JP5162448B2 - 表面処理装置 - Google Patents
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Description
特許文献1、2には、複数の電極を長手方向と平行に並べてなる電極列を2列設け、これら2つの電極列の間にスリット状の放電空間を形成したプラズマ表面処理装置が記載されている。各電極は短くても、スリット状放電空間を大型被処理物の幅寸法に対応する長さにすることができる。このスリット状放電空間でプラズマ化した処理ガスを被処理物に吹き付けることにより、被処理物の全幅を一度に処理することができる。被処理物は電極の長手方向(スリット状放電空間の延び方向)と直交する方向に搬送される。
特許文献3、4には、複数の電極を長手方向と直交する方向に並べてなる電極モジュールを前記長手方向に沿って前後2段設けることが記載されている。各電極モジュールの隣り合う電極間にスリット状の放電空間が形成されるようになっている。前段の電極モジュールと後段の電極モジュールは、上記電極の並設方向に並設ピッチの半分だけずれている。したがって、前段と後段のスリット状放電空間も半ピッチずれている。被処理物は、各電極の長手方向ひいては各スリット状放電空間の長手方向に搬送されるようになっている。
本発明は、大型の被処理物にも簡易な構成で対応できる表面処理装置を提供することを目的とする。
前記処理ガスを噴き出すための第1孔列を有し、この第1孔列が第1方向に延在する第1ユニットと、
前記処理ガスを噴き出すための第2孔列を有し、この第2孔列が前記第1孔列と同方向に延在する第2ユニットと、
前記被処理物を前記第1、第2ユニットに対し前記第1方向と直交する第2方向に相対移動させる移動機構と、
を備え、
前記第1ユニットと第2ユニットが、互いに前記第1方向にずれ、かつ前記第2方向にずれて配置されていることを特許請求しない特徴とする。
これによって、被処理物が大型であっても簡易な構成で表面処理することができる。
本発明は、一対の電極どうし間に形成された放電空間に処理ガスを導入して、前記処理ガスを前記放電空間内でプラズマ化し、前記プラズマ化された処理ガスを、前記放電空間の外部に配置された被処理物の表面に吹き付け、該表面を処理する表面処理装置において、
第1方向に延在する第1孔列を有し、前記プラズマ化された処理ガスを、前記第1方向に均一に分散された状態で前記第1孔列から噴き出す第1ユニットと、
前記第1孔列と同方向に延在する第2孔列を有し、前記プラズマ化された処理ガスを、前記第1方向に均一に分散された状態で前記第2孔列から噴き出す第2ユニットと、
前記被処理物を前記第1、第2ユニットに対し前記第1方向と直交する第2方向に相対移動させる移動機構と、
を備え、
前記第1ユニットと第2ユニットが、互いに前記第1方向にずれ、かつ前記第2方向にずれて配置され、ひいては前記第1孔列と前記第2孔列とが、互いに前記第1方向にずれ、かつ前記第2方向にずれて配置されており、
前記第1孔列から噴き出された処理ガスによって処理される第1処理領域における前記第1方向の第2ユニット側の、処理レートが該第1処理領域の中央部分よりも小さい端部分と、前記第2孔列から噴き出された処理ガスによって処理される第2処理領域における前記第1方向の第1ユニット側の、処理レートが該第2処理領域の中央部分よりも小さい端部分とが、前記第1方向の同じ位置で重なり合っていることを特許請求する第1特徴とする。
これによって、各ユニットの孔列端部では処理ガスの減速や失活等で処理能力が孔列中央部より低くなったとしても、2つのユニットをオーバーラップさせることにより、このオーバーラップ部分での処理能力を2つの低い処理能力を合わせた大きさにでき、各ユニットの孔列中央部と同等の処理能力を得ることができる。
この架台に前記第1ユニットを、前記第1方向に位置調節可能に連結する連結機構と、
を更に備えるのが好ましい。
これによって、第1方向に沿う組み付け誤差を吸収したり、上記オーバーラップの幅を調節したりすることができる。
この架台に前記第1ユニットを、前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に位置調節可能に連結する連結機構と、
を更に備えるのが好ましい。
これによって、第3方向に沿う組み付け誤差を吸収したり、ユニットと被処理物との間の距離(ワーキングディスタンス)を調節したり、ユニット間の個体差等による第1処理領域の処理度合いと第2処理領域の処理度合いの不均一を矯正したりすることができる。
この架台に前記第1ユニットを、前記第1方向から見た角度を調節可能に連結する連結機構と、
を更に備えるのが好ましい。
これによって、第1方向から見た角度誤差を吸収したり、被処理物へのガスの吹付け方向を調節したり、ユニット間の個体差等による第1処理領域の処理状態と第2処理領域の処理状態との不均一を矯正したりすることができる。
この架台に前記第1ユニットを、前記第2方向から見た角度を調節可能に連結する連結機構と、
を更に備えるのが好ましい。
これによって、第2方向から見た角度誤差を吸収したり、被処理物へのガスの吹付け方向を調節したり、ユニット間の個体差等による第1処理領域の処理状態と第2処理領域の処理状態との不均一を矯正したりすることができる。
前記第1ユニットの前記第1方向の両端部にそれぞれ設けられ、前記架台に前記第1ユニットを前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に位置調節可能に連結する一対の連結機構と、
を更に備えるのが好ましい。
これによって、第1ユニットを第3方向に位置調節できるだけでなく、第2方向から見た角度を調節することもできる。
前記第1ユニットの前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向から見た四隅にそれぞれ設けられ、前記架台に前記第1ユニットを前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に位置調節可能に連結する4つの連結機構と、
を更に備えるのが好ましい。
これによって、第1ユニットを第3方向に位置調節できるだけでなく、第1方向から見た角度及び第2方向から見た角度を調節することもできる。
前記処理ガスを噴き出すための第1孔列を有し、この第1孔列が第1方向に延在する第1ユニットと、
前記処理ガスを噴き出すための第2孔列を有し、この第2孔列が前記第1孔列と同方向に延在する第2ユニットと、
前記被処理物を前記第1、第2ユニットに対し前記第1方向と直交する第2方向に相対移動させる移動機構と、
架台と、
この架台に前記第1ユニットを連結する連結機構と、
を備え、前記第1ユニットと第2ユニットが、互いに前記第1方向にずれ、かつ前記第2方向にずれて配置されており、前記連結機構が、
前記第1ユニットに設けられた被支持部と、
前記架台に設けられ、前記被支持部と前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に対向するユニット支持部と、
前記被支持部とユニット支持部との間に前記第3方向に延びるようにして設けられた第1、第2の連結軸と、
前記第1連結軸に設けられ、前記被支持部が前記ユニット支持部に対し前記第3方向に沿って遠ざかるのを許容し接近するのを規制する第1規制部と、
前記第2連結軸に設けられ、前記被支持部が前記ユニット支持部に対し前記第3方向に沿って接近するのを許容し遠ざかるのを規制する第2規制部と、
を有していることを特許請求する第3特徴とする。
これによって、第1ユニットを第1方向と第3方向に位置調節可能に支持することができ、第1方向及び第3方向への取り付け誤差を吸収することができる。
これによって、第1ユニットを架台に対し第1方向に位置調節でき、第1ユニットの第1方向に沿う組み付け誤差を吸収したり、第1ユニットを第2ユニットに対し第1方向に位置調節し上記オーバーラップの幅を調節したりすることができる。
前記第1連結軸の前記被支持部側の端部に前記第1規制部が螺合され、前記第1連結軸の前記ユニット支持部側の端部が前記ユニット支持部に突き当てられ、
前記第1規制部が、前記被支持部の前記ユニット支持部を向く面に当接又は接合されるのが好ましい。
これによって、簡易な構成で、前記被支持部が前記ユニット支持部に対し前記第3方向に沿って遠ざかるのを許容し接近するのを規制することができる。
前記第2連結軸の前記被支持部側の端部に前記第2規制部が設けられ、前記第2連結軸の前記ユニット支持部側の端部が前記ユニット支持部に螺合されたネジ部材であり、
前記第2規制部が、前記被支持部の前記ユニット支持部とは逆側を向く面に当接されるのが好ましい。
これによって、簡易な構成で、前記被支持部が前記ユニット支持部に対し前記第3方向に沿って接近するのを許容し遠ざかるのを規制することができる。
これによって、プラズマ表面処理を行なうことができる。
前記第1ユニットが、前記第1方向にそれぞれ延びる一対の電極を含み、これら電極が前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に対向して互いの間に放電空間を形成し、かつ前記一対の電極のうち前記被処理物が配置される配置部に近い側の電極に前記第1孔列が形成されていてもよい。
本発明は、大気圧近傍下でプラズマを生成し表面処理するのに好適である。大気圧近傍(略常圧)とは、1.013×104〜50.663×104Paの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、1.333×104〜10.664×104Pa(100〜800Torr)が好ましく、9.331×104〜10.397×104Pa(700〜780Torr)がより好ましい。
第1方向に延びる複数のユニットを含む処理ヘッドと、
前記被処理物を前記処理ヘッドに対し前記第1方向と直交する第2方向に相対移動させる移動機構と、
を備え、
前記複数のユニットの各々が、前記処理ガスを噴き出すための前記第1方向に延在された孔列を有し、
前記複数のユニットのうちの一部のユニットが、前記第1方向に離間して一定ピッチで並べられて
第1ユニット列を構成し、
前記複数のユニットのうちの他の一部のユニットが、前記第1方向に離間して前記第1ユニット列と同一ピッチで並べられて第2ユニット列を構成し、
前記第1ユニット列と前記第2ユニット列が前記第2方向に並ぶとともに、前記第1ユニット列のユニットと前記第2ユニット列のユニットが、前記第1方向に前記ピッチの約半分ずれていることを特許請求しない他の特徴とする。
これによって、被処理物が大型であっても簡易な構成で表面処理することができる。各ユニットの長手方向の端部にスペースを確保でき、ユニットの支持構造(架台への連結機構)や配管や配線を容易に配置することができる。
1 大気圧プラズマ表面処理装置
2 処理ガス源
2a 供給路
3 電源回路
10 処理ヘッド
11 ユニット
11L 第1ユニット
11R 第2ユニット
12 整流モジュール
13 放電モジュール
20 ローラコンベア(移動機構)
21 ローラコンベアのフレーム
31,32 電極
33 電極間空間
34 噴出し口
34L 第1噴出し口(第1孔列)
34R 第2噴出し口(第2孔列)
34a 小孔
340L 小孔からなる第1孔列
340R 小孔からなる第2孔列
40 架台
41 支持梁
50 連結機構
51 ベースブロック(ユニット支持部)
51b ベースブロックの雌ネジ孔
52 支持ブロック(第1規制部)
52a 支持ブロックの雌ネジ孔
52b 支持ブロックの挿通孔
53 ブラケット
53v 側板部
53h 上板部(被支持部)
53a,53b 挿通孔(長孔)
54 第1連結軸(ネジ部材)
55 第2連結軸(ネジ部材)
55a 第2連結軸の頭部(第2規制部)
110 ユニット列
110A 第1ユニット列
110B 第2ユニット列
図1及び図2は、被処理物Wを処理するための大気圧プラズマ表面処理装置1を示したものである。被処理物Wは、例えば液晶テレビやプラズマテレビのフラットパネル等として用いられる大面積のガラス基板である。表面処理装置1は、このガラス基板Wの表面を例えば親水化処理する。
図2に示すように、移動機構20は、ローラコンベアにて構成されている。ローラコンベア20は、被処理物Wを前後方向(第2方向、図2において紙面に対し直交する方向)に移動させるようになっている。
親水化用の処理ガスとしては、例えば窒素が用いられる。
左右何れか一方のユニット11のスリット状噴出し口34(例えば左側のユニット11Lのスリット状噴出し口34L)が、「第1孔列」を構成し、他方のユニット11のスリット状噴出し口34が「第2孔列」を構成している。
左側の噴出し口34Lと右側の噴出し口34Rの前後方向のずれ量は、0を越え、約200mm以下にするのが好ましく、約150mm程度とするのがより好ましい。
各噴出し口34の長さは、例えば100〜2000mm程度である。この場合、左右の噴出し口34L,34Rどうしのオーバーラップ量は、約50mm以下であるのが好ましい。
左側の噴出し口34Lの噴出量一定の部分の左端付近から右側の噴出し口34Rの噴出量一定の部分の右端付近までの距離が、被処理物Wの幅とほぼ同じなるようにするのが好ましい。
図1に示すように、架台40の複数の所定箇所には、前後に延びる短い支持梁41が設けられている。支持梁41に各ユニット11の左右端部が支持されている。図2に示すように、支持梁41と各ユニット11の左右端部とは、連結機構50を介して連結されている。
図1に示すように、ユニット11の左右両端部にはそれぞれブラケット53が設けられている。図4及び図5に示すように、各ブラケット53は、ユニット11の端面に固定された側板部53vと、この側板部53vの上端から水平に突出された上板部53h(被支持部)を有し、逆L字状断面をなして前後に延びている。図1に示すように、上板部53hの長手方向の両端部には、それぞれ一対の挿通孔53a,53bが形成されている。これら挿通孔53a,53bは、それぞれ長軸を左右に向けた長孔になっている。一対の挿通孔53a,53bは、前後に並んでいる。
ユニット11,11どうしを前後にずらすことにより、各ユニット11の長手方向の端部どうしが干渉するのを避けることができ、配線や配管やユニット11の支持構造の自由度を高めることができ、構成の簡易化を図ることができる。
左右のガス噴出量のグラフがそれぞれ中央のフラットな部分の50%のところで交わるようにすることにより、理想的には均一の処理を行なうことができる。
なお、通常、ユニット11の角度調節量は微小であり、図7及び図8のユニット11Lの傾きは誇張してある。
例えば、図3のグラフの二点鎖線に示すように、左側ユニット11Lの噴出量(処理レート)が右側ユニット11Rのものより大きい場合には、左側ユニット11Lの高さを上げる。これにより、左側ユニット11Lからのガスが被処理物Wの表面に当たる量を低減でき、左側の処理領域R1の処理レートを図3の実線に示す所定レベルにすることができる。または、右側ユニット11Rの高さを下げることにしてもよい。これにより、右側ユニット11Rからのガスが被処理物Wの表面に当たる量を増大でき、右側の処理領域R2の処理レートを高めることができる。この結果、左右の処理領域R1,R2の処理レートを互いに均一化することができ、左右のユニット11L,11Rの個体差を吸収することができる。
勿論、この場合においても、上述したように、左側ユニット11Lを上げる代わりに、右側ユニット11Rを下げたり、左側ユニット11Lを図8に示すように前後に傾けたりしながら、左側ユニット11Lの左右方向の水平度を調節することにしてもよい。
図9は、連結機構50の変形例を示したものである。図9(a)に示すように、ブラケット53の第1連結軸54用の挿通孔53aは、真円断面の孔になっており、長孔になっていない。一方、図9(b)に示すように、支持ブロック52の第2連結軸55用の挿通孔52bは、長軸を左右方向に向けた長孔になっている。この支持ブロック52の長孔52bの断面(長軸及び短軸)は、ブラケット53の長孔53bと同一にするとよい。支持ブロック52の長孔52bとブラケット53の長孔53bは、ストレートに連なっている。
置調節の際、第1連結軸54と支持ブロック52が、ブラケット53と一緒に左右に変位
可能である。
この場合の左右の噴出し口34L,34Rの離間距離R4は、10mm以内とするのが好ましい。
各ユニット11の長手方向の両側にはスペースsが設けられるので、連結機構50等の支持構造をはじめ、配線や配管が干渉するのを容易に回避することができる。
この処理ヘッド構造によれば、接地電極32が電源電極31と被処理物Wとの間に配置されるので、電源電極31から被処理物Wに向かう電界を遮蔽でき、被処理物Wにアーク等の異常放電が落ちるのを確実に防止することができる。
例えば、第1ユニットの架台と第2ユニットの架台が、別体になっていてもよい。
孔列は、第1方向に延びる1つのスリットのみならず、点状又は短いスリット状の孔が、複数、第1方向に沿って一列に並んでいるものも含む。例えば、図15に示すように、図14の処理ヘッド構造において、接地電極32にスリット状の噴出し口34に代えて、複数の小孔34aが第1方向に一列に並んで配置されていてもよい。第1処理ヘッド11Lにおけるこれら小孔34aからなる列が、第1孔列340Lを構成している。第2処理ヘッド11Rにおけるこれら小孔34aからなる列が、第2孔列340Rを構成している。
第1、第2の各処理ヘッドにおいて、第1方向に延在された孔列が、複数、第2方向に並んで配置されていてもよい。例えば、図16に示すように、図14の処理ヘッド構造の接地電極32に、複数(ここでは3つ)のスリット状の噴出し口34(34L,34R)が、各々第1方向に延びるとともに、互いに第2方向に並んで設けられていてもよい。或いは、図17に示すように、第1方向に並べられた小孔34aの列340(340L,340R)が、第2方向に複数列(ここでは3列)設けられていてもよい。
図9及び図10の連結機構50の変形例において、ブラケット53と支持ブロック52は、一体になっていてもよい。または、支持ブロック52を省略し、ブラケット52に第1連結軸54が直接螺合されるようになっていてもよい。この場合、第1連結軸54が「第1規制部」をも兼ねる。
架台40とユニット支持部に、長軸を左右(第1方向)に向けた長孔を形成し、この長孔に第1連結軸又は第2連結軸を第1方向に変位可能に挿通することにしてもよい。
ボルトからなる第1、第2連結軸にナットを螺合することにより、第1、第2連結軸と被支持部又はユニット支持部とを連結することにしてもよい。
第1規制部として、支持ブロック52に代えてナットを用いてもよい。
第1、第2連結軸が、1本の共通のボルト(ネジ部材)にて構成され、この1本のボルトにナットからなる第1規制部と第2規制部を設けてもよい。
第1、第2ユニット間の処理レートを均一化する場合、上記の連結機構50によるユニットの高さ及び角度調節だけでなく、それと併行して、ユニットごとにガス供給量を調節したり、ガスレシピを調節したり、電極31への投入パワーを調節したりすることにしてもよい。
処理の圧力条件は、略常圧に限らず、減圧環境でもよい。
Claims (14)
- 一対の電極どうし間に形成された放電空間に処理ガスを導入して、前記処理ガスを前記放電空間内でプラズマ化し、前記プラズマ化された処理ガスを、前記放電空間の外部に配置された被処理物の表面に吹き付け、該表面を処理する表面処理装置において、
第1方向に延在する第1孔列を有し、前記プラズマ化された処理ガスを、前記第1方向に均一に分散された状態で前記第1孔列から噴き出す第1ユニットと、
前記第1孔列と同方向に延在する第2孔列を有し、前記プラズマ化された処理ガスを、前記第1方向に均一に分散された状態で前記第2孔列から噴き出す第2ユニットと、
前記被処理物を前記第1、第2ユニットに対し前記第1方向と直交する第2方向に相対移動させる移動機構と、
を備え、
前記第1ユニットと第2ユニットが、互いに前記第1方向にずれ、かつ前記第2方向にずれて配置され、ひいては前記第1孔列と前記第2孔列とが、互いに前記第1方向にずれ、かつ前記第2方向にずれて配置されており、
前記第1孔列から噴き出された処理ガスによって処理される第1処理領域における前記第1方向の第2ユニット側の、処理レートが該第1処理領域の中央部分よりも小さい端部分と、前記第2孔列から噴き出された処理ガスによって処理される第2処理領域における前記第1方向の第1ユニット側の、処理レートが該第2処理領域の中央部分よりも小さい端部分とが、前記第1方向の同じ位置で重なり合っていることを特徴とする表面処理装置。 - 前記第1孔列における前記第1方向の第2ユニット側の端部と前記第2孔列における前記第1方向の第1ユニット側の端部とが、前記第2方向から見て前記第1方向にオーバーラップしていることを特徴とする請求項1に記載の表面処理装置。
- 架台と、
この架台に前記第1ユニットを、前記第1方向に位置調節可能に連結する連結機構と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の表面処理装置。 - 架台と、
この架台に前記第1ユニットを、前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に位置調節可能に連結する連結機構と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の表面処理装置。 - 架台と、
この架台に前記第1ユニットを、前記第1方向から見た角度を調節可能に連結する連結機構と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の表面処理装置。 - 架台と、
この架台に前記第1ユニットを、前記第2方向から見た角度を調節可能に連結する連結機構と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の表面処理装置。 - 架台と、
前記第1ユニットの前記第1方向の両端部にそれぞれ設けられ、前記架台に前記第1ユニットを前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に位置調節可能に連結する一対の連結機構と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の表面処理装置。 - 架台と、
前記第1ユニットの前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向から見た四隅にそれぞれ設けられ、前記架台に前記第1ユニットを前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に位置調節可能に連結する4つの連結機構と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の表面処理装置。 - 処理ガスを被処理物の表面に吹き付け、該表面を処理する装置において、
前記処理ガスを噴き出すための第1孔列を有し、この第1孔列が第1方向に延在する第1ユニットと、
前記処理ガスを噴き出すための第2孔列を有し、この第2孔列が前記第1孔列と同方向に延在する第2ユニットと、
前記被処理物を前記第1、第2ユニットに対し前記第1方向と直交する第2方向に相対移動させる移動機構と、
架台と、
この架台に前記第1ユニットを連結する連結機構と、
を備え、前記第1ユニットと第2ユニットが、互いに前記第1方向にずれ、かつ前記第2方向にずれて配置されており、前記連結機構が、
前記第1ユニットに設けられた被支持部と、
前記架台に設けられ、前記被支持部と前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に対向するユニット支持部と、
前記被支持部とユニット支持部との間に前記第3方向に延びるようにして設けられた第1、第2の連結軸と、
前記第1連結軸に設けられ、前記被支持部が前記ユニット支持部に対し前記第3方向に沿って遠ざかるのを許容し接近するのを規制する第1規制部と、
前記第2連結軸に設けられ、前記被支持部が前記ユニット支持部に対し前記第3方向に沿って接近するのを許容し遠ざかるのを規制する第2規制部と、
を有していることを特徴とする表面処理装置。 - 前記被支持部とユニット支持部のうち一方には、前記第1連結軸又は第2連結軸を挿通して連結するための挿通孔が形成され、この挿通孔が、長軸を前記第1方向に向けた長孔になっていることを特徴とする請求項9に記載の表面処理装置。
- 前記第1連結軸が、軸線を前記第3方向に向けたネジ部材であり、
前記第1連結軸の前記被支持部側の端部に前記第1規制部が螺合され、前記第1連結軸の前記ユニット支持部側の端部が前記ユニット支持部に突き当てられ、
前記第1規制部が、前記被支持部の前記ユニット支持部を向く面に当接又は接合されることを特徴とする請求項9に記載の表面処理装置。 - 前記第2連結軸が、軸線を前記第3方向に向けたネジ部材であり、
前記第2連結軸の前記被支持部側の端部に前記第2規制部が設けられ、前記第2連結軸の前記ユニット支持部側の端部が前記ユニット支持部に螺合され、
前記第2規制部が、前記被支持部の前記ユニット支持部とは逆側を向く面に当接されることを特徴とする請求項9に記載の表面処理装置。 - 前記第1ユニットが、前記第1方向にそれぞれ延びる一対の電極を含み、これら電極が前記第2方向に対向して互いの間に放電空間を形成するようになっており、この放電空間の下流端が前記第1孔列に連なっていることを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載の表面処理装置。
- 前記第1ユニットが、前記第1方向にそれぞれ延びる一対の電極を含み、これら電極が前記第1方向及び第2方向と直交する第3方向に対向して互いの間に放電空間を形成し、かつ前記一対の電極のうち前記被処理物が配置される配置部に近い側の電極に前記第1孔列が形成されていることを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載の表面処理装置。
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