JPH03257098A - ダイヤモンド薄膜の形成方法 - Google Patents
ダイヤモンド薄膜の形成方法Info
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- JPH03257098A JPH03257098A JP5341890A JP5341890A JPH03257098A JP H03257098 A JPH03257098 A JP H03257098A JP 5341890 A JP5341890 A JP 5341890A JP 5341890 A JP5341890 A JP 5341890A JP H03257098 A JPH03257098 A JP H03257098A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明（友 主にプラズマＣＶＤ法を用いたダイヤモン
ド薄膜の形成方法に関するものであム従来の技術 従来 ダイヤモンド薄膜形成に使用されるプラズマＣＶ
Ｄ装置は 例えば第３図に示すような構成を持つ。３１
が真空チャンバーで排気孔３２より真空に排気されも
直流または高周波電源３３から電界が電極３４へ導入さ
れ 基板ホルダー兼電極３５との間に直流電界が印可さ
れプラズマが発生ず４３６はガス導入口でＣＨ４等の原
料ガスが導入されも このガスがプラズマ分解されて薄
膜として基板３７上に堆積形成されも この隊通常の状
態では水素を多量に含む非晶質な炭素膜や層状に積層さ
れたグラファイト構造の膜が形成され易ｔ〜 そのた取
これらの原料ガスを多量の水素ガスで希釈を行ｔ＼
しかも８００℃以上の高い基板温度に設定することによ
って限られた条件内で微少な結晶粒を有するダイヤモン
ド薄膜が作製されていた 発明が解決しようとする課題 しかしなか収 この様な従来のプラズマＣＶＤ法による
ダイヤモンド薄膜の堆積方法で（よ 大量の水素希釈に
起因する原料ガス供給の絶対量不足のた数 極端に堆積
速度が低く、しかも８００℃以上の高い堆積温度を必要
とし このようなダイヤモンド薄膜の実用化を妨げてい
な そこで最近で（よ 堆積中のプラズマの中に水素ラジカ
ルだけではなく、酸素が少量存在すれば膜がち密化する
ことがわかり、原料ガスを大量の水素で希釈すると同時
に 酸素がわずかに存在する雰囲気で比較的速い堆積速
度で、しかも比較的低い形成温度でも成膜が可能である
ことが明かとなりへ ところが依然完全には グラファイト部分は除去しきれ
ずやはり大量の水素で希釈を必要とじ堆積速度は未だ実
用化にはほど遠い状態であるとともへ 堆積速度を大き
くするために水素希釈量を減少させてしまうと部分的に
グラファイト化した部分的に生じてしまっていた 本発明は高品質なダイヤモンド膜の実用に即した成膜温
度でのダイヤモンド膜の形成方法を提供するものであも 課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために 本発明ではプラズマＣＶ
Ｄ装置を用いて、炭素の結晶薄膜形成を行うに際し 主
に炭素元素を含む原料ガスをプラズマ分解によって炭素
結晶膜を堆積する工程と、炭素元素を含まないガスのプ
ラズマ状態よる堆積表面の処理工程の各工程を断続的に
交互に行う。
ド薄膜の形成方法に関するものであム従来の技術 従来 ダイヤモンド薄膜形成に使用されるプラズマＣＶ
Ｄ装置は 例えば第３図に示すような構成を持つ。３１
が真空チャンバーで排気孔３２より真空に排気されも
直流または高周波電源３３から電界が電極３４へ導入さ
れ 基板ホルダー兼電極３５との間に直流電界が印可さ
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これらの原料ガスを多量の水素ガスで希釈を行ｔ＼
しかも８００℃以上の高い基板温度に設定することによ
って限られた条件内で微少な結晶粒を有するダイヤモン
ド薄膜が作製されていた 発明が解決しようとする課題 しかしなか収 この様な従来のプラズマＣＶＤ法による
ダイヤモンド薄膜の堆積方法で（よ 大量の水素希釈に
起因する原料ガス供給の絶対量不足のた数 極端に堆積
速度が低く、しかも８００℃以上の高い堆積温度を必要
とし このようなダイヤモンド薄膜の実用化を妨げてい
な そこで最近で（よ 堆積中のプラズマの中に水素ラジカ
ルだけではなく、酸素が少量存在すれば膜がち密化する
ことがわかり、原料ガスを大量の水素で希釈すると同時
に 酸素がわずかに存在する雰囲気で比較的速い堆積速
度で、しかも比較的低い形成温度でも成膜が可能である
ことが明かとなりへ ところが依然完全には グラファイト部分は除去しきれ
ずやはり大量の水素で希釈を必要とじ堆積速度は未だ実
用化にはほど遠い状態であるとともへ 堆積速度を大き
くするために水素希釈量を減少させてしまうと部分的に
グラファイト化した部分的に生じてしまっていた 本発明は高品質なダイヤモンド膜の実用に即した成膜温
度でのダイヤモンド膜の形成方法を提供するものであも 課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために 本発明ではプラズマＣＶ
Ｄ装置を用いて、炭素の結晶薄膜形成を行うに際し 主
に炭素元素を含む原料ガスをプラズマ分解によって炭素
結晶膜を堆積する工程と、炭素元素を含まないガスのプ
ラズマ状態よる堆積表面の処理工程の各工程を断続的に
交互に行う。
作用
従来の方法で（戴 堆積と同時にプラズマ中の水素や酸
素ラジカルよってグラファイト化した炭素結合部が取り
除かれていた力交 この従来の方法で：よ 堆積過程と
上記したグラファイト部分の除去過程が同時に行われる
た数 ダイヤモンドの基本骨格となる部分の堆積過程の
阻害要因にもなっていた その結果 堆積速度は極端に
抑えられ しかもグラファイト部分の除去が完全に成さ
れないまま次の堆積過程が進行するた敢 良質なダイヤ
モンド薄膜を得ることができなかった それに対して、
本発明では第一の過程においては膜の基本骨格となる炭
素膜の堆積過程をある一定の時間性しＸ、第二の過程と
して、除去過程をある一定時間行ＬＬ 完全なグラフ
ァイト部分の除去を行うことができ、これらの過程を交
互に繰り返すことにより良質なダイヤモンド薄膜を比較
的低い堆積温度で得ることが出来る作用を有する。
素ラジカルよってグラファイト化した炭素結合部が取り
除かれていた力交 この従来の方法で：よ 堆積過程と
上記したグラファイト部分の除去過程が同時に行われる
た数 ダイヤモンドの基本骨格となる部分の堆積過程の
阻害要因にもなっていた その結果 堆積速度は極端に
抑えられ しかもグラファイト部分の除去が完全に成さ
れないまま次の堆積過程が進行するた敢 良質なダイヤ
モンド薄膜を得ることができなかった それに対して、
本発明では第一の過程においては膜の基本骨格となる炭
素膜の堆積過程をある一定の時間性しＸ、第二の過程と
して、除去過程をある一定時間行ＬＬ 完全なグラフ
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互に繰り返すことにより良質なダイヤモンド薄膜を比較
的低い堆積温度で得ることが出来る作用を有する。
実施例
以下図面に基づき、本発明の代表的な実施例を示す。
（実施例１）
第１図は本発明で使用されるプラズマＣＶＤ装置の概略
図であ４１１が真空チャンバー匹 排気孔１２より真空
に排気される。電極１３を通して電源１４からが１５の
電極兼基板ホルダとの間に電界が印加されも １６はガ
ス導入口でＣＨ４およびＣＨ４とＨ２の混合ガス等の原
料ガスや水魚酸素などのグラファイト除去処理過程に使
用されるガスが導入されも 第一の膜形成過程では原料
ガスであるＣＨ４と水素の混合ガスを導入し プラズマ
分解させ膜の堆積過程を行う。このとき、堆積は１００
Å以下とし 第二の過程として原料ガスを止取 水素ガ
スのみを導入し一定時間プラズマ放電させ、前過程にお
いて堆積させた膜のグラファイト部分を除去すも これ
らの過程を交互に繰り返し ダイヤモンド薄膜を得も また例えば不純物を添加した低抵抗のダイヤモンド族を
形成する場合は 原料ガスとしてｎ型ダイヤモンドの場
合ＣＨ４、Ｈ２とＰＨ１の混合ガスを、ｐ型ダイヤモン
ドの場合はＣＨ４、Ｈ２とＢ＊Ｈ＊の混合ガスを使用す
ればよ１１〜 （実施例２） 第二の実施例では三つの過程を有する場合について説明
すも 実施例１で（よ 一種類の堆積過程と一種類のグラファ
イト除去過程からなるダイヤモンド膜の堆積過程につい
て述べた力（ここでは一種類の堆積過程と二種類の除去
過程を用いたダイヤモンド膜の形成方法について説明す
る。使用する装置構成は実施例１と全く同様であり、第
一の除去過程までは実施例１の水素ガスのプラズマによ
る除去過程であａ この衡 第二の除去過程として酸素
ガスのプラズマを発生させも これにより、Ｃ−Ｈ結合
および水素プラズマでは除去しきれなかった異なる状態
のグラファイト部分を除去できも第２図に炭素膜堆積過
程時間を一定とし 水素プラズマによるグラファイト部
分処理過程時間を変化させたときへ 堆積温度が６００
℃で形成したダイヤモンド膜における結晶粒径と堆積速
度の変化を示す。この図から明らかなようを二 本発明
によると堆積温度がこのように低い場合、除去過程を有
しない場合で（よ 結晶粒径はかなり小さく除去処理過
程を行なうことによって結晶粒径が大きく成長している
のが明かであも 発明の効果 本発明によれ（二 高品質なダイヤモンド膜を実用に即
した成膜温度で形成することができも
図であ４１１が真空チャンバー匹 排気孔１２より真空
に排気される。電極１３を通して電源１４からが１５の
電極兼基板ホルダとの間に電界が印加されも １６はガ
ス導入口でＣＨ４およびＣＨ４とＨ２の混合ガス等の原
料ガスや水魚酸素などのグラファイト除去処理過程に使
用されるガスが導入されも 第一の膜形成過程では原料
ガスであるＣＨ４と水素の混合ガスを導入し プラズマ
分解させ膜の堆積過程を行う。このとき、堆積は１００
Å以下とし 第二の過程として原料ガスを止取 水素ガ
スのみを導入し一定時間プラズマ放電させ、前過程にお
いて堆積させた膜のグラファイト部分を除去すも これ
らの過程を交互に繰り返し ダイヤモンド薄膜を得も また例えば不純物を添加した低抵抗のダイヤモンド族を
形成する場合は 原料ガスとしてｎ型ダイヤモンドの場
合ＣＨ４、Ｈ２とＰＨ１の混合ガスを、ｐ型ダイヤモン
ドの場合はＣＨ４、Ｈ２とＢ＊Ｈ＊の混合ガスを使用す
ればよ１１〜 （実施例２） 第二の実施例では三つの過程を有する場合について説明
すも 実施例１で（よ 一種類の堆積過程と一種類のグラファ
イト除去過程からなるダイヤモンド膜の堆積過程につい
て述べた力（ここでは一種類の堆積過程と二種類の除去
過程を用いたダイヤモンド膜の形成方法について説明す
る。使用する装置構成は実施例１と全く同様であり、第
一の除去過程までは実施例１の水素ガスのプラズマによ
る除去過程であａ この衡 第二の除去過程として酸素
ガスのプラズマを発生させも これにより、Ｃ−Ｈ結合
および水素プラズマでは除去しきれなかった異なる状態
のグラファイト部分を除去できも第２図に炭素膜堆積過
程時間を一定とし 水素プラズマによるグラファイト部
分処理過程時間を変化させたときへ 堆積温度が６００
℃で形成したダイヤモンド膜における結晶粒径と堆積速
度の変化を示す。この図から明らかなようを二 本発明
によると堆積温度がこのように低い場合、除去過程を有
しない場合で（よ 結晶粒径はかなり小さく除去処理過
程を行なうことによって結晶粒径が大きく成長している
のが明かであも 発明の効果 本発明によれ（二 高品質なダイヤモンド膜を実用に即
した成膜温度で形成することができも
第１図は本発明の一実施例におけるダイヤモンド薄膜の
形成に使用したプラズマＣＶＤ装置概略図 第２図は本
発明の効果を示すためにグラファイト部分処理過程時間
を変化させたときのダイヤモンド膜における結晶粒径の
変化を示す医 第３は オ賽来例におけるダイヤモンド薄膜の形成に使用したプ
ラズマＣＶＤ装置概略図であも １１・・・真空チャンバー、 １２・・・排気孔１３
・・・電極 １４・・・高周波発振器 １５・・・
電極兼基板ホルダー、 １６・・・ガス導入口１７・
・・交流電ｍ％ １９・・・基板ホルダー。
形成に使用したプラズマＣＶＤ装置概略図 第２図は本
発明の効果を示すためにグラファイト部分処理過程時間
を変化させたときのダイヤモンド膜における結晶粒径の
変化を示す医 第３は オ賽来例におけるダイヤモンド薄膜の形成に使用したプ
ラズマＣＶＤ装置概略図であも １１・・・真空チャンバー、 １２・・・排気孔１３
・・・電極 １４・・・高周波発振器 １５・・・
電極兼基板ホルダー、 １６・・・ガス導入口１７・
・・交流電ｍ％ １９・・・基板ホルダー。
Claims (7)
- （１）直流や高周波を含む交流電界によって生ずるプラ
ズマ分解を利用したプラズマＣＶＤ装置を用いて、炭素
の結晶薄膜形成を行うに際し、主に炭素元素を含む原料
ガスをプラズマ分解によって炭素結晶膜を堆積する工程
と、炭素元素を含まないガスのプラズマ状態よる堆積表
面の処理工程の各工程を少なくとも２回以上断続的に交
互に行うことを特徴とするダイヤモンド薄膜の形成方法
。 - （２）炭素を含む原料ガスとして、メタン（ＣＨ＿４）
、エチレン（Ｃ＿２Ｈ＿４）、アセチレン（Ｃ＿２Ｈ＿
２）等の炭化水素ガスを用いることを特徴とする請求項
１記載のダイヤモンド薄膜の形成方法。 - （３）炭素を含む原料ガスとしてメチルアルコール（Ｃ
Ｈ＿４ＣＯＯＨ）、エチルアルコール（Ｃ＿２Ｈ＿３Ｃ
ＯＯＨ）等のカルボン系アルコールガスを膜を形成する
、請求項１記載のダイヤモンド薄膜の形成方法。 - （４）炭素を含まない堆積表面処理に使われるガスとし
て、水素ガスを用いることを特徴とする請求項１記載の
ダイヤモンド薄膜の形成方法。 - （５）炭素を含まない堆積表面処理に使われるガスとし
て、酸素ガスを用いることを特徴とする請求項１記載の
ダイヤモンド薄膜の形成方法。 - （６）炭素を含まない堆積表面処理に使われるガスとし
て、水素と酸素の混合ガスを用いることを特徴とする請
求項１記載のダイヤモンド薄膜の形成方法。 - （７）炭素を含まないガスによる処理過程を、水素によ
る処理過程、酸素ガスによる処理過程とに分けて行うこ
とを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド薄膜の形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5341890A JPH03257098A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | ダイヤモンド薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5341890A JPH03257098A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | ダイヤモンド薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257098A true JPH03257098A (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=12942293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5341890A Pending JPH03257098A (ja) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | ダイヤモンド薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03257098A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2738832A1 (fr) * | 1995-09-18 | 1997-03-21 | Suisse Electronique Microtech | Procede d'obtention d'une couche de diamant sur un support en matiere plastique et produit ainsi obtenu |
| EP0859409A3 (en) * | 1997-02-14 | 1999-01-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing diamond heat sink |
| EP0826798A3 (en) * | 1996-08-27 | 1999-10-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heteroepitaxy cyclic texture growth method for diamond film |
| JP2007532782A (ja) * | 2004-04-13 | 2007-11-15 | インテル・コーポレーション | 多孔性ダイヤモンド・フィルムの製造 |
| CN109292498A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-01 | 南安市罗兴工业设计有限公司 | 一种具有滤碳处理的薄膜粗化膜卷一体机 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63215597A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-03-05 JP JP5341890A patent/JPH03257098A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63215597A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2738832A1 (fr) * | 1995-09-18 | 1997-03-21 | Suisse Electronique Microtech | Procede d'obtention d'une couche de diamant sur un support en matiere plastique et produit ainsi obtenu |
| EP0826798A3 (en) * | 1996-08-27 | 1999-10-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heteroepitaxy cyclic texture growth method for diamond film |
| EP0859409A3 (en) * | 1997-02-14 | 1999-01-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing diamond heat sink |
| US6007730A (en) * | 1997-02-14 | 1999-12-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing diamond heat sink |
| JP2007532782A (ja) * | 2004-04-13 | 2007-11-15 | インテル・コーポレーション | 多孔性ダイヤモンド・フィルムの製造 |
| CN109292498A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-02-01 | 南安市罗兴工业设计有限公司 | 一种具有滤碳处理的薄膜粗化膜卷一体机 |
| CN110697465A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-01-17 | 苏州灵亿易电子科技有限公司 | 具有滤碳处理的薄膜粗化膜卷一体机 |
| CN110697465B (zh) * | 2018-09-28 | 2020-12-01 | 苏州喜全软件科技有限公司 | 具有滤碳处理的薄膜粗化膜卷一体机 |
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