JPH07118857A

JPH07118857A - 基板の表面処理方法

Info

Publication number: JPH07118857A
Application number: JP26486993A
Authority: JP
Inventors: Motokazu Yuasa; 基和湯浅; Shigemasa Kawai; 重征河合
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1995-05-09
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JP2957068B2

Abstract

(57)【要約】【目的】反応用ガスがプラズマ域に均一に拡散供給さ
れその使用効率がよい、大気圧下でのグロー放電プラズ
マ法による基板の表面処理方法を提供する。【構成】金属電極４の一面に第１の固体誘電体６が設
けられ、第１の固体誘電体６と対向して多孔金属電極３
が設けられ、多孔金属電極３は反応用ガスを供給可能と
され、第１の固体誘電体６と多孔金属電極３の間は側面
が第２の固体誘電体８で覆われた空間とされているプラ
ズマ発生装置の、該空間内に基板７を設置して、基板７
に不活性ガスと反応用ガスを供給し、大気圧近傍の圧力
下で、グロー放電プラズマを発生させて、励起された活
性種を基板表面に接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、プラスチッ
ク、紙、金属、ガラス、セラミックス等の基板の表面処
理方法に関し、さらに詳しくは、大気圧近傍でのプラズ
マによる基板の表面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、プラスチック、紙、
金属、ガラス、セラミックス等の基板の表面の濡れ性制
御や表面修飾の方法として、０．１〜１０Ｔｏｒｒ程度
の低圧のグロー放電プラズマによる表面処理方法が広く
知られており、産業的にも応用されている。この表面処
理方法においては、上記の圧力よりも高い圧力になる
と、放電が局所的になりアーク放電に移行してしまい、
耐熱性の乏しいプラスチックや紙のような基板への利用
が困難となるので、通常、あらゆる基板に適用できるよ
うに上記の圧力範囲が選ばれている。このため、真空
（もしくは低圧）にする必要上、処理用の容器は高価な
真空チャンバーを必要とし、また真空排気装置が必要と
される。さらに、真空中で処理するため大面積の基板に
処理しようとすると、大容量の真空容器を必要とし、真
空排気装置も大型のものが必要である。そのため、設備
費用が高くなるという問題点があった。また、吸水率の
高い基板の表面処理を行う場合、真空にするのに長時間
を要し、処理品がコスト高になるという問題点もあっ
た。

【０００３】そこで、上記の種々の問題点を克服するた
めに、装置、設備の低コスト化と、大面積基板への処理
が可能な大気圧下でのグロー放電プラズマが提案されて
きた。例えば、特開平２−１５１７１号公報には、電極
表面に固体誘電体を配設する方法によって、特公平２−
４８６２６号公報には、細線型電極を用いる方法によっ
て大気圧下でグロー放電プラズマを行う表面処理方法が
提案されている。これらの提案では、ヘリウムを主とす
る不活性ガスと反応用ガスとの混合ガスを、複数の開孔
を有する多孔管から基板近傍のプラズマ域に供給する方
法が用いられているが、この場合、大面積の基板になる
と均一にガスを拡散供給することが難しいという問題点
があった。

【０００４】また、特開平２−７３９７９号公報には、
一方を対向面に多孔板状の固体誘電体を配設した表面処
理用反応ガスを供給可能な金属電極とし、他方を金属電
極とした、対向する２つの電極の間に基板を設置し、電
極間の空間に不活性ガスと反応用ガスを供給し、大気圧
近傍の圧力下で、電極に電圧を与えてグロー放電プラズ
マを起こさせ、そのプラズマによって励起された活性種
を基板表面に接触させることによる、薄膜形成法が提案
されている。しかしながら、この方法では、反応用ガス
のうち実際に表面処理に使用されるガスの割合が少な
く、未使用のガスが多量に発生し反応用ガスの使用効率
（収率）が悪いという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みてなされたものであり、その目的は、反応用ガ
スがプラズマ域に均一に拡散供給されその使用効率がよ
い、大気圧下でのグロー放電プラズマ法による基板の表
面処理方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の基板の表面処理
方法は、金属電極の一面に第１の固体誘電体が設けら
れ、第１の固体誘電体と対向して多孔金属電極が設けら
れ、多孔金属電極は反応用ガスを供給可能とされ、第１
の固体誘電体と多孔金属電極の間は側面が第２の固体誘
電体で覆われた空間とされているプラズマ発生装置の、
第２の固体誘電体で覆われた空間内に基板を設置して、
基板に不活性ガスを供給すると共に、多孔金属電極を介
して基板に反応用ガスを供給し、大気圧近傍の圧力下
で、電極に電圧を与えてグロー放電プラズマを発生させ
て、そのプラズマによって励起された活性種を基板表面
に接触させることを特徴とする。

【０００７】本発明において、基板の表面処理とは、主
として、表面官能基層の形成やフリーラジカル層の形成
や親水性や撥水性の薄膜を形成することなどによって、
基板の表面エネルギーを制御し、基板の濡れ性や接着性
を改質することや、基板表面に無機質や有機質の薄膜を
形成させて、基板に化学的、機械的、光学的、電気的特
性等を付与することを指す。

【０００８】本発明においては、表面処理の目的に応じ
て選択された反応用ガスを、多孔金属電極からプラズマ
域に供給し表面処理を行う。反応用ガスとしては、例え
ば、基板表面にフッ素を化学結合させ表面エネルギーを
低くし撥水性を付与する場合には、フッ素含有のガスを
使用する。フッ素含有ガスとしては、４フッ化炭素（Ｃ
Ｆ₄）や、６フッ化炭素（Ｃ₂Ｆ₆）等の飽和フッ化炭
素ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ₆）等のフッ化硫黄ガスが
挙げられる。

【０００９】また、逆に表面エネルギーを高くし親水性
を付与する場合には、表面にカルボニル基、ヒドロキシ
ル基、アミノ基等の官能基を有する層を形成させるため
に、炭化水素化合物のガスを使用する。上記炭化水素化
合物としては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブ
タン、ペンタン、ヘキサン等のアルカン類；エチレン、
プロピレン、ブテン、ペンテン等のアルケン類；ペンタ
ジエン、ブタジエン等のアルカジエン類；アセチレン、
メチルアセチレン等のアルキン類；ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、インデン、ナフタレン、フェナントレン
等の芳香族炭化水素類；シクロプロパン、シクロヘキサ
ン等のシクロアルカン類；シクロペンテン、シクロヘキ
セン等のシクロアルケン類；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など
が挙げられ、これらは、単独で使用されてもよいし２種
以上併用されてもよい。また、この場合、酸素ガスや酸
素と水素の混合ガスや水蒸気、アンモニアガス等を使用
することも可能である。

【００１０】また、基板に化学的、機械的、光学的、電
気的特性等を付与するために、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｓ
ｎＯ₂等の金属酸化物薄膜を形成する場合には、水素化
金属ガス、ハロゲン化金属ガス又は金属アルコラート等
の金属有機化合物のガスもしくは蒸気が用いられる。

【００１１】本発明に使用される基板は、材質、形状等
は特に限定されず、プラスチック、金属、ガラス、セラ
ミック、紙、繊維等が挙げられ、緻密でも多孔質でも構
わない。プラスチックとしては、例えば、ポリエチレン
テレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエ
ステル；ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレ
フィン；ポリスチレン；ポリアミド；ポリ塩化ビニル；
ポリカーボネート；ポリアクリロニトリル等のフィルム
あるいはシートが使用できる。フィルムの場合、延伸さ
れたものでも未延伸のものでも構わない。また、表面洗
浄や表面活性化の公知の処理を行ったものでも構わな
い。

【００１２】以下にプラスチックの表面に撥水性を付与
する場合を例に、図に基づいて本発明を詳細に説明す
る。なお、図１〜３において、互いに対応するものに
は、同じ符号を付している。図１は、本発明に使用され
るプラズマ発生装置の一例を示す模式断面図である。本
装置は、電源部１、処理容器２、対向する多孔金属電極
３と金属電極４、対向する２つの電極間のプラズマ処理
部５から構成されている。電源部１はｋＨｚオーダーの
周波数の電圧を印加可能とされており、撥水性を付与す
るには１０〜３０ｋＨｚの周波数が好ましい。プラズマ
形成は高電圧の印加によって行うが、印加電圧が低すぎ
るとプラズマ密度及びセルフバイアスが小さくなるの
で、処理に時間がかかり非能率的であり、高すぎるとア
ーク放電に移行する挙動を示すので、電界強度５〜４０
ｋＶ／ｃｍ程度になるように電圧を印加するのが好まし
い。

【００１３】処理容器２は、上面２ａと底面２ｂがステ
ンレス製、側面２ｃがパイレックスガラス製であり、上
面２ａと多孔金属電極３との間に絶縁体２ｄが配設され
ている。処理容器２の材質は、これに限らず、全てがガ
ラス製、プラスチック製でも構わないし、電極と絶縁が
とれているならばステンレスやアルミニウム等の金属製
でも構わない。

【００１４】本発明において、グロー放電プラズマによ
るプラズマ処理部５は、第１の固体誘電体と多孔金属電
極の間の空間である。対向する電極は、少なくとも一方
を対向面に第１の固体誘電体を配設した金属電極とし、
少なくとも一方を反応用ガスを供給可能な多孔金属電極
とする。すなわち、対向する２つの電極の構成として
は、次の５つの場合がある。固体誘電体配設の金属電極−多孔金属電極固体誘電体配設の金属電極−固体誘電体配設の多孔金
属電極金属電極−固体誘電体配設の多孔金属電極固体誘電体配設の多孔金属電極−多孔金属電極固体誘電体配設の多孔金属電極−固体誘電体配設の多
孔金属電極

【００１５】図１では、上記の構成が示されており、
対向する２つの電極は、多孔金属電極３、第１の固体誘
電体６を配設した金属電極４とから構成されている。反
応用ガスを供給可能な多孔金属電極とは、多孔金属電極
自体がガスの供給管を兼ねているものであり、図１の多
孔金属電極３に示すように、電極の内部にガスの通路３
ａが設けられており、対向する他方の電極に対する対向
面が、ガスの出口部となる多数の開孔３ｂを有する多孔
性の面とされているものである。なお、多孔金属電極３
と金属電極４はどちらか一方が陽極側、他方が陰極側と
なるように接続される。また、上記〜の構成の対向
する２つの電極は、どちらが上部又は下部になっても構
わない。

【００１６】プラスチック基板７は、第１の固体誘電体
６の上に置かれる。なお、基板の片面のみの表面処理が
必要ならば、前記の電極の構成のうち〜が選ばれ、
両面同時処理が必要ならば又はの構成が選ばれる。

【００１７】第１の固体誘電体６の材質としては、セラ
ミック；ガラス；ポリテトラフルオロエチレンやポリエ
チレンテレフタレート等のプラスチックが用いられ、反
応用ガスとの反応性によって適宜選択される。例えば、
ガラスは４フッ化炭素プラズマによって容易に溶けてし
まうので、撥水性付与の場合には用い難い。形状として
は、シート状でもフィルム状でも構わないが、薄すぎる
と高電圧印加時に絶縁破壊が起こりアーク放電が生じ、
また、厚すぎると放電しにくくなるため、０．０４〜４
ｍｍの厚みが好ましい。固体誘電体の配設は、対向面の
一部に配設されない部分があるとその部分にアーク放電
が生じるので、対向面の全面に配設される必要がある。

【００１８】対向する第１の固体誘電体と多孔金属電極
の間の距離は、反応用ガスのガス流量、印加電圧の大き
さ及び処理基板の厚み等によって適宜決定されるが、長
すぎると対向する第１の固体誘電体と多孔金属電極の間
の空間のガスの拡散の均一性が損なわれ、また、未使用
の反応用ガスが多くなり非効率的であるため、１〜２０
ｍｍが好ましい。

【００１９】対向する第１の固体誘電体と多孔金属電極
の配置構造としては、図１に示されるような互いに平行
平板型以外にも、同軸円筒型、円筒対平板型、双曲面対
平板型等でも構わないし、一方の電極の先端部が図２に
示すように複数のパイプ状であっても構わないし、図３
に示すように、複数の細線状であっても構わない。

【００２０】金属電極の材質は、ステンレスや真鍮等の
多成分系の金属でも、銅、アルミニウム等の純金属でも
構わない。

【００２１】本発明においては、対向する第１の固体誘
電体と多孔金属電極の間の側面を第２の固体誘電体８で
覆う。第２の固体誘電体の材質としては、前記した第１
の固体誘電体に使用される材質と同様のものが挙げられ
るが、第１の固体誘電体と同じでも良いし異なっていて
もよい。対向する第１の固体誘電体と多孔金属電極の間
の側面を覆う方法としては、図１に示すように、第２の
固体誘電体がシートのようにかなりの厚みを有する場合
は、第２の固体誘電体と接触する基板表面は処理不可能
となるため、処理される基板の処理予定領域よりも大き
くシートをくり抜き、基板の処理予定領域がくり抜かれ
た内部に入り得るようにした状態で、該シートを対向す
る第１の固体誘電体と多孔金属電極の間に挟み込む方
法、図２又は図３に示すように第２の固体誘電体がフィ
ルムの場合は電極の外周面にスカート状に巻き付ける方
法が挙げられる。

【００２２】第２の固体誘電体によって、第１の固体誘
電体と多孔金属電極の間の側面が密閉されればされるほ
ど反応用ガスは効率よく使用されるが、不活性ガスと反
応用ガスを異なった入り口から処理容器２に供給する場
合は、不活性ガスをプラズマ処理部５に拡散させるため
に充分な隙間を開けておく必要がある。隙間を形成させ
る方法としては、例えば、第２の固体誘電体８の側面に
小さな孔を開ける方法、第２の固体誘電体８が上記のシ
ートのような場合はシート上面又は下面に凹凸を設ける
方法などが挙げられる。

【００２３】本発明においては、前述のように、前記第
１の固体誘電体と多孔金属電極の間に基板７を設置し、
前記空間に不活性ガスと反応用ガスを供給し、大気圧近
傍の圧力下で、電極に電圧を与えてグロー放電プラズマ
を起こさせ、そのプラズマによって励起された活性種を
基板表面に接触させる。

【００２４】上記、大気圧近傍の圧力とは、１００〜７
７０Ｔｏｒｒのことを指し、装置、設備の低コスト化を
考慮すると大気圧が好ましい。

【００２５】不活性ガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、
Ｘｅ等の希ガスや窒素ガスの、単体又は混合ガスが用い
られるが、準安定状態の寿命が長く反応用ガスを励起分
解するのに有利なＨｅを用いるのが好ましい。Ｈｅ以外
の不活性ガスを使用する場合は、２体積％以内のアセト
ンやメタノール等の有機物蒸気やメタン、エタン等の炭
化水素ガスを混合する必要がある。

【００２６】撥水性を付与する場合は、反応用ガスとし
ては、フッ素含有のガスが使用される。不活性ガスとフ
ッ素含有ガスとの混合比は、フッ素含有ガス濃度が約１
０体積％以上では高電圧を印加してもグロー放電プラズ
マが発生し難いため、約１０体積％以下が好ましく、反
応ガスの使用量が少なくてすみ、且つ撥水性を付与可能
な０．３〜５．０体積％の間がより好ましい。

【００２７】反応用ガスは、マスフローコントローラー
で流量制御されプラズマ処理部５に多孔金属電極３のガ
ス導入口９から導入される。不活性ガスは、ガス導入管
１０のガス導入口１０ａから、マスフローコントローラ
ーによって流量制御され処理容器２に導入される。ガス
導入管１０は、処理容器２内の部分が、図１に示すよう
に、プラズマ処理部５の周囲を取り巻くようにされ、そ
の取り巻かれた部分の内周面に多数の孔が開けられ、そ
の孔をガス出口１０ｂとされてもよいが、特にこのよう
に構成せずとも不活性ガスはプラズマ処理部５にほぼ均
一に拡散される。また、不活性ガスと反応用ガスを混合
してガス導入口９から導入しても構わないが、均一に撥
水性を付与するためには、反応用ガスのみをガス導入口
９から導入するのが好ましい。尚、未使用の反応用ガ
ス、不活性ガスは処理容器の気体排出口１１から排出さ
れる。

【００２８】撥水性付与の大気圧プラズマ処理には基板
の加熱や冷却は、特には必要なく室温下で十分可能であ
る。

【００２９】また、処理時間は印加電圧の大きさで決定
され、前記印加電圧の範囲では５秒程度で撥水化されて
おりそれ以上の時間をかけて処理しても撥水化効果は向
上せず、短時間の処理で十分である。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。実施例１図１に示したプラズマ発生装置（金属電極４は直径８０
ｍｍの円板型とし、その上に第１の固体誘電体６として
直径９０ｍｍ、厚み１ｍｍのポリテトラフルオロエチレ
ンを配設。多孔金属電極３は対向面の直径８０ｍｍの円
板型）に於いて、基板７として８０ｍｍ×８０ｍｍ×厚
み１００μｍのポリエステルフィルム（東レ社製、商品
名「ルミラーＳ１０」）を、第１の固体誘電体６上に置
き、その基板７上に、対向する第１の固体誘電体と多孔
金属電極の間の側面を覆う第２の固体誘電体８として外
径８０ｍｍ、内径７０ｍｍ、厚み５ｍｍの波板状のポリ
テトラフルオロエチレンシートを置き（シートが波板状
なので、基板７と第２の固体誘電体８の間、及び、多孔
金属電極３と第２の固体誘電体８の間には、僅かの隙間
が形成される）、基板７と多孔金属電極３の距離を約５
ｍｍに設定後、１Ｔｏｒｒまで油回転ポンプ（図示せ
ず。以下同じ）で排気口１２より排気した。

【００３１】次いで、ガス流量２ｓｃｃｍの４フッ化炭
素ガスをガス導入口９より、また、１９８ｓｃｃｍのＨ
ｅガスをガス導入口１０ａより処理容器２内に導入し、
７６０Ｔｏｒｒの大気圧とした後、周波数１５ｋＨｚの
矩形波を、６．２ｋＶ、２８ｍＡの電力で印加し１０秒
間放置して、基板の表面処理をした。高電圧印加にとも
なって、プラズマ発光が観察され、その時の、電圧−電
流特性をオシロスコープで観察した結果、図４に示した
パルス特性を示し、半サイクルに単一パルスの電流特性
の典型的なパルス放電であることが分かった。

【００３２】次に、処理後の基板の処理面の純水に対す
る接触角測定を行った。その結果、直径６０ｍｍの円領
域で１００〜１０８度を示し撥水化されていることが明
らかであった。尚、使用した基板の接触角は６５度であ
った。また、処理面を、Ｘ線電子分光法で分析した結
果、原子比で６７％のフッ素が表面に化学結合している
ことが分かった。実施例２実施例１における、第２の固体誘電体８として厚み５ｍ
ｍの波板状のポリテトラフルオロエチレンシートを使用
したこと、及び基板７と多孔金属電極３の距離を約５ｍ
ｍに設定したことの代わりに、それぞれ厚み１０ｍｍの
波板状のポリテトラフルオロエチレンシートを使用した
こと、及び基板７と多孔金属電極３の距離を約１０ｍｍ
に設定したこと、並びに実施例１におけるガス流量、電
力及び処理時間を下記のように変えたことの他は、実施
例１と同様にして基板の表面処理をした。ガス流量６ｓ
ｃｃｍの４フッ化炭素ガスをガス導入口９より、また、
１９４ｓｃｃｍのＨｅガスをガス導入口１０ａより処理
容器２内に導入し、７６０Ｔｏｒｒの大気圧とした後、
周波数１５ｋＨｚの矩形波を、１０．０ｋＶ、３５ｍＡ
の電力で印加し１０分放置して、基板の表面処理をし
た。

【００３３】その結果、高電圧印加にともなってプラズ
マ発光が観察され、処理後の基板の処理面の純水に対す
る接触角は、直径６０ｍｍの円領域で１００〜１０８度
を示し撥水化されていることが明らかであった。また、
処理面を、Ｘ線電子分光法で分析した結果、原子比で６
５％のフッ素が表面に化学結合していることが分かっ
た。

【００３４】実施例３多孔金属電極３の先端部が複数のパイプ状をしている図
２に示した構造の電極（多孔金属電極の対向面は、直径
８０ｍｍの円形であり、８０本の長さ１０ｍｍ、外径２
ｍｍ、内径１ｍｍのパイプ３ｃが突設している）とし、
金属電極４は直径８５ｍｍの円板型とし、その上に第１
の固体誘電体６として直径９０ｍｍ、厚み１ｍｍのポリ
テトラフルオロエチレンを配設した装置を使用し、基板
７として８５ｍｍ×８５ｍｍ×厚み１２μｍのポリアミ
ドフィルム（東レ社製、商品名「カプトン」）を、第１
の固体誘電体６上に置き、次いで多孔金属電極３の外周
面を第２の固体誘電体８である厚み１００μｍのポリテ
トラフルオロエチレンフィルムでスカート状に覆った後
（多孔金属電極３の対向面からスカートの先端までの長
さは２０ｍｍとした）、基板７と多孔金属電極３のパイ
プ３ｃの先端までの距離を約５ｍｍに設定後、１Ｔｏｒ
ｒまで油回転ポンプで排気した。次いで、ガス流量４ｓ
ｃｃｍの４フッ化炭素ガスをガス導入口９より、また、
１９４ｓｃｃｍのＡｒガスと２ｓｃｃｍのアセトン蒸気
との混合ガスをガス導入口１０ａより処理容器２内に導
入し、７６０Ｔｏｒｒの大気圧とした後、周波数１５ｋ
Ｈｚの矩形波を、１２．５ｋＶ、３８ｍＡの電力で印加
し１０秒間放置して、基板の表面処理をした。高電圧印
加にともなって、プラズマ発光が観察された。

【００３５】処理後の基板の処理面の純水に対する接触
角は、直径８５ｍｍの円領域で１００〜１０８度を示し
撥水化されていることが明らかであった。尚、使用した
基板の接触角は６３度であった。また、処理面を、Ｘ線
電子分光法で分析した結果、原子比で５５％のフッ素が
表面に化学結合していることが分かった。

【００３６】比較例１実施例１における、基板７上に第１の固体誘電体と多孔
金属電極の間の空間を覆う第２の固体誘電体８としての
ポリテトラフルオロエチレンシートを置かなかったこと
及び４フッ化炭素ガスをガス導入口９より、また、Ｈｅ
ガスをガス導入口１０ａより処理容器２内に導入したこ
との代わりに、４フッ化炭素ガスとＨｅガスを混合して
ガス導入口１０ａより処理容器２内に導入したことの他
は、実施例１と同様にして基板の表面処理をした。

【００３７】その結果、高電圧印加にともなってプラズ
マ発光が観察され、処理後の基板の処理面の純水に対す
る接触角は、あらゆる処理面で３０度以下の接触角を示
し撥水化されていないことが分かった。また、処理面
を、Ｘ線電子分光法で分析した結果、原子比で５％程度
のフッ素しか表面に化学結合していないことが分かっ
た。

【００３８】比較例２比較例１で４フッ化炭素ガスとＨｅガスを混合してガス
導入口１０ａより処理容器２内に導入したことの代わり
に、４フッ化炭素ガスとＨｅガスとの混合ガスをガス導
入口９より処理容器２内に導入したことの他は、比較例
１と同様にして基板の表面処理をした。その結果、高電
圧印加にともなってプラズマ発光が観察され、処理後の
基板の処理面の純水に対する接触角は、あらゆる処理面
で３５〜４５度の接触角を示し撥水化されていないこと
が分かった。また、処理面を、Ｘ線電子分光法で分析し
た結果、原子比で２０％程度のフッ素しか表面に化学結
合していないことが分かった。

【００３９】実施例４実施例１で４フッ化炭素ガスをガス導入口９より、ま
た、Ｈｅガスをガス導入口１０ａより処理容器２内に導
入したことの代わりに、４フッ化炭素ガスとＨｅガスを
混合してガス導入口９より容器内に導入したことの他
は、実施例１と同様にして基板の表面処理をした。その
結果、処理後の基板の処理面の純水に対する接触角は、
４５〜１０８度の間でばらついた。また、処理面を、Ｘ
線電子分光法で分析した結果、原子比で２０〜６０％の
化学結合したフッ素が確認された。

【００４０】実施例５実施例１で、基板としてポリエステルフィルムを用いた
ことの代わりに、濾紙を用いたことの他は、実施例１と
同様にして表面処理を行った。その結果、処理後の基板
の処理面の純水に対する接触角は、直径６０ｍｍの円領
域で１００〜１０８度を示し撥水化されていることが明
らかであった。

【００４１】実施例６多孔金属電極３の先端部が複数の細線状をしている図３
に示した構造の電極（多孔金属電極の対向面は、直径８
０ｍｍの円形であり、長さ１０ｍｍの細線３ｄが、１０
本／ｃｍ²の密度で突設している）とし、金属電極４は
直径８５ｍｍの円板型とし、その上に第１の固体誘電体
６として直径９０ｍｍ、厚み１ｍｍのポリテトラフルオ
ロエチレンを配設した装置を使用し、基板７として８５
ｍｍ×８５ｍｍ×厚み１００μｍのポリエステルフィル
ム（東レ社製、商品名「ルミラーＳ１０」）を、第１の
固体誘電体６上に置き、次いで多孔金属電極の外周面を
第２の固体誘電体８である厚み１００μｍのポリテトラ
フルオロエチレンフィルムでスカート状に覆った後（多
孔金属電極３の対向面からスカートの先端までの長さは
２０ｍｍとした）、基板７と多孔金属電極３の細線３ｄ
の先端までの距離を約５ｍｍに設定後、１Ｔｏｒｒまで
油回転ポンプで排気した。

【００４２】次いで、ガス流量１ｓｃｃｍの４フッ化炭
素ガスと２ｓｃｃｍの酸素との混合ガスをガス導入口９
より、また、１９７ｓｃｃｍのＨｅガスをガス導入口１
０ａより処理容器２内に導入し、７６０Ｔｏｒｒの大気
圧とした後、周波数１５ｋＨｚの矩形波を、６．２ｋ
Ｖ、２８ｍＡの電力で印加し３０秒間放置して、基板の
表面処理をした。高電圧印加にともなって、プラズマ発
光が観察された。処理後の基板の処理面の純水に対する
接触角は、直径８５ｍｍの円領域で１５度を示し親水化
されていることが明らかであった。

【００４３】

【発明の効果】本発明の構成は上述の通りであり、従来
の低圧グロー放電プラズマによるプラスチック等の表面
処理方法にくらべて、特別な真空形成のための装置・設
備が必要でなく、しかも、そのための特別な操作も不必
要であり、コスト低下効果に優れ、かつ、取扱は容易で
ある。また、反応用ガスがプラズマ域に均一に拡散供給
されるので、大気圧プラズマの課題であった処理領域の
大面積化が可能であり、また、反応用ガスの効率的利用
が可能である。さらに、基板の両面を同時に表面処理可
能である、また、処理面の領域指定も可能であり、今後
産業上の波及効果は大きい。さらに、薄膜形成にも容易
に展開可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の表面処理方法に使用されるプ
ラズマ発生装置の一例を示す模式断面図である。

【図２】図２は、多孔金属電極の構造の変形例とその使
用方法を示す模式断面図である。

【図３】図３は、多孔金属電極の構造の変形例とその使
用方法を示す模式断面図である。

【図４】図４は、実施例１の電圧−電流のパルス特性を
示すグラフである。

【符号の説明】

１電源２処理容器２ａ上面２ｂ底面２ｃ側面２ｄ絶縁体３多孔金属電極３ａガスの通路３ｂ開孔３ｃパイプ３ｄ細線４金属電極５プラズマ処理部６第１の固体誘電体７基板８第２の固体誘電体９ガス導入口１０ガス導入管１０ａガス導入口１０ｂガス出口１１気体排出口１２排気口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属電極の一面に第１の固体誘電体が設
けられ、第１の固体誘電体と対向して多孔金属電極が設
けられ、多孔金属電極は反応用ガスを供給可能とされ、
第１の固体誘電体と多孔金属電極の間は側面が第２の固
体誘電体で覆われた空間とされているプラズマ発生装置
の、第２の固体誘電体で覆われた空間内に基板を設置し
て、基板に不活性ガスを供給すると共に、多孔金属電極
を介して基板に反応用ガスを供給し、大気圧近傍の圧力
下で、電極に電圧を与えてグロー放電プラズマを発生さ
せて、そのプラズマによって励起された活性種を基板表
面に接触させることを特徴とする基板の表面処理方法。