JP2007188748A - Remote type plasma processing method - Google Patents

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JP2007188748A JP2006005714A JP2006005714A JP2007188748A JP 2007188748 A JP2007188748 A JP 2007188748A JP 2006005714 A JP2006005714 A JP 2006005714A JP 2006005714 A JP2006005714 A JP 2006005714A JP 2007188748 A JP2007188748 A JP 2007188748A
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Masaji Tange
正次 丹下
Takeshi Sakuma
健 佐久間
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve plasma processing efficiency, in a remote plasma processing method. <P>SOLUTION: This plasma processing method uses a plasma processing device equipped with a pair of electrodes 4A and 4B facing to each other, and a solid dielectric layer 5 or 6 installed on a facing surface of at least one of the pair of electrodes. A processing gas 9 having a pressure above the atmospheric pressure is introduced into a discharge space 8, the processing gas 9 is activated by using discharge by application of a pulse voltage to the pair of electrodes, and a processing object 11 is exposed to the activated processing gas. A gap interval (d) of the discharge space, the average electric field intensity between the electrodes and the pulse width of the pulse voltage are not greater than 0.3 mm, not smaller than 10 kV/cm and not longer than 5 μsec, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リモート式プラズマ処理方法に関するものである。   The present invention relates to a remote plasma processing method.

特許文献1においては、大気圧近傍の圧力下で、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、対向電極間に電界を印加することによりグロー放電プラズマ処理を行う方法が開示されている。ここで、印加される電界がパルス化されたものであり、電圧立ち上がり時間が100μs以下、電界強度が1〜100kV/cmとなされている。これによって、例えば窒素ガスをグロー放電プラズマ処理し、基板の表面改質処理を行うことに成功したとされている。   Patent Document 1 discloses a method in which a glow discharge plasma treatment is performed by placing a solid dielectric on at least one opposing surface of a counter electrode and applying an electric field between the counter electrodes under a pressure near atmospheric pressure. ing. Here, the applied electric field is pulsed, the voltage rise time is 100 μs or less, and the electric field strength is 1 to 100 kV / cm. For this reason, it is said that, for example, nitrogen gas was subjected to a glow discharge plasma treatment, and the substrate surface modification was successfully performed.

特許文献1記載の方法は、大気圧近傍の処理ガスを用い、電極間でグロー放電させて表面改質を行う方法である。本発明者が検討したところでは、加圧した処理ガスを用いてプラズマ・ジェットを発生させ、プラズマ・ジェットを被処理物に吹き付ける方式(リモートプラズマ方式)に応用すると、処理効率が非常に低くなった。
特許第3040358号
The method described in Patent Document 1 is a method of performing surface modification by using a processing gas near atmospheric pressure and performing glow discharge between electrodes. When the present inventor examined, when a plasma jet was generated using a pressurized processing gas and the plasma jet was sprayed on an object to be processed (remote plasma method), the processing efficiency was very low. It was.
Patent No. 3040358

また、グロー放電方式であるため、プラズマ密度が低く、表面改質処理などで十分に高い処理効率は得られなかった。   Further, since it is a glow discharge method, the plasma density is low, and a sufficiently high treatment efficiency cannot be obtained by surface modification treatment or the like.

特許文献1では、更に、インバーター方式のパルス発生装置を用いているため、パルス電流密度をあげることができず、十分な処理効果が得られない。更に、パルス電源のスイッチング素子として、IGBTなどのMOS型素子を用いているが、パルス回路中のノイズなどで誤動作する頻度が高く、場合によってはアーク発生時には素子破壊に至るケースもある。   In Patent Document 1, since an inverter type pulse generator is further used, the pulse current density cannot be increased, and a sufficient processing effect cannot be obtained. Further, a MOS type element such as an IGBT is used as the switching element of the pulse power source. However, the frequency of malfunctioning due to noise in the pulse circuit is high, and in some cases, the element may be destroyed when an arc is generated.

本発明の課題は、リモートプラズマ処理方法において、プラズマ処理効率を向上させることである。   An object of the present invention is to improve plasma processing efficiency in a remote plasma processing method.

本発明は、相対向する一対の電極、および一対の電極のうち少なくとも一方の電極の対向面上に設置された固体誘電体層を備えているプラズマ処理装置を使用し、
一対の電極間に設けられた放電空間中に大気圧以上の圧力の処理ガスを導入し、一対の電極へのパルス電圧の印加による放電を用いて処理ガスを活性化し、活性化した処理ガスを被処理物に接触させるのに際して、放電空間のギャップ間隔が0.3mm以下であり、電極間の平均電界強度が10kV/cm以上であり、パルス電圧のパルス幅が5マイクロ秒以下であることを特徴とする、リモート式プラズマ処理方法に係るものである。
The present invention uses a plasma processing apparatus comprising a pair of electrodes facing each other, and a solid dielectric layer placed on the facing surface of at least one of the pair of electrodes,
A processing gas having a pressure higher than atmospheric pressure is introduced into a discharge space provided between the pair of electrodes, the processing gas is activated using discharge by applying a pulse voltage to the pair of electrodes, and the activated processing gas is When contacting the workpiece, the gap distance of the discharge space is 0.3 mm or less, the average electric field strength between the electrodes is 10 kV / cm or more, and the pulse width of the pulse voltage is 5 microseconds or less. The present invention relates to a remote plasma processing method.

本発明によれば、リモート式プラズマ処理に際して、放電空間のギャップ間隔を0.3mm以下と狭くし、この狭いギャップ空間内に高エネルギー密度のストリーマー放電を発生させることによって、プラズマジェット中のラジカル発生量が多く、処理効果の高いプラズマ処理を実現できた。   According to the present invention, during remote plasma processing, the gap interval of the discharge space is narrowed to 0.3 mm or less, and a high energy density streamer discharge is generated in the narrow gap space, thereby generating radicals in the plasma jet. A large amount of plasma treatment with high treatment effect was realized.

放電空間のギャップ間隔dを0.3mm以下とすることによって、ギャップ内を通過する処理ガス中のエネルギー密度を高くし、処理効率を向上させることができる。この観点からは、放電空間のギャップ間隔dは0.2mm以下が更に好ましい。また、ギャップ間隔を0.05mm以下にすると、電極面全体をに均一の間隔に保つことが困難となり処理効果が不均一となってしまうため、工業的に安定したプラズマ処理装置を得る という観点からは、ギャップ間隔dは0.05mm以上が好ましい。   By setting the gap interval d in the discharge space to 0.3 mm or less, the energy density in the processing gas passing through the gap can be increased and the processing efficiency can be improved. From this point of view, the gap interval d of the discharge space is more preferably 0.2 mm or less. In addition, if the gap interval is 0.05 mm or less, it is difficult to keep the entire electrode surface at a uniform interval and the processing effect becomes non-uniform, so from the viewpoint of obtaining an industrially stable plasma processing apparatus. The gap distance d is preferably 0.05 mm or more.

電極間の平均電界強度は、本発明の観点からは、40kV/cm以上とすることが更に好ましい。   The average electric field strength between the electrodes is more preferably 40 kV / cm or more from the viewpoint of the present invention.

また、パルス電圧のパルス幅を5マイクロ秒以下とすることによって、処理ガス中フロー中のラジカル発生量を増やし、処理効率を向上させることができる。   In addition, by setting the pulse width of the pulse voltage to 5 microseconds or less, the amount of radicals generated in the flow in the processing gas can be increased, and the processing efficiency can be improved.

好適な実施形態においては、パルス電圧を印加するためのパルス電源として、誘導蓄積型パルス電源を用いる。これによって、高い電流密度のストリーマー放電を発生させることが可能となり、この結果、プラズマジェット中のラジカルの発生量が多く、処理効果を向上させることができる。   In a preferred embodiment, an induction storage type pulse power supply is used as a pulse power supply for applying a pulse voltage. This makes it possible to generate a streamer discharge with a high current density. As a result, the amount of radicals generated in the plasma jet is large, and the treatment effect can be improved.

また、好適な実施形態においては、パルス電源のスイッチング素子として、静電誘導型サイリスタ素子を用いる。これはノイズによる誤動作、素子破壊が少なく、メインテナンスがし易いので、生産性を向上させることができる。   In a preferred embodiment, an electrostatic induction thyristor element is used as the switching element of the pulse power supply. This is less likely to cause malfunction due to noise and element destruction, and is easy to maintain, so that productivity can be improved.

図1は、本発明の一実施形態を模式的に示す図である。電極装置4Aと4Bは誘電体固体層5、6、12、13で覆われた電極装置であり、これを対向させることにより放電空間8を形成する。すなわち放電空間8は電極間にはさまれるような位置に形成する。本例では、放電空間8は、2つの誘電体層12、13間に形成されている。一方の電極上のみに誘電体層5(または6)を設ける場合は、電極装置と誘電体層間によって形成される空間が放電空間8となるが、放電空間8はやはり一対の電極間に設けられている。本例では、電極4Aおよび4Bの各外側にも誘電体層5、6を有しているが、これらは必須ではない。放電空間8のギャップ間隔dは、本発明に従い、0.3mm以下とする。また、電極間隔Xは、電極装置4A、4Bの放電空間ギャップ側の短面間の距離で定義する。   FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of the present invention. The electrode devices 4A and 4B are electrode devices covered with dielectric solid layers 5, 6, 12, and 13, and a discharge space 8 is formed by facing them. That is, the discharge space 8 is formed at a position so as to be sandwiched between the electrodes. In this example, the discharge space 8 is formed between the two dielectric layers 12 and 13. When the dielectric layer 5 (or 6) is provided only on one electrode, the space formed between the electrode device and the dielectric layer becomes the discharge space 8, but the discharge space 8 is also provided between the pair of electrodes. ing. In this example, the dielectric layers 5 and 6 are also provided on the outer sides of the electrodes 4A and 4B, but these are not essential. The gap interval d of the discharge space 8 is set to 0.3 mm or less according to the present invention. The electrode interval X is defined as the distance between the short surfaces on the discharge space gap side of the electrode devices 4A and 4B.

一対の電極4Aと4Bとに対して電源1からパルス電圧を供給する。これと同時に、ガス管2から9のように処理ガスを空間8内へと噴出させ、プラズマ処理し、矢印10のように被処理物11の被処理面11aに対して処理済みのガスを噴出させる。   A pulse voltage is supplied from the power source 1 to the pair of electrodes 4A and 4B. At the same time, the processing gas is ejected into the space 8 as in the gas pipes 2 to 9, plasma processing is performed, and the treated gas is ejected to the surface 11 a to be processed 11 as indicated by the arrow 10. Let

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。上記対向電極は、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略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、平行平板型、円筒対向平板型、球対向平板型、双曲面対向平板型、同軸円筒型構造等が挙げられる。   Examples of the electrode include those made of simple metals such as copper and aluminum, alloys such as stainless steel and brass, and intermetallic compounds. The counter electrode preferably has a structure in which the distance between the counter electrodes is substantially constant in order to avoid occurrence of arc discharge due to electric field concentration. Examples of the electrode structure satisfying this condition include a parallel plate type, a cylindrical opposed flat plate type, a spherical opposed flat plate type, a hyperboloid opposed flat plate type, and a coaxial cylindrical type structure.

上記固体誘電体は、上記電極の対向面の一方又は双方に設置する。この際、固体誘電体と設置される側の電極が密着し、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るためである。   The solid dielectric is disposed on one or both of the opposing surfaces of the electrode. At this time, the solid dielectric and the electrode on the side to be installed are in close contact with each other, and the opposing surface of the electrode in contact is completely covered. This is because if there is a portion where the electrodes directly face each other without being covered by the solid dielectric, arc discharge occurs from there.

電極の一方または双方を固体誘電体によって被覆することができる。この固体誘電体としては、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合酸化物を例示できる。   One or both of the electrodes can be coated with a solid dielectric. Examples of the solid dielectric include plastics such as polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate, glass, metal dioxide such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide, and titanium dioxide, and composite oxide such as barium titanate.

また、上記固体誘電体は、比誘電率が2以上(25°C環境下)であることが好ましい。比誘電率が2以上の誘電体の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス、金属酸化膜等を挙げることができる。さらに高密度の放電プラズマを安定して発生させるためには、比誘電率が10以上の固定誘電体を用いことが好ましい。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程度のものが知られている。比誘電率が10以上の固体誘電体としては、酸化チタニウム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皮膜、または、酸化ジルコニウムを含有する金属酸化物皮膜からなり、その被膜の厚みが10〜1000μmであるものを用いることが好ましい。   The solid dielectric preferably has a relative dielectric constant of 2 or more (under an environment of 25 ° C.). Specific examples of the dielectric having a relative dielectric constant of 2 or more include polytetrafluoroethylene, glass, and metal oxide film. In order to stably generate a high-density discharge plasma, it is preferable to use a fixed dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more. The upper limit of the relative dielectric constant is not particularly limited, but about 18,500 is known as an actual material. The solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more is composed of a metal oxide film mixed with 5 to 50% by weight of titanium oxide and 50 to 95% by weight of aluminum oxide, or a metal oxide film containing zirconium oxide. It is preferable to use a film having a thickness of 10 to 1000 μm.

本発明において、各電極の平面的パターンは特に限定されず、触媒の種類、反応の種類に合わせて設計できる。例えば、電極の平面的パターンを櫛歯状としたり、網目状とすることができる。   In the present invention, the planar pattern of each electrode is not particularly limited, and can be designed according to the type of catalyst and the type of reaction. For example, the planar pattern of the electrodes can be comb-like or mesh-like.

電極が網状または櫛歯状をなしている場合には、貫通孔を網目状に形成したり、櫛歯の間の隙間に規則的に形成することが容易であり、好ましい。この実施形態においては、網目の形状は特に限定されず、円形、楕円形、レーストラック形状、四辺形、三角形等の多角形などであってよい。また櫛歯状電極の櫛歯の形状も特に限定されないが、長方形や平行四辺形であることが特に好ましい。   In the case where the electrode has a net shape or a comb shape, it is preferable that the through holes are formed in a net shape or regularly formed in the gaps between the comb teeth. In this embodiment, the shape of the mesh is not particularly limited, and may be a circle, an ellipse, a racetrack shape, a quadrangle, a polygon such as a triangle, or the like. The shape of the comb-teeth of the comb-like electrode is not particularly limited, but is preferably a rectangle or a parallelogram.

本発明においては、パルス電圧を対向電極間に印加し、プラズマを生成させる。この際、パルス電圧の波形は特に限定されず、インパルス型、方形波型(矩形波型)、減衰振動型のいずれであってもよい。直流バイアス電圧を同時に印加することができる。   In the present invention, a pulse voltage is applied between the counter electrodes to generate plasma. At this time, the waveform of the pulse voltage is not particularly limited, and may be any of an impulse type, a square wave type (rectangular wave type), and a damped oscillation type. A DC bias voltage can be applied simultaneously.

本発明においては、パルス電圧のパルス幅を5マイクロ秒以下とする。パルス幅パルス電圧が電圧ピーク値の半分となる半値幅の期間をいう。減衰波形のパルスでは、一連の複数のパルスが連続的に減衰していくが、この場合には、初期波の半値幅を意味する。例えば、図2(a)に示す波形の場合には、一つのインパルス型パルス電圧なので、パルス幅はそのパルスの半値幅となる。図2(b)においては、パルスが減衰振動しているので、パルス幅は、初期波の半値幅となる。図2(c)に示す方形波についても同様に、パルス電圧の半値幅でパルス幅を定義する。また、平均電界強度 Eav は下式で示すように、電圧ピーク値 Vpを電極間隔Xで除した値で定義する。   In the present invention, the pulse width of the pulse voltage is 5 microseconds or less. Pulse width A period of half width where the pulse voltage is half of the voltage peak value. In the pulse of the decay waveform, a series of a plurality of pulses are continuously attenuated. In this case, it means the half width of the initial wave. For example, in the case of the waveform shown in FIG. 2A, since it is one impulse type pulse voltage, the pulse width is the half width of the pulse. In FIG. 2B, since the pulse oscillates damped, the pulse width is the half-value width of the initial wave. Similarly, for the square wave shown in FIG. 2C, the pulse width is defined by the half width of the pulse voltage. Further, the average electric field strength Eav is defined by a value obtained by dividing the voltage peak value Vp by the electrode interval X as shown in the following equation.

Eav=Vp/ X   Eav = Vp / X

パルスの立ち上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。この観点からは、パルスの立ち上がり時間は0.05マイクロ秒以下であることが好ましい。また現実的にはパルスの立ち上がり時間は、パルス発生回路に用いるスイッチング素子の動作時間、回路インピーダンスによる過渡現象のため0.1マイクロ秒以上である。立ち上がり時間とは、電圧変化が連続して正である時間を指すものとする。   The shorter the rise time of the pulse, the more efficiently ionization of the gas during plasma generation. From this point of view, the pulse rise time is preferably 0.05 microseconds or less. In reality, the rise time of the pulse is 0.1 microsecond or more due to the transient time due to the operation time of the switching element used in the pulse generation circuit and the circuit impedance. The rise time is a time during which the voltage change is continuously positive.

また、パルス電界の立ち下がり時間も急峻であることが好ましく、0.05マイクロ秒以下であることが好ましい。   Further, the falling time of the pulse electric field is preferably steep, and is preferably 0.05 microseconds or less.

パルス電界の周波数は、0.5kHz〜100kHzであることが好ましい。0.5kHz未満であるとプラズマ密度が低いため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。   The frequency of the pulse electric field is preferably 0.5 kHz to 100 kHz. If it is less than 0.5 kHz, the plasma density is low, so that the process takes too much time. If it exceeds 100 kHz, arc discharge tends to occur.

前述のようなパルス電圧は、急峻パルス発生電源によって印加できる。このような電源としては、磁気圧縮機構を必要としない静電誘導サイリスタ素子を用いた誘導蓄積型パルス電源、磁気圧縮機構を備えたサイラトロン、ギャップスイッチ、IGBT素子、MOF−FET素子、静電誘導サイリスタ素子を用いた容量蓄積型パルス電源を例示できる。パルス電圧を印加するためのパルス電源として、誘導蓄積型パルス電源が特に好ましい。   The pulse voltage as described above can be applied by a steep pulse generating power source. As such a power source, an induction accumulation type pulse power source using an electrostatic induction thyristor element that does not require a magnetic compression mechanism, a thyratron equipped with a magnetic compression mechanism, a gap switch, an IGBT element, a MOF-FET element, an electrostatic induction A capacity storage type pulse power source using a thyristor element can be exemplified. As the pulse power source for applying the pulse voltage, an induction accumulation type pulse power source is particularly preferable.

本発明によって発生させたプラズマによる処理対象は特に限定されない。以下、基体の表面処理方法について詳述する。   The object to be processed by the plasma generated by the present invention is not particularly limited. Hereinafter, the surface treatment method of the substrate will be described in detail.

被処理物としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、アクリル樹脂等のプラスチック、ガラス、セラミック、金属等が挙げられる。基材の形状としては、板状、フィルム状等のものが挙げられるが、特にこれらに限定されない。本発明の表面処理方法によれば、様々な形状を有する基材の処理に容易に対応することが出来る。   Examples of the object to be processed include polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, plastics such as acrylic resin, glass, ceramic, metal, and the like. Examples of the shape of the substrate include a plate shape and a film shape, but are not particularly limited thereto. According to the surface treatment method of the present invention, it is possible to easily cope with the treatment of substrates having various shapes.

処理用ガスとしてフッ素含有化合物ガスを用いることによって、基材表面にフッ素含有基を形成させて表面エネルギーを低くし、撥水性表面を得ることが出来る。   By using a fluorine-containing compound gas as the treatment gas, it is possible to form a fluorine-containing group on the surface of the substrate to reduce the surface energy and obtain a water-repellent surface.

フッ素元素含有化合物としては、4フッ化炭素(CF4 )、6フッ化炭素(C2 F6 )、6フッ化プロピレン(CF3 CFCF2 )、8フッ化シクロブタン(C4 F8 )等のフッ素−炭素化合物、1塩化3フッ化炭素(CClF3 )等のハロゲン−炭素化合物、6フッ化硫黄(SF6 )等のフッ素−硫黄化合物等が挙げられる。安全上の観点から、有害ガスであるフッ化水素を生成しない4フッ化炭素、6フッ化炭素、6フッ化プロピレン、8フッ化シクロブタンを用いることが好ましい。   Fluorine-containing compounds such as carbon tetrafluoride (CF4), carbon hexafluoride (C2 F6), propylene hexafluoride (CF3 CFCF2), cyclobutane octafluoride (C4 F8), monochloride Examples thereof include halogen-carbon compounds such as carbon trifluoride (CClF3), fluorine-sulfur compounds such as sulfur hexafluoride (SF6), and the like. From the viewpoint of safety, it is preferable to use carbon tetrafluoride, carbon hexafluoride, hexafluoropropylene, and octafluorocyclobutane that do not generate hydrogen fluoride, which is a harmful gas.

処理用ガスとして以下のような酸素元素含有化合物、窒素元素含有化合物、硫黄元素含有化合物を用いて、基材表面にカルボニル基、水酸基、アミノ基等の親水性官能基を形成させて表面エネルギーを高くし、親水性表面を得ることが出来る。   Using the following oxygen element-containing compounds, nitrogen element-containing compounds, and sulfur element-containing compounds as processing gases, surface functional energy is formed by forming hydrophilic functional groups such as carbonyl groups, hydroxyl groups, and amino groups on the substrate surface. The surface can be increased to obtain a hydrophilic surface.

酸素元素含有化合物としては、酸素、オゾン、水、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素の他、メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メタナール、エタナール等のアルデヒド類等の酸素元素を含有する有機化合物等が挙げられる。これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。さらに、上記酸素元素含有化合物と、メタン、エタン等の炭化水素化合物のガスを混合して用いてもよい。また、上記酸素元素含有化合物の50体積%以下でフッ素元素含有化合物を添加することにより親水化が促進される。フッ素元素含有化合物としては上記例示と同様のものを用いればよい。   Examples of the oxygen element-containing compound include oxygen, ozone, water, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, metanal, and ethanal. Examples include organic compounds containing oxygen elements such as aldehydes. These may be used alone or in admixture of two or more. Further, the oxygen element-containing compound may be mixed with a gas of a hydrocarbon compound such as methane or ethane. Moreover, hydrophilization is accelerated | stimulated by adding a fluorine element containing compound in 50 volume% or less of the said oxygen element containing compound. What is necessary is just to use the same thing as the said illustration as a fluorine element containing compound.

窒素元素含有化合物としては、窒素、アンモニア等が挙げられる。上記窒素元素含有化合物と水素を混合して用いてもよい。   Nitrogen, ammonia, etc. are mentioned as a nitrogen element containing compound. You may mix and use the said nitrogen element containing compound and hydrogen.

硫黄元素含有化合物としては、二酸化硫黄、三酸化硫黄等が挙げられる。また、硫酸を気化させて用いることも出来る。これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the sulfur element-containing compound include sulfur dioxide and sulfur trioxide. Moreover, sulfuric acid can be vaporized and used. These may be used alone or in admixture of two or more.

分子内に親水性基と重合性不飽和結合を有するモノマーの雰囲気下で処理を行うことにより、親水性の重合膜を堆積させることも出来る。上記親水性基としては、水酸基、スルホン酸基、スルホン酸塩基、1級若しくは2級又は3級アミノ基、アミド基、4級アンモニウム塩基、カルボン酸基、カルボン酸塩基等の親水性基等が挙げられる。また、ポリエチレングリコール鎖を有するモノマーを用いても同様に親水性重合膜を堆積が可能である。   A hydrophilic polymer film can also be deposited by performing the treatment in an atmosphere of a monomer having a hydrophilic group and a polymerizable unsaturated bond in the molecule. Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a sulfonate group, a primary or secondary or tertiary amino group, an amide group, a quaternary ammonium base, a carboxylic acid group, and a carboxylic acid group. Can be mentioned. Similarly, a hydrophilic polymer film can be deposited using a monomer having a polyethylene glycol chain.

前記モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、アリルアルコール、アリルアミン、ポリエチレングリコールジメタクリル酸エステル、ポリエチレングリコールジアクリル酸エステル等が挙げられる。これらのモノマーは、単独または混合して用いられる。   Examples of the monomer include acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, sodium acrylate, sodium methacrylate, potassium acrylate, potassium methacrylate, sodium styrenesulfonate, allyl alcohol, allylamine, polyethylene. Examples include glycol dimethacrylic acid ester and polyethylene glycol diacrylic acid ester. These monomers are used alone or in combination.

前記親水性モノマーは一般に固体であるので、溶媒に溶解させたものを減圧等の手段により気化させて用いる。上記溶媒としては、メタノール、エタノール、アセトン等の有機溶媒、水、及び、これらの混合物等が挙げられる。   Since the hydrophilic monomer is generally a solid, a substance dissolved in a solvent is vaporized by means such as reduced pressure. Examples of the solvent include organic solvents such as methanol, ethanol, and acetone, water, and mixtures thereof.

さらに、Si、Ti、Sn等の金属の金属−水素化合物、金属−ハロゲン化合物、金属アルコラート等の処理用ガスを用いて、SiO2 、TiO2 、SnO2等の金属酸化物薄膜を形成させ、基材表面に電気的、光学的機能を与えることが出来る。   Furthermore, a metal oxide thin film such as SiO2, TiO2 or SnO2 is formed using a processing gas such as metal metal-hydrogen compound, metal-halogen compound, metal alcoholate such as Si, Ti, Sn, etc. Can be provided with electrical and optical functions.

以下に挙げるような希釈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。希釈ガスとしては、ヘリウム、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。また、希釈ガスを用いる場合、処理用ガスの割合は1〜10体積%であることが好ましい。   It is preferable to perform the treatment in an atmosphere diluted with a diluent gas as described below. Examples of the diluent gas include noble gases such as helium, neon, argon, and xenon, nitrogen gas, and the like. These may be used alone or in admixture of two or more. Moreover, when using dilution gas, it is preferable that the ratio of the gas for processing is 1-10 volume%.

本発明の方法によれば、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。特に本発明では、窒素を70%以上含有する雰囲気を処理ガスとして用いた各種のリモートプラズマ処理が可能である点で画期的である。   According to the method of the present invention, stable treatment in argon and nitrogen gas is possible. In particular, the present invention is epoch-making in that various types of remote plasma processing using an atmosphere containing 70% or more of nitrogen as a processing gas is possible.

処理ガスの圧力は大気圧以上とするが0.2MPa以上が好ましく、0.4MPa以上が更に好ましい。   The pressure of the processing gas is not less than atmospheric pressure, but is preferably 0.2 MPa or more, more preferably 0.4 MPa or more.

図1に模式的に示した装置を使用し、ガラス基板表面のリモートプラズマによる有機汚染物質の洗浄処理を行った。   Using the apparatus schematically shown in FIG. 1, the organic contaminants were cleaned by remote plasma on the surface of the glass substrate.

具体的には誘電体板5、7として、縦90mm、横50mm、厚さ1mmのアルミナ板(純度95%)を準備した。モリブデン金属製の電極6A、6Bを、アルミナ板の厚さ方向中央部に埋設した誘電体層5、7の厚さはそれぞれ0.5mmである。   Specifically, alumina plates (purity 95%) having a length of 90 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 1 mm were prepared as the dielectric plates 5 and 7. The thicknesses of the dielectric layers 5 and 7 in which the electrodes 6A and 6B made of molybdenum metal are embedded in the central portion in the thickness direction of the alumina plate are 0.5 mm, respectively.

放電空間のギャップ間隔dは、表1、表2に示すように変更した。間隔dはスペーサーによって調整した。   The gap interval d of the discharge space was changed as shown in Tables 1 and 2. The distance d was adjusted with a spacer.

電源としては、図3に示すような回路構成の誘導蓄積型パルス電源を使用した。また、パルス電圧のパルス波形は図4に示す。パルス電圧のパルス幅は、2または5μmとし、周波数を16kHzとし、出力を400Wとした。   As a power source, an inductive accumulation type pulse power source having a circuit configuration as shown in FIG. 3 was used. The pulse waveform of the pulse voltage is shown in FIG. The pulse width of the pulse voltage was 2 or 5 μm, the frequency was 16 kHz, and the output was 400 W.

図5に示す回路の容量蓄積型パルス電源も使用した。パルス波形は図6に示す。パルス継続時間は10μmまたは20μmとした。バルス周波数は16kHzとし、出力を400Wとした。なお、波高値、電界強度は、表1、2に示す。   The capacity storage type pulse power supply of the circuit shown in FIG. 5 was also used. The pulse waveform is shown in FIG. The pulse duration was 10 μm or 20 μm. The pulse frequency was 16 kHz and the output was 400 W. The peak value and electric field strength are shown in Tables 1 and 2.

処理ガスとしては、高純度窒素ガス(純度99.999%)を使用し、ガス圧力を0.5MPaとし、流量は、表1、2に示すように変更した。   High purity nitrogen gas (purity 99.999%) was used as the processing gas, the gas pressure was 0.5 MPa, and the flow rate was changed as shown in Tables 1 and 2.

被処理物としては、ホウケイ酸ガラスからなる円盤状基板を用いた(直径30mm、厚さ3mm)。円盤状基板の被処理面11aを鏡面研磨仕上げした。初期水接触角を50〜53度とした。基板の搬送速度を5cm/秒とした。処理済みの基板表面における水接触角をエルマ販売社「G-1型」によって測定した(超純水を使用)。測定結果を表1、2に示す。   A disk-shaped substrate made of borosilicate glass was used as the object to be processed (diameter 30 mm, thickness 3 mm). The processed surface 11a of the disk-shaped substrate was mirror-polished. The initial water contact angle was 50 to 53 degrees. The conveyance speed of the substrate was 5 cm / second. The water contact angle on the treated substrate surface was measured by Elma sales company "G-1 type" (using ultrapure water). The measurement results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2007188748
Figure 2007188748

Figure 2007188748
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このように本発明のリモートプラズマ処理方法によれば、基板表面の水接触角を著しく低減することができた。   Thus, according to the remote plasma processing method of the present invention, the water contact angle on the substrate surface could be remarkably reduced.

本発明の方法で使用可能なリモートプラズマ処理装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the remote plasma processing apparatus which can be used by the method of this invention. (a)、(b)、(c)、および(d)は、それぞれ、波形とパルス幅との関係を示すグラフである。(A), (b), (c), and (d) are graphs showing the relationship between the waveform and the pulse width, respectively. 誘導蓄積型パルス電源の回路図である。It is a circuit diagram of an induction storage type pulse power supply. 誘導蓄積型パルス電源のパルス電圧のパルス波形を示すグラフである。It is a graph which shows the pulse waveform of the pulse voltage of an induction storage type pulse power supply. 容量蓄積型パルス電源の回路図である。It is a circuit diagram of a capacity storage type pulse power supply. 容量蓄積型パルス電源のパルス波形を示すグラフである。It is a graph which shows the pulse waveform of a capacity | capacitance accumulation type pulse power supply.

符号の説明Explanation of symbols

1 電源 2 ガス管 3 チャンバー 4A、4B 電極装置 5、6、12、13 誘電体層 8 放電空間 9 処理ガス 10 プラズマ処理された処理ガス 11 非処理物 d 放電空間のギャップ間隔 X 電極間隔   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply 2 Gas pipe 3 Chamber 4A, 4B Electrode apparatus 5, 6, 12, 13 Dielectric layer 8 Discharge space 9 Process gas 10 Plasma-processed process gas 11 Non-processed object d Discharge space gap space | interval X Electrode space | interval

Claims (4)

相対向する一対の電極、および前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の対向面上に設置された固体誘電体層を備えているプラズマ処理装置を使用し、
前記一対の電極間に設けられた放電空間中に大気圧以上の圧力の処理ガスを導入し、前記一対の電極へのパルス電圧の印加による放電を用いて、前記処理ガスを活性化し、活性化した処理ガスを被処理物に接触させるのに際して、前記放電空間のギャップ間隔が0.3mm以下であり、前記電極間の平均電界強度が10kV/cm以上であり、前記パルス電圧のパルス幅が5マイクロ秒以下であることを特徴とする、リモート式プラズマ処理方法。
Using a plasma processing apparatus comprising a pair of electrodes facing each other, and a solid dielectric layer placed on the facing surface of at least one of the pair of electrodes,
A processing gas having a pressure higher than atmospheric pressure is introduced into a discharge space provided between the pair of electrodes, and the processing gas is activated and activated by using a discharge generated by applying a pulse voltage to the pair of electrodes. When the processed gas is brought into contact with the object to be processed, the gap interval of the discharge space is 0.3 mm or less, the average electric field strength between the electrodes is 10 kV / cm or more, and the pulse width of the pulse voltage is 5 A remote plasma processing method, characterized in that the time is less than microseconds.
前記パルス電圧を印加するためのパルス電源として、誘導蓄積型パルス電源を用いることを特徴とする、請求項1記載のプラズマ処理方法。   2. The plasma processing method according to claim 1, wherein an induction storage type pulse power source is used as the pulse power source for applying the pulse voltage. 前記パルス電圧を印加するためのバルス電源のスイッチング素子として、静電誘導型サイリスタ素子を用いることを特徴とする、請求項1または2記載のプラズマ処理方法。   3. The plasma processing method according to claim 1, wherein an electrostatic induction thyristor element is used as a switching element of a pulse power source for applying the pulse voltage. 前記処理ガスにおける窒素ガス濃度が70体積%以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載のプラズマ処理方法。   The plasma processing method according to claim 1, wherein a nitrogen gas concentration in the processing gas is 70% by volume or more.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009199953A (en) * 2008-02-22 2009-09-03 Ngk Insulators Ltd Plasma processing apparatus
JP2009245646A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Ngk Insulators Ltd Microplasma jet reactor and generator
JP2010092638A (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Nisshinbo Holdings Inc Fuel cell separator
JP2013529352A (en) * 2010-03-31 2013-07-18 コロラド ステート ユニバーシティー リサーチ ファウンデーション Liquid-gas interface plasma device
US9287091B2 (en) 2008-05-30 2016-03-15 Colorado State University Research Foundation System and methods for plasma application
US9288886B2 (en) 2008-05-30 2016-03-15 Colorado State University Research Foundation Plasma-based chemical source device and method of use thereof
US9532826B2 (en) 2013-03-06 2017-01-03 Covidien Lp System and method for sinus surgery
US9555145B2 (en) 2013-03-13 2017-01-31 Covidien Lp System and method for biofilm remediation
US10368939B2 (en) 2015-10-29 2019-08-06 Covidien Lp Non-stick coated electrosurgical instruments and method for manufacturing the same
US10441349B2 (en) 2015-10-29 2019-10-15 Covidien Lp Non-stick coated electrosurgical instruments and method for manufacturing the same
US10709497B2 (en) 2017-09-22 2020-07-14 Covidien Lp Electrosurgical tissue sealing device with non-stick coating
US10973569B2 (en) 2017-09-22 2021-04-13 Covidien Lp Electrosurgical tissue sealing device with non-stick coating
US11207124B2 (en) 2019-07-08 2021-12-28 Covidien Lp Electrosurgical system for use with non-stick coated electrodes
US11369427B2 (en) 2019-12-17 2022-06-28 Covidien Lp System and method of manufacturing non-stick coated electrodes

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000169977A (en) * 1998-12-04 2000-06-20 Seiko Epson Corp Etching method by atmospheric pressure high frequency plasma
JP2003303699A (en) * 2002-04-08 2003-10-24 Sekisui Chem Co Ltd Discharge plasma treatment method and device
JP2004072994A (en) * 2002-06-12 2004-03-04 Ngk Insulators Ltd High voltage pulse generation circuit
JP2005123159A (en) * 2003-05-27 2005-05-12 Matsushita Electric Works Ltd Plasma processing apparatus, method for manufacturing reaction vessel for plasma generation, and plasma processing method
JP2005150474A (en) * 2003-11-17 2005-06-09 Sekisui Chem Co Ltd Oxide film forming apparatus and method therefor
JP2005174879A (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Matsushita Electric Works Ltd Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2005222779A (en) * 2004-02-04 2005-08-18 Ngk Insulators Ltd Plasma processing device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000169977A (en) * 1998-12-04 2000-06-20 Seiko Epson Corp Etching method by atmospheric pressure high frequency plasma
JP2003303699A (en) * 2002-04-08 2003-10-24 Sekisui Chem Co Ltd Discharge plasma treatment method and device
JP2004072994A (en) * 2002-06-12 2004-03-04 Ngk Insulators Ltd High voltage pulse generation circuit
JP2005123159A (en) * 2003-05-27 2005-05-12 Matsushita Electric Works Ltd Plasma processing apparatus, method for manufacturing reaction vessel for plasma generation, and plasma processing method
JP2005150474A (en) * 2003-11-17 2005-06-09 Sekisui Chem Co Ltd Oxide film forming apparatus and method therefor
JP2005174879A (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Matsushita Electric Works Ltd Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2005222779A (en) * 2004-02-04 2005-08-18 Ngk Insulators Ltd Plasma processing device

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009199953A (en) * 2008-02-22 2009-09-03 Ngk Insulators Ltd Plasma processing apparatus
JP2009245646A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Ngk Insulators Ltd Microplasma jet reactor and generator
US9272359B2 (en) 2008-05-30 2016-03-01 Colorado State University Research Foundation Liquid-gas interface plasma device
US9287091B2 (en) 2008-05-30 2016-03-15 Colorado State University Research Foundation System and methods for plasma application
US9288886B2 (en) 2008-05-30 2016-03-15 Colorado State University Research Foundation Plasma-based chemical source device and method of use thereof
JP2010092638A (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Nisshinbo Holdings Inc Fuel cell separator
JP2013529352A (en) * 2010-03-31 2013-07-18 コロラド ステート ユニバーシティー リサーチ ファウンデーション Liquid-gas interface plasma device
US10524848B2 (en) 2013-03-06 2020-01-07 Covidien Lp System and method for sinus surgery
US9532826B2 (en) 2013-03-06 2017-01-03 Covidien Lp System and method for sinus surgery
US9555145B2 (en) 2013-03-13 2017-01-31 Covidien Lp System and method for biofilm remediation
US10441349B2 (en) 2015-10-29 2019-10-15 Covidien Lp Non-stick coated electrosurgical instruments and method for manufacturing the same
US10368939B2 (en) 2015-10-29 2019-08-06 Covidien Lp Non-stick coated electrosurgical instruments and method for manufacturing the same
US11135007B2 (en) 2015-10-29 2021-10-05 Covidien Lp Non-stick coated electrosurgical instruments and method for manufacturing the same
US11298179B2 (en) 2015-10-29 2022-04-12 Covidien Lp Non-stick coated electrosurgical instruments and method for manufacturing the same
US10709497B2 (en) 2017-09-22 2020-07-14 Covidien Lp Electrosurgical tissue sealing device with non-stick coating
US10973569B2 (en) 2017-09-22 2021-04-13 Covidien Lp Electrosurgical tissue sealing device with non-stick coating
US11432869B2 (en) 2017-09-22 2022-09-06 Covidien Lp Method for coating electrosurgical tissue sealing device with non-stick coating
US11207124B2 (en) 2019-07-08 2021-12-28 Covidien Lp Electrosurgical system for use with non-stick coated electrodes
US11369427B2 (en) 2019-12-17 2022-06-28 Covidien Lp System and method of manufacturing non-stick coated electrodes

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