JPH06234594A - ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置 - Google Patents
ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置Info
- Publication number
- JPH06234594A JPH06234594A JP5021128A JP2112893A JPH06234594A JP H06234594 A JPH06234594 A JP H06234594A JP 5021128 A JP5021128 A JP 5021128A JP 2112893 A JP2112893 A JP 2112893A JP H06234594 A JPH06234594 A JP H06234594A
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- Japan
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- thin film
- substrate
- diamond thin
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- forming
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 気相および基板の温度がより低温で、しかも
効率よくダイヤモンド薄膜を形成することができる、ダ
イヤモンド薄膜形成方法および形成装置を提供する。 【構成】 反応チャンバ２と、反応チャンバ２内に設け
られたグラファイトからなるターゲット５と、ターゲッ
ト５から炭素を粒子として飛散させる手段と、反応チャ
ンバ２内に雰囲気ガスを導入するための雰囲気ガス導入
管９と、導入された雰囲気ガスを解離することができる
波長の光１３を基板４に照射するための光源１とを備え
る。
効率よくダイヤモンド薄膜を形成することができる、ダ
イヤモンド薄膜形成方法および形成装置を提供する。 【構成】 反応チャンバ２と、反応チャンバ２内に設け
られたグラファイトからなるターゲット５と、ターゲッ
ト５から炭素を粒子として飛散させる手段と、反応チャ
ンバ２内に雰囲気ガスを導入するための雰囲気ガス導入
管９と、導入された雰囲気ガスを解離することができる
波長の光１３を基板４に照射するための光源１とを備え
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ダイヤモンド薄膜の
形成方法および形成装置に関するものであり、特に、光
ＣＶＤ法を用いるダイヤモンド薄膜の形成方法および形
成装置に関するものである。
形成方法および形成装置に関するものであり、特に、光
ＣＶＤ法を用いるダイヤモンド薄膜の形成方法および形
成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは、地球上に存在する固体
物質中で最高の硬度を有し、電気的には絶縁体であり、
３０〜６５０℃で熱伝導率が最も高く、また光学的には
赤外領域の一部を除いて広い範囲で光透過性が優れてい
る。そのため、従来より、電子デバイス技術分野のほ
か、様々な分野での利用が期待されている。
物質中で最高の硬度を有し、電気的には絶縁体であり、
３０〜６５０℃で熱伝導率が最も高く、また光学的には
赤外領域の一部を除いて広い範囲で光透過性が優れてい
る。そのため、従来より、電子デバイス技術分野のほ
か、様々な分野での利用が期待されている。
【０００３】このように多くの優れた特性を有するダイ
ヤモンドを、気相から合成する方法は、たとえば、「材
料科学（１９９１年５月）Ｖｏｌ２８，Ｎｏ．３ Ｐ１
２３〜１３２」にまとめて示されている。
ヤモンドを、気相から合成する方法は、たとえば、「材
料科学（１９９１年５月）Ｖｏｌ２８，Ｎｏ．３ Ｐ１
２３〜１３２」にまとめて示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のダイヤモンド薄
膜の形成方法として、たとえば、熱フィラメント法やプ
ラズマ法等がある。これらの方法によれば、ＣＶＤ法
（Chemical Vapor Deposition method）を利用して、天
然ガスとしてＣＨ4 ，Ｃ2 Ｈ6 などの炭化水素と水素と
の混合ガスを、２０００℃以上に加熱したタングステン
フィラメント上で熱分解することにより、あるいはプラ
ズマ放電することにより、基板上にダイヤモンド薄膜を
形成する。
膜の形成方法として、たとえば、熱フィラメント法やプ
ラズマ法等がある。これらの方法によれば、ＣＶＤ法
（Chemical Vapor Deposition method）を利用して、天
然ガスとしてＣＨ4 ，Ｃ2 Ｈ6 などの炭化水素と水素と
の混合ガスを、２０００℃以上に加熱したタングステン
フィラメント上で熱分解することにより、あるいはプラ
ズマ放電することにより、基板上にダイヤモンド薄膜を
形成する。
【０００５】しかしながら、このような従来のダイヤモ
ンド薄膜の形成方法では、原料となる炭化水素ガスや水
素ガス等の気相および基板を、かなりの高温に加熱する
必要があった。また、原料が気体であるために、ダイヤ
モンド薄膜の成長効率が悪いという問題点があった。
ンド薄膜の形成方法では、原料となる炭化水素ガスや水
素ガス等の気相および基板を、かなりの高温に加熱する
必要があった。また、原料が気体であるために、ダイヤ
モンド薄膜の成長効率が悪いという問題点があった。
【０００６】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、気相および基板の温度がより低温で、しかも効率よ
くダイヤモンド薄膜を形成することができる方法、およ
びその方法を行なうための装置を、提供することにあ
る。
し、気相および基板の温度がより低温で、しかも効率よ
くダイヤモンド薄膜を形成することができる方法、およ
びその方法を行なうための装置を、提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明によるダイヤモ
ンド薄膜の形成装置は、反応チャンバと、反応チャンバ
内に設けられたグラファイトからなるターゲットと、タ
ーゲットから炭素を粒子として飛散させる手段と、反応
チャンバ内に設けられた基板と、反応チャンバ内に雰囲
気ガスを導入するための雰囲気ガス導入手段と、導入さ
れた雰囲気ガスを解離することができる波長の光を基板
に照射するための光源とを備えている。
ンド薄膜の形成装置は、反応チャンバと、反応チャンバ
内に設けられたグラファイトからなるターゲットと、タ
ーゲットから炭素を粒子として飛散させる手段と、反応
チャンバ内に設けられた基板と、反応チャンバ内に雰囲
気ガスを導入するための雰囲気ガス導入手段と、導入さ
れた雰囲気ガスを解離することができる波長の光を基板
に照射するための光源とを備えている。
【０００８】好ましくは、光源は、水銀ランプ、Ｄ2 ラ
ンプおよびシンクロトロン放射光から選ばれるとよい。
ンプおよびシンクロトロン放射光から選ばれるとよい。
【０００９】この発明によるダイヤモンド薄膜の形成方
法は、光ＣＶＤ法を用いるダイヤモンド薄膜の形成方法
であって、グラファイトからなるターゲットを用いてス
パッタリングまたはレーザアブレーションにより粒子化
炭素を供給するステップと、水素ガスを導入するステッ
プと、基板に光を照射し光化学反応によって基板上にダ
イヤモンド薄膜を形成するステップとを備えている。
法は、光ＣＶＤ法を用いるダイヤモンド薄膜の形成方法
であって、グラファイトからなるターゲットを用いてス
パッタリングまたはレーザアブレーションにより粒子化
炭素を供給するステップと、水素ガスを導入するステッ
プと、基板に光を照射し光化学反応によって基板上にダ
イヤモンド薄膜を形成するステップとを備えている。
【００１０】好ましくは、水素ガスに少量の窒素ガスを
混ぜることにより、Ｐ型半導体性ダイヤモンド薄膜を形
成してもよい。
混ぜることにより、Ｐ型半導体性ダイヤモンド薄膜を形
成してもよい。
【００１１】また、好ましくは、グラファイトからなる
ターゲットにホウ素を混ぜることにより、Ｐ型半導体性
ダイヤモンド薄膜を形成してもよい。
ターゲットにホウ素を混ぜることにより、Ｐ型半導体性
ダイヤモンド薄膜を形成してもよい。
【００１２】
【作用】この発明によれば、グラファイトからなるター
ゲットを用いて、スパッタリングまたはレーザアブレー
ションにより、炭素を粒子として供給する。そのため、
炭素を高効率で基板に供給することができる。
ゲットを用いて、スパッタリングまたはレーザアブレー
ションにより、炭素を粒子として供給する。そのため、
炭素を高効率で基板に供給することができる。
【００１３】また、この発明によれば、雰囲気ガスを高
強度で最も効率よく解離することができる波長の光を用
いることにより、ダイヤモンド薄膜の成長に寄与する分
子（ラジカル）種を、高効率で生成することができる。
そのため、気相をあまり高温にする必要がなくなる。
強度で最も効率よく解離することができる波長の光を用
いることにより、ダイヤモンド薄膜の成長に寄与する分
子（ラジカル）種を、高効率で生成することができる。
そのため、気相をあまり高温にする必要がなくなる。
【００１４】さらに、この光を基板に照射することによ
り、上述の分子（ラジカル）種の基板表面での化学反応
を、促進することができる。そのため、基板の温度が低
温でも、ダイヤモンド薄膜を効率よく成長させることが
できる。
り、上述の分子（ラジカル）種の基板表面での化学反応
を、促進することができる。そのため、基板の温度が低
温でも、ダイヤモンド薄膜を効率よく成長させることが
できる。
【００１５】なお、このような波長の光としては、真空
紫外領域の波長の光が考えられ、水銀ランプ、Ｄ2 ラン
プまたはシンクロトロン放射光を光源とすることによ
り、発生することができる。
紫外領域の波長の光が考えられ、水銀ランプ、Ｄ2 ラン
プまたはシンクロトロン放射光を光源とすることによ
り、発生することができる。
【００１６】
【実施例】図１は、本発明によるダイヤモンド薄膜形成
装置の一例を模式的に示す図である。
装置の一例を模式的に示す図である。
【００１７】図１を参照して、このダイヤモンド薄膜形
成装置は、光源１と、反応チャンバ２とを備える。反応
チャンバ２は、差圧用壁３によって、基板４を含む部分
と、グラファイトからなるターゲット５を含む部分とに
分かれている。差圧用壁３にはスリット６が設けられ、
上述の各部分は、差圧排気するために、それぞれ別々の
真空排気口７，８を備える。基板４を含む部分は、雰囲
気ガスを導入するための雰囲気ガス導入管９と、基板４
を加熱するためのヒータ１０とを備える。また、ターゲ
ット５を含む部分は、光透過窓１１を備える。
成装置は、光源１と、反応チャンバ２とを備える。反応
チャンバ２は、差圧用壁３によって、基板４を含む部分
と、グラファイトからなるターゲット５を含む部分とに
分かれている。差圧用壁３にはスリット６が設けられ、
上述の各部分は、差圧排気するために、それぞれ別々の
真空排気口７，８を備える。基板４を含む部分は、雰囲
気ガスを導入するための雰囲気ガス導入管９と、基板４
を加熱するためのヒータ１０とを備える。また、ターゲ
ット５を含む部分は、光透過窓１１を備える。
【００１８】このように構成されるダイヤモンド薄膜形
成装置を用いて、ダイヤモンド薄膜の形成は、以下のよ
うに行なわれる。
成装置を用いて、ダイヤモンド薄膜の形成は、以下のよ
うに行なわれる。
【００１９】まず、反応チャンバ２内が、真空排気口
７，８を介して真空に排気される。次に、基板４を含む
部分に、雰囲気ガス導入管９を介して、雰囲気ガスが所
定の圧力となるまで導入される。一方、ターゲット５を
含む部分では、レーザ光１２が、光透過窓１１を介して
ターゲット５に照射される。すると、ターゲット５から
炭素が粒子化して飛散し、差圧用壁３に設けられたスリ
ット６を通って、基板４に蒸着する。このとき、ヒータ
１０によって加熱された基板４には、光源１より光１３
が照射され、導入された雰囲気ガスを解離するととも
に、基板４上での化学反応を促進する。
７，８を介して真空に排気される。次に、基板４を含む
部分に、雰囲気ガス導入管９を介して、雰囲気ガスが所
定の圧力となるまで導入される。一方、ターゲット５を
含む部分では、レーザ光１２が、光透過窓１１を介して
ターゲット５に照射される。すると、ターゲット５から
炭素が粒子化して飛散し、差圧用壁３に設けられたスリ
ット６を通って、基板４に蒸着する。このとき、ヒータ
１０によって加熱された基板４には、光源１より光１３
が照射され、導入された雰囲気ガスを解離するととも
に、基板４上での化学反応を促進する。
【００２０】このようにして、基板４上に、ダイヤモン
ド薄膜が形成される。 （ダイヤモンド薄膜形成実験例）上述のダイヤモンド薄
膜形成装置を用いて、Ｓｉ基板上に、ダイヤモンド薄膜
を形成した。
ド薄膜が形成される。 （ダイヤモンド薄膜形成実験例）上述のダイヤモンド薄
膜形成装置を用いて、Ｓｉ基板上に、ダイヤモンド薄膜
を形成した。
【００２１】まず、鏡面加工しダイヤモンドペーストで
傷を付けたＳｉ基板を設置した反応チャンバ２を、真空
ポンプによって１０-9Ｔｏｒｒ程度に排気し、以下の条
件でダイヤモンド薄膜を形成した。
傷を付けたＳｉ基板を設置した反応チャンバ２を、真空
ポンプによって１０-9Ｔｏｒｒ程度に排気し、以下の条
件でダイヤモンド薄膜を形成した。
【００２２】ターゲット：グラファイト 雰囲気ガス（圧力）：水素（１Ｔｏｒｒ） 基板温度：８００℃ レーザ光：ＡｒＦエキシマレーザ光 なお、光源としてはシンクロトロン放射光装置（電総研
ＮＩＪＩ−ＩＩ）を用い、蓄積エネルギ４００ＭｅＶ、
蓄積電流１００ｍＡのシンクロトロン放射光を、Ｓｉ基
板に１時間照射した。
ＮＩＪＩ−ＩＩ）を用い、蓄積エネルギ４００ＭｅＶ、
蓄積電流１００ｍＡのシンクロトロン放射光を、Ｓｉ基
板に１時間照射した。
【００２３】この照射の後、基板を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）によって観察したところ、傷に沿って粒状の
ダイヤモンドが成長していることが確められた。
（ＳＥＭ）によって観察したところ、傷に沿って粒状の
ダイヤモンドが成長していることが確められた。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来と比べてより低温でかつ高効率で、ダイヤモン
ド薄膜を形成することができる。
ば、従来と比べてより低温でかつ高効率で、ダイヤモン
ド薄膜を形成することができる。
【００２５】また、この発明によれば、ドーピング処理
を効率よく行なって半導体特性を有するダイヤモンド薄
膜を形成することもできる。
を効率よく行なって半導体特性を有するダイヤモンド薄
膜を形成することもできる。
【００２６】したがって、半導体産業等の分野での利用
が、効果的である。
が、効果的である。
【図１】本発明によるダイヤモンド薄膜形成装置の一例
の模式図である。
の模式図である。
１ 光源 ２ 反応チャンバ ４ 基板 ５ ターゲット ９ 雰囲気ガス導入管 １２ レーザ光 １３ 光
Claims (5)
- 【請求項１】 ダイヤモンド薄膜の形成装置であって、 反応チャンバと、 前記反応チャンバ内に設けられたグラファイトからなる
ターゲットと、 前記ターゲットから炭素を粒子として飛散させる手段
と、 前記反応チャンバ内に設けられた基板と、 前記反応チャンバ内に雰囲気ガスを導入するための雰囲
気ガス導入手段と、 前記導入された雰囲気ガスを解離することができる波長
の光を、前記基板に照射するための光源とを備える、ダ
イヤモンド薄膜の形成装置。 - 【請求項２】 前記光源は、水銀ランプ、Ｄ2 ランプお
よびシンクロトロン放射光から選ばれる、請求項１記載
のダイヤモンド薄膜の形成装置。 - 【請求項３】 光ＣＶＤ法を用いるダイヤモンド薄膜の
形成方法であって、 グラファイトからなるターゲットを用いて、スパッタリ
ングまたはレーザアブレーションにより、粒子化炭素を
供給するステップと、 水素ガスを導入するステップと、 基板に光を照射し、光化学反応によって前記基板上にダ
イヤモンド薄膜を形成するステップとを備える、ダイヤ
モンド薄膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記水素ガスに少量の窒素ガスを混ぜる
ことにより、Ｐ型半導体性ダイヤモンド薄膜を形成する
ことを特徴とする、ダイヤモンド薄膜の形成方法。 - 【請求項５】 前記グラファイトからなるターゲットに
ホウ素を混ぜることにより、Ｐ型半導体性ダイヤモンド
薄膜を形成することを特徴とする、ダイヤモンド薄膜の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5021128A JPH06234594A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5021128A JPH06234594A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06234594A true JPH06234594A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12046254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5021128A Withdrawn JPH06234594A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06234594A (ja) |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP5021128A patent/JPH06234594A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000509 |