特許 7013062 粉体の成膜方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-21

(45)【発行日】2022-01-31

(54)【発明の名称】粉体の成膜方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20220124BHJP

【ＦＩ】

C23C16/455

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021168888

(22)【出願日】2021-10-14

【審査請求日】2021-10-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】318004501

【氏名又は名称】株式会社クリエイティブコーティングス

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 英児

(72)【発明者】

【氏名】坂本 仁志

【審査官】末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－０５４００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０５４００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０５４００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０５３２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１５３０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２５０１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６７８７６２１（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６

Ｃ２３Ｃ １４／００－１４／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉体をジェットノズルに導入し、前記粉体のジェット流を噴出して、前記粉体を拡散する工程と、
拡散された前記粉体と、原料ガスと、大気圧プラズマにより活性化された反応ガスとを、それぞれ反応容器内に導入して旋回流を形成する工程と、
前記反応容器内で、前記原料ガスと、活性化された前記反応ガスとの反応により、拡散された前記粉体に成膜する工程と、
を有する粉体の成膜方法。

【請求項2】

請求項１において、
前記反応容器に形成された複数の導入ポートから、前記原料ガスと前記反応ガスとを、前記旋回流の上流側からその順番で交互に繰り返し導入する粉体の成膜方法。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記反応容器内から排気ガスを導出する工程と、成膜された粉体を、前記排気ガスとは分離して回収する工程と、をさらに有する粉体の成膜方法。

【請求項4】

請求項３において、
前記ジェットノズルに前記粉体を導入させるホッパーに、成膜された前記粉体を回収する粉体の成膜方法。

【請求項5】

請求項１～３のいずれか一項において、
前記旋回流は、前記反応容器の底部に設けた排気ポートに向かうスパイラル下降流、または前記反応容器の頂部に設けた排気ポートに向かうスパイラル上昇流である粉体の成膜方法。

【請求項6】

導入される粉体のジェット流を噴出して、前記粉体を拡散するジェットノズルと、
原料ガスを供給する原料ガス源と、
大気圧プラズマにより活性化された反応ガスを生成する大気圧プラズマ源と、
前記ジェットノズルと、前原料ガス源と、前記大気圧プラズマ源と、が連結され、前記原料ガスと、活性化された前記反応ガスとの反応により、拡散された前記粉体に成膜する反応容器と、
を有し、
前記反応容器は平面視で断面が円形の周壁を含み、前記ジェットノズル、前記原料ガス源、および前記大気圧プラズマ源の各々は、前記反応容器の半径方向とは一定の角度で交差する方向から、拡散された前記粉体と、前記原料ガスと、大気圧プラズマにより活性化された前記反応ガスとを、それぞれ導入して旋回流を形成する粉体の成膜装置。

【請求項7】

請求項６において、
前記反応容器は、前記原料ガスと、活性化された前記反応ガスとを、前記旋回流の上流側からその順番で交互に繰り返し導入する複数の導入ポートを有する粉体の成膜装置。

【請求項8】

請求項６または７において、
前記反応容器内から排気ガスを導出する排気部と、成膜された粉体を、前記排気ガスとは分離して回収する回収部と、をさらに有する粉体の成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉体の成膜方法及び装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造技術は、基板上に成膜するだけでなく、粉体の表面に成膜することにも利用されている。その際、粉体は凝縮し易い。特許文献１には、真空容器内の炭素担体を攪拌あるいは回転させて分散させながらスパッタリングを行うことで、炭素担体の表面に成膜することが開示されている。

【0003】

特許文献２には、真空容器自体は回転させず、真空容器内に配置された筒状の容器を真空容器に対して回転または搖動させて、粉体の表面にドライプロセスによりコーティングする技術が開示されている。

【0004】

本出願人による特許文献３は、共通の容器がセット可能な分散装置と成膜装置とを有し、分散装置が容器内の凝集している粉体を回転または揺動により拡散させた後に、成膜装置が容器内の拡散している粉体に成膜することを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００８－３８２１８号公報

【文献】特開２０１４－１５９６２３号公報

【文献】特許第６７８７６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１及び２では、粉体への成膜動作中に、回転または揺動による粉体の分散動作を同時に実施しなければならない。成膜と同時に実施される分散のための回転速度には制約がある。そのため、比較的低い回転速度では、特に非加熱で成膜される粉体を十分に分散させることができない。特許文献３ではそのような弊害はないが、容器を拡散装置から成膜装置に移し換える必要がある。さらに、特許文献１～３はいずれも、回転または揺動機構を有する装置が、大型化、複雑化するという課題もある。特許文献１～３はいずれも、粉体を収容した真空容器または容器を回転させて粉体を拡散させることから、回転または揺動機構を有する装置が、大型化、複雑化するという課題もある。回転または揺動機構の摩耗部の定期的なメインテナンスも要する。それにより、成膜装置の導入コスト及びランニングコストが増大する。また、回転または揺動による粉体の拡散効果にも限界がある。

【0007】

本発明の目的は、回転または揺動機構を用いることなく確実に拡散された粉体に成膜する粉体の成膜方法及び装置を提供することを目的とする。

【0008】

本発明の他の目的は、回転または揺動機構を用いることなく確実に拡散され、かつ、反応容器に連続的に供給される粉体に連続的に成膜する粉体の成膜方法及び装置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】

【0009】

（１）本発明の一態様は、
粉体をジェットノズルに導入し、前記粉体のジェット流を噴出して、前記粉体を拡散する工程と、
反応容器内で、原料ガスと、プラズマにより活性化された反応ガスとの反応により、拡散された前記粉体に成膜する工程と、
を有する粉体の成膜方法に関する。

【0010】

本発明の一態様によれば、成膜対象である粉体を含むジェット流、好ましくは超音速ジェット流が生成される。ジェット流の速度では、粉体はその先端部から衝撃波が広がるので、凝縮している粉体同士は容易かつ確実に分離・拡散される。特に媒質中を伝わる振動の最高速度である音速を超える超音速では、拡散効果が大きい。拡散された粉体は反応容器に導入される。反応容器では、プラズマにより活性化された反応ガス（活性種またはイオン等）と原料ガスとの反応により、拡散されている粉体の表面が成膜される。

【0011】

（２）本発明の一態様（１）では、前記成膜工程は、前記反応容器内で、前記原料ガスと、大気圧プラズマにより活性化された前記反応ガスとを反応させる工程を含むことができる。このように、反応ガスを大気圧プラズマにより活性化することで、反応容器内を真空引きする必要がない。

【0012】

（３）本発明の一態様（２）では、前記反応容器から排気ガスを導出する工程と、成膜された粉体を、前記排気ガスとは分離して回収する工程と、をさらに有することができる。反応容器内を排気するとともに成膜された粉体を回収することで、粉体、原料ガス及び反応ガスとを反応容器に連続的に導入し、連続的に導入される粉体に逐次成膜することができる。それによりスループットが向上する。成膜された粉体は、例えば反応容器に接続された貯蔵庫に貯蔵することができる。あるいは、成膜された粉体は、粉体ホッパーに戻し供給しても良い。こうすると、粉体に対して繰り返し成膜工程を実施することができる。この場合、繰り返される成膜工程で同一の原料ガスを用いることで同種膜を粉体に積層することができる。あるいは、繰り返される成膜工程で異種の原料ガスを用いることで異種膜を粉体に積層することができる。

【0013】

（４）本発明の一態様（２）または（３）では、前記導入工程は、前記反応容器内で、拡散された前記粉体と、前記原料ガスと、大気圧プラズマにより活性化された前記反応ガスとを、それぞれ旋回させることができる。それにより、旋回流の中で、原料ガス及び反応ガスの反応と、粉体への成膜とが効率的に実施される。旋回流は、反応容器の底部に設けた排気ポートに向かうスパイラル下降流とするか、あるいは、反応容器の頂部に設けた排気ポートに向かうスパイラル上昇流とすることができる。

【0014】

（５）本発明の他の態様は、
導入される粉体のジェット流を噴出して、前記粉体を拡散するジェットノズルと、
原料ガスと、プラズマにより活性化された反応ガスとの反応により、拡散された前記粉体に成膜する反応容器と、
を有する粉体の成膜装置に関する。

【0015】

本発明の他の態様（５）によれば、ジェットノズルと反応容器とを有する成膜装置で、本発明の一態様（１）に係る粉体の成膜方法を好適に実施することができる。

【0016】

（６）本発明の他の態様（５）では、前記ジェットノズルと、前記原料ガスを供給する原料ガス源と、大気圧プラズマにより活性化された前記反応ガスを生成する大気圧プラズマ源と、を前記反応容器に連結することができる。こうして、本発明の一態様（２）を好適に実施することができる。

【0017】

（７）本発明の他の態様（６）では、前記反応容器内から排気ガスを導出する排気部と、成膜された粉体を、前記排気ガスとは分離して回収する回収部と、をさらに有することができる。こうして、本発明の一態様（３）を好適に実施することができる。

【0018】

（８）本発明の他の態様（６）または（７）では、前記反応容器は平面視で断面が円形の周壁を含み、前記ジェットノズル、前記原料ガス源、および前記大気圧プラズマ源の各々は、前記反応容器の半径方向とは一定の角度で交差する方向から、拡散された前記粉体と、前記原料ガスと、大気圧プラズマにより活性化された前記反応ガスとを、それぞれ導入することができる。こうすると、本発明の一態様（４）を好適に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す図である。

【図2】図１に示すジェットノズルの概略断面図である。

【図3】図１に示す大気圧プラズマ源の概略断面図である。

【図4】図１に示す排気・粉体導出ポートに連結される構造を示す図である。

【図5】排気・粉体導出ポートに連結される構造の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下の開示において、提示された主題の異なる特徴を実施するための異なる実施形態や実施例を提供する。もちろんこれらは単なる例であり、限定的であることを意図するものではない。さらに、本開示では、様々な例において参照番号および／または文字を反復している場合がある。このように反復するのは、簡潔明瞭にするためであり、それ自体が様々な実施形態および／または説明されている構成との間に関係があることを必要とするものではない。さらに、第１の要素が第２の要素に「接続されている」または「連結されている」と記述するとき、そのような記述は、第１の要素と第２の要素とが互いに直接的に接続または連結されている実施形態を含むとともに、第１の要素と第２の要素とが、その間に介在する１以上の他の要素を有して互いに間接的に接続または連結されている実施形態も含む。また、第１の要素が第２の要素に対して「移動する」と記述するとき、そのような記述は、第１の要素及び第２の要素の少なくとも一方が他方に対して移動する相対的な移動の実施形態を含む。

【0021】

１．成膜装置
図１に、本実施形態の成膜装置１を示す。成膜装置１は、少なくとも一つのジェットノズル１０と、少なくとも一つ例えば３つの大気圧プラズマ源２０と、反応容器３０と、を含む。反応容器３０は、少なくとも一つの粉体導入ポート３１と、少なくとも一つ例えば３つの原料ガス導入ポート３２と、、少なくとも一つ例えば３つの大気圧プラズマ流導入ポート３３と、少なくとも一つの排気・粉体導出ポート３４とを含むことができる。この場合、原料ガス導入ポート３２は、流量制御器（ＭＦＣ）４Ａ及びバルブ４Ｂを介して原料ガス源４と接続される。ここで、原料ガス源４は、原料ガスの他に不活性のキャリアガスを含むことができる。ジェットノズル１０は、粉体導入ポート１１Ａと、ガス導入ポート１２Ａとを含む。粉体導入ポート１１Ａは、粉体ホッパー２と接続され、粉体が導入される。ガス導入ポート１２Ａは、流量制御器（ＭＦＣ）３Ａ及びバルブ３Ｂを介して、例えば不活性Ａｒのガス源３と接続される。なお、ガス源３を原料ガス源４としても良い。この場合、原料ガス導入ポート３２は不要となる。ジェットノズル１０は、ガス（不活性ガスまたは原料ガス）と拡散された粉体とを含む二相噴出流（ジェット流）を吐出する。大気圧プラズマ源２０は、活性化された反応ガスを含む大気圧プラズマ流を生成する。大気圧プラズマ源２０には、流量制御器（ＭＦＣ）５Ａ及びバルブ５Ｂを介して反応ガス源５が接続される。ここで、反応ガス源５は、反応ガスの他に不活性のキャリアガスを含むことができる。

【0022】

反応容器３０は、粉体と、プラズマ源からのプラズマ流と、原料ガスとが導入されて、粉体に成膜する。成膜された粉体及びガスは、反応容器３０の例えば底部に設けられる排気・粉体導出ポート３４を介して排出される。反応容器３０内のガスは排気される一方で、成膜された粉体は粉体貯蔵庫（広義には回収部）７に貯蔵（回収）される（図４）。

【0023】

２．ジェットノズル
図２は、図１に示すジェットノズル１０の概略断面図である。ジェットノズル１０は、粉体と反応ガスとを含む超音速ジェット流Ｆ１を生成して、超音速により粉体が拡散される二相噴流Ｆ２を噴出する。

【0024】

ジェットノズル１０は、図２示すように、例えば粉体ノズル１１と、ガスノズル１２と、混合管路１３とを含むことができる。粉体ノズル１１は、第１方向Ａの上流端に粉体導入ポート１１Ａを、下流端に粉体導出ポート１１Ｂを含む。ガスノズル１２は、例えば粉体ノズル１１の周囲に設けられ、ガスノズル１２の内壁と粉体ノズル１１の外壁との間にガスの通路が形成される。ガスノズル１２は、例えば周壁にガス導入ポート１２Ａを、第１方向Ａの下流端にガス導出ポート１２Ｂを含む。ガス導出ポート１２Ｂの周壁は、第１方向Ａの下流に向かうに従い縮径している。

【0025】

本実施形態では、図１に示すように、ガスは例えば不活性ガス源３から流量制御器３Ａ、バルブ３Ｂ及びガス導入ポート１２Ａを介してガスノズル１２内に圧送される。このガスは、縮径しているガス導出ポート１２Ｂを通過することで超音速化される。ガスがガス導出ポート１２Ｂより噴出されると、粉体ノズル１１内は負圧となる。それにより、粉体は、粉体ホッパー２から粉体導入ポート１１Ａを介して粉体ノズル１１内に吸引される。

【0026】

粉体と超音速のガスとが混合される混合管路１３では、粉体（固相）とガス（気相）とを含む二相の超音速ジェット流Ｆ１が生成される。混合管路１３では、超音速となる粉体の先端部から衝撃波が広がるので、凝縮している粉体同士は容易かつ確実に分離・拡散される。なお、例えば特開平１０－８５６３４に開示されたインジェクターは、液相と気相を含む二相の超音速ジェット流を噴出させるものであり、固相（粉体）と気相（例えば不活性ガス）を含む二相の超音速ジェット流を噴出させるものではない。

【0027】

本実施形態では、ジェットノズル１０は、混合管路１３の下流端に、第１方向Ａの下流に向かうに従い拡径するディフューザー１４を有しても良い。ディフューザー１４では、速度エネルギーを吐出圧力に変換することができる。その際、ディフューザー１４内で発生するキャビテーション現象により、粉体の拡散を促進することができる。ただし、ジェットノズル１０は、ディフューザー１４を有せずに、超音速ジェット流Ｆ１として二相噴流Ｆ２を噴出させてもよい。

【0028】

こうして、ジェットノズル１０の混合管路１３またはディフューザー１４から、超音速により拡散された粉体を含む二相噴流Ｆ２を噴出させることができる。つまり、回転または揺動機構を用いることなく拡散された粉体と、キャリアガスとして機能するガスとを含む二相噴流Ｆ２を生成することができる。

【0029】

３．プラズマ源
図３は、図１に示す大気圧プラズマ源２０の概略断面図である。大気圧プラズマ源２０は、例えば、接地される外管２１と、外管２１内に配置される高電圧電極２２とを含む。高電圧電極２２には高電圧の交流電源２３が接続される。外管２１の内表面と、高電圧電極２２の外表面とは、誘電体により被覆される。また、外管２１に設けられる水路２１Ａと、高電圧電極２２に設けられる水路２２Ａには、冷却水が供給されても良い。外管２１の反応ガス導入ポート２０Ａには、流量制御器（ＭＦＣ）５Ａ及びバルブ５Ｂを介して反応ガス源５が接続される。外管２１の大気圧プラズマ流導出ポート２０Ｂは、反応容器３０の大気圧プラズマ流導入ポート３３に接続される。外管２１と高電圧電極２２との間に高電圧電界が形成され、反応ガス源５から反応ガスが導入されると、反応ガスを電離させて、大気圧プラズマ流Ｆ３を生成することができる。なお、外管２１の内表面と、高電圧電極２２の外表面とは、誘電体により被覆される。

【0030】

４．反応容器
反応容器３０には、粉体を含む二相噴流Ｆ２と大気圧プラズマ流Ｆ３と原料ガスとが導入される。大気圧プラズマ流Ｆ３中の活性化された反応ガス（イオン、活性種等）は、原料ガスと反応する。その反応により、大気圧プラズマ流Ｆ３中の拡散された粉体の表面に成膜することができる。なお、上述した通り二相噴流Ｆ２は、粉体と、原料ガスとを含む二相噴流であっても良い。この場合、反応容器３０に原料ガスを別途導入する必要はなくなる。

【0031】

ここで反応容器３０は平面視で断面が円形の周壁３０Ａを含むことができる。ジェットノズル１０、原料ガス源４、および大気圧プラズマ源２０の各々は、反応容器３０の半径方向とは一定の角度で交差する方向から、二相噴流Ｆ２と、原料ガスと、大気圧プラズマ流Ｆ３とを、それぞれ導入することができる。換言すれば、反応容器３０に設けられた粉体導入ポート３１、原料ガス導入ポート３２及び大気圧プラズマ流導入ポート３３は、反応容器３０の半径方向とは一定の角度で交差する方向に沿って形成される。そして、二相噴流Ｆ２と、原料ガスと、大気圧プラズマ流Ｆ３とは、反応容器３０内に所定の圧力例えば０．２Ｐａ以上の圧力でされる。こうすると、図４に破線で示すように、反応容器３０内で、拡散された粉体と、原料ガスと、大気圧プラズマにより活性化された反応ガスとが、それぞれ周壁３０Ａに沿って旋回される旋回流（スパイラル下降流）Ｆ４となる。それにより、旋回流Ｆ４の中で、原料ガス及び反応ガスの反応と、粉体への成膜とが効率的に実施される。

【0032】

反応容器３０は、周壁３０Ａの下端に、下方に向かうに従い縮径するテーパー壁３０Ｂを有することができる。こうすると、旋回流Ｆ４は図４に示すようにスパイラル下降流となる。それにより、スパイラル下降流Ｆ４の中で、原料ガス及び反応ガスの反応と、粉体への成膜とが効率的に実施される。テーパー壁３０Ｂの底部に排気・粉体導出ポート３４があると、成膜された粉体は排気ガスと共に反応容器３０の外部に導出される。なお、反応容器３０の周壁３０Ａ及びテーパー壁３０Ｂは、セラミック等のライナーで被覆することができる。

【0033】

反応容器３０は、成膜中に排気することができる。二相噴流Ｆ２と、原料ガスと、大気圧プラズマ流Ｆ３とが反応容器３０内に例えば０．２Ｐａ以上の圧力でされるので、排気ポンプ６が必ずしも無くても反応容器３０内の排気ガスを排気できる。こうすると、大気圧プラズマ流Ｆ３と原料ガスとが反応容器３０に連続的に導入されて、反応容器３０に連続的に供給される粉体に成膜することができる。成膜された粉体は、自重によって粉体貯蔵庫７に回収される。反応容器３０内の排気ガスは、排気ポンプ６により排気管３７に強制排気されると、粉体と排気ガスとの分離が容易となる。

【0034】

反応容器３０の例えば底部に設けられる排気・粉体導出ポート３４には、図４に示すように、排気・粉体導出管３５が連結される。排気・粉体導出管３５は、排気ポート３６を介して排気管３７と連結される。排気ポート３６は、排気管３７に接続される。排気管３７は、バルブ６Ａを介して排気ポンプ６と連結されて排気される。排気ポート３６には、例えば、粉体を通過させず気体を通過させるフィルター３６Ａを有することができる。フィルター３６Ａで排気管３７への通過が阻止された粉体は排気・粉体導出管３５中を落下して、粉体導出ポート３８を介して粉体貯蔵庫７に貯蔵される。フィルター３６Ａを清掃する機構を設け、フィルター３６Ａのメッシュが粉体で塞がれて排気効率が低下することを防止してもよい。

【0035】

図５は、図４とは異なる変形例を示す。図５に示す反応容器４０は、周壁４０Ａの上端に、上方に向かうに従い縮径するテーパー壁４０Ｂを有することができる。こうすると、旋回流Ｆ５は図５に示すようにスパイラル上昇流となる。それにより、スパイラル上昇流Ｆ５の中で、原料ガス及び反応ガスの反応と、粉体への成膜とが効率的に実施される。テーパー壁４０Ｂの頂部に排気・粉体導出ポート４４があると、成膜された粉体は排気ガスと共に容器４０の外部に導出される。なお、反応容器４０の周壁４０Ａ及びテーパー壁４０Ｂもまた、セラミック等のライナーで被覆することができる。

【0036】

この場合も、反応容器４０は、成膜中に排気することができる。二相噴流Ｆ２と、原料ガスと、大気圧プラズマ流Ｆ３とが反応容器３０内に例えば０．２Ｐａ以上の圧力でされるので、排気ポンプ６が必ずしも無くても反応容器４０内の排気ガスを排気できる。こうすると、大気圧プラズマ流Ｆ３と原料ガスとが反応容器４０に連続的に導入されて、反応容器４０に連続的に供給される粉体に成膜することができる。

【0037】

反応容器３０の頂部に設けられる排気・粉体導出ポート４４には、図５に示すように、排気・粉体導出管４５が連結される。排気・粉体導出管４５は、下流側に逆Ｕ字管４５Ａを含むことができる。排気・粉体導出管４５は、排気ポート４６を介して排気管３７と連結される。排気ポート３６は、排気管３７に接続される。排気管３７は、必要により、バルブ６Ａを介して排気ポンプ６と連結されて排気される。排気ポート４６はフィルター４６Ａを有する。フィルター４６Ａで排気管３７への通過が阻止された粉体は排気・粉体導出管４５の逆Ｕ字管４５Ａ中を落下して、排気と分離される。この場合も、反応容器４０内の排気ガスは、排気ポンプ６により排気管３７に強制排気されると、粉体と排気ガスとの分離が容易となる。

【0038】

Ｕ字管４５Ａの出口に設けられる粉体導出ポート４７は、図４の粉体貯蔵庫（広義には回収部）７に連結されるか、あるいは、図５に示すようにシューター４８を介して粉体ホッパー（広義には回収部）２と連結されても良い。図５の例によれば、成膜された粉体を、粉体ホッパー２から再度、反応容器４０に供給することができ、それにより、粉体に対して複数回の成膜工程を実施することができる。

【0039】

粉体に対して同一膜種の成膜工程を繰り返することで、厚膜化が可能となる。一方、粉体に異種膜を積層することもできる。この場合、例えば図１に示す複数例えば３つの原料ガス導入ポート３２に接続される原料ガス源４に、それぞれ異なる原料ガスを収容しておくことができる。一又は複数回の成膜工程毎に、供給される原料ガスを変更することで、粉体に異種膜を積層することができる。

【0040】

５．粉体への成膜
粉体は、反応ガスと原料ガスとを選択することで、種々の膜を形成することができる。例えば、粉体に酸化膜を形成することができる。この場合、反応ガスとして酸化ガスが用いられる。酸化ガスとして、キャリアガス例えばアルゴンＡrと水蒸気との混合ガスを挙げることができる。この混合ガスが大気圧プラズマ源２０に供給されると、Ａｒ＋Ｈ_２Ｏ→Ａｒ^＊＋ＯＨ^＊＋Ｈ^＊となり、ＯＨラジカル（ＯＨ^＊）を生成できる。一方、原料ガスとして例えばТＭＡ（Ａｌ（ＣＨ_３）_３）が、例えばＡｒをキャリアガスとして、供給される。こうすると、ТＭＡ（Ａｌ（ＣＨ_３）_３）がＯＨラジカル（ＯＨ^＊）と反応して、酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３が生成される。それにより、粉体の表面は酸化膜により被覆される。

【0041】

粉体に窒化膜を形成することができる。この場合、反応ガスとして窒化ガスＮＨ_３を用いることができる。窒化ガスＮＨ_３が大気圧プラズマ源２０に供給されると、ＮＨラジカルが生成される。一方、原料ガスとして例えばＴＤＭＡＳ（ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_３）を用いると、ＮＨラジカルとＴＤＭＡＳとの反応により粉体上にＳｉＮを成膜することがでる。あるいは、原料ガスとして例えばＴＤＭＡＴ（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４）を用いると、ＮＨラジカルとＴＤＭＡＴとの反応により、粉体上にＴｉＮを成膜することができる。

【0042】

粉体に金属膜を形成することができる。この場合、反応ガスとして例えばハロゲンガスを用いることができる。ハロゲンが大気圧プラズマ源２０に供給されると、例えばＣｌラジカルが生成される。一方、原料ガスとして例えば昇華されたＣｕＣｌを用いると、ＣｕＣｌ＋Ｃl→Ｃｕ＋Ｃｌ_２↑の反応により、銅Ｃｕを粉体上に成膜することができる。

【0043】

なお、反応ガスの活性化は、反応容器３０内で実施しても良い。また、大気圧プラズマは、高電圧電界を用いるものに限らず、例えば高周波やマイクロ波を用いても良い。

【符号の説明】

【0044】

１…成膜装置、２…粉体ホッパー、３…不活性ガス源、４…原料ガス源、５…反応ガス源、６…排気ポンプ、７…粉体貯蔵庫、１０…インジェクター、１１…粉体ノズル、１１Ａ…粉体導入ポート、１１Ｂ…粉体導出ポート、１２…反応ガスノズル、１１Ａ…反応ガス導入ポート、１１Ｂ…反応ガス導出ポート、１３…混合管路、１４…ディフューザー、２０…大気圧プラズマ源、２０Ａ…反応ガス導入ポート、２０Ｂ…大気圧プラズマ流導出ポート、２１…外管、２１Ａ…水路、２２…高電圧電極、２２Ａ…水路、２３…交流電源、３０、４０…反応容器、３０Ａ、４０Ａ…周壁、３０Ｂ、４０Ｂ…テーパー壁、３１…粉体導入ポート、３２…原料ガス導入ポート、３３…大気圧プラズマ流導入ポート、３４、４４…排気・粉体排出ポート、３５、４５…排気・粉体排出管、３６、４６…排気ポート、３６Ａ、４６Ａ…フィルター、３７…排気管、３８、４７…粉体排出ポート、４５Ａ…逆Ｕ字管、４８…シューター、Ｆ１…超音速ジェット流、Ｆ２…二層噴流、Ｆ３…プラズマ流、Ｆ４…旋回流（スパイラル下降流）、Ｆ５…旋回流（スパイラル上昇流）

【要約】

【課題】 回転または揺動機構を用いることなく拡散されて供給される粉体に成膜する粉体の成膜方法及び装置を提供すること。
【解決手段】 粉体の成膜方法は、粉体をジェットノズル１０に導入し、粉体のジェット流を噴出して、粉体を拡散する工程と、反応容器３０内で、原料ガスと、活性化された反応ガスとの反応により、拡散された粉体に成膜する工程と、を有する。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】