JP2890506B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JP2890506B2 JP2890506B2 JP19763089A JP19763089A JP2890506B2 JP 2890506 B2 JP2890506 B2 JP 2890506B2 JP 19763089 A JP19763089 A JP 19763089A JP 19763089 A JP19763089 A JP 19763089A JP 2890506 B2 JP2890506 B2 JP 2890506B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- thin film
- film forming
- forming apparatus
- corona
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板上に薄膜を形成する装置に関するもの
である。
である。
以下、基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置として、
Si基板上にダイヤモンド薄膜を形成するダイヤモンド薄
膜形成装置を例に採り、発明について詳細に述べる。
Si基板上にダイヤモンド薄膜を形成するダイヤモンド薄
膜形成装置を例に採り、発明について詳細に述べる。
第７図に、従来のダイヤモンド薄膜形成装置の一例を
示す。このダイヤモンド薄膜形成装置については、文献
「アプライド フィジックス レター（Appl Phys Let
t）」50巻20号,1658ページ,1988年に詳細に記載されて
いる。この従来のダイヤモンド薄膜形成装置は、一方が
メッシュのアノード電極15、他方がホロカソードのカソ
ード電極14である一対の対向電極を用い、アノード電極
15の背面に基板４を配置し、カソード電極14とアノード
電極15間に直流電源16を接続した構成である。この従来
のダイヤモンド薄膜形成装置では、カソード電極14とア
ノード電極15間の空間５（以下放電空間記す）の圧力を
25Torr程度に保持しながら原料ガス供給管から原料ガス
を放電空間に流し、カソード電極14とアノード電極15間
の直流グロー放電により原料ガスの励起を行い、基板上
にダイヤモンド薄膜を形成している。
示す。このダイヤモンド薄膜形成装置については、文献
「アプライド フィジックス レター（Appl Phys Let
t）」50巻20号,1658ページ,1988年に詳細に記載されて
いる。この従来のダイヤモンド薄膜形成装置は、一方が
メッシュのアノード電極15、他方がホロカソードのカソ
ード電極14である一対の対向電極を用い、アノード電極
15の背面に基板４を配置し、カソード電極14とアノード
電極15間に直流電源16を接続した構成である。この従来
のダイヤモンド薄膜形成装置では、カソード電極14とア
ノード電極15間の空間５（以下放電空間記す）の圧力を
25Torr程度に保持しながら原料ガス供給管から原料ガス
を放電空間に流し、カソード電極14とアノード電極15間
の直流グロー放電により原料ガスの励起を行い、基板上
にダイヤモンド薄膜を形成している。
ところで、従来のダイヤモンド薄膜形成装置におい
て、ダイヤモンド薄膜の堆積速度を速めるためには、原
料ガスの圧力を高め、原料ガスの量を増加させる必要が
ある。しかし、原料ガスの圧力を高めると対向電極間の
放電が不安定になり、電流が集中したアーク放電が発生
する。アーク放電が発生すると、グラファイト状カーボ
ンの増加及び堆積したダイヤモンド薄膜の面内の均一性
が悪くなるため、原料ガスの圧力を25Torr程度の低圧に
保持し、対向電極間の放電を直流グロー放電に維持して
いる。このように、原料ガスの圧力を高めることができ
ないためダイヤモンド薄膜の堆積速度が遅い。さらに、
直流グロー放電による原料ガスの高温プラズマにより基
板温度の制御が難しく、グラファイトの析出が多くなる
欠点があった。
て、ダイヤモンド薄膜の堆積速度を速めるためには、原
料ガスの圧力を高め、原料ガスの量を増加させる必要が
ある。しかし、原料ガスの圧力を高めると対向電極間の
放電が不安定になり、電流が集中したアーク放電が発生
する。アーク放電が発生すると、グラファイト状カーボ
ンの増加及び堆積したダイヤモンド薄膜の面内の均一性
が悪くなるため、原料ガスの圧力を25Torr程度の低圧に
保持し、対向電極間の放電を直流グロー放電に維持して
いる。このように、原料ガスの圧力を高めることができ
ないためダイヤモンド薄膜の堆積速度が遅い。さらに、
直流グロー放電による原料ガスの高温プラズマにより基
板温度の制御が難しく、グラファイトの析出が多くなる
欠点があった。
本発明の目的は、基板に堆積する薄膜の堆積速度が速
く、かつ均一性及び均質性のすぐれた薄膜形成装置を提
供することにある。
く、かつ均一性及び均質性のすぐれた薄膜形成装置を提
供することにある。
本発明は、原料ガスを励起するパルス放電に先立ち予
め原料ガスを電離させることを特徴としている。
め原料ガスを電離させることを特徴としている。
さらに、薄膜形成装置においては、一対の放電電極
と、放電電極間に高圧のパルス電圧を印加する高圧パル
ス電源と、コロナ放電予備電離器、UV予備電離器、Ｘ線
予備電離器及び紫外線レーザ等の予備電離器とからな
り、放電空間の原料ガスを励起するパルス放電に先立
ち、予備電離器を用いて予め原料ガスを電離することを
特徴としている。
と、放電電極間に高圧のパルス電圧を印加する高圧パル
ス電源と、コロナ放電予備電離器、UV予備電離器、Ｘ線
予備電離器及び紫外線レーザ等の予備電離器とからな
り、放電空間の原料ガスを励起するパルス放電に先立
ち、予備電離器を用いて予め原料ガスを電離することを
特徴としている。
また、コロナ放電予備電離が、誘電体を挟んだ一対の
コロナ電極からなり、一対の放電電極のうち片側の放電
電極を一対のコロナ電極のうち一方のコロナ電極とした
ことを特徴としている。
コロナ電極からなり、一対の放電電極のうち片側の放電
電極を一対のコロナ電極のうち一方のコロナ電極とした
ことを特徴としている。
本発明による薄膜形成装置では、原料ガスを励起する
パルス放電が生じる放電空間に予め予備電離器で発生す
る紫外線やＸ線またはレーザで発生したレーザ光を照射
し、原料ガスを電離させることを特徴としている。この
ため、原料ガスの圧力が大気圧以上と高くても放電空間
の電離した原料ガスによりパルス放電の安定性が増す。
さらに、放電がパルス状であるためアーク放電に移行す
る前に放電が停止するので、放電を均一なグロー放電に
維持することができる。この結果、基板上に均一な薄膜
を高速で堆積させることができ、かつパルス放電である
ため平均電力が小さく基板温度への影響が少なく均質な
堆積が可能である。さらに、誘電体を挟んで一対のコロ
ナ電極からなり、かつ一方のコロナ電極が一方の放電電
極であるコロナ放電予備電離を用いた薄膜形成装置で
は、コロナ電極である放電電極とコロナ電極間に高電圧
パルスを印加することによりコロナ電極である放電電極
と誘電体表面間にコロナ放電が起き紫外線が発生する。
この紫外線を原料ガスの電離に使用することにより、上
記に述べたことと同様な作用が得られる。
パルス放電が生じる放電空間に予め予備電離器で発生す
る紫外線やＸ線またはレーザで発生したレーザ光を照射
し、原料ガスを電離させることを特徴としている。この
ため、原料ガスの圧力が大気圧以上と高くても放電空間
の電離した原料ガスによりパルス放電の安定性が増す。
さらに、放電がパルス状であるためアーク放電に移行す
る前に放電が停止するので、放電を均一なグロー放電に
維持することができる。この結果、基板上に均一な薄膜
を高速で堆積させることができ、かつパルス放電である
ため平均電力が小さく基板温度への影響が少なく均質な
堆積が可能である。さらに、誘電体を挟んで一対のコロ
ナ電極からなり、かつ一方のコロナ電極が一方の放電電
極であるコロナ放電予備電離を用いた薄膜形成装置で
は、コロナ電極である放電電極とコロナ電極間に高電圧
パルスを印加することによりコロナ電極である放電電極
と誘電体表面間にコロナ放電が起き紫外線が発生する。
この紫外線を原料ガスの電離に使用することにより、上
記に述べたことと同様な作用が得られる。
次に、図面を用いて本発明の実施例を説明する。一実
施例であるダイヤモンド薄膜形成装置で、本発明に関わ
る部分を示している。
施例であるダイヤモンド薄膜形成装置で、本発明に関わ
る部分を示している。
第１図に薄膜形成方法を実現するための薄膜形成装置
であり、第７図に示した従来の薄膜形成装置と異なり予
備電離器１と、互いに対向させて配置した一対の放電電
極２と、放電電極２に接続した高圧パルス電源３とを備
えている。Si基板４は電極間の放電空間５に対向させて
配置している。原料ガスは原料ガス供給管（図示省略）
により放電空間に供給する。この実施例においては、原
料ガスである大気圧のC2H2とH2の混合ガス（以下混合ガ
ス）を励起するパルス放電に先立ち、予備電離器１によ
り放電空間５中の混合ガスを予め電離している。その
後、高圧パルス電源３により間隔が25mmの電極２間に20
kV程度の高電圧パルスを印加し、放電空間５の混合ガス
を励起するパルス放電を行わせ、Si基板４にダイヤモン
ド薄膜を堆積させる。
であり、第７図に示した従来の薄膜形成装置と異なり予
備電離器１と、互いに対向させて配置した一対の放電電
極２と、放電電極２に接続した高圧パルス電源３とを備
えている。Si基板４は電極間の放電空間５に対向させて
配置している。原料ガスは原料ガス供給管（図示省略）
により放電空間に供給する。この実施例においては、原
料ガスである大気圧のC2H2とH2の混合ガス（以下混合ガ
ス）を励起するパルス放電に先立ち、予備電離器１によ
り放電空間５中の混合ガスを予め電離している。その
後、高圧パルス電源３により間隔が25mmの電極２間に20
kV程度の高電圧パルスを印加し、放電空間５の混合ガス
を励起するパルス放電を行わせ、Si基板４にダイヤモン
ド薄膜を堆積させる。
第２図に示した薄膜形成装置は、第１図と同様の構成
を持ち予備電離器としてコロナ放電で紫外線を発生させ
るコロナ放電予備電離器６を用いている。この実施例に
おいては、混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、コ
ロナ放電予備電離器６で生じた紫外線で混合ガスを電離
している。
を持ち予備電離器としてコロナ放電で紫外線を発生させ
るコロナ放電予備電離器６を用いている。この実施例に
おいては、混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、コ
ロナ放電予備電離器６で生じた紫外線で混合ガスを電離
している。
第３図に示した薄膜形成装置は、第１図と同様の構成
を持ち予備電離器としてアーク放電で紫外線を発生させ
るUV予備電離器７を用いている。この実施例において
は、混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、UV予備電
離器７で生じた紫外線で混合ガスを電離している。
を持ち予備電離器としてアーク放電で紫外線を発生させ
るUV予備電離器７を用いている。この実施例において
は、混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、UV予備電
離器７で生じた紫外線で混合ガスを電離している。
第４図に示したダイヤモンド薄膜形成装置は、第１図
と同様の構成を持ち予備電離器としてＸ線を発生させる
Ｘ線予備電離器８を用いている。この実施例において
は、混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、Ｘ線予備
電離器８で生じたＸ線で混合ガスを電離している。
と同様の構成を持ち予備電離器としてＸ線を発生させる
Ｘ線予備電離器８を用いている。この実施例において
は、混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、Ｘ線予備
電離器８で生じたＸ線で混合ガスを電離している。
第５図に示したダイヤモンド薄膜形成装置は、第１図
と同様の構成を持ち予備電離器として紫外線10を発振す
る紫外線レーザ９を用いている。この実施例においては
混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、紫外線レーザ
９で発振した紫外線10で混合ガスを電離している。
と同様の構成を持ち予備電離器として紫外線10を発振す
る紫外線レーザ９を用いている。この実施例においては
混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、紫外線レーザ
９で発振した紫外線10で混合ガスを電離している。
第６図に示したダイヤモンド薄膜形成装置は、放電電
極とコロナ電極を兼ね、表から裏面に貫通した穴を多数
有する穴開き電極11を放電電極２に対向して配置し、こ
の穴開き電極11の背面に誘電体である石英ガラス13を挟
んでコロナ電極12を配置して、この穴開き電極11,石英
ガラス13,コロナ電極12で予備電離器を構成している。
この実施例において、原料ガスである大気圧のCH4とH2
の混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、穴開き電極
11とコロナ電極12間に30kVの高圧パルス電圧を印加す
る。この高圧パルス電圧により、石英ガラス13表面と穴
開き電極11背面との間にコロナ放電が起き紫外線が発生
し、この紫外線が穴開き電極11の穴を通り放電空間５に
入射して混合ガスが電離する。
極とコロナ電極を兼ね、表から裏面に貫通した穴を多数
有する穴開き電極11を放電電極２に対向して配置し、こ
の穴開き電極11の背面に誘電体である石英ガラス13を挟
んでコロナ電極12を配置して、この穴開き電極11,石英
ガラス13,コロナ電極12で予備電離器を構成している。
この実施例において、原料ガスである大気圧のCH4とH2
の混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、穴開き電極
11とコロナ電極12間に30kVの高圧パルス電圧を印加す
る。この高圧パルス電圧により、石英ガラス13表面と穴
開き電極11背面との間にコロナ放電が起き紫外線が発生
し、この紫外線が穴開き電極11の穴を通り放電空間５に
入射して混合ガスが電離する。
上記実施例のように放電空間５が混合ガスを励起する
放電に先立ち予め電離した状態では、作用の項で述べた
ように混合ガスの圧力を大気圧以上と高くしても、放電
電極間のパルス放電はグロー放電に維持される。この結
果、Si基板４に高速に均一なダイヤモンド薄膜が堆積す
る。
放電に先立ち予め電離した状態では、作用の項で述べた
ように混合ガスの圧力を大気圧以上と高くしても、放電
電極間のパルス放電はグロー放電に維持される。この結
果、Si基板４に高速に均一なダイヤモンド薄膜が堆積す
る。
本発明の実施例は基板を加熱していないが、加熱して
もよく、基板にSi基板を用いたがSi基板に限定するもの
ではなく、さらにSi基板に薄膜としてダイヤモンド薄膜
を堆積させているが堆積膜の種類を限定するものでもな
い。
もよく、基板にSi基板を用いたがSi基板に限定するもの
ではなく、さらにSi基板に薄膜としてダイヤモンド薄膜
を堆積させているが堆積膜の種類を限定するものでもな
い。
以上述べたように、本発明による薄膜形成装置では従
来装置に比べ薄膜の堆積速度を速くすることができる。
来装置に比べ薄膜の堆積速度を速くすることができる。
第１図，第２図，第３図，第４図，第５図及び第６図は
本発明の実施例である薄膜形成装置の概略図、第７図は
従来の直流グロー放電を用いた薄膜形成装置の断面図を
示している。 １……予備電離器、２……放電電極、３……高圧パルス
電源、４……Si基板、５……放電空間、６……コロナ放
電予備電離器、７……UV予備電離器、８……Ｘ線予備電
離器、９……紫外線レーザ、10……紫外線、11……穴開
き電極、12……コロナ電極、13……石英ガラス、14……
カソード電極、15……アノード電極、16……直流電源。
本発明の実施例である薄膜形成装置の概略図、第７図は
従来の直流グロー放電を用いた薄膜形成装置の断面図を
示している。 １……予備電離器、２……放電電極、３……高圧パルス
電源、４……Si基板、５……放電空間、６……コロナ放
電予備電離器、７……UV予備電離器、８……Ｘ線予備電
離器、９……紫外線レーザ、10……紫外線、11……穴開
き電極、12……コロナ電極、13……石英ガラス、14……
カソード電極、15……アノード電極、16……直流電源。
フロントページの続き (72)発明者 馬場 和宏 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−149965（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−205910（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C30B 29/04 H01L 21/205
Claims (1)
- 【請求項１】互いに対向して配置した一対の放電電極と
前記放電電極間に高圧のバルス電圧を印加する高圧パル
ス電源とを少くとも備えてなる薄膜形成装置において、
誘電体を挟んだ一対の電極（以下コロナ電極）からなる
コロナ放電予備電離器を備え、かつ、前記一対の放電電
極のうち片側の放電電極を前記一対のコロナ電極のうち
一方のコロナ電極としたことを特徴とする薄膜形成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19763089A JP2890506B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19763089A JP2890506B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361376A JPH0361376A (ja) | 1991-03-18 |
| JP2890506B2 true JP2890506B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=16377680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19763089A Expired - Lifetime JP2890506B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890506B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3871055B2 (ja) * | 2003-08-01 | 2007-01-24 | 株式会社ハイデン研究所 | プラズマ発生方法及びプラズマ発生装置 |
| US20080113108A1 (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-15 | Stowell Michael W | System and method for control of electromagnetic radiation in pecvd discharge processes |
| JP4608511B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2011-01-12 | 国立大学法人東京工業大学 | 表面処理装置 |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP19763089A patent/JP2890506B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0361376A (ja) | 1991-03-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6005349A (en) | Method for generating and maintaining a glow plasma discharge | |
| JP3158236B2 (ja) | プロセス・モジュールにおいてプラズマを点火する装置並びに方法 | |
| US20050206290A1 (en) | Method and apparatus for stabilizing of the glow plasma discharges | |
| US4980610A (en) | Plasma generators | |
| JPH10504061A (ja) | ジェットプラズマ蒸着方法及び装置 | |
| WO1998042002A9 (en) | Glow plasma discharge device | |
| US6765216B2 (en) | Method and apparatus for producing atomic flows of molecular gases | |
| JP3345079B2 (ja) | 大気圧放電装置 | |
| JPS6169185A (ja) | 金属蒸気レ−ザ装置 | |
| JP2785442B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP2989279B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP2890506B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| Velikhov et al. | Non-self-sustaining stationary gas discharge induced by electron-beam ionization in N2–CO2 mixtures at atmospheric pressure | |
| JP2002510883A (ja) | アーク抑圧手段を含む電極アセンブリを有するレーザー | |
| JP3230315B2 (ja) | 誘電体バリヤ放電ランプを使用した処理方法 | |
| JPH0361375A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH06330305A (ja) | スパッタ成膜方法 | |
| JPH01234397A (ja) | ダイヤモンド状薄膜の製造方法及び装置 | |
| JP3327533B2 (ja) | 被膜形成方法 | |
| JPH0378954A (ja) | イオン源 | |
| JP3095565B2 (ja) | プラズマ化学蒸着装置 | |
| JPS62177180A (ja) | 表面処理法 | |
| JP2002298728A (ja) | 電界放射型電子源およびその製造方法 | |
| DD146625A1 (de) | Vorrichtung zum ionengestuetzten beschichten und ionenaetzen von substraten | |
| JP2616658B2 (ja) | Ｘ線放電励起ガスレーザ用電極及びガスレーザ装置 |