JP2017025389A - プラズマcvd装置及び成膜方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】立体形状の基材の側面に膜を均一性良く成膜できるプラズマCVD装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、チャンバー11と、高周波出力を供給する高周波電源6と、前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、基材12を配置するための凸部14aを表面に有する第1の電極14と、前記チャンバー内に原料ガスを導入するガス導入口20と、を具備することを特徴とするプラズマCVD装置である。【選択図】 図1

Description

本発明は、プラズマCVD(chemical vapor deposition)装置及び成膜方法に関する。
図12は、従来のプラズマCVD装置を模式的に示す断面図である。
このプラズマCVD装置はチャンバー1を有しており、このチャンバー1内には立体形状の基材2を配置する電極3が配置されている。この電極3には、整合器(図示せず)を介して50〜500kHzの高周波電源(RF電源)4が接続されており、電極3はRF電極として作用する。この高周波電源4は整合器及び電極3を介して基材2に高周波を印加するものである。つまり、このプラズマCVD装置は、高周波電源4によって、50〜500kHzの高周波電流を、整合器を介して電極3に供給して、立体形状の基材2の上方及び周囲にガスのプラズマを発生させるようになっている。なお、チャンバー1は接地電位に接続されている。
電極3の周囲にはヒーター5が配置されている。チャンバー1には原料ガスを導入するガス導入口10が設けられている。このガス導入口10には、チャンバー1内に原料ガスを導入するガス導入経路(図示せず)が繋げられている。ガス導入経路はガス配管(図示せず)を有している。また、チャンバー1には、その内部を真空排気する真空ポンプ13が接続されている(例えば特許文献1参照)。
上記従来のプラズマCVD装置を用いてDLC(Diamond Like Carbon)膜を立体形状の基材に均一に成膜しようとしても、基材の側面にDLC膜を均一に成膜することが困難である。
また、上記従来のプラズマCVD装置を用いて高硬度なDLC膜を基材に成膜する方法の一つに、高周波電源4の出力を高くする方法がある。しかし、高周波電源4の出力を高くすると、コンダクタンスが異なる部分に電力が集中しやすくなる。その結果、異常放電が発生しやすくなり、それにより高硬度なDLC膜を成膜することが困難になる。
特開2008−38217号公報
本発明の一態様は、立体形状の基材の側面に膜を均一性良く成膜できるプラズマCVD装置または成膜方法を提供することを課題とする。
また、本発明の一態様は、異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を成膜できるプラズマCVD装置または成膜方法を提供することを課題とする。
以下に、本発明の種々の態様について説明する。
[1]チャンバーと、
高周波出力を供給する高周波電源と、
前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、基材を配置するための凸部を表面に有する第1の電極と、
前記チャンバー内に原料ガスを導入するガス導入口と、
を具備することを特徴とするプラズマCVD装置。
上記のプラズマCVD装置によれば、凸部上に基材を配置し、高周波電源によって高周波出力を第1の電極に供給することで、原料ガスのプラズマを発生させて基材に膜を成膜することができる。
[2]上記[1]において、
前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、前記第1の電極に対向する第2の電極と、
前記高周波出力を前記第1の電極及び前記第2の電極に供給するように制御する制御部と、を有することを特徴とするプラズマCVD装置。
上記のプラズマCVD装置によれば、凸部上に基材を配置し、高周波電源によって高周波出力を第1の電極及び第2の電極に供給することで、前記第1の電極と前記第2の電極との間に原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することができる。
[3]上記[2]において、
前記第1の電極及び前記第2の電極それぞれの外径が50mm以上1000mm以下であり、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の距離が10mm以上500mm以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。
[4]上記[1]乃至[3]のいずれか一項において、
前記高周波電源は、50〜500kHzの高周波出力を供給する電源であることを特徴とするプラズマCVD装置。
[5]上記[1]乃至[4]のいずれか一項において、
前記凸部の外径は、前記基材の外径以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。
[6]上記[1]乃至[5]のいずれか一項において、
前記原料ガスは、DLC膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガスであることを特徴とするプラズマCVD装置。
[7]上記[6]において、
前記DLC膜の成膜用ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を含むことを特徴とするプラズマCVD装置。
[8]上記[6]において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とするプラズマCVD装置。
[9]上記[7]において、
前記DLC膜の成膜用ガスはトルエンを含むことを特徴とするプラズマCVD装置。
[10]上記[8]において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスはHMDSを含むことを特徴とするプラズマCVD装置。
[11]上記[1]乃至[10]のいずれか一項において、
前記チャンバー内を真空排気する真空排気機構を有することを特徴とするプラズマCVD装置。
上記のプラズマCVD装置によれば、真空排気機構によってチャンバー内を真空排気することで、前記チャンバー内の圧力を0.5Pa以上20Pa以下とすることができる。
[12]上記[11]において、
前記真空排気機構は、ロータリーポンプ、ロータリーポンプとメカニカルブースターポンプの組、ドライポンプ、ドライポンプとメカニカルブースターポンプの組からなる群から選択された一を有することを特徴とするプラズマCVD装置。
[13]チャンバー内に凸部を表面に有する第1の電極を配置し、
前記第1の電極の前記凸部に基材を配置し、
前記チャンバー内に原料ガスを導入しつつ、前記チャンバー内を真空排気し、
前記第1の電極に高周波出力を供給することで、前記原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
[14]上記[13]において、
前記チャンバー内に前記第1の電極を配置するとともに、前記第1の電極に対向する第2の電極を配置し、
前記第1の電極及び前記第2の電極に高周波出力を供給することで、前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
[15]上記[14]において、
前記第1の電極及び前記第2の電極に供給する高周波出力の周波数は50〜500kHzであることを特徴とする成膜方法。
[16]上記[14]または[15]において、
前記第1の電極及び前記第2の電極それぞれの外径が50mm以上1000mm以下であり、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の距離が10mm以上500mm以下であることを特徴とする成膜方法。
[17]上記[13]乃至[16]のいずれか一項において、
前記凸部の外径は、前記基材の外径以下であることを特徴とする成膜方法。
[18]上記[13]乃至[17]のいずれか一項において、
前記原料ガスは、DLC膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガスであることを特徴とする成膜方法。
[19]上記[18]において、
前記DLC膜の成膜用ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を含むことを特徴とする成膜方法。
[20]上記[18]において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とする成膜方法。
[21]上記[19]において、
前記DLC膜の成膜用ガスはトルエンを含むことを特徴とする成膜方法。
[22]上記[20]において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスはHMDSを含むことを特徴とする成膜方法。
[23]上記[13]乃至[22]のいずれか一項において、
前記チャンバー内を真空排気することで、前記チャンバー内の圧力を0.5Pa以上20Pa以下とすることを特徴とする成膜方法。
本発明の一態様によれば、立体形状の基材の側面に膜を均一性良く成膜できるプラズマCVD装置または成膜方法を提供することができる。
また、本発明の一態様によれば、異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を成膜できるプラズマCVD装置または成膜方法を提供することができる。
本発明の一態様に係るプラズマCVD装置を概略的に示す構成図である。 電極31の凸部31aの外径32が基材12の外径33より大きいことを示す図である。 本発明の一態様に係るプラズマCVD装置を概略的に示す構成図である。 実施例1及び比較例1の膜厚測定結果の膜厚分布を示す図である。 実施例1及び比較例1の膜厚測定結果の膜厚比率分布を示す図である。 実施例2及び比較例2の膜厚測定結果の膜厚分布を示す図である。 実施例2及び比較例2の膜厚測定結果の膜厚比率分布を示す図である。 実施例3及び比較例3の膜厚測定結果の膜厚分布を示す図である。 実施例3及び比較例3の膜厚測定結果の膜厚比率分布を示す図である。 実施例4及び比較例4の膜厚測定結果の膜厚分布を示す図である。 実施例4及び比較例4の膜厚測定結果の膜厚比率分布を示す図である。 従来のプラズマCVD装置を模式的に示す断面図である。
以下では、本発明の実施形態及び実施例について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施形態の記載内容及び実施例に限定して解釈されるものではない。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一態様に係るプラズマCVD装置を概略的に示す構成図である。このプラズマCVD装置はチャンバー11を有しており、このチャンバー11内には第1の電極14が配置されている。第1の電極14は凸部14aを有しており、第1の電極14は所謂凸型電極である。第1の電極14の凸部14aは、その上面に立体形状の基材12を配置するようになっている。
なお、本実施形態では、第1の電極14の凸部14a上に立体形状の基材12を配置するが、第1の電極14を基材12を保持する基材ホルダーとし、その基材ホルダーが凸部を有し、その凸部上に立体形状の基材を保持する構成としてもよく、その場合は基材ホルダーが第1の電極の役割を果たす。
第1の電極14には、整合器7を介して高周波電源(RF電源)6が電気的に接続されており、この高周波電源6の周波数は、50kHz〜27MHzの範囲内であるとよく、好ましくは50kHz〜500kHzである。即ち、高周波電源6は整合器7、第1の電極14及びその凸部14aを介して立体形状の基材12に高周波出力を印加するものである。そして、このプラズマCVD装置は、高周波電源6によって、50kHz〜27MHz(好ましくは50〜500kHz)の高周波電流を、整合器7を介して第1の電極14及びその凸部14aに供給して、基材12の周囲に原料ガスのプラズマを発生させるようになっている。なお、チャンバー11は接地電位に接続されている。また、プラズマCVD装置は高周波電源6を制御する制御部(図示せず)を有しており、この制御部は高周波電源6からの高周波出力を第1の電極14に供給するように制御するものである。
なお、本実施形態では、高周波電源の周波数の好ましい範囲を50〜500kHzとしているが、周波数400kHz以下の高周波電源を用いることがより好ましい。400kHz以下の高周波電源を用いた場合、マッチングトランスなどを用いた低価格な整合器でマッチングをとることができる利点がある。また、高周波電源の周波数が50kHzより低くなると、基材に誘導加熱が生じるという問題が発生する。また、高周波電源の周波数が500kHz以下とすると、基材に加えられるバイアスが高くなり、絶縁体膜が成膜されやすくなるという利点がある。また、第1の電極14の外径21は50mm以上1000mm以下であるとよい。
また、第1の電極14の周囲にはヒーター(図示せず)が配置されていてもよい。このヒーターによって基材12を加熱することができる。
なお、本実施形態では、立体形状の基材12を用いているが、立体形状以外の基材を用いてもよい。
チャンバー11には原料ガスを導入するガス導入口20が設けられている。このガス導入口20には、チャンバー11内に原料ガスを導入するガス導入経路(図示せず)が繋げられている。ガス導入経路はガス配管(図示せず)を有している。このガス配管には、ガス流量を計測する流量計(図示せず)及びガス流量を制御するガスフローコントローラー(図示せず)が設けられている。流量計により適量の原料ガス(例えばDLC膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガス)がガス導入口20よりチャンバー11内に供給されるようになっている。DLC膜の成膜用ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を含むとよく、例えばトルエンを含むとよい。また、炭化珪素膜の成膜用ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物を含むとよく、例えばヘキサメチルジシラザン又はヘキサメチルジシロキサン(以下、これらを総称してHMDSともいう)を含むとよい。
また、チャンバー11には、その内部を真空排気する真空排気機構としての真空ポンプ16が接続されている。このポンプ16は、高価でメンテナンスの煩雑なターボ分子ポンプや拡散ポンプを用いず、安価でメンテナンスの簡単なポンプで構成するとよい。安価でメンテナンスの簡単なポンプは、例えば、ロータリーポンプ、ロータリーポンプとメカニカルブースターポンプの組、ドライポンプ、ドライポンプとメカニカルブースターポンプの組からなる群から選択された一のポンプまたは組である。このような簡単な構成のポンプでは0.5Pa程度の真空度しか得られないが、本発明の一態様による方法では、このような低真空でも高品質の皮膜を製造することが可能である。
周波数を50〜500kHzとした高周波電源6は、直流電源と高周波電源の長所を兼ね備えており、50〜500kHzという工業的にも取り扱いやすい周波数を用いているという利点があり、また低真空でも生産性に優れるという利点がある。また、50〜500kHzの高周波電源の場合、基材へのバイアス効果を高めるという利点があり、それによってプロセスの低真空化及び高速化を実現できる利点がある。この利点は低コスト化につながるものである。
次に、図1のプラズマCVD装置を用いて立体形状の基材12に膜を成膜する方法について説明する。
第1の電極14の凸部14a上に立体形状の基材12を配置し、チャンバー11内に原料ガスをガス導入口20から導入しつつ、チャンバー11内を真空ポンプ16によって真空排気する。原料ガスの導入と排気のバランスによってチャンバー11内を所定の圧力(0.5Pa以上20Pa以下)にする。なお、本実施形態では、チャンバー11内を減圧して膜を成膜するが、これに限定されるものではなく、チャンバー11内の圧力を常圧にして膜を成膜することも可能である。
次いで、高周波電源6から整合器7を介して第1の電極14及びその凸部14aに周波数50kHz〜27MHz(好ましくは50kHz〜500kHz、例えば380kHz)の高周波出力を供給する。これにより、凸部14a上の基材12の周囲に原料ガスのプラズマを発生させて基材12に膜を成膜する。
ガス導入口20から導入する原料ガスをDLC膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー11内にDLC膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材12にDLC膜を成膜することができる。DLC膜の成膜用ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を含むとよく、トルエンを含むとよい。
また、ガス導入口20から導入する原料ガスを炭化珪素膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー11内に炭化珪素膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材12に炭化珪素膜を成膜することができる。炭化珪素膜の成膜用ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物を含むとよく、HMDSを含むとよい。
また、ガス導入口20から導入する原料ガスを酸化シリコン膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー11内に酸化シリコン膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材12に酸化シリコン膜を成膜することができる。
上記実施形態によれば、第1の電極14に凸部14aを設け、その凸部14a上に立体形状の基材12を配置し、高周波電源6によって高周波出力を第1の電極14及びその凸部14aに供給する。このため、立体形状の基材12の側面に膜を均一性良く成膜することができる。つまり、図12に示す凸部を有しない電極3上に立体形状の基材を配置すると、その基材の側面に膜を均一性良く成膜できないのに対し、図1に示す第1の電極14の凸部14a上に基材12を配置すると、その基材12の側面に膜を均一性良く成膜することができる。
また、凸部14aの外径は基材12の外径以下であること好ましい。それにより、立体形状の基材12の側面に膜をより均一性良く成膜することができる。その理由は、図2に示すように電極31の凸部31aの外径32が基材12の外径33より大きいと、凸部31aの上面に基材12から露出する部分34が生じ、その部分34に近い基材12の側面12aに均一性良く膜を成膜できなくなるからであると考えられる。しかし、図1に示すように、凸部14aの上面が基材12から露出する部分がないと、基材12の側面に均一性良く膜を成膜できなくなる原因の一つを無くすことができる。
[第2の実施形態]
図3は、本発明の一態様に係るプラズマCVD装置を概略的に示す構成図であり、図1と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図3のプラズマCVD装置のチャンバー11内には第2の電極15が配置されており、第2の電極15は第1の電極14に対向するように配置されている。第1の電極14の凸部14a上に配置された立体形状の基材12は第2の電極15と対向するように位置している。
第1の電極14及び第2の電極15それぞれには、整合器7を介して50〜500kHzの高周波電源(RF電源)6が電気的に接続されている。即ち、高周波電源6は整合器7を介して第1の電極14及び第2の電極15の両方に電気的に接続されている。このプラズマCVD装置は、高周波電源6によって、50〜500kHzの高周波電流を、整合器7を介して第1及び第2の電極14,15に供給して、第1の電極14と第2の電極15との間(即ち基材12の上方)に原料ガスのプラズマを発生させるようになっている。なお、チャンバー11は接地電位に接続されている。また、プラズマCVD装置は高周波電源6を制御する制御部(図示せず)を有しており、この制御部は高周波電源6からの高周波出力を第1及び第2の電極14,15に供給するように制御するものである。
第1の電極14の外径21及び第2の電極15の外径22それぞれは50mm以上1000mm以下であるとよい。また、第1の電極14と第2の電極15との間の距離23は10mm以上500mm以下であるとよい。このような外径21,22及び距離23は、異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を成膜するのに適している。
次に、図3のプラズマCVD装置を用いて基材12に膜を成膜する方法について説明する。
第1の電極14の凸部14a上に基材12を配置し、チャンバー11内に原料ガスをガス導入口20から導入しつつ、チャンバー11内を真空ポンプ16によって真空排気する。原料ガスの導入と排気のバランスによってチャンバー11内を所定の圧力(0.5Pa以上20Pa以下)にする。なお、本実施形態では、チャンバー11内を減圧して膜を成膜するが、これに限定されるものではなく、チャンバー11内の圧力を常圧にして膜を成膜することも可能である。
次いで、高周波電源6から整合器7を介して第1の電極14及び第2の電極15に周波数50〜500kHz(例えば380kHz)の高周波出力を供給する。これにより、第1の電極14と第2の電極15との間に原料ガスのプラズマを発生させて基材12に膜を成膜する。
ガス導入口20から導入する原料ガスをDLC膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー11内にDLC膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材12にDLC膜を成膜することができる。DLC膜の成膜用ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を含むとよく、トルエンを含むとよい。
また、ガス導入口20から導入する原料ガスを炭化珪素膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー11内に炭化珪素膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材12に炭化珪素膜を成膜することができる。炭化珪素膜の成膜用ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物を含むとよく、HMDSを含むとよい。
また、ガス導入口20から導入する原料ガスを酸化シリコン膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー11内に酸化シリコン膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材12に酸化シリコン膜を成膜することができる。
本実施形態においても第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、第1の電極14に凸部14aを設け、その凸部14a上に立体形状の基材12を配置するため、基材12の側面に膜を均一性良く成膜することができる。
また、本実施形態によれば、高周波電源6によって50〜500kHzの周波数の高周波出力を第1の電極14及び第2の電極15の両方に供給するため、基材12が立体形状であっても異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を成膜することが可能となる。また、高周波出力を第1の電極14及び第2の電極15の両方に供給することで高硬度な膜を成膜できる理由は、対向する第1の電極14と第2の電極15から放出されたγ電子(二次電子)が、第1の電極14と第2の電極15との間で往復運動することにより、原料ガスの電離効果が飛躍的に高められるためであると考えられる。
また、本実施形態では、第1の電極14及び第2の電極15それぞれの外径21,22を50mm以上1000mm以下とし、第1の電極14と第2の電極15との間の距離23を10mm以上500mm以下とし、このような第1の電極14及び第2の電極15の両方に50〜500kHzの周波数の高周波出力を供給する。このため、チャンバー11内の異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を基材12に成膜することが可能となる。
なお、第1の実施形態と第2の実施形態を適宜組み合わせて実施することも可能である。
本実施例では、図1に示すプラズマCVD装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件によりDLC膜を成膜し、その基材の側面に成膜されたDLC膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表1、表2、図4及び図5に示した。
(実施例1のDLC膜の成膜条件)
基材 : 20×20×20mmのAl材の側面に20×20mmのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置 : 図1に示すプラズマCVD装置
凸部14aの高さ : 20mm
原料ガス(出発原料) : トルエン
ガス流量 : 30sccm
ガス圧力 : 0.35Pa
高周波電源の周波数 : 13.56MHz
高周波電源の出力 : 300W
成膜時間 : 10min
比較例1では、図12に示すプラズマCVD装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件によりDLC膜を成膜し、その基材の側面に成膜されたDLC膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表1、表2、図4及び図5に示した。
(比較例1のDLC膜の成膜条件)
基材 : 20×20×20mmのAl材の側面に20×20mmのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置 : 図12に示すプラズマCVD装置
凸部の高さ : 0mm
原料ガス(出発原料) : トルエン
ガス流量 : 30sccm
ガス圧力 : 0.35Pa
高周波電源の周波数 : 13.56MHz
高周波電源の出力 : 300W
成膜時間 : 10min
表1,2及び図4及び図5において、「凸部の高さ」が「0mm」の結果は比較例1の結果を示し、「凸部の高さ」が「20mm」の結果は実施例1の結果を示し、「電極からの距離」または「電極からの高さ」は基材の側面における基材の底面からの距離を示す。
表1,2及び図4及び図5によれば、比較例1に比べて実施例1の方が基材の側面にDLC膜が均一性良く成膜できることが確認された。
本実施例では、図1に示すプラズマCVD装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件により炭化珪素膜を成膜し、その基材の側面に成膜された炭化珪素膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表3、表4、図6及び図7に示した。
(実施例2の炭化珪素膜の成膜条件)
基材 : 20×20×20mmのAl材の側面に20×20mmのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置 : 図1に示すプラズマCVD装置
凸部14aの高さ : 20mm
原料ガス(出発原料) : ヘキサメチルジシラザン
ガス流量 : 20sccm
ガス圧力 : 0.35Pa
高周波電源の周波数 : 13.56MHz
高周波電源の出力 : 300W
成膜時間 : 10min
比較例2では、図12に示すプラズマCVD装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件により炭化珪素膜を成膜し、その基材の側面に成膜された炭化珪素膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表3、表4、図6及び図7に示した。
(比較例2炭化珪素膜の成膜条件)
基材 : 20×20×20mmのAl材の側面に20×20mmのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置 : 図12に示すプラズマCVD装置
凸部の高さ : 0mm
原料ガス(出発原料) : ヘキサメチルジシラザン
ガス流量 : 20sccm
ガス圧力 : 0.35Pa
高周波電源の周波数 : 13.56MHz
高周波電源の出力 : 300W
成膜時間 : 10min
表3,4及び図6及び図7によれば、比較例2に比べて実施例2の方が基材の側面に炭化珪素膜が均一性良く成膜できることが確認された。
本実施例では、図3に示すプラズマCVD装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件によりDLC膜を成膜し、その基材の側面に成膜されたDLC膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表5、表6、図8及び図9に示した。
(実施例3のDLC膜の成膜条件)
基材 : 20×20×20mmのAl材の側面に20×20mmのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置 : 図3に示すプラズマCVD装置
図3の第1の電極と第2の電極との距離23 : 150mm
凸部14aの高さ : 75mm
原料ガス(出発原料) : トルエン
ガス流量 : 20sccm
ガス圧力 : 1.7Pa
高周波電源の周波数 : 380kHz
高周波電源の出力 : 200W
成膜時間 : 10min
比較例3では、図3に示すプラズマCVD装置の第1の電極14から凸部14aを無くした装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件によりDLC膜を成膜し、その基材の側面に成膜されたDLC膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表5、表6、図8及び図9に示した。比較例3で用いたプラズマCVD装置は、上記の凸部14aを無くした点以外は図3に示すプラズマCVD装置と同様の装置である。
(比較例3のDLC膜の成膜条件)
基材 : 20×20×20mmのAl材の側面に20×20mmのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置 : 上記のプラズマCVD装置
第1の電極と第2の電極との距離 : 150mm
凸部の高さ : 0mm
原料ガス(出発原料) : トルエン
ガス流量 : 20sccm
ガス圧力 : 1.7Pa
高周波電源の周波数 : 380kHz
高周波電源の出力 : 200W
成膜時間 : 10min
表5、表6、図8及び図9によれば、比較例3に比べて実施例3の方が基材の側面にDLC膜が均一性良く成膜できることが確認された。
本実施例では、図3に示すプラズマCVD装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件により炭化珪素膜を成膜し、その基材の側面に成膜された炭化珪素膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表7、表8、図10及び図11に示した。
(実施例4の炭化珪素膜の成膜条件)
基材 : 20×20×20mmのAl材の側面に20×20mmのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置 : 図3に示すプラズマCVD装置
図3の第1の電極と第2の電極との距離23 : 150mm
凸部14aの高さ : 75mm
原料ガス(出発原料) : ヘキサメチルジシラザン
ガス流量 : 20sccm
ガス圧力 : 1.5Pa
高周波電源の周波数 : 380kHz
高周波電源の出力 : 200W
成膜時間 : 10min
比較例4では、比較例3で用いたプラズマCVD装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件により炭化珪素膜を成膜し、その基材の側面に成膜された炭化珪素膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表7、表8、図10及び図11に示した。
(比較例2炭化珪素膜の成膜条件)
基材 : 20×20×20mmのAl材の側面に20×20mmのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置 : 上記のプラズマCVD装置
第1の電極と第2の電極との距離 : 150mm
凸部14aの高さ : 0mm
原料ガス(出発原料) : ヘキサメチルジシラザン
ガス流量 : 20sccm
ガス圧力 : 1.5Pa
高周波電源の周波数 : 380kHz
高周波電源の出力 : 200W
成膜時間 : 10min
表7、表8、図10及び図11によれば、比較例4に比べて実施例4の方が基材の側面に炭化珪素膜が均一性良く成膜できることが確認された。
1…チャンバー
2…基材
3…電極
4…高周波電源(RF電源)
5…ヒーター
6…高周波電源(RF電源)
7…整合器
10…ガス導入口
11…チャンバー
12…基材
12a…基材の側面
13…真空ポンプ
14…第1の電極
15…第2の電極
16…真空ポンプ
20…ガス導入口
21…第1の電極の外径
22…第2の電極の外径
23…第1の電極と第2の電極との間の距離
31…電極
31a…凸部
32…電極の凸部の外径
33…基材の外径
34…凸部の上面における基材から露出する部分

Claims (23)

  1. チャンバーと、
    高周波出力を供給する高周波電源と、
    前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、基材を配置するための凸部を表面に有する第1の電極と、
    前記チャンバー内に原料ガスを導入するガス導入口と、
    を具備することを特徴とするプラズマCVD装置。
  2. 請求項1において、
    前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、前記第1の電極に対向する第2の電極と、
    前記高周波出力を前記第1の電極及び前記第2の電極に供給するように制御する制御部と、を有することを特徴とするプラズマCVD装置。
  3. 請求項2において、
    前記第1の電極及び前記第2の電極それぞれの外径が50mm以上1000mm以下であり、
    前記第1の電極と前記第2の電極との間の距離が10mm以上500mm以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項において、
    前記高周波電源は、50〜500kHzの高周波出力を供給する電源であることを特徴とするプラズマCVD装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一項において、
    前記凸部の外径は、前記基材の外径以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項において、
    前記原料ガスは、DLC膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガスであることを特徴とするプラズマCVD装置。
  7. 請求項6において、
    前記DLC膜の成膜用ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を含むことを特徴とするプラズマCVD装置。
  8. 請求項6において、
    前記炭化珪素膜の成膜用ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とするプラズマCVD装置。
  9. 請求項7において、
    前記DLC膜の成膜用ガスはトルエンを含むことを特徴とするプラズマCVD装置。
  10. 請求項8において、
    前記炭化珪素膜の成膜用ガスはHMDSを含むことを特徴とするプラズマCVD装置。
  11. 請求項1乃至10のいずれか一項において、
    前記チャンバー内を真空排気する真空排気機構を有することを特徴とするプラズマCVD装置。
  12. 請求項11において、
    前記真空排気機構は、ロータリーポンプ、ロータリーポンプとメカニカルブースターポンプの組、ドライポンプ、ドライポンプとメカニカルブースターポンプの組からなる群から選択された一を有することを特徴とするプラズマCVD装置。
  13. チャンバー内に凸部を表面に有する第1の電極を配置し、
    前記第1の電極の前記凸部に基材を配置し、
    前記チャンバー内に原料ガスを導入しつつ、前記チャンバー内を真空排気し、
    前記第1の電極に高周波出力を供給することで、前記原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
  14. 請求項13において、
    前記チャンバー内に前記第1の電極を配置するとともに、前記第1の電極に対向する第2の電極を配置し、
    前記第1の電極及び前記第2の電極に高周波出力を供給することで、前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
  15. 請求項14において、
    前記第1の電極及び前記第2の電極に供給する高周波出力の周波数は50〜500kHzであることを特徴とする成膜方法。
  16. 請求項14または15において、
    前記第1の電極及び前記第2の電極それぞれの外径が50mm以上1000mm以下であり、
    前記第1の電極と前記第2の電極との間の距離が10mm以上500mm以下であることを特徴とする成膜方法。
  17. 請求項13乃至16のいずれか一項において、
    前記凸部の外径は、前記基材の外径以下であることを特徴とする成膜方法。
  18. 請求項13乃至17のいずれか一項において、
    前記原料ガスは、DLC膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガスであることを特徴とする成膜方法。
  19. 請求項18において、
    前記DLC膜の成膜用ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を含むことを特徴とする成膜方法。
  20. 請求項18において、
    前記炭化珪素膜の成膜用ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とする成膜方法。
  21. 請求項19において、
    前記DLC膜の成膜用ガスはトルエンを含むことを特徴とする成膜方法。
  22. 請求項20において、
    前記炭化珪素膜の成膜用ガスはHMDSを含むことを特徴とする成膜方法。
  23. 請求項13乃至22のいずれか一項において、
    前記チャンバー内を真空排気することで、前記チャンバー内の圧力を0.5Pa以上20Pa以下とすることを特徴とする成膜方法。
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