JPH04300291A - Method for preparing diamond film - Google Patents
Method for preparing diamond filmInfo
- Publication number
- JPH04300291A JPH04300291A JP8777791A JP8777791A JPH04300291A JP H04300291 A JPH04300291 A JP H04300291A JP 8777791 A JP8777791 A JP 8777791A JP 8777791 A JP8777791 A JP 8777791A JP H04300291 A JPH04300291 A JP H04300291A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adamantane
- film
- diamond
- diamond film
- mixed gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 5
- ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N adamantane Chemical compound C1C(C2)CC3CC1CC2C3 ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 81
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 15
- -1 compound alicyclic hydrocarbon Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 29
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 25
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 24
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 24
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 abstract description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 2
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 abstract description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- VLLNJDMHDJRNFK-UHFFFAOYSA-N adamantan-1-ol Chemical compound C1C(C2)CC3CC2CC1(O)C3 VLLNJDMHDJRNFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- ZICQBHNGXDOVJF-UHFFFAOYSA-N diamantane Chemical compound C1C2C3CC(C4)CC2C2C4C3CC1C2 ZICQBHNGXDOVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、多結晶ダイヤモンドま
たは単結晶ダイヤモンドの成膜速度向上を目的としたダ
イヤモンド膜作製方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a diamond film for the purpose of increasing the deposition rate of polycrystalline diamond or single crystal diamond.
【０００２】0002
【従来の技術】従来、ダイヤモンド膜をＣＶＤ法によっ
て作製するとき、常温常圧において気体もしくは液体で
ある原料を用いている。常温常圧で気体である原料は流
量がコントロールし易いという利点がある。例えば、メ
タン、エタン、一酸化炭素、アセチレン、水素、酸素、
二酸化炭素、アルゴンなどが用いられている。一方、常
温常圧において液体である原料は該原料における蒸気圧
曲線の状態およびダイヤモンド膜作製時の反応圧力によ
り使用可能であるものと使用が困難であるものとがある
。ダイヤモンド膜作製に用いられている液体原料ガスは
例えば、メタノール、エタノール、アセトン、水な
どである。2. Description of the Related Art Conventionally, when a diamond film is manufactured by the CVD method, a raw material that is a gas or a liquid at room temperature and pressure is used. Raw materials that are gaseous at room temperature and pressure have the advantage that the flow rate can be easily controlled. For example, methane, ethane, carbon monoxide, acetylene, hydrogen, oxygen,
Carbon dioxide, argon, etc. are used. On the other hand, raw materials that are liquid at normal temperature and pressure may be usable or difficult to use depending on the state of the vapor pressure curve of the raw material and the reaction pressure during diamond film production. Examples of liquid source gases used in diamond film production include methanol, ethanol, acetone, and water.
【０００３】0003
【発明が解決しようとする課題】しかし、現在用いてい
る原料ではダイヤモンド膜の成膜速度に限界がある。こ
の成膜速度は成膜方法に依存しているが、新しい成膜方
法が見つからない現在では成膜条件の最適化によって成
膜速度の向上をはからなければならない。しかし成膜の
際に変化させることができる条件は多く、また互いに条
件を独立に変化することができるわけではないので最適
化は困難をともなう。[Problems to be Solved by the Invention] However, there is a limit to the speed at which a diamond film can be formed using the raw materials currently used. This film formation speed depends on the film formation method, but now that no new film formation method has been found, it is necessary to improve the film formation speed by optimizing the film formation conditions. However, there are many conditions that can be changed during film formation, and the conditions cannot be changed independently of each other, making optimization difficult.
【０００４】また、低融点金属などの熱に弱い物質上に
低温においてダイヤモンド膜を作製することができるよ
うになることが望まれている。It is also desired to be able to form a diamond film at low temperatures on heat-sensitive materials such as low-melting point metals.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、原
料を常温常圧では固体であるアダマンタンまたはアダマ
ンタン化合物を用いることによってダイヤモンド膜の成
膜速度の向上および低温での成膜を行うことを目的とす
る。以下では、特に、アダマンタンについて説明する。[Means for Solving the Problems] Therefore, in the present invention, it is possible to improve the film formation rate of a diamond film and to perform film formation at a low temperature by using adamantane or an adamantane compound that is solid at room temperature and pressure as a raw material. purpose. In particular, adamantane will be explained below.
【０００６】アダマンタンの構造は図１に示してある。
アダマンタンはＣ１０Ｈ１６で表される縮合化合物脂環
式炭化水素で、イス形構造のシクロヘキサン環がカゴ形
に縮合した構造をもつ。融点は ２６８℃で、常温常圧
では安定している。しかし、減圧になってくると常温で
昇華しはじめるので、減圧においては原料ガスとして用
いることができる。The structure of adamantane is shown in FIG. Adamantane is a condensed alicyclic hydrocarbon represented by C10H16, and has a structure in which chair-shaped cyclohexane rings are condensed into a cage shape. The melting point is 268°C, and it is stable at room temperature and pressure. However, since it begins to sublimate at room temperature when the pressure is reduced, it can be used as a raw material gas at reduced pressure.
【０００７】ところが、通常は固体であるため取扱いに
工夫を要する。すなわち、アダマンタンを入れる容器の
中の大気を排気するときに容器が低圧になるためアダマ
ンタンが昇華し、大気を排気するとともに気体状になっ
たアダマンタンも同時に排気することになり、アダマン
タンが無駄になるうえ大気を排気することも困難である
。そこで、大気を排気するときはアダマンタンを入れて
ある容器を冷却しておかなければならない。低温になる
とアダマンタンの蒸気圧が下がりかなりの減圧までアダ
マンタンが昇華しなくなるので大気のみを排気すること
ができるようになる。[0007] However, since it is usually a solid, it requires special care when handling it. In other words, when the atmosphere inside the adamantane container is exhausted, the pressure in the container becomes low, causing the adamantane to sublime, and when the atmosphere is exhausted, the gaseous adamantane is also exhausted at the same time, resulting in wasted adamantane. Furthermore, it is difficult to exhaust the atmosphere. Therefore, the container containing the adamantane must be cooled before exhausting the atmosphere. At low temperatures, the vapor pressure of adamantane decreases, and adamantane does not sublimate until the pressure is significantly reduced, making it possible to exhaust only the atmosphere.
【０００８】アダマンタンの基本骨格はカゴ型で、ダイ
ヤモンドの最少単位と見ることができる。また、アダマ
ンタンはＳＰ３ 混成軌道を有するのでお互いに結合す
ればダイヤモンド構造を示す。すなわち、アダマンタン
またはアダマンタン化合物は分子構造中にダイヤモンド
構造を持っている。さらに、ダイヤモンドの（１１１）
面上へのホモエピタキシャル成長の過程において重要な
役目を持った構造であると考えられている。The basic skeleton of adamantane is cage-shaped and can be seen as the smallest unit of a diamond. Furthermore, since adamantane has an SP3 hybrid orbital, it exhibits a diamond structure when bonded to each other. That is, adamantane or an adamantane compound has a diamond structure in its molecular structure. Furthermore, diamond (111)
It is thought that this structure plays an important role in the process of homoepitaxial growth on a surface.
【０００９】以上のことよりアダマンタン形構造を持っ
た物質であれば成膜速度向上および低温成膜がおこなえ
る。たとえば、ジアマンタン、アダマンタノールなどが
考えられる。From the above, if a substance has an adamantane structure, the film formation rate can be increased and film formation can be performed at a low temperature. For example, diamantane, adamantanol, etc. can be considered.
【００１０】以下に実施例を示し、さらに本発明を説明
する。[0010] The present invention will be further explained with reference to Examples below.
【００１１】[0011]
【実施例】「実施例１」本実施例では熱フィラメントＣ
ＶＤ装置を用いてダイヤモンド膜を作製した。成膜条件
を以下に示す。基板は１０ｍｍ×１０ｍｍシリコンを用
いた。該基板はあらかじめ超音波洗浄を用いて粒径３０
〜４０μｍのダイヤモンドパウダーにより表面に傷つけ
処理を行ってある。基板平均温度は ８００℃に保持し
た。フィラメント温度はフィラメント電流を調節して２
０００℃に保持した。
フィラメントと基板との距離を８ｍｍにして基板温度を
設定温度にすることができた。反応圧力は１０Ｔｏｒｒ
。反応ガスはアダマンタン１ｓｃｃｍと水素 １００ｓ
ｃｃｍの混合ガスを用いた。比較のために、反応ガスを
メタン１ｓｃｃｍと水素 １００ｓｃｃｍの混合ガスで
も実験を行った。[Example] "Example 1" In this example, the hot filament C
A diamond film was produced using a VD apparatus. The film forming conditions are shown below. A 10 mm x 10 mm silicon substrate was used. The substrate was pre-treated with ultrasonic cleaning to reduce the particle size to 30.
The surface has been scratched with ~40 μm diamond powder. The average substrate temperature was maintained at 800°C. The filament temperature can be adjusted by adjusting the filament current.
The temperature was maintained at 000°C. By setting the distance between the filament and the substrate to 8 mm, the substrate temperature could be brought to the set temperature. Reaction pressure is 10 Torr
. Reaction gas is adamantane 1sccm and hydrogen 100s
A mixed gas of ccm was used. For comparison, an experiment was also conducted using a mixed gas of 1 sccm of methane and 100 sccm of hydrogen as the reaction gas.
【００１２】成膜の時にダミー用のシリコンを基板の一
部に置き、成膜されている部分と成膜されていない部分
の段差により膜厚を測定し、該膜厚と成膜時間の関係よ
り成膜速度を求めた。メタンと水素の混合ガスを反応ガ
スとして用いたときは成膜速度が０．８ 〜０．９ μ
ｍ／ｈｒであった。それに対して、アダマンタンと水素
の混合ガスを反応ガスとして用いたときは成膜速度が４
〜５μｍ／ｈｒとなり、メタンと水素の混合ガスを反応
ガスとして用いたときの約５倍の成膜速度が得られた。At the time of film formation, a dummy silicon is placed on a part of the substrate, and the film thickness is measured based on the difference in level between the film-formed part and the non-film-formed part, and the relationship between the film thickness and the film-forming time is determined. The film formation rate was determined from the above. When a mixed gas of methane and hydrogen is used as the reaction gas, the film formation rate is 0.8 to 0.9 μ
m/hr. On the other hand, when a mixed gas of adamantane and hydrogen was used as the reaction gas, the film formation rate was 4.
~5 μm/hr, which was about 5 times faster than when a mixed gas of methane and hydrogen was used as the reaction gas.
【００１３】アダマンタンと水素の混合ガスを用いて成
膜したダイヤモンド膜のラマンスペクトルを図２に示す
。１３３２ｃｍ−１にダイヤモンドによる鋭いピークが
確認できる。また、１５５０ｃｍ−１付近のアモルファ
スダイヤモンドのピークがほとんど確認できないので、
純度の高いダイヤモンド膜が成膜されている。FIG. 2 shows a Raman spectrum of a diamond film formed using a mixed gas of adamantane and hydrogen. A sharp peak due to diamond can be confirmed at 1332 cm-1. Also, since the peak of amorphous diamond near 1550 cm-1 can hardly be confirmed,
A highly pure diamond film is deposited.
【００１４】成膜条件、すなわち、成膜温度、反応圧力
、アダマンタン濃度などを変えてやることにより、従来
のメタンと水素の混合ガスの３〜１０倍の成膜速度が得
られるようになった。[0014] By changing the film-forming conditions, that is, film-forming temperature, reaction pressure, adamantane concentration, etc., it became possible to obtain a film-forming rate 3 to 10 times that of the conventional mixed gas of methane and hydrogen. .
【００１５】また、アダマンタンを原料に用いることに
よって基板温度が ５００℃〜 ７００℃の低温でもダ
イヤモンド膜が成膜されることをラマンスペクトルによ
り確認した。ただし、成膜速度は減少する傾向にある。
また、３００℃以下の低温では非ダイヤモンド成分が増
加してくる傾向にある。[0015] Furthermore, it was confirmed by Raman spectroscopy that a diamond film could be formed even at a low substrate temperature of 500°C to 700°C by using adamantane as a raw material. However, the deposition rate tends to decrease. Furthermore, at low temperatures below 300°C, non-diamond components tend to increase.
【００１６】「実施例２」本実施例ではマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置を用いてダイヤモンド膜を作製した。成
膜条件を以下に示す。基板は１０ｍｍ×１０ｍｍシリコ
ンを用いた。該基板はあらかじめ超音波洗浄器を用いて
粒径３０〜４０μｍのダイヤモンドパウダーにより表面
に傷つけ処理を行ってある。基板温度は基板保持台内部
のヒーターおよび冷却水によって自由にコントロールで
きるようになっている。基板温度は基板保持台内部の熱
電対および反応室外部に取りつけられてあるパイロメー
ターによって測定された結果より推測し、およそ ７０
０℃に設定した。
マイクロ波（２．４５ＧＨｚ） の出力は ４００Ｗ、
反応圧力を４０Ｔｏｒｒとした。また、基板にはＤＣバ
イアスを印加できるようになっているが、本実施例では
バイアスは印加しなかった。反応ガスはアダマンタン１
ｓｃｃｍと水素 １００ｓｃｃｍの混合ガスを用いた。
比較のために、反応ガスをメタン１ｓｃｃｍと水素 １
００ｓｃｃｍの混合ガスでも実験を行った。``Example 2'' In this example, a diamond film was produced using a microwave plasma CVD apparatus. The film forming conditions are shown below. A 10 mm x 10 mm silicon substrate was used. The surface of the substrate was previously scratched with diamond powder having a particle size of 30 to 40 μm using an ultrasonic cleaner. The substrate temperature can be freely controlled using a heater and cooling water inside the substrate holder. The substrate temperature is estimated from the results measured by a thermocouple inside the substrate holder and a pyrometer attached to the outside of the reaction chamber, and is approximately 70℃.
The temperature was set at 0°C. Microwave (2.45GHz) output is 400W,
The reaction pressure was 40 Torr. Further, although it is possible to apply a DC bias to the substrate, no bias was applied in this example. The reaction gas is adamantane 1
A mixed gas of 100 sccm and hydrogen was used. For comparison, the reaction gases were 1 sccm of methane and 1 sccm of hydrogen.
Experiments were also conducted with a mixed gas of 00 sccm.
【００１７】実施例１と同様に成膜のときにダミー用の
シリコンを用いることにより膜厚を測定した。メタンと
水素の混合ガスを反応ガスとして用いたときは成膜速度
が０．３ 〜０．４．μｍ／ｈｒであった。それに対し
て、アダマンタンと水素の混合ガスを反応ガスとして用
いたときは成膜速度が １．６〜 ２．２μｍ／ｈｒと
なり、メタンと水素の混合ガスを反応ガスとして用いた
ときの約５倍の成膜速度が得られた。As in Example 1, the film thickness was measured by using dummy silicon during film formation. When a mixed gas of methane and hydrogen is used as the reaction gas, the film formation rate is 0.3 to 0.4. It was μm/hr. On the other hand, when a mixed gas of adamantane and hydrogen is used as a reaction gas, the film formation rate is 1.6 to 2.2 μm/hr, which is about 5 times that when a mixed gas of methane and hydrogen is used as a reaction gas. A film deposition rate of
【００１８】アダマンタンと水素の混合ガスを用いて成
膜したダイヤモンド膜のラマンスペクトルを図３に示す
。１３３２ｃｍ−１にダイヤモンドによる鋭いピークが
確認できる。また、１５５０ｃｍ−１付近のアモルファ
スダイヤモンドのピークがほとんど確認できないので、
純度の高いダイヤモンド膜が成膜されている。FIG. 3 shows a Raman spectrum of a diamond film formed using a mixed gas of adamantane and hydrogen. A sharp peak due to diamond can be confirmed at 1332 cm-1. Also, since the peak of amorphous diamond near 1550 cm-1 can hardly be confirmed,
A highly pure diamond film is deposited.
【００１９】成膜条件、すなわち、成膜温度、反応圧力
、アダマンタン濃度などを変えてやることにより、従来
のメタンと水素の混合ガスの３〜８倍の成膜速度が得ら
れるようになった。[0019] By changing the film-forming conditions, that is, the film-forming temperature, reaction pressure, adamantane concentration, etc., it became possible to obtain a film-forming rate 3 to 8 times that of the conventional mixed gas of methane and hydrogen. .
【００２０】また、アダマンタンを原料に用いることに
よって基板温度が ５００℃〜 ７００℃の低温でもダ
イヤモンド膜が成膜されることをラマンスペクトルによ
り確認した。ただし、成膜速度は減少する傾向にある。
また、３００℃以下の低温では非ダイヤモンド成分が増
加してくる傾向にある。[0020] Furthermore, it was confirmed by Raman spectroscopy that a diamond film could be formed even at a low substrate temperature of 500°C to 700°C by using adamantane as a raw material. However, the deposition rate tends to decrease. Furthermore, at low temperatures below 300°C, non-diamond components tend to increase.
【００２１】「実施例３」本実施例では有磁場マイクロ
波プラズマＣＶＤ装置を用いてダイヤモンド膜を作製し
た。成膜条件を以下に示す。基板はφ １００ｍｍのＳ
ｉウェハーを用いた。該基板はあらかじめ超音波洗浄器
を用いて粒径３０〜４０μｍのダイヤモンドパウダーに
より表面に傷つけ処理を行ってある。基板温度は基板保
持台内部のヒーターによって ８００℃までは自由に昇
温することができるようになっている。ただし、マイク
ロ波（２．４５ＧＨｚ） により基板が加熱されるため
基板の最低温度はマイクロ波出力に依存する。基板温度
は基板保持台裏面に取りつけられてある熱電対により測
定した。基板温度は ６００℃に設定した。マイクロ波
（２．４５ＧＨｚ）の出力は４ｋＷ、反応圧力を ０．
３Ｔｏｒｒとした。また、基板にはＤＣバイアスを印加
できるようになっており、本実施例では５０Ｖの正電位
を印可した。磁場は最大２ｋＧａｕｓｓのヘルムホルツ
型コイルを用いた。サンプル付近はおよそ８７５Ｇａｕ
ｓｓになっている。。反応ガスはアダマンタン５０ｓｃ
ｃｍと水素 １００ｓｃｃｍの混合ガスを用いた。比較
のために、反応ガスをメタノール５０ｓｃｃｍと水素１
００ｓｃｃｍ の混合ガスでも実験を行った。``Example 3'' In this example, a diamond film was produced using a magnetic field microwave plasma CVD apparatus. The film forming conditions are shown below. The board is S with a diameter of 100 mm.
An i-wafer was used. The surface of the substrate was previously scratched with diamond powder having a particle size of 30 to 40 μm using an ultrasonic cleaner. The substrate temperature can be raised freely up to 800°C using a heater inside the substrate holder. However, since the substrate is heated by microwaves (2.45 GHz), the minimum temperature of the substrate depends on the microwave output. The substrate temperature was measured with a thermocouple attached to the back of the substrate holder. The substrate temperature was set at 600°C. The output of the microwave (2.45 GHz) was 4 kW, and the reaction pressure was 0.
It was set to 3 Torr. Further, a DC bias can be applied to the substrate, and in this example, a positive potential of 50V was applied. A Helmholtz coil with a maximum magnetic field of 2 kGauss was used. Approximately 875 Gau near the sample
It has become ss. . Reaction gas is adamantane 50sc
A mixed gas of 100 sccm of hydrogen and 100 sccm of hydrogen was used. For comparison, the reaction gases were methanol 50 sccm and hydrogen 1
Experiments were also conducted with a mixed gas of 00 sccm.
【００２２】実施例１と同様に成膜のときにダミー用の
シリコンを用いることにより膜厚を測定した。メタノー
ルと水素の混合ガスを反応ガスとして用いたときは成膜
速度が０．３ 〜０．４ μｍ／ｈｒであった。それに
対して、アダマンタンと水素の混合ガスを反応ガスとし
て用いたときは成膜速度が １．２〜１．７ μｍ／ｈ
ｒとなり、メタノールと水素の混合ガスを反応ガスとし
て用いたときの約４倍の成膜速度が得られた。As in Example 1, the film thickness was measured by using dummy silicon during film formation. When a mixed gas of methanol and hydrogen was used as the reaction gas, the film formation rate was 0.3 to 0.4 μm/hr. On the other hand, when a mixed gas of adamantane and hydrogen is used as the reaction gas, the film formation rate is 1.2 to 1.7 μm/h.
r, and a film formation rate approximately four times faster than when a mixed gas of methanol and hydrogen was used as the reaction gas was obtained.
【００２３】アダマンタンと水素の混合ガスを用いて成
膜したダイヤモンド膜のラマンスペクトルを図４に示す
。１３３２ｃｍ−１にダイヤモンドによる鋭いピークが
確認できる。また、１５５０ｃｍ−１付近のアモルファ
スダイヤモンドのピークがほとんど確認できないので、
純度の高いダイヤモンド膜が成膜されている。FIG. 4 shows a Raman spectrum of a diamond film formed using a mixed gas of adamantane and hydrogen. A sharp peak due to diamond can be confirmed at 1332 cm-1. Also, since the peak of amorphous diamond near 1550 cm-1 can hardly be confirmed,
A highly pure diamond film is deposited.
【００２４】成膜条件、すなわち、成膜温度、反応圧力
、アダマンタン濃度などを変えてやることにより、従来
のメタンと水素の混合ガスの３〜７倍の成膜速度が得ら
れるようになった。[0024] By changing the film-forming conditions, that is, the film-forming temperature, reaction pressure, adamantane concentration, etc., it became possible to obtain a film-forming rate 3 to 7 times that of the conventional mixed gas of methane and hydrogen. .
【００２５】また、アダマンタンを原料に用いることに
よって基板温度が ５００℃〜 ８００℃の範囲でダイ
ヤモンド膜が成膜されることをラマンスペクトルにより
確認した。ただし、成膜速度は成膜温度が低下するにつ
れて減少する傾向にある。また、３００℃以下の低温で
は非ダイヤモンド成分が増加してくる傾向にある。[0025] Furthermore, it was confirmed by Raman spectroscopy that a diamond film could be formed at a substrate temperature in the range of 500°C to 800°C by using adamantane as a raw material. However, the deposition rate tends to decrease as the deposition temperature decreases. Furthermore, at low temperatures below 300°C, non-diamond components tend to increase.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明を用いることによってダイヤモン
ド膜の成膜速度を従来の３〜１０倍にすることができた
。
また、従来より低温、すなわち ５００℃〜 ７００℃
、でダイヤモンド膜を作製することができるようになっ
た。[Effects of the Invention] By using the present invention, it was possible to increase the diamond film formation rate by 3 to 10 times the conventional rate. Also, the temperature is lower than before, i.e. 500℃~700℃
, it is now possible to fabricate diamond films.
【図１】アダマンタンの構造を示す。FIG. 1 shows the structure of adamantane.
【図２】原料としてアダマンタンを用いて熱フィラメン
トＣＶＤ法で作製したダイヤモンド膜のラマンスペクト
ルを示す。FIG. 2 shows a Raman spectrum of a diamond film produced by hot filament CVD using adamantane as a raw material.
【図３】原料としてアダマンタンを用いてマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法で作製したダイヤモンド膜のラマンスペ
クトルを示す。FIG. 3 shows a Raman spectrum of a diamond film produced by microwave plasma CVD using adamantane as a raw material.
【図４】原料としてアダマンタンを用いて有磁場マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法で作製したダイヤモンド膜のラマ
ンスペクトルを示す。FIG. 4 shows a Raman spectrum of a diamond film produced by a magnetic field microwave plasma CVD method using adamantane as a raw material.
Claims (2)
いて炭素原子を含む原料としてアダマンタンまたはアダ
マンタン化合物を用いることを特徴とするダイヤモンド
膜作製方法。1. A method for producing a diamond film, which comprises using adamantane or an adamantane compound as a raw material containing carbon atoms in the production of a diamond film by a CVD method.
おいて、基板の温度は７００℃以下であることを特徴と
するダイヤモンド膜作製方法。2. The diamond film manufacturing method according to claim 1, wherein the temperature of the substrate is 700° C. or less.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087777A JP3071855B2 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Diamond film fabrication method |
| US08/093,973 US5397558A (en) | 1991-03-26 | 1993-07-02 | Method of forming diamond or diamond containing carbon film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087777A JP3071855B2 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Diamond film fabrication method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300291A true JPH04300291A (en) | 1992-10-23 |
| JP3071855B2 JP3071855B2 (en) | 2000-07-31 |
Family
ID=13924413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3087777A Expired - Fee Related JP3071855B2 (en) | 1991-03-26 | 1991-03-27 | Diamond film fabrication method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3071855B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008058691A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal, method for manufacturing liquid crystal, substrate for liquid crystal, and projector |
| JP2008201982A (en) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Thin film whose precursor is polyalicyclic compound and its manufacturing process |
| WO2011099351A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | 国立大学法人東京大学 | Method of synthesizing diamondoids, and diamondoid |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP3087777A patent/JP3071855B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008058691A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal, method for manufacturing liquid crystal, substrate for liquid crystal, and projector |
| JP2008201982A (en) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Thin film whose precursor is polyalicyclic compound and its manufacturing process |
| WO2011099351A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | 国立大学法人東京大学 | Method of synthesizing diamondoids, and diamondoid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3071855B2 (en) | 2000-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4421592A (en) | Plasma enhanced deposition of semiconductors | |
| US5124179A (en) | Interrupted method for producing multilayered polycrystalline diamond films | |
| US5186973A (en) | HFCVD method for producing thick, adherent and coherent polycrystalline diamonds films | |
| US5147687A (en) | Hot filament CVD of thick, adherent and coherent polycrystalline diamond films | |
| JPH07147251A (en) | Growth of crystalline silicon carbide film | |
| JP2002265296A (en) | Diamond thin film and manufacturing method therefor | |
| US20140004032A1 (en) | Method and apparatus for rapid growth of diamond film | |
| JPH04300291A (en) | Method for preparing diamond film | |
| US6558742B1 (en) | Method of hot-filament chemical vapor deposition of diamond | |
| Dua et al. | Effect of deposition parameters on different stages of diamond deposition in HFCVD technique | |
| JPH02107596A (en) | Synthesizing method for diamond | |
| JPH06305885A (en) | Improved growing method for continuous thin diamond film | |
| JPS61222915A (en) | Vapor-phase synthesis of diamond | |
| US4609424A (en) | Plasma enhanced deposition of semiconductors | |
| JP2799849B2 (en) | Diamond synthesis by chemical vapor deposition | |
| JPH04317497A (en) | Production of thin diamond film | |
| JPS63256596A (en) | Method for synthesizing diamond in vapor phase | |
| JPS6115150B2 (en) | ||
| JPH01301586A (en) | Vapor synthesis of diamond | |
| JP3091305B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide film | |
| JPH05155689A (en) | Production of carbon material | |
| KR100280116B1 (en) | Method for producing diamond with liquid organic compound as precursor | |
| JPH075432B2 (en) | Gas phase synthesis of diamond | |
| JP2636167B2 (en) | Gas phase synthesis of diamond | |
| JPH06157193A (en) | Formation of carbon film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090526 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090526 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100526 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |