JPH0361376A - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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JPH0361376A
JPH0361376A JP19763089A JP19763089A JPH0361376A JP H0361376 A JPH0361376 A JP H0361376A JP 19763089 A JP19763089 A JP 19763089A JP 19763089 A JP19763089 A JP 19763089A JP H0361376 A JPH0361376 A JP H0361376A
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Motohiro Arai
新井 基尋
Kazuaki Hotta
和明 堀田
Nobuaki Shohata
伸明 正畑
Kazuhiro Baba
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板上に薄膜を形成する装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
以下、基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置として、S
i基板上にダイヤモンド薄膜を形成するダイヤモンド薄
膜形成装置を例に採り、発明について詳細に述べる。
第7図に、従来のダイヤモンド薄膜形成装置の一例を示
す。このダイヤモンド薄膜形成装置Jこついては、文献
「アプライド フィジックス レター(Appl  P
hys  Lett)J  50巻20号、1658ペ
ージ、1988年に詳細ンこ記載されている。この従来
のダイヤモンド薄膜形成装置は、一方がメツシュのアノ
ード電極15、他方がホロカソードのカソード電極14
である一対の幻向電極を用い、アノード電極15の背面
に基板4を配置1〜、カソード電極14とアノード電極
15間に直流電源16を接続した構成である。この従来
のダイヤモンド薄膜形成装置では、カソード電極I4と
アノード電極15間の空間5(以下放電空間記す)の圧
力を25Torr程度に保持しながら原料ガス供給管か
ら原料ガスを放電空間に流し、カソード電極14とアノ
ード電極15間の直流グロー放電により原料ガスの励起
を行い、基板上にダイヤモンド薄膜を形成している。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、従来のダイヤモンド薄膜形成装置において、
ダイヤモンド薄膜の堆積速度を速めるためには、原料ガ
スの圧力を高め、原料ガスの量を増加させる必要がある
。しかし、原料ガスの圧力を高めると対向電極間の放電
が不安定になり、電流が集中したアーク放電が発生する
。アーク放電が発生すると、グラファイト状カーボンの
増加及び堆積したダイヤモンド薄膜の面内の均一性が悪
くなるため、原料ガスの圧力を25Torr程度の低圧
に保持し、対向電極間の放電を直流グロー放電に維持し
ている。このように、原料ガスの圧力を高めることがで
きないためダイヤモンド薄膜の堆積速度が遅い。さらに
、直流グロー放電による原料ガスの高温プラズマにより
基板温度の制御が難しく、グラファイトの析出が多くな
る欠点があった。
本発明の目的は、基板に堆積する薄膜の堆積速度が速く
、かつ均−性及び均質性のすぐれた薄膜形成装置を提供
することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による薄膜形成方法は、原料ガスを励起するパル
ス放電に先立ち予め原料ガスを電離させることを特徴と
している。
さらに、薄膜形成装置においては、一対の放電電極と、
放電電極に高圧のパルス電圧を印加する高圧パルス電源
と、コロナ放電予備電離器、UV予備電離器、X線予備
電離器及び紫外線レーザ等の予備電離器とからなり、放
電空間の原料ガスを励起するパルス放電に先立ち、予備
電離器を用いて予め原料ガスを電離することを特徴とし
ている。
また、コロナ放電予備電離が、誘電体を挾んだ一対のコ
ロナ電極からなり、一対の放電電極のうち片側の放電電
極を一対のコロナ電極のうち一方のコロナ電極としたこ
とを特徴としている。
〔作用〕
本発明による薄膜形成方法及び装置では、原料ガスを励
起するパルス放電が生じる放電空間に予め予備電離器で
発生する紫外線やX線またはレーザで発生したレーザ光
を照射し、原料ガスを電離させることを特徴としている
。このため、原料ガスの圧力が大気圧以上と高くても放
電空間の電離した原料ガスによりパルス放電の安定性が
増す。
さらに、放電がパルス状であるためアーク放電に移行す
る前に放電が停止するので、放電を均一なグロー放電に
維持することができる。この結果、基板上に均一な薄膜
を高速で堆積させることができ、かつパルス放電である
ため平均電力が小さく基板温度への影響が少なく均質な
堆積が可能である。さらに、誘電体を挟んで一対のコロ
ナ電極からなり、かつ一方のコロナ電極が一方の放電電
極であるコロナ放電予備電離を用いた薄膜形成装置では
、コロナ電極である放電電極とコロプ電極間に高電圧パ
ルスを印加することによりコロナ電極である放電電極と
誘電体表面間にコロナ放電が起き紫外線が発生する。こ
の紫外線を原料ガスの電離に使用することにより、上記
に述べたことと同様な作用が得られる。
〔実施例〕
次に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
一実施例であるダイヤモンド薄膜形成装置で、本発明に
関わる部分を示している。
第1図に薄膜形成方法を実現するための薄膜形成装置で
あり、第7図に示した従来の薄膜形成装置と異なり予備
電離器1と、互いに対向させて配置した一対の放電電極
2と、放電電極2に接続1゜た高圧パルス電源3とを備
えている。81基板4は電極間の放電空間5に対向させ
て配置している。
原料ガスは原料ガス供給管(図示省略)により放電空間
に供給する。この実施例においては、原料ガスである大
気圧のC2H2とH7の混合ガス(以下混合ガス)を励
起するパルス放電に先立ち、予備電離器1により放電空
間5中の混合ガスを予め電離している。その後、高圧パ
ルス電源3により間隔が25mmの電極2間に20kV
程度の高電圧パルスを印加し、放電空間5の混合ガスを
励起するパルス放電を行わせ、Si基板4にダイヤモン
ド薄膜を堆積させる。
第2図に示した薄膜形成装置は、第1の発明の実施例と
同様の構成を持ち予備電離器としてコロナ放電で紫外線
を発生させるコロナ放電予備電離器6を用いている。こ
の実施例においては、混合ガスを励起するパルス放電に
先立ち、コロナ放電予備電離器6で生じた紫外線で混合
ガスを電離している。
第3図に示した薄膜形成装置は、第1の実施例と同様の
構成を持ち予備電離器としてアーク放電で紫外線を発生
させるUV予備電離器7を用いている。この実施例にお
いては、混合ガスを励起するパルス放電に先立ち、UV
予備電離器7で生じた紫外線で混合ガスを電離している
第4図に示した第4の実施例であるダイヤモンド薄膜形
成装置は、第1の実施例と同様の構成を持ち予備電離器
としてX線を発生させるX線予備電離器8を用いている
。この実施例においては、混合ガスを励起するパルス放
電に先立ち、X線予備電離器8で生じたX線で混合ガス
を電離している。
第5図に示した第5実施例であるダイヤモンド薄膜形成
装置は、第1の実施例と同様の構成を持ち予備電離器と
して紫外線10を発振する紫外線レーザ9を用いている
。この実施例においては混合ガスを励起するパルス放電
に先立ち、紫外線レーザ9で発振した紫外線10で混合
ガスを電離している。
第6図に示した第6の実施例であるダイヤモンド薄膜形
成装置は、放電電極とコロナ電極を兼ね、表から裏面に
貫通した穴を多数有する穴開き電極11を放電電極2に
対向して配置し、この穴開き電極11の背面に誘電体で
ある石英ガラス13を挟んでコロナ電極12を配置1−
て、この穴開き電極112石英ガラス13.コロナ電極
12で予備電離器を構成している。この実施例において
、原料ガスである大気圧のcH4とH,の混合ガスを励
起するパルス放電に先立ち、穴開き?を極11とコロナ
電極12間に30kVの高圧パルス電圧を印加する。こ
の高圧パルス電圧により、石英ガラス13表面と穴開き
電極11背面との間にコロナ放電が起き紫外線が発生し
、この紫外線が穴開き電極11の穴を通り放電空間5に
入射して混合ガスが電離する。
上記実施例のように放電空間5が混合ガスを励起する放
電に先立ち予め電離した状態では、作用の項で述べたよ
うに混合ガスの圧力を大気圧以上と高くしても、放!電
極間のパルス放電はグロー放電に維持される。この結果
、Si基板4に高速に均一なダイヤモンド薄膜が堆積す
る。
本発明の実施例では基板を加熱していないが、加熱して
もよく、基板にSi基板を用いたがSi基板に限定する
ものではなく、さらにSi基板に薄膜としてダイヤモン
ド薄膜を堆積させているが堆積膜の種類を限定するもの
でもない。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明による薄膜形成装置では従来
装置に比べ薄膜の堆積速度を速くすることができる。
発明の実施例である薄膜形成装置の概略図、第7図は従
来の直流グロー放電を用いた薄膜形成装置の断面図を示
している。
■・・・・・・予備電離器、2・・・・・・放電電極、
3・・・・・・高圧パルス電源、4・・・・・・Si基
板、5・・・・・・放電空間、6・・・・・・コロナ放
電予備電離器、7・・・・・・UV予備電離器、8・・
・・・・X線予備電離器、9・・・・・・紫外線レーザ
、10・・・・・・紫外線、11・・・・・・穴開き電
極、12・・・・・・コロナ電極、13・・・・・・石
英ガラス、14・・・・・・カソード電極、15・・・
・・・アノード電極、16・・・・・・直流電源。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原料ガスをパルス放電で励起し、基板に薄膜を堆
    積させる薄膜形成方法において、前記パルス放電に先立
    ち前記原料ガスを予め電離させることを特徴とする薄膜
    形成方法。
  2. (2)互いに対向させて配置した一対の放電電極と、前
    記放電電極間に高圧のパルス電圧を印加する高圧パルス
    電源とを少くとも備えてなる薄膜形成装置において、コ
    ロナ放電で紫外線を発生させるコロナ放電子備電離器を
    付加したことを特徴とする薄膜形成装置。
  3. (3)互いに対向させて配置した一対の放電電極と、前
    記放電電極間に高圧のパルス電圧を印加する高圧パルス
    電源とを少くとも備えてなる薄膜形成装置において、ア
    ーク放電で紫外線を発生させるUV予備電離器を付加し
    たことを特徴とした薄膜形成装置。
  4. (4)互いに対向して配置した一対の放電電極と、前記
    放電電極間に高圧のパルス電圧を印加する高圧パルス電
    源を少くとも備えてなる薄膜形成装置において、X線を
    発生するX線予備電離器を付加したことを特徴とする薄
    膜形成装置。
  5. (5)互いに対向して配置した一対の放電電極と前記放
    電電極間に高圧のパルス電圧を印加する高圧パルス電源
    とを少くとも備えてなる薄膜形成装置において、紫外線
    レーザ光を発振する紫外線レーザを付加したことを特徴
    とする薄膜形成装置。
  6. (6)互いに対向して配置した一対の放電電極と前記放
    電電極間に高圧のパルス電圧を印加する高圧パルス電源
    とを少くとも備えてなる薄膜形成装置において、誘電体
    を挾んだ一対の電極(以下コロナ電極)からなるコロナ
    放電予備電離器を備え、かつ、前記一対の放電電極のう
    ち片側の放電電極を前記一対のコロナ電極のうち一方の
    コロナ電極としたことを特徴とする薄膜形成装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056647A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Haiden Kenkyusho:Kk プラズマ発生方法及びプラズマ発生装置
JP2008121115A (ja) * 2006-11-09 2008-05-29 Applied Materials Inc Pecvd放電処理において電磁放射線を制御するためのシステム及び方法
JP2008218369A (ja) * 2007-02-09 2008-09-18 Tokyo Institute Of Technology 表面処理装置

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