JP2003268555A - Thin film deposition system and thin film deposition method - Google Patents

Thin film deposition system and thin film deposition method

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JP2003268555A
JP2003268555A JP2002072099A JP2002072099A JP2003268555A JP 2003268555 A JP2003268555 A JP 2003268555A JP 2002072099 A JP2002072099 A JP 2002072099A JP 2002072099 A JP2002072099 A JP 2002072099A JP 2003268555 A JP2003268555 A JP 2003268555A
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和浩 福田
Ko Mizuno
航 水野
Kiyoshi Oishi
清 大石
Yoshikazu Kondo
慶和 近藤
Yoshiro Toda
義朗 戸田
Akira Nishiwaki
彰 西脇
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film deposition system and a thin film deposition method by which a uniform thin film free from unevenness and stripes can be deposited on a base material even if the base material has a large area. <P>SOLUTION: In the system 50, a voltage is applied to the space between electrodes 20 and 30 disposed to face oppositely under an atmospheric pressure or the pressure close to atmospheric pressure to cause discharge, by which a reactive gas is made into a plasma state, and a base material F arranged on the space between the electrodes 20 and 30 is exposed to the reactive gas in a plasma state, so that a thin film is deposited on the surface of the base material F. The system 50 is provided with an introduction system 12 composed so that the reactive gas to form into the raw material for depositing a thin film can be introduced into the space between the electrodes 20 and 30, and an exhaust systems 13a and 13b for exhausting the reactive gas. The electrodes 20 and 30 are composed so that the field intensity between the electrodes 20 and 30 disposed to face oppositely is increased from the side of the introduction system 12 toward the side of the exhaust systems 13a and 13b of the reactive gas. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、大気圧または大気
圧近傍の圧力下において放電することにより反応性ガス
をプラズマ状態とし、電極間に配置された基材に反応性
ガス由来の薄膜を形成する際に用いる薄膜形成装置およ
び薄膜形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention makes a reactive gas into a plasma state by discharging under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of atmospheric pressure to form a thin film derived from the reactive gas on a substrate arranged between electrodes. The present invention relates to a thin film forming apparatus and a thin film forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より薄膜形成方法の一例として、真
空下で放電し、反応性ガスをプラズマ状態とし、電極間
に配置した基材等の表面に反応性ガス由来の薄膜を形成
する方法が知られている(以下、真空プラズマ法とい
う)。しかし、真空プラズマ法では、密閉漕や真空ポン
プが必要となり処理装置が大がかりなものとなるため、
大面積の基材上へ製膜したり、基材上への製膜処理を連
続的に行うことが困難であった。また、放電により生じ
る反応性ガスのプラズマ密度が低いため処理効率が低
く、生産性も低いものとなっていた。これらの課題を解
決するために、近年においては、大気圧または大気圧近
傍の圧力下において反応性ガスをプラズマ状態とし基材
の表面に薄膜を形成する方法(以下、大気圧プラズマ法
という)が提案されている。大気圧プラズマ法において
は真空装置が不要になることから装置を簡素化すること
ができる。また、処理を行う毎に真空にしなくてもよい
ことから基材への製膜処理を連続的に行うことができ、
処理効率を高め、生産性を高めることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an example of a thin film forming method, there is a method of forming a thin film derived from the reactive gas on the surface of a base material or the like placed between electrodes by discharging under a vacuum to bring the reactive gas into a plasma state. Known (hereinafter referred to as vacuum plasma method). However, in the vacuum plasma method, since a closed tank and a vacuum pump are required and the processing apparatus becomes large-scale,
It has been difficult to form a film on a large-area base material or continuously perform a film forming process on the base material. Further, since the plasma density of the reactive gas generated by the discharge is low, the treatment efficiency is low and the productivity is also low. In order to solve these problems, in recent years, a method of forming a thin film on the surface of a substrate by placing a reactive gas in a plasma state under atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure (hereinafter referred to as atmospheric pressure plasma method) has been proposed. Proposed. In the atmospheric pressure plasma method, a vacuum device is unnecessary, so that the device can be simplified. Further, since it is not necessary to evacuate each time the treatment is performed, it is possible to continuously perform the film forming treatment on the substrate,
It is possible to improve processing efficiency and productivity.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、大気圧プラ
ズマ法において基材上に良質な膜を形成させるには、対
向する電極間に印加する電圧や供給する電力を大きなも
のとし、電極間に導入される反応性ガスのプラズマ密度
を高くする必要がある。しかし、両極間に印加する電圧
や供給する電力を大きなものとすると、電極の角の部分
において放電が集中するなど電極間において放電が偏在
する恐れがあった。このため、電極間における反応性ガ
スに由来するプラズマ密度にムラが生じ、その結果、基
材上に形成される膜にもムラや筋が発生する恐れがあっ
た。したがって、特に大面積の基材に均一でムラや筋の
ない膜を形成させるのが困難となっていた。本発明の課
題は、大面積の基材であっても、基材上に均一でムラや
筋のない薄膜を形成することのできる薄膜形成装置と、
この薄膜形成装置を用いた薄膜形成方法を提供すること
である。
By the way, in order to form a good quality film on a substrate in the atmospheric pressure plasma method, the voltage applied between the electrodes facing each other and the power supplied are made large and introduced between the electrodes. It is necessary to increase the plasma density of the reactive gas to be generated. However, if the voltage applied between both electrodes or the supplied power is large, the discharge may be unevenly distributed between the electrodes, for example, the discharge may be concentrated at the corners of the electrodes. Therefore, the plasma density derived from the reactive gas between the electrodes becomes uneven, and as a result, unevenness or streaks may occur in the film formed on the substrate. Therefore, it has been difficult to form a uniform film without unevenness or streaks on a large-area substrate. An object of the present invention is a thin film forming apparatus capable of forming a uniform thin film having no unevenness or streaks even on a large area substrate,
A thin film forming method using the thin film forming apparatus is provided.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、大気圧または大気圧の近傍
の圧力の下で、対向する電極間に電圧を印加し両極間に
放電させることにより反応性ガスをプラズマ状態とし、
電極間に配置された基材を前記プラズマ状態の反応性ガ
スに晒すことによって、前記基材の表面に薄膜を形成さ
せる装置であって、互いに対向して配置される電極と、
前記電極間に薄膜形成の原料となる反応性ガスを導入可
能に構成された導入系と、該反応性ガスを排気する排気
系とを備え、前記対向する電極が電極間の電界強度を反
応性ガスの導入系側から排気系側に向けて増大させるよ
うに構成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 applies a voltage between opposing electrodes under an atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of the atmospheric pressure to apply a voltage between both electrodes. By making the reactive gas into a plasma state by discharging,
A device for forming a thin film on the surface of the base material by exposing the base material arranged between the electrodes to the reactive gas in the plasma state, and electrodes arranged to face each other,
An introduction system configured to introduce a reactive gas, which is a raw material for forming a thin film, between the electrodes is provided, and an exhaust system for exhausting the reactive gas is provided, and the opposed electrodes are reactive to the electric field strength between the electrodes. It is characterized in that it is configured to increase from the gas introduction system side toward the exhaust system side.

【0005】請求項7記載の発明は、大気圧または大気
圧の近傍の圧力の下で、対向する電極間に電圧を印加し
両極間に放電させて反応性ガスをプラズマ状態とし、基
材を前記プラズマ状態の反応性ガスに晒すことによっ
て、前記基材の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法にお
いて、対向する電極間に反応性ガスを導入および排気
し、該電極間の電界強度を反応性ガスの導入側から反応
性ガスの排気側へ向けて増大させることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, under the atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of the atmospheric pressure, a voltage is applied between the electrodes facing each other to cause a discharge between both electrodes to make the reactive gas into a plasma state, and the substrate is In the thin film forming method of forming a thin film on the surface of the base material by exposing to the reactive gas in the plasma state, the reactive gas is introduced and exhausted between the opposing electrodes to make the electric field strength between the electrodes reactive. It is characterized in that it is increased from the gas introduction side to the reactive gas exhaust side.

【0006】請求項1または7記載の発明によれば、対
向する電極が電極間の電界強度を反応性ガスの導入側か
ら排気側に向けて増大させるように構成しているため、
反応性ガスが電極間に導入される際に、導入側において
は弱く放電され、排気側においては強く放電される。し
たがって、反応性ガスが導入される側において放電が集
中することにより反応性ガス由来のプラズマ密度にムラ
が生じ、その結果として基材上に形成される膜にムラや
筋などが生じることを防ぎ、均一な膜を形成することが
できる。すなわち、大面積の基材に膜を形成する際にも
均一な膜を形成することができる。また、以上の様に筋
やムラの発生を抑えることができるので、電極間に印加
する電圧を高い周波数のものとし、それぞれの電極に供
給する電力を大きなものとしてプラズマ密度を高くする
ことができるので、基材上に高品質の膜を効率よく形成
させることができる。
According to the first or seventh aspect of the invention, the opposing electrodes are configured to increase the electric field strength between the electrodes from the reactive gas introduction side toward the exhaust side.
When the reactive gas is introduced between the electrodes, it is weakly discharged on the introduction side and strongly discharged on the exhaust side. Therefore, it is possible to prevent the density of plasma from the reactive gas from becoming uneven due to the concentration of the discharge on the side where the reactive gas is introduced, resulting in unevenness or streaks in the film formed on the substrate. Therefore, a uniform film can be formed. That is, a uniform film can be formed even when forming a film on a large-area base material. Further, since it is possible to suppress the generation of streaks and unevenness as described above, it is possible to increase the plasma density by setting the voltage applied between the electrodes to a high frequency and increasing the power supplied to each electrode. Therefore, a high quality film can be efficiently formed on the substrate.

【0007】請求項2記載の発明は、請求項1に記載の
薄膜形成装置において、前記互いに対向する電極のうち
少なくとも一方の電極は複数設けられることを特徴とす
る。請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の薄
膜形成装置において、前記対向する電極の対向面は反応
性ガスの導入系側から排気系側に向かうにつれて互いに
近接するように構成されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the thin film forming apparatus according to the first aspect, at least one of the electrodes facing each other is provided with a plurality of electrodes. According to a third aspect of the present invention, in the thin film forming apparatus according to the first or second aspect, the facing surfaces of the facing electrodes are configured to be closer to each other from the reactive gas introduction system side toward the exhaust system side. It is characterized by being

【0008】請求項4記載の発明は、請求項1または2
記載の薄膜形成装置において、前記対向する電極の対向
面は互いに平行に配置され、かつ、少なくとも一方の電
極の他方の電極と対向する対向面には誘電体が被覆され
ており、前記誘電体の厚みは、前記反応性ガスの導入系
側から排気系側に向かうにつれて薄く構成されているこ
とを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2.
In the thin film forming apparatus described above, the facing surfaces of the facing electrodes are arranged in parallel to each other, and at least one facing surface of the one electrode facing the other electrode is coated with a dielectric, It is characterized in that the thickness is reduced from the reactive gas introduction system side toward the exhaust system side.

【0009】請求項5記載の発明は、請求項3記載の薄
膜形成装置において、前記対向する電極のうち、少なく
とも一方の電極の他方の電極と対向する対向面には誘電
体が被覆されており、前記誘電体の厚みは、前記反応性
ガスの導入系側から排気系側に向かうにつれて薄く構成
されていることを特徴とする。請求項6記載の発明は、
請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜形成装置におい
て、前記互いに対向する電極のうち少なくとも一方の電
極の角は断面円弧状であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the thin film forming apparatus according to the third aspect, at least one of the facing electrodes, which faces the other electrode, is covered with a dielectric. The thickness of the dielectric is made thinner from the reactive gas introduction system side toward the exhaust system side. The invention according to claim 6 is
The thin film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of the electrodes facing each other has an arc-shaped cross section.

【0010】請求項8記載の発明は、請求項7に記載の
薄膜形成方法において、前記互いに対向する電極間には
それぞれ略同一の電圧を印加する事を特徴とする。請求
項9記載の発明は、請求項7または8に記載の薄膜形成
方法において、前記電極間に印加する電圧の周波数は1
00kHz以上であることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the thin film forming method according to the seventh aspect, substantially the same voltage is applied between the electrodes facing each other. The invention according to claim 9 is the method for forming a thin film according to claim 7 or 8, wherein the frequency of the voltage applied between the electrodes is 1
It is characterized in that the frequency is 00 kHz or higher.

【0011】請求項10記載の発明は、請求項7〜9の
いずれかに記載の薄膜形成方法において、前記電極間に
電圧を印加する際に各々の電極に供給する電力は、1W
/cm2以上であることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the thin film forming method according to any of the seventh to ninth aspects, the power supplied to each electrode when applying a voltage between the electrodes is 1 W.
/ Cm 2 or more.

【0012】請求項11記載の発明は、請求項7〜10
のいずれかに記載の薄膜形成方法において、前記反応性
ガスは、有機フッ素化合物、有機珪素化合物、有機チタ
ン化合物、有機錫化合物、有機亜鉛化合物、有機インジ
ウム化合物、有機アルミ化合物、有軌道化合物、有機銀
化合物の何れかを含有することを特徴とする。
The invention according to claim 11 is the invention according to claims 7 to 10.
In the method for forming a thin film as described in any one of 1, the reactive gas is an organic fluorine compound, an organic silicon compound, an organic titanium compound, an organic tin compound, an organic zinc compound, an organic indium compound, an organic aluminum compound, an orbital compound, an organic compound. It is characterized by containing any of the silver compounds.

【0013】請求項12記載の発明は、請求項7〜11
のいずれかに記載の薄膜形成方法において、対向する電
極間に前記反応性ガスと不活性ガスとを含有する混合ガ
スを導入し、前記混合ガスは、不活性ガスを体積比で9
0.0〜99.9%含有していることを特徴とする。
The invention according to claim 12 is the invention according to claims 7 to 11.
In the thin film forming method as described in any one of 1 to 3, a mixed gas containing the reactive gas and an inert gas is introduced between opposing electrodes, and the mixed gas is an inert gas in a volume ratio of 9%.
It is characterized by containing 0.0 to 99.9%.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の薄
膜形成装置および薄膜形成方法にかかる実施の形態につ
いて詳細に説明する。 〔第一の実施の形態〕図1〜図3に基づいて第一の実施
の形態について説明する。図1に示すように薄膜形成装
置100は、電極20、30等を備えるプラズマ放電処
理容器10と、このプラズマ放電処理容器10に薄膜形
成の材料となる反応性ガスを導入するガス発生装置51
と、電極20、30に電圧を印加し、電力を供給する電
源53と、電極20、30を冷却する電極冷却手段55
等とを備えている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a thin film forming apparatus and a thin film forming method of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. [First Embodiment] A first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a thin film forming apparatus 100 includes a plasma discharge processing container 10 including electrodes 20, 30 and the like, and a gas generator 51 for introducing a reactive gas, which is a material for forming a thin film, into the plasma discharge processing container 10.
And a power source 53 that applies a voltage to the electrodes 20 and 30 to supply electric power, and an electrode cooling unit 55 that cools the electrodes 20 and 30.
And so on.

【0015】薄膜形成装置100における主要部である
プラズマ放電処理容器10について図2に基づき説明す
る。プラズマ放電処理容器10は、対向して配置される
電極20、30と、ガス発生装置51に接続される給気
口12(導入系)と、プラズマ放電処理容器10内に導
入されたガスを排出する排気口13a、13b(排気
系)等を備えている。また、プラズマ処理容器10の両
端部は開口されており、それぞれ電極20、30間に配
置される基材Fをプラズマ処理容器10内に搬入するた
めの搬入口10aとこれを搬出する搬出口10bとなっ
ている。そして、プラズマ処理容器10には基材Fをプ
ラズマ処理容器10内に搬送するためのローラ類を備え
ている。
The plasma discharge processing container 10, which is the main part of the thin film forming apparatus 100, will be described with reference to FIG. The plasma discharge processing container 10 discharges the gas introduced into the plasma discharge processing container 10, the electrodes 20 and 30 arranged to face each other, the air supply port 12 (introduction system) connected to the gas generator 51. The exhaust ports 13a and 13b (exhaust system) are provided. Further, both ends of the plasma processing container 10 are opened, and a carry-in port 10a for carrying the substrate F disposed between the electrodes 20 and 30 into the plasma processing container 10 and a carry-out port 10b for carrying it out. Has become. The plasma processing container 10 is provided with rollers for transporting the base material F into the plasma processing container 10.

【0016】このプラズマ放電処理容器10内に基材F
が搬入されて電極20、30間に配置され、プラズマ放
電処理が行われることにより基材F上に薄膜が形成され
る。なお、以下において、対向する電極20、30間に
電圧を印加し、反応性ガスをプラズマ状態とする一連の
処理をプラズマ放電処理といい、大気圧または大気圧近
傍の圧力下においてプラズマ放電処理を行い基材上に薄
膜を形成させる方法を大気圧プラズマ法という。
A substrate F is placed in the plasma discharge treatment container 10.
Is loaded and placed between the electrodes 20 and 30, and a plasma discharge process is performed to form a thin film on the base material F. In the following, a series of treatments in which a voltage is applied between the electrodes 20 and 30 facing each other to bring the reactive gas into a plasma state is referred to as plasma discharge treatment, and the plasma discharge treatment is performed under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure. The method of forming a thin film on a substrate is called atmospheric pressure plasma method.

【0017】プラズマ放電処理容器10はパイレックス
(R)ガラス製からなるものが好適に用いることができ
るが、電極20、30との絶縁がとれれば金属製のもの
を用いることもできる。例えば、アルミニウムまたはス
テンレスのフレームの内面にポリイミド樹脂等を貼り付
けても良く、該金属フレームにセラミックス溶射を行い
絶縁性をとっても良い。
The plasma discharge treatment container 10 is preferably made of Pyrex (R) glass, but may be made of metal as long as it can be insulated from the electrodes 20 and 30. For example, a polyimide resin or the like may be attached to the inner surface of an aluminum or stainless steel frame, and the metal frame may be sprayed with ceramics to have an insulating property.

【0018】給気口12は上述したようにガス発生装置
51と接続され、所定量の反応性ガスがこの給気口12
から電極20、30間に導入される。また、排気口13
a、13bからは電極20、30間に導入された反応性
ガスが排気される。プラズマ放電処理容器10内の圧力
は特に調節せず、反応性ガスが給気口12から導入され
た後も含めて大気圧又は大気圧近傍の圧力に保たれる。
ここで、大気圧近傍の圧力とは、20kPa〜110k
Paの圧力を示し、さらに好ましくは93kPa〜10
4kPaを指す。
The supply port 12 is connected to the gas generator 51 as described above, and a predetermined amount of the reactive gas is supplied to the supply port 12.
Is introduced between the electrodes 20 and 30. In addition, the exhaust port 13
The reactive gas introduced between the electrodes 20 and 30 is exhausted from a and 13b. The pressure inside the plasma discharge treatment container 10 is not particularly adjusted, and is maintained at atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure even after the reactive gas is introduced from the air supply port 12.
Here, the pressure near atmospheric pressure is 20 kPa to 110 k
Indicates a pressure of Pa, more preferably 93 kPa to 10
Indicates 4 kPa.

【0019】プラズマ放電処理容器10内に備えられる
電極20、30のうち、一方の電極20は印加電極とし
て機能し、他方の電極30はアースに接地されるアース
電極として機能する。一方の電極20は、中空の角柱形
状を呈し、他方の電極30に対向するように複数設けら
れている。また、それぞれの電極20は図3に示すよう
に電気的に接続されており、電源53により一括して同
じ周波数の電圧が印加されるようになっている。他方の
電極30は、中空の円筒形状を呈しプラズマ放電処理容
器10内に図示しない駆動機構により前記給気口12側
から排気口13b側に向けて回転可能に取り付けられて
いる。基材Fは、この他方の電極30に片面が接触され
た状態で搬送される。
Of the electrodes 20 and 30 provided in the plasma discharge processing container 10, one electrode 20 functions as an application electrode, and the other electrode 30 functions as a ground electrode which is grounded. One electrode 20 has a hollow prismatic shape, and a plurality of electrodes 20 are provided so as to face the other electrode 30. Further, the respective electrodes 20 are electrically connected as shown in FIG. 3, and a voltage of the same frequency is collectively applied by a power source 53. The other electrode 30 has a hollow cylindrical shape and is rotatably mounted in the plasma discharge treatment container 10 from the air supply port 12 side toward the exhaust port 13b side by a drive mechanism (not shown). The base material F is transported in a state where one surface is in contact with the other electrode 30.

【0020】これらの電極20、30は、導電性の金属
母材上に誘電体が被覆された構成となっている。金属母
材としては、銀、白金、ステンレス、アルミニウム、鉄
等の金属等を用いることができるが、加工の観点からス
テンレスが好ましい。
These electrodes 20 and 30 are constructed by coating a conductive metal base material with a dielectric. As the metal base material, metals such as silver, platinum, stainless steel, aluminum and iron can be used, but stainless steel is preferable from the viewpoint of processing.

【0021】誘電体としては、比誘電率が6〜45の無
機物であることが好ましく、金属母材の表面に誘電体を
被覆するには、ライニング材としての無機物質を金属母
材にライニング処理すること、あるいはセラミックスを
金属母材に溶射後、無機質物質により封孔処理すること
により、達成することができる。ライニング材として
は、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス、リン酸塩系
ガラス、ゲルマン酸塩系ガラス、亜テルル酸塩ガラス、
アルミン酸塩ガラス、バナジン酸塩ガラス等を用いるこ
とができる。この中でもホウ酸塩系ガラスが加工しやす
い。
The dielectric material is preferably an inorganic material having a relative dielectric constant of 6 to 45. To coat the surface of the metal base material with the dielectric material, an inorganic material as a lining material is lined on the metal base material. Alternatively, or by spraying the ceramics onto the metal base material and then performing a pore-sealing treatment with an inorganic substance, this can be achieved. As the lining material, silicate glass, borate glass, phosphate glass, germanate glass, tellurite glass,
Aluminate glass, vanadate glass and the like can be used. Among these, borate glass is easy to process.

【0022】また、溶射に用いるセラミックス材として
は、例えばアルミナ系、ジルコニア系、窒化珪素系、炭
化珪素系のものをあげることができるが、アルミナが加
工しやすいので好ましく用いられる。また、例えば金属
母材にアルミナセラミックス溶射後、ゾルゲル反応を利
用して珪素化合物により封孔処理を行うとより好まし
い。ゾルゲル反応の促進には、熱硬化やUV硬化が良
く、更に封孔液を希釈し、コーティングと硬化を逐次で
数回繰り返すとより一層無機質化が向上し、劣化の無い
緻密な電極ができる。
As the ceramic material used for thermal spraying, for example, alumina-based, zirconia-based, silicon nitride-based, and silicon carbide-based materials can be used, but alumina is preferably used because it is easy to process. Further, for example, it is more preferable to perform a pore-sealing treatment with a silicon compound using a sol-gel reaction after spraying alumina ceramics on the metal base material. To accelerate the sol-gel reaction, heat curing or UV curing is good, and further, by diluting the sealing liquid and repeating coating and curing several times successively, the mineralization is further improved, and a dense electrode without deterioration can be formed.

【0023】なお、互いに対向する電極20、30の表
面を被覆する誘電体の厚みは、電極20、30間に印加
する電圧や供給する電力、反応性ガスの供給量等を考慮
して決定すればよい。
The thickness of the dielectric covering the surfaces of the electrodes 20 and 30 facing each other is determined in consideration of the voltage applied between the electrodes 20 and 30, the power supplied, the amount of reactive gas supplied, and the like. Good.

【0024】また、図3に示すように、一方の電極20
の他方の電極30に対向する対向面20aは、他方の電
極30の一方の電極20に対向する対向面30aに対し
て給気口12側から排気口13a、13b側へ向かうに
つれて近接するように配置されている。この様に一方の
電極20を他方の電極30に対して配置することによ
り、対向する電極20、30間に電圧を印加すると、電
極20、30間の反応性ガスが導入される給気口12側
においては排気口13a、13b側と比較すると弱く放
電され、電極20、30の対向面20a、30aが近接
するにつれて強く放電されるようになる。すなわち、電
極20、30は、その電極20、30間の電界強度を反
応性ガスの給気口12側から排気口13a、13b側へ
向かうにつれて増大するように構成されている。なお、
給気口12と排気口13aとの間に位置する一方の電極
25(図2参照)については、給気口12と排気口13
bとの間に位置する一方の電極20とは逆方向に電界強
度が増大するように構成されている。
Also, as shown in FIG.
The facing surface 20a facing the other electrode 30 is closer to the facing surface 30a facing the one electrode 20 of the other electrode 30 from the air supply port 12 side toward the exhaust ports 13a, 13b side. It is arranged. By arranging the one electrode 20 with respect to the other electrode 30 in this way, when a voltage is applied between the electrodes 20 and 30 facing each other, the reactive gas between the electrodes 20 and 30 is introduced into the air supply port 12. On the side, the discharge is weaker than that on the side of the exhaust ports 13a and 13b, and becomes stronger as the facing surfaces 20a and 30a of the electrodes 20 and 30 approach each other. That is, the electrodes 20 and 30 are configured so that the electric field strength between the electrodes 20 and 30 increases from the reactive gas supply port 12 side toward the exhaust port 13a, 13b side. In addition,
Regarding the one electrode 25 (see FIG. 2) located between the air supply port 12 and the air exhaust port 13a, the air supply port 12 and the air exhaust port 13 are
It is configured such that the electric field strength increases in the direction opposite to that of the one electrode 20 located between b and b.

【0025】ここで、対向する電極20、30のうち一
方の電極20の対向面20aを他方の電極30の対向面
30aに対して反応性ガスの給気口12側から排気口1
3a、13b側へと近接させる時の傾斜の度合い(傾斜
角θ)は、電極間20、30間に印加する電圧や供給す
る電力、反応性ガスの供給量等を考慮して決定すればよ
い。また、電極20、30間の最短距離Lは、0.5m
m〜20mmが好ましく、特に好ましくは1mm±0.
5mmである。この電極20、30間の最短距離Lは、
電極20、30を被覆する誘電体の厚さ、印加電圧の大
きさ、反応性ガスの供給量等を考慮して決定すればよ
い。
Here, the facing surface 20a of one electrode 20 of the facing electrodes 20, 30 is opposed to the facing surface 30a of the other electrode 30 from the reactive gas supply port 12 side to the exhaust port 1.
The degree of inclination (inclination angle θ) when approaching to the side of 3a, 13b may be determined in consideration of the voltage applied between the electrodes 20, 30, the power supplied, the supply amount of the reactive gas, and the like. . The shortest distance L between the electrodes 20 and 30 is 0.5 m.
m to 20 mm, particularly preferably 1 mm ± 0.
It is 5 mm. The shortest distance L between the electrodes 20 and 30 is
It may be determined in consideration of the thickness of the dielectric material covering the electrodes 20 and 30, the magnitude of the applied voltage, the supply amount of the reactive gas, and the like.

【0026】電源53は複数の一方の電極20と他方の
電極30に一括して略同一の電圧を印加し、個々の電極
20、30に所定の電力を供給するものである。また、
高いプラズマ密度を得て基材F上への製膜速度を大きく
するため、電源53により、前記電極20、30間に、
高周波電圧で、ある程度大きな電力を供給することが好
ましい。
The power source 53 applies a substantially same voltage to the plurality of electrodes 20 and the other electrode 30 at once, and supplies a predetermined electric power to each of the electrodes 20 and 30. Also,
In order to obtain a high plasma density and increase the film formation rate on the base material F, a power source 53 is used between the electrodes 20, 30.
It is preferable to supply a certain amount of electric power with a high frequency voltage.

【0027】具体的には、100kHz以上150MH
z以下の高周波数の電圧を電極20、30間に印加する
ことが好ましく、200kHz以上であればより一層好
ましい。また、電極20、30間に供給する電力の下限
値は、1W/cm2以上50W/cm2以下であることで
あることが好ましく、2W/cm2以上であればより一
層好ましい。なお、電極20、30における電圧の印加
面積(/cm2)は放電が起こる範囲の面積を指す。ま
た、電極20、30間に印加する高周波電圧は、断続的
なパルス波であっても、連続したサイン波であってもよ
いが、製膜速度が大きくなることから、サイン波である
ことが好ましい。
Specifically, 100 kHz or more and 150 MH
It is preferable to apply a high frequency voltage of z or less between the electrodes 20 and 30, and more preferably 200 kHz or more. The lower limit value of the electric power supplied between the electrodes 20 and 30 is preferably 1 W / cm 2 or more and 50 W / cm 2 or less, and more preferably 2 W / cm 2 or more. The voltage application area (/ cm 2 ) at the electrodes 20 and 30 refers to the area in the range where discharge occurs. Further, the high-frequency voltage applied between the electrodes 20 and 30 may be an intermittent pulse wave or a continuous sine wave, but it is a sine wave because the film forming speed increases. preferable.

【0028】電極冷却手段55は、冷却剤の入ったタン
ク56とポンプ57と、他方の電極30と一方の電極2
0とのそれぞれに接続された水路58、59から構成さ
れている。水路58、59は、対向する電極20、30
のそれぞれに形成された中空部に導入されている。冷却
剤としては、蒸留水、油等の絶縁性材料を用いることが
できる。ポンプ57を適宜作動させタンク56内の冷却
剤を電極20、30の中空部に水路58、59を介して
循環させることにより、これらの電極20、30を冷却
することができる。
The electrode cooling means 55 comprises a tank 56 containing a coolant, a pump 57, the other electrode 30 and one electrode 2.
It is composed of water channels 58 and 59 connected to 0 and 0 respectively. The water channels 58, 59 are connected to the electrodes 20, 30 facing each other.
Is introduced into the hollow part formed in each of the. An insulating material such as distilled water or oil can be used as the coolant. By appropriately operating the pump 57 and circulating the coolant in the tank 56 through the water passages 58 and 59 in the hollow portions of the electrodes 20 and 30, these electrodes 20 and 30 can be cooled.

【0029】ガス発生装置51は、不活性ガスと反応性
ガスとを含む混合ガスをプラズマ放電処理容器10内に
所定量ずつ供給する手段である。プラズマ放電処理容器
10には、反応性ガスとともに不活性ガスが所定の組成
により混合されて給気口12より導入される。
The gas generator 51 is means for supplying a predetermined amount of a mixed gas containing an inert gas and a reactive gas into the plasma discharge treatment container 10. An inert gas is mixed with a reactive gas into the plasma discharge treatment container 10 with a predetermined composition and introduced through an air supply port 12.

【0030】不活性ガスとしては、周期表の第18属原
子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプ
トン、キセノン、ラドン等が挙げられるが、コストの点
や本発明の効果を得るために、ヘリウム、アルゴンが好
ましく用いられる。特に、緻密で高精度の薄膜を形成す
るためにはアルゴンを用いることが最も好ましい。アル
ゴンを用いると、高密度プラズマが発生しやすいと推定
されている。また、これらの不活性ガスは単独で用いら
れてもよいし、2種類以上併用されてもよい。また、不
活性ガスは混合ガス全体に対し、体積比で90.0%〜
99.9%含有させることが好ましい。
Examples of the inert gas include atoms of Group 18 of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc. In order to obtain the cost and the effect of the present invention. In addition, helium and argon are preferably used. In particular, it is most preferable to use argon for forming a dense and highly accurate thin film. It is estimated that high density plasma is easily generated when argon is used. Further, these inert gases may be used alone or in combination of two or more kinds. The volume of the inert gas is 90.0% to the whole mixed gas.
It is preferable to contain 99.9%.

【0031】反応性ガスとしては、有機フッ素化合物、
有機珪素化合物、有機チタン化合物、有機錫化合物、有
機亜鉛化合物、有機インジウム化合物、有機アルミニウ
ム化合物、有機銅化合物、及び有機銀化合物の何れかを
含有することが好ましい。これらの内、有機フッ素化合
物以外の有機金属化合物は、金属水素化合物、金属ハロ
ゲン化合物、金属アルコキシドであってもよい。反応性
ガスは、混合ガス全体に対し、体積比で0.01%〜1
0%含有させることが好ましい。
As the reactive gas, an organic fluorine compound,
It is preferable to contain any one of an organic silicon compound, an organic titanium compound, an organic tin compound, an organic zinc compound, an organic indium compound, an organic aluminum compound, an organic copper compound, and an organic silver compound. Among these, the organometallic compound other than the organofluorine compound may be a metal hydrogen compound, a metal halogen compound, or a metal alkoxide. The volume of the reactive gas is 0.01% to 1 with respect to the entire mixed gas.
It is preferable to contain 0%.

【0032】これらの化合物は、特にプラズマ放電処理
容器10内にガス状またはミスト状で供給可能な化合物
が好ましい。「ガス状またはミスト状で供給可能」と
は、常温・常圧でそのまま供給可能でもよいし、常温・
常圧で液体又は固体である場合には、加熱、減圧、超音
波照射等の方法で気化したり、適切な溶剤に溶解しても
よい。希釈時の溶剤はプラズマ中で分子レベル、原子レ
ベルで分解されるため、基材上への薄膜形成への影響は
ほとんど無視することができる。
It is preferable that these compounds are compounds that can be supplied into the plasma discharge treatment container 10 in the form of gas or mist. "Can be supplied in the form of gas or mist" means that it can be supplied as it is at room temperature and atmospheric pressure,
When it is a liquid or a solid at normal pressure, it may be vaporized by a method such as heating, reduced pressure, ultrasonic irradiation, or dissolved in an appropriate solvent. Since the solvent at the time of dilution is decomposed in plasma at the molecular level and the atomic level, the influence on the thin film formation on the substrate can be almost ignored.

【0033】具体的には反応性ガスとして、ジンクアセ
チルアセテナート、トリエチルインジウム、トリメチル
インジウム、ジエチル亜鉛、ジメチル亜鉛、テトラエチ
ル錫、テトラメチル錫、二酢酸ジーnーブチル錫、テト
ラブチル錫、テトラオクチル錫等から選択された少なく
とも1つの有機金属化合物を含む反応性ガスを用いて、
基材F上に金属酸化膜を形成し、導電膜あるいは帯電防
止膜、あるいは反射防止膜などとすることができる。
Specifically, as reactive gas, zinc acetylacetonate, triethylindium, trimethylindium, diethylzinc, dimethylzinc, tetraethyltin, tetramethyltin, di-n-butyltin diacetate, tetrabutyltin, tetraoctyltin, etc. Using a reactive gas containing at least one organometallic compound selected from
A metal oxide film may be formed on the base material F to form a conductive film, an antistatic film, an antireflection film, or the like.

【0034】また、撥水膜を形成する目的で、有機フッ
素化合物として6フッ化プロピレン、8フッ化シクロブ
タンを使用することができる。さらに、有機フッ素化合
物から反射防止膜を形成する場合、フッ化炭素ガス、フ
ッ化炭化水素ガス等が好ましく用いられる。フッ化炭素
ガスとしては、4フッ化炭素、6フッ化炭素、具体的に
は、4フッ化メタン、4フッ化エチレン、6フッ化プロ
ピレン、8フッ化シクロブタン等が挙げられる。前記の
フッ化炭化水素ガスとしては、2フッ化メタン、4フッ
化エタン、4フッ化プロピレン、3フッ化プロピレン等
が挙げられる。
For the purpose of forming a water repellent film, propylene hexafluoride and cyclobutane octafluoride can be used as the organic fluorine compound. Furthermore, when forming the antireflection film from an organic fluorine compound, a fluorocarbon gas, a fluorohydrocarbon gas, or the like is preferably used. Examples of the carbon fluoride gas include carbon tetrafluoride and carbon hexafluoride, specifically, tetrafluoromethane, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, octafluorocyclobutane, and the like. Examples of the fluorohydrocarbon gas include difluoromethane, tetrafluoroethane, propylene tetrafluoride, propylene trifluoride, and the like.

【0035】また、有機フッ素化合物として1塩化3フ
ッ化メタン、1塩化2フッ化メタン、2塩化4フッ化シ
クロブタン等のフッ化炭化水素化合物のハロゲン化物や
アルコール、酸、ケトン等の有機化合物のフッ素置換体
を用いることが出来るが、これらに限定されない。ま
た、これらの化合物が分子内にエチレン性不飽和基を有
していても良い。前記の化合物は単独で用いてもよい
し、混合して用いてもよい。混合ガス中に上記記載の有
機フッ素化合物を用いる場合、プラズマ放電処理により
基材F上に均一な薄膜を形成する観点から、混合ガス中
の有機フッ素化合物の含有量は、0.1〜10vol%
であることが好ましく、更に好ましくは0.1〜5vo
l%である。
Further, as the organic fluorine compound, a halide of a fluorohydrocarbon compound such as trifluoromethane trichloride, monochlorodifluoromethane, dichlorotetrafluoromethane, or tetrafluorocyclobutane, or an organic compound such as an alcohol, an acid or a ketone is used. Fluorine substitutes can be used, but are not limited thereto. Further, these compounds may have an ethylenically unsaturated group in the molecule. The above compounds may be used alone or in combination. When the organic fluorine compound described above is used in the mixed gas, the content of the organic fluorine compound in the mixed gas is 0.1 to 10 vol% from the viewpoint of forming a uniform thin film on the substrate F by plasma discharge treatment.
Is preferred, and more preferably 0.1-5 vo
1%.

【0036】この他に、反応性ガスに含有する物質や組
成を適宜選択することにより、電極膜、誘電体保護膜、
半導体膜、透明導電膜、エレクトロクロミック膜、蛍光
膜、超伝導膜、誘電体膜、太陽電池膜、耐摩耗性膜、光
学干渉膜、反射膜、帯電防止膜、防汚膜、ハードコート
膜、下引き膜、バリア膜、電磁波遮蔽膜、赤外線遮蔽
膜、紫外線吸収膜、潤滑膜、形状記憶膜、磁気記録膜、
発光素子膜、生体適合膜、耐食性膜、触媒膜、ガスセン
サ膜、装飾膜などの各種薄膜を形成することができる。
In addition to the above, by appropriately selecting the substance and composition contained in the reactive gas, the electrode film, the dielectric protective film,
Semiconductor film, transparent conductive film, electrochromic film, fluorescent film, superconducting film, dielectric film, solar cell film, abrasion resistant film, optical interference film, reflective film, antistatic film, antifouling film, hard coat film, Subbing film, barrier film, electromagnetic wave shielding film, infrared shielding film, ultraviolet absorbing film, lubricating film, shape memory film, magnetic recording film,
Various thin films such as a light emitting device film, a biocompatible film, a corrosion resistant film, a catalyst film, a gas sensor film, and a decorative film can be formed.

【0037】プラズマ放電処理容器10に搬入される基
材Fは、長尺なフィルム状の基材Fであり、フィルム巻
体FFに引出し可能に巻回されるとともに、プラズマ放
電処理容器10内で他方の電極30の左右近傍に備えら
れたニップローラ14によって押圧された状態で他方の
電極30の周面に巻き付けられている。
The base material F carried into the plasma discharge treatment container 10 is a long film-like base material F, which is wound around the film winding body FF so as to be drawn out, and also inside the plasma discharge treatment container 10. It is wound around the peripheral surface of the other electrode 30 while being pressed by the nip rollers 14 provided near the left and right sides of the other electrode 30.

【0038】プラズマ放電処理容器10の外部には、回
転自在なガイドローラ15が取り付けられており、基材
Fは、他方の電極30の回転に伴って、フィルム巻体F
Fから巻き解かれ、ガイドローラ15、ニップローラ1
4を経てプラズマ放電処理容器10内に搬入口10aか
ら搬入され、一方の電極20と対向した状態のまま他方
の電極30の周面に沿って搬送される。そして、処理後
の基材Fはさらにニップローラ14、ガイドローラ15
にガイドされて矢印Pの方向に搬出口10b搬出される
ようになっている。この基材Fの搬送方向Pは、反応性
ガスの給気口12側から排気口13b側へ向かう方向と
略等しくなっている。
A rotatable guide roller 15 is attached to the outside of the plasma discharge treatment container 10, and the base material F is a film winding body F as the other electrode 30 rotates.
Unrolled from F, guide roller 15, nip roller 1
4 is carried into the plasma discharge processing container 10 from the carry-in port 10a, and is conveyed along the peripheral surface of the other electrode 30 while facing the one electrode 20. The processed substrate F is further processed by the nip roller 14 and the guide roller 15.
Guided by, the carry-out port 10b is carried out in the direction of the arrow P. The conveyance direction P of the base material F is substantially the same as the direction from the air supply port 12 side of the reactive gas toward the exhaust port 13b side.

【0039】なお、基材Fとしては、図1および図2に
は、巻体FFに巻回されたフィルム状の基材Fを示した
が、基材Fの形状はフィルム状に限定されるものではな
く、ファイバー状、バルク状など、薄膜をその表面に形
成することができる形状であればよい。また、その材質
についても全く限定されないが、本発明の薄膜形成装置
100および薄膜形成方法は大気圧プラズマ法であっ
て、低温のグロー放電下での製膜であることから、特に
樹脂を好ましく用いることができる。
As the base material F, the film-shaped base material F wound around the winding body FF is shown in FIGS. 1 and 2, but the shape of the base material F is not limited to the film shape. The shape is not limited to the above, and may be any shape such as a fiber shape or a bulk shape that can form a thin film on the surface thereof. Further, the material thereof is not limited at all, but the thin film forming apparatus 100 and the thin film forming method of the present invention are atmospheric pressure plasma methods, and since the film formation is performed under low temperature glow discharge, a resin is particularly preferably used. be able to.

【0040】上記樹脂としては、具体的にはポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリ
エステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファ
ン、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブ
チレート、セルロースアセテートプロピオネート、セル
ロースアセテートフタレート、セルローストリアセテー
ト、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類
またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニ
ルアルコール、エチレンビニルアルコール、シンジオタ
クティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボル
ネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、
ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン類、
ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、
ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるい
はポリアクリレート類を挙げることができる。これらの
素材は単独であるいは適宜混合されて使用することもで
きる。さらに、これらの素材からなるフィルムを支持体
としてその表面保護層や帯電防止層などの機能性膜を塗
設したものを基材Fとして用いることにもできる。
Specific examples of the resin include polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate phthalate, cellulose triacetate. Cellulose esters such as cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone,
Polyimide, polyether sulfone, polysulfone,
Polyetherketone imide, polyamide, fluororesin,
Nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyacrylates can be mentioned. These materials may be used alone or in an appropriate mixture. Furthermore, a film made of these materials as a support and coated with a functional film such as a surface protective layer or an antistatic layer can be used as the substrate F.

【0041】また、プラズマ放電処理容器10の基材F
の搬入口10a及び搬出口10bには、仕切り板16が
前記ニップローラ14に近接して配置されている。この
仕切り板16は、基材Fがプラズマ放電処理容器10内
に搬送される際に同伴する空気がプラズマ放電処理容器
10内に進入するのを抑制するためのものである。仕切
り板16により基材Fに同伴される空気は、プラズマ放
電処理容器10内の気体の全体積に対し、体積比で1%
以下に抑えることが好ましく、0.1%以下に抑えるこ
とがより好ましい。
Further, the base material F of the plasma discharge treatment container 10
Partition plates 16 are arranged in the carry-in entrance 10a and the carry-out exit 10b in the vicinity of the nip roller 14. The partition plate 16 is for suppressing the air entrained when the base material F is transported into the plasma discharge processing container 10 from entering the plasma discharge processing container 10. The air entrained in the base material F by the partition plate 16 is 1% in volume ratio with respect to the total volume of the gas in the plasma discharge processing container 10.
It is preferably suppressed to the following, and more preferably 0.1% or less.

【0042】次に、上記した薄膜形成装置100によ
り、薄膜を基材F上に形成する際の手順について説明す
る。まず、ガス発生装置51で発生させた混合ガスを流
量制御して、給気口12より供給し、電極間20、30
に混合ガスが導入されるようにする。この時、不要分に
ついては排気口13a、13bより排気する。
Next, a procedure for forming a thin film on the base material F by the above-mentioned thin film forming apparatus 100 will be described. First, the flow rate of the mixed gas generated by the gas generator 51 is controlled, and the mixed gas is supplied from the air supply port 12 so that the space between the electrodes 20, 30
The mixed gas is introduced into. At this time, unnecessary parts are exhausted from the exhaust ports 13a and 13b.

【0043】次に、フィルム巻体FFから基材Fを巻き
解き、基材Fをガイドローラ15を介して、プラズマ放
電処理容器10内に電極20、30間であって、他方の
電極30に片面接触した状態で搬送する。なお、基材F
は薄膜形成処理を受ける前に、帯電防止のための除電処
理や、ゴミ除去処理が施されることが好ましい。
Next, the base material F is unwound from the film roll FF, and the base material F is passed through the guide roller 15 into the plasma discharge treatment container 10 between the electrodes 20 and 30 and to the other electrode 30. Transport with one side in contact. The base material F
Prior to undergoing the thin film forming treatment, it is preferable to carry out a charge eliminating treatment for preventing electrification and a dust removing treatment.

【0044】そして、電源53により一方の電極20に
電圧を印加し、プラズマ放電処理を行い、基材上に薄膜
を形成させる。この時、他方の電極30はアースに接地
しておく。また、放電時の高温による悪影響を抑制する
ため、基材Fの温度を常温(15度〜25度)〜200
度未満、更に好ましくは常温〜100度内で抑えられる
ように、必要に応じて電極冷却手段55により冷却す
る。
Then, a voltage is applied to one of the electrodes 20 by the power source 53 to carry out plasma discharge treatment to form a thin film on the substrate. At this time, the other electrode 30 is grounded. Further, in order to suppress the adverse effect of the high temperature at the time of discharge, the temperature of the base material F is set at room temperature (15 to 25 degrees) to 200.
If necessary, it is cooled by the electrode cooling means 55 so that the temperature can be suppressed to less than 100 ° C., more preferably within room temperature to 100 ° C.

【0045】基材Fは他方の電極30の回転とともに所
定の速度で電極20、30間を搬送され、基材Fの他方
の電極30に接触していない面に薄膜が連続的に形成さ
れる。一方の電極20は複数備えられているので、基材
Fがそれぞれの電極20の下方を搬送される際に、薄膜
が基材F上に積層されていく。その後に基材Fはガイド
ローラ15を介して、次工程に搬送される。なお、基材
Fは他方の電極30に接触していない面のみ反応性ガス
由来の薄膜が形成される。
The base material F is conveyed between the electrodes 20 and 30 at a predetermined speed as the other electrode 30 rotates, and a thin film is continuously formed on the surface of the base material F which is not in contact with the other electrode 30. . Since one electrode 20 is provided in plurality, a thin film is laminated on the base material F when the base material F is transported under each electrode 20. After that, the base material F is conveyed to the next step via the guide roller 15. A thin film derived from the reactive gas is formed only on the surface of the base material F which is not in contact with the other electrode 30.

【0046】第一の実施の形態によれば、互いに対向し
て配置される電極20、30のうち、一方の電極20の
対向面20aを他の電極30の対向面30aに対して反
応性ガスの給気口12側から排気口13a、13b側へ
向かうにつれて近接するように構成されている。そし
て、この様に電極20、30を構成することにより、電
極20、30間の電界強度を反応性ガスの給気口12側
から排気口13a、13b側に向けて増大させている。
したがって、反応性ガスが電極20、30間に導入され
る際に、電極20、30間の反応性ガスが導入される側
においては廃棄される側と比較すると弱く放電され、反
応性ガスが電極20、30間から排気される側において
は強く放電される。すなわち、反応性ガスが導入される
側において放電が集中することに起因するプラズマ密度
のムラを防ぎ、製膜面へのムラや筋の発生を防ぐことが
できる。
According to the first embodiment, of the electrodes 20 and 30 arranged so as to face each other, the facing surface 20a of one electrode 20 is reactive with the facing surface 30a of the other electrode 30. It is configured to be closer to each other from the air supply port 12 side toward the exhaust port 13a, 13b side. By configuring the electrodes 20 and 30 in this way, the electric field strength between the electrodes 20 and 30 is increased from the reactive gas supply port 12 side toward the exhaust ports 13a and 13b side.
Therefore, when the reactive gas is introduced between the electrodes 20 and 30, the side on which the reactive gas is introduced between the electrodes 20 and 30 is weakly discharged as compared with the side to be discarded, and the reactive gas is discharged to the electrode. On the side exhausted from between 20 and 30, strong discharge occurs. That is, it is possible to prevent the unevenness of the plasma density due to the concentration of the discharge on the side where the reactive gas is introduced, and to prevent the unevenness and streaks from occurring on the film forming surface.

【0047】また、一方の電極20の角20bの部分が
断面円弧状に形成されているので、電極20、30間に
高周波の電圧を印加しても、電極20の角20bに放電
が集中することを防ぎ、電極20、30間に配置される
基材F上において反応性ガスに由来するプラズマ密度に
ムラが生じることを防ぐことができる。
Further, since the corner portion 20b of the one electrode 20 is formed in an arcuate cross section, even if a high frequency voltage is applied between the electrodes 20 and 30, the discharge concentrates on the corner 20b of the electrode 20. It is possible to prevent the occurrence of unevenness in the plasma density derived from the reactive gas on the base material F disposed between the electrodes 20 and 30.

【0048】また、一方の電極20を他方の電極30に
対して複数設けており、それぞれの電極20、30間に
反応性ガスが導入されるとともに基材Fが搬送される。
このため、基材Fは電極20、30間を移動する間に一
方の電極20の下を通過する毎に繰り返し薄膜が形成さ
れる。このように基材F上に膜を何層も積層することに
より、より緻密でムラのない均一な膜を形成することが
できる。
Further, one electrode 20 is provided in plural with respect to the other electrode 30, and the reactive gas is introduced between the electrodes 20 and 30 and the substrate F is transported.
Therefore, a thin film is repeatedly formed on the base material F every time it passes under one of the electrodes 20 while moving between the electrodes 20 and 30. By laminating a number of layers on the base material F in this way, a more dense and uniform film can be formed.

【0049】以上の様に筋やムラの発生を抑えることが
できるので、電極20、30間に印加する電圧を高い周
波数のものとし、それぞれの電極20、30に供給する
電力を大きなものとしてプラズマ密度を高くすることが
できるので、基材F上に高品質の膜を効率よく形成させ
ることができる。また、ムラや筋が発生しないので、大
面積の基材F上にも均一な膜を形成することができる。
また、基材Fにプラズマ放電処理を行う際に、プラズマ
放電処理容器10を真空にする必要がないので基材F上
に薄膜を連続して形成させることができる。
Since the generation of streaks and unevenness can be suppressed as described above, the voltage applied between the electrodes 20 and 30 is set to a high frequency, and the power supplied to each of the electrodes 20 and 30 is set to a large value to generate plasma. Since the density can be increased, a high quality film can be efficiently formed on the base material F. Further, since no unevenness or stripes are generated, it is possible to form a uniform film on the base material F having a large area.
Further, when performing plasma discharge processing on the base material F, it is not necessary to make the plasma discharge processing container 10 a vacuum, so that a thin film can be continuously formed on the base material F.

【0050】また、一方の電極20は互いに電気的に接
続され、一括して同じ周波数の電圧が印加されるため、
薄膜形成装置100にはそれぞれの電極20に電圧を印
加するための電源を複数設けたり配線したりする必要が
ない。よって、薄膜形成装置100の構成を簡素にする
ことができる。
Further, since the electrodes 20 on one side are electrically connected to each other and the voltage of the same frequency is applied collectively,
The thin film forming apparatus 100 does not need to be provided with a plurality of power supplies for applying a voltage to each electrode 20 or to wire the electrodes. Therefore, the structure of the thin film forming apparatus 100 can be simplified.

【0051】また、薄膜形成装置100によれば、プラ
ズマ放電処理容器10内を真空にする必要はなく、反応
性ガスを導入した後にも特に圧力の調整をする必要がな
い。このため、プラズマ放電処理容器10内を真空にし
たり圧力を調整するために、真空装置を備える必要がな
く薄膜形成装置の構成を簡素にすることができる。
Further, according to the thin film forming apparatus 100, it is not necessary to evacuate the inside of the plasma discharge processing container 10, and it is not necessary to particularly adjust the pressure even after the reactive gas is introduced. Therefore, it is not necessary to provide a vacuum device in order to evacuate the inside of the plasma discharge processing container 10 or adjust the pressure, and the structure of the thin film forming apparatus can be simplified.

【0052】なお、本発明は上記第一の実施の形態に限
定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲
において適宜変更可能であるのは勿論である。例えば、
対向する電極20、30のうち一方の電極20の対向面
20aを他方の電極30の対向面30aに対して給気口
12側から排気口13a、13b側に向けて近接させる
ように構成することにより、対向する電極20、30間
の電界強度を反応性ガスの給気口12側から排気口13
a、13b側へと増大させることとしたがこれに限定さ
れるものではない。一方の電極20の対向面20aに対
して他方の電極30の対向面30aを反応性ガスの給気
口12側から排気口13a、13b側へ向けて近接させ
るように構成してもよいし、一方の電極20の対向面2
0aと他方の電極30の対向面30aを反応性ガスの給
気口12側から排気口13a、13b側へ向けて互いに
近接するように構成してもよい。
The present invention is not limited to the above-mentioned first embodiment, and it goes without saying that it can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example,
The opposing surface 20a of one electrode 20 of the opposing electrodes 20, 30 is configured to be closer to the opposing surface 30a of the other electrode 30 from the air supply port 12 side toward the exhaust ports 13a, 13b side. Accordingly, the electric field strength between the electrodes 20 and 30 facing each other can be changed from the reactive gas supply port 12 side to the exhaust port 13
The number is increased to the a and 13b sides, but the invention is not limited to this. The facing surface 20a of the other electrode 30 may be arranged closer to the facing surface 20a of the one electrode 20 from the reactive gas supply port 12 side toward the exhaust ports 13a, 13b side. Opposing surface 2 of one electrode 20
0a and the opposite surface 30a of the other electrode 30 may be configured to be close to each other from the reactive gas supply port 12 side toward the exhaust ports 13a, 13b side.

【0053】また、一方の電極20は角柱形状を呈する
ものとし、他方の電極30は円筒形状を呈しプラズマ放
電処理容器10に回転可能に取り付けられるものとした
がこれに限定されるものではない。それぞれの電極2
0、30の形状は平行平板型、同軸円筒型、円筒対向平
板型、球対向平板型、双曲面対向型であってもよく、電
極が対向して配置され、電極間における電界強度を反応
性ガスの給気口12側から排気口13a、13b側へと
増大するように構成できるものであればどのような形状
をしていてもよい。
Further, one electrode 20 has a prism shape and the other electrode 30 has a cylindrical shape and is rotatably attached to the plasma discharge treatment container 10, but the present invention is not limited to this. Each electrode 2
The shapes of 0 and 30 may be a parallel plate type, a coaxial cylinder type, a cylinder facing flat plate type, a sphere facing flat plate type, or a hyperboloid facing type, in which the electrodes are arranged facing each other and the electric field strength between the electrodes is reactive. It may have any shape as long as it can be configured to increase from the gas supply port 12 side to the exhaust ports 13a, 13b side.

【0054】また、一方の電極20および他方の電極3
0の表面を誘電体で被覆するものとしたがこれに限定さ
れるものではなく、どちらかの電極のみを誘電体で被覆
するものとしてもよく、両方の電極20、30の表面を
必ずしも誘電体で被覆しなければならないものではな
い。しかし、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電を
行うことから、放電が局在するアーク放電が発生するの
を避けるために電極20、30の金属母材同士が直接対
向しないことが望ましく、少なくとも一方の電極20の
他方の電極30に対向する対向面20aが誘電体で被覆
されていると好ましい。また、本実施の形態の様に双方
の電極20、30の表面に誘電体を被覆するとさらに好
ましい。
Further, one electrode 20 and the other electrode 3
Although the surface of 0 is covered with a dielectric, the present invention is not limited to this, and only one of the electrodes may be covered with a dielectric. It does not have to be covered with. However, since the discharge is performed under the atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, it is desirable that the metal base materials of the electrodes 20 and 30 do not directly face each other in order to avoid occurrence of arc discharge in which the discharge is localized. It is preferable that at least one of the electrodes 20 facing the other electrode 30 of the one electrode 20 is covered with a dielectric. Further, it is more preferable to coat the surfaces of both electrodes 20, 30 with a dielectric as in the present embodiment.

【0055】〔第二の実施の形態〕次に、本発明にかか
る薄膜形成装置および薄膜形成方法にかかる第二の実施
の形態について、図4を参照して説明する。なお、第一
の実施の形態と同様の構成については同じ符号を付して
説明を省略する。プラズマ放電処理容器10内に対向し
て配置される電極21、30うち、一方の電極21の対
向面21aを反応性ガスの給気口12側から排気口13
a、13b側に向かうにつれて他方の電極30の対向面
30aに対して徐々に近接するようにされている。そし
て、一方の電極21の対向面21aが誘電体61で被覆
され、この対向面21aを被覆する誘電体61の厚みW
は反応性ガスの給気口12側から排気口13a、13b
側へ向かうにつれて薄くするように構成されている。こ
のように対向する電極21、30を構成することによ
り、対向する電極21、30間の電界強度を反応性ガス
の給気口12側から排気口13a、13b側へと増大さ
せることができる。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the thin film forming apparatus and the thin film forming method according to the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Of the electrodes 21, 30 arranged to face each other in the plasma discharge processing container 10, the facing surface 21a of one electrode 21 is provided from the reactive gas supply port 12 side to the exhaust port 13
As it goes toward the a and 13b sides, it gradually approaches the facing surface 30a of the other electrode 30. The facing surface 21a of the one electrode 21 is covered with the dielectric 61, and the thickness W of the dielectric 61 covering the facing surface 21a is W.
Is from the reactive gas supply port 12 side to the exhaust ports 13a, 13b
It is configured to be thinner toward the side. By configuring the opposing electrodes 21 and 30 in this manner, the electric field strength between the opposing electrodes 21 and 30 can be increased from the reactive gas supply port 12 side to the exhaust ports 13a and 13b side.

【0056】なお、第二の実施の形態において、一方の
電極21の対向面21aの他方の電極30の対向面30
aに近接させるときの傾斜の度合い(傾斜角θ)は、第
一の実施の形態と同様に電極21、30間に印加する電
圧や供給する電力、反応性ガスの供給量、一方の電極2
1の対向面21aを被覆する誘電体61の厚み等を考慮
して決定すればよい。また、第二の実施の形態において
も、第一の実施の形態と同様に、他方の電極30の表面
を誘電体で被覆すると好ましい。他方の電極30の表面
を被覆する誘電体の厚みは、電極21、30間に印加す
る電圧や供給する電力、反応性ガスの供給量、一方の電
極21の対向面21aを被覆する誘電体61の厚み等に
応じて適宜決定すればよい。
In the second embodiment, the facing surface 21a of one electrode 21 and the facing surface 30 of the other electrode 30 are opposite to each other.
The degree of inclination (inclination angle θ) when approaching a is the same as in the first embodiment, the voltage applied between the electrodes 21 and 30, the power supplied, the amount of reactive gas supplied, and one electrode 2
It may be determined in consideration of the thickness of the dielectric 61 covering the first facing surface 21a and the like. Further, also in the second embodiment, it is preferable to cover the surface of the other electrode 30 with a dielectric material, as in the first embodiment. The thickness of the dielectric covering the surface of the other electrode 30 is the voltage applied between the electrodes 21 and 30, the power supplied, the amount of reactive gas supplied, and the dielectric 61 covering the facing surface 21 a of the one electrode 21. It may be appropriately determined according to the thickness of the.

【0057】なお、第二の実施の形態において、互いに
対向する電極21、30を反応性ガスの給気口12側か
ら排気口13a、13b側へ向かうにつれて互いに近接
するように配置し、さらに電極21の対向面21aを被
覆する誘電体61の厚みWを反応性ガスの給気口12側
から排気口13a、13b側へ向かうにつれて薄く構成
するものとしたが、誘電体61の厚みWを調整すること
によってのみ電極21、30間の電界強度を反応性ガス
の給気口12側から排気口13a、13b側へと増大さ
せるようにしてもよい。すなわち、電極21の対向面2
1aを他方の電極30に対して平行に配置し、電極21
の対向面21aを被覆する誘電体61の厚みWを反応性
ガスの給気口12側から排気口13a、13b側に向か
うにつれて薄くするようにすることのみによって、互い
に対向する電極21、30間の電界強度を反応性ガスの
給気口12側から排気口13a、13b側へ増大させる
ようにしてもよい。この時、誘導体61の厚みWを適宜
調節して、電極21、30間の距離Lを適切なものとす
ることが望ましい。
In the second embodiment, the electrodes 21 and 30 facing each other are arranged so as to be closer to each other from the reactive gas supply port 12 side toward the exhaust port 13a, 13b side. The thickness W of the dielectric 61 that covers the facing surface 21a of 21 is made thinner from the reactive gas supply port 12 side toward the exhaust ports 13a, 13b side, but the thickness W of the dielectric 61 is adjusted. Only by doing so, the electric field strength between the electrodes 21 and 30 may be increased from the reactive gas supply port 12 side to the exhaust port 13a, 13b side. That is, the facing surface 2 of the electrode 21
1a is arranged parallel to the other electrode 30, and the electrode 21
Between the electrodes 21 and 30 facing each other only by decreasing the thickness W of the dielectric 61 covering the facing surface 21a of the same from the air supply port 12 side of the reactive gas toward the exhaust ports 13a, 13b side. The electric field strength may be increased from the reactive gas supply port 12 side to the exhaust port 13a, 13b side. At this time, it is desirable to appropriately adjust the thickness W of the dielectric 61 so that the distance L between the electrodes 21 and 30 is appropriate.

【0058】〔第三の実施の形態〕次に、図5を参照し
て本発明の薄膜形成装置および薄膜形成方法にかかる第
三の実施の形態を説明する。なお、第一の実施の形態お
よび第二の実施の形態と同様の構成については同じ符号
を付して説明を省略する。プラズマ放電処理容器10内
に備えられるアース電極31に対して、電極23と電極
24とがそれぞれ対向して配置されている。電極23の
両角23a、23bおよび電極24の両角24a、24
bはそれぞれ断面円弧状に形成されている。この時の角
23a、23bおよび角24aおよび24bの曲率R
は、電極23、24の大きさや電極23、31間および
電極24、31間に印加する電圧や供給する電流の大き
さに合わせて適宜決定すればよい。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the thin film forming apparatus and the thin film forming method of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The electrode 23 and the electrode 24 are arranged so as to face the earth electrode 31 provided in the plasma discharge processing container 10. Both corners 23a, 23b of the electrode 23 and both corners 24a, 24 of the electrode 24
Each b is formed in an arcuate cross section. Curvature R of corners 23a and 23b and corners 24a and 24b at this time
May be appropriately determined according to the sizes of the electrodes 23 and 24, the voltage applied between the electrodes 23 and 31, and the voltage applied between the electrodes 24 and 31, and the amount of current supplied.

【0059】反応性ガスの給気口(図示略)は電極23
と電極24とによって形成される間隙dから図中に示す
矢印Qの方向に反応性ガスが導入されるように構成され
ている。そして、反応性ガスの排気口(図示略)は、電
極23と電極24とによって形成される間隙dから導入
された反応性ガスが分流して、電極23の角23a側か
ら角23b側へ向かう方向P2に電極23、31間を通
過するとともに電極24の角24a側から角24b側へ
向かう方向P1に電極24、31間を通過し、電極23
の角23b側および電極24の角24b側から排気され
るように構成されている。
The reactive gas supply port (not shown) is the electrode 23.
The reactive gas is introduced from the gap d formed by the electrode 24 and the electrode 24 in the direction of the arrow Q shown in the figure. The reactive gas exhaust port (not shown) splits the reactive gas introduced from the gap d formed by the electrode 23 and the electrode 24 and moves from the corner 23a side to the corner 23b side of the electrode 23. The electrode 23 passes in the direction P2 between the electrodes 23 and 31, and the electrode 24 passes in the direction P1 from the corner 24a side toward the corner 24b side in the direction P2.
Is exhausted from the corner 23b side and the electrode 24 corner 24b side.

【0060】そして、電極23のアース電極31に対向
する対向面23cと、電極24のアース電極31に対向
する対向面24cは断面視においてハの字状となるよう
に配置されている。すなわち、電極23の対向面23c
は、反応性ガスが導入される側23aから反応性ガスが
排気される側23bに向かうに連れてアース電極31に
近接するように配置され、電極24の対向面24cは、
反応性ガスが導入される側24aから反応性ガスが排気
される側24bに向かうに連れてアース電極31に近接
するように配置されている。
The facing surface 23c of the electrode 23 facing the ground electrode 31 and the facing surface 24c of the electrode 24 facing the ground electrode 31 are arranged in a V shape in a sectional view. That is, the facing surface 23c of the electrode 23
Is arranged so as to approach the ground electrode 31 from the side 23a where the reactive gas is introduced to the side 23b where the reactive gas is exhausted, and the facing surface 24c of the electrode 24 is
It is arranged so as to approach the ground electrode 31 from the side 24a where the reactive gas is introduced to the side 24b where the reactive gas is exhausted.

【0061】基材Fはアース電極31に片面が接触され
た状態で載置され、図示しない駆動機構により所定の速
度で電極23、31間および電極24、31間を通過す
るように搬送される。この時、基材Fは電極23から電
極24へ向かう方向P1にのみ搬送されるものとしても
よいし、その逆方向、すなわち電極24から電極23に
向かう方向P2にのみ搬送されてもよい。あるいは、基
材Fを電極23から電極24に向かう方向P1に所定の
距離だけ搬送し、その後、逆方向P2とに所定の距離搬
送することを複数回繰り返して、基材Fを往復運動をさ
せるようにしてもよい。基材Fをこのように往復運動さ
せると、基材Fは電極23、31間および電極24、3
1間を何度も通過することになり、その度に基材Fの上
面により緻密でムラのない薄膜を形成することができ
る。
The base material F is placed with one surface in contact with the ground electrode 31, and is conveyed by a driving mechanism (not shown) so as to pass between the electrodes 23 and 31 and between the electrodes 24 and 31 at a predetermined speed. . At this time, the base material F may be transported only in the direction P1 from the electrode 23 to the electrode 24, or may be transported only in the opposite direction, that is, in the direction P2 from the electrode 24 to the electrode 23. Alternatively, the base material F is reciprocated a plurality of times by carrying the base material F a predetermined distance in the direction P1 from the electrode 23 toward the electrode 24 and then carrying it a predetermined distance in the opposite direction P2. You may do it. When the base material F is reciprocated in this way, the base material F moves between the electrodes 23 and 31 and between the electrodes 24 and 3.
Since it will pass between 1 times many times, a dense and uniform thin film can be formed on the upper surface of the base material F each time.

【0062】なお、第三の実施の形態において、電極2
3の対向面23cをアース電極31に近接させるときの
傾斜の度合い(傾斜角θ2)、および、電極24の対向
面24cをアース電極31に近接させる時の傾斜の度合
い(傾斜角θ1)は等しくするものとし、傾斜角θ1お
よび傾斜角θ2の値は、電極23、31間および電極2
4、31間に印加する電圧や供給する電力、反応性ガス
の供給量、電極23および電極24を被覆する誘電体の
厚み等を考慮して決定すればよい。
In the third embodiment, the electrode 2
The degree of inclination when the opposing surface 23c of No. 3 is close to the ground electrode 31 (inclination angle θ2) and the degree of inclination when the opposing surface 24c of the electrode 24 is close to the earth electrode 31 (inclination angle θ1) are equal. The values of the tilt angle θ1 and the tilt angle θ2 are determined between the electrodes 23 and 31 and between the electrodes 2 and 31.
It may be determined in consideration of the voltage applied between Nos. 4 and 31, the supplied power, the supply amount of the reactive gas, the thickness of the dielectric covering the electrodes 23 and 24, and the like.

【0063】また、第三の実施の形態においても、第一
の実施の形態と同様に電極23および電極24の金属簿
材とアース電極31の金属母材とが直接対向しないこと
が望ましく、少なくとも電極23および電極24のアー
ス電極31に対向する対向面23cおよび24cが誘電
体で被覆されていると好ましく、アース電極31につい
てもその表面が誘電体で被覆されていると更に好まし
い。
Also in the third embodiment, it is desirable that the metal members of the electrodes 23 and 24 and the metal base material of the ground electrode 31 do not directly face each other, as in the first embodiment. It is preferable that the facing surfaces 23c and 24c of the electrodes 23 and 24 facing the ground electrode 31 are covered with a dielectric material, and it is more preferable that the surface of the ground electrode 31 is also covered with a dielectric material.

【0064】[0064]

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により説明す
るが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0065】本実施例では、基材Fとしてポリエチレン
テレフタレートフィルムの表面にFSnO2膜を第一の
実施の形態において説明した薄膜形成装置100(図1
〜図3参照)を用いて製膜し、後述する比較例と膜面上
に形成される筋の本数を目視において比較を行った。
In this example, a FSnO 2 film was formed on the surface of a polyethylene terephthalate film as the base material F, and the thin film forming apparatus 100 described in the first embodiment (FIG. 1) was used.
(See FIG. 3), a film was formed, and the number of streaks formed on the film surface was visually compared with the comparative example described later.

【0066】対向する一方の電極と他方の電極との間の
電界強度を混合ガスの給気口12側から排気口13a、
13b側へと増大するようにした。具体的には、各々の
一方の電極20は図3に示したように、他方の電極30
に対して反応性ガスの給気口12側から排気口13a、
13b側へ向けて徐々に近接するように設け、一方の電
極20の対向面20aと他方の電極30の対向面30a
との最短距離Lを1mmとした。また、一方の電極20
は他方の電極30に対して5度の傾斜角θを設けた。
The electric field strength between one electrode and the other electrode facing each other is adjusted from the gas supply port 12 side of the mixed gas to the exhaust port 13a.
It is designed to increase to the 13b side. Specifically, as shown in FIG. 3, each of the one electrodes 20 is connected to the other electrode 30.
To the exhaust port 13a from the air supply port 12 side of the reactive gas,
Provided so as to gradually approach toward the 13b side, the facing surface 20a of one electrode 20 and the facing surface 30a of the other electrode 30.
And the shortest distance L between them is 1 mm. In addition, one electrode 20
Has an inclination angle θ of 5 degrees with respect to the other electrode 30.

【0067】他方の電極30とこの他方の電極30に対
向するように設けた電極20、30間には、ガス発生装
置51から後述する組成の反応性ガスと不活性ガスから
なる混合ガスを給気口12を介して所定量供給し、この
混合ガスは電極20、30間を通過させた上で排気口1
3a、13bから排出されるようにした。
Between the other electrode 30 and the electrodes 20 and 30 provided so as to face the other electrode 30, a mixed gas composed of a reactive gas having an after-mentioned composition and an inert gas is supplied from a gas generator 51. A predetermined amount is supplied through the air outlet 12, the mixed gas is passed between the electrodes 20 and 30, and then the exhaust outlet 1
It was made to be discharged from 3a and 13b.

【0068】また、プラズマ放電処理に用いる使用電源
53は、パール工業(株)製高周波電源53CF−50
000−13Mとし、電極20、30間に周波数13.
56MHzの電圧を印加し、放電単位面積当たりに供給
する電力は、30W/cm2とした。さらに、基材F上
に薄膜を形成する速度は10m/minとし、10m/
minの速度で他方の電極30を駆動機構により回転さ
せ、基材Fを搬送させて基材Fに連続的に薄膜を形成さ
せた。
The power source 53 used for the plasma discharge treatment is a high frequency power source 53CF-50 manufactured by Pearl Industrial Co., Ltd.
000-13M and a frequency of 13.
A voltage of 56 MHz was applied, and the power supplied per discharge unit area was 30 W / cm 2 . Further, the speed of forming the thin film on the base material F is set to 10 m / min,
The other electrode 30 was rotated by a driving mechanism at a speed of min to convey the base material F to continuously form a thin film on the base material F.

【0069】給気口12からプラズマ放電処理容器10
内に導入される混合ガスの組成は以下の通りである。 不活性ガス:アルゴン 反応性ガス1:酸素ガス(混合ガスに対して体積比で
0.5%) 反応性ガス2:ジブチル錫ジアセテート(混合ガスに対
して体積比で0.1%蒸気)(リンテック社製気化器に
てアルゴンガスに混合) 反応性ガス3:フッ化メタン(反応ガスに対し100p
pm)
From the air supply port 12 to the plasma discharge treatment container 10
The composition of the mixed gas introduced into the inside is as follows. Inert gas: Argon Reactive gas 1: Oxygen gas (0.5% by volume of the mixed gas) Reactive gas 2: Dibutyltin diacetate (0.1% by volume of the mixed gas) (Mixed with Argon gas by Lintec vaporizer) Reactive gas 3: Fluorinated methane (100 p for reaction gas)
pm)

【0070】上記実施例の比較例として、対向する電極
間の電界強度を一律なものとし、一方の電極を他方の電
極の周面に対向するように配置し、他の条件は上記実施
例と同じ条件として製膜を行った。
As a comparative example of the above embodiment, the electric field strength between the opposing electrodes was made uniform, one electrode was arranged so as to face the peripheral surface of the other electrode, and the other conditions were the same as those of the above embodiment. Film formation was performed under the same conditions.

【0071】表1に実施例と比較例における膜面上への
筋の発生本数を示す。表1から明らかなように、実施例
においては膜状への筋の発生本数はゼロ本であったのに
対し、比較例においては膜状に54本の筋が目視にて確
認された。すなわち、実施例のように対向する電極2
0、30間に周波数13.56MHzという高周波数の
電圧を印加し、さらに電極20、30に30W/cm2
という大きな電力を供給しても、対向する電極20、3
0間の電界強度を反応性ガスの給気口12側から排気口
13a、13b側に向けて増大するように構成し、さら
に一方の電極20を複数設けることによって、基材F上
に形成される膜を均一でムラや筋のないものとすること
ができることが明らかになった。
Table 1 shows the number of lines generated on the film surface in Examples and Comparative Examples. As is clear from Table 1, in the example, the number of membranous streaks was zero, whereas in the comparative example, 54 streaks were visually confirmed in a membranous form. That is, the opposing electrodes 2 as in the embodiment
A high frequency voltage of 13.56 MHz is applied between 0 and 30, and 30 W / cm 2 is applied to the electrodes 20 and 30.
Even if a large amount of electric power is supplied
It is formed on the base material F by constructing the electric field strength between 0s from the air supply port 12 side of the reactive gas toward the exhaust ports 13a, 13b side, and further by providing a plurality of electrodes 20 on one side. It has been revealed that the film can be made uniform and free from unevenness and streaks.

【表1】 [Table 1]

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明によれば、対向して配置される電
極間の電界強度を反応性ガスの導入系側から排気系側へ
増大させているため、反応性ガスが電極間に導入される
際に、導入系側においては弱く放電され、排気系側にお
いては強く放電される。したがって、反応性ガスが導入
される側において放電が集中することにより反応性ガス
由来のプラズマ密度にムラが生じ、その結果として基材
上に形成される膜にムラや筋などが生じることを防ぎ、
均一な膜を形成することができる。すなわち、大面積の
基材に膜を形成する際にも均一な膜を形成することがで
きる。また、以上の様に筋やムラの発生を抑えることが
できるので、電極間に印加する電圧を高い周波数のもの
とし、それぞれの電極に供給する電力を大きなものとし
てプラズマ密度を高くすることができるので、基材上に
高品質の膜を効率よく形成させることができる。
According to the present invention, the electric field strength between the electrodes arranged facing each other is increased from the reactive gas introduction system side to the exhaust system side, so that the reactive gas is introduced between the electrodes. In this case, the introduction system side discharges weakly, and the exhaust system side discharges strongly. Therefore, it is possible to prevent the density of plasma from the reactive gas from becoming uneven due to the concentration of the discharge on the side where the reactive gas is introduced, resulting in unevenness or streaks in the film formed on the substrate. ,
A uniform film can be formed. That is, a uniform film can be formed even when forming a film on a large-area base material. Further, since it is possible to suppress the generation of streaks and unevenness as described above, it is possible to increase the plasma density by setting the voltage applied between the electrodes to a high frequency and increasing the power supplied to each electrode. Therefore, a high quality film can be efficiently formed on the substrate.

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

【図1】本発明の薄膜形成装置の一例を示す概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a thin film forming apparatus of the present invention.

【図2】図1に示した薄膜形成装置の主要部構成である
放電プラズマ処理容器を示した概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a discharge plasma processing container which is a main part configuration of the thin film forming apparatus shown in FIG.

【図3】本発明の薄膜形成装置に対向して設けられる電
極の一例を示した概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of electrodes provided to face the thin film forming apparatus of the present invention.

【図4】本発明の薄膜形成装置に対向して設けられる電
極の他の例を示した概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing another example of electrodes provided facing the thin film forming apparatus of the present invention.

【図5】本発明の薄膜形成装置に対向して設けられる電
極のさらに他の例を示した概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing still another example of electrodes provided to face the thin film forming apparatus of the present invention.

【符号の説明】 12 導入系(給気口) 13a、13b 排気系(排気口) 20、21、23、24 電極(一方の電極) 20b、23a、23b、24a、24b (電極の)
角 30、31 電極(他方の電極) 50 薄膜形成装置 61 誘電体 F 基材
[Explanation of reference numerals] 12 introduction system (air supply port) 13a, 13b exhaust system (exhaust port) 20, 21, 23, 24 electrode (one electrode) 20b, 23a, 23b, 24a, 24b (of electrode)
Corner 30, 31 Electrode (other electrode) 50 Thin film forming device 61 Dielectric F base material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 清 東京都日野市さくら町1番地 コニカ株式 会社内 (72)発明者 近藤 慶和 東京都日野市さくら町1番地 コニカ株式 会社内 (72)発明者 戸田 義朗 東京都日野市さくら町1番地 コニカ株式 会社内 (72)発明者 西脇 彰 東京都日野市さくら町1番地 コニカ株式 会社内 Fターム(参考) 4K030 AA11 FA03 JA06 JA14 JA16 JA18 KA15 KA16 KA47    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kiyoshi Oishi             Konica Stock, 1 Sakura-cho, Hino City, Tokyo             In the company (72) Inventor Yoshikazu Kondo             Konica Stock, 1 Sakura-cho, Hino City, Tokyo             In the company (72) Inventor Yoshiro Toda             Konica Stock, 1 Sakura-cho, Hino City, Tokyo             In the company (72) Inventor Akira Nishiwaki             Konica Stock, 1 Sakura-cho, Hino City, Tokyo             In the company F-term (reference) 4K030 AA11 FA03 JA06 JA14 JA16                       JA18 KA15 KA16 KA47

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 大気圧または大気圧の近傍の圧力の下
で、対向する電極間に電圧を印加し両極間に放電させる
ことにより反応性ガスをプラズマ状態とし、電極間に配
置された基材を前記プラズマ状態の反応性ガスに晒すこ
とによって、前記基材の表面に薄膜を形成させる装置で
あって、 互いに対向して配置される電極と、前記電極間に薄膜形
成の原料となる反応性ガスを導入可能に構成された導入
系と、該反応性ガスを排気する排気系とを備え、 前記対向する電極が電極間の電界強度を反応性ガスの導
入系側から排気系側に向けて増大させるように構成され
ていることを特徴とする薄膜形成装置。
1. A base material disposed between electrodes by applying a voltage between opposing electrodes under an atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of the atmospheric pressure to cause a discharge between both electrodes to bring a reactive gas into a plasma state. Is a device for forming a thin film on the surface of the base material by exposing the substrate to the reactive gas in the plasma state, the electrode being opposed to each other, and the reactivity being a raw material for forming the thin film between the electrodes. An introduction system configured to be able to introduce gas and an exhaust system for exhausting the reactive gas are provided, and the opposing electrodes direct electric field strength between the electrodes from the reactive gas introduction system side toward the exhaust system side. A thin film forming apparatus characterized by being configured to increase.
【請求項2】 請求項1に記載の薄膜形成装置におい
て、 前記互いに対向する電極のうち少なくとも一方の電極は
複数設けられることを特徴とする薄膜形成装置。
2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a plurality of at least one of the electrodes facing each other is provided.
【請求項3】 請求項1または2記載の薄膜形成装置に
おいて、 前記対向する電極の対向面は反応性ガスの導入系側から
排気系側に向かうにつれて互いに近接するように構成さ
れていることを特徴とする薄膜形成装置。
3. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the facing surfaces of the facing electrodes are configured to be closer to each other from the reactive gas introduction system side toward the exhaust system side. Characteristic thin film forming apparatus.
【請求項4】 請求項1または2記載の薄膜形成装置に
おいて、 前記対向する電極の対向面は互いに平行に配置され、か
つ、少なくとも一方の電極の他方の電極と対向する対向
面には誘電体が被覆されており、 前記誘電体の厚みは、前記反応性ガスの導入系側から排
気系側に向かうにつれて薄く構成されていることを特徴
とする薄膜形成装置。
4. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the facing surfaces of the facing electrodes are arranged in parallel with each other, and at least the facing surface of the one electrode facing the other electrode is made of a dielectric material. The thin film forming apparatus is characterized in that the thickness of the dielectric is reduced from the reactive gas introduction system side toward the exhaust system side.
【請求項5】 請求項3記載の薄膜形成装置において、 前記対向する電極のうち、少なくとも一方の電極の他方
の電極と対向する対向面には誘電体が被覆されており、 前記誘電体の厚みは、前記反応性ガスの導入系側から排
気系側に向かうにつれて薄く構成されていることを特徴
とする薄膜形成装置。
5. The thin film forming apparatus according to claim 3, wherein at least one electrode of the facing electrodes facing the other electrode is covered with a dielectric, and the dielectric has a thickness. Is thinned from the reactive gas introduction system side toward the exhaust system side.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜形
成装置において、 前記互いに対向する電極のうち少なくとも一方の電極の
角は断面円弧状であることを特徴とする薄膜形成装置。
6. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein at least one of the electrodes facing each other has an arc-shaped cross section.
【請求項7】 大気圧または大気圧の近傍の圧力の下
で、対向する電極間に電圧を印加し両極間に放電させて
反応性ガスをプラズマ状態とし、基材を前記プラズマ状
態の反応性ガスに晒すことによって、前記基材の表面に
薄膜を形成する薄膜形成方法において、 対向する電極間に反応性ガスを導入および排気し、 該電極間の電界強度を反応性ガスの導入側から反応性ガ
スの排気側へ向けて増大させることを特徴とする薄膜形
成方法。
7. A reactive gas is brought into a plasma state by applying a voltage between opposing electrodes under an atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of the atmospheric pressure to make a reactive gas into a plasma state, and the substrate is made to have a reactivity in the plasma state. In the thin film forming method of forming a thin film on the surface of the base material by exposing to a gas, a reactive gas is introduced and exhausted between opposed electrodes, and the electric field strength between the electrodes is changed from the reactive gas introduction side to the reaction gas. A method for forming a thin film, which comprises increasing the amount of a volatile gas toward the exhaust side.
【請求項8】 請求項7に記載の薄膜形成方法におい
て、 前記互いに対向する電極間にはそれぞれ略同一の電圧を
印加する事を特徴とする薄膜形成方法。
8. The thin film forming method according to claim 7, wherein substantially the same voltage is applied between the electrodes facing each other.
【請求項9】 請求項7または8に記載の薄膜形成方法
において、 前記電極間に印加する電圧の周波数は100kHz以上
であることを特徴とする薄膜形成方法。
9. The thin film forming method according to claim 7, wherein the frequency of the voltage applied between the electrodes is 100 kHz or more.
【請求項10】 請求項7〜9のいずれかに記載の薄膜
形成方法において、 前記電極間に電圧を印加する際に各々の電極に供給する
電力は、1W/cm2以上であることを特徴とする薄膜
形成方法。
10. The thin film forming method according to claim 7, wherein the power supplied to each electrode when a voltage is applied between the electrodes is 1 W / cm 2 or more. A method for forming a thin film.
【請求項11】 請求項7〜10のいずれかに記載の薄
膜形成方法において、 前記反応性ガスは、有機フッ素化合物、有機珪素化合
物、有機チタン化合物、有機錫化合物、有機亜鉛化合
物、有機インジウム化合物、有機アルミ化合物、有軌道
化合物、有機銀化合物の何れかを含有することを特徴と
する薄膜形成方法。
11. The thin film forming method according to claim 7, wherein the reactive gas is an organic fluorine compound, an organic silicon compound, an organic titanium compound, an organic tin compound, an organic zinc compound, an organic indium compound. A method for forming a thin film, containing any of an organic aluminum compound, an orbital compound, and an organic silver compound.
【請求項12】 請求項7〜11のいずれかに記載の薄
膜形成方法において、 対向する電極間に前記反応性ガスと不活性ガスとを含有
する混合ガスを導入し、前記混合ガスは、不活性ガスを
体積比で90.0〜99.9%含有していることを特徴
とする薄膜形成方法。
12. The thin film forming method according to claim 7, wherein a mixed gas containing the reactive gas and an inert gas is introduced between opposing electrodes, and the mixed gas is A thin film forming method, characterized in that the active gas is contained in an amount of 90.0 to 99.9% by volume.
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