JP2975145B2 - 熱プラズマ成膜方法 - Google Patents
熱プラズマ成膜方法Info
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- JP2975145B2 JP2975145B2 JP3071615A JP7161591A JP2975145B2 JP 2975145 B2 JP2975145 B2 JP 2975145B2 JP 3071615 A JP3071615 A JP 3071615A JP 7161591 A JP7161591 A JP 7161591A JP 2975145 B2 JP2975145 B2 JP 2975145B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱プラズマを使用して
基板上に皮膜を形成するようにした熱プラズマ成膜方法
に関する。
基板上に皮膜を形成するようにした熱プラズマ成膜方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱プラズマを用いた成膜方法としては、
溶射法と熱プラズマＣＶＤ法（気相成膜法）が良く知ら
れている。溶射法は、熱プラズマ中に粒径が５０μｍ〜
２００μｍの粒子を毎分２ｇ〜数１０ｇの速度で供給
し、熱プラズマにより各粉末の表面を溶融させ、その状
態で基板上に照射するようにしている。一方、熱プラズ
マＣＶＤ法は、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）を基板
上に成膜する場合、ＳｉＣｌ４のガスと、ＣＨ４のガス
とを熱プラズマ中に導入する。この熱プラズマ中で両者
を反応させ、ＳｉＣとＨＣｌとを生成し、ガス状のＨＣ
ｌは排出し、ＳｉＣを基板上に堆積するようにしてい
る。
溶射法と熱プラズマＣＶＤ法（気相成膜法）が良く知ら
れている。溶射法は、熱プラズマ中に粒径が５０μｍ〜
２００μｍの粒子を毎分２ｇ〜数１０ｇの速度で供給
し、熱プラズマにより各粉末の表面を溶融させ、その状
態で基板上に照射するようにしている。一方、熱プラズ
マＣＶＤ法は、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）を基板
上に成膜する場合、ＳｉＣｌ４のガスと、ＣＨ４のガス
とを熱プラズマ中に導入する。この熱プラズマ中で両者
を反応させ、ＳｉＣとＨＣｌとを生成し、ガス状のＨＣ
ｌは排出し、ＳｉＣを基板上に堆積するようにしてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記溶射法による成膜
は、高速堆積が可能であり、経済性が優れているもの
の、原子レベルでの結晶成長ができない、粒界の無い緻
密な良質膜が形成できない欠点を有している。また、溶
射法では、連続的に膜の組成を変化させること、多元系
皮膜を形成すること、化学反応を生じさせることなどが
困難である。一方、上記熱プラズマＣＶＤ法は、原子レ
ベルの結晶成長膜の形成、粒界の無い緻密な良質膜の形
成ができ、更に、連続的に組成を変化させたり、多元系
皮膜を形成したり、化学反応を生じさせたれすることが
できる特徴を有している。しかしながら、１μｍの成膜
に１０〜２０分もかかり、経済性に問題を有しており、
また、反応ガスが高価であること、また、生成される有
毒ガスの処理を行わねばならないなど、よりコストが高
くなる欠点を有している。また、ＣＶＤ法は、溶射法の
原理と本質的に異なるので、例えば、ＳＯＦＣの電極に
必要な、気孔性を持つ膜を得ることが難しい。
は、高速堆積が可能であり、経済性が優れているもの
の、原子レベルでの結晶成長ができない、粒界の無い緻
密な良質膜が形成できない欠点を有している。また、溶
射法では、連続的に膜の組成を変化させること、多元系
皮膜を形成すること、化学反応を生じさせることなどが
困難である。一方、上記熱プラズマＣＶＤ法は、原子レ
ベルの結晶成長膜の形成、粒界の無い緻密な良質膜の形
成ができ、更に、連続的に組成を変化させたり、多元系
皮膜を形成したり、化学反応を生じさせたれすることが
できる特徴を有している。しかしながら、１μｍの成膜
に１０〜２０分もかかり、経済性に問題を有しており、
また、反応ガスが高価であること、また、生成される有
毒ガスの処理を行わねばならないなど、よりコストが高
くなる欠点を有している。また、ＣＶＤ法は、溶射法の
原理と本質的に異なるので、例えば、ＳＯＦＣの電極に
必要な、気孔性を持つ膜を得ることが難しい。
【０００４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、上記した溶射法と熱プラズマＣＶ
Ｄ法の特徴を生かして、多元系を含む多層皮膜の形成
や、蒸着相と溶融凝固相を同時に含む複合材料膜を単一
のプロセスで連続的に形成させることを特徴とした熱プ
ラズマ成膜方法を実現するにある。
もので、その目的は、上記した溶射法と熱プラズマＣＶ
Ｄ法の特徴を生かして、多元系を含む多層皮膜の形成
や、蒸着相と溶融凝固相を同時に含む複合材料膜を単一
のプロセスで連続的に形成させることを特徴とした熱プ
ラズマ成膜方法を実現するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく熱プラズ
マ成膜方法は、チャンバー内に高周波誘導熱プラズマを
発生させる熱プラズマ発生工程と、該チャンバー内のプ
ラズマ中に粉末物質を供給するための複数の粉末を供給
する工程と、該チャンバー内のプラズマ中に反応ガスを
供給するための反応ガスを供給する工程と、複数の粉末
供給手段からチャンバー内への粉末の供給と反応ガス供
給手段からチャンバー内への反応ガスの供給とを制御す
る制御工程とを備えており、粉末粒径や反応ガス濃度を
目的に応じて制御させることによって、該チャンバー内
に設けられる基板上に粉末物質の溶射膜の成膜と気相成
膜を同時あるいは個々に単一のプロセスで連続的に形成
させるようにしたことを特徴としている。
マ成膜方法は、チャンバー内に高周波誘導熱プラズマを
発生させる熱プラズマ発生工程と、該チャンバー内のプ
ラズマ中に粉末物質を供給するための複数の粉末を供給
する工程と、該チャンバー内のプラズマ中に反応ガスを
供給するための反応ガスを供給する工程と、複数の粉末
供給手段からチャンバー内への粉末の供給と反応ガス供
給手段からチャンバー内への反応ガスの供給とを制御す
る制御工程とを備えており、粉末粒径や反応ガス濃度を
目的に応じて制御させることによって、該チャンバー内
に設けられる基板上に粉末物質の溶射膜の成膜と気相成
膜を同時あるいは個々に単一のプロセスで連続的に形成
させるようにしたことを特徴としている。
【０００６】
【作用】チャンバー内に設けられた基板上に、粉末物質
の溶射膜の成膜と反応ガスの使用に基づく気相成膜を同
時あるいは個々に行い得るようにした。
の溶射膜の成膜と反応ガスの使用に基づく気相成膜を同
時あるいは個々に行い得るようにした。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明方法を実施するための構成例
を示しており、１はチャンバーであり、チャンバー１に
はプラズマトーチ２が設けられている。プラズマトーチ
２は、高周波電源３に接続されたワークコイル４，粉末
材料や反応ガス，プラズマガスなどをトーチ２内に導入
するための導入端５より成っている。詳しくは図示して
いないが、このトーチ部分の側壁や導入端５は、水冷さ
れている。導入端５のプローブ６には、管７を介して３
種の粉末供給部８，９，１０が接続され、また、反応ガ
ス源１１が弁１２を介して接続されている。この粉末供
給部や反応ガス源の数は、この実施例に限定されず形成
する膜の種類によって任意に変えることができる。ま
た、導入端のプローブ１３には、プラズマガス源１４が
弁１５を介して接続されている。チャンバー１には、水
冷の排気管１６が接続され、排気管１６はフィルター１
７と弁１８を介して図示していない真空ポンプに接続さ
れている。チャンバー１内には、回転可能な基板ホルダ
ー１９が配置され、その上には基板２０が載せられてい
る。２１はコンピュータの如き制御装置であり、各粉末
供給部８，９，１０、高周波電源３、各弁１２，１５，
１８を制御する。このような構成の装置の動作は次の通
りである。
に説明する。図１は本発明方法を実施するための構成例
を示しており、１はチャンバーであり、チャンバー１に
はプラズマトーチ２が設けられている。プラズマトーチ
２は、高周波電源３に接続されたワークコイル４，粉末
材料や反応ガス，プラズマガスなどをトーチ２内に導入
するための導入端５より成っている。詳しくは図示して
いないが、このトーチ部分の側壁や導入端５は、水冷さ
れている。導入端５のプローブ６には、管７を介して３
種の粉末供給部８，９，１０が接続され、また、反応ガ
ス源１１が弁１２を介して接続されている。この粉末供
給部や反応ガス源の数は、この実施例に限定されず形成
する膜の種類によって任意に変えることができる。ま
た、導入端のプローブ１３には、プラズマガス源１４が
弁１５を介して接続されている。チャンバー１には、水
冷の排気管１６が接続され、排気管１６はフィルター１
７と弁１８を介して図示していない真空ポンプに接続さ
れている。チャンバー１内には、回転可能な基板ホルダ
ー１９が配置され、その上には基板２０が載せられてい
る。２１はコンピュータの如き制御装置であり、各粉末
供給部８，９，１０、高周波電源３、各弁１２，１５，
１８を制御する。このような構成の装置の動作は次の通
りである。
【０００８】まず、制御装置２１の制御によって弁１８
を開け、真空ポンプによりチャンバー１内を排気し、チ
ャンバー１内が所定の圧力（１torr以下）になったとき
に弁１５を開けプラズマガス源１４からアルゴンガスを
プラズマトーチ２内に導入する。そして、高周波電源３
からワークコイル４に１ＭＨz 以上の高周波プレート電
力に対応した高周波電流を流すと共にプラズマを着火
し、トーチ内に低圧グロープラズマ（低圧非平衡プラズ
マ）を形成する。次にチャンバー１およびトーチ２内の
圧力を徐々に上げ、大気圧または数百torr前後の圧力と
した後、プラズマガス源１４からのアルゴンガスを所定
のプラズマガスに置換させる。同時に、所定の高周波プ
レート電力まで出力を上げ、１万度Ｋ以上にも達する熱
プラズマ（局所的熱平衡プラズマ）Ｐをトーチ２および
チャンバー１内に発生させる。次に、制御装置２１は、
各粉末供給源８，９，１０、反応ガス１１の弁１２など
を制御し、成膜目的に応じた粉末材料や反応ガスを導入
端５の中心のプローブ６を介して適宜プラズマＰ中に注
入する。この材料などがプラズマ中を通過した結果得ら
れた液状の飛行粒子や蒸気，または化学反応をともなっ
た蒸気などは、チャンバー１内の基板ホルダー１９上の
基板２０表面で液相であれば急冷凝固し、気相であれば
結晶成長が生じて膜が形成される。次に、このような成
膜装置を用いた具体的な成膜の実施例を詳述する。 （成膜の実施例１…高温固体電解質型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）への応用）ＳＯＦＣは、負極（ＮｉＯ）、電解質
（ＹＳＺ：Ｙ２ Ｏ３ 安定化ＺｒＯ２ ）、正極（Ｌａ
ＣｏＯ３ ）の多層構造膜からなり、電極がＯ２ ガス
やＨ２ ガスを吸い込ませるために多孔質で、逆に電解質
は、Ｈ２ ガスなどがリークしないように緻密であるこ
とを必要とする高機能材料である。このような異なる性
質を有する膜を重ねた多層構造膜を上記装置を用いて作
成した。まず、各粉末供給部８，９には、予め溶射を目
的とした１００μｍ程度の平均粒径を有するＮｉＯ粉末
と、５０μｍ程度の平均粒径のＬａＣｏＯ３ 粉末を入
れておき、また、反応ガス源１１からの反応ガスには、
ＹＳＺ、基板２０には多孔質のＺｒＯ２ 基板を用いた。
成膜プロセスの最初に、チャンバー１およびトーチ２内
を大体１torr以下に排気し、その後、プラズマガス源１
４からプラズマ発生用のガス導入管を通じてアルゴンガ
スをトーチ２内に供給した。同時に、１０ＫＷ程度の高
周波プレート電力に対応した４ＭＨｚ程度の高周波電流
をワークコイル４に流し、低圧グロープラズマ（低圧非
平衡プラズマ）を発生させた。次に、チャンバー１およ
びトーチ２内の圧力を徐々に下げ、２００torr前後の一
定圧力とし、プラズマガス源１４からのアルゴンガスを
酸素ガスに置換させると同時に、５０ＫＷ程度に高周波
プレート電力を上げ、軸方向に長くかつ先端部に行くに
従って広がる形状の熱プラズマ（局所的熱平衡プラズ
マ）をトーチ２およびチャンバー１内に発生させる。そ
して、形成されたプラズマフレームを基板に当て基板温
度を４００℃程度に加熱させた後、制御装置２４によっ
て粉末供給部８を制御し、ＮｉＯ粉末をプローブ６から
導入端５を介してプラズマＰ中に注入した。そしてこの
ＮｉＯ粉末の表面を液状として基板２０に３分間溶射
し、その直後、制御装置２４の制御によってＮｉＯ粉末
の供給を停止させ、基板温度を約６００℃程度に上昇さ
せ、弁１２を制御して反応ガス源１１からイットリアや
ジルコニアを含むハライド系のガスをトーチ２内に導入
し、ＹＳＺを基板上に約２０分間成膜した。次に、Ｌａ
ＣｏＯ３ 粉末をトーチ２内のプラズマ中に注入し、そ
して、表面を液状として基板２０に３分間溶射した。以
上のプロセスにより、図２に示すように、ＺｒＯ２ 基
板３０の表面にＮｉＯ膜（多孔質）３１、ＹＳＺ膜（緻
密膜）３２、ＬａＣｏＯ３ 膜（多孔質）３３が形成さ
れ、良好な多層構造膜が得られた。この成膜は、ＮｉＯ
膜３１を負極、ＬａＣｏＯ３ 膜３３を正極とする燃料
電池を形成する。なお、この実施例で、ＹＳＺ膜の原料
として、蒸発可能な微粒子を用いても良い。 （成膜の実施例２…金属基板を用いた超伝導薄膜の作成
への応用）図１の各粉末供給部８，９，１０などには、
予め蒸発させる目的として数μｍ以下の平均粒径を有す
るＹ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯ粉末とＹＳＺ粉
末とを入れておき、基板にはステンレス（ＳＵＳ）を用
いた。前記した燃料電池の作製時と同様に、２００torr
の酸素熱プラズマを発生させた後、プラズマフレームを
基板に当て、基板温度を６００℃に加熱させた。プラズ
マが安定した後、ＹＳＺ微粒子を１分間当り５０mg程度
の供給量で１０分間プラズマ中に注入し、それによって
基板２０上にＹＳＺを成膜させた。その直後、基板温度
を６５０℃程度に上昇させ、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：
３あるいは、成膜した膜がそのような組成となるように
各々の粉末供給量を変化させて１０分間成膜させた。作
成した膜は、図３に示すように、ステンレス基板３４を
用いてもＹＳＺ膜３５をバッファ材としたため、as-gro
wn状態で良質な超伝導薄膜３６が得られた。また、形成
されたＹＳＺ膜３５は、膜厚が数μｍ程度の良質蒸着膜
であるが、あまり膜質が問題とならない場合には、粉末
粒径を５０μｍ（高周波プレート出力５０ＫＷ時）にす
るだけで経済性の高い溶射皮膜を形成することができ
る。更に、上記成膜の変形として、組成制御された超伝
導粉末とＹＳＺ粉末、あるいは一方を反応ガスとしても
良い。 （成膜の実施例３…Ｔｉ３ Ａｌ−ＳｉＣ複合材料膜の
作製への応用）図１の粉末供給部に、予め溶射を目的と
した６０μｍ程度の平均粒径を有するＴｉ３ Ａｌ粉末
を入れておき、その他、反応ガスとしてＳｉＣｌ４ と
ＣＨ４ のガスを用意した。第１の具体例の燃料電池の作
製と同様の方法で、プラズマガス導入管から１分間当り
５０ｌのアルゴンガス（Ａｒ）と、１分間当り１０ｌの
水素ガス（Ｈ２ ）をトーチ２に供給し、チャンバー１
内の圧力を２００torrとし、高周波出力５０ＫＷのアル
ゴンと水素の熱プラズマを発生させた。その後、Ｔｉ
３ Ａｌ粉末とＳｉＣｌ４ およびＣＨ4 をトーチ上部
に設けられた導入端から同時に注入させ、熱プラズマを
通過させた後、トーチ直下に位置したモリブデン基板に
成膜させた。その結果、図４に示すように、モリブデン
基板３７の表面に、一層の膜中にＴｉ３ Ａｌの溶融凝
固３８とＳｉＣの蒸着相３９を同時に含む複合材料を作
製することができた。
を開け、真空ポンプによりチャンバー１内を排気し、チ
ャンバー１内が所定の圧力（１torr以下）になったとき
に弁１５を開けプラズマガス源１４からアルゴンガスを
プラズマトーチ２内に導入する。そして、高周波電源３
からワークコイル４に１ＭＨz 以上の高周波プレート電
力に対応した高周波電流を流すと共にプラズマを着火
し、トーチ内に低圧グロープラズマ（低圧非平衡プラズ
マ）を形成する。次にチャンバー１およびトーチ２内の
圧力を徐々に上げ、大気圧または数百torr前後の圧力と
した後、プラズマガス源１４からのアルゴンガスを所定
のプラズマガスに置換させる。同時に、所定の高周波プ
レート電力まで出力を上げ、１万度Ｋ以上にも達する熱
プラズマ（局所的熱平衡プラズマ）Ｐをトーチ２および
チャンバー１内に発生させる。次に、制御装置２１は、
各粉末供給源８，９，１０、反応ガス１１の弁１２など
を制御し、成膜目的に応じた粉末材料や反応ガスを導入
端５の中心のプローブ６を介して適宜プラズマＰ中に注
入する。この材料などがプラズマ中を通過した結果得ら
れた液状の飛行粒子や蒸気，または化学反応をともなっ
た蒸気などは、チャンバー１内の基板ホルダー１９上の
基板２０表面で液相であれば急冷凝固し、気相であれば
結晶成長が生じて膜が形成される。次に、このような成
膜装置を用いた具体的な成膜の実施例を詳述する。 （成膜の実施例１…高温固体電解質型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）への応用）ＳＯＦＣは、負極（ＮｉＯ）、電解質
（ＹＳＺ：Ｙ２ Ｏ３ 安定化ＺｒＯ２ ）、正極（Ｌａ
ＣｏＯ３ ）の多層構造膜からなり、電極がＯ２ ガス
やＨ２ ガスを吸い込ませるために多孔質で、逆に電解質
は、Ｈ２ ガスなどがリークしないように緻密であるこ
とを必要とする高機能材料である。このような異なる性
質を有する膜を重ねた多層構造膜を上記装置を用いて作
成した。まず、各粉末供給部８，９には、予め溶射を目
的とした１００μｍ程度の平均粒径を有するＮｉＯ粉末
と、５０μｍ程度の平均粒径のＬａＣｏＯ３ 粉末を入
れておき、また、反応ガス源１１からの反応ガスには、
ＹＳＺ、基板２０には多孔質のＺｒＯ２ 基板を用いた。
成膜プロセスの最初に、チャンバー１およびトーチ２内
を大体１torr以下に排気し、その後、プラズマガス源１
４からプラズマ発生用のガス導入管を通じてアルゴンガ
スをトーチ２内に供給した。同時に、１０ＫＷ程度の高
周波プレート電力に対応した４ＭＨｚ程度の高周波電流
をワークコイル４に流し、低圧グロープラズマ（低圧非
平衡プラズマ）を発生させた。次に、チャンバー１およ
びトーチ２内の圧力を徐々に下げ、２００torr前後の一
定圧力とし、プラズマガス源１４からのアルゴンガスを
酸素ガスに置換させると同時に、５０ＫＷ程度に高周波
プレート電力を上げ、軸方向に長くかつ先端部に行くに
従って広がる形状の熱プラズマ（局所的熱平衡プラズ
マ）をトーチ２およびチャンバー１内に発生させる。そ
して、形成されたプラズマフレームを基板に当て基板温
度を４００℃程度に加熱させた後、制御装置２４によっ
て粉末供給部８を制御し、ＮｉＯ粉末をプローブ６から
導入端５を介してプラズマＰ中に注入した。そしてこの
ＮｉＯ粉末の表面を液状として基板２０に３分間溶射
し、その直後、制御装置２４の制御によってＮｉＯ粉末
の供給を停止させ、基板温度を約６００℃程度に上昇さ
せ、弁１２を制御して反応ガス源１１からイットリアや
ジルコニアを含むハライド系のガスをトーチ２内に導入
し、ＹＳＺを基板上に約２０分間成膜した。次に、Ｌａ
ＣｏＯ３ 粉末をトーチ２内のプラズマ中に注入し、そ
して、表面を液状として基板２０に３分間溶射した。以
上のプロセスにより、図２に示すように、ＺｒＯ２ 基
板３０の表面にＮｉＯ膜（多孔質）３１、ＹＳＺ膜（緻
密膜）３２、ＬａＣｏＯ３ 膜（多孔質）３３が形成さ
れ、良好な多層構造膜が得られた。この成膜は、ＮｉＯ
膜３１を負極、ＬａＣｏＯ３ 膜３３を正極とする燃料
電池を形成する。なお、この実施例で、ＹＳＺ膜の原料
として、蒸発可能な微粒子を用いても良い。 （成膜の実施例２…金属基板を用いた超伝導薄膜の作成
への応用）図１の各粉末供給部８，９，１０などには、
予め蒸発させる目的として数μｍ以下の平均粒径を有す
るＹ２ Ｏ３ 、ＢａＣＯ３ 、ＣｕＯ粉末とＹＳＺ粉
末とを入れておき、基板にはステンレス（ＳＵＳ）を用
いた。前記した燃料電池の作製時と同様に、２００torr
の酸素熱プラズマを発生させた後、プラズマフレームを
基板に当て、基板温度を６００℃に加熱させた。プラズ
マが安定した後、ＹＳＺ微粒子を１分間当り５０mg程度
の供給量で１０分間プラズマ中に注入し、それによって
基板２０上にＹＳＺを成膜させた。その直後、基板温度
を６５０℃程度に上昇させ、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：
３あるいは、成膜した膜がそのような組成となるように
各々の粉末供給量を変化させて１０分間成膜させた。作
成した膜は、図３に示すように、ステンレス基板３４を
用いてもＹＳＺ膜３５をバッファ材としたため、as-gro
wn状態で良質な超伝導薄膜３６が得られた。また、形成
されたＹＳＺ膜３５は、膜厚が数μｍ程度の良質蒸着膜
であるが、あまり膜質が問題とならない場合には、粉末
粒径を５０μｍ（高周波プレート出力５０ＫＷ時）にす
るだけで経済性の高い溶射皮膜を形成することができ
る。更に、上記成膜の変形として、組成制御された超伝
導粉末とＹＳＺ粉末、あるいは一方を反応ガスとしても
良い。 （成膜の実施例３…Ｔｉ３ Ａｌ−ＳｉＣ複合材料膜の
作製への応用）図１の粉末供給部に、予め溶射を目的と
した６０μｍ程度の平均粒径を有するＴｉ３ Ａｌ粉末
を入れておき、その他、反応ガスとしてＳｉＣｌ４ と
ＣＨ４ のガスを用意した。第１の具体例の燃料電池の作
製と同様の方法で、プラズマガス導入管から１分間当り
５０ｌのアルゴンガス（Ａｒ）と、１分間当り１０ｌの
水素ガス（Ｈ２ ）をトーチ２に供給し、チャンバー１
内の圧力を２００torrとし、高周波出力５０ＫＷのアル
ゴンと水素の熱プラズマを発生させた。その後、Ｔｉ
３ Ａｌ粉末とＳｉＣｌ４ およびＣＨ4 をトーチ上部
に設けられた導入端から同時に注入させ、熱プラズマを
通過させた後、トーチ直下に位置したモリブデン基板に
成膜させた。その結果、図４に示すように、モリブデン
基板３７の表面に、一層の膜中にＴｉ３ Ａｌの溶融凝
固３８とＳｉＣの蒸着相３９を同時に含む複合材料を作
製することができた。
【０００９】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、成膜材料をプラ
ズマの上部から注入したが、プラズマに注入する方法と
して、高周波誘導コイル（ワークコイル）間あるいはプ
ラズマフレーム下部から注入しても良く、多層皮膜の目
的に応じて、各箇所から個別あるいは同時に注入しても
良い。また、プラズマ発生装置としては、高周波プラズ
マのみならず、直流プラズマを併合したハイブリッドプ
ラズマ装置を用いても良い。更に、本発明に基づく装置
は、上記した３つの例の成膜に限定されず、種々の多元
系を含む多層構造膜形成に用いることができる。
はこの実施例に限定されない。例えば、成膜材料をプラ
ズマの上部から注入したが、プラズマに注入する方法と
して、高周波誘導コイル（ワークコイル）間あるいはプ
ラズマフレーム下部から注入しても良く、多層皮膜の目
的に応じて、各箇所から個別あるいは同時に注入しても
良い。また、プラズマ発生装置としては、高周波プラズ
マのみならず、直流プラズマを併合したハイブリッドプ
ラズマ装置を用いても良い。更に、本発明に基づく装置
は、上記した３つの例の成膜に限定されず、種々の多元
系を含む多層構造膜形成に用いることができる。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく熱
プラズマ成膜方法は、チャンバー内に熱プラズマを発生
させるための熱プラズマ発生工程と、該チャンバー内の
プラズマ中に粉末物質を供給するための複数の粉末を供
給する工程と、該チャンバー内のプラズマ中に反応ガス
を供給するための反応ガスを供給する工程と、複数の粉
末供給手段からチャンバー内への粉末の供給と反応ガス
供給手段からチャンバー内への反応ガスの供給とを制御
する制御工程とを備え、該チャンバー内に設けられる基
板上に粉末物質の溶射膜の成膜と気相成膜を同時あるい
は個々に行い得るように構成したので、任意に、多元系
を含む多層皮膜の形成や、蒸着相と溶融凝固相を同時に
含む複合材料膜を単一のプロセスで連続的に形成させる
ことができるため、溶射装置からＣＶＤ装置へ膜を移動
する必要が無く、皮膜層間にほこりや不純物が入り込む
ことが無く高純度の複合材料膜等を得ることができる。
プラズマ成膜方法は、チャンバー内に熱プラズマを発生
させるための熱プラズマ発生工程と、該チャンバー内の
プラズマ中に粉末物質を供給するための複数の粉末を供
給する工程と、該チャンバー内のプラズマ中に反応ガス
を供給するための反応ガスを供給する工程と、複数の粉
末供給手段からチャンバー内への粉末の供給と反応ガス
供給手段からチャンバー内への反応ガスの供給とを制御
する制御工程とを備え、該チャンバー内に設けられる基
板上に粉末物質の溶射膜の成膜と気相成膜を同時あるい
は個々に行い得るように構成したので、任意に、多元系
を含む多層皮膜の形成や、蒸着相と溶融凝固相を同時に
含む複合材料膜を単一のプロセスで連続的に形成させる
ことができるため、溶射装置からＣＶＤ装置へ膜を移動
する必要が無く、皮膜層間にほこりや不純物が入り込む
ことが無く高純度の複合材料膜等を得ることができる。
【図１】 本発明方法を実施するための成膜装置の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】 本発明に基づく装置を用いて作製された高温
固体電解質型燃料電池を示す図である。
固体電解質型燃料電池を示す図である。
【図３】 本発明に基づく装置を用いて作製された超伝
導薄膜を示す図である。
導薄膜を示す図である。
【図４】 本発明に基づく装置を用いて作製された複合
材料膜を示す図である。
材料膜を示す図である。
１…チャンバー ２…プラズマトーチ ３…高周波電源 ４…ワークコイル ５…導入端 ６，１３…プローブ ７…管 ８，９，１０…粉末供
給部 １１…反応ガス源 １２，１５，１８…弁 １４…プラズマガス源 １６…排気管 １７…フィルター １９…基板ホルダー ２０…基板 ２１…制御装置
給部 １１…反応ガス源 １２，１５，１８…弁 １４…プラズマガス源 １６…排気管 １７…フィルター １９…基板ホルダー ２０…基板 ２１…制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−109141（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118061（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 24/00
Claims (1)
- 【請求項１】 チャンバー内に高周波誘導熱プラズマを
発生させる熱プラズマ発生工程と、該チャンバー内のプ
ラズマ中に粉末物質を供給するための複数の粉末を供給
する工程と、該チャンバー内のプラズマ中に反応ガスを
供給するための反応ガスを供給する工程と、複数の粉末
供給手段からチャンバー内への粉末の供給と反応ガス供
給手段からチャンバー内への反応ガスの供給とを制御す
る制御工程とを備えており、粉末粒径や反応ガス濃度を
目的に応じて制御させることによって、該チャンバー内
に設けられる基板上に粉末物質の溶射膜の成膜と気相成
膜を同時あるいは個々に単一のプロセスで連続的に形成
させるようにしたことを特徴とする熱プラズマ成膜方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3071615A JP2975145B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 熱プラズマ成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3071615A JP2975145B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 熱プラズマ成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311462A JPH05311462A (ja) | 1993-11-22 |
| JP2975145B2 true JP2975145B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=13465731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3071615A Expired - Fee Related JP2975145B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 熱プラズマ成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2975145B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT1984U1 (de) * | 1997-04-22 | 1998-02-25 | Plansee Ag | Verfahren zur herstellung einer anode für röntgenröhren |
| KR101301967B1 (ko) * | 2011-05-20 | 2013-08-30 | 한국에너지기술연구원 | 플라즈마 나노 분말 합성 및 코팅 장치 와 그 방법 |
-
1991
- 1991-04-04 JP JP3071615A patent/JP2975145B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05311462A (ja) | 1993-11-22 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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