JP2009068105A - 膜コーティングシステム及びその隔離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】常圧プラズマ膜蒸着プロセスと高品質膜を有し、大気環境において薄膜蒸着を行う膜コーティングシステムとその隔離装置を提供する。
【解決手段】第１電力を発生する本体、第１作動流体、第２作動流体、前記第１作動流体をガイドして前記本体を通過し、第１作動領域を形成する第１ガイド部、及び前記第２作動流体をガイドして前記本体を通過する第２ガイド部を含み、前記第２作動流体が前記本体より発生された前記第１電力によって励起され、第２作動領域を形成して前記第１作動領域を隔離する隔離装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、隔離装置に関し、特に、常圧プラズマ膜蒸着プロセスと高品質膜が提供された膜コーティングシステム及びその隔離装置に関するものである。

近年、例えば、電子とイオンなどの高エネルギー粒子を含むプラズマと活性種が、コーティング、エッチング、または表面改質などのプロセスを行う技術によく用いられている。これらのプロセスは、例えば、光電子、半導体、コンピュータ、通信、家庭用電化製品、自動車、民生材料と、医用材料などの分野で用いられる。

光電子または半導体プロセスを制御するために高品質が求められることから、プラズマは、高コストの真空装置を必要とする真空環境下で行われなければならない。よって、高コストの真空プラズマ技術を必要とすることは、従来の産業分野における開発に制限を課す。

一部の研究者は、真空環境を必要とすることがなく、真空プラズマ技術よりも大幅に低いコストの大気圧下で励起される大気圧プラズマ（または常圧プラズマ）を開発した。よって、線状の大気圧プラズマシステムが構成されることができる。また、大気圧プラズマシステムは、効果的なプラズマ領域を提供して、処理面積を増加することができる。また、プロセスの面では、連続的なロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）プロセス（真空プラズマシステムのチャンバに制限される）を行う。よって、製品の製造コストが減少されることができる。

また、大気圧プラズマ技術に関連した調査研究が急速に開発されている。しかしながら、プロセスの再現性と膜材料の品質管理は、この技術を用いた場合、制御することが難しい。例えば、現在の大気圧プラズマシステムに注入される膜モノマー（膜モノマーは、電極とプラズマと直接接触される）は、電極の消耗や、電極上への不要な膜のコーティングを引き起こすこととなる。よって、生成されたプラズマの品質が不安定で（それによってプロセスの再現性が間接的に影響される）、そのため、電極上のまだ処理されていない不要な膜が、次の膜蒸着プロセス中に膜蒸着するものの上に落ち易いことから、コーティングされた膜の品質が下がる。また、コーティングされる膜の品質は、膜蒸着の周囲環境の制御によって決まる。

上述の問題を解決するために、本発明は、常圧プラズマ膜蒸着プロセスと高品質膜を有し、大気環境において薄膜蒸着を行う膜コーティングシステムとその隔離装置を提供する。

物体をコーティングするのに用いられる膜コーティングシステムの実施例は、ワーキングステーションと隔離装置を含む。ワーキングステーションは、物体を設置するのに用いられ、隔離装置は、ワーキングステーションに設置された物体を隔離するのに用いられる。隔離装置は、第１電力を発生する本体、第１作動流体、第２作動流体、第１ガイド部と、第２ガイド部を含む。第１ガイド部は、第１作動流体をガイドして本体を通過させ、第１作動領域を形成して物体をコーティングする。第２ガイド部は、第２作動流体をガイドして本体を通過させる。第２作動流体は、本体より発生された第１電力によって励起され、第２作動領域を形成して第１作動領域と物体を隔離する。

本体は、軸に沿って回転される。本体は、電極構造を含むことができる。本体は、第２電力を更に発生し、第１ガイド部によってガイドされた第１作動流体を加熱する。

第１ガイド部は、中空管を含む。第２ガイド部は、軸に沿って回転する。第２ガイド部は、本体を貫通する。第２ガイド部は、中空管を含む。第２ガイド部は、誘電材料でできている。

膜コーティングシステムは、第１ガイド部に設置された頭部を更に含むことができ、よって、頭部を通して第１作動流体を出力することによって第１作動領域を形成する。第２作動領域は、第１作動領域を囲むのに用いられる中空構造を実質的に含む。第２作動領域は、プラズマによって形成される。ワーキングステーションは、ロールツーロールの台を含む。第１作動領域は、複数の膜モノマーを含む。第２作動流体は、イオン化ガスを含む。

隔離装置は、常圧環境の中にある。物体は、コーティング可能な材料でできている。

本発明の膜コーティングシステム及びその隔離装置によれば、第１作動流体（膜モノマー）が本体のベース（電極構造）によって予熱され、第２作動流体（イオン化ガス）と第１作動流体（膜モノマー）の流れを分ける。即ち、第２作動領域（プラズマ）が第１作動流体（膜モノマー）に直接接触されず、物体の蒸着環境が第２作動領域ｐ２（プラズマ）によって外部環境から分けられるため、物体上にコーティングされた薄膜の品質を高めることができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図１Ａは、実施例の膜コーティングシステムＥの概略図であり、図１Ｂは、図１Ａの軸（ａ１−ａ１）に沿った膜コーティングシステムＥの断面図である。図２は、膜コーティングシステムＥの操作を表す概略図である。実施例では、膜コーティングシステムＥの薄膜蒸着プロセスは、常圧環境で行われる。

図２では、膜コーティングシステムＥは、物体ｚ０に膜コーティングプロセスと膜蒸着プロセスを行うように用いられる。物体ｚ０の材料は、コーティング可能な例えば、ウエハー、金属などの硬質材料、または例えば、プラスチック、ポリマーなどの軟質材料であることができる。膜コーティングシステムＥは、物体ｚ０の設置に用いられるワーキングステーションＷと、ワーキングステーションＷに設置された物体ｚ０の隔離に用いられる隔離装置Ｍを含む。実施例では、ワーキングステーションＷは、ロールツーロールの台である。隔離装置Ｍは、軸ａ１−ａ１に沿って回転される本体１、頭部１１０、第１作動流体Ｆ１、第２作動流体Ｆ２、第１ガイド部１１と、軸ａ１−ａ１に沿って回転される第２ガイド部１２を含む。実施例では、第１作動領域ｐ１は、複数の膜モノマーによって形成され、第２作動流体Ｆ２は、イオン化ガスである。

本体１は、複数の第１電力ｅ１と第２電力ｅ２を発生する互いに間隔を隔てられたベース１０を含む。第２電力ｅ２は、第１ガイド部１１によってガイドされた第１作動流体Ｆ１を予熱するのに用いられる。実施例では、本体１のベース１０は、電極構造である。

頭部１１０は、第１ガイド部１１に設置される。第１ガイド部１１によってガイドされた第１作動流体Ｆ１は、本体１のベース１０を通過して頭部１１０より出力され、第１作動領域ｐ１を形成して物体ｚ０をコーティングする。実施例では、第１ガイド部１１は、中空管である。

第２ガイド部１２は、本体１を貫通し、第２作動流体Ｆ２をガイドして本体１のベース１０を通過する。第２作動流体Ｆ２は、本体１より発生された第１電力ｅ１によって励起され、第２作動領域ｐ２を形成して第１作動領域ｐ１と物体ｚ０を隔離する。実施例では、第２ガイド部１２は、誘電材料でできた中空管である。実施例では、第２作動領域ｐ２は、プラズマによって形成される。第２作動領域ｐ２は、実質的に中空構造、または第１作動領域ｐ１を囲むのに用いられるプラズマカーテン（ｐｌａｓｍａ ｃｕｒｔａｉｎ）である。

これより分るように、第１作動流体Ｆ１（膜モノマー）は、本体１のベース１０（電極構造）によって予熱され、第２作動流体Ｆ２（イオン化ガス）と第１作動流体Ｆ１（膜モノマー）の流れが分けられる。即ち、第２作動領域ｐ２（プラズマ）は、第１作動流体Ｆ１（膜モノマー）に直接接触されず、物体ｚ０の蒸着環境は、第２作動領域ｐ２（プラズマ）によって外部環境から分けられる。よって、物体ｚ０上にコーティングされた薄膜の品質を高める。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

本発明の膜コーティングシステムの概略図である。 図１Ａの軸（ａ１−ａ１）に沿った膜コーティングシステムの断面図である。 本発明の膜コーティングシステムの操作を表す概略図である。

符号の説明

１ 本体
１０ ベース
１１ 第１ガイド部
１１０ 頭部
１２ 第２ガイド部
ａ１−ａ１ 軸心
Ｅ 膜コーティングシステム
ｅ１ 第１電力
ｅ２ 第２電力
Ｆ１ 第１作動流体
Ｆ２ 第２作動流体
Ｍ 隔離装置
ｐ１ 第１作動領域
ｐ２ 第２作動領域
Ｗ ワーキングステーション
ｚ０ 物体

Claims (24)

1. 第１電力を発生する本体、
   第１作動流体、
   第２作動流体、
   前記第１作動流体をガイドして前記本体を通過させ、第１作動領域を形成する第１ガイド部、及び
   前記第２作動流体をガイドして前記本体を通過させる第２ガイド部を含み、前記第２作動流体が前記本体より発生された前記第１電力によって励起され、第２作動領域を形成して前記第１作動領域を隔離する隔離装置。
2. 前記本体は、電極構造を含む請求項１に記載の隔離装置。
3. 前記本体は、第２電力を更に発生し、前記第１ガイド部によってガイドされた前記第１作動流体を加熱する請求項１または２に記載の隔離装置。
4. 前記第２ガイド部は、前記本体を貫通する請求項１〜３のいずれかに記載の隔離装置。
5. 前記第２ガイド部は、誘電材料でできている請求項１〜４のいずれかに記載の隔離装置。
6. 前記隔離装置は、頭部を更に含み、
   前記頭部は前記第１ガイド部に設置され、前記頭部を通して前記第１作動流体を出力することによって前記第１作動領域を形成する請求項１〜５のいずれかに記載の隔離装置。
7. 前記第２作動領域は、前記第１作動領域を囲むのに用いられる中空構造を実質的に含む請求項１〜６のいずれかに記載の隔離装置。
8. 前記第２作動領域は、プラズマによって形成される請求項１〜７のいずれかに記載の隔離装置。
9. 前記第１作動領域は、複数のモノマーを含む請求項１〜８のいずれかに記載の隔離装置。
10. 前記第２作動流体は、イオン化ガスを含む請求項１〜９のいずれかに記載の隔離装置。
11. 前記隔離装置は、常圧環境の中にある請求項１〜１０のいずれかに記載の隔離装置。
12. 物体をコーティングする膜コーティングシステムであって、
    前記物体の設置に用いられるワーキングステーション、及び
    前記ワーキングステーションに設置された前記物体を隔離するのに用いられる隔離装置を含み、
    前記隔離装置は、
    第１電力を発生する本体、
    第１作動流体、
    第２作動流体、
    前記第１作動流体をガイドして前記本体を通過させ、第１作動領域を形成して前記物体をコーティングする第１ガイド部、及び
    前記第２作動流体をガイドして前記本体を通過させる第２ガイド部を含み、
    前記第２作動流体が前記本体より発生された前記第１電力によって励起され、第２作動領域を形成して前記第１作動領域と前記物体を隔離する膜コーティングシステム。
13. 前記本体は、電極構造を含む請求項１２に記載の膜コーティングシステム。
14. 前記本体は、第２電力を更に発生し、前記第１ガイド部によってガイドされた前記第１作動流体を加熱する請求項１２または１３に記載の膜コーティングシステム。
15. 前記第２ガイド部は、前記本体を貫通する請求項１２〜１４のいずれかに記載の膜コーティングシステム。
16. 前記第２ガイド部は、誘電材料でできている請求項１２〜１５のいずれかに記載の膜コーティングシステム。
17. 前記隔離装置は、頭部を更に含み、
    前記頭部は前記第１ガイド部に設置され、前記頭部を通して前記第１作動流体を出力することによって前記第１作動領域を形成する請求項１２〜１６のいずれかに記載の膜コーティングシステム。
18. 前記第２作動領域は、前記第１作動領域を囲むのに用いられる中空構造を実質的に含む請求項１２〜１７のいずれかに記載の膜コーティングシステム。
19. 前記第２作動領域は、プラズマによって形成される請求項１２〜１８のいずれかに記載の膜コーティングシステム。
20. 前記ワーキングステーションは、ロールツーロールの台を含む請求項１２〜１９のいずれかに記載の膜コーティングシステム。
21. 前記第１作動領域は、複数のモノマーを含む請求項１２〜２０のいずれかに記載の膜コーティングシステム。
22. 前記第２作動流体は、イオン化ガスを含む請求項１２〜２１のいずれかに記載の膜コーティングシステム。
23. 前記隔離装置は、常圧環境の中にある請求項１２〜２２のいずれかに記載の膜コーティングシステム。
24. 前記物体は、コーティング可能な材料でできている請求項１２〜２３のいずれかに記載の膜コーティングシステム。

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