JPH02225672A - 硬質カーボン膜生成装置 - Google Patents
硬質カーボン膜生成装置Info
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- JPH02225672A JPH02225672A JP1043916A JP4391689A JPH02225672A JP H02225672 A JPH02225672 A JP H02225672A JP 1043916 A JP1043916 A JP 1043916A JP 4391689 A JP4391689 A JP 4391689A JP H02225672 A JPH02225672 A JP H02225672A
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- Japan
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- plasma chamber
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、たとえば磁気ディスク、磁気ヘッド、及び
光学部品等の保護膜として用いられる硬質カーボン膜の
製造装置に関し、特に、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃ
ｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅ５ｏｎａｒ＋ｓ：電子サイクロ
トロン共鳴）プラズマＣＶＤ法により硬質カーボン膜を
生成する装置に関するものである。
光学部品等の保護膜として用いられる硬質カーボン膜の
製造装置に関し、特に、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃ
ｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅ５ｏｎａｒ＋ｓ：電子サイクロ
トロン共鳴）プラズマＣＶＤ法により硬質カーボン膜を
生成する装置に関するものである。
［従来の技術〕
磁気ディスク、磁気ヘッドの保護膜及び光学部品等の保
護膜として、硬質カーボン膜であるダイヤモンド状Ｍ（
以下、ＤＬＣ膜と記す）が用いられている。
護膜として、硬質カーボン膜であるダイヤモンド状Ｍ（
以下、ＤＬＣ膜と記す）が用いられている。
このＤＬＣＭを生成する技術として、最近、ＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法が開発され、既に実用に供されている。そ
の例として、たとえば特開昭６０−１０３０９９号や特
開昭６０−１９５０９２号に記載されるものがある。
ズマＣＶＤ法が開発され、既に実用に供されている。そ
の例として、たとえば特開昭６０−１０３０９９号や特
開昭６０−１９５０９２号に記載されるものがある。
これらの公報ではいずれも、プラズマ室周囲に配設され
た電磁コイルに通電してプラズマ室内に８７５ガウスの
磁界を発生させ、この状態で、前記プラズマ室に２．４
５Ｇ）Ｉｚのマイクロ波を導入し、このプラズマ室に電
子サイクロトロン共鳴による放電を起こさせ高密度プラ
ズマを発生させるようにしている。そしてこのプラズマ
流を試料室内に引込んで基板に照射させ、この基板上に
薄膜を堆積させるようにしている。
た電磁コイルに通電してプラズマ室内に８７５ガウスの
磁界を発生させ、この状態で、前記プラズマ室に２．４
５Ｇ）Ｉｚのマイクロ波を導入し、このプラズマ室に電
子サイクロトロン共鳴による放電を起こさせ高密度プラ
ズマを発生させるようにしている。そしてこのプラズマ
流を試料室内に引込んで基板に照射させ、この基板上に
薄膜を堆積させるようにしている。
前記いずれの公報においても、反応ガスはプラズマ室側
から導入されるようになっている。
から導入されるようになっている。
ところが、ＥＣＲプラズマは高い分解能力を持っている
ため、反応ガスとして炭化水素系のガスを用い、プラズ
マ室側からこの炭化水素系ガスを導入した場合には、炭
化水素が分解され過ぎて大量のＨラジカルが発生し、こ
れが膜中に取り込まれてＤＬＣ膜が生成できない場合が
あった。ＤＬＣ膜の生成においては、反応を促進させる
必要から反応圧力を高くしなければならないため、この
ような現象がより一層増長されることになるとともに、
この結果、膜厚分布を良好にできない。
ため、反応ガスとして炭化水素系のガスを用い、プラズ
マ室側からこの炭化水素系ガスを導入した場合には、炭
化水素が分解され過ぎて大量のＨラジカルが発生し、こ
れが膜中に取り込まれてＤＬＣ膜が生成できない場合が
あった。ＤＬＣ膜の生成においては、反応を促進させる
必要から反応圧力を高くしなければならないため、この
ような現象がより一層増長されることになるとともに、
この結果、膜厚分布を良好にできない。
この発明の目的は、ＤＬＣ＠等の硬質カーボン膜を安定
して生成することができる硬質カーボン膜生成装置を捷
供することにある。
して生成することができる硬質カーボン膜生成装置を捷
供することにある。
この発明に係る硬質カーボン膜生成装置は、ＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法を用いた硬質カーボン膜生成装置であって
、プラズマ室と、磁気回路と、試料室と、反応ガス導入
手段とを有する。
ズマＣＶＤ法を用いた硬質カーボン膜生成装置であって
、プラズマ室と、磁気回路と、試料室と、反応ガス導入
手段とを有する。
前記プラズマ室は、マイクロ波が導入されプラズマを発
生するための室である。前記磁気回路は、前記プラズマ
室の周囲に配設され、前記プラズマ室内に電子サイクロ
トロン共鳴条件を満たす磁界を形成するための回路であ
る。前記試料室は、前記プラズマ室内に発生したプラズ
マ流が照射される基板がその内部に配置される室である
。前記反応ガス導入手段は、前記試料室内に反応ガスを
均等に噴出するように設けられたものである。
生するための室である。前記磁気回路は、前記プラズマ
室の周囲に配設され、前記プラズマ室内に電子サイクロ
トロン共鳴条件を満たす磁界を形成するための回路であ
る。前記試料室は、前記プラズマ室内に発生したプラズ
マ流が照射される基板がその内部に配置される室である
。前記反応ガス導入手段は、前記試料室内に反応ガスを
均等に噴出するように設けられたものである。
この発明に係る硬質カーボン膜生成装置では、反応ガス
は試料室側から導入される。したがって、高い分解能力
を有するＥＣＲプラズマによりプラズマ室内の反応ガス
の分解過剰が防止される。これにより、たとえば反応ガ
スとして炭化水素系のガスを用いた場合には、この炭化
水素系ガスの分解過剰によるＨラジカルの大量発生が抑
えられる。
は試料室側から導入される。したがって、高い分解能力
を有するＥＣＲプラズマによりプラズマ室内の反応ガス
の分解過剰が防止される。これにより、たとえば反応ガ
スとして炭化水素系のガスを用いた場合には、この炭化
水素系ガスの分解過剰によるＨラジカルの大量発生が抑
えられる。
また、反応ガスは試料室内に均等に噴出する。
第１図は本発明の一実施例による硬質カーボン膜生成装
置の断面構成図である。図において、１は導入されるマ
イクロ波（周波数２．４５０Ｈ２）に対して空洞共振器
となるように構成されたプラズマ室である。プラズマ室
１には、石英等で構成されたマイクロ波導入窓２を介し
てマイクロ波導入用の導波管３が接続されている。
置の断面構成図である。図において、１は導入されるマ
イクロ波（周波数２．４５０Ｈ２）に対して空洞共振器
となるように構成されたプラズマ室である。プラズマ室
１には、石英等で構成されたマイクロ波導入窓２を介し
てマイクロ波導入用の導波管３が接続されている。
プラズマ室１の周囲には、プラズマ発生用の磁気回路と
して電磁コイル４ａ、４ｂが配設されている。この電磁
コイル４ａ、４ｂ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１の内部
で成立するように決定される。この電磁コイル４ａ、４
ｂによって下方に向けて発散する発散磁界が形成される
。
して電磁コイル４ａ、４ｂが配設されている。この電磁
コイル４ａ、４ｂ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１の内部
で成立するように決定される。この電磁コイル４ａ、４
ｂによって下方に向けて発散する発散磁界が形成される
。
プラズマ室１の下方には、試料室５が設けられている。
試料室５には、プラズマ室１から引き出されたプラズマ
流Ｍが照射される基板７が基板ホルダー８に保持されて
い、る、基板ホルダー８には支軸９が取り付けられてお
り、この支軸９は図示しない昇降装置により昇降可能に
なっている。また基板ホルダー８は、支軸９を介して高
周波電源１０に接続されている。基板ホルダー８の上方
には、プラズマ流Ｍの基板７への照射を制限するための
シャッタ１１が設けられている。シャッタ１１はビンｌ
ｌａの回りに回動自在に設けられており、閉位Ｗ（実線
）及び開位置（２′点鎖線）をとり得るようになってい
る。
流Ｍが照射される基板７が基板ホルダー８に保持されて
い、る、基板ホルダー８には支軸９が取り付けられてお
り、この支軸９は図示しない昇降装置により昇降可能に
なっている。また基板ホルダー８は、支軸９を介して高
周波電源１０に接続されている。基板ホルダー８の上方
には、プラズマ流Ｍの基板７への照射を制限するための
シャッタ１１が設けられている。シャッタ１１はビンｌ
ｌａの回りに回動自在に設けられており、閉位Ｗ（実線
）及び開位置（２′点鎖線）をとり得るようになってい
る。
試料室５内のシャッタ１工上方には、反応ガスを試料室
５内に導入するための反応ガス散布管６が設けられてい
る。このガス散布管６は、第２図に示すように、外部か
ら反応ガスが導入される直線状のガス導入部６ａと、こ
の導入部６ａに接続された円環状のガス敗布部６ｂとか
ら構成されている。散布部６ｂには、円環の径方向から
上方約４５°の方向に複数の孔（図では８個）６１が形
成されている。この孔６１の隣合うもの同士のピッチは
、ガス導入部６ａ側が最も大きく、ガス導入部側から遠
ざかるに従い徐々に小さくなっている。なお、基板ホル
ダー８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。
５内に導入するための反応ガス散布管６が設けられてい
る。このガス散布管６は、第２図に示すように、外部か
ら反応ガスが導入される直線状のガス導入部６ａと、こ
の導入部６ａに接続された円環状のガス敗布部６ｂとか
ら構成されている。散布部６ｂには、円環の径方向から
上方約４５°の方向に複数の孔（図では８個）６１が形
成されている。この孔６１の隣合うもの同士のピッチは
、ガス導入部６ａ側が最も大きく、ガス導入部側から遠
ざかるに従い徐々に小さくなっている。なお、基板ホル
ダー８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。
次に、作用効果について説明する。
まず、図示しない排気系によりプラズマ室１及び試料室
５を真空状態にする。次に、反応ガス散布管６を通じ、
メタンガスＣＨ，を導入する。メタンガスは、ガス散布
管６の散布部６ｂに形成された孔６１から、散布部６ｂ
の内側４５°上方に噴出する。このとき、前述のように
、ガス散布管６に形成された孔６１は、導入部６ａ側の
方が数が少ない、したがって、導入部６ａに導入された
メタンガスは各孔からほぼ均等に噴出する。試料室５内
に噴出したメタンガスは、試料室５上部の内壁５ｂに衝
突して、下方に拡散する。
５を真空状態にする。次に、反応ガス散布管６を通じ、
メタンガスＣＨ，を導入する。メタンガスは、ガス散布
管６の散布部６ｂに形成された孔６１から、散布部６ｂ
の内側４５°上方に噴出する。このとき、前述のように
、ガス散布管６に形成された孔６１は、導入部６ａ側の
方が数が少ない、したがって、導入部６ａに導入された
メタンガスは各孔からほぼ均等に噴出する。試料室５内
に噴出したメタンガスは、試料室５上部の内壁５ｂに衝
突して、下方に拡散する。
次に、プラズマ室１の周囲に設けられた電磁コイル４ａ
、４ｂに通電して、プラズマ室１内の磁束密度が８７５
ガウスになるようにする０次に導波管２を介して周波数
２．４５ＧＨ２のマイクロ波をプラズマ室１に導入する
。このような条件により、プラズマ室ｌ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
ロトロン共鳴を起こす、したがって、電子はマイクロ波
から効率よ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。
、４ｂに通電して、プラズマ室１内の磁束密度が８７５
ガウスになるようにする０次に導波管２を介して周波数
２．４５ＧＨ２のマイクロ波をプラズマ室１に導入する
。このような条件により、プラズマ室ｌ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
ロトロン共鳴を起こす、したがって、電子はマイクロ波
から効率よ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。
このプラズマ室１内に発生したプラズマは、電磁コイル
４ａ、４ｂによって形成される発散磁界の磁力線に沿っ
て引き出される。この状態でシャッタ１１を開くと（２
点１０；１の状態）、プラズマ室１内に発生したプラズ
マ流は基板７に照射される。
４ａ、４ｂによって形成される発散磁界の磁力線に沿っ
て引き出される。この状態でシャッタ１１を開くと（２
点１０；１の状態）、プラズマ室１内に発生したプラズ
マ流は基板７に照射される。
このとき、基板７には高周波電Ｂ１０が接続されている
ので、周期的に正、負の電位がかかる。
ので、周期的に正、負の電位がかかる。
この結果、基板７に負の自己バイアスが発生し、これに
よりプラズマ中の正イオンが引き込まれ、基板７上にＤ
ＬＣ膜が生成される。また成膜中においては、図示しな
い移動機構によって基板ホルダ８を昇降させて、基板７
上の膜厚分布が良好なものになるようにする。
よりプラズマ中の正イオンが引き込まれ、基板７上にＤ
ＬＣ膜が生成される。また成膜中においては、図示しな
い移動機構によって基板ホルダ８を昇降させて、基板７
上の膜厚分布が良好なものになるようにする。
１辰班
プラズマ室１の形状を内径２００ｍｍ、長さ２００ａｍ
とし、ガス散布管６として径１５０ｍ＋ｇ、孔６１の径
が０．５ｍ〜１．５閣のものを用いた。メタンガスを流
量８０ ｓ ｃ ｃ ｍ （ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂ
ｉｃ ｐｅｒ ｓ＋１ｎｕｔｅｓ）で供給し、試料室５
内の圧力を６×１０づＴｏｒｒ、マイクロ波パワーを１
５０Ｗ。
とし、ガス散布管６として径１５０ｍ＋ｇ、孔６１の径
が０．５ｍ〜１．５閣のものを用いた。メタンガスを流
量８０ ｓ ｃ ｃ ｍ （ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂ
ｉｃ ｐｅｒ ｓ＋１ｎｕｔｅｓ）で供給し、試料室５
内の圧力を６×１０づＴｏｒｒ、マイクロ波パワーを１
５０Ｗ。
基板の自己バイアスを一２００Ｖとした。また基板とし
て直径６インチのシリコンウェハを用いた。
て直径６インチのシリコンウェハを用いた。
約５０分後、基板全面に厚さ約０．５μｍの膜が堆積し
た。膜の硬度はＨｔ（ヌープ硬度）−約２０００ ｋｇ
／ｌｈｍ” 、屈折率２．Ｌ Ｈ／Ｃの原子数比は約０
．２であった。
た。膜の硬度はＨｔ（ヌープ硬度）−約２０００ ｋｇ
／ｌｈｍ” 、屈折率２．Ｌ Ｈ／Ｃの原子数比は約０
．２であった。
以上の結果により、生成された膜はＤ Ｌ Ｃ膜である
と判断した。また膜厚分布については触針による膜厚測
定及びエリプリメータによる膜厚測定の結果、いずれの
測定においても膜厚分布±５％以内であった。したがっ
て、良好な膜厚分布を得ることができた。
と判断した。また膜厚分布については触針による膜厚測
定及びエリプリメータによる膜厚測定の結果、いずれの
測定においても膜厚分布±５％以内であった。したがっ
て、良好な膜厚分布を得ることができた。
このような本実施例では、試料室５側から反応ガスを導
入するようにしたので、メタンガスが分解されすぎるこ
とによる大量のＨラジカルの発生を抑制することができ
、これにより安定してＤＬＣ膜を生成することができる
。また試料室内に反応ガスが均等に噴出するようにし、
さらに基板ホルダー８を昇降可能にしたので、膜厚分布
を良好なものにすることができる。
入するようにしたので、メタンガスが分解されすぎるこ
とによる大量のＨラジカルの発生を抑制することができ
、これにより安定してＤＬＣ膜を生成することができる
。また試料室内に反応ガスが均等に噴出するようにし、
さらに基板ホルダー８を昇降可能にしたので、膜厚分布
を良好なものにすることができる。
（ａ） 前記ガス散布管６は円環状に限られるもので
はなく、短形状等であってもよい。また、ガス散布管６
に形成される孔６１は８個に限定されるものではなく、
さらに孔６１の形成される方向は４５″″の方向に限定
されるものではない。
はなく、短形状等であってもよい。また、ガス散布管６
に形成される孔６１は８個に限定されるものではなく、
さらに孔６１の形成される方向は４５″″の方向に限定
されるものではない。
缶）前記実施例では、ガス散布管６に形成される孔６１
のピッチを変えることにより反応ガスが均等に散布され
るようにしたが、たとえば孔６１を同ピツチで形成して
、ガス導入部６ａ側の孔径を最も小さく、ガス導入部６
ａから遠ざかるに従い徐々に大きくなるようにしてもよ
い。この場合でも反応ガスを均等に散布することができ
る。
のピッチを変えることにより反応ガスが均等に散布され
るようにしたが、たとえば孔６１を同ピツチで形成して
、ガス導入部６ａ側の孔径を最も小さく、ガス導入部６
ａから遠ざかるに従い徐々に大きくなるようにしてもよ
い。この場合でも反応ガスを均等に散布することができ
る。
（Ｃ） 反応ガスとしてはメタンガスに限られるもの
ではなく、硬質カーボン膜を生成することのできるもの
であれば他の炭化水素系のガスであってもよい。
ではなく、硬質カーボン膜を生成することのできるもの
であれば他の炭化水素系のガスであってもよい。
（ロ）また、高周波電源１０の周波数は１３．５６Ｍ）
１２に限定されるものではない。
１２に限定されるものではない。
この発明に係る硬質カーボン膜住成装置によれば、試料
室側から反応ガスを導入するようにしたので、メタンガ
スが分解されすぎることによるＨラジカルの大量発生を
防止することができ、これにより安定して硬質カーボン
膜を生成することができる。また反応ガスが均等に噴出
するようにしたので、基板上の膜圧分布を良好なものに
することができる。
室側から反応ガスを導入するようにしたので、メタンガ
スが分解されすぎることによるＨラジカルの大量発生を
防止することができ、これにより安定して硬質カーボン
膜を生成することができる。また反応ガスが均等に噴出
するようにしたので、基板上の膜圧分布を良好なものに
することができる。
第１図は本発明の一実施例による硬質カーボン膜生成装
置の断面構成図、第２図は反応ガス散布管の平面図、第
３図はこの散布管の■−■断面図である。 ｌ・・・プラズマ室、３・・・導波管、４ａ、４ｂ・・
・電磁コイル、５・・・試料室、６・・・反応ガス散布
管、７・・・基板、８・・・基板ホルダー
置の断面構成図、第２図は反応ガス散布管の平面図、第
３図はこの散布管の■−■断面図である。 ｌ・・・プラズマ室、３・・・導波管、４ａ、４ｂ・・
・電磁コイル、５・・・試料室、６・・・反応ガス散布
管、７・・・基板、８・・・基板ホルダー
Claims (1)
- （１）マイクロ波が導入されプラズマを発生するための
プラズマ室と、このプラズマ室の周囲に配設され、前記
プラズマ室内に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁
界を形成するための磁気回路と、前記プラズマ室内に発
生したプラズマ流が照射される基板が内部に配置される
試料室と、前記試料室内に反応ガスを均等に噴出するよ
うに設けられた反応ガス導入手段とを備えた硬質カーボ
ン膜生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1043916A JP2819588B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 硬質カーボン膜生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1043916A JP2819588B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 硬質カーボン膜生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02225672A true JPH02225672A (ja) | 1990-09-07 |
| JP2819588B2 JP2819588B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=12677040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1043916A Expired - Fee Related JP2819588B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 硬質カーボン膜生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2819588B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04329879A (ja) * | 1991-04-30 | 1992-11-18 | Shimadzu Corp | ダイヤモンド状カーボン膜形成方法 |
| US5427827A (en) * | 1991-03-29 | 1995-06-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Deposition of diamond-like films by ECR microwave plasma |
| EP0665307A2 (en) * | 1994-01-27 | 1995-08-02 | Canon Sales Co., Inc. | Film forming CVD-apparatus and method effected by the same |
| US5626963A (en) * | 1993-07-07 | 1997-05-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hard-carbon-film-coated substrate and apparatus for forming the same |
| US5691010A (en) * | 1993-10-19 | 1997-11-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Arc discharge plasma CVD method for forming diamond-like carbon films |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS63155717A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Komatsu Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPS63185894A (ja) * | 1987-01-28 | 1988-08-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 |
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1989
- 1989-02-23 JP JP1043916A patent/JP2819588B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2819588B2 (ja) | 1998-10-30 |
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