JPS62115700A - 気相励起装置 - Google Patents
気相励起装置Info
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- JPS62115700A JPS62115700A JP60254836A JP25483685A JPS62115700A JP S62115700 A JPS62115700 A JP S62115700A JP 60254836 A JP60254836 A JP 60254836A JP 25483685 A JP25483685 A JP 25483685A JP S62115700 A JPS62115700 A JP S62115700A
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- plasma generation
- microwave
- fine particles
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、マイクロ波を用いた気相励起装置に関するも
ので、特にマイクロ波導入部への活性微粒子の付着によ
るマイクロ波導入障害の防止に関する。
ので、特にマイクロ波導入部への活性微粒子の付着によ
るマイクロ波導入障害の防止に関する。
本明細書において、微粒子とは、原子、分子、超微粒子
及び一般微粒子をいう、ここで超微粒子とは、例えば、
気相反応を利用した、ガス中蒸発法、プラズマ蒸発法、
気相化学反応法、更には液相反応を利用した、コロイド
学的な沈殿法、溶液噴霧熱分解法等によって得られる、
超微細な(一般には0.5 JLra以下)粒子をいう
。一般微粒子とは、機械的粉砕や析出沈殿処理等の一般
的手法によって得られる微細粒子をいう。
及び一般微粒子をいう、ここで超微粒子とは、例えば、
気相反応を利用した、ガス中蒸発法、プラズマ蒸発法、
気相化学反応法、更には液相反応を利用した、コロイド
学的な沈殿法、溶液噴霧熱分解法等によって得られる、
超微細な(一般には0.5 JLra以下)粒子をいう
。一般微粒子とは、機械的粉砕や析出沈殿処理等の一般
的手法によって得られる微細粒子をいう。
[従来の技術]
従来、マイクロ波を用いた気相励起装置としては、電子
サイクロトロン共鳴装置(以下rECRJという)が知
られている。このECRは、例えば石英等のマイクロ波
透過性材料のマイクロ波導入部を介して、導波管で導い
て来たマイクロ波を、空胴共振器となっているプラズマ
発生室に導入してプラズマを発生させるものとなってい
る(特開昭57−177975号)、このECRを例え
ば成膜に利用する場合、プラズマを更に捕集室へと導き
、捕集室でプラズマに原料ガスを接触させて、生成する
活性微粒子を基体面に付着捕集している。
サイクロトロン共鳴装置(以下rECRJという)が知
られている。このECRは、例えば石英等のマイクロ波
透過性材料のマイクロ波導入部を介して、導波管で導い
て来たマイクロ波を、空胴共振器となっているプラズマ
発生室に導入してプラズマを発生させるものとなってい
る(特開昭57−177975号)、このECRを例え
ば成膜に利用する場合、プラズマを更に捕集室へと導き
、捕集室でプラズマに原料ガスを接触させて、生成する
活性微粒子を基体面に付着捕集している。
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、上記ECRでは、プラズマが発生するプ
ラズマ発生室内にマイクロ波導入部が露出しているので
、一部捕集室から逆流して来る活性微粒子が活性状態の
ままマイクロ波導入部にまで逆流して、そこに付着しや
すい問題がある。また、ECHにおけるプラズマ発生室
の大きさは、使用マイクロ波によって決まってしまうの
で、プラズマを送り出す位置や、原料ガス供給位置から
マイクロ波導入部までの距離等をプラズマ発生室の大き
さを変えて調整できず、設計上も不便である。
ラズマ発生室内にマイクロ波導入部が露出しているので
、一部捕集室から逆流して来る活性微粒子が活性状態の
ままマイクロ波導入部にまで逆流して、そこに付着しや
すい問題がある。また、ECHにおけるプラズマ発生室
の大きさは、使用マイクロ波によって決まってしまうの
で、プラズマを送り出す位置や、原料ガス供給位置から
マイクロ波導入部までの距離等をプラズマ発生室の大き
さを変えて調整できず、設計上も不便である。
[問題点を解決するための手段]
上記問題点を解決するために本発明において講じられた
手段を1本発明の一実施例に対応する第1図で説明する
と、マイクロ波導入部lに設けられたマイクロ波アンテ
ナ2aと、このマイクロ波アンテナ2aの先端付近に設
けられた磁石2bとをを有する気相励起装置とすること
である。尚、本発明におけるマイクロ波アンテナ2aと
は、マイクロ波を自由空間へと送り出すアンテナを言う
。
手段を1本発明の一実施例に対応する第1図で説明する
と、マイクロ波導入部lに設けられたマイクロ波アンテ
ナ2aと、このマイクロ波アンテナ2aの先端付近に設
けられた磁石2bとをを有する気相励起装置とすること
である。尚、本発明におけるマイクロ波アンテナ2aと
は、マイクロ波を自由空間へと送り出すアンテナを言う
。
[作 用]
マイクロ波導入部1を経てプラズマ発生室3へと送り込
まれるマイクロ波は、更にマイクロ波アンテナ2aを経
てプラズマ発生室3内の自由空間へと送り出されること
になる。
まれるマイクロ波は、更にマイクロ波アンテナ2aを経
てプラズマ発生室3内の自由空間へと送り出されること
になる。
上記マイクロ波アンテナ2aの長さは、原則として任意
に定め得るので、マイクロ波アンテナ2aから送り出さ
れるプラズマの送り出し位置や、原料ガス供給位置から
マイクロ波導入部1までの距離を容易に調整することが
できる。また、プラズマは、磁石2bによって引き出さ
れるので、効率よく発生させることができる。
に定め得るので、マイクロ波アンテナ2aから送り出さ
れるプラズマの送り出し位置や、原料ガス供給位置から
マイクロ波導入部1までの距離を容易に調整することが
できる。また、プラズマは、磁石2bによって引き出さ
れるので、効率よく発生させることができる。
一方、マイクロ波アンテナ2a内では、マイクロ波導入
部1から送り込まれるマイクロ波の放電を抑えることも
容易で、マイクロ波アンテナ2a内、特にマイクロ波導
入部1付近でのプラズマ発生を抑止することができる。
部1から送り込まれるマイクロ波の放電を抑えることも
容易で、マイクロ波アンテナ2a内、特にマイクロ波導
入部1付近でのプラズマ発生を抑止することができる。
従って、原料ガスや活性微粒子が一部マイクロ波アンテ
ナ2a内へと逆流して来ても、前記マイクロ波アンテナ
2dの長さの調整と共に、上記プラズマ発生の抑止を行
うことにより、活性をもってマイクロ波導入部1まで逆
流するのを防ぐことができる。従って、成膜すべ活性微
粒子がマイクロ波導入部1に付着して、マイクロ波の導
入が妨げられることがない。
ナ2a内へと逆流して来ても、前記マイクロ波アンテナ
2dの長さの調整と共に、上記プラズマ発生の抑止を行
うことにより、活性をもってマイクロ波導入部1まで逆
流するのを防ぐことができる。従って、成膜すべ活性微
粒子がマイクロ波導入部1に付着して、マイクロ波の導
入が妨げられることがない。
[実施例]
第1図に示されるように、捕集室をも兼ねるプラズマ発
生室3には、例えば石英等のマイクロ波を透過させ得る
材料で構成されたマイクロ波導入部1を介してマイクロ
波を導入すべく、先端がマイクロ波導入部1となった導
波管4が連結されている。この導波管4先端のマイクロ
波導入部1には、マイクロ波アンテナ2aが取付けられ
ている。また、マイクロ波アンテナ2aの先端付近には
、プラズマを引き出す磁石2bが設けられている。この
磁石2bは、永久磁石でも電磁石でもよいが、均一な引
出し力を得るため、円筒形が好ましい。
生室3には、例えば石英等のマイクロ波を透過させ得る
材料で構成されたマイクロ波導入部1を介してマイクロ
波を導入すべく、先端がマイクロ波導入部1となった導
波管4が連結されている。この導波管4先端のマイクロ
波導入部1には、マイクロ波アンテナ2aが取付けられ
ている。また、マイクロ波アンテナ2aの先端付近には
、プラズマを引き出す磁石2bが設けられている。この
磁石2bは、永久磁石でも電磁石でもよいが、均一な引
出し力を得るため、円筒形が好ましい。
本実施例におけるマイクロ波アンテナ2aは、一般にス
ロットアンテナと称されているもので、通常、電界面と
直角方向に、マイクロ波の波長の約局の長さのスロット
5を切ったものとなっている。このスロット5は、第2
図(a)に示されるように、一つの面にのみ設けてもよ
いが、同(b)に示されるように、複数の面に跨がって
設けてもよい。
ロットアンテナと称されているもので、通常、電界面と
直角方向に、マイクロ波の波長の約局の長さのスロット
5を切ったものとなっている。このスロット5は、第2
図(a)に示されるように、一つの面にのみ設けてもよ
いが、同(b)に示されるように、複数の面に跨がって
設けてもよい。
マイクロ波アンテナ2aには、スリー・スタブ6が設け
られていて、マイクロ波パワーの整合機能が持たされて
いる。
られていて、マイクロ波パワーの整合機能が持たされて
いる。
と記スリー・スタブ6は、壁面電流の外部への漏出を防
止するため、第3図に示されるチョーク構造を有するも
のとすることが好ましい。この。
止するため、第3図に示されるチョーク構造を有するも
のとすることが好ましい。この。
チョーク構造は、スリー・スタブ6のマイクロ波アンテ
ナ2aとの摺接部に、周面にチョーク溝7を有する短絡
板8を設けたもので、チョーク溝7の長さは、マイクロ
波のマイクロ波アンテナ2a内波長入の約属となってい
る。
ナ2aとの摺接部に、周面にチョーク溝7を有する短絡
板8を設けたもので、チョーク溝7の長さは、マイクロ
波のマイクロ波アンテナ2a内波長入の約属となってい
る。
マイクロ波アンテナ2aは、第4図に示されるように、
先端がラッパ状に拡大したホーンアンテナとすることも
できる。このホーンアンテナをマイクロ波アンテナ2a
として用いれば、広い範囲にプラズマを送り出すことが
できる。
先端がラッパ状に拡大したホーンアンテナとすることも
できる。このホーンアンテナをマイクロ波アンテナ2a
として用いれば、広い範囲にプラズマを送り出すことが
できる。
マイクロ波アンテナ2aの基部、即ちマイクロ波導入部
1の直後には、それ自身では成膜能を生じない非成膜ガ
スを供給できるようになっている。
1の直後には、それ自身では成膜能を生じない非成膜ガ
スを供給できるようになっている。
マイクロ波アンテナ2aの前方には、原料ガスを供給で
きるようになっている。原料ガスは、環状の原料ガス供
給管9の内周に多数形成された孔から内方に噴出するも
のである。この原料ガス供給管9の後方には基体10が
位置しており、更にプラズマ発生室3内は、基体10の
後方側から真空ポンプ で排気されるようになっている
。
きるようになっている。原料ガスは、環状の原料ガス供
給管9の内周に多数形成された孔から内方に噴出するも
のである。この原料ガス供給管9の後方には基体10が
位置しており、更にプラズマ発生室3内は、基体10の
後方側から真空ポンプ で排気されるようになっている
。
非成膜ガスを供給しつつ、導波管4よりマイクロ波導入
部lを介してマイクロ波アンテナ2a内にマイクロ波を
送り、スリー・スタブ6で整合をとると、スロット5か
ら送り出されるマイクロ波によって生ずるプラズマが更
に磁石によって引出され、効率的に発生する。このプラ
ズマに原料ガス供給管9から原料ガスを供給して接触さ
せ、活性微粒子を生成させる。活性微粒子は、前記励起
された非成膜ガスと共に真空ポンプ11の吸引によって
基体10方向へと流れ、基体10面へと付着して成膜が
行われるものである。
部lを介してマイクロ波アンテナ2a内にマイクロ波を
送り、スリー・スタブ6で整合をとると、スロット5か
ら送り出されるマイクロ波によって生ずるプラズマが更
に磁石によって引出され、効率的に発生する。このプラ
ズマに原料ガス供給管9から原料ガスを供給して接触さ
せ、活性微粒子を生成させる。活性微粒子は、前記励起
された非成膜ガスと共に真空ポンプ11の吸引によって
基体10方向へと流れ、基体10面へと付着して成膜が
行われるものである。
次に他の実施例について説明する。
第5図において、3はプラズマ発生室、12は輸送室、
13は捕集室である。
13は捕集室である。
プラズマ発生室3と輸送室12は一体のユニットとして
構成されており、輸送室12に、やはり各々ユニット化
されたスキマー14、ゲートバルブ15及び捕集室13
が、全て共通した径のフランジ(以下「共通フランジ」
という)を介して、相互に連結分離可能に順次連結され
ている。プラズマ発生室3、輸送室12及び捕集室13
は、後述する排気系によって、プラズマ発生室3から捕
集室13へと、段階的に高い真空度に保たれているもの
である。
構成されており、輸送室12に、やはり各々ユニット化
されたスキマー14、ゲートバルブ15及び捕集室13
が、全て共通した径のフランジ(以下「共通フランジ」
という)を介して、相互に連結分離可能に順次連結され
ている。プラズマ発生室3、輸送室12及び捕集室13
は、後述する排気系によって、プラズマ発生室3から捕
集室13へと、段階的に高い真空度に保たれているもの
である。
プラズマ発生室3の一側には、第1図ないし第4図で説
明したものと同様のマイクロ波アンテナ2aが、共通フ
ランジを介して取付けられている。
明したものと同様のマイクロ波アンテナ2aが、共通フ
ランジを介して取付けられている。
マイクロ波アンテナ2aの先端部付近には磁石2bかり
、更にマイクロ波アンテナ2aの前方には、原刺ガス供
給バルブ17が接続された原料ガス供給管9が位置して
いる。
、更にマイクロ波アンテナ2aの前方には、原刺ガス供
給バルブ17が接続された原料ガス供給管9が位置して
いる。
マイクロ波アンテナ2aの先端付近には、送出されるマ
イクロ波の放電によってプラズマが生じ。
イクロ波の放電によってプラズマが生じ。
これに原料ガス供給管9から供給される原料ガスが接触
すると、活性微粒子が生成される。そして、この活性微
粒子は、非成膜ガスと共に縮小拡大ノズル18へと流入
して輸送室12へと噴出されることになる。
すると、活性微粒子が生成される。そして、この活性微
粒子は、非成膜ガスと共に縮小拡大ノズル18へと流入
して輸送室12へと噴出されることになる。
縮小拡大ノズル18は、輸送室12のプラズマ発生室3
側の側端に、プラズマ発生室3に流入口18aを開口さ
せ、輸送室12に流出口18bを開口させて、プラズマ
発生室3内に突出した状態で、共通フランジを介して取
付けられている。但しこの縮小拡大ノズル18は、輸送
室12内に突出した状態で取付けるようにしてもよい。
側の側端に、プラズマ発生室3に流入口18aを開口さ
せ、輸送室12に流出口18bを開口させて、プラズマ
発生室3内に突出した状態で、共通フランジを介して取
付けられている。但しこの縮小拡大ノズル18は、輸送
室12内に突出した状態で取付けるようにしてもよい。
縮小拡大ノズル18をいずれに突出させるかは、移送す
る微粒子の大きさ、量、性質等に応じて選択すればよい
。
る微粒子の大きさ、量、性質等に応じて選択すればよい
。
縮小拡大ノズル18としては、第6図に示されるように
、流入口18aから徐々に開口面積が絞られてのど部1
9となり、再び徐々に開口面積が拡大して流出口18b
となっているものであればよいが、(a)に示しである
ように、流出口18b位置で内周面が中心軸に対してほ
ぼ平行になっていることが好ましい、これは、噴出され
る非成膜ガス及び微粒子の流れ方向が、ある程度流出口
18b内周面の方向によって影響を受けるので、できる
だけ平行流にさせやすくするためである。しかし、(b
)に示されるように、のど部18から流出口18bへ至
る内周面の中心軸に対する角度αを、7°以下好ましく
は5°以下とすれば、剥離現象を生じにくく、噴出する
非成膜ガス及び微粒子の流れはほぼ均一に維持されるの
で、この場合はことさら上記のように平行にしなくとも
よい、平行部の形成を省略することにより、縮小拡大ノ
ズル18の作製が容易となる。また、縮小拡大ノズル1
日を(C)に示されるような矩形のものとすれば、スリ
ット状に非成膜ガス及び微粒子を噴出させることができ
る。
、流入口18aから徐々に開口面積が絞られてのど部1
9となり、再び徐々に開口面積が拡大して流出口18b
となっているものであればよいが、(a)に示しである
ように、流出口18b位置で内周面が中心軸に対してほ
ぼ平行になっていることが好ましい、これは、噴出され
る非成膜ガス及び微粒子の流れ方向が、ある程度流出口
18b内周面の方向によって影響を受けるので、できる
だけ平行流にさせやすくするためである。しかし、(b
)に示されるように、のど部18から流出口18bへ至
る内周面の中心軸に対する角度αを、7°以下好ましく
は5°以下とすれば、剥離現象を生じにくく、噴出する
非成膜ガス及び微粒子の流れはほぼ均一に維持されるの
で、この場合はことさら上記のように平行にしなくとも
よい、平行部の形成を省略することにより、縮小拡大ノ
ズル18の作製が容易となる。また、縮小拡大ノズル1
日を(C)に示されるような矩形のものとすれば、スリ
ット状に非成膜ガス及び微粒子を噴出させることができ
る。
ここで、前記剥離現象とは縮小拡大ノズル18の内面に
突起物等があった場合に、縮小拡大ノズル18の内面と
流過流体間の境界層が大きくなって、流れが不均一にな
る現象をいい、噴出流が高速になるほど生じやすい。前
述の角度αは、この剥離現象防止のために、縮小拡大ノ
ズル18の内面仕上げ精度が劣るものほど小さくするこ
とが好ましい、縮小拡大ノズル18の内面は、JIS
B 0801に定められる、表面仕上げ精度を表わす逆
三角形マークで三つ以上、最適には四つ以上が好ましい
、特に、縮小拡大ノズル18の拡大部における剥離現象
が、その後の非成膜ガス及び微粒子の流れに大きく影響
するので、上記仕上げ精度を、この拡大部を重点にして
定めることによって、縮小拡大ノズル18の作製を容易
にできる。また、やはり剥離現象の発生防止のため、の
ど部19は滑らかな湾曲面とし、断面積変化率における
微係数が閃とならないようにする必要がある。
突起物等があった場合に、縮小拡大ノズル18の内面と
流過流体間の境界層が大きくなって、流れが不均一にな
る現象をいい、噴出流が高速になるほど生じやすい。前
述の角度αは、この剥離現象防止のために、縮小拡大ノ
ズル18の内面仕上げ精度が劣るものほど小さくするこ
とが好ましい、縮小拡大ノズル18の内面は、JIS
B 0801に定められる、表面仕上げ精度を表わす逆
三角形マークで三つ以上、最適には四つ以上が好ましい
、特に、縮小拡大ノズル18の拡大部における剥離現象
が、その後の非成膜ガス及び微粒子の流れに大きく影響
するので、上記仕上げ精度を、この拡大部を重点にして
定めることによって、縮小拡大ノズル18の作製を容易
にできる。また、やはり剥離現象の発生防止のため、の
ど部19は滑らかな湾曲面とし、断面積変化率における
微係数が閃とならないようにする必要がある。
縮小拡大ノズル18は、プラズマ発生室3の圧力P0と
輸送室12の圧力Pの圧力比P/Poと、のど部18の
開口面積A”と流出口18bの開口面mAとの比A/A
”とを調節することによって、非成膜ガスと共に噴出す
る微粒子の流れを高速化できる。そして、プラズマ発生
室3と輸送室12内の圧力比P/P。
輸送室12の圧力Pの圧力比P/Poと、のど部18の
開口面積A”と流出口18bの開口面mAとの比A/A
”とを調節することによって、非成膜ガスと共に噴出す
る微粒子の流れを高速化できる。そして、プラズマ発生
室3と輸送室12内の圧力比P/P。
が臨界圧力比より大きければ、縮小拡大ノズル18の出
口流速が亜音速以下の流れとなり、非成膜ガスと共に微
粒子は減速噴出される。また、上記圧力比が臨界圧力比
以下であれば、縮小拡大ノズル18の出口流速は超音速
流となり、非成膜ガスと共に微粒子を超音速にて噴出さ
せることができる。
口流速が亜音速以下の流れとなり、非成膜ガスと共に微
粒子は減速噴出される。また、上記圧力比が臨界圧力比
以下であれば、縮小拡大ノズル18の出口流速は超音速
流となり、非成膜ガスと共に微粒子を超音速にて噴出さ
せることができる。
ここで、微粒子流の速度をU、その点における音速をa
、微粒子流の比熱比をγとし、微粒子流を圧縮性の一次
元流で断熱膨張すると仮定すれば、微粒子流の到達マツ
ハ数Mは、上流室の圧力Poと下流室の圧力Pとから次
式で定まり、特にP/Poが臨界圧力比以下の場合、M
は1以上となる。
、微粒子流の比熱比をγとし、微粒子流を圧縮性の一次
元流で断熱膨張すると仮定すれば、微粒子流の到達マツ
ハ数Mは、上流室の圧力Poと下流室の圧力Pとから次
式で定まり、特にP/Poが臨界圧力比以下の場合、M
は1以上となる。
尚、音速aは局所温度をT、気体定数をRとす・!・と
、次式で求めることができる。
、次式で求めることができる。
a=E711「
また、流出口18bの開口面積A及びのど部18の開口
面積A”とマツハ数Mには次の関係がある。
面積A”とマツハ数Mには次の関係がある。
従って、プラズマ発生室3の圧力p。と輸送室12の圧
力Pの圧力比P/P、によって(1)式から定まるマッ
レ\数Mに応じて開口面積比A/A”を定めたり、A/
A”によって(2)式から定まるMに応じてP/Poを
調整することによって、拡大縮小ノズル18から噴出す
る微粒子を適正膨張流として噴出させることができる。
力Pの圧力比P/P、によって(1)式から定まるマッ
レ\数Mに応じて開口面積比A/A”を定めたり、A/
A”によって(2)式から定まるMに応じてP/Poを
調整することによって、拡大縮小ノズル18から噴出す
る微粒子を適正膨張流として噴出させることができる。
このときの微粒子流の速度Uは、次の(3)式によって
求めることができる。
求めることができる。
前述のような圧力比が臨界圧力比未満の噴出においては
、噴出される非成膜ガスと微粒子は均一な拡散流となり
、比較的広い範囲に亘って一度に均一に微粒子を吹き付
けることが可能となる。
、噴出される非成膜ガスと微粒子は均一な拡散流となり
、比較的広い範囲に亘って一度に均一に微粒子を吹き付
けることが可能となる。
前述のような超音速の適正膨張流として非成膜ガスと共
に微粒子を一定方向へ噴出させると、非成膜ガスと微粒
子は噴出直後の噴流断面をほぼ保ちながら直進し、ビー
ム化される。従って、この非成膜ガスによって運ばれる
微粒子の流れもビーム化され、最小限の拡散で輸送室1
2内の空間中を、輸送室12の壁面との干渉のない空間
的に独立状態で、かつ超音速で捕集室13へと移送され
ることになる。
に微粒子を一定方向へ噴出させると、非成膜ガスと微粒
子は噴出直後の噴流断面をほぼ保ちながら直進し、ビー
ム化される。従って、この非成膜ガスによって運ばれる
微粒子の流れもビーム化され、最小限の拡散で輸送室1
2内の空間中を、輸送室12の壁面との干渉のない空間
的に独立状態で、かつ超音速で捕集室13へと移送され
ることになる。
縮小拡大ノズル18の材質としては、例えば鉄、ステン
レススチールその他の金属の他、アクリル樹脂、ポリ塩
化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレ
ン等の合成樹脂、セラミック材料、石英、ガラス等、広
く用いることができる。この材質の選択は、生成される
微粒子との非反応性、加工性、真空系内におけるガス放
出性等を考慮して行えばよい。また、縮小拡大ノズル1
8の内面に、微粒子の付着・反応を生じにくい材料をメ
ッキ又はコートすることもできる。具体例としては、ポ
リフッ化エチレンのコート等を挙げることができる。
レススチールその他の金属の他、アクリル樹脂、ポリ塩
化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレ
ン等の合成樹脂、セラミック材料、石英、ガラス等、広
く用いることができる。この材質の選択は、生成される
微粒子との非反応性、加工性、真空系内におけるガス放
出性等を考慮して行えばよい。また、縮小拡大ノズル1
8の内面に、微粒子の付着・反応を生じにくい材料をメ
ッキ又はコートすることもできる。具体例としては、ポ
リフッ化エチレンのコート等を挙げることができる。
縮小拡大ノズル18の長さは、装置の大きさ等によって
任意に定めることができる。ところで、縮小拡大ノズル
18を流過するときに、非成膜ガス及び微粒子は、保有
する熱エネルギーが運動エネルギーに変換される。そし
て、特に超音速で噴出される場合、熱エネルギーは著し
く小さくなって過冷却状態となる。従って、非成膜ガス
中に凝縮成分が含まれている場合、上記過冷却状態によ
って積極的にこれらを凝縮させ、これによって微粒子を
形成させることも可能である。また、この場合、十分な
凝縮を行うために、縮小拡大ノズル18は長い方が好ま
しい。一方、上記のような凝縮を生ずると、これによっ
て熱エネルギーが増加して速度エネルギーは低下する。
任意に定めることができる。ところで、縮小拡大ノズル
18を流過するときに、非成膜ガス及び微粒子は、保有
する熱エネルギーが運動エネルギーに変換される。そし
て、特に超音速で噴出される場合、熱エネルギーは著し
く小さくなって過冷却状態となる。従って、非成膜ガス
中に凝縮成分が含まれている場合、上記過冷却状態によ
って積極的にこれらを凝縮させ、これによって微粒子を
形成させることも可能である。また、この場合、十分な
凝縮を行うために、縮小拡大ノズル18は長い方が好ま
しい。一方、上記のような凝縮を生ずると、これによっ
て熱エネルギーが増加して速度エネルギーは低下する。
従って、高速噴出の維持を図る上では、縮小拡大ノズル
1日は短い方が好ましい。
1日は短い方が好ましい。
スキマー14は、捕集室13が輸送室12よりも十分高
真空度を保つことができるよう、輸送室12と捕集室1
3との間の開口面積を調整できるようにするためのもの
である。具体的には、第7図に示されるように、各々く
字形の切欠部20,20’を有する二枚の調整板21.
21′を、切欠部20,20′を向き合わせてすれ違い
スライド可能に設けたものとなっている。この調整板2
1.21′は、外部からスライドさせることができ、両
切央部20,20′の重なり具合で、ビームの通過を許
容しかつ捕集室13の十分な真空度を維持し得る開口度
に調整されるものである。尚、スキマー14の切欠部2
0,20′及び調整板21.21”の形状は、図示され
る形状の他、半円形その他の形状でもよい。
真空度を保つことができるよう、輸送室12と捕集室1
3との間の開口面積を調整できるようにするためのもの
である。具体的には、第7図に示されるように、各々く
字形の切欠部20,20’を有する二枚の調整板21.
21′を、切欠部20,20′を向き合わせてすれ違い
スライド可能に設けたものとなっている。この調整板2
1.21′は、外部からスライドさせることができ、両
切央部20,20′の重なり具合で、ビームの通過を許
容しかつ捕集室13の十分な真空度を維持し得る開口度
に調整されるものである。尚、スキマー14の切欠部2
0,20′及び調整板21.21”の形状は、図示され
る形状の他、半円形その他の形状でもよい。
ゲートバルブ15は、ハンドル22を回すことによって
昇降される形状の弁体23を有するもので、ビーム走行
時には開放されているものである。このゲートバルブ1
5を閉じることによって、プラズマ発生室3及び輸送室
12内の真空度を保ちながら捕集室13のユニット交換
が行える。また、本実施例の装置において、微粒子は捕
集室13内で捕集されるが、ゲートバルブ15をポール
バルブ等としておけば、特に微粒子が酸化されやすい金
属微粒子であるときに、このポールバルブと共に捕集室
13のユニット交換を行うことにより、急激な酸化作用
による危険を伴うことなくユニット交換を行える利点が
ある。
昇降される形状の弁体23を有するもので、ビーム走行
時には開放されているものである。このゲートバルブ1
5を閉じることによって、プラズマ発生室3及び輸送室
12内の真空度を保ちながら捕集室13のユニット交換
が行える。また、本実施例の装置において、微粒子は捕
集室13内で捕集されるが、ゲートバルブ15をポール
バルブ等としておけば、特に微粒子が酸化されやすい金
属微粒子であるときに、このポールバルブと共に捕集室
13のユニット交換を行うことにより、急激な酸化作用
による危険を伴うことなくユニット交換を行える利点が
ある。
捕集室13内には、ビームとして移送されて来る微粒子
を受けて付着させ、これを成膜状態で捕集するための基
体10が位置している。この基体10は、共通フランジ
を介して捕集室13に取付けられ、シリンダー24によ
って前後にスライド可能なロッド25先端の基体ホルダ
ー26に取付けられている。基体ホルダー26は、微粒
子の捕集の最適温度条件下に基体10を加熱又は冷却で
きるようになっている。また、基体10の前方には、シ
ャッター27が位置している。
を受けて付着させ、これを成膜状態で捕集するための基
体10が位置している。この基体10は、共通フランジ
を介して捕集室13に取付けられ、シリンダー24によ
って前後にスライド可能なロッド25先端の基体ホルダ
ー26に取付けられている。基体ホルダー26は、微粒
子の捕集の最適温度条件下に基体10を加熱又は冷却で
きるようになっている。また、基体10の前方には、シ
ャッター27が位置している。
尚、プラズマ発生室3及び捕集室13の上下には、図示
されるように各々共通フランジを介してガラス窓28が
取付けられていて、内部観察ができるようになっている
。また、プラズマ発生室3、輸送室12及び捕集室13
の前後にも各々同様のガラス窓29が共通フランジを介
して取付けられている。これらのガラス窓28.29は
、これを取外すことによって、共通フランジを介して各
種の測定装置、ロードロック室等と付は替えができるも
のである。
されるように各々共通フランジを介してガラス窓28が
取付けられていて、内部観察ができるようになっている
。また、プラズマ発生室3、輸送室12及び捕集室13
の前後にも各々同様のガラス窓29が共通フランジを介
して取付けられている。これらのガラス窓28.29は
、これを取外すことによって、共通フランジを介して各
種の測定装置、ロードロック室等と付は替えができるも
のである。
次に、本実施例における排気系について説明する。
プラズマ発生室3は、圧力調整弁30を介してメインバ
ルブ31aに接続されている。輸送室12は直接メイン
バルブ31aに接続されており、このメインバルブ、旧
学、は真空ポンプllaに接続されている。捕集室13
はメインバルブ31bに接続されており、更にこのメイ
ンバルブ31bは真空ポンプllbに接続されている。
ルブ31aに接続されている。輸送室12は直接メイン
バルブ31aに接続されており、このメインバルブ、旧
学、は真空ポンプllaに接続されている。捕集室13
はメインバルブ31bに接続されており、更にこのメイ
ンバルブ31bは真空ポンプllbに接続されている。
尚、32a、 32bは、各々メインバルブ31a、
31bのすぐ上流側にあらびきバルブ33a、 33b
を介して接続されていると共に、補助バルブ34a、
34bを介して真空ポンプllaに接続された減圧ポン
プで、プラズマ発生室3、輸送室12及び捕集室13内
のあらびきを行うものである。尚、35a 〜35fは
、各室3 、12.13及びポンプlla。
31bのすぐ上流側にあらびきバルブ33a、 33b
を介して接続されていると共に、補助バルブ34a、
34bを介して真空ポンプllaに接続された減圧ポン
プで、プラズマ発生室3、輸送室12及び捕集室13内
のあらびきを行うものである。尚、35a 〜35fは
、各室3 、12.13及びポンプlla。
11b、 32a、 32bのリーク及びパージ用バル
ブである。
ブである。
まず、あらびきバルブ33a、 33bと圧力調整弁3
0を開いて、プラズマ発生室3、輸送室12及び捕集室
13内のあらびきを減圧ポンプ32a、 32bで行う
。
0を開いて、プラズマ発生室3、輸送室12及び捕集室
13内のあらびきを減圧ポンプ32a、 32bで行う
。
次いで、あらびきバルブ33a、 33bを閉じ、補助
バルブ34a、 34b及びメインバルブ31a、 3
1bを開いて、真空ポンプlla、 llbでプラズマ
発生室3、輸送室12及び捕集室13内を十分な真空度
とする。このとき、圧力調節弁30の開度を調整するこ
とによって、プラズマ発生室3より輸送室12の真空度
を高くし、次に非成膜ガス及び原料ガスを流し、更に輸
送室12より捕集室13の真空度が高くなるよう、スキ
マー14で調整する。この調整は、メインバルブ31a
、 31bの開度調整で行うこともできる。そして、微
粒子の形成並びにそのビーム化噴射による成膜作業中を
通じて、各室3.12.13が一定の真空度を保つよう
制御する。この制御は、手動でもよいが、各室3 、1
2.13内の圧力を検出して、この検出圧力に基づいて
圧力調整弁30、メインバルブ31a、 31b、スキ
マー14等を自動的に開閉制御することによって行って
もよい、また、プラズマ発生室3に供給される非成膜ガ
スと生成される活性微粒子が直に縮小拡大ノズル18を
介して下流側へと移送されてしまうようにすれば、移送
中の排気は、下流側、即ち輸送室12及び捕集室13の
み行うこととすることができる。
バルブ34a、 34b及びメインバルブ31a、 3
1bを開いて、真空ポンプlla、 llbでプラズマ
発生室3、輸送室12及び捕集室13内を十分な真空度
とする。このとき、圧力調節弁30の開度を調整するこ
とによって、プラズマ発生室3より輸送室12の真空度
を高くし、次に非成膜ガス及び原料ガスを流し、更に輸
送室12より捕集室13の真空度が高くなるよう、スキ
マー14で調整する。この調整は、メインバルブ31a
、 31bの開度調整で行うこともできる。そして、微
粒子の形成並びにそのビーム化噴射による成膜作業中を
通じて、各室3.12.13が一定の真空度を保つよう
制御する。この制御は、手動でもよいが、各室3 、1
2.13内の圧力を検出して、この検出圧力に基づいて
圧力調整弁30、メインバルブ31a、 31b、スキ
マー14等を自動的に開閉制御することによって行って
もよい、また、プラズマ発生室3に供給される非成膜ガ
スと生成される活性微粒子が直に縮小拡大ノズル18を
介して下流側へと移送されてしまうようにすれば、移送
中の排気は、下流側、即ち輸送室12及び捕集室13の
み行うこととすることができる。
上記真空度の制御は、プラズマ発生室3と輸送室12の
真空ポンプllaを各室3,12毎に分けて設けて制御
を行うようにしてもよい、しかし、本実施例のように、
一台の真空ポンプllaでビームの流れ方向に排気し、
プラズマ発生室3と輸送室12の真空度を制御するよう
にすると、多少真空ポンプllaに脈動等があっても1
両者間の圧力差を一定に保ちやすい。従って、この差圧
の変動の影響を受けやすい流れ状態を、一定に保ちやす
い利点がある。
真空ポンプllaを各室3,12毎に分けて設けて制御
を行うようにしてもよい、しかし、本実施例のように、
一台の真空ポンプllaでビームの流れ方向に排気し、
プラズマ発生室3と輸送室12の真空度を制御するよう
にすると、多少真空ポンプllaに脈動等があっても1
両者間の圧力差を一定に保ちやすい。従って、この差圧
の変動の影響を受けやすい流れ状態を、一定に保ちやす
い利点がある。
真空ポンプlla、 llbによる吸引は、特に輸送−
:12及び捕集室13においては、その上方より行うこ
とが好ましい、上方から吸引を行うことによって・ビー
ムの重力による降下をある程度抑止することができる。
:12及び捕集室13においては、その上方より行うこ
とが好ましい、上方から吸引を行うことによって・ビー
ムの重力による降下をある程度抑止することができる。
本実施例に係る装置は以上のようなものであるが、次の
ような変更が可能である。
ような変更が可能である。
まず、縮小拡大ノズル1日は、上下左右への傾動や一定
間隔でのスキャン可能とすることもでき、広い範囲に亘
って成膜を行えるようにすることもできる。特にこの傾
動やスキャンは、第6図(c)の矩形ノズルと組合わせ
ると有利である。
間隔でのスキャン可能とすることもでき、広い範囲に亘
って成膜を行えるようにすることもできる。特にこの傾
動やスキャンは、第6図(c)の矩形ノズルと組合わせ
ると有利である。
縮小拡大ノズル18の少なくとも一部を透光体で形成し
て紫外、赤外、レーザー光等の各種の波長を持つ光を流
れに照射することもできる。また、縮小拡大ノズル18
を複数個設けて、一度に複数のビームを発生させること
もできる。特に、複数個の縮小拡大ノズル18を設ける
場合、各々独立したプラズマ発生室3に接続しておくこ
とによって、異なる微粒子のビームを同時に走行させる
ことができ、異なる微粒子の積層又は混合捕集や、ビー
ム同志を交差させることによる、異なる微粒子同志の衝
突によって、新たな微粒子を形成させることも可能とな
る。
て紫外、赤外、レーザー光等の各種の波長を持つ光を流
れに照射することもできる。また、縮小拡大ノズル18
を複数個設けて、一度に複数のビームを発生させること
もできる。特に、複数個の縮小拡大ノズル18を設ける
場合、各々独立したプラズマ発生室3に接続しておくこ
とによって、異なる微粒子のビームを同時に走行させる
ことができ、異なる微粒子の積層又は混合捕集や、ビー
ム同志を交差させることによる、異なる微粒子同志の衝
突によって、新たな微粒子を形成させることも可能とな
る。
本実施例では、プラズマ発生室3、輸送室12及び捕集
室13で構成されているが、輸送室12を省略したり、
輸送室12の下流側に更に第二、第三・・・・・・の輸
送室12.12・・・・・・を接続することもできる。
室13で構成されているが、輸送室12を省略したり、
輸送室12の下流側に更に第二、第三・・・・・・の輸
送室12.12・・・・・・を接続することもできる。
また、プラズマ発生室3を加圧すれば、輸送室12以下
は開放系とすることができ、輸送室12以下を減圧して
プラズマ発生室3を開放系とすることもできる。特にオ
ートクレーブのように、プラズマ発生室3を加圧し、輸
送室12以下を減圧することもできる。
は開放系とすることができ、輸送室12以下を減圧して
プラズマ発生室3を開放系とすることもできる。特にオ
ートクレーブのように、プラズマ発生室3を加圧し、輸
送室12以下を減圧することもできる。
縮小拡大ノズル18を開閉する弁を設け、プラズマ発生
室3側に一時微粒子と非成膜ガスを溜めながら、上記弁
を断続的に開閉して、微粒子を得ることもできる。前記
縮小拡大ノズル18ののど部19を含む下流側で行うエ
ネルギー付与と同期させて、上記弁を開閉すれば、排気
系の負担が大幅に低減されると共に、原料ガスの有効利
用を図りつつパルス状の微粒子流を得ることができる。
室3側に一時微粒子と非成膜ガスを溜めながら、上記弁
を断続的に開閉して、微粒子を得ることもできる。前記
縮小拡大ノズル18ののど部19を含む下流側で行うエ
ネルギー付与と同期させて、上記弁を開閉すれば、排気
系の負担が大幅に低減されると共に、原料ガスの有効利
用を図りつつパルス状の微粒子流を得ることができる。
尚、同−排気条件下とすれば、上述の断続的開閉の方が
、下流側を高真空に保持しやすい利点がある。
、下流側を高真空に保持しやすい利点がある。
また、縮小拡大ノズル18を#i数個直列位置に配し、
各々上流側と下流側の圧力比を調整して、ビーム速度の
維持を図ったり、各室を球形化して、デッドスペースの
発生を極力防止することもできる。
各々上流側と下流側の圧力比を調整して、ビーム速度の
維持を図ったり、各室を球形化して、デッドスペースの
発生を極力防止することもできる。
[発明の効果]
本発明によれば、マイクロ波を用いた気相励起を利用し
て成膜を行うときに、多少の原料ガスや活性微粒子の逆
流があってもマイクロ波導入部に付着してしまうことが
ない、従って、長時間連続運転しても、マイクロ波導入
部への微粒子付着による励起不良を生じにくく、効率的
に成膜を行うことができる。また、プラズマの生成位置
を調整しやすく、原料ガスの無駄も防止しやすいもので
ある。
て成膜を行うときに、多少の原料ガスや活性微粒子の逆
流があってもマイクロ波導入部に付着してしまうことが
ない、従って、長時間連続運転しても、マイクロ波導入
部への微粒子付着による励起不良を生じにくく、効率的
に成膜を行うことができる。また、プラズマの生成位置
を調整しやすく、原料ガスの無駄も防止しやすいもので
ある。
第1図は本発明の一実施例の説明図、第2図(a)、
(b)は各々マイクロ波アンテナの一例を示す先端拡大
斜視図、第3図(a)はマイクロ波アンテナの他の例を
示す縦断面図、同(b)はそのチョーク構造の説crA
図、第4図は更に他のマイクロ波アンテナを不す縦断面
図、第5図は本発明の他の実施例を示す説明図、第6図
(a)〜(c)は各々縮小拡大ノズルの形状例を示す図
、第7図はスキで−の説明図である。 1:マイクロ波導入部、 2a:マイクロ波アンテナ、2b=磁石、3:プラズマ
発生室、4:導波管、 5ニスロツト、6:スリー・スタブ、 7:チョーク溝、8:短絡板、 9:原料ガス供給管、10:基体、 11、 lla、 llb :真空ポンプ、12:輸送
室、13:捕集室、14:スギマー。 15:ゲートバルブ、 16:非成膜ガス供給バルブ、 17:原料ガス供給バルブ、 1日:縮小拡大ノズル、18a二流入口、18b二流出
口、19:のど部、 20、20’ :切欠部、21.21’ :調整板、2
2:ハンドル、23:弁体、24ニジリンダ−125:
ロッド、26:基体ホルダー、 27:シャッター、28,29ニガラス窓、30:圧力
調整弁、31a、 31b:メインバルブ。 32a、 32b:減圧ポンプ、 33a、 33b:あらびきバルブ、 34a、 34b:補助バルブ、 35a〜35f:リーク及びパージ用バルブ。
(b)は各々マイクロ波アンテナの一例を示す先端拡大
斜視図、第3図(a)はマイクロ波アンテナの他の例を
示す縦断面図、同(b)はそのチョーク構造の説crA
図、第4図は更に他のマイクロ波アンテナを不す縦断面
図、第5図は本発明の他の実施例を示す説明図、第6図
(a)〜(c)は各々縮小拡大ノズルの形状例を示す図
、第7図はスキで−の説明図である。 1:マイクロ波導入部、 2a:マイクロ波アンテナ、2b=磁石、3:プラズマ
発生室、4:導波管、 5ニスロツト、6:スリー・スタブ、 7:チョーク溝、8:短絡板、 9:原料ガス供給管、10:基体、 11、 lla、 llb :真空ポンプ、12:輸送
室、13:捕集室、14:スギマー。 15:ゲートバルブ、 16:非成膜ガス供給バルブ、 17:原料ガス供給バルブ、 1日:縮小拡大ノズル、18a二流入口、18b二流出
口、19:のど部、 20、20’ :切欠部、21.21’ :調整板、2
2:ハンドル、23:弁体、24ニジリンダ−125:
ロッド、26:基体ホルダー、 27:シャッター、28,29ニガラス窓、30:圧力
調整弁、31a、 31b:メインバルブ。 32a、 32b:減圧ポンプ、 33a、 33b:あらびきバルブ、 34a、 34b:補助バルブ、 35a〜35f:リーク及びパージ用バルブ。
Claims (1)
- 1)マイクロ波導入部に設けられたマイクロ波アンテナ
と、このマイクロ波アンテナの先端付近に設けられた磁
石とを有することを特徴とする気相励起装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60254836A JPS62115700A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 気相励起装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60254836A JPS62115700A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 気相励起装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62115700A true JPS62115700A (ja) | 1987-05-27 |
Family
ID=17270527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60254836A Pending JPS62115700A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 気相励起装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62115700A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6428822A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Hitachi Ltd | Plasma etching device |
JP2010525534A (ja) * | 2007-04-27 | 2010-07-22 | フォルシュングスフェアブント ベルリン エー ファウ | プラズマ発生器用の電極 |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP60254836A patent/JPS62115700A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6428822A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Hitachi Ltd | Plasma etching device |
JP2010525534A (ja) * | 2007-04-27 | 2010-07-22 | フォルシュングスフェアブント ベルリン エー ファウ | プラズマ発生器用の電極 |
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