JPH0248626B2 - Hakumakukeiseihohotosonosochi - Google Patents
HakumakukeiseihohotosonosochiInfo
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- JPH0248626B2 JPH0248626B2 JP13863088A JP13863088A JPH0248626B2 JP H0248626 B2 JPH0248626 B2 JP H0248626B2 JP 13863088 A JP13863088 A JP 13863088A JP 13863088 A JP13863088 A JP 13863088A JP H0248626 B2 JPH0248626 B2 JP H0248626B2
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- film
- film forming
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- atmospheric pressure
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Links
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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
圧下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。
ものである。さらに詳しくは、この発明は、大気
圧下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
法が広く知られており、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
マ化によつて薄膜形成する、いわゆる有機プラズ
マコーテイング方法があることも知られている。
法が広く知られており、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
マ化によつて薄膜形成する、いわゆる有機プラズ
マコーテイング方法が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
上にアモルフアス炭素膜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。
ラズマ状として、シリコン基板またはガラス基板
上にアモルフアス炭素膜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。
しかしながら、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１×10-5〜１×10-3Torr程度の真空下での反
応となるため、この低圧条件形成の装置、設備が
必要であり、かつ大面積基板への製膜が難しくか
つ製造コストも高価なものとならざるを得ないと
いう欠点があつた。
低圧グロー放電プラズマによる製膜法は、いずれ
も１×10-5〜１×10-3Torr程度の真空下での反
応となるため、この低圧条件形成の装置、設備が
必要であり、かつ大面積基板への製膜が難しくか
つ製造コストも高価なものとならざるを得ないと
いう欠点があつた。
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、大面積基板への製膜の容易な大気圧下でのグ
ロー放電プラズマによる製膜法をここに完成し
た。この背景となつたのは、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つた。
るために鋭意検討し、装置、設備の低コスト化
と、大面積基板への製膜の容易な大気圧下でのグ
ロー放電プラズマによる製膜法をここに完成し
た。この背景となつたのは、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つた。
大気圧下でのグ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、プラスチツク表
面の合弗素気体プラズマによる表面処理法を提案
しており、この処理法をさらに発展させて製膜法
を完成するに至つている。
ついては、すでにこの発明者は、プラスチツク表
面の合弗素気体プラズマによる表面処理法を提案
しており、この処理法をさらに発展させて製膜法
を完成するに至つている。
（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、従来の低圧グ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、大面積基板へ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。
たものであり、従来の低圧グ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、大面積基板へ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、上記の目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、不活性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。
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、不活性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上部電
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が第１図である。
極を有し、さらには、基体を配置する下部電極の
上面に固体誘電体を配し、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が第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
レツクス製のベルジヤー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は複数の細線によつて構成してい
る。また、下部電極３には、その上面にガラス、
セラミツクス、プラスチツク等の固体誘電体４を
設けている。この固体誘電体４の上に板状体等の
形状の基体５を装置する。
レツクス製のベルジヤー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は複数の細線によつて構成してい
る。また、下部電極３には、その上面にガラス、
セラミツクス、プラスチツク等の固体誘電体４を
設けている。この固体誘電体４の上に板状体等の
形状の基体５を装置する。
He、Ne、ArやN2等の不活性ガスと薄膜形成
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、不活性ガス等は、反応容器の気体出口よ
り排出する。
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、不活性ガス等は、反応容器の気体出口よ
り排出する。
下部電極３部には、温度センサー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。
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、ベルジヤー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必要としない。
の発明の製膜装置においては、ベルジヤー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必要としない。
反応に使用する不活性ガスとしては、前記の通
り、He、Ne、Ar、N2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ツタリングを最少とするため
には質量の軽いHeを用いるのが好ましい。この
不活性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、プロ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
望のプラズマ重合膜を形成することができる。
り、He、Ne、Ar、N2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ツタリングを最少とするため
には質量の軽いHeを用いるのが好ましい。この
不活性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、プロ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
望のプラズマ重合膜を形成することができる。
不活性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、ガス濃度を約90％以上とするこ
とが好ましい。気体も複数種のものを混合して使
してもよい。
定的ではないが、ガス濃度を約90％以上とするこ
とが好ましい。気体も複数種のものを混合して使
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、
電極の大きさによつてその形状、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。
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、
電極の大きさによつてその形状、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つて行うが、
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、上部電極２に細線を用
い、かつ、下部電極３には固体誘電体４を配設す
ることにより、製膜の均一化、基板５の中心と周
辺との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、上部電極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ができる。
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、上部電極２に細線を用
い、かつ、下部電極３には固体誘電体４を配設す
ることにより、製膜の均一化、基板５の中心と周
辺との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、上部電極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ができる。
通常、大気圧の条件下ではグロー放電は容易に
は生じないが、不活性ガスを用いること、複数の
細線からなる電極を用いること、さらには固体誘
電体を用いることにより高安定なグロー放電とそ
のプラズマ生成を可能とする。
は生じないが、不活性ガスを用いること、複数の
細線からなる電極を用いること、さらには固体誘
電体を用いることにより高安定なグロー放電とそ
のプラズマ生成を可能とする。
なお、基体としては、セラミツクス、ガラス、
プラスチツクなどの適宜な材料を使用することが
でき、また、使用する気体によつては、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。
プラスチツクなどの適宜な材料を使用することが
でき、また、使用する気体によつては、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。
いて説明する。
実施例 １
第１図に示した装置（電極直径30mm巾、電極間
距離10mm）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。
距離10mm）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
He：4500SCCM
エチレン：3.6SCCM
(b) グロー放電
大気圧
3000Hz、1.05kV、3mA
(c) 基板
カバーガラス
基板表面に、製膜速度12500A／2hrでポリエチ
レン膜を得た。透明で、付着強度は良好であつ
た。
レン膜を得た。透明で、付着強度は良好であつ
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。
重合膜を形成した。
(a) 混合ガス
He：4500SCCM
エチレン：6.0SCCM
(b) グロー放電
大気圧
3000Hz、1.25kV、6mA
(c) 基板
カバーガラス
製膜速度2100A／2hrでポリエチレン膜を得た。
透明で、付着強度は良好であつた。
透明で、付着強度は良好であつた。
実施例 ３
実施例１と同様にして、次の条件でエチレンの
重合膜を形成した。
重合膜を形成した。
(a) 混合ガス
He：4500SCCM
エチレン：2.5SCCM
(b) グロー放電
大気圧
3000Hz、1.01kV、2.2mA
(c) 基板
カバーガラス
製膜速度16800A／5.5hrでポリエチレン膜を得
た。透明で、付着強度は良好であつた。
た。透明で、付着強度は良好であつた。
実施例 ４
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。
重合膜を形成した。
(a) 混合ガス
He：4500SCCM
エチレン：3.6SCCM
(c) グロー放電
大気圧
3000Hz、1.14kV、3mA
(c) 基板
石英0.2mm厚グラス
製膜速度9000A／2hrでポリエチレン膜を得た。
透明で、付着強度は良好であつた。
透明で、付着強度は良好であつた。
このポリエチレン膜について厚みを評価したと
ころ、実施例１〜３と同様に、電極（直径30mm）
の周辺および中心部分で各々製膜した部分での厚
みのむらは極めて少なかつた。
ころ、実施例１〜３と同様に、電極（直径30mm）
の周辺および中心部分で各々製膜した部分での厚
みのむらは極めて少なかつた。
（発明の効果）
この発明は、以上詳しく説明した通り、従来の
低圧グ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、取扱いは容易である。試料等の出し
入れによる圧力変化はなく、製膜時の圧力変動に
よる影響も小さい。
低圧グ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、取扱いは容易である。試料等の出し
入れによる圧力変化はなく、製膜時の圧力変動に
よる影響も小さい。
しかもこの発明により、大気圧下での操作であ
つて、装置が簡単なことから、大面積基板への重
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て済む。
つて、装置が簡単なことから、大面積基板への重
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て済む。
得られた薄膜の周辺と中心部の厚み差も小さ
い。
い。
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断面図である。 １……ベルジヤー、２……上部電極、３……下
部電極、４……固体誘電体、５……基体、６……
混合ガス導入口、７……開孔、８……多孔管、９
……温度センサー、１０……ヒーター。
について示した斜視断面図である。 １……ベルジヤー、２……上部電極、３……下
部電極、４……固体誘電体、５……基体、６……
混合ガス導入口、７……開孔、８……多孔管、９
……温度センサー、１０……ヒーター。
Claims (1)
- 【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、不活性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。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13863088A JPH0248626B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | Hakumakukeiseihohotosonosochi |
| EP89305671A EP0346055B1 (en) | 1988-06-06 | 1989-06-06 | Method for causing plasma reaction under atmospheric pressure |
| DE68922244T DE68922244T2 (de) | 1988-06-06 | 1989-06-06 | Verfahren zur Durchführung einer Plasmareaktion bei Atmosphärendruck. |
| US07/522,462 US5126164A (en) | 1988-06-06 | 1990-05-14 | Method of forming a thin polymeric film by plasma reaction under atmospheric pressure |
| US07/774,143 US5275665A (en) | 1988-06-06 | 1991-10-15 | Method and apparatus for causing plasma reaction under atmospheric pressure |
| US08/401,290 US5733610A (en) | 1988-06-06 | 1995-03-09 | Atmospheric pressure plasma reaction method of forming a hydrophobic film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13863088A JPH0248626B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | Hakumakukeiseihohotosonosochi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01306569A JPH01306569A (ja) | 1989-12-11 |
| JPH0248626B2 true JPH0248626B2 (ja) | 1990-10-25 |
Family
ID=15226546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13863088A Expired - Lifetime JPH0248626B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | Hakumakukeiseihohotosonosochi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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1988
- 1988-06-06 JP JP13863088A patent/JPH0248626B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2003041372A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-13 | Konica Corp | 大気圧プラズマ処理装置及び大気圧プラズマ処理方法 |
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