JPH03229886A - 大気圧グロープラズマエッチング方法 - Google Patents
大気圧グロープラズマエッチング方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
するものである。さらに詳しくは、この発明は、大気圧
下で安定なグロー放電プラズマを生じさせ、生成した活
性種により表面のエツチングを行う大気圧プラズマ反応
方法に関するものである。
改質法が広く知られており、産業的に様々な分野に応用
されてきてもいる。この低圧グロー放電プラズマによる
表面改質法としては、ハロゲン原子やシリコン原子を含
んだ反応性ガスのプラズマ化によって、エツチングやア
モルファスシリコンの薄膜形成を行う、いわゆるプラズ
マエツチング法や堆積法が知られている。
たとえば、真空容器内において、フレオンガス等のフッ
素化炭素化合物のプラズマでシリコンや酸化シリコン膜
をエツチングするものや、シランガスまたはこれと酸素
やアンモニアガスの混合ガスをプラズマ励起して、シリ
コン基板またはガラス基板上にアモルファスシリコン族
、酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を堆積させる
ものなどがある。
ー放電プラズマによる表面処理方法は、いずれも真空下
での反応となるために、この低圧条件形成の装置および
設備が必要であり、また大面積基板の処理は難しく、し
かも製造コストが高価なものとならざるを得ないという
欠点があった。
、希ガスと混合して導入した反応性化合物を大気圧下に
プラズマ励起させて、基板表面を処理するプラズマ反応
法をすでに提案しており、その実施においては、優れた
特性と機能を有する表面を実現してもいる。しかしなが
ら、この方法によっても気体表面の処理には限界があり
、特に基板が金属または合金の場合においては、大気圧
でアーク放電が発生して処理が困難となる場合があるい
う問題があった。
あり、すでに提案した反応法をさらに発展させて、基板
が金属または合金の場合においても、また大面積基板の
場合においても、アーク放電を生ずることなく、反応活
性が大きく、しかも大気圧下で安定なプラズマを得るこ
とのできる大気圧グロープラズマエツチング方法を提供
することを目的としている。
たは双方に固体誘電体被覆した平行電極間において、希
ガスと反応性ガスとの混合ガスを導入して大気圧グロー
プラズマを生成させ、基板表面をエツチング処理するこ
とを特徴とする大気圧グロープラズマエツチング方法を
提供する。
ては、反応性ガスに希ガスを混合した混合ガスを用い、
かつ固体誘電体を電極に配置した誘電体被覆電極を基板
に対して対向配置し、電極間でグロープラズマを生成さ
せることによって、大気圧下で安定なグロー放電と基板
の表面、てノチング処理を可能とする。基板か金属また
は合金の場合でも、安定なグロー放電が得られ、また大
面積板の場合にも、表面処理を確実に行うことかできる
。
ロープラズマエツチング方法とその装置についてさらに
詳しく説明する。
に用いることのできる装置の一実施例を例示した断面図
である。
)より希ガスと反応性ガスとの混合ガスを導入し、大気
圧に保持したステンレスチャンバー等からなる反応容器
(2)内に多孔噴出ノズル(3)より基板(4)表面部
に混合ガスを噴出させる。互いに平行配置した2枚の電
極(5)(6)の一方の上部電極(5)の表面に固体誘
電体(7)を配設し、この電極(5)(6)間において
大気圧グロープラズマを生成させる。
いることから、下部電極(6)にこの基板(4)をのせ
、固体誘電体からなるマスク(8)を基板(4)表面に
配!してもいる。
部には穴部(9)を設けてもいる。また、上記の装置に
は、ポンプ(10)やガス排出部(11)を有している
。
、高電圧を印加するためアーク放電が発生しやすく、こ
のため、基板の表面処理は困難となる。
スを混合した混合ガスを用い、かつ固体誘電体(7)を
電極(5)に配設した誘電体被覆電極を使用することに
よって、大気圧下で安定なグロー放電と、基板表面のエ
ツチングとを可能としている。基板(4)が金属または
合金の場合でも、安定なグロー放電が得られ、また大面
積板の場合にも、確実な表面エツチング処理を行うこと
ができる。金属または合金を基板とする場合には、下部
電極(6)を固体誘導体で被覆するとさらに有利となる
。もちろん、基板(4)がセラミックス、ガラス、ゴム
等の場合にも、安定なグロー放電が得られ、大面積の表
面処理を行うことができる。
ラスチック等の耐熱性のものを例示することができる。
起し、高エネルギーのプラズマを生成させるためには、
高周波電源からの高電圧の印加により行う。この際に印
加する電圧は、基板表面の性状や表面処理時間に応じて
適宜なものとすることができる。
ム、ステンレス等の適宜なものとすることができる。
めには希ガスと反応性ガスとの混合カスを均一に拡散供
給することが好ましく、このため、この第1図に例示し
たように噴出ノズル(3)には複数の噴出口を設けるこ
とが有効でもある。
水冷パイプ等のさらに所要の手段を設けることも適宜に
なし得る。
たは混合物を適宜に用いることができる。
、質量の軽いHeを用いるのが好ましい。
、酸素ガス、および/またはCF、、C,F、 、CH
F3 、あるいはSF、等(7)/”tOゲン化炭化水
素や他の官能器を有する、もしくは有しない炭化水素類
などの任意のものを用いることができる。また、複数種
の反応性ガスを混合して用いることもできる。さらに、
使用する反応性ガスによっては、ハロゲン、水素などを
さらに混入してもよい。反応性ガスの使用量、割合によ
ってエツチング速度、エツチング後の表面状態を所定の
ものに制御することが可能となる。希ガスと反応性ガス
の混合比についても格別の制限はないが、希ガス濃度を
約65%以上、特に90%以上とすることが好ましい。
や人体への悪影響等の安全面に問題が生ずる場合がある
。これを回避するためには、ガスの無毒化を行うことが
必要となる。また、Heなとのガスは高価であるため、
回収して再使用することが好ましい。これらの点を考慮
して、プラズマ反応系を大気と隔離する反応容器(2)
を別の容器で覆うこともできる。この隔離容器に接続し
たポンプ等の適宜な排気手段により、約0.5〜0.1
気圧程度に減圧することができる。なお、このときの放
電機構は、大気圧下の放電機構と同様となる。
イカ板を有するアルミニウム平行電極(5)(6)を用
い、電極間距離を5mとして、大気圧グロープラズマを
生成させた。基板(4)としてポリイミド(カプトン)
を用い、マイカ板をマスク(8)としな。CF、中への
02の濃度を変化させて、プラズマエツチングを行った
。尚、CF a + 02の全流量を50ag+’ /
ninで一定に保持し、Heの流量を2000CII’
/iinとした。
心線平均粗さと混合比との関係を示したものが第3図で
ある。
Hz、約300Wでの低圧法(従来の)の例を示してい
る。
ツチング速度は最大となるが、大気圧グロープラズマ法
ではo2100%で最大になり、CF、添加によってエ
ツチング速度および中心線平均粗さともに減少すること
が確認された。また、第4図に示したように、0□混合
比が大きいほど水滴の接触角が小さくなり、CF、混合
比が大きいと未処理のものより接触角が大きくなること
が確認された。
定な大気圧下でのグロー放電が生じ、活性の高いプラズ
マが得られた。
、02流量20■’/ninの条件で20分間実施例
1と同様にしてエツチングを行った。この時のエツチン
グ量と周波数との関係を示したのが第5図である。
確認された。
生せず、安定な大気圧下でのグロー放電が生じ、活性の
高いプラズマが得られた。
’ /lin条件下でのプラズマの発光強度を02a量
との相関として評価した。その結果を示したものが第6
図である。
流量 0〜93.6c+o’ /n1n0□流量
0〜92cm’ /1in3000Hz 、8mA 2.64〜3.34KV において、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィ
ルムのエツチングを行った。
図である。
nとした場合のエツチング後の表面をESCAにより分
析したところ、 C66,72% F 5.78% 0 21.66% N 5.84% の原子比が得られた。
からなっていた。
のではない0反応容器の形状、大きさおよび材質、誘電
体被覆電極の構造および構成、希ガスおよび反応性ガス
の種類や流量、印加電力の大きさ、また、基板温度、誘
電体被覆電極からの基板の配置距離等の細部については
様々なa様が可能であることはいうまでもない。
などの希ガス回収のために減圧する場合にも、そのとき
の放電機構は大気圧下と同機となる。
の低圧グロー放電プラズマ反応法に比べて、真空系の形
成のための装!および設備が不要となり、コストの低減
を可能とし、しかも大気圧下での表面処理を実現するこ
とができる。また、装置の構造および構成が簡単である
ことから、大面積基板の表面処理も容易となる。
装置の一実施例を例示した断面図である。 第2図は、基板配買の関係を例示した斜視図である。 第3図は、混合比とエツチング速度等との関係を示した
相関図である。 第4図は混合比と接触角との相関図である。第5図は、
エツチング量と周波数との関係を示した相関図である。 第6図は、0□流量と発光強度との関係を示した相関図
である。 第7図は、PETフィルムのエツチング時の質量変化と
混合比とを示した相関図である。 ■・・・ガス導入部 2・・・反応容器 3・・・噴出ノズル 4・・・基 板 1 5・・・上部電極 6・・・下部電極 7・・・固体誘電体 8・・・マ ス り 9・・・穴 部 0・・・ボ ン ブ ト・・カス排出部
Claims (1)
- (1)一方または双方に固体誘電体を被覆した平行電極
間において、希ガスと反応性ガスとの混合ガスを導入し
て大気圧グロープラズマを生成させ、基板表面をエッチ
ング処理することを特徴とする大気圧グロープラズマエ
ッチング方法。
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