JPH07268633A - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

Info

Publication number
JPH07268633A
JPH07268633A JP6058417A JP5841794A JPH07268633A JP H07268633 A JPH07268633 A JP H07268633A JP 6058417 A JP6058417 A JP 6058417A JP 5841794 A JP5841794 A JP 5841794A JP H07268633 A JPH07268633 A JP H07268633A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
plasma
gas
film
filament
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.)
Granted
Application number
JP6058417A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3041185B2 (ja
Inventor
Yoshitsugu Shibuya
義継 渋谷
Yukio Miya
宮  行男
Koichi Naoi
直井  孝一
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.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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 Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
Priority to JP6058417A priority Critical patent/JP3041185B2/ja
Publication of JPH07268633A publication Critical patent/JPH07268633A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3041185B2 publication Critical patent/JP3041185B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜物性、膜品質が優れ、バッチあたりの処理
個数増加を可能とするプラズマCVD装置を提供するこ
と。 【構成】 ガス導入口と排気口を備えた真空槽中央に熱
電子を放出するためのフィラメント電極と正電圧が印加
されるアノ−ド電極との組み合わせからなるプラズマ発
生部を配置し、この外側に粉体、微粒子を捕捉するため
のトラップ電極と、さらに外側に負電圧が印加されるカ
ソ−ド電極が配設されていることを特徴とするプラズマ
CVD装置。 【効果】 装置内の基材配置よっては処理個数を増加さ
せ生産性を高めることが可能となり、薄膜の外観品質お
よび耐摩耗性が飛躍的に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ化学的蒸着法
(プラズマCVD)により薄膜を形成するためのプラズ
マCVD装置に関し、特に直流グロ−プラズマCVD装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の直流グロ−プラズマCVD装置の
模式図を図3に示す。ガス導入口34と排気口36を備
えた真空槽32の内部にカソ−ド電極46と、これと電
気的に結合した状態で基材48が載置されている成膜部
44と、プラズマ発生手段を有するプラズマ発生部38
が配置されている。プラズマ発生手段は熱電子を放出す
るための高融点金属からなるフィラメント電極40と、
正電圧が印加されるアノ−ド電極42の組み合わせから
構成されている。この装置空間に薄膜形成用のモノマ−
ガスを導入した後、フィラメント電極40への加熱によ
り放出された熱電子がアノ−ド電極42に加速衝突し放
電のトリガ−となる。放電が開始されると熱電子はアノ
−ド電極42の他にモノマ−ガス分子にも衝突し、モノ
マ−ガスの電離、分解により真空槽内全域にモノマ−ガ
スのプラズマが形成される。カソ−ド電極46に負の直
流高電圧を印加することにより、ガスプラズマ中のモノ
マ−ガスイオンを基材48に加速衝突させ薄膜形成を行
っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような直流グロ−
プラズマCVD装置において、1つのフィラメント電極
にアノ−ド電極を対向させて配置しフィラメント電極か
ら放出された熱電子の多くをアノ−ド電極に衝突させ
て、フィラメント電極とアノ−ド電極間に高密度のガス
プラズマを形成し、このガスプラズマ中のモノマ−ガス
の電離、分解により生成されるモノマ−ガスイオンをカ
ソ−ド電極に加速衝突させて薄膜形成を行うが、プラズ
マ発生部で生成されるモノマ−ガスイオンは指向性を持
って拡散するため、カソ−ド電極に加速衝突するモノマ
−ガスイオン流に偏りが生じて成膜レ−トに分布が生
じ、これが原因となって膜厚分布が生じる。
【0004】またプラズマ発生源であるフィラメント電
極とアノ−ド電極近傍の局所的にプラズマ密度が高い空
間では、高濃度のモノマ−ガスイオンの電離、分解によ
り粉体、微粒子などが多数生成され、これら粉体、微粒
子などが基材表面に付着し膜外観品質を低下させるとと
もに、密着性、耐摩耗性などの膜物性を著しく低下させ
て薄膜に悪影響を及ぼす問題点がある。
【0005】本発明の課題は、上記問題を解決し、膜物
性、膜品質の優れた薄膜の形成と、バッチあたりの処理
個数増加を可能とするプラズマCVD装置を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、ガス導入口と排気口を備えた真
空槽内部の中央に熱電子を放出するためのフィラメント
電極と正電圧が印加されるアノ−ド電極との組み合わせ
からなるプラズマ発生部と、該プラズマ発生部の外側に
負電圧が印加される複数のカソ−ド電極が配置されてお
り、導入ガスをプラズマにより電離、分解させてその生
成物を前記カソ−ド電極上に載置された基材の表面に形
成することを特徴とするプラズマCVD装置において、
プラズマ発生部とカソ−ド電極間にトラップ電極を配設
し、且つ基準電位に接続することにより、粉体および微
粒子などを捕捉するようにした。
【0007】
【作用】フィラメント電極とアノ−ド電極から構成され
るプラズマ発生部と基材が載置されたカソ−ド電極との
間にトラップ電極を配設することにより、局所的にプラ
ズマ密度の高いフィラメント電極とアノ−ド電極の近傍
で生成された粉体、微粒子はトラップ電極に加速衝突し
てしまい、成膜プロセスを阻害する粉体、微粒子などは
除外され、膜厚分布を生じさせたり、基材表面に付着し
て耐摩耗性、外観品質を著しく低下させる粉体、微粒子
の量が激減する。つまりトラップ電極は粉体、微粒子を
捕集するフィルタ−と同等な役割を果たしている。また
真空槽内部の電極配置によってはバッチあたりの処理個
数増が可能で生産性を向上させることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を硬質カ−ボン膜形成
を例にとって説明する。図1、図2は本発明によるプラ
ズマCVD装置の構造を説明するための模式図で、図1
が装置上面図、図2が装置断面図である。真空槽2は真
空ポンプ6を通じて真空排気が可能で、圧力調整器8に
より任意の圧力に調整できる構造となっている。該真空
槽2中央のプラズマ発生部10にはプラズマ発生手段を
構成するために必要なフィラメント電極12と、アノ−
ド電極14が15mmの距離をとって配置され、プラズ
マ発生部であるフィラメント電極とアノ−ド電極の中心
から外側に120mm離れた位置に粉体、微粒子を捕捉
するためのトラップ電極16と、前記プラズマ発生部の
中心から外側に200mm離れた位置にある成膜部18
にはカソ−ド電極20と、カソ−ド電極と電気的に結合
した状態で基材22とが配置されている。プラズマ発生
部10と基材22との相対的な位置関係を同等に保つた
め、カソ−ド電極20には自公転機構を持たせた。トラ
ップ電極は外径φ16mmの円柱を用い接地電位とし
た。真空槽2の外部からガス導入口4を通じて炭化水素
ガスが導入可能な装置構造となっている。電極駆動回路
24は、フィラメント電極12と電気的に結合したフィ
ラメント電源26と、アノ−ド電極14と電気的に結合
したアノ−ド電源28と、カソ−ド電極20と電気的に
結合したカソ−ド電源30とから構成される。
【0009】本実施例においては真空槽を真空ポンプ6
を通じて2×10- 5 Torr程度の圧力まで真空排気
した後、ガス導入口4よりモノマ−ガスとしてベンゼン
を導入し、圧力調整器8により2×10- 3 Torrと
なるように圧力を調整した。プラズマ発生部10に配置
されたプラズマ発生手段を構成するフィラメント電極1
2から熱電子を放出させ、100Vの電圧を印加したア
ノ−ド電極14に衝突させることで放電開始のトリガ−
としベンゼンガスにも熱電子を衝突させ真空槽内にベン
ゼンガスプラズマを発生させ、成膜部18に配置された
カソ−ド電極20に負の直流高電圧−5kVを印加し、
ガスイオンを加速衝突させ基材上に硬質カ−ボン膜を3
μm形成した。ここでは基材としてステンレス鋼を用い
た。
【0010】(比較例)本発明の効果を確認するため
に、プラズマ発生部10と成膜部18の間に配置された
トラップ電極16を取り除き、その他は実施例と同一装
置構成かつ同一条件で同一のステンレス鋼基材上に硬質
カ−ボン膜を3μm形成した。
【0011】実施例、比較例で、得られた硬質カ−ボン
膜の膜外観品質、膜厚分布、耐摩耗性の評価結果を下記
表1に示す。膜外観品質は硬質カ−ボン膜表面上に付着
したφ30μm以上の微細粒子数で評価した。耐摩耗性
は摩耗試験機で荷重350gfを印加した炭化けい素#
800の研磨紙による400回往復テストにより摩耗し
た膜厚を測定した。本実施例においては膜表面上のφ3
0μm以上の微細粒子数は0で粉体、微粒子などの付着
は認められず膜表面は平滑で外観品質は良好である。ト
ラップ電極と自公転機構を有するカソ−ド電極を配設し
たため、指向性を持って飛来してくるモノマ−ガスイオ
ン流に対して基材の相対的な位置関係は常に一定である
ことから成膜レ−トは均一化し、膜厚分布も従来膜(比
較例)にくらべて向上し設定値に対し±10%の範囲内
にある。耐摩耗性においても、摩耗試験機による摩耗量
は0で、膜表面に粉体、微粒子などの微細粒子が存在す
る比較例にくらべ飛躍的に向上することが明らかに認め
られる。
【0012】
【表1】
【0013】本実施例においてはステンレス鋼基材上に
硬質カ−ボン膜を形成したが、鉄鋼系材料、銅合金材料
などの任意の材料を使用してもさしつかえなく、ガスプ
ラズマ中でモノマ−ガスを電離、分解させモノマ−ガス
イオンにより薄膜形成を行うならば形成する薄膜は硬質
カ−ボン膜に限定する必要はなくいずれの薄膜でもよ
い。また基材材料と薄膜の間に基材の腐蝕防止や密着強
度の向上を目的として中間層を導入してもよい。ここで
はモノマ−ガスとしてベンゼンを用いたが、プラズマ中
で電離、分解可能なモノマ−ガスであればいずれのガス
を用いてもよい。粉体、微粒子の積極的な捕捉を目的と
したトラップ電極の基準電位は接地電位に限らず、浮遊
電位等でもよい。フィラメント電極とアノ−ド電極の位
置関係はトラップ電極に対しアノ−ド電極、フィラメン
ト電極の順またはトラップ電極に対しフィラメント電
極、アノ−ド電極の順のいずれでもよく、フィラメント
電極とアノ−ド電極間の距離Lは、3mm≦L<30m
mの範囲内であればいずれの値でもよい。プラズマ発生
部であるフィラメント電極とアノ−ド電極の中心から成
膜部までの距離Μは、60mm≦L<400mmの範囲
内であればいずれの値でもよい。トラップ電極はプラズ
マ発生部の中心からトラップ電極までの距離Rが、40
mm≦Rであることと、トラップ電極からカソ−ド電極
までの距離Tが、15mm≦Tであることの両者を満た
せばトラップ電極はプラズマ発生部とカソ−ド電極間の
任意の位置に配置してよい。トラップ電極の外径は、フ
ィラメント電極とアノ−ド電極により構成されるプラズ
マ発生部から飛来してくるモノマ−ガスイオンをカソ−
ド電極に加速衝突させるためにプラズマ発生部の中心か
らカソ−ド電極に対する仰角をθとすると、トラップ電
極の外径はM/2・tanθ以下であることが必須であ
る。カソ−ド電極に印加する直流高電圧は−1kV以上
であればいずれでもよい。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、プラズマ発生部と基材
が載置されたカソ−ド電極との間にトラップ電極を配設
させたことにより、各種基材上に耐摩耗性、外観品質を
低下させる粉体、微粒子の付着がなく、膜厚分布が良好
な薄膜を形成することが可能となる。また装置内の基材
配置よっては処理個数を増加させ生産性を高めることが
可能となり薄膜の外観品質、耐摩耗性が飛躍的に向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるプラズマCVD装置の
装置構造を示す模式上面図である。
【図2】本発明の実施例におけるプラズマCVD装置の
装置構造を示す模式断面図である。
【図3】従来におけるプラズマCVD装置の装置構造を
示す模式図である。
【符号の説明】
2 真空槽 4 ガス導入口 6 真空ポンプ 8 圧力調整器 10 プラズマ発生部 12 フィラメント電極 14 アノ−ド電極 16 トラップ電極 18 成膜部 20 カソ−ド電極 22 基材 24 電極駆動回路 26 フィラメント電源 28 アノ−ド電源 30 カソ−ド電源 32 真空槽 34 ガス導入口 36 排気口 38 プラズマ発生部 40 フィラメント電極 42 アノ−ド電極 44 成膜部 46 カソ−ド電極 48 基材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス導入口と排気口を備えた真空槽内部
    の中央に、熱電子を放出するためのフィラメント電極と
    正電圧が印加されるアノ−ド電極との組み合わせからな
    るプラズマ発生部と、該プラズマ発生部の外周に負電圧
    が印加される複数のカソ−ド電極とが配設されているこ
    とを特徴とするプラズマCVD装置において、前記プラ
    ズマ発生部と前記カソ−ド電極間に、粉体および微粒子
    などを捕捉するための棒状部材からなるトラップ電極が
    配設され、且つ基準電位に接続されていることを特徴と
    するプラズマCVD装置。
JP6058417A 1994-03-29 1994-03-29 プラズマcvd装置 Expired - Fee Related JP3041185B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6058417A JP3041185B2 (ja) 1994-03-29 1994-03-29 プラズマcvd装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6058417A JP3041185B2 (ja) 1994-03-29 1994-03-29 プラズマcvd装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07268633A true JPH07268633A (ja) 1995-10-17
JP3041185B2 JP3041185B2 (ja) 2000-05-15

Family

ID=13083814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6058417A Expired - Fee Related JP3041185B2 (ja) 1994-03-29 1994-03-29 プラズマcvd装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3041185B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3041185B2 (ja) 2000-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4946576A (en) Apparatus for the application of thin layers to a substrate
JP5160730B2 (ja) ビーム状プラズマ源
US4873445A (en) Source of ions of the triode type with a single high frequency exitation ionization chamber and magnetic confinement of the multipole type
US6274014B1 (en) Method for forming a thin film of a metal compound by vacuum deposition
US4992153A (en) Sputter-CVD process for at least partially coating a workpiece
US5252892A (en) Plasma processing apparatus
Tao et al. Spatial distributions of electron density and electron temperature in direct current glow discharge
US20180374720A1 (en) Gas exhaust plate and plasma processing apparatus
JPH0357191B2 (ja)
US20020148941A1 (en) Sputtering method and apparatus for depositing a coating onto substrate
JP3041185B2 (ja) プラズマcvd装置
JP3025743B2 (ja) 硬質炭素被膜形成装置
JP3397878B2 (ja) 薄膜の形成装置および形成方法
JP3079802B2 (ja) プラズマ銃
JP2849831B2 (ja) プラズマcvd装置
JP3079789B2 (ja) プラズマ銃及びプラズマ発生装置
JPS5941509B2 (ja) 強付着性の特に硬質炭素層を大きな面積に蒸着するための装置
JP3246780B2 (ja) 硬質カーボン膜の形成方法および形成装置
US6423191B1 (en) Sputtering method and apparatus for depositing a coating onto substrate
JPH0676358U (ja) プラズマcvd装置
JPH0732900U (ja) プラズマcvd装置
JPH03219541A (ja) プラズマ処理装置
JPH0931655A (ja) 硬質カーボン膜の形成方法
JPS62180077A (ja) 管内面の被覆方法
JPS62177180A (ja) 表面処理法

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090303

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100303

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120303

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140303

Year of fee payment: 14

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees