JPH08509264A - 薄膜蒸着用マイクロ波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 個別に離間して設けられた複数の蒸着領域（12）で、基板材料の延長ウエブ上に薄膜材料を同時プラズマ強化化学蒸着するための方法および装置。上記同時蒸着を達成するために、基板材料（10）のウエブは、減圧エンクロージャー（１）内を移動する蛇行経路を決めるようにして効果的に配置される。マイクロ波エネルギー源として延長線形アプリケーター（４）を用いることによって、ウエブ基板材料の複数の大きい領域にわたる薄膜材料の均一的蒸着が、その融点以上の温度でウエブを加熱することなしに、高い率で同時に達成できる。好ましい実施態様では、基板材料のウエブは低温、マイクロ波伝導合成プラスチック樹脂と、酸素の拡散を防ぐためのバリア被覆を形成する該樹脂上に蒸着された薄膜材料とから形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 薄膜蒸着用マイクロ波装置 発明の分野 本発明は、一般に相対的に大きな領域に実質的に均一なマイクロ波によって誘 導されたプラズマを維持する装置に関するもので、特にマイクロ波伝導性基板材 料の延長ウエブ上の複数の大きな領域に対して均一な層からなる薄膜材料を同時 マイクロ波誘導グロウ誘電化学蒸着するための新規な装置に関する。マイクロ波 エネルギーを一時的な波を介して減圧されたエンクロージャーの内側へ放射また は伝達するために、マイクロ波蒸着アセンブリは線形、延長アプリケーターを含 む。もっとも好ましい実施態様では、基板材料のウエブの蒸着面上に蒸着された 薄膜材料は、酸素の拡散を阻止するための超薄い透明バリア層である。特定のプ ロセッシングパラメータを列挙する。 発明の背景 マイクロ波の一応用例は、ガス状前駆体から活性種（activated species）を 効率的に作り出すことで、プラズマ処理工程、例えば半導体エッチングおよび薄 膜 蒸着に用いられる。従来のマイクロ波プラズマ蒸着技術を以下の段落で説明する 。ここでは、従来技術を説明するとともに、エネルギー均一性の増加させる際に 遭遇した問題と、本発明のマイクロ波発生構造および薄膜蒸着装置によって与え られる利点とを中心として説明する。 オブシンスキー（Obshinsky）らの米国特許第4,517,223号および第4,504,518 号は、両方とも名称が「アモルファス半導体アロイの製造方法およびマイクロ波 エネルギーを用いた装置」である。本発明は、これらに開示された内容を参考と して取り入れる。これらの引例では、低圧、およびマイクロ波グロウ誘電プラズ マで、面積の小さな基板上に薄膜を蒸着させるための方法が記載されている。特 に注目すべきものはオブシンスキーらの特許である。開示された低圧レジームで の操作はプラズマのパワーおよび重合形成を取り除くだけではなく、プラズマ蒸 着のもっとも経済的なモードを与える。こららの特許が低圧およびマイクロ波エ ネルギーを用いた高エネルギー密度での操作の変革的な概念を記載している。す なわち、修飾パッシェン曲線の実質的に最小のところで操作を行うこと、大きな 領域に薄膜を蒸着する際の均一性の問題が扱われていることである。 面積が大きい基板に対するマイクロ波アプリケーターに関して、フーニエル（ Fournier）ら の米国特許 第4,729,341号「電子写真装置を製造するための方法および装置」は、高パワー プロセス中で一対の放射導波管アプリケーターを用いて大きな領域の円筒状基板 上に感光性半導体薄膜を蒸着するための低圧マイクロ波誘導プラズマ方法を記載 している。本発明は、これに開示された内容を参考として取り入れる。しかし、 ここに記載された大きな領域の蒸着の基本は、円筒状に形づけられた基板、例え ば電子写真感光体に限定される。また、そこに提供されている技術は延長し、か つ平面状の基板に直接適用することはできない。 当業者はプラズマを維持したマイクロ波の高パワーを用いる薄膜処理の方法を 開示している一方で、従来のマイクロ波プラズマ処理は大きな表面積および（ま たは）低圧力蒸着に対してまったく適するものではない。この理由として、エネ ルギー誘導プラズマの非均一性にもとづく拡大した、あるいは延長下基板上への プラズマの非均一性による。より大きな領域に対して均一性を与える一つの試み は、低速マイクロ波構造（slow wave microwave structure）を用いるものであ った。しかし、この低速構造の抱える問題は、マイクロ波アプリケーターを横切 る距離の関数としてのプラズマ内にカップリングするマイクロ波の急激な減退で ある。この問題は、従来、処理すべき基板から小波構造の間隔を変えた構造によ って処理されてきた。この方法では、基板表面のエネルギー密度が基板の移動 方向に沿って一定に保たれる。例えば、ワイズフロック（Weissfloch）らの米国 特許第3,814,983号「プラズマ発生装置および方法と電磁放射処理された材料」 およびカイザー（Kieser）らの米国特許第4,521,717号「モニターのプラズマ重 合のための基板処理用マイクロ波プラズマ発生装置」がある。これらは、マイク ロ波アプリケーターと処理すべき基板とのあいだの種々の関係を提案することに よって、上記問題を扱っている。さらに特に、ワイズフロックは低速導波管構造 の全長に沿った均一パワー密度のプラズマに必要な均一電場強度を得るために、 基板に関する角度で導波管構造を傾斜する必要があることが開示されている。し かし、均一性を達成するために基板に関して低速波導波管の傾きを明白にしなけ ればならない。そのため、プラズマへのマイクロ波エネルギーのカップリングが 不十分なものとなる。 このような欠陥を認識して、カイザー（Kieser）らは２つのエネルギー入力、 即ち２つのマイクロ波アプリケーターを重ねることによって、基板の移動方向に 対して直角であり、かつ処理すべき基板の表面に対して平行にのびた直線に交差 するアプリケーターの中線に対して垂直な面となるように、２つの低速波アプリ ケーターが互いにある角度でもって置かれた場合にさらに改善せれることを記載 した。さらに、カイザー（Kieser）らは、２つのアプリケーターの波場パターン （wave field pattern）が破壊的な相互干渉をしないように、導波管の交線間の 空間の半分に等しい距離によって基板の移動方向を横切るようにしてアプリケー ターが互いに移される。 プラズマ均一性の問題、さらにはエネルギー均一性の問題は、ジェー・アスム セン（J.Asmussen）らによって取り扱われている。例えば、ティ・ロペル（T.Ro ppel）ら「マイクロ波プラズマディスクソースを用いたケイ素の低温酸化」J.Va c.Sci.Tech． B-4（1986年１月〜２月）295〜298頁の文献およびエム・ダヒメン （M.Dahimene）とジェー・アスムセン（J.Asmussen）の「マルチカップスタティ ックマグネティックフィールドに置かれたマイクロ波源のパフォーマンス」J.Va c.Sci.Tech． B-4（1986年１月〜２月）126〜130頁の文献である。これらの文献 は他の文献と同様に、アスムセンらは、マイクロ波プラズマディスクソース（MP D）と彼らが呼ぶマイクロ波反応器について記載している。プラズマはディスク またはタブレットの形状であることが報告されており、またその直径はマイクロ 波周波数の関数である。アスムセンらによってクレームされた決定的な利点は、 プラズマディスク源を周波数に応じて決めることができるということである。す なわち、通常のマイクロ波周波数2.45ギガヘルツでは、プラズマディスクの直径 が10センチメートルであり、またプラズマディスクの厚さが1.5センチ メートルである。しかし、マイクロ波の波長を減少させることによって、ディス ク直径を大きくすることができる。このようにして、プラズマ幾何学的配置（形 状大きさ）を大きな直径にすることができ、大きな表面積に対して均一なプラズ マ密度が潜在的に生ずる。しかし、アスムセンらは、プラズマ制限直径（plasma confined diameter）が10センチメートルでプラズマ容量が118立方センチメー トルである2.45ギガヘルツで操作可能なマイクロ波プラズマディスク源のみを記 載している。これは大きな表面積からかなり離れている。大きな面積の基板上に 蒸着するために、アスムセンらは915メガヘルツの低周波数で操作可能なシステ ムが提案されている。このシステムによればプラズマ容量が2000立方センチメー トルで、かつプラズマ直径が約40センチメートルである。さらに、蒸着材料品質 および蒸着速度（deposition rate）は、励起周波数に依存している。プラズマ 寸法を増加させるための周波数変調は、材料品質および膜蒸着速度が含まれる。 ヒタチ（Hitachi）の研究者は、例えばスズキ（Suzuki）らの米国特許第4,481 ,229号で、表面積に対し相対的に高い度合いの均一性を有する高パワープラズマ を得るために、電子サイクロトロン共鳴（ECR）の使用を記載している。しかし 、ヒタチの特許では均一的に大きい面のプラズマによる方法をなんら示唆してい ない。さらに、ECRの使用は、マイクロ波装置内の 高均一磁場構造を必要とする。また、ECR条件を達成するのに十分な長さの電子 衝突時間を有する大変低い圧力体制のみで操作しなければならないという制限を 有する。 上記の米国特許第4,517,223号および第4,729,341号は、高蒸着率および（また は）高いガス利用性を得るために、非常に高いマイクロ波パワー密度プラズマに おいて非常に低い圧力を用いる必要性を記載している。しかし、高蒸着速度、高 ガス利用性、高パワー密度、および低圧力間の相互関係は、低速構造の利用およ び電子サイクロン共鳴方法をさらに限定する。低速構造の限定および電子サイク ロン共鳴方法の限定は、ドエラー（Doehler）らの米国特許第4,893,584号「大領 域マイクロ波プラズマ装置」に開示されている。本発明は、これらに開示された 内容を参考として取り入れる。 しかし、'584特許の装置は、従来の装置と同様に、それぞれ固有の設計上の問 題を持つ。すなわち、従来の装置は、その特別な外形によって、基板ウエブに適 した材料の蒸着によってマイクロ波放射アプリケーター単離手段（すなわち、マ イクロ波ウインドウ、保護シリンダー他）の被覆を許す。連続的なロール間プロ セス（continuous roll to roll process）では、単離手段の被覆は、予定蒸着 領域でのマイクロ波効率、単離手段の過剰加熱、および単離手段を清掃または置 換する必要性にもとづいたより多くの「ダウンタイム（downtime）」を減少させ る。 装置内の単一経路を移動する間に、ウエブ上の多数の部位で基板材料の連続ウ エブ上に材料が蒸着される蒸着装置を作ることが商業的に有利である。これによ って全体的なウエブ速度を高めることができる。そして、温度感受性基板材料の 場合、基板材料のウエブの加熱および破壊を防ぐために、蒸着部位間の多数の冷 却段階を可能とする。 基板材料の相対的に広い延長ウエブ上に薄膜被覆の蒸着することは、食品包装 産業に特に適用することができる。さらに、腐りやすい食品の包装または棚置き 期間を延長するために、延長ポリマーウエブ上に薄膜酸素および水蒸気不透過被 覆を蒸着する必要性が最近でてきた。この目的を達成するために、研究者はすで に薄膜SiCO被覆が開発している。そして、その薄膜の水素濃度を調整する意義が 示唆されている。 さらに、酸素不透過膜を蒸着する目的のため従来の膜の水素濃度を調整するこ との重要性が米国特許第4,737,379号で述べられている。本発明は、これらに開 示された内容を参考として取り入れる。そこで指摘されているように、１つ以上 の炭素、酸素および窒素を持つプラズマ蒸着ケイ素水素合金は、種々の欠乏をこ うむる。水素含有量は、基板温度に強く依存しており、温度が高いと減少し、温 度が低いと増加する。 化学結合ターミネータとしての水素の役割のため、膜特性、例えば酸素および水 蒸気の透過性に対する水素化の有害な効果が生ずる。したがって、水素は蒸着膜 の化学結合ネットワークの結合性を阻害する。上記'379特許によって好まれる解 決は、原料ガスから水素を取り除くことである。これは、少なくとも熱感受性基 板、例えばプラスチックが蒸着薄膜に含まれる水素結合を取り除くのに十分な加 熱ができないという事実に少なくとも部分的にもとづく。水素を取り除くことが できないので、薄膜の特性が顕著に低下し、フィルムの適用範囲を限定してしま う。しかし、'379特許の製造方法では、食品包装業で要求される酸素および水蒸 気透過特性を示す膜を提供することはできない。 したがって、従来から、蒸着材料によるマイクロ波放射放射アプリケーター単 離手段の被覆を実質的に取り除き、かつ装置内を一回通過することによって基板 材料の低温ウエブ上に同時に多数の蒸着を行う連続型ロール間蒸着装置（contin uous，roll to roll deposition apparatus）が求められている。また、薄膜酸 素および水蒸気不透過被覆を基板材料の低温ウエブの頂上（atop）に蒸着するこ とも求められている。マイクロ波装置および蒸着方法に合うこれらの、また他の 必要性も以下に記載する。 発明の要約 ここでは、線形マイクロ波アプリケーターを用いて基板材料の延長ウエブ上に 薄膜材料をプラズマ強化学蒸着するための装置を開示する。特に、該装置は排気 可能な蒸着チェンバーと、蒸着チェンバーを排気して減圧するための手段と、チ ェンバーの第一内部容量を含む蒸着面を囲む、蒸着チェンバー内に配置された基 板材料の延長ウエブとを有する。基板材料のウエハに囲まれた容量は第一プラズ マ領域を限定する。また、上記装置は蒸着ガスの前駆体混合物を、活性種のプラ ズマへ前駆体ガス混合物を分離するための第一蒸着領域へソースからマイクロ波 エネルギーを実質的に均一に導入するために、第一プラズマ領域、第一線形、非 一過性アプリケーターへ導入するための手段を有する。線形装置は、基板の非蒸 着表面に隣接して効果的に（operatively）配置される。気体の前駆体混合物は 、線形アプリケーターに関連した基板材料のウエブの蒸着に実質的に限定され、 それによって線形アプリケーター上での蒸着から実質的に関連前駆体混合物をさ けることができる。 上記装置は、低圧力蒸着領域からマイクロ波放射アプリケーターを単離するた めの装置を含む。この別の単離手段は、マイクロ波エネルギーを容器中へアプリ ケーター手段から放射することができる材料から形成 される。その外形は実質的にさらされるであろう圧力差に対抗するのに最適な形 状となっている。このように、単離手段の厚さを最小にすることができ、そして 実質的に均一なプラズマ操作が蒸着チェンバー内に配置された基板材料の延長ウ エブの表面に沿って行われる。単離手段は、容器内へのびるアプリケーター手段 の少なくともその部分が内部に閉じこめられるようにして、好ましくは円筒状ま たは半円筒状形状となっている。しかし、他の一般的になめらかな湾曲面を同様 に用いてもよい。真空密閉は、円筒状単離手段と容器壁部との間に置かれている ので、圧力差は内部および外部の円筒状形状単離手段の間に維持される。したが って、圧力（真空）維持手段は、修飾パッシェン曲線の最小に近いプラズマ操作 で必要と思われる圧力（真空）を維持するために提供される。単離手段の周壁部 の厚さは、外部および内部に存在する圧力差に対抗するように設定されている。 アプリケータは好ましくは延長導波管のかたちをとる。導波管は、実質的均一 に放射マイクロ波エネルギーを真空容器の内側へ放射するための少なくとも一つ の開口部を含む。開口部の寸法は周期的な、または半周期的なものであり、また 開口部の寸法はマイクロ波エネルギーの一波長と等しいか、または低い。他の実 施態様では、複数の開口部が導波管の長さ範囲に沿って離間して配置されている 。上記したように、開 口部の寸法および場所は周期的または半周期的である。 延長基板ウエブは、導波管の長さ範囲を越して連続して動くことができるよう になっている。基板ウエブは上記アプリケーターの近距離場距離内に効果的に置 かれる。アプリケーターは、マイクロ波の一波長、好ましくは12インチよりも大 きい寸法を越えて導波管から実質的に均一にマイクロ波エネルギーを放射するの に適している。アプリケーターは、さらにシャッター手段を含む。シャッター手 段は、実質的に均一な密度のマイクロ波エネルギーが開口部手段からその全長範 囲に沿って照射される。 好ましくは、装置はアプリケーター冷却手段を有する。冷却手段は、単離手段 の内側を流動する空気流である。他の好適な実施態様は、冷却手段は内部に形成 された同心的エンクロージャーを有するもので、また単離手段と同心的エンクロ ージャーとの間の導水管を限定するようにして、上記単離手段と同一の形状を有 する。この導水管は、その中を冷媒用流体、例えば水、油、まあはフロンが流れ るようになっている。薄い単離手段を用いることのできることによって、十分に 低い温度に熱的に冷却する。この低い温度は、上記単離手段から、相対的に高パ ワーマイクロ波エネルギーが真空容器に導入され、かつ上記単離手段に亀裂を生 じさせる熱を生ずることなしに高電子密度プラズ マを励起するような低い温度である。 本発明の上記の目的および他の目的や利益は以下に続く詳細な説明、図面およ び請求の範囲から明らかになろう。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明にもとづく蒸着装置の第一実施態様の模式的断面図である。 特に、長尺状の基板に対して均一にマイクロ波を蒸着する効果を得るために、上 記蒸着装置内に作動可能なようにして配置される構成部品を図示するものである 。すなわち、この図は、単一プラズマ蒸着領域を有し、かつ単一の気体マニホー ルドおよび単一延長マイクロ波アプリケータを用いる本発明の一実施態様を図示 するものである。 第２図は、本発明にもとづく蒸着装置の第二実施態様の模式的断面図である。 この実施態様は、単一蒸着領域、単一延長マイクロ波アプリケータ、および２つ の気体マニホールドを有する。第一の気体マニホールドは前駆体ガス混合物を誘 導するためのもので、また第二の気体マニホールドは非蒸着ガス混合物を誘導す るためのもので、基板材料の延長ウェブ蒸着面のプラズマ前処理が実施される。 第３図は、本発明にもとづく蒸着装置の第三実施態様の模式的断面図である。 この装置は、２つの蒸着領 域、２つの延長マイクロ波アプリケータ、および２つの前駆体ガス混合物注入マ ニホールドを有する。 第４図は、本発明にもとづく蒸着装置の第四実施態様の模式的断面図である。 この実施態様では、２つの延長マイクロ波アプリケータおよび３つの気体マニホ ールドが用いられる。３つの気体マニホールドのうち、２つのマニホールドは蒸 着領域に前駆体ガス状混合物を誘導するためのものであり、他のマニホールドは 非蒸着ガス混合物を誘導するためのもので、基板材料の延長ウェブ蒸着面のプラ ズマ前処理が施される。 第５図は、本発明にもとづく装置の一部の断面図である。特に蒸着チェンバー の内部に操作自在に結合した放射線形マイクロ波アプリケーターユニットを表わ す。 第６図は、本発明にもとづく放射マイクロ波アプリケーターの第一実施態様の 分解断面図であり、空間的に離間して形成された異なる開口部が、広い面の一つ に形成されている。 第７図は、本発明にもとづく放射マイクロ波アプリケーターの第二実施態様の 分解断面図であり、該アプリケータはその広い面の一つに形成された単一延長開 口部とその上に配置された閉鎖手段とを有する。 第８図は、本発明にもとづく線形放射マイクロ波アプリケーターの第二実施態 様の分解断面図であり、離 間して形成された異なる開口部が、狭い面の一つの長手方向に形成されている。 本発明の詳細な説明 本発明は、線形マイクロ波アプリケータを利用した基板物質の伸びウエブの多 数の部位上に薄膜フィルム材の同時プラズマ強化化学蒸着法のための装置に関す る。蒸着は、排気蒸着チェンバー内で起こる。容器を維持することによって、減 圧下、修飾パッシェン曲線の最小値に近似した操作に必要な圧力に近い圧力でプ ラズマ操作が可能である。低圧力操作は、プラズマ励起種のための移動に関する 長めの平均自由経路も与えるので、それによって全体的なプラズマ均一性に貢献 する。この方法によれば、マイクロ波源の近距離場内に配置された基板に対して 均一プラズマを維持するためのマイクロ波蒸着装置も可能である。 第１図は、基板材料の相対的に広いウエブ上に対して実質的に均一なマイクロ 波プラズマを維持するためのマイクロ波蒸着装置１の第一実施態様の模式的断面 図である。ここで用いられるように、用語「広い」は一つのマイクロ波波長より も大きい、好ましくは12インチ以上の幅寸法を持つ本体を意味する。この装置１ は、インターエリア（inter alia）、真空容器蒸着チェンバー２、好ましくは耐 久性を持ち、かつ腐蝕に強い 材料、例えばステンレス鋼からなる壁部とを有する。真空容器蒸着チェンバー２ は、さらに適当な減圧下で、真空容器蒸着チェンバー２の内部を維持するための 真空ポンプに適切に結合するのに適したポンプダウンポート３を有する。真空ポ ンプは、さらに前記容器２の内部からの反応産物を除去するのに適応する。 容器２は、さらにプロセスガス導入マニホールド９に結合した少なくとも一つ のプロセスガス導入ラインを有する。このマニホールド９は前記反応容器２の内 側に処理されたガスが均一に分布されるように、またそのプラズマ蒸着領域12に 特異的に入るようにして効果的に配置される。プロセスガス導入マニホールド９ は、一対のプロセスガス封じ込め手段11の間、および蒸着領域12を定める基板材 料のウエブの少なくとも２つの部位間に効果的に配置される。組み合わさったか たちで、基板材料のウエブおよびプロセスガス封じ込め手段11は、マニホールド ９によって真空容器蒸着チェンバー２のプラズマ領域12へ誘導されたプロセスガ スを含む。 操作中、基板材料のウエブは巻出しロールから引き出され、蒸着領域に向けて ガイドローラー８によって導かれる。ガイドローラー８は蒸着チェンバーを通過 する基板材料のウエブにかかるストレスを解放するための可変張力ローラーでよ い。一つあるいは複数のガイドローラー８を通過した後に、基板材料のウエブは 線形マイクロ波アプリケーター４とプロセスガス注入マニホールド９との間を通 過する。そして、基板材料のウエブは冷却ロール７を通過し、再びガスポート９ を通過し、別のガイドローラー８をまわって、巻き取りロール６に回収される。 ガイドローラー８と冷却ローラー７との間に延在した基板材料のウエブのセクシ ョンは、閉じられたプラズマ蒸着領域12を作る。ガスマニホールド９から注入さ れた前駆体ガス混合物は長く伸びたマイクロ波アプリケーター４によって供給さ れるマイクロ波エネルギーと互いに影響し合う。したがって、蒸着は冷却ローラ ー７に向かう過程および冷却ローラー７から遠ざかる過程の両方で基板材料の部 分で起こる。プラズマ蒸着は本来高温度のプロセスであることから、温度感受性 基板を断続的に冷却しなければならず、それによって基板の破損を防ぐ。このよ うな冷却は、冷却ローラー７によって行われる。基板材料のウエブを冷却するこ とによって、露光時間を延ばしてプラズマ蒸着が行える。第１図の装置は、一回 の通過で基板材料のウエブの少なくとも２つの分離部分上で蒸着することによっ て高蒸着速度と効率的なプロセスガスの使用とが達成可能なものである。 マイクロ波蒸着装置１は、さらにマイクロ波アプリケータユニット４を有する 。このマイクロ波アプリケータ４は、真空容器蒸着チェンバー２の内部に少なく とも部分的に延びている。マイクロ波アプリケー ターユニット４は、プロセスガスマニホールド９を介して前記容器２へ導入され たプロセスガスのプラズマを開始および維持するために、前記真空容器蒸着チェ ンバー２の内側へマイクロ波源からマイクロ波を放射するように構成されている 。マイクロ波アプリケータおよびマイクロ波アプリケータ分離手段を有するイク ロ波アプリケータユニット４の特性は後で詳細に述べる。 第２図では、本発明のマイクロ波蒸着装置の第二実施態様の模式的断面図が示 されている。この第二実施態様は、第一実施態様（第１図）のマイクロ波蒸着装 置と同様であるけれども、蒸着表面前処理領域が加えられてる点が異なる。本発 明者は、基板材料のウエブの蒸着表面が蒸着薄膜のバリア特性を強化させること を驚くべきことに発見した。このマイクロ波前処理は、好ましくはプラズマ前処 理であり、さらに好ましくはアルゴンプラズマ前処理である。基板材料のウエブ の蒸着面のアルゴンプラズマ前処理は、プラズマ前処理領域13内で生ずる。アル ゴンは前処理ガスマニホールド14によってプラズマ前処理領域１に注入される。 注入されたアルゴンは、線形マイクロ波アプリケータ４からのマイクロ波と互い に影響し合い、それによって基板材料のウエブの蒸着表面が前処理を行う。前処 理領域13を通り過ぎた基板材料のウエブの蒸着表面を通過させるために、蒸着装 置１の巻出しロー ル５側上のガイドローラー８を第１図の蒸着装置に関してマイクロ波アプリケー ターの反対側へ移動しなければならない。また、別のローラー15はシステムに加 えられなければならない。この追加のローラー15は必要に応じてガイドローラー またはクエンチローラーのいずれかである。この前処理プロセスは、ウエブへの コーティングの粘着性を高め、かつそれの増加カイネティックスが一様に影響さ れるであろう。 第３図は、本発明のマイクロ波蒸着装置の第三実施態様の模式的断面図である 。この第三実施態様は、追加の冷却ローラー７、追加のガスマニホールド９、追 加のガイドローラー８、および追加の線形マイクロ波アプリケーター４を有する 追加の蒸着領域12の含有物を除けば、第１図の第一実施態様と同様である。また 、第３図の実施態様は、マイクロ波バリヤ16を含むもので、該バリヤ16は線形ア プリケーター４からのマイクロ波の相互作用を減少または除去する。本発明のこ の実施態様は、一回の通過中で基板材料のウエブの少なくとも４つの分離部分の 蒸着を可能とする二重蒸着領域によって非常に高い蒸着率が与えられる。この高 い蒸着率によって、蒸着された薄膜の厚さにより、基板材料のウエブのより一層 速い原料処理（throughput）が可能となる。このより一層速い原料処理速度は、 蒸着プラズマを露光する時間を減少することによって、また基板材料のウエブを 蒸着間の冷却 ローラー上を通過させることによって任意の蒸着領域で基板材料のウエブの温度 上昇を減少させる。 あるいは、第３図のマイクロ波蒸着装置の第一蒸着領域をプラズマ前処理領域 として利用してもよい。この場合、第２図に示すように、第一ガスマニホールド ９の、アルゴンのような非蒸着ガスまたは気体状混合物を与えることによって、 巻出リール５に近接した蒸着領域12はプラズマ前処理領域として利用できよう。 この別の実施態様は、プラズマ前処理およびプラズマ蒸着領域の各々に関する分 離線形マイクロ波アプリケーターを提供することによるプラズマ前処理マイクロ 波エネルギーに起因する第２図の蒸着装置によって遭遇するいかなるマイクロ波 喪失を減少させる。 第４図は、本発明のマイクロ波蒸着装置の第４実施態様の模式的断面図である 。この実施態様は、第３図の実施態様の二重蒸着領域12と第２図の実施態様のプ ラズマ前処理領域12との両方を組み合わせる。したがって、この実施態様は、高 蒸着率／高処理量と、強化するための基板材料のウエブの蒸着面のプラズマ前処 理とを可能とする。 第５図に示すように、マイクロ波アプリケータユニット４は容器２の中へ伸び る最終端部に開口端部44を持つ実質的に方形状の導波管42を有する。開口端部は 、定常波を避けるのに適合する。これにより、アプリケータユニット４は選択的 にそれの末端部で封止さ れる。この導波管手段42は、広い面に形成された複数の開口部を有する。また、 これらの開口部は、該開口部からマイクロ波エネルギーの均一放射を行うために 、数が少なくされたり、一定の間隔が保たれる。 第６図に一層詳細に図示されたものは、末端部44と、隔てられて配置され、か つその広い面に形成された複数の開口部46,48,50,52、および54とを有するマイ クロ波アプリケータユニット方形状導波管42の分解透視図である。この図に示さ れるように、開口部46および48は該開口部からの放射からマイクロ波エネルギー を遮るために、マイクロ波吸収材料によってブロックされる。マイクロ波アプリ ケータ導波管42によって照射されたマイクロ波の密度は、単純に開口部のどれか をブロックしたり、部分的にブロックを解除したりすることによって、必要とし 、制御可能な方法により分布される。第８図には、第二マイクロ波アプリケータ 実施態様が図示されており、唯一第６図の実施態様との違いは導波管のより一層 狭い方形状の面の一つを貫く開口部の形成である。実験によれば、面積の大きい 基板上に均一にプラズマを維持することが可能であり、一方で狭い導波管面に開 口部を形成することによってチェンバーへ注入されるマイクロ波エネルギーの量 を増加させる。このことは、電流ノッドは方形状導波管構造を移動するマイクロ 波としてより狭い面に沿って収束することによると考えられる。 本発明者は、開口部の寸法がたいへん大きな重要性を持つことを発見した。す なわち、上記開口部のいずれかからのマイクロ波の漏れの割合は開口部の大きさ に依存している。開口部の寸法がマイクロ波のエネルギーの波長に対して大きく ても、あるいは小さくてもよい。しかし、第６図の実施態様では、開口部の寸法 は一マイクロ波エネルギーと同等か、もしくはそれよりも小さいものすることが 好ましい。また、本発明者は、開口部を部分的に閉鎖することによって、実質的 に均一なプラズマを維持することができることを発見した。 第７図では、マイクロ波アプリケータ導波管142は開口端部144と、マイクロ波 エネルギーの波長よりも大きい延在した方形状の開口部146とを有する。この方 形状開口部146は、面積の広い面の長さおよび幅寸法全体にわたって形成されて いる。上記開口端部は定在波にかかわる問題を避けるためのものであるけれども 、封止端部を与えられた装置に適用してもよい。上記導波管142によって、開口 部146全体からマイクロ波エネルギーが放射する。しかし、マイクロ波エネルギ ー源にもっとも近い開口部の端いおいて、マイクロ波エネルギーの集中が最大と なる。マイクロ波エネルギーの集中およびそれによるプラズマ密度は、直線状あ るいは部分的に湾曲し、かつ延在した金属製マイクロ波シャッター150を用いる ことによって調整され る。このシャッター150は、一箇所のみの接続で上記マイクロ波導波管142に効果 的に付加されている。接続箇所は、導波管のマイクロ波エネルギー源にもっとも 近い側に、溝部155を貫通したピン153からなる。上記伸びた開口部146の反対側 で、かつ上記開口部の縁に沿って、ガラスまたはテフロンから作られた誘電体絶 縁ブロック154が設けられている。この誘電体絶縁ブロック154は、導波管142と マイクロ波シャッター150との間に絶縁バリアを形成する。このようなバリアは 必要なものである。なぜなら、マイクロ波シャッター150は接続部152のみで導波 管手段150に接地されているからである。シャッター150と導波管142との間の別 の接続は、いわゆる「シーズリング（sizzling）」接地、すなわちアーク接触子 を生ずる。 第６図および第７図に関連して図示および詳細に記載された導波管の実施態様 は、「リーキー（leaky）」マイクロ波構造として一般に知られている型のもの であり、これによってマイクロ波エネルギーは複数の開口部から漏れるか、また は放射される。あるいは、図示はしていないが、マイクロ波アプリケータは低速 波マイクロ波構造でもよい。この低速波構造は、一過性の波によってマイクロ波 エネルギーの需要な部分を運ぶ。このような低速波構造は、ウエイスフロック（ Weissfloch）ら の特許およびカイザー（Kieser）らの特 許を参考にして既に議論されている。本発明のマイクロ波エネルギー装置１は、 低速波構造の本質的欠点を実質的に取り除く。すなわち、プラズマと組み合わさ って与えられたエネルギーの急速な減少は、マイクロ波構造を横切る方向に沿っ た距離の関するとしてある。この欠点は、実質的に取り除くことができる。なぜ なあ、マイクロ波アプリケータをプラズマ領域から分離することによって、アプ リケータをよる一層均一なプラズマの維持が達成される。 つぎに、第５図を参照する。マイクロ波アプリケータユニットはさらに蒸着チ ェンバーからマイクロ波導波管42を単離するための手段60をさらに有する。この 単離手段60は、好ましくは誘電体材料から作られる。この誘電体材料は、マイク ロ波に対して実質的に透明である。前記単離手段を作るうえで好ましい材料は水 晶であるけれども、他の材料でも同様の効果が得られよう。単離手段60は、さら に異なる圧力による力に抵抗する能力を最適化するように設計された形状とすべ きである。このような場合、単離手段の厚さは、効果的な熱冷却を提供する上で 最小の厚さとする。これによって、単離手段に対する有害な効果なしに高マイク ロ波パワー密度を用いることができる。この終わりに、前記単離手段の好適な形 状は、導波管42の少なくとも真空容器２へのびる部分を内部に閉じこめる円筒状 または半円筒状のものである。 円筒または半円筒の形状は、例えば平面形状よりも好ましい。なぜなら、円筒 は円筒そのものに備わる強度のため平面形状よりも薄くして作ることができるか らである。したがって、薄い円筒は圧力に対する抵抗性を有する。一方、同様の 圧力に対して抵抗するためには平面形状ではより一層厚くする必要がある。また 、薄い板では相対的に低温で均一に維持することができないけれども、薄い円筒 ではできる。したがって、平板は、マイクロ波プラズマ装置内で特にパワーレベ ルを上昇させた際に熱劣化が生じる。一方、薄円筒状単離手段60は均一に冷却さ れるので、熱劣化が生ずることはない。したがって、使用されるパワー量が限定 されることはない。 さらに、導波管42は単離手段60内に該手段の周壁から離れて効果的に配置さる 。このように配置されることによって、導波管42は真空容器２内に部分的にのび る。この際、そこに含まれるプラズマ領域12または13に直接曝されることはない 。 第５図に示す円筒状の単離手段60は、真空容器２の少なくとも一つの寸法と同 程度に限定され、かつ前記真空容器２の第一および第二壁部を貫通する。この円 筒状単離手段60は、２つの襟部品62および64によって真空容器２の壁部に固定さ れる。上記襟部品は好ましくはステンレス製の容器２に変わりやすく（mutably ）結合する。襟部品62は、真空容器２の側壁に直接添え られた接続用フランジ68からのびる開口端部66を有し、また円筒状の単離手段60 の周囲と同様の広がりを持つ開口部70が形成されており、円筒状単離手段60を受 ける。開口端部66は前記接続用フランジ68からのび、少なくとも２つのＯリング 72,74を受ける。これらのＯリング72,74は、前記真空容器２と外界の大気状態と の間の真空および水バリアに影響を与える。Ｏリング72,74の間は、冷却溝73が 形成されている。この冷却溝73を介して水のような冷却媒体が循環することによ り、Ｏリングを均一的に低温に維持する。Ｏリング72,74は、実質的に上昇温度 下で、すなわち100℃を越える温度下で真空および水バリアを維持する。 円筒状単離手段60は、開口部70、接続用フランジ68、および開口端部66を通る 。この場合、Ｏリング72,74は前記円筒状単離手段60の外側周囲に対して圧され る。円筒状単離手段60に対するＯリング72,74の圧縮によって空気や水漏れが防 げる。ここで、注意すべき重要なことは、Ｏリング72,74の位置が装置１のプラ ズマ領域12から十分外側にあるということである。なぜなら、プラズマ領域12の 外側にＯリングを置くことによって、マイクロ波に関係した過剰な温度、すなわ ち500℃以上の温度に曝されなくてすむからである。一方、プラズマ領域内にＯ リングバリアを配置することは、米国特許第4,729,341号に示されている ように、特別の（高価な）高温度抵抗密閉部材が必要となり、また装置の複雑化 およびコストの上昇を招く。 円筒状の単離手段60は、開口端部66の外側末端縁部を越えてのびてもよい。円 筒状単離手段60のこの部分は、したがってマイクロ波封じ込め手段80が備えなけ ればならない。このマイクロ波封じ込め手段80は、一般に金属製封じ込め缶から 作られたものである。この金属製封じ込め缶は、円筒状単離手段60の外側周囲を まわって効果的に張り付けられており、またグラウンディングフィンガー（grou nding fingers）82によって前記開口端部と電気的に接続されている。マイクロ 波封じ込め缶は、開口端部66を越えてのびる円筒状単離60の上記部分と同一の広 がりを持つようにて作られている。あるいは、マイクロ波封じ込め手段80は、光 線（stray）マイクロ波を含むのに適した金属製マイクロ波ブロッキングメッシ ュ86に覆われた開口端部84をさらに有する。また、このメッシュ86は円筒状単離 手段60を介して冷却空気が流れるようにする。あるいは、第５図に示すように、 マイクロ波封じ込め缶80は、吸収過剰マイクロ波放射に適したダミーロード（da mmy load）に結合してもよい。この実施態様は、特に、過剰反射マイクロ波エネ ルギーによってマイクロ波プラズマの均一性を減少させるであろう反射モードを 引き起こす高パワーレベルで有効である。 真空容器２は、さらに、少なくとも第二壁部、好ましくはカラーフィッティン グ（collar fitting）62が置かれた壁部と反対の壁部を介して円筒状単離手段に 受けられるものである。カラーフィッティング64は、上記反対の壁部に配置され ており、実質的にカラーフィッティングライン62と同一線上にある。結合フラン ジ92は、反対側の壁部位置に直接添えられており、円筒状単離手段60の周囲と同 一の広がりをもった開口部94を有する。開口部90は、結合フランジ92からのび、 少なくとも２つのＯリング96,98を受ける。こられのＯリング96,98は、真空容器 ２と周囲の大気状態との間で真空および水分バリアをなす。Ｏリング96とＯリン グ98との間に、冷却溝97が形成されている。この冷却溝97を介して冷却媒体、す なわち水が循環することにより、Ｏリングが均一的に低温に保たれる。Ｏリング 96,97と同様のＯリング72,74は温度上昇に対抗するためのものである。上記円筒 状単離手段60は、結合フランジ92および開口端部90を介して開口部94を貫通する 。この再、Ｏリング96,98は、円筒状単離手段60の外周縁部に圧接する。上記Ｏ リングが圧接することによって、気密性および耐水性が与えられる。また、Ｏリ ング96,97と同様のＯリング72,74はプラズマ領域20から十分はなれた位置にある 。したがって、それによる変質が避けられる。 円筒状単離手段60の外周面に対して気密性及び耐水 性が与えられることによって、円筒状単離手段60の内部を大気圧に維持し、かつ 直接大気に晒す真空容器２を実質的に減圧に維持することが可能となる。実際、 これが装置の操作において好都合な点である。真空容器を減圧下に維持すること によって、修飾パッシェン曲線の最小に近似の操作にとっておおよそ必要な圧力 で装置１の操作が可能となる。さらに、圧力を低くすることによって、プラズマ 種の移動のためのより一層長い中間自由経路（longer mean free path）が可能 となる。それによって、全体的に均一なプラズマが達成される。円筒状単離手段 60の内部が大気条件に晒されているので、マイクロ波による過剰な加熱を防ぐよ うにして冷却空気の流動が維持されよう。あるいは、マイクロ波伝達冷却媒体（ 例えば、シリコンオイル）をシリンダー内で循環させ、温度を均一かつ低く保つ ようにしてもよい。開口端部90よりも遠くへのびた円筒状単離手段60は、すでに 述べた型のマイクロ波封じ込め手段100で覆われなければならない。マイクロ波 封じ込め手段100は、結合板102に隣接して設けられている。この結合板100は、 マイクロ波導波管42とマイクロ波エネルギー源とを接続させる。 基板前処理を行うための他の形態として、プラズマ前処理を伴う場合あるいは 伴わない場合において、基板材料を焼き付け（thermal bake-out）するものであ る。この焼き付けは、装置内に熱発生装置（すなわ ち、コイル、ランプ等）を備えることによって達成される。この場合、基板はプ ラズマ前処理あるいは蒸着が行われる前に焼き付けされる。例えば、実施例１の ヒーター300を見よ。基板の焼き付けは、基板をなす塊から水分を取り出すもの で、これによって被覆産物の水蒸気伝導を減少させることができる。 最後に、基板材料のウエブのひだ（folds）の中にある蒸着プラズマ領域12の エンクロージャー（enclosure）は、水晶単離管上への被覆材料蒸着を防ぐのに たいへん効果がある。しかし、巻出ローラー200（第１図）上のマイクロ波伝導 材料のウエブは、蒸気蒸着チェンバー１の内側に適切に配置されているため、線 形マイクロ波アプリケーター４の単離手段表面上をゆっくり移動し、巻き上げロ ーラー201に巻き付く。マイクロ波伝導ウエブが過剰の暑さからなる蒸着バリア 材料によって被覆される時、それらのローラーは牽引にのせられ、ウエブのクリ ーンな部分が望まない蓄積を訂正する。このようにして、蒸着率がたいへん高く ても、単離手段（水晶管）上に蒸着される被覆物はない。したがって、蒸着プロ セスを長期間にわたって進行させることができ、かつ大量生産に特に適する。 実施例１ 第１図に示す上記マイクロ波蒸着装置１を用いて、ポリエステル基板材料の延 長ウエブ（elongated web）に対し、クリアなケイ素を主成分とする薄膜酸素透 過バリア層を製造した。上記装置１をそのような被覆に用いる工程を以下詳細に 説明する。 厚さ0.5ミル（12ミクロン）、幅30cmのポリエステルからなる長尺状のロール を本実施例の基板として用いた。ポリエステル基板からなるロールを、第１図に 示した装置１の巻出ローラーに充填した。巻出ローラー５に基板を置いた後、装 置１を密閉することによって容器内側と周囲大気状態との間を気密状態となるよ うにした。その後、チェンバーの内部をアルゴンガス環境で約一時間半にわたっ てパージした。約１時間半の除去作業経過後、チェンバーを約３ないし４ミリト ルの圧力まで真空にした。その後、好適な原料ガスをガス注入マニホールド９か ら上記チェンバーの内部に導入した。この際、ガスの組成を以下のようにした。 上記４種類の成分からなる混合物において、各ガスの通常の範囲は、SiH₄が10 0〜200SCCM、O₂が300〜700SCCM、CO₂が300〜700SCCM、Arが300〜700SCCMである 。 これらの原料ガスを真空容器の内側へ流し込んだ後、マイクロ波プラズマを周 波数2.45GHz、パワー約５キロワットでもって導入した。基板材料ののびたウエ ブは、約20m/分の速度でもって装置１の蒸着領域12を通過した。マイクロ波の操 作中、冷却空気の流れは、温度を均一的に低温に保つために円筒状単離手段60に 向けられた。その後、マイクロ波プラズマを消し、真空容器２へプロセスガスを 流すのを終了した。 プラズマを消し、かつプ真空容器２へのプロセスガスの流れを停止させた後、 反応容器の内側をアルゴンによってパージし、反応容器を大気状態へ換気した。 その後、反応容器を開き、基板を試験のために取り出した。その結果、基板10の ウエブ上に、均一で汚れのないケイ素を主成分とする薄膜状の酸素透過バリア層 が被覆された。 試験によれば、蒸着膜は化学組成SiO_x（式中、Ｘ＝1.8〜２）を持つ。200オン グストロームの薄膜が蒸着された被覆基板上に対して酸素透過性試験を行った。 その結果、O₂透過性は相対湿度が０％で、かつ室温条件下では１cm³/m²/日であ った。 顕著な酸素および水蒸気不透過性作用を得るために、低融点のPET基板を考慮 して蒸着フィルムから水素を除去する方法を工夫する必要がある。したがって、 前駆体ガス混合物中の増加した酸素濃度の効果及び水蒸気拡散のための化学結合 の両方が水晶シリコンウエハ上に蒸着された試料膜上にIRスペクトロスコピー処 理によって調べられた。第Ａ表にSi-H濃度に対する水蒸気伝導および前駆体混合 物との関係をまとめた。 第Ａ表は、前駆体ガス混合物中における酸素濃度の増加を伴うSi-H濃度および 水蒸気伝導減少を示す。もちろん、Si-OH結合は容易に水と反応する。したがっ て、蒸着膜中のSi-H結合が水蒸気の伝導経路を吸収、反応および製造する。結論 として、試料１および２では水蒸気透過特性が相対的に貧弱である。これは、膜 中のSi-OH結合の存在による。また、前駆体混合物中の酸素濃度増加によって、S i-H結合が取り除かれて膜の不透過性が増加する。注目すべきことに、前駆体中 での酸素濃度が試料３のようにさらに増加すると、水 分バリア特性の改善が達成されない。もちろん、すでに述べたプラズマ処理工程 は、蒸着した膜のバリア特性をさらに改善する。 実施例２ 第２図に示すマイクロ波蒸着装置１を用いて、ポリエステル基板材料の長尺状 ウエブ上に被覆されたシリコンを主成分とする第二のクリアな薄膜酸素透過バリ ア層を作った。厚さが0.5ミル（12ミクロン）、幅が30cmのポリエステルロール を再び基板として用いた。ポリエステル基板からなるロールを、第２図に示す装 置１の巻出ローラー上に充填した。巻出ローラー５上に基板を配置した後、装置 １を密閉し、装置内部と周囲大気状態との間を気密状態にした。容器の内側を約 20ないし25ミリトルまで真空にした。その後、上記チェンバーの内部をアルゴン ガス環境で約１時間半にわたってパージした。約１時間半のパージングの後、チ ェンバーを約３ないし４ミリトルのバックグラウンド圧力まで真空にした。その 後、下記の処方に従って原料ガスをガス注入マニホールド９を介してチェンバー の内側へ導入した。 これら３種類の組成からなる混合物の一般的範囲 は、SiH₄が約200〜400SCCM、O₂が800〜1000SCCM、およびHeが０〜200SCCMある。 さらに、400SCCMのArをガスマニホールド１４を介してプラズマ処理領域へ導 入した。真空容器の内部へこれらのガスを流入した後に、マイクロ波プラズマを 周波数2.45GHz、そしてArプラズマ処理の場合はパワー約６キロワットで、プラ ズマ蒸着の場合は５キロワットのパワーで作動させた。基板材料の長尺状ウエブ を速度約20m/分で装置の蒸着領域12およびプラズマ領域13に通過させた。マイク ロ波の操作中、温度が低温に均一に保てるように度冷却空気を円筒状単離手段60 に向けて流した。その後、マイクロ波プラズマを消し、そして真空容器２へロセ スガスを送るのを停止した。 プラズマを消し、かつプ真空容器２へのプロセスガスの流れを停止させた後、 反応容器の内側をアルゴンによってパージし、反応容器を大気状態へ換気した。 その後、反応容器を開き、基板を試験のために取り出した。その結果、基板10の ウエブ上に、均一で汚れのないシリコンを主成分とする薄膜状の酸素透過バリア 層が被覆された。 試験によれば、蒸着膜は化学組成SiO_x（式中、Ｘ＝1.8〜２）を持つ。150オン グストロームの薄膜が蒸着された被覆基板上に対して酸素透過性試験を行った。 その結果、O₂透過性は相対湿度が０％で、かつ室 温条件下では１cm³/m³/日であった。また、水蒸気伝導率は38℃条件下では水蒸 気透過速度が１g/m²/日以下であった。 本発明の基板材料のフラットロールおよび装置に関連して既に述べたマイクロ 波プラズマ増強CVDによって高バリア被覆を蒸着する方法の特例を説明する一方 で、本方法は目的とする基板に対して蒸着を行う機器であればどれをもちいよう と、また基板がいかなる形状であっても高蒸着被覆の蒸着に利用できる。高バリ ア材料を被覆することが望ましい他の基板の例として、水または酸素に対して感 受性を有する材料を保存する、例えばプラスチックボトル、ジャー等のプラスチ ック製容器がある。プラスチックボトルまたはジャーの内側を被覆することによ って食料や野菜の貯蔵ができる。マイクロ波蒸着工程（即ち、例えば焼き付け、 プラズマ前処理、高バリア被覆のマイクロ波PECVD等）が存在する間、基板の形 状および（または）寸法と（あるいは）基板の被覆すべき部分とは、無関係であ る。 本発明は好適な実施態様によって説明したが、本発明は上記した実施態様およ び方法に限定されるものではない。それとは反対に、特許請求の範囲によって定 義された本発明の精神および観点の範囲内に、変更、修正、および同等物が含ま れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オブシンスキー，スタンフォード，アー ル. アメリカ合衆国 48013 ミシガン州 ブ ルームフィールド ヒルズ スキレルロー ド 2700 (72)発明者 ハセガワ，ワタル 日本国 541 大阪市 東区 若江東町 ２―７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．線形マイクロ波アプリケーターを用いて基板材料の延長ウエブ上に薄膜材料 をプラズマ強化化学蒸着するための装置であって 前記排気可能な蒸着チェンバーと、 前記蒸着チェンバーを排気して減圧するための手段と、 第一プラズマ領域を限定する第一内部容量を含む蒸着面を囲む、蒸着チェンバ ー内に配置された基板材料の延長ウエブと、 前記第一容量へ蒸着ガスの前駆体混合物を導入するための手段と、 前記基板ウエブの非蒸着面に隣接して効果的に配置され、前駆体ガス混合物を 活性種のプラズマへ分離し、かつ前記活性種を前記基板ウエブへ蒸着するために 、第一容量へ源からマイクロ波エネルギーを実質的に導入するための、第一線形 、非一過性アプリケーターと、 前記活性種が実質的に前記線形アプリケーター上へ蒸着するのを実質的に防ぐ 、前記線形アプリケーターに関連した基板材料のウエブの配置によって実質的に 限定された前記前駆体混合物とを組み合わせて有することを特徴とするプラズマ 強化化学蒸着法のための装置。 ２．前記線形アプリケーターは、さらに、前記チェンバー内に存在する圧力から 前記アプリケーターを単離するための手段を有するものであり、かつ前記単離手 段は、 （１）マイクロ波エネルギーが放射花押な材料から形成され、また （２）圧力差に抵抗するのに実質的に最適な形状に形成されていることを特徴 とする請求の範囲第１項の装置。 ３．前記単離手段は実質的に半球状であることを特徴とする請求の範囲第２項の 装置。 ４．前記単離手段は円筒状形状の水晶管の部分として形成されることを特徴とす る請求の範囲第３項の装置。 ５．前記水晶管の厚さは、前記アプリケーターが大気圧に維持され、かつ前記蒸 着容量が0.01ないし100ミリトルの減圧に維持される気圧差に抵抗するようにし て選択されることを特徴とする請求の範囲第４項の装置。 ６．前記チェンバーの非蒸着容量への活性種の拡散を阻止するために、また前記 単離手段への前記活性種の 蒸着を限定するために、第一内部容量に隣接し、非蒸着ガスを導入するための手 段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第２項の装置。 ７．前記基板材料の前記ウエブは、合成プラスチック樹脂であることを特徴とす る請求の範囲第１項の装置。 ８．前記合成プラスチック樹脂はポリエステルであることを特徴とする請求の範 囲第７項の装置。 ９．前記活性種の蒸着に先だって、前記基板材料のウエブが巻かれる巻出リール と、前記蒸着の後に前記基板材料のウエブが再び巻かれる巻取リールとをさらに 有することを特徴とする請求の範囲第１項の装置。 10．前記基板材料のウエブは、前記巻出リールから前記巻取リールに移動するた めの蛇行経路を仮定するようにして配置され、また前記移動のための蛇行経路は 、２つの個別の、空間的に分離した位置の最小限度でもってプラズマ領域へ前記 基板材料のウエブの蒸着面のいかなる与えられた部分をさらすことを特徴とする 請求の範囲第９項の装置。 11．前記チェンバーを介した前記基板材料のウエブが 移動する蛇行経路は、前記活性種のプラズマが、４つの個別の、空間的に分離し た位置の最小限度でもって蒸着面に材料を蒸着させることを特徴とする請求の範 囲第10項の装置。 12．前記分離位置で前記前駆体ガス混合物を分離するために、前記第一アプリケ ーターから離れた前記チェンバーに効果的に配置された第二線形、非一過性アプ リケーターがさらに含まれることを特徴とする請求の範囲第11項の装置。 13．前記第一および第二蒸着位置の間の前記基板材料のウエブの移動のための前 記蛇行経路に沿って効果的に配置された第一方向転換ローラーをさらに有し、ま た前記基板材料のウエブは移動方向を変えるようにして前記第一方向転換ローラ ーを通過することを特徴とする請求の範囲第11項の装置。 14．前記第二および第三蒸着位置の間の前記基板材料のウエブが移動する前記蛇 行経路に沿って効果的に配置された少なくとも第二セットからなる方向転換ロー ラーを有し、また前記基板のウエブは移動方向を変えるようにして前記第二方向 転換ローラーを通過することを特徴とする請求の範囲第13項の装置。 15．前記第三および第四蒸着位置の間の前記基板材料のウエブが移動する前記蛇 行経路に沿って効果的に配置された少なくとも第二セットからなる方向転換ロー ラーを有し、また前記基板のウエブは移動方向を変えるようにして前記第方向転 換ローラーを通過することを特徴とする請求の範囲第14項の装置。 16．少なくとも前記第一および第三方向転換ローラーはさらに、前記ローラーと 密接した前記基板材料の温度を減少させるために、該ローラーの周囲を冷却する ための手段を有し、前記ウエブは前記個別の蒸着位置を移動した後に前記手段を 通過することを特徴とする請求の範囲第14項の装置。 17．前記前駆体ガス混合物を導入するための手段は、前記チェンバーの前記第一 プラズマ領域の第一容量の内側に効果的に配置された第一ガスマニホールドであ ることを特徴とする請求の範囲第16項の装置。 18．前記方向転換ローラの第二対と前記巻取ローラとの間の前記基板材料のウエ ブが移動する前記蛇行経路は、実質的に善意チェンバーの第二内側容量を囲むも ので、また前記第二容量は第二プラズマ領域を定め、さらに前駆体ガス混合物を 導入するための前記手段は、前記チェンバーの前記第二プラズマ領域内の第二 容量の内側に効果的に配置される第二ガスマニホールドを含むことを特徴とする 請求の範囲第17項の装置。 19．前記第一及び第二ガスマニホールドは、延長し、かつ該マニホールドの長手 方向に沿って、前記前駆体ガス混合物を導入するための複数の離間して配置され た開口部を有することを特徴とする請求の範囲第18項の装置。 20．前記ガスマニホールドの各々の長さは、実質的に前記基板材料の横幅と同一 空間に広がるものなので、前記複数の離間した空間に対する前記前駆体ガス混合 物の均一的な流れは、前記ウエブの全横幅に沿って達成されることを特徴とする 請求の範囲第19項の装置。 21．前記前駆体ガス混合物を活性種のプラズマに分解し、かつ該活性種の分解混 合物を前記基板ウエブ上に蒸着さるために、前記源から前記第二容量へマイクロ 波エネルギーを実質均一的に導入するための第二線形、非一過性アプリケーター をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第20項の装置。 22．前記第二線形アプリケーターは、前記第四個別蒸着位置と巻取リールとの間 の前記基板物質のウエブの非蒸着面に隣接して効果的に配置されることを特徴と する請求の範囲第21項の装置。 23．前第二線形アプリケーターは、さらに、前記基板材料のウエブ以外に、前記 蒸着領域から前記アプリケーターを単離するための手段を有するもので、前記単 離手段は、（１）マイクロ波エネルギーが放射される材料から形成され、かつ（ ２）圧力差に対抗するのに最適化された形状を有することを特徴とする請求の範 囲第22項の装置。 24．前記単離手段は実質的に半球状のかたちに限られていること特徴とする請求 の範囲第23項の装置。 25．前記単離手段は円筒状の水晶管部分として形成されることを特徴とする請求 の範囲第24項の装置。 26．前記水晶管の厚さは、前記アプリケーターが大気圧に維持され、また前記蒸 着容量が0.01ないし100ミリトルの減圧に維持される圧力差に耐えるように選択 されることを特徴とする請求の範囲第25項の装置。 27．非蒸着容量に前記蒸着ガス容量が拡散されるのを阻止し、かつ前記アプリケ ーター表面への蒸着を限定するために前記第二線形アプリケーターに隣接した前 記チェンバーの養老に隣接した非蒸着ガスを誘導する ための手段をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第26項の装置。 28．前記基板のウエブの蒸着面を非蒸着マイクロ波前処理に晒すための手段をさ らに含み、前記基板のウエブの蒸着面の表面特性を増強することを特徴とする請 求の範囲第１項の装置。 29．前記基板のウエブの蒸着面を非蒸着マイクロ波前処理に晒すための手段は、 プラズマ前処理のための手段を含むことを特徴とする請求の範囲第28項の装置。 30．前記基板のウエブの蒸着面を非蒸着マイクロ波前処理に晒すための手段は、 アルゴンプラズマ前処理のための手段を含むことを特徴とする請求の範囲第29項 の装置。 31．前記アプリケーターは長方形の導波管を含むもので、前記導波管は該導波管 の面の一つに沿って形成され、かつ離間して配置された複数の開口部を有するこ とを特徴とする請求の範囲第１項の装置。 32．前記開口部は、前記導波管の広い長方形面の一つに沿って形成されているこ とを特徴とする請求の範囲第31項の装置。 33．前記開口部は、前記導波管の精米長方形面の一つに沿って形成されているこ とを特徴とする請求の範囲第32項の装置。 34．前記基板材料のウエブへの前記活性種の蒸着に先だって、前記基板材料のウ エブを焼き付けするための手段をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１項 の装置。 35．前記基板材料のウエブを焼き付けするための手段は、ヒーターコイルを有す ることを特徴とする請求の範囲第34項の装置。 36．前記基板材料のウエブを焼き付けするための手段は、赤外線ランプを有する ことを特徴とする請求の範囲第34項の装置。 37．プラズマ強化化学蒸着により、少なくともシリコン被覆ガスおよび酸素含有 ガスを含む前駆体ガス混合物から前記温度感受性基板の頂上へ酸素および水蒸気 バリアを被覆を蒸着する方法であって、 マイクロ波蒸着工程に先だって前記低温のプラズマ処理を実施する改善された 工程と、 前駆体へ酸素含有ガスを十分な流速でもって導入し、蒸着被覆中でのケイ素・ 水素結合の形成を除去す る改善された工程とを有することを特徴とするプラズマ強化化学蒸着法。 38．前記プラズマ前処理に先だって前記温度感受性基板を焼き付けする改善され た工程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第34項の方法。 39．前記基板の前記プラズマ処理はアルゴンプラズマ処理であることを特徴とす る請求の範囲第34項の方法。 40．延長し、かつ屈曲性のポリエステル膜を前記温度感受性基板として用いる工 程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第34項の方法。 41．プラスチックボトルを前記温度感受性基板として用いる工程をさらに含むこ とを特徴とする請求の範囲第34項の方法。 42．前記バリア被覆を前記プラスチックボトルの内側表面に蒸着する工程をさら に含むことを特徴とする請求の範囲第41項の方法。 43．プラスチックジャーを前記温度感受性基板として用いる工程をさらに含むこ とを特徴とする請求の範囲 第34項の方法。 44．前記バリア被覆を前記プラスチックジャーの内側表面に蒸着する工程をさら に含むことを特徴とする請求の範囲第43項の方法。 45．前記基板が屈曲した際に前記被覆に割れ目が生じないようにするために、前 記被覆を前記基板の頂上に厚さ100ないし500オングストロームでもって蒸着する 工程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第37項の方法。 46．室温および０％相対湿度で1.0cm³/m²/日よりも少ない酸素伝導率と、38℃お よび100％相対湿度で３g/m²/日よりも少ない水蒸気伝導率とを有するように、前 記バリア被覆を蒸着する工程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第45項の 方法。 47．SiH₄，CO₂，O₂、およびArからなる前駆体ガス混合物を形成する工程をさら に含むことを特徴とする請求の範囲第37項の方法。 48．SiH₄が１部で他のガスが９部という比率を有する前駆体混合物を導入する工 程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第47項の方法。 49．SiH₄が100ないし200SCCM、CO₂が300ないし700SCCM、O₂が300ないし700SCCM 、そしてArが300ないし700SCCMからなる前駆体混合物を導入する工程をさらに含 むことを特徴とする請求の範囲第48項の方法。 50．室温および０％相対湿度で1.0cm³/m²/日よりも少ない酸素伝導率と、38℃お よび100％相対湿度で１g/m²/日よりも少ない水蒸気伝導率とを有するように、前 記バリア被覆を蒸着する工程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第45項の 方法。 51．SiH₄，O₂、およびHeの前駆体ガス混合物を形成する工程をさらに含むことを 特徴とする請求の範囲第37項の方法。 52．SiH₄が200ないし400SCCM、O₂が800ないし1000SCCM、そしてHeが０ないし200 SCCMからなる前駆体混合物を導入する工程をさらに含むことを特徴とする請求の 範囲第51項の方法。