JPH06280030A - 薄膜作成装置 - Google Patents

薄膜作成装置

Info

Publication number
JPH06280030A
JPH06280030A JP9373793A JP9373793A JPH06280030A JP H06280030 A JPH06280030 A JP H06280030A JP 9373793 A JP9373793 A JP 9373793A JP 9373793 A JP9373793 A JP 9373793A JP H06280030 A JPH06280030 A JP H06280030A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
plasma
power source
cathode electrode
high frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9373793A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukinobu Hibino
幸信 日比野
Masamichi Matsuura
正道 松浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to JP9373793A priority Critical patent/JPH06280030A/ja
Publication of JPH06280030A publication Critical patent/JPH06280030A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 [目的] 高周波電源を用いた容量結合型の薄膜作成装
置の真空容器内で高品質で、大面積の薄膜を形成するこ
と。 [構成] 真空容器内31に一対の電極であるカソード
電極32及びアノード電極33を配設する。又、カソー
ド電極32は高周波電源35と接続され、直流電源41
を重畳する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、機械、工具、光学等で
使用する薄膜を、CVD法により広面積に成膜する装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高周波電源を用いた容量結合型の
薄膜作成装置は図3で示されるように、真空容器1と真
空容器1内の気体を排気するための真空ポンプ7及び原
料ガスを導入するためのマスフローコントローラー8と
からなる。真空容器1内には一対の電極であるカソード
電極2とアノード電極3とが平行に配設され、一方のカ
ソード電極2はマッチングボックス内に収容されている
ブロッキングコンデンサー6を介して高周波電源5に接
続され、他方のアノード電極3は接地されている。アノ
ード電極3の接地側面には、アノード電極3上に載置さ
れる基板4を加熱する加熱ランプ9が配設されている。
10は電極間に発生したプラズマを示している。
【0003】以上のように構成される高周波電源を用い
た容量結合型の薄膜作成装置でアモルファスシリコン薄
膜を作成する場合について説明すると、薄膜作成時の真
空容器1内の圧力Pは10-1Torr程度である。この圧力下
においてプラズマ放電を行うと、真空容器1内の圧力が
低いためプラズマが容器全体に広がり両電極間(カソー
ド電極とアノード電極間)の電極面積比、アノード電極
面積/カソード電極面積は1より大巾に大となり、放電
電極間の平均的電位分布は図4(A)で示されるような
電位分布となる。陰極であるカソード電極側においては
電圧降下が生じて負のセルフバイアスVDCが形成され
る。又、プラズマ電位VP は10〜15V程度となる。従っ
て、アノード電極3上の基板4上には、プラズマ中で励
起されたラジカルや適当なエネルギーのイオンの照射を
受けて良質の薄膜が作成される。これは、例えば、日刊
工業新聞社の「プラズマ成膜の基礎」(小沼光晴著)、
J. Appl. Phys. 57 及び58(K. Kohler efal)において
も開示されている。
【0004】ところで、ダイヤモンド薄膜を作成する場
合、従来、熱フィラメント法、DCプラズマ法、マイク
ロ波プラズマ法、有磁場マイクロ波プラズマ法、DCプ
ラズマトーチ法、又は燃焼炎法等多くの方法が考えられ
てきたが上述のアモルファスシリコン薄膜の作成に広く
用いられている高周波電源を用いた容量結合形の薄膜作
成装置では良質のダイヤモンド膜は合成できないといわ
れている。それは、ダイヤモンド薄膜作成時における真
空容器1内の圧力Pは20〜100Torr であり、アモルファ
スシリコン薄膜作成時より高い圧力によるためである。
この圧力下でプラズマ放電を行うと、真空容器1内の圧
力が高いため図3の10で示されるようにプラズマがカ
ソード電極2とアノード電極3の両電極間内に局在し、
カソード電極面積とアノード電極面積は見かけ上等しく
なり、放電電極間の平均的電位分布は図4(B)で示さ
れるような電位分布となる。従って、カソード電極側に
は電圧降下が生じず、負のセルフバイアスは作成されな
い。プラズマ電位VP は低圧時に比べ高電位となり、ア
ノード電極3上の基板4上に堆積したダイヤモンド薄膜
はプラズマ電位Vp に相当する高エネルギーのイオンの
照射を受け、堆積しながらグラファイト化する。これ
は、例えば、第3回ダイヤモンドシンポジウム講演要旨
集(湯郷他)(1989年)においても開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、高
周波電源を用いた容量結合型の薄膜作成装置では薄膜を
作成する場合、その真空容器内の圧力によりカソード電
極とアノード電極間の電位分布が大きく変化するので、
成膜中の圧力によっては高品質な薄膜を作成することが
できなかった。
【0006】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、高品
質な薄膜を作成することができる高周波電源を用いた容
量結合型の薄膜作成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】以上の目的は、真空容器
内にカソード電極とアノード電極を対向して設置し、電
極間に高周波電圧を印加する容量結合型の薄膜作成装置
において、前記カソード電極に負の直流電圧を重畳して
印加させることを特徴とする薄膜作成装置によって達成
される。
【0008】
【作用】カソード電極に高周波電圧を印加し、同時に負
の直流電圧を重畳印加してプラズマ放電を行うことによ
り、カソード電極とアノード電極間の電位分布が改善さ
れ、高品質な薄膜を作成することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例による薄膜作成装置に
ついて図面を参照して説明する。
【0010】本実施例による薄膜作成装置は図1で示さ
れるように主として、真空容器31、真空ポンプ37及
びマスフローコントローラー38とからなる。マスフロ
ーコントローラー38は、真空容器31内の圧力を一定
に保持するように原料ガスの導入、停止及びその流量の
調節をすることができる。真空容器1内には、平行な平
板形の一対の電極であるカソード電極32とアノード電
極33が設置されている。一方の電極であるカソード電
極32はマッチングボックス内に収容されているブロッ
キングコンデンサー36を介して高周波電源35に接続
されており、又、カソード電極32とブロッキングコン
デンサー36との間から分岐して、ローパスフィルター
(LPF)42を介して直流電源41に接続されてい
る。ローパスフィルター(LPF)42は、高周波電源
35からの電流の流入を阻止する、即ち、直流電源41
を保護するためのものである。又、他方のアノード電極
33は接地されており、カソード電極32側の面上にダ
イヤモンド薄膜を作成させる基板34が載置され、接地
側面には、アノード電極33上の基板34を加熱する加
熱ランプ39が配設されている。
【0011】以上、本発明の実施例による薄膜作成装置
の構成について説明したが、次にその作用について説明
する。
【0012】基板34(例えば、シリコンウェハー基
板)にダイヤモンド薄膜を成長させる場合、成膜初期段
階におけるダイヤモンド核発生密度数を向上させるた
め、基板34の表面を1 〜5 μm径のダイヤモンド砥粒
で傷つけ処理する。この基板34を真空容器31内のア
ノード電極33上に載置する。真空ポンプ7で真空容器
31内を10-2Torr程度に真空排気し、マスフローコント
ローラー38でダイヤモンド薄膜作成に必要な原料ガ
ス、例えば、1% CH4に希釈したH2を真空容器31内に
導入して、真空容器31内の圧力を10-1Torr程度に保持
する。アノード電極33上の基板34は加熱ランプ39
で800 ℃程度に加熱される。ここで、高周波電源35よ
りカソード電極32に電力を投入し、プラズマを点火す
る。尚、図1の40は本実施例におけるプラズマの発光
部分を示しており、それはカソード電極32の近傍にあ
る。
【0013】又、カソード電極32に高周波電源35か
ら、例えば、その周波数が高周波数である13.56MHzの電
力を投入してプラズマを点火した後、マスフローコント
ローラー38により原料ガスの流量を増加させながら、
直流電源41から負の直流電圧を重畳印加する。更に、
原料ガスの流量を調節することで真空容器31内の圧力
Pを20〜100Torr に維持し、かつ高周波電力と直流電力
を所定の比、例えば1:1としてプラズマ放電を維持す
るようにしている。この場合の放電電極間の平均的電位
分布は図2(B)に示されるような電位分布となる。こ
の状態を2〜3時間保持すると、真空容器31内のアノ
ード電極33上の基板34上には、プラズマ中の活性種
による照射を受けて厚さ1μm程度の良質の薄膜が堆積
する。
【0014】然るに、高周波電圧を単独で印加してプラ
ズマを発生させると、上述したように放電電極間の平均
的電位分布は図4(B)で示され、又、高周波電圧の代
わりに負の直流電圧を単独で印加してプラズマを発生さ
せると、放電電極間の平均的電位分布は図2(A)で示
されるような電位分布となる。又、負の直流電圧のみの
印加ではダイヤモンド薄膜を成長させるような高い圧力
下においては放電が電極の一部に局在化して電極や基板
を破損する場合がある。又、このような異常放電の原因
としては放電電極上に堆積するダイヤモンドやグラファ
イト等の比較的電気導電率の低い物質により、カソード
電極32の表面の一部にチャージアップしたり、放熱が
不充分なために局所的に高温の領域ができ、そこに放電
が集中して局所放電(異常放電)となると考えられるの
で大面積の薄膜作成は困難である。
【0015】以上述べたように、本実施例では、カソー
ド電極32に負の直流電圧を重畳することにより図4
(B)に示される高周波放電(RF放電)と図2(A)
に示される直流放電(DC放電)が重畳されたものとな
り、図2(B)に示すような放電電極間に平均的電位分
布をとる。このとき、プラズマ電位Vp は相対的に低く
なり、アノード電極33上の基板34上にはイオン照射
が低減し、良質のダイヤモンド薄膜を作成することがで
きる。又、直流電源41を単独でカソード電極32に接
続した場合に発生する異常放電が激減し、大面積のダイ
ヤモンド薄膜を容易に成長させることが可能となる。
又、高周波電源35を単独でカソード電極32に接続し
た場合よりプラズマ密度が向上するので、2〜3倍高速
にダイヤモンド薄膜を堆積することができる。
【0016】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能で
ある。
【0017】本実施例においては、ダイヤモンド薄膜に
ついて述べたが、その他の4B属元素(例えばSi )に
対しても同様に良質の膜を作成することができる。
【0018】又、以上の実施例では、一対の電極を平行
な平板形としたが、カソード電極を円筒形、立体形等の
形状としてもよい。
【0019】又、高周波の周波数を13.56MHzとしたが、
100KHz〜100MHz程度の広範囲な周波数の高周波電源を用
いてもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明の薄膜作成装置によれば、高周波
電源を用いた容量結合型でカソード電極に負の直流電圧
を重畳して印加させることにより、高周波電源を用いた
容量結合型の薄膜作成装置でありながら薄膜作成時の圧
力に関係なく高品質で大面積の薄膜を容易にかつ高速に
作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による薄膜作成装置の側面図で
ある。
【図2】(A)は本装置において直流電源のみを用いた
場合の放電電極間の平均的電位分布を示す図であり、
(B)は本装置の高周波電源に直流電源を重畳した場合
の放電電極間の平均的電位分布を示す図である。
【図3】従来の薄膜作成装置の側面図である。
【図4】(A)は従来の装置においてアモルファスシリ
コン薄膜作成時の放電電極間の平均的電位分布を示す図
であり、(B)は従来の装置においてダイヤモンド薄膜
作成時の放電電極間の平均的電位分布を示す図である。
【符号の説明】 31 真空容器 32 カソード電極 41 直流電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器内にカソード電極とアノード電
    極を対向して設置し、電極間に高周波電圧を印加する容
    量結合型の薄膜作成装置において、前記カソード電極に
    負の直流電圧を重畳して印加させることを特徴とする薄
    膜作成装置。
JP9373793A 1993-03-29 1993-03-29 薄膜作成装置 Pending JPH06280030A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9373793A JPH06280030A (ja) 1993-03-29 1993-03-29 薄膜作成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9373793A JPH06280030A (ja) 1993-03-29 1993-03-29 薄膜作成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06280030A true JPH06280030A (ja) 1994-10-04

Family

ID=14090730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9373793A Pending JPH06280030A (ja) 1993-03-29 1993-03-29 薄膜作成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06280030A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0940493A (ja) * 1995-07-27 1997-02-10 Natl Inst For Res In Inorg Mater ダイヤモンドの合成方法
JP2008150681A (ja) * 2006-12-19 2008-07-03 Dialight Japan Co Ltd 直流プラズマ成膜装置
WO2010100702A1 (ja) * 2009-03-04 2010-09-10 富士電機ホールディングス株式会社 成膜方法及び成膜装置
CN103572248A (zh) * 2012-08-07 2014-02-12 信越化学工业株式会社 金刚石制造方法和dc等离子体增强cvd装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0940493A (ja) * 1995-07-27 1997-02-10 Natl Inst For Res In Inorg Mater ダイヤモンドの合成方法
JP2008150681A (ja) * 2006-12-19 2008-07-03 Dialight Japan Co Ltd 直流プラズマ成膜装置
WO2010100702A1 (ja) * 2009-03-04 2010-09-10 富士電機ホールディングス株式会社 成膜方法及び成膜装置
US8586484B2 (en) 2009-03-04 2013-11-19 Fuji Electric Co., Ltd. Film forming method and film forming apparatus
JP5397464B2 (ja) * 2009-03-04 2014-01-22 富士電機株式会社 成膜方法
CN103572248A (zh) * 2012-08-07 2014-02-12 信越化学工业株式会社 金刚石制造方法和dc等离子体增强cvd装置
US20140041574A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 Shin-Estu Chemical Co., Ltd. Diamond producing method and dc plasma enhanced cvd apparatus
KR20140019726A (ko) * 2012-08-07 2014-02-17 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 다이아몬드의 제조 방법 및 직류 플라즈마 cvd 장치
JP2014034473A (ja) * 2012-08-07 2014-02-24 Shin Etsu Chem Co Ltd ダイヤモンドの製造方法及び直流プラズマcvd装置
US9534315B2 (en) 2012-08-07 2017-01-03 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Diamond producing method and DC plasma enhanced CVD apparatus
US20170073836A1 (en) * 2012-08-07 2017-03-16 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Diamond producing method and dc plasma enhanced cvd apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2020514554A (ja) プラズマリアクタ及びプラズマリアクタでのダイヤモンドライクカーボンの堆積又は処理
JP4714166B2 (ja) 基板のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JPH08181125A (ja) プラズマ処理方法及びその装置
KR100354413B1 (ko) 플라즈마 처리 시스템 및 방법
JP2000156370A (ja) プラズマ処理方法
JPH06260461A (ja) プラズマによる基板表面の洗浄方法
US6909086B2 (en) Neutral particle beam processing apparatus
JPH0774159A (ja) プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
JPH0613196A (ja) プラズマ発生方法および発生装置
JPH06291048A (ja) 薄膜形成方法
JPH06280030A (ja) 薄膜作成装置
JPH0769790A (ja) 薄膜作製装置
JP2626339B2 (ja) 薄膜形成装置
JPS63103088A (ja) エッチング方法及びその装置
JP2761875B2 (ja) バイアススパッタリング法による堆積膜形成装置
JP2000150196A (ja) プラズマ処理方法およびその装置
JP3357737B2 (ja) 放電プラズマ処理装置
JPH02115379A (ja) 薄膜形成装置
JP3615919B2 (ja) プラズマcvd装置
KR920002169B1 (ko) 플라즈마 증착방법과 이에 적합한 장치
JPS6247472A (ja) 立方晶チツ化ホウ素膜の形成方法
JPS60189925A (ja) 高周波放電反応装置
JP2697501B2 (ja) 薄膜形成方法
JPH0463323A (ja) 液晶配向処理法
CN116157549A (zh) 薄膜层的脉冲等离子体沉积