JP4984285B2 - 高密度プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
また、非特許文献1には、真空チャンバー内の低ガス圧力環境においてマルチホローカソード放電を用いて薄膜を生成することが記載されており、同文献によれば、一様な放電を可能とするために、複数のホローカソード部間に溝を切り連結し、各カソード間のプラズマ一様性を向上させることが記載されている。
第1の手段は、ガス供給チャンバー内にガスを供給するガス供給手段と、前記ガス供給チャンバー内において供給されたガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンからなる噴出物を噴出して基材を処理するための電極対と、処理チャンバー内において前記基材を所定の位置に保持する基材保持手段と、前記処理チャンバー内において前記基材の表面を洗浄、改質するための材料を供給する材料供給手段とからなり、前記電極対は、前記ガスが注入される複数の孔を有すると共に湾曲して形成されたマイクロホローカソード電極と、前記マイクロホローカソード電極の複数の孔と連通する複数の孔を有すると共に湾曲して形成された絶縁物と、前記絶縁物の複数の孔と連通し前記噴出物が噴出される複数の孔を有すると共に湾曲して形成されたアノード電極とが組み合わされて構成されており、当該電極対の複数の孔に前記ガスを注入しつつマイクロホローカソード放電を行うことにより複数の孔内で前記ガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンを生成し複数の孔から噴出物として噴出させる高密度プラズマ処理装置であって、
前記電極対は、前記マイクロホローカソード電極の各孔の前記絶縁物側に、前記マイクロホローカソード電極の前記隣接する孔間を連通する格子状の連通溝が設けられており、当該格子状の連通溝により各孔の放電均一性を向上させることを特徴とする高密度プラズマ処理装置である。
第2の手段は、円筒状電極対の円筒内にガスを供給するガス供給手段と、円筒内に供給されたガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンからなる噴出物を噴出して円筒状基材を処理するための円筒状電極対と、該円筒状電極対の外側に円筒状電極対と同心位置に保持された円筒状基材と、該円筒状基材の内表面を洗浄、改質するための材料を円筒状基材と円筒状電極対の間の空間に供給する材料供給手段とからなり、前記円筒状電極対は、前記ガスが注入される複数の孔を有すると共に円筒状に形成されたマイクロホローカソード電極と、前記マイクロホローカソード電極の複数の孔と連通する複数の孔を有すると共に円筒状に形成された絶縁物と、前記絶縁物の複数の孔と連通し前記噴出物が噴出される複数の孔を有すると共に円筒状に形成されたアノード電極とが組み合わされて構成されており、当該円筒状電極対の複数の孔に前記ガスを注入しつつマイクロホローカソード放電を行うことにより複数の孔内で前記ガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンを生成し複数の孔から噴出物として円筒外に同心円状に一様に噴出させる高密度プラズマ処理装置であって、
前記円筒状電極対は、前記マイクロホローカソード電極の各孔の前記絶縁物側に、前記マイクロホローカソード電極の前記隣接する孔間を連通する格子状の連通溝が設けられており、当該格子状の連通溝により各孔の放電均一性を向上させることを特徴とする高密度プラズマ処理装置である。
第3の手段は、平板状電極対の複数の孔にガスを注入しつつマイクロホローカソード放電を行うことにより複数の孔内で前記ガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンを生成し複数の孔から噴出物として噴出させる高密度プラズマ処理装置であって、
前記平板状電極対は、ガスが注入される複数の孔を有すると共に平板状に形成されたマイクロホローカソード電極と、前記マイクロホローカソード電極の複数の孔と連通する複数の孔を有すると共に平板状に形成された絶縁物と、前記絶縁物の複数の孔と連通し前記噴出物が噴出される複数の孔を有すると共に平板状に形成されたアノード電極とが組み合わされて構成されており、かつ、前記マイクロホローカソード電極の各孔の前記絶縁物側に、前記マイクロホローカソード電極の前記隣接する孔間を連通する格子状の連通溝が設けられており、当該格子状の連通溝により各孔の放電均一性を向上させることを特徴とするプラズマ処理装置。
同図に示すように、基材11は基材11の上部及び下部から同時にまたは間欠的に噴出物を照射することにより、基材11面の表と裏を同時または交互に処理することが可能となる。
同図において、複数段の各電極対にかける電圧は、対毎に独立又は全て対共通に印加してもよい。例えば、a、cにeを接続し、b、dにfを接続する以外に、aとe、bとf、cとg、dとhを接続するように構成しても良い。
これらの図に示すように、この電極対は湾曲面を有し、湾曲面を有する複数の孔3を有するマイクロホローカソード電極4は湾曲面を有する複数の孔3を有する絶縁物5を介して湾曲面を有する複数の孔3を有するアノード電極6と組み合わされて構成される。
同図に示すように、この電極対は湾曲面を有し、湾曲面を有する複数の電極孔3を有するマイクロホローカソード電極4は湾曲面を有する複数の孔3を有する絶縁物5を介して湾曲面を有する複数の孔3を有するアノード電極6と組み合わされて構成される。
領域15側からガスを注入されたガスは、孔3においてマイクロホローカソード放電を行い、プラズマ化し、生成されたプラズマ、イオン、電子、ラジカル粒子は、アノード電極6の湾曲面外側の領域8に噴出される。噴出物はアノード電極6から扇状に噴出され、例えば、湾曲状に形成された基材11の表面を一様に処理することが可能となる。
これらの図に示すように、本発明の電極対及びガス供給チャンバー2aは円筒型に構成され、円筒面を有する複数の孔3を有するマイクロホローカソード電極4は円筒面を有する複数の孔3を有する絶縁物5を介して円筒面を有する複数の孔3を有するアノード電極6と組み合わされて構成される。
これらの図に示すように、本発明の電極対は円筒型に構成され、円筒面を有する複数の孔3を有するマイクロホローカソード電極4は円筒面を有する複数の孔3を有する絶縁物5を介して円筒面を有する複数の孔3を有するアノード電極6と組み合わされて構成される。
同図に示すように、電極対は、マイクロホローカソード電極4の各孔3の孔口から絶縁物5にかけて空間が広がるようにテーパー状に形成し、かつアノード電極6の各孔3の孔口から絶縁物5にかけて空間が広がるようにテーパー状に形成する。このように構成することにより孔3の内表面積を増やすことができるので2次電子を増加させることができプラズマ密度を高めることが可能となる。
同図に示すように、電極対のアノード電極6の各孔3をラバールノズル形状18に形成する。このように構成することにより、噴出物の速度を増加させることが可能となる。
これらの図に示すように、マイクロホローカソード電極4の各孔3において、絶縁物5側にマイクロホローカソード電極の隣接する孔3間を連通する格子状の連通溝19を設ける。このように構成することにより、各孔3の放電均一性を向上させることができる。
同図に示すように、この電極対は、平板型の孔3を有するマイクロホローカソード電極4、平板型の孔3を有する絶縁物5、平板型の孔3を有するアノード電極6の組み合わせからなる電極対において、孔3から噴出された噴出物を1点に集束させるために孔3の向きを傾けて構成することで、噴出物の高密度化を図ることが可能となる。
同図に示すように、電極対から噴出物が噴出される側8に、電極対のアノード電極6、絶縁物からなるスペーサ20、及び湾曲に形成された複数の孔22を有する電極21(引き出し電極)によって噴出物を収容する空間を形成し、電極21に正又は負のDCもしくはパルス状の電圧を印加して、前記空間から電極21の各孔22を通して負イオン、正イオン、又は電子23を噴出させる。
また、本発明の高密度プラズマ処理装置は、各種基材(金属、ガラス、フィルム等)の表面処理、コーティング、洗浄、殺菌など様々な産業技術のシーズとなる。更に、低温プラズマ生成に基づく、融点が低い材料、生体を含む有機物などへのプラズマ処理も可能となるため、ライフサイエンス分野などへの波及効果など新しい領域へのプラズマの応用も期待される。
2a ガス供給チャンバー
2b 処理チャンバー
2c 絶縁板
3 孔
4 マイクロホローカソード電極
5 絶縁物
6 アノード電極
7 電源
8 プラズマ領域
9 架台
10 ローラー
11 基材
12 材料供給ノズル
13 排気系
14 蒲鉾型電極セクター間の隙間
15 ガス導入領域
16 集束点
17 円筒管
18 吹き出しノズル
19 連通溝
20 絶縁物
21 引き出し電極
22 引き出し電極の孔
23 正イオン、負イオンもしくは電子
Claims (3)
- ガス供給チャンバー内にガスを供給するガス供給手段と、前記ガス供給チャンバー内において供給されたガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンからなる噴出物を噴出して基材を処理するための電極対と、処理チャンバー内において前記基材を所定の位置に保持する基材保持手段と、前記処理チャンバー内において前記基材の表面を洗浄、改質するための材料を供給する材料供給手段とからなり、前記電極対は、前記ガスが注入される複数の孔を有すると共に湾曲して形成されたマイクロホローカソード電極と、前記マイクロホローカソード電極の複数の孔と連通する複数の孔を有すると共に湾曲して形成された絶縁物と、前記絶縁物の複数の孔と連通し前記噴出物が噴出される複数の孔を有すると共に湾曲して形成されたアノード電極とが組み合わされて構成されており、当該電極対の複数の孔に前記ガスを注入しつつマイクロホローカソード放電を行うことにより複数の孔内で前記ガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンを生成し複数の孔から噴出物として噴出させる高密度プラズマ処理装置であって、
前記電極対は、前記マイクロホローカソード電極の各孔の前記絶縁物側に、前記マイクロホローカソード電極の前記隣接する孔間を連通する格子状の連通溝が設けられており、当該格子状の連通溝により各孔の放電均一性を向上させることを特徴とする高密度プラズマ処理装置。 - 円筒状電極対の円筒内にガスを供給するガス供給手段と、円筒内に供給されたガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンからなる噴出物を噴出して円筒状基材を処理するための円筒状電極対と、該円筒状電極対の外側に円筒状電極対と同心位置に保持された円筒状基材と、該円筒状基材の内表面を洗浄、改質するための材料を円筒状基材と円筒状電極対の間の空間に供給する材料供給手段とからなり、前記円筒状電極対は、前記ガスが注入される複数の孔を有すると共に円筒状に形成されたマイクロホローカソード電極と、前記マイクロホローカソード電極の複数の孔と連通する複数の孔を有すると共に円筒状に形成された絶縁物と、前記絶縁物の複数の孔と連通し前記噴出物が噴出される複数の孔を有すると共に円筒状に形成されたアノード電極とが組み合わされて構成されており、当該円筒状電極対の複数の孔に前記ガスを注入しつつマイクロホローカソード放電を行うことにより複数の孔内で前記ガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンを生成し複数の孔から噴出物として円筒外に同心円状に一様に噴出させる高密度プラズマ処理装置であって、
前記円筒状電極対は、前記マイクロホローカソード電極の各孔の前記絶縁物側に、前記マイクロホローカソード電極の前記隣接する孔間を連通する格子状の連通溝が設けられており、当該格子状の連通溝により各孔の放電均一性を向上させることを特徴とする高密度プラズマ処理装置。 - 平板状電極対の複数の孔にガスを注入しつつマイクロホローカソード放電を行うことにより複数の孔内で前記ガスを処理して高密度のプラズマ、中性ラジカル及び/又は正・負イオンを生成し複数の孔から噴出物として噴出させる高密度プラズマ処理装置であって、
前記平板状電極対は、ガスが注入される複数の孔を有すると共に平板状に形成されたマイクロホローカソード電極と、前記マイクロホローカソード電極の複数の孔と連通する複数の孔を有すると共に平板状に形成された絶縁物と、前記絶縁物の複数の孔と連通し前記噴出物が噴出される複数の孔を有すると共に平板状に形成されたアノード電極とが組み合わされて構成されており、かつ、前記マイクロホローカソード電極の各孔の前記絶縁物側に、前記マイクロホローカソード電極の前記隣接する孔間を連通する格子状の連通溝が設けられており、当該格子状の連通溝により各孔の放電均一性を向上させることを特徴とするプラズマ処理装置。
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