プラズマ装置の原理とは

半導体の製造現場ではシリコンの表面処理を行ったり、付着した汚れを除去する目的でプラズマ装置が使用されています。これは物質を構成する原子に高エネルギーを照射して起こるプラズマ状態を応用したもので、通常の環境では起こらないような物質同士でも化学反応させることができる装置です。プラズマ装置の原理ですが、物質に高エネルギーを加えると分子を構成する原子がバラバラになり、非常に反応性の高いラジカル状態になります。更にエネルギーを照射すると原子から電子が飛び出してイオン化(電離)を起こし、電荷を帯びます。

一般的に原子や分子が電荷を帯びると水分子と結合しやすくなり、疎水性の物質でも親水性に変化してしまいます。疎水性の油脂やパラフィンを親水性に変えることで、洗剤を使わなくても汚れを除去することが可能になります。高エネルギーを照射されてプラズマ化した原子は物体の表面を叩き、物質の表面を酸化させることで性質を変えることができます。疎水性で水分子と結合しないような物質の表面をプラズマ装置で処理させることで、親水性に加工する方法があります。

例えば、シリコン・ガラス・樹脂などのように撥水性をしめす物体の表面をプラズマ処理して親水化させることで、塗料の濡れ性を向上させることができます。逆に親水性の表面をプラズマ処理させることで、疎水性に変えることも可能です。プラズマ装置を使用すれば、強酸や強アルカリなどの有害な化学物質を使用しなくても表面処理ができます。

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