JPH0456773A - プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents
プラズマｃｖｄ装置Info
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- JPH0456773A JPH0456773A JP16507290A JP16507290A JPH0456773A JP H0456773 A JPH0456773 A JP H0456773A JP 16507290 A JP16507290 A JP 16507290A JP 16507290 A JP16507290 A JP 16507290A JP H0456773 A JPH0456773 A JP H0456773A
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- Chemical Vapour Deposition (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〕
本発明は低温で密着性に優れた金属、ファインセラミッ
クス等の薄膜をコーティングすることができるプラズマ
ＣＶＤ装置に関するものである。
クス等の薄膜をコーティングすることができるプラズマ
ＣＶＤ装置に関するものである。
鋼などの基材に、金属やセラミック等をコーティングし
て耐摩耗性を向上させ、基材の信頼性を高めることが近
年盛んに行なわれているが、従来よりこのコーティング
は第２図に示すようなプラズマＣＶＤＮ１によって行な
われている。
て耐摩耗性を向上させ、基材の信頼性を高めることが近
年盛んに行なわれているが、従来よりこのコーティング
は第２図に示すようなプラズマＣＶＤＮ１によって行な
われている。
図示のように真空槽１１内にはその中心部より原料ガス
供給パイプ＋２、内側円筒電極１３、外側円筒電極Ｉ４
が各々同軸状に配置されている（（０）図参照）。まず
、原料ガス供給パイプ１２は同軸二重管構造で、各管の
外周方向及び長手方向にわたって多数の細孔１２ａを備
え、かつ原料ガス供給系１８とつながっている。次に前
記パイプ１２の外周に位置する内側円筒電極１３は、メ
ツシュ構造で高周波電源１５に接続されている。さらに
、内側円筒電極１３の外周に位置する外側円筒電極１４
は、基材ホルダーの役割りも備えその内周に基材１７を
装着でき、又直流電源Ｉ６の負の端子に接続されている
。
供給パイプ＋２、内側円筒電極１３、外側円筒電極Ｉ４
が各々同軸状に配置されている（（０）図参照）。まず
、原料ガス供給パイプ１２は同軸二重管構造で、各管の
外周方向及び長手方向にわたって多数の細孔１２ａを備
え、かつ原料ガス供給系１８とつながっている。次に前
記パイプ１２の外周に位置する内側円筒電極１３は、メ
ツシュ構造で高周波電源１５に接続されている。さらに
、内側円筒電極１３の外周に位置する外側円筒電極１４
は、基材ホルダーの役割りも備えその内周に基材１７を
装着でき、又直流電源Ｉ６の負の端子に接続されている
。
そして真空槽Ｉｌ内を所定の圧力にし、基材を所定温度
まで加熱して、細孔１２ａより原料ガスを供給しつつ、
両軍源１Ｂ及び１７より所定の電力を印加する。すると
、原料ガスはプラズマ放電領域で励起、分解され、基材
表面に薄膜を形成するのである。
まで加熱して、細孔１２ａより原料ガスを供給しつつ、
両軍源１Ｂ及び１７より所定の電力を印加する。すると
、原料ガスはプラズマ放電領域で励起、分解され、基材
表面に薄膜を形成するのである。
ところで上記従来装置ではコーティングに必要な全ての
原料ガスを単一の供給系１８につながるパイプ２より供
給し、又印加される高周波電力も単一の電源１６より供
給されている。
原料ガスを単一の供給系１８につながるパイプ２より供
給し、又印加される高周波電力も単一の電源１６より供
給されている。
しかし、原料ガスの分子はその種類ごとに固有のイオン
化ポテンシャルを持ち、同一のプラズマ密度では各々励
起、分解の度合いが異なっている場合が非常に多い。例
えばＴＩＮとＴｉｃの複合膜あるいはＴｌＣＮの薄膜を
コーティングする場合、原料ガスとしてＴｉＣｌ４ ＋
ＮＨ３、ＣＨ４を用いるが、各々の第１イオン化ポテ
ンシヤルは、＋１．７８．１０．１５．１２．７５ｅＶ
と異なり、プラズマ放電によりＩＩＨ３は分解され易い
が逆にＣＨ１４は分解されにくい。
化ポテンシャルを持ち、同一のプラズマ密度では各々励
起、分解の度合いが異なっている場合が非常に多い。例
えばＴＩＮとＴｉｃの複合膜あるいはＴｌＣＮの薄膜を
コーティングする場合、原料ガスとしてＴｉＣｌ４ ＋
ＮＨ３、ＣＨ４を用いるが、各々の第１イオン化ポテ
ンシヤルは、＋１．７８．１０．１５．１２．７５ｅＶ
と異なり、プラズマ放電によりＩＩＨ３は分解され易い
が逆にＣＨ１４は分解されにくい。
このため、化学量論的な膜を得にくいばかりか、未反応
の炭化物を膜中に取り込んでしまい、膜の性能低下を引
き起こしていた。
の炭化物を膜中に取り込んでしまい、膜の性能低下を引
き起こしていた。
又、ＣＨ４を完全に分解させるために、高周波電力を増
加させ、プラズマ密度を上げると、Ｎ［１３，ＴｌＣｌ
４から生じるラジカル及びラジカル同士で反応すること
により生じる高次ラジカルが発生し、異常放電の原因と
なっていた。
加させ、プラズマ密度を上げると、Ｎ［１３，ＴｌＣｌ
４から生じるラジカル及びラジカル同士で反応すること
により生じる高次ラジカルが発生し、異常放電の原因と
なっていた。
従って本発明の目的は、上記の欠点を解決すべく、各原
料ガスごと、これを励起分解するのに最適な密度のプラ
ズマ放電領域を発生せしめ、高品質のコーティングがで
きるプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。
料ガスごと、これを励起分解するのに最適な密度のプラ
ズマ放電領域を発生せしめ、高品質のコーティングがで
きるプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明のプラズマＣＶＤ装
置は、真空槽内に、各々独立した原料ガス供給系につな
がり、かつその吹出口を基材方向に向けて配置された複
数のノズルを備え、基材ヲ装着しうるホルダーと前記各
ノズルの間に前記ノズルと同数のメツシュ電極を前記各
ノズルと対向して配置させ、前記各ノズルを接地し、前
記各メツシュ電極を各々独立の高周波電源に接続し、前
記基材に負の電位を印加しうるよう前記ホルダーを直流
電源の負の端子に接続して、前記真空槽の外部又は内部
にヒータを設けたものである。
置は、真空槽内に、各々独立した原料ガス供給系につな
がり、かつその吹出口を基材方向に向けて配置された複
数のノズルを備え、基材ヲ装着しうるホルダーと前記各
ノズルの間に前記ノズルと同数のメツシュ電極を前記各
ノズルと対向して配置させ、前記各ノズルを接地し、前
記各メツシュ電極を各々独立の高周波電源に接続し、前
記基材に負の電位を印加しうるよう前記ホルダーを直流
電源の負の端子に接続して、前記真空槽の外部又は内部
にヒータを設けたものである。
上記のように原料ガスの種類ごとに、供給系、ノズル、
メツシュ電極を独立させることで、各原料ガスを励起、
分解するのに最適な高周波電力を供給することができる
。これにより従来装置にあった原料ガスの種類によって
はその励起、分解に必要な高周波電力に過不足が生じる
という問題が解消されるのである。
メツシュ電極を独立させることで、各原料ガスを励起、
分解するのに最適な高周波電力を供給することができる
。これにより従来装置にあった原料ガスの種類によって
はその励起、分解に必要な高周波電力に過不足が生じる
という問題が解消されるのである。
又、ノズルから吹き出した原料ガスはプラズマ放電領域
で励起、分解され、正の電荷を帯びたイオンと負の電荷
を帯びた電子にかわるが、薄膜形成に必要な成分は正の
イオンである。基材表面に密着性に優れた薄膜を形成す
るには、このイオンを基材に引きよせ、基材への衝撃の
度合いを大きくする必要がある。そのため、基材に負の
電位を与えることで正のイオンを強く引きよせ、基材上
でイオン同士の結合により密着性に優れた薄膜を形成さ
せるのである。
で励起、分解され、正の電荷を帯びたイオンと負の電荷
を帯びた電子にかわるが、薄膜形成に必要な成分は正の
イオンである。基材表面に密着性に優れた薄膜を形成す
るには、このイオンを基材に引きよせ、基材への衝撃の
度合いを大きくする必要がある。そのため、基材に負の
電位を与えることで正のイオンを強く引きよせ、基材上
でイオン同士の結合により密着性に優れた薄膜を形成さ
せるのである。
以下、第１図に示す実施例装置に基づいて本発明を説明
する。
する。
まず装置の機械的構成からのべる。
■真空槽１
これは形状が立方体のもので排気系（図示していない）
とつながり内部を所定の圧力に調整することができる。
とつながり内部を所定の圧力に調整することができる。
■ホルダー２
真空槽１内のほぼ中心部に位置する円筒台状のもので基
材６を装着するものである。尚、基板を回転することが
できるよう構成してもよい。
材６を装着するものである。尚、基板を回転することが
できるよう構成してもよい。
■ノズル３
先端部分で末広がりの形状をしており、最先端部に多数
の吹出口４を備え、真空槽１内で前記ホルダーをとりか
こむように吹出口４を基板方向に向け、複数（本実施例
では８つ）配置されている。これらノズル３は各々独立
した原料ガス供給系７につながり、各供給系７に異った
種類の原料ガスをセットすれば、各ノズルごと異なった
原料ガスが吹き出せるよう構成されている。
の吹出口４を備え、真空槽１内で前記ホルダーをとりか
こむように吹出口４を基板方向に向け、複数（本実施例
では８つ）配置されている。これらノズル３は各々独立
した原料ガス供給系７につながり、各供給系７に異った
種類の原料ガスをセットすれば、各ノズルごと異なった
原料ガスが吹き出せるよう構成されている。
■メツシュ電極５
網目構造をした電極で、前記ノズル３と同数あり、各々
ホルダー２とノズル３の間で、ノズル３に対向して配置
されている。この網目の寸法は原料ガスの流れを妨げな
い程度のものとし、又各メツシュ電極はノズル３との間
隔（あるいは基材との間隔）を独立して調整しうる構成
としているので、薄膜形成に最適な前記間隔を選択する
ことができる（例えばメツシュ電極が基材に近すきすぎ
ると、薄膜上に網目模様が形成されることがある）。
ホルダー２とノズル３の間で、ノズル３に対向して配置
されている。この網目の寸法は原料ガスの流れを妨げな
い程度のものとし、又各メツシュ電極はノズル３との間
隔（あるいは基材との間隔）を独立して調整しうる構成
としているので、薄膜形成に最適な前記間隔を選択する
ことができる（例えばメツシュ電極が基材に近すきすぎ
ると、薄膜上に網目模様が形成されることがある）。
■ヒータ（図示していない）
基板を所定の温度に加熱、調整するもので、真空槽内部
（真空槽内壁、ホルダー２の底部など）又は外部に設け
られている。
（真空槽内壁、ホルダー２の底部など）又は外部に設け
られている。
次に電気的構成についてのべる。
■ホルダー２
直流電源８の負の端子に接続されている。ホルダー２の
基材装着面は導電性であるため、前記電源８より基材に
負の電位を与えることができる。
基材装着面は導電性であるため、前記電源８より基材に
負の電位を与えることができる。
尚、同電源８の正の端子は接地されている。
■ノズル３
各々が接地されている（図示していない）。
■メツシュ電極５
各々独立した高周波電源９の一方端子に接続されている
。これにより各メツシュ電極ごと独立に高周波電力を制
御することができる。
。これにより各メツシュ電極ごと独立に高周波電力を制
御することができる。
尚同電源９の他方端子は接地されている。
■高周波電源
各電源９は全て異相信号発生器１０に接続されている。
このため各電源９の高周波信号は互いに干渉することな
くプラズマを発生させることができる。
くプラズマを発生させることができる。
上記の装置内に基材を装着し、真空槽内の圧力、基材温
度を所定の状態に保つ。そして各原料ガスを供給しつつ
、これを励起、分解するのに最適な高周波電力をメツ７
ユ電極に印加し、さらに基材に負の電位を与えることで
薄膜形成を行なう。
度を所定の状態に保つ。そして各原料ガスを供給しつつ
、これを励起、分解するのに最適な高周波電力をメツ７
ユ電極に印加し、さらに基材に負の電位を与えることで
薄膜形成を行なう。
上記の装置を用いてＴｌＣＮ膜のコーティングを行った
。
。
１辺６０ｃｍの立方体の真空槽を用い、２０ＣＩｌφの
ホルダー上に基材として２ｈｍＸ２０ｍｍ、厚さ３ｍｍ
のＳＫ■９板を装着した。又、ＴｌＣＮの原料ガスとし
て、ＴｌＣｌ４． ＮＨ，、ＣＨ２を用いるが、ＴｌＣ
ｌ４は常温で液体であるためキャリアガスとしてＨ２、
プラズマの安定化としてＡｒを用いた。これら各原料ガ
スを吹出すノズルは、ＴｌＣ１４と■２の混合ガス用、
Ａｒ用、Ｎｉ１３用、ＣＨ２用の４つを用い、各ノズル
に対向するメツ７ユ電極には各々Ｉ Ｋｖ。
ホルダー上に基材として２ｈｍＸ２０ｍｍ、厚さ３ｍｍ
のＳＫ■９板を装着した。又、ＴｌＣＮの原料ガスとし
て、ＴｌＣｌ４． ＮＨ，、ＣＨ２を用いるが、ＴｌＣ
ｌ４は常温で液体であるためキャリアガスとしてＨ２、
プラズマの安定化としてＡｒを用いた。これら各原料ガ
スを吹出すノズルは、ＴｌＣ１４と■２の混合ガス用、
Ａｒ用、Ｎｉ１３用、ＣＨ２用の４つを用い、各ノズル
に対向するメツ７ユ電極には各々Ｉ Ｋｖ。
１．５Ｋｖ 、 １．５Ｋｗ 、 ３ Ｋｖの高周波電
力を印加する。
力を印加する。
ここで用いたメツシュ電極は網目の寸法が５ｉｏ＋のち
ので、又、基材に印加する直流バイアスは一２００Ｖと
した。そして、真空槽内を０．２Ｔｏｒｒに排気し、抵
抗加熱型のヒータで基材温度を５００℃まで加熱して２
時間のコーティングを行った。
ので、又、基材に印加する直流バイアスは一２００Ｖと
した。そして、真空槽内を０．２Ｔｏｒｒに排気し、抵
抗加熱型のヒータで基材温度を５００℃まで加熱して２
時間のコーティングを行った。
その結果、膜厚２．山の光沢のある紫色を呈したＴｌＣ
Ｎ膜を形成することができた。このＴｌ０Ｎ膜の密着度
をＡ、Ｅスクラッチテスターを用いて測定したところ３
０から３５Ｎの高い値であり、優れた密着性を有するこ
とが確認された。
Ｎ膜を形成することができた。このＴｌ０Ｎ膜の密着度
をＡ、Ｅスクラッチテスターを用いて測定したところ３
０から３５Ｎの高い値であり、優れた密着性を有するこ
とが確認された。
以上説明したように、各原料ガスが励起、分解されるの
に最適な密度をもつプラズマ放電領域を発生させ、未反
応ガスの残留、高次ラジカルによる異常放電等の悪影響
を排除することによって、密着性に優れた萬品質の薄膜
を形成することができる。
に最適な密度をもつプラズマ放電領域を発生させ、未反
応ガスの残留、高次ラジカルによる異常放電等の悪影響
を排除することによって、密着性に優れた萬品質の薄膜
を形成することができる。
第１図は本発明実施例装置の平面図、第２図は従来装置
を示すもので（イ）はその縦断図、（ロ）はその横断図
である。 １、ｌｌ・・・真空槽、２・・・ホルダー ３・・・ノ
ズル、４・・・吹出口、５・・・メツシュ電極、６．１
７・・・基材、７．１８・・・原料ガス供給系、８．１
６・・・直流電源、９．１５・・・高周波電源、ＩＯ・
・・異相信号発生器、１２・・・原料ガス供給パイプ、
１２ａ・・・細孔、１３・・・内側円筒電極、１４・・
・外側円筒電極。
を示すもので（イ）はその縦断図、（ロ）はその横断図
である。 １、ｌｌ・・・真空槽、２・・・ホルダー ３・・・ノ
ズル、４・・・吹出口、５・・・メツシュ電極、６．１
７・・・基材、７．１８・・・原料ガス供給系、８．１
６・・・直流電源、９．１５・・・高周波電源、ＩＯ・
・・異相信号発生器、１２・・・原料ガス供給パイプ、
１２ａ・・・細孔、１３・・・内側円筒電極、１４・・
・外側円筒電極。
Claims (1)
- （１）真空槽内に、各々独立した原料ガス供給系につな
がり、かつその吹出口を基材方向に向けて配置された複
数のノズルを備え、基材を装着しうるホルダーと前記各
ノズルの間に前記ノズルと同数のメッシュ電極を前記各
ノズルと対向して配置させ、前記各ノズルを接地し、前
記各メッシュ電極を各々独立の高周波電源に接続し、前
記基材に負の電位を印加しうるよう前記ホルダーを直流
電源の負の端子に接続して、前記真空槽の外部又は内部
にヒータを設けたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16507290A JP2881976B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | プラズマｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16507290A JP2881976B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | プラズマｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0456773A true JPH0456773A (ja) | 1992-02-24 |
| JP2881976B2 JP2881976B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=15805340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16507290A Expired - Fee Related JP2881976B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | プラズマｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2881976B2 (ja) |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP16507290A patent/JP2881976B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2881976B2 (ja) | 1999-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |