JP2002356770A - 高密度へリコンプラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置及び形成方法 - Google Patents
高密度へリコンプラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置及び形成方法Info
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- JP2002356770A JP2002356770A JP2001164162A JP2001164162A JP2002356770A JP 2002356770 A JP2002356770 A JP 2002356770A JP 2001164162 A JP2001164162 A JP 2001164162A JP 2001164162 A JP2001164162 A JP 2001164162A JP 2002356770 A JP2002356770 A JP 2002356770A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】不純物の含まれるのを低減でき、しかも基板温
度を電子デバイスプロセス温度（約２００℃）まで下げ
ることのできる高密度へリコンプラズマを利用した緻密
な硬質薄膜の形成装置及び形成方法を提供する。 【解決手段】高真空状態にでき、内部に基板を配置した
成膜室に隣接してプラズマ発生室が設けられ、プラズマ
発生室の内部にはプラズマ発生用の高周波アンテが設け
られ、その内側に誘電体管が配置され、誘電体の内側に
成膜材料となる円筒状又はカップ状のターゲットが取付
けられる。また真空チャンバ内に磁場を発生させる磁場
発生手段としては、真空チャンバ内で高周波アンテナの
外側に配置された永久磁石と高周波アンテナの外側で永
久磁石の外周を囲んで配置されたヨークとを備えて構成
される。
度を電子デバイスプロセス温度（約２００℃）まで下げ
ることのできる高密度へリコンプラズマを利用した緻密
な硬質薄膜の形成装置及び形成方法を提供する。 【解決手段】高真空状態にでき、内部に基板を配置した
成膜室に隣接してプラズマ発生室が設けられ、プラズマ
発生室の内部にはプラズマ発生用の高周波アンテが設け
られ、その内側に誘電体管が配置され、誘電体の内側に
成膜材料となる円筒状又はカップ状のターゲットが取付
けられる。また真空チャンバ内に磁場を発生させる磁場
発生手段としては、真空チャンバ内で高周波アンテナの
外側に配置された永久磁石と高周波アンテナの外側で永
久磁石の外周を囲んで配置されたヨークとを備えて構成
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば金属工具や
金型の表面のコーティング、磁気へッドの保護膜の形
成、絶縁膜を必要とする部品における絶縁膜の形成に使
用され得る高密度へリコンプラズマを利用した緻密な硬
質薄膜の形成装置及び方法に関するものである。
金型の表面のコーティング、磁気へッドの保護膜の形
成、絶縁膜を必要とする部品における絶縁膜の形成に使
用され得る高密度へリコンプラズマを利用した緻密な硬
質薄膜の形成装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の緻密な硬質薄膜を形成する技術
の従来例として添付図面の図４を参照して説明する。従
来の薄膜形成装置は一般にスパッタリング法を用いて実
施されてきた。図４に示す装置において、Ａは成膜室で
あり、Ｂはカソードチャンバであり、真空環境を形成で
きるように構成されている。すなわち成膜室Ａの排気系
ポートには仕切バルブＶ１を介して高真空ポンプＰ１
（例えばターボ分子ポンプ、油拡散ポンプ）が接続さ
れ、そしてこの高真空ポンプＰ１は仕切バルブＶ２を介
して油回転ポンプＰ２に接続されている。また成膜室Ａ
の別のポートにはリークバルブＶ３が接続されている。
の従来例として添付図面の図４を参照して説明する。従
来の薄膜形成装置は一般にスパッタリング法を用いて実
施されてきた。図４に示す装置において、Ａは成膜室で
あり、Ｂはカソードチャンバであり、真空環境を形成で
きるように構成されている。すなわち成膜室Ａの排気系
ポートには仕切バルブＶ１を介して高真空ポンプＰ１
（例えばターボ分子ポンプ、油拡散ポンプ）が接続さ
れ、そしてこの高真空ポンプＰ１は仕切バルブＶ２を介
して油回転ポンプＰ２に接続されている。また成膜室Ａ
の別のポートにはリークバルブＶ３が接続されている。
【０００３】成膜室Ａ内には、基板ホルダーＣが配置さ
れ、この基板ホルダーＣ上には成膜すべき試料基板Ｄが
装着されている。Ｅは基板バイアス電源であり、基板バ
イアス電源Ｅのマイナス側の出力端子は基板ホルダーＣ
に接続され、またプラス側の出力端子はグランド電位に
接続されている。
れ、この基板ホルダーＣ上には成膜すべき試料基板Ｄが
装着されている。Ｅは基板バイアス電源であり、基板バ
イアス電源Ｅのマイナス側の出力端子は基板ホルダーＣ
に接続され、またプラス側の出力端子はグランド電位に
接続されている。
【０００４】カソードチャンバＢ内の後部には、成膜室
Ａ内の基板ホルダーＣと同軸上に対向してターゲットホ
ルダーＦが配置され、ターゲットホルダーＦに円板状の
グラファイトから成るターゲットＧが装着され、カソー
ドチャンバＢとは電気的に絶縁されている。ターゲット
ホルダーＦはターゲット用バイアス電源Ｈ（以下、単に
バイアス電源と記載する）のマイナス端子に接続され、
バイアス電源Ｈのプラス端子は接地されている。
Ａ内の基板ホルダーＣと同軸上に対向してターゲットホ
ルダーＦが配置され、ターゲットホルダーＦに円板状の
グラファイトから成るターゲットＧが装着され、カソー
ドチャンバＢとは電気的に絶縁されている。ターゲット
ホルダーＦはターゲット用バイアス電源Ｈ（以下、単に
バイアス電源と記載する）のマイナス端子に接続され、
バイアス電源Ｈのプラス端子は接地されている。
【０００５】カソードチャンバＢの外側には二つの環状
の磁場発生用ソレノイドＩが同軸に設けられ、これらの
ソレノイドＩには同じ方向に電流を流してミラー磁場型
の磁場を形成している。
の磁場発生用ソレノイドＩが同軸に設けられ、これらの
ソレノイドＩには同じ方向に電流を流してミラー磁場型
の磁場を形成している。
【０００６】一方、カソードチャンバＢの内側には成膜
室Ａに隣接して放電管を成すアルミナ管Ｊが同軸上に配
置され、このアルミナ管Ｊの外側にヘリカルコイルＫが
巻回（３ターン)されて取り付けられている。このヘリ
カルコイルＫはマッチングボックスＬを介してＲＦ発振
器Ｍに接続されている。またカソードチャンバＢとアル
ミナ管Ｊとの間においてヘリカルコイルＫの隙間を埋め
るようにアルミナビーズＮが充填されている。
室Ａに隣接して放電管を成すアルミナ管Ｊが同軸上に配
置され、このアルミナ管Ｊの外側にヘリカルコイルＫが
巻回（３ターン)されて取り付けられている。このヘリ
カルコイルＫはマッチングボックスＬを介してＲＦ発振
器Ｍに接続されている。またカソードチャンバＢとアル
ミナ管Ｊとの間においてヘリカルコイルＫの隙間を埋め
るようにアルミナビーズＮが充填されている。
【０００７】カソードチャンバＢには放電ガス導入系統
が接続され、成膜室Ａには反応ガス導入系が接続されて
いる。放電ガス導入系統は、仕切バルブＶ４、マスフロ
ーコントローラＯ、仕切バルブＶ５、圧力調整器Ｑ及び
アルゴンガスボンベＲを備えている。一方、反応ガス導
入系は、仕切バルブＶ６、圧力調整器Ｓ、マスフローコ
ントローラＴ、仕切バルブＶ７、圧力調整器Ｕ及び窒素
ガスボンベＷを備えている。各ガス導入系はリークタイ
トな継ぎ手及びガス配管で接続されている。またＸは電
離真空計であり、成膜室Ａに取付けられている。
が接続され、成膜室Ａには反応ガス導入系が接続されて
いる。放電ガス導入系統は、仕切バルブＶ４、マスフロ
ーコントローラＯ、仕切バルブＶ５、圧力調整器Ｑ及び
アルゴンガスボンベＲを備えている。一方、反応ガス導
入系は、仕切バルブＶ６、圧力調整器Ｓ、マスフローコ
ントローラＴ、仕切バルブＶ７、圧力調整器Ｕ及び窒素
ガスボンベＷを備えている。各ガス導入系はリークタイ
トな継ぎ手及びガス配管で接続されている。またＸは電
離真空計であり、成膜室Ａに取付けられている。
【０００８】このように構成した高密度へリコンプラズ
マを用いた従来の薄膜形成装置を用いてダイヤモンドラ
イクカーボン膜を形成する場合の動作において、仕切ハ
ルブＶ１、Ｖ２を開状態にし、油回転ポンプＰ２を作動
させて、成膜室Ａ及びカソードチャンバＢを０．１Torr
程度に真空引きを行った後に、高真空ポンプＰ１により
真空排気をさらに行い、１０−７Torr台まで圧力を減圧
する。この状態で図示されていないソレノイド電源より
コイルＫを励磁した状態において、放電ガス導入系の仕
切バルプＶ４、Ｖ５を開放し、圧力調整器Ｑで圧力を１
気圧より少し高めに設定し、マスフローコントローラＯ
によりアルゴンガスを３〜４ｓｃｃｍ流す。
マを用いた従来の薄膜形成装置を用いてダイヤモンドラ
イクカーボン膜を形成する場合の動作において、仕切ハ
ルブＶ１、Ｖ２を開状態にし、油回転ポンプＰ２を作動
させて、成膜室Ａ及びカソードチャンバＢを０．１Torr
程度に真空引きを行った後に、高真空ポンプＰ１により
真空排気をさらに行い、１０−７Torr台まで圧力を減圧
する。この状態で図示されていないソレノイド電源より
コイルＫを励磁した状態において、放電ガス導入系の仕
切バルプＶ４、Ｖ５を開放し、圧力調整器Ｑで圧力を１
気圧より少し高めに設定し、マスフローコントローラＯ
によりアルゴンガスを３〜４ｓｃｃｍ流す。
【０００９】この状態でＲＦ発振器ＭからＲＦ電力を供
給し、さらにマッチングボックスＬで反射を低減させる
ように調整する。それにより、アルミナ管Ｊの内部でア
ルゴンのプラズマが発生する。発振器Ｍの出力を徐々に
高くして約１ｋＷになったところで、バイアス電源Ｈか
ら接地に対してマイナスの電圧をタ一ゲットＧに印加す
る。それにより、アルミナ管Ｊの内部で発生したプラズ
マ中のアルゴンイオンは、ターゲットＧにマイナスの電
圧が印加されているため、ターゲットＧに吸引されて衝
突し、ターゲットＧの表面からカーボンの原子が飛び出
し、試料基板Ｄ上に付着する。同時に、アルゴンイオン
も試料基板Ｄ上に付着し、試料基板Ｄ上においてカーボ
ンが付着しさらにアルゴンイオンで付着したカーボンイ
オンが衝突されてエネルギ付与が行われ、その結果、試
料基板Ｄ上でカーボンがマイグレーションを起こし、平
坦化すると共にイオン照射の効果でｓｐ３結合が促成さ
れる。こうして、ダイヤモンドライクカーボン膜の形成
された試料基板Ｄは、仕切りバルブＶ１を閉にし、ＲＦ
発振器Ｍの出力を停止させ、そしてリ一クバルブＶ３を
開にして空気を導入し、成膜室Ａを大気圧に戻すことに
より成膜室Ａから取り出される。
給し、さらにマッチングボックスＬで反射を低減させる
ように調整する。それにより、アルミナ管Ｊの内部でア
ルゴンのプラズマが発生する。発振器Ｍの出力を徐々に
高くして約１ｋＷになったところで、バイアス電源Ｈか
ら接地に対してマイナスの電圧をタ一ゲットＧに印加す
る。それにより、アルミナ管Ｊの内部で発生したプラズ
マ中のアルゴンイオンは、ターゲットＧにマイナスの電
圧が印加されているため、ターゲットＧに吸引されて衝
突し、ターゲットＧの表面からカーボンの原子が飛び出
し、試料基板Ｄ上に付着する。同時に、アルゴンイオン
も試料基板Ｄ上に付着し、試料基板Ｄ上においてカーボ
ンが付着しさらにアルゴンイオンで付着したカーボンイ
オンが衝突されてエネルギ付与が行われ、その結果、試
料基板Ｄ上でカーボンがマイグレーションを起こし、平
坦化すると共にイオン照射の効果でｓｐ３結合が促成さ
れる。こうして、ダイヤモンドライクカーボン膜の形成
された試料基板Ｄは、仕切りバルブＶ１を閉にし、ＲＦ
発振器Ｍの出力を停止させ、そしてリ一クバルブＶ３を
開にして空気を導入し、成膜室Ａを大気圧に戻すことに
より成膜室Ａから取り出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような高密度へリ
コンプラズマを用いた従来の薄膜形成装置では、成膜に
おいて膜中に数ｐｐｍ台の不純物が含まれるという問題
があった。また、基板が高密度へリコンプラズマに晒さ
れることにより、基板が高温（約６００℃〜７００℃）
になるという問題があった。
コンプラズマを用いた従来の薄膜形成装置では、成膜に
おいて膜中に数ｐｐｍ台の不純物が含まれるという問題
があった。また、基板が高密度へリコンプラズマに晒さ
れることにより、基板が高温（約６００℃〜７００℃）
になるという問題があった。
【００１１】そこで、本発明では、不純物の含まれるの
を低減でき、しかも基板温度を電子デバイスプロセス温
度（約２００℃）まで下げることのできる高密度へリコ
ンプラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置及び形
成方法を提供することを目的としている。
を低減でき、しかも基板温度を電子デバイスプロセス温
度（約２００℃）まで下げることのできる高密度へリコ
ンプラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置及び形
成方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の発明による、高密度へリコンプラ
ズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置は、真空チャ
ンバ内に磁場を発生させる磁場発生手段を設け、高密度
プラズマを発生するため高周波電力を印加して誘導電界
を発生させる高周波アンテナを真空チャンバ内に配置
し、また高周波アンテナの内側に誘電体管を配置し、プ
ラズマ発生室の内面と誘電体管の外側とで囲まれ且つ高
周波アンテナの導体表面のすべてが覆われる真空状態の
領域に、誘電体物質を充填し、さらに誘電体管の内側
に、成膜材料となる円筒状のターゲットを取付けたこと
を特徴としている。
めに、本発明の第１の発明による、高密度へリコンプラ
ズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置は、真空チャ
ンバ内に磁場を発生させる磁場発生手段を設け、高密度
プラズマを発生するため高周波電力を印加して誘導電界
を発生させる高周波アンテナを真空チャンバ内に配置
し、また高周波アンテナの内側に誘電体管を配置し、プ
ラズマ発生室の内面と誘電体管の外側とで囲まれ且つ高
周波アンテナの導体表面のすべてが覆われる真空状態の
領域に、誘電体物質を充填し、さらに誘電体管の内側
に、成膜材料となる円筒状のターゲットを取付けたこと
を特徴としている。
【００１３】真空チャンバ内に磁場を発生させる磁場発
生手段は、真空チャンバ内で高周波アンテナの外側に配
置された永久磁石と高周波アンテナの外側で永久磁石の
外周を囲んで配置されたヨークとを備えて構成され得
る。
生手段は、真空チャンバ内で高周波アンテナの外側に配
置された永久磁石と高周波アンテナの外側で永久磁石の
外周を囲んで配置されたヨークとを備えて構成され得
る。
【００１４】誘電体管の内側に取付けられた円筒状のタ
ーゲットは好ましくは、高周波アンテナの内側に配置さ
れた誘電体管の軸方向長さとほぼ等しい長さをもち、し
かも３０％〜７０％の範囲の開孔率をもつように構成さ
れ得る。一つの実施の形態では、誘電体管の内側に取付
けられた円筒状のターゲットは軸方向両端より交互に切
り込みが入れられた構造であり得る。また、誘電体管の
内側に取付けられた円筒状のターゲットはグラファイト
又はボロンから成り得る。
ーゲットは好ましくは、高周波アンテナの内側に配置さ
れた誘電体管の軸方向長さとほぼ等しい長さをもち、し
かも３０％〜７０％の範囲の開孔率をもつように構成さ
れ得る。一つの実施の形態では、誘電体管の内側に取付
けられた円筒状のターゲットは軸方向両端より交互に切
り込みが入れられた構造であり得る。また、誘電体管の
内側に取付けられた円筒状のターゲットはグラファイト
又はボロンから成り得る。
【００１５】本発明の第２の発明による、高密度へリコ
ンプラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置は、真
空チャンバ内に磁場を発生させる磁場発生手段を設け、
高密度プラズマを発生するため高周波電力を印加して誘
導電界を発生させる高周波アンテナを真空チャンバ内に
配置し、また高周波アンテナの内側に誘電体管を配置
し、プラズマ発生室の内面と誘電体管の外側とで囲まれ
且つ高周波アンテナの導体表面のすべてが覆われる真空
状態の領域に、誘電体物質を充填し、さらに誘電体管の
内側に、成膜材料となるカップ状のターゲットを取付
け、このカップ状のターゲットの開放端側に、カップ状
のターゲットとほぼ同径のリング状アノード電極を設け
たことを特徴としている。
ンプラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置は、真
空チャンバ内に磁場を発生させる磁場発生手段を設け、
高密度プラズマを発生するため高周波電力を印加して誘
導電界を発生させる高周波アンテナを真空チャンバ内に
配置し、また高周波アンテナの内側に誘電体管を配置
し、プラズマ発生室の内面と誘電体管の外側とで囲まれ
且つ高周波アンテナの導体表面のすべてが覆われる真空
状態の領域に、誘電体物質を充填し、さらに誘電体管の
内側に、成膜材料となるカップ状のターゲットを取付
け、このカップ状のターゲットの開放端側に、カップ状
のターゲットとほぼ同径のリング状アノード電極を設け
たことを特徴としている。
【００１６】誘電体管の内側に取付けられたカップ状の
ターゲットは、好ましくは、それの開放端側から切り込
みが入れられ、３０％〜７０％の範囲の開孔率をもつよ
うに構成され得る。また、誘電体管の内側に取付けられ
たカップ状のターゲットはグラファイト又はボロンから
成り得る。
ターゲットは、好ましくは、それの開放端側から切り込
みが入れられ、３０％〜７０％の範囲の開孔率をもつよ
うに構成され得る。また、誘電体管の内側に取付けられ
たカップ状のターゲットはグラファイト又はボロンから
成り得る。
【００１７】本発明の第３の発明による緻密な硬質薄膜
の形成方法は、内部に硬質薄膜の形成されることになる
基板を配置した真空チャンバを高真空状態にし、真空チ
ャンバ内に磁場を発生させ、また内部にプラズマ発生用
の高周波アンテナを配置し、高周波アンテナの内側に誘
電体管を配置し、誘電体管の内側に成膜材料となる円筒
状又はカップ状のターゲットを取付けた真空チャンバに
放電ガスを導入して高密度プラズマを発生し、ターゲッ
ト材としてグラファイト材を使用し、ターゲット材から
飛び出したグラファイト原子を電離させて生成したグラ
ファイトイオンより真空チャンバ内の基板表面上に硬質
なｓｐ３構造の結合を多く含んだ緻密なグラファイト膜
を形成することを特徴としている。
の形成方法は、内部に硬質薄膜の形成されることになる
基板を配置した真空チャンバを高真空状態にし、真空チ
ャンバ内に磁場を発生させ、また内部にプラズマ発生用
の高周波アンテナを配置し、高周波アンテナの内側に誘
電体管を配置し、誘電体管の内側に成膜材料となる円筒
状又はカップ状のターゲットを取付けた真空チャンバに
放電ガスを導入して高密度プラズマを発生し、ターゲッ
ト材としてグラファイト材を使用し、ターゲット材から
飛び出したグラファイト原子を電離させて生成したグラ
ファイトイオンより真空チャンバ内の基板表面上に硬質
なｓｐ３構造の結合を多く含んだ緻密なグラファイト膜
を形成することを特徴としている。
【００１８】本発明の第４の発明による緻密な硬質薄膜
の形成方法は、内部に硬質薄膜の形成されることになる
基板を配置した真空チャンバを高真空状態にし、真空チ
ャンバ内に磁場を発生させ、また内部にプラズマ発生用
の高周波アンテナを配置し、高周波アンテナの内側に誘
電体管を配置し、誘電体管の内側に成膜材料となる円筒
状又はカップ状のターゲットを取付けた真空チャンバに
放電ガスを導入して高密度プラズマを発生し、ターゲッ
ト材としてボロン材を使用し、真空チャンバに窒素ガス
を導入し解離させて生成した原子状窒素及び電離させて
生成した窒素イオン及びターゲット材から飛び出したボ
ロン原子を電離させて生成したボロンイオンより真空チ
ャンバ内の基板表面上に緻密なキュービックボロンナイ
トナイド膜を形成することを特徴としている。
の形成方法は、内部に硬質薄膜の形成されることになる
基板を配置した真空チャンバを高真空状態にし、真空チ
ャンバ内に磁場を発生させ、また内部にプラズマ発生用
の高周波アンテナを配置し、高周波アンテナの内側に誘
電体管を配置し、誘電体管の内側に成膜材料となる円筒
状又はカップ状のターゲットを取付けた真空チャンバに
放電ガスを導入して高密度プラズマを発生し、ターゲッ
ト材としてボロン材を使用し、真空チャンバに窒素ガス
を導入し解離させて生成した原子状窒素及び電離させて
生成した窒素イオン及びターゲット材から飛び出したボ
ロン原子を電離させて生成したボロンイオンより真空チ
ャンバ内の基板表面上に緻密なキュービックボロンナイ
トナイド膜を形成することを特徴としている。
【００１９】本発明による各方法においては、円筒状又
はカップ状のターゲットの開孔率は３０％〜７０％の範
囲に設定され得、また、永久磁石を用いて真空チャンバ
内に磁場を発生させ、永久磁石の周囲をヨークで包囲し
て閉じた磁気回路が形成するようにされ得る。ここで、
本明細書における用語“開孔率”はターゲットの面積と
それに開けられた孔の占める面積との割合を意味するも
のとする。
はカップ状のターゲットの開孔率は３０％〜７０％の範
囲に設定され得、また、永久磁石を用いて真空チャンバ
内に磁場を発生させ、永久磁石の周囲をヨークで包囲し
て閉じた磁気回路が形成するようにされ得る。ここで、
本明細書における用語“開孔率”はターゲットの面積と
それに開けられた孔の占める面積との割合を意味するも
のとする。
【００２０】本発明では、誘電体管の内側に円筒状又は
カップ状のターゲットを取付けることにより、誘電体管
から発生する不純物を低減することができる。
カップ状のターゲットを取付けることにより、誘電体管
から発生する不純物を低減することができる。
【００２１】また、真空チャンバ内に磁場を発生させる
磁場発生手段を成す永久磁石の周囲をヨークで包囲する
ことにより、閉じた磁気回路が形成され、磁場のリター
ン回路を形成し、磁力線を基板側に延長させないように
できる。
磁場発生手段を成す永久磁石の周囲をヨークで包囲する
ことにより、閉じた磁気回路が形成され、磁場のリター
ン回路を形成し、磁力線を基板側に延長させないように
できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面の図１〜図５を参
照して本発明の実施の形態について説明する。
照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】図１〜図３には、高密度へリコンプラズマ
を利用したダイヤモンドライクカーボン薄膜形成装置と
して本発明を実施した実施の形態を示す。図１におい
て、１は真空チャンバーであり、真空チャンバー１は成
膜室１ａと、プラズマ発生室１ｂとから成っている。真
空チャンバー１の成膜室１ａには、仕切りバルブ２と、
高真空ポンプ（例えばターボ分子ポンプ、油拡散ポン
プ）３と、仕切バルブ４と、油回転ポンプ５とを備えた
真空排気系が接続され、真空チャンバー１内を所望の高
真空にできるように構成されている。また成膜室１ａは
リークバルブ６を介して大気に解放できるようにされて
いる。
を利用したダイヤモンドライクカーボン薄膜形成装置と
して本発明を実施した実施の形態を示す。図１におい
て、１は真空チャンバーであり、真空チャンバー１は成
膜室１ａと、プラズマ発生室１ｂとから成っている。真
空チャンバー１の成膜室１ａには、仕切りバルブ２と、
高真空ポンプ（例えばターボ分子ポンプ、油拡散ポン
プ）３と、仕切バルブ４と、油回転ポンプ５とを備えた
真空排気系が接続され、真空チャンバー１内を所望の高
真空にできるように構成されている。また成膜室１ａは
リークバルブ６を介して大気に解放できるようにされて
いる。
【００２４】成膜室１ａ内には、基板ホルダー７が配置
され、基板ホルダー７には試料基板８が装着されてい
る。基板ホルダー７は、基板バイアス電源９のマイナス
側の出力端子に接続され、またプラス側の出力端子はグ
ランド電位に接地されている。なお、成膜室１ａには電
離真空計１０が取付けられている。
され、基板ホルダー７には試料基板８が装着されてい
る。基板ホルダー７は、基板バイアス電源９のマイナス
側の出力端子に接続され、またプラス側の出力端子はグ
ランド電位に接地されている。なお、成膜室１ａには電
離真空計１０が取付けられている。
【００２５】プラズマ発生室１ｂの内部には絶縁体製の
放電管、例えばアルミナ管１１が同軸的に配置され、こ
のアルミナ管１１は図示実施の形態では、直径１０ｃ
ｍ、軸線方向長さ２０ｃｍに構成されている。アルミナ
管１１の外側には高周波アンテナとしてヘリカルコイル
１２が巻回（３ターン）されて取り付けられている。こ
のヘリカルコイル１２はマッチングボックス１３を介し
てＲＦ発振器１４に接続されている。また、ヘリカルコ
イル１２の外側には磁場発生用の環状の永久磁石１５が
配置され、この永久磁石１５は、アルミナ管１１の外側
で大気側に取付けられた断面コの字型の磁性体製のヨー
ク１６の内側に同軸状に設けられている。プラズマ発生
室１ｂの内壁すなわちヨーク１６の内側とアルミナ管１
１との隙間にはセラミックビーズ１７が充填されてい
る。これらのセラミックビーズ１７はヘリカルコイル１
２に発生する高周波電圧によるセラミックビーズ１７の
充填領域での放電を抑止する働きをしている。
放電管、例えばアルミナ管１１が同軸的に配置され、こ
のアルミナ管１１は図示実施の形態では、直径１０ｃ
ｍ、軸線方向長さ２０ｃｍに構成されている。アルミナ
管１１の外側には高周波アンテナとしてヘリカルコイル
１２が巻回（３ターン）されて取り付けられている。こ
のヘリカルコイル１２はマッチングボックス１３を介し
てＲＦ発振器１４に接続されている。また、ヘリカルコ
イル１２の外側には磁場発生用の環状の永久磁石１５が
配置され、この永久磁石１５は、アルミナ管１１の外側
で大気側に取付けられた断面コの字型の磁性体製のヨー
ク１６の内側に同軸状に設けられている。プラズマ発生
室１ｂの内壁すなわちヨーク１６の内側とアルミナ管１
１との隙間にはセラミックビーズ１７が充填されてい
る。これらのセラミックビーズ１７はヘリカルコイル１
２に発生する高周波電圧によるセラミックビーズ１７の
充填領域での放電を抑止する働きをしている。
【００２６】アルミナ管１１の内側には、グラファイト
材から成る円筒状のターゲット１８がアルミナ管１１と
同軸に配置され、この円筒状のターゲット１８は図示実
施の形態では図２の展開図に示すように幅２０ｃｍ、長
さ約３０ｃｍの板状グラファイト材の両側から交互に幅
２ｃｍ、深さ１８ｃｍのスリット１８ａを形成し、これ
を図３に示すように円筒状に形成される。これにより円
筒状のターゲット１８の全面積に対する開孔率は約５０
％となる。ここで円筒状のターゲット１８の開孔率につ
いて説明すると、３０％以下では高周波の反射波が増え
てしまい、一方７０％以上であると、スパッタリング収
量が低下するので、ターゲットの開孔率は３０％〜７０
％に選定するのが好ましい。
材から成る円筒状のターゲット１８がアルミナ管１１と
同軸に配置され、この円筒状のターゲット１８は図示実
施の形態では図２の展開図に示すように幅２０ｃｍ、長
さ約３０ｃｍの板状グラファイト材の両側から交互に幅
２ｃｍ、深さ１８ｃｍのスリット１８ａを形成し、これ
を図３に示すように円筒状に形成される。これにより円
筒状のターゲット１８の全面積に対する開孔率は約５０
％となる。ここで円筒状のターゲット１８の開孔率につ
いて説明すると、３０％以下では高周波の反射波が増え
てしまい、一方７０％以上であると、スパッタリング収
量が低下するので、ターゲットの開孔率は３０％〜７０
％に選定するのが好ましい。
【００２７】また、プラズマ発生室１ｂには放電ガス導
入系統が接続され、この放電ガス導入系統は仕切りバル
ブ１９、マスフローコントローラ２０、仕切バルブ２
１、圧力調整器２２及びアルゴンガスボンベ２３を備え
ている。このガス導入系はリークタイトな継ぎ手及びガ
ス配管で接続されている。
入系統が接続され、この放電ガス導入系統は仕切りバル
ブ１９、マスフローコントローラ２０、仕切バルブ２
１、圧力調整器２２及びアルゴンガスボンベ２３を備え
ている。このガス導入系はリークタイトな継ぎ手及びガ
ス配管で接続されている。
【００２８】図４及び図５には、本発明の別の実施の形
態を示す。図４及び図５に示す実施の形態は、ターゲッ
トに関する関連構成においてのみ、図１〜図３に示す実
施の形態と相違しており、その他の構成は図１〜図３に
示す実施の形態の場合と実質的に同じであり、同じ符号
で示す。従って以下相違する構成についてのみ説明す
る。
態を示す。図４及び図５に示す実施の形態は、ターゲッ
トに関する関連構成においてのみ、図１〜図３に示す実
施の形態と相違しており、その他の構成は図１〜図３に
示す実施の形態の場合と実質的に同じであり、同じ符号
で示す。従って以下相違する構成についてのみ説明す
る。
【００２９】図４及び図５に示す実施の形態では、ター
ゲットはカップ状のターゲット２８として構成され、ア
ルミナ管１１の内側にアルミナ管１１と同軸に配置され
ている。このカップ状のターゲット２８は図示していな
いが負のバイアス電源に接続される。カップ状のターゲ
ット２８は図５に示すように開放端側から複数のスリッ
ト２８ａが形成され、３０％〜７０％の範囲内の所望の
開孔率となるようにされている。
ゲットはカップ状のターゲット２８として構成され、ア
ルミナ管１１の内側にアルミナ管１１と同軸に配置され
ている。このカップ状のターゲット２８は図示していな
いが負のバイアス電源に接続される。カップ状のターゲ
ット２８は図５に示すように開放端側から複数のスリッ
ト２８ａが形成され、３０％〜７０％の範囲内の所望の
開孔率となるようにされている。
【００３０】またカップ状のターゲット２８の開放端側
には、それに隣接してリング型のアノード電極２９が配
置されて、このアノード電極２９は図示していない電源
に接続されている。
には、それに隣接してリング型のアノード電極２９が配
置されて、このアノード電極２９は図示していない電源
に接続されている。
【００３１】このように構成した図１〜図３に示す装置
を用いてダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成する実
施例について以下説明する。まず、排気系の仕切バルブ
２、４を開状態にし、油回転ポンプ５を作動させて、真
空チャンバー１を０．１Torr程度に真空引きを行った後
に、高真空ポンプ３により真空排気をさらに行い、電離
真空計１０で測定して１０-7Torr台まで圧力を減圧す
る。この状態において放電ガス導入系の仕切バルブ１
９、２１を開放し、圧力調整器２２によって圧力を１気
圧より少し高めに設定し、マスフローコントローラ２０
でアルゴンガスボンベ２３からのアルゴンガスの流量を
３〜４ｓｃｃｍに制御してプラズマ発生室１ｂへ流す。
を用いてダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成する実
施例について以下説明する。まず、排気系の仕切バルブ
２、４を開状態にし、油回転ポンプ５を作動させて、真
空チャンバー１を０．１Torr程度に真空引きを行った後
に、高真空ポンプ３により真空排気をさらに行い、電離
真空計１０で測定して１０-7Torr台まで圧力を減圧す
る。この状態において放電ガス導入系の仕切バルブ１
９、２１を開放し、圧力調整器２２によって圧力を１気
圧より少し高めに設定し、マスフローコントローラ２０
でアルゴンガスボンベ２３からのアルゴンガスの流量を
３〜４ｓｃｃｍに制御してプラズマ発生室１ｂへ流す。
【００３２】この状態において、ＲＦ発振器１４からＲ
Ｆ電力を発振させ、そしてマッチングボックス１３で反
射を低減させるように調整して、ヘリカルコイル１２に
供給する。これにより、プラズマ発生室１ｂのアルミナ
管１４の内部でアルゴンのプラズマが発生される。バイ
アス発振器１７の出力を徐々に高くして約１ｋＷになっ
たところに設定する。
Ｆ電力を発振させ、そしてマッチングボックス１３で反
射を低減させるように調整して、ヘリカルコイル１２に
供給する。これにより、プラズマ発生室１ｂのアルミナ
管１４の内部でアルゴンのプラズマが発生される。バイ
アス発振器１７の出力を徐々に高くして約１ｋＷになっ
たところに設定する。
【００３３】次に、基板バイアス電源９からの出力で基
板８をマイナス電位に設定する。これにより、円筒状の
ターゲット１８は、プラズマ発生室１ｂに発生した高密
度ヘリコンプラズマによってスパッタされて、グラファ
イト粒子が高密度へリコンプラズマ中に飛翔する。こう
してスパッタされた粒子の大部分は電気的に中性であ
り、中性粒子（原子状）として存在する。この高密度へ
リコンプラズマにより、円筒状のターゲット１８からス
パッタされた粒子は中性のカーボン原子であり、再度高
密度へリコンプラズマ中の電子やアルゴンとの衝突によ
り再度電離し、プラスにチャージした原子状のカーボン
イオンとなる。このプラスにチャージした原子状のカー
ボンイオンは、試料基板８がマイナスにチャージされて
いるため、試料基板８上に降り注ぎ、堆積していく。そ
の結果、ｓｐ３結合の割合が多い膜が形成される。
板８をマイナス電位に設定する。これにより、円筒状の
ターゲット１８は、プラズマ発生室１ｂに発生した高密
度ヘリコンプラズマによってスパッタされて、グラファ
イト粒子が高密度へリコンプラズマ中に飛翔する。こう
してスパッタされた粒子の大部分は電気的に中性であ
り、中性粒子（原子状）として存在する。この高密度へ
リコンプラズマにより、円筒状のターゲット１８からス
パッタされた粒子は中性のカーボン原子であり、再度高
密度へリコンプラズマ中の電子やアルゴンとの衝突によ
り再度電離し、プラスにチャージした原子状のカーボン
イオンとなる。このプラスにチャージした原子状のカー
ボンイオンは、試料基板８がマイナスにチャージされて
いるため、試料基板８上に降り注ぎ、堆積していく。そ
の結果、ｓｐ３結合の割合が多い膜が形成される。
【００３４】一方、永久磁石１５の外周にヨーク１６を
設けて磁気回路を形成しているので、磁力線は閉じられ
ており、試料基板８の近傍までは磁力線がのびていな
い。そのため、大部分のプラズマはプラズマ発生室１ｂ
から流れ出た途端に発散し、濃いプラズマが試料基板８
まで到達しなくなる。その結果、試料基板８の温度は２
００℃以下に保つことができる。こうして発散したプラ
ズマの一部のアルゴンイオンは試料基板８上のカーボン
膜に照射され、エネルギーを付与して膜上に衝突し膜に
運動エネルギーが付与され、それにより緻密なカーボン
膜が形成される。
設けて磁気回路を形成しているので、磁力線は閉じられ
ており、試料基板８の近傍までは磁力線がのびていな
い。そのため、大部分のプラズマはプラズマ発生室１ｂ
から流れ出た途端に発散し、濃いプラズマが試料基板８
まで到達しなくなる。その結果、試料基板８の温度は２
００℃以下に保つことができる。こうして発散したプラ
ズマの一部のアルゴンイオンは試料基板８上のカーボン
膜に照射され、エネルギーを付与して膜上に衝突し膜に
運動エネルギーが付与され、それにより緻密なカーボン
膜が形成される。
【００３５】こうして緻密なカーボン膜の形成された試
料基板８は、排気系の仕切りバルブ２を閉にし、ＲＦ発
振器１４の出力を停止させた後、リークバルブ６を開い
て空気を導入し成膜室１ａを大気圧に戻すことにより成
膜室１ａから取り出すことができる。
料基板８は、排気系の仕切りバルブ２を閉にし、ＲＦ発
振器１４の出力を停止させた後、リークバルブ６を開い
て空気を導入し成膜室１ａを大気圧に戻すことにより成
膜室１ａから取り出すことができる。
【００３６】図示実施の形態では、グラファイト材のタ
ーゲットを用い、放電室すなわちプラズマ発生室にアル
ゴンガスだけを導入して硬質で緻密なダイヤモンドライ
クカーボン（ＤＬＣ）薄膜を基板上に形成する場合につ
いて説明してきたが、当然本発明はターゲットにボロン
を使用して、キュービックボロンナイトライド膜（Ｃ−
ＢＮ膜）を形成するにも適用できる。その場合には、成
膜室１ａに窒素ガス導入系が設けられ、導入する窒素ガ
スの圧力を、圧力調整器（図示していない）により１気
圧より少し高めに設定し、マスフローコントローラ（図
示していない）によって窒素ガスボンベからの窒素ガス
の流量を１〜２ｓｃｃｍに設定して成膜室１ａに流す。
その結果、プラズマ発生室１ｂのアルミナ管１１の内部
で発生されたプラズマ中のアルゴンイオンと窒素イオン
は、ターゲット１８に衝突し、それにより、ターゲット
１８の表面からボロンの原子が飛び出し、プラズマ発生
室１ｂのアルミナ管１１の内部でアルゴンイオンや電子
と衝突し電離する。こうして電離したボロンはプラズマ
流又はガス流により成膜室１ａ内の試料基板８上に付着
する。これと同時に、導入された窒素もアルゴンプラズ
マにより電離され、窒素イオンも成膜室１ａ内の試料基
板８上に付着し、そして試料基板８上でボロンと窒素が
反応しボロンナイトライド膜が形成される。この場合、
アルゴンイオンも基板８上のボロンナイトライド膜上
に衝突して、運動エネルギーを膜に付与することで緻密
なＢＮ膜が形成される。
ーゲットを用い、放電室すなわちプラズマ発生室にアル
ゴンガスだけを導入して硬質で緻密なダイヤモンドライ
クカーボン（ＤＬＣ）薄膜を基板上に形成する場合につ
いて説明してきたが、当然本発明はターゲットにボロン
を使用して、キュービックボロンナイトライド膜（Ｃ−
ＢＮ膜）を形成するにも適用できる。その場合には、成
膜室１ａに窒素ガス導入系が設けられ、導入する窒素ガ
スの圧力を、圧力調整器（図示していない）により１気
圧より少し高めに設定し、マスフローコントローラ（図
示していない）によって窒素ガスボンベからの窒素ガス
の流量を１〜２ｓｃｃｍに設定して成膜室１ａに流す。
その結果、プラズマ発生室１ｂのアルミナ管１１の内部
で発生されたプラズマ中のアルゴンイオンと窒素イオン
は、ターゲット１８に衝突し、それにより、ターゲット
１８の表面からボロンの原子が飛び出し、プラズマ発生
室１ｂのアルミナ管１１の内部でアルゴンイオンや電子
と衝突し電離する。こうして電離したボロンはプラズマ
流又はガス流により成膜室１ａ内の試料基板８上に付着
する。これと同時に、導入された窒素もアルゴンプラズ
マにより電離され、窒素イオンも成膜室１ａ内の試料基
板８上に付着し、そして試料基板８上でボロンと窒素が
反応しボロンナイトライド膜が形成される。この場合、
アルゴンイオンも基板８上のボロンナイトライド膜上
に衝突して、運動エネルギーを膜に付与することで緻密
なＢＮ膜が形成される。
【００３７】なお、図示実施の形態においてはヨーク１
６の内側とアルミナ管１１との隙間にはセラミックビー
ズ１７を充填しているが、電気絶縁性を有することと、
プラズマに直接曝されて高温（例えば１０００℃）とな
るアルミナ管に接触した状態でも問題を生じない耐熱性
及び化学的安定性を有することを満たすセラミックス誘
電体群の材質であればよく、例えば石英、高純度アルミ
ナ、ボロンナイトライド等を使用することができ、また
その形状も粉末状、モノリシックなバルク状、棒状、管
状或いは球状のいずれでもよい。また、高純度アルミナ
を材質とする管状のセラミックパイプ及び球形状のセラ
ミックビーズの両方を組み合わせて用いてもよい。
６の内側とアルミナ管１１との隙間にはセラミックビー
ズ１７を充填しているが、電気絶縁性を有することと、
プラズマに直接曝されて高温（例えば１０００℃）とな
るアルミナ管に接触した状態でも問題を生じない耐熱性
及び化学的安定性を有することを満たすセラミックス誘
電体群の材質であればよく、例えば石英、高純度アルミ
ナ、ボロンナイトライド等を使用することができ、また
その形状も粉末状、モノリシックなバルク状、棒状、管
状或いは球状のいずれでもよい。また、高純度アルミナ
を材質とする管状のセラミックパイプ及び球形状のセラ
ミックビーズの両方を組み合わせて用いてもよい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の装置
によれば、真空チャンバ内に磁場を発生させる磁場発生
手段を設け、高密度プラズマを発生するため高周波電力
を印加して誘導電界を発生させる高周波アンテナを真空
チャンバ内に配置し、また高周波アンテナの内側に誘電
体管を配置し、プラズマ発生室の内面と誘電体管の外側
とで囲まれ且つ高周波アンテナの導体表面のすべてが覆
われる真空状態の領域に、誘電体物質を充填し、さらに
誘電体管の内側に、成膜材料となる円筒状又はカップ状
のターゲットを取付けたので、ｓｐ３構造を多く含みし
かも不純物の少ない緻密で硬質の膜を試料基板に形成す
ることができるようになる。
によれば、真空チャンバ内に磁場を発生させる磁場発生
手段を設け、高密度プラズマを発生するため高周波電力
を印加して誘導電界を発生させる高周波アンテナを真空
チャンバ内に配置し、また高周波アンテナの内側に誘電
体管を配置し、プラズマ発生室の内面と誘電体管の外側
とで囲まれ且つ高周波アンテナの導体表面のすべてが覆
われる真空状態の領域に、誘電体物質を充填し、さらに
誘電体管の内側に、成膜材料となる円筒状又はカップ状
のターゲットを取付けたので、ｓｐ３構造を多く含みし
かも不純物の少ない緻密で硬質の膜を試料基板に形成す
ることができるようになる。
【００３９】また、真空チャンバ内に磁場を発生させる
磁場発生手段として、真空チャンバ内で高周波アンテナ
の外側に配置された永久磁石と高周波アンテナの外側で
永久磁石の外周を囲んで配置されたヨークとを備えた構
成とした場合には、磁力線が試料基板の近傍までのびな
くなり、大部分のプラズマがプラズマ発生室から流れ出
た途端に発散し、濃いプラズマが試料基板まで到達しな
く、その結果、試料基板の温度を電子デバイスプロセス
温度に保つことができるようになる。
磁場発生手段として、真空チャンバ内で高周波アンテナ
の外側に配置された永久磁石と高周波アンテナの外側で
永久磁石の外周を囲んで配置されたヨークとを備えた構
成とした場合には、磁力線が試料基板の近傍までのびな
くなり、大部分のプラズマがプラズマ発生室から流れ出
た途端に発散し、濃いプラズマが試料基板まで到達しな
く、その結果、試料基板の温度を電子デバイスプロセス
温度に保つことができるようになる。
【００４０】また、誘電体管の内側に取付けられた円筒
状又はカップ状のターゲットの開孔率を３０％〜７０％
の範囲に設定した場合には、高周波の反射波の発生を低
く抑えしかもスパッタリング収量を低下させずにプロセ
スを実行することができる。
状又はカップ状のターゲットの開孔率を３０％〜７０％
の範囲に設定した場合には、高周波の反射波の発生を低
く抑えしかもスパッタリング収量を低下させずにプロセ
スを実行することができる。
【００４１】本発明による緻密な硬質薄膜の形成方法に
よれば、プラズマ発生用の高周波アンテナの内側に配置
した誘電体管の内側に成膜材料となる円筒状又はカップ
状のターゲットを取付け、ターゲット材としてグラファ
イト材又はボロン材を使用しているので、ｓｐ３構造を
多く含みしかも不純物の少ない緻密なダイヤモンドライ
クカーボン膜又は緻密なボロンナイトライド膜を試料基
板に形成することができるようになる。
よれば、プラズマ発生用の高周波アンテナの内側に配置
した誘電体管の内側に成膜材料となる円筒状又はカップ
状のターゲットを取付け、ターゲット材としてグラファ
イト材又はボロン材を使用しているので、ｓｐ３構造を
多く含みしかも不純物の少ない緻密なダイヤモンドライ
クカーボン膜又は緻密なボロンナイトライド膜を試料基
板に形成することができるようになる。
【図１】本発明による高密度へリコンプラズマを利用し
た緻密な硬質薄膜の形成装置の一実施の形態を示す概略
線図。
た緻密な硬質薄膜の形成装置の一実施の形態を示す概略
線図。
【図２】図１に示す装置におけるターゲットの展開図。
【図３】図１に示す装置におけるターゲットを示す斜視
図。
図。
【図４】本発明による高密度へリコンプラズマを利用し
た緻密な硬質薄膜の形成装置の別の実施の形態を示す概
略線図。
た緻密な硬質薄膜の形成装置の別の実施の形態を示す概
略線図。
【図５】図４に示す装置におけるターゲットを示す斜視
図。
図。
【図６】高密度へリコンプラズマを利用した従来の成膜
装置の一例を示す概略線図。
装置の一例を示す概略線図。
１：真空チャンバー １ａ：成膜室 １ｂ：プラズマ発生室 ２：仕切りバルブ ３：高真空ポンプ ４：仕切バルブ ５：油回転ポンプ ６：リークバルブ ７：基板ホルダー ８：試料基板 ９：基板用バイアス電源 １０：電離真空計 １１：アルミナ管 １２：ヘリカルコイル １３：マッチングボックス １４：ＲＦ発振器 １５：磁場発生用の永久上磁石 １６：ヨーク １７：セラミックビーズ １８：円筒状のターゲット １９：仕切りバルブ ２０：マスフローコントローラ ２１：仕切バルブ ２２：圧力調整器 ２３：アルゴンガスボンベ ２８：カップ状のターゲット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G075 AA24 BC01 EB01 EB41 EC21 EC25 EC30 FB01 FB03 4K029 BA33 BA34 CA05 DC05 DC13 EA06
Claims (16)
- 【請求項1】真空チャンバ内に磁場を発生させる磁場発
生手段を設け、高密度プラズマを発生するため高周波電
力を印加して誘導電界を発生させる高周波アンテナを真
空チャンバ内に配置し、また高周波アンテナの内側に誘
電体管を配置し、プラズマ発生室の内面と誘電体管の外
側とで囲まれ且つ高周波アンテナの導体表面のすべてが
覆われる真空状態の領域に、誘電体物質を充填し、さら
に誘電体管の内側に、成膜材料となる円筒状のターゲッ
トを取付けたことを特徴とする高密度へリコンプラズマ
を利用した緻密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項２】真空チャンバ内に磁場を発生させる磁場発
生手段が真空チャンバ内で高周波アンテナの外側に配置
された永久磁石と高周波アンテナの外側で永久磁石の外
周を囲んで配置されたヨークとを備えていることを特徴
とする請求項１に記載の高密度へリコンプラズマを利用
した緻密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項３】誘電体管の内側に取付けられたカップ状の
ターゲットが高周波アンテナの内側に配置された誘電体
管の軸方向長さとほぼ等しい長さをもち、しかも３０％
〜７０％の範囲の開孔率をもつように構成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の高密度へリコンプラズ
マを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項４】誘電体管の内側に取付けられた円筒状のタ
ーゲットが軸方向両端より交互に切り込みが入れられて
いることを特徴とする請求項３に記載の高密度へリコン
プラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項５】誘電体管の内側に取付けられた円筒状のタ
ーゲットがグラファイトから成ることを特徴とする請求
項１〜４のいずれか一項に記載の高密度へリコンプラズ
マを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項６】誘電体管の内側に取付けられた円筒状のタ
ーゲットがボロンから成ることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか一項に記載の高密度へリコンプラズマを利
用した緻密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項７】真空チャンバ内に磁場を発生させる磁場発
生手段を設け、高密度プラズマを発生するため高周波電
力を印加して誘導電界を発生させる高周波アンテナを真
空チャンバ内に配置し、また高周波アンテナの内側に誘
電体管を配置し、プラズマ発生室の内面と誘電体管の外
側とで囲まれ且つ高周波アンテナの導体表面のすべてが
覆われる真空状態の領域に、誘電体物質を充填し、さら
に誘電体管の内側に、成膜材料となるカップ状のターゲ
ットを取付け、このカップ状のターゲットの開放端側
に、カップ状のターゲットとほぼ同径のリング状アノー
ド電極を設けたことを特徴とする高密度へリコンプラズ
マを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項８】誘電体管の内側に取付けられたカップ状の
ターゲットが、それの開放端側から切り込みが入れら
れ、３０％〜７０％の範囲の開孔率をもつように構成さ
れていることを特徴とする請求項７に記載の高密度へリ
コンプラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項９】誘電体管の内側に取付けられたカップ状の
ターゲットがグラファイトから成ることを特徴とする請
求項7又は８に記載の高密度へリコンプラズマを利用し
た緻密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項１０】誘電体管の内側に取付けられたカップ状
のターゲットがボロンから成ることを特徴とする請求項
７又は８に記載の高密度へリコンプラズマを利用した緻
密な硬質薄膜の形成装置。 - 【請求項１１】内部に硬質薄膜の形成されることになる
基板を配置した真空チャンバを高真空状態にし、真空チ
ャンバ内に磁場を発生させ、また内部にプラズマ発生用
の高周波アンテナを配置し、高周波アンテナの内側に誘
電体管を配置し、誘電体管の内側に成膜材料となる円筒
状又はカップ状のターゲットを取付けた真空チャンバに
放電ガスを導入して高密度プラズマを発生し、ターゲッ
ト材としてグラファイト材を使用し、ターゲット材から
飛び出したグラファイト原子を電離させて生成したカー
ボンイオンより真空チャンバ内の基板表面上に硬質なｓ
ｐ３構造の結合を多く含んだ緻密なカーボン膜を形成す
ることを特徴とする緻密な硬質薄膜の形成方法。 - 【請求項１２】円筒状のターゲットの開孔率を３０％〜
７０％の範囲に設定したことを特徴とする請求項１１に
記載の緻密な硬質薄膜の形成方法。 - 【請求項１３】永久磁石を用いて真空チャンバ内に磁場
を発生させ、永久磁石の周囲をヨークで包囲して閉じた
磁気回路を形成することを特徴とする請求項１１に記載
の緻密な硬質薄膜の形成方法。 - 【請求項１４】内部に硬質薄膜の形成されることになる
基板を配置した真空チャンバを高真空状態にし、真空チ
ャンバ内に磁場を発生させ、また内部にプラズマ発生用
の高周波アンテナを配置し、高周波アンテナの内側に誘
電体管を配置し、誘電体管の内側に成膜材料となる円筒
状又はカップ状のターゲットを取付けた真空チャンバに
放電ガスを導入して高密度プラズマを発生し、ターゲッ
ト材としてボロン材を使用し、真空チャンバに窒素ガス
を導入し解離させて生成した原子状窒素及び電離させて
生成した窒素イオン及びターゲット材から飛び出したボ
ロン原子を電離させて生成したボロンイオンより真空チ
ャンバ内の基板表面上に緻密なキュービックボロンナイ
トナイド膜を形成することを特徴とする緻密な硬質薄膜
の形成方法。 - 【請求項１５】円筒状のターゲットの開孔率を３０％〜
７０％の範囲に設定したことを特徴とする請求項１４に
記載の緻密な硬質薄膜の形成方法。 - 【請求項１６】永久磁石を用いて真空チャンバ内に磁場
を発生させ、永久磁石の周囲をヨークで包囲して閉じた
磁気回路を形成することを特徴とする請求項１４に記載
の緻密な硬質薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001164162A JP4677123B2 (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 高密度へリコンプラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置及び形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001164162A JP4677123B2 (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 高密度へリコンプラズマを利用した緻密な硬質薄膜の形成装置及び形成方法 |
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