JPH08190B2 - Fine particle forming method and apparatus - Google Patents
Fine particle forming method and apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイス分野にお
いて微粒子を用いたキャパシタ等を製作したり、工業分
野において焼結体を用いた高性能セラミックス等を作る
のに利用できる微粒子を形成させる方法及び装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing fine particles which can be used in the field of semiconductor devices for producing capacitors and the like using fine particles and in the industrial field for producing high performance ceramics and the like using sintered bodies. Regarding the device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の微粒子の発生には、図
3、図4に示すような熱CVD装置を応用したもの、図
5に示すような誘導型プラズマCVD装置を応用したも
の、等が採用されている。図3に示す熱CVD装置を応
用した微粒子発生装置は、真空容器1内に、発生微粒子
を受け溜めるプレート2を配置して接地しておくととも
に、それに対向させて、その上方にガスノズル51を設
け、さらに、容器1には排気量調整弁41及び排気ポン
プ42を含む排気装置4を配管接続し、前記ガスノズル
51にはマスフローコントローラ521、522・・・
及び開閉弁531、532・・・を介して微粒子生成用
ガス源541、542・・・を配管接続したものであ
り、真空容器1にはその壁に沿って加熱用ヒータ6を配
置してあり、また、ガス源541、542・・・内の物
質が流体である場合に、必要に応じこれを容器1へ供給
するに先立って気化させるための加熱ヒータ用7がガス
源から容器に到る管路に付設してある。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to generate this kind of fine particles, a thermal CVD apparatus as shown in FIGS. 3 and 4 is applied, an induction plasma CVD apparatus as shown in FIG. 5 is applied, and the like. Has been adopted. In the particle generating apparatus to which the thermal CVD apparatus shown in FIG. 3 is applied, the plate 2 for receiving the generated particles is arranged in the vacuum container 1 and grounded, and the gas nozzle 51 is provided above the plate 2 so as to face it. Further, an exhaust device 4 including an exhaust amount adjusting valve 41 and an exhaust pump 42 is pipe-connected to the container 1, and the gas nozzle 51 is connected to mass flow controllers 521, 522 ,.
, And gas sources 541, 542, ... For producing fine particles, which are connected by piping via open / close valves 531, 532, ..., and a heater 6 for heating is arranged along the wall of the vacuum container 1. In addition, when the substance in the gas sources 541, 542, ... Is a fluid, a heater 7 for heating, if necessary, for vaporizing the substance before supplying it to the container 1 reaches the container from the gas source. It is attached to the pipeline.
【0003】図4に示す微粒子発生装置は、図3の装置
においてプレート2の部分が変更されたもので、図3の
プレート2に代えて接地部材20が設けられており、こ
れにサセプタ201を介して発生微粒子を受け溜めるプ
レートSが設置される。サセプタ201の下にはプレー
トSの加熱用ヒータ202が内蔵されている。他の点は
図3の装置と同様の構成である。The particulate generating apparatus shown in FIG. 4 is obtained by modifying the plate 2 of the apparatus shown in FIG. 3, and is provided with a grounding member 20 in place of the plate 2 shown in FIG. 3, to which a susceptor 201 is attached. A plate S for receiving the generated fine particles is installed. A heater 202 for heating the plate S is built in below the susceptor 201. The other points are the same as those of the apparatus of FIG.
【0004】図5に示す誘導型プラズマCVD装置を応
用した微粒子発生装置は、真空容器1内に、発生微粒子
を受けるプレート2を配置して接地してあるとともに、
その上方において、容器1に石英管室11を連設し、そ
の周りに高周波コイル81を巻回し、このコイル81に
マッチングボックス82を介して高周波電源83を接続
したものである。また、石英管室11にはマスフローコ
ントローラ521、522・・・及び開閉弁531、5
32・・・を介して微粒子生成用ガス源541、542
・・・を配管接続してある。この配管にも、ガス源内の
物質が液体の場合に、必要に応じこれを気化させる加熱
用ヒータ7を付設してある。また、図3、図4の装置の
場合と同様に、容器1には排気量調節弁41及び排気ポ
ンプ42を含む排気装置4を配管接続してあり、容器壁
に沿って加熱用ヒータ6を配置してある。In the particle generating apparatus to which the induction type plasma CVD apparatus shown in FIG. 5 is applied, a plate 2 for receiving the generated particles is arranged in a vacuum container 1 and is grounded.
Above this, a quartz tube chamber 11 is continuously provided in the container 1, a high frequency coil 81 is wound around the quartz tube chamber 11, and a high frequency power source 83 is connected to the coil 81 via a matching box 82. Further, in the quartz tube chamber 11, mass flow controllers 521, 522, ...
32 ... through fine particle generation gas sources 541, 542
... is connected by piping. This pipe is also provided with a heating heater 7 for vaporizing the substance in the gas source, if necessary, when the substance is a liquid. Further, as in the case of the apparatus of FIGS. 3 and 4, an exhaust device 4 including an exhaust amount control valve 41 and an exhaust pump 42 is connected to the container 1 by piping, and a heater 6 for heating is provided along the container wall. It is arranged.
【0005】図3及び図4の微粒子発生装置では、焼結
体を作る微粒子として窒化シリコン(SiN)微粒子を
形成する場合を例にとると、ガス源541はシラン(S
iH 4 )源又は塩化シリコン(SiCl4 )源とされ、
ガス源542はメタンガス(CH4 )源とされる。そし
て、弁531、532が開かれるとともに、マスフロー
コントローラ521、522にてそれらからのガス流量
がコントロールされつつ、シランガス(又は塩化シリコ
ンガス)がメタンガスと共にガスノズル51から容器1
内へ導入される一方、容器1内が排気装置4にて所定の
微粒子生成真空度に維持され、導入されたガスはヒータ
6による加熱にて1000℃以上の高温に加熱分解され
るとともに、目的とする窒化シリコン微粒子が生成す
る。この微粒子は図3の装置ではプレート2に、図4の
装置ではプレートSに降り注ぎ、そこに受け溜められ
る。なお、図4の装置においては、必要に応じ、接地部
材ヒータ202によりプレートSが加熱される。In the fine particle generator shown in FIGS. 3 and 4, sintering is performed.
Silicon nitride (SiN) particles are used as body-forming particles.
Taking the case of formation as an example, the gas source 541 is silane (S
iH Four) Source or silicon chloride (SiClFour) Source,
The gas source 542 is methane gas (CHFour) Source. Soshi
The valves 531 and 532 are opened and the mass flow
Gas flow rate from them in controllers 521 and 522
Silane gas (or silicon chloride
Gas) together with methane gas from the gas nozzle 51 to the container 1
While being introduced into the interior of the container 1,
The generated gas is maintained at a vacuum level for particle generation and the introduced gas is a heater
It is decomposed by heating at 6 to a high temperature of 1000 ℃ or more.
And the target silicon nitride fine particles are generated.
It These fine particles are deposited on the plate 2 in the apparatus of FIG.
In the device, it falls on the plate S and is received there.
It In addition, in the device of FIG. 4, if necessary, a grounding part
The plate S is heated by the material heater 202.
【0006】特に図4の微粒子発生装置では、これを利
用して、例えば、LSI基板上に直接キャパシタ等を形
成するための微粒子を付着させる工程を実施することも
試みられている。この場合、プレートSとしてLSI基
板Sが採用され、該基板S上には、粒子を堆積させる部
分を除いて予めマスクを形成してあり、キャパシタ形成
対象部分に微粒子を付着堆積させる。このような工程
は、最近、ダイナミックRAMのパターン幅が狭くなっ
てきていることに対応して要求される、小面積で大きな
電気容量を持つキャパシタ形成の一環として試みられて
いる。In particular, in the fine particle generator shown in FIG. 4, it has been attempted to use this to carry out a step of directly attaching fine particles for forming a capacitor or the like on an LSI substrate. In this case, an LSI substrate S is used as the plate S, and a mask is previously formed on the substrate S except the portion where particles are deposited, and fine particles are deposited and deposited on the capacitor formation target portion. Such a process has recently been attempted as part of forming a capacitor having a small area and a large electric capacity, which is required in response to the pattern width of a dynamic RAM becoming narrower.
【0007】図5の微粒子発生装置では、焼結体を作る
微粒子としてシリコンカーバイト(SiC)微粒子を形
成する場合を例にとると、ガス源541はシラン(Si
H4)源とされ、ガス源542はメタンガス(CH4 )
源とされ、これらガスは弁531、532を開き、マス
フローコントローラ521、522による流量制御のも
とに、所定量、同時に石英管室11へ導入される。ま
た、真空容器1及び石英管室11内は排気装置4にて所
定の真空度(0.1〜15Torr程度)に維持され
る。石英管室11に導入されたガスは、高周波コイル8
1に電源83から高周波電力が供給されることでプラズ
マ化されるとともに、シリコンカーバイト(SiC)微
粒子が生成し、プレート2上に堆積する。また、この場
合、ヒータ6を運転することで、真空容器内に熱勾配を
形成し、それによって発生微粒子をプレート2へ集める
ことができる。In the fine particle generator shown in FIG. 5, for example, when silicon carbide (SiC) fine particles are formed as fine particles for forming a sintered body, the gas source 541 is silane (Si).
H 4 ) source and the gas source 542 is methane gas (CH 4 ).
As a source, these gases are introduced into the quartz tube chamber 11 at the same time by a predetermined amount under the control of the flow rates by the mass flow controllers 521 and 522 by opening the valves 531 and 532. The inside of the vacuum container 1 and the quartz tube chamber 11 is maintained at a predetermined vacuum degree (about 0.1 to 15 Torr) by the exhaust device 4. The gas introduced into the quartz tube chamber 11 is the high frequency coil 8
1 is supplied with high-frequency power from the power source 83 to be converted into plasma, and silicon carbide (SiC) particles are generated and deposited on the plate 2. Further, in this case, by operating the heater 6, it is possible to form a thermal gradient in the vacuum container and thereby collect the generated fine particles in the plate 2.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
微粒子発生方法及び装置によると、発生される微粒子は
粒径が極めて不均一であり、従って、この微粒子を用い
て焼結体を作るとき、加熱と加圧は勿論のこと、多量の
バインダーが必要であった。また、加熱加圧にも高温高
圧が必要であった。However, according to the conventional method and apparatus for producing fine particles, the fine particles produced have extremely nonuniform particle diameters, and therefore, when a sintered body is produced using these fine particles, heating is performed. Not to mention pressurization, a large amount of binder was required. In addition, high temperature and high pressure were required for heating and pressing.
【0009】また、例えばLSI基板上に直接キャパシ
タ等を作る試みにおいても、基板上に付着する微粒子の
粒径の不均一さのために、所望のキャパシタ等を得るこ
とができなかった。そこで本発明は、従来の微粒子発生
方法及び装置に比べると、粒径が均一化された所望の微
粒子を効率良く形成させることができる微粒子形成方法
及び装置を提供することを課題とする。Further, even in an attempt to directly form a capacitor or the like on an LSI substrate, a desired capacitor or the like could not be obtained due to the non-uniformity of the particle size of the fine particles adhering to the substrate. Therefore, an object of the present invention is to provide a fine particle forming method and apparatus capable of efficiently forming desired fine particles having a uniform particle diameter, as compared with the conventional fine particle generating method and apparatus.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため研究を重ねたところ、以下の事実を見出し
た。真空容器内で電力印加して、微粒子生成用ガスをプ
ラズマ化することにより発生した微粒子を、同容器内に
導入してプラズマ化させた不活性ガスに曝せば、該微粒
子の大きさが均一化されるという事実である。これは発
生した微粒子の殆どはマイナスに帯電している一方、電
力印加にてプラズマ化されて発生した不活性ガスイオン
の殆どはプラスに帯電していて、この不活性ガスのプラ
スイオンはマイナスに帯電した微粒子と衝突し、比較的
大きい微粒子をスパッタし、その結果、微粒子の大きさ
が均一化されるからであると推察される。Means for Solving the Problems The present inventor has found the following facts as a result of repeated research for solving the above problems. By applying electric power in a vacuum container and exposing the fine particles generated by turning the fine particle generation gas into plasma, the fine particles are made uniform in size by being introduced into the same inert gas that has been turned into plasma. It is a fact that is done. This is because most of the generated fine particles are negatively charged, while most of the inert gas ions generated by plasma generation by applying electric power are positively charged, and the positive ions of this inert gas are negative. It is presumed that this is because the particles collide with the charged particles and relatively large particles are sputtered, and as a result, the sizes of the particles are made uniform.
【0011】本発明は、この研究に基づくもので、前記
課題を解決するために、微粒子生成用ガスを真空容器内
に導入して所定真空度のもとに電力印加にてプラズマ化
させるとともに微粒子を発生させる微粒子発生工程と、
不活性ガスを前記真空容器内に導入して所定真空度のも
とに電力印加にてプラズマ化させるとともに、該プラズ
マのもとで前記微粒子の粒径を制御する粒径制御工程と
を含むことを特徴とする微粒子形成方法を提供するもの
である。The present invention is based on this research, and in order to solve the above-mentioned problems, a gas for producing fine particles is introduced into a vacuum container, plasma is generated by applying electric power under a predetermined vacuum degree, and fine particles are produced. A fine particle generating step for generating
A particle size control step of introducing an inert gas into the vacuum container to turn it into plasma by applying power under a predetermined vacuum degree, and controlling the particle size of the fine particles under the plasma. The present invention provides a method for forming fine particles.
【0012】この方法においては、微粒子発生工程と粒
径制御工程とは、これらを順次実施してもよいし、必要
に応じ、交互に繰り返してもよい。粒径制御に用いる不
活性ガスとしては、アルゴンガスの他、ヘリウムガス、
ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガス等が考えら
れる。前記微粒子形成方法においては、さらに、微粒子
コーティング膜生成用ガスを前記真空容器内に導入し
て、所定真空度のもとに電力印加してプラズマ化させる
とともに、該プラズマのもとで前記微粒子にコーティン
グ膜を形成被覆するコーティング工程を加えて、微粒子
にその用途に合ったコーティング膜を形成被覆してもよ
い。このコーティング工程は、一種類のコーティング膜
生成用ガスを用いて1回実施又は2回以上繰り返すこ
と、二種類以上のコーティング膜生成用ガスを用いて、
それぞれにつき適当な順序で1回実施又は2回以上繰り
返すこと等が考えられる。このコーティング工程により
微粒子の用途に合った単層コーティング微粒子、積層コ
ーティング微粒子又は微粒子中心から外面に向けて組成
が傾斜した傾斜組成微粒子等を形成できる。In this method, the step of generating fine particles and the step of controlling particle diameter may be sequentially carried out, or may be alternately repeated if necessary. As the inert gas used for particle size control, in addition to argon gas, helium gas,
Neon gas, krypton gas, xenon gas, etc. are considered. In the method for forming fine particles, further, a gas for forming a fine particle coating film is introduced into the vacuum container, electric power is applied under a predetermined degree of vacuum to generate plasma, and the fine particles are formed under the plasma. A coating step of forming and coating a coating film may be added to form and coat the fine particles with a coating film suitable for the application. This coating step is performed once using one type of coating film forming gas or repeated two or more times, using two or more types of coating film forming gas,
It is conceivable that each is carried out once in an appropriate sequence or repeated two or more times. By this coating step, it is possible to form single-layer coating fine particles, laminated coating fine particles, or gradient composition fine particles whose composition is inclined from the center of the fine particles to the outer surface, which are suitable for the intended use of the fine particles.
【0013】前記各工程につき、印加電力の大きさを制
御することが考えられるが、その場合、各工程につき電
力が異なる場合の他、全工程を同電力とする場合、一部
同電力とする場合も考えられる。また、前記各工程につ
き、電力印加をパルス状に行ってもよいが、全工程の電
力印加をパルス状に行う場合及び一部パルス状に行う場
合等が考えられる。It is conceivable to control the magnitude of the applied power in each of the above steps. In that case, in addition to the case where the power is different in each step, when the same power is applied to all steps, the same power is partially applied. There may be cases. Further, in each of the above steps, the power application may be performed in a pulsed manner, but it is conceivable that the power application in all the steps is performed in a pulsed manner, a case in which a part of the power is applied.
【0014】さらに前記各工程につき、電力印加の時間
長さを制御することが考えられるが、その場合、各工程
につき異なる電力印加時間長さとする場合の他、全工程
を同じ時間長さとする場合、一部同じ時間長さとする場
合も考えられる。また、前記課題を解決する本発明の微
粒子形成装置は、排気装置により所定真空度に維持可能
な真空容器と、前記真空容器へ微粒子生成用ガスを供給
するガス供給部と、前記真空容器へ微粒子粒径制御用の
不活性ガスを供給するガス供給部と、前記真空容器に導
入されたガスに対し高周波電力を印加する手段と、前記
真空容器内に発生する微粒子を受ける微粒子受け部とを
有することを特徴とする。Further, it is possible to control the time length of the power application in each of the above-mentioned steps. In that case, in addition to the case where the power application time length is different for each step, the same time length is applied to all the steps. , Part of the same time length may be considered. Further, the fine particle forming apparatus of the present invention for solving the above-mentioned problems, a vacuum container capable of maintaining a predetermined vacuum degree by an exhaust device, a gas supply unit for supplying a gas for generating fine particles to the vacuum container, and fine particles for the vacuum container. It has a gas supply part for supplying an inert gas for controlling the particle size, a means for applying high frequency power to the gas introduced into the vacuum container, and a fine particle receiving part for receiving fine particles generated in the vacuum container. It is characterized by
【0015】この装置においても、前記真空容器へ微粒
子コーティング膜生成用ガスを供給するガス供給部を含
めてもよい。また、前記高周波電力印加手段に投入電力
の大きさを切り換え制御する手段、印加電力にパルス変
調を加える手段、電力印加の時間長さ、換言すれば、オ
ン、オフ及びオン時間、オフ時間を設定、制御する手段
等を含めてもよい。Also in this apparatus, a gas supply unit for supplying a gas for forming a fine particle coating film to the vacuum container may be included. Further, means for switching and controlling the amount of applied power to the high-frequency power applying means, means for applying pulse modulation to the applied power, time duration of power application, in other words, ON, OFF and ON time, OFF time are set. , Means for controlling, etc. may be included.
【0016】なお、本発明方法及び装置において微粒子
生成用ガス等に対し、高周波電力を印加してプラズマ化
させる手法、手段には、RFプラズマ、ヘリコン波プラ
ズマ、ECRプラズマ等のいずれを採用しても良い。ま
た、前記微粒子形成装置においては、前記微粒子受け部
をキャパシタ等の形成が要求されている半導体基板とす
ることも考えられる。In the method and apparatus of the present invention, RF plasma, helicon wave plasma, ECR plasma or the like is adopted as a method and means for applying high frequency power to the fine particle producing gas or the like to generate plasma. Is also good. Further, in the fine particle forming apparatus, it may be considered that the fine particle receiving portion is a semiconductor substrate for which formation of a capacitor or the like is required.
【0017】[0017]
【作用】本発明の微粒子形成方法及び装置によると、微
粒子発生用ガスが真空容器内に導入され、所定真空度の
もとに電力印加され、該ガスはプラズマ化されるととも
に微粒子が生成する。また、不活性ガスが前記真空容器
内に導入され、同様にプラズマ化される。この際、微粒
子が該プラズマに曝されることで粒径が制御され、均一
化された微粒子が効率よく形成される。According to the method and apparatus for forming fine particles of the present invention, the gas for generating fine particles is introduced into the vacuum container and electric power is applied under a predetermined vacuum degree, and the gas is turned into plasma and fine particles are generated. In addition, an inert gas is introduced into the vacuum container and is similarly turned into plasma. At this time, the particle size is controlled by exposing the particle to the plasma, and the uniformed particle is efficiently formed.
【0018】また、前記微粒子形成方法及び装置に、微
粒子コーティング膜生成用ガスの真空容器内への導入及
び電力印加による該ガスのプラズマ化の工程及び手段を
加えるときには、これによって微粒子にはその用途に合
ったコーティング膜が形成被覆される。さらに、前記各
工程につき印加電力を制御し、又は電力印加をパルス状
に行い、又は電力印加時間長さを制御し、又はこれらの
2以上の組み合わせを採用するときには、これによって
一層粒径が制御され、均一化された微粒子が効率よく形
成される。Further, when the step and means for introducing a gas for forming a fine particle coating film into a vacuum container and applying a power to turn the gas into a plasma are added to the method and apparatus for forming fine particles, the use of the fine particles can be improved. A coating film suitable for is formed and coated. Furthermore, when the applied power is controlled in each of the above steps, or the power is applied in a pulsed manner, or the length of time for which the power is applied is controlled, or when a combination of two or more thereof is adopted, the particle size is further controlled. Thus, the uniformed fine particles are efficiently formed.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明による微粒子形成装置の1例の概略
構成を示す図である。図1に示す装置は、焼結体を作る
ための微粒子を発生させるに適した装置であり、図5に
示す従来装置を改良したものである。この図1に示す装
置では、ガス供給部が微粒子生成用ガス供給部A、コー
ティング膜生成用ガス供給部B及び不活性ガス供給部C
を含んでおり、図5に示す従来装置における高周波電源
83の代わりにRFアンプ84及び任意波形発生器(フ
ァンクションジェネレータ)85が設けられ、これらが
マッチングボックス82に接続されている。波形発生器
85で形成した波形はアンプ84で増幅され、マッチン
グボックス82を介して高周波コイル81に供給され
る。高周波電力印加のオン、オフ及びオン時間、オフ時
間の設定、制御、並びに投入電力の大きさの制御は任意
波形発生器85で行える。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a fine particle forming apparatus according to the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 is an apparatus suitable for generating fine particles for producing a sintered body, and is an improvement of the conventional apparatus shown in FIG. In the apparatus shown in FIG. 1, the gas supply unit includes a fine particle generation gas supply unit A, a coating film generation gas supply unit B, and an inert gas supply unit C.
In addition to the high frequency power source 83 in the conventional apparatus shown in FIG. 5, an RF amplifier 84 and an arbitrary waveform generator (function generator) 85 are provided, and these are connected to the matching box 82. The waveform formed by the waveform generator 85 is amplified by the amplifier 84 and supplied to the high frequency coil 81 via the matching box 82. The arbitrary waveform generator 85 can be used to set and control the on / off and on-time of high-frequency power application, the off-time, and the amount of input power.
【0020】ガス供給部Aはマスフローコントローラ5
21a、高速で開閉できる電磁弁531a及び微粒子生
成用ガス源541a(例えばシラン)を石英管室11に
順次配管接続して構成してある。ガス供給部Bは、マス
フローコントローラ522a、523a、524a、高
速開閉可能の電磁弁532a、533a、534a及び
コーティング膜生成用ガス源542a(例えばシラ
ン)、543a(例えばメタン)、544a(例えばア
ンモニア)を石英管室11に順次接続して構成してあ
る。コーティング膜生成用ガス源のうち、微粒子生成用
ガス源と同種のものについては、両者を兼ねるガス源を
採用してもよい。ガス供給部Cはマスフローコントロー
ラ525a、高速電磁開閉弁535a及び不活性ガス源
545a(例えばアルゴンガス)を石英管室11に配管
接続したものである。ガス源541a、542a、54
3a、544aから石英管室11に至る配管には、必要
に応じ運転されるヒータ7を付設してある。The gas supply unit A is a mass flow controller 5
21a, a solenoid valve 531a that can be opened and closed at high speed, and a fine particle production gas source 541a (for example, silane) are sequentially connected to the quartz tube chamber 11 by piping. The gas supply unit B includes mass flow controllers 522a, 523a, 524a, high speed opening / closing solenoid valves 532a, 533a, 534a, and a coating film generating gas source 542a (eg, silane), 543a (eg, methane), 544a (eg, ammonia). The quartz tube chamber 11 is sequentially connected and configured. Among the coating film forming gas sources, the same gas source as the fine particle forming gas source may be used as a gas source that also serves as both. The gas supply unit C is a mass flow controller 525a, a high-speed electromagnetic on-off valve 535a, and an inert gas source 545a (for example, argon gas) pipe-connected to the quartz tube chamber 11. Gas sources 541a, 542a, 54
A heater 7 that is operated as necessary is attached to the pipes from 3a and 544a to the quartz tube chamber 11.
【0021】その他の構成は図5の従来装置と同様であ
る。次に、この装置による本発明方法実施の具体例を、
焼結体を作るためのアモルファスシリコン(a−Si)
微粒子を形成させる場合(例1)、シリコンカーバイト
(SiC)膜で被覆されたa−Si微粒子を形成させる
場合(例2)、及びSiC膜並びに窒化シリコン(Si
N)膜で積層被覆されたa−Si微粒子を形成させる場
合(例3)を例にとって説明する。Other configurations are the same as those of the conventional device shown in FIG. Next, a specific example of carrying out the method of the present invention by this device,
Amorphous silicon (a-Si) for making sintered bodies
When forming fine particles (example 1), when forming a-Si fine particles coated with a silicon carbide (SiC) film (example 2), and when forming a SiC film and silicon nitride (Si).
The case of forming a-Si fine particles that are laminated and covered with the N) film (Example 3) will be described as an example.
【0022】また、比較のために、本発明の微粒子形成
装置を用いて不活性ガスによる粒径制御を行わずにa−
Si微粒子を形成した比較例を示す。いずれの場合も1
3.56MHzの高周波電力にパルス変調を施し、その
パルス幅は2msecでデューティ50%(1msec
オン、1msecオフ)とした(図2参照)。 (比較例)微粒子発生工程のプロセス条件を示すと次の
通りである。 ・処理真空度 :1.0Torr ・微粒子生成用ガス:SiH4 100ccm ・RFパワー :13.56MHz、500W ・変調周波数 :500Hz ・デューティ :50% ・電力印加時間(プラズマ放電時間) :1min 以上の条件のもとに微粒子を発生させたところ、 微粒子生成速度 :1μm/min 粒径 :1μm±0.3μm のa−Si微粒子が形成され、微粒子の粒径には±30
%のばらつきが見られた。 例1 この例では、比較例に示した微粒子発生工程に引き続き
以下に示すプロセス条件の粒径制御工程を施し、これら
を順次1回実施した。パルス変調も比較例と同条件で行
った。 ・成膜真空度 :1.0Torr ・不活性ガス :Ar 100ccm ・RFパワー :13.56MHz、800W ・変調周波数 :500Hz ・デューティ :50% ・電力印加時間(プラズマ放電時間) :30sec 以上の条件のもとに微粒子を形成させたところ、 粒径 :1μm±0.1μm のa−Si微粒子が形成され、微粒子の粒径のばらつき
は±10%であった。粒径制御工程を含まない場合に比
べて、ばらつきが約1/3に減少したことが分かる。For comparison, the particle size control apparatus of the present invention is used to control a-
The comparative example which formed Si fine particle is shown. 1 in each case
High-frequency power of 3.56MHz is pulse-modulated with a pulse width of 2msec and a duty of 50% (1msec).
ON, 1 msec off) (see FIG. 2). (Comparative Example) The process conditions of the fine particle generation step are as follows.・ Processing vacuum degree: 1.0 Torr ・ Particle generation gas: SiH 4 100 ccm ・ RF power: 13.56 MHz, 500 W ・ Modulation frequency: 500 Hz ・ Duty: 50% ・ Power application time (plasma discharge time): 1 min or more conditions When fine particles were generated under the conditions, fine particle generation rate: 1 μm / min, particle diameter: 1 μm ± 0.3 μm, a-Si fine particles were formed, and the particle diameter of the fine particles was ± 30.
% Variation was seen. Example 1 In this example, the particle size control step under the process conditions shown below was performed subsequent to the particle generation step shown in the comparative example, and these steps were sequentially performed once. Pulse modulation was also performed under the same conditions as the comparative example. Deposition vacuum degree: 1.0 Torr Inert gas: Ar 100 ccm RF power: 13.56 MHz, 800 W Modulation frequency: 500 Hz Duty: 50% Power application time (plasma discharge time): 30 sec or more When fine particles were originally formed, a-Si fine particles having a particle diameter of 1 μm ± 0.1 μm were formed, and the variation in particle diameter of the fine particles was ± 10%. It can be seen that the variation is reduced to about 1/3 as compared with the case where the grain size control step is not included.
【0023】これは、微粒子生成用ガスを電力印加にて
プラズマ化して形成された微粒子の殆どはマイナスに帯
電しており、プラズマ化された不活性ガスのプラスイオ
ンがマイナスに帯電した微粒子に衝突し、比較的大きい
微粒子をスパッタし易く、その結果、微粒子の大きさが
均一化されるためと推測される。なお、前記2工程を繰
り返すことで、一層粒径が制御され、均一化した微粒子
を効率よく形成することも考えられる。This is because most of the fine particles formed by turning the fine particle generating gas into plasma by applying electric power are negatively charged, and the positive ions of the inert gas turned into plasma collide with the negatively charged fine particles. However, it is presumed that relatively large particles are easily sputtered, and as a result, the sizes of the particles are made uniform. By repeating the above two steps, it is possible to further control the particle size and efficiently form uniform fine particles.
【0024】このように均一化された微粒子を用いて焼
結体を作るときには、加熱及び加圧にはそれほど高温高
圧を必要とせず、また、バインダーが不要又は要すると
しても少量で足りるようになる。 例2 この例では例1に示した微粒子発生工程及び粒径制御工
程に加えて、以下に示す微粒子コーティング工程(1)
を施し、これらを順次1回実施した。 ・成膜真空度 :1.0Torr ・微粒子コーティング膜生成用ガス :SiH4 10
0ccm CH4 100ccm ・RFパワー :13.56MHz、200W ・変調周波数 :500Hz ・デューティ :50% ・電力印加時間 :30sec 以上の条件のもとに微粒子を形成させたところ、 粒径 :1μm±0.1μm のa−Si微粒子に膜厚0.1μmのSiC膜が被覆さ
れた。 例3 この例では例1に示した微粒子発生工程及び粒径制御工
程に加えて、上記微粒子コーティング工程(1)と以下
に示す微粒子コーティング工程(2)とを実施し、工程
(1)+(2)を順次各14回ずつ繰り返し実施した。 ・成膜真空度 :1.0Torr ・微粒子コーティング膜生成用ガス :SiH4 10
0ccm NH3 100ccm ・RFパワー :13.56MHz、200W ・変調周波数 :500Hz ・デューティ :50% ・電力印加時間 :30sec 以上の条件のもとに微粒子を形成させたところ、 粒径 :1μm±0.1μm のa−Si微粒子に膜厚0.1μmのSiC膜と、膜厚
0.05μmのSiN膜とが各14層ずつ被覆された。When a sintered body is produced by using the particles thus homogenized, heating and pressurization do not require high temperature and high pressure, and a small amount of binder is sufficient even if it is unnecessary or required. . Example 2 In this example, in addition to the fine particle generation step and the particle size control step shown in Example 1, the following fine particle coating step (1)
And these were carried out once in sequence.・ Deposition vacuum degree: 1.0 Torr ・ Gas for forming fine particle coating film: SiH 4 10
0 ccm CH 4 100 ccm ・ RF power: 13.56 MHz, 200 W ・ Modulation frequency: 500 Hz ・ Duty: 50% ・ Power application time: 30 sec When fine particles were formed under the above conditions, the particle size was 1 μm ± 0. 1 μm a-Si fine particles were coated with a 0.1 μm thick SiC film. Example 3 In this example, in addition to the fine particle generation step and the particle size control step shown in Example 1, the fine particle coating step (1) and the fine particle coating step (2) described below are carried out, and step (1) + ( 2) was sequentially repeated 14 times each.・ Deposition vacuum degree: 1.0 Torr ・ Gas for forming fine particle coating film: SiH 4 10
0 ccm NH 3 100 ccm-RF power: 13.56 MHz, 200 W-Modulation frequency: 500 Hz-Duty: 50% -Power application time: 30 sec When fine particles were formed under the above conditions, the particle size was 1 μm ± 0. 1 μm a-Si fine particles were coated with a 0.1 μm-thick SiC film and a 0.05 μm-thick SiN film, 14 layers each.
【0025】以上のコーティング微粒子は、微粒子の用
途に合わせて様々に形成される。ここに示した焼結体材
料としての他、レーザ光反射防止用ビーズ等を作る場合
にも適用可能である。The above coated fine particles are variously formed according to the use of the fine particles. In addition to the sintered material shown here, it can be applied to the case of producing beads for preventing laser light reflection.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、従
来の微粒子形成方法及び装置に比べると、粒径が均一化
された所望の微粒子を効率良く形成させることができる
微粒子形成方法及び装置を提供することができる。ま
た、前記微粒子形成方法及び装置において、微粒子コー
ティング工程を加えるときには、その微粒子の用途に合
ったコーティング微粒子を形成することができる。As described above, according to the present invention, as compared with the conventional method and apparatus for forming fine particles, there is provided a method and apparatus for forming fine particles capable of efficiently forming desired fine particles having a uniform particle size. Can be provided. In addition, in the method and apparatus for forming fine particles, when a fine particle coating step is added, it is possible to form coated fine particles suitable for the intended use of the fine particles.
【0027】また、前記微粒子形成方法及び装置におい
て、各工程で印加電力を制御し、又は電力印加をパルス
状に行い、又は電力印加の時間長さを制御し、又はこれ
らの組み合わせ制御を行うときには、それだけ粒径が制
御され、均一化した微粒子を効率よく形成することが可
能となる。In the fine particle forming method and apparatus, when the applied power is controlled in each step, the power is applied in a pulsed manner, the time length of the power applied is controlled, or a combination thereof is controlled. The particle size is controlled to that extent, and it becomes possible to efficiently form uniform fine particles.
【図1】本発明の1実施例である微粒子形成装置の概略
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fine particle forming apparatus which is an embodiment of the present invention.
【図2】本発明による高周波電力供給パターンの1例を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a high frequency power supply pattern according to the present invention.
【図3】従来の微粒子形成装置の1例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional fine particle forming apparatus.
【図4】従来の微粒子形成装置の他の例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing another example of a conventional fine particle forming apparatus.
【図5】従来の微粒子形成装置のさらに他の例を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing still another example of a conventional fine particle forming apparatus.
1 真空容器 11 石英管室 2、S 微粒子受け溜めプレート 20 接地部材 201 サセプタ 202 ヒータ 4 排気装置 41 排気量調整弁 42 排気ポンプ 51 ガスノズル A 微粒子生成用ガス供給部 B コーティング膜生成用ガス供給部 C 不活性ガス供給部 521a、522a、523a、524a、525a
マスフローコントローラ 531a、532a、533a、534a、535a
開閉弁 541a、542a、543a、544a、545a
ガス源 6、7 ヒータ 82 マッチングボックス 83 高周波電源 84 高周波アンプ 85 任意波形発生器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 11 Quartz tube chamber 2, S Fine particle storage plate 20 Grounding member 201 Susceptor 202 Heater 4 Exhaust device 41 Exhaust amount adjusting valve 42 Exhaust pump 51 Gas nozzle A Fine particle generation gas supply section B Coating film formation gas supply section C Inert gas supply unit 521a, 522a, 523a, 524a, 525a
Mass Flow Controller 531a, 532a, 533a, 534a, 535a
Open / close valve 541a, 542a, 543a, 544a, 545a
Gas source 6, 7 Heater 82 Matching box 83 High frequency power supply 84 High frequency amplifier 85 Arbitrary waveform generator
Claims (10)
て所定真空度のもとに電力印加にてプラズマ化させると
ともに微粒子を発生させる微粒子発生工程と、不活性ガ
スを前記真空容器内に導入して所定真空度のもとに電力
印加にてプラズマ化させるとともに、該プラズマのもと
で前記微粒子の粒径を制御する粒径制御工程とを含むこ
とを特徴とする微粒子形成方法。1. A fine particle generating step of introducing a fine particle generating gas into a vacuum container to generate plasma by applying electric power under a predetermined degree of vacuum and generating fine particles, and an inert gas in the vacuum container. And a particle size control step of controlling the particle size of the fine particles under the plasma while introducing the plasma into a plasma by applying electric power under a predetermined vacuum degree.
真空容器内に導入して所定真空度のもとに電力印加にて
プラズマ化させるとともに、該プラズマのもとで前記微
粒子にコーティング膜を形成被覆するコーティング工程
を1又は2以上含む請求項1記載の微粒子形成方法。2. A gas for forming a fine particle coating film is introduced into the vacuum vessel to generate plasma by applying electric power under a predetermined vacuum degree, and a coating film is formed and coated on the fine particles under the plasma. The method of forming fine particles according to claim 1, comprising one or more coating steps.
いて制御する請求項1又は2記載の微粒子形成方法。3. The fine particle forming method according to claim 1, wherein the applied power is controlled for each of the steps.
1、2又は3記載の微粒子形成方法。4. The method for forming fine particles according to claim 1, 2 or 3, wherein the power application is performed in a pulsed manner.
れぞれについて制御する請求項1から4のいずれかに記
載の微粒子形成方法。5. The method of forming fine particles according to claim 1, wherein the time length of the power application is controlled for each of the steps.
真空容器と、前記真空容器へ微粒子生成用ガスを供給す
るガス供給部と、前記真空容器へ微粒子粒径制御用の不
活性ガスを供給するガス供給部と、前記真空容器に導入
されたガスに対し高周波電力を印加する手段と、前記真
空容器内に発生する微粒子を受ける微粒子受け部とを有
することを特徴とする微粒子形成装置。6. A vacuum container capable of maintaining a predetermined degree of vacuum by an exhaust device, a gas supply unit for supplying a gas for producing fine particles to the vacuum container, and an inert gas for controlling the particle size of fine particles to the vacuum container. A fine particle forming apparatus comprising: a gas supply unit for controlling the gas, a unit for applying high-frequency power to the gas introduced into the vacuum container, and a fine particle receiving unit for receiving fine particles generated in the vacuum container.
成用ガスを供給するガス供給部を有する請求項6記載の
微粒子形成装置。7. The fine particle forming apparatus according to claim 6, further comprising a gas supply unit that supplies a gas for forming a fine particle coating film to the vacuum container.
印加電力を制御する手段を含む請求項6又は7記載の微
粒子形成装置。8. The fine particle forming apparatus according to claim 6, wherein the means for applying the high frequency power includes means for controlling the applied power.
電力印加をパルス状に行う手段を含む請求項6、7又は
8記載の微粒子形成装置。9. The fine particle forming apparatus according to claim 6, wherein the means for applying the high frequency power includes means for performing the power application in a pulsed manner.
記電力印加の時間長さを制御する手段を含む請求項6か
ら9のいずれかに記載の微粒子形成装置。10. The fine particle forming apparatus according to claim 6, wherein the means for applying the high-frequency power includes means for controlling a time length of the power application.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9585993A JPH08190B2 (en) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | Fine particle forming method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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JP9585993A JPH08190B2 (en) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | Fine particle forming method and apparatus |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH06304471A JPH06304471A (en) | 1994-11-01 |
JPH08190B2 true JPH08190B2 (en) | 1996-01-10 |
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JP2011001207A (en) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Sharp Corp | Monosilane producing apparatus and monosilane forming method |
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- 1993-04-22 JP JP9585993A patent/JPH08190B2/en not_active Expired - Fee Related
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