An RF microplasma jet working at atmospheric pressure has been developed for thin film deposition application. It consists of a capillary coaxially inserted in the ceramic tube. The capillary is excited by an RF frequency of 13.56 MHz at rms voltages of around 200–250 V. The plasma is generated in a plasma forming gas (helium or argon) in the annular space between the capillary and the ceramic tube. By adjusting the flows, the flow pattern prevents the deposition inside the source and mixing of the reactive species with the ambient air in the discharge and deposition region, so that no traces of air are found even when the microplasma is operated in an air atmosphere. All these properties make our microplasma design of great interest for applications such as thin film growth or surface treatment. The discharge operates probably in a γ-mode as indicated by high electron densities of around 8 × 1020 m−3 measured using optical emission spectroscopy. The gas temperature stays below 400 K and is close to room temperature in the deposition region in the case of argon plasma. Deposition of hydrogenated amorphous carbon films and silicon oxide films has been tested using Ar/C2H2 and Ar/hexamethyldisiloxane/O2 mixtures, respectively. In the latter case, good control of the film properties by adjusting the source parameters has been achieved with the possibility of depositing carbon free SiOx films even without the addition of oxygen. Preliminary results regarding permeation barrier properties of deposited films are also given.
大気圧で動作するRFマイクロプラズマジェットが、薄膜堆積用途向けに開発された。本デバイスは、セラミック管内に同軸状に挿入されたキャピラリーから構成される。キャピラリーには、実効値200〜250Vの13.56MHzのRF周波数が印加される。プラズマは、キャピラリーとセラミック管の間の環状空間において、プラズマ形成ガス（ヘリウムまたはアルゴン）中で生成される。ガス流量を調整することにより、放電・堆積領域において、ソース内部への堆積と、反応性種の周囲大気との混合が防止される。その結果、マイクロプラズマが大気雰囲気中で動作する場合でも、空気の混入は検出されない。これらの特性により、本マイクロプラズマ設計は、薄膜成長や表面処理などの用途に対して高い関心が持たれる。放電は、光 emission 分光法により測定された約8×10^20 m^-3の高い電子密度によって示されるように、おそらくγモードで動作している。アルゴンプラズマの場合、堆積領域におけるガス温度は400K未満であり、室温に近い値である。水素化アモルファスカーボン膜およびシリコン酸化膜の堆積が、それぞれAr/C2H2およびAr/ヘキサメチルジシロキサン/O2混合ガスを用いて試験された。後者の場合、酸素を添加しなくても、ソースパラメータの調整により膜特性を良好に制御でき、炭素を含まないSiOx膜の堆積が可能であることが実証された。堆積膜のバリア特性に関する予備的結果も報告される。