(57)【要約】      （修正有）【課題】導電体を含有する被処理物にプラズマ処理を施す際に、印加電圧等の処理条件を変更することなく、固体誘電体の絶縁破壊による異常放電を効果的に抑制することができるプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】対向する１対の固体誘電体で被覆された電極間に被処理物を配置し、前記電極間に供給されたガスに電圧を印加してプラズマガスにすることにより前記被処理物にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記電極間の距離、前記固体誘電体間の距離及び前記２つの固体誘電体の誘電率の合計を変更せずに、被処理物を配置しない側の電極上の固体誘電体の絶縁耐圧を高く、一方、被処理物を配置する側の電極上の固体誘電体の絶縁耐圧を低くするプラズマ処理方法。【選択図】図１
2005340018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する１対の固体誘電体で被覆された電極間に被処理物を配置し、前記電極間に供給さ
れたガスに電圧を印加してプラズマガスにすることにより前記被処理物にプラズマ処理を
施すプラズマ処理方法であって、
前記電極間の距離、前記固体誘電体間の距離及び前記２つの固体誘電体の誘電率の合計を
変更せずに、被処理物を配置しない側の電極上の固体誘電体の絶縁耐圧を高く、一方、被
処理物を配置する側の電極上の固体誘電体の絶縁耐圧を低くする
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
対向する１対の固体誘電体で被覆された電極間に被処理物を配置し、前記電極間に供給さ
れたガスに電圧を印加してプラズマガスにすることにより前記被処理物にプラズマ処理を
施すプラズマ処理方法であって、
前記電極間の距離、前記固体誘電体間の距離及び前記２つの固体誘電体の誘電率の合計を
変更せずに、被処理物を配置しない側の電極上の固体誘電体の厚さを厚く、一方、被処理
物を配置する側の電極上の固体誘電体の厚さを薄くする
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
対向する１対の固体誘電体で被覆された電極間に被処理物を配置し、前記電極間に供給さ
れたガスに電圧を印加してプラズマガスにすることにより前記被処理物にプラズマ処理を
施すプラズマ処理方法であって、
前記電極間の距離、前記固体誘電体間の距離及び前記２つの固体誘電体の誘電率の合計を
変更せずに、被処理物を配置しない側の電極上の固体誘電体の誘電率を低く、一方、被処
理物を配置する側の電極上の固体誘電体の誘電率を高くする
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電体を含有する被処理物にプラズマ処理を施す際に、印加電圧等の処理条件
を変更することなく、固体誘電体の絶縁破壊による異常放電を効果的に抑制することがで
きるプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属やプラスチック等の表面を効果的に改質したり、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。プラズマ処理は電極間に導い
た気体に電圧を印加することにより励起させてプラズマガスとし、このプラズマガスによ
り被処理物の表面を処理するものである。従来のプラズマ処理装置では、プラズマガスを
発生させるために減圧を行う必要があったが、近年では常圧下でもプラズマガスを発生さ
せる方法が考案され、実用範囲が飛躍的に拡大しつつある（例えば、特許文献１等）。
【０００３】
プラズマ処理の具体的な方法としては、例えば、被処理物を電極間に配置して、そのまま
気体とともに電圧を印加する直接法が挙げられる。直接法は処理条件等の制御が極めて容
易であり、均一で高密度な処理が可能となる。
【０００４】
電極間に高電圧を印加する場合、電極同士を直接対向させると、そこから異常放電が生じ
て高密度プラズマ状態を保持しにくくなることがある。そこで、通常は、電極の対向面を
固体誘電体で被覆することが行なわれる。しかし、被処理物が金属等の導電体を含有する
場合には、被処理物を電極間に置いて直接法によりプラズマ処理を施そうとすると、被処
理物自体が電極のような働きをして絶縁破壊が生じ、異常放電が生じることがあるという
問題があった。
【０００５】
処理の途中でこのような問題が生じた場合には、電極間距離を変更したり、固体誘電体の
厚さを厚くしたり、固体誘電体を誘電率の低いものに交換したり、又は、電極形状を変更
したりすることにより絶縁性を上げて対処しているのが現状であった。しかしながら、処
理の途中でこのような方法により対処を行うと、プラズマガスを発生させるためには印加
電圧を高くしなければならない等、処理条件が大きく変動してしまい、条件出しをし直さ
なくてはならないという問題があった。また、印加電圧を高くすると、かえって絶縁破壊
が生じ、異常放電が生じやすくなることもあるという問題もあった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３３２９１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、導電体を含有する被処理物にプラズマ処理を施す際に、印加
電圧等の処理条件を変更することなく、固体誘電体の絶縁破壊による異常放電を効果的に
抑制することができるプラズマ処理方法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１対の固体誘電体で被覆された電極間に被処理物を配置し、前記電極
間に供給されたガスに電圧を印加してプラズマガスにすることにより前記被処理物にプラ
ズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記電極間の距離、前記固体誘電体間の距離
及び前記２つの固体誘電体の誘電率の合計を変更せずに、被処理物を配置しない側の電極
上の固体誘電体の絶縁耐圧を高く、一方、被処理物を配置する側の電極上の固体誘電体の
絶縁耐圧を低くするプラズマ処理方法である。
以下に本発明を詳述する。
【０００９】
プラズマ処理の条件は、基本的には、電極間距離、固体誘電体間の距離及び２つの固体誘
電体の誘電率の合計により決まる。本発明者らは、鋭意検討の結果、異常放電の発生の有
無は、主として被処理物を配置しない側の電極上の固体誘電体の絶縁耐性に依存すること
を見出した。更に検討の結果、これら３つの条件を一定に保持し、被処理物を配置しない
側の電極の絶縁耐圧を高くし、一方、被処理物を配置する側の電極の絶縁耐圧を低くする
ことにより、処理条件を変動させることなく固体誘電体の絶縁破壊による異常放電を効果
的に抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
なお、本明細書において絶縁耐圧とは、電圧をかけたときに絶縁性を維持できる程度の電
圧を意味する。絶縁耐圧を超える電圧をかけた場合には絶縁破壊が発生する。絶縁破壊の
発生は、火花が生じたり、被処理物の表面に焼け焦げ等が生じたりすることから確認する
ことができる。
【００１０】
本発明のプラズマ処理方法の具体的な態様としては特に限定されないが、操作が容易であ
ることから、例えば、電極間の距離、固体誘電体間の距離及び２つの固体誘電体の誘電率
の合計を変更せずに、被処理物を配置しない側の電極上の固体誘電体の厚さを厚く、一方
、被処理物を配置する側の電極上の固体誘電体の厚さを薄くする方法（以下、第１の態様
ともいう）；電極間の距離、固体誘電体間の距離及び２つの固体誘電体の誘電率の合計を
変更せずに、被処理物を配置しない側の電極上の固体誘電体の誘電率を低く、一方、被処
理物を配置する側の電極上の固体誘電体の誘電率を高くする方法（以下、第１の態様とも
いう）が好適である。これらのプラズマ処理方法もまた、本発明の１つである。
【００１１】
図１に第１の態様の本発明のプラズマ処理方法を説明する模式図を示した。図１に基づい
て第１の態様の本発明のプラズマ処理方法を説明する。
図１ａに示した装置では、被処理物を配置しない側の電極２の表面に固体誘電体４が設置
されており、一方、被処理物を配置する側の電極１の表面に固体誘電体３が設置されてい
る。固体誘電体３と固体誘電体４とは、同一の材料からなり厚さも同一である。このとき
、電極１と電極２との距離をＤ１、固体誘電体３と固体誘電体４との距離をＷＤ１とする
。この装置に導電体である被処理物５を固体誘電体３上に静置し、電極間にガスを送り込
みながら電圧をかけてプラズマ処理を施していたところ、異常放電が生じたとする。
【００１２】
第１の態様の本発明のプラズマ処理方法では、図１ｂに示したように、図１ａの装置のう
ち固体誘電体３を同じ材料からなるが厚さの薄い固体誘電体３’に変更し、一方、固体誘
電体４を同じ材料からなるが厚さの厚い固体誘電体４’に変更する。このとき、固体誘電
体を変更した後の固体誘電体３’と固体誘電体４’との距離をＷＤ２がＷＤ１と同じにな
るようにする。固体導電体以外は変更しないことから、固体誘電体を変更した後の電極１
と電極２との距離をＤ２は、Ｄ１と同じである。また、固体誘電体の材料も変更していな
いので、固体誘電体３’の誘電率ε３’と固体誘電体４’の誘電率ε４’との合計は、固
体誘電体３の誘電率ε３と固体誘電体４の誘電率ε４との合計と同じである。
【００１３】
図１ｂに示した装置では、電極間の距離、固体誘電体間の距離及び２つの固体誘電体の誘
電率の合計は全て図１ａに示した装置と同一であるので、図１ａに示した装置を用いて処
理を行なう場合と電圧等の処理条件を一切変更することなく、同一の処理を行なうことが
できる。一方、被処理物を配置しない側の電極上の固体誘電体の厚さを厚くしたことによ
り、この側での絶縁耐圧が飛躍的に高まり、異常放電を効果的に抑制することができる。
【００１４】
図２に第２の態様の本発明のプラズマ処理方法を説明する模式図を示した。図２に基づい
て第２の態様の本発明のプラズマ処理方法を説明する。
図２ａに示した装置は、図１ａに示した装置と同様である。この図２ａに示した装置に導
電体である被処理物５を固体誘電体３上に静置し、電極間にガスを送り込みながら電圧を
かけてプラズマ処理を施していたところ、異常放電が生じたとする。
【００１５】
第２の態様の本発明のプラズマ処理方法では、図２ｂに示したように、図２ａの装置のう
ち固体誘電体３を厚さは同じであるが誘電率の高い固体誘電体３”に変更し、一方、固体
誘電体４を厚さは同じであるが誘電率の低い固体誘電体４”に変更する。このとき、固体
誘電体を変更した後の固体誘電体３”の誘電率ε３”と固体誘電体４”の誘電率ε４”の
合計が、変更前の固体誘電体３の誘電率ε３と固体誘電体４の誘電率ε４の合計と同じに
なるようにする。固体導電体の厚さは変更しないことから、固体誘電体３”と固体誘電体
４”との距離ＷＤ３は、ＷＤ１と同じであり、また、固体誘電体を変更した後の電極１と
電極２との距離をＤ３もＤ１と同じである。
【００１６】
図２ｂに示した装置では、電極間の距離、固体誘電体間の距離及び２つの固体誘電体の誘
電率の合計は全て図２ａに示した装置と同一であるので、図２ａに示した装置を用いて処
理を行なう場合と電圧等の処理条件を変更することなく、同一の処理を行なうことができ
る。一方、被処理物を配置しない側の電極上の固体誘電体の誘電率を低くしたことにより
、この側での絶縁耐圧が飛躍的に高まり、異常放電を効果的に抑制することができる。
【００１７】
なお、本発明のプラズマ処理方法において、電極間に被処理物を配置するとは、図１や図
２に示したように電極（固体誘電体）上に被処理物を静置することに加え、例えば、被処
理物がシート状等である場合にはローラー等により電極間を移動させたりすること等が考
えられる。被処理物と電極（固体誘電体）との摩擦により被処理物が破損するのを防ぐ必
要がある場合には、被処理物が電極（固体誘電体）に接しないように移動させることがあ
るが、この場合でも異常放電が両方の電極で生じるのを防止するために、必ずどちらかの
電極に寄せて被処理物を送る。従って、このような場合には、被処理物が近い側を「被処
理物を配置する側」とし、被処理物が遠い側を「被処理物を配置しない側」とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、導電体を含有する被処理物にプラズマ処理を施す際に、印加電圧等の処
理条件を変更することなく、固体誘電体の絶縁破壊による異常放電を効果的に抑制するこ
とができるプラズマ処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（試験例）
図１ａに示した構成のプラズマ処理装置を作製した。ここで、電極１及び２として２００
ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ１５ｍｍＳＵＳ製の板状電極を用い、固体誘電体３及び４として厚
さ０．８ｍｍのステアタイト（比誘電率６．３（１ＭＨｚ））を用いた。このとき、固体
誘電体３と固体誘電体４との間隔は２ｍｍであった。
このプラズマ処理装置に、被処理物５として厚さ１６０μｍの両面銅張りポリイミドフィ
ルム（銅箔厚３５μｍ、接着層厚２０μｍ、基材厚５０μｍ）を固体誘電体３の上に配置
し、電極間にガスとして窒素ガスを送り込みながら、５００ｋＨｚ、２０ｋＶＰ−Ｐのパ
ルス電圧を印加して常圧プラズマを発生させ、被処理物５にプラズマ処理を行なった。処
理時間は５秒間とした。
しかし、連続して処理を続けていたところ異常放電が発生し、処理を行なうことができな
くなった。
【００２０】
（実施例１）
試験例のプラズマ処理装置のうち、固体誘電体３を厚さ０．４ｍｍのステアタイト（比誘
電率６．３（１ＭＨｚ））に変更し、一方、固体誘電体４を厚さ１．２ｍｍのステアタイ
ト（比誘電率６．３（１ＭＨｚ））に変更した。これ以外は試験例と同じ方法によりプラ
ズマ処理を行なったところ、異常放電は発生せずプラズマ状態は安定しており、連続して
処理を行なうことができた。
【００２１】
（実施例２）
試験例のプラズマ処理装置のうち、固体誘電体３を厚さ０．８ｍｍのアルミナ（比誘電率
８．５（１ＭＨｚ））に変更し、一方、固体誘電体４を厚さ０．８ｍｍの石英ガラス（比
誘電率４．１（１ＭＨｚ））に変更した。これ以外は試験例と同じ方法によりプラズマ処
理を行なったところ、異常放電は発生せずプラズマ状態は安定しており、連続して処理を
行なうことができた。
なお、本来は印加する電圧の周波数における比誘電率を用いるのが好ましいが、対応する
データがなかったことから、１ＭＨｚでの比誘電率をもって固体誘電体を選定した。
【００２２】
（比較例１）
試験例のプラズマ処理装置のうち、固体誘電体３を厚さ１．２ｍｍのステアタイト（比誘
電率６．３（１ＭＨｚ））に変更し、一方、固体誘電体４を厚さ１．２ｍｍのステアタイ
ト（比誘電率６．３（１ＭＨｚ））に変更した。
しかし、固体誘電体を変更したことにより被処理物５を挿入するスペースがなくなったこ
とから、電極１と電極２との間を広く変更したところ、プラズマが安定して発生しなかっ
た。そこで、電極間距離が変更したことを考慮して、印加電圧を５００ｋＨｚ、２５ｋＶ
Ｐ−Ｐに変更したところ、異常放電が発生した。異常放電が起こらない印加電圧を求めて
試行錯誤のうえ、最終的に印加電圧を５００ｋＨｚ、２３ｋＶＰ−Ｐとして処理を行なっ
た。
【００２３】
実施例１、２及び比較例１で得られたプラズマ処理済の被処理物上の任意に選択した１０
点をおいて接触角計（協和界面科学社製、ＣＡ−Ｘ１５０）を用いて水の接触角を測定し
、その平均値を求めた。
同様に、試験例において異常放電が起こらずに処理できたものについても水の接触角を測
定した。
結果を表１に示した。
【００２４】
【表１】
2005340018.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、導電体を含有する被処理物にプラズマ処理を施す際に、印加電圧等の処
理条件を変更することなく、固体誘電体の絶縁破壊による異常放電を効果的に抑制するこ
とができるプラズマ処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の態様の本発明のプラズマ処理方法を説明する模式図である。
【図２】第２の態様の本発明のプラズマ処理方法を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、２  電極
３、３’、３”  被処理物を配置する側の固体誘電体
４、４’、４”  被処理物を配置しない側の固体誘電体
５  被処理物
【図１】
2005340018.tif 000004
【図２】
2005340018.tif 000005