JP2734659B2 - 気相合成ダイヤモンド膜のパターニング方法 - Google Patents
気相合成ダイヤモンド膜のパターニング方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気相合成ダイヤモンド膜のパターニング方
法に関する。
法に関する。
従来、半導体材料として用いられているSiは、そのバ
ンドギャップが1.1eVと小さいため、高温下（200℃以
上）ではリーク電流を発生してしまい、使用に適さな
い。
ンドギャップが1.1eVと小さいため、高温下（200℃以
上）ではリーク電流を発生してしまい、使用に適さな
い。
しかしながら、例えば内燃機関用の圧力センサのよう
に高温下で使用されるものにおいても、半導体材料の適
用が要望されており、高温使用に耐え得る半導体材料が
必要とされていた。
に高温下で使用されるものにおいても、半導体材料の適
用が要望されており、高温使用に耐え得る半導体材料が
必要とされていた。
近年、ダイヤモンド膜が気相合成できることが知ら
れ、このダイヤモンド膜の適用が注目されてきている。
ダイヤモンドには半導体特性が存在し、そのバンドギャ
ップは5.2eVとSiに比べ大きいため、高温使用には充分
適用できるものである。
れ、このダイヤモンド膜の適用が注目されてきている。
ダイヤモンドには半導体特性が存在し、そのバンドギャ
ップは5.2eVとSiに比べ大きいため、高温使用には充分
適用できるものである。
ダイヤモンド膜を半導体材料として使用する場合、こ
れに微細パターニングを施す必要がある場合が多い。し
かしながら、ダイヤモンドをある部分においてのみ溶解
あるいは分解することができないため、Si等の半導体材
料で行われているフォトエッチング法ではダイヤモンド
膜のパターニングはできないという問題がある。
れに微細パターニングを施す必要がある場合が多い。し
かしながら、ダイヤモンドをある部分においてのみ溶解
あるいは分解することができないため、Si等の半導体材
料で行われているフォトエッチング法ではダイヤモンド
膜のパターニングはできないという問題がある。
そこで、例えば特開昭63−303891号公報では、Ni,Fe,
Coの炭素を固溶する金属を基板のパターニング（除去）
される領域に堆積しておき、これをパターニング用マス
クとして、ダイヤモンド膜を堆積し、Ni,Fe,Co等の炭素
を固溶する金属の堆積されていない領域にのみ選択的に
ダイヤモンド膜を堆積するものが報告されている。
Coの炭素を固溶する金属を基板のパターニング（除去）
される領域に堆積しておき、これをパターニング用マス
クとして、ダイヤモンド膜を堆積し、Ni,Fe,Co等の炭素
を固溶する金属の堆積されていない領域にのみ選択的に
ダイヤモンド膜を堆積するものが報告されている。
しかしながら、上記Ni,Fe,Coを含むVIII族元素は炭素
を固溶する性質を有するもののダイヤモンド→カーボン
の反応を引き起こす触媒として作用してしまい、特にマ
スクとの境界においてダイヤモンドの純度が低下してし
まうことが明らかとなった。
を固溶する性質を有するもののダイヤモンド→カーボン
の反応を引き起こす触媒として作用してしまい、特にマ
スクとの境界においてダイヤモンドの純度が低下してし
まうことが明らかとなった。
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、純度低下
が生ずることなく、ダイヤモンド膜をパターニングしう
る方法を提供することを目的とする。
が生ずることなく、ダイヤモンド膜をパターニングしう
る方法を提供することを目的とする。
本発明者らによって、銅，銀，あるいは金のI b族金
属は、その表面上にダイヤモンド膜が気相成長しないと
ともに、VIII族金属のようにダイヤモンド→カーボンの
反応の触媒として作用することがない性質を有すること
が明らかとなった。
属は、その表面上にダイヤモンド膜が気相成長しないと
ともに、VIII族金属のようにダイヤモンド→カーボンの
反応の触媒として作用することがない性質を有すること
が明らかとなった。
そこで、本発明は上記目的を達成するために、請求項
１記載の発明においては、 基板上の一部領域に、銅，銀あるいは金からなる金属
膜を形成し、 該金属膜をパターニング用マスクとして、前記基板の
前記パターニング用マスクに覆われていない領域に、ダ
イヤモンド膜を形成し、 前記パターニング用マスクとしての金属膜を除去し
て、前記基板上の前記一部領域以外の領域に前記ダイヤ
モンド膜を残留させる気相合成ダイヤモンド膜のパター
ニング方法であって、 前記金属膜の厚さを前記ダイヤモンド膜の厚さより厚
く形成させておくことを特徴とする気相合成ダイヤモン
ド膜のパターニング方法を提供する。
１記載の発明においては、 基板上の一部領域に、銅，銀あるいは金からなる金属
膜を形成し、 該金属膜をパターニング用マスクとして、前記基板の
前記パターニング用マスクに覆われていない領域に、ダ
イヤモンド膜を形成し、 前記パターニング用マスクとしての金属膜を除去し
て、前記基板上の前記一部領域以外の領域に前記ダイヤ
モンド膜を残留させる気相合成ダイヤモンド膜のパター
ニング方法であって、 前記金属膜の厚さを前記ダイヤモンド膜の厚さより厚
く形成させておくことを特徴とする気相合成ダイヤモン
ド膜のパターニング方法を提供する。
また、請求項２記載の発明においては、 銅，銀，もしくは金からなる金属基板を使用し、該基
板上の一部領域に、ダイヤモンド膜が気相成長する薄膜
を形成し、 該薄膜上にダイヤモンド膜を形成し、 前記金属基板上の前記一部領域以外のダイヤモンド膜
を除去して、前記一部領域の前記薄膜上にのみ前記ダイ
ヤモンド膜を残留させる ことを特徴とする気相合成ダイヤモンド膜のパターニ
ング方法を提供する。
板上の一部領域に、ダイヤモンド膜が気相成長する薄膜
を形成し、 該薄膜上にダイヤモンド膜を形成し、 前記金属基板上の前記一部領域以外のダイヤモンド膜
を除去して、前記一部領域の前記薄膜上にのみ前記ダイ
ヤモンド膜を残留させる ことを特徴とする気相合成ダイヤモンド膜のパターニ
ング方法を提供する。
請求項１記載の発明においては、基板上の一部領域
に、銅，銀あるいは金からなる金属膜を形成し、これを
パターニング用マスクとしてダイヤモンド膜を形成す
る。そのため、該金属膜の堆積されていない領域のみに
選択的にダイヤモンド膜が堆積し、結果的にパターニン
グが実現できる。さらに、上述のように該金属膜が触媒
として使用することもないため、堆積されるダイヤモン
ド膜の純度が低下することもないという優れた効果があ
る。更に、金属膜の厚さをダイヤモンド膜の厚さより厚
く形成させているため、基板上の一部領域以外の領域に
ダイヤモンド膜を残留させるように金属膜を除去する工
程において、金属膜を除去し易くなる。
に、銅，銀あるいは金からなる金属膜を形成し、これを
パターニング用マスクとしてダイヤモンド膜を形成す
る。そのため、該金属膜の堆積されていない領域のみに
選択的にダイヤモンド膜が堆積し、結果的にパターニン
グが実現できる。さらに、上述のように該金属膜が触媒
として使用することもないため、堆積されるダイヤモン
ド膜の純度が低下することもないという優れた効果があ
る。更に、金属膜の厚さをダイヤモンド膜の厚さより厚
く形成させているため、基板上の一部領域以外の領域に
ダイヤモンド膜を残留させるように金属膜を除去する工
程において、金属膜を除去し易くなる。
また、請求項２記載の発明においては、基板として
銅，銀あるいは金を使用し、該基板の一部領域にダイヤ
モンド膜が気相成長する薄膜を形成している。そのた
め、該基板の薄膜上にのみ選択的にダイヤモンド膜が堆
積し、結果的にパターニングが実現できる。さらに、基
板として銅，銀あるいは金を使用しているために、該基
板が触媒として作用することもなく、したがって堆積さ
れるダイヤモンド膜の純度が低下することもないという
優れた効果がある。
銅，銀あるいは金を使用し、該基板の一部領域にダイヤ
モンド膜が気相成長する薄膜を形成している。そのた
め、該基板の薄膜上にのみ選択的にダイヤモンド膜が堆
積し、結果的にパターニングが実現できる。さらに、基
板として銅，銀あるいは金を使用しているために、該基
板が触媒として作用することもなく、したがって堆積さ
れるダイヤモンド膜の純度が低下することもないという
優れた効果がある。
以下、本発明を実施例について説明する。
第１図は本発明第１実施例を適用したダイヤモンド回
路基板の製造工程を示す図である。
路基板の製造工程を示す図である。
まず、直径10cm,厚さ0.5mmのシリコン単結晶板１に銅
2aを10μｍ蒸着する（第１図（ａ）参照）。
2aを10μｍ蒸着する（第１図（ａ）参照）。
次に、ポジタイプのレジストを１μｍ塗布し、ホトマ
スク取付後10秒露光し60秒現像液に浸して、所定のレジ
ストパターンを形成する（図略）。
スク取付後10秒露光し60秒現像液に浸して、所定のレジ
ストパターンを形成する（図略）。
そして、１規定硝酸にて30分間エッチングし、剥離液
によりレジストを除去する。その後、10mm×10mmの大き
さにダイシングすることにより、第１図（ｂ）に示す銅
による所定のパターニング用マスク２を形成したシリコ
ン基板１を得る。
によりレジストを除去する。その後、10mm×10mmの大き
さにダイシングすることにより、第１図（ｂ）に示す銅
による所定のパターニング用マスク２を形成したシリコ
ン基板１を得る。
次に、この銅がパターニングされたシリコン基板１上
に、第２図に示すプラズマジェットダイヤ合成装置を用
いて、ダイヤモンド膜を堆積する。該基板１を基板支持
台５に置き、真空容器６内を排気した後、電離度の高い
第０族のガスであるアルゴンをガス導入パイプ７からプ
ラズマジェットガン４に導入し、かつ真空容器６内圧力
を20Torrに設定する。その後、アーク放電用電源８によ
り棒状電極９（負極）とシリンダ状電極10（正極）との
間にアーク放電を発生させる。放電が安定したところ
で、このアーク放電にガス導入パイプ７より、アルゴン
９/min,水素６/minの流量で導入し、ガスプラズマ
とする。さらに、炭素源ガス導入口11よりメタンガスを
60cc/minで導入する。アーク放電は、電圧30Vで電流50A
の条件とした。プラズマ噴出口12にガスプラズマを通過
せしめ、プラズマジェットとし、さらに炭素源ガス導入
口11より導入されるメタンガスをこのプラズマジェット
に吹き付け赤紫色のプラズマジェットガスとする。そし
て、この赤紫色のプラズマジェットガスを30分基板１表
面に吹き付けることにより厚さ約５μｍのダイヤモンド
膜３を析出形成した（第１図（ｃ）参照）。この時、銅
のマスク２上にはカーボン膜が生成されているが、アー
ク放電を停止させると剥離する。なお、第２図におい
て、13,14,15は冷却水導入パイプである。
に、第２図に示すプラズマジェットダイヤ合成装置を用
いて、ダイヤモンド膜を堆積する。該基板１を基板支持
台５に置き、真空容器６内を排気した後、電離度の高い
第０族のガスであるアルゴンをガス導入パイプ７からプ
ラズマジェットガン４に導入し、かつ真空容器６内圧力
を20Torrに設定する。その後、アーク放電用電源８によ
り棒状電極９（負極）とシリンダ状電極10（正極）との
間にアーク放電を発生させる。放電が安定したところ
で、このアーク放電にガス導入パイプ７より、アルゴン
９/min,水素６/minの流量で導入し、ガスプラズマ
とする。さらに、炭素源ガス導入口11よりメタンガスを
60cc/minで導入する。アーク放電は、電圧30Vで電流50A
の条件とした。プラズマ噴出口12にガスプラズマを通過
せしめ、プラズマジェットとし、さらに炭素源ガス導入
口11より導入されるメタンガスをこのプラズマジェット
に吹き付け赤紫色のプラズマジェットガスとする。そし
て、この赤紫色のプラズマジェットガスを30分基板１表
面に吹き付けることにより厚さ約５μｍのダイヤモンド
膜３を析出形成した（第１図（ｃ）参照）。この時、銅
のマスク２上にはカーボン膜が生成されているが、アー
ク放電を停止させると剥離する。なお、第２図におい
て、13,14,15は冷却水導入パイプである。
次に、パターニング用マスク２を溶解除去する。エッ
チャントとして１規定の硝酸を用い、エッチャント中に
１時間保持することにより、パターニング用マスク２と
して用いた銅は完全に溶解した。その後、水洗し、乾燥
させて、第１図（ｄ）に示す所定のパターニングを施し
たダイヤモンド回路基板を得た。
チャントとして１規定の硝酸を用い、エッチャント中に
１時間保持することにより、パターニング用マスク２と
して用いた銅は完全に溶解した。その後、水洗し、乾燥
させて、第１図（ｄ）に示す所定のパターニングを施し
たダイヤモンド回路基板を得た。
なお、本実施例では、銅のマスク２の厚みを10μm,ダ
イヤモンド膜３の厚みを５μｍと、マスクの厚みをダイ
ヤモンド膜より厚くしているために、第１図（ｄ）に示
す工程においてマスク除去用のエッチャントの侵入が容
易となり、銅のエッチングをより速く行うことができ
る。
イヤモンド膜３の厚みを５μｍと、マスクの厚みをダイ
ヤモンド膜より厚くしているために、第１図（ｄ）に示
す工程においてマスク除去用のエッチャントの侵入が容
易となり、銅のエッチングをより速く行うことができ
る。
また、上記第１実施例においては、パターニング用マ
スクの材料として銅を使用しているが、これは銀または
金であってもよい。一般にダイヤモンド膜は材料を選ば
ずに気相成長するが、これらのI b族金属上には成長し
にくく、カーボン膜を生成したり、たとえダイヤモンド
膜を生成しても、第３図（ａ）に示すように膜に隙間3a
を生じるため、エッチャントの侵入は容易でI b族金属
のマスク２を除去することができる。なお、VIII族金属
上も、ダイヤモンド膜は成長しにくいが、前述の如くダ
イヤモンド膜の純度が低下してしまい不適である。ま
た、上記I b族,VIII族以外の金属（例えばモリブデンM
o）をマスク２′の材料として使用すると、第３図
（ｂ）に示すようにダイヤモン膜３が基板１表面を覆っ
てしまう。そのため、エッチャントが侵入できなくな
り、マスクを除去できなくなってしまう。
スクの材料として銅を使用しているが、これは銀または
金であってもよい。一般にダイヤモンド膜は材料を選ば
ずに気相成長するが、これらのI b族金属上には成長し
にくく、カーボン膜を生成したり、たとえダイヤモンド
膜を生成しても、第３図（ａ）に示すように膜に隙間3a
を生じるため、エッチャントの侵入は容易でI b族金属
のマスク２を除去することができる。なお、VIII族金属
上も、ダイヤモンド膜は成長しにくいが、前述の如くダ
イヤモンド膜の純度が低下してしまい不適である。ま
た、上記I b族,VIII族以外の金属（例えばモリブデンM
o）をマスク２′の材料として使用すると、第３図
（ｂ）に示すようにダイヤモン膜３が基板１表面を覆っ
てしまう。そのため、エッチャントが侵入できなくな
り、マスクを除去できなくなってしまう。
次に、本発明第２実施例によるダイヤモンド回路基板
の製造方法を第４図を用いて説明する。
の製造方法を第４図を用いて説明する。
上記第１実施例では、パターニング用マスクとして銅
を用いたものであったが、本実施例では銅を基板として
用いるものである。
を用いたものであったが、本実施例では銅を基板として
用いるものである。
まず、第４図（ａ）に示すように、10mm×10mm×1mm
の銅多結晶基板21上のダイヤモンド膜を堆積する領域
に、厚さ0.1mmのシリコン膜22を堆積する。
の銅多結晶基板21上のダイヤモンド膜を堆積する領域
に、厚さ0.1mmのシリコン膜22を堆積する。
次に、第１実施例と同様に第２図に示すプラズマジェ
ットダイヤ合成装置によりダイヤモンド膜23を気相合成
する。この時、第４図（ｂ）に示すように、銅基板21上
にはカーボン膜23aが生成されるが、容易に剥離でき
る。本実施例では、N2ガンにより窒素を吹きつけ、カー
ボン膜23aを剥離し、第４図（ｃ）に示す所定のパター
ニングを施したダイヤモンド回路基板を得た。また、仮
に基板21面上にダイヤモンド膜が生成されても、前述の
如く隙間があるため、エッチャントによって基板21表面
をエッチングすれば簡単に除去できる。その場合、シリ
コン膜22下の基板までエッチングが進行するためシリコ
ン膜22が剥離しないようにエッチング条件（例えば時
間）を設定する必要がある。
ットダイヤ合成装置によりダイヤモンド膜23を気相合成
する。この時、第４図（ｂ）に示すように、銅基板21上
にはカーボン膜23aが生成されるが、容易に剥離でき
る。本実施例では、N2ガンにより窒素を吹きつけ、カー
ボン膜23aを剥離し、第４図（ｃ）に示す所定のパター
ニングを施したダイヤモンド回路基板を得た。また、仮
に基板21面上にダイヤモンド膜が生成されても、前述の
如く隙間があるため、エッチャントによって基板21表面
をエッチングすれば簡単に除去できる。その場合、シリ
コン膜22下の基板までエッチングが進行するためシリコ
ン膜22が剥離しないようにエッチング条件（例えば時
間）を設定する必要がある。
なお、上記第２実施例において銅を基板として使用し
たが、これは銀あるいは金であってもよい。また、基板
としてVIII族金属を用いても、基板が露出している面上
にはダイヤモンド膜は成長しない。しかしながら、VIII
族金属はダイヤモンドに対して触媒として作用してしま
うため、堆積するシリコン膜22およびダイヤモンド膜23
の厚さによっては、ダイヤモンド膜の端部（第４図
（ｃ）のＡ部）において、ダイヤモンドの純度が低下し
てしまい、不適であるが、ダイヤモンド膜23の厚さに比
べ、シリコン膜22を充分厚くすれば、この純度低下は抑
制することが可能である。
たが、これは銀あるいは金であってもよい。また、基板
としてVIII族金属を用いても、基板が露出している面上
にはダイヤモンド膜は成長しない。しかしながら、VIII
族金属はダイヤモンドに対して触媒として作用してしま
うため、堆積するシリコン膜22およびダイヤモンド膜23
の厚さによっては、ダイヤモンド膜の端部（第４図
（ｃ）のＡ部）において、ダイヤモンドの純度が低下し
てしまい、不適であるが、ダイヤモンド膜23の厚さに比
べ、シリコン膜22を充分厚くすれば、この純度低下は抑
制することが可能である。
また、上記第２実施例においてダイヤモンド膜を堆積
させる領域に、ダイヤモンド膜が気相成長することがで
きるシリコン膜22を形成しているが、これはシリコン材
料に限らず、ダイヤモンド膜を気相成長させることがで
きる材料であるならば何でもよい。
させる領域に、ダイヤモンド膜が気相成長することがで
きるシリコン膜22を形成しているが、これはシリコン材
料に限らず、ダイヤモンド膜を気相成長させることがで
きる材料であるならば何でもよい。
第１図は本発明第１実施例によるダイヤモンド回路基板
の製造工程を示す断面図、第２図はプラズマジェットダ
イヤ合成装置断面図、第３図（ａ）はI b族金属による
マスク上へのダイヤモンド膜合成状態を示す断面図、第
３図（ｂ）はI b族,VIII族以外の金属によるマスク上へ
のダイヤモンド膜合成状態を示す断面図、第４図は本発
明第２実施例によるダイヤモンド回路基板の製造工程を
示す断面図である。 １……シリコン基板,2……パターニング用マスク,3……
ダイヤモンド膜,3a……隙間,21……銅基板,22……シリ
コン膜,23……ダイヤモンド膜,23a……カーボン膜。
の製造工程を示す断面図、第２図はプラズマジェットダ
イヤ合成装置断面図、第３図（ａ）はI b族金属による
マスク上へのダイヤモンド膜合成状態を示す断面図、第
３図（ｂ）はI b族,VIII族以外の金属によるマスク上へ
のダイヤモンド膜合成状態を示す断面図、第４図は本発
明第２実施例によるダイヤモンド回路基板の製造工程を
示す断面図である。 １……シリコン基板,2……パターニング用マスク,3……
ダイヤモンド膜,3a……隙間,21……銅基板,22……シリ
コン膜,23……ダイヤモンド膜,23a……カーボン膜。
フロントページの続き (72)発明者 服部 正 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 平１−123423（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】基板上の一部領域に、銅，銀あるいは金か
らなる金属膜を形成し、 該金属膜をパターニング用マスクとして、前記基板の前
記パターニング用マスクに覆われていない領域に、ダイ
ヤモンド膜を形成し、 前記パターニング用マスクとしての金属膜を除去して、
前記基板上の前記一部領域以外の領域に前記ダイヤモン
ド膜を残留させる気相合成ダイヤモンド膜のパターニン
グ方法であって、 前記金属膜の厚さを前記ダイヤモンド膜の厚さより厚く
形成させておくことを特徴とする気相合成ダイヤモンド
膜のパターニング方法。 - 【請求項２】銅，銀あるいは金からなる金属基板上の一
部領域に、ダイヤモンド膜が気相成長する薄膜を形成
し、 該薄膜上にダイヤモンド膜を形成し、 前記金属基板上の前記一部領域以外のダイヤモンドを除
去して、前記一部領域の前記薄膜上のみ前記ダイヤモン
ド膜を残留させる ことを特徴とする気相合成ダイヤモンド膜のパターニン
グ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1178447A JP2734659B2 (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | 気相合成ダイヤモンド膜のパターニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1178447A JP2734659B2 (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | 気相合成ダイヤモンド膜のパターニング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0345594A JPH0345594A (ja) | 1991-02-27 |
| JP2734659B2 true JP2734659B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=16048681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1178447A Expired - Fee Related JP2734659B2 (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | 気相合成ダイヤモンド膜のパターニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2734659B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5290392A (en) * | 1992-06-05 | 1994-03-01 | Trw Inc. | Single crystal diamond wafer fabrication |
| EP1170979B1 (en) | 1999-12-16 | 2006-03-22 | Asahi Glass Company Ltd. | Heater support structure and furnace for forming sheet glass |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2645712B2 (ja) * | 1987-11-07 | 1997-08-25 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド膜のパターニング法 |
-
1989
- 1989-07-11 JP JP1178447A patent/JP2734659B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0345594A (ja) | 1991-02-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |