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プラズマ表面処理方法及び装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P03P000459
整理番号 Y02-P070
掲載日 2004年2月24日
出願番号 特願2002-182259
公開番号 特開2004-031461
登録番号 特許第4484421号
出願日 平成14年6月21日(2002.6.21)
公開日 平成16年1月29日(2004.1.29)
登録日 平成22年4月2日(2010.4.2)
発明者
  • 池畑 隆
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 プラズマ表面処理方法及び装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】従来法と同等の表面処理効果を有し、被処理物から放出される2次電子による強いX線の発生の軽減と電力効率の良いプラズマ表面処理法及び装置を提供する。
【解決手段】接地された真空容器11の内部に、プラズマ発生用電源16、プラズマ発生用アンテナ又は電極15によってプラズマ12を発生させる。接地電位にある導電性の支持体又は運動・移動機構19に支持された被処理物10がこのプラズマ12の中に浸される。真空容器11内に正パルスバイアスを印加するための電極(陽極)20を真空フィードスルー17を介して挿入する。更に、陽極20はパルス発生器18に接続される。パルス発生器18から被処理物10に対して正のパルス電圧を印加すると、プラズマ12と被処理物10の間にイオンシース13が形成され、被処理物10の表面全体をほぼ一様に覆い、プラズマ内の正イオン14はシース内の電界で加速され、被処理物10の表面に達する。
【選択図】      図2

従来技術、競合技術の概要
従来のプラズマ表面処理手段について、図にその原理の概要を説明する。また、図10は図の真空容器と被処理物との間の電位分布を模式的に表したものである。図において、接地された真空容器2の内部に、別に設けられたプラズマ発生用電源7及びプラズマ発生用アンテナ又は電極6によってプラズマ3を発生させる。プラズマ発生法としては、熱陰極を用いた直流アーク放電、高周波容量結合放電、高周波誘導結合放電、マイクロ波放電、ECR放電等が用いられる。
【0003】
導電性の支持体に支持された被処理物1がこのプラズマの中に浸される。支持体は被処理物に電圧電流を供給するための真空フィードスルー8を介して真空容器外のパルス発生器9に接続される。パルス発生器9は、パルスの振幅、時間幅、繰り返し周波数が可変であり、負電圧パルスを連続して発生することができる。更に、パルスの立ち上がり時間ないしは立ち下がり時間等の波形を制御することも行われる。
【0004】
真空フィードスルー8は真空容器壁を貫通して、内部の被処理物1と支持体を支えるのに必要十分な強度と電気伝導性を有するものであり、かつプラズマ3ないし真空容器2とは電気的絶縁を保つために、絶縁処理が施されているものである。
【0005】
パルス発生器9から被処理物1に対して負のパルス電圧を印加すると、プラズマ3と被処理物1の間にイオンシース4が形成される。イオンシース4は被処理物1の表面全体をほぼ一様に覆うことを特徴とする。プラズマ中の電荷Qクーロンの正イオン5はイオンシース4内の電界で加速され、印加された電圧Vボルトにほぼ等しい運動エネルギーQVジュールを持って被処理物1の表面に達する。
【0006】
ここで、印加パルス電圧が数百ボルト乃至数千ボルトのときは、正イオン5は被処理物1の表面に堆積して被膜を形成し、被処理物1の表面を改質する。これをイオンプレーティング法と呼んでいる。印加パルス電圧が20キロボルト乃至100キロボルトのときは、正イオン5が被処理物1の内部に注入され、被処理物1の表面を改質する。これをプラズマイオン注入法と呼んでいる。イオンプレーティング法とプラズマイオン注入法とを合わせてプラズマ表面処理法と称する。
産業上の利用分野
本発明は被処理物の表面物性を物理的ないし化学的に改質するプラズマ表面処理法及び装置に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 接地された真空容器と、該真空容器の内部に導電性の支持体に支持されて配置され接地電位にある被処理物と、前記真空容器の内部に正電位にバイアスされたプラズマを発生させるプラズマ発生用電源及びプラズマ発生用アンテナ又は電極と、プラズマに正パルスバイアスを印加するための陽極と、プラズマに接触する接地電位にある陰極とを含むプラズマ表面処理装置を用いたプラズマ表面処理法であって、接地された真空容器内に配置され接地電位に保たれた被処理物の周囲に正電位にバイアスされたプラズマを発生させ、前記被処理物とプラズマとの間にパルス電圧を加えることにより前記被処理物とプラズマとの間にイオンシースを形成させ、プラズマ内の正イオンをイオンシース内の電界によって加速し、前記被処理物の表面に堆積させることにより、あるいは前記被処理物の内部にイオン注入させることによって、被処理物の表面物性を物理的ないし化学的に改質するプラズマ表面処理法において、前記被処理物の周囲を覆うように設けられる導電性包囲体であって、前記陽極の面積をSA前記被処理物及び前記導電性包囲体のプラズマに接する面積である前記陰極の面積をSK前記陰極のイオン衝撃2次電子放出係数をγ、イオン質量をmi 、電子質量をme としたとき、SA >1.50(1+γ)(me/mi1/2・SK の条件を満たすべ接地電位の前記導電性包囲体を形成して、X線の抑制と前記被処理物の表面処理の電力効率を向上することを特徴とするプラズマ表面処理法。
【請求項2】 接地された真空容器と、該真空容器の内部に導電性の支持体に支持されて配置され接地電位にある被処理物と、前記真空容器の内部に正電位にバイアスされたプラズマを発生させるプラズマ発生用電源及びプラズマ発生用アンテナ又は電極と、プラズマに正パルスバイアスを印加するための陽極と、プラズマに接触する接地電位にある陰極と、X線の抑制と前記被処理物の表面処理の電力効率を向上するために前記被処理物の周囲を覆うように設けられた導電性包囲体であって、前記陽極の面積をSA前記被処理物及び前記導電性包囲体のプラズマに接する面積である前記陰極の面積をSK前記陰極のイオン衝撃2次電子放出係数をγ、イオン質量をmi 、電子質量をme としたとき、SA >1.50(1+γ)(me/mi1/2・SK の条件を満たすべく形成された接地電位の前記導電性包囲体とからなることを特徴とするプラズマ表面処理装置。
産業区分
  • 固体素子
  • 表面処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002182259thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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