JPS63120163A - Low temperature plasma generator - Google Patents

Low temperature plasma generator

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JPS63120163A
JPS63120163A JP61266188A JP26618886A JPS63120163A JP S63120163 A JPS63120163 A JP S63120163A JP 61266188 A JP61266188 A JP 61266188A JP 26618886 A JP26618886 A JP 26618886A JP S63120163 A JPS63120163 A JP S63120163A
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electrode
plasma
high voltage
plasma generation
temperature plasma
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大口 保友
堤 四郎
高橋 正克
石徹白 博司
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Sando Iron Works Co Ltd
Unitika Ltd
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Sando Iron Works Co Ltd
Unitika Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、有機材料、無機材料等の表面処理などに利用
される低温プラズマ処理で用いる、低温プラズマ発生装
置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a low-temperature plasma generator used in low-temperature plasma treatment used for surface treatment of organic materials, inorganic materials, etc.

従来の技術 近年、半導体、金属、有機材料、無機材料等の表面処理
や薄膜形成等に高周波放電によるプラズマが利用される
。プラズマ処理効果の一つとして、たとえば布帛等の低
温プラズマ雰囲気中での処理により、糊抜、精練あるい
は仕上加工効果が得られることが知られている。この処
理のための内部電極型低温プラズマ処理装置は、たとえ
ば繊維機械学会誌:第38巻、No、4,198〜19
9頁(1985) 、特公昭60−31937号、特公
昭60−11149号、特公昭60−11150号公報
などに紹介されている。その基本的な構造は第5図に示
すとおシである。すなわち第5図において、真空を保持
し得るようにした処理室(1)内に、高電圧印加電極板
(2)とそれに平行に−定の間隔を訃いて対向する接地
電極板(3)とを配設し、前記高電圧印加!極板(2)
のほぼ中央に給電点(2a)を設け、接地電極板(3)
のほぼ中央に接地点(3a)を設け、両室1(2) 、
 (3)間に高周波電源装置(4)から高周波高電圧を
印加する。真空シールされた入口(5a)から被処理シ
ール状物(6)を供給ローフ(7a)により送シ込み、
前記両室W1(2) 、 (3)間で処理し、出口(5
b)から巻取ローラ(7b)により巻取る。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, plasma generated by high-frequency discharge has been used for surface treatment and thin film formation of semiconductors, metals, organic materials, inorganic materials, and the like. As one of the effects of plasma treatment, it is known that, for example, by treating cloth or the like in a low-temperature plasma atmosphere, desizing, scouring, or finishing effects can be obtained. An internal electrode type low-temperature plasma processing apparatus for this treatment is, for example, Journal of the Textile Machinery Society: Vol. 38, No. 4, 198-19.
9 (1985), Japanese Patent Publication No. 60-31937, Japanese Patent Publication No. 60-11149, Japanese Patent Publication No. 60-11150, etc. Its basic structure is shown in FIG. In other words, in FIG. 5, in a processing chamber (1) capable of maintaining a vacuum, there is a high voltage application electrode plate (2) and a ground electrode plate (3) facing it parallel to it at a certain distance. and apply the high voltage! Pole plate (2)
A feeding point (2a) is provided approximately in the center of the ground electrode plate (3).
A grounding point (3a) is provided approximately in the center of both chambers 1 (2),
During (3), a high frequency high voltage is applied from the high frequency power supply device (4). Feed the sealed material (6) to be treated from the vacuum-sealed inlet (5a) by the supply loaf (7a),
The process is carried out between the two chambers W1 (2) and (3), and the exit (5
From b), the film is wound up by a winding roller (7b).

なお処理室(1)内へは、空気、酸素等の所定の処理ガ
スを給気口(8a)から所定の量を連続して送シ込み、
排気口(8b)から連続排気しつつ、所定の圧力を保つ
。これらの装置では、高電圧印加電極板(2)および接
地電極板(3)からなるプラズマ発生電極が真空系の処
理室(1)内に設置されるため、壁を貫通して大気中か
ら真空中へと高周波電力を供給するための電路(以下給
電部という。)(9)が必要である。
In addition, a predetermined amount of a predetermined processing gas such as air or oxygen is continuously fed into the processing chamber (1) from the air supply port (8a).
A predetermined pressure is maintained while continuously exhausting air from the exhaust port (8b). In these devices, a plasma generation electrode consisting of a high voltage application electrode plate (2) and a grounded electrode plate (3) is installed in a vacuum processing chamber (1), so that it penetrates the wall and draws vacuum from the atmosphere. An electric line (hereinafter referred to as a power supply section) (9) for supplying high-frequency power to the inside is required.

発明が解決しようとする問題点 上記のごとく第5図に例示する従来の装置において、通
常反応室(1)本体と反応室(1)内の金属類は接地さ
几ているため、高周波電圧が印加さ几ている給電部(9
)および高電圧印加Xa板(2)とその周囲の反応室(
1)本体および反応室(1)内の金属類との間でプラズ
マが発生することは避けられない。これにより著しい電
力損失が生じる。この電力損失は反応室(1)本体およ
び付近の絶縁物を過熱し、あるいは給電部(9)、電極
板(2)、 (3)自身も過熱するなど、反応室(1)
内の広い範囲にわたって熱的な歪や熱劣化t−起こし、
さらにプラズマがマーク放電に移行して、プラズマ処理
装置や高周波電源装置の破損を招き、プラズマ処理を長
時間継続できない。すなわち目的とした空間にプラズマ
を発生させ、そのプラス!に高周波電力を高密度に注入
することが困難になるなどの問題があった。また、vt
、極間に発生するプラズマも、給電側とその反対(Ii
lilでは強度が異なり、処理効果も不均一であった。
Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, in the conventional apparatus illustrated in FIG. The power supply section (9
) and the high voltage applied Xa plate (2) and the surrounding reaction chamber (
1) It is inevitable that plasma will be generated between the main body and metals in the reaction chamber (1). This results in significant power losses. This power loss can overheat the main body of the reaction chamber (1) and nearby insulators, or overheat the power supply section (9), electrode plates (2), and (3) themselves.
cause thermal distortion and thermal deterioration over a wide range of
Furthermore, the plasma shifts to mark discharge, causing damage to the plasma processing equipment and high frequency power supply, making it impossible to continue plasma processing for a long time. In other words, it generates plasma in the target space, and that's a plus! There were problems such as the difficulty of injecting high-frequency power into the system at a high density. Also, vt
, the plasma generated between the poles is also generated between the power supply side and the opposite side (Ii
lil had different intensities and the treatment effects were non-uniform.

特に布帛やフィルム醇の処理の場合、大面積あるいは大
容積のプラズマが要求され、工業規模では装置が大型に
なるが、均一で大規模なプラズマを高周波放電で発生す
ることは、周波数が高くなり、波長が短くなるとともに
、あるいは装置が大型になるとともに困難になってくる
Particularly in the case of fabric and film treatment, a large area or large volume of plasma is required, which requires large equipment on an industrial scale, but generating uniform, large-scale plasma using high-frequency discharge requires a high frequency. This becomes difficult as the wavelength becomes shorter or as the device becomes larger.

本発明は、低温プラズマ処理装置の給電部および!極に
おいて、上記のごとき問題点を解決し、均一かつ効率的
な処理効果を得ることかで酋る低温プラズマ発生装置を
提供しようとするものである。
The present invention provides a power supply section of a low temperature plasma processing apparatus and! The present invention aims to provide a low-temperature plasma generation device that solves the above-mentioned problems and achieves uniform and efficient processing effects.

問題点を解決する友めの手段 上記の問題点を解決する友め本発明の低温プラズマ発生
装置は、低圧力下で裏周波放電により低温プラズマを発
生させる低温プラズマ発生装置において、一定間隔を隔
てて対向する高電圧印加電極と接地!極とからなるプラ
ズマ発生電極を、前記高電圧印加電極をその高電圧印加
電極よシ面槓を大きくした接地電極で取囲んで形成し、
前記プラズマ発生電極へ高周波電力を供給するため、外
部が接地さ几た給電線?用い、その給11L線の内部導
体を高電圧印加a極に、外部導体t−接地電極にそれぞ
れ最短距離で接、続し、前記給電線をその特性インピー
ダンスがプラズマ発生電極のプラズマインピーダンスの
3倍よシ低い値となるよう1本または複数本を並列1c
接続するとともに、送端インピーダンスにおける抵抗に
対するリアクタンスの比が1以下となる長さとしたこと
を特徴とするものである。
Friendly Means for Solving the Problems A friend for solving the above problems The low temperature plasma generator of the present invention is a low temperature plasma generator that generates low temperature plasma by back frequency discharge under low pressure. Ground the opposing high voltage application electrode! A plasma generating electrode consisting of a pole is formed by surrounding the high voltage applying electrode with a ground electrode having a larger side surface than the high voltage applying electrode,
A power supply line that is externally grounded to supply high-frequency power to the plasma generation electrode? The inner conductor of the feed line 11L is connected to the high voltage application a pole and the outer conductor t to the ground electrode at the shortest distance, respectively, and the feed line is connected so that its characteristic impedance is three times the plasma impedance of the plasma generation electrode. One or more wires are connected in parallel 1c to obtain a very low value.
It is characterized by having a length such that the ratio of reactance to resistance in the sending end impedance is 1 or less when connected.

作用 上記構成において、プラズマ発生電極のうち高電圧印加
電極が面積の大きい接地電極で取囲むように配置されて
いるため、両電極間で発生した電波が、両電極間以外の
外部空間へ漏洩して周辺の金属類と静電結合して放電す
ることがなくなジ、電極間以外でプラズマを発生するこ
とはない。すなわち相互干渉のない電極構造であるため
、同様の構造のプラズマ発生電極?狽数個、同一反応室
内に配置して、全体としてより大面積、大容積のプラズ
マ発生装置とすることもできる。また、同軸ケーブル等
の外部が接地シールドされた給電線を用い、この給電線
を前記両電極に最短距離で接続し、また給電線の並列接
続本数を調整して、合成された特性インピーダンスがプ
ラズマインピーダンスの3倍よシ低い値となるように設
定し、かつ送端インピーダンスにおけるリアクタンス/
抵抗の比が1以下となる長さとしたことにより、プラズ
マインピーダンスと給電線インピーダンスとが近いこと
から#電線と電極との接続点での反射が小さくなシ、従
って給電線上に生ずる定在波が小さくなって、給電線の
局所過熱がなくなる。また前記、のどとく送端インピー
ダンスにおけるリアクタンス/抵抗の比が1以下となる
給電線の長さとすることによυ、高周波電源装置と給電
線を含めたプラズマ発生電極との゛電気的整合がとやや
すくなるtめ、高周波電力の!極への供給効率が良好と
なる。また同軸ケーブル等の外部が接地シールドされた
給電線を用いることにより、給電線と反応室本体や反応
室内の金属類とが静電結合して不要なプラズマを発生す
ることもなくなる。このようにして高周波電源装置から
プラズマ発生電極へ高周波電力を効率よく供給すること
ができ均一性の高いプラズマを発生することができる。
Effect In the above configuration, since the high voltage application electrode of the plasma generation electrodes is arranged so as to be surrounded by the ground electrode with a large area, the radio waves generated between the two electrodes may leak to the external space other than between the two electrodes. This prevents electrostatic coupling with surrounding metals and discharge, and no plasma is generated anywhere other than between the electrodes. In other words, since the electrode structure has no mutual interference, is it a plasma generating electrode with a similar structure? It is also possible to arrange several pieces in the same reaction chamber to create a plasma generator with a larger area and larger volume as a whole. In addition, by using a feeder line such as a coaxial cable whose external part is grounded and shielded, and by connecting this feeder line to both electrodes at the shortest possible distance, and by adjusting the number of feeder lines connected in parallel, the synthesized characteristic impedance is Set the value to be three times lower than the impedance, and set the reactance/reactance at the sending end impedance.
By setting the length so that the resistance ratio is less than 1, the plasma impedance and the feed line impedance are close, so reflection at the connection point between the wire and the electrode is small, and therefore the standing wave generated on the feed line is reduced. It is smaller and eliminates local overheating of the power supply line. In addition, by setting the length of the feeder line such that the reactance/resistance ratio in the throat sending end impedance is 1 or less, electrical matching between the high frequency power supply and the plasma generation electrode including the feeder line is achieved. It becomes easier to use high frequency power! The supply efficiency to the poles is improved. Furthermore, by using a power supply line such as a coaxial cable whose outside is grounded and shielded, unnecessary plasma is not generated due to electrostatic coupling between the power supply line and the reaction chamber body or metals in the reaction chamber. In this way, high frequency power can be efficiently supplied from the high frequency power supply device to the plasma generation electrode, and highly uniform plasma can be generated.

実施例 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。まずプラズ
マ発生IE極について、第1図〜第3図により説明する
。第1図はプラズマ発生電極の一例?示し、囚は正面図
、(B)は側面図である。高電圧印加電極板συが立設
され、その両側面に一定間隔を隔てて接地電極板(12
a)、 (12b)がそnぞ几平行に対向して立設され
、接地電極板(12a)、 (12b)は高電圧印加電
極(2)より面積が大きく、その接地電極板(12a)
、 (12b)間の中央部に高電圧印加電極板Ql)を
取囲むように配置してプラズマ発生W、極四が構成され
ている。プラズマ晃生電極口の上部−側端に給を線α4
として不平衡型の同軸グーグルが接続されている。すな
わち不平衡型同軸クープμp≧らなる給電線α4の外部
導体、すなわちシールド側導体(14a)、 (14b
)がそ几ぞれ2枚の接地W、電極板12a)、 (12
b) K、ま九、内部導体(14c )が高電圧印加電
極板(6)に、りずれも最短距離で接続されている。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described based on the drawings. First, the plasma generating IE electrode will be explained with reference to FIGS. 1 to 3. Is Figure 1 an example of a plasma generation electrode? The figure is a front view, and (B) is a side view. A high voltage application electrode plate συ is installed upright, and ground electrode plates (12
a) and (12b) are erected parallel to each other and facing each other, and the ground electrode plates (12a) and (12b) have a larger area than the high voltage application electrode (2), and the ground electrode plate (12a)
, (12b), a plasma generation W and four poles are arranged so as to surround the high voltage application electrode plate Ql). The supply line α4 is connected to the upper and side ends of the plasma generation electrode port.
An unbalanced coaxial Google is connected as a. That is, the outer conductor of the feeder line α4 consisting of the unbalanced coaxial coupe μp≧, that is, the shield side conductor (14a), (14b
) are each equipped with two grounding W, electrode plates 12a), (12
b) The internal conductor (14c) is connected to the high voltage application electrode plate (6) with the shortest possible distance.

第2図はプラズマ発生を極の他の例を示し、囚は正面図
、(Blは側面図である。2秋の高電圧印加電極板(1
5a)、 (15b)が一定間隔を隔てて平行に対向し
て立設され、前記高電圧印加電極板(15a)、(15
b)より面積の大きい接地電極板(16a)、 (16
b)が前記高電圧印加電極板(15a)、 (15b)
を取囲むように、一定間隔を隔てて平行に対向して配置
されてプラズマ発生を極αηが構成されている。プラズ
マ発生【17)の上部−1li11@に#電線(至)と
して平衡型ケーブルが接続されている。すなわち、平衡
型クープ〃からなる給電槻叫の外部導体、すなわちシー
μド1iIli4体(18a)、 (18b)が、2枚
の接地?!電極板16a)(16b)に、ま友内部導体
(18C)、 (18d)が、2枚の高電圧印加電FM
 (15a)、 (15b) K、いずれも最短距離で
接続されている。
Figure 2 shows another example of plasma generation poles, with the figure being a front view and the figure B being a side view.
5a) and (15b) are erected facing each other in parallel with a certain interval, and the high voltage application electrode plates (15a) and (15
b) Larger area ground electrode plate (16a), (16
b) is the high voltage application electrode plate (15a), (15b)
The plasma generation poles αη are arranged in parallel and facing each other at regular intervals so as to surround the plasma. A balanced cable is connected as a # electric wire (to) to the upper part of the plasma generator [17] -1li11@. In other words, the external conductor of the power supply consisting of a balanced type coupe, that is, the four seed μ seeds 1iIli (18a) and (18b), are connected to the two grounding plates. ! The inner conductors (18C) and (18d) are connected to the two high voltage applied FM electrode plates 16a and 16b.
(15a) and (15b) K are both connected by the shortest distance.

上記第1図、第2図で例示したごとく、プラズマ発生電
極側およびαηは、いずれも高電圧印加電極板0および
(15a )、 (15b)が面積の大きい2枚の接地
電極板(12a)、 (12b)および(16a)、 
(16b)で取囲むように配置さnて構成さnているの
で、発生した電波が両電極間以外の外部空間へ漏れて、
周辺の金属類と静電結合して放電することがなくなる。
As illustrated in FIGS. 1 and 2 above, on the plasma generation electrode side and αη, the high voltage application electrode plate 0 and (15a) and (15b) are two large-area grounded electrode plates (12a). , (12b) and (16a),
(16b) so that the generated radio waves leak into the external space other than between the two electrodes,
Eliminates electrostatic coupling with surrounding metals and discharge.

電極間で1発生したプラズマの漏れを実用上差し支えな
い範囲内に抑えるために必要な、高電圧印加電極と接地
X極との大きさの差は、プラズマ反応室内の圧力と入力
される高周波電力に関係する。すなわち圧力が低くなる
種電子の平均自由行程が長くなり、拡散して次第vct
極外へ漏れるようになる。逆に圧力が高くなるとプラズ
マは電極のある部分に集中するようになシ、遂VCはア
ーク放電に移行する。it極に印加する高周波入力を上
げた場合でも、プラズマが強くなるとともに次第に電極
外へ溢几だす。このため通常使用する低温プラズマ処理
条件、すなわち周波数1156MHz 、真空度0.1
〜2.OTorr、入力0.01〜IW/ctdで、第
1図に示すプラズマ発生電極(2)の場合、第1図に示
すごとく、高電圧印加電極板回と接地電極板(1,2a
 )。
The difference in size between the high voltage application electrode and the grounded X pole, which is necessary to suppress the plasma leakage that occurs between the electrodes within a practically acceptable range, is determined by the pressure inside the plasma reaction chamber and the input high frequency power. related to. In other words, as the pressure decreases, the mean free path of the seed electrons becomes longer, and as they diffuse, vct
It begins to leak to the outside. On the other hand, when the pressure increases, the plasma tends to concentrate on a certain part of the electrode, and the VC finally shifts to arc discharge. Even when the high frequency input applied to the IT electrode is increased, the plasma becomes stronger and gradually overflows outside the electrode. For this reason, the normally used low-temperature plasma processing conditions, that is, frequency 1156 MHz, vacuum degree 0.1
~2. In the case of OTorr, input 0.01 to IW/ctd, and the plasma generating electrode (2) shown in Fig. 1, as shown in Fig.
).

(12b)の各辺の長さの差2xが、両電極板間の距離
tの2倍以上、好ましくは4倍以上とすることが望まし
い。また、給電線を複数本並列接続して用いる場合、プ
ラズマ発生電極への接続箇所は一点で接続する必要はな
く、給電点を分散させてブラズマの均一化をはかること
ができる。この場合−般に各itsのプラズマ発生電極
への接続点は、!極上の各点への平均距離が最短となる
位置が望ましい。なお上記の条件が満足されれば、高電
圧印加電極および接地電極とも、板状である必要はなく
、ブロック状、網状、格子状1.棒状等の構造としても
よい。さらに第3図の斜視因に例示するごとく、高電圧
印加電極を複数個(19a)、 (L9b)に分割して
並列に配列して、そf′Lを取囲んで接地電極翰が平行
な2枚の両側端を閉塞して環状に配置して、プラズマ発
生電1a1)を形成し、前記高電圧印加電極(19a)
、 (19b)のそれぞれに給電線(イ)2g3乞接続
したものでもよい。
It is desirable that the difference 2x between the lengths of each side of (12b) be at least twice, preferably at least four times, the distance t between both electrode plates. Further, when a plurality of power supply lines are connected in parallel and used, the connection points to the plasma generation electrodes do not need to be connected at one point, and the power supply points can be distributed to make the plasma uniform. In this case - generally the connection point of each its to the plasma generating electrode is ! The position where the average distance to each point on the top is the shortest is desirable. Note that if the above conditions are satisfied, both the high voltage application electrode and the ground electrode do not need to be plate-shaped, but may be block-shaped, mesh-shaped, grid-shaped, etc. It may also have a rod-like structure. Furthermore, as illustrated in the perspective view of Fig. 3, the high voltage applying electrodes are divided into a plurality of parts (19a) and (L9b) and arranged in parallel, and the ground electrodes are arranged in parallel surrounding f'L. Both ends of the two sheets are closed and arranged in a ring to form a plasma generating electrode 1a1), and the high voltage applying electrode (19a)
, (19b) may be connected to the power supply lines (A) 2g and 3 respectively.

なお前記シールド側導体(14a)、 (14b)、(
18a)、(18b)(22a)、 (22b)、 (
23a)、(23b)は、一般に銅−組物あるいは銅テ
ープが用いられている。
Note that the shield side conductors (14a), (14b), (
18a), (18b) (22a), (22b), (
For 23a) and (23b), copper braid or copper tape is generally used.

次に上記の第1図のプラズマ発生電極−を用いた低温プ
ラズマ発生装置を組込んだ布帛の低温プラズマ処理装置
について、第4図囚、(B)に基づいて説明する。第4
図囚、[F])において、真空?保持し得るようにした
処理室(ハ)内に、第1図に示すように、全直状に立設
した高電圧印加電極板(6)の両側に、一定間隔を隔て
て面積の大きい(2x>2t )接地!極板(12a)
、 (12b) k平行に対向して配置し之プラズマ発
生電極曽が配設され、高周波電源装置□□□から送られ
る高周波電力が、整合器(ホ)から外部が接地シールド
された給電線α1gを経て前記プラズマ発生電極口へ給
電さnる。給電線0.1)は2本並列に接続している。
Next, a low-temperature plasma processing apparatus for fabric incorporating a low-temperature plasma generating apparatus using the plasma generating electrode shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. 4 (B). Fourth
In [F]), vacuum? As shown in Fig. 1, in the processing chamber (c) which can hold the high voltage application electrode plate (6), large-area electrodes (6) are placed at regular intervals on both sides of the high-voltage application electrode plate (6), which is vertically installed. 2x>2t) Ground! Pole plate (12a)
, (12b) Plasma generating electrodes are arranged facing each other in parallel, and the high frequency power sent from the high frequency power supply device is sent from the matching box (e) to the feeder line α1g whose outside is grounded and shielded. Power is supplied to the plasma generating electrode port through the plasma generating electrode port. Two feeder lines 0.1) are connected in parallel.

さらに処理室脅内は、被処理シート状物@を真空シール
された入口(28a)から供給ローラ(29a )によ
り送込み、ガイドローラ(30a )。
Further, inside the processing chamber, the sheet-like material to be processed is fed through a vacuum-sealed inlet (28a) by a supply roller (29a), and then fed into the processing chamber by a guide roller (30a).

(30b)、 (30c)、 (30d)、 (30e
)、 (3Of)、 (30g)を経て両電極CLI)
、−(12a)間およびQl)、  (12b)間を通
過させて、同じく真空シールされた出口(28b)から
巻取ローラ(29b) VCより引出して巻取るように
配備する。
(30b), (30c), (30d), (30e
), (3Of), (30g) to both electrodes CLI)
.

また処理室(ハ)へは排気口(31a )から排気し、
所定の圧力を保ちつつ空気、酸素、窒素等の処理ガスを
給気口(31b)から連続供給する。
In addition, the processing chamber (c) is exhausted from the exhaust port (31a),
Processing gases such as air, oxygen, and nitrogen are continuously supplied from the air supply port (31b) while maintaining a predetermined pressure.

上記の低温プラズマ処理装置を使用してポリエステル加
工系織物を下記の条件で低温プラズマ処理した。
Using the above-mentioned low-temperature plasma treatment apparatus, a processed polyester fabric was subjected to low-temperature plasma treatment under the following conditions.

(条件)被処理布帛・・・ポリエステル加工糸織物(経
I50 110本〆寸;緯150D×255本/吋) 処理ガス・・・酸素 処理ガス流量・・・4J/min 真空度−0,5Torr 処理速度・・・100σ/min 高周波電源装置周波数・・・13.56MHz・・・ 
2KW 電極寸法・・・長さ900間、l躍1800 ttvx
電序曲隔・・・60問 f6電線・・・2本 給電線長さ・・・1.5m 給電環の合成されたインピーダンス・・・25Ωプラズ
マインピーダンス・・・3oΩ 、給電線 リアクタンス/抵抗・・・0.15また比較
例として、第5図に示す装置を使用して、上記実施例と
同一布帛を同一プラズマ発生条件で処理した。
(Conditions) Fabric to be treated: Polyester processed yarn fabric (Warp I50, 110 threads; Weft 150D x 255 threads/inch) Processing gas: Oxygen treatment gas flow rate: 4 J/min Vacuum degree - 0.5 Torr Processing speed...100σ/min High frequency power supply frequency...13.56MHz...
2KW Electrode dimensions...Length 900mm, Length 1800ttvx
Electrical overture interval...60 questions f6 electric wire...2 Feeding line length...1.5m Combined impedance of feeding ring...25Ω Plasma impedance...3oΩ, feeding line reactance/resistance... -0.15 As a comparative example, the same fabric as in the above example was treated under the same plasma generation conditions using the apparatus shown in FIG.

上記実施例および比較例で得た処理織物の吸水性をJI
SL−1096(バイシック法)vcxv、織物の幅方
向に測定した。その結果は第6図に示すとおシであり、
第4図の実施例の装置と使用した場合、織物の幅方向に
均一で、かつすぐれた吸水性能が付与された。こfLI
C対し、第5図の従来型の処理装置を使用した場合、吸
水性能は織物の幅方向に不均一で、両側端(耳)側はど
低く好ましくなかった。これらの結果からも明らかなご
とく、上記実施例の低温プラズマ処理装置は、プラズマ
発生状態が極めて高効率かつ均一であり、均一なプラズ
マ処理を行なうことができる。
The water absorbency of the treated fabrics obtained in the above Examples and Comparative Examples was
SL-1096 (bisic method) vcxv, measured in the width direction of the fabric. The results are shown in Figure 6.
When used with the apparatus of the example shown in FIG. 4, uniform and excellent water absorption performance was imparted to the fabric in the width direction. kofLI
In contrast, when the conventional processing device shown in FIG. 5 was used, the water absorption performance was uneven in the width direction of the fabric, and was unfavorable as it was poor at both ends (edges). As is clear from these results, the low-temperature plasma processing apparatus of the above embodiment has extremely high efficiency and uniformity in plasma generation, and can perform uniform plasma processing.

なお第4図に示すような低温プラズマ処堆装置において
、袷1!線σ弔と高電圧印加電極板Ql)と接地電極板
(12a)、 (12b)との接続点での反射を小さく
し、高周波電力の電極への供給効率?高めるため、給電
線Q41の特性インピーダンスをプラズマ発生電極のプ
ラズマインピーダンスの3倍よシ低い<= トすること
が必要であるが、−投に給電線の特性インピーダンスは
形状により、また規格により決まつているため、単一の
袷を線で所望の特性インピーダンスのものを選択するこ
とは困難である。しかしある特性インピーダンスの給電
線を複数本並列に接続(第4図の装置では2本)するこ
とにより、合成された特定インピーダンス分天面積、大
容積の友め比奴的低い値のプラズマインピーダンスに近
い値に設定することができる。また同様な理由から、給
電線を送端インピーダンスの抵抗に対するリアクタンス
の比が1以下(第4図の装置要であるが、さら6・ζリ
アクタンスが零の、純抵抗となるようにすることが望ま
しい。この純抵抗となる場合は2種類ある。その一つは
、送端が電圧絶対仮の帳路上分布において谷になる場合
で、他の一つは山VCなる場合である。従って純抵抗と
なる長さVcm路上波長の1/2の整数倍を加えた長さ
でも同様の結果となるが、線路が長くなると伝送損失が
増すため望ましくない。上記2種の場合のうち、谷にな
る場合が給電線の受端の電圧が送端の電圧より高くなる
ため望ましい。
In addition, in the low-temperature plasma treatment apparatus as shown in FIG. Reduce the reflection at the connection point between the wire σ, the high voltage application electrode plate Ql) and the grounded electrode plates (12a) and (12b), and improve the efficiency of supplying high-frequency power to the electrodes. In order to increase the voltage, it is necessary to make the characteristic impedance of the feed line Q41 three times lower than the plasma impedance of the plasma generation electrode. Therefore, it is difficult to select a single line with the desired characteristic impedance. However, by connecting multiple feed lines with a certain characteristic impedance in parallel (two lines in the device shown in Figure 4), the combined specific impedance area and large volume plasma impedance can be reduced to a low value. It can be set to a similar value. In addition, for the same reason, it is possible to make the feed line a pure resistance with a ratio of the reactance to the resistance of the sending end impedance of 1 or less (the equipment shown in Figure 4 is required, and the 6 ζ reactance is zero). Desirable. There are two cases when this pure resistance occurs. One is when the sending end becomes a valley in the voltage absolute temporary book distribution, and the other is when it becomes a peak VC. Therefore, the pure resistance A similar result can be obtained even if the length Vcm is an integer multiple of 1/2 of the road wavelength, but this is not desirable because the transmission loss increases as the line becomes longer. This is desirable because the voltage at the receiving end of the feeder line is higher than the voltage at the sending end.

以上の電気特性に対する考察、確認などはスミスチャー
ト上にプロットすることにより容易に行なうことができ
、またこのスミスチャート上へのプロットヲ簡便な設計
手段として利用することができる。すなわちプラズマ発
生電極の形状からプラズマインピーダンス?推定し、ス
ミスチャート上にプロットし、それを回転して整合のた
めの給電線の長さを容易に求めることができる。このよ
うに送端インピーダンスがほぼ純抵抗に近くなつ次状態
で既存の整合器で整合?とる。なお、プラズマの状態を
変えたい場合やプラズマ発生電極の形状が複雑で計算が
難しい場合などのとき、給電線の長さを変えて整合をと
ることは容易でないので、既存の整合器と併用すること
が望ましい。
The above electrical characteristics can be easily considered and confirmed by plotting them on a Smith chart, and the plotting on the Smith chart can also be used as a simple design means. In other words, is the plasma impedance determined by the shape of the plasma generation electrode? By estimating it, plotting it on a Smith chart, and rotating it, you can easily find the length of the feed line for matching. In this way, in the next state where the sending end impedance is almost pure resistance, can we use an existing matching box to match it? Take. In addition, when you want to change the plasma state or when the shape of the plasma generation electrode is complicated and calculations are difficult, it is not easy to match by changing the length of the feeder line, so use it in conjunction with an existing matching box. This is desirable.

以上のような手段を総合的に行なえば、安価な給電線を
利用して給電と整合を同時に行なうことができて、高周
波電源装置から高層a電力?効率よくプラズマ発生電極
へ供給することができ、発生するプラズマの均一性を高
めることができる。
If the above measures are implemented comprehensively, it is possible to perform power supply and matching at the same time using inexpensive power supply lines, allowing high-rise A power supply from high-frequency power supply equipment. The plasma can be efficiently supplied to the plasma generation electrode, and the uniformity of the generated plasma can be improved.

発明の効果 本発明の低温プラズマ発生装置において、プラズマ発生
電極間で発生した電波が電極間以外の外部空間へ漏れて
周辺の金属類と静電結合して放電することがなく、電極
以外でプラズマを発生せず、高周波冗力の電極への供給
効率が良くなり、を念給電線の局所過熱がなく、プラズ
マ発生状態が極めて均一かつ効率的であり、こnf組込
んだ低温プラズマ処理装置により極めて均一かつ効率よ
く処理効果を与えることができる。
Effects of the Invention In the low-temperature plasma generation device of the present invention, the radio waves generated between the plasma generation electrodes do not leak into the external space other than between the electrodes, electrostatically couple with surrounding metals, and cause discharge, and the plasma is generated outside the electrodes. The high frequency redundant supply to the electrodes is improved, there is no local overheating of the power supply line, and the plasma generation state is extremely uniform and efficient. It is possible to provide processing effects extremely uniformly and efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例に適用するプラズマ発生電極の
一例を示し、囚は正面図、(Blは側面図、第2図は同
じくプラズマ発生成極O他の一例を示し、囚は正面図、
(Blは側面図、第3図は同じくプラズマ発生電極のさ
らに他の一例を示す斜視図、第4図は第1図に示すプラ
ズマ発生電極を用いた本発明の一実施例の低温プラズマ
発生液@を組込んだシート状物処理用の低温プラズマ処
理装置の一例を示し、囚は概略側面図、(Blは囚のI
−I線断面図、第5図は従来装置の一例を示し、(5)
は概略側面図、田)は概略正面図、(C)は概略平面図
、第6図は処理織物の幅方向における吸水性能値を示す
線図である。 Ql)、 (15a)、 (15b)、 (19a)、
 (19b) −高電圧印加電極板、(12a)、 (
12b)、 (16a)、 (16b)、K)−・・接
地電極板、μs、C171,@刀・・・プラズマ発生環
6.041.α〜、@、Φ・・・給電線、(至)・・・
処堆室、四・・・高周波電源装置、■・・・整合器。
FIG. 1 shows an example of a plasma generation electrode applied to an embodiment of the present invention, where the figure shows a front view, (Bl shows a side view, and FIG. 2 shows another example of the plasma generation electrode, and the figure shows a front view. figure,
(Bl is a side view, FIG. 3 is a perspective view showing still another example of the plasma generating electrode, and FIG. 4 is a low temperature plasma generating liquid of an embodiment of the present invention using the plasma generating electrode shown in FIG. 1. An example of a low-temperature plasma processing apparatus for processing sheet-like materials incorporating @ is shown;
-I line sectional view, Figure 5 shows an example of a conventional device, (5)
6 is a schematic side view, (C) is a schematic front view, and FIG. 6 is a diagram showing the water absorption performance value in the width direction of the treated fabric. Ql), (15a), (15b), (19a),
(19b) - High voltage application electrode plate, (12a), (
12b), (16a), (16b), K) - Ground electrode plate, μs, C171, @ Katana... Plasma generation ring 6.041. α~, @, Φ...Feed line, (to)...
Treatment chamber, 4... High frequency power supply device, ■... Matching box.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、低圧力下で高周波放電により低温プラズマを発生さ
せる低温プラズマ発生装置において、一定間隔を隔てて
対向する高電圧印加電極と接地電極とからなるプラズマ
発生電極を、前記高電圧印加電極をその高電圧印加電極
より面積を大きくした接地電極で取囲んで形成し、前記
プラズマ発生電極へ高周波電力を供給するために、外部
が接地シールドされた給電線を用い、その給電線の内部
導体を高電圧印加電極に、外部導体を接地電極にそれぞ
れ最短距離で接続し、前記給電線をその特性インピーダ
ンスがプラズマ発生電極のプラズマインピーダンスの3
倍より低い値となるよう1本または複数本を並列に接続
するとともに、送端インピーダンスにおける抵抗に対す
るリアクタンスの比が1以下となる長さとしたことを特
徴とする低温プラズマ発生装置。
1. In a low-temperature plasma generation device that generates low-temperature plasma by high-frequency discharge under low pressure, a plasma generation electrode consisting of a high voltage application electrode and a ground electrode facing each other at a constant interval is connected to the high voltage application electrode. In order to supply high-frequency power to the plasma generating electrode, the internal conductor of the power supply line is connected to a high voltage. Connect the external conductor to the application electrode and the ground electrode at the shortest distance, and connect the feed line so that its characteristic impedance is 3 times the plasma impedance of the plasma generation electrode.
1. A low-temperature plasma generation device, characterized in that one or more wires are connected in parallel so that the value is lower than double, and the length is such that the ratio of reactance to resistance at the sending end impedance is 1 or less.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0233234U (en) * 1988-08-19 1990-03-01

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