JP4388717B2 - Ｃｖｄ成膜装置及びｃｖｄ成膜方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子に薄膜を成膜するＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜装置は、平面状の基板表面や比較的単純な立体形状を持つ物体表面に所定の膜を成膜するものである。硬質炭素膜成膜用のＣＶＤ成膜装置についても同様である。
【０００３】
一般的な高周波平行平板プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバーを有し、この真空チャンバー内で、高周波電源が接続された平板電極（カソード）と、接地された平板電極（アノード）を平行に対向させた装置である。このＣＶＤ装置には真空排気系とガス導入系が組み込まれており、接地されたアノード電極は、表面に無数の穴がシャワー状に分布したガスシャワー電極となって原料ガスを導入する場合もある。カソード電極と高周波電源はマッチングボックスを介して接続されている。
【０００４】
この装置を用いて例えばＤＬＣ膜を成膜する場合は次のような手順に従う。
まず、カソード電極上に成膜対象物（例えばＳｉウェハーやＳＵＳ板等）を固定する。次いで、真空チャンバーを真空排気し、所定の真空度に到達させる。次いで、原料ガスを真空チャンバー内に供給する。なお、ＤＬＣ(Diamond Like Carbon)成膜の場合は炭化水素系ガスを使用する。次いで、高周波電源によってカソード電極にマッチングボックスを介して高周波出力を印加する。これにより、アノード電極とカソード電極との間に原料ガスによるプラズマが発生し、カソード電極上にＤＬＣ膜が堆積する。次いで、所定時間成膜後高周波出力を切り、ガス供給を止める。次いで、真空排気を止めてチャンバーを大気開放し、成膜対象物を取り出す。
【０００５】
次に、従来の粉体成膜用スパッタ装置について説明する。
この粉体成膜用スパッタ装置は、粉体表面に膜をつける装置であって、回転可能に構成された回転型真空チャンバーを有し、この真空チャンバーはドラム形状からなり、この真空チャンバー内にターゲット電極を配置し、真空チャンバーを接地し、真空チャンバー中心線上に原料ターゲット電極を配置したスパッタ方式である。このスパッタ装置は、回転型真空チャンバー内に粉体を置き、この粉体表面にターゲットの材質と同様の成分の膜を粉体表面に成膜するものである。
【０００６】
この装置を用いれば一般的なスパッタ装置で成膜可能な膜を粉体表面に成膜する事が可能となる。具体的には、例えばアルミなどの各種金属膜、ＳｉＯ2膜、アルミナなどのセラミック膜などを粉体表面に成膜することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の高周波平行平板プラズマＣＶＤ装置では、あまり複雑な形状のものにはつきまわり良くＣＶＤ膜を成膜することができないため、粉体（微粒子）の全表面には均一に成膜することができない。一方、前述したように粉体に成膜する方法としては回転型真空チャンバーを用いた粉体成膜用スパッタ装置があるが、ターゲット材質と同様の成分の膜しか成膜することができない。従って、ＤＬＣなどのＣＶＤ膜を粉体に成膜することは困難であった。
【０００８】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、微粒子の表面全体に薄膜を均一に成膜できるＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ成膜方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るＣＶＤ成膜装置は、微粒子の表面全体に薄膜を成膜するＣＶＤ成膜装置であって、微粒子を収容する真空チャンバーと、この真空チャンバーを回転させる駆動機構と、真空チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構と、真空チャンバーに電力を供給する電力供給機構と、を具備し、上記駆動機構を用いて真空チャンバーを回転させることにより、真空チャンバー内の微粒子を動かしながら該微粒子の表面全体に薄膜を成膜することを特徴とする。
【００１０】
上記ＣＶＤ成膜装置によれば、電力供給機構によって真空チャンバーに電力を供給し、駆動機構で真空チャンバーを回転させることによって微粒子を動かしながら該微粒子の表面全体に薄膜を成膜している。これにより、微粒子の表面全体に容易に薄膜を成膜することができる。
【００１１】
また、本発明に係るＣＶＤ成膜装置においては、上記真空チャンバーは円筒形状部を有しており、上記原料ガス導入機構における原料ガスの導入方向は、重力方向に対して真空チャンバーの回転方向に３０°以上９０°以下の方向であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るＣＶＤ成膜装置においては、上記真空チャンバー内に配置され、接地電位に接続された内部電極をさらに含み、この内部電極は真空チャンバーの内径より小さい外径を有し、内部電極と真空チャンバーとの隙間がパッシェンの法則に基づいて成膜時の圧力から放電が発生しないように決定されており、内部電極は放電空間として作用する中空部を有すると共に開口部を有し、この中空部は該開口部を介して真空チャンバーの内面に繋げられていることも可能である。これにより、真空チャンバーを回転させて成膜している時にチャンバー内面にＤＬＣ膜が形成されることを抑制することができる
【００１３】
また、本発明に係るＣＶＤ成膜装置においては、内部電極における中空部の内表面の面積が該中空部内から該開口部を通して見える真空チャンバーの内表面の面積に比べて大きいことも可能である。このようにする事で成膜時に微粒子表面に負の自己バイアスをかける事が可能となり、微粒子表面に緻密なＤＬＣ薄膜を成膜することができる。
【００１４】
また、本発明に係るＣＶＤ成膜装置において、上記内部電極における中空部の内表面には、該内部電極に薄膜が成膜されることを抑制する防着板が配置されていることも可能である。また、上記防着板を所定温度に加熱する加熱部をさらに含むことも可能である。
【００１５】
本発明に係るＣＶＤ成膜方法は、微粒子の表面全体に薄膜を成膜するＣＶＤ成膜方法であって、真空チャンバー内にアース電極を配置し、真空チャンバー内に微粒子を収容し、真空チャンバー内に原料ガスを供給し、真空チャンバーを回転させることにより真空チャンバー内の微粒子を動かし、真空チャンバーに電力を供給し、アース電極と真空チャンバーの間に原料ガス系プラズマを発生させることにより、微粒子の表面全体に薄膜を成膜することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施の形態によるＣＶＤ成膜装置を模式的に示す構成図である。図２は、図１に示す２−２線に沿った断面図である。
【００１７】
ＣＶＤ成膜装置は、ドラム缶のような真空チャンバー１１、この真空チャンバー１１内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構、真空チャンバー１１を回転させる回転駆動機構、真空チャンバー１１に高周波電力（ＲＦ出力）を供給する電力供給機構、及び、真空チャンバー１１内を真空排気する真空排気機構から構成されている。
【００１８】
図１に示すように、真空チャンバー１１は、コーティング対象の微粒子２３を収容するものであって、円筒形状部１１ａ、一端封止部１１ｂ及び他端封止部１１ｃから構成されている。円筒形状部１１ａは、全体として円筒形状を有する必要は必ずしも無く、円筒形状が部分的に形成されているものであれば良い。円筒形状部１１ａの一方側は平面が略円形状の一端封止部１１ｂにより封止されており、円筒形状部１１ａの他方側は平面が略円形状の他端封止部１１ｃにより封止されている。
【００１９】
他端封止部１１ｃの中央には開口部が形成されており、この開口部を通して筒状のガスシャワー電極１２が配置されている。この開口部の内壁面とガスシャワー電極１２との間には磁性流体シール部１７が配置されている。この磁性流体シール部１７は、磁性流体によって真空チャンバー１１内の気密を保持するものである。このガスシャワー電極１２は接地電位に接続されている。ガスシャワー電極１２の内部には冷却水が循環されており、成膜時にガスシャワー電極を一定温度に制御するようになっている。
【００２０】
ガスシャワー電極１２の一方側は真空チャンバー１１内に配置され、ガスシャワー電極１２の他方側は真空チャンバー１１外に配置されている。ガスシャワー電極１２は、その内部が二重管で構成されており、内側の管が原料ガスを供給するものであり、外側の管が真空チャンバー１１内を排気する管として用いられる。
【００２１】
ガスシャワー電極１２の一方側には、原料ガスをシャワー状に吹き出すガス吹き出し口１２ａが複数形成されている。これらのガス吹き出し口１２ａは、上記内側の管の一方側に繋げられている。ガス吹き出し口１２ａは、図２に示すように重力方向１４に対して真空チャンバーの回転方向１３に３０°〜９０°程度の方向（好ましくは６０°程度の方向）に配置されている。
【００２２】
上記内側の管の他方側には真空バルブ１８を介してマスフローコントローラー１９の一方側に接続されている。マスフローコントローラー１９の他方側は真空バルブ２０及びフィルター２１を介して原料ガス発生源２２に接続されている。この原料ガス発生源２２は、成膜する薄膜によって発生させる原料ガスの種類が異なるが、例えばＤＬＣ膜を成膜する場合は炭化水素ガス等を発生させるものとする。
【００２３】
前記回転駆動機構は、真空チャンバー１１を回転させるものであって、円筒形状部１１ａの外表面に取り付けられたローラー１５と、このローラーを回転させるモータ１６と、から構成されている。つまり、モータ１６によってローラー１５を回転させ、この回転力を真空チャンバー１１の外表面に伝えることにより、図２に示すように、ガスシャワー電極１２を回転中心として真空チャンバー１１を矢印１３のように回転させるようになっている。真空チャンバー１１を回転させると、その内部に収容された微粒子２３が真空チャンバー内面を転がる。なお、真空チャンバー１１内の気密性は、真空チャンバー１１の回転時においても磁性流体シール部１７によって保持される。
【００２４】
前記電力供給機構は、真空チャンバー１１に高周波電力（ＲＦ出力）を供給するものであって、インピーダンス整合器（マッチングボックス）２４及び高周波電源２５などから構成されている。つまり、真空チャンバー１１はマッチングボックス２４に接続されており、マッチングボックス２４は同軸ケーブルを介して高周波電源（ＲＦ電源）２５に接続されている。
【００２５】
前記真空排気機構は真空チャンバー１１内を真空排気するものである。ガスシャワー電極１２には、真空チャンバー１１内を排気する排気口１２ｂが複数設けられている。排気口１２ｂはガスシャワー電極の外側の管の一端に繋がっており、該外側の管の他端は配管を介して真空バルブ２７、手動バタフライバルブ２８及び大気開放用のリーク弁２９に接続されている。手動バタフライバルブ２８は、メインバルブとして機能するものであって、バルブの開きを手動で調節することによって真空チャンバー１１内の圧力を調整するものである。
【００２６】
また、配管は、その内部の圧力を計測するイオンゲージ３６及びピラニゲージ３７に接続されている。イオンゲージ３６は１０-6Ｔｏｒｒ以下の高真空圧力まで計測できるものであり、ピラニゲージ３７は１０-2Ｔｏｒｒ以上の低真空圧力を計測するものである。手動バタフライバルブ２８は配管を介して高真空引き用のターボ分子ポンプ３０に接続されており、ターボ分子ポンプ３０は冷却水によって冷却されるように構成されている。ターボ分子ポンプ３０は１０-6Ｔｏｒｒ以下の高真空に引くことができるものである。
【００２７】
ターボ分子ポンプ３０は配管を介して真空バルブ３１に接続されている。この真空バルブ３１及び上記真空バルブ２７は配管を介して低真空引き用のロータリーポンプ３２に接続されており、ロータリーポンプ３２は配管を介してオイルミストトラップ３３に接続されている。オイルミストトラップ３３は、ポンプ３２で発生したオイルミストなどが配管を通じて下流側に飛散するのを防止するものである。
【００２８】
次に、上記ＣＶＤ成膜装置を用いて容器の内部にＤＬＣ膜を成膜する方法について説明する。図３は、図１に示すＣＶＤ成膜装置を用いて微粒子に薄膜を被覆した粉体を示す断面図である。
【００２９】
まず、図２に示す複数の微粒子２３からなる粉体を真空チャンバー１１内に収容する。この後、モータ１６によってローラー１５を回転させ、この回転力を真空チャンバー１１の外表面に伝えることにより、ガスシャワー電極１２を回転中心として真空チャンバー１１を矢印１３のように回転させる。真空チャンバー１１を回転させると、その内部に収容された微粒子２３が真空チャンバー内面において重力方向１４とそれに対して回転方向１３に９０°の間を転がりながら動く。
【００３０】
次に、手動バタフライバルブ２８、真空バルブ３１及びリーク弁２９を閉じ、真空バルブ２７を開いて、ロータリーポンプ３２を作動させる。これにより、排気口１２ｂ、ガスシャワー電極の外側の管、配管を通して真空チャンバー１１内が真空排気される。次いで、真空チャンバー１１内が所定の圧力となったことをピラニゲージ３７によって確認した後、ロータリーポンプ３２を停止し、真空バルブ２７を閉じ、真空バルブ３１を開いて、ターボ分子ポンプ３０を作動させる。そして、１Ｔｏｒｒ未満まで真空引きした後、手動バタフライバルブ２８を開く。これにより、排気口１２ｂ、ガスシャワー電極の外側の管、配管を通して真空チャンバー１１内が真空排気され、真空チャンバー１１内を高真空状態まで真空引きされる。この際、イオンゲージ３６により計測された真空チャンバー１１内の圧力をオペレータが観察しながら、手動バタフライバルブ２８の開きを調節して真空チャンバー１１内の圧力を所定値になるように調整する。また、このとき、ターボ分子ポンプ３０は冷却水により冷却されている。
【００３１】
次に、真空バルブ１８，２０を開き、原料ガス発生源２２において原料ガス（例えば炭化水素ガス）を発生させ、この炭化水素ガスをフィルター２１、真空バルブ２０を通して配管内に導入し、マスフローコントローラー１９によって流量制御された炭化水素ガスを配管及びガスシャワー電極１２の内側の管に導入する。そして、この内側の管を通った炭化水素ガスをガス吹き出し口１２ａから吹き出させる。これにより、真空チャンバー１１内を転がりながら動いている微粒子２３に炭化水素ガスが吹き付けられ、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、ＤＬＣ薄膜の成膜に適した圧力に保たれる。
【００３２】
この後、真空チャンバー１１にマッチングボックス２４を介して高周波電源（ＲＦ電源）２５から例えば１３．５６ＭＨｚのＲＦ出力が供給される。これにより、真空チャンバー１１とガスシャワー電極１２との間にプラズマを着火する。このとき、マッチングボックス２４は、真空チャンバー１１とガスシャワー電極１２のインピーダンスに、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣによって合わせている。これによって、真空チャンバー１１内に炭化水素系プラズマが発生し、ＤＬＣ膜が微粒子２３の表面全体に成膜される。つまり、真空チャンバー１１を回転させることによって微粒子２３を転がしているため、図３に示すように、微粒子２３の表面全体にＤＬＣ膜３５を均一に成膜することが容易にできる。
【００３３】
ここで、微粒子２３を構成する母材は、金属でもセラミックでも良く、種々の材料を用いることが可能である。また、微粒子２３は、単一の物質から構成されている必要は必ずしも無く、複数の物質を混合したものから構成されていることも可能である。また、微粒子２３の形状は、種々の形状を用いることが可能であり、例えば球又は球に近い形状とすることが好ましい。また、微粒子２３の粒径２３ａは１０μｍ以下であることが好ましい。また、ＤＬＣ膜３５は、炭素を主成分とする非晶質炭素系薄膜であって、種々の硬質炭素膜を含むものである。
【００３４】
上記第１の実施の形態によれば、真空チャンバー１１にＲＦ出力を供給し、真空チャンバー１１を回転させることによって微粒子２３を転がしながら該微粒子の表面全体に薄膜（ＤＬＣ膜）を被覆している。これにより、微粒子２３の表面全体に容易にＤＬＣ膜３５を均一に成膜することができる。
【００３５】
図４は、本発明に係る第２の実施の形態によるＣＶＤ成膜装置を模式的に示す断面図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３６】
真空チャンバー１１内には内部電極４２が配置されている。この内部電極（アノード電極）４２は、冷却板３８、断熱材３９、ヒーターユニット４０及び防着板４１から構成されている。冷却板３８の内側には断熱材３９が形成されており、この断熱材３９の内側にはヒーターユニット４０が形成されている。このヒーターユニット４０の内側には防着板４１が形成されている。
【００３７】
内部電極４２は、図１に示すガスシャワー電極１２と同様に他端封止部１１ｃの開口部を通して真空チャンバー内に挿入して配置されている。また、内部電極４２は、図４に示すように真空チャンバー１１の内径より少し小さい外径を有する。内部電極４２と真空チャンバー１１の内面との隙間（即ち、冷却板３８と真空チャンバー１１の内面との隙間）は、パッシェンの法則に基づいて成膜時の圧力から放電が発生しないように決定され、通常は３ｍｍ〜３ｃｍ程度である。
【００３８】
内部電極４２の断面は図４に示すように馬蹄形状からなり、内部電極４２には開口部４４が設けられている。内部電極４２は、放電空間４３として作用する中空部を持つシリンダのような形状となっている。プラズマはシリンダの中空部（放電空間４３）に発生するように構成されている。この中空部の形状は、内部電極４２における中空部の内表面の面積が、中空部内から開口部４４を通して見える真空チャンバー１１の内表面の面積に比べて十分大きくなるように決定される。このようにする事で成膜時に粉体表面に負の自己バイアスをかける事が可能となり、粉体表面に緻密なＤＬＣ薄膜を堆積させる事が可能となる。
【００３９】
内部電極４２の中空部の内表面には原料ガスをシャワー状に供給するガス吹き出し口（図示せず）が複数設けられている。これらガス吹き出し口は、第１の実施の形態と同様に真空バルブ１８を介してマスフローコントローラー１９の一方側に接続されている。また、内部電極の開口部４４の角度（開口部４４の開き具合）は一度に処理する粉体の量に応じて決定されるが、上述したようにシリンダ中空部の表面積に比べて小さくなるように設計される。
【００４０】
上述したように内部電極４２における最内側には防着板４１が形成されており、この防着板４１は中空部内であって該内部電極においてプラズマが発生する放電空間４３に接する部分に位置している。防着板４１は、内部電極４２に薄膜が成膜されることを抑制するためのものである。防着板４１はヒーターユニット４０によって加熱されて所定温度に保持されるようになっている。防着板４１の保持温度は、成膜条件などによって適切な温度を適宜採用すれば良いが、好ましい一例としては３５０℃以上である。
【００４１】
このようにヒーターによって防着板を所定温度（例えば３５０℃以上）に加熱して保持した状態で、粉体（微粒子）２３に薄膜を成膜すると、内部電極４２に薄膜が付着するのを抑制することができる。即ち、内部電極のプラズマに接する部分に薄膜が付着することを抑制できるので、内部電極に付着した薄膜が剥離されることもない。
【００４２】
防着板４１の材質としては、防着板を使用する際の温度に耐える金属であれば、種々の金属を用いることも可能であり、例えばＳｉ、Ｓｉ化合物（例えばＳｉＣ、ＳｉＯ2など）、Ｃｒ、Ｔｉなどが好ましく、具体的にはブラスト処理したクロム板、表面をＳｉＯ2処理したアルミ板などが好ましい。
【００４３】
ヒーターユニット４０と冷却板３８との間には断熱材３９が配置されており、冷却板３８は冷却手段（図示せず）によって冷却されて所定温度に保持されるようになっている。
【００４４】
上記第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、真空チャンバー１１にＲＦ出力を供給し、真空チャンバー１１を回転させることによって微粒子２３を転がしながら該微粒子の表面全体に薄膜（ＤＬＣ膜）を被覆している。これにより、微粒子２３の表面全体に容易にＤＬＣ膜３５を均一に成膜することができる。
【００４５】
また、第２の実施の形態では、成膜時には、プラズマの発生する場所である内部電極４２の開口部４４の近傍における真空チャンバー１１の内表面が粉体２３によって覆われているので、真空チャンバー１１の内表面にＤＬＣ膜が形成される事はない。そのため、真空チャンバーからの膜剥離、異常放電、放電不安定等の問題が生じることがなく、安定して粉体表面に均一にＤＬＣ膜を形成させる事が可能となる。
【００４６】
つまり、第２の実施の形態では、アース電極である内部電極４２に比してカソード電極を兼ねる真空チャンバー１１の内面の面積が大きいので、プラズマ発生時に粉体表面にマイナス（−）の自己バイアスをかける事が可能となり、プラス（＋）の自己バイアス電圧が粉体表面に生じることを抑制できる。これにより、十分に緻密なＤＬＣ膜を形成することができる。
【００４７】
また、第２の実施の形態では、内部電極４２を真空チャンバー１１の内径より少し小さい外径を有するように形成し、内部電極４２と真空チャンバー１１の内面との隙間を、パッシェンの法則に基づいて成膜時の圧力から放電が発生しないように決定している。このため、粉体２３で覆っているチャンバー内面にのみプラズマを発生させ、粉体２３で覆っていないチャンバー内面にプラズマが接しないようにすることができる。これにより、真空チャンバー１１を回転させて成膜している時にチャンバー内面にＤＬＣ膜が形成されることを抑制することができる。従って、長時間成膜を行っても、チャンバー内面にＤＬＣ膜が形成され厚膜化する事に起因する放電条件の変化を防止でき、異常放電を防止し、安定放電を持続することが可能となる。よって、ＣＶＤ成膜装置を長時間運転しても安定成膜が実現できる。
【００４８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、微粒子２３に薄膜を成膜する成膜条件を適宜変更することも可能である。また例えば、原料ガス発生源としては、炭化水素ガスの発生源に限られず、種々の発生源を用いることも可能であり、それにより、微粒子２３にＤＬＣ膜以外の薄膜を成膜することが可能となる。つまり、上記実施の形態では、ＣＶＤ成膜装置で成膜する薄膜としてＤＬＣ膜を挙げているが、微粒子２３の表面全体に他の薄膜を被覆する際に上記ＣＶＤ成膜装置を用いることも可能である。
【００４９】
また、上記実施の形態では、前述した真空排気機構を用いているが、これに限定されるものではなく、全自動化した真空排気機構を用いることも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力供給機構によって真空チャンバーに電力を供給し、駆動機構で真空チャンバーを回転させることによって微粒子を動かしながら該微粒子の表面全体に薄膜を成膜している。したがって、微粒子の表面全体に薄膜を均一に成膜できるＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態によるＣＶＤ成膜装置を模式的に示す構成図である。
【図２】図１に示す２−２線に沿った断面図である。
【図３】図１に示すＣＶＤ成膜装置を用いて微粒子に薄膜を被覆した粉体を示す断面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態によるＣＶＤ成膜装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１１…真空チャンバー
１１ａ…円筒形状部
１１ｂ…一端封止部
１１ｃ…他端封止部
１２…ガスシャワー電極
１２ａ…ガス吹き出し口
１２ｂ…排気口
１３…矢印（回転方向）
１４…重力方向
１５…ローラー
１６…モータ
１７…磁性流体シール部
１８，２０，２７，３１…真空バルブ
１９…マスフローコントローラー
２１…フィルター
２２…原料ガス発生源
２３…微粒子（粉体）
２４…マッチングボックス（インピーダンス整合器）
２５…高周波電源（ＲＦ電源）
２８…手動バタフライバルブ
２９…リーク弁
３０…ターボ分子ポンプ
３２…ロータリーポンプ
３３…オイルミストトラップ
３５…ＤＬＣ膜
３６…イオンゲージ
３７…ピラニゲージ
３８…冷却板
３９…断熱材
４０…ヒーターユニット
４１…防着板
４２…内部電極（アノード電極）
４３…放電空間
４４…開口部
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子に薄膜を成膜するＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜装置は、平面状の基板表面や比較的単純な立体形状を持つ物体表面に所定の膜を成膜するものである。硬質炭素膜成膜用のＣＶＤ成膜装置についても同様である。
【０００３】
一般的な高周波平行平板プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバーを有し、この真空チャンバー内で、高周波電源が接続された平板電極（カソード）と、接地された平板電極（アノード）を平行に対向させた装置である。このＣＶＤ装置には真空排気系とガス導入系が組み込まれており、接地されたアノード電極は、表面に無数の穴がシャワー状に分布したガスシャワー電極となって原料ガスを導入する場合もある。カソード電極と高周波電源はマッチングボックスを介して接続されている。
【０００４】
この装置を用いて例えばＤＬＣ膜を成膜する場合は次のような手順に従う。
まず、カソード電極上に成膜対象物（例えばＳｉウェハーやＳＵＳ板等）を固定する。次いで、真空チャンバーを真空排気し、所定の真空度に到達させる。次いで、原料ガスを真空チャンバー内に供給する。なお、ＤＬＣ(Diamond Like Carbon)成膜の場合は炭化水素系ガスを使用する。次いで、高周波電源によってカソード電極にマッチングボックスを介して高周波出力を印加する。これにより、アノード電極とカソード電極との間に原料ガスによるプラズマが発生し、カソード電極上にＤＬＣ膜が堆積する。次いで、所定時間成膜後高周波出力を切り、ガス供給を止める。次いで、真空排気を止めてチャンバーを大気開放し、成膜対象物を取り出す。
【０００５】
次に、従来の粉体成膜用スパッタ装置について説明する。
この粉体成膜用スパッタ装置は、粉体表面に膜をつける装置であって、回転可能に構成された回転型真空チャンバーを有し、この真空チャンバーはドラム形状からなり、この真空チャンバー内にターゲット電極を配置し、真空チャンバーを接地し、真空チャンバー中心線上に原料ターゲット電極を配置したスパッタ方式である。このスパッタ装置は、回転型真空チャンバー内に粉体を置き、この粉体表面にターゲットの材質と同様の成分の膜を粉体表面に成膜するものである。
【０００６】
この装置を用いれば一般的なスパッタ装置で成膜可能な膜を粉体表面に成膜する事が可能となる。具体的には、例えばアルミなどの各種金属膜、ＳｉＯ2膜、アルミナなどのセラミック膜などを粉体表面に成膜することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の高周波平行平板プラズマＣＶＤ装置では、あまり複雑な形状のものにはつきまわり良くＣＶＤ膜を成膜することができないため、粉体（微粒子）の全表面には均一に成膜することができない。一方、前述したように粉体に成膜する方法としては回転型真空チャンバーを用いた粉体成膜用スパッタ装置があるが、ターゲット材質と同様の成分の膜しか成膜することができない。従って、ＤＬＣなどのＣＶＤ膜を粉体に成膜することは困難であった。
【０００８】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、微粒子の表面全体に薄膜を均一に成膜できるＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ成膜方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るＣＶＤ成膜装置は、微粒子の表面全体に薄膜を成膜するＣＶＤ成膜装置であって、微粒子を収容する真空チャンバーと、この真空チャンバーを回転させる駆動機構と、真空チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構と、真空チャンバーに電力を供給する電力供給機構と、を具備し、上記駆動機構を用いて真空チャンバーを回転させることにより、真空チャンバー内の微粒子を動かしながら該微粒子の表面全体に薄膜を成膜することを特徴とする。
【００１０】
上記ＣＶＤ成膜装置によれば、電力供給機構によって真空チャンバーに電力を供給し、駆動機構で真空チャンバーを回転させることによって微粒子を動かしながら該微粒子の表面全体に薄膜を成膜している。これにより、微粒子の表面全体に容易に薄膜を成膜することができる。
【００１１】
また、本発明に係るＣＶＤ成膜装置においては、上記真空チャンバーは円筒形状部を有しており、上記原料ガス導入機構における原料ガスの導入方向は、重力方向に対して真空チャンバーの回転方向に３０°以上９０°以下の方向であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るＣＶＤ成膜装置においては、上記真空チャンバー内に配置され、接地電位に接続された内部電極をさらに含み、この内部電極は真空チャンバーの内径より小さい外径を有し、内部電極と真空チャンバーとの隙間がパッシェンの法則に基づいて成膜時の圧力から放電が発生しないように決定されており、内部電極は放電空間として作用する中空部を有すると共に開口部を有し、この中空部は該開口部を介して真空チャンバーの内面に繋げられていることも可能である。これにより、真空チャンバーを回転させて成膜している時にチャンバー内面にＤＬＣ膜が形成されることを抑制することができる
【００１３】
また、本発明に係るＣＶＤ成膜装置においては、内部電極における中空部の内表面の面積が該中空部内から該開口部を通して見える真空チャンバーの内表面の面積に比べて大きいことも可能である。このようにする事で成膜時に微粒子表面に負の自己バイアスをかける事が可能となり、微粒子表面に緻密なＤＬＣ薄膜を成膜することができる。
【００１４】
また、本発明に係るＣＶＤ成膜装置において、上記内部電極における中空部の内表面には、該内部電極に薄膜が成膜されることを抑制する防着板が配置されていることも可能である。また、上記防着板を所定温度に加熱する加熱部をさらに含むことも可能である。
【００１５】
本発明に係るＣＶＤ成膜方法は、微粒子の表面全体に薄膜を成膜するＣＶＤ成膜方法であって、真空チャンバー内にアース電極を配置し、真空チャンバー内に微粒子を収容し、真空チャンバー内に原料ガスを供給し、真空チャンバーを回転させることにより真空チャンバー内の微粒子を動かし、真空チャンバーに電力を供給し、アース電極と真空チャンバーの間に原料ガス系プラズマを発生させることにより、微粒子の表面全体に薄膜を成膜することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施の形態によるＣＶＤ成膜装置を模式的に示す構成図である。図２は、図１に示す２−２線に沿った断面図である。
【００１７】
ＣＶＤ成膜装置は、ドラム缶のような真空チャンバー１１、この真空チャンバー１１内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構、真空チャンバー１１を回転させる回転駆動機構、真空チャンバー１１に高周波電力（ＲＦ出力）を供給する電力供給機構、及び、真空チャンバー１１内を真空排気する真空排気機構から構成されている。
【００１８】
図１に示すように、真空チャンバー１１は、コーティング対象の微粒子２３を収容するものであって、円筒形状部１１ａ、一端封止部１１ｂ及び他端封止部１１ｃから構成されている。円筒形状部１１ａは、全体として円筒形状を有する必要は必ずしも無く、円筒形状が部分的に形成されているものであれば良い。円筒形状部１１ａの一方側は平面が略円形状の一端封止部１１ｂにより封止されており、円筒形状部１１ａの他方側は平面が略円形状の他端封止部１１ｃにより封止されている。
【００１９】
他端封止部１１ｃの中央には開口部が形成されており、この開口部を通して筒状のガスシャワー電極１２が配置されている。この開口部の内壁面とガスシャワー電極１２との間には磁性流体シール部１７が配置されている。この磁性流体シール部１７は、磁性流体によって真空チャンバー１１内の気密を保持するものである。このガスシャワー電極１２は接地電位に接続されている。ガスシャワー電極１２の内部には冷却水が循環されており、成膜時にガスシャワー電極を一定温度に制御するようになっている。
【００２０】
ガスシャワー電極１２の一方側は真空チャンバー１１内に配置され、ガスシャワー電極１２の他方側は真空チャンバー１１外に配置されている。ガスシャワー電極１２は、その内部が二重管で構成されており、内側の管が原料ガスを供給するものであり、外側の管が真空チャンバー１１内を排気する管として用いられる。
【００２１】
ガスシャワー電極１２の一方側には、原料ガスをシャワー状に吹き出すガス吹き出し口１２ａが複数形成されている。これらのガス吹き出し口１２ａは、上記内側の管の一方側に繋げられている。ガス吹き出し口１２ａは、図２に示すように重力方向１４に対して真空チャンバーの回転方向１３に３０°〜９０°程度の方向（好ましくは６０°程度の方向）に配置されている。
【００２２】
上記内側の管の他方側には真空バルブ１８を介してマスフローコントローラー１９の一方側に接続されている。マスフローコントローラー１９の他方側は真空バルブ２０及びフィルター２１を介して原料ガス発生源２２に接続されている。この原料ガス発生源２２は、成膜する薄膜によって発生させる原料ガスの種類が異なるが、例えばＤＬＣ膜を成膜する場合は炭化水素ガス等を発生させるものとする。
【００２３】
前記回転駆動機構は、真空チャンバー１１を回転させるものであって、円筒形状部１１ａの外表面に取り付けられたローラー１５と、このローラーを回転させるモータ１６と、から構成されている。つまり、モータ１６によってローラー１５を回転させ、この回転力を真空チャンバー１１の外表面に伝えることにより、図２に示すように、ガスシャワー電極１２を回転中心として真空チャンバー１１を矢印１３のように回転させるようになっている。真空チャンバー１１を回転させると、その内部に収容された微粒子２３が真空チャンバー内面を転がる。なお、真空チャンバー１１内の気密性は、真空チャンバー１１の回転時においても磁性流体シール部１７によって保持される。
【００２４】
前記電力供給機構は、真空チャンバー１１に高周波電力（ＲＦ出力）を供給するものであって、インピーダンス整合器（マッチングボックス）２４及び高周波電源２５などから構成されている。つまり、真空チャンバー１１はマッチングボックス２４に接続されており、マッチングボックス２４は同軸ケーブルを介して高周波電源（ＲＦ電源）２５に接続されている。
【００２５】
前記真空排気機構は真空チャンバー１１内を真空排気するものである。ガスシャワー電極１２には、真空チャンバー１１内を排気する排気口１２ｂが複数設けられている。排気口１２ｂはガスシャワー電極の外側の管の一端に繋がっており、該外側の管の他端は配管を介して真空バルブ２７、手動バタフライバルブ２８及び大気開放用のリーク弁２９に接続されている。手動バタフライバルブ２８は、メインバルブとして機能するものであって、バルブの開きを手動で調節することによって真空チャンバー１１内の圧力を調整するものである。
【００２６】
また、配管は、その内部の圧力を計測するイオンゲージ３６及びピラニゲージ３７に接続されている。イオンゲージ３６は１０-6Ｔｏｒｒ以下の高真空圧力まで計測できるものであり、ピラニゲージ３７は１０-2Ｔｏｒｒ以上の低真空圧力を計測するものである。手動バタフライバルブ２８は配管を介して高真空引き用のターボ分子ポンプ３０に接続されており、ターボ分子ポンプ３０は冷却水によって冷却されるように構成されている。ターボ分子ポンプ３０は１０-6Ｔｏｒｒ以下の高真空に引くことができるものである。
【００２７】
ターボ分子ポンプ３０は配管を介して真空バルブ３１に接続されている。この真空バルブ３１及び上記真空バルブ２７は配管を介して低真空引き用のロータリーポンプ３２に接続されており、ロータリーポンプ３２は配管を介してオイルミストトラップ３３に接続されている。オイルミストトラップ３３は、ポンプ３２で発生したオイルミストなどが配管を通じて下流側に飛散するのを防止するものである。
【００２８】
次に、上記ＣＶＤ成膜装置を用いて容器の内部にＤＬＣ膜を成膜する方法について説明する。図３は、図１に示すＣＶＤ成膜装置を用いて微粒子に薄膜を被覆した粉体を示す断面図である。
【００２９】
まず、図２に示す複数の微粒子２３からなる粉体を真空チャンバー１１内に収容する。この後、モータ１６によってローラー１５を回転させ、この回転力を真空チャンバー１１の外表面に伝えることにより、ガスシャワー電極１２を回転中心として真空チャンバー１１を矢印１３のように回転させる。真空チャンバー１１を回転させると、その内部に収容された微粒子２３が真空チャンバー内面において重力方向１４とそれに対して回転方向１３に９０°の間を転がりながら動く。
【００３０】
次に、手動バタフライバルブ２８、真空バルブ３１及びリーク弁２９を閉じ、真空バルブ２７を開いて、ロータリーポンプ３２を作動させる。これにより、排気口１２ｂ、ガスシャワー電極の外側の管、配管を通して真空チャンバー１１内が真空排気される。次いで、真空チャンバー１１内が所定の圧力となったことをピラニゲージ３７によって確認した後、ロータリーポンプ３２を停止し、真空バルブ２７を閉じ、真空バルブ３１を開いて、ターボ分子ポンプ３０を作動させる。そして、１Ｔｏｒｒ未満まで真空引きした後、手動バタフライバルブ２８を開く。これにより、排気口１２ｂ、ガスシャワー電極の外側の管、配管を通して真空チャンバー１１内が真空排気され、真空チャンバー１１内を高真空状態まで真空引きされる。この際、イオンゲージ３６により計測された真空チャンバー１１内の圧力をオペレータが観察しながら、手動バタフライバルブ２８の開きを調節して真空チャンバー１１内の圧力を所定値になるように調整する。また、このとき、ターボ分子ポンプ３０は冷却水により冷却されている。
【００３１】
次に、真空バルブ１８，２０を開き、原料ガス発生源２２において原料ガス（例えば炭化水素ガス）を発生させ、この炭化水素ガスをフィルター２１、真空バルブ２０を通して配管内に導入し、マスフローコントローラー１９によって流量制御された炭化水素ガスを配管及びガスシャワー電極１２の内側の管に導入する。そして、この内側の管を通った炭化水素ガスをガス吹き出し口１２ａから吹き出させる。これにより、真空チャンバー１１内を転がりながら動いている微粒子２３に炭化水素ガスが吹き付けられ、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、ＤＬＣ薄膜の成膜に適した圧力に保たれる。
【００３２】
この後、真空チャンバー１１にマッチングボックス２４を介して高周波電源（ＲＦ電源）２５から例えば１３．５６ＭＨｚのＲＦ出力が供給される。これにより、真空チャンバー１１とガスシャワー電極１２との間にプラズマを着火する。このとき、マッチングボックス２４は、真空チャンバー１１とガスシャワー電極１２のインピーダンスに、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣによって合わせている。これによって、真空チャンバー１１内に炭化水素系プラズマが発生し、ＤＬＣ膜が微粒子２３の表面全体に成膜される。つまり、真空チャンバー１１を回転させることによって微粒子２３を転がしているため、図３に示すように、微粒子２３の表面全体にＤＬＣ膜３５を均一に成膜することが容易にできる。
【００３３】
ここで、微粒子２３を構成する母材は、金属でもセラミックでも良く、種々の材料を用いることが可能である。また、微粒子２３は、単一の物質から構成されている必要は必ずしも無く、複数の物質を混合したものから構成されていることも可能である。また、微粒子２３の形状は、種々の形状を用いることが可能であり、例えば球又は球に近い形状とすることが好ましい。また、微粒子２３の粒径２３ａは１０μｍ以下であることが好ましい。また、ＤＬＣ膜３５は、炭素を主成分とする非晶質炭素系薄膜であって、種々の硬質炭素膜を含むものである。
【００３４】
上記第１の実施の形態によれば、真空チャンバー１１にＲＦ出力を供給し、真空チャンバー１１を回転させることによって微粒子２３を転がしながら該微粒子の表面全体に薄膜（ＤＬＣ膜）を被覆している。これにより、微粒子２３の表面全体に容易にＤＬＣ膜３５を均一に成膜することができる。
【００３５】
図４は、本発明に係る第２の実施の形態によるＣＶＤ成膜装置を模式的に示す断面図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３６】
真空チャンバー１１内には内部電極４２が配置されている。この内部電極（アノード電極）４２は、冷却板３８、断熱材３９、ヒーターユニット４０及び防着板４１から構成されている。冷却板３８の内側には断熱材３９が形成されており、この断熱材３９の内側にはヒーターユニット４０が形成されている。このヒーターユニット４０の内側には防着板４１が形成されている。
【００３７】
内部電極４２は、図１に示すガスシャワー電極１２と同様に他端封止部１１ｃの開口部を通して真空チャンバー内に挿入して配置されている。また、内部電極４２は、図４に示すように真空チャンバー１１の内径より少し小さい外径を有する。内部電極４２と真空チャンバー１１の内面との隙間（即ち、冷却板３８と真空チャンバー１１の内面との隙間）は、パッシェンの法則に基づいて成膜時の圧力から放電が発生しないように決定され、通常は３ｍｍ〜３ｃｍ程度である。
【００３８】
内部電極４２の断面は図４に示すように馬蹄形状からなり、内部電極４２には開口部４４が設けられている。内部電極４２は、放電空間４３として作用する中空部を持つシリンダのような形状となっている。プラズマはシリンダの中空部（放電空間４３）に発生するように構成されている。この中空部の形状は、内部電極４２における中空部の内表面の面積が、中空部内から開口部４４を通して見える真空チャンバー１１の内表面の面積に比べて十分大きくなるように決定される。このようにする事で成膜時に粉体表面に負の自己バイアスをかける事が可能となり、粉体表面に緻密なＤＬＣ薄膜を堆積させる事が可能となる。
【００３９】
内部電極４２の中空部の内表面には原料ガスをシャワー状に供給するガス吹き出し口（図示せず）が複数設けられている。これらガス吹き出し口は、第１の実施の形態と同様に真空バルブ１８を介してマスフローコントローラー１９の一方側に接続されている。また、内部電極の開口部４４の角度（開口部４４の開き具合）は一度に処理する粉体の量に応じて決定されるが、上述したようにシリンダ中空部の表面積に比べて小さくなるように設計される。
【００４０】
上述したように内部電極４２における最内側には防着板４１が形成されており、この防着板４１は中空部内であって該内部電極においてプラズマが発生する放電空間４３に接する部分に位置している。防着板４１は、内部電極４２に薄膜が成膜されることを抑制するためのものである。防着板４１はヒーターユニット４０によって加熱されて所定温度に保持されるようになっている。防着板４１の保持温度は、成膜条件などによって適切な温度を適宜採用すれば良いが、好ましい一例としては３５０℃以上である。
【００４１】
このようにヒーターによって防着板を所定温度（例えば３５０℃以上）に加熱して保持した状態で、粉体（微粒子）２３に薄膜を成膜すると、内部電極４２に薄膜が付着するのを抑制することができる。即ち、内部電極のプラズマに接する部分に薄膜が付着することを抑制できるので、内部電極に付着した薄膜が剥離されることもない。
【００４２】
防着板４１の材質としては、防着板を使用する際の温度に耐える金属であれば、種々の金属を用いることも可能であり、例えばＳｉ、Ｓｉ化合物（例えばＳｉＣ、ＳｉＯ2など）、Ｃｒ、Ｔｉなどが好ましく、具体的にはブラスト処理したクロム板、表面をＳｉＯ2処理したアルミ板などが好ましい。
【００４３】
ヒーターユニット４０と冷却板３８との間には断熱材３９が配置されており、冷却板３８は冷却手段（図示せず）によって冷却されて所定温度に保持されるようになっている。
【００４４】
上記第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、真空チャンバー１１にＲＦ出力を供給し、真空チャンバー１１を回転させることによって微粒子２３を転がしながら該微粒子の表面全体に薄膜（ＤＬＣ膜）を被覆している。これにより、微粒子２３の表面全体に容易にＤＬＣ膜３５を均一に成膜することができる。
【００４５】
また、第２の実施の形態では、成膜時には、プラズマの発生する場所である内部電極４２の開口部４４の近傍における真空チャンバー１１の内表面が粉体２３によって覆われているので、真空チャンバー１１の内表面にＤＬＣ膜が形成される事はない。そのため、真空チャンバーからの膜剥離、異常放電、放電不安定等の問題が生じることがなく、安定して粉体表面に均一にＤＬＣ膜を形成させる事が可能となる。
【００４６】
つまり、第２の実施の形態では、アース電極である内部電極４２に比してカソード電極を兼ねる真空チャンバー１１の内面の面積が大きいので、プラズマ発生時に粉体表面にマイナス（−）の自己バイアスをかける事が可能となり、プラス（＋）の自己バイアス電圧が粉体表面に生じることを抑制できる。これにより、十分に緻密なＤＬＣ膜を形成することができる。
【００４７】
また、第２の実施の形態では、内部電極４２を真空チャンバー１１の内径より少し小さい外径を有するように形成し、内部電極４２と真空チャンバー１１の内面との隙間を、パッシェンの法則に基づいて成膜時の圧力から放電が発生しないように決定している。このため、粉体２３で覆っているチャンバー内面にのみプラズマを発生させ、粉体２３で覆っていないチャンバー内面にプラズマが接しないようにすることができる。これにより、真空チャンバー１１を回転させて成膜している時にチャンバー内面にＤＬＣ膜が形成されることを抑制することができる。従って、長時間成膜を行っても、チャンバー内面にＤＬＣ膜が形成され厚膜化する事に起因する放電条件の変化を防止でき、異常放電を防止し、安定放電を持続することが可能となる。よって、ＣＶＤ成膜装置を長時間運転しても安定成膜が実現できる。
【００４８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、微粒子２３に薄膜を成膜する成膜条件を適宜変更することも可能である。また例えば、原料ガス発生源としては、炭化水素ガスの発生源に限られず、種々の発生源を用いることも可能であり、それにより、微粒子２３にＤＬＣ膜以外の薄膜を成膜することが可能となる。つまり、上記実施の形態では、ＣＶＤ成膜装置で成膜する薄膜としてＤＬＣ膜を挙げているが、微粒子２３の表面全体に他の薄膜を被覆する際に上記ＣＶＤ成膜装置を用いることも可能である。
【００４９】
また、上記実施の形態では、前述した真空排気機構を用いているが、これに限定されるものではなく、全自動化した真空排気機構を用いることも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力供給機構によって真空チャンバーに電力を供給し、駆動機構で真空チャンバーを回転させることによって微粒子を動かしながら該微粒子の表面全体に薄膜を成膜している。したがって、微粒子の表面全体に薄膜を均一に成膜できるＣＶＤ成膜装置及びＣＶＤ成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態によるＣＶＤ成膜装置を模式的に示す構成図である。
【図２】図１に示す２−２線に沿った断面図である。
【図３】図１に示すＣＶＤ成膜装置を用いて微粒子に薄膜を被覆した粉体を示す断面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態によるＣＶＤ成膜装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１１…真空チャンバー
１１ａ…円筒形状部
１１ｂ…一端封止部
１１ｃ…他端封止部
１２…ガスシャワー電極
１２ａ…ガス吹き出し口
１２ｂ…排気口
１３…矢印（回転方向）
１４…重力方向
１５…ローラー
１６…モータ
１７…磁性流体シール部
１８，２０，２７，３１…真空バルブ
１９…マスフローコントローラー
２１…フィルター
２２…原料ガス発生源
２３…微粒子（粉体）
２４…マッチングボックス（インピーダンス整合器）
２５…高周波電源（ＲＦ電源）
２８…手動バタフライバルブ
２９…リーク弁
３０…ターボ分子ポンプ
３２…ロータリーポンプ
３３…オイルミストトラップ
３５…ＤＬＣ膜
３６…イオンゲージ
３７…ピラニゲージ
３８…冷却板
３９…断熱材
４０…ヒーターユニット
４１…防着板
４２…内部電極（アノード電極）
４３…放電空間
４４…開口部
Claims (8)
- 微粒子の表面全体に薄膜を成膜するＣＶＤ成膜装置であって、
微粒子を収容する真空チャンバーと、
この真空チャンバーを回転させる駆動機構と、
真空チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構と、
真空チャンバーに電力を供給する電力供給機構と、
を具備し、
上記真空チャンバーは円筒形状部を有しており、上記原料ガス導入機構における原料ガスの導入方向は、重力方向に対して真空チャンバーの回転方向に３０°以上９０°以下の方向であり、
上記駆動機構を用いて真空チャンバーを回転させることにより、真空チャンバー内の微粒子を動かしながら該微粒子の表面全体に薄膜を成膜することを特徴とするＣＶＤ成膜装置。 - 微粒子の表面全体に薄膜を成膜するＣＶＤ成膜装置であって、
微粒子を収容する真空チャンバーと、
この真空チャンバーを回転させる駆動機構と、
真空チャンバー内に配置され、接地電位に接続された内部電極と、
真空チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構と、
真空チャンバーに電力を供給する電力供給機構と、
を具備し、
上記内部電極は真空チャンバーの内径より小さい外径を有し、内部電極と真空チャンバーとの隙間がパッシェンの法則に基づいて成膜時の圧力から放電が発生しないように決定されており、内部電極は放電空間として作用する中空部を有すると共に開口部を有し、この中空部は該開口部を介して真空チャンバーの内面に繋げられており、
上記駆動機構を用いて真空チャンバーを回転させることにより、真空チャンバー内の微粒子を動かしながら該微粒子の表面全体に薄膜を成膜することを特徴とするＣＶＤ成膜装置。 - 上記内部電極における中空部の内表面の面積が該中空部内から該開口部を通して見える真空チャンバーの内表面の面積に比べて大きいことを特徴とする請求項２に記載のＣＶＤ成膜装置。
- 上記内部電極における中空部の内表面には、該内部電極に薄膜が成膜されることを抑制する防着板が配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のＣＶＤ成膜装置。
- 上記防着板を所定温度に加熱する加熱部をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のＣＶＤ成膜装置。
- 円筒形状部を有する真空チャンバー内にアース電極を配置し、
真空チャンバー内に微粒子を収容し、
真空チャンバー内に原料ガスを導入し、
真空チャンバーを回転させることにより真空チャンバー内の微粒子を動かし、
真空チャンバーに電力を供給し、アース電極と真空チャンバーの間に原料ガス系プラズマを発生させることにより、微粒子の表面全体に薄膜を成膜するＣＶＤ成膜方法であって、
上記原料ガスの導入方向は、重力方向に対して真空チャンバーの回転方向に３０°以上９０°以下の方向であることを特徴とするＣＶＤ成膜方法。 - 円筒形状部を有する真空チャンバー内に微粒子を収容し、
真空チャンバー内に原料ガスを導入し、
真空チャンバーを回転させることにより真空チャンバー内の微粒子を動かし、
真空チャンバーに電力を供給することにより、微粒子に薄膜をＣＶＤ成膜方法によって被覆する被覆微粒子の製造方法であって、
上記原料ガスの導入方向は、重力方向に対して真空チャンバーの回転方向に３０°以上９０°以下の方向であることを特徴とする被覆微粒子の製造方法。 - 真空チャンバー内に、接地電位に接続された内部電極を配置し、
真空チャンバー内に微粒子を収容し、
真空チャンバー内に原料ガスを導入し、
真空チャンバーを回転させることにより真空チャンバー内の微粒子を動かし、
真空チャンバーに電力を供給し、内部電極と真空チャンバーの間に原料ガス系プラズマを発生させることにより、微粒子に薄膜をＣＶＤ成膜方法によって被覆する被覆微粒子の製造方法であって、
上記内部電極は真空チャンバーの内径より小さい外径を有し、内部電極と真空チャンバーとの隙間がパッシェンの法則に基づいて成膜時の圧力から放電が発生しないように決定されており、内部電極は放電空間として作用する中空部を有すると共に開口部を有し、この中空部は該開口部を介して真空チャンバーの内面に繋げられていることを特徴とする被覆微粒子の製造方法。
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