TW200423824A

TW200423824A - Plasma generating electrode assembly

Info

Publication number: TW200423824A
Application number: TW093102189A
Authority: TW
Inventors: Frank Swallow; Peter Dobbyn
Original assignee: Dow Corning Ireland Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2004-11-01
Also published as: CA2513327A1; EP1588592B1; KR20050103201A; WO2004068916A1; ATE451823T1; US20060196424A1; BRPI0407155A; EP1588592A1; ES2336329T3; EA200501210A1; US20110006039A1; DE602004024500D1; JP2006515708A; EA010388B1; US7892611B2; MXPA05008024A; KR101072792B1

Description

200423824 玖、發明說明：【發明所屬冬技術領域】本發明係關於一種包括至少一對隔開電極的產生電漿之組合，該等電極之至少之一者實質上為非金屬的。【先前技術】當持績供應能量給一種物質時，其溫度會增加而且其通常從一固體狀態轉化為一液體狀態，然後轉化為一氣體狀嘘。持續供應能量會引起系統經受進一步的狀態變化，其中能量碰撞分解中性氣體原子或分子，以產生帶負電電子、帶正電離子或帶負電離子以及其他核素。展示集體特性的此帶電微粒的混合係稱為「電漿」。因為其帶電電荷，所以電漿受到外部電磁場的嚴重影響，該等磁場使電荷易於控制。此外，電漿的高能含量允許其達㈣由其他物質狀態（例如藉由液體或氣體處理）所不可能或難以達到的處理。術語「電漿」涵蓋其密度及溫度藉由許多大小級而改變的系統之-極大範圍。某些電漿很熱而且其所有的精微核素（離子、電子等）係接近熱平衡，經由離子/分子位準碰撞而廣泛地分配輸入系統的能量。但是其他電漿，尤其係在撞擊相對稀少情況下低壓力（例㈣Gpa)T的電漿，:廣泛不同溫度下具有其組成核素並且係稱為「非熱平衡」電聚。在該等非熱電漿中’自由電子很熱並且具有幾千門式 ⑽㈣度的溫纟，而中性及離子核素卻保持冷卻。因^ 由電子具有幾乎可以以，忽略㈣量，所以總_熱含

O:\90\90723.DOC 200423824 低而且電漿在接近於室溫下操影響的材料(―例如塑膠戈外理易受溫度負擔至樣本上。以;；=2^會施加有破壞性的熱受激核素之-充足—來；：:高能量撞擊建立自由基及物理/5座W ^ 源寺核素具有能提供較深化學及 !•生之二’的两化學電位能量。此為低溫度操作加高反岸 =:，該結合使非熱電聚在技術上比較重要而且使： ==處理的一很有力工具，能達到若根本無電理要很两溫度或有害及侵錄化學品才可達到的處 ::電漿技術之工業應用’―傳統方法係將電磁力搞合版免理乳體容量’該處理氣體可以為氣體與蒸汽之混合物’將要處理的工件/揭 W件/樣本以在該混合物中或穿過該混合精由牙過一處理氣體(例如氦)經由鄰近電極之間的一間爭來達到此點’已板跨該間隙施加一較大電位差。藉由電極之間的電位^之影響所引起的氣體原子及分子的^發，將電漿形成㈣間隙（此後稱為電漿區域）中。在與樣本之表面起反應的產生電漿化學自由基、紫外(uv)輻射、受激中子及離子中’氣體變為離子化。一般與電漿產生相關聯的輝光係由當返回至次受激狀態時發光的受激核素所引起。

It由JL確選擇處理氣體成分、驅動功率頻率、功率輕合模式、壓力及其他控制參數，可以使電漿處理適合於製造商所需要的特定應用。因為電漿之極大化學及熱範圍’所以電漿適合於正在繼續擴大的許多技術應用。非熱平衡電漿對於表面活化、表

O:\90\90723.DOC 200423824 面清理、材料餘刻及表面塗佈而言尤其有效。將聚合物材料之表面活化廣泛用於由汽車工業所倡導的工業電漿技術。因此，例如因其回收目的而受青睞的聚烯烴（例如聚乙烯及聚丙烯），具有非極性表面及隨之而來的對於塗佈或黏結之較差傾向。但是，藉由氧氣電漿的處理導致表面極性群組之形成，從而提供高可濕性，並因而提供對於金屬、油漆、黏合劑或其他塗層的優良覆蓋及黏著。因此，例如電漿表面工程對於汽車儀錶板、儀器、板、保險桿等，以及玩具等行業中的組件總成之製造是必要的。許多其他應用亦可用於印刷、油漆、黏著、層壓、以及聚^ 物、塑膝、陶莞/無機物、金屬及其他材料中的所有幾何：構之成分的一般塗佈。全球環境立法的逐漸普遍及強度在建立對工業的實質壓力，以減小或消除製造（尤其係成分/表面清理）中所使用的溶劑及其他濕化學品。特定言之’採用氧化、空氣及其他無毒氣體而操作的電漿清理技術已在很大程度上取代以 CFC為基礎的脫脂操作。將以水為基礎的預清理與電聚組口允^理更嚴重污染的成分’而且所獲得的表面品質通常優於傳統方法所導致的品質。任—有機表面污染物係由室溫電聚所迅速掃除，並且轉換為可以安全排放的氣體⑽ 及水。也可將電漿用以㈣散裝材料，即用以從中移除不必要的材料°因此’例如以氧氣為基礎的電㈣#刻聚合物，種用於產生電路板的處理等。藉由認真選擇先驅體氣體

O:\90\90723.DOC 200423824 亚注意電漿化學來蝕刻不同材料，例如金屬、陶瓷及無機物。現在藉由電漿蝕刻技術來產生小至奈米關鍵尺寸的結構。迅速顯現於主流工業中的電漿技術為電漿塗佈/薄膜沈積之技術。通常藉由將電漿施加於單體氣體及蒸汽中來達到向位準的聚合。因此，可以形成一密集、緊密結合的三維連接膜，其具有熱穩定性、非常具有化學抗性以及機械堅固性。在一溫度下將此類膜保形地沈積在最複雜表面上，此確保基板上的低熱負擔。因此電漿適用於塗佈脆弱材料及熱敏感的材料以及堅固材料。電漿塗層即使係薄層也沒有微孔。通常可以訂製光學特性（例如塗層之顏色），而電漿塗層能與甚至非極性材料良好地黏結，例如聚乙烯以及鋼（例如金屬反射器上的抗腐蝕膜）、陶瓷、半導體、紡織品等。在所有該等處理中，訂製電漿玉程產生訂製用於所需應用的表面影響，或不以任一方法來影響材料體積的產品。電漿處理因此為製造者提供通用且有力的工具，從而允許因其大多數技術及商業特性而選擇材料，同時提供自由度來獨立地設計其表面以滿足一非常不同組的需要。電漿$ 術因此提供極大增強的產品功能性、性能、使用期及品質，並且為製造公司提供生產能力之重要的附加的利益。°口、該等特性為工業提供—強大動機來採取以電漿為基礎的處理，而且自二十世紀六十年代起微電子團體已引導此趨勢，該團體已將低壓力輝光放電電漿發展為超高技術及高

O:\90\90723.DOC 200423824 資金成本工程工具，用於半導體、金屬及介電質處理。自二十世紀八十年代起，相同低壓力輝光放電型電漿已不斷滲入其他工業範疇，從而以更適度的成本提供處理（例如聚合物表面活化），以獲得增加的黏著/鍵結強度、高品質脫脂 /清理以及高性能塗層之沈積。因此已具有電漿之實質收緊技術。採用真空及大氣壓力均可達到輝光放電。在大氣壓力輝光放電之情況下，將氣體（例如氦或氬）用作稀釋劑（處理氣體），並將高頻率（例如>1 kHz)電源用以在大氣壓力下經由彭寧（Penning)離子化機制產生均勻的輝光放電，（參見例如Kanazawa等人，日本物理d :應用物理1988, 21，838， Okazaki等人的日本討論會記錄之電漿化學1989，又，95，

Kanazawa等人，物理研究之核子儀器及方法1989，B37/38, 842 ’以及Y〇k〇yama等人，曰本物理〇 :應用物理199〇，益， 374) 〇但是電漿技術之採用已受到大多數工業電漿系統方面的主要約束之限制，即該等系統需要在低壓力下操作。部分真空操作意謂著僅提供離散工件的離線、批處理之一閉式周圍、雄、封反應器系統。輸出較低或適度，而且對於真空的需要會增加資金及運轉成本。但是大氣壓力電漿提供工業開啟端口或周圍系統，其藉由腹板提供進入電漿區域並從中排出的自由入口，因此連線連績處理大或小區域腹板或轉換器承載離散腹板。輸出高，其係由自高壓力操作獲得的高核素通量所加強。許多工業範嘴（例如紡織、包裝、造紙、醫學、汽車、航空等）

O:\90\90723.DOC -10- 200423824 幾乎完全依賴於連續連線處理，以便大氣壓力下的開啟端口 /周圍組態_電漿提供新的工業處理能力。電暈及火焰（亦稱電漿）處理系統已為工業提供有限形式的大氣壓力電漿處理能力約30年。儘管該等系統易於製造，但是在大規模地用於一工業位準時其已遭到失敗。此係因為電暈/火焰系統具有重要的限制。其在大氣中操作，從而提供一單一表面活化處理並且對許多材料具有可以忽略的影響而且對於大多數材料具有微弱的影響。處理·通常為非均勻性，並且電暈處理與厚腹板或3D腹板不相容，而火焰處理與熱敏感的基板不相容。以下已變得清楚：大氣壓力電漿技術必然足夠深地移入大氣壓力電漿頻譜，以開發符合工業需要的先進系統。在大氣壓力下已在電漿沈積中取得重要進展。在穩定大氣壓力輝光放電方面已做了大量的工作，該等放電係由 Satiko Okazaki、Masuhiro Kogoma、Makoto Uehara 及 Yoshihisa Kimura說明在日本物理D :應用物理26 (1993) 889-892之「在大氣下採用50 Hz來源之空氣、氬氣、氧化及氮氣中的穩定輝光放電之外觀」中。此外，美國專利申請案第5414324號（Roth等人）說明，大氣壓力下在隔開達5 cm 的一對絕緣金屬板電極之間產生的一穩定狀態輝光放電電漿，以及在1至100 kHz下採用1至5 kV的均方根（root mean square ; rms)電位通電所產生的射頻（radio frequency ; R.F)。美國專利案第5414324號論述電性絕緣金屬板電極之使用，以及當採用電極板時所觀察的問題，以及在電極之 O:\90\90723.DOC -11- 200423824 尖端處阻礙電擊穿之需要。其進一步說明以鋼板的形式之電極以及水冷卻系統的使用，經由與電極焊接的流通導管而供應該系統，同樣，水並非與任一電極表面直接接觸。在美國專利案弟5185132號中’說明一大氣電漿反鹿方法’其中將金屬板電極用於一垂直組態中。但是，僅將該等電極用於垂直組態中以準備電漿，然後將電漿從電極板之間導出至垂直配置的電極下面之水平表面上。在歐洲專利案第0431951號中，提供一大氣電漿組合，其用以採用由電漿產生的核素處理基板，從而處理一惰性氣體/反應氣體混合物。相互平行並垂直對準至少部分採用介電質塗佈的金屬電極，以便其垂直於在電極之間的一切口下穿過的基板。組合需要一整合表面處理單元，此藉由表面處理單元之寬度有效地限定要處理的任一基板之寬度，同樣地致使系統變得麻煩。 §採用金屬板及/或採用介電材料塗佈或與介電材料粘結的網目型電極時所遇到的一主要問題為，電極表面與介私夤之間的一致性問題。即使在一小金屬板與一介電質之間也幾乎不可能確保完全一致性，因為不管哪個之表面 (但特定言之為金屬表面）上的表面污點。因此格外難以構造適合於工業應用的此類電極，此已在採用工業規模的大氣電漿處理之開發中成為一主要問題。專利案第WO 02/35576號說明附於垂直介電板之後正面的孟屬電極之使用，在該等介電板上噴灑有限導電性之液體以提供熱官理及電極鈍化之雙功能。一部分導電液體

O:\90\90723.DOC -12- 200423824 Γ成用可有助於減輕可從金屬表面上的粗「特點」 51，亚且還可改善金屬電極與介電表面的一致 4改善細由提供横跨—較差符合電極與介電質之間隙之-部分導電路徑。部分導電水具有使介電質處的 :表面平滑之影響，因此建立-近均句表面電位。此技術 4又到構造一適合喷麗分佈系統之複雜性以及確保水自各私極組合的充分及均勻排放之困難。雖然使用與金屬電極直接接觸的冷卻水能減小不均勾性’但是其並非消除該等不均勻性而係可以極大地增加複 :隹f生以及所而電滎裝備之成本。設計以下一完美金屬電極係困難的其即/又有殘餘的表面粗/糙也沒有可以牢固而密刀地附於大电表面的邊緣毛刺。一部分導電液體(例如水）之使用可有助於減輕可從金屬表面上的粗「特點」造成的微放電，並且還可改善金屬電極與介電表面的一致性，該改善係藉由提供橫跨一較差符合電極與介電質之間的間隙之一部分導電路徑。部分導電水具有使介電質處的電表面平滑之影響，因此建立一近均勻表面電位。上文已說明將水電極作為一種來源以產生一電極與一水表面或行之間的直流電（direct current ; D.C·)電漿。例如P·

Andre等人提供的日本物理d :應用物理（2〇〇丨）34(24)， 3456-3465，其說明二行流水之間的一直流電放電之產生。 A.B.Saveliev及G.J.Pictsch(高壓低溫電漿化學之國際討論會之箱根（Hakone)第八次會議記錄，2002年7月21日至25 日，Ptihajarve、Estonia)，亦說明使用一水電極來產生一表 O:\90\90723.DOC -13- 200423824 面^電。表面放電不同於以上說明的平行板輝光放電，因為裝置係由附於—介電質的—平面電極組成，該介電質具有：介電材料之正面直接接觸的-桿狀表面電極，然後該放电存在作為沿介電表面的點放電。在由Saveliev所說明的範例_，將水電極用以提供一透明電極。 serfavi專人（曰本物理D :應用物理26, Η%， ^ 2188)11 兒明產生一放電，該等人將該放電說明為一金屬陽極與作丨陰極的水之一開啟容器料面之間的輝光放電。但是，此並非如以上所定義的一輝光放電，因為在電極之間沒有放置介電質，同樣在此系統中將看見的係在金屬電極與水表面之間「跳躍」的—放電。藉由光學發射光譜學來分析水表面與陽極之間的空氣間隙中的放電，以決定水中的溶解鹽之性質。在美國專利案第6232723號中，已將多孔非金屬電極用以產生一電漿，該產生係藉由將一導電流體分散在非金屬電極之所有孔隙中。但是表面上在電極之間沒有放置介電材料之事實，暗示因電極之間可能出現短路而引起的問題。美國專利案第4130490號及日本專利案第〇7_22〇895號，已說明利用由導電液體所穿過的介電材料製成的電極之流通，統。美國專利案第4130490號說明一種藉由來自空氣: 氧氣大氣的污染物之氧化的移除構件，該構件包括一内部金屬管狀電極，一冷卻劑（例如水）即經由該電極流入及流出遠離電極的冷卻劑庫。外部電極包括具有_ n 八口及出口的一介電材料之—外殼，—導電液體冷卻劑即經由該入口及

O:\90\90723.DOC -14- 出傳入及傳出一冷卻劑庫。化包極之間的間隙定義其中氧化，7木物的一間隙室。【發明内容】本申請案尋求利用符合介電表、、古队4义〒电螺介，以便可以面先爾要的金屬電極，此將導致-均句帶電介電表雷Z採用—導電媒介藉由電漿產生的熱之熱管理，該登明與内壁及外壁介面的長期黏著/接觸。根據本發明，提供一種產生電带輝#访千/二人放電之組合，其勺括H、放電及/或介電阻障 ^ /、匕夕對實質上等距離隔開的電極，亟之間的間隔以在引入一處理氣體及啟動通道後形聚區域，其中需要氣體、液體及/或固體先驅體，其二極之至少之-者包括具有-内壁及一外壁的一广f中採用-無孔介電材料形成該内壁，而該外殼實貝上保留一至少實質非金屬導電材料。應瞭解電漿區域為鄰4 幻之間的地帶，在节=:電極之正面壁(此後稱為内、，^ X專電極中可以在電極之間應用一電位至之後產生一電漿。較t地各電極包括具有-内壁及-外壁的-外殼，其令至）採用-介電材料形成該内壁，而該外殼包含一至少實 ^金屬導電材料’該材料與該内壁係非「傳統」金屬板的直接接觸。此類型的電極較佳，因為發明者已識採用依據本發明的電極來產生-輝光放電，可以產生料致的均句輝光放電，當與利用金屬板電極的系統相㈣’不均句性得到減小。將金屬板緊接著與本發明中的

O:\90\90723.DOC -15- 200423824 一電極之内壁直接固定，而且較佳地非金屬導電材料係與該電極之内壁直接接觸。可以採用任一適合的介電質製造依據本發明使用的介電材料，介電質的範例含有（但不限於）聚碳酸酯、聚乙烯、玻螭、玻璃層壓物、環氧樹脂填充玻璃層壓物及類似物。較佳地介電質具有足夠的強度，以便防止由電極中的導電材料引起的介電質之任一彎曲或變形。較佳地所用的介電質可以加工，而且所提供的厚度為別㈤㈤，較佳為糾㈤㈤厚，最佳為15至30 mm厚。在所選擇的介電質不夠透明的實例中，可以利用-玻璃或類似視窗來致動所產生的電裝之診斷觀察。可以藉由間隔或類似物來將電極隔開，較佳地也採用一介電材料製造該類似物，因此該介質材料影響系統之總體介電強度的增加’該影響係藉由消除導電液體之邊緣之間的放電之任一電位。依據本發明之組合的電極對可以為任一適合幾何形狀及 ^寸。明顯地’最簡單的幾何結構係可以為尺寸超過i m2 平行板，因此能夠形成適合於腹板或類似物之於;末:二2的大規模電漿區域，但是其或者可以用、叔末及液胆或類似物之處理管狀物或類似物。 &之屯式，或可以為貫質非金屬導電材料可以為一液體，如水、酒精及/或乙二σ 一極性溶劑（例佳地為-含水鹽溶液;=鹽:…混合物，但是較 I、使用水時，其較佳地包括自來

O:\90\90723.DOC -16- 200423824 欠或廣泉水。最佳地水包含最大約25%重量的水溶性鹽（例双土屬鹽：如氯化鈉或氯化鉀，或鹼土金屬鹽）。採用上 ^離子鹽冑加液體之^電性會極大地減少丨均自性之數里，仗而致使先前技術金屬板電極過剩。此係因為呈現在本發明之一電極中的導電材料具有實質完美的一致性，因而在η電表面處具有完美均勻的表面電位，可以在使用中觀=到的一特徵，因為受本發明之電極影響的電漿提供更均勻的輝光而無指示弱電漿形成的較暗區域。此係進一步由以下事貫所支持··在此處說明的電極之間產生的電漿申亚不能觀察到本地化點放電。導電液體中的離子核素之可、交型及濃度，能輕易地控制本發明之電極的電容及阻抗。可以使用此控制來減少用以產生電極之間的電漿之rf產生 rm及麦壓為糸統中所用的任一阻抗匹配電路之需要。若用於本發明之一電極的至少實質非金屬導電材料為一 =性溶劑（例如水、酒精及/或乙二醇）或—介電污染物中的 3水鹽溶液，則電極可以為透明，取決於所選擇的介電質，從而致動輕易接取光學診斷，而實質非金屬導電材料本身捐獻自電漿設備（例如輝光放電設備）移除熱負載。此極大地簡化熱移除之問題，同時將本發明與W〇 02/35576中說明的噴灑處理相比時，還改善電極覆蓋並因而改善電性鈍化。導電液體之使用進一步增強介電質正面處的電位之均勻性，該增強係藉由確保恆定電荷分佈，然而無法確保金屬電極與介電質正面的一致性。導電液體之一致性致動其對於電極之内壁及/或外壁的表面之恆定而密切的接觸。

O:\90\90723.DOC -17- 200423824 或者，實質非金屬導電材料可以一或多個導電聚合物成分之形式，通常可以膏的形式供應該等成分。目前在電子行業中將此類膏用於電子組件（例如微處理器晶片集）之黏著及熱管理。該等膏通常具有足夠的流動性並符合表面不規則性。適合於依據本發明的導電聚合物成分的聚合物可以含有，氧化矽、聚氧聚烯烴彈性體、一種以蠟為基礎的熱熔性物（例如矽酮蠟）、樹脂/聚合物混合物、矽聚醯胺共聚物或其他有機矽共聚物或類似物，或環氧樹脂、聚醯亞胺、丙烯酸自旨、以聚氨醋或異氰酸@旨為基礎的聚合物。聚合物將通常包含導電微粒（通常為銀），但是可以使用的另外導電微粒包括金、鎳、銅、多樣金屬氧化物及/或碳（含有碳奈米管）或金屬化玻璃或陶瓷珠。可以使用的特定範例聚合物含有歐洲專利案第240648號中說明的導電聚合物；或銀填充以有機聚石夕醚為基礎的成分，例如由Dow Corning Corporation 公司銷售的 Dow Corning® DA 6523、Dow Corning⑧ DA 6524、Dow Corning® DA 6526 BD及Dow Corning® DA 6533 ;或以銀填充環氧樹脂為基礎的聚合物，例如源於Ablebond® 8175(Ablestik 電子材料及黏合劑）的Epo-Tek® H20E-PFC或Epo-Tek® E30(環氧樹脂技術國際有限公司（Epoxy Technology Inc))。如上所述，本發明之一主要優點為一致性，藉由採用一液體/膏來確保其與電極之内壁及外壁的介面之一恆定而密切的接觸/黏著。同時藉由採用可流動媒介（例如一液體或膏），可以獲得接觸/黏著；藉由與電極之内壁及外壁的兩表 O:\90\90723.DOC -18- 200423824 面之實體黏著，也可以獲得接觸/黏著，該獲得係利用可以吸收將導致解層壓的、該等表面處的機械及熱應力之一導電媒介。同樣，可以將具有熱及導電特性的一黏彈性體用作電極之内壁及外壁的表面之間的媒介。可以將一導電膏施加於一介電表面並且以化學方式焊接以形成一彈性體，即導電媒介，其將進行電及熱傳導，同時經由將介電質與結構約束板焊接來提供結構強度；而且還將吸收可能會導致較多剛性黏合劑之解層壓的應力。本發明之一致性方面的-主要優點|，提供用u製造具有大表面區+或的電極之機會，該提供係藉由採用—液體崎來確保其與電極之内壁及外壁的介面之-恆定而密切的接觸/黏著。此為關於工業尺寸應用的-主要優點，在該應用中需要具有大表面區域的電極系統以便以適當的速率處理工業規模基板。此電極組合可以（例如）包括由_介電材料製造的一内壁，提供總體結構整體性的、包括_金屬熱槽之—複合電極即與該㈣焊接，在該電極之間提供形成—㈣、柔性介面的一熱及導電填充彈性體。在《組合中熱㈣為—主要問題，尤其係對於使用金板型的電極=組合而言。但是如以上所說明在電極中極大地減小此問題，因為經由潘辦々… 勹工由液體的熱之對流的影響。此外，經由導電液體之對流，可了以移除電性特點。當論述的一或多個電極時，應正相益山田秌用A 乂上收士 4 ^見精由（例如）利用冷卻線圈並將電極之外壁用作從電極中 ^ ^ . , . . ra L 矛、熱的一構件，可以驅散由包極產生的熱，因此較佳地最于才木用一適合的熱槽來製造

O:\90\90723.DOC -19- 200423824 外壁。熱槽較佳地為金屬形式’並且可以包括向外突出的散熱片而且可以使用冷卻流體（通常為空氣或外部圈）以增強冷卻處理。、電漿系統（例如利用金屬板電極的大氣壓力輝光放電系統）目前遇到的主要問題之一為，盔法 ,^ …、凌、、、工由一活化電漿區域來改變-基板之路徑長度而不實體上取代電極。同時一解決辦法可以為改變時間，其中藉由改變穿過電漿區域的基板之速度而使-基板駐留在電漿區域中，以上說明的型: 電極提供-較簡單的解決辦法。利用極性溶劑（例如水、酒精及/或乙二醇）或含水鹽溶液及其混合物的各電極，較佳地包括一入口，更佳地包括一入口及一出口。入口及出口皆可包括閥，以致動極性溶劑（例如水、酒精及/或乙二醇）戋含水鹽溶液及其混合物的引入及移除。閥可以包括任一= 合形式，而且將其特定用作改變路徑長度的一構件，同樣將其用作一基板所穿過的電漿處理區域。藉由具有閥式入口及出口，可以輕易地改變電極系統之路徑長度，該改變係藉由打開出口閥及入口閥並允許液體經由出口排出而防止液體進入入口；或藉由利用打開入口閥而引入更多的液體，並引入預先決定數量的液體以增加電極之有效尺寸。此進而還意謂著使用者更能為正在採用本發明之一或多個電極進行電漿處理的一基板控制電漿反應時間，尤其係在難以改變經由電漿區域的基板之相對速度的情況下。經由入出一儲存庫或如美國專利案第413〇49〇號及曰本專利案第07-220895號中所講述的類似物，避免需要連續循 O:\90\90723.DOC -20· 200423824 環-極性溶劑（例如水、酒精及/或乙二醇）或含水鹽溶液及其混合物’意謂著極大地減小依據本發㈣裝備之複雜性，因為不再需要連續流通之構件^斤而藉由使用設計用以將外殼實f劃分為二或多個區段的支持肋m分㈣據本發明之各電極。此分割以辅助電漿區域路徑長度之可變性的形式提供__額外優點，例如若不同區段之間沒有建立電性連續性，則各個別區段將操作為-個別電極’以便可以立即改變電漿區域_之路徑長度而且因所需目的而最佳化該長度。支持肋條可以附於内壁及外壁之任一者或兩者上，而且藉由一有線連接來維持電性連續性之供應，或其中藉由區段之間的連續導電液體路徑的呈現來使用―導電液體。藉由將内壁及外壁固定至支持肋條上’》咸小由來自實質非金屬導電材料的内部壓力引起的最大壓力所施加的區域，#而減小可以潛在地引起内壁及/或外壁的變形之外力。可以立即改變並最佳化由引入支持肋條引起的電槳區域之路徑長度。 I以一工業規模用於依據本發明之電極的組合之型的 -範例為，其中提供一大氣壓力電漿組合，其包括依據本發明之—第—及第二對平行隔開的電極，各對電極之内部板之間的間隔形成一第一及第二電漿區域，其中該組合進 =包括、經由該等第-及第二電漿區_以及一噴霧器來連續傳輸—基板的—構件，調適該噴射器以將-霧化液體或固體塗佈製造材料引入該等第—或第二電聚區域之 …此裝備之基本概念係、說明在中請者共同待審中請案第

O:\90\90723.DOC * 21 - 200423824 W〇〇3/〇86031號中，該案係在本發明之優先權曰期之後公佈並且係以弓」用的方式併入本文中。在一較佳具體實施例中，垂直排列電極。如本文先前已說明，將液體用作導電材料之一主要優點為，各對電極可以具有呈現在各電極中的一不同數量的液體，從而導致一不同尺寸的電漿區域並因此導致一不同的路徑長度，當一基板在不同對電極之間穿過時，同樣潛在地導致該基板之-不同反應時間。必匕可能意謂$當施加一塗層於基板上時’第-錢區域中的清理處理之反應時間的週期，可以不同於第二電漿區域中的路徑長度及/或反應時間’而且與改變該等時間有關的唯__行動係將不同數量的導電液體引入不同對的電極。較佳地將相同數量的液體用於-電極對之各電極’其中兩電極皆係如此前所說明。 /可以將本發明之電極用於任一適當的電漿系統(例如脈衝電漿系統)’但尤其應正視將其用於電漿輝光放電及/或介電阻障放電組合’其可以在任—適合的壓力下操作。特定言之’可以將其與一低壓力或大氣壓力輝光放電組合(尤其係非熱平衡型的組合）整合，而且較佳地係用於大氣屬力系統。用於知用本杳明之電極的電漿處理之處理氣體可以為任 -適合的氣體，但是較佳地為一惰性氣體或以惰性氣體為基礎的混合物’例如氦、—種氦與氯的混合物、一種以氬為基礎的混合物，料還有含酮及/或相關化合物。該等處理氣體可以單獨使用或與潛在反應氣體（例如氧化及還原

O:\90\90723.DOC -22- 200423824 氣體，例如氮氣、氨氣、臭氧、〇2、Ha、N〇2、空氣或氫氣）結合。但是，處理氣體實質上可以包括該等潛在反應氣體之一或多個。更佳地處理氣體將單獨為氦或與一種氧化或還原氣體結合。氣體之選擇取決於要採取的電漿處理。當需要一種潛在反應氣體（例如一氧化或還原處理氣體）與氦或任一其他惰性氣體或以惰性氣體為基礎的混合物結合時’較佳地將利用包括90%至99%的惰性氣體或惰性氣體混合物，以及1%至1〇%的氧化氣體或還原氣體之一混合物。在氧化狀況下，可將本方法用以形成一含氧塗層於基板上。例如可以採用霧化含矽塗佈形成材料來形成以矽石為基礎的塗層於基板表面上。在還原狀況下，可以將依據本發明之組合用以提供具有無氧塗層的一基板，例如可以採用霧化含矽塗佈形成材料來形成以碳化矽為基礎的塗層。在一含氮的大氣中，氮可與基板表面黏結；而在一含氮及乳的大氣巾，氮可與基板表面減及域形成於基板表面上。還可將此類氣體用以在曝光至一塗佈形成物質之前預處理基板表面。例如基板之含氧電漿處理可以提供與一後來施加塗層的改善黏著。藉由將含氧材料(例如氧氣引入電漿來產生含氧電漿。目則可用多種電衆處理’對於本發明之電極尤為重要的處理含有表面活化、表面清理、材料餘刻及塗佈應用。若個別電漿區域中可用所需要的額外成分，則採用以上任一適當的結合可以活化及/或處 ..^ 基板，該活化及/或處理係错由將-基板牙過由一連串電浆系統驅動的一連串電漿區

O:\90\90723.DOC -23- 200423824 域’該等系統之至少之一者包含依據本發明之一或多對電極。例如，在將一基板穿過一連串電漿區域的情況下，可以在一第一電漿區域清理及/或活化該基板、在一第二電漿區域活化基板表面、並且在一第三電漿區域塗佈或蝕刻基板表面。或者，藉由電漿處理採用氦電漿可以將第一電漿區域用以清理及/或活化基板表面；並（例如）藉由施加一氣體先驅體或一液體或固體噴灑先驅體，經由一喷霧器或噴射器，將第二電漿區域用以施加一先驅體材料之一塗佈，如申請 ^共同待審專财請案第W⑽2/G28548號所說明M乍為進一/的選擇’可以將第-電漿區域用作氧化(例如採用一氧 /氦處理氣體）或施加塗佈之構件，及採用一不同先驅體將第二電漿區域用以施加-第二塗佈。作為具有—預處理及後處理步驟的一範例為以下處理，調適該處理以準備具有一

土壌/燃料抗性外表面的一 SiQ 〇χ阻暉，可將該阻障用於太陽月b電池或汽車應用，其中先猎由基板之氮清理/活化來預處理基板，然後藉由採用第一 p | ^ + 電水區域中的聚二甲基矽氧坑先駆體來沈積Si〇X。進一牛 ·—

X# # A ^ V進仃虱電漿處理以提供Si〇X 層之額外父鏈，並最終利用一入

Mr ^ 王氣化先驅體來施加一塗。米取任一適當的預處理，例如可以採用處理氣體 (例:氦：基板進行清洗，、清理或= -ΐ::ΓΓ佈而非具有多連串的電褒組合的-進 Α、體““列中’可以將改變穿過形成於電柽水、，且δ用作一構件來乂力乂 y、尾極之間的電區域之材料。例如最初僅

O:\90\90723.DOC -24- 200423824 穿過電漿區域的物質方可以為處理氣體（例如氦），藉由在電極之間施加電位來激發該氣體以形成一電漿區域。可以將所導致的氦電漿用以清理及/或活化穿過或相對於電漿區域的基板。然後可以引入一或多個塗佈形成先驅體材料，並藉由將其穿過電漿區域及處理基板而激發該等材料。在複數個場合下可以經由或相對於電漿區域而移動基板以影響一多層結構，而且其中藉由取代、新增或停止引入一或多個塗佈形成先驅體材料（例如引入反應氣體或液體及/或固體）’可以改變該（等）塗佈形成先驅體材料的適當成分。在將系統用以塗佈具有一先驅體材料的一基板之情況下，採用任一傳統構件（例如一超音波喷嘴），可以霧化塗佈形成先驅體材料。喷霧器較佳地產生一塗佈形成材料滴尺寸從10至100/πη，更佳地從⑺至”^爪。適用於本發明的噴霧器為由美國紐約米爾頓son〇_Tek c〇rp〇rati〇n或德國 Metzmgen Lechler GmbH公司生產的超音波喷嘴。本發明之設備可以含有複數個喷霧器，其可以得到特定利用，例如將設備用以採用二不同塗佈形成材料在一基板上形成一共水物塗佈’其中單體不能混合或為不同相&，例如第一單體為一固體而第二單體為氣體或液體。應瞭解基板及電漿區域可以相互移動，即若—基板穿過受到與利用的處理氣體結合之該對電極影響的電漿區域，則該基板可以在鄰近電極對之間實體穿過。在後者實例中’還應瞭解«區域及基板相互移動，即橫跨—固定基板的電極組合或該基板可以相對於一固定電極系統而移

O:\90\90723.DOC -25- 200423824 動。在一進一步的具體實施例中，電極系統可以遠離基板，以便基板係由已穿過一電漿區域的激發核素所塗佈，而不必受到電漿的影響。在此情況下’將本發明之電極併入適合於塗佈基板的一組合中。由所用的塗佈形成先驅體材料來決定形成於基板上的塗佈型。塗佈形成先驅體材料可以為有機物或無機物、固體、液體或氣體，或其混合物。適合的有機塗佈形成先驅體材料含有魏酸酯、異丁浠酸酯、丙稀酸醋、苯乙烯、甲基丙烯氰、烯烴及二烴，例如甲基異丁烯酸酯、乙烧基異丁烯酸自旨、丙烧基異丁烯酸I旨、丁基異丁稀酸醋及其他烧基異丁稀酸醋，及對應的丙稀酸S旨，含有有機金屬功能異丁稀酸i旨及丙稀酸自旨，含有縮水甘油基異丁烯酸酉曰、二甲乳基甲秒烧基丙烧基異丁稀酸酉旨、稀丙基異丁烯酸醋、說乙基異丁烯酸醋、藻朊酸經丙異丁烯酸g旨、二烴基氨基異丁烯酸醋及氟烧基（曱基）丙烯酸脂、甲基丙酸、丙烯酸、反丁烯二酸、曱叉丁二酸（及酯）、馬來酐、苯乙烯、 a-甲基苯乙烯、i代烯烴，例如乙烯基_化物（例如氯乙烯及氟化乙烯）及氟化烯烴（例如全敗化乙烯）、丙晞腈、曱基丙烯腈、乙烯、丙烯、烯丙基胺、亞乙烯基_化物、丁二烯、丙烯醯胺（例如N-異丙基丙烯醯胺、曱基丙烯氨）、環氧化合物（例如縮水甘油氧基丙基三曱氧矽烷、縮水甘油、氧化苯乙烯、一氧化丁二烯、乙二醇、二環氧丙脂乙太、縮水甘油基異丁烯酸酯、雙紛A二環氧丙脂乙太（及其低聚物）、乙烯基環己烯氧化物及以聚乙烯氧化物為基 O:\90\90723.DOC -26- 200423824 礎的聚合物。還可以使用導電聚合物（例如吡咯及噻吩及其誘導物）以及_含磷化合物（例如二甲基丙烯膦酸酯）。適合的無機塗佈形成材料含有金屬及金屬氧化物，含有膠態金屬。有機金屬化合物也可以為適合的塗佈形成材料，含有金屬醇鹽，例如鈦酸鹽、錫醇、鍅酸鹽以及鍺醇與铒醇。或者基板可以具有以矽或矽氧烷為基礎的塗層，其採用包括含矽材料的塗佈形成成分。適合的含矽材料含有（但不限於）矽烷（例如矽烷、烷基矽烷、烷函矽烷、烷氧矽烷、環氧矽烷及/或氨基功能矽烷）及線性（例如聚二甲基矽氧烷）以及環矽氧烷（例如八曱基環四矽氧烷），含有有機功能線性及及環矽氧烷（例如含Si_H、鹵化功能、環氧功能、氨基功能及鹵化烷基功能線性以及環矽氧烷，例如四甲基環四矽氧烷、及三（九氟丁基）三曱基環三矽氧烷（tri(n〇n〇flu〇r〇butyi) trimethylcyclotrisiloxane)。可以使用不同含矽材料之混合物 (例如）以適應一規定需要之基板塗層的物理特性（例如熱特性、光學特性（例如折射率）及粘彈性特性）。要塗佈的基板可以包括可以經由如此前說明的組合來得以傳輸的任一材料，例如塑膠（例如熱塑膠），如聚烯烴（例如聚乙烯及聚丙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚酯（例如聚二醇對苯二酸酯，特定言之為聚乙烯對苯二酸酯））、聚甲基丙烯酸酯（例如聚曱基丙烯酸甲酯及羥基乙烷基異丁烯酸酯之聚合物）、聚環氧化物、聚颯、聚亞苯基、聚醚酉同、聚酿亞胺' 聚醯胺、聚苯乙烯、聚二甲基矽氧烷、驗、環氧及三聚氰胺甲醛樹脂及其混合物及共聚物。較佳

O:\90\90723.DOC -27- 200423824 有機聚合材料為聚烯烴，特定言之為聚乙烯及聚丙烯。或者要塗佈的基板可以為（例如）由鋁、銅、鐵或鋼製成的一薄金屬箔，或一金屬化膜。同時，要塗佈的基板較佳地為乂上。兒明的型，另外可將本發明之系統用以處理剛性基板’例如玻璃、金屬板及陶瓷以及類似物。可以藉由依據本發明的組合處理的基板形式可以為合成及/或天然纖維、紡織或非紡織物、粉末、石夕氧烧、織品、紡織或非紡織物、天然纖維、合成纖維質材料及粉末，或有機聚合材料與一含有機矽添加劑的一混合物，其與有機聚合材料易混合或實質上不混合，如申請者共同待審的專利申請案第WO 01/40359號所說明。基板之尺寸受到大氣壓力電漿放電在其中產生的容積之尺寸（即依據本發明之電極的内壁之間的距離）的影響。對於典型產生電漿設備而言，在從3至50 mm的一間隙（例如5至25 mm)内產生電漿。因此’本發明具有針對塗佈膜、織物腹板及粉末的特定利用。較佳地在鄰近電極之間獲得大氣壓力下的穩定狀態輝光放電電漿之產生，該等電極可以隔開達5 cm，取決於所用的處理氣體。對電極進行射頻通電，其採用一均方根（rms) 電位1至100 kV，在1至1〇〇 kHz(較佳地為15至40 kHz)頻率下為4與30kV之間。用以形成電漿的電壓將通常在25與3〇垃伏特之間，更佳地在2.5與10 kV之間，但是實際數值取決於化學/氣體選擇以及電極之間的電漿區域尺寸。同時，大氣壓力輝光放電組合可以在任一適合的溫度下操作，該組合較佳地將在室溫（2〇°C )與70°C之間的一溫度 O:\90\90723.DOC -28- 200423824 下操作，並通常在30至40°C範圍内的溫度下加以利用。與併入金屬電極及冷卻系統的設計相比，依據本發明準備的電極製造起來比較簡單而且廉價，例如申請者共同待審的PCT申請案第WO 02/35576號所說明。例如藉由消除對於WO 02/3 55 76中說明的電極之正面上的液體流之需要，可以減小本發明之電極中的内壁與外壁之間的距離，從而減小所需要的導電材料之容積並因此減小組合之重量。依據本發明的電極還減小確保鄰近電極之間的完美等距離及平行度的複雜性，其為板狀金屬電極之一特定問題，此外該等電極可以採用一介電質，其可以為光學透明從而允許輕易觀察及診斷電漿。此外，此組合減小確保電極與其介面處的介電材料之一致f生的複雜，其為當將金屬板電極用作類似應用時所觀察到的一進一步的重要問題。【實施方式】參見圖1，提供—大氣麼力電襞組合卜其具有一般由參考數子2心不的-對非金屬電極。各電極2係以—外殼的形式並且具有—處理室11，其具有在其-端的-人口 3及在其另一端的一出口 4，當gλ 田呈現β亥寺入口及出口時，可以經其引入或移除一導電鹽溶液。充滿鹽溶液。入口 3及出口 4t二之…’電極係完全及出口 4皆包括一閥，並將該等控制一導電鹽溶液的引们W入及移除。各電極2具有由一料製成的一内壁5及由一包材乙^ ^ 電材枓或由金屬製成的一外壁 6。間隔7將笔極2的鄰近端部維于在隔開一預疋距離。當使

〇:\9〇\9〇723.D〇C -29- 200423824 2時，鄰近電極2的内壁5之間的間隙8形成一電聚區域卜藉由电、纜10將一電源9與各入口 3連接。圖2至圖外將使用相同的參考數字。 “在使用呀，打開閥“及扣，並經由外殼之入口 3將一導私液體引人處理至U而且經由出口 4引出。然後關閉闕以及、防止在使用電極系統時引入或移除任一進一步的溶液、=體即作為形狀上符合内壁及外壁5、6之介面的電極2 之W邛刀’又作為熱管理各電極2之溫度的一構件。因為系統中所料電Μ，㈣可能會在駐留在㈣㈣極大地增加溫度’所以在藉由入口3將導電液體引入處理室^ 前，冷卻導電液體。在經由出口4排出電極之後，將導電液體導入-外部冷卻構件中（圖中未顯示），然後^要，則經由入口 3重新引人液體，可以將液體重新用於-未來電極系統0 為了啟動電漿區域8中的一電漿，橫跨電極2施加一電極電位。—旦6橫跨電極2施加—適當的電極電位，則將處理氣體（通常為氦）穿過電衆區域8並激發該氣體以形成一電漿。因為導電流體與内壁5之間的介面處的液體—致性及橫 2=之所以圖1所示的各電極2在其與由-介電材料製成的内土5之間的介面處產生一完全均勻電位。導Γ等至圖1所示的具體實例之許多替代設計。特定引來攻小化並較佳地消除由介電材料製成的内壁 5因内部壓力之影響而引起的變形（例如彎卻電㈣合的替代/額外構件。該等替代設計係特定用於^

O:\90\90723.DOC -30- 200423824 有帶有大表面區域的内壁5之電極，即用於具有大電漿區域 8(例如具有或更大横斷面區域的電漿區域)之系統。 2圖2中，藉由採用支持肋條15來分割各電極2，該等肋條實質上將外殼20劃分為二區段22、23。將支持肋條⑸付於内壁及外壁5、6,並藉由區段之間的連續導電液體路徑 18之呈現來維持電性連續性的供應。藉由將内壁及外壁5、 6與支持肋條15固定，減小最大壓力所施加的區域，從：減小可以潛在地引起變形之外力。圖2的「分割」電極提供可變路徑長度之額外優點，若各區段操作為一個別電極，則可以輕易地改變並最佳化電漿區域之路徑長度。在此實例中，藉由閥3a及4a的操作控制電極中的導電液體之高度。當處理室11、22、23係如圖2所示充滿導電流體時，經由入口 3a引入導電液體並經由出口4a移除導電液體，如圖1所說明。但是當要改變路徑長度時，即當處理室u、U、以並未充滿導電液體時’經由入σ3α引入並移除液體，而將出口 4a用來防止在並不包含導電液體的處理室uu之地帶的氣穴中形成真空。在圖3所示的一進一步的具體實施例中，將出口$或入口 3(圖中未顯示）用作人π及出口 ’除非電極完全充滿液體，否則將閥4a維持在一開啟位置，以致動液體因使用時溫度及/或壓力變化而從處理室U釋放。在圖3&中，將平面冷卻板6a用作包含導電液體的處理室丨丨中的後安全邊界，: 將導電液體限制在内壁5之介電表面與冷卻板以之間。熱從内部導電液體流經此冷卻板6a至由一二次來源所冷卻的'夕^ O:\90\90723.DOC -31- 200423824 部表面，在圖3的情況下，用於處理室u之區段22的該二次來源為穿過冷卻線圈25的冷凍流體（例如水或空氣）。若二次冷卻媒介為一液體（即穿過冷卻線圈25的一液體），如圖3所示，則設計冷卻板仏以便冷卻線圈25中的液體不會使冷卻板6a變形並將壓力傳送至處理室11中的導電液體上，從而在内壁5而且尤其係導電液體與内壁5之間的介面上的引起不必要變形。藉由在内壁5與無液體的冷卻板 6a之間的間隙中留下一小部分6〇，可以在導電液體中調和冷卻板6a中的小程度變形。例如可以密封並抽空此間隙 6〇，或視需要填充一非壓縮惰性氣體或空氣，或簡單地使其與大氣相通。然後可以將冷卻板6a中的變形調和為處理室11中的導電液體之高度變化。圖4顯示熱移除之一進一步的替代處理，其中平面冷卻板 6a具有一散熱片狀外部表面30，其係採用自然或強制對流而冷卻，例如在後者情況下將一冷卻流體（通常為空氣）導入 (吹入）散熱片30及冷卻板6a，以冷卻電極。在使用中，因為將導電液體保留或實質上保留在各電極内’所以電性連接必須在電極2内而非如流通系統之情況在接近管路中。藉由經由冷卻板6a(圖3)施加電極電位來最有效地達到此點，該冷卻板提供一優良的構件來遞送電荷至處理室11中的導電液體。在圖3中，因此可以說電極2為一複合電極，其具有一金屬冷卻板以及形成一複合電極的導電液體11。此外，冷卻板6a形成用於處理室丨丨中的導電液體之一抑制表面，並且設計該板以便提供結構整體性至電 O:\90\90723.DOC -32- 200423824 極組合2。對於經由冷卻板6a而非經由一内部冷卻線圈從導電液體擷取熱的設計，可以減小導電液體之厚度（距離幻以進一步減小組合2内的重量。對於圖！及2所示的電極而言，冷卻板 6與内壁5之間的距離d(圖1)，即導電液體層之厚度通常係在範圍5至45 mm内，較佳地在5與30 mm之間。但是，此類厚度僅X液體擴散橫跨冷卻板6之正面的外壁6之表面處的本地電性不規則性的能力所限定，以便將一均勻電荷遞送至内壁5。因此實務上，對於採用濃鹽溶液製成的導電液體而吕，距離d甚至可以不超過imm，從而避免處理室u中的冷卻系統。在具有較小距離數值d(<1〇〇111)的電極中，如圖3 及4所不的潛在電極，所利用的導電液體經歷毛細力，其具有將液體吸入間隙60之影響，從而導致導電液體中的靜壓頭之明顯降落。靜壓頭中的此降落減小施加至内壁5的外力，因此減小用作内壁5的介電材料因導電液體之重量而引起的變形。導電液體有效地變為自支持，此有利於由介電材料製成的、具有大於1 m2的表面地區之内壁5的結構。在小距離數值d(<l〇 mm)的情況下，從内壁5之介電至冷卻板6或6a的熱傳送之對流部分，變得可以忽略而且熱傳導起支配仙。因此有利的係最佳化導電液化之熱傳導性，而且因為一非流動複合電極間隙中的液體流動性已不再，要，所以導電液體之枯度不必再為一約束。導電液體之*動性僅彳需要確保液體與介電表面及金屬電極表面的一致性〇

O:\90\90723.DOC -33- 200423824 μ圖1至4說明的所有具體實施例能避免需要經由先前技術祝明，電極來抽送-液體所導致的屢力增加。來自系統的 pile力之移除僅留下來自包含在組合内的液體高度之靜壓頭，同時減小彎曲電極壁的可能性，其將減小電極系統的政率及其產生整個電漿區域内的—致性電漿之能力。圖5續示一電極組合，其中由處理室11中的-導電及導熱膏40來取代先前利的導電㈣，㈣料-均句電場以及從内壁5至具有冷卻散熱片或類似物％的冷卻板^之熱傳輸效率。圖5b顯示採用單塊介電質㈣具有一處理室 b的電極組合’已將該處理室設計在介電質p之主體的外部。在此具體實施例中，調適介電質以接收具有冷卻散熱片30的冷卻板以並封閉導電液體。通常將介電質材料挖空’其具有或沒有支持肋條15 ’當呈現時，藉由留下非挖空區段來形成該等肋條。所用的介電材料通常為一片工程塑膠（聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸醋或專利材料如ρΕΕκ)或工程陶究°各電極2則可與處理室m中的導電液體組合，並與政熱片30、可以由空氣或冷束液體所冷卻的金屬冷卻板6a密封。在圖5b說明的具體實施例中，導電材料通常為一導電液體，例如鹽溶液。在圖5c中，藉由將固定在内壁5與冷卻板^之間的導電膏 62之-適合固化或未固化層取代導電液體，可以避免需要挖空的處理室m。導電膏可以保持未固化，但是較佳地將其固化以改善與冷卻板6a及介電質61的黏著。再次說明藉由空氣或冷凍液體對冷卻板6&進行冷卻。在圖5a、讣及51 O:\90\90723.DOC -34· 200423824 說明的具體實施例中，將電位施加於金屬冷卻板以，並分別經由處理室11中的導電液體及導電膏將電位均勻地分散至内壁5之後正面上。在本發明之一進一步的具體實施例中，將導電液體密封在雙同心管配置之内部及外部地帶内，如圖6及7所示，其中外部管32與内部管34之間的間隙形成一電裝區域^，在使用中在該等管之間產生該區域。可以將此具體實施例用以處理材料，例如氣體、液體氣霧劑、粉末、纖維、薄片、泡沫等，經由此類中心管配置可以傳輸該等材料用於電裝處理。在固體材料（例如粉末）之情況下，可以將管路（例如）用於一實質垂直位置上，如目7所示。在目6及7所示的此具 f實施例巾，可以藉由入口 3a及出口 4a將冷卻液體穿入、 2及穿出内部管34’而可以將外部冷卻線圈…用以至少實貝上包圍外部管32，以移除藉由影響電漿所產生的熱。在本發明之另一具體實施例中，如圖8所示，當需要電漿處理-谷态38之内部表面4〇時，將該容器38部分浸沒在一盆帶電導電液體42中。電極之液體形式能確保具有容器38 之複雜表面拓樸的外部電極之完全一致性。或者，採用一柔性介電膜44或類似物可以製成—保形模具，#由引入一發泡氣體5〇來保持該模具。經由容器内的-對立電極可以施加對立電位，：i：脾旦< 乡郎〜a丄寻内部表面上的一電漿區域、具有一介電質塗層的内部# ^ 〃 ^ °卩包極，以避免本地化放電。同時内部電極可以為一固體撰木列裔，其也可以為自然保形以便確保維持電位表面之間的士 ^ 勺本地平行度，從而提升輝光放電電漿

O:\90\90723.DOC -35· 200423824 ' 或者，内部電極可以為一液體電極51，其具有一

入口 3 c 及-中口 λ ^ —J 用以藉由閥（圖中未顯示）將導電液體引 ^电極51亚從該電極中移除導電液體。在此情況下，電聚區域8經由使關隔〜來維持其間隙。處理物品可以為拓樸開啟或邛/刀閉合(例如瓶子或容器)。在部分閉合物件之情況下，藉由由導電液體或由一引入的氣體（導電液體之一表面即在其周圍被俘獲）所施壓的一擴大氣球，可以產生一内部保形表面。此概念可用於瓶子或此類容器的電漿處理，因此將瓶子部分浸沒在一盆導電鹽溶液中，或引入一柔性介電貝模/、中，引起该模具對瓶子表面的外部輪廓進行施壓並符合5亥輪廓，同時擴大一内部介電質氣球以符合内部表面’内部及外部液體電極為對立極性。在圖9a描述的本發明之一進一步的具體實施例中，提供包括一大氣電漿產生單元1〇7的一大氣電漿組合1〇〇，該單元具有帶有一實質環形橫斷面的一實質柱狀主體117，該組合包含用以引入影響電漿所用的一處理氣體之一處理氣體入口（圖中未顯示），用以引入一霧化液體及/或固體塗佈形成材料的一超音波噴嘴（圖中未顯示），以及一對含液體電極 104 ’該等電極在由介電材料1 〇3製成的一外殼中皆包含一導電液體。藉由一對電極間隔1 〇5將電極維持在隔開一預定距離。電極1〇3、1〇4從大氣電漿產生單元1〇7處向外突出。電極之間的間隙形成一電漿區域106。可以設計大氣電漿產生單元107，以便引入單元1 〇7的處理氣體及反應劑之唯一出口能穿過介電質塗佈電極1〇3、1〇4之間的電漿區域106。 O:\90\90723.DOC -36- 200423824 將大氣電漿產生單元107固定到位，並且一基板ι〇ι採用任一形式的輸送構件（圖中未顯示）在組合下穿過，可以改變續構件㈣應所處理的基板’該適應係考慮到輸送器並不形成組合之一部分的事實。大氣進入操取單元109的空氣’該等調節棒為接觸基板ι〇ι 的唇緣密封件；或取決於所處理的基板，該等調節棒也可、，操取器單S1G8(例如大氣電漿產生單元1()7)_般為柱狀並具有-實質環形橫斷面，而且係由介電材料(例如聚丙烯或聚氯乙稀（PVC))製成。單元1〇7及1〇8為同心、，擁取器單元108具有―較大直徑。擷取器單元⑽包括—唇緣⑴，其包圍電極103、1()4並在該等電極之間形成_通道1〇9,經由該通道來絲殘餘處理氣體、反應物及副產品。將唇緣Μ 之端部設計成與作為電㈣3、1G4之基底的基板1距離，但是可以稍近些。操取器⑽還包括至—幫浦（圖中未顯示）的一出口，將該幫浦用以從組合中擷取殘餘處理氣體 '反應劑及副產品。在唇緣116外部提供調節棒iG2以最小化從以為用於塑膠膜行業的抗靜電棒，其採用高靜電電位及視需要地採心氣噴㈣基板表面移除靜電，以移除灰塵微粒或抗靜電碳刷。可以將本發明之電極用以在電極1〇3、104中的鄰近導電液體通道之間形成一狹窄電漿區域’藉由將一平行板組合之"电貝正面減小至一小咼度(圖9勾來建立該區域，或更簡單的係採用二非導電介電管來形成對立電極對，該等介電管係並排放置並沿其長度方向等距離隔開（圖外）。藉由掘取

O:\90\90723.DOC -37- 200423824 器單元1G8來移除此管間地帶内的電漿氣體致橫跨狹窄間隙的微放電之任—表面祕，此金屬自由^ 極設計在電極之間提供一更均勻電場。本卷月之進一步的具體實施例（圖1 〇)係經由柔性管保留一導電液體，該等管可以在對立„平行對m、132中' 綁在-起從而形成平面薄片，可以將該等薄片彎曲以適合圖10所示的輪廓表面。交互電壓管之間的電場在薄片上面及下面n以便在呈現工業上熟知的適合處理氣體成分時’可以在該等區域中形成一電漿區域。如此形成的薄片可以包圍在成型物件之表面上。此對於無法輕易地穿過習用的大氣電漿處理系統的部分表面或大容量物件之處理而言將尤其有用。一替代配置將為將對立電壓管纏在一起，作為可以形成-寬直徑管的―螺旋纏繞對。可以在此纏繞 g之外邛，但是更有用的係内部表面上產生一電漿區域，以滿足薄壁管或瓶子的處理。範例以下麥考圖11及12以及表i說明在一大氣壓力輝光放電系統中使用本發明之電極的一範例。圖11描述如何採用一組合來電漿處理一柔性基板，該組合型係1¾明在併人本發明之電極巾的、巾請者共同待審的專利申請案第WO 03/086031號中。各電極對為以上圖讣說明的型並為1·2 m寬及1 m長’而且包含_鹽水溶液（2%的氯化鈉重量），該等電極對具有内壁67與後壁6a(圖5b)之間的 24 mm之一近似厚度（d)。以導引滾輪17〇、^及π:的形式

O:\90\90723.DOC -38- 200423824 提供經由組合傳輸-基板的一構件。提供一處理氣體入口 175、-組合羞子m及一超音波噴嘴m，用以將一霧化液體引入電衆區域160。處理氣體入口 175或者可以位於組合蓋子176而非圖11所示的側面中。在使用中，將一柔性基板傳輪至導引滾輪^上，因此經由鹽水電極120績126a之間的電t區域125引導該基板。電漿區域i25中的電漿為一清理氦電衆，即沒有反應劑導入電漿區域125。藉由入口；[75將#号丨λ么 ^ 〇將虱引入糸統。將蓋子176放置在系統的頂部上以防止氦溢出，因為氦比空氣輕。留下電衆區域m之後’電衆清理基板在導引滾輪ΐ7ΐ上穿過經由電極麗與120b之間的電漿區域16〇向下引導而且在導引滾輪Π2上引導’然後可以穿人相同型的進—步單元以進行進 -步的處理、。但是，電衆區域16晴由引入一反應先驅體為基板產生塗層。反應先驅體可以包括氣體、液體及/或固體土佈製k材料，但是較佳地為經由噴射器丨74以液體或固體形式引入的液體及固體塗佈製造材料。所塗佈的反應劑為一液體或固體的事實之一重要方面為，該霧化液體或固體在重力下經由電漿區域⑽行進並保持與電漿區域分 ::同樣沒有塗層出現在電漿區域125中。要塗佈的基板則穿過電襞區域16G並加以塗佈及在導引滾輪m上傳輸，而且後來加以收集或（例如）採用額外電漿處理加以進一步處理。、攸嘴射器174將霧化液體先驅體引入電漿區域16〇，在一、-之N况下戎噴射器產生先驅體小滴之薄霧。先驅體小

O:\90\90723.DOC -39- 200423824 滴與電藥及基板互動以產生一塗層，其化學結構係與先驅體直接並密切相關。超音波活化噴射器174，並採用液體質量流控制器（mass flow controllers ; mf〇來控制液體流。藉由橫跨鄰近電極對之間的間隙施加一大電位來產生電漿。採用輸出端具有-高電壓變壓器的一可變頻率產生器，供應-高電壓至電極。來自此產生器的最大功率為1〇請，並具有-最大㈣4 kV RMS(均方根）及範圍1〇至⑽跑内的-頻率。採用產生器本身並採用安I在電極上的電壓及電流探測器來獲得處理期間所記錄的電性量測。各電極為 1_2 m寬及1 m長。將高麗力氣刀用以冷卻與冷卻散熱片接合的電極之後壁，以確保將電極溫度維持在峨以下。輝光放電特性介電阻障放電存在為絲狀或輝光放電。絲狀放電出現在當電場電位或電荷密度方面的本地非均勻性引起氣體之離子化變為本地化，並在一很短時間範圍（在接近⑴毫微秒持續時間的範圍内)内導致一高濃度電流放電時。該等型的放電可以產生非均勻塗層’或因絲狀放電之本地密集性質 :損壞基板。選擇依據本發明的電極結合適合的電極幾何 :構A體成分及功率/頻率狀況，能確保可以採用輝光放電模式出現大氣壓力介電阻障放電，其中橫跨電極之寬度句勻地也成電漿。此導致一電流放電’其時間長於絲狀放電並具有—持續時間2至10微秒，此導致形成更均句的涂層。土在本l(L例中，大氣壓力組合中的電流放電之後，進行追

O:\90\90723.DOC -40- 200423824 蹤及量測。採用使用高速光二極體的電漿發射光。圖12顯示在以下狀況下·· 1000W，每分鐘10升氦，採用電漿所導致的光二極體輸出。輸出顯不持績時間1與3 jit s之間的電流峰值，其清楚地指示一輝光放電操作模式。疏水塗層

以上說明的設備結合四甲基環四矽氧烷使用，當該化學物穿過電漿區域160時沈積在聚乙烯對苯二酸酯 (polyethylene terephthalate ; PET)非紡織基板表面上。PET 在處理前為極疏水性。在後處理中，採用具有水中不同異丙基醇（isopropyl alcohol ; IPA)濃度的探測溶液來量測疏水回應。採用接近 400至1000 μΐ/分鐘的總先驅體流量，5與9 kW之間的功率以及2與10 m/分鐘之間的基板速率，達到達規模位準5的疏水回應，而對基板之任一其他物理特性沒有不利影響。表1 :用以量測PET基板之疏水回應的規模探測液體疏水規模水 1 98% 水/2%IPA 2 950/πΚ/5%ΙΡΑ 3 90% 水/10%ΙΡΑ 4 80% 水/20%ΙΡΑ 5

【圖式簡單說明】從以上本發明之數個具體實施例，將更清楚地瞭解本發明，以下僅藉由參考附圖而提供該等具體實施例：圖1為包含二非金屬電極的一大氣壓力電漿系統之一圖；圖2、3、4、5 a、5b及5c為圖1所示的組合之替代具體實 O:\90\90723.DOC -41 - 200423824 施例的斷面圖；圖6為其中電極係以一同心管的形式之一大氣壓力電漿糸統的一斷面圖，；圖7為圖6之一大氣壓力電漿組合的一斷面圖，該組合係調適以電漿處理粉末或液體的；圖8為一進一步的替代大氣壓力電漿組合之一斷面圖；圖9a為一進一步的替代大氣壓力電漿組合之一斷面圖；圖9b為-對介電管電極之—平面圖，該對介電管係用於圖％中所說明的型之-大氣壓力電漿組合；圖1〇為在對立電堡平行對中束缚在-起的柔性管之一圖，該等平行對水丨王S之 @n ., ㈣成為平坦薄片並且折曲為輪廟表面；圖為本發明之一組合極對之間穿過的—基板；以1 口係用以處理在電圖12為顯示所產生的電【圖式代表符號說明】料放㈣之-座標圖。 1 電漿組合 2 電極 3 入口 3a 閥/入〇 3c 入口 4 出〇 4a 閥/出口 4c 出Π 5 内壁

O:\90\90723.DOC -42- 200423824 6 外壁/後壁 6a 後壁/後板/冷卻板 7 間隔 7a 間隔 8 電漿區域/間隙 9 電源 10 電纜 11 處理室 lib 處理室 15 支持肋條 18 路徑 20 外殼 22 區段/處理室 23 區段/處理室 25 冷卻線圈/第一電漿區域 25a 冷卻線圈 30 冷卻散熱片 32 外部管 34 内部管 36 電漿區域 38 容器 40 導電及導熱膏/内部表面 42 導電液體 44 介電膜 O:\90\90723.DOC -43- 200423824 50 51 60 61 62 67 70 71 72 74 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 115 116 117 120a 發泡氣體 _電極間隙/第二電漿區域介電質導電膏内壁/介電質構件構件構件喷霧器大氣電漿組合基板調節棒介電材料/電極電極電極間隔電漿區域大氣電漿產生單元擷取器單元通道/擷取單元唇緣唇緣主體鹽水電極 O:\90\90723.DOC -44- 200423824 120b 電極 125 _電漿區域 126a 鹽水電極 126b 電極 130 電壓平行對 132 電壓平行對 160 電漿區域 170 導引滾輪 171 導引滚輪 172 導引滾輪 174 喷嘴 175 入口 176 組合蓋子 d 距離 O:\90\90723.DOC -45

Claims

200423824 拾、申請專利範圍： 1· 一種產生電漿輝光放電及/或介電阻障放電之組合（1)，其包括至少一對實質上等距離隔開的電極（2)，調適該等電極之間的該間隔以在引入一種處理氣體及啟動通道後形成-電漿區域⑻，其中需要氣體、液體及/或固體先驅體，其特徵為該等電極（2)之至少之一者包括具有一内壁 ⑺及-外壁⑹的—外殼（2G)，丨中採用—無孔介電材料形成該内壁（5)’而該外殼（2〇)實質上保留一至少實質非金屬導電材料。、 2. 如申請專利範圍第旧之組合，纟中提供複數對電極⑺。 3. 如申請專利範圍第15戈2項之組合，其中該實質非金屬導電材料為一種極性溶劑。、 4·如申明專利範圍第3項之組合，其中該極性溶劑為水、一種酒精及/或乙二醇。汝申明專利範圍第3或4項之組合，其中該非金屬導電材料為一種鹽溶液。 6·如申凊專利範圍第1或2項之組合，其中從一導電聚合物用以及一導電黏合劑中選擇該至少實質非金屬導電材料。女申明專利範圍第6項之組合，其中該導電聚合物膏以及導電黏合劑可以固化。 8·如申請專利範圍之任一項之組合，其中各外殼（2〇)具有一入口（3)或一入口（3)及一出口（4)，以便藉由該入口（3)及/ 或出口（4)可以將非金屬導電材料引入該電極（2)中並從 O:\90\90723.DOC 200423824 該電極中移除。 9·如中μ專利範圍之任—項之組合，其中該電極後壁⑹為一種熱槽。 10· ^申請專利範圍之任-項之組合，其中藉由該非金屬導電材料之該引入及移除來改變各電極之該功能尺寸。 π·如申請專利範圍第8項之組合，其中將一或多個冷卻線圈 (25)或冷卻散熱片（3〇)與該後壁（6、6約固定，以冷卻該導電液體及組合（1)。 12. 如中請專利範圍之任—項之組合，其中該等電極⑺係為同心柱體（32、34)的形式。 13. 如申請專利範圍之任一項之組合，其中各電極⑺為立方形，該組合包括具有調適以接收該至少實質非金屬導電材料的-處理室⑴b)之-外殼，該電極⑺係由介電材料 (67)之一單一區段製成，該介電材料與調適以作為一熱槽的一金屬後板（6a)隔開。 14·如申請專利範圍之任一項之大氣壓力電漿組合，其包括平行隔開㈤平面電極之-第一對及一第二對（12〇&、i施及126b、120b)，電極之該等第一及第二對的各個之間的該間隔形成一第一及一第二電漿區域（25、6〇)，其特徵為該組合進一步包括連續傳輪一基板的一構件（7()、Μ、 72)，該傳輸係經由該等第一及第二電漿區域（25、6〇)，以及一喷霧器（74)，調適該噴霧器以將氣體或霧化液體及 /或固體塗佈製造材料引入該等第一或第二電聚區域之 O:\90\90723.DOC 200423824 15. 如申味專利範圍之任一項之組合的使用，該組合其係用於處理膜、-腹板、非紡織及紡織物及/或金屬箔。 16. 如申請專利範圍第u14項之任一項之組合的使用，該組合係用於處理粉末及微粒材料。 17. - =實料距離隔開的電極對，其特徵為該等電極⑺之 Sot之 1—/包括具有—内壁（5)及—外壁⑹的一外殼外殼⑽I:用一種無孔介電材料形成該内壁(5)，而該 a Λ貝上保留-至少實質非金屬導電材料。 A: 基板之方法，電阻障放電之組合的電漿處理- 極⑺之間的該基板穿過藉由影響該等電兒水所形成的一電漿區域（8)。 O:\90\90723.DOC