JP2016108595A - Film deposition method, film deposition apparatus, and member with film - Google Patents

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Mitsuru Sato
充 佐藤
伸一 植田
Shinichi Ueda
伸一 植田
康享 松本
Yasutaka Matsumoto
康享 松本
丈徳 澤井
Takenori Sawai
丈徳 澤井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition method and a film deposition apparatus capable of forming a film having a low internal stress, an excellent adhesion with a substrate, and a high surface hardness, and a member with the film having a low internal stress, the excellent adhesion with the substrate, and the high surface hardness.SOLUTION: A film deposition method forming a film composed of silicon by a plasma CVD method using a silicon compound as a deposition material, the method includes steps of: starting a film deposition at a substrate temperature of a first temperature of 40-90°C; and completing the film deposition at a substrate temperature of a second temperature of 110-170°C, the second temperature being higher than the first temperature. A difference between the first temperature and the second temperature is 30-100°C.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、成膜方法、成膜装置および膜付き部材に関する。   The present invention relates to a film forming method, a film forming apparatus, and a member with a film.

薄膜を形成する気相成膜方法として、プラズマCVD等が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a vapor deposition method for forming a thin film, plasma CVD or the like is known (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、従来の気相成膜方法では、膜が形成された部材(膜付き部材)に反りが生じてしまう等の問題を生じることがあった。また、膜の剥離を生じやすくなる場合があるという問題があった。   However, the conventional vapor deposition method sometimes causes problems such as warping of a member on which a film is formed (member with a film). In addition, there is a problem that peeling of the film is likely to occur.

このような問題を防止するために成膜温度を低いものとすることもあるが、このような場合、膜の硬度が低下し、耐擦性等が低下するという問題がある。   In order to prevent such a problem, the film forming temperature may be lowered, but in such a case, there is a problem that the hardness of the film is lowered and the abrasion resistance is lowered.

特開2009−184176号公報JP 2009-184176 A

本発明の目的は、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を形成することができる成膜方法、成膜装置を提供すること、また、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を備えた膜付き部材を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a film forming method and a film forming apparatus capable of forming a film having high surface hardness while being excellent in adhesiveness with a substrate, and excellent in adhesiveness with a substrate. An object of the present invention is to provide a film-coated member provided with a film having a high surface hardness.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の成膜方法は、基材の温度を第1の温度とした状態で成膜を開始し、前記基材の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度とした状態で成膜を終了することを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
In the film forming method of the present invention, film formation is started in a state where the temperature of the base material is set to the first temperature, and the temperature of the base material is set to a second temperature higher than the first temperature. It is characterized by terminating the membrane.

これにより、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を形成することができる成膜方法を提供することができる。   Thereby, while being excellent in adhesiveness with a base material, the film-forming method which can form a film | membrane with high surface hardness can be provided.

本発明の成膜方法では、前記第1の温度は、40℃以上90℃以下であることが好ましい。   In the film forming method of the present invention, the first temperature is preferably 40 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.

これにより、形成される膜の内部応力をより小さいものとし、基材に対する膜の密着性を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the internal stress of the film | membrane formed can be made smaller, and the adhesiveness of the film | membrane with respect to a base material can be made especially excellent.

本発明の成膜方法では、前記第2の温度は、110℃以上170℃以下であることが好ましい。   In the film forming method of the present invention, the second temperature is preferably 110 ° C. or higher and 170 ° C. or lower.

これにより、形成される膜の内部応力を十分に小さいものとし、基材に対する膜の密着性を十分に優れたものとしつつ、膜の表面硬度を特に高いものとすることができる。   As a result, the internal stress of the film to be formed can be made sufficiently small, and the adhesion of the film to the substrate can be made sufficiently excellent, while the surface hardness of the film can be made particularly high.

本発明の成膜方法では、前記第2の温度と前記第1の温度との差は、30℃以上100℃以下であることが好ましい。   In the film forming method of the present invention, the difference between the second temperature and the first temperature is preferably 30 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.

これにより、膜の形成効率(膜付き部材の生産性)を特に優れたものとしつつ、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度をより高いレベルで両立することができる。   Thereby, the adhesion between the substrate and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a higher level while the film formation efficiency (productivity of the member with the film) is particularly excellent.

本発明の成膜方法では、成膜は、プラズマCVD法により行うことが好ましい。
これにより、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度をより高いレベルで両立することができる。また、膜が形成される部材へのダメージを効果的に防止しつつ、膜の形成効率を特に優れたものとすることができる。
In the film formation method of the present invention, the film formation is preferably performed by a plasma CVD method.
Thereby, the adhesion between the base material and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a higher level. Further, the film formation efficiency can be made particularly excellent while effectively preventing damage to the member on which the film is formed.

本発明の成膜方法では、成膜材料としてケイ素化合物を用い、シリコーンで構成された膜を形成することが好ましい。   In the film forming method of the present invention, it is preferable to use a silicon compound as a film forming material and form a film made of silicone.

これにより、例えば、液滴吐出装置のノズルプレート等に好適に適用することができる。また、従来においては、シリコーンで構成された膜を形成する場合に、基材と膜との密着性、および、表面硬度の両立を図ることが特に困難であったが、本発明では、シリコーンで構成された膜を形成する場合であっても、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度を高いレベルで両立することができる。すなわち、成膜材料としてケイ素化合物を用い、シリコーンで構成された膜を形成する場合に、本発明の効果がより顕著に発揮される。   Thereby, it can be suitably applied to, for example, a nozzle plate of a droplet discharge device. In the past, when forming a film composed of silicone, it was particularly difficult to achieve both the adhesion between the base material and the film and the surface hardness. Even when the formed film is formed, the adhesion between the base material and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a high level. That is, when a silicon compound is used as a film forming material and a film made of silicone is formed, the effect of the present invention is more remarkably exhibited.

本発明の成膜装置は、基材上に膜を形成する成膜装置であって、
気体状の成膜材料を供給する成膜材料供給部と、
前記基材が設置されるステージと、
前記ステージまたは前記基材の温度を調整する温度調整手段とを有することを特徴とする。
The film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus for forming a film on a substrate,
A film forming material supply unit for supplying a gaseous film forming material;
A stage on which the substrate is installed;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the stage or the substrate.

これにより、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を形成することができる成膜装置を提供することができる。   Thereby, while being excellent in adhesiveness with a base material, the film-forming apparatus which can form a film | membrane with high surface hardness can be provided.

本発明の成膜装置は、第1電極と、第2電極とを有するプラズマCVD装置であり、
前記第2電極が前記ステージとして機能するものであることが好ましい。
The film forming apparatus of the present invention is a plasma CVD apparatus having a first electrode and a second electrode,
It is preferable that the second electrode functions as the stage.

これにより、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度をより高いレベルで両立することができる。また、膜が形成される部材へのダメージを効果的に防止しつつ、膜の形成効率を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the adhesion between the base material and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a higher level. Further, the film formation efficiency can be made particularly excellent while effectively preventing damage to the member on which the film is formed.

本発明の膜付き部材は、基材と、
本発明の成膜方法を用いて形成された膜とを備えることを特徴とする。
The film-coated member of the present invention comprises a base material,
And a film formed using the film forming method of the present invention.

これにより、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を備えた膜付き部材を提供することができる。   Thereby, while being excellent in adhesiveness with a base material, the member with a film | membrane provided with the film | membrane with high surface hardness can be provided.

本発明の膜付き部材は、基材と、
本発明の成膜装置を用いて形成された膜とを備えることを特徴とする膜付き部材。
The film-coated member of the present invention comprises a base material,
A film-coated member comprising: a film formed using the film forming apparatus of the present invention.

これにより、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を備えた膜付き部材を提供することができる。   Thereby, while being excellent in adhesiveness with a base material, the member with a film | membrane provided with the film | membrane with high surface hardness can be provided.

本発明の膜付き部材では、前記膜の厚さが0.1μm以上5.0μm以下であることが好ましい。   In the member with a film of the present invention, the thickness of the film is preferably 0.1 μm or more and 5.0 μm or less.

これにより、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度をより高いレベルで両立することができる。また、膜の形成効率を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the adhesion between the base material and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a higher level. Further, the film formation efficiency can be made particularly excellent.

本発明の膜付き部材は、ノズルプレートであることが好ましい。
ノズルプレートは、各種膜付き部材の中でも、基材から膜が剥離する等の問題が生じやすい部材であり、膜が剥離等した場合に特性の低下等の問題が生じやすい部材であったが、本発明では、ノズルプレートに適用した場合であっても、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度を長期間にわたって安定的に発揮することができる。すなわち、膜付き部材がノズルプレートである場合に、本発明の効果がより顕著に発揮される。
The film-coated member of the present invention is preferably a nozzle plate.
The nozzle plate is a member that is prone to problems such as peeling of the film from the substrate, among members with various films, and is a member that is prone to problems such as deterioration of properties when the film is peeled, In this invention, even if it is a case where it applies to a nozzle plate, the adhesiveness of a base material and a film | membrane and the surface hardness of a film | membrane can be exhibited stably over a long period of time. That is, when the film-coated member is a nozzle plate, the effects of the present invention are more remarkably exhibited.

なお、本明細書において、所定の数値について、「以上」、「以下」という表現は、当該数値を含む範囲について用いるものとする。   Note that in this specification, the expression “above” or “below” is used for a predetermined numerical value with respect to a range including the numerical value.

本発明の成膜装置の好適な実施形態の概略を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of suitable embodiment of the film-forming apparatus of this invention typically. 図1に示す本発明の成膜装置を構成する第1電極の模式的な平面図である。It is a schematic plan view of the 1st electrode which comprises the film-forming apparatus of this invention shown in FIG. 成膜時における基材温度の経時的変化を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the time-dependent change of the base-material temperature at the time of film-forming. 本発明が適用されたノズルプレートを備えたインクジェットヘッドの好適な実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically suitable embodiment of the inkjet head provided with the nozzle plate to which this invention was applied. 本発明の膜付き部材が適用されたインクジェット式記録装置の好適な実施形態を示す概略図である。1 is a schematic view showing a preferred embodiment of an ink jet recording apparatus to which a film-coated member of the present invention is applied.

以下、添付する図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細な説明をする。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

《成膜装置》
まず、本発明の成膜装置について説明する。
<Film deposition system>
First, the film forming apparatus of the present invention will be described.

以下の説明では、成膜をプラズマCVD法により行う場合について代表的に説明する。
これにより、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度をより高いレベルで両立することができる。また、膜が形成される部材へのダメージを効果的に防止しつつ、膜の形成効率を特に優れたものとすることができる。
In the following description, a case where film formation is performed by a plasma CVD method will be representatively described.
Thereby, the adhesion between the base material and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a higher level. Further, the film formation efficiency can be made particularly excellent while effectively preventing damage to the member on which the film is formed.

図1は、本発明の成膜装置の好適な実施形態の概略を模式的に示す縦断面図、図2は、図1に示す本発明の成膜装置を構成する第1電極の模式的な平面図である。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an outline of a preferred embodiment of a film forming apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a first electrode constituting the film forming apparatus of the present invention shown in FIG. It is a top view.

本発明の成膜装置としてのプラズマCVD装置10は、第1電極1と、膜が形成されるべき基材が設置される第2電極2と、第2電極2の温度を調整する温度調整手段3と、第2電極2の温度を検出する温度検出手段4と、第1電極1および第2電極2を収容する真空室(チャンバー)5と、真空室5内を排気する排気手段6と、真空室5内にガスを供給するガス供給手段7と、電源8とを備えている。   A plasma CVD apparatus 10 as a film forming apparatus of the present invention includes a first electrode 1, a second electrode 2 on which a base material on which a film is to be formed, and a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the second electrode 2. 3, a temperature detection means 4 for detecting the temperature of the second electrode 2, a vacuum chamber (chamber) 5 for housing the first electrode 1 and the second electrode 2, an exhaust means 6 for exhausting the inside of the vacuum chamber 5, A gas supply means 7 for supplying gas into the vacuum chamber 5 and a power source 8 are provided.

第1電極1は、図示しない整合回路を介して、電源(高周波電源)8に電気的に接続されている。   The first electrode 1 is electrically connected to a power source (high frequency power source) 8 through a matching circuit (not shown).

第1電極1には、後述するガス供給手段7から供給されたガス(成膜材料を含むもの)を、第1電極1と第2電極2の間の空間に導入する貫通孔(成膜材料供給部、ノズル)11が複数設けられたものである。   The first electrode 1 has a through-hole (film formation material) for introducing a gas (including a film formation material) supplied from a gas supply means 7 (described later) into the space between the first electrode 1 and the second electrode 2. A plurality of supply units (nozzles) 11 are provided.

これにより、第2電極2に設置された基材に向けて成膜材料を効率よく供給することができ、成膜に利用されない成膜材料の割合を少なくすることができ、効率のよい成膜を行うことができる。また、基材に形成される膜の膜厚の不本意なばらつきを効果的に防止することができる。   Thereby, the film-forming material can be efficiently supplied toward the base material installed on the second electrode 2, and the ratio of the film-forming material that is not used for film formation can be reduced, so that the film can be efficiently formed. It can be performed. Moreover, the unintentional dispersion | variation in the film thickness of the film | membrane formed in a base material can be prevented effectively.

また、貫通孔(ノズル)11は、第1電極1のほぼ全面にわたって均等に設けられている。
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
Further, the through holes (nozzles) 11 are provided uniformly over almost the entire surface of the first electrode 1.
Thereby, the effects as described above are more remarkably exhibited.

第1電極1を平面視した際の貫通孔11の形状は、特に限定されないが、円形であるのが好ましい。
これにより、ガスの供給をより円滑に行うことができる。
The shape of the through hole 11 when the first electrode 1 is viewed in plan is not particularly limited, but is preferably circular.
Thereby, supply of gas can be performed more smoothly.

貫通孔11の直径は、0.1mm以上2.0mm以下であるのが好ましく、0.2mm以上1.5mm以下であるのがより好ましい。   The diameter of the through hole 11 is preferably from 0.1 mm to 2.0 mm, and more preferably from 0.2 mm to 1.5 mm.

これにより、ガスの噴射圧力が極端に高くなることを防止しつつ、十分な量(単位時間当たりの供給量)のガスを供給することができる。その結果、成膜の効率(膜付き部材の生産性)を特に優れたものとしつつ、不本意な膜厚のばらつきの発生等をより効果的に防止することができる。   Thereby, it is possible to supply a sufficient amount (a supply amount per unit time) of the gas while preventing the gas injection pressure from becoming extremely high. As a result, the film formation efficiency (productivity of the film-coated member) can be made particularly excellent, and the occurrence of unintentional film thickness variations can be more effectively prevented.

隣り合う貫通孔11のピッチ(中心間距離)は、1.0mm以上22.5mm以下であるのが好ましく、1.5mm以上3.0mm以下であるのがより好ましい。   The pitch (center-to-center distance) between the adjacent through holes 11 is preferably 1.0 mm or more and 22.5 mm or less, and more preferably 1.5 mm or more and 3.0 mm or less.

これにより、第1電極1の表面(第2電極2に対向する側の表面)のうち導電部として機能する部位の面積を十分に大きいものとしつつ、基材の各部位に供給されるガスまたは成膜材料の反応生成物の量のばらつきを抑制することができる。その結果、より優れた生産性で、不本意な膜厚のばらつきの発生等がより効果的に防止された膜を形成することができる。   Thereby, the gas supplied to each part of the substrate or the surface of the surface of the first electrode 1 (the surface on the side facing the second electrode 2) while sufficiently increasing the area of the part functioning as the conductive portion or Variation in the amount of reaction product of the film forming material can be suppressed. As a result, it is possible to form a film in which generation of unintentional film thickness variation and the like is more effectively prevented with higher productivity.

第1電極1を第2電極2が設けられた側から平面視した際の第1電極1の面積をS[mm]、複数個の貫通孔11の総面積をS[mm]としたとき、0.0007≦S/S≦0.02の関係を満足するのが好ましく、0.002≦S/S≦0.012の関係を満足するのがより好ましい。 When the first electrode 1 is viewed in plan from the side where the second electrode 2 is provided, the area of the first electrode 1 is S 0 [mm 2 ], and the total area of the plurality of through holes 11 is S 2 [mm 2 ]. In this case, it is preferable to satisfy the relationship of 0.0007 ≦ S 2 / S 0 ≦ 0.02, and it is more preferable to satisfy the relationship of 0.002 ≦ S 2 / S 0 ≦ 0.012.

これにより、第1電極1の表面(第2電極2に対向する側の表面)のうち導電部として機能する部位の面積を十分に大きいものとしつつ、基材の各部位に供給されるガスまたは成膜材料の反応生成物の量のばらつきを抑制することができる。その結果、より優れた生産性で、不本意な膜厚のばらつきの発生等がより効果的に防止された膜を形成することができる。   Thereby, the gas supplied to each part of the substrate or the surface of the surface of the first electrode 1 (the surface on the side facing the second electrode 2) while sufficiently increasing the area of the part functioning as the conductive portion or Variation in the amount of reaction product of the film forming material can be suppressed. As a result, it is possible to form a film in which generation of unintentional film thickness variation and the like is more effectively prevented with higher productivity.

第1電極1は、導電性を有するものであれば、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、例えば、アルミニウム等の各種金属を用いることができる。   The first electrode 1 may be made of any material as long as it has conductivity. For example, various metals such as aluminum can be used.

また、第1電極1の表面には、表面処理が施されていてもよい。
これにより、例えば、第1電極1の耐食性の向上や、スパッタ現象に対する耐性の向上等を図ることができる。
Further, the surface of the first electrode 1 may be subjected to a surface treatment.
Thereby, for example, it is possible to improve the corrosion resistance of the first electrode 1 and to improve the resistance to the sputtering phenomenon.

第1電極1が主としてアルミニウムで構成されたものである場合、前記表面処理としては、アルマイト処理を採用することができる。これにより、前述したような効果をより顕著に発揮させることができる。   When the 1st electrode 1 is mainly comprised with aluminum, an alumite process is employable as said surface treatment. Thereby, the effects as described above can be more remarkably exhibited.

第2電極2は接地(アース)されており、第1電極1との間で電位差を生じるように構成されている。   The second electrode 2 is grounded (earthed), and is configured to generate a potential difference with the first electrode 1.

第2電極2は、通常、膜を形成すべき基材の面積以上の面積を有するものである。
第2電極2を平面視した際の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、円形状である。
これにより、ウェハー状の基材等に対して、より好適に成膜処理を行うことができる。
The second electrode 2 usually has an area equal to or larger than the area of the base material on which the film is to be formed.
The shape of the second electrode 2 when viewed in plan is not particularly limited, but is circular in this embodiment.
Thereby, a film-forming process can be more suitably performed on a wafer-like base material or the like.

第2電極2は、通常、第1電極1と同様の形状、大きさを有するものである。
これにより、より安定した成膜を行うことができる。
The second electrode 2 usually has the same shape and size as the first electrode 1.
Thereby, more stable film formation can be performed.

真空室5は、排気手段6によって内部の空気が排気されたうえで、ガス供給手段7によりガスが供給されるように構成されている。   The vacuum chamber 5 is configured such that the gas is supplied by the gas supply means 7 after the internal air is exhausted by the exhaust means 6.

排気手段6としては、例えば、油回転ポンプ、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ(TMP)、メカニカルブースターポンプ(MBP)等の各種ポンプを用いることができる。   As the exhaust means 6, for example, various pumps such as an oil rotary pump, a dry pump, a turbo molecular pump (TMP), and a mechanical booster pump (MBP) can be used.

ガス供給手段7としては、例えば、ガスボンベを用いることができる。
ガスは、少なくとも、成膜材料を含むものであり、さらに、不活性ガス等のキャリアガスを含むもの(成膜材料とキャリアガスとの混合ガス)であってもよい。
As the gas supply means 7, for example, a gas cylinder can be used.
The gas includes at least a film forming material, and may further include a carrier gas such as an inert gas (a mixed gas of the film forming material and the carrier gas).

成膜材料は、形成すべき膜の組成により異なるが、例えば、窒化ケイ素で構成された膜を形成するものである場合、SiH等のSi含有ガスとNH等のN含有ガスとを組み合わせて用いることができる。また、後に説明する液滴吐出装置のノズルプレート等に適用することができる絶縁性膜(PPSi膜)を形成する場合、成膜材料としては、OMTS(オクタメチルトリシロキサン)等を用いることができる。また、成膜材料としては、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)等も好適に用いることができる。 The film forming material varies depending on the composition of the film to be formed. For example, when forming a film composed of silicon nitride, a combination of a Si-containing gas such as SiH 4 and an N-containing gas such as NH 3 is used. Can be used. In the case of forming an insulating film (PPSi film) that can be applied to a nozzle plate or the like of a droplet discharge device described later, OMTS (octamethyltrisiloxane) or the like can be used as a film forming material. . As a film forming material, tetraethyl orthosilicate (TEOS) or the like can be preferably used.

特に、成膜材料としてケイ素化合物を用い、シリコーンで構成された膜を形成するのが好ましい。   In particular, it is preferable to use a silicon compound as a film forming material to form a film made of silicone.

これにより、例えば、後に説明する液滴吐出装置のノズルプレート等に好適に適用することができる。また、従来においては、シリコーンで構成された膜を形成する場合に、基材と膜との密着性、および、表面硬度の両立を図ることが特に困難であったが、本発明では、シリコーンで構成された膜を形成する場合であっても、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度を高いレベルで両立することができる。すなわち、成膜材料としてケイ素化合物を用い、シリコーンで構成された膜を形成する場合に、本発明の効果がより顕著に発揮される。   Thereby, for example, it can be suitably applied to a nozzle plate or the like of a droplet discharge device described later. In the past, when forming a film composed of silicone, it was particularly difficult to achieve both the adhesion between the base material and the film and the surface hardness. Even when the formed film is formed, the adhesion between the base material and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a high level. That is, when a silicon compound is used as a film forming material and a film made of silicone is formed, the effect of the present invention is more remarkably exhibited.

また、キャリアガスとしては、例えば、アルゴン、水素、窒素等を好適に用いることができる。   Moreover, as carrier gas, argon, hydrogen, nitrogen etc. can be used suitably, for example.

なお、図示の構成では、1つのガス供給手段7を備えているが、ガス供給手段7を複数備えていてもよい。   In the illustrated configuration, one gas supply means 7 is provided, but a plurality of gas supply means 7 may be provided.

これにより、例えば、異なる組成のガスを個別に供給することができる。より具体的には、成膜材料を含むガスと、成膜材料を含まないガスとを個別に供給したり、複数種の成膜材料を用いる場合において、第1の成膜材料を含むガスと、第1の成膜材料とは異なる第2の成膜材料を含むガスとを個別に供給することができる。このように、複数種のガスを個別に供給することにより、例えば、ガスを貯蔵する容器(ガスボンベ等)の管理が容易となる。また、複数種のガスの混合比率等を容易に調整することができる。   Thereby, for example, gases having different compositions can be supplied individually. More specifically, when a gas containing a film forming material and a gas not containing a film forming material are separately supplied or a plurality of types of film forming materials are used, a gas containing a first film forming material The gas containing the second film forming material different from the first film forming material can be supplied individually. Thus, by individually supplying a plurality of types of gas, for example, management of a container (such as a gas cylinder) that stores the gas becomes easy. In addition, the mixing ratio of plural kinds of gases can be easily adjusted.

温度調整手段3は、第2電極(ステージ)2の温度を調整するものである。
温度調整手段3としては、例えば、赤外線ヒーター、電熱線ヒーター等の各種ヒーター等の加熱手段、フィンや冷媒を用いた冷却手段等が挙げられ、加熱手段および冷却手段の両方を備えるものであるのが好ましい。これにより、第2電極(ステージ)2、基材の温度をより好適に調整することができる。
The temperature adjusting means 3 adjusts the temperature of the second electrode (stage) 2.
Examples of the temperature adjusting means 3 include heating means such as various heaters such as an infrared heater and a heating wire heater, a cooling means using fins or a refrigerant, and the like, which includes both the heating means and the cooling means. Is preferred. Thereby, the temperature of the 2nd electrode (stage) 2 and a base material can be adjusted more suitably.

温度調整手段3を備えることにより、例えば、成膜時において、基材の温度を好適に調整することができる。例えば、第1の温度とした状態で成膜を開始し、基材の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度とした状態で成膜を終了することができる。   By providing the temperature adjusting means 3, for example, the temperature of the base material can be suitably adjusted during film formation. For example, film formation can be started in a state where the first temperature is set, and film formation can be ended in a state where the temperature of the base material is set to a second temperature higher than the first temperature.

これにより、後に詳述するように、形成される膜の内部応力を小さいものとし、基材に対する膜の密着性を優れたものとしつつ、膜の表面硬度の高いものとすることができる。   Thereby, as will be described in detail later, the internal stress of the film to be formed can be made small, and the film can have high surface hardness while the film has excellent adhesion to the substrate.

温度検出手段4は、第2電極(ステージ)2の温度を検出するものである。
このような温度検出手段4を備えることにより、温度検出手段4での検出結果を用いて、温度調整手段3による温度調整をより適切に行うことができる。その結果、例えば、形成される膜の内部応力をより小さいものとし、基材に対する膜の密着性をより優れたものとしつつ、膜の表面硬度をより高いものとすることができる。
温度検出手段4としては、各種温度センサーを用いることができる。
The temperature detection means 4 detects the temperature of the second electrode (stage) 2.
By providing such a temperature detection means 4, the temperature adjustment by the temperature adjustment means 3 can be more appropriately performed using the detection result of the temperature detection means 4. As a result, for example, the internal stress of the film to be formed can be made smaller, the film can be made to have a higher surface hardness while the adhesion of the film to the substrate is more excellent.
Various temperature sensors can be used as the temperature detection means 4.

プラズマCVD装置10は、図示しない制御部を有しており、当該制御部によって、電源8による印加電圧、ガス供給手段7からのガス供給量、排気手段6による排気量、温度調整手段による温度調整等が制御される。
これにより、好適に制御された条件で成膜を行うことができる。
The plasma CVD apparatus 10 has a control unit (not shown). The control unit applies a voltage applied by the power supply 8, a gas supply amount from the gas supply unit 7, an exhaust amount by the exhaust unit 6, and a temperature adjustment by the temperature adjustment unit. Etc. are controlled.
Thereby, film formation can be performed under suitably controlled conditions.

以上説明したような本発明の成膜装置によれば、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を効率よく形成することができる。   According to the film forming apparatus of the present invention as described above, it is possible to efficiently form a film having excellent adhesion to the base material and high surface hardness.

《成膜方法(膜の製造方法)》
次に、本発明の成膜方法(膜の製造方法)について説明する。
図3は、成膜時における基材温度の経時的変化を模式的に示す図である。
<< Film Formation Method (Film Production Method) >>
Next, the film forming method (film manufacturing method) of the present invention will be described.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a change with time of the substrate temperature during film formation.

本発明の成膜方法は、基材の温度を第1の温度とした状態で成膜を開始し、前記基材の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度とした状態で成膜を終了することを特徴とする。   In the film forming method of the present invention, film formation is started in a state where the temperature of the base material is set to the first temperature, and the temperature of the base material is set to a second temperature higher than the first temperature. It is characterized by terminating the membrane.

これにより、膜の内部応力を緩和し、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を形成することができる成膜方法を提供することができる。   Thereby, while reducing the internal stress of a film | membrane, while being excellent in adhesiveness with a base material, the film-forming method which can form a film | membrane with high surface hardness can be provided.

また、例えば、形成される膜を、厚さ方向において、膜密度や組成が傾斜的に変化するものとして形成することができ、層間剥離のような問題の発生を効果的に防止することができる。   In addition, for example, the formed film can be formed so that the film density and composition change in a gradient direction in the thickness direction, and problems such as delamination can be effectively prevented. .

これに対し、例えば、成膜時において、基材の温度を高い温度(例えば、温度T)で保持した場合、膜の内部応力が大きいものとなり、基材と膜との密着性を十分に優れたものとすることができず、膜は、急激な温度変化や摩擦等の外力等によって、基材から剥離しやすいものとなる。 On the other hand, for example, when the temperature of the base material is kept at a high temperature (for example, temperature T 2 ) during film formation, the internal stress of the film becomes large, and the adhesion between the base material and the film is sufficient. The film cannot be excellent, and the film is easily peeled off from the substrate due to an external force such as a rapid temperature change or friction.

また、成膜時において、基材の温度を比較的低い温度(例えば、温度T)で保持した場合、形成される膜の硬度が低いものとなる。 Further, when the temperature of the base material is kept at a relatively low temperature (for example, temperature T 1 ) at the time of film formation, the hardness of the formed film becomes low.

以下、前述したプラズマCVD装置(成膜装置)10を用いて膜を形成する方法の一例について説明する。   Hereinafter, an example of a method for forming a film using the above-described plasma CVD apparatus (film forming apparatus) 10 will be described.

本実施形態の製造方法は、排気手段6により、真空室5の内部を減圧する減圧工程(1a)と、ガス供給手段7から貫通孔11を介して第1電極1と第2電極2との間に成膜材料を含むガスを供給する成膜材料供給工程(1b)と、電源8により第1電極1と第2電極2との間に電圧を印加することによりプラズマを発生させるプラズマ発生工程(1c)とを有する。   In the manufacturing method of the present embodiment, the pressure reducing step (1a) for reducing the pressure inside the vacuum chamber 5 by the exhaust means 6 and the first electrode 1 and the second electrode 2 from the gas supply means 7 through the through holes 11 are performed. A film forming material supply step (1b) for supplying a gas containing a film forming material in between, and a plasma generating step for generating plasma by applying a voltage between the first electrode 1 and the second electrode 2 by the power source 8 (1c).

<減圧工程>
まず、真空室5の内部にガスを供給するのに先立ち、真空室5の内部を排気手段6により減圧する。
<Decompression step>
First, prior to supplying gas to the inside of the vacuum chamber 5, the inside of the vacuum chamber 5 is decompressed by the exhaust means 6.

これにより、真空室5の内部を、効率よくガス供給手段7から供給されるガスに置換することができる。   Thereby, the inside of the vacuum chamber 5 can be efficiently replaced with the gas supplied from the gas supply means 7.

減圧工程で減圧された状態での真空室5の内部の圧力は、特に限定されないが、0.01Pa以上1Pa以下であるのが好ましく、0.1Pa以上0.5Pa以下であるのがより好ましい。   Although the pressure inside the vacuum chamber 5 in the state decompressed in the pressure reduction process is not particularly limited, it is preferably 0.01 Pa or more and 1 Pa or less, and more preferably 0.1 Pa or more and 0.5 Pa or less.

これにより、真空室5の内部を、より効率よくガス供給手段7から供給されるガスに置換することができるとともに、成膜の効率(膜付き部材の生産性)を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the inside of the vacuum chamber 5 can be replaced with the gas supplied from the gas supply means 7 more efficiently, and the film formation efficiency (productivity of the member with the film) is particularly excellent. Can do.

これに対し、減圧工程で減圧された状態での真空室5の内部の圧力が前記上限値を超えると、真空室5の内部のガスの置換効率が低下する。   On the other hand, if the pressure inside the vacuum chamber 5 in a state where the pressure is reduced in the pressure reducing step exceeds the upper limit value, the replacement efficiency of the gas inside the vacuum chamber 5 is lowered.

また、減圧工程で減圧された状態での真空室5の内部の圧力が前記下限値未満であると、真空室5の内部のガスの置換効率のさらなる向上が困難となるだけでなく、減圧工程に要する時間が長くなるため、成膜の効率(膜付き部材の生産性)が低下する。また、過度の減圧は、排気手段6等への負荷が大きくなり、プラズマCVD装置10の安定的な運転や長寿命化の観点等からも不利である。   In addition, if the pressure inside the vacuum chamber 5 in a state where the pressure is reduced in the pressure reducing step is less than the lower limit value, it is difficult not only to further improve the replacement efficiency of the gas inside the vacuum chamber 5, but also the pressure reducing step. Therefore, the film formation efficiency (productivity of the film-coated member) decreases. In addition, excessive decompression increases the load on the exhaust means 6 and the like, which is disadvantageous from the viewpoint of stable operation of the plasma CVD apparatus 10 and longer life.

<成膜材料供給工程>
その後、減圧された状態の真空室5の内部に成膜材料を含むガスを供給する。
<Film forming material supply process>
Thereafter, a gas containing a film forming material is supplied into the vacuum chamber 5 in a decompressed state.

これにより、真空室5の内部を、成膜材料等の各成分を所望の含有率で含むものとすることができる。その結果、後のプラズマ発生工程において、成膜を好適に進行させることができる。   Thereby, the inside of the vacuum chamber 5 can contain each component, such as film-forming material, with a desired content rate. As a result, film formation can be suitably advanced in the subsequent plasma generation step.

成膜材料供給工程でガスが供給された状態での真空室5の内部の圧力は、特に限定されないが、0.1Pa以上900Pa以下であるのが好ましく、1Pa以上500Pa以下であるのがより好ましい。   The pressure inside the vacuum chamber 5 in a state where gas is supplied in the film forming material supply step is not particularly limited, but is preferably 0.1 Pa or more and 900 Pa or less, and more preferably 1 Pa or more and 500 Pa or less. .

これにより、後のプラズマ発生工程での成膜の効率(膜付き部材の生産性)を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the film-forming efficiency (productivity of the film-coated member) in the subsequent plasma generation step can be made particularly excellent.

<プラズマ発生工程>
その後、電源8により第1電極1と第2電極2との間に電圧を印加する。
<Plasma generation process>
Thereafter, a voltage is applied between the first electrode 1 and the second electrode 2 by the power source 8.

これにより、ガスがプラズマ状態となり、成膜材料は励起され、化学的に活性な状態となる。そして、化学的に活性な状態となった成膜材料が化学反応し、成膜材料の反応生成物で構成された膜が基材上に形成される。   As a result, the gas enters a plasma state, and the film forming material is excited and becomes chemically active. Then, the film forming material in a chemically active state chemically reacts to form a film composed of a reaction product of the film forming material on the substrate.

ここで、本発明では、前述したように、基材の温度を第1の温度とした状態で成膜を開始し、前記基材の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度とした状態で成膜を終了する。本実施形態では、第1電極1と第2電極2との間に電圧を印加する際の基材の温度を第1の温度Tとし、プラズマの発生を停止し成膜が終了する際(例えば、電圧の印加を停止し真空室5の成膜材料がプラズマ状態をとらなくなった際、真空室5内の成膜材料がなくなった際等)の温度を、第1の温度Tよりも高い第2の温度Tとする。これにより、基材に膜の内部応力を緩和し、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を安定的に形成することができる。また、CVD法においては、基材温度を高い状態とした場合には成膜速度が上がり、基材温度を低い状態とした場合には成膜速度が下がる傾向があるため、本実施形態のように、CVD法において、成膜開始時の基材の温度を比較的低い温度(第1の温度T)とし、その後、基材の温度を高めることにより、成膜の効率を優れたものとしつつ、膜厚の調整も容易かつ確実に行うことができる。 Here, in the present invention, as described above, film formation is started in a state where the temperature of the base material is set to the first temperature, and the temperature of the base material is set to a second temperature higher than the first temperature. In this state, the film formation is finished. In this embodiment, the first electrode 1 and the temperature of the substrate when a voltage is applied between the second electrode 2 and the first temperature T 1, when the deposited stops generating the plasma is terminated ( For example, when the application of voltage is stopped and the film forming material in the vacuum chamber 5 no longer takes a plasma state, the temperature of the film forming material in the vacuum chamber 5 runs out, etc.), the temperature is higher than the first temperature T 1. the high second temperature T 2. Thereby, the internal stress of a film | membrane is relieve | moderated to a base material, and while being excellent in adhesiveness with a base material, a film | membrane with high surface hardness can be formed stably. In the CVD method, when the substrate temperature is high, the film formation rate increases. When the substrate temperature is low, the film formation rate tends to decrease. In addition, in the CVD method, the temperature of the base material at the start of film formation is set to a relatively low temperature (first temperature T 1 ), and then the temperature of the base material is increased to improve the efficiency of film formation. However, the film thickness can be adjusted easily and reliably.

第1の温度(T)は、40℃以上90℃以下であるのが好ましく、60℃以上80℃以下であるのがより好ましい。 The first temperature (T 1 ) is preferably 40 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.

これにより、形成される膜の内部応力をより小さいものとし、基材に対する膜の密着性を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the internal stress of the film | membrane formed can be made smaller, and the adhesiveness of the film | membrane with respect to a base material can be made especially excellent.

また、第2の温度(T)は、110℃以上170℃以下であるのが好ましく、120℃以上150℃以下であるのがより好ましい。 In addition, the second temperature (T 2 ) is preferably 110 ° C. or higher and 170 ° C. or lower, and more preferably 120 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.

これにより、形成される膜の内部応力を十分に小さいものとし、基材に対する膜の密着性を十分に優れたものとしつつ、膜の表面硬度の特に高いものとすることができる。   As a result, the internal stress of the film to be formed can be made sufficiently small, the adhesion of the film to the substrate can be made sufficiently excellent, and the surface hardness of the film can be made particularly high.

また、第2の温度と第1の温度との差(T−T)は、30℃以上100℃以下であるのが好ましく、40℃以上80℃以下であるのがより好ましい。 Further, the difference (T 2 −T 1 ) between the second temperature and the first temperature is preferably 30 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and more preferably 40 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.

これにより、膜の形成効率(膜付き部材の生産性)を特に優れたものとしつつ、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度をより高いレベルで両立することができる。   Thereby, the adhesion between the substrate and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a higher level while the film formation efficiency (productivity of the member with the film) is particularly excellent.

また、基材の温度がT[℃]から0.7×(T−T)[℃]に到達するまでの時間は、60秒以上200秒以下であるのが好ましく、100秒以上180秒以下であるのがより好ましい。 The time until the temperature of the base material reaches 0.7 × (T 2 −T 1 ) [° C.] from T 1 [° C.] is preferably 60 seconds or more and 200 seconds or less, more preferably 100 seconds or more. More preferably, it is 180 seconds or less.

これにより、膜の形成効率(膜付き部材の生産性)を特に優れたものとしつつ、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度をより高いレベルで両立することができる。   Thereby, the adhesion between the substrate and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a higher level while the film formation efficiency (productivity of the member with the film) is particularly excellent.

また、膜のうち、基材の温度が0.7×(T−T)[℃]に到達してから成膜が終了するまでに形成される部位の厚さは、150nm以上600nm以下であるのが好ましく、300nm以上400nm以下であるのがより好ましい。 Further, among the film, temperature of the substrate is 0.7 × (T 2 -T 1) The thickness of the portion deposited from reaching the [℃] is formed before completion, 150 nm or more 600nm or less It is preferable that it is 300 nm or more and 400 nm or less.

これにより、膜の形成効率(膜付き部材の生産性)を特に優れたものとしつつ、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度をより高いレベルで両立することができる。   Thereby, the adhesion between the substrate and the film and the surface hardness of the film can be achieved at a higher level while the film formation efficiency (productivity of the member with the film) is particularly excellent.

本工程では、成膜材料の反応を継続的に進行させるため、通常、ガス供給手段7からガスを供給しつつ行う。   In this step, in order to continuously advance the reaction of the film forming material, it is usually performed while supplying gas from the gas supply means 7.

ところで、従来においては、厚みの大きい膜を形成しようとした際に、前述したような基材と膜との密着性の低下の問題が特に生じ易かったが、本発明では、厚みの大きい膜を形成する場合であっても、上記のような問題の発生を確実に防止することができる。   By the way, in the past, when a film having a large thickness was to be formed, the above-described problem of decrease in adhesion between the substrate and the film was particularly likely to occur. Even if it is formed, the occurrence of the above problems can be reliably prevented.

本工程で形成する膜の厚さは、特に限定されないが、0.1μm以上5.0μm以下であるのが好ましく、0.2μm以上1.5μm以下であるのがより好ましい。   Although the thickness of the film | membrane formed at this process is not specifically limited, It is preferable that they are 0.1 micrometer or more and 5.0 micrometers or less, and it is more preferable that they are 0.2 micrometer or more and 1.5 micrometers or less.

このように、膜厚が比較的厚い場合に、前記のような問題がより顕著に発生していたが、本発明では、このように膜厚が比較的厚い場合であっても、前記のような問題の発生を確実に防止することができる。したがって、膜の厚さが前記範囲内の値である場合に、本発明による効果がより顕著に発揮され、基材と膜との密着性、および、膜の表面硬度をより高いレベルで両立することができる。また、膜の形成効率(膜付き部材の生産性)を特に優れたものとすることができる。   As described above, when the film thickness is relatively thick, the above-described problem has occurred more remarkably. However, in the present invention, even when the film thickness is relatively thick as described above, It is possible to reliably prevent the occurrence of a serious problem. Therefore, when the thickness of the film is within the above range, the effect of the present invention is more remarkably exhibited, and the adhesion between the substrate and the film and the surface hardness of the film are compatible at a higher level. be able to. Further, the film formation efficiency (productivity of the film-coated member) can be made particularly excellent.

また、ナノインデーション法により求められる膜の表面硬度は、1.3GPa以上であるのが好ましく、1.5GPa以上であるのがより好ましい。   Moreover, the surface hardness of the film | membrane calculated | required by the nanoindentation method is preferably 1.3 GPa or more, and more preferably 1.5 GPa or more.

これにより、膜の耐擦性等を特に優れたものとすることができ、当該膜を備える部材(膜付き部材)を、例えば、後に説明する液滴吐出装置のノズルプレート等に好適に適用することができる。   As a result, the abrasion resistance of the film can be made particularly excellent, and a member (a member with a film) provided with the film is suitably applied to, for example, a nozzle plate of a droplet discharge device described later. be able to.

ナノインデーション法による膜の表面硬度は、例えば、測定機として、走査型プローブ顕微鏡(例えば、デジタルインスツルメント製、商品名「NanoScopeIII」等)およびナノインデンター(例えば、ハイジトロン製、商品名「TRIBOSCOPE」等)を用い、硬度測定圧子としてBerkovich圧子を使用し、測定荷重:30μN、測定温度:23℃、相対湿度:55%という条件での測定から得られる荷重−変位曲線から求めることができる。   The surface hardness of the film by the nanoindentation method is, for example, a scanning probe microscope (for example, manufactured by Digital Instruments, trade name “NanoScope III”, etc.) and a nano indenter (for example, trade name, manufactured by Heiditron). Using a TRIBOSCOPE etc., a Berkovich indenter is used as a hardness measurement indenter, and a load-displacement curve obtained from measurement under the conditions of measurement load: 30 μN, measurement temperature: 23 ° C., relative humidity: 55% it can.

ガス供給手段7からガスの供給に伴い、真空室5内部の圧力が高くなることを防止するため(真空度保持のため)に、本工程では、排気手段6による排気を行ってもよい。   In order to prevent the pressure inside the vacuum chamber 5 from increasing with the supply of gas from the gas supply means 7 (in order to maintain the degree of vacuum), in this step, the exhaust means 6 may perform exhaust.

プラズマ発生工程での真空室5の内部の圧力は、特に限定されないが、0.1Pa以上900Pa以下であるのが好ましく、1Pa以上500Pa以下であるのがより好ましい。   The pressure inside the vacuum chamber 5 in the plasma generation step is not particularly limited, but is preferably 0.1 Pa or more and 900 Pa or less, and more preferably 1 Pa or more and 500 Pa or less.

これにより、成膜の効率(膜付き部材の生産性)を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the efficiency of film formation (productivity of a member with a film) can be made particularly excellent.

《膜付き部材》
次に、本発明の膜付き部材について、説明する。
《Member with membrane》
Next, the film-coated member of the present invention will be described.

本発明の膜付き部材は、基材と、前述した本発明の成膜方法、本発明の成膜装置を用いて形成された膜とを備えるものである。   The member with a film of the present invention comprises a substrate and a film formed using the film forming method of the present invention and the film forming apparatus of the present invention.

これにより、基材との密着性に優れるとともに、表面硬度の高い膜を備えた膜付き部材を提供することができる。   Thereby, while being excellent in adhesiveness with a base material, the member with a film | membrane provided with the film | membrane with high surface hardness can be provided.

なお、前述したような本発明の成膜方法、成膜装置を用いて膜が形成された基材をそのまま膜付き部材として用いてもよいし、膜が形成された基材に対して切断等の加工を施したものを本発明の膜付き部材としてもよい。   Note that the base material on which the film is formed using the film forming method and film forming apparatus of the present invention as described above may be used as a member with a film as it is, or the base material on which the film is formed is cut or the like. The material subjected to the above processing may be used as the film-coated member of the present invention.

また、膜付き部材が備える膜は、前述した成膜装置、成膜方法を用いて形成された膜をそのまま備えるものであってもよいし、成膜後に他の処理を施されたものであってもよい。   In addition, the film included in the film-coated member may include a film formed by using the above-described film formation apparatus and film formation method as it is, or may have been subjected to other processing after film formation. May be.

本発明の膜付き部材は、いかなる用途のものであってもよく、例えば、半導体装置等に適用することができる。   The film-coated member of the present invention may be used for any application, and can be applied to, for example, a semiconductor device.

また、本発明の膜付き部材は、例えば、液滴吐出装置(インクジェット式記録装置)の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を構成するノズルプレートに好適に適用することができる。液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)は微細な構造を有しており、わずかな寸法のずれが、液滴吐出特性に大きな影響を与える。また、液滴吐出ヘッドでは、ノズルプレートでのインクの過度な濡れ広がりを防止するために、撥液膜を設けることが一般に行われているが、ノズルプレートには液滴吐出等に伴う振動が多数回繰り返し加わったり、ワイピング手段による付着したインクの拭き取り作業が一般的に行われている。したがって、ノズルプレートは、各種膜付き部材の中でも、基材から膜が剥離する等の問題が生じやすい部材であり、膜が剥離等した場合に特性の低下等の問題が生じやすい部材であったが、本発明では、ノズルプレートに適用した場合であっても、前述したような効果を長期間にわたって安定的に発揮することができる。すなわち、膜付き部材がノズルプレートである場合に、本発明の効果がより顕著に発揮される。   The film-coated member of the present invention can be suitably applied to, for example, a nozzle plate constituting a droplet discharge head (inkjet head) of a droplet discharge device (inkjet recording device). A droplet discharge head (inkjet head) has a fine structure, and a slight dimensional deviation greatly affects the droplet discharge characteristics. In addition, in a droplet discharge head, a liquid repellent film is generally provided in order to prevent excessive wetting and spreading of ink on the nozzle plate, but the nozzle plate is subject to vibration associated with droplet discharge. In general, an operation of wiping off ink adhering many times or adhering by a wiping means is performed. Therefore, the nozzle plate is a member that easily causes problems such as peeling of the film from the substrate, and is a member that easily causes problems such as deterioration of characteristics when the film peels. However, in the present invention, even when applied to the nozzle plate, the above-described effects can be stably exhibited over a long period of time. That is, when the film-coated member is a nozzle plate, the effects of the present invention are more remarkably exhibited.

液滴吐出装置(インクジェット式記録装置)には、家庭用、事務用、工業用等、様々なものがあるが、特に、捺染用の液滴吐出装置(インクジェット式記録装置)では、一般に、ワイピング部材として布等の摩擦力の大きいものが用いられるため、前述したような問題が生じ易かったが、本発明は、捺染用の液滴吐出装置(インクジェット式記録装置)を構成するノズルプレート等にも好適に適用することができる。   There are various types of droplet discharge devices (inkjet recording devices) such as home use, office use, and industrial use. In particular, droplet discharge devices (inkjet recording devices) for textile printing are generally wiped. Since a member having a large frictional force, such as cloth, is used as the member, the above-described problem is likely to occur. However, the present invention is applied to a nozzle plate or the like constituting a droplet discharge apparatus (inkjet recording apparatus) for textile printing. Can also be suitably applied.

《インクジェットヘッド》
以下、本発明の膜付き部材の一例としてのノズルプレートを備えたインクジェットヘッドについて説明する。
<Inkjet head>
Hereinafter, an inkjet head provided with a nozzle plate as an example of the film-coated member of the present invention will be described.

図4は、本発明が適用されたノズルプレートを備えたインクジェットヘッドの好適な実施形態を模式的に示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a preferred embodiment of an inkjet head having a nozzle plate to which the present invention is applied.

図4に示すインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)100は、インク溜め87が形成されたシリコン基板81と、シリコン基板81上に形成された振動板82と、振動板82上の所望位置に形成された下電極83と、下電極83上であって、インク溜め87に対応した位置に形成された圧電体薄膜84と、圧電体薄膜84上に形成された上電極85と、シリコン基板81の下面に接合されたノズルプレート86とを備えている。ノズルプレート86には、インク溜め87に連通するインク吐出ノズル(貫通孔)86Aが設けられている。   An ink jet head (droplet discharge head) 100 shown in FIG. 4 is formed at a desired position on the vibration plate 82, a silicon substrate 81 on which an ink reservoir 87 is formed, a vibration plate 82 formed on the silicon substrate 81, and the like. The lower electrode 83, the lower electrode 83, the piezoelectric thin film 84 formed at a position corresponding to the ink reservoir 87, the upper electrode 85 formed on the piezoelectric thin film 84, and the lower surface of the silicon substrate 81. And a nozzle plate 86 joined to each other. The nozzle plate 86 is provided with an ink discharge nozzle (through hole) 86 </ b> A communicating with the ink reservoir 87.

このインクジェットヘッド100は、図示しないインク流路を介してインク溜め87にインクが供給される。ここで、下電極83と上電極85とを介して、圧電体薄膜84に電圧を印加すると、圧電体薄膜84が変形してインク溜め87内を負圧にし、インクに圧力を加える。この圧力によって、インクがノズルから吐出され、インクジェット記録を行う。   In the inkjet head 100, ink is supplied to the ink reservoir 87 via an ink flow path (not shown). Here, when a voltage is applied to the piezoelectric thin film 84 via the lower electrode 83 and the upper electrode 85, the piezoelectric thin film 84 is deformed to create a negative pressure in the ink reservoir 87 and apply pressure to the ink. With this pressure, ink is ejected from the nozzle, and ink jet recording is performed.

インクジェットヘッド100は、例えば、Si熱酸化膜を振動板82とし、その上部に、下電極83、圧電体薄膜84、上電極85で構成される薄膜圧電体素子を薄膜プロセスにより一体成形し、かつ、キャビティー(インク溜め)87が形成された単結晶のシリコン基板81からなるチップと、インクを吐出するインク吐出ノズル86Aを備えたノズルプレート86とが、接合された構造のものとすることができる。   For example, the inkjet head 100 is formed by integrally forming a thin film piezoelectric element including a lower electrode 83, a piezoelectric thin film 84, and an upper electrode 85 by a thin film process using a Si thermal oxide film as a vibration plate 82, and an upper portion thereof. In addition, a chip made of a single crystal silicon substrate 81 in which a cavity (ink reservoir) 87 is formed and a nozzle plate 86 having an ink discharge nozzle 86A for discharging ink may be joined. it can.

ここでは、より大きな変位量が稼げるように、圧電体薄膜84としては、例えば、圧電歪定数d31の高い材料として、第3成分としてマグネシウムニオブ酸鉛を添加した3成分系PZTで構成されたものを用いることができる。また、圧電体薄膜84の厚みは、2μm程度とすることができる。   Here, the piezoelectric thin film 84 is composed of, for example, a three-component PZT in which lead magnesium niobate is added as a third component as a material having a high piezoelectric strain constant d31 so that a larger displacement amount can be obtained. Can be used. The thickness of the piezoelectric thin film 84 can be about 2 μm.

そして、ノズルプレート86は、基部861と、基部861の外表面側(シリコン基板81に対向する面とは反対の面側)に選択的に設けられた撥液膜862とを有している。   The nozzle plate 86 includes a base portion 861 and a liquid repellent film 862 that is selectively provided on the outer surface side of the base portion 861 (the surface side opposite to the surface facing the silicon substrate 81).

撥液膜862は、前述したような本発明の成膜方法、成膜装置を用いて形成された膜、または、当該膜に所定の処理を施したものである。
このようなノズルプレート86の製造方法の一例を以下に説明する。
The liquid repellent film 862 is a film formed by using the film forming method and the film forming apparatus of the present invention as described above, or a film obtained by performing a predetermined process on the film.
An example of a method for manufacturing such a nozzle plate 86 will be described below.

まず、ニッケル等で構成され、インク吐出ノズル(貫通孔)86Aに対応する開口部が設けられた基板(基部861)を用意し、この基板に対し、本発明の成膜方法(特にCVD法による成膜方法)、成膜装置(特にCVD装置)を用いて膜の形成を行う。このとき、成膜材料としては、オクタメチルトリシロキサンを用い、その重合物で構成された膜を形成する。その後、形成された膜に、窒素雰囲気下で加温エージング処理(アニール処理)を行うことにより、該表面上に撥液膜862としてのプラズマ重合膜を形成することにより、ノズルプレート86を得ることができる。   First, a substrate (base 861) made of nickel or the like and provided with an opening corresponding to the ink discharge nozzle (through hole) 86A is prepared. The film is formed using a film formation method) and a film formation apparatus (particularly a CVD apparatus). At this time, octamethyltrisiloxane is used as a film forming material, and a film composed of the polymer is formed. Thereafter, the formed film is subjected to a warming aging process (annealing process) in a nitrogen atmosphere to form a plasma polymerized film as a liquid repellent film 862 on the surface, thereby obtaining the nozzle plate 86. Can do.

《膜付き部材を備えた装置(電子機器)》
次に、前述した膜付き部材を備えた装置について説明する。
<< Equipment with membrane-coated member (electronic equipment) >>
Next, an apparatus provided with the above-described film-coated member will be described.

本発明の膜付き部材は、前述したようにいかなる用途のものであってもよいが、各種装置(例えば、電子機器)の構成部材として用いることができる。   The film-coated member of the present invention may be used for any application as described above, but can be used as a component member of various devices (for example, electronic devices).

以下、膜付き部材を備えた装置(電子機器)の一例として、前述したインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置(液滴吐出装置)について説明する。   Hereinafter, as an example of an apparatus (electronic apparatus) including a film-coated member, an ink jet recording apparatus (droplet discharge apparatus) including the above-described ink jet head will be described.

図5は、本発明の膜付き部材が適用されたインクジェット式記録装置の好適な実施形態を示す概略図である。   FIG. 5 is a schematic view showing a preferred embodiment of an ink jet recording apparatus to which the film-coated member of the present invention is applied.

図5に示すように、インクジェット式記録装置(液滴吐出装置)1000は、インクジェットヘッドユニット(記録ヘッドユニット)91Aおよび91Bと、カートリッジ92Aおよび92Bと、キャリッジ93と、装置本体94と、キャリッジ軸95と、駆動モーター96と、タイミングベルト97と、プラテン98とを備えている。   As shown in FIG. 5, an ink jet recording apparatus (droplet discharge apparatus) 1000 includes ink jet head units (recording head units) 91A and 91B, cartridges 92A and 92B, a carriage 93, an apparatus main body 94, and a carriage shaft. 95, a drive motor 96, a timing belt 97, and a platen 98.

前述したようなインクジェットヘッド100(本発明の膜付き部材を備えるもの)を備える記録ヘッドユニット91Aおよび91Bは、インク供給手段を構成するカートリッジ92Aおよび92Bが着脱可能に設けられ、記録ヘッドユニット91Aおよび91Bを搭載したキャリッジ93は、装置本体94に取り付けられたキャリッジ軸95に軸方向移動自在に設けられている。記録ヘッドユニット91Aおよび91Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物およびカラーインク組成物を吐出するものとすることができる。   The recording head units 91A and 91B including the ink jet head 100 (including the film-coated member of the present invention) as described above are provided with detachable cartridges 92A and 92B constituting the ink supply means. A carriage 93 on which 91B is mounted is provided on a carriage shaft 95 attached to the apparatus main body 94 so as to be movable in the axial direction. The recording head units 91A and 91B can eject, for example, a black ink composition and a color ink composition, respectively.

そして、駆動モーター96の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト97を介してキャリッジ93に伝達されることで、記録ヘッドユニット91Aおよび91Bを搭載したキャリッジ93はキャリッジ軸95に沿って移動される。一方、装置本体94にはキャリッジ軸95に沿ってプラテン98が設けられており、図示しない給紙ローラー等により給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン98に巻き掛けられて搬送されるようになっている。   Then, the driving force of the driving motor 96 is transmitted to the carriage 93 via a plurality of gears and a timing belt 97 (not shown), so that the carriage 93 on which the recording head units 91A and 91B are mounted is moved along the carriage shaft 95. The On the other hand, the apparatus main body 94 is provided with a platen 98 along the carriage shaft 95, and a recording sheet S, which is a recording medium such as paper fed by a not-shown paper feed roller, is wound around the platen 98. It is designed to be transported.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these.

例えば、本発明の成膜装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。   For example, in the film forming apparatus of the present invention, the configuration of each part can be replaced with an arbitrary configuration that exhibits the same function, and an arbitrary configuration can be added.

また、前述した実施形態では、成膜装置としてプラズマCVD装置について代表的に説明したが、本発明の成膜装置は、プラズマCVD装置以外のCVD装置や、CVD装置以外の成膜装置であってもよい。   In the above-described embodiment, the plasma CVD apparatus is typically described as the film forming apparatus. However, the film forming apparatus of the present invention is a CVD apparatus other than the plasma CVD apparatus or a film forming apparatus other than the CVD apparatus. Also good.

また、前述した実施形態では、成膜方法としてプラズマCVD法を用いる方法について代表的に説明したが、本発明の成膜方法は、プラズマCVD法以外のCVD法や、CVD法以外の成膜方法であってもよい。   In the above-described embodiment, the method using the plasma CVD method as a film forming method is representatively described. However, the film forming method of the present invention can be applied to a CVD method other than the plasma CVD method, It may be.

また、前述した実施形態では、温度調整手段によりステージの温度を調整するものとして説明したが、直接、基材の温度を調整するように構成してもよい。また、前述した実施形態では、温度検出手段がステージの温度を検出するものとして説明したが、基材の温度を調整するものであってもよい。   Further, in the above-described embodiment, the stage temperature is adjusted by the temperature adjusting unit. However, the temperature of the base material may be directly adjusted. In the above-described embodiment, the temperature detection unit is described as detecting the temperature of the stage. However, the temperature of the base material may be adjusted.

10…プラズマCVD装置(成膜装置)
1…第1電極
11…貫通孔(成膜材料供給部、ノズル)
2…第2電極
3…温度調整手段
4…温度検出手段
5…真空室(チャンバー)
6…排気手段
7…ガス供給手段
8…電源(高周波電源)
1000…インクジェット式記録装置(液滴吐出装置)
100…インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)
81…シリコン基板
82…振動板
83…下電極
84…圧電体薄膜
85…上電極
86…ノズルプレート
86A…インク吐出ノズル(貫通孔)
861…基部
862…撥液膜
87…インク溜め(キャビティー)
91A…インクジェットヘッドユニット(記録ヘッドユニット)
91B…インクジェットヘッドユニット(記録ヘッドユニット)
92A…カートリッジ
92B…カートリッジ
93…キャリッジ
94…装置本体
95…キャリッジ軸
96…駆動モーター
97…タイミングベルト
98…プラテン
S…記録シート
10 ... Plasma CVD equipment (film deposition equipment)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st electrode 11 ... Through-hole (film-forming material supply part, nozzle)
2 ... second electrode 3 ... temperature adjusting means 4 ... temperature detecting means 5 ... vacuum chamber
6 ... Exhaust means 7 ... Gas supply means 8 ... Power supply (high frequency power supply)
1000: Inkjet recording device (droplet discharge device)
100: Inkjet head (droplet ejection head)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 81 ... Silicon substrate 82 ... Diaphragm 83 ... Lower electrode 84 ... Piezoelectric thin film 85 ... Upper electrode 86 ... Nozzle plate 86A ... Ink discharge nozzle (through-hole)
861 ... Base 862 ... Liquid repellent film 87 ... Ink reservoir (cavity)
91A ... Inkjet head unit (recording head unit)
91B ... Inkjet head unit (recording head unit)
92A ... cartridge 92B ... cartridge 93 ... carriage 94 ... main body 95 ... carriage shaft 96 ... drive motor 97 ... timing belt 98 ... platen S ... recording sheet

Claims (12)

基材の温度を第1の温度とした状態で成膜を開始し、前記基材の温度を前記第1の温度よりも高い第2の温度とした状態で成膜を終了することを特徴とする成膜方法。   The film formation is started in a state where the temperature of the base material is set to the first temperature, and the film formation is ended in a state where the temperature of the base material is set to a second temperature higher than the first temperature. A film forming method. 前記第1の温度は、40℃以上90℃以下である請求項1に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 1, wherein the first temperature is 40 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. 前記第2の温度は、110℃以上170℃以下である請求項1または2に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 1, wherein the second temperature is 110 ° C. or higher and 170 ° C. or lower. 前記第2の温度と前記第1の温度との差は、30℃以上100℃以下である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 1, wherein a difference between the second temperature and the first temperature is 30 ° C. or more and 100 ° C. or less. 成膜は、プラズマCVD法により行う請求項1ないし4のいずれか1項に記載の成膜方法。   The film formation method according to claim 1, wherein the film formation is performed by a plasma CVD method. 成膜材料としてケイ素化合物を用い、シリコーンで構成された膜を形成する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 1, wherein a silicon compound is used as a film forming material to form a film made of silicone. 基材上に膜を形成する成膜装置であって、
気体状の成膜材料を供給する成膜材料供給部と、
前記基材が設置されるステージと、
前記ステージまたは前記基材の温度を調整する温度調整手段とを有することを特徴とする成膜装置。
A film forming apparatus for forming a film on a substrate,
A film forming material supply unit for supplying a gaseous film forming material;
A stage on which the substrate is installed;
And a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the stage or the base material.
成膜装置は、第1電極と、第2電極とを有するプラズマCVD装置であり、
前記第2電極が前記ステージとして機能するものである請求項7に記載の成膜装置。
The film forming apparatus is a plasma CVD apparatus having a first electrode and a second electrode,
The film forming apparatus according to claim 7, wherein the second electrode functions as the stage.
基材と、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の成膜方法を用いて形成された膜とを備えることを特徴とする膜付き部材。
A substrate;
A film-formed member comprising: a film formed by using the film forming method according to claim 1.
基材と、
請求項7または8に記載の成膜装置を用いて形成された膜とを備えることを特徴とする膜付き部材。
A substrate;
A film-coated member comprising: a film formed using the film forming apparatus according to claim 7.
前記膜の厚さが0.1μm以上5.0μm以下である請求項9または10に記載の膜付き部材。   The film-coated member according to claim 9 or 10, wherein the thickness of the film is 0.1 µm or more and 5.0 µm or less. 膜付き部材は、ノズルプレートである請求項9ないし11のいずれか1項に記載の膜付き部材。   The film-coated member according to any one of claims 9 to 11, wherein the film-coated member is a nozzle plate.
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