Activation of Cyclo-Olefine Polymer Surface for the Promotion of Palladium Adsorption Based on the Oxygen-Amprified Vacuum Ultra-Violet Process

Abstract

A photochemical process was applied to form an active surface layer on cyclo-olefine polymer （COP） for improved immobilization of palla-dium. A Xe excimer lamp irradiating vacuum ultraviolet （VUV） light of 172 nm wavelength was used as a light source for surface modification. COP samples placed in dry air with atmospheric pressure were irradiated with VUV light. Because of the dissociative excitation of oxygen molecules, atomic oxygen species were generated along with ozone molecules formed through the following chemical reactions of the oxygen atoms. These active oxygen species served as oxidants for COP surface modification. Based on VUV photochemistry assisted with oxygen, known as the oxygen-amplified VUV process, an oxidized COP layer with thickness of several tens of nanometers was formed on each COP sample. The layer, which contained highly concentrated hydrophilic functional groups such as -OH, -CHO, and -COOH, functioned as an adsorbing site for palladium catalysts. Consequently, this technique has been found to be effective as a pre-treatment of Ni-P electroless plat-ing. Electroless Ni films with sufficient adhesion to pass the cross-cut tape test were deposited on the VUV-modified COP substrates. Direct patterning without photolithography has been demonstrated for fabricated Ni micropatterns. 1 ．はじめに 高分子材料の表面改質手法として，クロム酸処理等の湿式 プロセスが良く知られており，めっき前処理として実用的に 用いられてきた , 。また，乾式プロセスであるプラズマによ る表面処理が，樹脂の表面改質に有効であることが報告され ている 。エネルギー密度の高いパルス紫外線レーザー光 による，各種樹脂表面の活性化も報告されており ，光化 学反応による表面改質も高分子材料の前処理工程として有望 と言える。光プロセスでは，使用する光の波長が重要である。 光子エネルギーの大きい波長の短い光を用いることで，長波 長の光では起こしえないさまざまな表面化学反応が励起され る。波長 200 nm 以下の紫外線は真空紫外 （Vacuum Ultra-Violet, VUV） 光と呼ばれ，その光子エネルギーが通常の UV 光よりも 大きく，高分子材料の表面改質光源として期待されている , 。 特に，波長 100 ～ 200 nm の VUV 光は酸素分子の吸収帯と重 なるため，酸素分子の励起の結果として原子状酸素やオゾン 分子等の活性酸素が生成され，これらの活性酸素を積極的に 表面改質反応に利用する酸素増感型の VUV 表面改質が可能 になる 。この波長の代表的光源であるエキシマランプ は， おなじエキシマ発光を利用するエキシマレーザーと比べると， 単位面積・時間あたりのエネルギー密度は低いものの，コン パクトで使用方法が簡単であり，大面積照射可能なランプも 開発されていることなどから，プロセス光源として高分子材 料の表面改質に用いられるようになった 。プラズマプロ セスと光プロセスの優劣は，素材の種類や表面改質の目的等 に依存し単純に比較はできないが，光プロセスでは， 「フォト マスクを介して光照射することで試料表面改質と微細加工を 同時に行う」ことができる , 。実際に，我々の研究グルー プでは，波長 172 nm の VUV 光を用いて，ハーフミクロンレ ベルの局所領域を選択的に表面改質する微細加工を実現して いる , 。また，プラズマからは VUV 光の放射があり，プ