JP2005023403A - 硬質カーボン膜の形成方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 原料をプラズマ中で分解して、この分解物から膜を形成するプラズマCVD法において、プラズマ源と基板との間に遮蔽物を配置し、該遮蔽物が第1の磁石であることを特徴とする膜の形成方法。
【選択図】図2
Description
図2に示したプラズマCVD装置を用いてカーボン膜を形成した。基板ホルダ23上に直径50mmのSi基板26を取り付け、プラズマ源22の正面に配置し、基板26−プラズマ源22の距離を約25cmとした。遮蔽物27として、図3(A)に示した断面を有するアルニコ製の円錐−円柱接合体を用いた。円錐の頂点における残留磁束密度は、約1Tであった。該接合体の円錐および円柱の底面の直径が50mmであり、円錐および円柱の高さが50mmであった。該接合体の円錐の頂点を、プラズマ源から約5cmの位置に配置した。遮蔽物27の円錐側をN極とし、プラズマ源22に対向させて配置し、反対側の円柱の底面をS極とし、基板26に対向させた。なお、遮蔽物27は、電気的にはフローティング状態とした。
基板ホルダ23に対して−100Vの電圧を印加したことを除いて、実施例1と同様の方法を用いてSi基板上にカーボン被膜を形成した。
基板ホルダ23に対して−200Vの電圧を印加したことを除いて、実施例1と同様の方法を用いてSi基板上にカーボン被膜を形成した。
アルニコ製の遮蔽物27に代えて同一形状の非磁性のAl製の遮蔽物を用いたことを除いて、実施例1と同様の方法を用いて成膜を行ったが、Si基板上にカーボン被膜は形成されなかった。
遮蔽物27を用いなかったことを除いて、実施例1と同様の方法を用いてSi基板上にカーボン被膜を形成した。
基板ホルダ23に対して−200Vの電圧を印加したことを除いて、比較例2と同様の方法を用いてSi基板上にカーボン被膜を形成した。
基板ホルダ23に対して+100Vの電圧を印加したことを除いて、実施例1と同様の方法を用いて成膜を行ったが、Si基板上にカーボン被膜は形成されなかった。
真空槽21中の圧力を1Paに設定したことを除いて、実施例1と同様の方法を用いて成膜を行ったが、Si基板上にカーボン被膜は形成されなかった。
図1に示すFCA装置を用いて、カーボン被膜を作成した。カソードターゲット7として、純度99.999%、直径30mm、厚さ30mmのカーボンブロックを用いた。カソード6およびアノード5に対して、アーク放電時の過熱を防止するために、水冷式冷却手段を設けた。磁気フィルター3は、径76mm、曲率半径300mmの1/4円弧状ステンレスパイプをコアパイプとして用い、該コアパイプに径2mmのポリエステル被覆銅線を巻き付けたフィルターコイル4を設けた。該被覆銅線の単位長さ当たりの巻き数nは1000ターン/mとした。成膜チャンバー1内には、Si基板2を設置し、磁気フィルターの軸方向に対して垂直に設置した。カソード−アノード間に40Vの電圧を印加した状態から、ストライカー8をカソードターゲット7表面に接触させ、アーク放電を開始した。アーク放電中のカソード電圧は−25Vであり、放電電流を120Aとした。磁気フィルターコイル4に対しては、磁気フィルター内部磁場が0.013Tとなる所定の電流を通電した。5分間の成膜を行い、膜厚約200nmのta-C膜を得た。
実施例1において用いた円錐−円柱接合体形状の遮蔽物27に代えて、図3(B)に示す底面の直径50mm、高さ100mmの円柱形状の遮蔽物を用いたことを除いて、実施例1と同様の方法を用いてSi基板上にカーボン被膜を形成した。なお、遮蔽物の磁石の強さおよび位置は、実施例1と同一とした。
実施例1において用いた円錐−円柱接合体形状の遮蔽物27に代えて、図3(C)に示す底面の直径50mm、それぞれの円錐の高さ100mmの双頭円錐形状の遮蔽物を用いたことを除いて、実施例1と同様の方法を用いてSi基板上にカーボン被膜を形成した。なお、遮蔽物の磁石の強さおよび位置は、実施例1と同一とした。
実施例1において用いた円錐−円柱接合体形状の遮蔽物27に代えて、図3(D)に示す最大直径50mm、長さ100mmの扁平球形状の遮蔽物を用いたことを除いて、実施例1と同様の方法を用いてSi基板上にカーボン被膜を形成した。なお、遮蔽物の磁石の強さおよび位置は、実施例1と同一とした。
比較例1において用いた非磁性のAl製遮蔽物の側面に、4回/cmの巻線密度のコイルを巻き付け、10Aの直流電源を接続して電磁石とした。この電磁石を用いて、比較例1と同様の方法によりSi基板上にカーボン被膜を形成した。
基板ホルダ23の裏面に第2の磁石28を配置されている、図4に示したプラズマCVD装置を用いてカーボン膜を形成した。第2の磁石28は、直径50mm、長さ100mmの円柱状磁石である。第2の磁石の底面の一方がN極であり、該底面を基板ホルダ23に接して取り付けた(すなわち、プラズマ面側をN極とした)。第2の磁石の他方の底面をS極とした。
2 基板
3 フィルター部
4 ソレノイドコイル
5 アノード
6 カソード
7 蒸着材料
8 ストライカー
9 ソレノイドコイル用直流電源
10 アーク放電用直流電源
Claims (20)
- 原料をプラズマ中で分解して、この分解物から膜を形成するプラズマCVD法において、プラズマ源と基板との間に遮蔽物を配置し、該遮蔽物が第1の磁石であることを特徴とする膜の形成方法。
- 前記原料が炭化水素ガスであり、形成される膜がカーボン膜であることを特徴とする請求項1に記載の膜の形成方法。
- 1Pa以下の圧力において実施されることを特徴とする請求項1に記載の膜の形成方法。
- 前記基板に電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の膜の形成方法。
- 前記電圧が負の電圧であることを特徴とする請求項4に記載の膜の形成方法。
- 前記遮蔽物によって、前記基板から前記プラズマ源が見えないように遮蔽されていることを特徴とする請求項1に記載の膜の形成方法。
- 前記遮蔽物の磁極の一方が前記プラズマ源に対向して配置され、他方が前記基板に対向して配置されることを特徴とする請求項1に記載の膜の形成方法。
- 前記遮蔽物が回転体であり、該回転体の軸が前記プラズマ源と前記基板とを結ぶ方向にあることを特徴とする請求項1に記載の膜の形成方法。
- 前記遮蔽物の直径が、前記基板の直径よりも大きいことを特徴とする請求項8に記載の膜の形成方法。
- 前記遮蔽物が永久磁石であることを特徴とする請求項1に記載の膜の形成方法。
- 前記基板の前記遮蔽物とは反対側に第2の磁石をさらに配置し、前記第2の磁石の磁化の方向が前記第1の磁石と同一であることを特徴とする請求項1に記載の膜の形成方法。
- 原料を分解するためのプラズマ源と、該分解された材料が堆積する基板と、第1の磁石である遮蔽物を具え、前記遮蔽物が前記プラズマ源と前記基板との間に配置されていることを特徴とする膜の形成装置。
- 前記基板に電圧を印加する手段をさらに具えたことを特徴とする請求項12に記載の膜の形成装置。
- 前記電圧が負の電圧であることを特徴とする請求項13に記載の膜の形成装置。
- 前記遮蔽物によって、前記基板から前記プラズマ源が見えないように遮蔽されていることを特徴とする請求項12に記載の膜の形成装置。
- 前記遮蔽物の磁極の一方が前記プラズマ源に対向して配置され、他方が前記基板に対向して配置されていることを特徴とする請求項12に記載の膜の形成装置。
- 前記遮蔽物が回転体であり、該回転体の軸が前記プラズマ源と前記基板とを結ぶ方向にあることを特徴とする請求項12に記載の膜の形成装置。
- 前記遮蔽物の直径が、前記基板の直径よりも大きいことを特徴とする請求項17に記載の膜の形成装置。
- 前記遮蔽物が永久磁石であることを特徴とする請求項12に記載の膜の形成方法。
- 前記基板の前記遮蔽物とは反対側に配置される第2の磁石をさらに具え、前記第2の磁石の磁化の方向が前記第1の磁石と同一であることを特徴とする請求項12に記載の膜の形成装置。
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