JP2002094221A

JP2002094221A - 常圧パルスプラズマ処理方法とその装置

Info

Publication number: JP2002094221A
Application number: JP2000285171A
Authority: JP
Inventors: Takuya Yara; 卓也屋良
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】【課題】大気圧条件下で安定した放電状態を実現させ
ることができ、簡便な装置かつ、少量の処理用ガスで処
理の可能な放電プラズマ処理を用いて、ビアホール穴あ
け加工後の残滓処理をすることができる方法及びその装
置を提供。【解決手段】レーザーにより穴開け加工をした銅張積
層板用の熱硬化性樹脂に対するプラズマ処理であって、
大気圧近傍の圧力下、含酸素ガスを少なくとも一種又は
それを希釈するガスを含むガス雰囲気中で、一対の電極
の少なくとも一方の面に固体誘電体を設置し、当該一対
の電極間にパルス化された電界を印加することにより発
生させた放電プラズマを用い、レーザー加工後のビアホ
ール周辺及び内壁の残滓を除去することを特徴とする常
圧プラズマ処理方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧近傍でのパ
ルス電界を利用した放電プラズマにより銅張積層板用熱
硬化型樹脂の穴開け加工後の残滓を除去する常圧プラズ
マ処理方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック等の固体の表面処理方法と
しては、１．３３３〜１．３３３×１０⁴Ｐａの圧力で
グロー放電プラズマを発生させるドライプロセスによる
ものが広く知られている。この方法では、圧力が１．３
３３×１０⁴Ｐａを超えると、放電が局所的になりアー
ク放電に移行し、耐熱性の乏しいプラスチック基板への
適用が困難になるので、１．３３３〜１．３３３×１０
⁴Ｐａの低圧下で処理を行うことが必要である。

【０００３】上記表面処理方法は、低圧での処理が必要
とされるので、真空チャンバー、真空排気装置等が設置
されなければならず、表面処理装置は高価なものとな
り、また、この方法により大面積基板を処理する場合に
は、大容量の真空容器、大出力の真空排気装置が必要に
なるために、表面処理装置は、更に高価なものとなる。
また、吸水性の高いプラスチック基板の表面処理を行う
場合には、真空引きに長時間を要するので、処理品がコ
スト高になる等の問題も有している。

【０００４】特公平２−４８６２６号公報には、細線型
電極を用いた薄膜形成方法が開示されている。この薄膜
形成方法は、ヘリウム等の不活性ガスと含ふっ素ガスと
モノマーガスとを混合し、複数の開孔を有する多孔管か
ら基板近傍のグロー放電プラズマ域に供給することによ
り、基板上に薄膜を形成する方法である。

【０００５】この薄膜形成方法は、大気圧でグロー放電
プラズマを発生させるので、装置や設備の低コスト化が
可能であり、大面積基板の処理も可能となる。しかし、
この薄膜形成方法では、処理容器内部に平板型電極又は
曲面状電極が併用されているので、この装置は、一層の
簡略化が可能である。しかしながら、現状では基材の大
きさや形状が制約されるので、任意の位置を表面処理す
ることは容易ではない。

【０００６】特開平５−２７５１９３号公報には、固体
誘電体が配設された電極間に、希ガスと処理用ガスとか
らなる混合ガスを一方向への送流状態に保持し放電プラ
ズマを発生させる基材表面処理装置が開示されている。
しかし、この表面処理装置は、開放系の大気圧状態で放
電プラズマを発生させる装置であるので、外気の影響を
無くし、放電プラズマを基材表面に接触させて所望の表
面処理を行う場合には、高速で混合ガスを流す必要があ
り、大流量のガスを流し続けなければならず、満足のい
く表面処理装置とはいえない。

【０００７】ところで、ＬＳＩ、液晶ディスプレイ製造
等の半導体製造工程においては、従来、マスク形成に感
光性樹脂を用いたフォトレジストを何度も用いるが、こ
れは、所定の工程後に除去される。この時、レジスト膜
は、剥離液では除去できないほど強固に硬化、炭化して
おり、放電や紫外線を利用して生成した活性酸素分子や
オゾン分子を用いて有機物であるレジスト膜に化学的な
作用によって灰化させるアッシングと呼ばれる手法によ
り除去する必要がある。

【０００８】また、近年高速演算の要請から回路配線の
細線化と回路中の誘電体の低誘電率化が重要となってい
る。ポリフェニレンエーテル（以下、ＰＰＥと略するこ
とがある）は、誘電率２．４５、誘電正接０．０００７
を有し、非常に電気的に優れた熱可塑性樹脂である。最
近は、これらを熱硬化性に変性して耐溶剤性と耐熱性と
を向上させて銅張積層板に用いることが試みられてい
る。銅張積層板とは、多層配線板などの積層回路を形成
すべくＰＰＥフィルムの両面に銅箔を回路形状に施し、
積層化されたものである。ＰＰＥで隔てられた各層間の
接続は、ＰＰＥフィルムにビアホールあるいはスルーホ
ールと呼ばれる貫通穴を開け、その中を導電化処理する
ことで表裏の回路間を接続する方法によって行われてい
る。

【０００９】このようなビアホールの穴開け加工は、任
意の方法で行われ、例えば炭酸ガスレーザー、エキシマ
レーザー、ＹＡＧレーザー等などによるレーザー穴開け
によって行われる。特に、特開平１１−３４２４９２号
公報等に記載されているように微細加工性、処理高速化
及び加工制御に有利な炭酸ガスレーザーが使われること
が多い。

【００１０】ビアホールの穴開け加工後の穴周辺には、
穴開け不十分による樹脂残渣や、ビアホールの壁面に炭
化した樹脂が残渣として残り、その後の銅メッキ時の接
着性を著しく低下させたり、その部分の組成変化や脆化
による剥離等が生じることがある。そのため、炭酸ガス
レーザー照射後、銅箔の両表面を平均的に機械研磨ある
いは、薬液でエッチングし、同時にバリ除去をする必要
がある。このような除去方法は、工程が複雑となり、よ
り簡易な除去方法の開発が望まれていた。

【００１１】このようなアッシングによる残渣除去に
は、従来からプラズマを用いて処理する方法が、手広く
用いられている。これらの従来のプラズマ発生法は、真
空中でプラズマを形成するため、真空装置が必須とな
り、それに伴い被処理体を処理空間へ移送する手法が複
雑化し、プラズマ処理装置が大型、高価となる。そのた
め、単位時間で処理可能な数量が制限され、生産性が低
く、処理コストが高価になるという課題があった。

【００１２】これを解決する手段としては、ヘリウムを
用いた大気圧プラズマを用いたアッシング等も提案され
てきた（例えば、特開平７−９９１８２号公報）。とこ
ろが、ヘリウムガスは自然界での存在量が極めて少なく
高価である。また、安定的な放電のため、高い割合でヘ
リウムを使用する必要から、反応に必要な酸素系ガスの
添加割合が少なく十分なアッシング速度効率が得られて
いない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、大気圧条件下で安定した放電状態を実現させること
ができ、簡便な装置かつ、少量の処理用ガスで処理の可
能な放電プラズマ処理を用いて、ビアホール穴あけ加工
後の残滓処理をすることができる方法及びその装置を提
供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、大気圧条件下で安定した
放電状態を実現させることができる放電プラズマ処理方
法により、簡便にビアホール穴あけ加工後の残滓除去を
行うことができることを見出し、本発明を完成させた。

【００１５】すなわち、本発明の第１（請求項１の発
明）は、レーザーにより穴開け加工をした銅張積層板用
の熱硬化性樹脂に対するプラズマ処理であって、大気圧
近傍の圧力下、含酸素ガスを少なくとも一種又はそれを
希釈するガスを含むガス雰囲気中で、一対の電極の少な
くとも一方の面に固体誘電体を設置し、当該一対の電極
間にパルス化された電界を印加することにより発生させ
た放電プラズマを用い、レーザー加工後のビアホール周
辺及び内壁の残滓を除去することを特徴とする常圧プラ
ズマ処理方法である。

【００１６】また、本発明の第２（請求項２の発明）
は、立ち上がり時間と立ち下がり時間とが４０ｎｓ〜１
００μｓ以下、正電位による電界強度が５０ｋＶ／ｃｍ
以下、負電位による電界強度が５０ｋＶ／ｃｍ以下であ
って、かつ正電位の最大値から負電位の最大値までの値
の幅が０．５ｋＶ以上であるパルス電界を印加すること
を特徴とする請求項１に記載の常圧プラズマ処理方法で
ある。

【００１７】また、本発明の第３（請求項３の発明）
は、酸素ガスの混合ガス中の分圧が４％以上であること
を特徴とする第１又は２の発明に記載の常圧プラズマ処
理方法である。

【００１８】また、本発明の第４（請求項４の発明）
は、対向電極の少なくとも一方の対向面に固体誘電体を
設置し、一の電極と該固体誘電体との間又は該固体誘電
体同士の間に基材を配置し、当該電極間に、立ち上がり
時間及び立ち下がり時間が４０ｎｓ〜１００μｓであ
り、かつ、正電位による電界強度が５０ｋＶ／ｃｍ以
下、負電位による電界強度が５０ｋＶ／ｃｍ以下であっ
て、かつ正電位の最大値から負電位の最大値までの値の
幅が０．５ｋＶ以上であるパルス電界を印加するように
なされていることを特徴とする常圧プラズマ処理装置で
ある。

【００１９】また、本発明の第５（請求項５の発明）
は、ガス吹き出し口を備えた固体誘電体容器が配設され
た一の電極、及び、当該ガス吹き出し口に対向して設け
られた他の電極を有し、当該ガス吹き出し口から処理用
ガスを連続的に排出して基材に吹き付けるようになされ
ており、当該一の電極と当該他の電極との間に、立ち上
がり時間及び立ち下がり時間が４０ｎｓ〜１００μｓで
あり、かつ、正電位による電界強度が５０ｋＶ／ｃｍ以
下、負電位による電界強度が５０ｋＶ／ｃｍ以下であっ
て、かつ正電位の最大値から負電位の最大値までの値の
幅が０．５ｋＶ以上であるパルス電界を印加するように
なされていることを特徴とする常圧プラズマ処理装置で
ある。

【００２０】また、本発明の第６（請求項６の発明）
は、第１乃至３の発明のいずれかに記載された常圧プラ
ズマ処理方法によって処理されたことを特徴とするレー
ザーによりビアホール加工をされた銅張積層体である。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明は、レーザーにより穴開け
加工をした銅張積層板用の熱硬化性樹脂の残滓処理を行
うプラズマ処理であって、大気圧近傍の圧力下、含酸素
ガスを少なくとも一種又はそれを希釈するガスを含むガ
ス雰囲気中で、一対の対向電極を有し、当該対向電極の
少なくとも一方に固体誘電体が設置されている装置にお
いて、当該一対の電極間にパルス化された電界を印加す
ることにより放電プラズマを発生させ、放電プラズマ発
生空間に存在する含酸素ガスを含むガスを励起して、レ
ーザー加工後のビアホール周辺及び内壁の残滓を除去す
る常圧プラズマ処理方法である。

【００２２】上記電極としては、銅、アルミニウム等の
金属単体、ステンレス、真鍮等の合金、金属間化合物等
からなるものが挙げられる。電極の形状としては、特に
限定されないが、電界集中によるアーク放電の発生を避
けるために、対向電極間の距離が一定となる構造である
ことが好ましい。この条件を満たす電極構造としては、
例えば、平行平板型、円筒対向平板型、球対向平板型、
双曲対向平板型、同軸円筒型構造等が挙げられる。

【００２３】また、略一定構造以外では、円筒対向円筒
型で円筒曲率の大きなものもアーク放電の原因となる電
界集中の度合いが小さいので対向電極として用いること
ができる。曲率は少なくとも半径２０ｍｍ以上が好まし
い。固体誘電体の誘電率にもよるが、それ以下の曲率で
は、電界集中によるアーク放電が集中しやすい。それぞ
れの曲率がこれ以上であれば、対向する電極の曲率が異
なっても良い。曲率は大きいほど近似的に平板に近づく
ため、より安定した放電が得られるので、より好ましく
は半径４０ｍｍ以上である。

【００２４】さらに、プラズマを発生させる電極は、一
対のうち少なくとも一方に固体誘電体が配置されていれ
ば良く、一対の電極は、短絡に至らない適切な距離をあ
けた状態で対向してもよく、直交してもよい。

【００２５】プラズマを被処理物に照射する手段として
は、例えば、対向する電極間で発生したプラズマ中に被
処理物を配置する方法と容器内で発生したプラズマをガ
ス流や電界配置、あるいは磁気的な作用により被処理物
に向かって吹き出す方法（リモートプラズマ）等が挙げ
られる。

【００２６】上記固体誘電体は、電極の対向面の一方又
は双方に設置する。この際、固体誘電体と接地される側
の電極とが密着し、かつ、接する電極の対向面を完全に
覆うようにする。固体誘電体によって覆われずに電極同
士が直接対向する部位があると、そこからアーク放電が
生じやすい。

【００２７】上記固体誘電体の形状は、シート状でもフ
ィルム状でもよく、厚みが０．０１〜４ｍｍであること
が好ましい。厚すぎると放電プラズマを発生するのに高
電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印加時に絶縁
破壊が起こり、アーク放電が発生することがある。ま
た、固体誘電体の形状として、容器型のものも用いるこ
とができる。

【００２８】固体誘電体の材質としては、例えば、ポリ
テトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート
等のプラスチック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニ
ウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化
物、チタン酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。

【００２９】特に、２５℃環境下における比誘電率が１
０以上のものである固体誘電体を用いれば、低電圧で高
密度の放電プラズマを発生させることができ、処理効率
が向上する。比誘電率の上限は特に限定されるものでは
ないが、現実の材料では１８，５００程度のものが入手
可能であり、本発明に使用出来る。特に好ましくは比誘
電率が１０〜１００の固体誘電体である。上記比誘電率
が１０以上である固体誘電体の具体例としては、二酸化
ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン酸
バリウム等の複酸化物などを挙げることが出来る。

【００３０】チタン酸化合物は強誘電体として知られて
いる。その結晶構造により比誘電率が異なり、ＴｉＯ₂
単体のルチル型結晶構造で比誘電率８０程度である。Ｂ
ａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ等の金属の酸化物と
ＴｉＯ₂との化合物では比誘電率が約２，０００〜１
８，５００であり、純度や結晶性によって変化させるこ
とが出来る。

【００３１】一方、上記ＴｉＯ₂単独の場合は、加熱に
よる組成変化が激しいため使用環境が制限されたり、特
殊な皮膜形成方法によらないと固有抵抗値が適当な皮膜
が得られず放電状態が不安定になる等の不具合がある。
このためＴｉＯ₂単独よりもＡｌ₂Ｏ₃を含有させて用い
た方がよい。ＴｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃との混合物は、熱的に
も安定であるため実用上も好適である。好ましくは、酸
化チタン５〜５０重量％、酸化アルミニウム５０〜９５
重量％で混合された金属酸化物被膜である。酸化アルミ
ニウムの割合が５０重量％未満であると、アーク放電が
発生し易く、９５重量％を超えると放電プラズマ発生に
高い印加電圧が必要となることがある。このような皮膜
は、比誘電率が１０〜１４程度、固有抵抗が１０¹⁰程度
となり、固体誘電体の材質として好適である。

【００３２】又、上記酸化ジルコニウムは、単独の場
合、比誘電率は約１２程度であり、低い電圧で放電プラ
ズマを発生させるのに有利である。通常、酸化ジルコニ
ウムは酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、炭酸カルシウム
（ＣａＣＯ₃）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を３０
重量％以内で添加して、結晶変態による膨張、収縮を防
止し安定化されており、本発明においてもこれらを用い
ることが出来る。比誘電率は、添加物の種類や金属酸化
物の結晶性によって決定される。本発明においては、酸
化ジルコニウムが少なくとも７０重量％含有されたもの
が好ましい。例えば、酸化イットリウムが４〜２０重量
％添加された酸化ジルコニウム被膜は比誘電率が８〜１
６程度となり、本発明の固体誘電体として好適である。

【００３３】上記電極間の距離は、固体誘電体の厚さ、
印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮し
て適宜決定されるが、１〜５０ｍｍであることが好まし
い。１ｍｍ未満では、電極間の間隔を置いて設置するの
に充分でないことがあり、一方、５０ｍｍを超えると、
均一な放電プラズマを発生させにくい。

【００３４】本発明で用いる装置の具体例として、平行
平板型電極を用いる方法の一例を図１に示す。図１中、
１は電源、２は上部電極、３は下部電極、４は固体誘電
体、９は放電空間、１１は処理ガス導入口、１２は処理
ガス排出口、１４は基材、１５は基材送りロール、１６
は基材巻き取りロールをそれぞれ表す。図１において、
処理ガスが放電空間に導入された状態で上部電極２と下
部電極３との間に電界を印加することにより放電プラズ
マを発生させ、基材１４の表面を連続的に処理すること
ができる。

【００３５】また、平行平板型電極を用いたリモートプ
ラズマ装置の一例を図２に示し、その断面を図３に示
す。図２及び３中、１は電源、２及び３は電極、４は固
体誘電体、１０は放電プラズマ、１３はリモートプラズ
マ容器、１４は基材をそれぞれ表す。図２及び３におい
て、処理ガスは矢印方向に電極間２及び３の放電空間に
導入され、電極間に電界を印加することにより放電プラ
ズマを発生させ、その放電プラズマを基材１４に吹き付
け、リモートプラズマ容器１３を左右に移動させるか、
基材を移動させることにより基材表面を処理することが
できる。

【００３６】さらに、円筒対向電極を用いる方法の一例
を図４〜５に示す。図４は円筒対向電極間に基材を通す
模式図であり、図５は図４の基材の搬送方向からの側面
図である。図４及び５中、１は電源、２’は上部電極ロ
ール、３’は下部電極ロール、９は放電空間、１４は基
材、１７は送りロール兼スペーサー（絶縁体）、２４は
電極の冷却水路である。基材は、絶縁体からなる送りロ
ール兼スペーサーにより搬送されながら、ロール電極間
で発生する放電プラズマで処理される。

【００３７】また、図６は円筒対向電極を複数対用いた
基材の処理装置の一例の模式図である。図６中、１は電
源、２’は上部電極ロール、３’は下部電極ロール、１
４は基材、１７は送りロール兼スペーサー、２０は圧縮
空気タンク、２１はブロアー、２２は基材搬送板、２３
は処理済み基材スタックである。処理用基材１４は、上
下ロールの間を送りロール１７により搬送される。一
方、処理ガスは、矢印の方向に電極ロールの設置された
処理室に導入され、電極間にパルス電源を印加し、放電
プラズマを発生させ、搬送されている基材を連続的に処
理する。本発明のレーザー加工後のビアホール周辺及び
内壁の残滓の処理の場合には、補助的に圧縮空気を用い
たブロアー２１を用いてコンタクトの弱まったスミア
（残滓）を吹き飛ばす等により処理効率を高めることが
できる。処理済みの基材は、スタック２３に集められ
る。

【００３８】次に、プラズマ発生装置において、容器状
固体誘電体を用いる方法の例を図７〜１３に示す。図７
は、放電プラズマ処理装置の一例の模式的断面を示す図
である。図中、１は電源、２は一の電極、３は他の電
極、４は固体誘電体容器、１４は基材、６は固体誘電体
容器に処理用ガスを導入するガス導入口、７はガス吹き
出し口、８は一の電極と他の電極とを連結する治具を表
す。

【００３９】本発明においては、固体誘電体容器４に処
理用ガスが導入された状態で、電極２と電極３との間に
電界を印加することによって固体誘電体容器４内部で放
電プラズマを発生させる。固体誘電体容器４内部の気体
は、ガス吹き出し口７から基材１４に向けて吹き出さ
れ、プラズマ状態に励起された処理用ガスの成分が被処
理基材１４の表面に接触して基材の表面処理がなされ
る。よって、固体誘電体容器４と被処理基材１４との相
対位置を変化させて、被処理基材の処理位置を変えるこ
とが出来、簡便な装置、かつ、少量の処理用ガスによ
り、大面積基材の処理や、部分指定処理が可能となる。

【００４０】上記一の電極の中心部から固体誘電体容器
４の内部、ガス吹き出し口７の中心部を通り、他の電極
３に到る距離は、固体誘電体容器４の肉厚や材質、被処
理基材１４の肉厚や材質、印加電圧の大きさ等により適
宜決定されるが、好ましくは、０．５〜３０ｍｍであ
る。３０ｍｍを超えると、高電圧が必要になり、放電状
態がアーク放電に移行しやすくなり、均一な表面処理が
しにくくなる。

【００４１】本発明で使用される固体誘電体容器４の形
状としては特に限定されず、例えば、方形、円筒状、球
状等が挙げられる。

【００４２】上記固体誘電体容器４には、一の電極２が
配設されているものである。図８、９は、一の電極２と
固体誘電体容器４との配設の例を示す図である。固体誘
電体容器４が方形の場合には、ガス吹き出し口７が設け
られている面以外の面に一の電極２を配設してもよい。
一の電極２が配設される固体誘電体容器４の面の肉厚と
しては、０．０３〜３０ｍｍが好ましい。０．０３ｍｍ
未満であると、高電圧印加時に絶縁破壊が起こりアーク
放電が生じやすい。

【００４３】上記固体誘電体容器４は、ガス導入口６と
ガス吹き出し口７とを備える。ガス吹き出し口７の形状
としては特に限定されず、例えば、スリット状のもの、
多数の孔からなるもの、固体誘電体容器が形成する突端
状のもの等が挙げられる。図１０、１１、１２は、ガス
吹き出し口７の例を示す図である。これらの内、多数の
ガス吹き出し孔を有する容器及びガン型の容器が好まし
い。また、固体誘電体容器は、図７に示すガス導入口を
備えた形態以外に、固体誘電体容器自身がガス貯蔵能を
有するものであってもよい。

【００４４】図７の治具８は、他の電極３とガス吹き出
し口７との間隔を自在に変更することができるものであ
る。治具８により、例えば、基材１４が大面積シート状
物である場合、他の電極３とガス吹き出し口７との間隔
を一定に保持しながら連続的に移動して表面処理するこ
とができ、基材１４が成形体である場合、他の電極３と
ガス吹き出し口７との間隔を自在に変更して連続的な表
面処理、部分的な表面処理等をすることができる。ただ
し、ガス吹き出し口７と被処理基材１４との間の間隔が
長すぎると、空気と接触する確率が高くなり処理効率が
落ちることがあるので注意を要する。

【００４５】図１３は、図１２に示すガン型プラズマ発
生装置を基材１４に吹き付ける方法を示す図である。ガ
ン型プラズマ発生装置そのものを動かす方法や基材をＸ
−Ｙテーブルの組み合わせにしたがい動かす方法等によ
り基材の表面の目的とする箇所のみを自由に処理するこ
とができる。

【００４６】本発明の被処理基材は、多層配線板などの
積層回路を形成する銅張積層板、例えばＰＰＥフィルム
の両面に銅箔を回路状に施し積層化されたものをレーザ
ー加工によりビアホール等の貫通穴を開けた後のビアホ
ール周辺や内壁面に残滓（スミア）の付着した基材であ
る。

【００４７】基材の形状は、ロール状またはシート状で
あってもよい。被処理基材がロール状の場合は、処理装
置中に図１に示すような搬送装置を組合わせれば良く、
シート状であれば、ベルトコンベア状またはシートの一
部を使用して走行させる図４〜５に示すようなシート送
り機構を備えればよい。また、シート状基材の一部のみ
を処理する場合には、図２または図１３に示す装置を用
いると容易に処理を行うことができる。

【００４８】以上の特徴から、本発明は、レーザー加工
後の残滓を常圧プラズマ処理することで除去する方法と
して有効である。その他、半導体素子のドライエッチン
グや被処理物の表面に存在する有機汚染物等のクリーニ
ング、レジストの剥離、有機フィルムの密着性の改善、
金属酸化物の還元、表面改質などに用いることができ
る。

【００４９】本発明の処理ガスとしては、アッシングの
燃焼現象を進行させるため、酸素ラジカルを発生させる
ガスを少なくとも一種用いる。酸化反応に寄与するラジ
カルとしては、例えば、酸素分子、励起酸素分子、酸素
分子イオン、酸素原子、酸素原子イオン、励起オゾン分
子、オゾン分子イオン等が挙げられる。これらの発生源
としては、含酸素ガスであれば良く、酸素の他に一酸化
炭素、二酸化炭素、空気、水蒸気等も用いることができ
る。プラズマ中に上記のような酸素を含有するガスを導
入すると、非常に活性で酸化力の強いラジカルが発生
し、レジストの除去等で知られるアッシングのような酸
化処理による不要樹脂の除去に特に有効である。

【００５０】また、経済性及び安全性の観点から、上記
処理用ガスが不活性ガスによって希釈された雰囲気中で
処理を行うことが好ましい。不活性ガスとしては、例え
ば、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス、窒素気体
等が挙げられる。これらは単独でも２種以上を混合して
用いてもよい。従来、大気圧近傍の圧力下においては、
ヘリウムの存在下の処理が行われてきたが、本発明のパ
ルス化された電界を印加する方法によれば、ヘリウムに
比較して安価なアルゴン、窒素気体中における安定した
処理が可能である。

【００５１】処理用ガスの含酸素ガスと不活性ガスとの
混合比は、使用する不活性ガスの種類により適宜決定さ
れる。パルス電界を印加する場合は、任意の混合比の雰
囲気下で処理が可能であるが、処理用ガスの濃度が高す
ぎると放電プラズマが発生し難くなるため、処理用ガス
の濃度が、処理用ガスと不活性ガスとの混合ガス中で４
体積％以上であることが好ましく、より好ましくは５〜
８５体積％である。

【００５２】上記処理用ガス（不活性ガスで希釈して用
いる場合は、処理用ガスと不活性ガスとの混合ガスを指
す。以下同じ。）の供給量及び吹き出し流速は、ガス吹
き出し口の断面積、被処理基材とガス吹き出し口との間
の距離等により適宜決定される。例えば、ガス吹き出し
口の断面積が１００ｍｍ²である場合には、処理用ガス
の供給量としては、流量５ＳＬＭが好ましく、処理用ガ
スの吹き出し流速としては、流速８３０ｍｍ／ｓｅｃが
好ましい。処理用ガスの供給量を増加させる場合には、
それに比例して処理用ガスの吹き出し流速が増加し、表
面処理に要する時間が短縮される。

【００５３】本発明の放電プラズマ処理方法を行う圧力
条件としては、特に限定されず、大気圧近傍の圧力下に
おける処理が可能である。上記大気圧近傍の圧力下と
は、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａの圧
力下を指す。中でも、圧力調整が容易で、装置が簡便に
なる９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａの範
囲が好ましい。放電プラズマ処理に要する時間は、印加
電圧の大きさや、被処理基材、混合ガス配合等によって
適宜決定される。

【００５４】本発明において、電源は、立ち上がり時間
及び立ち下がり時間が４０ｎｓ〜１００μｓであり、か
つ、電界強度が０〜５０ｋＶ／ｃｍであるパルス電界を
印加できるようになされているものが好ましい。上記の
範囲の立ち上がり時間及び立ち下がり時間、電界強度の
パルス電界を印加することにより、大気圧近傍の条件下
における安定した放電状態を実現することが出来る。

【００５５】本発明のパルス電界について、図１４にパ
ルス電圧波形の例を示す。波形（ａ）、（ｂ）はインパ
ルス型、波形（ｃ）はパルス型、波形（ｄ）は変調型の
波形である。図１４には電圧印加が正負の繰り返しであ
るものを挙げたが、正又は負のいずれかの極性側に電圧
を印加するタイプのパルスを用いてもよい。また、直流
が重畳されたパルス電界を印加してもよい。本発明にお
けるパルス電界の波形は、ここで挙げた波形に限定され
ず、さらに、パルス波形、立ち上がり時間、周波数の異
なるパルスを用いて変調を行ってもよい。上記のような
変調は高速連続表面処理を行うのに適している。

【００５６】上記パルス電界の立ち上がり時間及び立ち
下がり時間は、４０ｎｓ〜１００μｓが好ましい。１０
０μｓを超えると放電状態がアークに移行しやすく不安
定なものとなり、安定した放電状態を実現しにくい。ま
た、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短いほどプラ
ズマ発生の際のガスの電離が効率よく行われるが、４０
ｎｓ未満では設備上現実的でない。より好ましくは５０
ｎｓ〜５μｓである。なお、ここでいう立ち上がり時間
とは、電圧変化が連続して正である時間、立ち下がり時
間とは、電圧変化が連続して負である時間を指すものと
する。

【００５７】上記パルス電界の電界強度は、正電位によ
る電界強度が５０ｋＶ／ｃｍ以下、負電位による電界強
度が５０ｋＶ／ｃｍ以下であって、かつ正電位の最大値
から負電位の最大値までの値の幅が０．５ｋＶ以上であ
ることが好ましい。５０ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放
電が発生しやすくなる。また、正電位の最大値から負電
位の最大値までの値の幅が０．５ｋＶ／ｃｍ未満である
と、ガス種によっては放電が生じないことがある。

【００５８】上記パルス電界の周波数は、１〜１００ｋ
Ｈｚであることが好ましい。１ｋＨｚ未満であると処理
に時間がかかりすぎ、１００ｋＨｚを超えるとアーク放
電が発生しやすくなる。また、ひとつのパルス電界が印
加される時間は、１μｓ〜１０００μｓであることが好
ましい。１μｓ未満であると放電が不安定なものとな
り、１０００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすく
なる。より好ましくは、３〜２００μｓである。上記ひ
とつのパルス電界が印加される時間とは、図１４中に例
を示してあるが、ＯＮ、ＯＦＦの繰り返しからなるパル
ス電界における、ひとつのパルスの連続するＯＮ時間を
言う。

【００５９】本発明のパルス電界を用いた大気圧放電で
は、全くガス種に依存せず、電極間において直接大気圧
に放電を生じせしめることが可能であり、より単純化さ
れた電極構造、放電手順による大気圧プラズマ装置、及
び処理手法でかつ高速処理を実現することができる。ま
た、パルス周波数、電圧、電極間隔等のパラメータによ
りクリーニングレート等の処理パラメータも調整でき
る。

【００６０】

【実施例】本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもので
はない。

【００６１】実施例１図１に示した常圧プラズマ装置（下部電極面積１０ｃｍ
×３０ｃｍ、上部電極面積１０ｃｍ×３０ｃｍ、アルミ
ナ系固体誘電体１．５ｍｍ厚、電極間距離２ｍｍ）を用
い、以下の条件で、炭酸ガスレーザーにてビアホールを
開けた後の図１５に示すＰＥＴ製保護フィルム付きＰＰ
Ｅ樹脂を走行させながら酸素プラズマ処理を行った。図
１５において、２６はＰＰＥフィルムであり、２７はＰ
ＥＴ製保護フィルムであり、２５はビアホールであり、
２８はレーザー加工により生じた残滓（スミア）を示
す。

【００６２】プラズマ処理条件処理ガス：酸素２ＳＬＭ＋アルゴン８ＳＬＭの混合ガス放電条件：波形ａ、立ち上がり／立ち下がり時間５μ
ｓ、出力３００Ｗ、周波数１０ＫＨｚ、フィルム走行速
度２ｍ／分；発生したプラズマは、アーク柱のみられな
い均一な放電であった。

【００６３】プラズマ照射部分の処理効果をビアホール
中の残滓（スミア）の様子を処理前後で実体顕微鏡で観
察して確かめた。実体顕微鏡による定点観察の結果、ビ
アホール周辺及び内壁面に存在したスミアがプラズマ照
射後消失していることを確認した。

【００６４】実施例２処理ガスとして空気を用いたこと以外は、実施例１と同
様にしてＰＥＴ製保護フィルム付きＰＰＥ樹脂の処理を
行った。実体顕微鏡による定点観察の結果、ビアホール
周辺及び内壁面に存在したスミアがプラズマ照射後消失
していることを確認した。

【００６５】実施例３図１２に示したガン型常圧プラズマ装置（アルミナ誘電
体１．２ｍｍ厚、プラズマ放出孔１００μｍ、プラズマ
放出孔からの接地電極間距離１ｍｍ）を用い、下記の処
理条件で炭酸ガスレーザーにてビアホールを開けた後の
ＰＥＴ製保護フィルム付きＰＰＥ樹脂フィルムの酸素プ
ラズマ処理を行った。

【００６６】プラズマ処理条件処理ガス：酸素２０ｓｃｃｍ＋アルゴン８０ｓｃｃｍの
混合ガス放電条件：波形ａ、立ち上がり／立ち下がり時間５μ
ｓ、出力５０Ｗ、周波数１０ＫＨｚ、ガン移動速度１ｍ
ｍ／ｓｅｃ

【００６７】プラズマ照射部分の処理効果について、ビ
アホール中のスミアの様子を実体顕微鏡による定点観察
を行った。その結果、ビアホール周辺及び内壁面に存在
したスミアがプラズマ照射後消失していることを確認し
た。また、本方式では一度の処理可能範囲は小さいが、
処理箇所の選択性が高いことが分かった。

【００６８】比較例１図１６の装置を用い、容器を密閉して真空排気後、処理
ガスとして、酸素５％＋アルゴン９５％からなる混合ガ
スを１００ｓｃｃｍ導入しながら２７Ｐａになるように
圧力調整したのち、パルス電界の代わりに周波数１２．
２ｋＨｚのｓｉｎ波形の電圧を印加し、５分間、実施例
１で用いたビアホール処理後のＰＰＥ樹脂フィルムを処
理した。得られたＰＰＥ樹脂フィルムのビアホール中の
スミアには外観変化が見られなかった。

【００６９】比較例２図１の装置を用い、ガス条件は、実施例１と同様にし、
パルス電界の代わりに周波数１２．２ｋＨｚのｓｉｎ波
形を印加して、放電発生を試みたところ、電圧印加直後
にアーク放電が発生してＰＰＥフィルムが溶けた。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、銅張積層板等に使われ
る回路基板用樹脂にレーザー加工した後の残滓除去を高
速に行なうことができる。残滓が無くなることで、ビル
ドアップ基板の信頼性がより高くなり、歩留まり向上に
寄与できる。また、本発明の方法は、大気圧下での実施
が可能であるので、容易にインライン化でき、本発明の
方法を用いることにより処理工程全体の速度低下を防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平行平板型電極を用いた放電プラズマ処理装置
の例を示す模式断面図である。

【図２】平行平板型電極を用いた放電プラズマ処理装置
の例を示す模式図である。

【図３】図２の断面図である。

【図４】円筒対向電極を用いた放電プラズマ処理装置の
例を示す模式図である。

【図５】図４の側面図である。

【図６】複数の円筒対向電極を用いた放電プラズマ処理
装置の例を示す模式図である。

【図７】放電プラズマ処理装置の固体誘電体容器と一の
電極との配設の一例図である。

【図８】放電プラズマ処理装置の固体誘電体容器と一の
電極との配設の一例図である。

【図９】放電プラズマ処理装置の固体誘電体容器と一の
電極との配設の一例図である。

【図１０】放電プラズマ処理装置の固体誘電体容器のガ
ス吹き出し口の一例図である。

【図１１】放電プラズマ処理装置の固体誘電体容器のガ
ス吹き出し口の一例図である。

【図１２】放電プラズマ処理装置の固体誘電体容器のガ
ス吹き出し口の一例図である。

【図１３】固体誘電体容器を用いた放電プラズマ処理装
置による処理例の図である。

【図１４】本発明のパルス電界の例を示す電圧波形の図
である。

【図１５】ビアホール加工後のフィルムの模式断面図で
ある。

【図１６】比較例１で用いたプラズマ処理装置の例を示
す模式断面図である。

【符号の説明】

１電源（高電圧パルス電源）２、２’、３、３’ 電極４固体誘電体６ガス導入口７ガス吹き出し口８治具９放電空間１０放電プラズマ１１ガス吹き出し口１２ガス吸引口１４基材１７送りロール兼スペーサー２０圧縮空気タンク２１ブロアー２５ビアホール２６ＰＰＥフィルム２７ＰＥＴ保護フィルム２８スミア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザーにより穴開け加工をした銅張積
層板用の熱硬化性樹脂に対するプラズマ処理であって、
大気圧近傍の圧力下、含酸素ガスを少なくとも一種又は
それを希釈するガスを含むガス雰囲気中で、一対の電極
の少なくとも一方の面に固体誘電体を設置し、当該一対
の電極間にパルス化された電界を印加することにより発
生させた放電プラズマを用い、レーザー加工後のビアホ
ール周辺及び内壁の残滓を除去することを特徴とする常
圧プラズマ処理方法。
【請求項２】立ち上がり時間と立ち下がり時間とが４
０ｎｓ〜１００μｓ以下、正電位による電界強度が５０
ｋＶ／ｃｍ以下、負電位による電界強度が５０ｋＶ／ｃ
ｍ以下であって、かつ正電位の最大値から負電位の最大
値までの値の幅が０．５ｋＶ以上であるパルス電界を印
加することを特徴とする請求項１に記載の常圧プラズマ
処理方法。
【請求項３】酸素ガスの混合ガス中の分圧が４％以上
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の常圧プ
ラズマ処理方法。
【請求項４】対向電極の少なくとも一方の対向面に固
体誘電体を設置し、一の電極と該固体誘電体との間又は
該固体誘電体同士の間に基材を配置し、当該電極間に、
立ち上がり時間及び立ち下がり時間が４０ｎｓ〜１００
μｓであり、かつ、正電位による電界強度が５０ｋＶ／
ｃｍ以下、負電位による電界強度が５０ｋＶ／ｃｍ以下
であって、かつ正電位の最大値から負電位の最大値まで
の値の幅が０．５ｋＶ以上であるパルス電界を印加する
ようになされていることを特徴とする常圧プラズマ処理
装置。
【請求項５】ガス吹き出し口を備えた固体誘電体容器
が配設された一の電極、及び、当該ガス吹き出し口に対
向して設けられた他の電極を有し、当該ガス吹き出し口
から処理用ガスを連続的に排出して基材に吹き付けるよ
うになされており、当該一の電極と当該他の電極との間
に、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が４０ｎｓ〜１
００μｓであり、かつ、正電位による電界強度が５０ｋ
Ｖ／ｃｍ以下、負電位による電界強度が５０ｋＶ／ｃｍ
以下であって、かつ正電位の最大値から負電位の最大値
までの値の幅が０．５ｋＶ以上であるパルス電界を印加
するようになされていることを特徴とする常圧プラズマ
処理装置。
【請求項６】請求項１乃至３のいずれかに記載された
常圧プラズマ処理方法によって処理されたことを特徴と
するレーザーによりビアホール加工をされた銅張積層
体。