JPH0627341B2 - Thin film formation method - Google Patents
Thin film formation methodInfo
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- JPH0627341B2 JPH0627341B2 JP2591988A JP2591988A JPH0627341B2 JP H0627341 B2 JPH0627341 B2 JP H0627341B2 JP 2591988 A JP2591988 A JP 2591988A JP 2591988 A JP2591988 A JP 2591988A JP H0627341 B2 JPH0627341 B2 JP H0627341B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明はスパッタ効果を伴わせつつ成膜させるプラズマ
気相反応方法であって、かつ一度に多量の基体上に被膜
形成を行う気相反応方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Use of the Invention" The present invention relates to a plasma vapor phase reaction method for forming a film with a sputtering effect, and a vapor phase reaction method for forming a film on a large amount of a substrate at once. Regarding
本発明はかかる薄膜の1例として、ビッカース硬度2000
Kg/mm2以上を有する炭素または炭素を主成分とする被膜
を基体の被形成面上にコーティングすることにより、こ
れら固体の表面の補強材、または機械ストレスに対する
保護材を得んとしたものである。The present invention, as an example of such a thin film, has a Vickers hardness of 2000.
It is intended to obtain a reinforcing material for the surface of these solid materials or a protective material against mechanical stress by coating the surface to be formed of carbon with carbon having a Kg / mm 2 or more or a film containing carbon as a main component. is there.
「従来技術」 一般にプラズマCVD 法においては、被形成面をスパッタ
(損傷)せずに成膜する方法が有効であるとされてい
る。それらにはアモルファス珪素等の膜を作製する場合
である。しかし他法、逆にプラズマCVD 法でありなが
ら、スパッタ効果を伴わせつつ成膜させる方法も知られ
ている。その代表例である炭素膜のコーティングに関し
ては、本発明人の出願になる特許願『炭素被膜を有する
複合体およびその作製方法』(特願昭56−146936(特開
昭58−48428 )昭和56年9月17日出願)が知られてい
る。しかしこれらは、平行平板型の一方の電極(カソー
ド側)に基板を配設し、その上面に炭素膜を成膜する方
法である。またはマイクロ波励起方法により活性種を強
く励起して、基板上に硬い炭素膜を成膜する方法であ
る。“Prior Art” Generally, in the plasma CVD method, a method of forming a film without spattering (damaging) the surface to be formed is considered to be effective. This is the case in which a film of amorphous silicon or the like is formed. However, there is also known another method, conversely, a method of forming a film with a sputtering effect while using the plasma CVD method. Regarding the coating of a carbon film, which is a typical example thereof, a patent application filed by the present inventor "Composite having carbon coating and method for producing the same" (Japanese Patent Application No. 56-146936 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-48428), Showa 56 Application dated September 17, 2012) is known. However, in these methods, a substrate is disposed on one electrode (cathode side) of a parallel plate type, and a carbon film is formed on the upper surface thereof. Alternatively, it is a method of strongly exciting active species by a microwave excitation method to form a hard carbon film on a substrate.
「従来の問題点」 しかし、かかるスパッタ効果を伴わせつつ成膜させる従
来例は、被膜を大面積に成膜できないばかりか、凹凸を
有する基体または一度に大量に基体上に膜、例えば硬い
炭素膜を作ることができない。このため、大容量空間に
多量の基体を配設して、これらに一度に炭素膜を形成す
る方法が求められていた。本発明はかかる目的のために
なされたものである。"Conventional problems" However, in the conventional example of forming a film with such a sputtering effect, not only a film cannot be formed on a large area, but also a substrate having irregularities or a large amount of a film on the substrate at one time, for example, hard carbon. I can't make a film. Therefore, there has been a demand for a method of arranging a large amount of substrates in a large-capacity space and forming a carbon film on them all at once. The present invention has been made for such a purpose.
「問題点を解決すべき手段」 本発明は、筒状構造を有し、この筒構造体内に被形成面
を有する基体を複数個配設する。そしてその筒構造体の
開口の一端および他端に一対の電極を配設する。そして
この一対の電極に第1の交番電界の出力側のマッチング
コイルの一端および他端とを互いに連結して、対称また
は対称に近い交番電極を印加する。さらにそのコイルの
中点と筒構造体との間に他の第2の交番電界を印加し、
この筒構造体、基体ホルダ(単にホルダともいう)また
は基体を第3の電極として作用せしめ、この基体上にス
パッタ効果を伴わせつつ薄膜を形成せんとしたものであ
る。そしてこの薄膜の形成の1例として、エチレン、メ
タンのような炭化水素気体または弗化炭素の如き炭素弗
化物基体を第2の交番電界、例えば高周波電界と第1の
交番電界を例えば高周波電界とを加えつつプラズマを発
生させた雰囲気中に導入し、分解せしめることによりSP
3軌道を有するダイヤモンドと類似のC−C結合を作
り、結果としてグラファイトのような非透光性の導電性
または不良導電性の炭素を作るのではなく、光学的エネ
ルギバンド巾(Eg という)が1.0eV 以上、好ましくは
1.5 〜5.5eV を有する絶縁性の炭素を形成することを特
徴としている。さらに本発明の炭素は、その硬度もビッ
カース硬度が2000Kg/mm2以上、好ましくは4500Kg/mm2以
上、理想的には6500Kg/mm2というダイヤモンド類似の硬
さを有するアモルファス(非晶質)または5Å〜2μm
の大きさの結晶性を有する炭素またはこの炭素中に水
素、ハロゲン元素が25原子%以下またはIII価またはV
価の不純物が5原子%以下、または窒素が N/C≦0.05の
濃度に添加されたいわゆる炭素を主成分とする炭素(以
下本発明においては単に炭素という)を固体上に設けた
複合体を設けんとしたものである。"Means for Solving Problems" The present invention has a tubular structure, and a plurality of substrates having a surface to be formed are arranged in the tubular structure. Then, a pair of electrodes is arranged at one end and the other end of the opening of the tubular structure. Then, one end and the other end of the matching coil on the output side of the first alternating electric field are connected to this pair of electrodes, and symmetrical or nearly symmetrical alternating electrodes are applied. Furthermore, another second alternating electric field is applied between the midpoint of the coil and the tubular structure,
The cylindrical structure, the substrate holder (also simply referred to as a holder), or the substrate is made to act as a third electrode, and a thin film is not formed on the substrate with a sputtering effect. As an example of the formation of this thin film, a hydrocarbon gas such as ethylene or methane or a carbon fluoride substrate such as carbon fluoride is used as a second alternating electric field, for example, a high frequency electric field and a first alternating electric field, for example, a high frequency electric field. Is introduced into the atmosphere in which plasma is generated while adding the
Instead of making a C—C bond similar to a diamond with three orbitals, resulting in a non-translucent conductive or poorly conductive carbon like graphite, the optical energy bandwidth (called Eg) 1.0eV or more, preferably
It is characterized in that it forms an insulating carbon having 1.5 to 5.5 eV. Further, the carbon of the present invention also has a Vickers hardness of 2000 Kg / mm 2 or more, preferably 4500 Kg / mm 2 or more, and ideally 6500 Kg / mm 2 which has a diamond-like hardness of amorphous (amorphous) or 5Å ~ 2 μm
With a crystallinity of the size of 25% or less of hydrogen or halogen in this carbon, or with a valence of III or V
A complex in which carbon having a so-called carbon as a main component (hereinafter, simply referred to as carbon in the present invention) to which a valence impurity is 5 atomic% or less or nitrogen is added at a concentration of N / C ≦ 0.05 is provided on a solid It is a provision.
本発明は、さらにこの炭素が形成される基体材料とし
て、ガラス、セラミックス、金属、磁性体、プラスチッ
クス(有機樹脂ともいう)、酸化物超伝導材料に対して
適用せしめた。また、基体の形状として、板状、皿状、
容器、ピンセット、ウエハホルダ用カセット、ジグ、棒
状材料に対しても可能とせしめた。The present invention is further applied to glass, ceramics, metals, magnetic materials, plastics (also referred to as organic resins), and oxide superconducting materials as the base material on which carbon is formed. In addition, as the shape of the substrate, a plate shape, a dish shape,
It is also possible for containers, tweezers, wafer holder cassettes, jigs, and rod-shaped materials.
また本発明において、特にプラスチックとして、例えば
PET(ポリエチレンテルフタート),PES,PMMA,テフロン、
エポキシ、ポリイミド等の有機樹脂基体がある。In the present invention, especially as plastic, for example,
PET (polyethylene terephthalate), PES, PMMA, Teflon,
There are organic resin substrates such as epoxy and polyimide.
また本発明は、この炭素にIII価の不純物であるホウ素
0.1 〜5原子%の濃度に添加し、P型の炭素を設け、ま
たV価の不純物であるリン、窒素を同様に0.1 〜5原子
%の濃度に添加し、N型の炭素を設けることにより、こ
の基板上面の炭素を半導電性にしたことを他の特徴とし
ている。The present invention is also directed to boron which is a trivalent impurity in this carbon.
By adding P-type carbon by adding it to a concentration of 0.1 to 5 atom%, and similarly adding phosphorus and nitrogen, which are V-valent impurities, to a concentration of 0.1 to 5 atom% and providing N-type carbon. Another feature is that the carbon on the upper surface of the substrate is made semiconductive.
本発明方法が応用される炭素膜は、耐摩耗材であり、か
つ耐すべりやすさを表面に必要とする電気部品、耐化学
薬品性を有する化学器具に特に有効である。The carbon film to which the method of the present invention is applied is a wear resistant material, and is particularly effective for electric parts which require slip resistance on the surface and chemical appliances having chemical resistance.
以下に図面に従って本発明に用いられた複合体の作製方
法を記す。The method for producing the composite used in the present invention will be described below with reference to the drawings.
「実施例1」 第1図は本発明の薄膜形成方法を実施するためのプラズ
マCVD 装置の概要を示す。Example 1 FIG. 1 shows an outline of a plasma CVD apparatus for carrying out the thin film forming method of the present invention.
図面において、プラズマCVD 装置の反応容器(7) はロー
ド/アンロード用予備室(7′)とゲート弁(9) で仕切ら
れている。そしてガス系(10)において、キャリアガスで
ある水素を(11)より、反応性気体である炭化水素気体、
例えばメタン、エチレンを(12)より、III価不純物のジ
ボラン(1%に水素希釈)またはV価不純物のアンモニア
またはフォスヒン(1%に水素希釈)を(13)より、またエ
ッチング用気体である例えば酸素または酸素化物気体を
(14)より、バルブ(28)、流量計(29)をへて反応系(30)中
にノズル(25)より導入される。このノズルに至る前に、
反応性気体の励起用にマイクロ波エネルギを(26)で加え
て予め活性化させることは有効である。In the drawing, the reaction vessel (7) of the plasma CVD apparatus is partitioned by a loading / unloading preliminary chamber (7 ') and a gate valve (9). Then, in the gas system (10), the carrier gas hydrogen (11), a reactive gas hydrocarbon gas,
For example, methane or ethylene from (12), diborane as a III-valent impurity (diluted with hydrogen to 1%) or ammonia or foshin (V-valent impurity) (diluted with hydrogen to 1%) from (13), and an etching gas such as Oxygen or oxygenate gas
From (14), it is introduced into the reaction system (30) through the nozzle (25) through the valve (28) and the flow meter (29). Before reaching this nozzle,
It is effective to pre-activate by adding microwave energy at (26) for exciting the reactive gas.
反応系(30)では、筒構造体(2)(円筒または四角の枠構造
を有する)を有し、この上方および下方の開口部にはこ
の開口部を覆うようにフード(8),(8′)を有する。そし
てこのフード(8),(8′)に配設された一対の第1および
第2の電極(3),(3′)を金属メッシュで構成せしめる。
反応性気体はノズル(25)より下方向に放出される。筒構
造は第3の電極を構成し、反応容器(7) とは電気的に絶
縁される。この筒構造体と電気的に連結してホルダ
(1′)を有し、このホルダに保持されて基体(1-1),(1-
2),・・・(1-n)即ち(1) を配設している。プラズマ化し
た反応性気体は、反応空間(60)に均一に分散し、この枠
より外部(6) にはプラズマ状態で放出しないようにして
反応容器内壁に付着しないようにした。電源系(40)には
二種類の交番電界が印加できるようになっている。第1
の交番電界は高周波電源(15)よりマッチングトランス(1
6)に至る。このマッチングトランスは、対称型または概
略対称型の出力を有し、一端(4) および他端(4′)は一
対の第1および第2の電極(3),(3′)にそれぞれに連結
されている。またトランスの出力側中点(5) には他の交
番電界(17)が印加され、筒構造体、ホルダまたは基体を
構成する第3の電極(2) に連結されている。第1の交番
電界は1〜50MHz 例えば13.56MHzの周波数の高周波電界
を印加し、第2の交番電界は1〜500MHz例えば50KHz の
周波数の交番電界を印加した。かくして反応空間にプラ
ズマ(60)が発生する。排気系(20)は、圧力調整バルブ(2
1),ターボ分子ポンプ(22),ロータリーポンプ(23)をへ
て不要気体を排気する。The reaction system (30) has a tubular structure (2) (having a cylindrical or square frame structure), and the upper and lower openings of the hood (8), (8) so as to cover the opening. ′). The pair of first and second electrodes (3) and (3 ') arranged on the hoods (8) and (8') are made of metal mesh.
The reactive gas is discharged downward from the nozzle (25). The tubular structure constitutes the third electrode and is electrically insulated from the reaction vessel (7). Holder that is electrically connected to this cylinder structure
(1 '), and is held by this holder and the bases (1-1), (1-
2), ... (1-n), that is, (1) is provided. The reactive gas turned into plasma was uniformly dispersed in the reaction space (60), and was not discharged to the outside (6) in a plasma state from this frame so as not to adhere to the inner wall of the reaction vessel. Two kinds of alternating electric fields can be applied to the power supply system (40). First
The alternating electric field of the matching transformer (1
6). This matching transformer has symmetrical or roughly symmetrical outputs, and one end (4) and the other end (4 ') are connected to a pair of first and second electrodes (3), (3'), respectively. Has been done. Further, another alternating electric field (17) is applied to the output side midpoint (5) of the transformer and is connected to the third electrode (2) constituting the cylindrical structure, the holder or the substrate. The first alternating electric field was a high frequency electric field having a frequency of 1 to 50 MHz, eg 13.56 MHz, and the second alternating electric field was an alternating electric field having a frequency of 1 to 500 MHz, eg 50 KHz. Thus, plasma (60) is generated in the reaction space. The exhaust system (20) has a pressure regulating valve (2
1), the turbo molecular pump (22) and the rotary pump (23) are exhausted to exhaust unnecessary gas.
これらの反応性気体は、反応空間(60)で0.001 〜1.0tor
r 例えば0.05torrとし、この筒構造体(2) は四角形を有
し、例えば巾80cm、奥行き80cm、縦40cmとした。かかる
空間において0.5 〜5KW (単位面積あたり0.3 〜3W/c
m2)例えば1KW(単位面積あたり0.6W/cm2の高エネルギ)
の第1の高周波電界を加える。さらに第2の交番電界に
よる交流バイアスは、被形成面上に-200〜600V(例えば
その出力は500W)を加えた。These reactive gases are 0.001-1.0tor in the reaction space (60).
r is, for example, 0.05 torr, and this tubular structure (2) has a quadrangular shape, and has, for example, a width of 80 cm, a depth of 80 cm, and a length of 40 cm. In such a space 0.5 to 5KW (0.3 to 3W / c per unit area)
m 2 ) For example, 1 KW (high energy of 0.6 W / cm 2 per unit area)
Is applied to the first high frequency electric field. Further, as the AC bias by the second alternating electric field, -200 to 600 V (for example, its output is 500 W) was applied on the formation surface.
もちろん、この四角形(直方体)の筒構造体の高さを20
cm〜1m、また一辺を30cm〜3mとしてもよい。Of course, the height of this quadrangular (rectangular parallelepiped) tubular structure is 20
cm to 1 m, and one side may be 30 cm to 3 m.
かくして対称型マッチングトランス(16)の出力側の端子
(4),(4′)を接地レベルとし、中点をカソード側のスパ
ッタ効果を有すべき電源側とした。反応性気体は、例え
ばメタン:水素=1:1 とした。この反応容器の前方およ
び後方(図示せず)には加熱または冷却手段を有し、気
体を450 ℃〜-100℃に保持させる。かくしてプラズマに
より被形成面上はビッカーズ硬度2000Kg/mm2以上を有す
るとともに、熱伝導度2.5W/cm deg 以上のC-C 結合を多
数形成したアモルファス構造または結晶構造を有する炭
素を生成させた。このプラズマ密度が大きい場合、また
予めマイクロ波で反応性気体が励起されている場合は、
結晶性を有する炭素を生成させることもできた。成膜速
度は100 〜1000A/分を有し、特に例えば表面温度を+50
〜150 ℃(外部加熱なし)とし、第2の交番電界により
交流バイアスを+100〜300V加えた場合、その成膜速度は
100 〜200 A/(メタンを用いマイクロ波を用いない場
合)、500 〜1000A/分(メタンを用いマイクロ波を用い
た場合、またはエチレンを用いマイクロ波を用いた場
合)を得た。これらはすべてビッカース硬度が2000Kg/m
m2以上を有する条件のみを良品とした。もちろん、グラ
ファイトが主成分(50%以上)ならばきわめて柔らかく、
かつ黒色で本発明とはまったく異質なものである。Thus the terminals on the output side of the symmetrical matching transformer (16)
(4) and (4 ') were set to the ground level, and the middle point was set to the power source side which should have the sputtering effect on the cathode side. The reactive gas was, for example, methane: hydrogen = 1: 1. Front and rear (not shown) of the reaction vessel have heating or cooling means to keep the gas at 450 ° C to -100 ° C. Thus, plasma generated carbon having a Vickers hardness of 2000 Kg / mm 2 or more on the surface to be formed and an amorphous structure or a crystalline structure in which a large number of CC bonds having a thermal conductivity of 2.5 W / cm deg or more were formed. If this plasma density is high, or if the reactive gas has been previously excited by microwaves,
It was also possible to generate crystalline carbon. The film formation rate is 100 to 1000 A / min, and especially the surface temperature is +50
When the temperature is set to ~ 150 ° C (without external heating) and an AC bias of +100 to 300V is applied by the second alternating electric field, the film formation rate is
100 to 200 A / (when methane was used and no microwave) and 500 to 1000 A / min (when methane was used with microwave or ethylene was used with microwave). All of these have Vickers hardness of 2000 Kg / m
Only the condition having m 2 or more was regarded as a good product. Of course, if graphite is the main component (50% or more), it is extremely soft,
It is black and completely different from the present invention.
また本発明とは逆に、中点を接地電位とすると、この基
体はアノードレベルとなり、炭素膜はビッカース硬度が
300Kg/mm2以下しか得られず。きわめて柔らかく工業的
応用は不可能であった。On the contrary to the present invention, when the midpoint is set to the ground potential, this substrate becomes the anode level, and the carbon film has a Vickers hardness.
Only less than 300Kg / mm 2 can be obtained. Very soft and impossible for industrial application.
反応後の不純物、不要物は排気系(20)よりターボ分子ポ
ンプ(22)、ロータリーポンプ(23)を経て排気される。特
に反応性気体の反応系で反応前の励起源が1GHz以上、例
えば2.45GHz の周波数にあっては、C-H 結合より水素を
分離し、さらに周波数が0.1 〜50MHz 例えば13.56MHzの
周波数にあっては、C−C結合、C=C結合を分解し、
C−C結合または−C−C−結合を作り、炭素の不対結
合手同志を互いに衝突させて供有結合させ、安定なダイ
ヤモンド構造を局部的に有した構造とさせ得る。Impurities and unnecessary substances after the reaction are exhausted from the exhaust system (20) through the turbo molecular pump (22) and the rotary pump (23). Especially in a reactive gas reaction system, if the excitation source before the reaction has a frequency of 1 GHz or more, for example 2.45 GHz, hydrogen is separated from the CH bond, and if the frequency is 0.1 to 50 MHz, for example 13.56 MHz. , C—C bond, C = C bond are decomposed,
A C-C bond or a -C-C- bond may be formed, and the unpaired carbon bonds of carbon atoms may collide with each other to form a bond, resulting in a structure having a stable diamond structure locally.
かくして基体である半導体(例えばシリコンウエハ),
セラミックス、磁性体、金属、酸化物超伝導材料または
電気部品の基体がホルダに仮付けまたは配設された基体
表面上に、炭素特に炭素中に水素を25モル%以下含有す
る炭素、またはP、IまたはN型の導電型を有する炭素
を主成分とする被膜を形成させることができた。Thus, the base semiconductor (eg, silicon wafer),
On the surface of a substrate on which a ceramic, magnetic substance, metal, oxide superconducting material or electric component substrate is temporarily attached or disposed on a holder, carbon, particularly carbon containing 25 mol% or less of hydrogen, or P, It was possible to form a film containing carbon having a conductivity type of I or N as a main component.
この実施例はホルダに皿を多数枚保持し、この上面に炭
素または炭素を主成分とした被膜を50Å〜10μmの厚さ
に形成したものである。In this embodiment, a large number of dishes are held in a holder, and carbon or a coating film containing carbon as a main component is formed on the upper surface to a thickness of 50Å to 10 µm.
「実施例2」 第2図は本発明の他の実施例である。第2図は筒状構造
体およびその内部のみを示すその他は第1図と同じであ
る。即ち第3の電極である筒構造体は、ホルダ(1′)を
かね、このホルダに裏面を接して基体(1-1),(1-2),・・
・(1-n) 即ち(1) が配設している。すると裏面上には薄
膜の形成を防ぎ、かつ表面側には均一な膜厚の薄膜形
状、例えば炭素膜を形成することができた。この場合、
筒構造体、ホルダはアルミニウム、ニッケルまたはステ
ンレスで作製した。この実施例において、この基体の間
(31-1),(31-2),・・・(31-(n-1))即ち(31))は互いに6
〜10cm離間し、かつ等間隔とした。それはそれぞれの間
隔のプラズマ密度を一定にするためである。この基体ホ
ルダ(1′)は60cm×30cm(四角の筒構造体が80cm(巾)
×80cm(奥行き)×40cm(高さ)の大きさの場合、その
周辺部に前後に10cmおよび上下に5cm の不均一の膜厚の
領域を有する)の有効面積を有していた。かくすると、
その端部および中央部で1μmの厚さをつけても、±5%
以下しか膜厚のバラツキがなく、また硬さ等の膜質も均
一であった。Second Embodiment FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. FIG. 2 is the same as FIG. 1 except that only the tubular structure and its inside are shown. That is, the cylindrical structure which is the third electrode also serves as the holder (1 '), and the back surface is brought into contact with this holder to form the base bodies (1-1), (1-2), ...
・ (1-n) That is, (1) is installed. Then, it was possible to prevent the formation of a thin film on the back surface and to form a thin film having a uniform film thickness, for example, a carbon film on the front surface side. in this case,
The tubular structure and the holder were made of aluminum, nickel or stainless steel. In this example, between the substrates
(31-1), (31-2), ... (31- (n-1)) or (31)) are 6
Spaced by ~ 10 cm and evenly spaced. This is to keep the plasma density at each interval constant. This base holder (1 ') is 60 cm x 30 cm (square tube structure is 80 cm (width)
In the case of a size of × 80 cm (depth) × 40 cm (height), it had an effective area of 10 cm in the front and back and 5 cm in the upper and lower sides of the film having an uneven film thickness). That way,
± 5% even if a thickness of 1 μm is applied to the edges and center
The film thickness varied only below, and the film quality such as hardness was uniform.
かかる基体の一例として、シリコンウエハ、サーマルヘ
ッド用基板などがあげられる。Examples of such a base include a silicon wafer and a thermal head substrate.
そしてかかる場合の一例として半導体のウエハ(1) 例え
ばシリコンウエハの裏面側に炭素膜をヒートシンクとし
てコートすることは有効である。するとこの炭素膜は膜
の熱伝導度が2.5W/cm deg以上、代表的には4.0 〜6.0W/
cm deg を有するため、半導体集積回路におけるパワー
トランジスタ部等の局部発熱を全体に均一に逃がすこと
ができる。そしてウエハの裏面に形成させる場合、炭素
膜は0.5 〜5μmの厚さ、例えば1μmの厚さに形成し
た。この厚さは密着性を阻害しない範囲で厚い方がよ
い。Then, as an example of such a case, it is effective to coat a carbon film as a heat sink on the back surface side of a semiconductor wafer (1), for example, a silicon wafer. Then, this carbon film has a thermal conductivity of 2.5 W / cm deg or more, typically 4.0 to 6.0 W /
Since it has cm deg, it is possible to uniformly dissipate local heat generation such as the power transistor portion in the semiconductor integrated circuit. When it is formed on the back surface of the wafer, the carbon film is formed to a thickness of 0.5 to 5 μm, for example 1 μm. It is preferable that this thickness is as large as possible without impairing the adhesion.
このコーティングの後、ウエハのプローブテストを行
い、さらにそれぞれのICチップにするため、スクライ
ブ、ブレイス工程を経て、各半導体チップが裏面に炭素
膜がコートされた構成をダイボンディング、ワイヤホン
ディングして完成させた。After this coating, a wafer probe test is performed, and in order to make each IC chip, through a scribe and brace process, each semiconductor chip is coated with a carbon film on the back surface by die bonding and wire bonding. Completed
「実施例3」 本発明の実施例は、第1図の実施例における第3図にそ
の要部を示す。筒状構造(2) に網状の金属ホルダ(2′)
を設け、これによりピンセット(1),容器(1′)を仮付け
して配設した。反応空間(60)が空間であるため、凹凸の
あるものでも、また棒状のものでも、そのすべての部分
にその膜厚にバラツキがでるが、コーティングすること
ができた。[Embodiment 3] The embodiment of the present invention is shown in FIG. 3 in the embodiment of FIG. Reticulated metal holder (2 ') on the tubular structure (2)
By this, the tweezers (1) and the container (1 ′) were temporarily attached and arranged. Since the reaction space (60) is a space, even if it is uneven or has a rod shape, it is possible to coat all the parts with variations in the film thickness.
「実施例4」 この実施例においては、実施例1、2または3で作られ
た炭素膜を、例えば半導体集積回路が予め形成されたシ
リコンウエハの上表面に第3図(A) に示す如く形成し
た。そしてこの場合、シリコンウエハの上面に炭素膜を
実施例2に示す如く形成した後、ボンディングパッド部
のみの炭素を酸素プラズマによりアッシングをし除去し
た。[Embodiment 4] In this embodiment, the carbon film produced in Embodiment 1, 2 or 3 is applied, for example, to the upper surface of a silicon wafer on which a semiconductor integrated circuit is previously formed, as shown in FIG. 3 (A). Formed. In this case, after forming a carbon film on the upper surface of the silicon wafer as shown in Example 2, the carbon only in the bonding pad portion was removed by ashing with oxygen plasma.
即ち、シリコンウエハの上面のアルミニュームのパッド
および配線を形成した後、これら全体に酸素珪素を0.3
〜1μmの厚さに形成した。さらにその上に実施例1に
従い、炭素膜を0.1 〜1μmの厚さ、例えば0.3 μmの
厚さに形成した。再び酸化珪素膜をマスク用に形成し、
さらに選択除去用レジストを選択的にコートし、弗化物
気体により酸化珪素をプラズマエッチングした。そして
酸化物気体例えば酸素と実施例1の気体を切り換え、プ
ラズマエッチングにより炭素膜を所望の酸化珪素のない
部分例えばボンディングパッド部のみ除去した。さらに
この後、その下の酸化珪素およびレジストを炭素膜をマ
スクとして弗化物気体によるプラズマエッチングにより
除去し、アルミニュームパッドを露呈させた。即ち第1
図の実施例で反応性気体を順次切り換えるのみで電気配
線上に炭素膜のファイナルコート膜を作ることができ
た。That is, after forming aluminum pads and wiring on the upper surface of a silicon wafer, 0.3 silicon oxide is entirely deposited on them.
It was formed to a thickness of ˜1 μm. Further, according to Example 1, a carbon film was formed thereon to a thickness of 0.1 to 1 μm, for example 0.3 μm. Form a silicon oxide film again as a mask,
Further, a resist for selective removal was selectively coated, and silicon oxide was plasma-etched with a fluoride gas. Then, the oxide gas such as oxygen and the gas of Example 1 were switched, and the carbon film was removed by plasma etching only in a desired silicon oxide-free portion such as a bonding pad portion. Further thereafter, the silicon oxide and the resist thereunder were removed by plasma etching with a fluoride gas using the carbon film as a mask to expose the aluminum pad. That is, the first
In the example of the figure, a final coat film of a carbon film could be formed on the electric wiring only by sequentially switching the reactive gas.
かくすると、パワートランジスタ等による局部加熱をさ
らに速やかに全体に広げることができた。By doing so, the local heating by the power transistor or the like could be spread more quickly to the whole.
加えて、ナトリウムイオンに対するブロッキングも可能
となった。もちろんこの炭素膜はアルミニューム配線間
またはこの炭素膜上に他の酸化珪素膜等を残存させても
よい。In addition, it became possible to block sodium ions. Of course, this carbon film may leave another silicon oxide film or the like between aluminum wirings or on this carbon film.
本発明の実施例は炭素または炭素を主成分とする被膜の
作製方法を主として示した。しかしシランとアンモニア
を導入し、スパッタ効果を伴わせつつ窒化珪素を作製し
てもよい。またメチルアルミニウム等を導入し、アルミ
ニウムの導体を形成してもよい。しかし本発明方法にお
いては、成膜した材料が導体の場合、電極間のショート
を誘発しやすいため、成膜する材料は絶縁材料または電
気抵抗の十分大きい材料(酸化物超伝導材料),セラミ
ックス、磁性材料)が好ましい。The examples of the present invention mainly show the method of forming carbon or a coating film containing carbon as a main component. However, silane and ammonia may be introduced to produce silicon nitride with a sputtering effect. In addition, a conductor of aluminum may be formed by introducing methyl aluminum or the like. However, in the method of the present invention, when the film-formed material is a conductor, a short circuit between electrodes is easily induced, so the material to be film-formed is an insulating material or a material having a sufficiently large electric resistance (oxide superconducting material), ceramics, Magnetic materials) are preferred.
「効果」 本発明方法は、基体側をカソード側のスパッタ効果を有
すべき電極関係とし、かつその反応空間をきわめて大き
くしたことにより、工業的に多量生産を可能としたもの
である。そして薄膜形成においては、その1例として、
炭素膜を用いた。この炭素膜は熱伝導率が2.5W/cm deg
以上、代表的には4.0 〜6.0 W/cm degとダイヤモンドの
60W/cmdeg に誓いため、局部的な昇温およびそれに伴う
磁気ヘッドの特性劣化を防ぐことができ、耐摩耗性、高
熱伝導性、炭素膜特有の高平滑性等、多くの特性を併用
して有効に用いている。"Effects" The method of the present invention enables industrial mass production by making the substrate side an electrode that should have a sputtering effect on the cathode side and making the reaction space extremely large. And in thin film formation, as an example,
A carbon film was used. This carbon film has a thermal conductivity of 2.5 W / cm deg.
Above, typically 4.0 ~ 6.0 W / cm deg of diamond
Since it vows to 60 W / cmdeg, it is possible to prevent local temperature rise and the characteristic deterioration of the magnetic head due to it, and to combine many characteristics such as wear resistance, high thermal conductivity, and high smoothness peculiar to carbon film. It is used effectively.
以上の説明より明らかな如く、本発明は有機樹脂または
それに複合化させたガラス、磁性体、金属またはセラミ
ックス、さらに半導体またはそれらの複合体を構成し、
それら固体の表面に薄膜、例えば炭素または炭素を主成
分とした被膜をコーティングして設けたものである。こ
の複合体は他の多くの実施例にみられる如くその応用は
計り知れないものであり、特にこの炭素が150 ℃以下の
低温で形成できるに対し、その硬度または基体に対する
密着性がきわめて優れているのが特徴である。As is apparent from the above description, the present invention comprises an organic resin or a glass compounded with it, a magnetic material, a metal or a ceramic, a semiconductor or a composite thereof,
A thin film, for example, carbon or a film containing carbon as a main component is coated on the surface of these solids. The application of this composite is immeasurable as seen in many other examples. In particular, while this carbon can be formed at a low temperature of 150 ° C or lower, its hardness or adhesion to a substrate is extremely excellent. The feature is that
本発明におけるセラミックスはアルミナ、ジルコニア、
カーボランダム、YBaCu3O6〜8,BiSrCaCu2Ox等で知られ
る酸化物超伝導材料が有効である。また磁性体はサマリ
ューム、コバルト等の希土類磁石、アモルファス磁性
体、酸化鉄またはこれにニッケル、クロム等がコートさ
れた形状異方形の磁性体であってもよい。Ceramics in the present invention are alumina, zirconia,
Carborundum, oxide superconducting materials known in YBaCu 3 O 6 ~ 8, BiSrCaCu 2 Ox or the like is effective. Further, the magnetic substance may be a rare earth magnet such as samarium or cobalt, an amorphous magnetic substance, iron oxide or an anisotropically shaped magnetic substance obtained by coating nickel oxide, chromium or the like.
第1図は本発明のプラズマCVD 装置の製造装置の概要を
示す。 第2図および第3図は、本発明の他のプラズマCVD 装置
の要部の実施例を示す。FIG. 1 shows an outline of a plasma CVD apparatus manufacturing apparatus of the present invention. 2 and 3 show an embodiment of the main part of another plasma CVD apparatus of the present invention.
Claims (3)
する基体を配設し、前記筒構造体の開口部の一方および
他方に一対の電極を有し、前記一対の電極はマッチング
コイルの一端および他端と連結して互いに対称または対
称に近い交番電界を印加せしめるとともに、前記マッチ
ングコイルの中点と、前記筒構造体、ホルダまたは基体
の第3の電極との間に第2の交番電界を印加することに
より、前記筒構造内に導入された反応性気体をプラズマ
化せしめ、反応生成物を前記基体上に成膜せしめること
を特徴とする薄膜形成方法。1. A base having a surface to be formed is arranged in a tubular structure having a tubular structure, and a pair of electrodes is provided in one and the other of openings of the tubular structure, the pair of electrodes being a matching coil. Is connected to one end and the other end thereof to apply an alternating electric field symmetrical or nearly symmetrical to each other, and a second electrode is provided between the midpoint of the matching coil and the third electrode of the cylindrical structure, the holder or the substrate. A thin film forming method, characterized in that by applying an alternating electric field, the reactive gas introduced into the cylindrical structure is turned into plasma, and a reaction product is formed into a film on the substrate.
は高周波電界よりなり、マッチングトランスの一端およ
び他端はともに接地レベルを有し、前記筒構造の第3の
電極はカソードを構成したことを特徴とする薄膜形成方
法。2. The alternating electric field according to claim 1, wherein the alternating electric field is a high frequency electric field, one end and the other end of the matching transformer both have a ground level, and the third electrode of the cylindrical structure constitutes a cathode. A thin film forming method characterized by the above.
内に互いに離間して平行または概略平行に第3の電極を
構成するホルダを配設せしめ、前記ホルダの裏面を接し
て基本を配設することにより、基体の表面に反応生成物
の被膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。3. The holder according to claim 1, wherein the holders constituting the third electrodes are arranged in parallel or substantially in parallel with each other in the cylindrical structure, and the back surfaces of the holders are in contact with each other to form a basic structure. A method of forming a thin film, characterized in that a film of a reaction product is formed on the surface of a substrate by providing the film.
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