JP2001049443A - METHOD FOR FORMATION OF SiO2 THIN FILM UTILIZING DISCHARGE PLASMA - Google Patents

METHOD FOR FORMATION OF SiO2 THIN FILM UTILIZING DISCHARGE PLASMA

Info

Publication number
JP2001049443A
JP2001049443A JP11226571A JP22657199A JP2001049443A JP 2001049443 A JP2001049443 A JP 2001049443A JP 11226571 A JP11226571 A JP 11226571A JP 22657199 A JP22657199 A JP 22657199A JP 2001049443 A JP2001049443 A JP 2001049443A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
electric field
discharge
gas
discharge plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11226571A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Nishiguchi
直樹 西口
Masahisa Tosaka
昌久 登坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
Priority to JP11226571A priority Critical patent/JP2001049443A/en
Publication of JP2001049443A publication Critical patent/JP2001049443A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a thin film in which the secular change of the film thickness and film quality of an SiO2 thin film formed by utilizing discharge plasma is suppressed. SOLUTION: When generating discharge plasma by applying the electric field to the space between counter electrodes under the pressure in the vicinity of the atmospheric pressure in a gaseous atmosphere contg. a silicon organometallic compd. in such a manner that the discharge electric current density is controlled to 0. 01 to 300 mA/cm2 to form a silicon organometallic compd.-conty. thin film, the concn. of the silicon organometallic compd. in the gaseous atmosphere is regurated to be 0. 01 to 0. 2 vol.%, and the electric field intensity to be 65 to 150 kV/cm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン系有機金
属化合物を含むガス雰囲気下において、基材を大気圧近
傍下で、プラズマ放電することを特徴とする放電プラズ
マを利用したSiO2 薄膜形成方法に関する。
The present invention relates, in a gas atmosphere containing a silicon-based organometallic compound, the substrate under near atmospheric pressure, SiO 2 thin film forming method using a discharge plasma, characterized in that the plasma discharge About.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、低圧条件下でグロー放電させ
て生じるプラズマを用いて、薄膜形成を行う方法が実用
化されているが、低圧条件下での処理は、真空容器や真
空装置が必要であり、バッチ的に処理を行う毎に、真空
容器の真空を壊して、新たに真空引きを行う必要がある
ため、工業的には大変不利であった。そのため、電子部
品等の高価な物品に対してのみにしか適用されなかっ
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of forming a thin film using plasma generated by glow discharge under low pressure conditions has been put to practical use, but processing under low pressure conditions requires a vacuum vessel or a vacuum apparatus. However, every time the processing is performed in a batch, it is necessary to break the vacuum of the vacuum container and perform a new evacuation, which is industrially very disadvantageous. Therefore, it has been applied only to expensive articles such as electronic parts.

【0003】上記のような問題を解消するために、大気
圧近傍の圧力下で放電プラズマを発生させる方法が種々
提案されている。例えば、特公平2−48626号公報
には、大気圧近傍のヘリウムとケトンの混合雰囲気下で
発生させたプラズマを用いて処理を行う方法が開示され
ており、又、特開平4−74525号公報には、アルゴ
ン並びにヘリウム又はアセトンからなる大気圧近傍の雰
囲気下で発生させたプラズマにより処理を行う方法が開
示されている。
In order to solve the above problems, various methods have been proposed for generating discharge plasma under a pressure near the atmospheric pressure. For example, Japanese Patent Publication No. 2-48626 discloses a method of performing treatment using plasma generated in a mixed atmosphere of helium and ketone near atmospheric pressure, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-74525. Discloses a method of performing treatment using plasma generated in an atmosphere near the atmospheric pressure composed of argon and helium or acetone.

【0004】しかし、上記方法は、いずれもヘリウム又
はケトンを含有するガス雰囲気でプラズマを発生させる
方法であって、ガス雰囲気が限定されるのみならず、ヘ
リウムを用いる場合は、ヘリウム自身が高価で工業的に
不利であり、しかも、電子密度の低い放電状態しか達成
できないために、限られた表面処理にのみ利用され、無
機質の薄膜を形成することなどは不可能であった。
However, each of the above methods is a method of generating plasma in a gas atmosphere containing helium or ketone. Not only is the gas atmosphere limited, but when helium is used, helium itself is expensive. Since it is industrially disadvantageous and can only achieve a discharge state with a low electron density, it is used only for limited surface treatment, and it has not been possible to form an inorganic thin film.

【0005】一方、放電プラズマを利用したSiO2
膜形成(以下、薄膜形成と記載する場合がある)におい
て、従来放電プラズマの絶縁破壊によるアーク放電の発
生を避けるために、より低電圧、且つ、ガス雰囲気中の
シリコン有機金属化合物の濃度が1体積%以上の高濃度
でSiO2 薄膜形成を行ってきた。
On the other hand, in the formation of a SiO 2 thin film using discharge plasma (hereinafter sometimes referred to as “thin film formation”), in order to avoid the occurrence of arc discharge due to dielectric breakdown of the conventional discharge plasma, a lower voltage and a lower voltage are required. A SiO 2 thin film has been formed at a high concentration of 1% by volume or more of a silicon organometallic compound in a gas atmosphere.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
検討によれば、シリコン系有機金属化合物は、比較的安
定なため低電圧のプラズマ放電では、反応効率が悪く、
さらに、成膜直後から1週間以内に膜質及び膜厚に経時
変化が起こるという問題があった。特に、膜厚について
は、膜厚減少度((経時変化後膜厚/初期膜厚)×10
0%)が約70%となり、設定膜厚への膜厚制御が非常
に困難であり、且つ成膜後の養生工程等必須であり、生
産性が悪いという問題を有することが判明した。これら
の問題を解決するため、本発明者らは、大気圧近傍の圧
力下で、金属化合物を含むガス雰囲気中で電界を印加す
ることにより、放電プラズマを発生させ金属含有薄膜を
形成する方法について、さらに検討した。(特願平10
−106387号公報)しかし、シリコン系有機金属化
合物の場合は反応性が低いため、この方法を用いて成膜
しても、成膜直後の膜質及び膜厚の経時変化を十分に抑
制することはできなかった。 このため、本発明は、放
電プラズマを利用したSiO2 薄膜形成方法について本
発明者らが知見した上記問題を解決するためになされた
ものであって、形成されたSiO2 薄膜の膜厚及び膜質
の経時変化を抑制した薄膜形成方法を提供することにあ
る。
However, according to the study of the present inventors, since silicon-based organometallic compounds are relatively stable, their reaction efficiency is poor in low-voltage plasma discharge,
Further, there is a problem that the film quality and the film thickness change over time within one week immediately after the film formation. In particular, as for the film thickness, the degree of film thickness reduction ((film thickness after aging) / initial film thickness) × 10
0%) was about 70%, which proved that there was a problem that the film thickness control to the set film thickness was extremely difficult, a curing step after film formation was essential, and the productivity was poor. In order to solve these problems, the present inventors have developed a method for forming a metal-containing thin film by generating discharge plasma by applying an electric field in a gas atmosphere containing a metal compound under a pressure near atmospheric pressure. And studied further. (Japanese Patent Application No. 10
However, in the case of a silicon-based organometallic compound, the reactivity is low. Therefore, even if a film is formed using this method, it is not possible to sufficiently suppress the temporal change of the film quality and the film thickness immediately after the film formation. could not. Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems that the present inventors have found about a method of forming a SiO 2 thin film using discharge plasma, and it is intended that the thickness and film quality of the formed SiO 2 thin film be improved. It is an object of the present invention to provide a method for forming a thin film in which a change with time is suppressed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の本発明は、大気圧近傍の圧力下、シ
リコン系有機金属化合物を含むガス雰囲気中で、対向電
極間に放電電流密度が0.01〜300mA/cm2
なるように電界を印加することにより、放電プラズマを
発生させ、シリコン系有機金属化合物含有薄膜形成する
際に、上記ガス雰囲気中のシリコン系有機金属化合物濃
度が0.01〜0.2体積%、上記電界強度が65〜1
50kV/cmであることを特徴とする放電プラズマを
利用したSiO2 薄膜形成方法を提供する。また、請求
項2記載の本発明は、シリコン系有機金属化合物にテト
ラメトキシシランを用いることを特徴とする請求項1記
載の放電プラズマを利用したSiO 2 薄膜形成方法を提
供する。また、請求項3記載の本発明は、上記一対の対
向電極間にパルス化された電界を印加することを特徴と
する請求項1又は2に記載の放電プラズマ利用したSi
2 薄膜形成方法を提供する。。また、請求項4記載の
本発明は、上記パルス化された電界の印加における電圧
立ち上がり又は、立ち下がり時間が40ns〜100μ
sの範囲で、且つ、パルス電界の強さが65〜150k
V/cmの範囲であることを特徴とする請求項1〜3の
いずれか一項に記載の放電プラズマを利用したSiO2
薄膜形成方法を提供する。また、請求項5記載の本発明
は、上記パルス化された電界の周波数が1〜100kH
zであり、且つ、その1つのパルス電界の形成時間が1
〜1000μsであることを特徴とする請求項1〜4の
いずれか一項に記載の放電プラズマを利用したSiO2
薄膜形成方法を提供する。以下に本発明を詳述する。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
In addition, the present invention according to claim 1 provides a system under a pressure near atmospheric pressure.
In a gas atmosphere containing a recon-based organometallic compound,
Discharge current density between poles is 0.01 to 300 mA / cmTwoWhen
By applying an electric field so that
Generate and form a silicon-based organometallic compound-containing thin film
When the silicon-based organometallic compound concentration in the above gas atmosphere is
Degree is 0.01 to 0.2% by volume, and the electric field strength is 65 to 1
Discharge plasma characterized by being 50 kV / cm.
SiO usedTwoProvided is a method for forming a thin film. Also, billing
Item 2 The present invention described in Item 2 relates to a silicon-based organometallic compound.
2. The method according to claim 1, wherein lamethoxysilane is used.
SiO using discharge plasma TwoSuggest thin film formation method
Offer. The present invention described in claim 3 provides the above-mentioned pair of pairs.
It is characterized by applying a pulsed electric field between the facing electrodes
The Si using the discharge plasma according to claim 1 or 2.
OTwoProvided is a method for forming a thin film. . Further, according to claim 4
The present invention provides a method for applying a voltage in the application of the above-described pulsed electric field.
Rise or fall time is 40 ns to 100 μm
s and the intensity of the pulsed electric field is 65 to 150 k.
V / cm range.
SiO using the discharge plasma according to any one of the above.Two
Provided is a method for forming a thin film. The present invention according to claim 5.
Means that the frequency of the pulsed electric field is 1 to 100 kHz.
z, and the formation time of one pulsed electric field is 1
5 to 1000 μs.
SiO using the discharge plasma according to any one of the above.Two
Provided is a method for forming a thin film. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0008】本発明における大気圧近傍の圧力とは、1
00〜800Torrの圧力をいい、中でも、圧力調整
が容易で装置構成が容易となる700〜780Torr
の圧力範囲とすることが好ましい。
In the present invention, the pressure near the atmospheric pressure is 1
A pressure of 00 to 800 Torr, in particular, 700 to 780 Torr which facilitates pressure adjustment and facilitates device configuration.
It is preferable to set the pressure range.

【0009】本発明における電極間の放電電流密度と
は、放電により電極間に流れる電流値を、放電空間にお
ける電流の流れ方向と直交する方向の面積で除した値を
いい、電極として平行平板型のものを用いた場合には、
その対向面積で上記電流値を除した値に相当する。又、
電極間にパルス電界を形成する場合には、パルス化され
た電流が流れるが、この場合にはそのパルス電流の最大
値、つまりピーク−ピーク値を、上記の面積で除した値
をいう。
The discharge current density between the electrodes in the present invention refers to a value obtained by dividing the value of the current flowing between the electrodes due to discharge by the area of the discharge space in the direction orthogonal to the current flow direction. If you use
It corresponds to a value obtained by dividing the current value by the facing area. or,
When a pulsed electric field is formed between the electrodes, a pulsed current flows. In this case, the pulse current refers to the maximum value of the pulse current, that is, a value obtained by dividing the peak-to-peak value by the area.

【0010】一般にプラズマ中の電子密度、所謂、プラ
ズマ密度は、プローブ法や電磁波法によって測定され
る。しかし、大気圧近傍の圧力では、電極間の放電は、
元来、アーク放電に移行し易いので、探針をプラズマ中
に挿入するプローブ法では、探針にアーク電流が流れて
しまい、正確な測定はできない。又、発光分光分析やレ
ーザ吸光分析などによる電磁波法は、ガスの種類によっ
て得られる情報が異なるので分析が困難である。
Generally, the electron density in a plasma, that is, the plasma density, is measured by a probe method or an electromagnetic wave method. However, at pressures near atmospheric pressure, the discharge between the electrodes is
Originally, it is easy to shift to arc discharge. Therefore, in the probe method in which the probe is inserted into the plasma, an arc current flows through the probe, and accurate measurement cannot be performed. In addition, the electromagnetic wave method based on emission spectroscopy or laser absorption analysis is difficult to analyze because the information obtained differs depending on the type of gas.

【0011】一方、大気圧近傍の圧力下におけるグロー
放電においては、低ガス圧放電に比して、ガス分子密度
が大きいので、電離後、再結合までの寿命が短く、電子
の平均自由行程も短い。そのため、グロー放電空間が電
極に挟まれた空間に限定されるという特徴がある。それ
故に、プラズマ中の電子はそのまま電極を通して電流値
に変換され、電子密度(プラズマ密度)は放電電流密度
を反映した値であると考えられ、本発明者等の実験によ
ると、この放電電流密度により、薄膜形成制御が可能で
あることが判明している。このように、大気圧近傍の圧
力下でのグロー放電では、上記の理由により、放電電流
密度がプラズマ密度を反映する。
On the other hand, in a glow discharge at a pressure close to the atmospheric pressure, the gas molecule density is higher than that in a low gas pressure discharge, so that the life after ionization and recombination is short, and the mean free path of electrons is also small. short. Therefore, there is a feature that the glow discharge space is limited to the space between the electrodes. Therefore, the electrons in the plasma are directly converted into a current value through the electrode, and the electron density (plasma density) is considered to be a value reflecting the discharge current density. It has been found that thin film formation control is possible. As described above, in the glow discharge under a pressure near the atmospheric pressure, the discharge current density reflects the plasma density for the above-described reason.

【0012】このため、シリコン系有機金属化合物を含
むガス雰囲気の大気圧近傍の圧力下においては、電極間
の放電電流密度は、0.01〜300mA/cm2 の範
囲であることが好ましい。上記放電電流密度に設定する
ことより、シリコン系有機金属化合物をプラズマ励起さ
せ、且つ、そのプラズマをグロー放電状態に保ち、Si
2 薄膜の形成に至らせることが可能となる。
Therefore, the discharge current density between the electrodes is preferably in the range of 0.01 to 300 mA / cm 2 under the pressure near the atmospheric pressure of the gas atmosphere containing the silicon-based organometallic compound. By setting the discharge current density to the above, the silicon-based organometallic compound is plasma-excited, and the plasma is maintained in a glow discharge state.
It becomes possible to form an O 2 thin film.

【0013】また、本発明における電圧の大きさは、上
記放電電流密度が0.01〜300mA/cm2 の範囲
では、電極に印加した際に電界強度が65〜150kV
/cmの範囲であることが好ましい。65kV/cm未
満であると処理に時間がかかりすぎ、150kV/cm
を超えるとアーク放電が発生するためである。
In the present invention, when the discharge current density is in the range of 0.01 to 300 mA / cm 2 , the electric field intensity is 65 to 150 kV when applied to the electrode.
/ Cm is preferable. If it is less than 65 kV / cm, it takes too much time to process, and 150 kV / cm
This is because an arc discharge is generated when the ratio exceeds.

【0014】また、本発明において、電極間における放
電電流密度が、0.01〜300mA/cm2 である範
囲を比較的に容易に実現するには、対向電極間にパルス
化された電界を印加する方法を挙げることができる。通
常の交流電界を印加する方法では、大気圧近傍の圧力下
においては、ヘリウム、ケトン等の特定のガス以外のガ
スでは、安定してグロー放電状態が継続されず、瞬時に
アーク放電に移行してしまうことが知られており、金属
元素含有薄膜が形成されるような金属化合物のプラズマ
を維持することは難しい。
In the present invention, in order to relatively easily realize a discharge current density between the electrodes of 0.01 to 300 mA / cm 2, a pulsed electric field is applied between the opposed electrodes. Methods can be mentioned. In a method of applying a normal AC electric field, under a pressure close to the atmospheric pressure, a glow discharge state is not stably maintained in a gas other than a specific gas such as helium, ketone, etc. And it is difficult to maintain a plasma of a metal compound such that a metal element-containing thin film is formed.

【0015】本発明においてプラズマの発生に用いられ
る対向電極間に印加される電界は、パルス化された電界
であることが好ましい。大気圧近傍の圧力下では、上記
プラズマ放電状態からアーク放電状態に至る時間が長い
ガス成分以外は、安定してプラズマ放電状態が保持され
ずに瞬時にアーク放電状態に移行するので、パルス化さ
れた電界を印加することにより、アーク放電に移行する
前に放電を止め、再び放電を開始するというサイクルが
実現されていると考えられ、上記特定のガス以外の雰囲
気においても、安定して放電プラズマを発生させること
が可能となるからである。
In the present invention, the electric field applied between the opposed electrodes used for generating plasma is preferably a pulsed electric field. At a pressure close to the atmospheric pressure, except for a gas component that takes a long time to transition from the above-described plasma discharge state to the arc discharge state, the plasma discharge state is not stably maintained, but instantaneously transitions to the arc discharge state, so that it is pulsed. By applying an electric field, it is considered that a cycle in which the discharge is stopped before the transition to the arc discharge and the discharge is started again is realized, and the discharge plasma is stably maintained even in an atmosphere other than the above specific gas. This is because it is possible to generate

【0016】なお、パルス化された電界を用いることに
より、空気中で放電プラズマを発生させることも可能で
あり、開放系での処理が可能となる。
By using a pulsed electric field, it is possible to generate a discharge plasma in the air, so that an open system can be used.

【0017】図1にパルス電圧波形の例を示す。波形
(a)、(b)はインパルス型、波形(c)はパルス
型、波形(d)は変調型の波形である。図1には電圧印
加が正負の繰り返しであるものを挙げたが、正又は負の
何れかの極性側に電圧を印加するタイプのパルスを用い
てもよい。図2に、このようなパルス電圧を印加する際
の電源のブロック図を示す。
FIG. 1 shows an example of a pulse voltage waveform. The waveforms (a) and (b) are impulse waveforms, the waveform (c) is a pulse waveform, and the waveform (d) is a modulation waveform. Although FIG. 1 shows an example in which voltage application is repeated positive and negative, a pulse of a type in which a voltage is applied to either the positive or negative polarity side may be used. FIG. 2 shows a block diagram of a power supply when such a pulse voltage is applied.

【0018】上記パルス電圧波形は、ここで挙げた波形
に限定されないが、パルスの立ち上がり時間が短いほど
プラズマ発生の際のガスの電離が効率よく行われる。上
記立ち上がり時間は用いる電源によって決定されるた
め、可能な限り立ち上がり時間が短くなるような電源を
選択する。
The pulse voltage waveform is not limited to the above-mentioned waveforms, but the shorter the rise time of the pulse, the more efficiently the gas is ionized during the generation of plasma. Since the rise time is determined by the power supply to be used, a power supply having a rise time as short as possible is selected.

【0019】さらに、パルス波形、立ち上がり時間、周
波数の異なるパルスを用いて変調を行ってもよい。この
ような変調は高速連続表面処理を行う上で有効である。
又、パルス周波数が高く、パルス幅は短い方が高速連続
表面処理に適している。
Further, modulation may be performed using pulses having different pulse waveforms, rise times, and frequencies. Such modulation is effective in performing high-speed continuous surface treatment.
Also, a higher pulse frequency and a shorter pulse width are suitable for high-speed continuous surface treatment.

【0020】本発明において、電極間に印加するパルス
電圧は、そのパルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時
間が短い程、プラズマ発生の際のガスの電離が、効率よ
く行われる。特に、電極間に印加するパルス電圧の立ち
上がり及び立ち下がり時間、換言すれば、電極間に形成
されるパルス電界の立ち上がり及び立ち下がり時間は、
いずれも40ns〜100μsとすることが好ましい。
40ns未満は現実的でなく、100μsをこえると、
放電状態がアーク放電に移行し易く、不安定なものとな
る。
In the present invention, as for the pulse voltage applied between the electrodes, the shorter the rise time and the fall time of the pulse, the more efficiently the gas is ionized during the generation of plasma. In particular, the rise and fall times of the pulse voltage applied between the electrodes, in other words, the rise and fall times of the pulse electric field formed between the electrodes,
In each case, it is preferable to set it to 40 ns to 100 μs.
Less than 40 ns is not realistic, and if it exceeds 100 μs,
The discharge state easily shifts to arc discharge and becomes unstable.

【0021】尚、ここでいう立ち上がり時間とは、電圧
変化の向きが連続して正である時間をいい、立ち下がり
時間とは、電圧変化の向きが連続して負である時間を指
すものとする。
Here, the rise time refers to the time during which the direction of the voltage change is continuously positive, and the fall time refers to the time during which the direction of the voltage change is continuously negative. I do.

【0022】また、上記電界強度の大きさは、パルス電
界の立ち上がり及び立ち下がり時間が40ns〜100
μsの範囲では、電極に印加した際に電界強度が65〜
150kV/cmとなる範囲であることが好ましい。6
5kV/cm未満であると処理に時間がかかりすぎ、1
50kV/cmを超えるとアーク放電が発生するためで
ある。上記電圧の印加において、直流を重畳してもよ
い。
Further, the magnitude of the electric field strength is such that the rise and fall times of the pulse electric field are 40 ns to 100 ns.
In the range of μs, the electric field strength is 65 to 65 when applied to the electrode.
The range is preferably 150 kV / cm. 6
If the pressure is less than 5 kV / cm, it takes too much time for the treatment.
This is because if it exceeds 50 kV / cm, arc discharge occurs. In applying the voltage, a direct current may be superimposed.

【0023】又、電極間に形成するパルス電界は、その
パルス波形、立ち上がり及び立ち下がり時間、及び、周
波数を適宜に変調されていてもよい。尚、パルス電界
は、周波数が高く、パルス幅が短い方が、高速連続薄膜
形成には適している。
The pulse electric field formed between the electrodes may have its pulse waveform, rise and fall times, and frequency appropriately modulated. The pulse electric field having a higher frequency and a shorter pulse width is more suitable for forming a high-speed continuous thin film.

【0024】本発明において電極間に印加するパルス電
界の周波数は、1kHz〜100kHzの範囲とするこ
とが好ましい。1kHz未満であると、薄膜形成速度が
遅すぎて現実的ではなく、100kHzを超えると、ア
ーク放電が発生し易くなる。
In the present invention, the frequency of the pulse electric field applied between the electrodes is preferably in the range of 1 kHz to 100 kHz. If it is less than 1 kHz, the thin film forming speed is too slow to be realistic, and if it exceeds 100 kHz, arc discharge is likely to occur.

【0025】又、1つのパルス電界の形成時間は、1μ
s〜1000μsであることが好ましく、より好ましく
は3μs〜200μsである。1μs未満であると放電
が不安定なものとなり、1000μsを越えるとアーク
放電に移行し易くなる。ここで、1つのパルス電界の形
成時間とは、図4に例示するように、ON・OFFが繰
り返されるパルス電界における、1つのパルス波形の連
続持続時間、換言すればパルスデューティ時間をいう。
The formation time of one pulse electric field is 1 μm.
It is preferably from s to 1000 μs, more preferably from 3 to 200 μs. If it is less than 1 μs, the discharge becomes unstable, and if it exceeds 1000 μs, it is easy to shift to arc discharge. Here, the formation time of one pulse electric field refers to the continuous duration of one pulse waveform in a pulse electric field where ON / OFF is repeated, in other words, the pulse duty time, as illustrated in FIG.

【0026】本発明における上記プラズマ発生空間に存
在する気体(以下、処理ガスという)のうち、原料ガス
であるシリコン系有機金属化合物としては、特に限定さ
れず、例えば、テトラメトキシシラン;Si(OC
3 4 、テトラエトキシシラン;Si(OC2 5
4 、メチルトリエトキシシラン;(SiCH3 (OCH
33 、テトラメチルシラン;Si(CH3 4 、テト
ラエチルシラン;Si(C 2 5 4 等が挙げられる。
さらに好ましくは、テトラメトキシシラン等があげら
れ、比較的反応性の高いこれらを用いることによって、
さらに経時変化を抑制することができる。
In the present invention, there is no space in the plasma generation space.
Raw material gas out of existing gases (hereinafter referred to as processing gas)
Are particularly limited as silicon-based organometallic compounds.
For example, tetramethoxysilane; Si (OC
HThree)Four, Tetraethoxysilane; Si (OCTwoHFive)
Four, Methyltriethoxysilane; (SiCHThree(OCH
Three)Three, Tetramethylsilane; Si (CHThree)Four, Tet
Laethylsilane; Si (C TwoHFive)FourAnd the like.
More preferably, tetramethoxysilane and the like are mentioned.
By using these relatively reactive,
Further, a change with time can be suppressed.

【0027】また、上記シリコン系有機金属化合物の処
理ガス中の濃度は、0.01〜0.2体積%であること
が好ましい。濃度が0.01体積%より小さい場合、電
界強度が65kV/cm以上の場合反応効率が高く気相
で反応し粉化してしまい、65kV/cm以下では、成
膜速度が非常に遅い。また、濃度が0.2体積%より大
きい場合、成膜後の膜厚、膜質の経時変化が起こる。ま
た、濃度が0.01〜0.2体積%の範囲にあっても、
電界強度が65kV/cmより小さい場合は、成膜後の
経時変化が起こり、150kV以上では粉化してしま
う。
The concentration of the silicon-based organometallic compound in the processing gas is preferably 0.01 to 0.2% by volume. When the concentration is less than 0.01% by volume, when the electric field strength is 65 kV / cm or more, the reaction efficiency is high, and the powder reacts in the gas phase, and when the electric field strength is 65 kV / cm or less, the film formation rate is very slow. If the concentration is higher than 0.2% by volume, the film thickness and film quality after film formation change with time. Further, even when the concentration is in the range of 0.01 to 0.2% by volume,
When the electric field intensity is smaller than 65 kV / cm, a change with time after film formation occurs, and when the electric field intensity is 150 kV or more, powdering occurs.

【0028】上記シリコン系有機金属化合物を放電空間
へ導入するには、常温常圧で、気体、液体、固体いずれ
の状態であっても構わない。気体の場合は、そのまま放
電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、減
圧等の手段により気化させて使用される。シリコン系有
機金属化合物を加熱により気化して用いる場合、テトラ
エトキシシラン等の常温で液体で、沸点が200℃以下
であるものが好ましい。また、溶媒によって希釈して使
用されても良く、溶媒は、メタノール、エタノール、n
−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用
されても構わない。上記の希釈溶媒は、グロー放電にお
いて、分子状、原子状に分解されるため、形成される薄
膜に対する影響は無視できる。
In order to introduce the silicon-based organometallic compound into the discharge space, it may be in a gas, liquid or solid state at normal temperature and normal pressure. In the case of a gas, it can be introduced into the discharge space as it is, but in the case of a liquid or solid, it is used after being vaporized by means such as heating or decompression. When the silicon-based organometallic compound is used after being vaporized by heating, it is preferably a liquid such as tetraethoxysilane which is liquid at normal temperature and has a boiling point of 200 ° C. or less. It may be used after being diluted with a solvent, and the solvent may be methanol, ethanol, n
-An organic solvent such as hexane and a mixed solvent thereof may be used. The above-mentioned diluting solvent is decomposed into a molecular state and an atomic state in the glow discharge, so that the influence on the formed thin film can be ignored.

【0029】また、処理ガス中に、反応ガスとして酸素
等のガスを混合し用いても良い。反応ガスを用いること
により、有機成分が少ない緻密な金属酸化物薄膜を形成
でき、成膜速度も向上する。特に酸素ガスを用いた場合
は、酸素ガスの酸化作用により、安定であるシリカ系の
アルコキシドをSiO2 に変化させる促進効果があると
考えられる。
Further, a gas such as oxygen may be mixed as a reaction gas in the processing gas. By using a reaction gas, a dense metal oxide thin film having a small amount of organic components can be formed, and the deposition rate can be improved. In particular, when oxygen gas is used, it is considered that the oxidizing action of the oxygen gas has an effect of promoting the conversion of stable silica-based alkoxide into SiO 2 .

【0030】上記反応ガスを用いる場合、処理ガス中の
濃度は、0〜99.99体積%の範囲で使用することが
好ましい。さらに好ましくは、10〜20体積%であ
る。
When the above reaction gas is used, the concentration in the processing gas is preferably in the range of 0 to 99.99% by volume. More preferably, the content is 10 to 20% by volume.

【0031】経済性及び安全性の観点から、上記処理ガ
ス中に、希ガス及び不活性ガス等の希釈ガスを使用する
ことが好ましい。希釈ガスとしては、例えば、ヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス、窒素ガス
等が挙げられる。これらは単独でも2種以上を混合して
用いてもよい。また、処理ガス中の希釈ガスの濃度は、
0〜99.99体積%の範囲で使用することが好まし
い。さらに好ましくは、80〜90体積%である。
From the viewpoint of economy and safety, it is preferable to use a diluent gas such as a rare gas or an inert gas in the above-mentioned processing gas. Examples of the diluent gas include rare gases such as helium, neon, argon, and xenon, and nitrogen gas. These may be used alone or in combination of two or more. The concentration of the diluent gas in the processing gas is
It is preferable to use in the range of 0 to 99.99% by volume. More preferably, it is 80 to 90% by volume.

【0032】尚、処理用ガスとしては電子を多く有する
化合物のほうがプラズマ密度を高め高速処理を行う上で
有利である。
As a processing gas, a compound having more electrons is more advantageous in increasing the plasma density and performing high-speed processing.

【0033】更に、高密度プラズマを得るには、多くの
電子を有する化合物(分子量の大きい化合物)の存在下
で、ガスを分解することが有効であり、それは、基材の
薄膜形成に利用する反応ガスの希釈剤として使用する不
活性ガスにも適用できる。従って、本発明に使用する不
活性ガスは、分子量が10以上であることが好ましい。
分子量が10未満であるヘリウムのような気体を希釈剤
として使用した場合は、グロー放電が継続しても、電子
密度の低い放電状態しか達成できず、薄膜の形成には至
らないか又は、形成速度が遅すぎて不経済な結果とな
る。
Further, in order to obtain high-density plasma, it is effective to decompose gas in the presence of a compound having many electrons (compound having a large molecular weight), which is used for forming a thin film on a substrate. The present invention can also be applied to an inert gas used as a diluent for a reaction gas. Therefore, the inert gas used in the present invention preferably has a molecular weight of 10 or more.
When a gas such as helium having a molecular weight of less than 10 is used as a diluent, even if glow discharge continues, only a discharge state with a low electron density can be achieved, and a thin film is not formed or formed. The speed is too slow, resulting in uneconomic consequences.

【0034】上記の窒素及び酸素を含有するガス雰囲気
で行う本発明の薄膜形成方法は、空気の混入を排除する
ために装置のラインを機密にする必要がないばかりか、
むしろ積極的に空気を利用することもでき、工業上大き
な優位性がある。
The method for forming a thin film of the present invention performed in a gas atmosphere containing nitrogen and oxygen does not need to keep the line of the apparatus confidential in order to eliminate the incorporation of air.
Rather, the air can be actively used, which has a great industrial advantage.

【0035】本発明の処理ガスは、上記した原料ガス、
反応ガス、希釈ガスの3種のガスを組み合わせて混合
し、原料ガスが液化しない温度でプラズマ発生装置の電
極間に導入することが好ましい。
The processing gas of the present invention comprises the above-mentioned raw material gas,
It is preferable that three types of gases, a reaction gas and a dilution gas, are combined and mixed, and introduced between the electrodes of the plasma generator at a temperature at which the raw material gas does not liquefy.

【0036】また、本発明の薄膜形成方法においては、
放電プラズマ発生空間に存在する気体は、シリコン系有
機金属化合物以外に、公知の任意の処理用ガスを併用し
て、複合膜を形成してもよい。
In the method for forming a thin film of the present invention,
As the gas existing in the discharge plasma generation space, a known arbitrary processing gas may be used in addition to the silicon-based organometallic compound to form a composite film.

【0037】本発明の方法において、薄膜形成処理され
る被処理物としては、特に限定されず、上記基材の材質
としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリテトラフルオロエチレン、アクリル樹脂等
のプラスチック、ガラス、セラミック、金属等が挙げら
れる。また、基材の形状としては、板状、フィルム状、
シート状のもの、さらに、織布、不織布、糸、紐等が挙
げられるが、特にこれらに限定されるものではなく、本
発明の薄膜形成方法によれば、様々な形状の基材の表面
上に容易に薄膜を形成することができる。
In the method of the present invention, the object to be formed into a thin film is not particularly limited. Examples of the material of the substrate include polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, and polytetrafluoroethylene. , Plastic such as acrylic resin, glass, ceramic, metal and the like. In addition, as the shape of the substrate, plate-like, film-like,
Sheet-like materials, further, woven fabrics, non-woven fabrics, yarns, strings, and the like can be mentioned, but are not particularly limited thereto. According to the thin film forming method of the present invention, on a surface of a base material of various shapes. A thin film can be easily formed.

【0038】本発明の薄膜形成に使用されるプラズマ発
生装置は、前記プラズマ処理条件を達成できるものなら
ば、バッチ式のものであっても、連続処理できるもので
あってもよい。
The plasma generator used for forming the thin film of the present invention may be of a batch type or of a type capable of continuous processing, as long as the plasma processing conditions can be achieved.

【0039】本発明に使用される装置は、通常、対向電
極が容器中に収容され、その容器内部には、雰囲気ガス
が満たされている。容器の材質としては、特に限定され
るものではなく、樹脂、ガラス等が好適に使用され、容
器が電極と絶縁が取れた構造になっていれば、ステンレ
ス、アルミニウム等の金属を用いることもできる。
In the apparatus used in the present invention, the counter electrode is usually accommodated in a container, and the inside of the container is filled with an atmospheric gas. The material of the container is not particularly limited, and a resin, glass, or the like is preferably used. If the container has a structure in which the electrodes are insulated from the electrodes, metals such as stainless steel and aluminum can also be used. .

【0040】本発明の方法においては、薄膜形成処理す
べき基材を加熱したり冷却してもよいが、室温でも充分
に処理できる。
In the method of the present invention, the substrate on which the thin film is to be formed may be heated or cooled, but can be sufficiently processed at room temperature.

【0041】本発明の薄膜形成方法において、使用する
電極の材質としては、銅、アルミニウム等の金属単体、
ステンレス、真鍮等の合金、あるいは金属間化合物等を
挙げることができる。
In the method of forming a thin film according to the present invention, the material of the electrode used may be a simple metal such as copper or aluminum,
Examples thereof include alloys such as stainless steel and brass, and intermetallic compounds.

【0042】又、上記電極は電界集中によるアーク放電
の発生を避けるために、電極間の距離がほぼ一定となる
構造であることが好ましく、この条件を満たす電極構造
としては、平行平板型、円筒対向平板型、球対向平板
型、双曲面対向平板型、同軸円筒型構造等を挙げること
ができる。
Further, in order to avoid the occurrence of arc discharge due to electric field concentration, it is preferable that the electrodes have a structure in which the distance between the electrodes is substantially constant. Examples thereof include an opposed flat plate type, a spherical opposed flat plate type, a hyperboloid opposed flat plate type, and a coaxial cylindrical type structure.

【0043】又、本発明においては、上記電極の対向面
の一方または双方に固体誘電体を設置することが好まし
い。又、固定誘電体によって覆われずに電極どうしが直
接対向する部位があると、そこからアーク放電が生じや
すくなるため、固体誘電体はこれを設置する側の電極に
密着し、且つ、接する電極の対向面を完全に覆うように
する。
In the present invention, it is preferable to provide a solid dielectric on one or both of the opposing surfaces of the electrodes. In addition, if there is a portion where the electrodes directly face each other without being covered by the fixed dielectric, an arc discharge is likely to occur therefrom, so that the solid dielectric is in close contact with the electrode on which the solid dielectric is placed, and the electrode in contact with the electrode Is completely covered.

【0044】上記固体誘電体の形状は、シート状でもフ
ィルム状でもよいが、厚みが0.5〜5mm程度である
ことが好ましく、厚すぎると放電プラズマを発生するの
に高電圧を要し、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起
こりアーク放電が発生する。
The solid dielectric may be in the form of a sheet or a film, but preferably has a thickness of about 0.5 to 5 mm. If the thickness is too large, a high voltage is required to generate discharge plasma. If it is too thin, dielectric breakdown occurs when voltage is applied, and arc discharge occurs.

【0045】この固体誘電体の材質は、ポリテトラフル
オロエチレンやポリエチレンテレフタレート等のプラス
チック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸
化ジルコニウム、二酸化チタニウム等の金属酸化物、チ
タン酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。
The material of the solid dielectric is plastic such as polytetrafluoroethylene or polyethylene terephthalate, glass, metal oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide and titanium dioxide, and double oxides such as barium titanate. Is mentioned.

【0046】ただし、上記固体誘電体は、比誘電率が2
以上(25℃環境下、以下同)であることが好ましい。
このような誘電体としては、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ガラス、金属酸化膜等を挙げることができる。又、
放電電流密度が0.01〜300mAである放電プラズ
マを安定して発生させるためには、比誘電率が10以上
の固定誘電体を用いると有利である。比誘電率の上限は
特に限定されるものではないが、現実の材料では18,
500程度のものが知られている。比誘電率が10以上
の固体誘電体としては、酸化チタニウム5〜50重量
%、酸化アルミニウム50〜95重量%で混合された金
属酸化物被膜、又は、酸化ジルコニウムを含有する金属
酸化物被膜からなり、その被膜の厚みが10〜1000
μmであるものを用いることが好ましい。
However, the solid dielectric has a relative dielectric constant of 2
It is preferable that the above conditions are satisfied (in a 25 ° C. environment, the same applies hereinafter).
Examples of such a dielectric include polytetrafluoroethylene, glass, and a metal oxide film. or,
In order to stably generate discharge plasma having a discharge current density of 0.01 to 300 mA, it is advantageous to use a fixed dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more. The upper limit of the relative permittivity is not particularly limited, but is 18, 18 in actual materials.
About 500 are known. The solid dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more includes a metal oxide film mixed with 5 to 50% by weight of titanium oxide and 50 to 95% by weight of aluminum oxide, or a metal oxide film containing zirconium oxide. The thickness of the coating is 10 to 1000
It is preferable to use one having a size of μm.

【0047】本発明における一対の電極間の距離は、固
体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、プラズマの利用目
的等を考慮して決定されるが、1〜50mmとすること
が好ましい。1mm未満ではその間に発生するプラズマ
を表面処理等に利用する際の基材の配置のための空隙を
設けるのに不充分であり、50mmを越えると均一な放
電プラズマを発生することが困難となる。
In the present invention, the distance between the pair of electrodes is determined in consideration of the thickness of the solid dielectric, the magnitude of the applied voltage, the purpose of using plasma, and the like, and is preferably 1 to 50 mm. If it is less than 1 mm, it is insufficient to provide a space for disposing the base material when plasma generated during the process is used for surface treatment or the like, and if it exceeds 50 mm, it becomes difficult to generate uniform discharge plasma. .

【0048】以下に、本発明者らが使用したロール状電
極を用いた連続式の放電プラズマ発生装置(以下、ロー
ル状電極装置という)を説明する。
Hereinafter, a continuous discharge plasma generator using a roll electrode (hereinafter, referred to as a roll electrode device) used by the present inventors will be described.

【0049】上記ロール状電極装置は、ロール状電極
と、該ロール状電極と略等間隔で対峙された曲面を有す
る曲面電極とからなり、双方の対峙された面間が放電空
間とされ、少なくとも何れか一方の電極に固体誘電体が
設けられた放電面となされているものである。
The above-mentioned roll-shaped electrode device is composed of a roll-shaped electrode and a curved electrode having a curved surface facing the roll-shaped electrode at substantially equal intervals, and a discharge space is formed between the two facing surfaces. One of the electrodes is a discharge surface provided with a solid dielectric.

【0050】以下に、本発明で用いた装置を、図面をも
って詳しく説明する。図3は、本発明に好適に用いられ
る放電プラズマ処理装置の一例を示す部分的に拡大して
示した模式的断面図である。図3に示すように、略円筒
状のロール電極1と曲面電極2とが略等間隔で対峙され
てなり、ロール電極1と曲面電極2との対峙された面間
に放電空間3が形成されている。双方の電極に固体誘電
体が設けられており、放電空間3の対峙する最表面を放
電面11、21間とよぶ。
Hereinafter, the apparatus used in the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a partially enlarged schematic sectional view showing an example of a discharge plasma processing apparatus suitably used in the present invention. As shown in FIG. 3, a substantially cylindrical roll electrode 1 and a curved electrode 2 are opposed at substantially equal intervals, and a discharge space 3 is formed between the opposed surfaces of the roll electrode 1 and the curved electrode 2. ing. Both electrodes are provided with a solid dielectric, and the outermost facing surface of the discharge space 3 is called between the discharge surfaces 11 and 21.

【0051】上記ロール電極1は接地されており、図2
に示したパルス電圧印加電源22からパルス電界がロー
ル電極1と曲面電極2との間に印加され、上記放電空間
3でプラズマが発生する。
The roll electrode 1 is grounded.
A pulse electric field is applied between the roll electrode 1 and the curved electrode 2 from the pulse voltage application power source 22 shown in FIG.

【0052】一方、基材4は、巻出ロール80から供給
されてロール電極1の放電面11に密着し、引取ロール
81で引き取られる。ロール電極1は回転可能とされ回
転速度は基材4の搬送速度と同一になされている。基材
4は、放電空間3で発生した放電プラズマに接触した部
位が処理されるので、基材4の上面のみが処理される。
On the other hand, the base material 4 is supplied from the unwinding roll 80, comes into close contact with the discharge surface 11 of the roll electrode 1, and is taken up by the take-up roll 81. The roll electrode 1 is rotatable, and the rotation speed is the same as the transport speed of the substrate 4. Since the portion of the substrate 4 that is in contact with the discharge plasma generated in the discharge space 3 is processed, only the upper surface of the substrate 4 is processed.

【0053】容器5は、ガス導入容器6及びガス排出容
器7を備えており、処理用ガスはガスボンベ61からガ
ス導入容器6を経てから放電空間3に供給され、基材4
を処理した後、ガス排気容器7から排気される構成とな
っている。従って、処理用ガスを適宜選定することによ
り、基材4の表面が処理され、表面処理品41が得られ
る。
The container 5 includes a gas introduction container 6 and a gas discharge container 7. The processing gas is supplied from the gas cylinder 61 to the discharge space 3 via the gas introduction container 6,
After processing, the gas is exhausted from the gas exhaust container 7. Therefore, by appropriately selecting the processing gas, the surface of the substrate 4 is processed, and the surface-treated product 41 is obtained.

【0054】図4は曲面電極2の放電面21の基材搬入
部を示す図3A近傍の断面図である。図4に示すよう
に、曲面電極2の放電面21の基材搬入部63から側面
23にかけて滑らかな連続曲面25となされており、こ
の領域でアーク放電が発生するのを防いでいる。なお、
図示はしないが、他の端部も同様に平滑で連続的な曲面
となされており、ロール状電極1の回転方向に向かって
放電空間3の側面が図示しないハードコートのポリエチ
レンテレフタレートのフィルムでシールされている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of FIG. As shown in FIG. 4, the discharge surface 21 of the curved electrode 2 has a smooth continuous curved surface 25 extending from the substrate carrying-in portion 63 to the side surface 23, thereby preventing occurrence of arc discharge in this region. In addition,
Although not shown, the other end is similarly formed into a smooth and continuous curved surface, and the side surface of the discharge space 3 is sealed with a hard-coated polyethylene terephthalate film (not shown) in the direction of rotation of the roll-shaped electrode 1. Have been.

【0055】さらに図4に示すように、基材搬入部63
はその間隙がロール状電極1と曲面電極2のそれぞれの
放電面11、21の間隔より狭くなされている。基材搬
入部63の端部においては曲面電極2側には、図示しな
いガス導入容器6に連通するガス導入口62が配設され
て放電空間3内に処理ガスを供給可能とされている。従
って、この場合において、ガス導入口62から導入され
た処理用ガスは放電空間3からの逆流を最小限に防ぐこ
とができる。
Further, as shown in FIG.
The gap is made smaller than the distance between the respective discharge surfaces 11 and 21 of the roll electrode 1 and the curved electrode 2. At the end of the substrate carrying-in portion 63, a gas introduction port 62 communicating with the gas introduction container 6 (not shown) is provided on the curved electrode 2 side so that a processing gas can be supplied into the discharge space 3. Therefore, in this case, the processing gas introduced from the gas inlet 62 can prevent the backflow from the discharge space 3 to a minimum.

【0056】さらに、上述したように、ロール電極1は
基材4の搬送速度と同一に回転されているので、ロール
電極1の回転に沿って処理用ガスも移動するので、ガス
の供給にあたり、低圧でも十分に供給できる。なお、基
材搬出側(ガス排出容器7側)の端部においても曲面2
5と対称の構造となっている。
Further, as described above, since the roll electrode 1 is rotated at the same speed as the transport speed of the base material 4, the processing gas also moves along with the rotation of the roll electrode 1. It can be supplied sufficiently even at low pressure. In addition, the curved surface 2 is also formed at the end of the base material discharge side (gas discharge container 7 side).
The structure is symmetrical to 5.

【0057】上記処理用ガスはプラズマ発生空間に均一
に供給されることが好ましい。処理用ガスと不活性ガス
の混合気体中で処理を行う場合、不活性ガスは処理用ガ
スに比較して軽いので、供給時に不均一になることを避
けるような装置の工夫がされていることが好ましく、特
に面積の大きな基材を処理する場合は、不均一になり易
いので注意を要する。図3の装置に示した例においけ
る、ガス供給容器6及びガス排気容器7の好ましい態様
を図5に示す。
It is preferable that the processing gas is uniformly supplied to the plasma generation space. When processing in a mixed gas of a processing gas and an inert gas, since the inert gas is lighter than the processing gas, a device must be devised to avoid non-uniformity during supply. In particular, when treating a substrate having a large area, care must be taken since the substrate tends to be uneven. FIG. 5 shows a preferred embodiment of the gas supply container 6 and the gas exhaust container 7 in the example shown in the apparatus of FIG.

【0058】図5は上記装置に好適に用いられるガス導
入容器の一例を示し、(a)はその断面図、(b)はそ
のB矢視図、(c)は同じくC−C断面図である。直方
形状のガス導入容器6の長手方向の一端部に、ガスボン
ベ61(図3参照)からのガス管Gが接続されるガス供
給口64を設けるとともに、ガス供給方向に対向するよ
うにガス導入容器6の対角線上に斜板65を設けること
により、ガス供給口64から遠ざかる程狭くなる区画を
形成し、ガス供給口64から導入された反応ガスを乱流
化し、その区画内での密度を略均一化させてその流速を
略一様なものとすると同時に、その方向を偏向させた
後、ガス導入容器6の縁部近傍に設けた一様な多数の小
孔群からなるガス導入口62に連通)からガスを整流し
て吹き出す構造を有している。
FIGS. 5A and 5B show an example of a gas introduction container suitably used in the above-mentioned apparatus, in which FIG. 5A is a sectional view, FIG. 5B is a view taken in the direction of arrow B, and FIG. is there. A gas supply port 64 to which a gas pipe G from a gas cylinder 61 (see FIG. 3) is connected is provided at one longitudinal end of the rectangular gas introduction container 6, and the gas introduction container is opposed to the gas supply direction. By providing the swash plate 65 on the diagonal line of FIG. 6, a section is formed that becomes narrower as the distance from the gas supply port 64 increases, and the reaction gas introduced from the gas supply port 64 is turbulent, and the density in the section is substantially reduced. At the same time, the flow speed is made substantially uniform and the direction is deflected. Then, the gas flow is introduced into the gas introduction port 62 composed of a number of uniform small holes provided near the edge of the gas introduction container 6. (Communication) to rectify and blow out the gas.

【0059】なお、ガス導入容器6は、特願平10−2
85520号公報に示したように2室構造となされてい
てもよい。
The gas introduction container 6 is provided in Japanese Patent Application No.
As shown in Japanese Patent No. 85520, a two-chamber structure may be adopted.

【0060】[0060]

【実施例】本発明の薄膜形成方法を更に詳しく説明する
ために、以下、実施例、比較例をもって説明する。
EXAMPLES In order to explain the thin film forming method of the present invention in more detail, examples and comparative examples are described below.

【0061】(実施例1)図3に示した本発明の装置の
ロール電極1(TiO2 20重量%、Al2 O380重
量%からなる厚み1mmの固体誘電体11が溶射法でコ
ーティングされている:直径400mm、長さ1080
mm)に間隔2mmで対峙されてある曲面電極2(曲率
半径202mm、直径100mm、長さ810mm、固
体誘電体11と同等の固体誘電体21が形成されてあ
る)に、図5に示したガス導入容器6からガス導入口
(長さ810mm、巾100mm、高さ60mm)62
が設けられている容器5内に基材搬入部63(ロール電
極1と曲面電極2の側面23にかかる曲面25間の間隔
0.5mm)基材4としてポリエチレンテレフタレート
(厚み:70μm)をロール電極1の放電面11に密着
配置した。
Example 1 The roll electrode 1 of the apparatus of the present invention shown in FIG. 3 (a 1 mm thick solid dielectric 11 composed of 20% by weight of TiO2 and 80% by weight of Al2 O3) was coated by thermal spraying: diameter 400mm, length 1080
5) on a curved electrode 2 (a radius of curvature of 202 mm, a diameter of 100 mm, a length of 810 mm, and a solid dielectric 21 equivalent to the solid dielectric 11 are formed) facing each other at an interval of 2 mm. Gas inlet (length 810 mm, width 100 mm, height 60 mm) 62 from the introduction container 6
In a container 5 provided with a substrate, a substrate carrying-in portion 63 (interval of 0.5 mm between the curved surfaces 25 on the side surfaces 23 of the roll electrode 1 and the curved electrode 2) is used. 1 was placed in close contact with the discharge surface 11.

【0062】さらに、容器5内を10Torrまで真空
ポンプで排気後、ガス導入口マスフコントローラーを介
して、処理用ガスとしてアルゴン34SLM、窒素8S
LM、酸素8SLM、メチルトリエトキシシラン(以
下、MTEOSとする)0.2cc/分(0.04体積
%)の混合ガスを760Torrになるまで導入した。
Further, the inside of the container 5 is evacuated to 10 Torr by a vacuum pump, and then, through a gas inlet muff controller, 34 SLM of argon and 8 S of nitrogen as processing gases.
A mixed gas of LM, 8 SLM of oxygen, and 0.2 cc / min (0.04% by volume) of methyltriethoxysilane (hereinafter referred to as MTEOS) was introduced until 760 Torr.

【0063】次いで、巻出ロール80、引取ロール81
間に10kgf/m2 の張力をかけながら、走行速度
0.5m/分で基材4を搬送させるとともに、同速度、
同方向にロール電極1を回転させた。このときの流量は
50SLMとした。
Next, the unwinding roll 80 and the take-up roll 81
While applying a tension of 10 kgf / m 2 in between, the base material 4 is conveyed at a traveling speed of 0.5 m / min.
The roll electrode 1 was rotated in the same direction. The flow rate at this time was 50 SLM.

【0064】次に、ロール電極1と曲面電極2を循環水
で60℃にした後、次に、ロール電極1と曲面電極2間
に、立ち上がり速度5μsecのパルス電源により、放
電電圧17kV(電界強度85kV/cm、放電電流密
度0.03mA/cm2 )、周波数4kHzで電極間に
プラズマを発生させ、ポリエチレンテレフタレート基材
表面にSiO2 の薄膜を連続形成した。得られた表面処
理品は均一な薄膜が形成され、且つ、瑕、皺は確認され
なかった。 <経時変化測定>上記方法で、SiO2 の薄膜を形成し
たフィルムを60℃95%RHで150時間放置し、膜
厚及び膜の屈折率の変化を測定した。結果を表1に示し
た。 膜厚減少度((経時変化後膜厚/初期膜厚)×100
%) なお、屈折率、及び、膜厚はエリプソメーター(溝尻光
学工業所社製、型式「BVA−36VW」)を用いて測
定した。
Next, after the roll electrode 1 and the curved electrode 2 were heated to 60 ° C. with circulating water, a discharge voltage of 17 kV (electric field intensity) was applied between the roll electrode 1 and the curved electrode 2 by a pulse power source having a rising speed of 5 μsec. Plasma was generated between the electrodes at 85 kV / cm, a discharge current density of 0.03 mA / cm 2 ) and a frequency of 4 kHz, and a thin film of SiO 2 was continuously formed on the surface of the polyethylene terephthalate substrate. A uniform thin film was formed on the obtained surface-treated product, and no defects or wrinkles were confirmed. <Measurement of change over time> The film on which the SiO 2 thin film was formed was allowed to stand at 60 ° C. and 95% RH for 150 hours according to the method described above, and changes in the film thickness and the refractive index of the film were measured. The results are shown in Table 1. Degree of decrease in film thickness ((film thickness after aging / initial film thickness) × 100
%) The refractive index and the film thickness were measured using an ellipsometer (Model “BVA-36VW”, manufactured by Mizojiri Optical Industrial Co., Ltd.).

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】(実施例2)処理用ガスとして、アルゴン
34SLM、窒素8SLM、酸素8SLM、テトラメト
キシシラン(以下、TMOSとする)0.75cc/分
(0.15体積%)の混合ガスを導入し、放電電圧13
kV(電界強度65kV/cm、放電電流密度0.04
2mA/cm2 )としたこと以外は、実施例1と同様な
処理を行いフィルム上にSiO2 の薄膜を連続形成し
た。また、フィルムの、膜厚及び屈折率の経時変化を表
1に示した。
(Example 2) As a processing gas, a mixed gas of 34 SLM of argon, 8 SLM of nitrogen, 8 SLM of oxygen, and 0.75 cc / min (0.15% by volume) of tetramethoxysilane (hereinafter referred to as TMOS) was introduced. , Discharge voltage 13
kV (electric field strength 65 kV / cm, discharge current density 0.04
A thin film of SiO 2 was continuously formed on the film by performing the same process as in Example 1 except that the current was 2 mA / cm 2 ). Table 1 shows the changes over time in the film thickness and the refractive index of the film.

【0067】(実施例3)処理用ガスとして、アルゴン
34SLM、窒素8SLM、酸素8SLM、TMOS
0.3cc/分(0.06体積%)の混合ガスを導入
し、放電電圧17kV(電界強度85kV/cm、放電
電流密度0.03mA/cm2 )としたこと以外は、実
施例1と同様な処理を行いフィルム上にSiO2 の薄膜
を連続形成した。また、フィルムの、膜厚及び屈折率の
経時変化を表1に示した。
(Embodiment 3) As processing gases, argon 34 SLM, nitrogen 8 SLM, oxygen 8 SLM, TMOS
Same as Example 1 except that a mixed gas of 0.3 cc / min (0.06% by volume) was introduced and discharge voltage was set to 17 kV (electric field intensity: 85 kV / cm, discharge current density: 0.03 mA / cm 2 ). By performing various treatments, a thin film of SiO 2 was continuously formed on the film. Table 1 shows the changes over time in the film thickness and the refractive index of the film.

【0068】(比較例1)処理用ガスとして、アルゴン
34SLM、窒素8SLM、酸素8SLM、MTEOS
1.5cc/min(0.3体積%)の混合ガスを導入
し、放電電圧10kV(電界強度50kV/cm、放電
電流密度0.05mA/cm2 )としたこと以外は、実
施例1と同様な処理を行いフィルム上にSiO2 の薄膜
を連続形成した。また、フィルムの、膜厚及び屈折率の
経時変化を表1に示した。
(Comparative Example 1) As processing gases, argon 34 SLM, nitrogen 8 SLM, oxygen 8 SLM, MTEOS
Same as Example 1 except that a mixed gas of 1.5 cc / min (0.3% by volume) was introduced, and the discharge voltage was set to 10 kV (electric field intensity 50 kV / cm, discharge current density 0.05 mA / cm 2 ). By performing various treatments, a thin film of SiO 2 was continuously formed on the film. Table 1 shows the changes over time in the film thickness and the refractive index of the film.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明の薄膜形成方法は、上述のように
構成されているので、従来では、低圧力下で行われてい
た無機質の薄膜の形成が、大気圧近傍でもできるように
なり、更に、処理条件を上述のように設定することによ
り、シリコン系有機金属化合物含有の薄膜を短時間にま
た連続的に形成できるようになった。また、成膜後の膜
厚及び膜質の経時変化を抑制できるため、膜厚制御が容
易になり、さらに、養生工程を必要としないため生産性
を向上することができた。
According to the method of forming a thin film of the present invention as described above, the formation of an inorganic thin film, which has been conventionally performed under low pressure, can be performed even near atmospheric pressure. Further, by setting the processing conditions as described above, a thin film containing a silicon-based organometallic compound can be formed in a short time and continuously. In addition, since the change with time in the film thickness and film quality after film formation can be suppressed, the film thickness can be easily controlled, and the productivity can be improved because a curing step is not required.

【0070】[0070]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】パルス化された電界の例を示す電圧波形図であ
る。
FIG. 1 is a voltage waveform diagram showing an example of a pulsed electric field.

【図2】パルス化された電界を発生させる電源のブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram of a power supply that generates a pulsed electric field.

【図3】本発明に用いられる好適な放電プラズマ処理装
置の一例を示す部分的に拡大して示した模式的断面図で
ある。
FIG. 3 is a partially enlarged schematic cross-sectional view showing an example of a preferred discharge plasma processing apparatus used in the present invention.

【図4】本発明に好適に用いられる曲面電極の放電面へ
の基材搬入部を示す図3のA近傍の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of A in FIG. 3 showing a portion for carrying a substrate into a discharge surface of a curved electrode suitably used in the present invention.

【図5】本発明に好適に用いられるプラズマ処理装置に
おけるガス導入容器の例を示し、(a)はその断面図、
(b)はそのB矢視図、(c)は同じくC−C断面図で
ある。
FIG. 5 shows an example of a gas introduction container in a plasma processing apparatus suitably used in the present invention, and FIG.
(B) is a view on arrow B, and (c) is a cross-sectional view of the same CC.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロール電極 2 曲面電極 11、21 放電面(固体誘電体) 23 曲面電極の側面 25 連続的な曲面 3 放電空間 4 基材 5 容器 62 ガス導入口 63 基材搬入部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Roll electrode 2 Curved electrode 11, 21 Discharge surface (solid dielectric) 23 Side surface of curved electrode 25 Continuous curved surface 3 Discharge space 4 Base material 5 Container 62 Gas inlet 63 Substrate carry-in part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F073 AA28 BA07 BA08 BA16 BA18 BA19 BA24 BA26 BB01 BB04 CA01 CA70 HA09 HA12 HA15 4K030 AA06 AA09 AA14 AA16 AA18 BA44 FA03 GA02 GA14 JA06 JA09 JA11 JA14 JA18  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4F073 AA28 BA07 BA08 BA16 BA18 BA19 BA24 BA26 BB01 BB04 CA01 CA70 HA09 HA12 HA15 4K030 AA06 AA09 AA14 AA16 AA18 BA44 FA03 GA02 GA14 JA06 JA09 JA11 JA14 JA18

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 大気圧近傍の圧力下、シリコン系有機金
属化合物を含むガス雰囲気中で、対向電極間に放電電流
密度が0.01〜300mA/cm2 となるように電界
を印加することにより、放電プラズマを発生させ、シリ
コン系有機金属化合物含有薄膜形成する際に、上記ガス
雰囲気中のシリコン系有機金属化合物濃度が0.01〜
0.2体積%、上記電界強度が65〜150kV/cm
であることを特徴とする放電プラズマを利用したSiO
2 薄膜形成方法。
An electric field is applied between opposite electrodes under a pressure near the atmospheric pressure in a gas atmosphere containing a silicon-based organometallic compound so that a discharge current density is 0.01 to 300 mA / cm 2. When a discharge plasma is generated to form a silicon-containing organometallic compound-containing thin film, the concentration of the silicon-containing organometallic compound in the gas atmosphere is 0.01 to
0.2 vol%, the electric field strength is 65 to 150 kV / cm
SiO using discharge plasma characterized by the following:
2 Thin film formation method.
【請求項2】 シリコン系有機金属化合物にテトラメト
キシシランを用いることを特徴とする請求項1記載の放
電プラズマを利用したSiO2 薄膜形成方法。
2. A SiO 2 thin film forming method using a discharge plasma according to claim 1, characterized by using a tetramethoxysilane silicon-based organometallic compounds.
【請求項3】 上記一対の対向電極間にパルス化された
電界を印加することを特徴とする請求項1又は2に記載
の放電プラズマ利用したSiO2 薄膜形成方法。
3. A SiO 2 thin film forming method discharge plasma use according to claim 1 or 2, characterized in that applying a pulsed electric field between the pair of opposed electrodes.
【請求項4】 上記パルス化された電界の印加における
電圧立ち上がり又は、立ち下がり時間が40ns〜10
0μsの範囲で、且つ、パルス電界の強さが65〜15
0kV/cmの範囲であることを特徴とする請求項1〜
3のいずれか一項に記載の放電プラズマを利用したSi
2 薄膜形成方法。
4. A voltage rising or falling time in the application of the pulsed electric field is 40 ns to 10 ns.
0 μs, and the intensity of the pulse electric field is 65 to 15
The pressure is in the range of 0 kV / cm.
3. Si using the discharge plasma according to any one of 3.
O 2 thin film forming method.
【請求項5】 上記パルス化された電界の周波数が1〜
100kHzであり、且つ、その1つのパルス電界の形
成時間が1〜1000μsであることを特徴とする請求
項1〜4のいずれか一項に記載の放電プラズマを利用し
たSiO2 薄膜形成方法。
5. The pulsed electric field has a frequency of 1 to 5.
Is 100kHz, and, SiO 2 thin film forming method using a discharge plasma according to claim 1 in which formation time of the one pulse electric field is characterized by a 1~1000Myuesu.
JP11226571A 1999-08-10 1999-08-10 METHOD FOR FORMATION OF SiO2 THIN FILM UTILIZING DISCHARGE PLASMA Pending JP2001049443A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11226571A JP2001049443A (en) 1999-08-10 1999-08-10 METHOD FOR FORMATION OF SiO2 THIN FILM UTILIZING DISCHARGE PLASMA

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11226571A JP2001049443A (en) 1999-08-10 1999-08-10 METHOD FOR FORMATION OF SiO2 THIN FILM UTILIZING DISCHARGE PLASMA

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001049443A true JP2001049443A (en) 2001-02-20

Family

ID=16847261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11226571A Pending JP2001049443A (en) 1999-08-10 1999-08-10 METHOD FOR FORMATION OF SiO2 THIN FILM UTILIZING DISCHARGE PLASMA

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001049443A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003105541A (en) * 2001-09-28 2003-04-09 Konica Corp Method of forming film, base material and display device
JP2007238666A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for producing polymer composite film, polymer composite film, and packaging material
WO2012056707A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 株式会社神戸製鋼所 Plasma cvd apparatus
JP2015149209A (en) * 2014-02-07 2015-08-20 株式会社ユーテック roller type plasma device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003105541A (en) * 2001-09-28 2003-04-09 Konica Corp Method of forming film, base material and display device
JP2007238666A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for producing polymer composite film, polymer composite film, and packaging material
WO2012056707A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 株式会社神戸製鋼所 Plasma cvd apparatus
US9562290B2 (en) 2010-10-29 2017-02-07 Kobe Steel, Ltd. Plasma CVD apparatus
JP2015149209A (en) * 2014-02-07 2015-08-20 株式会社ユーテック roller type plasma device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3823037B2 (en) Discharge plasma processing equipment
JP5021877B2 (en) Discharge plasma processing equipment
JP2003019433A (en) Discharge plasma treating apparatus and treating method using the same
JP2003218099A (en) Method and system for discharge plasma processing
JP2002155371A (en) Method and system for manufacturing semiconductor device
JP2002237463A (en) Manufacturing method and device of semiconductor element
JP2003318000A (en) Discharge plasma treatment apparatus
JP2001049443A (en) METHOD FOR FORMATION OF SiO2 THIN FILM UTILIZING DISCHARGE PLASMA
JP2003133291A (en) Discharge plasma treatment apparatus and discharge plasma treatment method using it
JP2002155370A (en) Method and system for atmospheric pressure plasma treatment
JP3722733B2 (en) Discharge plasma processing equipment
JP2000313962A (en) DEPOSITION OF TiO2 THIN FILM USING DISCHARGE PLASMA
JP2006005007A (en) Method and device for forming amorphous silicon layer
JP2002176050A (en) Method of forming silicon oxide film and system thereof
JP3439647B2 (en) Discharge plasma processing apparatus and method for manufacturing surface-treated article using the same
JP2000309885A (en) Production of gradient functional material
JP2003328133A (en) Method for depositing metallic oxide thin film and apparatus for depositing metallic oxide thin film
JP4495851B2 (en) Semiconductor device manufacturing equipment
JP3510786B2 (en) Thin film formation method using discharge plasma
JP3777331B2 (en) Discharge plasma processing equipment
JP2003303699A (en) Discharge plasma treatment method and device
JP2003113476A (en) Method for forming metal oxide thin-film
JP2004055301A (en) Plasma treatment device and the plasma treatment method
JP2004363321A (en) Plasma treatment apparatus
JP2000204475A (en) Production of functionally gradient material