JP3118085B2 - Plasma generating method, plasma activating method, plasma processing method, and their devices - Google Patents
Plasma generating method, plasma activating method, plasma processing method, and their devicesInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを発生させる
方法、そのプラズマを活性化する方法、それらプラズマ
を用いる基材の処理方法、およびそれらの処理装置に関
する。本発明によれば、前記プラズマを大気圧下で発生
させることができ、同様に大気圧下で活性化し、基材処
理に利用することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for generating plasma, a method for activating the plasma, a method for treating a substrate using the plasma, and an apparatus for treating the same. According to the present invention, the plasma can be generated under atmospheric pressure, and can be similarly activated under atmospheric pressure and used for substrate processing.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、高分子材料などの表面改質の
手段の1つとして、低温プラズマによる処理が知られて
いる。しかしながら、この低温プラズマによる処理を行
うためには、1×10-5トール〜1×10-3トール(T
orr)程度の真空状態にする必要があるため、この条
件を満たすには、高価な装置が必要であるばかりでな
く、処理作業が煩雑であり、しかも従来の低温プラズマ
による処理装置の大部分は電極を装着しているため、電
極間距離に比較して充分に薄い材料しか処理することが
できない、という問題点があった。これらの問題点を解
決する手段として、特開平1−306569号および特
開平2−15171号公報には、複数の細線からなる電
極や固体誘電体を配設した電極を使用することにより、
大気圧下でプラズマを励起させる方法が開示されてい
る。この方法によれば、装置が従来のものより簡単にな
り、作業も簡便になるが、依然として電極を使用しなけ
ればならないという点では従来法と同じであるため、電
極間距離に比較して十分に薄い材料しか処理することが
できず、従来の問題点を完全に解決するものではなかっ
た。2. Description of the Related Art Conventionally, low-temperature plasma treatment has been known as one of means for modifying a surface of a polymer material or the like. However, in order to perform the process using the low-temperature plasma, 1 × 10 −5 Torr to 1 × 10 −3 Torr (T
In order to satisfy this condition, not only expensive equipment is required, but also the processing operation is complicated, and most of the conventional low-temperature plasma processing apparatuses are required to satisfy this condition. Since the electrodes are mounted, there is a problem that only a material that is sufficiently thin compared to the distance between the electrodes can be processed. As means for solving these problems, JP-A-1-306569 and JP-A-2-15171 disclose the use of an electrode composed of a plurality of fine wires or an electrode provided with a solid dielectric.
A method for exciting plasma under atmospheric pressure is disclosed. According to this method, the apparatus is simpler and the operation is simpler than the conventional method, but the method is the same as the conventional method in that the electrodes must still be used. Only thin materials can be processed, and the conventional problems have not been completely solved.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、特定のエ
ネルギー変換体を用いると、電極を使用せずに大気圧下
でプラズマを発生させることができ、また、こうして発
生させたプラズマに電場および/または磁場を作用させ
るとプラズマを活性化させることができることも見出し
た。更に、これらのプラズマを用いると様々な厚みをも
つ材料の表面改質を実施することができることも見出し
た。従って、本発明は、特定のエネルギー変換体を用い
ることにより、電極を使用せずに大気圧下でプラズマを
発生させることのできる新規な方法、および、前記プラ
ズマを活性化する方法、それらプラズマを用いる基材の
処理方法、更にはそれらの各装置を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION By using a specific energy converter, the present inventor can generate plasma at atmospheric pressure without using electrodes, and furthermore, an electric field is applied to the generated plasma. It has also been found that the plasma can be activated by applying a magnetic field. Further, they have found that the surface modification of materials having various thicknesses can be performed by using these plasmas. Accordingly, the present invention provides a novel method capable of generating plasma at atmospheric pressure without using an electrode by using a specific energy converter, a method for activating the plasma, and a method for activating the plasma. It is an object of the present invention to provide a method of treating a base material to be used, and further provide each of these devices.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、照射された電
磁波を電気的エネルギーに変換して放出するエネルギー
変換体を配置した容器内において、希ガスの存在下で、
電磁波を前記エネルギー変換体に照射することを特徴と
する、プラズマの発生方法に関する。また、本発明は、
照射された電磁波を電気的エネルギーに変換して放出す
るエネルギー変換体を配置した容器内において、希ガス
の存在下で、電磁波を前記エネルギー変換体に照射して
発生させたプラズマを用いて基材を処理することを特徴
とする、プラズマ処理方法に関する。更に、本発明は、
照射された電磁波を電気的エネルギーに変換して放出す
るエネルギー変換体と、負荷とを配置した容器内におい
て、希ガスを前記エネルギー変換体から前記負荷の方向
に導入し、電磁波を前記エネルギー変換体に照射してプ
ラズマを発生させ、前記負荷により形成した電場または
磁場を前記プラズマに作用させることを特徴とする、プ
ラズマの活性化方法に関する。更にまた、本発明は、照
射された電磁波を電気的エネルギーに変換して放出する
エネルギー変換体と、負荷とを配置した容器内におい
て、希ガスを前記エネルギー変換体から前記負荷の方向
に導入し、電磁波を前記エネルギー変換体に照射してプ
ラズマを発生させ、前記負荷により形成した電場または
磁場によって活性化されたプラズマを用いて基材を処理
することを特徴とする、プラズマ処理方法にも関する。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a container in which an energy converter for converting an emitted electromagnetic wave into electric energy and emitting the same is disposed in the presence of a rare gas.
The present invention relates to a method for generating plasma, which comprises irradiating the energy converter with an electromagnetic wave. Also, the present invention
In a container in which an energy converter that converts irradiated electromagnetic waves into electric energy and emits the same is disposed, in the presence of a rare gas, a substrate is formed using plasma generated by irradiating the energy converter with the electromagnetic waves. And a plasma processing method. Further, the present invention provides
An energy converter that converts the irradiated electromagnetic waves into electric energy and emits the energy, and a container in which a load is disposed, introduces a rare gas from the energy converter into the load, and converts the electromagnetic waves into the energy converter. To generate a plasma by irradiating the plasma and applying an electric field or a magnetic field formed by the load to the plasma. Still further, the present invention provides an energy converter that converts irradiated electromagnetic waves into electric energy and emits the same, and in a container in which a load is arranged, a rare gas is introduced from the energy converter into the load. A plasma processing method comprising: irradiating the energy converter with an electromagnetic wave to generate plasma; and processing the substrate using plasma activated by an electric or magnetic field formed by the load. .
【0005】また、本発明は、電磁波発生装置とガス導
入部とを備えた容器内に、照射された電磁波を電気的エ
ネルギーに変換して放出するエネルギー変換体を配置し
たことを特徴とする、プラズマ発生装置に関する。更
に、本発明は、電磁波発生装置とガス導入部とを備えた
容器内に、照射された電磁波を電気的エネルギーに変換
して放出するエネルギー変換体とを含むことを特徴とす
る、プラズマ処理装置に関する。また更に、本発明は、
電磁波発生装置とガス導入部とを備えた容器内に、照射
された電磁波を電気的エネルギーに変換して放出するエ
ネルギー変換体と、前記ガス導入部から導入されるガス
流の下流(前記エネルギー変換体に対して)に配置さ
れ、電場または磁場を形成する負荷とを配置したことを
特徴とする、プラズマ活性化装置に関する。更に、本発
明は、電磁波発生装置とガス導入部とを備えた容器内
に、照射された電磁波を電気的エネルギーに変換して放
出するエネルギー変換体と、前記ガス導入部から導入さ
れるガス流の下流(前記エネルギー変換体に対して)に
配置され、電場または磁場を形成する負荷とを含むこと
を特徴とする、プラズマ処理装置にも関する。Further, the present invention is characterized in that an energy converter for converting irradiated electromagnetic waves into electric energy and emitting the same is disposed in a container provided with an electromagnetic wave generator and a gas introduction unit. The present invention relates to a plasma generator. Further, the present invention provides a plasma processing apparatus, comprising: a container provided with an electromagnetic wave generator and a gas introduction unit; and an energy converter that converts the irradiated electromagnetic wave into electric energy and emits the same. About. Still further, the present invention provides
An energy converter that converts the irradiated electromagnetic waves into electric energy and emits the energy into a container provided with an electromagnetic wave generator and a gas introduction unit, and a downstream of the gas flow introduced from the gas introduction unit (the energy conversion unit). And a load forming an electric or magnetic field. Further, the present invention provides an energy converter for converting an applied electromagnetic wave into electric energy and emitting the same in a container provided with an electromagnetic wave generator and a gas introduction unit, and a gas flow introduced from the gas introduction unit. And a load that forms an electric or magnetic field disposed downstream (with respect to the energy converter) of the plasma processing apparatus.
【0006】本発明で用いるエネルギー変換体は、電磁
波のエネルギーを吸収した後、プラズマ発生エネルギ
ー、すなわち電気的エネルギーを放出して、希ガスを励
起する。本発明において用いることのできるエネルギー
変換体は、特にはセラミックスおよび炭素材料からなる
群から選んだ少なくとも1種の材料からなる。セラミッ
クスエネルギー変換体としては、結晶格子に欠陥があ
り、エネルギーを吸収し、放出し易いものが好適に使用
でき、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物な
どを例示することができる。それらの具体例としては、
一般式 MI O・Fe2 O3 (式中、MI は2価の金属イオン、例えば、Mn2+、F
e2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+)で表されるフ
ェライト類、一般式 mMIIO・MIICl2 ・nH2 O (式中、MIIは2価の金属イオン、例えばMg2+、Zn
2+であり、mは1〜10の整数、例えば、3、5又は8
であり、そしてnは5〜20の整数、例えば、15であ
る)で表されるマグネシアセメントなどのセメント類
や、酸化物ガラスなどのガラス類や、SiO2 、Al2
O3 、Na2 O、K2 O、Fe2 O3 、FeO、Ca
O、MgO、ZrO2 、BeOの中の少なくとも1つの
成分を含む陶磁器類や、YBC(イットリウム−バリウ
ム−カッパー)酸化物のような超伝導物質、[0006] The energy converter used in the present invention excites the rare gas by absorbing the energy of the electromagnetic wave and then releasing the plasma generation energy, that is, the electrical energy. The energy converter that can be used in the present invention is made of at least one material selected from the group consisting of ceramics and carbon materials. As the ceramic energy converter, those having a defect in the crystal lattice and easily absorbing and releasing energy can be suitably used, and examples thereof include oxides, carbides, nitrides, borides, and silicides. As specific examples of them,
General formula M I O · Fe 2 O 3 ( where, M I is a divalent metal ion, for example, Mn 2+, F
e 2+, Co 2+, Ni 2+ , Cu 2+, ferrites represented by Zn 2+), the general formula mM II O · M II Cl 2 · nH 2 O ( wherein, M II is a divalent Metal ions such as Mg 2+ , Zn
2+ , m is an integer of 1 to 10, for example, 3, 5 or 8
And n is an integer of 5 to 20, for example, 15) cements such as magnesia cement, glasses such as oxide glass, SiO 2 , Al 2
O 3 , Na 2 O, K 2 O, Fe 2 O 3 , FeO, Ca
O, MgO, and crockery comprising at least one component in the ZrO 2, BeO, YBC (yttrium - barium - Copper) superconducting material such as oxides,
【0007】そして、一般式 ABO3 〔式中、AとBとは1価と5価、2価と4価若しくは3
価と3価の金属イオンの組合せであるか、或いはBが6
価(Aは不存在)の金属イオンであって、AはNa+ 、
K+ 、Li+ 、Rb+ 、Ag+ 、Ba2+、Sr2+、Cd
2+、Pb2+、Ca2+、La3+、Y3+、Sm3+、Lu3+、
Gd3+、Pr3+、Nd3+、Bi3+、Ce4+、Th4+であ
り、そしてBはMo6+、W6+、Re6+、Ta5+、N
b5+、Ti4+、Zr4+、Sn4+、Ce4+、Cr4+、Mn
4+、Hf4+、V4+、Mo4+、Fe4+、Ru4+、Ir4+、
Pt4+、Sc3+、Ti3+、Ru3+、Rh3+、Mn3+、C
r3+、Ni3+、Co3+、Y3+、V3+、Fe3+、Mg3+、
Cu2+である〕で表されるペロブスカイト型複合酸化物
を使用することができる。これらの中でもペロブスカイ
ト型複合酸化物は電気的エネルギーを放出し、プラズマ
を発生し易いため、好適に使用でき、このペロブスカイ
ト型複合酸化物の中でも、Aサイト、Bサイトを構成す
る金属イオンの一部を異なる原子価の金属イオンで置換
したものは、結晶格子に欠陥を持ち、電気的エネルギー
を放出してプラズマを発生し易いため、より好適に使用
できる。The general formula ABO 3 [where A and B are monovalent and pentavalent, divalent and tetravalent or 3
A combination of trivalent and trivalent metal ions, or B is 6
(A is absent), A is Na + ,
K + , Li + , Rb + , Ag + , Ba 2+ , Sr 2+ , Cd
2+ , Pb 2+ , Ca 2+ , La 3+ , Y 3+ , Sm 3+ , Lu 3+ ,
Gd 3+ , Pr 3+ , Nd 3+ , Bi 3+ , Ce 4+ , Th 4+ , and B is Mo 6+ , W 6+ , Re 6+ , Ta 5+ , N
b 5+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Sn 4+ , Ce 4+ , Cr 4+ , Mn
4+ , Hf4 + , V4 + , Mo4 + , Fe4 + , Ru4 + , Ir4 + ,
Pt 4+ , Sc 3+ , Ti 3+ , Ru 3+ , Rh 3+ , Mn 3+ , C
r 3+ , Ni 3+ , Co 3+ , Y 3+ , V 3+ , Fe 3+ , Mg 3+ ,
The perovskite-type composite oxide represented by Cu 2+ in which] can be used. Among these, perovskite-type composite oxides emit electric energy and easily generate plasma, and therefore can be suitably used. Among these perovskite-type composite oxides, some of the metal ions constituting the A site and the B site are included. Can be more preferably used because it has a defect in the crystal lattice and easily emits electric energy to generate plasma.
【0008】炭素材料からなるエネルギー変換体も、電
磁波のエネルギーを吸収した後、電気的エネルギーを放
出し、希ガスを励起する。これは炭素材料が層構造をも
つために層間で振動したり、層構造の欠陥により層間で
ひずみが生じ、エネルギーを放出し易いためであると考
えられる。この炭素材料としては、ガスカーボン、ス
ス、木炭、獣炭、コークスなどの無定形炭素や、炭素原
子を含む物質や無定形炭素を黒鉛化して得られるグラフ
ァイトまたは活性炭などを例示することができる。ま
た、炭素材料表面を鉄、ニッケル、クロム、タングステ
ン、ステンレス合金、窒化チタンなどの融点の高い化合
物により表面を被覆しておけば、炭素材料の損失がない
ので、より好ましい。エネルギー変換体は、前記材料1
種類から形成するだけでなく、2種以上を組合わせて形
成してもよい。[0008] An energy converter made of a carbon material also absorbs the energy of an electromagnetic wave and then emits electric energy to excite a rare gas. This is considered to be because the carbon material has a layered structure and vibrates between layers, or a defect in the layered structure causes strain between the layers to easily release energy. Examples of the carbon material include amorphous carbon such as gas carbon, soot, charcoal, animal charcoal, and coke, and graphite or activated carbon obtained by graphitizing a substance containing a carbon atom or amorphous carbon. It is more preferable that the surface of the carbon material is coated with a compound having a high melting point, such as iron, nickel, chromium, tungsten, a stainless alloy, or titanium nitride, because there is no loss of the carbon material. The energy converter is the material 1
It may be formed not only from types, but also by combining two or more types.
【0009】エネルギー変換体は、電磁波を照射するこ
とができる位置に配置されるが、電磁波の照射方向に対
して直角方向でも、平行方向でもまたは或る角度を有し
ていても良いが、直角に位置していれば、電磁波のエネ
ルギーを効率よく吸収して、電気的エネルギーを放出し
易いので、より好ましい。The energy converter is disposed at a position where the electromagnetic wave can be irradiated. The energy converter may be in a direction perpendicular to the direction of the electromagnetic wave irradiation, in a parallel direction, or at an angle. Is more preferable because it is possible to efficiently absorb the energy of the electromagnetic wave and easily discharge the electric energy.
【0010】このエネルギー変換体自体を格子状、凸部
を有する形状又はハニカム状に成形したり、或いはエネ
ルギー変換体を、多孔性の織物、編物、不織布、フェル
トなどの支持体に担持させることができ、更には炭素繊
維を使用して多孔性の織物、編物、不織布またはフェル
ト状の炭素材料エネルギー変換体に加工することができ
る。例えば、エネルギー変換体を図2または図3に示す
形状に成形することができる。図2のエネルギー変換体
1は、空隙1aを有する格子状変換体であり、図3のエ
ネルギー変換体1は、空隙1aと凸部1b(鋭利な針状
突起型でもよい)を有する変換体である。これらのエネ
ルギー変換体を用いると、希ガスがハニカム体等や多孔
質体の変換体或いは多孔質支持体を通過する際に、エネ
ルギー変換体から電気的エネルギーを効率よく受け取る
ので、希ガスの励起が起こり易い。また、このようなハ
ニカム体等や多孔質体の変換体或いは多孔質支持体を使
用すると、エネルギー変換体の電磁波照射面とは反対側
の面でプラズマが発生するため、エネルギー変換体への
電磁波照射を妨害することなく、被処理基材を連続的に
処理することが可能となる。The energy converter itself may be formed into a lattice shape, a shape having protrusions or a honeycomb shape, or the energy converter may be supported on a support such as a porous woven fabric, knitted fabric, nonwoven fabric, or felt. It can be further processed into a porous woven fabric, knitted fabric, nonwoven fabric or felt-like carbon material energy converter using carbon fiber. For example, the energy converter can be formed into the shape shown in FIG. 2 or FIG. The energy converter 1 of FIG. 2 is a lattice-like converter having a gap 1a, and the energy converter 1 of FIG. 3 is a converter having a gap 1a and a convex portion 1b (a sharp needle-like projection may be used). is there. When these energy converters are used, electric energy is efficiently received from the energy converter when the rare gas passes through a honeycomb body, a porous converter, or a porous support. Is easy to occur. In addition, when such a honeycomb body, a porous converter, or a porous support is used, plasma is generated on the surface of the energy converter opposite to the electromagnetic wave irradiation surface. The substrate to be processed can be continuously processed without disturbing the irradiation.
【0011】本発明で用いる希ガスは、エネルギー変換
体から放出される電気的エネルギーによって励起され、
プラズマを発生する。希ガスとしてはアルゴン、ヘリウ
ム、ネオンなどを用いることができ、アルゴンはプラズ
マになり易く、コスト的にも優れており、ヘリウムはプ
ラズマ状態が連続的になり易いため、好適に使用するこ
とができる。また、アルゴンはヘリウムよりも比重が空
気により近く、大気圧下での取扱が容易であるため、よ
り好適に使用することができる。希ガス濃度は、50%
未満ではプラズマが発生しにくいため、50%以上の濃
度にするのが好ましく、より好ましくは90%以上であ
る。The rare gas used in the present invention is excited by electric energy released from the energy converter,
Generates plasma. As a rare gas, argon, helium, neon, or the like can be used, and argon is easily used as a plasma and is excellent in cost, and helium can be preferably used because the plasma state is easily continuous. . In addition, argon has a specific gravity closer to air than helium and is easy to handle under atmospheric pressure, so that argon can be used more preferably. Noble gas concentration is 50%
When the concentration is less than 50%, plasma is hardly generated. Therefore, the concentration is preferably 50% or more, more preferably 90% or more.
【0012】本発明において希ガスのみを導入してプラ
ズマを発生させると、被処理基材表面をエッチングして
接着性などを改善することができる。希ガスに加えて反
応性ガスとして、アンモニア、窒素、酸素などを導入す
れば、被処理基材表面に水酸基、カルボニル基、カルボ
キシル基、アミノ基などの官能基を付与することができ
る。また、例えば、メタンやエタンなどの飽和炭化水素
化合物や、エチレンまたはアクリルニトリルなどの不飽
和炭化水素化合物や、ベンゼンなどの芳香族化合物、シ
クロヘキサンなどの脂環式化合物、或いは4フッ化エチ
レンまたは6フッ化エタンなどのフッ素炭化水素化合物
分子を重合させると、被処理基材表面に撥水性を付与し
たり、接着性などを改善することができる。In the present invention, when plasma is generated by introducing only a rare gas, the surface of the substrate to be treated can be etched to improve the adhesiveness and the like. If ammonia, nitrogen, oxygen, or the like is introduced as a reactive gas in addition to the rare gas, a functional group such as a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, or an amino group can be provided on the surface of the substrate to be treated. Further, for example, a saturated hydrocarbon compound such as methane or ethane, an unsaturated hydrocarbon compound such as ethylene or acrylonitrile, an aromatic compound such as benzene, an alicyclic compound such as cyclohexane, or ethylene tetrafluoride or 6 When a fluorohydrocarbon compound molecule such as ethane fluoride is polymerized, water repellency can be imparted to the surface of the substrate to be treated, and the adhesion and the like can be improved.
【0013】反応性ガスを希ガスと混合する場合は、反
応性ガスの濃度は50%未満であるのが好ましく、より
好ましくは10%未満である。反応性気体の濃度が50
%以上になると、希ガスの濃度が低くなり、プラズマが
発生せず、反応性ガスの重合が生じない。When a reactive gas is mixed with a rare gas, the concentration of the reactive gas is preferably less than 50%, more preferably less than 10%. Reactive gas concentration of 50
%, The concentration of the rare gas becomes low, no plasma is generated, and no polymerization of the reactive gas occurs.
【0014】本発明で用いる電磁波は、エネルギー変換
体に電磁波エネルギーとして与えられ、エネルギー変換
体によって変換された電気的エネルギーとして放出させ
るもので、周波数が数キロヘルツ(KHz )〜数百ギガヘ
ルツ(GHz )の電磁波が好ましく、特に周波数が1〜数
十ギガヘルツ(GHz )のマイクロ波はエネルギー変換体
から十分な電気的エネルギーを放出するので、好適に使
用することができる。The electromagnetic wave used in the present invention is applied to an energy converter as electromagnetic wave energy and emitted as electric energy converted by the energy converter, and has a frequency of several kilohertz (KHz) to several hundred gigahertz (GHz). Microwaves having a frequency of 1 to several tens of gigahertz (GHz) emit sufficient electric energy from the energy converter, and can be suitably used.
【0015】本発明によれば、前記のようにして発生し
たプラズマに、電場および/または磁場を作用させてプ
ラズマを活性化することができる。電源と接続し、電場
および/または磁場をプラズマに付与する負荷は、希ガ
ス(および場合により反応性ガスとの混合ガス)の流路
において、エネルギー変換体の下流に設ける。従って、
エネルギー変換体とその下流に負荷を配置した容器内
に、大気圧下で希ガスを導入し、エネルギー変換体に電
磁波を照射することにより発生したプラズマに、前記負
荷により形成される電場および/または磁場を作用させ
てプラズマを活性化すれば、被処理基材の表面改質を一
層効率よく実施することができ、特に幅がより広い基材
の処理が可能になる。希ガスに加えて反応性ガスを容器
内に導入しても同様である。According to the present invention, the plasma generated as described above can be activated by applying an electric field and / or a magnetic field to the plasma. A load connected to a power supply and applying an electric and / or magnetic field to the plasma is provided downstream of the energy converter in the flow path of the rare gas (and, optionally, a mixed gas with a reactive gas). Therefore,
A rare gas is introduced under atmospheric pressure into a container in which an energy converter and a load are arranged downstream thereof, and an electric field and / or a plasma generated by irradiating the energy converter with electromagnetic waves are formed by the load. By activating the plasma by applying a magnetic field, the surface of the substrate to be treated can be more efficiently modified, and in particular, a wider substrate can be treated. The same applies when a reactive gas is introduced into the container in addition to the rare gas.
【0016】電場および/または磁場を作用させる方向
は、ガス流(プラズマ流)の方向に対して平行でも、直
角でも或いはある角度をもっていてもよい。電場と磁場
とを同時に作用させるとプラズマがより活性化されるの
で、好ましい。本発明方法によって大気圧下で発生さ
れ、そして場合により活性化されたプラズマは、従来法
によるプラズマと全く同様に各種の基材の処理に用いる
ことができ、例えば、金属、合金、セラミック、ガラ
ス、プラスチック、繊維、布帛、フィルムなどの様々な
材料の表面改質を行うことができる。The direction in which the electric and / or magnetic field acts may be parallel, perpendicular or at an angle to the direction of the gas flow (plasma flow). It is preferable to apply an electric field and a magnetic field simultaneously, since the plasma is more activated. The plasma generated at atmospheric pressure and optionally activated by the method of the invention can be used for treating various substrates in exactly the same way as plasma according to conventional methods, for example, metals, alloys, ceramics, glass Surface modification of various materials such as plastics, fibers, fabrics and films.
【0017】本発明によるプラズマ発生/処理装置の1
態様を模式的に図1に示す。本発明の大気圧プラズマ発
生装置は、少なくとも電磁波発生装置8とガス導入部6
とが接続された容器7内に、エネルギー変換体1が配置
されている。この容器7はエネルギー変換体1を配置で
き、電磁波がエネルギー変換体1に照射できれば、どの
ような形、大きさでも良いが、アルミニウムのような電
磁波を反射する保護材で覆っておくのが好ましい。A plasma generating / processing apparatus 1 according to the present invention
The embodiment is schematically shown in FIG. The atmospheric pressure plasma generator of the present invention includes at least the electromagnetic wave generator 8 and the gas introduction unit 6.
The energy converter 1 is arranged in the container 7 to which is connected. This container 7 can be of any shape and size as long as the energy converter 1 can be arranged and the electromagnetic wave can be irradiated to the energy converter 1, but it is preferable to cover the container with a protective material such as aluminum that reflects the electromagnetic wave. .
【0018】電磁波発生装置8は、周波数が数キロヘル
ツ(KHz )〜数百ギガヘルツ(GHz)の電磁波を発生す
ることのできる装置であれば特に限定されるものではな
く、例えば、メーザー、速度変調管、マグネトロン、ま
たはBK管を用いることができる。また、ガス導入部6
も限定されるものではなく、例えば、石英ガラス製管を
用いることができる。また、容器7には、インピーダン
スを整合するためのスリースタブチューナー9や、反射
波を分離するアイソレーター(図示せず)、電磁波の強
度を測定するパワーモニター(図示せず)、希ガスや未
反応の反応性ガスを排出するガス排出部10、あるいは
希ガスや未反応の反応性ガスを循環させる循環装置(図
示せず)などを適宜接続することができる。更に、本発
明のプラズマ処理装置では、エネルギー変換体1の下流
に被処理基材載台5aを設け、載台5a上に被処理基材
5を配置し、表面処理を行うことができる。気密手段は
特に必要ではない。The electromagnetic wave generator 8 is not particularly limited as long as it can generate an electromagnetic wave having a frequency of several kilohertz (KHz) to several hundred gigahertz (GHz). , A magnetron, or a BK tube can be used. In addition, gas introduction section 6
There is no limitation, and for example, a quartz glass tube can be used. The container 7 includes a three-stub tuner 9 for matching impedance, an isolator (not shown) for separating reflected waves, a power monitor (not shown) for measuring the intensity of electromagnetic waves, a rare gas and unreacted gas. A gas discharge unit 10 for discharging the reactive gas of the above or a circulating device (not shown) for circulating a rare gas or an unreacted reactive gas can be appropriately connected. Further, in the plasma processing apparatus of the present invention, the substrate to be processed 5a is provided downstream of the energy converter 1, and the substrate to be processed 5 is disposed on the table 5a to perform surface treatment. No airtight means is required.
【0019】本発明によるプラズマ活性化装置の1態様
を模式的に図4および図5に示す。本発明の大気圧プラ
ズマ活性化装置は、図1に示した本発明の大気圧プラズ
マ発生/処理装置において、エネルギー変換体1の下流
(ガス流路に関して)に、電源と接続した負荷3を配置
してなる。図4の大気圧プラズマ活性化装置において
は、エネルギー変換体1として、支持体2に担持された
態様のものを示した。図4の装置において、図1に示し
た手段に相当する手段は同じ参照番号で示した。One embodiment of the plasma activation device according to the present invention is schematically shown in FIGS. The atmospheric pressure plasma activating device of the present invention is the same as the atmospheric pressure plasma generating / processing device of the present invention shown in FIG. 1 except that a load 3 connected to a power source is disposed downstream of the energy converter 1 (with respect to the gas flow path). Do it. In the atmospheric pressure plasma activation device of FIG. 4, the energy converter 1 supported on the support 2 is shown. In the apparatus of FIG. 4, means corresponding to the means shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0020】図4および図5に示すプラズマ活性化装置
では、電極をガスの流れ方向に対して平行に配置してあ
るが、図6および図7に示すように、電極を希ガスの流
れ方向に対して直角になるように配置し、隣接する上下
の電極の大きさを変えることにより電場および/または
磁場をプラズマに効率よく作用させることもできる。ま
た、図8および図9に示すように、負荷3としてコイル
を配置することもできる。負荷3は、プラズマが基材5
を処理するのを妨げることがない位置に配置すれば良
く、容器の外側に配置することもできる。In the plasma activating device shown in FIGS. 4 and 5, the electrodes are arranged in parallel to the gas flow direction. However, as shown in FIGS. 6 and 7, the electrodes are arranged in the rare gas flow direction. The electric field and / or the magnetic field can be made to act on the plasma efficiently by arranging at right angles to and changing the size of the adjacent upper and lower electrodes. As shown in FIGS. 8 and 9, a coil may be arranged as the load 3. The load 3 is a plasma
May be arranged at a position where the treatment is not hindered, and may be arranged outside the container.
【0021】なお、図4〜図7に示すように、容器内に
配置した電極によって電場および/または磁場を発生さ
せる場合、電極相互間よりも電極と容器7との距離が短
いと、電極と容器7との間に電場および/または磁場が
発生するので、電極相互間よりも電極と容器7との距離
を長くするのが好ましい。そのため、絶縁体などからな
る保持体4により電極を支持するのが好ましい。As shown in FIGS. 4 to 7, when an electric field and / or a magnetic field is generated by the electrodes arranged in the container, if the distance between the electrode and the container 7 is shorter than the distance between the electrodes, the electrode Since an electric and / or magnetic field is generated between the electrode and the container 7, it is preferable to make the distance between the electrode and the container 7 longer than between the electrodes. Therefore, it is preferable that the electrode is supported by the holder 4 made of an insulator or the like.
【0022】[0022]
【作用】本発明によれば、容器7内に配置されたエネル
ギー変換体1に電磁波を照射して、エネルギー変換体1
から放出される電気的エネルギーによって容器7内に導
入された希ガスが励起され、プラズマが発生する。この
プラズマにより被処理基材5の表面改質を行う場合、従
来のような電極がないため、表面改質を行う被処理基材
5の厚みが制限されず、しかも大気圧下で行うことがで
き、真空状態にする必要がないため、大規模で高価な装
置が必要なく、煩雑な操作も不要となる。また、こうし
て発生したプラズマに、負荷3により電場および/また
は磁場を作用させると、プラズマが活性化されるので、
一層効率良く被処理基材5を処理することができ、幅の
広被処理い基材5でも処理することが可能になる。According to the present invention, the energy converter 1 disposed in the container 7 is irradiated with an electromagnetic wave, and
The rare gas introduced into the container 7 is excited by the electric energy released from the, and plasma is generated. When the surface of the substrate 5 to be treated is modified by the plasma, the thickness of the substrate 5 to be subjected to the surface modification is not limited because there is no conventional electrode, and the modification can be performed under atmospheric pressure. Since there is no need to create a vacuum state, a large-scale and expensive device is not required, and a complicated operation is not required. When an electric field and / or a magnetic field is applied to the generated plasma by the load 3, the plasma is activated.
The substrate 5 to be processed can be processed more efficiently, and the substrate 5 to be processed having a wide width can be processed.
【0023】[0023]
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。なお、実施例における接触角は、イオン交換水を基
材5に滴下してから30秒後に、接触角測定装置(協和
化学株式会社製CA−DS)を用いて、温度20℃、湿
度65%の条件下で測定した値である。また、基材表面
に形成した皮膜の膜厚は電子顕微鏡により測定した値で
ある。EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but these examples do not limit the scope of the present invention. Note that the contact angle in the example was measured at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 65% using a contact angle measuring device (CA-DS manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd.) 30 seconds after the ion-exchanged water was dropped on the substrate 5. Is a value measured under the conditions of The thickness of the film formed on the surface of the substrate is a value measured by an electron microscope.
【0024】実施例1〜6および比較例 図1に模式的に示す装置と同様の装置(但し、エネルギ
ー変換体1を支持体2に担持させた)を用いて実施し
た。電磁波発生装置8としてのマグネトロンと接続され
たアルミニウム製容器7中に、表1に示す各種材料から
なる20〜60メッシュのエネルギー変換体1gを、コ
ージェライトからなる支持体2に、焼結させることによ
り担持させ、容器7内に配置した。また、被処理基材5
としてポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフ
ィルムという)を容器7内に配置した。なお、PETフ
ィルムとエネルギー変換体との距離を5cmとした。ガス
導入部6からアルゴン(100%)ガスを200ml/min
の流量で導入すると共に、マグネトロンから出力60
W、周波数2.45ギガヘルツ(GHz )のマイクロ波
を、各種エネルギー変換体に照射し、プラズマを発生さ
せて、PETフィルム(接触角78°)を5分間処理し
た。その後、処理したPETフィルムの接触角を測定し
た。この結果を表1に示す。なお、比較例として、エネ
ルギー変換体1を使用しない場合についても同様に操作
を行った後、接触角を測定した。この結果も表1に示
す。EXAMPLES 1 TO 6 AND COMPARATIVE EXAMPLE An apparatus similar to the apparatus schematically shown in FIG. 1 (however, the energy converter 1 was carried on the support 2) was used. In an aluminum container 7 connected to a magnetron as an electromagnetic wave generator 8, 1 g of a 20-60 mesh energy converter made of various materials shown in Table 1 is sintered on a support 2 made of cordierite. And placed in the container 7. In addition, the substrate 5 to be treated
A polyethylene terephthalate film (referred to as PET film) was placed in the container 7. The distance between the PET film and the energy converter was 5 cm. 200 ml / min of argon (100%) gas from gas inlet 6
And the output from the magnetron is 60
A microwave having a frequency of 2.45 gigahertz (GHz) was irradiated to various energy converters to generate plasma, and a PET film (contact angle 78 °) was treated for 5 minutes. Thereafter, the contact angle of the treated PET film was measured. Table 1 shows the results. In addition, as a comparative example, the contact angle was measured after performing the same operation also when the energy converter 1 was not used. The results are also shown in Table 1.
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】実施例7〜10 表2に示す各種材料からなるエネルギー変換体を使用し
たこと、並びにアルゴン(190ml/min)および酸素
(10ml/min)の混合ガスを使用したこと以外は、実施
例1〜6と同様にしてプラズマ処理を行った。その後、
処理したPETフィルムの接触角を測定した。この結果
を表2に示す。 Examples 7 to 10 Except that an energy converter composed of various materials shown in Table 2 was used and that a mixed gas of argon (190 ml / min) and oxygen (10 ml / min) was used. Plasma treatment was performed in the same manner as in Nos. 1 to 6. afterwards,
The contact angle of the treated PET film was measured. Table 2 shows the results.
【0027】[0027]
【表2】 [Table 2]
【0028】実施例11〜14 表3に示す各種材料からなるエネルギー変換体を使用し
たこと、並びにアルゴン(280ml/min)および4フッ
化炭素(20ml/min)の混合ガスを使用したこと、マグ
ネトロンの出力を100Wにし、周波数2.45ギガヘ
ルツ(GHz )のマイクロ波を照射したこと、更には処理
時間を1時間としたこと以外は、実施例1〜6と全く同
様にしてプラズマ処理を行った。その後、PETフィル
ムの接触角およびPETフィルムの表面に形成したポリ
テトラフルオロエチレンおよびポリテトラフルオロエチ
レン様の皮膜の膜厚を測定した。この結果を表3に示
す。 Examples 11 to 14 The use of energy converters made of various materials shown in Table 3, the use of a mixed gas of argon (280 ml / min) and carbon tetrafluoride (20 ml / min), and the use of a magnetron The plasma processing was performed in exactly the same manner as in Examples 1 to 6, except that the output of the laser was set to 100 W, microwaves having a frequency of 2.45 gigahertz (GHz) were irradiated, and the processing time was set to 1 hour. . Thereafter, the contact angle of the PET film and the film thickness of the polytetrafluoroethylene and polytetrafluoroethylene-like film formed on the surface of the PET film were measured. Table 3 shows the results.
【0029】[0029]
【表3】 [Table 3]
【0030】実施例15〜18 表4に示す各種材料からなるエネルギー変換体を使用し
たこと、アルゴン(280ml/min)およびメタン(20
ml/min)の混合ガスを使用したこと、更に基材をポリテ
トラフルオロエチレンフィルム(PTFEフィルムとい
う)としたこと以外は、実施例11〜14と全く同様に
してプラズマ処理を行った。その後、PTFEフィルム
の表面に形成したポリエチレンおよびポリエチレン様皮
膜の膜厚を測定した。この結果を表4に示す。 Examples 15 to 18 Energy converters composed of various materials shown in Table 4 were used, and argon (280 ml / min) and methane (20
(ml / min), and a plasma treatment was performed in exactly the same manner as in Examples 11 to 14, except that the substrate was a polytetrafluoroethylene film (referred to as a PTFE film). Then, the film thickness of the polyethylene and polyethylene-like film formed on the surface of the PTFE film was measured. Table 4 shows the results.
【0031】[0031]
【表4】 [Table 4]
【0032】実施例19〜24 図4に模式的に示す装置と同様の装置を用いて実施し
た。マグネトロンと接続されたアルミニウムからなり、
最も広い横断面が30cm×30cmからなる容器7中に、
20〜60メッシュのLa0.8 Sr0.2 CoO 3(1
g)を、コージェライトからなる支持体2に焼結させる
ことにより保持させたエネルギー変換体1を容器7内に
配置した。そして、前記エネルギー変換体1の下方に、
負荷3として電源と接続した10mm間隔の電極を、セラ
ミックスからなる支持体4により支持し、希ガスの流れ
に対して平行に配置した。更に、その電極の下方に基材
5としてPETフィルムを容器7内に配置した。ガス導
入部6からアルゴン(100%)ガスを150ml/minの
流量で導入すると共に、マグネトロンから表5に示す各
種出力で、周波数2.45ギガヘルツ(GHz)のマイクロ
波を、エネルギー変換体1に照射し、プラズマを発生さ
せた後、負荷3により各種電磁場を形成し、プラズマを
活性化してPETフィルム(接触角78°)を5分間処
理した。その後、処理したPETフィルムの接触角を測
定した。この結果を表5に示す。 Examples 19 to 24 were carried out using an apparatus similar to the apparatus schematically shown in FIG. Made of aluminum connected to a magnetron,
In the container 7 whose widest cross section is 30 cm x 30 cm,
20-60 mesh La 0.8 Sr 0.2 CoO 3 (1
g) was placed in a container 7 by holding the energy converter 1 held by sintering the support 2 made of cordierite. And below the energy converter 1,
Electrodes at intervals of 10 mm connected to a power supply as a load 3 were supported by a support 4 made of ceramics, and were arranged parallel to the flow of the rare gas. Further, a PET film as a substrate 5 was placed in the container 7 below the electrode. Argon (100%) gas is introduced at a flow rate of 150 ml / min from the gas introduction unit 6, and a microwave having a frequency of 2.45 GHz (GHz) is output from the magnetron to the energy converter 1 at various outputs shown in Table 5. After irradiation and generation of plasma, various electromagnetic fields were formed by the load 3, and the plasma was activated to treat the PET film (contact angle 78 °) for 5 minutes. Thereafter, the contact angle of the treated PET film was measured. Table 5 shows the results.
【0033】[0033]
【表5】 [Table 5]
【0034】実施例25 負荷3を配置しなかったこと、およびマイクロ波の出力
を400Wとしたこと以外は実施例19〜24と全く同
様にしてPETフィルムを処理し、処理したPETフィ
ルムの接触角を測定した。この結果も前記表5に示し
た。 Example 25 A PET film was treated in exactly the same manner as in Examples 19 to 24 except that the load 3 was not provided and the microwave output was 400 W, and the contact angle of the treated PET film was changed. Was measured. The results are also shown in Table 5 above.
【0035】実施例26〜31 図8に模式的に示す装置と同様の装置を用いて実施し
た。即ち、負荷3として電源と接続した直径15cm、巻
数6個のコイルをエネルギー変換体1の下方に配置した
こと、表6に示した各種マイクロ波を照射したこと、負
荷3に表6に示した各種磁場を形成させたこと以外は、
実施例19〜24と全く同様にしてPETフィルムを処
理し、処理したPETフィルムの接触角を測定した。こ
の結果を表6に示す。 Examples 26 to 31 were carried out using an apparatus similar to the apparatus schematically shown in FIG. That is, a coil having a diameter of 15 cm and six turns connected to a power supply was arranged below the energy converter 1 as the load 3, various microwaves shown in Table 6 were irradiated, and the load 3 was shown in Table 6 Except that various magnetic fields were formed,
The PET film was treated in exactly the same manner as in Examples 19 to 24, and the contact angle of the treated PET film was measured. Table 6 shows the results.
【0036】[0036]
【表6】 [Table 6]
【0037】実施例32〜37 表7に示す各種の材料からなるエネルギー変換体1を使
用したこと、アルゴン(450ml/min)および4フッ化
炭素(50cc/min)の混合ガスを使用したこと、マグネ
トロンの出力300W、周波数2.45ギガヘルツ(GH
z)のマイクロ波を照射したこと、そして表7に示した各
種負荷3の出力としたこと以外は、実施例19〜24と
全く同様にしてプラズマ処理を行った。その後、PET
フィルムの接触角およびPETフィルム表面に形成した
ポリテトラフルオロエチレンおよびポリテトラフルオロ
エチレン様の皮膜の膜厚を測定した。この結果を表7に
示す。 Examples 32 to 37 The use of the energy converter 1 made of various materials shown in Table 7 and the use of a mixed gas of argon (450 ml / min) and carbon tetrafluoride (50 cc / min) Magnetron output 300W, frequency 2.45 GHz (GH
Plasma treatment was carried out in exactly the same manner as in Examples 19 to 24, except that the microwave irradiation of z) was performed and the outputs of various loads 3 shown in Table 7 were used. Then, PET
The contact angle of the film and the film thickness of polytetrafluoroethylene and a polytetrafluoroethylene-like film formed on the PET film surface were measured. Table 7 shows the results.
【0038】[0038]
【表7】 [Table 7]
【0039】実施例38 図1に模式的に示す装置と同様の装置を用いて実施し
た。マグネトロンと接続されたアルミニウムからなる容
器中に、図2に示すようなピッチコークスを原料とする
ハニカム状黒鉛化成型体を容器7内に配置した。また、
基材5としてPETフィルムを容器7内に配置した。ガ
ス導入部6からアルゴン(100%)ガスを200ml/m
inの流量で導入すると共に、マグネトロンから出力60
W、周波数2.45ギガヘルツ(GHz )のマイクロ波
を、炭素材料1に照射し、プラズマを発生させて、PE
Tフィルム(接触角78°)を5分間処理した。処理し
たPETフィルムの接触角を測定したところ、68°で
あった。 Example 38 An experiment was performed using an apparatus similar to the apparatus schematically shown in FIG. In a container made of aluminum connected to a magnetron, a honeycomb-shaped graphitized molded product made of pitch coke as shown in FIG. Also,
A PET film was placed in the container 7 as the substrate 5. Argon (100%) gas is supplied from the gas inlet 6 at 200 ml / m.
in at a flow rate of 60 in.
W, a microwave having a frequency of 2.45 gigahertz (GHz) is irradiated on the carbon material 1 to generate plasma, and PE
The T film (78 ° contact angle) was treated for 5 minutes. The measured contact angle of the treated PET film was 68 °.
【0040】実施例39 アルゴン(190ml/min)および酸素(10ml/min)の
混合ガスを使用したこと以外は、実施例38と同様の炭
素材料1を使用し、実施例38と全く同様にしてプラズ
マ処理を行った。処理したPETフィルムの接触角を測
定すると、67°であった。 Example 39 The same carbon material 1 as in Example 38 was used except that a mixed gas of argon (190 ml / min) and oxygen (10 ml / min) was used. Plasma treatment was performed. The measured contact angle of the treated PET film was 67 °.
【0041】実施例40 アルゴン(280ml/min)および4フッ化炭素(20ml
/min)の混合ガスを使用したこと、マグネトロンの出力
100ワット(W)、周波数2.45ギガヘルツ(GHz
)のマイクロ波を照射したこと、および処理時間を1
時間としたこと以外は、実施例38と同様の炭素材料1
を使用し、実施例38と全く同様にしてプラズマ処理を
行った。処理したPETフィルムの接触角は99°であ
り、PETフィルム表面に形成したポリテトラフルオロ
エチレンおよびポリテトラフルオロエチレン様の皮膜の
膜厚は50μmであった。 EXAMPLE 40 Argon (280 ml / min) and carbon tetrafluoride (20 ml
/ min), a magnetron output of 100 watts (W), and a frequency of 2.45 GHz (GHz).
) And the processing time was 1
A carbon material 1 similar to that of Example 38 except that the time was
And plasma treatment was performed in exactly the same manner as in Example 38. The contact angle of the treated PET film was 99 °, and the thickness of the polytetrafluoroethylene and polytetrafluoroethylene-like coating formed on the surface of the PET film was 50 μm.
【0042】実施例41 アルゴン(280ml/min)およびメタン(20ml/min)
の混合ガスを使用したこと、および基材5をPTFEフ
ィルムとしたこと以外は、実施例38と同様の炭素材料
1を使用し、実施例40と全く同様にしてプラズマ処理
を行った。PTFEフィルムの表面に形成したポリエチ
レンおよびポリエチレン様の皮膜の膜厚は59μmであ
った。 Example 41 Argon (280 ml / min) and methane (20 ml / min)
A plasma treatment was performed in exactly the same manner as in Example 40, except that the same carbon material 1 as in Example 38 was used, except that the mixed gas of Example 1 was used, and that the base material 5 was a PTFE film. The thickness of the polyethylene and polyethylene-like film formed on the surface of the PTFE film was 59 μm.
【0043】実施例42〜47 図4に模式的に示す装置と同様の装置(但し、エネルギ
ー変換体1として、図5に示すようなピッチコークスを
原料とするハニカム状黒鉛化成型体を用い、支持体2を
使用しなかった)を用いて実施した。マグネトロンと接
続されたアルミニウム製容器中に、前記ハニカム状黒鉛
化成型体1を配置し、その炭素材料1の下流に、負荷3
として電源と接続した10mm間隔の電極を、セラミック
スからなる保持体4により支持し、希ガスの流れに対し
て平行に配置した。更に、その電極の下流に基材5とし
てPETフィルムを容器7内に配置した。ガス導入部6
からアルゴン(100%)ガスを150ml/minの流量で
導入すると共に、マグネトロンから表8に示す各種出力
で、周波数2.4ギガヘルツ(GHZ ) のマイクロ波を、
炭素材料1に照射し、プラズマを発生させた後、負荷3
により表8に示す各種電磁場を形成し、プラズマを活性
にしてPETフィルムを5分間処理した。その後、処理
したPETフィルムの接触角を測定した。この結果を表
8に示す。 Examples 42 to 47 Apparatus similar to the apparatus schematically shown in FIG. 4 (however, a honeycomb-like graphitized molded product made of pitch coke as a raw material as shown in FIG. (Support 2 was not used). The honeycomb-shaped graphitized molded body 1 is placed in an aluminum container connected to a magnetron, and a load 3 is placed downstream of the carbon material 1.
The electrodes connected at 10 mm intervals connected to a power source were supported by a holder 4 made of ceramics, and were arranged in parallel with the flow of the rare gas. Further, a PET film as a substrate 5 was placed in the container 7 downstream of the electrode. Gas inlet 6
(100%) gas was introduced at a flow rate of 150 ml / min., And a microwave having a frequency of 2.4 GHz (GH Z ) was output from the magnetron at various outputs shown in Table 8.
After irradiating the carbon material 1 to generate plasma, the load 3
Thus, various electromagnetic fields shown in Table 8 were formed, plasma was activated, and the PET film was treated for 5 minutes. Thereafter, the contact angle of the treated PET film was measured. Table 8 shows the results.
【0044】[0044]
【表8】 [Table 8]
【0045】実施例48〜53 図8に模式的に示す装置と同様の装置(但し、エネルギ
ー変換体1として、図5に示すようなピッチコークスを
原料とするハニカム状黒鉛化成型体を用い、支持体2を
使用しなかった)を用いて実施した。図8および図9に
示したように、負荷3として電源と接続した直径15c
m、巻数6個のコイルを炭素材料1の下流に配置したこ
と、表9に示す各種マイクロ波出力で照射したこと、更
に負荷3に表9に示す各種磁場を形成させたこと以外
は、実施例42〜47と全く同様にしてPETフィルム
を処理し、処理したPETフィルムの接触角を測定し
た。この結果を表9に示す。 Examples 48 to 53 Apparatus similar to the apparatus schematically shown in FIG. 8 (however, a honeycomb-like graphitized molded article using pitch coke as a raw material as shown in FIG. (Support 2 was not used). As shown in FIG. 8 and FIG.
m, a coil having six turns was arranged downstream of the carbon material 1, irradiation was performed with various microwave outputs shown in Table 9, and various magnetic fields shown in Table 9 were formed on the load 3. The PET films were treated exactly as in Examples 42-47, and the contact angles of the treated PET films were measured. Table 9 shows the results.
【0046】[0046]
【表9】 [Table 9]
【0047】[0047]
【発明の効果】本発明によればプラズマを大気圧下で発
生することができるので、プラズマ処理装置が安価とな
り、作業性にも優れている。なお、エネルギー変換体と
して、セラミックス(特に、ペロブスカイト型複合酸化
物)、更に炭素材料を使用すると、プラズマが発生し易
い。また、従来のように基材を電極間に通す必要がない
ため、様々な形状、厚みをもつ基材の表面改質を行うこ
とができる。また、希ガスを導入してプラズマを発生さ
せて基材を処理すると、基材表面のエッチングを行うこ
とができ、希ガスと共に反応性ガスを導入してプラズマ
を発生させて基材を処理すると、基材の表面層に架橋、
化学修飾、グラフト重合、コーティングなどを行うこと
もできる。なお、ガスの流路において、エネルギー変換
体の下流に配置した負荷により、発生したプラズマに対
して電場および/または磁場を作用させれば、プラズマ
が活性化され、より効率良くエッチング、架橋、化学修
飾、グラフト重合、コーティングなどを行うことができ
る。According to the present invention, plasma can be generated under atmospheric pressure, so that the plasma processing apparatus is inexpensive and excellent in workability. When ceramics (particularly perovskite-type composite oxide) and carbon material are used as the energy converter, plasma is easily generated. Further, since it is not necessary to pass the base material between the electrodes as in the conventional case, the surface modification of the base material having various shapes and thicknesses can be performed. In addition, when a substrate is treated by introducing a rare gas to generate plasma, etching of the substrate surface can be performed. When a reactive gas is introduced together with a rare gas to generate plasma and the substrate is treated, Crosslinks to the surface layer of the substrate,
Chemical modification, graft polymerization, coating and the like can also be performed. In the gas flow path, if an electric field and / or a magnetic field is applied to generated plasma by a load arranged downstream of the energy converter, the plasma is activated, and the etching, crosslinking, and chemical reaction are more efficiently performed. Modification, graft polymerization, coating, etc. can be performed.
【図1】本発明の大気圧プラズマ処理装置の一例を模式
的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one example of an atmospheric pressure plasma processing apparatus of the present invention.
【図2】本発明のエネルギー変換体の形状の一例を示す
説明図であり、(A)はその平面図、そして(B)は
(A)のC−C’線断面図である。FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams showing an example of the shape of the energy conversion body of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view thereof, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
【図3】本発明のエネルギー変換体の形状の他の一例を
示す説明図であり、(A)はその平面図、そして(B)
は(A)のD−D’線断面図である。3A and 3B are explanatory views showing another example of the shape of the energy conversion body of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view thereof, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line DD ′ of FIG.
【図4】本発明の大気圧プラズマ活性化装置の一例を模
式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing one example of the atmospheric pressure plasma activation device of the present invention.
【図5】図4の大気圧プラズマ活性化装置の負荷部分の
断面図である。5 is a sectional view of a load portion of the atmospheric pressure plasma activation device of FIG.
【図6】本発明の大気圧プラズマ活性化装置の他の一例
を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing another example of the atmospheric pressure plasma activation device of the present invention.
【図7】図6の大気圧プラズマ活性化装置の負荷部分の
断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a load portion of the atmospheric pressure plasma activation device of FIG. 6;
【図8】本発明の大気圧プラズマ活性化装置の更に他の
一例を模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing still another example of the atmospheric pressure plasma activation device of the present invention.
【図9】図8の大気圧プラズマ活性化装置の負荷部分の
断面図である。9 is a sectional view of a load portion of the atmospheric pressure plasma activation device of FIG.
1・・・エネルギー変換体 2・・・エネルギー変換体支持体 3・・・負荷 4・・・負荷支持体 5・・・基材 6・・・ガス導入部 7・・・容器 8・・・電磁波発生装置 9・・・スリースタブチューナー 10・・・ガス排出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Energy converter 2 ... Energy converter support 3 ... Load 4 ... Load support 5 ... Substrate 6 ... Gas introduction part 7 ... Container 8 ... Electromagnetic wave generator 9 ・ ・ ・ Three stub tuner 10 ・ ・ ・ Gas discharge part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05H 1/24 H05H 1/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H05H 1/24 H05H 1/46
Claims (8)
変換して放出するエネルギー変換体を配置した容器内に
おいて、希ガスの存在下で、電磁波を前記エネルギー変
換体に照射することを特徴とする、プラズマの発生方
法。1. An electromagnetic wave is irradiated to an energy converter in the presence of a rare gas in a container in which an energy converter that converts the irradiated electromagnetic wave into electric energy and emits the energy is disposed. , Plasma generation method.
変換して放出するエネルギー変換体を配置した容器内に
おいて、希ガスの存在下で、電磁波を前記エネルギー変
換体に照射して発生させたプラズマを用いて基材を処理
することを特徴とする、プラズマ処理方法。2. A plasma generated by irradiating an electromagnetic wave to an energy converter in the presence of a rare gas in a container in which an energy converter that converts the irradiated electromagnetic wave into electric energy and emits the energy is disposed. A plasma processing method, wherein a substrate is processed using the method.
変換して放出するエネルギー変換体と、負荷とを配置し
た容器内において、希ガスを前記エネルギー変換体から
前記負荷の方向に導入し、電磁波を前記エネルギー変換
体に照射してプラズマを発生させ、前記負荷により形成
した電場または磁場を前記プラズマに作用させることを
特徴とする、プラズマの活性化方法。3. A rare gas is introduced from the energy converter in the direction of the load into a container in which an energy converter that converts the irradiated electromagnetic wave into electric energy and emits the energy and emits the energy. Irradiating the plasma to the energy converter to generate a plasma, and causing an electric field or a magnetic field formed by the load to act on the plasma.
変換して放出するエネルギー変換体と、負荷とを配置し
た容器内において、希ガスを前記エネルギー変換体から
前記負荷の方向に導入し、電磁波を前記エネルギー変換
体に照射してプラズマを発生させ、前記負荷により形成
した電場または磁場によって活性化されたプラズマを用
いて基材を処理することを特徴とする、プラズマ処理方
法。4. A rare gas is introduced from the energy converter in the direction of the load into a container in which an energy converter for converting the irradiated electromagnetic wave into electric energy and emitting the energy and emitting the energy is introduced. Irradiating the substrate with the energy converter to generate plasma, and treating the substrate using plasma activated by an electric or magnetic field formed by the load.
容器内に、照射された電磁波を電気的エネルギーに変換
して放出するエネルギー変換体を配置したことを特徴と
する、プラズマ発生装置。5. A plasma generator, wherein an energy converter that converts irradiated electromagnetic waves into electric energy and emits the energy is disposed in a container provided with an electromagnetic wave generator and a gas introduction unit.
容器内に、照射された電磁波を電気的エネルギーに変換
して放出するエネルギー変換体とを含むことを特徴とす
る、プラズマ処理装置。6. A plasma processing apparatus comprising: a container provided with an electromagnetic wave generation device and a gas introduction unit; and an energy converter for converting irradiated electromagnetic waves into electric energy and emitting the same.
容器内に、照射された電磁波を電気的エネルギーに変換
して放出するエネルギー変換体と、前記ガス導入部から
導入されるガス流の下流(前記エネルギー変換体に対し
て)に配置され、電場または磁場を形成する負荷とを配
置したことを特徴とする、プラズマ活性化装置。7. An energy converter that converts an applied electromagnetic wave into electric energy and emits it into a container provided with an electromagnetic wave generator and a gas introduction unit, and a gas flow introduced from the gas introduction unit. A plasma activation device, further comprising a load disposed downstream (with respect to the energy converter) and forming an electric or magnetic field.
容器内に、照射された電磁波を電気的エネルギーに変換
して放出するエネルギー変換体と、前記ガス導入部から
導入されるガス流の下流(前記エネルギー変換体に対し
て)に配置され、電場または磁場を形成する負荷とを含
むことを特徴とする、プラズマ処理装置。8. An energy converter that converts an applied electromagnetic wave into electric energy and emits the same in a container provided with an electromagnetic wave generator and a gas inlet, and a gas flow introduced from the gas inlet. A plasma processing apparatus, comprising: a load arranged downstream (with respect to the energy converter) to form an electric or magnetic field.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04180308A JP3118085B2 (en) | 1991-06-18 | 1992-06-15 | Plasma generating method, plasma activating method, plasma processing method, and their devices |
| US08/194,401 US5628883A (en) | 1991-06-18 | 1994-02-10 | Method for generating and activating plasma process of treatment using same, and apparatus therefor |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17311391 | 1991-06-18 | ||
| JP25570091 | 1991-09-05 | ||
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| JP3-331392 | 1991-11-20 | ||
| JP3-173113 | 1991-11-20 | ||
| JP3-255700 | 1991-11-20 | ||
| JP04180308A JP3118085B2 (en) | 1991-06-18 | 1992-06-15 | Plasma generating method, plasma activating method, plasma processing method, and their devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198392A JPH05198392A (en) | 1993-08-06 |
| JP3118085B2 true JP3118085B2 (en) | 2000-12-18 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04180308A Expired - Fee Related JP3118085B2 (en) | 1991-06-18 | 1992-06-15 | Plasma generating method, plasma activating method, plasma processing method, and their devices |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3118085B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0621489U (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-22 | 三晃精機株式会社 | Hand washing machine |
-
1992
- 1992-06-15 JP JP04180308A patent/JP3118085B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0621489U (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-22 | 三晃精機株式会社 | Hand washing machine |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05198392A (en) | 1993-08-06 |
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