JP2008266682A - Film deposition method of magnesium oxide film - Google Patents

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明 吉野
Toshio Kiyokawa
敏夫 清川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition method of a magnesium oxide film capable of easily depositing a uniform magnesium oxide film. <P>SOLUTION: A magnesium oxide film is deposited on a surface of a base material A by generating discharge plasma under the pressure near the atmospheric pressure by using a specified mixed gas containing the components (A) to (C): (A) an organic magnesium compound; (B) at least one of oxygen and steam; (C) at least one to be selected from a group consisting of helium, neon, argon, krypton, xenon and nitrogen, and by using the chemical vapor deposition method using the discharge plasma. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸化マグネシウム膜の成膜方法に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a magnesium oxide film.

例えば、交流型プラズマディスプレイパネルでは、放電空間をあけて対向する電極のうち、一方は発光用の蛍光体で覆われ、他方は電極保護用の誘電体層で覆われている。しかしながら、この誘電体層は、放電によるイオン衝撃に弱く、このイオン衝撃がプラズマディスプレイパネルの寿命を短くする。しかも、その誘電体層は、プラズマ放電に必要な二次電子放出の効率が低いため、放電電圧が高くなる。そこで、誘電体層の表面には、酸化マグネシウム(MgO)が保護膜として成膜されている。このMgO膜は、イオン衝撃に強く、かつ、二次電子放出性に優れ放電電圧を低くすることができる。このMgO膜の成膜は、通常、真空チャンバ内において、蒸着等により行われる。   For example, in an AC type plasma display panel, one of electrodes facing each other with a discharge space is covered with a phosphor for light emission, and the other is covered with a dielectric layer for electrode protection. However, this dielectric layer is vulnerable to ion bombardment caused by discharge, and this ion bombardment shortens the life of the plasma display panel. In addition, since the dielectric layer has low efficiency of secondary electron emission necessary for plasma discharge, the discharge voltage becomes high. Therefore, magnesium oxide (MgO) is formed as a protective film on the surface of the dielectric layer. This MgO film is resistant to ion bombardment, has excellent secondary electron emission properties, and can lower the discharge voltage. This MgO film is usually formed by vapor deposition or the like in a vacuum chamber.

しかしながら、最近のプラズマディスプレイパネルの大型化に対応するためには、上記MgO膜を成膜するための真空チャンバも大型化する必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。また、真空中での成膜は、成膜速度が遅いという問題もある。   However, in order to cope with the recent increase in the size of the plasma display panel, it is necessary to increase the size of the vacuum chamber for forming the MgO film, resulting in a problem that the manufacturing cost increases. Further, the film formation in vacuum has a problem that the film formation speed is low.

そこで、従来より、上記MgO膜を大気圧近傍の圧力下で成膜する方法が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。特許文献1では、MgO前駆体からなる液体原料を霧化し、それを水銀ランプの光エネルギーにより励起することにより、被処理体に成膜している。また、特許文献2では、マグネシウムの脂肪酸塩またはアルコキシドと有機溶剤と含む塗布組成物の、基体への塗布および乾燥を所定回数繰り返して所望の厚さの塗布膜を形成した後、その塗布膜を焼成することにより、基体にMgO膜を形成している。
特開2000−195420号公報 特開2004−152672号公報
Therefore, conventionally, a method of forming the MgO film under a pressure near atmospheric pressure has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In patent document 1, the liquid raw material which consists of MgO precursors is atomized, and it forms into a to-be-processed object by exciting it with the light energy of a mercury lamp. In Patent Document 2, a coating composition containing a magnesium fatty acid salt or alkoxide and an organic solvent is repeatedly applied a predetermined number of times to form a coating film having a desired thickness, and then the coating film is formed. By firing, an MgO film is formed on the substrate.
JP 2000-195420 A JP 2004-152672 A

しかしながら、上記特許文献1では、霧化した液体原料を被処理体に均一に供給することが困難であり、その結果、均一なMgO膜を成膜することができないという問題がある。また、上記特許文献2では、塗布および乾燥を繰り返す必要があるため、工程が複雑になる。しかも、焼成により膜厚が減少し、その際に、クラックが生じるという問題がある。   However, in Patent Document 1, it is difficult to uniformly supply the atomized liquid raw material to the object to be processed, and as a result, there is a problem that a uniform MgO film cannot be formed. Moreover, in the said patent document 2, since it is necessary to repeat application | coating and drying, a process becomes complicated. Moreover, there is a problem that the film thickness is reduced by firing and cracks are generated at that time.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、均一な酸化マグネシウム膜を簡単に成膜することができる酸化マグネシウム膜の成膜方法の提供をその目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for forming a magnesium oxide film by which a uniform magnesium oxide film can be easily formed.

上記の目的を達成するため、本発明の酸化マグネシウム膜の成膜方法は、大気圧近傍の圧力下で基材の表面に酸化マグネシウム膜を形成する方法であって、電極の間で放電プラズマを発生させる放電プラズマ発生装置内に基材を配置し、上記電極の間に下記(A)〜(C)を含有する混合ガスを供給した状態で、上記電極の間に電圧を印加して放電プラズマを発生させ、その放電プラズマを利用した化学気相成長法により、上記基材の表面に酸化マグネシウム膜を成膜するという構成をとる。
(A)有機マグネシウム化合物。
(B)酸素および水蒸気の少なくとも一つ。
(C)ヘリウム,ネオン,アルゴン,クリプトン,キセノンおよび窒素からなる群から選ばれる少なくとも一つ。
In order to achieve the above object, a method of forming a magnesium oxide film according to the present invention is a method of forming a magnesium oxide film on the surface of a substrate under a pressure close to atmospheric pressure, wherein a discharge plasma is generated between electrodes. A substrate is disposed in a discharge plasma generator to be generated, and a discharge gas is applied by applying a voltage between the electrodes in a state where a mixed gas containing the following (A) to (C) is supplied between the electrodes. And a magnesium oxide film is formed on the surface of the substrate by chemical vapor deposition using the discharge plasma.
(A) Organic magnesium compound.
(B) At least one of oxygen and water vapor.
(C) At least one selected from the group consisting of helium, neon, argon, krypton, xenon and nitrogen.

本発明者らは、均一な酸化マグネシウム膜を簡単に成膜できるようにすべく、大気圧近傍の圧力下での成膜方法を中心に研究を重ねた。その研究の過程で、放電プラズマを利用することを着想し、その放電プラズマ用の雰囲気ガスについて研究を重ねた。その結果、その放電プラズマ用の雰囲気ガスとして、上記(A)〜(C)を含有する混合ガスを用いると、放電プラズマを利用した化学気相成長法により、均一な酸化マグネシウム膜を簡単に成膜できることを見出し、本発明に到達した。   The inventors of the present invention have repeatedly studied mainly on a film forming method under a pressure near atmospheric pressure so that a uniform magnesium oxide film can be easily formed. In the course of that research, I thought about using discharge plasma, and researched the atmospheric gas for the discharge plasma. As a result, when a mixed gas containing the above (A) to (C) is used as the atmospheric gas for the discharge plasma, a uniform magnesium oxide film can be easily formed by chemical vapor deposition using the discharge plasma. The inventors have found that a film can be formed, and have reached the present invention.

上記酸化マグネシウム膜の成膜原理は、明らかではないが、つぎのように推測される。すなわち、上記電極の間に電圧を印加すると、プラズマ励起性気体である上記(C)の作用により、放電プラズマが発生する。そして、その放電プラズマにより、上記(A)の有機マグネシウム化合物からマグネシウムイオンが分離されるとともに、上記(B)の酸素および水蒸気の少なくとも一つから酸素イオンが分離される。そして、これら分離されたマグネシウムイオンと酸素イオンとが結合して酸化マグネシウム膜が基材上に形成される。   The film formation principle of the magnesium oxide film is not clear, but is estimated as follows. That is, when a voltage is applied between the electrodes, discharge plasma is generated by the action (C), which is a plasma-exciting gas. The discharge plasma separates magnesium ions from the organomagnesium compound (A) and oxygen ions from at least one of oxygen and water vapor (B). The separated magnesium ions and oxygen ions are combined to form a magnesium oxide film on the substrate.

本発明の酸化マグネシウム膜の成膜方法では、上記(A)〜(C)を含有する特定の混合ガスを用いることにより、大気圧近傍の圧力下で放電プラズマを発生させ、その放電プラズマを利用した化学気相成長法により、酸化マグネシウム膜の成膜を可能にしている。このため、均一な酸化マグネシウム膜を簡単に成膜することができる。   In the method for forming a magnesium oxide film of the present invention, a discharge gas is generated under a pressure near atmospheric pressure by using a specific mixed gas containing the above (A) to (C), and the discharge plasma is used. By the chemical vapor deposition method, a magnesium oxide film can be formed. Therefore, a uniform magnesium oxide film can be easily formed.

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の酸化マグネシウム膜の成膜方法の一実施の形態を示している。この酸化マグネシウム膜の成膜方法は、酸化マグネシウム膜を成膜する基材Aを放電プラズマ装置1内に配置し、下記に詳述する、有機マグネシウム化合物と反応ガスとプラズマ励起性気体とを含有する特定の混合ガス雰囲気下において、放電プラズマを発生させ、その放電プラズマを利用した化学気相成長法により、基材Aの表面に酸化マグネシウム膜を成膜する方法である。   FIG. 1 shows an embodiment of a method for forming a magnesium oxide film of the present invention. In this method of forming a magnesium oxide film, a substrate A on which a magnesium oxide film is to be formed is placed in a discharge plasma apparatus 1 and contains an organic magnesium compound, a reactive gas, and a plasma-exciting gas, which will be described in detail below. In this method, discharge plasma is generated in a specific mixed gas atmosphere, and a magnesium oxide film is formed on the surface of the substrate A by chemical vapor deposition using the discharge plasma.

ここで、まず、上記放電プラズマ装置1,基材A,酸化マグネシウム膜の成膜に用いる特定の混合ガス等について説明する。   Here, first, a specific mixed gas used for forming the discharge plasma apparatus 1, the base material A, and the magnesium oxide film will be described.

上記放電プラズマ装置1は、この実施の形態では、箱状のチャンバー11内に、空間をあけて対向する高圧電極12と低圧電極13とを一組とする電極を備えている。そして、上記チャンバー11には、上記混合ガスをチャンバー11内に供給する供給口14と、用いたガスを排出する排出口15とが形成されている。また、上記高圧電極12は交流電源16に接続され、低圧電極13はアースされている。さらに、放電を安定な状態で持続させるために、高圧電極12と低圧電極13とが対向する面の少なくとも一方には、誘電体層17が設けられていることが好ましい(図1では、対向する両面に設けられている)。そして、上記基材Aは、低圧電極13上(この実施の形態では、誘電体層17上)に配置されるようになっている。また、成膜時の処理温度を適宜に設定する温度設定手段(図示せず)が設けられている。   In this embodiment, the discharge plasma apparatus 1 includes a pair of electrodes of a high voltage electrode 12 and a low voltage electrode 13 facing each other with a space in a box-shaped chamber 11. The chamber 11 is provided with a supply port 14 for supplying the mixed gas into the chamber 11 and a discharge port 15 for discharging the used gas. The high voltage electrode 12 is connected to an AC power source 16, and the low voltage electrode 13 is grounded. Furthermore, in order to maintain the discharge in a stable state, it is preferable that a dielectric layer 17 is provided on at least one of the surfaces where the high voltage electrode 12 and the low voltage electrode 13 are opposed (in FIG. 1, they are opposed). Provided on both sides). The base material A is arranged on the low-voltage electrode 13 (in this embodiment, on the dielectric layer 17). In addition, temperature setting means (not shown) for appropriately setting the processing temperature during film formation is provided.

上記高圧電極12および低圧電極13は、導電体からなっており、その導電体としては、特に限定されないが、例えば、鉄,銅,アルミニウム等の金属単体、ステンレス,真鍮等の合金、金属間化合物等があげられる。   The high voltage electrode 12 and the low voltage electrode 13 are made of a conductor, and the conductor is not particularly limited. For example, a simple metal such as iron, copper, or aluminum, an alloy such as stainless steel or brass, or an intermetallic compound Etc.

上記誘電体層17の形成材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン,ポリエチレンテレフタレート,ガラス,酸化ケイ素,酸化アルミニウム,酸化ジルコニウム,二酸化チタン,チタン酸バリウム等があげられる。   The material for forming the dielectric layer 17 is not particularly limited, and examples thereof include polytetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, glass, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, titanium dioxide, and barium titanate.

上記温度設定手段としては、特に限定されないが、基材Aを配置する低圧電極13にヒータを内蔵させてもよいし、チャンバー11内の天井や壁面等にヒータを設けてもよい。また、基材Aを低圧電極13に配置するのに先立って、チャンバー11の外で基材Aをヒータにより予め所定の温度にし、その後、その基材Aを低圧電極13に配置してもよい。なお、基材Aが室温等により、既に所定の温度範囲内にあり、その温度で薄膜形成する場合は、ヒータにより加熱しなくてもよい。   Although it does not specifically limit as said temperature setting means, A heater may be incorporated in the low voltage electrode 13 which arrange | positions the base material A, and a heater may be provided in the ceiling, the wall surface, etc. in the chamber 11. FIG. Prior to disposing the base material A on the low-voltage electrode 13, the base material A may be set to a predetermined temperature by a heater in advance outside the chamber 11, and then the base material A may be disposed on the low-voltage electrode 13. . In addition, when the base material A is already in a predetermined temperature range due to room temperature or the like and a thin film is formed at that temperature, the substrate A may not be heated by a heater.

上記基材Aとしては、特に限定されるものではなく、例えば、フィルム,シート,基板等があげられる。また、その形成材料も、特に限定されるものではなく、例えば、ポリスチレン,ポリプロピレン,ポリスチレン,ポリカーボネート,ポリエチレンテレフタレート,ポリテトラフルオロエチレン,アクリル樹脂等のプラスチック、ガラス、セラミック、金属等があげられる。   The base material A is not particularly limited, and examples thereof include films, sheets, and substrates. Further, the forming material is not particularly limited, and examples thereof include plastics such as polystyrene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, and acrylic resin, glass, ceramic, and metal.

上記混合ガスにおける有機マグネシウム化合物としては、成膜される酸化マグネシウム膜のマグネシウム源となる、シクロペンタジエニル化合物またはβ−ジケトン化合物が用いられる。これらは、常温で固体または液体であり、加熱(100〜250℃)によりガス化されて使用される。そして、そのガス化された有機マグネシウム化合物は、通常、ヘリウム等の不活性ガスがキャリアガスとして用いられ、放電プラズマ装置1のチャンバー11内に供給される。   As the organomagnesium compound in the mixed gas, a cyclopentadienyl compound or a β-diketone compound that serves as a magnesium source of a magnesium oxide film to be formed is used. These are solid or liquid at normal temperature, and are used by being gasified by heating (100 to 250 ° C.). The gasified organomagnesium compound is usually supplied into the chamber 11 of the discharge plasma apparatus 1 using an inert gas such as helium as a carrier gas.

上記シクロペンタジエニル化合物としては、ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム,ビス(メチルシクロペンタジエニル)マグネシウム,ビス(エチルシクロペンタジエニル)マグネシウム,ビス(プロピルシクロペンタジエニル)マグネシウムおよびビス(ペンタシクロペンタジエニル)マグネシウム等があげられ、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。   Examples of the cyclopentadienyl compound include bis (cyclopentadienyl) magnesium, bis (methylcyclopentadienyl) magnesium, bis (ethylcyclopentadienyl) magnesium, bis (propylcyclopentadienyl) magnesium and bis ( Pentacyclopentadienyl) magnesium and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

上記β−ジケトン化合物としては、ビス(ジピバロイルメタナト)マグネシウム,マグネシウムアセチルアセトナート,マグネシウムトリフルオロアセチルアセトナートおよびマグネシウムヘキサフルオロアセチルアセトナート等があげられ、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。   Examples of the β-diketone compound include bis (dipivaloylmethanato) magnesium, magnesium acetylacetonate, magnesium trifluoroacetylacetonate, and magnesium hexafluoroacetylacetonate. These may be used alone or in combination of two or more. Used.

上記混合ガスにおける反応ガスとしては、成膜される酸化マグネシウム膜の酸素源となる、酸素および水蒸気(H2 O)等があげられ、これらは単独でもしくは併せて用いられる。さらに、水素を併用してもよい。この反応ガスを用いることにより、有機成分が少ない緻密な酸化マグネシウム膜を成膜することができ、しかも、成膜速度が向上する。なかでも、酸素を用いると、酸素の酸化作用により、酸化物(酸化マグネシウム)への変換が促進されるという効果を奏するため、酸素を用いることが好ましい。 Examples of the reaction gas in the mixed gas include oxygen and water vapor (H 2 O), which are oxygen sources for the magnesium oxide film to be formed, and these are used alone or in combination. Furthermore, hydrogen may be used in combination. By using this reaction gas, a dense magnesium oxide film with few organic components can be formed, and the film formation rate is improved. Among these, when oxygen is used, it is preferable to use oxygen because it has an effect of promoting the conversion to an oxide (magnesium oxide) due to the oxidizing action of oxygen.

上記混合ガスにおけるプラズマ励起性気体としては、ヘリウム,ネオン,アルゴン,クリプトン,キセノンおよび窒素等があげられ、これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。このプラズマ励起性気体を用いることにより、大気圧近傍の圧力下で、放電プラズマを安定して発生させることができる。なかでも、ヘリウムもしくはアルゴンの単独使用またはヘリウムとアルゴンとの併用が好ましい。   Examples of the plasma-exciting gas in the mixed gas include helium, neon, argon, krypton, xenon, nitrogen, and the like, and these are used alone or in combination of two or more. By using this plasma-exciting gas, discharge plasma can be stably generated under a pressure near atmospheric pressure. Of these, helium or argon alone or a combination of helium and argon is preferable.

そして、上記混合ガスの混合比は、特に限定されないが、上記プラズマ励起性気体100体積部に対して、上記有機マグネシウム化合物が0.001〜1体積部の範囲内に設定され、上記反応ガスが0.01〜20体積部の範囲内に設定されていることが好ましい。上記有機マグネシウム化合物が0.001体積部を下回ると、成膜速度が非常に遅く、酸化マグネシウム膜を効率よく成膜できない傾向にあり、1体積部を上回ると、粒子が降り積もったような状態の膜となり、粒子間の境界が明確になる傾向にある。また、上記反応ガスが0.01体積部を下回ると、酸化マグネシウム膜が効率よく成膜できない傾向にあり、20体積部を上回ると、放電プラズマが発生し難く、成膜性が悪化する傾向にある。そして、上記混合ガスの供給量は、チャンバー11の容積や基材Aの表面積等によって適宜決定され、特に限定されるものではない。   And although the mixing ratio of the said mixed gas is not specifically limited, the said organomagnesium compound is set in the range of 0.001-1 volume part with respect to 100 volume parts of the said plasma exciting gas, It is preferably set within the range of 0.01 to 20 parts by volume. When the organomagnesium compound is less than 0.001 part by volume, the deposition rate is very slow, and there is a tendency that a magnesium oxide film cannot be efficiently formed. When the amount exceeds 1 part by volume, particles are deposited. It becomes a film, and the boundary between particles tends to be clear. Further, when the reaction gas is less than 0.01 part by volume, the magnesium oxide film tends to be not formed efficiently, and when it exceeds 20 part by volume, discharge plasma is hardly generated and the film formability tends to deteriorate. is there. And the supply amount of the said mixed gas is suitably determined by the volume of the chamber 11, the surface area of the base material A, etc., and is not specifically limited.

つぎに、上記放電プラズマ装置1および特定の混合ガスを用いた、本発明の酸化マグネシウム膜の成膜方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for forming a magnesium oxide film of the present invention using the discharge plasma apparatus 1 and a specific mixed gas will be described.

すなわち、まず、1枚の基材Aを準備し、必要に応じて、その基材Aの表面にエアーを吹き付ける等して、基材Aの表面の塵埃等を除去する。ついで、基材Aを低圧電極13の誘電体層17上に配置した後、温度設定手段により、基材Aを所定の温度に設定するか、または基材Aを所定の温度に設定した後、低圧電極13の誘電体層17上に配置する。つぎに、上記有機マグネシウム化合物と反応ガスとプラズマ励起性気体とを含有する特定の混合ガスを供給口14から供給し、チャンバー11内をそのガス雰囲気にする。そして、上記高圧電極12と低圧電極13の間に、交流電源16により電圧を印加し、放電プラズマを発生させる。これにより、化学気相成長法が行われ、基材Aの表面に、酸化マグネシウム膜が成膜される。その後、チャンバー11内のガスを排出口15から排出する。   That is, first, one base material A is prepared, and dust or the like on the surface of the base material A is removed by blowing air on the surface of the base material A as necessary. Subsequently, after the base material A is disposed on the dielectric layer 17 of the low-voltage electrode 13, the base material A is set to a predetermined temperature by the temperature setting means, or the base material A is set to the predetermined temperature, The low-voltage electrode 13 is disposed on the dielectric layer 17. Next, a specific mixed gas containing the organomagnesium compound, the reaction gas, and the plasma-exciting gas is supplied from the supply port 14, and the inside of the chamber 11 is made the gas atmosphere. Then, a voltage is applied between the high voltage electrode 12 and the low voltage electrode 13 by the AC power source 16 to generate discharge plasma. Thereby, a chemical vapor deposition method is performed, and a magnesium oxide film is formed on the surface of the substrate A. Thereafter, the gas in the chamber 11 is discharged from the discharge port 15.

上記酸化マグネシウム膜の成膜方法において、基材Aの設定温度(成膜時の処理温度)は、上記混合ガスの各成分の種類,印加電圧,基材Aの種類等によって適宜決定され、特に限定されないが、通常、0℃〜600℃の範囲内に設定される。   In the method for forming the magnesium oxide film, the set temperature of the substrate A (treatment temperature during film formation) is appropriately determined depending on the type of each component of the mixed gas, the applied voltage, the type of the substrate A, and the like. Although not limited, it is usually set within a range of 0 ° C to 600 ° C.

また、上記交流電源16による印加電圧は、放電プラズマが発生すれば、特に限定されないが、通常、1〜10kVの範囲内に設定される。また、その交流電源16の周波数も、大気圧プラズマが発生すれば、特に限定されないが、通常、30kHz〜300kHzの範囲内に設定される。その周波数が30kHzを下回ると、酸化マグネシウム膜の成膜速度が遅くなる傾向にあり、300kHzを上回ると、粒子が降り積もったような状態の膜となり、粒子間の境界が明確になる傾向にある。   The voltage applied by the AC power supply 16 is not particularly limited as long as discharge plasma is generated, but is usually set within a range of 1 to 10 kV. The frequency of the AC power supply 16 is not particularly limited as long as atmospheric pressure plasma is generated, but is normally set within a range of 30 kHz to 300 kHz. When the frequency is below 30 kHz, the deposition rate of the magnesium oxide film tends to be slow. When the frequency is above 300 kHz, the film is in a state where particles are deposited, and the boundary between the particles tends to be clear.

さらに、放電プラズマを発生させる時間(酸化マグネシウム膜を成膜する時間)は、酸化マグネシウム膜の厚み等によって適宜決定され、特に限定されないが、通常、5秒間〜60分間の範囲内である。   Further, the time for generating the discharge plasma (time for forming the magnesium oxide film) is appropriately determined depending on the thickness of the magnesium oxide film and the like, and is not particularly limited, but is usually in the range of 5 seconds to 60 minutes.

また、本発明における「大気圧近傍の圧力下」とは、放電プラズマを発生させるためにチャンバー11内をポンプ等の減圧装置を用いて減圧したり加圧装置を用いて加圧したりしていないことを意味し、具体的には6.0×104 Pa〜2.1×105 Pa(絶対圧)の範囲内の圧力下のことである。なかでも、好ましくは、9.3×104 Pa〜1.07×105 Pa(絶対圧)の範囲内である。 In the present invention, “under atmospheric pressure” means that the inside of the chamber 11 is not depressurized using a depressurizing device such as a pump or pressurized using a pressurizing device in order to generate discharge plasma. Specifically, the pressure is within the range of 6.0 × 10 4 Pa to 2.1 × 10 5 Pa (absolute pressure). Especially, it is preferably in the range of 9.3 × 10 4 Pa to 1.07 × 10 5 Pa (absolute pressure).

なお、上記実施の形態では、成膜の際に、基材Aを低圧電極13の誘電体層17上に配置するようにしたが、これに限定されるものではなく、基材Aを電極間の外側に配置し、電極間で発生させた放電プラズマをガス流,電界または磁気等の作用により、基材Aの表面に吹き出す方法(リモートプラズマ)で成膜してもよい。   In the above embodiment, the substrate A is disposed on the dielectric layer 17 of the low-voltage electrode 13 during film formation. However, the present invention is not limited to this, and the substrate A is disposed between the electrodes. Alternatively, the film may be formed by a method (remote plasma) in which discharge plasma generated between the electrodes is blown onto the surface of the substrate A by the action of gas flow, electric field or magnetism.

つぎに、実施例について従来例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。   Next, examples will be described together with conventional examples. However, the present invention is not limited to the examples.

〔放電プラズマ装置〕
図1と同様の放電プラズマ装置を用いた。チャンバーはアクリル樹脂製とした。電極として、対向面に厚み1mmのガラス層(誘電体層)が設けられ、ヒータが内蔵されたステンレス製電極(180mm×70mm)を用いた。また、電極間距離は5mmとした。
[Discharge plasma equipment]
The same discharge plasma apparatus as in FIG. 1 was used. The chamber was made of acrylic resin. As an electrode, a stainless steel electrode (180 mm × 70 mm) provided with a glass layer (dielectric layer) having a thickness of 1 mm on the opposite surface and incorporating a heater was used. The distance between the electrodes was 5 mm.

〔基材〕
透明なガラス基板〔50mm×50mm×0.5mm(厚み)〕を用いた。
〔Base material〕
A transparent glass substrate [50 mm × 50 mm × 0.5 mm (thickness)] was used.

〔混合ガス〕
ヘリウム(100体積部)と酸素(2体積部)とビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム〔Mg(C2 5 2 〕(0.05体積部)とからなる混合ガスを用いた。なお、ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウムは、加熱によりガス化し、ヘリウムをキャリアガスとして用いた。上記混合ガスにおけるヘリウム(100体積部)には、このキャリアガスとして用いたヘリウムも含まれる。
[Mixed gas]
A mixed gas composed of helium (100 parts by volume), oxygen (2 parts by volume), and bis (cyclopentadienyl) magnesium [Mg (C 2 H 5 ) 2 ] (0.05 parts by volume) was used. Bis (cyclopentadienyl) magnesium was gasified by heating, and helium was used as a carrier gas. The helium (100 parts by volume) in the mixed gas includes helium used as the carrier gas.

〔酸化マグネシウム膜の成膜〕
上記基材を低圧電極のガラス層(誘電体層)上に配置し、ヒータにより基材の温度を100℃にした。つぎに、上記混合ガスをチャンバー内に供給した。そして、高圧電極と低圧電極の間に、周波数が30kHzの交流電圧(10kV)を印加し、放電プラズマを10秒間発生させた。これにより、基材の表面に、厚み100nmの酸化マグネシウム膜を成膜した。なお、チャンバー内の圧力は1.06×105 Pa(絶対圧)であった。
[Deposition of magnesium oxide film]
The said base material was arrange | positioned on the glass layer (dielectric layer) of a low voltage | pressure electrode, and the temperature of the base material was 100 degreeC with the heater. Next, the mixed gas was supplied into the chamber. Then, an alternating voltage (10 kV) having a frequency of 30 kHz was applied between the high voltage electrode and the low voltage electrode, and discharge plasma was generated for 10 seconds. Thereby, a magnesium oxide film having a thickness of 100 nm was formed on the surface of the substrate. The pressure in the chamber was 1.06 × 10 5 Pa (absolute pressure).

上記実施例1において、混合ガスにおける有機マグネシウム化合物をビス(メチルシクロペンタジエニル)マグネシウム〔Mg(C5 4 CH3 2 〕に替えた。それ以外は、上記実施例1と同様にし、厚み100nmの酸化マグネシウム膜を成膜した。 In Example 1 above, the organomagnesium compound in the mixed gas was changed to bis (methylcyclopentadienyl) magnesium [Mg (C 5 H 4 CH 3 ) 2 ]. Other than that was carried out similarly to the said Example 1, and formed the magnesium oxide film | membrane with a thickness of 100 nm.

上記実施例1において、混合ガスにおける有機マグネシウム化合物をビス(ジピバロイルメタナト)マグネシウム〔Mg(C11192 2 〕に替えた。それ以外は、上記実施例1と同様にし、厚み100nmの酸化マグネシウム膜を成膜した。 In Example 1 above, the organomagnesium compound in the mixed gas was changed to bis (dipivaloylmethanato) magnesium [Mg (C 11 H 19 O 2 ) 2 ]. Other than that was carried out similarly to the said Example 1, and formed the magnesium oxide film | membrane with a thickness of 100 nm.

上記実施例1において、混合ガスにおける有機マグネシウム化合物をマグネシウムアセチルアセトナート〔Mg(C5 7 2 2 〕に替えた。それ以外は、上記実施例1と同様にし、厚み100nmの酸化マグネシウム膜を成膜した。 In Example 1 described above, the organomagnesium compound in the mixed gas was changed to magnesium acetylacetonate [Mg (C 5 H 7 O 2 ) 2 ]. Other than that was carried out similarly to the said Example 1, and formed the magnesium oxide film | membrane with a thickness of 100 nm.

上記実施例1において、印加する交流電圧の周波数を100kHzとした。それ以外は、上記実施例1と同様にした。   In the said Example 1, the frequency of the alternating voltage applied was 100 kHz. Other than that, it was the same as in Example 1 above.

上記実施例1において、印加する交流電圧の周波数を200kHzとした。それ以外は、上記実施例1と同様にした。   In the said Example 1, the frequency of the alternating voltage applied was 200 kHz. Other than that, it was the same as in Example 1 above.

上記実施例1において、印加する交流電圧の周波数を300kHzとした。それ以外は、上記実施例1と同様にした。   In the said Example 1, the frequency of the alternating voltage applied was 300 kHz. Other than that, it was the same as in Example 1 above.

上記実施例1において、印加する交流電圧の周波数を10kHzとした。それ以外は、上記実施例1と同様にした。   In the said Example 1, the frequency of the alternating voltage applied was 10 kHz. Other than that, it was the same as in Example 1 above.

上記実施例1において、印加する交流電圧の周波数を500kHzとした。それ以外は、上記実施例1と同様にした。   In the said Example 1, the frequency of the alternating voltage applied was 500 kHz. Other than that, it was the same as in Example 1 above.

〔従来例1〕
酸化マグネシウム蒸着材を、加速電圧15kV,蒸着圧力1×10-2Pa,蒸着距離0.6mmの条件で、電子ビーム蒸着装置を使用し、上記ガラス基板の表面に、厚み100nmの酸化マグネシウム膜を成膜した。
[Conventional example 1]
A magnesium oxide film is deposited on the surface of the glass substrate by using an electron beam vapor deposition apparatus with a magnesium oxide vapor deposition material under conditions of an acceleration voltage of 15 kV, a vapor deposition pressure of 1 × 10 −2 Pa, and a vapor deposition distance of 0.6 mm. A film was formed.

〔X線回折〕
上記実施例のうち実施例1〜4および従来例1において成膜した薄膜をX線回折した結果、いずれも酸化マグネシウムであることが確認された。
[X-ray diffraction]
As a result of X-ray diffraction of the thin films formed in Examples 1 to 4 and Conventional Example 1 among the above examples, it was confirmed that both were magnesium oxide.

〔酸化マグネシウム膜の厚み〕
上記実施例のうち実施例1〜4および従来例1の酸化マグネシウム膜の厚みの測定は、単一波長エリプソ装置を用い、He−Neレーザ(波長623.8×10-9m)を異なる2つの入射角(55degree,70degree)で入射させてエリプソ測定を行い、フィッティング解析により、酸化マグネシウム膜の厚みを求めた。
[Thickness of magnesium oxide film]
Among the above examples, the thicknesses of the magnesium oxide films of Examples 1 to 4 and Conventional Example 1 are measured using a single-wavelength ellipso apparatus and using a He—Ne laser (wavelength 623.8 × 10 −9 m). Ellipso measurement was performed with incidence at two incident angles (55 degrees and 70 degrees), and the thickness of the magnesium oxide film was determined by fitting analysis.

上記実施例のうち上記実施例1〜4および従来例1の酸化マグネシウム膜について、下記のようにして格子面方位を評価した結果、上記実施例1〜4の酸化マグネシウム膜は、従来の真空蒸着により成膜した従来例1の酸化マグネシウム膜と同等であることが確認された。   Regarding the magnesium oxide films of Examples 1 to 4 and Conventional Example 1 among the above examples, the lattice plane orientation was evaluated as follows. As a result, the magnesium oxide films of Examples 1 to 4 were subjected to conventional vacuum deposition. It was confirmed that the film was equivalent to the magnesium oxide film of Conventional Example 1 formed by the above method.

〔格子面方位〕
平行ビームX線回折法により、2θ/θスキャン測定を行い、最大投影面を構成する面方位を決定した。装置はSLX−2000(リガク社製)を用いた。X線源は、Cu−Kαを用い、40kV×450mA出力で測定した。入射角は、スリットにより縦2×10−3m、横0.5×10−3mに制限して、シンチレーションカウンターで検出した。測定資料の最大投影面を測定面とし、常法の半割り操作で設置し、2θ=30〜65degreeの範囲を、2θとして0.01degreeステップで測定した。回折線の位置から、最大投影面を構成する格子面(構成面)を特定した。なお、構成面が(111)面の場合、2θが36.9degree近傍、構成面が(100)面の場合、42.9degree近傍、構成面が(110)面の場合、62.3degree近傍に、それぞれ回折線が現れる。
(Lattice plane orientation)
2θ / θ scan measurement was performed by a parallel beam X-ray diffraction method, and the plane orientation constituting the maximum projection plane was determined. The apparatus used was SLX-2000 (manufactured by Rigaku Corporation). The X-ray source was Cu-Kα, and measurement was performed at 40 kV × 450 mA output. The incident angle was limited to 2 × 10 −3 m in length and 0.5 × 10 −3 m in width by a slit, and detected with a scintillation counter. The maximum projection plane of the measurement material was set as the measurement plane, and the measurement was set by a conventional halving operation. From the position of the diffraction line, the lattice plane (constituent plane) constituting the maximum projection plane was specified. When the composition plane is the (111) plane, 2θ is in the vicinity of 36.9 degrees, when the composition plane is the (100) plane, in the vicinity of 42.9 degrees, and when the composition plane is the (110) plane, in the vicinity of 62.3 degrees. Each diffraction line appears.

〔酸化マグネシウム膜の外観および成膜速度〕
上記実施例のうち実施例5〜9の酸化マグネシウム膜の外観を目視にて観察した結果、実施例9は、粒子が降り積もったような状態の薄膜であった。これに対し、実施例5〜8の酸化マグネシウム膜は、層状(粒子間の境界がない状態)の薄膜であった。しかし、実施例8は、酸化マグネシウム膜の成膜速度が遅く、大気圧近傍の圧力下で成膜するメリット(成膜速度が速い)を充分に活かすことができなかった。
[Appearance and deposition rate of magnesium oxide film]
As a result of visually observing the appearance of the magnesium oxide films of Examples 5 to 9 among the above Examples, Example 9 was a thin film in which particles were deposited. On the other hand, the magnesium oxide films of Examples 5 to 8 were layered (states without a boundary between particles). However, in Example 8, the deposition rate of the magnesium oxide film was slow, and the merit (deposition rate was high) under the pressure near atmospheric pressure could not be fully utilized.

本発明の酸化マグネシウム膜の成膜方法は、プラズマディスプレイパネルにおいて誘電体層を保護する保護層(酸化マグネシウム膜)の形成、エピタキシャル成長用基板における薄膜(酸化マグネシウム膜)の形成等の様々な用途に用いられる。   The method for forming a magnesium oxide film of the present invention is applicable to various uses such as formation of a protective layer (magnesium oxide film) for protecting a dielectric layer in a plasma display panel, and formation of a thin film (magnesium oxide film) on an epitaxial growth substrate. Used.

本発明の酸化マグネシウム膜の成膜方法の一実施の形態を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically one Embodiment of the film-forming method of the magnesium oxide film of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

A 基材   A base material

Claims (6)

大気圧近傍の圧力下で基材の表面に酸化マグネシウム膜を形成する方法であって、電極の間で放電プラズマを発生させる放電プラズマ発生装置内に基材を配置し、上記電極の間に下記(A)〜(C)を含有する混合ガスを供給した状態で、上記電極の間に電圧を印加して放電プラズマを発生させ、その放電プラズマを利用した化学気相成長法により、上記基材の表面に酸化マグネシウム膜を成膜することを特徴とする酸化マグネシウム膜の成膜方法。
(A)有機マグネシウム化合物。
(B)酸素および水蒸気の少なくとも一つ。
(C)ヘリウム,ネオン,アルゴン,クリプトン,キセノンおよび窒素からなる群から選ばれる少なくとも一つ。
A method of forming a magnesium oxide film on the surface of a substrate under a pressure near atmospheric pressure, wherein the substrate is disposed in a discharge plasma generator for generating discharge plasma between the electrodes, and the following is performed between the electrodes: In a state where a mixed gas containing (A) to (C) is supplied, a voltage is applied between the electrodes to generate discharge plasma, and the base material is formed by chemical vapor deposition using the discharge plasma. A method for forming a magnesium oxide film, comprising forming a magnesium oxide film on the surface of the film.
(A) Organic magnesium compound.
(B) At least one of oxygen and water vapor.
(C) At least one selected from the group consisting of helium, neon, argon, krypton, xenon and nitrogen.
上記混合ガスの混合比が、上記(C)100体積部に対して、上記(A)が0.001〜1体積部の範囲内に設定され、上記(B)が0.01〜20体積部の範囲内に設定されている請求項1記載の酸化マグネシウム膜の成膜方法。   The mixing ratio of the mixed gas is set such that (A) is in the range of 0.001 to 1 part by volume with respect to 100 parts by volume of (C), and (B) is 0.01 to 20 parts by volume. The method for forming a magnesium oxide film according to claim 1, wherein the method is set within the range. 上記(A)が、シクロペンタジエニル化合物またはβ−ジケトン化合物である請求項1または2記載の酸化マグネシウム膜の成膜方法。   The method for forming a magnesium oxide film according to claim 1 or 2, wherein (A) is a cyclopentadienyl compound or a β-diketone compound. 上記シクロペンタジエニル化合物が、ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム,ビス(メチルシクロペンタジエニル)マグネシウム,ビス(エチルシクロペンタジエニル)マグネシウム,ビス(プロピルシクロペンタジエニル)マグネシウムおよびビス(ペンタシクロペンタジエニル)マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項3記載の酸化マグネシウム膜の成膜方法。   The cyclopentadienyl compounds are bis (cyclopentadienyl) magnesium, bis (methylcyclopentadienyl) magnesium, bis (ethylcyclopentadienyl) magnesium, bis (propylcyclopentadienyl) magnesium and bis (penta 4. The method for forming a magnesium oxide film according to claim 3, wherein the film is at least one selected from the group consisting of (cyclopentadienyl) magnesium. 上記β−ジケトン化合物が、ビス(ジピバロイルメタナト)マグネシウム,マグネシウムアセチルアセトナート,マグネシウムトリフルオロアセチルアセトナートおよびマグネシウムヘキサフルオロアセチルアセトナートからなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項3記載の酸化マグネシウム膜の成膜方法。   4. The β-diketone compound is at least one selected from the group consisting of bis (dipivaloylmethanato) magnesium, magnesium acetylacetonate, magnesium trifluoroacetylacetonate and magnesium hexafluoroacetylacetonate. Of forming a magnesium oxide film. 上記電極の間に印加する電圧の周波数が、30kHz〜300kHzの範囲内である請求項1〜5のいずれか一項に記載の酸化マグネシウム膜の成膜方法。   The method for forming a magnesium oxide film according to claim 1, wherein a frequency of a voltage applied between the electrodes is in a range of 30 kHz to 300 kHz.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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