(57)【要約】【課題】フィルム状の被処理物を吸着しても窪みが発生しにくく、被処理物を表面処理するとき安定して処理できる減圧チャック装置を提供する。【解決手段】上面に開口する多数の脱気道１１を有するベース材１０と、ベース材の上部に位置し脱気道の開口と異なる位置に貫通して形成した多数の吸着穴３１を有する薄板状の表層材３０と、ベース材１０と表層材３０との間に位置し脱気道と吸着穴とを連通させる通路２１を形成した薄板状のスペーサ材２０とを密着状態に積層し、脱気道１１を真空ポンプ等の減圧手段３５に接続して減圧状態にする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に開口する多数の脱気道を有するベース材と、該ベース材の上部に位置し前記脱気道の開口と異なる位置に貫通した多数の吸着穴を有する薄板状の表層材と、前記ベース材と前記表層材との間に位置し前記脱気道と前記吸着穴とを連通させる通路を有する薄板状のスペーサ材とを密着状態に積層し、前記脱気道を減圧状態にする減圧手段を備えることを特徴とする減圧チャック装置。
【請求項２】
上面に開口する多数の脱気道を有するベース材と、該ベース材の上部に位置し前記脱気道の開口と異なる位置に貫通した多数の吸着穴を有すると共に前記ベース材の脱気道と前記吸着穴とを連通させる通路を該ベース材側の面に段差状態に有する薄板状の表層材とを密着状態に積層し、前記脱気道を減圧状態にする減圧手段を備えることを特徴とする減圧チャック装置。
【請求項３】
前記ベース材は、前記多数の吸着穴内に突入する突部を備え、該突部の上端面を前記表層材の上面と略一致する高さに形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の減圧チャック装置。
【請求項４】
前記ベース材は、前記多数の脱気道と連通する減圧通路を有し、該減圧通路はベース材の水平方向に開口して前記減圧手段に連結されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の減圧チャック装置。
【請求項５】
前記表層材は、その厚さが０．１〜１ｍｍの範囲に設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の減圧チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空チャック等の減圧チャック装置に係り、特に、プラスチックフィルム等に親水性処理、有機物除去、表面粗化等の表面処理を行う常圧プラズマ処理装置に好適な減圧チャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の減圧チャック装置としての真空チャックは、被処理物を吸着する脱気方向が垂直方向であり、吸着穴と脱気道が同じ位置にある。すなわち、従来の真空チャックにおいて、被処理物を固定する吸着穴は、ベース材に垂直方向に形成した多数の脱気道が上部に開口した形状であり、脱気道の上部開口を吸着穴としてプラスチックフィルム等の被処理物を吸着している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記構造の真空チャックは、脱気道の上部開口でプラスチックフィルム等の被処理物を吸着するため、その部分に被処理物を支持する部分がなく、被処理物がフィルム状の薄いものの場合や、こしがない場合などは吸着の負圧により大きく窪んでエクボが発生する虞があった。
【０００４】
前記の構成の真空チャックにてフィルム状の被処理物を表面処理する場合、加熱条件等によりエクボが永久歪みとなり、フィルム等の平坦性が損なわれる問題点があった。また、被処理物は吸着穴に対応してエクボができているため、この窪んだ部分の表面処理が均一に行われない。例えば樹脂シートに親水性を高めるプラズマ処理を行うとき、窪んだ部分は放電が立たなく均一に処理されない場合があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フィルム状の被処理物を吸着したとき被処理物にエクボ等の窪みが発生しにくく、被処理物を表面処理するとき安定して処理できる減圧チャック装置を提供することにある。また、被処理物を吸着する開口の内部に吸着面と同じ高さの突部を形成し、被処理物を平坦に吸着できる減圧チャック装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る減圧チャック装置は、上面に開口する多数の脱気道を有するベース材と、該ベース材の上部に位置し脱気道の開口と異なる位置に貫通した多数の吸着穴を有する薄板状の表層材と、ベース材と表層材との間に位置し脱気道と吸着穴とを連通させる通路を有するスペーサ材とを密着状態に積層し、脱気道を減圧状態にする減圧手段を備えることを特徴とする。すなわち、脱気道と吸着穴とを同じ位置に形成せず、脱気道と吸着穴とをずらして形成し、通路で連通している。隣接する脱気道同士の中間に吸着穴を形成し、通路で連通すると好適である。
【０００７】
前記のごとく構成された本発明の減圧チャック装置は、脱気道の開口と吸着穴とが一致せず、吸着穴は底面がベース材で塞がって表層材とスペーサ材の厚さに相当する浅い段差となっているため、この吸着穴にフィルム状の被吸着材が吸着されたときに浅い底面に突き当たり、それ以上の深さで湾曲されることはない。この結果、被吸着材に深さの大きい窪み（エクボ）が発生することがなく、この被吸着材を表面処理するときに均一な処理を行うことが可能となる。すなわち、この減圧チャック装置を用いて、例えば常圧プラズマ処理装置で表面処理を行う場合、放電が均一に行われて処理が安定する。
【０００８】
本発明に係る減圧チャック装置の他の態様としては、上面に開口する多数の脱気道を有するベース材と、該ベース材の上部に位置し脱気道の開口と異なる位置に貫通した多数の貫通する吸着穴を有すると共にベース材の脱気道と吸着穴とを連通させる通路を該ベース材側の面に段差状態に有する薄板状の表層材とを密着状態に積層し、脱気道を減圧状態にする減圧手段を備えることを特徴とする。このように構成した減圧チャック装置は、前記の減圧チャック装置と同様の数々の効果を達成できると共に、部品点数を減らして構成を簡単にできる効果をさらに有する。
【０００９】
また、本発明に係る減圧チャック装置の好ましい具体的な態様としては、前記ベース材は、多数の吸着穴内に突入する突部を備え、該突部の上端面を表層材の上面と略一致する高さに形成したことを特徴としている。このように構成すると、フィルム等の被吸着物は、吸着に際して突部に当接するため、突部の周囲のみが僅かに窪むだけで変形を最小限にでき、表面処理を行うときには均一な処理を達成できる。
【００１０】
さらに、本発明に係る減圧チャック装置の好ましい具体的な他の態様としては、前記ベース材は、多数の脱気道と連通する減圧通路を有し、該減圧通路はベース材の水平方向に開口して減圧手段に連結されることを特徴としている。この構成によれば、ベース材の側方から減圧手段に接続できるため、装置の薄型化を達成することができ、装置の設置も容易に行える。
【００１１】
また、前記表層材は、その厚さが０．１〜１ｍｍの範囲に設定すると好ましい。このように構成された減圧チャック装置は、吸着穴の深さを小さくできるのでフィルム等の被吸着物の変形を小さくでき、表面処理等を均一に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る減圧チャック装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る減圧チャック装置の平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う分解した状態の断面図、図３は、減圧チャック装置の分解状態の斜視図である。なお、各図において、表層材とスペース材は、分かりやすくするため厚さ方向を拡大して表現している。
【００１３】
図１〜３において、本実施形態の減圧チャック装置１は、ベース材１０と、その上部に位置するスペーサ材２０と、さらにその上部に位置する表層材３０とにより、３層構造に形成され、ベース材１０とスペーサ材２０と表層材３０とを密着している。ベース材１０は、例えばステンレス鋼等の金属製の厚板から形成され、スペーサ材２０は厚さが０．１ｍｍ程度のアルミニウム板等の金属板材が使用されている。表層材３０は厚さが０．５ｍｍ程度の石英の板材や、ガラス材等の絶縁材が使用されている。
【００１４】
ベース材１０には、所定のピッチで縦横に多数の脱気道１１が垂直方向に形成されている。例えば、縦横に３０〜５０ｍｍ程度のピッチで、直径が２〜５ｍｍ程度の穴が多数整列して形成されている。脱気道１１は上面に開口しており、下端部はプラグ１２で栓がされ閉塞されている。そして、これらの多数の脱気道１１は、ベース材１０の水平方向に形成された減圧通路である吸引路１３で連通され、吸引路１３の端部は同様にプラグ１４で閉塞されている。吸引路１３は合流路１５で合流されてベース材１０の側面に水平方向に開口し、開口部には接続パイプ１６が固定されている。この接続パイプ１６は、真空ポンプ等の減圧手段３５に接続されている。吸引路１３は脱気道１１より大径であり、合流路１５は、さらに大径に形成され、吸引抵抗を少なくしている。
【００１５】
減圧チャック装置１の表面に位置する表層材３０は、ベース材１０の脱気道１１の開口と異なる位置、すなわち開口と一致しない、ずらした位置に多数の円形の吸着穴３１が貫通して形成されている。本実施形態では、隣接する脱気道１１の中間位置に吸着穴３１が形成されている。この表層材３０は金属の薄板材でもよいが、常圧プラズマ処理装置に使用する場合は絶縁材で形成し、例えばアルミニウムの薄板材にアルミナを被覆した金属製の薄板等から形成される。
【００１６】
ベース材１０と表層材３０との中間に位置するスペーサ材２０は、ベース材１０の脱気道１１と表層材３０の吸着穴３１とを連通する通路２１が形成されている。本実施形態では、隣接する２つの吸着穴３１と、その中間の脱気道１１とを連通する通路２１として、吸着穴３１と同径の円形穴２１ａを吸着穴と同じ数だけ形成し、円形穴２１ａを繋ぐ細幅の直線部２１ｂと、通気路の中央の幅広の円形部２１ｃとを備えている。そして、この円形部２１ｃがベース材１０の脱気道１１と一致するように構成されている。この結果、脱気道１１の上部開口は、スペーサ材２０の通路２１の円形部２１ｃと連通し、両側の直線部２１ｂと円形穴２１ａを介して隣接する２つの吸着穴３１と連通した状態となる。
【００１７】
ベース材１０と、スペーサ材２０と、表層材３０との固定は、例えば、各層間に接着剤を注入して密着固定することができる。また、３つの部材が金属製の場合は、ベース材１０にスペーサ材２０と、表層材３０とを積層してスポット溶接やシーム溶接で接合してもよい。さらに、３つの部材を積層した状態で、外周部をアングル状の固定枠（図示せず）で固定するように構成してもよい。
【００１８】
このように形成された本実施形態の減圧チャック装置１は、表層材３０の吸着穴３１は底面がベース材１０の上面で塞がれており、底面の深さは表層材３０の厚さと、スペーサ材２０の厚さを加えた深さとなっている。すなわち、表層材が例えば０．５ｍｍの厚さであり、スペーサ材が０．３ｍｍの厚さの場合、吸着穴の深さは０．８ｍｍとなり、表層材３０とベース材１０で挟まれた高さが０．３ｍｍの通路２１を介して吸着穴３１と脱気道１１とが連通する構成となる。
【００１９】
ベース材１０は、図示していないが、温度調節用の冷媒の通路が形成されていてもよい。冷媒通路は、所定の間隔で蛇行するものが、均一な温度調整ができて好ましい。この冷媒通路に冷媒を循環させる配管は、ベース材１０の側面に固定されると装置全体の薄型化が図れると共に、装置を容易に設置することができて好ましい。
【００２０】
前記の如く構成された本実施形態の減圧チャック装置１の動作について、図４を参照して以下に説明する。なお、図４ａは模式的な断面を示しており、図４ｂは実際の断面に近い拡大形状を示している。減圧チャック装置１の上面、すなわち表層材３０の上面に、例えば被吸着物としてフィルムＦを載置する。そして、真空ポンプ等の減圧手段３５を作動させると、合流路１５、吸引路１３内の空気が吸引されて排出され、吸引路内が負圧となる。水平の吸引路内の空気が吸引されると、垂直の脱気道１１内の空気が吸引され、スペーサ材２０の通路２１を通して吸着穴３１が負圧となり、フィルムＦを吸い付け吸着穴３１が塞がれる。
【００２１】
フィルムＦは、図４ｂのように吸着により下方に湾曲しようとするが、吸着穴３１内のベース材１０の上端面に当接してそれ以上の湾曲は防止される。表層材３０の厚さは０．５ｍｍ程度であり、スペーサ材２０の厚さも０．３ｍｍ程度のため、表層材３０の上端面とベース材１０の上端面との段差が０．８ｍｍ程度で吸着による窪みは弾性変形の範囲であり、所定の処理や加工を実施したあとに吸着を解除すると容易に復帰できる窪みとなっている。
【００２２】
この減圧チャック装置１をプラズマ処理装置に使用するときには、表層材３０の上部に金属製の対向電極（図示せず）を位置させる。対向電極の表面には誘電体を設けている。そして、チャックされたフィルムＦと対向電極との間に処理ガスを流通させ、金属製のベース材１０をグランドとして対向電極にパルス状の高周波電流を印加する。
【００２３】
これによって、ベース材１０と対向電極との間にグロー放電が起き、常圧プラズマ空間となる。フィルムＦの表面は、処理ガスがプラズマ化されて触れることで、成膜処理、撥水、親水等の表面処理、エッチング等の常圧プラズマ表面処理が実施される。この処理の際に、被処理物であるフィルムＦは窪みが少ないため、放電状態が安定して均一な処理が可能となる。また、減圧チャック装置１の表面が誘電体である表層材３０で被覆されるため、アークが直接ベース材１０に落ちることを防止できる。
【００２４】
【実施例】
（実施例１）
ベース材１０のサイズを縦６００ｍｍ、横６００ｍｍ、高さ２０ｍｍとし、内部に流路を設けて３５℃に温度調節した。表層材３０は厚さが０．１ｍｍのアルミニウム板とし、吸着穴３１を縦横３０ｍｍピッチで形成し、穴径は２ｍｍとした。スペーサ材２０は厚さが０．１ｍｍのアルミニウム板とし、通路を形成した。上部に、縦１５０ｍｍ、横５３０ｍｍ、厚さ２０ｍｍのアルミニウム板に１ｍｍ厚のアルミナコーティング加工した対向電極を配置し、３５℃に温度調節し、減圧チャック装置１との間隔を２ｍｍとして設置した。
【００２５】
窒素を処理ガスとして１０ｓｌｍの流速で流通させ、上部の対向電極と下部のベース材１０の金属部分に電圧１８ｋＶ、周波数１５ｋＨｚで電界を印加した。被吸着物として、ポリイミド（ユーピレックス）厚さ５０μｍのフィルムＦを吸着し、処理速度１００ｍｍ／ｍｉｎで移動させた。表面処理の結果は、フィルムＦにエクボは観察されず、放電状態は均一で良好であった。処理についても、水の接触角評価で８ｄｅｇ．と均一であった。
【００２６】
（比較例１）
減圧チャック装置として、脱気道と吸着穴が一致している従来の装置を使用した。他の条件は、実施例１と全く同等とした。表面処理の結果は、サンプルであるフィルムＦには吸着穴に対応してエクボが凹んだ状態で発生し、チャックによるエクボの部分には放電が立っておらず、処理についても、エクボの部分以外は水の接触角評価で８ｄｅｇ．であったのに対し、エクボの部分の水の接触角評価は３５ｄｅｇ．で、不良であった。
【００２７】
つぎに、本発明の他の実施形態を図５に基づき詳細に説明する。図５は本発明に係る減圧チャック装置の他の実施形態の要部の平面図と、動作状態を示す要部の断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、ベース材は表層材の吸着穴とスペーサ材の通路とを通して突入する突部を備えており、この突部の上端面が表層材の表面と略一致する高さに設定されていることを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
図５において、ベース材１０Ａは、表層材３０の多数の吸着穴３１と、スペーサ材２０の通路２１を通して吸着穴内に突入する突部１８を有している。そして、突部１８の高さが表層材３０の表面と略一致する高さに形成されている。なお、図示の例では、突部１８の高さは表層材の表面と一致しているが、例えば、僅かに高く、あるいは僅かに低くなるように設定してもよい。吸着穴の内径に対し、突部の外径は、僅かな隙間が形成されるように設定することが好ましい。例えば、吸着穴３１の内径が５ｍｍで、突部１８の外径が３ｍｍの場合、幅が１ｍｍでリング状の吸引路が形成される。
【００２９】
この実施形態においては、減圧手段３５を作動させて被吸着物を吸着によりチャックしたとき、吸引されたエアーは突部１８の外周の細幅のリング状部から吸い込まれて脱気道１１に吸引される。表層材３０の表面と突部１８の表面とが略一致した高さであるため、被吸着材には吸着による段差が発生しない。このため、放電を伴う加工や処理を実施しても、放電状態が安定して均一な処理を行うことが可能となる。
【００３０】
本発明の、さらに他の実施形態を図６に基づき詳細に説明する。図６は本発明に係る減圧チャック装置のさらに他の実施形態を示す分解状態の要部斜視図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、表層材とスペーサ材とを一体化した構成の新たな表層材を備えていることを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３１】
図６において、この実施形態の表層材４０は、前記の実施形態のベース材１０の上面に密着状態に固定されるものであり、ベース材１０の脱気道１１の開口と異なる位置に貫通して形成した多数の貫通する吸着穴４１を有すると共にベース材の脱気道１１と吸着穴４１とを連通させる通路４２をベース材側の面に段差状態に有する薄板で構成されている。通路４２は直線部４２ａと、円形部４２ｂとから構成され、円形部４２ｂで脱気道１１と対向する。段差状の通路４２は、例えばエッチング処理、レーザ加工、サンドブラスト等で形成することができ、また機械加工で切削して形成することもできる。さらに、表層材４０の裏面に成膜工程で通路部分を除いて薄膜を形成することで段差部を形成するようにしてもよい。なお、通路４２は直線部４２ａと、円形部４２ｂとから構成せず、一直線状でもよい。
【００３２】
このようにして形成された表層材４０をベース材１０の上に密着して固定して減圧チャック装置とすることができる。この実施形態の減圧チャック装置は、前記した実施形態と同様の効果を得ることができると共に、さらにベース材と表層材の２部品構成にでき、部品点数を少なくして構成を簡単にするという、さらなる効果を得ることができる。
【００３３】
なお、前記した図１〜３の実施形態において、ベース材を図７のように変更することができる。すなわち、図７に示すベース材１０Ｂは、上方に開口する多数の脱気道として水平方向の溝部１１Ａが櫛型に形成してある。この溝部１１Ａは平行な５本の延長溝１１ａと、これらの延長溝を連結する連結溝１１ｂとから構成され、延長溝１１ａは図１のスペーサ材２０の円形部２１ｃに対応して形成されている。延長溝１１ａ及び連結溝１１ｂは、例えば幅が０．１〜３ｍｍ、深さが０．０１〜１ｍｍ程度に設定されている。そして、溝部１１Ａに連続する通気路１６ａが接続パイプ１６に連通している。この脱気道を構成する溝部１１Ａは、例えば機械加工等により形成でき、ベース材１０の複数の円形穴から構成される脱気道１１より容易に形成することができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、表層材は絶縁材で形成した例を示したが、放電を伴う加工や処理を行わない場合は導電材を用いてもよい。
【００３５】
また、スペーサ材の金属板材として、アルミニウム板の例を示したが、ステンレス鋼板等でもよく、他の合成樹脂製の板材でもよい。さらに、スペーサ材の通路は一直線状に連続した形状であるが、分割した形状でもよい。スペーサ材の通路は貫通せずに、エッチング等で段差に形成したものでもよい。被吸着物としては、プラスチックフィルムの他に、プラスチックシート、金属箔、プリント配線板、ガラス等が挙げられる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の減圧チャック装置は、被吸着物がフィルム状の薄板体であっても、吸着によりチャックしたときに窪みが殆んど発生せず、表面処理を均一に行うことができる。また、ベース材の突部が吸着穴と通路を通して突出し、その上面が表層材の表面と略同じ高さにすると、被吸着材には殆んど段差が発生せず、表面処理を均一に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る減圧チャック装置の一実施形態の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う分解した状態の断面図。
【図３】図１，２に示す減圧チャック装置の分解状態の斜視図。
【図４】（ａ）は図１，２に示す減圧チャック装置の動作状態を示す要部断面図、（ｂ）は被吸着物を吸着した状態の要部断面図。
【図５】本発明に係る減圧チャック装置の他の実施形態を示し、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は動作状態を示す要部の断面図。
【図６】本発明に係る減圧チャック装置のさらに他の実施形態を示す分解状態の要部斜視図。
【図７】ベース材の他の実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
１…減圧チャック装置、
１０，１０Ａ，１０Ｂ…ベース材、
１１…脱気道、        １１Ａ…溝部（脱気道）、
１３…吸引路、        １５…合流路、
１６…接続パイプ、    １８…突部、
２０…スペーサ材、
２１…通路、          ２１ａ…円形穴、
２１ｂ…直線部、      ２１ｃ…円形部、
３０，４０…表層材、  ３１，４１…吸着穴、
３５…減圧手段、      ４２…通路、
４２ａ…直線部、      ４２ｂ…円形部
【図１】
2004351534.tif 000003
【図２】
2004351534.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004351534.tif 000006
【図５】
2004351534.tif 000007
【図６】
2004351534.tif 000008
【図７】
2004351534.tif 000009