JP2936790B2 - Thin film forming equipment - Google Patents
Thin film forming equipmentInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、表面保護材料、硬質材
料、音響材料、熱伝導材料等に利用される硬質ダイヤモ
ンド状炭素膜等を形成する薄膜形成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a hard diamond-like carbon film used for a surface protective material, a hard material, an acoustic material, a heat conductive material, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】硬質ダイヤモンド状炭素膜等を形成する
ための装置には、スパッタ装置、マイクロ波プラズマC
VD装置、ECRプラズマCVD装置等がある。2. Description of the Related Art An apparatus for forming a hard diamond-like carbon film or the like includes a sputtering apparatus and a microwave plasma C.
There are a VD apparatus, an ECR plasma CVD apparatus, and the like.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】硬質ダイヤモンド状炭
素膜は内部応力が高く、化学的に安定した物質であるた
め、他の物質との付着性が悪く、特に従来の製造装置の
成膜室主要構成材料であるステンレス材には付着性が良
くなかったため、成膜室壁面に堆積したダイヤモンド状
炭素膜が真空排気中、ガス導入中または成膜中に剥離
し、成膜室中を浮遊するために、得られた膜の特性、均
一性、再現性に問題が生じていた。本発明は、上記の問
題点を解消するために創案されたものであり、特性、均
一性の良い硬質ダイヤモンド状炭素膜等の薄膜を再現性
良く形成することができる薄膜形成装置を提供すること
を目的とする。The hard diamond-like carbon film has a high internal stress and is a chemically stable material, so that it has poor adhesion to other materials. The stainless steel material, which is a constituent material, did not have good adhesion, so the diamond-like carbon film deposited on the wall of the deposition chamber peeled off during evacuation, gas introduction, or deposition, and floated in the deposition chamber. In addition, there were problems in the characteristics, uniformity, and reproducibility of the obtained film. The present invention has been made in order to solve the above problems, and to provide a thin film forming apparatus capable of forming a thin film such as a hard diamond-like carbon film having good characteristics and uniformity with good reproducibility. With the goal.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の薄膜形成装置は、成膜室の内壁部分と基板取
付けホルダー部分とを、ガラス状炭素で被覆した高純度
グラファイトを用いて形成することを特徴とする。In order to achieve the above object, a thin film forming apparatus according to the present invention uses a high-purity graphite in which an inner wall portion of a film forming chamber and a substrate mounting holder portion are coated with glassy carbon. It is characterized by forming.
【0005】[0005]
【作用】ガラス状炭素で被覆した高純度グラファイト
は、耐プラズマ性、耐熱性、耐酸化性、低ダスト発生率
等の優れた特徴を有しており、特に同一元素である硬質
ダイヤモンド状炭素膜に対しては、高い付着性を持って
いる。ゆえに、薄膜形成装置のプラズマにさらされる部
分をこの材料を用いて形成すれば、壁面からの炭素膜の
剥離がなくなり、良質な硬質状ダイヤモンド状炭素膜等
を形成することができる。[Function] High-purity graphite coated with glassy carbon has excellent characteristics such as plasma resistance, heat resistance, oxidation resistance, and low dust generation rate. Has high adhesion to Therefore, if the portion of the thin film forming apparatus exposed to the plasma is formed using this material, the carbon film does not peel off from the wall surface, and a high-quality hard diamond-like carbon film or the like can be formed.
【0006】[0006]
【実施例】図1は本発明を、ECRプラズマCVD型硬
質ダイヤモンド状炭素膜形成装置に適用した実施例であ
る。この硬質ダイヤモンド状炭素膜形成装置1は、プラ
ズマ室2と成膜室3とを備え、プラズマ室2は導入され
るマイクロ波に対して空洞共振器となるように構成され
ている。プラズマ室2の上部には、石英等で構成された
マイクロ波導入窓4を介して、マイクロ波導入用の導波
管5が接続されている。また、プラズマ室2の周囲に
は、プラズマ発生用の磁気回路として電磁コイル6a,
6bが配設されている。電磁コイル6a,6bによる磁
界の強度は、マイクロ波による電子サイクロトロン共鳴
の条件がプラズマ室2の内部で成立するように決定され
ている。また、この電磁コイル6a,6bによって下方
に向けて発散する発散磁界が形成され得る。FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to an ECR plasma CVD type hard diamond-like carbon film forming apparatus. The hard diamond-like carbon film forming apparatus 1 includes a plasma chamber 2 and a film forming chamber 3, and the plasma chamber 2 is configured to be a cavity resonator for microwaves to be introduced. A microwave introduction waveguide 5 is connected to the upper part of the plasma chamber 2 via a microwave introduction window 4 made of quartz or the like. In addition, around the plasma chamber 2, electromagnetic coils 6a,
6b is provided. The strength of the magnetic field generated by the electromagnetic coils 6a and 6b is determined so that the conditions of electron cyclotron resonance by microwaves are satisfied inside the plasma chamber 2. Further, a diverging magnetic field diverging downward can be formed by the electromagnetic coils 6a and 6b.
【0007】さらに、プラズマ室2の上部にはガス導入
管7の一端が連結され、ガス導入管7はコントロールバ
ルブ8を有しており、他端は成膜用ガスが充填されたガ
スボンベ9に接続されている。なお、成膜用ガスとして
は、例えばエチレンガスやベンゼンガス等の単一ガスや
メタンガスと水素ガスとの混合ガス、メタンガスと水素
ガスと炭酸ガスとの混合ガス等が用いられる。Further, one end of a gas introduction pipe 7 is connected to the upper part of the plasma chamber 2, the gas introduction pipe 7 has a control valve 8, and the other end is connected to a gas cylinder 9 filled with a film forming gas. It is connected. As the film forming gas, for example, a single gas such as ethylene gas or benzene gas, a mixed gas of methane gas and hydrogen gas, or a mixed gas of methane gas, hydrogen gas, and carbon dioxide gas is used.
【0008】成膜室3はプラズマ室2の下方に配置され
ており、この成膜室3の上部にはプラズマ室2に連絡す
る連絡口10が設けられている。連絡口10の下方には
ホルダ11が配置され、このホルダ11上には基板12
を保持し得るようになっている。ホルダ11は支軸13
に取り付けられ、支軸13と整合装置15とを介して高
周波電源14が接続されている。なお、ホルダ11には
冷却水が循環するジャケット(図示せず)が装着されて
いる。The film forming chamber 3 is disposed below the plasma chamber 2, and a communication port 10 for communicating with the plasma chamber 2 is provided above the film forming chamber 3. A holder 11 is disposed below the communication port 10, and a substrate 12 is placed on the holder 11.
Can be held. Holder 11 is spindle 13
, And a high-frequency power supply 14 is connected via a support shaft 13 and a matching device 15. The holder 11 is provided with a jacket (not shown) through which cooling water circulates.
【0009】成膜室3内において、連絡口10とホルダ
11との間には開閉自在なシャッタ16が設けられ、こ
のシャッタ16は開度を調整することができる。また、
成膜室3の下部には排気口17が設けられており、この
排気口17は図示しない排気系に接続されている。そし
て、成膜室3の内壁部分とプラズマ生成室2の内壁部分
の内側には、ガラス状炭素で被覆した高純度グラファイ
ト製の壁面保護板18……18が設置されている。ま
た、ホルダ11及びシャッター16はガラス状炭素で被
覆した高純度グラファイトそのもので形成している。In the film forming chamber 3, an openable and closable shutter 16 is provided between the communication port 10 and the holder 11, and the opening of the shutter 16 can be adjusted. Also,
An exhaust port 17 is provided at a lower portion of the film forming chamber 3, and the exhaust port 17 is connected to an exhaust system (not shown). Inside the inner wall portion of the film forming chamber 3 and the inner wall portion of the plasma generating chamber 2, there are provided wall protection plates 18 made of high-purity graphite coated with glassy carbon. Further, the holder 11 and the shutter 16 are formed of high-purity graphite itself coated with glassy carbon.
【0010】次に、この薄膜形成装置を用いた硬質ダイ
ヤモンド状炭素膜の形成方法について説明する。まず、
図示しない排気系によりプラズマ室2及び成膜室3内を
真空状態に設定する。次に、コントロールバルブ8を開
き、ガスボンベ9から導入管7を介してプラズマ室2内
に成膜用ガスを導入する。ここでは、コントロールバル
ブ8を調整して成膜用ガスの流量制御をしながらガスの
導入を行う。Next, a method of forming a hard diamond-like carbon film using the thin film forming apparatus will be described. First,
The inside of the plasma chamber 2 and the film forming chamber 3 is set to a vacuum state by an exhaust system (not shown). Next, the control valve 8 is opened, and a film forming gas is introduced into the plasma chamber 2 from the gas cylinder 9 via the introduction pipe 7. Here, the gas is introduced while adjusting the control valve 8 to control the flow rate of the film forming gas.
【0011】一方、プラズマ室2の周囲に設けられた電
磁コイル6a、6bに通電してプラズマ室2内の磁束密
度を例えば875ガウスに設定する。そして、導波管5
を介して周波数2.45GHzのマイクロ波をプラズマ
室2内に導入する。On the other hand, the magnetic coils 6a and 6b provided around the plasma chamber 2 are energized to set the magnetic flux density in the plasma chamber 2 to, for example, 875 gauss. And the waveguide 5
, A microwave having a frequency of 2.45 GHz is introduced into the plasma chamber 2.
【0012】このような操作により、プラズマ室2内に
おいては、875ガウスの磁場により回転する電子の周
波数と、マイクロ波の周波数2.45GHzとが一致
し、電子サイクロトロン共鳴が起こる。この結果、プラ
ズマ室2内では、電子がマイクロ波から効率良くエネル
ギーを吸収し、低ガス圧にて高密度のプラズマが発生す
る。このプラズマは成膜用ガスのプラズマである。プラ
ズマ室2内に発生したプラズマは、電磁コイル6a、6
bによって形成される発散磁界の磁力線に沿って流れる
プラズマ流Mとなり、連絡口10を通って成膜室3内に
引き出される。By such an operation, in the plasma chamber 2, the frequency of the electrons rotating by the 875 Gauss magnetic field coincides with the microwave frequency of 2.45 GHz, and electron cyclotron resonance occurs. As a result, in the plasma chamber 2, electrons efficiently absorb energy from microwaves, and high-density plasma is generated at a low gas pressure. This plasma is a plasma of a film forming gas. The plasma generated in the plasma chamber 2 is supplied to the electromagnetic coils 6a and 6a.
The plasma flow M flows along the lines of magnetic force of the divergent magnetic field formed by b, and is drawn into the film forming chamber 3 through the communication port 10.
【0013】成膜室3内のシャッタ16を開くと、プラ
ズマ室2からのプラズマ流Mはシャッタ16により流量
調整されながら基板12上に照射される。ここで、基板
12には整合装置15、支軸13及びホルダ11を介し
て高周波電源14から高周波電圧が印加されているの
で、周期的に正、負の電位がかかる。この結果、基板1
2に負の自己バイアスが発生する。この負の自己バイア
スによって成膜用ガスのプラズマ中の正イオンが基板1
2側に引き込まれ、基板12上に硬質ダイヤモンド状炭
素膜が形成される。When the shutter 16 in the film forming chamber 3 is opened, the plasma flow M from the plasma chamber 2 is irradiated onto the substrate 12 while the flow rate is adjusted by the shutter 16. Here, since a high-frequency voltage is applied to the substrate 12 from the high-frequency power supply 14 via the matching device 15, the support shaft 13, and the holder 11, positive and negative potentials are applied periodically. As a result, the substrate 1
2 has a negative self-bias. Due to this negative self-bias, positive ions in the plasma of the deposition gas
It is drawn to the second side to form a hard diamond-like carbon film on the substrate 12.
【0014】このとき、上記したように、成膜室3の内
壁部分とプラズマ生成室2の内壁部分の内側には、ガラ
ス状炭素で被覆した高純度グラファイト製の壁面保護板
18……18が設置され、ホルダ11及びシャッター1
6はガラス状炭素で被覆した高純度グラファイトそのも
ので形成されており、このガラス状炭素で被覆した高純
度グラファイトは、硬質ダイヤモンド状炭素膜に対して
は、高い付着性を持っているので、成膜室3、プラズマ
生成室2の内壁部分、ホルダ11及びシャッター16か
らの炭素膜の剥離がなくなり、良質な硬質状ダイヤモン
ド状炭素膜を形成することができる。At this time, as described above, inside the inner wall portion of the film forming chamber 3 and the inner wall portion of the plasma generating chamber 2, the wall protection plates 18 made of high-purity graphite covered with glassy carbon are provided. Installed, holder 11 and shutter 1
6 is formed of high-purity graphite coated with glassy carbon itself. This high-purity graphite coated with glassy carbon has high adhesion to a hard diamond-like carbon film. Peeling of the carbon film from the film chamber 3, the inner wall portion of the plasma generation chamber 2, the holder 11 and the shutter 16 is eliminated, and a high-quality hard diamond-like carbon film can be formed.
【0015】なお、上記実施例では、ガラス状炭素で被
覆した高純度グラファイトからなる壁面保護板18を別
個に取り付けた場合を説明したが、別個に取り付けずに
一体型として成膜室3、プラズマ生成室2の内壁部分を
形成することもできる。また、上記実施例以外の硬質ダ
イヤモンド状炭素膜形成装置も、プラズマにさらされる
部分をすべてガラス状炭素で被覆した高純度グラファイ
トで覆うことにより、ECRプラズマCVD型以外のシ
ャッター等を有さない薄膜形成装置にも本発明を適用す
ることができる。さらに、ガラス状炭素で被覆した高純
度グラファイトに付着性の良い膜であれば、硬質ダイヤ
モンド状炭素膜以外の薄膜形成装置にも本発明を適用す
ることができ、例えばW、SiNx、SiOx等の薄膜
形成装置にも本発明を適用することができる。In the above embodiment, the case where the wall protection plate 18 made of high-purity graphite covered with glassy carbon is separately attached has been described. An inner wall portion of the generation chamber 2 may be formed. In addition, the hard diamond-like carbon film forming apparatus other than the above-mentioned embodiment also covers the portion exposed to the plasma with high-purity graphite covered with glass-like carbon, thereby forming a thin film having no shutter other than the ECR plasma CVD type. The present invention can be applied to a forming apparatus. Furthermore, the present invention can be applied to a thin film forming apparatus other than a hard diamond-like carbon film as long as the film has good adhesion to high-purity graphite coated with glass-like carbon. For example, W, SiNx, SiOx, etc. The present invention can be applied to a thin film forming apparatus.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上のように、本発明による薄膜形成装
置は、成膜室の内壁部分と基板取付けホルダー部分と
を、ガラス状炭素で被覆した高純度グラファイトを用い
て形成しているので、内壁部分及びホルダからの炭素膜
の剥離がなくなり、特性、均一性の良い硬質ダイヤモン
ド状炭素膜等の薄膜を再現性良く形成することができ
る。As described above, in the thin film forming apparatus according to the present invention, the inner wall portion of the film forming chamber and the substrate mounting holder portion are formed by using high-purity graphite covered with glassy carbon. Peeling of the carbon film from the inner wall portion and the holder is eliminated, and a thin film such as a hard diamond-like carbon film having good characteristics and uniformity can be formed with good reproducibility.
【図1】本発明をECRプラズマCVD型硬質ダイヤモ
ンド状炭素膜形成装置に適用した一実施例を示す図であ
る。FIG. 1 is a view showing an embodiment in which the present invention is applied to an ECR plasma CVD type hard diamond-like carbon film forming apparatus.
2……プラズマ室、3……成膜室、4……マイクロ波導
入窓、6a,6b……電磁コイル、11……ホルダ、1
2……基板、13……支軸、14……高周波電源、16
……シャッタ、18……壁面保護板2 ... plasma chamber, 3 ... film formation chamber, 4 ... microwave introduction window, 6a, 6b ... electromagnetic coil, 11 ... holder, 1
2 ... board, 13 ... spindle, 14 ... high frequency power supply, 16
...... Shutter, 18 ... Wall protection plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C30B 1/00 - 35/00 H01L 21/205 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C30B 1/00-35/00 H01L 21/205
Claims (1)
部分とを、ガラス状炭素で被覆した高純度グラファイト
を用いて形成したことを特徴とする薄膜形成装置。1. A thin film forming apparatus, wherein an inner wall portion of a film forming chamber and a substrate mounting holder portion are formed by using high-purity graphite coated with glassy carbon.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3120535A JP2936790B2 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Thin film forming equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3120535A JP2936790B2 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Thin film forming equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04349197A JPH04349197A (en) | 1992-12-03 |
JP2936790B2 true JP2936790B2 (en) | 1999-08-23 |
Family
ID=14788692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3120535A Expired - Fee Related JP2936790B2 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Thin film forming equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3444090B2 (en) * | 1996-04-22 | 2003-09-08 | 日清紡績株式会社 | Protective member for plasma processing equipment |
US5952060A (en) * | 1996-06-14 | 1999-09-14 | Applied Materials, Inc. | Use of carbon-based films in extending the lifetime of substrate processing system components |
JP4037956B2 (en) * | 1998-04-28 | 2008-01-23 | 東海カーボン株式会社 | Chamber inner wall protection member |
-
1991
- 1991-05-27 JP JP3120535A patent/JP2936790B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
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