JPH0785997A - 大気圧グロ−放電プラズマ処理法 - Google Patents
大気圧グロ−放電プラズマ処理法Info
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Abstract
処理物質の表面に均一な処理層又は薄膜を形成する大気
圧グロ−放電プラズマ処理法に関する。 【構成】対向する平行電極の少なくとも一方の電極の表
面に固体誘電体を配設してなる電極を有するプラズマ反
応装置に、該反応装置内に不活性ガス、又は、不活性ガ
スと反応性ガスを導入し、電極間に電圧を印加して大気
圧グロ−放電プラズマ励起させ、対向する電極の間に位
置せしめた被処理物質の表面を親水化、または薄膜形成
を行う大気圧グロ−放電プラズマ処理法において、前記
グロ−放電を発生させる電圧として、高周波電圧と直流
逆電圧を交互に印加してグロ−放電を発生せしめること
を特徴とする大気圧グロ−放電プラズマ処理法である。
Description
マ処理法に関するもので、特に、大気圧グロ−放電処理
によって、被処理物質の表面に均一な処理層又は薄膜を
形成する大気圧グロ−放電プラズマ処理法に関する。
表面に親水性の処理層を形成したり、或いは、反応性の
有機物の蒸気を微量添加して大気圧中でプラズマ励起を
行い、物質表面でラジカル重合させて薄膜を形成させる
処理方法については、例えば、特公平3−236425
号公報又は特公平4−74525号公報で述べられてい
るように既に知られている。
極の少なくとも一方の電極に固体誘電体を配設してなる
容器中の空気をヘリウムガス、アルゴンガスとヘリウム
ガスの混合ガスのような不活性ガスで置換し、平行電極
間に高周波高電圧を印加してグロ−放電を発生せしめ、
プラズマ励起を行うものである。この処理方法を行う装
置の一例を図1に示す。
口4を有する容器1中に上部電極2及び下部電極6を平
行に対向させて配設させる。これらの電極表面は誘電体
5で覆うと共にその電極の一方を加熱用電源により加熱
する。このような装置を使用してガス導入口3より不活
性ガス又は微量の反応性ガスを混合した不活性ガスを導
入し、他方、容器内の空気をガス排出口4より排出して
容器内を不活性ガス雰囲気下とし、両電極間に高周波電
圧を印加してグロ−放電を行う。両電極間に位置せしめ
た物質は、このグロ−放電によりその表面がプラズマ処
理される。
を行えば、平行電極の間に位置せしめた物質表面の清浄
化、いわゆるアッシングが行われ、表面の親水性が著し
く向上し、接触角が低下する。また、不活性ガスの中に
反応性ガスや常温で液体または昇華性のある常温で液体
の有機物を混合すると、プラズマのエネルギ−によりラ
ジカル反応またはラジカル重合を起こし、物質表面に薄
膜を形成する。
極めて経済性に富んだ処理方法である。ただ高周波の高
電圧として周波数は通常1KHzから100KHz、電
圧は1000Vから6000Vを使用する関係上、誘電
体の表面で沿面放電が起こり、また先端ほど放電しやす
いから被処理物質や電極の形により放電に強弱が生じ、
同様に励起されたプラズマのエネルギ−も変化する傾向
がある。この問題は、親水化の場合は、被処置物質の表
面の接触角のムラを生じ、漏れのムラとなって現れ、薄
膜形成では、薄膜の厚みのムラとなって現れ、均一な膜
厚の処理膜が得られない。特にシリコンウエハの表面に
薄膜を形成する電子材料用には、でき得る限り均一な被
膜を要求されるからこのような現象は、好ましくない。
改良すべく努力した結果、高周波の高電圧を印加するに
当たり、逆電圧の直流を一定時間高周波と交互に与える
ことにより従来の高周波高電圧だけの場合と比較して著
しく放電が均一化され、したがって物質表面の親水化は
全くムラを起こさず、薄膜形成も厚みを均一化すること
を見出し、本発明を完成したもので、本発明の目的は、
従来の方法における沿面放電や先端放電によるグロ−放
電の強弱により生じやすいプラズマ処理のむらを解決
し、高周波電圧の印加方法を改良したグロ−放電プラズ
マ処理法に関するものである。
る平行電極の少なくとも一方の電極の表面に固体誘電体
を配設してなる電極を有するプラズマ反応装置に、該反
応装置内に不活性ガス、又は、不活性ガスと反応性ガス
を導入し、電極間に電圧を印加して大気圧グロ−放電プ
ラズマを励起させ、対向する電極の間に位置せしめた被
処理物質の表面を親水化、または薄膜形成を行う大気圧
グロ−放電プラズマ処理法において、前記グロ−放電を
発生させる電圧として、高周波電圧と直流逆電圧を交互
に印加してグロ−放電を発生せしめることを特徴とする
大気圧グロ−放電プラズマ処理法である。
る。本発明における大気圧グロ−放電による被処理物質
の表面を親水化、または薄膜形成を行う処理法の処理条
件、或いは、被処理物質等は従来の処理方法と異となら
ない。ただ、ただ本発明においては、大気圧グロ−放電
を発生させる電圧の印加方法として高周波電圧と直流逆
電圧を交互に印加する点に特徴を有する。しかして、こ
の電圧の印加方法の基本回路の一例を図2及び図3に示
す。すなわち、高周波の電源は、直流をインバ−タ−に
より交流(高周波)に交換し、トランスによって昇圧し
て高電圧を得(図2)、得られた電圧を整流して負電圧
のバイアス電源を作り(図3)、これをグロ−放電処理
中にフリップフロップ等のスイッチング回路を通して瞬
時高圧側電極に与える。この操作を交互に行う事で放電
が停止することなく処理は続行される。バイアス電圧は
別の電源で作って与えても構わない。
5秒、負直流電圧を1秒の繰り返しを5回おこなって、
30秒の処理を行えば良い。負電圧の印加時間は、0.
1〜5秒、好ましくは0.5〜2秒である。0.1秒よ
り少ないと効果は少なく、5秒より長いと放電が不安定
となる。次に実施例及び比較例によって本発明をより具
体的に説明する。
表面を処理して親水化を行なった。テフロンとしては最
も濡れにくいFEPを使用した。この材料は、その表面
に1滴の水滴を落とすと未処理の場合、接触角は103
度で殆ど水玉に近い。電極として、ステンレス製直径8
0mmに誘電体として直径100mm、厚み0.2mm
の雲母板を張ったものを使用した。なお、この実施例で
は平行電極の両面に同じ誘電体を張り付けた。下部電極
の上に100mm×100mmで厚さ0.1mmのFE
Pフィルムを置き、処理装置中の空気をヘリウム40
部、アルゴン60部の混合ガスで置換した。この状態で
平行電極間に5KHz、4000Vの高周波電圧を印加
した。電極間の間隙は8mmである。青紫色のグロ−放
電で発生し、プラズマ励起されるから20秒このまま通
電し、その後取り出して表面の接触角を測定したところ
図4Aに示すように、接触角は30゜〜50゜の範囲に
あって若干のムラが見られた。
し、ただ、印加電圧として、5KHz、4000Vの高
周波電圧を4秒、続いて4000Vの直流負電圧を1
秒、この繰り返しを20秒間行なってプラズマ処理を行
なった。グロ−放電の発生には全く変化なく直流を印加
した時、青紫色の光がやや弱く感じられた程度である。
ついで、処理して得られたFEPフィルムを取り出して
同様に接触角を測定したところ図4Bに示したように、
30゜〜35゜の範囲にあって、極めて平均化されてい
るのがよく分かる。
に直径60mmのシリコンウエハを位置せしめ、且つ、
下部電極の温度を200℃に上げシリコンウエハを同温
度に加熱した。不活性ガスとしてヘリウムガスを使用
し、反応性ガスであるメタンガスを少量混合した。混合
比はヘリウム93部、メタン7部である。上記混合ガス
で容器の空気を置換し、完全に置換した時5KHz、2
500Vの高周波電圧を電極間に印加した。美しい紫紅
色のグロ−放電が発生しプラズマ励起される。このまま
5分間通電を持続し、ウエハの表面に薄膜を形成させ
た。5分後ピンセットでウエハを取り出し、その表面に
光をあてると形成された薄膜は干渉色を発し、虹色に見
えた。薄膜の薄い部分は青く、厚い部分は赤く、中間の
厚みは緑色となり、これが同心円のように見え薄膜が均
一でないことを示した。全く同様な方法で電圧の印加方
法を変え、5KHz、2500Vの高周波電圧を10
秒、続いて直流2500Vの負電圧を1秒印加し、この
印加電圧を5分間繰り返し、処理したウエハを取り出
し、その表面を観察したところ干渉色が殆ど黄赤色の1
色で虹色にはならず、極めて均一な薄膜が形成されてい
ることが分かった。
角、厚み0.5mmのガラス板を置き、不活性ガスとし
てアルゴンガス99部を使用し、これにグロ−放電を起
こさせる為に6ppmのアセトンと反応性ガスとしてC
F41部を混合し、この混合ガスで容器中の空気を置換
した。完全に置換が終了した時8KHz、3500Vの
高周波電圧を印加した。美しい黄桃色のグロ−放電が発
生しプラズマ励起される。そのまま2分間通電した。処
理後、ガラス板を取り出し接触角を測定したが、測定場
所により45度から60度までの変化があった。次に全
く同様の方法で電圧の印加方法のみ8KHz、2500
Vの高周波電圧を8秒、続いて、直流2500Vの負電
圧を2秒の繰り返しで2分間通電した。グロ−放電には
全く変化は見られなかった。処理後、ガラス板を取り出
し接触角を測定したが、50度から55度でムラが大幅
に少なく均一に近い処理がなされていた。
は、高周波電圧と直流逆電圧を交互に印加してグロ−放
電を発生せしめることによって、雰囲気が不活性ガスの
場合には被処理物質の表面に均一な親水性の処理層が形
成され、接触角にムラを生じること無く、又、反応性ガ
スと不活性ガスを存在させて薄膜を形成する場合、均一
な処理膜が形成され、例えばシリコンウエハのようにそ
の表面に均一な被膜を形成する場合に特に有効である。
置の断面図を示す。
である。
ある。
接触角の測定結果を示す。Aが比較例1、Bが実施例1
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 対向する平行電極の少なくとも一方の電
極の表面に固体誘電体を配設してなる電極を有するプラ
ズマ反応装置に、該反応装置内に不活性ガス、又は、不
活性ガスと反応性ガスを導入し、電極間に電圧を印加し
て大気圧グロ−放電プラズマを励起させ、対向する電極
の間に位置せしめた被処理物質の表面を親水化、または
薄膜形成を行う大気圧グロ−放電プラズマ処理法におい
て、前記グロ−放電を発生させる電圧として、高周波電
圧と直流逆電圧を交互に印加してグロ−放電を発生せし
めることを特徴とする大気圧グロ−放電プラズマ処理
法。 - 【請求項2】 直流逆電圧の印加時間は0.1秒から5
秒である請求項1記載の大気圧グロ−放電プラズマ処理
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23302693A JP3577601B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 大気圧グロ−放電プラズマ処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23302693A JP3577601B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 大気圧グロ−放電プラズマ処理法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0785997A true JPH0785997A (ja) | 1995-03-31 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP3577601B2 (ja) |
Cited By (5)
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-
1993
- 1993-09-20 JP JP23302693A patent/JP3577601B2/ja not_active Expired - Fee Related
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