JPS6328865A - 硬質炭素膜製造装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、硬質炭素膜製造装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は例えば特開昭６０−１１２６９７号公報に示さ
れた従来の硬質炭素膜製造装置の構成図であり、図にお
いて（１）は紫外光発生装置、（２）は紫外光発生装置
（１）から発生する紫外光の光路を変更するための友射
鏡、（３）は紫外光のエネルギー密度を調整するための
集光レンズ、（４）は硬質炭素膜を合成するための反応
容器、（５）はこの反応容器（４）内に設置さレタ基板
、（６）ｔ′ｉこの基板（５］を加熱する念めのヒータ
、（７）は上記基板（５）の温度を制御する念めの温度
コン）ｏ−ラ、（８）は上記反応容器（４）内へ反応ガ
スを供給するための反応ガス供給装置、（９）は上記反
応容器（４）から反応ガスを系外へ排出するためのガス
排気装置、ａＯ！Ｉ′ｉ紫外光を上記反応容器（４）内
へ導入するための窓である。即ち、紫外光発生装置（１
）から発生された紫外光および真空紫外光、例えばＡｒ
ＩＦエキシマレーザ光を反射鏡（２）と集光レンズ（３
）を通して反応容器（４）内に設置された基板（５）上
に窓（１０を介して集光する。炭化水素、又は炭化水素
と水素の混合ガスを反応ガス供給装置（８）から反応容
器（４）へ供給する。紫外光および真空紫外光で光分解
され、活性状態の炭素原子が生成され基板（５）上に堆
積し、基板（５）上で硬質炭素膜が成長する。基板（５
）上で成長する硬質炭素膜の品質や密着性、成長速度な
どけ基板温度に依存するので基板温度を最適化するため
の加熱用のヒータ（６）を基板（５）の下面に設置する
。ヒータ（６）の温度は温度コントローラ（７）で制御
する。使用後の反応ガスはガス排気装置（９）により排
気する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の硬質炭素膜製造装置を用いると、膜の成長速度が
遅く、膜の密着性および品質が劣るという問題点があっ
た。

この発明は、上記従来のものの問題点を解決するために
なされたもので、膜の成長速度の高速化が図れ、膜の密
着性および品質が優れた硬質炭素膜製造装置を得ること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の硬質炭素膜製造装置は、反応ガスを充填し、
紫外光を上記反応ガスに照射してイオンを生じさせるよ
うにした又応容器、上記反応容器内に設けられた基板、
この基板に対向して設けられた電極、および上記基板と
上記電極との間に電界を発生させるための電源を備え、
上記イオン化生成物を上記基板の表面に向って加速し堆
積させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明における１界により、従来の炭素原子に加えて
炭素イオンを効率良く基板上に堆積させるため上記目的
を達成することができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例の硬質炭素膜製造装置の
構成図であり、（１）は紫外光発生装置、（３）は紫外
光発生装置（１）から発生する紫外光のエネルギー密度
を調整するえめの集光レンズ、（４）は硬質炭素膜を合
成するための反応容器、Ｃ５）は反応容器（４）内に設
置された基板、（６）は基板（５）を加熱するためのヒ
ータ、（７）は基板（５）の温度を調整する之めの温度
コントローラ、αＯは紫外光を反応容器（４）内へ導入
するための窓、０は基板（５）と対極に配置された電極
、υは電極αＤに電圧を印加するための電源、（至）は
基板（５）に接続されているアース、１１４１は反応ガ
スを反応容器（４）へ供給する念めの反応ガス供給装置
、（至）け又応ガス流量を調整するための流量コントロ
ーラ、（至）は窓αＯの内面に反応生成物が付着するこ
とを防止するためにパージ用ガスを供給するためのパー
ジ用ガス供給装置、Ｃ７）はパージ用ガス流量を調整す
るための流量コントローラ、（至）は未反応ガスを排気
するためのガス排気装置、Ｃ９は未反応ガスを処理し系
外へ排出する念めのガス処理装置、鎖は反応ガスが窓Ｇ
Ｏへ拡散することを防止するためのスリット、＠は反応
容器（４）から出た紫外光を処理するためのダンパーで
ある。即ち、紫外光発生装置（１）から発生された紫外
光および真空紫外光、たとえばＡｒＦエキシマレーザ光
ヲ集光レンズ（３）を通して反応容器（４）内に設置さ
れた基板（５）上に窓αＯを介して集光する。

一方、基板（５）をアース（至）に接続し、基板（５）
と対極て配置されな電極卸に、■により数１０〜数１ｏ
。

Ｖの電圧を印加し電極面と基板（５）との間に電界を発
生させる。又応ガスをｙ比ガス供給装置α４から流量コ
ントローラα９により流量制御を行ないながら一定量ず
つ反応容器（４）へ供給し、上記反応ガスは、紫外光に
より光分解が行なわれ、活性状態の分子種が生成される
。

また、基板（５）と電極Ｉとの間にかけられた電界によ
り分解が促進され、最終的にイオン化された炭素原子が
生成する。このイオン化された炭素ｉ子、活性状態の炭
素原子は基板（５）上に堆積し、硬質炭素膜を形成する
。基板（５）上に成長する硬質炭素膜の品質や密着性、
成長速度などけ基板温度にも依存するので基板温度を最
適化するための加熱用のヒータ（６）を基板（５）の下
面に設置し、温度コントローラ（７）で温度制御を行な
うことは好ましい結果を与える。

紫外光および真空紫外光を窓αＧを介して反応容器（４
）へ導入する際に、窓Ｑ（ｌの内面に反応生成物が付着
するためパージ用ガス供給装置Ｕからパージ用ガス例え
ば窒素（Ｎ２）　、ヘリウム（Ｈ，）　、アルゴン（Ａ
ｒ）などの不活性ガスを流量コントローラαのにより流
量制御を行ないながら一定量ずつ窓α０の内面に供給す
る。この際、スリン）Ｈを設置することにより反応ガス
が窓αＯの内面に達するのを防止する。使用後の反応ガ
スはガス排気装置（至）により排気し、ガス処理装置Ｑ
９により処理され系外に排出する。反応容器（４）から
出た紫外光はダンパー（ハ）により処理される。

この発明に係わる反応ガスとしては、例えばメタン、エ
チレンおよびアセチレン等の炭化水素系ガス並びに例え
ば四塩化炭素、塩化メチル、クロロホルムおよびジクロ
ロメタン等の塩素系炭化物と水素の混合ガスが用いられ
る。第２図（ａ）に四塩化炭素（Ａ）と塩化メチル、第
２図（ｂ）にクロロホルム（０）とジクロロメタン（Ｄ
）の紫外域での吸収スペクトル図であり、縦軸は吸光係
数、横軸はナノメータ（、−）で示す波長である。その
スペクトルにより、例えば紫外光のＡｒＦエキシマレー
ザ（波長１９３ｎｍ）に対しては、炭化水素の吸光係数
が非常に低いのに対し、実測によって四塩化炭素につい
ては２２．６、塩化メチルについては１．５の吸収係数
を有していることを見出した０このため塩素系炭化物は
紫外光により高効率で光分解が行なわれ、活性状態の分
子書が効率よく生成され、水素ガスとの反応により炭素
原子が生成建れるため、好適に用いられる。

この発明に係わる紫外光は、例えばアルゴンフッ素（Ａ
ｒＩＰ）エキシマレーザ、高出力ＹＡＧレーザノ高調波
、フッ素（Ｉ’２）エキシマレーザ、アルゴン（Ａｒ２
）エキシマレーザ、クリプトン（Ｋｒｚ）エキシマレー
ザ、および色素レーザの高調波を用いることにより得ら
れる。

なお、上記実施例では加熱源としてヒータを用いたが、
赤外線ランプ等の他の加熱源を用いてもよく上記実施例
と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、反応ガスを充填し、紫外光を上記
反応ガスに照射してイオンを生じさせるようにした反応
容器、上記反応容器内に設けられた基板、この基板に対
向して設けられた電極、および上記基板と上記電極間と
のに電界を発生させる念めの電源を備え、上記イオン生
成物を上記基板の表面に向って加速し堆積させるように
したことにより、膜の成長速度の高速化が図れ、膜の密
着性および品質が優れた硬質炭素膜製造装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による硬質炭素膜製造装置
を示す構成図、第２図（＆）は四塩化炭素および塩化メ
チルの吸収スペクトル図、第２図（ｂ）はクロロホルム
およびジクロロメタンの吸収スペクトル図、第３図は従
来の硬質炭素膜製造装置の構成図である。 図において、（１）は紫外光発生装置、（４）は反応容
器、（５）は基板、（ロ）は電極、曲は電源、α（４）
は反応ガス供給装云である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示すＯ −−＋”）ミ≧之

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応ガスを充填し、紫外光を上記反応ガスに照射
   してイオンを生じさせるようにした反応容器、上記反応
   容器内に設けられた基板、この基板に対向して設けられ
   た電極、および上記基板と上記電極との間に電界を発生
   させるための電源を備え、上記イオン化生成物を上記基
   板の表面に向つて加速し堆積させるようにした硬質炭素
   膜製造装置。
2. （２）反応生成物は、原子およびイオンである特許請求
   の範囲第１項記載の硬質炭素膜製造装置。
3. （３）反応ガスは炭化水素系ガスである特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の硬質炭素膜製造装置。
4. （４）反応ガスは塩素系炭化物および水素の混合ガスで
   ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載の硬質炭素膜
   製造装置。
5. （５）塩素系炭化物が四塩化炭素、塩化メチル、クロロ
   ホルムおよびクロロメタンの内の少なくとも一種である
   特許請求の範囲第４項記載の硬質炭素膜製造装置。
6. （６）紫外光はアルゴンフッ素エキシマレーザを用いる
   ことにより得られる特許請求の範囲第１項ないし第５項
   の内の何れかに記載の硬質炭素膜製造装置。
7. （７）紫外光は高出力ＹＡＧレーザの高調波を用いるこ
   とにより得られる特許請求の範囲第１項ないし第５項の
   内の何れかに記載の硬質炭素膜製造装置。
8. （８）紫外光はフッ素エキシマレーザ、アルゴンエキシ
   マレーザ、およびクリプトンエキシマレーザの内の一種
   を用いることにより得られる特許請求の範囲第１項ない
   し第６項の内の何れかに記載の硬質炭素膜製造装置。
9. （９）紫外光は色素レーザの高調波を用いることにより
   得られる特許請求の範囲第１項ないし第５項の内の何れ
   かに記載の硬質炭素膜製造装置。