JPH10101459A - 窒化物表面の改質方法及びその方法により表面改質された窒化物 - Google Patents
窒化物表面の改質方法及びその方法により表面改質された窒化物Info
- Publication number
- JPH10101459A JPH10101459A JP9102028A JP10202897A JPH10101459A JP H10101459 A JPH10101459 A JP H10101459A JP 9102028 A JP9102028 A JP 9102028A JP 10202897 A JP10202897 A JP 10202897A JP H10101459 A JPH10101459 A JP H10101459A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride
- contact angle
- ion
- energy
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/0045—Irradiation; Radiation, e.g. with UV or IR
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
- C04B41/5127—Cu, e.g. Cu-CuO eutectic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/88—Metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/021—Cleaning or etching treatments
- C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
- C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/31—Processing objects on a macro-scale
- H01J2237/316—Changing physical properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高分子、セラミック、ＩＴＯ又はガラスの表面
の接触角を変化させ、接着力を増大させる窒化物表面の
改質方法、及びその方法により表面改質された窒化物を
提供する。 【解決手段】真空状態下で反応性ガスを高分子又は窒化
物表面に直接吹き込みながら、エネルギーを有するイオ
ン粒子を高分子又は窒化物表面に照射して表面の接触角
を減少させて、高分子又は窒化物表面を改質する方法及
びその方法により得た窒化物に銅薄膜を成膜させて得る
銅直接結合窒化アルミニウム材料。
の接触角を変化させ、接着力を増大させる窒化物表面の
改質方法、及びその方法により表面改質された窒化物を
提供する。 【解決手段】真空状態下で反応性ガスを高分子又は窒化
物表面に直接吹き込みながら、エネルギーを有するイオ
ン粒子を高分子又は窒化物表面に照射して表面の接触角
を減少させて、高分子又は窒化物表面を改質する方法及
びその方法により得た窒化物に銅薄膜を成膜させて得る
銅直接結合窒化アルミニウム材料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空状態下で、反
応性ガスを高分子、セラミック、インジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）又はガラスの表面に直接吹き込みながら、エ
ネルギーを有するイオン粒子を照射して、それら高分
子、セラミック、ＩＴＯ又はガラスの表面の接触角を変
化させ、接着力を増大させる窒化物表面の改質方法、及
びその方法により表面改質された窒化物に関する。
応性ガスを高分子、セラミック、インジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）又はガラスの表面に直接吹き込みながら、エ
ネルギーを有するイオン粒子を照射して、それら高分
子、セラミック、ＩＴＯ又はガラスの表面の接触角を変
化させ、接着力を増大させる窒化物表面の改質方法、及
びその方法により表面改質された窒化物に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、材料表面の改質状態を確認する場
合、水との接触角（wetting angle)が重要な因子とな
る。水との接触角が減少すると、高分子表面が親水性を
帯びることになる。このため、高分子表面に水性顔料を
塗布したときに散り現象が増加し、極性を有する他の物
質との接着力が増加すると共に、空気中の水分凝縮に起
因して光の散乱現象が防止される。
合、水との接触角（wetting angle)が重要な因子とな
る。水との接触角が減少すると、高分子表面が親水性を
帯びることになる。このため、高分子表面に水性顔料を
塗布したときに散り現象が増加し、極性を有する他の物
質との接着力が増加すると共に、空気中の水分凝縮に起
因して光の散乱現象が防止される。
【０００３】一般に、接触角を変化させようとする研究
は、表面粗度、表面洗浄、親水性作用基のコーテ
ィング、親水性作用基の表面合成の方法として進展
し、他の物質との接着力を増大させる研究が、前記接触
角を変化させる研究に伴い、２つの物質間の連結鎖の
形成、表面の洗浄、２つの物質間の接着力を増大さ
せる物質の塗布、接着すべき物質との化学的結合を促
進させる作用基の表面形成（主に、親水性作用基）方法
として行われてきた。
は、表面粗度、表面洗浄、親水性作用基のコーテ
ィング、親水性作用基の表面合成の方法として進展
し、他の物質との接着力を増大させる研究が、前記接触
角を変化させる研究に伴い、２つの物質間の連結鎖の
形成、表面の洗浄、２つの物質間の接着力を増大さ
せる物質の塗布、接着すべき物質との化学的結合を促
進させる作用基の表面形成（主に、親水性作用基）方法
として行われてきた。
【０００４】特に、現在、高分子表面で親水性作用基を
合成して高分子表面を改質し、接触角を減少させるた
め、高電圧コロナ放電（high voltage corona discharg
e)法と直流プラズマ放電（direct current plasma disc
harge)法とが行われている。
合成して高分子表面を改質し、接触角を減少させるた
め、高電圧コロナ放電（high voltage corona discharg
e)法と直流プラズマ放電（direct current plasma disc
harge)法とが行われている。
【０００５】そして、前記高電圧コロナ放電とは、真空
槽内に大気圧程度の反応性ガスを充填し、電極から放出
する電子により反応性ガスをイオン化させて、電磁気学
的に電子と同様な量の陰電荷及び陽電荷を帯びたプラズ
マ（コールドプラズマ；coldplazma)を形成させ、該形
成された反応性ガスイオンを試片表面に反応させ、又は
表面に蒸着して材料表面の特性を変化させる方法であ
る。この方法は、高分子の表面を改質するために広く用
いられているが、特開昭６０−１３８２３号に記載され
たように、高電圧コロナ放電を用いて塩化ビニルを大気
圧程度の塩素ガスにより処理すると、接触角が７３°か
ら３２°に減少はしたが、それ以上の減少はなかった。
槽内に大気圧程度の反応性ガスを充填し、電極から放出
する電子により反応性ガスをイオン化させて、電磁気学
的に電子と同様な量の陰電荷及び陽電荷を帯びたプラズ
マ（コールドプラズマ；coldplazma)を形成させ、該形
成された反応性ガスイオンを試片表面に反応させ、又は
表面に蒸着して材料表面の特性を変化させる方法であ
る。この方法は、高分子の表面を改質するために広く用
いられているが、特開昭６０−１３８２３号に記載され
たように、高電圧コロナ放電を用いて塩化ビニルを大気
圧程度の塩素ガスにより処理すると、接触角が７３°か
ら３２°に減少はしたが、それ以上の減少はなかった。
【０００６】また、前記直流プラズマ放電は、前記高電
圧コロナ放電と類似する方法であって、真空槽内に反応
性ガスを０．０１〜５torr程度に充填し、グロー放電に
より生成されたサーマルプラズマ（すなわちイオン化さ
れた反応性ガス）を用いる方法であるが、この方法も接
触角がそれ程大きく減少しない方法である。例えば、特
開昭６１−１７１７４０号に記載されたように、ポリメ
チルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）を０．１torrのアル
ゴンガスの圧力下で表面を改質した後測定した接触角が
４０°で、該表面を手指で数回擦った後測定した接触角
が６０°に増加したと記載されている。また他の方法と
して、ＢＸ３高分子を０．１mbar圧力の酸素ガス雰囲気
で表面処理したときの接触角は、処理電圧１０〜１００
Ｗで１６０秒間処理した場合４８°〜２０°であったと
報告されている（D. W. Fakes, J. M. Newton, J. F. W
attes, and M. J. Edgell, Surface and Interface Ana
lysis, Vol.10, 416-423 (1987) 参照）。
圧コロナ放電と類似する方法であって、真空槽内に反応
性ガスを０．０１〜５torr程度に充填し、グロー放電に
より生成されたサーマルプラズマ（すなわちイオン化さ
れた反応性ガス）を用いる方法であるが、この方法も接
触角がそれ程大きく減少しない方法である。例えば、特
開昭６１−１７１７４０号に記載されたように、ポリメ
チルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）を０．１torrのアル
ゴンガスの圧力下で表面を改質した後測定した接触角が
４０°で、該表面を手指で数回擦った後測定した接触角
が６０°に増加したと記載されている。また他の方法と
して、ＢＸ３高分子を０．１mbar圧力の酸素ガス雰囲気
で表面処理したときの接触角は、処理電圧１０〜１００
Ｗで１６０秒間処理した場合４８°〜２０°であったと
報告されている（D. W. Fakes, J. M. Newton, J. F. W
attes, and M. J. Edgell, Surface and Interface Ana
lysis, Vol.10, 416-423 (1987) 参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、このような
従来の窒化物表面の改質方法及び該表面が改質された窒
化物においては、接触角の減少が少なく、該接触角の減
少する特長として高分子表面での水平顔料の散り、極性
を有する他の物質との接着力の増加、及び空気中の水分
凝縮に起因する光の散乱防止などの効果が低下してい
た。
従来の窒化物表面の改質方法及び該表面が改質された窒
化物においては、接触角の減少が少なく、該接触角の減
少する特長として高分子表面での水平顔料の散り、極性
を有する他の物質との接着力の増加、及び空気中の水分
凝縮に起因する光の散乱防止などの効果が低下してい
た。
【０００８】かつ、従来の表面処理技術により接触角を
減少させたとき、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）の場合、表面改質時間の増大に従い接触角の変化は
所定値に収斂するが、水との接触角は、水素プラズマを
用いる場合（D. T. Clark, andD. R. Hutton, J. Poly
m., Part A, 25, 2643 (1987))約９５°から約５０°ま
で減少し、水蒸気プラズマを用いる場合（D. Yousian a
nd H. J. Griesser, Polymer, 32 (6) (1987))は約１１
０°から約７０°まで減少した。
減少させたとき、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）の場合、表面改質時間の増大に従い接触角の変化は
所定値に収斂するが、水との接触角は、水素プラズマを
用いる場合（D. T. Clark, andD. R. Hutton, J. Poly
m., Part A, 25, 2643 (1987))約９５°から約５０°ま
で減少し、水蒸気プラズマを用いる場合（D. Yousian a
nd H. J. Griesser, Polymer, 32 (6) (1987))は約１１
０°から約７０°まで減少した。
【０００９】本発明の目的は、真空状態下で、反応性ガ
スを高分子、セラミック、ＩＴＯ、又はガラスの表面に
直接吹き込みながら、エネルギーを有するイオン粒子を
照射して、表面の接触角を変化させ、接着力を増大させ
る窒化物表面の改質方法及びその方法により表面が改質
された窒化物を提供するものである。
スを高分子、セラミック、ＩＴＯ、又はガラスの表面に
直接吹き込みながら、エネルギーを有するイオン粒子を
照射して、表面の接触角を変化させ、接着力を増大させ
る窒化物表面の改質方法及びその方法により表面が改質
された窒化物を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明において、接触角
とは、材料の表面と水玉とが接触する接点（contactpoi
nt)で水の表面に接線（tangent to liquid surface)を
引いたとき、該接線と表面との角度をいう。もし接触角
が小さいと、水玉が表面上に広く薄く広がることを意味
し、これは、表面に対する水の吸着力が大きくなり親水
性が増加することを意味する。そして、このような接触
角はＥＲＭＡ接触角測定器（contact anglemeter）を用
いて、０．０２５mlの３次蒸留水の水玉を高分子表面の
４箇所に落とした後、その接触角を顕微鏡で測定して、
それら４箇所の測定値の平均値により決める。
とは、材料の表面と水玉とが接触する接点（contactpoi
nt)で水の表面に接線（tangent to liquid surface)を
引いたとき、該接線と表面との角度をいう。もし接触角
が小さいと、水玉が表面上に広く薄く広がることを意味
し、これは、表面に対する水の吸着力が大きくなり親水
性が増加することを意味する。そして、このような接触
角はＥＲＭＡ接触角測定器（contact anglemeter）を用
いて、０．０２５mlの３次蒸留水の水玉を高分子表面の
４箇所に落とした後、その接触角を顕微鏡で測定して、
それら４箇所の測定値の平均値により決める。
【００１１】高分子の表面改質 まず本発明は、真空状態下で、反応性ガスを高分子表面
に直接吹き込みながら、エネルギーを有するイオン粒子
を高分子表面に照射して、高分子表面の接触角を変化さ
せるか、接着力を増大させる高分子表面の改質方法、及
びその方法により表面改質された高分子に関する。
に直接吹き込みながら、エネルギーを有するイオン粒子
を高分子表面に照射して、高分子表面の接触角を変化さ
せるか、接着力を増大させる高分子表面の改質方法、及
びその方法により表面改質された高分子に関する。
【００１２】本発明の方法によりエネルギーを有するイ
オン粒子を所定条件下で高分子表面に照射すると、表面
に存在する高分子の主構成成分が炭素−炭素、炭素−水
素、炭素−酸素などの各結合形態に分離して活性化され
た化学基に変化し、一部が該活性化された化学基と反応
するが、このとき、酸素、窒素などの反応性ガスを高分
子の表面に直接吹き込み、活性化された基と反応性ガス
とを結合させ高分子の表面に親水性基を形成させる。
オン粒子を所定条件下で高分子表面に照射すると、表面
に存在する高分子の主構成成分が炭素−炭素、炭素−水
素、炭素−酸素などの各結合形態に分離して活性化され
た化学基に変化し、一部が該活性化された化学基と反応
するが、このとき、酸素、窒素などの反応性ガスを高分
子の表面に直接吹き込み、活性化された基と反応性ガス
とを結合させ高分子の表面に親水性基を形成させる。
【００１３】このような親水性基の形成は、接触角が減
少するという事実により予測されるが、その他のいろん
な実験を通して親水性基の形成を証明することができ
る。すなわち、本発明の方法により表面処理された高分
子は、大気中で時間の経過に従い接触角を測定すると、
元来の表面改質されていない高分子表面の接触角よりも
増大し、１％の薄い塩酸水溶液では前記減少された接触
角が時間が経過してもそのまま維持される。このような
現象は、表面処理された高分子の表面上で局所的なセグ
メント運動（local segmental motion）により親水性作
用基が母材として浸透し、疎水性作用基が表面に出るこ
とを意味し、薄い水溶液においては、該水溶液で親水性
作用基と母材とが相互平衡するため、接触角が維持され
る。言い換えれば、このような事実は、親水性作用基が
高分子の表面に形成されていることを示し、このように
表面改質された高分子を大気中に露出させて接触角を増
大させた後水中に浸すと、接触角が再び減少することが
わかる。
少するという事実により予測されるが、その他のいろん
な実験を通して親水性基の形成を証明することができ
る。すなわち、本発明の方法により表面処理された高分
子は、大気中で時間の経過に従い接触角を測定すると、
元来の表面改質されていない高分子表面の接触角よりも
増大し、１％の薄い塩酸水溶液では前記減少された接触
角が時間が経過してもそのまま維持される。このような
現象は、表面処理された高分子の表面上で局所的なセグ
メント運動（local segmental motion）により親水性作
用基が母材として浸透し、疎水性作用基が表面に出るこ
とを意味し、薄い水溶液においては、該水溶液で親水性
作用基と母材とが相互平衡するため、接触角が維持され
る。言い換えれば、このような事実は、親水性作用基が
高分子の表面に形成されていることを示し、このように
表面改質された高分子を大気中に露出させて接触角を増
大させた後水中に浸すと、接触角が再び減少することが
わかる。
【００１４】しかし、従来の表面処理方法により処理さ
れた高分子を水中で保存する場合、接触角は元の値に上
昇する。すなわち、このような事実は、表面改質により
若干の親水性作用基が形成されても、表面がイオンビー
ム及びプラズマ放電により甚だしく損傷を受けて水に溶
解する現象であって、文献（Polymer, Vol.21, 895,198
0）に記載されている。
れた高分子を水中で保存する場合、接触角は元の値に上
昇する。すなわち、このような事実は、表面改質により
若干の親水性作用基が形成されても、表面がイオンビー
ム及びプラズマ放電により甚だしく損傷を受けて水に溶
解する現象であって、文献（Polymer, Vol.21, 895,198
0）に記載されている。
【００１５】したがって、本発明に係る表面改質された
高分子は、水中で保存する場合、接触角が減少された状
態をそのまま維持するため、従来の表面処理方法とは相
違する。
高分子は、水中で保存する場合、接触角が減少された状
態をそのまま維持するため、従来の表面処理方法とは相
違する。
【００１６】そして、他の分析試験、例えばＥＳＣＡ
（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)、Ａ
ＦＭ（Atomic Force Microscopy)などにより親水性基の
形成を一層具体的に証明することができる。
（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)、Ａ
ＦＭ（Atomic Force Microscopy)などにより親水性基の
形成を一層具体的に証明することができる。
【００１７】かつ、本発明において、接触角の減少と
は、高分子表面に親水性基が形成されることを意味し、
該親水性基の形成は接触角の減少により現れる。すなわ
ち、前述したように、エネルギーを有するイオン粒子を
高分子の表面に照射する場合、高分子表面の鎖は切断さ
れるが、これは前記エネルギーを有する粒子がそのエネ
ルギーのすべてを失うときまで継続して進行する。この
ように切断され活性化された位置で、高分子の周りに吹
き込まれた反応性ガスが反応経路を通って反応し、親水
性作用基（炭素よりも電気陰性度が高い原子の反応）及
び疎水性作用基（炭素よりも電気陰性度が低いか又は疎
水性が大きいフッ素分子）が形成される。
は、高分子表面に親水性基が形成されることを意味し、
該親水性基の形成は接触角の減少により現れる。すなわ
ち、前述したように、エネルギーを有するイオン粒子を
高分子の表面に照射する場合、高分子表面の鎖は切断さ
れるが、これは前記エネルギーを有する粒子がそのエネ
ルギーのすべてを失うときまで継続して進行する。この
ように切断され活性化された位置で、高分子の周りに吹
き込まれた反応性ガスが反応経路を通って反応し、親水
性作用基（炭素よりも電気陰性度が高い原子の反応）及
び疎水性作用基（炭素よりも電気陰性度が低いか又は疎
水性が大きいフッ素分子）が形成される。
【００１８】したがって、本発明の方法により、必要に
応じて材料の表面を一層親水性又は疎水性に改質するこ
とができる。
応じて材料の表面を一層親水性又は疎水性に改質するこ
とができる。
【００１９】更に、本発明の表面改質方法が適用される
高分子としては、炭素、酸素、水素、窒素、フッ素及び
シリコンから選ばれるこれらの結合からなるすべての高
分子が例示され、このような高分子の具体的例として
は、ポリカーボネット（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレ
ート（ＰＭＭＡ）、シリコンラバー、ポリイミド（Ｐ
Ｄ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩
化ビニリデンフッ化物（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）、及びポリエチレン（ＰＥ）が例
示される。
高分子としては、炭素、酸素、水素、窒素、フッ素及び
シリコンから選ばれるこれらの結合からなるすべての高
分子が例示され、このような高分子の具体的例として
は、ポリカーボネット（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレ
ート（ＰＭＭＡ）、シリコンラバー、ポリイミド（Ｐ
Ｄ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩
化ビニリデンフッ化物（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）、及びポリエチレン（ＰＥ）が例
示される。
【００２０】本発明の一実施例によると、エネルギーを
有するイオン粒子の照射量は、１０14〜５×１０17イオ
ン／cm2 で、イオン粒子のエネルギーは０．５KeV 〜
２．５KeV であり、好ましくは約１KeV である。特にイ
オン粒子のエネルギーは高分子の種類により異なり、エ
ネルギーを有するイオン粒子の照射量とエネルギーがこ
の範囲を超えると、高分子表面の成分を離隔させるスパ
ッタリング効果（sputtering effect)及び高分子間の鎖
（polymer chain)を必要以上に切断するなど、高分子表
面に不必要な損傷を与える。
有するイオン粒子の照射量は、１０14〜５×１０17イオ
ン／cm2 で、イオン粒子のエネルギーは０．５KeV 〜
２．５KeV であり、好ましくは約１KeV である。特にイ
オン粒子のエネルギーは高分子の種類により異なり、エ
ネルギーを有するイオン粒子の照射量とエネルギーがこ
の範囲を超えると、高分子表面の成分を離隔させるスパ
ッタリング効果（sputtering effect)及び高分子間の鎖
（polymer chain)を必要以上に切断するなど、高分子表
面に不必要な損傷を与える。
【００２１】そして、イオン粒子は、イオン銃に気体を
注入してイオン化させて得ることができるし、前記イオ
ン銃としてはCold Hollowed Cathod, Kaufman Type, Hi
gh Frequency Type などが使われる。かつ、前記気体と
してはイオンの形成可能なものが用いられ、例えばアル
ゴン、酸素、クリップトン、酸素と窒素との混合ガスの
空気、及びそれらの混合気体が用いられる。また前記イ
オン粒子のエネルギーはイオン粒子により形成されたイ
オンビームに、前述の限定した範囲の電圧を印加して付
与することができる。更に、前記イオンビームの電流を
調節してイオン粒子の照射量を調節することができる
し、イオンビームの電流は放電電流（discharge curren
t)、放電電圧（discharge voltage)、及び加速ポテンシ
ャル（acceleration potential）などにより調節するこ
とができる。
注入してイオン化させて得ることができるし、前記イオ
ン銃としてはCold Hollowed Cathod, Kaufman Type, Hi
gh Frequency Type などが使われる。かつ、前記気体と
してはイオンの形成可能なものが用いられ、例えばアル
ゴン、酸素、クリップトン、酸素と窒素との混合ガスの
空気、及びそれらの混合気体が用いられる。また前記イ
オン粒子のエネルギーはイオン粒子により形成されたイ
オンビームに、前述の限定した範囲の電圧を印加して付
与することができる。更に、前記イオンビームの電流を
調節してイオン粒子の照射量を調節することができる
し、イオンビームの電流は放電電流（discharge curren
t)、放電電圧（discharge voltage)、及び加速ポテンシ
ャル（acceleration potential）などにより調節するこ
とができる。
【００２２】そして、イオン粒子を高分子表面に照射す
る場合、該照射された粒子の一部は直接高分子表面で高
分子と反応するが、大部分は高分子の結合を切断するこ
とに使われる。反応開始段階での圧力は、真空状態１０
-5〜１０-6torrで１０-4〜５×１０-4torrに維持され、
このような真空状態はエネルギーを有する粒子を生成す
るための真空条件である。一般に、低真空の場合に真空
槽内の圧力が高すぎると、エネルギー生成用高電圧
（０．５〜２．５KeV)のためアーク放電を発生するか、
又はイオンビームから出発したイオン粒子が所定距離離
隔された高分子表面に到達する以前に他の残留ガスと衝
突して、生成されたイオンが効果的に材料表面に到達し
ない場合が多いため、イオン銃と材料表面との間隔は減
らすべきである。したがって、高分子の使用に従い真空
状態を維持するようにイオン生成ガスの注入量を調節す
べきである。
る場合、該照射された粒子の一部は直接高分子表面で高
分子と反応するが、大部分は高分子の結合を切断するこ
とに使われる。反応開始段階での圧力は、真空状態１０
-5〜１０-6torrで１０-4〜５×１０-4torrに維持され、
このような真空状態はエネルギーを有する粒子を生成す
るための真空条件である。一般に、低真空の場合に真空
槽内の圧力が高すぎると、エネルギー生成用高電圧
（０．５〜２．５KeV)のためアーク放電を発生するか、
又はイオンビームから出発したイオン粒子が所定距離離
隔された高分子表面に到達する以前に他の残留ガスと衝
突して、生成されたイオンが効果的に材料表面に到達し
ない場合が多いため、イオン銃と材料表面との間隔は減
らすべきである。したがって、高分子の使用に従い真空
状態を維持するようにイオン生成ガスの注入量を調節す
べきである。
【００２３】本発明の他の実施例によると、反応性ガス
は親水性作用基を生成し得るガスが適当であり、例えば
酸素、水素、窒素、一酸化炭素、アンモニア又はそれら
の混合ガスが用いられ、反応性ガスの反応程度及び電気
陰性度（例えば酸素＞窒素＞水素）は接触角の変化と相
当に関連がある。
は親水性作用基を生成し得るガスが適当であり、例えば
酸素、水素、窒素、一酸化炭素、アンモニア又はそれら
の混合ガスが用いられ、反応性ガスの反応程度及び電気
陰性度（例えば酸素＞窒素＞水素）は接触角の変化と相
当に関連がある。
【００２４】それら反応性ガスの注入量は、前述したよ
うに、適切な真空槽内の圧力を維持し、表面を改質する
のに充分な量になるように調節する。例えば１〜８mm/m
inで反応性ガスを注入するとき、エネルギーを有する粒
子を高分子表面に照射すると共に、高分子表面に直接反
応性ガスを吹き込むことが効果的である。
うに、適切な真空槽内の圧力を維持し、表面を改質する
のに充分な量になるように調節する。例えば１〜８mm/m
inで反応性ガスを注入するとき、エネルギーを有する粒
子を高分子表面に照射すると共に、高分子表面に直接反
応性ガスを吹き込むことが効果的である。
【００２５】本発明のまた他の実施例によると、エネル
ギーを有するイオン粒子を高分子表面に照射するとき、
真空度に応じてイオンビーム電流密度が１〜３０μA/cm
2 の場合、照射距離を５×１０-3torr以下の低真空では
２５cm以下の距離に保つことが好ましく、５×１０-3〜
１×１０-6torrの高真空では２５〜５５cmの距離に保つ
ことが好ましく、１×１０-6torr以上の超高真空では５
５cm以上に保つことが好ましい。かつ、エネルギーを有
する粒子が改質しようとする高分子の表面に到達すると
きに、必要な平均自由行程距離（mean free path）を変
化させるが、該距離は真空度及び各真空度の範囲に応じ
て距離値を決定する。ここで、前記照射距離は、エネル
ギーを有するイオン粒子のエネルギーが前述したように
０．５〜２．５KeV で、低エネルギーを有しているので
適切に調整し得る距離である。
ギーを有するイオン粒子を高分子表面に照射するとき、
真空度に応じてイオンビーム電流密度が１〜３０μA/cm
2 の場合、照射距離を５×１０-3torr以下の低真空では
２５cm以下の距離に保つことが好ましく、５×１０-3〜
１×１０-6torrの高真空では２５〜５５cmの距離に保つ
ことが好ましく、１×１０-6torr以上の超高真空では５
５cm以上に保つことが好ましい。かつ、エネルギーを有
する粒子が改質しようとする高分子の表面に到達すると
きに、必要な平均自由行程距離（mean free path）を変
化させるが、該距離は真空度及び各真空度の範囲に応じ
て距離値を決定する。ここで、前記照射距離は、エネル
ギーを有するイオン粒子のエネルギーが前述したように
０．５〜２．５KeV で、低エネルギーを有しているので
適切に調整し得る距離である。
【００２６】一方、本発明の高分子表面の改質方法に用
いられる装置は、図１に示すように、エネルギーを有す
るイオン粒子を生成させるため、電源装置（図示され
ず）に連結されたイオン銃２と、これに対向して試片が
装着される試片装着板５と、前記試片の表面に反応性ガ
スを注入するため注入量調節装置を具備した反応性ガス
注入器３と、それらを囲む真空槽１とを備えて構成され
る。前記真空槽は真空ポンプ系４を具備して、真空槽１
内を所定の真空に維持する。
いられる装置は、図１に示すように、エネルギーを有す
るイオン粒子を生成させるため、電源装置（図示され
ず）に連結されたイオン銃２と、これに対向して試片が
装着される試片装着板５と、前記試片の表面に反応性ガ
スを注入するため注入量調節装置を具備した反応性ガス
注入器３と、それらを囲む真空槽１とを備えて構成され
る。前記真空槽は真空ポンプ系４を具備して、真空槽１
内を所定の真空に維持する。
【００２７】かつ、前記電源装置は、図１９に示すよう
に、高い電圧を印加するためターゲットにバイアスを掛
けるように構成され、このようなターゲットに所望の粒
子エネルギーの電源を掛けて、平坦な材料及び３次元構
造の材料表面にも均一にイオンが照射されて、屈曲され
た面も均一に表面改質されるようになる。
に、高い電圧を印加するためターゲットにバイアスを掛
けるように構成され、このようなターゲットに所望の粒
子エネルギーの電源を掛けて、平坦な材料及び３次元構
造の材料表面にも均一にイオンが照射されて、屈曲され
た面も均一に表面改質されるようになる。
【００２８】また、本発明による材料の表面改質方法に
おいては、従来のイオン源を大地電圧（ground potenti
al）で＋側へ所望の電位差を有するようにすることがで
きるし、また大地電圧で＋電荷の粒子を生成させ、表面
改質すべき物質に所望の−電子を加えて表面に照射する
こともできる。
おいては、従来のイオン源を大地電圧（ground potenti
al）で＋側へ所望の電位差を有するようにすることがで
きるし、また大地電圧で＋電荷の粒子を生成させ、表面
改質すべき物質に所望の−電子を加えて表面に照射する
こともできる。
【００２９】本発明に係る高分子表面を改質する方法は
次の段階により行われる。 １．奇麗な表面を作るため、表面に損傷を与えない石鹸
水又は有機溶媒（トルエン、エタノール）などで表面を
洗浄するが、このような過程の代わりにエネルギーを有
する粒子を表面に照射して、表面の不純物を除去するこ
ともできる。 ２．必要に応じて高分子表面に付いている表面吸着物質
を除去するため、乾燥オーブン（１００℃）に入れて一
日ぐらい保管する。 ３．奇麗に洗浄された高分子を真空槽１内に投入した
後、真空ポンプ系４により真空槽１内の真空状態を１０
-5〜１０-8torrに維持する。 ４．高分子の周囲に反応性ガスの注入量を１〜８mm/min
に変化させながら反応性ガス注入器３を用いて反応性ガ
スを注入する。 ５．イオン銃２にイオン生成ガスを注入してエネルギー
を有する粒子を生成させるが、このときイオン銃に連結
された電源装置（図示されず）を調節してエネルギーを
有する粒子のエネルギーが０．２５〜２．５KeV になる
ようにする。 ６．イオンビーム電源を変化させながらエネルギーを有
する粒子を１０14−５×１０17イオン/cm2の照射量で高
分子表面に照射する。
次の段階により行われる。 １．奇麗な表面を作るため、表面に損傷を与えない石鹸
水又は有機溶媒（トルエン、エタノール）などで表面を
洗浄するが、このような過程の代わりにエネルギーを有
する粒子を表面に照射して、表面の不純物を除去するこ
ともできる。 ２．必要に応じて高分子表面に付いている表面吸着物質
を除去するため、乾燥オーブン（１００℃）に入れて一
日ぐらい保管する。 ３．奇麗に洗浄された高分子を真空槽１内に投入した
後、真空ポンプ系４により真空槽１内の真空状態を１０
-5〜１０-8torrに維持する。 ４．高分子の周囲に反応性ガスの注入量を１〜８mm/min
に変化させながら反応性ガス注入器３を用いて反応性ガ
スを注入する。 ５．イオン銃２にイオン生成ガスを注入してエネルギー
を有する粒子を生成させるが、このときイオン銃に連結
された電源装置（図示されず）を調節してエネルギーを
有する粒子のエネルギーが０．２５〜２．５KeV になる
ようにする。 ６．イオンビーム電源を変化させながらエネルギーを有
する粒子を１０14−５×１０17イオン/cm2の照射量で高
分子表面に照射する。
【００３０】このような本発明の改質方法により改質さ
れたＰＭＭＡは、接触角が８°まで減少し、ＰＣの場合
は１２°まで減少する。またＰＩの場合は水玉が継続し
て流れて測定が不可能な程度に高分子表面の接触角が大
きく減少する。
れたＰＭＭＡは、接触角が８°まで減少し、ＰＣの場合
は１２°まで減少する。またＰＩの場合は水玉が継続し
て流れて測定が不可能な程度に高分子表面の接触角が大
きく減少する。
【００３１】そして、本発明の高分子表面の改質方法
は、表面に親水性基を形成して水との接触角を既存の方
法と比べ顕著に減少させ、したがって、高分子に接触角
の減少による多様な特長、すなわち、水性顔料の散りの
増加、他の物質との接着力の増加、及び光の散乱防止な
どを有するようになるため、高分子の応用分野で広く適
用し得る表面改質方法である。特に、高分子材料を鏡に
使用する場合、反射鏡の金属薄膜と透明な高分子材料と
からなる鏡は、表面が奇麗で、優れた接着力を有する。
かつ、親水性作用基の生成時、他の物質を湿式にコーテ
ィングする場合、均一な湿式コーティングが行われ、既
存の不均一なコーティングと比べ相当な差異を示す。ま
た、医療用高分子においても親水性表面の形成が良好で
あるため、医療用高分子の製造にも適用される。
は、表面に親水性基を形成して水との接触角を既存の方
法と比べ顕著に減少させ、したがって、高分子に接触角
の減少による多様な特長、すなわち、水性顔料の散りの
増加、他の物質との接着力の増加、及び光の散乱防止な
どを有するようになるため、高分子の応用分野で広く適
用し得る表面改質方法である。特に、高分子材料を鏡に
使用する場合、反射鏡の金属薄膜と透明な高分子材料と
からなる鏡は、表面が奇麗で、優れた接着力を有する。
かつ、親水性作用基の生成時、他の物質を湿式にコーテ
ィングする場合、均一な湿式コーティングが行われ、既
存の不均一なコーティングと比べ相当な差異を示す。ま
た、医療用高分子においても親水性表面の形成が良好で
あるため、医療用高分子の製造にも適用される。
【００３２】更に、本発明の方法により処理された高分
子材料は、表面の損傷程度が軽微であるため、光記憶素
子に応用する場合、単位面積当りの記憶すべき情報の量
が表面粗度により制限を受けないので、情報の記憶容量
が増加する。
子材料は、表面の損傷程度が軽微であるため、光記憶素
子に応用する場合、単位面積当りの記憶すべき情報の量
が表面粗度により制限を受けないので、情報の記憶容量
が増加する。
【００３３】窒化物の表面改質 本発明は、真空状態で酸素気流下にアルゴン及び酸素イ
オンをイオンビームを用いて窒化アルミニウム表面に照
射し、窒化アルミニウム表面を改質する窒化アルミニウ
ム表面の改質方法及び常温での銅薄膜の接合方法に関す
るものである。
オンをイオンビームを用いて窒化アルミニウム表面に照
射し、窒化アルミニウム表面を改質する窒化アルミニウ
ム表面の改質方法及び常温での銅薄膜の接合方法に関す
るものである。
【００３４】一般に、回路基板材料として用いられるた
めには、高熱伝導性、低誘電率、高信頼性、熱膨張係数
のシリコンチップ間の適合性、及び化学的安定性が要求
され、このような性質を満足させる材料として、従来ア
ルミナ素材が汎用されていたが、回路の高密度化に伴い
発生熱を迅速に放出するため、熱伝導率がアルミナより
も優れた窒化アルミニウム（ＡＩＮ；１５０〜３００W/
mK）が汎用されている趨勢である。
めには、高熱伝導性、低誘電率、高信頼性、熱膨張係数
のシリコンチップ間の適合性、及び化学的安定性が要求
され、このような性質を満足させる材料として、従来ア
ルミナ素材が汎用されていたが、回路の高密度化に伴い
発生熱を迅速に放出するため、熱伝導率がアルミナより
も優れた窒化アルミニウム（ＡＩＮ；１５０〜３００W/
mK）が汎用されている趨勢である。
【００３５】前記窒化アルミニウムは、絶縁性及び熱伝
導度が優れているため、有用性が広く、伝導性導体を形
成するとき、通常、厚膜法、薄膜法及びＤＢＣ法を用い
るが、薄膜法及びＤＢＣ法の場合は銅に対する接合性が
悪いため、酸化層を形成した後酸化雰囲気で銅薄板と接
合する方式が大いに行われている。
導度が優れているため、有用性が広く、伝導性導体を形
成するとき、通常、厚膜法、薄膜法及びＤＢＣ法を用い
るが、薄膜法及びＤＢＣ法の場合は銅に対する接合性が
悪いため、酸化層を形成した後酸化雰囲気で銅薄板と接
合する方式が大いに行われている。
【００３６】かつ、前記窒化アルミニウムは、高速回
路、論理回路及び高電力半導体など多くの熱を放出する
素子に応用され、回路基板の高信頼性を確保するため放
熱性の優れた素材として重要視されている。また高電圧
性素材としてＢｅＯと粒界面にＢｅＯの添加されたＳｉ
Ｃ素材が商業化されているが、粉末状態で人体に毒性が
強いため、実施に応用するには問題があり、軍用及び特
殊な用途に限定的に応用されている実情である。例え
ば、高速スイッチモデュール、マイクロウェーブ出力増
幅器、光電用集積回路、及び出力供給モデュールなどの
高出力回路に、直接銅接合（ＤＢＣ；direct bond copp
er）窒化アルミニウムが主に応用されるが、このとき、
銅と窒化アルミニウム間の接合技術が重要である。
路、論理回路及び高電力半導体など多くの熱を放出する
素子に応用され、回路基板の高信頼性を確保するため放
熱性の優れた素材として重要視されている。また高電圧
性素材としてＢｅＯと粒界面にＢｅＯの添加されたＳｉ
Ｃ素材が商業化されているが、粉末状態で人体に毒性が
強いため、実施に応用するには問題があり、軍用及び特
殊な用途に限定的に応用されている実情である。例え
ば、高速スイッチモデュール、マイクロウェーブ出力増
幅器、光電用集積回路、及び出力供給モデュールなどの
高出力回路に、直接銅接合（ＤＢＣ；direct bond copp
er）窒化アルミニウムが主に応用されるが、このとき、
銅と窒化アルミニウム間の接合技術が重要である。
【００３７】前記直接銅接合アルミナは、精密な工程変
数の調節により共用化合物を生成して強い接合を得る。
一般に、窒化物には表面に窒素イオンが存在して銅との
直接接合が難しいため、界面に中間酸化層を形成して、
高い接合強度を得る。現在、窒化アルミニウム基板を
１，０００〜１，２００℃で空気中又は部分的に酸素雰
囲気を有する中性雰囲気下で加熱して、基板上に約１〜
６μm 熱さの酸化層を形成した後、これを銅版と接合さ
せる熱酸化法が用いられている。この場合、窒化アルミ
ニウムと銅との直接接合は、Ｃｕ／Ｃｕ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ
3 ／ＡｌＮの４つの領域にて形成される。このとき、重
要なことは窒化アルミニウムと銅層間に酸化層が存在さ
れるべきであって、高い接合強度はＣｕ2 Ｏ層が存在す
るため発生するものである。
数の調節により共用化合物を生成して強い接合を得る。
一般に、窒化物には表面に窒素イオンが存在して銅との
直接接合が難しいため、界面に中間酸化層を形成して、
高い接合強度を得る。現在、窒化アルミニウム基板を
１，０００〜１，２００℃で空気中又は部分的に酸素雰
囲気を有する中性雰囲気下で加熱して、基板上に約１〜
６μm 熱さの酸化層を形成した後、これを銅版と接合さ
せる熱酸化法が用いられている。この場合、窒化アルミ
ニウムと銅との直接接合は、Ｃｕ／Ｃｕ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ
3 ／ＡｌＮの４つの領域にて形成される。このとき、重
要なことは窒化アルミニウムと銅層間に酸化層が存在さ
れるべきであって、高い接合強度はＣｕ2 Ｏ層が存在す
るため発生するものである。
【００３８】前記熱加熱法の例としては、ヨーロッパ特
許第５１６８１９号に記載されたように、１，２００℃
に加温された混合ガス（窒素：酸素＝１０：１〜４：
１）にて１０〜３０分程度維持し、１〜４ミクロン程度
の薄いアルミナ酸化層を形成し、銅−酸化銅の共融点を
形成して、高い強度を得る。
許第５１６８１９号に記載されたように、１，２００℃
に加温された混合ガス（窒素：酸素＝１０：１〜４：
１）にて１０〜３０分程度維持し、１〜４ミクロン程度
の薄いアルミナ酸化層を形成し、銅−酸化銅の共融点を
形成して、高い強度を得る。
【００３９】かつ、米国特許第５１５０８３０号に記載
されたように、水分のない雰囲気で酸化層を生成して界
面に安定した共融化合物を生成する。
されたように、水分のない雰囲気で酸化層を生成して界
面に安定した共融化合物を生成する。
【００４０】また、日本特許第３１０３３７０号に記載
されたように、窒化アルミニウムの表面をピッチで改質
して、５％酸素を包含する中性ガス雰囲気で８００℃以
上に加熱して酸化層を形成させた後、銅膜を中性雰囲気
で１，０８３℃まで加熱して直接接合する。
されたように、窒化アルミニウムの表面をピッチで改質
して、５％酸素を包含する中性ガス雰囲気で８００℃以
上に加熱して酸化層を形成させた後、銅膜を中性雰囲気
で１，０８３℃まで加熱して直接接合する。
【００４１】更に、ヨーロッパ特許第５７７４８４号に
記載されたように、径が０．５〜１０mmにpulsed exime
r, YAG, CO2 レーザーなどを用いて酸素ガスを流しなが
ら、３秒間処理して、ＡＩＮ、ＳＩＣ、ＢＮなどを短い
時間内に酸化させて直接銅接合を行う。
記載されたように、径が０．５〜１０mmにpulsed exime
r, YAG, CO2 レーザーなどを用いて酸素ガスを流しなが
ら、３秒間処理して、ＡＩＮ、ＳＩＣ、ＢＮなどを短い
時間内に酸化させて直接銅接合を行う。
【００４２】そして、米国特許第５２８０８５０号に記
載されたように、直接銅接合を得るため、１００〜１，
０００ppm の酸素を包含する中性雰囲気で窒化アルミニ
ウム基板を熱処理して、０．１〜５ミクロンの酸化層を
形成し、Ｃｕ−ＣｕＯの準共融領域の銅溶融温度以下で
加熱して直接銅接合を得ることができるし、このように
すると銅との接合は高い接合強度で得られ、信頼性の高
い基板に応用することができる。
載されたように、直接銅接合を得るため、１００〜１，
０００ppm の酸素を包含する中性雰囲気で窒化アルミニ
ウム基板を熱処理して、０．１〜５ミクロンの酸化層を
形成し、Ｃｕ−ＣｕＯの準共融領域の銅溶融温度以下で
加熱して直接銅接合を得ることができるし、このように
すると銅との接合は高い接合強度で得られ、信頼性の高
い基板に応用することができる。
【００４３】しかし、このような熱酸化法は、酸化層を
形成するための加熱工程が複雑であり、かつ該加熱工程
中温度及び時間を精密に調節して酸化層の厚さ及び相を
調節すべきであるため、作業が難しく不良率が発生し易
い。かつ大抵の場合、外部酸化（external oxidation）
が発生すると、酸化層に微細な気孔が存在して熱膨張の
差により微細な亀裂が発生し、接合強度が低下する。
形成するための加熱工程が複雑であり、かつ該加熱工程
中温度及び時間を精密に調節して酸化層の厚さ及び相を
調節すべきであるため、作業が難しく不良率が発生し易
い。かつ大抵の場合、外部酸化（external oxidation）
が発生すると、酸化層に微細な気孔が存在して熱膨張の
差により微細な亀裂が発生し、接合強度が低下する。
【００４４】また、熱酸化法により、窒化アルミニウム
基板のすべての面が酸化するため、熱伝導率を低下させ
る酸化アルミニウムが不必要にすべての面に形成される
という問題点がある。
基板のすべての面が酸化するため、熱伝導率を低下させ
る酸化アルミニウムが不必要にすべての面に形成される
という問題点がある。
【００４５】更に、通常、接合強度を増加させるために
は、連続的な界面構造を有し、熱膨張係数が整合され、
熱力学的に安定した界面が要求される。すなわち、材料
内部に酸素が拡散して連続的な構造を有するときに、接
合強度は増加する。
は、連続的な界面構造を有し、熱膨張係数が整合され、
熱力学的に安定した界面が要求される。すなわち、材料
内部に酸素が拡散して連続的な構造を有するときに、接
合強度は増加する。
【００４６】したがって、従来の問題点を解決するた
め、このような界面特性を有する窒化アルミニウムを、
酸化層の表面が常温で薄くかつ均一に、連続的な構造を
有するように形成する必要がある。
め、このような界面特性を有する窒化アルミニウムを、
酸化層の表面が常温で薄くかつ均一に、連続的な構造を
有するように形成する必要がある。
【００４７】そこで、本発明の目的は、窒化物の表面が
好ましい界面特性を有するように該窒化物の表面を改質
する方法と、その方法により表面の改質された窒化物及
びそれを用いた直接銅接合窒化物を提供するものであ
る。
好ましい界面特性を有するように該窒化物の表面を改質
する方法と、その方法により表面の改質された窒化物及
びそれを用いた直接銅接合窒化物を提供するものであ
る。
【００４８】本発明に係る窒化物表面の改質方法は、常
温で行われ、酸化層を薄くかつ均一に形成し得る方法で
あって、表面の改質された本発明の窒化物は銅薄膜との
接合強度が顕著に向上される。したがって、最近、部品
素子が軽薄短小化されるに伴い界面の接合を増進させる
ための界面層を形成する代わりに、厚さを可能な限り薄
く製造して工程を単純化しようとするものである。
温で行われ、酸化層を薄くかつ均一に形成し得る方法で
あって、表面の改質された本発明の窒化物は銅薄膜との
接合強度が顕著に向上される。したがって、最近、部品
素子が軽薄短小化されるに伴い界面の接合を増進させる
ための界面層を形成する代わりに、厚さを可能な限り薄
く製造して工程を単純化しようとするものである。
【００４９】かつ、本発明に係る窒化物表面の改質方法
は、窒化物表面に０．５〜３．０KeV 程度の低いエネル
ギーを有する粒子イオンを所定範囲の濃度に照射する
が、基板表面に反応性ガスを吹き込んで表面に酸化層を
形成させ、その上に銅薄膜を蒸着して銅薄膜との高い接
合強度を得ようとするものである。
は、窒化物表面に０．５〜３．０KeV 程度の低いエネル
ギーを有する粒子イオンを所定範囲の濃度に照射する
が、基板表面に反応性ガスを吹き込んで表面に酸化層を
形成させ、その上に銅薄膜を蒸着して銅薄膜との高い接
合強度を得ようとするものである。
【００５０】また、材料の表面に加速化されたイオンビ
ームを照射して表面を改質する方法は、表面構造及び結
合密度を調節して機械的強度、湿潤性、耐摩耗度、及び
ガスとの反応性を向上させる方法であって、従来は通常
１０〜１００KeV の高エネルギーを有するイオンビーム
を使用したが、このような高エネルギーイオンビームを
使用すると、表面に多くの欠陥及び組成変化を惹起する
という問題点があった。更に、従来はビームの大きさが
限定され、ビームの均一性及びビーム電流を高めること
が難しかった。
ームを照射して表面を改質する方法は、表面構造及び結
合密度を調節して機械的強度、湿潤性、耐摩耗度、及び
ガスとの反応性を向上させる方法であって、従来は通常
１０〜１００KeV の高エネルギーを有するイオンビーム
を使用したが、このような高エネルギーイオンビームを
使用すると、表面に多くの欠陥及び組成変化を惹起する
という問題点があった。更に、従来はビームの大きさが
限定され、ビームの均一性及びビーム電流を高めること
が難しかった。
【００５１】そして、数KeV の低いエネルギーは、固体
の結合エネルギーよりも高く、広くて均一なビームを得
ることができるし、このような程度のイオンビームを用
いて表面の結合を最小化しながら、充分に表面を改質す
ることができるため、本発明では窒化物の表面に約０．
５〜３KeV の比較的低いエネルギーのアルゴン、酸素、
窒素、空気などのガスのイオンを表面に照射した後、活
性化された表面に酸素を所定量流し込んで薄い酸化層を
形成し、残留応力を最小化すると共に、銅のような金属
材料に対する接合強度を増加させる。
の結合エネルギーよりも高く、広くて均一なビームを得
ることができるし、このような程度のイオンビームを用
いて表面の結合を最小化しながら、充分に表面を改質す
ることができるため、本発明では窒化物の表面に約０．
５〜３KeV の比較的低いエネルギーのアルゴン、酸素、
窒素、空気などのガスのイオンを表面に照射した後、活
性化された表面に酸素を所定量流し込んで薄い酸化層を
形成し、残留応力を最小化すると共に、銅のような金属
材料に対する接合強度を増加させる。
【００５２】かつ、前述したように、窒化アルミニウム
基板は、熱加熱法のように熱的酸化過程を施すと、すべ
ての表面に酸化層が形成されるため、部分的に熱伝導度
の低い酸化アルミニウム層が存在するが、熱伝導度を最
大に高めるためには表面酸化層を最小限に形成すべきで
ある。
基板は、熱加熱法のように熱的酸化過程を施すと、すべ
ての表面に酸化層が形成されるため、部分的に熱伝導度
の低い酸化アルミニウム層が存在するが、熱伝導度を最
大に高めるためには表面酸化層を最小限に形成すべきで
ある。
【００５３】そこで、本発明の方法は、銅薄膜が成膜さ
れる面のみに選択的に酸化層を形成して、熱伝導度を極
大化し得るという特長がある。
れる面のみに選択的に酸化層を形成して、熱伝導度を極
大化し得るという特長がある。
【００５４】本発明で用いる窒化アルミニウムは、表面
鏡面に研磨したウェーハであって、一般に、常温でも表
面酸化層が存在するが、このような酸化層は熱力学的に
安定しない非晶質酸化膜であるため、ここに金属のよう
な異種材料が接合されても充分な接合強度を得ることが
難しい。
鏡面に研磨したウェーハであって、一般に、常温でも表
面酸化層が存在するが、このような酸化層は熱力学的に
安定しない非晶質酸化膜であるため、ここに金属のよう
な異種材料が接合されても充分な接合強度を得ることが
難しい。
【００５５】また外部酸化法によっては、表面に非常に
薄い（＜１００nm）酸化層が形成されて酸素が窒化アル
ミニウムマトリックスに連結されない形態に存在するた
め、接合強度の増加に重要な役割をすることが難しい。
前記接合強度の増加を得るためには、表面酸化層が内部
酸化により生成されることが好ましい。そして、内部酸
化を低い温度で起こすためには、表面に残留エネルギー
を与え、結合された窒素元素をアルミニウムイオンとの
結合で分離することが必要である。
薄い（＜１００nm）酸化層が形成されて酸素が窒化アル
ミニウムマトリックスに連結されない形態に存在するた
め、接合強度の増加に重要な役割をすることが難しい。
前記接合強度の増加を得るためには、表面酸化層が内部
酸化により生成されることが好ましい。そして、内部酸
化を低い温度で起こすためには、表面に残留エネルギー
を与え、結合された窒素元素をアルミニウムイオンとの
結合で分離することが必要である。
【００５６】従来、数百KeV でMeV の高エネルギーのビ
ームを使用する固体表面改質方法は、固体の表面に多く
の欠陥及び傷害を与えるようになって、非常に微細な構
造の界面を均一に処理するには適当でなかったが、本発
明では、従来固体表面に物理、化学的に吸着された不純
物を除去するため、低いエネルギーのビームを用いて材
料の表面を照射した後、表面上に２〜７ml/minの反応性
ガスを流し込ませて、薄くかつ均一な酸化層を形成して
いる。
ームを使用する固体表面改質方法は、固体の表面に多く
の欠陥及び傷害を与えるようになって、非常に微細な構
造の界面を均一に処理するには適当でなかったが、本発
明では、従来固体表面に物理、化学的に吸着された不純
物を除去するため、低いエネルギーのビームを用いて材
料の表面を照射した後、表面上に２〜７ml/minの反応性
ガスを流し込ませて、薄くかつ均一な酸化層を形成して
いる。
【００５７】以下、本発明に係る窒化アルミニウムと銅
との直接接合を詳しく説明する。
との直接接合を詳しく説明する。
【００５８】１．窒化アルミニウムの表面を石鹸水とア
セトンで洗浄した後、トリクロルエチレン溶媒中で１０
分間超音波洗浄を施して有機物を除去する。 ２．試片の表面に物理的、化学的に吸着された異物質を
除去するため、０．５〜１．０KeV のエネルギーを有す
るＡｒ+ イオンビームを試片の表面に１〜５分間照射す
る。 ３．よく洗浄された窒化アルミニウムを真空槽内に投入
し、真空ポンプにより真空槽を約１０-5torrに維持させ
る。 ４．ガスイオン層を適切なエネルギー（０．５〜３．０
KeV)に変化させながら、所望量のイオンビームを照射
し、基板表面に反応性ガスを２〜７ml/minで注入する。 ５．連続的に真空中で、Ｃｕをスパッタリング法により
改質された窒化アルミニウム基板上に成膜する。
セトンで洗浄した後、トリクロルエチレン溶媒中で１０
分間超音波洗浄を施して有機物を除去する。 ２．試片の表面に物理的、化学的に吸着された異物質を
除去するため、０．５〜１．０KeV のエネルギーを有す
るＡｒ+ イオンビームを試片の表面に１〜５分間照射す
る。 ３．よく洗浄された窒化アルミニウムを真空槽内に投入
し、真空ポンプにより真空槽を約１０-5torrに維持させ
る。 ４．ガスイオン層を適切なエネルギー（０．５〜３．０
KeV)に変化させながら、所望量のイオンビームを照射
し、基板表面に反応性ガスを２〜７ml/minで注入する。 ５．連続的に真空中で、Ｃｕをスパッタリング法により
改質された窒化アルミニウム基板上に成膜する。
【００５９】前記工程中、第１工程及び第２工程は奇麗
な試片表面を得るために施すものであって、必ず必要な
工程ではない。
な試片表面を得るために施すものであって、必ず必要な
工程ではない。
【００６０】このような本発明の方法に適合するアルゴ
ンイオンの照射量は１０14〜１０17イオン/cm2である。
アルゴンイオンの照射量が１０17イオン/cm2を超える
と、スパッタリングの効果によりアルミニウムイオンよ
りも元素の重さの小さい窒素イオンのスパッタリング速
度が一層速くなって、窒化アルミニウムの表面に窒素の
不足する層が多くなるため、界面に均一な酸化層の形成
が難しくなる。
ンイオンの照射量は１０14〜１０17イオン/cm2である。
アルゴンイオンの照射量が１０17イオン/cm2を超える
と、スパッタリングの効果によりアルミニウムイオンよ
りも元素の重さの小さい窒素イオンのスパッタリング速
度が一層速くなって、窒化アルミニウムの表面に窒素の
不足する層が多くなるため、界面に均一な酸化層の形成
が難しくなる。
【００６１】本発明の製造方法の実施例において、イオ
ンビーム用ガスとしてアルゴンが好ましいが、酸素、窒
素及びその他の不活性ガスも使用することができる。ガ
スの注入量は表面の反応が充分に起こるように１〜１０
ml/min程度が好ましく、２〜７ml/minが好適である。真
空槽の真空度は初期に１×１０-5〜５×１０-5torr程度
を維持するが、ガスを注入すると約１０-4torrに低下す
る。
ンビーム用ガスとしてアルゴンが好ましいが、酸素、窒
素及びその他の不活性ガスも使用することができる。ガ
スの注入量は表面の反応が充分に起こるように１〜１０
ml/min程度が好ましく、２〜７ml/minが好適である。真
空槽の真空度は初期に１×１０-5〜５×１０-5torr程度
を維持するが、ガスを注入すると約１０-4torrに低下す
る。
【００６２】このように製造された窒化アルミニウム基
板は、別の熱処理を必要とせず、常温で銅と直接接合が
行われる。したがって、熱伝導率の損失がなく、信頼性
のある高出力半導体及び放熱素子用基板に適用すること
ができる。
板は、別の熱処理を必要とせず、常温で銅と直接接合が
行われる。したがって、熱伝導率の損失がなく、信頼性
のある高出力半導体及び放熱素子用基板に適用すること
ができる。
【００６３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明するが、本発明は特許請求の範囲を外れない限り、
本実施例に限定されるものではない。
説明するが、本発明は特許請求の範囲を外れない限り、
本実施例に限定されるものではない。
【００６４】実施例１．高分子ＰＣの表面改質処理 （１）表面処理 常用高分子ＰＣを１０×１０×３mm3 に切断し、石鹸
水、トルエン及びエタノールのような有機溶媒で試片を
洗浄し、１００℃に維持した乾燥オーブンを用いて一日
中保管して表面吸着物質を除去した。次いで、該得られ
た高分子ＰＣ試片を１０-5〜１０-6torrに維持した真空
槽内に入れた後、表１に示した条件に反応性ガスを反応
性ガス注入口から注入しながら、イオン生成ガスをイオ
ン層に注入して材料表面にイオンを照射した。このと
き、イオン生成ガスの注入量を調節して真空槽の真空状
態を１０-4〜５×１０-4torrに維持した。各条件により
表面処理された試片をＥＲＭＡ接触角測定器を用いて接
触角を測定し、該結果を図２（試片１−１及び１−２）
及び図３（試片１−３〜１−１０）に示した。
水、トルエン及びエタノールのような有機溶媒で試片を
洗浄し、１００℃に維持した乾燥オーブンを用いて一日
中保管して表面吸着物質を除去した。次いで、該得られ
た高分子ＰＣ試片を１０-5〜１０-6torrに維持した真空
槽内に入れた後、表１に示した条件に反応性ガスを反応
性ガス注入口から注入しながら、イオン生成ガスをイオ
ン層に注入して材料表面にイオンを照射した。このと
き、イオン生成ガスの注入量を調節して真空槽の真空状
態を１０-4〜５×１０-4torrに維持した。各条件により
表面処理された試片をＥＲＭＡ接触角測定器を用いて接
触角を測定し、該結果を図２（試片１−１及び１−２）
及び図３（試片１−３〜１−１０）に示した。
【００６５】
【表１】
【００６６】図２は、イオン粒子のエネルギーを変化さ
せたとき、水玉接触角の変化を示したものである。酸素
気体を高分子表面に注入した場合、接触角の変化が甚だ
しく、特に、イオン粒子のエネルギー１KeV で最小値を
確認することができた。図３は、イオン粒子のエネルギ
ー１KeV でイオン照射量を異にしたとき、試片番号１−
３〜１−１０での接触角の変化を示したものである。反
応性気体を吹き込まずにアルゴンイオンのみを照射した
対照例１−３は、接触角の変化が５×１０14Ａｒ+/cm2
で５０°の付近まで減少し、照射量の増加に応じて接触
角がほとんど変化しなかった。しかし、酸素を吹き込み
ながら同様な条件にアルゴンイオンを照射した本発明に
係る実施例１−４では、全体的に接触角の減少が顕著に
現われ、アルゴンイオンの照射量の増加に応じて接触角
の減少が大きくなることがわかると共に、特に、１０16
Ａｒ+ イオン/cm2の照射量では最小接触角１２°を表し
た。
せたとき、水玉接触角の変化を示したものである。酸素
気体を高分子表面に注入した場合、接触角の変化が甚だ
しく、特に、イオン粒子のエネルギー１KeV で最小値を
確認することができた。図３は、イオン粒子のエネルギ
ー１KeV でイオン照射量を異にしたとき、試片番号１−
３〜１−１０での接触角の変化を示したものである。反
応性気体を吹き込まずにアルゴンイオンのみを照射した
対照例１−３は、接触角の変化が５×１０14Ａｒ+/cm2
で５０°の付近まで減少し、照射量の増加に応じて接触
角がほとんど変化しなかった。しかし、酸素を吹き込み
ながら同様な条件にアルゴンイオンを照射した本発明に
係る実施例１−４では、全体的に接触角の減少が顕著に
現われ、アルゴンイオンの照射量の増加に応じて接触角
の減少が大きくなることがわかると共に、特に、１０16
Ａｒ+ イオン/cm2の照射量では最小接触角１２°を表し
た。
【００６７】（２）接触角減少の検証試験 前記（１）項で表面処理された接触角の減少が一番大き
い試片１−５（イオン照射量＝１０16イオン/cm2）を大
気中に放置して、時間の経過に従い接触角を測定した。
また、同一試片を１％の薄い塩酸に所定時間浸し、乾燥
窒素ガスで乾燥した後、接触角を測定し、接触角の測定
結果を図４に示した。すなわち、図４に示したように、
大気中に放置した試片は、時間の経過に従い接触角が増
加したが、１％の薄い塩酸に浸した試片は接触角の変化
なしに最小接触角を維持していることがわかる。このよ
うな事実は、高分子表面に親水性基が既に生成されたこ
とを確認するもので、時間の経過に従い表面に形成され
た親水性基が極性作用基を多く有する高分子母体のある
方向に回転し、前記形成された親水性基が極性の大きい
薄い塩酸処理により高分子母体の極性作用基の方向への
回転を防止することを示す。
い試片１−５（イオン照射量＝１０16イオン/cm2）を大
気中に放置して、時間の経過に従い接触角を測定した。
また、同一試片を１％の薄い塩酸に所定時間浸し、乾燥
窒素ガスで乾燥した後、接触角を測定し、接触角の測定
結果を図４に示した。すなわち、図４に示したように、
大気中に放置した試片は、時間の経過に従い接触角が増
加したが、１％の薄い塩酸に浸した試片は接触角の変化
なしに最小接触角を維持していることがわかる。このよ
うな事実は、高分子表面に親水性基が既に生成されたこ
とを確認するもので、時間の経過に従い表面に形成され
た親水性基が極性作用基を多く有する高分子母体のある
方向に回転し、前記形成された親水性基が極性の大きい
薄い塩酸処理により高分子母体の極性作用基の方向への
回転を防止することを示す。
【００６８】（３）親水性基形成確認試験 試片１−５（イオン照射量＝１０16イオン/cm2）をイオ
ンの照射されない試片と比較してＥＳＣＡを分析した。
その結果を図５に示した。すなわち、図５に示したよう
に、炭素に対するＥＳＣＡ分析結果から、２８６eV及び
２８７．７eVの位置で相対的に親水性作用基が多く生成
することがわかる。かつ、酸素に対するＥＳＣＡ分析結
果は、本発明により表面改質されたとき、酸素が表面に
反応して結合する。表面に親水性に作用する酸素量が約
２倍以上増加することを確認した。
ンの照射されない試片と比較してＥＳＣＡを分析した。
その結果を図５に示した。すなわち、図５に示したよう
に、炭素に対するＥＳＣＡ分析結果から、２８６eV及び
２８７．７eVの位置で相対的に親水性作用基が多く生成
することがわかる。かつ、酸素に対するＥＳＣＡ分析結
果は、本発明により表面改質されたとき、酸素が表面に
反応して結合する。表面に親水性に作用する酸素量が約
２倍以上増加することを確認した。
【００６９】（４）表面粗度試験 表面処理されない試片と、表面処理された試片１−３
（イオン照射量＝５×１０16イオン/cm2）及び１−５
（イオン照射量＝５×１０16イオン/cm2）をＡＦＭ（At
omic Force Microscopy)により表面を観察し、その結果
を図６に示した。表面改質されない試片の表面粗度は約
１４Å（図６Ａ参照）で、アルゴンイオンを照射した試
片１−３では表面粗度が約２２〜２７Å（図６Ｂ参照）
で、酸素気流下でアルゴンイオンを照射した試片１−５
での表面粗度は２６〜４５Å（図６Ｃ参照）の範囲であ
った。このような表面粗度の変化は既存の表面改質方法
の場合、主にμm 範囲内で変化したものと比較すると相
当な差異を示していることがわかる。
（イオン照射量＝５×１０16イオン/cm2）及び１−５
（イオン照射量＝５×１０16イオン/cm2）をＡＦＭ（At
omic Force Microscopy)により表面を観察し、その結果
を図６に示した。表面改質されない試片の表面粗度は約
１４Å（図６Ａ参照）で、アルゴンイオンを照射した試
片１−３では表面粗度が約２２〜２７Å（図６Ｂ参照）
で、酸素気流下でアルゴンイオンを照射した試片１−５
での表面粗度は２６〜４５Å（図６Ｃ参照）の範囲であ
った。このような表面粗度の変化は既存の表面改質方法
の場合、主にμm 範囲内で変化したものと比較すると相
当な差異を示していることがわかる。
【００７０】（５）セロハンテープ剥離試験 イオンの照射しない試片と、反応性気体なしに又は酸素
雰囲気下でアルゴンイオン照射量をそれぞれ１０15、１
０16、１０17イオン/cm2にして表面改質された試片上
に、熱蒸着技法によりアルミニウムを１，０００Åに蒸
着させた後、これに対するセロハンテープ剥離試験を施
した。その結果を図７に示した。図７で、アルゴンイオ
ンのみを照射した場合、蒸着された金属アルミニウムが
セロハンテープにより部分的に又は全体的に剥がれる
が、本発明により酸素気流下で表面を改質した後金属を
蒸着させた場合、該蒸着された金属は剥離されないこと
がわかる。
雰囲気下でアルゴンイオン照射量をそれぞれ１０15、１
０16、１０17イオン/cm2にして表面改質された試片上
に、熱蒸着技法によりアルミニウムを１，０００Åに蒸
着させた後、これに対するセロハンテープ剥離試験を施
した。その結果を図７に示した。図７で、アルゴンイオ
ンのみを照射した場合、蒸着された金属アルミニウムが
セロハンテープにより部分的に又は全体的に剥がれる
が、本発明により酸素気流下で表面を改質した後金属を
蒸着させた場合、該蒸着された金属は剥離されないこと
がわかる。
【００７１】実施例２．高分子ＰＭＭＡの表面改質処理 （１）表面処理 常用ＰＭＭＡを次の表２に示した条件で実施例１（１）
と同様に表面処理した後接触角を測定した。その結果を
図８（試片２−１と２−２）及び図９（試片２−３〜２
−６）に示した。
と同様に表面処理した後接触角を測定した。その結果を
図８（試片２−１と２−２）及び図９（試片２−３〜２
−６）に示した。
【００７２】
【表２】
【００７３】図８は、イオン粒子のエネルギーを変化さ
せたとき、水玉接触角の変化を示したものである。酸素
気体を高分子表面に注入した場合、接触角の変化が顕著
であり、特にイオン粒子のエネルギー１KeV で最小値を
確認することができた。図９は、イオン粒子のエネルギ
ー１KeV でイオン照射量を異にしたとき、試片番号２−
３〜２−６での接触角の変化を示したものである、試片
周囲に酸素を吹き込まみながらエネルギーを有するイオ
ン粒子を照射した場合、全体的に接触角の減少が顕著
で、アルゴンのイオンの照射量増加に従い接触角の減少
が大きいことがわかる。特に、１０16Ａｒ+ イオン/cm2
の照射量では最小接触角８°を示した。
せたとき、水玉接触角の変化を示したものである。酸素
気体を高分子表面に注入した場合、接触角の変化が顕著
であり、特にイオン粒子のエネルギー１KeV で最小値を
確認することができた。図９は、イオン粒子のエネルギ
ー１KeV でイオン照射量を異にしたとき、試片番号２−
３〜２−６での接触角の変化を示したものである、試片
周囲に酸素を吹き込まみながらエネルギーを有するイオ
ン粒子を照射した場合、全体的に接触角の減少が顕著
で、アルゴンのイオンの照射量増加に従い接触角の減少
が大きいことがわかる。特に、１０16Ａｒ+ イオン/cm2
の照射量では最小接触角８°を示した。
【００７４】（２）接触角減少の検証試験 前記（１）で表面処理された接触角減少が最も大きい試
片２−４（イオン照射量＝１０16Ａｒ+ イオン/cm2）を
大気中に放置して時間の経過に従い接触角を測定した。
また、同様な試片を１％の塩酸に所定時間浸し、乾燥窒
素ガスで乾燥した後接触角を測定した。接触角の測定結
果を図１０に示した。すなわち、図１０に示したよう
に、大気中に放置した試片は時間の経過により接触角が
増大したが、１％の薄い塩酸に浸した試片は接触角の変
化に拘わらず最初の接触角を維持することがわかる。
片２−４（イオン照射量＝１０16Ａｒ+ イオン/cm2）を
大気中に放置して時間の経過に従い接触角を測定した。
また、同様な試片を１％の塩酸に所定時間浸し、乾燥窒
素ガスで乾燥した後接触角を測定した。接触角の測定結
果を図１０に示した。すなわち、図１０に示したよう
に、大気中に放置した試片は時間の経過により接触角が
増大したが、１％の薄い塩酸に浸した試片は接触角の変
化に拘わらず最初の接触角を維持することがわかる。
【００７５】実施例３．他の高分子の表面改質処理 （１）表面処理 常用高分子ＰＴＦＥ、シリコンラバー、ＰＩ及びＰＥＴ
を次の表３に記載した条件により実施例１（１）のよう
に表面処理し、接触角を測定してその結果を図１１に示
した。
を次の表３に記載した条件により実施例１（１）のよう
に表面処理し、接触角を測定してその結果を図１１に示
した。
【００７６】
【表３】
【００７７】図１１から分かるように、反応性ガスを試
片の周囲に吹き込みながら照射する場合、接触角が顕著
に減少した。このような事実によりアルゴンイオンに特
定されずにエネルギーイオンを有するイオン粒子（Ａｒ
+ 、Ｋｒ+ 、Ｏ2 +）による表面改質処理方法をすべての
高分子に適用し得ることが分かる。例えば、ＰＥの場
合、図１２に示すように、表面改質されないＰＥ（図１
２Ａ）、及び本発明により表面改質された後水をスプレ
ーにより噴射したとき（図１２Ｂ）表面改質された円形
部分（写真の下）に水玉が完全に広がって、透明な様子
を帯びており、表面改質されないものは水玉ができて散
乱されることがわかる。しかし、ＰＥＴの場合、図１１
Ｃから分かるように、酸素イオン粒子のみを照射すると
きも特別に接触角の減少が大きいという事実が確認され
ている。
片の周囲に吹き込みながら照射する場合、接触角が顕著
に減少した。このような事実によりアルゴンイオンに特
定されずにエネルギーイオンを有するイオン粒子（Ａｒ
+ 、Ｋｒ+ 、Ｏ2 +）による表面改質処理方法をすべての
高分子に適用し得ることが分かる。例えば、ＰＥの場
合、図１２に示すように、表面改質されないＰＥ（図１
２Ａ）、及び本発明により表面改質された後水をスプレ
ーにより噴射したとき（図１２Ｂ）表面改質された円形
部分（写真の下）に水玉が完全に広がって、透明な様子
を帯びており、表面改質されないものは水玉ができて散
乱されることがわかる。しかし、ＰＥＴの場合、図１１
Ｃから分かるように、酸素イオン粒子のみを照射すると
きも特別に接触角の減少が大きいという事実が確認され
ている。
【００７８】（２）接触角の検証試験 前記実施例３から得た試片３−１（イオン照射量＝１０
14、１０16、１０17イオン/cm2）、３−２（イオン照射
量＝１０14、１０16、１０17イオン/cm2）、３−１１
（イオン照射量＝１０14、１０15、１０16イオン/c
m2）、及び３−１４（イオン照射量＝１０17イオン/c
m2）を大気中に露出させて、時間の経過に伴う接触角を
測定した。また試片３−１（イオン照射量＝１０14、１
０16、１０17イオン/cm2）、３−２（イオン照射量＝１
０14、１０16、１０17イオン/cm2）、及び３−１１（イ
オン照射量＝１０14、１０15、１０16イオン/cm2）を水
中に所定時間保管した後、接触角を測定した。その結果
を図１３Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに示した。図１３Ａは、アル
ゴンイオンを照射して表面改質したＰＴＦＥ試片（３−
１）に対するもので、大気中に露出するときこれらの接
触角は時間の経過に従いそれ程の変化を示していない。
しかし、これら試片を水中に保存したときは、接触角が
時間に従い多少減少することがわかる（図１３Ｂ参
照）。酸素を吹き込みながら表面改質した試片３−２
は、水中に保存する場合接触角が顕著に減少した（図１
３Ｂ参照）。酸素を吹き込みながら表面改質した試片３
−１１は、大気中に露出させたとき時間の経過に従い接
触角が継続して増加し（図１３Ｃ）、これら試片を水中
に保存したときは継続して同様な値を維持すると共に変
化を示していない（図１３Ｄ参照）。しかし、酸素イオ
ンビームのみを照射した試片３−１４は、大気中に放置
したとき、特異的に時間の経過に従い接触角が変化せ
ず、ほとんど一定に維持することがわかる。
14、１０16、１０17イオン/cm2）、３−２（イオン照射
量＝１０14、１０16、１０17イオン/cm2）、３−１１
（イオン照射量＝１０14、１０15、１０16イオン/c
m2）、及び３−１４（イオン照射量＝１０17イオン/c
m2）を大気中に露出させて、時間の経過に伴う接触角を
測定した。また試片３−１（イオン照射量＝１０14、１
０16、１０17イオン/cm2）、３−２（イオン照射量＝１
０14、１０16、１０17イオン/cm2）、及び３−１１（イ
オン照射量＝１０14、１０15、１０16イオン/cm2）を水
中に所定時間保管した後、接触角を測定した。その結果
を図１３Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに示した。図１３Ａは、アル
ゴンイオンを照射して表面改質したＰＴＦＥ試片（３−
１）に対するもので、大気中に露出するときこれらの接
触角は時間の経過に従いそれ程の変化を示していない。
しかし、これら試片を水中に保存したときは、接触角が
時間に従い多少減少することがわかる（図１３Ｂ参
照）。酸素を吹き込みながら表面改質した試片３−２
は、水中に保存する場合接触角が顕著に減少した（図１
３Ｂ参照）。酸素を吹き込みながら表面改質した試片３
−１１は、大気中に露出させたとき時間の経過に従い接
触角が継続して増加し（図１３Ｃ）、これら試片を水中
に保存したときは継続して同様な値を維持すると共に変
化を示していない（図１３Ｄ参照）。しかし、酸素イオ
ンビームのみを照射した試片３−１４は、大気中に放置
したとき、特異的に時間の経過に従い接触角が変化せ
ず、ほとんど一定に維持することがわかる。
【００７９】（３）親水性基形成確認試験 イオン照射量を１０15、１０16、１０17イオン/cm2にし
て表面改質したＰＴＦＥ試片３−１及び３−２をＥＳＣ
Ａ表面分析し、その結果を図１４に示した。かつ、イオ
ンを照射しない試片と一緒に、イオン照射量を１０14、
１０16、１０17イオン/cm2にして表面改質したＰＥＴ試
片３−１０及び３−１１をＥＳＣＡ表面分析し、その結
果を図１５に示した。図１４Ａ及び図１４Ｂでは、炭素
の２９２eVピークはＣ−Ｆ結合に対するピークである
が、酸素を吹き込みながらアルゴンイオンを照射する
と、２８４eV、すなわち、Ｃ−Ｃ結合間にＣ−Ｏ，Ｃ＝
Ｏ，ＣＯＯなど多くの新しい結合が生成されることが確
認された。また酸素に対する結合でも元来ＰＴＦＥに存
在しない新しい酸素結合が生成することを示している
（図１４Ｃ）。図１５Ａでは、アルゴンを表面に照射し
た場合、２２８eV、２８６eV結合エネルギーの位置、す
なわち、Ｃ＝Ｏ，Ｃ−Ｏ結合が減少することが観察され
た。反面、酸素を試片の周囲に吹き込みながらアルゴン
を照射した場合、表面に親水性作用基が存在する位置２
２８eV、２８６eVに継続してピークが存在することがわ
かる。図１５Ｂでは、酸素に対するＥＳＣ分析結果から
アルゴンだけを表面に照射した場合、アルゴン照射量の
増大と共に酸素の量が減少しているが、酸素を吹き込み
ながらアルゴンを照射した場合、１０16イオン/cm2まで
は酸素原子の量が増大し、これは親水性作用基の表面生
成であると解釈される。
て表面改質したＰＴＦＥ試片３−１及び３−２をＥＳＣ
Ａ表面分析し、その結果を図１４に示した。かつ、イオ
ンを照射しない試片と一緒に、イオン照射量を１０14、
１０16、１０17イオン/cm2にして表面改質したＰＥＴ試
片３−１０及び３−１１をＥＳＣＡ表面分析し、その結
果を図１５に示した。図１４Ａ及び図１４Ｂでは、炭素
の２９２eVピークはＣ−Ｆ結合に対するピークである
が、酸素を吹き込みながらアルゴンイオンを照射する
と、２８４eV、すなわち、Ｃ−Ｃ結合間にＣ−Ｏ，Ｃ＝
Ｏ，ＣＯＯなど多くの新しい結合が生成されることが確
認された。また酸素に対する結合でも元来ＰＴＦＥに存
在しない新しい酸素結合が生成することを示している
（図１４Ｃ）。図１５Ａでは、アルゴンを表面に照射し
た場合、２２８eV、２８６eV結合エネルギーの位置、す
なわち、Ｃ＝Ｏ，Ｃ−Ｏ結合が減少することが観察され
た。反面、酸素を試片の周囲に吹き込みながらアルゴン
を照射した場合、表面に親水性作用基が存在する位置２
２８eV、２８６eVに継続してピークが存在することがわ
かる。図１５Ｂでは、酸素に対するＥＳＣ分析結果から
アルゴンだけを表面に照射した場合、アルゴン照射量の
増大と共に酸素の量が減少しているが、酸素を吹き込み
ながらアルゴンを照射した場合、１０16イオン/cm2まで
は酸素原子の量が増大し、これは親水性作用基の表面生
成であると解釈される。
【００８０】（４）セロハンテープ剥離試験 実施例１（５）と同様に、イオン照射量を１０15、１０
16、１０17イオン/cm2にして表面改質した試片３−１及
び３−２と、イオン照射していない試片に熱蒸着技法に
よりアルミニウム２，０００Å及び銅２，０００Åを蒸
着した後、これに対するセロハンテープ剥離試験を施し
た。その結果を図１６及び図１７に示した。すなわち、
図１６及び図１７に示したように、アルゴンイオンのみ
を照射した場合、蒸着された金属アルミニウム及び銅が
セロハンテープから部分的又は全体的に剥離現象が現わ
れたが、本発明により酸素を吹き込みながら表面改質を
した場合は剥離が起こっていない。
16、１０17イオン/cm2にして表面改質した試片３−１及
び３−２と、イオン照射していない試片に熱蒸着技法に
よりアルミニウム２，０００Å及び銅２，０００Åを蒸
着した後、これに対するセロハンテープ剥離試験を施し
た。その結果を図１６及び図１７に示した。すなわち、
図１６及び図１７に示したように、アルゴンイオンのみ
を照射した場合、蒸着された金属アルミニウム及び銅が
セロハンテープから部分的又は全体的に剥離現象が現わ
れたが、本発明により酸素を吹き込みながら表面改質を
した場合は剥離が起こっていない。
【００８１】（５）接着剤による接着強度試験 表面改質されたＰＴＦＥ試片３−１及び３−２の両面に
接着剤（Crystal BondBuehler, Thermoplastic Cement
No.40-8100)を接着させ、引張り強度試験機で接着力を
試験した。その結果を図１８に示した。接着強度はアル
ゴンイオン照射のみで接着量がある程度増大したが、酸
素を吹き込みながら表面改質した場合は接着力が一層増
大している。
接着剤（Crystal BondBuehler, Thermoplastic Cement
No.40-8100)を接着させ、引張り強度試験機で接着力を
試験した。その結果を図１８に示した。接着強度はアル
ゴンイオン照射のみで接着量がある程度増大したが、酸
素を吹き込みながら表面改質した場合は接着力が一層増
大している。
【００８２】実施例４．窒化物材料の表面改質実験 （１）窒化アルミニウムの表面改質及び銅直接接合実験 鏡面に微細研磨した窒化アルミニウムをアセトン及びト
リクロルエチレンで洗浄して、表面の吸着物及び有機物
を除去した後、乾燥オーブンで１２０℃で完全に乾燥さ
せた。窒化アルミニウム基板を真空槽内に入れ、１０-5
torrに維持した。吸着物及び既存の酸化層を除去するた
め、試片表面を０．５KeV のアルゴンイオンビームで１
分間処理した後、試片表面に酸素ガスを５ml/min注入し
た。アルゴンエネルギーは１KeV にしてイオン注入量を
変化させながら試片表面に照射した。このように処理さ
れた試片を他の真空槽に移して銅薄膜を５０〜１，００
０Åの厚さに成膜した。銅薄膜の接合強度を測定するた
め、スクラッチ試験を施した。スクラッチ試験用装置は
Knoop hardness tester 及び超音波センサーの付着した
装置で、荷重を掛けてから垂直荷重を増加させながら、
フィルムの破壊される音波を超音波センサーで感知し、
そのときの荷重を測定して接合強度を測定した。基板と
銅薄膜間の結合がよく行われない場合は、荷重を加える
と同時に音波が測定された。本発明に係る銅直接結合窒
化アルミニウム試片はスクラッチ試験で３０ニュートン
の高い結合力を示した。
リクロルエチレンで洗浄して、表面の吸着物及び有機物
を除去した後、乾燥オーブンで１２０℃で完全に乾燥さ
せた。窒化アルミニウム基板を真空槽内に入れ、１０-5
torrに維持した。吸着物及び既存の酸化層を除去するた
め、試片表面を０．５KeV のアルゴンイオンビームで１
分間処理した後、試片表面に酸素ガスを５ml/min注入し
た。アルゴンエネルギーは１KeV にしてイオン注入量を
変化させながら試片表面に照射した。このように処理さ
れた試片を他の真空槽に移して銅薄膜を５０〜１，００
０Åの厚さに成膜した。銅薄膜の接合強度を測定するた
め、スクラッチ試験を施した。スクラッチ試験用装置は
Knoop hardness tester 及び超音波センサーの付着した
装置で、荷重を掛けてから垂直荷重を増加させながら、
フィルムの破壊される音波を超音波センサーで感知し、
そのときの荷重を測定して接合強度を測定した。基板と
銅薄膜間の結合がよく行われない場合は、荷重を加える
と同時に音波が測定された。本発明に係る銅直接結合窒
化アルミニウム試片はスクラッチ試験で３０ニュートン
の高い結合力を示した。
【００８３】図２２は、イオンビームの濃度を１０16Ａ
ｒ+/cm2 に照射しながら、酸素ガスを４ml/minに維持す
る条件で、表面の改質された窒化アルミニウム表面に銅
薄膜を５０Åの厚さに成膜した後、アルゴンイオンで剃
りながら厚さに従うＸＰＳ（Ｘ−線光電子分光度）分析
結果を示したものである。始めに銅ピークが現われて、
エッチングにより銅と酸素のピークが共存し、アルミニ
ウムと酸素のピークが現われて、終わりにアルミニウム
と窒素のピークが現われる。これから常温の酸素雰囲気
でイオンビームの処理を行うことにより、酸素と金属イ
オン間の化学的結合が常温で行われ、銅と窒化アルミニ
ウム基板間に強い結合力を与えるＣｕ−Ｏ，Ａｌ−Ｏの
結合が形成されていることが確認された。
ｒ+/cm2 に照射しながら、酸素ガスを４ml/minに維持す
る条件で、表面の改質された窒化アルミニウム表面に銅
薄膜を５０Åの厚さに成膜した後、アルゴンイオンで剃
りながら厚さに従うＸＰＳ（Ｘ−線光電子分光度）分析
結果を示したものである。始めに銅ピークが現われて、
エッチングにより銅と酸素のピークが共存し、アルミニ
ウムと酸素のピークが現われて、終わりにアルミニウム
と窒素のピークが現われる。これから常温の酸素雰囲気
でイオンビームの処理を行うことにより、酸素と金属イ
オン間の化学的結合が常温で行われ、銅と窒化アルミニ
ウム基板間に強い結合力を与えるＣｕ−Ｏ，Ａｌ−Ｏの
結合が形成されていることが確認された。
【００８４】（２）セロハンテープ結合試験 接着力の向上を検知するため、セロハンテープ結合試験
を行った。前記表面の改質された窒化アルミニウム基板
に銅薄膜をスパッタリングした後、セロハンテープで接
着して、基礎的な接合状態を確認し、その結果を表４に
示した。表面を改質しない基板では接合が行われていな
いことが確認されたが、窒化アルミニウム基板表面に酸
素を注入しながら１０14−５×１０16Ａｒ+/cm2 でイオ
ンを照射した場合は優れた接合が行われ、セロハンテー
プは剥がれなかった。また、窒化アルミニウムの表面に
存在する酸化槽を０．００５ミクロンのγアルミニウム
又は粉末を用いて除去した後、実施例１のような方法に
より酸素ガスを注入するか、又は酸素ガスなしにイオン
ビームを表面に照射した後セロハンテープ接着試験を行
った結果、酸素ガスの注入の可否に拘らず銅薄膜が脱着
されなかった。ＲＢＳで確認した結果、酸素の注入され
ない試片の表面でも１００Åの酸化層が発見された。し
かし、イオンビームで処理しない試片の銅膜はテープに
より容易に分離された。
を行った。前記表面の改質された窒化アルミニウム基板
に銅薄膜をスパッタリングした後、セロハンテープで接
着して、基礎的な接合状態を確認し、その結果を表４に
示した。表面を改質しない基板では接合が行われていな
いことが確認されたが、窒化アルミニウム基板表面に酸
素を注入しながら１０14−５×１０16Ａｒ+/cm2 でイオ
ンを照射した場合は優れた接合が行われ、セロハンテー
プは剥がれなかった。また、窒化アルミニウムの表面に
存在する酸化槽を０．００５ミクロンのγアルミニウム
又は粉末を用いて除去した後、実施例１のような方法に
より酸素ガスを注入するか、又は酸素ガスなしにイオン
ビームを表面に照射した後セロハンテープ接着試験を行
った結果、酸素ガスの注入の可否に拘らず銅薄膜が脱着
されなかった。ＲＢＳで確認した結果、酸素の注入され
ない試片の表面でも１００Åの酸化層が発見された。し
かし、イオンビームで処理しない試片の銅膜はテープに
より容易に分離された。
【００８５】
【表４】
【図１】 本発明に係る高分子表面の改質方法に用いら
れる表面処理装置の概略構造図である。
れる表面処理装置の概略構造図である。
【図２】 本発明の実施例１（１）に係る試片１−１及
び１−２の接触角の測定結果を示したグラフである。
び１−２の接触角の測定結果を示したグラフである。
【図３】 本発明の実施例１（１）に係る試片１−３〜
１−１０の接触角の測定結果を示したグラフである。
１−１０の接触角の測定結果を示したグラフである。
【図４】 本発明の実施例１（２）に係る試片１−５
（イオン照射量＝１０16イオン/cm2）に対する接触角減
少検証試験の結果を示したグラフである。
（イオン照射量＝１０16イオン/cm2）に対する接触角減
少検証試験の結果を示したグラフである。
【図５】 照射しない対照例と比較して、試片１−５
（イオン照射量＝１０16イオン/cm2）のＥＳＣＡ表面分
析結果を示したグラフであり、Ａは照射しない試片のＣ
１分析結果のグラフ、Ｂは試片１−５のＣ１分析結果の
グラフである。
（イオン照射量＝１０16イオン/cm2）のＥＳＣＡ表面分
析結果を示したグラフであり、Ａは照射しない試片のＣ
１分析結果のグラフ、Ｂは試片１−５のＣ１分析結果の
グラフである。
【図６】 実施例１（４）により表面改質された試片と
比べた、試片１−３（イオン照射量＝５×１０16イオン
/cm2）及び１−５（イオン照射量＝５×１０16イオン/c
m2）のＡＦＭによる顕微鏡写真であり、Ａは表面処理前
の試片図、Ｂは試片１−３の図、Ｃは試片１−５の図で
ある。
比べた、試片１−３（イオン照射量＝５×１０16イオン
/cm2）及び１−５（イオン照射量＝５×１０16イオン/c
m2）のＡＦＭによる顕微鏡写真であり、Ａは表面処理前
の試片図、Ｂは試片１−３の図、Ｃは試片１−５の図で
ある。
【図７】 実施例１（５）のセロハンテープ剥離試験の
結果を示した写真である。
結果を示した写真である。
【図８】 実施例２（１）に係る試片２−１及び２−２
の接触角と測定結果を示したグラフである。
の接触角と測定結果を示したグラフである。
【図９】 実施例２（１）に係る試片２−３〜２−６の
接触角測定の結果を示したグラフである。
接触角測定の結果を示したグラフである。
【図１０】 実施例２（２）による試片２−４（イオン
照射量＝１０16イオン/cm2）に対する接触角測定結果を
示したグラフである。
照射量＝１０16イオン/cm2）に対する接触角測定結果を
示したグラフである。
【図１１】 試片３−１〜３−１０及び３−１６の接触
角測定結果を示したグラフで、Ａは試片３−１〜３−４
のグラフ、Ｂは試片３−５〜３−９のグラフ、Ｃは試片
３−１０及び３−１２〜３−１６のグラフである。
角測定結果を示したグラフで、Ａは試片３−１〜３−４
のグラフ、Ｂは試片３−５〜３−９のグラフ、Ｃは試片
３−１０及び３−１２〜３−１６のグラフである。
【図１２】 表面処理されていないポリエチレンと表面
処理されたポリエチレンに、スプレーを用いて水を噴射
した後の表面状態を示した写真であり、Ａは表面処理さ
れていない試片図、Ｂは表面処理された試片図（円形部
分）である。
処理されたポリエチレンに、スプレーを用いて水を噴射
した後の表面状態を示した写真であり、Ａは表面処理さ
れていない試片図、Ｂは表面処理された試片図（円形部
分）である。
【図１３】 実施例３（２）に係る試片３−１、３−
２、３−１１及び３−１４に対する接触角測定結果を示
したグラフで、Ａは試片３−１の大気中に露出時のグラ
フ、Ｂは試片３−１及び３−２の水中保存時のグラフ、
Ｃは試片３−１１及び３−１４の大気中に露出時のグラ
フ、Ｄは試片３−１１の水中保存時のグラフを示したも
のである。
２、３−１１及び３−１４に対する接触角測定結果を示
したグラフで、Ａは試片３−１の大気中に露出時のグラ
フ、Ｂは試片３−１及び３−２の水中保存時のグラフ、
Ｃは試片３−１１及び３−１４の大気中に露出時のグラ
フ、Ｄは試片３−１１の水中保存時のグラフを示したも
のである。
【図１４】 試片３−１及び３−２のＥＳＣＡ表面分析
結果を示したグラフで、Ａは試片３−１のＣ１分析結果
のグラフ、Ｂは試片３−２のＣ１分析結果のグラフ、Ｃ
は試片３−２のＯ１分析結果のグラフである。
結果を示したグラフで、Ａは試片３−１のＣ１分析結果
のグラフ、Ｂは試片３−２のＣ１分析結果のグラフ、Ｃ
は試片３−２のＯ１分析結果のグラフである。
【図１５】 試片３−１０及び３−１１のＥＳＣＡ表面
分析の結果を示したグラフであり、Ａは試片３−１０及
び３−１１のＣ１分析結果のグラフ、Ｂは試片３−１０
及び３−１１のＯ１分析結果のグラフである。
分析の結果を示したグラフであり、Ａは試片３−１０及
び３−１１のＣ１分析結果のグラフ、Ｂは試片３−１０
及び３−１１のＯ１分析結果のグラフである。
【図１６】 実施例３（４）に係るアルミニウムを蒸着
した試片３−１及び３−２のセロハンテープ剥離試験結
果を示した写真である。
した試片３−１及び３−２のセロハンテープ剥離試験結
果を示した写真である。
【図１７】 銅を蒸着した試片３−１及び３−２のセロ
ハンテープ剥離試験結果を示した写真である。
ハンテープ剥離試験結果を示した写真である。
【図１８】 実施例３（５）に係る試片３−１及び３−
２の接着剤の接着強度試験結果を示したグラフである。
２の接着剤の接着強度試験結果を示したグラフである。
【図１９】 Ａは本発明に係る方法において用いられる
電源装置の構成図、Ｂは従来の表面改質方法に用いられ
ている電源装置の構成図である。
電源装置の構成図、Ｂは従来の表面改質方法に用いられ
ている電源装置の構成図である。
【図２０】 Ａは従来の高温加熱法により表面を酸化さ
せた窒化アルミニウムと銅との直接接合を示した概略図
で、Ｂは本発明により表面改質された窒化アルミニウム
を常温酸化させた後、銅膜と接合させたことを示した概
略図である。
せた窒化アルミニウムと銅との直接接合を示した概略図
で、Ｂは本発明により表面改質された窒化アルミニウム
を常温酸化させた後、銅膜と接合させたことを示した概
略図である。
【図２１】 本発明により表面処理された（アルゴンイ
オン：単位面積当り１×１０16個、酸素気流：４ml/mi
n）窒化アルミニウム表面に銅薄膜を被せた試片のスク
ラッチテスト結果を示したグラフである。
オン：単位面積当り１×１０16個、酸素気流：４ml/mi
n）窒化アルミニウム表面に銅薄膜を被せた試片のスク
ラッチテスト結果を示したグラフである。
【図２２】 本発明により処理された（アルゴンイオ
ン：単位面積当り１×１０16個、酸素気流：４ml/min）
窒化アルミニウム基板上に銅薄膜を５０Åに被せた試片
の界面のＸ−線光電子分光度実験結果を示したグラフで
ある。
ン：単位面積当り１×１０16個、酸素気流：４ml/min）
窒化アルミニウム基板上に銅薄膜を５０Åに被せた試片
の界面のＸ−線光電子分光度実験結果を示したグラフで
ある。
１ 真空槽 ２ イオン銃 ３ 注入器 ４ 真空ポンプ ５ 試片装着板
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 41/88 Ｃ０８Ｊ 7/00 ３０６ Ｃ０８Ｊ 7/00 ３０６ Ｃ０４Ｂ 35/58 １０４Ｚ Ｈ０１Ｌ 23/373 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｍ (72)発明者 崔 源 國 大韓民国ソウル特別市陽川区木５洞903番 地 新市街地アパート316−202 (72)発明者 孫 容 培 大韓民国ソウル特別市江北区水踰４洞71− ３番地 星原アパート３−206
Claims (8)
- 【請求項１】 真空状態下で、反応性ガスを窒化物表面
に直接吹き込みながら、エネルギーを有するイオン粒子
を窒化物表面に照射して行う、窒化物表面の改質方法。 - 【請求項２】 前記反応性ガスが、酸素、窒素、水素、
アンモニア、一酸化炭素又はこれらの混合ガスである、
請求項１記載の窒化物表面の改質方法。 - 【請求項３】 前記反応性ガスの注入量が、１〜８ml/m
inである、請求項１記載の窒化物表面の改質方法。 - 【請求項４】 前記窒化物が、窒化アルミニウムであ
る、請求項１記載の窒化物表面の改質方法。 - 【請求項５】 前記エネルギーを有するイオン粒子が、
アルゴン、酸素、空気、クリップトン又はこれらの混合
物である、請求項１記載の窒化物表面の改質方法。 - 【請求項６】 前記エネルギーを有するイオン粒子のエ
ネルギーが、０．５〜２．５KeV である、請求項１記載
の窒化物表面の改質方法。 - 【請求項７】 前記エネルギーを有するイオン粒子の照
射量が、１０14−５×１０16イオン/cm2である、請求項
１記載の窒化物表面の改質方法。 - 【請求項８】 前記請求項１〜７のいずれか１項記載の
改質方法により得た窒化物表面に、銅薄膜を成膜して得
られる、銅直接接合窒化物材料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR11996/1996 | 1996-04-19 | ||
| KR1019960011996A KR100288500B1 (ko) | 1995-04-19 | 1996-04-19 | 질화물 표면의 개질방법 및 이에 의해 표면개질된질화물 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10101459A true JPH10101459A (ja) | 1998-04-21 |
| JP3124508B2 JP3124508B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=19456199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09102028A Expired - Fee Related JP3124508B2 (ja) | 1996-04-19 | 1997-04-18 | 窒化物表面の改質方法及びその方法により表面改質された窒化物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6162512A (ja) |
| JP (1) | JP3124508B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010028257A (ko) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | 박호군 | 이온보조반응에 의해 표면처리된 실리콘고무 및 그 표면처리방법 |
| JP2006272076A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Seinan Kogyo Kk | イオンビームによる表面改質方法 |
| JP2008017491A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | スパッタリング工程を利用するフィルム型アンテナの製造方法 |
| JP2008534731A (ja) * | 2005-03-31 | 2008-08-28 | ク リム，ドク | 多分子成形品の表面処理装置 |
| JP2012514547A (ja) * | 2008-12-31 | 2012-06-28 | サン−ゴバン パフォーマンス プラスティックス コーポレイション | 多層ポリマー物品およびその製造方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000032294A1 (en) * | 1998-12-02 | 2000-06-08 | Lg Chemical Ltd. | Methods for reforming polymer surface for improved wettability |
| EP1241148B1 (de) * | 2001-03-16 | 2008-07-09 | Electrovac, Fabrikation Elektrotechnischer Spezialartikel Gesellschaft M.B.H. | AIuminiumnitridsubstrat sowie Verfahren zur Vorbereitung dieses Substrates auf die Verbindung mit einer Kupferfolie |
| KR20040026733A (ko) * | 2002-09-25 | 2004-04-01 | 주식회사 피앤아이 | 표면개질된 모재와의 접착력이 향상된 후막 형성 방법 및그의 장치 |
| DE102006050023B4 (de) * | 2006-10-19 | 2008-11-13 | Ist - Ionen Strahl Technologie - Gmbh | Verfahren zur Bearbeitung von Material durch Schwerionenbestrahlung und nachfolgenden Ätzprozess |
| US7955485B2 (en) * | 2008-07-17 | 2011-06-07 | William Kent Gregory | Planar laminate substrate and method for fabricating organic laminate substrate PCBS, semiconductors, semiconductor wafers and semiconductor devices having miniaturized electrical pathways |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4105805A (en) * | 1976-12-29 | 1978-08-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Formation of metal nitride oxide semiconductor (MNOS) by ion implantation of oxygen through a silicon nitride layer |
| JPS60176981A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-11 | 株式会社豊田中央研究所 | セラミツクスの強化方法 |
| WO1987002026A1 (en) * | 1984-05-28 | 1987-04-09 | Shuhara Akira | Process for producing silicon dioxide film |
| US4740267A (en) * | 1987-02-20 | 1988-04-26 | Hughes Aircraft Company | Energy intensive surface reactions using a cluster beam |
| US4832986A (en) * | 1987-07-06 | 1989-05-23 | Regents Of The University Of Minnesota | Process for metal nitride deposition |
| US4908226A (en) * | 1988-05-23 | 1990-03-13 | Hughes Aircraft Company | Selective area nucleation and growth method for metal chemical vapor deposition using focused ion beams |
| US5045345A (en) * | 1989-10-31 | 1991-09-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Energy beam treatment for improved adhesion of coatings to surfaces |
| JP2786283B2 (ja) * | 1989-12-22 | 1998-08-13 | 株式会社日立製作所 | 表面改質方法およびその装置並びに表面改質基材 |
| JPH03257182A (ja) * | 1990-03-07 | 1991-11-15 | Hitachi Ltd | 表面加工装置 |
| US5104684A (en) * | 1990-05-25 | 1992-04-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Ion beam induced deposition of metals |
| US5356661A (en) * | 1990-11-21 | 1994-10-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Heat transfer insulated parts and manufacturing method thereof |
| US5075265A (en) * | 1990-12-10 | 1991-12-24 | Ford Motor Company | Preparation of aluminum oxynitride from organosiloxydihaloalanes |
| US5407506A (en) * | 1992-06-04 | 1995-04-18 | Alliedsignal Inc. | Reaction bonding through activation by ion bombardment |
| US5350607A (en) * | 1992-10-02 | 1994-09-27 | United Technologies Corporation | Ionized cluster beam deposition of sapphire |
| US5888593A (en) * | 1994-03-03 | 1999-03-30 | Monsanto Company | Ion beam process for deposition of highly wear-resistant optical coatings |
| US5480684A (en) * | 1994-09-01 | 1996-01-02 | Micron Technology, Inc. | Method of reducing carbon incorporation into films produced by chemical vapor deposition involving organometallic precursor compounds |
| US5576071A (en) * | 1994-11-08 | 1996-11-19 | Micron Technology, Inc. | Method of reducing carbon incorporation into films produced by chemical vapor deposition involving organic precursor compounds |
| US5661115A (en) * | 1994-11-08 | 1997-08-26 | Micron Technology, Inc. | Method of reducing carbon incorporation into films produced by chemical vapor deposition involving organic precursor compounds |
| US5783641A (en) * | 1995-04-19 | 1998-07-21 | Korea Institute Of Science And Technology | Process for modifying surfaces of polymers, and polymers having surfaces modified by such process |
| DE19525182C2 (de) * | 1995-07-11 | 1997-07-17 | Metaplas Ionon Gmbh | Verfahren zur Erzeugung von Korrosions- und Verschleißschutzschichten auf Eisenbasiswerkstoffen |
| US5650201A (en) * | 1995-08-14 | 1997-07-22 | Structured Materials Industries Inc. | Method for producing carbon nitride films |
| US5683757A (en) * | 1995-08-25 | 1997-11-04 | Iskanderova; Zelina A. | Surface modification of polymers and carbon-based materials by ion implantation and oxidative conversion |
| US5851367A (en) * | 1996-10-11 | 1998-12-22 | Sharp Microelectronics Technology, Inc. | Differential copper deposition on integrated circuit surfaces and method for same |
| US5885666A (en) * | 1997-05-06 | 1999-03-23 | General Motors Corporation | Conversion of hexagonal-like BN to cubic-like BN by ion implantation |
-
1997
- 1997-04-18 JP JP09102028A patent/JP3124508B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-18 US US08/839,373 patent/US6162512A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010028257A (ko) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | 박호군 | 이온보조반응에 의해 표면처리된 실리콘고무 및 그 표면처리방법 |
| JP2006272076A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Seinan Kogyo Kk | イオンビームによる表面改質方法 |
| JP2008534731A (ja) * | 2005-03-31 | 2008-08-28 | ク リム，ドク | 多分子成形品の表面処理装置 |
| JP4837028B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-12-14 | ク リム，ドク | 多分子成形品の表面処理装置 |
| JP2008017491A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | スパッタリング工程を利用するフィルム型アンテナの製造方法 |
| US8038919B2 (en) | 2006-07-06 | 2011-10-18 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method of manufacturing film antenna using sputtering process |
| JP2012514547A (ja) * | 2008-12-31 | 2012-06-28 | サン−ゴバン パフォーマンス プラスティックス コーポレイション | 多層ポリマー物品およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6162512A (en) | 2000-12-19 |
| JP3124508B2 (ja) | 2001-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100288500B1 (ko) | 질화물 표면의 개질방법 및 이에 의해 표면개질된질화물 | |
| US6300641B1 (en) | Process for modifying surfaces of materials, and materials having surfaces modified thereby | |
| Zaporojtchenko et al. | Metal/polymer interfaces with designed morphologies | |
| Kim et al. | Adhesion and interface studies between copper and polyimide | |
| US4886681A (en) | Metal-polymer adhesion by low energy bombardment | |
| JP3124508B2 (ja) | 窒化物表面の改質方法及びその方法により表面改質された窒化物 | |
| EP0206145B1 (en) | A method of metallising an organic substrate so as to achieve improved adhesion of the metal | |
| US4861408A (en) | Modification of polymeric surface for improved adhesion via electron beam exposure | |
| US5788870A (en) | Promotion of the adhesion of fluorocarbon films | |
| JP2008513599A (ja) | ポリマーマトリクス複合体から作られる製品表面の電気的接続性を改善する方法 | |
| Wu et al. | Metal/polymer adhesion enhancement by reactive ion assisted interface bonding and mixing | |
| Duchatelard et al. | Alumina coatings on PMMA: optimization of adherence | |
| Buchwalter et al. | Tantalum, tantalum nitride, and chromium adhesion to polyimide: effect of annealing ambient on adhesion | |
| Callegari et al. | Adhesion durability of tantalum BPDA‐PDA polyimide interfaces | |
| Koh et al. | Altering a polymer surface chemical structure by an ion-assisted reaction | |
| US6342307B1 (en) | Embedded cluster metal-polymeric micro interface and process for producing the same | |
| Yi et al. | Bonding strengths at plastic encapsulant–gold-plated copper leadframe interface | |
| KR100451415B1 (ko) | 반도체 기판과 백금 전극간의 접착력 향상 방법 및반도체용 백금 전극 구조 | |
| US6162513A (en) | Method for modifying metal surface | |
| Wu et al. | Chemical structure determination, modeling, and adhesion enhancement of metal/polymer interfaces | |
| JPH0524959A (ja) | セラミツク回路基板の製造方法 | |
| WO2023286711A1 (ja) | 銅－銅積層体の分離方法及び銅－銅積層体 | |
| Desai et al. | Adhesion of copper to poly (tetrafluoroethylene) surfaces | |
| Jeong et al. | Low energy ion beam interactions with electronic polymer surfaces | |
| JP2002217506A (ja) | 回路用成形基板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071027 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081027 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |