JPS63210006A - Formation of thin amorphous carbon film - Google Patents
Formation of thin amorphous carbon filmInfo
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- JPS63210006A JPS63210006A JP62042381A JP4238187A JPS63210006A JP S63210006 A JPS63210006 A JP S63210006A JP 62042381 A JP62042381 A JP 62042381A JP 4238187 A JP4238187 A JP 4238187A JP S63210006 A JPS63210006 A JP S63210006A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、グラファイトターゲットを水素シ；よりスパ
ッタして基板上にカーボン薄膜を形成する方法に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a method for forming a thin carbon film on a substrate by sputtering a graphite target using hydrogen gas.
”Ｂ０発明の概要
本発明は、内部に永久磁石を配置したターゲットホルダ
上にグラファイトターゲットを保持し。``B0 Summary of the Invention The present invention holds a graphite target on a target holder with a permanent magnet arranged inside.
このグラファイトターゲット上に磁場を発生させ。A magnetic field is generated on this graphite target.
グラファイトターゲットを水素によりスパッタして基板
上にカーボン薄膜を形成する方法において、前記グラフ
ァイトターゲットの厚さを変化させることでグラファイ
トターゲット上の磁場を３００ガウス〜４５０ガウスに
制御することにより、光学ギャップの大きい、光透過性
の良好なアモルファスカーボン薄膜を得ることができる
ようにしたものである。In a method of forming a thin carbon film on a substrate by sputtering a graphite target with hydrogen, the thickness of the graphite target is changed to control the magnetic field on the graphite target from 300 Gauss to 450 Gauss, thereby reducing the optical gap. This makes it possible to obtain a large amorphous carbon thin film with good light transmittance.
Ｃ０従来の技術
従来、グラファイトターゲットを水素によりスパッタし
て基板上にカーボン薄膜を形成する方法として、マグネ
トロンスパッタ法が知られている。C0 Prior Art Conventionally, magnetron sputtering is known as a method for forming a thin carbon film on a substrate by sputtering a graphite target with hydrogen.
この方法は、電界に直交した磁束を作用させて高速成膜
を可能にしたものであり、これを実施するマグネトロン
スパッタ装置においては、ターゲットホルダ内部に永久
磁石を配置して、ターゲット上に磁場を発生させるよう
になっている。This method enables high-speed film formation by applying magnetic flux perpendicular to the electric field. In magnetron sputtering equipment that implements this method, a permanent magnet is placed inside the target holder to apply a magnetic field onto the target. It is designed to occur.
Ｄ０発明が解決しようとする問題点 上記従来のマグネトロンスパッタ法においては。Problems that D0 invention attempts to solve In the conventional magnetron sputtering method mentioned above.
光透過性の良好な均一のカーボン薄膜を形成することが
困難であるという難点がある。その要因の一つは、ター
ゲット上に生起される磁場を適当にコントロールするこ
とができないことにあることが分かった。A drawback is that it is difficult to form a uniform carbon thin film with good light transmittance. It has been found that one of the reasons for this is that the magnetic field generated on the target cannot be properly controlled.
即ち、ターゲットホルダ内部に永久磁石を配置して、タ
ーゲット上に磁場を発生させるようにしたマグネトロン
スパッタ装置においては、原則としてターゲット上の磁
束密度が一定でるから、これをコントロールすることが
できない。この永久磁石をコントロール可能な電磁石に
置き換えることが考えられるが、技術的には困難である
という問題点がある。That is, in a magnetron sputtering apparatus in which a permanent magnet is disposed inside a target holder to generate a magnetic field on the target, the magnetic flux density on the target is basically constant and cannot be controlled. It is conceivable to replace this permanent magnet with a controllable electromagnet, but there is a problem in that it is technically difficult.
本発明は、上記従来の問題点を解決しようとするもので
ある。The present invention attempts to solve the above-mentioned conventional problems.
Ｅ０問題点を解決するための手段
本発明においては、上記問題点を解決するため、マグネ
トロンスパッタ法において、グラファイトターゲットの
厚さを変えることにより、そのグラファイトターゲット
上の磁場を３００ガウス〜４５０ガウスに制御した。Means for Solving the E0 Problem In the present invention, in order to solve the above problem, in the magnetron sputtering method, by changing the thickness of the graphite target, the magnetic field on the graphite target is increased from 300 Gauss to 450 Gauss. controlled.
Ｆ１作用
本発明においては、例えば、ターゲット表面と対向電極
との間の距離を一定に保ち、ターゲットの厚さを変える
ことによりターゲット表面での磁場を３００ガウス〜４
５０ガウスに制御する。そして、純度９９．９９９９％
の水素ガス０．５ｔ。F1 effect In the present invention, for example, by keeping the distance between the target surface and the counter electrode constant and changing the thickness of the target, the magnetic field at the target surface can be adjusted to 300 Gauss to 4 Gauss.
Control at 50 Gauss. And purity 99.9999%
0.5t of hydrogen gas.
ｒｒの圧力において３００Ｗの高周波電力（１３゜５６
ＭＨｚ）を供給して放電させる。こうすると。300W high frequency power (13°56
MHz) to discharge. If you do this.
ＣＨに起因する発光スペクトルと０２に起因するスペク
トルの強度比が調整された磁場により適当に制御され、
光透過性の良い炭Ｍ薄膜が形成される。The intensity ratio of the emission spectrum caused by CH and the spectrum caused by 02 is appropriately controlled by an adjusted magnetic field,
A carbon M thin film with good optical transparency is formed.
Ｇ、実施例
本発明においては、マグネトロンスパッタ法におけるタ
ーゲット表面上の磁束密度をコントロールすることによ
って、光学ギャップの大きい、光透過性の良いアモルフ
ァスカーボン薄膜を得ることができる。即ち、実際のマ
グネトロンスパッタ装置では、ターゲットホルダ内に永
久磁石を配置して、ターゲット上に磁場を発生させ、タ
ーゲット表面と対向電極との間の距離は一定に保ち、タ
ーゲットの厚さを変えることによりターゲット表面にお
ける磁束密度をコントロールした。G. Example In the present invention, by controlling the magnetic flux density on the target surface in magnetron sputtering, an amorphous carbon thin film with a large optical gap and good optical transparency can be obtained. That is, in an actual magnetron sputtering device, a permanent magnet is placed in the target holder to generate a magnetic field on the target, the distance between the target surface and the opposing electrode is kept constant, and the thickness of the target is varied. The magnetic flux density on the target surface was controlled by
しかして、プレーナマグネトロンタイプのスパッタ装置
において、真空槽内を２ Ｘ １０”ｔｏｒｒ以下まで
排気した後、純度９９．９９９９％の水素ガスを導入し
て０．５ｔｏｒｒの圧力とし、１３．５６ ＭＨｚ、３
００Ｗの高周波電界を印加して放電させたときの発光ス
ペクトルを測定すると、第１図に示すようにＣＨに起因
するスペクトルと０２に起因するスペクトルの強度比が
磁場により大きく変わることが分かった。即ち、磁場が
強くなると、Ｃ２に比べＣＨの量がプラズマ中で増加し
、それにつれて光透過性の良好な炭素薄膜が生成される
ことが分かる。以下具体的実施例を説明する。In a planar magnetron type sputtering apparatus, the inside of the vacuum chamber was evacuated to below 2 x 10" torr, and then hydrogen gas with a purity of 99.9999% was introduced to make the pressure 0.5 torr. 3
When the emission spectrum was measured when a high-frequency electric field of 00 W was applied to discharge, it was found that the intensity ratio of the spectrum caused by CH and the spectrum caused by 02 changed greatly depending on the magnetic field, as shown in FIG. That is, it can be seen that as the magnetic field becomes stronger, the amount of CH increases in the plasma compared to C2, and as a result, a carbon thin film with better optical transparency is produced. Specific examples will be described below.
（実施例１）
プレーナマグネトロンタイプのスパッタ装置において、
対向電極とターゲットとの間の距離を２５＋ｍに保ち、
ターゲットの表面での磁界強度が２００ガウスになるよ
うにターゲットの厚さを調整した。このときのターゲッ
トの厚さは、７ｍであった。真空槽内を２ Ｘ １０’
ｔｏｒｒ以下まで排気した後、純度９９．９９９９％の
水素ガスを導入してＱ、５ｔｏｒｒの圧力とした。そし
て、１３．５６８１１ｚ、 ３００ Ｗの高周波電界を
印加し、５時間スパッタを行った。その結果、厚さ０．
３μ箇で光学ギャップが１．７ｅＶのアモルファスカー
ボン膜が得られた。(Example 1) In a planar magnetron type sputtering apparatus,
Keeping the distance between the counter electrode and the target at 25+m,
The thickness of the target was adjusted so that the magnetic field strength at the surface of the target was 200 Gauss. The thickness of the target at this time was 7 m. Inside the vacuum chamber 2 x 10'
After evacuation to below torr, hydrogen gas with a purity of 99.9999% was introduced to bring the pressure to Q, 5 torr. Then, a high frequency electric field of 13.56811z and 300 W was applied to perform sputtering for 5 hours. As a result, the thickness is 0.
An amorphous carbon film with an optical gap of 1.7 eV at 3 μm was obtained.
（実施例２）
プレーナマグネトロンタイプのスパッタ装置において、
対向電極とターゲットとの間の距離を２５１１ｍに保ち
、ターゲットの表面での磁界強度が２５０ガウスになる
ようにターゲットの厚さを調整した。このときのターゲ
ットの厚さは、５ｍｗであった。真空槽内を２ Ｘ １
０’ｔｏｒｒ以下まで排気した後、純度９９．９９９９
％の水素ガスを導入して０ 、５ ｔｏｒｒの圧力とし
た。そして、１３．５６ＮＨｚ、３００Ｗの高周波電界
を印加し、５時間スパッタを行った。その結果、厚さ０
．３μ瓢で光学ギャップが２，６ｅＶのアモルファスカ
ーボン膜が得られた。(Example 2) In a planar magnetron type sputtering device,
The distance between the counter electrode and the target was maintained at 2511 m, and the thickness of the target was adjusted so that the magnetic field strength on the target surface was 250 Gauss. The thickness of the target at this time was 5 mw. Inside the vacuum chamber 2 x 1
Purity 99.9999 after exhausting to below 0'torr
% of hydrogen gas was introduced to create a pressure of 0.5 torr. Then, a high frequency electric field of 13.56 NHZ and 300 W was applied, and sputtering was performed for 5 hours. As a result, the thickness is 0
．． An amorphous carbon film with a thickness of 3 μm and an optical gap of 2.6 eV was obtained.
（実施例３）
プレーナマグネトロンタイプのスパッタ装置において、
対向電極とターゲットとの間の距離を２５ｍｍに保ち、
ターゲットの表面での磁界強度が３５０ガウスになるよ
うにターゲットの厚さを調整した。このときのターゲッ
トの厚さは、３ｍであった。真空槽内を２ Ｘ １０’
ｔｏｒｒ以下まで排気した後、純度９９．９９９９％の
水素ガスを導入して０．５ｔｏｒｒの圧力とした。そし
て、１３．５６ＮＨｚ、３００Ｗの高周波電界を印加し
、５時間スパッタを行った。その結果、厚さ０．３μＩ
で光学ギャップが２．８ｅＶのアモルファスカーボン膜
が得られた。(Example 3) In a planar magnetron type sputtering device,
Keeping the distance between the counter electrode and the target at 25 mm,
The thickness of the target was adjusted so that the magnetic field strength at the surface of the target was 350 Gauss. The thickness of the target at this time was 3 m. Inside the vacuum chamber 2 x 10'
After evacuation to below torr, hydrogen gas with a purity of 99.9999% was introduced to set the pressure to 0.5 torr. Then, a high frequency electric field of 13.56 NHZ and 300 W was applied, and sputtering was performed for 5 hours. As a result, the thickness was 0.3μI
An amorphous carbon film with an optical gap of 2.8 eV was obtained.
（実施例４）
プレーナマグネトロンタイプのスパッタ装置において、
対向電極とターゲットとの間の距離を２５ｍに保ち、タ
ーゲットの表面での磁界強度が４００ガウスになるよう
にターゲットの厚さを調整した。このときのターゲット
の厚さは、１．５ｍであった。真空槽内を２ Ｘ １０
’ｔｏｒｒ以下まで排気した後、純度９９．９９９９％
の水素ガスを導入して０．５ｔｏｒｒの圧力とした。そ
して、１３゜５６ＭＨｚ、３００Ｗの高周波電界を印加
し、５時間スパッタを行った。その結果、厚さ０．３μ
−で光学ギャップが３．ＯａＶのアモルファスカーボン
膜が得られた。(Example 4) In a planar magnetron type sputtering device,
The distance between the counter electrode and the target was maintained at 25 m, and the thickness of the target was adjusted so that the magnetic field strength on the surface of the target was 400 Gauss. The thickness of the target at this time was 1.5 m. Inside the vacuum chamber 2 x 10
Purity 99.9999% after exhausting to below 'torr
of hydrogen gas was introduced to create a pressure of 0.5 torr. Then, a high frequency electric field of 13°56 MHz and 300 W was applied to perform sputtering for 5 hours. As a result, the thickness is 0.3μ
-, the optical gap is 3. An OaV amorphous carbon film was obtained.
（実施例５）
プレーナマグネトロンタイプのスパッタ装置において、
対向電極とターゲットとの間の距離を２５１に保ち、タ
ーゲットの表面での磁界強度が４５０ガウスになるよう
にターゲットの厚さを調整した。このときのターゲット
の厚さは、０．５−であった、真空槽内を２ Ｘ １０
’ｔｏｒｒ以下まで排気した後、純度９９．９９９９％
の水素ガスを導入して０．５ｔｏｒｒの圧力とした。そ
して、１３゜５６ＭＨｚ、３００Ｗの高周波電界を印加
し、５時間スパッタを行った。その結果、厚さ０．３μ
票で光学ギャップが３．２ａＶのアモルファスカーボン
膜が得られた。(Example 5) In a planar magnetron type sputtering device,
The distance between the counter electrode and the target was maintained at 251 cm, and the thickness of the target was adjusted so that the magnetic field strength at the target surface was 450 Gauss. The thickness of the target at this time was 0.5 - 2 x 10 in the vacuum chamber.
Purity 99.9999% after exhausting to below 'torr
of hydrogen gas was introduced to create a pressure of 0.5 torr. Then, a high frequency electric field of 13°56 MHz and 300 W was applied to perform sputtering for 5 hours. As a result, the thickness is 0.3μ
An amorphous carbon film with an optical gap of 3.2 aV was obtained.
Ｈ１発明の効果
以上のように１本発明においては、マグネトロンスパッ
タ法において、グラファイトターゲットの厚さを変える
ことにより、そのグラファイトターゲット上の磁場を３
００ガウス〜４５０ガウスに制御したため、グラファイ
トターゲット上の磁場の磁界強度を容易に変化させるこ
とができ、その結果、光学ギャップの大きい、光透過性
の良好なアモルファスカーボン薄膜を得ることができる
という効果を奏する。H1 Effects of the Invention As described above, in the present invention, in the magnetron sputtering method, by changing the thickness of the graphite target, the magnetic field on the graphite target can be reduced by 3.
Since the magnetic field strength was controlled to between 00 Gauss and 450 Gauss, the magnetic field strength on the graphite target could be easily changed, and as a result, an amorphous carbon thin film with a large optical gap and good optical transparency could be obtained. play.
図面はＣＨに起因するスペクトルと０２に起因するスペ
クトルの強度比とグラファイトターゲット上の磁界強度
との関係を示すグラフである。The drawing is a graph showing the relationship between the intensity ratio of the spectrum caused by CH and the spectrum caused by 02 and the magnetic field strength on the graphite target.
Claims (1)
ァイトターゲットを保持し、このグラファイトターゲッ
ト上に磁場を発生させ、グラファイトターゲットを水素
によりスパッタして基板上にカーボン薄膜を形成するマ
グネトロンスパツタ法において、前記グラファイトター
ゲットの厚さを変化させることによりグラファイトター
ゲット上の磁場を３００ガウス〜４５０ガウスに制御す
ることを特徴とするアモルファスカーボン薄膜の形成方
法。In the magnetron sputtering method, a graphite target is held on a target holder with a permanent magnet arranged inside, a magnetic field is generated on the graphite target, and the graphite target is sputtered with hydrogen to form a carbon thin film on a substrate. A method for forming an amorphous carbon thin film, the method comprising controlling the magnetic field on a graphite target to 300 Gauss to 450 Gauss by changing the thickness of the graphite target.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62042381A JPS63210006A (en) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | Formation of thin amorphous carbon film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62042381A JPS63210006A (en) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | Formation of thin amorphous carbon film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63210006A true JPS63210006A (en) | 1988-08-31 |
Family
ID=12634479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62042381A Pending JPS63210006A (en) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | Formation of thin amorphous carbon film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63210006A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0280558A (en) * | 1988-09-17 | 1990-03-20 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Manufacture of amorphous carbon film |
| CN103663437A (en) * | 2014-01-10 | 2014-03-26 | 青岛华高能源科技有限公司 | Graphene quantum dot prepared by virtue of magnetron sputtering technology |
| WO2017085898A1 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | 株式会社アルバック | Method for forming carbon film |
-
1987
- 1987-02-25 JP JP62042381A patent/JPS63210006A/en active Pending
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