JP2005200710A - Method of depositing thin film, thin film produced thereby and transparent plastic film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of depositing a thin film by a plasma CVD (chemical vapor deposition) method at a high film deposition yield and a high film deposition rate according to CVD conditions where a film deposition yield is high and a film deposition rate is high, to provide a thin film having a high gas barrier produced thereby, and to provide a transparent plastic film. <P>SOLUTION: In the thin film deposition method by an atmospheric pressure plasma CVD process, a gaseous starting material comprising the raw material for a thin film is passed through a first plasma discharge space and is thereafter passed through a second plasma discharge space to deposit a thin film on a base material in the second plasma discharge space, electric field intensity E1 applied to the first plasma discharge space and electric field intensity E2 applied to the second plasma discharge space satisfy the inequality (1) of E2≥E1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、薄膜の形成方法とそれにより造られた薄膜および透明プラスチックフィルムに関する。   The present invention relates to a method for forming a thin film, and the thin film and transparent plastic film produced thereby.

従来液晶表示素子、有機EL表示素子、プラズマディスプレイ、電子ペーパー等の電子ディスプレイ素子用基板、あるいはCCD、CMOSセンサー等の電子光学素子用基板、あるいは太陽電池用基板としては、熱安定性、透明性の高さ、水蒸気透過性の低さからガラスが用いられてきた。しかし、最近携帯電話あるいは携帯用の情報端末の普及に伴い、それらの基板用として割れやすく比較的重いガラスに対し、屈曲性に富み割れにくく軽量な基板が求められるようになった。   Conventionally, as a substrate for an electronic display element such as a liquid crystal display element, an organic EL display element, a plasma display or an electronic paper, an electron optical element substrate such as a CCD or CMOS sensor, or a substrate for a solar cell, thermal stability, transparency Glass has been used because of its high water vapor permeability and low water vapor permeability. However, with the recent popularization of mobile phones or portable information terminals, there has been a demand for lightweight substrates that are highly flexible and hard to break, compared to glass that is easily broken and relatively heavy.

しかしながら、プラスチック基板はガス透過性を有しているため、特に有機エレクトロルミネッセンス表示装置のように、水分や酸素によって劣化して、性能が低下してしまう装置には適用が難しく、如何に封止するかが問題になっていた。   However, since the plastic substrate has gas permeability, it is difficult to apply to a device whose performance deteriorates due to deterioration due to moisture or oxygen, such as an organic electroluminescence display device. It was a problem to do.

こうした水蒸気や酸素の透過を抑制するために、各種ガスがプラスチック基板を透過することを抑制する膜(ガスバリア膜)を設けることが知られており、そのような層としては、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸窒化ケイ素膜、炭化珪素膜、酸化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜、酸化チタン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化インジウム膜、酸化マグネシウム、窒化硼素膜、窒化炭素膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、ふっ化マグネシウム、ふっ化アルミニウム膜などが知られている。   In order to suppress such permeation of water vapor and oxygen, it is known to provide a film (gas barrier film) that suppresses various gases from permeating the plastic substrate. Examples of such a layer include a silicon oxide film, nitriding Silicon film, silicon oxynitride film, silicon carbide film, aluminum oxide film, aluminum oxynitride film, titanium oxide film, zirconium oxide film, indium oxide film, magnesium oxide, boron nitride film, carbon nitride film, diamond-like carbon film, fluorine Magnesium fluoride and aluminum fluoride films are known.

上記のような無機材料からなるガスバリア膜をプラスチックフィルム上に製膜する手法としては、大きく分けると物理的気相成長法(PVD法)、化学的気相成長法(CVD法)、塗布法(ゾルゲル法)の3種類がある。   As a method for forming a gas barrier film made of an inorganic material as described above on a plastic film, it can be roughly divided into a physical vapor deposition method (PVD method), a chemical vapor deposition method (CVD method), a coating method ( There are three types: sol-gel method.

PVD法はさらに真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などに分けることができる。真空蒸着法は、電子ビーム照射、抵抗加熱、誘導加熱などの手法によってセラミックスを高真空下で加熱し、揮発した微小なセラミックスのクラスターが基材上にデポジットするという手法である。スパッタ法は、高真空下でアルゴンなどの希ガスのイオンをセラミックスのターゲットに高速で入射し弾性衝突によってはじき出された微小なセラミックスのクラスターが基材上にデポジットするという手法である。またイオンプレーティング法とは、高真空下で帯電したセラミックスの微小なクラスターを発生させ、逆電荷に帯電させた基材上にデポジットさせるという手法である。これらのPVD法はいずれも高真空条件が必要であり、薄膜を構成する材料はセラミックスターゲットから直線的に飛来してくるため、被覆性が悪く、また膜に堆積規則性が発生し、クラックの発生しやすい膜となるという問題がある。   The PVD method can be further divided into a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and the like. The vacuum deposition method is a method in which ceramics are heated under high vacuum by a method such as electron beam irradiation, resistance heating, induction heating, and the like, and volatilized fine ceramic clusters are deposited on a substrate. The sputtering method is a technique in which ions of a rare gas such as argon are incident on a ceramic target at high speed under high vacuum, and fine ceramic clusters ejected by elastic collision are deposited on the substrate. The ion plating method is a method in which fine clusters of ceramics charged under a high vacuum are generated and deposited on a substrate charged to a reverse charge. All of these PVD methods require high vacuum conditions, and the material constituting the thin film linearly flies from the ceramic target, resulting in poor coverage, and regular deposition on the film, resulting in cracks. There is a problem that the film tends to occur.

CVD法は、薄膜を構成する原料を含有する化合物を基材近傍に揮発させたのち、熱や光、プラズマなどによって化学反応を誘起し、生成したセラミックスを基材上にデポジットさせるという手法である。原料化合物に化学反応を引き起こすエネルギーを与える方法によって、それぞれ熱CVD・光CVD・プラズマCVDなどに分類される。   The CVD method is a method in which a compound containing raw materials constituting a thin film is volatilized in the vicinity of a base material, and then a chemical reaction is induced by heat, light, plasma, etc., and the generated ceramic is deposited on the base material. . Depending on the method of applying energy that causes a chemical reaction to the raw material compound, it is classified into thermal CVD, photo CVD, plasma CVD, etc., respectively.

熱CVDでは通常500℃以上の温度が必要であり、また光CVDは原料化合物の設計が難しいことなどから、プラスチック基材上への製膜はほとんどがプラズマCVD法によって行われている。   In thermal CVD, a temperature of 500 ° C. or higher is usually required, and since it is difficult to design a raw material compound in photo-CVD, film formation on a plastic substrate is mostly performed by plasma CVD.

CVD法ではラジカルなど化学的に活性な化合物が生成するために基材との密着性が高く、また分子間の衝突によって化学反応が起こるために薄膜を構成する材料の飛来に方向性がなく、被覆性の高い膜が得られる。しかし、多くの場合、原料となる有機金属化合物が高価であるという課題があった。   In the CVD method, chemically active compounds such as radicals are generated, so the adhesiveness with the base material is high, and since the chemical reaction occurs due to collision between molecules, there is no direction to the material that composes the thin film, A highly coatable film is obtained. However, in many cases, there is a problem that an organic metal compound as a raw material is expensive.

また、ゾルゲル法は、溶媒に溶解した有機金属化合物を加水分解し、基材上に塗布した後に乾燥させることでセラミックス薄膜を得る手法である。しかし、揮発して行く溶媒が通るミクロなボイドが形成されるためにガスバリア性は低く、このようなミクロボイドをなくすためには高温で焼結させる必要があり、プラスチック基材上にガスバリア性の高い膜を得ることは難しい。   In addition, the sol-gel method is a technique for obtaining a ceramic thin film by hydrolyzing an organometallic compound dissolved in a solvent, applying it to a substrate, and drying it. However, the gas barrier property is low because micro voids through which the solvent that volatilizes pass are formed, and in order to eliminate such micro voids, it is necessary to sinter at a high temperature, and the gas barrier property is high on the plastic substrate. It is difficult to obtain a film.

従って、ガスバリア性の高いセラミック薄膜をプラスチックフィルム上に製膜しうる手法は、事実上PVD法とプラズマCVD法に限られる。さらに得られる膜質を考慮するとプラズマCVD法が最も好ましい手段である。さらに近年では大気圧下でもプラズマCVD法が実施可能であることが明らかにされてきており、生産性の点でもプラズマCVD法が好ましい手段である。   Therefore, the methods capable of forming a ceramic thin film having a high gas barrier property on a plastic film are practically limited to the PVD method and the plasma CVD method. Furthermore, the plasma CVD method is the most preferable means in consideration of the obtained film quality. Furthermore, in recent years, it has been clarified that the plasma CVD method can be carried out even under atmospheric pressure, and the plasma CVD method is a preferable means in terms of productivity.

しかしながら、前述の通り、プラズマCVD法に利用できる原料は高価な有機金属化合物であるためコスト的な課題が大きい。   However, as described above, since the raw material that can be used for the plasma CVD method is an expensive organometallic compound, there is a great cost problem.

一方、プラズマ放電装置の改良研究としては、特許文献1の如く、プラズマジェット電極と平行平板型電極を組み合わせるというものも開示されている。しかし、特許文献1に記載された発明は、大気圧下で厚い基材や複雑な形状の基材への製膜を行うためのプラズマCVD装置であって、製膜収率を上げるという観点からの検討は行われていないため、上記特許文献1にも関連する記載はない。
特開2003−41372号公報
On the other hand, as an improvement study of the plasma discharge apparatus, as disclosed in Patent Document 1, a combination of a plasma jet electrode and a parallel plate electrode is also disclosed. However, the invention described in Patent Document 1 is a plasma CVD apparatus for forming a film on a thick substrate or a substrate having a complicated shape under atmospheric pressure, from the viewpoint of increasing the film formation yield. Therefore, there is no description related to Patent Document 1 described above.
JP 2003-41372 A

上記問題を解決すべく、本発明の発明者らが鋭意検討したところ、プラズマCVD法における収率(原料化合物の消費量に対する製膜量)は低いものであって、使用している原料の半分以上は製膜されずに製膜室外に排出されていることが判明した。   In order to solve the above problems, the inventors of the present invention diligently studied and found that the yield in the plasma CVD method (the amount of film formation relative to the consumption amount of the raw material compound) is low, which is half of the raw material used. It was found that the above was discharged out of the film forming chamber without being formed into a film.

従って、本発明の目的は、製膜収率が高く、製膜速度の速いプラズマCVD条件を見出し、これにより、製膜収率が高く、製膜速度が速いプラズマCVD法による薄膜の形成方法と、それにより造られたガスバリア性の高い薄膜および透明プラスチックフィルムを提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to find a plasma CVD condition with a high film forming yield and a high film forming speed, and thereby a method for forming a thin film by a plasma CVD method with a high film forming yield and a high film forming speed. The object is to provide a thin film and a transparent plastic film having a high gas barrier property.

本発明の発明者らは、プラズマCVD法における収率の向上、製膜速度の向上を達成し、プラズマCVD法におけるコスト的課題を解決すべく検討を進め、新規なプラズマ放電電極とプラズマ放電条件を見出し、これにより本発明の目的は達成されることを突き止めた。   The inventors of the present invention have been working to improve the yield in the plasma CVD method, improve the film forming speed, and solve the cost problem in the plasma CVD method. And found out that the object of the present invention can be achieved.

即ち、本発明の目的は、下記構成を採ることにより達成される。   That is, the object of the present invention is achieved by adopting the following configuration.

(請求項1)
薄膜の原料を含む原料ガスが、第1のプラズマ放電空間を通過した後に第2のプラズマ放電空間に導入され、第2のプラズマ放電空間内にある基材上に薄膜を形成する大気圧プラズマCVD法による薄膜の形成方法であって、
第1のプラズマ放電空間に印加される電界強度E1と第2のプラズマ放電空間に印加される電界強度E2が、下記式(1)を満たすことを特徴とする、薄膜の形成方法。
(Claim 1)
An atmospheric pressure plasma CVD in which a source gas containing a thin film source is introduced into the second plasma discharge space after passing through the first plasma discharge space and forms a thin film on the substrate in the second plasma discharge space A method of forming a thin film by a method,
A method of forming a thin film, wherein the electric field intensity E1 applied to the first plasma discharge space and the electric field intensity E2 applied to the second plasma discharge space satisfy the following formula (1):

E2≧E1・・・(1)
(請求項2)
前記第1のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の温度T1と、前記第2のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の温度T2とが、下記式(2)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の薄膜の形成方法。
E2 ≧ E1 (1)
(Claim 2)
The temperature T1 of the pair of electrodes forming the first plasma discharge space and the temperature T2 of the pair of electrodes forming the second plasma discharge space satisfy the following formula (2): The method for forming a thin film according to claim 1.

T2≧T1・・・(2)
(請求項3)
前記第1のプラズマ放電空間には、第1の不活性ガス、原料ガス、第1の分解ガスが導入され、第2のプラズマ放電空間には、第1のプラズマ放電空間を経由したガス、第2の不活性ガス、第2の分解ガスが導入されることを特徴とする、請求項1または2に記載の薄膜の形成方法。
T2 ≧ T1 (2)
(Claim 3)
A first inert gas, a raw material gas, and a first decomposition gas are introduced into the first plasma discharge space, and a gas passing through the first plasma discharge space, a first gas, and the like are introduced into the second plasma discharge space. 2. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein two inert gases and a second cracked gas are introduced.

(請求項4)
前記第2のプラズマ放電空間中の基材上に、第1のプラズマ放電空間を経由した気体が導入され、第1のプラズマ放電空間を経由した気体の上方に第2の不活性ガス、第2の分解ガスが導入されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。
(Claim 4)
A gas passing through the first plasma discharge space is introduced onto the substrate in the second plasma discharge space, and a second inert gas and a second gas are introduced above the gas passing through the first plasma discharge space. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the decomposition gas is introduced.

(請求項5)
前記第1の分解ガスが還元性のガスであり、第2の分解ガスが酸化性のガスであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。
(Claim 5)
5. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the first cracked gas is a reducing gas and the second cracked gas is an oxidizing gas. 6.

(請求項6)
前記第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間が連続していることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。
(Claim 6)
6. The thin film forming method according to claim 1, wherein the first plasma discharge space and the second plasma discharge space are continuous.

(請求項7)
前記第1のプラズマ放電空間および第2のプラズマ放電空間ともに大気圧または大気圧近傍の圧力下であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。
(Claim 7)
7. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein both the first plasma discharge space and the second plasma discharge space are under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of atmospheric pressure.

(請求項8)
電極に印加される高周波電圧が、1kHz〜2500MHzの範囲であって、かつ、供給電力が1〜50W/cm2の範囲であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。
(Claim 8)
The high-frequency voltage applied to the electrode is in the range of 1 kHz to 2500 MHz, and the supplied power is in the range of 1 to 50 W / cm 2. Method for forming a thin film.

(請求項9)
前記高周波電圧が、1kHz〜1MHzの範囲の周波数の交流電圧と、1MHz〜2500MHzの周波数の交流電圧を重畳させたものであることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。
(Claim 9)
9. The high frequency voltage according to claim 1, wherein an alternating voltage having a frequency in a range of 1 kHz to 1 MHz is superimposed on an alternating voltage having a frequency of 1 MHz to 2500 MHz. Method for forming a thin film.

(請求項10)
請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で形成された薄膜が、無機酸化物薄膜であることを特徴とする薄膜。
(Claim 10)
The thin film formed by the formation method of the thin film of any one of Claims 1-9 is an inorganic oxide thin film, The thin film characterized by the above-mentioned.

(請求項11)
請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で形成された薄膜が、酸化珪素薄膜であることを特徴とする薄膜。
(Claim 11)
A thin film formed by the method for forming a thin film according to claim 1, wherein the thin film is a silicon oxide thin film.

(請求項12)
請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で製膜された薄膜であって、該薄膜の水蒸気透過率が1.0g/m2/d以下であることを特徴とする薄膜。
(Claim 12)
It is a thin film formed with the formation method of the thin film of any one of Claims 1-9, Comprising: The water-vapor-permeation rate of this thin film is 1.0 g / m < 2 > / d or less, It is characterized by the above-mentioned. Thin film.

(請求項13)
請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で製膜した薄膜であって、該薄膜の酸素透過率が1.0cc/m2/d(1.0ml/m2/d)以下であることを特徴とする薄膜。
(Claim 13)
A thin film was formed into a film by forming a thin film according to any one of claims 1 to 9, the oxygen permeability of the thin film is 1.0cc / m 2 /d(1.0ml/m 2 / d ) A thin film characterized by:

(請求項14)
請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で製膜した薄膜が、透明プラスチックフィルム基材上に形成されていることを特徴とする、透明プラスチックフィルム。
(Claim 14)
A transparent plastic film, wherein the thin film formed by the method for forming a thin film according to any one of claims 1 to 9 is formed on a transparent plastic film substrate.

(請求項15)
前記透明プラスチックフィルム基材のガラス転移温度が、180℃以上であることを特徴とする、請求項14に記載の透明プラスチックフィルム。
(Claim 15)
The transparent plastic film according to claim 14, wherein the glass transition temperature of the transparent plastic film substrate is 180 ° C or higher.

(請求項16)
請求項14または15に記載の透明プラスチックフィルムの基材が、主としてセルロースエステルからなるプラスチックフィルムであることを特徴とする、透明プラスチックフィルム。
(Claim 16)
The transparent plastic film according to claim 14 or 15, wherein the transparent plastic film substrate is a plastic film mainly composed of cellulose ester.

本発明により、製膜収率が高く、製膜速度の速いプラズマCVD条件を見出し、これにより、製膜収率が高く、製膜速度が速いプラズマCVD法による薄膜の形成方法と、それにより造られたガスバリア性の高い薄膜および透明プラスチックフィルムを提供することができる。   According to the present invention, a plasma CVD condition having a high film forming yield and a high film forming speed has been found, whereby a method for forming a thin film by a plasma CVD method having a high film forming yield and a high film forming speed, It is possible to provide a thin film and a transparent plastic film having a high gas barrier property.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

プラズマCVD法において、最も一般的な電極は図1に構成図を示す如き平行平板型の電極である。製膜する基材(フィルム)Fは誘電体11で被覆されたアース電極10上に設置され、その上にスリット間距離b1をあけて印加電極12A・12Bが平行に設置され、スリットB1を形成している。   In the plasma CVD method, the most common electrode is a parallel plate type electrode as shown in FIG. The base material (film) F to be formed is placed on the ground electrode 10 covered with the dielectric 11, and the applied electrodes 12A and 12B are placed in parallel with a distance b1 between the slits thereon to form the slit B1. doing.

電極12A・12Bは誘電体13A・13Bにより被覆されている。12A・12Bはスリット間距離a1をあけて平行に設置され、スリットA1を形成している。このスリットA1に、電極支持部材14を経て外部よりガス噴出部15から原料ガスが供給される。供給された原料ガスはスリットA1を経由して、印加電極12A・12Bとアース電極10によってプラズマ放電空間となっているスリットB1に供給される。原料ガスはプラズマ放電空間内で分解され、基材F上にデポジットする。なお基材Fはプラズマ放電空間内にさらされるため、耐プラズマ性の低い基材には用いることができない。   The electrodes 12A and 12B are covered with dielectrics 13A and 13B. 12A and 12B are installed in parallel with a distance a1 between the slits to form a slit A1. A raw material gas is supplied to the slit A1 from the gas ejection part 15 from the outside through the electrode support member 14. The supplied source gas is supplied through the slit A1 to the slit B1 serving as a plasma discharge space by the application electrodes 12A and 12B and the ground electrode 10. The source gas is decomposed in the plasma discharge space and deposited on the substrate F. Since the substrate F is exposed to the plasma discharge space, it cannot be used for a substrate having low plasma resistance.

耐プラズマ性の低い基材上に製膜するために用いられる電極構成が、図2に構成図を示すプラズマジェット型電極である。製膜する基材Fは誘電体21で被覆された支持部材20上に設置され、スリット間距離b2をあけて設置され、スリットB2を形成している。支持部材20上に平行に、印加電極22とアース電極23が設置され、電極22、23はそれぞれ誘電体24、25に被覆されている。印加電極22とアース電極23はスリット間距離a2をあけて平行に設置されており、スリットA2を形成している。電極支持部材26の外部よりガス噴出部27から供給され、電極22とアース電極23の間のスリットA2はプラズマ放電空間となっており、原料ガスはプラズマ放電空間内で分解され、基材F上にデポジットする。基材Fは直接プラズマ放電空間内にさらされないため、耐プラズマ性の低い基材にもセラミックス薄膜を製膜することができる。しかし基材Fと原料を含むプラズマ放電空間の接する製膜面積が小さいため、製膜速度が遅く、しかも製膜収率が低いのが一般的である。   An electrode configuration used for forming a film on a substrate having low plasma resistance is a plasma jet electrode whose configuration is shown in FIG. The base material F to be formed is placed on the support member 20 covered with the dielectric 21, and is placed with a distance b2 between the slits to form a slit B2. An application electrode 22 and a ground electrode 23 are installed in parallel on the support member 20, and the electrodes 22 and 23 are covered with dielectrics 24 and 25, respectively. The application electrode 22 and the ground electrode 23 are disposed in parallel with a distance a2 between the slits, and form a slit A2. Supplyed from the gas ejection part 27 from the outside of the electrode support member 26, the slit A2 between the electrode 22 and the ground electrode 23 is a plasma discharge space, and the source gas is decomposed in the plasma discharge space, and the substrate F Deposit. Since the substrate F is not directly exposed to the plasma discharge space, a ceramic thin film can be formed on a substrate having low plasma resistance. However, since the film-forming area where the substrate F and the plasma discharge space containing the raw material are in contact is small, the film-forming speed is slow and the film-forming yield is generally low.

本発明者らの測定によれば、例えば、テトラエトキシシラン(TEOS)の製膜収率は、図1の平行平板型電極で約20%、図2のプラズマジェット型電極で5%程度であり、程度の差はあれどちらの型の電極においてもほとんどの原料ガスは基材F上にデポジットせずに排出されているということが判明した。   According to the measurement by the present inventors, for example, the film formation yield of tetraethoxysilane (TEOS) is about 20% for the parallel plate type electrode of FIG. 1 and about 5% for the plasma jet type electrode of FIG. It was found that most of the raw material gas was discharged on the base material F without depositing, regardless of the degree.

この排出されているガスを捕集しTOF−SIMSによって分析したところ、未分解のSi−OCH2CH3などの基を有する成分が多数残存していることが示唆される結果が得られた。これらの結果は、1段階のプラズマ放電空間では原料ガスの分解が不充分であり、結果的にデポジットする程度の大きい粒子に成長しないうちにプラズマ放電空間外に放出される粒子が多いために製膜収率が低いものと推察された。 The exhausted gas was collected and analyzed by TOF-SIMS, and as a result, it was suggested that many components having groups such as undecomposed Si—OCH 2 CH 3 remained. These results show that the decomposition of the raw material gas is insufficient in the one-stage plasma discharge space, and as a result, there are many particles that are released to the outside of the plasma discharge space before growing into large particles that can be deposited. It was inferred that the film yield was low.

そこで本発明者らは上記平行平板型電極とプラズマジェット型電極を組み合わせた構成につき検討された。プラズマジェット電極と平行平板型電極を組み合わせるという手法は、前記した特許文献1(特開2003−41372号公報)にも開示されている。   Accordingly, the present inventors have studied a configuration in which the parallel plate electrode and the plasma jet electrode are combined. A method of combining a plasma jet electrode and a parallel plate electrode is also disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-41372).

前記公報は、大気圧下で厚い基材や複雑な形状の基材への製膜を行うためのプラズマCVD装置であって、製膜収率についての記載はない。また前記公報には第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間の電界強度、あるいは分解ガス条件などについての記載はない。   The publication is a plasma CVD apparatus for forming a film on a thick substrate or a substrate having a complicated shape under atmospheric pressure, and there is no description about the film formation yield. In addition, the publication does not describe the electric field strengths of the first plasma discharge space and the second plasma discharge space, or the decomposition gas conditions.

さらに前記公報の実施例における電界強度の関係は、第1のプラズマ放電空間(10kHz、5kV、電極間ギャップ1mm)の電界強度E1(50kV/cm)>第2のプラズマ放電空間(13.56MHz、10W/cm2、電極間ギャップ5mm)の電界強度E2(およそ10kV/cm2)である。このような構成の電極では、原料化合物の分解は促進されるものの基材上にデポジットせずに排出される酸化珪素微粒子が多く、製膜収率に大差はみられなかった。 Furthermore, the relationship between the electric field strengths in the examples of the publication is as follows: electric field strength E1 (50 kV / cm) of the first plasma discharge space (10 kHz, 5 kV, gap between electrodes 1 mm)> second plasma discharge space (13.56 MHz, Electric field intensity E2 (approximately 10 kV / cm 2 ) of 10 W / cm 2 and a gap between electrodes of 5 mm. In the electrode having such a configuration, although decomposition of the raw material compound is promoted, a large amount of silicon oxide fine particles are discharged without depositing on the base material, and there is no significant difference in film formation yield.

原料ガスを2段階のプラズマ放電空間で分解する方法にすれば、未分解のまま製膜系外に放出されるガスを低減することができ、原料ガスの転化率は明らかに1段階分解よりも向上している。したがって、上記特許文献に記載された電極構成を改良し、酸化珪素微粒子が基材上にデポジットする付着率を向上することができるかどうかの検討を行った。これにより製膜収率を向上させることが可能であると考えられるからである。   If the raw material gas is decomposed in the two-stage plasma discharge space, the gas released to the outside of the film forming system can be reduced without being decomposed, and the conversion rate of the raw material gas is clearly higher than that of the single-stage decomposition. It has improved. Therefore, it was investigated whether the electrode configuration described in the above-mentioned patent document could be improved and the adhesion rate of depositing silicon oxide fine particles on the substrate could be improved. This is because it is considered possible to improve the film forming yield.

本発明は、上記電極の改良を試み、その結果、前記式(1)を満たす2段階分解法によって製膜収率の向上が達成できることを見出した。   The present invention has attempted to improve the electrode, and as a result, has found that the film-forming yield can be improved by a two-stage decomposition method satisfying the formula (1).

E2≧E1 ・・・(1)
(E1は第1のプラズマ放電空間に印加される電界強度、E2は第2のプラズマ放電空間に印加される電界強度)
上記の条件によって製膜収率(付着率)が向上する理由は明らかではないが、以下のように推測している。
E2 ≧ E1 (1)
(E1 is the electric field strength applied to the first plasma discharge space, E2 is the electric field strength applied to the second plasma discharge space)
The reason why the film forming yield (adhesion rate) is improved by the above conditions is not clear, but is estimated as follows.

原料ガスは第1のプラズマ放電空間によって有機基が分解され、活性な状態となったところで、第2のプラズマ放電空間に導入される。第2のプラズマ放電空間には基材フィルムまたは酸化珪素が既にある程度デポジットした基材フィルムが存在しているため、基材表面あるいは基材表面の酸化珪素にも励起状態にあるサイトが存在する。この基材表面上の励起サイト密度は、E2≧E1の関係であることから、第1のプラズマ放電空間で励起状態となった酸化珪素微粒子の励起粒子密度よりも高いため、そこに励起粒子がデポジットして基材上に酸化珪素膜を形成し、第2のプラズマ放電空間外に放出される酸化珪素微粒子が大幅に抑制されるものと推測している。   The source gas is introduced into the second plasma discharge space when the organic group is decomposed in the first plasma discharge space and becomes active. In the second plasma discharge space, there is a substrate film or a substrate film on which silicon oxide has already been deposited to some extent, and therefore there is a site in the excited state on the substrate surface or silicon oxide on the substrate surface. Since the excitation site density on the surface of the substrate has a relationship of E2 ≧ E1, it is higher than the excitation particle density of the silicon oxide fine particles excited in the first plasma discharge space. It is estimated that a silicon oxide film is deposited on the base material and silicon oxide fine particles released to the outside of the second plasma discharge space are greatly suppressed.

また、第2のプラズマ放電空間の励起状態を第1のプラズマ放電空間の励起状態より高めるために、電界強度の他に、第2のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の電極温度T2が、プラズマ放電空間を形成する第1のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の電極温度T1よりも高いことが好ましい。すなわち、前記式(2)を満たすことが好ましい。   Further, in order to increase the excited state of the second plasma discharge space from the excited state of the first plasma discharge space, in addition to the electric field strength, the electrode temperature T2 of the pair of electrodes forming the second plasma discharge space is: The temperature is preferably higher than the electrode temperature T1 of the pair of electrodes forming the first plasma discharge space forming the plasma discharge space. That is, it is preferable to satisfy the formula (2).

T2≧T1 ・・・(2)
(T1、T1′は第1のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の温度、T2、T2′は第2のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の温度)
さらに、基材表面における原料ガス由来の酸化珪素微粒子との再結合確率を高めるために、第1のプラズマ放電空間を経由した原料ガスは、基材に近い位置により高い濃度で存在することが好ましい。このように、第2のプラズマ放電空間中に原料ガスの濃度勾配を形成するためには、第1のプラズマ放電空間を経由した原料ガスは、基材に近い位置に導入し、基材より遠い位置には原料ガスを含有しない放電ガスを導入することが有効である。
T2 ≧ T1 (2)
(T1 and T1 ′ are the temperatures of the pair of electrodes that form the first plasma discharge space, and T2 and T2 ′ are the temperatures of the pair of electrodes that form the second plasma discharge space)
Furthermore, in order to increase the recombination probability with the source gas-derived silicon oxide fine particles on the surface of the base material, the source gas passing through the first plasma discharge space is preferably present at a higher concentration at a position close to the base material. . Thus, in order to form the concentration gradient of the source gas in the second plasma discharge space, the source gas that has passed through the first plasma discharge space is introduced at a position close to the base material and is far from the base material. It is effective to introduce a discharge gas containing no source gas at the position.

なお膜中に炭素が残ると酸化珪素膜中においてダングリングボンドを形成してガスバリア性が低下するが、第2のプラズマ放電空間の励起強度が第1のプラズマ放電空間の励起強度より高いために、原料ガス由来の炭素が酸化珪素膜中に混入しにくくなり、ガスバリア性の向上もはかることができるという効果を有する。   If carbon remains in the film, a dangling bond is formed in the silicon oxide film and the gas barrier property is lowered. However, the excitation intensity of the second plasma discharge space is higher than the excitation intensity of the first plasma discharge space. The carbon derived from the source gas is less likely to be mixed into the silicon oxide film, and the gas barrier property can be improved.

炭素含有率の低減という観点からは、プラズマ放電空間に導入される放電ガスには分解ガスを含有することが好ましい。分解ガスとは、原料に含まれる有機基を還元あるいは酸化することによりCH4やCO2といった揮発性の高い低分子に分解とすることで、有機成分を酸化珪素膜から取り除くことができる添加ガスのことを指す。 From the viewpoint of reducing the carbon content, the discharge gas introduced into the plasma discharge space preferably contains a decomposition gas. Decomposed gas is an additive gas that can remove organic components from the silicon oxide film by reducing or oxidizing organic groups contained in the raw material to decompose them into highly volatile low molecules such as CH 4 and CO 2. Refers to that.

このような分解ガスとしては、水素、水、アンモニア、メタン、硫化水素などのように水素原子を発生させる還元性のガスと、酸素、オゾン、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄などのように酸素原子を発生させる酸化性のガスが挙げられる。分解ガスとしては還元性のガスでも酸化性のガスでも用いることができるが、それぞれ反応性が異なるため、第1のプラズマ放電空間には第1の分解性ガスを、第2のプラズマ放電空間には第2の分解性ガスを添加することにより、炭素含有率の低い酸化珪素膜を得ることができる。   Such cracked gases include hydrogen, water, ammonia, methane, hydrogen sulfide and other reducing gases that generate hydrogen atoms, oxygen, ozone, nitrous oxide, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, and monoxide. Examples thereof include oxidizing gases that generate oxygen atoms such as carbon, carbon dioxide, and sulfur dioxide. As the decomposition gas, either a reducing gas or an oxidizing gas can be used. However, since each has a different reactivity, the first decomposing gas is introduced into the first plasma discharge space, and the second plasma discharge space is used. Can add a second decomposable gas to obtain a silicon oxide film having a low carbon content.

なお水素原子が1価の原子であるのに対して酸素原子は2価の原子であるため、有機基の分解性だけでなく珪素含有分子の重合性も非常に高い。結果として酸化性ガスは酸化珪素微粒子の成長速度が早く、気相中で比較的大きな粒子となりやすい。比較的大きな粒子がデポジットした膜は粗となりやすく、ガスバリア性の低い膜となるために好ましくない。したがって、第1の分解性ガスとして還元性のガスを、第2の分解性ガスとして酸化性ガスを用いることが好ましい。このような構成とすることにより、基材上にデポジットする前の気相中での粗大粒子の形成を抑えることができ、かつ基材上にデポジットした酸化珪素膜においてダングリングボンドを形成する炭素やシラノール基、特に還元性ガスでは除去が困難なシラノール基を酸化性ガスによって除去することができ、より高いガスバリア性を得ることができる。   In addition, since a hydrogen atom is a monovalent atom and an oxygen atom is a divalent atom, not only the decomposability of an organic group but also the polymerizability of a silicon-containing molecule is very high. As a result, the oxidizing gas has a high growth rate of silicon oxide fine particles and tends to be relatively large particles in the gas phase. A film in which relatively large particles are deposited is not preferable because it tends to be coarse and has a low gas barrier property. Therefore, it is preferable to use a reducing gas as the first decomposable gas and an oxidizing gas as the second decomposable gas. By adopting such a structure, it is possible to suppress the formation of coarse particles in the gas phase before depositing on the substrate, and to form dangling bonds in the silicon oxide film deposited on the substrate. In addition, silanol groups, particularly silanol groups that are difficult to remove with a reducing gas, can be removed with an oxidizing gas, and higher gas barrier properties can be obtained.

また、粗大粒子を形成させないという観点から、第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間は連続していることが好ましい。第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間の間に非励起状態の空間を経由すると、その非励起状態の空間内で酸化珪素微粒子同士の再結合・凝集が起き、粗大粒子となりやすいため好ましくない。プラズマCVD装置の都合によって第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間の間に非励起状態の空間が発生してしまう場合でも、なるべく第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間は近接していることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the 1st plasma discharge space and the 2nd plasma discharge space are continuing from a viewpoint that a coarse particle is not formed. If a non-excited state space is passed between the first plasma discharge space and the second plasma discharge space, recombination / aggregation of silicon oxide fine particles occurs in the non-excited state space, which tends to be coarse particles. It is not preferable. Even if a non-excited state space is generated between the first plasma discharge space and the second plasma discharge space due to the convenience of the plasma CVD apparatus, the first plasma discharge space and the second plasma discharge space are as much as possible. It is preferable that they are close to each other.

なおプラズマCVD法の中でも、大気圧プラズマCVD法が好ましい。通常のプラズマCVD法は10〜1000Pa程度の真空下で行うが、大気圧プラズマCVD法では100kPa程度の大気圧下で製膜することができるため、大規模な真空設備が不要で生産性が高いだけでなく、励起されるガスの密度が高いために製膜速度も速いという効果を有するためである。   Of the plasma CVD methods, the atmospheric pressure plasma CVD method is preferable. The normal plasma CVD method is performed under a vacuum of about 10 to 1000 Pa. However, since the atmospheric pressure plasma CVD method can form a film under an atmospheric pressure of about 100 kPa, a large-scale vacuum facility is not required and the productivity is high. Not only that, the density of the excited gas is high, so that the film forming speed is high.

なお大気圧下でプラズマ放電する際には、励起するガス分子の量が多いためにある程度以上の高電圧・高電力を印加する必要がある。また周波数の異なる交流電界を重畳して印加することで、原料ガスに含まれる各種の分子をより効率的に励起状態とすることができるために好ましい。   When plasma discharge is performed under atmospheric pressure, it is necessary to apply a high voltage and high power of a certain level or more because of the large amount of gas molecules to be excited. In addition, it is preferable to apply an alternating electric field having a different frequency in a superimposed manner because various molecules contained in the source gas can be excited more efficiently.

以下更に、添付図面を参照しつつ本発明の金属酸化物薄膜を形成する装置について詳述する。なお本発明において大気圧近傍とは、20kPa〜110kPaの圧力を表し、更に好ましくは93kPA〜104kPaである。   Hereinafter, an apparatus for forming a metal oxide thin film of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this invention, the atmospheric pressure vicinity represents the pressure of 20 kPa-110 kPa, More preferably, it is 93 kPa-104 kPa.

図3は、第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間とを有するプラズマCVD用の電極の、最も単純な電極構造の構成図である。   FIG. 3 is a configuration diagram of the simplest electrode structure of an electrode for plasma CVD having a first plasma discharge space and a second plasma discharge space.

図3のプラズマCVD装置では、外観上は図1の平行平板型電極と類似しているが、上部にある電極は実際には4本の電極により構成されている。印加電極32Aは絶縁体34Aを挟んで印加電極33Aと接着されており、32A、33A、34Aをまとめて誘電体35Aが被覆している。またアース電極32Bは絶縁体34Bを挟んで印加電極33Bと接着されており、32B、33B、34Bをまとめて誘電体35Bが被覆している。下部にあるアース電極30は誘電体31で被覆され、その上に基材フィルムFが設置されている。なお電極30、32A、32B、33A、33B内には温度を調節する液体が循環できるように中空部分が存在しており、それぞれ独立に電極温度を設定することができる。   The plasma CVD apparatus of FIG. 3 is similar in appearance to the parallel plate electrode of FIG. 1, but the upper electrode is actually composed of four electrodes. The application electrode 32A is bonded to the application electrode 33A with the insulator 34A interposed therebetween, and the dielectric 35A covers the 32A, 33A, and 34A together. The ground electrode 32B is bonded to the application electrode 33B with the insulator 34B interposed therebetween, and the dielectric 35B covers the 32B, 33B, and 34B together. The lower ground electrode 30 is covered with a dielectric 31, and a base film F is placed thereon. A hollow portion exists in the electrodes 30, 32A, 32B, 33A, 33B so that a liquid for adjusting the temperature can circulate, and the electrode temperature can be set independently.

印加電極32Aとアース電極32Bは、a3のスリット間距離をあけて平行に対向し、スリットA3を形成している。このスリットA3が第1のプラズマ放電空間を形成する。またアース電極30と電極33A・33Bとはスリット間距離b3をあけて平行に設置され、スリットB3を形成し、このスリットB3が第2のプラズマ放電空間を形成している。電極32A、33A、33Bは全て同一の電源RFに接続されているため、第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間への印加電界を変化させるためには、プラズマ放電空間を構成するアース電極と電極の距離a3、b3を制御することで行われる。前述のE2≧E1の条件を満たすためには、a3≧b3とすれば良い。   The application electrode 32A and the ground electrode 32B face each other in parallel with a distance between the slits a3 to form a slit A3. The slit A3 forms a first plasma discharge space. The ground electrode 30 and the electrodes 33A and 33B are installed in parallel with a distance b3 between the slits to form a slit B3, and this slit B3 forms a second plasma discharge space. Since the electrodes 32A, 33A, 33B are all connected to the same power supply RF, in order to change the electric field applied to the first plasma discharge space and the second plasma discharge space, the ground constituting the plasma discharge space This is performed by controlling the distances a3 and b3 between the electrodes. In order to satisfy the above condition of E2 ≧ E1, a3 ≧ b3 may be satisfied.

原料ガスは電極支持部材36の外部よりガス噴出部37へ供給されて第1のプラズマ放電空間A3に供給される。供給された原料ガスは第1のプラズマ放電空間で分解され、引き続き連続的に第2のプラズマ放電空間B3に供給され、基材F上にデポジットする。   The source gas is supplied from the outside of the electrode support member 36 to the gas ejection portion 37 and is supplied to the first plasma discharge space A3. The supplied source gas is decomposed in the first plasma discharge space, continuously supplied to the second plasma discharge space B3, and deposited on the substrate F.

図4は第2のプラズマ放電空間において基材近傍の原料ガス濃度を高くして供給することができる電極構成例を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing an example of an electrode configuration that can be supplied with a high concentration of source gas in the vicinity of the substrate in the second plasma discharge space.

第1のプラズマ放電空間を形成する印加電極42Aは絶縁体44Aと一体化されており、42A、44Aをまとめて誘電体45Aが被覆している。また第1のプラズマ放電空間を形成するアース電極42Bは絶縁体43Bと一体化されており、42B、44Bをまとめて誘電体45Bが被覆している。電極とアース電極は距離a4をあけて設置され、スリットA4を形成している。   The application electrode 42A forming the first plasma discharge space is integrated with the insulator 44A, and 42A and 44A are collectively covered with the dielectric 45A. The ground electrode 42B forming the first plasma discharge space is integrated with the insulator 43B, and 42B and 44B are collectively covered with the dielectric 45B. The electrode and the ground electrode are installed with a distance a4 and form a slit A4.

第2のプラズマ放電空間を形成するアース電極40は誘電体41で被覆され、その上に基材(フィルム)Fが設置されている。また第2のプラズマ放電空間を形成する電極43A、43Bはそれぞれ誘電体46A、46Bで被覆されている。電極とアース電極40は距離b4をあけて設置され、スリットB4を形成している。   The ground electrode 40 that forms the second plasma discharge space is covered with a dielectric 41, and a base material (film) F is placed thereon. The electrodes 43A and 43B forming the second plasma discharge space are covered with dielectrics 46A and 46B, respectively. The electrode and the ground electrode 40 are installed at a distance b4 to form a slit B4.

また第2の放電空間に第2の放電ガス、第2の分解ガスを供給する流路は、距離c4を隔てて平行に設置されている絶縁体44Aと電極43A間のスリットC4、距離d4を隔てて平行に設置されている絶縁体44Bと電極43B間のスリットD4に、ガス噴出部48C、48Dを経て供給される。このスリットC4、D4の間は放電せず、プラズマ放電空間とはならない。   The flow path for supplying the second discharge gas and the second cracked gas to the second discharge space has a slit C4 and a distance d4 between the insulator 44A and the electrode 43A installed in parallel with a distance c4. The gas is supplied to the slit D4 between the insulator 44B and the electrode 43B, which are installed in parallel with a distance, through the gas ejection portions 48C and 48D. There is no discharge between the slits C4 and D4, and there is no plasma discharge space.

なお40、42A、42B、43A、43B内には温度を調節する液体が循環できるように中空部分が存在しており、それぞれ独立に電極温度を設定することができる。   40, 42A, 42B, 43A, and 43B have hollow portions so that the liquid for adjusting the temperature can circulate, and the electrode temperature can be set independently.

第1のプラズマ放電空間を形成する印加電極42A、第2のプラズマ放電空間を形成する印加電極43A、43Bは全て同一の電源RFに接続されているため、第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間への印加電界を制御するためには、プラズマ放電空間を構成するアース電極と印加電極の距離a4、b4を制御することで行われる。前述のE2≧E1の条件を満たすためには、a4≧b4とすれば良い。   Since the application electrode 42A that forms the first plasma discharge space and the application electrodes 43A and 43B that form the second plasma discharge space are all connected to the same power source RF, the first plasma discharge space and the second plasma discharge space In order to control the electric field applied to the plasma discharge space, the distance a4, b4 between the ground electrode and the application electrode constituting the plasma discharge space is controlled. In order to satisfy the above condition of E2 ≧ E1, a4 ≧ b4 may be satisfied.

原料ガスは電極支持部材の外部より供給されてガス噴出部48Aを経て第1のプラズマ放電空間A4に供給される。第1のプラズマ放電空間A4で分解された原料ガスは、引き続き連続的に第2のプラズマ放電空間B4に供給される。その際原料ガスは基材Fからe4上方の位置から導入され、さらに基材からb4上方の位置から第2の放電ガス、第2の分解ガスがスリットC4、D4より供給される。b4>e4であるため、第2のプラズマ放電空間では原料ガスが基材近傍に偏在するような濃度勾配を形成することができ、より多くの原料ガスの分解物を基材F上にデポジットさせることができ、製膜収率をあげることができる。   The source gas is supplied from the outside of the electrode support member, and is supplied to the first plasma discharge space A4 through the gas ejection part 48A. The source gas decomposed in the first plasma discharge space A4 is continuously supplied to the second plasma discharge space B4. At that time, the raw material gas is introduced from the base material F from the position above e4, and further, the second discharge gas and the second decomposition gas are supplied from the base material from the position above b4 through the slits C4 and D4. Since b4> e4, a concentration gradient in which the source gas is unevenly distributed in the vicinity of the substrate can be formed in the second plasma discharge space, and a larger amount of decomposed material gas is deposited on the substrate F. The film forming yield can be increased.

図5は図3に示した電極のセットを複数用意し、基材フィルムを支持する電極をロール状電極としたプラズマCVD装置の一例の構成図である。   FIG. 5 is a configuration diagram of an example of a plasma CVD apparatus in which a plurality of electrode sets shown in FIG. 3 are prepared and the electrode supporting the base film is a roll electrode.

図5のプラズマCVD装置において、フィルム状の基材Fは搬送方向(図中、時計回り)に回転するロール電極50に巻き回されながら搬送される。ロール電極50の周囲に対向して設置されている複数の上電極のセット51A、51Bは、図3における上部より電極(32A〜35A、32B〜35Bで示される棒電極構造の一組)を表わしている。52は電極51A、51Bとスリット間に原料ガスを供給するガス供給部の支持部材である。   In the plasma CVD apparatus of FIG. 5, the film-like substrate F is conveyed while being wound around a roll electrode 50 that rotates in the conveying direction (clockwise in the figure). A plurality of upper electrode sets 51A and 51B installed facing the periphery of the roll electrode 50 represent electrodes (a set of bar electrode structures indicated by 32A to 35A and 32B to 35B) from the top in FIG. ing. Reference numeral 52 denotes a support member for a gas supply unit that supplies a source gas between the electrodes 51A and 51B and the slit.

ロール電極50はアース電極であり、電極51A、51Bは、実際には前述の通り印加電極とアース電極が適宜組み合わされた構造であるが、図5においては簡略化のため電極51A、51Bには印加電極の配線のみを記載してある。電極51A、51B間で第1のプラズマ放電空間を形成し、また電極51A、51Bとロール電極50の間で第2のプラズマ放電空間を形成している。ガイドローラ53、54によってロール電極50に巻き回された基材Fには、上電極51A、51Bとロール電極50の間で形成される第2のプラズマ放電空間のみにさらされながら、順次反応性ガス由来の金属酸化物薄膜が形成される。   The roll electrode 50 is a ground electrode, and the electrodes 51A and 51B are actually a structure in which the application electrode and the ground electrode are appropriately combined as described above. However, in FIG. Only the wiring of the application electrode is shown. A first plasma discharge space is formed between the electrodes 51A and 51B, and a second plasma discharge space is formed between the electrodes 51A and 51B and the roll electrode 50. The substrate F wound around the roll electrode 50 by the guide rollers 53 and 54 is sequentially reactive while being exposed only to the second plasma discharge space formed between the upper electrodes 51A and 51B and the roll electrode 50. A gas-derived metal oxide thin film is formed.

なお図示しないが、図4に示したような電極を用いる場合には、ロール電極と対向する電極51A、51Bが図4における42A〜46A,43B〜46Bのセットを表わすこととなる。   Although not shown, when the electrodes as shown in FIG. 4 are used, the electrodes 51A and 51B facing the roll electrodes represent the set of 42A to 46A and 43B to 46B in FIG.

本発明では真空系ではなくほぼ大気圧に近い圧力下で放電処理により製膜できることから、このような連続工程が可能となり高い生産性をあげることができる。   In the present invention, since the film can be formed by the discharge treatment under a pressure close to atmospheric pressure instead of a vacuum system, such a continuous process becomes possible and high productivity can be raised.

次に、このような形状の電極を用いて大気圧または大気圧近傍の圧力下で製膜するための条件について述べる。   Next, conditions for forming a film under an atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure using the electrode having such a shape will be described.

放電空間を成す電極間の距離a3、b3、a4、b4としては、0.3mm〜20mmが好ましく、特に好ましくは1mm±0.5mmである。この電極間の距離は、電極周囲の誘電体の厚さ、製膜する基材の厚さを考慮し、気相空間が上記の距離となるように決定される。   The distances a3, b3, a4, and b4 between the electrodes forming the discharge space are preferably 0.3 mm to 20 mm, and particularly preferably 1 mm ± 0.5 mm. The distance between the electrodes is determined so that the gas phase space becomes the above-mentioned distance in consideration of the thickness of the dielectric around the electrodes and the thickness of the substrate to be formed.

第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間の電界強度をE2≧E1に調整するためには、b3≧a3、あるいはb4≧a4と設定すればよい。ただし20mm≧a3、b3、a4、b4≧0.3mmである必要がある。この範囲から外れると、プラズマ放電が起きなくなることがある。   In order to adjust the electric field strength in the first plasma discharge space and the second plasma discharge space to E2 ≧ E1, b3 ≧ a3 or b4 ≧ a4 may be set. However, it is necessary that 20 mm ≧ a3, b3, a4, b4 ≧ 0.3 mm. Outside this range, plasma discharge may not occur.

なお図3、図4の電源RFなど、本発明の膜の形成に用いるプラズマ製膜装置の電源としては、高周波電圧で、ある程度大きな電力を供給できる電源が好ましい。具体的には、1kHz以上2500MHz以下の高周波の電源が好ましく、さらには1kHz〜1MHzの間のいずれかの周波数の電圧と、1MHz〜2500MHzの間のいずれかの周波数の電圧を重畳して印加することがより好ましい。これは、放電空間中に存在する各種のガスの励起に必要な周波数が異なることがあるため、複数の周波数が印加されているほうが原料ガスの分解が速く、製膜速度も速くなるためである。   As the power source of the plasma film forming apparatus used for forming the film of the present invention, such as the power source RF in FIGS. 3 and 4, a power source capable of supplying a certain amount of power with a high frequency voltage is preferable. Specifically, a high-frequency power source of 1 kHz to 2500 MHz is preferable, and a voltage of any frequency between 1 kHz and 1 MHz and a voltage of any frequency between 1 MHz to 2500 MHz are applied in a superimposed manner. It is more preferable. This is because the frequency required for excitation of various gases existing in the discharge space may be different, so that the decomposition of the source gas is faster and the film forming speed is faster when a plurality of frequencies are applied. .

また、電極間に供給する電力の下限値は、0.1W/cm2以上50W/cm2以下であることが好ましく、0.5W/cm2以上であればより一層好ましい。また、1KHz〜1MHzの周波数の電圧と1MHz〜2500MHzの周波数の電圧を重畳する際には、1MHz〜2500MHzの電圧は1kHz〜1MHzの周波数の電圧よりも小さいことが好ましく、1kHz〜1MHzの電圧の2割〜8割の電圧であることが好ましい。尚、電極における電圧の印加面積(cm2)は放電が起こる範囲の面積のことである。 The lower limit value of the power supplied between the electrodes is preferably 0.1 W / cm 2 or more and 50 W / cm 2 or less, and more preferably 0.5 W / cm 2 or more. In addition, when a voltage having a frequency of 1 kHz to 1 MHz and a voltage having a frequency of 1 MHz to 2500 MHz are superimposed, the voltage of 1 MHz to 2500 MHz is preferably smaller than the voltage having a frequency of 1 kHz to 1 MHz. The voltage is preferably 20% to 80%. The voltage application area (cm 2 ) in the electrode is the area where discharge occurs.

又、電極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。
The high-frequency voltage applied between the electrodes may be an intermittent pulse wave or a continuous sine wave, but a sine wave is preferable because the film forming speed increases.

このような電源としては、特に限定はないが、神鋼電機製高周波電源(3kHz)、神鋼電機製高周波電源(5kHz)、神鋼電機製高周波電源(15kHz)、神鋼電機製高周波電源(50kHz)、ハイデン研究所製高周波電源(連続モード使用、100kHz)、パール工業製高周波電源(200kHz)、パール工業製高周波電源(800kHz)、パール工業製高周波電源(2MHz)、日本電子製高周波電源(13.56MHz)、パール工業製高周波電源(27MHz)、パール工業製高周波電源(150MHz)等を使用できる。また、433MHz、800MHz、1.3GHz、1.5GHz、1.9GHz、2.45GHz、5.2GHz、10GHz、28GHz、110GHzを発振する電源を用いてもよい。しかし、2500MHz以上の電流ではプラズマ空間への効率的で均一な導入が困難なため、2500MHz以下であることが好ましい。   Such a power source is not particularly limited, but is a Shinko electric high frequency power source (3 kHz), a Shinko electric high frequency power source (5 kHz), a Shinko electric high frequency power source (15 kHz), a Shinko electric high frequency power source (50 kHz), HEIDEN High frequency power source manufactured by R & D Laboratories (continuous mode, 100 kHz), high frequency power source manufactured by Pearl Industry (200 kHz), high frequency power source manufactured by Pearl Industry (800 kHz), high frequency power source manufactured by Pearl Industrial (2 MHz), high frequency power source manufactured by JEOL (13.56 MHz) A high frequency power source (27 MHz) manufactured by Pearl Industry, a high frequency power source (150 MHz) manufactured by Pearl Industry, or the like can be used. Alternatively, a power source that oscillates at 433 MHz, 800 MHz, 1.3 GHz, 1.5 GHz, 1.9 GHz, 2.45 GHz, 5.2 GHz, 10 GHz, 28 GHz, or 110 GHz may be used. However, since it is difficult to efficiently and uniformly introduce it into the plasma space at a current of 2500 MHz or higher, it is preferably 2500 MHz or lower.

次に、支持部材30,40及び電極32A,32B,33A,33B,42A,42B,45A,45Bを形成する金属質母材及び誘電体31,35A,35B,41,44A,44B,46A,46Bについて説明する。   Next, the metallic base material and dielectrics 31, 35A, 35B, 41, 44A, 44B, 46A, 46B forming the support members 30, 40 and the electrodes 32A, 32B, 33A, 33B, 42A, 42B, 45A, 45B. Will be described.

金属質母材と誘電体との組み合わせとしては、両者の間に特性が合うものが好ましく、その一つの特性として、金属質母材と誘電体との線熱膨張係数の差が10.0ppm/℃以下となる組み合わせのものである。好ましくは8.0ppm/℃以下、更に好ましくは5.0ppm/℃以下、更に好ましくは2.0ppm/℃以下である。なお、線熱膨張係数とは、周知の材料特有の物性値である。   The combination of the metallic base material and the dielectric is preferably one that matches the characteristics between the two. As one of the characteristics, the difference in linear thermal expansion coefficient between the metallic base material and the dielectric is 10.0 ppm / It is a combination which becomes below ℃. Preferably it is 8.0 ppm / degrees C or less, More preferably, it is 5.0 ppm / degrees C or less, More preferably, it is 2.0 ppm / degrees C or less. The linear thermal expansion coefficient is a well-known physical property value of a material.

線熱膨張係数の差が、この範囲にある導電性の金属質母材と誘電体との組み合わせとしては、例えば、(1)金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がセラミックス溶射被膜、(2)金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がガラスライニング、(3)金属質母材がステンレススティールで、誘電体がセラミックス溶射被膜、(4)金属質母材がステンレススティールで、誘電体がガラスライニング、(5)金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がセラミックス溶射被膜、(6)金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がガラスライニング、(7)金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がセラミックス溶射皮膜、(8)金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がガラスライニング、等が挙げられる。線熱膨張係数の差という観点では、上記(1)または(2)および(5)〜(8)が好ましく、特に(1)が好ましい。   For example, (1) The metallic base material is pure titanium or a titanium alloy, and the dielectric is ceramic sprayed. (2) Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is glass lining, (3) Metal base material is stainless steel, dielectric is ceramic sprayed coating, (4) Metal base material Stainless steel, dielectric is glass lining, (5) metal base is ceramic and iron composite, dielectric is ceramic spray coating, (6) metal base is ceramic and iron composite, dielectric The body is glass lining, (7) the metallic base material is a composite material of ceramics and aluminum, the dielectric is a ceramic sprayed coating, and (8) the metallic base material is ceramics and aluminum. In the composite material, glass-lined dielectric, and the like. From the viewpoint of the difference in linear thermal expansion coefficient, the above (1) or (2) and (5) to (8) are preferable, and (1) is particularly preferable.

そして金属質母材は、チタンまたはチタン合金が特に有用である。金属質母材をチタンまたはチタン合金とし、誘電体を上記組み合わせに応じる素材とすることにより、使用中の電極の劣化、特にひび割れ、剥がれ、脱落等がなく、過酷な条件での長時間の使用に耐えることが可能となる。   As the metallic base material, titanium or a titanium alloy is particularly useful. By using a metal base material of titanium or titanium alloy and a dielectric material corresponding to the above combination, there is no deterioration of the electrode in use, especially cracking, peeling, dropping off, etc., and long-term use under harsh conditions It becomes possible to endure.

本発明に有用な電極の金属質母材は、チタンを70質量%以上含有するチタン合金またはチタン金属である。本発明において、チタン合金またはチタン金属中のチタンの含有量は、70質量%以上であれば、問題なく使用できるが、好ましくは80質量%以上のチタンを含有しているものが好ましい。本発明に有用なチタン合金またはチタン金属は、工業用純チタン、耐食性チタン、高力チタン等として一般に使用されているものを用いることができる。工業用純チタンとしては、例えばTIA、TIB、TIC、TID等が挙げられ、何れも鉄原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、水素原子等を極僅か含有しているものであり、チタンの含有量は99質量%以上を有している。耐食性チタン合金としては、T15PBを好ましく用いることができ、上記含有原子の他に鉛を含有しており、チタン含有量は98質量%以上である。また、チタン合金としては、鉛を除く上記の原子の他に、例えば、アルミニウムを含有し、その他バナジウムや錫を含有しているT64、T325、T525、TA3等を好ましく用いることができ、これらのチタン含有量としては、85質量%以上を含有しているものである。これらのチタン合金またはチタン金属はステンレススティール、例えばAISI316に比べて、熱膨張係数が1/2程度小さく、金属質母材としてチタン合金またはチタン金属の上に施された誘電体との組み合わせがよく、高温、長時間での使用に耐えることができる。   The metallic base material of the electrode useful in the present invention is a titanium alloy or titanium metal containing 70% by mass or more of titanium. In the present invention, if the titanium content in the titanium alloy or titanium metal is 70% by mass or more, it can be used without any problem, but preferably contains 80% by mass or more of titanium. As the titanium alloy or titanium metal useful in the present invention, those generally used as industrial pure titanium, corrosion resistant titanium, high strength titanium and the like can be used. Examples of the pure titanium for industrial use include TIA, TIB, TIC, TID, etc., all of which contain very few iron atoms, carbon atoms, nitrogen atoms, oxygen atoms, hydrogen atoms, etc. Content has 99 mass% or more. As the corrosion-resistant titanium alloy, T15PB can be preferably used, and it contains lead in addition to the above-mentioned contained atoms, and the titanium content is 98% by mass or more. Further, as the titanium alloy, in addition to the above-mentioned atoms excluding lead, for example, T64, T325, T525, TA3, etc. containing aluminum and containing vanadium or tin can be preferably used. As titanium content, 85 mass% or more is contained. These titanium alloys or titanium metals have a thermal expansion coefficient that is about 1/2 smaller than that of stainless steel, such as AISI 316, and are well combined with a dielectric applied on the titanium alloy or titanium metal as a metallic base material. Can withstand use at high temperature for a long time.

一方、誘電体の求められる特性としては、具体的には、比誘電率が6〜45の無機化合物であることが好ましく、また、このような誘電体としては、例えば、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス、あるいは、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス等のガラスライニング材等が挙げられる。この中では、セラミックスを溶射したものやガラスライニングにより設けたものが好ましい。特にアルミナを溶射して設けた誘電体が好ましい。   On the other hand, as a required characteristic of the dielectric, specifically, an inorganic compound having a relative dielectric constant of 6 to 45 is preferable, and examples of such a dielectric include alumina and silicon nitride. Examples thereof include glass lining materials such as ceramics, silicate glass, and borate glass. Among these, ceramic sprayed ones and those provided by glass lining are preferable. In particular, a dielectric provided by spraying alumina is preferable.

または、大電力に耐えうる仕様の一つとして、誘電体の空隙率が10体積%以下、好ましくは8体積%以下であることで、好ましくは0体積%を越えて5体積%以下である。また、大電力に耐えうる別の好ましい仕様としては、誘電体の厚みが0.5〜2mmであることである。この膜厚変動は、5%以下であることが望ましく、好ましくは3%以下、更に好ましくは1%以下である。   Alternatively, as one of specifications that can withstand high power, the porosity of the dielectric is 10% by volume or less, preferably 8% by volume or less, preferably more than 0% by volume and 5% by volume or less. Another preferable specification that can withstand high power is that the thickness of the dielectric is 0.5 to 2 mm. The film thickness variation is desirably 5% or less, preferably 3% or less, and more preferably 1% or less.

また、この電極の角部は円弧状に形成され、それに応じて電極を被覆する誘電体も角部が円弧状に形成されていることが好ましい。電極を誘電体で被覆した状態での角部は、半径3mm以上の円弧であることが好ましい。半径3mm以下の円弧であると、印加される電界が角部に集中し、アーク放電を引き起こすために好ましくない。   Further, it is preferable that the corners of the electrodes are formed in an arc shape, and the corners of the dielectric covering the electrodes are accordingly formed in an arc shape. The corners in a state where the electrodes are covered with a dielectric are preferably arcs having a radius of 3 mm or more. An arc having a radius of 3 mm or less is not preferable because the applied electric field concentrates on the corners and causes arc discharge.

次に、金属酸化物薄膜を得るために好ましい原料ガスについて説明する。   Next, a preferable raw material gas for obtaining a metal oxide thin film will be described.

金属酸化物薄膜の原料としては、常温常圧下で気体、液体、固体いずれの状態であっても構わない。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、バブリング、減圧、超音波照射、気化器等の手段により気化させて使用する。又、溶媒によって希釈して使用してもよく、溶媒は、メタノール,エタノール,n−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用出来る。尚、これらの希釈溶媒は、プラズマ放電処理中において、分子状、原子状に分解されるため、影響は殆ど無視することができる。   The raw material for the metal oxide thin film may be in a gas, liquid, or solid state at normal temperature and pressure. In the case of gas, it can be introduced into the discharge space as it is, but in the case of liquid or solid, it is used after being vaporized by means such as heating, bubbling, decompression, ultrasonic irradiation, vaporizer or the like. Moreover, you may dilute and use with a solvent and organic solvents, such as methanol, ethanol, n-hexane, and these mixed solvents can be used for a solvent. Since these diluted solvents are decomposed into molecular and atomic forms during the plasma discharge treatment, the influence can be almost ignored.

しかし好ましくは大気圧下0℃〜250℃の温度域で蒸気圧を有する有機金属化合物であり、さらに好ましくは0〜250℃の温度域に液体状態を呈する有機金属化合物である。これはプラズマ製膜室内が大気圧近傍の圧力であるために、大気圧下で気化できないとプラズマ製膜室内にガスを送り込むことが難しいためである。また、原料化合物が液体の方が、プラズマ製膜室内に送りこむ量を精度良く管理できるためである。特に原料化合物が液体である場合は気化器を用いることができ、気化器では液体から直接気化することができ、±1%の精度で気化量を管理できる。なおガスバリア層を製膜するプラスチックフィルムの耐熱性が270℃以下の場合は、プラスチックフィルム耐熱温度からさらに20℃以下の温度で蒸気圧を有する化合物であることが好ましい。   However, it is preferably an organometallic compound having a vapor pressure in the temperature range of 0 ° C. to 250 ° C. under atmospheric pressure, and more preferably an organometallic compound exhibiting a liquid state in the temperature range of 0 to 250 ° C. This is because the plasma deposition chamber is at a pressure close to atmospheric pressure, and it is difficult to send gas into the plasma deposition chamber unless it can be vaporized under atmospheric pressure. This is because the amount of the raw material compound that is fed into the plasma film forming chamber can be accurately controlled. In particular, when the raw material compound is a liquid, a vaporizer can be used. The vaporizer can directly vaporize from the liquid, and the amount of vaporization can be managed with an accuracy of ± 1%. In addition, when the heat resistance of the plastic film which forms a gas barrier layer is 270 degrees C or less, it is preferable that it is a compound which has a vapor pressure from the plastic film heat resistant temperature to the temperature of 20 degrees C or less.

このような有機金属化合物としては、例えばケイ素を含有する化合物としては、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn‐ブトキシシラン、テトラt−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、
ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス(ジメチルアミノ)シラン、トリエトキシフルオロシラン、
アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス(トリメチルシリル)アセチレン、1,4−ビストリメチルシリル−1,3−ブタジイン、ジ‐t−ブチルシラン、1,3−ジシラブタン、ビス(トリメチルシリル)メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、1−(トリメチルシリル)−1−プロピン、トリス(トリメチルシリル)メタン、トリス(トリメチルシリル)シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、などが挙げられる。
Examples of such organometallic compounds include silicon-containing compounds such as silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane, and tetra-t-butoxysilane. , Dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (3,3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, hexamethyl Disiloxane,
Bis (dimethylamino) dimethylsilane, bis (dimethylamino) methylvinylsilane, bis (ethylamino) dimethylsilane, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, bis (trimethylsilyl) carbodiimide, diethylaminotrimethylsilane, dimethylaminodimethylsilane, hexa Methyldisilazane, hexamethylcyclotrisilazane, heptamethyldisilazane, nonamethyltrisilazane, octamethylcyclotetrasilazane, tetrakisdimethylaminosilane, tetraisocyanatosilane, tetramethyldisilazane, tris (dimethylamino) silane, triethoxyfluoro Silane,
Allyldimethylsilane, allyltrimethylsilane, benzyltrimethylsilane, bis (trimethylsilyl) acetylene, 1,4-bistrimethylsilyl-1,3-butadiyne, di-t-butylsilane, 1,3-disilabutane, bis (trimethylsilyl) methane, cyclo Pentadienyltrimethylsilane, phenyldimethylsilane, phenyltrimethylsilane, propargyltrimethylsilane, tetramethylsilane, trimethylsilylacetylene, 1- (trimethylsilyl) -1-propyne, tris (trimethylsilyl) methane, tris (trimethylsilyl) silane, vinyltrimethylsilane , Hexamethyldisilane, and the like.

またチタンを含有する化合物としては、例えば、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンn−ブトキシド、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−エチルアセトアセテート)、チタンジ−n−ブトキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンアセチルアセトネート、ブチルチタネートダイマー等が挙げられる。   Examples of the titanium-containing compound include titanium methoxide, titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium n-butoxide, titanium diisopropoxide (bis-2,4-pentanedionate), and titanium diisopropoxy. (Bis-2,4-ethylacetoacetate), titanium di-n-butoxide (bis-2,4-pentanedionate), titanium acetylacetonate, butyl titanate dimer, and the like.

またジルコニウムを含有する化合物としては、ジルコニウムn−プロポキシド、ジルコニウムn−ブトキシド、ジルコニウムt−ブトキシド、ジルコニウムトリ−n−ブトキシドアセチルアセトネート、ジルコニウムジ−n−ブトキシドビスアセチルアセトネート、ジルコニウムアセチルアセトネート、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムヘキサフルオロペンタンジオネート等が挙げられる。   The compounds containing zirconium include zirconium n-propoxide, zirconium n-butoxide, zirconium t-butoxide, zirconium tri-n-butoxide acetylacetonate, zirconium di-n-butoxide bisacetylacetonate, zirconium acetylacetonate. , Zirconium acetate, zirconium hexafluoropentanedionate and the like.

またアルミニウムを含有する化合物としては、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムs−ブトキシド、アルミニウムt−ブトキシド、アルミニウムアセチルアセトナート、等が挙げられる。   Examples of the compound containing aluminum include aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, aluminum n-butoxide, aluminum s-butoxide, aluminum t-butoxide, and aluminum acetylacetonate.

また、硼素を含有する化合物としては、ジボラン、テトラボラン、フッ化硼素、塩化硼素、臭化硼素、ボラン−ジエチルエーテル錯体、ボラン−THF錯体、ボラン−ジメチルスルフィド錯体、三フッ化硼素ジエチルエーテル錯体、トリエチルボラン、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリ(イソプロポキシ)ボラン、ボラゾール、トリメチルボラゾール、トリエチルボラゾール、トリイソプロピルボラゾール、等が挙げられる。   Examples of the boron-containing compound include diborane, tetraborane, boron fluoride, boron chloride, boron bromide, borane-diethyl ether complex, borane-THF complex, borane-dimethyl sulfide complex, boron trifluoride diethyl ether complex, Examples thereof include triethylborane, trimethoxyborane, triethoxyborane, tri (isopropoxy) borane, borazole, trimethylborazole, triethylborazole, triisopropylborazole, and the like.

錫を含有する化合物としては、テトラエチル錫、テトラメチル錫、二酢酸ジ−n−ブチル錫、テトラブチル錫、テトラオクチル錫、テトラエトキシ錫、メチルトリエトキシ錫、ジエチルジエトキシ錫、トリイソプロピルエトキシ錫、ジエチル錫、ジメチル錫、ジイソプロピル錫、ジブチル錫、ジエトキシ錫、ジメトキシ錫、ジイソプロポキシ錫、ジブトキシ錫、錫ジブチラート、錫ジアセトアセトナート、エチル錫アセトアセトナート、エトキシ錫アセトアセトナート、ジメチル錫ジアセトアセトナート等、錫水素化合物等、ハロゲン化錫としては、二塩化錫、四塩化錫等が挙げられる。   Compounds containing tin include tetraethyltin, tetramethyltin, di-n-butyltin diacetate, tetrabutyltin, tetraoctyltin, tetraethoxytin, methyltriethoxytin, diethyldiethoxytin, triisopropylethoxytin, Diethyltin, dimethyltin, diisopropyltin, dibutyltin, diethoxytin, dimethoxytin, diisopropoxytin, dibutoxytin, tin dibutyrate, tin diacetoacetonate, ethyltin acetoacetonate, ethoxytin acetoacetonate, dimethyltin di Examples of tin halides such as acetoacetonate and tin hydrogen compounds include tin dichloride and tin tetrachloride.

またその他の金属からなる有機化合物としては、例えば、アンチモンエトキシド、ヒ素トリエトキシド、バリウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、ベリリウムアセチルアセトナート、ビスマスヘキサフルオロペンタンジオネート、ジメチルカドミウム、カルシウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、クロムトリフルオロペンタンジオネート、コバルトアセチルアセトナート、銅エチルアセトアセテート、銅ヘキサフルオロペンタンジオネート、酢酸マグネシウム、トリフルオロ酢酸マグネシウム、マグネシウムトリフルオロペンタンジオネート、マグネシウムヘキサフルオロペンタンジオネート、マグネシウムヘキサフルオロペンタンジオネート‐ジメチルエーテル錯体、ガリウムエトキシド、テトラエトキシゲルマン、テトラメトキシゲルマン、ハフニウムt−ブドキシド、ハフニウムエトキシド、インジウムアセチルアセトナート、インジウム2,6−ジメチルアミノヘプタンジオネート、フェロセン、ランタンイソプロポキシド、酢酸鉛、テトラエチル鉛、ネオジウムアセチルアセトナート、白金ヘキサフルオロペンタンジオネート、トリメチルシクロペンタジエニル白金、ロジウムジカルボニルアセチルアセトナート、ストロンチウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、タンタルメトキシド、タンタルトリフルオロエトキシド、テルルエトキシド、タングステンエトキシド、バナジウムトリイソプロポキシドオキシド、亜鉛アセチルアセトナート、ジエチル亜鉛、などが挙げられる。   Examples of organic compounds composed of other metals include antimony ethoxide, arsenic triethoxide, barium 2,2,6,6-tetramethylheptanedionate, beryllium acetylacetonate, bismuth hexafluoropentanedionate, dimethylcadmium, Calcium 2,2,6,6-tetramethylheptanedionate, chromium trifluoropentanedionate, cobalt acetylacetonate, copper ethylacetoacetate, copper hexafluoropentanedionate, magnesium acetate, magnesium trifluoroacetate, magnesium trifluoro Pentanedionate, magnesium hexafluoropentanedionate, magnesium hexafluoropentanedionate-dimethyl ether complex, gallium ethoxide, tetraether Xigermane, tetramethoxygermane, hafnium t-butoxide, hafnium ethoxide, indium acetylacetonate, indium 2,6-dimethylaminoheptanedionate, ferrocene, lanthanum isopropoxide, lead acetate, tetraethyllead, neodymium acetylacetonate, platinum Hexafluoropentanedionate, trimethylcyclopentadienylplatinum, rhodium dicarbonylacetylacetonate, strontium 2,2,6,6-tetramethylheptanedionate, tantalum methoxide, tantalum trifluoroethoxide, tellurium ethoxide, tungsten Examples include ethoxide, vanadium triisopropoxide oxide, zinc acetylacetonate, and diethyl zinc.

これらの有機金属化合物の中でも、有機珪素化合物が好ましい。有機珪素化合物は揮発性が高く、他の金属化合物と比較して安価であり、また有機珪素化合物から得られる酸化珪素薄膜のガスバリア性、透明性が高いためである。   Of these organometallic compounds, organosilicon compounds are preferred. This is because the organosilicon compound has high volatility, is cheaper than other metal compounds, and the silicon oxide thin film obtained from the organosilicon compound has high gas barrier properties and transparency.

これらの原料ガスは、プラズマ放電を維持するために放電ガスによって希釈されてプラズマ放電空間に導入される。このような放電ガスとしては、窒素ガスおよび/または周期表の第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、特に、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられる。更に、膜中の炭素、水素の含有率を調整するために前記の如く混合ガス中に水素ガス等の分解ガスを混合してもよい。   These raw material gases are diluted with the discharge gas to maintain the plasma discharge and are introduced into the plasma discharge space. As such a discharge gas, nitrogen gas and / or an 18th group atom of the periodic table, specifically helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc., particularly helium and argon are preferably used. Furthermore, a cracked gas such as hydrogen gas may be mixed in the mixed gas as described above in order to adjust the carbon and hydrogen content in the film.

以上のように、放電ガス、原料ガス、分解ガスを混合し、混合ガスとしてプラズマ放電空間に供給することで膜形成を行う。放電ガスと原料ガスの割合は、得ようとする膜の性質によって異なるが、混合ガス全体に対し、放電ガスの割合を90.0〜99.9%として反応性ガスを供給する。   As described above, the film is formed by mixing the discharge gas, the raw material gas, and the decomposition gas and supplying the mixed gas to the plasma discharge space. Although the ratio of the discharge gas and the raw material gas varies depending on the properties of the film to be obtained, the reactive gas is supplied with the ratio of the discharge gas being 90.0 to 99.9% with respect to the entire mixed gas.

本発明の金属酸化物薄膜を形成する樹脂基材としては、実質的に透明であれば特に限定はなく、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、セルローストリアセテート、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、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリ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、アクリル或いはポリアリレート類、あるいはこれらの樹脂とシリカなどとの有機無機ハイブリッド樹脂等をあげることが出来る。   The resin base material for forming the metal oxide thin film of the present invention is not particularly limited as long as it is substantially transparent. Specifically, polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyethylene, polypropylene, cellophane, and cellulose. Cellulose esters such as diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, Polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyetherketone, polyimide, polyethersulfone, polysulfones, polyether Ruketon'imido, polyamide, fluorine resin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylates, or can be exemplified organic-inorganic hybrid resins and the like of these resins and silica.

しかし大気圧プラズマCVD法により成膜される金属酸化物薄膜は、製膜温度が高いほどガスバリア性が高くなること、またディスプレイ用透明基体(支持体)として透明導電膜の形成等各種加熱プロセスをうけることがあるため、金属酸化物薄膜を形成する樹脂は、高い耐熱性を有していることが好ましい。   However, the metal oxide thin film formed by atmospheric pressure plasma CVD method has a higher gas barrier property as the film forming temperature is higher, and various heating processes such as formation of a transparent conductive film as a transparent substrate (support) for display. Therefore, it is preferable that the resin forming the metal oxide thin film has high heat resistance.

耐熱性としては、ガラス転移温度が180℃以上であることが好ましい。このような条件を満たす樹脂基材としては、一部のポリカーボネイト、一部のシクロオレフィンポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、フッ素樹脂、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース、またこれらの樹脂とシリカの有機無機ハイブリッド樹脂等が挙げられる。   As the heat resistance, the glass transition temperature is preferably 180 ° C. or higher. Resin base materials that satisfy these conditions include some polycarbonates, some cycloolefin polymers, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyimide, fluororesin, diacetylcellulose, triacetylcellulose, and these resins. Examples thereof include organic-inorganic hybrid resins of silica.

なお樹脂基材のガラス転移温度を測定する方法としてはDSC(示差走査熱量測定)、TMA(熱応力歪み測定)、DMA(動的粘弾性測定)などで測ることができる。   In addition, as a method of measuring the glass transition temperature of the resin base material, it can be measured by DSC (differential scanning calorimetry), TMA (thermal stress strain measurement), DMA (dynamic viscoelasticity measurement) and the like.

これらのうち、高い透明性と低複屈折性、複屈折の正の波長分散特性を有する、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース、またこれらとシリカの有機無機ハイブリッド樹脂が好ましい。   Of these, diacetylcellulose, triacetylcellulose, and organic-inorganic hybrid resins of silica and silica having high transparency, low birefringence, and positive birefringence wavelength dispersion characteristics are preferable.

なお有機無機ハイブリッド樹脂(または有機−無機ポリマーコンポジットなどと呼ばれる)とは、有機ポリマーと無機化合物が組み合わされ、双方の特性が付与された材料のことである。有機ポリマーと混合させる無機物を、金属アルコキシドのような液体状態から合成する手法(ゾルゲル法と呼ばれる)を用いることで、生成する無機物の微粒子を可視光の波長以下(〜約750nm以下)のナノスケールで有機物中に分散することが可能となり、光学的にも透明で耐熱性も高い材料が得られるようになっている。   An organic-inorganic hybrid resin (or called an organic-inorganic polymer composite or the like) is a material in which an organic polymer and an inorganic compound are combined to give both characteristics. By using a method of synthesizing an inorganic substance to be mixed with an organic polymer from a liquid state such as a metal alkoxide (referred to as a sol-gel method), the inorganic fine particles to be generated are nanoscale below the wavelength of visible light (up to about 750 nm). Thus, it is possible to disperse in an organic substance, and a material which is optically transparent and has high heat resistance can be obtained.

本発明において、樹脂基材は直接プラズマ雰囲気にさらされるため、対プラズマエッチング層あるいはハードコート層として、片面または両面に下引き層を有していてもよい。下引き層の具体例としては、ポリマーの塗布等により形成された有機層等があげられる。有機層としてはたとえば重合性基を有する有機材料膜に紫外線照射や加熱等の手段で後処理を施した膜を含む。   In the present invention, since the resin substrate is directly exposed to a plasma atmosphere, it may have an undercoat layer on one side or both sides as a plasma etching layer or a hard coat layer. Specific examples of the undercoat layer include an organic layer formed by applying a polymer or the like. The organic layer includes, for example, a film obtained by subjecting an organic material film having a polymerizable group to post-treatment by means such as ultraviolet irradiation or heating.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが本発明はこれにより限定され
るものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1(製膜収率の測定)
〈ジアセチルセルロース−シリカハイブリッドフィルムの製膜〉
ミキシングタンクに、テトラメトキシシラン25質量部、エタノール15質量部、塩化メチレン15質量部、0.5%硝酸水溶液12質量部を投入し、0℃に冷却しながら撹拌し、ゾルゲル反応を行った。
Example 1 (Measurement of film forming yield)
<Film formation of diacetylcellulose-silica hybrid film>
Into the mixing tank, 25 parts by mass of tetramethoxysilane, 15 parts by mass of ethanol, 15 parts by mass of methylene chloride, and 12 parts by mass of 0.5% nitric acid aqueous solution were added and stirred while cooling to 0 ° C. to carry out a sol-gel reaction.

さらにミキシングタンクに、エタノール45質量部、塩化メチレン660質量部、ジアセチルセルロース100質量部とを投入し、80℃で加熱しながら撹拌して溶解した。   Furthermore, 45 parts by mass of ethanol, 660 parts by mass of methylene chloride, and 100 parts by mass of diacetylcellulose were added to a mixing tank, and dissolved by stirring at 80 ° C. while stirring.

得られたドープ(溶解液)を、バンド流延機を用いて流延し、残留溶媒量が50%となったところでバンド上から剥ぎ取り、ただちにテンターに搬送し、直交方向に30%、ついで流れ方向に30%延伸を行った。その後120℃で5分、ついで220℃で5分乾燥してジアセチルセルロース−シリカハイブリッドフィルムを得た。なお膜厚は最終的に80μmとなるように調整して塗布した。   The obtained dope (dissolved solution) was cast using a band casting machine, and when the residual solvent amount reached 50%, it was peeled off from the band, immediately transported to a tenter, and then 30% in the orthogonal direction. The film was stretched 30% in the flow direction. Thereafter, it was dried at 120 ° C. for 5 minutes and then at 220 ° C. for 5 minutes to obtain a diacetylcellulose-silica hybrid film. The film thickness was adjusted so as to be finally 80 μm.

得られたジアセチルセルロース−シリカハイブリッドフィルムの屈折率は1.48であり、ガラス転移温度はTMA(熱応力歪み測定装置)で測定したところ、225℃であった。また30℃から180℃までの平均線膨張率は27ppm/℃であった。   The refractive index of the obtained diacetylcellulose-silica hybrid film was 1.48, and the glass transition temperature was 225 ° C. as measured by TMA (thermal stress strain measuring device). The average linear expansion coefficient from 30 ° C. to 180 ° C. was 27 ppm / ° C.

〈クリアハードコート層の作製〉
得られたジアセチルセルロース−シリカハイブリッドフィルム上に、下記ハードコート層塗布組成物が3μmの膜厚となるように押出しコーターでコーティングし、ついで80℃に設定された乾燥部で1分間乾燥した後、120mW/cm2で紫外線照射することにより形成した。
<Preparation of clear hard coat layer>
On the obtained diacetylcellulose-silica hybrid film, the following hard coat layer coating composition was coated with an extrusion coater so as to have a film thickness of 3 μm, and then dried in a drying section set at 80 ° C. for 1 minute. It was formed by irradiating with ultraviolet rays at 120 mW / cm 2 .

なお、このクリアハードコート層の屈折率は1.54であり、塗布膜厚は5000μmであった。クリアハードコート層を付与したジアセチルセルロース−シリカハイブリッドフィルムの透湿度は840g/m2/dであった。 The clear hard coat layer had a refractive index of 1.54 and a coating film thickness of 5000 μm. The water vapor permeability of the diacetylcellulose-silica hybrid film provided with the clear hard coat layer was 840 g / m 2 / d.

〈クリアハードコート層塗布組成物〉
ジぺンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体 60質量部
ジぺンタエリスリトールヘキサアクリレート2量体 20質量部
ジぺンタエリスリトールヘキサアクリレート3量体以上の成分 20質量部
ジメトキシベンゾフェノン 4質量部
酢酸エチル 50質量部
メチルエチルケトン 50質量部
イソプロピルアルコール 50質量部
上記のクリアハードコート層を塗設したジアセチルセルロース−シリカハイブリッドフィルム上に、図1、図3または図4に示したプラズマ放電電極を、図5に示したプラズマCVD装置に設置し、13.56MHzの電源としては日本電子社製製高周波電源JRF10000、100kHzの電源としてはハイデン研究所社製高周波電源PHF−2Kを用いて大気圧下にてプラズマ放電空間を形成し、下記のガスA〜Eを用いて酸化珪素薄膜の形成を行った。
<Clear hard coat layer coating composition>
Dipentaerythritol hexaacrylate monomer 60 parts by weight Dipentaerythritol hexaacrylate dimer 20 parts by weight Dipentaerythritol hexaacrylate trimer or higher component 20 parts by weight Dimethoxybenzophenone 4 parts by weight Ethyl acetate 50 parts by weight Methyl ethyl ketone 50 parts by mass Isopropyl alcohol 50 parts by mass The plasma discharge electrode shown in FIG. 1, FIG. 3 or FIG. 4 is applied to the plasma CVD shown in FIG. 5 on the diacetylcellulose-silica hybrid film coated with the above clear hard coat layer. A plasma discharge space is formed under atmospheric pressure using a high frequency power source JRF10000 manufactured by JEOL Ltd. as a 13.56 MHz power source and a high frequency power source PHF-2K manufactured by HEIDEN Laboratory as a 100 kHz power source. ,following It was formed of silicon oxide thin film using the gas A-E.

〈酸化珪素原料ガスA〉
放電ガス:アルゴン 99.3体積%
分解ガス:水素 0.5体積%
原料ガス:テトラエトキシシラン(TEOS) 0.2体積%
気化温度: 30℃
〈酸化珪素原料ガスB〉
放電ガス:窒素 99.3体積%
分解ガス:水素 0.5体積%
原料ガス:TEOS 0.2体積%
気化温度: 30℃
〈第2放電ガスC〉
放電ガス:アルゴン 100体積%
〈第2放電ガスD〉
放電ガス:アルゴン 99.5体積%
分解ガス:酸素 0.5体積%
〈第2放電ガスE〉
放電ガス:窒素 99.5体積%
分解ガス:酸素 0.5体積%
〈組成分析〉
VGサイエンティフィック社製X線光電子分光分析測定機(ESCA)を用いて、炭素、窒素の混入比率を測定した。
<Silicon oxide source gas A>
Discharge gas: Argon 99.3% by volume
Cracked gas: 0.5% by volume of hydrogen
Source gas: Tetraethoxysilane (TEOS) 0.2% by volume
Vaporization temperature: 30 ° C
<Silicon oxide source gas B>
Discharge gas: Nitrogen 99.3% by volume
Cracked gas: 0.5% by volume of hydrogen
Source gas: TEOS 0.2% by volume
Vaporization temperature: 30 ° C
<Second discharge gas C>
Discharge gas: Argon 100% by volume
<Second discharge gas D>
Discharge gas: Argon 99.5% by volume
Cracked gas: Oxygen 0.5% by volume
<Second discharge gas E>
Discharge gas: Nitrogen 99.5% by volume
Cracked gas: Oxygen 0.5% by volume
<Composition analysis>
The mixing ratio of carbon and nitrogen was measured using an X-ray photoelectron spectroscopic analyzer (ESCA) manufactured by VG Scientific.

〈水蒸気透過率試験〉
モダンコントロール社製水蒸気透過率測定装置PERMATRAN−W1Aを用いて、37℃90%RHの条件で水蒸気透過率(WVTR)を測定した。
<Water vapor permeability test>
Using a water vapor transmission rate measuring device PERMATRAN-W1A manufactured by Modern Control, water vapor transmission rate (WVTR) was measured under conditions of 37 ° C. and 90% RH.

〈酸素透過率試験〉
モダンコントロール社製酸素透過率測定装置OX−TRAN100を用いて、23℃0%RHの条件で酸素透過率(OTR)を測定した。
<Oxygen permeability test>
The oxygen transmission rate (OTR) was measured under conditions of 23 ° C. and 0% RH using an oxygen transmission rate measuring device OX-TRAN100 manufactured by Modern Control.

〈製膜収率測定〉
酸化珪素の密度を2.15として、製膜面積×膜厚×2.15g/cm3で製膜された酸化珪素膜の質量を算出した。なお製膜面積はフィルム巾×フィルムのロール長であり、膜厚は大塚電子製FE3000を用いて測定した。本実施例では電極巾13.5cm、フィルムロールの長さは7.5mに設定した。また製膜時に消費されたTEOSの質量Wを測定し、製膜収率を計算した。なおTEOS100質量部より酸化珪素が28.8質量部生成するため、膜厚d(cm)、TEOS消費量W(g)より下記式によって収率Y(%)が求められる。
<Film formation yield measurement>
The density of the silicon oxide was set to 2.15, and the mass of the silicon oxide film formed with a film forming area × film thickness × 2.15 g / cm 3 was calculated. The film forming area was film width × film roll length, and the film thickness was measured using FE3000 manufactured by Otsuka Electronics. In this example, the electrode width was set to 13.5 cm and the length of the film roll was set to 7.5 m. Moreover, the mass W of TEOS consumed at the time of film forming was measured, and the film forming yield was calculated. Since 28.8 parts by mass of silicon oxide is produced from 100 parts by mass of TEOS, the yield Y (%) is obtained from the film thickness d (cm) and TEOS consumption W (g) by the following formula.

(d×13.5×750×2.15)/(W×0.288)×100=Y
なお水蒸気透過率、酸素透過率の測定の結果を比較しやすくするために、各条件によって製膜速度を算出し、パス数を変えることでおよそ110〜120nmの酸化珪素薄膜が得られるように製膜した。
(D × 13.5 × 750 × 2.15) / (W × 0.288) × 100 = Y
In addition, in order to make it easy to compare the results of measurement of water vapor transmission rate and oxygen transmission rate, the film forming speed is calculated according to each condition, and the silicon oxide thin film of about 110 to 120 nm is obtained by changing the number of passes. Filmed.

〈比較例のガスバリアフィルム1の製膜〉
酸化珪素原料ガスAを用い、図1に示されるような平行平板型電極で酸化珪素膜を製膜した。電極間距離a1は1.0mm、b1は1.0mmであり、電極12A、12B、10の温度は90℃に設定した。なお放電面積は電極巾30mm×2本×電極長150mm=90cm2である。このような電極に13.56MHzの高周波電界を10W/cm2印加し、長さ7.5mのフィルムをループ状に連結して7.5m/分で搬送し、30パスの製膜を行った。また酸化珪素原料ガスAは45slmで供給した。なお高周波電界印加時のVpp(ピーク−トゥ−ピーク)は5kVであった。
<Film Formation of Gas Barrier Film 1 of Comparative Example>
A silicon oxide source gas A was used to form a silicon oxide film with parallel plate electrodes as shown in FIG. The inter-electrode distance a1 was 1.0 mm, b1 was 1.0 mm, and the temperatures of the electrodes 12A, 12B, and 10 were set to 90 ° C. The discharge area is 30 mm × 2 electrode width × 150 mm electrode length = 90 cm 2 . A high frequency electric field of 13.56 MHz was applied to such an electrode at 10 W / cm 2 , a 7.5 m long film was connected in a loop shape and conveyed at 7.5 m / min, and 30 passes of film formation were performed. . The silicon oxide source gas A was supplied at 45 slm. Vpp (peak-to-peak) when a high frequency electric field was applied was 5 kV.

30パス後の膜厚は115nmで、TEOS消費量は4.57gであったため、収率は18.7%であった。   Since the film thickness after 30 passes was 115 nm and the TEOS consumption was 4.57 g, the yield was 18.7%.

また、このガスバリアフィルムの水蒸気透過率は1.55g/m2/d、酸素透過率は1.95cc/m2/dであった。またXPSで酸化珪素膜の炭素含有率を測定したところ、1.0%以下であった。 Further, this gas barrier film had a water vapor transmission rate of 1.55 g / m 2 / d and an oxygen transmission rate of 1.95 cc / m 2 / d. Further, when the carbon content of the silicon oxide film was measured by XPS, it was 1.0% or less.

〈実施例のガスバリアフィルム2の製膜〉
酸化珪素原料ガスAを用い、図3に示されるような電極で酸化珪素膜を製膜した。電極間距離a3は1.0mm、b3は1.0mmであり、電極32A、32B、33A、33B、30の温度は90℃に設定した。なお放電面積は、第1のプラズマ放電空間が電極巾30mm×電極長150mm=45cm2であり、第2のプラズマ放電空間が電極巾30mm×2本×電極長150mm=90cm2であるため、全放電面積は135cm2である。このような電極に13.56MHzの高周波電界を10W/cm2印加し、長さ7.5mのフィルムをループ状に連結して7.5m/分で搬送し、20パスの製膜を行った。また酸化珪素原料ガスAは45slmで供給した。なお電界印加時のVppは5kVであった。
<Formation of Gas Barrier Film 2 of Example>
A silicon oxide source gas A was used to form a silicon oxide film with electrodes as shown in FIG. The interelectrode distance a3 was 1.0 mm, b3 was 1.0 mm, and the temperatures of the electrodes 32A, 32B, 33A, 33B, 30 were set to 90 ° C. The discharge area of the first plasma discharge space is 30 mm electrode width × 150 mm electrode length = 45 cm 2 , and the second plasma discharge space is 30 mm electrode width × 2 electrodes × 150 mm electrode length = 90 cm 2. The discharge area is 135 cm 2 . A high frequency electric field of 13.56 MHz was applied to such an electrode at 10 W / cm 2 , a 7.5 m long film was connected in a loop and conveyed at 7.5 m / min, and 20 passes of film formation were performed. . The silicon oxide source gas A was supplied at 45 slm. Vpp at the time of electric field application was 5 kV.

20パス後の膜厚は122nmで、TEOS消費量は3.02gであったため、収率Yは30.2%であった。   Since the film thickness after 20 passes was 122 nm and the TEOS consumption was 3.02 g, the yield Y was 30.2%.

またこのガスバリアフィルムの水蒸気透過率は0.73g/m2/d、酸素透過率は0.95cc/m2/dであった。またXPSで酸化珪素膜の炭素含有率を測定したところ、1.0%以下であった。 The gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.73 g / m 2 / d and an oxygen transmission rate of 0.95 cc / m 2 / d. Further, when the carbon content of the silicon oxide film was measured by XPS, it was 1.0% or less.

〈実施例のガスバリアフィルム3の製膜〉
酸化珪素原料ガスAを用い、図3に示される電極で酸化珪素膜を製膜した。電極間距離a3は1.0mm、b3は0.8mmであり、電極32A、32B、33A、33B、30の温度は90℃に設定した。なお放電面積は、第1のプラズマ放電空間が電極巾30mm×電極長150mm=45cm2であり、第2のプラズマ放電空間が電極巾30mm×2本×電極長150mm=90cm2であるため、全放電面積は135cm2である。このような電極に13.56MHzの高周波電界を10W/cm2印加し、長さ7.5mのフィルムをループ状に連結して7.5m/分で搬送し、18パスの製膜を行った。また酸化珪素原料ガスAは45slmで供給した。なお電界印加時のVppは5kVであった。
<Formation of Gas Barrier Film 3 of Example>
A silicon oxide source gas A was used to form a silicon oxide film with the electrodes shown in FIG. The inter-electrode distance a3 was 1.0 mm, b3 was 0.8 mm, and the temperature of the electrodes 32A, 32B, 33A, 33B, 30 was set to 90 ° C. The discharge area of the first plasma discharge space is electrode width 30 mm × electrode length 150 mm = 45 cm 2 , and the second plasma discharge space is electrode width 30 mm × 2 pieces × electrode length 150 mm = 90 cm 2 , The discharge area is 135 cm 2 . A high frequency electric field of 13.56 MHz was applied to such an electrode at 10 W / cm 2 , a 7.5 m long film was connected in a loop and conveyed at 7.5 m / min, and 18 pass film formation was performed. . The silicon oxide source gas A was supplied at 45 slm. Vpp at the time of electric field application was 5 kV.

18パス後の膜厚は118nmで、TEOS消費量は2.74gであったため、収率Yは32.5%であった。   Since the film thickness after 18 passes was 118 nm and the TEOS consumption was 2.74 g, the yield Y was 32.5%.

またこのガスバリアフィルムの水蒸気透過率は0.33g/m2/d、酸素透過率は0.45ml/m2/dであった。またXPSで酸化珪素膜の炭素含有率を測定したところ、1.0%以下であった。 The gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.33 g / m 2 / d and an oxygen transmission rate of 0.45 ml / m 2 / d. Further, when the carbon content of the silicon oxide film was measured by XPS, it was 1.0% or less.

〈比較例のガスバリアフィルム4の製膜〉
酸化珪素原料ガスAを用い、図3に示される電極で酸化珪素膜を製膜した。電極間距離a3は1.0mm、b3は1.5mmであり、電極32A、32B、33A、33B、30の温度は90℃に設定した。なお放電面積は、第1のプラズマ放電空間が電極巾30mm×電極長150mm=45cm2であり、第2のプラズマ放電空間が電極巾30mm×2本×電極長150mm=90cm2であるため、全放電面積は135cm2である。このような電極に13.56MHzの高周波電界を10W/cm2印加し、長さ7.5mのフィルムをループ状に連結して7.5m/分で搬送し、20パスの製膜を行った。また酸化珪素原料ガスAは45slmで供給した。なお電界印加時のVppは5kVであった。
<Formation of Gas Barrier Film 4 of Comparative Example>
A silicon oxide source gas A was used to form a silicon oxide film with the electrodes shown in FIG. The interelectrode distance a3 was 1.0 mm, b3 was 1.5 mm, and the temperatures of the electrodes 32A, 32B, 33A, 33B, 30 were set to 90 ° C. The discharge area of the first plasma discharge space is electrode width 30 mm × electrode length 150 mm = 45 cm 2 , and the second plasma discharge space is electrode width 30 mm × 2 pieces × electrode length 150 mm = 90 cm 2 , The discharge area is 135 cm 2 . A high frequency electric field of 13.56 MHz was applied to such an electrode at 10 W / cm 2 , a 7.5 m long film was connected in a loop and conveyed at 7.5 m / min, and 20 passes of film formation were performed. . The silicon oxide source gas A was supplied at 45 slm. Vpp at the time of electric field application was 5 kV.

36パス後の膜厚は117nmで、TEOS消費量は5.47gであったため、収率Yは16.2%であった。   Since the film thickness after 36 passes was 117 nm and the TEOS consumption was 5.47 g, the yield Y was 16.2%.

またこのガスバリアフィルムの水蒸気透過率は1.03g/m2/d、酸素透過率は1.24ml/m2/dであった。またXPSで酸化珪素膜の炭素含有率を測定したところ、1.0%以下であった。 The gas barrier film had a water vapor transmission rate of 1.03 g / m 2 / d and an oxygen transmission rate of 1.24 ml / m 2 / d. Further, when the carbon content of the silicon oxide film was measured by XPS, it was 1.0% or less.

〈実施例のガスバリアフィルム5の製膜〉
酸化珪素原料ガスAを用い、図3に示されるような電極で酸化珪素膜を製膜した。電極間距離a3は1.0mm、b3は1.0mmであり、電極32A、32Bの温度は90℃に、33A、33B、30の温度は180℃に設定した。なお放電面積は、第1のプラズマ放電空間が電極巾30mm×電極長150mm=45cm2であり、第2のプラズマ放電空間が電極巾30mm×2本×電極長150mm=90cm2であるため、全放電面積は135cm2である。このような電極に13.56MHzの高周波電界を10W/cm2印加し、長さ7.5mのフィルムをループ状に連結して7.5m/分で搬送し、18パスの製膜を行った。また酸化珪素原料ガスAは45slmで供給した。なお電界印加時のVppは5kVであった。
<Formation of Gas Barrier Film 5 of Example>
A silicon oxide source gas A was used to form a silicon oxide film with electrodes as shown in FIG. The distance a3 between the electrodes was 1.0 mm, b3 was 1.0 mm, the temperature of the electrodes 32A and 32B was set to 90 ° C., and the temperature of the 33A, 33B and 30 was set to 180 ° C. The discharge area of the first plasma discharge space is electrode width 30 mm × electrode length 150 mm = 45 cm 2 , and the second plasma discharge space is electrode width 30 mm × 2 pieces × electrode length 150 mm = 90 cm 2 , The discharge area is 135 cm 2 . A high frequency electric field of 13.56 MHz was applied to such an electrode at 10 W / cm 2 , a 7.5 m long film was connected in a loop and conveyed at 7.5 m / min, and 18 pass film formation was performed. . The silicon oxide source gas A was supplied at 45 slm. Vpp at the time of electric field application was 5 kV.

18パス後の膜厚は112nmで、TEOS消費量は2.75gであったため、収率Yは30.8%であった。   Since the film thickness after 18 passes was 112 nm and the TEOS consumption was 2.75 g, the yield Y was 30.8%.

また、このガスバリアフィルムの水蒸気透過率は0.081g/m2/d、酸素透過率は0.11ml/m2/dであった。またXPSで酸化珪素膜の炭素含有率を測定したところ、1.0%以下であった。 Further, this gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.081 g / m 2 / d and an oxygen transmission rate of 0.11 ml / m 2 / d. Further, when the carbon content of the silicon oxide film was measured by XPS, it was 1.0% or less.

〈実施例のガスバリアフィルム6の製膜〉
酸化珪素原料ガスAを用い、図4に示されるような電極で酸化珪素膜を製膜した。電極間距離a3は1.0mm、b3は1.0mmであり、電極42A、42B、43A、43B、30の温度は90℃に設定した。なお放電面積は、第1のプラズマ放電空間が電極巾30mm×電極長150mm=45cm2であり、第2のプラズマ放電空間が電極巾30mm×2本×電極長150mm=90cm2であるため、全放電面積は135cm2である。このような電極に13.56MHzの高周波電界を10W/cm2印加し、長さ7.5mのフィルムをループ状に連結して7.5m/分で搬送し、16パスの製膜を行った。また酸化珪素原料ガスAは45slmで供給した。またスリットC4A、C4Bには第2放電ガスCを45slmで導入した。なお電界印加時のVppは5kVであった。
<Formation of Gas Barrier Film 6 of Example>
Using silicon oxide source gas A, a silicon oxide film was formed with electrodes as shown in FIG. The inter-electrode distance a3 was 1.0 mm, b3 was 1.0 mm, and the temperatures of the electrodes 42A, 42B, 43A, 43B, and 30 were set to 90 ° C. The discharge area of the first plasma discharge space is electrode width 30 mm × electrode length 150 mm = 45 cm 2 , and the second plasma discharge space is electrode width 30 mm × 2 pieces × electrode length 150 mm = 90 cm 2 , The discharge area is 135 cm 2 . A high frequency electric field of 13.56 MHz was applied to such an electrode at 10 W / cm 2 , a 7.5 m long film was connected in a loop and conveyed at 7.5 m / min, and a 16-pass film was formed. . The silicon oxide source gas A was supplied at 45 slm. The second discharge gas C was introduced at 45 slm into the slits C4A and C4B. Vpp at the time of electric field application was 5 kV.

16パス後の膜厚は115nmで、TEOS消費量は2.44gであったため、収率Yは35.6%であった。   Since the film thickness after 16 passes was 115 nm and the TEOS consumption was 2.44 g, the yield Y was 35.6%.

またこのガスバリアフィルムの水蒸気透過率は0.51g/m2/d、酸素透過率は0.66ml/m2/dであった。またXPSで酸化珪素膜の炭素含有率を測定したところ、1.0%以下であった。 The gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.51 g / m 2 / d and an oxygen transmission rate of 0.66 ml / m 2 / d. Further, when the carbon content of the silicon oxide film was measured by XPS, it was 1.0% or less.

〈実施例のガスバリアフィルム7の製膜〉
酸化珪素原料ガスAを用い、図4に示されるような電極で酸化珪素膜を製膜した。電極間距離a3は1.0mm、b3は1.0mmであり、電極42A、42B、43A、43B、40の温度は180℃に設定した。なお放電面積は、第1のプラズマ放電空間が電極巾30mm×電極長150mm=45cm2であり、第2のプラズマ放電空間が電極巾30mm×2本×電極長150mm=90cm2であるため、全放電面積は135cm2である。このような電極に13.56MHzの高周波電界を10W/cm2印加し、長さ7.5mのフィルムをループ状に連結して7.5m/分で搬送し、15パスの製膜を行った。また酸化珪素原料ガスAは45slmで供給した。またスリットC4A、C4Bから第2分解ガスDを45slmで導入した。なお電界印加時のVppは5kVであった。
<Formation of Gas Barrier Film 7 of Example>
Using silicon oxide source gas A, a silicon oxide film was formed with electrodes as shown in FIG. The inter-electrode distance a3 was 1.0 mm, b3 was 1.0 mm, and the temperatures of the electrodes 42A, 42B, 43A, 43B, and 40 were set to 180 ° C. The discharge area of the first plasma discharge space is electrode width 30 mm × electrode length 150 mm = 45 cm 2 , and the second plasma discharge space is electrode width 30 mm × 2 pieces × electrode length 150 mm = 90 cm 2 , The discharge area is 135 cm 2 . A high frequency electric field of 13.56 MHz was applied to such an electrode at 10 W / cm 2 , a 7.5 m long film was connected in a loop and conveyed at 7.5 m / min, and a 15-pass film was formed. . The silicon oxide source gas A was supplied at 45 slm. Further, the second cracked gas D was introduced at 45 slm from the slits C4A and C4B. Vpp at the time of electric field application was 5 kV.

15パス後の膜厚は113nmで、TEOS消費量は2.29gであったため、収率Yは37.3%であった。   Since the film thickness after 15 passes was 113 nm and the TEOS consumption was 2.29 g, the yield Y was 37.3%.

またこのガスバリアフィルムの水蒸気透過率は0.14g/m2/d、酸素透過率は0.20ml/m2/dであった。またXPSで酸化珪素膜の炭素含有率を測定したところ、1.0%以下であった。 The gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.14 g / m 2 / d and an oxygen transmission rate of 0.20 ml / m 2 / d. Further, when the carbon content of the silicon oxide film was measured by XPS, it was 1.0% or less.

〈実施例のガスバリアフィルム8の製膜〉
酸化珪素原料ガスAを用い、図4に示されるような電極で酸化珪素膜を製膜した。電極間距離a3は1.0mm、b3は1.0mmであり、電極42A、42Bの温度は90℃に、43A、43B、40の温度は180℃に設定した。なお放電面積は、第1のプラズマ放電空間が電極巾30mm×電極長150mm=45cm2であり、第2のプラズマ放電空間が電極巾30mm×2本×電極長150mm=90cm2であるため、全放電面積は135cm2である。このような電極に13.56MHzの高周波電界を10W/cm2印加し、長さ7.5mのフィルムをループ状に連結して7.5m/分で搬送し、15パスの製膜を行った。また酸化珪素原料ガスAは45slmで供給した。また双方のスリットC4には放電ガスDを45slmで導入した。なお電界印加時のVppは5kVであった。
<Film Formation of Gas Barrier Film 8 in Examples>
Using silicon oxide source gas A, a silicon oxide film was formed with electrodes as shown in FIG. The inter-electrode distance a3 was 1.0 mm, b3 was 1.0 mm, the temperatures of the electrodes 42A and 42B were set to 90 ° C., and the temperatures of the 43A, 43B and 40 were set to 180 ° C. The discharge area of the first plasma discharge space is electrode width 30 mm × electrode length 150 mm = 45 cm 2 , and the second plasma discharge space is electrode width 30 mm × 2 pieces × electrode length 150 mm = 90 cm 2 , The discharge area is 135 cm 2 . A high frequency electric field of 13.56 MHz was applied to such an electrode at 10 W / cm 2 , a 7.5 m long film was connected in a loop and conveyed at 7.5 m / min, and a 15-pass film was formed. . The silicon oxide source gas A was supplied at 45 slm. Moreover, the discharge gas D was introduced into both slits C4 at 45 slm. Vpp at the time of electric field application was 5 kV.

15パス後の膜厚は111nmで、TEOS消費量は2.28gであったため、収率Yは36.8%であった。   Since the film thickness after 15 passes was 111 nm and the TEOS consumption was 2.28 g, the yield Y was 36.8%.

また、このガスバリアフィルムの水蒸気透過率は0.07g/m2/d、酸素透過率は0.09ml/m2/dであった。またXPSで酸化珪素膜の炭素含有率を測定したところ、1.0%以下であった。 Further, this gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.07 g / m 2 / d and an oxygen transmission rate of 0.09 ml / m 2 / d. Further, when the carbon content of the silicon oxide film was measured by XPS, it was 1.0% or less.

〈実施例のガスバリアフィルム9の製膜〉
酸化珪素原料ガスBを用い、図4に示されるような電極で酸化珪素膜を製膜した。電極間距離a3は0.7mm、b3は0.5mmであり、電極42A、42Bの温度は90℃に、43A、43B、40の温度は180℃に設定した。
<Film Formation of Gas Barrier Film 9 in Examples>
Using silicon oxide source gas B, a silicon oxide film was formed with electrodes as shown in FIG. The inter-electrode distance a3 was 0.7 mm, b3 was 0.5 mm, the temperatures of the electrodes 42A and 42B were set to 90 ° C., and the temperatures of the 43A, 43B and 40 were set to 180 ° C.

なお放電面積は、第1のプラズマ放電空間が電極巾30mm×電極長150mm=45cm2であり、第2のプラズマ放電空間が電極巾30mm×2本×電極長150mm=90cm2であるため、全放電面積は135cm2である。このような電極に100kHzの高周波電界を0.2kVで14W/cm2、13.56MHzの高周波電界を10W/cm2(Vpp=5kV)で印加し、長さ7.5mのフィルムをループ状に連結し、7.5m/分で搬送して11パスの製膜を行った。また酸化珪素原料ガス1は45slmで供給した。また双方のスリットC4には放電ガスEを45slmで導入した。 The discharge area of the first plasma discharge space is electrode width 30 mm × electrode length 150 mm = 45 cm 2 , and the second plasma discharge space is electrode width 30 mm × 2 pieces × electrode length 150 mm = 90 cm 2 , The discharge area is 135 cm 2 . A high frequency electric field of 100 kHz was applied to such an electrode at 14 k / cm 2 at 0.2 kV and a high frequency electric field of 13.56 MHz at 10 W / cm 2 (Vpp = 5 kV), and a 7.5 m long film was looped. The films were connected and transported at 7.5 m / min to form 11 passes. The silicon oxide source gas 1 was supplied at 45 slm. Further, the discharge gas E was introduced into both slits C4 at 45 slm.

11パス後の膜厚は111nmで、TEOS消費量は1.67gであったため、収率Yは50.2%であった。   Since the film thickness after 11 passes was 111 nm and the TEOS consumption was 1.67 g, the yield Y was 50.2%.

また、このガスバリアフィルムの水蒸気透過率(WVTR)は0.12g/m2/d、酸素透過率(OTR)は0.25cc/m2/dであった。またXPSで酸化珪素膜の炭素、窒素の含有率を測定したところ、それぞれ1.0%以下であった。 Further, this gas barrier film had a water vapor transmission rate (WVTR) of 0.12 g / m 2 / d and an oxygen transmission rate (OTR) of 0.25 cc / m 2 / d. Further, when the carbon and nitrogen contents of the silicon oxide film were measured by XPS, they were each 1.0% or less.

実施例または比較例のガスバリアフィルム1〜9の製膜収率、パス数、WVTR、OTRを表1に示した。   Table 1 shows the film formation yield, the number of passes, WVTR, and OTR of the gas barrier films 1 to 9 of Examples or Comparative Examples.

Figure 2005200710
Figure 2005200710

電極形状:1〜4の図番号で表示
E1:第1のプラズマ放電空間に印加される電界強度
E2:第2のプラズマ放電空間に印加される電界強度
T1:第1のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の温度
T2:第2のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の温度
表1から、本発明の電極構成によるプラズマCVD法では製膜収率が高いことがわかる。製膜収率が高い結果、一定の膜厚の製膜に必要なパス数も少なくすることができ、高い生産性をあげることができた。特に2つの高周波電界を重畳したガスバリアフィルム9では、製膜収率は50%を越え、パス数をガスバリアフィルム1の1/3程度にまで抑えることができ、高い生産性が得られる。
Electrode shape: Displayed with figure numbers 1 to 4 E1: Electric field strength applied to the first plasma discharge space E2: Electric field strength applied to the second plasma discharge space T1: Forming the first plasma discharge space Temperature of the pair of electrodes T2: Temperature of the pair of electrodes forming the second plasma discharge space From Table 1, it can be seen that the film formation yield is high in the plasma CVD method according to the electrode configuration of the present invention. As a result of the high film formation yield, the number of passes required for film formation with a constant film thickness can be reduced, and high productivity can be achieved. In particular, in the gas barrier film 9 in which two high-frequency electric fields are superimposed, the film formation yield exceeds 50%, the number of passes can be suppressed to about 1/3 that of the gas barrier film 1, and high productivity can be obtained.

また第2のプラズマ放電空間に第2の分解ガスを導入すること、また第2のプラズマ放電空間を構成する電極の温度を高くすることは、製膜収率の向上だけでなくガスバリア性の向上に効果が大きいことがわかる。   Further, introducing the second decomposition gas into the second plasma discharge space and increasing the temperature of the electrodes constituting the second plasma discharge space not only improves the film forming yield but also improves the gas barrier property. It can be seen that the effect is great.

プラズマCVD法において、最も一般的な電極の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of the most common electrode in the plasma CVD method. プラズマジェット型電極の構成図。The block diagram of a plasma jet type electrode. 第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間とを有するプラズマCVD用の電極の構成図。The block diagram of the electrode for plasma CVD which has the 1st plasma discharge space and the 2nd plasma discharge space. 第2のプラズマ放電空間において基材近傍の原料ガス濃度を高くして供給することができる電極構成図。The electrode block diagram which can supply with the high source gas density | concentration of the base-material vicinity in 2nd plasma discharge space. 電極のセットを複数用意し、基材フィルムを支持する電極をロール状電極としたプラズマCVD装置の一例の構成図。The block diagram of an example of the plasma CVD apparatus which prepared multiple sets of electrodes and used the electrode which supports a base film as a roll-shaped electrode.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、23、30、32B、40、42B、50 アース電極
12A、12B、22、32A、33A、33B、35A、35B、42A、43A、43B、51A、51B 印加電極
34A、34B 絶縁体
11、21、31、41 誘電体
a1、b1、a2、b2、a3、b3、a4、b4、c4、d4、e4 スリット間距離
F 基材(フィルム)
RF 電源
10, 20, 23, 30, 32B, 40, 42B, 50 Ground electrode 12A, 12B, 22, 32A, 33A, 33B, 35A, 35B, 42A, 43A, 43B, 51A, 51B Applied electrode 34A, 34B Insulator 11 , 21, 31, 41 Dielectrics a1, b1, a2, b2, a3, b3, a4, b4, c4, d4, e4 Distance between slits F Substrate (film)
RF power supply

Claims (16)

薄膜の原料を含む原料ガスが、第1のプラズマ放電空間を通過した後に第2のプラズマ放電空間に導入され、第2のプラズマ放電空間内にある基材上に薄膜を形成する大気圧プラズマCVD法による薄膜の形成方法であって、
第1のプラズマ放電空間に印加される電界強度E1と第2のプラズマ放電空間に印加される電界強度E2が、下記式(1)を満たすことを特徴とする、薄膜の形成方法。
E2≧E1・・・(1)
An atmospheric pressure plasma CVD in which a source gas containing a thin film source is introduced into the second plasma discharge space after passing through the first plasma discharge space and forms a thin film on the substrate in the second plasma discharge space A method of forming a thin film by a method,
A method of forming a thin film, wherein the electric field intensity E1 applied to the first plasma discharge space and the electric field intensity E2 applied to the second plasma discharge space satisfy the following formula (1):
E2 ≧ E1 (1)
前記第1のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の温度T1と、前記第2のプラズマ放電空間を形成する一対の電極の温度T2とが、下記式(2)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の薄膜の形成方法。
T2≧T1・・・(2)
The temperature T1 of the pair of electrodes forming the first plasma discharge space and the temperature T2 of the pair of electrodes forming the second plasma discharge space satisfy the following formula (2): The method for forming a thin film according to claim 1.
T2 ≧ T1 (2)
前記第1のプラズマ放電空間には、第1の不活性ガス、原料ガス、第1の分解ガスが導入され、第2のプラズマ放電空間には、第1のプラズマ放電空間を経由したガス、第2の不活性ガス、第2の分解ガスが導入されることを特徴とする、請求項1または2に記載の薄膜の形成方法。 A first inert gas, a raw material gas, and a first decomposition gas are introduced into the first plasma discharge space, and a gas passing through the first plasma discharge space, a first gas, and the like are introduced into the second plasma discharge space. 2. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein two inert gases and a second cracked gas are introduced. 前記第2のプラズマ放電空間中の基材上に、第1のプラズマ放電空間を経由した気体が導入され、第1のプラズマ放電空間を経由した気体の上方に第2の不活性ガス、第2の分解ガスが導入されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。 A gas passing through the first plasma discharge space is introduced onto the substrate in the second plasma discharge space, and a second inert gas and a second gas are introduced above the gas passing through the first plasma discharge space. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the decomposition gas is introduced. 前記第1の分解ガスが還元性のガスであり、第2の分解ガスが酸化性のガスであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。 5. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the first cracked gas is a reducing gas and the second cracked gas is an oxidizing gas. 6. 前記第1のプラズマ放電空間と第2のプラズマ放電空間が連続していることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。 6. The thin film forming method according to claim 1, wherein the first plasma discharge space and the second plasma discharge space are continuous. 前記第1のプラズマ放電空間および第2のプラズマ放電空間ともに大気圧または大気圧近傍の圧力下であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。 7. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein both the first plasma discharge space and the second plasma discharge space are under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity of atmospheric pressure. 電極に印加される高周波電圧が、1kHz〜2500MHzの範囲であって、かつ、供給電力が1〜50W/cm2の範囲であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。 The high-frequency voltage applied to the electrode is in the range of 1 kHz to 2500 MHz, and the supplied power is in the range of 1 to 50 W / cm 2. Method for forming a thin film. 前記高周波電圧が、1kHz〜1MHzの範囲の周波数の交流電圧と、1MHz〜2500MHzの周波数の交流電圧を重畳させたものであることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項記載の薄膜の形成方法。 9. The high frequency voltage according to claim 1, wherein an alternating voltage having a frequency in a range of 1 kHz to 1 MHz is superimposed on an alternating voltage having a frequency of 1 MHz to 2500 MHz. Method for forming a thin film. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で形成された薄膜が、無機酸化物薄膜であることを特徴とする薄膜。 The thin film formed by the formation method of the thin film of any one of Claims 1-9 is an inorganic oxide thin film, The thin film characterized by the above-mentioned. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で形成された薄膜が、酸化珪素薄膜であることを特徴とする薄膜。 A thin film formed by the method for forming a thin film according to claim 1, wherein the thin film is a silicon oxide thin film. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で製膜された薄膜であって、該薄膜の水蒸気透過率が1.0g/m2/d以下であることを特徴とする薄膜。 It is a thin film formed with the formation method of the thin film of any one of Claims 1-9, Comprising: The water-vapor-permeation rate of this thin film is 1.0 g / m < 2 > / d or less, It is characterized by the above-mentioned. Thin film. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で製膜した薄膜であって、該薄膜の酸素透過率が1.0cc/m2/d(1.0ml/m2/d)以下であることを特徴とする薄膜。 A thin film was formed into a film by forming a thin film according to any one of claims 1 to 9, the oxygen permeability of the thin film is 1.0cc / m 2 /d(1.0ml/m 2 / d ) A thin film characterized by: 請求項1〜9のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法で製膜した薄膜が、透明プラスチックフィルム基材上に形成されていることを特徴とする、透明プラスチックフィルム。 A transparent plastic film, wherein the thin film formed by the method for forming a thin film according to any one of claims 1 to 9 is formed on a transparent plastic film substrate. 前記透明プラスチックフィルム基材のガラス転移温度が、180℃以上であることを特徴とする、請求項14に記載の透明プラスチックフィルム。 The transparent plastic film according to claim 14, wherein the glass transition temperature of the transparent plastic film substrate is 180 ° C or higher. 請求項14または15に記載の透明プラスチックフィルムの基材が、主としてセルロースエステルからなるプラスチックフィルムであることを特徴とする、透明プラスチックフィルム。 The transparent plastic film according to claim 14 or 15, wherein the transparent plastic film substrate is a plastic film mainly composed of cellulose ester.
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