JP3041185B2 - プラズマcvd装置 - Google Patents
プラズマcvd装置Info
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Description
(プラズマCVD)により薄膜を形成するためのプラズ
マCVD装置に関し、特に直流グロ−プラズマCVD装
置に関する。
模式図を図3に示す。ガス導入口34と排気口36を備
えた真空槽32の内部にカソ−ド電極46と、これと電
気的に結合した状態で基材48が載置されている成膜部
44と、プラズマ発生手段を有するプラズマ発生部38
が配置されている。プラズマ発生手段は熱電子を放出す
るための高融点金属からなるフィラメント電極40と、
正電圧が印加されるアノ−ド電極42の組み合わせから
構成されている。この装置空間に薄膜形成用のモノマ−
ガスを導入した後、フィラメント電極40への加熱によ
り放出された熱電子がアノ−ド電極42に加速衝突し放
電のトリガ−となる。放電が開始されると熱電子はアノ
−ド電極42の他にモノマ−ガス分子にも衝突し、モノ
マ−ガスの電離、分解により真空槽内全域にモノマ−ガ
スのプラズマが形成される。カソ−ド電極46に負の直
流高電圧を印加することにより、ガスプラズマ中のモノ
マ−ガスイオンを基材48に加速衝突させ薄膜形成を行
っている。
プラズマCVD装置において、1つのフィラメント電極
にアノ−ド電極を対向させて配置しフィラメント電極か
ら放出された熱電子の多くをアノ−ド電極に衝突させ
て、フィラメント電極とアノ−ド電極間に高密度のガス
プラズマを形成し、このガスプラズマ中のモノマ−ガス
の電離、分解により生成されるモノマ−ガスイオンをカ
ソ−ド電極に加速衝突させて薄膜形成を行うが、プラズ
マ発生部で生成されるモノマ−ガスイオンは指向性を持
って拡散するため、カソ−ド電極に加速衝突するモノマ
−ガスイオン流に偏りが生じて成膜レ−トに分布が生
じ、これが原因となって膜厚分布が生じる。
極とアノ−ド電極近傍の局所的にプラズマ密度が高い空
間では、高濃度のモノマ−ガスイオンの電離、分解によ
り粉体、微粒子などが多数生成され、これら粉体、微粒
子などが基材表面に付着し膜外観品質を低下させるとと
もに、密着性、耐摩耗性などの膜物性を著しく低下させ
て薄膜に悪影響を及ぼす問題点がある。
性、膜品質の優れた薄膜の形成と、バッチあたりの処理
個数増加を可能とするプラズマCVD装置を提供するこ
とにある。
に、本発明においては、ガス導入口と排気口を備えた真
空槽内部の中央に熱電子を放出するためのフィラメント
電極と正電圧が印加されるアノ−ド電極との組み合わせ
からなるプラズマ発生部と、該プラズマ発生部の外側に
負電圧が印加される複数のカソ−ド電極が配置されてお
り、導入ガスをプラズマにより電離、分解させてその生
成物を前記カソ−ド電極上に載置された基材の表面に形
成することを特徴とするプラズマCVD装置において、
プラズマ発生部とカソ−ド電極間にトラップ電極を配設
し、且つ基準電位に接続することにより、粉体および微
粒子などを捕捉するようにした。
るプラズマ発生部と基材が載置されたカソ−ド電極との
間にトラップ電極を配設することにより、局所的にプラ
ズマ密度の高いフィラメント電極とアノ−ド電極の近傍
で生成された粉体、微粒子はトラップ電極に加速衝突し
てしまい、成膜プロセスを阻害する粉体、微粒子などは
除外され、膜厚分布を生じさせたり、基材表面に付着し
て耐摩耗性、外観品質を著しく低下させる粉体、微粒子
の量が激減する。つまりトラップ電極は粉体、微粒子を
捕集するフィルタ−と同等な役割を果たしている。また
真空槽内部の電極配置によってはバッチあたりの処理個
数増が可能で生産性を向上させることができる。
を例にとって説明する。図1、図2は本発明によるプラ
ズマCVD装置の構成を説明するための模式図で、図1
が装置上面図、図2が装置断面図である。真空槽2は真
空ポンプ6を通じて真空排気が可能で、圧力調製器8に
より任意の圧力に調整できる構造となっている。該真空
槽2中央のプラズマ発生部10にはプラズマ発生手段を
構成するために必要なフィラメント電極12と、アノー
ド電極14が15mmの距離をとって配置され、プラズ
マ発生部であるフィラメント電極とアノード電極の中心
から外側に120mm離れた位置に粉体、微粒子を捕捉
するための複数のカソード電極20と対となるようにト
ラップ電極16と、前記プラズマ発生部の中心から外側
に200mm離れた位置にある成膜部18にはカソード
電極20と、カソード電極と電気的に結合した状態で基
材22とが配置されている。プラズマ発生部10と基材
22との相対的な位置関係を同等に保つため、カソード
電極20には自公転機構を持たせた。トラップ電極は外
径φ16mmの円柱を用い、接地電位とした。真空槽2
の外側からガス導入口4を通じて炭化水素ガスが導入可
能な装置構造となっている。電極駆動回路24は、フィ
ラメント電極12と電気的に結合したフィラメント電源
26と、アノード電極14と電気的に結合したアノード
電源28と、カソード電極20と電気的に結合したカソ
ード電源30とから構成される。
を通じて2×10- 5 Torr程度の圧力まで真空排気
した後、ガス導入口4よりモノマ−ガスとしてベンゼン
を導入し、圧力調整器8により2×10- 3 Torrと
なるように圧力を調整した。プラズマ発生部10に配置
されたプラズマ発生手段を構成するフィラメント電極1
2から熱電子を放出させ、100Vの電圧を印加したア
ノ−ド電極14に衝突させることで放電開始のトリガ−
としベンゼンガスにも熱電子を衝突させ真空槽内にベン
ゼンガスプラズマを発生させ、成膜部18に配置された
カソ−ド電極20に負の直流高電圧−5kVを印加し、
ガスイオンを加速衝突させ基材上に硬質カ−ボン膜を3
μm形成した。ここでは基材としてステンレス鋼を用い
た。
に、プラズマ発生部10と成膜部18の間に配置された
トラップ電極16を取り除き、その他は実施例と同一装
置構成かつ同一条件で同一のステンレス鋼基材上に硬質
カ−ボン膜を3μm形成した。
膜の膜外観品質、膜厚分布、耐摩耗性の評価結果を下記
表1に示す。膜外観品質は硬質カ−ボン膜表面上に付着
したφ30μm以上の微細粒子数で評価した。耐摩耗性
は摩耗試験機で荷重350gfを印加した炭化けい素#
800の研磨紙による400回往復テストにより摩耗し
た膜厚を測定した。本実施例においては膜表面上のφ3
0μm以上の微細粒子数は0で粉体、微粒子などの付着
は認められず膜表面は平滑で外観品質は良好である。ト
ラップ電極と自公転機構を有するカソ−ド電極を配設し
たため、指向性を持って飛来してくるモノマ−ガスイオ
ン流に対して基材の相対的な位置関係は常に一定である
ことから成膜レ−トは均一化し、膜厚分布も従来膜(比
較例)にくらべて向上し設定値に対し±10%の範囲内
にある。耐摩耗性においても、摩耗試験機による摩耗量
は0で、膜表面に粉体、微粒子などの微細粒子が存在す
る比較例にくらべ飛躍的に向上することが明らかに認め
られる。
硬質カ−ボン膜を形成したが、鉄鋼系材料、銅合金材料
などの任意の材料を使用してもさしつかえなく、ガスプ
ラズマ中でモノマ−ガスを電離、分解させモノマ−ガス
イオンにより薄膜形成を行うならば形成する薄膜は硬質
カ−ボン膜に限定する必要はなくいずれの薄膜でもよ
い。また基材材料と薄膜の間に基材の腐蝕防止や密着強
度の向上を目的として中間層を導入してもよい。ここで
はモノマ−ガスとしてベンゼンを用いたが、プラズマ中
で電離、分解可能なモノマ−ガスであればいずれのガス
を用いてもよい。粉体、微粒子の積極的な捕捉を目的と
したトラップ電極の基準電位は接地電位に限らず、浮遊
電位等でもよい。フィラメント電極とアノ−ド電極の位
置関係はトラップ電極に対しアノ−ド電極、フィラメン
ト電極の順またはトラップ電極に対しフィラメント電
極、アノ−ド電極の順のいずれでもよく、フィラメント
電極とアノ−ド電極間の距離Lは、3mm≦L<30m
mの範囲内であればいずれの値でもよい。プラズマ発生
部であるフィラメント電極とアノ−ド電極の中心から成
膜部までの距離Μは、60mm≦L<400mmの範囲
内であればいずれの値でもよい。トラップ電極はプラズ
マ発生部の中心からトラップ電極までの距離Rが、40
mm≦Rであることと、トラップ電極からカソ−ド電極
までの距離Tが、15mm≦Tであることの両者を満た
せばトラップ電極はプラズマ発生部とカソ−ド電極間の
任意の位置に配置してよい。トラップ電極の外径は、フ
ィラメント電極とアノ−ド電極により構成されるプラズ
マ発生部から飛来してくるモノマ−ガスイオンをカソ−
ド電極に加速衝突させるためにプラズマ発生部の中心か
らカソ−ド電極に対する仰角をθとすると、トラップ電
極の外径はM/2・tanθ以下であることが必須であ
る。カソ−ド電極に印加する直流高電圧は−1kV以上
であればいずれでもよい。
が載置されたカソ−ド電極との間にトラップ電極を配設
させたことにより、各種基材上に耐摩耗性、外観品質を
低下させる粉体、微粒子の付着がなく、膜厚分布が良好
な薄膜を形成することが可能となる。また装置内の基材
配置よっては処理個数を増加させ生産性を高めることが
可能となり薄膜の外観品質、耐摩耗性が飛躍的に向上す
る。
装置構造を示す模式上面図である。
装置構造を示す模式断面図である。
示す模式図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ガス導入口と排気口を備えた真空槽の中
央に、熱電子を放出するためのフィラメント電極と正電
圧が印加されるアノード電極との組み合わせからなるプ
ラズマ発生部と、該プラズマ発生部の外周に負電圧が印
加される複数のカソード電極とが配設されていることを
特徴とするプラズマCVD装置において、前記プラズマ
発生部と前記カソード電極間に、粉体および微粒子など
を捕捉するための前記カソード電極と対となる棒状部材
からなるトラップ電極が所定の距離をとって配設され、
且つ基準電位に接続されている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 |
---|---|---|---|
JP6058417A JP3041185B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | プラズマcvd装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6058417A JP3041185B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | プラズマcvd装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07268633A JPH07268633A (ja) | 1995-10-17 |
JP3041185B2 true JP3041185B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=13083814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6058417A Expired - Fee Related JP3041185B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | プラズマcvd装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3041185B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-29 JP JP6058417A patent/JP3041185B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07268633A (ja) | 1995-10-17 |
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