JP4515064B2 - 炭素系薄膜用成膜装置,成膜装置,及び成膜方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は,炭素系薄膜に含まれる炭素−水素結合及び炭素−酸素結合の量の最適化を容易化する成膜技術を提供することにある。
本発明の更に他の目的は,不所望のエネルギーを有するイオンやラジカルを,成膜が行われる環境から排除し,不所望の膜質及び構造を有する薄膜の形成を防止する成膜技術を提供することにある。
また,本発明により,炭素系薄膜に含まれる炭素−水素結合及び炭素−酸素結合の量の最適化を容易化する成膜技術が提供される。
また,本発明により,不所望のエネルギーを有するイオンやラジカルを,成膜が行われる環境から排除し,不所望の膜質及び構造を有する薄膜の形成を防止する成膜技術が提供される。
図1は,本発明による成膜装置の実施の第1形態を示す。実施の第1形態の成膜装置は,スパッタリングによってワークWの表面に炭素系薄膜を成膜するスパッタ装置である。当該スパッタ装置は,真空容器1を備えている。真空容器1は,真空ポンプ2に接続されている。真空容器1は,真空ポンプ2によって排気される。真空容器1は,10−4Torrよりも高真空に排気可能である。真空容器1は,接地端子1aに接続されて接地されている。真空容器1は,ガス導入部3を介して,ガス供給系4に接続されている。ガス供給系4は,不活性のプラズマ発生用ガス(例えばAr,He)を供給するガスボンベ4a,炭化水素ガス(例えば,C2H2)を供給するガスボンベ4b,水素ガスを供給するガスボンベ4c,フルオロカーボンガス(例えば,CF4)を供給するガスボンベ4d,一酸化炭素を供給するガスボンベ4e,及び二酸化炭素を供給するガスボンベ4fを含む。ガス供給系4は,プラズマ発生用ガスに水素ガス,炭化水素ガス,フルオロカーボンガス,一酸化炭素,及び二酸化炭素のうちの所望のガスを添加し,所望のガスが添加されたプラズマ発生用ガスを真空容器1に導入する。プラズマ発生用ガスへの水素ガス,炭化水素ガス,フルオロカーボンガス,一酸化炭素,及び二酸化炭素の添加は,形成される炭素系薄膜の組成及び構造の最適化を可能にする。
(1)正電圧DCパルス21,RF交流パルス22,及び負電圧DCパルス23が,それぞれ,立ちあがるタイミング(即ち,時刻t1,t2,t3),
(2)正電圧DCパルス21,及び負電圧DCパルス23の波高V1,V3及び
RF交流パルス22のピーク電圧V2,並びに
(3)正電圧DCパルス21,RF交流パルス22,及び負電圧DCパルス23のパルス幅τ1,τ2,及びτ3
に依存する。これらの最適化を容易にするために,時刻t1,t2,及びt3,波高V1,V3,及びピーク電圧V2,並びに,パルス幅τ1,τ2,及びτ3は,独立に調節可能にされている。RF電源12と,バイポーラ電源13とは,図示されない制御装置に接続され,該制御装置によって,時刻t1,t2,及びt3,波高V1,V3,及びピーク電圧V2,並びに,パルス幅τ1,τ2,及びτ3が独立に制御される。
図9は,実施の第2形態の成膜装置を示す。実施の第2形態の成膜装置は,プラズマCVD法によってワークWの表面に炭素系薄膜を成膜するCVD装置である。実施の第2形態の成膜装置は,実施の第1形態の成膜装置と同様に,真空容器1と,真空ポンプ2と,ガス供給系4と,ワークWを保持する平板電極6と,プラズマ発生用電源11とを備えている。真空容器1と,真空ポンプ2と,ガス供給系4と,平板電極6と,プラズマ発生用電源11とは,図1の成膜装置のそれらと同一の機能を有しており,図1と同一の符号によって示されている。実施の第2形態では,ワークWの表面に形成される炭素系薄膜の原料は,ガス供給系4から供給される。該原料は,典型的には,アセチレン(C2H2),メタン(CH4)のような炭化水素である。実施の第2形態においても,実施の第1形態と同様に,正電圧DCパルス21と,RF交流パルス22と,負電圧DCパルス23とが,平板電極6に印加される。これにより,ワークWの表面に,最適な構造を有する炭化水素が形成可能である。
1:真空容器
2:真空ポンプ
3:ガス導入部
4:ガスボンベ
5:プラズマ生成ガス
6,7:平板電極
8:スパッタターゲット
9:導入端子
10:伝送路
11:プラズマ発生用電源
12:RF電源
13:バイポーラパルス電源
14:分岐
15:導入端子
16:伝送路
17:プラズマ発生用電源
18:RF電源
19:バイポーラパルス電源
20:分岐
21:正電圧DCパルス
22:RF交流パルス
23:負電圧DCパルス
24:正電圧dcパルス
25,26:絶縁トランス
27,28:電源
29:DC電源
31:超音波発生器
32:音波発生用電源
33:対向電極
34:バイアス供給電源
35:DCパルス
36:メッシュ電極
Claims (9)
- ワークを収容する真空容器と,
前記ワークの表面に形成される炭素系薄膜の原料を供給する原料供給機構と,
前記真空容器に収容され,前記ワークを保持する第1電極と,
前記真空容器内にプラズマを発生するために使用されるプラズマ発生用電圧を前記第1電極に印加するプラズマ発生用電源
とを備え,
前記プラズマ発生用電圧は,RF(Radio Frequency)帯の周波数の交流電圧が所定の時間継続されるRF交流パルスと,正電圧を有する第1正電圧直流パルスと,負電圧を有する負電圧直流パルスと,正電圧を有する第2正電圧直流パルスとを含んで構成されており,
前記第2正電圧直流パルスは,前記負電圧直流パルスの直後に連続して前記第1電極に印加される
炭素系薄膜用成膜装置。 - ワークを収容する真空容器と,
前記ワークの表面に形成される炭素系薄膜の原料を供給する原料供給機構と,
前記真空容器に収容され,前記ワークを保持する第1電極と,
前記真空容器に収容される第2電極と,
前記真空容器内にプラズマを発生するために使用されるプラズマ発生用電圧を前記第1電極に印加するプラズマ発生用電源と,
前記第2電極に接続されたバイアス供給電源
とを備え,
前記プラズマ発生用電圧は,RF(Radio Frequency)帯の周波数の交流電圧が所定の時間継続されるRF交流パルスと,正電圧を有する第1正電圧直流パルスと,負電圧を有する負電圧直流パルスとを含んで構成されており,
前記バイアス供給電源は、正電圧を有する第2正電圧直流パルスを,前記負電圧直流パルスの前記第1電極への印加が終了した直後に前記第2電極に印加する
炭素系薄膜用成膜装置。 - 請求項2に記載の成膜装置において,
前記第2電極の位置は調節可能である
炭素系薄膜用成膜装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一の請求項に記載の炭素系薄膜用成膜装置において,
更に,
前記第1電極に超音波を印加する超音波印加装置を備えた
炭素系薄膜用成膜装置。 - 請求項1に記載の炭素系薄膜用成膜装置において,
前記原料供給機構は,
前記ターゲットと,
前記ターゲットに接続されているターゲット電極と,
前記ターゲット電極にスパッタ用プラズマ発生用電圧を供給するスパッタ用プラズマ発生用電源
とを含み,
前記ターゲット電極への前記スパッタ用プラズマ発生用電圧の供給によって前記ターゲットがスパッタされることにより,前記ワークに前記原料が供給される
炭素系薄膜用成膜装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一の請求項に記載の炭素系薄膜用成膜装置において,
前記原料供給機構は,前記真空容器内に,前記原料となる原料ガスを供給するガス供給系を含む
炭素系薄膜用成膜装置。 - 真空容器に収容された第1電極にワークを装着するステップと,
前記ワークの表面に形成される炭素系薄膜の原料を供給するステップと,
前記真空容器内にプラズマを発生するために使用されるプラズマ発生用電圧を前記電極に印加するステップ
とを備え,
前記プラズマ発生用電圧は,RF(Radio Frequency)帯の周波数の交流電圧が所定の時間継続されるRF交流パルスと,正電圧を有する第1正電圧直流パルスと,負電圧を有する負電圧直流パルスと,正電圧を有する第2正電圧直流パルスとを含んで構成され,
前記第2正電圧直流パルスは,前記負電圧直流パルスの直後に連続して前記電極に印加される
炭素系薄膜の成膜方法。 - 真空容器に収容された第1電極にワークを装着するステップと,
前記ワークの表面に形成される炭素系薄膜の原料を供給するステップと,
前記真空容器内にプラズマを発生するために使用されるプラズマ発生用電圧を前記第1電極に印加するステップと,
前記真空容器に収容された第2電極にバイアス電圧を印加するステップ
とを備え,
前記プラズマ発生用電圧は,RF(Radio Frequency)帯の周波数の交流電圧が所定の時間継続されるRF交流パルスと,正電圧を有する第1正電圧直流パルスと,負電圧を有する負電圧直流パルスとを含み,
前記バイアス電圧は、正電圧を有する第2正電圧直流パルスを有し,
前記第2正電圧直流パルスは,前記負電圧直流パルスの前記第1電極への印加が終了した直後に前記第2電極に印加される
炭素系薄膜の成膜方法。 - 請求項7又は8の成膜方法において,
更に,
前記第1電極に超音波を印加するステップを含む
炭素系薄膜の成膜方法。
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