JP6417103B2 - 表面処理装置および表面処理方法 - Google Patents
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Description
大気圧下で被処理物の表面処理を行う処理室と、
放電空間を内部に有し、ガス供給部および電界印加手段を備え、前記ガス供給部が前記放電空間に導入した処理ガスに、前記電界印加手段が電界を印加することによって前記放電空間においてプラズマを発生させ、プラズマ生成物を含む処理ガスを被処理物に向かって噴出するプラズマ発生手段と、を備える表面処理装置であって、
処理室内部の湿度を検出する湿度センサと、
湿調ガスを導入する湿調ガス導入手段と、
前記湿調ガス導入手段を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記湿度センサが検出した湿度の情報を用いて、前記処理室内部の湿度が、前記放電空間から離隔して配置された前記被処理物の処理に寄与する前記プラズマ生成物の失活量が処理に影響を与えないように予め設定した閾値以下になるように湿調ガス導入手段を制御して、前記処理室内部の湿度を下げる湿調ガスを導入することを特徴とする表面処理装置を提供する。
大気圧下の処理室内で被処理物の表面処理を行う表面処理方法であって、
前記処理室に設けられた搬入口から処理室内部を通過して、前記搬入口と対向する搬出口へ被処理物を搬送する工程と、
放電空間を内部に有し、ガス供給部および電界印加手段を備えるプラズマ発生手段が、前記ガス供給部が前記放電空間に導入した処理ガスに、前記電界印加手段が電界を印加することによって前記放電空間においてプラズマを発生させ、プラズマ生成物を含む処理ガスを被処理物に向かって噴出する工程と、
処理室内部の湿度を、湿度センサが検出する工程と、
処理室内部に向かって、湿調ガス導入手段が湿調ガスを導入する工程と、を備え、
前記湿調ガスを導入する工程では、前記湿度センサが検出した湿度の情報を用いて、前記処理室内部の湿度が、前記放電空間から離隔して配置された前記被処理物の処理に寄与する前記プラズマ生成物の失活量が処理に影響を与えないように予め設定した閾値以下になるように前記処理室内部の湿度を下げる湿調ガスを導入することを特徴とする表面処理方法を提供する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る表面処理装置100を例示するための模式図である。
図2は、本実施の形態に係る表面処理装置100に設けられたプラズマ発生手段2を例示するための模式図である。
図1に示すように、表面処理装置100には、処理室1、搬送部6、プラズマ発生手段2、制御部8が設けられている。
処理室1の側壁には、例えばガラス基板などの被処理物Wを処理室1に搬入する搬入口5aと、被処理物Wを処理室1から搬出する搬出口5bが、互いに対向して設けられている。搬入口5aと搬出口5bは、少なくとも被処理物Wの搬入と搬出を行う間、および被処理物Wの処理を行う間は開口されている。
搬送部6は、処理室1の外部から内部にかけて延在し、搬入口5aと搬出口5bとを結ぶ経路上に設けられている。搬送部6は、図1に示すように、複数のローラ6aを備え、複数のローラ6aをそれぞれ同じ方向に回転させることでローラ6aの上に載置した被処理物Wを搬送する。例えば、被処理物Wを、搬入口5aから処理室1内部に搬入し、搬出口5bから処理室1外部に搬出する。
図2に示すように、プラズマ発生手段2には、本体部21、第1の電極22a、第2の電極22b、高周波電源20、ガス供給部23が設けられている。
図において、横軸は被処理物Wの搬送速度、縦軸は表面処理効果(純水を使った接触角の改善度)を示している。湿度を管理せずに処理を行った場合(相対湿度が約45%)と、湿度を管理し、低湿度環境下で処理を行った場合(相対湿度が約20%)での表面改質効果を比べると、明らかに低湿度環境下(相対湿度が約20%)での表面改質効果が高いことが分かる。
図1に示すように、湿度センサ4は処理室1の例えば側壁に設けられ、処理室1内の相対湿度を検出することができる。湿度センサ4は、電子式湿度計などの公知の湿度計を用いることができる。また、湿度センサ4は、温度変化による測定誤差を抑えるため、温度センサを用いた補正機構も備えるものとすることができる。湿度センサ4は制御部8に接続され、湿度センサ4が検出した相対湿度の情報は、制御部8に送られ、後述する湿調ガス導入手段3の制御、または搬送部6の制御に使用される。湿度センサ4はリアルタイムに検出してもよいし、ある所定の時間間隔で検出するようにしてもよい。
処理室1の天井には、湿調ガス導入手段3が設けられている。湿調ガス導入手段3は、処理室1内部の湿度が低湿度に調整されるように湿調ガスG1を導入する。そのため、湿調ガス導入手段3の一端は、湿度の調整されたガスが封入されたガスボンベ(図示せず)に接続され、他端を処理室1に接続されたガスノズルとすることができる。湿調ガス導入手段3は、処理室1に設けられた開口(ノズルの開口)3aから湿調ガスG1を処理室1内部に供給する。湿調ガスG1は、処理室1内部に存在する空気の相対湿度よりも、相対湿度が低いガスとすることができ、例えば、湿調ガスG1の相対湿度を20%とすることができる。また、湿調ガスG1は、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスとすることができる。
制御部8は、搬送部6、プラズマ発生手段2、ガス供給部23、湿調ガス導入手段3などを制御する。
湿度センサ4が検出した処理室1内の湿度の情報に基づき、制御部8は、処理室1内の湿度が所定の湿度になるように、湿調ガス導入手段3が処理室1内に導入する湿調ガスG1の時間当たりの導入量を制御する。例えば、湿度センサ4が検出した湿度が制御部8に予め設定した閾値よりも高いとき、制御部8は閾値以下になるまで湿調ガスG1を導入する。
湿度センサ4が検出した処理室1内の湿度の情報に基づき、制御部8は、プラズマ発生手段2が所定のタイミングで放電空間Pにおいてプラズマを生成するように、プラズマ発生手段2を制御する。
湿度センサ4が検出した処理室1内の湿度の情報に基づき、制御部8は、搬送部6を制御する。
また、例えば、処理室1内部の相対湿度に応じて、制御部8は、搬送部6が被処理物Wを搬送する搬送速度を制御することができる。処理室1内部の相対湿度と搬送速度の関連は、図3に示した通りである。例えば、所定の表面処理効果を得る場合に、処理開始(被処理物Wの搬送を開始する)時の処理室1内部の相対湿度が低ければ搬送速度を速くし、相対湿度が高ければ搬送速度を遅くすることができる。これにより、処理室1内の湿度に応じて最適な搬送速度で処理を行うことができる。その結果、一枚の被処理物Wの処理時間の無駄をなくすことができ、生産性を向上させることができる。
次に、本実施形態に係る表面処理装置100の作用について例示をする。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る表面処理装置200を例示するための模式図である。表面処理装置200は、第1の実施形態に係る表面処理装置100の湿調ガス導入手段3を、除湿手段9としたものである。除湿手段9は、除湿部9aと、除湿部9aと処理室1を接続する配管9bと、処理室1内部の空気を吸引して配管9b内を循環させる不図示の吸引手段(ポンプなど)を備えている。この除湿手段9により、処理室1内部の空気を吸引し、除湿部9aによって除湿した空気を湿調ガスG1として再び処理室1内部に導入することができる。すなわち、除湿手段9は、処理室1内の湿った空気を除湿し、湿調ガスG1として再利用することができるものである。これにより、新たな湿調ガスG1の導入を不要にすることができる。
図5は、本発明の第3の実施形態に係る表面処理装置300を例示するための模式図である。表面処理装置300は、第1の実施形態に係る表面処理装置100に、さらに排気手段11を配置したものである。排気手段11は、被処理物Wの被処理面よりも下部に設けられた排気口11aから、圧力制御部11bを介して接続された排気部11cによって処理室1内部の空気の排気を行う。
2 プラズマ発生手段
3 湿調ガス導入手段
3a 開口
4 湿度センサ
5a 搬入口
5b 搬出口
6 搬送部
6a ローラ
8 制御部
9 除湿手段
9a 除湿部
9b 配管
10 湿調ガス導入手段
11 排気手段
11a排気口
11b圧力制御部
11c排気部
20 高周波電源
21 本体部
21aガス導入口
21b吹き出し口
22a第1の電極
22b第2の電極
22c誘電体
23 ガス供給部
23a流量制御弁
100 表面処理装置
200 表面処理装置
300 表面処理装置
P 放電空間
W 被処理物
G 処理ガス
G1 湿調ガス
Claims (7)
- 大気圧下で被処理物の表面処理を行う処理室と、
放電空間を内部に有し、ガス供給部および電界印加手段を備え、前記ガス供給部が前記放電空間に導入した処理ガスに、前記電界印加手段が電界を印加することによって前記放電空間においてプラズマを発生させ、プラズマ生成物を含む処理ガスを被処理物に向かって噴出するプラズマ発生手段と、を備える表面処理装置であって、
処理室内部の湿度を検出する湿度センサと、
湿調ガスを導入する湿調ガス導入手段と、
前記湿調ガス導入手段を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記湿度センサが検出した湿度の情報を用いて、前記処理室内部の湿度が、前記放電空間から離隔して配置された前記被処理物の処理に寄与する前記プラズマ生成物の失活量が処理に影響を与えないように予め設定した閾値以下になるように湿調ガス導入手段を制御して、前記処理室内部の湿度を下げる湿調ガスを導入することを特徴とする表面処理装置。 - 前記制御部は、前記湿度センサが検出した湿度の情報を用いて、前記プラズマ発生手段における前記処理ガスの供給量、または前記電界印加手段の印加タイミングを制御することを特徴とする請求項1記載の表面処理装置。
- 前記制御部は、前記湿調ガス導入手段の前記供給量を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の表面処理装置。
- 前記湿調ガス導入手段は、前記処理室内の空気を吸入し、除湿した前記空気を前記処理室内に導入する除湿手段であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の表面処理装置。
- 前記処理室は、さらに排気手段を備え、
前記湿調ガス導入手段が処理室内に前記湿調ガスを導入する開口と前記排気手段が処理室から空気を排気する排気口とが結ぶ線が処理室の対角線上に位置することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の表面処理装置。 - 大気圧下で被処理物の表面処理を行う処理室と、
前記処理室に設けられた搬入口から前記処理室内部を通過して、前記搬入口と対向する搬出口へ被処理物Wを搬送する搬送部と、
放電空間を内部に有し、ガス供給部および電界印加手段を備え、前記ガス供給部が前記放電空間に導入した処理ガスに、前記電界印加手段が電界を印加することによって前記放電空間においてプラズマを発生させ、プラズマ生成物を含む処理ガスを噴出するプラズマ発生手段と、を備える表面処理装置であって、
処理室内部の湿度を検出する湿度センサと、
処理室内部の湿度を下げる湿調ガスを導入する湿調ガス導入手段と、
前記湿調ガス導入手段を制御する制御部と、を備え、
前記プラズマ発生手段は、処理室内部において放電空間とは離隔して配置される被処理物に向かってプラズマ生成物を含む処理ガスを噴出し、
前記制御部は、前記湿度センサが検出した湿度の情報を用いて、前記搬送部の、前記被処理物を搬送する搬送速度を制御する制御部を備えることを特徴とする表面処理装置。 - 大気圧下の処理室内で被処理物の表面処理を行う表面処理方法であって、
前記処理室に設けられた搬入口から処理室内部を通過して、前記搬入口と対向する搬出口へ被処理物を搬送する工程と、
放電空間を内部に有し、ガス供給部および電界印加手段を備えるプラズマ発生手段が、前記ガス供給部が前記放電空間に導入した処理ガスに、前記電界印加手段が電界を印加することによって前記放電空間においてプラズマを発生させ、プラズマ生成物を含む処理ガスを被処理物に向かって噴出する工程と、
処理室内部の湿度を、湿度センサが検出する工程と、
処理室内部に向かって、湿調ガス導入手段が湿調ガスを導入する工程と、を備え、
前記湿調ガスを導入する工程では、前記湿度センサが検出した湿度の情報を用いて、前記処理室内部の湿度が、前記放電空間から離隔して配置された前記被処理物の処理に寄与する前記プラズマ生成物の失活量が処理に影響を与えないように予め設定した閾値以下になるように前記処理室内部の湿度を下げる湿調ガスを導入することを特徴とする表面処理方法。
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