JPH04304376A - 硬質カーボン膜形成方法 - Google Patents
硬質カーボン膜形成方法Info
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- JPH04304376A JPH04304376A JP3093708A JP9370891A JPH04304376A JP H04304376 A JPH04304376 A JP H04304376A JP 3093708 A JP3093708 A JP 3093708A JP 9370891 A JP9370891 A JP 9370891A JP H04304376 A JPH04304376 A JP H04304376A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば磁気ディスク
，磁気ヘッド，及び光学部品等の保護膜として用いられ
る硬質カーボン膜を形成する方法に関し、特に、ＥＣＲ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎ
ａｎｃｅ：電子サイクロトロン共鳴）プラズマＣＶＤ法
により硬質カーボン膜を形成する技術に関する。
，磁気ヘッド，及び光学部品等の保護膜として用いられ
る硬質カーボン膜を形成する方法に関し、特に、ＥＣＲ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎ
ａｎｃｅ：電子サイクロトロン共鳴）プラズマＣＶＤ法
により硬質カーボン膜を形成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉ
ｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜は、硬度，絶縁性，熱伝導性、
光透過性，及び化学的安定性等の点においてダイヤモン
ドに似た優れた性質を有していることから、最近注目を
集めている。このＤＬＣ膜の製造には、イオンビーム法
，スパッタリング法，イオンプレーティング法，及びプ
ラズマＣＶＤ法等の各種方法が用いられている。
ｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜は、硬度，絶縁性，熱伝導性、
光透過性，及び化学的安定性等の点においてダイヤモン
ドに似た優れた性質を有していることから、最近注目を
集めている。このＤＬＣ膜の製造には、イオンビーム法
，スパッタリング法，イオンプレーティング法，及びプ
ラズマＣＶＤ法等の各種方法が用いられている。
【０００３】一方、最近、プラズマＣＶＤ法の一種とし
て、低温で高品質の膜形成が可能なＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法が開発され、すでに実用に供されている。このＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法では、電子サイクロトロン共鳴を励
起することにより、低ガス圧下において高密度のプラズ
マを発生させる。このプラズマ流をＥＣＲイオン源によ
る発散磁界で引き出し、基板等の試料に照射して成膜を
行っている。
て、低温で高品質の膜形成が可能なＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法が開発され、すでに実用に供されている。このＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法では、電子サイクロトロン共鳴を励
起することにより、低ガス圧下において高密度のプラズ
マを発生させる。このプラズマ流をＥＣＲイオン源によ
る発散磁界で引き出し、基板等の試料に照射して成膜を
行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述したような製造方
法を用いて基板上にＤＬＣ膜を形成した場合、ＤＬＣ膜
には、１０１０ｄｙｎｅ／ｃｍ２ 程度の高い圧縮応力
が残留している。このため、ＤＬＣ膜と基板、特に金属
製基板との密着性が悪く、ＤＬＣ膜の生成中に剥離やク
ラック等が生じるという問題がある。
法を用いて基板上にＤＬＣ膜を形成した場合、ＤＬＣ膜
には、１０１０ｄｙｎｅ／ｃｍ２ 程度の高い圧縮応力
が残留している。このため、ＤＬＣ膜と基板、特に金属
製基板との密着性が悪く、ＤＬＣ膜の生成中に剥離やク
ラック等が生じるという問題がある。
【０００５】本発明の目的は、基板との密着度が高い硬
質カーボン膜を形成するための方法を提供することにあ
る。
質カーボン膜を形成するための方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る硬質カーボ
ン膜形成方法は、プラズマ室内部にマイクロ波を導入し
て電子サイクロトロン共鳴によるプラズマを発生させる
とともに、反応室内に配置された基板に所定の高周波電
圧を印加し、前記プラズマ中のイオンを前記基板に照射
して基板上に硬質カーボン膜を形成するようにした方法
であって、以下の工程を含んでいる。 ◎ 反応室内にアルゴンガスを導入してプラズマを発
生させ、基板をスパッタリングする工程。 ◎ スパッタリングされた基板上に硬質カーボン膜を
形成する工程。
ン膜形成方法は、プラズマ室内部にマイクロ波を導入し
て電子サイクロトロン共鳴によるプラズマを発生させる
とともに、反応室内に配置された基板に所定の高周波電
圧を印加し、前記プラズマ中のイオンを前記基板に照射
して基板上に硬質カーボン膜を形成するようにした方法
であって、以下の工程を含んでいる。 ◎ 反応室内にアルゴンガスを導入してプラズマを発
生させ、基板をスパッタリングする工程。 ◎ スパッタリングされた基板上に硬質カーボン膜を
形成する工程。
【０００７】
【作用】本発明に係る硬質カーボン膜形成方法では、ま
ず、反応室内にアルゴンガスが導入されプラズマにより
基板がスパッタリングされる。これにより、基板表面は
クリーニングされ、また基板表面が荒らされて接着面積
が増大する。次に、このスパッタリングされた基板上に
硬質カーボン膜が形成される。このときすでに、基板は
クリーニングが行われるとともに接着面積が増大してい
るため、硬質カーボン膜と基板との密着性は良好である
。このため、剥離やクラック等の発生のおそれがない硬
質カーボン膜が形成される。
ず、反応室内にアルゴンガスが導入されプラズマにより
基板がスパッタリングされる。これにより、基板表面は
クリーニングされ、また基板表面が荒らされて接着面積
が増大する。次に、このスパッタリングされた基板上に
硬質カーボン膜が形成される。このときすでに、基板は
クリーニングが行われるとともに接着面積が増大してい
るため、硬質カーボン膜と基板との密着性は良好である
。このため、剥離やクラック等の発生のおそれがない硬
質カーボン膜が形成される。
【０００８】
【実施例】まず本発明の一実施例が適用されるＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ装置について説明する。図１は、ＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ装置の断面構成図である。
ラズマＣＶＤ装置について説明する。図１は、ＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ装置の断面構成図である。
【０００９】図において、プラズマ室１は、導入される
マイクロ波（周波数２．４５ＧＨｚ）に対して空洞共振
器となるように構成されており、たとえば直径２０ｃｍ
，高さ２０ｃｍの円筒形状の室である。プラズマ室１に
は、石英等で構成されたマイクロ波導入窓２を介してマ
イクロ波を導入するための矩形状断面の導波管３が接続
されている。プラズマ室１の上部には、アルゴンガス導
入口１０が形成されている。また、プラズマ室１の周囲
には、プラズマ発生用の磁気回路としての電磁コイル４
ａ，４ｂが配設されている。電磁コイル４ａ，４ｂによ
る磁界の強度は、マイクロ波による電子サイクロトロン
共鳴の条件がプラズマ室１の内部で成立するように決定
される。この電磁コイル４ａ，４ｂによって、下方に向
けて発散する発散磁界が形成される。
マイクロ波（周波数２．４５ＧＨｚ）に対して空洞共振
器となるように構成されており、たとえば直径２０ｃｍ
，高さ２０ｃｍの円筒形状の室である。プラズマ室１に
は、石英等で構成されたマイクロ波導入窓２を介してマ
イクロ波を導入するための矩形状断面の導波管３が接続
されている。プラズマ室１の上部には、アルゴンガス導
入口１０が形成されている。また、プラズマ室１の周囲
には、プラズマ発生用の磁気回路としての電磁コイル４
ａ，４ｂが配設されている。電磁コイル４ａ，４ｂによ
る磁界の強度は、マイクロ波による電子サイクロトロン
共鳴の条件がプラズマ室１の内部で成立するように決定
される。この電磁コイル４ａ，４ｂによって、下方に向
けて発散する発散磁界が形成される。
【００１０】プラズマ室１の下方には、反応室５が設け
られている。反応室５の下部には、プラズマ室１から引
き出されたプラズマ流Ｍが照射される基板７が基板ホル
ダ８に保持されている。基板ホルダ８は支軸９に取り付
けられている。また、基板ホルダ８には、支軸９を介し
て高周波電源（たとえば周波数１３．５６ＭＨｚ）１１
が接続されており、これにより基板７に対して所定の高
周波電圧が印加されるようになっている。また、高周波
電源１１は印加する電源電圧を変えることができるよう
になっている。
られている。反応室５の下部には、プラズマ室１から引
き出されたプラズマ流Ｍが照射される基板７が基板ホル
ダ８に保持されている。基板ホルダ８は支軸９に取り付
けられている。また、基板ホルダ８には、支軸９を介し
て高周波電源（たとえば周波数１３．５６ＭＨｚ）１１
が接続されており、これにより基板７に対して所定の高
周波電圧が印加されるようになっている。また、高周波
電源１１は印加する電源電圧を変えることができるよう
になっている。
【００１１】また、基板ホルダ８の上方には、開閉自在
なシャッタ１２が設けられているこのシャッタ１２の開
度により、プラズマ流Ｍの基板７への照射を調節し得る
ようになっている。また、反応室５の上部側面には炭化
水素ガス導入口５ａが形成されている。反応室５の下部
には、排気口５ｂが形成されており、この排気口５ｂは
図示しない排気系に接続されている。
なシャッタ１２が設けられているこのシャッタ１２の開
度により、プラズマ流Ｍの基板７への照射を調節し得る
ようになっている。また、反応室５の上部側面には炭化
水素ガス導入口５ａが形成されている。反応室５の下部
には、排気口５ｂが形成されており、この排気口５ｂは
図示しない排気系に接続されている。
【００１２】次に、本装置の作動を説明しつつ、硬質カ
ーボン膜形成方法について説明する。まず、成膜すべき
基板７を基板ホルダ８に保持させる。次に、図示しない
排気系によりプラズマ室１及び反応室５を真空状態にし
、内部のガス圧を５×１０−６Ｔｏｒｒ以下にする。そ
して、アルゴンガス導入口１０からプラズマ室１内にア
ルゴンガスを導入する。そして、プラズマ室１の周囲に
設けられた電磁コイル４ａ，４ｂに通電してプラズマ室
１内の磁束密度が８７５ガウスになるようにする。この
とき、基板７には高周波電圧を印加しない。この状態か
ら導波管３を介して周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波
をプラズマ室１に導入し、プラズマ室１内にプラズマを
発生させる。
ーボン膜形成方法について説明する。まず、成膜すべき
基板７を基板ホルダ８に保持させる。次に、図示しない
排気系によりプラズマ室１及び反応室５を真空状態にし
、内部のガス圧を５×１０−６Ｔｏｒｒ以下にする。そ
して、アルゴンガス導入口１０からプラズマ室１内にア
ルゴンガスを導入する。そして、プラズマ室１の周囲に
設けられた電磁コイル４ａ，４ｂに通電してプラズマ室
１内の磁束密度が８７５ガウスになるようにする。この
とき、基板７には高周波電圧を印加しない。この状態か
ら導波管３を介して周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波
をプラズマ室１に導入し、プラズマ室１内にプラズマを
発生させる。
【００１３】次に、高周波電源１１から基板７に対し高
周波（１３．５６ＭＨｚ）を印加する。そして、シャッ
タ１２を開状態として、プラズマ流を基板７に照射させ
て、基板７のスパッタリングを行う。このときの基板７
のバイアス電圧は−２００〜−５００Ｖである。アルゴ
ンガスイオンによりスパッタリングされた基板７は、表
面のクリーニングが行われるとともに、基板表面が荒ら
された状態となり接着面積が増大する。
周波（１３．５６ＭＨｚ）を印加する。そして、シャッ
タ１２を開状態として、プラズマ流を基板７に照射させ
て、基板７のスパッタリングを行う。このときの基板７
のバイアス電圧は−２００〜−５００Ｖである。アルゴ
ンガスイオンによりスパッタリングされた基板７は、表
面のクリーニングが行われるとともに、基板表面が荒ら
された状態となり接着面積が増大する。
【００１４】このようにして、基板７のクリーニング及
び接着面積の増大のためのスパッタリングに用いられる
反応ガスにはアルゴンガスが使用されるが、他の反応ガ
ス、たとえば水素ガスでは、基板内に水素が入り込み、
ダイヤモンド状カーボン膜が剥離したりする。
び接着面積の増大のためのスパッタリングに用いられる
反応ガスにはアルゴンガスが使用されるが、他の反応ガ
ス、たとえば水素ガスでは、基板内に水素が入り込み、
ダイヤモンド状カーボン膜が剥離したりする。
【００１５】基板７のスパッタリング終了後には、排気
系により排気口５ｂからアルゴンガスを排出し、再びプ
ラズマ室１及び反応室５を高真空状態（５×１０−６Ｔ
ｏｒｒ以下）にする。そして、炭化水素ガス導入口５ａ
から反応室５内に炭化水素系のガス、たとえばＣＨ４
ガスを導入する。
系により排気口５ｂからアルゴンガスを排出し、再びプ
ラズマ室１及び反応室５を高真空状態（５×１０−６Ｔ
ｏｒｒ以下）にする。そして、炭化水素ガス導入口５ａ
から反応室５内に炭化水素系のガス、たとえばＣＨ４
ガスを導入する。
【００１６】次に、プラズマ室１の周囲に設けられた電
磁コイル４ａ，４ｂに通電してプラズマ室１内の磁束密
度が８７５ガウスになるようにする。また、このとき、
基板７には高周波電圧を印加しない。この状態から導波
管３を介して周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラ
ズマ室１に導入し、プラズマ室内にプラズマを発生させ
る。
磁コイル４ａ，４ｂに通電してプラズマ室１内の磁束密
度が８７５ガウスになるようにする。また、このとき、
基板７には高周波電圧を印加しない。この状態から導波
管３を介して周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラ
ズマ室１に導入し、プラズマ室内にプラズマを発生させ
る。
【００１７】このような条件により、プラズマ室１内に
おいて、８７５ガウスの磁場により回転する電子の周波
数と、マイクロ波の周波数２．４５ＧＨｚとが一致し、
電子サイクロトロン共鳴を起こす。これにより、電子は
マイクロ波から効率良くエネルギーを吸収し加速される
。加速された電子はガス分子と衝突してガス分子をイオ
ン化させることにより、低圧ガスにて高密度のプラズマ
が発生する。プラズマ室１内に発生したプラズマは、電
磁コイル４ａ，４ｂによて形成された発散磁界の磁力線
に沿って引き出される。
おいて、８７５ガウスの磁場により回転する電子の周波
数と、マイクロ波の周波数２．４５ＧＨｚとが一致し、
電子サイクロトロン共鳴を起こす。これにより、電子は
マイクロ波から効率良くエネルギーを吸収し加速される
。加速された電子はガス分子と衝突してガス分子をイオ
ン化させることにより、低圧ガスにて高密度のプラズマ
が発生する。プラズマ室１内に発生したプラズマは、電
磁コイル４ａ，４ｂによて形成された発散磁界の磁力線
に沿って引き出される。
【００１８】次に、高周波電源１１から基板７に対し高
周波（１３．５６ＭＨｚ）を印加する。そして、シャッ
タ１２を開く。すると、プラズマ室１から引き出された
プラズマ流が基板７上に照射され、基板７上に硬質カー
ボン膜が形成される。このときの基板７のバイアス電圧
は−２００Ｖ〜−５００Ｖである。またこのときに基板
７の表面はすでにクリーニングされており、また荒らさ
れた状態で硬質カーボン膜との接着面積が増大している
ため、基板７への硬質カーボン膜の密着性は向上する。
周波（１３．５６ＭＨｚ）を印加する。そして、シャッ
タ１２を開く。すると、プラズマ室１から引き出された
プラズマ流が基板７上に照射され、基板７上に硬質カー
ボン膜が形成される。このときの基板７のバイアス電圧
は−２００Ｖ〜−５００Ｖである。またこのときに基板
７の表面はすでにクリーニングされており、また荒らさ
れた状態で硬質カーボン膜との接着面積が増大している
ため、基板７への硬質カーボン膜の密着性は向上する。
【００１９】以上のように、本発明の一実施例において
は、従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置をそのまま用いて
基板７への硬質カーボン膜の密着度を良くすることがで
きる。
は、従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置をそのまま用いて
基板７への硬質カーボン膜の密着度を良くすることがで
きる。
【００２０】実験例１
アルゴン（Ａｒ）ガスを用い、バイアス電圧−５００Ｖ
にてＳｉウエハ基板をクリーニングした。クリーニング
時間は１分であった。次に排気後、炭化水素ガス（例え
ばＣＨ４ ）を導入し、バイアス電圧−２００Ｖにてダ
イヤモンド状カーボン膜を成膜した。この場合、ダイヤ
モンド状カーボン膜に剥離が生じることはなかった。
にてＳｉウエハ基板をクリーニングした。クリーニング
時間は１分であった。次に排気後、炭化水素ガス（例え
ばＣＨ４ ）を導入し、バイアス電圧−２００Ｖにてダ
イヤモンド状カーボン膜を成膜した。この場合、ダイヤ
モンド状カーボン膜に剥離が生じることはなかった。
【００２１】実験例２
水素（Ｈ２ ）ガスを用い、バイアス電圧−５００Ｖに
てＳｉウエハ基板をクリーニングした。クリーニング時
間は４分であった。これはＨ２ ガスでのエッチング速
度がＡｒガスでのエッチング速度の１／４のためである
。 （同じ深さまでエッチングした。）次に排気後、炭化水
素ガス（例えばＣＨ４ ）を導入し、バイアス電圧−２
００Ｖにてダイヤモンド状カーボン膜を成膜した。この
場合は、ダイヤモンド状カーボン膜には何度か剥離が生
じた。
てＳｉウエハ基板をクリーニングした。クリーニング時
間は４分であった。これはＨ２ ガスでのエッチング速
度がＡｒガスでのエッチング速度の１／４のためである
。 （同じ深さまでエッチングした。）次に排気後、炭化水
素ガス（例えばＣＨ４ ）を導入し、バイアス電圧−２
００Ｖにてダイヤモンド状カーボン膜を成膜した。この
場合は、ダイヤモンド状カーボン膜には何度か剥離が生
じた。
【００２２】
【発明の効果】本発明に係る硬質カーボン膜形成方法で
は，硬質カーボン膜は、あらかじめアルゴンガスのプラ
ズマによりスパッタリングされた基板上に形成されるの
で、基板との密着度が良好で剥離やクラックが生じない
硬質カーボン膜を形成することができる。
は，硬質カーボン膜は、あらかじめアルゴンガスのプラ
ズマによりスパッタリングされた基板上に形成されるの
で、基板との密着度が良好で剥離やクラックが生じない
硬質カーボン膜を形成することができる。
【図１】本発明の一実施例が適用されるＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置の断面概略構成図。
ＣＶＤ装置の断面概略構成図。
１ プラズマ室
５ 反応室
７ 基板
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマ室内部にマイクロ波を導入して電
子サイクロトロン共鳴によるプラズマを発生させるとと
もに、反応室内に配置された基板に所定の高周波電圧を
印加し、前記プラズマ中のイオンを前記基板に照射して
基板上に硬質カーボン膜を形成するようにした硬質カー
ボン膜形成方法であって、前記反応室内にアルゴンガス
を導入してプラズマを発生させ、前記基板をスパッタリ
ングする工程と、前記スパッタリングされた基板上に硬
質カーボン膜を形成する工程とを含む硬質カーボン膜形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093708A JPH07122137B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 硬質カーボン膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093708A JPH07122137B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 硬質カーボン膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304376A true JPH04304376A (ja) | 1992-10-27 |
| JPH07122137B2 JPH07122137B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=14089916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3093708A Expired - Fee Related JPH07122137B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 硬質カーボン膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122137B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10259481A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 非晶質炭素系被膜の形成方法 |
| KR20010088087A (ko) * | 2000-03-10 | 2001-09-26 | 장 진 | 탄소 나노튜브의 선택적 증착방법 |
| US6468617B1 (en) | 1993-07-20 | 2002-10-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus for fabricating coating and method of fabricating the coating |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60103098A (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-07 | Kyocera Corp | ダイヤモンド膜の製造方法 |
| JPH02250976A (ja) * | 1989-03-25 | 1990-10-08 | Sony Corp | 成膜方法、エッチング方法及びプラズマ装置 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3093708A patent/JPH07122137B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60103098A (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-07 | Kyocera Corp | ダイヤモンド膜の製造方法 |
| JPH02250976A (ja) * | 1989-03-25 | 1990-10-08 | Sony Corp | 成膜方法、エッチング方法及びプラズマ装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6468617B1 (en) | 1993-07-20 | 2002-10-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus for fabricating coating and method of fabricating the coating |
| JPH10259481A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 非晶質炭素系被膜の形成方法 |
| KR20010088087A (ko) * | 2000-03-10 | 2001-09-26 | 장 진 | 탄소 나노튜브의 선택적 증착방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07122137B2 (ja) | 1995-12-25 |
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