JPS61268730A

JPS61268730A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPS61268730A
Application number: JP11067485A
Authority: JP
Inventors: Keiji Fukuhara; 福原　啓二; Hiroshi Hayashi; 啓林
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-05-22
Filing date: 1985-05-22
Publication date: 1986-11-28
Also published as: JPH0528254B2

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、例えばポリプロピレンやポリエチレン等のプ
ラスデックでなる被処理物の表面にプラズマを照射して
該被処理物の表面処理を行うプラズマ処理装置に関する
。

（従　来　技　術）近年、例えば自動車においては軽量化等を図るべくポリ
プロピレンやポリエチレン等でなるプラスチック製の部
品ないし製品（例えばプラスチックバンバ）が採用され
る場合が多くなっているが、この種のプラスチックは一
般に塗膜との密着性が比較的悪いことが知られている。

そのため、上記のようなプラスチック製品の表面を塗装
する場合には、これに先立って該製品の表面に塗膜を密
着させ易くするための処理を予め施しておく必要がある
が、このような表面処理を行うものとしてプラズマ処理
装置が用いられる。該装置は、通例、プラズマガスの導
入口と排気口とが対向状に設けられた円筒状のプラズマ
反応室と、この反応室に供給される処理ガス（主として
酸素ガスが使用される）を予めプラズマ化するマイクロ
波発振器等でなるプラズマ発生装置と、処理効果を高め
るべく上記反応室内を減圧ないし真空状態にする真空ポ
ンプとから主として構成される。そして、上記反応室内
で被処理物に上記プラズマ化された処理ガスを照射して
接触させることにより該被処理物の表面に官能基を形成
し、これにより該表面を活性化して塗膜との密着性を向
上させるようになっている。

しかし、上記のような従来のプラズマ処理装置において
は、導入口から反応室内に導入されたプラズマガスが排
気口に向って流れ、該導入口と排気口とを結ぶ直線の近
傍から外れた周辺部にはプラズマガスが十分に行き渡ら
ないため、反応室内におけるプラズマガス分布が均一に
ならない傾向があり、その結果、被処理物に対する処理
性が該被処理物の配置状態や部位によって相違するとい
う欠点があった。

このような問題に対処するものとしては、例えば実開昭
５９−２８５３５号公報に開示されたプラズマ処理装置
がある。これは、第４図に示すように、プラズマ反応室
Ａに複数の排気口Ｂ、・・・。

Ｂを設けると共に、これらの排気口Ｂ、・・・、已に開
閉弁Ｃ１・・・、Ｃを夫々備え、反応室Ａに設けられた
プラズマ導入口りからジャワ管Ｄ′を介して該反応室Ａ
内にプラズマを導入しながら上記多弁Ｃ２・・・、Ｃを
同時に又は間欠的に順次間いていくようにしたものであ
る。これによれば上記導入口りから反応室Ａ内に導入さ
れたプラズマが各排気口Ｂ、・・・、Ｂの数と位置に応
じて多方向に流れるため、反応室Ａ内における被処理物
の配置状態による処理性の差を比較的少なくすることが
できる。

しかし、上記のような構成によっても反応室Ａ内におけ
るプラズマガス分布の不均一さを完全に解消することが
できず、そのため被処理物間又は同一処理物における各
部位間で若干の処理性の差が生じる嫌いがある。

（発　　明　　の　　目　　的）本発明は、従来のプラズマ処理装置における上記のよう
な実情に対処するもので、プラズマ反応室内におけるプ
ラズマガスの分布が均一になるプラズマ処理装置を提供
することにより、この種のプラズマガス分布の不均一な
いし偏在化によって生じる被処理物表面に対する処理性
の差を解消し、もって該被処理物表面に対して均一なプ
ラズマ処理が行われるようにすることを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成）即ち、本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ反応
室に複数の排気通路を接続し且つ各排気通路に該通路を
開閉する開閉弁を夫々備えると共に、各排気通路内を流
れるプラズマの流量を夫々検出する流量検出手段と、上
艷各開閉弁を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する。該制御手段は、上記反応室から各排気通路を介し
て排出されるプラズマの排出量が互いに等しくなるよう
に上記流量検出手段からの信号に基づいて上記各開閉弁
を制御する。ここで、上記流量検出手段としては例えば
差圧式流」計或いは当該プラズマの発光量からその流量
を検出する照度センサ等が用いられ、これらは各排気通
路に対応させて夫々備えられる。

（発　　明　　の　　効　　果）上記の構成によれば、導入口からプラズマ反応室内に導
入されたプラズマが該反応室に接続された複数の排気通
路に向って多方向に流れ、しかも各排気通路から夫々排
出されるプラズマの排出量が互いに等しくなるため、該
反応室内におけるプラズマ１の濃度分布が均一化される
ようになる。これにより、この種の反応室内におけるプ
ラズマ濃度分布の不均一によって生じる各被処理物間又
はその部位間の処理性の差を解消することができ、各被
処理物の表面の全ての部位を均一にプラズマ処理するこ
とができるようになる。

（実　　施　　例）以下、本発明に係るプラズマ処理装置の実施例について
説明する。

第１図はプラズマ処理装置の側面を概略的に示すもので
、同図に示すように該処理装［１は、ブラズ蛤導入用の
導入通路２が接続された円筒状のプラズマ反応室３を有
する。このプラズマ反応室３は、第２図にその断面を拡
大して示すように、外壁部４及び内壁部５を有する二重
構造とされ、両壁部４，５間に周方向に略等間隔を有し
て仕切られた複数の排気室６．・・・、６が形成されて
いると共に、これらの排気室６．・・・９６に対応させ
て複数の排気通路７０〜７８が夫々接続された構成とさ
れている。そして、各排気通路７０〜７８が別途備えら
れた例えばロータリーポンプでなる真空ポンプ８にバイ
ブ９を介して接続されていることにより、上記反応室３
内が該ポンプ８によって減圧されるようになっている。

ここで、上記導入通路２にはマイクロ波発振器１０が備
えられ、該通路２内を通過する酸素ガス等でなる処理ガ
スが該発振器１０からのマイクロ波によってプラズマ化
された上で、上記反応室３の内壁部５内に位置されたジ
ャワ管２ａを介して該内壁部５内に供給されるようにな
っている。

然して、上記内壁部５には、その内部を各排気室６．・
・・、６を介して各排気通路７ｏ、・・・、７８に連通
させる排気口５ａ、・・・、５ａが夫々設けられている
と共に、これらの排気口６ａ。・・・、　６ａには各排
気室６．・・・、６つまり排気通路７０〜７８を夫々開
閉するルーバー（開閉弁）１１０〜１１８が夫々備えら
れている。そして、これらのルーバー１１０〜１１８の
うち、導入通路２ａの略対向位置に接続された排気通路
７ｏを開閉するルーバー（以下、マスタールーバーとい
う）１１゜には、これを駆動するサーボモータ１２と該
ルーバー１１ｏの開度を検出するマスタールーバー位置
検出器１３とが連結され、またそれ以外の各ルーバー（
以下、スレイブルーバーという）１１１〜１１８には同
じく駆動用のステッピングモータ１４１〜１４８と該ル
ーバーの開度検出用のスレイブルーバー位置検出器１５
１〜１５８とが夫々連結されている。また、上記各排気
通路７０〜７８には差圧式流量計１６ｏ〜１６８が夫々
設けられているが、これらの流量計は各排気通路７０〜
７８に夫々設けられたオリフィス７ａ、・・・、　７ａ
の上流側と下流側の圧力差を検出することにより該通路
７０〜７８内を通過するプラズマの流量を検知するよう
になっている。そして、上記各ルーバー１１ｏ〜１１８
は、反応室３内から各排気通路７０〜７８を介して排出
されるプラズマの排出量が互いに等しくなるように、第
３図に示す制御回路１７によって制御される。

次に、この第３図に示す制御回路１７について説明する
と、該制御回路１７は、マスタールーバー開度設定器１
８からの信号ａ及び上記マスタールーバー位置検出器１
３からの信号すが夫々入力される第１減算器１９と、上
記マスタールーバー用差圧式流量計１６ｏからの信号Ｃ
及び各スレイブルーバー用差圧式流吊計１６１〜１６８
からの信号ｄ１〜ｄ８が夫々入力される複数（スレイブ
ルーバーと同数）の第２減算器２０１〜２０８とを有す
る。このうち第１減算器１９は上記信号ａによって示さ
れる値から信号すによって示される値を減算すると共に
、その結果を信号ｅとして第３減算器２１及びサーボア
ンプ２２を介して上記マスタールーバー１１ｏの駆動用
サーボモータ１２に出力し、これにより該モータ１２を
サーボアンプ出力の極性及び電流値に応じて回動させて
マスタールーバー１１ｏを上記開度設定器１８による設
定位置で停止させるようになっている。また、上記第２
減算器２０１　（以下、他の第２減算器２０２〜２０８
についても同様に構成されている）は、上記信号Ｃによ
って示される値から信号ｄによって示される値を減算す
ると共に、その結果を信号「１として極性判別器２３１
及び絶対値増幅器２４１に出力するようになっている。

このうち極性判別器２３１は信号「１が正の、値を示す
時、即ち排気通路７ｏ内のプラズマ流量よりも排気通路
７１内のプラズマ流量の方が少ない時はスレイブルーバ
ー１１１を開動させるべくその駆動用ステッピングモー
タ１４１に開動信号ｇ１を、また信号ｆ１が負の値を示
す時、即ち排気通路７ｏ内のプラズマ流量よりも排気通
路７１内のプラズマ流量の方が多い時は該ルーバー１１
１を閉動させる閉動信号ｈ１を夫々ステッピングモータ
アンプ２５１を介して出力すると共に、信号ｆ１が零な
いし所定範囲内で零とみなされる値を示す時はインバー
タ２６１に停止信号１１を出力するようになっている。

一方、上記絶対値増幅器２４１は、上記第２減算器２０
１からの信号ｆ１の示す絶対値を増幅した上で電圧−周
波数変換器２７１に送出するが、この変換器２７１は、
上記増幅された信号ｆ１′　（電圧信号）の出力に応じ
て周波数が高くなるように該信号ｒ１′を周波数に変換
した上で、角度指令パルスｆ１″としてアンド回路２８
１に出力するように構成されている。その場合、該アン
ド回路２８１は、これに入力される上記インバータ２６
１からの信号１１′　（信号ｉの反転信号）がＯＮの時
に限り、上記角度指令パルスｆ１“の入力を受けてステ
ッピングモータアンプ２５１を介してスレイブルーバー
１１１の駆動用モータ１４１に角度パルスｊ１を出力し
、これにより該モータ１４１が該信号ｊ１の周波数に応
じた速度で回転駆動されるようになっている。つまり、
上記第２減算器２０１の出力信号ｆ１の極性が零又はこ
れに近い値の時はアンド回路２８１から角度パルスｊ１
が出力されなくなって上記ステッピングモータ２５１の
動作が停止するように構成されている。

また、この制御回路１７には、上記各第２減算器２０１
〜２０８からの全ての信号ｆ１〜ｒ８を加算する加算器
２９が設けられている。この加算器２９はモード切換ス
イッチ３０を介して上記第３減算器２１に接続されてお
り、その出力信号にの極性が正の場合にはマスタールー
バー１１０側に、また負の場合にはスレイブルーバー１
１１〜１１８側に夫々過剰のプラズマガスが流れている
ことを示し、極性が零の場合には両ルーパー１１０及び
１１１〜１１８側に流れているプラズマガスの量が互い
に吊り合っていることを示すようになっている。その場
合、該加算器２９の出力の絶対値が上記プラズマガスの
偏在量を示す。そして、この制御回路１７においては、
上記切換スイッチ３０が加算器２９側に選択されている
場合、第３減算器２１で第１減算器１９の出力信号ｅか
ら加算器２９の出力信号ｋを減算して、その結果を信号
１としてサーボアンプ２２を介してサーボモータ１２に
送出することにより、上記マスタールーバー開度設定器
１８で設定したマスタールーバー１１ｏの初期開度を補
正し、これにより該初期開度量の如何に拘らず常時各ル
ーパー１１ｏ〜１１８側に流れる（つまり、各排気通路
７０〜７８に流入する）プラズマの流量を互いに等しく
し得るように構成されている。

次に、上記実施例の作用を説明する。

被処理物Ｘ、・・・、Ｘが所定位置に配置された状態で
予め真空ポンプ８によって所定圧まで減圧したプラズマ
反応室３の内壁部５内に導入通路２からプラズマを導入
することにより、被処理物Ｘ。

・・・、Ｘの表面を処理するのであるが、その場合、先
ず、第３図に示すマスタールーバー開度設定器１８によ
ってマスタールーバー１１ｏの初期開度が設定される。

つまり、上記開度設定器１８の出力信号ａが第１．第３
減算器１９．２１及びサーボアンプ２２を介してマスタ
ールーバー駆動用サーボモータ１２に入力されることに
より、該モータ１２がサーボアンプ２２の出力信号の極
性及び電流値に従って回転され、その結果、マスタール
ーバー１１ｏの開度が変化すると共に、その変化量に応
じた出力信号すがマスタールーバー位置検出器１３から
第１減算器１９に入力される。そして、該信号すが上記
開度設定器１８の信号ａによる設定値に一致して第１減
算器１９の出力信号ｅが零になった時に、上記サーボモ
ータ１２が停止することにより、マスタールーバー１１
０が上記開度設定器１８による所定の開度位置で停止さ
れる。

ところで、このようにしてマスタールーバー１１０が開
かれている状態で例えば第３図に鎖線で示すようにスレ
イブルーバー１１１〜１１８が閉じられている場合には
、上記プラズマが該マスタールーバー１１ｏに向って流
れてプラズマ反応室３ａ内における該プラズマの分布が
不均一となるが、上記構成によれば、各スレイブルーバ
ー１１１〜１１８に対応させて排気通路７１〜７８が接
続され、該排気通路７１〜７８内を流れるプラズマの流
量とマスタールーバー１１ｏによって開閉される排気通
路７ｏ内を流れるプラズマの流量とが互いに等しくなる
ように、各ルーバー１１ｏ〜１１８が制御回路１７によ
って開閉制御されることになる。

即ち、上記マスタールーバー１１ｏによって開閉される
排気通路７ｏ内のプラズマ流量と、各スレイブルーバー
１１１〜１１８によって開閉される排気通路７１〜７８
内のプラズマ流量とが各排気通路７ｏ及び７１〜７８に
設けられた差圧式流量計１６ｏ及び１６１〜１６７によ
って夫々検出された上で各第２減算器２０１〜２０ａに
おいて比較される。そして、前者のプラズマ流量が後者
のプラズマ流量よりも多い場合には、各極性判別器２３
１〜２３８から開動信号ｇ１〜ｇ８が夫々出力されて当
該スレイブルーバーが当初位置よりも更に開方向に、逆
に少ない場合には、各極性判別器２３１〜２３８から閉
動信号ｈ１〜ｈ８が夫々出力されて当該スレイブルーバ
ーが開方向に夫々回転駆動されることにより、各排気通
路７０〜７８内を流れるプラズマ流量が互いに等しくさ
れ、その結果としてプラズマ反応室３内のプラズマ分布
が均一化されることになる。これにより、上記したよう
なプラズマ反応室内におけるプラズマ分布の不均一によ
って生じる各被処理物Ｘ、・・・、Ｘ問又はその部位間
の処理性の差が解消され、各被処理物Ｘ、・・・、Ｘの
表面の全ての部位が均一にプラズマ処理されることにな
る。

尚、この実施例においては各排気通路７０〜７８内を流
れるプラズマの流量を検出する手段として差圧式流量計
１６ｏ〜１６８を用りたが、処理ガスに窒素を混合した
上で該窒素のプラズマの発光量を照度検出器によって検
出し、これにより上記プラズマの流量を検出するように
しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施例を示すもので、第１図は該
実施例に係るプラズマ処理装置の概略側面図、第２図は
第１図ＩＩ−ＩＩ線で切断した拡大縦断面図、第３図は
制御回路を示すブロック図である。また、第４図は従来
のプラズマ処理装置を示す正面図である。１・・・プラズマ処理装置、３・・・プラズマ反応室、
６．７０〜７８・・・排気通路（６・・・排気室）、１
１・・・ＷＵｒ１１弁（１１ｏ・・・マスタールーパー
、１１１〜１１８・・・スレイブルーバー）、１６゜〜
１６８・・・流量検出手段（差圧式流量計）、１７・・
・制御手段（制御回路）。出願人　　　マツダ・　株式会社第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プラズマ反応室内で被処理物の表面にプラズマを
照射して該被処理物表面を処理するプラズマ処理装置で
あって、上記反応室に接続された複数の排気通路と、各
排気通路に夫々設けられて該通路を開閉する複数の開閉
弁と、上記各排気通路内を流れるプラズマの流量を夫々
検出する流量検出手段と、上記各排気通路から排出され
るプラズマの排出量が互いに等しくなるように上記流量
検出手段からの信号に基づいて上記各開閉弁を制御する
制御手段とを有することを特徴とするプラズマ処理装置
。