JP2007115616A - 基板アース−ダイレクト処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な装置構成でプラズマ処理を行なうことができる、プラズマ処理方法を提供する。
【解決手段】第１のステップにおいて、電圧を印加するＨＯＴ電極２２の表面を覆う誘電体２４に対向して、導電性を有する被処理物１０を配置する。第２のステップにおいて、誘電体２４と被処理物１０との間２５に処理ガスを供給する。第３のステップにおいて、ＨＯＴ電極２２に電圧を印加してＨＯＴ電極２２と被処理物１０との間２５で放電を発生させ、放電によりプラズマ化した処理ガスを被処理物１０の表面１１に接触させて、被処理物１０の表面１１をプラズマ処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板アース−ダイレクト処理方法に関し、詳しくは、放電により被処理物をプラズマ処理する方法に関し、特に、略常圧でプラズマ処理を行なう場合に好適なプラズマ処理方法に関する。

従来、大気圧近傍の圧力下で発生させたプラズマを利用して、被処理物の表面改質、薄膜形成、アッシング、洗浄などのプラズマ処理を行なう常圧プラズマ処理について、種々提案されている。

例えば、特許文献１には、プラスチックチューブ製造装置において、プラスチックチューブの内部に、プラズマを発生させるための接地された接地側電極を配置し、プラスチックチューブの外部に、高周波電源に接続された高圧側電極を配置し、接地側電極と高圧側電極との間に高圧交流電圧を印加して、プラスチックチューブ内に発生するプラズマによる表面処理を行なうことが開示されている。
特開２００２−６０５２１号公報

上記のようにプラスチックチューブの内面と外面とにそれぞれ対向する一対の電極を設けると、装置構成が複雑である上、電極間の空間をプラスチックチューブが通過する速度を上げるとプラスチックチューブのぶれ等により不良が発生しやすいなど、実用的でない。

本発明は、かかる実情に鑑みて、簡単な装置構成で効率よくプラズマ処理を行なうことができる、プラズマ処理方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成したプラズマ処理方法を提供する。

プラズマ処理方法は、第１乃至第３のステップを備える。前記第１のステップにおいて、電圧を印加するＨＯＴ電極の表面を覆う誘電体に対向して、導電性を有する被処理物を配置する。前記第２のステップにおいて、前記誘電体と前記被処理物との間に処理ガスを供給する。前記第３のステップにおいて、前記ＨＯＴ電極に電圧を印加して前記ＨＯＴ電極と前記被処理物との間で放電を発生させ、該放電によりプラズマ化した前記処理ガスを前記被処理物の表面に接触させて該表面をプラズマ処理する。

上記構成において、導電性を有する被処理物は帯電しにくいため、被処理物の表面の電位はゼロ又はその近傍となる。ＨＯＴ電極に電圧を印加すると、ＨＯＴ電極と被処理物との間の電位差が大きくなり、ＨＯＴ電極と被処理物との間で放電が発生する。この放電により処理ガスをプラズマ化し、プラズマ化した処理ガスを被処理物の表面に接触させ、被処理物の表面をプラズマ処理する。

上記構成によれば、ＨＯＴ電極のみでプラズマ処理が可能であり、ＨＯＴ電極と対になる電極を設けなくてよい。そのため、プラズマ処理のための装置構成を簡略化、小型化することができ、装置設置スペースも小さくすることができる。

好ましくは、前記第３のステップにおいて、前記被処理物を前記ＨＯＴ電極に対して相対移動させながら、前記ＨＯＴ電極に電圧を印加して前記ＨＯＴ電極と前記被処理物との間で放電を発生させ、該放電によりプラズマ化した前記処理ガスを前記被処理物の表面に接触させて該表面をプラズマ処理する。

この場合、被処理物は、ＨＯＴ電極と対向しプラズマ処理される部分が、被処理物とＨＯＴ電極との相対移動に伴って移動する。これによって、被処理物を連続的に処理することができる。また、被処理物が電極の間を相対移動する場合に比べると、相対移動速度を大きくしてもプラズマ処理が安定するので、効率よくプラズマ処理することができる。

好ましくは、前記第３のステップにおいて、前記被処理物を、前記ＨＯＴ電極が前記被処理物に対向する位置から離れた位置において接地する。

この場合、被処理物には、ＨＯＴ電極と被処理物との間の放電により電荷が移動するが、この電荷は、ＨＯＴ電極が被処理物に対向する位置から離れた位置において被処理物が接地されていれば、被処理物が導電性を有するので被処理物から逃がすことができ、被処理物の電位を略ゼロに保つことができる。これによって、プラズマ処理を安定化するとともに、プラズマ処理された被処理物を安全に取り扱うことができる。

なお、本発明のプラズマ処理方法は、１Ｐａ以上、特に略常圧（大気圧近傍）の開放系、あるいは低気密系の場合に特に好適であるが、これに限るものではない。本発明において、略常圧とは、１．０１３×１０^４〜５０．６６３×１０^４Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡略化を考慮すると、１．３３３×１０^４〜１０．６６４×１０^４Ｐａが好ましく、９．３３１×１０^４〜１０．３９７×１０^４Ｐａがより好ましい。

本発明によれば、簡単な装置構成でプラズマ処理を行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。

（実施例１） 実施例１のプラズマ処理装置２０について、図１の要部構成図を参照しながら説明する。

図１に示すように、プラズマ処理装置２０は、電源２６と、ＨＯＴ電極２２とを備える。

電源２６は、一方のアース端子が接地され、他方の高圧側端子がＨＯＴ電極２２に接続されている。ＨＯＴ電極２２は、被処理物１０に対向する面が誘電体２４で覆われ、後述する放電による損傷を防止するようになっている。

被処理物１０は、導電性を有する。例えば、金属やカーボンなどの導電物質のみからなる。あるいは、非導電性の基材中に導電物質が分散されている。あるいは、導電性を有する複合材料からなる。例えば、分散層やメタル板層やメタル織物層（ＴＶ）のように、導電物質を基材厚みの層間に挿入したものであってもよい。被処理物１０の導電性は、後述する放電が可能な程度であればよい。

被処理物１０は、適宜な支持台２８上に載置され、被処理物１０とＨＯＴ電極２２の誘電体２４との間の空間２５（以下、「放電空間２５」という。）の間隔が、後述する放電が発生可能となる大きさに設定される。支持台２８は、絶縁性であっても導電性であってもよい。安全のためには、支持台２８は、導電性を有し、接地されていることが好ましい。

プラズマ処理装置は、例えば、１Ｐａ以上、特に略常圧（大気圧近傍）の開放系、あるいは低気密系に配置される。

次に、プラズマ処理装置２０の動作について説明する。

放電空間２５に処理ガスが供給されている状態で、例えば、放電空間２５の一方の開口２５ａから処理ガスが供給され、他方の開口２５ｂから排出されている状態で、電源２６によってＨＯＴ電極２２に、例えば交流電圧やパルス電圧が印加され、放電空間２５で放電が発生する。

すなわち、導電性を有する被処理物１０は帯電しにくいため、被処理物１０の表面１１の電位はゼロ又はその近傍となる。電源２６によりＨＯＴ電極２２に電圧が印加されると、ＨＯＴ電極２２と被処理物１０との間の電位差が大きくなり、放電空間２５で放電が発生する。

放電の形態は、グロー放電が均一処理のために好ましいが、コロナ放電や誘電体バリア放電や沿面放電であってもよい。

放電空間２５内の処理ガスは、放電空間２５での放電によってプラズマ化され、プラズマ化した処理ガス（現にプラズマ化している処理ガスであっても、プラズマを経て活性化した処理ガスであってもよい。）は、被処理物１０の表面１１に接触する。これにより、被処理物１０の表面１１に対して、放電によるプラズマ（活性種、イオンなど）を用いて、表面改質、薄膜形成、アッシング、洗浄などのプラズマ処理を行なう。

処理ガスは、プラズマ処理の目的に応じて選択すればよい。例えば、酸化処理には、窒素と酸素の混合ガスを用いる。還元処理には、窒素と水素を用いる。撥水化やエッチングには、フルオロカーボンを用いる。処理ガスには、希釈ガスとして、窒素、アルゴン等の不活性ガスを混合してもよい。

被処理物１０は、プラズマ処理中に接地されていなくてもよいが、プラズマ処理後には、安全のため接地されることが好ましい。例えば、プラズマ処理後に被処理物を治具で把持するときに、治具を介して接地し、除電する。

なお、放電空間２５に処理ガスを供給しない状態でも、放電空間２５で発生したプラズマによって、被処理物１０の表面処理を行なうことが可能である。

（実施例２） 実施例２のプラズマ処理装置３０について、図２の要部構成図を参照しながら説明する。

図２に示すように、プラズマ処理装置３０は、実施例１と同様に、表面が誘電体３４で覆われたＨＯＴ電極３２に、電源３６が接続されている。

実施例１と異なり、ＨＯＴ電極３２の誘電体３４には、シート状の被処理物１２の主面が対向し、矢印３８で示すように搬送され、ＨＯＴ電極３２の誘電体３４に対して相対移動する。

実施例１と同様に、ＨＯＴ電極３２の誘電体３４と被処理物１２との間の放電空間３５に処理ガスが供給されている状態で、電源３６によりＨＯＴ電極３２に電圧を印加し、放電空間３５で放電を発生させることによって、シート状の被処理物１２のＨＯＴ電極３２側の主面を連続的にプラズマ処理する。

なお、被処理物１２は、ＨＯＴ電極３２が被処理物１２に対向する位置で接地されていなくてもよいが、ＨＯＴ電極３２が被処理物１２に対向する位置から離れた位置で接地されていることが好ましい。例えば、被処理物１２を巻き取るリールを介して、被処理物１２を接地する。

被処理物１２には、ＨＯＴ電極３２と被処理物１２との間の放電により電荷が移動するが、この電荷は、ＨＯＴ電極３２が被処理物１２に対向する位置から離れた位置において被処理物１２が接地されていれば、被処理物１２が導電性を有するので被処理物１２から逃がすことができ、被処理物１２の電位を略ゼロに保つことができる。これによって、プラズマ処理を安定化するとともに、プラズマ処理された被処理物１２を安全に取り扱うことができる。

（実施例３） 実施例３のプラズマ処理装置４０について、図３の要部構成図を参照しながら説明する。

図３に示すように、プラズマ処理装置４０は、筒状のＨＯＴ電極４２に電源４６が接続されている。ＨＯＴ電極４２の内面４４は、図示していないが誘電体で覆われている。

ＨＯＴ電極４２に、線状の連続する被処理物１４が挿通され、被処理物１４の外面１５が、ＨＯＴ電極４２の内面４４に対向する。被処理物１４は、矢印４８で示すように搬送され、ＨＯＴ電極４２に対して相対移動する。

実施例１と同様に、ＨＯＴ電極４２と被処理物１４との間の放電空間４５に処理ガスが供給されている状態で、電源４６によりＨＯＴ電極４２に電圧を印加し、放電空間４５で放電を発生させることによって、被処理物１４の外面１５を連続的にプラズマ処理する。

なお、被処理物１４は、ＨＯＴ電極４２が被処理物１４に対向する位置で接地されていなくてもよいが、ＨＯＴ電極４２が被処理物１４に対向する位置から離れた位置で接地されていることが好ましい。

（実施例４） 実施例４のプラズマ処理装置５０について、図４の要部構成図を参照しながら説明する。

図４に示すように、プラズマ処理装置５０は、棒状のＨＯＴ電極５２に電源５６が接続されている。ＨＯＴ電極５２の外面５４は、図示していないが誘電体で覆われている。

ＨＯＴ電極５２は、連続する管状の被処理物１６の内部に配置され、被処理物１６の内面１７が、ＨＯＴ電極５２の外面５４に対向する。被処理物１６は、例えば矢印５８で示すように搬送され、ＨＯＴ電極５２に対して相対移動する。

プラズマ処理装置５０は、実施例１と同様に、ＨＯＴ電極５２と被処理物１６との間の放電空間５５に処理ガスが供給されている状態で、電源５６によりＨＯＴ電極５２に電圧が印加され、放電空間５５で放電を発生させることによって、被処理物１６の内面１７を連続的にプラズマ処理する。

なお、被処理物１６は、ＨＯＴ電極５２が被処理物１６に対向する位置で接地されていなくてもよいが、ＨＯＴ電極５２が被処理物１６に対向する位置から離れた位置で接地されていることが好ましい。

（まとめ） 以上に説明したプラズマ処理装置は、簡単な装置構成でプラズマ処理を行なうことができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施可能である。

プラズマ処理装置の要部構成図である。（実施例１） プラズマ処理装置の要部構成図である。（実施例２） プラズマ処理装置の要部構成面である。（実施例３） プラズマ処理装置の要部構成図である。（実施例４）

符号の説明

１０ 被処理物
１１ 表面
１２ 被処理物
１４ 被処理物
１５ 外面
１６ 被処理物
１７ 内面
２２ ＨＯＴ電極
２４ 誘電体
２６ 電源
３２ ＨＯＴ電極
３４ 誘電体
３６ 電源
４２ ＨＯＴ電極
４６ 電源
５２ ＨＯＴ電極
５６ 電源

Claims (3)

1. 電圧を印加するＨＯＴ電極の表面を覆う誘電体に対向して、導電性を有する被処理物を配置する、第１のステップと、
   前記誘電体と前記被処理物との間に処理ガスを供給する、第２のステップと、
   前記ＨＯＴ電極に電圧を印加して前記ＨＯＴ電極と前記被処理物との間で放電を発生させ、該放電によりプラズマ化した前記処理ガスを前記被処理物の表面に接触させて該表面をプラズマ処理する、第３のステップとを備えたことを特徴とする、プラズマ処理方法
2. 前記第３のステップにおいて、前記被処理物を前記ＨＯＴ電極に対して相対移動させながら、前記ＨＯＴ電極に電圧を印加して前記ＨＯＴ電極と前記被処理物との間で放電を発生させ、該放電によりプラズマ化した前記処理ガスを前記被処理物の表面に接触させて該表面をプラズマ処理することを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
3. 前記第３のステップにおいて、前記被処理物を、前記ＨＯＴ電極が前記被処理物に対向する位置から離れた位置において接地することを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。

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