JP2002294434A - 成膜用粒子状材料の生成方法及び膜形成方法 - Google Patents
成膜用粒子状材料の生成方法及び膜形成方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B11/10—Construction of plunger or mould for making hollow or semi-hollow articles
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超微粒子の生成、及び基板上の超微粒子膜の
形成をより高速かつ安定して行うことができるようにす
る。 【解決手段】 原材料をアーク加熱法にて加熱蒸発さ
せ、不活性ガスであるヘリウムガスの雰囲気中で成膜用
粒子状材料を生成するガス中蒸発法を利用する。アーク
放電電圧を１７Ｖ以下にして放電させ前記原材料をアー
ク加熱する。アーク電極は、先端が複数の放電部からな
り、前記ガス中蒸発法が、真空チャンバ内で原材料を蒸
発させて生じる蒸発原子を該チャンバ内に導入された不
活性ガスと衝突させて、蒸発原子同士を結合させ、成膜
用粒子状材料とする方法であり、該成膜用粒子状材料を
不活性ガスとともに搬送管を通して膜形成室に導き、ノ
ズルを通じて前記膜形成室内のステージ上に設置された
基板上に薄膜を形成する。
形成をより高速かつ安定して行うことができるようにす
る。 【解決手段】 原材料をアーク加熱法にて加熱蒸発さ
せ、不活性ガスであるヘリウムガスの雰囲気中で成膜用
粒子状材料を生成するガス中蒸発法を利用する。アーク
放電電圧を１７Ｖ以下にして放電させ前記原材料をアー
ク加熱する。アーク電極は、先端が複数の放電部からな
り、前記ガス中蒸発法が、真空チャンバ内で原材料を蒸
発させて生じる蒸発原子を該チャンバ内に導入された不
活性ガスと衝突させて、蒸発原子同士を結合させ、成膜
用粒子状材料とする方法であり、該成膜用粒子状材料を
不活性ガスとともに搬送管を通して膜形成室に導き、ノ
ズルを通じて前記膜形成室内のステージ上に設置された
基板上に薄膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アーク加熱を利用
したガス中蒸発法で成膜用粒子状材料（以下これを超微
粒子という）を生成する方法及び該超微粒子から膜を形
成する方法に関するものである。
したガス中蒸発法で成膜用粒子状材料（以下これを超微
粒子という）を生成する方法及び該超微粒子から膜を形
成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】はじめに、ガス中蒸発法について簡単に
説明する。ガス中蒸発法は、真空チャンバ内で金属を蒸
発させ、この蒸発原子を同チャンバ内に導入された不活
性ガスと衝突させ、急冷し、蒸発原子同士を結合させ、
超微粒子とするものである。こうして形成された超微粒
子のサイズは、導入したガス量やガス種類によって変わ
るが、一般に数ｎｍ〜数μｍの径を持つ。
説明する。ガス中蒸発法は、真空チャンバ内で金属を蒸
発させ、この蒸発原子を同チャンバ内に導入された不活
性ガスと衝突させ、急冷し、蒸発原子同士を結合させ、
超微粒子とするものである。こうして形成された超微粒
子のサイズは、導入したガス量やガス種類によって変わ
るが、一般に数ｎｍ〜数μｍの径を持つ。
【０００３】さらに、このように生成された超微粒子を
吸い上げることで取り出し、この超微粒子からなる膜を
形成する方法をここではガスデポジション法と呼ぶ。ガ
スデポジション法は、図１に示すように、超微粒子生成
室１、膜形成室２、搬送管３等を備えて構成される成膜
装置を利用し、超微粒子生成室１において不活性ガス雰
囲気中で、アーク電極５を用いるアーク加熱や、抵抗加
熱、高周波誘導加熱、またはレーザー等で原材料８を加
熱し、溶融させ、蒸発させて、発生した原材料原子が不
活性ガスと衝突し生成された金属超微粒子を、超微粒子
生成室１と膜形成室２の圧力差により搬送管３を通じて
膜形成室２に導き、搬送管３の端部に接続されたノズル
４から高速噴射させることにより、基板１０に直接パタ
ーンを描画する乾式成膜方法である（特許第２５２４６
２２号、特許第１５９５３９８号、特許第２６３２４０
９号、または特許第２５９６４３４号等に係る公報参
照）。超微粒子生成室１には、ポンプ６やヘリウムガス
ボンベ７が接続されている。基板１０は膜形成室２内で
ステージ９に保持されている。
吸い上げることで取り出し、この超微粒子からなる膜を
形成する方法をここではガスデポジション法と呼ぶ。ガ
スデポジション法は、図１に示すように、超微粒子生成
室１、膜形成室２、搬送管３等を備えて構成される成膜
装置を利用し、超微粒子生成室１において不活性ガス雰
囲気中で、アーク電極５を用いるアーク加熱や、抵抗加
熱、高周波誘導加熱、またはレーザー等で原材料８を加
熱し、溶融させ、蒸発させて、発生した原材料原子が不
活性ガスと衝突し生成された金属超微粒子を、超微粒子
生成室１と膜形成室２の圧力差により搬送管３を通じて
膜形成室２に導き、搬送管３の端部に接続されたノズル
４から高速噴射させることにより、基板１０に直接パタ
ーンを描画する乾式成膜方法である（特許第２５２４６
２２号、特許第１５９５３９８号、特許第２６３２４０
９号、または特許第２５９６４３４号等に係る公報参
照）。超微粒子生成室１には、ポンプ６やヘリウムガス
ボンベ７が接続されている。基板１０は膜形成室２内で
ステージ９に保持されている。
【０００４】また、超微粒子の定義は、光学顕微鏡で見
えないような微粒子、つまり１μｍ以下の微粒子とされ
ている（真空ハンドブック、Ｐ２８９（日本真空
（株））。
えないような微粒子、つまり１μｍ以下の微粒子とされ
ている（真空ハンドブック、Ｐ２８９（日本真空
（株））。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなガス中蒸
発法、ガスデポジション法において、不活性ガス雰囲気
中でアーク電極を陰極、原材料金属を陽極としてアーク
放電を起こし原材料加熱を行う場合、両極の間でプラズ
マ状態が生ずるが、このプラズマ中または近傍に存在す
る不活性ガスやチャンバ内の残留ガスは、気体分子の熱
エネルギ、運動エネルギにより励起、電離される。アー
クのエネルギが低ければ励起が主であるが、電離電圧以
上の電圧では電離の確率も増加する。
発法、ガスデポジション法において、不活性ガス雰囲気
中でアーク電極を陰極、原材料金属を陽極としてアーク
放電を起こし原材料加熱を行う場合、両極の間でプラズ
マ状態が生ずるが、このプラズマ中または近傍に存在す
る不活性ガスやチャンバ内の残留ガスは、気体分子の熱
エネルギ、運動エネルギにより励起、電離される。アー
クのエネルギが低ければ励起が主であるが、電離電圧以
上の電圧では電離の確率も増加する。
【０００６】不活性ガス雰囲気中でアーク加熱を行う際
のアークエネルギの中で、この不活性ガスの励起、電離
に使われるエネルギが多いと、原材料加熱に使われるエ
ネルギが減少する。従って、アークエネルギを効率的か
つ安定的に材料加熱に用いる為には、この不活性ガスの
励起及び電離に使われるエネルギを少なくする必要があ
る。
のアークエネルギの中で、この不活性ガスの励起、電離
に使われるエネルギが多いと、原材料加熱に使われるエ
ネルギが減少する。従って、アークエネルギを効率的か
つ安定的に材料加熱に用いる為には、この不活性ガスの
励起及び電離に使われるエネルギを少なくする必要があ
る。
【０００７】また、アーク放電電圧が、電離電圧に近い
電圧範囲では、僅かな電圧差で敏感に不活性ガスの励
起、及び電離に使われるエネルギが変わる。その結果、
原材料の蒸発量が不安定となり生成される超微粒子量、
超微粒子膜の膜厚が不安定なものとなる。つまり、電圧
のマージンがごくわずかである。
電圧範囲では、僅かな電圧差で敏感に不活性ガスの励
起、及び電離に使われるエネルギが変わる。その結果、
原材料の蒸発量が不安定となり生成される超微粒子量、
超微粒子膜の膜厚が不安定なものとなる。つまり、電圧
のマージンがごくわずかである。
【０００８】特に、電極が棒状金属からなり（特開２０
００−１７４２７号、特許第２５９６４３４号に係る公
報参照）、放電を起こしやすいように先端を尖らせ、単
数の放電部を持つ形状のものは、放電中に電極先端部が
溶融することで、電極の放電面と原材料放電部との距離
が長くなり、アーク柱の長さが長くなる為、アーク電圧
が高電圧側に変動する。また、電極溶融による変形を抑
えるため電極を水冷しても効果はあまり見られない（特
許第２６９４６５９号に係る公報参照）。従って、こう
した形状の電極では特に原材料の蒸発量、つまり超微粒
子生成量、膜厚の時間変化が不安定になりやすい。
００−１７４２７号、特許第２５９６４３４号に係る公
報参照）、放電を起こしやすいように先端を尖らせ、単
数の放電部を持つ形状のものは、放電中に電極先端部が
溶融することで、電極の放電面と原材料放電部との距離
が長くなり、アーク柱の長さが長くなる為、アーク電圧
が高電圧側に変動する。また、電極溶融による変形を抑
えるため電極を水冷しても効果はあまり見られない（特
許第２６９４６５９号に係る公報参照）。従って、こう
した形状の電極では特に原材料の蒸発量、つまり超微粒
子生成量、膜厚の時間変化が不安定になりやすい。
【０００９】また、アーク放電では、電極の放電面と原
材料放電面との距離を一定に保った場合、電流値を増加
させれば、電圧は低下する。従って、低電流値と低電圧
値を同時に維持することは困難である。例えば特に、上
述した棒状形状で単数の放電部を持つ電極を用いた場
合、１００Ａ程度の電流値で２０Ｖ以下の電圧値にする
為には、電極先端と原材料の間隔を極力狭くする必要が
あるが、その間隔は数百μｍ以下であり非常に敏感な制
御になるか、または電極へ原材料が付着して、この間隔
が減少し、ついには接触して放電が止まってしまう。
材料放電面との距離を一定に保った場合、電流値を増加
させれば、電圧は低下する。従って、低電流値と低電圧
値を同時に維持することは困難である。例えば特に、上
述した棒状形状で単数の放電部を持つ電極を用いた場
合、１００Ａ程度の電流値で２０Ｖ以下の電圧値にする
為には、電極先端と原材料の間隔を極力狭くする必要が
あるが、その間隔は数百μｍ以下であり非常に敏感な制
御になるか、または電極へ原材料が付着して、この間隔
が減少し、ついには接触して放電が止まってしまう。
【００１０】また、ガス中蒸発法で超微粒子を生成する
場合やガスデポジション法で膜を形成する場合、蒸発量
が生産量や成膜速度に直接効いてくる為、できるだけ蒸
発量が多いほうが生産効率の点からも望ましい。
場合やガスデポジション法で膜を形成する場合、蒸発量
が生産量や成膜速度に直接効いてくる為、できるだけ蒸
発量が多いほうが生産効率の点からも望ましい。
【００１１】本発明は、不活性ガス雰囲気中でアーク加
熱により原材料を蒸発させ超微粒子を形成するガス中蒸
発法、また不活性ガスをキャリアガスとしたガスデポジ
ション法において、超微粒子の生成また基板上の超微粒
子膜の形成をより高速かつ安定して行うことができるよ
うにすることを目的としている。
熱により原材料を蒸発させ超微粒子を形成するガス中蒸
発法、また不活性ガスをキャリアガスとしたガスデポジ
ション法において、超微粒子の生成また基板上の超微粒
子膜の形成をより高速かつ安定して行うことができるよ
うにすることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を鑑
みてなされたものであり、アーク加熱法を用いて原材料
を加熱蒸発させ、不活性ガス雰囲気中で成膜用粒子状材
料を生成するガス中蒸発法を利用する成膜用粒子状材料
の生成方法において、アーク放電電圧を１７Ｖ以下にし
て放電させ前記原材料をアーク加熱することを特徴とす
る。アーク電圧は１７Ｖ以下でかつこの電圧を維持する
ものであることが望ましい。
みてなされたものであり、アーク加熱法を用いて原材料
を加熱蒸発させ、不活性ガス雰囲気中で成膜用粒子状材
料を生成するガス中蒸発法を利用する成膜用粒子状材料
の生成方法において、アーク放電電圧を１７Ｖ以下にし
て放電させ前記原材料をアーク加熱することを特徴とす
る。アーク電圧は１７Ｖ以下でかつこの電圧を維持する
ものであることが望ましい。
【００１３】前記不活性ガスはヘリウム（Ｈｅ）でよ
く、先端が複数の放電部からなるアーク電極により前記
成膜用粒子状材料を生成することが望ましく、前記ガス
中蒸発法が、真空チャンバ内で原材料を蒸発させて生じ
る蒸発原子を該チャンバ内に導入された不活性ガスと衝
突させ、蒸発原子同士を結合させ、前記成膜用粒子状材
料とする方法であることが望ましい。
く、先端が複数の放電部からなるアーク電極により前記
成膜用粒子状材料を生成することが望ましく、前記ガス
中蒸発法が、真空チャンバ内で原材料を蒸発させて生じ
る蒸発原子を該チャンバ内に導入された不活性ガスと衝
突させ、蒸発原子同士を結合させ、前記成膜用粒子状材
料とする方法であることが望ましい。
【００１４】特に、不活性ガスがＨｅである場合、アー
ク放電の電圧を１７Ｖ以下とすることで、Ｈｅは励起、
電離をほとんど起こさず、効率的にアークエネルギを原
材料加熱に使うことができる。
ク放電の電圧を１７Ｖ以下とすることで、Ｈｅは励起、
電離をほとんど起こさず、効率的にアークエネルギを原
材料加熱に使うことができる。
【００１５】また、１７Ｖ以下の低電圧を実現しやすく
する為に、使用するアーク電極の先端部に複数の放電部
を持った形状の電極を用いるものである。このような電
極を用いることで、電極と原材料の間隔を十分保ったま
までアーク柱の径を広げることができる為、低電流でも
１７Ｖ以下の電圧を実現することができ、さらに電極先
端の溶融等の劣化が起こり難く、一定電圧を維持できる
ものである。
する為に、使用するアーク電極の先端部に複数の放電部
を持った形状の電極を用いるものである。このような電
極を用いることで、電極と原材料の間隔を十分保ったま
までアーク柱の径を広げることができる為、低電流でも
１７Ｖ以下の電圧を実現することができ、さらに電極先
端の溶融等の劣化が起こり難く、一定電圧を維持できる
ものである。
【００１６】また、本発明は、前記いずれかの成膜用粒
子状材料の生成方法によって生成した成膜用粒子状材料
から膜を形成する膜形成方法にも適用可能であり、前記
成膜用粒子状材料を不活性ガスとともに搬送管を通して
膜形成室に導き、ノズルを通じて前記膜形成室内のステ
ージ上に設置された基板上に薄膜を形成することが望ま
しい。
子状材料の生成方法によって生成した成膜用粒子状材料
から膜を形成する膜形成方法にも適用可能であり、前記
成膜用粒子状材料を不活性ガスとともに搬送管を通して
膜形成室に導き、ノズルを通じて前記膜形成室内のステ
ージ上に設置された基板上に薄膜を形成することが望ま
しい。
【００１７】
【実施例】［実施例１］図２は本発明の実施例１に係る
アーク加熱電極を示す模式図である。実施例１では、直
径がφ５ｍｍのタングステン棒をその先端部３ｍｍを尖
らせ先端に５００μｍ程度の丸み（ｒ）をつけたものを
用い、アーク放電電圧を変えてアーク加熱を行った。本
実施例では、電圧を変えるために、電極１１の先端と図
４に示すような原材料１３の凸状表面との間隔を変えて
いる。また、アーク電源は電流制御であり、アーク放電
電圧を維持する為に、図４に示す原材料１３を載せたハ
ース１５（皿）と同様の水冷された銅製ハースを自動で
昇降させる制御を行っている。
アーク加熱電極を示す模式図である。実施例１では、直
径がφ５ｍｍのタングステン棒をその先端部３ｍｍを尖
らせ先端に５００μｍ程度の丸み（ｒ）をつけたものを
用い、アーク放電電圧を変えてアーク加熱を行った。本
実施例では、電圧を変えるために、電極１１の先端と図
４に示すような原材料１３の凸状表面との間隔を変えて
いる。また、アーク電源は電流制御であり、アーク放電
電圧を維持する為に、図４に示す原材料１３を載せたハ
ース１５（皿）と同様の水冷された銅製ハースを自動で
昇降させる制御を行っている。
【００１８】以上のような定電圧制御を行い、それぞれ
のアーク放電電圧で、Ａｇからなる原材料の超微粒子を
生成し、Ｈｅガスとともに膜形成室に運び、ステージ上
に置かれたガラス基板に長さ５００ｍｍのラインを描画
した。このときの膜厚安定性を知るために、基板に描画
したラインの膜厚を接触式膜厚計で測定した。
のアーク放電電圧で、Ａｇからなる原材料の超微粒子を
生成し、Ｈｅガスとともに膜形成室に運び、ステージ上
に置かれたガラス基板に長さ５００ｍｍのラインを描画
した。このときの膜厚安定性を知るために、基板に描画
したラインの膜厚を接触式膜厚計で測定した。
【００１９】また、それぞれの成膜の際に、Ｈｅ励起の
度合いを調べる為、大塚電子（株）社製、瞬間マルチ測
光システムＭＣＰＤ−３０００にて、Ｈｅ励起波長５８
７．６ｎｍを超微粒子生成室の観測窓より光ファイバを
通しモニターした。測定条件は、サンプリングタイム４
０回、露光時間２０ｍ秒である。
度合いを調べる為、大塚電子（株）社製、瞬間マルチ測
光システムＭＣＰＤ−３０００にて、Ｈｅ励起波長５８
７．６ｎｍを超微粒子生成室の観測窓より光ファイバを
通しモニターした。測定条件は、サンプリングタイム４
０回、露光時間２０ｍ秒である。
【００２０】成膜条件は以下に示す通りである。 アーク電流：２００Ａ アーク電圧：１６Ｖ〜２４Ｖ 超微粒子生成室圧力：５３０Ｔｏｒｒ 膜形成室圧力：１．２Ｔｏｒｒ Ｈｅガス流量：４０ＳＬＭ（ｌ／ｍｉｎ．） 使用ノズル吐出口径：φ１ｍｍ ステージ移動速度：０．１ｍｍ／ｓｅｃ． ライン長／成膜時間：５００ｍｍ／８３分
【００２１】各電圧値における膜厚分布、平均膜厚、及
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果を表１に示す。つ
まり、表１は先端を尖らせた棒状電極１１を用い、電圧
値を変えて成膜した場合の膜厚時間分布、平均膜厚、及
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果をまとめて表した
ものである。
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果を表１に示す。つ
まり、表１は先端を尖らせた棒状電極１１を用い、電圧
値を変えて成膜した場合の膜厚時間分布、平均膜厚、及
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果をまとめて表した
ものである。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１から分かるように、アーク放電電圧を
１７Ｖ以下とすることで、膜厚時間分布が安定してい
る。さらに、平均膜厚も増加し、Ｈｅ励起強度も極端に
減少している。これは、Ｈｅの励起や電離に使われてい
たエネルギが減少した為と考えられる。
１７Ｖ以下とすることで、膜厚時間分布が安定してい
る。さらに、平均膜厚も増加し、Ｈｅ励起強度も極端に
減少している。これは、Ｈｅの励起や電離に使われてい
たエネルギが減少した為と考えられる。
【００２４】［実施例２］図３は本発明の実施例２に係
る複数のロッドを束ねた電極の模式的斜視図、図４は図
３に示す複数のロッドを束ねた電極を用いて原材料を加
熱している様子を模式的に表した立面図である。
る複数のロッドを束ねた電極の模式的斜視図、図４は図
３に示す複数のロッドを束ねた電極を用いて原材料を加
熱している様子を模式的に表した立面図である。
【００２５】アーク加熱電極１１は、直径がφ１ｍｍの
タングステンロッドを１０本束ねた構成とした。各ロッ
ド先端部は放電を起こしやすいように３００μｍ程度の
丸み（ｒ）をつけている。この電極１１を電極支持ホル
ダ１２に固定し、アーク放電電圧を変えてアーク加熱
し、超微粒子膜の生成を行った。原材料１３はカーボン
製ハースライナ１４を有する水冷された銅製ハース
（皿）１５に載せてある。
タングステンロッドを１０本束ねた構成とした。各ロッ
ド先端部は放電を起こしやすいように３００μｍ程度の
丸み（ｒ）をつけている。この電極１１を電極支持ホル
ダ１２に固定し、アーク放電電圧を変えてアーク加熱
し、超微粒子膜の生成を行った。原材料１３はカーボン
製ハースライナ１４を有する水冷された銅製ハース
（皿）１５に載せてある。
【００２６】実施例１と同様に、アーク放電電圧を変え
るために、電極１１の先端と原材料１３の凸状表面との
間隔を変えている。また、アーク電源は電流制御であ
り、アーク放電電圧を維持するために、ハース１５を自
動で昇降させる制御を行っている。
るために、電極１１の先端と原材料１３の凸状表面との
間隔を変えている。また、アーク電源は電流制御であ
り、アーク放電電圧を維持するために、ハース１５を自
動で昇降させる制御を行っている。
【００２７】以上のような定電圧制御を行い、それぞれ
のアーク放電電圧で、Ａｇからなる原材料の超微粒子を
形成し、Ｈｅガスとともに膜形成室に運び、ステージ上
に置かれたガラス基板に長さ５００ｍｍのラインを描画
した。このときの膜厚安定性を確認するために、基板に
描画したラインの膜厚を接触式膜厚計で測定した。
のアーク放電電圧で、Ａｇからなる原材料の超微粒子を
形成し、Ｈｅガスとともに膜形成室に運び、ステージ上
に置かれたガラス基板に長さ５００ｍｍのラインを描画
した。このときの膜厚安定性を確認するために、基板に
描画したラインの膜厚を接触式膜厚計で測定した。
【００２８】また、それぞれの成膜の際に、大塚電子
（株）社製、瞬間マルチ測光システムＭＣＰＤ−３００
０にて、Ｈｅ励起波長５８７．６ｎｍを超微粒子生成室
の観測窓より光ファイバを通しモニターした。測定条件
は、サンプリングタイム４０回、露光時間４０ｍ秒であ
る。
（株）社製、瞬間マルチ測光システムＭＣＰＤ−３００
０にて、Ｈｅ励起波長５８７．６ｎｍを超微粒子生成室
の観測窓より光ファイバを通しモニターした。測定条件
は、サンプリングタイム４０回、露光時間４０ｍ秒であ
る。
【００２９】成膜条件は以下に示す通りである。 アーク電流：７０Ａ アーク電圧：１４Ｖ〜２４Ｖ 超微粒子生成室圧力：５３０Ｔｏｒｒ 膜形成室圧力：１．２Ｔｏｒｒ Ｈｅ流量：４０ＳＬＭ 使用ノズル吐出口径：φ１ｍｍ ステージ移動速度：０．１ｍｍ／ｓｅｃ． ライン長／成膜時間：５００ｍｍ／８３分
【００３０】各電圧値における膜厚分布の測定結果、及
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果を表２に示す。つ
まり、表２は複数のタングステンロッドを用い、電圧を
変え成膜した場合の膜厚時間分布、平均膜厚、及びＨｅ
スペクトル発光強度の測定結果をまとめて表したもので
ある。
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果を表２に示す。つ
まり、表２は複数のタングステンロッドを用い、電圧を
変え成膜した場合の膜厚時間分布、平均膜厚、及びＨｅ
スペクトル発光強度の測定結果をまとめて表したもので
ある。
【００３１】実施例２では、アーク電流値が７０Ａであ
り、実施例１に比較し低いにもかかわらず、電圧値は実
施例１より低い値をとることができるのは、束状の電極
とすることで、アーク柱の径をより大きくすることがで
きる為だと考えられる。
り、実施例１に比較し低いにもかかわらず、電圧値は実
施例１より低い値をとることができるのは、束状の電極
とすることで、アーク柱の径をより大きくすることがで
きる為だと考えられる。
【００３２】
【表２】
【００３３】実施例１と同様に、表２から分かるよう
に、アーク放電の電圧を１７Ｖ以下とすることで、膜厚
時間分布が安定している。さらに、平均膜厚も増加して
いる。つまり、成膜速度がアップしている。これは、Ｈ
ｅ発光強度がアーク放電の電圧１７Ｖで極端に低下する
ことから、Ｈｅの励起や電離に使われていたエネルギが
減少し、効率的に原材料加熱に使われた為と考えられ
る。
に、アーク放電の電圧を１７Ｖ以下とすることで、膜厚
時間分布が安定している。さらに、平均膜厚も増加して
いる。つまり、成膜速度がアップしている。これは、Ｈ
ｅ発光強度がアーク放電の電圧１７Ｖで極端に低下する
ことから、Ｈｅの励起や電離に使われていたエネルギが
減少し、効率的に原材料加熱に使われた為と考えられ
る。
【００３４】［実施例３］図５は本発明の実施例３に係
るロッド先端部を加工し、複数の突起部を設けた構成の
電極の模式的斜視図であり、図６は図５の電極を上部よ
り見た図である。アーク加熱電極は、タングステンロッ
ド１７の先端に複数の突起状の放電部１６を持つ構成と
した。各放電部１６の先端は放電を起こしやすいように
３００μｍ程度の丸み（ｒ）をつけている。この電極を
電極ホルダに固定し、アーク放電電圧を変えてアーク加
熱し、超微粒子膜の形成を行った。
るロッド先端部を加工し、複数の突起部を設けた構成の
電極の模式的斜視図であり、図６は図５の電極を上部よ
り見た図である。アーク加熱電極は、タングステンロッ
ド１７の先端に複数の突起状の放電部１６を持つ構成と
した。各放電部１６の先端は放電を起こしやすいように
３００μｍ程度の丸み（ｒ）をつけている。この電極を
電極ホルダに固定し、アーク放電電圧を変えてアーク加
熱し、超微粒子膜の形成を行った。
【００３５】実施例１及び実施例２と同様に、アーク放
電の電圧を変えるために、電極先端と原材料との間隔を
変えている。また、アーク電源は電流制御であり、アー
ク放電電圧を維持する為に、ハースを自動で昇降させる
制御を行っている。
電の電圧を変えるために、電極先端と原材料との間隔を
変えている。また、アーク電源は電流制御であり、アー
ク放電電圧を維持する為に、ハースを自動で昇降させる
制御を行っている。
【００３６】以上のような定電圧制御を行い、それぞれ
のアーク放電電圧で、Ａｌからなる原材料の超微粒子を
生成し、Ｈｅガスとともに膜形成室に運び、ステージ上
に置かれたガラス基板に長さ５００ｍｍのラインを描画
した。このときの膜厚安定性を確認するために、基板に
描画したラインの膜厚を接触式膜厚計で測定した。
のアーク放電電圧で、Ａｌからなる原材料の超微粒子を
生成し、Ｈｅガスとともに膜形成室に運び、ステージ上
に置かれたガラス基板に長さ５００ｍｍのラインを描画
した。このときの膜厚安定性を確認するために、基板に
描画したラインの膜厚を接触式膜厚計で測定した。
【００３７】また、それぞれの成膜の際に、大塚電子
（株）社製、瞬間マルチ測光システムＭＣＰＤ−３００
０にて、Ｈｅ励起波長５８７．６ｎｍを超微粒子生成室
の観測窓より光ファイバを通しモニターした。測定条件
は、サンプリングタイム４０回、露光時間３０ｍ秒であ
る。
（株）社製、瞬間マルチ測光システムＭＣＰＤ−３００
０にて、Ｈｅ励起波長５８７．６ｎｍを超微粒子生成室
の観測窓より光ファイバを通しモニターした。測定条件
は、サンプリングタイム４０回、露光時間３０ｍ秒であ
る。
【００３８】成膜条件は以下に示す通りである。 アーク電流：５０Ａ アーク電圧：１４Ｖ〜２４Ｖ 超微粒子生成室圧力：５３０Ｔｏｒｒ 膜形成室圧力：１．２Ｔｏｒｒ Ｈｅ流量：４０ＳＬＭ 使用ノズル吐出口径：φ１ｍｍ ステージ移動速度：０．１ｍｍ／ｓｅｃ． ライン長／成膜時間：５００ｍｍ／８３分
【００３９】各電圧値における膜厚分布の測定結果、及
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果を表３に示す。つ
まり、表３は先端に複数の突起部をもつ電極を用い、電
圧を変えて成膜した場合の膜厚時間分布、平均膜厚、及
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果をまとめて表した
ものである。
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果を表３に示す。つ
まり、表３は先端に複数の突起部をもつ電極を用い、電
圧を変えて成膜した場合の膜厚時間分布、平均膜厚、及
びＨｅスペクトル発光強度の測定結果をまとめて表した
ものである。
【００４０】
【表３】
【００４１】表３から分かるように、アーク放電の電圧
を１７Ｖ以下とすることで、膜厚時間分布が安定してい
る。さらに、平均膜厚も増加している。つまり、成膜速
度がアップしている。これは、実施例１及び実施例２と
同様に、Ｈｅ発光強度がアーク放電の電圧１７Ｖで低下
することから、Ｈｅの励起や電離に使われていたエネル
ギが減少した為と考えられる。
を１７Ｖ以下とすることで、膜厚時間分布が安定してい
る。さらに、平均膜厚も増加している。つまり、成膜速
度がアップしている。これは、実施例１及び実施例２と
同様に、Ｈｅ発光強度がアーク放電の電圧１７Ｖで低下
することから、Ｈｅの励起や電離に使われていたエネル
ギが減少した為と考えられる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明してきたように、不活性ガス雰
囲気中、特にＨｅ雰囲気中でアーク加熱法を用いたガス
中蒸発法，ガスデポジション法により原材料を蒸発させ
超微粒子を生成し超微粒子膜を形成する際に、アーク放
電の電圧を１７Ｖ以下とすることで、安定して超微粒子
を生成し超微粒子膜を形成でき、さらに成膜速度を向上
させることができる。
囲気中、特にＨｅ雰囲気中でアーク加熱法を用いたガス
中蒸発法，ガスデポジション法により原材料を蒸発させ
超微粒子を生成し超微粒子膜を形成する際に、アーク放
電の電圧を１７Ｖ以下とすることで、安定して超微粒子
を生成し超微粒子膜を形成でき、さらに成膜速度を向上
させることができる。
【００４３】また、アーク電極に複数の放電部をもつ形
状の電極を用いることにより、アーク放電の電圧１７Ｖ
以下の低電圧化を実現しやすい。
状の電極を用いることにより、アーク放電の電圧１７Ｖ
以下の低電圧化を実現しやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガスデポジション法を用いた成膜装置の模式
図である。
図である。
【図２】 本発明の実施例１に係る棒状で先端を尖らせ
て放電部とした電極の模式図である。
て放電部とした電極の模式図である。
【図３】 本発明の実施例２に係る複数のロッドを束ね
た電極の模式的斜視図である。
た電極の模式的斜視図である。
【図４】 図３に示す複数のロッドを束ねた電極を用い
材料を加熱している様子を表した立面図である。
材料を加熱している様子を表した立面図である。
【図５】 本発明の実施例３に係るロッド先端部を加工
し、複数の突起部を設けた構成の電極の模式的斜視図で
ある。
し、複数の突起部を設けた構成の電極の模式的斜視図で
ある。
【図６】 図５の電極を上部より見た図である。
１：超微粒子生成室、２：膜形成室、３：搬送管、４：
ノズル、５：アーク電極、６：ポンプ、７：ヘリウムガ
スボンベ、８：原材料、９：ステージ、１０：基板、１
１：束状にした電極、１２：電極支持ホルダ、１３：原
材料、１４：カーボン製ハースライナ、１５：銅製ハー
ス（皿）、１６：放電部。
ノズル、５：アーク電極、６：ポンプ、７：ヘリウムガ
スボンベ、８：原材料、９：ステージ、１０：基板、１
１：束状にした電極、１２：電極支持ホルダ、１３：原
材料、１４：カーボン製ハースライナ、１５：銅製ハー
ス（皿）、１６：放電部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G075 AA25 AA27 BC01 BD14 CA17 DA01 EA02 EA05 EB13 EC01 EC21 FB01 4K029 BB00 CA03 DA04 DD06 EA09
Claims (6)
- 【請求項１】 アーク加熱法を用いて原材料を加熱蒸発
させ、不活性ガス雰囲気中で成膜用粒子状材料を生成す
るガス中蒸発法を利用する成膜用粒子状材料の生成方法
において、アーク放電電圧を１７Ｖ以下にして放電させ
前記原材料をアーク加熱することを特徴とする成膜用粒
子状材料の生成方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の不活性ガスがヘリウム
であることを特徴とする成膜用粒子状材料の生成方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の成膜用粒子状材料の生
成方法において、先端が複数の放電部からなるアーク電
極により前記成膜用粒子状材料を生成することを特徴と
する成膜用粒子状材料の生成方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の成膜用
粒子状材料の生成方法において、前記ガス中蒸発法が、
真空チャンバ内で原材料を蒸発させて生じる蒸発原子を
該チャンバ内に導入された不活性ガスと衝突させ、蒸発
原子同士を結合させ、前記成膜用粒子状材料とする方法
であることを特徴とする成膜用粒子状材料の生成方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の成膜用
粒子状材料の生成方法によって生成した成膜用粒子状材
料から膜を形成することを特徴とする膜形成方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の膜形成方法において、
前記成膜用粒子状材料を不活性ガスとともに搬送管を通
して膜形成室に導き、ノズルを通じて前記膜形成室内の
ステージ上に設置された基板上に薄膜を形成することを
特徴とする膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001103634A JP2002294434A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | 成膜用粒子状材料の生成方法及び膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001103634A JP2002294434A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | 成膜用粒子状材料の生成方法及び膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002294434A true JP2002294434A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18956661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001103634A Pending JP2002294434A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | 成膜用粒子状材料の生成方法及び膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002294434A (ja) |
-
2001
- 2001-04-02 JP JP2001103634A patent/JP2002294434A/ja active Pending
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