JPH0963795A

JPH0963795A - Ｅｃｒプラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH0963795A
Application number: JP7220532A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Sasaki; 克己佐々木; Noriyuki Kitaori; 典之北折; Osamu Yoshida; 修吉田; Hirohide Mizunoya; 博英水野谷; Yuzo Matsuo; 祐三松尾; Akira Shiga; 章志賀; Junko Ishikawa; 准子石川
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】より均一で均質なダイヤモンドライクカーボ
ン薄膜、Si系薄膜等の薄膜を形成できるＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】マイクロ波発生源16と、マイクロ波が伝
達される導波管11と、前記導波管11に接続されたプラズ
マ励起室12と、前記プラズマ励起室内12に磁界を発生さ
せる手段、例えば電磁コイル17と、前記導波管11と前記
プラズマ励起室12の間に配置された窓14と、外部からプ
ラズマ励起室12にガスを導入するガス導入管15とからな
り、前記ガス導入管15がマイクロ波の振幅の中心線上に
開口を有するＥＣＲプラズマＣＶＤ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンドライ
クカーボン薄膜、Si系薄膜等の薄膜を形成するためのＥ
ＣＲプラズマＣＶＤ法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Si系薄膜、ダイヤモンドライクカーボン
薄膜等の各種薄膜は、電子部品の製造、磁気記録媒体の
製造等、各種工業製品の製造において重要な役割を果た
している。

【０００３】このような薄膜を形成する方法として、Ｃ
ＶＤ (Chemical Vapor Deposition:化学気相成長) 法が
知られており、この方法は基板表面に原料となるガスを
供給し、化学反応により薄膜を形成する方法であり、そ
の一例として、より低温で薄膜を形成できるＥＣＲ(Ele
ctron Cycrotoron Resonance:電子サイクロトロン共鳴)
プラズマＣＶＤ法が提案されている。ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法は、高真空中で原料ガスにマイクロ波及び磁場
を印加してガスをプラズマ化し、基板（目的物）上に薄
膜を形成するものである。

【０００４】ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられる装置
は、図３に示す如く、通常、導波管31、プラズマ励起室
32、反応室33を有し、プラズマ励起室32の周囲に磁気コ
イル（電磁石）34が配置され、このコイル34によりプラ
ズマ励起室32から反応室33方向に発散磁界が形成され
る。また、導波管31よって導かれた2.45GHz のマイクロ
波が、マイクロ波導入窓35（通常石英製）を通してプラ
ズマ励起室32に導入される。一般に、マイクロ波導入窓
は、導波管とプラズマ励起室の接する面の中心に配置さ
れており、その形状は平板状や導波管方向に突出する円
錐形である。そしてプラズマ励起室32には、薄膜の原料
となるガス、例えば CH₄、SiH₄等が導入管36を通して導
入される。そして、プラズマ励起室32において磁界発生
手段により電子サイクロトロン共鳴条件を満たす８７５
Ｇの磁界を形成し、原料ガスの活性種であるプラズマを
発生させる。発生したプラズマは発散磁界により反応室
へと導かれ、目的とする基板表面に薄膜が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置では、原料ガスは直接プラズ
マ励起室へ導入されているが、マイクロ波はプラズマ励
起室の中心を進行するため、従来の装置では、ガスの導
入口の位置、導入管の向き等によってはマイクロ波が均
一にガスに作用せず、プラズマ発生効率が悪くなった
り、また、ガス導入口からプラズマ励起室内のマイクロ
波までに距離があるため、プラズマ発生に悪影響を及ぼ
したりして、均一な膜厚及び膜質分布の薄膜を形成でき
ない場合があった。

【０００６】このような状況から、今後各種分野で要求
されると考えられる膜質の均一化、多様化に対応できる
良好な膜を容易に形成できるＥＣＲプラズマＣＶＤ法が
望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置において、ガス導入管をプラズマ励起室の中心線上に
設置することにより、プラズマ濃度を均一とすることが
でき、より良質な、例えば炭素源を含む原料ガスから、
よりダイヤモンドに近い薄膜が形成されることを見出
し、本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち本発明は、マイクロ波発生源と、
マイクロ波が伝達される導波管と、前記導波管に接続さ
れたプラズマ励起室と、前記プラズマ励起室内に磁界を
発生させる手段と、前記導波管と前記プラズマ励起室の
間に配置された窓と、外部からプラズマ励起室にガスを
導入するガス導入管とからなるＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置において、前記ガス導入管がマイクロ波の振幅の中心
線上に開口を有することを特徴とするＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ装置を提供するものである。

【０００９】かかる装置は、ガス導入管の少なくとも一
部が、前記導波管内で前記マイクロ波の進行方向と平行
に配置されているものが挙げられる。また、特に、ガス
導入管の少なくとも一部が、前記導波管内で前記マイク
ロ波の振幅の中心線上に配置されているものが挙げられ
る。更に、ガス導入管が、前記窓に連結されている装置
が挙げられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置の具体例を図１に示す。図１は本発明のＥＣＲプラズ
マＣＶＤ装置の要部を示す略図であり、図中、11は導波
管、12はプラズマ励起室、13は反応室、14はマイクロ波
導入窓、15はガス導入管であり、導波管11を通して外部
と通じている。また、16はマイクロ波発生器、17はコイ
ルである。かかる装置は、ガス導入管15の一部が、導波
管11内でマイクロ波の振幅の中心線上に配置されてお
り、且つガス導入管15が、窓14に連結されている。

【００１１】本発明の装置は、原料ガスの導入手段の位
置に特徴があり、従来のようにプラズマ励起室の端部に
原料ガスを導入するのではなく、中心に導入できるよう
な開口を有するものである。図１の装置は、マイクロ波
導入窓14にガス導入管15が連結しており、これが原料ガ
スを外部からプラズマ励起室内へ導入する手段となる。
このような窓14は石英ガラス等のマイクロ波を通過させ
ることのできる材質により、ガス導入管15と一体的に構
成される。ガス導入管15はガスを導入するために内部が
中空となっている。このようなガス導入管15は導波管の
マイクロ波進行方向の中心に位置することが望ましい。
窓14とガス導入管15の接合部は、プラズマ励起室内外の
圧力差に耐えられるだけの強度があることが必要であ
る。

【００１２】導波管内に配置されるガス導入管15の長さ
は任意でよく、図１のＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等のような位置か
らガスを導入してもよい。またガス導入管15の形状は限
定されないが、円柱状であるのが一般的であり、その場
合の外径、内径、肉厚も、導波管の大きさ等を考慮して
適宜決定すればよい。

【００１３】このような本発明の装置を使用することに
より、原料ガスは、予め導波管11内でマイクロ波の作用
を受けるので、プラズマ励起室12に導入される前に励起
が始まり、より効率良くプラズマ励起室での解離が進
む。

【００１４】本発明のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置では、
マイクロ波導入窓以外の構成要素は、従来公知のものを
適用できる。また、ガス導入管の開口は、図１に示す位
置以外でも、プラズマ励起室の中心に位置するように設
ければよい。

【００１５】また、本発明は、マイクロ波発生源と、マ
イクロ波が伝達される導波管と、前記導波管に接続され
たプラズマ励起室と、前記プラズマ励起室内に磁界を発
生させる手段と、前記導波管と前記プラズマ励起室の間
に配置された窓と、外部からプラズマ励起室にガスを導
入するガス導入管とからなるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
を用いたＥＣＲプラズマＣＶＤ法において、原料ガスを
前記プラズマ励起室のマイクロ波の振幅の中心線近傍に
導入することを特徴とするＥＣＲプラズマＣＶＤ法をを
提供するものであり、前記した本発明のＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置がこの方法に好適に用いられる。

【００１６】本発明において、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法
により形成される薄膜の原料となるガスの種類は限定さ
れず、通常、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられるガス
が用いられる。ガス種としては、CH₄, C₆H₆, H₂, C
₆H₁₄, C₆H₁₂, C₃H₈, SiH₂ 等を単体或いは数種類混合し
て使用する。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。しかしな
がら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００１８】実施例１厚さ10μmのPETフィルム上に真空蒸着法によりコバルト
を付着させ、厚さ2000Åの磁性層を形成した。次に、磁
性層を形成したPET フィルムを図４に示す装置にセット
し、磁性層上に、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によるダイヤ
モンドライクカーボン薄膜の形成を行った。なお、ＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法(ECR点は875 G)による成膜条件は以
下の通りである。マイクロ波周波数：2.45GHz マイクロ波出力：１kW 使用ガス：CH₄, H₂ ガス流量：CH₄100SCCM, H₂20SCCM 真空度：４mTorr フィルム走行速度：10ｍ／分図４の装置では蒸着テープ18が巻き出しロール19から冷
却キャンロール20を経て巻取りロール21へ真空容器13内
で走行し、その際、本発明のＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置、即ち、原料ガスが導波管内を通過してマイクロ波の
作用を受けるように構成されているＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ装置により、磁性層上にダイヤモンドライクカーボン
薄膜が形成される。

【００１９】比較例１実施例１と同様に蒸着テープ上にダイヤモンドライクカ
ーボン薄膜を形成した。ただし、ＥＣＲプラズマＣＶＤ
装置としては、図３に示すような従来のものを使用し
た。

【００２０】＜膜厚分布の測定＞実施例１及び比較例１
で成膜したダイヤモンドライクカーボン膜の厚さをオー
ジェ電子分光分析法により測定した。その際、図２に示
すようなテープの位置Ｌ，Ｍ，Ｒにおけるダイヤモンド
ライクカーボンの膜厚を測定した。その結果を表１に示
す。また、実施例１及び比較例１で得られたテープのそ
れぞれのＭ点（図２）におけるダイヤモンドライクカー
ボン薄膜のEELS（電子エネルギー損失スペクトル）によ
る分析結果を図５に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置によれば、従来よりも効率良く、しかも
よりダイヤモンドに近い膜質のダイヤモンドライクカー
ボン薄膜や、より良質の膜質を有する多結晶シリコン薄
膜等の各種薄膜をフィルム幅方向に均一に形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の要部の一
例を示す略図

【図２】実施例におけるダイヤモンドライクカーボン薄
膜の膜厚測定点を示す略図

【図３】従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を示す略図

【図４】実施例１で用いたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を
示す略図

【図５】実施例１及び比較例１で形成されたダイヤモン
ドライクカーボン膜のEELSによる分析結果を示すチャー
ト

【符号の説明】

11 導波管 12 プラズマ励起室 13 反応室 14 マイクロ波導入窓 15 窓の突出部 16 マイクロ波発生器 17 コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水野谷博英栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内 (72)発明者松尾祐三栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内 (72)発明者志賀章栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内 (72)発明者石川准子栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波発生源と、マイクロ波が伝達
される導波管と、前記導波管に接続されたプラズマ励起
室と、前記プラズマ励起室内に磁界を発生させる手段
と、前記導波管と前記プラズマ励起室の間に配置された
窓と、外部からプラズマ励起室にガスを導入するガス導
入管とからなるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置において、前
記ガス導入管がマイクロ波の振幅の中心線上に開口を有
することを特徴とするＥＣＲプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】前記ガス導入管の少なくとも一部が、前
記導波管内で前記マイクロ波の進行方向と平行に配置さ
れている請求項１記載のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】前記ガス導入管の少なくとも一部が、前
記導波管内で前記マイクロ波の振幅の中心線上に配置さ
れている請求項１又は２記載のＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置。
【請求項４】前記ガス導入管が、前記窓に連結されて
いる請求項１〜３の何れか１項記載のＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ装置。
【請求項５】マイクロ波発生源と、マイクロ波が伝達
される導波管と、前記導波管に接続されたプラズマ励起
室と、前記プラズマ励起室内に磁界を発生させる手段
と、前記導波管と前記プラズマ励起室の間に配置された
窓と、外部からプラズマ励起室にガスを導入するガス導
入管とからなるＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いたＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法において、原料ガスを前記プラズマ
励起室のマイクロ波の振幅の中心線近傍に導入すること
を特徴とするＥＣＲプラズマＣＶＤ法。