(57)【要約】本発明は、その表面にプラズマ処理を施すプラズマスタンプに関する。更に、本発明は、その表面にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置とプラズマ処理方法とに関する。加えて、本発明は、プラズマスタンプを製造する方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの多孔質材を有する、又は少なくとも１つの多孔質材から成るガス伝導層と、前記ガス伝導層とガス浸透的に連通し、且つ下面に向かって開口部を有する少なくとも１つの空洞と、を有するプラズマスタンプであって、前記空洞の前記開口部の背後の領域にて、前記開口部の表面に対して基本的に平行方向に、前記ガス伝導層の内部にガスを通すことができること、
を特徴とするプラズマスタンプ。
【請求項２】
前記ガスは前記空洞へ供給できること、及び／又は前記ガス伝導層を介し前記空洞の外に放出できること、を特徴とする先行する請求項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項３】
前記空洞が前記ガス伝導層内に配置されること、を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項４】
前記空洞は空洞層内に配置され、前記空洞は前記空洞層の上面まで延在し、且つ前記上面の反対側に位置する前記空洞層の下面まで延在し、前記空洞層の前記下面は、好ましくは前記プラズマスタンプの前記下面と一致すること、
を特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項５】
前記ガス伝導層は、前記空洞層の前記上面沿いに前記空洞と接すること、及び／又は前記ガスは、前記空洞の前記上面の表面に対して平行方向に、前記ガス伝導層を通じて前記空洞を通過させることができ、好ましくは前記ガス伝導層を通じて、少なくとも部分的には直接的に、前記空洞を通過させることができること、
を特徴とする先行する請求項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項６】
前記ガス伝導層は、前記空洞層上に前記空洞層と平行に配置され、好ましくは前記空洞層上に直接配置されること、を特徴とする請求項４又は５のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項７】
前記プラズマスタンプの前記下面の反対側を向く前記ガス伝導層の面上、及び／又は前記プラズマスタンプの上面と前記プラズマスタンプの前記下面との間にある前記プラズマスタンプの少なくとも１つの表面上、及び／又は前記プラズマスタンプの前記下面上に位置する、ガス不浸透層を備えること、
を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項８】
前記ガス不浸透層は、ガス供給のための開口部及び／又はガス放出のための開口部を有すること、を特徴とする先行する請求項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項９】
前記下面の反対側を向く前記プラズマスタンプの上面に、又は前記プラズマスタンプの前記下面の反対側を向く前記ガス伝導層の面に電極が配置されること、及び／又は前記ガス伝導層の反対側を向く前記ガス不浸透層の面に電極が配置されること、及び／又は前記ガス不浸透層が電極であること、又は前記ガス伝導層が電極であること、
を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１０】
前記空洞は、円形、長方形、正方形、三角形、又は多角形の断面もしくは底部を具備する円筒形であること、を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１１】
前記空洞層は、誘電体、セラミック、ポリマー、フォトレジスト材、及び金属を有する群から選ばれる少なくとも１つの材料を有する、又は該少なくとも１つの材料から成ること、を特徴とする請求項４乃至１０のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１２】
多孔質材は、多孔質金属材、焼結金属繊維、焼結粉末、好ましくは焼結金属粉末、１つ以上の金属メッシュ層であり、又は該１つ以上の金属メッシュ層から成り、好ましくは開放孔容積は≧３０％、好ましくは≧５０％、好ましくは≧６０％、好ましくは≧８０％、好ましくは≧９０％、好ましくは≧９５％であり、好ましくは前記金属は、ステンレス鋼、ニッケル、銅、アルミニウム、Ｃｒニッケル合金を有する、又はそれらから成ること、
を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１３】
前記空洞層の厚みは≧０．０２ｍｍ、好ましくは≧０．０５ｍｍ、好ましくは≧１ｍｍであること、及び／又は空洞層の厚みは≦２ｍｍ、好ましくは≦１．５ｍｍであること、及び／又はガス伝導層の厚みは≧０．２ｍｍ、好ましくは≧０．５ｍｍ、好ましくは≧１ｍｍであること、及び／又はガス伝導層の厚みは≦４ｍｍ、好ましくは≦３ｍｍ、好ましくは≦２ｍｍであること、
を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１４】
前記空洞内で≧０．００１ｂａｒ、好ましくは≧０．０１ｂａｒ、好ましくは≧０．１ｂａｒ、好ましくは≧０．５ｂａｒの圧力を生成できること、及び／又は前記空洞内で≦１０ｂａｒ、好ましくは≦５ｂａｒ、好ましくは≦１．５ｂａｒを生成できること、
を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１５】
前記空洞内で、プラズマ、好ましくはコールド交流ガス放電、又は過渡ガス放電を生成できること、を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１６】
少なくとも２つの空洞は、好ましくは行列状に配置され、前記ガス伝導層の中を流れるガスの前記空洞内のプラズマの少なくとも１つの特性、及び／又は前記プラズマスタンプの少なくとも１つのプロパティは、前記プラズマスタンプの前記下面に対して垂直の１つ又は２つの、好ましくは相互に直交する方向で、変更可能及び／又は調整可能であること、
を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１７】
前記プロパティは、気相濃度、前記ガスの温度、前記プラズマの温度、前記空洞層の温度、前記ガス伝導層の温度、電界強度、動作サイクル部分、処理期間、プラズマの燃焼期間を有する群から選ばれる少なくとも１つのプロパティであること、
を特徴とする先行する請求項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１８】
プラズマ被覆、除去、表面洗浄、及び／又は表面改質、好ましくは空気、酸素、及び／又は窒素含有ガスによる表面改質を、前記プラズマスタンプにより達成できること、を特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のプラズマスタンプ。
【請求項１９】
先行する請求項のいずれか一項に記載の少なくとも１つのプラズマスタンプと、前記プラズマスタンプの前記下面の下に配置される少なくとも１つの電極と、を有するプラズマ処理装置であって、前記電極と前記プラズマスタンプの前記下面との間に処理の対象となる基板を配置できること、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記下面の下の前記電極と前記プラズマスタンプの前記下面との間に少なくとも１つのキャリア基板が配置され、処理の対象となる前記基板を、前記キャリア基板と前記プラズマスタンプの前記下面との間に配置できること、
を特徴とする先行する請求項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記キャリア基板はガラスを有する、又は該ガラスから成ること、好ましくは前記キャリア基板は、前記プラズマスタンプの前記下面の反対側を向く面にＩＴＯ層を具備するガラスを有する、又は該ガラスであること、
を特徴とする先行する２つの請求項のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】
表面プラズマ処理方法であって、少なくとも１つの多孔質材を有する、又は少なくとも１つの多孔質材から成るガス伝導層を介し、前記プラズマスタンプ下面に向けて開口部を有するプラズマスタンプ内の空洞に、前記空洞の前記開口部に対して基本的に平行なガス流によりガスが供給されること、
を特徴とする方法。
【請求項２３】
前記プラズマスタンプは、請求項１から１８のいずれか一項に記載のプラズマスタンプであること、を特徴とする先行する請求項に記載の方法。
【請求項２４】
前記方法は、請求項１９から２１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において実施されること、を特徴とする先行する２つの請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
プラズマスタンプを製造する方法であって、前記プラズマスタンプ下面に向けて開口部を有する空洞が製造され、少なくとも１つの多孔質材からガス伝導層が製造され、前記空洞と前記ガス伝導層は、前記空洞と前記ガス伝導層とがガス浸透的に連通し、且つ前記空洞が前記プラズマスタンプ下面にて開口部を有し、且つ前記空洞の前記開口部の背後の領域にて、前記開口部の表面に対して基本的に平行に、前記ガス伝導層の内部にガスを通すことができるよう製造されること、
を特徴とする方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの空洞はレーザビームによって備えられること、を特徴とする先行する請求項に記載の方法。
【請求項２７】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のプラズマスタンプが製造されること、を特徴とする先行する２つの請求項のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その表面にプラズマ処理を施すプラズマスタンプに関する。更に、本発明は、その表面にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置とプラズマ処理方法とに関する。加えて、本発明は、プラズマスタンプを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途において、表面を局所分解的又は局所選択的なプラズマ処理で処理することが望ましい。この場合、特定の表面領域がプラズマに晒され、それ以外の表面領域はプラズマに晒されない。
【０００３】
かかる局所選択的なプラズマ処理は、１つ以上の、好ましくは多数の空洞を表面に有するプラズマスタンプにより実施できる。それらの空洞にてプラズマを発生させることができる。
【０００４】
局所選択的な表面プラズマ処理では、プラズマスタンプが空洞を有する表面と共に処理対象表面に置かれるか、又は押し付けられる。処理対象表面の内、プラズマスタンプが置かれた時に空洞のいずれか１つに接する部分のみプラズマに晒される。処理対象表面の内、プラズマとプラズマ処理に晒される領域は、プラズマスタンプにおける空洞の配置と作動により決定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第１２６４３３０Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば特許文献１には、かかるプラズマ処理方法を実施する装置が記載されている。プラズマスタンプ内において、閉ざされたプラズマが点火されるボリュームは、ここに配置される。ただし、かかる配置では空洞へガスを供給できず、あるいは空洞からガスを放出できないため不利であり、また、空洞内で均圧化を果たせないために不利である。このことは、特にプラズマ処理が処理対象表面にコーティングを塗布するコーティング法の場合に当てはまる。この場合、実際にはプラズマガスが消費される。したがって、作成することができる層の厚みは、空洞内のガス容積によって制限される。このため、かかる装置では厚いコーティングを作製することはできない。
【０００７】
本発明の目的は、プラズマコーティング法によって生成できる層の厚みが空洞の容積によって制限されず、さらに消費されるプラズマガスの量に関わらず他の方式を実施できるプラズマスタンプとプラズマ処理装置を提示することである。更に、本発明の目的は、それらの利点を達成できるプラズマ処理方法を提示することである。加えて、本発明の目的は、対応するプラズマスタンプの製造方法を提示することである。
【０００８】
上記の目的は、請求項１に記載のプラズマスタンプと、請求項１９に記載のプラズマ処理装置と、請求項２２に記載のプラズマ処理方法と、請求項２５に記載のプラズマスタンプ製造方法によって達成される。該プラズマスタンプ、プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、及びプラズマスタンプ製造方法の有利な展開は、それぞれの従属請求項において提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるプラズマスタンプは、少なくとも１つの多孔質材を有する、又は少なくとも１つの多孔質材から成るガス伝導層を有する。本発明によるプラズマスタンプは更に、ガス伝導層とガス浸透的に連通し、且つプラズマスタンプ下面に向かって開口部を有する少なくとも１つの空洞を有する。本発明によれば、空洞の開口部の背後の領域にて、開口部表面に対して基本的に平行方向にガス伝導層を通じてガスを通すことができるよう、プラズマスタンプが設計される。開口部の背後の領域とは、プラズマスタンプの内部にあって、手前の下面に空洞の開口部が配置される領域である。この領域は、空洞そのものを含む他、プラズマスタンプの内部、プラズマスタンプの下面から見て空洞の背後に位置する領域をも含む。したがって、空洞開口部背後の領域は、好ましくは少なくとも境界面によって囲まれた当該領域の部分的領域であり、この一端部は、下面の空洞開口部の端部である。好ましくは、この境界面はプラズマスタンプの下面に対して垂直である。プラズマスタンプが複数の層を有する場合、開口部の背後の領域は、空洞が配置されているところの層のみ含む。これはまた、空洞が配置されているところの層の近傍に位置する層を含む。あるいはこれは両方の層、又は全ての層を含む。
【００１０】
好ましくは、プラズマスタンプの内部で空洞の開口部にガスを通過させることができる。この場合のガスは、開口部の表面に対して基本的に平行に、又は厳密に平行に開口部を通過する。ガスは、空洞の側壁を通じて直接流れることができるが、ガスは、空洞の開口部の反対側に位置する空洞の各端面を流れ越すことも可能である。
【００１１】
本発明による構成のため、空洞へのガス供給においては、消費されたガスを空洞へ再補充、及び／又は空洞内でガスを交換できる。好ましくは、ガスはガス伝導層を介して空洞へ供給でき、且つガス伝導層を介して空洞から放出できる。
【００１２】
空洞はガス伝導層そのものに配置できる。この場合、プラズマスタンプ下面に対して垂直にガス伝導層の特定の深さまで空洞を貫通させることができる。好ましくは、ガス伝導層は同様にガス伝導層の背部に配置され、空洞は貫通されない。
【００１３】
空洞は別個の空洞層に配置することもできる。好ましくは、空洞は空洞層の上面沿いに開口部を有し、且つその反対側に位置する開口部を空洞層の下面沿いに有する。すなわち空洞は、好ましくは空洞層を貫通する。好ましくは、この構成における空洞層の下面はプラズマスタンプの下面と同じであり、空洞層下面沿いの開口部は、プラズマスタンプ下面に向く上記開口部である。
【００１４】
この構成におけるガス伝導層は、好ましくは空洞層に接して配置され、ガス伝導層は空洞層上面の開口部に接し、及び／又はガス伝導層においては、空洞層上面沿いにある空洞の開口部の表面に対して基本的に平行方向にガスを開口部に通過させることができる。この場合、ガスはプラズマスタンプ下面に対して垂直方向に主に拡散により空洞内へ導入できる。このように、プラズマスタンプ下面に対して垂直には主に拡散により空洞内にガスを導入できる。プラズマの下面に対して、あるいはガス伝導又は対流層が平坦に延在する面に対して平行方向には、好ましくは主に対流によりガスの移動が果たされる。
【００１５】
特に有利なことに、かかるプラズマスタンプでガス伝導層と空洞層を平行に配置すれば、ガス流を調整できる。
【００１６】
好ましくは、プラズマスタンプは基本的にガス不浸透性の層を有する。これは、プラズマスタンプ下面の反対側を向くガス伝導層面に、ガス伝導層、あるいはプラズマスタンプの側壁に、又はプラズマスタンプの下面に配置できる。かかるガス不浸透層により、ガス伝導層の中でプラズマスタンプ下面に対して平行方向に特に有意にガスを通すことができる。かかる層により、プラズマスタンプ下面の反対側を向くガス伝導層上面を介し、あるいはプラズマスタンプの他の表面を介し、ガス伝導層からガスが漏れることを防ぐことができる。有利なことに、プラズマスタンプの下面以外の面をガス不浸透層で覆うこともできる。特に、ガス不浸透層がガス供給のため少なくとも１つの開口部を、及び／又はガス放出のため少なくとも１つの開口部を、有すると更に有利である。かかる開口部はプラズマスタンプの上面と下面との間にある１つ以上の側壁に配置できるが、下面の反対側を向くプラズマスタンプ上面に配置すると特に有利である。
【００１７】
プラズマスタンプは好ましくは電極を有し、これとプラズマ処理装置の電極とで電界を発生させることができる。かかる電極は、プラズマスタンプ下面の反対側を向くガス伝導層面に配置できる。これはプラズマスタンプの表面でもある。この電極は好ましくは平坦構成を有し、該当する表面を部分的に、又は完全に覆うことができる。
【００１８】
電極は、ガス伝導層もしくはプラズマスタンプの反対側を向くガス不浸透層面に配置することもできる。同様に、電極は平坦に延在し、該当する表面を完全に、又は部分的に覆うことができる。
【００１９】
更に、ガス不浸透層そのものが電極であってもよく、あるいはガス不浸透層そのものが電極として動作することもできる。それには、好ましくは金属等の導電材からガス不浸透層を作成する。更に、ガス伝導層そのものが電極であってよく、あるいはガス伝導層そのものが電極として動作することもできる。それには、好ましくは導電材から電極を作成する。
【００２０】
空洞は基本的に完全に中空形状でよい。円形、長方形、正方形、三角形、又は多角形の断面もしくは底部を具備する円筒形は特に有利である。ここで円筒という用語は一般的な幾何学的な意味で使用され、好ましくは平行、及び／又は平坦な２つの面（基礎面と被覆面）と、外側の周囲面もしくは円筒面とによって区切られ、外側の周囲面もしくは円筒面は、基礎面及び被覆面の辺に沿って基礎面と被覆面との間に延在する。この場合、外側の周囲面もしくは円筒面は、好ましくは平行な直線によって形成される。
【００２１】
空洞の直径、高さ、及び／又は深さは、好ましくは≧３０μｍ、特に好ましくは≧５０μｍ、特に好ましくは≧７０μｍ、及び／又は≦５００μｍ、特に好ましくは≦３００μｍ、特に好ましくは≦１１０μｍ、特に好ましくは≦１００μｍ、特に好ましくは≦９０μｍ、特に好ましくは≦８０μｍである。
【００２２】
空洞は、例えばマイクロ放電加工（μＥＤＭ）、あるいはレーザ切断によって作成することができる。プラズマスタンプの様々な層は、例えば接着によって、あるいは粘着材を使わない方法によって互いに接続できる。
【００２３】
前述の空洞層は多数の材料から製造できる。特に、例えばセラミックス、ポリマー、フォトレジスト材、感光性レジスト、及び／又は金属のような誘電体層は有利である。空洞層は、例えば隣接する層に積層できる。
【００２４】
ガス伝導層の多孔質材は、多孔質性金属材、焼結金属繊維、焼結粉末、特に焼結金属粉末であると有利である。金属メッシュもしくは複数の金属メッシュ層を使用できる。ガス伝導層が電極として機能する場合は特に金属材が有利である。金属としては、例えばステンレス鋼、ニッケル、銅、アルミニウム、クロムニッケル合金が利用可能である。
【００２５】
空洞層の厚みは、好ましくは０．０２ｍｍ以上、更に好ましくは０．０５ｍｍ以上、特に好ましくは１ｍｍ以上ある。加えて、空洞層の厚みは好ましくは≦２ｍｍ、更に好ましくは≦１．５ｍｍある。
【００２６】
ガス伝導層は、好ましくは≧０．２ｍｍ、更に好ましくは≧０．５ｍｍ、特に好ましくは≧１ｍｍの厚みを有する。加えてガス伝導層の厚みは好ましくは≦４ｍｍ、更に好ましくは≦３ｍｍ、特に好ましくは≦２ｍｍある。ここで、空洞層もしくはガス伝導層の厚みにより、下面に対して垂直方向と層の平面延伸に対して垂直方向での層の延伸が理解されよう。
【００２７】
空洞内で≧０．００１ｂａｒ、好ましくは≧０．０１ｂａｒ、好ましくは≧０．１ｂａｒ、好ましくは≧０．５ｂａｒの圧力を生成できれば、プラズマ処理を特に有利に実施できる。更に、圧力は好ましくは≦１０ｂａｒ、更に好ましくは≦５ｂａｒ、特に好ましくは≦１．５ｂａｒである。
【００２８】
空洞内ではプラズマを発生させることができる。好ましくは例えば１３．５６ＭＨｚの周波数による高周波放電が生成され、あるいは好ましくは５ｋＨｚ以上、更に好ましくは２０ｋＨｚ以上、特に好ましくは４０ｋＨｚ以上、及び／又は１００ｋＨｚ以下、好ましくは８０ｋＨｚ以下、更に好ましくは６０ｋＨｚ以下の周波数による中周波放電が生成される。中周波放電の場合は、半波長ごとに過渡ガス放電が再び消失し、再点火される。
【００２９】
本出願によるプラズマ生成では、好ましくは例えば高エネルギー電子、イオン、光子、原子、ラジカル等、非常に活性のある粒子がガス放電に含まれることにより、たとえ比較的低い温度であっても多少は不活性の材料を改質できる。本発明の範囲内で改質される材料は、例えば電気絶縁体、ポリマー、ガラス、セラミックス、又は金属である。改質は化学的及び／又は物理的変化である他、表面からの材料除去、表面への材料コーティングでもよい。本発明は、材料のコーティングにとっては特に有利である。高分子表面は、例えば事前に酸化されことで可溶性となり、高分子は酸化によって、あるいはイオン衝撃によって除去される。金属は酸化もしくはスパッタリングが可能である。改質は表面の化学構造変化であってもよく、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等、高分子の場合は特定官能基の適用であってもよい。改質は層堆積であってもよく、この場合は、表面伝導率や表面張力等、表面の物理的特質が変化する。プラズマプリンティングの分野に本発明を使用することもできる。
【００３０】
本発明によれば、特に表面改質のため希ガス、酸素、窒素（水素との混合を含む）、空気、及び／又はアンモニアを使用できる。エッチングと表面除去には特にフッ素含有ガスを使用できる。コーティングには、例えば炭化水素、フッ化炭化水素、シラン、オルガノシラン、ケイ酸エステル、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＳＯ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳＮ）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）の他に、アクリレート、メタクリル酸塩、無水マレイン酸、及び／又はビニル化合物等の揮発性不飽和ラジカル重合化合物を使用できる。
【００３１】
本発明は、プラズマに基づく表面技術や表面化学の分野における組み合わせ研究に役立てることもできる。この場合のプラズマスタンプは、好ましくは行列状に配置された少なくとも２つの空洞を有する。このプラズマスタンプでは様々な空洞間で少なくとも１つのプラズマ処理特性を変更できる。このことは、例えばガス伝導層の中を流れるガスの特性、空洞内のプラズマの特性、及び／又はプラズマスタンプそのものの特性である。好ましくは一平面に複数の空洞が配置され、同平面にて１つ又は２つの、好ましくは相互に直交する方向で前記特性が変更される。複数の空洞が配置される平面は、好ましくはプラズマスタンプの下側の面である。この場合に変更できる特性は、例えば気相濃度、ガスの温度、プラズマの温度、空洞層及び／又はガス伝導層の温度、電界強度、動作サイクル部分、処理期間、プラズマの燃焼期間である。特性は位置との関係で詳細に調整できる。ただし、プラズマスタンプの配置や構造に基づき、あるいは異なる場所におけるプラズマ処理そのものによる変化に基づき、特性を様々に調整することもできる。例えば濃度勾配は多数の空洞を介してガス伝導層を通過するガスにより設定できる。夫々の空洞内でガスが消費される場合は、空洞を介したガス流の方向に濃度勾配が生じる。一方向で特性を変更でき、好ましくはそれに直交するもう一つの方向で別の特性を変更できる。直列で作動する電極を使用し、様々な空洞の電気値を様々に変更することもできる。これは、例えば電界強度である。かかる構成により、様々な特性によってプラズマ処理された領域を処理対象表面上に形成することができる。
【００３２】
かかる構成は、プラズマに基づく表面技術で最適条件を判断する場合において、しばしば要求される実験の複雑さを軽減する組み合わせ方法を可能にする。その一例は、コーティングを基板に最大限接着させるためのガス組成及び処理パラメータの最適化である。その他に、表面張力勾配や官能基密度の勾配等、数多くの可能性が考えられる。局所分解表面特性化手法と共に、プラズマ表面相互作用の調査を大幅に促進できる。
【００３３】
何度か使用した後のプラズマスタンプは、例えばプラズマ化学プロセスで洗浄可能である。そのためには、プラズマスタンプを金属で作成することが好ましい。
【００３４】
上記で説明したプラズマスタンプは、プラズマ処理装置に使用できる。かかるプラズマ処理装置では、プラズマスタンプ下面の下に少なくとも１つの電極が配置されるが、この場合は、処理の対象となる基板、あるいは処理の対象となる表面を、この電極とプラズマスタンプ下面との間に配置できる。すなわち、処理の対象となる基板は電極上に配置され、その上にプラズマスタンプが位置する。好ましくは、電極とプラズマスタンプ下面との間にキャリア基板が配置される。この場合は、キャリア基板とプラズマスタンプ下面との間にコーティングされる基板を配置できる。すなわち、キャリア基板は電極より上に配置される。キャリア基板がガラスを有する、又は該ガラスから成ると有利である。特に、プラズマスタンプの反対側を向くガラス層の面がＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）で被覆されることが望ましい。このＩＴＯ層は電極として働く。
【００３５】
本発明によるプラズマスタンプと本発明によるプラズマ処理装置により、プラズマ表面処理方法を実施することもできる。ガスは少なくとも１つの多孔質材を有する、又は少なくとも１つの多孔質材から成るガス伝導層を介し、プラズマスタンプ下面に向けて開口部を有するプラズマスタンプの空洞に、空洞の開口部に対して基本的に平行なガス流により、供給される。
【００３６】
図面を参照しつつ、本発明を例示的に説明する。図示した特徴は本発明により個別に作成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明によるプラズマスタンプの第１の実施形態を示す図。
【図２】本発明によるプラズマスタンプの第２の実施形態を示す図。
【図３】本発明によるプラズマコーティング装置を示す図。
【図４】本発明による更なるプラズマコーティング装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、本発明によるプラズマスタンプを示す図である。このプラズマスタンプの空洞層１には円筒形の空洞２が備えられる。プラズマスタンプの下面３には空洞２の開口部が存在する。プラズマスタンプ下面３の反対側にある面には、多孔質材を有するガス伝導層４が配置される。空洞層１の反対側にあるガス伝導層４上面とそれに直交する側面は、ガス不浸透層５で覆われる。ガス伝導層の上面、ガス不浸透性層５には、ガス流入のための開口部６と、ガス流出のための開口部７とが備えられる。したがって、このプラズマスタンプでは、ガス不浸透性層５の開口部６を通じてガス伝導層４の中へガスを導入でき、開口部７を通じてガス伝導層４の外へガスを伝導できる。ガス伝導層４では、プラズマスタンプ下面の空洞開口部の表面に対して基本的に平行にガスが空洞２背後の領域を流れ、空洞２を通り過ぎる。ガスは主に拡散によりガス伝導層４から空洞２内に入る。図示のプラズマスタンプは、その下面３を処理対象基板に向けて配置できる。
【００３９】
空洞層１は誘電体層であってよい。その場合、非常に均一な電界を空洞に発生させることができ、より均等な放電分布を促進する。代替的に、薄膜フォトレジスト層を空洞層として使用することもできる。図示の空洞層１は、例えば相応の空洞パターンを帯びた厚み約１００μｍの金属箔であってもよい。空洞は、例えばマイクロ放電加工（μＥＤＭ）、あるいはレーザ切断によって作成することができる。かかる箔は、例えば単純な接着、あるいは粘着剤を使わないプロセスによってガス伝導層の多孔質材に接着できる。図１に示す空洞は、例えば５０乃至１００μｍの直径と、ほぼ同等の高さとを有する。純粋な金属設計は、大気圧において、プラズマに対してポリマーよりも大幅に安定的であるという利点がある。
【００４０】
図２は、本発明によるプラズマスタンプの更なる実施形態を示す図である。ここではガス伝導層４の中に空洞２が備えられている。空洞２が備えられているのは、ガス伝導層４の最奥ではなく特定の深さまでである。ガス伝導層４の側面と表面と下面３は、不浸透層５で被覆される。
【００４１】
下面３の反対側にあるガス伝導層４の上面には、ガス流入のための開口部６とガス流出のための開口部７とが備えられている。そのため、ガスは開口部６を通じてガス伝導層４の内部、更にはプラズマスタンプの内部に導入でき、且つ開口部７から放出できる。ガス伝導層４でガスは上記のように空洞２の開口部の背後の領域を流れて空洞４を通り過ぎる他、空洞４の中を直接通過する。したがって、ここではガスが対流によっても空洞４内に導入される。
【００４２】
図３は、本発明によるプラズマコーティング装置を示す図である。図示のプラズマコーティング装置では、ガス不浸透層５と、ガス伝導層４と、空洞層１とを備えるプラズマスタンプがコーティングの対象となる基板８上に配置され、基板の一部はガラス板９上に配置され、コーティング対象基板８の反対側にあるガラス板の面はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）でできた導電層１０で覆われる。ここでは導電性のインジウムスズ酸化物層１０が電極として働く。図示の例では、プラズマスタンプ下面３の反対側を向くプラズマスタンプ上面のみガス不浸透層５で覆われる。このガス不浸透層５が電極５として働く。図示の例ではガス不浸透層５と、ガス伝導層４と、空洞層１と、コーティング対象基板と、キャリア基板９と、電極１０とが平行に配置されている。ガス伝導層４では電極５と平行にガスを導くことができる。ガスは主に拡散により空洞２内に入る。電極５及び１０間に電圧を印加することにより、表面８を処理するためのプラズマを空洞２内に発生させることができる。
【００４３】
図４は、本発明によるプラズマコーティング装置の更なる実施形態を示す図である。同図では、同じ参照番号は他の図に示した対応する要素に対応する。図４に示す実施形態には空洞層１が存在しない。空洞２はガス伝導層４内に備えられる。同様に、図示の例で平坦電極として機能するガス不浸透層５は、下面３の反対側を向くガス伝導層４上面に配置されている。この場合、ガスはガス伝導層４の側壁から導入されてガス伝導層４の中を流れ、空洞２の中を流れる他、空洞２の上を流れて空洞２を通り過ぎる。ここでは主に対流により空洞内へのガス移動が起こる。電極５及び１０間に電圧を印加することにより空洞２内にプラズマが発生する。
【００４４】
本発明によるプラズマコーティング装置は、例えば次の通りに製造できる。ガス伝導層として直径平均５０μｍ、厚さ１ｍｍ、面積５０×５０ｍｍ２の金属繊維から作成される多孔質焼結金属板の一面（上面）を、ガス不浸透層となる厚さ１２５μｍのステンレス鋼箔に接着し、他の面（下面）は、空洞層となる同じく厚み１２５μｍのステンレス鋼箔に接着する。直径５００μｍの空洞として下面に塗布されるステンレス鋼箔には、円筒形の穴が備えられる。例えば、正方形の格子上に２ｍｍの中心距離をおいて１００個の穴が備えられる。端部は粘着剤で封止する。続いて、長さ４０ｍｍで幅が１ｍｍの２つの平行な溝が、上面の端部の直ぐ隣の、この例では長方形の板である上面に掘られ、それによりガスが供給、または放出され、かかる板を長さ約４５ｍｍを超えるガス流に晒すことができる。
【００４５】
基板の被覆は、例えば次の通りに実施できる。１％のオルトケイ酸テトラメチルに１９％の酸素と８０％のヘリウムを混ぜた混合気を０．１ｂａｒの圧力で機構内に通す。空洞層の下面を厚さ７５μｍのポリエチレン膜に押し付ける。対電極としてポリエチレン膜の下にＩＴＯ被覆ガラスシートを配置する。約３０ｋＨｚの高電圧を電極に印加する。約６．５ｋＶ（振幅）にて放電が点火するまで電圧を上昇させる。
【００４６】
１０秒の有効放電時間の後にＡＴＲ−ＩＲ分光法と表面形状測定により高分子表面を検査する。ＳｉＯ２は、１，０６０ｃｍ−１での強いＩＲ吸収により認識される。円形堆積物の層厚さは平均３０ｎｍである。
【符号の説明】
【００４７】
１  空洞層
２  空洞
３  下面
４  ガス伝導層
５  ガス不浸透層
６  開口部
７  開口部
８  基板
９  ガラス板（キャリア基板）
１０  電極（導電層）
【図１】
2011523760.tif 000003
【図２】
2011523760.tif 000004
【図３−４】
2011523760.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この構成におけるガス伝導層は、好ましくは空洞層に接して配置され、ガス伝導層は空洞層上面の開口部に接し、及び／又はガス伝導層においては、空洞層上面沿いにある空洞の開口部の表面に対して基本的に平行方向にガスを開口部に通過させることができる。この場合、ガスはプラズマスタンプ下面に対して垂直方向に主に拡散により空洞内へ導入できる。このように、プラズマスタンプ下面に対して垂直には主に拡散により空洞内にガスを導入できる。プラズマスタンプ下面に対して、あるいはガス伝導又は対流層が平坦に延在する面に対して平行方向には、好ましくは主に対流によりガスの移動が果たされる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
下面３の反対側にあるガス伝導層４の上面には、ガス流入のための開口部６とガス流出のための開口部７とが備えられている。そのため、ガスは開口部６を通じてガス伝導層４の内部、更にはプラズマスタンプの内部に導入でき、且つ開口部７から放出できる。ガス伝導層４でガスは上記のように空洞２の開口部の背後の領域を流れて空洞２を通り過ぎる他、空洞２の中を直接通過する。したがって、ここではガスが対流によっても空洞２内に導入される。
【国際調査報告】
2011523760.tif 000006
2011523760.tif 000007
2011523760.tif 000008
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