JP7788758B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents
Plasma processing apparatus and plasma processing methodInfo
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Description
本発明は、樹脂の表面に金属層を形成した樹脂製品の製造装置及び製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for manufacturing resin products in which a metal layer is formed on the surface of the resin.
各種の回路基板、例えば、ミリ波またはマイクロ波に対応可能な伝送損失が小さい回路基板、において、低誘電の樹脂が使われ始めている。この低誘電の樹脂としては、たとえば液晶ポリマー(LCP:Liquid Crystal Polymer)またはポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene:PTFE)などのフッ素樹脂があげられるが、LCPやPTFE等の樹脂材料は、樹脂材料同士の密着性や、配線材として使われる銅との密着性が悪いという問題がある。このため、回路基板の基材の表面を化学的に荒らしたり、基材に密着させる銅箔の表面に凹凸を形成したりして、樹脂製の基材と銅の物理的な密着度を向上させる技術が知られている。 Low-dielectric resins are beginning to be used in various circuit boards, such as those with low transmission loss and compatible with millimeter waves or microwaves. Examples of such low-dielectric resins include liquid crystal polymer (LCP) and fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE). However, resin materials such as LCP and PTFE have problems with poor adhesion between themselves and with copper, which is used as wiring material. For this reason, known techniques improve the physical adhesion between the resin substrate and copper by chemically roughening the surface of the circuit board substrate or by forming irregularities on the surface of the copper foil that adheres to the substrate.
しかし、樹脂製の基材の表面を化学的に荒らして基材の表面に銅等の金属を形成した場合、基材の表面の粗さが原因で、回路基板の伝送損失が大きくなってしまう。一方、接着剤を用いて基材の表面に銅を貼り付けた場合、接着層自体が回路基板の伝送損失の原因となってしまう。メッキによって基材表面に銅を形成した場合、基材と銅の密着度が十分に得られない。また、PTFE基材に大気プラズマを照射して表面を活性化させ、PTFE基材中のフッ素を、空気中の水分に由来するヒドロキシル基に置換し、PTFE基材の表面に銅を密着させて、PTFE基材と銅の積層体を得る方法も考えられる。 However, if the surface of a resin substrate is chemically roughened and a metal such as copper is formed on the surface of the substrate, the roughness of the substrate surface will increase the transmission loss of the circuit board. On the other hand, if copper is attached to the surface of the substrate using an adhesive, the adhesive layer itself will cause transmission loss in the circuit board. If copper is formed on the surface of the substrate by plating, sufficient adhesion between the substrate and the copper cannot be obtained. Another possible method is to irradiate the PTFE substrate with atmospheric plasma to activate the surface, replace the fluorine in the PTFE substrate with hydroxyl groups derived from moisture in the air, and then adhere the copper to the surface of the PTFE substrate to obtain a laminate of PTFE substrate and copper.
しかしながら、PTFE基材に大気プラズマを照射しても、PTFE基材の水との接触角は最大でも50°程度である。そして、PTFE基材の表面に銅を密着させたとき、PTFE基材と銅の密着度は0.2~0.4N/mm程度である。このため、PTFE基材上に銅の回路パターンを作製する過程で、銅がPTFE基材から剥離するおそれがある。また、回路パターン作製過程でPTFE基材に熱が加わると、PTFE基材と銅の密着度がさらに下がってしまう。さらに、PTFE基材の表面が改質されている時間は24時間程度であるため、PTFE基材の表面に銅を早く密着させる必要があり、回路基板の製造の制約となっていた。 However, even when irradiating a PTFE substrate with atmospheric plasma, the maximum contact angle of the PTFE substrate with water is approximately 50°. Furthermore, when copper is adhered to the surface of the PTFE substrate, the adhesion between the PTFE substrate and the copper is approximately 0.2 to 0.4 N/mm. This raises the risk of the copper peeling off from the PTFE substrate during the process of creating a copper circuit pattern on the PTFE substrate. Furthermore, if heat is applied to the PTFE substrate during the circuit pattern creation process, the adhesion between the PTFE substrate and the copper will further decrease. Furthermore, because the surface of the PTFE substrate is modified for approximately 24 hours, it is necessary to quickly adhere the copper to the surface of the PTFE substrate, which has been a constraint on the production of circuit boards.
そして、従来、真空中で基材の表面を高エネルギービームで洗浄し、その後、イオン化した水蒸気を基材の表面に照射して、基材の表面に水酸基を吸着させる技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 A known technique involves cleaning the surface of a substrate in a vacuum with a high-energy beam, and then irradiating the surface with ionized water vapor to adsorb hydroxyl groups onto the surface of the substrate (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、イオン化された水蒸気のエネルギーは強いため、いったん吸着した水酸基は、他の水蒸気のイオンが基材の表面に照射されると、基材の表面から再び脱離してしまう。このため、特許文献1に記載の発明において、基材の表面の水との接触角は40°程度となってしまう。そして、特許文献1に記載の発明においては、樹脂製の部材の表面に金属を強固に固着することが難しいという問題がある。 However, because the energy of ionized water vapor is strong, once adsorbed hydroxyl groups are released from the surface of the substrate when other water vapor ions are irradiated onto the surface of the substrate. As a result, in the invention described in Patent Document 1, the contact angle between the surface of the substrate and water is approximately 40°. Furthermore, the invention described in Patent Document 1 has the problem of making it difficult to firmly adhere metal to the surface of a resin component.
本願はこのような事情に鑑みてなされたものであり、樹脂の疎水表面に高い親水性を長期間付与し、樹脂製の部材と、部材表面の金属層との間に高い密着力を与え、それらを強固に接合させるプラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法を提供することを課題としている。 This application was made in light of these circumstances, and aims to provide a plasma processing apparatus and plasma processing method that imparts high hydrophilicity to the hydrophobic surface of resin for a long period of time, providing high adhesion between a resin member and a metal layer on the member surface, thereby firmly bonding them together.
かかる課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、チャンバ内に存在する樹脂の表面にプラズマを照射し、前記樹脂の表面の濡れ性を改善するプラズマ処理装置であって、前記プラズマを照射する対象となる前記樹脂を保持する保持部を有し、該保持された前記樹脂にとしての保持側電圧を印加する保持側回路と、ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部と、前記ガスをプラズマ化するプラズマ照射装置を備え、該プラズマ照射装置に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路とを備え、前記プラズマ処理装置は、プラズマ側回路により前記樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部を離脱させる第一工程と、前記第一工程において少なくとも一部の原子が脱離した樹脂にヒドロキシル基を付与する第二工程とを行うように構成され、前記保持側回路が、前記樹脂に前記保持側電圧を印加する時間と、前記プラズマ側回路が前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧を印加する時間とが別々になるように設定されており、前記プラズマ側回路は、前記第一工程が行われて前記樹脂を構成する原子の少なくとも一部が離脱した状態の樹脂に、前記第二工程においてヒドロキシル基を付与された状態となるまでの間、前記保持側回路に前記保持側電圧を印可する時間よりも、前記プラズマ側回路が前記プラズマ側電圧を印加する時間が短くなるように設定するための印加時間調整部を備えていることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the invention of claim 1 is a plasma processing apparatus that irradiates a surface of a resin present in a chamber with plasma to improve the wettability of the surface of the resin, the plasma processing apparatus comprising: a holding section that holds the resin to be irradiated with the plasma, a holding-side circuit that applies a holding-side voltage to the held resin; a gas inlet section that introduces gas into the chamber; and a plasma irradiation device that converts the gas into plasma, the plasma-side circuit being configured to apply a plasma-side voltage as a DC voltage to the plasma irradiation device , the plasma processing apparatus comprising: a first step in which the resin is irradiated with plasma by the plasma-side circuit to separate at least some of the atoms that constitute the resin; The method is configured to perform a second step of imparting hydroxyl groups to the resin from which at least some of the atoms have been released in the first step, and a second step of imparting hydroxyl groups to the resin from which at least some of the atoms have been released in the first step, wherein the time for which the holding-side circuit applies the holding-side voltage to the resin and the time for which the plasma-side circuit applies the plasma-side voltage to the plasma irradiation device are set to be separate, and the plasma-side circuit is equipped with an application time adjustment unit for setting the time for which the plasma-side circuit applies the plasma-side voltage to be shorter than the time for which the holding-side voltage is applied to the holding-side circuit, until the resin from which at least some of the atoms constituting the resin have been released in the first step reaches a state in which hydroxyl groups have been imparted in the second step.
請求項2に記載の発明は、チャンバ内に存在する樹脂の表面にプラズマを照射し、前記樹脂の表面の濡れ性を改善するプラズマ処理装置であって、前記プラズマを照射する対象となる前記樹脂を保持する保持部を有し、該保持された前記樹脂にとしての保持側電圧を印加する保持側回路と、ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部と、前記ガスをプラズマ化するプラズマ照射装置を備え、該プラズマ照射装置に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路とを備え、前記プラズマ処理装置は、プラズマ側回路により前記樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部を離脱させる第一工程と、前記第一工程において少なくとも一部の原子が脱離した樹脂にヒドロキシル基を付与する第二工程とを少なくとも行うように構成され、前記プラズマ側回路と前記保持側回路とは、前記第一工程において、前記プラズマ側回路をオンにして前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧を印加すると共に前記保持側回路をオフにする第一の電圧印加部と、前記第一工程が終了してから前記第二工程が開始されるまでの間、前記プラズマ側回路をオフにすると共に前記保持側回路をオンにして前記保持部に前記保持側電圧を印加する第二の電圧印加部と、前記第二工程において、前記プラズマ側回路をオンにして前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧を印加すると共に前記保持側回路をオンにして前記保持部に前記保持側電圧を印加する第三の電圧印加部とを備えていることを特徴とする。
The invention described in claim 2 is a plasma processing apparatus that irradiates a surface of a resin present in a chamber with plasma to improve the wettability of the surface of the resin, the plasma processing apparatus comprising: a holding section that holds the resin to be irradiated with the plasma, a holding-side circuit that applies a holding-side voltage to the held resin; a gas inlet section that introduces gas into the chamber; and a plasma irradiation device that converts the gas into plasma, the plasma-side circuit being configured to apply a plasma-side voltage as a DC voltage to the plasma irradiation device. The plasma processing apparatus comprises: a first step in which the resin is irradiated with plasma by the plasma-side circuit to remove at least some of the atoms that make up the resin; and a second step in which the resin from which at least some of the atoms have been removed in the first step is subjected to a second plasma treatment. and a second step of imparting hydroxyl groups to the plasma irradiation device, and the plasma-side circuit and the holding-side circuit are characterized in that they include: a first voltage application unit that turns on the plasma-side circuit to apply the plasma-side voltage to the plasma irradiation device and turns off the holding-side circuit in the first step; a second voltage application unit that turns off the plasma-side circuit and turns on the holding-side circuit to apply the holding-side voltage to the holding unit during the period from the end of the first step to the start of the second step; and a third voltage application unit that turns on the plasma-side circuit to apply the plasma-side voltage to the plasma irradiation device and turns on the holding-side circuit to apply the holding-side voltage to the holding unit in the second step .
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の構成に加え、前記プラズマ側回路と前記保持側回路とは、前記第一工程が行われた前記樹脂にヒドロキシル基を付与する前記第二工程を行うために、前記保持側電圧を印可する時間と、前記プラズマ側電圧を印加する時間とが別々になるように設定されていることを特徴とする。
The invention described in claim 3 is characterized in that, in addition to the configuration described in claim 1 or 2 , the plasma side circuit and the holding side circuit are configured so that the time for applying the holding side voltage and the time for applying the plasma side voltage are separate in order to perform the second step of imparting hydroxyl groups to the resin that has undergone the first step.
請求項4に記載の発明は、プラズマを照射する樹脂が収容されるチャンバと、前記プラズマを照射する対象となる前記樹脂を保持する保持部を有し、該保持された前記樹脂にとしての保持側電圧を印加する保持側回路と、ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部と、前記ガスをプラズマ化するプラズマ照射装置を備え、該プラズマ照射装置に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路とを備え、前記チャンバ内に存在する樹脂の表面にプラズマを照射し、前記樹脂の表面の濡れ性を改善するプラズマ処理方法であって、該プラズマ処理方法は、プラズマ側回路により前記樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部を離脱させる第一工程と、前記第一工程において少なくとも一部の原子が脱離した樹脂にヒドロキシル基を付与する第二工程とが行われるように構成され、前記保持側回路が、前記樹脂に前記保持側電圧を印加する時間と、前記プラズマ側回路が前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧を印加する時間とが別々になるように設定されており、前記プラズマ側回路に備えられた、前記プラズマ側回路が前記プラズマ側電圧を印加する時間を調整するために備えられた印加時間調整部により、前記第一工程が行われて前記樹脂を構成する原子の少なくとも一部が離脱した状態の樹脂に、前記第二工程においてヒドロキシル基を付与された状態となるまでの間、前記保持側回路に前記保持側電圧を印可する時間よりも、前記プラズマ側回路が前記プラズマ側電圧を印加する時間が短くなるように設定されることを特徴とする。
The invention of claim 4 is a plasma processing method comprising: a chamber for accommodating a resin to be irradiated with plasma; a holding-side circuit having a holding part for holding the resin to be irradiated with plasma and applying a holding-side voltage to the held resin; a gas inlet part for introducing gas into the chamber; and a plasma irradiation device for converting the gas into plasma, the plasma-side circuit being configured to apply a plasma-side voltage as a DC voltage to the plasma irradiation device, the method irradiating plasma onto a surface of the resin present in the chamber to improve wettability of the surface of the resin, the plasma processing method comprising: a first step of irradiating the resin with plasma by the plasma-side circuit to separate at least some of the atoms constituting the resin; The plasma irradiation device is configured so that a first step is performed, and a second step is performed to impart hydroxyl groups to the resin from which the atoms have been released , and the time for which the holding-side circuit applies the holding-side voltage to the resin and the time for which the plasma-side circuit applies the plasma-side voltage to the plasma irradiation device are set to be separate, and an application time adjustment unit provided in the plasma-side circuit for adjusting the time for which the plasma-side circuit applies the plasma-side voltage is set so that the time for which the plasma-side circuit applies the plasma-side voltage is shorter than the time for which the holding-side voltage is applied to the holding-side circuit, until the resin from which at least some of the atoms constituting the resin have been released after the first step is imparted with hydroxyl groups in the second step.
請求項5に記載の発明は、チャンバ内に存在する樹脂の表面にプラズマを照射し、前記樹脂の表面の濡れ性を改善するプラズマ処理方法であって、該プラズマ処理方法を行うプラズマ処理装置は、前記プラズマを照射する対象となる前記樹脂を保持する保持部を有し、該保持された前記樹脂にとしての保持側電圧を印加する保持側回路と、ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部と、前記ガスをプラズマ化するプラズマ照射装置を備え、該プラズマ照射装置に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路とを備え、前記プラズマ処理装置は、プラズマ側回路により前記樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部を離脱させる第一工程と、前記第一工程において少なくとも一部の原子が脱離した樹脂にヒドロキシル基を付与する第二工程とを少なくとも行うように構成され、前記プラズマ側回路と前記保持側回路とは、前記第一工程において、前記プラズマ側回路がオンにされて前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧が印加されると共に前記保持側回路がオフにされる第一の電圧印加工程と、前記第一工程が終了してから前記第二工程が開始されるまでの間、前記プラズマ側回路がオフにされると共に前記保持側回路がオンにされて前記保持部に前記保持側電圧が印加される第二の電圧印加工程と、前記第二工程において、前記プラズマ側回路がオンにされて前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧が印加されると共に前記保持側回路がオンにされて前記保持部に前記保持側電圧が印加される第三の電圧印加工程とを行うことを特徴とする。
The invention of claim 5 is a plasma processing method for improving the wettability of a surface of a resin present in a chamber by irradiating the surface of the resin with plasma, wherein a plasma processing apparatus for performing the plasma processing method has a holding part for holding the resin to be irradiated with the plasma, and is equipped with a holding-side circuit for applying a holding-side voltage as a DC voltage to the held resin, a gas inlet part for introducing gas into the chamber, and a plasma irradiation device for converting the gas into plasma, and a plasma-side circuit configured to apply a plasma-side voltage as a DC voltage to the plasma irradiation device, and the plasma processing apparatus includes: a first step in which the resin is irradiated with plasma by the plasma-side circuit to thereby remove at least some of the atoms constituting the resin; and a second step in which at least some of the atoms are removed in the first step. and a second step of imparting hydroxyl groups to the released resin, wherein the plasma-side circuit and the holding-side circuit perform a first voltage application step in which, in the first step, the plasma-side circuit is turned on and the plasma-side voltage is applied to the plasma irradiation device while the holding-side circuit is turned off; a second voltage application step in which, from the end of the first step until the start of the second step, the plasma-side circuit is turned off and the holding-side circuit is turned on and the holding-side voltage is applied to the holding unit; and a third voltage application step in which, in the second step, the plasma-side circuit is turned on and the plasma-side voltage is applied to the plasma irradiation device while the holding-side circuit is turned on and the holding-side voltage is applied to the holding unit .
請求項1,2,4,5に記載の発明によれば、プラズマを照射する対象となる樹脂にDC電圧としての保持側電圧を印加する保持側回路の、保持部に保持されて、樹脂に、ヒドロキシル基を付与するために、保持側電圧を印加する時間と、ガス導入部によって導入されたガスをプラズマ化するプラズマ照射装置に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路の、プラズマ照射装置にプラズマ側電圧を印加する時間とが、別々になるように設定されていることにより、プラズマ照射装置がイオンやラジカルを発生させて保持部に保持された樹脂にイオンやラジカルを照射させるタイミングと、保持部や保持部に保持された樹脂の周囲の電位の状態とを自在に調整し、チャンバ内に樹脂が収容されている間の樹脂に対してイオンやラジカルが作用するタイミングや状態を自在に調整できる。これにより、樹脂の表面にラジカルを好適な状態で付与できて、樹脂製の部材と、部材表面の金属層との間に高い密着力を与え、それらを強固に接合させることができる。
According to the inventions of claims 1 , 2, 4, and 5 , the holding circuit applies a holding voltage as a DC voltage to the resin to be irradiated with plasma, and the time for applying the holding voltage to impart hydroxyl groups to the resin held in the holding section is set separately from the time for applying the plasma voltage as a DC voltage to the plasma irradiation device, which converts the gas introduced by the gas inlet into plasma, to the plasma irradiation device. This allows for free adjustment of the timing at which the plasma irradiation device generates ions and radicals to irradiate the resin held in the holding section with the ions and radicals, as well as the state of the potential around the holding section and the resin held in the holding section, and thus allows for free adjustment of the timing and state at which the ions and radicals act on the resin while it is contained in the chamber. This allows for free adjustment of the timing at which the ions and radicals act on the resin while it is contained in the chamber. This allows for free adjustment of the radicals to be imparted to the resin surface in an optimal state, providing high adhesion between the resin member and the metal layer on the member surface and firmly bonding them.
請求項1,4に記載の発明によれば、プラズマ側回路の印加時間調整部は、第一工程が行われて樹脂を構成する原子の少なくとも一部が離脱した状態の樹脂に、第二工程においてヒドロキシル基を付与された状態となるまでの間、保持側回路が保持部に保持側電圧を印可する時間よりも、プラズマ側回路がプラズマ側電圧を印加する時間が短くなるように設定されたことにより、プラズマ照射装置によるプラズマ照射の工程の前においても、保持部に保持された樹脂の周囲とチャンバ内の樹脂の周囲以外の部分とに電位差を発生させて、プラズマ照射装置のプラズマ発生がしやすい環境になるようにチャンバ内のイオンやラジカルの分布状態を容易に制御できる。また、プラズマ照射の工程の後においても、保持部には保持側電圧を印可により発生した放電によるラジカルが存在し、ヒドロキシル基の付与が着実に実行できる。これにより、樹脂の表面に各種のラジカルを好適な状態で付与することができて、樹脂製の部材と、部材表面の金属層との間に高い密着力を与え、それらを強固に接合させることができる。
According to the inventions of claims 1 and 4 , the application time adjustment unit of the plasma side circuit is set so that the time during which the plasma side circuit applies the plasma side voltage to the holding unit is shorter than the time during which the holding unit applies the holding side voltage to the holding unit during the first process, from when at least some of the atoms constituting the resin have been released to when hydroxyl groups are added in the second process . This allows a potential difference to be generated between the area around the resin held in the holding unit and the area in the chamber other than the area around the resin, even before the plasma irradiation process using the plasma irradiation device. This makes it possible to easily control the distribution of ions and radicals in the chamber to create an environment conducive to plasma generation in the plasma irradiation device. Furthermore, even after the plasma irradiation process, radicals generated by discharge due to application of the holding side voltage are present in the holding unit, allowing for the addition of hydroxyl groups to be steadily carried out. This allows various radicals to be added to the resin surface in an optimal state, providing high adhesion between the resin component and the metal layer on the component surface and firmly bonding them.
請求項2,5に記載の発明によれば、プラズマ処理装置は、プラズマ側回路により樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部を離脱させる第一工程と、第一工程において少なくとも一部の原子が脱離した樹脂にヒドロキシル基を付与する第二工程とを少なくとも行うように構成される。そして、プラズマ側回路と保持側回路とは、第一工程において、プラズマ側回路をオンにしてプラズマ照射装置にプラズマ側電圧を印加すると共に保持側回路をオフにする。そして、第一工程が終了してから第二工程が開始されるまでの間、プラズマ側回路をオフにすると共に保持側回路をオンにして保持部に保持側電圧を印加する。そして、第二工程において、プラズマ側回路をオンにしてプラズマ照射装置にプラズマ側電圧を印加すると共に保持側回路をオンにして保持部に保持側電圧を印加する。そして、プラズマ照射装置によるプラズマ照射の工程の前においても、保持部に保持された樹脂の周囲とチャンバ内の樹脂の周囲以外の部分とに電位差を発生させて、プラズマ照射装置のプラズマ発生がしやすい環境になるようにチャンバ内のイオンやラジカルの分布状態を容易に制御できる。また、プラズマ照射の工程の後においても、保持部には保持側電圧を印可により発生した放電によるラジカルが存在し、ヒドロキシル基の付与が着実に実行できる。これにより、樹脂の表面に各種のラジカルを好適な状態で付与することができて、樹脂製の部材と、部材表面の金属層との間に高い密着力を与え、それらを強固に接合させることができる。
According to the inventions of claims 2 and 5 , the plasma processing apparatus is configured to perform at least a first step in which the resin is irradiated with plasma by the plasma side circuit to remove at least some of the atoms constituting the resin, and a second step in which hydroxyl groups are added to the resin from which at least some of the atoms have been removed in the first step. The plasma side circuit and the holding side circuit are configured such that, in the first step, the plasma side circuit is turned on to apply a plasma side voltage to the plasma irradiation device and the holding side circuit is turned off. Then, from the end of the first step until the start of the second step, the plasma side circuit is turned off and the holding side circuit is turned on to apply a holding side voltage to the holding unit. Then, in the second step, the plasma side circuit is turned on to apply a plasma side voltage to the plasma irradiation device and the holding side circuit is turned on to apply a holding side voltage to the holding unit. Even before the plasma irradiation step by the plasma irradiation device, a potential difference is generated between the periphery of the resin held in the holding unit and the area in the chamber other than the periphery of the resin, thereby easily controlling the distribution of ions and radicals in the chamber to create an environment conducive to plasma generation in the plasma irradiation device. Furthermore, even after the plasma irradiation process, radicals generated by the discharge generated by applying the holding voltage remain on the holding part, allowing the addition of hydroxyl groups to be steadily carried out. This allows various radicals to be added to the resin surface in an optimal state, providing high adhesion between the resin component and the metal layer on the component surface and firmly bonding them together.
請求項3に記載の発明によれば、プラズマ側回路により樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部が離脱した状態の樹脂に、ヒドロキシル基を付与する工程において、樹脂に対してイオンやラジカルが作用するタイミングや状態を自在に調整できる。これにより、樹脂の表面にラジカルを好適な状態で付与できて、樹脂製の部材と、部材表面の金属層との間に高い密着力を与え、それらを強固に接合させることができる。
According to the invention of claim 3 , in the process of imparting hydroxyl groups to resin in a state in which at least some of the atoms constituting the resin are released by irradiating the resin with plasma from the plasma side circuit, the timing and state in which ions or radicals act on the resin can be freely adjusted, thereby imparting radicals to the resin surface in an appropriate state, providing high adhesion between the resin member and the metal layer on the member surface and firmly bonding them.
図1乃至図5に、この実施の形態を示す。 Figures 1 to 5 show this embodiment.
[基板製造システムの構成]
図1は、この実施の形態のプラズマ処理装置が用いられる基板製造システムを模式的に示す図であって、(a)側面から見た模式図、(b)上面から見た模式図である。
[Configuration of circuit board manufacturing system]
1A and 1B are diagrams showing a schematic view of a substrate manufacturing system in which a plasma processing apparatus according to this embodiment is used, in which (a) is a schematic view seen from the side, and (b) is a schematic view seen from above.
この基板製造システム100は、たとえばミリ波またはマイクロ波に対応可能な伝送損失が小さい回路基板を製造するための、複数の製造工程を行うための複数の装置からなる製造システムである。基板製造システム100において製造される基板21は、被処理部材である樹脂製の基板本体22の表面や裏面に金属膜23などの金属層が形成される。 This board manufacturing system 100 is a manufacturing system consisting of multiple devices for performing multiple manufacturing processes to manufacture circuit boards with low transmission loss that are compatible with, for example, millimeter waves or microwaves. The board 21 manufactured in the board manufacturing system 100 has a metal layer such as a metal film 23 formed on the front and back surfaces of a resin board body 22, which is the workpiece.
図1に示す通り、基板製造システム100は、被処理部材がシート片状の樹脂からなる基板本体22である。この基板本体22は、基板製造システム100における製造工程において表面に金属膜23などの金属層が形成されて基板21を形成する。基板製造システム100は、真空予備室101,102と、第一工程S1及び第二工程S2(いずれも後述)を行う第一処理室103と、第三工程S3(後述)を行う第二処理室104と、ゲート弁24,24,25,26,27,28を備えている。第一処理室103は一対の真空チャンバ2,2を備えている。一方側(図1の左側)の真空チャンバ2は基板本体22の表面側に処理を行うための処理室を構成し、他方側(図1の右側)の真空チャンバ2は基板本体22の裏面側に処理を行うための処理室を構成する。この実施の形態では、基板本体22の表面側と裏面側に対して施される処理と、その処理を行うための工程は同じである。従って、一方側の真空チャンバ2と他方側の真空チャンバ2とは、同一の構成が上下対称に設けられている。 As shown in FIG. 1, in the substrate manufacturing system 100, the processed member is a substrate body 22 made of a sheet-like piece of resin. During the manufacturing process in the substrate manufacturing system 100, a metal layer such as a metal film 23 is formed on the surface of this substrate body 22 to form a substrate 21. The substrate manufacturing system 100 includes vacuum reserve chambers 101 and 102, a first processing chamber 103 for performing the first step S1 and the second step S2 (both described below), a second processing chamber 104 for performing the third step S3 (described below), and gate valves 24, 24, 25, 26, 27, and 28. The first processing chamber 103 includes a pair of vacuum chambers 2. The vacuum chamber 2 on one side (left side of FIG. 1) constitutes a processing chamber for processing the front side of the substrate body 22, and the vacuum chamber 2 on the other side (right side of FIG. 1) constitutes a processing chamber for processing the back side of the substrate body 22. In this embodiment, the processing performed on the front and back sides of the substrate body 22 and the processing steps for those processing steps are the same. Therefore, the vacuum chamber 2 on one side and the vacuum chamber 2 on the other side have the same configuration and are arranged symmetrically from top to bottom.
なお、第二処理室104も、一方側(図1の左側)の表面用処理室105と他方側(図1の右側)の裏面用処理室106は、基板本体22の表面側と裏面側に対して同一の処理を施すためのものであり、同一の構成が上下対称に設けられている。図1は、表面用処理室105と裏面用処理室106のそれぞれに、CVD法のためのヒータ29を上下対称に設けた状態を示す。なお、ヒータ29に替えて、PVD法(スパッタリング法)に用いるスパッタ装置(図示せず)等が設けられていてもよい。 In the second processing chamber 104, the front surface processing chamber 105 on one side (left side in Figure 1) and the back surface processing chamber 106 on the other side (right side in Figure 1) are used to perform the same processing on the front and back surfaces of the substrate body 22, and are identically configured and symmetrically arranged vertically. Figure 1 shows that heaters 29 for the CVD method are arranged symmetrically vertically in each of the front surface processing chamber 105 and back surface processing chamber 106. Instead of the heaters 29, a sputtering device (not shown) used for the PVD method (sputtering method) may be provided.
図1に示すように、真空予備室101内には、基板本体22を端部で保持する可動部31と、可動部31を装着して搬送する軌道部32aが設けられている。同様に、第一処理室103、第二処理室104、真空予備室102内にも、基板本体22を保持する可動部31を搬送する軌道部32b、32c、32d、32e、32fが設けられている。図1に示す、可動部31、及び、軌道部32a,32b,32c,32d,32e,32f、による基板本体22の搬送方式は、例えばリニアガイド方式や、ラック・アンド・ピニオン方式などである。
第四工程S4(後述)は基板本体22を基板製造システム100から取り出し、オフライン(不図示)で基板本体22の表面に金属のメッキ加工や、メッキ厚みと同等の金属箔を圧着加工し、回路基板に必要な金属膜23などの金属層を形成する。
1, the vacuum preparatory chamber 101 is provided with a movable part 31 that holds the substrate body 22 at its ends and a track part 32a that transports the movable part 31. Similarly, the first processing chamber 103, the second processing chamber 104, and the vacuum preparatory chamber 102 are provided with track parts 32b, 32c, 32d, 32e, and 32f that transport the movable part 31 that holds the substrate body 22. The method of transporting the substrate body 22 by the movable part 31 and the track parts 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, and 32f shown in FIG. 1 is, for example, a linear guide method or a rack-and-pinion method.
In the fourth step S4 (described later), the substrate body 22 is removed from the substrate manufacturing system 100, and the surface of the substrate body 22 is plated with metal or a metal foil of the same thickness as the plating is laminated offline (not shown) to form a metal layer such as a metal film 23 required for the circuit board.
[プラズマ処理装置の構成]
図2は、この実施の形態のプラズマ処理装置を模式的に示す図である。なお、この図2には、後述する第一工程S1の状態を模式的に示してある。
[Configuration of Plasma Processing Apparatus]
2 is a diagram showing a schematic view of the plasma processing apparatus of this embodiment, which shows a first step S1 described later.
図2に示すプラズマ処理装置1は、図1に示す第一処理室103を構成する。このプラズマ処理装置1は、樹脂の表面にプラズマを照射して、樹脂を構成する原子の少なくとも一部を脱離させ、その後、前記樹脂にヒドロキシル基を付与することで樹脂の表面の濡れ性を改善する。濡れ性が向上したことによって、樹脂の表面に金属膜23などの金属層を接合させる際の接合状態を強固にすることができる。 The plasma processing apparatus 1 shown in Figure 2 constitutes the first processing chamber 103 shown in Figure 1. This plasma processing apparatus 1 irradiates the surface of the resin with plasma to remove at least some of the atoms that make up the resin, and then adds hydroxyl groups to the resin, improving the wettability of the resin surface. Improved wettability makes it possible to strengthen the bond when bonding a metal layer, such as a metal film 23, to the resin surface.
なお、図2においては、説明の簡略化のため、図1に示す第一処理室103のうちの一方側(図1の左側)の真空チャンバ2の構成のみを説明する。そして、以後の記載は、説明の簡略化のため、特に区別の必要がある場合を除き、図2に示す一方側の真空チャンバ2についてのみ説明し、基板本体22の裏面側を処理する他方側(図1の右側)の真空チャンバ2の説明は割愛する。 Note that, for simplicity of explanation, Figure 2 only describes the configuration of the vacuum chamber 2 on one side (the left side in Figure 1) of the first processing chamber 103 shown in Figure 1. For simplicity of explanation, the following description will only describe the vacuum chamber 2 on one side shown in Figure 2, unless a particular distinction is required, and will omit a description of the vacuum chamber 2 on the other side (the right side in Figure 1) that processes the back side of the substrate body 22.
図2に示す、この実施の形態のプラズマ処理装置1は、真空チャンバ2と、ファインプラズマガン(Fine Plasma Gun 以下「FPG」と称する。)3と、「保持部」としての保持台4と、カバー5と、保持側電源8と、プラズマ側電源9と、保持側スイッチ11、プラズマ側スイッチ12を備えている。 The plasma processing apparatus 1 of this embodiment shown in Figure 2 includes a vacuum chamber 2, a fine plasma gun (FPG) 3, a holding table 4 serving as a "holding unit," a cover 5, a holding-side power supply 8, a plasma-side power supply 9, a holding-side switch 11, and a plasma-side switch 12.
保持側電源8と保持台4と真空チャンバ2とは保持側回路13を形成している。また、プラズマ側電源9とプラズマ側スイッチ12とFPG3と真空チャンバ2とは、プラズマ側回路14を形成している。また、プラズマ処理装置1は、ガス導入部15と、排気ポンプ16を有する排気部17とを備えている。 The holding-side power supply 8, holding table 4, and vacuum chamber 2 form a holding-side circuit 13. The plasma-side power supply 9, plasma-side switch 12, FPG 3, and vacuum chamber 2 form a plasma-side circuit 14. The plasma processing apparatus 1 also includes a gas inlet 15 and an exhaust section 17 with an exhaust pump 16.
なお、図2には、真空チャンバ2の内部におけるイオン7とラジカル6の飛散方向を模式的に示している。後述の図4も同様である。後述するとおり、この実施の形態におけるラジカル6はヒドロキシルラジカルである。ただし、ラジカル6はヒドロキシルラジカル以外のいかなるラジカルであってもよい。 Note that Figure 2 schematically shows the directions in which ions 7 and radicals 6 fly inside the vacuum chamber 2. This is also true for Figure 4, which will be described later. As will be described later, the radicals 6 in this embodiment are hydroxyl radicals. However, the radicals 6 may be any radicals other than hydroxyl radicals.
真空チャンバ2は、アルミニウム合金やステンレスなどの剛性の高い金属により形成される。真空チャンバ2は、排気ポンプ16による真空引きで外部と内部に気圧差が生じても壊れない強度を有し、内部に箱状の処理用空間が形成されている。真空チャンバ2の処理用空間は、排気ポンプ16によって内部のガスが強制的に外部に排気されて真空状態が形成されるようになっている。また、真空チャンバ2はグランド10に接続されている。このグランド10は、保持側回路13とプラズマ側回路14の基準となる電位を設定する。 The vacuum chamber 2 is made of a highly rigid metal such as aluminum alloy or stainless steel. The vacuum chamber 2 is strong enough to withstand the pressure difference between the inside and outside caused by the exhaust pump 16, and has a box-shaped processing space formed inside. The processing space of the vacuum chamber 2 is designed to create a vacuum when the gas inside is forcibly exhausted to the outside by the exhaust pump 16. The vacuum chamber 2 is also connected to the ground 10. This ground 10 sets the reference potential for the holding side circuit 13 and the plasma side circuit 14.
FPG3は、真空チャンバ2内の上部に配置されている。FPG3は、ガス導入部15から真空チャンバ2内に導入された処理ガスをプラズマ化する。FPG3は、例えば国際公開第2014/175702号に記載されているものが採用できる。 The FPG 3 is located at the top of the vacuum chamber 2. The FPG 3 converts the process gas introduced into the vacuum chamber 2 from the gas inlet 15 into plasma. The FPG 3 may be, for example, the one described in WO 2014/175702.
図1に示すとおり、FPG3は、第1のFPG3aと、第2のFPG3bとを有する。 As shown in Figure 1, FPGA 3 has a first FPGA 3a and a second FPGA 3b.
第1のFPG3aは、回動軸(図示せず)を中心に回動して基板本体22の搬送方向(図1における左右方向)に沿ってプラズマの照射方向を変化させることのできるように構成されている。第1のFPG3aは後述する第一工程S1に用いられる。 The first FPG 3a is configured to rotate about a rotation axis (not shown) so as to change the plasma irradiation direction along the transport direction of the substrate body 22 (the left-right direction in FIG. 1). The first FPG 3a is used in the first step S1, which will be described later.
第2のFPG3bは、回動軸を有さず、プラズマを一方向にのみ照射させる。第2のFPG3bは後述する第二工程S2に用いられる。 The second FPG 3b does not have a rotation axis and irradiates plasma in only one direction. The second FPG 3b is used in the second step S2, which will be described later.
なお、第2のFPG3bが回動軸(図示せず)を有してプラズマの照射方向を基板本体22の搬送方向に変化させるように構成されていてもよいし、第1のFPG3aが回動軸(図示せず)を有さずにプラズマを一方向のみに照射させる構成であってもよい。 The second FPG 3b may have a rotation axis (not shown) and be configured to change the direction of plasma irradiation in the transport direction of the substrate body 22, or the first FPG 3a may not have a rotation axis (not shown) and be configured to irradiate plasma in only one direction.
保持台4は、FPG3と対向するように、FPG3の下方に設置されている。保持台4は、金属製または電極であり、基板本体22を保持する。 The holder 4 is installed below the FPG 3 so as to face the FPG 3. The holder 4 is made of metal or an electrode, and holds the substrate body 22.
この実施の形態の保持台4は、後述する後述する第二工程S2において、保持側電源8からの保持側電圧(後述)の印加を受ける。 In this embodiment, the holding table 4 receives a holding-side voltage (described below) from the holding-side power supply 8 in the second step S2 described below.
保持台4は、後述する第一工程S1、後述する第二工程S2において、基板本体22が存在する位置に依存する少なくとも一部に、保持側電源8からの保持側電圧(後述)の印加を受ける。たとえば、第二工程S2では保持台4の第2のFPG3bの近傍側(図1の右側)に保持側電圧が印加されるように構成されることが考えられる。このように保持側電圧を印加するために、保持台4には、保持台4の一部分のみに保持側電圧を印加するための構成、たとえば、保持台4に、第1のFPG3aの近傍側の第1の導電範囲(図示せず)と、第2のFPG3bの近傍側の第2の導電範囲(図示せず)とを形成すると共に、保持側電源8からの電流を第1の導電範囲(図示せず)、第2の導電範囲(図示せず)に択一的に切り替える切り替えスイッチ(図示せず)が設けられた構成とすることが考えられる。ただし、他のどのような構成によって、保持側電圧が印加される保持台4の位置や範囲を切り替えたり変化させたりしてもよい。 In the first step S1 and the second step S2, the holding table 4 receives a holding-side voltage (described below) from the holding-side power supply 8 at least to a portion of the holding table 4 that depends on the position of the substrate body 22. For example, in the second step S2, the holding-side voltage may be applied to the side of the holding table 4 near the second FPG 3b (the right side in FIG. 1). To apply the holding-side voltage in this manner, the holding table 4 may be configured to apply the holding-side voltage to only a portion of the holding table 4. For example, the holding table 4 may be configured to have a first conductive range (not shown) near the first FPG 3a and a second conductive range (not shown) near the second FPG 3b, and may be provided with a switch (not shown) that switches the current from the holding-side power supply 8 between the first conductive range (not shown) and the second conductive range (not shown). However, any other configuration may be used to switch or change the position or range of the holding table 4 to which the holding-side voltage is applied.
なお、第一工程S1、第二工程S2における保持台4への保持側電圧の印加位置や印加範囲はどのようなものでもよく、また、第一工程S1、第二工程S2のいずれにおいても保持台4全域に保持側電圧が印加されるように構成されていてもよい。 The position and range at which the holding-side voltage is applied to the holding table 4 in the first step S1 and the second step S2 may be any. Furthermore, the holding-side voltage may be applied to the entire holding table 4 in both the first step S1 and the second step S2.
カバー5は、保持台4の上面を覆っている。カバー5は、基板本体22と同じ材料からなる。FPG3から基板本体22にプラズマが均一に照射されるように構成されている。カバー5がないと、FPG3から出るプラズマが金属製の保持台4にも照射され、金属部分を加工し、除去加工されたパーティクルが基板本体22に付着し、汚染する。この汚染を防ぐために、カバー5が必要である。なお、パーティクルの影響が小さい時、カバー5を省略しても本発明に影響を及ぼすものではない。 The cover 5 covers the top surface of the holder 4. The cover 5 is made of the same material as the substrate body 22. It is configured so that plasma from the FPG 3 is uniformly irradiated onto the substrate body 22. Without the cover 5, the plasma emitted from the FPG 3 would also be irradiated onto the metal holder 4, processing the metal portion, and the particles removed would adhere to and contaminate the substrate body 22. The cover 5 is necessary to prevent this contamination. Note that if the impact of particles is small, omitting the cover 5 will not affect the present invention.
保持側電源8は、直流電源である。保持側電源8は、プラスの電極が保持台4側に接続され、マイナスの電極が真空チャンバ2側に接続されて、保持側回路13に直流電圧である保持側電圧を印加する。 The holding-side power supply 8 is a DC power supply. The positive electrode of the holding-side power supply 8 is connected to the holding table 4, and the negative electrode is connected to the vacuum chamber 2, and applies a holding-side voltage, which is a DC voltage, to the holding-side circuit 13.
プラズマ側電源9は、直流電源である。プラズマ側電源9は、プラスの電極が保持台4側に、マイナスの電極が真空チャンバ2側に接続されて、プラズマ側回路14に直流電圧であるプラズマ側電圧を印加する。プラズマ側電源9は、FPG3からプラズマを発射させるために、保持側電源8よりも出力が大きく、保持側電源8よりも高い電圧をプラズマ側回路14に印加できることが望ましい。 The plasma-side power supply 9 is a DC power supply. The positive electrode of the plasma-side power supply 9 is connected to the holding table 4 side, and the negative electrode is connected to the vacuum chamber 2 side, and applies a plasma-side voltage, which is a DC voltage, to the plasma-side circuit 14. In order to emit plasma from the FPG 3, it is desirable that the plasma-side power supply 9 have a higher output than the holding-side power supply 8 and be able to apply a higher voltage to the plasma-side circuit 14 than the holding-side power supply 8.
保持側スイッチ11とプラズマ側スイッチ12は、回路の通電状態のON・OFFを切り替えるスイッチである。保持側スイッチ11は保持側回路13を流れる電流のON・OFFの切り替えを、プラズマ側スイッチ12はプラズマ側回路14を流れる電流のON・OFFの切り替えを、それぞれ行う。 The holding-side switch 11 and plasma-side switch 12 are switches that switch the current flowing through the circuits between ON and OFF. The holding-side switch 11 switches the current flowing through the holding-side circuit 13 ON and OFF, and the plasma-side switch 12 switches the current flowing through the plasma-side circuit 14 ON and OFF.
保持側スイッチ11は、通電側導線18と非通電側導線19とに選択的に接続される。通電側導線18は保持側電源8に電気的に接続されており、保持側スイッチ11の接続により保持側回路13はONとなり、保持側電源8の電圧を保持台4に印加させる。非通電側導線19は保持側電源8を経ずに保持台4に電気的に接続されており、保持側スイッチ11の接続により保持側回路13はOFFとなり、保持台4の電位がグランド10の電位に等しくなる。 The holding-side switch 11 is selectively connected to the energized conductor 18 and the non-energized conductor 19. The energized conductor 18 is electrically connected to the holding-side power supply 8, and when the holding-side switch 11 is connected, the holding-side circuit 13 is turned ON, applying the voltage of the holding-side power supply 8 to the holding base 4. The non-energized conductor 19 is electrically connected to the holding base 4 without passing through the holding-side power supply 8, and when the holding-side switch 11 is connected, the holding-side circuit 13 is turned OFF, and the potential of the holding base 4 becomes equal to the potential of ground 10.
なお、保持側スイッチ11およびプラズマ側スイッチ12は、回路を流れる電流の流量を0から最大まで段階的あるいは無段階に調整するものであってもよい。また、保持側スイッチ11およびプラズマ側スイッチ12は、マイクロコンピュータ等の制御装置(図示せず)によってON・OFFの切り替えが行われるものでもよいし、操作者が手動でON・OFFの切り替えを行うものであってもよい。 The holding-side switch 11 and the plasma-side switch 12 may be configured to adjust the flow rate of current through the circuit from 0 to maximum in a stepwise or stepless manner. The holding-side switch 11 and the plasma-side switch 12 may be configured to be switched ON/OFF by a control device such as a microcomputer (not shown), or may be configured to be switched ON/OFF manually by an operator.
ガス導入部15は金属製の配管であり、真空チャンバ2内に、後述する第一工程S1や第二工程S2で用いるガスを導入させる。 The gas inlet 15 is a metal pipe that introduces gases used in the first step S1 and second step S2, described below, into the vacuum chamber 2.
排気部17は、金属製の配管であり、途中に排気ポンプ16が設けられている。排気部17は、排気ポンプ16が作動されると真空チャンバ2内に存在する各種のガスやパーティクルや埃等を外部に排出させる。 The exhaust section 17 is a metal pipe with an exhaust pump 16 installed midway through. When the exhaust pump 16 is activated, the exhaust section 17 expels various gases, particles, dust, etc. present within the vacuum chamber 2 to the outside.
[基板本体]
この実施の形態において、基板本体22を構成する樹脂は、疎水表面を有するものであれば特に制限がないが、例えば、PTFEやPFAやPCTFEなどのフッ素樹脂、ポリイミド、またはLCPが挙げられる。具体的には、フッ素樹脂の場合、基板本体22の素材としての樹脂は、フッ素と炭素を含んでおり、樹脂の疎水表面から脱離する原子は主にフッ素と炭素である。分子結合が切れ、活性化した表面にヒドロキシル基を付与すること付与することで、フッ素樹脂の疎水表面を大きく親水化することができる。また、この現象は樹脂表面のみでおきている現象であり、その下のフッ素を含む樹脂の母材は、絶縁性が高く、比誘電率や誘電正接が小さく、信号の伝送損失が小さく、電気基板として優れている。
[Board body]
In this embodiment, the resin constituting the substrate body 22 is not particularly limited as long as it has a hydrophobic surface, but examples include fluororesins such as PTFE, PFA, and PCTFE, polyimide, and LCP. Specifically, in the case of fluororesins, the resin used as the material for the substrate body 22 contains fluorine and carbon, and the atoms that desorb from the hydrophobic surface of the resin are primarily fluorine and carbon. By breaking molecular bonds and adding hydroxyl groups to the activated surface, the hydrophobic surface of the fluororesin can be significantly hydrophilized. Furthermore, this phenomenon occurs only on the resin surface; the underlying fluorine-containing resin base material has high insulation properties, small dielectric constant and dielectric loss tangent, and low signal transmission loss, making it an excellent electrical substrate.
また、基板本体22の素材として用いられる樹脂は、上記の材質以外にも、全芳香族ポリエステルを含んでおり、樹脂の疎水表面から脱離する原子が酸素であってもよい。 In addition to the above materials, the resin used as the material for the substrate body 22 may also contain wholly aromatic polyester, and the atom that desorbs from the hydrophobic surface of the resin may be oxygen.
[プラズマ]
この実施の形態において、FPG3から発せられるプラズマは、窒素およびアルゴンの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。窒素およびアルゴンの混合気体であっても良い。窒素またはアルゴンのイオンによって、基板本体22の素材として用いられる樹脂の表面から樹脂を構成する原子が脱離しやすいからである。
[plasma]
In this embodiment, the plasma generated from the FPG 3 preferably contains at least one of nitrogen and argon. A mixed gas of nitrogen and argon is also acceptable. This is because atoms constituting the resin used as the material for the substrate body 22 are likely to be desorbed from the surface of the resin by ions of nitrogen or argon.
[処理工程]
図3は、この実施の形態の基板製造システム100における処理工程のフローチャートである。以下、同フローチャートを用いてこの実施の形態における基板の製造工程を説明する。
[Processing process]
3 is a flowchart of the processing steps in substrate manufacturing system 100 of this embodiment. The substrate manufacturing steps of this embodiment will be described below using this flowchart.
[第一工程]
基板製造システム100においては、まず、第一工程(ステップS1。以下「第一工程S1」と称する。)として、被処理部材である基板本体22の表面に照射されるイオンによって、基板表面の分子結合が切れ、基板を構成する樹脂の原子の少なくとも一部が脱離させることが行われる。
[First step]
In the substrate manufacturing system 100, first, in the first step (step S1, hereinafter referred to as "first step S1"), ions are irradiated onto the surface of the substrate body 22, which is the member to be processed, thereby breaking the molecular bonds on the substrate surface and causing at least some of the atoms of the resin that makes up the substrate to be detached.
第一工程S1に先立ち、図1に示すゲート弁24を開き、真空予備室101内の軌道部32aに、基板本体22の端部を保持した可動部31を装着する。ゲート弁24を閉じ、真空予備室101内を減圧する。真空予備室101内の圧力が10Pa以下になったらゲート弁25を開く。 Prior to the first step S1, the gate valve 24 shown in FIG. 1 is opened, and the movable part 31 holding the end of the substrate body 22 is attached to the track part 32a inside the vacuum reserve chamber 101. The gate valve 24 is closed, and the pressure inside the vacuum reserve chamber 101 is reduced. When the pressure inside the vacuum reserve chamber 101 falls to 10 Pa or less, the gate valve 25 is opened.
ゲート弁25を開いたのち、可動部31を第一処理室103の真空チャンバ2内に移動させて、ゲート弁25を閉じる。このとき、保持側スイッチ11、プラズマ側スイッチ12はそれぞれOFFになっており、保持側回路13もプラズマ側回路14も通電されていない状態である。なお、前述のとおり、保持側スイッチ11がOFFのときは、保持側スイッチ11は非通電側導線19に接続されて、保持台4の電位がグランド10の電位に等しくなっている。 After opening the gate valve 25, the movable part 31 is moved into the vacuum chamber 2 of the first processing chamber 103, and the gate valve 25 is closed. At this time, the holding-side switch 11 and the plasma-side switch 12 are both OFF, and neither the holding-side circuit 13 nor the plasma-side circuit 14 is energized. As mentioned above, when the holding-side switch 11 is OFF, the holding-side switch 11 is connected to the non-energized-side conductor 19, and the potential of the holding table 4 is equal to the potential of the ground 10.
第一工程S1においては、基板本体22の疎水表面(図1aの上面側)に第1のFPG3aからのプラズマを照射して、基板本体22の表面から基板本体22を構成する樹脂の原子の少なくとも一部を脱離させる。すなわち、第一工程S1では、基板本体22の疎水表面をプラズマで、特にプラズマ中のイオンを用いることで、基板本体22を構成する樹脂の表面を活性化させる。 In the first step S1, plasma from the first FPG 3a is irradiated onto the hydrophobic surface (upper surface side in Figure 1a) of the substrate body 22, causing at least some of the atoms of the resin that constitutes the substrate body 22 to be desorbed from the surface of the substrate body 22. That is, in the first step S1, the hydrophobic surface of the substrate body 22 is activated by using plasma, particularly ions in the plasma, to activate the surface of the resin that constitutes the substrate body 22.
具体的には、真空チャンバ2内を排気ポンプ16で減圧しながら、ガス導入部15から真空チャンバ2内に窒素、アルゴンの処理ガスを導入し、真空チャンバ2内を所定の圧力、例えば0.1Pa以上0.4Pa以下の0.3Paに調整する。 Specifically, while the pressure inside the vacuum chamber 2 is reduced using the exhaust pump 16, nitrogen and argon process gases are introduced into the vacuum chamber 2 through the gas inlet 15, and the pressure inside the vacuum chamber 2 is adjusted to a predetermined level, for example, 0.3 Pa, in the range of 0.1 Pa to 0.4 Pa.
この状態で、図2に示すように、プラズマ側スイッチ12をオンにし、プラズマ側回路14に通電させると、プラズマ側電源9から第1のFPG3aに第二DC電圧を印加し、第1のFPG3aで処理ガスのプラズマが生成する。第2のFPG3bは、後述の第二工程S2で用いるため、この工程では通電されず、プラズマも生成されていない。 In this state, as shown in FIG. 2, when the plasma-side switch 12 is turned on and the plasma-side circuit 14 is energized, a second DC voltage is applied from the plasma-side power supply 9 to the first FPG 3a, and plasma of the processing gas is generated in the first FPG 3a. The second FPG 3b is used in the second step S2 described below, so it is not energized and no plasma is generated in this step.
このとき、真空チャンバ2内の圧力が高過ぎる場合(例えば0.4Paを超えた場合)、処理ガスがグロー放電状態になり、プラズマ中のイオン7およびラジカル6の進行方向が制御できない。これに対して、真空チャンバ2内の圧力が適切な範囲であれば、処理ガスの暗放電状態を維持し、イオン7およびラジカル6の進行方向が制御できる。そこで、真空チャンバ2内の圧力を、例えば0.1Pa以上0.4Pa以下に調整する。なお、真空チャンバ2内の圧力は0.3Pa程度が好適である。 If the pressure inside the vacuum chamber 2 is too high (for example, above 0.4 Pa), the processing gas will enter a glow discharge state, making it impossible to control the direction of travel of the ions 7 and radicals 6 in the plasma. In contrast, if the pressure inside the vacuum chamber 2 is within an appropriate range, the processing gas will maintain a dark discharge state, and the direction of travel of the ions 7 and radicals 6 can be controlled. Therefore, the pressure inside the vacuum chamber 2 is adjusted to, for example, between 0.1 Pa and 0.4 Pa. It is preferable that the pressure inside the vacuum chamber 2 be around 0.3 Pa.
第1のFPG3aにより、真空チャンバ2内に充填された処理ガスのプラズマが生成され、図2に示すように方向性があるイオンおよびラジカルとなって基板本体22に照射される。この時は発生するイオンはプラスの極性を持ち、ラジカルは無極性である。 The first FPG 3a generates plasma from the processing gas filled in the vacuum chamber 2, and as shown in Figure 2, these become directional ions and radicals that are irradiated onto the substrate body 22. At this time, the ions generated have positive polarity, and the radicals are non-polar.
そして、図2に示すように、発生したイオン7やラジカル6が基板本体22に衝突し、主にイオン7の衝突の衝撃によって、基板本体22の表面から基板本体22を構成する樹脂の原子が脱離する。脱離した原子のほとんどは、排気ポンプ16の排気によって、排気部17から真空チャンバ2外に排出される。脱離した原子の一部は、真空チャンバ2内で浮遊しているか、浮遊後に真空チャンバ2の内壁または真空チャンバ2内の部品に付着する。しかし、本実施形態では、一般的なグロー放電の条件より真空チャンバ2内の圧力が低いので、チャンバ2内に浮遊している不純物(パーティクルなど)がほとんどない。このため、基板本体22の表面に不純物が付着して汚染されるような事態を抑止できる。 As shown in FIG. 2, the generated ions 7 and radicals 6 collide with the substrate body 22, and atoms of the resin that makes up the substrate body 22 are detached from the surface of the substrate body 22, mainly due to the impact of the collisions of the ions 7. Most of the detached atoms are exhausted from the vacuum chamber 2 through the exhaust section 17 by the exhaust pump 16. Some of the detached atoms float within the vacuum chamber 2, or after floating, adhere to the inner wall of the vacuum chamber 2 or components within the vacuum chamber 2. However, in this embodiment, the pressure within the vacuum chamber 2 is lower than the general glow discharge conditions, so there are almost no impurities (such as particles) floating within the chamber 2. This prevents impurities from adhering to the surface of the substrate body 2 and contaminating it.
[第一工程の終了]
第一工程S1を終了させる際は、プラズマ側スイッチ12をOFFにしてプラズマ側回路14の通電状態を解除する。これにより、第1のFPG3aによる処理ガスのプラズマ生成は終了される。
[End of first process]
When the first step S1 is to be completed, the plasma-side switch 12 is turned OFF to de-energize the plasma-side circuit 14. This terminates the generation of plasma from the processing gas by the first FPG 3a.
[第一工程の終了後の通電状態]
なお、第一工程S1の終了から後述する第二工程S2の開始までの間は、保持側スイッチ11を通電側導線18に接続してONにすることで、保持側回路13に通電させる。これにより、保持台4及び保持台4上の基板本体22には保持側電源8による保持側電圧が印加される。保持側電圧は、第1のFPG3aの近傍側の第1の導電範囲(図示せず)に印加される。このとき、保持側電源8は、プラズマ側電源9の電圧の40%以上で以上で、プラズマ側電源9の電圧より小さい電圧が保持側回路13に印加させることが望ましい。
[Power supply state after completion of first process]
Between the end of the first step S1 and the start of the second step S2 (described later), the holding-side switch 11 is connected to the current-carrying conductor 18 and turned ON, thereby energizing the holding-side circuit 13. As a result, a holding-side voltage from the holding-side power supply 8 is applied to the holding table 4 and the substrate body 22 on the holding table 4. The holding-side voltage is applied to a first conductive range (not shown) near the first FPGA 3a. At this time, it is desirable for the holding-side power supply 8 to apply to the holding-side circuit 13 a voltage that is at least 40% of the voltage of the plasma-side power supply 9 but is smaller than the voltage of the plasma-side power supply 9.
保持側回路13を構成する保持台4及び保持台4上の基板本体22には、保持側電圧としてのプラスの電圧が印加される。一方、保持側回路13を構成する真空チャンバ2の壁面は保持台4及び基板本体22よりも電位の低い状態となる。第1のFPG3aはプラス側で、対向する保持台4もプラス側であり、双方の電圧が近いために第1のFPG3aのプラズマ発生が起こりにくくなる。第一工程S1の終了から後述する第二工程S2の開始までの間に保持側電源8による保持側電圧を印加することにより、第1のFPG3aのプラズマ発生がしやすい環境を作り出すことができるようになる。 A positive voltage is applied as a holding-side voltage to the holding table 4 and the substrate body 22 on the holding table 4, which constitute the holding-side circuit 13. Meanwhile, the wall surface of the vacuum chamber 2, which constitutes the holding-side circuit 13, is at a lower potential than the holding table 4 and the substrate body 22. The first FPG 3a is on the positive side, and the opposing holding table 4 is also on the positive side. Because the voltages of the two are close, plasma generation in the first FPG 3a is unlikely to occur. By applying a holding-side voltage from the holding-side power supply 8 between the end of the first step S1 and the start of the second step S2, described below, it is possible to create an environment that is conducive to plasma generation in the first FPG 3a.
[第二工程]
真空チャンバ2において第一工程S1ののちに第二工程(ステップS2、以下「第二工程S2」と称する。)を行う場合、以下の手順で行う。
[Second process]
When a second step (step S2, hereinafter referred to as "second step S2") is performed in the vacuum chamber 2 after the first step S1, the following procedure is followed.
なお、この実施の形態においては、第一工程S1と第二工程S2とを同じ真空チャンバ2の中で行うことで、処理工程の簡素化と装置の小型化を図るものとする。しかし、第一工程S1を行う真空チャンバ2と第二工程S2を行う真空チャンバ(図示せず)とを別々に設けてもよい。第一工程S1を行う真空チャンバ2と第二工程S2を行う真空チャンバ(図示せず)とを別々に設けると、第一工程S1で基板本体22の表面から脱離した脱離成分が真空チャンバ2内を浮遊していても、第二工程S2においてその脱離成分が基板本体22の表面に付着するような事態を容易に防止できる効果を奏する。 In this embodiment, the first step S1 and the second step S2 are performed in the same vacuum chamber 2, thereby simplifying the processing steps and miniaturizing the equipment. However, the vacuum chamber 2 for performing the first step S1 and the vacuum chamber (not shown) for performing the second step S2 may be provided separately. Providing the vacuum chamber 2 for performing the first step S1 and the vacuum chamber (not shown) for performing the second step S2 separately has the effect of easily preventing a situation in which desorbed components desorbed from the surface of the substrate body 22 in the first step S1 are floating in the vacuum chamber 2 and those desorbed components adhere to the surface of the substrate body 22 in the second step S2.
この実施の形態においては、第一工程S1の後に排気ポンプ16による真空チャンバ2内の脱離成分の除去を適切に行うことで、第一工程S1に由来する浮遊物が第二工程S2に影響を及ぼす事態を回避するものとしている。 In this embodiment, after the first step S1, the exhaust pump 16 appropriately removes desorbed components from the vacuum chamber 2, thereby preventing floating matter from the first step S1 from affecting the second step S2.
第一工程S1の終了後、基板本体22は真空チャンバ2内において保持台4上に保持した状態を維持させる。 After the first step S1 is completed, the substrate body 22 is maintained in a state where it is held on the holding table 4 within the vacuum chamber 2.
次に、排気ポンプ16は作動させ続け、真空チャンバ2内の減圧状態を維持する。真空チャンバ2内に存在する、第一工程S1で使用した窒素および/またはアルゴンは、供給を停止すれば、排気ポンプ16によって真空チャンバ2の外にすぐに排出させられる。 そして、ガス導入部15から真空チャンバ2内に処理ガスである水蒸気を導入しながら、第二工程S2では真空チャンバ2内の圧力が第一工程S1の圧力の30%以上50%以下となるように、排気ポンプ16を制御して、真空チャンバ2内の圧力を調整する。これは、第一工程S1の圧力の30%以上50%以下の圧力で後述する第二工程S2の処理を行うことで、処理ガスのプラズマ中にラジカル6(ヒドロキシルラジカル)を最適に表面に付着させることができるからである。 Next, the exhaust pump 16 continues to operate, maintaining the reduced pressure inside the vacuum chamber 2. When the supply of nitrogen and/or argon used in the first step S1, which is present inside the vacuum chamber 2, is stopped, and is immediately discharged outside the vacuum chamber 2 by the exhaust pump 16. Then, while introducing water vapor, the process gas, into the vacuum chamber 2 through the gas inlet 15, the exhaust pump 16 is controlled to adjust the pressure inside the vacuum chamber 2 in the second step S2 so that the pressure inside the vacuum chamber 2 is 30% to 50% of the pressure in the first step S1. This is because performing the second step S2 process described below at a pressure of 30% to 50% of the pressure in the first step S1 allows radicals 6 (hydroxyl radicals) in the plasma of the process gas to optimally adhere to the surface.
処理ガスを真空チャンバ2内に導入したのち、図4に示すように、保持側スイッチ11を非通電側導線19に接続された状態から通電側導線18に接続された状態に切り替えて保持側回路13をONとし、保持側電源8の電圧を保持台4に印加させる。保持側電圧は、第2のFPG3bの近傍側の第2の導電範囲(図示せず)に印加される。なお、保持側回路13をONしたのち、もしくは保持側回路13のONと同時に処理ガスを真空チャンバ2内に導入しても良い。次に、プラズマ側回路14をONとし、プラズマ側電源9からFPG3に通電させる。図1に示すように第2のFPG3bにプラズマ側電圧が印加されることによって第2のFPG3bが作動し、真空チャンバ2内に充填された処理ガスのプラズマが生成する。 After the process gas is introduced into the vacuum chamber 2, as shown in FIG. 4, the holding-side switch 11 is switched from its non-conductive side conductor 19 to its conductive side conductor 18, turning on the holding-side circuit 13 and applying the voltage of the holding-side power supply 8 to the holding table 4. The holding-side voltage is applied to a second conductive range (not shown) near the second FPG 3b. Note that the process gas may be introduced into the vacuum chamber 2 after or simultaneously with turning on the holding-side circuit 13. Next, the plasma-side circuit 14 is turned on, and electricity is applied from the plasma-side power supply 9 to the FPG 3. As shown in FIG. 1, the application of the plasma-side voltage to the second FPG 3b activates the second FPG 3b, generating plasma of the process gas filled in the vacuum chamber 2.
このとき、保持側電源8から保持台4に印加される第一DC電圧は、プラズマ側電源9から第2のFPG3bに印加される第二DC電圧より小さいことが好ましい。具体的には、保持側電源8からの第一DC電圧は、プラズマ側電源9から第2のFPG3bに印加される第二DC電圧の40%以上で、かつ、第二DC電圧よりも小さいことがさらに好ましい。 At this time, it is preferable that the first DC voltage applied to the holding table 4 from the holding-side power supply 8 be smaller than the second DC voltage applied to the second FPG 3b from the plasma-side power supply 9. Specifically, it is even more preferable that the first DC voltage from the holding-side power supply 8 be 40% or more of the second DC voltage applied to the second FPG 3b from the plasma-side power supply 9, and smaller than the second DC voltage.
保持側電源8は保持台4及び基板本体22にプラスの電圧を印加し、プラズマ側電源9は第2のFPG3bにプラスの電圧を印加している。そして、第2のFPG3bと保持台4との電位がそれぞれプラス方向に形成されると共に、第2のFPG3b及び保持台4に対する(プラズマ側回路14及び保持側回路13を形成する)真空チャンバ2の電位がマイナス方向に形成される。また、第2のFPG3bと保持台4との電位差が小さくなる一方、FPG3と真空チャンバ2、保持台4と真空チャンバ2の電位差が大きくなっている。 The holding-side power supply 8 applies a positive voltage to the holding table 4 and the substrate body 22, and the plasma-side power supply 9 applies a positive voltage to the second FPG 3b. The potentials of the second FPG 3b and the holding table 4 are both positive, while the potential of the vacuum chamber 2 (which forms the plasma-side circuit 14 and the holding-side circuit 13) relative to the second FPG 3b and the holding table 4 is negative. Furthermore, while the potential difference between the second FPG 3b and the holding table 4 decreases, the potential differences between the FPG 3 and the vacuum chamber 2, and between the holding table 4 and the vacuum chamber 2 increase.
この状態において、第2のFPG3bにより真空チャンバ2内の処理ガスにプラズマが発生すると、図5に示すように、プラズマ中のプラスのイオン7のほとんどは、電位差が大きい真空チャンバ2の方向に移動する。一方、プラズマ中の極性がないラジカル6(ヒドロキシルラジカル)は、基板本体22に照射される。 In this state, when plasma is generated in the process gas in the vacuum chamber 2 by the second FPG 3b, as shown in Figure 5, most of the positive ions 7 in the plasma move toward the vacuum chamber 2, where the potential difference is greater. Meanwhile, non-polar radicals 6 (hydroxyl radicals) in the plasma are irradiated onto the substrate body 22.
ラジカル6(ヒドロキシルラジカル)を基板本体22に照射することによって、基板本体22の表面にヒドロキシル基が導入される。しかも、イオン7は真空チャンバ2の壁面方向に移動してしまい、基板本体22にはイオン7がほとんど照射されないので、イオンの衝撃によって基板本体22の表面に導入されたヒドロキシル基が再び脱離するのを抑えられる。このように、基板本体22の表面には安定した親水性が付与される。ヒドロキシル基の導入によって、ヒドロキシル基が基板本体22の表面と安定して化学結合する。結合する量は、反応基がなくなるまで照射時間とともに増大する。ヒドロキシル基の増大とともに、接触角は小さくなってゆく。 By irradiating the substrate body 22 with radicals 6 (hydroxyl radicals), hydroxyl groups are introduced onto the surface of the substrate body 22. Furthermore, since the ions 7 move toward the wall of the vacuum chamber 2 and the substrate body 22 is hardly irradiated with ions 7, the hydroxyl groups introduced onto the surface of the substrate body 22 by the impact of the ions are prevented from detaching again. In this way, stable hydrophilicity is imparted to the surface of the substrate body 22. The introduction of hydroxyl groups results in stable chemical bonding between the hydroxyl groups and the surface of the substrate body 22. The amount of bonding increases with irradiation time until no reactive groups remain. As the number of hydroxyl groups increases, the contact angle decreases.
第二工程S2によって表面にヒドロキシル基が導入された基板本体22の表面は、水との接触角が10°以下、より望ましくは6°以下となっていることが望ましく、適切な照射時間が設定される。このようにすれば、後述する第三工程S3や第四工程S4において、基板本体22の表面と金属膜23とが強固に密着する。 The surface of the substrate body 22, onto which hydroxyl groups have been introduced in the second step S2, should preferably have a contact angle with water of 10° or less, more preferably 6° or less, and an appropriate irradiation time should be set. This ensures strong adhesion between the surface of the substrate body 22 and the metal film 23 in the third step S3 and fourth step S4 described below.
[第一工程と第二工程の圧力と温度]
なお、第一工程も第二工程も、真空チャンバ2の内部を減圧した状態において行われることが好ましい。また、第一工程の後、減圧状態が維持されたまま第二工程が行われることが好ましい。第一工程で基板本体30を構成する樹脂の表面が活性化された状態を維持したまま、基板本体22を構成する樹脂の表面にヒドロキシル基が導入できるからである。なお、第二工程を経た樹脂の表面は、親水性が長期間、例えば1か月以上にわたって維持される。それゆえ、第二工程の後、ただちに基板本体22を大気圧中に開放してもよい。
[Pressure and temperature in the first and second steps]
It is preferable that both the first and second steps be performed with the inside of the vacuum chamber 2 under reduced pressure. Furthermore, it is preferable that the second step be performed after the first step while maintaining the reduced pressure. This is because hydroxyl groups can be introduced into the surface of the resin that constitutes the substrate body 22 while maintaining the activated state of the surface of the resin that constitutes the substrate body 30 in the first step. The hydrophilicity of the resin surface that has undergone the second step is maintained for a long period of time, for example, for one month or more. Therefore, the substrate body 22 may be released to atmospheric pressure immediately after the second step.
第一工程S1は0.1Pa以上0.4Pa以下である第一圧力で行われ、第二工程S2は、第一圧力の30%以上50%以下である第二圧力で行われることが好ましい。これは、第一工程S1では、プラズマ中のイオンおよびラジカルの進行方法が制御しやすいからであり、第二工程では、基板本体22の表面にイオンがほとんど照射されなくなり、ヒドロキシルラジカルが基板本体22の表面に照射されやすくなるからである。 The first step S1 is preferably carried out at a first pressure of 0.1 Pa or more and 0.4 Pa or less, and the second step S2 is preferably carried out at a second pressure of 30% or more and 50% or less of the first pressure. This is because in the first step S1, it is easy to control the way in which ions and radicals in the plasma travel, and in the second step, ions are hardly irradiated onto the surface of the substrate body 22, and hydroxyl radicals are more likely to irradiate onto the surface of the substrate body 22.
なお、第二工程S2は、基板本体22の温度を150℃以上300℃以下にして行われることが好ましい。ヒドロキシル基と基板本体22を構成する樹脂の表面の化学反応が促進され、ヒドロキシル基が基板本体22を構成する表面に強固に導入されるからである。 The second step S2 is preferably performed at a temperature of the substrate body 22 of 150°C or higher and 300°C or lower. This is because the chemical reaction between the hydroxyl groups and the surface of the resin that makes up the substrate body 22 is accelerated, and the hydroxyl groups are firmly incorporated into the surface that makes up the substrate body 22.
[第二工程後の通電状態]
第二工程S2において、プラズマ側電源9をOFFにして第2のFPG3bへの第二DC電圧の印加を止めた後も、図5に示すように、保持側スイッチ11は通電側導線18に接続し、保持側回路13はONのままとしておくことが望ましい。保持側回路13をONとし、保持側電源8から保持台4及び基板本体22にプラスの電圧が印加されて、保持側回路13の保持台4側がプラス、真空チャンバ2側がマイナスの電位となることで、真空チャンバ2内のプラスのイオンが、電位差の大きい真空チャンバ2の壁面側に引き寄せられる。これにより、プラズマ側電源9をOFFにした後も、イオンの衝撃によって基板本体22の表面に導入されたヒドロキシル基が再び脱離するのを抑えられる。また、保持側電源8から保持台4及び基板本体22にプラスの電圧が印加されることで、保持台4で発生しているわずかなグロー放電で、残存しているヒドロキシル基も付着させることができる。
[Electrification state after second process]
In the second step S2, even after the plasma-side power supply 9 is turned OFF and the application of the second DC voltage to the second FPG 3b is stopped, it is desirable to keep the holding-side switch 11 connected to the current-carrying conductor 18 and the holding-side circuit 13 ON, as shown in FIG. 5 . When the holding-side circuit 13 is turned ON, a positive voltage is applied from the holding-side power supply 8 to the holding table 4 and the substrate body 22, resulting in a positive potential on the holding table 4 side of the holding-side circuit 13 and a negative potential on the vacuum chamber 2 side. This causes positive ions in the vacuum chamber 2 to be attracted to the wall surface of the vacuum chamber 2, where the potential difference is greater. This prevents hydroxyl groups introduced onto the surface of the substrate body 22 by ion impact from being desorbed again, even after the plasma-side power supply 9 is turned OFF. Furthermore, by applying a positive voltage from the holding-side power supply 8 to the holding table 4 and the substrate body 22, any remaining hydroxyl groups can be attached by the slight glow discharge generated at the holding table 4.
なお、第二工程S2において、プラズマ側電源9をOFFにしたのち、保持側回路13をONのままとしておく時間の長さはどのようなものでもよい。具体的には、プラズマ側電源9が右側のFPG3にプラズマ側電圧を印加する時間よりも保持側電源8が保持台4や基板本体22に保持側電圧を印加する時間の方が長くなり、イオンによって基板本体22の表面の脱離が進行する事態を抑止できる時間であればよい。
本説明において、説明を分かりやすくするために、第一工程S1用に第1のFPG3a、第二工程S2用に右側のFPG3としたが、第一工程S1用に第2のFPG3bを用いても良い。その場合、第1のFPG3a、第2のFPG3bからそれぞれ発生するプラズマが干渉しないように互いが並行な向きになっていることが望ましい。また、第二工程S2用の第2のFPG3bに対向する保持台4において、保持台4全面に印可するのではなく、第2のFPG3bと対向する範囲にプラスの電圧を印可させる方が良い(すなわち、前述した第2の導電範囲(図示せず)を、第2のFPG3bに対向する範囲に略等しい範囲に形成するのが望ましい。)。このように構成することで、第2のFPG3bと対向していない部分で、保持台4による放電によるプロセス環境の変化を防ぐことができる。第2のFPG3bを基板本体22の位置によって、首振りする場合は、対応する保持台4の位置が変わるので、第2のFPG3bの照射位置に応じて、保持台4に印可する範囲(前述した第2の導電範囲(図示せず))を変更することが望ましい。同様に、第1のFPG3aを首振りする場合は、第1のFPG3aの照射位置に応じて、保持台4にに印加する範囲(前述した第1の導電範囲(図示せず)を変更することが望ましい。
In the second step S2, the length of time for which the holding-side circuit 13 is kept ON after the plasma-side power supply 9 is turned OFF may be any length. Specifically, it may be any length of time as long as the time for which the holding-side power supply 8 applies the holding-side voltage to the holder 4 and the substrate body 22 is longer than the time for which the plasma-side power supply 9 applies the plasma-side voltage to the right-side FPG 3, and the progress of detachment from the surface of the substrate body 22 due to ions can be prevented.
For ease of understanding, the present description uses a first FPG 3a for the first step S1 and a right-side FPG 3 for the second step S2. However, a second FPG 3b may also be used for the first step S1. In this case, it is desirable that the plasmas generated by the first FPG 3a and the second FPG 3b are oriented parallel to each other so as not to interfere with each other. Furthermore, it is preferable to apply a positive voltage to the area of the support table 4 facing the second FPG 3b for the second step S2, rather than to the entire surface of the support table 4 (i.e., it is desirable to form the aforementioned second conductive area (not shown) in an area substantially equal to the area facing the second FPG 3b). This configuration prevents changes in the process environment due to discharge from the support table 4 in the area not facing the second FPG 3b. When the second FPG 3b is swung depending on the position of the substrate main body 22, the position of the corresponding holder 4 changes, so it is desirable to change the range to which the voltage is applied to the holder 4 (the second conductive range (not shown) described above) depending on the irradiation position of the second FPG 3b. Similarly, when the first FPG 3a is swung, it is desirable to change the range to which the voltage is applied to the holder 4 (the first conductive range (not shown) described above) depending on the irradiation position of the first FPG 3a.
[第三工程、第四工程]
第二工程S2ののち、ゲート弁26を開放し、基板本体22を第三工程を行う第二処理室104に収容する。なお、基板本体22を第二処理室104に収容したのち、保持側スイッチ11は非通電側導線19に接続して、保持側回路13はOFFとする。
[Third step, fourth step]
After the second step S2, the gate valve 26 is opened, and the substrate body 22 is accommodated in the second processing chamber 104 where the third step is performed. After the substrate body 22 is accommodated in the second processing chamber 104, the holding side switch 11 is connected to the non-conductive side conductor 19, and the holding side circuit 13 is turned OFF.
第二処理室104では、基板本体22に対して第三工程(ステップS3、以下「第三工程S3」と称する。)による処理が行われる。 In the second processing chamber 104, the substrate body 22 is subjected to processing in the third step (step S3, hereinafter referred to as "third step S3").
第三工程S3では、第一工程S1と第二工程S2を経た基板本体22の表面に金属膜23を蒸着する。金属膜23の蒸着は、例えばCVD法(化学気相成長法)やPVD法(スパッタリング法)等によって行う。金属膜23としては、銅膜、銀膜、または金膜などが挙げられる。図1には、第二処理室104にCVD法のためのヒータ29が設けられた状態を示す。
第三工程S3が終了したのち、ゲート弁27を開き、可動部31を真空予備室102内に移動させ、ゲート弁27を閉じる。真空予備室102内を大気圧にしてから、ゲート弁38を開けて、完成した基板21を取り出す。
In the third step S3, a metal film 23 is deposited on the surface of the substrate body 22 that has been subjected to the first step S1 and the second step S2. The deposition of the metal film 23 is performed by, for example, a CVD (chemical vapor deposition) method or a PVD (sputtering) method. Examples of the metal film 23 include a copper film, a silver film, and a gold film. FIG. 1 shows a state in which a heater 29 for the CVD method is provided in the second processing chamber 104.
After the third step S3 is completed, the gate valve 27 is opened, the movable part 31 is moved into the vacuum reserve chamber 102, and the gate valve 27 is closed. After the pressure inside the vacuum reserve chamber 102 is returned to atmospheric pressure, the gate valve 38 is opened and the completed substrate 21 is removed.
第四工程(ステップS4、以下「第四工程S4」と称する。)では、基板製造システム100から取り出し、オフラインで基板本体22の表面に金属のメッキ加工や熱圧着加工を行う。第四工程S4でメッキ加工や熱圧着加工に用いる金属は、第三工程S3で用いる金属と同様の、銅、銀、または金などがあげられる。 In the fourth step (step S4, hereinafter referred to as "fourth step S4"), the substrate is removed from the substrate manufacturing system 100, and the surface of the substrate body 22 is subjected to metal plating and thermocompression bonding offline. The metal used for plating and thermocompression bonding in fourth step S4 is the same as the metal used in third step S3, such as copper, silver, or gold.
また、第四工程S4は第三工程S3を行わずに独自に行ってもよいが、第三工程S3で基板本体22の表面に金属膜23を構成した後に行うことが望ましい。第三工程S3で金属膜の蒸着を行った場合、第四工程S4では、同じ金属のメッキ加工または熱圧着加工でさらに接合し、基板本体22の表面に金属膜23などの金属層を形成する。 Furthermore, the fourth step S4 may be performed independently without performing the third step S3, but is preferably performed after the metal film 23 is formed on the surface of the substrate main body 22 in the third step S3. If a metal film is vapor-deposited in the third step S3, in the fourth step S4, the same metal is further plated or bonded by thermocompression bonding to form a metal layer such as the metal film 23 on the surface of the substrate main body 22.
なお、第二処理室104では、第三工程S3のあと、基板製造システム100から取り出しすることなく、真空中で第四工程S4を行ってもよい。この場合は、第三工程S3で基板本体22上に形成された金属膜23の上に、金属箔を形成する。一環して真空内で処理するので、大気によるCu膜の酸化による影響を受けずに金属箔と密着できる。このことにより高い密着度を得ることができる。 In the second processing chamber 104, after the third step S3, the fourth step S4 may be performed in a vacuum without removing the substrate from the substrate manufacturing system 100. In this case, a metal foil is formed on the metal film 23 formed on the substrate body 22 in the third step S3. Because the entire process is performed in a vacuum, the Cu film can adhere to the metal foil without being affected by oxidation due to the atmosphere. This allows for a high degree of adhesion to be achieved.
[基板本体やヒドロキシル基の変形例]
なお、この実施の形態においては、基板本体22を構成する樹脂がポリテトラフルオロエチレンであり、第二工程S2でヒドロキシル基に置換される原子がフッ素であってもよい。また、基板本体22を構成する樹脂が全芳香族ポリエステルを含む液晶ポリマーであってもよい。
[Modification of the substrate body and hydroxyl groups]
In this embodiment, the resin constituting the substrate body 22 may be polytetrafluoroethylene, and the atoms substituted with hydroxyl groups in the second step S2 may be fluorine. Alternatively, the resin constituting the substrate body 22 may be a liquid crystal polymer containing a wholly aromatic polyester.
[作用効果]
以上、この実施の形態においては、プラズマを照射する対象となる樹脂である基板本体22にDC電圧としての保持側電圧を印加する保持側回路13の、保持台4に保持されて、樹脂に保持側電圧を印加する時間と、ガス導入部15によって導入されたガスをプラズマ化するFPG3に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路14の、FPG3にプラズマ側電圧を印加する時間とが、別々になるように設定されていることにより、FPG3がイオンやラジカルを発生させて保持台4に保持された樹脂にイオンやラジカルを照射させるタイミングと、保持台4や保持台4に保持された基板本体22の周囲の電位の状態とを自在に調整し、真空チャンバ2内に基板本体22が収容されている間の基板本体22に対してイオンやラジカルが作用するタイミングや状態を自在に調整できる。これにより、基板本体22の表面にラジカルを好適な状態で付与できて、基板本体22と、基板本体22の表面の金属膜23などの金属層との間に高い密着力を与え、それらを強固に接合させることができる。
[Action and effect]
As described above, in this embodiment, the time during which the holding-side circuit 13, which applies a holding-side voltage as a DC voltage to the substrate body 22, which is the resin to be irradiated with plasma, applies the holding-side voltage to the resin while the substrate is held on the holding table 4, and the time during which the plasma-side circuit 14, which is configured to apply a plasma-side voltage as a DC voltage to the FPG 3, which plasma-enhances the gas introduced by the gas inlet 15, applies the plasma-side voltage to the FPG 3, are set to be separate. This makes it possible to freely adjust the timing at which the FPG 3 generates ions and radicals to irradiate the resin held on the holding table 4 with the ions and radicals, and the state of the potential around the holding table 4 and the substrate body 22 held by the holding table 4, and to freely adjust the timing and state at which the ions and radicals act on the substrate body 22 while the substrate body 22 is accommodated in the vacuum chamber 2. This makes it possible to impart radicals in a suitable state to the surface of the substrate body 22, thereby providing high adhesion between the substrate body 22 and a metal layer, such as the metal film 23, on the surface of the substrate body 22 and firmly bonding them together.
この実施の形態においては、プラズマ側回路14により基板本体22にプラズマ照射されることにより基板本体22を構成する原子の少なくとも一部が離脱した状態の基板本体22に、ヒドロキシル基を付与する工程において、基板本体22に対してイオンやラジカルが作用するタイミングや状態を自在に調整できる。これにより、基板本体22の表面にラジカルを好適な状態で付与できて、樹脂製の基板本体22と、基板本体22の表面の金属膜23などの金属層との間に高い密着力を与え、それらを強固に接合させることができる。 In this embodiment, in the process of imparting hydroxyl groups to the substrate body 22, which has been irradiated with plasma by the plasma side circuit 14, resulting in at least some of the atoms constituting the substrate body 22 being released, the timing and state in which ions and radicals act on the substrate body 22 can be freely adjusted. This allows radicals to be imparted to the surface of the substrate body 22 in an optimal state, providing high adhesion between the resin substrate body 22 and a metal layer such as the metal film 23 on the surface of the substrate body 22, thereby firmly bonding them together.
この実施の形態においては、プラズマ側回路14の印加時間調整部としてのプラズマ側スイッチ12のON,OFF制御により、保持側回路13が保持台4に保持側電圧を印可する時間よりも、プラズマ側回路14がプラズマ側電圧を印加する時間が短くなるように設定されたことにより、FPG3によるプラズマ照射の工程の前後においても、保持台4に保持された基板本体22の周囲と真空チャンバ2内の基板本体22の周囲以外の部分とに電位差を発生させて、真空チャンバ2内のイオンやラジカルの分布状態を長時間にわたって容易に制御できる。これにより、基板本体22の表面に各種のラジカルを好適な状態で付与することができて、基板本体22と、基板本体22の表面の金属膜23などの金属層との間に高い密着力を与え、それらを強固に接合させることができる。 In this embodiment, the ON/OFF control of the plasma-side switch 12, which serves as the application time adjustment unit for the plasma-side circuit 14, sets the time during which the plasma-side circuit 14 applies the plasma-side voltage to the holding table 4 to be shorter than the time during which the holding-side circuit 13 applies the holding-side voltage to the holding table 4. This generates a potential difference between the periphery of the substrate body 22 held on the holding table 4 and the area inside the vacuum chamber 2 other than the periphery of the substrate body 22, even before and after the plasma irradiation process using the FPG 3, making it possible to easily control the distribution of ions and radicals inside the vacuum chamber 2 over a long period of time. This allows various types of radicals to be applied to the surface of the substrate body 22 in an optimal state, providing high adhesion between the substrate body 22 and a metal layer, such as the metal film 23, on the surface of the substrate body 22, thereby firmly bonding them together.
この実施の形態においては、プラズマ側電圧の印加をオンオフ制御するためのプラズマ側スイッチ12によって電圧の印加時間や印加タイミングを適切に調整し、基板本体22の表面の処理を簡易な操作で適切に行うことが可能となる。 In this embodiment, the plasma-side switch 12, which controls the application of the plasma-side voltage on and off, allows the voltage application time and application timing to be appropriately adjusted, making it possible to appropriately process the surface of the substrate body 22 with simple operations.
この実施の形態においては、保持側電圧は、ガスを真空チャンバ2内に導入しガスをプラズマ化して基板本体22の表面に照射する工程で印加させることにより、FPG3が基板本体22の表面にプラズマを照射するときに保持側電圧によって基板本体22の電位の状態を調整し、基板本体22の表面に対するイオンやラジカルの接近や離間の状態を制御して、工程ごとの基板本体22の表面に対するイオンやラジカルの作用を適切に制御できる。 In this embodiment, the holding voltage is applied during the process of introducing gas into the vacuum chamber 2, converting the gas into plasma, and irradiating the surface of the substrate body 22. When the FPG 3 irradiates the surface of the substrate body 22 with plasma, the holding voltage adjusts the potential state of the substrate body 22, controlling the approach and separation of ions and radicals to and from the surface of the substrate body 22, thereby enabling appropriate control of the action of ions and radicals on the surface of the substrate body 22 for each process.
この実施の形態においては、FPG3にプラズマ側電圧としてのプラスの電圧を印加することで発生したプラズマにより、プラスのイオンを樹脂の表面に照射させ、イオンの衝突により樹脂の表面を脱離させることができる。また、樹脂に保持側電圧としてのプラスの電圧を印加することにより、FPG3と樹脂との電位差を小さくすると共にFPG3と基板本体22以外の部分との電位差を相対的に大きくし、プラスのイオンを基板本体22以外の部分に引き寄せ、基板本体22の表面へのイオンの衝突が継続すること抑止できる。これにより、プラズマによる基板本体22の表面の加工や表面改質のための制御を適切に行うことが可能になる。 In this embodiment, a positive voltage is applied to the FPG3 as a plasma-side voltage, generating plasma that irradiates the surface of the resin with positive ions, causing the surface of the resin to be detached by ion collisions. Furthermore, by applying a positive voltage to the resin as a retention-side voltage, the potential difference between the FPG3 and the resin is reduced and the potential difference between the FPG3 and portions other than the substrate body 22 is relatively increased, attracting positive ions to portions other than the substrate body 22 and preventing continued ion collisions with the surface of the substrate body 22. This makes it possible to appropriately control the processing and surface modification of the surface of the substrate body 22 using plasma.
この実施の形態においては、基板本体22が存在する位置に依存する保持台4の少なくとも一部に保持側電圧を印加することにより、基板本体22の存在する位置で、FPG3と基板本体22との電位差を小さくし、基板本体22の表面へのラジカルの付与を一層好適な状態でおこなうことが可能となる。 In this embodiment, by applying a holding-side voltage to at least a portion of the holding table 4 that depends on the position where the substrate body 22 is located, the potential difference between the FPG 3 and the substrate body 22 at the position where the substrate body 22 is located is reduced, making it possible to impart radicals to the surface of the substrate body 22 in more optimal conditions.
なお、上記実施の形態は本発明の例示であり、本発明が上記実施の形態のみに限定されることを意味するものではないことは、言うまでもない。すなわち、本発明の課題解決に適するものであれば、本実施の形態について、多様な変形例や応用例が考えられる。 It goes without saying that the above-described embodiment is merely an example of the present invention, and does not mean that the present invention is limited to the above-described embodiment alone. In other words, various modifications and applications of the present embodiment are possible as long as they are suitable for solving the problems of the present invention.
本実施形態のプラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法は、例えば、高速大容量の情報を通信する携帯電話に用いる回路基板の製造に用いられる。フッ素樹脂の比誘電率は空気の次に低いので、フッ素樹脂基板は、高周波基板の素材に特に適している。フッ素樹脂を用いた回路基板は、他の一般的な素材を用いた回路基板と比べて、高周波電流を流しても比誘電率および誘電正接が低く、誘電損失が小さい。 The plasma processing apparatus and plasma processing method of this embodiment are used, for example, in the manufacture of circuit boards used in mobile phones that communicate large volumes of information at high speed. Fluororesin has the second lowest dielectric constant after air, making fluororesin substrates particularly suitable as a material for high-frequency substrates. Compared to circuit boards made from other common materials, circuit boards made from fluororesin have a lower dielectric constant and dielectric loss tangent, and exhibit smaller dielectric loss, even when high-frequency current is passed through them.
本実施形態のプラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法をフッ素樹脂基板の製造に適用した場合、製造した基板の親水性が向上し、銅配線との密着性が向上でき、高周波数帯での使用に耐えうる回路基板が提供できる。この高周波数帯での使用に適用できる技術は、携帯電話本体にとどまらず、携帯電話の基地局に使われる基板、家庭内、工場内、もしくは地域専用の通信用の基板、または自動車もしくはドローンなどの自動運転に用いられるミリ波レーダー用の基板にも適用できる。また、本実施形態のプラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法は、上記以外の多様な分野の基板の製造にも用いられる。 When the plasma processing apparatus and plasma processing method of this embodiment are applied to the manufacture of fluororesin substrates, the hydrophilicity of the manufactured substrate is improved, improving adhesion to copper wiring and providing a circuit board that can withstand use in high frequency bands. This technology that can be applied to use in high frequency bands is not limited to mobile phone bodies, but can also be applied to substrates used in mobile phone base stations, substrates for communication in homes, factories, or for regional use, and substrates for millimeter-wave radar used in autonomous driving of automobiles or drones. The plasma processing apparatus and plasma processing method of this embodiment can also be used to manufacture substrates in a variety of fields other than those mentioned above.
1・・・プラズマ処理装置
2・・・真空チャンバ(チャンバ)
3・・・FPG(プラズマ照射装置)
3a・・・第1のFPG(プラズマ照射装置)
3b・・・第2のFPG(プラズマ照射装置)
4・・・保持台(保持部)
13・・・保持側回路
14・・・プラズマ側回路
15・・・ガス導入部
22・・・基板本体(樹脂)
1: Plasma processing apparatus 2: Vacuum chamber (chamber)
3...FPG (plasma irradiation device)
3a...First FPG (plasma irradiation device)
3b: Second FPG (plasma irradiation device)
4... Holding stand (holding part)
13: Holding side circuit 14: Plasma side circuit 15: Gas inlet 22: Substrate body (resin)
Claims (5)
前記プラズマを照射する対象となる前記樹脂を保持する保持部を有し、該保持された前記樹脂にとしての保持側電圧を印加する保持側回路と、
ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部と、
前記ガスをプラズマ化するプラズマ照射装置を備え、該プラズマ照射装置に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路とを備え、
前記プラズマ処理装置は、プラズマ側回路により前記樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部を離脱させる第一工程と、前記第一工程において少なくとも一部の原子が脱離した樹脂にヒドロキシル基を付与する第二工程とを行うように構成され、
前記保持側回路が、前記樹脂に前記保持側電圧を印加する時間と、前記プラズマ側回路が前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧を印加する時間とが別々になるように設定されており、
前記プラズマ側回路は、前記第一工程が行われて前記樹脂を構成する原子の少なくとも一部が離脱した状態の樹脂に、前記第二工程においてヒドロキシル基を付与された状態となるまでの間、前記保持側回路に前記保持側電圧を印可する時間よりも、前記プラズマ側回路が前記プラズマ側電圧を印加する時間が短くなるように設定するための印加時間調整部を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus that irradiates a surface of a resin present in a chamber with plasma to improve the wettability of the surface of the resin,
a holding circuit having a holding portion that holds the resin to be irradiated with the plasma, and applying a holding voltage to the held resin;
a gas inlet for introducing a gas into the chamber;
a plasma irradiation device for converting the gas into plasma, and a plasma-side circuit configured to apply a plasma-side voltage as a DC voltage to the plasma irradiation device;
the plasma treatment device is configured to perform a first step of irradiating the resin with plasma from a plasma side circuit to remove at least a portion of atoms constituting the resin, and a second step of imparting hydroxyl groups to the resin from which at least a portion of the atoms have been removed in the first step;
a time during which the holding-side circuit applies the holding-side voltage to the resin and a time during which the plasma-side circuit applies the plasma-side voltage to the plasma irradiation device are set to be separate from each other;
The plasma side circuit is characterized in that it has an application time adjustment unit for setting the time for which the plasma side circuit applies the plasma side voltage to be shorter than the time for which the holding side voltage is applied to the holding side circuit, during the period from when the resin in the first step has been subjected to at least some of the atoms constituting the resin being released to when hydroxyl groups are added in the second step.
前記プラズマを照射する対象となる前記樹脂を保持する保持部を有し、該保持された前記樹脂にとしての保持側電圧を印加する保持側回路と、
ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部と、
前記ガスをプラズマ化するプラズマ照射装置を備え、該プラズマ照射装置に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路とを備え、
前記プラズマ処理装置は、プラズマ側回路により前記樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部を離脱させる第一工程と、前記第一工程において少なくとも一部の原子が脱離した樹脂にヒドロキシル基を付与する第二工程とを少なくとも行うように構成され、
前記プラズマ側回路と前記保持側回路とは、
前記第一工程において、前記プラズマ側回路をオンにして前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧を印加すると共に前記保持側回路をオフにする第一の電圧印加部と、
前記第一工程が終了してから前記第二工程が開始されるまでの間、前記プラズマ側回路をオフにすると共に前記保持側回路をオンにして前記保持部に前記保持側電圧を印加する第二の電圧印加部と、
前記第二工程において、前記プラズマ側回路をオンにして前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧を印加すると共に前記保持側回路をオンにして前記保持部に前記保持側電圧を印加する第三の電圧印加部と
を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus that irradiates a surface of a resin present in a chamber with plasma to improve the wettability of the surface of the resin,
a holding circuit having a holding portion that holds the resin to be irradiated with the plasma, and applying a holding voltage to the held resin;
a gas inlet for introducing a gas into the chamber;
a plasma irradiation device for converting the gas into plasma, and a plasma-side circuit configured to apply a plasma-side voltage as a DC voltage to the plasma irradiation device;
the plasma treatment device is configured to at least perform a first step of irradiating the resin with plasma from a plasma side circuit to remove at least a portion of atoms constituting the resin, and a second step of imparting hydroxyl groups to the resin from which at least a portion of the atoms have been removed in the first step;
The plasma side circuit and the holding side circuit are
In the first step, a first voltage application unit turns on the plasma-side circuit to apply the plasma-side voltage to the plasma irradiation device and turns off the holding-side circuit;
a second voltage application unit that turns off the plasma-side circuit and turns on the holding-side circuit to apply the holding-side voltage to the holding unit during the period from the end of the first step to the start of the second step;
a third voltage application unit that turns on the plasma-side circuit to apply the plasma-side voltage to the plasma irradiation device and turns on the holding-side circuit to apply the holding-side voltage to the holding unit in the second step;
A plasma processing apparatus comprising:
前記プラズマを照射する対象となる前記樹脂を保持する保持部を有し、該保持された前記樹脂にとしての保持側電圧を印加する保持側回路と、
ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部と、
前記ガスをプラズマ化するプラズマ照射装置を備え、該プラズマ照射装置に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路とを備え、
前記チャンバ内に存在する樹脂の表面にプラズマを照射し、前記樹脂の表面の濡れ性を改善するプラズマ処理方法であって、
該プラズマ処理方法は、プラズマ側回路により前記樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部を離脱させる第一工程と、前記第一工程において少なくとも一部の原子が脱離した樹脂にヒドロキシル基を付与する第二工程とが行われるように構成され、
前記保持側回路が、前記樹脂に前記保持側電圧を印加する時間と、前記プラズマ側回路が前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧を印加する時間とが別々になるように設定されており、
前記プラズマ側回路に備えられた、前記プラズマ側回路が前記プラズマ側電圧を印加する時間を調整するために備えられた印加時間調整部により、前記第一工程が行われて前記樹脂を構成する原子の少なくとも一部が離脱した状態の樹脂に、前記第二工程においてヒドロキシル基を付与された状態となるまでの間、前記保持側回路に前記保持側電圧を印可する時間よりも、前記プラズマ側回路が前記プラズマ側電圧を印加する時間が短くなるように設定されることを特徴とするプラズマ処理方法。 a chamber containing a resin to be irradiated with plasma;
a holding circuit having a holding portion that holds the resin to be irradiated with the plasma, and applying a holding voltage to the held resin;
a gas inlet for introducing a gas into the chamber;
a plasma irradiation device for converting the gas into plasma, and a plasma-side circuit configured to apply a plasma-side voltage as a DC voltage to the plasma irradiation device;
A plasma processing method for improving wettability of a surface of a resin present in the chamber by irradiating the surface of the resin with plasma, the method comprising:
The plasma treatment method is configured to carry out a first step of irradiating the resin with plasma from a plasma side circuit to remove at least a portion of atoms constituting the resin, and a second step of imparting hydroxyl groups to the resin from which at least a portion of the atoms have been removed in the first step,
a time during which the holding-side circuit applies the holding-side voltage to the resin and a time during which the plasma-side circuit applies the plasma-side voltage to the plasma irradiation device are set to be separate from each other;
A plasma processing method characterized in that an application time adjustment unit provided in the plasma side circuit for adjusting the time for which the plasma side circuit applies the plasma side voltage is set so that the time for which the plasma side circuit applies the plasma side voltage is shorter than the time for which the holding side voltage is applied to the holding side circuit, during the period from when the resin in the first step has been subjected to the removal of at least a portion of the atoms constituting the resin to when hydroxyl groups are added in the second step.
該プラズマ処理方法を行うプラズマ処理装置は、
前記プラズマを照射する対象となる前記樹脂を保持する保持部を有し、該保持された前記樹脂にとしての保持側電圧を印加する保持側回路と、
ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部と、
前記ガスをプラズマ化するプラズマ照射装置を備え、該プラズマ照射装置に対し、DC電圧としてのプラズマ側電圧が印加されるように構成されたプラズマ側回路とを備え、
前記プラズマ処理装置は、プラズマ側回路により前記樹脂にプラズマ照射されることにより樹脂を構成する原子の少なくとも一部を離脱させる第一工程と、前記第一工程において少なくとも一部の原子が脱離した樹脂にヒドロキシル基を付与する第二工程とを少なくとも行うように構成され、
前記プラズマ側回路と前記保持側回路とは、
前記第一工程において、前記プラズマ側回路がオンにされて前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧が印加されると共に前記保持側回路がオフにされる第一の電圧印加工程と、
前記第一工程が終了してから前記第二工程が開始されるまでの間、前記プラズマ側回路がオフにされると共に前記保持側回路がオンにされて前記保持部に前記保持側電圧が印加される第二の電圧印加工程と、
前記第二工程において、前記プラズマ側回路がオンにされて前記プラズマ照射装置に前記プラズマ側電圧が印加されると共に前記保持側回路がオンにされて前記保持部に前記保持側電圧が印加される第三の電圧印加工程と
を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
1. A plasma processing method for improving the wettability of a surface of a resin present in a chamber by irradiating the surface of the resin with plasma, comprising:
The plasma processing apparatus for performing the plasma processing method includes:
a holding circuit having a holding portion that holds the resin to be irradiated with the plasma, and applying a holding voltage to the held resin;
a gas inlet for introducing a gas into the chamber;
a plasma irradiation device for converting the gas into plasma, and a plasma-side circuit configured to apply a plasma-side voltage as a DC voltage to the plasma irradiation device;
the plasma treatment device is configured to at least perform a first step of irradiating the resin with plasma from a plasma side circuit to remove at least a portion of atoms constituting the resin, and a second step of imparting hydroxyl groups to the resin from which at least a portion of the atoms have been removed in the first step;
The plasma side circuit and the holding side circuit are
a first voltage application step in which the plasma-side circuit is turned on to apply the plasma-side voltage to the plasma irradiation device and the holding-side circuit is turned off in the first step;
a second voltage application step in which, during the period from the end of the first step to the start of the second step, the plasma-side circuit is turned off and the holding-side circuit is turned on to apply the holding-side voltage to the holding unit;
a third voltage application step in which, in the second step, the plasma-side circuit is turned on to apply the plasma-side voltage to the plasma irradiation device and the holding-side circuit is turned on to apply the holding-side voltage to the holding unit;
A plasma processing method comprising:
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004327193A (en) | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Ulvac Japan Ltd | Plasma treatment device |
| JP2004323902A (en) | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Ulvac Japan Ltd | Plasma treatment method |
| WO2010131372A1 (en) | 2009-05-15 | 2010-11-18 | 日本バルカー工業株式会社 | Process for surface modification of fluororesin moldings |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09118763A (en) * | 1995-08-24 | 1997-05-06 | Asahi Glass Co Ltd | Fluorine-based film, laminate using the same, and method for producing laminate |
-
2020
- 2020-11-20 JP JP2020193259A patent/JP7601371B2/en active Active
-
2024
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Patent Citations (3)
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| JP2004323902A (en) | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Ulvac Japan Ltd | Plasma treatment method |
| WO2010131372A1 (en) | 2009-05-15 | 2010-11-18 | 日本バルカー工業株式会社 | Process for surface modification of fluororesin moldings |
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