JP2811836B2 - プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents
プラズマｃｖｄ装置Info
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- JP2811836B2 JP2811836B2 JP31393689A JP31393689A JP2811836B2 JP 2811836 B2 JP2811836 B2 JP 2811836B2 JP 31393689 A JP31393689 A JP 31393689A JP 31393689 A JP31393689 A JP 31393689A JP 2811836 B2 JP2811836 B2 JP 2811836B2
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- Japan
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- cylindrical electrode
- pipe
- outer cylindrical
- plasma cvd
- mesh
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は大量生産に適したプラズマCVD装置に関する
ものである。
ものである。
［従来の技術］ 従来のプラズマCVD装置には、内外円筒電極を用い、
内側円筒電極にコーティングを施す基材を設置し、該内
側円筒電極に高周波電源と直流電源のそれぞれの一方の
端子を接続するとともに他方のそれぞれの端子を接地
し、外側円筒電極を接地する方式を採用しているものが
ある。
内側円筒電極にコーティングを施す基材を設置し、該内
側円筒電極に高周波電源と直流電源のそれぞれの一方の
端子を接続するとともに他方のそれぞれの端子を接地
し、外側円筒電極を接地する方式を採用しているものが
ある。
基材が設置される側の内側円筒電極に高周波と直流を
印加するのは、対向する外側円筒電極に対し、負の電位
を保持させ、蒸着膜の生成をより効果的ならしめるため
である。
印加するのは、対向する外側円筒電極に対し、負の電位
を保持させ、蒸着膜の生成をより効果的ならしめるため
である。
［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来の装置では、基材は面積の小さな内側円筒
電極に取り付けられるため、真空容量に比較してチャー
ジ量が少ないという問題があった。また、原料ガスは、
これら内外円筒電極が配置される真空容器の前記内外円
筒電極の中心軸上を通るパイプの上端より吹き出される
ため、真空容器の上部と下部では原料ガスの成分が異な
り、コーティング膜の膜厚、膜質にはばらつきが見られ
るという欠点があった。
電極に取り付けられるため、真空容量に比較してチャー
ジ量が少ないという問題があった。また、原料ガスは、
これら内外円筒電極が配置される真空容器の前記内外円
筒電極の中心軸上を通るパイプの上端より吹き出される
ため、真空容器の上部と下部では原料ガスの成分が異な
り、コーティング膜の膜厚、膜質にはばらつきが見られ
るという欠点があった。
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決する目的でなされたものであ
って、真空容器内で同軸二重円筒状に配置された内外側
円筒電極間にグロー放電を生ぜしめ、原料ガスによっ
て、基材にコーティングを行う方式のプラズマCVD装置
において、前記真空容器内に供給される原料ガスは内外
側円筒電極の中心軸上に位置するパイプの長さ方向にわ
たって、一様に半径方向に吹き出すようにし、内側円筒
電極はメッシュ構造となして高周波を印加し、外側円筒
電極には直流電圧を印加し、前記外側円筒電極の内側に
基材を同電位で取り付けるように構成したものである。
って、真空容器内で同軸二重円筒状に配置された内外側
円筒電極間にグロー放電を生ぜしめ、原料ガスによっ
て、基材にコーティングを行う方式のプラズマCVD装置
において、前記真空容器内に供給される原料ガスは内外
側円筒電極の中心軸上に位置するパイプの長さ方向にわ
たって、一様に半径方向に吹き出すようにし、内側円筒
電極はメッシュ構造となして高周波を印加し、外側円筒
電極には直流電圧を印加し、前記外側円筒電極の内側に
基材を同電位で取り付けるように構成したものである。
以下、第１図に示す実施例について本発明の説明をす
る。第１図（イ）は本発明装置の横断面を示し、同
（ロ）は縦断面を示している。
る。第１図（イ）は本発明装置の横断面を示し、同
（ロ）は縦断面を示している。
図において１は真空容器であり、この真空容器１の内
側に内側円筒電極３と外側円筒電極４が同軸二重円筒状
に配置される。内側円筒電極３は金属製のメッシュ11よ
りなり、外側円筒電極４は金属板を加工したものよりな
る。これら内外側の円筒電極の中心軸上に原料ガス供給
パイプ２が配置される。図において示しているように、
原料ガス供給パイプ２は二重管よりなり、内側パイプ
８、外側のパイプ９とも、内側円筒電極３の下端より上
端に至る間において、多数の細孔10がパイプ8,9の外周
面に形成されており、この内側のパイプ８、外側のパイ
プ９よりそれぞれ原料ガスが供給されるとき、原料ガス
は、細孔10より、円周、高さを問わず半径方向に均一に
供給できる構成をとる。
側に内側円筒電極３と外側円筒電極４が同軸二重円筒状
に配置される。内側円筒電極３は金属製のメッシュ11よ
りなり、外側円筒電極４は金属板を加工したものよりな
る。これら内外側の円筒電極の中心軸上に原料ガス供給
パイプ２が配置される。図において示しているように、
原料ガス供給パイプ２は二重管よりなり、内側パイプ
８、外側のパイプ９とも、内側円筒電極３の下端より上
端に至る間において、多数の細孔10がパイプ8,9の外周
面に形成されており、この内側のパイプ８、外側のパイ
プ９よりそれぞれ原料ガスが供給されるとき、原料ガス
は、細孔10より、円周、高さを問わず半径方向に均一に
供給できる構成をとる。
高周波電源６の一方の端子は内側円筒電極３に接続さ
れ、他方の端子は接地される。また、直流電源７の負端
子は外側円筒電極４に接続され、正端子は接地される。
そしてコーティングを施す基材５は外側円筒電極４の内
側に近接して設置される。
れ、他方の端子は接地される。また、直流電源７の負端
子は外側円筒電極４に接続され、正端子は接地される。
そしてコーティングを施す基材５は外側円筒電極４の内
側に近接して設置される。
内側円筒電極３と外側円筒電極４との間に印加される
高周波電源６により真空引きされた真空容器１内でグロ
ー放電が生じ、原料ガス供給パイプ２の細孔10より吹出
される原料ガスは内側円筒電極３のメッシュ11の網目を
通り抜け励起イオン化された後、外側円筒電極４と同電
位に設置された基材５の表面に到達する。
高周波電源６により真空引きされた真空容器１内でグロ
ー放電が生じ、原料ガス供給パイプ２の細孔10より吹出
される原料ガスは内側円筒電極３のメッシュ11の網目を
通り抜け励起イオン化された後、外側円筒電極４と同電
位に設置された基材５の表面に到達する。
［作用］ 中心軸上に配置されたガス供給パイプ２より吹出され
た原料ガスはすでに述べたように、メッシュ11の網目を
通って基材５の方に至るが、このメッシュ11は原料ガス
の流れをさまたげてはならない。ガスの流れ易さに影響
するのは、メッシュ11の金属部分の面積率と考えられ
る。そこでメッシュの全面積に対する金属部分の面積率
を変えて実験を行った。その結果を表１に示す。
た原料ガスはすでに述べたように、メッシュ11の網目を
通って基材５の方に至るが、このメッシュ11は原料ガス
の流れをさまたげてはならない。ガスの流れ易さに影響
するのは、メッシュ11の金属部分の面積率と考えられ
る。そこでメッシュの全面積に対する金属部分の面積率
を変えて実験を行った。その結果を表１に示す。
表１より、金属部分が５％以上40％以下のメッシュを
用いるとガスが真空引きした真空容器内にほぼ均一に流
れることが分った。ここで、金属部分の面積率５％とい
うのはメッシュの強度を維持できる下限であり、40％と
いう値はメッシュの存在がガスの流れを妨げはじめる値
である。また、目の粗いメッシュを用いると二つの円筒
電極間の電場の均一性が悪くなる。内側円筒電極と外側
円筒電極の半径がr1,r2として、メッシュの目の一辺が
（r2−r1）/10以下にすると、基材の外観上、均一にコ
ーティングされる。このように、真空引きした真空容器
に一様に原料ガスを供給し、電場の均一化を行うことに
より同一バッチでは、上部から下部まで基材５上に均一
な膜厚、膜質ともばらつきは約10％未満でおさまる。膜
厚のばらつき（分散）については表１の下段に示してい
る。
用いるとガスが真空引きした真空容器内にほぼ均一に流
れることが分った。ここで、金属部分の面積率５％とい
うのはメッシュの強度を維持できる下限であり、40％と
いう値はメッシュの存在がガスの流れを妨げはじめる値
である。また、目の粗いメッシュを用いると二つの円筒
電極間の電場の均一性が悪くなる。内側円筒電極と外側
円筒電極の半径がr1,r2として、メッシュの目の一辺が
（r2−r1）/10以下にすると、基材の外観上、均一にコ
ーティングされる。このように、真空引きした真空容器
に一様に原料ガスを供給し、電場の均一化を行うことに
より同一バッチでは、上部から下部まで基材５上に均一
な膜厚、膜質ともばらつきは約10％未満でおさまる。膜
厚のばらつき（分散）については表１の下段に示してい
る。
一方、基材５を径の大きい外側円筒電極４に取り付け
ることにより、チャージ量がr2/r1倍に増え、コスト低
減に寄与する。
ることにより、チャージ量がr2/r1倍に増え、コスト低
減に寄与する。
更に基材５が取り付けてある外側円筒電極に内側円筒
電極より負の電位を印加することで密着性の高い膜が得
られる。
電極より負の電位を印加することで密着性の高い膜が得
られる。
また、外側円筒電極をコーティングを施す金属面を有
するパイプ状基材で置換すると該パイプ内側にコーティ
ングを施すことができる。
するパイプ状基材で置換すると該パイプ内側にコーティ
ングを施すことができる。
［試験例］ 以下に本発明装置によるTiN膜コーティングの試作例
を示す。
を示す。
高さ約600mm、内径250mmのつり鐘型の真空容器の中
に、直径200mmの外側円筒電極と直径80mmのメッシュ状
の内側円筒電極を配置し、中心軸上に各外周面に多数の
細孔がある二重パイプよりなる原料ガス供給パイプを組
み込んだ。メッシュの金属部分の面積率32％で網目の１
辺が2mmのものを用いた。
に、直径200mmの外側円筒電極と直径80mmのメッシュ状
の内側円筒電極を配置し、中心軸上に各外周面に多数の
細孔がある二重パイプよりなる原料ガス供給パイプを組
み込んだ。メッシュの金属部分の面積率32％で網目の１
辺が2mmのものを用いた。
１辺30mm、厚さ3mmの基材SKH9を外側円筒電極と同電
位にセットした後、0.05Torrまで真空引きし、外部ヒー
タにより所定の温度まで昇温する。Arガス0.3Torrまで
導入し、内側円筒電極を接地し、外側円筒電極及び基材
にマイナス1000Vを印加して直流放電により表面クリー
ニングを行なう。次に原料ガスTiCl4、NH3を導入し、内
側円筒電極に1kWの高周波、外側電極及び基材にマイナ
ス100Vの電位を印加してプラズマCVDコーティングを行
なう。コーティング終了後、外部ヒーターを切り、室温
まで冷却する。
位にセットした後、0.05Torrまで真空引きし、外部ヒー
タにより所定の温度まで昇温する。Arガス0.3Torrまで
導入し、内側円筒電極を接地し、外側円筒電極及び基材
にマイナス1000Vを印加して直流放電により表面クリー
ニングを行なう。次に原料ガスTiCl4、NH3を導入し、内
側円筒電極に1kWの高周波、外側電極及び基材にマイナ
ス100Vの電位を印加してプラズマCVDコーティングを行
なう。コーティング終了後、外部ヒーターを切り、室温
まで冷却する。
このようにして基材SKH9のTiNを成膜した結果、５±
0.4μｍと均一な膜厚でのコーティングができた。外観
も一様な光沢を示しており、密着性はスクラッチテスト
で（350±20）gWであり、良好な結果を得ることができ
た。
0.4μｍと均一な膜厚でのコーティングができた。外観
も一様な光沢を示しており、密着性はスクラッチテスト
で（350±20）gWであり、良好な結果を得ることができ
た。
また、原料ガスにCH4及びTiCl4を用いて同様に試験を
行ったところ、均一な膜厚を有するTiCの膜を得ること
ができた。
行ったところ、均一な膜厚を有するTiCの膜を得ること
ができた。
［発明の効果］ 本発明の装置によれば、外側円筒電極側に近接してコ
ーティングを施す基材は設置するようにしているので、
そのチャージ量を上げることができ、膜厚のバラツキも
小さくすることができる。従って大量生産に適し、工具
等のセラミックコーティング等に好適である。
ーティングを施す基材は設置するようにしているので、
そのチャージ量を上げることができ、膜厚のバラツキも
小さくすることができる。従って大量生産に適し、工具
等のセラミックコーティング等に好適である。
また、この装置はパイプ内面等のコーティングにも、
外側円筒電極に置換して金属面を有するパイプを設置す
れば耐腐食膜をコーティングすることができる。
外側円筒電極に置換して金属面を有するパイプを設置す
れば耐腐食膜をコーティングすることができる。
第１図は本発明の実施例を示し、（イ）図は実施例装置
の横断面を示し、（ロ）図は同縦断面を示す。 １……真空容器、２……原料ガス供給パイプ、３……内
側円筒電極、４……外側円筒電極、５……基材、６……
高周波電源、７……直流電源、8,9……パイプ、10……
パイプの外周面の細孔、11……メッシュ。
の横断面を示し、（ロ）図は同縦断面を示す。 １……真空容器、２……原料ガス供給パイプ、３……内
側円筒電極、４……外側円筒電極、５……基材、６……
高周波電源、７……直流電源、8,9……パイプ、10……
パイプの外周面の細孔、11……メッシュ。
フロントページの続き (72)発明者 川合 弘 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 土居 陽 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 実開 昭58−68958（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56
Claims (3)
- 【請求項１】同軸二重円筒状に配置された外側円筒電極
と内側円筒電極との間にグロー放電を生ぜしめる方式の
プラズマCVD装置において、前記円筒電極の中心軸上に
位置する原料ガス供給パイプは該パイプの外面において
該パイプの長さ方向において半径方向に一様に原料ガス
を吹き出す構造をとり、前記内側円筒電極は、メッシュ
構造で、高周波が印加され、前記外側円筒電極は前記内
側円筒電極に対し負の電位が印加されることを特徴とす
るプラズマCVD装置。 - 【請求項２】メッシュの全面積に対する金属部分の面積
率が５％以上、40％以下とし、内側円筒電極と外側円筒
電極の半径をそれぞれr1,r2として、メッシュの一辺を
（r2−r1）/10以下とすることを特徴とする請求項
（１）のプラズマCVD装置。 - 【請求項３】外側円筒電極をコーティングされるパイプ
状基材で置換したことを特徴とする請求項（１）による
プラズマCVD装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31393689A JP2811836B2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | プラズマｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31393689A JP2811836B2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | プラズマｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03173776A JPH03173776A (ja) | 1991-07-29 |
| JP2811836B2 true JP2811836B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=18047298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31393689A Expired - Fee Related JP2811836B2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | プラズマｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2811836B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4303492A1 (de) * | 1993-02-06 | 1994-08-11 | Krupp Widia Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Ablagerung von festen Stoffen, insbesondere von sehr feinkörnigen Stoffen, sowie Verwendung dieses Verfahrens |
| JP4929727B2 (ja) * | 2005-02-14 | 2012-05-09 | 東洋製罐株式会社 | プラズマ処理用ガス供給管 |
-
1989
- 1989-12-01 JP JP31393689A patent/JP2811836B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03173776A (ja) | 1991-07-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |