JPS63118074A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPS63118074A JPS63118074A JP26340586A JP26340586A JPS63118074A JP S63118074 A JPS63118074 A JP S63118074A JP 26340586 A JP26340586 A JP 26340586A JP 26340586 A JP26340586 A JP 26340586A JP S63118074 A JPS63118074 A JP S63118074A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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、原料ガスをプラズマ化し薄膜を基体表面に堆
積させる薄膜形成装置に関するものである。
積させる薄膜形成装置に関するものである。
従来の技術
近年、半導体素子、電子部品素子の製造、および光学部
品の表面コート層の形成等において多種多様の機能薄膜
1表面保護膜が用いられ、また薄膜形成装置も真空蒸着
装置、スパッタリング装置。
品の表面コート層の形成等において多種多様の機能薄膜
1表面保護膜が用いられ、また薄膜形成装置も真空蒸着
装置、スパッタリング装置。
CvC装置等多くの形式のものが用いられている。
特に最近、ダイヤモンド膜、およびダイヤモンド状炭素
膜の合成、応用が積極的に行なわれている。ダイヤモン
ド膜、およびダイヤモンド状炭素膜は機械的、光学的、
熱的、音響的特性において優れた特性を有し、また窒素
等をドーピングすることで半導体素子としても応用でき
る。ダイヤモンド膜、およびダイヤモンド状炭素膜の合
成装置も多くのものが発表されている。
膜の合成、応用が積極的に行なわれている。ダイヤモン
ド膜、およびダイヤモンド状炭素膜は機械的、光学的、
熱的、音響的特性において優れた特性を有し、また窒素
等をドーピングすることで半導体素子としても応用でき
る。ダイヤモンド膜、およびダイヤモンド状炭素膜の合
成装置も多くのものが発表されている。
例えば、謬考文献として次のものが挙げられる。
(1)難波義捷:ダイヤモンド薄膜の低圧合成の研究、
応用機械工学、1984年7月号 (2)松本稍一部:ダイヤモンドの低圧合成、現代化学
、1984年9月号 (3)瀬高信雄:ダイヤモンドの1氏圧合成、日本産業
技術振興協会、技術資料i’a 13 B 、 59/
6/20(4)黒用曲:プラズマ・インジェクンヨンC
VD法による高硬度炭素膜の形成及び評価、昭和60年
度精機学会春期大会学術講演論文集、/l1422中で
もプラズマ・インジェクションCVD法(以下、PI・
cvp法と略記)によれば、優れた特性のダイヤモンド
状炭素膜を他のCVD法、イオンビーム法、あるいはス
パッタリング法等に比べ基体温度が室温でも高速成膜で
きるため、ダイヤモンド膜、ダイヤモンド状炭素膜の工
業応用化に適している。
応用機械工学、1984年7月号 (2)松本稍一部:ダイヤモンドの低圧合成、現代化学
、1984年9月号 (3)瀬高信雄:ダイヤモンドの1氏圧合成、日本産業
技術振興協会、技術資料i’a 13 B 、 59/
6/20(4)黒用曲:プラズマ・インジェクンヨンC
VD法による高硬度炭素膜の形成及び評価、昭和60年
度精機学会春期大会学術講演論文集、/l1422中で
もプラズマ・インジェクションCVD法(以下、PI・
cvp法と略記)によれば、優れた特性のダイヤモンド
状炭素膜を他のCVD法、イオンビーム法、あるいはス
パッタリング法等に比べ基体温度が室温でも高速成膜で
きるため、ダイヤモンド膜、ダイヤモンド状炭素膜の工
業応用化に適している。
以下にPI・CVD法によるダイヤモンド状炭素膜の合
成について説明する。第2図にPI・(4D装置の略図
を示す。装置の基本構成はダイヤモンド状炭素膜を合成
する基本39を設置する真空容器37と、原料であるメ
タンガス42を導入しプラズマ化するプラズマ発生容器
45から成っている。まず基体39を接地されている基
体ホルダー38に取付は真空容器37とプラズマ発生容
器46を密閉し、バルブ36全開き真空ポンプ36で1
0 TOrr程度に真空排気する。次に原料のメタンガ
ス42と補助ガスのアルゴンガス43全プラズマ発生容
器45へ導入し例えば圧力0.27Ortとし、この混
合ガスを高周波電源40とプラズマ発生容器46の外周
に巻回したプラズマ発生電極46とでプラズマ化する。
成について説明する。第2図にPI・(4D装置の略図
を示す。装置の基本構成はダイヤモンド状炭素膜を合成
する基本39を設置する真空容器37と、原料であるメ
タンガス42を導入しプラズマ化するプラズマ発生容器
45から成っている。まず基体39を接地されている基
体ホルダー38に取付は真空容器37とプラズマ発生容
器46を密閉し、バルブ36全開き真空ポンプ36で1
0 TOrr程度に真空排気する。次に原料のメタンガ
ス42と補助ガスのアルゴンガス43全プラズマ発生容
器45へ導入し例えば圧力0.27Ortとし、この混
合ガスを高周波電源40とプラズマ発生容器46の外周
に巻回したプラズマ発生電極46とでプラズマ化する。
このプラズマ中には炭素原子を含むイオンと中性種が存
在し、イオンは直流電源41とメツシュ状電極44によ
り基体39方向へ加速され、また、中性種はプラズマ発
生容器45と真空容器3了との圧力差により基体方向へ
粘性流として噴射され、基体39上へダイヤモンド状炭
素膜が合成されていく。
在し、イオンは直流電源41とメツシュ状電極44によ
り基体39方向へ加速され、また、中性種はプラズマ発
生容器45と真空容器3了との圧力差により基体方向へ
粘性流として噴射され、基体39上へダイヤモンド状炭
素膜が合成されていく。
PI・CVD法ではダイヤモンド状炭素膜以外にも、原
料ガス、補助ガスを変えることで多種類の薄膜が合成で
きる。例えば太陽電池用に水素化アモルファスシリコン
全合成する場合、原料ガス2s工H4、補助ガスiH2
とすれば、プラズマCVDと同様に SiH4+ H2→aisi−H なる反応で合成できる。又、硬質保護膜として炭化チタ
ンを合成する場合、原料ガスfT1c14 。
料ガス、補助ガスを変えることで多種類の薄膜が合成で
きる。例えば太陽電池用に水素化アモルファスシリコン
全合成する場合、原料ガス2s工H4、補助ガスiH2
とすれば、プラズマCVDと同様に SiH4+ H2→aisi−H なる反応で合成できる。又、硬質保護膜として炭化チタ
ンを合成する場合、原料ガスfT1c14 。
an4とすれば、
TLC8a +(H4→Tie +Heβ↑なる反応で
合成できる。
合成できる。
このPI・CvD装置ではプラズマ発生容器45は真空
容器3了に真空フランジ47で締結されている。ここで
、プラズマ発生容器46の材質は、プラズマのスパッタ
リング作用で管壁材質がたたき出され膜特性全劣化させ
ないこと、高周波電力が効率良く原料ガスをプラズマ化
させることなどの理由からガラスが用いられる。
容器3了に真空フランジ47で締結されている。ここで
、プラズマ発生容器46の材質は、プラズマのスパッタ
リング作用で管壁材質がたたき出され膜特性全劣化させ
ないこと、高周波電力が効率良く原料ガスをプラズマ化
させることなどの理由からガラスが用いられる。
発明が解決しようとする問題点
第2図に示す従来のPI・CvD装置ではプラズマ発生
容器45のプラズマ発生電極46の近傍、後端部には大
気にさらされているため、’ kg/ cAの圧力がガ
ラス管に外圧荷重として作用する。例えばプラズマ発生
容器46全直径10(mの円筒形状とした場付プラズマ
発生容器45軸方向には78.5 kgの力が、また直
径2oCmの場合プラズマ発生容器46軸方向には31
4kgもの力がかかる。
容器45のプラズマ発生電極46の近傍、後端部には大
気にさらされているため、’ kg/ cAの圧力がガ
ラス管に外圧荷重として作用する。例えばプラズマ発生
容器46全直径10(mの円筒形状とした場付プラズマ
発生容器45軸方向には78.5 kgの力が、また直
径2oCmの場合プラズマ発生容器46軸方向には31
4kgもの力がかかる。
プラズマ発生容器45の温度が室温程度ならば、この力
はプラズマ発生容器45の肉厚”t5mnnあるいは1
0aonと厚くすること、および例えば第3図に示す様
にプラズマ発生容器62と真空フランジ部材61とをテ
ーパー形状としプラズマ発生容器62に過大な応力集中
が発生しない締結にすることなどによってプラズマ発生
容器の強度設計は十分で破壊は防げる。しかし、実際の
成膜時には、PI・CVD法も他のプラズマを用いた底
膜方法と同様に非平衡プラズマが発生しているため、電
子温度は10万°C程度、イオン、中性種温度は500
’C程度もありこのプラズマによる加熱と、プラズマ発
生電極による加熱とによってプラズマ発生容器は300
〜500 ’Cに加熱される。この温度において、ガラ
スの機械的強度は著るしく低下するため、例えプラズマ
発生容器の肉厚全例えば10mmあるいは更に厚くしよ
うと、あるいは第3図に示した様に設計しても強度設計
は不十分であり、従来の装置構成で大型化することは困
難である。
はプラズマ発生容器45の肉厚”t5mnnあるいは1
0aonと厚くすること、および例えば第3図に示す様
にプラズマ発生容器62と真空フランジ部材61とをテ
ーパー形状としプラズマ発生容器62に過大な応力集中
が発生しない締結にすることなどによってプラズマ発生
容器の強度設計は十分で破壊は防げる。しかし、実際の
成膜時には、PI・CVD法も他のプラズマを用いた底
膜方法と同様に非平衡プラズマが発生しているため、電
子温度は10万°C程度、イオン、中性種温度は500
’C程度もありこのプラズマによる加熱と、プラズマ発
生電極による加熱とによってプラズマ発生容器は300
〜500 ’Cに加熱される。この温度において、ガラ
スの機械的強度は著るしく低下するため、例えプラズマ
発生容器の肉厚全例えば10mmあるいは更に厚くしよ
うと、あるいは第3図に示した様に設計しても強度設計
は不十分であり、従来の装置構成で大型化することは困
難である。
従って従来の技術では装置が小型に制限されるため、優
れた特性のダイヤモンド膜、ダイヤモンド状炭素膜、水
素化アモルファスシリコン膜、炭化チタン膜などに!産
化するのは困難である。
れた特性のダイヤモンド膜、ダイヤモンド状炭素膜、水
素化アモルファスシリコン膜、炭化チタン膜などに!産
化するのは困難である。
問題点を解決するだめの手段
以上記した従来技術にあった問題点はプラズマ発生容器
に大気圧が作用しない装置構成によって根本的に解決で
きるもので、本発明はプラズマ発生電極を外周に設置し
たプラズマ発生容器と、プラズマ発生電極とプラズマ発
生容器と基体とを内蔵する真空容器とによって薄膜形成
装置を構成したものである。
に大気圧が作用しない装置構成によって根本的に解決で
きるもので、本発明はプラズマ発生電極を外周に設置し
たプラズマ発生容器と、プラズマ発生電極とプラズマ発
生容器と基体とを内蔵する真空容器とによって薄膜形成
装置を構成したものである。
作用
本発明によればプラズマ発生容器には外圧荷重が全くか
からないため、プラズマ発生容器であるガラス管の直径
を例えば20(1m、あるいは更に大型化してもガラス
管の肉厚は2mm程度で十分であり、成膜中にガラス管
温度が300〜500°Cとなってもプラズマ発生容器
は破壊しない。このため、量産化に向けて装置の大型化
が容易に行なえる。
からないため、プラズマ発生容器であるガラス管の直径
を例えば20(1m、あるいは更に大型化してもガラス
管の肉厚は2mm程度で十分であり、成膜中にガラス管
温度が300〜500°Cとなってもプラズマ発生容器
は破壊しない。このため、量産化に向けて装置の大型化
が容易に行なえる。
実施例
以下に本発明の1実施例を第1図に示す。この実施例で
は、プラズマ発生電極12を外周に設置したプラズマ発
生容器11と、基体5を設置する第1の真空容器3と、
ブラズ々発生電極12およびプラズマ発生容器11を真
空状態に囲む第2の真空容器13とから成っている。第
2の真空容器13は例えば真空フランジ16で第1の真
空容器に真空リークが無いように装着される。またプラ
ズマ発生容器11は、例えば第2の真空容器13に固定
された支持体14により締結される。あるいは、プラズ
マ発生容器11は、基体6の寸法形状に合わせて位置決
めができるように、例えば3次元位置調整機構で支持さ
れていても良い。
は、プラズマ発生電極12を外周に設置したプラズマ発
生容器11と、基体5を設置する第1の真空容器3と、
ブラズ々発生電極12およびプラズマ発生容器11を真
空状態に囲む第2の真空容器13とから成っている。第
2の真空容器13は例えば真空フランジ16で第1の真
空容器に真空リークが無いように装着される。またプラ
ズマ発生容器11は、例えば第2の真空容器13に固定
された支持体14により締結される。あるいは、プラズ
マ発生容器11は、基体6の寸法形状に合わせて位置決
めができるように、例えば3次元位置調整機構で支持さ
れていても良い。
更に本発明の薄膜形成装置で例えばダイヤモンド状炭素
膜を合成する例を第1図を用いて記す。
膜を合成する例を第1図を用いて記す。
まず、ダイヤモンド状炭素膜全合底する基体5を接地さ
れている基体ホルダー4に取付は第1の真空容器3、第
2の真空容器13、プラズマ発生容器11とを密閉し、
パルプ2 、15i開き真空ポンプ1で1 o−”ro
rr程度に真空排気する。次に原料のメタンガス8と補
助ガスのアルゴンガス9をプラズマ発生容器11へ導入
し例えば0.2Torrとし、この混合ガスを高周波電
源6とプラズマ発生容器11の外周に巻回したプラズマ
発生電極12とでプラズマ化する。このプラズマ中には
炭素原子を含むイオンと中性種が存在し、イオンは直流
電源了とメソシュ状電極1oにより基体6方向へ加速さ
れ、また中性種はプラズマ発生容器11と第1の真空容
器3との圧力差により基体方向へ粘性流として噴射され
、基体5上へダイヤモンド状炭素膜が合成されていく。
れている基体ホルダー4に取付は第1の真空容器3、第
2の真空容器13、プラズマ発生容器11とを密閉し、
パルプ2 、15i開き真空ポンプ1で1 o−”ro
rr程度に真空排気する。次に原料のメタンガス8と補
助ガスのアルゴンガス9をプラズマ発生容器11へ導入
し例えば0.2Torrとし、この混合ガスを高周波電
源6とプラズマ発生容器11の外周に巻回したプラズマ
発生電極12とでプラズマ化する。このプラズマ中には
炭素原子を含むイオンと中性種が存在し、イオンは直流
電源了とメソシュ状電極1oにより基体6方向へ加速さ
れ、また中性種はプラズマ発生容器11と第1の真空容
器3との圧力差により基体方向へ粘性流として噴射され
、基体5上へダイヤモンド状炭素膜が合成されていく。
第1図では支持体14は、例えば第1の真空容器3と第
2の真空容器13との間で気密性を保持しうるものが望
ましい。支持体14が気密性を保持しうるl]的として
は、合成条件によっては第1の真空容器3内の圧力が例
えば0.01Torrと低真空となり、第1の真空容器
3内でもプラズマが発生し、■高周波電力のロスとなる
、■第1の真空容器3内壁に堆積物が蓄積して汚染する
ことなどを防ぐためである。また、第1の真空容器3内
でプラズマが発生しない場合は支持体14は気体が通過
できる構造でも良く、この場合、第2の真空容器13は
排気管17.パルプ21真空ポンプ1で真空排気される
ので、排気管18.パルプ16は必要とは限らない。い
ずれにせよ、本発明は、支持体14の構造等に関して何
ら規定するものではない。
2の真空容器13との間で気密性を保持しうるものが望
ましい。支持体14が気密性を保持しうるl]的として
は、合成条件によっては第1の真空容器3内の圧力が例
えば0.01Torrと低真空となり、第1の真空容器
3内でもプラズマが発生し、■高周波電力のロスとなる
、■第1の真空容器3内壁に堆積物が蓄積して汚染する
ことなどを防ぐためである。また、第1の真空容器3内
でプラズマが発生しない場合は支持体14は気体が通過
できる構造でも良く、この場合、第2の真空容器13は
排気管17.パルプ21真空ポンプ1で真空排気される
ので、排気管18.パルプ16は必要とは限らない。い
ずれにせよ、本発明は、支持体14の構造等に関して何
ら規定するものではない。
以上述べた実施例ではプラズマ発生電極を外周に設置し
たプラズマ発生容器が、基体を設置する第1の真空容器
に装着された第2の真空容器に内蔵されているが、本発
明では例えば第2図に示す様にプラズマ発生電極を外周
に設置したプラズマ発生容器が基体を設置する真空容器
に内蔵されていてもよい。第2図に示す例においても、
プラズマ発生容器29は成膜中に何ら外圧荷重は受けな
い。
たプラズマ発生容器が、基体を設置する第1の真空容器
に装着された第2の真空容器に内蔵されているが、本発
明では例えば第2図に示す様にプラズマ発生電極を外周
に設置したプラズマ発生容器が基体を設置する真空容器
に内蔵されていてもよい。第2図に示す例においても、
プラズマ発生容器29は成膜中に何ら外圧荷重は受けな
い。
本発明において、ダイヤモンド状炭素膜以外にも、原料
ガス、補助ガスを変えることで優れた特性の水素化アモ
ルファスシリコン膜、炭化チタン膜等々、多種類の薄膜
が合成できることは言うまでもない。
ガス、補助ガスを変えることで優れた特性の水素化アモ
ルファスシリコン膜、炭化チタン膜等々、多種類の薄膜
が合成できることは言うまでもない。
発明の効果
以上のように本発明は、装置の大型化が容易であるため
、優れた特性のダイヤモンド膜、ダイヤモンド状炭素膜
、水素化アモルファスシリコン膜。
、優れた特性のダイヤモンド膜、ダイヤモンド状炭素膜
、水素化アモルファスシリコン膜。
炭化チタン膜等々を量産化し、それら薄膜を応用した製
品を低コストで提供できるものである。
品を低コストで提供できるものである。
第1図、第2図は本発明の実施例における薄膜形成装置
の原理図、第3図は従来の薄膜形成装置の原理図、第4
図は第3図の真空フランジの詳細を示す断正面図である
。 1.19・・・・・・真空ポンプ、2,15,20゜3
1・・・・・・バルブ、3・・・・・・第1の真空容器
、4゜22・・・・・・基体ホルダー、5.23・・・
・・・基体、6゜24・・・・・・高周波電源、7,2
5・・・・・・直流電源、8゜26・・・・・・メタン
ガス、9.27・川・・アルゴンガス、10.28・・
・・・・メツシュ状電極、11.29・・・・・・プラ
ズマ発生容器、12 、30・・・・・・プラズマ発生
電極、13・・・・・・第2の真空容器、14 、33
・・・・・支持体、16・・・・・・真空フランジ、1
7.1B。 32.34・・・・・・排気管、21・・・・・・真空
容器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 24高ノt11ンノit 源 第3図 助 市周遺電凍 第4図
の原理図、第3図は従来の薄膜形成装置の原理図、第4
図は第3図の真空フランジの詳細を示す断正面図である
。 1.19・・・・・・真空ポンプ、2,15,20゜3
1・・・・・・バルブ、3・・・・・・第1の真空容器
、4゜22・・・・・・基体ホルダー、5.23・・・
・・・基体、6゜24・・・・・・高周波電源、7,2
5・・・・・・直流電源、8゜26・・・・・・メタン
ガス、9.27・川・・アルゴンガス、10.28・・
・・・・メツシュ状電極、11.29・・・・・・プラ
ズマ発生容器、12 、30・・・・・・プラズマ発生
電極、13・・・・・・第2の真空容器、14 、33
・・・・・支持体、16・・・・・・真空フランジ、1
7.1B。 32.34・・・・・・排気管、21・・・・・・真空
容器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 24高ノt11ンノit 源 第3図 助 市周遺電凍 第4図
Claims (2)
- (1)プラズマ発生電極を外周に設置したプラズマ発生
容器と、前記プラズマ発生電極と前記プラズマ発生容器
と基体とを内蔵する真空容器とによって構成された薄膜
形成装置。 - (2)真空容器が、少なくとも基体を内蔵する第1の真
空容器と、プラズマ発生容器の少なくともプラズマ発生
電極が設置してある部分を内蔵する第2の真空容器とに
よって構成された特許請求の範囲第1項記載の薄膜形成
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26340586A JPS63118074A (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26340586A JPS63118074A (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63118074A true JPS63118074A (ja) | 1988-05-23 |
Family
ID=17389044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26340586A Pending JPS63118074A (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63118074A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4940015A (en) * | 1988-07-30 | 1990-07-10 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Plasma reactor for diamond synthesis |
EP0563748A2 (en) * | 1992-03-30 | 1993-10-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming film by plasma CVD |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57201527A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-10 | Toshiba Corp | Ion implantation method |
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JPS6050169A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-19 | Res Dev Corp Of Japan | 薄膜形成方法 |
-
1986
- 1986-11-05 JP JP26340586A patent/JPS63118074A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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