專利名稱：阻氣膜、膜沉積方法和膜沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含氮化硅層作為阻氣層的阻氣膜和適合于制備所述阻氣膜的膜沉積方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
通過(guò)在基底膜上沉積阻氣層(阻水蒸汽層)而形成的阻氣膜不僅用于在各種設(shè)備中要求耐濕性的那些位置或部件中，所述設(shè)備包括光學(xué)設(shè)備，顯示器如液晶顯示器和有機(jī) EL顯示器，半導(dǎo)體制造設(shè)備，和薄膜太陽(yáng)能電池，而且用于用來(lái)包裝食品、衣服、電子部件等的包裝材料。在已知的阻氣層中，有由各種材料如氧化硅，氧氮化硅和氧化鋁形成的那些。這樣的已知阻氣層的一個(gè)實(shí)例是主要由氮化硅(SiN)構(gòu)成的氮化硅層。用于制備主要由氮化硅構(gòu)成的阻氣層的已知方法包括等離子體增強(qiáng)的CVD。除了優(yōu)異的阻氣性質(zhì)，還要求阻氣層根據(jù)阻氣膜要求的性能、它們預(yù)期的應(yīng)用等擁有各種其它特性。這些要求的特性包括例如對(duì)基底膜的優(yōu)異粘附和優(yōu)異的生產(chǎn)率，對(duì)由濕氣引起的劣化的高耐性，即高耐氧化，以及在膜沉積的過(guò)程中對(duì)基底膜造成的損壞小。為了滿足這樣的各種要求，將各自具有不同特性的阻氣層層壓，以形成如在本領(lǐng)域中實(shí)用的單個(gè)阻氣層。例如，JP 2002-105649A描述了一種膜沉積設(shè)備，所述的膜沉積設(shè)備包括用于進(jìn)料并且重繞料片形式的細(xì)長(zhǎng)的基底膜的進(jìn)料室和卷取室，和設(shè)置在這些室之間的膜沉積室，用于在膜沉積室中的真空下在基底膜上沉積層，其中膜沉積室包括許多膜沉積裝置，所述膜沉積裝置包括使用等離子體增強(qiáng)的CVD方法的那些，并且其中將原料氣體(工藝氣體) 供應(yīng)部設(shè)置在包括膜沉積裝置并且由絕緣隔體隔開的膜沉積部中的每一個(gè)中。此膜沉積設(shè)備通過(guò)改變供應(yīng)到膜沉積部的原料氣體的種類而實(shí)現(xiàn)了由不同種類的層組成的阻氣層的沉積，并且通過(guò)調(diào)節(jié)隔體之間的距離而允許調(diào)節(jié)膜質(zhì)量。JP 2009-31612 A描述了由CVD在50°C以上(優(yōu)選高于170°C )的起始溫度形成的第一氮化硅層(SiN層)和由CVD在170°C以下的起始溫度在第一氮化硅層上沉積的第二氮化硅層構(gòu)成的阻氣層。在JP 2009-31612 A中描述的阻氣層在相對(duì)于樹脂基底膜的剝離強(qiáng)度以及阻氣性質(zhì)方面優(yōu)異。

發(fā)明內(nèi)容
但是，由于在JP 2002-105649 A中描述的膜沉積設(shè)備需要許多的膜沉積裝置和膜沉積部來(lái)形成具有不同性質(zhì)的許多層，因此整個(gè)設(shè)備必須采取增加的尺寸。另一方面，由于在JP 2009-31612 A中描述的阻氣層包括在170°C以上的溫度形成的第一氧化硅膜，用于膜沉積的起始溫度取決于使用的樹脂基底膜而受到限制。因此，存在不能實(shí)現(xiàn)具有足夠阻氣性質(zhì)和耐氧化性的致密氮化硅層的沉積的情況。
此外，迅速改變基底膜溫度極其困難。因而，僅包括單一重繞的如在JP 2009-31612 A中描述的阻氣層的沉積必須需要許多膜沉積裝置(膜沉積部)，如在JP 2002-105649 A中描述的膜沉積設(shè)備中那樣。此外，取決于用于沉積第二氮化硅層的起始溫度，在膜沉積裝置的操作之間需要用于調(diào)節(jié)基底膜溫度的足夠間隔。此外，存在在JP 2002-105649 A和JP 2009-31612 A中所述的阻氣層在第一層的沉積過(guò)程不具有足夠的膜涂布性質(zhì)(覆蓋性質(zhì))的情況。因此，當(dāng)基底膜具有高度粗糙表面或在其表面上具有雜質(zhì)時(shí)，取決于表面上的不規(guī)則性，將要沉積的層需要具有足夠的厚度。 結(jié)果，生產(chǎn)率可能降低。此外，在將等離子體增強(qiáng)的CVD用于沉積第一層的情況下，等離子體可能損壞基底膜的表面并且使其粗糙化，并且這可能不利地影響阻氣層以及由此制備的阻氣膜的特性。本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問(wèn)題，并且提供一種通過(guò)在其上沉積氮化硅層而制備的阻氣膜，所述阻氣膜不僅在阻氣性質(zhì)方面，而且在用于充分涂布基底膜的粗糙表面的覆蓋能力、在膜沉積的過(guò)程中降低對(duì)基底膜的損壞以及耐氧化性方面優(yōu)異，并且提供一種用于制備所述阻氣膜的最佳膜沉積方法和一種膜沉積設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的阻氣膜包含基底膜；和沉積在所述基底膜的表面上的氮化硅層，其中在所述氮化硅層的厚度方向上，所述氮化硅層的更靠近基底膜側(cè)并且具有所述氮化硅層的20%厚度的區(qū)域的第一平均密度低于與所述基底膜相反側(cè)并且具有所述氮化硅層的20%厚度的區(qū)域的第二平均密度，并且具有所述氮化硅層的20%厚度的中間區(qū)域的第三平均密度介于所述第一平均密度和所述第二平均密度之間。根據(jù)本發(fā)明的膜沉積方法包括以下步驟在給定的方向上輸送基底膜；引入含有產(chǎn)生硅烷自由基的氣體的原料氣體，同時(shí)在與所述基底膜輸送方向相反的方向上產(chǎn)生所述原料氣體的氣流；由等離子體增強(qiáng)的CVD在所述基底膜的表面上沉積氮化硅層。根據(jù)本發(fā)明的膜沉積設(shè)備包括輸送基底膜的輸送裝置；膜沉積裝置，所述膜沉積裝置包括引入含有產(chǎn)生硅烷自由基的氣體的原料氣體的原料氣體引入裝置和等離子體產(chǎn)生裝置；和氣流產(chǎn)生裝置，所述氣流產(chǎn)生裝置用于在與所述基底膜的輸送方向相反的方向上產(chǎn)生原料氣流，由等離子體增強(qiáng)的CVD在所述基底膜的表面上沉積氮化硅層。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的阻氣膜的示意圖。圖2是示意性地顯示在本發(fā)明的阻氣膜和常規(guī)阻氣膜中形成的氮化硅層的密度分布的曲線圖。
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圖3是顯示本發(fā)明用于實(shí)施膜沉積方法的膜沉積設(shè)備的示意圖。圖4A至4C圖示可以用于圖3中所示的膜沉積設(shè)備中的原料氣流產(chǎn)生裝置的實(shí)例。圖5A至5C是用于說(shuō)明由于硅烷自由基的差別導(dǎo)致的基底膜覆蓋性質(zhì)方面的差別的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，通過(guò)參考附圖在下面詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的用于制備阻氣膜的方法、膜沉積方法和膜沉積設(shè)備。圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的阻氣膜10的示意圖。如圖1中所示，阻氣膜10是通過(guò)在基底膜Z上沉積氮化硅層12作為阻氣層而形成的。在阻氣膜10中，基底膜Z沒有具體限制并且可以是允許由等離子體增強(qiáng)的CVD沉積氮化硅層12的各種片材中的任何一種。可以有利地使用的基底膜Z的具體實(shí)例包括由有機(jī)材料制成的塑料膜(樹脂膜)， 所述有機(jī)材料如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺，聚氯乙烯，聚碳酸酯，聚丙烯腈，聚酰亞胺，聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯。將用于本發(fā)明中的基底膜Z還可以是由基材如那些塑料膜和沉積其上以賦予各種功能的層形成的片材中的任何一種，所述層如保護(hù)層，粘合層，反光層，遮光層，平面化層，緩沖層，和應(yīng)力釋放層?；啄可以是在基材上形成有單層的片材或在基材上沉積有多層的片材。當(dāng)基底膜Z是在基材上沉積有多層的片材時(shí)，可以將相同的層以多層的形式沉積，或者一個(gè)以上的層可以是由本發(fā)明的膜沉積方法(設(shè)備)沉積的氮化硅層。阻氣膜10具有在基底膜Z的表面上形成的氮化硅層12。氮化硅層12包括在更靠近基底膜Z的下部位置中在大比例的SiH3自由基存在下沉積的低密度區(qū)域14，和在更靠近與基底膜Z相反的頂側(cè)的上部位置中在大比例的SiH2 自由基存在下沉積的具有高密度的高密度區(qū)域16。具體地，在本發(fā)明的阻氣膜10中，由圖1中的箭頭a所示的具有20%厚度的下部區(qū)域的平均密度低于更靠近頂側(cè)的、由箭頭b所示的具有20%厚度的上部區(qū)域的平均密度；并且由箭頭c所示的具有20%厚度的中部區(qū)域的平均密度在下部區(qū)域a的平均密度和上部區(qū)域b的平均密度之間。根據(jù)本發(fā)明，取決于基底膜Z的表面粗糙度，可能存在在氮化硅層12的相鄰區(qū)域之間的界面可能不清楚的情況。在這樣的情況下，在膜厚度方向上的組成的變化可以由ESCA(用于化學(xué)分析的電子能譜法(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis))測(cè)量，以確定在其中 N組成降低并且穩(wěn)定(settle)在最小和其中Si組成增加且穩(wěn)定在最大的相鄰層之間的界面，并且由此確定的界面可以用來(lái)檢測(cè)氮化硅層12的下部20%厚度層，上部20%厚度層和中部 20%厚度層的平均密度。典型的氮化硅層在相對(duì)大比例的SH2自由基存在下，在厚度方向上的中部區(qū)域中
6形成，而它在相對(duì)高比例的SiH3自由基存在下，在頂表面區(qū)域和下部區(qū)域中形成。因而，典型氮化硅層的密度在厚度方向上的中部區(qū)域中高并且在頂表面區(qū)域和下部區(qū)域中低，如由圖2中的虛線概念性所示。厚度方向上的中部區(qū)域在其中具有基本上一致的密度。相反，本發(fā)明的阻氣膜10的組成使得如圖2中的實(shí)線所示的，在下部位置中的低密度區(qū)域14在大比例的SiH3自由基存在下沉積，并且在更靠近頂表面的位置中的具有高密度的高密度區(qū)域16在大比例的SHl2自由基存在下沉積，在它們之間的中部區(qū)域具有在下部位置和上部位置的密度之間的密度。在具有這樣組成的沉積層的情況下，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了不僅在生產(chǎn)率和阻氣性質(zhì)方面，而且在耐氧化性方面以及顯著降低對(duì)基底膜Z造成的損壞方面優(yōu)異的阻氣膜10的生產(chǎn)。這些特征在稍后將進(jìn)一步詳細(xì)地描述。本發(fā)明的氮化硅層12的厚度可以根據(jù)諸如以下的條件適宜地選擇而沒有任何具體限制阻氣膜需要的阻氣性質(zhì)和撓性，該膜預(yù)期使用的應(yīng)用等，并且該厚度優(yōu)選ΙΟμπι以上。如圖1中所示，氮化硅層12在20%厚的下部區(qū)域a中的平均密度優(yōu)選為1. 7至 2. 1 [g/cm3]，并且在20%厚的上部區(qū)域b中的平均密度優(yōu)選為2. 1至2. 7 [g/cm3]。將兩個(gè)區(qū)域的平均密度設(shè)置在上述相應(yīng)范圍內(nèi)允許得到改善的覆蓋性質(zhì)并且在膜沉積的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)基底膜表面降低的損壞以及得到足夠的阻氣性質(zhì)。圖3示意性地顯示了用于實(shí)施膜沉積方法以制備本發(fā)明的阻氣膜10的膜沉積設(shè)備20。圖示的膜沉積設(shè)備20通過(guò)由CCP (電容耦合等離子體)-CVD在長(zhǎng)長(zhǎng)度的基底膜Z 或料片形式的膜材料的表面上在其在縱向方向上被輸送時(shí)沉積或形成氮化硅層12而制備阻氣膜10。膜沉積設(shè)備20是所謂的卷-到-卷(R-至-R)型膜沉積設(shè)備，采用該設(shè)備，基底膜ζ由基底膜卷M進(jìn)料，所述基底膜卷M是細(xì)長(zhǎng)基底膜Z的卷，將氮化硅層12形成在縱向方向上行進(jìn)的基底膜Z上，并且將其上形成有氮化硅層12的基底膜Z，即阻氣膜10，重繞成卷。雖然如圖示的長(zhǎng)長(zhǎng)度的片材是在本發(fā)明的膜沉積設(shè)備20(膜沉積方法)中的基底膜Z的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例，但是也可以優(yōu)選使用切割成給定長(zhǎng)度的切割片材。雖然圖示的膜沉積設(shè)備20由CCP-CVD實(shí)現(xiàn)了氮化硅層12的沉積，本發(fā)明不限于此方式。具體地，本發(fā)明允許使用各種膜沉積方法，包括ICP (電感耦合等離子體)-CVD，微波CVD，ECR(電子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance))，和大氣壓等離子體CVD，條件是在與基底膜輸送方向相反的方向上形成原料氣流。其中，可以有利地使用稍后描述的示例CCP-CVD，因?yàn)樗褂么厣漕^電極(shower head eleCtr0de)46，所述簇射頭電極46具有與基底膜Z相對(duì)的平面，以容易地實(shí)現(xiàn)在膜沉積區(qū)域中在與基底膜輸送方向相反的方向上形成氣流。如上所述，圖3中所示的膜沉積設(shè)備20是所謂的卷-到-卷膜沉積設(shè)備，采用該設(shè)備，基底膜Z由基底膜卷M進(jìn)料，所述基底膜卷M是細(xì)長(zhǎng)基底膜Z的卷，并且將氮化硅層12形成在縱向方向上行進(jìn)的基底膜Z上，之后重繞成卷。膜沉積設(shè)備20包括進(jìn)料室26， 膜沉積室28和卷取室30。
除了所示的構(gòu)件外，膜沉積設(shè)備20可以還具有由等離子體CVD實(shí)現(xiàn)膜沉積的卷-到-卷型設(shè)備的各種構(gòu)件，包括各種傳感器；和沿預(yù)定路徑輸送基底膜Z的各種構(gòu)件 (輸送裝置)，如由輸送輥對(duì)和用于調(diào)節(jié)基底膜Z在寬度方向上的位置的導(dǎo)向構(gòu)件所示例的。此外，制備設(shè)備10可以包括許多相同或不同的等離子體CVD膜沉積室。備選地，可以將用于由不同于等離子體增強(qiáng)的CVD的其它氣相沉積技術(shù)、閃蒸或?yàn)R射中的任何一種沉積膜的至少一個(gè)膜沉積室和/或用于等離子體處理的至少一個(gè)表面處理室連接到膜沉積設(shè)備上。進(jìn)料室沈包括旋轉(zhuǎn)軸32、導(dǎo)輥34和抽真空裝置36。將由長(zhǎng)長(zhǎng)度的基底膜Z卷繞而成的基底膜卷M安裝在進(jìn)料室沈中的旋轉(zhuǎn)軸32 上。在旋轉(zhuǎn)軸32上安裝基底膜卷M后，基底膜Z沿著預(yù)定行進(jìn)路徑行進(jìn)，從進(jìn)料室沈開始并且通過(guò)膜沉積室觀到達(dá)卷取室30的卷取軸38?；啄從基底膜卷M的進(jìn)料和基底膜Z在卷取室30中的卷取軸38上的卷繞在膜沉積設(shè)備20中同步地進(jìn)行，以在基底膜Z在其縱向方向上沿預(yù)定行進(jìn)路徑行進(jìn)時(shí)，在膜沉積室觀中由CCP-CVD在細(xì)長(zhǎng)的基底膜Z上連續(xù)地形成氮化硅層12。進(jìn)料室沈中，旋轉(zhuǎn)軸32由驅(qū)動(dòng)源(未示出)在圖1中的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，使得基底膜Z由基底膜卷M進(jìn)料，由導(dǎo)輥34沿著預(yù)定的路徑引導(dǎo)，并且通過(guò)在隔體壁40中設(shè)置的狹縫40a，到達(dá)膜沉積室觀。在圖示的膜沉積設(shè)備20的優(yōu)選實(shí)施方案中，進(jìn)料室沈和卷取室30分別設(shè)置有抽真空裝置36和70。將抽真空裝置設(shè)置在這些室中，以確保這些室在膜沉積過(guò)程中具有與稍后描述的膜沉積室觀相同的壓力(真空度)，從而在這些相鄰室內(nèi)部的壓力不影響在膜沉積室觀內(nèi)部的真空度(氮化硅層12的沉積)。抽真空裝置36沒有特別限制，并且可以使用的示例性裝置包括真空泵如渦輪泵， 機(jī)械增壓泵，干式泵，和旋轉(zhuǎn)泵，輔助裝置如低溫線圈，和各種其它已知的(真空)排氣裝置，所述的(真空)排氣裝置使用用于調(diào)節(jié)最終真空度或排放的空氣量的裝置并且被用于真空沉積設(shè)備中。在這點(diǎn)上，同樣適用于其它其它抽真空裝置59和70。如上所述，基底膜Z由導(dǎo)輥34引導(dǎo)以通過(guò)間壁40的狹縫40a到達(dá)膜沉積室28。設(shè)置膜沉積室28以在基底膜Z的表面上由CCP-CVD沉積或形成氮化硅層12。在圖示的實(shí)施方案中，膜沉積室觀包括鼓42，簇射頭電極46，導(dǎo)輥48和50，氣體供應(yīng)裝置52， RF功率源M，偏壓電流源56，氣體停止裝置58和抽真空裝置59。膜沉積室觀中的鼓42是繞圖1中的中心軸逆時(shí)間旋轉(zhuǎn)的圓柱體構(gòu)件，并且在基底膜Z在給定的位置保持面對(duì)稍后描述的簇射頭電極46時(shí)，使由導(dǎo)輥48沿預(yù)定的路徑引導(dǎo)的基底膜Z在外周表面的預(yù)定區(qū)域上通過(guò)，從而在縱向方向上向前行進(jìn)。鼓42還起著在CCP-CVD中的對(duì)電極的作用，并且與簇射頭電極46形成的一對(duì)電極。因此，將鼓42與偏壓電流源56連接。偏壓電流源56可以是用作CCP-CVD用偏壓電流源的各種已知電源中的任何一種，如400kHz RF電流源。但是，本發(fā)明不限于此方法。鼓42可以接地或者可以選擇性地接地和連接到偏壓功率源56上。
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雖然圖示的實(shí)例包含用于將等離子體激發(fā)電流供應(yīng)給稍后描述的簇射頭電極46 的RF功率源M，但本發(fā)明不限于此方式。具體地，用于供應(yīng)等離子體激發(fā)電流的RF功率源 54可以連接到鼓42上，而簇射頭電極46接地，以由所謂的自偏壓型CCP-CVD實(shí)現(xiàn)膜沉積。 備選地，鼓42可以與RF功率源M連接，而簇射頭電極46連接到偏壓功率源56上。備選地，鼓42可以連接到RF功率源M上，而簇射頭電極46選擇性連接到偏壓功率源56上或接地。此外，根據(jù)本發(fā)明的膜沉積優(yōu)選在調(diào)節(jié)基底膜Z的溫度(加熱/冷卻)的同時(shí)進(jìn)行。因此，鼓42優(yōu)選包含溫度調(diào)節(jié)裝置.鼓42的溫度調(diào)節(jié)裝置沒有特別限制，并且可以使用各種類型的溫度調(diào)節(jié)裝置，包括含有在鼓中循環(huán)的致冷劑或加熱劑的溫度調(diào)節(jié)裝置和使用壓電元件的冷卻裝置。簇射頭電極46是在借助于CCP-CVD的膜沉積中使用的已知類型的簇射頭電極。在圖示的實(shí)例中，簇射頭電極46舉例而言是中空的并且具有基本上矩形的形狀， 其中它的一個(gè)外部平面向內(nèi)彎曲成形成圓柱體的內(nèi)周的一部分的形狀，所述圓柱體的半徑大于鼓42的半徑。如此布置簇射頭電極46，使得鼓42的旋轉(zhuǎn)軸和彎曲平面的中心軸一致， 以保持彎曲平面離鼓42的相對(duì)外周的距離在整個(gè)彎曲平面上相同。換言之，它們的半徑差對(duì)應(yīng)于分開它們的距離，使得它們之間的間隙保持恒定。簇射頭電極46的彎曲平面具有用于排出原料氣體的大量透孔，其均勻分布在具有至少一次面對(duì)基底膜Z的機(jī)會(huì)的區(qū)域的整個(gè)面積中。簇射頭電極46在鼓軸向方向(即，垂直于基底膜輸送方向的方向，該方向在下面也將被稱作"寬度"方向)上具有超過(guò)基底膜Z的最大寬度并且優(yōu)選稍微超過(guò)鼓42在寬度方向上的尺寸的長(zhǎng)度。此外，簇射頭電極46可以包含在其上游端的壁狀屏蔽構(gòu)件，用于防止原料氣體從簇射頭電極46的上游端和鼓42之間的間隙排出。根據(jù)本發(fā)明的簇射頭電極46不限于圖示的具有彎曲平面的類型，并且可以是中空的并且具有矩形形狀(中空板式構(gòu)件)，或可以具有不平行于鼓外周的彎曲形狀。因此，本發(fā)明允許用于CCP-CVD中的任何已知的簇射頭電極。在圖示的實(shí)例中，將一個(gè)簇射頭電極(使用CCP-CVD的膜沉積裝置)設(shè)置在膜沉積室觀中。但是，本發(fā)明不限于此構(gòu)造，并且可以將許多簇射頭電極安置在基底膜輸送方向上。此外，本發(fā)明不限于使用簇射頭電極的構(gòu)造并且允許包含用于供應(yīng)原料氣體的噴嘴等的構(gòu)造，所述的噴嘴設(shè)置在沒有原料氣體排出孔(原料氣體供應(yīng)裝置)的電極和另一電極之間，以實(shí)現(xiàn)CCP-CVD。氣體供應(yīng)裝置52是在真空沉積設(shè)備如等離子體CVD設(shè)備中使用的已知類型的氣體供應(yīng)裝置，并且將原料氣體(工藝氣體)供應(yīng)到簇射頭電極46中。如上所述，在簇射頭電極46的面對(duì)鼓42的表面(彎曲平面)中形成大量的透孔。 因此，供應(yīng)到簇射頭電極46中的原料氣體通過(guò)透孔被引入到在簇射頭電極46和鼓42之間的空間中。本發(fā)明的膜沉積設(shè)備20 (膜沉積方法)使用原料氣體，所述的原料氣體含有用于產(chǎn)生硅烷自由基(SiH3和SiH4)的氣體，以實(shí)現(xiàn)氮化硅層12的沉積。
用于產(chǎn)生硅烷自由基的優(yōu)選氣體可以選自各種硅烷氣體。這些氣體的實(shí)例包括硅烷[SiH4],單甲基硅烷[匪S CH3SiH3], 二甲基硅烷 [DMS(CH3)2SiH2)],三甲基硅烷[(CH3)3SiH],四甲基硅烷[TMS(CH3)4Si],四乙氧基硅烷 [TEOS(C2H5O)4Si],三乙氧基硅烷[TRIES(C2H5O)3SiH],甲基三乙氧基硅烷[(C2H5O)3SiCH3], 二甲基二乙氧基硅烷[(C2H5O)2Si(CH3)2],四甲氧基硅烷[(CH3O)4Si], 二乙基硅烷 [(C2H5) 2SiH2]，三乙基硅烷[(C2H5) 3SiH]，二乙氧基甲基硅烷[(C2H5O) 2SiH (CH3)]，甲基三甲氧基硅烷[(CH3O)3SiCH3], 二甲基二甲氧基硅烷[(CH3O)2Si(CH3)2],甲基三氯硅烷 [CH3SiCl3]，甲基二氯硅烷[(CH3) HSiCl2]，二甲基二氯硅烷[DDMS (CH3) 2SiCl2]，三甲基氯硅烷[TMCS(CH3)3SiCl], 二氯乙基硅烷[(C2H5)HSiCl2]，二叔丁基氨基硅烷[BTBAS]， HMDSO [ (CH3) 3SiOSi (CH3) 3]，和氟代烷基硅烷。氣體供應(yīng)裝置52將含有一種以上的這些氣體的原料氣體進(jìn)料給簇射頭電極46。適宜時(shí)，原料氣體可以是各種氣體中的任何一種，包括用于使用產(chǎn)生上述硅烷自由基的氣體沉積氮化硅層的已知?dú)怏w和氣體的組合。原料氣體的實(shí)例包括硅烷氣體，氨氣和氫氣的組合；硅烷氣體，氨氣，氮?dú)夂蜌錃獾慕M合；硅烷氣體和氨氣的組合；硅烷氣體和氮?dú)獾慕M合；和其中添加有氦氣或氬氣作為稀釋氣體的這些組合中的任何一種。RF功率源M是一種用于將等離子體激發(fā)功率供應(yīng)給簇射頭電極46的RF功率源。 在各種等離子體CVD設(shè)備中使用的已知的RF功率源全部可以用于RF功率源M，包括供應(yīng) 13. 56MHz RF電力的功率源。如上所述，本發(fā)明允許使用除了用等離子體激發(fā)電流供應(yīng)簇射頭電極46的構(gòu)造之外的各種構(gòu)造，其一個(gè)實(shí)例是自偏壓型，其中用等離子體激發(fā)電流供應(yīng)鼓42，同時(shí)將簇射頭電極46接地。抽真空裝置59將膜沉積室14抽空，以將其保持在用于由等離子體增強(qiáng)的CVD沉積氮化硅層12的預(yù)定膜沉積壓力，并且是在如上所述的真空沉積設(shè)備中使用的已知類型。膜沉積室觀包含與簇射頭電極46的在基底膜輸送方向上的下游端相鄰的氣體屏蔽裝置58。以下，在基底膜輸送方向上的下游也簡(jiǎn)稱為下游，并且與之相反的為上游。在構(gòu)造允許時(shí)，氣體屏蔽裝置58是片式構(gòu)件，其末端被設(shè)置靠近鼓42并且其平面靠近簇射頭電極46的下游端，如舉例來(lái)說(shuō)的圖4A中示例性圖示的。氣體屏蔽裝置58在寬度方向上的尺寸比鼓42和簇射頭電極46在寬度方向上的尺寸中較短的一個(gè)長(zhǎng)?？梢詫怏w屏蔽裝置58設(shè)置成與簇射頭電極46接觸?？梢詫怏w屏蔽裝置58 設(shè)置在簇射頭電極46中。因此，氣體阻擋裝置58基本上封閉在簇射頭電極46和鼓42之間的在簇射頭電極 46下游端的間隙，以防止原料氣體從此位置排放。配備有氣體阻擋裝置58的膜沉積室觀允許原料氣體的氣流(以下也簡(jiǎn)稱為原料氣流)在由箭頭b所示的方向上產(chǎn)生，該方向是在膜沉積區(qū)域中，與由圖4中的箭頭a所示的基底膜輸送方向(鼓42轉(zhuǎn)動(dòng)的方向)相反的方向，所述膜沉積區(qū)域在圖示的實(shí)例中是簇射頭電極46和鼓42相互面對(duì)的區(qū)域。根據(jù)膜沉積設(shè)備20 (膜沉積方法)，如上所述，在原料氣流在與基底膜輸送方向相反的方向上形成的同時(shí)，當(dāng)輸送基底膜Z時(shí)，由等離子體增強(qiáng)的CVD在基底膜的表面上沉積氮化硅層12。在具有這樣一種構(gòu)造的情況下，本發(fā)明能夠用單個(gè)沉積裝置生產(chǎn)本發(fā)明的阻氣膜 10，所述阻氣膜10上沉積有氮化硅層12，所述氮化硅層12包含下部低密度區(qū)域14和更靠近頂表面的上部高密度區(qū)域，并且使對(duì)基底膜Z的損壞最小化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高生產(chǎn)率，并且在阻氣性和耐氧化性方面優(yōu)異。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用如所示的CCP-DVD時(shí)，本發(fā)明的阻氣膜 10可以用由氣體材料供應(yīng)裝置和另一個(gè)電極組成的一對(duì)電極生產(chǎn)。在使用例如硅烷作為原料氣體由等離子體增強(qiáng)的CVD沉積氮化硅層中，等離子體產(chǎn)生硅烷自由基，所述硅烷自由基與由其它原料氣體產(chǎn)生的氮自由基(含氮的自由基)反應(yīng)，以形成氮化硅層。由此產(chǎn)生的硅烷自由基主要是SiH2自由基和SiH3自由基。根據(jù)本發(fā)明人的研究， 在伴隨硅烷自由基產(chǎn)生的氮化硅層沉積過(guò)程中以大比例存在的SHl2自由基的存在下，制備的氮化硅層具有高密度并且阻氣性和耐氧化性優(yōu)異。在伴隨硅烷自由基產(chǎn)生的氮化硅層沉積過(guò)程中以大比例存在的SiH3自由基的存在下，制備的氮化硅層的基底膜覆蓋(階梯覆蓋(st印coverage))能力優(yōu)異，并且即使當(dāng)基底膜表面具有明顯不規(guī)則性時(shí)也可以充分地涂布基底膜表面，但是該密度與上述膜相比不是太高。即，可以降低用于消除基底膜表面不規(guī)則性的不利影響的層的厚度，從而導(dǎo)致生產(chǎn)率提高。此外，與采用SiH2自由基相比，由等離子體產(chǎn)生的SiH3自由基僅對(duì)基底膜表面造成極小的損壞。圖5顯示用于在以大比例存在的SiH3自由基的存在下(富SiH3條件)的膜沉積和以大比例存在的SiH2自由基的存在下(富SiH2條件)的膜沉積之間的比較的基底膜覆蓋特性。在比較中使用的是如圖5A中所示的溝槽基底膜，其具有各自測(cè)量為200nm寬度和 300nm高度(深度)的槽形。將氮化硅層在富SiH3條件和富SiH2條件下沉積在溝槽基底膜上，以基于在槽形的側(cè)表面和底表面上沉積的膜的厚度相對(duì)于在槽形的頂表面上沉積的膜的厚度的比率，評(píng)價(jià)基底膜覆蓋特性，如圖5B概念性所示。使用的原料氣體是硅烷氣體， 氨氣，氮?dú)夂蜌?。調(diào)節(jié)電流和氣體流量，以提供富SiH3和富SH2條件。圖5C中給出的結(jié)果顯示與在富SiH2條件下沉積的膜相比，在富SiH3條件下沉積的膜在側(cè)表面和底表面上的厚度都更接近于其在頂表面上的厚度，并且在基底膜覆蓋特性方面優(yōu)于在富SiH2條件下沉積的膜。因而，本發(fā)明的阻氣膜10，其包含使對(duì)基底膜Z的損壞顯著降低并且不僅在生產(chǎn)率方面而且在阻氣性質(zhì)和耐氧化性方面優(yōu)異的氮化硅層12，所述氮化硅層12具有下部低密度區(qū)域14和更靠近頂表面的向密度區(qū)域16，可以通過(guò)如下制備首先在以大比例存在的 SiH3自由基的存在下進(jìn)行膜沉積，接著在以大比例存在的SHl2自由基存在下進(jìn)行膜沉積。另一方面，由本發(fā)明人的研究顯示當(dāng)?shù)入x子體以高密度存在時(shí)，即在原料氣體以大量存在時(shí)，傾向于容易產(chǎn)生SiH2自由基，而在等離子體的密度降低時(shí)，即隨著原料氣體被消耗，傾向于以增加的容易性產(chǎn)生SiH3自由基。在伴隨硅烷自由基產(chǎn)生的氮化硅層沉積中，高度反應(yīng)性的SiH2自由基比SiH3自由基更早地被膜沉積消耗。此外，SiH2自由基在它們碰到其它自由基時(shí)或隨著時(shí)間的過(guò)去而變成SiH3自由
因而，在圖4A中由箭頭a所示的給定的方向上輸送基底膜Z并且在與基底膜輸送方向相反的由箭頭b所示的方向上產(chǎn)生原料氣體，導(dǎo)致SHl2自由基在下游側(cè)(氣流的上游)由高密度等離子體產(chǎn)生，從而提高這些自由基存在的比例。此外，由于SiH2自由基更容易消耗用于如上所述的膜沉積，因此消耗較早的SiH2自由基的量向上游(氣流的下游)降低，由此提高在硅烷自由基中存在的SiH3的比率。此外，在硅烷自由基中存在的SiH3的比率也向上游提高，原因在于SiH2自由基改變成SiH3自由基的機(jī)會(huì)從上游至下游提高。沿著輸送的基底膜Z的長(zhǎng)度，將原料氣體用于在其中SiH3自由基在上游側(cè)(在膜沉積的起始階段，在層的下部位置，即，在更靠近于基底膜的位置)以大比例存在的條件下沉積氮化硅層，并且SiH3自由基的比例向下游側(cè)降低，而SiH2自由基的比例逐漸提高，從而將原料氣體用于在其中SHl2自由基在下游側(cè)(在膜沉積的終止階段，在更靠近于頂表面的位置)以大比例存在的條件下沉積氮化硅層。在基底膜輸送和原料氣流的共同作用下實(shí)現(xiàn)氮化硅層沉積的情況下，本發(fā)明能夠用使用等離子體增強(qiáng)的CVD的單個(gè)沉積裝置制備本發(fā)明的阻氣膜10，所述的阻氣膜10具有沉積其上的氮化硅層12，所述氮化硅層12包含下部低密度區(qū)域14和更靠近頂表面的上部高密度區(qū)域，具有以下密度分布中部區(qū)域具有如圖2中的實(shí)線所示的介于低密度區(qū)域和高密度區(qū)域的密度之間的平均密度并且具有如上所述的優(yōu)異性質(zhì)。當(dāng)舉例來(lái)說(shuō)使用如所示的CCP-DVD時(shí)，本發(fā)明的阻氣膜10可以用由氣體材料供應(yīng)裝置和另一個(gè)電極組成的一對(duì)電極生產(chǎn)。因此，本發(fā)明的制備方法實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明阻氣膜10的制備，從而旨在簡(jiǎn)化設(shè)備、減小設(shè)備尺寸、降低成本等。此外，僅需要一個(gè)膜沉積裝置的構(gòu)造與需要許多膜沉積裝置的構(gòu)造相比，允許膜沉積裝置具有更大的尺寸，由此能夠提高生產(chǎn)率。簇射頭電極46是在借助于CCP-CVD的膜沉積中使用的已知類型。此種的典型簇射頭電極46被設(shè)計(jì)成允許原料氣體均勻地到達(dá)膜沉積區(qū)域的整個(gè)面積。為此，在采用不使用氣體屏蔽構(gòu)件58的典型CCP-CVD的膜沉積中，允許原料氣體從簇射頭電極46的中心相對(duì)于輸送方向向上游和下游流動(dòng)。結(jié)果，SiH2自由基在中心附近以更大的比例存在，而SiH3自由基在靠近上游和下游端的區(qū)域中以更大的比例存在。但是， 由于簇射頭電極46將原料氣體均勻地供應(yīng)到整個(gè)膜沉積區(qū)域，因此原料氣流慢，并且兩種自由基在基底膜輸送方向上的相應(yīng)膜沉積區(qū)域中存在的比例之差不是相當(dāng)大。因此，由典型CCP-CVD制備的氮化硅層在中間區(qū)域具有高而均勻的密度并且在兩端具有低密度，如由圖2中的虛線所示。根據(jù)本發(fā)明在與基底膜輸送方向相反的方向上形成原料氣流的方法不限于圖4A 中所示的方法，并且可以是適宜地取決于膜沉積設(shè)備的構(gòu)造的各種方法中的任何一種。如圖4B中所示，例如，除了氣體阻擋裝置58以外，還可以設(shè)置壁構(gòu)件60a等，以提供用于將沒有用于反應(yīng)的原料氣體引導(dǎo)到適宜位置的氣體排放通道60。需要時(shí)，可以將用于抽吸原料氣體的抽吸裝置62如抽吸風(fēng)扇設(shè)置在沿氣體排放通道60或靠近其出口的位置。原料氣流可以備選地由氣體排放通道60和抽吸裝置62產(chǎn)生而不使用氣體阻擋裝置58。備選地，抽吸裝置62可以是用來(lái)引起原料氣流的唯一裝置。
備選地，簇射頭電極可以具有這樣的構(gòu)造其中氣體排出孔在下游以高密度設(shè)置而在上游以比下游低的密度設(shè)置，以使引入的原料氣體的量在上游和下游之間產(chǎn)生差別， 由此在與輸送方向(方向a)相反的方向上產(chǎn)生原料氣流，如在圖4C所示的簇射頭電極46a 中，該簇射頭電極46a代替其中原料氣體排出孔沿著膜沉積區(qū)域均勻地分布的簇射頭電極 46。在這樣的構(gòu)造中，排出孔的密度可以從下游至上游逐漸降低，或可以將氣體排出孔設(shè)置在簇射頭電極的給定上游區(qū)域，給定下游區(qū)域和其它區(qū)域中，其中密度從下游區(qū)域通過(guò)所述的其它區(qū)域至上游區(qū)域降低。備選地，可以將原料氣體排出孔僅設(shè)置在給定下游區(qū)域中。再備選地，均勻地設(shè)置有原料氣體排出孔的簇射頭電極內(nèi)部可以分開成多個(gè)區(qū)域，并且供應(yīng)給這些分開的區(qū)域中的原料氣體量可以被調(diào)節(jié)，以使引入的原料氣體的量在上游和下游之間產(chǎn)生差別，由此在與輸送方向相反的方向上產(chǎn)生原料氣流。此外，可以將上述構(gòu)造適宜地組合，以在與輸送方向相反的方向上產(chǎn)生原料氣流。根據(jù)本發(fā)明，膜沉積條件如原料氣體供應(yīng)量和等離子體激發(fā)電流的大小沒有具體限制。如在使用典型的等離子體增強(qiáng)的CVD的氮化硅層沉積中一樣，膜沉積條件可以適宜地根據(jù)需要的膜沉積速度，最終膜厚度，基底膜Z的種類等確定。為了足夠的產(chǎn)生SiH2自由基，需要一定水平的等離子體激發(fā)功率，優(yōu)選它在lW/cm2至8W/cm2的范圍內(nèi)。原料氣體流量也沒有具體限制，并且可以適宜地根據(jù)基底膜輸送速度，要求的阻氣膜性質(zhì)等通過(guò)在多種條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和模擬確定。低密度區(qū)域14和高密度區(qū)域16之間的密度差可以通過(guò)改變例如原料氣體流量， 基底膜Z輸送速度，膜沉積區(qū)域的長(zhǎng)度(簇射頭電極沿輸送方向(的長(zhǎng)度))，供應(yīng)的電功率等而調(diào)節(jié)。如上所述，由導(dǎo)輥48引導(dǎo)的基底膜Z在鼓42的外周表面上通過(guò)，并且在其沿縱向方向輸送的同時(shí)保持給定位置。在由鼓42和簇射頭電極46組成的一對(duì)電極之間，等離子體在簇射頭電極46用等離子體激發(fā)功率供應(yīng)時(shí)被激發(fā)，由此原料氣體產(chǎn)生自由基，并且氮化硅層12由CCP-CVD在由鼓42支撐并且向前輸送的基底膜Z的表面上沉積。然后，將其上沉積有氮化硅層12的基底膜Z( S卩，阻氣膜10)由導(dǎo)輥50引導(dǎo)并且輸送通過(guò)隔體壁64的狹縫64a，進(jìn)入卷取室30。在圖示的實(shí)施方案中，卷取室30包括導(dǎo)輥68，卷取軸38和抽真空裝置70。已經(jīng)到達(dá)卷取室30的基底膜Z(阻氣膜)在其由導(dǎo)輥58引導(dǎo)的同時(shí)行進(jìn)到卷取軸38并且在卷取軸38上卷繞，以形成卷，然后作為阻氣膜的卷供應(yīng)到隨后的步驟。如在上述進(jìn)料室沈中一樣，卷取室30還設(shè)置有抽真空裝置70并且在膜沉積的過(guò)程中，將其壓力降低至適宜于在膜沉積室觀中的膜沉積壓力的真空度。下面描述膜沉積設(shè)備20的操作。在將基底膜卷M安裝在旋轉(zhuǎn)軸32上之后，基底膜Z在將其從基底膜卷M放出時(shí)沿給定的輸送路徑從進(jìn)料室26行進(jìn)，并且由導(dǎo)輥34引導(dǎo)，到達(dá)膜沉積室觀，在此基底膜Z 由導(dǎo)輥48引導(dǎo)，在鼓42外周表面的預(yù)定區(qū)域上通過(guò)并且由導(dǎo)輥50引導(dǎo)以到達(dá)卷取室30， 在此基底膜Z由導(dǎo)輥68引導(dǎo)以到達(dá)卷取軸38。隨后，將抽真空裝置36，59和70開動(dòng)，以將這些室降低至它們給定的壓力。在室中的真空度穩(wěn)定時(shí)，在膜沉積室28中，氣體供應(yīng)裝置52對(duì)簇射頭電極46供應(yīng)原料氣體。
當(dāng)膜沉積室觀中的壓力穩(wěn)定到用于由CCP-CVD沉積氮化硅層12的指定壓力時(shí)， 開始基底膜ζ從進(jìn)料室沈向卷取室30的輸送，同時(shí)RF功率源M開始給簇射頭電極46供應(yīng)等離子體激發(fā)功率，并且任選地，偏壓電流源56開始給鼓42供應(yīng)偏壓電流。從進(jìn)料室沈向膜沉積室觀輸送的基底膜Z由導(dǎo)輥48引導(dǎo)，并且在其向前輸送在鼓42上通過(guò)的同時(shí)，在鼓42和簇射頭電極46面對(duì)的區(qū)域中由CCP-CVD沉積氮化硅層12。膜沉積室沈包含在簇射頭電極46的在基底膜輸送方向上的下游端的氣體屏蔽裝置58，以防止原料氣體從在鼓42和簇射頭電極46之間的間隙排放。結(jié)果，使原料氣體在與輸送方向相反的方向上流動(dòng)，使得沉積的氮化硅層12如上所述包含下部低密度區(qū)域14和更靠近頂表面的上部高密度區(qū)域并且顯示出如圖2中的實(shí)線所示的密度分布。然后，將其上沉積有氮化硅層12的基底膜Z即阻氣膜10由導(dǎo)輥50引導(dǎo)并且輸送至卷取室30。已經(jīng)到達(dá)卷取室30的基底膜Z由導(dǎo)輥68沿著給定路徑引導(dǎo)并且由卷取軸30重繞成卷，然后將其作為阻氣膜10供應(yīng)到隨后的步驟。雖然上面詳細(xì)地描述了根據(jù)本發(fā)明的阻氣膜，膜沉積設(shè)備和膜沉積方法，但是本發(fā)明決不限于上述實(shí)施方案，并且應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)然可以在不離開本發(fā)明的范圍和精神的情況下做出各種改進(jìn)和修改?！垂ぷ鲗?shí)施例1>將如圖3中所示的膜沉積設(shè)備20用來(lái)在基底膜Z上沉積氮化硅層以制備阻氣膜。使用的基底膜Z 是由 iTeijin DuPont Films Japan Limited 提供的 100 μ m 厚的
PEN 膜。使用的原料氣體包括硅烷氣體(SiH4)，氨氣(NH3)和氫氣(H2)。硅烷氣體，氨氣和氫氣的供應(yīng)量分別為200sccm，500sccm，和1200sccm。對(duì)簇射頭電極46供應(yīng)頻率為13. 5MHz并且輸出為2W/cm2的等離子體激發(fā)功率。 將鼓42調(diào)節(jié)40°C的溫度并且供應(yīng)頻率為400kHz并且輸出為600W的偏壓電流。膜沉積壓力為20 ；基底膜輸送速度為lm/min。在上述膜沉積條件下，在基底膜Z的表面上沉積厚度為50nm的氮化硅層，以制備阻氣膜10。由盧瑟福背散射和氫前向散射分析(RBS/HFQ測(cè)量制備的阻氣膜，以確定在氮化硅層12的更靠近基底膜的下部20%厚度區(qū)域(圖1中由箭頭a所示)、更靠近頂表面的上部20%厚度區(qū)域(圖1中由箭頭b所示)和在它們之間的中部20%厚度區(qū)域(圖1中由箭頭c所示)中的平均密度。在下部區(qū)域，上部區(qū)域和中間區(qū)域中的平均密度分別為1.9[g/cm3]，2.3[g/cm3] 和 2. 1 [g/cm3]?！垂ぷ鲗?shí)施例2>以與工作實(shí)施例1相同的方式制備阻氣膜，不同之處在于將簇射頭電極46接地并且不供應(yīng)等離子體激發(fā)功率，而對(duì)鼓42供應(yīng)頻率為13. 5MHz并且輸出為2W/cm2的等離子體激發(fā)功率(自偏壓構(gòu)造)。氮化硅層12的厚度為50nm，這與工作實(shí)施例1中的相同。將基底膜Z的行進(jìn)速度設(shè)置為2m/min。以與工作實(shí)施例1中相同的方式測(cè)量在相應(yīng)區(qū)域中的平均密度在下部區(qū)域，頂表面區(qū)域和中部區(qū)域中的平均密度分別為2. 0[g/cm3]，2. 4[g/cm3]和2. 2[g/cm3]。<比較例1>以與工作實(shí)施例1相同的方式制備阻氣膜，不同之處在于不設(shè)置氣體屏蔽構(gòu)件 58。氮化硅層12的厚度為50nm，這與工作實(shí)施例1中的相同。以與工作實(shí)施例1中相同的方式測(cè)量在相應(yīng)區(qū)域中的平均密度在下部區(qū)域，頂表面區(qū)域和中部區(qū)域中的平均密度分別為2. 3[g/cm3]，2. 3[g/cm3]和2. 3[g/cm3]。對(duì)由此制備的阻氣膜評(píng)價(jià)基底膜覆蓋性質(zhì)，阻氣性質(zhì)，對(duì)基底膜的損壞和氮化硅層的耐氧化性。[基底膜覆蓋性質(zhì)]將圖5A中所示的溝槽基底膜附著到鼓42上，并且以與工作實(shí)施例1和2和比較例1中相同的方式進(jìn)行膜沉積，以檢驗(yàn)基底膜覆蓋性質(zhì)?；谠诓坌蔚牡妆砻娉练e的膜的厚度相對(duì)于在槽形的頂表面上沉積的膜的厚度的比率評(píng)價(jià)基底膜覆蓋性質(zhì)，如圖5C中所示的情況。分級(jí)如下給出。優(yōu)異大于0. 42的底比頂表面厚度比率。良好在0. 42至0. 38范圍內(nèi)的底比頂表面厚度比率。差小于0. 38的底比頂表面厚度比率。[阻氣性質(zhì)]濕氣透過(guò)率[g/ (m2 ·天)]由MOCON方法測(cè)量。將超過(guò)由MOCON方法測(cè)量濕氣透過(guò)率的限制的那些樣品由鈣腐蝕法(參見JP 2005-283561 A)測(cè)量濕氣透過(guò)率。[基底膜損壞狀況]由原子力顯微鏡(AFM)掃描制備的阻氣膜的表面，覆蓋面積為10 μ m χΙΟμπι，并且計(jì)算它們的算術(shù)平均粗糙度(Ra)，以確定基底膜的損壞狀況。分級(jí)如下給出。優(yōu)異Ra小于 0. 5nm，良好Ra在0. 5nm至2nm范圍內(nèi)，和差Ra 大于 2nm。[耐氧化性]將阻氣膜在85°C和85% RH的環(huán)境中進(jìn)行1000小時(shí)的貯存試驗(yàn)。由X射線光電子能譜(縮寫為XPS ；Quantera SXM，獲自Ulvac-Phi，Incorporated)檢驗(yàn)貯存之前和之后層的組成，以評(píng)價(jià)膜的耐氧化性。檢查整個(gè)層的除在貯存前已經(jīng)被氧化的表面和界面之外的組成，即位于5nm至45nm的厚度中的區(qū)域中的組成，以根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)氧與氮的比率(0/N值)。當(dāng)貯存之前和之后之間的差值在士3%內(nèi)(基本上沒有變化)時(shí)，為優(yōu)異；當(dāng)從貯存之前到貯存之后的比率增加小于10%時(shí)，為良好；并且當(dāng)從貯存之前到貯存之后的比率增加為10%以上時(shí)，為差。結(jié)果示于表1中。
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如表1中所示，由根據(jù)本發(fā)明的制備設(shè)備(方法)制備的本發(fā)明阻氣膜在基底膜覆蓋性、阻氣性、對(duì)基底膜的損壞最小化和耐氧化性所有方面都優(yōu)于由常規(guī)方法制備的比較例。
權(quán)利要求
1.一種阻氣膜，所述阻氣膜包含基底膜；和沉積在所述基底膜的表面上的氮化硅層，其中在所述氮化硅層的厚度方向上，所述氮化硅層的更靠近所述基底膜側(cè)并且具有所述氮化硅層的20%厚度的區(qū)域的第一平均密度低于與所述基底膜相反側(cè)并且具有所述氮化硅層的20%厚度的區(qū)域的第二平均密度，并且具有所述氮化硅層的20%厚度的中間區(qū)域的第三平均密度介于所述第一平均密度和所述第二平均密度之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻氣膜，其中所述第一平均密度在1.7[g/cm3]至2.l[g/cm3] 之間，并且所述第二平均密度在2. l[g/cm3]至2. 7[g/cm3]之間。
3.一種膜沉積方法，所述方法包括以下步驟在給定的方向上輸送基底膜；引入含有產(chǎn)生硅烷自由基的氣體的原料氣體，同時(shí)在與所述基底膜輸送方向相反的方向上產(chǎn)生所述原料氣體的氣流；由等離子體增強(qiáng)的CVD在所述基底膜的表面上沉積氮化硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜沉積方法，其中所述氮化硅層由CCP-CVD沉積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜沉積方法，其中將所述原料氣體通過(guò)具有許多氣體排出孔的簇射頭電極引入。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜沉積方法，其中通過(guò)在原料氣體引入部相對(duì)于所述基底膜輸送方向的下游側(cè)設(shè)置阻擋所述原料氣體流動(dòng)的阻擋裝置，產(chǎn)生所述氣流。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜沉積方法，其中通過(guò)在原料氣體引入部相對(duì)于所述基底膜輸送方向的上游側(cè)設(shè)置用于排放所述原料氣體的排放通道，產(chǎn)生所述氣流。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜沉積方法，其中通過(guò)在相對(duì)于所述基底膜輸送方向的下游側(cè)比上游側(cè)引入更多的原料氣體，產(chǎn)生所述氣流。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜沉積方法，其中在縱向方向上輸送長(zhǎng)長(zhǎng)度的基底膜的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述膜沉積。
10.一種膜沉積設(shè)備，所述膜沉積設(shè)備包含輸送基底膜的輸送裝置；膜沉積裝置，所述膜沉積裝置包括引入含有產(chǎn)生硅烷自由基的氣體的原料氣體的原料氣體引入裝置和等離子體產(chǎn)生裝置；和氣流產(chǎn)生裝置，所述氣流產(chǎn)生裝置用于在與所述基底膜的輸送方向相反的方向上產(chǎn)生原料氣流，由等離子體增強(qiáng)的CVD在所述基底膜的表面上沉積氮化硅層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膜沉積設(shè)備，其中所述等離子體產(chǎn)生裝置包括一對(duì)電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜沉積設(shè)備，其中所述一對(duì)電極中的一個(gè)是具有許多用于所述原料氣體的氣體排出孔的簇射頭電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膜沉積設(shè)備，其中所述氣流產(chǎn)生裝置包括原料氣體阻擋裝置，所述原料氣體阻擋裝置設(shè)置在所述原料氣體引入裝置相對(duì)于所述基底膜輸送方向的下游側(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膜沉積設(shè)備，其中所述氣流產(chǎn)生裝置包括排放通道，所述排放通道用于在原料氣體引入裝置相對(duì)于所述基底膜輸送方向的上游側(cè)排放所述原料氣體。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膜沉積設(shè)備，其中所述原料氣體引入裝置還起著所述氣流產(chǎn)生裝置的作用，并且其中通過(guò)在相對(duì)于所述基底膜輸送方向的下游側(cè)比上游側(cè)引入更多的原料氣體，產(chǎn)生所述氣流。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膜沉積設(shè)備，其中所述輸送裝置包括圓柱形鼓，在所述圓柱形鼓的外周表面上使長(zhǎng)長(zhǎng)度的基底膜通過(guò)以將所述基底膜在其縱向方向上輸送。
全文摘要
本發(fā)明提供阻氣膜，膜沉積方法和膜沉積設(shè)備。所述阻氣膜包含基底膜；和沉積在所述基底膜的表面上的氮化硅層，其中在所述氮化硅層的厚度方向上，所述氮化硅層的更靠近基底膜側(cè)并且具有所述氮化硅層的20％厚度的區(qū)域的第一平均密度低于與所述基底膜相反側(cè)并且具有所述氮化硅層的20％厚度的區(qū)域的第二平均密度，并且具有所述氮化硅層的20％厚度的中間區(qū)域的第三平均密度介于所述第一平均密度和所述第二平均密度之間。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102191478SQ20111005432
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者西田弘幸 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社