JPH0663103B2 - プラスマ処理−真空蒸着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ処理と真空蒸着を同一装置内で実施
できる装置に関する。更に詳しくは、膜、フィルム、
布、繊維集合体、等平面状或は比較的厚さが薄く巾の広
い長尺の試料を連続して安定かつ効率よくプラズマ処理
及び真空蒸着を行う装置に関する。

（従来の技術） 最近、膜、フィルム、布帛、繊維集合体等、の高機能
化、高付加価値化を実現する為にそれらの試料に金属、
セラミック、有機物、無機化合物等を真空蒸着にてコー
ティングする要望が高まっているが、現状では連続して
均一かつ効率よく処理する装置はない。

例えば、特公昭63−35751号公報、特公昭63−35752号公
報では、プラズマ処理の後に真空蒸着或はイオンプレー
ティングを実施する装置を提案しているが、この提案で
は単位処理につき各１個の処理室が必要であり其のため
に、各処理室の仕切装置や全体の大きさが過大となり、
又処理順が容易に変更できない等、十分ではない。特開
昭58−120876号公報では、イオンボンバードの後又は同
時に金属被覆を行う装置を提案しており、イオンボンバ
ードゾーンと金属被覆ゾーンとよりなるが、その真空度
は同一であり、各ゾーンの作用が不完全であったり或
は、両ゾーンの効果が混合したりし、必ずしも完全とは
言えない。これらの提案は、一つの真空容器では一種の
処理しか出来ず、複数の処理をする場合には、その処理
の数と同数の処理容器が必要となり極めて大掛りな装置
となるか、或は処理の種類やその順序を任意に変える事
も出来ないか、或は２つの処理の効果の純粋性の確保が
困難である。即ち、比較的大きな試料についてはプラズ
マ処理や、プラズマ重合及び真空蒸着が同時に行える装
置は未だ提案されていないのが現状である。

（発明が解決しようとする問題） 本発明の目的とするところは幅広の試料を効率よく真空
蒸着する装置を提案するにあり、他の目的は、同一の容
器で真空蒸着の前処理としてのプラズマ処理（プラズマ
重合も含む）を行ない、次いで連続して真空蒸着を行い
うる装置を提案するにある。

（問題を解決する為の手段） 本発明のプラズマ処理−真空蒸着装置は、真空容器内に
少なくとも、複数個の非接地電極と、該非接地電極に対
向した接地電極と、処理物を非接地電極と接地電極の間
に通す為の誘導手段と、非接地電極群の中央部に配置し
た電力導入部とを有したプラズマ処理装置に於て、上記
非接地電極が前記電力導入部に接続しかつ放射状に外へ
向かって配置されており、かつ真空蒸着空間を有するこ
とを特徴とする。

本発明で適用される処理物としては、膜、フィルム、布
帛、繊維構造物等の平面状の物、或は比較的厚さが薄い
ものに好ましく適用できる。

真空容器は内外圧差１気圧に耐える真空容器であれば形
状、大きさは特に限定されないが、処理物、電極を出入
する為の開閉装置は必要であり、また内部を見る為のの
ぞき窓を設けることが好ましい。非接地電極４は第１図
に示すように複数個でありお互に電力導入部２から電力
伝達路３を介して外部に向かって設置する。３と４は必
ずしも直線でなくてもよい。又、複数の非接地電極のな
す角は一定でなくてもよい。接地電極の表面５は非接地
電極４の表面と対向し、好ましくは表面間の距離を一定
とする。本発明装置は、同一容器内に少なくとも１ヶの
プラズマ処理空間と真空蒸着空間とを有する。プラズマ
処理空間は、中央部の電力導入部２から放射状に伸びた
非接地電極４と、それを挾んで対向する接地電極５とよ
りなる。尚、真空蒸着空間はプラズマ処理空間より真空
度を高くする為に差動排気装置と差圧保持装置を設ける
ことが好ましい。

第１図は、本発明装置の一例を示す正面概略図であり、
第２図は正面概略図のＷ−Ｚ切断面、第３図はＸ−Ｙ切
断面を示す。第１図中の１は真空容器であり、２は電力
導入部、３は２からプラズマ処理空間の非接地電極４へ
の電力の伝達路、４はプラズマ処理或はプラズマ重合用
の非接地電極、５はプラズマ処理或はプラズマ重合用の
接地電極である。６はプラズマ処理用のガス又はプラズ
マ重合用のモノマーの導入孔であり、７は真空蒸着用で
の処理物の接触走行台である。８は蒸着用加熱炉、９は
差動排気装置に通じる通路である。

10,11は処理物21の巻出し、巻取りローラー、12,13,14
は処理物21の走行ガイドローラーである。15は真空蒸着
空間と他の空間との圧力差を保持する為のシール部であ
る。

第２図は第１図のＸ−Ｙ切断面図である。17はプラズマ
処理及び／又はプラズマ重合用の電極へ通じる電力伝達
部、16は電力伝達部と容器との絶縁部、18は処理用ロー
ラー及び電極板等を支えるフレーム、19,20は前方或は
後方への開閉用のフタである。

第３図は、第１図のＷ−Ｚ切断面図である。第４図ａ〜
ｃは、第１図のシール部15の詳細な図面であり、ａはラ
ビリンスシール、ｂはリップル方式、ｃはシールローラ
ー方式での差圧保持装置である。差圧は通常、ΔＰ＝0.
1〜1torr程度である。シール部で処理物と接触する可能
性のある部分は、処理物の表面に傷が付かないように比
較的軟材料例えばプラスチック、軟金属、軟セラミック
で、かつ表面を滑らかな形状とする方が好ましい。即
ち、プラスチック製のラビリンスの山、プラスチックや
ゴム製のリップル、プラスチックやゴムのコーティング
を有するシールローラー等が好ましい。

処理容器１は最大差圧１気圧に耐え得るものであれば特
に材質の特定はないが、真空蒸着室はガスの吸脱着しに
くい金属、あるいは樹脂コーティング、ガラスコーティ
ング等で処理したものが好ましい。プラズマ用の電力の
導入は電力導入部２より集中的に行う。各非接地電極へ
は中央部に配置した電力導入部２より３を通じて伝達す
るが、電力導入部２より非接地電極４までの電気抵抗、
距離は等しい方が電力のバランスという点で好ましい。
本発明装置では電源は電力導入部が１ヶ所である為に単
一の電源が使用でき、複数個の電源を使用した時に比べ
て高周波の相互干渉、プラズマのアンバランスは殆どな
くなる。

非接地電極４には、プラズマ発生用の50Hz,60Hzの商業
用周波数、キロヘルツの低周波数及びメガヘルツからギ
ガヘルツ領域の高周波数の電力を導入して、接地電極と
の間で低温ガスプラズマを発生させる。低温ガスプラズ
マの安定した発生の為には、数KHzから数十KHzの低周波
或いは高周波が好ましいが、13.56MHzの高周波が処理効
率、処理コスト等の点で特に好ましい。

非接地電極の形状は目的に応じて平板状、凸面状、凹面
状と使い分ける事が出来る。又、接地電極の形状は通常
平板状でよいが、非接地電極との電極間距離を均一に保
つという点より、非接地電極の形状に応じて平面状、凹
面状、凸面状とする事も出来る。電極間距離は、入力エ
ネルギー、電極形状、真空度、処理速度、及びプラズマ
エッチングかプラズマ重合かプラズマCVDかという処理
方法により異なるが、一般的に真空度が小さく、入力エ
ネルギーが小さい場合は狭くする方がよく、通常10cm以
下、好ましくは5cmである。例えば酸素プラズマの場合
で真空度が1mmHg程度では、0.5〜3cm程度が効果的であ
る。電極／及び２の材質は導電性の高い金属、例えばア
ルミニウム、銅、鉄、ステンレス鋼、及びそれらの各種
金属メッキ物などが好ましい。形状としては平板、パン
チング板或いはメッシュ（金網）等使用できるが、入力
電力が0.1W／cm^２以上では孔，凹部のない平板が好まし
い。

非接地電極４及び接地電極５は、内部に温調用媒体の通
路を設けて温調可能、殊に冷却可能にする事が好まし
い。媒体としては流動性のあるものならばすべて使用し
うるが、電気的に絶縁物である純水、有機溶媒や各種熱
交換用のガス、蒸気が好ましい。また温調装置或いは冷
却装置としては、冷媒の通った蛇管或いはジャケットを
電極に設置するのが好ましい。非接地電極及び／又は接
地電極を温調することにより、各種プラズマ処理（例え
ばプラズマ重合、プラズマCVD、プラズマエッチング
等）に応じた最も適切な温度に基板温度を設定でき、各
々の処理の効果を最大限に引き出す事ができる。

プラズマ処理空間の真空度は、低温ガスプラズマが安定
して発生する領域すなわち通常0.01〜10mmHg、好ましく
は0.1〜5mmHg、更に好ましくは0.2〜1mmHgに調整する。
真空度の調整、排気速度と共にガス或いはモノマーガス
の導入により行なう事が出来るが、目的とする処理を好
ましく行なう為には、導入ガスの調整による方が好まし
い。

ガスの導入は、ガス導入管６を通じて、処理物の処理面
側に吹き出すことが好ましい。この事により、処理物の
処理面には常に新しい導入ガスが接触し、さらにプラズ
マ処理により発生した分解ガスは効率的にプラズマ空間
より排出される。ガス導入配管のガス吹出し口の形状
は、細長いスリット状か小孔を多数有するものが、また
ガス吹き出し口は電極の全巾に亘って存在するものが導
入ガスと分解ガスの比率にムラがなくなり、安定した処
理効果が得られ好ましい。ガス導入配管の材質は、プラ
スチック等有機物も使用しうるが、長期に亘り安定して
使用する為には、化学的に安定で耐プラズマ性が高く、
高温に耐える金属、例えばステンレス管、銅管、アルミ
ニウム管或いはガラス管等が好ましい。

真空蒸着空間の真空度は通常10^{− ２}torr以下、好ましく
は10^{− ３}torr以下である。反応容器中の他の空間の圧力
が高く、真空蒸着空間の真空度を保つ必要がある場合に
は、シール機構を設けることが好ましい。蒸着熱源とし
てはニクロム線による加熱、電子銃による加熱、高周波
加熱等が可能である。真空蒸着に供する物質は、金、
銀、亜鉛、銅、アルミニウム等の金属、各種有機物化合
物、各種無機化合物等蒸着可能なものなら目的に応じて
利用できる。

真空蒸着の順は、プラズマ処理の後にする方が蒸着皮膜
の接着力が強く好ましい。真空蒸着の後に、更にプラズ
マ重合して蒸着膜の保護膜を成形する事は更に好まし
い。本発明装置では、例えば上述したプラズマ処理→真
空蒸着→プラズマ重合の処理が、同一装置内で一度も真
空外に出す事もなく、かつ連続して処理できる大きなメ
リットがある。又、配置や処理物の通す順を変える事に
より、任意に処理の順序を変更できるなど従来装置にな
い大きなメリットも有する。

プラズマ処理空間では、非重合性のガス例えばＯ_２,
N_２,Ar,CO_２,Cl_２等の低温ガスプラズマにより処理物の
表面に凹凸や各種官能基を形成して活性化させるもので
ある。又プラズマ重合空間では、重合性ガス例えばC
H_４,C_２Ｈ_６,C_３Ｈ_８,C_６Ｈ_６,MMA,MAなどの低温ガスプ
ラズマにより処理物の表面にそれらモノマーのプラズマ
重合膜を形成させる。

連続した処理物を走行させるためのガイドローラー12,1
3,14の材質は、処理物に比べてエッチング性の小さい耐
熱性にすぐれた、例えば金属、セラミック、金属コーテ
ィングセラミック或いはNBR、シリコーン等のゴムコー
ティングがよい。またローラーは接地されている方がよ
い。ローラーの表面は、処理物のスリップを防止する為
に、完全な平滑さより幾分凹凸を有するものが好まし
い。更に好ましくは、処理物の走行安定性や加熱防止の
為に、シリコーンゴム,NBRゴム,SBRゴム，フッ素ゴム等
のゴムコーティング或いはゴムチューブで被覆したもの
がよい。

以下、本発明装置の好適な実施態様を整理しておく。

（イ）プラズマ処理空間の非接地電極が平面状である特
許請求の範囲第１項記載の装置。

（ロ）プラズマ処理空間の非接地電極が凸面状である特
許請求の範囲第１項記載の装置。

（ハ）プラズマ処理空間の非接地電極が凹面状である特
許請求の範囲第１項記載の装置。

（ニ）プラズマ処理空間の非接地電極と接地電極とが等
距離に対向する特許請求の範囲第１項記載の装置。

（ホ）真空蒸着空間の真空度が10^{− ２}torr以下である特
許請求の範囲第１項記載の装置。

（ヘ）真空蒸着空間がローラーシール方式、或はラビリ
ンス方式のシールにより他の空間と区画されている特許
請求の範囲第１項記載の装置。

（発明の効果） 本発明にかかる装置は、処理物を一度も系外へ出す事な
くプラズマ処理、プラズマ重合、真空蒸着処理等を一度
に且つ連続して、又必要ならば任意の順で実施でき、フ
ィルム、シート、膜、布帛、繊維構造体、等の高機能
化、高付加価値化に極めて有用である。又、非接地電極
がプラズマ処理、プラズマ重合空間の中央部に設置した
電力導入部から放射状に配置されており、プラズマの安
定化、均一化、更に電力の効率化に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施態様の正面概略図であり、
第２図と第３図は各々第１図のＸ−Ｙ断面概略図、Ｚ−
Ｗ切断面図であり、第４図は第１図の真空蒸着空間のシ
ール部の詳細な図面である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内に少なくとも、複数個の非接地
   電極と、該非接地電極に対向した接地電極と、処理物を
   非接地電極と接地電極の間に通す為の誘導手段と、非接
   地電極群の中央部に配置した電力導入部とを有したプラ
   ズマ処理装置に於て、上記非接地電極が前記電力導入部
   に接続しかつ放射状に外へ向かって配置されており、か
   つ真空蒸着空間を有することを特徴とするプラズマ処理
   −真空蒸着装置。