JP3248763B2 - Selective diamond formation - Google Patents

Selective diamond formation

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JP3248763B2
JP3248763B2 JP26223192A JP26223192A JP3248763B2 JP 3248763 B2 JP3248763 B2 JP 3248763B2 JP 26223192 A JP26223192 A JP 26223192A JP 26223192 A JP26223192 A JP 26223192A JP 3248763 B2 JP3248763 B2 JP 3248763B2
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diamond
silicon substrate
mask pattern
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porous
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ダイヤモンドの選択
形成法に関し、更に詳しく言うと、高性能な半導体デバ
イス、ヒートシンク、電子材料等に好適に用いることの
できる部材を形成する際に有用であるところのダイヤモ
ンドの選択形成法であり、かつ、ダイヤモンドを高い選
択性をもって、寸法精度よく所望の大きさ及び形状に、
簡便な操作で容易にしかも再現性よく形成することので
きるダイヤモンドの選択形成法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for selectively forming diamond, and more particularly, to a method for forming a member which can be suitably used for a high-performance semiconductor device, heat sink, electronic material, or the like. However, it is a method of selective formation of diamond, and, with high selectivity of diamond, to a desired size and shape with high dimensional accuracy,
The present invention relates to a method for selectively forming diamond which can be formed easily and with good reproducibility by a simple operation.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年、炭
素含有化合物と水素との混合ガスを原料として、CVD
法やPVD法などの気相法ダイヤモンド合成技術を用い
て、基板の表面にダイヤモンドを析出形成する技術が開
発され、切削工具や半導体デバイス等の分野への用途が
注目されてきた。更に近時、微細なパターンのダイヤモ
ンド膜を基板の表面に選択的に形成する技術が開発さ
れ、切削工具、研磨工具等の超硬工具のみならず各種の
摺動部材や耐摩耗性部材、更には高性能な半導体デバイ
ス等の電子・電気機器分野における各種の素材などへの
広範囲の用途が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, CVD has been carried out using a mixed gas of a carbon-containing compound and hydrogen as a raw material.
A technique for depositing and forming diamond on the surface of a substrate using a vapor phase diamond synthesis technique such as a CVD method or a PVD method has been developed, and its use in fields such as cutting tools and semiconductor devices has attracted attention. More recently, technology has been developed to selectively form a diamond film with a fine pattern on the surface of a substrate, and not only carbide tools such as cutting tools and polishing tools, but also various sliding members and wear-resistant members. Are expected to be used in a wide range of applications for various materials in the field of electronic and electric devices such as high-performance semiconductor devices.

【0003】このような気相法により、基板の表面にダ
イヤモンドを選択的に形成する方法としては、例えば、
特開平2−30697号や特開平3−205397号の
各公報に記載された方法がある。
As a method of selectively forming diamond on the surface of a substrate by such a vapor phase method, for example,
There are methods described in JP-A-2-30697 and JP-A-3-205397.

【0004】前者は、傷付け処理した基板の表面にマス
ク材によるパターンを形成した後、エッチングにより前
記パターンを除去し、この基板表面に気相法によるダイ
ヤモンドを形成する方法である。また、後者は、基板表
面にマスク材を付し、陽極化成を行ない、非マスク部を
ポーラス化した後、気相法によりダイヤモンドを形成す
る方法である。
[0004] The former is a method of forming a pattern using a mask material on the surface of a substrate subjected to a scratch treatment, removing the pattern by etching, and forming diamond on the surface of the substrate by a vapor phase method. The latter is a method in which a mask material is applied to the substrate surface, anodization is performed, the non-mask portion is made porous, and diamond is formed by a gas phase method.

【0005】しかしながら、前者の方法においては、基
板表面のエッチング処理や溶剤処理に伴って、基板の強
度が低下するという問題がある。また、後者の方法に
は、基板におけるポーラス化した部分の強度が充分でな
く、ダイヤモンドを高い選択性をもって得ることができ
ないという問題がある。したがって、これらの方法で
は、高い選択性をもって所望の形状及び大きさを有する
ダイヤモンドを、寸法精度よく製造することはできな
い。
However, in the former method, there is a problem that the strength of the substrate is reduced due to the etching treatment or the solvent treatment of the substrate surface. Further, the latter method has a problem that the strength of the porous portion of the substrate is not sufficient, and diamond cannot be obtained with high selectivity. Therefore, with these methods, diamond having a desired shape and size with high selectivity cannot be manufactured with high dimensional accuracy.

【0006】この発明は、前記問題を解決すると共に、
高性能な半導体デバイス、ヒートシンク等の電子機器分
野をはじめとする広い分野において好適なダイヤモンド
を、高い選択性をもって、寸法精度よく所望の大きさ及
び形状に、簡便な操作で容易に、しかも再現性よく形成
することのできるダイヤモンドの選択形成法を提供する
ことにある。
[0006] The present invention solves the above problems,
Diamonds suitable for a wide range of fields including electronic devices such as high-performance semiconductor devices and heat sinks can be easily and easily reproduced to a desired size and shape with high selectivity, dimensional accuracy, and simple operation. An object of the present invention is to provide a method for selectively forming diamond that can be formed well.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、この発明者らが鋭意検討した結果、マスクパターン
を形成したシリコン基板における、陽極化成法によりポ
ーラス化した部分を、更に熱酸化することによりSiO
2 化する。その後、シリコン基板の表面を電界処理又は
傷付け処理すると、寸法精度よく所望の形状及び大きさ
のダイヤモンドを高い選択性をもって得ることができる
ことを見出し、この発明に到達した。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, the porous portion of the silicon substrate on which the mask pattern has been formed by the anodizing method is further thermally oxidized. The SiO
Two . Thereafter, it has been found that, when the surface of the silicon substrate is subjected to an electric field treatment or a scratching treatment, diamond having a desired shape and size can be obtained with high selectivity with high dimensional accuracy.

【0008】即ち、前記課題を解決するための請求項1
に記載の発明は、シリコン基板の表面に、マスクパター
ンを形成し、シリコン基板における非マスク部を陽極化
成法によりポーラス化した後に前記マスクパターンを除
去し、次いでポーラス層を熱酸化することによりSiO
2化し、その後電界処理又は傷付け処理を行ない、次い
で気相法によるダイヤモンド合成を行なうことを特徴と
するダイヤモンドの選択形成法である。
That is, claim 1 for solving the above-mentioned problem.
In the invention described in (1), a mask pattern is formed on the surface of a silicon substrate, and the mask pattern is removed after a non-mask portion of the silicon substrate is made porous by anodization.
And then thermally oxidizing the porous layer to form SiO 2
This is a method for selectively forming diamond, characterized in that it is subjected to an electric field treatment or a scratching treatment, and then a diamond synthesis is performed by a gas phase method.

【0009】以下に、この発明について詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0010】この発明の方法は、 1)シリコン基板の表面に、マスクパターン形成材料に
よりマスクパターンを形成する工程(以下、マスクパタ
ーン形成工程と称する。)、 2)シリコン基板の表面における非マスク部を、陽極化
成法によりポーラス化した後に熱酸化することによりS
iO2 化する工程(以下、ポーラス化及びSiO2 化工
程と称する。)、 3)シリコン基板の表面を、電界処理する工程(以下、
電界処理工程と称する。)又は傷付け処理する工程(以
下、傷付け処理工程と称する。)、及び、 4)シリコン基板の表面に、気相法によるダイヤモンド
を形成する工程(以下、ダイヤモンド形成工程と称す
る。)の4つの工程を有する。
The method of the present invention includes: 1) a step of forming a mask pattern on a surface of a silicon substrate using a mask pattern forming material (hereinafter, referred to as a mask pattern forming step); 2) a non-mask portion on the surface of the silicon substrate. Is made porous by anodization and then thermally oxidized to form S
iO 2 -forming step (hereinafter, referred to as porous and SiO 2 -forming step); 3) electric field treatment of the surface of the silicon substrate (hereinafter, referred to as a step).
This is called an electric field processing step. ) Or a scratching process (hereinafter, referred to as a scratching process), and 4) a process of forming diamond on the surface of the silicon substrate by a vapor phase method (hereinafter, referred to as a diamond forming process). Having.

【0011】以下、順を追って前記各工程について説明
する。
The steps will be described below in order.

【0012】1)マスクパターン形成工程 マスクパターン形成工程においては、特定のマスクパタ
ーン形成材料によりシリコン基板の表面に、所望の形状
及び大きさを有するマスクパターンが形成される。
1) Mask Pattern Forming Step In the mask pattern forming step, a mask pattern having a desired shape and size is formed on the surface of the silicon substrate using a specific mask pattern forming material.

【0013】マスクパターンを形成するには、リソグラ
フィーの技術を用いることができる。
To form a mask pattern, a lithography technique can be used.

【0014】具体的には、先ず、図7に示すように、フ
ォトレジスト等のレジスト剤を含有するマスクパターン
形成用塗布液をシリコン基板1の表面全体に塗布し、こ
れを乾燥してレジスト層5を形成する。次に、例えば図
8に示すような、目的のマスクパターンと同じパターン
のフォトマスク6を介して、図7に示すように、紫外線
等の光を前記レジスト層5に照射して露光する。なお、
図8に示すフォトマスク6は、光遮断部6aと光透過部
6bとを有する。その後、露光部分を除去して図6に示
すような所望のパターンと同じ大きさ及び形状を有する
マスクパターン5aをシリコン基板1の表面に形成する
方法、を挙げることができる。
More specifically, first, as shown in FIG. 7, a coating solution for forming a mask pattern containing a resist agent such as a photoresist is applied to the entire surface of the silicon substrate 1 and dried to form a resist layer. 5 is formed. Next, as shown in FIG. 7, the resist layer 5 is exposed to light such as ultraviolet rays through a photomask 6 having the same pattern as the target mask pattern as shown in FIG. In addition,
The photomask 6 shown in FIG. 8 has a light blocking part 6a and a light transmitting part 6b. Thereafter, a method of removing the exposed portion and forming a mask pattern 5a having the same size and shape as the desired pattern as shown in FIG. 6 on the surface of the silicon substrate 1 can be mentioned.

【0015】また、他の方法としては、先ず、シリコン
基板の表面全体に、フォトレジスト等のレジスト剤を含
有するマスクパターン形成用塗布液を塗布し、これを乾
燥してレジスト層を形成する。次に、所望のマスクパタ
ーンと逆のパターンのフォトマスクを介して、紫外線等
の光を前記レジスト層に照射して露光する。その後、未
露光部分を除去して所望のパターンと同じ大きさ及び形
状を有するマスクパターンをシリコン基板の表面に形成
する方法、を挙げることができる。
As another method, first, a coating liquid for forming a mask pattern containing a resist agent such as a photoresist is applied to the entire surface of a silicon substrate, and the coating liquid is dried to form a resist layer. Next, the resist layer is exposed to light such as ultraviolet light through a photomask having a pattern opposite to a desired mask pattern. Then, a method of removing the unexposed portion and forming a mask pattern having the same size and shape as the desired pattern on the surface of the silicon substrate can be given.

【0016】前記シリコン基板としては、特に制限はな
く、P型でもあるいはN型でもよい。シリコン基板の比
抵抗としては、通常10-3〜10-3Ω・cmである。
The silicon substrate is not particularly limited, and may be P-type or N-type. The specific resistance of the silicon substrate is usually 10 −3 to 10 −3 Ω · cm.

【0017】前記レジスト剤としては、フォトレジスト
の他、電子線やX線用のレジストを用いることができ
る。
As the resist agent, in addition to a photoresist, a resist for an electron beam or an X-ray can be used.

【0018】前記フォトレジストしては、ネガ型フォト
レジスト又はポジ型フォトレジストを挙げることができ
る。これらのレジストは一般に用いられているもののほ
か、各種公知の樹脂系やゴム系のフォトレジストを用い
ることができる。
The photoresist may be a negative photoresist or a positive photoresist. As these resists, various known resin-based or rubber-based photoresists can be used in addition to those generally used.

【0019】前記ネガ型フォトレジストの市販品として
は、例えば、富士薬品工業(株)製のLMR−33や東
京応化工業(株)製のOMR−83、OMR−85等を
挙げることができる。また、前記ポジ型フォトレジスト
の市販品としては、東京応化工業(株)製のOFPR−
2やOFPR−800等を挙げることができる。
Commercially available negative photoresists include, for example, LMR-33 manufactured by Fuji Pharmaceutical Co., Ltd., and OMR-83 and OMR-85 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Commercially available positive photoresists include OFPR- manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
2 and OFPR-800.

【0020】前記マスクパターン形成用塗布液の調製方
法としては、特に制限はなく、公知の種々の方法を採用
することができる。
The method of preparing the coating liquid for forming a mask pattern is not particularly limited, and various known methods can be employed.

【0021】前記マスクパターン形成用塗布液の塗布方
法としては、スプレー、スピンナー、デイップ等を用い
る方法などを挙げることができ、これらの中で好ましい
のはスピンナーを用いる方法である。
Examples of the method of applying the coating liquid for forming a mask pattern include a method using a spray, a spinner, a dip, and the like. Among these, a method using a spinner is preferable.

【0022】マスクパターン形成用塗布液を塗布した
後、通常の場合は乾燥することにより、レジスト層を得
る。このレジスト層の乾燥時の厚みとしては、特に制限
はないが、通常0.5〜3μm程度である。
After applying the coating liquid for forming a mask pattern, the resist is usually dried to obtain a resist layer. The thickness of the resist layer when dried is not particularly limited, but is usually about 0.5 to 3 μm.

【0023】マスクパターンは、フォトマスクを介して
レジスト層に紫外線などの光を照射して露光した後、現
像及びリンスすることにより、形成することができる。
The mask pattern can be formed by irradiating the resist layer with light such as ultraviolet rays through a photomask and exposing the resist layer to development and rinsing.

【0024】前記紫外線などの光を照射することによる
露光の方法としては、例えば、コンタクト露光方式、プ
ロキシミティー露光方式、プロジェクション露光方式等
を挙げることができ、目的に応じて種々の方法を適宜に
選択して用いることができる。
Examples of the method of exposure by irradiating the above-mentioned light such as ultraviolet rays include a contact exposure method, a proximity exposure method, and a projection exposure method. Can be selected and used.

【0025】以上のようにして、このマスクパターン形
成工程では、例えば図6に示すように、シリコン基板1
の表面にマスクパターン5aが形成される。
As described above, in this mask pattern forming step, for example, as shown in FIG.
A mask pattern 5a is formed on the surface of the substrate.

【0026】2)ポーラス化及びSiO2 化工程 このポーラス化及びSiO2 化工程においては、陽極化
成法により、シリコン基板の表面における、非マスク部
をポーラス化した後、マスクパターンを溶解除去し、そ
の後に熱酸化することによりシリコン基板のSiO2
を行なう。
2) Step of making porous and forming SiO 2 In the step of forming porous and forming SiO 2 , after the non-mask portion on the surface of the silicon substrate is made porous by anodization, the mask pattern is dissolved and removed. Thereafter, the silicon substrate is converted to SiO 2 by thermal oxidation.

【0027】この陽極化成法によるポーラス化において
は、シリコン基板を、例えばフッ化水素等の水溶液中に
て電気分解することにより、図5に示すように、シリコ
ン基板の表面にポーラス化されたポーラス層4が形成さ
れる。この際、シリコン基板におけるマスクパターンが
形成されている部分は、ポーラス化されない。
In the porous formation by the anodization method, the silicon substrate is electrolyzed in an aqueous solution of, for example, hydrogen fluoride to form a porous surface on the surface of the silicon substrate as shown in FIG. Layer 4 is formed. At this time, the portion of the silicon substrate where the mask pattern is formed is not made porous.

【0028】前記水溶液としては、例えば、フッ化水素
水溶液(容積比でHF:H2 O=1:1)、フッ化水素
水溶液とエタノールとの混合液(HF含有量5〜50v
ol.%)等を挙げることができる。
Examples of the aqueous solution include an aqueous solution of hydrogen fluoride (HF: H 2 O = 1: 1 in volume ratio), a mixed solution of an aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol (HF content of 5 to 50 V).
ol. %) And the like.

【0029】前記電気分解は、例えば、前記水溶液を収
容した容器内で、シリコン基板を陽極とし、白金、カー
ボン、金等を陰極として、1〜300mA/cm2 の電
流を流すことにより行なうことができる。
The electrolysis can be performed, for example, by flowing a current of 1 to 300 mA / cm 2 in a container containing the aqueous solution, using a silicon substrate as an anode and platinum, carbon, gold or the like as a cathode. it can.

【0030】電気分解の時間としては、通常5秒〜30
分である。
The electrolysis time is usually from 5 seconds to 30 seconds.
Minutes.

【0031】前記時間が短すぎると、ポーラス化が不十
分であることがあり、一方長すぎると、マスク部の背面
までポーラス化が進行することがある。
If the time is too short, the porosification may be insufficient, while if it is too long, the porosification may progress to the back of the mask portion.

【0032】前記ポーラス層の厚みとしては、通常0.
005〜500μmである。この厚みは、前記フッ化水
素水溶液等の水溶液の濃度や、電気分解における電流あ
るいは時間等を適宜変化させることにより調節すること
ができる。
The thickness of the porous layer is usually 0.1.
005 to 500 μm. This thickness can be adjusted by appropriately changing the concentration of the aqueous solution such as the above-mentioned aqueous solution of hydrogen fluoride, the current or time in electrolysis, or the like.

【0033】前記厚みが薄すぎると、ダイヤモンドの選
択比が低下することがあり、一方厚すぎるとマスク部の
背面までポーラス化が進行して寸法精度が低下すること
がある。
If the thickness is too small, the selectivity of diamond may decrease. On the other hand, if the thickness is too large, porosity may progress to the back surface of the mask portion and dimensional accuracy may decrease.

【0034】このポーラス化及びSiO2 化工程におい
ては、シリコン基板をポーラス化した後、マスクパター
ンの溶解除去を行なう。
In the porous and SiO 2 forming steps, the mask pattern is dissolved and removed after the silicon substrate is made porous.

【0035】マスクパターンを溶解除去するには、適宜
の方法を選択することができる。例えば、プラズマを用
いる方法、あるいは、アセトン、アルコール、セルソル
ブ、硫酸及び過酸化水素の混合液やジメチルホルムアミ
ド等の溶剤を用いる方法等を挙げることができる。ま
た、市販のレジスト専用溶解液を用いてもよい。
For dissolving and removing the mask pattern, an appropriate method can be selected. For example, a method using plasma, a method using a solvent such as acetone, alcohol, cellosolve, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, or a solvent such as dimethylformamide can be used. Alternatively, a commercially available solution exclusively for resist may be used.

【0036】このポーラス化及びSiO2 化工程におい
ては、マスクパターンを溶解除去した後、シリコン基板
におけるポーラス層を熱酸化することによりSiO2
する。
In the porous and SiO 2 conversion step, after the mask pattern is dissolved and removed, the porous layer on the silicon substrate is converted to SiO 2 by thermal oxidation.

【0037】前記熱酸化は、温度が800〜12000
℃、大気圧下又は減圧下の条件で酸素ガスをシリコン基
板の表面に接触させながら流すことにより行なうことが
できる。
The thermal oxidation is performed at a temperature of 800 to 12000.
It can be performed by flowing oxygen gas in contact with the surface of the silicon substrate under the conditions of ° C., atmospheric pressure, or reduced pressure.

【0038】熱酸化の時間としては、通常、数十分〜数
時間である。
The time for the thermal oxidation is usually tens of minutes to several hours.

【0039】前記時間が短いと、SiO2 化が不十分に
なることがあり、一方長いと、シリコン基板におけるポ
ーラス化された部分以外も厚くSiO2 化してしまい、
その後に行なう電界処理又は傷付け処理の際に、ダイヤ
モンド発生のための初期核を生じさせることができなく
なることがある。
[0039] When the time is short, it may SiO 2 reduction becomes insufficient, whereas when the long, will be turned into thick SiO 2 Besides pore formation portions of the silicon substrate,
In the subsequent electric field treatment or scratching treatment, the initial nucleus for diamond generation may not be able to be generated.

【0040】シリコン基板のSiO2 化においては、シ
リコン基板におけるポーラス化した部分は、他の部分に
比べて比表面積が大きいので、早期に完全酸化される。
なお、ポーラス化されていないシリコン基板の部分もS
iO2 化される。
In the conversion of the silicon substrate to SiO 2 , the porous portion of the silicon substrate has a larger specific surface area than the other portions, and is therefore completely oxidized early.
The portion of the non-porous silicon substrate is also S
It is iO 2 of.

【0041】前記ポーラス化されていないシリコン基板
の表面におけるSiO2 化層の厚みとしては、500Å
以下であることが好ましく、更にポーラス化の厚みの1
/2以下であることが好ましい。
The thickness of the SiO 2 layer on the surface of the nonporous silicon substrate is 500 °
It is preferable that the thickness be less than or equal to 1
/ 2 or less.

【0042】このポーラス化及びSiO2 化工程におい
ては、必要に応じて、前記前SiO2 化層を適宜の方法
により溶解除去することができる。
In the porous and SiO 2 conversion step, the pre-SiO 2 conversion layer can be dissolved and removed by an appropriate method, if necessary.

【0043】このポーラス化により、図4に示すよう
に、マスクパターンと同じパターンのポーラス層3がシ
リコン基板の表面に形成される。
As shown in FIG. 4, the porous layer 3 having the same pattern as the mask pattern is formed on the surface of the silicon substrate by the formation of the porous layer.

【0044】3)電界処理工程 この電界処理工程においては、シリコン基板に負のバイ
アス電圧を印加しつつ炭素含有化合物のプラズマでシリ
コン基板の表面を処理する。
3) Electric Field Treatment Step In this electric field treatment step, the surface of the silicon substrate is treated with a plasma of a carbon-containing compound while applying a negative bias voltage to the silicon substrate.

【0045】前記シリコン基板に印加する負のバイアス
電圧としては、例えば、シリコン基板側のDCバイアス
が−500〜−50Vの範囲、好ましくは、−400〜
−20Vの範囲になるようにする。また、バイアス電圧
が−500〜−50Vの範囲になるように、RF単独又
はRF+DCバイアスを印加する方式なども好適に採用
される。
As the negative bias voltage applied to the silicon substrate, for example, the DC bias on the silicon substrate side is in the range of -500 to -50 V, preferably -400 to -50 V.
The range is -20V. In addition, a method of applying RF alone or an RF + DC bias so that the bias voltage is in the range of −500 to −50 V is also preferably adopted.

【0046】この電界処理工程における炭素含有化合物
としては、少なくとも炭素含有化合物を含有していれば
特に制限はなく、更に、水素ガス等を含む混合ガスであ
ってもよく、一般的なダイヤモンド合成用ガスとして常
用されるもの、あるいは使用可能なもの等を使用するこ
とができる。
The carbon-containing compound in the electric field treatment step is not particularly limited as long as it contains at least the carbon-containing compound, and may be a mixed gas containing hydrogen gas or the like. A gas commonly used or usable can be used.

【0047】前記炭素含有化合物としては、具体的に
は、各種炭化水素類(具体的には、例えば、メタン、エ
タン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のアル
カン類、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン等の
アルケン類、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、
シクロペンタン、シクロヘキサン等のシクロアルカン類
など多種多様の炭化水素類)、含酸素炭化水素類(具体
的には、例えば、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、エチレングリコール、ベンジルアルコール等のアル
コ−ル類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキ
サノン、アセトフェノン等のケトン類、酢酸、プロピオ
ン酸等のカルボン酸類、ジメチルエーテル、ジエチルエ
ーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類等多種多様
の酸素含有炭化水素類)、CO、CO2 など様々な炭素
含有化合物を挙げることができる。
Examples of the carbon-containing compound include various hydrocarbons (specifically, for example, alkanes such as methane, ethane, propane, butane, pentane, and hexane; ethylene, propylene, butene, and pentene). Alkenes such as benzene, aromatic hydrocarbons such as toluene,
A wide variety of hydrocarbons such as cycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane), oxygen-containing hydrocarbons (specifically, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol and benzyl alcohol, acetone) And various carbon-containing hydrocarbons such as ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone and acetophenone, carboxylic acids such as acetic acid and propionic acid, and ethers such as dimethyl ether, diethyl ether and tetrahydrofuran), CO and CO 2. Compounds can be mentioned.

【0048】これらの中でも、特に好ましいものとし
て、例えば、メタン、メタノール、アセトン、CO等を
挙げることができる。なお、これらは一種単独で用いて
もよいし、二種以上を混合するなどして併用してもよ
い。
Among these, particularly preferred are, for example, methane, methanol, acetone, CO and the like. These may be used alone or in a combination of two or more.

【0049】前記炭素含有化合物と水素との混合ガスを
使用する場合には、混合ガス全体に対する炭素含有化合
物は、通常0.1〜99容量%であり、好ましくは0.
5〜80容量%の割合になっているのが望ましい。
When a mixed gas of the above-mentioned carbon-containing compound and hydrogen is used, the content of the carbon-containing compound relative to the whole mixed gas is usually 0.1 to 99% by volume, and preferably 0.1 to 99% by volume.
It is desirable that the ratio be 5 to 80% by volume.

【0050】前記炭素含有化合物をプラズマ化する方法
としては、特に制限はなく、一般的なダイヤモンドある
いはダイヤモンド膜の気相合成法に利用されるプラズマ
化法等の各種の方法によるプラズマ処理法が適用可能で
ある。具体的には、例えば、マイクロ波プラズマCVD
法、高周波プラズマCVD法、熱フィラメント法、EC
R法等、あるいはこれらの組合せ法等を挙げることがで
きる。これらの中でも、特に、マイクロ波プラズマCV
D法によるプラズマ処理法等が好適に採用することがで
きる。
The method for converting the carbon-containing compound into plasma is not particularly limited, and a plasma processing method by various methods such as a general method used in the gas phase synthesis of diamond or diamond film is applied. It is possible. Specifically, for example, microwave plasma CVD
Method, high frequency plasma CVD method, hot filament method, EC
The R method and the like, or a combination method thereof and the like can be mentioned. Among these, in particular, microwave plasma CV
A plasma processing method by the method D or the like can be suitably adopted.

【0051】電界処理工程の反応条件としては、従来通
りの条件によって行うことができ、例えば反応系の圧力
を10-3〜103 Torrの範囲、シリコン基板の温度
を室温〜1,100℃の範囲に適宜に選定することによ
って好適に行うことができる。
[0051] The reaction conditions of the electric field treatment step, can be carried out by conditions conventional, for example the pressure of the reaction system of 10 -3 to 10 3 Torr range, the temperature of the silicon substrate at room temperature ~1,100 ° C. It can be suitably performed by appropriately selecting the range.

【0052】処理時間は、通常1秒〜30分である。The processing time is usually from 1 second to 30 minutes.

【0053】前記処理時間が短すぎると、ダイヤモンド
発生のための核の生じる割合が少なくなり、その後にダ
イヤモンド形成を行なっても目的とする形状及び大きさ
のダイヤモンドを得ることができないことがある。一
方、長すぎると、シリコン基板におけるSiO2 化した
部分にも核を発生させてしまうことがあり、ダイヤモン
ドを選択的に得ることができないことがある。
If the treatment time is too short, the proportion of nuclei generated for diamond generation is reduced, and even if diamond formation is performed thereafter, it may not be possible to obtain diamond of the desired shape and size. On the other hand, if too long, it may become nuclei to generate in SiO 2 phased portions in the silicon substrate, it may not be possible to obtain a diamond selectively.

【0054】この電界処理工程により、図3(a)に示
すように、シリコン基板1の表面にダイヤモンド発生核
7が形成される。
By this electric field treatment step, diamond generating nuclei 7 are formed on the surface of the silicon substrate 1 as shown in FIG.

【0055】この発明においては、シリコン基板に負の
バイアス電圧を印加しつつ炭素含有化合物のプラズマで
処理するこの電界処理工程又は後述の傷付け処理工程に
よって、シリコン基板の表面にダイヤモンド初期核を高
密度に効率よく生成させる。これにより、ダイヤモンド
形成の際の生成速度を著しく向上させ、高品質なダイヤ
モンドを製造することができる。
In the present invention, the diamond initial nuclei are formed on the surface of the silicon substrate at a high density by the electric field treatment step of treating the silicon substrate with the plasma of the carbon-containing compound while applying a negative bias voltage thereto or by the damage treatment step described later. To generate efficiently. As a result, the generation rate during diamond formation is significantly improved, and high-quality diamond can be manufactured.

【0056】この発明においては、シリコン基板の表面
にダイヤモンド発生のための初期核を発生させるのに、
この電界処理工程を採用してもよいし、あるいは後述の
傷付け処理工程を採用してもよい。
In the present invention, in order to generate an initial nucleus for diamond generation on the surface of a silicon substrate,
This electric field processing step may be employed, or a flaw treatment step described later may be employed.

【0057】この発明においては、電界処理を平らなシ
リコン基板に対して行なうので、シリコン基板の表面に
ダイヤモンド発生のための核を、マスクパターンと同じ
形状及び大きさに寸法精度よく、発生させることができ
る。
In the present invention, since electric field processing is performed on a flat silicon substrate, nuclei for diamond generation are generated on the surface of the silicon substrate in the same shape and size as the mask pattern with high dimensional accuracy. Can be.

【0058】3)傷付け処理工程 傷付け処理工程では、砥粒を用いて、シリコン基板の表
面にダイヤモンドが析出する核となる傷を形成する。
3) Damage treatment step In the damage treatment step, a scratch is formed on the surface of the silicon substrate as a nucleus for depositing diamond using abrasive grains.

【0059】前記砥粒としては、シリコン基板よりも硬
度の大きな微粒子であれば特に制限はないが、例えば、
SiC、CBN、ダイヤモンド等の粒子を挙げることが
できる。
The abrasive grains are not particularly limited as long as they are fine particles having a hardness higher than that of the silicon substrate.
Examples include particles such as SiC, CBN, and diamond.

【0060】これらの中で好ましいのは、ダイヤモンド
粒である。
Preferred among these are diamond grains.

【0061】砥粒の粒径としては、通常0.5〜500
μmであり、好ましくは0.5〜100μmである。
The grain size of the abrasive grains is usually 0.5 to 500
μm, and preferably 0.5 to 100 μm.

【0062】前記砥粒の粒径が前記範囲内にないと、シ
リコン基板の傷付け効果が充分でなく、ダイヤモンド析
出のための好ましい核を形成することができないことが
ある。
If the particle size of the abrasive grains is not in the above range, the effect of damaging the silicon substrate is not sufficient, and a preferable nucleus for diamond deposition may not be formed.

【0063】前記砥粒を用いて傷付け処理を行なうに
は、種々の方法を選択することができるが、通常、前記
砥粒を溶媒中に分散させた液中にシリコン基板を浸漬
し、これに超音波を照射することにより行なうことがで
きる。
Various methods can be selected for performing the scratching process using the abrasive grains. Usually, a silicon substrate is immersed in a liquid in which the abrasive grains are dispersed in a solvent, The irradiation can be performed by irradiating ultrasonic waves.

【0064】前記溶媒としては、アルコール、アセトン
等を挙げることができる。また、溶媒に分散する前記砥
粒の量としては、通常、溶媒100ml当たり0.05
〜10gであり、好ましくは0.1〜5gである。
Examples of the solvent include alcohol, acetone and the like. Further, the amount of the abrasive particles dispersed in the solvent is usually 0.05 0.05 per 100 ml of the solvent.
10 to 10 g, preferably 0.1 to 5 g.

【0065】傷付け処理の時間としては、目的に応じて
適宜選択されるが、通常3秒〜1時間である。傷付け処
理の時間が短すぎると、ダイヤモンド発生のための核の
生じる割合が少なくなり、その後にダイヤモンド形成を
行なっても目的とする形状及び大きさのダイヤモンドを
得ることができないことがある。一方、長くても、それ
に見合う効果はない。
The time for the scratching process is appropriately selected according to the purpose, but is usually 3 seconds to 1 hour. If the time of the scratching treatment is too short, the rate of generation of nuclei for diamond generation becomes small, and it may not be possible to obtain a diamond having a desired shape and size even if diamond formation is performed thereafter. On the other hand, even if it is long, there is no effect corresponding to it.

【0066】この傷付け処理工程において、超音波を照
射すると、前記砥粒が激しくシリコン基板の表面に接触
する。これにより、シリコン基板の表面に微小な傷を付
けることができる。
In this scratching process, when ultrasonic waves are applied, the abrasive grains violently come into contact with the surface of the silicon substrate. Thereby, minute scratches can be made on the surface of the silicon substrate.

【0067】この傷付け処理においては、シリコン基板
の表面への傷付けが終了した後に、フッ化水素水溶液を
用いて、シリコン基板におけるポーラスシリコンをSi
2化した部分の表面に生じた傷を溶解除去する。前記
フッ化水素水溶液の濃度としては、通常0.2〜50%
である。
In this flaw treatment, after the flaw on the surface of the silicon substrate is completed, the porous silicon on the silicon substrate is removed using a hydrogen fluoride aqueous solution.
Flaws formed on the surface of the O 2 -formed portion are dissolved and removed. The concentration of the aqueous hydrogen fluoride solution is usually 0.2 to 50%.
It is.

【0068】この傷付け処理工程により、図3(b)に
示すように、シリコン基板1の表面にダイヤモンド発生
核7が形成される。
By this scratching process, diamond generating nuclei 7 are formed on the surface of the silicon substrate 1 as shown in FIG.

【0069】以上の傷付け処理によりシリコン基板の表
面に付与された微小な傷は、ダイヤモンドを形成する際
のダイヤモンド初期核の発生点として作用する。
The minute flaws imparted to the surface of the silicon substrate by the above-mentioned flaw treatment serve as a point at which diamond initial nuclei are generated when diamond is formed.

【0070】4)ダイヤモンド形成工程 このダイヤモンド形成工程では、マスクパターンと同じ
パターンのダイヤモンドをシリコン基板の表面に選択的
に形成する。
4) Diamond Formation Step In this diamond formation step, diamond having the same pattern as the mask pattern is selectively formed on the surface of the silicon substrate.

【0071】ダイヤモンドの形成法としては、公知の方
法、例えば、CVD法、PVD法、PCVD法、あるい
はこれらを組合せた方法等、各種のダイヤモンド気相合
成法を使用することができ、これらの中でも、通常、E
ACVD法を含めた各種の熱フィラメント法、熱プラズ
マ法を含めた各種の直流プラズマCVD法、熱プラズマ
法を含めたマイクロ波プラズマCVD法等を好適に使用
することができる。
As a method for forming diamond, various methods such as CVD, PVD, PCVD, or a combination thereof can be used. , Usually E
Various types of hot filament methods including the ACVD method, various types of DC plasma CVD methods including the thermal plasma method, and microwave plasma CVD methods including the thermal plasma method can be suitably used.

【0072】これらのダイヤモンド形成法に用いる炭素
源ガスとしては、例えば、メタン、エタン、プロパン、
ブタン等のパラフィン系炭化水素;エチレン、プロピレ
ン、ブチレン等のオレフィン系炭化水素;アセチレン、
アリレン等のアセチレン系炭化水素;ブタジエン、アレ
ン等のジオレフィン系炭化水素;シクロプロパン、シク
ロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式
炭化水素;シクロブタジエン、ベンゼン、トルエン、キ
シレン、ナフタレン等の芳香族炭化水素;アセトン、ジ
エチルケトン、ベンゾフェノン等のケトン類;メタノー
ル、エタノール等のアルコール類;このほかの含酸素炭
化水素;トリメチルアミン、トリエチルアミン等のアミ
ン類;このほかの含窒素炭化水素;炭酸ガス、一酸化炭
素、過酸化炭素などを挙げることができる。また前記各
種の化合物を混合して使用することもできる。
The carbon source gas used in these diamond forming methods is, for example, methane, ethane, propane,
Paraffinic hydrocarbons such as butane; olefinic hydrocarbons such as ethylene, propylene and butylene; acetylene;
Acetylene-based hydrocarbons such as allylene; diolefin-based hydrocarbons such as butadiene and allene; alicyclic hydrocarbons such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane and cyclohexane; aromatics such as cyclobutadiene, benzene, toluene, xylene and naphthalene Hydrocarbons; ketones such as acetone, diethyl ketone and benzophenone; alcohols such as methanol and ethanol; other oxygen-containing hydrocarbons; amines such as trimethylamine and triethylamine; other nitrogen-containing hydrocarbons; Examples thereof include carbon oxide and carbon peroxide. Further, the above various compounds can be used as a mixture.

【0073】これらの中でも、好ましいのはメタン、エ
タン、プロパン等のパラフィン系炭化水素、エタノー
ル、メタノール等のアルコール類、アセトン、ベンゾフ
ェノン等のケトン類、トリメチルアミン、トリエチルア
ミン等のアミン類、炭酸ガス、一酸化炭素であり、特に
一酸化炭素が好ましい。
Of these, preferred are paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, and propane; alcohols such as ethanol and methanol; ketones such as acetone and benzophenone; amines such as trimethylamine and triethylamine; carbon dioxide; It is carbon oxide, and carbon monoxide is particularly preferable.

【0074】なお、これらは一種単独で用いてもよく、
二種以上を混合ガス等として併用してもよい。
These may be used alone.
Two or more kinds may be used in combination as a mixed gas or the like.

【0075】また、これらは水素等の活性ガスやヘリウ
ム、アルゴン、ネオン、キセノン、窒素等の不活性ガス
と混合して用いてもよい。
These may be mixed with an active gas such as hydrogen or an inert gas such as helium, argon, neon, xenon, or nitrogen.

【0076】ダイヤモンドの形成条件としては、特に制
限はなく、前記の気相合成法に通常用いられる反応条件
を適用することができる。
The conditions for forming diamond are not particularly limited, and the reaction conditions usually used in the above-mentioned vapor phase synthesis method can be applied.

【0077】例えば、反応圧力としては、通常10-6
103 Torrが好ましく、特に1〜760Torrの
範囲内であるのが好ましい。
For example, the reaction pressure is usually 10 −6 to
It is preferably 10 3 Torr, particularly preferably in the range of 1 to 760 Torr.

【0078】反応圧力が10-6Torrよりも低い場合
には、ダイヤモンドの形成速度が遅くなることがある。
また、103 Torrより高い場合には、103 Tor
rのときに得られる効果に比べて、それ以上の効果がな
い場合もある。
If the reaction pressure is lower than 10 -6 Torr, the diamond formation rate may be slow.
In addition, if higher than 10 3 Torr is, 10 3 Tor
There may be no further effect compared to the effect obtained at r.

【0079】また、シリコン基板の表面温度としては、
前記炭素源ガスの活性化手段等により異なるので、一概
に規定することはできないが、通常、室温〜1,200
℃、好ましくは、室温〜1,100℃の範囲内にするの
がよい。
The surface temperature of the silicon substrate is as follows:
Since it differs depending on the means for activating the carbon source gas and the like, it cannot be specified unconditionally, but is usually from room temperature to 1,200.
° C, preferably in the range of room temperature to 1,100 ° C.

【0080】この温度が室温よりも低い場合には、結晶
性のダイヤモンドの形成が不十分になることがある。ま
た、温度が1,200℃を超える場合においては、形成
されたダイヤモンドのエッチングが生じ易くなる。
If this temperature is lower than room temperature, the formation of crystalline diamond may be insufficient. On the other hand, when the temperature exceeds 1,200 ° C., the formed diamond is easily etched.

【0081】反応時間としては、特に限定はなく、ダイ
ヤモンドが所望の厚みとなるように、ダイヤモンドの形
成速度に応じて適宜に設定するのが好ましい。
The reaction time is not particularly limited, and is preferably set appropriately according to the diamond forming speed so that the diamond has a desired thickness.

【0082】形成させる前記ダイヤモンドの厚みとして
は、使用目的等に応じて適宜に適当な厚みにすればよ
く、この意味で特に制限はないが、通常は、1〜100
μmの範囲に選定するのがよい。この厚みが、あまり薄
すぎると、被覆部材としたときに、ダイヤモンドによる
被覆効果が十分に得られないことがあり、一方、あまり
厚すぎると、その使用条件によっては、ダイヤモンドの
剥離等の離脱が生じることがある。なお、得られたダイ
ヤモンドを切削工具等の過酷な条件で使用する場合に
は、通常、この厚みを、5〜100μmの範囲に選定す
るのが好適である。
The thickness of the diamond to be formed may be appropriately determined according to the purpose of use and the like, and is not particularly limited in this sense.
It is better to select within the range of μm. If the thickness is too small, the coating effect of diamond may not be sufficiently obtained when the coating member is used. On the other hand, if the thickness is too large, separation such as peeling of diamond may occur depending on the use conditions. May occur. In addition, when using the obtained diamond under severe conditions such as a cutting tool, it is usually preferable to select the thickness in the range of 5 to 100 μm.

【0083】以上より、図1及び2に示すように、シリ
コン基板1の表面に所望の形状及び大きさを有するダイ
ヤモンド2が、寸法精度よく選択的に形成される。
As described above, as shown in FIGS. 1 and 2, diamond 2 having a desired shape and size is selectively formed on the surface of silicon substrate 1 with high dimensional accuracy.

【0084】この発明の方法によると、寸法精度の優れ
たダイヤモンドのパターンを高い選択性をもって形成す
ることができる。かかる寸法精度に優れるダイヤモンド
は、例えば、半導体デバイス等の各種電子材料の分野を
はじめとする広い分野において好適に用いることができ
る。
According to the method of the present invention, a diamond pattern having excellent dimensional accuracy can be formed with high selectivity. Such diamond having excellent dimensional accuracy can be suitably used in a wide field including various electronic materials such as semiconductor devices.

【0085】[0085]

【実施例】以下、この発明の実施例につき具体的に説明
する。なお、この発明は以下の実施例に何ら限定される
ものではない。
Embodiments of the present invention will be specifically described below. The present invention is not limited to the following embodiments.

【0086】(実施例1) −マスクパターン形成工程− シリコン基板として、低抵抗のp型シリコン基板(抵抗
率ρ=0.001Ωcm)を用いた。
Example 1 Mask Pattern Forming Step A low-resistance p-type silicon substrate (resistivity ρ = 0.001 Ωcm) was used as a silicon substrate.

【0087】シリコン基板の表面にマスクパターン形成
用塗布液を塗布し、乾燥してレジスト層を形成した。続
いて、図8に示すパターンを有するフォトマスクを用い
て、レジスト層を露光し、現像・リンスすることによ
り、3μm四方のドットマスクパターンを有するマスク
パターンを、フォトリソプロセスにより形成した。
A coating liquid for forming a mask pattern was applied to the surface of the silicon substrate and dried to form a resist layer. Subsequently, using a photomask having the pattern shown in FIG. 8, the resist layer was exposed, developed, and rinsed to form a mask pattern having a 3 μm square dot mask pattern by a photolithography process.

【0088】即ち、ポジ型フォトレジスト(東京応化工
業(株)製:OFPR−800)をスピンナーを用い
て、3×103 rpmで、厚みが1μmになるように塗
布することにより、シリコン基板の表面にレジスト層を
形成した。塗布後、前記レジスト層を100℃で90秒
間加熱して乾燥した。そして、キャノン(株)製マスク
アライナー(PLA−501FA)を用いて紫外線を1
3mW/cm2 の強さで90秒間、図8に示すような3
μm四方のドットマスクパターンを有するフォトマスク
5を介して、レジスト層に露光した。続いてこのシリコ
ン基板を、同社製のNMD−3中に60秒間浸漬して現
像を行ない、レジスト層の露光部分を除去した後、純水
を用いてリンスした。
More specifically, a positive photoresist (OFPR-800, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied using a spinner at 3 × 10 3 rpm so as to have a thickness of 1 μm. A resist layer was formed on the surface. After the application, the resist layer was dried by heating at 100 ° C. for 90 seconds. Then, ultraviolet rays were irradiated using a mask aligner (PLA-501FA) manufactured by Canon Inc.
As shown in FIG. 8, the intensity of 3 mW / cm 2 was measured for 90 seconds.
The resist layer was exposed through a photomask 5 having a dot mask pattern of μm square. Subsequently, the silicon substrate was immersed in NMD-3 manufactured by the same company for 60 seconds to perform development, and after removing the exposed portion of the resist layer, the silicon substrate was rinsed with pure water.

【0089】こうして、ライン幅が3μmかつ間隔が3
μmのドット状のマスクパターンをシリコン基板の表面
に形成した。
Thus, when the line width is 3 μm and the interval is 3
A μm dot-shaped mask pattern was formed on the surface of the silicon substrate.

【0090】−ポーラス化及び熱酸化工程− 以下の条件に従い、陽極化成法によるポーラス化、マス
クパターンの溶解除去、及び熱酸化によるSiO2 化を
行なった。
-Porosification and Thermal Oxidation Step- Under the following conditions, porosity formation by anodization, dissolution and removal of the mask pattern, and SiO 2 formation by thermal oxidation were performed.

【0091】(ポーラス化) 使用した水溶液:フッ化水素と水とエタノールとの混合
液(20%:30%:50%) 電流:10mA/cm2 の定電流 処理時間:1分間 このポーラス化により、厚みが約5000Åのポーラス
層がシリコン基板の表面に形成した。
(Porousization) Aqueous solution used: mixture of hydrogen fluoride, water and ethanol (20%: 30%: 50%) Current: constant current of 10 mA / cm 2 Processing time: 1 minute A porous layer having a thickness of about 5000 ° was formed on the surface of the silicon substrate.

【0092】(マスクパターンの溶解除去)シリコン基
板をアセトン中に浸漬することにより、マスクパターン
を溶解除去した。
(Dissolution and Removal of Mask Pattern) The mask pattern was dissolved and removed by immersing the silicon substrate in acetone.

【0093】(SiO2 化)温度1000℃の条件下で
酸素ガスをフローすることにより、1時間処理した。そ
の後、1%フッ化水素水溶液を用いてシリコン基板の表
面を1分間処理した。
(Formation of SiO 2 ) An oxygen gas was flowed at a temperature of 1000 ° C. for 1 hour. Thereafter, the surface of the silicon substrate was treated with a 1% aqueous hydrogen fluoride solution for 1 minute.

【0094】−電界処理工程− 電界処理を以下の条件により行なった。-Electric field treatment step-Electric field treatment was performed under the following conditions.

【0095】使用ガスの種類と流量:CH4 とH2 との
混合ガス(20/40sccm) 合成条件:反応圧力20Torr、基板バイアス−10
0V、処理時間5分間 採用方法:マイクロ波プラズマCVD法(2.45GH
z)。
Type and flow rate of gas used: mixed gas of CH 4 and H 2 (20/40 sccm) Synthesis conditions: reaction pressure 20 Torr, substrate bias -10
0 V, processing time 5 minutes Adoption method: microwave plasma CVD method (2.45 GHz)
z).

【0096】以上により、シリコン基板の表面にダイヤ
モンド発生のための初期核を形成した。
As described above, initial nuclei for diamond generation were formed on the surface of the silicon substrate.

【0097】−ダイヤモンド形成工程− 以下の条件でダイヤモンドの形成を行なった。—Diamond Formation Step— Diamond was formed under the following conditions.

【0098】原料ガスの種類と流量:COとH2 との混
合ガス(10/90sccm) 合成条件:反応圧力40Torr、シリコン基板温度9
00℃、合成時間1時間 合成法(原料ガス励起法):マイクロ波プラズマCVD
法(2.45GHz)。 その結果、シリコン基板の表面に、3μm角のドット状
のダイヤモンドを寸法精度よく、高い選択性をもって形
成することができた。
Source gas type and flow rate: mixed gas of CO and H 2 (10/90 sccm) Synthesis conditions: reaction pressure 40 Torr, silicon substrate temperature 9
00 ° C, synthesis time 1 hour Synthesis method (source gas excitation method): microwave plasma CVD
Method (2.45 GHz). As a result, it was possible to form a 3 μm square dot diamond with high dimensional accuracy and high selectivity on the surface of the silicon substrate.

【0099】(実施例2)実施例1における電界処理工
程に代えて、以下の傷付け処理工程を行なうと共に、ダ
イヤモンドの形成条件を以下の通りに代えた外は、実施
例1と同様にしてダイヤモンド形成を行なった。
(Example 2) Instead of the electric field treatment step in Example 1, the following scratching step was performed, and the diamond was formed in the same manner as in Example 1 except that the diamond forming conditions were changed as follows. The formation was performed.

【0100】−傷付け処理工程− 超音波洗浄装置内に、粒径5〜12μmのダイヤモンド
粒0.5gを50mlのアセトン中に分散させると共に
この液中に、SiO2 化したシリコン基板を浸し、傷付
け処理を15分間行なった。これによりシリコン基板の
表面に微細な傷をつけた。
-Scratching process- In an ultrasonic cleaning apparatus, 0.5 g of diamond particles having a particle size of 5 to 12 μm is dispersed in 50 ml of acetone, and at the same time, a silicon substrate made into SiO 2 is immersed in this solution to damage the surface. The treatment was performed for 15 minutes. As a result, fine scratches were made on the surface of the silicon substrate.

【0101】その後、バッファーフッ酸(エッチング速
度 1000Å/min)を用い、基板表面のエッチン
グ処理を行なった。
Thereafter, the substrate surface was etched using buffered hydrofluoric acid (etching rate: 1000 ° / min).

【0102】以上により、シリコン基板の表面にダイヤ
モンド発生のための初期核を形成した。
As described above, initial nuclei for diamond generation were formed on the surface of the silicon substrate.

【0103】−ダイヤモンド形成工程− 以下の条件でダイヤモンドの形成を行なった。-Diamond forming step- Diamond was formed under the following conditions.

【0104】原料ガスの種類と流量:COとH2 との混
合ガス(10/90sccm) 合成条件:反応圧力40Torr、シリコン基板温度9
00℃、合成時間1時間 合成法(原料ガス励起法):マイクロ波プラズマCVD
法(2.45GHz)。
Source gas type and flow rate: mixed gas of CO and H 2 (10/90 sccm) Synthesis conditions: reaction pressure 40 Torr, silicon substrate temperature 9
00 ° C, synthesis time 1 hour Synthesis method (source gas excitation method): microwave plasma CVD
Method (2.45 GHz).

【0105】その結果、シリコン基板の表面に、3μm
角のドット状のダイヤモンドを、寸法精度よく高い選択
性をもって形成することができた。
As a result, 3 μm
It was possible to form diamonds having angular dot shapes with high dimensional accuracy and high selectivity.

【0106】[0106]

【発明の効果】この発明によると、高性能な半導体デバ
イス、電子材料、ヒートシンク等の電子機器分野をはじ
めとする広い分野において好適なダイヤモンドを、高い
選択性をもって、所望の大きさ及び形状に寸法精度よ
く、簡便な操作でしかも再現性よく形成することのでき
る、ダイヤモンドの選択形成法を提供することができ
る。
According to the present invention, diamond suitable for a wide range of fields including electronic devices such as high-performance semiconductor devices, electronic materials, heat sinks, etc., can be sized to a desired size and shape with high selectivity. It is possible to provide a method for selectively forming diamond, which can be formed with high accuracy, a simple operation, and high reproducibility.

【0107】[0107]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、ダイヤモンドが選択的に形成されたシ
リコン基板の断面における状態を示す概略説明図であ
る。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a state in a cross section of a silicon substrate on which diamond is selectively formed.

【図2】図2は、ダイヤモンドが選択的に形成されたシ
リコン基板を上から見た状態を示す概略説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a state in which a silicon substrate on which diamond is selectively formed is viewed from above.

【図3】図3(a)は、電界処理を行なったシリコン基
板の断面における状態を示す概略説明図である。図3
(b)は、傷付け処理を行なった後、フッ化水素水溶液
処理を行なったシリコン基板の断面における状態を示す
概略説明図である。
FIG. 3A is a schematic explanatory view showing a state in a cross section of a silicon substrate subjected to an electric field process. FIG.
(B) is a schematic explanatory view showing a state in a cross section of a silicon substrate subjected to a hydrogen fluoride aqueous solution treatment after performing a scratching treatment.

【図4】図4は、マスクパターンを除去し、非マスク部
をSiO2 化したシリコン基板の断面における状態を示
す概略説明図である。
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a state in a cross section of a silicon substrate in which a mask pattern has been removed and a non-mask portion has been made into SiO 2 .

【図5】図5は、シリコン基板における非マスク部をポ
ーラス化した後のシリコン基板における断面の状態を示
す概略説明図である。
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a state of a cross section of the silicon substrate after a non-mask portion of the silicon substrate is made porous.

【図6】図6は、マスクパターンが形成されたシリコン
基板の断面の状態を示す概略説明図である。
FIG. 6 is a schematic explanatory view showing a state of a cross section of a silicon substrate on which a mask pattern is formed.

【図7】図7は、フォトマスクを介して、シリコン基板
表面に塗布したレジスト層に、紫外線を露光している状
態を示す概略説明図である。
FIG. 7 is a schematic explanatory view showing a state in which a resist layer applied to the surface of a silicon substrate is exposed to ultraviolet rays via a photomask.

【図8】図8は、フォトマスクの一例を示す概略説明図
である。
FIG. 8 is a schematic explanatory view showing an example of a photomask.

【符合の説明】[Description of sign]

1 シリコン基板 2 ダイヤモンド 3 SiO2 層 4 ポーラス層 5 レジスト層 5a マスクパターン 6 フォトマスク 6a 光遮断部 6b 光透過部 7 ダイヤモンド発生核1 silicon substrate 2 Diamond 3 SiO 2 layer 4 the porous layer 5 resist layer 5a mask pattern 6 photomask 6a light shielding portion 6b light transmitting unit 7 Diamond generating nuclei

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−30697(JP,A) 特開 昭51−2391(JP,A) 特開 平3−70156(JP,A) 特開 平4−10419(JP,A) 特開 平3−109295(JP,A) 特開 平3−205397(JP,A) 特開 平3−112898(JP,A) 特開 平3−115194(JP,A) 特開 平5−320910(JP,A) 特開 平5−271942(JP,A) 特開 平6−128086(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-30697 (JP, A) JP-A-51-2391 (JP, A) JP-A-3-70156 (JP, A) JP-A-4- 10419 (JP, A) JP-A-3-109295 (JP, A) JP-A-3-205397 (JP, A) JP-A-3-112898 (JP, A) JP-A-3-115194 (JP, A) JP-A-5-320910 (JP, A) JP-A-5-271942 (JP, A) JP-A-6-128086 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコン基板の表面に、マスクパターン
を形成し、非マスク部を陽極化成法によりポーラス化
た後に前記マスクパターンを除去し、次いでポーラス層
熱酸化することによりSiO2化し、その後電界処理
又は傷付け処理を行ない、次いで気相法によるダイヤモ
ンド合成を行なうことを特徴とするダイヤモンドの選択
形成法。
To 1. A surface of a silicon substrate, forming a mask pattern, the unmasked portion is porous by anodization
After removing the mask pattern, then the porous layer
The SiO 2 turned into by thermal oxidation, then subjected to electrical field processing or scratching process, then selectively forming method of diamond, characterized by performing the diamond synthesis by a gas phase method.
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