JP3134386B2 - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JP3134386B2 JP3134386B2 JP03217601A JP21760191A JP3134386B2 JP 3134386 B2 JP3134386 B2 JP 3134386B2 JP 03217601 A JP03217601 A JP 03217601A JP 21760191 A JP21760191 A JP 21760191A JP 3134386 B2 JP3134386 B2 JP 3134386B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成方法、特に、
ＥＣＲ (Electron Cyclotron Resonance：電子サイクロ
トロン共鳴)プラズマＣＶＤ法を用いた薄膜形成方法に
関する。
ＥＣＲ (Electron Cyclotron Resonance：電子サイクロ
トロン共鳴)プラズマＣＶＤ法を用いた薄膜形成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】基板上に薄膜を形成する技
術として、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法が実用に供されてい
る。このＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いた薄膜形成装置
は、一般に、マイクロ波の導入により電子サイクロトロ
ン共鳴によるプラズマを発生させるプラズマ室と、成膜
すべき基板が配置されるとともにプラズマ室に発生した
プラズマが導入されて基板上に成膜処理が行われる反応
室と、反応室内に炭化水素系ガスを導入するガス導入手
段とを備えている。このようなＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置は、例えば磁気ディスクや磁気ヘッド、光学部品等の
保護膜としてのＤＬＣ膜（Diamond Like Carbon 膜：ダ
イヤモンド状炭素膜) の形成に用いられている。
術として、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法が実用に供されてい
る。このＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いた薄膜形成装置
は、一般に、マイクロ波の導入により電子サイクロトロ
ン共鳴によるプラズマを発生させるプラズマ室と、成膜
すべき基板が配置されるとともにプラズマ室に発生した
プラズマが導入されて基板上に成膜処理が行われる反応
室と、反応室内に炭化水素系ガスを導入するガス導入手
段とを備えている。このようなＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置は、例えば磁気ディスクや磁気ヘッド、光学部品等の
保護膜としてのＤＬＣ膜（Diamond Like Carbon 膜：ダ
イヤモンド状炭素膜) の形成に用いられている。
【０００３】前記ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置による成膜
処理の際には、プラズマ室内にマイクロ波を導入すると
ともに、反応室内に炭化水素系ガスを導入する。する
と、プラズマ室内において電子の周波数とマイクロ波と
の周波数とが一致して電子サイクロトロン共鳴を起こ
し、高密度プラズマが発生する。このプラズマは、反応
室内に引き出されて基板上に照射され、成膜処理が行わ
れる。
処理の際には、プラズマ室内にマイクロ波を導入すると
ともに、反応室内に炭化水素系ガスを導入する。する
と、プラズマ室内において電子の周波数とマイクロ波と
の周波数とが一致して電子サイクロトロン共鳴を起こ
し、高密度プラズマが発生する。このプラズマは、反応
室内に引き出されて基板上に照射され、成膜処理が行わ
れる。
【０００４】一般に、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い
た成膜処理では、イオンを加速して処理を行うため、基
板上に形成されたＤＬＣ膜には、１０10ｄｙｎｅ／ｃｍ
2 程度の高い圧縮応力が残留している。このため、ＤＬ
Ｃ膜と基板、特にＳＵＳ等の金属製基板との密着性が悪
く、ＤＬＣ膜に剥離やクラック等が生じるという問題が
ある。
た成膜処理では、イオンを加速して処理を行うため、基
板上に形成されたＤＬＣ膜には、１０10ｄｙｎｅ／ｃｍ
2 程度の高い圧縮応力が残留している。このため、ＤＬ
Ｃ膜と基板、特にＳＵＳ等の金属製基板との密着性が悪
く、ＤＬＣ膜に剥離やクラック等が生じるという問題が
ある。
【０００５】本発明の目的は、基板に対する膜付着力を
向上できる薄膜形成方法を提供することにある。
向上できる薄膜形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る薄膜形成方
法は、電子サイクロトロン共鳴によるプラズマを発生さ
せて反応室内に保持された基板に照射し、薄膜を形成す
る方法であり、珪素を含むガスと炭化水素系ガスとを反
応室内に導入する際、珪素を含むガスの供給量を徐々に
減少させるとともに、炭化水素系ガスを反応室内にその
供給量を徐々に増加させながら供給することを特徴とし
ている。
法は、電子サイクロトロン共鳴によるプラズマを発生さ
せて反応室内に保持された基板に照射し、薄膜を形成す
る方法であり、珪素を含むガスと炭化水素系ガスとを反
応室内に導入する際、珪素を含むガスの供給量を徐々に
減少させるとともに、炭化水素系ガスを反応室内にその
供給量を徐々に増加させながら供給することを特徴とし
ている。
【０００７】
【作用】本発明では、珪素を含むガスと炭化水素系ガス
とが反応室内に導入されるとともに、両ガスの各流量が
制御される。一方、プラズマ室内にマイクロ波が導入さ
れ、電子サイクロトロン共鳴によるプラズマが発生す
る。このプラズマは反応室内に導入される。これによ
り、基板上に炭化水素膜が形成される。
とが反応室内に導入されるとともに、両ガスの各流量が
制御される。一方、プラズマ室内にマイクロ波が導入さ
れ、電子サイクロトロン共鳴によるプラズマが発生す
る。このプラズマは反応室内に導入される。これによ
り、基板上に炭化水素膜が形成される。
【０００８】一般にＳｉＣ（炭化珪素）層は非常に高い
膜付着力を有している。このようなＳｉＣ膜を中間層と
して基板上に形成することにより、このＳｉＣ膜上に形
成される薄膜（例えばＤＬＣ膜）の基板に対する付着力
を向上できる。また、ＳｉＣ膜の形成中において、珪素
を含むガスの供給量を徐々に減少させるとともに、炭化
水素系ガスの供給量を徐々に増加させつつ処理を行って
いるので、形成されるＳｉＣ膜中のＣ濃度は下層から上
層に行くにしたがい増加しており、ＳｉＣ膜はいわゆる
傾斜膜となっている。
膜付着力を有している。このようなＳｉＣ膜を中間層と
して基板上に形成することにより、このＳｉＣ膜上に形
成される薄膜（例えばＤＬＣ膜）の基板に対する付着力
を向上できる。また、ＳｉＣ膜の形成中において、珪素
を含むガスの供給量を徐々に減少させるとともに、炭化
水素系ガスの供給量を徐々に増加させつつ処理を行って
いるので、形成されるＳｉＣ膜中のＣ濃度は下層から上
層に行くにしたがい増加しており、ＳｉＣ膜はいわゆる
傾斜膜となっている。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例としてのＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置を示している。図１において、プラズマ
室１は、導入されるマイクロ波（周波数２．４５ＧＨ
ｚ）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１には、プラズマ室１内に基板クリーニング
用のガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを導入するため
のガス導入ライン２が接続されている。また、プラズマ
室１には、石英等で構成されるマイクロ波導入窓３を介
して、マイクロ波導入のための導波管４が接続されてい
る。プラズマ室１の周囲には、プラズマ発生用磁気回路
としての電磁コイル５ａ，５ｂが配設されている。これ
らの電磁コイル５ａ，５ｂによって、下方に向けて発散
する発散磁界が形成される。
ズマＣＶＤ装置を示している。図１において、プラズマ
室１は、導入されるマイクロ波（周波数２．４５ＧＨ
ｚ）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１には、プラズマ室１内に基板クリーニング
用のガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを導入するため
のガス導入ライン２が接続されている。また、プラズマ
室１には、石英等で構成されるマイクロ波導入窓３を介
して、マイクロ波導入のための導波管４が接続されてい
る。プラズマ室１の周囲には、プラズマ発生用磁気回路
としての電磁コイル５ａ，５ｂが配設されている。これ
らの電磁コイル５ａ，５ｂによって、下方に向けて発散
する発散磁界が形成される。
【００１０】プラズマ室１の下方には、反応室６が設け
られている。反応室６内には、成膜すべき基板７を保持
する基板ホルダ８が配置されている。基板ホルダ８は、
その下部に連結された支持ロッド９によって支持されて
いる。支持ロッド９は高周波電源１０（周波数１３．５
６ＭＨｚ）に接続されている。基板ホルダ８の上方に
は、シャッタ１１が配置されている。シャッタ１１は、
開閉可能に構成されている。また、反応室６には、反応
室６内に炭化水素系ガス、例えばベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ）
ガスを導入するためのライン２０と、反応室６内に珪素
を含むガス、例えばシラン（ここではＳｉＨ4 ）ガスを
導入するためのライン２１とが接続されている。ライン
２０及び２１には、それぞれライン開閉用のバルブ及び
マスフローコントローラ（ＭＦＣ）が接続されている。
また、反応室６の下部には排気孔６ａが形成されてい
る。排気孔６ａは、図示しない真空排気系に接続されて
いる。
られている。反応室６内には、成膜すべき基板７を保持
する基板ホルダ８が配置されている。基板ホルダ８は、
その下部に連結された支持ロッド９によって支持されて
いる。支持ロッド９は高周波電源１０（周波数１３．５
６ＭＨｚ）に接続されている。基板ホルダ８の上方に
は、シャッタ１１が配置されている。シャッタ１１は、
開閉可能に構成されている。また、反応室６には、反応
室６内に炭化水素系ガス、例えばベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ）
ガスを導入するためのライン２０と、反応室６内に珪素
を含むガス、例えばシラン（ここではＳｉＨ4 ）ガスを
導入するためのライン２１とが接続されている。ライン
２０及び２１には、それぞれライン開閉用のバルブ及び
マスフローコントローラ（ＭＦＣ）が接続されている。
また、反応室６の下部には排気孔６ａが形成されてい
る。排気孔６ａは、図示しない真空排気系に接続されて
いる。
【００１１】なお、上述の装置は、マイクロコンピュー
タを含むコントローラを備えており、このコントローラ
によって各部が制御されるようになっている。次に、本
装置の作動について説明する。成膜すべき基板７が基板
ホルダ８に保持された状態から、真空排気系を駆動する
ことにより、プラズマ室１及び反応室６を高真空排気し
て室内圧力を５×１０ -6Ｔｏｒｒ以下にする。次に、ラ
イン２からプラズマ室１内にＡｒガスを導入する。そし
て、電磁コイル５ａ，５ｂに通電してプラズマ室１内の
磁束密度が８７５ガウスにするとともに、導波管４から
周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ室１内に
導入する。
タを含むコントローラを備えており、このコントローラ
によって各部が制御されるようになっている。次に、本
装置の作動について説明する。成膜すべき基板７が基板
ホルダ８に保持された状態から、真空排気系を駆動する
ことにより、プラズマ室１及び反応室６を高真空排気し
て室内圧力を５×１０ -6Ｔｏｒｒ以下にする。次に、ラ
イン２からプラズマ室１内にＡｒガスを導入する。そし
て、電磁コイル５ａ，５ｂに通電してプラズマ室１内の
磁束密度が８７５ガウスにするとともに、導波管４から
周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ室１内に
導入する。
【００１２】すると、プラズマ室１内において、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とが一致して、電子サイクロ
トロン共鳴が起こる。これにより、電子はマイクロ波か
ら効率良くエネルギーを吸収して低ガス圧下で高密度の
プラズマが発生する。このプラズマは、電磁コイル５
ａ，５ｂによって形成される発散磁界の磁力線によって
反応室６側に引き出される。
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とが一致して、電子サイクロ
トロン共鳴が起こる。これにより、電子はマイクロ波か
ら効率良くエネルギーを吸収して低ガス圧下で高密度の
プラズマが発生する。このプラズマは、電磁コイル５
ａ，５ｂによって形成される発散磁界の磁力線によって
反応室６側に引き出される。
【００１３】次に、シャッタ１１を開くとともに、高周
波電源１０をＯＮにして基板７に周波数１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電圧を印加する。これにより、電磁コイル５
ａ，５ｂによる発散磁界の磁力線に沿ってプラズマ室１
内から引き出されたプラズマ流が基板７上に照射する。
この結果、アルゴンプラズマにより基板成膜面７ａのク
リーニング処理が行われる。なお、このクリーニング処
理時においては、図２のタイムチャートに示すように、
Ａｒガス流量は一定に保たれている（同図直線ＡＢ参
照）。
波電源１０をＯＮにして基板７に周波数１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電圧を印加する。これにより、電磁コイル５
ａ，５ｂによる発散磁界の磁力線に沿ってプラズマ室１
内から引き出されたプラズマ流が基板７上に照射する。
この結果、アルゴンプラズマにより基板成膜面７ａのク
リーニング処理が行われる。なお、このクリーニング処
理時においては、図２のタイムチャートに示すように、
Ａｒガス流量は一定に保たれている（同図直線ＡＢ参
照）。
【００１４】クリーニング終了後は、ライン２を閉じて
Ａｒガスの供給を停止するとともに、ライン２１を開
き、反応室６内にシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを導入する。
このとき、ＭＦＣ２により、導入されるＳｉＨ4 ガスの
流量を徐々に増加させる（図３の直線ＣＤ参照）ととも
に、所定の供給量に達した時点でＳｉＨ4 ガス供給量を
一定に保つ（同図直線ＤＥ参照）。次に、Ａｒガスの供
給量が０となった時点で（同図Ｆ点参照）、ＳｉＨ4 ガ
スの供給量を徐々に減少させるとともに、ライン２０を
開き反応室６内にベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ）ガスを導入して
このＣ6 Ｈ6 ガスの流量を徐々に増加させる。すなわ
ち、図２のＥ−Ｈ（Ｆ−Ｇ）間においては、ＳｉＨ4 ガ
ス及びＣ6 Ｈ6 ガスが混在している。
Ａｒガスの供給を停止するとともに、ライン２１を開
き、反応室６内にシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを導入する。
このとき、ＭＦＣ２により、導入されるＳｉＨ4 ガスの
流量を徐々に増加させる（図３の直線ＣＤ参照）ととも
に、所定の供給量に達した時点でＳｉＨ4 ガス供給量を
一定に保つ（同図直線ＤＥ参照）。次に、Ａｒガスの供
給量が０となった時点で（同図Ｆ点参照）、ＳｉＨ4 ガ
スの供給量を徐々に減少させるとともに、ライン２０を
開き反応室６内にベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ）ガスを導入して
このＣ6 Ｈ6 ガスの流量を徐々に増加させる。すなわ
ち、図２のＥ−Ｈ（Ｆ−Ｇ）間においては、ＳｉＨ4 ガ
ス及びＣ6 Ｈ6 ガスが混在している。
【００１５】一方、プラズマ室１内には引き続き導波管
４から周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導入されて
おり、また電磁コイル５ａ，５ｂ及び高周波電源１０は
ＯＮ状態にある。したがって、プラズマ室１内におい
て、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連続して発生している。これに
より、高密度プラズマが発生し、このプラズマが、電磁
コイル５ａ，５ｂによって形成される発散磁界の磁力線
に引き出されて基板７上に照射する。この結果、基板７
の成膜面７ａ上にＳｉＣ膜が形成される。
４から周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導入されて
おり、また電磁コイル５ａ，５ｂ及び高周波電源１０は
ＯＮ状態にある。したがって、プラズマ室１内におい
て、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連続して発生している。これに
より、高密度プラズマが発生し、このプラズマが、電磁
コイル５ａ，５ｂによって形成される発散磁界の磁力線
に引き出されて基板７上に照射する。この結果、基板７
の成膜面７ａ上にＳｉＣ膜が形成される。
【００１６】なお、このＳｉＣ膜の形成中には、上述の
ように、ＳｉＨ4 ガスの流量を減少させるとともに、Ｃ
6 Ｈ6 ガスの流量を増加させつつ処理を行っているの
で、形成されるＳｉＣ膜中のＣ濃度は下層から上層に行
くにしたがい、すなわち基板成膜面７ａから遠去かるに
したがい増加しており、ＳｉＣ膜はいわゆる傾斜膜とな
っている。また、この場合には、クリーニング処理から
傾斜膜の膜形成処理にかけて連続して放電が発生してい
るため、基板成膜面７ａに常時イオンの照射が行われて
いる。すなわち、成膜に寄与するイオンが常時基板成膜
面７ａに打ち込まれており、この結果、基板の不活性化
が起こりにくく、付着力の強い層が形成される。
ように、ＳｉＨ4 ガスの流量を減少させるとともに、Ｃ
6 Ｈ6 ガスの流量を増加させつつ処理を行っているの
で、形成されるＳｉＣ膜中のＣ濃度は下層から上層に行
くにしたがい、すなわち基板成膜面７ａから遠去かるに
したがい増加しており、ＳｉＣ膜はいわゆる傾斜膜とな
っている。また、この場合には、クリーニング処理から
傾斜膜の膜形成処理にかけて連続して放電が発生してい
るため、基板成膜面７ａに常時イオンの照射が行われて
いる。すなわち、成膜に寄与するイオンが常時基板成膜
面７ａに打ち込まれており、この結果、基板の不活性化
が起こりにくく、付着力の強い層が形成される。
【００１７】次に、ＳｉＨ4 ガスの供給量が０となった
時点で（図２のＧ点参照）、Ｃ6 Ｈ 6 ガスの供給量を一
定に保つ（同図直線ＨＩ参照）。これにより、上述のＳ
ｉＣ膜の形成に連続してＤＬＣ（ダイヤモンド状カーボ
ン）膜の形成が行われる。この場合には、成膜用ガスと
してＣ6 Ｈ6 ガスを用いるので、他の炭化水素系ガス
（たとえばメタンガス）を用いる場合に比較して、膜付
着速度が約１０倍速くなり、成膜後の膜内圧縮応力が約
１／１０に低下する。これにより、基板７に対する膜付
着力が増大する。また、このＤＬＣ膜の形成に先立って
中間層としてのＳｉＣ膜が基板成膜面７ａ上に形成され
ており、このＳｉＣ層はＤＬＣ膜に対して非常に強い付
着力を有している。しかも、このＳｉＣ膜は上述のよう
に傾斜膜となっており、上層に行くにしたがいＣ濃度が
上昇している。これにより、ＤＬＣ膜に対してさらに強
い膜付着力が得られる。
時点で（図２のＧ点参照）、Ｃ6 Ｈ 6 ガスの供給量を一
定に保つ（同図直線ＨＩ参照）。これにより、上述のＳ
ｉＣ膜の形成に連続してＤＬＣ（ダイヤモンド状カーボ
ン）膜の形成が行われる。この場合には、成膜用ガスと
してＣ6 Ｈ6 ガスを用いるので、他の炭化水素系ガス
（たとえばメタンガス）を用いる場合に比較して、膜付
着速度が約１０倍速くなり、成膜後の膜内圧縮応力が約
１／１０に低下する。これにより、基板７に対する膜付
着力が増大する。また、このＤＬＣ膜の形成に先立って
中間層としてのＳｉＣ膜が基板成膜面７ａ上に形成され
ており、このＳｉＣ層はＤＬＣ膜に対して非常に強い付
着力を有している。しかも、このＳｉＣ膜は上述のよう
に傾斜膜となっており、上層に行くにしたがいＣ濃度が
上昇している。これにより、ＤＬＣ膜に対してさらに強
い膜付着力が得られる。
【００１８】成膜後は、ライン２０を閉にしてＣ6 Ｈ6
ガスの供給を停止する（図２の直線ＩＪ参照）。そし
て、排気系により反応室６内を高真空排気する。このよ
うにして、一連の成膜処理が終了する。 〔他の実施例〕前記実施例ではＳｉＣ膜形成用の珪素
（Ｓｉ）を含むガスとしてシランガスを用いたが、Ｓｉ
を含むものであればこのシランガスに限られない。
ガスの供給を停止する（図２の直線ＩＪ参照）。そし
て、排気系により反応室６内を高真空排気する。このよ
うにして、一連の成膜処理が終了する。 〔他の実施例〕前記実施例ではＳｉＣ膜形成用の珪素
（Ｓｉ）を含むガスとしてシランガスを用いたが、Ｓｉ
を含むものであればこのシランガスに限られない。
【００１９】
【発明の効果】本発明に係る薄膜形成方法では、珪素を
含むガスと炭化水素系ガスとを反応室に導入するととも
に、両ガスの各流量を制御するので、基板に対する膜付
着力を向上できる。
含むガスと炭化水素系ガスとを反応室に導入するととも
に、両ガスの各流量を制御するので、基板に対する膜付
着力を向上できる。
【図１】本発明の一実施例としてのＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ装置の概略構成図。
Ｄ装置の概略構成図。
【図２】前記実施例の作動を説明するためのタイムチャ
ート。
ート。
１ プラズマ室 ６ 反応室 ＭＦＣ マスフローコントローラ
Claims (1)
- 【請求項１】電子サイクロトロン共鳴によるプラズマを
発生させて反応室内に保持された基板に照射し、薄膜を
形成する薄膜形成方法において、 珪素を含むガスと炭化水素系ガスとを前記反応室内に導
入する際、前記珪素を含むガスの供給量を徐々に減少さ
せるとともに、炭化水素系ガスを前記反応室内にその供
給量を徐々に増加させながら供給するようにしたことを
特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03217601A JP3134386B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03217601A JP3134386B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140751A JPH05140751A (ja) | 1993-06-08 |
| JP3134386B2 true JP3134386B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=16706851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03217601A Expired - Fee Related JP3134386B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3134386B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4750896B1 (ja) * | 2010-06-16 | 2011-08-17 | 本田技研工業株式会社 | ダイアモンド状炭素膜被覆物品 |
| ES2949408T3 (es) * | 2019-01-09 | 2023-09-28 | Europlasma Nv | Método de polimerización por plasma para el recubrimiento de un sustrato con un polímero |
-
1991
- 1991-08-28 JP JP03217601A patent/JP3134386B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05140751A (ja) | 1993-06-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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