JP2007109729A - 大気圧プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理ガスを用いたプラズマを生成するプラズマ生成空間と、被処理物の搬入口と前記空間とを連通し被処理物を前記空間へ搬入するための搬入路と、被処理物の搬出口と前記空間とを連通し被処理物を搬出するための搬出路と、搬出路に搬出方向に間隔を有して設けられる複数のシャッタとを備え、被処理物が搬出方向に所定長さを有し、複数のシャッタは被処理物が搬出路を通過中に選択的に開閉され、前記空間と搬出口との間が常に気密的に閉鎖される。
【選択図】図1
Description
このようなプラズマ処理装置の従来例としては、以下に説明するようなものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
同図において、101はチャンバー、102は電極、103は電極、104は絶縁体、105は被処理物、106は搬送手段、107は被覆膜、108は入口、109は出口、110は入口扉、111は出口扉、115はローラ、116は駆動装置、117は仕切り板、121はガス供給口、122はガス排出口、123は流路、125は駆動源、126は駆動軸、127は駆動ベルト、Lは隣り合う電極102,103間の間隔(ギャップ)、矢印イはプラズマ生成用ガスの供給、矢印ロは余剰のプラズマ生成用ガスの排出である。
また、被処理物をチャンバー内に導入するための入口と、チャンバー内の被処理物を導出するための出口をそれぞれチャンバーに設け、入口に入口を開閉する入口扉を設けると共に出口に出口を開閉する出口扉を設けている。
また、チャンバー内への被処理物の導入及びチャンバー内からの被処理物の導出を行うための出入口をチャンバーに設け、出入口に出入口を開閉する出入口扉を設けている。
また、チャンバーの入口と出口の外側に、チャンバー内のプラズマ生成用ガスの流出及び外気のチャンバー内への流入を緩和するための緩和室を設けている。
また、被処理物を搬送する搬送手段をローラで形成すると共にローラを回転駆動させる駆動装置をチャンバーの外部に設けている。
また、電極とチャンバーの内面との間に仕切り板を設けている。
また、入口扉を開いて入口からチャンバー内に被処理物を導入し、入口扉を閉じた後に被処理物にプラズマ処理を施し、次に、出口扉を開いて出口から被処理物を導出することもできる。
また、出入口扉を開いて出入口からチャンバー内に被処理物を導入し、出入口扉を閉じた後に被処理物にプラズマ処理を施し、次に、出入口扉を開いて出入口から被処理物を導出することもできる。
・被処理物を搬送する搬送手段はチャンバー内にある。
・被処理物を搬送する搬送手段は電極よりもガス流の下流側に配置される。
・被処理物を搬送する搬送手段は対をなす電極間の対向空間と対向しない位置に配置される。
・チャンバーには被処理物の導入、導出を行うための入口と出口が別々にあって、それぞれに扉がつく。
・或いはチャンバーには入口と出口を兼用する出入口があって、扉がつく。
・或いはチャンバーには入口と出口が別々にあって、スリット状としてある(扉はついていない)。
・上記入口と出口(或いは出入口、或いはスリット状の入口と出口)の外側にはプラズマ生成用ガスの流出及び外気の流入を緩和するための緩和室がある。
・被処理物を搬送する搬送手段はローラである。
・ローラはチャンバー外部にある駆動装置によって駆動される。
・電極とチャンバーの内面との間には仕切り板がある。
・プラズマ処理は入口扉と出口扉の両方(或いは出入口扉)を閉じた状態で行われる。
・プラズマ処理の前後には入口扉或いは出口扉或いは出入口扉の開閉動作がある。
・入口と出口がスリット状である場合には扉がつかない。
・チャンバー内に設けた仕切り板によってプラズマ生成用ガスは電極間の放電空間(1mm〜10mm)を必ず通過する。
・放電空間の距離を1mm未満にするとグロー放電が起こり難くなり効率良くプラズマを生成させることが困難になる可能性がある。
・扉を用いる処理形態ではプラズマ処理中のガス流は安定するが処理の前後に扉の開閉動作が必要となるため一連の処理としてはタクトタイムが長い。
・扉を用いない処理形態(緩和室)ではタクトタイムは短縮されるが、プラズマ処理中にチャンバー内に外気が進入することでプラズマが不安定になり処理に影響を及ぼす可能性がある。
つまり、上記の従来技術ではプラズマに影響を与えないでタクトタイムを短縮することは不可能或いは困難であった。
前記間隔は被処理物の搬出方向の長さと、搬出路を通って連続的に搬出口へ搬送される被処理物の間隔とによって決定されてもよい。
複数のシャッタは搬出中の被処理物の位置に対応して開閉してもよい。
搬出路は被処理物の搬出方向について一定の断面形状を有することが好ましい。
搬入口からプラズマ発生空間を通って搬出口まで被処理物を連続的に搬送する搬送手段をさらに備え、搬送手段は搬入口から搬出口まで延びる仕切り板と、複数の搬送ローラからなり、仕切り板に設けられたスリット状の開口部からローラの頂上部分が突出することが好ましい。
ガス供給手段のガス供給量より大きい排出量を有するガス排気手段を搬入口の外側にさらに備え、プラズマ発生空間からのガスを搬入路を介して排出するようにしてもよい。
ガス供給手段は、プラズマ処理中とそれ以外の時とでガスの供給量を変化させてもよい。
プラズマをプラズマ発生空間に発生させる電極をさらに備え、電極に与える電力が1〜100W/cm2の範囲に設定されてもよい。
以下、図に従い本発明の実施例1について説明する。
図1は大気圧プラズマ処理装置の一例であり、装置全体を川幅方向に垂直な面で切った時の側面断面図である。ガスボンベ9、或いはガスタンク等の貯蔵手段からガス管25を通じて供給された各種ガスは、マスフローおよびミキサー10で混合され処理ガスとなり、ガス管26を介してガス供給ノズル4に与えられる。ガス供給ノズル4に供給された処理ガスはガス溜4aで紙面奥行き方向に広がり、ガス溜4aより十分小さい断面積を持つスリット状、或いはシャワー状のガス噴出口4bからガス流路19中に噴き出す。このようなガス供給ノズル4を用いることによって被処理物が大型となった場合でも流路内に処理ガスを均一に噴出することが可能となる。
図6は電圧がサイン波形パルスの場合の電圧波形32を示している。図7は電力が方形パルスの場合の電圧波形33を示している。上記では電圧波形が単一形態の場合を示しているがこれは一例であって、サイン波形パルスと方形パルスの混合波形或いは重畳波形であってもよい。
上記で示した電極、電圧波形、印加形態、処理ガス供給形態は本発明の適用範囲を限定するものではなく、数量、その配置などの何れもがこれ以外であってもよい。
シャッタ配置間隔L1は被処理物の長さL2より大きく(図2(b)参照)、被処理物同士の間隔L3より小さく(図2(c)参照)なるようにする。つまりL1>L2(条件1)、L1<L3(条件2)に設定される。
図3は大気圧プラズマ処理装置の別例である。基本的な構造は図1と同じであるが、図1の装置との違いはシャッタがN個(3つ以上)ある点である。
図4は図3のシャッタ群2部分を拡大したものである。図4において、L1はシャッタ配置間隔、L2は被処理物の長さ、L3は被処理物同士の間隔である。図4を用いてシャッタ2の配置方法について説明する。
被処理物同士の間隔L3が小さくなるに伴い、シャッタ配置間隔L1が小さくなる。このような場合には条件3に従って、シャッタ数Nを決定する。
2 シャッタ群
2a〜2e シャッタ
3 搬送機構収納部
4 ガス供給ノズル
4a ガス溜
4b ガス噴出口
5 ガス排気ユニット
6 電極ユニット
7 高周波電源
8 パルス電源
9 ガスボンベ
10 マスフローおよびミキサー
11a ローラ
11b ローラ軸
12 仕切り板
12a スリット部
13 プラズマ生成空間
14 電極(電圧印加側)
14a 冷媒流路(電圧印加側)
15 電極(グランド側)
15a 冷媒流路(グランド側)
16 誘電体
17 電極カバー
18 被処理物
19 ガス流路
19a ガス流路上流部
19b ガス流路下流部
20 開放端
21 ガス排気口
22 排気管
Claims (10)
- 処理ガスを用いてプラズマを生成するプラズマ生成空間と、被処理物の搬入口と前記空間とを連通し被処理物を前記空間へ搬入するための搬入路と、被処理物の搬出口と前記空間とを連通し被処理物を搬出するための搬出路と、搬出路に搬出方向に間隔を有して設けられる複数のシャッタとを備え、被処理物が搬出方向に所定長さを有し、複数のシャッタは被処理物が搬出路を通過中に選択的に開閉され、前記空間と搬出口との間が常に気密的に閉鎖される大気圧プラズマ処理装置。
- 複数のシャッタが、3つ以上のシャッタである請求項1記載の大気圧プラズマ処理装置。
- 前記間隔は被処理物の搬出方向の長さと、搬出路を通って連続的に搬出口へ搬送される被処理物の間隔とによって決定される請求項1又は2記載の大気圧プラズマ処理装置。
- 複数のシャッタは搬出中の被処理物の位置に対応して開閉する請求項1〜3のいずれか1つに記載の大気圧プラズマ処理装置。
- 搬出路は被処理物の搬出方向について一定の断面形状を有する請求項1〜4のいずれか1つに記載の大気圧プラズマ処理装置。
- 搬入口からプラズマ発生空間を通って搬出口まで被処理物を連続的に搬送する搬送手段をさらに備え、搬送手段は搬入口から搬出口まで延びる仕切り板と、複数の搬送ローラからなり、仕切り板に設けられたスリット状の開口部からローラの頂上部分が突出している請求項1〜5のいずれか1つに記載の大気圧プラズマ処理装置。
- プラズマ発生空間へノズルを介してガスを供給するガス供給手段をさらに備え、ノズルはスリット状あるいはシャワー状の開口部からガスを噴出するノズルである請求項1〜6のいずれか1つに記載の大気圧プラズマ処理装置。
- ガス供給手段のガス供給量より大きい排出量を有するガス排気手段を搬入口の外側にさらに備え、ガス排気手段はプラズマ発生空間からのガスを搬入路を介して排出する請求項7記載の大気圧プラズマ処理装置。
- ガス供給手段は、プラズマ生成中とそれ以外の時とでガスの供給量を変化させる請求項7又は8記載の大気圧プラズマ処理装置。
- プラズマ発生空間はプラズマを発生させる電極を備え、電極に与える電力が1〜100W/cm2の範囲に設定される請求項1〜9のいずれか1つに記載の大気圧プラズマ処理装置。
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