JPS59155442A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPS59155442A
JPS59155442A JP58029372A JP2937283A JPS59155442A JP S59155442 A JPS59155442 A JP S59155442A JP 58029372 A JP58029372 A JP 58029372A JP 2937283 A JP2937283 A JP 2937283A JP S59155442 A JPS59155442 A JP S59155442A
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JP
Japan
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plasma
reaction chamber
chamber
plasma flow
tube
Prior art date
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Pending
Application number
JP58029372A
Other languages
English (en)
Inventor
Takaoki Kaneko
金子 隆興
Yoshinobu Takahashi
芳信 高橋
Kenji Fukuda
賢治 福田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to EP84101935A priority patent/EP0117541B1/en
Priority to DE8484101935T priority patent/DE3482155D1/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/006Processes utilising sub-atmospheric pressure; Apparatus therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/14Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by electrical means
    • B05D3/141Plasma treatment
    • B05D3/142Pretreatment
    • B05D3/144Pretreatment of polymeric substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は樹脂、例えば、ポリプロピレン(pp)、ポリ
エチレン(PE)等の表面を改質するために、これらの
樹脂の表面にプラズマ処理を施す装置に関する。
近年、例えば、自動車の部品等は、軽量でかつ意匠性に
優れる樹脂に移行する傾向にあるが、比較的安価なPP
 、 PE等を、例えば車両外板として使用する場合、
樹脂表面と塗膜との密着性が悪く、層間剥離という不具
合が発生することが知られている。この不具合を解消す
る手段の一つとして、PP、PE等の被塗装物表面をグ
ロー、コロナ放電あるいは高周波放電に曝し、表面を酸
化(極性基の導入)あるいはエツチング(アンカ効果向
上)するプラズマ処理技術が知られている。
ところで、プラズマ処理を行う場合、処理効果を向上(
プラズマの寿命を長くする)させるため、反応室を減圧
、もしくは真空状態にすることが公知の技術になってい
る。この状態を維持するために、現在パッチ処理が主流
になっている。
一方、この処理方法を自動車製造という量産工程に導入
するには、短時間で真空状態に到達し、かつ1回でよシ
多数の被処理物をプラズマ処理する必要がある。この点
を考慮して、従来のプラズマ処理装置(マイクロ波放電
プラズマ装置、第6図r自動車に使用する大物で複雑形
状の樹脂部品を処理したところプラズマは第6図に°示
した様に被処理物A、Bに衝突した後反応室内壁にそっ
て流れる傾向にある。このため反応室内の被処理物配置
位置差による被処理物間の処理性が異シ特にシャワー管
13よシ遠くなる被処理物C,DはA。
Bよシ劣るという問題が発生した。この時の評価方法は
以下の通りで、評価結果は第8図に示す。
(数値は測定点数10点の平均値±l+J”’1−1で
示す) 評価方法(ppにて評価) 反応室大きさ 、   2000 X 2000 ” 
(mm)・ φ 処理条件:マイクロ波周波数〜2450■h1出力〜5
00W。
真空圧〜0.5 torrXfス量〜 (Φ2.513/分、処理時間〜 30秒 処理性評価:脱イオン水を、ゾ、ラズマ処理後のPP表
面に、5μ1 滴下し、接触角測定器(CA −A型、協和科学膜)で接 触角(のを測定した(20°C1 相対湿度50〜60係雰囲 気)。
この問題を回避するには第7図の様に処理効果が劣る部
位の近傍にプラズマ供給口(シャワー管16.17)を
設は処理することが考えられるが、これらの追加したプ
ラズマ供給口に対して新たにマイクロ波発振器、導波管
、プラズマ発生炉等が必要とな)、又反応室への開口部
を設ける必要があシ、多大な投資を要することになる。
本発明は、上記問題点を解消し、大物でかつ複雑な形状
の被処理物を同時に多数処理しても、処理の均一性を提
供するプラズマ処理方法および装置に関するものである
即ち、本発明の目的は、反応室内のプラズマ流を制御し
てプラズマ濃度分布を均一化することによシ、反応室内
における複数の被処理物の配置位置による処理の差を解
消し、かつ同一被処理物の形状による処理の不均一を解
消するプラズマ処理方法および装置を提供することにあ
る。
このような目的を達成するために、本発明では、プラズ
マ反応室にプラズマを導入すると共に、該反応室を減圧
するべく排気を3行なうことによりプラズマ流を形成し
、該反応室内の被処理物の表面にフ0ラズマを照射して
処理する装置において、反応室内壁に反応室内方に突出
する整流板を設け、前記プラズマ流を反応室内に拡散す
るようにしたプラズマ処理装置が提案される。前記整流
板を複数個設け、該整流板の反応室内方への寸法は、プ
ラズマ流の上流側はど短かく下流側はど長くするのが望
ましい。また、前記整流板は概ねプラズマ流と直交する
方向に間隔をおいて複数個配置され、かつ概ねプラズマ
流の方向には千鳥の位置関係に配置されているのが望ま
しい。更に、゛また、前記整流板は反応室内壁の整流板
取付部に対する角度が概ねプラズマ流の方向に可変であ
るのが望ましい。ここで、「概ねプラズマ流の方向」と
は、前述の第6図で示したような、整流板がない場合に
おいて被処理物A、Bに衝突した後反応室内壁に沿って
流れるプラズマ流の方向をいうものとする。
以下、添付図面を参照し本発明の実施例について詳細に
説明する。
第1図および第2図に第1実施例を示す。1は例えばS
USで構成された円筒状の反応室で被処理物A−Dが載
置されている。2はマイクロ波発振器で、3はそのマイ
クロ波を伝送する導波管、4はプラズマ発生炉でその内
部を石英管で構成された発生管5が貫通している。5は
フロロコネクター10a、10bによシ部材8,9と接
続されティる。6は酸素ガスを圧縮したガスボンベ、7
ババルブ、8はナイロン製のガスチー−ブ、9゜11は
石英ガラスで構成されたプラズマ輸送管、10a、10
b、10c、12はテフロンで構成したフロロコネクタ
ー、13はその底部(反応室内部に面した側)に複数の
開口部を有する石英ガラスで構成されたシャワー管であ
る。このシャワー管13は、中心軸線が水平になるよう
に配置された円筒状反応室10円筒上壁面に近接して平
行に配置されている。一方、15は真空ポンプ(図示せ
ず)に接続された排気ポートで、シャワー管13に封筒
する円筒状反応室1の円筒下壁面に配置されている。1
4は被処理物垂直中心線方向に対し直角に交わる方向(
水平な方向)に配したSUSで構成された整流板で、反
応室10円筒内壁面に取付けられ、a+ e + 8は
断面左側にす。
d、fは右側に配す。整流板14a−fの被処理物側の
長さは、プラズマ流の下流側のもの14c。
dを上流側のもの14a 、bよシも長くしている。
しかし、最下流側の整流板14e、fは、本実施例の場
合反応室」が円筒形であり整流板14c。
dよシ長くすると反応室1のスペースが狭くなるので同
整流板14c、dとほぼ同じ長さとした。
円筒状反応室の軸方向に関しては、第2図に示すように
、同じ水平位置にある整流板14a−1゜14a−2、
・・・をそれぞれ一定の間隔をおいて軸方向に等長のも
のを使用し、反応室1の円周方向に関しては千鳥になる
ように各整流板を配列した。
第3図および第4図は第2実施例を示すもので、1は例
えばSUSで構成された角柱の反応室でその長さ方向が
垂直となるように設置され、被処理物A−Dは縦列状態
に載置されている。シャワー管13は角柱状反応室1の
土壁中央部に、一方排気口15は下壁中央部に配置され
ている。18は被処理物垂直中心線に対し直角に交わる
方向(水平な方向)に配したSUSで構成された整流板
で、被処理物方向の長さは下流側はど長くなっている。
又、奥行き方向(壁面に沿った水平な方向)は第4図に
示す様に第1実施例と同様、所定の間隔をおいて配置さ
れ、上下方向に関しては整流板を千鳥に配しである。
被処理物方向の角度は第1.第2実施例では被処理物垂
直中心線に対し直角に配したが、第5図の第3実施例の
様に、プラズマ流れ方向に対し鈍角になる様配してもよ
い。又、被処理物構造、形状に応じて整流板の取付角度
を可変できる様にしてもよい。いずれの実施例において
も、整流板はプラズマ化ガスが衝突した際に容易に失活
せずかつそれ自体が侵されない材質、例えば前述のより
なSUSで構成されている。
反応室1内が真空ポンプ(図示なし)によシ減圧され真
空到達後(0,05torr程度)、酸素ガスを所定量
ボンベ6よシ供給し反応室1内を所定の真空圧に設定す
る。真空圧設定後、マイクロ波発振器2よシ所定の出力
でマイクロ波を発振させ発生管5内でプラズマを発生さ
せ、輸送管9゜11、フロロコネクター10b 、10
c 、12を介して反応室1内のシャワー管13へ輸送
する。
そしてシャワー管13の多数の開口部よシプラズマを被
処理物A〜Dへ照射する。(第1図反応室1内の矢印は
プラズマ流を推測したもの)照射されたプラズマは被処
理物A、Bへ衝突後その一部は排気流によシ内壁に沼っ
て流れる。このプラズマは整流板14a=fによシその
流れを第1図矢印の様に被処理物A−D方向へ向けられ
被処理物各部に侵入、接触し、均一に処理する。
その後、排気ポート15を介して系外へ排気される。
第9図に第1実施例(第1図、第2図)における評価結
果を示す。なお、このときの処理条件、評価方法は前述
した第8図の場合と同じである。
第9図から理解されるように、被処理物A−D間で処理
性の差がなく、特に第8図の場合のようにシャワー管1
3から離れた位置におる被処理物C1DがA、Bに比べ
処理効果が劣るということはなく、すべての被処理物に
わたって均一でかつ良好な処理効果が得られた。第2実
施例(第3図、第4図)および第3実施例(第5図)に
ついても、整流板によシ同様の効果が得られるものと推
測される。
以上のように、本発明のプラズマ処理装置によると、大
物でかつ複雑な形状の被処理物(樹脂品)を複数個同時
に処理しても、整流板の作用で反応室1内のプラズマ濃
度分布が均一化され、被処理物の配置位置又は被処理物
、の形状による処理の不均一さを解消することができる
。また、簡単な構造の整流板のみで上記効果を達成する
ので、シャワー管13の数を増加させる必要がなく、そ
れに伴なうマイクロ波発振器9導波管、プラズマ発生炉
9発主管等の装置が不要で、設備投資を最小限にするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のプラズマ処理装置の第1実施例を示す
図、第2図を第1実施例における整流板(反応室の片側
の整流板のみ図示)の取付状態を立体的に示す図、第3
図は本発明の第2実施例を示す図、第4図は第2実施例
における整流板(反応室の片側の整流板のみ図示)の取
付状態を示す図、第5図は本発明の第3実施例を示す図
、第6図は従来のプラズマ処理装置およびその処理状態
を示す図、第7図は従来の装置にシャワー管を増設した
状態およびその処理状況を示す図、第8図は従来の装置
(第6図)における処理効果を示す図、第9図は本発明
の第1実施例における処理効果を示す図である。 1・・・反応室、13・・・シャワー管、14a−f。 18a〜h、19・・・整流板、15・・・排気口。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士  青 木   朗 弁理士 西舘和之 弁理士  樋 口 外 治 弁理士  山 口 昭 之 第1図 第2図 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、プラズマ反応室(1)にプラズマを導入すると共に
    、該反応室を減圧するべく排気を行なうことによpプラ
    ズマ流を形成し、該反応室内の被処理物(A〜D)の表
    面にプラズマを照射して処理する装置において、反応室
    内壁に反応室内方に突出する整流板(14,18,19
    )を設け、前記プラズマ流を反応室内に拡散するように
    したプラズマ処理装置。 2、前記整流板(14,18,19)を複数個設け、該
    整流板の反応室内方への寸法は、プラズマ流の上流側は
    ど短かく下流側はど長くした特許請求の範囲第1項記載
    の装置。 3、前記整流板は概ねプラズマ流と直交する方向に間隔
    をおいて複数個配置され、かつ概ねプラズマ流の方向に
    は千鳥の位置関係に配置されている特許請求の範囲第1
    項又は第2項記載の装置。 4、前記整流板は反応室内壁の整流板取付部に対する角
    度が概ねプラズマ流の方向に可変である特許請求の範囲
    第1項〜第3項のいずれか1項記載の装置。
JP58029372A 1983-02-25 1983-02-25 プラズマ処理装置 Pending JPS59155442A (ja)

Priority Applications (9)

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JP58029372A JPS59155442A (ja) 1983-02-25 1983-02-25 プラズマ処理装置
AU24672/84A AU548915B2 (en) 1983-02-25 1984-02-16 Plasma treatment
EP19890105490 EP0326191A3 (en) 1983-02-25 1984-02-23 Apparatus and method for plasma treatment of resin material
EP84101935A EP0117541B1 (en) 1983-02-25 1984-02-23 Apparatus for plasma treatment of resin material
DE8484101935T DE3482155D1 (de) 1983-02-25 1984-02-23 Vorrichtung zur plasmabearbeitung von kunstharz-materialien.
US06/772,208 US4595570A (en) 1983-02-25 1985-09-05 Apparatus and method for plasma treatment of resin material
AU49368/85A AU578499B2 (en) 1983-02-25 1985-11-05 Apparatus and method for plasma treatment of resin material
US06/817,115 US4874453A (en) 1983-02-25 1986-01-08 Apparatus and method for plasma treatment of resin material
US07/307,509 US4919745A (en) 1983-02-25 1989-02-08 Apparatus and method for plasma treatment of resin material

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61155342U (ja) * 1985-03-16 1986-09-26

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61155342U (ja) * 1985-03-16 1986-09-26
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