JP2017524069A - プラズマディフューザー - Google Patents

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Abstract

本発明は、プラズマコーティングプロセスによる基材の変色を少なくとも部分的に防止する方法であって、コーティングを形成するために上記基材の上に上記プラズマを堆積させる前に及び／又は堆積させる間にプラズマを拡散させることによって防止する方法に関する。本発明はまた、コーティングされる基材の近くのプラズマ密度を均質化するプラズマディフューザーを備えるプラズマコーティング装置に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、色が変化しやすい基材の上に、好ましくはプラズマ重合によりかつ好ましくは低圧でプラズマコーティングを堆積させる改良された方法に関する。
プラズマコーティング、特に低圧プラズマコーティングは、今日、基材に対して、親水性、疎水性、疎油性、耐擦傷性及び／又は遮蔽コーティング等の機能性を追加するために広く使用される。幾つかの基材、特に、黒色、灰色、紺青色、深緑色、深紫色の基材等、色の濃い基材において、なおまた高光沢面又は低表面粗さ（例えば、柔らかい感触の面又は研磨面）を有する基材においても、これらの基材が処理後に色がより濃くなる傾向があるということが望ましくない現象である。虹状の変色が見える場合もある。
基材が、それ自体最終顧客によって使用される材料又は物体である状況では、この色の変化が、それが色の濃化であっても虹効果の外観であっても、最終使用者に見えるようになることは望ましくない。
この問題を解決するために、本出願人は、変色作用が非常に低減したか又は全くないナノコーティングを堆積させることができると同時に、基材の性能が悪影響を受けることがない、いわゆる「プラズマディフューザー」を発明した。
この発明により、製造ラインの最後において及び製造中に製品を処理することができる。
本出願人は、変色作用は、基材に疎水特性及び／又は疎油特性を与えるために使用されるフッ素含有コーティング等、ハロゲン含有コーティングに対して最も強いことに気付いた。
その作用は、黒色、紺青色、深緑色及び鼠色の表面において最も顕著である。その作用は、同様に高光沢、高反射面において、及び、（ハンドヘルド）電子デバイスの筐体等の平坦なプラスチック部品、又はテキスタイル製のシート若しくは衣服のように、肉眼レベルで幾分か平滑な面を有する表面においても顕著である。
本出願人は、変色が、基材が静止してコーティングされるバッチプロセスに対してより顕著であることに気付いた。静止プロセスでは、シート状のテキスタイル及び衣服は、例えば垂直位置で固定され、又はプラスチック部品及び電子部品は、トレイ方式のシステムにおいて水平位置でコーティングされる可能性がある。
プラズマ処理の開発の初期段階では、使用されたシステムは、容量が限られ、例えば10リットル未満、更には5リットル未満又は1リットル未満であった。こうした小型システムは、システムのサイズが限られているとともにプロセスパラメーターが十分に制御可能であるため、優れたプラズマの均一性及び密度分布で、主に半導体業界で使用されるように設計されていた。システムの設計は、高精度でより小型及び／又は限られた量の製品を処理するために最適化され、多くの場合複雑であった。処理される製品が小型でありかつシステムもそうであるため、この種の機器では変色は問題ではなかった。
Yasuda, H.及びHsu, T.は、およそ1.26 cm3又は0.00126 lのチャンバー容量を表す、4 mm径及び10 cm長の円筒状ガラスチャンバーの使用について記載している（非特許文献1及び非特許文献2）。
Panchalingam V.他は、およそ2.4リットルのチャンバー容量を表す、10 cm径及び30.5 cm長の円筒状ガラスチャンバーの使用について記載している（非特許文献3）。
Hynes, A. M他は、5 cm径及び容積が490 cm3（0.49リットル）の円筒状ガラス反応器の使用について記載している（非特許文献4及び非特許文献5）。
特許文献1（Energy Conversion Devices Inc.）は、例えば、例えば半導体で不動態化の目的で、水素等を含まない硬質合金コーティングを堆積させるために使用される、管状チャンバー又は容器を有する小型プラズマ機器について記載している。
特許文献2（Fairchild Semiconductor Corporation）は、例えば半導体用途で使用される、シリコン基材を誘導的にコーティングするチャンバーとして、石英チューブからなるプラズマ機器について記載している。
特許文献3（Philips Electronic Associated）は、基材、例えば半導体本体をコーティング又はエッチングするためにプラズマチャンバーを使用することについて記載している。この記載では、電極は、およそ15 cm×15 cmであり、実施例で処理されるサンプルは、100 mm径であると述べられており、それは小型の物体を処理する小型システムを示している。
低下した圧力で使用されるチャンバーの他の例は、原子層堆積プロセス（ALD）用のチャンバーである。これらのプロセスは非常に複雑であり、幾つかの従来技術の文献は、良好なプロセスを保証するために、これらのALD真空チャンバーの設計に関する。通常、これらのシステムは、容量が限られており、それは、システムが大型になるほど、処理パラメーターが制御可能でなくなり、したがって、処理の性能が低くなるためである。
例えば、特許文献4（Beneq Oy）は、ALDプロセスで小型物体を処理するALD反応器について記載しており、そこでは、ガスが、ガス分布を最適化するように全ての壁を通って反応チャンバーに入ることができるように、設計が選択されている。第3頁は、直径が200 mmである1つ又は複数のシリコンサンプルを処理するための、内径が230 mmであるチャンバーを示している。
特許文献5（Oy Lohja AB）は、プロセス及び結果としてのコーティングを最適化するためにALD反応器に対する複数の複雑な設計について記載している。プロセスは、ALDプロセスの単一反応ステップを分離するために、気相拡散障壁を使用する。この場合もまた、システムは、寸法が限られている限られた数のサンプルを処理するために開発されている。
特許文献6（Cambridge NanoTech Inc.）は、上下に重ねて垂直に配置された1つ又は複数の相対的に小型の矩形反応チャンバーを有する装置について記載しており、1つの反応チャンバーにおいて一度に1つの基材が配置される。通常のチャンバーは、容量が20リットルであり、LCDで使用するために基材の上にALD（原子層堆積）又はALE（原子層エピタキシー）によって薄膜を堆積させるために使用される。チャンバー設計は、実質的に均一な流れ方向及び速度を得るために最適化される。この設計は複雑であり、コーティングされる基材の寸法とともにスループットが限られる。
特許文献7（Tonen Chemical Corporation）は、多孔質体にプラズマガスを吹き付けることによるか、又は多孔質体を通してプラズマを吸引することによるか、又は両方の組合せにより、多孔質体をプラズマ処理する方法及び装置について記載している。しかしながら、これは、要求通りに均一に広がるコーティングを保証しない。特に、非多孔質体にこの技法を適用するとき、これは、非対称コーティングをもたらすが、多孔質体に適用される場合も、プラズマガスの送達は、プラズマガスが供給される側から多孔質体の反対側まで依然として差がある。さらに、基材は、多孔質体によって一方の側において支持される。プラズマガスの幾分かの通過を可能にしながら、それにも関わらず、多孔質体と基材との間が接触するため、プラズマガスの基材の支持側へのアクセスが或る程度制限され、この支持側において不均一なコーティングがもたらされる。
特許文献8（NASA）は、低温プラズマ重合プロセスによって堆積した、耐摩耗性コーティングで光学プラスチック基材をコーティングする方法について記載している。この場合もまた、基材の表面にわたる均一な広がりを確実にする言及はない。168時間、華氏170度（76.67 ℃）の温度で保管された場合、いかなる変色も見られないと主張されている。しかしながら、この方法は、光学プラスチック基材、特に、カメラ、プロジェクター、望遠鏡及び他の光学機器用のレンズのためのコーティングに焦点を当てるものであり、より色が濃い基材を対象とするものではなく、このため、特許文献8の基材には透明なコーティングが必要である。本発明が解決しようと意図する問題は、主により色の濃い基材に対して提起されており、したがって、変色の証拠がなかったというNASAの特許の主張は、この文脈の観点で解釈されるべきである。さらに、特許文献8は、好ましい厚さが20 nmである薄いコーティングに関する。本出願人は、施されるコーティングが厚いほど、変色が顕著になり、それにより、これは本出願人のコーティング厚さの所望の範囲における非常に現実的な問題となることに気付いた。
本発明は、単一処理実行において複数のサンプルを処理するようにより大きい容量を有する、例えばプラズマ処理用の反応チャンバーに関する。これにより、優れた処理性能と組み合わされた高いスループットを得ることが可能になる。本発明は、視覚的効果に関するプロセスの改善に寄与すると同時に、処理、例えばプラズマコーティングの他の特性が維持される。
今日、技術を採用する際の重要なパラメーターのうちの1つは、スループット、すなわち、1日、1週間、1か月間又は1年間に処理することができる部品の数である。様々な市場において顧客の増大するスループット要求に答えるために、より大型のシステムが構築されてきた。有用な領域が1リットル未満の小型R&Dシステムは、長年にわたって、広範囲の研究により、数百リットルから数千リットルのシステムに拡大されてきた。例えば、本出願人は、容量が500リットルであるバッチシステムを開発し、そこでは、例えば、単一のバッチにおいて、最大300個のスマートフォン、又は更には、テキスタイルのロールをコーティングするために使用されるロールツーロールシステムに対して最大10000リットル処理することができる。
米国特許第4,737,379号 米国特許第4,686,113号 英国特許出願第2,220,006号 米国特許出願公開第2009/255470号 米国特許第4,389,973号 米国特許出願公開第2010/166955号 欧州特許出願第1,933,608号 米国特許第4,096,315号
「Some Aspects of Plasma Polymerization Investigated by Pulsed R. F.Discharge」Journal of Polymer Science: Polymer ChemistryEdition, vol. 15, 81-97 (1977) 「Some Aspects of Plasma Polymerization of Fluorine-Containing OrganicCompounds」Journal of Polymer Science: Polymer ChemistryEdition, vol. 15, 2411-2425 (1977) 「Pulsed Plasma discharge Polymer Coatings」ASAIOJournal, 1993, M305-M309 「Plasma Polymerization of trifluoromethyl-substitutedPerfluorocyclohexane Monomers」Macromolecules 1996, 29,18-21 「Pulsed Plasma Polymerization of Perfluorocyclohexane」Macromolecules 1996, 29, 4220-4225
これらの大量生産規模の機械に対する主な難題は、プラズマ密度又はプラズマ強度を有用な領域全体にわたって均一にかつ均質にいかに分散させることができるかである。こうした大型システムのプラズマ均一性及びプラズマ分布は、小型R&Dシステムにおけるより小さいことは既知である。均一性を最適化するために研究が行われたが、機器の多くの構成部品、すなわち、ポンプ開口部、ガス入口、トレイ／ハンガー、電極等がチャンバー内に実装されるという事実のために、プラズマ分布が100 %均一であることは非常に困難であるか又は更には不可能である。
したがって、色が濃く及び／又は高光沢及び／又は平滑面を有する基材における変色は、チャンバー内部のプラズマ均一性が一様でないために現れた。プラズマパラメーターの最適化によって、この変色問題の解決法は提供されなかった。
変色は、製品に付加価値を与えるためにプラズマプロセスを使用することができる用途及び市場を制限する。プラズマコーティングの使用は、特に完成品レベルでの使用に制限され、それは、これらの製品が、顧客に直接販売されるように意図されているためである。当然ながら、顧客が、変色、不均質な色又は虹状の照りがある商品を購入する可能性は低い。
プラズマコーティングの使用が変色問題のために制限される可能性がある完成品の例は、小売市場におけるハンドヘルド電子デバイス、例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレット、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ナビゲーションシステム、スピーカー、ヘッディングエアー、ヘッドセット等である。他の例は、スポーツ及びアウトドア用の衣類、靴及び装備、又は個人用防護具（ＰＰＥ）、すなわち、医療用途、クリーンルーム、消防士、警察官、郵便配達人等で使用される靴、衣類及び装備等、衣服及び衣類用のテキスタイルである。
本出願人は、意外なことに、変色をかなりの程度まで低減させる方法を見つけ、場合によっては、処理の後に変色は認識されない。変色の低減は、いわゆる「プラズマディフューザー」を用いることによって可能になり、そこでは、ディフューザー材料は、製品又は物体と少なくとも1つ又は複数の電極、例えばその又は各（the or each）無線周波数（RF）電極との間の領域に配置される。ディフューザー材料は、プラズマを拡散させ、それにより、分散がより均一かつ均質になり、意外なことに変色問題が低減する。
したがって、本発明は、プラズマコーティングプロセスによって基材の変色を少なくとも部分的に防止する方法であって、コーティングを形成するために当該基材の上にプラズマを堆積させる前に及び／又は堆積させる間に当該プラズマを拡散させることによって防止する方法に関する。
一実施形態では、上記基材は、前処理プラズマによって前処理され、当該前処理プラズマは、当該前処理プラズマの上記基材との反応の前に及び／又は反応の間に拡散し、それにより、好ましくは上記基材を洗浄し、活性化させ及び／又はエッチングする。
本発明は更に、好ましくは基材をプラズマコーティングする方法を適用する前に、前処理プラズマによって基材を前処理する方法であって、上記基材と上記前処理プラズマとの反応の前に及び／又は反応の間に上記前処理プラズマを拡散させ、それにより、好ましくは、上記基材を洗浄し、活性化させ及び／又はエッチングすることによって前処理する方法に関する。
本発明はまた、本発明による方法を行うために適している、好ましくは行うように構成されたプラズマコーティング装置に関する。したがって、本発明は、好ましくは低圧で及び好ましくはプラズマ重合コーティングで基材にプラズマコーティングを施すプラズマコーティング装置に関し、この装置は、接地（M）電極と、無線周波数（RF）電極と、上記基材の近くのプラズマ密度を均質化するプラズマディフューザーとを備えるプラズマチャンバーを備え、好ましくは、当該プラズマディフューザーは、上記電極の間に配置される。
本発明は更に、本発明によるプラズマコーティング装置で使用され、本発明による方法を行う本発明による装置を使用するために適した、好ましくはそのように構成されたプラズマディフューザーと、本発明による方法及び／又は装置で処理された、好ましくはテキスタイルを含む製品とに関する。
一実施形態では、上記プラズマは、モノマーを含み、好ましくは、上記コーティングはポリマーコーティングである。
一実施形態では、上記プラズマは、低圧で、好ましくは大気圧未満の圧力で、より好ましくは1000 mTorr未満及び／又は好ましくは5 mTorrを超える圧力で提供される。
一実施形態では、上記プラズマは、プラズマ拡散材料により拡散し、好ましくは当該拡散材料を除去するステップ、配置するステップ、交換するステップ及び／又は再配置するステップを含む。
一実施形態では、撥油性、噴霧試験及び耐洗浄性に関するコーティング性能は悪影響を受けない。
一実施形態では、上記基材は、処理後の当該基材の変色を低減させるように当該基材の近くのプラズマ密度を均質化するために、接地（M）電極と、無線周波数（RF）電極と、好ましくは上記電極の間に配置された1つ又は複数のプラズマディフューザー材料を含むプラズマディフューザーとを備えるプラズマチャンバーであって、上記プラズマディフューザー材料が、好ましくは、平坦であるか、湾曲しているか、又は折り畳まれている可能性があるシートの形態である、プラズマチャンバーを備えるプラズマコーティング装置でコーティングされる。
一実施形態では、以下の特徴のうちの1つ又は組合せが存在する、すなわち、
プラズマディフューザー材料は、コーティングされる単数又は複数の基材と無線周波数電極との間に配置され、
プラズマディフューザー材料は、コーティングされる単数又は複数の基材と接地電極との間に配置され、
プラズマディフューザー材料は、コーティングされる単数又は複数の基材と接地電極との間、及びコーティングされる単数又は複数の基材と無線周波数電極との間に配置され、
プラズマディフューザー材料は、コロイド状プラズマディフューザーを形成するようにプラズマチャンバーの壁に面して、基材の少なくとも更に1つの面に配置され、及び／又は、
シート状のプラズマディフューザー材料は、コーティングされる単数又は複数の基材の周囲に円筒状に巻き付けられる。
一実施形態では、プラズマ拡散は、幾つかの領域においてディフューザー材料を除去するか又は追加し、それに従ってプラズマ拡散を低減させるか又は増大させること等により、選択的に行われる。
一実施形態では、上記プラズマディフューザーは、上記プラズマチャンバー内に配置されたプラズマディフューザー材料を含み、好ましくは、当該プラズマディフューザー材料はシートの形態である。
一実施形態では、プラズマディフューザー材料は、不織布、織布、編物、メンブレン、フィルム又は箔等の連続気泡ポリマー構造、及び／又はメッシュ構造等の連続気泡金属構造を含む。
一実施形態では、プラズマディフューザーは、フレームの使用なしに又はフレームの支持によりプラズマチャンバー内に配置される。
一実施形態では、プラズマディフューザーは、ジッパー、ボタン、Velcroストリップ又はテープ等の開放手段を備える。
さらに、本出願人は、プラズマディフューザーの使用が1つのプラズマチャンバーに、又は一組のプラズマプロセス若しくは低圧プラズマプロセスに限定されないことを発見した。プラズマディフューザーは、相対的に小型のシステムで使用することができるが、プラズマチャンバー内部のプラズマディフューザーがそれほど均一ではないより大型のシステムに特に適している。
プラズマディフューザーは、プラズマディフューザーを広範囲のプロセス、システム及び基材に対して有用にする広範囲のプロセスパラメーターに対し使用することができる。プロセスパラメーターの例は、いかなる限定も意味することなく、以下の通りである。
モノマーのより低い及びより高い流量、例えば、1 sccmから500 sccm、例えば5 sccmから150sccm、
パルスモード又は連続波モードで印加される電力、例えばパルス電力モードで印加される場合、パルス繰り返し周波数は、およそ0.05 %から50 %のデューティサイクルを有する100 Hzから10 kHzとすることができ、最適なパラメーターは使用されるモノマーによって決まる、
より低い及びより高いベース圧及び作業圧、例えば、5 mTorrから200 mTorrのベース圧及び10 mTorrから500 mTorrの作業圧、
短い及び長いプロセス、例えば、5秒間から120分間。
当業者は、変色問題を解決するためにプラズマディフューザーを使用しないと思われ、それは、ディフューザーが、プラズマに対する製品の露出をある程度遮蔽しているため、性能レベルの低下を予測すると思われるためである。性能、すなわち、コーティング厚さ、撥油性、水接触角、噴霧試験、耐洗浄性等の低下が予測される場合、プラズマディフューザーを使用しないと思われ、それは、変色問題を解決する一方で性能を維持することが重要であるためである。
意外なことに、本出願人は、プラズマチャンバー内のプラズマの拡散にも関わらず、撥水及び／又は撥油コーティングの場合、撥油レベル、水接触角及び洗浄性能等のプラズマ処理の性能が、同じレベルで維持されることに気付いた。これは、プラズマディフューザーの予測されなかった利点であり、それは、当業者は、少なくとも単数又は複数のRF電極と処理される製品との間にディフューザー材料を配置することによってもたらされるある程度の遮蔽により、反対の効果、すなわち性能の低下を予測したと思われるためである。
図１Ａ：ディフューザー材料が、無線周波数（RF）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図１Ｂ：ディフューザー材料が、無線周波数（RF）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図１Ｃ：ディフューザー材料が、無線周波数（RF）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図１Ｄ：ディフューザー材料が、無線周波数（RF）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図１Ｅ：ディフューザー材料が、無線周波数（RF）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図１Ｆ：ディフューザー材料が、無線周波数（RF）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図１Ｇ：ディフューザー材料が、無線周波数（RF）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図１Ｈ：ディフューザー材料が、無線周波数（RF）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図２Ａ：ディフューザー材料が、接地（M）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図２Ｂ：ディフューザー材料が、接地（M）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図２Ｃ：ディフューザー材料が、接地（M）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図２Ｄ：ディフューザー材料が、接地（M）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図２Ｅ：ディフューザー材料が、接地（M）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図２Ｆ：ディフューザー材料が、接地（M）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図２Ｇ：ディフューザー材料が、接地（M）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図２Ｈ：ディフューザー材料が、接地（M）電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図３Ａ：ディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図３Ｂ：ディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図３Ｃ：ディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図３Ｄディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図３Ｅ：ディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図３Ｆ：ディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図３Ｇ：ディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図３Ｈ：ディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図３Ｉ：ディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図３Ｊ：ディフューザー材料が、RF電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に、したがって、同時に又は交互に、接地電極とコーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図４Ａ：ディフューザー材料が、水平の実質的に平行な電極設定で配置された電極と、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に少なくとも部分的に配置され、上記ディフューザー材料が上記基材及び／又はトレイの周囲に、上記電極に対して実質的に垂直な方向に少なくとも部分的に更に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図４Ｂ：ディフューザー材料が、水平の実質的に平行な電極設定で配置された電極と、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に少なくとも部分的に配置され、上記ディフューザー材料が上記基材及び／又はトレイの周囲に、上記電極に対して実質的に垂直な方向に少なくとも部分的に更に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図４Ｃ：ディフューザー材料が、水平の実質的に平行な電極設定で配置された電極と、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に少なくとも部分的に配置され、上記ディフューザー材料が上記基材及び／又はトレイの周囲に、上記電極に対して実質的に垂直な方向に少なくとも部分的に更に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図４Ｄ：ディフューザー材料が、水平の実質的に平行な電極設定で配置された電極と、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に少なくとも部分的に配置され、上記ディフューザー材料が上記基材及び／又はトレイの周囲に、上記電極に対して実質的に垂直な方向に少なくとも部分的に更に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図４Ｅ：ディフューザー材料が、水平の実質的に平行な電極設定で配置された電極と、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に少なくとも部分的に配置され、上記ディフューザー材料が上記基材及び／又はトレイの周囲に、上記電極に対して実質的に垂直な方向に少なくとも部分的に更に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図４Ｆ：ディフューザー材料が、水平の実質的に平行な電極設定で配置された電極と、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイとの間に少なくとも部分的に配置され、上記ディフューザー材料が上記基材及び／又はトレイの周囲に、上記電極に対して実質的に垂直な方向に少なくとも部分的に更に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図５Ａ：ディフューザー材料が、垂直の実質的に平行な電極設定で配置された電極と、コーティングされる単数又は複数の基材との間に少なくとも部分的に配置され、上記ディフューザー材料が上記基材の周囲に、上記電極に対して実質的に垂直な方向に少なくとも部分的に更に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図５Ｂ：ディフューザー材料が、垂直の実質的に平行な電極設定で配置された電極と、コーティングされる単数又は複数の基材との間に少なくとも部分的に配置され、上記ディフューザー材料が上記基材の周囲に、上記電極に対して実質的に垂直な方向に少なくとも部分的に更に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図５Ｃ：ディフューザー材料が、垂直の実質的に平行な電極設定で配置された電極と、コーティングされる単数又は複数の基材との間に少なくとも部分的に配置され、上記ディフューザー材料が上記基材の周囲に、上記電極に対して実質的に垂直な方向に少なくとも部分的に更に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図６Ａ：ディフューザー材料が、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイの周囲に、円筒状に少なくとも部分的に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図６Ｂ：ディフューザー材料が、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイの周囲に、円筒状に少なくとも部分的に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図６Ｃ：ディフューザー材料が、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイの周囲に、円筒状に少なくとも部分的に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図６Ｄ：ディフューザー材料が、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイの周囲に、円筒状に少なくとも部分的に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 図７Ａ：ディフューザー材料が、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイの周囲に、コロイド状に少なくとも部分的に配置される、本発明による実施形態を示す図である。図７Ｂ：ディフューザー材料が、コーティングされる単数若しくは複数の基材及び／又は単数若しくは複数の基材を保持するトレイの周囲に、コロイド状に少なくとも部分的に配置される、本発明による実施形態を示す図である。 より適しているとみなされる場合には同様に使用することができる、コロイド状及び円筒状以外の形状を有する、本発明による3D−プラズマディフューザーの実施形態を示す図である。 図９Ａ：より適しているとみなされる場合には同様に使用することができる、コロイド状及び円筒状以外の形状を有する、本発明による3D−プラズマディフューザーの実施形態を示す図である。図９Ｂ：より適しているとみなされる場合には同様に使用することができる、コロイド状及び円筒状以外の形状を有する、本発明による3D−プラズマディフューザーの実施形態を示す図である。
プラズマディフューザーの概念について、本明細書においてかつ特許請求の範囲において更に説明し、実施例及び図を用いて、プラズマディフューザーが、使用が容易であり、汎用性がありかつ適応性があることが明らかとなろう。
本明細書で使用される以下の用語は、以下の意味を有する。
本明細書で使用される数量を特定していない単数形（"A","an", and "the"）は、別途文脈により明確に指示されない限り、単数及び複数の両方の指示物を意味する。例として、「電極」は、1つ又は2つ以上の電極を指し、「基材」は、1つ又は2つ以上の基材を指し、「トレイ」は、1つ又は2つ以上のトレイを指す。
本明細書においてパラメーター、量、期間等の計測可能な値に対する言及で使用される「約（About）」は、規定値より±20 %以下、好ましくは±10 %以下、より好ましくは±5 %以下、更に好ましくは±1 %以下、そして更に好ましくは±0.1 %以下の変動を包含することを意味し、そのような変動は、開示される本発明を実施するのに適切である範囲にある。しかしながら、修飾語句「約」が言及する値そのものは具体的に開示されることも理解される。
本明細書で使用される「含む、備える（"Comprise","comprising", and "comprises" and "comprised of"）」は、「包含する、含有する（"include", "including", "includes" or"contain", "containing", "contains"）」と同義であり、例えば成分等のその後に続く語の存在を明示する総称又は無制限の用語であって、この技術分野において既知又は本明細書に開示される追加の特定されていない成分、特徴、因子、部材、ステップの存在を排除又は除外するものではない。
端点による数値範囲の記載は、その範囲内に包含される全ての数及び端数とともに、記載された端点を含む。
その設計は、プラズマディフューザーが、全てのバッチで使用されるようにチャンバー内に固定位置を有することができるように選択することができ、又はディフューザーが、プラズマディフューザーの使用から利益を得る製品とともに、例えばローディングラックを使用することによってチャンバー内に搭載されるのみであるようなものとすることができる。これにより、プラズマディフューザーに起因する処理が低減し、それにより、大量生産において、スループット数が保証され、過剰な追加の処理及び時間の無駄によって制限されない。
さらに、プラズマディフューザーは、多種多様の処理条件及びプラズマチャンバーにおいて使用することができる。例えば、プラズマディフューザーは、パルス状プラズマプロセス及び連続波プロセスの両方で使用することができ、それは、両電力設定が、黒色、灰色、紺青色、深緑色、深紫色の基材等、色の濃い基材において、なおまた高光沢面又は低表面粗さ（例えば、柔らかい感触の面又は研磨面）を有する基材においても、変色を表す傾向があるためである。
意外なことに優れた結果を与え、使用が容易であり、かつ顧客の必要に対して又はプラズマ処理を必要とする製品に対して適応可能であるプラズマディフューザーの概念により、プラズマプロセスからもたらされる付加価値から、より多くの用途及び市場が利益を得ることができる。
黒色及び色の濃い基材は、ヒトの眼には黒色又は濃い色に見え、それは、入射光（昼光、直射日光、ＴＬ光等のいずれであっても）の波長が全て、かなりの程度吸収されるためである。入射光のわずかな部分のみが、表面から反射される。全ての基材が、一定のトポロジー又は平滑さを有している。変色は、サンプルにわたるコーティング厚さのわずかな（微小な）ばらつきのために、コーティングの後に平滑面に現れる。これにより、表面の微小な粗さがもたらされ、濃い色から黒色の基材に対して反射される光の一部の反射がより拡散する。光は非規則的な拡散で反射されるため、光を構成する異なる波長が回折する可能性があり、虹状変色になる。
この作用は、プロセス時間が長いほど顕著であり、そうしたプロセス時間の間、短縮されたプラズマ時間の場合より、一般に厚いコーティングが堆積する。コーティングの厚さが大きくなると、微小な粗さもまた大きくなる可能性があり、変色作用がより顕著になる。したがって、一実施形態では、基材に施されるコーティングは、20 nmより大きく、好ましくは50 nmより大きく、更により好ましくは100 nmより大きい厚さを有する。
変色はまた、可視光の波長に匹敵する厚さ、例えば、最小可視波長の1/10と最大可視波長の10倍との間の厚さを有するコーティングに対して特に顕著である。したがって、一実施形態では、基材に施されるコーティングは、10 nmより大きく、好ましくは20 nmより大きく、更により好ましくは100 nmより大きい厚さ、及び／又は5000 nm未満、好ましくは2500 nm未満、より好ましくは1000 nm未満の厚さを有する。
本出願人は、プラズマチャンバー内部の不均一なプラズマ分布からの影響を低減し、かつチャンバー全体にわたってプラズマ分布及びプラズマ密度をより均質化する、いわゆる「プラズマディフューザー」を開発した。これにより、基材の上のコーティングの微小な粗さが低減し、入射光の反射部分の拡散した反射が低減することになる。したがって、虹状色及び／又は他の色の変化を最大100 %低減させることができる。
本発明のプラズマディフューザー及び／又は方法は、多くの異なる形状及び寸法の全種類の基材及び材料に使用することができる。
変色作用は、大規模設定においてより顕著である。小型設定では、プロセスパラメーター及び反応チャンバーの最適な設計を適合させることにより、変色作用を妥当な程度まで補償することができるが、これは、より大型の設定では常に可能であるとは限らず、それは、容量がより大きく、電極、トレイ、ガス入口、ポンプ出口等の幾つかの構成部品がチャンバー内部にあるためである。したがって、一実施形態では、本発明の方法は、0.1 lより大きく、好ましくは0.2 lより大きく、より好ましくは0.3 lより大きく、更により好ましくは0.4 lより大きく、更により好ましくは0.5 lより大きく、更により好ましくは0.6 lより大きく、更により好ましくは0.8 lより大きく、更により好ましくは1 lより大きく、更により好ましくは2 lより大きく、更により好ましくは5 lより大きく、更により好ましくは10 lより大きく、更により好ましくは20 lより大きい容量を有する反応チャンバーにおいて適用される。
本発明により、大型の基材又は多くの基材、例えば、装置内のトレイに配置することができる多くの物品を同時に処理することができる。したがって、好ましい実施形態では、1つの基材、複数の基材、1つ若しくは複数の基材を保持するトレイ、及び／又は全ての基材の結合されたサイズは、10 cmより大きく、好ましくは20 cmより大きく、より好ましくは30 cmより大きい少なくとも1つの寸法を有する。
観察された別の作用は、基材と1つ又は複数の電極との間の距離が低減した場合、変色が悪化するということである。これは、電極の形状若しくは上記形状のわずかな不均質性から又は他の作用から発生する可能性がある、プラズマ密度のわずかな不均質性に起因する可能性がある。基材が、電極のうちの1つ又は複数の近くに配置される場合、それらの不均質性により、コーティング厚さの不均質性が発生し、したがって、変色が増大する。本発明によるプラズマディフューザー及び／又は方法の使用により、少なくとも部分的に変色を回避しながら、基材を電極の近くに配置することができる。これにより、コーティングされる基材の指定された量又はサイズに対してより小型の反応チャンバーを使用することができ、又は所与の寸法の反応チャンバー内でより大量の又はより大きいサイズの基材をコーティングすることができる。したがって、一実施形態では、反応チャンバーは、10000 l未満、好ましくは5000 l未満、より好ましくは3000 l未満、更により好ましくは2500 l未満の容量を有する。
例えば、アウトドア、スポーツ及びレジャー用のテキスタイル、又はPPE（個人用防護具）等の保護ウェアに使用される技術的な衣服等、濃い色から黒色の表面の部分を有するシート又は衣服の形状のテキスタイルは、非コーティング片とコーティング片との間に色の差を示さない。衣服はジャケット、ズボン、帽子、手袋及びコート等であるがそれらに限定されない衣料品である。他のテキスタイル製品は、3Dピース、例えば靴、レース、バッグ、バックパック、テント、スカーフ等であってよい。
テキスタイルは、天然繊維、化繊若しくは合成繊維又は上記材料の任意の混紡のものであってよい。材料の例として、以下を含むが、それらに限定されない：
合成繊維：ポリプロピレン（PP）、ポリエチレン（PE）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリスチレン（PS）、ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリアクリロニトリル（PAN）、ポリウレタン（PUR）、ポリ尿素、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）及び延伸ポリテトラフルオロエチレン（ePTFE）、ポリエステル（PES）、例えばポリエチレンテレフタレート（PET）、再生PET及びポリブチレンテレフタレート（PBT）、ポリアミド（PA）、例えばPA6、PA66及びPA12、ポリアラミド、エラスタン（ポリウレタン−ポリ尿素コポリマー）。
天然繊維及び化繊：綿、セルロース、アセチルセルロース、シルク、ウール等。
混紡：綿／PES 50：50、PES／炭素 99：1、再生PES／エラスタン 92：8、PA6／エラスタン 80／20等。
テキスタイルは、不織布、織布若しくは編物構造、メンブレン（マイクロファイバーメンブレン及びナノファイバーメンブレンの両方）、フィルム、箔又は不織布、織布若しくは編物構造、メンブレン、フィルム又は箔の少なくとも2層から作製された複合材料であってよく、層は同じテキスタイル構造又は異なる構造であってよい。こうした複合材の一例は、織布、メンブレン、及び不織又は織であり得る裏当て層のサンドイッチ構造からなる積層物である。こうした複合材の別の例は、裏当て層として使用される不織布と上記裏当て層の上に直接生成されるメンブレンとからなる積層物である。
本発明のプラズマディフューザーの利点を示す他の基材は、3D形状のプラスチックパーツ、例えば電話機、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、GPSシステム等のハンドヘルドデバイス用の筐体又はガラス用の筐体である。このようなプラスチックパーツの製造に使用されるポリマー全種、例えば（これらに限定されないが）：ポリプロピレン（PP）及びポリエチレン（PE）等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリアミド（PA）、ポリエステル（PES）、ポリスチレン（PS）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）等を本発明のプラズマディフューザーを用いてコーティングし、不必要な変色をかなり減少させることができる。
プラズマディフューザーはまた、電子装置、例えばプリント回路基板（PCB）、補聴器、ヘッドセット、スピーカー等のコーティング時の変色を回避するために使用することもできる。これらの製品は多くの場合、複数の材料、例えばプラスチック及び導電性金属からなる。
プラズマディフューザーはまた、カメラ、タブレット及びスマートフォン等のハンドヘルド電子デバイス等の様々な用途において、ただし、ダイビングゴーグル、スイミングゴーグル、コンパス、時計等、スポーツ用途においても同様に使用される、レンズ、ミラー等の光学部品に対して、かつガラスに対して変色を回避するために使用することもできる。考えることができる他の用途は、自動車市場で使用される、道路沿い、自宅用等のミラーである。特に、コーティングの不均質性のためにより変色しやすく、虹状の照り等の変色がより容易に認識される、より大型の部品は、プラズマ処理中のプラズマディフューザーの使用から利益を得ることができる。
したがって、プラズマディフューザーの原理は、より均質な、より不均一でないプラズマ分布を得て、より均一な処理を与え、それにより、基材の単数又は複数の表面の変色が低減することになる、プラズマの拡散である。
好ましくは、プラズマディフューザーは、ディフューザー材料を備え、好ましくは、ディフューザー材料から作製され、任意選択的に、ディフューザー材料を支持するフレームを備える。
第1の実施形態では、プラズマディフューザー材料は、例えば、テキスタイル構造、例えば不織構造、織構造、編構造若しくはメンブレン等の連続気泡ポリマー構造、又は箔若しくはフィルム等の平坦ポリマー構造を含む。好ましくは、ポリマー構造は、一定の多孔性及び通気性を有し、それにより、プラズマが制御された方法でプラズマディフューザーを通過してコーティングされる基材に達することができる。
テキスタイル構造は、1種のポリマー又は2つ以上のポリマーの組合せを含み得る。使用することができるポリマーは、（それらに限定されないが）：ポリプロピレン（PP）及びポリエチレン（PE）等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリアミド（PA）、ポリエステル（PES）、ポリスチレン（PS）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）等であってよい。好ましくは、水分含量の低いポリマー、例えばポリエチレンテレフタレート（PET）等のポリエステルを使用する。
概して、規則的なテキスタイル構造は、プラズマディフューザーの基礎設計から開始して、最適な設定を決定するためにルーチン技法を使用することによって、プラズマディフューザーとして使用することができる。
更なる別の実施形態では、プラズマディフューザー材料は、金属メッシュ等の連続気泡金属構造を含む。メッシュを作製するために使用される金属は、稠密である場合もあれば、より開放している場合もある。メッシュは、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼等、任意の金属を含むことができる。
プラズマチャンバー内の電極の設定が水平である場合、処理される、例えばコーティングされるその又は各基材は、実質的に水平な位置に配置される。例えば、その又は各基材は、電極の間にかつ電極に対して平行に水平位置に配置される、トレイ又は穿孔容器の上又は中に配置することができる。基材の形状及び寸法に応じて、基材は、トレイにおいて水平位置、垂直位置、又は中間位置に配置することができる。この設定は、例えば、ハンドヘルド電子デバイス、又は電子部品、アセンブリ若しくはサブアセンブリを処理するために使用することができる。水平設定は、靴、手袋等のテキスタイル製品を処理するためにも同様に使用することができる。
プラズマチャンバー内の電極の設定が垂直である場合、処理される、例えばコーティングされるその又は各基材は、実質的に垂直位置に配置される。例えば、その又は各基材は、電極の間に予測される基材領域（又は「スロット」）内で吊り下げられる場合がある。これらの基材は、クランプ若しくはハンガー、又はプラズマチャンバー内部のプラズマに対してその表面の最適な露出を可能にする他の構造によって、吊り下げることができる。基材及び単数又は複数のスロットの寸法に応じて、1つ又は複数の基材を1つの「スロット」において吊り下げることができる。垂直設定は、例えば、衣類（セーター、ジャケット、Tシャツ、ショーツ、パンツ、スカーフ）等のテキスタイル製品とともに、バックパック、ロープ等、シート状のテキスタイル及び他のテキスタイル物品等のテキスタイル製品を処理するために使用することができる。
水平設定が使用されるか垂直設定が使用されるかは、処理される基材によって決まる。
本出願人は、プラズマディフューザー材料の多孔性又は開放性が、変色がどれくらい低減するかに対して影響を与える可能性があることを更に発見した。実施例から明らかとなるように、構造の開放性が低い（より稠密である）ほど、変色がより低減する。開放性が低いメッシュは、より稠密な又は厚い材料を使用することにより、又は複数の層を上下に重ねて配置することにより、得ることができる。複数の層を上下に重ねて使用することにより、変色しにくい領域に対して単層を使用し、より危険な領域に対して、二層又は更には三層を使用することができる。これにより、処理される部品及びプラズマチャンバー内部のそれらの位置に応じて、プラズマディフューザーの設定を変更することが可能になる。
幾つかの実施形態では、表面全体を遮蔽しないことが望ましい。例えば、ディフューザー材料は、露出した基材又はトレイ表面の一部のみを覆うような寸法とすることができる。これは、本出願人が「選択的プラズマディフューザー」と呼ぶものである。拡散のために全表面が使用されるか表面の一部が使用されるかは、処理される基材（複数の場合もある）によって、プラズマチャンバーの構成によって、かつ使用されるプロセスパラメーター及び分子によって決まる。
例えば、プラズマ重合を用いて電子部品をコーティングする水平設定では、広い表面を遮蔽する代わりに、トレイ又は穿孔容器の隅のみを遮蔽することが好ましい可能性がある。
幾つかの実施形態では、変色の傾向が非常に高い場合、より厚いディフューザー材料を使用するか、又は上下に重ねた2枚のシート状のディフューザー材料を使用することを考慮することができる。
さらに本発明の記載において、「シート（a sheet）」又は「面（a side）」を使用する場合、それは、単層であるか、又は上下に重ねた多層であるかに関わらず、かつそれが、フルサイズのシートであるか、又は選択的拡散のために寸法が限られたシートであるかに関わらず、ディフューザー材料を意味する。
さらに、選択的プラズマディフューザーは、幾つかの領域においてディフューザー材料を除去することによるだけでなく、ディフューザー材料を追加することによっても同様に生成することができる。例えば、幾つかの領域において、例えば隅において、二層の拡散材料を使用してプラズマをより均一に拡散させることが好ましい場合がある。
好ましくは、プラズマディフューザーは、処理後に上記基材の変色を低減させるように上記基材の近くのプラズマ密度を均質化するように、電極の間に配置された1つ又は複数のプラズマディフューザー材料を備え、プラズマディフューザー材料は、好ましくは、平坦であるか、湾曲しているか、又は折り畳まれている可能性があるシートの形態である。プラズマディフューザーは、例えば選択的プラズマ拡散のために、異なる高さ又は位置に配置される異なる材料、例えば、異なる密度又はメッシュサイズの材料を含むこともできる。
プラズマディフューザーは、その最も単純な形態で、単数又は複数の基材と1つ又は各々の電極との間に配置されるシート状のディフューザー材料からなる。この種のプラズマディフューザーは、2D−プラズマディフューザーと見ることができる。
好ましくは、2D−プラズマディフューザーの寸法は、基材全体又はトレイ表面にわたってプラズマを拡散させるように、基材（複数の場合もある）又はトレイの完全な表面に等しいか又はそれより大きいように選択される。
好ましくは、2D−プラズマディフューザーを使用する場合、ディフューザー材料は、その又は各無線周波数電極とその又は各基材との間に配置される。図1Aは、水平設定での2D−プラズマディフューザーを示し、単一のトレイ101、単一の無線周波数（RF）電極102及び単一の接地電極（M）103のみが示されている。処理される基材は、トレイ101に配置される。ディフューザー材料104は、トレイ101とRF電極102との間に配置される。
図1Bは、例えば、1回の処理実行でより多くの基材が処理されるのを可能にするように、より大型のプラズマチャンバーで使用される、図1Aの構成の2倍からなる水平設定を示す。処理される、例えばコーティングされる基材は、トレイ101に配置され、トレイ101は、例えばRF電極102とM電極103との間に配置される。各トレイ101とRF電極102との間に、シート状のディフューザー材料104が配置される。
幾つかの実施形態では、図1Cに表すように、各トレイ101と各RF電極104との間にプラズマディフューザーを使用しないことが好ましい場合もある。
処理される基材のサイズに応じて、シート状のディフューザー材料104を、例えばトレイに配置される基材の高さがトレイの高さを超過しない場合、トレイ101の頂部に配置することができる（図1D）。別の実施形態では、シート状のディフューザー材料104を、トレイ101から一定の距離に配置することができる（図1E）。基材又はトレイとディフューザー材料との間、及びディフューザー材料とRF電極との間の距離は、変更することができ、処理の後にコーティングの性能に応じて、かつ変色低減に応じて求められるべきである。
図1Fは、処理される基材111が、RF電極112及びM電極113によって定められたスロット内に配置される垂直実施形態を示す。シート状のディフューザー材料114は、基材111とRF電極112との間に配置される。
図1Gは、図1Hの構成が繰り返されている垂直実施形態を示す。処理される3つの基材111は、RF電極112とM電極113とによって定められた1つのスロット内に配置される。シート状のディフューザー材料は、基材111とRF電極112との間に配置される。
幾つかの実施形態では、図1Hによって表すように、プラズマディフューザーを全てのスロットでは使用しないことが好ましい場合もある。
別の実施形態では、シート状のディフューザー材料は、その又は各接地電極（M）とその又は各基材との間に配置される。
図2Aは、水平設定での2D−プラズマディフューザーを示し、単一のトレイ201、単一の無線周波数（RF）電極202及び単一の接地電極（M）203のみが示されている。処理される基材は、トレイ201に配置される。ディフューザー材料204は、トレイ201とM電極203との間に配置される。
図2Bは、例えば、1回の処理実行でより多くの基材が処理されるのを可能にするように、より大型のプラズマチャンバーで使用される、図2Aの構成の2倍からなる水平設定を示す。処理される、例えばコーティングされる基材は、トレイ201に配置され、トレイ201は、例えばRF電極202とM電極203との間に配置される。各トレイ201とM電極203との間に、シート状のディフューザー材料204が配置される。
幾つかの実施形態では、図2Cに表すように、各トレイ201と各M電極203との間にプラズマディフューザーを使用しないことが好ましい場合もある。
処理される基材のサイズに応じて、シート状のディフューザー材料204を、トレイ201の底部に配置することができる（図2D）。別の実施形態では、シート状のディフューザー材料204を、トレイ201から一定の距離に配置することができる（図2E）。基材又はトレイとディフューザー材料との間、及びディフューザー材料とM電極との間の距離は、変更することができ、処理の後にコーティングの性能に応じて、かつ変色低減に応じて求められるべきである。
図2Fは、処理される基材211が、RF電極212及びM電極213によって定められたスロット内に配置される垂直実施形態を示す。シート状のディフューザー材料214は、基材211とM電極213との間に配置される。
図2Gは、図2Fの構成が繰り返されている垂直実施形態を示す。処理される3つの基材211は、RF電極212とM電極213とによって定められた1つのスロット内に配置される。シート状のディフューザー材料は、基材211とM電極213との間に配置される。
幾つかの実施形態では、図2Hによって表すように、プラズマディフューザーを全てのスロットでは使用しないことが好ましい場合もある。
別の実施形態では、シート状のディフューザー材料は、その又は各無線周波数電極とその又は各基材との間、及びその又は各接地電極とその又は各基材との間に配置される。この設定は、本出願により、依然として2D−プラズマディフューザーとみなされ、それは、ディフューザー材料の両シートが互いに平行であるためである。
図3Aは、水平設定での2D−プラズマディフューザーを示し、単一のトレイ301、単一の無線周波数（RF）電極302及び単一の接地電極（M）303のみが示されている。処理される基材は、トレイ301に配置される。ディフューザー材料304は、トレイ301とRF電極302との間、及びトレイ301とM電極303との間に配置される。
図3Bは、例えば、1回の処理実行でより多くの基材が処理されるのを可能にするように、より大型のプラズマチャンバーで使用される、図3Aの構成の2倍からなる水平設定を示す。処理される、例えばコーティングされる基材は、トレイ301に配置され、トレイ301は、例えばRF電極302とM電極303との間に配置される。各トレイ301とRF電極302との間及び各トレイ301とM電極303との間に、シート状のディフューザー材料304が配置される。
幾つかの実施形態では、図2Cにおける例示的な構成を用いることによって与えられるように、各トレイ301と各RF電極302との間、及び各トレイ301と各M電極303との間でプラズマディフューザーを使用しないことが好ましい場合がある。
処理される基材のサイズに応じて、シート状のディフューザー材料304は、トレイ301の頂部に、かつトレイ301の底部に配置することができる（図3D）。別の実施形態では、シート状のディフューザー材料304を、トレイ301から両方向の一定距離に配置することができる（図3E）。更に別の実施形態では、シート状のディフューザー材料304は、トレイ301の頂部に、かつトレイ301からM電極303に向かって一定距離に配置することができる（図3F）。更に別の実施形態では、シート状のディフューザー材料304は、トレイ301からRF電極302に向かって一定距離に配置することができ、トレイ301の底部に配置することができる（図3G）。
基材又はトレイとディフューザー材料との間、及びディフューザー材料とM電極との間の距離は、変更することができ、処理の後にコーティングの性能に応じて、かつ変色低減に応じて求められるべきである。
図3Hは、処理される基材311が、RF電極312及びM電極313によって定められたスロット内に配置される垂直実施形態を示す。シート状のディフューザー材料314は、基材311とRF電極312との間、及び基材311とM電極313との間に配置される。
図3Iは、図3Hの構成が繰り返されている垂直実施形態を示す。処理される3つの基材311は、RF電極312とM電極313とによって定められた1つのスロット内に配置される。シート状のディフューザー材料314は、基材311とRF電極312との間、及び基材311とM電極313との間に配置される。
幾つかの実施形態では、図3Jによって表すように、プラズマディフューザーを全てのスロットでは使用しないことが好ましい場合もある。
好ましくは、基材と2D−プラズマディフューザーとの間の距離は、1 mmから150 mm、より好ましくは、2 mmから100 mm、例えば5 mmから75mm、より好ましくは、10 mmから50 mm、例えば50 mm、45 mm、40 mm、39 mm、38 mm、37 mm、36 mm、35 mm、34 mm、33 mm、32 mm、31 mm、30 mm、29 mm、28 mm、27 mm、26 mm、25 mm、24 mm、23 mm、22 mm、21 mm、20 mm、19 mm、18 mm、17 mm、16 mm、15 mm、14 mm、13 mm、12 mm、11 mm又は10 mmである。
好ましくは、2D−プラズマディフューザーとプラズマチャンバーの単数又は複数の電極との間の距離は、5mmから250 mm、より好ましくは、10 mmから200 mm、例えば15 mmから150mm、例えば150 mm、145 mm、140 mm、135 mm、130 mm、125 mm、120 mm、115 mm、110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm、85 mm、80 mm、75 mm、70 mm、65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm、20 mm又は15 mmである。
2D−プラズマディフューザーは、使用が容易であるが、場合によっては提供する拡散が限られている可能性がある。より多くの拡散が必要である状況では、3D−プラズマディフューザーを使用することができる。3D−プラズマディフューザーは、形状及び面の数を変更することができるが、一般には、プラズマディフューザーの少なくとも1つの面又は1つの表面が、電極に対して完全に平行ではない。
3D−プラズマディフューザーは、フレームの周囲に構築することができるが、幾つかの実施形態では、フレームは使用されず、プラズマディフューザーは、ディフューザー材料のみから構成される。フレームが推奨されるか否かは、プラズマディフューザーの形状、設定及び寸法によって決まる。
好ましくは、フレームは、本体として使用される剛性又は半剛性構造であり、その周囲にプラズマディフューザー材料が配置される。フレームは、一定の可撓性を有することができるが、ディフューザーが崩壊しかつ処理される基材と接触する危険なしにプラズマディフューザー材料を保持するために十分強固である必要がある。
フレームは、限定されないが、アルミニウム、ステンレス鋼等の鋼、HDPE、PS、PP及びPTFE（Teflonとして知られる）等のポリマー及び上述したものの任意の混合物等、低圧プラズマ機器内部で使用されるのに適した全ての材料から構築することができる。
フレームは、組み合わせられるバーから構成することができ、バーは、円形断面、矩形又は正方形断面を有している。好ましくは、断面は、1 cm2以下の面を有する。
幾つかの水平実施形態では、トレイ自体をフレームとして使用することができる。
最も単純に、3D−プラズマディフューザーは、更なるディフューザー材料が追加された2D−プラズマディフューザーと見ることができる。
図4Aは、水平電極設定に対するプラズマディフューザーを示す。このプラズマディフューザーは、図3Aに示すプラズマディフューザーから生成することができる。処理される単数又は複数の基材は、RF電極402とM電極403との間に配置されるトレイ401に配置される。プラズマディフューザー404は、トレイ401の周囲に構築され、トレイ401とRF電極402との間に配置された上面405と、トレイ401とM電極403との間に配置された底面406とを備え（したがって、図3Aのディフューザーと等しい）、同様に背面407を備えている。背面407は、電極402及び403の平面に対して垂直であり、上面405と底面406とを接続する。正面は開放したままであり、それにより、単数又は複数の基材をトレイ401に容易に配置することができる。プラズマディフューザー404の面405及び406は、トレイ（又は基材）と電極との間の一定距離に配置され、面407は、トレイ401とプラズマチャンバーの後壁との間の一定距離に配置される。この実施形態では、ディフューザー材料を適所に維持するためにフレームが使用される。
別の実施形態では、プラズマディフューザーは、背面がないが正面がある。図4Bによって表される更に別の実施形態では、プラズマディフューザー404は、この場合もまたトレイ401の周囲に構築され、プラズマディフューザー404及びトレイ401の両方が、RF電極402とM電極403との間に配置される。プラズマディフューザー404は、上面405、底面406、背面407及び正面408を有している。左側面及び右側面のみ、ディフューザー材料で全く充填されていない。この実施形態は、電極から離れる方向にプラズマを拡散させるために使用することができ、同時に、プラズマディフューザーと基材（又はトレイ）との間の領域に前駆体分子が容易に入るのを可能にすることができる。プラズマディフューザー404の面405及び406は、トレイ（又は基材）と電極との間の一定距離に配置され、面407は、トレイ401とプラズマチャンバーの後壁との間の一定距離に配置することができ、面408は、トレイ401とプラズマチャンバーの前壁との間の一定距離に配置することができる。この実施形態では、ディフューザー材料を適所に維持するためにフレームが使用される。
図4Cは、図4Bのプラズマディフューザーを示し、ここでは、左側面409及び右側面410も同様にプラズマディフューザー材料で充填されている。ここでは、プラズマディフューザーは、6つの面（全ての面）がプラズマディフューザー材料で充填されているコロイド形状である。プラズマディフューザー404の面405及び406は、トレイ（又は基材）と電極との間の一定距離に配置され、面407は、トレイ401とプラズマチャンバーの後壁との間の一定距離に配置され、面408は、トレイ401とプラズマチャンバーの前壁との間の一定距離に配置され、面409は、トレイ401とチャンバーの左側壁との間の一定距離に配置され、面410は、トレイ401とプラズマチャンバーの右側壁との間の一定距離に配置される。この実施形態では、ディフューザー材料を適所に維持するためにフレームが使用される。
好ましくは、図4A〜図4Cによって概略的に表される実施形態では、プラズマディフューザー内部に配置される基材とプラズマディフューザーのディフューザー材料との間の距離は、1 mmから150 mm、より好ましくは、2 mmから100 mm、例えば5 mmから75 mm、より好ましくは、10 mmから50 mm、例えば50 mm、45 mm、40 mm、39 mm、38 mm、37 mm、36 mm、35 mm、34 mm、33 mm、32 mm、31 mm、30 mm、29 mm、28 mm、27 mm、26 mm、25 mm、24 mm、23 mm、22 mm、21 mm、20 mm、19 mm、18 mm、17 mm、16 mm、15 mm、14 mm、13 mm、12 mm、11 mm又は10 mmである。
好ましくは、プラズマチャンバーの電極に対して平行なプラズマディフューザーの面と電極との間の距離は、5 mmから250 mm、より好ましくは、10 mmから200 mm、例えば15 mmから150 mm、例えば150 mm、145mm、140 mm、135 mm、130 mm、125 mm、120 mm、115 mm、110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm、85 mm、80 mm、75 mm、70 mm、65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm、20 mm又は15 mmである。
好ましくは、電極の平面に対して垂直なプラズマディフューザーの面とプラズマディフューザーの上記面に対して平行なプラズマチャンバーの壁との間の距離は、5 mmから250 mm、より好ましくは、10 mmから200 mm、例えば15 mmから150 mm、例えば150 mm、145mm、140 mm、135 mm、130 mm、125 mm、120 mm、115 mm、110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm、85 mm、80 mm、75 mm、70 mm、65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm、20 mm又は15 mmである。
図4Dは、トレイ401自体がフレームとして使用される、図4Cのプラズマディフューザーを示す。これは、トレイ401の寸法（特に高さ）を超過しない寸法を有する基材に対して可能である。したがって、トレイにおける基材とプラズマディフューザー材料との間の距離は、基材とトレイとの間の距離に等しく、言い換えれば、トレイとディフューザー材料との間に距離はない。
トレイ401の高さより高い基材の場合、基材とプラズマディフューザー404の上面407との間に一定距離をもたらすように、フレームを構築することができる。他のディフューザー面406、407、408、409及び410に対して、フレームとしてトレイを使用することができる。これは、図4Eに表されている。
他の変形も同様に考慮することができ、例えば、面409及び410は、トレイ401と側壁との間に配置される。トレイが1つ又は複数の面に対するフレームとして使用されるか否かの選択は、処理される基材、それらの形状、寸法及び組成、それらの位置決めとともに、プラズマチャンバー及びトレイの設計によって決まる。
基材（複数の場合もある）とRF電極との間にプラズマディフューザー材料を施すことが好ましいが、場合によっては、特にコーティング厚さが重要である場合、基材（複数の場合もある）とRF電極との間にディフューザー材料を施さずに、他の場所に施すことを考慮することができる。電子部品、サブアセンブリ、アセンブリ又はデバイスをプラズマ処理、例えばプラズマコーティングするとき、電子部品、サブアセンブリ、アセンブリ又はデバイスがトレイの上に配置される水平設定を使用することが好ましい。こうした基材の上のコーティング堆積の場合、一定のコーティング厚さを保証するために、基材を収容するトレイとRF電極との間でプラズマを分散させないことが有利である場合がある。しかしながら、好ましくは、プラズマディフューザーは、トレイの選択された表面で使用され、それはいわゆる「選択的プラズマ拡散」である。
図4Fは、あり得る選択的プラズマディフューザーの概略表現を示す。プラズマディフューザー材料は、上面及び下面がなく、他の4つの面（正面、背面、左側面、右側面）に対して縮小された拡散の領域がある、コロイド形状で配置される。選択的拡散の程度、したがって、ディフューザー材料がどれくらい取り去られるかは、処理される基材、その寸法、形状、材料、組成によって、かつプロセスパラメーターによって、プラズマチャンバーの設定によって等で決まる。図4Fは、通常、相対的に高いプラズマ密度が認められる（それにより、より変色が多くなる）トレイの隅においてプラズマを拡散させるために、トレイの4つの隅のみに取り付けられた選択的プラズマディフューザーを使用する。
図4B〜図4Eの実施形態では、ディフューザーの開放を容易にする方法、例えば、ジップ、ボタン、Velcro又は粘着テープを予測することができる。
図4A〜図4Cの実施形態では、ディフューザーは、プラズマチャンバーの内部に固定位置を有するフレームを用いて、プラズマチャンバーに固定位置を有することができる。2つのバッチの間で、ディフューザーは開放され（図4B〜図4Eのみ）、トレイ401を取り出し、空にし、再充填し、プラズマチャンバー内に配置することができる。
代替的に、トレイは、プラズマディフューザー用のフレームとして部分的に又は完全に使用され、プラズマディフューザー404は、2つのプロセスの間でトレイ401とともにプラズマチャンバーから取り出される。次に、ディフューザー材料のない1つ又は複数の面（例えば、図4Aの正面）を通して、又は、例えばジップ、ボタン、Velcro若しくは粘着テープを用いてディフューザーを開放することにより、処理済み基材がトレイから取り出される。
図5Aは、垂直電極設定に対するプラズマディフューザーを示す。このプラズマディフューザーは、図3Hに示すプラズマディフューザーから生成することができる。処理される単数又は複数の基材501は、RF電極502及びM電極503によって指定されるスロット内に配置される。プラズマディフューザー504は、基材（複数の場合もある）501の周囲で構築され、基材（複数の場合もある）501とRF電極502との間に配置された左側面505と、基材（複数の場合もある）501とM電極503との間に配置された右側面506とを備え（したがって、図3Hのディフューザーに等しい）、同様に背面507を備える。背面507は、電極502及び503の平面に対して垂直であり、左側面405と右側面406とを接続する。正面は開放したままであり、それにより、単数又は複数の基材がスロット内で容易に配置されるのを可能にする。
プラズマディフューザー504の面505及び506は、基材（複数の場合もある）と電極との間の一定距離に配置され、面507は、基材（複数の場合もある）501とプラズマチャンバーの後壁との間の一定距離に配置される。この実施形態では、ディフューザー材料を適所に維持するためにフレームを使用することができるが、ディフューザー材料は吊り下がっているため、プラズマディフューザーを適所に維持するためにフレームを必要とすることなく、プラズマチャンバーの上面にプラズマディフューザー504を同様に取り付けることができる。
別の実施形態では、プラズマディフューザーは、背面を有していないが正面を有している。
図5Bによって表される更に別の実施形態では、プラズマディフューザー504は、この場合もまた基材（複数の場合もある）501の周囲に構築され、プラズマディフューザー504及び基材（複数の場合もある）501の両方が、RF電極502とM電極503との間に配置される。プラズマディフューザー504は、左側面505、右側面506、背面507及び正面508を有している。上面及び底面のみ、ディフューザー材料で全く充填されていない。この実施形態は、プラズマを電極から離れるように拡散させるために使用することができ、同時に、プラズマディフューザーと基材（複数の場合もある）との間の領域に前駆体分子が容易に入るのを可能にする。プラズマディフューザー504の面505及び506は、基材（複数の場合もある）501と電極との間の一定距離に配置され、面507は、基材（複数の場合もある）501とプラズマチャンバーの後壁との間の一定距離に配置され、面508は、基材（複数の場合もある）501とプラズマチャンバーの前壁との間の一定距離に配置される。この実施形態では、ディフューザー材料を適所に維持するためにフレームを使用することができるが、ディフューザー材料は吊下げ位置を有しそれ自体の適切な形状及び位置を維持するため、フレームは必要ではない。
図5Cは、図5Bのプラズマディフューザーを示し、ここでは、上面509及び底面510も同様にプラズマディフューザー材料で充填される。ここでは、プラズマディフューザーは、6つの面（全ての面）がプラズマディフューザー材料で充填されているコロイド形状である。プラズマディフューザー504の面505及び506は、基材（複数の場合もある）と電極との間の一定距離に配置され、面507は、基材（複数の場合もある）とプラズマチャンバーの後壁との間の一定距離に配置され、面508は、基材（複数の場合もある）501とプラズマチャンバーの前壁との間の一定距離に配置され、面509は、基材（複数の場合もある）501とチャンバーの上壁との間の一定距離に配置され、面510は、基材（複数の場合もある）501とプラズマチャンバーの底壁との間の一定距離に配置される。この実施形態では、ディフューザー材料を適所に維持するためにフレームを使用することができるが、ディフューザー材料は吊り下げ位置を有しそれ自体の適切な形状及び位置を維持するため、フレームは必要ではない。
図5B及び図5Cの実施形態では、ディフューザーの開放を容易にする方法、例えば、ジップ、ボタン、Velcro又は粘着テープを予測することができる。
図5A〜図5Cの実施形態では、ディフューザーは、プラズマチャンバーの内部に固定位置を有するフレームを用いて、プラズマチャンバーに固定位置を有することができる。2つのバッチの間で、ディフューザーは開放され（図5B及び図5Cのみ）、基材（複数の場合もある）501を取り出し、プラズマチャンバー内のプラズマディフューザー内部に、新たな基材（複数の場合もある）を配置することができる。
代替的に、プラズマディフューザー504は、必要な場合にプラズマチャンバーから取り出すことができるように配置することができる。
好ましくは、図5A〜図5Cによって概略的に表される実施形態では、プラズマディフューザー内部に配置される基材とプラズマディフューザーのディフューザー材料との間の距離は、1 mmから150 mm、より好ましくは、2 mmから100 mm、例えば5 mmから75 mm、より好ましくは、10 mmから50 mm、例えば50 mm、45 mm、40 mm、39 mm、38 mm、37 mm、36 mm、35 mm、34 mm、33 mm、32 mm、31 mm、30 mm、29 mm、28 mm、27 mm、26 mm、25 mm、24 mm、23 mm、22 mm、21 mm、20 mm、19 mm、18 mm、17 mm、16 mm、15 mm、14 mm、13 mm、12 mm、11 mm又は10 mmである。
好ましくは、プラズマチャンバーの電極に対して平行なプラズマディフューザーの面と電極との間の距離は、5 mmから250 mm、より好ましくは、10 mmから200 mm、例えば15 mmから150 mm、例えば150 mm、145mm、140 mm、135 mm、130 mm、125 mm、120 mm、115 mm、110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm、85 mm、80 mm、75 mm、70 mm、65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm、20 mm又は15 mmである。
好ましくは、電極の平面に対して垂直なプラズマディフューザーの面とプラズマディフューザーの上記面に対して平行なプラズマチャンバーの壁との間の距離は、5 mmから250 mm、より好ましくは、10 mmから200 mm、例えば15 mmから150 mm、例えば150 mm、145mm、140 mm、135 mm、130 mm、125 mm、120 mm、115 mm、110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm、85 mm、80 mm、75 mm、70 mm、65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm、20 mm又は15 mmである。
3D−プラズマディフューザーの別の形状は円筒形状である。シート状のディフューザー材料が、例えばそのシート状のディフューザー材料の左側及び右側を互いに接続することによって管状形状が得られるように、折り畳まれる。
図6Aは、水平設定においてトレイ601の周囲で円筒状プラズマディフューザー604をいかに使用することができるかを示す。プラズマディフューザー材料604とトレイ601との間に一定距離が維持される。プラズマディフューザー604は、水平に位置決めされたRF電極602とM電極603との間の空間に嵌まる。プラズマディフューザーの左側面及び右側面は、ディフューザーとトレイ601内に配置された単数又は複数の基材との間の空間に前駆体分子が制御された方法で入ることができるように、開放している。プラズマディフューザーの容易な開放を可能にするために、ジッパー、ボタン、Velcroストリップ又はテープを予測することができる。プラズマディフューザーは、好ましくはフレームに取り付けられ、プラズマチャンバー内に固定位置を有することができ、又は各プロセス後にトレイとともに取り出すことができる。
図6Bは、図6Aのプラズマディフューザーを示し、ここでは、左側面605及び右側面606も同様にディフューザー材料で充填されている。基材トレイ601は、プラズマディフューザー604の内部容積内に配置される。プラズマディフューザー604は、RF電極602とM電極603との間に配置される。プラズマディフューザーの容易な開放を可能にするために、ジッパー、ボタン、Velcroストリップ又はテープを予測することができる。プラズマディフューザーは、好ましくはフレームに取り付けられ、プラズマチャンバー内に固定位置を有することができ、又は各プロセス後にトレイとともに取り出すことができる。
プラズマチャンバーの水平設定（水平に位置決めされた電極）に対して円筒形状を使用することができるが、好ましくは、水平位置に対してコロイド状プラズマディフューザーが使用される。円筒状プラズマディフューザーは、電極の垂直設定に使用されるのによく適しており、それは、プラズマチャンバー内で吊り下がっている基材の周囲に、シート状のディフューザー材料を容易に巻き付けることができるためである。
図6Cは、1つ又は複数の基材611の周囲に巻き付けられかつ垂直に位置決めされたRF電極612及びM電極613によって指定されたスロット内に配置された円筒状プラズマディフューザー614の概略表現を示す。プラズマディフューザー614の上面及び底面は、ディフューザーと単数又は複数の基材との間の空間に前駆体分子が制御された方法で入ることができるように、開放している。プラズマディフューザーの容易な開放を可能にするために、ジッパー、ボタン、Velcroストリップ又はテープを予測することができる。プラズマディフューザーは、フレームに取り付けることができるが、同様にフレームなしに使用することができ、単にプラズマチャンバーの上面に取り付けられる。プラズマディフューザー614は、プラズマチャンバー内に固定位置を有することができ、又は各プロセスの後に基材（複数の場合もある）とともに取り出すことができる。
図6Dは、1つ又は複数の基材611の周囲に巻き付けられかつ垂直に位置決めされたRF電極612及びM電極613によって指定されたスロット内に配置された円筒状プラズマディフューザー614の概略表現を示す。プラズマディフューザー614の上面615及び底面616は、同様にディフューザー材料で充填されている。プラズマディフューザーの容易な開放を可能にするために、ジッパー、ボタン、Velcroストリップ又はテープを予測することができる。プラズマディフューザーは、フレームに取り付けることができるが、同様にフレームなしに使用することができ、単にプラズマチャンバーの上面に取り付けられる。プラズマディフューザー614は、プラズマチャンバー内に固定位置を有することができ、又は各プロセスの後に基材（複数の場合もある）とともに取り出すことができる。
好ましくは、図6A〜図6Dによって概略的に表される実施形態では、プラズマディフューザー内部に配置される基材とプラズマディフューザーのディフューザー材料との間の距離は、プラズマディフューザー材料の形状が湾曲しているため、いずれの箇所においても同じではなく、1 mmから150 mm、より好ましくは、2 mmから100 mm、例えば5 mmから75 mm、より好ましくは、10 mmから50 mm、例えば50 mm、45 mm、40 mm、39 mm、38 mm、37 mm、36 mm、35 mm、34 mm、33 mm、32 mm、31 mm、30 mm、29 mm、28 mm、27 mm、26 mm、25 mm、24 mm、23 mm、22 mm、21 mm、20 mm、19 mm、18 mm、17 mm、16 mm、15 mm、14 mm、13 mm、12 mm、11 mm又は10 mmである。
好ましくは、プラズマディフューザーの面と電極及び／又はプラズマチャンバーの壁との間の距離は、5 mmから250 mm、より好ましくは、10 mmから200 mm、例えば15 mmから150 mm、例えば150 mm、145mm、140 mm、135 mm、130 mm、125 mm、120 mm、115 mm、110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm、85 mm、80 mm、75 mm、70 mm、65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm、20 mm又は15 mmである。プラズマディフューザー材料はいかなる箇所においても平面形状を有していないため、距離は、箇所によって異なる可能性がある。
より適しているとみなされる場合、コロイド状及び円筒状以外の形状を有する3D−プラズマディフューザーを使用することもできる。図7A、図7B、図8、図9A及び図9Bは、幾つかの概略表現を提供するが、これらの形状に対する変形もまた構想することができることが明らかである。
図7Aは、球体の半分を表す形状を有するプラズマディフューザー704を示す。好ましくは、このプラズマディフューザーは、この概略表現に示すように、水平設定に対して使用される。プラズマディフューザー704は、RF電極702とM電極703との間に取り付けられるトレイ701の頂部に配置される。好ましくは、プラズマディフューザーを適所に維持するためにフレームが使用される。トレイ701の底面を同様にディフューザー材料で覆うことができるが、場合によっては、そうすることは推奨されない。トレイ701の底部が覆われるか否かは、設定、処理される基材等によって決まる。
図7Bは、トレイ701の周囲で球形状を有するプラズマディフューザー704を示す。好ましくは、このプラズマディフューザーは、この概略表現に示すように、水平設定に対して使用される。トレイ701は、プラズマディフューザー704内に配置され、プラズマディフューザー704は、RF電極702とM電極703との間に配置される。好ましくは、プラズマディフューザーを適所に維持するためにフレームが使用される。
図7A及び図7Bを参照すると、プラズマディフューザーの容易な開放を可能にするために、ジッパー、ボタン、Velcroストリップ又はテープを予測することができる。好ましくは、プラズマディフューザー704は、各プロセスの後にトレイ701とともにプラズマチャンバーから取り出され、その後、トレイ701から処理済み基材を取り除くために開放される。そして、トレイ701には、処理される基材が再度充填され、プラズマディフューザー704は閉鎖され、トレイ701とともにプラズマチャンバー内に再度配置される。
好ましくは、プラズマディフューザー内部に配置される基材とプラズマディフューザー材料との間の距離は、プラズマディフューザーの形状が湾曲しているため一定値ではなく、1 mmから150 mm、より好ましくは、2 mmから100 mm、例えば5 mmから75 mm、より好ましくは、10 mmから50 mm、例えば50 mm、45 mm、40 mm、39 mm、38 mm、37 mm、36 mm、35 mm、34 mm、33 mm、32 mm、31 mm、30 mm、29 mm、28 mm、27 mm、26 mm、25 mm、24 mm、23 mm、22 mm、21 mm、20 mm、19 mm、18 mm、17 mm、16 mm、15 mm、14 mm、13 mm、12 mm、11 mm又は10 mmである。
好ましくは、プラズマディフューザー材料と電極及び／又はプラズマチャンバーの壁との間の距離は、プラズマディフューザーの形状が湾曲しているため一定ではなく、5 mmから250 mm、より好ましくは、10 mmから200 mm、例えば15 mmから150 mm、例えば150 mm、145mm、140 mm、135 mm、130 mm、125 mm、120 mm、115 mm、110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm、85 mm、80 mm、75 mm、70 mm、65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm、20 mm又は15 mmである。
図8は、ドームを表す形状を有するプラズマディフューザー804を示す。好ましくは、このプラズマディフューザーは、この概略表現に示すように、水平設定に対して使用される。プラズマディフューザー804は、RF電極802とM電極803との間に取り付けられるトレイ801の頂部に配置される。好ましくは、プラズマディフューザーを適所に維持するためにフレーム805が使用される。トレイ801の底面を同様にディフューザー材料で覆うことができるが、場合によっては、そうすることは推奨されない。トレイ801の底部が覆われるか否かは、設定、処理される基材等によって決まる。
好ましくは、プラズマディフューザー内部に配置される基材とプラズマディフューザー材料との間の距離は、プラズマディフューザーの形状が湾曲しているため一定値ではなく、1 mmから150 mm、より好ましくは、2 mmから100 mm、例えば5 mmから75 mm、より好ましくは、10 mmから50 mm、例えば50 mm、45 mm、40 mm、39 mm、38 mm、37 mm、36 mm、35 mm、34 mm、33 mm、32 mm、31 mm、30 mm、29 mm、28 mm、27 mm、26 mm、25 mm、24 mm、23 mm、22 mm、21 mm、20 mm、19 mm、18 mm、17 mm、16 mm、15 mm、14 mm、13 mm、12 mm、11 mm又は10 mmである。
好ましくは、プラズマディフューザー材料と電極及び／又はプラズマチャンバーの壁との間の距離は、プラズマディフューザーの形状が湾曲しているため一定ではなく、5 mmから250 mm、より好ましくは、10 mmから200 mm、例えば15 mmから150 mm、例えば150 mm、145mm、140 mm、135 mm、130 mm、125 mm、120 mm、115 mm、110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm、85 mm、80 mm、75 mm、70 mm、65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm、20 mm又は15 mmである。
図9A及び図9Bは、トンネルを表す形状を有するプラズマディフューザー904を示す。曲率半径は、処理される基材の寸法に応じて変化する可能性がある。
好ましくは、このプラズマディフューザーは、この概略表現に示すように、水平設定に対して使用される。プラズマディフューザー904は、RF電極902とM電極903との間に取り付けられたトレイ901の頂部に配置される。好ましくは、プラズマディフューザーを適所に維持するためにフレーム905が使用される。トレイ901の底面を同様にディフューザー材料で覆うことができるが、場合によっては、そうすることは推奨されない。トレイ901の底部が覆われるか否かは、設定、処理される基材等によって決まる。
好ましくは、プラズマディフューザー内部に配置される基材とプラズマディフューザー材料との間の距離は、プラズマディフューザーの形状が湾曲しているため一定値ではなく、1 mmから150 mm、より好ましくは、2 mmから100 mm、例えば5 mmから75 mm、より好ましくは、10 mmから50 mm、例えば50 mm、45 mm、40 mm、39 mm、38 mm、37 mm、36 mm、35 mm、34 mm、33 mm、32 mm、31 mm、30 mm、29 mm、28 mm、27 mm、26 mm、25 mm、24 mm、23 mm、22 mm、21 mm、20 mm、19 mm、18 mm、17 mm、16 mm、15 mm、14 mm、13 mm、12 mm、11 mm又は10 mmである。
好ましくは、プラズマディフューザー材料と電極及び／又はプラズマチャンバーの壁との間の距離は、プラズマディフューザーの形状が湾曲しているため一定ではなく、5 mmから250 mm、より好ましくは、10 mmから200 mm、例えば15 mmから150 mm、例えば150 mm、145mm、140 mm、135 mm、130 mm、125 mm、120 mm、115 mm、110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm、85 mm、80 mm、75 mm、70 mm、65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、45 mm、40 mm、35 mm、30 mm、25 mm、20 mm又は15 mmである。
本発明の利点は以下の通りである。すなわち、深緑色、紺青色、鼠色及び黒色の物体等、色の濃い表面において、又は高光沢面若しくは低表面粗さ（例えば、柔らかい感触の面又は研磨面）を有する基材において、通常認識される望ましくない変色作用の低減、更には排除、処理される基材の寸法に応じた、又は必要な変色低減による、プラズマディフューザー材料、プラズマディフューザーの形状、ディフューザー材料で充填される面の数、又は拡散の程度（選択的プラズマ拡散）を変更することによる、ディフューザー材料の複数の層を用いることによる、又はディフューザー材料を面から部分的に除去することによる、プラズマディフューザーの汎用設定、水接触角、噴霧試験、油レベルに対する影響がない、洗浄特性に対する影響がない、機械設計を適合させる必要がない、既存のプラズマチャンバーでの容易な実施、プラズマチャンバー内部の固定位置又は取外し可能位置を用いることによる、かつプラズマディフューザーの容易な開放を可能にする固定手段を用いることによる容易な取扱いである。
ここで、本発明について、以下の実施例を用いて例示しかつ更に記載する。これらの実施例は、本明細書では、単なる参照のために与えられており、本発明の上述した態様に対するいかなる制限も意味するものではない。
実施例1
実施例1は、プラズマディフューザーが作製される材料の開放性の影響を実証する。3つの異なるディフューザー材料、すなわち不織布、織布及び箔を使用した。3つの材料全てを、図4Eによって表されるものと同じ水平設定で、ただしモノマー入口が配置されるチャンバーの壁に対して平行な左側面及び右側面を開放して、使用した。不織布は、単層設定及び二層設定で使用した。各プラズマディフューザーにより、表1に従って490 lの大型プラズマチャンバーにおいて同じプラズマ重合プロセスを行った。
表1：実施例1によるプロセスパラメーター
データ及び結果を表2に提示する。
表2：4つの異なるプラズマディフューザー材料で行った概略試験
表2から、布の開放性が低いほど（単層不織＞二層不織＞織＞箔）変色の低減が優れ、同時に、コーティング厚さはディフューザー材料によって悪影響を受けないことが明らかである。しかしながら、プラズマディフューザーによるプロセスのコーティング厚さは、4つのプラズマディフューザー全てに対してプラズマディフューザーなしのプロセスの場合より低い。
二層及び単層不織布での試験は、二層によってより優れた変色低減が得られることを明らかに示す。
実施例2
実施例2は、モノマー入口が設置される壁に対して平行な2つの面の開放性の影響を実証する。100 %開放している左側面及び右側面とともに、ここでは25 %しか開放していない面を用いて、実施例1の単層不織プラズマディフューザーを使用した。プロセスを、表1のパラメーターに従って行う。表3に結果を見ることができる。
表3：4つの異なるプラズマディフューザー材料によって行った概略試験
表3から、開放性が低い面は、変色の低減に好影響を与え、油レベルは影響を受けないことが明らかである。しかしながら、このプラズマディフューザーを用いて堆積するコーティングははるかに薄く、変色の不在を説明することができる。満たすべき基準が、一定の撥油レベルである場合、このより閉鎖されたプラズマディフューザーを考慮することができる。しかしながら、最小コーティング厚さと変色の低減との組合せが必要な状況では、2つの面が100 %開放しているより開放性の低いディフューザー材料を使用することがより適している（実施例1を参照）。
実施例3
実施例3は、サンプルの洗浄性能がプラズマディフューザーを使用することによって影響を受けないという事実を実証する。100 %リサイクルPESから作製された織テキスタイルサンプルを、プラズマディフューザー内に垂直に吊り下げた。モノマー入口が配置される壁に対して平行な上面及び底面は、100 %開放している。テキスタイルサンプルに対して、5分間の前処理及び10分間のコーティングのプロセスを行った。テキスタイルサンプルは、プラズマディフューザーなしで及びプラズマディフューザーありでコーティングされた。コーティングプロセスを行うために使用されたプロセスパラメーターを表4に示す。

表4：実施例3によるプロセスパラメーター
コーティングされたテキスタイルを、ISO 15797（2002）に従って工業的に洗浄した。1つの完全な洗浄サイクルは以下のステップを含んでいた。
1. 75℃で、キログラム毎の乾燥テキスタイル材料に対して蛍光増白剤なしで20 g IPSOHF 234を用いて洗浄する。
2. 乾燥キャビネット内で乾燥させる。
1回の洗浄サイクル後、ISO 9073-17部及びISO 4920に従って噴霧試験を行った。次に、更に4回の洗浄サイクルを完了し、撥油試験及び噴霧試験を繰り返した（5回の洗浄の後に測定した値）。
表5から、プラズマディフューザー内で処理されたサンプルとプラズマディフューザーなしでコーティングされたサンプルとからの噴霧結果に差が認められなかったことが明らかである。
表5：洗浄結果
実施例4
5つのトレイを有する490リットルチャンバーにおいて、図4Fによる選択的プラズマディフューザーを使用した。ディフューザー材料、この例ではTeflonを、5つのトレイ全ての4つの全ての隅に、20cmの長さにわたって配置した。5つの全てのトレイの4つの全ての隅に、10 cmの長さにわたって、ディフューザー材料、この場合もまたTeflonを配置することにより、第2のディフューザーを生成した。プロセスパラメーターを表6に提示する。プラズマディフューザーなしで同じプロセスを同様に行った。
この試験の目的は、コーティング厚さの均一性を改善することができたか否かとともに、プリント回路基板（ＰＣＢ）における変色を低減することができたか否かを検査することであった。結果を表7に提示する。

表6：実施例4によるプロセスパラメーター
表7から、第5のトレイ（最下に配置されたトレイ）を除く全てのトレイに対して、プラズマディフューザーは、標準偏差（%）を非常に低減させ、したがって、厚さのより優れた均一性をもたらすことが明らかである。実施例1及び実施例2から明らかとなったように、全てのトレイに対して、プラズマディフューザーによるコーティング厚さは低くなることが留意されるべきである。
表7：異なる設定に対する厚さ及び標準偏差（%）

Claims (15)

  1. プラズマコーティングプロセスによって基材の変色を少なくとも部分的に防止する方法であって、コーティングを形成するために前記基材の上にプラズマを堆積させる前に及び／又は堆積させる間に前記プラズマを拡散させることによって防止する、方法。
  2. 前記基材は、前処理プラズマによって前処理され、該前処理プラズマは、該前処理プラズマの前記基材との反応の前に及び／又は反応の間に拡散し、それにより、前記基材を洗浄し、活性化させ及び／又はエッチングする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記プラズマは、モノマーを含み、前記コーティングはポリマーコーティングである、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記プラズマは、低圧で、又は大気圧未満の圧力で、又は1000 mTorr未満及び／若しくは5 mTorrを超える圧力で提供される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 撥油性、噴霧試験及び耐洗浄性に関するコーティング性能は悪影響を受けない、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記基材は、処理後の該基材の変色を低減させるように該基材の近くのプラズマ密度を均質化するために、接地（M）電極と、無線周波数（RF）電極と、前記電極の間に配置された1つ又は複数のプラズマディフューザー材料を含むプラズマディフューザーとを備えるプラズマチャンバーであって、該プラズマディフューザー材料が、平坦であるか、湾曲しているか、又は折り畳まれている可能性があるシートの形態である、プラズマチャンバーを備えるプラズマコーティング装置でコーティングされる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 以下の特徴のうちの1つ又は組合せが存在する、すなわち、
    プラズマディフューザー材料は、コーティングされる前記単数又は複数の基材と前記無線周波数電極との間に配置され、
    プラズマディフューザー材料は、コーティングされる前記単数又は複数の基材と前記接地電極との間に配置され、
    プラズマディフューザー材料は、コーティングされる前記単数又は複数の基材と接地電極との間、及びコーティングされる前記単数又は複数の基材と前記無線周波数電極との間に配置され、
    プラズマディフューザー材料は、コロイド状プラズマディフューザーを形成するように前記プラズマチャンバーの壁に面して、前記基材の少なくとも更に1つの面に配置され、及び／又は、
    シート状のプラズマディフューザー材料は、コーティングされる前記単数又は複数の基材の周囲に円筒状に巻き付けられる、請求項6に記載の方法。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法を適用する前に前処理プラズマによって基材を前処理する方法であって、前記前処理プラズマの前記基材との反応の前に及び／又は反応の間に前記前処理プラズマを拡散させ、それにより、前記基材を洗浄し、活性化させ及び／又はエッチングすることにより前処理する、方法。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法を行うのに好適な、又は行うように構成されたプラズマコーティング装置。
  10. 低圧及びプラズマ重合コーティングで、基材にプラズマコーティングを施すプラズマコーティング装置であって、該装置は、接地（M）電極と、無線周波数（RF）電極と、前記基材の近くのプラズマ密度を均質化するプラズマディフューザーとを備えるプラズマチャンバーを備え、該プラズマディフューザーは、前記電極の間に配置される、プラズマコーティング装置。
  11. 前記プラズマディフューザーは、前記プラズマチャンバー内に配置されたプラズマディフューザー材料を含み、該プラズマディフューザー材料はシートの形態である、請求項10に記載のプラズマコーティング装置。
  12. 前記プラズマディフューザー材料は、不織布、織布、編物、メンブレン、フィルム又は箔等の連続気泡ポリマー構造、及び／又はメッシュ構造等の連続気泡金属構造を含む、請求項11に記載のプラズマコーティング装置。
  13. 前記プラズマディフューザーは、フレームの使用なしに又はフレームの支持により前記プラズマチャンバー内に配置される、請求項10〜12のいずれか一項に記載のプラズマコーティング装置。
  14. 前記プラズマディフューザーは、ジッパー、ボタン、Velcroストリップ又はテープ等の開放手段を備える、請求項10〜13のいずれか一項に記載のプラズマコーティング装置。
  15. 請求項10〜14のいずれか一項に記載のプラズマコーティング装置で使用されるのに適した、又は使用されるように構成されたプラズマディフューザー。
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