特許ウォッチ

公開番号2025145074
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024045066
出願日2024-03-21
発明の名称プラズマCVD装置
出願人株式会社豊田中央研究所
代理人個人,個人,個人
主分類C23C 16/50 20060101AFI20250926BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】プラズマCVDを安定して行える装置を提供する。
【解決手段】本発明は、キャリアガス(g₀)から生成したプラズマ(p)を供給するプラズマヘッド(2)と、プラズマと反応させて化学気相成長させる原料ガス(g_m)を供給する原料ガスヘッド(3)とを備える。プラズマヘッドは、キャリアガスが供給される上流側から積層された第1電極(221)、中間絶縁体(212)および第2電極(222)と、第1電極、中間絶縁体および第2電極を貫通してキャリアガスを流動させる連通穴(20)と、連通穴の下流開口側にある細長いプラズマ吐出孔(23)とを有する。原料ガスヘッドは、プラズマ吐出孔付近に長手方向に略平行して配設される細長い原料ガス吐出孔(33)を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
キャリアガスから生成したプラズマを供給するプラズマヘッドと、該プラズマと反応させて化学気相成長させる原料ガスを供給する原料ガスヘッドとを備え、
該プラズマヘッドは、
該キャリアガスが供給される上流側から積層された第１電極、中間絶縁体および第２電極と、
該第１電極、該中間絶縁体および該第２電極を貫通して該キャリアガスを流動させる連通穴と、
該連通穴の下流開口側にある細長いプラズマ吐出孔とを有し、
該原料ガスヘッドは、
該プラズマ吐出孔付近に長手方向に略平行して配設される細長い原料ガス吐出孔を有するプラズマＣＶＤ装置。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記プラズマヘッドは、少なくとも前記プラズマ吐出孔付近の過熱を抑制する冷却機構を備える請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記冷却機構は、冷媒の流路からなり、
該冷媒は、前記キャリアガスと同種である請求項２に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記プラズマ吐出孔と前記原料ガス吐出孔は、幅に対する長さの比率が１０以上ある請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記原料ガス吐出孔は、前記プラズマ吐出孔から流出するプラズマの下流側に向けて前記原料ガスを流出させ、該原料ガスを前記第１電極と前記第２電極の間へ流入させない請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
前記原料ガス吐出孔は、被処理面より該プラズマ吐出孔寄りにある請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】
前記化学気相成長は、準大気圧雰囲気下でなされる請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項８】
前記原料ガスは、モノマーガスであり、
該モノマーガスは、前記化学気相成長により重合される請求項１または７に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】
前記キャリアガスは、一種以上の不活性ガスからなる請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマにより原料ガスを化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）させるプラズマＣＶＤ装置等に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
気体の分子（原子）が主に陽イオンと電子（両者を併せて「荷電粒子」という。）に電離した状態となるプラズマは、様々な分野で、種々の処理や加工に利用される。例えば、グロー放電により得られる低温プラズマは、制御性に優れ、化学気相成長（ＣＶＤ）による薄膜形成等に利用されている。このようなプラズマＣＶＤ装置に関する記載が、例えば、下記の特許文献１にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－８２４９１
特開２０２１－８２４９１
特開２０２２－１２７７８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような成膜装置は、高真空下でＣＶＤを行なっており、設備が大型で複雑化し、高価である。装置の簡素化や処理環境の緩和（例えば（準）大気圧下での処理）が図られると、プラズマＣＶＤの利用範囲（用途）が格段に拡がり、より効率的に多様な処理を行えるようになる。
【０００５】
大気圧付近の雰囲気下でもプラズマ処理を可能にする装置が、特許文献２、３で提案されている。もっとも特許文献２、３は、プラズマ自体の供給装置を提案しているに留まり、ＣＶＤ装置に関して具体的な構成を開示していない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、新たなプラズマＣＶＤ装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究した結果、原料ガスを間接的にプラズマ化することを着想し、プラズマＣＶＤを安定的に行える装置を具現化した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。
【０００８】
《プラズマＣＶＤ装置》
（１）本発明は、キャリアガスから生成したプラズマを供給するプラズマヘッドと、該プラズマと反応させて化学気相成長させる原料ガスを供給する原料ガスヘッドとを備え、該プラズマヘッドは、該キャリアガスが供給される上流側から積層された第１電極、中間絶縁体および第２電極と、該第１電極、該中間絶縁体および該第２電極を貫通して該キャリアガスを流動させる連通穴と、該連通穴の下流開口側にある細長いプラズマ吐出孔とを有し、該原料ガスヘッドは、該プラズマ吐出孔付近に長手方向に略平行して配設される細長い原料ガス吐出孔を有するプラズマＣＶＤ装置である。
【０００９】
（２）本発明のプラズマＣＶＤ装置（単に「装置」ともいう。）によれば、先ず、プラズマヘッドの連通穴内で露出した第１電極の内壁面と第２電極の内壁面との間で、放電（グロー放電またはアーク放電）が生じて、流動するキャリアガス（少なくともその一部）からプラズマ（電子、ラジカル、イオン等）が生成（励起）される。このプラズマは、キャリアガスの流動にのって、プラズマ吐出孔から流出（噴出等を含む）する。
【００１０】
次に、原料ガスヘッドの原料ガス吐出孔がそのプラズマ吐出孔の付近（下流側）に配設されており、原料ガス吐出孔から流出した原料ガスは、プラズマ吐出孔から流出したプラズマと接触（合流）して、間接的に反応（プラズマ化）する。こうして得られた原料ガスの反応物が、例えば、被処理物の表面に堆積して膜を形成したり、その表面を改質したりする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許