JPH01306569A

JPH01306569A - 薄膜形成方法とその装置

Info

Publication number: JPH01306569A
Application number: JP13863088A
Authority: JP
Inventors: Sachiko Okazaki; 幸子岡崎
Original assignee: Research Development Corp of Japan
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1989-12-11
Anticipated expiration: 2008-06-06
Also published as: JPH0248626B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、薄膜形成方法とその装置に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、大気圧トのグロー放
電プラズマによるプラズマ製膜法に関するものである。

（従来技術）従来より、低圧グロー放電プラズマによる製膜法か広く
知られており、産業的にも様々な分野に応用されてもい
る。この低圧グロー放電プラズマによる製膜法としては
、有機化合物気体のプラズマ化によってｉＷＭ形成する
、いわゆる有機プラズマコーティング方法かあることも
知られている。

たとえば真空容器内において炭化水素ガスをプラズマ状
として、シリコン基板またはガラス基板上にアモルファ
ス炭素ｊ摸を析出形成する方法や、エチレンなどの不飽
和炭化水素のプラズマ重合膜を形成する方法などがある
。

しかしなから、これらの従来より知られている低圧グロ
ー放電プラズマによる製膜法は、いずれも１　ｘ　１０
　〜１　ｘ　１０’Ｔｏｒｒ程度の温室下での反応とな
るため、この低圧粂件形成の装置、設備が必要であり、
かつ大面積基板への製膜か難しくかつ製造コストも高価
なものとならさ゛るを得ないという欠点があった。

この発明の発明者は、このような欠点を克服するために
鋭意検討し、装置、設備の低コスト化と、大面積基板ノ
＼の製膜の容易な大気圧下でのり１７−放電プラズマに
よる製膜法をここに完成した。この背景となったのは、
発明者による長年のオゾン発生用無声放電の研究と、プ
ラズマ製膜法についての反応機構の解析であった。

大気圧下でのクロー放電プラズマによる反応については
、すでにこの発明者は、プラスチック表面の含弗素気体
プラズマによる表面処理法を４１５案しており、この処
理法をさらに発展させて製膜法を完成するに至っている
。

（発明の目的）この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の低圧クロー放電プラズマ製膜法の欠点を解
消し、装置および設備のコスト低下を図り、大面積基板
ノ＼の薄膜形成の容易な、大気圧下グロー放電プラズマ
による製膜方法とその装置を提供することを目的として
いる。

（発明の開示）この発明は、上記の［１的を実現するために、複数の細
線からなる上部電極を有する反応容器内において、希ガ
スと混合して導入したモノマー気体を大気圧下にプラズ
マ状として基体表面に薄膜形成することを特徴とする薄
膜形成方法を提供する。

また、この発明は、この方法に好適に用いることのでき
る製膜装置を提供するものでもある。

製膜装置としては、複数の細線からなる」一部電極を有
し、さらには、基体を配置する下部電極の上面に高固体
誘電体を配し、基体表面近傍で気体を均一・に拡散する
多孔管を配置しているものが示される。これを図示した
ものか第１図である。

この第１図は一つの例であるが、たとえばパイレックス
製のペルジャー（１）からなる反応容器内に高電圧を印
加する上部電極（２）と下部電極（３）とを有し、上部
電極（２）は複数のｍｌ線によって構成している。また
、下部電極（３）には、その上面にガラス、セラミック
ス、プラスチック等の高固体誘電体（４）を設けている
。この高固体誘電体（４）の上に板状体等の形状の基体
（５）を装置する。

Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガスと薄膜形成原料としての炭
化水素等のモノマー気体との混合ガスは、導入口（６）
より複数の開孔（７）を有する多孔管（８）に導入し、
この開孔（７）より、基体（５）に対して均一に混合ガ
スが拡散するようにしている。未反応気体、希ガス等は
、反応容器の気体出口より排出する。

下部電極（３）部には、温反センサー（９）および加熱
ヒーター（１０）を装置してもいる。冷却装置を備える
こともできる。

たとえば以上のように例示することのできるこの発明の
製膜装置においては、ペルジャー（１）内の反応域は、
大気圧の条件に保たれている。このため、従来の低圧グ
ロー放電プラズマ製膜装置のように、真空系の装置や設
備は心霊としない。

反応に使用する痛ガスとしては、前記の通り、ｌｉｅ、
Ｎｅ、Ａｒ等の適宜なものを単体または混合体として用
いることができるが、生成した薄膜に対するスパッタリ
ングを最少とするためには質量の軒い）ｔ　ｅを用いる
のか好ましい。この希ガスと混合する薄膜形成原料とし
てのモノマー気体は、エチレン、プ１７ピレン等の不飽
和炭化水素、ハロゲンその他の官能基を有する、もしく
は有しない炭化水素類の任意のものを用い、所望のプラ
ズマ！Ｅ合膜を形成することができる。

希ガスとモノマー気体との混合比は格別限定的ではない
が、希ガス濃度を約９０％以」二とすることか好ましい
。気体も複数種のものを混合して使用してもよい。

この混合ガスのプラズマ化は、ガスが基体近傍のプラズ
マ域に均一に拡散供給される状態において行うことが望
ましい。このための手段としては、第１図に示した多孔
管（８）、あるいはその他の適宜な手段とすることがで
きる。装置の大きさ、電極の大きさによってその形状、
構造を選択すればよい、この場合、外部気体（酸素、窒
素等）の流入を妨ぐようにする。

プラズマ形成は高電圧の印加によって行うか、その際の
電圧は、生成する重合膜の耐熱性、生成速度等に応じて
決めることができる。周波数、電圧の制御により製膜速
度は制御できる。たとえば第１図に示したように、−Ｌ
部電極（２）に細線を用い、かつ、下部型＆（３）には
高固体誘電体（４）を配設することにより、製膜の均一
・化、基体（５）の中心と周辺とのｊ膜厚の差を小さく
すること、安定なグロー放電の生成を可能とする。この
第１図の場合には、１部電極（１）は回転させることに
より、さらに製膜を効果的なものとすることかできる。

通常、大気圧の条件ドではグＩ７−放電は容易には生じ
ないか、希ガスを用いること、複数の細線からなる電陶
を用いること、さらには高固体誘電体を用いることによ
り高安定なグ１７−放電とそのプラズマ生成を可能とす
る。

なお、７Ｌ（水としては、セラミックス、カラス、プラ
スチ７クなどの適宜な材料を使用することかでき、また
、使用する気体によっては、反応促進用のハロゲン、酸
素、水素などをさらに混合してもよい。

次に実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明
する。

実施例１第１図に示した装置（電極直径３０ｒａｗｒｒｆＪ、電
榛間距離１０關）を用い、次の条件においてエチレンモ
ノマーからポリエチレン膜を形成した。

＜ａ）混合ガス）［ｅ　　　：　　４５００　５ＣＣＨエチレン：　３
．６８ＣＣＨ（ｂ）グロー放電大気圧３０ＬＩＯ１ｌＺ、　　１．０５ｋＶ、　　３１１Ａ（
ｃ）基板カバークラス基板表面に、製膜速度１２５０ＯＡ　／　２　ｈｒでポ
リエチレン膜を得な。透明で、付着強度は良好であった
。

実施例２実施例１と同様にして、次の条件でエチレンの重合膜を
形成した。

（ａ）混合ガスＨｅ：　４！１００８ＣＣＨエチレン：　６．ＯＳＣＣＭ（ｂ）グロー放電大気圧３０００１１ｚ、　　１．２５ｋＶ、　　６ｎＡ（Ｃ）
基板カバークラス製膜速度２１０ＯＡ　／　２　ｈｒでポリエチレン膜を
得た。

透明で、付着強度は良好であった。

実施例３実施例１と同様にして、次の条件でエチレンのｔ合服を
形成した。

（ａ）混合ガスＩＩ　ｃ　：　４５００　ＳＣＣＭエチレン：　２．５５ＣＣＨ（ｂ）グロー放電大気圧３０００１１ｚ、　１．０１にν、　２．２＋ａ＾（ｃ
）基板カバーグラス製膜速度１６８００　Ａ１５．５　ｈｒでポリエチレン
膜を得た。透明で、１寸着強度は良好であった。

実施例４実施例１と同様にして、次の条Ｃ′トでエチレンの１（
合１模を形成した。

（ａ）混合ガスＩＩ　ｃ　：　４５００５ＣＣＨエチレン：　３．６３ＣＣＨ（ｂ）グロー放電大気圧３０００ｔｌｚ、　１．１４ｋＶ、　３ｎ＾（ｃ）基板石英０．２市厚グラス製膜速度９０００Ａ　／　２　ｈｒでポリエチレン膜を
得た。

透明で、付着強度は良好であった。

このポリエチレン膜についてＩ７みを計４１１ｉ　Ｌな
ところ、実論例１へ−３と同様に、電極（直径３０市）
の周辺および中心部分で各々製膜した部分での１７みの
むらは極めて少なかった。

（発明の効果）この発明は、以上詳しく説明した通り、従来の低圧クロ
ー放電プラズマ製膜法に比べて、真空系の形成のための
装置、設備が必要でなく、しかもそのための操作も不要
であり、コスト低下効果に優れ、かつ、取板いは容易で
ある。試ｆ！＝’ｒの出し入れによる圧力変化はなく、
製膜峙の圧力変動による影響も小さい。

しかもこの発明により、大気川下での操作であって、装
置が簡単なことから、大面積基板ノ＼の重合薄膜形成も
容易となる。従来に比べて真空系形成にともなう規模の
制約も小さく°ζ済む。

貨られた薄膜の周辺と中心部の厚み差も小さい。

【図面の簡単な説明】第１図は、この発明の実施例としての製膜装置について
示した斜視Ｉｔｌｉ面図である９１・・・ペルジャー　
　　　２・・・上部′、Ｓ枠３・・・下部型ｆｉ／Ｉ・
・・高固体誘電体５・・・基　体　　　　　　６・・・
混合ガス導入［１７・・・開　孔　　　　　　８・・・
多孔管９・・・ｉ開度センサー　　１０・・・ヒーター
代理人　弁理士　　西　　澤　　利　　大男　　１　　
図手続補正書（自発）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の細線からなる上部電極を有する反応容器内
において、希ガスと混合して導入したモノマー気体を大
気圧下にプラズマ状として基体表面に薄膜形成すること
を特徴とする薄膜形成方法。
（２）基体を配置する下部電極上面に高固体誘電体を配
設してなる請求項（１）記載の薄膜形成方法。
（３）請求項（１）記載の反応容器内に、基板表面近傍
で気体を均一に拡散する多孔管を配置してなる大気圧プ
ラズマ製膜装置。
（４）下部電極上面に高固体誘電体を配設してなる請求
項（３）記載の大気圧プラズマ製膜装置。