JP3276415B2 - セラミックス皮膜の形成方法及び成形装置 - Google Patents
セラミックス皮膜の形成方法及び成形装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス、プラスチック
などの非導電性材料、及び金属等の導電性材などの上に
ＣＶＤ法によりセラミック皮膜を形成する方法及びその
ための装置に関するものである。
などの非導電性材料、及び金属等の導電性材などの上に
ＣＶＤ法によりセラミック皮膜を形成する方法及びその
ための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】気相を用いた成膜技術のうち、物理的作
用により成膜するＰＶＤ（PhysicalVapor Deposition)
としては、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーテ
ィン等があげられ、化学的作用により成膜するＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition)としては、熱ＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ等をあげることができる。この
うち、特にＣＶＤでは、皮膜の組成調整が容易であるこ
と、析出速度が速いこと等の特徴がある反面、従来の熱
ＣＶＤ法では基板を高温とするため、アルミニウム材や
プラスチック材等には皮膜を形成できなかった。しか
し、プラズマを反応気体の活性化に用いるプラズマＣＶ
Ｄでは基板を低温化できるため、近年活発に研究されて
いる。特に、特開平２−２０５６８４号公報や特開平４
−１１０４７３号公報に開示されている、プラズマ発生
源に対向する陽極との間で、磁場手段によりシート化し
たプラズマを用いるＣＶＤでは、大面積の基体に均一に
皮膜を形成できるため、特に注目を集める技術となって
いる。一方、同様なプラズマ発生源を水平に設置し、垂
直方向に陽極を直上させ、磁場手段により、９０゜に曲
げたプラズマを用いるＰＶＤが、“真空”第２７巻、第
２号（１９８４）第６４頁〜第７１頁に開示されてい
る。しかし、前記のシート化したプラズマを用いるＣＶ
Ｄでは、装置が大型化し、複雑化する問題点がある。一
方、前記“真空”第２７巻に開示されている９０゜に曲
げたプラズマを用いるＰＶＤ装置によりＣＶＤを行なう
方法については知られていない。しかし、この形式の装
置によりＣＶＤ法により絶縁膜の基板への皮膜形成を試
みると、陽極と反応ガス導入部が近ずくため、陽極にも
絶縁膜が堆積し、陽極表面の抵抗が増大するため、プラ
ズマ源と陽極間における電圧が上昇し、成膜を安定に継
続できない。
用により成膜するＰＶＤ（PhysicalVapor Deposition)
としては、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーテ
ィン等があげられ、化学的作用により成膜するＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition)としては、熱ＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ等をあげることができる。この
うち、特にＣＶＤでは、皮膜の組成調整が容易であるこ
と、析出速度が速いこと等の特徴がある反面、従来の熱
ＣＶＤ法では基板を高温とするため、アルミニウム材や
プラスチック材等には皮膜を形成できなかった。しか
し、プラズマを反応気体の活性化に用いるプラズマＣＶ
Ｄでは基板を低温化できるため、近年活発に研究されて
いる。特に、特開平２−２０５６８４号公報や特開平４
−１１０４７３号公報に開示されている、プラズマ発生
源に対向する陽極との間で、磁場手段によりシート化し
たプラズマを用いるＣＶＤでは、大面積の基体に均一に
皮膜を形成できるため、特に注目を集める技術となって
いる。一方、同様なプラズマ発生源を水平に設置し、垂
直方向に陽極を直上させ、磁場手段により、９０゜に曲
げたプラズマを用いるＰＶＤが、“真空”第２７巻、第
２号（１９８４）第６４頁〜第７１頁に開示されてい
る。しかし、前記のシート化したプラズマを用いるＣＶ
Ｄでは、装置が大型化し、複雑化する問題点がある。一
方、前記“真空”第２７巻に開示されている９０゜に曲
げたプラズマを用いるＰＶＤ装置によりＣＶＤを行なう
方法については知られていない。しかし、この形式の装
置によりＣＶＤ法により絶縁膜の基板への皮膜形成を試
みると、陽極と反応ガス導入部が近ずくため、陽極にも
絶縁膜が堆積し、陽極表面の抵抗が増大するため、プラ
ズマ源と陽極間における電圧が上昇し、成膜を安定に継
続できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、プラズマＣ
ＶＤ法により、ガラスなどの各種基板上にセラミック皮
膜を効率よく成形する方法を提供することを目的とす
る。本発明は、又、プラズマＣＶＤ法によりセラミック
皮膜を効率よく成形できる成形装置を提供することを目
的とする。
ＶＤ法により、ガラスなどの各種基板上にセラミック皮
膜を効率よく成形する方法を提供することを目的とす
る。本発明は、又、プラズマＣＶＤ法によりセラミック
皮膜を効率よく成形できる成形装置を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、減圧度を制御
できる機構を有する真空槽に、プラズマ発生源、陽極及
びプラズマ発生源と陽極間に生ずるプラズマ流を任意の
形状のプラズマに変形する磁場手段を有する真空装置に
よりＣＶＤを行なうと、安定で連続した成膜が行なえな
いが、陽極上に標準電極電位がマイナスである金属（ケ
イ素などの半金属も含む）を置くか又は該金属で形成し
た陽極を用いると、その金属単体が常に良導体となるた
め、プラズマ発生源と陽極間の電圧が上昇せず、安定に
成膜を継続できるとの知見にもとずいてなされたもので
ある。ここで言う標準電極電位とは文献、A.J.de Bethu
ne, N.A.Swende man Loud, “Standard Aqueous Electr
ode Potentials and Temperature Coeffcient at 25
℃," Clifford A. Hampel, 111.(1964) によるものであ
る。すなわち、本発明は、真空下、プラズマ発生源と陽
極間に生ずるプラズマ流を磁場手段により任意の形状の
プラズマに変形し、該プラズマの一方の側から原料ガス
を含むガスを導入して、該プラズマを挟んだ他方の側に
配置された基体上に、該プラズマを通過した原料ガスを
析出させてセラミックス皮膜を形成するＣＶＤ法におい
て、陽極上に標準電極電位がマイナスである金属である
ケイ素又はアルミニウムを置くか又は該金属で形成した
陽極を用いることを特徴とするセラミックス皮膜の形成
方法を提供する。このセラミックス皮膜の形成方法は、
又、減圧度を制御できる機構を有する真空槽に、プラズ
マ発生源、陽極及びプラズマ発生源と陽極間に生ずるプ
ラズマ流を任意の形状のプラズマに変形する磁場手段を
有するセラミックス皮膜形成用ＣＶＤ装置であって、原
料ガスと反応ガスの導入口を、該プラズマの一方の側に
設け、セラミックス皮膜を形成する基体を該プラズマを
挟んだ他方の側に設け、かつ陽極上に標準電極電位がマ
イナスである金属であるケイ素又はアルミニウムを置く
か又は該金属で形成した陽極を用いることを特徴とする
セラミックス皮膜形成用ＣＶＤ装置により、効率的に行
うことができる。
できる機構を有する真空槽に、プラズマ発生源、陽極及
びプラズマ発生源と陽極間に生ずるプラズマ流を任意の
形状のプラズマに変形する磁場手段を有する真空装置に
よりＣＶＤを行なうと、安定で連続した成膜が行なえな
いが、陽極上に標準電極電位がマイナスである金属（ケ
イ素などの半金属も含む）を置くか又は該金属で形成し
た陽極を用いると、その金属単体が常に良導体となるた
め、プラズマ発生源と陽極間の電圧が上昇せず、安定に
成膜を継続できるとの知見にもとずいてなされたもので
ある。ここで言う標準電極電位とは文献、A.J.de Bethu
ne, N.A.Swende man Loud, “Standard Aqueous Electr
ode Potentials and Temperature Coeffcient at 25
℃," Clifford A. Hampel, 111.(1964) によるものであ
る。すなわち、本発明は、真空下、プラズマ発生源と陽
極間に生ずるプラズマ流を磁場手段により任意の形状の
プラズマに変形し、該プラズマの一方の側から原料ガス
を含むガスを導入して、該プラズマを挟んだ他方の側に
配置された基体上に、該プラズマを通過した原料ガスを
析出させてセラミックス皮膜を形成するＣＶＤ法におい
て、陽極上に標準電極電位がマイナスである金属である
ケイ素又はアルミニウムを置くか又は該金属で形成した
陽極を用いることを特徴とするセラミックス皮膜の形成
方法を提供する。このセラミックス皮膜の形成方法は、
又、減圧度を制御できる機構を有する真空槽に、プラズ
マ発生源、陽極及びプラズマ発生源と陽極間に生ずるプ
ラズマ流を任意の形状のプラズマに変形する磁場手段を
有するセラミックス皮膜形成用ＣＶＤ装置であって、原
料ガスと反応ガスの導入口を、該プラズマの一方の側に
設け、セラミックス皮膜を形成する基体を該プラズマを
挟んだ他方の側に設け、かつ陽極上に標準電極電位がマ
イナスである金属であるケイ素又はアルミニウムを置く
か又は該金属で形成した陽極を用いることを特徴とする
セラミックス皮膜形成用ＣＶＤ装置により、効率的に行
うことができる。
【０００５】次に、図面を参照して本発明に説明する。
図１に本発明を行うのに好適なセラミックス皮膜形成用
ＣＶＤ装置の概略を、又図２に複合陰極で構成される圧
力勾配型プラズマ発生装置の概略を示す。図１に示す装
置は、“真空”第２７巻、第２号（１９８４）第６４頁
〜第７１頁に記載された装置と基本的に同様であるが、
原料ガス導入口９及び反応ガス導入口１０が設置されて
いる。図１中、減圧度を制御できる機構を有する真空槽
６に、プラズマ発生源１７、陽極７及びプラズマ発生源
と陽極間に生ずるプラズマ流をシートプラズマ１３に変
形する磁場手段８、原料ガス導入口９、反応ガス導入口
１０、陽極上に置かれた標準電極電位がプラスである金
属１１、シャッター１４、基体１５、試料回転装置１
６、プラズマガス供給孔１、陰極２、永久磁石３、電磁
コイル４、１４、出力電源５である。本発明では、図１
に示すように、減圧度を制御できる機構を有する真空槽
に水平に設置されたプラズマ発生源１７とそれに垂直に
直上するように陽極７が設置され、さらに磁場手段によ
りプラズマを略９０゜曲げるのが好ましく、原料ガス導
入口９と反応ガス導入口１０を、プラズマ内を通過し基
体１５にこれらガスが到達するようにプラズマ曲率部狭
角側に置き、基体１５をプラズマ曲率部広角側の上方に
置くのが好ましい。通常のＣＶＤでは原料ガスと反応ガ
スのみの反応によって基板に皮膜を形成させるが、本発
明では陽極内に標準電極電位がマイナスである金属を置
くか、又は、陽極そのものを該金属で製作し赤熱ないし
溶解状態として、電導性を維持させて、プラズマの発生
を安定に継続させるようにする。
図１に本発明を行うのに好適なセラミックス皮膜形成用
ＣＶＤ装置の概略を、又図２に複合陰極で構成される圧
力勾配型プラズマ発生装置の概略を示す。図１に示す装
置は、“真空”第２７巻、第２号（１９８４）第６４頁
〜第７１頁に記載された装置と基本的に同様であるが、
原料ガス導入口９及び反応ガス導入口１０が設置されて
いる。図１中、減圧度を制御できる機構を有する真空槽
６に、プラズマ発生源１７、陽極７及びプラズマ発生源
と陽極間に生ずるプラズマ流をシートプラズマ１３に変
形する磁場手段８、原料ガス導入口９、反応ガス導入口
１０、陽極上に置かれた標準電極電位がプラスである金
属１１、シャッター１４、基体１５、試料回転装置１
６、プラズマガス供給孔１、陰極２、永久磁石３、電磁
コイル４、１４、出力電源５である。本発明では、図１
に示すように、減圧度を制御できる機構を有する真空槽
に水平に設置されたプラズマ発生源１７とそれに垂直に
直上するように陽極７が設置され、さらに磁場手段によ
りプラズマを略９０゜曲げるのが好ましく、原料ガス導
入口９と反応ガス導入口１０を、プラズマ内を通過し基
体１５にこれらガスが到達するようにプラズマ曲率部狭
角側に置き、基体１５をプラズマ曲率部広角側の上方に
置くのが好ましい。通常のＣＶＤでは原料ガスと反応ガ
スのみの反応によって基板に皮膜を形成させるが、本発
明では陽極内に標準電極電位がマイナスである金属を置
くか、又は、陽極そのものを該金属で製作し赤熱ないし
溶解状態として、電導性を維持させて、プラズマの発生
を安定に継続させるようにする。
【０００６】使用するプラズマとしては、アーク放電プ
ラズマを使用するのがよい。アーク放電プラズマは、そ
の密度が高いので、原料ガスと反応ガスの励起化がより
促進されるためである。プラズマ発生源としては、アー
ク放電を陽極間で行なえる任意のもので良いが、図２に
示すように、特に、“真空”第２５巻、第１０号（１９
８２）第６６８頁の図１１に記載の、複合陰極で構成さ
れる圧力勾配型プラズマ発生装置が好ましい。この圧力
勾配型プラズマ発生装置では、複合陰極部分でプラズマ
発生用ガスは数Torrに保たれる一方、真空槽６は0.5 ×
１０-1から0.５×１０-4に保たれ、真空槽中に導入する
原料ガスと反応ガスからの損傷を非常に軽減できる。一
方、複合陰極は初期放電で中心のTaパイプに放電力集
中、それにともなって主陰極であるLaB6電極も加熱さ
れ、最終的には主陰極のみによる放電が行なわれ、大電
流が取り出せるため、アーク放電を安定に継続できる陰
極である。陰極で発生したプラズマ流を陽極に引き出す
には、永久磁石や電磁石等によりプラズマ流を一担細く
しぼる。さらに、プラズマ流を９０゜に曲げて整形する
には、電磁石からの出口付近に円形の大直径コイルを設
置し、陽極下部に永久磁石を置くのがよい。さらに、特
開平２−２２８４６９号公報に示されるように、円形大
直径コイル内側に長手方向がプラズマ流に垂直となるよ
うに長方形磁石をＮ極同士が対向するように設置し、さ
らに陽極とその下部磁石を同じく長手方向がプラズマ流
と垂直となるように設置し、シート状に形成したプラズ
マを用いる事もできる。又、プラズマ発生部と対向させ
て陽極を設置し、シート状、円柱状に磁場手段を用いて
整形したプラズマ流を用いても良い。プラズマ発生用ガ
スとしては、特に限定されないが、放電の安定性の点か
ら、Ar、 He、 H2等のガスを用いるのが好ましい。
ラズマを使用するのがよい。アーク放電プラズマは、そ
の密度が高いので、原料ガスと反応ガスの励起化がより
促進されるためである。プラズマ発生源としては、アー
ク放電を陽極間で行なえる任意のもので良いが、図２に
示すように、特に、“真空”第２５巻、第１０号（１９
８２）第６６８頁の図１１に記載の、複合陰極で構成さ
れる圧力勾配型プラズマ発生装置が好ましい。この圧力
勾配型プラズマ発生装置では、複合陰極部分でプラズマ
発生用ガスは数Torrに保たれる一方、真空槽６は0.5 ×
１０-1から0.５×１０-4に保たれ、真空槽中に導入する
原料ガスと反応ガスからの損傷を非常に軽減できる。一
方、複合陰極は初期放電で中心のTaパイプに放電力集
中、それにともなって主陰極であるLaB6電極も加熱さ
れ、最終的には主陰極のみによる放電が行なわれ、大電
流が取り出せるため、アーク放電を安定に継続できる陰
極である。陰極で発生したプラズマ流を陽極に引き出す
には、永久磁石や電磁石等によりプラズマ流を一担細く
しぼる。さらに、プラズマ流を９０゜に曲げて整形する
には、電磁石からの出口付近に円形の大直径コイルを設
置し、陽極下部に永久磁石を置くのがよい。さらに、特
開平２−２２８４６９号公報に示されるように、円形大
直径コイル内側に長手方向がプラズマ流に垂直となるよ
うに長方形磁石をＮ極同士が対向するように設置し、さ
らに陽極とその下部磁石を同じく長手方向がプラズマ流
と垂直となるように設置し、シート状に形成したプラズ
マを用いる事もできる。又、プラズマ発生部と対向させ
て陽極を設置し、シート状、円柱状に磁場手段を用いて
整形したプラズマ流を用いても良い。プラズマ発生用ガ
スとしては、特に限定されないが、放電の安定性の点か
ら、Ar、 He、 H2等のガスを用いるのが好ましい。
【０００７】通常、陽極は銅で形成されているが、本発
明では、陽極上に標準電極電位がマイナスである金属で
あるケイ素又はアルミニウムを置くか又は該金属で形成
した陽極を用いることを特徴とする。特に、陽極上に標
準電極電位がマイナスである金属を置く場合の金属の形
状は、タブレット、粒状、削り状、粉状等任意で良い
が、タブレットが望ましい。標準電極電位がマイナスで
ある金属としては、沸点が低い方が好ましい。つまり、
ＣＶＤを行う時に、該金属ないしそのセラミックス化合
物が蒸発するものが好ましいためである。ここで、標準
電極電位がマイナスである金属が、原料ガス中の金属と
同種の金属の場合には、単一組成の高純度の皮膜が得ら
れるので好ましい。例えば、シラン、ジクロルシラン、
クロルシラン、テトラエトキシシランのような有機ケイ
素化合物等のケイ素金属を含む原料ガスとNH4 、 N2 、
O2、 H20 等の反応ガス成膜では、ケイ素金属単体を陽極
内に設置する。又、標準電極電位がマイナスである金属
が、原料ガス中の金属と異種の金属であると、それらの
反応物も含有する皮膜形成も可能である。例えば、上記
例と同様な原料ガス、反応ガスを用いても、Alを陽極内
に設置すれば、金属を２種以上含有するセラミックスの
膜、例えばムライト（3Al2O3・2SiO2)、サイアロン（Si
AlON) 等の膜を得ることができる。本発明に用いられる
原料ガスとしては、Si、 Al、 Ti、 W 、 Zr、 B 等の金属の
常圧、減圧下においてガス化や蒸気化が可能な水素化
物、塩化物、有機化合物等をあげることができる。反応
ガスとしては、酸素、窒素、水素、アンモニア、亜酸化
窒素、炭酸ガス等、非金属ガスをあげることができる。
明では、陽極上に標準電極電位がマイナスである金属で
あるケイ素又はアルミニウムを置くか又は該金属で形成
した陽極を用いることを特徴とする。特に、陽極上に標
準電極電位がマイナスである金属を置く場合の金属の形
状は、タブレット、粒状、削り状、粉状等任意で良い
が、タブレットが望ましい。標準電極電位がマイナスで
ある金属としては、沸点が低い方が好ましい。つまり、
ＣＶＤを行う時に、該金属ないしそのセラミックス化合
物が蒸発するものが好ましいためである。ここで、標準
電極電位がマイナスである金属が、原料ガス中の金属と
同種の金属の場合には、単一組成の高純度の皮膜が得ら
れるので好ましい。例えば、シラン、ジクロルシラン、
クロルシラン、テトラエトキシシランのような有機ケイ
素化合物等のケイ素金属を含む原料ガスとNH4 、 N2 、
O2、 H20 等の反応ガス成膜では、ケイ素金属単体を陽極
内に設置する。又、標準電極電位がマイナスである金属
が、原料ガス中の金属と異種の金属であると、それらの
反応物も含有する皮膜形成も可能である。例えば、上記
例と同様な原料ガス、反応ガスを用いても、Alを陽極内
に設置すれば、金属を２種以上含有するセラミックスの
膜、例えばムライト（3Al2O3・2SiO2)、サイアロン（Si
AlON) 等の膜を得ることができる。本発明に用いられる
原料ガスとしては、Si、 Al、 Ti、 W 、 Zr、 B 等の金属の
常圧、減圧下においてガス化や蒸気化が可能な水素化
物、塩化物、有機化合物等をあげることができる。反応
ガスとしては、酸素、窒素、水素、アンモニア、亜酸化
窒素、炭酸ガス等、非金属ガスをあげることができる。
【０００８】原料ガスと反応ガス導入口は、プラズマ内
をこれらのガスが通過し、基板に到達するように、プラ
ズマ曲率部狭角側に設けるのがよい。これは、これらの
ガスがプラズマ内部でより活性化され、皮膜形成がより
促進されるためである。従って、基体はこの導入口に対
して、プラズマ面をはさんで対向する位置に設置するの
が望ましく、一般的にはプラズマ曲率部広角側上方に置
くのが好ましい。さらに、基体が大型で複雑な形状のも
のでは、基体上に均一に皮膜を形成させるため、回転機
構により、自転や公転させるのが望ましい。良質の皮膜
を得るには、基体は赤外線ランプや電熱ヒーター等によ
り加熱するのが好ましい。通常、加熱温度は１００〜５
００°Ｃの範囲である。本発明において皮膜を形成する
基体の材質としては、ガラスやプラスチックなどの非導
電性材料、及び金属等の導電性材料があげられ、基体の
形状は、平板状、線状、直方体状、球状、箔状、テープ
状等任意とすることができる。原料ガスの流量は、３〜
１００Sccmとするのがよく、反応ガスの流量は原料ガス
に対し化学量論的に理想的な反応モル比に対し１〜１０
倍とするのがよい。形成時の真空槽内の真空度は５×１
０-4〜５×１０-2Torrとするのがよい。
をこれらのガスが通過し、基板に到達するように、プラ
ズマ曲率部狭角側に設けるのがよい。これは、これらの
ガスがプラズマ内部でより活性化され、皮膜形成がより
促進されるためである。従って、基体はこの導入口に対
して、プラズマ面をはさんで対向する位置に設置するの
が望ましく、一般的にはプラズマ曲率部広角側上方に置
くのが好ましい。さらに、基体が大型で複雑な形状のも
のでは、基体上に均一に皮膜を形成させるため、回転機
構により、自転や公転させるのが望ましい。良質の皮膜
を得るには、基体は赤外線ランプや電熱ヒーター等によ
り加熱するのが好ましい。通常、加熱温度は１００〜５
００°Ｃの範囲である。本発明において皮膜を形成する
基体の材質としては、ガラスやプラスチックなどの非導
電性材料、及び金属等の導電性材料があげられ、基体の
形状は、平板状、線状、直方体状、球状、箔状、テープ
状等任意とすることができる。原料ガスの流量は、３〜
１００Sccmとするのがよく、反応ガスの流量は原料ガス
に対し化学量論的に理想的な反応モル比に対し１〜１０
倍とするのがよい。形成時の真空槽内の真空度は５×１
０-4〜５×１０-2Torrとするのがよい。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、電圧を低くできるの
で、反応時におけるプラズマ電源の消費電力を低くする
ことができ、しかも高い成膜速度で安定に連続して絶縁
性セラミックス膜を様々な樹脂や金属やガラスに形成で
きる。このため、本発明の方法は、絶縁膜を必要とする
電線、プリント基板や半導体デバイスに応用できる。さ
らに、本発明により成形された膜は、化学的にも物理的
に安性であるため、真空槽内面の活性ガスからの保護膜
や耐磨耗性膜等にも応用できる。次に実施例により本発
明を説明する。
で、反応時におけるプラズマ電源の消費電力を低くする
ことができ、しかも高い成膜速度で安定に連続して絶縁
性セラミックス膜を様々な樹脂や金属やガラスに形成で
きる。このため、本発明の方法は、絶縁膜を必要とする
電線、プリント基板や半導体デバイスに応用できる。さ
らに、本発明により成形された膜は、化学的にも物理的
に安性であるため、真空槽内面の活性ガスからの保護膜
や耐磨耗性膜等にも応用できる。次に実施例により本発
明を説明する。
【００１０】
実施例１ 基板としてアルミニウム板（JIS A5052 )を用い、以下
のように窒化ケイ素の絶縁膜を形成した。図１に示した
ＣＶＤ装置を用い、陽極上にケイ素ペレットを置いた。
尚、複合陰極の概要を図２に示す。先ず、真空槽６を１
×１０-6Torrまで減圧し、その後、複合陰極にArガスを
３０sccmの流量で導入し、プラズマ発生複合陰極と陽極
間に５０Ｖで５０Ａ通電してプラズマを生起させた。そ
の後、皮膜形成用ガスとしてシランガスを、反応ガスと
して窒素を用い、シランガスは２０sccm、窒素は２００
sccmの流量でＣＶＤ装置に導入した。基体は上部の回転
機構により水平に回転させた。１時間連続して成膜した
が、電圧上昇やその他の問題も発生しなかった。得られ
た膜を赤外吸収スペクトルにより調べたところ、ケイ素
と窒素の結合に由来するピーク以外のシラン等のピーク
は認められず、窒化ケイ素のセラミックス膜が基体上に
形成されていることがわかった。又、形成速度は0.０３
μｍ／min と高速であった。 実施例２ 原料ガスとしてシランガスを、反応ガスとして酸素を用
い、シランガスを２０sccm、酸素を２００sccmの流量と
して導入した以外は実施例１と同様にして成膜を行なっ
た。１時間連続して成膜したが、電圧上昇やその他の問
題も発生しなかった。得られた膜は無色透明であり、赤
外吸収スペクトルにも、ケイ素と酸素による結合に由来
する吸収以外の吸収は認められず、酸化ケイ素のセラミ
ックス膜が基体上に形成されていることがわかった。
又、形成速度は0.０３μｍ／min と高速であった。
のように窒化ケイ素の絶縁膜を形成した。図１に示した
ＣＶＤ装置を用い、陽極上にケイ素ペレットを置いた。
尚、複合陰極の概要を図２に示す。先ず、真空槽６を１
×１０-6Torrまで減圧し、その後、複合陰極にArガスを
３０sccmの流量で導入し、プラズマ発生複合陰極と陽極
間に５０Ｖで５０Ａ通電してプラズマを生起させた。そ
の後、皮膜形成用ガスとしてシランガスを、反応ガスと
して窒素を用い、シランガスは２０sccm、窒素は２００
sccmの流量でＣＶＤ装置に導入した。基体は上部の回転
機構により水平に回転させた。１時間連続して成膜した
が、電圧上昇やその他の問題も発生しなかった。得られ
た膜を赤外吸収スペクトルにより調べたところ、ケイ素
と窒素の結合に由来するピーク以外のシラン等のピーク
は認められず、窒化ケイ素のセラミックス膜が基体上に
形成されていることがわかった。又、形成速度は0.０３
μｍ／min と高速であった。 実施例２ 原料ガスとしてシランガスを、反応ガスとして酸素を用
い、シランガスを２０sccm、酸素を２００sccmの流量と
して導入した以外は実施例１と同様にして成膜を行なっ
た。１時間連続して成膜したが、電圧上昇やその他の問
題も発生しなかった。得られた膜は無色透明であり、赤
外吸収スペクトルにも、ケイ素と酸素による結合に由来
する吸収以外の吸収は認められず、酸化ケイ素のセラミ
ックス膜が基体上に形成されていることがわかった。
又、形成速度は0.０３μｍ／min と高速であった。
【００１１】比較例１ 陽極上にケイ素金属を置かなかった以外は実施例１と同
様にして、皮膜形成を試みた。原料ガス（シランガス）
と反応ガス（窒素）を導入すると同時に電圧の上昇が開
始し、３分で１００Ｖ以上に達し、さらに連続して上昇
するため、安定で連続的な形成は困難と判断し実験を打
ち切った。基体には膜が形成されず、赤外吸収スペクト
ルにも何ら吸収は認められなかった。 比較例２ 原料ガス（シランガス）を導入せず、反応ガスのみを導
入した以外は実施例２と同様にして、１時間成膜実験を
行なった。基体にはほとんど膜が形成されず、赤外吸収
スペクトルにも何ら吸収は認められなかった。形成速度
は、0.００１μｍ／min 以下であった。
様にして、皮膜形成を試みた。原料ガス（シランガス）
と反応ガス（窒素）を導入すると同時に電圧の上昇が開
始し、３分で１００Ｖ以上に達し、さらに連続して上昇
するため、安定で連続的な形成は困難と判断し実験を打
ち切った。基体には膜が形成されず、赤外吸収スペクト
ルにも何ら吸収は認められなかった。 比較例２ 原料ガス（シランガス）を導入せず、反応ガスのみを導
入した以外は実施例２と同様にして、１時間成膜実験を
行なった。基体にはほとんど膜が形成されず、赤外吸収
スペクトルにも何ら吸収は認められなかった。形成速度
は、0.００１μｍ／min 以下であった。
【００１２】
【００１３】
【図１】 本発明を行うのに好適なセラミックス皮膜形
成用ＣＶＤ装置の概略図を示す。
成用ＣＶＤ装置の概略図を示す。
【図２】 図１の複合陰極で構成される圧力勾配型プラ
ズマ発生装置の概略図を示す。 図中、 １はプラズマガス供給孔、 ２は陰極、 ６は真空槽、 ７は陽極、 ８は磁場手段、 ９は原料ガス導入口、 １０は反応ガス導入口、 １１は陽極上に置かれた標準電極電位がプラスである金
属、 １３はプラズマ流、 １５は基体、 １７はプラズマ発生源、である。
ズマ発生装置の概略図を示す。 図中、 １はプラズマガス供給孔、 ２は陰極、 ６は真空槽、 ７は陽極、 ８は磁場手段、 ９は原料ガス導入口、 １０は反応ガス導入口、 １１は陽極上に置かれた標準電極電位がプラスである金
属、 １３はプラズマ流、 １５は基体、 １７はプラズマ発生源、である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−110473（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−125864（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−214538（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C23C 14/00 - 14/58 B01J 19/08
Claims (6)
- 【請求項１】 真空下、プラズマ発生源と陽極間に生ず
るプラズマ流を磁場手段により任意の形状に変形したプ
ラズマの一方の側から原料ガスを含むガスを導入して、
該プラズマを挟んだ他方の側に配置された基体上に、該
プラズマを通過した原料ガスを析出させてセラミックス
皮膜を形成するＣＶＤ法において、陽極上に標準電極電
位がマイナスである金属であるケイ素又はアルミニウム
を置くか又は該金属で形成した陽極を用いることを特徴
とするセラミックス皮膜の形成方法。 - 【請求項２】 陽極上に置く金属及び陽極を形成する金
属が原料ガスに含まれる金属と同種の金属単体である請
求項１記載の方法。 - 【請求項３】 陽極上に置く金属及び陽極を形成する金
属が原料ガスに含まれる金属と異種の金属単体である請
求項１記載の方法。 - 【請求項４】 該プラズマが磁場手段により略９０゜曲
げられている請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 該プラズマが磁場手段によりシート化さ
れている請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 減圧度を制御できる機構を有する真空槽
に、プラズマ発生源、陽極及びプラズマ発生源と陽極間
に生ずるプラズマ流を任意の形状のプラズマに変形する
磁場手段を有するセラミックス皮膜形成用ＣＶＤ装置で
あって、原料ガスと反応ガスの導入口を、該プラズマの
一方の側に設け、セラミックス皮膜を形成する基体を該
プラズマを挟んだ他方の側に設け、かつ陽極上に標準電
極電位がマイナスである金属であるケイ素又はアルミニ
ウムを置くか又は該金属で形成した陽極を用いることを
特徴とするセラミックス皮膜形成用ＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23957892A JP3276415B2 (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | セラミックス皮膜の形成方法及び成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23957892A JP3276415B2 (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | セラミックス皮膜の形成方法及び成形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06280025A JPH06280025A (ja) | 1994-10-04 |
| JP3276415B2 true JP3276415B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=17046879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23957892A Expired - Fee Related JP3276415B2 (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | セラミックス皮膜の形成方法及び成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3276415B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4683418B2 (ja) * | 2005-06-21 | 2011-05-18 | スタンレー電気株式会社 | プラズマｃｖｄ装置 |
| CN109652840A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-19 | 河南中汇新材科技有限公司 | 铝表面氮化硅电泳涂装方法 |
-
1992
- 1992-09-08 JP JP23957892A patent/JP3276415B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06280025A (ja) | 1994-10-04 |
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