JPH0747819B2 - Plasma flash deposition method and apparatus - Google Patents

Plasma flash deposition method and apparatus

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JPH0747819B2
JPH0747819B2 JP22605690A JP22605690A JPH0747819B2 JP H0747819 B2 JPH0747819 B2 JP H0747819B2 JP 22605690 A JP22605690 A JP 22605690A JP 22605690 A JP22605690 A JP 22605690A JP H0747819 B2 JPH0747819 B2 JP H0747819B2
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gas
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temperature plasma
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勝夫 福富
和範 小森
吉秋 田中
稔久 浅野
弘 前田
渡 深川
直吉 細川
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科学技術庁金属材料技術研究所長
日電アネルバ株式会社
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、低圧高温プラズマを利用して、低圧高温プ
ラズマ内に供給した粉末原料の薄膜を基板上に得るよう
にしたプラズマフラッシュ蒸着方法および装置に関す
る。
The present invention relates to a plasma flash deposition method and a thin film of a powder raw material supplied in a low pressure high temperature plasma to obtain a thin film on a substrate by using low pressure high temperature plasma. Regarding the device.

(従来の技術) 従来この種の技術として、高周波熱プラズマ中で超電導
材料の粉体を気化させ、プラズマフレームのテール部に
対向して設置した基板上に、超電導薄膜を蒸着させる方
法が提案されていた(Appl.Phys.Lett.52、1989年4月1
1日1274頁〜1276頁)。
(Prior Art) Conventionally, as a technique of this kind, a method of vaporizing a powder of a superconducting material in a high-frequency thermal plasma and depositing a superconducting thin film on a substrate installed facing a tail portion of a plasma frame has been proposed. (Appl.Phys.Lett. 52 , April 1989 1
1 pages 1274 to 1276).

そして、この方法ではプラズマを大気圧のもとで生成さ
せていたので、(1)大電力を必要とする、(2)導入
気体を多量に必要とする、更には(3)膜の緻密性が劣
るなどの問題点があり、出願人等は、低圧高温プラズマ
を利用するようにした方法および装置を提案していた
(特願平1-57699号)。
Since plasma is generated under atmospheric pressure in this method, (1) large power is required, (2) a large amount of introduced gas is required, and (3) film compactness. However, the applicants have proposed a method and apparatus using low-pressure high-temperature plasma (Japanese Patent Application No. 1-57699).

この出願人等が提案した方法は、真空容器内に低圧高温
プラズマを作る段階と、前記プラズマ内に粉末原料を所
定量ずつ送り込んで、これを気化する段階とを有し、気
化した原料を基板上に堆積することによって、薄膜を作
成することを特徴としたものであった。
The method proposed by the applicants includes the steps of producing a low-pressure high-temperature plasma in a vacuum container, and feeding a predetermined amount of powder raw material into the plasma to vaporize the powder raw material, and vaporize the vaporized raw material into a substrate. It was characterized by creating a thin film by depositing it on top.

また、このような方法を実施する為の装置は、真空容器
内に低圧高温プラズマを作るプラズマ発生装置と、前記
プラズマ内に粉末原料を所定量ずつ送り込む原料供給装
置と、前記プラズマの近くに基板を保持する基板ホルダ
ーと、前記真空容器を排気する排気装置と、前記真空容
器内に気体を導入して真空容器内を所定の圧力に保つ圧
力調整装置とを有することを特徴とするものであった。
An apparatus for carrying out such a method includes a plasma generator that creates low-pressure high-temperature plasma in a vacuum container, a raw material supply device that feeds powder raw material into the plasma in predetermined amounts, and a substrate near the plasma. A substrate holder that holds the vacuum container, an exhaust device that exhausts the vacuum container, and a pressure adjusting device that introduces a gas into the vacuum container to maintain a predetermined pressure in the vacuum container. It was

このような方法と装置によって、投入電力、成膜速度、
膜の成分、膜質などを高精度に制御することが可能にな
り、また、薄膜への残留ガスの影響を少なくすることも
可能になっていた。
With such a method and apparatus, the input power, the deposition rate,
It has become possible to control the components of the film, the film quality, etc. with high accuracy, and it has also become possible to reduce the influence of residual gas on the thin film.

(発明が解決しようとする課題) 出願人等が提案した前記の方法と装置において、真空容
器へ導入してプラズマを生成させる気体としては、アル
ゴンガスのような不活性ガスの外、蒸着する膜の種類に
応じて、酸素ガスや窒素ガスのような活性ガスを前記不
活性ガスに混合する場合もあった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above method and apparatus proposed by the applicants, the gas to be introduced into the vacuum container to generate plasma is not an inert gas such as argon gas, but a film to be deposited. Depending on the type, the active gas such as oxygen gas or nitrogen gas may be mixed with the inert gas.

然し乍ら、導入気体として、不活性ガスに活性ガスを混
合する場合、真空容器内で生成させた低圧高温プラズマ
が不安定となったり、プラズマ発生の為に印加する高周
波のマッチング不良を起す場合があることが判明した。
However, when the active gas is mixed with the inert gas as the introduction gas, the low-pressure high-temperature plasma generated in the vacuum container may become unstable, or the high-frequency matching applied to generate plasma may be defective. It has been found.

このような現象は、次のように説明されるものであっ
た。即ち、例えばアルゴンガスに酸素ガスを混合させた
場合、アルゴンガスのみを導入した時に比べて、酸素ガ
スの解離等によって熱が奪われ、さらに蒸着用粉体の気
化により熱が奪われ、プラズマ温度の低下が大きくなる
ためである。
Such a phenomenon was explained as follows. That is, for example, when the oxygen gas is mixed with the argon gas, heat is taken by the dissociation of the oxygen gas and the heat is taken by the vaporization of the vapor deposition powder as compared with the case where only the argon gas is introduced, and the plasma temperature This is because the decrease in

前記蒸着用の粉体は固体である為、プラズマ中での熱の
授受は断続的となり、これがプラズマの温度を不安定に
し、連鎖的にプラズマの電気的インピーダンスが急変
し、高周波のマッチング不良を起すものと考えられる。
Since the powder for vapor deposition is a solid, the heat transfer in the plasma is intermittent, which makes the temperature of the plasma unstable, and the electrical impedance of the plasma suddenly changes, resulting in a high frequency matching failure. It is thought to occur.

この結果、活性ガスを混合した場合に、安定な成膜が難
しくなることがあった。また、プラズマが不安定となる
為、供給された蒸着用の粉体が完全に気化せず、一部が
粉体のまま薄膜中に混入することもあった。
As a result, stable film formation may be difficult when an active gas is mixed. Further, since the plasma becomes unstable, the supplied powder for vapor deposition may not be completely vaporized, and a part of the powder may be mixed as it is into the thin film.

この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもの
で、低圧高温プラズマを安定に生成させ、マッチング不
良を起さないプラズマフラッシュ蒸着方法および装置を
提供することを目的としたものである。また、この発明
は、未揮発粉体が薄膜中に混入しないプラズマフラッシ
ュ蒸着方法および装置を提供することを別の目的とした
ものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a plasma flash deposition method and apparatus that stably generate low-pressure high-temperature plasma and do not cause matching failure. . Another object of the present invention is to provide a plasma flash deposition method and apparatus in which non-volatile powder is not mixed in a thin film.

(課題を解決する為の手段) 前記の目的を達成するこの発明のプラズマフラッシュ蒸
着方法は、真空容器内で低圧高温プラズマを生成し、該
低圧高温プラズマ内に供給した粉末原料の薄膜を基板上
に得るプラズマフラッシュ蒸着方法において、前記低圧
高温プラズマは不活性ガスのみをプラズマ生成ガスとし
て生成させる一方、低圧高温プラズマのテール部に対し
て活性ガスを供給するようにしたことを特徴としてい
る。
(Means for Solving the Problems) In the plasma flash deposition method of the present invention which achieves the above object, a low pressure high temperature plasma is generated in a vacuum container, and a thin film of a powder raw material supplied in the low pressure high temperature plasma is formed on a substrate. In the plasma flash deposition method according to the second aspect of the present invention, the low-pressure high-temperature plasma is characterized in that only the inert gas is generated as a plasma generating gas, while the active gas is supplied to the tail portion of the low-pressure high-temperature plasma.

前記不活性ガスとしては、アルゴンガスが主として用い
られるが、ネオンガスその他の不活性ガスでも良い。ま
た、活性ガスとしては、酸素ガス(酸化膜を成膜する場
合)、窒素ガス(窒化膜を成膜する場合)などが用いら
れるが、その他の活性ガスを用いることも可能である。
Argon gas is mainly used as the inert gas, but neon gas or other inert gas may be used. Further, as the active gas, oxygen gas (when forming an oxide film), nitrogen gas (when forming a nitride film) and the like are used, but other active gases can be used.

低圧高温プラズマの生成は、先に出願人等が提案した方
法と同一で良く、0.01〜100Torrの低圧力下で10〜300MH
zの高周波を0.5〜10KWの電力で投入して行なわれる。
The low-pressure high-temperature plasma may be generated by the same method as that proposed by the applicants previously, such as 10-300 MH under a low pressure of 0.01-100 Torr.
It is performed by applying a high frequency wave of z with an electric power of 0.5 to 10 KW.

また、粉末原料の供給は、原料自体の重力を利用して所
定量ずつ、プラズマ中へ送り込んだり、プラズマ生成の
為に供給されるアルゴンガスに所定量ずつ混入させて送
り込むようにする。
Further, the powder raw material is supplied by feeding into the plasma by a predetermined amount by utilizing the gravity of the raw material itself, or by mixing the argon gas supplied for generating the plasma by a predetermined amount.

一方、活性ガスの供給は、低圧高温プラズマのテール部
に対して、その周囲全周から供給する場合と、テール部
の外側一側から供給する場合とがある。
On the other hand, the active gas may be supplied to the tail portion of the low-pressure high-temperature plasma from the entire circumference thereof, or may be supplied from one side outside the tail portion.

次に、前記目的を達成するこの発明のプラズマフラッシ
ュ蒸着装置は、真空容器内に、低圧高温プラズマを生成
させる手段と、該低圧高温プラズマに供給した粉末原料
の薄膜を形成させる基板のホルダーを対向させて備えて
なるプラズマフラッシュ蒸着装置において、前記低圧高
温プラズマを生成させる手段と基板のホルダーの間に、
活性ガスの供給手段が設置してあることを特徴としてい
る。
Next, in the plasma flash vapor deposition apparatus of the present invention which achieves the above object, a means for generating low-pressure high-temperature plasma and a holder of a substrate for forming a thin film of powder raw material supplied to the low-pressure high-temperature plasma are opposed to each other in a vacuum container. In the plasma flash vapor deposition apparatus provided with the above, between the means for generating the low-pressure high-temperature plasma and the holder of the substrate,
The feature is that an active gas supply means is installed.

前記活性ガスの供給手段は、種々のガスノズルを用いて
構成することが可能である。低圧高温プラズマのテール
部に対して、その周囲全周から供給する場合には、例え
ばガス噴出口を全周に亘って均等に設けたリング状のガ
ス噴出ノズルで構成することが可能である。また、低圧
高温プラズマのテール部に対して、その外側一側から供
給する場合には、例えばガス噴出口を一側に偏って設け
たリング状のガス噴出ノズルで構成することができる。
The active gas supply means can be configured using various gas nozzles. When the low-pressure high-temperature plasma is supplied to the tail portion from the entire circumference thereof, for example, it can be configured by a ring-shaped gas ejection nozzle in which gas ejection ports are evenly provided over the entire circumference. When the low-pressure high-temperature plasma is supplied to the tail portion from one side outside the tail portion, for example, it can be configured by a ring-shaped gas ejection nozzle in which the gas ejection ports are biased toward one side.

(作用) 前記の如くの、この発明のプラズマフラッシュ蒸着方法
および装置によれば、活性ガスはプラズマフレームのテ
ール部において供給するので、不活性ガスで生成した低
圧高温プラズマは圧縮され、中心温度も高くなる。従っ
て、プラズマフレーム中で蒸着用の粉体が気化しても、
プラズマの温度が低下して不安定となったり、高周波の
マッチングが不良となるのを避けることができる。ま
た、プラズマフレームの中心温度が高く、かつ安定であ
るので、蒸着用の粉体を完全に気化させることができ、
未揮発のまま薄膜中に混入するのを避けることができ
る。
(Operation) According to the plasma flash deposition method and apparatus of the present invention as described above, since the active gas is supplied in the tail portion of the plasma flame, the low-pressure high-temperature plasma generated by the inert gas is compressed and the center temperature is also increased. Get higher Therefore, even if the vapor deposition powder vaporizes in the plasma flame,
It is possible to prevent the temperature of the plasma from decreasing and becoming unstable, and the high-frequency matching from becoming defective. Moreover, since the central temperature of the plasma flame is high and stable, the powder for vapor deposition can be completely vaporized,
It is possible to avoid mixing into the thin film while remaining volatile.

活性ガスの供給を低圧高温プラズマのテール部の外側一
側から供給すると、基板に対する成膜領域と、プラズマ
フレーム中に供給した蒸着用の粉体中、未揮発微粒子の
落下領域を分離することができ、未揮発微粒子の薄膜中
への混入を一層確実に避けることができる。
When the supply of the active gas is supplied from one side outside the tail portion of the low-pressure high-temperature plasma, it is possible to separate the film formation region on the substrate and the falling region of the non-volatile fine particles in the vapor deposition powder supplied into the plasma frame. Therefore, it is possible to more surely avoid mixing of the non-volatile fine particles into the thin film.

(実施例) 以下、この発明を実施例に基づいて説明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described based on Examples.

第1図および第2図は、この発明の第1の実施例のプラ
ズマフラッシュ蒸着装置を表わしたもので、成膜チャン
バー1の上側にプラズマトーチ2でなる低圧高温プラズ
マ3を生成させる手段が設置してあると共に、成膜チャ
ンバー1内には、前記プラズマトーチ2と対向させて、
基板4のホルダーとして、基板加熱ホルダー5が設置し
てある。
1 and 2 show a plasma flash vapor deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention, in which a means for generating a low pressure and high temperature plasma 3 composed of a plasma torch 2 is installed above a film forming chamber 1. In addition, in the film forming chamber 1, facing the plasma torch 2,
A substrate heating holder 5 is installed as a holder for the substrate 4.

前記プラズマトーチ2は、窒化ケイ素製の内管6(内径
約2cmφ)と透明石英製の外管7の二重構造として構成
され、内管6の上端部にバルブ8を介して不活性ガスの
導入系9が接続されていると共に、内管6の下端が成膜
チャンバー1内に開口させてある。また、外管7の外側
には高周波コイル10が嵌装してあり、高周波コイル10に
は高周波電源11が接続してある。外管7の上下部外側に
は導入ポート7a、7bが設けられて、矢示12のように冷却
水を流して内管7を冷却できるようになっている。
The plasma torch 2 has a double structure of an inner tube 6 made of silicon nitride (inner diameter of about 2 cmφ) and an outer tube 7 made of transparent quartz, and is provided with an inert gas at the upper end of the inner tube 6 via a valve 8. The introduction system 9 is connected, and the lower end of the inner tube 6 is opened in the film forming chamber 1. Further, a high frequency coil 10 is fitted on the outer side of the outer tube 7, and a high frequency power source 11 is connected to the high frequency coil 10. Introducing ports 7a and 7b are provided outside the upper and lower parts of the outer pipe 7 so that the inner pipe 7 can be cooled by flowing cooling water as shown by an arrow 12.

前記成膜チャンバー1は主バルブ13を介して排気系(図
示していない)が接続されているもので、成膜チャンバ
ー1内および前記内管6の内側を真空排気できるように
なっている。このような成膜チャンバー1の内側には、
シャッター14が前記プラズマトーチ2の下端開口部と基
板加熱ホルダー5の間に開閉可能に設置してある。
An exhaust system (not shown) is connected to the film forming chamber 1 via a main valve 13 so that the inside of the film forming chamber 1 and the inner tube 6 can be evacuated. Inside such a film forming chamber 1,
A shutter 14 is openably and closably installed between the lower end opening of the plasma torch 2 and the substrate heating holder 5.

そして更に、前記プラズマトーチ2の下端開口部の下方
(約2cm下方)に第2図に示した如くのリング状のガス
噴出ノズル15(直径約5cmとした)が設置してある。こ
のガス噴出ノズル15は管体16をリング状に成形したもの
で、内側壁には、全周に亘って所定の間隔でガス噴出口
17、17が穿設してある。このガス噴出ノズル15にはバル
ブ18を介して活性ガスの導入系19が接続してある。但
し、ガスの噴出口から均等に反応ガスを噴出できれば良
く、形状はリングであることに限定されるものではな
い。
Further, a ring-shaped gas ejection nozzle 15 (having a diameter of about 5 cm) as shown in FIG. 2 is installed below the lower end opening of the plasma torch 2 (below about 2 cm). The gas ejection nozzle 15 is formed by molding a tubular body 16 into a ring shape, and has gas ejection ports on the inner wall at predetermined intervals over the entire circumference.
17 and 17 are drilled. An active gas introduction system 19 is connected to the gas ejection nozzle 15 via a valve 18. However, the shape is not limited to the ring, as long as the reaction gas can be evenly ejected from the gas ejection port.

前記不活性ガスの導入系9には、別の導入系20が合流さ
せてあり、この導入系20より、不活性ガス中に、蒸着す
べき粉末原料21を混入できるようになっている。
Another introduction system 20 is joined to the introduction system 9 for the inert gas, and the powder material 21 to be vapor-deposited can be mixed into the inert gas from the introduction system 20.

上記のようなプラズマフラッシュ蒸着装置を用いてYBaC
uO超電導薄膜のプラズマフラッシュ蒸着を行なった。
Using the plasma flash deposition equipment described above, YBaC
Plasma flash deposition of uO superconducting thin film was performed.

はじめに主排気系を介して成膜チャンバー1内およびプ
ラズマトーチ2の内管6内を真空(〜10-4Torr)に排気
した後、不活性ガスの導入系9を通してアルゴンガスを
10l/minの流量でプラズマトーチ2へ導入すると共に、
ガス噴出ノズル15を通して活性ガスの導入系19より酸素
ガスを0.5〜10l/minの流量で成膜チャンバー1へ導入し
て、成膜チャンバー1内の圧力を20Torrに調整した。次
に冷却水を矢示12のように流した状態で、高周波電源11
をONにして高周波コイル10に高周波(13.56MHz、10KW)
を印加したところ、内管6の内部に低圧高温プラズマ3
が生成し、プラズマフレームは第1図に図示の如くプラ
ズマトーチ2の下端開口部の直下でピーチし、安定なプ
ラズマ柱(低圧高温プラズマ3と図示した部分)とプラ
ズマテール部22が形成された。
First, the film forming chamber 1 and the inner tube 6 of the plasma torch 2 are evacuated to a vacuum (up to 10 −4 Torr) through a main exhaust system, and then an argon gas is introduced through an inert gas introducing system 9.
Introduced into the plasma torch 2 at a flow rate of 10 l / min,
Oxygen gas was introduced into the film formation chamber 1 through the gas injection nozzle 15 from the active gas introduction system 19 at a flow rate of 0.5 to 10 l / min, and the pressure in the film formation chamber 1 was adjusted to 20 Torr. Next, with the cooling water flowing as shown by arrow 12,
Is turned on and high frequency is applied to the high frequency coil 10 (13.56MHz, 10KW)
Is applied, the low pressure high temperature plasma 3 is generated inside the inner tube 6.
As shown in FIG. 1, the plasma flame was peached just below the lower end opening of the plasma torch 2, and a stable plasma column (low pressure high temperature plasma 3 and the portion shown) and a plasma tail portion 22 were formed. .

そこで、基板加熱ホルダー5にセットした基板4((10
0)MgO単結晶基板)を750℃に加熱した状態で、前記導
入系20を通して0.5l/minの流量のアルゴンガスで、YBaC
uO超電導粉(粉粒〜1μm)を微量ずつプラズマトーチ
2に供給し、プラズマフレームが安定したところで、シ
ャッター14を開けて、基板4の表面にYBaCuO超電導薄膜
を形成させた。成膜中も、安定なプラズマ柱とプラズマ
テール部22の形成を持続することができた。
Therefore, the substrate 4 ((10
0) MgO single crystal substrate) is heated to 750 ° C., and YBaC is passed through the introduction system 20 with argon gas at a flow rate of 0.5 l / min.
A small amount of uO superconducting powder (powder particles to 1 μm) was supplied to the plasma torch 2, and when the plasma flame became stable, the shutter 14 was opened to form a YBaCuO superconducting thin film on the surface of the substrate 4. The stable formation of the plasma column and the plasma tail portion 22 could be continued even during the film formation.

成膜時間20分で0.5〜1μmの厚さの光沢のある超電導
薄膜が成膜後に高温熱処理を施すことなく得られた。ま
た、得られた超電導薄膜は臨界温度Tc(ρ=0)が90゜K
であり、C軸強配向膜であった。膜中に未揮発のYBaCuO
超電導粉の混入は認められなかった。
With a film forming time of 20 minutes, a glossy superconducting thin film having a thickness of 0.5 to 1 μm was obtained without high temperature heat treatment after film formation. Also, the obtained superconducting thin film has a critical temperature Tc (ρ = 0) of 90 ° K.
And was a C-axis strongly oriented film. Volatile YBaCuO in the film
No inclusion of superconducting powder was observed.

次に、第3図および第4図は、この発明の第2の実施例
のプラズマフラッシュ蒸着装置を表わしたものである。
この第2の実施例は、ガス噴出ノズル23が前記第1の実
施例と異なっており、その他の部分は同様の構成となっ
ているので、同一の符号を付して説明は省略する。
Next, FIGS. 3 and 4 show a plasma flash vapor deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, the gas ejection nozzle 23 is different from that of the first embodiment, and the other parts have the same structure, so the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

ガス噴出ノズル23は、第4図に示したように管体24はリ
ング状に成形してあり、内側壁には、中央より一側(図
中右半分)に偏ってガス噴出口25、25が穿設してある。
但し、ガス噴出口が片側にあり、その結果プラズマフレ
ームを偏向できれば良いため、管体24の形状がリング状
と限定されるものではない。
As shown in FIG. 4, in the gas ejection nozzle 23, the tube body 24 is formed in a ring shape, and the inner wall is biased to one side (the right half in the figure) from the center, and the gas ejection ports 25, 25 are formed. Has been drilled.
However, the shape of the tube body 24 is not limited to the ring shape because the gas ejection port is provided on one side and, as a result, the plasma flame can be deflected.

この第2の実施例のプラズマフラッシュ蒸着装置を用い
て前記と同様の条件で、YBaCuO超電導薄膜の蒸着を行な
ったところ、プラズマテール部22が第3図に図示したよ
うに、酸素ガスの噴射方向に数度偏向した。そこで、基
板加熱ホルダー5上の基板4を前記偏向方向に偏って配
置したところ、前記と同様に光沢のある超電導薄膜が得
られた。臨界温度Tc(ρ=0)は約90゜Kであり、C軸強
配向膜であった。
When the YBaCuO superconducting thin film was deposited using the plasma flash deposition apparatus of the second embodiment under the same conditions as described above, the plasma tail portion 22 showed the oxygen gas injection direction as shown in FIG. Deviated to a few degrees. Therefore, when the substrates 4 on the substrate heating holder 5 were arranged so as to be deviated in the deflection direction, a superconducting thin film having the same gloss as described above was obtained. The critical temperature Tc (ρ = 0) was about 90 ° K, and the film was a C-axis strongly oriented film.

この実施例の場合、未揮発の超電導粉が生じたとして
も、その落下位置は基板4の外側にできるので、薄膜中
への混入を避けるのに有効であり、実際に得られた膜中
にも混入は認められなかった。
In the case of this embodiment, even if the non-volatile superconducting powder is generated, the dropping position can be located outside the substrate 4, so that it is effective in avoiding mixing into the thin film, and in the film actually obtained. However, no contamination was observed.

以上、酸化物超電導薄膜を蒸着した実施例について説明
したが、窒化膜などの硬質膜や絶縁膜の蒸着にも、前記
各装置を使用することができる。
Although the examples in which the oxide superconducting thin film is vapor-deposited have been described above, each of the above-mentioned devices can be used for vapor deposition of a hard film such as a nitride film or an insulating film.

(発明の効果) 請求項1および2に記載した発明によれば、活性ガスを
プラズテール部に供給するようにしたので、低圧高温プ
ラズマの生成を安定に持続させて、所望の薄膜を精度よ
く成膜できる効果があるとともに、供給した粉末原料を
完全に気化でき、未揮発粉末が薄膜中に混入するのを避
けられる効果がある。
(Effects of the Invention) According to the invention described in claims 1 and 2, since the active gas is supplied to the plasma tail portion, the generation of the low-pressure high-temperature plasma can be stably maintained and the desired thin film can be accurately formed. In addition to the effect of forming a film, the supplied powder raw material can be completely vaporized, and non-volatile powder can be prevented from being mixed into the thin film.

請求項4および5に記載した発明は、前記の効果が得ら
れる装置を提供できるものである。
The invention described in claims 4 and 5 can provide a device that can obtain the above-mentioned effects.

また、請求項3に記載した発明によれば、活性ガスによ
ってプラズテール部を偏向できるので、未揮発粉末が生
じたとしても、該未揮発粉末の落下位置と成膜の位置を
分離し、薄膜中に未揮発粉末が混入するのを、より一層
確実に回避できる効果がある。
Further, according to the invention described in claim 3, since the plasma tail portion can be deflected by the active gas, even if the non-volatile powder is generated, the dropping position of the non-volatile powder and the film formation position are separated, and It is possible to more surely prevent the non-volatile powder from being mixed in.

請求項6に記載した発明は、このような効果が得られる
装置を提供できるものである。
The invention described in claim 6 can provide an apparatus capable of obtaining such an effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の第1の実施例におけるプラズマフラ
ッシュ蒸着装置の構成図、第2図は同じく第1の実施例
のガス噴出ノズルの拡大横断面図、第3図はこの発明の
第2の実施例におけるプラズマフラッシュ蒸着装置の構
成図、第4図は同じく第2の実施例のガス噴出ノズルの
拡大横断面図である。 1……成膜チャンバー、2……プラズマトーチ 3……低圧高温プラズマ、4……基板 5……基板加熱ホルダー、9……不活性ガスの導入系 14……シャッター 15、23……ガス噴出ノズル 17、25……ガス噴出口 19……活性ガスの導入系、20……導入系 21……粉末原料、22……プラズマテール部
FIG. 1 is a block diagram of a plasma flash vapor deposition apparatus in a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a gas ejection nozzle of the first embodiment, and FIG. 3 is a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a configuration diagram of a plasma flash vapor deposition apparatus in the embodiment, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the gas ejection nozzle of the second embodiment. 1 ... Film forming chamber, 2 ... Plasma torch 3 ... Low-pressure high-temperature plasma, 4 ... Substrate 5 ... Substrate heating holder, 9 ... Inert gas introduction system 14 ... Shutter 15, 23 ... Gas ejection Nozzle 17, 25 …… Gas outlet 19 …… Active gas introduction system, 20 …… Introduction system 21 …… Powder material, 22 …… Plasma tail

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 吉秋 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 科学 技術庁金属材料技術研究所筑波支所内 (72)発明者 浅野 稔久 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 科学 技術庁金属材料技術研究所筑波支所内 (72)発明者 前田 弘 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 科学 技術庁金属材料技術研究所筑波支所内 (72)発明者 深川 渡 東京都府中市四谷5―8―1 日電アネル バ株式会社内 (72)発明者 細川 直吉 東京都府中市四谷5―8―1 日電アネル バ株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−208450(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yoshiaki Tanaka 1-2-1, Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki Prefectural Government, Science and Technology Agency, Materials Research Laboratory, Tsukuba Branch (72) Toshihisa Asano 1-1, Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki 2-1 Inside the Tsukuba Branch of the Research Institute for Metals, Science and Technology Agency (72) Inventor Hiroshi Maeda 1-2-1 Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki Inside the Tsukuba Branch of the Research Institute for Metals and Materials, Science and Technology Agency (72) Fukagawa Watanabe, Tokyo 5-8-1, Yotsuya, Fuchu-shi, Nichiden Anelva Co., Ltd. (72) Inventor Naoyoshi Hosokawa 5-8-1, Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Nikko, Anelva Co., Ltd. (56) References JP-A-1- 208450 (JP, A)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空容器内で低圧高温プラズマを生成し、
該低圧高温プラズマ内に供給した粉末原料の薄膜を基板
上に得るプラズマフラッシュ蒸着方法において、前記低
圧高温プラズマは不活性ガスのみをプラズマ生成ガスと
して生成させる一方、低圧高温プラズマのテール部に対
して活性ガスを供給するようにしたことを特徴とするプ
ラズマフラッシュ蒸着方法
1. A low-pressure high-temperature plasma is generated in a vacuum container,
In the plasma flash deposition method for obtaining a thin film of powder raw material supplied into the low-pressure high-temperature plasma on a substrate, the low-pressure high-temperature plasma generates only an inert gas as a plasma-producing gas, while the low-pressure high-temperature plasma has a tail portion. Plasma flash deposition method characterized by supplying active gas
【請求項2】活性ガスの供給は、低圧高温プラズマのテ
ール部の周囲全周から供給するようにした請求項1記載
のプラズマフラッシュ蒸着方法
2. The plasma flash deposition method according to claim 1, wherein the active gas is supplied from the entire circumference of the tail portion of the low pressure and high temperature plasma.
【請求項3】活性ガスの供給は、低圧高温プラズマのテ
ール部の外側一側から供給するようにした請求項1記載
のプラズマフラッシュ蒸着方法
3. The plasma flash deposition method according to claim 1, wherein the active gas is supplied from one side outside the tail portion of the low-pressure high-temperature plasma.
【請求項4】真空容器内に、低圧高温プラズマを生成さ
せる手段と、該低圧高温プラズマに供給した粉末原料の
薄膜を形成させる基板のホルダーを対向させて備えてな
るプラズマフラッシュ蒸着装置において、前記低圧高温
プラズマを生成させる手段と基板のホルダーの間に、活
性ガスの供給手段が設置してあることを特徴としたプラ
ズマフラッシュ蒸着装置
4. A plasma flash vapor deposition apparatus comprising, in a vacuum container, means for generating low-pressure high-temperature plasma and a holder of a substrate on which a thin film of powder raw material supplied to the low-pressure high-temperature plasma is formed, facing each other. Plasma flash vapor deposition apparatus characterized in that an active gas supply means is installed between the means for generating low-pressure high-temperature plasma and the substrate holder.
【請求項5】活性ガスの供給手段は、ガス噴出口を全周
に亘って均等に設けたリング状のガス噴出ノズルで構成
した請求項4記載のプラズマフラッシュ蒸着装置
5. The plasma flash vapor deposition apparatus according to claim 4, wherein the supply means for the active gas comprises a ring-shaped gas ejection nozzle in which gas ejection openings are evenly provided over the entire circumference.
【請求項6】活性ガスの供給手段は、ガス噴出口を一側
に偏って設けたリング状のガス噴出ノズルで構成した請
求項4記載のプラズマフラッシュ蒸着装置
6. The plasma flash vapor deposition apparatus according to claim 4, wherein the supply means for the active gas comprises a ring-shaped gas ejection nozzle in which the gas ejection ports are provided on one side.
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DE19742691C1 (en) * 1997-09-26 1999-01-28 Siemens Ag Method and apparatus for coating substrates

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