JP2019077903A - プラズマcvd装置及びプラスチック容器の成膜方法 - Google Patents
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[1]プラスチック容器の外側に配置された外部電極と、
前記プラスチック容器の内側に配置された内部電極と、
前記プラスチック容器内に原料ガスを供給するガス供給経路と、
前記プラスチック容器内を真空排気する排気経路と、
前記外部電極に、5kHz以上26MHz以下(好ましくは100kHz以上13.56MHz以下)の高周波出力を、1/100ms以上100ms以下の周期(10Hz以上100kHz以下の周波数)で(好ましくは1/30ms以上20ms以下の周期(50Hz以上30kHz以下の周波数)、より好ましくは1/20ms以上20ms以下の周期(50Hz以上20kHz以下の周波数)で)10%以上90%以下(好ましくは50%以上90%以下)のDUTY比のパルス状に供給する出力供給機構と、
を具備することを特徴とするプラズマCVD装置。
なお、前記外部電極は、前記プラスチック容器の外側を囲むように配置されることが好ましい。また、前記内部電極は、前記外部電極内に配置されることが好ましい。
前記チャンバー内に配置され、前記プラスチック容器を保持する保持部と、
前記プラスチック容器内または前記チャンバー内に原料ガスを供給するガス供給経路と、
前記チャンバー内を真空排気する排気経路と、
前記チャンバーの側壁に沿って巻き付けられたコイルと、
前記コイルに、5kHz以上26MHz以下(好ましくは100kHz以上13.56MHz以下)の高周波出力を、1/100ms以上100ms以下の周期(10Hz以上100kHz以下の周波数)で(好ましくは1/30ms以上20ms以下の周期(50Hz以上30kHz以下の周波数)、より好ましくは1/20ms以上20ms以下の周期(50Hz以上20kHz以下の周波数)で)10%以上90%以下(好ましくは50%以上90%以下)のDUTY比のパルス状に供給する出力供給機構と、
を具備することを特徴とするプラズマCVD装置。
前記出力供給機構の高周波出力は100kHz以上10MHz以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。
前記出力供給機構によって前記コイルに高周波出力を供給することで、前記チャンバー内に原料ガスの誘導結合プラズマを発生させることを特徴とするプラズマCVD装置。
前記保持部に保持された前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁に対向し、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁との距離が長い第1側面と、前記チャンバーの側壁との距離が短い第2側面を有し、
前記第1側面に対向する前記コイルは、前記第2側面に対向する前記コイルより密に巻き付けられていることを特徴とするプラズマCVD装置。
前記保持部に保持された前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁に対向し、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁との距離が長い第1側面と、前記チャンバーの側壁との距離が短い第2側面を有し、
前記第1側面に対向する前記コイルの幅は、前記第2側面に対向する前記コイルの幅より大きいことを特徴とするプラズマCVD装置。
前記保持部に保持された前記プラスチック容器の口は前記チャンバーの下方に位置し、
前記ガス供給経路は、前記原料ガスが前記チャンバーの下方から供給されるように構成され、
前記排気経路は、前記チャンバー内のガスが前記チャンバーの上方から排気されるように構成されていることを特徴とするプラズマCVD装置。
前記チャンバーは、側壁部と、前記側壁部に着脱可能な下部を有し、
前記保持部は、前記下部に配置されていることを特徴とするプラズマCVD装置。
前記プラスチック容器の厚さは、250μm以下(200μm以下でもよく、150μm以下でもよく、100μm以下でもよい)であることを特徴とするプラズマCVD装置。
前記プラズマCVD装置によって前記プラスチック容器に成膜される膜は、DLC又はSiを含むバリア膜であることを特徴とするプラズマCVD装置。
前記保持部に保持された前記プラスチック容器の底面に対向する電極を有し、
前記出力供給機構は、前記電極に前記高周波出力を前記DUTY比のパルス状に供給することを特徴とするプラズマCVD装置。
前記ガス供給経路は、前記プラスチック容器の内部に配置された管を有することを特徴とするプラズマCVD装置。
前記プラスチック容器の外側に外部電極を配置し、
前記プラスチック容器内を真空排気し、
前記プラスチック容器内に原料ガスを供給し、
前記外部電極に、5kHz以上26MHz以下(好ましくは100kHz以上13.56MHz以下)の高周波出力を、1/100ms以上100ms以下の周期(10Hz以上100kHz以下の周波数)で(好ましくは1/30ms以上20ms以下の周期(50Hz以上30kHz以下の周波数)、より好ましくは1/20ms以上20ms以下の周期(50Hz以上20kHz以下の周波数)で)10%以上90%以下(好ましくは50%以上90%以下)のDUTY比のパルス状に供給することで、前記プラスチック容器の内面に膜を成膜することを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
なお、前記外部電極は、前記プラスチック容器の外側を囲むことが好ましい。
前記プラスチック容器内または前記チャンバー内に原料ガスを供給し、
前記チャンバー内を真空排気し、
前記チャンバーの側壁に沿って巻き付けられたコイルに、5kHz以上26MHz以下(好ましくは100kHz以上13.56MHz以下)の高周波出力を、1/100ms以上100ms以下(好ましくは1/30ms以上20ms以下、より好ましくは1/20ms以上20ms以下)の周期(10Hz以上100kHz以下の周波数、好ましくは50Hz以上30kHz以下の周波数、より好ましくは50Hz以上20kHz以下の周波数)で10%以上90%以下(好ましくは50%以上90%以下)のDUTY比のパルス状に供給することで、前記プラスチック容器の内面または外面に膜を成膜することを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
前記高周波出力は100kHz以上10MHz以下であることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
前記コイルに前記高周波出力を供給することで、前記チャンバー内に原料ガスの誘導結合プラズマを発生させることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁に対向し、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁との距離が長い第1側面と、前記チャンバーの側壁との距離が短い第2側面を有し、
前記第1側面に対向する前記コイルは、前記第2側面に対向する前記コイルより密に巻き付けられていることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁に対向し、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁との距離が長い第1側面と、前記チャンバーの側壁との距離が短い第2側面を有し、
前記第1側面に対向する前記コイルの幅は、前記第2側面に対向する前記コイルの幅より大きいことを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
前記チャンバー内に収容された前記プラスチック容器の口は前記チャンバーの下方に位置し、
前記原料ガスは前記チャンバーの下方から供給され、
前記チャンバー内のガスが前記チャンバーの上方から排気されることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
前記プラスチック容器の厚さは250μm以下(200μm以下でもよく、150μm以下でもよく、100μm以下でもよい)であることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
前記膜は、DLC又はSiを含むバリア膜であることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
図1は、本発明の一態様に係るプラズマCVD装置を模式的に示す断面図である。このプラズマCVD装置は真空チャンバー6を有し、この真空チャンバー6は、導電性の蓋部5、絶縁部材4及び外部電極3から構成されている。蓋部5の下には絶縁部材4が配置されており、この絶縁部材4の下には外部電極3が配置されている。この外部電極3は、上部電極2と下部電極1からなり、上部電極2の下部に下部電極1の上部がOリング8cを介して着脱自在に取り付けられるよう構成されている。また、外部電極3は絶縁部材4によって蓋部5と絶縁されている。
原料ガス: C7H8
流量 : 100sccm
圧力 : 3〜4Pa
成膜時間: 20min
高周波出力の周波数: 380kHz
高周波電源のFWD : 1000W
パルス周波数 : 0.1kHz
パルスの周期 :10ms
DUTY比 : 70%
DUTY比 : 100%(パルスなし)
DUTY比以外の条件は、実施例の成膜条件と同一である。
成膜時のSi基板温度: 90℃
DLC膜の膜厚: 1.82μm
硬さ(Hit): 1046.6mgf/μm2
成膜時のSi基板温度: 95℃
DLC膜の膜厚: 2.06μm
硬さ(Hit): 1015.7mgf/μm2
図2は、本発明の一態様に係るプラズマCVD装置を模式的に示す断面図である。このプラズマCVD装置はチャンバー27を有し、このチャンバー27は上部24と、側壁部25と、その側壁部25に着脱可能に形成された下部26を有している。上部24は側壁部25とOリング35によって真空シールされており、側壁部25は下部26とOリング36によって真空シールされている。チャンバー27の上部24、側壁部25及び下部26それぞれは、絶縁物で形成されているとよく、例えば、テフロン(登録商標)、セラミックス、ガラス、石英、樹脂等を用いることができる。
(1)高周波コイル31の浮遊容量が極めて小さく、放電初期に起こる容量結合放電(CCD:capacitive coupling discharge)が殆ど無視でき、誘導結合放電(ICD:inductive coupling discharge)によってプラズマが作られる。このため、プラズマは安定であり、高密度である。
(2)高周波コイル31と生成プラズマの磁気的結合が強く、上記共振回路のQ 値(後述する)は低く、回路定数の許容誤差は緩く、単純な回路であるにも関わらず、回路の動作は安定で、運転が容易である。
ω=2πf=(ab)−1/2 ・・・(1)
b=1/(2πf)2a ・・・(2)
従って、共振条件を達成する共振コンデンサ20の容量bは、1/(2πf)2aに設定するとよい。
ln2π+lnf=−1/2(lna+lnb)
両辺の微分を取ると、
δf/f=−1/2(δa/a+δb/b)
両辺の絶対値を取ると、右辺の符号は+になる。
従って、δa/a=δb/b=0.1とすれば、
δf/f=0.1となり、これはQ値10に相当する。
それ故、高周波コイル31と共振コンデンサ20の誤差は最大で10%まで許される。
0.9/(2πf)2a≦b≦1.1/(2πf)2a ・・・(3)
0.95/(2πf)2a≦b≦1.05/(2πf)2a ・・・(4)
b=1/(6.28×13.56×E6)2×1×E−6
=1.38×10−10(farad)
=138pF
b(下限値)=138×0.95
=131.1pF
b(上限値)=138×1.05
=144.9pF
図4は、本発明の一態様に係るプラズマCVD装置を模式的に示す断面図であり、図2と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
また、本実施形態では、チャンバー27の側壁部25との距離が長いプラスチック容器7の第1側面8aに対向する高周波コイル31の幅33aを大きくし、チャンバー27の側壁部25との距離が短いプラスチック容器7の第2側面8bに対向する高周波コイル31の幅33bを小さくする。そのため、プラスチック容器7の内側面に均一性よく膜を成膜することが可能となる。
2 上部電極
3 外部電極
4 絶縁部材
5 蓋部
6 真空チャンバー
7 プラスチック容器
7a プラスチック容器の口
7b プラスチック容器の底面
8 プラスチック容器の側面
8a 第1側面
8b 第2側面
8c Oリング
9 ガス供給経路
9a ガス吹き出し口
9b 内部電極
10,11,12,13 配管
16 真空バルブ
17 ガス供給機構
17a,18 真空バルブ
19 排気機構
19a マスフローコントローラー
20 共振コンデンサ
20a 原料ガス発生源
21 真空ポンプ
22 整合器
23 出力供給機構
24 チャンバーの上部
25 チャンバーの側壁部
26 チャンバーの下部
27 チャンバー
28 保持部
29 排気経路
31,32 高周波コイル
31a,32a 第1領域
31b,32b 第2領域
33a,33b コイルの幅
34 電極
35,36 Oリング
Claims (21)
- プラスチック容器の外側に配置された外部電極と、
前記プラスチック容器の内側に配置された内部電極と、
前記プラスチック容器内に原料ガスを供給するガス供給経路と、
前記プラスチック容器内を真空排気する排気経路と、
前記外部電極に、5kHz以上26MHz以下の高周波出力を、1/100ms以上100ms以下の周期で10%以上90%以下のDUTY比のパルス状に供給する出力供給機構と、
を具備することを特徴とするプラズマCVD装置。 - プラスチック容器を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、前記プラスチック容器を保持する保持部と、
前記プラスチック容器内または前記チャンバー内に原料ガスを供給するガス供給経路と、
前記チャンバー内を真空排気する排気経路と、
前記チャンバーの側壁に沿って巻き付けられたコイルと、
前記コイルに、5kHz以上26MHz以下の高周波出力を、1/100ms以上100ms以下の周期で10%以上90%以下のDUTY比のパルス状に供給する出力供給機構と、
を具備することを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項1または2において、
前記出力供給機構の高周波出力は100kHz以上10MHz以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項2において、
前記出力供給機構によって前記コイルに高周波出力を供給することで、前記チャンバー内に原料ガスの誘導結合プラズマを発生させることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項2または4において、
前記保持部に保持された前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁に対向し、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁との距離が長い第1側面と、前記チャンバーの側壁との距離が短い第2側面を有し、
前記第1側面に対向する前記コイルは、前記第2側面に対向する前記コイルより密に巻き付けられていることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項2、4及び5のいずれか一項において、
前記保持部に保持された前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁に対向し、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁との距離が長い第1側面と、前記チャンバーの側壁との距離が短い第2側面を有し、
前記第1側面に対向する前記コイルの幅は、前記第2側面に対向する前記コイルの幅より大きいことを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項2、4乃至6のいずれか一項において、
前記保持部に保持された前記プラスチック容器の口は前記チャンバーの下方に位置し、
前記ガス供給経路は、前記原料ガスが前記チャンバーの下方から供給されるように構成され、
前記排気経路は、前記チャンバー内のガスが前記チャンバーの上方から排気されるように構成されていることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項7において、
前記チャンバーは、側壁部と、前記側壁部に着脱可能な下部を有し、
前記保持部は、前記下部に配置されていることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一項において、
前記プラスチック容器の厚さは、250μm以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一項において、
前記プラズマCVD装置によって前記プラスチック容器に成膜される膜は、DLC又はSiを含むバリア膜であることを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項2、4乃至8のいずれか一項において、
前記保持部に保持された前記プラスチック容器の底面に対向する電極を有し、
前記出力供給機構は、前記電極に前記高周波出力を前記DUTY比のパルス状に供給することを特徴とするプラズマCVD装置。 - 請求項1乃至11のいずれか一項において、
前記ガス供給経路は、前記プラスチック容器の内部に配置された管を有することを特徴とするプラズマCVD装置。 - プラスチック容器の内側に内部電極を配置し、
前記プラスチック容器の外側に外部電極を配置し、
前記プラスチック容器内を真空排気し、
前記プラスチック容器内に原料ガスを供給し、
前記外部電極に、5kHz以上26MHz以下の高周波出力を、1/100ms以上100ms以下の周期で10%以上90%以下のDUTY比のパルス状に供給することで、前記プラスチック容器の内面に膜を成膜することを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。 - チャンバー内にプラスチック容器を収容し、
前記プラスチック容器内または前記チャンバー内に原料ガスを供給し、
前記チャンバー内を真空排気し、
前記チャンバーの側壁に沿って巻き付けられたコイルに、5kHz以上26MHz以下の高周波出力を、1/100ms以上100ms以下の周期で10%以上90%以下のDUTY比のパルス状に供給することで、前記プラスチック容器の内面または外面に膜を成膜することを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。 - 請求項13または14において、
前記高周波出力は100kHz以上10MHz以下であることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。 - 請求項14において、
前記コイルに前記高周波出力を供給することで、前記チャンバー内に原料ガスの誘導結合プラズマを発生させることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。 - 請求項14または16において、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁に対向し、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁との距離が長い第1側面と、前記チャンバーの側壁との距離が短い第2側面を有し、
前記第1側面に対向する前記コイルは、前記第2側面に対向する前記コイルより密に巻き付けられていることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。 - 請求項14または16において、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁に対向し、
前記プラスチック容器の側面は、前記チャンバーの側壁との距離が長い第1側面と、前記チャンバーの側壁との距離が短い第2側面を有し、
前記第1側面に対向する前記コイルの幅は、前記第2側面に対向する前記コイルの幅より大きいことを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。 - 請求項14、16乃至18のいずれか一項において、
前記チャンバー内に収容された前記プラスチック容器の口は前記チャンバーの下方に位置し、
前記原料ガスは前記チャンバーの下方から供給され、
前記チャンバー内のガスが前記チャンバーの上方から排気されることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。 - 請求項13乃至19のいずれか一項において、
前記プラスチック容器の厚さは250μm以下であることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。 - 請求項13乃至20のいずれか一項において、
前記膜は、DLC又はSiを含むバリア膜であることを特徴とするプラスチック容器の成膜方法。
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