(57)【要約】【課題】プラズマ処理を行う際に被処理物を均一に吸着固定でき、高電圧の印加を行っても固体誘電体部材とそれに対向する電極間とで異常放電を発生させることなく、被処理物に対して均一なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】対向する一対の電極と、前記電極の少なくとも一方の対向面に設置された多孔質固体誘電体部材と、前記多孔質固体誘電体部材に接続を吸引することで被処理物を前記多孔質固体誘電体部材の表面に吸着し、固定する吸着手段とを有するプラズマ処理装置。【選択図】    図１
2005332784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の電極と、前記電極の少なくとも一方の対向面に設置された多孔質固体誘電
体部材と、前記多孔質固体誘電体部材を吸引することで被処理体を前記多孔質固体誘電体
部材の表面に吸着し、固定する吸着手段とを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
多孔質固体誘電体部材は、多孔質セラミックからなることを特徴する請求項１記載のプラ
ズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理を行う際に被処理物を均一に吸着固定でき、高電圧の印加を行っ
ても固体誘電体部材とそれに対向する電極間とで異常放電を発生させることなく、被処理
物に対して均一なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック基板の表面を効果的に改質したり、半導体基板等の上に付着した有機物等を
洗浄除去したりする方法として、プラズマ処理が知られている。このような被処理物のプ
ラズマ処理に使用するプラズマ処理装置としては、例えば、特許文献１に、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処
理装置が開示されている。このプラズマ処理装置は、対向する平行電極間にガスを導入し
、電極間に電圧を印加してプラズマを励起させ、このプラズマを対向する電極間に位置せ
しめた被処理物に作用させることで、被処理物の表面改質等を行う。
【０００３】
しかし、このようなプラズマ処理装置を用いて被処理物にプラズマ処理を行う際には、プ
ラズマを発生させる際に印加する電圧により、対向する電極間に位置せしめた被処理物に
大きなクーロン力が作用し、移動することがあった。このようにプラズマ処理中に被処理
物が移動すると均一なプラズマ処理を施すことができなくなるため、被処理物を電極上の
固体誘電体部材に保持固定する必要がある。
【０００４】
被処理物を電極上の固体誘電体部材に保持固定する方法としては、例えば、被処理物を配
置する固体誘電体部材及び電極を貫通する複数の吸引孔を設け、該吸引孔と減圧手段とを
接続して被処理物を固体誘電体部材上に真空吸着する方法や（例えば、特許文献２参照。
）、被処理物を配置する固体誘電体部材の表面に減圧手段に溝を設け、該溝と減圧手段と
を接続して被処理物を固体誘電体部材上に真空吸着する方法が知られている。
【０００５】
しかし、吸引孔により被処理物を固体誘電体部材上に保持固定してプラズマ処理を行うと
、被処理物の裏面に吸引孔がある部分とない部分との間で処理に偏りが生じてしまうため
、被処理物に均一なプラズマ処理を行うことができないという問題があった。また、被処
理物を溝を設けた固体誘電体部材上に吸引し保持固定してプラズマ処理を行うと、固体誘
電体部材の厚さむらにより、やはり被処理物に均一なプラズマ処理を行うことができない
という問題があった。これらの問題は、長時間のプラズマ処理や強い条件でのプラズマ処
理において特に顕著であった。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−８５９９７号公報
【特許文献２】特開２００１−２１０６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑み、プラズマ処理を行う際に被処理物を均一に吸着固定でき、高
電圧の印加を行っても固体誘電体部材とそれに対向する電極間とで異常放電を発生させる
ことなく、被処理物に対して均一なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置を
提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、対向する一対の電極と、前記電極の少なくとも一方の対向面に設置された多孔
質固体誘電体部材と、前記多孔質固体誘電体部材に接続を吸引することで被処理物を前記
多孔質固体誘電体部材の表面に吸着し、固定する吸着手段とを有するプラズマ処理装置で
ある。
以下に本発明を詳述する。
【０００９】
以下、本発明のプラズマ処理装置を図１及び図２に基づいて説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の電極付近の好ましい１実施態様を示す断面図であり
、図２は、電極の一部を拡大した部分拡大断面図である。
図１に示した本発明のプラズマ処理装置は、板状の電極２、及び、電極２の下面に当接し
た板状の多孔質固体誘電体部材４が埋設された上部ハウジング３と、板状の電極５、及び
、電極５の上面に当接した板状の多孔質固体誘電体部材７が埋設された下部ハウジング６
とから構成され、上部ハウジング３の下面と多孔質固体誘電体部材４の下面とは同一面を
形成し（同一面でなくともよい）、下部ハウジング６の上面と多孔質固体誘電体部材７の
上面とは同一面を形成している。また、下部ハウジング６には、図２に示すように、その
側面から多孔質固体誘電体部材７の外周に到達する吸引通路９が設けられている。
このような構造の本発明のプラズマ処理装置は、上部ハウジング３の多孔質固体誘電体部
材４と、下部ハウジング６の多孔質固体誘電体部材７との間に放電空間８が形成されてい
る。
【００１０】
図１及び図２に示した構造の本発明のプラズマ処理装置において、被処理物Ｗは、図２に
示すように、下部ハウジング６の上面、即ち、多孔質固体誘電体部材７の上面に載置され
るようになっており、また、被処理物Ｗが載置される多孔質個体誘電体部材７は、その外
周が被処理物Ｗの外周よりも小さくなるように設計されるとともに、被処理物Ｗと当接す
る上面以外の部分は、下部ハウジング６によって封止されて空気が漏れないようになって
いる。そのため、被処理物Ｗを多孔質固体誘電体部材７上に載置すると、図２に示すよう
に、被処理物Ｗの外縁部分が多孔質固体誘電体部材７からはみ出す状態となる。このよう
な状態で図示しない吸引手段と吸引通路９とを接続し、吸引手段を稼動させて多孔質固体
誘電体部材７を吸引すると、多孔質固体誘電体部材７は、その上面以外では空気の漏れが
ないため、被処理物Ｗは、多孔質固体誘電体部材７の上面全体で均一な吸引力で吸着され
ることとなる。また、多孔質固体誘電体部材７の外周が被処理物Ｗの外周よりも小さくな
るように設計されているため、被処理物Ｗの外周部分から空気が漏れることがなく、被処
理物Ｗを強力に吸引することができるとともに、その吸引力を容易に制御することができ
る。なお、電極２及び電極５の外周が被処理物Ｗの外周よりも大きい場合、多孔質固体誘
電体部材７の外周より外側であって、被処理物Ｗの外周から電極５の外周までは、多孔質
固体誘電体部材７と同一平面を形成する環状の緻密質固体誘電体部材が形成されているか
、又は、該部分では多孔質固体誘電体部材７の上面の気孔が空気漏れしないようにフッ素
系樹脂フィルム等により塞がれていることが好ましい。このような構造の本発明のプラズ
マ処理装置は、被処理物Ｗを吸着する際にその外周から空気が漏れることがなく、また、
電極２と電極５との間で異常放電が発生することも防止することができ、被処理物Ｗの外
周付近まで均一にプラズマ処理を行うことができる。
更に、被処理物Ｗを吸着する多孔質固体誘電体部材７の上面には、ナノオーダー〜数マイ
クロオーダーの微細な気孔がほぼ均一に形成されているため、上記吸引手段によって多孔
質固体誘電体部材７が吸引されると、その上面に形成された微細な気孔が吸引孔の役割を
果たし、被処理物Ｗは多孔質固体誘導体部材７の上面全体でほぼ均一な吸引力で吸引され
、場所による吸引力のむらが発生することがない。
従って、本発明のプラズマ処理装置を用いて被処理物のプラズマ処理を行うと、被処理物
は多孔質固体誘電体部材の上面の全面でほぼ均一な吸着力で強力に保持固定され、プラズ
マ処理を長時間行った場合や、強い条件で行った場合であっても、被処理物は作用するク
ーロン力に起因して移動することがなく、また、電極間に印加される電圧に偏りが生じる
ことによる異常放電が発生することもなく、被処理物に均一なプラズマ処理を行うことが
できる。
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置によるプラズマ処理の対象となる被処理物として特に限定され
ず、例えば、板状、シート状又はフィルム状の樹脂基板、半導体ウエハ等従来からプラズ
マ処理の対象となっているものが挙げられる。
【００１２】
上記対向する一対の電極としては特に限定されず、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の金
属単体；ステンレス、真鍮等の合金；金属間化合物からなるもの等が挙げられる。また、
このような電極の大きさとしては特に限定されず、被処理物の大きさ等に合わせて適宜選
択されるが、その形状は、図１に示したような円板状、角板状等の平板状であることが好
ましい。対向面を容易に平行面とすることができ、これらの間に印加する電圧を均一にす
ることができるからである。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置において、上記多孔質固体誘電体部材は、図１に示したように
対向する一対の電極の対向面の両側に設けられていてもよく、いずれか一方の対向面に設
けられていてもよい。ただし、上記多孔質固体誘電体部材が上記電極のいずれか一方の対
向面にのみ設けられている場合、被処理物を保持固定する側の電極の対向面の電極に設け
られていることが必要である。上述したように上記被処理物を多孔質固体誘電体部材の上
面全体で吸引し、保持固定するためである。
なお、本明細書において、上記多孔質固体誘電体部材とは、誘電体としての性能を有し、
かつ、吸引可能な連通した微細孔を有する部材を意味する。
【００１４】
上記多孔質固体誘導体部材の気孔率としては特に限定されないが、好ましい下限は５％、
好ましい上限は６０％である。５％未満であると、上記多孔質固体誘電体部材中の気孔が
充分に連通しておらず、上記吸引手段により多孔質固体誘電体部材を吸引した際に、上記
多孔質固体誘電体部材上に載置した被処理物を充分な吸引力で保持固定することができな
いことがある。６０％を超えると、強度が極端に低下して容易に破壊されることがある。
【００１５】
上記多孔質固体誘電体部材を構成する材料としては特に限定されず、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック；ガラス、二酸化珪素
、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等のセラミック；チタン酸バリ
ウム等の複酸化物等が挙げられる。なかでも、本発明のプラズマ処理装置における多孔質
固体誘電体部材は、多孔質セラミックからなることが好ましい。絶縁性、耐プラズマ性等
の種々の特性に優れるからである。
【００１６】
また、上記多孔質固体誘電体部材は、上記被処理物を保持固定する上面と該多孔質固体誘
導体部材を吸引する吸引手段と接続された部分以外は、空気の流入がないよう封止されて
いることが好ましい。上記上面と吸引手段と接続された部分以外に空気の流入があると、
上記多孔質固体誘電体部材の上面に被処理物を保持固定してプラズマ処理を行う際に、発
生させたプラズマの流れに乱れが発生して被処理物に均一なプラズマ処理を行うことがで
きなくなり、また、被処理物を充分な吸着力で吸着することができななくなる。
上記多孔質固体誘電体部材の上面と吸引手段と接続された部分以外を封止する手段として
は特に限定されず、例えば、図１及び図２に示した下部ハウジング６のようなハウジング
で封止する方法や、多孔質固体誘電体部材の周囲に封止材を塗布して気孔を封止する方法
等が挙げられる。
【００１７】
上記多孔質固体誘電体部材を封止するハウジングを構成する材料としては特に限定されず
、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅等の金属類；フッ素系樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂等が挙げられる。
上記多孔質固体誘電体部材を製造する方法としては特に限定されず、例えば、微粒子間に
隙間を持たせた状態で焼結させる方法等が挙げられる。
【００１８】
上記多孔質固体誘電体部材を吸引する吸引手段としては特に限定されず、従来公知の真空
ポンプ等が挙げられる。
【００１９】
本発明のプラズマ処理装置は、対向する一対の電極間にガスを導入し、一定の電圧を印加
してプラズマ化ガスを発生させることにより、上記多孔質固体誘電体部材上に保持固定し
た被処理物の表面に均一にプラズマ処理を行うことができる。
【００２０】
上記ガスとしては、後述するパルス放電プラズマでは希ガスがなくてもグロー放電プラズ
マを発生することができることから特に限定されないが、窒素ガス、窒素と酸素との混合
ガス等が好適である。なかでも、酸素との混合ガスは、有機物の分解効果が高い。
【００２１】
このようなガスを対向する電極間に供給しながら、高周波、パルス波、マイクロ波等の電
界を印加してグロー放電プラズマを発生させることによりプラズマ化したガスが生成する
。
この場合の電界としては、パルス電界が好ましく、特に、電界の立ち上がり及び／又は立
ち下がり時間が１０μｓ以下であるパルス電界が好適である。パルス電界の立ち上がり及
び／又は立ち下がり時間が１０μｓを超えると、放電状態がアーク放電に移行しやすく不
安定なものとなり、高密度プラズマ状態を保持しにくくなることがある。より好ましくは
５μｓ以下である。電界の立ち上がり及び／又は立ち下がり時間は、短いほどプラズマ発
生の際のガスの電離が効率よく行われ、効率よくプラズマ化したガスを得ることができる
が、現時点では４０ｎｓ未満の立ち上がり時間のパルス電界を実現することは困難である
。
なお、本明細書において電解の立ち上がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して増加する
時間を意味し、立ち下がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して減少する時間を意味する
。
【００２２】
上記電界の電界強度の好ましい下限は１０ｋＶ／ｃｍ、好ましい上限は１０００ｋＶ／ｃ
ｍである。１０ｋＶ／ｃｍ未満であると、プラズマ化したガスの生成に時間がかかりすぎ
ることがあり、１０００ｋＶ／ｃｍを超えると、アーク放電が発生しやすくなり、高密度
プラズマ状態を保持しにくくなることがある。
【００２３】
上記電界の周波数の好ましい下限は０．５ｋＨｚである。０．５ｋＨｚ未満であるとプラ
ズマ密度が低いためプラズマ化したガスの生成に時間がかかりすぎることがある。上限は
特に限定されず、常用されている１３．５６ＭＨｚ、試験的に使用されている５０ＭＨｚ
といった高周波帯であってもよいが、負荷との整合のとり易さや取り扱い性を考慮すると
５００ｋＨｚ以下であることが好ましい。
【００２４】
また、上記パルス電界におけるひとつのパルス継続時間の好ましい下限は０．５μｓ、好
ましい上限は２００μｓである。２００μｓを超えると、アーク放電に移行しやすくなる
。
なお、本明細書においてひとつのパルス継続時間とは、ＯＮとＯＦＦとの繰り返しからな
るパルス電界における、ひとつのパルスの連続するＯＮ時間を意味する。
また、このときのＯＦＦ時間の好ましい下限は０．５μｓ、好ましい上限は１０００μｓ
であり、より好ましい上限は５００μｓである。
【００２５】
また、上記ガスを対向する電極間に供給する速度としては特に限定されず、プラズマの状
態や処理条件等により適宜調整すればよいが、好ましい下限は１ｍ／ｓ、好ましい上限は
５０ｍ／ｓである。１ｍ／ｓ未満であると、電流パスができやすく、放電が不安定になる
ことがある。より好ましい下限は２ｍ／ｓ、より好ましい上限は２０ｍ／ｓｅｃである。
【００２６】
上記プラズマ化したガスは、どのような圧力下でも生成させ用いることができるが、なか
でも大気圧近傍下の圧力下で用いると、その効果が特に高い。
なお、本明細書において大気圧近傍の圧力下とは、１．３３３×１０4 〜１０．６６４×
１０4 Ｐａの圧力下を意味する。なかでも、圧力調整が容易で、装置の構成を簡便にする
ことができる９．３３１×１０4 〜１０．３９７×１０4 Ｐａの範囲が好ましい。ただし
、チャンバー等で装置全体を囲ったうえで、装置内を真空にした場合には、異常放電が起
こらない範囲で電極の近傍から処理ガスを導入してもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のプラズマ処理装置は、対向する一対の電極と、該電極の少なくとも一方の対向面
に設置された多孔質固体誘電体部材と、該多孔質固体誘電体部材を吸引する吸引手段とを
有するものである。このような本発明のプラズマ処理装置は、上記多孔質固体誘導体部材
上に被処理物を載置し、上記吸引手段を稼動させて多孔質固体誘導体部材を吸引すること
により、上記多孔質固体誘電体部材の上面全体でほぼ均一な吸引力で上記被処理物を吸引
して保持固定することができるため、上記被処理物に場所による吸引力のむらが発生する
ことがない。
従って、本発明のプラズマ処理装置を用いて被処理物のプラズマ処理を行うと、被処理物
は多孔質固体誘電体部材の上面の全面でほぼ均一な吸着力で強力に保持固定され、プラズ
マ処理を長時間行った場合や、強い条件で行った場合であっても、被処理物は作用するク
ーロン力に起因して移動することがなく、また、電極間に印加される電圧に偏りが生じる
ことによる異常放電が発生することもなく、被処理物に均一なプラズマ処理を行うことが
できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定
されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウムからなる平板状の電極と、
幅１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ１ｍｍの多孔質アルミナからなる平板状で、気孔率
３０％、平均気孔径２０μｍの多孔質固体誘電体部材とを作製し、これらをＳＵＳ３０４
からなるハウジングに埋設し、図１及び図２に示した構成のプラズマ処理装置を作製した
。
【００３０】
被処理物として、幅１６０ｍｍ、長さ１６０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを
下部ハウジングの上面（多孔質固体誘電体部材の上面）に載置し、真空ポンプを稼動させ
て多孔質固体誘電体部材の上面に吸引し、保持固定した。
この状態で、ガスとして窒素を用い、対向する一対の電極間に電圧を印加してプラズマを
発生させ、ポリイミドフィルムにプラズマ処理を施した。
【００３１】
（比較例１）
従来公知のプラズマ処理装置を用いて実施例１と同様の幅１６０ｍｍ、長さ１６０ｍｍ、
厚さ５０μｍのポリイミドフィルムのプラズマ処理を、実施例１と同条件で行った。なお
、ポリイミドフィルムを保持固定する電極等としては、アルミニウムからなる平板状の電
極と、緻密質アルミナからなる平板状の緻密質固体誘電体部材とを接着剤を介して貼り付
けたものに、これらを貫通し、ポリイミドフィルムを吸引して保持固定するための直径０
．３ｍｍの貫通孔を３ｍｍ間隔で格子点状に形成したものと使用した。
【００３２】
実施例１及び比較例１得られたプラズマ処理済のポリイミドフィルムの表面に濡れ張力測
定液（和光純薬社製）を均一に塗布し、濡れ張力（ｍＮ／ｍ）を測定するとともに，目視
により測定液のはじきむらを観察した。
【００３３】
【表１】
2005332784.tif 000003
【００３４】
表１に示した結果より、実施例１で得られたプラズマ処理済のポリイミドフィルムは、ほ
ぼ均一にプラズマ処理が施されていたのに対し、比較例１で得られたプラズマ処理済のポ
リイミドフィルムは、プラズマ処理にむらがあった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、被処理物にプラズマ処理を行う際に、被処理物を均一に吸着固定でき、
高電圧の印加を行っても固体誘電体部材とそれに対向する電極間とで異常放電を発生させ
ることなく、被処理物に対して均一なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の電極付近の好ましい１実施態様を示す断面図である。
【図２】電極の一部を拡大した部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  電源
２、５  電極
３  上部ハウジング
４、７  多孔質固体誘電体部材
６  下部ハウジング
８  放電空間
９  吸引通路
【図１】
2005332784.tif 000004
【図２】
2005332784.tif 000005