JPH0645897B2 - 炭素薄膜あるいは炭素粒子の気相合成法 - Google Patents
炭素薄膜あるいは炭素粒子の気相合成法Info
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- JPH0645897B2 JPH0645897B2 JP62069075A JP6907587A JPH0645897B2 JP H0645897 B2 JPH0645897 B2 JP H0645897B2 JP 62069075 A JP62069075 A JP 62069075A JP 6907587 A JP6907587 A JP 6907587A JP H0645897 B2 JPH0645897 B2 JP H0645897B2
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- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 30
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Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はダイヤモンド結晶粒子を含む炭素膜あるいは炭
素粒子を気相で合成する法に関する。
素粒子を気相で合成する法に関する。
（背景技術） 炭素膜及び炭素粒子の気相合成については従来、熱CVD
（化学気相蒸着）法、プラズマCVD法、光CVD法等のさま
ざまな方法が提案されている。特にダイヤモンド結晶を
成長させるために工夫されたものが多いが、一般に反応
温度が高く、その応用が制限されている。
（化学気相蒸着）法、プラズマCVD法、光CVD法等のさま
ざまな方法が提案されている。特にダイヤモンド結晶を
成長させるために工夫されたものが多いが、一般に反応
温度が高く、その応用が制限されている。
高周波プラズマCVD法には、容量結合方式と誘導結合方
式がある。容量結合方式のものは大面積成膜ができ実用
的であるが、通常のプラズマ放電で形成される炭素膜は
無定形である。この点を改良したものとして、たとえば
特開昭59-30709号公報所載の方法がある。これは、原料
ガスにCF4、SiF4等のハロゲン系ガスを添加し、グロー放
電法、アーク放電法又はプラズマジェット法により分解
してダイヤモンドを含む炭素膜及び炭素粒子を合成する
方法である。
式がある。容量結合方式のものは大面積成膜ができ実用
的であるが、通常のプラズマ放電で形成される炭素膜は
無定形である。この点を改良したものとして、たとえば
特開昭59-30709号公報所載の方法がある。これは、原料
ガスにCF4、SiF4等のハロゲン系ガスを添加し、グロー放
電法、アーク放電法又はプラズマジェット法により分解
してダイヤモンドを含む炭素膜及び炭素粒子を合成する
方法である。
また、別の方法として、例えば、特開昭60-221396号公
報所載の装置では、誘導結合方式の高周波プラズマCVD
法において高周波プラズマ発生領域と基板保持部との間
に一対の電極グリッドを設け、荷電粒子のエネルギを調
整している。この方法では粒子状ないしは膜状ダイヤモ
ンドのみを析出させることができる。
報所載の装置では、誘導結合方式の高周波プラズマCVD
法において高周波プラズマ発生領域と基板保持部との間
に一対の電極グリッドを設け、荷電粒子のエネルギを調
整している。この方法では粒子状ないしは膜状ダイヤモ
ンドのみを析出させることができる。
（発明の目的） 本発明の目的は、容量結合方式の高周波プラズマCVD法
を用いて、比較的低い反応温度で炭素膜又は炭素粒子の
性質を制御しやすく、また大面積成績に適したダイヤモ
ンド結晶粒子を含む炭素膜もしくは炭素粒子の気相合成
法を提供することにある。
を用いて、比較的低い反応温度で炭素膜又は炭素粒子の
性質を制御しやすく、また大面積成績に適したダイヤモ
ンド結晶粒子を含む炭素膜もしくは炭素粒子の気相合成
法を提供することにある。
（発明の開示） 本発明者らは、炭化水素および水素の混合原料ガスを、
容量結合方式の高周波プラズマ放電で分解し、その際に
生ずるプラズマ状態をプラズマ発生領域に設けた網状電
極によって制御することにより、上記の目的が達成し得
ることを見出した。
容量結合方式の高周波プラズマ放電で分解し、その際に
生ずるプラズマ状態をプラズマ発生領域に設けた網状電
極によって制御することにより、上記の目的が達成し得
ることを見出した。
また、本発明者らは、弗化炭素又は弗化炭化水素を含有
する炭化水素および水素の混合原料ガスを容量結合方式
の高周波プラズマ放電で分解することにより、良好なダ
イヤモンド結晶粒子を含む炭素膜又は炭素粒子が得られ
ることを見出した。
する炭化水素および水素の混合原料ガスを容量結合方式
の高周波プラズマ放電で分解することにより、良好なダ
イヤモンド結晶粒子を含む炭素膜又は炭素粒子が得られ
ることを見出した。
従って、本発明は、容量結合方式の高周波プラズマ放電
において、高周波用電極と電極の間に網状電極を設け
て、原料ガスを分解せしめることの条件を用いることを
特徴とするものであり、まず、本発明は炭化水素および
水素の混合原料ガスを、容量結合方式の高周波プラズマ
放電で分解し、その際に生ずるプラズマ状態をプラズマ
発生領域に設けた網状電極により制御することを特徴と
する、ダイヤモンド結晶粒子を含む炭素膜もしくは炭素
粒子の気相合成法を提供するものである。
において、高周波用電極と電極の間に網状電極を設け
て、原料ガスを分解せしめることの条件を用いることを
特徴とするものであり、まず、本発明は炭化水素および
水素の混合原料ガスを、容量結合方式の高周波プラズマ
放電で分解し、その際に生ずるプラズマ状態をプラズマ
発生領域に設けた網状電極により制御することを特徴と
する、ダイヤモンド結晶粒子を含む炭素膜もしくは炭素
粒子の気相合成法を提供するものである。
本発明の方法は、面積の大きい良質な炭素薄膜の形成を
可能にするものであり、しかも、低温でダイヤモンド結
晶粒子を含む炭素薄膜が得られるという格別の効果をも
たらすものである。
可能にするものであり、しかも、低温でダイヤモンド結
晶粒子を含む炭素薄膜が得られるという格別の効果をも
たらすものである。
以下に本発明を詳細に説明する。
添付図面（第１図）は本発明方法を説明するための模式
図である。以下、この模式図に基づいて本発明を説明す
る。
図である。以下、この模式図に基づいて本発明を説明す
る。
反応容器１に、ガス供給装置２から炭化水素及び水素の
混合原料ガスを導く。ガス流量は、ガス供給装置内に設
置した流量コントローラによって適当量に保つ。反応容
器は真空排気装置３によって、適切な真空度に保持す
る。反応容器内に設けた一対の平行平板電極４，５に高
周波電源６より電力を供給することによって、電極４と
５の間のガスをプラズマ状態にする。高周波用の電極４
と５の間には網状電極８が設けられ、直流電極９により
電圧を印加する。これによりプラズマ放電の大部分を電
極４と８の間で行わせることができ、そのため電極５に
支持された基板７の表面に形成される炭素膜又は炭素粒
子は基板表面のイオンによる損傷が少なく、良質な炭素
膜又は炭素粒子が形成される。
混合原料ガスを導く。ガス流量は、ガス供給装置内に設
置した流量コントローラによって適当量に保つ。反応容
器は真空排気装置３によって、適切な真空度に保持す
る。反応容器内に設けた一対の平行平板電極４，５に高
周波電源６より電力を供給することによって、電極４と
５の間のガスをプラズマ状態にする。高周波用の電極４
と５の間には網状電極８が設けられ、直流電極９により
電圧を印加する。これによりプラズマ放電の大部分を電
極４と８の間で行わせることができ、そのため電極５に
支持された基板７の表面に形成される炭素膜又は炭素粒
子は基板表面のイオンによる損傷が少なく、良質な炭素
膜又は炭素粒子が形成される。
電極５にはヒーターが備えられ、基板温度を上げること
ができる。
ができる。
本発明において使用される原料ガスとしては、従来、こ
の技術分野で使用されている原料ガスはいずれも使用可
能であり、この炭化水素と水素の混合原料ガスには、さ
らに、さまざまな目的をもって各種成分を添加して用い
ることができる。それらの例は、公知文献等に見られる
とおりである。
の技術分野で使用されている原料ガスはいずれも使用可
能であり、この炭化水素と水素の混合原料ガスには、さ
らに、さまざまな目的をもって各種成分を添加して用い
ることができる。それらの例は、公知文献等に見られる
とおりである。
本発明において使用される網状電極は、プラズマ状態を
制御する目的をもって設けられているものであるので、
その網目構造の形状は特定されない。ただし、その網目
の大きさもしくは空隙の密度としては、通常は10〜300
メッシュ程度である。
制御する目的をもって設けられているものであるので、
その網目構造の形状は特定されない。ただし、その網目
の大きさもしくは空隙の密度としては、通常は10〜300
メッシュ程度である。
以下に実施例及び比較例により、本発明を説明する。
実施例１ 基板として＜100＞面で抵抗率10ohm・cmのｎ型シリコン
ウエハを用い、基板温度を摂氏350度とした。原料ガス
はCH4を流量１cc／分、H2を200cc／分とし、これをステ
ンレス製の反応容器に導き、排気量を調整して反応容器
内の圧力を0.20torrに維持した。
ウエハを用い、基板温度を摂氏350度とした。原料ガス
はCH4を流量１cc／分、H2を200cc／分とし、これをステ
ンレス製の反応容器に導き、排気量を調整して反応容器
内の圧力を0.20torrに維持した。
高周波は、13.56MHzの周波数で100Ｗの電力を直径200mm
の平行平板電極４及び５に加えた。網状電極８には20メ
ッシュのステンレス製金網を用い、−100Ｖの直流電圧
を印加した。電極４と８の間隔及び電極８と５の間隔は
25mmとした。このとき、プラズマ放電は主に電極４と８
の間に生じた。
の平行平板電極４及び５に加えた。網状電極８には20メ
ッシュのステンレス製金網を用い、−100Ｖの直流電圧
を印加した。電極４と８の間隔及び電極８と５の間隔は
25mmとした。このとき、プラズマ放電は主に電極４と８
の間に生じた。
反応を１時間程度行ったところ、基板上に炭素膜を得
た。
た。
得られた炭素膜の透過電子線回折像は、非結晶を示すハ
ローの中に多結晶によるリング状の回折線が見られた。
これより求めた結晶の面間隔は、ダイヤモンドの面間隔
に近い。また、この試料のラマンスペクトルは、1332cm
-1にピークがあり、ダイヤモンド結晶のラマンシフト量
に近い。以上の結果より、基板上に形成された物質はダ
イヤモンド結晶粒子を含む無定形炭素であることが判明
した。
ローの中に多結晶によるリング状の回折線が見られた。
これより求めた結晶の面間隔は、ダイヤモンドの面間隔
に近い。また、この試料のラマンスペクトルは、1332cm
-1にピークがあり、ダイヤモンド結晶のラマンシフト量
に近い。以上の結果より、基板上に形成された物質はダ
イヤモンド結晶粒子を含む無定形炭素であることが判明
した。
比較例１ 網状電極を用いない以外は、実施例１と同様にして炭素
膜を得た。この場合は、無定形炭素のみであった。
膜を得た。この場合は、無定形炭素のみであった。
以上、実施例により明らかなように、本発明に係る気相
合成法によれば、容量結合方式の高周波プラズマCVD装
置を用いて、比較的低温でダイヤモンド結晶粒子を含む
大面積成膜可能な炭素膜又は炭素粒子を得ることができ
る。
合成法によれば、容量結合方式の高周波プラズマCVD装
置を用いて、比較的低温でダイヤモンド結晶粒子を含む
大面積成膜可能な炭素膜又は炭素粒子を得ることができ
る。
第１図は本発明の気相合成法を模式的に説明する図面で
あり、１は反応容器、２はガス供給装置、３は真空排気
装置、４及び５は平行平板電極、６は高周波電源、７は
基板、８は網状電極、９は直流電源を示す。
あり、１は反応容器、２はガス供給装置、３は真空排気
装置、４及び５は平行平板電極、６は高周波電源、７は
基板、８は網状電極、９は直流電源を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】炭化水素および水素の混合ガスを原料とし
て用い、容量結合方式の高周波プラズマ放電において電
極と電極の間に網状電極を設けてプラズマ放電を行い、
生ずるプラズマ状態をプラズマ発生領域に設けた網状電
極を通じて制御せしめることを特徴とする、ダイヤモン
ド結晶粒子を含む炭素膜もしくは炭素粒子の気相合成
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62069075A JPH0645897B2 (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 炭素薄膜あるいは炭素粒子の気相合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62069075A JPH0645897B2 (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 炭素薄膜あるいは炭素粒子の気相合成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63236708A JPS63236708A (ja) | 1988-10-03 |
| JPH0645897B2 true JPH0645897B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=13392096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62069075A Expired - Lifetime JPH0645897B2 (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 炭素薄膜あるいは炭素粒子の気相合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645897B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2852380B2 (ja) * | 1988-03-26 | 1999-02-03 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 炭素または炭素を主成分とする被膜を形成する方法 |
| US5238888A (en) * | 1989-10-02 | 1993-08-24 | Kuraray Chemical Co., Ltd. | Carbon molecular sieve |
| JP2006265079A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Kyoto Institute Of Technology | プラズマ化学気相堆積装置及びカーボンナノチューブの製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927214B2 (ja) * | 1979-12-21 | 1984-07-04 | 富士電機株式会社 | 気相成長装置 |
| JPS5745339A (en) * | 1980-09-01 | 1982-03-15 | Canon Inc | Production of deposited film |
-
1987
- 1987-03-25 JP JP62069075A patent/JPH0645897B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63236708A (ja) | 1988-10-03 |
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