JPH03166376A - レーザｃｖｄ法 - Google Patents
レーザｃｖｄ法Info
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- JPH03166376A JPH03166376A JP1305769A JP30576989A JPH03166376A JP H03166376 A JPH03166376 A JP H03166376A JP 1305769 A JP1305769 A JP 1305769A JP 30576989 A JP30576989 A JP 30576989A JP H03166376 A JPH03166376 A JP H03166376A
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- Pending
Links
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (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】
（１）産業上の利用分野
エキシマレーザなどのパルス性のレーザ光を用いて，半
導体，電子部品，光学部品，工具などの用途に用いるこ
とのできるセラミックス，ダイヤモンドなどの高品質の
薄膜を製造するレーザＣＶＤ？去に関するものである。
導体，電子部品，光学部品，工具などの用途に用いるこ
とのできるセラミックス，ダイヤモンドなどの高品質の
薄膜を製造するレーザＣＶＤ？去に関するものである。
（２）従来の技術
エキシマレーザを代表とするパルスレーザ光によって，
原料ガスを分解し，半導体，金属，ダイヤモンド，セラ
ミックスの基板上にレーザＣＶＤが行われている。
原料ガスを分解し，半導体，金属，ダイヤモンド，セラ
ミックスの基板上にレーザＣＶＤが行われている。
（３）発明が解決しようとする課題
エキシマレーザのように特に発光パルス長の短いレーザ
光源を用いる場合には，レーザ光の時間的空間的出力密
度を極めて高いものにすることができる。この特徴には
，多光子吸収による光化学反応の促進，反応ガス分子の
イオン化などＦｔｉ Ｍｕの製造において有利な面が多
くある。
光源を用いる場合には，レーザ光の時間的空間的出力密
度を極めて高いものにすることができる。この特徴には
，多光子吸収による光化学反応の促進，反応ガス分子の
イオン化などＦｔｉ Ｍｕの製造において有利な面が多
くある。
しかし，発光パルスが特に短い場合には原料ガス分子の
分解が，極めて短時間の間に生じるため，短時間に大量
の分子が基板上に堆積する。分子の堆積が，このように
非常に不均一に行われると，薄模形成にとって次のよう
な各種の問題点がある。
分解が，極めて短時間の間に生じるため，短時間に大量
の分子が基板上に堆積する。分子の堆積が，このように
非常に不均一に行われると，薄模形成にとって次のよう
な各種の問題点がある。
■形成された薄膜中に，発光パルス毎に明瞭な境界を持
つ層状構造ができて，不均質な薄膜となる。
つ層状構造ができて，不均質な薄膜となる。
■１回の発光パルスで堆積する分子の量が多い場合には
，薄膜の成長表面上で堆積する分子の結晶化が充分行わ
れず，成長した薄膜の結晶性が劣化する。
，薄膜の成長表面上で堆積する分子の結晶化が充分行わ
れず，成長した薄膜の結晶性が劣化する。
■ダイヤモンド膜の気相合成のような場合には，ダイヤ
モンドの成長と同時に，膜中に含まれる非ダイヤモンド
質の成分を気相中に存在する水素などが除去する過程が
進行しているとされるが，パルスレーザをもちいたレー
ザＣＶＤ法ではこの成長と除去が一様に進行しないので
，膜中に非ダイヤモンド成分が残りやすく完全なダイヤ
モンド結晶を得ることが困難である。
モンドの成長と同時に，膜中に含まれる非ダイヤモンド
質の成分を気相中に存在する水素などが除去する過程が
進行しているとされるが，パルスレーザをもちいたレー
ザＣＶＤ法ではこの成長と除去が一様に進行しないので
，膜中に非ダイヤモンド成分が残りやすく完全なダイヤ
モンド結晶を得ることが困難である。
（４）課題を解決するための手段
バルスレーザ光を用いたレーザＣＶＤ装置において，レ
ーザ光によって原料ガスを励起しイオン化させる。この
時，原料ガスがイオン化する近辺，即ち基板の周囲に直
流または交流の電界をかけてプラズマを発生せしめるこ
とによって，レーザ光の発光に同間してプラズマを発生
させることができる。
ーザ光によって原料ガスを励起しイオン化させる。この
時，原料ガスがイオン化する近辺，即ち基板の周囲に直
流または交流の電界をかけてプラズマを発生せしめるこ
とによって，レーザ光の発光に同間してプラズマを発生
させることができる。
（５）作用
カス中でプラズマを発生させる効果は，プラズマＣＶＤ
なとで実証されているとおり，■ガス分子の反応を促進
する，■基板表面を清序化する，分子の運動を促進し膜
の結晶性を高める，■ダイヤモンドの成長では非ダイヤ
モンド質炭素を除去する，などが知られている。しかし
ながらバルスレーザ光のみを用いたレーザＣＶＤでは間
欠的に発光するレーザ光によって分解されるガス分子が
堆積するのに対して，連続的に発生したプラズマの効果
は顕著ではなかった。
なとで実証されているとおり，■ガス分子の反応を促進
する，■基板表面を清序化する，分子の運動を促進し膜
の結晶性を高める，■ダイヤモンドの成長では非ダイヤ
モンド質炭素を除去する，などが知られている。しかし
ながらバルスレーザ光のみを用いたレーザＣＶＤでは間
欠的に発光するレーザ光によって分解されるガス分子が
堆積するのに対して，連続的に発生したプラズマの効果
は顕著ではなかった。
本発明においては，レーザ光をトリガーとして利用する
ことによりレーザ光の反応に伴う，ガスの分解と完全に
同翻したプラズマを発生させる方法を提案し，この技術
によって，結晶性のよいダイヤモンド膜などの薄膜を製
造することを可能にした。
ことによりレーザ光の反応に伴う，ガスの分解と完全に
同翻したプラズマを発生させる方法を提案し，この技術
によって，結晶性のよいダイヤモンド膜などの薄膜を製
造することを可能にした。
プラズマを発生させる方法は，第１図に示すようにＣＶ
Ｄ反応に必要なガスを反応容器中に導入し．基板の周囲
に直流または交流の電磁界を印加し，レーザバルスの発
光がないときにはプラズマが発生しない程度に，電磁界
の強度とガスの圧力を調整する。
Ｄ反応に必要なガスを反応容器中に導入し．基板の周囲
に直流または交流の電磁界を印加し，レーザバルスの発
光がないときにはプラズマが発生しない程度に，電磁界
の強度とガスの圧力を調整する。
この状態でバルスレーザ光を人刺し，レーザの発光時に
のみプラズマが発生するように，レーザ光の強度と，電
磁界の強度，ガスの圧力を調整する。
のみプラズマが発生するように，レーザ光の強度と，電
磁界の強度，ガスの圧力を調整する。
プラズマが，レーザーに同期して発光していることにつ
いては，目視でも観察可能だがプラズマ電流をオッシロ
スコープ等で測定すれは確実である。レーザ光はエキシ
マレーザのような短パルスで波長の短いレーザが好まし
い。発光時の瞬間出力で．１０，ＯＯＯＷ以上，波長２
ｕｍ以下の光凋が，最も好ましい。
いては，目視でも観察可能だがプラズマ電流をオッシロ
スコープ等で測定すれは確実である。レーザ光はエキシ
マレーザのような短パルスで波長の短いレーザが好まし
い。発光時の瞬間出力で．１０，ＯＯＯＷ以上，波長２
ｕｍ以下の光凋が，最も好ましい。
本願方法で，用いることができる基板としては，Ｍｏ．
Ｗ． Ｎ ｉ． Ｃｕ， Ｔ ｉ， Ｃ ｒ及
びこれらを含む合金材科及び石英ガラス等のガラス．Ｓ
ｉＣ．Ｓ ｊ ３Ｎｉ Ａ １２０３． Ｔ ｉ
Ｃ， Ｔ ｉ Ｎ等のセラミック，Ｓｉ．Ｇｅ，Ｃａ
Ａｓ．ＩｎＰ．ＣａＰ等の半導体などがある。
Ｗ． Ｎ ｉ． Ｃｕ， Ｔ ｉ， Ｃ ｒ及
びこれらを含む合金材科及び石英ガラス等のガラス．Ｓ
ｉＣ．Ｓ ｊ ３Ｎｉ Ａ １２０３． Ｔ ｉ
Ｃ， Ｔ ｉ Ｎ等のセラミック，Ｓｉ．Ｇｅ，Ｃａ
Ａｓ．ＩｎＰ．ＣａＰ等の半導体などがある。
なお本願で用いる原料ガスとしては，アセチレン，メタ
ンなど公知の材料を用いることができる。
ンなど公知の材料を用いることができる。
（６）実施例
単結晶シリコン板２０Ｘ２０ＸＯ．４ｍｍをダイヤモン
ド砥粒で研磨したものを基材とし，原料カスとして水素
２００ｓｅｃｍ． アセチレン５ｓｅｃｍを反応容器
内に供給した．基板と平行に５０ｍｍの距離に５０Ｘ５
０ｍｍの対向電極を設置し．基板と刻向電極の間に１５
０Ｖの直流電圧を印加した。基板温度を６００℃，反応
容器内の圧力を１０Ｔｏｒｒに保ち，パルスエネルギー
５ ０ｍ Ｊ，パノレス周其月５ＨｚのＡｒＦエキシマ
レーザ（１９３ｎｍ）をレンズで集光して，２０度の角
度で基板にｐＥ躬するとエキシマレーザの発光に同期し
て基板の周囲でプラズマが点滅するのがＩＩＪｌ！察さ
れた。
ド砥粒で研磨したものを基材とし，原料カスとして水素
２００ｓｅｃｍ． アセチレン５ｓｅｃｍを反応容器
内に供給した．基板と平行に５０ｍｍの距離に５０Ｘ５
０ｍｍの対向電極を設置し．基板と刻向電極の間に１５
０Ｖの直流電圧を印加した。基板温度を６００℃，反応
容器内の圧力を１０Ｔｏｒｒに保ち，パルスエネルギー
５ ０ｍ Ｊ，パノレス周其月５ＨｚのＡｒＦエキシマ
レーザ（１９３ｎｍ）をレンズで集光して，２０度の角
度で基板にｐＥ躬するとエキシマレーザの発光に同期し
て基板の周囲でプラズマが点滅するのがＩＩＪｌ！察さ
れた。
この反応装置を第１図に示す。
上記の条件で２０時間反応を行うと約０．５ｕｍの夕゛
イヤモンｌ” ＩＩ莫が得られた。このダイヤモント膜
のラマンスペクトルを観察したところ結晶性の高いダイ
ヤモンドｎ莫であることが判明した。
イヤモンｌ” ＩＩ莫が得られた。このダイヤモント膜
のラマンスペクトルを観察したところ結晶性の高いダイ
ヤモンドｎ莫であることが判明した。
（７）発明の効果
本発明の方法を用いることによって，従来乙こない各種
の品質の薄膜を得ることができる。
の品質の薄膜を得ることができる。
また本願の別の特撮としては，粒径が細かく，結晶粒中
の欠陥が少ないダイヤモンドを得ることができた。
の欠陥が少ないダイヤモンドを得ることができた。
第１図は，本願で用いられる一つの反応装置の例である
。 １：レーザ発振器 ２：レーザ光 ３：カス供給口 ４：電源 ５：列向電極 ６：基板支持台 ７：反応容器 ８：排気ポンプ 第１図
。 １：レーザ発振器 ２：レーザ光 ３：カス供給口 ４：電源 ５：列向電極 ６：基板支持台 ７：反応容器 ８：排気ポンプ 第１図
Claims (2)
- （１）反応容器中に原料ガスを供給し，レーザ光を基板
上またはガス中に照射して原料ガス分子を分解せしめる
ことによって基板上に薄膜を成長させるレーザＣＶＤに
おいて，レーザ光の照射を間欠的に行い，レーザ光の照
射中にレーザ光の照射に同期してプラズマを発生させる
ことを特徴とするレーザＣＶＤ法。 - （２）薄膜がダイヤモンドであることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項記載のレーザＣＶＤ法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1305769A JPH03166376A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | レーザｃｖｄ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1305769A JPH03166376A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | レーザｃｖｄ法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03166376A true JPH03166376A (ja) | 1991-07-18 |
Family
ID=17949127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1305769A Pending JPH03166376A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | レーザｃｖｄ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03166376A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7166167B2 (en) | 2002-06-25 | 2007-01-23 | Laserfront Technologies, Inc. | Laser CVD device and laser CVD method |
| JP2007210869A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Tohoku Univ | 単分散ナノダイヤモンド粒子の製造方法 |
| JP2013173975A (ja) * | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Shinko Seiki Co Ltd | カーボンオニオン膜の作製方法 |
| JP2015034102A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 学校法人中部大学 | グラフェン膜の製造方法 |
-
1989
- 1989-11-24 JP JP1305769A patent/JPH03166376A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7166167B2 (en) | 2002-06-25 | 2007-01-23 | Laserfront Technologies, Inc. | Laser CVD device and laser CVD method |
| JP2007210869A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Tohoku Univ | 単分散ナノダイヤモンド粒子の製造方法 |
| JP2013173975A (ja) * | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Shinko Seiki Co Ltd | カーボンオニオン膜の作製方法 |
| JP2015034102A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 学校法人中部大学 | グラフェン膜の製造方法 |
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