JPS6260873A - 成膜用電気絶縁部材およびそれを用いた成膜方法 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、例えばプラズマＣＶＤ法のように、基材表面
にＴｉＮの如き導電性ｆ′ＩＪ膜を成膜する際に用いる
装置の陽極と陰極間に配設する電気絶縁部材及びそれを
用いた成膜方法に関し、更に詳しくは、成膜装置の安定
な運転状態を可能とし装置それ自体をコンパクトにする
ことができ、力１つ目的製品の破産化を可能にする電気
絶縁部材とそれを用いた成膜方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 基材の表面に電気エネルギーを利用して各種の機能薄膜
を形成する成膜方法のうち、プラズマＣＶＤ法は多様な
薄膜を比較的低温でつきまわり良く成膜することが可能
であるため広〈実施されている。この方法に用いられる
成膜装置は、概ね、反応ガスの導入口、導出口を備えた
チャンバ内にヒータで所定温度に加熱される陰極と陽極
を対向して配置し、陰極−ヒにノ人材を載置した構造を
基本とする。成ｎりに際しては、チャンバ内に反応ガス
を所定流量、所定圧で流入し、ヒータを作動して陰極お
よび基材を所定温度に加熱して陰極、陽極間に電圧を印
加してグロー放電を生起せしめて反応ガスの反応を進め
、もって基材表面にその反応生成物を蒸着せしめるので
ある。

この装置□において、陰極と陽極とは電気絶縁状態を維
持することが必要である０両者が短絡するとグロー放電
が不安定となって、ついには成膜操作が不可能になるか
らである。

基材の形状が小さいまたは基材処理機が少ない場合は、
チャンバ容積も小さくてすみ、両極間の電気絶縁も両極
間の離隔空間をそのまま利用すればよい。

しかしながら、最近では、基材処理敬が多くなるに伴な
いチャンバ内空間を有効に活用するために、第３図に例
示したような装置が登場している。

図で１はチャンバで反応ガス導入口１ａ及び導出口１ｂ
が付設されている。２．３はそれぞれ陰極、陽極を表わ
し、通常、ステンレス鋼のような金属で構成された板で
ある。４は陰極２を加熱して陰極ｌ二に載置された基材
５を所定温度に保持するための加熱り段で、通常、ニク
ロムヒータで構成される。ｆ３ａ、　８ｂはそれぞれ陰
極２と陽極３の間および陰極２とチャンバ！の間に配設
された電気絶縁部材であって１反応時の温度にたいする
耐熱性を備えると同時にガス放出をすることのない例え
ばセラミンクスのような電気絶縁物質で構成されている
。

基材処理量が多い場合は、陰極と陽極を上記した電気絶
縁部材を介して順次積層し、各段の陰極上にノ１（材を
・Ｉｉ！置せしめればよいことになる。

しかしながら、第３図に例示した装置を用いて１例えば
２（材にＴｉＮｌ５１１模を成膜する場合、こ゛のＴ　
ｉ　Ｎ　ｔ’、’ｊ　Ｉｆ！Ｊが導電性であるというこ
とからする次のような不都合を避けえない。

すなわち、成膜操作に入り陰極２の近傍に負グロー放電
を形成した場合！２極２に近接する電極絶縁部材８ａ、
　８ｂの基部にも　ＴｉＮが蒸着してしまう。その結果
、該部材８ａ、　ｆｉｂの基部表面も導電性となり、そ
の部分への負グローが進行し次第に負グローおよび導電
性皮膜が拡大することになる。

このように、成膜操作が反復もしくは長期に■って継続
されると、この部材８ａ、　８ｂ全体が導電性皮膜（Ｔ
ｉＮ）で被膜された状態になり、結局は電気絶・縁性を
喪失して安定した放電が不可能になる。

したがって、長時間の安定な成膜操作を維持するために
は、この電気絶縁部材の全長を長くして距離をかせぐこ
とが必要になる。しかしながら。

そのことは装置全体の大型化を不可避とし設計上の制約
を招く、また、成膜処理ごとに電気絶縁部材を交換する
ことも必要となり操作上の煩雑さは避けえない。

［発明の目的］ 本発す１は、し記した問題点を解決し、長時間に亘る安
定な放電を可能とし、装置の小型化にも寄与する電気絶
縁部材と、それを組みこむことによる成膜方法の提供を
目的とする。

［発明のＪＩｉ要］ 本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を屯ねる過
程で、プラズマＣＶＤ法においては、形成すべき皮膜の
つきまわり性は他法に比べ優れるものの、それにも限界
があるという・バ実に着目した。すなわち、プラズマＣ
ＶＤ法においても細く深い溝や小孔部には［１的とする
薄膜が形成されずらいという′バ実である。

この′！１を実に！、（づき、本発明者らは前記した電
気絶縁部材の表面に狭幅の溝を形成すれば、そこには導
″心性皮膜の形成されることがないのでそれが絶縁帯域
となりうるとの着想を抱き１本発明の電気絶縁部材を開
発しそれを用いた成膜方法を開発するに到った。

すなわち、本発明の電気絶縁部材は、成膜装置の陽極と
陰極との間に配設される電気絶縁部材であって、＃熱性
の電気絶縁物質から成り、その表面長手方向を横断して
溝が少なくとも　１ケ所周設されていることを特徴とし
、その成膜方法は、成膜装置の陽極と陰極の間に、耐熱
性の電気絶縁物質から成り表面長手方向を横断して溝が
少なくとも　１ケ所周設されている絶縁部材を配設して
成膜操作を行なうことを特徴とする。

本発明における成膜装置としては、電気エネルギーを利
用するイオンブレーティング法、プラズマＣＶＤ法に用
いる装置が対象となるが、とくにプラズマＣＶＤ法の装
置で効果が大きい。

本発明の電気絶縁部材は、例えば第３図に例示した装置
において、陰極２と陽極３の間に配設される部材であっ
て、装置作動時の温度にたいする耐熱性を備えた電気絶
縁物質で構成されている。

具体的には、アルミナ、耐熱ガラスのようなセラミック
スである。

その形状は、所定の長さを有する円柱、パイプ、角柱等
の中実または中空の棒状体である。そして、その長手方
向の少なくとも　１ケ所には長手方向を横断して溝が周
設されていることを特徴とする。この溝が前述した絶縁
帯域として機能する。

本発明の電気絶縁部材を第１図、第２図に例示する。第
１図は、　１禾の中実円柱８の長手方向のある個所の表
面に溝７が周設されたものを表わし、第２図は、円筒８
の中心部に中実円柱６が一体的に立１没され、その結果
１円柱６と円筒８の間隙が溝を構成するものを表わす。

図において、Ｗは溝幅を、Ｌは溝深さを意味し、本発明
にかかる溝は、グロー放電のつきまわり性の関係からし
て、Ｗは１０ｍｍ以下、しは１ｍｒ１以」−１でかつし
／Ｗが　１以トであることが好ましい。溝が４−記した
態様にあるとき、グロー放電のつきまわり性の限界を超
えることができこの溝内には皮膜の形成が進ます成膜操
作中にあっても絶縁帯域としてこの個所が残留する。

この電気絶縁部材を用いてノ、（材表面に成＋１Ｑ操作
を行なう場合は、第３図に例示したように、チャンバ１
内に未発１！１１の絶縁部材８ｂを載設し、そのトに陰
極２をａ設する。更にこの陰極の−Ｌに絶縁部材６ａを
ｔ設しそのＦに陰極３を載設する。基材５を陰極に載置
して常用の条件下でプラズマＣＶＤ法を適用すればよい
。

電気絶縁部材の表面に周設されている溝は、成膜操作中
でも絶縁？（？域として機能し続けるので、放電は長期
に亘って安定状態を保持することになる。

［発明の実施例］ 直径２５Ｇ＋＋１φ長さ５０ｍｍのアルミナ棒を用意し
た。

このアルミナ棒の両端からＩＯＩＩｌｍの位置に、幅３
１１＋１深さ５■の溝を刻設して第１図のような部材を
　６木製作した。

これら部材を用いて第３図に例示したプラズマＣＶＤ装
置を組立てた。陽極、ｂ８ｉはいずれも厚さ５ｍｍのス
テンレス板であった。陰極には基材としてステンレス製
部品をＪｉｌｌｔした。

チャンバ内を一旦排気したのち、Ｈ２，ＴｉＣ見４゜Ｎ
２を各等モル量導入してチャンバ内を１Ｔｏｒｒに維持
し、２（材を　５５０℃に加熱して両極間に３００Ｖの
電圧を印加し直流グロー放電を生起せしめ、８２（ｇ）
＋　　ＴｉＣｕ４（ｇ）　−ＴｉＮ（ｓ）＋　ＨＣ！ｌ
　（ｇ）で示される気相反応を進めた。

３時間の反応後であっても、放電は安定状態をＩＫ　Ｎ
４１　＋’Ｆ　＋Ｇ　６　’ａｓ　ｊ’！’Ｒｋ＊　４
　ｆｆａ　中１　遼４　由１１１１観察したところ、そ
こにはＴｉＮ薄膜は形成されていなかった。また絶縁性
を測定したところ反応前と変化なかった。

比較のため、溝を形成しないアルミナ棒で陰極、陽極間
を絶縁して同一の条件で成膜操作を行なったところ、反
応開始後５分間で放電は不安定状態を示し始め、１５分
間経過後には放電の維持が困難となった。そのときのア
ルミナ棒には全面にＴｉＪｉ膜の形成され絶縁も失われ
ていることが確認された。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように１本発明の電気絶縁部材に
はグロー放電による成膜がまわりこめない形状の溝がそ
の表面に周設されているので。

長期に亘る成膜操作においても陰極、陽極の短絡現象は
防止され、結局は放電の安定状態を維持するに有効であ
る。また、電気絶縁部材の全長上適宜に短くすれば、チ
ャンバをコンパクトにすることが可能となり、逆に同一
容積のチャン／へであってもこの電気絶縁部材を介して
陰極、陽極を数段に積み重ねることができるので処理す
べき基材を多数収納することが可能となって量産化に資
する。

更には、放電の安定状態が維持されるので、その成膜方
法は均一な厚みの薄膜を安定して成膜することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気絶縁部材を例示する斜視図であり
、第２図は他の実施例部材の一部切欠斜視図であり、第
３図はプラズマＣＶＤ装置の概念図である。 １・・・・・・チャンバ、２・・・・・・陰極、３・・
・・・・陽極、４・・・・・・ヒータ、５・・・・・・
基材、８、８ａ、　８ｂ・・・・・・電気絶縁部材、７
・・・・・・溝ム 第１図　　第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成膜装置の陽極と陰極との間に配設される電気絶縁
   部材であって、耐熱性の電気絶縁物質から成り、その表
   面には長手方向を横断して溝が少なくとも１ケ所周設さ
   れていることを特徴とする成膜用電気絶縁部材。 ２、該溝が１０ｍｍ以下、長さ１ｍｍ以上、深さ／幅≧
   １の形状を有する特許請求の範囲第１項記載の成膜用電
   気絶縁部材。 ３、成膜装置がプラズマＣＶＤ装置である特許請求の範
   囲第１項記載の成膜用電気絶縁部材。 ４、成膜装置の陽極と陰極の間に、耐熱性の電気絶縁物
   質から成りその表面には長手方向を横断して溝が少なく
   とも１ケ所周設されている絶縁部材を配設して成膜操作
   を行なうことを特徴とする成膜方法。