JP2678614B2 - 導電性ポリマーの生産方法及びその生産装置 - Google Patents
導電性ポリマーの生産方法及びその生産装置Info
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- JP2678614B2 JP2678614B2 JP8234288A JP8234288A JP2678614B2 JP 2678614 B2 JP2678614 B2 JP 2678614B2 JP 8234288 A JP8234288 A JP 8234288A JP 8234288 A JP8234288 A JP 8234288A JP 2678614 B2 JP2678614 B2 JP 2678614B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、プラズマ発生装置によってメタンガスをプ
ラズマ処理し、導電性、耐熱性、透明性を有する新規な
ポリマー素材を生産する方法とその生産装置に関する。
ラズマ処理し、導電性、耐熱性、透明性を有する新規な
ポリマー素材を生産する方法とその生産装置に関する。
「従来の技術」 電子サイクロトロン共鳴を応用したプラズマ発生装置
（以下、ECRプラズマ発生装置という）を使って基板面
上に絶縁性膜を形成する半導体製造手段が知られてい
る。
（以下、ECRプラズマ発生装置という）を使って基板面
上に絶縁性膜を形成する半導体製造手段が知られてい
る。
第１図はECRプラズマ発生装置の一例を示す簡略的な
構成図である。
構成図である。
プラズマが発生するプラズマ室11は金属製材の外殻で
円筒形状にしてある。
円筒形状にしてある。
プラズマ室11の一方側には空室12が設けられ、この空
室12は管13を介して排気装置（真空ポンプ）に接続さ
れ、また、その一側壁にはサンプルを出し入れする扉14
が備えられている。なお、扉14には観測窓15が設けてあ
って、これよりプラズマ室11や上記空室12内を覗き見る
ことができる。
室12は管13を介して排気装置（真空ポンプ）に接続さ
れ、また、その一側壁にはサンプルを出し入れする扉14
が備えられている。なお、扉14には観測窓15が設けてあ
って、これよりプラズマ室11や上記空室12内を覗き見る
ことができる。
プラズマ室11の他方側はほとんど損失を与えないでマ
イクロ波エネルギーを透過させる石英ガラス板16によっ
て閉じられている。
イクロ波エネルギーを透過させる石英ガラス板16によっ
て閉じられている。
また、上記プラズマ室11の外殻はプラズマによって加
熱されるため、二重構造となっており、この間に形成さ
れた冷却室17に冷却水を流して水冷する。
熱されるため、二重構造となっており、この間に形成さ
れた冷却室17に冷却水を流して水冷する。
マイクロ波発生源18で作られたマイクロ波エネルギー
は金属製の導波管19の内部を伝達し上記した石英ガラス
板16を通ってプラズマ室11内に供給される。
は金属製の導波管19の内部を伝達し上記した石英ガラス
板16を通ってプラズマ室11内に供給される。
プラズマ室11の外周には、このプラズマ室円筒と同心
的に構成した電磁コイル20が装備してあり、この電磁コ
イル20が励磁電源21からの電流によって励磁され、プラ
ズマ室11内部で電子がサイクロトロン運動を起こすに必
要な磁束密度となるようになっている。
的に構成した電磁コイル20が装備してあり、この電磁コ
イル20が励磁電源21からの電流によって励磁され、プラ
ズマ室11内部で電子がサイクロトロン運動を起こすに必
要な磁束密度となるようになっている。
上記したECRプラズマ発生装置を半導体の製造に使用
する場合には、図示するように、単結晶シリコン板22を
基板支持具23によって固定し、また、ガス定量供給器24
からガス導入管25を介してプラズマ室11内に所定のガス
を供給する。この場合の供給ガスは、シラン（SiH4）と
窒素ガス（N2）、或いは、シラン（SiH4）と酸素（O2）
を使用する。
する場合には、図示するように、単結晶シリコン板22を
基板支持具23によって固定し、また、ガス定量供給器24
からガス導入管25を介してプラズマ室11内に所定のガス
を供給する。この場合の供給ガスは、シラン（SiH4）と
窒素ガス（N2）、或いは、シラン（SiH4）と酸素（O2）
を使用する。
シリコン板22に窒化ケイソ（SiN）の絶縁性膜を作る
場合は、シリコン板22の付近にSiH4ガスを流しておき、
プラズマ室11にはN2ガスを流し窒素プラズマを発生させ
る。プラズマによって活性化された原子状窒素ＮはSiH4
のシリコン（Si）と結合し、SiNとなるが同時にできる
アンモンニア（NH3）、水素（H2）は気体であるので、
シリコン板22上には堆積せず、高密度のSiNのみが絶縁
性膜として堆積する。
場合は、シリコン板22の付近にSiH4ガスを流しておき、
プラズマ室11にはN2ガスを流し窒素プラズマを発生させ
る。プラズマによって活性化された原子状窒素ＮはSiH4
のシリコン（Si）と結合し、SiNとなるが同時にできる
アンモンニア（NH3）、水素（H2）は気体であるので、
シリコン板22上には堆積せず、高密度のSiNのみが絶縁
性膜として堆積する。
酸化ケイソ（SiO2）の絶縁性膜を作る場合も同様であ
るが、ただ、この場合には、N2ガスに換えて酸素（O2）
ガスが使用される。
るが、ただ、この場合には、N2ガスに換えて酸素（O2）
ガスが使用される。
上記したようなSiNやSiO2絶縁性膜の形成は半導体の
集積回路を製造する上で必要となる一手段として用いる
ことができる。
集積回路を製造する上で必要となる一手段として用いる
ことができる。
「発明が解決しようとする課題」 上記した従来例では絶縁性膜が形成できるに止まる
が、本発明は上記従来例同様にプラズマを利用して、導
電性、耐熱性、透明性を有する新規なポリマー素材を生
産する方法及びその生産装置を開発することを目的とす
る。
が、本発明は上記従来例同様にプラズマを利用して、導
電性、耐熱性、透明性を有する新規なポリマー素材を生
産する方法及びその生産装置を開発することを目的とす
る。
「課題を解決するための手段」 上記した目的を達成するために、本発明では、メタン
ガスをプラズマによって活性化し、メタンプラズマのイ
オン密度と電子温度が最も高い部所近くにポリマーを折
出させて生産することを特徴とする導電性ポリマーの生
産方法を提案する。
ガスをプラズマによって活性化し、メタンプラズマのイ
オン密度と電子温度が最も高い部所近くにポリマーを折
出させて生産することを特徴とする導電性ポリマーの生
産方法を提案する。
また、本発明では、ECRプラズマ発生装置と、このプ
ラズマ発生装置にメタンガスを供給するガス供給装置
と、イオン密度及び電子温度が最も高くなるプラズマ発
生装置内位置の近くに設けたポリマー堆積用基体とより
構成したことを特徴とする導電性ポリマーの生産装置を
提案する。
ラズマ発生装置にメタンガスを供給するガス供給装置
と、イオン密度及び電子温度が最も高くなるプラズマ発
生装置内位置の近くに設けたポリマー堆積用基体とより
構成したことを特徴とする導電性ポリマーの生産装置を
提案する。
「作 用」 プラズマの発生条件とメタンガスのガス圧を適度に定
てメタンガスを供給する。
てメタンガスを供給する。
プラズマの発生によって、いろいろな特性を有するポ
リマーが折出する。
リマーが折出する。
イオン密度と電子温度が最も高くなるプラズマ発生点
の近くに折出したポリマーを取り出す。このようにして
取り出したポリマーは、導電性、耐熱性があると共に、
透明な弾性素材となる。
の近くに折出したポリマーを取り出す。このようにして
取り出したポリマーは、導電性、耐熱性があると共に、
透明な弾性素材となる。
また、イオン密度及び電子温度が最も高くなるプラズ
マ発生点の近くにポリマー堆積用の基体を設けると、こ
の基体面に上記特性をもった導電性ポリマー膜が一体形
成される。
マ発生点の近くにポリマー堆積用の基体を設けると、こ
の基体面に上記特性をもった導電性ポリマー膜が一体形
成される。
例えば、堆積用基体として石英ガラスを使用すると、
導電性のあるポリマー膜が一体形成された新規な透明素
材が生産される。
導電性のあるポリマー膜が一体形成された新規な透明素
材が生産される。
「実施例」 次に、本発明の実施例について図面に沿って説明る。
第１図はECRプラズマ発生装置を使った本発明の生産
方法及び生産装置の一実施例を示す簡略的な構成図であ
る。
方法及び生産装置の一実施例を示す簡略的な構成図であ
る。
ECRプラズマ発生装置は従来例のものと同構成として
あるが、ただ、プラズマ室11にはガス定量供給器24より
メタンガスを供給する構成としてある。
あるが、ただ、プラズマ室11にはガス定量供給器24より
メタンガスを供給する構成としてある。
また、この実施例では石英ガラス板16からプラズマ室
11の筒軸方向に80mm離れたプラズマ室壁にポリマー堆積
用の基板26が設けてある。
11の筒軸方向に80mm離れたプラズマ室壁にポリマー堆積
用の基板26が設けてある。
プラズマ室11内のプラズマは供給されたマイクロ波エ
ネルギーを受けた低圧力のガス中で放電によって生じる
が、外部から磁界を与えてプラズマ中の電子を旋回運動
させ、電子の旋回運動の周期とマイクロ波エネルギーの
周期とが一致したとき電子のサイクロトロン共鳴が起こ
り高いイオン密度のプラズマとなる。
ネルギーを受けた低圧力のガス中で放電によって生じる
が、外部から磁界を与えてプラズマ中の電子を旋回運動
させ、電子の旋回運動の周期とマイクロ波エネルギーの
周期とが一致したとき電子のサイクロトロン共鳴が起こ
り高いイオン密度のプラズマとなる。
本実施例では、マイクロ波エネルギーの周波数は2450
MHzを使用しており、電子のサイクロトロン共鳴が起こ
る磁束密度は875ガウスである。
MHzを使用しており、電子のサイクロトロン共鳴が起こ
る磁束密度は875ガウスである。
第２図及び第３図はプラズマ室の筒軸線上の磁束密度
Ｂ、イオン密度ne、電子温度Teの測定結果を示したもの
で、石英ガラス板16の板面より80mmの点で磁束密度Ｂが
875ガウスとなり、イオン密度ne及び電子温度Teについ
ても同点で最高値となることが分かった。
Ｂ、イオン密度ne、電子温度Teの測定結果を示したもの
で、石英ガラス板16の板面より80mmの点で磁束密度Ｂが
875ガウスとなり、イオン密度ne及び電子温度Teについ
ても同点で最高値となることが分かった。
本発明では、このようにイオン密度neと電子温度Teと
が最も高くなるプラズマ発生点を利用すると共に、プラ
ズマ発生条件を適度に定めることによって特殊なポリマ
ー素材を生産することに成功した。
が最も高くなるプラズマ発生点を利用すると共に、プラ
ズマ発生条件を適度に定めることによって特殊なポリマ
ー素材を生産することに成功した。
すなわち、メタンガスを10SCCMの流量で供給し、真空
計（図示省略）の指示値を３×10-4Torrで保つようにプ
ラズマ室11内を排気調整した上で、2450MHzのマイクロ
波エネルギーを200Wで供給する。
計（図示省略）の指示値を３×10-4Torrで保つようにプ
ラズマ室11内を排気調整した上で、2450MHzのマイクロ
波エネルギーを200Wで供給する。
この条件でプラズマを10時間続けて発生させると、基
板26上には新らしい素材のポリマー膜が一体的に堆積す
る。
板26上には新らしい素材のポリマー膜が一体的に堆積す
る。
このポリマー膜は、導電性、耐熱性、透明性を有する
弾性素材であることが確認された。
弾性素材であることが確認された。
発明者等は、従来例と同様に支持具23によって基板26
を支持させて石英ガラス板16から200mm離した場合、石
英ガラス板16より150mm離して基板26を設けた場合、本
実施例のように80mm離した場合について各々実験を行な
い、第４図に示す可視光分光測定の結果を確認した。な
お、この実験では基板として石英ガラスを用いた。
を支持させて石英ガラス板16から200mm離した場合、石
英ガラス板16より150mm離して基板26を設けた場合、本
実施例のように80mm離した場合について各々実験を行な
い、第４図に示す可視光分光測定の結果を確認した。な
お、この実験では基板として石英ガラスを用いた。
第４図に示すＡ曲線は基板26として用いた石英ガラス
板の透過特性である。
板の透過特性である。
Ｂ曲線は本発明の実施例にしたがい石英ガラス板16か
ら80mm離した位置に基板26を設けたときの堆積ポリマー
膜の透過特性を示し、紫外線域の波長260nmに吸収スペ
クトルを有する透明な膜となる。
ら80mm離した位置に基板26を設けたときの堆積ポリマー
膜の透過特性を示し、紫外線域の波長260nmに吸収スペ
クトルを有する透明な膜となる。
Ｃ曲線は上記同様に基板26を石英ガラス16から80mm離
し、マイクロ波エネルギーを500Wに上げたときに生じた
堆積ポリマー膜の透過特性を示し、可視光領域から紫外
線波長にかけて透過率が低下しており、茶色の半透明膜
となる。
し、マイクロ波エネルギーを500Wに上げたときに生じた
堆積ポリマー膜の透過特性を示し、可視光領域から紫外
線波長にかけて透過率が低下しており、茶色の半透明膜
となる。
Ｄをもって示す直線は、石英ガラス板16より150mm離
した場合と、200mm離した場合に確認された基板26上の
堆積ポリマー膜の透過特性であり、黒色の不透明膜とな
る。
した場合と、200mm離した場合に確認された基板26上の
堆積ポリマー膜の透過特性であり、黒色の不透明膜とな
る。
以上より分かる通り、200Wのマイクロ波エネルギーを
供給したときのみ特殊なポリマー膜が形成される。
供給したときのみ特殊なポリマー膜が形成される。
このポリマー膜は上記したように透明でありながら、
この膜を４端子測定法で表面測定すると、常温で10-5S
・cm-1の導電性を有することが確認された。また、この
ポリマー膜の硬さを測定するため、コーン状のダイヤモ
ンド圧子を押し付けたところ、圧痕が残らない弾性を有
することが分かった。なお、堆積中はプラズマによって
300℃を越える温度となっている基板26上に成膜される
ため、少なくとも300℃の耐熱性を有する。上記のポリ
マー膜について再現試験と、成膜条件の範囲の調査を行
なったところ、プラズマ室内の圧力で１×10-4〜１×10
-3Torr、マイクロ波エネルギーの電力量100W〜300Wの10
0％メタンガスプラズマ中で成膜されたものがほぼ同じ
特性のポリマーとなることが判明した。
この膜を４端子測定法で表面測定すると、常温で10-5S
・cm-1の導電性を有することが確認された。また、この
ポリマー膜の硬さを測定するため、コーン状のダイヤモ
ンド圧子を押し付けたところ、圧痕が残らない弾性を有
することが分かった。なお、堆積中はプラズマによって
300℃を越える温度となっている基板26上に成膜される
ため、少なくとも300℃の耐熱性を有する。上記のポリ
マー膜について再現試験と、成膜条件の範囲の調査を行
なったところ、プラズマ室内の圧力で１×10-4〜１×10
-3Torr、マイクロ波エネルギーの電力量100W〜300Wの10
0％メタンガスプラズマ中で成膜されたものがほぼ同じ
特性のポリマーとなることが判明した。
また、成膜の位置的な条件では、電子温度が10電子ボ
ルト以上、15電子ボルト以内の場所で好ましいポリマー
膜が生成し、それ以外のところでは黒色若しくは茶色の
絶縁性膜が生成される。
ルト以上、15電子ボルト以内の場所で好ましいポリマー
膜が生成し、それ以外のところでは黒色若しくは茶色の
絶縁性膜が生成される。
上記した導電性ポリマーは、300nm〜25μｍの広い波
長範囲にわたって透明であるので、光電変換センサーの
透明な電極、或いは、高度の耐熱性を有する弾性素材と
なるので、ブラウン管や液晶を利用したディスプレイ装
置の画面に入力指令するタッチセンサーなど様々な機
器、機具として利用することができる。
長範囲にわたって透明であるので、光電変換センサーの
透明な電極、或いは、高度の耐熱性を有する弾性素材と
なるので、ブラウン管や液晶を利用したディスプレイ装
置の画面に入力指令するタッチセンサーなど様々な機
器、機具として利用することができる。
なお、上記実施例ではECRプラズマ発生装置を使用し
た実施例について説明したが、同等のイオン密度と電子
温度が得られるものであれば、他の装置を利用して実施
することができるし、また、基板26を装備しなければ、
プラズマ室11の壁面にポリマーが堆積するから、必ずし
も基板26は必要ではない。
た実施例について説明したが、同等のイオン密度と電子
温度が得られるものであれば、他の装置を利用して実施
することができるし、また、基板26を装備しなければ、
プラズマ室11の壁面にポリマーが堆積するから、必ずし
も基板26は必要ではない。
「発明の効果」 上記した通り、本発明に係る生産方法及び生産装置に
よれば、導電性、耐熱性、透明性を有し、かつ、弾性を
もった新規なポリマー素材を生産することができる。
よれば、導電性、耐熱性、透明性を有し、かつ、弾性を
もった新規なポリマー素材を生産することができる。
第１図はECRプラズマ発生装置を利用して実施した本発
明の一実施例を示す簡略的な構成図、第２図及び第３図
は上記プラズマ発生装置のプラズマ室内における磁束密
度、イオン密度及び電子温度の値をプラズマ室との相対
位置にしたがって示した図、第４図はポリマー膜を堆積
させる基板位置を換えて試験したときの測定結果を示
し、紫外線から可視光線領域でのポリマー膜の光線透過
率を示す図、第５図はECRプラズマ発生装置を利用した
従来のポリマー膜形成方法を示す簡略的な構成図であ
る。 11……プラズマ室 16……石英ガスラ板 18……マイクロ波発生源 20……電磁コイル 21……励磁電源 24……ガス定量供給器 26……基板
明の一実施例を示す簡略的な構成図、第２図及び第３図
は上記プラズマ発生装置のプラズマ室内における磁束密
度、イオン密度及び電子温度の値をプラズマ室との相対
位置にしたがって示した図、第４図はポリマー膜を堆積
させる基板位置を換えて試験したときの測定結果を示
し、紫外線から可視光線領域でのポリマー膜の光線透過
率を示す図、第５図はECRプラズマ発生装置を利用した
従来のポリマー膜形成方法を示す簡略的な構成図であ
る。 11……プラズマ室 16……石英ガスラ板 18……マイクロ波発生源 20……電磁コイル 21……励磁電源 24……ガス定量供給器 26……基板
Claims (2)
- 【請求項１】メタンガスをプラズマによって活性化し、
メタンプラズマのイオン密度と電子温度が最も高い部所
近くにポリマーを折出させて生産することを特徴とする
導電性ポリマーの生産方法。 - 【請求項２】ECRプラズマ発生装置と、このプラズマ発
生装置にメタンガスを供給するガス供給装置と、イオン
密度及び電子温度が最も高くなるプラズマ発生装置内位
置の近くに設けたポリマー堆積用基体とより構成したこ
とを特徴とする導電性ポリマーの生産装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234288A JP2678614B2 (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 導電性ポリマーの生産方法及びその生産装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234288A JP2678614B2 (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 導電性ポリマーの生産方法及びその生産装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01255107A JPH01255107A (ja) | 1989-10-12 |
| JP2678614B2 true JP2678614B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=13771893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8234288A Expired - Lifetime JP2678614B2 (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 導電性ポリマーの生産方法及びその生産装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2678614B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6875480B2 (en) * | 2002-02-27 | 2005-04-05 | Industrial Technology Research Institute | Method of enhancement of electrical conductivity for conductive polymer by use of field effect control |
-
1988
- 1988-04-05 JP JP8234288A patent/JP2678614B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01255107A (ja) | 1989-10-12 |
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