JP2003277939A - プラズマ成膜装置および成膜方法 - Google Patents
プラズマ成膜装置および成膜方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンビナトリアル成膜を大気圧下で行うこ
とが可能な新規なプラズマ成膜装置および成膜方法を提
供する。 【解決手段】 材料ガス１１をプラズマ分解して基板２
３に成膜する。所望組成の材料ガスを形成して給送する
材料ガスユニット１０と、基板２３に対してプラズマ分
解反応を生成させるカソード電極２１およびアノード電
極２２を含む電極ユニット２０と、基板２３をカソード
電極２１に対して移動可能に支持するステージユニット
４０とを備える。電極ユニット２０は大気圧下に設置さ
れ、そのカソード電極２１は、アノード電極２２上の基
板２３上方に平行配置されるとともに、材料ガス１１を
放出する微小開口部を有する。基板温度等のパラメータ
を変化させた系統的な条件の多数の試料を１枚の基板上
に効率よく作製することができる。
とが可能な新規なプラズマ成膜装置および成膜方法を提
供する。 【解決手段】 材料ガス１１をプラズマ分解して基板２
３に成膜する。所望組成の材料ガスを形成して給送する
材料ガスユニット１０と、基板２３に対してプラズマ分
解反応を生成させるカソード電極２１およびアノード電
極２２を含む電極ユニット２０と、基板２３をカソード
電極２１に対して移動可能に支持するステージユニット
４０とを備える。電極ユニット２０は大気圧下に設置さ
れ、そのカソード電極２１は、アノード電極２２上の基
板２３上方に平行配置されるとともに、材料ガス１１を
放出する微小開口部を有する。基板温度等のパラメータ
を変化させた系統的な条件の多数の試料を１枚の基板上
に効率よく作製することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の薄膜を系統
的に形成可能なコンビナトリアル成膜を、大気圧下で行
うことが可能な新規なプラズマ成膜装置および成膜方法
に関する。
的に形成可能なコンビナトリアル成膜を、大気圧下で行
うことが可能な新規なプラズマ成膜装置および成膜方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機物合成や薬学合成の分野で始まった
コンビナトリアル合成手法は、現在では無機材料一般に
も適用され始め、新機能を有する材料探索に必要不可欠
な手法となっている。たとえば、レーザアブレーション
法による薄膜技術とマスク機構を組み合わせたコンビナ
トリアルレーザＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ）装置によれば、酸化亜鉛や二酸化チ
タンなどの酸化物薄膜の高速合成や機能探索を有効に行
なうことができる。
コンビナトリアル合成手法は、現在では無機材料一般に
も適用され始め、新機能を有する材料探索に必要不可欠
な手法となっている。たとえば、レーザアブレーション
法による薄膜技術とマスク機構を組み合わせたコンビナ
トリアルレーザＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ）装置によれば、酸化亜鉛や二酸化チ
タンなどの酸化物薄膜の高速合成や機能探索を有効に行
なうことができる。
【０００３】従来のコンビナトリアル装置の一例による
成膜プロセスでは、酸化物等をベースとする薄膜を形成
する場合、基板の下方にターゲットを配置するととも
に、ターゲット側の基板面に可動マスクをセットする。
この場合、チャンバ内の雰囲気を高真空レベルに設定し
て行う。
成膜プロセスでは、酸化物等をベースとする薄膜を形成
する場合、基板の下方にターゲットを配置するととも
に、ターゲット側の基板面に可動マスクをセットする。
この場合、チャンバ内の雰囲気を高真空レベルに設定し
て行う。
【０００４】しかしながら、従来のコンビナトリアル装
置のように可動マスクを基板上でスクリーニングする手
法では、特に大気圧の雰囲気下でプラズマ分解反応を行
なわせることが実質的に不可能であった。また、マスク
等を用いた場合、大気圧下で生成されるプラズマは電界
の乱れ等に極めて敏感であり、適正なプラズマの制御が
困難になるという問題があった。このように、従来では
コンビナトリアル合成手法を、大気圧プラズマＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）に応用することができないのが実状であった。
置のように可動マスクを基板上でスクリーニングする手
法では、特に大気圧の雰囲気下でプラズマ分解反応を行
なわせることが実質的に不可能であった。また、マスク
等を用いた場合、大気圧下で生成されるプラズマは電界
の乱れ等に極めて敏感であり、適正なプラズマの制御が
困難になるという問題があった。このように、従来では
コンビナトリアル合成手法を、大気圧プラズマＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）に応用することができないのが実状であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
み、特にコンビナトリアル成膜を大気圧下で行うことが
可能な新規なプラズマ成膜装置および成膜方法を提供す
ることを目的とする。
み、特にコンビナトリアル成膜を大気圧下で行うことが
可能な新規なプラズマ成膜装置および成膜方法を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は次のような構成をとる。すなわち、請求
項１に記載の発明は、材料ガスをプラズマ分解して基板
に成膜するようにしたプラズマ成膜装置であって、所望
組成の材料ガスを形成して給送する材料ガスユニット
と、上記基板に対してプラズマ分解反応を生成させるカ
ソード電極およびアノード電極を含む電極ユニットと、
上記基板を上記カソード電極に対して移動可能に支持す
るステージユニットと、を備え、上記電極ユニットは大
気圧下に設置され、上記カソード電極は上記アノード電
極上の上記基板上方に平行配置されるとともに、上記材
料ガスを放出する微小開口部を有することを特徴として
いる。
め、この発明は次のような構成をとる。すなわち、請求
項１に記載の発明は、材料ガスをプラズマ分解して基板
に成膜するようにしたプラズマ成膜装置であって、所望
組成の材料ガスを形成して給送する材料ガスユニット
と、上記基板に対してプラズマ分解反応を生成させるカ
ソード電極およびアノード電極を含む電極ユニットと、
上記基板を上記カソード電極に対して移動可能に支持す
るステージユニットと、を備え、上記電極ユニットは大
気圧下に設置され、上記カソード電極は上記アノード電
極上の上記基板上方に平行配置されるとともに、上記材
料ガスを放出する微小開口部を有することを特徴として
いる。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のプラズマ成膜装置において、前記微小開口部がスリッ
ト状またはドット状に形成されることを特徴としてい
る。
のプラズマ成膜装置において、前記微小開口部がスリッ
ト状またはドット状に形成されることを特徴としてい
る。
【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のプラズマ成膜装置において、前記カソード電
極内部に前記材料ガスを予めプラズマ分解する予備プラ
ズマ分解室を有することを特徴としている。
２に記載のプラズマ成膜装置において、前記カソード電
極内部に前記材料ガスを予めプラズマ分解する予備プラ
ズマ分解室を有することを特徴としている。
【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
の何れかに記載のプラズマ成膜装置において、前記カソ
ード電極と前記基板との間に生成されるプラズマ発生領
域外の材料粒子を除去するための排気手段を有すること
を特徴とする。
の何れかに記載のプラズマ成膜装置において、前記カソ
ード電極と前記基板との間に生成されるプラズマ発生領
域外の材料粒子を除去するための排気手段を有すること
を特徴とする。
【００１０】請求項５に記載の発明は、材料ガスをプラ
ズマ分解して基板に成膜するようにしたプラズマ成膜方
法であって、所望組成の材料ガスを形成して、この材料
ガスを大気圧下に設置された電極ユニットに給送し、そ
のカソード電極に対して上記基板を移動させなせなが
ら、上記カソード電極に形成された微小開口部から上記
材料ガスを放出してプラズマ分解反応を生成させるもの
である。
ズマ分解して基板に成膜するようにしたプラズマ成膜方
法であって、所望組成の材料ガスを形成して、この材料
ガスを大気圧下に設置された電極ユニットに給送し、そ
のカソード電極に対して上記基板を移動させなせなが
ら、上記カソード電極に形成された微小開口部から上記
材料ガスを放出してプラズマ分解反応を生成させるもの
である。
【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
のプラズマ成膜方法において、前記カソード電極内部の
予備プラズマ分解室で、給送された前記材料ガスを予め
プラズマ分解することを特徴とするものである。
のプラズマ成膜方法において、前記カソード電極内部の
予備プラズマ分解室で、給送された前記材料ガスを予め
プラズマ分解することを特徴とするものである。
【００１２】請求項７に記載の発明は、請求項５または
６に記載のプラズマ成膜方法において、前記カソード電
極と前記基板との間に生成されるプラズマ発生領域外の
材料粒子を排気手段によって除去することを特徴とする
ものである。
６に記載のプラズマ成膜方法において、前記カソード電
極と前記基板との間に生成されるプラズマ発生領域外の
材料粒子を排気手段によって除去することを特徴とする
ものである。
【００１３】本発明の作用は次のとおりである。大気圧
下に設置された電極ユニットの電極に対して基板を移動
させながら、カソード電極の微小開口部から材料ガスを
放出してプラズマ分解反応を生成させることで、大気圧
プラズマＣＶＤを行なうことができる。これにより、材
料ガスの組成や基板温度等のパラメータを変化させた多
数の試料を１枚の基板上に効率よく作製することができ
る。
下に設置された電極ユニットの電極に対して基板を移動
させながら、カソード電極の微小開口部から材料ガスを
放出してプラズマ分解反応を生成させることで、大気圧
プラズマＣＶＤを行なうことができる。これにより、材
料ガスの組成や基板温度等のパラメータを変化させた多
数の試料を１枚の基板上に効率よく作製することができ
る。
【００１４】また、上記の場合、カソード電極内部の予
備プラズマ分解室において、そこに給送された材料ガス
を予めプラズマ分解することで、プラズマ分解反応をよ
り完全かつ適正に行わせることが可能となる。
備プラズマ分解室において、そこに給送された材料ガス
を予めプラズマ分解することで、プラズマ分解反応をよ
り完全かつ適正に行わせることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に基き、本発明による
プラズマ成膜装置および成膜方法の好適な実施の形態を
説明する。図１と図２は、この実施形態における本発明
装置の概略構成を示している。本発明のプラズマ成膜装
置は、材料ガスをプラズマ分解して基板に成膜するよう
にしたものである。図１において、プラズマ成膜装置
は、所望組成の材料ガスを形成して給送する材料ガスユ
ニット１０と、基板２３に対してプラズマ分解反応を生
成させるカソード電極２１およびアノード電極２２を含
む電極ユニット２０と、基板２３をカソード電極２１に
対して移動可能に支持するステージユニット４０とを備
えている。
プラズマ成膜装置および成膜方法の好適な実施の形態を
説明する。図１と図２は、この実施形態における本発明
装置の概略構成を示している。本発明のプラズマ成膜装
置は、材料ガスをプラズマ分解して基板に成膜するよう
にしたものである。図１において、プラズマ成膜装置
は、所望組成の材料ガスを形成して給送する材料ガスユ
ニット１０と、基板２３に対してプラズマ分解反応を生
成させるカソード電極２１およびアノード電極２２を含
む電極ユニット２０と、基板２３をカソード電極２１に
対して移動可能に支持するステージユニット４０とを備
えている。
【００１６】材料ガスユニット１０は、ガスボンベ等に
充填された材料ガス１１を有している。材料ガス１１と
しては、Ａ種ガス１１ａ、Ｂ種ガス１１ｂ、Ｃ種ガス１
１ｃ等の複数種類の材料ガスが含まれる。これらの材料
ガス１１は気体または液体状態から気化させるものでも
よく、ガス混合器１２で所望の組成となるように混合さ
れる。なお、材料ガス１１としてアセチレン、エチレン
あるいはベンゼン等の有機物やＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 等の
無機物の原料となるガスを含むものである。
充填された材料ガス１１を有している。材料ガス１１と
しては、Ａ種ガス１１ａ、Ｂ種ガス１１ｂ、Ｃ種ガス１
１ｃ等の複数種類の材料ガスが含まれる。これらの材料
ガス１１は気体または液体状態から気化させるものでも
よく、ガス混合器１２で所望の組成となるように混合さ
れる。なお、材料ガス１１としてアセチレン、エチレン
あるいはベンゼン等の有機物やＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 等の
無機物の原料となるガスを含むものである。
【００１７】ガス混合器１２は少なくとも、温度制御さ
れたガス２系統と液体原料を気化する機能を備えた２系
統の計４種類のガスを混合し得る。このガス混合器１２
はコンピュータ１によって作動制御されるように構成さ
れており、混合した材料ガス１１を給送管１３を介して
電極ユニット２０へ給送するようになっている。大気圧
でプラズマ放電を容易に生起させるために、材料ガス１
１とともに電離され易いＡｒやＨｅガス等の希ガスを同
時に供送することが好ましい。材料ガス１１は、これら
の希ガスとの混合ガスを用いてもよい。従って、材料ガ
スとは、成膜材料を含むガスと希ガスの混合ガスも含む
ものである。
れたガス２系統と液体原料を気化する機能を備えた２系
統の計４種類のガスを混合し得る。このガス混合器１２
はコンピュータ１によって作動制御されるように構成さ
れており、混合した材料ガス１１を給送管１３を介して
電極ユニット２０へ給送するようになっている。大気圧
でプラズマ放電を容易に生起させるために、材料ガス１
１とともに電離され易いＡｒやＨｅガス等の希ガスを同
時に供送することが好ましい。材料ガス１１は、これら
の希ガスとの混合ガスを用いてもよい。従って、材料ガ
スとは、成膜材料を含むガスと希ガスの混合ガスも含む
ものである。
【００１８】電極ユニット２０は大気圧下に設置され、
カソード電極２１およびアノード電極２２で成ってい
る。カソード電極２１はフレームもしくは枠体２４（図
２参照）によって所定位置に配置固定され、高周波発生
器２５で発生された高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）が
マッチング回路２６を介して印加されるようになってい
る。
カソード電極２１およびアノード電極２２で成ってい
る。カソード電極２１はフレームもしくは枠体２４（図
２参照）によって所定位置に配置固定され、高周波発生
器２５で発生された高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）が
マッチング回路２６を介して印加されるようになってい
る。
【００１９】図２は本発明の実施形態における電極ユニ
ットまわりの構成例を示す断面図である。高周波発生器
２５からマッチング回路２６を経た高周波電力は、コネ
クタ２７に接続される。コネクタ２７に接続する銅板製
の導線２８が給送管１３を通ってカソード電極２１とコ
ネクタ２９に接続される。また、コネクタ２９には、図
示を省略しているが、周知の高周波力計が接続され、プ
ラズマに供給される高周波電力と反射電力をモニタし、
最適な整合状態と成り得るように、高周波発生器２５と
マッチング回路２６がコンピュータ１によって作動制御
されるように構成されている。
ットまわりの構成例を示す断面図である。高周波発生器
２５からマッチング回路２６を経た高周波電力は、コネ
クタ２７に接続される。コネクタ２７に接続する銅板製
の導線２８が給送管１３を通ってカソード電極２１とコ
ネクタ２９に接続される。また、コネクタ２９には、図
示を省略しているが、周知の高周波力計が接続され、プ
ラズマに供給される高周波電力と反射電力をモニタし、
最適な整合状態と成り得るように、高周波発生器２５と
マッチング回路２６がコンピュータ１によって作動制御
されるように構成されている。
【００２０】さらに、図２において、アノード電極２２
上に基板２３が載置され、この基板２３の上方にカソー
ド電極２１が平行配置される。この配置は、容量結合型
のプラズマ発生方法である。カソード電極２１の周囲の
誘電体（アルミナ）３０は、カソード電極２１とフレー
ム２４とを絶縁するために配設している。なお、カソー
ド電極２１と基板２３の間の隙間（ギャップ）は、例え
ば２ｍｍ程度としている。このとき、プラズマ発生のた
めに印加した高周波発生器２５の電力は、おおよそ３０
Ｗから１２０Ｗである。この高周波発生器２５の電力
は、カソード電極２１の形状や、上記ギャップと材料ガ
ス等により変化するので、適宜最適となるように選定す
べきパラメータである。
上に基板２３が載置され、この基板２３の上方にカソー
ド電極２１が平行配置される。この配置は、容量結合型
のプラズマ発生方法である。カソード電極２１の周囲の
誘電体（アルミナ）３０は、カソード電極２１とフレー
ム２４とを絶縁するために配設している。なお、カソー
ド電極２１と基板２３の間の隙間（ギャップ）は、例え
ば２ｍｍ程度としている。このとき、プラズマ発生のた
めに印加した高周波発生器２５の電力は、おおよそ３０
Ｗから１２０Ｗである。この高周波発生器２５の電力
は、カソード電極２１の形状や、上記ギャップと材料ガ
ス等により変化するので、適宜最適となるように選定す
べきパラメータである。
【００２１】アノード電極２２には、基板加熱用のヒー
タ３１が内蔵され、このヒータ３１により昇温可能であ
る。この際、基板２３の温度は熱電対３２によって検出
される。基板温度は、成膜対象物に応じて適宜選定すれ
ばよい。さらに、アノード電極２２にはプラズマの電位
を調整するために、高周波電力に重畳してバイアス電源
３３により所定のバイアス電圧が付与される。バイアス
電源３３は、コンピュータ１によって作動制御されるよ
うに構成されている。
タ３１が内蔵され、このヒータ３１により昇温可能であ
る。この際、基板２３の温度は熱電対３２によって検出
される。基板温度は、成膜対象物に応じて適宜選定すれ
ばよい。さらに、アノード電極２２にはプラズマの電位
を調整するために、高周波電力に重畳してバイアス電源
３３により所定のバイアス電圧が付与される。バイアス
電源３３は、コンピュータ１によって作動制御されるよ
うに構成されている。
【００２２】ステージユニット４０は、絶縁板３４を介
してアノード電極２２を支持している。そして、ステッ
ピングモータを駆動源として、アノード電極２２をＸＹ
軸さらにはＺ方向に移動させることができる。ステージ
ユニット４０は、コンピュータ１によって作動制御され
る。これにより、アノード電極２２上に設置した基板２
３を所望速度で所望の位置へ移動させることができる。
してアノード電極２２を支持している。そして、ステッ
ピングモータを駆動源として、アノード電極２２をＸＹ
軸さらにはＺ方向に移動させることができる。ステージ
ユニット４０は、コンピュータ１によって作動制御され
る。これにより、アノード電極２２上に設置した基板２
３を所望速度で所望の位置へ移動させることができる。
【００２３】図２に示されるように、カソード電極２１
と基板２３との間にプラズマＰが生成される。この場
合、プラズマＰの発生領域外の材料粒子を除去するため
の排気手段が備えられている。この実施形態では、排気
手段として、カソード電極２１の中心部の周囲にこのカ
ソード電極２１の内側上方に連通する複数の連通孔３５
が形成されている。
と基板２３との間にプラズマＰが生成される。この場
合、プラズマＰの発生領域外の材料粒子を除去するため
の排気手段が備えられている。この実施形態では、排気
手段として、カソード電極２１の中心部の周囲にこのカ
ソード電極２１の内側上方に連通する複数の連通孔３５
が形成されている。
【００２４】図３は、本発明の実施形態におけるカソー
ド電極周辺の構成例を示す平面図および斜視図である。
図３（ａ）は、本発明のプラズマ成膜装置のカソード電
極２１を基板２３側から見た平面図である。図に示すよ
うに、カソード電極２１は概略箱型の有底構造を有し、
下端部（底部）には材料ガス１１を放出する微小開口部
が形成されている。この実施形態では、微小開口部とし
てスリット２１ａが形成されている。このスリット２１
ａはアノード電極２２の移動方向Ｘに対して直交するＹ
方向に形成されている。なお、スリット２１ａの具体的
寸法としては、例えば幅０．５ｍｍ、長さ３０ｍｍに設
定されている。このカソード電極２１の微小開口部とし
てのスリット２１ａの具体的寸法は、上記実施形態の場
合のみに限定されず、必要に応じて適宜変更可能であ
る。また、スリットの他に、ドット状に多数の小孔を穿
設形成したものであってよい。この場合、小孔のドット
状のパターンをたとえば千鳥状等に配設することができ
る。
ド電極周辺の構成例を示す平面図および斜視図である。
図３（ａ）は、本発明のプラズマ成膜装置のカソード電
極２１を基板２３側から見た平面図である。図に示すよ
うに、カソード電極２１は概略箱型の有底構造を有し、
下端部（底部）には材料ガス１１を放出する微小開口部
が形成されている。この実施形態では、微小開口部とし
てスリット２１ａが形成されている。このスリット２１
ａはアノード電極２２の移動方向Ｘに対して直交するＹ
方向に形成されている。なお、スリット２１ａの具体的
寸法としては、例えば幅０．５ｍｍ、長さ３０ｍｍに設
定されている。このカソード電極２１の微小開口部とし
てのスリット２１ａの具体的寸法は、上記実施形態の場
合のみに限定されず、必要に応じて適宜変更可能であ
る。また、スリットの他に、ドット状に多数の小孔を穿
設形成したものであってよい。この場合、小孔のドット
状のパターンをたとえば千鳥状等に配設することができ
る。
【００２５】図３（ｂ）は、カソード電極周辺の斜視図
である。図は、カソード電極２１とアノード電極２２上
に配置された基板２３の配置をも示している。図の矢印
は、ステージユニット４０により、アノード電極２２が
Ｘ方向に駆動されることを示している。カソード電極２
１のスリット２１ａから材料ガスが放出され、アノード
電極２２との間にプラズマＰが生じる。
である。図は、カソード電極２１とアノード電極２２上
に配置された基板２３の配置をも示している。図の矢印
は、ステージユニット４０により、アノード電極２２が
Ｘ方向に駆動されることを示している。カソード電極２
１のスリット２１ａから材料ガスが放出され、アノード
電極２２との間にプラズマＰが生じる。
【００２６】図４は、本発明の実施形態におけるプラズ
マ成膜装置の作用を示す図である。図において、材料ガ
ス１１のうちＡ種ガス１１ａおよびＢ種ガス１１ｂの量
を時間に従って変化させて成膜すると、膜の組成が、供
給させるガス組成の変化に応じて生成物Ａ′およびＢ′
が得られることを示している。
マ成膜装置の作用を示す図である。図において、材料ガ
ス１１のうちＡ種ガス１１ａおよびＢ種ガス１１ｂの量
を時間に従って変化させて成膜すると、膜の組成が、供
給させるガス組成の変化に応じて生成物Ａ′およびＢ′
が得られることを示している。
【００２７】本発明のプラズマ成膜装置は以上のように
構成されており、このプラズマ成膜装置及び成膜方法に
よれば以下のように動作する。ガス混合器１２により、
所望組成の材料ガス１１を形成し、その混合した材料ガ
ス１１を給送管１３を介して電極ユニット２０へ給送す
る。そして、カソード電極２１に対して基板２３を移動
させながら、カソード電極２１に形成されたスリット２
１ａから材料ガス１１を放出することで大気圧下でプラ
ズマ分解反応を生成させることが可能となる。
構成されており、このプラズマ成膜装置及び成膜方法に
よれば以下のように動作する。ガス混合器１２により、
所望組成の材料ガス１１を形成し、その混合した材料ガ
ス１１を給送管１３を介して電極ユニット２０へ給送す
る。そして、カソード電極２１に対して基板２３を移動
させながら、カソード電極２１に形成されたスリット２
１ａから材料ガス１１を放出することで大気圧下でプラ
ズマ分解反応を生成させることが可能となる。
【００２８】その際、基板２３の移動速度と、成膜中の
ガス流量の組成と、基板２３の温度等のパラメータを任
意に変化させることにより、複数種類の系統的な条件の
試料を１枚の基板上に効率よく作製することができる。
これにより、大気圧プラズマ反応により、複数の薄膜を
系統的に形成できる、いわゆるコンビナトリアル膜を効
率よく作製することができる。
ガス流量の組成と、基板２３の温度等のパラメータを任
意に変化させることにより、複数種類の系統的な条件の
試料を１枚の基板上に効率よく作製することができる。
これにより、大気圧プラズマ反応により、複数の薄膜を
系統的に形成できる、いわゆるコンビナトリアル膜を効
率よく作製することができる。
【００２９】図５は、本発明の実施形態における成膜組
成の例を示す図であり、エチレンとＣＯ2 の組成プラズ
マ共重合体の成膜組成を変えた試料の組成を調べたもの
である。成膜条件としては、最初エチレンを供給し次に
ＣＯ2 の供給を増加させた。図において、横軸は試料の
Ｘ方向の位置（ｍｍ）であり、縦軸はＦＴＩＲ分析装置
により測定した赤外吸収スペクトルにより求めたＣ＝Ｏ
と、Ｃ−Ｈの赤外線吸収比である。赤外線の吸収比は、
Ｃ＝Ｏの波数１７１６ｃｍ-1とＣ−Ｈの波数２９５７ｃ
ｍ-1の信号の比である。図から明らかなように、Ｘ＝０
では赤外吸収の比が約０．０１であり、Ｘ＝６０ｍｍで
はこの比が０．１５とほぼ直線的に組成が増加してい
る。これにより、ＣＯ2 の取り込まれる量が漸増してい
ることが分かる。
成の例を示す図であり、エチレンとＣＯ2 の組成プラズ
マ共重合体の成膜組成を変えた試料の組成を調べたもの
である。成膜条件としては、最初エチレンを供給し次に
ＣＯ2 の供給を増加させた。図において、横軸は試料の
Ｘ方向の位置（ｍｍ）であり、縦軸はＦＴＩＲ分析装置
により測定した赤外吸収スペクトルにより求めたＣ＝Ｏ
と、Ｃ−Ｈの赤外線吸収比である。赤外線の吸収比は、
Ｃ＝Ｏの波数１７１６ｃｍ-1とＣ−Ｈの波数２９５７ｃ
ｍ-1の信号の比である。図から明らかなように、Ｘ＝０
では赤外吸収の比が約０．０１であり、Ｘ＝６０ｍｍで
はこの比が０．１５とほぼ直線的に組成が増加してい
る。これにより、ＣＯ2 の取り込まれる量が漸増してい
ることが分かる。
【００３０】上記のように膜の組成を変化させながらプ
ラズマ成膜をさせる場合に、プラズマＰの発生領域外
に、図２の点線矢印で示すような材料粒子が飛散した場
合には、成膜組成を正確に制御することができなくな
る。この場合には、上記のような不要な材料粒子を、連
通孔３５から吸引して、排出することができる。これに
より、プラズマＰの発生領域外の粒子を排出すること
で、成膜組成を正確に制御することができる。
ラズマ成膜をさせる場合に、プラズマＰの発生領域外
に、図２の点線矢印で示すような材料粒子が飛散した場
合には、成膜組成を正確に制御することができなくな
る。この場合には、上記のような不要な材料粒子を、連
通孔３５から吸引して、排出することができる。これに
より、プラズマＰの発生領域外の粒子を排出すること
で、成膜組成を正確に制御することができる。
【００３１】図６は本発明の第２の実施形態における電
極ユニットまわりの構成例を示す断面図である。図に示
すように、このプラズマ成膜装置は、カソード電極２１
の内部に材料ガス１１を予めプラズマ分解する予備プラ
ズマ分解室３６が設けられている。この予備プラズマ分
解室３６は絶縁体（石英管等）により形成され、その周
囲に高周波コイル３７が巻回されている。なお、予備プ
ラズマ分解室３６に巻回している高周波コイル３７に
は、図示は省略しているが、高周波発生器２５とは独立
に別の１３．５６ＭＨｚの高周波発生器により高周波電
力が供給されている。この配置は、誘導結合型のプラズ
マ発生方法である。
極ユニットまわりの構成例を示す断面図である。図に示
すように、このプラズマ成膜装置は、カソード電極２１
の内部に材料ガス１１を予めプラズマ分解する予備プラ
ズマ分解室３６が設けられている。この予備プラズマ分
解室３６は絶縁体（石英管等）により形成され、その周
囲に高周波コイル３７が巻回されている。なお、予備プ
ラズマ分解室３６に巻回している高周波コイル３７に
は、図示は省略しているが、高周波発生器２５とは独立
に別の１３．５６ＭＨｚの高周波発生器により高周波電
力が供給されている。この配置は、誘導結合型のプラズ
マ発生方法である。
【００３２】第２の実施形態によれば、電極ユニット２
０へ給送された材料ガス１１は、予め予備プラズマ分解
室３６でプラズマ分解され（プラズマＰ′）、さらにそ
の後スリット２１ａから放出されてプラズマ分解（プラ
ズマＰ）される。このように、予備プラズマ分解室３６
で材料ガス１１を予めプラズマ分解することで、プラズ
マ分解反応をより完全にかつ適正に行わせることができ
る。
０へ給送された材料ガス１１は、予め予備プラズマ分解
室３６でプラズマ分解され（プラズマＰ′）、さらにそ
の後スリット２１ａから放出されてプラズマ分解（プラ
ズマＰ）される。このように、予備プラズマ分解室３６
で材料ガス１１を予めプラズマ分解することで、プラズ
マ分解反応をより完全にかつ適正に行わせることができ
る。
【００３３】本発明のプラズマ成膜装置および成膜方法
は、さらにプラスチックやゴムなどの表面を改質するた
めのコーティング膜の付着等に応用することができる。
この際、装置が大気圧で動作することにより真空排気に
要する装置と時間が不要となり、コストも大幅に低減化
することができる。
は、さらにプラスチックやゴムなどの表面を改質するた
めのコーティング膜の付着等に応用することができる。
この際、装置が大気圧で動作することにより真空排気に
要する装置と時間が不要となり、コストも大幅に低減化
することができる。
【００３４】以上、本発明を実施の形態について説明し
たが、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものでな
く、本発明の範囲内で種々の変更等が可能であり、上記
実施形態と同様な作用効果を得ることができる。上述の
実施形態においては、カソード電極２１のスリット２１
ａは、スリットまたはドット状の形状のものを使用する
ことを説明したが、成膜の目的に応じて適宜形状を決定
することが可能である。また、プラズマを発生させる周
波数は、１３．５６ＭＨｚに限らず他の周波数あるいは
マイクロ波でも良く、適宜選定して最適な周波数とする
ことができる。
たが、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものでな
く、本発明の範囲内で種々の変更等が可能であり、上記
実施形態と同様な作用効果を得ることができる。上述の
実施形態においては、カソード電極２１のスリット２１
ａは、スリットまたはドット状の形状のものを使用する
ことを説明したが、成膜の目的に応じて適宜形状を決定
することが可能である。また、プラズマを発生させる周
波数は、１３．５６ＭＨｚに限らず他の周波数あるいは
マイクロ波でも良く、適宜選定して最適な周波数とする
ことができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ラズマ成膜装置もしくは方法において、コンビナトリア
ル手法に有効に適用することができ、基板温度等のパラ
メータを変化させた系統的な条件の多数の試料を１枚の
基板上に効率よく作製することができる。さらに、大気
圧下で適正にプラズマ成膜反応を進行させることができ
るため、大掛かりな真空設備等を必要とせず、低コスト
で運用することができる等の利点を有する。
ラズマ成膜装置もしくは方法において、コンビナトリア
ル手法に有効に適用することができ、基板温度等のパラ
メータを変化させた系統的な条件の多数の試料を１枚の
基板上に効率よく作製することができる。さらに、大気
圧下で適正にプラズマ成膜反応を進行させることができ
るため、大掛かりな真空設備等を必要とせず、低コスト
で運用することができる等の利点を有する。
【図１】本発明の実施形態におけるプラズマ成膜装置の
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における電極ユニットまわり
の構成例を示す断面図である。
の構成例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態における電極ユニットまわり
の構成例を示す平面図および斜視図である。
の構成例を示す平面図および斜視図である。
【図４】本発明の実施形態におけるプラズマ成膜装置の
作用を示す図である。
作用を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における成膜組成の例を示す
グラフである。
グラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態における電極ユニット
まわりの構成例を示す断面図である。
まわりの構成例を示す断面図である。
１ コンピュータ
１０ 材料ガスユニット
１１ 材料ガス
１２ ガス混合器
１３ 給送管
２０ 電極ユニット
２１ カソード電極
２１ａ スリット
２２ アノード電極
２３ 基板
２４ フレーム
２５ 高周波発生器
２６ マッチング回路
２７，２９ コネクタ
２８ 導線
３０ 誘電体
３１ ヒータ
３２ 熱電対
３３ バイアス電源
３４ 絶縁板
３５ 複数の連通孔
３６ 予備プラズマ分解室
３７ 高周波コイル
４０ ステージユニット
Ｐ プラズマ
Claims (7)
- 【請求項１】 材料ガスをプラズマ分解して基板に成膜
するようにしたプラズマ成膜装置であって、 所望組成の材料ガスを形成して給送する材料ガスユニッ
トと、上記基板に対してプラズマ分解反応を生成させる
カソード電極およびアノード電極を含む電極ユニット
と、上記基板を上記カソード電極に対して移動可能に支
持するステージユニットと、を備え、 上記電極ユニットは大気圧下に設置され、上記カソード
電極は上記アノード電極上の上記基板上方に平行配置さ
れるとともに、上記材料ガスを放出する微小開口部を有
することを特徴とする、プラズマ成膜装置。 - 【請求項２】 前記微小開口部は、スリット状またはド
ット状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載
のプラズマ成膜装置。 - 【請求項３】 前記カソード電極内部に前記材料ガスを
予めプラズマ分解する予備プラズマ分解室を有すること
を特徴とする、請求項１または２に記載のプラズマ成膜
装置。 - 【請求項４】 前記カソード電極と前記基板との間に生
成されるプラズマ発生領域外の材料粒子を除去するため
の排気手段を有することを特徴とする、請求項１〜３の
何れかに記載のプラズマ成膜装置。 - 【請求項５】 材料ガスをプラズマ分解して基板に成膜
するようにしたプラズマ成膜方法であって、 所望組成の材料ガスを形成して、該材料ガスを大気圧下
に設置された電極ユニットに給送し、そのカソード電極
に対して上記基板を移動させなせながら、上記カソード
電極に形成された微小開口部から上記材料ガスを放出し
てプラズマ分解反応を生成させることを特徴とする、プ
ラズマ成膜方法。 - 【請求項６】 前記カソード電極内部の予備プラズマ分
解室で、給送された前記材料ガスを予めプラズマ分解す
ることを特徴とする、請求項５に記載のプラズマ成膜方
法。 - 【請求項７】 前記カソード電極と前記基板との間に生
成されるプラズマ発生領域外の材料粒子を排気手段によ
って除去することを特徴とする、請求項５または６に記
載のプラズマ成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084601A JP3762985B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | プラズマ成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084601A JP3762985B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | プラズマ成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003277939A true JP2003277939A (ja) | 2003-10-02 |
| JP3762985B2 JP3762985B2 (ja) | 2006-04-05 |
Family
ID=29231860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002084601A Expired - Fee Related JP3762985B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | プラズマ成膜方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3762985B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005150061A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-09 | Showa Shinku:Kk | 有機材料薄膜の形成方法及びその装置 |
| JP2010538498A (ja) * | 2007-09-05 | 2010-12-09 | インターモレキュラー，インク． | 蒸気に基づく組合せ処理 |
| EP2279518A2 (en) * | 2008-05-02 | 2011-02-02 | Intermolecular, Inc. | Combinatorial plasma enhanced deposition techniques |
-
2002
- 2002-03-25 JP JP2002084601A patent/JP3762985B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005150061A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-09 | Showa Shinku:Kk | 有機材料薄膜の形成方法及びその装置 |
| JP4495951B2 (ja) * | 2003-11-20 | 2010-07-07 | 株式会社昭和真空 | 有機材料薄膜の形成方法及びその装置 |
| JP2010538498A (ja) * | 2007-09-05 | 2010-12-09 | インターモレキュラー，インク． | 蒸気に基づく組合せ処理 |
| EP2279518A2 (en) * | 2008-05-02 | 2011-02-02 | Intermolecular, Inc. | Combinatorial plasma enhanced deposition techniques |
| JP2011520035A (ja) * | 2008-05-02 | 2011-07-14 | インターモレキュラー，インク． | 組合わせプラズマ励起堆積技術 |
| EP2279518A4 (en) * | 2008-05-02 | 2013-08-21 | Intermolecular Inc | ENHANCED COMBINATION TECHNIQUES FOR PLASMA DEPOSITION |
| KR101563030B1 (ko) | 2008-05-02 | 2015-10-23 | 인터몰레큘러 인코퍼레이티드 | 결합식 플라즈마 강화 증착 기법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3762985B2 (ja) | 2006-04-05 |
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