JP2582251Y2 - マイクロ波プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマｃｖｄ装置Info
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- JP2582251Y2 JP2582251Y2 JP3123292U JP3123292U JP2582251Y2 JP 2582251 Y2 JP2582251 Y2 JP 2582251Y2 JP 3123292 U JP3123292 U JP 3123292U JP 3123292 U JP3123292 U JP 3123292U JP 2582251 Y2 JP2582251 Y2 JP 2582251Y2
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- Japan
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- plasma
- pressure
- plasma cvd
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロニクス、化
学工業等の分野において、低圧の反応ガスをプラズマ化
し、これを固体表面に接触させ、ダイヤモンド等の薄膜
をその表面に析出させるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
に関し、特に反応終了後の基板冷却時に生じる薄膜の亀
裂、剥離を効果的に防止できるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置に関する。
学工業等の分野において、低圧の反応ガスをプラズマ化
し、これを固体表面に接触させ、ダイヤモンド等の薄膜
をその表面に析出させるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
に関し、特に反応終了後の基板冷却時に生じる薄膜の亀
裂、剥離を効果的に防止できるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置として、図４に示すものが用いられている。以下、図
中における同一符号は、同一又は相当するものを示す。
置として、図４に示すものが用いられている。以下、図
中における同一符号は、同一又は相当するものを示す。
【０００３】同図において、マイクロ波発振器１により
発生したマイクロ波は、アイソレータ２、パワーモニタ
３、スリースタブ・チューナ４等の整合用又は監視用の
導波管系を通過後、導波管型のアプリケータ５に到達す
る。
発生したマイクロ波は、アイソレータ２、パワーモニタ
３、スリースタブ・チューナ４等の整合用又は監視用の
導波管系を通過後、導波管型のアプリケータ５に到達す
る。
【０００４】アプリケータ５の筐体内には、反応管とし
ての石英管６が導波管部を上下に貫くように挿入されて
おり、その下部に連結して真空室１０が設けられてい
る。石英管６内の導波管との交差部分には管軸を中心に
回転でき、同管軸に沿って上下に位置調整できる基板保
持台８が設けられている。９はその交差部分に定在波を
発生させるための可変短絡器である。基板保持台８に
は、その表面に薄膜等を生成すべき母材としての基板７
が載置される。真空室１０は、真空弁１２および自動圧
力調整弁１３を介して接続された排気ポンプ１４により
排気される。プラズマに用いる反応ガスは、反応ガス調
合器１５で調合され、石英管６上部のキャップ部より注
入される。
ての石英管６が導波管部を上下に貫くように挿入されて
おり、その下部に連結して真空室１０が設けられてい
る。石英管６内の導波管との交差部分には管軸を中心に
回転でき、同管軸に沿って上下に位置調整できる基板保
持台８が設けられている。９はその交差部分に定在波を
発生させるための可変短絡器である。基板保持台８に
は、その表面に薄膜等を生成すべき母材としての基板７
が載置される。真空室１０は、真空弁１２および自動圧
力調整弁１３を介して接続された排気ポンプ１４により
排気される。プラズマに用いる反応ガスは、反応ガス調
合器１５で調合され、石英管６上部のキャップ部より注
入される。
【０００５】真空室１０には反応室内の圧力を検知する
ためのダイアフラム型等の圧力計１１が設けられてお
り、上記自動圧力調整弁１３と共に自動圧力制御機構を
形成している。すなわち、自動圧力調整弁１３は圧力計
１１の検出出力により制御されるよう構成されており、
反応管内の圧力は自動圧力調整弁の開閉により自動的に
設定値に保たれる。
ためのダイアフラム型等の圧力計１１が設けられてお
り、上記自動圧力調整弁１３と共に自動圧力制御機構を
形成している。すなわち、自動圧力調整弁１３は圧力計
１１の検出出力により制御されるよう構成されており、
反応管内の圧力は自動圧力調整弁の開閉により自動的に
設定値に保たれる。
【０００６】上記のようにして、反応ガスおよびマイク
ロ波が導入されることにより、石英管６内の導波管との
交差部分にプラズマが発生する。このプラズマにより、
基板７の表面に反応生成物が析出し、生成物による薄膜
が得られる。例えば反応ガスとしてメタンガス等を用い
ることにより、ダイヤモンドの薄膜を得ることができ
る。
ロ波が導入されることにより、石英管６内の導波管との
交差部分にプラズマが発生する。このプラズマにより、
基板７の表面に反応生成物が析出し、生成物による薄膜
が得られる。例えば反応ガスとしてメタンガス等を用い
ることにより、ダイヤモンドの薄膜を得ることができ
る。
【０００７】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置において
は、次のような問題点があった。
ような従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置において
は、次のような問題点があった。
【０００８】（１） このような装置においては、基板
７の加熱源はプラズマのみであるため、所定の生成時間
の経過後マイクロ波出力を切ると、プラズマの消滅と共
に、基板は急激に冷却される。そのため、基板と析出し
た薄膜との膨張率の違いより膜の割れや剥がれが発生す
ることが多い。
７の加熱源はプラズマのみであるため、所定の生成時間
の経過後マイクロ波出力を切ると、プラズマの消滅と共
に、基板は急激に冷却される。そのため、基板と析出し
た薄膜との膨張率の違いより膜の割れや剥がれが発生す
ることが多い。
【０００９】（２） 上記のような急激な冷却を避ける
ためには、マイクロ波出力を徐々に下げていけばよい
が、それに伴ってプラズマの大きさも縮まるため、基板
内にはプラズマと接触しない所が生じて、加熱むらが発
生する。このような加熱むらは、基板保持台８の回転に
よっても平均化できないので、温度むらを生じることに
なり、上述と同様、膜の割れや剥がれを招来する。
ためには、マイクロ波出力を徐々に下げていけばよい
が、それに伴ってプラズマの大きさも縮まるため、基板
内にはプラズマと接触しない所が生じて、加熱むらが発
生する。このような加熱むらは、基板保持台８の回転に
よっても平均化できないので、温度むらを生じることに
なり、上述と同様、膜の割れや剥がれを招来する。
【００１０】（３） 補助の加熱源として基板保持台８
にヒータを組み込んだものにすると、ヒータ線がマイク
ロ波電界を乱す原因となり、またヒータ線を通じての外
部への電波漏洩の問題も生じる。
にヒータを組み込んだものにすると、ヒータ線がマイク
ロ波電界を乱す原因となり、またヒータ線を通じての外
部への電波漏洩の問題も生じる。
【００１１】本考案は、上記問題点を解消し、基板等の
被処理物体の温度を、プラズマ処理時の高温から室温付
近までゆっくり、かつ温度むらなく冷却でき、薄膜等の
生成物の割れや剥がれを防止できるマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置を提供しようとするものである。
被処理物体の温度を、プラズマ処理時の高温から室温付
近までゆっくり、かつ温度むらなく冷却でき、薄膜等の
生成物の割れや剥がれを防止できるマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述のマイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置において、本考案は被処理物体の温度を反
応管外より検知する非接触温度センサ、該非接触温度セ
ンサの出力によりマイクロ波発生器の出力を調整する出
力調整器、反応管内の圧力を制御するための自動圧力制
御機構、およひ該自動圧力制御機構の圧力設定値をマイ
クロ波出力に対応して調整する圧力調整器を備えたもの
にした。
マＣＶＤ装置において、本考案は被処理物体の温度を反
応管外より検知する非接触温度センサ、該非接触温度セ
ンサの出力によりマイクロ波発生器の出力を調整する出
力調整器、反応管内の圧力を制御するための自動圧力制
御機構、およひ該自動圧力制御機構の圧力設定値をマイ
クロ波出力に対応して調整する圧力調整器を備えたもの
にした。
【００１３】
【実施例】図１に、本考案のマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の一実施例の構成図、図２に同実施例における基板
温度の動作説明図を示す。図１において、１６は赤外線
温度計、１７は出力調整器、１８は圧力調整器であり、
その他のものは上述した従来例、図４のものと同等であ
る。
装置の一実施例の構成図、図２に同実施例における基板
温度の動作説明図を示す。図１において、１６は赤外線
温度計、１７は出力調整器、１８は圧力調整器であり、
その他のものは上述した従来例、図４のものと同等であ
る。
【００１４】被処理基板７の温度は、石英管６のキャッ
プに設けた覗き窓を通して、赤外線温度計１６により非
接触にて測定され、その検出出力は出力調整器１７に導
かれる。
プに設けた覗き窓を通して、赤外線温度計１６により非
接触にて測定され、その検出出力は出力調整器１７に導
かれる。
【００１５】出力調整器１７は、プラズマ処理終了後、
マイクロ波出力は時間と共に漸減するように設定される
が、その出力漸減の速度が赤外線温度計１６の検出出力
により自動制御され、その制御の結果、基板温度が設定
した温度傾斜で低下して行くようにブログラムされる。
すなわち、例えば基板温度の低下速度が設定値より大き
い時は、マイクロ波出力値がよりゆっくりと低下し、設
定した温度傾斜で基板温度が下がって行くように補正さ
れる。
マイクロ波出力は時間と共に漸減するように設定される
が、その出力漸減の速度が赤外線温度計１６の検出出力
により自動制御され、その制御の結果、基板温度が設定
した温度傾斜で低下して行くようにブログラムされる。
すなわち、例えば基板温度の低下速度が設定値より大き
い時は、マイクロ波出力値がよりゆっくりと低下し、設
定した温度傾斜で基板温度が下がって行くように補正さ
れる。
【００１６】図２は上記制御における基板温度の変化の
様子を示したものである。同図において、ｔ１およびｔ
２はそれぞれプラズマ処理終了・マイクロ波出力下降開
始時点およびマイクロ波出力停止時点を示す。図中、実
線は本実施例の場合、破線は従来例のようにプラズマ処
理終了・即マイクロ波停止の場合を示す。
様子を示したものである。同図において、ｔ１およびｔ
２はそれぞれプラズマ処理終了・マイクロ波出力下降開
始時点およびマイクロ波出力停止時点を示す。図中、実
線は本実施例の場合、破線は従来例のようにプラズマ処
理終了・即マイクロ波停止の場合を示す。
【００１７】プラズマ処理時の基板温度Ｔａ（例えば８
００〜９００℃）から、放置冷却しても亀裂、剥離のお
それのない温度として設定した温度、Ｔｂ（例えば約１
５０℃）まで出力調整器１７に設定したプログラムに従
って徐々に冷却され、ｔ２以降は周囲温度Ｔｃに向かっ
て自然冷却される。同図、破線で示したように、従来例
の動作では、冷却時の温度変化は、冷却初期に特に急峻
であり、上述のトラブルの原因となるが、本考案のよう
に出力調整器を利用することにより安全な温度傾斜での
冷却が容易となり、問題点が解消される。
００〜９００℃）から、放置冷却しても亀裂、剥離のお
それのない温度として設定した温度、Ｔｂ（例えば約１
５０℃）まで出力調整器１７に設定したプログラムに従
って徐々に冷却され、ｔ２以降は周囲温度Ｔｃに向かっ
て自然冷却される。同図、破線で示したように、従来例
の動作では、冷却時の温度変化は、冷却初期に特に急峻
であり、上述のトラブルの原因となるが、本考案のよう
に出力調整器を利用することにより安全な温度傾斜での
冷却が容易となり、問題点が解消される。
【００１８】一方、圧力調整器１８には、圧力計１１の
検出出力と共に、投入マイクロ波電力に対応するものと
してパワーモニタ３の検出出力が入力される。同圧力調
整器は、上記パワーモニタ３の検出出力に応じて、プラ
ズマ維持に必要な圧力設定が行えるようプログラム化さ
れている。
検出出力と共に、投入マイクロ波電力に対応するものと
してパワーモニタ３の検出出力が入力される。同圧力調
整器は、上記パワーモニタ３の検出出力に応じて、プラ
ズマ維持に必要な圧力設定が行えるようプログラム化さ
れている。
【００１９】一般にマイクロ波によるプラズマはその電
力の低下と共にプラズマの縮まりを生じるが、管内圧力
を下げることにより、その縮まりを防ぐことができる。
図３は、マイクロ波電力とプラズマの縮まりを生じない
管内圧力との関係図の一例を示したものである。この例
の場合は、ある出力レベル（２８０Ｗ）までは管内圧力
を直線的に下げ、同出力レベル以下では管内圧力は一定
に保つことによりプラズマがよく維持されることを示し
ている。上記圧力調整器１８のプログラム化は、このよ
うな関係図で示される実際の特性に基づいてなされる。
力の低下と共にプラズマの縮まりを生じるが、管内圧力
を下げることにより、その縮まりを防ぐことができる。
図３は、マイクロ波電力とプラズマの縮まりを生じない
管内圧力との関係図の一例を示したものである。この例
の場合は、ある出力レベル（２８０Ｗ）までは管内圧力
を直線的に下げ、同出力レベル以下では管内圧力は一定
に保つことによりプラズマがよく維持されることを示し
ている。上記圧力調整器１８のプログラム化は、このよ
うな関係図で示される実際の特性に基づいてなされる。
【００２０】圧力調整器１８の調整器出力により自動圧
力調整弁１３は制御され、管内圧力は適正な値に調整さ
れる。この結果、マイクロ波の投入電力の低下に伴うプ
ラズマの縮まりが抑制され、基板内温度むらの発生が抑
えられる。この圧力制御がなされる結果、上述の出力調
整器１７による基板温度の制御は、プラズマの変化に影
響されることなくスムーズに行われる。
力調整弁１３は制御され、管内圧力は適正な値に調整さ
れる。この結果、マイクロ波の投入電力の低下に伴うプ
ラズマの縮まりが抑制され、基板内温度むらの発生が抑
えられる。この圧力制御がなされる結果、上述の出力調
整器１７による基板温度の制御は、プラズマの変化に影
響されることなくスムーズに行われる。
【００２１】なお、上記圧力調整器１８へのマイクロ波
電力対応の入力として、本実施例ではパワーモニタ３の
検出出力を用いた構成としているが、同検出出力の代わ
りに、出力調整器１７の出力、又はマイクロ波発振器１
に用いられるマグネトロン発振管の陽極電流を利用した
構成とすることによっても、上記と同様な制御を行わせ
ることができる。
電力対応の入力として、本実施例ではパワーモニタ３の
検出出力を用いた構成としているが、同検出出力の代わ
りに、出力調整器１７の出力、又はマイクロ波発振器１
に用いられるマグネトロン発振管の陽極電流を利用した
構成とすることによっても、上記と同様な制御を行わせ
ることができる。
【００２２】また、本明細書においては、プラズマが発
生する反応部の容器について、その容器が通常、管状で
あることから反応管との表現を用いているが、特に形状
を管状に限定するものではなく、広く反応室と称すべき
ものを含むことはいうまでもない。
生する反応部の容器について、その容器が通常、管状で
あることから反応管との表現を用いているが、特に形状
を管状に限定するものではなく、広く反応室と称すべき
ものを含むことはいうまでもない。
【００２３】
【考案の効果】以上説明したように、本考案のマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置においては、反応管外に設けた非
接触温度センサによりマイクロ波の電界を乱すことなく
被処理物の温度を測定でき、その検出出力により出力調
整器を動作させることにより、マイクロ波発生器の出力
は、被処理物の温度が設定した温度傾斜で低下、冷却さ
れるように自動制御され、同時に反応管内の圧力は、自
動圧力制御機構の設定値が、圧力調整器により投入マイ
クロ波電力に対応して調整することが可能となるので、
プラズマ処理終了時における被処理物の冷却が徐々に、
しかも温度むらなく行うことができ、基板等の被処理物
に形成された薄膜等の亀裂や剥離を防止することができ
る。
波プラズマＣＶＤ装置においては、反応管外に設けた非
接触温度センサによりマイクロ波の電界を乱すことなく
被処理物の温度を測定でき、その検出出力により出力調
整器を動作させることにより、マイクロ波発生器の出力
は、被処理物の温度が設定した温度傾斜で低下、冷却さ
れるように自動制御され、同時に反応管内の圧力は、自
動圧力制御機構の設定値が、圧力調整器により投入マイ
クロ波電力に対応して調整することが可能となるので、
プラズマ処理終了時における被処理物の冷却が徐々に、
しかも温度むらなく行うことができ、基板等の被処理物
に形成された薄膜等の亀裂や剥離を防止することができ
る。
【図１】 本考案のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の
一実施例の構成図である。
一実施例の構成図である。
【図２】 本考案の一実施例の動作を説明するための
図である。
図である。
【図３】 マイクロ波電力と管内圧力との関係図であ
る。
る。
【図４】 従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の一
例の構成図である。
例の構成図である。
１：マイクロ波発振器、６：石英管、７：基板、８：基
板保持台、１０：真空室、１１：圧力計、１３：自動圧
力調整弁、１４：排気ポンプ、１６：赤外線温度計、１
７：出力調整器、１８：圧力調整器。
板保持台、１０：真空室、１１：圧力計、１３：自動圧
力調整弁、１４：排気ポンプ、１６：赤外線温度計、１
７：出力調整器、１８：圧力調整器。
Claims (1)
- 【請求項１】 反応管内に反応ガスおよびマイクロ波を
導入してプラズマを発生させ、該プラズマにより前記反
応管内に配置された物体の表面に薄膜等を生成するマイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置において、前記物体の温度を
前記反応管外より検知する非接触温度センサ、該非接触
温度センサの出力によりマイクロ波発生器の出力を調整
する出力調整器、反応管内の圧力を制御するための自動
圧力制御機構、および該自動圧力制御機構の圧力設定値
をマイクロ波出力に対応して調整する圧力調整器を備え
たことを特徴とするマイクロ波プラズマＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3123292U JP2582251Y2 (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | マイクロ波プラズマｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3123292U JP2582251Y2 (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | マイクロ波プラズマｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613132U JPH0613132U (ja) | 1994-02-18 |
| JP2582251Y2 true JP2582251Y2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=12325671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3123292U Expired - Lifetime JP2582251Y2 (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | マイクロ波プラズマｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2582251Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006053366A1 (de) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | Schott Ag | Verfahren und Vorrichtung zur plasmaunterstützten chemischen Dampfphasenabscheidung |
-
1992
- 1992-04-13 JP JP3123292U patent/JP2582251Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0613132U (ja) | 1994-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980609 |