JPS63206387A - ダイヤモンド薄膜の作製方法 - Google Patents
ダイヤモンド薄膜の作製方法Info
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- JPS63206387A JPS63206387A JP3757687A JP3757687A JPS63206387A JP S63206387 A JPS63206387 A JP S63206387A JP 3757687 A JP3757687 A JP 3757687A JP 3757687 A JP3757687 A JP 3757687A JP S63206387 A JPS63206387 A JP S63206387A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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、真空蒸着とイオンビーム照射との併用によ
って、基体上にダイヤモンド薄膜を作製する方法に関す
る。
って、基体上にダイヤモンド薄膜を作製する方法に関す
る。
従来、基体上にダイヤモンド薄膜を作製（合成）する手
段としては、炭化水素や有機化合物系のガスを用いたプ
ラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等の化学気相成長法が採ら
れていた。
段としては、炭化水素や有機化合物系のガスを用いたプ
ラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等の化学気相成長法が採ら
れていた。
ところが上記のような従来の方法においては、■炭化水
素や有機化合物系のガスではダイヤモンドの結晶成長と
同時にグラファイトの析出が生じる、■基体およびガス
雰囲気を高温（例えば８００℃〜１０００℃程度）に加
熱して処理する必要があるため、基体として使用できる
材質が大幅に限定される、等の問題があった。
素や有機化合物系のガスではダイヤモンドの結晶成長と
同時にグラファイトの析出が生じる、■基体およびガス
雰囲気を高温（例えば８００℃〜１０００℃程度）に加
熱して処理する必要があるため、基体として使用できる
材質が大幅に限定される、等の問題があった。
そこでこの発明は、このような問題点を解決したダイヤ
モンド薄膜の作製方法を提供することを主たる目的とす
る。
モンド薄膜の作製方法を提供することを主たる目的とす
る。
この発明のダイヤモンド薄膜の作製方法は、真空中で基
体に対して、炭素の蒸着と、不活性ガスイオンビームの
照射とを行うことによって、前記基体上にダイヤモンド
薄膜を作製することを特徴とする。
体に対して、炭素の蒸着と、不活性ガスイオンビームの
照射とを行うことによって、前記基体上にダイヤモンド
薄膜を作製することを特徴とする。
基体に炭素の蒸着と不活性ガスイオンビームの照射とを
行うと、照射イオンが、基体に蒸着されたグラファイト
構造の炭素をダイヤモンドに結晶成長させるための核形
成エネルギー供給源とじて作用し、これによって基体上
にダイヤモンド薄膜が作製される。
行うと、照射イオンが、基体に蒸着されたグラファイト
構造の炭素をダイヤモンドに結晶成長させるための核形
成エネルギー供給源とじて作用し、これによって基体上
にダイヤモンド薄膜が作製される。
第１図は、この発明に係る方法を実施する装置の一例を
示す概略図である。真空容器（図示省略）内に、例えば
ホルダ２に取り付けられて基体（例えば基板）４が収納
されており、当該基体４に向けて蒸発源８およびイオン
源１６が配置されている。
示す概略図である。真空容器（図示省略）内に、例えば
ホルダ２に取り付けられて基体（例えば基板）４が収納
されており、当該基体４に向けて蒸発源８およびイオン
源１６が配置されている。
蒸発源８は、図示例のものは電子ビーム蒸発源であり、
蒸発材料１０として炭素ペレットを有しており、それを
電子ビームによって加熱蒸気化して得られる炭素１２を
基体４の表面に蒸着させることができる。もっとも、炭
素は昇華性であるため電子ビーム蒸発源では膜形成速度
が遅い場合もあり、その場合は蒸発源８を、炭素から成
るターゲットを不活性ガスイオンの照射やマグネトロン
放電によってスパッタさせる方式の蒸発源、あるいは炭
素から成るカソードにおける真空アーク放電によって炭
素を蒸発させる方式の蒸発源等としても良く、更には以
上のものを併用しても良い。
蒸発材料１０として炭素ペレットを有しており、それを
電子ビームによって加熱蒸気化して得られる炭素１２を
基体４の表面に蒸着させることができる。もっとも、炭
素は昇華性であるため電子ビーム蒸発源では膜形成速度
が遅い場合もあり、その場合は蒸発源８を、炭素から成
るターゲットを不活性ガスイオンの照射やマグネトロン
放電によってスパッタさせる方式の蒸発源、あるいは炭
素から成るカソードにおける真空アーク放電によって炭
素を蒸発させる方式の蒸発源等としても良く、更には以
上のものを併用しても良い。
イオン源１６も特定の方式のものに限定されるものでは
ないが、例えばプラズマ閉込めにカスプ磁場を用いるパ
ケット型イオン源が好ましく、それによれば供給された
ガスＧをイオン化して均一で大面積のイオンビーム１８
を基体４の表面に向けて照射することができるので、一
度に大面積の処理が可能になる。尚、１４は基体４上に
作製される薄膜の膜厚モニタである。
ないが、例えばプラズマ閉込めにカスプ磁場を用いるパ
ケット型イオン源が好ましく、それによれば供給された
ガスＧをイオン化して均一で大面積のイオンビーム１８
を基体４の表面に向けて照射することができるので、一
度に大面積の処理が可能になる。尚、１４は基体４上に
作製される薄膜の膜厚モニタである。
この場合、イオンビーム１８には、膜中への不純物混入
を防ぐため、不活性ガスイオンビーム、具体的にはＨｅ
％ Ｎｅ ＳＡｒ 、、Ｋｒ 、、Ｘｅ 、Ｒｎの内
のいずれか１種の、イオンまたは２種以上の混合イオン
から成るイオンビームを用いる。またそれに応じて、イ
オン源１６に供給するガスＧも、上記のような不活性ガ
スの単一ガスまたは混合ガスを用いる。
を防ぐため、不活性ガスイオンビーム、具体的にはＨｅ
％ Ｎｅ ＳＡｒ 、、Ｋｒ 、、Ｘｅ 、Ｒｎの内
のいずれか１種の、イオンまたは２種以上の混合イオン
から成るイオンビームを用いる。またそれに応じて、イ
オン源１６に供給するガスＧも、上記のような不活性ガ
スの単一ガスまたは混合ガスを用いる。
膜作製に際しては、真空容器内を例えば１０−５〜１０
”’Ｔｏ ｒ ℃程度にまで排気した後、蒸発源８から
の炭素１２を基体４上に蒸着させるのと同時に、または
それと交互に、イオン源１６からの不活性ガスイオンビ
ーム１８を基体４に向けて照射する。その際、照射イオ
ンの蒸着炭素１２に対する粒子比（組成比）イオシ／炭
素は、０．１％〜１００％程度の範囲内にするのが好ま
しく、具体的にはこの範囲内でイオンビーム１８のエネ
ルギーおよび炭素１２の蒸着速度に応じて適切な値が選
択される。
”’Ｔｏ ｒ ℃程度にまで排気した後、蒸発源８から
の炭素１２を基体４上に蒸着させるのと同時に、または
それと交互に、イオン源１６からの不活性ガスイオンビ
ーム１８を基体４に向けて照射する。その際、照射イオ
ンの蒸着炭素１２に対する粒子比（組成比）イオシ／炭
素は、０．１％〜１００％程度の範囲内にするのが好ま
しく、具体的にはこの範囲内でイオンビーム１８のエネ
ルギーおよび炭素１２の蒸着速度に応じて適切な値が選
択される。
上記処理の結果、照射イオンが、基体４上に蒸着された
グラファイト構造の炭素１２をダイヤモンドに結晶成長
させるための核形成エネルギー供給源として作用し、こ
れによって例えば第２図に示すように、基体４の表面に
ダイヤモンド薄膜６が作製される。
グラファイト構造の炭素１２をダイヤモンドに結晶成長
させるための核形成エネルギー供給源として作用し、こ
れによって例えば第２図に示すように、基体４の表面に
ダイヤモンド薄膜６が作製される。
その場合、イオンビーム１８のエネルギーは、その照射
によってダイヤモンド薄膜６の内部にダメージ（欠陥部
）が発生するのを極力少な（する観点から、１０ＫｅＶ
程度以下の低エネルギー、より好ましくは数百ｅＶ程度
以下にするのが良く、またその下限は特にないが、イオ
ン源１６からイオンビーム１８を引出せる限度から、現
実的にはＩＱｅＶ程度以上になる。
によってダイヤモンド薄膜６の内部にダメージ（欠陥部
）が発生するのを極力少な（する観点から、１０ＫｅＶ
程度以下の低エネルギー、より好ましくは数百ｅＶ程度
以下にするのが良く、またその下限は特にないが、イオ
ン源１６からイオンビーム１８を引出せる限度から、現
実的にはＩＱｅＶ程度以上になる。
また、基体４に対するイオンビーム１８の照射角度（即
ち第１図に示すように基体４の表面に対する垂線との間
の角度）θは、０°〜６０°程度の範囲内にするのが好
ましく、そのようにすれば、イオンビーム１８の照射に
伴う蒸着炭素１２のスパッタを小さく抑えることができ
る。
ち第１図に示すように基体４の表面に対する垂線との間
の角度）θは、０°〜６０°程度の範囲内にするのが好
ましく、そのようにすれば、イオンビーム１８の照射に
伴う蒸着炭素１２のスパッタを小さく抑えることができ
る。
また、膜作製時には、必要に応じて基体４を加熱手段（
図示省略）によって数百℃程度まで加熱、あるいは冷却
手段（図示省略）によって冷却しても良く、加熱すれば
熱励起によってダイヤモンド形成の反応を促進すること
ができると共に、ダイヤモンド薄膜６中に発生する欠陥
部を成膜中に除去することができ、また冷却すれば基体
４が熱に弱い場合にその保護を図ることができる。
図示省略）によって数百℃程度まで加熱、あるいは冷却
手段（図示省略）によって冷却しても良く、加熱すれば
熱励起によってダイヤモンド形成の反応を促進すること
ができると共に、ダイヤモンド薄膜６中に発生する欠陥
部を成膜中に除去することができ、また冷却すれば基体
４が熱に弱い場合にその保護を図ることができる。
上記のような製膜方法の特徴を列挙すれば次の通りであ
る。
る。
■ 照射イオンのエネルギーによってグラファイトの析
出を抑制でき、均質なダイヤモンド薄膜６が得られる。
出を抑制でき、均質なダイヤモンド薄膜６が得られる。
■ 熱励起を主体としていないため低温処理が可能であ
り、その結果基体４として使用できる材質の範囲が大幅
に広がる。
り、その結果基体４として使用できる材質の範囲が大幅
に広がる。
■ イオンビーム１８に不活性ガスイオンビームを用い
ているため、不純物混入の無い高品質のダイヤモンド薄
膜が得られる。特にＨｅ ＳＮｅ等の軽い方のイオンを
照射すれば、それらはガスとして膜中から抜は出し易い
ため、上記効果はより大きくなる。
ているため、不純物混入の無い高品質のダイヤモンド薄
膜が得られる。特にＨｅ ＳＮｅ等の軽い方のイオンを
照射すれば、それらはガスとして膜中から抜は出し易い
ため、上記効果はより大きくなる。
■ 従来の方法においては、気相中で生じるイオンの運
動エネルギーが小さいため、基体に対するダイヤモンド
薄膜の密着性が悪く剥離し易いという問題もあったが、
この例の方法では、イオンビーム１８のエネルギーを前
述した範囲内である程度大きくすれば、イオンの押込み
（ノックオン）作用によって例えば第２図に示すように
基体４とダイヤモンド薄膜６との界面付近に両者の構成
物質から成る混合層（ミキシング層）５が形成され、こ
れが言わば喫のような作用をするので、基体４に対する
ダイヤモンド薄膜６の密着性が良く剥離しにくくなる。
動エネルギーが小さいため、基体に対するダイヤモンド
薄膜の密着性が悪く剥離し易いという問題もあったが、
この例の方法では、イオンビーム１８のエネルギーを前
述した範囲内である程度大きくすれば、イオンの押込み
（ノックオン）作用によって例えば第２図に示すように
基体４とダイヤモンド薄膜６との界面付近に両者の構成
物質から成る混合層（ミキシング層）５が形成され、こ
れが言わば喫のような作用をするので、基体４に対する
ダイヤモンド薄膜６の密着性が良く剥離しにくくなる。
■ 炭素１２の蒸着を併用するため、従来の方法に比べ
て短時間で大きな膜厚が得られ、ダイヤモンド薄膜６０
作製効率が良い。
て短時間で大きな膜厚が得られ、ダイヤモンド薄膜６０
作製効率が良い。
以上のようにこの発明によれば、グラファイトの析出を
抑制すると共に不純物混入のない高品質のダイヤモンド
薄膜を効率良く作製することができる。しかも低温処理
が可能であるため、基体として使用できる材質の範囲が
大幅に広がる。またダイヤモンド薄膜の基体に対する密
着性を向上させることも可能である。
抑制すると共に不純物混入のない高品質のダイヤモンド
薄膜を効率良く作製することができる。しかも低温処理
が可能であるため、基体として使用できる材質の範囲が
大幅に広がる。またダイヤモンド薄膜の基体に対する密
着性を向上させることも可能である。
第１図は、この発明に係る方法を実施する装置の一例を
示す概略図である。第２図は、この発明に係る方法によ
ってダイヤモンド薄膜が作製された基体の一例を拡大し
て部分的に示す概略断面図である。 ４・・・基体、６・・・ダイヤモンド薄膜、８・・・蒸
発源、１２・・・炭素、１６・・・イオン源、１８・・
・不活性ガースイオンビーム、Ｇ・・・不活性ガス。
示す概略図である。第２図は、この発明に係る方法によ
ってダイヤモンド薄膜が作製された基体の一例を拡大し
て部分的に示す概略断面図である。 ４・・・基体、６・・・ダイヤモンド薄膜、８・・・蒸
発源、１２・・・炭素、１６・・・イオン源、１８・・
・不活性ガースイオンビーム、Ｇ・・・不活性ガス。
Claims (1)
- （１）真空中で基体に対して、炭素の蒸着と、不活性ガ
スイオンビームの照射とを行うことによって、前記基体
上にダイヤモンド薄膜を作製することを特徴とするダイ
ヤモンド薄膜の作製方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3757687A JPS63206387A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | ダイヤモンド薄膜の作製方法 |
| EP87106104A EP0245688B1 (en) | 1986-04-28 | 1987-04-28 | Method of forming diamond film |
| DE8787106104T DE3775459D1 (de) | 1986-04-28 | 1987-04-28 | Verfahren zur herstellung einer diamantenschicht. |
| AU72154/87A AU592865B2 (en) | 1986-04-28 | 1987-04-28 | Method of forming diamond film |
| EP88102388A EP0280198B1 (en) | 1987-02-19 | 1988-02-18 | Method of forming diamond film |
| DE8888102388T DE3874165T2 (de) | 1987-02-19 | 1988-02-18 | Verfahren zur herstellung einer diamantschicht. |
| US07/544,800 US5009923A (en) | 1986-04-28 | 1990-06-27 | Method of forming diamond film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3757687A JPS63206387A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | ダイヤモンド薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63206387A true JPS63206387A (ja) | 1988-08-25 |
Family
ID=12501362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3757687A Pending JPS63206387A (ja) | 1986-04-28 | 1987-02-19 | ダイヤモンド薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63206387A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015517020A (ja) * | 2012-02-03 | 2015-06-18 | シーゲイト テクノロジー エルエルシー | 層を形成する方法 |
-
1987
- 1987-02-19 JP JP3757687A patent/JPS63206387A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015517020A (ja) * | 2012-02-03 | 2015-06-18 | シーゲイト テクノロジー エルエルシー | 層を形成する方法 |
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