JP3836797B2 - Particle deposition layer forming apparatus and particle deposition layer forming method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒子堆積層形成装置及び粒子堆積層形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ナノメートルサイズの粒子は、比表面積(単位体積あたりの表面積)が大きく、量子サイズ効果などの従来の微粒子にない特徴を有している。そのため、このナノメートルサイズの粒子は、新しい形態の物質として近年注目されつつあり、記録媒体、電池電極、可視光LED素子やディスプレイの蛍光体などへの応用が検討されている。
【0003】
ナノメートルサイズの粒子は、例えば、プラズマを用いた気相法により製造することができる。例えば、E.Bertranらは、下記反応式:
SiH4+CH4→SiC+4H2
に示すように、モノシランとメタンとを原料ガスとし、それらをプラズマを利用して反応させることにより、SiC粒子を生成する方法を開示している(以下の非特許文献1を参照のこと)。
【0004】
しかしながら、この方法で得られる粒子は粒径のばらつきが大きい。ナノメートルサイズの粒子に関して上述した特徴を利用するためには、それらの粒径を揃える必要がある。
【0005】
そこで、この方法では、粒子堆積層を形成するために以下の工程を順次行っている。すなわち、まず、プラズマを利用して粒子を生成しながら、反応容器から排気ガスとともに排出される粒子を捕集する。次いで、捕集した粒子を分級して、粒径を揃える。その後、粒径を揃えた粒子を液中に分散させ、この分散液を基板上に塗布する。このように、従来技術では、粒径の揃った粒子堆積層を形成するために、数多くの工程を必要とする。
【0006】
【非特許文献1】
E.Bertranら,「ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジーA(Journal of Vacuum Science & Technology A)」,米国,1996年3月/4月,第14巻,第2号,p.567
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、粒径の揃った粒子堆積層を比較的少ない工程数で形成可能な粒子堆積層形成装置及び粒子堆積層形成方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、原料ガスが供給される反応室と、排気口が設けられた後室と、前記後室内に配置され且つ基板を保持可能なホルダと、前記反応室内にプラズマを生じさせるプラズマ発生装置と、前記ホルダに前記基板を保持したまま前記プラズマの発生と消滅とが交互に及び繰り返し切り替わるように前記プラズマ発生装置の動作を制御する制御部とを具備し、前記原料ガスを反応させることにより粒子を生成し、前記粒子をその粒子としての形態を維持したまま前記基板上に堆積させることを特徴とする粒子堆積層形成装置が提供される。
【0009】
また、本発明によると、反応室に原料ガスを供給するとともに前記反応室の下流に位置した後室から排気しながら、前記反応室内にプラズマを発生させて前記プラズマ内で前記原料ガスの反応生成物としての粒子を成長させる工程と、前記プラズマを消滅させることにより前記プラズマ内で成長した前記粒子を前記後室内に配置された基板上に堆積させる工程とを含み、前記成長させる工程と前記堆積させる工程とを交互に及び繰り返し、前記粒子をその粒子としての形態を維持したまま前記基板上に堆積させることを特徴とする粒子堆積層形成方法が提供される。
【0010】
本発明において、プラズマを発生させている時間tONは、反応室のプラズマが形成される領域の体積Vを反応室を流れるガスの流量Fで割ることにより算出される時間tcよりも短く設定してもよい。また、粒子成長工程及び粒子堆積工程に先立って基板に帯電処理を施してもよい。粒子堆積工程では、反応室から供給される粒子を質量分離して基板上に堆積させてもよい。粒子成長工程は、反応室に粒子をエッチングするエッチングガスを供給しながら行ってもよい。
【0011】
本発明において、原料ガスは、例えば、鉄、コバルト及びクロムからなる群より選択される少なくとも1種の元素と白金とを含有していてもよい。また、原料ガスは、例えば、鉄を含有した化合物、白金を含有した化合物、または鉄と白金とを含有した化合物と、銅、銀、錫、アンチモン、鉛、ガリウム、水銀、モリブデン、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含有した化合物とを含有していてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0013】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る粒子堆積層形成装置を概略的に示す図である。この粒子堆積層形成装置1は、反応容器2を備えている。反応容器2は、例えば、管状の形状を有しており、その内部に、前室21、反応室22、及び後室23を規定している。反応容器2の一端には前室21と連絡した原料ガス供給口24が設けられており、この原料ガス供給口24を介して前室21に原料ガスが供給される。また、反応容器2の他端には後室23と連絡した排気口25が設けられており、この排気口25を介して排気が行われる。なお、排気口25を介して排出される排気ガスは、クーラ8により冷却される。
【0014】
反応容器2の後室23内には、ホルダ3が配置されている。ホルダ3は、基板4を反応室22に向けた状態で着脱可能に保持する。また、反応容器2には、反応室22内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生装置5が設けられている。
【0015】
プラズマ発生装置5は制御部6に接続されている。この制御部6は、プラズマ発生装置5の動作を制御する。具体的には、制御部6は、極めて高速に,例えばミリ秒のオーダで,プラズマの発生と消滅とが交互に及び繰り返し切り替わるようにプラズマ発生装置5の動作を制御可能である。
【0016】
なお、この反応容器2には、前室21と反応室22との間及び反応室22と後室23との間に整流板7a,7bが設けられている。整流板7a,7bは必ずしも設ける必要はないが、整流板7a,7bを設けると、反応室22や後室23内に乱流が生じるのを防止することができ、また、流速が断面方向にばらつくのを抑制することができる。さらに、整流板7a,7bを設置した場合、整流板7a,7bの少なくとも一方を制御部6と結ぶことにより、整流板7a,7bをプラズマ発生装置の一部として用いることが可能となる。これにより、反応容器2の容積をより有効に利用することができる。
【0017】
また、この反応容器2には、反応室22内の雰囲気を加熱するヒータ(図示せず)を設けることができる。ヒータを設けることにより、後述するプラズマによる分解反応を促進することができる。
【0018】
この粒子堆積層形成装置1を用いると、例えば、以下の方法により粒子堆積層を形成することができる。なお、ここでは、一例として、堆積すべき粒子が磁性触媒などとして利用可能なFePt粒子である場合について説明する。
【0019】
まず、キャリアガスタンク(図示せず)に貯蔵されたキャリアガスを、ガス供給口24を介して反応容器2の前室21に供給する。これにより、ガス供給口24から、前室21、反応室22、後室23及び排気口25を経由してクーラ8へと至る気流を生じさせる。また、これとともに、図示しないヒータにより、反応室22内の雰囲気を600℃乃至700℃程度に昇温する。キャリアガスとしては、例えば、アルゴン、ヘリウム、キセノン、窒素、及び水素などを使用することができる。
【0020】
次いで、原料ガスタンク(図示せず)に貯蔵された原料ガスを、原料ガス供給口24を介して反応容器2の前室21に供給する。この際、例えば、反応容器2内の気圧は1torrとし、原料ガスの温度は室温程度に設定する。また、ここでは、原料ガスとして、例えば、(C5H5)2Fe(フェロセン)とCH3C5H4(CH3)3Pt((メチルシクロペンタジエニル)トリメチル白金)とを使用する。
【0021】
原料ガスの供給とほぼ同時に、プラズマ発生装置5を動作させて反応室22内にプラズマを発生させる。また、これとともに、制御部6により、プラズマの発生と消滅とが交互に及び繰り返し切り替わるようにプラズマ発生装置5の動作を制御する。
【0022】
反応室22内にプラズマを発生させると、プラズマ放電によって励起された領域(以下、反応領域という)では、例えば、以下の反応式に示す分解反応を生じる。
鉄原料→鉄原子+生成ガス
白金原料→白金原子+生成ガス
このような反応により、粒子の材料としての鉄原子及び白金原子と分解副生成物である生成ガスとを生成する。なお、生成ガスは、キャリアガスとともに排気口25から排気され、クーラ8により冷却される。
【0023】
生成した鉄原子と白金原子とは互いに衝突してFePt粒子を形成する。プラズマ放電空間中では、これら粒子は瞬時に負に帯電し、帯電した粒子はプラズマの電場中にトラップされる。すなわち、反応領域内に捕捉される。そのため、反応領域内に捕捉された粒子上に、原料ガスの分解により生成する鉄原子及び白金原子がさらに堆積する。この成長は等方的に進行するため、ほぼ真球状の粒子が得られる。
【0024】
制御部6により、反応室22内のプラズマを消滅させると、帯電粒子を捕捉していた電場が消失するか或いは弱まる。そのため、キャリアガスが形成する気流により、反応室22内で生成及び成長したFePt粒子は、下流に向けて移動すし、基板4上に堆積する。
【0025】
以上のプラズマの発生と消滅とを交互に及び繰り返し行うことにより、基板4上にFePt粒子の堆積層を形成することができる。
【0026】
上述した方法によると、プラズマを発生させている時間を十分に短くすることにより、堆積層中に含まれる粒子の粒径のばらつきを抑制することができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【0027】
図2は、本発明の第1の実施形態に係る方法により得られる粒子堆積層における粒径分布の一例を示すグラフである。図中、曲線101はプラズマの発生と消滅とを交互に及び繰り返し行った場合に得られたデータを示し、曲線102はプラズマを生じさせ続けた場合に得られたデータを示している。
【0028】
先に説明したように、反応室22内にプラズマを生じさせている間、反応領域内では粒子の生成と成長とが生じる。この粒子の粒径は、それが反応領域内に滞在している時間(以下、滞在時間という)が長いほど大きくなる。
【0029】
上述のように、キャリアガスなどによって反応容器2内には気流が形成されているため、反応室22内で生成した粒子は前室21側から後室23側に向いた力を受ける。また、反応室22内で生成した粒子は、プラズマを発生させるのに伴う電場により、反応領域内に留まろうとする。
【0030】
そのため、反応室22内にプラズマを生じさせ続けた場合、粒子の滞在時間は気流と電場との影響を受ける。したがって、反応室22内にプラズマを生じさせ続けた場合、各粒子の滞在時間をほぼ一定とすることは極めて困難であり、図2に曲線102で示すように、堆積層中に含まれる粒子の粒径のばらつきを抑制することができない。
【0031】
これに対し、プラズマを発生させている時間を十分に短くすると、電場による捕捉が滞在時間に与える影響を低減することができる。すなわち、各粒子の滞在時間をプラズマを発生させている時間にほぼ一致させることができる。したがって、図2に曲線101で示すように、堆積層中に含まれる粒子の粒径のばらつきを抑制することが可能となる。
【0032】
本実施形態において、反応室22内にプラズマを発生させている時間tONは、反応領域の体積Vをガス流量Fで割ることにより算出される時間tc(=V/F)よりも短く設定することが望ましい。この場合、電場による捕捉が滞在時間に与える影響をほぼ完全に排除することができる。したがって、堆積層中に含まれる粒子の粒径を極めて高いレベルで揃えることができる。但し、時間tONが時間tc以上であってもよい。例えば、時間tONが時間tcの3倍以下であれば、堆積層中に含まれる粒子の粒径のばらつきを十分に抑制することができる。
【0033】
以上説明したように、本実施形態によると、反応室22内で粒径が比較的揃った粒子を生じさせることができるため、粒子の分級が不要となる。それゆえ、粒子の捕集が不要となり、図1に示すように、反応室22内で生成した粒子を後室23内に配置した基板4上に直接堆積させることができる。そのため、分級した粒子の分散液の調製やその塗布なども不要となる。すなわち、本実施形態によると、粒径の揃った粒子堆積層を比較的少ない工程数で形成可能となり、したがって、粒子堆積層の形成に要するコストを低減することができる。
【0034】
本実施形態においては、生成した粒子がその粒子としての形態を維持したまま基板4上に堆積するように、基板4を反応領域から十分に離間させることが望ましい。通常、基板4を反応領域からプラズマ発生領域の長さと同程度(例えば10mm以上)離間させれば、生成した粒子をその粒子としての形態を維持したまま基板4上に堆積させることができる。
【0035】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る粒子堆積層形成装置を概略的に示す図である。図3に示す粒子堆積層形成装置1は、帯電処理装置9をさらに備えていること以外は図1に示す粒子堆積層形成装置1と同様の構造を有している。
【0036】
帯電処理装置9は、筐体91を備えており、その内部に帯電処理室を規定している。この帯電処理室内には、基板4を着脱可能に保持するホルダ93と帯電処理装置本体92とが互いに向き合うように配置されている。帯電処理装置本体92は、例えば、接触法やグロー放電などにより基板4の表面を正及び/または負に帯電させるものである。帯電処理装置9の帯電処理室は搬送路を介して反応容器2の後室23に接続されており、それらの間は開閉可能な扉により仕切られている。
【0037】
この粒子堆積層形成装置1を用いると、例えば、以下の方法により粒子堆積層を形成することができる。なお、ここでは、一例として、堆積すべき粒子がFePt粒子である場合について説明する。
【0038】
まず、帯電処理装置9により、基板4の表面を正及び/または負に帯電させる。後で反応室22内で生成する粒子の帯電極性とは逆に基板4の表面を帯電させておくと、基板4上に粒子を効率的に堆積させることができる。また、後で反応室22内で生成する粒子の帯電極性と同極性に基板4の表面を部分的に帯電させておくと、その部分への粒子の堆積を抑制することができる。したがって、基板4の表面に帯電状態の分布を形成しておけば、その分布に対応したパターンに粒子堆積層を形成することができる。
【0039】
なお、そのような帯電状態の分布は、グロー放電を利用する場合には、例えば、基板の表面に材料が互いに異なる領域を予め形成しておくことなどにより生じさせることができる。また、そのような帯電状態の分布は、接触法により帯電させる場合には、例えば、基板の表面に材料が互いに異なる領域を予め形成しておくか、或いは、基板の表面に凹凸を形成しておくか、或いは、帯電処理装置本体92の基板4との接触面に材料が互いに異なる領域を予め形成しておくか、或いは、帯電処理装置本体92の基板4との接触面に凹凸を形成しておくことにより生じさせることができる。ここでは、基板4として表面にシリコン酸化膜パターンが形成されたシリコン基板を使用するとともにグロー放電で帯電させることにより、基板4の表面に帯電状態の分布を形成することとする。
【0040】
上述のように帯電処理を施した基板4は、次に、帯電処理室内のホルダ93上から搬送路を介して後室23内のホルダ3上へと搬送し、ホルダ3で保持する。なお、ここでは、帯電処理室と後室23との間で基板4のみを移動させたが、基板4はホルダ93毎移動させてもよい。
【0041】
帯電処理室と後室23との間の扉を閉じた後、第1の実施形態で説明したのと同様のプロセスを実施する。すなわち、プラズマの発生と消滅とを交互に及び繰り返し行うことにより、基板4上にFePt粒子の堆積層を形成する。
【0042】
先に説明したように、このプロセスに先立って基板4の表面に予め帯電状態の分布を形成しているので、粒子堆積層はこの帯電状態の分布に対応したパターンに形成される。このように、本実施形態によると、第1の実施形態で説明した効果が得られるのに加え、より効率的に粒子を堆積させることや、所望のパターンに粒子を堆積させることなどが可能となる。
【0043】
本実施形態において、粒子堆積層を形成した後、帯電処理装置9により基板4との間でプラズマ放電を生じさせて粒子堆積層上に保護膜を形成してもよい。このとき、基板を加熱することにより、粒子堆積層と保護膜との密着性を向上させてもよい。
【0044】
以上説明した第1及び第2の実施形態では、Feを含有した化合物とPtを含有した化合物とを含んだ原料ガスを使用してFePt粒子を生成したが、生成する粒子の組成はFePtに限られるものではない。すなわち、原料ガスには、様々なものを使用可能である。例えば、原料ガスは、鉄、コバルト及びクロムからなる群より選択される少なくとも1種の元素と白金とを含有していてもよい。また、原料ガスは、例えば、鉄を含有した化合物、白金を含有した化合物、または鉄と白金とを含有した化合物と、銅、銀、錫、アンチモン、鉛、ガリウム、水銀、モリブデン及びタングステンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含有した化合物とを含有していてもよい。また、第1及び第2の実施形態では、複数種の化合物の分解生成物同士を反応させて粒子を生成したが、1種の化合物の分解生成物から粒子を生成してもよい。
【0045】
第1及び第2の実施形態において、整流板7a,7bの少なくとも一方を導電材料で構成するとともに電圧を印加してもよい。例えば、粒子を成長させる際には、粒子の帯電極性と同じ極性の電圧を整流板7bに印加することなどにより、粒子が反応室22から後室23へと移動するのを抑制することができる。また、粒子を基板4上に堆積させる際には、例えば、粒子の帯電極性と同じ極性の電圧を整流板7aに印加することなどにより、粒子が反応室22から後室23へと移動するのを促進することができる。
【0046】
また、第1及び第2の実施形態において、反応室22内で生成した粒子は、質量分離した後に、基板4上に堆積させてもよい。例えば、反応室22内で生成した粒子の中から粒径の大きなものを除去する場合、粒径の大きな粒子を反応室22から後室23へと移動する過程で反応容器2の底部に落下させてもよい。この際、例えば、反応領域から基板4までの距離を長くすることや粒子が衝突し易いように整流板7bの形状を設計することなどにより、大粒子の落下を促進してもよい。また、この場合、落下した大粒子を回収するための構造を反応容器2に設けてもよい。
【0047】
第1及び第2の実施形態において、反応室22内で粒子を生成する際、反応室22内には、原料ガスやキャリアガスなどとともに粒子表面をエッチングするエッチングガスを供給してもよい。この場合、粒子の粒径が過剰に大きくなるのを抑制することができる。
【0048】
また、第1及び第2の実施形態では、反応容器2に窓部を設けるとともに反応容器の外部に紫外線ランプのような光源を配置してもよい。この場合、先の光源からの光を原料ガスに照射することによって励起させ、その化学反応を促進することができる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、粒径の揃った粒子堆積層を比較的少ない工程数で形成可能な粒子堆積層形成装置及び粒子堆積層形成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る粒子堆積層形成装置を概略的に示す図。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る方法により得られる粒子堆積層における粒径分布の一例を示すグラフ。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る粒子堆積層形成装置を概略的に示す図。
【符号の説明】
1…粒子堆積層形成装置、2…反応容器、3…ホルダ、4…基板、5…プラズマ発生装置、6…制御部、7a…整流板、7b…整流板、8…クーラ、9…帯電処理装置、21…前室21、22…反応室22、23…後室、24…原料ガス供給口、25…排気口、91…筐体、93…ホルダ、92…帯電処理装置本体、101…曲線、102…曲線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a particle deposition layer forming apparatus and a particle deposition layer forming method.
[0002]
[Prior art]
Nanometer-sized particles have a large specific surface area (surface area per unit volume), and have characteristics that are not found in conventional fine particles, such as a quantum size effect. Therefore, these nanometer-sized particles have been attracting attention as a new form of material in recent years, and their application to recording media, battery electrodes, visible light LED elements, display phosphors, and the like are being studied.
[0003]
Nanometer-sized particles can be produced, for example, by a gas phase method using plasma. For example, E.I. Bertran et al. Have the following reaction formula:
SiH 4 + CH 4 → SiC + 4H 2
As shown in FIG. 1, a method of generating SiC particles by using monosilane and methane as raw material gases and reacting them using plasma is disclosed (see Non-Patent Document 1 below).
[0004]
However, the particles obtained by this method have a large variation in particle size. In order to utilize the features described above for nanometer-sized particles, it is necessary to align their particle sizes.
[0005]
Therefore, in this method, the following steps are sequentially performed in order to form the particle deposition layer. That is, first, particles generated together with exhaust gas from the reaction vessel are collected while generating particles using plasma. Next, the collected particles are classified to make the particle sizes uniform. Thereafter, particles having a uniform particle diameter are dispersed in the liquid, and this dispersion is applied onto the substrate. Thus, in the prior art, a number of processes are required to form a particle deposition layer having a uniform particle size.
[0006]
[Non-Patent Document 1]
E. Bertran et al., “Journal of Vacuum Science & Technology A”, USA, March / April 1996, Vol. 14, No. 2, p. 567
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a particle deposition layer forming apparatus and a particle deposition layer forming method capable of forming a particle deposition layer having a uniform particle size with a relatively small number of steps.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a reaction chamber to which a source gas is supplied, a rear chamber provided with an exhaust port, a holder disposed in the rear chamber and capable of holding a substrate, and plasma generation for generating plasma in the reaction chamber An apparatus and a control unit that controls the operation of the plasma generator so that generation and extinction of the plasma are alternately and repeatedly switched while holding the substrate in the holder, and reacting the source gas Thus, there is provided a particle deposition layer forming apparatus characterized in that particles are generated and the particles are deposited on the substrate while maintaining the shape as the particles.
[0009]
According to the present invention, the source gas is supplied to the reaction chamber and the plasma is generated in the reaction chamber while exhausting from the rear chamber located downstream of the reaction chamber, so that the reaction of the source gas is generated in the plasma. And growing the particles as an object, and depositing the particles grown in the plasma by extinguishing the plasma on a substrate disposed in the rear chamber, the growing step and the deposition And a step of depositing the particles on the substrate while maintaining the morphology of the particles as a particle.
[0010]
In the present invention, the time t ON during which the plasma is generated is set to be shorter than the time t c calculated by dividing the volume V of the region in the reaction chamber where the plasma is formed by the flow rate F of the gas flowing through the reaction chamber. May be. Further, the substrate may be charged prior to the particle growth step and the particle deposition step. In the particle deposition step, the particles supplied from the reaction chamber may be mass separated and deposited on the substrate. The particle growth step may be performed while supplying an etching gas for etching particles into the reaction chamber.
[0011]
In the present invention, the source gas may contain, for example, at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt and chromium and platinum. The source gas is, for example, a compound containing iron, a compound containing platinum, or a compound containing iron and platinum, and copper, silver, tin, antimony, lead, gallium, mercury, molybdenum, and tungsten. And a compound containing at least one element selected from the group consisting of:
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same referential mark is attached | subjected to the same or similar component, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0013]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a particle deposition layer forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. The particle deposition layer forming apparatus 1 includes a
[0014]
A
[0015]
The
[0016]
In this
[0017]
The
[0018]
When this particle deposition layer forming apparatus 1 is used, for example, a particle deposition layer can be formed by the following method. Here, as an example, the case where the particles to be deposited are FePt particles that can be used as a magnetic catalyst or the like will be described.
[0019]
First, the carrier gas stored in a carrier gas tank (not shown) is supplied to the
[0020]
Next, the source gas stored in the source gas tank (not shown) is supplied to the
[0021]
At substantially the same time as the supply of the source gas, the
[0022]
When plasma is generated in the
Iron raw material → iron atom + product gas Platinum raw material → platinum atom + product gas By such a reaction, iron atoms and platinum atoms as particle materials and a product gas as a decomposition by-product are generated. The generated gas is exhausted from the
[0023]
The produced iron atoms and platinum atoms collide with each other to form FePt particles. In the plasma discharge space, these particles are instantaneously negatively charged, and the charged particles are trapped in the plasma electric field. That is, it is trapped in the reaction region. Therefore, iron atoms and platinum atoms generated by decomposition of the source gas are further deposited on the particles trapped in the reaction region. Since this growth proceeds isotropically, almost spherical particles are obtained.
[0024]
When the plasma in the
[0025]
By alternately and repeatedly generating and extinguishing the plasma as described above, a deposited layer of FePt particles can be formed on the
[0026]
According to the above-described method, it is possible to suppress variation in the particle size of particles contained in the deposited layer by sufficiently shortening the time during which plasma is generated. This is considered to be due to the following reasons.
[0027]
FIG. 2 is a graph showing an example of the particle size distribution in the particle deposition layer obtained by the method according to the first embodiment of the present invention. In the figure,
[0028]
As described above, while plasma is generated in the
[0029]
As described above, since an air flow is formed in the
[0030]
Therefore, when plasma is continuously generated in the
[0031]
On the other hand, if the time during which plasma is generated is sufficiently shortened, the influence of the trapping by the electric field on the residence time can be reduced. That is, the residence time of each particle can be made to substantially coincide with the time during which plasma is generated. Therefore, as shown by the
[0032]
In the present embodiment, the time t ON during which plasma is generated in the
[0033]
As described above, according to the present embodiment, particles having a relatively uniform particle size can be generated in the
[0034]
In the present embodiment, it is desirable that the
[0035]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a particle deposition layer forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. The particle deposited layer forming apparatus 1 shown in FIG. 3 has the same structure as the particle deposited layer forming apparatus 1 shown in FIG.
[0036]
The charging processing device 9 includes a
[0037]
When this particle deposition layer forming apparatus 1 is used, for example, a particle deposition layer can be formed by the following method. Here, as an example, the case where the particles to be deposited are FePt particles will be described.
[0038]
First, the surface of the
[0039]
Such a distribution of the charged state can be generated, for example, by previously forming regions of different materials on the surface of the substrate when glow discharge is used. In addition, in the case of charging by a contact method, such a distribution of the charged state may be, for example, by previously forming regions with different materials on the surface of the substrate or forming irregularities on the surface of the substrate. Alternatively, a region where the materials are different from each other is formed in advance on the contact surface with the
[0040]
Next, the
[0041]
After closing the door between the charging chamber and the
[0042]
As described above, since the distribution of the charged state is previously formed on the surface of the
[0043]
In the present embodiment, after forming the particle deposition layer, a plasma discharge may be generated between the
[0044]
In the first and second embodiments described above, FePt particles are generated using a raw material gas containing a compound containing Fe and a compound containing Pt. However, the composition of the generated particles is limited to FePt. It is not something that can be done. That is, various materials can be used as the source gas. For example, the source gas may contain platinum and at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and chromium. The source gas includes, for example, a compound containing iron, a compound containing platinum, or a compound containing iron and platinum, and copper, silver, tin, antimony, lead, gallium, mercury, molybdenum, and tungsten. And a compound containing at least one element selected from the group. In the first and second embodiments, the decomposition products of a plurality of types of compounds are reacted to generate particles, but the particles may be generated from the decomposition products of one type of compound.
[0045]
In the first and second embodiments, at least one of the rectifying
[0046]
In the first and second embodiments, the particles generated in the
[0047]
In the first and second embodiments, when particles are generated in the
[0048]
In the first and second embodiments, a window may be provided in the
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there are provided a particle deposition layer forming apparatus and a particle deposition layer forming method capable of forming a particle deposition layer having a uniform particle diameter with a relatively small number of steps.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a particle deposition layer forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing an example of a particle size distribution in a particle deposition layer obtained by the method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a particle deposition layer forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Particle deposition layer forming apparatus, 2 ... Reaction container, 3 ... Holder, 4 ... Substrate, 5 ... Plasma generator, 6 ... Control part, 7a ... Current plate, 7b ... Current plate, 8 ... Cooler, 9 ... Charging process Apparatus, 21 ...
Claims (6)
排気口が設けられた後室と、
前記後室内に配置され且つ基板を保持可能なホルダと、
前記反応室内にプラズマを生じさせるプラズマ発生装置と、
前記ホルダに前記基板を保持したまま前記プラズマの発生と消滅とが交互に及び繰り返し切り替わるように前記プラズマ発生装置の動作を制御する制御部とを具備し、
前記原料ガスを反応させることにより粒子を生成し、前記粒子をその粒子としての形態を維持したまま前記基板上に堆積させることを特徴とする粒子堆積層形成装置。A reaction chamber to which a source gas is supplied;
A rear chamber provided with an exhaust port;
A holder disposed in the rear chamber and capable of holding a substrate;
A plasma generator for generating plasma in the reaction chamber;
A control unit for controlling the operation of the plasma generator so that generation and extinction of the plasma are alternately and repeatedly switched while holding the substrate in the holder;
A particle deposition layer forming apparatus, wherein particles are generated by reacting the source gas, and the particles are deposited on the substrate while maintaining the shape of the particles.
前記プラズマを消滅させることにより前記プラズマ内で成長した前記粒子を前記後室内に配置された基板上に堆積させる工程とを含み、
前記成長させる工程と前記堆積させる工程とを交互に及び繰り返し、前記粒子をその粒子としての形態を維持したまま前記基板上に堆積させることを特徴とする粒子堆積層形成方法。While supplying the source gas to the reaction chamber and exhausting from the rear chamber located downstream of the reaction chamber, plasma is generated in the reaction chamber to grow particles as reaction products of the source gas in the plasma Process,
Depositing the particles grown in the plasma by extinguishing the plasma on a substrate disposed in the back chamber;
A method for forming a particle deposited layer, wherein the growing step and the depositing step are alternately and repeatedly performed, and the particles are deposited on the substrate while maintaining the shape of the particles.
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