JPH0361376A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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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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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
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- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 18
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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〕
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。
ある。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- （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）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）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）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）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）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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19763089A JP2890506B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19763089A JP2890506B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361376A true JPH0361376A (ja) | 1991-03-18 |
| JP2890506B2 JP2890506B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=16377680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19763089A Expired - Lifetime JP2890506B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890506B2 (ja) |
Cited By (3)
| 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 |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP19763089A patent/JP2890506B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2890506B2 (ja) | 1999-05-17 |
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