JPH0623434B2 - Hard carbon film generator - Google Patents
Hard carbon film generatorInfo
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- JPH0623434B2 JPH0623434B2 JP63286468A JP28646888A JPH0623434B2 JP H0623434 B2 JPH0623434 B2 JP H0623434B2 JP 63286468 A JP63286468 A JP 63286468A JP 28646888 A JP28646888 A JP 28646888A JP H0623434 B2 JPH0623434 B2 JP H0623434B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、硬質カーボン膜生成装置に関し、特にＥＣ
Ｒ(ELectron Cyclotron Resonance :電子サイクロトロ
ン共鳴)プラズマＣＶＤ法により、ＤＬＣ膜(Diamond Li
ke Carbon：ダイヤモンド状の膜)を精製する技術に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a hard carbon film forming apparatus, and in particular to an EC
R (ELectron Cyclotron Resonance) plasma CVD method is used for DLC film (Diamond Li
ke Carbon: diamond-like film).
ＤＬＣ膜は高硬度性，高強度性及び絶縁性を有してお
り、これらの特性を利用して、加工用工具等のコーティ
ングや半導体集積回路等の保護膜として用いられる。こ
のＤＬＣ膜の生成方法として、最近、ＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ法が開発されている。その例として、例えば特開昭
60-103099（以下、公報(1)と称する）や特開昭60-19509
2（以下、公報(2)と称する）がある。The DLC film has high hardness, high strength, and insulating properties, and by utilizing these characteristics, it is used as a coating for a processing tool or a protective film for a semiconductor integrated circuit. As a method for producing this DLC film, recently, ECR plasma C
The VD method has been developed. As an example, for example,
60-103099 (hereinafter referred to as Publication (1)) and Japanese Patent Laid-Open No. 60-19509
2 (hereinafter referred to as Publication (2)).
前記公報(1)には、電子サイクロトロン共鳴を利用して
プラズマを生成し、この状態でＥＣＲイオン源にプラス
電位をかけることにより、ＥＣＲイオン源からイオンを
引き出して基板に照射し、基板上にＤＬＣ膜を生成する
技術が記されている。また、前記公報(2)では、プラズ
マ引き出し部にメッシュ電極が設けられており、前記同
様に電子サイクロトロン共鳴を利用してプラズマを生成
し、前記メッシュ電極に間歇的にマイナス電位をかける
ことにより、ＥＣＲイオン源からイオンを引き出して基
板上にＤＬＣ膜を生成するようにしている。In the publication (1), plasma is generated using electron cyclotron resonance, and a positive potential is applied to the ECR ion source in this state to extract ions from the ECR ion source and irradiate the substrate, A technique for producing a DLC film is described. Further, in the above-mentioned publication (2), a mesh electrode is provided in the plasma extraction portion, plasma is generated by utilizing electron cyclotron resonance in the same manner as described above, and a negative potential is intermittently applied to the mesh electrode, Ions are extracted from the ECR ion source to form a DLC film on the substrate.
しかし、前記公報(1)の技術では、基板にイオン（正イ
オン）のみが照射されることになり、正電荷が溜まって
チャージアップを起こし、さらにＤＬＣ膜が薄膜でかつ
高抵抗であることから、前記チャージアップによって、
ＤＬＣ膜が絶縁破壊を起こす可能性があった。また、前
記公報(2)の技術では、メッシュのパターンがそのまま
基板に転写されることになり、基板上に均一な膜を生成
することができないという問題があった。However, in the technique of the above-mentioned publication (1), the substrate is irradiated with only ions (positive ions), positive charges are accumulated to cause charge-up, and the DLC film is a thin film and has high resistance. By the charge up,
The DLC film may cause dielectric breakdown. Further, in the technique of the above-mentioned publication (2), the mesh pattern is directly transferred to the substrate, and there is a problem that a uniform film cannot be formed on the substrate.
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、均一で
安定したＤＬＣ膜を生成することのできる硬質カーボン
膜生成装置を得ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to obtain a hard carbon film production apparatus capable of producing a uniform and stable DLC film.
本発明における硬質カーボン膜生成装置は、マイクロ波
が導入されプラズマを発生するプラズマ室と、このプラ
ズマ室の周囲に配設され、プラズマ室内に電子サイクロ
トロン共鳴条件を満たす磁界を形成するための磁気回路
と、前記プラズマ室に隣接する試料室と、試料室内にお
いてプラズマ室から引き出されたプラズマ流が正面から
照射されるようにプラズマ室に対向させて設置された基
板載置用の基板ホルダと、前記基板ホルダに接続された
高周波電源と、炭化水素系のガスをプラズマ室に導入す
るためプラズマ室または試料室に設けたガス導入手段
と、を備え、プラズマ室内に炭化水素系ガスのプラズマ
を発生させ、このプラズマ流を基板に照射して基板上に
硬質カーボン膜を生成する際、高周波電源によって基板
に負の自己バイアス電圧を発生させ、プラズマ中の正イ
オンを引き込むようにしたことを特徴とする。The hard carbon film producing apparatus in the present invention is a plasma chamber in which microwaves are introduced to generate plasma, and a magnetic circuit which is arranged around the plasma chamber and forms a magnetic field satisfying the electron cyclotron resonance condition in the plasma chamber. A sample chamber adjacent to the plasma chamber, a substrate holder for mounting a substrate facing the plasma chamber so that a plasma flow drawn from the plasma chamber is irradiated from the front side in the sample chamber, A high frequency power source connected to the substrate holder and a gas introducing means provided in the plasma chamber or the sample chamber for introducing a hydrocarbon-based gas into the plasma chamber are provided, and plasma of the hydrocarbon-based gas is generated in the plasma chamber. , When the substrate is irradiated with this plasma flow to form a hard carbon film on the substrate, a negative self-bias is applied to the substrate by the high frequency power To generate a pressure, characterized in that the draw positive ions in the plasma.
この発明においては、基板が載置された基板ホルダに所
定の高周波電圧が印加されることによって、イオンによ
るチャージアップを防ぐことができ、これにより絶縁破
壊を起こすことなく、均一で安定したＤＬＣ膜を生成す
ることができる。即ち、プラズマ中では、電界によるイ
オンの移動度は電子に比べて遅く、高周波の印加中に電
位が振られると、電子はそれに追随するが、イオンは追
随できない。従って、基板に電子が照射されて、基板に
負の自己バイアスが発生する。これによりプラズマ中の
正イオンが引き込まれ、チャージアップを起こすことな
く基板上にＤＬＣ膜が生成される。In the present invention, by applying a predetermined high frequency voltage to the substrate holder on which the substrate is placed, it is possible to prevent the charge-up due to the ions, thereby causing a uniform and stable DLC film without causing dielectric breakdown. Can be generated. That is, in plasma, the mobility of ions due to an electric field is slower than that of electrons, and when the potential is fluctuated during application of a high frequency, the electrons can follow it, but the ions cannot. Therefore, the substrate is irradiated with electrons and a negative self-bias is generated in the substrate. As a result, positive ions in the plasma are drawn in and a DLC film is formed on the substrate without causing charge-up.
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図面に
示すものは本発明の一実施例による硬質カーボン膜生成
装置の断面構成図である。図において、１は、導入され
るマイクロ波（周波数２．４５ GHz）に対して空洞共振
器となるように構成されたプラズマ室であり、具体的に
は、直径２００mm，高さ２００mmとなっている。このプ
ラズマ室１には、反応ガスとして炭化水素系のガス、例
えばメタンガス（ＣＨ４）を導入するためのガス導入口
１ａが設けられている。また、石英等で構成されるマイ
クロ波導入窓３を介してマイクロ波導入のための導波管
２が接続されている。前記プラズマ室１の周囲にはプラ
ズマ発生用磁気回路としての電磁コイル４ａ，４ｂが配
設されており、この電磁コイル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
件が前記プラズマ室１の内部で成立するように決定され
る。また、前記電磁コイル４ａ，４ｂによって、下方に
向けて発散する発散磁界が生成される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. What is shown in the drawings is a cross-sectional configuration diagram of a hard carbon film production apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a plasma chamber configured to be a cavity resonator with respect to introduced microwaves (frequency 2.45 GHz), specifically, a diameter of 200 mm and a height of 200 mm. There is. The plasma chamber 1 is provided with a gas introduction port 1a for introducing a hydrocarbon-based gas such as methane gas (CH 4 ) as a reaction gas. A waveguide 2 for introducing microwaves is connected through a microwave introducing window 3 made of quartz or the like. Electromagnetic coils 4a and 4b as a magnetic circuit for plasma generation are arranged around the plasma chamber 1. The intensity of the magnetic field generated by the electromagnetic coils 4a and 4b depends on the condition of electron cyclotron resonance by microwaves in the plasma. It is determined to be established inside the chamber 1. Further, the electromagnetic coils 4a and 4b generate a divergent magnetic field that diverges downward.
前記プラズマ室１の下方には、試料室５が設けられてい
る。この試料室５内には、前記プラズマ室１から引き出
されたプラズマ流が照射される基板６が図示しないホル
ダに保持されている。また、前記試料室５内には、前記
基板６の上方に、基板６に対してプラズマ流の照射を制
御するためのシャッタ７が設けられている。さらに、前
記試料室５の上面には、前記プラズマ室１内に発生した
プラズマ流を試料室５内に引き込むためのプラズマ引き
出し用窓８が設けられている。なお、前記試料室４に
は、排気口５ａが形成され、排気口５ａは図示しない排
気系に接続されている。A sample chamber 5 is provided below the plasma chamber 1. In the sample chamber 5, a substrate 6 irradiated with the plasma flow drawn from the plasma chamber 1 is held by a holder (not shown). Further, inside the sample chamber 5, above the substrate 6, a shutter 7 for controlling irradiation of a plasma flow onto the substrate 6 is provided. Further, on the upper surface of the sample chamber 5, a plasma drawing window 8 for drawing the plasma flow generated in the plasma chamber 1 into the sample chamber 5 is provided. An exhaust port 5a is formed in the sample chamber 4, and the exhaust port 5a is connected to an exhaust system (not shown).
そして、前記基板６にはホルダを介して高周波電源（例
えば周波数１３．５６ MHz）１０が接続されており、基
板６に対して（−２００〜−３００Volt）が印加できる
ように構成されている。A high frequency power source (for example, a frequency of 13.56 MHz) 10 is connected to the substrate 6 via a holder so that (−200 to −300 Volt) can be applied to the substrate 6.
次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.
まず、図示しない排気系により、プラズマ室１及び試料
室５を真空状態にする。次に、プラズマ室１内に反応ガ
ス（ＣＨ４）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。
次に導波管２を介して周波数２．４５ GHzのマイクロ波
を前記プラズマ室１に導入する。このような条件によ
り、プラズマ室１内においては、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．
４５ GHzとが一致し、電子サイクロトロン共鳴を起こ
す。従って、電子はマイクロ波から効率良くエネルギを
吸収し、低ガス圧にて高密度のプラズマが発生されるこ
ととなる。そして、このプラズマ室１内に発生したプラ
ズマは、前記電磁コイル４ａ，４ｂによって形成される
発散磁界の磁力線に沿って引き出される。この状態でシ
ャッタ７を開くと、前記プラズマ室１内に発生したプラ
ズマ流は基板６に照射される。First, the plasma chamber 1 and the sample chamber 5 are evacuated by an exhaust system (not shown). Next, a reaction gas (CH 4 ) is introduced into the plasma chamber 1. Then, the electromagnetic coils 4a and 4b provided around the plasma chamber 1 are energized so that the magnetic flux density in the plasma chamber 1 becomes 875 Gauss.
Next, a microwave having a frequency of 2.45 GHz is introduced into the plasma chamber 1 through the waveguide 2. Under these conditions, in the plasma chamber 1, the frequency of electrons rotating by a magnetic field of 875 Gauss and the frequency of microwaves 2.
It coincides with 45 GHz and causes electron cyclotron resonance. Therefore, the electrons efficiently absorb energy from the microwaves, and high-density plasma is generated at a low gas pressure. Then, the plasma generated in the plasma chamber 1 is extracted along the magnetic lines of force of the divergent magnetic field formed by the electromagnetic coils 4a and 4b. When the shutter 7 is opened in this state, the plasma flow generated in the plasma chamber 1 is applied to the substrate 6.
ここで、前記基板６にはホルダを介して高周波電源１０
が接続されているので、周期的に正，負の電位がかか
る。一方、プラズマ中では電界によるイオンの移動度は
電子に比べて遅い。従って、この高周波印加中の電位の
振れに対して、電子は追随するが、イオンは追随できな
い。このため、基板６に電子が多く照射することになっ
て、基板に負の自己バイアスが発生し、これによって、
プラズマ中の正イオンが引き込まれ、基板上にＤＬＣ膜
が生成される。Here, a high frequency power source 10 is provided on the substrate 6 via a holder.
Are connected, a positive and negative electric potential is periodically applied. On the other hand, in plasma, the mobility of ions due to the electric field is slower than that of electrons. Therefore, the electrons can follow the fluctuation of the potential during the application of the high frequency, but the ions cannot. Therefore, the substrate 6 is irradiated with a large number of electrons, and a negative self-bias is generated in the substrate, which causes
The positive ions in the plasma are attracted and a DLC film is formed on the substrate.
このような本実施例では、基板に所定電圧の高周波電圧
を接続したので、イオンと電子の移動度の差を利用して
基板に負の自己バイアスを発生させることができる。し
たがって、イオンによるチャージアップを防ぐことがで
き、絶縁破壊を起こすことなく、均一で安定したＤＬＣ
膜を生成することができる。In this embodiment, since a high frequency voltage having a predetermined voltage is connected to the substrate, it is possible to generate a negative self-bias on the substrate by utilizing the mobility difference between ions and electrons. Therefore, it is possible to prevent the charge-up due to the ions and to cause a uniform and stable DLC without causing dielectric breakdown.
A film can be produced.
なお、前記実施例では、反応ガスをプラズマ室１から導
入するようにしたが、試料室４側から導入するようにし
てもよい。また、高周波電源１０の周波数は１３．５６
MHzに限定されるものではない。Although the reaction gas is introduced from the plasma chamber 1 in the above embodiment, it may be introduced from the sample chamber 4 side. The frequency of the high frequency power source 10 is 13.56.
It is not limited to MHz.
さらに、反応ガスとしては前記実施例のようにメタンガ
スに限定されるものではなく、本発明は硬質カーボン膜
を生成する際に適用して有効なものである。Further, the reaction gas is not limited to the methane gas as in the above embodiment, and the present invention is effective when applied to the formation of the hard carbon film.
以上のように、この発明によれば、ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ装置において、基板に所定の高周波電圧を印加するよ
うにしたので、イオンと電子の移動度の差を利用して基
板に自己バイアスを発生でき、基板上に均一で安定した
硬質カーボン膜を生成することができる効果がある。As described above, according to the present invention, ECR plasma CV
Since a predetermined high frequency voltage is applied to the substrate in the D device, a self-bias can be generated in the substrate by utilizing the mobility difference between ions and electrons, and a uniform and stable hard carbon film is generated on the substrate. There is an effect that can be.
図面は本発明の一実施例による硬質カーボン膜生成装置
の断面構成図である。 １……プラズマ室、２……導波管、４ａ，４ｂ……電磁
コイル、５……試料室、６……基板、７……シャッタ、
１０……高周波電源。The drawing is a cross-sectional configuration diagram of a hard carbon film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 ... Plasma chamber, 2 ... Waveguide, 4a, 4b ... Electromagnetic coil, 5 ... Sample chamber, 6 ... Substrate, 7 ... Shutter,
10 ... High frequency power supply.
Claims (1)
プラズマ室と、このプラズマ室の周囲に配設され、プラ
ズマ室内に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界を
形成するための磁気回路と、前記プラズマ室に隣接する
試料室と、試料室内においてプラズマ室から引き出され
たプラズマ流が正面から照射されるようにプラズマ室に
対向させて設置された基板載置用の基板ホルダと、前記
基板ホルダに接続された高周波電源と、炭化水素系のガ
スをプラズマ室に導入するためプラズマ室または試料室
に設けたガス導入手段と、を備え、 プラズマ室内に炭化水素系ガスのプラズマを発生させ、
このプラズマ流を基板に照射して基板上に硬質カーボン
膜を生成する際、高周波電源によって基板に負の自己バ
イアス電圧を発生させ、プラズマ中の正イオンを引き込
むようにした硬質カーボン膜生成装置。1. A plasma chamber in which microwaves are introduced to generate plasma, a magnetic circuit arranged around the plasma chamber for forming a magnetic field satisfying an electron cyclotron resonance condition in the plasma chamber, and the plasma chamber. A sample chamber adjacent to the substrate chamber, a substrate holder for mounting a substrate placed facing the plasma chamber so that the plasma flow drawn from the plasma chamber is irradiated from the front side in the sample chamber, and connected to the substrate holder. A high frequency power source, and a gas introducing means provided in the plasma chamber or the sample chamber for introducing a hydrocarbon-based gas into the plasma chamber, and generate a plasma of the hydrocarbon-based gas in the plasma chamber,
A hard carbon film generation device which irradiates a positive self-bias voltage in the plasma by a high frequency power source to generate a negative self-bias voltage when a hard carbon film is generated on the substrate by irradiating the substrate with this plasma flow.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63286468A JPH0623434B2 (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Hard carbon film generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63286468A JPH0623434B2 (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Hard carbon film generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133573A JPH02133573A (en) | 1990-05-22 |
| JPH0623434B2 true JPH0623434B2 (en) | 1994-03-30 |
Family
ID=17704783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63286468A Expired - Fee Related JPH0623434B2 (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Hard carbon film generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0623434B2 (en) |
Families Citing this family (3)
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| US5626963A (en) * | 1993-07-07 | 1997-05-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hard-carbon-film-coated substrate and apparatus for forming the same |
| US5691010A (en) * | 1993-10-19 | 1997-11-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Arc discharge plasma CVD method for forming diamond-like carbon films |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6286166A (en) * | 1985-10-14 | 1987-04-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Formation of thin film |
| JPS62170475A (en) * | 1986-01-24 | 1987-07-27 | Hitachi Ltd | plasma processing equipment |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP63286468A patent/JPH0623434B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02133573A (en) | 1990-05-22 |
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