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JP2003328137A - Film forming equipment - Google Patents

Film forming equipment

Info

Publication number
JP2003328137A
JP2003328137A JP2002135327A JP2002135327A JP2003328137A JP 2003328137 A JP2003328137 A JP 2003328137A JP 2002135327 A JP2002135327 A JP 2002135327A JP 2002135327 A JP2002135327 A JP 2002135327A JP 2003328137 A JP2003328137 A JP 2003328137A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
pulse
electrode
power supply
film forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002135327A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Yoshida
光宏 吉田
Yuji Asahara
裕司 浅原
Toshiaki Katsura
敏明 桂
Takeshi Tanaka
武 田中
Toshinori Takagi
俊宜 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Tsuru Gakuen
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Tsuru Gakuen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Tsuru Gakuen filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002135327A priority Critical patent/JP2003328137A/en
Publication of JP2003328137A publication Critical patent/JP2003328137A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Plasma Technology (AREA)
  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)
  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】膜質制御と成膜制御を両立させること。 【解決手段】ガスが導入される真空容器1の中に配置さ
れる電極6には、負の直流パルス電圧12と正のバイア
ス電圧13が供給される。バイアス電圧13は、時間的
に隣り合う2つの直流パルス電圧12,12の時間的間
で電極6に印加される。バイアス電圧13は交流電圧又
はバイポーラパルス電圧の正側電圧として供給され得
る。バイアス電圧によりプラズマのイオンシースを効果
的に生成してプラズマCVDによる処理面に対する均一
な堆積と、負の直流パルス電圧の印加によるイオン注入
とにより、バイアス電圧と直流パルス電圧の独立的制御
により制御変数が2つに増大して、成膜速度と膜質制御
とを両立させることができる。
[Problem] To achieve both film quality control and film formation control. An electrode disposed in a vacuum vessel into which a gas is introduced is supplied with a negative DC pulse voltage and a positive bias voltage. The bias voltage 13 is applied to the electrode 6 between two DC pulse voltages 12, 12 that are temporally adjacent to each other. The bias voltage 13 can be supplied as an AC voltage or a positive voltage of a bipolar pulse voltage. Controlled by independent control of bias voltage and DC pulse voltage by effectively generating plasma ion sheath by bias voltage and uniform deposition on the processing surface by plasma CVD and ion implantation by applying negative DC pulse voltage The number of variables is increased to two, and it is possible to achieve both the film forming speed and the film quality control.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、成膜装置に関し、
特に、多様な面に対して均一にプラズマCVD法により
膜を形成する成膜装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a film forming apparatus,
In particular, the present invention relates to a film forming apparatus for forming a film uniformly on various surfaces by a plasma CVD method.

【0002】[0002]

【従来の技術】成膜装置は、樹脂ボトル、樹脂フィル
ム、基板のように多様な面に膜を形成することにより、
気体透過性の改善による封入性能の改善、表面層の硬度
の改善による機械的強度の改善のような多様な物理的、
化学的、機械的物性の改質のために多様に用いられてい
る。このような成膜装置として、プラズマの生成により
蒸着的に1又は2以上の化学的物質を面上で合成し、又
は、多層的に堆積するプラズマCVD法(化学的気相堆
積法)が知られている。
2. Description of the Related Art A film forming apparatus forms a film on various surfaces such as a resin bottle, a resin film, and a substrate.
Various physical properties such as improved encapsulation performance due to improved gas permeability, improved mechanical strength due to improved surface layer hardness,
It is widely used for modifying chemical and mechanical properties. As such a film forming apparatus, there is known a plasma CVD method (chemical vapor deposition method) in which one or more chemical substances are synthesized on a surface by vapor deposition by plasma generation or they are deposited in multiple layers. Has been.

【0003】図10は、樹脂容器101の内面に堆積さ
せる化学物質を筒状穴開き内部電極102を通して原料
ガス103を樹脂容器101の中に導入し、樹脂容器1
01を囲む外部電極104にRF電源(高周波電源)1
05から交流電力を供給し、その交流電力により樹脂容
器101の中に生成されるプラズマPにより樹脂容器1
01の内面に膜を形成する公知のCVD法成膜装置を示
している。このような成膜装置は、図11に示されるよ
うに、プラズマ閉じ込め用電磁石を用いることが多い。
In FIG. 10, the chemical substance to be deposited on the inner surface of the resin container 101 is introduced into the resin container 101 through the cylindrical perforated internal electrode 102, and the raw material gas 103 is introduced into the resin container 1
RF power source (high frequency power source) 1 on the external electrode 104 surrounding 01.
AC power is supplied from 05, and by the plasma P generated in the resin container 101 by the AC power, the resin container 1
1 shows a known CVD film forming apparatus for forming a film on the inner surface of 01. Such a film forming apparatus often uses an electromagnet for plasma confinement as shown in FIG.

【0004】図12は、樹脂容器106を内部に吊し内
部に誘電体管107を備えるマイクロ波共振器108に
マイクロ波発生器109からマイクロ波を導入し、樹脂
容器106の周囲又は内面にプラズマを生成して、樹脂
容器106の内面に膜を形成する公知の他の成膜装置を
示している。
In FIG. 12, a microwave is introduced from a microwave generator 109 into a microwave resonator 108 having a resin container 106 suspended therein and a dielectric tube 107 provided inside, and a plasma is generated around or inside the resin container 106. 2 shows another known film forming apparatus for forming a film on the inner surface of the resin container 106.

【0005】公知のこのような成膜装置は、交流(高周
波)電圧の印加により生成するプラズマを利用したCV
Dプロセスにより膜を形成している。公知の成膜装置
は、その交流入力パワーの制御のために設定することが
できるパラメータが、電極構造と入力パワーとに限られ
ていて、入力パワーのダイナミックな制御に制限があ
る。このような制限は、膜の密着性と、膜の稠密性と、
膜の硬度のような化学的、物理的、機械的物性を同時に
制御して満足な物性を膜に実現することが原理的に困難
である。
A known film forming apparatus of this kind uses CV utilizing plasma generated by applying an alternating (high frequency) voltage.
The film is formed by the D process. In the known film forming apparatus, the parameters that can be set for controlling the AC input power are limited to the electrode structure and the input power, and the dynamic control of the input power is limited. Such limitations include the adhesion of the film, the denseness of the film,
In principle, it is difficult to simultaneously control chemical, physical, and mechanical properties such as film hardness to achieve satisfactory film properties.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、膜質
向上を実現する技術を確立することができる成膜装置を
提供することにある。本発明の他の課題は、膜質制御と
処理速度制御を両立させることができる成膜装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of establishing a technique for improving film quality. Another object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of achieving both film quality control and processing speed control.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。
Means for solving the problem Means for solving the problem are expressed as follows. The technical matters appearing in the expression are accompanied by parentheses (), and numbers, symbols and the like are added. The numbers, symbols and the like are technical matters constituting at least one embodiment or a plurality of examples of the plurality of embodiments or a plurality of examples of the present invention, particularly, the embodiment or the example. It corresponds to the reference numbers, reference symbols, etc. attached to the technical matters expressed in the drawings corresponding to. Such reference numbers and reference symbols clarify correspondences and bridges between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence / bridge does not mean that the technical matters described in the claims are limited to the technical matters of the embodiment or the examples.

【0008】本発明による成膜装置は、ガスが導入され
る真空容器(1)と、真空容器(1)の中に配置される
電極(6)とを構成している。電極(6)には、負の直
流パルス電圧(12)と交流電圧(13)が供給され
る。交流電圧(13)は、時間的に隣り合う2つの直流
パルス電圧(12,12)の時間的間で電極(6)に印
加される。処理対象(T)は電極(6)に電気的に接合
し、処理対象(T)は誘電体の食品用の中空容器であ
る。
The film forming apparatus according to the present invention comprises a vacuum container (1) into which a gas is introduced and an electrode (6) arranged in the vacuum container (1). A negative DC pulse voltage (12) and an AC voltage (13) are supplied to the electrode (6). The AC voltage (13) is applied to the electrode (6) during the time between two DC pulse voltages (12, 12) that are adjacent in time. The object to be treated (T) is electrically joined to the electrode (6), and the object to be treated (T) is a dielectric hollow container for food.

【0009】正電圧(バイアス電圧)によりプラズマの
イオンシースを効果的に生成してプラズマCVDによる
処理面に対する均一な堆積と、負の直流パルス電圧の印
加によるイオン注入とにより、正電圧と負の直流パルス
電圧の独立的制御により制御変数が2つに増大して、成
膜速度と膜質制御とを両立させることができる。電極構
造と入力パワーとにより決まる自己バイアスを利用する
食品容器処理用の公知装置は、自己バイアスと入力パワ
ーとを独立に制御することができないが、本発明は公知
装置の拘束性から解放され、食品用の中空容器の有効な
処理を実現している。
A positive voltage (bias voltage) is used to effectively generate an ion sheath of plasma, and uniform deposition on the surface to be processed by plasma CVD and ion implantation by applying a negative DC pulse voltage cause a positive voltage and a negative voltage. The control variable is increased to two by the independent control of the DC pulse voltage, and the film formation rate and the film quality control can be compatible with each other. Known devices for processing food containers that utilize a self-bias determined by the electrode structure and the input power do not allow independent control of the self-bias and the input power, but the invention is free from the constraints of the known device. It realizes effective treatment of hollow containers for food.

【0010】直流パルス電圧は、バイポーラパルス電圧
の一部として利用され得る。この場合、隣り合う負の直
流パルス電圧の間に正電圧が挿入され、交流電圧(1
3)の制御は交流電圧の正側電圧として制御され得る。
バイポーラパルス電圧の正側パルス電圧とそれの負側パ
ルス電圧は、独立に制御され得る。独立的制御は、時系
列パルスの時刻順序間隔、パルス幅、パルスの高さのそ
れぞれに関して実行され得る。2制御変数はそれぞれに
時系列パルスの時刻順序間隔、パルス幅、パルスの高さ
の点で制御され、制御パラメータが増大し、成膜速度と
膜質制御との両立の制御がより効果的になる。
The DC pulse voltage can be used as part of the bipolar pulse voltage. In this case, a positive voltage is inserted between adjacent negative DC pulse voltages, and an AC voltage (1
The control of 3) can be controlled as the positive voltage of the AC voltage.
The positive pulse voltage of the bipolar pulse voltage and its negative pulse voltage can be controlled independently. Independent control may be performed for each of the time-sequential intervals of the time series pulses, the pulse width, and the pulse height. Each of the two control variables is controlled in terms of the time sequence interval of the time-series pulse, the pulse width, and the pulse height, and the control parameters are increased, making it more effective to control both the film formation rate and the film quality control. .

【0011】真空容器(1)の外側に配置され直流パル
ス電圧(12)を出力する直流パルス電源(5)と、真
空容器(1)の外側に配置され交流電圧(13)を出力
する交流電源(8)と、直流パルス電源(5)と電極
(6)との間に配置される接合器(10)とが配置され
ている。交流電源(8)は、接合器(10)を介して電
極(6)に接続される。接合器(10)は、直流パルス
電圧(12)と交流電圧(13)とを時間的に相関的に
制御して電極(6)に供給する機能を有し、当然に、直
流パルス電圧(12)と交流電圧(13)とを独立に電
極(6)に供給する。
A DC pulse power supply (5) which is arranged outside the vacuum container (1) and outputs a DC pulse voltage (12), and an AC power supply which is arranged outside the vacuum container (1) and outputs an AC voltage (13). (8) and a splicer (10) arranged between the DC pulse power supply (5) and the electrode (6) are arranged. The AC power supply (8) is connected to the electrode (6) via the splicer (10). The junction device (10) has a function of temporally correlatively controlling the DC pulse voltage (12) and the AC voltage (13) and supplying them to the electrode (6), and of course, the DC pulse voltage (12) ) And an alternating voltage (13) are independently supplied to the electrode (6).

【0012】中空の食品容器である処理対象(T)は、
電極(6)に直接に接して電極(6)に結合することが
可能である。処理対象(T)は中空容器であり、ガスは
中空容器の中に導入され、電極(6)は中空容器の概ね
の全体を包囲する。このような空間的配置は、中空容器
の内面に対する効果的な成膜を可能にしている。
The processing object (T), which is a hollow food container, is
It is possible to directly contact the electrode (6) and couple to the electrode (6). The object to be treated (T) is a hollow container, the gas is introduced into the hollow container, and the electrode (6) surrounds almost the entire hollow container. Such a spatial arrangement enables effective film formation on the inner surface of the hollow container.

【0013】本発明による名称は、ガスが導入される真
空容器(1)と、真空容器(1)の中に配置される電極
(6)と、真空容器(1)の外側に配置され電極(6)
に交流電圧(13)を供給する交流電源(8)と、電極
(6)に負の直流パルス電圧を供給する直流パルス電源
(5)とから構成され、交流電圧は、時間的に隣り合う
2つの直流パルス電圧の時間的間で電極(6)に印加さ
れ、交流電圧と直流パルス電圧は独立に制御されてい
る。特に、交流電源(8)はトランス(14)を介して
電源ソースに接続していることが重要である。トランス
(14)の追加により、連続的交流電圧又は長時間的交
流電圧を供給することができる。直流パルス電源(5)
はトランス(16)を介して電源ソース(17)に接続
していることは、制御の自由度を更に向上させる。本発
明は、トランスの追加により、交流パルス幅の制御がよ
り自由であり、処理対象の形状又は材質に拘束される度
合いが低く、後述されるように多様な物品の成膜の制御
が可能である。
The name according to the invention is: a vacuum container (1) into which a gas is introduced, an electrode (6) arranged in the vacuum container (1), and an electrode () arranged outside the vacuum container (1). 6)
An AC power supply (8) for supplying an AC voltage (13) to the electrode and a DC pulse power supply (5) for supplying a negative DC pulse voltage to the electrode (6). The DC voltage is applied to the electrode (6) for a time period, and the AC voltage and the DC pulse voltage are independently controlled. In particular, it is important that the AC power source (8) is connected to the power source via the transformer (14). With the addition of the transformer (14), a continuous AC voltage or a long-term AC voltage can be supplied. DC pulse power supply (5)
Is connected to the power source (17) via the transformer (16), which further increases the degree of freedom in control. According to the present invention, the addition of the transformer allows more control of the AC pulse width, the degree of being restrained by the shape or material of the processing target is low, and it is possible to control the film formation of various articles as described later. is there.

【0014】真空容器(1)の外側に配置され直流パル
ス電圧(12)を出力するバイポーラパルス電源(5)
を用いることが効果的である。この場合、交流電源と前
記直流パルス電源は、同一の電源として兼用され、バイ
ポーラパルス電圧の正側パルス電圧の第1デューティ
と、そのバイポーラパルス電圧の負側パルス電圧である
直流パルス電圧の第2デューティとはともに制御され、
且つ、第1デューティと第2デューティの比が制御され
ている。このようなデューティの制御は、処理対象の形
状又は材質に拘束される度合いをより低くする。正側パ
ルス電圧が負側パルス電圧(12)よりも小さいこと
は、効果的な制御例である。
A bipolar pulse power supply (5) arranged outside the vacuum container (1) and outputting a DC pulse voltage (12).
Is effective. In this case, the AC power supply and the DC pulse power supply are also used as the same power supply, and the first duty of the positive pulse voltage of the bipolar pulse voltage and the second DC pulse voltage of the negative pulse voltage of the bipolar pulse voltage are used. Is controlled together with duty,
Moreover, the ratio of the first duty and the second duty is controlled. Such duty control further reduces the degree of being restricted by the shape or material of the processing target. The positive pulse voltage being smaller than the negative pulse voltage (12) is an effective control example.

【0015】処理対象(T’)は、既述の中空容器
(T)に限られず、樹脂フィルム、樹脂シート、樹脂単
層平板、樹脂多層平板、樹脂凹凸面形成板、金属単層平
板、金属多層平板、金属凹凸面形成板、誘電体フィル
ム、誘電体シート、誘電体単層平板、誘電体多層平板、
誘電体凹凸面形成板、機械要素、エンジン部品を要素と
する集合から選択される1要素であるが、ここに例示さ
れていないものも有効である。
The object to be treated (T ') is not limited to the above-mentioned hollow container (T), but a resin film, a resin sheet, a resin single layer flat plate, a resin multilayer flat plate, a resin uneven surface forming plate, a metal single layer flat plate, a metal. Multilayer flat plate, metal uneven surface forming plate, dielectric film, dielectric sheet, dielectric single layer flat plate, dielectric multilayer flat plate,
Although it is one element selected from a set including a dielectric uneven surface forming plate, a mechanical element, and an engine component, those not exemplified here are also effective.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図に対応して、本発明による成膜
装置の実施の形態は、プラズマ生成のために真空容器と
プラズマ発生器が用いられる。その真空容器1ととも
に、図1に示されるように、プラズマ発生器2が配置さ
れている。プラズマ発生器2は、イオン注入用プラズマ
を生成しイオン注入のための電気的加速を行ってイオン
を処理対象Tに注入する注入用プラズマ生成器3と、そ
のプラズマの非拡散領域でプラズマの生成を補助して、
そのプラズマの励起種・ラジカルの量を増大させ化学的
気相成膜(CVD法)によりその処理対象Tに成膜を行
う成膜用プラズマ生成器4とから構成されている。成膜
用プラズマ生成器4は、公知装置のプラズマ生成器と物
理作用的に同じであり、高周波電源が用いられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Corresponding to the drawings, an embodiment of a film forming apparatus according to the present invention uses a vacuum container and a plasma generator for plasma generation. A plasma generator 2 is arranged together with the vacuum container 1 as shown in FIG. The plasma generator 2 generates an ion implantation plasma, performs an electrical acceleration for ion implantation, and implants ions into the processing target T, and an implantation plasma generator 3 and a plasma generation in a non-diffusion region of the plasma. To help
It is composed of a film-forming plasma generator 4 for increasing the amount of excited species / radicals of the plasma and performing film formation on the processing target T by chemical vapor deposition (CVD method). The film formation plasma generator 4 is physically the same as the plasma generator of the known apparatus, and a high frequency power supply is used.

【0017】ここで、注入は、処理対象Tの表面から内
側の表層又は成膜中の薄膜層にイオン(例示:原子イオ
ン、分子イオンであるが電子は除かれる)が侵入するこ
とであり、成膜は、処理対象Tの表面又は成膜中の薄膜
の表面に真空的環境で蒸着的に付着することである。
Here, the implantation means that ions (eg, atomic ions or molecular ions, but electrons are excluded) penetrate from the surface of the object to be treated T into the inner surface layer or the thin film layer during film formation. The film formation is to adhere to the surface of the processing target T or the surface of the thin film during film formation by vapor deposition in a vacuum environment.

【0018】注入用プラズマ生成器3は、直流パルス電
源5と処理対象Tに電気的に接合して処理対象Tを載置
して処理対象そのものを電極化する処理対象接合電極6
とから形成されている。処理対象接合電極6は、真空容
器1の中に配置され、真空容器1の壁に装着されている
電流導入端子7を介して真空容器1の外側に配置されて
いる直流パルス電源5に接続している。成膜用プラズマ
生成器4は、高周波電源(RF)8と処理対象接合電極
6とから形成されている。注入用プラズマ生成器3の処
理対象接合電極6は、成膜用プラズマ生成器4の処理対
象接合電極6がそのままに共用され、注入用プラズマ生
成器3の処理対象接合電極6は成膜用プラズマ生成器4
の処理対象接合電極6に恒等的に同じである。
The injecting plasma generator 3 is a processing target bonding electrode 6 which is electrically bonded to the DC pulse power source 5 and the processing target T to mount the processing target T and to electrode the processing target itself.
It is formed from and. The bonding electrode 6 to be treated is arranged in the vacuum container 1 and is connected to the DC pulse power supply 5 arranged outside the vacuum container 1 via the current introducing terminal 7 mounted on the wall of the vacuum container 1. ing. The film forming plasma generator 4 is formed of a radio frequency power supply (RF) 8 and a processing target bonding electrode 6. The processing target bonding electrode 6 of the injection plasma generator 3 is used as it is as the processing target bonding electrode 6 of the film formation plasma generator 4, and the processing target bonding electrode 6 of the injection plasma generator 3 is used as the film formation plasma. Generator 4
It is identically identical to the processing target bonding electrode 6.

【0019】真空容器1は、接地されている。高周波電
源8は、電流導入端子7を介して処理対象接合電極6に
接続している。真空容器1には、ガス導入口9とガス排
出口11とが設けられている。処理対象接合電極6は、
実施の本形態では、処理対象Tに密着的に空間的に包囲
する内面形状を有していて、誘電体のような電気不導体
である。
The vacuum container 1 is grounded. The high frequency power supply 8 is connected to the processing target bonding electrode 6 via the current introducing terminal 7. The vacuum container 1 is provided with a gas inlet 9 and a gas outlet 11. The processing target bonding electrode 6 is
In the present embodiment, it has an inner surface shape that closely and spatially surrounds the processing target T, and is an electric nonconductor such as a dielectric.

【0020】電流導入端子7と直流パルス電源5との間
には、接合器1が介設されている。電流導入端子7と高
周波電源8との間には、その同じ接合器1が介設されて
いる。接合器1は、直流パルス電源5の出力である直流
パルス電力12と高周波電源8の出力である交流(パル
ス)電力13を合成し、電流導入端子7を介して処理対
象接合電極6にその合成電力を供給する。直流パルス電
源5と高周波電源8は、ともに接地されている。接合器
1は、直流パルス電力12と交流電力13の相対的時間
差を制御する。
A jointer 1 is provided between the current introduction terminal 7 and the DC pulse power source 5. The same splicer 1 is provided between the current introduction terminal 7 and the high frequency power supply 8. The junction device 1 synthesizes the DC pulse power 12 which is the output of the DC pulse power source 5 and the alternating current (pulse) power 13 which is the output of the high frequency power source 8 and synthesizes it into the processing target junction electrode 6 via the current introduction terminal 7. Supply power. Both the DC pulse power supply 5 and the high frequency power supply 8 are grounded. The splicer 1 controls the relative time difference between the DC pulse power 12 and the AC power 13.

【0021】このように恒等的に共用される処理対象接
合電極6は、注入用プラズマ生成器3により処理対象T
の周囲にプラズマを生成する基本電極であり、且つ、生
成するプラズマのプラズマ密度を補助的に増大させるこ
とにより、そのプラズマのプラズマエネルギーを補助的
に増大させ、且つ(同時的に)、そのプラズマを静的に
又は動的に安定化して制御するためのバイアス電極であ
る。
The junction electrode 6 to be treated, which is equally shared in this way, is treated by the plasma generator 3 for implantation.
Is a basic electrode that generates plasma around the plasma, and the plasma density of the generated plasma is also increased to increase the plasma energy of the plasma, and (simultaneously) the plasma energy of the plasma. Is a bias electrode for statically or dynamically stabilizing and controlling.

【0022】図2(a),(b)は、直流パルス電源5
と高周波電源8の好ましい電力波形を示している。図2
(b)に示されるように、直流パルス電源5は、直流負
電圧がVでありそのパルス幅がt1である直流パルス1
2を周期(充電時間)t2で生成する。高周波電源8
は、交流パルス13を周期的に又は連続的に生成する。
交流パルス13のrf条件として、周波数がfに設定さ
れ、ピーク電圧がKに設定され、パルス幅がt3に設定
されている。直流パルス12は、交流パルス13の立ち
上がり時刻又は単位パルス幅Δtの時間遅れで立ち上が
る。
2A and 2B show a DC pulse power supply 5
And a preferable power waveform of the high frequency power source 8 is shown. Figure 2
As shown in (b), the DC pulse power supply 5 includes a DC pulse 1 having a DC negative voltage of V and a pulse width of t1.
2 is generated in a cycle (charging time) t2. High frequency power supply 8
Generates the AC pulse 13 periodically or continuously.
As the rf condition of the AC pulse 13, the frequency is set to f, the peak voltage is set to K, and the pulse width is set to t3. The DC pulse 12 rises at a rising time of the AC pulse 13 or a time delay of a unit pulse width Δt.

【0023】このような負電圧パルス条件とrf条件を
構成するパラメータを調整して、イオン注入エネルギー
分布、エネルギーピーク、プラズマ密度を調整すること
により、規定成膜条件を制御することができる。直流パ
ルス電力12の周期t2のパルスの繰り返し数により定
められるduty比を調整することにより、単位時間に
処理対象Tに入射されるイオンフラックスである成膜速
度を更に有効に制御することができる。このようなパラ
メータの大きさは、直流パルス12のパルス幅t1に影
響を与える処理対象T(この場合は絶縁体)の表面上の
電荷移動速度、処理対象Tとプラズマ中の粒子との衝突
に起因する電荷解消速度が考慮されて定められる。
The prescribed film forming conditions can be controlled by adjusting the parameters constituting the negative voltage pulse condition and the rf condition to adjust the ion implantation energy distribution, the energy peak and the plasma density. By adjusting the duty ratio determined by the number of repetitions of the pulse of the DC pulse power 12 with the period t2, it is possible to more effectively control the film formation rate, which is the ion flux incident on the processing target T in a unit time. The magnitude of such a parameter affects the charge transfer speed on the surface of the processing target T (insulator in this case) that affects the pulse width t1 of the DC pulse 12, and the collision between the processing target T and particles in the plasma. The resulting charge elimination speed is set in consideration.

【0024】直流パルス12の幅はμs〜msのオーダ
ーであり、その電圧は最大で数十kV程度であることが
好ましい。但し、その電流のピーク値は、回路構成要素
の設定値以下になるように調整される。直流パルス12
の繰り返し幅t2は、数百pps〜数千ppsの程度で
あることが好ましい。
The width of the DC pulse 12 is on the order of μs to ms, and its voltage is preferably about several tens of kV at maximum. However, the peak value of the current is adjusted to be equal to or less than the set value of the circuit component. DC pulse 12
It is preferable that the repetition width t2 of is about several hundreds pps to several thousands pps.

【0025】真空容器1の中に、成膜用ガス、プラズマ
励起用ガス(例示:アルゴン)が導入され、直流パルス
電源5と高周波電源8とから処理対象接合電極6に直流
パルス電力12と交流電力13が既述の印加条件で投入
される。
A film forming gas and a plasma excitation gas (eg, argon) are introduced into the vacuum chamber 1, and a DC pulse power 5 and a high frequency power supply 8 are applied to the processing target junction electrode 6 to generate a DC pulse power 12 and an alternating current. The power 13 is applied under the above-mentioned application conditions.

【0026】図3は、処理対象Tの材質として電気導体
を例示している。その印加条件の適正な設定と、不均一
放電とアーク発生がなく高電圧が維持されるガス圧の設
定とにより、処理対象Tの周辺領域又はその周辺近傍に
処理対象Tの表面に沿って、プラズマPが均一に発生す
る。
FIG. 3 exemplifies an electric conductor as the material of the processing object T. By appropriate setting of the application conditions and setting of the gas pressure at which a high voltage is maintained without non-uniform discharge and arc generation, along the surface of the processing target T in the peripheral region of the processing target T or in the vicinity thereof, Plasma P is uniformly generated.

【0027】直流パルス12は、これ自体の高圧による
自己放電により、処理対象Tの表面の近傍領域にプラズ
マPを生成する電気的能力を有している。バイアス電圧
を生成する交流パルス13は、直流パルス12により生
成されるプラズマの励起エネルギーを更に増大させて、
励起種・ラジカルの量を補助的に、且つ、広域的に増大
させる。プラズマの存在下でそのプラズマを生成させる
電極6と同じ電極6に印加される直流パルス12の自己
放電により形成されるプラズマシースは、処理対象Tの
表面形状に対応する形状を有していて、多様に異なる形
状(例示:凹凸面形状)の処理対象(例示:PETボト
ル)Tの表層に正イオンを均一に打ち込む電気的加速場
を形成する。
The DC pulse 12 has an electric ability to generate plasma P in a region near the surface of the processing object T by self-discharge due to its own high voltage. The AC pulse 13 for generating the bias voltage further increases the excitation energy of the plasma generated by the DC pulse 12,
The amount of excited species / radicals is supplementarily and widely increased. The plasma sheath formed by the self-discharge of the DC pulse 12 applied to the same electrode 6 as the electrode 6 for generating the plasma in the presence of the plasma has a shape corresponding to the surface shape of the processing target T, An electric accelerating field that uniformly implants positive ions is formed on the surface layer of a processing target (example: PET bottle) T having various different shapes (example: uneven surface shape).

【0028】処理対象接合電極6と処理対象接合電極6
に電気的に接合する導体の処理対象Tの周辺にプラズマ
が生成される。直流パルス12に時間的に先行して、交
流パルス13が処理対象接合電極6に印加される。交流
パルス13の印加に時間的にΔtの時間遅れで処理対象
接合電極6に直流パルス12が印加される。処理対象T
の周辺のプラズマPの正イオンと電子とは、静電気力を
受ける。電子は処理対象Tの表面又はその表面近傍から
強力に反発されて処理対象Tから遠ざかり、正イオンが
処理対象Tに吸引されて処理対象Tの周囲に残存するこ
とに起因するイオンシースにより、イオン化した正イオ
ンは処理対象Tに向かって強力に加速される。このよう
に加速される正イオンは、処理対象Tの表面に注入さ
れ、且つ、蒸着される。制御される直流パルス電力12
に対して制御される交流パルスの補助的印加は、制御パ
ラメータの制御拘束性を弱め制御条件の設定自由性を高
めて、1処理プロセス中でダイナミックにその制御を実
行することができる。
Bonding electrode 6 to be treated and bonding electrode 6 to be treated
A plasma is generated around the processing target T of the conductor that is electrically joined to. An AC pulse 13 is applied to the bonding electrode 6 to be processed, preceding the DC pulse 12 in time. The DC pulse 12 is applied to the processing target junction electrode 6 with a time delay of Δt from the application of the AC pulse 13. Processing target T
The positive ions and the electrons of the plasma P around the are subjected to electrostatic force. The electrons are strongly repelled from the surface of the processing target T or in the vicinity of the surface and move away from the processing target T, and positive ions are attracted to the processing target T and remain around the processing target T, resulting in ionization. The generated positive ions are strongly accelerated toward the processing target T. The positive ions thus accelerated are implanted and vapor-deposited on the surface of the processing target T. DC pulse power controlled 12
The auxiliary application of the AC pulse controlled with respect to the control parameter weakens the control constraint of the control parameter and enhances the setting freedom of the control condition, and the control can be dynamically executed in one processing process.

【0029】周期t2の直流パルス12の間では、その
イオンシースが解消され、アフターグローによりプラズ
マPの中で活性化された励起種であり処理対象Tの近傍
に存在しているラジカルは、高効率に処理対象Tの表面
に到達して膜形成を促進する。このように、本発明によ
れば、注入的成膜である物理的効果と蒸着的成膜である
化学的効果の複合効果により、密着性(化学的効果に対
応)と稠密性(物理効果に対応)を持つ新しい物質層を
処理対象Tの表面に高速度で形成することができる。
During the direct current pulse 12 of the period t2, the ion sheath is eliminated, and the radicals existing in the vicinity of the processing target T, which are the excited species activated in the plasma P by the afterglow, are high. It efficiently reaches the surface of the processing target T and promotes film formation. As described above, according to the present invention, the adhesion (corresponding to the chemical effect) and the denseness (corresponding to the physical effect) are combined by the combined effect of the physical effect that is the injection film formation and the chemical effect that is the vapor deposition film. A new material layer having a (corresponding to) can be formed on the surface of the processing target T at a high speed.

【0030】図4は、本発明による成膜装置の実施の他
の形態を示している。実施の本形態は、実施の既述の形
態の高周波電源8が省略されているが、直流パルス電源
5が改変されている点で、実施の既述の形態と異なって
いる。実施の本形態の直流パルス電源5は、負電圧のみ
の直流パルスではなく、正負バイポーラな直流パルス電
力を出力する。処理対象接合電極6の正電圧パルスが印
加されている間は、その正電圧パルスにより処理対象T
の周囲にプラズマが生起され、そのプラズマによりCV
Dによる膜の形成が促進される。正電圧印加の直後の負
電圧パルスの印加は、放電を補助する。
FIG. 4 shows another embodiment of the film forming apparatus according to the present invention. The present embodiment differs from the above-described embodiment in that the high-frequency power supply 8 of the above-described embodiment is omitted, but the DC pulse power supply 5 is modified. The DC pulse power supply 5 of the present embodiment outputs DC pulse power of positive and negative bipolar, instead of DC pulse of only negative voltage. While the positive voltage pulse of the bonding electrode 6 to be processed is being applied, the positive voltage pulse causes the target T to be processed.
Plasma is generated around the
Formation of a film by D is promoted. The application of the negative voltage pulse immediately after the application of the positive voltage assists the discharge.

【0031】図5は、直流パルス電源5のバイポーラ直
流パルスの制御形態を示している。実施の本形態では、
正電圧が直流化されている。直流パルス電力12は、正
側電圧パルス12−1と負側電圧パルス12−2とから
形成されている。正側電圧パルス12−1は、負側電圧
パルス12−2により処理対象Tの処理対象接合電極6
の内面で処理対象Tに対して蓄積される電気的蓄積を解
消することにより、成膜速度を向上させることができ
る。図5(a)は、正側電圧パルス12−1と負側電圧
パルス12−2の電圧絶対値が等しく、且つ、隣り合う
2つの負側電圧パルス12−2の真ん中に正側電圧パル
ス12−1が時間的に位置する制御形態を示している。
FIG. 5 shows a control mode of the bipolar DC pulse of the DC pulse power supply 5. In the present embodiment,
Positive voltage is converted to direct current. The DC pulse power 12 is formed of a positive voltage pulse 12-1 and a negative voltage pulse 12-2. The positive-side voltage pulse 12-1 is processed by the negative-side voltage pulse 12-2 to form the processing target junction electrode 6 of the processing target T.
By eliminating the electrical accumulation accumulated on the processing target T on the inner surface of the substrate, the film formation rate can be improved. In FIG. 5A, the positive-side voltage pulse 12-1 and the negative-side voltage pulse 12-2 have the same voltage absolute value, and the positive-side voltage pulse 12 is in the middle of two adjacent negative-side voltage pulses 12-2. -1 shows a control mode in which it is temporally located.

【0032】図5(b)は、正側電圧パルス12−1の
電圧絶対値が負側電圧パルス12−2の電圧絶対値より
小さく、且つ、隣り合う2つの負側電圧パルス12−2
の真ん中に正側電圧パルス12−1が時間的に位置する
制御形態を示している。相対的電圧強度の比を適正化す
ることにより、イオン蓄積の解消度合いの適正化を可能
にして、成膜速度、膜の密着性能、膜の稠密性能を制御
的に向上させることができる。
In FIG. 5B, the absolute voltage value of the positive voltage pulse 12-1 is smaller than the absolute voltage value of the negative voltage pulse 12-2, and two adjacent negative voltage pulses 12-2.
The control mode is shown in which the positive side voltage pulse 12-1 is temporally positioned in the middle of the figure. By optimizing the ratio of relative voltage intensities, it is possible to optimize the degree of elimination of ion accumulation, and controllably improve the film formation rate, the film adhesion performance, and the film denseness performance.

【0033】図5(c)は、正側電圧パルス12−1の
電圧絶対値が負側電圧パルス12−2の電圧絶対値より
小さく、且つ、隣り合う2つの負側電圧パルス12−2
の真ん中に正側電圧パルス12−1が時間的に位置せ
ず、負側電圧パルス12−2が正側電圧パルス12−1
に対して時間的に先行する時間幅は、正側電圧パルス1
2−1が負側電圧パルス12−2に対して時間的に先行
する時間幅と異なり、特に、負側電圧パルス12−2が
正側電圧パルス12−1に対して時間的に先行する時間
幅は、正側電圧パルス12−1が負側電圧パルス12−
2に対して時間的に先行する時間幅より広く、イオン蓄
積のタイミングとその解消度合いが制御されている。
In FIG. 5C, the absolute voltage value of the positive voltage pulse 12-1 is smaller than the absolute voltage value of the negative voltage pulse 12-2, and two adjacent negative voltage pulses 12-2.
The positive side voltage pulse 12-1 is not positioned in the middle of the time, and the negative side voltage pulse 12-2 is the positive side voltage pulse 12-1.
The time width preceding in time is the positive voltage pulse 1
2-1 is different from the time width in which the negative-side voltage pulse 12-2 temporally precedes, and in particular, the time in which the negative-side voltage pulse 12-2 temporally precedes the positive-side voltage pulse 12-1. As for the width, the positive side voltage pulse 12-1 is the negative side voltage pulse 12-
The ion accumulation timing and its elimination degree are controlled to be wider than the time width preceding 2 in terms of time.

【0034】図5に示される制御形態に限られず、両パ
ルス12−1,2の時間的密度の変更により、それぞれ
のデューティとイオン蓄積タイミングとイオン蓄積解消
のタイミングを制御することができる。
Not limited to the control mode shown in FIG. 5, the duty, ion accumulation timing, and ion accumulation elimination timing can be controlled by changing the temporal density of both pulses 12-1 and 12-2.

【0035】図6は、本発明による他の成膜装置の実施
の形態を示している。実施の本形態は、実施の図1対応
形態の直流パルス電源5が正負バイポーラな直流パルス
電源5に変更されている点で実施の図1対応形態と異な
っている。実施の本形態は、実施の図1対応形態の直流
パルス電圧に更に正の直流(バイアス)電圧が付加され
ている。実施の本形態は、正電圧をより細かく制御し、
制御パラメータの数の増加により、成膜速度と膜の密着
性能と膜の稠密性能とをそれぞれにより向上させること
ができる。制御パラメータの数の増加は、処理対象T’
を誘電体の中空容器Tに限ることなく、多様な物品の成
膜処理の有効化を促進する。
FIG. 6 shows an embodiment of another film forming apparatus according to the present invention. The present embodiment differs from the embodiment corresponding to FIG. 1 in that the DC pulse power supply 5 of the embodiment corresponding to FIG. 1 is changed to a positive / negative bipolar DC pulse power supply 5. In the present embodiment, a positive DC (bias) voltage is further added to the DC pulse voltage of the embodiment corresponding to FIG. The present embodiment controls the positive voltage more finely,
By increasing the number of control parameters, the film formation rate, the film adhesion performance, and the film denseness performance can be improved respectively. The increase in the number of control parameters means that the processing target T '
The present invention is not limited to the dielectric hollow container T, and promotes the effectiveness of the film forming process for various articles.

【0036】図7は、本発明による成膜装置の実施の更
に他の形態を示している。実施の本形態の高周波電源8
は、連続RF電源、又は、長時間パルスRF電源として
提供されている。高周波電源8には、電源ソース15と
絶縁トランス14とが付随している。実施の本形態は、
交流電力13として連続パルス又は長時間パルスを生成
させることにより、プラズマ生成のための放電時間を延
長することができる。交流電力13の放電時間を数μs
〜連続で制御することによる放電時間の延長により、直
流パルス電力12と交流電力13とが時間的に重なる実
施の本形態では、高周波電源8を絶縁トランス14によ
り絶縁する必要がある。
FIG. 7 shows still another embodiment of the film forming apparatus according to the present invention. High-frequency power source 8 of the present embodiment
Is provided as a continuous RF power supply or a long-time pulsed RF power supply. A power source 15 and an isolation transformer 14 are attached to the high frequency power source 8. The present embodiment is
By generating a continuous pulse or a long time pulse as the AC power 13, the discharge time for plasma generation can be extended. Discharge time of AC power 13 is several μs
In the present embodiment in which the DC pulse power 12 and the AC power 13 temporally overlap each other due to the extension of the discharge time due to continuous control, it is necessary to insulate the high frequency power supply 8 by the insulating transformer 14.

【0037】図8は、本発明による成膜装置の実施の更
に他の形態を示している。実施の本態は、直流パルス電
源5が絶縁され高周波電源8に可変直流電源18が追加
されている点で、実施の図7の形態と異なっている。他
の電源ソース17と他の絶縁トランス16とが追加され
ている。絶縁トランス16は、直流パルス電源5と電源
ソース17との間に介設されている。絶縁トランス14
が出力する可変直流出力は、高周波電源8に入力してそ
のままに高周波電源8から出力される。直流パルス電源
5と高周波電源8とが並列に接続されて構成される交流
直流混成電力に更に可変直流電力が混成されて、処理対
象接合電極6に供給される。絶縁トランス16の追加に
より、連続可変直流電力の混成投入が可能である。連続
可変直流電力の混成投入により、処理対象接合電極6に
は連続直流による電圧が印加され、プラズマ生成を更に
安定化することができる。
FIG. 8 shows still another embodiment of the film forming apparatus according to the present invention. The present embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 7 in that the DC pulse power supply 5 is insulated and the variable DC power supply 18 is added to the high frequency power supply 8. Another power source 17 and another isolation transformer 16 are added. The isolation transformer 16 is provided between the DC pulse power source 5 and the power source 17. Isolation transformer 14
The variable DC output that is output by is input to the high frequency power source 8 and is output from the high frequency power source 8 as it is. A variable DC power is further mixed with the AC / DC hybrid power that is configured by connecting the DC pulse power source 5 and the high frequency power source 8 in parallel, and is supplied to the processing target bonding electrode 6. By adding the insulation transformer 16, it is possible to mix continuously variable DC power. Due to the mixed input of the continuously variable DC power, the voltage of the continuous DC is applied to the bonding electrode 6 to be processed, and the plasma generation can be further stabilized.

【0038】実施の本形態は、可変直流電源18により
負の連続バイアスが処理対象接合電極6に印加され、直
流パルス電力12が印加されていない時間帯でイオン注
入が可能であり、直流パルス電力12が印加されている
間はより電圧が高められた高電圧でイオンを注入するこ
とができ、高速成膜時の膜質の維持とその向上が可能で
ある。
In the present embodiment, a negative continuous bias is applied to the junction electrode 6 to be processed by the variable DC power supply 18, and ion implantation is possible in a time period when the DC pulse power 12 is not applied. While 12 is being applied, ions can be implanted at a high voltage with a higher voltage, and the film quality can be maintained and improved during high-speed film formation.

【0039】図9は、本発明による成膜装置の実施の更
に他の形態示している。実施の本形態は、図8の高周波
電源8が省略されている点で、実施の図8の形態と異な
っている。実施の本形態は、実施の図8の形態に比べ
て、制御パラメータの数が減少するが、バイポーラに正
負直流パルス電力が処理対象接合電極6に印加され、正
直流パルス電力で放電が制御され、負直流パルス電力で
イオン注入が実現される点は、本発明による成膜装置の
実施の全形態に共通している。
FIG. 9 shows still another embodiment of the film forming apparatus according to the present invention. The present embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 8 in that the high frequency power supply 8 shown in FIG. 8 is omitted. In the present embodiment, the number of control parameters is reduced as compared with the embodiment shown in FIG. 8, but positive and negative DC pulse power is applied to the processing target junction electrode 6 as a bipolar and discharge is controlled by the positive DC pulse power. The point that ion implantation is realized with negative DC pulse power is common to all the embodiments of the film forming apparatus according to the present invention.

【0040】膜質(密着性、稠密性、硬質性のような物
理的性質)と処理速度とは、直流パルス電力12のデュ
ーティ、直流パルス電力12のパルス幅、交流電力13
のデューティ、直流パルス電力12と交流電力13との
間の時間差、直流パルス電力12のパルス電圧、交流電
力13のパルス電圧、直流パルス電力12のパルス電圧
と交流電力13のパルス電圧の相対差で規定される。交
流電力13と直流パルス電力12との組合せにより、制
御パラメータの制御の組合せが累乗的に増加し、変数の
増大により、より多くの制御対象変数の数を増大させる
ことができ、複数の膜質と処理速度とを同時的に制御す
ることができる。ガス圧は、硬質と処理速度(成膜速
度)の制御の他に、放電アークの回避のために適正に設
定される。
The film quality (physical properties such as adhesion, denseness and hardness) and the processing speed are the duty of the DC pulse power 12, the pulse width of the DC pulse power 12, and the AC power 13
The duty, the time difference between the DC pulse power 12 and the AC power 13, the pulse voltage of the DC pulse power 12, the pulse voltage of the AC power 13, and the relative difference between the pulse voltage of the DC pulse power 12 and the pulse voltage of the AC power 13. Stipulated. The combination of the AC power 13 and the DC pulse power 12 exponentially increases the control combinations of the control parameters, and by increasing the variables, it is possible to increase the number of variables to be controlled, and to increase the number of film qualities. The processing speed can be controlled simultaneously. The gas pressure is appropriately set for avoiding the discharge arc, in addition to controlling the hardness and the processing speed (film forming speed).

【0041】負電圧パルス又はバイポーラパルスと交流
電圧を同じ電極である処理対象接合電極6に印加するこ
とは、負電圧印加電極6にプラズマのイオン(正イオ
ン)を引きつけ、負電圧印加電極6の負電荷が周囲のプ
ラズマの雰囲気を受けて処理対象接合電極6の表面又は
内面で均一に分散して、その面に沿った状態でプラズマ
が生成される。直流電圧がパルス化されて休止期間が存
在し、処理対象接合電極6の表面の電子の自己反発分散
と集合が繰り返される間に、正イオンが処理対象Tの表
面に激突して、イオン注入効果が発揮される。このよう
に、堆積と注入とが両立して、稠密的であり且つ密着的
である膜が処理対象Tに形成される。プラズマ存在下の
負電圧の印加は、容器の形状に沿って形成されるイオン
シースは、正イオンを処理対象Tに向けて処理対象T’
の表面に対して均等な加速度の加速を助長し、注入の均
一性を助長する。このように、成膜速度と膜質が、処理
対象T’の面の全領域で均一化され、均一性の点でも膜
質が向上する。このような効果は、処理対象が3次元的
に複雑な形状である場合に特に強い。特に強い効果を受
ける処理対象として、PETボトルの内面皮膜が好適に
例示される。
Applying a negative voltage pulse or a bipolar pulse and an AC voltage to the junction electrode 6 to be treated, which is the same electrode, attracts plasma ions (positive ions) to the negative voltage applying electrode 6 to cause the negative voltage applying electrode 6 to move. Negative charges are uniformly dispersed on the surface or the inner surface of the bonding electrode 6 to be processed by receiving the atmosphere of the surrounding plasma, and the plasma is generated along the surface. While the DC voltage is pulsed and there is a rest period, and while the self-repulsive dispersion and assembly of electrons on the surface of the junction electrode 6 to be treated is repeated, positive ions collide with the surface of the T to be treated, resulting in an ion implantation effect. Is demonstrated. In this way, a film that is both dense and coherent is formed on the processing target T by achieving both deposition and implantation. When a negative voltage is applied in the presence of plasma, the ion sheath formed along the shape of the container directs positive ions toward the target T to be processed T ′.
It promotes uniform acceleration with respect to the surface of the implant and promotes uniformity of implantation. In this way, the film formation rate and the film quality are made uniform over the entire area of the surface of the processing target T ′, and the film quality is improved in terms of uniformity. Such an effect is particularly strong when the processing target has a three-dimensionally complicated shape. An inner surface coating of a PET bottle is preferably exemplified as a treatment target that receives a particularly strong effect.

【0042】処理対象T’が、電気的絶縁性物体である
場合、既述のように形成されるイオンシースにより正イ
オンが処理対象T’である容器の内壁表面に射突して、
同時に、電荷蓄積により表面電位が正方向に移行し、つ
いには到来するイオンが反発される可能性があり、印加
される負パルス電圧のパルス幅は、絶縁体表面の電荷移
動度、その他の粒子の衝突などによる電荷解消時間に制
限されるが、その制限が正電圧パルスの印加と交流電圧
の印加の周期の制御により緩和されることは、本発明に
付随する他の効果である。このような制限は、導電性の
処理対象に対してはない。
When the object T'to be treated is an electrically insulating object, positive ions are projected onto the inner wall surface of the container to be treated T'by the ion sheath formed as described above,
At the same time, the surface potential shifts in the positive direction due to charge accumulation, and the incoming ions may eventually be repelled.The pulse width of the applied negative pulse voltage depends on the charge mobility of the insulator surface and other particles. It is another effect accompanying the present invention that the electric charge elimination time due to collision of the electric field is limited, and the restriction is relaxed by controlling the cycle of the application of the positive voltage pulse and the application of the AC voltage. Such restrictions do not apply to electrically conductive objects.

【0043】本発明による成膜装置は、下記効果形態を
有している。 (1)負電圧直流パルスと、負電圧直流パルスが印加さ
れていない時間帯の正電圧とが電極に印加され、正電圧
印加のプラズマCVD効果による堆積と、負電圧印加の
正イオン加速効果による注入との2つの作用の繰り返し
により、制御パラメータの数が増加し、膜質の向上が可
能であり、更に、高速正膜時の膜質の向上を期待するこ
とができる。正電圧は、バイポーラ直流パルスの正側の
パルスとして得ることができる。ここで、直流とは、単
位時間当たりのパルス数と、パルス幅と、パルスの高さ
の同時制御が可能である電流であり、一般的には、デジ
タル化されている矩形波が例示され、交流のサイン波形
電流ではない。
The film forming apparatus according to the present invention has the following effects. (1) A negative voltage DC pulse and a positive voltage in a time period in which the negative voltage DC pulse is not applied are applied to the electrodes, and the plasma CVD effect of applying the positive voltage and the positive ion acceleration effect of applying the negative voltage are applied. By repeating the two actions of injection, the number of control parameters is increased, the film quality can be improved, and further, the film quality at the time of high-speed regular film can be expected. The positive voltage can be obtained as a pulse on the positive side of the bipolar DC pulse. Here, the direct current is a current that allows simultaneous control of the number of pulses per unit time, the pulse width, and the height of the pulse, and generally, a digitalized rectangular wave is exemplified. It is not an alternating sine wave current.

【0044】(2)交流電力と正電圧パルスの印加によ
り、処理面に沿った放電に基づくプラズマCVDによる
成膜速度を向上し、イオン注入効果により、膜の密着性
と稠密性の向上を実現することができる。
(2) By applying AC power and a positive voltage pulse, the film formation rate by plasma CVD based on the discharge along the processing surface is improved, and the ion implantation effect improves the adhesion and denseness of the film. can do.

【0045】(3)交流電圧の印加とバイポーラ直流電
圧の印加により、正電圧印加時にプラズマ正規を強化し
てCVDプロセスの進行を促進し、負電圧印加により、
イオンシースを形成して処理面に均一なプラズマ層を形
成しながら、放電補助とイオン注入とを促進することが
できる。 (4)可変式直流電圧の印加により、連続的なイオン注
入を実現し、負電圧パルス印加の付加により、高電圧イ
オン注入が可能であり、成膜速度の向上と物性(膜質)
改善とを効果的に両立させることができる。
(3) By applying an AC voltage and a bipolar DC voltage, the plasma regularity is strengthened when a positive voltage is applied to accelerate the progress of the CVD process, and by applying a negative voltage,
It is possible to promote discharge assistance and ion implantation while forming an ion sheath to form a uniform plasma layer on the treated surface. (4) Continuous ion implantation is realized by applying a variable DC voltage, and high-voltage ion implantation is possible by adding a negative voltage pulse, improving the film formation speed and physical properties (film quality).
It is possible to effectively achieve both improvement and improvement.

【0046】[0046]

【実施例】図1に示される電極6は、絶縁体又はアース
電極で被覆され、電極に対する成膜と電極の放電の回避
のためにシールドされる。ガス導入口9は、真空容器1
の中まで引き込まれる。処理対象Tが電気導体であれば
処理対象Tが処理対象接合電極6を兼ねる。ガス導入口
9の真空容器1の中の端部は、余分なガス放電と炭素汚
染の防止のために、処理対象接合電極6の中に入らず、
且つ、容器である処理対象Tの中に入らない。真空容器
1は、その中の真空度が10のマイナス4乗より高真空
化され得るものが用いられる。処理対象接合電極6に
は、μs〜msの幅の負電圧が印加される。直流パルス
電源5は、アースに接地される。直流パルス電力12が
休止している(存在していない)間に、交流電力13が
処理対象接合電極6に印加される。直流パルス電力12
の繰り返しと交流電力13の繰り返しとは、数百pps
〜数千ppsの程度である。図1と図2に示される実施
の形態は、容器の処理に限定されて適用される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The electrode 6 shown in FIG. 1 is covered with an insulator or a ground electrode and is shielded to avoid film formation on the electrode and discharge of the electrode. The gas inlet 9 is the vacuum container 1
Be pulled in. If the processing target T is an electric conductor, the processing target T also serves as the processing target bonding electrode 6. The end of the gas inlet 9 in the vacuum container 1 does not enter the processing target bonding electrode 6 in order to prevent excessive gas discharge and carbon contamination.
Moreover, it does not enter the processing target T which is a container. As the vacuum container 1, a container whose vacuum degree can be made higher than 10 −4 power is used. A negative voltage having a width of μs to ms is applied to the bonding electrode 6 to be processed. The DC pulse power supply 5 is grounded. While the DC pulse power 12 is at rest (not present), the AC power 13 is applied to the bonding electrode 6 to be processed. DC pulse power 12
And AC power 13 are repeated several hundred pps
~ On the order of thousands of pps. The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 applies only to the processing of containers.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明による成膜装置は、制御変数の増
大により膜質と成膜を制御することができる。
The film forming apparatus according to the present invention can control film quality and film formation by increasing control variables.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明による成膜装置の実施の形態を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a film forming apparatus according to the present invention.

【図2】図2は、交流パルスと直流パルスをそれぞれに
示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an AC pulse and a DC pulse, respectively.

【図3】図3は、イオンシースの生成を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing generation of an ion sheath.

【図4】図4は、本発明による成膜装置の実施の他の形
態を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the film forming apparatus according to the present invention.

【図5】図5(a),(b),(c)は、バイポーラ直
流パルスをそれぞれに示すグラフである。
5 (a), (b), and (c) are graphs showing bipolar DC pulses, respectively.

【図6】図6は、本発明による成膜装置の実施の更に他
の形態を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the film forming apparatus according to the present invention.

【図7】図7は、本発明による成膜装置の実施の更に他
の形態を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the film forming apparatus according to the present invention.

【図8】図8は、本発明による成膜装置の実施の更に他
の形態を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing still another embodiment of the film forming apparatus according to the present invention.

【図9】図9は、本発明による成膜装置の実施の更に他
の形態を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the film forming apparatus according to the present invention.

【図10】図10は、公知装置を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a known device.

【図11】図11は、他の公知装置を示す断面図であ
る。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another known device.

【図12】図12は、更に他の公知装置を示す断面図で
ある。
FIG. 12 is a sectional view showing still another known device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真空容器 5…バイポーラパルス電源(直流パルス電源) 6…電極 8…交流パルス電源 10…接合器 12…直流パルス電圧 13…交流電圧 14,16…トランス 15,17…電源ソース T…処理対象(中空容器) T’…処理対象 1 ... Vacuum container 5 ... Bipolar pulse power supply (DC pulse power supply) 6 ... Electrode 8 ... AC pulse power supply 10 ... Splicer 12 ... DC pulse voltage 13 ... AC voltage 14, 16 ... Transformer 15, 17 ... Power source T: Target (hollow container) T '... processing target

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C08L 101:00 C08L 101:00 (72)発明者 吉田 光宏 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 浅原 裕司 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 桂 敏明 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 田中 武 広島県広島市佐伯区三宅二丁目1−1 広 島工業大学内 (72)発明者 高木 俊宜 広島県広島市佐伯区三宅二丁目1−1 広 島工業大学内 Fターム(参考) 3E062 AA09 AB02 AB14 JA01 JA07 JB24 4F006 AA11 AA31 AB72 BA00 BA02 BA05 CA00 DA01 4K030 CA07 CA15 EA06 FA01 FA03 JA17 KA41 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // C08L 101: 00 C08L 101: 00 (72) Inventor Mitsuhiro Yoshida 4-6 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima No. 22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Research Laboratory (72) Inventor Yuji Asahara 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Hiroshima Research Laboratory (72) Inventor Toshiaki Katsura Kannon, Nishi-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima Prefecture 4-6-22, Shinmachi Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Hiroshima Research Laboratory (72) Inventor Takeshi Tanaka, 1-1 Miyake 2-chome, Saiki-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture (72) Inventor Toshinori Takagi Hiroshima City, Hiroshima Prefecture 2-1, 1-1 Miyake, Saiki-ku Hiroshima Institute of Technology F-term (reference) 3E062 AA09 AB02 AB14 JA01 JA07 JB24 4F006 AA11 AA31 AB72 BA00 BA02 BA05 CA00 DA01 4K030 CA 07 CA15 EA06 FA01 FA03 JA17 KA41

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガスが導入される真空容器と、 前記真空容器の中に配置される電極とを具え、 前記電極には、負の直流パルス電圧と交流電圧が供給さ
れ、 前記交流電圧は、時間的に隣り合う2つの前記直流パル
ス電圧の時間的間で前記電極に印加され、前記交流電圧
と前記直流パルス電圧は独立に制御され、 処理対象は前記電極に電気的に接合し、前記処理対象は
誘電体の食品用の中空容器である成膜装置。
1. A vacuum container into which a gas is introduced, and an electrode arranged in the vacuum container, wherein a negative DC pulse voltage and an AC voltage are supplied to the electrode, and the AC voltage is The AC voltage and the DC pulse voltage are independently controlled by being applied to the electrode between two DC pulse voltages that are temporally adjacent to each other, and the processing target is electrically bonded to the electrode, The target is a film forming apparatus that is a hollow container for food made of dielectric material.
【請求項2】前記中空容器の内部に成膜用のガスが導入
される請求項1の成膜装置。
2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein a gas for film formation is introduced into the inside of the hollow container.
【請求項3】前記直流パルス電圧は、バイポーラパルス
電圧の一部である請求項1の成膜装置。
3. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the DC pulse voltage is a part of a bipolar pulse voltage.
【請求項4】前記真空容器の外側に配置され前記バイポ
ーラパルス電圧を出力するバイポーラパルス電源と、 前記真空容器の外側に配置され前記交流電圧を出力する
交流電源と、 前記直流パルス電源と前記電極との間に配置される接合
器とを更に具え、 前記交流電源は、前記接合器を介して前記電極に接続さ
れ、 前記接合器は、前記直流パルス電圧と前記交流電圧とを
時間的に相関的に制御して前記電極に供給する請求項3
の成膜装置。
4. A bipolar pulse power supply which is arranged outside the vacuum container and outputs the bipolar pulse voltage, an AC power supply which is arranged outside the vacuum container and outputs the AC voltage, the DC pulse power supply and the electrode. Further comprising a splicer disposed between the AC power supply and the electrode via the splicer, the splicer temporally correlates the DC pulse voltage and the AC voltage. 3. The electrode is controlled to be electrically supplied to the electrode.
Film deposition equipment.
【請求項5】ガスが導入される真空容器と、 前記真空容器の中に配置される電極と、 前記真空容器の外側に配置され前記電極に交流電圧を供
給する交流電源と、 前記電極に負の直流パルス電圧を供給する直流パルス電
源とを具え、 前記交流電圧は、時間的に隣り合う2つの前記直流パル
ス電圧の時間的間で前記電極に印加され、前記交流電圧
と前記直流パルス電圧は独立に制御され、 前記交流電源はトランスを介して電源ソースに接続して
いる成膜装置。
5. A vacuum container into which a gas is introduced, an electrode arranged inside the vacuum container, an AC power supply arranged outside the vacuum container to supply an AC voltage to the electrode, and a negative electrode connected to the electrode. A DC pulsed power supply for supplying a DC pulsed voltage of, wherein the AC voltage is applied to the electrode between two DC pulsed voltages that are temporally adjacent to each other, and the AC voltage and the DC pulsed voltage are A film forming apparatus which is independently controlled and in which the AC power source is connected to a power source via a transformer.
【請求項6】前記直流パルス電源はトランスを介して電
源ソースに接続している請求項5の成膜装置。
6. The film forming apparatus according to claim 5, wherein the DC pulse power source is connected to a power source via a transformer.
【請求項7】前記直流パルス電源は、バイポーラパルス
電圧を出力するバイポーラパルス電源である請求項6の
成膜装置。
7. The film forming apparatus according to claim 6, wherein the DC pulse power supply is a bipolar pulse power supply that outputs a bipolar pulse voltage.
【請求項8】前記直流パルス電源は、バイポーラパルス
電圧を出力するバイポーラパルス電源である請求項5の
成膜装置。
8. The film forming apparatus according to claim 5, wherein the DC pulse power supply is a bipolar pulse power supply that outputs a bipolar pulse voltage.
【請求項9】前記交流電源と前記直流パルス電源は、同
一の電源として兼用され、 前記バイポーラパルス電圧の正側パルス電圧の第1デュ
ーティと、前記バイポーラパルス電圧の負側パルス電圧
である前記直流パルス電圧の第2デューティとはともに
制御され、且つ、前記第1デューティと前記第2デュー
ティの比が制御されている請求項5の成膜装置。
9. The alternating current power supply and the direct current pulse power supply are also used as the same power supply, and the first duty of the positive side pulse voltage of the bipolar pulse voltage and the direct current of the negative side pulse voltage of the bipolar pulse voltage. The film forming apparatus according to claim 5, wherein the second duty of the pulse voltage is controlled together, and the ratio between the first duty and the second duty is controlled.
【請求項10】前記正側パルス電圧は、前記負側パルス
電圧よりも小さい請求項9の成膜装置。
10. The film forming apparatus according to claim 9, wherein the positive pulse voltage is smaller than the negative pulse voltage.
【請求項11】処理対象は、前記電極に直接に接して前
記電極に結合する請求項5〜10から選択される1請求
項の成膜装置。
11. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the object to be processed is selected from any one of claims 5 to 10 which is in direct contact with the electrode and is bonded to the electrode.
【請求項12】前記処理対象は中空容器であり、前記ガ
スは前記中空容器の中に導入され、前記電極は前記中空
容器の概ねの全体を包囲する請求項5〜11から選択さ
れる1請求項の成膜装置。
12. The method according to claim 5, wherein the object to be treated is a hollow container, the gas is introduced into the hollow container, and the electrode surrounds substantially the entire hollow container. Item film forming apparatus.
【請求項13】前記処理対象は、樹脂フィルム、樹脂シ
ート、樹脂単層平板、樹脂多層平板、樹脂凹凸面形成
板、金属単層平板、金属多層平板、金属凹凸面形成板、
誘電体フィルム、誘電体シート、誘電体単層平板、誘電
体多層平板、誘電体凹凸面形成板、機械要素、エンジン
部品を要素とする集合から選択される1要素である請求
項5〜12から選択される1請求項の成膜装置。
13. The object to be treated is a resin film, a resin sheet, a resin single layer flat plate, a resin multilayer flat plate, a resin uneven surface forming plate, a metal single layer flat plate, a metal multilayer flat plate, a metal uneven surface forming plate,
13. An element selected from the group consisting of a dielectric film, a dielectric sheet, a dielectric single layer flat plate, a dielectric multilayer flat plate, a dielectric uneven surface forming plate, a mechanical element, and an engine component. The film forming apparatus according to claim 1, which is selected.
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