JP6794382B2 - プラズマ増強プロセスにおけるウェブ状基材の処理のためのデバイス - Google Patents
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Description
- ウェブ状基材に、アンワインドローラー上に置かれている第1のウェブ端部セクション、リワインドローラー上に置かれている第2のウェブ端部セクション、および中間ウェブセクションを設けるステップと、
- 処理ステーション内のプラズマ処理ユニットのプラズマゾーン内にプラズマを発生させるステップと、
- 特には連続的に、アンワインドローラーからウェブ状基材をアンワインドし、特には連続的に、リワインドローラーによってウェブ状基材をリワインドするステップと、それによって、
- 特には連続的に、プラズマ処理ユニットのプラズマゾーンを通り少なくとも1つの処理ステーション内の処理経路セクションに沿ってウェブ状基材の中間ウェブセクションを輸送し、およびそれによってウェブ状基材の表面をプラズマ処理するステップと
を含む。
- 発生するプラズマの高い均一性により、処理、高品質表面処理、特にコーティングが達成される。
- デバイスが特にエッジ効果なしでウェブ状基材の連続処理を可能にする。
- デバイスがウェブ状基材の大面積処理を可能にする。
- デバイスがウェブ状基材の両側で同時処理、特にコーティングを行うことを可能にする。
- デバイスが1つのプロセスシーケンスでウェブ状基材上の多層コーティングを可能にする。
- デバイスが1つのプロセスシーケンスでウェブ状基材上の類似のまたは異なる処理のシーケンスを可能にする。
- デバイスが、ウェブ状基材に対するいくつかのプラズマ処理ステーションがデバイス内に設けられるとしても省スペースになるように設計できる。
- デバイスの設計が単純である。
- 本発明がデバイスのモジュール式セットアップを可能にする。したがって、単一のデバイスがウェブ処理の異なるニーズに対して適合され得る。
- デバイスが、より高速なライン速度(ウェブ状基材の輸送速度)、たとえば、400m/分(メートル/分)で動作することができる。プラズマ処理ステーションの省スペース配置構成により、本発明は、2つ、3つ、さらにはそれ以上の処理ステーションを直列に配置構成し、同じ処理プロセスを実行してプロセス方向にプラズマゾーンを2倍、3倍など増大させることを可能にする。結果として、輸送速度の2倍(800m/分)または3倍(1200m/分)などが達成される。
- 生成されるプラズマの密度が高いことにより、デバイスは、バリアコーティングに対してより高い堆積速度で動作することができる。動的成長速度は、たとえば、2μm/分(マイクロメートル/分)とすることができる。
- プラズマ処理ユニットは、たとえば、回転電極のような可動部分を含まない。
- デバイスは、誘導結合プラズマを発生し、マグネトロン技術による容量結合プラズマの場合のように電極/対向電極の配置構成を含まなくてもよい。電力は、むしろ、プラズマに誘導結合される。
- ポリマー膜内にピンホールを引き起こし得る、プラズマアーク放電がない。
- ウェブ状基材は、処理中に支持体によって支持されなくてよい。
- ウェブ状基材の廃棄は、セットアップ時の廃棄のみが生じ、トリミング時の廃棄はないので低減される。エッジトリミングは不要である。
- 本発明による誘導結合プラズマ発生技術は、プラズマゾーンの寸法を制限しない。すなわち、アップスケーリングに関する技術ベースの制限はない。
M1、M2、M3 基本メッシュ
P' 輸送方向
T1 輸送経路
T2 トップダウン方向
1、2 導電性脚部
3、4 接続要素
5、6 コンデンサ
9 平面アンテナ
9.1 ハイパスアンテナ
9.2 ローパスアンテナ
9.3 ハイブリッドアンテナ
10 デバイス
10.1、10.2、10.3、10.4 デバイス
12a 第1の処理ステーション
12b 第2の処理ステーション
13a、13b、13c、13d プラズマ処理ユニット
13a、13'a、13b、13'b プラズマ処理ユニット
14a、14b、14c、14d 垂直平面状プラズマゾーン
15 ウェブ状基材
15a 未処理ウェブ状基材
16、17 スパンローラー
19 ポンプシステム
20 アンワインドローラー
21 リワインドローラー
22a、22b 偏向ローラー
25a 基本モジュール
25b、25'b、25''b 処理モジュール
25c 偏向モジュール
22a、22b 偏向ローラー
30 ウェブ状基材
30a 第3のコーティング
30b 第1のコーティング
30d 第2のコーティング
31 ウェブ状基材
31a 第1のコーティング
31c 第2のコーティング
40 処理ステーション
41 RF発生器
42 ポンプシステム
43 ガス供給システム
44 バイアス電極
44a バイアス電極
45 プラズマ処理ユニット
46 プラズマゾーン
47a ウェブ状基材
47b ウェブ状基材
47c 処理済みウェブ状基材
48a 給送通路開口部
48b 放出通路開口部
49a、49b 偏向ローラー
50 プロセス室
51 マッチング回路
51、61 RF発生器
52 RF発生器
55、65 プラズマ処理ユニット
56 プラズマゾーン
57a、67a 入ってくるウェブ状基材
57b ウェブ状基材
57c、67d 出て行く処理済みウェブ状基材
59a、59b 偏向ローラー
66 プラズマゾーン
67 ウェブ状基材
67b、67c ウェブ状基材
69a、69b 第1および第2の偏向ローラー
69c 第3の偏向ローラー
70a プラズマ処理ステーション
70b プラズマ処理ステーション
71 ウェブ状基材
72 回転可能ドラム
73a 湾曲した延長アンテナ
73b 湾曲した平面アンテナ
74a 湾曲したプラズマ源アセンブリ
74b 平面プラズマ源アセンブリ
75a 湾曲したギャップ
75b ギャップ
80 プラズマ源アセンブリ
82 RF発生器
83 誘電体材料
84 誘電体頂部板
85 導電性底部板
86 横フレーム
90 デバイス
91 アンワインドローラー
92a 前処理ステーション
92b 第1の処理ステーション
92c 第2の処理ステーション
93 リワインドローラー
94a 未処理ウェブ状基材
94b 処理済みウェブ状基材
95a 基本モジュール
95b 処理モジュール
95c 最上位モジュール
96 ダンサーローラー
97a、97b 偏向ローラー
98a、98b スパンローラー
99 レイオンローラー
100 品質管理システム
112 RF発生器
115 プラズマ処理ユニット
116a、116b プラズマゾーン
117 ウェブ状基材
119a 第1のウェブ状基材
119b 第2のウェブ状基材
120a 第1のアンワインド保管リール
120b 第1の巻き保管リール
121a 第2のアンワインド保管リール
121b 第2のその後の巻き取り保管リール
Claims (19)
- プラズマ増強プロセスにおいてウェブ状基材(15a)を連続的に処理するためのデバイス(10)であって、プロセス室とともに少なくとも1つの処理ステーション(12a、12b)を含み、少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13a、13b)は、前記ウェブ状基材(15a)の表面を処理するために前記プロセス室内にプラズマゾーン(14a、14b)を形成するように設計されている前記少なくとも1つの処理ステーション(12a、12b)に割り振られ、前記デバイス(10)は、前記少なくとも1つの処理ステーション(12a、12b)を通じて前記ウェブ状基材(15a、15b)を連続的に輸送するための輸送システムをさらに含み、アンワインドローラー(20)およびリワインドローラー(21)を備え、前記輸送システムは、前記プロセス室を通じて前記ウェブ状基材(15a)の輸送経路を画成するデバイスにおいて、
前記プラズマ処理ユニット(13a、13b)は、少なくとも1つの延長アンテナ(9)と前記延長アンテナ(9)をその共振周波数のうちの少なくとも1つに励起するための少なくとも1つの無線周波(RF)発生器(82)とを含み、
前記延長アンテナ(9)は、複数の相互接続された基本共振メッシュ(M1、M2、M3)を備え、各メッシュは少なくとも2つの導電性脚部(1、2)および少なくとも2つのコンデンサ(5、6)を備え、
前記プロセス室内の前記輸送システムは、前記ウェブ状基材(15a)用の処理経路セクションを画成し、前記ウェブ状基材(15a)用の前記処理経路セクションは、前記延長アンテナ(9)と対向しており、
前記延長アンテナ(9)は、前記プロセス室内に配置され、
前記プラズマ処理ユニット(13a、13b)は、前記延長アンテナ(9)を前記プラズマゾーン(14a、14b)から物理的に分離する分離表面(84)を含む、
デバイス(10)。 - 前記延長アンテナ(9)は、
平面アンテナ、
湾曲したアンテナのうちの一方であることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。 - 前記延長アンテナ(9)および前記処理経路セクションは、垂直(X)に整列されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記輸送システムは、互いに相隔てて並ぶ第1および第2のスパン部材((16、22a)、(22b、17))を含み、前記スパン部材((16、22a)、(22b、17))の間に、前記ウェブ状基材(15a)に対する前記処理経路セクションを含む前記ウェブ状基材に対するフリースパンが画成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記ウェブ状基材(15a、47a)の前記処理経路セクションは、前記プラズマゾーン(14a、14b、46)が前記ウェブ状基材(15a、47a)の前記処理経路セクションと前記分離表面(84)との間に形成されるように前記分離表面(84)から一定の距離を走ることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記ウェブ状基材(57a)の前記処理経路セクションは、前記プラズマゾーン(56)が前記延長アンテナ(81)から離れる方向に面している前記ウェブ状基材(57b)の側に形成されるように前記分離表面(84)の近くを走ることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記ウェブ状基材(57a)の前記処理経路セクションは、前記プラズマゾーン(56)が前記延長アンテナ(81)から離れる方向に面している前記ウェブ状基材(57b)の側に形成されるように前記分離表面を形成することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記処理ステーション(40)は、前記ウェブ状基材(47a)を前記プロセス室(50)内に給送するための給送通路開口部(48a)と、前記プロセス室(50)から処理済みウェブ状基材(47c)を放出するための放出通路開口部(48b)とを含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記処理ステーション(40)は、プロセスガスを前記プロセス室(50)内の前記プラズマゾーン(46)に供給するためのガス供給システム(43)をさらに含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記処理ステーション(40)は、前記プロセス室(50)からガス状成分を取り除くためのポンプシステム(42)を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のデバイス。
- 共通プロセス室内に、少なくとも2つのプラズマ処理ユニットまたは延長アンテナがそれぞれ配置構成され、各場合において、前記ウェブ状基材の表面処理のためのプラズマゾーンを形成することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のデバイス。
- 少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13a)を有し第1の処理ステーション(12a)と、少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13b)を有し、処理方向(P)に前記第1の処理ステーション(12a)の後に配置構成されている第2の処理ステーション(12b)とを含み、前記輸送システムは、連続的に前記ウェブ状基材(15a)が最初に前記第1の処理ステーション(12a)を通して輸送され、その後、前記第2の処理ステーション(12b)を通して輸送され得るように設計されることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のデバイス。
- 先行する処理ステーション(12a)の前記プラズマ処理ユニット(13a)と後続の処理ステーション(12b)の前記プラズマ処理ユニット(13b)との間の処理方向(P)において、少なくとも1つの偏向部材(22a、22b)が配置構成され、これは前記後続の処理ステーション(12b)の前記プラズマ処理ユニット(13b)の前記プラズマゾーン(14b)を通る前記ウェブ状基材(15a)の輸送方向(T2)が前記先行する処理ステーション(12a)の前記プラズマ処理ユニット(13a)の前記プラズマゾーン(14a)を通る前記ウェブ状基材(15a)の輸送方向(T1)と反対の方向であるか、またはある角度を成すように前記ウェブ状基材(15a)を偏向させることを特徴とする請求項12に記載のデバイス。
- 前記ウェブ状基材(67b)の第1の処理経路セクションは、前記分離表面(84)の近くを走るか、または前記分離表面を形成し、第2の処理経路セクション(67c)は、前記分離表面(84)および前記第1の処理経路セクション(67b)へ一定の距離を走り、それにより、前記プラズマゾーン(66)は、前記ウェブ状基材(67a)の前記第1の処理経路セクション(67a)と前記第2の処理経路セクション(67b)との間に形成されることを特徴とする請求項6に記載のデバイス。
- モジュールレイアウトを有し、アンワインドローラー(20)およびリワインドローラー(21)を備える基本モジュール(25a)と、少なくとも1つの処理ステーション(12a、12b)を備える処理モジュール(25b)とを含むことを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記デバイス(10)は、少なくとも2つのプロセスセクションを含み、各プロセスセクションに対して、前記ウェブ状基材(15)を処理するための少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13a、13b)が割り振られ、一方のプロセスセクションにおけるプロセス方向(P)は、ボトムアップであり、他方のプロセスセクションにおけるプロセス方向(P)は、トップダウンであることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記輸送システムは、回転可能ドラム(72)を含み、前記ウェブ状基材(71)の前記処理経路セクションは、湾曲しており、前記プロセス室内で前記ウェブ状基材(71)に対する湾曲した静止表面を画成する前記回転可能ドラム(72)の周囲表面セクションに沿って走ることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記処理ユニットは、前記アンテナの両側にプラズマゾーンを確立するように設計されることを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載のデバイス。
- 請求項1から18のいずれか一項に記載のデバイス(10)によりプラズマ増強プロセスにおいてウェブ状基材(15a)を連続処理するための方法であって、
ウェブ状基材(15a)に、アンワインドローラー(20)上に置かれている第1のウェブ端部セクション、リワインドローラー(21)上に置かれている第2のウェブ端部セクション、および中間ウェブセクションを設けるステップと、
前記少なくとも1つのプラズマ処理ユニット(13a)の前記プラズマゾーン(14a)内にプラズマを発生させるステップと、
前記アンワインドローラー(20)から前記ウェブ状基材(15a)をアンワインドし、前記リワインドローラー(21)によって処理済みウェブ状基材(15b)をリワインドするステップと、それによって、
前記プラズマ処理ユニット(13a)の前記プラズマゾーンを通り前記少なくとも1つの処理ステーション(12a)内の前記処理経路セクションに沿って前記ウェブ状基材(15a)の前記中間ウェブセクションを輸送し、およびそれによって前記ウェブ状基材(15a)の表面をプラズマ処理するステップと
を含む方法。
Applications Claiming Priority (5)
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