JP6625728B2 - プラズマ生成装置 - Google Patents

Description

本発明はプラズマを生成して所定のプラズマ処理を行うためのプラズマ生成装置に関する。

太陽光パネルや車載用ランプの製造には、プロセス制御が比較的に容易であるという利点から、プラズマ処理法がクリーニング工程、成膜工程、エッチング工程などに用いられている。このようなプラズマ処理法を行うプラズマ処理装置としては、プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）装置が知られており、中周波、高周波、マイクロ波電力などによって、原料ガスをプラズマ化して基板上に薄膜が形成される。

例えば、プラスチック材料の製品の表面に保護膜を形成するためには、1マイクロメートル以上の厚みでハードコート膜を形成することで、保護膜の硬度や耐傷性を確保することができ、そのためには成膜レートを高くする必要がある。成膜効率を高める１つの方法として、ホローカソード放電を利用したプラズマＣＶＤ装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１５−０９８６１７号公報 特開２０１１−２０４９５５号公報

ところが、ホローカソード放電を利用したプラズマＣＶＤ装置であっても、ホローカソード電極とアノード電極に間の空間に被成膜基板を挟むタイプの装置（例えば、特許文献１の装置）では、ホローカソード電極に重合膜が堆積し易く、パーティクル発生などが生じて安定した成膜ができないなどの問題があり、また、電極間からさらにその外側までプラズマが広がってプラズマ密度が低下し、ガス分布が悪くなり、膜厚がばらつくという問題もある。さらに、ホローカソード電極自体が高温になり易く、被成膜基板が熱可塑性樹脂材の場合には基板が変形することもあり、生産性の低下につながる。

また、一対の平板平行電極を使用するプラズマ成膜装置（例えば、特許文献２の装置）であっても、電極の一方をシリコン材料で形成して、その電極自体を成膜の原料とする方法では、被成膜部品に比較的に厚い膜厚で成膜しようとした場合には、電極自体を頻繁に取り換える必要があり、現実には生産ラインに組み込むことができない。

そこで、本発明は上述の課題に鑑み、高いプラズマ密度でプラズマを生成することができ、膜を形成した場合には成膜レートを高くできるプラズマ生成装置の提供を目的とする。

上述の技術的な課題を解決するため、本発明のプラズマ生成装置は、主面間を貫通する貫通孔をそれぞれ複数有する一対の板状導体部を所定の空隙を介して対向させ、該一対の板状導体部の一方の側よりガスを前記貫通孔に流入させ、前記一対の板状導体部の間に高周波電圧を与えることで前記空隙にプラズマ放電を生じさせ、生じたプラズマを前記一対の板状導体部の他方の側に流出させることを特徴とする。

本発明のプラズマ生成装置によれば、前記一対の板状導体部の間の空隙でプラズマを発生させ、一対の板状導体部のそれぞれを貫通する複数の貫通孔に対するガスフローによって発生したプラズマが前記一対の板状導体部の他方の側に流出するような、プラズマ発生部とプラズマ処理部が分離される構造とされる。このため被成膜部材に対するプラズマや熱によるダメージを抑えることができ、比較的に低い処理温度にできる。また本発明のプラズマ生成装置によれば、高密度のプラズマを発生できるため、生産性を高くできる。

本発明の実施形態にかかるプラズマ生成装置を一部破断して示す要部斜視図である。 本発明の実施形態にかかるプラズマ生成装置の概略断面図である。 本発明の実施形態にかかるプラズマ生成装置の構造を示す模式図であり、予備段階の図である。 本発明の実施形態にかかるプラズマ生成装置の構造を示す模式図であり、プラズマ生成段階の図である。 本発明の実施形態にかかるプラズマ生成装置の構造を示す模式図であり、プラズマ流出段階の図である。 本発明の実施形態にかかるプラズマ生成装置を用いたプラズマ成膜装置の一例の模式図である。 本発明の実施形態にかかるプラズマ生成装置を用いたプラズマ成膜装置の他の一例の模式図である。 本発明の実施例を説明する図である。 本発明の実施例を説明する図である。 本発明の実施例を説明する図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は、本発明の幾つかの具体例であり、本発明はその態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法などについても限定されるものではない。

本実施形態は、プラズマ成膜処理を行うプラズマ生成装置１０の例であり、図１及び図２に示すように、このプラズマ生成装置１０には、支持板１８上に筺体側部２０が形成され、その筺体側部２０に一対の平行平板状の板状導体部１２、１４が保持される構造を有している。一対の平行平板状の板状導体部１２、１４の一方の側である裏面側には、支持板１８の表面側に突設部２５を形成して該突設部２５の内側に設けられた凹部２４を有し、この凹部２４に臨んで水平方向を長手方向とするプラズマ生成ガス導入管１６が設けられている。プラズマ生成ガス導入管１６の中央部は、装置外部より延長されるプラズマ生成ガスを導入するガス供給管２２に接続されており、これらプラズマ生成ガス導入管１６、ガス供給管２２を介してアルゴンなどのプラズマを生成するためのガスが導入される。

一対の板状導体部１２、１４は、平板状のアルミニウムなどの金属板或いはその他の導体板からなり、表面には誘電体膜を有していても良く、一対の板状導体部１２、１４のプラズマガスの導出側である表面１２ｓは、アーク放電等を避けるため、アルミナ溶射若しくは硬質陽極酸化処理により誘電体膜が被覆する構成とすることができる。一対の板状導体部１２、１４のそれぞれ両主面に、アルミナ溶射若しくは硬質陽極酸化処理を施しても良い。一対の板状導体部１２、１４は、それぞれ全周囲を筺体側部２０に保持或いは密着されており、一対の板状導体部１２、１４の間の空隙部１３は、筺体側部２０と一対の板状導体部１２、１４に囲まれた、板状導体部１２、１４の面内方向で等間隔の空間とされる。一対の板状導体部１２、１４の間隔は、導入するガスや供給する電力の周波数、さらには電極のサイズなどに依存して変えることが可能であるが、例えば３ｍｍ〜１２ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜９ｍｍ、より好ましくは３〜６ｍｍ程度の間隔とされる。

平行平板状の一対の板状導体部１２、１４には、それぞれ両主面の間を貫通する貫通孔２６、２８が複数設けられている。ガス流出側に位置する板状導体部１２は、主面内マトリクス状に並ぶように所定に間隔で複数の貫通孔２６を設けており、ガス流入側に位置する板状導体部１４は、主面内マトリクス状に並ぶように所定に間隔で複数の貫通孔２８を設けている。板状導体部１２の貫通孔２６と板状導体部１４の貫通孔２８は、それぞれ円筒形状の孔であり、同軸状にすなわち図１のＸ方向に貫通孔２６の中心と貫通孔２８の中心が揃って配置される。板状導体部１２の貫通孔２６は、ガス流入側の板状導体部１４の貫通孔２８よりも径小とされ、従って、ガスがＸ方向に流れる場合には、板状導体部１４の貫通孔２８よりも流出側の板状導体部１２の貫通孔２６を通過する際に加速され、勢いを増して板状導体部１２の表面１２ｓ側に流出する。このように一対の板状導体部１２、１４には、複数の貫通孔２６、２８が形成されてホロー電極構造となり、これら複数の貫通孔２６、２８を介して生成されたプラズマガスが高密度で流れることになる。

一対の板状導体部１２、１４に設けられる複数の貫通孔２６、２８は、本実施形態では、板状導体部１２、１４の主面間を貫通するそれぞれ円筒形状とされるが、例えば、矩形状の孔であっても良く、流出側の径を狭くするような先細り形状とすることもできる。また、複数の貫通孔２６、２８は、本実施形態では、マトリクス状に配列されるものとしているが、同心円状に複数の円を描く配列でも良く、さらには複数の貫通孔２６、２８の位置は規則的でなくとも良い。本実施形態では、板状導体部１２に形成される貫通孔２６は、それぞれ互いに同じ径を有し、板状導体部１４に形成される貫通孔２８もそれぞれ互いに同じ径を有していると説明するが、例えば、中心部と周辺部で径の大きさを段階的に変えることもできる。また、複数の貫通孔２６、２８の向きをＸ軸に対して傾斜させ、同心円状に並ぶ貫通孔の方向を斜めに揃えることで、プラズマガスの渦を形成するようにすることもできる。

一対の板状導体部１２、１４には、冷却部として冷却水や冷却ガスなどの冷媒を通過させるための還流させる流路３０、３２が設けられている。板状導体部１２の一方の表面に近くに形成される流路３０は、例えばミアンダ状に引き回されて多くの貫通孔２６の近傍を通過して熱を奪うように機能する。板状導体部１４の一方の表面に近くに形成される流路３２も、同様に例えばミアンダ状に引き回されて多くの貫通孔２８の近傍を通過する。流路３０、３２を通過する冷媒は、装置外部より供給され、装置外部に配される図示しない熱交換装置によって再度冷却されて流路３０、３２に戻る。流路３０、３２の間は独立していても良く、或いは連続していても良い。本実施形態では、アルミニウム材の表面にミアンダ状に溝を形成し、その溝を表面からアルミニウム板などで蓋をするように形成しているが、側部側から孔をあけるように形成することもできる。また、本実施形態では、各板状導体部１２、１４のそれぞれ１つの流路３０、３２を形成しているが、それぞれ複数の流路を形成しても良い。

一対の板状導体部１２、１４には、後述するように高周波電圧が加えられ、一対の板状導体部１２、１４に形成された流路３０、３２を冷媒が流れることで、一対の板状導体部１２、１４の温度上昇を抑えることができる。また、前述のプラズマ生成ガス導入管１６からプラズマ生成用のガスが一対の板状導体部１２、１４の流入側から導入される。前述のように、支持板１８には略矩形状に形成される凹部２４が形成され、その凹部２４は板状導体部１４の裏面側で全ての貫通孔２８に亘る範囲に広がる。このような凹部２４と板状導体部１４の裏面で形成される空間には、水平方向を長手方向とするプラズマ生成ガス導入管１６が形成され、プラズマ生成ガス導入管１６の長手方向に沿って点在する複数のガス孔３４からプラズマ生成ガスが凹部２４と板状導体部１４の裏面で形成される空間に導入される。プラズマ生成ガス導入管１６は一本の管状部材であり、その長手方向の中央部でガス供給管２２にＴ字状に連結することから、ガス供給管２２から供給されたガスは、プラズマ生成ガス導入管１６を通って凹部２４内に導入される。プラズマ生成ガスは、プラズマにより処理する方法に応じて選択され、例えばアルゴンやアルゴンと酸素の混合ガス、酸素或いは窒素の単独などであり、さらにはヘリウム、二酸化炭素、亜酸化窒素、水素、空気およびそれらの混合ガスでも良い。

筺体側部２０は、支持板１８より装置表面側に突設される部材であり、板状導体部１２の全端部を保持する。筺体側部２０は、筺体側部２０の表面部では該表面端部と板状導体部１２の裏面側が密接して蓋をするように取り付けられる。筺体側部２０は、突設部２５の内側に設けられた凹部２４と板状導体部１４の裏面で形成される空間、及び一対の板状導体部１２、１４の間の空間をそれぞれガスのプラズマ生成ガス導入管１６と貫通孔２６，２８以外では気密にするように形成される。筺体側部２０は、例えばガラス、セラミックなどの絶縁材料により形成される。図２に示すように、筺体側部２０には、流出側の板状導体部１２に冷媒を供給する流路管３６が配されており、流路管３６は筺体側部２０をＸ軸方向に貫通して板状導体部１２の裏面側から当該板状導体部１２の内部に形成された流路３０に連通される。流路管３６の他方は、支持板１８を貫通して装置外部に連通する。特に支持板１８を貫通する際には、支持板１８に配設された絶縁材料の筺体側部２０を貫通するため、支持板１８と流路管３６は電気的に絶縁が維持される。板状導体部１４には、筺体側部２０の内側で流路管３８が取り付けられ、流路管３８は支持板１８を貫通して装置外部に連通する。これら流路管３６、３８に例えば冷却水などの冷媒を通過させることで、一対の板状導体部１２、１４の温度上昇を抑えることができる。

これらの流路管３６、３８は冷媒を供給する管をなすが、それぞれ導体により構成され、平行平板型の板状導体部１２、１４のそれぞれの電極取り出し部としても機能する。平行平板型の板状導体部１２、１４の間には、空隙部１３が介在するが、その空隙部１３は容量の誘電部として機能する。図２に示すように、高周波電源（ＲＦ）４２の一方の端部は接地４４されており、支持板１８も接地され、支持板１８を絶縁物介在させずに貫通する流路管３８を介して裏面側の板状導体部１４も接地される。高周波電源４２の他方の端部は容量等を操作してプラズマとの整合性を得るためのマッチングボックス（ＭＢ）４０を介して流路管３６に接続される。流路管３６は前述のように支持板１８とは絶縁されて貫通し、表面側の板状導体部１２と導通する。従って、高周波電源４２を稼働させた場合には、例えば１３．５６ＭＨｚなどの所定の周波数で板状導体部１２の電位がプラスとマイナスに振れることになる。

支持板１８の側部には、成膜用のガスを流入させるポート５０、５２が取り付けられており、それぞれ質量流量計に流量制御の機能を持たせたマスフローコントローラー（ＭＦＣ）４６，４８を介して成膜ガスが供給される。成膜用のガスの導入部は、本実施形態では、一例として支持板１８の側部とされるが、プラズマ処理を施す製品近くの位置に成膜ガスを供給する機構であれば、他の構造であっても良い。プラズマを用いた洗浄等に当該プラズマ生成装置を使用する場合には、マスフローコントローラー４６、４８により成膜用のガスの流入は止められる。成膜用のガスは、例えばメタン、アセチレン、ブタジエン、チタニウムテトライソプロポキシド（ＴＴＩＰ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）などを選択して供給される。

支持板１８自体は、例えばプラズマ成膜装置のチャンバー５６に取り付けられるものであり、ポート５０、５２を介して導入される成膜用のガスは後述するようなプラズマ成膜装置のチャンバー内に導入される。プラズマ生成装置１０を成膜装置のチャンバーに取り付けた場合には、チャンバー内は図示しない真空排気により、例えば１０乃至３００Ｐａ程度の比較的に低真空にされる。このような状態で通電によりプラズマを発生させ、発生したプラズマによって、成膜や洗浄などのプラズマ処理を進めることができる。

ここで、プラズマを高い密度で生成し、且つ安定してプラズマを生成させるプラズマ生成装置１０の要部の各寸法の一例について説明する。先ず、凹部２４と板状導体部１４の裏面で挟まれた容積Ｖ_１の空間については、その厚みとして３ｍｍ乃至２０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ乃至１２ｍｍの厚みとされることが効率を高めることに有効であるという実験結果が得られており、板状導体部１４の板厚をｔ_１とし、貫通孔２８の径をｄ_１とし、貫通孔の数をＡとすると、ｄ_１は２ｔ_１以下であり、全貫通孔２８の容積の総和であるＡｔ_１π（ｄ_１）^２／４ が空間Ｖ_１／１２０cm³乃至Ｖ_１／８０cm³範囲の数値であることが好ましく、空間Ｖ_１／１１０cm³乃至Ｖ_１／９０cm³範囲の数値であることがより好ましい。次に、板状導体部１２と板状導体部１４の間の空隙部１３の容積Ｖ_２については、その厚みとして２ｍｍ乃至１２ｍｍ、好ましくは３ｍｍ乃至６ｍｍの厚みとされることが効率を高めることに有効であるという実験結果が得られており、板状導体部１２の板厚をｔ_２とし、貫通孔２６の径をｄ_２とし、貫通孔２６の数をＡとすると、ｄ_２は２ｔ_２以下であり、且つ全貫通孔２６の容積の総和であるＡｔ_２π（ｄ_２）^２／４ が空間Ｖ_２／１２０cm³乃至Ｖ_２／８０cm³範囲の数値であることが好ましく、空間Ｖ_２／１１０cm³乃至Ｖ_２／９０cm³範囲の数値であることがより好ましい。なお、貫通孔２６と貫通孔２８は同軸上に並んで配置され、それぞれの数Ａは同数としている。

図３乃至図５は本実施形態のプラズマ生成装置１０の動作を説明するための模式図である。図３は予備段階を示しており、その回路上は、一対の平行平板型の板状導体部１２、１４が対向電極となるように構成され、高周波電源４２の一端は接地され、他端はスイッチ６０を介して板状導体部１２に接続される。平行平板型の板状導体部１４も高周波電源４２の一端と同様に接地される。プラズマ生成ガス供給装置５８は、図示しない流量制御部を介してプラズマ生成ガス導入管１６に接続されている。この予備段階で、当該プラズマ生成装置１０は真空ポンプ等を作動させて例えば１０〜３００Ｐａ程度の低真空状態とされ、平行平板型の板状導体部１２の表面側に非処理部材６２が配される。

このような段階で図４に示すようにスイッチ６０を閉じて平行平板型の板状導体部１２、１４の間の空隙部１３を高周波放電状態とし、同時にプラズマ生成ガス供給装置５８から酸素とアルゴンの混合ガスの如きプラズマ生成ガスを平行平板型の板状導体部１２、１４の間の空隙部１３にプラズマ生成ガス導入管１６を介して導入する。その結果、板状導体部１２、１４の間の空隙部１３にはプラズマが生成される。

板状導体部１２、１４の間の空隙部１３でプラズマが生成されることと同時進行で、プラズマ生成ガス供給装置５８からガスは供給しつづけられ、その結果、生成されプラズマは板状導体部１２、１４の間の空隙部１３から板状導体部１２の表面側に送られる。裏面側の板状導体部１４の方が貫通孔２８の径が大きく、表面側の板状導体部１２の貫通孔２６の方が径が小さいことから、図５に示すように表面側の板状導体部１２の表面からは比較的に速い流速でプラズマガスが流出する。この流出したプラズマガスに成膜用のガスを非処理部材６２の近傍で流すことで、極めて効率の良い成膜が可能となる。当該プラズマ生成装置１０が配設されたチャンバー内では、上述のように、従来のスパッタリングに比べて高い圧力下にあり、このような圧力の下では、高エネルギーな粒子はアルゴンとの衝突によってその運動エネルギーを失う傾向にあり、非処理部材６２の表面に形成される膜はダメージが少ない膜となる。また、その成長速度も速くすることができる。

なお、プラズマ生成装置１０は成膜用のガスを流すことで、所定の成膜処理が可能であるが、その他のプラズマガスの応用も可能である。例えば、エッチングやクリーニング、さらには表面の酸化や窒化などの表面改質などにも用いることができる。

前述のように、一対の板状導体部１２、１４の内部には、冷却部として機能する流路管３６、３８が形成されており、例えば冷却水などの冷媒が流路管３６、３８を通過するようにさせることで、一対の板状導体部１２、１４の温度上昇を抑えることができる。従って、本実施形態のプラズマ生成装置１０によれば、所要の成膜に際しては、板状導体部１２、１４側に膜が形成されるのを抑えて、非処理部材６２側の膜の形成速度を高くすることができ、比較的に短い時間で厚い膜厚の膜を形成できる。

図６は本実施形態のプラズマ生成装置を用いたプラズマ成膜装置の一例の模式図である。このプラズマ成膜装置８０は、前述のようなプラズマ生成装置９０、９２をチャンバー８２に配設し、さらに成膜用のスパッタリング装置９４を同一チャンバー８２に配設して構成される。水平断面が略八角形の４方向の側壁には、プラズマ生成装置９０、プラズマ生成装置９２、スパッタリング装置９４が並んで配設され、残りの側壁は処理用部材の導入口とされる。

プラズマ生成装置９０とプラズマ生成装置９２は、前述のように、一対の平行平板型の板状導体部１１２、１１４の間の空隙部、一対の平行平板型の板状導体部１１６、１１８の間の空隙部にプラズマを発生させて、図中破線で示す支持台８４上の非処理材８６にプラズマ処理を行う構造を有している。プラズマ生成装置９０、９２には、それぞれ選択スイッチ１２０、１２２を介して高周波電源１２４からの高周波電力がマッチングボックス１２６を介して選択に供給される。スパッタリング装置９４は、アルゴンガスが周囲に供給され、直流電圧が供給されるターゲット９６からのターゲットの物質が対峙する非処理材８６に被着される構造を有している。

この構造のプラズマ成膜装置８０は、チャンバー８２の中央部から３方向に延びるアーム部１００を有しており、このアーム部１００は軸部１０１を中心に回動する。３方向に延びるアーム部１００の先端には、それぞれシャッター１０２が設けられており、
これらアーム部１００とシャッター１０２によってシャッター機構が構成される。このシャッター機構により、アーム部１００の伸縮に応じて、これらプラズマ生成装置９０、９２及びスパッタリング装置９４の間が断続し、プラズマ生成装置９０、９２及びスパッタリング装置９４を選択的にチャンバー８２内と連続させることが可能である。

なお、プラズマ成膜装置８０のチャンバー８２には、所要の排気ユニット８８が取り付けられており、チャンバー８２内を低真空にすることができる。

プラズマ成膜装置８０は、特に樹脂材の表面に比較的に厚い金属膜を形成する場合に、生産性良く稼働することができる。すなわち、金属薄膜をめっきにより樹脂材上に形成する際に、プラズマ生成装置９０、９２及びスパッタリング装置９４の間を反時計まわりで支持台８４上の例えば樹脂材料からなる非処理材８６を処理する。先ず、プラズマ生成装置９０をプラズマ洗浄装置として使用し、このプラズマ生成装置９０に非処理材８６を対向させることで、プラズマにより洗浄や改質が行われる。次に、アーム部１００を反時計方向に９０度回して、非処理材８６に所要の重合作用から薄い金属触媒層の形成や官能基を付与する。さらにスパッタリング装置９４では、スパッタリングを行ってニッケルなどのシード層を非処理材８６上に形成する。プラズマ生成装置９０、９２を用いずに、スパッタリングも可能であるが、スパッタリングの前にプラズマ生成装置９０、９２を用いてプラズマによる洗浄や改質、薄い金属触媒層の形成や官能基を付与すれば、後工程で形成される膜の密着力が極めて高くなることが実験により得られている。

なお、プラズマ成膜装置８０はスパッタリング装置９４を組み込んだ装置としているが、単数若しくは複数のプラズマＣＶＤ装置を組み込むことも可能であり、スパッタリング装置９４の代わりに蒸着装置などを組み込むことも可能である。また、プラズマ生成装置はエッチング処理にも有用である。

図７は本実施形態のプラズマ生成装置を用いたプラズマ成膜装置１２８の他の一例の模式図である。このプラズマ成膜装置１２８は、３つのチャンバー１３６、１３８、１４０を有しており、前述のようなプラズマ生成装置１３０、１３２をそれぞれのチャンバー１３６、１３８に配設し、さらに成膜用のスパッタリング装置１３４をさらに隣のチャンバー１４０に配設して構成される。最初のチャンバー１３６では、支持アーム１４２の先端部に取り付けられた被処理材１４４がプラズマ生成装置１３０に対向して、プラズマ洗浄が行われる。次いで被処理材１４４が支持アーム１４２と共に移動して、その次のチャンバー１３８では、プラズマ生成装置１３２がプラズマ処理を行って、所要の重合作用から薄い金属触媒層の形成や官能基が被処理材１４４に付与される。第３番目のチャンバー１４０では、スパッタリングを行って例えばニッケルなどのシード層を被処理材１４４上に形成する。

このようにチャンバーを独立した構成することでも、本実施形態のプラズマ生成装置を用いたプラズマ成膜装置１２８によれば、プラズマによる洗浄や改質、薄い金属触媒層の形成や官能基の付与が可能であり、後工程で形成される膜の密着力を極めて高くすることができる。また、プラズマ生成装置１３０、１３２を同一のチャンバー内に配設し、スパッタリング装置を別のチャンバーとする組み合わせも可能である。

また、上述の実施形態においては、一対の平行平板型の板状導体部に供給される電力の電源を高周波電源として説明したが、高周波電源の代わりに交流電源、パルス直流電源などであっても良い。

［実施例１：基材表面改質後の状態確認］
本実施形態に係るプラズマ生成装置を用いてＡＢＳ基材の表面改質を行い、改質後基材表面をＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）及びＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により評価した。

＜プラズマ処理工程＞
装置チャンバー内にＡＢＳ基材を設置し、当該チャンバー内を所定圧力まで減圧後、酸素ガスを供給し、板状導体部からなる対向電極に所定の高周波電圧を付与した。発生したプラズマをＡＢＳ基材表面に照射することにより基材表面の改質を行なった。プラズマ処理条件を表1にまとめた。なお、表１におけるＴ−Ｓ間距離（ｍｍ）は、電極−基材間の距離を表している。

＜ＸＰＳによる確認＞
表1の処理１−処理５で示す各処理を施したＡＢＳ基材及び未処理のＡＢＳ基材表面をＸＰＳを用いて分析し、光電子ピーク位置のエネルギーシフト（量）から基材表面における化学結合状態を観察した。図８は、ＸＰＳ分析により得られた処理毎の基材表面における化学結合状態を示すグラフであり、縦軸は光電子強度、横軸は結合エネルギーを表している。図８からも明らかなように、処理１−処理５で示す各処理を施したＡＢＳ基材表面において、２８９ｅＶ付近のカルボキシル基特有の光電子ピークが観察されたことから、本実施形態に係るプラズマ生成装置によりＡＢＳ基材表面の改質が成されたことが確認された。

＜ＳＥＭによる確認＞
ＸＰＳ測定と同様に、表1の処理１−処理５で示す各処理を施したＡＢＳ基材及び未処理のＡＢＳ基材表面をＳＥＭにより観察した。図９は、ＳＥＭ観察により得られたＡＢＳ基材表面の顕微鏡観察像である。処理１−処理５を施したＡＢＳ基材表面の観察結果から、ナノオーダーでＡＢＳ基材表面がエッチングされていることが確認された。

［実施例２：基材表面改質後の密着性向上確認］
本実施形態に係るプラズマ生成装置を用いてＡＢＳ基材及びＰＣ／ＡＢＳ基材の表面を改質し、銅めっき被膜を形成後、ピール強度試験を実施した。

＜プラズマ処理工程＞
装置チャンバー内にＡＢＳ基材又はＰＣ／ＡＢＳ基材を設置し、当該チャンバー内を所定圧力まで減圧後、酸素ガスを一定量供給し、板状導体部からなる対向電極に所定の高周波電圧を付与した。発生したプラズマをＡＢＳ基材又はＰＣ／ＡＢＳ基材表面に照射することにより基材表面の改質を行なった。プラズマ処理条件を表２にまとめた。なお、表２におけるＴ−Ｓ間距離（ｍｍ）は、電極−基材間の距離を表している。

＜シード層成膜工程＞
上記表面改質後の基材をスパッタ装置チャンバー内に設置し、チャンバー内を所定の圧力まで減圧後、アルゴンガスを一定量供給し、銅ターゲットへ直流電圧を付与することで、基材表面へ厚さ約４００ｎｍの銅シード層を形成させた。

＜電気めっき工程＞
上記銅シード層形成後の基材をめっき用治具に装着し、銅アノードと共に装飾用硫酸銅めっき浴に浸漬させた。陽極を銅アノード、陰極を被めっき基材とし、直流電圧を付与することで、厚さ約３２μｍの銅めっき被膜を形成させた。

＜密着性の確認＞
上記３工程により、ＡＢＳ基材及びＰＣ／ＡＢＳ基材へ銅めっき被膜を形成後、引張試験機（株式会社島津製作所：ＡＧＳ−Ｈ５００Ｎ）を用いて９０°ピール強度試験を実施した。表２の右側のピール強度試験結果に示されているように、ＡＢＳ基材、ＰＣ／ＡＢＳ基材の両基材共に高密着であることが確認された。

［実施例３：耐摩耗性確認］
本実施形態に係るプラズマ生成装置を用い、ＳＵＳ３０４基材上にカラーリング（光学干渉膜厚さ；約３００ｎｍ）が施された基材の表面を改質し、ＳｉＯｘ膜を形成後、耐摩耗性試験を実施した。

＜プラズマ処理工程＞
装置チャンバー内に上記基材を設置し、当該チャンバー内を所定圧力まで減圧後、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）、酸素ガスを一定量供給し、板状導体部からなる対向電極に所定の高周波電圧を付与した。ＣＶＤにより成膜速度３ｎｍ／ｓｅｃで透明なＳｉＯｘを成膜した。プラズマ処理条件を表３にまとめた。なお、表３におけるＴ−Ｓ間距離（ｍｍ）は、電極−基材間の距離を表している。

＜耐摩耗性の確認＞
表３に示されているように、上記処理工程によりＳｉＯｘ膜厚がそれぞれ３μｍ、６μｍ、９μｍ形成された基材表面に対して砂消しゴム（株式会社シード製：Ｅ−５１２）を１ｋｇｆの圧力で押し当てて、１５０回の往復運動を行った結果を図１０に示した。図１０に示されるように、膜厚が３μｍのものでは、光学干渉膜が基材表面面積に対して約半分程度剥離したが、膜厚を６μｍ、９μｍと厚くする程、光学干渉膜の剥離は少なくなり、スクラッチ特性が改善されることが確認された。

上述のように、本発明のプラズマ生成装置によれば、プラズマ発生部とプラズマ処理部が分離される構造とされる。このため被成膜部材に対するプラズマの熱によるダメージを回避する用途に特に有用であり、高密度のプラズマを発生できるため、生産性を高めることに適している。

１０ プラズマ生成装置
１２ 板状導体部
１２ｓ 表面
１３ 空隙部
１４ 板状導体部
１６ プラズマ生成ガス導入管
１８ 支持板
２０ 筐体側部
２２ ガス供給管
２４ 凹部
２５ 突設部
２６、２８ 貫通孔
３０、３２ 流路
３４ ガス孔
３６、３８ 流路管
４０ マッチングボックス
４２ 高周波電源
４４ 接地
４６，４８ マスフローコントローラー
５０、５２ ポート
５６ チャンバー
５８ プラズマ生成ガス供給装置
６０ スイッチ
６２ 非処理部材
８０ プラズマ成膜装置
８２ チャンバー
８４ 支持台
８６ 非処理材
８８ 排気ユニット
９０、９２ プラズマ生成装置
９４ スパッタリング装置
９６ ターゲット
１００ アーム部
１０１ 軸部
１０２ シャッター
１１２、１１４、１１６，１１８ 板状導体部
１２０、１２２ 選択スイッチ
１２４ 高周波電源
１２６ マッチングボックス
１２８ プラズマ成膜装置
１３０、１３２ プラズマ生成装置
１３４ スパッタリング装置
１３６、１３８、１４０ チャンバー
１４２ 支持アーム
１４４ 被処理材

Claims (13)

1. 主面間を貫通する貫通孔をそれぞれ複数有する一対の板状導体部を所定の空隙を介して対向させてホロ―電極構造を形成し、該一対の板状導体部の一方の側よりガスを前記貫通孔に流入させ、前記一対の板状導体部の間に高周波電圧を与えることで前記空隙にプラズマ放電を生じさせ、生じたプラズマを前記一対の板状導体部の他方の側に流出させるものであって、前記プラズマ放電は８〜３００Ｐａの真空下で行われることを特徴とするプラズマ生成装置。
2. 請求項１記載のプラズマ生成装置であって、前記一対の板状導体部は、略平板状の主面同士が等間隔に平行に向き合って配置されることを特徴とするプラズマ生成装置。
3. 請求項２記載のプラズマ生成装置であって、前記一対の板状導体部の間の空隙は３〜１２ｍｍ程度離間して形成されることを特徴とするプラズマ生成装置。
4. 請求項１記載のプラズマ生成装置であって、前記一対の板状導体部に形成される複数の貫通孔は、前記一対の板状導体部の一方と他方で、それぞれの貫通孔が同軸となるように配列されることを特徴とするプラズマ生成装置。
5. 請求項１記載のプラズマ生成装置であって、前記貫通孔はそれぞれ円筒形状とされ、前記一対の板状導体部のガス流入側の貫通孔は、前記一対の板状導体部のガス流出側の貫通孔よりも経大とされることを特徴とするプラズマ生成装置。
6. 請求項１記載のプラズマ生成装置であって、前記一対の板状導体部は、当該板状導体部を冷却するための冷却部を有することを特徴とするプラズマ生成装置。
7. 請求項６記載のプラズマ生成装置であって、前記冷却部は、前記一対の板状導体部内に形成される、装置外部から供給される冷媒を還流させる流路からなることを特徴とするプラズマ生成装置。
8. 請求項１記載のプラズマ生成装置であって、前記一対の板状導体部のガス流出側の面には、その表面を覆う誘電体膜を形成してなることを特徴とするプラズマ生成装置。
9. 請求項１記載のプラズマ生成装置であって、前記誘電体膜はアルミナ溶射若しくは硬質陽極酸化処理により形成されることを特徴とするプラズマ生成装置。
10. 主面間を貫通する貫通孔をそれぞれ複数有し、所定の空隙を介して対向させてホロ―電極構造を形成する一対の板状導体部と、
    前記一対の板状導体部の一方の側よりガスを前記貫通孔に流入させるガス流入部と、
    前記一対の板状導体部の間に高周波電圧を与える高周波発生部と、及び
    前記一対の板状導体部の他方の側に流出させたプラズマに原料ガスを供給する原料ガス供給部とを有するものであって、前記高周波電圧の付与によるプラズマ放電は８〜３００Ｐａの真空下で行われることを特徴とするプラズマ成膜装置。
11. 請求項１記載のプラズマ生成装置をチャンバーに配設し、さらに成膜用のスパッタリング装置を同一チャンバーに配設することを特徴とするプラズマ成膜装置。
12. 少なくとも２つのチャンバーを設け、請求項１記載のプラズマ生成装置を１つのチャンバーに配設し、さらに成膜用のスパッタリング装置を他のチャンバーに配設することを特徴とするプラズマ成膜装置。
13. 請求項１記載のプラズマ生成装置を複数個チャンバーに臨むように配設し、さらに成膜用のスパッタリング装置を同一チャンバーに臨むように配設して、これらプラズマ生成装置及びスパッタリング装置の間を断続させるシャッター機構により、複数の前記プラズマ生成装置及び前記スパッタリング装置を選択的に前記チャンバーと連続させることを特徴とするプラズマ成膜装置。

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