JP2020030936A - 除電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記のようにフィルムが帯電したまま成膜処理が行われると、均一な成膜ができなくなったり、膜の表面にシワが生じたりしてしまう。
また、プラズマを利用して処理対象物を除電処理するためには、プラズマ生成用のガスが必要であり、このガスを高真空下の真空チャンバーに供給しなければならない。
そこで、ガス供給量を多くすることも考えられるが、ガス供給量を多くすると、その分、真空チャンバー内の高真空が損なわれてしまい、所期の処理プロセスが実行できなくなってしまう。
そのために、従来から、高真空に保たれた同一の真空チャンバー内で、他のプロセスとプラズマを利用した除電処理とを同時又は連続して実行することは不可能と考えられていた。
さらに、生成されたプラズマは、上記連通部を経由して上記高真空チャンバーに導かれるとともに、この高真空チャンバーに導かれたプラズマを介して高真空チャンバー内の処理対象物と上記接地部とが導通し、上記処理対象物の電荷が除電される。
また、プラズマ生成室の容積は、小さければ小さいほどガス量を少なくできるが、プラズマ生成室が小さすぎれば、除電に必要とされる十分なプラズマが生成されなくなる。したがって、必要とされるプラズマの密度に応じてプラズマ生成室の容積が決まることになる。
また、貫通孔の内径よりも外径を大きくした上記第1電極で上記貫通孔の大気側が塞がれる。
このように大気側から窓孔を蓋部材で塞ぐとともに、貫通孔も大気側から第1電極で塞いでいるので、大気圧と高真空チャンバー内の圧力との差圧が、蓋部材及び第1電極のそれぞれに対して、窓孔及び貫通孔を常に閉塞する方向に作用する。
なお、この第2の発明において、上記貫通孔の高真空チャンバー側の開口部分に第2電極を設けて、貫通孔部分をプラズマ生成室としてもよいし、上記開口部分にリング部材を設け、上記貫通孔とリング部材とが相まってプラズマ生成室を構成するようにしてもよい。
第5の発明は、上記多孔電極にはマイナスの電圧を印加させている。
なお、上記のようにプラスまたはマイナスの電圧を印加する手段としては、直流電源が原則であるが、交流電源を用いてその交番電圧を直流電圧に整えるようにしてもよい。
また、蓋部材を高真空チャンバーに取り付けるためのボルト、及び第1電極を蓋部材に取り付けるためのボルト等の止め具は、蓋部材や第1電極を固定する機能だけで足り、その分、止め具の小型化にも役立つ。
この第1実施形態の除電装置では、図1に示すように、接地電位を保つ高真空チャンバー1は真空ポンプPで高真空に保たれているが、この実施形態における高真空とは0.1Paよりも真空度が高い状態をいう。このようにした高真空チャンバー1は、処理対象物を搬送する搬送手段と、処理対象物に薄膜を形成する成膜処理機構2と、処理対象物の移動方向に対して上記成膜処理機構2の上流側に処理対象物を除電する除電処理機構とを備えている。
さらに、上記一対のロール3,4の間には、上記成膜処理機構2と除電処理機構とが設けられている。
上記成膜処理機構2は、アルミなどの金属を蒸発させて上記フィルムFの表面に薄膜を形成するためのものである。
図2に示すように、上記高真空チャンバー1に形成された窓孔1aは、蓋部材6で塞ぐようにしている。
この蓋部材6は、外径を窓孔1aの開口径にほぼ対応させた円筒状の本体部6aを備え、その開口周囲にフランジ6bを設けるとともに、このフランジ6bとは反対側に底部6cが設けられている。
上記のようにした蓋部材6のフランジ6bは、複数のボルトk1で高真空チャンバー1に固定されるとともに、これらボルトk1よりも内径側にシール部材s1を組み込んでいる。
したがって、蓋部材6及び第1電極7によるメタルシール機能とシール部材s1,s2のシール機能とが相まって、高真空チャンバー1はほぼ完全な気密性が保たれる。
これら第1電極7と第2電極9との対向部間が、高真空チャンバー1から区画された上記プラズマ生成室Aとなる。
なお、この第1実施形態おいて、上記開口部分にリング部材8を設け、上記貫通孔6dとリング部材8とが相まってプラズマ生成室Aを構成するようにしているが、上記蓋部材6の底部6cの厚さを厚くできれば、上記貫通孔6dの高真空チャンバー1側の開口部分に第2電極9を設けて、貫通孔6d部分のみをプラズマ生成室Aとすることもできる。
また、上記蓋部材6は導電体である金属で形成されており、上記蓋部材6が上記第1電極7と導通するとともに、高真空チャンバー1とも導通している。したがって、蓋部材6及び第1電極7は、高真空チャンバー1と同じく接地電位となる。
さらに、コンデンサCと電源11との間に設けられた抵抗R1は電源11を保護するものであり、コンデンサCと第2電極9との間に設けられた抵抗R2は第2電極9に過大な電流が流れないようにするものである。
このガス供給穴12は、第1電極7のプラズマ生成室A側に凹部12aを形成して空間を設けている。このように空間を設けることにより、ガスをプラズマ生成室A内に広げやすくするとともに、凹部12aによって第2電極9と電界を形成する電極の表面積を大きくしている。
なお、上記ガス供給源G、バルブ13及びバルブ制御部14が相まって、この発明のガス供給手段Mを構成する。
また、処理対象物であるフィルムFの近くには接地部が備えられている。この第1実施形態では、高真空チャンバー1が接地されているので、この内面が上記接地部として機能する。
メッシュからなる第2電極9にプラスの電圧を印加すると、プラズマ生成室Aには第2電極9と、第1電極7及び貫通孔6dの内周面との間で電界が形成される。そして、プラズマ生成室Aの電界内に、ガス供給源Gからのガスを供給すると、プラズマ生成室A内のガス濃度が高くなって放電が起こる。
なお、このときのガスの供給量は上記ガス供給手段Mであらかじめ設定されているが、上記プラズマ生成室A内は、プラズマの生成に最適な1〜10+2[Pa]の低・中高真空状態になるようにガス濃度を設定することが好ましい。
このように、フィルム処理面と接地部とがプラズマを介して導通すると、電子レベルから見れば電位の低い方から高い方に電子は流れる。 したがって、上記フィルム処理面がプラスに帯電しているときには、低い電位の接地部側の電子がフィルムF側に導かれるので、フィルム処理面の電荷が中和されて除電される。一方、フィルム処理面がマイナスに帯電しているときには、電位が低いフィルム処理面の電子が接地部側に導かれるので、フィルム処理面の電荷が中和して除電される。
このように除電処理と排気とがほとんど同時に、かつ瞬間的に行われるので、高真空チャンバー1の高真空を損なうことなく除電処理ができることになり、成膜処理などの処理プロセスと除電処理とが二律背反の関係にあったとしても、それらを両立させることができる。
このように、間欠的にガスを供給してプラズマを生成させれば、フィルムFが連続的に搬送されていても、上記フィルム処理面の所定の範囲にプラズマを連続して照射でき、フィルム処理面全体を除電できる。この場合に、プラズマが間欠的に生成されるタイミングと、フィルムFの搬送速度などとの相対的な関係を調整しなければならないのは当然である。
そこで、この実施形態では蓋部材6の本体部6aを設けて、この本体部6aの深さ方向の長さを長くしたり短くしたりして、連通部10と処理対象物との間の距離設定ができるようにしている。
このようにマイナスの電圧を印加させたときには、上記第2電極9からのすべての電子は、それらの斥力の作用もあって、プラズマ生成室Aに完全に閉じ込められる。したがって、プラズマ生成室Aにおけるプラズマ生成効率を上げることができる。
この第2実施形態では、蓋部材6の大気側から第1電極7を取り付けずに、上記蓋部材6の高真空チャンバー1側から別構成にしたプラズマ生成室Aを取り付けている点が第1実施形態と相違するもので、その他の構成は第1実施形態と同じである。そして、第1実施形態と同じ構成要素については、第1実施形態の説明をそのまま援用する。
上記のようにした蓋部材6の底部6cの高真空チャンバー1側には、上記プラズマ生成室Aを構成する筒部材15を固定するとともに、この筒部材15の一方の開口すなわち上記底部6c側の開口周囲に、その開口を塞ぐようにして板状の第1電極7を固定している。そして、上記筒部材15の内径部分及び第1電極7で囲われた空間をプラズマ生成室Aとしている。
そして、上記蓋部材6及び筒部材15の間にはシール部材s3が、上記第1電極7及び筒部材15の間にはシール部材s2が、各ボルトk2,k4よりも高真空チャンバー1側にそれぞれ設けられ、上記高真空チャンバー1の気密性が保たれている。
なお、上記第2電極9は、上記第1電極7との間隔が保たれていれば、筒部材15における内径部分のどの位置に設けられていてもよい。
上記筒部材15は導電体である金属で形成されているので、上記第1電極7と導通するとともに、蓋部材6を介して高真空チャンバー1とも導通している。
上記筒部材15は接地されているので、筒部材15の内周面と第1電極7とが一体となって、第2電極9と対向する電極として機能する。したがって、第2電極9と電界を形成する電極の表面積が広がるので、放電が起こりやすくなる。
さらに、この第2実施形態では、第2電極9は多孔電極である板状のメッシュで構成したが、多孔電極は多数の穴を形成した板状のものであればよく、プラズマ生成室Aと高真空チャンバー1との連通を妨げないものであれば、孔の形態や個数等は問わない。そして、第2電極9は、多孔電極以外にも、棒や線等の様々な形状のものを電極として用いることができる。
この第3実施形態では、上記蓋部材6の高真空チャンバー1側から別構成にしたプラズマ生成室Aが取り付けられるとともに、板状の第1電極7を蓋部材6に直接固定した点が第1実施形態と相違するもので、その他の構成は第1実施形態と同じである。そして、第1実施形態と同じ構成要素については、第1実施形態の説明をそのまま援用する。
そして、上記第1電極7と蓋部材6との間には、ボルトk4よりも高真空チャンバー1側にシール部材s3を設けて、高真空チャンバー1の気密性を保てるようにしている。
また、筒部材15の一方の開口とは反対側の他方の開口には、第1電極7と間隔が保たれたメッシュの第2電極9が上記筒部材15内に固定されている。ただし、第2電極9と筒部材15との間は絶縁されている。
この第3実施形態では、上記筒部材15が蓋部材6にボルトで固定されていないので、上記筒部材15を厚く形成する必要がない。その分、筒部材15を小さく形成できる。
また、この第3実施形態では、第2電極9は多孔電極である板状のメッシュで構成したが、多孔電極は多数の穴を形成した板状のものであればよく、プラズマ生成室Aと高真空チャンバー1との連通を妨げないものであれば、孔の形態や個数等は問わない。さらに、第2電極9は、多孔電極以外にも、棒や線等の様々な形状のものを電極として用いることができる。
この第4実施形態では、接地された筒状の第1電極16における一方の開口を、絶縁板17で直接塞ぐとともに、この絶縁板17を蓋部材6に直接固定している。そして、このようにした筒状の第1電極16の中心部分には、円柱状の第2電極18を設けている。
上記以外の構成は第1実施形態と同じである。そして、第1実施形態と同じ構成要素については、第1実施形態の説明をそのまま援用する。
そして、上記蓋部材6と絶縁板17との間には、ボルトk4よりも高真空チャンバー1側にシール部材s3が設けられており、高真空チャンバー1の気密性が保たれている。
また、上記円板状の絶縁板17には、複数のガス供給穴20が形成され、これらガス供給穴20を介してガス供給手段Mからのガスがプラズマ生成室Aに供給される。
さらに、上記第2電極18は、高真空チャンバー1外の電源11と接続されている。
なお、この第1実施形態では、上記第2電極18にプラスの電圧を印加しているが、第1電極16と第2電極18との間でプラズマを生成するための電界が形成できれば、マイナスの電圧を印加させてもよい。
さらに、この第4実施形態では、第1電極16と第2電極18とをそれぞれの電極の極性を換えて設けてもよい。このような場合には、円筒状の第1電極16に電圧を印加するとともに、円筒内に設けられた円柱状の第2電極18を接地するように設ける。
そして、複数のプラズマ生成室Aが設けられるので、一つの処理対象物における所定の処理範囲に複数のプラズマを照射でき、高いプラズマ密度で除電処理できる。
さらに、この第1〜4実施形態では、電源11に直流を用いているが、交流を用いてもよい。ただし、交流電源を用いる場合には、この交番電圧を直流電圧に整えるようにして用いなければならない。
Claims (8)
- 高真空が維持されるとともに接地部が備えられた高真空チャンバーから区画されるプラズマ生成室が設けられ、
上記プラズマ生成室は上記高真空チャンバーよりも容積が相対的に小さく形成され、
上記プラズマ生成室には、
このプラズマ生成室を上記高真空チャンバーに連通させる連通部と、
対向して電界を形成する第1電極及び第2電極と、
ガス供給量を設定可能にしたガス供給手段とが備えられ、
上記第1電極と第2電極との間の電界中に供給されたガスによってプラズマが生成され、
この生成されたプラズマが上記連通部を経由して上記高真空チャンバーに導かれるとともに、この高真空チャンバーに導かれたプラズマを介して高真空チャンバー内の処理対象物と上記接地部とが導通し、上記処理対象物の電荷が除電される除電装置。 - 上記高真空チャンバーに形成された窓孔よりも外径が大きい蓋部材が設けられ、
この蓋部材で上記窓孔を大気側から塞ぐとともに、
この蓋部材には、上記窓孔を塞いだ状態で、大気側から高真空チャンバー内に向かって貫かれる貫通孔が形成され、
この貫通孔の内径よりも外径を大きくした第1電極が備えられ、
この第1電極は上記貫通孔を大気側から塞いで上記蓋部材に固定される一方、
上記貫通孔を介して上記第1電極と対向する第2電極が上記高真空チャンバー側に設けられ、
上記第1電極と第2電極との対向部間が、上記高真空チャンバーから区画された上記プラズマ生成室となる請求項1に記載の除電装置。 - 上記第2電極が板状の多孔電極からなるとともに、この多孔電極が上記連通部に設けられた請求項1又は2に記載の除電装置。
- 上記第2電極にはプラスの電圧が印加される請求項3に記載の除電装置。
- 上記第2電極にはマイナスの電圧が印加される請求項3に記載の除電装置。
- 上記第2電極に電圧を印加した状態で、上記ガス供給手段からガスが間欠的に供給される構成にした請求項1〜5のいずれか1に記載の除電装置。
- 上記第2電極に電圧を印加する電源が接続され、上記第2電極と電源との間には、上記電源と並列に接続したコンデンサと、
上記電源及びコンデンサの間、並びにコンデンサ及び第2電極の間とに抵抗が設けられた請求項1〜6のいずれか1に記載の除電装置。 - 上記高真空チャンバーに対して上記プラズマ生成室が複数備えられた請求項1〜7のいずれか1に記載の除電装置。
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