JPH02103206A - プラズマ処理−重合装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ処理とプラズマ重合とを同一装置内
で少なくとも一回ずつ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に安定かつ均一に効
率よくプラズマ処理及びプラズマ重合する為の装置に関
する。

（従来の技術） 最近、膜、フィルム、布、繊維集合体等の高付加価値化
、高機能化に伴ないそれらの試料の均一なかつ高効率の
処理装置の要望が高まってきたが、プラズマ処理とプラ
ズマ重合とを単一装置内で連続して行なえる装置につい
ては、その要望に答えるものは未だ提案されていない０
例えば特開昭６２−２５７４５５号公報では、プラズマ
処理用の真空容器とプラズマ重合用の真空容器とを直列
に並べ２種の処理を行なえる装置の提案をしている。又
、特開昭５７−１９５７５３．５７−１９５７５４号公
報には、プラズマ処理用の真空容器を２個並ベフィルム
の両面をプラズマ処理可能にした装置の提案を行ってい
る。

これらの提案はいずれも、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
数と同数の真空容器が必要となり極めて大がかりな装置
となるばかりか、処理の種類やその順序を任意に変える
事も出来ない。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的とする処は、幅広の試料を効率よくプラズ
マ重合する装置を提供するにあり、他の目的は幅広の連
続試料を単一の真空容器内でプラズマ処理し連続してプ
ラズマ重合、更に必要ならば重ねてプラズマ処理、或は
プラズマ重合ができる装置を徒供するにある。

（問題点を解決する為の手段） 本発明は、真空容器中に少なくとも、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存したプラズ
マ処理装置に於て、上記接地電極が前記電力導入部に接
続されかつ放射状に外へ向かって接地されており、かつ
上記非接地電極とそれに対向する接地電極及びガス導入
孔よりなるプラズマ処理空間及びプラズマ重合空間とを
少なくとも１ケ所有することを特徴とするプラズマ処理
−重合装置である。

本発明のプラズマ処理とは、処理試料の表面に重合膜の
形成を伴なわない例えばエツチング、スパッタリング、
架橋構造の形成、−ＯＨ，−ＮＨ。

−ＣＯＯ０等官能基の形成、励起種の生成反応等を言う
。

また本発明のプラズマ重合とは、処理試料の表面に重合
膜、ＣＶＤ膜、グラフト重合膜等の形成を伴なう反応を
言う。

本発明で適用される処理物としては膜、フィルム、シー
ト及び布或いは繊維、糸等の平面状或いは比較的厚さが
薄い物であれば特に限定されない。

第１図、第２図は本発明の一実施態様を示す装置の正面
概要図、及び第３図は第１図の側面概略図を示す。

第１図は処理布の巻き出し、巻き取りローラーとプラズ
マ処理室が別々の真空容器に設置されたもの、また第２
図は１個の真空容器中に処理布の巻出し、巻取りローラ
ー、とプラズマ処理室とを有するものを示すが、真空容
器の形、及び個数は特に限定されるものではない、１は
非接地電極、２は接地電極、３，４は処理物を通す為の
ガイドローラー或いは駆動ローラー　２２．２３は真空
容器であり、５は電力導入部、６ば５から非接通電ｗＡ
ｌへ分岐する電力接続部、第３図の７．８は電力導入部
５を支持しかつ真空容器と電気的に絶縁する為の絶縁材
、９は高周波電源からの電力導入部、ｌＯは処理物、１
１はプラズマ処理空間Ａ中へ通じるプラズマ処理用ガス
の導入孔である。

第１図、第２図では１．プラズマ処理用ガスの導入孔は
接地電極２の表面に存在するが、プラズマ処理空間なら
ば場所は特に限定する必要はないが、電極表面上が効率
、反応の選択性の点でより好適である。第３図の１６は
処理用ガスの処理容器への配管、１５は処理容器を真空
にするぺ（真空ポンプに通じた配管である。１２はプラ
ズマ重合空間Ｂを区画するカバーであり、１３は重合性
ガスの導入孔である。カバーの形状は特に限定されない
、又、重合性ガスの導入孔の形状も目的にかなうならば
特に限定しないが、通常数ｍｍ以下の小孔又は１ｍｍ程
度のスリットがよい０重合性ガスの導入は流盪計にて測
定する。１４はローラー等処理物の誘導手段を支持する
フレームである。

１８．１９は巻出、巻とりローラー、２４は処理物の通
路、２５は処理装置を真空容器に出入する為のガイドレ
ールである。

真空容器２２．２３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、通常処理
物、電極等を出し入れする為の開閉装置は必要であり、
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ｌは第１．２図に示すように複数個であり、
お互いに電力導入部５から６を介して放射状に外へ向っ
て設置される。１と６は必ずしも直線でなくてもよい、
又、非接地電極間のなす角は一定でなくてもよい、接地
電極の表面２は非接地電極１の表面と対向しており、好
ましくは対向する電極の表面間の距離を一定とする。Ｔ
４電極距離は、入力エネルギー、電橋形状、真空度、処
理速度及びプラズマエツ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、−ａ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ＩＱｃｍ以下、好ましくは５ｃｍである
０例えば酸素プラズマの場合で真空度がｌ　ｍ　ｍ　Ｈ
ｇ程度では、０．５〜３ｃｍ程度が効果的である。電極
１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ツ
キ物などが好ましい。形状としては平板、パンチング板
或いはメツシュ（金ｙ４）等使用できるが、人力電力が
０−　Ｉ　Ｗ　／　Ｃｒｎ　ｚ以上では孔、凹みのない
平板が好ましい。

非接地電極ｌには、プラズマ発生用の５０　ＩＩ　ｚ６
０　Ｈｚ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Ｋ　Ｈｚ
から数十Ｋ　Ｈｚの低周波或いは高周波が好ましいが、
１３．５６　Ｍ　Ｈｚの高周波が処理効率、処理コスト
等の点で特に好ましい。

プラズマ用の電力の導入は、電力導入部５により集中的
に行なう、各非接地電極ｌへは電力導入部５より６を通
じて電力の導入を行なうが、電力導入部５から各非接地
電極ｌまでの電気抵抗及び距離は等しい方が電力のバラ
ンスという点で好ましい、電源は、電力導入部が１ケ所
である為に、単一電源が使用できるので、複数個の電源
を使った時の各電源間の発振周波数等のずれによる高周
波の相互干渉、プラズマのアンバランスは殆んどなくな
る。

非接地電極ｌ及び接地電極２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ｉ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’／Ａ　２’ｆＦＪ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
エツチング等）に応じた最も適切な温度に基板温度を設
定できる。

好ましくは、プラズマ処理空間での温度と、プラズマ重
合空間での温度の設定を変更する事により、各々の処理
の効果を最大限に引き出す事ができる。この為には、プ
ラズマ処理空間の電極の温調とプラズマ重合空間での電
極の温調は別系統にする必要がある。

プラズマ空間の真空度は、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０．１〜５　ｍ　ｍ　Ｈｇ　、更スの導入に
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、ガス導入管を通して、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中に亘って存在することが導入ガ
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、鋼管、アルミニウ
ム管或いはガラス管等が好ましい。

プラズマ処理空間Ａでは、非重合性のガス例えばＱ　、
　、　ｐＪ　、　、　Ａ　ｒ、　−１御Ｃ１２等の低温
ガスプラズマにより処理試料を処理し、処理表面に凹凸
を形成したり、各種官能基を形成させ活性化するもので
ある。又プラズマ重合空間Ｂでは、重合性ガス例えばＣ
Ｈ４，ＣＩＨ＆、ＣｚＨｓ、Ｃ４Ｈ６゜ＭＭＡ、Ｍ、Ａ
、・・・の低温ガスプラズマで処理し、試料表面にそれ
らモノマーのプラズマ重合膜を形成させる。これら処理
順としては、プラズマ処理→プラズマ重合、プラズマ重
合−プラズマ処理、プラズマ処理−プラズマ重合→プラ
ズマ処理、プラズマ重合→プラズマ処理−プラズマ重合
、プラズマ処理→プラズマ重合→プラズマ処理−プラズ
マ重合等、プラズマ処理及びプラズマ重合が各々１ケ以
上入っておればよく、目的に応じて選択できる。

プラズマ処理及びプラズマ重合の効率化及び異種反応の
防止には、導入ガスをいかに効率よくプラズマ化し処理
物表面に当てるか、及び分解ガスをいかに効率よく処理
物表面より除去・排出するかに大きく影響される。導入
ガス及び分解ガスを効率よく置換する為には、接地電極
同士を結んだカバーを取り付けることが有効で好ましい
、カバーの材質は絶縁物でも導電性物質でもよいが、好
ま・しくは電極材料と同質のもの、例えばステンレス、
アルミニウム、ｗ４板等であり、更に好ましくは中央部
にプラズマ空間を監視できる透視窓を有するのがよい、
透視窓の材質は、透視可能ならば有機物でも無機物でも
よいが、耐プラズマ性、耐熱性にすぐれた無機質、例え
ばガラス、無機結晶等がよい。またカバーは接地されて
いる方がよく、この場合カバーと非接地電極の間隔は、
プラズマの安定性、均一性の点で、接地電極と非接地電
極の間隔より大きい方がよい。

連続した処理物をプラズマ空間に走行させるためのロー
ラー３．４の材質は、処理物に比べてエツチング性の小
さく、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
ゴムコーティング等がよい、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と加熱防止の為に
、シリコーンゴム、ＮＢＲゴム、ＳＢＩ？ゴム、フン素
ゴム等、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。

次に、本発明装置の好適な実施態様を以下に整理してお
く。

げ）　非接地電極表面が平面状である特許請求の範囲第
１項記載の装置。

（ロ）　非接地電極表面が凸面状である特許請求の範囲
第１項記載の装置。

（ハ）　非接地電極表面が凹面状である特許請求の範囲
第１項記載の装置。

に）　非接地電極表面と接地電極表面が等距離に対向す
る特許請求の範囲第１項記載の装置。

（ホ）　非接地電極表面及び／又は接地電極表面が温調
可能である特許請求の範囲第１項記載の装置。

（発明の効果） 本発明のプラズマ処理−重合装置では、電力導入部から
非接地電極までの距離を等しくとる事が出来る為に、複
数個の非接地電極に各々同一位相の電力を導入する事が
でき、大面積で連続した処理物を極めて効率よく処理で
きるようになった。

又、各電極への電力導入部を統一できた為に、単一の１
電源で済むようになった。従って、従来の多層化電極を
有するプラズマ処理装置に見られた複数の電極間でのプ
ラズマの相互干渉及び複数の電源間での相互干渉が防止
でき、安定した運転が可能となり、安定した品質が得ら
れるようになった。

更に、各段階のプラズマ処理やプラズマ重合が同一の装
置内で連続して実施でき、又それらの実施に開環特別の
装置を必要としない等、従来の装置に比較して極めてコ
ンパクトかつシンプルな装置となり、工業的な応用も格
段に広がるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラズマ処理室と処理物の巻き出し、巻き取
りローラーとが別の真空容器中に設置されたプラズマ処
理−重合装置の本発明例であり、第３図はその側面概略
図を示す、第２図はプラズマ処理室及び処理物の巻き出
し巻き取りローラーを同一真空容器中に具備するプラズ
マ処理装置の正面概略図を示す。 第 図 Ａ゛フ゛ラスマｑ２ 間　：　７７スマｔ’ｆｆ”、、：／’ｆｌ第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器中に少なくとも、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
   されかつ放射状に外へ向かって設置されており、かつ上
   記非接地電極とそれに対向する接地電極とガス導入孔と
   よりなるプラズマ処理空間及びプラズマ重合空間とを少
   なくとも１ヶ所ずつ有することを特徴とするプラズマ処
   理−重合装置。