JPH0118151B2 - - Google Patents
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- JPH0118151B2 JPH0118151B2 JP17383486A JP17383486A JPH0118151B2 JP H0118151 B2 JPH0118151 B2 JP H0118151B2 JP 17383486 A JP17383486 A JP 17383486A JP 17383486 A JP17383486 A JP 17383486A JP H0118151 B2 JPH0118151 B2 JP H0118151B2
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はプラズマ気相反応装置に関する。
従来技術
従来のプラズマ気相反応装置においては、高圧
側電極またはその近傍に原料ガス吹き出し口をそ
のまま設けられている。そのため、原料ガス吹き
出し口はプラズマ中の電界により加速された電子
ならびに一部のイオンの衝撃により温度が上昇す
る。
側電極またはその近傍に原料ガス吹き出し口をそ
のまま設けられている。そのため、原料ガス吹き
出し口はプラズマ中の電界により加速された電子
ならびに一部のイオンの衝撃により温度が上昇す
る。
従つて、従来のプラズマ気相反応装置では、熱
的に安定なガスしかプラズマ気相反応の原料ガス
として用いることができなかつた。熱的に不安定
な原料ガスを使用すると原料ガスがプラズマ中に
吹き出される以前に、ノズルの内部で原料ガスの
一部が熱作用により化学反応を受け、その後プラ
ズマ中に吹き出される。その結果、得られる反応
生成物は、熱化学反応生成物とプラズマ気相反応
生成物とが混在したものになり、収量が減少する
と共に不純なものとなつたり、あるいは目的とす
る生成物が得られなかつたりする。
的に安定なガスしかプラズマ気相反応の原料ガス
として用いることができなかつた。熱的に不安定
な原料ガスを使用すると原料ガスがプラズマ中に
吹き出される以前に、ノズルの内部で原料ガスの
一部が熱作用により化学反応を受け、その後プラ
ズマ中に吹き出される。その結果、得られる反応
生成物は、熱化学反応生成物とプラズマ気相反応
生成物とが混在したものになり、収量が減少する
と共に不純なものとなつたり、あるいは目的とす
る生成物が得られなかつたりする。
この使用できる原料ガス種類の制約がプラズマ
気相反応の応用対象を著しく制限していた。
気相反応の応用対象を著しく制限していた。
発明の目的
本発明は従来法における前記問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は原料ガス
が熱的に不安定なものでも、プラズマ気相反応を
行うことが可能なプラズマ気相反応装置を提供す
るにある。
ためになされたものであり、その目的は原料ガス
が熱的に不安定なものでも、プラズマ気相反応を
行うことが可能なプラズマ気相反応装置を提供す
るにある。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の
結果、原料ガス吹き出し口に、大地と絶縁された
冷却機構を設け、原料ガス吹き出し口のプラズマ
の衝撃による温度上昇を防ぐようにすると、従来
法における問題点を解決し得られることを知見し
得た。この知見に基づいて本発明を完成した。
結果、原料ガス吹き出し口に、大地と絶縁された
冷却機構を設け、原料ガス吹き出し口のプラズマ
の衝撃による温度上昇を防ぐようにすると、従来
法における問題点を解決し得られることを知見し
得た。この知見に基づいて本発明を完成した。
本発明の要旨はプラズマ気相反応容器内の原料
ガス吹き出し口に、大地と絶縁された冷却機構を
設け、原料ガス吹き出し口のプラズマの衝撃によ
る温度上昇を防ぐように構成したことを特徴とす
るプラズマ気相反応装置にある。
ガス吹き出し口に、大地と絶縁された冷却機構を
設け、原料ガス吹き出し口のプラズマの衝撃によ
る温度上昇を防ぐように構成したことを特徴とす
るプラズマ気相反応装置にある。
これを図面に基づいて説明する。第１図は縦
型、第２図は横型のプラズマ気相反応装置の断面
図である。
型、第２図は横型のプラズマ気相反応装置の断面
図である。
プラズマ反応容器１内に狭い面積を有する電極
２及び広い面積を有する３を設け、これらの電極
間に高周波発信器４により高周波電界を印加す
る。このとき、極性はいづれでもよいが、望まし
くは、２を高圧側とし３を接地する。原料ガス導
入管５を通じて、原料ガス吹き出し口６から原料
ガス７を反応容器１内に導入する。なお原料ガス
吹き出し口は狭い面積を有する電極２の側に設け
る方が、プラズマ気相反応を有効に行うために望
ましい。一方真空ポンプにより排気口８よりプラ
ズマ反応容器１内を排気して減圧にすると、該容
器１内に低温プラズマ９が発生する。
２及び広い面積を有する３を設け、これらの電極
間に高周波発信器４により高周波電界を印加す
る。このとき、極性はいづれでもよいが、望まし
くは、２を高圧側とし３を接地する。原料ガス導
入管５を通じて、原料ガス吹き出し口６から原料
ガス７を反応容器１内に導入する。なお原料ガス
吹き出し口は狭い面積を有する電極２の側に設け
る方が、プラズマ気相反応を有効に行うために望
ましい。一方真空ポンプにより排気口８よりプラ
ズマ反応容器１内を排気して減圧にすると、該容
器１内に低温プラズマ９が発生する。
これにより、電極近傍には強い電界が発生し、
ここに設けられた原料ガス吹き出し口は強い電界
にさらされ、電子、並びにイオンの衝撃により温
度が上昇する。この温度上昇により、原料ガスは
プラズマに接触する前に熱化学反応を受ける。
ここに設けられた原料ガス吹き出し口は強い電界
にさらされ、電子、並びにイオンの衝撃により温
度が上昇する。この温度上昇により、原料ガスは
プラズマに接触する前に熱化学反応を受ける。
そこで、本発明では、原料ガス吹き出し口６
に、大地と絶縁された冷却機構１０，１１を設け
た。冷却機構は例えば、原料ガス吹き出し口６に
熱接触の良好な金属性じや管１０を設け、絶縁性
配管１１を通じて圧搾空気あるいは冷却窒素ガス
を流して行う。しかし、この冷却手段に限らず、
大地と絶縁された他の冷却手段であつてもよい。
に、大地と絶縁された冷却機構１０，１１を設け
た。冷却機構は例えば、原料ガス吹き出し口６に
熱接触の良好な金属性じや管１０を設け、絶縁性
配管１１を通じて圧搾空気あるいは冷却窒素ガス
を流して行う。しかし、この冷却手段に限らず、
大地と絶縁された他の冷却手段であつてもよい。
この冷却機構は大地と絶縁されていることが必
要であり、大地と絶縁されていないと、プラズマ
は発生しないか、プラズマが発生しにくくなりプ
ラズマ気相反応が有効に果されなくなる。
要であり、大地と絶縁されていないと、プラズマ
は発生しないか、プラズマが発生しにくくなりプ
ラズマ気相反応が有効に果されなくなる。
以上は容量結合型反応容器の場合について説明
したが、誘導コイル型反応容器においても同様で
ある。
したが、誘導コイル型反応容器においても同様で
ある。
実施例
第２図に示すプラズマ気相反応装置を用い、電
極を兼ねた原料ガス吹き出し管の吹き出し口６の
周りに外径３mmの銅管１０を接触させてらせん状
に巻きつけ、ナイロン製の絶縁性配管１１を通し
て空気圧縮機で５気圧の空気を流し、原料ガス吹
き出し口を冷却した。
極を兼ねた原料ガス吹き出し管の吹き出し口６の
周りに外径３mmの銅管１０を接触させてらせん状
に巻きつけ、ナイロン製の絶縁性配管１１を通し
て空気圧縮機で５気圧の空気を流し、原料ガス吹
き出し口を冷却した。
下記の条件下で運転したとき、冷却をしない場
合は250℃に達するが、冷却した場合は30℃以下
であつた。
合は250℃に達するが、冷却した場合は30℃以下
であつた。
原料ガスとしてFe（CO）5蒸気と共にN2ガス80
c.c.／分、Arガス120c.c.／分を反応容器１に導入し
つつ真空ポンプで排気し、反応容器内の圧力を約
１mmHgに保ち、13.56MHzの高周波を電極間に印
加してプラズマを発生させた。なお、高周波電力
は約80Wであつた。
c.c.／分、Arガス120c.c.／分を反応容器１に導入し
つつ真空ポンプで排気し、反応容器内の圧力を約
１mmHgに保ち、13.56MHzの高周波を電極間に印
加してプラズマを発生させた。なお、高周波電力
は約80Wであつた。
これによりFe4N微粒子が２ｇ／時の割合で生
成され、反応生成物は反応容器の内面に一様に付
着して得られた。
成され、反応生成物は反応容器の内面に一様に付
着して得られた。
N2ガス120c.c.／分、Arガス80c.c.／分の割合に
変えて供給したところ、Fe3N微粉子が、またN2
ガスの供給を止め、Arガスのみを200c.c.／分の割
合で供給したところαFe微粒子が得られた。
変えて供給したところ、Fe3N微粉子が、またN2
ガスの供給を止め、Arガスのみを200c.c.／分の割
合で供給したところαFe微粒子が得られた。
これに対し、反応ガス吹き出し口を冷却しない
場合は、N2ガスとArガスの混合割を調節して
も、冷却を行つた場合のように混合割合に対応し
てFe3N、Fe4N及びαFeをそれぞれ別々に合成す
ることは不可能で常にFe3NとαFeの混合物のみ
しか得られなかつた。また生成量は0.2ｇ／時と
著しく少くなかつた。また、αFe微粒子は原料ガ
ス吹き出し口に沈着して該口をふさぎ連続操業が
できなくなつた。
場合は、N2ガスとArガスの混合割を調節して
も、冷却を行つた場合のように混合割合に対応し
てFe3N、Fe4N及びαFeをそれぞれ別々に合成す
ることは不可能で常にFe3NとαFeの混合物のみ
しか得られなかつた。また生成量は0.2ｇ／時と
著しく少くなかつた。また、αFe微粒子は原料ガ
ス吹き出し口に沈着して該口をふさぎ連続操業が
できなくなつた。
発明の効果
本発明の装置によると、原料ガス吹き出し口を
低温に、かつプラズマの電位を乱すことなく安定
になし得るため、 (1) 従来のプラズマ気相反応装置では原料ガスと
して使用できなかつた熱的に不安定な有機金属
化合物原料ガス、または無機金属化合物原料ガ
ス、例えば鉄カーボニル（Fe（CO）5）、ニツケ
ルカーボニル（Ni（CO）4）、ニツケロセン（μ5
−C2H5）2Ni、Al（CH3）3、Al（C2H5）3、In
（CH3）3、In（C2H5）3、B2H6、PH3、AsH3、
BCl3、BBr3、Bl3、TiCl4、GaCl3、InCl3、
SiH3、SiCl4、GeH3、GeCl4等も用いることが
できる。
低温に、かつプラズマの電位を乱すことなく安定
になし得るため、 (1) 従来のプラズマ気相反応装置では原料ガスと
して使用できなかつた熱的に不安定な有機金属
化合物原料ガス、または無機金属化合物原料ガ
ス、例えば鉄カーボニル（Fe（CO）5）、ニツケ
ルカーボニル（Ni（CO）4）、ニツケロセン（μ5
−C2H5）2Ni、Al（CH3）3、Al（C2H5）3、In
（CH3）3、In（C2H5）3、B2H6、PH3、AsH3、
BCl3、BBr3、Bl3、TiCl4、GaCl3、InCl3、
SiH3、SiCl4、GeH3、GeCl4等も用いることが
できる。
(2) 前記原料を用い、混合ガス例えばArガス、
H2ガス、N2ガス、NH2等を変えることによ
り、それら金属の窒化物、その金属元素のもの
を高収率が容易に得られる。
H2ガス、N2ガス、NH2等を変えることによ
り、それら金属の窒化物、その金属元素のもの
を高収率が容易に得られる。
(3) 原料ガス吹き出し口を低温に保持し得るた
め、原料ガス吹き出し口及び原料ガス導入管に
熱的析出物によりつまることがなく、長時間の
連続運転が可能である。
め、原料ガス吹き出し口及び原料ガス導入管に
熱的析出物によりつまることがなく、長時間の
連続運転が可能である。
(4) 冷却機構が大地と絶縁されたものであるた
め、プラズマの電位が乱れることがなく、得ら
れる反応生成物の組成も一定となり、その操業
性も容易で、作業能率も高い。
め、プラズマの電位が乱れることがなく、得ら
れる反応生成物の組成も一定となり、その操業
性も容易で、作業能率も高い。
等の優れた効果を有する。
図面は本発明のプラズマ気相反応装置の一実施
態様図で、第１図は縦型、第２図は横型の容量結
合型のプラズマ気相反応装置の断面図を示す。 １：プラズマ反応容器、２，３：電極、４：高
周波発信器、５：原料ガス導入管、６：原料ガス
吹き出し口、７：原料ガス、８：排気口、９：プ
ラズマ、１０：金属性じや管、１１：絶縁性配
管、１２：冷却用気体。
態様図で、第１図は縦型、第２図は横型の容量結
合型のプラズマ気相反応装置の断面図を示す。 １：プラズマ反応容器、２，３：電極、４：高
周波発信器、５：原料ガス導入管、６：原料ガス
吹き出し口、７：原料ガス、８：排気口、９：プ
ラズマ、１０：金属性じや管、１１：絶縁性配
管、１２：冷却用気体。
Claims (1)
- １ プラズマ気相反応容器内の原料ガス吹き出し
口に、大地と絶縁された冷却機構を設け、原料ガ
ス吹き出し口のプラズマの衝撃による温度上昇を
防ぐように構成したことを特徴とするプラズマ気
相反応装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17383486A JPS6333572A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | プラズマ気相反応装置 |
| US07/451,766 US5012158A (en) | 1986-07-25 | 1989-12-18 | Plasma CVD apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17383486A JPS6333572A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | プラズマ気相反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333572A JPS6333572A (ja) | 1988-02-13 |
| JPH0118151B2 true JPH0118151B2 (ja) | 1989-04-04 |
Family
ID=15968019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17383486A Granted JPS6333572A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | プラズマ気相反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6333572A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH089726B2 (ja) * | 1988-12-20 | 1996-01-31 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | プラズマ気相反応装置 |
| US8703586B2 (en) | 2009-09-25 | 2014-04-22 | Kyocera Corporation | Apparatus for forming deposited film and method for forming deposited film |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP17383486A patent/JPS6333572A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6333572A (ja) | 1988-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |