ処理部内圧力＜プラズマ処理室内圧
力＜筐体内圧力であるようになされていることを特徴と
する第１の発明に記載の常圧プラズマ処理装置である。
【０００８】また、本発明の第３の発明は、プラズマ処
理部内とプラズマ処理室内の差圧、プラズマ処理室内と
筐体内の差圧及び筐体内と大気の差圧が、それぞれ２０
Ｐａ以上であることを特徴とする第１又は２の発明に記
載の常圧プラズマ処理装置である。
理部内とプラズマ処理室内の差圧、プラズマ処理室内と
筐体内の差圧及び筐体内と大気の差圧が、それぞれ２０
Ｐａ以上であることを特徴とする第１又は２の発明に記
載の常圧プラズマ処理装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の常圧プラズマ処理装置の
構成を図で説明する。図１は、本発明の常圧プラズマ処
理方法を説明する装置機構の図であるが、本発明の趣旨
を逸脱しない限り、本発明はこれによって何ら限定され
るものではない。
構成を図で説明する。図１は、本発明の常圧プラズマ処
理方法を説明する装置機構の図であるが、本発明の趣旨
を逸脱しない限り、本発明はこれによって何ら限定され
るものではない。
【００１０】本発明の常圧プラズマ処理装置は、一対の
電極間に電界を印加して発生するプラズマで基材等を処
理するプラズマ処理部１０、該プラズマ処理部を収容し
たプラズマ処理室２０及び該プラズマ処理室２０を収容
した筐体３０からなる装置である。各処理室には、独立
に圧力制御のために排気装置Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3が設置さ
れ、各室の圧力及び各室間の差圧をコントロールするこ
とにより、使用する処理ガスの周囲への拡散を防止し、
外部空気の混入防止のできる装置である。したがって、
プラズマ処理部１０、プラズマ処理室２０、筐体３０の
各室は、特に真空容器のような厳密な密閉性を有する容
器である必要はなく、例えば、樹脂のような材料で簡便
に製造した容器であってもよい。また、排気装置として
は、特に限定がなく、例えば、プロペラファン、シロッ
コファン、スクロールファン、ブロアー等を用いること
ができる。
電極間に電界を印加して発生するプラズマで基材等を処
理するプラズマ処理部１０、該プラズマ処理部を収容し
たプラズマ処理室２０及び該プラズマ処理室２０を収容
した筐体３０からなる装置である。各処理室には、独立
に圧力制御のために排気装置Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3が設置さ
れ、各室の圧力及び各室間の差圧をコントロールするこ
とにより、使用する処理ガスの周囲への拡散を防止し、
外部空気の混入防止のできる装置である。したがって、
プラズマ処理部１０、プラズマ処理室２０、筐体３０の
各室は、特に真空容器のような厳密な密閉性を有する容
器である必要はなく、例えば、樹脂のような材料で簡便
に製造した容器であってもよい。また、排気装置として
は、特に限定がなく、例えば、プロペラファン、シロッ
コファン、スクロールファン、ブロアー等を用いること
ができる。
【００１１】具体的なプラズマ処理、処理ガス等の流れ
を以下に説明する。処理ガスは、流量計１を経て、ガス
供給ノズル２からプラズマ処理部１０に供給される。プ
ラズマ処理部１０内では、上部電極３と下部電極４に電
源５から電界が印加され処理ガスのプラズマ７を発生
し、両電極間に設置された基材８を処理する。プラズマ
処理後の排ガスは、ガス排出口１１からパイプＬ1を経
て、ガス検知器４１によりガス濃度をチェックしなが
ら、排気装置Ｐ1により排出される。プラズマ処理部１
０を収納したプラズマ処理室２０は、プラズマ処理部１
０における処理ガス及び排ガスの拡散防止及び外部空気
の混入防止のための容器であり、プラズマ処理室２０内
のガスは、ガス排出口２１からパイプＬ2を経て、ガス
検知器４２によりガス濃度をチェックしながら、排気装
置Ｐ2により排出される。プラズマ処理室２０を収納し
た筐体３０は、プラズマ処理室２０における処理ガス及
び排ガスの拡散防止及び外部空気の混入防止のための容
器であり、筐体３０のガスは、ガス排出口３１からパイ
プＬ3を経て、ガス検知器４３によりガス濃度をチェッ
クしながら、排気装置Ｐ3により排出される。
を以下に説明する。処理ガスは、流量計１を経て、ガス
供給ノズル２からプラズマ処理部１０に供給される。プ
ラズマ処理部１０内では、上部電極３と下部電極４に電
源５から電界が印加され処理ガスのプラズマ７を発生
し、両電極間に設置された基材８を処理する。プラズマ
処理後の排ガスは、ガス排出口１１からパイプＬ1を経
て、ガス検知器４１によりガス濃度をチェックしなが
ら、排気装置Ｐ1により排出される。プラズマ処理部１
０を収納したプラズマ処理室２０は、プラズマ処理部１
０における処理ガス及び排ガスの拡散防止及び外部空気
の混入防止のための容器であり、プラズマ処理室２０内
のガスは、ガス排出口２１からパイプＬ2を経て、ガス
検知器４２によりガス濃度をチェックしながら、排気装
置Ｐ2により排出される。プラズマ処理室２０を収納し
た筐体３０は、プラズマ処理室２０における処理ガス及
び排ガスの拡散防止及び外部空気の混入防止のための容
器であり、筐体３０のガスは、ガス排出口３１からパイ
プＬ3を経て、ガス検知器４３によりガス濃度をチェッ
クしながら、排気装置Ｐ3により排出される。
【００１２】ここで、プラズマ処理部１０、プラズマ処
理室２０、筐体３０内の圧力は、プラズマ処理部＜プラ
ズマ処理室＜筐体であることが好ましく、このように室
内の圧力に差を付けるように圧力制御装置の排気装置を
稼働させることにより、処理ガス及び排ガスの周辺外部
への拡散が完全に防止されると共に、外部空気の混入を
防止できる。
理室２０、筐体３０内の圧力は、プラズマ処理部＜プラ
ズマ処理室＜筐体であることが好ましく、このように室
内の圧力に差を付けるように圧力制御装置の排気装置を
稼働させることにより、処理ガス及び排ガスの周辺外部
への拡散が完全に防止されると共に、外部空気の混入を
防止できる。
【００１３】さらに、排気装置Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3を各室間
の差圧、すなわち、プラズマ処理部１０とプラズマ処理
室２０との差圧である△Ｐ1、プラズマ処理室２０と筐
体３０との差圧である△Ｐ2、筐体３０と装置外部との
差圧である△Ｐ3が、△Ｐ1＞△Ｐ2＞△Ｐ3となるように
稼働させるのが好ましい。各室の差圧△Ｐ1、△Ｐ2、△
Ｐ3は、それぞれ、各室間に設けられた差圧計により測
定され、その差圧値は、それぞれの排気装置に信号とし
て送られ、排気装置の稼働を制御するようにしてある。
の差圧、すなわち、プラズマ処理部１０とプラズマ処理
室２０との差圧である△Ｐ1、プラズマ処理室２０と筐
体３０との差圧である△Ｐ2、筐体３０と装置外部との
差圧である△Ｐ3が、△Ｐ1＞△Ｐ2＞△Ｐ3となるように
稼働させるのが好ましい。各室の差圧△Ｐ1、△Ｐ2、△
Ｐ3は、それぞれ、各室間に設けられた差圧計により測
定され、その差圧値は、それぞれの排気装置に信号とし
て送られ、排気装置の稼働を制御するようにしてある。
【００１４】上記のそれぞれの差圧において、△Ｐ
1は、５Ｐａ以上が好ましく、特に５０〜３００Ｐａで
あることが好ましく、△Ｐ2は、５Ｐａ以上が好まし
く、特に２０〜５００Ｐａであることが好ましく、△Ｐ
3は、５Ｐａ以上が好ましく、特に２０〜２００Ｐａで
あることが好ましい。このような差圧を設けることによ
り、処理ガス及び排ガスの周辺外部への拡散が完全に防
止されると共に、外部空気の混入を防止でき、処理部、
処理室、筐体の大きさを容易に変更できることから大型
基材の処理を容易に行える装置とすることができる。な
お、プラズマ処理部１とプラズマ処理室２との差圧設定
については、プラズマ処理部へのガス供給量を設定し、
プラズマ処理室からの排気量がこれを上回る設定として
運転することもできる。
1は、５Ｐａ以上が好ましく、特に５０〜３００Ｐａで
あることが好ましく、△Ｐ2は、５Ｐａ以上が好まし
く、特に２０〜５００Ｐａであることが好ましく、△Ｐ
3は、５Ｐａ以上が好ましく、特に２０〜２００Ｐａで
あることが好ましい。このような差圧を設けることによ
り、処理ガス及び排ガスの周辺外部への拡散が完全に防
止されると共に、外部空気の混入を防止でき、処理部、
処理室、筐体の大きさを容易に変更できることから大型
基材の処理を容易に行える装置とすることができる。な
お、プラズマ処理部１とプラズマ処理室２との差圧設定
については、プラズマ処理部へのガス供給量を設定し、
プラズマ処理室からの排気量がこれを上回る設定として
運転することもできる。
【００１５】本発明の装置においては、さらに、△
Ｐ1、△Ｐ2、△Ｐ3のいずれかの△Ｐに異常があれば、
アラームが作動し、自動的に運転が停止され、各ライン
Ｌ1〜Ｌ3のガス検知器４１〜４３で異常があればアラー
ムが作動し、処理ガスの供給停止と排気装置の制御を行
える機構を備えるようにしてある。
Ｐ1、△Ｐ2、△Ｐ3のいずれかの△Ｐに異常があれば、
アラームが作動し、自動的に運転が停止され、各ライン
Ｌ1〜Ｌ3のガス検知器４１〜４３で異常があればアラー
ムが作動し、処理ガスの供給停止と排気装置の制御を行
える機構を備えるようにしてある。
【００１６】また、本発明の装置の運転方法としては、
上記プラズマ処理部、プラズマ処理室、筐体ともに大気
圧より低く設定するのが一般的であるが、処理ガスの種
類によっては、筐体を大気圧よりわずかに正圧にするこ
ともできる。処理ガスとして、毒性のあるものを用いる
場合等は周囲への拡散を防止することが優先されるた
め、上記のように運転されることが好ましい。さらに、
処理の目的においては、プラズマ処理室からプラズマ処
理部への雰囲気の流入を防止するため、各室の圧力をプ
ラズマ処理部＞プラズマ処理室＜筐体とすることもでき
る。この方法は、プラズマ処理部の雰囲気に厳密な制御
が要求されるＣＶＤ処理等に適している。本発明の装置
は、プラズマ処理部、プラズマ処理室、筐体にそれぞれ
独立した圧力制御装置を備え、各室の圧力及び圧力差を
制御できるので、上記のような多様な設定に容易に対応
できる。
上記プラズマ処理部、プラズマ処理室、筐体ともに大気
圧より低く設定するのが一般的であるが、処理ガスの種
類によっては、筐体を大気圧よりわずかに正圧にするこ
ともできる。処理ガスとして、毒性のあるものを用いる
場合等は周囲への拡散を防止することが優先されるた
め、上記のように運転されることが好ましい。さらに、
処理の目的においては、プラズマ処理室からプラズマ処
理部への雰囲気の流入を防止するため、各室の圧力をプ
ラズマ処理部＞プラズマ処理室＜筐体とすることもでき
る。この方法は、プラズマ処理部の雰囲気に厳密な制御
が要求されるＣＶＤ処理等に適している。本発明の装置
は、プラズマ処理部、プラズマ処理室、筐体にそれぞれ
独立した圧力制御装置を備え、各室の圧力及び圧力差を
制御できるので、上記のような多様な設定に容易に対応
できる。
【００１７】本発明の常圧プラズマ処理装置におけるプ
ラズマ処理部においては、常圧プラズマ処理が行われ
る。すなわち、大気圧近傍の圧力下で、少なくとも一方
が固体誘電体で被覆された一つの電極間にパルス状の電
界を印加し、電極間に発生するプラズマで処理ガスを励
起し、電極間に設置された基材を処理する方法である。
ラズマ処理部においては、常圧プラズマ処理が行われ
る。すなわち、大気圧近傍の圧力下で、少なくとも一方
が固体誘電体で被覆された一つの電極間にパルス状の電
界を印加し、電極間に発生するプラズマで処理ガスを励
起し、電極間に設置された基材を処理する方法である。
【００１８】ここで、大気圧近傍の圧力下とは、１．３
３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａの圧力下を指
す。中でも、圧力調整が容易で、装置が簡便になる９．
３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａの範囲が好ま
しい。
３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａの圧力下を指
す。中でも、圧力調整が容易で、装置が簡便になる９．
３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａの範囲が好ま
しい。
【００１９】上記電極としては、銅、アルミニウム等の
金属単体、ステンレス、真鍮等の合金、金属間化合物等
からなるものが挙げられる。電極の形状としては、特に
限定されないが、電界集中によるアーク放電の発生を避
けるために、対向電極間の距離が一定となる構造である
ことが好ましく、例えば、平行平板型、円筒対向平板
型、球対向平板型、双曲対向平板型、同軸円筒型構造等
が挙げられる。電極間の距離は、固体誘電体の厚さ、印
加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して
適宜決定されるが、１〜５０ｍｍであることが好まし
い。１ｍｍ未満では、電極間の間隔を置いて設置するの
に充分でないことがある。５０ｍｍを超えると、均一な
放電プラズマを発生させにくい。
金属単体、ステンレス、真鍮等の合金、金属間化合物等
からなるものが挙げられる。電極の形状としては、特に
限定されないが、電界集中によるアーク放電の発生を避
けるために、対向電極間の距離が一定となる構造である
ことが好ましく、例えば、平行平板型、円筒対向平板
型、球対向平板型、双曲対向平板型、同軸円筒型構造等
が挙げられる。電極間の距離は、固体誘電体の厚さ、印
加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して
適宜決定されるが、１〜５０ｍｍであることが好まし
い。１ｍｍ未満では、電極間の間隔を置いて設置するの
に充分でないことがある。５０ｍｍを超えると、均一な
放電プラズマを発生させにくい。
【００２０】上記固体誘電体は、電極の対向面の一方又
は双方に設置される。この際、固体誘電体と設置される
側の電極が密着し、かつ、接する電極の対向面を完全に
覆うようにすることが好ましい。固体誘電体によって覆
われずに電極同士が直接対向する部位があると、そこか
らアーク放電が生じやすい。固体誘電体の形状は、シー
ト状でもフィルム状でもよく、厚みが０．０１〜４ｍｍ
であることが好ましい。厚すぎると放電プラズマを発生
するのに高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印
加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することが
ある。また、固体誘電体の形状として、容器型のものも
用いることができる。
は双方に設置される。この際、固体誘電体と設置される
側の電極が密着し、かつ、接する電極の対向面を完全に
覆うようにすることが好ましい。固体誘電体によって覆
われずに電極同士が直接対向する部位があると、そこか
らアーク放電が生じやすい。固体誘電体の形状は、シー
ト状でもフィルム状でもよく、厚みが０．０１〜４ｍｍ
であることが好ましい。厚すぎると放電プラズマを発生
するのに高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印
加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することが
ある。また、固体誘電体の形状として、容器型のものも
用いることができる。
【００２１】固体誘電体の材質としては、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レート
等のプラスチック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニ
ウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化
物、チタン酸バリウム等の複酸化物、及びこれらの複層
化したもの等が挙げられる。
テトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート
等のプラスチック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニ
ウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化
物、チタン酸バリウム等の複酸化物、及びこれらの複層
化したもの等が挙げられる。
【００２２】上記電極間には、電界が印加され、プラズ
マを発生させるが、パルス電界を印加することが好まし
く、特に、電界の立ち上がり及び／又は立ち下がり時間
が、１０μｓ以下である電界が好ましい。１０μｓを超
えると放電状態がアークに移行しやすく不安定なものと
なり、パルス電界による高密度プラズマ状態を保持しに
くくなる。また、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が
短いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効率よく行わ
れるが、４０ｎｓ未満の立ち上がり時間のパルス電界を
実現することは、実際には困難である。より好ましくは
５０ｎｓ〜５μｓである。なお、ここでいう立ち上がり
時間とは、電圧（絶対値）が連続して増加する時間、立
ち下がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して減少する
時間を指すものとする。
マを発生させるが、パルス電界を印加することが好まし
く、特に、電界の立ち上がり及び／又は立ち下がり時間
が、１０μｓ以下である電界が好ましい。１０μｓを超
えると放電状態がアークに移行しやすく不安定なものと
なり、パルス電界による高密度プラズマ状態を保持しに
くくなる。また、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が
短いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効率よく行わ
れるが、４０ｎｓ未満の立ち上がり時間のパルス電界を
実現することは、実際には困難である。より好ましくは
５０ｎｓ〜５μｓである。なお、ここでいう立ち上がり
時間とは、電圧（絶対値）が連続して増加する時間、立
ち下がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して減少する
時間を指すものとする。
【００２３】上記パルス電界の電界強度は、１０〜１０
００ｋＶ／ｃｍとなるようにするのが好ましい。電界強
度が１０ｋＶ／ｃｍ未満であると処理に時間がかかりす
ぎ、１０００ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生し
やすくなる。
００ｋＶ／ｃｍとなるようにするのが好ましい。電界強
度が１０ｋＶ／ｃｍ未満であると処理に時間がかかりす
ぎ、１０００ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生し
やすくなる。
【００２４】上記パルス電界の周波数は、０．５〜１０
０ｋＨｚであることが好ましい。０．５ｋＨｚ未満であ
るとプラズマ密度が低いため処理に時間がかかりすぎ、
１００ｋＨｚを超えるとアーク放電が発生しやすくな
る。より好ましくは、１〜１００ｋＨｚであり、このよ
うな高周波数のパルス電界を印加することにより、処理
速度を大きく向上させることができる。
０ｋＨｚであることが好ましい。０．５ｋＨｚ未満であ
るとプラズマ密度が低いため処理に時間がかかりすぎ、
１００ｋＨｚを超えるとアーク放電が発生しやすくな
る。より好ましくは、１〜１００ｋＨｚであり、このよ
うな高周波数のパルス電界を印加することにより、処理
速度を大きく向上させることができる。
【００２５】また、上記パルス電界におけるひとつのパ
ルス継続時間は、１〜１０００μｓであることが好まし
い。１μｓ未満であると放電が不安定なものとなり、１
０００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。
より好ましくは、３〜２００μｓである。ここで、ひと
つのパルス継続時間とは、ＯＮ、ＯＦＦの繰り返しから
なるパルス電界における、ひとつのパルスの連続するＯ
Ｎ時間を言う。
ルス継続時間は、１〜１０００μｓであることが好まし
い。１μｓ未満であると放電が不安定なものとなり、１
０００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。
より好ましくは、３〜２００μｓである。ここで、ひと
つのパルス継続時間とは、ＯＮ、ＯＦＦの繰り返しから
なるパルス電界における、ひとつのパルスの連続するＯ
Ｎ時間を言う。
【００２６】本発明で処理できる基材としては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネ
ート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオ
ロエチレン、アクリル樹脂等のプラスチック、ガラス、
セラミック、金属等が挙げられる。基材の形状として
は、板状、フィルム状等のものが挙げられるが、特にこ
れらに限定されない。本発明の表面処理方法によれば、
様々な形状を有する基材の処理に容易に対応することが
できる。
チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネ
ート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオ
ロエチレン、アクリル樹脂等のプラスチック、ガラス、
セラミック、金属等が挙げられる。基材の形状として
は、板状、フィルム状等のものが挙げられるが、特にこ
れらに限定されない。本発明の表面処理方法によれば、
様々な形状を有する基材の処理に容易に対応することが
できる。
【００２７】上記処理においては、放電プラズマ発生空
間に存在する気体（以下、処理用ガスという。）の選択
により任意の処理が可能である。
間に存在する気体（以下、処理用ガスという。）の選択
により任意の処理が可能である。
【００２８】上記処理用ガスとして、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、
ＣＣｌＦ3、ＳＦ6等のフッ素含有化合物ガスを用いるこ
とによって、撥水性表面を得ることができる。
ＣＣｌＦ3、ＳＦ6等のフッ素含有化合物ガスを用いるこ
とによって、撥水性表面を得ることができる。
【００２９】また、処理用ガスとして、Ｏ2、Ｏ3、水、
空気等の酸素元素含有化合物、Ｎ2、ＮＨ3等の窒素元素
含有化合物、ＳＯ2、ＳＯ3等の硫黄元素含有化合物を用
いて、基材表面にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の
親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親
水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタ
クリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親
水性重合膜を堆積することもできる。
空気等の酸素元素含有化合物、Ｎ2、ＮＨ3等の窒素元素
含有化合物、ＳＯ2、ＳＯ3等の硫黄元素含有化合物を用
いて、基材表面にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の
親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親
水性表面を得ることができる。また、アクリル酸、メタ
クリル酸等の親水基を有する重合性モノマーを用いて親
水性重合膜を堆積することもできる。
【００３０】さらに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ等の金属の金属
−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラー
ト等の処理用ガスを用いて、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ
2等の金属酸化物薄膜を形成させ、基材表面に電気的、
光学的機能を与えることができ、ハロゲン系ガスを用い
てエッチング処理、ダイシング処理を行ったり、酸素系
ガスを用いてレジスト処理や有機物汚染の除去を行った
り、アルゴン、窒素等の不活性ガスによるプラズマで表
面クリーニングや表面改質を行うこともできる。
−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラー
ト等の処理用ガスを用いて、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ
2等の金属酸化物薄膜を形成させ、基材表面に電気的、
光学的機能を与えることができ、ハロゲン系ガスを用い
てエッチング処理、ダイシング処理を行ったり、酸素系
ガスを用いてレジスト処理や有機物汚染の除去を行った
り、アルゴン、窒素等の不活性ガスによるプラズマで表
面クリーニングや表面改質を行うこともできる。
【００３１】経済性及び安全性の観点から、上記処理用
ガス単独雰囲気よりも、以下に挙げるような希釈ガスに
よって希釈された雰囲気中で処理を行うことが好まし
い。希釈ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、
キセノン等の希ガス、窒素気体等が挙げられる。これら
は単独でも２種以上を混合して用いてもよい。また、希
釈ガスを用いる場合、処理用ガスの割合は１〜１０体積
％であることが好ましい。
ガス単独雰囲気よりも、以下に挙げるような希釈ガスに
よって希釈された雰囲気中で処理を行うことが好まし
い。希釈ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、
キセノン等の希ガス、窒素気体等が挙げられる。これら
は単独でも２種以上を混合して用いてもよい。また、希
釈ガスを用いる場合、処理用ガスの割合は１〜１０体積
％であることが好ましい。
【００３２】なお、上述したように、雰囲気ガスとして
は電子を多く有する化合物の方がプラズマ密度を高め高
速処理を行う上で有利である。よって入手の容易さと経
済性、処理速度を考慮した上で最も望ましい選択は、ア
ルゴン及び／又は窒素を希釈ガスとして含有する雰囲気
である。
は電子を多く有する化合物の方がプラズマ密度を高め高
速処理を行う上で有利である。よって入手の容易さと経
済性、処理速度を考慮した上で最も望ましい選択は、ア
ルゴン及び／又は窒素を希釈ガスとして含有する雰囲気
である。
【００３３】プラズマを被処理基材に接触させる手段と
しては、例えば、（１）対向する電極間で発生するプラ
ズマの放電空間内に被処理基材を配置して、被処理基材
にプラズマを接触させる方法、及び（２）対向する電極
間で発生させたプラズマを放電空間の外に配置された被
処理基材に向かって導くようにして接触させる方法（リ
モート型）がある。
しては、例えば、（１）対向する電極間で発生するプラ
ズマの放電空間内に被処理基材を配置して、被処理基材
にプラズマを接触させる方法、及び（２）対向する電極
間で発生させたプラズマを放電空間の外に配置された被
処理基材に向かって導くようにして接触させる方法（リ
モート型）がある。
【００３４】上記（１）の具体的方法としては、固体誘
電体で被覆した平行平板型電極間に被処理基材を配置
し、プラズマと接触させる方法であって、多数の穴を有
する上部電極を用い、シャワー状プラズマで処理する方
法、被処理基材を走行させる方法、一方の電極に吹き出
し口ノズルを有する容器状固体誘電体を設け、該ノズル
からプラズマを他の電極上に配置した被処理基材に吹き
付ける方法等が挙げられる。
電体で被覆した平行平板型電極間に被処理基材を配置
し、プラズマと接触させる方法であって、多数の穴を有
する上部電極を用い、シャワー状プラズマで処理する方
法、被処理基材を走行させる方法、一方の電極に吹き出
し口ノズルを有する容器状固体誘電体を設け、該ノズル
からプラズマを他の電極上に配置した被処理基材に吹き
付ける方法等が挙げられる。
【００３５】また、上記（２）の具体的方法としては、
固体誘電体が延長されてプラズマ誘導ノズルを形成して
おり、放電空間の外に配置された被処理基材に向けて吹
き付ける方法等が挙げられ、平行平板型電極と長尺型ノ
ズル、同軸円筒型電極と円筒型ノズルの組み合わせを用
いることができる。なお、ノズル先端の材質は、必ずし
も上記の固体誘電体である必要がなく、上記電極と絶縁
がとれていれば金属等でもかまわない。
固体誘電体が延長されてプラズマ誘導ノズルを形成して
おり、放電空間の外に配置された被処理基材に向けて吹
き付ける方法等が挙げられ、平行平板型電極と長尺型ノ
ズル、同軸円筒型電極と円筒型ノズルの組み合わせを用
いることができる。なお、ノズル先端の材質は、必ずし
も上記の固体誘電体である必要がなく、上記電極と絶縁
がとれていれば金属等でもかまわない。
【００３６】
【発明の効果】本発明の常圧プラズマ処理装置は、常圧
プラズマ処理装置をプラズマ処理部、プラズマ処理室、
筐体の３室からなる装置にし、各室に独立した排気装置
を設け、各室間の圧力の差圧を特定にするように排気装
置を制御しているので、排気ガスの制御が完全にでき、
使用処理ガスの周囲への拡散防止や外部空気の混入防止
を容易にできる。また、本発明の装置は、低温下の大気
圧下での実施が可能であるので、容易にインライン化で
き、本発明の装置を用いる方法により処理工程全体の速
度低下を防ぐことができる。
プラズマ処理装置をプラズマ処理部、プラズマ処理室、
筐体の３室からなる装置にし、各室に独立した排気装置
を設け、各室間の圧力の差圧を特定にするように排気装
置を制御しているので、排気ガスの制御が完全にでき、
使用処理ガスの周囲への拡散防止や外部空気の混入防止
を容易にできる。また、本発明の装置は、低温下の大気
圧下での実施が可能であるので、容易にインライン化で
き、本発明の装置を用いる方法により処理工程全体の速
度低下を防ぐことができる。
【図１】本発明の常圧プラズマ処理装置の構成を説明す
る図である。
る図である。
１ 流量計 ２ ガス供給ノズル ３ 上部電極 ４ 下部電極 ５ 電源 ７ プラズマ ８ 被処理基材 １０ プラズマ処理部 １１、２１、３１ ガス排出口 ２０ プラズマ処理室 ３０ 筺体 ４１、４２、４３ ガス濃度検知器 Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3 パイプ Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3 排気装置
Claims (3)
- 【請求項１】 大気圧の近傍下で、少なくとも一方が固
体誘電体で被覆された一対の電極間に電界を印加して発
生する処理ガスのプラズマで被処理基材を処理するプラ
ズマ処理部と、該プラズマ処理部を設置したプラズマ処
理室と、該処理室を収納する筐体とからなる常圧プラズ
マ処理装置であって、プラズマ処理部、プラズマ処理室
及び筐体は、それぞれ独立に圧力制御装置を備え、各室
の圧力及び各室間の圧力差を制御するように該圧力制御
装置が運転されてなることを特徴とする常圧プラズマ処
理装置。 - 【請求項２】 プラズマ処理部内の圧力と、プラズマ処
理室内の圧力と、筐体内の圧力とが、プラズマ処理部内
圧力＜プラズマ処理室内圧力＜筐体内圧力であることを
特徴とする請求項１に記載の常圧プラズマ処理装置。 - 【請求項３】 プラズマ処理部内とプラズマ処理室内の
差圧、プラズマ処理室内と筐体内の差圧及び筐体内と大
気の差圧が、それぞれ５Ｐａ以上であることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の常圧プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001177247A JP4772215B2 (ja) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | 常圧プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001177247A JP4772215B2 (ja) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | 常圧プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002363758A true JP2002363758A (ja) | 2002-12-18 |
| JP4772215B2 JP4772215B2 (ja) | 2011-09-14 |
Family
ID=19018116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001177247A Expired - Lifetime JP4772215B2 (ja) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | 常圧プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4772215B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100355019C (zh) * | 2004-10-21 | 2007-12-12 | 东京毅力科创株式会社 | 基板处理装置和基板处理装置的压力控制方法 |
| CN100405879C (zh) * | 2006-06-07 | 2008-07-23 | 清华大学 | 基于双气体源的大气压放电冷等离子体发生器 |
| WO2012144580A1 (ja) * | 2011-04-20 | 2012-10-26 | Ntn株式会社 | 非晶質炭素膜およびその成膜方法 |
| WO2013091443A1 (zh) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | 北京思清源生物科技有限公司 | 一种等离子体微生物诱变育种设备 |
| JP2015198073A (ja) * | 2014-04-03 | 2015-11-09 | トヨタ自動車株式会社 | 大気圧プラズマ処理装置およびその処理方法 |
| JPWO2014119735A1 (ja) * | 2013-01-31 | 2017-01-26 | 株式会社ニコン | 処理装置、噴射処理方法および電極材料の製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0364477A (ja) * | 1989-08-02 | 1991-03-19 | Nec Corp | 常圧処理装置 |
| JPH11186363A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体製造装置 |
| JP2000303175A (ja) * | 1999-04-19 | 2000-10-31 | Konica Corp | 透明導電膜の製造方法および透明導電膜 |
| JP2000309870A (ja) * | 1999-04-26 | 2000-11-07 | Sekisui Chem Co Ltd | 放電プラズマ処理装置 |
-
2001
- 2001-06-12 JP JP2001177247A patent/JP4772215B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| WO2012144580A1 (ja) * | 2011-04-20 | 2012-10-26 | Ntn株式会社 | 非晶質炭素膜およびその成膜方法 |
| JP2012233257A (ja) * | 2011-04-20 | 2012-11-29 | Ntn Corp | 非晶質炭素膜およびその成膜方法 |
| US9217195B2 (en) | 2011-04-20 | 2015-12-22 | Ntn Corporation | Amorphous carbon film and method for forming same |
| WO2013091443A1 (zh) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | 北京思清源生物科技有限公司 | 一种等离子体微生物诱变育种设备 |
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| JP2015198073A (ja) * | 2014-04-03 | 2015-11-09 | トヨタ自動車株式会社 | 大気圧プラズマ処理装置およびその処理方法 |
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| JP4772215B2 (ja) | 2011-09-14 |
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