JPH0288775A - レーザーｃｖｄ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えばセラミック、ＳｉＣ，ＳｉＮ等々の高融
点材料の薄膜を基板の表面に強固に均一に形成させるた
めのレーザーＣＶＤ装置に関するものである。

［従来の技術］ 炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）等の高融点材料の薄膜はきわめ
て硬い性質を有しているのでバイトの刃の表面硬化やヘ
ッドの耐摩耗膜に利用することができるし、また、良熱
伝導絶縁体であるのでヒートシンクに利用することもで
きる。更に炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）の単結晶膜は青色発
光ダイオードや耐熱ＩＣの製造に利用することもできる
。

第４図は混合ガスをレーザー光で熱分解してセラミック
粉末を製造するための従来のレーザーＣＶＤ法による装
置の一例を示す説明図である。

同図において、２は略円筒状の反応容器、４．４はこの
反応容器の側壁部に取り付けられた、対向する一対のレ
ーザー光照射窓、６は反応容器２の底部に上向きに突設
された混合ガスノズル、８はこの混合ガスノズル６の基
端部に連結されたシランガス供給管、１０は混合ガスノ
ズル６の基端部にシランガス供給管８と対向するように
して連結されたアンモニアガス供給管、１２は反応容器
２の上部に設けられた排出筒である。

このような製造装置において、反応容器２内は水素ガス
（Ｈ２）で満たされており、シランガス供給管８ヘシラ
ンガス（ＳｉＨ４）を矢印に示すように供給し、アンモ
ニアガス供給管１０ヘアンモニアガス（ＮＨ４）を矢印
に示すように供給すると、これらのガスは混合ガスノズ
ル６内で混合ガスとなり、この混合ガスは混合ガスノズ
ル６の先端の噴出口から反応容器２内に噴出する。この
状態で、レーザー光照射窓４の一方の側から混合ガス中
にレーザー光１４を照射すると、混合ガスが瞬間的に反
応−分解して窒化ケイ素微粒子１６が生成する。そして
、生成したこの窒化ケイ素微粒子１６は上方の排出筒１
２を経由し、矢印Ａに示すように回収系（図示せず）に
回収される。

また、第５図は混合ガスをレーザー光で熱分解してセラ
ミック粉末を製造するための従来のレーザーＣＶＤ法に
よる装置の他の例を示す説明図である。

同図において、１８は反応容器、２０はこの反応容器の
側部に開口形成されたレーザー光照射窓、２２はこのレ
ーザー光照射窓の外側に取り付けられたＺｎ５ｅレンズ
、２４はレーザー光照射窓２０の内側に取り付けられた
ＫＣｌ窓、２６は反応容器１８内においてＫＣＩ窓２４
に接してレーザー光照射窓２０と同軸に設けられた石英
管、２８はこの石英管の側部に連結されたシランガス供
給管、３０はこのシランガス供給管と同様に石英管２６
の側部に連結されたエチレン供給管、３２もシランガス
供給管と同様に石英管２６の側部に連結されたＡｒガス
供給管、３４は石英管２６の先端部に対向して設けられ
た吸収体、３６は反応容器１８の側部でレーザー光照射
窓２０との対向位置に穿設された開口部である。

このような製造装置において、シランガス供給管２８に
シランガス（Ｓ　ｉＨ４）を、エチレン供給管３０にエ
チレンガス（Ｃ２Ｈ４）を、Ａｒガス供給管３２にＡｒ
ガスを各々供給すると、これらのガスは石英管２６内に
おいて混合ガスになる。この状態で石英管２６内にレー
ザ光４０をＺｎ５ｅレンズ２２、照射窓２０、ＫＣＩ窓
２４を介して同軸に照射すると、混合ガスが加熱分解し
てＳｉ系セラミック粉末が生成する。

また、上記のようなレーザーＣＶＤ法以外に、レーザー
光を使用しないセラミック製膜法として、ａ：光化学反
応を応用した紫外線ＣＶＤ、ｂ：プラズマエネルギーを
応用したプラズマＣＶＤ、またはＣ：放電エネルギーを
応用した放電ＣＶＤ等の方法も知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述した第４図及び第５図の製造装置はセラミ
ックの粉末を合成することはできるが、セラミック膜を
生成させることはできないものである。また、レーザー
を使用しない上述したａ。

ｂ、ｃのセラミック製膜法は比較的穏やかな合成法であ
り、高融点材料の薄膜を製造する方法としては知られて
いない。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので
、高融点材料の薄膜を効率良く得ることができるレーザ
ーＣＶＤ装置を得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るレーザーＣＶＤ装置は、被処理物を収納保
持する反応容器と、この被処理物に対してレーザー光を
照射するレーザー光照射手段と、このレーザー光を被処
理物の手前で集束させるレーザー光集束手段と、この集
束したレーザー光によって高融点材料の微粒子を熱分解
生成する原料ガスを供給する原料ガス供給手段とを有す
ることにより上記課題を解決したものである。

［作　用］ 本発明においては、被処理物の表面にレーザー光をこの
被処理物の手前で焦点を結ぶように集束させて照射し、
この被処理物の表面付近に熱分解によって高融点材料の
微粒子を生成する原料ガスを供給するので、原料ガスは
この被処理物の表面付近で熱分解して高融点材料の微粒
子を生成し、また、この被処理物の表面をレーザー光に
よって加熱するので、生成した前記高融点材料の微粒子
はこの被処理物の表面に膜状に強固に堆積付着する。

［実施例］ 第１図は本発明のレーザーＣＶＤ法の一実施例を示す説
明図である。

同図において、５０は反応容器、５２はこの反応容器の
底部に立設されたテーブル状の基板ホルダー、５４はこ
の基板ボルダ−の上に取り付けられた被処理物としての
基板、５６は反応容器５゜の側壁に基板５４に向けて突
設された混合ガスノズル、５８はこの混合ガスノズルの
基端部に連結されたシランガス供給管、６０はこのシラ
ンガス供給管５８と同様、混合ガスノズル５６の基端部
に連結されたエチレンガス供給管、６２は反応容器５０
の上部すなわち基板５４の直上部に設けられた照射窓、
６４は反応容器５０の底部に基板ホルダー５２の足部を
避けて設けられた排気筒、６６は照射窓を通して基板に
照射されているレーザー光、６８はこのレーザー光の焦
点である。レーザー光６６の焦点６８は基板５４上、数
ｍｍ前後の高さのところに結ぶようになっている。

シランガス供給管５８にシランガス （ＳｉＨ４）を供給し、エチレンガス供給管６゜にエチ
レンガス（Ｃ２Ｈ４）を供給すると、これらのガスは混
合ガスノズル５６内で混合し、混合ガスノズル５６の先
端部から基板５４の表面付近に供給される。レーザー光
照射窓６２を通してレザー光６６を基板５４の表面に照
射すると、このレーザー光は集束されており、基板５４
の上部ｌｌ１ｍの高さのところに焦点を結び、更に基板
５４の表面を加熱する。基板５４の表面付近に供給され
ていたシランガス（Ｓ　ｉ　Ｈ、）とエチレンガス（Ｃ
２Ｈ４）とからなる混合ガスはレーザー光６６の焦点６
８において加熱されて下記の化学反応式のように分解し
て炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）の微粒子を生成し、そして、
この分解して生成した炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）の微粒子
は基板５４の表面に膜状に堆積付着する。

２ＳＩＨ４＋Ｃ２Ｈ４→２　Ｓ　ＩＣ＋　６　Ｈ２この
とき、焦点６８より下の位置にある基板５４はやや拡が
ったレーザー光６６により加熱昇温しで活性化した表面
となっているので、生成した炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）の
微粒子は膜状になって基板の表面に強固に堆積付着する
。

第２図は第１図に示すレーザー光６６の焦点付近の拡大
斜視図である。

同図において、炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）の微粒子が膜状
になって基板５４の表面に堆積付着する際に、同図に矢
印で示すように、図示せぬ基板ホルダーを適当な速度で
ｘｙ力方向移動させれば、基板５４の表面に広い面積に
亙り同一の膜面を得ることができる。

第３図は第１図に示すレーザー光６６を集束させる手段
としてシリンドリカルレンズを使用した例を示す斜視図
である。

同図において、レーザー光６６が図示せぬシリンドリカ
ルレンズによってスリット状に集束するので、この状態
で図示せぬ基板ホルダーを適当な速度でｘｙ力方向移動
させれば、基板５４の表面に広い面積の膜をより早く得
ることができる。

尚、フォーカスの位置は基板の種類、ガスの種類、流量
、レーザーパワー、波長、集光レンズの焦点距離等によ
って適当に調整する必要があることはいうまでもないこ
とである。

このようにして得られた高融点材料の薄膜は、ＳｉＣタ
イオード（青色発光ダイオード）、耐高熱ＩＣ（約５０
０℃）、ヘッドの耐摩耗膜、ヒートシンクまたはＳＯＩ
等に使用することができる。

［発明の効果］ 本発明はレーザー光の焦点を被処理物の表面ではなく、
表面から少し離れた高さのところに結ぶようにしたので
、原料ガスが被処理物の表面の直前で加熱分解して高融
点材料の粒子が生成し、この生成した高融点材料の粒子
が直ちに被処理物上に膜状になって効率的に堆積し、ま
た、被処理物の表面もアウトフォーカス光により昇温さ
れ、活性化しているので、生成した高融点材料の粒子が
強固に付着するという効果がある。

また、本発明はレーザー光を用いているので、高温にな
るのは焦点付近のみで、容器・治具等は加熱されないの
で、容器・治具等からの薄膜が汚染される慮れば無く、
純度の高い高融点材料の薄膜を得ることができるという
効果がある。

更に、本発明はレーザー光を用いて原料ガスな効率的に
分解するようにいているので、装置全体として比較的低
温でＣＶＤを行なうことができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は第１
図に示すレーザー光６６の焦点付近を示す拡大斜視図、
第３図は第１図に示すレーザー光の集束状態の他の例を
示す斜視図、第４図及び第５図は従来のＣＶＤ法を示す
説明図である。 ５０−・・・・・反応容器、５２・・・−・・基板ホル
タ５４・・・・・・基板、５６−・・・・・混合ガスノ
ズル、５８・・・・・・シランガス供給管、６０・・・
・−・エチレンガス供給管、６２・・・・・−レーザー
光照射窓、６４・・・・・・排気筒、６６・・・・・−
レーザー光、６８・・・−・・焦点。 特許出願人　日本ビクター株式会社 代表者　垣　木　邦　夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被処理物を収納保持する反応容器と、この被処理物に対
   してレーザー光を照射するレーザー光照射手段と、この
   レーザー光を被処理物の手前で集束させるレーザー光集
   束手段と、この集束したレーザー光によって高融点材料
   の微粒子を熱分解生成する原料ガスを供給する原料ガス
   供給手段とを備えてなるレーザーＣＶＤ装置。