JP2000103884A - プラスチックスの表面改質方法およびこの表面改質方法を用いて改質されたプラスチックス - Google Patents
プラスチックスの表面改質方法およびこの表面改質方法を用いて改質されたプラスチックスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラスチックスにイオンを照射して、ＤＬＣ
を形成するための表面改質方法およびこの表面改質方法
を用いて改質されたプラスチックスを提供する。 【解決手段】 質量分離型のイオン照射装置１ａは、ア
ルゴンイオンによるスパッタ式のイオン源２、引き出し
電極３、質量分離用電磁石４、加速管５、走査電極６、
基板７から構成される。ここで、照射するイオンの種類
は、炭素、アルゴン、窒素およびシリコンなどを用い
る。基板７には、プラスチックスとして、例えばアモル
ファスポリオレフィンを用いる。高純度で、高真空を達
成するために、このイオン照射装置１ａにより２０ｋｅ
Ｖの炭素正イオンを基板表面に１平方ｃｍ当たりのイオ
ン量が１０17または５×１０17のイオン照射を行う。こ
の場合の背景真空度は、１．３３×１０-8Ｐａである。
を形成するための表面改質方法およびこの表面改質方法
を用いて改質されたプラスチックスを提供する。 【解決手段】 質量分離型のイオン照射装置１ａは、ア
ルゴンイオンによるスパッタ式のイオン源２、引き出し
電極３、質量分離用電磁石４、加速管５、走査電極６、
基板７から構成される。ここで、照射するイオンの種類
は、炭素、アルゴン、窒素およびシリコンなどを用い
る。基板７には、プラスチックスとして、例えばアモル
ファスポリオレフィンを用いる。高純度で、高真空を達
成するために、このイオン照射装置１ａにより２０ｋｅ
Ｖの炭素正イオンを基板表面に１平方ｃｍ当たりのイオ
ン量が１０17または５×１０17のイオン照射を行う。こ
の場合の背景真空度は、１．３３×１０-8Ｐａである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラスチックスの表
面改質方法に関し、さらに詳しくはイオン源を用いてイ
オンを照射することによるプラスチックスの表面改質方
法およびこの表面改質方法を用いて改質されたプラスチ
ックスに関する。
面改質方法に関し、さらに詳しくはイオン源を用いてイ
オンを照射することによるプラスチックスの表面改質方
法およびこの表面改質方法を用いて改質されたプラスチ
ックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】イオン注入によりプラスチックス表面に
ＤＬＣを形成し、表面を改質する試みが行われている。
［例えば、応用物理学会関連連合講演会第４５回講演予
稿集、理研、岩木No.2,P687,29-p-ZB-10や薄膜トライポ
ロジー（東大出版）p.128 S,hibi The 18th symp.on io
n implantation and submicron fabrication, Rikagaku
Kenkyusho 1987.81］ しかしながら、このような方法で形成されたＤＬＣは、
ＳＰ2 結合、ＳＰ3 結合の混合状態であり、ＳＰ2 結合
が多いため、あまり硬質ではなく、基板内部の未結合部
分からのガス発生の問題があった。
ＤＬＣを形成し、表面を改質する試みが行われている。
［例えば、応用物理学会関連連合講演会第４５回講演予
稿集、理研、岩木No.2,P687,29-p-ZB-10や薄膜トライポ
ロジー（東大出版）p.128 S,hibi The 18th symp.on io
n implantation and submicron fabrication, Rikagaku
Kenkyusho 1987.81］ しかしながら、このような方法で形成されたＤＬＣは、
ＳＰ2 結合、ＳＰ3 結合の混合状態であり、ＳＰ2 結合
が多いため、あまり硬質ではなく、基板内部の未結合部
分からのガス発生の問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点に鑑み、プラスチックスにイオンを照射して、高品質
なＤＬＣを形成するための表面改質方法およびこの表面
改質方法を用いて改質されたプラスチックスを提供する
ことを課題とする。
点に鑑み、プラスチックスにイオンを照射して、高品質
なＤＬＣを形成するための表面改質方法およびこの表面
改質方法を用いて改質されたプラスチックスを提供する
ことを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のプラスチックス
の表面改質方法は、イオン源を用いて、プラスチックス
にイオンを照射する工程を有し、プラスチックスの表面
に、ＳＰ2 結合に比べてＳＰ3 結合を多く含むＤＬＣを
形成することを特徴とする。イオンは、炭素イオン、チ
タンイオン、アルミニウムイオン、タングステンイオ
ン、アルゴンイオン、窒素イオンおよびシリコンイオン
のうちの少なくともいずれか１種であることが望まし
い。イオン源は、質量分離型イオン源、カソーディック
アークイオン源、ＩＣＰイオン源、ＥＣＲプラズマイオ
ン源およびヘリコン波プラズマイオン源のうちのいずれ
か１種であることが望ましい。プラスチックスは、アク
リル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボ
ネートおよびアモルファスポリオレフィンのうちの少な
くともいずれか１種であることが望ましい。イオン照射
密度は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 以上であることが望まし
い。
の表面改質方法は、イオン源を用いて、プラスチックス
にイオンを照射する工程を有し、プラスチックスの表面
に、ＳＰ2 結合に比べてＳＰ3 結合を多く含むＤＬＣを
形成することを特徴とする。イオンは、炭素イオン、チ
タンイオン、アルミニウムイオン、タングステンイオ
ン、アルゴンイオン、窒素イオンおよびシリコンイオン
のうちの少なくともいずれか１種であることが望まし
い。イオン源は、質量分離型イオン源、カソーディック
アークイオン源、ＩＣＰイオン源、ＥＣＲプラズマイオ
ン源およびヘリコン波プラズマイオン源のうちのいずれ
か１種であることが望ましい。プラスチックスは、アク
リル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボ
ネートおよびアモルファスポリオレフィンのうちの少な
くともいずれか１種であることが望ましい。イオン照射
密度は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 以上であることが望まし
い。
【０００５】本発明のプラスチックスは、請求項１に記
載の表面改質方法を用いて改質されたことを特徴とす
る。
載の表面改質方法を用いて改質されたことを特徴とす
る。
【０００６】本発明のプラスチックスの表面改質方法お
よびこの表面改質方法を用いて改質されたプラスチック
スによれば、高密度プラズマイオン源を用いて、イオン
を分離、加速、走査することにより、プラスチックスに
イオン照射を行い、プラスチックスの表面でイオン密度
を大とし、イオン電流密度を大とできるので、ＳＰ2結
合に比べてＳＰ3 結合を多く含むＤＬＣを形成しつつ、
プラスチックスの表面が分子レベルで改質され、硬質化
される。
よびこの表面改質方法を用いて改質されたプラスチック
スによれば、高密度プラズマイオン源を用いて、イオン
を分離、加速、走査することにより、プラスチックスに
イオン照射を行い、プラスチックスの表面でイオン密度
を大とし、イオン電流密度を大とできるので、ＳＰ2結
合に比べてＳＰ3 結合を多く含むＤＬＣを形成しつつ、
プラスチックスの表面が分子レベルで改質され、硬質化
される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明のイオン照射によるプラス
チックスの表面改質方法の実施の形態を、質量分離型イ
オン源、カソーディックアークイオン源およびＩＣＰイ
オン源を用いるイオン照射装置の一例である図１〜図４
を参照して説明する。
チックスの表面改質方法の実施の形態を、質量分離型イ
オン源、カソーディックアークイオン源およびＩＣＰイ
オン源を用いるイオン照射装置の一例である図１〜図４
を参照して説明する。
【０００８】実施の形態例１ 質量分離型イオン源を用いたイオン照射装置の一例であ
る図１を参照して、プラスチックスへのイオン照射方法
を以下に説明する。質量分離型のイオン照射装置１ａ
は、図１のように、アルゴンイオンによるスパッタ式の
イオン源２、引き出し電極３、質量分離用電磁石４、加
速管５、走査電極６、基板７から構成される。ここで、
照射するイオンの種類は、炭素、アルゴン、窒素および
シリコンなどを用いる。基板７には、プラスチックスと
して、例えばアモルファスポリオレフィンを用いる。高
純度で、高真空を達成するために、このイオン照射装置
１ａにより２０ｋｅＶの炭素正イオンを基板表面に１平
方ｃｍ当たりのイオン量が１０16、１０17、５×１０17
の３種類のイオン照射試験を行った。この場合の背景真
空度は、１．３３×１０-8Ｐａである。アルゴンイオン
によるスパッタ式のイオン源２を用いて、純度９９．９
９９％の高配向性のカーボンターゲットにより炭素イオ
ンを発生させ、炭素イオンのみを基板７に到達させるた
めに、質量分離用電磁石４と加速管５および走査電極６
からなるイオン搬送系により加速、減速を行い、基板７
には１ｋｅＶ以上１００ｋｅＶまでのカーボンが到達す
る。ターゲットとしては、純度が９９．９９９のグラフ
ァイトでも可能であった。イオン照射による注入の深さ
は、コンピュータソフトとしてＳＩＭＳなどに使われて
いるトリムソフトでの計算では２０ｋｅＶでは表面から
０．１μｍ程度までの注入が行われることが確認され
た。
る図１を参照して、プラスチックスへのイオン照射方法
を以下に説明する。質量分離型のイオン照射装置１ａ
は、図１のように、アルゴンイオンによるスパッタ式の
イオン源２、引き出し電極３、質量分離用電磁石４、加
速管５、走査電極６、基板７から構成される。ここで、
照射するイオンの種類は、炭素、アルゴン、窒素および
シリコンなどを用いる。基板７には、プラスチックスと
して、例えばアモルファスポリオレフィンを用いる。高
純度で、高真空を達成するために、このイオン照射装置
１ａにより２０ｋｅＶの炭素正イオンを基板表面に１平
方ｃｍ当たりのイオン量が１０16、１０17、５×１０17
の３種類のイオン照射試験を行った。この場合の背景真
空度は、１．３３×１０-8Ｐａである。アルゴンイオン
によるスパッタ式のイオン源２を用いて、純度９９．９
９９％の高配向性のカーボンターゲットにより炭素イオ
ンを発生させ、炭素イオンのみを基板７に到達させるた
めに、質量分離用電磁石４と加速管５および走査電極６
からなるイオン搬送系により加速、減速を行い、基板７
には１ｋｅＶ以上１００ｋｅＶまでのカーボンが到達す
る。ターゲットとしては、純度が９９．９９９のグラフ
ァイトでも可能であった。イオン照射による注入の深さ
は、コンピュータソフトとしてＳＩＭＳなどに使われて
いるトリムソフトでの計算では２０ｋｅＶでは表面から
０．１μｍ程度までの注入が行われることが確認され
た。
【０００９】図２は、この試験結果のプラスチックスの
基板のラマン分光測定によるスペクトルの一例を示し、
（ａ）はイオン照射前、（ｂ）は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ
2 以上のイオン照射後のサンプルのスペクトルを示す。
（ｃ）は、理解容易のために（ｂ）の拡大図を示す。
（ｂ）および（ｃ）において、ＤＬＣ構造を示すブロー
ドなピークを持つ波形が現れている。（この波形を分離
したものは、図の波数１３５０ｃｍ-1のピークを有する
Ａ部と、図の波数１５３０ｃｍ-1のピークを有するＢ部
に示される。）一方、不図示の１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2
のイオン照射後においては、イオン照射前のもとの構造
がラマン分光でも存在しており、したがって、１０17ｉ
ｏｎｓ／ｃｍ2 以上のイオン照射では、もとの構造が消
えてＤＬＣ構造が現れている。これは、ＥＥＬＳ(Elect
ron Energy Loss Spectroscopy) の解析によればＳＰ2
結合に比べてＳＰ3 結合を多く含む構造となっているこ
とがわかった。また、イオンの照射密度が１０17ｉｏｎ
ｓ／ｃｍ2 以上で、例えば５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2
としてイオン照射条件を選んだイオン照射後のラマンス
ペクトルの例として、不図示の、波数が１５５０ｃｍ-1
に単独のピークを持つ波形が得られ、ＥＥＬＳの解析に
よればＳＰ2 結合（２０％）に比べてＳＰ3 結合（８０
％）を多く含む構造となっていることがわかった。
基板のラマン分光測定によるスペクトルの一例を示し、
（ａ）はイオン照射前、（ｂ）は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ
2 以上のイオン照射後のサンプルのスペクトルを示す。
（ｃ）は、理解容易のために（ｂ）の拡大図を示す。
（ｂ）および（ｃ）において、ＤＬＣ構造を示すブロー
ドなピークを持つ波形が現れている。（この波形を分離
したものは、図の波数１３５０ｃｍ-1のピークを有する
Ａ部と、図の波数１５３０ｃｍ-1のピークを有するＢ部
に示される。）一方、不図示の１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2
のイオン照射後においては、イオン照射前のもとの構造
がラマン分光でも存在しており、したがって、１０17ｉ
ｏｎｓ／ｃｍ2 以上のイオン照射では、もとの構造が消
えてＤＬＣ構造が現れている。これは、ＥＥＬＳ(Elect
ron Energy Loss Spectroscopy) の解析によればＳＰ2
結合に比べてＳＰ3 結合を多く含む構造となっているこ
とがわかった。また、イオンの照射密度が１０17ｉｏｎ
ｓ／ｃｍ2 以上で、例えば５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2
としてイオン照射条件を選んだイオン照射後のラマンス
ペクトルの例として、不図示の、波数が１５５０ｃｍ-1
に単独のピークを持つ波形が得られ、ＥＥＬＳの解析に
よればＳＰ2 結合（２０％）に比べてＳＰ3 結合（８０
％）を多く含む構造となっていることがわかった。
【００１０】実施の形態例２ 図３はカソーディックアークイオン源を用いたイオン照
射装置の一例を示し、図４はカソーディックアークイオ
ン源の一例の拡大図を示す。カソーディックアークイオ
ン源を用いるイオン照射装置を使用して炭素イオンをプ
ラスチックスの基板に照射する事例を説明する。イオン
照射装置１ｂは、図３のように、カソーディックアーク
イオン源８、引き出し電極３、質量分離用電磁石４、加
速管５、走査電極６およびプラスチックスの基板７によ
り構成される。この装置の到達真空度は１．３３×１０
-6Ｐａであり、また、プラスチックスの基板７の裏側に
は冷却水または液体窒素が循環しており、基板温度が５
０℃以上に上昇しないようになっている。
射装置の一例を示し、図４はカソーディックアークイオ
ン源の一例の拡大図を示す。カソーディックアークイオ
ン源を用いるイオン照射装置を使用して炭素イオンをプ
ラスチックスの基板に照射する事例を説明する。イオン
照射装置１ｂは、図３のように、カソーディックアーク
イオン源８、引き出し電極３、質量分離用電磁石４、加
速管５、走査電極６およびプラスチックスの基板７によ
り構成される。この装置の到達真空度は１．３３×１０
-6Ｐａであり、また、プラスチックスの基板７の裏側に
は冷却水または液体窒素が循環しており、基板温度が５
０℃以上に上昇しないようになっている。
【００１１】カソーディックアークイオン源８は、図４
のように、高真空に保たれた装置内に設けられ、カソー
ド８ａは、例えば炭素をターゲットとし、アノード８ｂ
はコイル状であり双方とも水冷されており、カソード８
ａ−アノード８ｂ間には、例えば５０Ｖを供給し、トリ
ガー手段８ｃによりアーク放電を励起し、プラズマイオ
ン源９を発生させ、イオンビーム１０として引き出す。
カソード８ａ部は、コイル８ｄによりイオンが収束され
るように制御されている。この炭素ターゲットからのイ
オンビームは、図３において、例えば中心磁場３００Ｇ
の質量分離用電磁石４により、中性粒子や巨大な粒子が
除去されて炭素イオンが引き出される。さらに、例えば
３段の加速管５により、１〜１００ｋｅＶまで加速さ
れ、走査電極６により、例えばプラスチックスの基板７
面内を一定速度で走査することができる。上記のプラズ
マイオン源９としては、炭素イオンの他に、チタンイオ
ン、アルミニウムイオン、タングステンイオン、あるい
は導入ガスによりアルゴンイオン、窒素イオンあるいは
シリコンイオンなどを用いることができる。
のように、高真空に保たれた装置内に設けられ、カソー
ド８ａは、例えば炭素をターゲットとし、アノード８ｂ
はコイル状であり双方とも水冷されており、カソード８
ａ−アノード８ｂ間には、例えば５０Ｖを供給し、トリ
ガー手段８ｃによりアーク放電を励起し、プラズマイオ
ン源９を発生させ、イオンビーム１０として引き出す。
カソード８ａ部は、コイル８ｄによりイオンが収束され
るように制御されている。この炭素ターゲットからのイ
オンビームは、図３において、例えば中心磁場３００Ｇ
の質量分離用電磁石４により、中性粒子や巨大な粒子が
除去されて炭素イオンが引き出される。さらに、例えば
３段の加速管５により、１〜１００ｋｅＶまで加速さ
れ、走査電極６により、例えばプラスチックスの基板７
面内を一定速度で走査することができる。上記のプラズ
マイオン源９としては、炭素イオンの他に、チタンイオ
ン、アルミニウムイオン、タングステンイオン、あるい
は導入ガスによりアルゴンイオン、窒素イオンあるいは
シリコンイオンなどを用いることができる。
【００１２】この場合、例えば、炭素イオンの照射を２
０ｋｅＶで１平方センチメートルあたり１０17イオン行
うものとして、そのイオン源として、イオンを分離前の
イオン電流が１０Ａ／ｃｍ2 で、質量分離用電磁石４に
より中心磁場３００Ｇで分離後、３段の加速管５により
１〜１００ｋｅＶまで加速されたイオンを、走査電極６
によりビーム走査しながら、基板７面上に照射する。そ
の場合、ラングミュアプローブによる測定では、基板７
上で数１００ｍＡ／ｃｍ2 のイオン電流密度を達成で
きた。この場合、例えば、１６ｃｍ2 の面積のポリカー
ボネートやアモルファスポリオレフィンなどのプラスチ
ックス製のディスク基板へのイオン照射時間は、ほぼ１
５秒であった。
０ｋｅＶで１平方センチメートルあたり１０17イオン行
うものとして、そのイオン源として、イオンを分離前の
イオン電流が１０Ａ／ｃｍ2 で、質量分離用電磁石４に
より中心磁場３００Ｇで分離後、３段の加速管５により
１〜１００ｋｅＶまで加速されたイオンを、走査電極６
によりビーム走査しながら、基板７面上に照射する。そ
の場合、ラングミュアプローブによる測定では、基板７
上で数１００ｍＡ／ｃｍ2 のイオン電流密度を達成で
きた。この場合、例えば、１６ｃｍ2 の面積のポリカー
ボネートやアモルファスポリオレフィンなどのプラスチ
ックス製のディスク基板へのイオン照射時間は、ほぼ１
５秒であった。
【００１３】実施の形態例３ 次に、ＩＣＰイオン源を用いたイオン照射装置を用いて
炭素イオンを照射する例を説明する。図５はＩＣＰイオ
ン源を用いた照射装置の一例を示し、図６はＩＣＰイオ
ン源の一例の拡大図を示す。イオン照射装置１ｃは、図
５のように、ＩＣＰイオン源１１、引き出し電極３、質
量分離用電磁石４、加速管５、走査電極６および例えば
プラスチックスの基板７により構成される。この場合の
到達真空度は１．３３×１０-6Ｐａであり、また、プラ
スチックスの基板７の裏側には冷却水または液体窒素が
循環しており、基板温度が５０℃以上に上昇しないよう
になっている。
炭素イオンを照射する例を説明する。図５はＩＣＰイオ
ン源を用いた照射装置の一例を示し、図６はＩＣＰイオ
ン源の一例の拡大図を示す。イオン照射装置１ｃは、図
５のように、ＩＣＰイオン源１１、引き出し電極３、質
量分離用電磁石４、加速管５、走査電極６および例えば
プラスチックスの基板７により構成される。この場合の
到達真空度は１．３３×１０-6Ｐａであり、また、プラ
スチックスの基板７の裏側には冷却水または液体窒素が
循環しており、基板温度が５０℃以上に上昇しないよう
になっている。
【００１４】ＩＣＰイオン源１１は、図６のように、例
えば炭素イオンのプラズマイオン源９の発生には、容量
結合型のＲＦコイル１１ａによる高周波放電を用いてい
る。イオンビーム１０の引き出し系は、例えばカウフマ
ン式のグリッド電極１１ｄで構成し、このグリッド電極
１１ｄは水冷されている。イオン源の炭素イオンの導入
ガスとしては、石英管１１ｃに設けたガス導入管１１ｂ
により例えばメタンガスなどの炭化水素ガスを用いる。
プラズマイオン源９としては、炭素イオンの他に、導入
ガスによりアルゴンイオン、窒素イオンあるいはシリコ
ンイオンなどを用いることができる。
えば炭素イオンのプラズマイオン源９の発生には、容量
結合型のＲＦコイル１１ａによる高周波放電を用いてい
る。イオンビーム１０の引き出し系は、例えばカウフマ
ン式のグリッド電極１１ｄで構成し、このグリッド電極
１１ｄは水冷されている。イオン源の炭素イオンの導入
ガスとしては、石英管１１ｃに設けたガス導入管１１ｂ
により例えばメタンガスなどの炭化水素ガスを用いる。
プラズマイオン源９としては、炭素イオンの他に、導入
ガスによりアルゴンイオン、窒素イオンあるいはシリコ
ンイオンなどを用いることができる。
【００１５】上記のＩＣＰイオン源１１では、５０ｓｃ
ｃｍのメタンガスを導入し、ＲＦパワー１００Ｗの１
３．５６ＭＨｚによる分解によりイオンを発生させ、イ
オン引き出しを１Ａ／ｃｍ2 で行い、実施の形態例１と
同様に、中心磁場３００Ｇの質量分離用電磁石４、およ
び１〜１００ｋｅＶの３段の加速管５および走査電極６
を用いて、引き出したイオンを基板７上に走査させ、ラ
ングミュアプローブにより測定し、数１００ｍＡ／ｃｍ
2 のイオン電流密度を得た。基板７として、例えば面積
が１６ｃｍ2 のポリカーボネートやアモルファスポリオ
レフィンなどのプラスチックス製のディスク基板を用い
た場合のイオン照射時間は、ほぼ１５秒であった。
ｃｍのメタンガスを導入し、ＲＦパワー１００Ｗの１
３．５６ＭＨｚによる分解によりイオンを発生させ、イ
オン引き出しを１Ａ／ｃｍ2 で行い、実施の形態例１と
同様に、中心磁場３００Ｇの質量分離用電磁石４、およ
び１〜１００ｋｅＶの３段の加速管５および走査電極６
を用いて、引き出したイオンを基板７上に走査させ、ラ
ングミュアプローブにより測定し、数１００ｍＡ／ｃｍ
2 のイオン電流密度を得た。基板７として、例えば面積
が１６ｃｍ2 のポリカーボネートやアモルファスポリオ
レフィンなどのプラスチックス製のディスク基板を用い
た場合のイオン照射時間は、ほぼ１５秒であった。
【００１６】実施の形態例２および実施の形態例３にお
いて、プラスチックスの基板にイオンを照射した場合の
ラマンスペクトルおよびＥＥＬＳの解析において、実施
の形態例１のイオン照射密度が１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2
以上の場合と同様な結果を示し、ＳＰ2 結合に比べてＳ
Ｐ3 結合を多く含むＤＬＣが形成されていることがわか
った。
いて、プラスチックスの基板にイオンを照射した場合の
ラマンスペクトルおよびＥＥＬＳの解析において、実施
の形態例１のイオン照射密度が１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2
以上の場合と同様な結果を示し、ＳＰ2 結合に比べてＳ
Ｐ3 結合を多く含むＤＬＣが形成されていることがわか
った。
【００１７】本発明の実施の形態は、上記の実施の形態
例になんら限定されるものではなく、高密度プラズマイ
オン源として、ＥＣＲプラズマイオン源やヘリコン波プ
ラズマイオン源を用いることもできる。図７にＥＣＲプ
ラズマイオン源、および図８にヘリコン波プラズマイオ
ン源の発生装置を示す。
例になんら限定されるものではなく、高密度プラズマイ
オン源として、ＥＣＲプラズマイオン源やヘリコン波プ
ラズマイオン源を用いることもできる。図７にＥＣＲプ
ラズマイオン源、および図８にヘリコン波プラズマイオ
ン源の発生装置を示す。
【００１８】図７のＥＣＲプラズマイオン源１２におい
て、マイクロ波発生器１３から発生し、導波管１４に導
入された２．４５ＧＨｚのマイクロ波１５はコイル１６
による８７５×１０-4Ｔの磁界と相互作用し、電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）を励起し、マイクロ波導入窓
１７から反応室１８に導入され、シリンダ状導波管１９
から供給されるガス２０をプラズマ化してプラズマイオ
ン源９を発生する。このプラズマイオン源９はコイル２
１によりプラズマ分布を制御される。このプラズマイオ
ン源９はイオンビーム１０として、不図示のイオン搬送
系により基板方向に引き出される。
て、マイクロ波発生器１３から発生し、導波管１４に導
入された２．４５ＧＨｚのマイクロ波１５はコイル１６
による８７５×１０-4Ｔの磁界と相互作用し、電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）を励起し、マイクロ波導入窓
１７から反応室１８に導入され、シリンダ状導波管１９
から供給されるガス２０をプラズマ化してプラズマイオ
ン源９を発生する。このプラズマイオン源９はコイル２
１によりプラズマ分布を制御される。このプラズマイオ
ン源９はイオンビーム１０として、不図示のイオン搬送
系により基板方向に引き出される。
【００１９】図８のヘリコン波プラズマイオン源２２に
おいて、石英チャンバ２３に巻かれたループアンテナ２
４により供給される１３．５６ＭＨｚの高周波２５が、
同様に石英チャンバ２３に巻かれた２個のソレノイドコ
イル２６によりヘリコン波を励起し、反応室２７に導入
されるとともにガス２８をプラズマ化し、プラズマイオ
ン源９を発生する。このプラズマイオン源９は磁石２９
によりプラズマ分布を制御される。このプラズマイオン
源９はイオンビーム１０として、不図示のイオン搬送系
により基板方向に引き出される。
おいて、石英チャンバ２３に巻かれたループアンテナ２
４により供給される１３．５６ＭＨｚの高周波２５が、
同様に石英チャンバ２３に巻かれた２個のソレノイドコ
イル２６によりヘリコン波を励起し、反応室２７に導入
されるとともにガス２８をプラズマ化し、プラズマイオ
ン源９を発生する。このプラズマイオン源９は磁石２９
によりプラズマ分布を制御される。このプラズマイオン
源９はイオンビーム１０として、不図示のイオン搬送系
により基板方向に引き出される。
【００２０】
【発明の効果】本発明のイオン照射によるプラスチック
スの表面改質方法およびこの表面改質方法を用いて改質
されたプラスチックスによれば、カソーディックアーク
イオン源などの高密度プラズマイオン源を用いるととも
に、イオンを分離、加速、走査することにより、プラス
チックスの表面でイオン密度を大とし、イオン電流密度
を大とできるので、ＳＰ2 結合に比べてＳＰ3 結合を多
く含む硬度特性に優れた高品質なＤＬＣを形成すること
ができる。
スの表面改質方法およびこの表面改質方法を用いて改質
されたプラスチックスによれば、カソーディックアーク
イオン源などの高密度プラズマイオン源を用いるととも
に、イオンを分離、加速、走査することにより、プラス
チックスの表面でイオン密度を大とし、イオン電流密度
を大とできるので、ＳＰ2 結合に比べてＳＰ3 結合を多
く含む硬度特性に優れた高品質なＤＬＣを形成すること
ができる。
【図１】 本発明の表面改質方法に用いられる質量分離
型イオン源を用いたイオン照射装置の一例である。
型イオン源を用いたイオン照射装置の一例である。
【図２】（ａ）イオン照射前のプラスチックスの基板の
ラマンスペクトルの一例である。（ｂ）〜（ｃ）本発明
の１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 以上のイオン密度のイオン照
射によるプラスチックスの基板のラマンスペクトルの一
例である。
ラマンスペクトルの一例である。（ｂ）〜（ｃ）本発明
の１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 以上のイオン密度のイオン照
射によるプラスチックスの基板のラマンスペクトルの一
例である。
【図３】 カソーディックアークイオン源を用いたイオ
ン照射装置の一例である。
ン照射装置の一例である。
【図４】 カソーディックアークイオン源の一例であ
る。
る。
【図５】 ＩＣＰイオン源を用いたイオン照射装置の一
例である。
例である。
【図６】 ＩＣＰイオン源の一例である。
【図７】 ＥＣＲプラズマイオン源の一例である。
【図８】 ヘリコン波プラズマイオン源の一例である。
１ａ，１ｂ，１ｃ…イオン照射装置、２…イオン源、３
…引き出し電極、４…質量分離用電磁石、５…加速管、
６…走査電極、７…基板、８…カソーディックアークイ
オン源、８ａ…カソード、８ｂ…アノード、８ｃ…トリ
ガー手段、８ｄ…コイル、９…プラズマイオン源、１０
…イオンビーム、１１…ＩＣＰイオン源、１１ａ…ＲＦ
コイル、１１ｂ…ガス導入管、１１ｃ…石英管、１１ｄ
…グリッド電極、１２…ＥＣＲプラズマイオン源、１３
…マイクロ波発生器、１４…導波管、１５…マイクロ
波、１６…コイル、１７…マイクロ波導入窓、１８…反
応室、１９…シリンダ状導波管、２０…ガス、２１…コ
イル、２２…ヘリコン波プラズマイオン源、２３…石英
チャンバ、２４…ループアンテナ、２５…高周波、２６
…ソレノイドコイル、２７…反応室、２８…ガス、２９
…磁石
…引き出し電極、４…質量分離用電磁石、５…加速管、
６…走査電極、７…基板、８…カソーディックアークイ
オン源、８ａ…カソード、８ｂ…アノード、８ｃ…トリ
ガー手段、８ｄ…コイル、９…プラズマイオン源、１０
…イオンビーム、１１…ＩＣＰイオン源、１１ａ…ＲＦ
コイル、１１ｂ…ガス導入管、１１ｃ…石英管、１１ｄ
…グリッド電極、１２…ＥＣＲプラズマイオン源、１３
…マイクロ波発生器、１４…導波管、１５…マイクロ
波、１６…コイル、１７…マイクロ波導入窓、１８…反
応室、１９…シリンダ状導波管、２０…ガス、２１…コ
イル、２２…ヘリコン波プラズマイオン源、２３…石英
チャンバ、２４…ループアンテナ、２５…高周波、２６
…ソレノイドコイル、２７…反応室、２８…ガス、２９
…磁石
Claims (6)
- 【請求項１】 イオン源を用いて、プラスチックスにイ
オンを照射する工程を有し、 前記プラスチックスの表面に、ＳＰ2 結合に比べてＳＰ
3 結合を多く含むＤＬＣ(Diamond Like Carbon)を形成
することを特徴とするプラスチックスの表面改質方法。 - 【請求項２】 前記イオンは、炭素イオン、チタンイオ
ン、アルミニウムイオン、タングステンイオン、アルゴ
ンイオン、窒素イオンおよびシリコンイオンのうちの少
なくともいずれか１種であることを特徴とする請求項１
に記載のプラスチックスの表面改質方法。 - 【請求項３】 前記イオン源は、質量分離型イオン源、
カソーディックアークイオン源、ＩＣＰ(Inductive Cou
pled Plasma)イオン源、ＥＣＲ(Electron Cyclotron Re
sonance)プラズマイオン源およびヘリコン波プラズマイ
オン源のうちのいずれか１種であることを特徴とする請
求項１に記載のプラスチックスの表面改質方法。 - 【請求項４】 前記プラスチックスが、アクリル系樹
脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートお
よびアモルファスポリオレフィンのうちの少なくともい
ずれか１種であることを特徴とする請求項１に記載のプ
ラスチックスの表面改質方法。 - 【請求項５】 イオン照射密度は１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ
2 以上であることを特徴とする請求項１に記載のプラス
チックスの表面改質方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の表面改質方法を用いて
改質されたことを特徴とするプラスチックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27866698A JP2000103884A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | プラスチックスの表面改質方法およびこの表面改質方法を用いて改質されたプラスチックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27866698A JP2000103884A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | プラスチックスの表面改質方法およびこの表面改質方法を用いて改質されたプラスチックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000103884A true JP2000103884A (ja) | 2000-04-11 |
Family
ID=17600477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27866698A Pending JP2000103884A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | プラスチックスの表面改質方法およびこの表面改質方法を用いて改質されたプラスチックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000103884A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514668A (ja) * | 2008-02-11 | 2011-05-06 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 希釈ガスを用いるエタン注入 |
| JP2014513167A (ja) * | 2011-03-14 | 2014-05-29 | エヌエーディーエー イノベーション シーオー．，エルティーディー． | プラスチック射出成形物の表面改質方法およびその方法によって製造された射出成形物 |
| US10259197B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-04-16 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Decorative product and method of manufacturing decorative product |
-
1998
- 1998-09-30 JP JP27866698A patent/JP2000103884A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514668A (ja) * | 2008-02-11 | 2011-05-06 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 希釈ガスを用いるエタン注入 |
| KR101524858B1 (ko) * | 2008-02-11 | 2015-06-01 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | 희석 가스에 의한 에탄 주입 |
| JP2014513167A (ja) * | 2011-03-14 | 2014-05-29 | エヌエーディーエー イノベーション シーオー．，エルティーディー． | プラスチック射出成形物の表面改質方法およびその方法によって製造された射出成形物 |
| US10259197B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-04-16 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Decorative product and method of manufacturing decorative product |
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