JP3106528B2 - Method and apparatus for forming hard carbon film - Google Patents

Method and apparatus for forming hard carbon film

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JP3106528B2
JP3106528B2 JP03073885A JP7388591A JP3106528B2 JP 3106528 B2 JP3106528 B2 JP 3106528B2 JP 03073885 A JP03073885 A JP 03073885A JP 7388591 A JP7388591 A JP 7388591A JP 3106528 B2 JP3106528 B2 JP 3106528B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、硬質カーボン膜形成方
法及び形成装置、特に、基板にバイアス電圧を印加し、
硬質カーボン膜を形成するための硬質カーボン膜形成方
法及び形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for forming a hard carbon film, and more particularly, to applying a bias voltage to a substrate,
The present invention relates to a method and an apparatus for forming a hard carbon film for forming a hard carbon film.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、磁気ディスクや磁気ヘッド等の保
護膜として、ダイヤモンド膜等の硬質カーボン膜が利用
されている。
2. Description of the Related Art Recently, a hard carbon film such as a diamond film has been used as a protective film for a magnetic disk or a magnetic head.

【0003】硬質カーボン膜の形成方法としては、例え
ばイオンビーム法、スパッタ法、イオンプレーティング
法及びプラズマCVD法等が採用されている。例えば、
プラズマCVD装置では、硬質カーボン膜を形成する基
板(例えば磁気ディスク)に負の自己バイアスを印加す
る。そして、成膜用ガス(例えばメタンと水素との混合
ガス)のプラズマ流を基板上に照射すると、基板上に硬
質カーボン膜が形成される。
As a method for forming a hard carbon film, for example, an ion beam method, a sputtering method, an ion plating method, a plasma CVD method, and the like are employed. For example,
In a plasma CVD apparatus, a negative self-bias is applied to a substrate (for example, a magnetic disk) on which a hard carbon film is formed. When a plasma flow of a film forming gas (for example, a mixed gas of methane and hydrogen) is irradiated onto the substrate, a hard carbon film is formed on the substrate.

【0004】ところが、上述の形成方法により基板上に
硬質カーボン膜を形成した場合、イオンを加速して基板
に衝突させるため、いわゆるくさび現象が生じ、硬質カ
ーボン膜には1010dyne/cm2 程度の圧縮応力が
残留する。このため、硬質カーボン膜と基板との密着性
が悪く、硬質カーボン膜に剥離やクラック等が生じる場
合がある。特に、膜厚の大きな硬質カーボン膜を形成し
た場合には、剥離やクラックが生じやすい。
However, when a hard carbon film is formed on a substrate by the above-mentioned forming method, a so-called wedge phenomenon occurs because ions are accelerated and collide with the substrate, and the hard carbon film has a density of about 10 10 dyne / cm 2. Compressive stress remains. For this reason, the adhesion between the hard carbon film and the substrate is poor, and the hard carbon film may be peeled or cracked. In particular, when a hard carbon film having a large thickness is formed, peeling and cracking are likely to occur.

【0005】このため、上述の硬質カーボン膜の形成方
法では、成膜後に基板をアニール処理している。アニー
ル処理を行えば、硬質カーボン膜中で水素の脱離反応が
起こり、また硬質カーボン膜の表面温度が上昇する。こ
れにより、硬質カーボン膜中の水素が除去され、硬質カ
ーボン膜の圧縮残留応力が低減される。
Therefore, in the above-described method for forming a hard carbon film, the substrate is annealed after the film formation. When the annealing treatment is performed, a hydrogen elimination reaction occurs in the hard carbon film, and the surface temperature of the hard carbon film increases. Thereby, hydrogen in the hard carbon film is removed, and the compressive residual stress of the hard carbon film is reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の硬質カーボ
ン膜の形成方法では、基板のアニール処理により硬質カ
ーボン膜の圧縮残留応力を低減させているため、成膜さ
れた基板を成膜装置から取り出した後にアニール処理す
る工程が必要となる。また、基板がプラスチック等のよ
うに耐熱性が低い部材からなる場合には、アニール処理
温度を高く設定できず、圧縮応力が充分に低減できな
い。
In the above-mentioned conventional method for forming a hard carbon film, since the compressive residual stress of the hard carbon film is reduced by annealing the substrate, the formed substrate is taken out of the film forming apparatus. After that, a step of annealing is required. When the substrate is made of a material having low heat resistance such as plastic, the annealing temperature cannot be set high, and the compressive stress cannot be sufficiently reduced.

【0007】本発明の目的は、基板の種類に拘らず、圧
縮応力の小さな硬質カーボン膜が容易に形成できる硬質
カーボン膜形成方法及び硬質カーボン膜形成装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a hard carbon film forming method and a hard carbon film forming apparatus capable of easily forming a hard carbon film having a small compressive stress regardless of the type of a substrate.

【0008】第1の発明に係る硬質カーボン膜形成方法
は、基板に負のバイアス電圧を印加して硬質カーボン膜
を形成する硬質カーボン膜形成方法であって、基板に印
加するバイアス電圧を、第1のバイアス電圧からそれよ
りも略100V高い第2のバイアス電圧へ上昇させなが
ら硬質カーボン膜を形成する第1工程と、この後に基板
に印加するバイアス電圧を第2のバイアス電圧に維持し
て硬質カーボン膜を形成する第2工程とを含んでいる。
A hard carbon film forming method according to a first aspect of the present invention is a method for forming a hard carbon film by applying a negative bias voltage to a substrate to form a hard carbon film. A first step of forming a hard carbon film while increasing the bias voltage from 1 to a second bias voltage approximately 100 V higher than that, and maintaining the bias voltage applied to the substrate at the second bias voltage to maintain the hard carbon film. A second step of forming a carbon film.

【0009】第2の発明に係る硬質カーボン膜形成装置
は、プラズマ発生手段と、バイアス電圧印加手段と、バ
イアス電圧制御手段とを備えている。
[0009] A hard carbon film forming apparatus according to a second aspect of the present invention includes a plasma generating means, a bias voltage applying means, and a bias voltage controlling means.

【0010】プラズマ発生手段はチャンバ内にプラズマ
を発生させる手段である。バイアス電圧印加手段はチャ
ンバ内に配置された基板に負のバイアス電圧を印加する
手段である。バイアス電圧制御手段は基板上に形成され
る膜のカーボン濃度を変化させるように、印加されるバ
イアス電圧を、第1のバイアス電圧からそれよりも略1
00V高い第2のバイアス電圧へ、所定時間で上昇させ
る手段である。
[0010] The plasma generating means is means for generating plasma in the chamber. The bias voltage applying unit is a unit that applies a negative bias voltage to the substrate disposed in the chamber. The bias voltage control means changes the applied bias voltage from the first bias voltage to about one lower than the first bias voltage so as to change the carbon concentration of the film formed on the substrate.
This is a means for raising the second bias voltage to 00V higher in a predetermined time.

【0011】[0011]

【作用】第1の発明においては、基板に負のバイアス電
圧を印加して硬質カーボン膜を形成する際、まず通常の
バイアス電圧より低いバイアス電圧を印加する。これに
より、基板表面側に、基板材料とカーボンとの混合層が
形成される。このバイアス電圧を、徐々に上昇させる
と、基板表面に形成される膜のカーボン濃度が徐々に高
くなる。その後、通常のバイアス電圧で硬質カーボン膜
を形成する。
In the first aspect of the present invention, when forming a hard carbon film by applying a negative bias voltage to the substrate, first, a bias voltage lower than a normal bias voltage is applied. Thus, a mixed layer of the substrate material and carbon is formed on the substrate surface side. When the bias voltage is gradually increased, the carbon concentration of the film formed on the substrate surface is gradually increased. Thereafter, a hard carbon film is formed with a normal bias voltage.

【0012】このように、基板と硬質カーボン膜との間
にカーボン濃度が徐々に変化する中間層を形成すること
により、全体として圧縮応力が小さく、剥離しにくいカ
ーボン膜を基板上に形成できる。
As described above, by forming the intermediate layer having a gradually changing carbon concentration between the substrate and the hard carbon film, a carbon film having a small compressive stress as a whole and hard to peel off can be formed on the substrate.

【0013】第2の発明の硬質カーボン膜形成装置で
は、まずチャンバ室に所定の成膜用ガスを導入する。そ
して、プラズマ発生手段でチャンバ内にプラズマを発生
させるとともに、基板にバイアス電圧印加手段により負
のバイアス電圧を印加する。このとき、基板に印加され
るバイアス電圧をバイアス電圧制御手段により第1のバ
イアス電圧からそれより高い第2のバイアス電圧に所定
時間で上昇させ、基板上に形成される膜のカーボン濃度
を徐々に変化させる。これにより、基板上に、基板と成
膜用ガスのイオンとが混合した状態の圧縮応力の小さな
中間層が形成され、その上に所望のカーボン濃度の硬質
カーボン膜が形成される。したがって硬質カーボン膜の
圧縮応力が全体として低減される。
In the hard carbon film forming apparatus according to the second aspect of the present invention, first, a predetermined film forming gas is introduced into the chamber. Then, plasma is generated in the chamber by the plasma generating means, and a negative bias voltage is applied to the substrate by the bias voltage applying means. At this time, the bias voltage applied to the substrate is increased from the first bias voltage to a second bias voltage higher than the first bias voltage by a bias voltage control means for a predetermined time, and the carbon concentration of the film formed on the substrate is gradually reduced. Change. As a result, an intermediate layer having a small compressive stress is formed on the substrate in a state where the substrate and ions of the film forming gas are mixed, and a hard carbon film having a desired carbon concentration is formed thereon. Therefore, the compressive stress of the hard carbon film is reduced as a whole.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明の一実施例による硬質カーボ
ン膜形成装置の縦断面図である。この硬質カーボン膜形
成装置1は、ECRプラズマCVD法を採用した装置で
あり、プラズマ室2と、成膜室3とを主に備えている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hard carbon film forming apparatus according to one embodiment of the present invention. The hard carbon film forming apparatus 1 is an apparatus employing an ECR plasma CVD method, and mainly includes a plasma chamber 2 and a film forming chamber 3.

【0015】プラズマ室2は、導入されるマイクロ波
(周波数2.45GHZ ) 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。
[0015] The plasma chamber 2 is configured such that the cavity resonator with respect to the introduced microwave (frequency 2.45 GHz Z). 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. Around the plasma chamber 2, electromagnetic coils 6a and 6b are provided as a magnetic circuit for generating plasma. The electromagnetic coils 6a,
The strength of the magnetic field by 6b is determined so that the condition of electron cyclotron resonance by microwave is satisfied inside the plasma chamber 2. Also, the electromagnetic coils 6a, 6b
Thereby, a diverging magnetic field diverging downward may be formed.

【0016】また、プラズマ室2の上部には、ガス導入
管7の一端が連結されている。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、例えばメタンガス等の炭化水素ガスが用い
られる。
Further, one end of a gas introducing 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. Note that a hydrocarbon gas such as methane gas is used as the film forming gas.

【0017】成膜室3は、プラズマ室2の下方に配置さ
れている。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が配置されている。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1
1は、支軸13に取り付けられている。また、ホルダ1
1には、支軸13と整合装置15とを介して高周波電源
(例えば周波数13.56MHZ )14が接続されてお
り、これによりホルダ11に対して所定の高周波電圧を
印加できるようになっている。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 arranged below the plasma chamber 2. A communication port 10 for communicating with the plasma chamber 2 is provided in an upper part of the film forming chamber 3. A holder 11 is arranged below the communication port 10. The substrate 12 can be held on the holder 11. Holder 1
1 is attached to the support shaft 13. Also, holder 1
The 1, a high frequency power source (e.g., frequency 13.56MH Z) 14 via the support shaft 13 and the matching device 15 is connected, thereby so it can apply a predetermined high frequency voltage to the holder 11 I have. The holder 11 has
A jacket (not shown) through which cooling water circulates is mounted.

【0018】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15が設けられて
いる。このシャッタ15は、開度を調節できる。また、
成膜室3の下部には、排気口16が設けられており、こ
の排気口16は図示しない排気系に接続されている。
An openable and closable shutter 15 is provided between the communication port 10 and the holder 11 in the film forming chamber 3. The opening of the shutter 15 can be adjusted. Also,
An exhaust port 16 is provided at a lower portion of the film forming chamber 3, and the exhaust port 16 is connected to an exhaust system (not shown).

【0019】整合装置15は、高周波電源14と、負荷
としての硬質カーボン膜形成装置1との間のインピーダ
ンス及び位相を整合するために設けられたものである。
整合装置15の出力は上述したごとく支軸13を介して
ホルダ11に与えられるとともに、コイル16及び抵抗
18を介して一端を接地した電圧検出器20に与えられ
ている。電圧検出器20には抵抗19が並列接続されて
いる。コイル16と抵抗18との中間ノードには、一方
の電極を接地したコンデンサ17の他方の電極が接続さ
れている。このコンデンサ17とコイル16とで高周波
電圧から高周波をカットし、直流のバイアス電圧の成分
を通過させるローパスフィルタが構成されている。また
抵抗18は、電圧を、測定用の電圧に降下させるための
ものであり、抵抗19は電圧検出用のものである。
The matching device 15 is provided for matching the impedance and the phase between the high-frequency power supply 14 and the hard carbon film forming device 1 as a load.
As described above, the output of the matching device 15 is provided to the holder 11 via the support shaft 13 and to the voltage detector 20 having one end grounded via the coil 16 and the resistor 18. The resistor 19 is connected in parallel to the voltage detector 20. An intermediate node between the coil 16 and the resistor 18 is connected to the other electrode of the capacitor 17 having one electrode grounded. The capacitor 17 and the coil 16 constitute a low-pass filter that cuts a high frequency from a high-frequency voltage and passes a DC bias voltage component. The resistor 18 is for lowering the voltage to a voltage for measurement, and the resistor 19 is for detecting a voltage.

【0020】電圧検出器20の検出出力は、バイアス電
圧制御回路21に与えられる。ホルダ11には、支軸1
3及び整合装置15を介して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12に負のバイアス電圧が発生する。バイアス電圧制
御回路21は整合装置15の出力電圧を検出することに
よりバイアス電圧をフィードハック制御するものであ
る。ここでは、バイアス電圧設定器22から、図2に示
すように、第1のバイアス電圧(例えば−400V)か
ら第2のバイアス電圧(例えば−300V)へ所定時間
で徐々に上昇するバイアス電圧が与えられると、設定さ
れたバイアス電圧と電圧検出器20で検出されたバイア
ス電圧とを比較し、その比較結果の偏差に応じた制御信
号が高周波電源14に出力される。高周波電源14はそ
の制御信号により高周波電圧を増減させる。
The detection output of the voltage detector 20 is given to a bias voltage control circuit 21. The support shaft 1 is attached to the holder 11.
Since a high-frequency voltage is applied via the matching device 3 and the matching device 15, positive and negative potentials are applied periodically. As a result, a negative bias voltage is generated on the substrate 12. The bias voltage control circuit 21 performs feed hack control of the bias voltage by detecting the output voltage of the matching device 15. Here, as shown in FIG. 2, a bias voltage that gradually increases from a first bias voltage (for example, -400 V) to a second bias voltage (for example, -300 V) in a predetermined time is applied from the bias voltage setting unit 22. Then, the set bias voltage is compared with the bias voltage detected by the voltage detector 20, and a control signal corresponding to a deviation of the comparison result is output to the high frequency power supply 14. The high frequency power supply 14 increases or decreases the high frequency voltage according to the control signal.

【0021】次に、前記硬質カーボン膜形成装置1を用
いた硬質カーボン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 for forming a hard carbon film using the hard carbon film forming apparatus 1 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.

【0022】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 electromagnetic 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. Then, introducing microwaves of a frequency 2.45 GHz Z in the plasma chamber 2 through the waveguide 5.

【0023】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,
6b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。
[0023] By such operation, in the plasma chamber 2, 875 and an electronic frequency rotated by Gauss magnetic field, match the frequency 2.45 GHz Z microwave, 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,
The plasma flow M flows along the lines of magnetic force of the diverging magnetic field formed by the magnetic field 6b, and is drawn into the film forming chamber 3 through the communication port 10.

【0024】成膜室3内のシャッタ15が開くと、プラ
ズマ室2からのプラズマ流Mは、シャッタ15により流
量調整されながら基板12上に照射される。ホルダ11
には、前述したごとく、支軸13及び整合装置15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に負のバイアス電圧が発生する。この負のバイアス電
圧によって、成膜用ガスのプラズマ中の正イオンが基板
12側に引き込まれ、基板12上に硬質カーボン膜が形
成される。
When the shutter 15 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 15. Holder 11
As described above, since the high-frequency voltage is applied from the high-frequency power supply 14 via the support shaft 13 and the matching device 15 as described above, positive and negative potentials are applied periodically. As a result, the substrate 1
2, a negative bias voltage is generated. With this negative bias voltage, positive ions in the plasma of the film forming gas are drawn into the substrate 12 side, and a hard carbon film is formed on the substrate 12.

【0025】このバイアス電圧は、バイアス電圧設定器
22により設定されたバイアス電圧が、バイアス電圧制
御回路21によりフィードバック制御されたものであ
る。
This bias voltage is obtained by feedback-controlling the bias voltage set by the bias voltage setting unit 22 by the bias voltage control circuit 21.

【0026】図2はバイアス電圧の設定内容の一例を示
すグラフであり、縦軸にバイアス電圧を、横軸に時間t
をとっている。バイアス電圧設定器22によるバイアス
電圧の設定は、シャッタ15の開時点で第1のバイアス
電圧である−400Vに設定し、時間T後に−300V
になるように徐々に上昇させ、時間Tからシャッタ15
の閉時間までは第2のバイアス電圧である−300Vに
設定されている。
FIG. 2 is a graph showing an example of the setting contents of the bias voltage. The vertical axis represents the bias voltage, and the horizontal axis represents the time t.
Has taken. The bias voltage is set by the bias voltage setting unit 22 at the time when the shutter 15 is opened, to the first bias voltage of -400V, and after the time T, to -300V.
Gradually from time T to shutter 15
Until the closing time, the second bias voltage is set to -300V.

【0027】このようにバイアス電圧を設定し、これに
対して、バイアス電圧制御回路21でフィードバック制
御を行うことにより、バイアス電圧を任意に設定できる
とともに、バイアス電圧を可変にできる。しかも、成膜
室3内の圧力変動等が生じた場合にも、フィードバック
制御によって精度良く基板へのバイアス電圧を制御でき
る。これにより、バイアス電圧が−400Vから−30
0Vに上昇する領域で、基板12上の物質にカーボンを
拡散させた混合膜(中間層)が形成され、この混合膜は
残留圧縮応力が低いので、全体として残留圧縮応力の低
い硬質カーボン膜が形成される。
By setting the bias voltage in this way and performing feedback control by the bias voltage control circuit 21, the bias voltage can be set arbitrarily and the bias voltage can be varied. In addition, even when the pressure in the film forming chamber 3 fluctuates, the bias voltage to the substrate can be accurately controlled by the feedback control. Thereby, the bias voltage is changed from -400V to -30V.
In the region where the voltage rises to 0 V, a mixed film (intermediate layer) in which carbon is diffused into a substance on the substrate 12 is formed. Since the mixed film has a low residual compressive stress, a hard carbon film having a low residual compressive stress as a whole is formed. It is formed.

【0028】前記硬質カーボン膜形成装置1を用いた上
述のような硬質カーボンの形成方法では、従来例のよう
に基板12を加熱しなくても圧縮応力の小さな硬質カー
ボン膜が形成できるため、プラスチック等の耐熱性の低
い基板に対しても圧縮応力の小さな硬質カーボン膜が形
成できる。
In the method for forming hard carbon as described above using the hard carbon film forming apparatus 1, a hard carbon film having a small compressive stress can be formed without heating the substrate 12 as in the conventional example. A hard carbon film having a small compressive stress can be formed even on a substrate having a low heat resistance such as the above.

【0029】実験例 第1のバイアス電圧として−400Vに設定し、徐々に
バイアス電圧を上昇させ、7分後バイアス電圧を−30
0Vにする。この後所定の膜厚になる時間まで−300
Vにて成膜を行った。その結果、剥離強度が固定バイア
スの膜のそれよりも数倍高くなった。
EXPERIMENTAL EXAMPLE The first bias voltage was set at -400 V, the bias voltage was gradually increased, and after 7 minutes, the bias voltage was set at -30.
Set to 0V. Thereafter, the time until the film thickness reaches a predetermined value is -300.
V was used to form a film. As a result, the peel strength was several times higher than that of the fixed bias film.

【0030】〔他の実施例〕前記実施例では硬質カーボ
ン膜形成装置1としてECRプラズマCVD装置を用い
たが、本発明はこれに限定されない。例えばECRを用
いないプラズマCVD装置においても、基板上のバイア
ス電圧を制御することにより前記実施例と同様に圧縮応
力の小さなカーボン膜が得られる。
[Other Embodiments] In the above embodiment, an ECR plasma CVD apparatus was used as the hard carbon film forming apparatus 1, but the present invention is not limited to this. For example, even in a plasma CVD apparatus that does not use ECR, a carbon film having a small compressive stress can be obtained by controlling the bias voltage on the substrate as in the above-described embodiment.

【0031】また、前記実施例では第1のバイアス電圧
として−400Vを、また第2のバイアス電圧として−
300Vをそれぞれ設定したが、本発明はこれに限定さ
れない。すなわち、第1のバイアス電圧は第2のバイア
ス電圧より100V程度低いものであれば良く、第2の
バイアス電圧は所望のカーボン濃度を得られる電圧であ
れば良い。
In the above embodiment, the first bias voltage is -400 V, and the second bias voltage is -400 V.
Although 300 V was set for each, the present invention is not limited to this. That is, the first bias voltage may be lower than the second bias voltage by about 100 V, and the second bias voltage may be a voltage capable of obtaining a desired carbon concentration.

【0032】[0032]

【発明の効果】第1の発明は硬質カーボン膜を形成する
際に、バイアス電圧を第1のバイアス電圧からそれより
高い第2のバイアス電圧へ上昇させる工程を含んでい
る。また、第2の発明の硬質カーボン膜形成装置は、基
板に印加されるバイアス電圧を、第1のバイアス電圧か
らそれより高い第2のバイアス電圧へ所定時間で上昇さ
せるバイアス電圧制御手段を備えている。このため、本
発明によれば、残留圧縮応力の低い基板を構成する物質
にカーボンが拡散した混合膜が構成され、その上に所望
のカーボン濃度の硬質カーボン膜が形成され、基板の種
類に拘らず、残留圧縮応力の小さな硬質カーボンが容易
に形成できる。
The first invention includes a step of raising the bias voltage from the first bias voltage to a second bias voltage higher than the first bias voltage when forming the hard carbon film. Further, the hard carbon film forming apparatus of the second invention includes a bias voltage control means for increasing a bias voltage applied to the substrate from the first bias voltage to a higher second bias voltage for a predetermined time. I have. Therefore, according to the present invention, a mixed film in which carbon is diffused in a material constituting a substrate having a low residual compressive stress is formed, and a hard carbon film having a desired carbon concentration is formed thereon, regardless of the type of the substrate. Therefore, hard carbon having a small residual compressive stress can be easily formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による硬質カーボン膜形成装
置の縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hard carbon film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】バイアス電圧の設定内容の一例を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing an example of setting contents of a bias voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 硬質カーボン膜形成装置 2 プラズマ室 3 成膜室 5 導波管 6a,6b 電磁コイル 12 基板 14 高周波電源 20 電圧検出器 21 バイアス電圧制御回路 22 バイアス電圧設定器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hard carbon film forming apparatus 2 Plasma chamber 3 Film formation chamber 5 Waveguide 6a, 6b Electromagnetic coil 12 Substrate 14 High frequency power supply 20 Voltage detector 21 Bias voltage control circuit 22 Bias voltage setting device

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板に負のバイアス電圧を印加して、前記
基板上に硬質カーボン膜を形成する硬質カーボン膜形成
方法であって、 前記基板に印加するバイアス電圧を、第1のバイアス電
圧からそれより略100V高い第2のバイアス電圧へ上
昇させながら、前記カーボン膜を形成する第1工程と、 前記第1工程の後に、前記基板に印加する電圧を第2の
バイアス電圧に維持して前記カーボン膜を形成する第2
工程と、 を含む硬質カーボン膜形成方法。
1. A hard carbon film forming method for forming a hard carbon film on a substrate by applying a negative bias voltage to the substrate, wherein the bias voltage applied to the substrate is changed from a first bias voltage. A first step of forming the carbon film while increasing the voltage to a second bias voltage approximately 100 V higher than that, and maintaining the voltage applied to the substrate at a second bias voltage after the first step. Second to form carbon film
A method for forming a hard carbon film, comprising:
【請求項2】チャンバ内に配置された基板上に硬質カー
ボン膜を形成するための硬質カーボン膜形成装置であっ
て、 前記チャンバ内にプラズマを発生させるためのプラズマ
発生手段と、 前記基板に負のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印
加手段と、 前記基板上に形成される膜のカーボン濃度を変化させる
ように、前記バイアス電圧印加手段で前記基板上に印加
されるバイアス電圧を、第1のバイアス電圧からそれよ
略100V高い第2のバイアス電圧へ所定時間で上昇
させるバイアス電圧制御手段と、 を備えた硬質カーボン膜形成装置。
2. A hard carbon film forming apparatus for forming a hard carbon film on a substrate disposed in a chamber, comprising: a plasma generating means for generating plasma in the chamber; Bias voltage applying means for applying a bias voltage, and a bias voltage applied to the substrate by the bias voltage applying means so as to change the carbon concentration of a film formed on the substrate. Bias voltage control means for increasing the voltage from a voltage to a second bias voltage higher by about 100 V for a predetermined time, and a hard carbon film forming apparatus.
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