DE69729429T2 - Verfahren zur Herstellung eines SiO2-Films mit niedrigem Brechungsindex - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines SiO2-Films mit niedrigem Brechungsindex, der auf einen Licht-Antireflexionsfilm auf verschiedenen Oberflächen von gekrümmten Spiegeln, Rückspiegeln, Brillen bzw. Schutzbrillen, Fenstergläsern, PC-Bildschirmen und Bildschirmen für Textverarbeitungsgeräte und anderen verschiedenen kommerziellen Bildschirmen bzw. Anzeigen angewandt werden kann.
  • In den vergangenen Jahren wurden Antireflexionsfilme auf Oberflächen verschiedener Bildschirme von Textverarbeitungsgeräten, Computern und Fernsehgeräten, auf Oberflächen verschiedener optischer Linsen und optischer Gegenstände und auf Oberflächen von Fenstergläsern von Kraftfahrzeugen und elektrischen Schienenfahrzeugen angewandt, um die Reflexion von Licht von den vorstehend genannten Oberflächen zu verhindern.
  • Als Beispiel des Antireflexionsfilms wird ein auf Glas ausgebildeter, etwa 0,1 μm dicker Dünnfilm aus MgF2 beschrieben. Es ist bekannt, dass der Antireflexionsfilm dann, wenn einfallendes Licht senkrecht in einen Dünnfilm eintritt, für eine 100 %ige Verhinderung einer Lichtreflexion und für ein 100 %iges Durchlassen von Licht durch den Antireflexionsfilm die Beziehungen der Gleichungen (1) und (2) erfüllen sollte (vgl. „Science Library", Physics = 9 „Optics", Seiten 70 bis 72, 1980, Science Sha Ltd., Japan).
    Figure 00010001
    wobei λ0 eine spezifische Wellenlänge, n0 den Brechungsindex des Antireflexionsfilms bei dieser Wellenlänge, h die Dicke des Antireflexionsfilms und ng den Brechungsindex des Substrats repräsentiert.
  • Es ist bekannt, dass der Brechungsindex ng von Glas etwa 1,5, der Brechungsindex n0 des MgF2-Films 1,38 und die Wellenlänge λ0 des einfallenden Lichts 550 nm (5500 Å) beträgt (Referenz). Wenn diese Werte in die Gleichung (2) eingesetzt werden, zeigen die Ergebnisse der Berechnung, dass die Dicke h des Antireflexionsfilms etwa 0,1 μm beträgt, wobei es sich um die Dicke eines optischen Dünnfilms handelt. Aus diesem Grund wurde ein optischer Dünnfilm mit einer solchen Dicke als Antireflexionsfilm verwendet. Es ist bekannt, dass Va kuumverfahren wie z.B. Vakuumabscheidung, Sputtern, lonenplattieren und Plasma-CVD zur Bildung eines solchen optischen Dünnfilms geeignet sind.
  • Aus der Gleichung (1) ist ersichtlich, dass eine Verhinderung der Lichtreflexion von 100 % durch die Auswahl eines Materials erreicht werden kann, die derart ist, dass der Brechungsindex der oberen Beschichtung etwa gleich einem Wert der Quadratwurzel des Brechungsindex der unteren Beschichtung ist. Im Stand der Technik wurde bisher eine Licht-Antireflexion durch die Nutzung des vorstehend genannten Prinzips durchgeführt, bei dem der Brechungsindex der oberen Beschichtung niedriger gemacht wird als der Brechungsindex der unteren Beschichtung, d.h. durch die Bereitstellung eines Dünnfilms aus einer Schicht mit hohem Brechungsindex und eines Dünnfilms aus einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex in dieser Reihenfolge auf einem Substrat.
  • Ein SiO2-Film ist allgemein als Film mit niedrigem Brechungsindex bekannt und wurde deshalb verbreitet als Antireflexionsfilm und dergleichen verwendet. Es war jedoch erwünscht, dass Antireflexionsfilme mit verschiedenartigem Schichtaufbau einen niedrigeren Brechungsindex aufweisen.
  • Aus dem Journal of Vacuum Science and Technology, Teil A, Band 14, Nr. 2, 1. März 1996, Seiten 336–345 sind Fluor-dotierte Siliziumdioxidfilme bekannt, die auf Si-Wafern abgeschieden sind, die in integrierten optischen Anwendungen wie z.B. Kanalwellenleitervorrichtungen auf Siliziumdioxid-Basis zur Verwendung in optischen Telekommunikationsanwendungen eingesetzt werden.
  • Die WO 96/25023 A1 beschreibt die Bildung einer dielektrischen Schicht auf der Oberfläche eines Substrats oder eines Wafers mit einem Verfahren zur Bildung einer fluorierten Siliziumoxidschicht unter Verwendung eines Hochfrequenzplasma-verstärkten chemischen Aufdampfens.
  • Die WO 92/20833 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abscheiden eines SiOx-Films mit verminderter intrinsischer mechanischer Spannung und/oder vermindertem Wasserstoffgehalt. Bei diesem Verfahren werden Fluor-dotierte SiOx Filme mittels Plasma-verstärktem chemischen Aufdampfen auf Halbleiterwafer-Substraten abgeschieden.
  • Die EP 0 517 548 A2 beschreibt ein chemisches Aufdampfverfahren zur Bildung Fluorenthaltender Siliziumdioxidfilme.
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines SiO2-Films mit niedrigem Brechungsindex bereitzustellen, bei dem ein Ausgangsmaterial zur Bildung eines SiO2-Films verwendet wird, das einen niedrigeren Brechungsindex als ein herkömmlicher SiO2-Film aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Anspruch 2 definiert.
  • Die Erfindung stellt einen Film mit einem niedrigeren Brechungsindex als der eines SiO2-Films als solcher bereit. Der SiO2-Film mit einem darin eingebrachten Element mit niedrigem Brechungsindex, der erfindungsgemäß hergestellt wird, weist einen niedrigeren Brechungsindex auf als der SiO2-Film als solcher und ist somit als Film für die obere Schicht in einem Antireflexionsfilm geeignet.
  • Ein SiO2-Film mit einem darin eingeführten Fluoratom liegt gewöhnlich in einem Zustand vor, bei dem ein Siliziumatom an ein Fluoratom gebunden ist. Beim Aussetzen des SiO2-Films, der diese Bindung aufweist, gegenüber einer Atmosphäre mit einem übermäßigen Wasserdampfgehalt, ist es wahrscheinlich, dass die Bindung durch die Feuchtigkeit in der Luft hydrolysiert wird, was dazu führt, dass der Effekt des niedrigen Brechungsindex verloren geht. Daher wird erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial eine Alkylgruppe verwendet, bei der ein Teil der oder die gesamten Wasserstoffatome gegen ein Fluoratom substituiert ist/sind. In diesem Fall ist das in den SiO2-Film eingeführte Fluoratom an ein Kohlenstoffatom gebunden, wodurch keine Hydrolyse verursacht wird und der Effekt des niedrigen Brechungsindex über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden kann.
  • Der resultierende CVD-Film, der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, umfasst einen im Wesentlichen anorganischen SiO2-Film, der durch Oxidation von Si-Atomen gebildet wird, und eine in den SiO2-Film eingeführte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wobei ein Teil der oder die gesamten Wasserstoffatome gegen ein Fluoratom substituiert ist/sind, d.h. gegen ein Element mit niedrigem Brechungsindex. Der SiO2-Film mit einem darin eingeführten Element mit niedrigem Brechungsindex weist einen niedrigeren Brechungsindex auf als ein SiO2-Film, bei dem kein Gas verwendet wird, das ein Element mit niedrigem Brechungsindex enthält, d.h. als ein SiO2-Film als solcher. Ferner weist der Film mit niedrigem Brechungsindex eine große Härte und eine hohe Bindungsfestigkeit auf.
  • Die 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform des Aufbaus einer Plasma-CVD-Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Herstellung des SiO2-Films mit niedrigem Brechungsindex zeigt.
  • Ein schematisches Diagramm, das eine Ausführungsform des Aufbaus einer Plasma-CVD-Vorrichtung zur Herstellung des SiO2-Films mit niedrigem Brechungsindex nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt, ist in der 1 gezeigt. In der 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Vakuumkammer, deren Inneres auf einen gewünschten Vakuumgrad eingestellt werden kann. Ein Aufwickel/Abwickelmechanismus, der ein Paar von Rollen 3, 4 enthält, die eine Bahn 2 auf- oder abwickeln können und dahingehend wirken, die Bahn 2 in eine positive Richtung oder in eine umgekehrte Richtung zu transportieren, ist innerhalb der Vakuumkammer 1 angeordnet. Eine Plasmazone 5 ist so angeordnet, dass sie auf die Oberfläche der Bahn 2 gerichtet ist, die zwischen der Rolle 3 und der Rolle 4 transportiert wird. Die Plasmazone 5 für die Plasma-CVD-Behandlung umfasst einen Abschnitt zum Ausstoßen eines gemischten Ausgangsmaterialgases, eine flache Elektrode 6 und eine Filmbildungstrommel 7, welche die Bahn 2 stabil transportieren kann und geerdet ist. Die flache Elektrode 6 kann eine Gas ausstoßende Elektrode sein, die ein Inertgas ausstößt, um ein Plasma zu erzeugen.
  • Als Ausgangsmaterial zur Bildung eines SiO2-Films mit niedrigem Brechungsindex mittels CVD gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gas, das ein Siliziumatom und eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen enthält, wobei ein Teil der oder die gesamten Wasserstoffatome gegen ein Fluoratom substituiert ist/sind, und ein Gas verwendet, das ein Sauerstoffatom enthält.
  • Ein Gas, das ein Fluoratom enthält, kann zugegeben werden, um den Brechungsindex des resultierenden Films niedriger zu machen als der Brechungsindex des SiO2-Films als solcher und Beispiele dafür umfassen CF4, C2F6 und SF6.
  • Das Material, das ein Siliziumatom und eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen enthält, ist ein Hauptausgangsmaterial für den Film mit niedrigem Brechungsindex. Die Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, bei der ein Teil der oder die gesamten Wasserstoffatome gegen ein Fluoratom substituiert ist/sind, insbesondere eine Methyl- oder Ethylgruppe, wird eingeführt, um den Brechungsindex des resultierenden Films niedriger zu machen als der Brechungsindex des SiO2-Films als solcher. Das Ausgangsmaterial, das ein Siliziumatom und eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen enthält, wird bei der Einführung in die Vakuumkammer gasförmig gemacht. In der vorliegenden Erfindung liegt der Grund dafür, dass die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkylgruppe in dem Material, das gasförmig gemacht werden soll, auf 1 bis 4 beschränkt ist, darin, dass ein Ausgangsmaterial, das eine Alkylgruppe mit 5 oder mehr Kohlenstoffatomen enthält, bei der CVD mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit verdampft wird, was die Bildung eines Films mit niedrigem Brechungsindex schwierig macht.
  • Ausgangsmaterialien, die gasförmig gemacht werden können und ein Siliziumatom und eine Fluor-substituierte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen enthalten, umfassen Siliziumenthaltende organische Verbindungen, wie z.B. Hexamethyldisiloxan (Abkürzung: HMDSO), Tetramethyldisiloxan (Abkürzung: TMDSO), Octamethylcyclotetrasiloxan, Tetraethoxysilan (Abkürzung: TEOS), Methyltrimethoxysilan (Abkürzung: MTMOS), Methylsilan, Dimethylsilan, Trimethylsilan, Diethylsilan und Propylsilan. Bevorzugt sind Fluor-substituiertes HMDSO, TMDSO und TEOS. HMDSO ist besonders bevorzugt. Bei jeder dieser bevorzugten und besonders bevorzugten Verbindungen enthält das Molekül eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z.B. eine Methyl- oder Ethylgruppe, ein Siliziumatom und ein Sauerstoffatom. In diesem Fall ist das Fluoratom stabil an das Kohlenstoffatom gebunden, so dass der Effekt einer stabilen Aufrechterhaltung des Effekts des niedrigen Brechungsindex erhalten wird.
  • Das Gas, das ein Sauerstoffatom enthält, wird zur Oxidation des Si-Materials unter Bildung von SiO2 verwendet.
  • Ferner können dem Gasgemisch, das aus den vorstehend genannten Gasen zusammengesetzt ist, im Hinblick auf die Verleihung gewünschter Eigenschaften andere gasförmige Materialien zugesetzt werden.
  • Bei der Einführung des Gasgemischs, welches das Si-Materialgas und das Fluorgas enthält, in die Vakuumkammer beträgt das Strömungsverhältnis (SLM-Verhältnis) vorzugsweise 1:0,1 bis 20.
  • Bei der Plasma-CVD wird die Vakuumkammer vorzugsweise bei einem Druck von 0,1333 bis 133,3 Pa (10–3 bis 1 mmHg (Torr)) gehalten.
  • Ein Antireflexionsfilm, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, wird als bevorzugtes Beispiel von Produkten beschrieben, auf denen der SiO2-Film mit niedrigem Brechungsindex ausgebildet worden ist. Ein Polyethylenterephthalat-Substrat (PET-Substrat) (ein Produkt von Toray Industries, Inc., Handelsname: Lumirror T-60, Dicke: 100 μm) wird als Substrat bereitgestellt. Eine 12,5 nm (125 Å) dicke ITO-Schicht, eine 25,0 nm (250 Å) dicke SiO2-Schicht, eine 100 nm (1000 Å) dicke ITO-Schicht und eine 80 nm (800 Å) dicke SiO2-Schicht werden in dieser Reihenfolge auf das PET-Substrat laminiert. Die ITO-Schicht kann mit einem beliebigen Mittel ausgebildet werden. Im Allgemeinen ist jedoch ein Sputtern anwendbar. Anstelle der ITO-Schicht kann eine TiO2-Schicht oder eine andere Schicht verwendet werden, die aus einem Material mit hohem Brechungsindex ausgebildet ist. In diesem Fall ist der Antireflexionseffekt umso höher und folglich das Leistungsvermögen des Antireflexionsfilms umso besser, je höher der Grad ist, um den der Brechungsindex der Schicht unter der SiO2-Schicht über dem Brechungsindex der SiO2-Schicht liegt. Wenn ferner die ITO-Schicht verwendet wird, kann dem Film eine elektrische Leitfähigkeit verliehen werden, wodurch der Film elektromagnetische Abschirmungseigenschaften und antistatische Eigenschaften aufweisen kann. Im Hinblick auf die Bildung einer Fleckenschutzbeschichtung, die dahingehend wirkt, die Wasserabstoßung der Oberfläche zu verstärken, kann eine Fluorharzschicht mit einer Dicke von nicht mehr als 10 nm (100 Å) mittels Nassbeschichtung aufgebracht werden, wodurch das Anhaften einer Verschmutzung wie z.B. eines Fingerabdrucks verhindert wird.
  • In dem vorstehend genannten Antireflexionsfilm können die ITO-Schicht und die SiO2-Schicht, die auf der harten Beschichtungsschicht auf dem Substrat zuerst ausgebildet werden, durch eine Nassbeschichtung eines organischen Materials ersetzt werden. Die Bildung der ITO-Schicht durch Sputtern erfordert viel Zeit, wodurch erhöhte Herstellungskosten entstehen. Eine solche Änderung des Filmbildungsmittels ist im Hinblick auf die Kosten vorteilhaft. Die Haftung der ITO-Schicht, die auf der Nassbeschichtungsschicht des organischen Materials ausgebildet worden ist, ist nicht sehr gut. In diesem Fall kann zwischen der organischen Schicht und der ITO-Schicht eine Schicht eines anderen Materials mit geringer Dicke (gewöhnlich nicht mehr als 10 nm (100 Å)) ausgebildet werden, das einem Haftmittel entspricht.
  • Wenn die Antireflexionseigenschaften nicht sehr hoch sein müssen (beispielsweise, wenn die Bildung eines Films mit geringer Reflexion vorgesehen ist), kann nur eine SiO2-Schicht auf der harten Beschichtung ausgebildet werden. Dieser Schichtaufbau wird im Hinblick auf die Kosten sehr häufig bei einem Antireflexionsfilm für eine LCD verwendet. In diesem Fall kann TAC (ein Produkt von Fuji Photo Film Co., Ltd., Handelsname: Fuji Tac, Dicke: 100 μm), das optische Eigenschaften, d.h. keine Doppelbrechung, aufweist, als Substrat verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des SiO2-Films mit niedrigem Brechungsindex mittels Plasma-CVD wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben.
  • Beispiel 1 (nicht erfindungsgemäß) TMDSO, Sauerstoff und CF4 wurden als Ausgangsmaterialgase verwendet und Argon wurde als Gas zur Erzeugung des Plasmas verwendet. Diese Gase wurden als Gasgemisch, das aus TMDSO (0,1 SLM), Sauerstoff (20 SLM), CF4 (0,22 SLM) und Argon (0,35 SLM) zusammengesetzt war, in eine Vakuumkammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung mit einem auf 5,332 Pa (40 m Torr (4 × 10–2 mmHg)) eingestellten Druck eingeführt, und zwischen der Filmbildungstrommel und der Gasausstoßelektrode wurde eine elektrische Leistung von 2,1 kW und 40 kHz angelegt, um ein Plasma zu erzeugen. Andererseits wurde ein PET-Film (ein Produkt von Toray Industries, Inc., Japan, Handelsname: Lumirror T-60, Dicke: 100 μm) als Substrat in eine Plasmaerzeugungszone eingeführt und durch diese zur Bildung eines SiO2-Films auf dem Substrat mit einer Zuführungsgeschwindigkeit von 1,5 m/min transportiert.
  • Der Antireflexionseffekt des SiO2-Films wurde in der folgenden Weise bestätigt. Ein schwarzes Vinylband wurde auf die Rückfläche des Substrats aufgebracht, um die Reflexion der Rückfläche zu beseitigen. In diesem Zustand wurde die Reflexion auf der Vorderfläche im Bereich des sichtbaren Lichts bei einem Einfallswinkel von 5° gemessen und dann wurde der Brechungsindex des SiO2-Films auf der Basis der minimalen Reflexion bewertet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die minimale Reflexion 1,76 % und der Brechungsindex 1,47 betrug.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Zum Vergleich wurde ein Film von Vergleichsbeispiel 1 auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 ausgebildet, jedoch wurde CF4 weggelassen.
  • Als Ergebnis wies der ohne die Verwendung von CF4 ausgebildete SiO2-Film eine minimale Reflexion von 1,95 % und einen Brechungsindex von 1,483 auf. Folglich wies der SiO2-Film, der unter Verwendung von CF4 im Beispiel 1 ausgebildet worden ist, eine niedrigere Reflexion und einen niedrigeren Brechungsindex auf.
  • Beispiel 2 (nicht erfindungsgemäß)
  • Sauerstoff wurde als Teil des Ausgangsmaterials verwendet und Argon wurde als Trägergas zur Erzeugung des Plasmas verwendet. Diese Gase wurden als Gasgemisch, das aus Sauerstoff (30 sccm) und Argon (30 sccm) zusammengesetzt war, in eine Vakuumkammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung mit einem auf 5,332 Pa (40 m Torr) eingestellten Druck eingeführt. HMDSO (Hexamethyldisiloxan) als Monomermaterial wurde in dieses Trägergas eingebracht, um das Monomermaterial in die Vakuumkammer der Plasma-CVD-Vorrichtung mit einem auf 5,332 Pa (40 m Torr) eingestellten Druck einzuführen. Die Temperatur des Einbringens war Raumtemperatur. Das Plasma wurde durch Anlegen einer elektrischen Leistung von 100 W und 13,56 MHz zwischen der oberen Elektrode und der Erdungselektrode erzeugt.
  • Ein PET-Film (ein Produkt von Toray Industries, Inc., Handelsname: Lumirror T-60, Dicke: 100 μm) wurde als Substrat verwendet und die Filmbildungszeit betrug 10 min. Der Brechungsindex des so gebildeten Films wurde mittels Ellipsometrie gemessen und betrug 1,42. Der Film wurde mittels IR-Spektrometrie im Hinblick auf die Gegenwart einer CH3-Gruppe analysiert. Als Ergebnis trat ein Peak einer Streckschwingung einer Si-CH3-Bindung bei etwa 1277 cm–1 auf, was die Gegenwart der CH3-Gruppe anzeigt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Zum Vergleich wurde das Verfahren von Beispiel 2 wiederholt, jedoch betrug die Flussrate von Sauerstoff 100 sccm. Auf diese Weise wurde ein SiO2-Film von Vergleichsbeispiel 2 gebildet. Der SiO2-Film wurde mittels IR-Spektroskopie analysiert. Als Ergebnis wurde die Gegenwart einer CH3-Gruppe kaum festgestellt. Der Brechungsindex des im Vergleichsbeispiel 2 gebildeten SiO2-Films wurde mittels Ellipsometrie gemessen und betrug 1,44, wobei dieser Wert höher ist als der Brechungsindex des SiO2-Films, der im Beispiel 2 hergestellt worden ist und in den die CH3-Gruppe eingeführt worden ist.
  • Beispiel 3 (nicht erfindungsgemäß) Ein PET-Film (ein Produkt von Toray Industries, Inc., Handelsname: Lumirror T-60, Dicke: 100 μm) wurde als Substrat bereitgestellt. Sauerstoff, Argon und CF4 wurden als Ausgangsmaterialgase verwendet. Ferner wurde HMDSO (Hexamethyldisiloxan) als Monomermaterial verwendet. Die Gasflussrate betrug 30 sccm für Sauerstoff, 30 sccm für Argon und 30 sccm für CF4. Das Monomermaterial wurde unter Verwendung des Argongases als Trägergas eingebracht und in eine Vakuumkammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung mit einem auf 5,332 Pa (40 m Torr) eingestellten Druck eingeführt. Die Temperatur des Einbringens war Raumtemperatur.
  • Zwischen der oberen Elektrode und der Erdungselektrode wurde eine elektrische Leistung von 100 W und 13,56 MHz angelegt, um ein Plasma zu erzeugen. Die Filmbildungszeit betrug 10 min. Der Brechungsindex des SiO2-Films mit einem darin eingeführten Fluoratom wurde mittels Ellipsometrie gemessen und betrug 1,40.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Zum Vergleich wurde bei der Bildung eines SiO2-Films kein CF4 zur Bildung eines SiO2-Films verwendet, in den kein Fluoratom eingeführt worden ist, und der Brechungsindex des SiO2-Films, in den kein Fluoratom eingeführt worden ist, wurde mittels Ellipsometrie gemessen und betrug 1,42, wobei dieser Wert höher ist als der Brechungsindex (1,40) des SiO2-Films, der im Beispiel 3 hergestellt worden ist und in den das Fluoratom eingeführt worden ist.
  • Beispiel 4
  • Ein PET-Film (ein Produkt von Toray Industries, Inc., Handelsname: Lumirror T-60, Dicke: 100 μm) wurde als Substrat bereitgestellt. Sauerstoff und Argon wurden als Ausgangsmaterialgase verwendet. Ferner wurde HMDSO (Hexamethyldisiloxan), bei dem das H in dessen CH3-Gruppe gegen F substituiert worden ist, als Monomermaterial verwendet. Die Gasflussrate betrug 30 sccm für Sauerstoff und 30 sccm für Argon. Das Monomermaterial wurde unter Verwendung des Argongases als Trägergas eingebracht und in eine Vakuumkammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung mit einem auf 5,332 Pa (40 m Torr) eingestellten Druck eingeführt. Die Temperatur des Einbringens war Raumtemperatur.
  • Zwischen der oberen Elektrode und der Erdungselektrode wurde eine elektrische Leistung von 100 W und 13,56 MHz angelegt, um ein Plasma zu erzeugen. Die Filmbildungszeit betrug 10 min. Der Brechungsindex des SiO2-Films wurde mittels Ellipsometrie gemessen und betrug 1,40.
  • Sowohl bei dem SiO2-Film, der in diesem Beispiel gebildet worden ist (Beispiel 4), als auch bei dem SiO2-Film, der im Beispiel 3 gebildet worden ist, betrug der anfängliche Brechungsindex 1,40. Diese SiO2-Filme wurden drei Tage bei Bedingungen einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit (80°C, 95 % relative Feuchtigkeit) stehengelassen. Als Ergebnis unterlag der SiO2-Film, der im Beispiel 4 gebildet worden ist, keiner Änderung des Bre chungsindex, wohingegen der Brechungsindex des SiO2-Films, der im Beispiel 3 hergestellt worden ist, auf 1,45 angestiegen war. Dies zeigt, dass in dem SiO2-Film mit einem darin eingeführten Fluoratom die Verwendung von HMDSO, bei dem H in der CH3-Gruppe gegen F substituiert worden ist, anstelle der Verwendung von CF4 zu einer besseren Beständigkeit gegen eine hohe Temperatur und eine hohe Feuchtigkeit führt.
  • Der SiO2-Film mit niedrigem Brechungsindex, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist und der mindestens ein Element mit niedrigem Brechungsindex aufweist, das aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, bei der ein Teil der oder die gesamten Wasserstoffatome gegen ein Fluoratom substituiert ist/sind, weist einen niedrigeren Brechungsindex auf als der SiO2-Film, in den kein Element mit niedrigem Brechungsindex eingeführt worden ist.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Herstellung eines SiO2-Films mit niedrigem Brechungsindex, umfassend die Schritte: (1) Einführen eines Gasgemischs, umfassend ein flüchtiges Gas einer organischen Verbindung, die ein Siliziumatom und eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen enthält, wobei ein Teil der oder die gesamten Wasserstoffatome gegen ein Fluoratom substituiert ist/sind, und ein Gas, das ein Sauerstoffatom enthält, in eine Vakuumkammer, die bei einem Vakuum von 0,1333 – 133,3 Pa (10–3 bis 1 mmHg (Torr)) gehalten wird, und Einbringen des Gasgemischs in einen Plasmastrom und (2) Inkontaktbringen des Plasmastroms mit der Oberfläche eines Substrats, das in der Vakuumkammer angeordnet wird, um einen dünnen Film auf dem Substrat zu bilden.
  2. Verfahren zur Herstellung eines SiO2-Films mit niedrigem Brechungsindex nach Anspruch 1, wobei das Ausgangsmaterial, welches ein Siliziumatom und eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen enthält, wobei ein Teil der oder die gesamten Wasserstoffatome gegen ein Fluoratom substituiert ist/sind, mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus HMDSO, TMDSO, Octamethylcyclotetrasiloxan, TEOS, MTMOS, Methylsilan, Dimethylsilan, Trimethylsilan, Diethylsilan und Propylsilan, umfaßt, wobei ein Teil der oder die gesamten Wasserstoffatome in jeder dieser Verbindungen gegen ein Fluoratom substituiert ist/sind.
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