JP5587423B2 - 形態及びナノ構造が制御されたナノ構造化薄層を堆積させるための方法及び装置 - Google Patents
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/513—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets
Description
・少なくとも1つの第1チャンバーと第2チャンバーとが壁によって分けられているものであるが、1つ以上の開口部を介して互いに流体連通しているものを提供する工程;
・該第1チャンバーにおいて、局在プラズマの生成のための平面アンテナを提供する工程であって、前記平面アンテナは、前記壁からより遠い該アンテナの表面が前記壁から5cm以下の距離「d」であるように、前記第1及び第2チャンバーを分ける壁の近くに又は隣に設置され、前記壁における前記1つ以上の開口部に対応する位置に1つ以上の穴部を有する工程;
・前記第1及び第2チャンバーを分ける壁からより遠い前記アンテナの表面に面する区域において平面的な非熱的プラズマを生成する工程;
・気体又は蒸気相の試薬に非熱的プラズマの地域を横断させるため、該試薬を前記壁からより遠い前記アンテナの表面から5cm以下の距離「h」の一点にて前記第1チャンバー中に注入し、それ故に、試薬の流れが前記プラズマを横断する反応区域が規定され、ここで、所望の材料の分子種が生成される工程;
・前記1つ以上の開口部を介して、該反応区域から前記分子種を抽出し、それらを前記第2チャンバー内に規定された堆積区域に向ける工程であって、該堆積区域には、ナノ構造化フィルム用の支持体が配置されている工程;
・該反応区域を10〜100,000Paの間に含まれる圧力PRにて維持し、該堆積区域を0.01〜10,000Paの間に含まれる圧力PDにて維持し、PR/PD比を3に等しいか又はそれより大きな値にて維持し、それ故に、該反応区域から該堆積区域に向けられている前記分子種を含有する超音速気体噴流を決定する工程;
・前記支持体を該超音速噴流の軸に沿って前記1つ以上の開口部から0.5〜10cmの間に含まれる距離にて配置させる工程。
PR/PD=1+Q/CRD・PD
ここで:
・PR及びPDは、上述の意味を有し;
・Qは、システムの容積測定スループットであり、(m3・Pa/s)で測定され;
・CRDは、開口部でつながっている2つの区域間の気体コンダクタンスであり、(m3/s)で測定され;該コンダクタンスは、開口部の寸法によって決定される。
MXn+H2→M+HX (I)
を得るための還元剤、例えば水素とすることができる。
SiCl4+2H2→Si+4HCl (II)
MXn+O2→MO+nX (III)
に従って反応区域中に注入する。
Ti(OC2H5)4+12O2→TiO2+8CO2+10H2O (IV)
xM=d・0.67(PR/PD)1/2
[ここで、xMは、開口部とマッハディスク間の距離であり、dは、開口部の直径である]によって定義される;一方、長方形開口部の場合、その関係は
xM=h・(w/h)0.47・0.67(PR/PD)1/2
[ここで、w及びhはそれぞれがスリット幅及び高さであり、w/h量は、「アスペクト比」として知られている]である。
11 チャンバー
12 壁
13 開口部
14 注入器
15 区域
16 アンテナ
17 領域
30 装置
31、31’ 手段
32 エネルギー源
33 本体
34 噴流
35 支持体
40 装置
41、41’、41’’ 頭部
Claims (20)
- 形態が制御されたナノ構造化フィルムの製造方法であって
・少なくとも1つの第1チャンバー(10)と第2チャンバー(11)とが壁(12)によって分けられているものであるが、1つ以上の開口部(13)を介して互いに流体連通しているものを提供する作業と;
・該第1チャンバーにおいて、局在プラズマの生成のための平面アンテナ(16)を提供する作業であって、前記平面アンテナは、前記壁からより遠い該アンテナの表面が前記壁から5cm以下の距離「d」であるように、前記第1及び第2チャンバーを分ける壁の近くに又は隣に設置され、前記壁における前記1つ以上の開口部に対応する位置に1つ以上の穴部を有する作業と;
・前記第1及び第2チャンバーを分ける壁からより遠い前記アンテナの表面に面する区域において平面的な非熱的プラズマを生成する作業と;
・気体又は蒸気相の試薬に非熱的プラズマの地域を横断させるため、該試薬を前記壁からより遠い前記アンテナの表面から5cm以下の距離「h」の一点にて前記第1チャンバー中に注入し、それ故に、試薬の流れが前記プラズマを横断する反応区域が規定され、ここで、所望の材料の分子種が生成される作業と;
・前記1つ以上の開口部を介して、該反応区域から前記分子種を抽出し、それらを前記第2チャンバー内に規定された堆積区域に向ける作業であって、該堆積区域には、ナノ構造化フィルム用の支持体(35)が配置されている作業と;
・該反応区域を10〜100,000Paの間に含まれる圧力PRにて維持し、該堆積区域を0.01〜10,000Paの間に含まれる圧力PDにて維持し、PR/PD比を3に等しいか又はそれより大きな値にて維持し、それ故に、該反応区域から該堆積区域に向けられている前記分子種を含有する超音速気体噴流(34)を決定する作業と;
・前記支持体を該超音速噴流の軸に沿って前記1つ以上の開口部から0.5〜10cmの間に含まれる距離にて配置させる作業と
を含む、方法。 - 前記圧力PRが10〜10,000Paの間に含まれ、前記圧力PDが1〜3,000Paの間に含まれる、請求項1に記載の方法。
- 前記距離「d」が2cm未満である、請求項1〜2のいずれかに記載の方法。
- 前記距離「d」が1.5cm未満である、請求項3に記載の方法。
- 前記距離「h」が2cm未満である、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記距離「h」が1.5cm未満である、請求項3に記載の方法。
- 前記試薬が、金属、半金属又は周囲温度及び圧力にて気体でない他の要素とすることができる要素の少なくとも1種の前駆体化合物と、前記前駆体と反応する少なくとも1種の気体である、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 前記試薬が不活性気体中に希釈される、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 前記ナノ構造化フィルムが、金属、半導体、酸化物、セラミック化合物、電気絶縁特性を持つ化合物、又は導体化合物からなる、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 前記前駆体が、周囲温度及び圧力にて気体であり、それ自体が反応区域中に注入される、請求項7に記載の方法。
- 前記前駆体が、周囲温度及び圧力にて液体であり、蒸気の形態として反応区域中に注入される、請求項7に記載の方法。
- 前記蒸気が、不活性輸送気体又は試薬気体によって希釈され、反応区域中に注入される、請求項11に記載の方法。
- 前記前駆体が、周囲温度及び圧力にて固体であり、該固体のスパッタリングにより得られる蒸気の形態として反応区域中に注入される、請求項7に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法を実施するための装置(30;40)であって、
・少なくとも試薬気体の注入器(14)、不活性気体供給手段(31、31’)、及び第1チャンバー内でプラズマを生成するためのアンテナ(16)が存在する少なくとも1つの第1チャンバー(10)と;
・前記第1チャンバーを囲み、ポンプシステムが接続され、ナノ構造化フィルムが生成される支持体(35)用のハウジングを含有する第2チャンバー(11)と;
・前記第1チャンバーを前記第2チャンバーから分離し、少なくとも1つの開口部(13)を有する壁(12)と;
を備えてなり、
ここで、前記注入器とエネルギー源とは、前記注入器の出口間の距離が前記壁からより遠い前記アンテナの表面の平面から5cm以下の距離で、前記表面が前記開口部から5cm以下の距離になるような配置で、該第1チャンバー中に配置される、装置。 - 前記エネルギー源が、誘導結合、容量結合又は誘電障壁タイプである、請求項14に記載の装置。
- 前記エネルギー源が、平面アンテナ形状の誘導結合源(32)である、請求項15に記載の装置。
- 単一の第2チャンバー(11)の内側に一連の第1チャンバー(10)を備え、各第1チャンバーが開口部(13)に面する、請求項14に記載の装置(40)。
- 前記第1チャンバー(41、41’、41’’・・・)が、直線に沿って配置されている、請求項17に記載の装置。
- 前記第1チャンバーが、長方形又は正方形マトリックスに従う配列で配置されている、請求項17に記載の装置。
- 該支持体を移動させるための手段を更に備える、請求項14〜19のいずれかに記載の装置。
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