JP2003068720A - ダイヤモンドのエッチング装置 - Google Patents
ダイヤモンドのエッチング装置Info
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- JP2003068720A JP2003068720A JP2001259862A JP2001259862A JP2003068720A JP 2003068720 A JP2003068720 A JP 2003068720A JP 2001259862 A JP2001259862 A JP 2001259862A JP 2001259862 A JP2001259862 A JP 2001259862A JP 2003068720 A JP2003068720 A JP 2003068720A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスクに対するダイヤモンド基材の選択比が
高く、エッチング速度が速く、且つエッチング面が平坦
になるダイヤモンドのエッチング装置を提供すること。 【解決手段】 本発明は、チャンバ１０内で高周波放電
を生じさせ、高周波放電によって発生する反応性イオン
によりダイヤモンド基材１３をエッチングするダイヤモ
ンドの装置１であって、高周波放電が生じた放電領域３
０に接するチャンバ１０内の領域２６の主成分が炭素系
材料である。エッチングにより電極２６の構成成分であ
る炭素系材料がダイヤモンド基材１３に付着するが、こ
れはダイヤモンド基材１３のエッチングを妨げない。
高く、エッチング速度が速く、且つエッチング面が平坦
になるダイヤモンドのエッチング装置を提供すること。 【解決手段】 本発明は、チャンバ１０内で高周波放電
を生じさせ、高周波放電によって発生する反応性イオン
によりダイヤモンド基材１３をエッチングするダイヤモ
ンドの装置１であって、高周波放電が生じた放電領域３
０に接するチャンバ１０内の領域２６の主成分が炭素系
材料である。エッチングにより電極２６の構成成分であ
る炭素系材料がダイヤモンド基材１３に付着するが、こ
れはダイヤモンド基材１３のエッチングを妨げない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンドに反
応性イオンエッチングを施すダイヤモンドのエッチング
装置に関するものである。
応性イオンエッチングを施すダイヤモンドのエッチング
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスに適用されるドライ
エッチング装置の一つとして、真空容器中に高周波電力
を供給した際に発生する高周波放電を利用した反応性イ
オンエッチング（Reactive Ion Etching: RIE）が注目
を浴びている。RIEは、イオンの運動エネルギを利用し
た物理現象によるエッチング方法であり、イオンの入射
方向だけにエッチングが進行するため、アンダーカット
の少ない異方性エッチングが可能である。RIEによる異
方性エッチングの特性を活かした微細加工技術は近年急
速に進歩し、SiだけでなくGaAs、InP、又はZnSe等の化
合物半導体にも適用されつつある。
エッチング装置の一つとして、真空容器中に高周波電力
を供給した際に発生する高周波放電を利用した反応性イ
オンエッチング（Reactive Ion Etching: RIE）が注目
を浴びている。RIEは、イオンの運動エネルギを利用し
た物理現象によるエッチング方法であり、イオンの入射
方向だけにエッチングが進行するため、アンダーカット
の少ない異方性エッチングが可能である。RIEによる異
方性エッチングの特性を活かした微細加工技術は近年急
速に進歩し、SiだけでなくGaAs、InP、又はZnSe等の化
合物半導体にも適用されつつある。
【０００３】一方で、究極のワイドギャップ半導体とし
て、高電力・高周波用途に応用が期待されているダイヤ
モンドについては、高い選択比をもつマスク材料或いは
ガス条件を未だ摸索している段階である。ガス条件に関
し、ダイヤモンドは一般的に酸素ガスでエッチングされ
ることが知られている。ところが、ダイヤモンド固有の
問題として、ダイヤモンドを酸素でエッチングすると、
エッチピットが形成されたり、或いはエッチング表面に
針状の突起が形成されるといった現象が生じる。
て、高電力・高周波用途に応用が期待されているダイヤ
モンドについては、高い選択比をもつマスク材料或いは
ガス条件を未だ摸索している段階である。ガス条件に関
し、ダイヤモンドは一般的に酸素ガスでエッチングされ
ることが知られている。ところが、ダイヤモンド固有の
問題として、ダイヤモンドを酸素でエッチングすると、
エッチピットが形成されたり、或いはエッチング表面に
針状の突起が形成されるといった現象が生じる。
【０００４】このような問題を解決するため、従来、幾
つかの提案がなされている。例えば、特開平４−２４０
７２５号公報のエッチング方法では、プラズマとダイヤ
モンドとの間に有孔金属板を設け、この金属板にバイア
スを印加することで解決を試みている。また、特開平６
−１３２２５４号公報のエッチング方法では、不活性ガ
スと酸素原子を含む混合ガスにより、マスクを残したま
ま選択的にダイヤモンドをエッチングすることを試みて
いる。これらのエッチング方法により、ダイヤモンドの
エッチング面がある程度平坦になるように加工できるよ
うになった。
つかの提案がなされている。例えば、特開平４−２４０
７２５号公報のエッチング方法では、プラズマとダイヤ
モンドとの間に有孔金属板を設け、この金属板にバイア
スを印加することで解決を試みている。また、特開平６
−１３２２５４号公報のエッチング方法では、不活性ガ
スと酸素原子を含む混合ガスにより、マスクを残したま
ま選択的にダイヤモンドをエッチングすることを試みて
いる。これらのエッチング方法により、ダイヤモンドの
エッチング面がある程度平坦になるように加工できるよ
うになった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
いずれのエッチング方法によっても、マスクとダイヤモ
ンドの選択比が十分に取れず、エッチングされたダイヤ
モンドの側面が傾斜したり、或いは、ダイヤモンドのエ
ッチング速度そのものが大きく犠牲になってエッチング
処理に要する時間を短縮できないという問題が生じてい
た。
いずれのエッチング方法によっても、マスクとダイヤモ
ンドの選択比が十分に取れず、エッチングされたダイヤ
モンドの側面が傾斜したり、或いは、ダイヤモンドのエ
ッチング速度そのものが大きく犠牲になってエッチング
処理に要する時間を短縮できないという問題が生じてい
た。
【０００６】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、マスクに対するダイヤモンド基材の選
択比が高く、エッチング速度が速く、且つエッチング面
が平坦になるダイヤモンドのエッチング装置を提供する
ことを課題とする。
れたものであり、マスクに対するダイヤモンド基材の選
択比が高く、エッチング速度が速く、且つエッチング面
が平坦になるダイヤモンドのエッチング装置を提供する
ことを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明らが鋭意研究を重ねた結果、次のような現象
が明らかになった。すなわち、真空容器内で高周波放電
が生じると、加工対象のダイヤモンド基材のみならず、
この放電領域に接するエッチング装置の各種部材もエッ
チングされてしまい、当該エッチングされた金属、酸化
物、窒化物、又は炭化物等の不純物がダイヤモンド基材
に付着する。すると、ダイヤモンド基材に付着した不純
物が実質的にマスクとして機能し、本来のマスクに対す
るダイヤモンド基材の選択比、エッチング速度、及びエ
ッチング後の表面平滑性の何れにも影響を与えてしま
う。
に、本発明らが鋭意研究を重ねた結果、次のような現象
が明らかになった。すなわち、真空容器内で高周波放電
が生じると、加工対象のダイヤモンド基材のみならず、
この放電領域に接するエッチング装置の各種部材もエッ
チングされてしまい、当該エッチングされた金属、酸化
物、窒化物、又は炭化物等の不純物がダイヤモンド基材
に付着する。すると、ダイヤモンド基材に付着した不純
物が実質的にマスクとして機能し、本来のマスクに対す
るダイヤモンド基材の選択比、エッチング速度、及びエ
ッチング後の表面平滑性の何れにも影響を与えてしま
う。
【０００８】更に本発明者らは、電極間放電型の反応性
イオンエッチング装置を用いダイヤモンドを酸素雰囲気
中でエッチングした際に頻繁に発生する針状の突起につ
いて詳細に解析した。ESCA（Electron Spectroscopy fo
r Chemical Analysis）により針状突起の先端を分析し
た結果、突起の表面の極近傍に電極を構成する金属及び
その酸化物が付着しており、これらが実質的にダイヤモ
ンド基材のマスクとして機能していることが判明した。
イオンエッチング装置を用いダイヤモンドを酸素雰囲気
中でエッチングした際に頻繁に発生する針状の突起につ
いて詳細に解析した。ESCA（Electron Spectroscopy fo
r Chemical Analysis）により針状突起の先端を分析し
た結果、突起の表面の極近傍に電極を構成する金属及び
その酸化物が付着しており、これらが実質的にダイヤモ
ンド基材のマスクとして機能していることが判明した。
【０００９】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたものであり、チャンバ内で高周波放電を生じさせ、
前記高周波放電によって発生する反応性イオンによりダ
イヤモンド基材をエッチングする装置であって、前記高
周波放電が生じた放電領域に接する前記チャンバ内の領
域の主成分が、炭素系材料であることを特徴とする。
れたものであり、チャンバ内で高周波放電を生じさせ、
前記高周波放電によって発生する反応性イオンによりダ
イヤモンド基材をエッチングする装置であって、前記高
周波放電が生じた放電領域に接する前記チャンバ内の領
域の主成分が、炭素系材料であることを特徴とする。
【００１０】本発明に係るダイヤモンドのエッチング装
置によれば、放電領域に接するチャンバ内の領域の主成
分が、ダイヤモンド基材と同一元素である炭素系材料と
されているため、放電領域に接した部分がエッチングさ
れて構成成分がダイヤモンド基材に付着しても、その付
着物はエッチングを妨げる不純物とはならない。このた
め、本来のマスクに対するダイヤモンド基材の選択比が
高く、エッチング速度も速くなり、更に、エッチングに
よって針状突起も発生しないためエッチング面が平坦に
なる。
置によれば、放電領域に接するチャンバ内の領域の主成
分が、ダイヤモンド基材と同一元素である炭素系材料と
されているため、放電領域に接した部分がエッチングさ
れて構成成分がダイヤモンド基材に付着しても、その付
着物はエッチングを妨げる不純物とはならない。このた
め、本来のマスクに対するダイヤモンド基材の選択比が
高く、エッチング速度も速くなり、更に、エッチングに
よって針状突起も発生しないためエッチング面が平坦に
なる。
【００１１】また、本発明のダイヤモンドのエッチング
装置において、前記チャンバ内に一対の電極を備え、前
記高周波放電は、前記電極間で発生し、前記各電極の少
なくとも一方は、前記炭素系材料を主成分とすることが
好ましい。
装置において、前記チャンバ内に一対の電極を備え、前
記高周波放電は、前記電極間で発生し、前記各電極の少
なくとも一方は、前記炭素系材料を主成分とすることが
好ましい。
【００１２】電極間で高周波放電を発生させて放電領域
に電極が接すると、電極がエッチングされることにな
る。従って、電極をダイヤモンド基材と同一元素の炭素
系材料としておくことで、ダイヤモンド基材のエッチン
グを妨げる不純物がダイヤモンド基材に付着する事態を
防止できる。
に電極が接すると、電極がエッチングされることにな
る。従って、電極をダイヤモンド基材と同一元素の炭素
系材料としておくことで、ダイヤモンド基材のエッチン
グを妨げる不純物がダイヤモンド基材に付着する事態を
防止できる。
【００１３】この場合、前記炭素系材料を主成分とする
前記電極上に、前記ダイヤモンド基材を載置可能である
ことが好適である。
前記電極上に、前記ダイヤモンド基材を載置可能である
ことが好適である。
【００１４】電極上にダイヤモンド基材を載置してエッ
チングを行う場合、電極もエッチングされて構成成分が
ダイヤモンド基材に付着する。ところが、電極の主成分
はダイヤモンド基材と同一元素の炭素系材料であるた
め、ダイヤモンド基材のエッチングを妨げる不純物が付
着する事態を防止できる。そして、このように電極上に
ダイヤモンド基材を載置することで、高周波電力を効率
よくエッチングに利用でき、高速に且つ平滑にダイヤモ
ンド基材をエッチングすることができる。
チングを行う場合、電極もエッチングされて構成成分が
ダイヤモンド基材に付着する。ところが、電極の主成分
はダイヤモンド基材と同一元素の炭素系材料であるた
め、ダイヤモンド基材のエッチングを妨げる不純物が付
着する事態を防止できる。そして、このように電極上に
ダイヤモンド基材を載置することで、高周波電力を効率
よくエッチングに利用でき、高速に且つ平滑にダイヤモ
ンド基材をエッチングすることができる。
【００１５】この場合さらに、前記炭素系材料を主成分
とする前記電極において、前記炭素系材料は、前記ダイ
ヤモンド基材の端面から少なくとも２５ｍｍ以上離隔し
た範囲まで含まれるようにしてもよい。
とする前記電極において、前記炭素系材料は、前記ダイ
ヤモンド基材の端面から少なくとも２５ｍｍ以上離隔し
た範囲まで含まれるようにしてもよい。
【００１６】ダイヤモンド基材を載置する電極の基材周
辺の領域を炭素系材料で形成すれば、電極全体を炭素系
材料で形成しなくても、ダイヤモンド基材のエッチング
を妨げる不純物が付着する事態を防止でき、高速で且つ
平坦にダイヤモンド基材をエッチングすることができ
る。金属電極でエッチングされた不純物の浮遊範囲は、
放電領域全体ではなく、放電に接する領域或いはその周
辺領域に限定されるので、ダイヤモンド基材を配置する
部分とその周辺の一定領域を炭素系材料で形成すれば、
ダイヤモンド基材は金属などの電極材料の影響を受けな
い。ダイヤモンド基材において炭素系材料が含まれる範
囲を上記のようにした場合、エッチングを妨げる不純物
がダイヤモンド基材に付着する事態を、必要最低限の炭
素系材料で防止できることになる。
辺の領域を炭素系材料で形成すれば、電極全体を炭素系
材料で形成しなくても、ダイヤモンド基材のエッチング
を妨げる不純物が付着する事態を防止でき、高速で且つ
平坦にダイヤモンド基材をエッチングすることができ
る。金属電極でエッチングされた不純物の浮遊範囲は、
放電領域全体ではなく、放電に接する領域或いはその周
辺領域に限定されるので、ダイヤモンド基材を配置する
部分とその周辺の一定領域を炭素系材料で形成すれば、
ダイヤモンド基材は金属などの電極材料の影響を受けな
い。ダイヤモンド基材において炭素系材料が含まれる範
囲を上記のようにした場合、エッチングを妨げる不純物
がダイヤモンド基材に付着する事態を、必要最低限の炭
素系材料で防止できることになる。
【００１７】また、本発明のダイヤモンドのエッチング
装置は、前記チャンバ内に一対の電極を備え、前記高周
波放電は、前記電極間で発生し、前記各電極の一方の面
上に炭素系材料で形成された支持層が配され、前記支持
層上に前記ダイヤモンド基材を載置可能であることが好
ましい。
装置は、前記チャンバ内に一対の電極を備え、前記高周
波放電は、前記電極間で発生し、前記各電極の一方の面
上に炭素系材料で形成された支持層が配され、前記支持
層上に前記ダイヤモンド基材を載置可能であることが好
ましい。
【００１８】電極間で高周波放電を発生させ、電極上に
配された支持層が放電領域に接すると、支持層がエッチ
ングされることになる。従って、支持層をダイヤモンド
基材と同一元素の炭素系材料としておくことで、ダイヤ
モンド基材のエッチングを妨げる不純物がダイヤモンド
基材に付着する事態を防止できる。また、導電性材料で
ある電極上に配する支持層は、導電性のない材料で形成
してもよく、絶縁体であるダイヤモンド基材のエッチン
グに好適となる。
配された支持層が放電領域に接すると、支持層がエッチ
ングされることになる。従って、支持層をダイヤモンド
基材と同一元素の炭素系材料としておくことで、ダイヤ
モンド基材のエッチングを妨げる不純物がダイヤモンド
基材に付着する事態を防止できる。また、導電性材料で
ある電極上に配する支持層は、導電性のない材料で形成
してもよく、絶縁体であるダイヤモンド基材のエッチン
グに好適となる。
【００１９】この場合さらに、前記支持層において、前
記炭素系材料は、前記ダイヤモンド基材の端面から少な
くとも２５ｍｍ以上離隔した範囲まで含まれるようにし
てもよい。
記炭素系材料は、前記ダイヤモンド基材の端面から少な
くとも２５ｍｍ以上離隔した範囲まで含まれるようにし
てもよい。
【００２０】支持層において炭素系材料が含まれる範囲
を上記のようにした場合、エッチングを妨げる不純物が
ダイヤモンド基材に付着する事態を、必要最低限の炭素
系材料で防止できることになる。
を上記のようにした場合、エッチングを妨げる不純物が
ダイヤモンド基材に付着する事態を、必要最低限の炭素
系材料で防止できることになる。
【００２１】また、本発明のダイヤモンドのエッチング
装置において、前記炭素系材料は、黒鉛、ダイヤモン
ド、非晶質炭素、カーボンナノチューブ、カーボンファ
イバ、又はカーボンフラーレンのうち少なくとも一種類
によって構成できる。
装置において、前記炭素系材料は、黒鉛、ダイヤモン
ド、非晶質炭素、カーボンナノチューブ、カーボンファ
イバ、又はカーボンフラーレンのうち少なくとも一種類
によって構成できる。
【００２２】また、本発明のダイヤモンドのエッチング
装置において、上記の電極間に印加する高周波電力は、
０．８０Ｗ／ｃｍ2以上であることが好ましい。上記の
ように本発明では針状突起の発生を抑えられるためエッ
チング面を平坦にできる。このため、このように高周波
電力を高く設定しても、エッチング面が荒れること無
く、高速エッチングを実現できる。
装置において、上記の電極間に印加する高周波電力は、
０．８０Ｗ／ｃｍ2以上であることが好ましい。上記の
ように本発明では針状突起の発生を抑えられるためエッ
チング面を平坦にできる。このため、このように高周波
電力を高く設定しても、エッチング面が荒れること無
く、高速エッチングを実現できる。
【００２３】また、本発明のダイヤモンドのエッチング
装置において、前記エッチングに使用されるエッチング
ガスは、酸素、水素、窒素、フッ素、アルゴン、フッ化
炭素、又は塩化炭素のうちの少なくとも一種類を含むよ
うにすることが好適である。本発明者らの研究の結果、
これらのガスを単独で或いは混合して用いても、高速で
且つ平滑にダイヤモンド基材をエッチングできることを
見出した。
装置において、前記エッチングに使用されるエッチング
ガスは、酸素、水素、窒素、フッ素、アルゴン、フッ化
炭素、又は塩化炭素のうちの少なくとも一種類を含むよ
うにすることが好適である。本発明者らの研究の結果、
これらのガスを単独で或いは混合して用いても、高速で
且つ平滑にダイヤモンド基材をエッチングできることを
見出した。
【００２４】さらに、本発明のダイヤモンドのエッチン
グ装置は、ダイヤモンド基材に反応性イオンエッチング
を施すエッチング装置であって、前記反応性イオンエッ
チングに用いられる反応性ガスが導入されるチャンバ
と、前記チャンバ内に高周波放電を生じさせる高周波電
源と、前記チャンバ内で前記ダイヤモンド基材を支持す
る支持部と、を備え、前記支持部の少なくとも前記ダイ
ヤモンド基材を支持する面には、炭素系材料が含まれて
いることを特徴とする。
グ装置は、ダイヤモンド基材に反応性イオンエッチング
を施すエッチング装置であって、前記反応性イオンエッ
チングに用いられる反応性ガスが導入されるチャンバ
と、前記チャンバ内に高周波放電を生じさせる高周波電
源と、前記チャンバ内で前記ダイヤモンド基材を支持す
る支持部と、を備え、前記支持部の少なくとも前記ダイ
ヤモンド基材を支持する面には、炭素系材料が含まれて
いることを特徴とする。
【００２５】本発明のダイヤモンドのエッチング装置に
よれば、ダイヤモンド基材を支持する支持部がダイヤモ
ンド基材と同一元素である炭素系材料を成分として含む
ため、チャンバ内で生じた高周波放電によって支持部が
エッチングされて構成成分がダイヤモンド基材に付着し
ても、その付着物はダイヤモンド基材のエッチングを妨
げる不純物とはならない。このため、本来のマスクに対
するダイヤモンド基材の選択比が高く、エッチング速度
も速くなり、更に、エッチングによって針状突起も発生
しないためエッチング面が平坦になる。
よれば、ダイヤモンド基材を支持する支持部がダイヤモ
ンド基材と同一元素である炭素系材料を成分として含む
ため、チャンバ内で生じた高周波放電によって支持部が
エッチングされて構成成分がダイヤモンド基材に付着し
ても、その付着物はダイヤモンド基材のエッチングを妨
げる不純物とはならない。このため、本来のマスクに対
するダイヤモンド基材の選択比が高く、エッチング速度
も速くなり、更に、エッチングによって針状突起も発生
しないためエッチング面が平坦になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るダイヤモンドのエッチング装置の好適な実施形
態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号
を用いるものとし、重複する説明は省略する。
明に係るダイヤモンドのエッチング装置の好適な実施形
態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号
を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２７】［第１実施形態］図１は、本実施形態のダ
イヤモンドのエッチング装置１を示す概略図である。エ
ッチング装置１は、ダイヤモンド基材１３に反応性イオ
ンエッチング（Reactive Ion Etching: RIE）を行う真
空チャンバ１０を備えている。真空チャンバ１０には、
内部に反応ガスを供給するためのガス供給管１４と、排
気ガスを外部に排出するための排気管１５とが側面に装
着され、内部には高周波放電を発生させるための円板状
の電極２５，２６が対向して配設されている。
イヤモンドのエッチング装置１を示す概略図である。エ
ッチング装置１は、ダイヤモンド基材１３に反応性イオ
ンエッチング（Reactive Ion Etching: RIE）を行う真
空チャンバ１０を備えている。真空チャンバ１０には、
内部に反応ガスを供給するためのガス供給管１４と、排
気ガスを外部に排出するための排気管１５とが側面に装
着され、内部には高周波放電を発生させるための円板状
の電極２５，２６が対向して配設されている。
【００２８】下側の電極２６には高周波電源２４が接続
され、高周波電力が印加される。一方、上側の電極２５
を含む、電極２６以外の真空チャンバ１０の各領域はア
ース電位となっている。また、電極２５，２６は、導電
性のある黒鉛（不純物濃度０．１at％以下）によって形
成されており、下側の電極２６上にダイヤモンド基材１
３が直接載置されている。つまり、電極２６は、ダイヤ
モンド基材１３を支持する支持部としての役割を有して
いる。
され、高周波電力が印加される。一方、上側の電極２５
を含む、電極２６以外の真空チャンバ１０の各領域はア
ース電位となっている。また、電極２５，２６は、導電
性のある黒鉛（不純物濃度０．１at％以下）によって形
成されており、下側の電極２６上にダイヤモンド基材１
３が直接載置されている。つまり、電極２６は、ダイヤ
モンド基材１３を支持する支持部としての役割を有して
いる。
【００２９】図２（ａ）は、ダイヤモンド基材１３の側
面図であり、図２(ｂ)は、ダイヤモンド基材１３の平面
図である。このように本実施形態では、ダイヤモンド基
材１３上に、Ａｌからなる円形のマスク２０をマトリッ
クス状に形成している。また、ダイヤモンド基材１３
は、高温高圧法で合成されたＩｂ型の単結晶ダイヤモン
ドであるが、ヘテロエピタキシャル基板、多結晶基板の
いずれにしてもよい。
面図であり、図２(ｂ)は、ダイヤモンド基材１３の平面
図である。このように本実施形態では、ダイヤモンド基
材１３上に、Ａｌからなる円形のマスク２０をマトリッ
クス状に形成している。また、ダイヤモンド基材１３
は、高温高圧法で合成されたＩｂ型の単結晶ダイヤモン
ドであるが、ヘテロエピタキシャル基板、多結晶基板の
いずれにしてもよい。
【００３０】以上が本実施形態のエッチング装置１の構
成である。次に、エッチング装置１による反応性イオン
エッチングの過程を説明する。
成である。次に、エッチング装置１による反応性イオン
エッチングの過程を説明する。
【００３１】まず、フォトリソグラフィ技術によって、
高精度に研磨されたダイヤモンド基材１３にＡｌ製のマ
スク２０をマトリックス状に形成する。マスクパターン
を形成した後、ダイヤモンド基材１３を真空チャンバ１
０の電極２６上に載置する。次いで、図示を省略する真
空ポンプを作動させて、真空チャンバ１０内を高真空状
態にする。
高精度に研磨されたダイヤモンド基材１３にＡｌ製のマ
スク２０をマトリックス状に形成する。マスクパターン
を形成した後、ダイヤモンド基材１３を真空チャンバ１
０の電極２６上に載置する。次いで、図示を省略する真
空ポンプを作動させて、真空チャンバ１０内を高真空状
態にする。
【００３２】次に、ガス供給管１４より真空チャンバ１
０内に反応ガスを供給する。エッチングに用いる反応ガ
ス（エッチングガス）としては、酸素、水素、窒素、フ
ッ素、アルゴン、フッ化炭素、又は塩化炭素のうちの少
なくとも一種類を含むガスが好適である。本実施形態で
は、酸素及びフッ化炭素を含む混合ガスを使用する。
０内に反応ガスを供給する。エッチングに用いる反応ガ
ス（エッチングガス）としては、酸素、水素、窒素、フ
ッ素、アルゴン、フッ化炭素、又は塩化炭素のうちの少
なくとも一種類を含むガスが好適である。本実施形態で
は、酸素及びフッ化炭素を含む混合ガスを使用する。
【００３３】そして、高周波電源２４を作動させて、電
極２５，２６間に高周波放電を生じさせる。この際、エ
ッチング速度を高めるために、高周波電源２４の出力を
調整して電極２５，２６間に０．８０Ｗ／ｃｍ2以上の
電力を供給することが好ましい。図１の破線で示す楕円
形の領域３０は、放電領域を示す。電極２５，２６間に
高周波放電が発生すると、酸素ガス及びフッ化炭素ガス
の混合ガスが励起されてイオンとなる。酸素及びフッ化
炭素のイオンは電極２６側に引き付けられて、ダイヤモ
ンド基材１３がエッチングされる。
極２５，２６間に高周波放電を生じさせる。この際、エ
ッチング速度を高めるために、高周波電源２４の出力を
調整して電極２５，２６間に０．８０Ｗ／ｃｍ2以上の
電力を供給することが好ましい。図１の破線で示す楕円
形の領域３０は、放電領域を示す。電極２５，２６間に
高周波放電が発生すると、酸素ガス及びフッ化炭素ガス
の混合ガスが励起されてイオンとなる。酸素及びフッ化
炭素のイオンは電極２６側に引き付けられて、ダイヤモ
ンド基材１３がエッチングされる。
【００３４】ここで、図３を参照して、本実施形態の作
用効果を説明する。同図に示すように、高周波放電によ
り発生したイオンにより、ダイヤモンド基材１３はマス
ク２０の形状に倣ってエッチングされる。つまり、ダイ
ヤモンド基材１３には、円柱状の突部が複数形成され
る。この際、下側の電極２６が放電領域３０に接してい
るため、ダイヤモンド基材１３のみならず、電極２６も
エッチングされることになる。すると、電極２６の構成
成分が飛散し、なかにはダイヤモンド基材１３の表面に
付着する付着物３２となるものが現れる。
用効果を説明する。同図に示すように、高周波放電によ
り発生したイオンにより、ダイヤモンド基材１３はマス
ク２０の形状に倣ってエッチングされる。つまり、ダイ
ヤモンド基材１３には、円柱状の突部が複数形成され
る。この際、下側の電極２６が放電領域３０に接してい
るため、ダイヤモンド基材１３のみならず、電極２６も
エッチングされることになる。すると、電極２６の構成
成分が飛散し、なかにはダイヤモンド基材１３の表面に
付着する付着物３２となるものが現れる。
【００３５】ダイヤモンド基材１３に付着した付着物が
Ａｌ等の場合は、付着物が実質的にマスクとして機能
し、ダイヤモンド基材１３のエッチング面に本来不要な
針状突起が形成され、エッチング面が荒れてしまう。と
ころが、本実施形態では、電極２６から飛散してダイヤ
モンド基材１３に付着する付着物３２は、ダイヤモンド
基材１３と同一元素の黒鉛である。従って、付着物３２
もダイヤモンド基材１３と同様にエッチングされ、付着
物３２はエッチングを妨げる不純物とはならない。この
ため、本来のマスク２０に対するダイヤモンド基材１３
の選択比が高く、エッチング速度も速くなり、更に、エ
ッチングによって針状突起も発生しないためエッチング
面が平坦になる。
Ａｌ等の場合は、付着物が実質的にマスクとして機能
し、ダイヤモンド基材１３のエッチング面に本来不要な
針状突起が形成され、エッチング面が荒れてしまう。と
ころが、本実施形態では、電極２６から飛散してダイヤ
モンド基材１３に付着する付着物３２は、ダイヤモンド
基材１３と同一元素の黒鉛である。従って、付着物３２
もダイヤモンド基材１３と同様にエッチングされ、付着
物３２はエッチングを妨げる不純物とはならない。この
ため、本来のマスク２０に対するダイヤモンド基材１３
の選択比が高く、エッチング速度も速くなり、更に、エ
ッチングによって針状突起も発生しないためエッチング
面が平坦になる。
【００３６】尚、本実施形態では電極２５，２６を黒鉛
で形成しているが、この他の炭素系材料で形成しても同
様の効果を得ることができる。このような炭素系材料と
しては、例えばダイヤモンド、非晶質炭素、カーボンナ
ノチューブ、カーボンファイバ、又はカーボンフラーレ
ンが挙げられ、これらを単独或いは複合して使用しても
よい。
で形成しているが、この他の炭素系材料で形成しても同
様の効果を得ることができる。このような炭素系材料と
しては、例えばダイヤモンド、非晶質炭素、カーボンナ
ノチューブ、カーボンファイバ、又はカーボンフラーレ
ンが挙げられ、これらを単独或いは複合して使用しても
よい。
【００３７】また、本実施形態では電極２５，２６の双
方を炭素系材料で形成しているが、ダイヤモンド基材１
３が載置される下側の電極２６のみを炭素系材料で形成
してもよい。エッチングに際し、ダイヤモンド基材１３
に近い電極２６の構成成分の方が、電極２５の構成成分
よりも多くの量がダイヤモンド基材１３上に飛散するた
め、このように電極２６のみを炭素系材料にしても上記
の効果が得られる。尤も、ダイヤモンド基材１３への不
純物の付着防止をより確実にするためには、上記の電極
２５，２６の双方を炭素系材料にすることが好適であ
る。
方を炭素系材料で形成しているが、ダイヤモンド基材１
３が載置される下側の電極２６のみを炭素系材料で形成
してもよい。エッチングに際し、ダイヤモンド基材１３
に近い電極２６の構成成分の方が、電極２５の構成成分
よりも多くの量がダイヤモンド基材１３上に飛散するた
め、このように電極２６のみを炭素系材料にしても上記
の効果が得られる。尤も、ダイヤモンド基材１３への不
純物の付着防止をより確実にするためには、上記の電極
２５，２６の双方を炭素系材料にすることが好適であ
る。
【００３８】［第２実施形態］次に、図４を参照して、
本発明に係るダイヤモンドのエッチング装置の第２実施
形態を説明する。本実施形態が第１実施形態と異なるの
は、電極２５，２６がＡｌで形成され、下側の電極２６
上にダイヤモンド多結晶からなるウエハ状の支持層１６
が配されている点である。支持層１６の直径は、電極２
６の直径よりも小さく、ダイヤモンド基材１３の最大幅
よりも大きくされている。
本発明に係るダイヤモンドのエッチング装置の第２実施
形態を説明する。本実施形態が第１実施形態と異なるの
は、電極２５，２６がＡｌで形成され、下側の電極２６
上にダイヤモンド多結晶からなるウエハ状の支持層１６
が配されている点である。支持層１６の直径は、電極２
６の直径よりも小さく、ダイヤモンド基材１３の最大幅
よりも大きくされている。
【００３９】このような装置構成にした場合でも、第１
実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、ダイヤモ
ンド基材１３のみならず放電領域３０に接する支持層１
６もエッチングされるが、該エッチングにより支持層１
６から飛散してダイヤモンド基材１３に付着する付着物
は、ダイヤモンド基材１３と同一元素とされている。従
って、かかる付着物もダイヤモンド基材１３と同様にエ
ッチングされ、付着物はエッチングを妨げる不純物とは
ならない。このため、本来のマスク２０に対するダイヤ
モンド基材１３の選択比が高く、エッチング速度も速く
なり、更に、エッチングによって針状突起も発生しない
ためエッチング面が平坦になる。
実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、ダイヤモ
ンド基材１３のみならず放電領域３０に接する支持層１
６もエッチングされるが、該エッチングにより支持層１
６から飛散してダイヤモンド基材１３に付着する付着物
は、ダイヤモンド基材１３と同一元素とされている。従
って、かかる付着物もダイヤモンド基材１３と同様にエ
ッチングされ、付着物はエッチングを妨げる不純物とは
ならない。このため、本来のマスク２０に対するダイヤ
モンド基材１３の選択比が高く、エッチング速度も速く
なり、更に、エッチングによって針状突起も発生しない
ためエッチング面が平坦になる。
【００４０】尚、本実施形態において、支持層１６をダ
イヤモンド多結晶で形成しているが、この他に第１実施
形態で列挙した炭素系材料で形成しても同様の効果を得
ることができる。更に、支持層１６を、シリコン等の炭
素系でない材料で形成されたウエハ上に炭素系材料を成
膜したものとしてもよい。また、電極２５，２６をＡｌ
としているが、炭化物系材料で構成してもよい。
イヤモンド多結晶で形成しているが、この他に第１実施
形態で列挙した炭素系材料で形成しても同様の効果を得
ることができる。更に、支持層１６を、シリコン等の炭
素系でない材料で形成されたウエハ上に炭素系材料を成
膜したものとしてもよい。また、電極２５，２６をＡｌ
としているが、炭化物系材料で構成してもよい。
【００４１】［第３実施形態］次に、図５を参照して、
本発明に係るダイヤモンドのエッチング装置の第３実施
形態を説明する。本実施形態のエッチング装置１は、誘
導結合型のエッチング装置であり、円柱状の真空チャン
バ１０には、内部に反応ガスを供給するためのガス供給
管１４と、排気ガスを外部に排出するための排気管１５
とが側面に装着されている。また、真空チャンバ１０の
周囲には、高周波電源２４に電気的に接続されたコイル
１８が巻かれ、真空チャンバ１０の内部には、ダイヤモ
ンド基材１３を支持するための支持台（支持部）１７が
配されている。
本発明に係るダイヤモンドのエッチング装置の第３実施
形態を説明する。本実施形態のエッチング装置１は、誘
導結合型のエッチング装置であり、円柱状の真空チャン
バ１０には、内部に反応ガスを供給するためのガス供給
管１４と、排気ガスを外部に排出するための排気管１５
とが側面に装着されている。また、真空チャンバ１０の
周囲には、高周波電源２４に電気的に接続されたコイル
１８が巻かれ、真空チャンバ１０の内部には、ダイヤモ
ンド基材１３を支持するための支持台（支持部）１７が
配されている。
【００４２】また、真空チャンバ１０は、主として絶縁
体である石英で形成されているが、内面の破線で示す領
域Ｓすなわち放電領域３０に接する領域には、絶縁体で
ある非晶質炭素が成膜されている。また、上記の支持台
１７のダイヤモンド基材１３を支持する面にも、非晶質
炭素が成膜されている。
体である石英で形成されているが、内面の破線で示す領
域Ｓすなわち放電領域３０に接する領域には、絶縁体で
ある非晶質炭素が成膜されている。また、上記の支持台
１７のダイヤモンド基材１３を支持する面にも、非晶質
炭素が成膜されている。
【００４３】以上が本実施形態のエッチング装置１の構
成である。次に、エッチング装置１による反応性イオン
エッチングの過程を説明する。
成である。次に、エッチング装置１による反応性イオン
エッチングの過程を説明する。
【００４４】まず、フォトリソグラフィ技術によって、
ダイヤモンド基材１３にＡｌ製のマスク２０をマトリッ
クス状に形成する。マスクパターンを形成した後、ダイ
ヤモンド基材１３を真空チャンバ１０の支持台１７上に
載置する。次いで、図示を省略する真空ポンプを作動さ
せて、真空チャンバ１０内を高真空状態にする。
ダイヤモンド基材１３にＡｌ製のマスク２０をマトリッ
クス状に形成する。マスクパターンを形成した後、ダイ
ヤモンド基材１３を真空チャンバ１０の支持台１７上に
載置する。次いで、図示を省略する真空ポンプを作動さ
せて、真空チャンバ１０内を高真空状態にする。
【００４５】次に、上記各実施形態と同様に、ガス供給
管１４より真空チャンバ１０内に反応ガスを供給する。
ここでは、反応ガスを、酸素ガス及びフッ化炭素ガスの
混合ガスとする。
管１４より真空チャンバ１０内に反応ガスを供給する。
ここでは、反応ガスを、酸素ガス及びフッ化炭素ガスの
混合ガスとする。
【００４６】そして、高周波電源２４を作動させてコイ
ル１８に高周波電力を加え、電磁誘導電界により真空チ
ャンバ１０内に高周波放電（誘導放電）を生じさせる。
本実施形態では、放電領域３０に、支持台１７及び真空
チャンバ１０の内面の領域Ｓが接する。真空チャンバ１
０内に高周波放電が発生すると、酸素ガス及びフッ化炭
素ガスの混合ガスが励起されてイオンとなり、当該イオ
ンによってダイヤモンド基材１３がエッチングされる。
ル１８に高周波電力を加え、電磁誘導電界により真空チ
ャンバ１０内に高周波放電（誘導放電）を生じさせる。
本実施形態では、放電領域３０に、支持台１７及び真空
チャンバ１０の内面の領域Ｓが接する。真空チャンバ１
０内に高周波放電が発生すると、酸素ガス及びフッ化炭
素ガスの混合ガスが励起されてイオンとなり、当該イオ
ンによってダイヤモンド基材１３がエッチングされる。
【００４７】この際、支持台１７の上面及び真空チャン
バ１０の内面の領域Ｓが放電領域３０に接するため、ダ
イヤモンド基材１３のみならずこれらの接する領域もエ
ッチングされることになる。該エッチングにより支持台
１７及び真空チャンバ１０の内面領域Ｓから飛散してダ
イヤモンド基材１３に付着する付着物は、ダイヤモンド
基材１３と同一元素の非晶質炭素とされている。従っ
て、かかる付着物もダイヤモンド基材１３と同様にエッ
チングされ、付着物はエッチングを妨げる不純物とはな
らない。このため、本来のマスク２０に対するダイヤモ
ンド基材１３の選択比が高く、エッチング速度も速くな
り、更に、エッチングによって針状突起も発生しないた
めエッチング面が平坦になる。
バ１０の内面の領域Ｓが放電領域３０に接するため、ダ
イヤモンド基材１３のみならずこれらの接する領域もエ
ッチングされることになる。該エッチングにより支持台
１７及び真空チャンバ１０の内面領域Ｓから飛散してダ
イヤモンド基材１３に付着する付着物は、ダイヤモンド
基材１３と同一元素の非晶質炭素とされている。従っ
て、かかる付着物もダイヤモンド基材１３と同様にエッ
チングされ、付着物はエッチングを妨げる不純物とはな
らない。このため、本来のマスク２０に対するダイヤモ
ンド基材１３の選択比が高く、エッチング速度も速くな
り、更に、エッチングによって針状突起も発生しないた
めエッチング面が平坦になる。
【００４８】尚、本実施形態では、支持台１７及び真空
チャンバ１０の領域Ｓに非晶質炭素の膜を形成している
が、上述した他の炭素系材料を成膜させても同様の効果
を得ることができる。また、支持台１７の支持面に炭素
系材料を成膜させるのではなく、支持台１７そのものを
炭素系材料で形成してもよい。また、真空チャンバ１０
の内面の領域Ｓが高周波放電によってエッチングされな
いか、或いは、エッチングされても飛散物がダイヤモン
ド基材１３に殆ど届かないような位置設定になっている
場合は、領域Ｓに炭素系材料を成膜させる必要はない。
チャンバ１０の領域Ｓに非晶質炭素の膜を形成している
が、上述した他の炭素系材料を成膜させても同様の効果
を得ることができる。また、支持台１７の支持面に炭素
系材料を成膜させるのではなく、支持台１７そのものを
炭素系材料で形成してもよい。また、真空チャンバ１０
の内面の領域Ｓが高周波放電によってエッチングされな
いか、或いは、エッチングされても飛散物がダイヤモン
ド基材１３に殆ど届かないような位置設定になっている
場合は、領域Ｓに炭素系材料を成膜させる必要はない。
【００４９】
【実施例】次に、実施例及び比較例に基づいて、本発明
に係るダイヤモンドのエッチング装置の効果を具体的に
説明する。
に係るダイヤモンドのエッチング装置の効果を具体的に
説明する。
【００５０】[実験１]実験１では、第１実施形態のエッ
チング装置を使用し、実施例１、比較例１，２を行っ
た。実施例１において、エッチング対象のダイヤモンド
基材の表面は高精度に研磨し、表面荒さはＲmaxで０．
１μm以下であった。また、ダイヤモンド基材に形成す
るマスクは、材質をＡｌとし、厚さ１．０μm、直径５
μｍの円形とした。上下の電極は導電性のある黒鉛（不
純物濃度０．１at％以下）を用い、ダイヤモンド基材を
この黒鉛電極上に配置した。本実施例におけるエッチン
グ条件は以下の通りである。 酸素（Ｏ２）体積流量：50sccm （50×10-3 l/min（標
準状態）） チャンバ内圧力：6.7Pa 高周波周波数：13.56MHz 高周波電力：200W 電極サイズ：直径100mm
チング装置を使用し、実施例１、比較例１，２を行っ
た。実施例１において、エッチング対象のダイヤモンド
基材の表面は高精度に研磨し、表面荒さはＲmaxで０．
１μm以下であった。また、ダイヤモンド基材に形成す
るマスクは、材質をＡｌとし、厚さ１．０μm、直径５
μｍの円形とした。上下の電極は導電性のある黒鉛（不
純物濃度０．１at％以下）を用い、ダイヤモンド基材を
この黒鉛電極上に配置した。本実施例におけるエッチン
グ条件は以下の通りである。 酸素（Ｏ２）体積流量：50sccm （50×10-3 l/min（標
準状態）） チャンバ内圧力：6.7Pa 高周波周波数：13.56MHz 高周波電力：200W 電極サイズ：直径100mm
【００５１】このような条件により、１時間のエッチン
グを行った。図６に、本実施例で得られたダイヤモンド
表面の電子顕微鏡写真を示す。この写真より、マスク２
０が残され、マスク２０の下方に円柱状の突起部２１が
形成されていることが判る。また、実験により得られた
ダイヤモンドのエッチング速度（μm／時）、マスクの
エッチング速度（μm／時）、及びエッチング後のダイ
ヤモンドの表面荒さ（Ｒmax）を表１に示す。
グを行った。図６に、本実施例で得られたダイヤモンド
表面の電子顕微鏡写真を示す。この写真より、マスク２
０が残され、マスク２０の下方に円柱状の突起部２１が
形成されていることが判る。また、実験により得られた
ダイヤモンドのエッチング速度（μm／時）、マスクの
エッチング速度（μm／時）、及びエッチング後のダイ
ヤモンドの表面荒さ（Ｒmax）を表１に示す。
【００５２】表１に示すように、ダイヤモンドのエッチ
ング速度はマスクのエッチング速度よりも遥かに速く、
マスクに対するダイヤモンドの選択比が高いことが判明
した。また、エッチング後の表面荒さも０．３μmと低
く、不要な針状突起も発生していなかった。
ング速度はマスクのエッチング速度よりも遥かに速く、
マスクに対するダイヤモンドの選択比が高いことが判明
した。また、エッチング後の表面荒さも０．３μmと低
く、不要な針状突起も発生していなかった。
【００５３】次に、比較例１について説明する。比較例
１では、電極の材質をＡｌにし、これ以外は実施例１と
同様にした。図７に、１時間エッチングした後のダイヤ
モンド表面の電子顕微鏡写真を示す。ダイヤモンドのエ
ッチング面２２には、微細な針状突起２３が多数形成さ
れている。針状突起の先端をESCAにより分析したとこ
ろ、表面の極近傍にＡｌ原子の存在が確認された。すな
わち、ダイヤモンド基材に付着した電極材料が実質的に
マスクとして機能し、針状突起が形成されることが比較
例１により立証された。尚、表１に示すように、ダイヤ
モンドのエッチング速度は４．０μｍとなり、実施例１
よりも大幅に低下していた。
１では、電極の材質をＡｌにし、これ以外は実施例１と
同様にした。図７に、１時間エッチングした後のダイヤ
モンド表面の電子顕微鏡写真を示す。ダイヤモンドのエ
ッチング面２２には、微細な針状突起２３が多数形成さ
れている。針状突起の先端をESCAにより分析したとこ
ろ、表面の極近傍にＡｌ原子の存在が確認された。すな
わち、ダイヤモンド基材に付着した電極材料が実質的に
マスクとして機能し、針状突起が形成されることが比較
例１により立証された。尚、表１に示すように、ダイヤ
モンドのエッチング速度は４．０μｍとなり、実施例１
よりも大幅に低下していた。
【００５４】次に、比較例２について説明する。比較例
１では、電極の材質をＡｌにし、反応ガスにフッ化炭素
を50×10-3 l/min（標準状態）添加してエッチングを行
った。これ以外の条件は実施例１と同様である。フッ化
炭素を反応ガスに含めると針状突起を減少できることが
知られているが、表１に示すように、ダイヤモンドのエ
ッチング速度が低下し、マスクのエッチング速度が増大
した（つまり、エッチング選択比が悪化した）。
１では、電極の材質をＡｌにし、反応ガスにフッ化炭素
を50×10-3 l/min（標準状態）添加してエッチングを行
った。これ以外の条件は実施例１と同様である。フッ化
炭素を反応ガスに含めると針状突起を減少できることが
知られているが、表１に示すように、ダイヤモンドのエ
ッチング速度が低下し、マスクのエッチング速度が増大
した（つまり、エッチング選択比が悪化した）。
【表1】
【００５５】[実験２]実験２では、第２実施形態のエッ
チング装置を使用し、実施例２，３，４、比較例３を行
った。上下の電極をＡｌで形成し、下側の電極上にウエ
ハ状の支持層を配した。表２に、各電極、支持層、及び
ダイヤモンド基材の材質及びサイズを示す。
チング装置を使用し、実施例２，３，４、比較例３を行
った。上下の電極をＡｌで形成し、下側の電極上にウエ
ハ状の支持層を配した。表２に、各電極、支持層、及び
ダイヤモンド基材の材質及びサイズを示す。
【表２】
【００５６】実施例２では、ダイヤモンド多結晶からな
る支持層を利用し、実施例１と同様の条件でエッチング
を行った。その結果、実施例１と同様に、マスクが残っ
たまま、ダイヤモンドのみを選択的に且つ平滑にエッチ
ングされることが確認された。表３に、この際のダイヤ
モンドのエッチング速度、マスクのエッチング速度、及
びエッチング後のダイヤモンドの表面荒さを示す。表３
に示すように、実施例２では、本来のマスクに対するダ
イヤモンド基材の選択比が高く、エッチング速度も速く
なり、更に、エッチング面が平坦になった。
る支持層を利用し、実施例１と同様の条件でエッチング
を行った。その結果、実施例１と同様に、マスクが残っ
たまま、ダイヤモンドのみを選択的に且つ平滑にエッチ
ングされることが確認された。表３に、この際のダイヤ
モンドのエッチング速度、マスクのエッチング速度、及
びエッチング後のダイヤモンドの表面荒さを示す。表３
に示すように、実施例２では、本来のマスクに対するダ
イヤモンド基材の選択比が高く、エッチング速度も速く
なり、更に、エッチング面が平坦になった。
【００５７】実施例３では、支持層をシリコンウエハ上
に多結晶ダイヤモンド薄膜を成長させたものを使用し
た。このような支持層上にダイヤモンド基材を載置して
エッチングした結果、実施例２と同様に良好な結果が得
られた。
に多結晶ダイヤモンド薄膜を成長させたものを使用し
た。このような支持層上にダイヤモンド基材を載置して
エッチングした結果、実施例２と同様に良好な結果が得
られた。
【００５８】比較例３では、支持層を多結晶ダイヤモン
ド自立膜とし、直径を２０ｍｍとした。その結果、実施
例２に比してダイヤモンドのエッチング速度が低下し、
エッチング面には針状突起が多数形成された。
ド自立膜とし、直径を２０ｍｍとした。その結果、実施
例２に比してダイヤモンドのエッチング速度が低下し、
エッチング面には針状突起が多数形成された。
【００５９】実施例４では、支持層を多結晶ダイヤモン
ド自立膜とし、直径を５５ｍｍとした。その結果、エッ
チング面は実施例２と比較すると多少荒くなったもの
の、製品化に十分許容できる程度になった。
ド自立膜とし、直径を５５ｍｍとした。その結果、エッ
チング面は実施例２と比較すると多少荒くなったもの
の、製品化に十分許容できる程度になった。
【００６０】また、比較例３及び実施例４から判るよう
に、ダイヤモンド基材を平滑にエッチングするために
は、炭素系材料からなる支持層が電極を囲む範囲は、ダ
イヤモンド基材の端から２５ｍｍ以上離れた箇所までな
ければならない。言い換えると、支持層で電極全面を覆
わなくても、ダイヤモンド基材の近傍を覆えば本発明の
効果を得られることになる。例えば、比較例３では、ダ
イヤモンド基材の平面視における角部から支持層の外周
部までの最短長さは、（２０−３×２1/2）／２≒７．
９ｍｍとなり、この程度だと炭素系材料の面積が少なく
エッチング面に針状突起が形成されてしまう。一方、実
施例４では、ダイヤモンド基材の角部から支持層の外周
部までの最短長さは、（５５−３×２1/2）／２≒２
５．４ｍｍとなり、炭素系材料がダイヤモンド基材の周
囲にこの程度配されていれば、エッチングの進行を妨げ
る不純物がダイヤモンド基材に付着するのを防げる。
に、ダイヤモンド基材を平滑にエッチングするために
は、炭素系材料からなる支持層が電極を囲む範囲は、ダ
イヤモンド基材の端から２５ｍｍ以上離れた箇所までな
ければならない。言い換えると、支持層で電極全面を覆
わなくても、ダイヤモンド基材の近傍を覆えば本発明の
効果を得られることになる。例えば、比較例３では、ダ
イヤモンド基材の平面視における角部から支持層の外周
部までの最短長さは、（２０−３×２1/2）／２≒７．
９ｍｍとなり、この程度だと炭素系材料の面積が少なく
エッチング面に針状突起が形成されてしまう。一方、実
施例４では、ダイヤモンド基材の角部から支持層の外周
部までの最短長さは、（５５−３×２1/2）／２≒２
５．４ｍｍとなり、炭素系材料がダイヤモンド基材の周
囲にこの程度配されていれば、エッチングの進行を妨げ
る不純物がダイヤモンド基材に付着するのを防げる。
【表３】
【００６１】さらに本発明者らは、実験により、上記炭
素系材料がダイヤモンド基材の端から２５ｍｍ以上離れ
た箇所まで含まれていれば針状突起の発生を防止できる
ことを確認した。この実験では、第２実施形態のエッチ
ング装置を使用し、Ａｌで形成した電極に、シリコン上
に多結晶ダイヤモンド薄膜を成長させたウエハを載置
し、当該ウエハのダイヤモンド面をエッチングした。ウ
エハの直径は１００ｍｍで、エッチング前の多結晶ダイ
ヤモンド面は鏡面状に平滑に研磨されており、表面荒さ
はＲmaxで０．１μm以下であった。ＲＩＥ装置の電極サ
イズ、エッチング条件は実施例２と同様である。１時間
エッチングすると、ウエハの中心から直径５０ｍｍの領
域では鏡面状態が保たれたままエッチングが進行した
が、これよりも外側の部分ではウエハ表面に針状の突起
が形成された。表４に、ウエハの中心からの距離とエッ
チング後のウエハの表面状態との関係を示す。
素系材料がダイヤモンド基材の端から２５ｍｍ以上離れ
た箇所まで含まれていれば針状突起の発生を防止できる
ことを確認した。この実験では、第２実施形態のエッチ
ング装置を使用し、Ａｌで形成した電極に、シリコン上
に多結晶ダイヤモンド薄膜を成長させたウエハを載置
し、当該ウエハのダイヤモンド面をエッチングした。ウ
エハの直径は１００ｍｍで、エッチング前の多結晶ダイ
ヤモンド面は鏡面状に平滑に研磨されており、表面荒さ
はＲmaxで０．１μm以下であった。ＲＩＥ装置の電極サ
イズ、エッチング条件は実施例２と同様である。１時間
エッチングすると、ウエハの中心から直径５０ｍｍの領
域では鏡面状態が保たれたままエッチングが進行した
が、これよりも外側の部分ではウエハ表面に針状の突起
が形成された。表４に、ウエハの中心からの距離とエッ
チング後のウエハの表面状態との関係を示す。
【表４】
【００６２】表４から計算することで判るように、電極
全面でなく一部の領域のみを炭素系材料で覆う場合、炭
素系材料と電極の境界から２５ｍｍの範囲には針状突起
が形成された（中心から５１ｍｍと９９ｍｍの箇所で、
針状突起が形成されている）。反対に、これより内側の
領域には針状突起は一切形成されず、鏡面のまま平坦に
エッチングが進行した（中心から５０ｍｍの箇所では、
エッチング面は平坦である）。すなわち、エッチングさ
れた電極材料は空間的に一定範囲に留まり、これより内
側では影響が無くなる。このため、エッチングされるダ
イヤモンド基材の端面から少なくとも２５ｍｍ以上離れ
たところまで炭素系材料で覆うことができれば、電極全
面を覆う必要がないことが示された。
全面でなく一部の領域のみを炭素系材料で覆う場合、炭
素系材料と電極の境界から２５ｍｍの範囲には針状突起
が形成された（中心から５１ｍｍと９９ｍｍの箇所で、
針状突起が形成されている）。反対に、これより内側の
領域には針状突起は一切形成されず、鏡面のまま平坦に
エッチングが進行した（中心から５０ｍｍの箇所では、
エッチング面は平坦である）。すなわち、エッチングさ
れた電極材料は空間的に一定範囲に留まり、これより内
側では影響が無くなる。このため、エッチングされるダ
イヤモンド基材の端面から少なくとも２５ｍｍ以上離れ
たところまで炭素系材料で覆うことができれば、電極全
面を覆う必要がないことが示された。
【００６３】[実験３]実験３では、第３実施形態のエッ
チング装置を使用し、実施例５及び比較例４を行った。
ダイヤモンド基材は単結晶ダイヤモンドとし、これを非
晶質炭素で覆われた支持台上に載置してエッチングを行
った。また、真空チャンバの内面に、非晶質炭素を成膜
した。本実施例におけるエッチング条件は以下の通りで
ある。 酸素（Ｏ２）体積流量：10sccm （10×10-3 l/min（標
準状態）） チャンバ内圧力：1.33Pa 高周波周波数：13.56MHz 高周波電力：200W
チング装置を使用し、実施例５及び比較例４を行った。
ダイヤモンド基材は単結晶ダイヤモンドとし、これを非
晶質炭素で覆われた支持台上に載置してエッチングを行
った。また、真空チャンバの内面に、非晶質炭素を成膜
した。本実施例におけるエッチング条件は以下の通りで
ある。 酸素（Ｏ２）体積流量：10sccm （10×10-3 l/min（標
準状態）） チャンバ内圧力：1.33Pa 高周波周波数：13.56MHz 高周波電力：200W
【００６４】このような条件により、１時間のエッチン
グを行った。エッチング後のダイヤモンド基材は、実施
例１で得られたものと同様で、電子顕微鏡写真により、
ダイヤモンドのみ選択的に且つ平滑にエッチングされて
いることが確認された。
グを行った。エッチング後のダイヤモンド基材は、実施
例１で得られたものと同様で、電子顕微鏡写真により、
ダイヤモンドのみ選択的に且つ平滑にエッチングされて
いることが確認された。
【００６５】また、比較例４では、支持台及びチャンバ
の内面に非晶質炭素を成膜しないエッチング装置によっ
て実験を行った。これ以外のエッチング条件は、実施例
５と同様である。１時間のエッチングを行った結果、ダ
イヤモンドのエッチング面には微細な針状突起が多数形
成されていることが確認された。
の内面に非晶質炭素を成膜しないエッチング装置によっ
て実験を行った。これ以外のエッチング条件は、実施例
５と同様である。１時間のエッチングを行った結果、ダ
イヤモンドのエッチング面には微細な針状突起が多数形
成されていることが確認された。
【００６６】以上、本発明者らによってなされた発明を
実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各
実施形態に限定されるものではない。
実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各
実施形態に限定されるものではない。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るダイ
ヤモンドのエッチング装置によれば、マスクに対するダ
イヤモンド基材の選択比を高く、エッチング速度を速く
し、且つエッチング面を平坦にすることができる。
ヤモンドのエッチング装置によれば、マスクに対するダ
イヤモンド基材の選択比を高く、エッチング速度を速く
し、且つエッチング面を平坦にすることができる。
【図１】本発明に係るダイヤモンドのエッチング装置の
第１実施形態を示す図である。
第１実施形態を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、ダイヤモンド基材の側面図であ
り、図２(ｂ)は、ダイヤモンド基材の平面図である。
り、図２(ｂ)は、ダイヤモンド基材の平面図である。
【図３】エッチングに際して電極の構成成分がダイヤモ
ンド基材に付着する様子を示す図である。
ンド基材に付着する様子を示す図である。
【図４】本発明に係るダイヤモンドのエッチング装置の
第２実施形態を示す図である。
第２実施形態を示す図である。
【図５】本発明に係るダイヤモンドのエッチング装置の
第３実施形態を示す図である。
第３実施形態を示す図である。
【図６】本発明の一実施例により得られたダイヤモンド
のエッチング面を示す電子顕微鏡写真である。
のエッチング面を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】比較例により得られたダイヤモンドのエッチン
グ面を示す電子顕微鏡写真である。
グ面を示す電子顕微鏡写真である。
１…ダイヤモンドのエッチング装置、１０…真空チャン
バ、１３…ダイヤモンド基材、１４…ガス供給管、１５
…排気管、１６…支持層、１７…支持台（支持部）、１
８…コイル、２０…マスク、２１…突起部、２２…エッ
チング面、２３…針状突起、２４…高周波電源、２５，
２６…電極、３０…放電領域、３２…付着物。
バ、１３…ダイヤモンド基材、１４…ガス供給管、１５
…排気管、１６…支持層、１７…支持台（支持部）、１
８…コイル、２０…マスク、２１…突起部、２２…エッ
チング面、２３…針状突起、２４…高周波電源、２５，
２６…電極、３０…放電領域、３２…付着物。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西林 良樹
大阪府吹田市山田丘２番１号 大阪大学内
(72)発明者 今井 貴浩
兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友
電気工業株式会社伊丹製作所内
Ｆターム(参考） 4G046 GA07 GB03
4G077 AA02 BA03 FG02
5F004 AA01 AA03 BA04 BB13 BB29
DA23 DA24 DA25 DA26 DB00
Claims (10)
- 【請求項１】 チャンバ内で高周波放電を生じさせ、前
記高周波放電によって発生する反応性イオンによりダイ
ヤモンド基材をエッチングする装置であって、 前記高周波放電が生じた放電領域に接する前記チャンバ
内の領域の主成分が、炭素系材料であることを特徴とす
るダイヤモンドのエッチング装置。 - 【請求項２】 前記チャンバ内に一対の電極を備え、 前記高周波放電は、前記電極間で発生し、 前記各電極の少なくとも一方は、前記炭素系材料を主成
分とすることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド
のエッチング装置。 - 【請求項３】 前記炭素系材料を主成分とする前記電極
上に、前記ダイヤモンド基材を載置可能であることを特
徴とする請求項２記載のダイヤモンドのエッチング装
置。 - 【請求項４】 前記炭素系材料を主成分とする前記電極
において、 前記炭素系材料は、前記ダイヤモンド基材の端面から少
なくとも２５ｍｍ以上離隔した範囲まで含まれることを
特徴とする請求項３記載のダイヤモンドのエッチング装
置。 - 【請求項５】 前記チャンバ内に一対の電極を備え、 前記高周波放電は、前記電極間で発生し、 前記各電極の一方の面上に炭素系材料で形成された支持
層が配され、 前記支持層上に前記ダイヤモンド基材を載置可能である
ことを特徴とする請求項１記載のダイヤモンドのエッチ
ング装置。 - 【請求項６】 前記支持層において、前記炭素系材料
は、前記ダイヤモンド基材の端面から少なくとも２５ｍ
ｍ以上離隔した範囲まで含まれることを特徴とする請求
項５記載のダイヤモンドのエッチング装置。 - 【請求項７】 前記炭素系材料は、黒鉛、ダイヤモン
ド、非晶質炭素、カーボンナノチューブ、カーボンファ
イバ、又はカーボンフラーレンのうち少なくとも一種類
から構成されることを特徴とする請求項１〜請求項６の
うち何れか一項記載のダイヤモンドのエッチング装置。 - 【請求項８】 前記電極間に印加する高周波電力は、
０．８０Ｗ／ｃｍ2以上であることを特徴とする請求項
２又は請求項５記載のダイヤモンドのエッチング装置。 - 【請求項９】 前記エッチングに使用されるエッチング
ガスは、酸素、水素、窒素、フッ素、アルゴン、フッ化
炭素、又は塩化炭素のうちの少なくとも一種類を含むこ
とを特徴とする請求項１〜請求項８のうち何れか一項記
載のダイヤモンドのエッチング装置。 - 【請求項１０】 ダイヤモンド基材に反応性イオンエッ
チングを施すエッチング装置であって、 前記反応性イオンエッチングに用いられる反応性ガスが
導入されるチャンバと、 前記チャンバ内に高周波放電を生じさせる高周波電源
と、 前記チャンバ内で前記ダイヤモンド基材を支持する支持
部と、を備え、 前記支持部の少なくとも前記ダイヤモンド基材を支持す
る面には、炭素系材料が含まれていることを特徴とする
ダイヤモンドのエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001259862A JP2003068720A (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | ダイヤモンドのエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001259862A JP2003068720A (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | ダイヤモンドのエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003068720A true JP2003068720A (ja) | 2003-03-07 |
Family
ID=19087171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001259862A Pending JP2003068720A (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | ダイヤモンドのエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003068720A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100737488B1 (ko) * | 2006-01-10 | 2007-07-10 | 주식회사 지오캠 | 시멘트 급결 조성물 |
| JP2008063155A (ja) * | 2006-09-04 | 2008-03-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド構造体の製造方法及びダイヤモンド構造体 |
| EP2180499A2 (de) | 2008-10-25 | 2010-04-28 | EITEC Gesellschaft für metallisches Hartstoffbeschichten GmbH & Co. KG | Verfahren zum substratschonenden Entfernen von Hartstoffschichten |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05502336A (ja) * | 1990-04-30 | 1993-04-22 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 導電性ダイヤモンド被覆表面を有するプラズマ反応チャンバ |
-
2001
- 2001-08-29 JP JP2001259862A patent/JP2003068720A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05502336A (ja) * | 1990-04-30 | 1993-04-22 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 導電性ダイヤモンド被覆表面を有するプラズマ反応チャンバ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100737488B1 (ko) * | 2006-01-10 | 2007-07-10 | 주식회사 지오캠 | 시멘트 급결 조성물 |
| JP2008063155A (ja) * | 2006-09-04 | 2008-03-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド構造体の製造方法及びダイヤモンド構造体 |
| EP2180499A2 (de) | 2008-10-25 | 2010-04-28 | EITEC Gesellschaft für metallisches Hartstoffbeschichten GmbH & Co. KG | Verfahren zum substratschonenden Entfernen von Hartstoffschichten |
| EP2180499A3 (de) * | 2008-10-25 | 2011-03-09 | EITEC Gesellschaft für metallisches Hartstoffbeschichten GmbH & Co. KG | Verfahren zum substratschonenden Entfernen von Hartstoffschichten |
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