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JP2017526518A

Method for forming regular polymer thin films using atmospheric plasma deposition

Abstract

Problem to be solved.To propose a polymer thin film forming method which alleviates at least some of the drawbacks existing in the prior art. The present invention provides a method of forming a regular polymer thin film on a substrate using atmospheric plasma discharge. In particular, the method allows the deposition of functional polymer thin films that require a high degree of regularity and linear polymer structure. [Selection diagram] Fig. 2

JP2017526518A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 34

Term

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24 claims: 1 independent, 23 dependent

  1. 1
    基板上にポリマー薄膜を形成する方法であって、 少なくとも1つのポリマー形成材料(10)を含む混合物を提供するステップと、 前記混合物(20)に大気プラズマパルスシーケンスを印加することによって、前記混合物が接触した基板の表面部分上にポリマー薄膜を形成するステップとを含み、 各プラズマパルスが、1ナノ秒間ないし1マイクロ秒間の、前記プラズマが放電される持続時間t ON と、1マイクロ秒間ないし1秒間の、前記プラズマが放電されない持続時間t OFF とを示し、 プラズマパルスのデューティサイクルt ON /(t ON +t OFF )が、1%よりも低いことを特徴とする方法。
  2. 2
    前記デューティサイクルが、0.1%よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 3
    各プラズマ放電が、1ナノ秒間ないし1マイクロ秒間でプラズマ放電絶縁破壊電圧まで上昇する電圧パルスによって発生させられることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 4
    前記電圧パルスの電圧上昇率が、少なくとも10V・ns -1 であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 5
    前記電圧パルスが、1kHzより低い周波数、好適には100Hzより低い周波数で繰り返されることを特徴とする請求項3または4に記載の方法。
  6. 6
    前記電圧パルスが、矩形波電圧パルスであることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 7
    前記矩形波が、バイポーラ矩形波であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 8
    前記矩形波が、正または負のユニポーラ矩形波であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  9. 9
    前記電圧パルスの持続時間が、1ナノ秒間ないし1秒間であることを特徴とする請求項3ないし8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 10
    各プラズマ放電が、マイクロ波パルスによって生成されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  11. 11
    前記ポリマー形成材料が、モノマーを含むことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 12
    前記モノマーが、不飽和基(例えば、アリル基、ビニル基またはアクリル基などの二重結合やエチニルなどの三重結合)を含む少なくとも1つの重合性基を含む分子であるか、または環状構造を有する分子であることを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 13
    前記混合物が、ガス、蒸気、液体、エアロゾルまたは固体であることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 14
    前記混合物が、少なくとも1つの有機溶媒を含むことを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 15
    前記基板の前記表面部分が、絶縁材料、半導電性材料または導電性材料を含むことを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 16
    前記基板及び/またはプラズマ堆積チャンバが、-50~20°Cの温度で提供されることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 17
    前記基板及び/またはプラズマ堆積チャンバが、20~100°Cの温度で提供されることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項に記載の方法。
  18. 18
    前記プラズマプロセスガスが、アルゴン、二酸化炭素、ヘリウム、水素、窒素及び酸素を含む群から選択された少なくとも1つのガスを含むことを特徴とする請求項1ないし17のいずれか1項に記載の方法。
  19. 19
    前記プラズマプロセスガスが、少なくとも1つのポリマー形成材料を含むことを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1項に記載の方法。
  20. 20
    前記基板及びプラズマが、Ar、He、N 2 または空気が少なくとも99%を占める大気を含む容器内において提供されることを特徴とする請求項1ないし19のいずれか1項に記載の方法。
  21. 21
    前記プラズマプロセスガスが、ガス状または蒸気状の重合開始剤を含むことを特徴とする請求項1ないし20のいずれか1項に記載の方法。
  22. 22
    前記ガス状開始剤が、過酸化物、アリールケトン及びアルキルアゾ化合物を含む群から選択されることを特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 23
    前記プラズマプロセスガスが、酸化剤を含むことを特徴とする請求項1ないし22のいずれか1項に記載の方法。
  24. 24
    前記酸化剤が、臭素、臭素化合物、塩素、塩化物化合物、亜塩素酸塩化合物、塩素酸塩化合物、クロム酸塩化合物、クロム酸、二クロム酸、重クロム酸化合物、過塩素酸塩化合物、フッ素、フッ化物化合物、六価クロム化合物、過酸化水素、次亜塩素酸塩化合物、次亜ハロゲン酸塩化合物、無機過酸化物、ヨウ素、ヨウ化物化合物、硝酸塩化合物、硝酸、亜酸化窒素、四酸化オスミウム、酸素、オゾン、ペルオキシ二硫酸、ペルオキシモノ硫酸、硝酸カリウム、酸化銀、過ホウ酸ナトリウム、硫酸及び水を含む群から選択されることを特徴とする請求項23に記載の方法。
Independent claims24