JPH0517291A - ダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法 - Google Patents
ダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法Info
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- JPH0517291A JPH0517291A JP16444891A JP16444891A JPH0517291A JP H0517291 A JPH0517291 A JP H0517291A JP 16444891 A JP16444891 A JP 16444891A JP 16444891 A JP16444891 A JP 16444891A JP H0517291 A JPH0517291 A JP H0517291A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤモンド薄膜堆積用基板表面に存在する
不純物や酸化膜を除去し清浄化を図ることによって、よ
り改善された結晶性のダイヤモンド薄膜の堆積を可能に
するためのダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法を提
供する。 【構成】 真空槽１０２内に導入した水素ガスに、電磁
石１１０により磁界を印加し、マイクロ波発振器１０８
からの電磁波を作用させて生じた水素ラジカルないしイ
オンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒
す。
不純物や酸化膜を除去し清浄化を図ることによって、よ
り改善された結晶性のダイヤモンド薄膜の堆積を可能に
するためのダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法を提
供する。 【構成】 真空槽１０２内に導入した水素ガスに、電磁
石１１０により磁界を印加し、マイクロ波発振器１０８
からの電磁波を作用させて生じた水素ラジカルないしイ
オンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒
す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子工業における半導体
や絶縁体及びコーティング膜などに用いられるダイヤモ
ンド薄膜を堆積する場合に用いる基板の処理方法に関す
る。
や絶縁体及びコーティング膜などに用いられるダイヤモ
ンド薄膜を堆積する場合に用いる基板の処理方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＣＶＤ法（化学気相成長法）など
の方法によりダイヤモンド薄膜を基板上に堆積すること
により得られるダイヤモンド薄膜は電子工業における半
導体や絶縁体及びコーティング膜などに用いられ、工業
的に注目されている。
の方法によりダイヤモンド薄膜を基板上に堆積すること
により得られるダイヤモンド薄膜は電子工業における半
導体や絶縁体及びコーティング膜などに用いられ、工業
的に注目されている。
【０００３】ダイヤモンド薄膜を堆積する場合に一般的
に結晶性の良い良質な薄膜を堆積するには、単に成長法
のみを検討するのではなく、基板素材表面の状態や清浄
性の影響などを考慮する必要から、膜を成長させる基板
素材の表面処理方法などをうまく選択しなければならな
い。
に結晶性の良い良質な薄膜を堆積するには、単に成長法
のみを検討するのではなく、基板素材表面の状態や清浄
性の影響などを考慮する必要から、膜を成長させる基板
素材の表面処理方法などをうまく選択しなければならな
い。
【０００４】現在、ダイヤモンド薄膜の堆積において用
いられている基板の処理方法としては、有機溶剤や純水
などによる洗浄やフッ化水素による酸化膜の除去などが
行われているのみである。
いられている基板の処理方法としては、有機溶剤や純水
などによる洗浄やフッ化水素による酸化膜の除去などが
行われているのみである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】結晶性が良く、また欠
陥の少ないダイヤモンド薄膜を堆積するには、堆積時に
おいて清浄な基板表面を得なければならない。しかし、
従来行なわれてきた方法はある程度の清浄性は得られて
いるが、より高度な薄膜形成において汚れの除去の点及
び酸化膜除去の点において不十分なものであった。
陥の少ないダイヤモンド薄膜を堆積するには、堆積時に
おいて清浄な基板表面を得なければならない。しかし、
従来行なわれてきた方法はある程度の清浄性は得られて
いるが、より高度な薄膜形成において汚れの除去の点及
び酸化膜除去の点において不十分なものであった。
【０００６】以上のように、これまで行なわれてきた基
板素材の表面処理方法は良質のダイヤモンド薄膜を堆積
するための処理方法として要求を満たすものではなく、
よりレベルの高い基板の処理方法が必要とされていた。
板素材の表面処理方法は良質のダイヤモンド薄膜を堆積
するための処理方法として要求を満たすものではなく、
よりレベルの高い基板の処理方法が必要とされていた。
【０００７】本発明は基板素材表面に存在する不純物や
酸化膜を除去し清浄化を図ることによって、より改善さ
れた結晶性のダイヤモンド薄膜の堆積を可能にするため
のダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法を提供するこ
とを目的とする。
酸化膜を除去し清浄化を図ることによって、より改善さ
れた結晶性のダイヤモンド薄膜の堆積を可能にするため
のダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法
は、真空槽内で、ダイヤモンド薄膜堆積用基板を水素ラ
ジカルないしは水素イオンを含む雰囲気に晒すことから
なる。
め、本発明のダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法
は、真空槽内で、ダイヤモンド薄膜堆積用基板を水素ラ
ジカルないしは水素イオンを含む雰囲気に晒すことから
なる。
【０００９】また、第２の発明のダイヤモンド薄膜堆積
用基板の処理方法は、真空槽内に導入した水素ガスに、
電磁波を作用させることによって生じた水素ラジカルな
いしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積
用基板を晒すことからなる。
用基板の処理方法は、真空槽内に導入した水素ガスに、
電磁波を作用させることによって生じた水素ラジカルな
いしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積
用基板を晒すことからなる。
【００１０】第３の発明のダイヤモンド薄膜堆積用基板
の処理方法は、真空槽内に導入した水素ガスに、熱を作
用させることによって生じた水素ラジカルないしは水素
イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒
すことからなる。
の処理方法は、真空槽内に導入した水素ガスに、熱を作
用させることによって生じた水素ラジカルないしは水素
イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒
すことからなる。
【００１１】第４の発明のダイヤモンド薄膜堆積用基板
の処理方法は、真空槽内に導入した水素ガスに、電磁波
及び熱を複合的に作用させることによって生じた水素ラ
ジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド
薄膜堆積用基板を晒すことからなる。
の処理方法は、真空槽内に導入した水素ガスに、電磁波
及び熱を複合的に作用させることによって生じた水素ラ
ジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド
薄膜堆積用基板を晒すことからなる。
【００１２】前記第２または第４のダイヤモンド薄膜堆
積用基板の処理方法の発明の構成においては、電磁波
が、マイクロ波である事が好ましい。また、前記第２ま
たは第４のダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法の発
明の構成においては、電磁波が光である事が好ましい。
積用基板の処理方法の発明の構成においては、電磁波
が、マイクロ波である事が好ましい。また、前記第２ま
たは第４のダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法の発
明の構成においては、電磁波が光である事が好ましい。
【００１３】また、前記第１から第４のダイヤモンド薄
膜堆積用基板の処理方法の発明の構成においては、水素
ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモン
ド薄膜堆積用基板を晒す際に、同時に磁場を印加するこ
とが好ましい。
膜堆積用基板の処理方法の発明の構成においては、水素
ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモン
ド薄膜堆積用基板を晒す際に、同時に磁場を印加するこ
とが好ましい。
【００１４】また、前記第１から第４のダイヤモンド薄
膜堆積用基板の処理方法の発明の構成においては、水素
ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモン
ド薄膜堆積用基板を晒す際に、同時に基板台に直流電圧
を印加するが好ましい。
膜堆積用基板の処理方法の発明の構成においては、水素
ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモン
ド薄膜堆積用基板を晒す際に、同時に基板台に直流電圧
を印加するが好ましい。
【００１５】
【作用】真空下で水素ガスに電磁波や熱を独立的にある
いは複合的に作用させると、それらのエネルギーによっ
て水素ガスが分解し、反応性に富んだ水素ラジカルある
いは水素イオンが生成する。これらの生成物の雰囲気に
ダイヤモンド薄膜堆積用基板として用いる素材を晒すこ
とにより、前記基板表面上に存在する不純物や酸化膜な
どは反応作用やエッチング作用を受け、除去される。そ
れ故に、基板表面は清浄化され、その上に堆積されるダ
イヤモンド膜は不純物や酸化膜などの影響を受けること
がなく、結晶性の良いダイヤモンド薄膜の成長を行なう
ことが可能となる基板が提供できる。
いは複合的に作用させると、それらのエネルギーによっ
て水素ガスが分解し、反応性に富んだ水素ラジカルある
いは水素イオンが生成する。これらの生成物の雰囲気に
ダイヤモンド薄膜堆積用基板として用いる素材を晒すこ
とにより、前記基板表面上に存在する不純物や酸化膜な
どは反応作用やエッチング作用を受け、除去される。そ
れ故に、基板表面は清浄化され、その上に堆積されるダ
イヤモンド膜は不純物や酸化膜などの影響を受けること
がなく、結晶性の良いダイヤモンド薄膜の成長を行なう
ことが可能となる基板が提供できる。
【００１６】また、第２の発明の如く、真空槽内に導入
した水素ガスに、電磁波を作用させることによって生じ
た水素ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイ
ヤモンド薄膜堆積用基板を晒すことによって、同じ装置
を用いて引き続いてプラズマＣＶＤ法などによるダイヤ
モンド薄膜の形成を行うことができ、また、熱により高
温で変化を受けやすい基板を用いた場合に基板のダメー
ジが少ない。
した水素ガスに、電磁波を作用させることによって生じ
た水素ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイ
ヤモンド薄膜堆積用基板を晒すことによって、同じ装置
を用いて引き続いてプラズマＣＶＤ法などによるダイヤ
モンド薄膜の形成を行うことができ、また、熱により高
温で変化を受けやすい基板を用いた場合に基板のダメー
ジが少ない。
【００１７】第３の発明の如く、真空槽内に導入した水
素ガスに、熱を作用させることによって生じた水素ラジ
カルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄
膜堆積用基板を晒すことによって、同じ装置を用いて引
き続いて熱ＣＶＤ法などによるダイヤモンド薄膜の形成
を行うことができる。
素ガスに、熱を作用させることによって生じた水素ラジ
カルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄
膜堆積用基板を晒すことによって、同じ装置を用いて引
き続いて熱ＣＶＤ法などによるダイヤモンド薄膜の形成
を行うことができる。
【００１８】第４の発明の如く、真空槽内に導入した水
素ガスに、電磁波及び熱を複合的に作用させることによ
って生じた水素ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲
気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒すことにより、水
素ガスの分解効率が高められより効率良く水素ラジカル
ないしは水素イオンを発生させることが可能となる。
素ガスに、電磁波及び熱を複合的に作用させることによ
って生じた水素ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲
気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒すことにより、水
素ガスの分解効率が高められより効率良く水素ラジカル
ないしは水素イオンを発生させることが可能となる。
【００１９】また、第５のダイヤモンド薄膜堆積用基板
の処理方法の発明においては、電磁波としてマイクロ波
を用いているので、パワー密度が高く、水素ガスの分解
効率が良好となる。
の処理方法の発明においては、電磁波としてマイクロ波
を用いているので、パワー密度が高く、水素ガスの分解
効率が良好となる。
【００２０】また、第６のダイヤモンド薄膜堆積用基板
の処理方法の発明において、電磁波として光を用いてい
るので、マイクロ波や熱に比べて基板の損傷などの影響
をより少なくすることができる。
の処理方法の発明において、電磁波として光を用いてい
るので、マイクロ波や熱に比べて基板の損傷などの影響
をより少なくすることができる。
【００２１】また、第７のダイヤモンド薄膜堆積用基板
の処理方法の発明においては、水素ラジカルないしは水
素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を
晒す際に、同時に磁場を印加するので、より効率良く水
素ラジカルや水素イオンを発生させることができる。
の処理方法の発明においては、水素ラジカルないしは水
素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を
晒す際に、同時に磁場を印加するので、より効率良く水
素ラジカルや水素イオンを発生させることができる。
【００２２】また、前記第８のダイヤモンド薄膜堆積用
基板の処理方法の発明においては、水素ラジカルないし
は水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基
板を晒す際に、同時に基板台に直流電圧を印加するの
で、特に発生した水素イオンが基板に効率良く照射され
る。
基板の処理方法の発明においては、水素ラジカルないし
は水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基
板を晒す際に、同時に基板台に直流電圧を印加するの
で、特に発生した水素イオンが基板に効率良く照射され
る。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の理解を容易にするため、実施
例を用いてより詳細に本発明を説明する。
例を用いてより詳細に本発明を説明する。
【００２４】図１は電磁波を用いて水素イオンないしは
水素ラジカルを含む雰囲気を生成させ、ダイヤモンド薄
膜用基板の処理を行なうための装置の一例の概略図であ
る。その構成について以下に説明する。
水素ラジカルを含む雰囲気を生成させ、ダイヤモンド薄
膜用基板の処理を行なうための装置の一例の概略図であ
る。その構成について以下に説明する。
【００２５】まず、真空槽１０２には前記真空槽１０２
内を真空にするための真空ポンプ１０３並びに水素ガス
及びダイヤモンド薄膜の原料となるメタンガス等の原料
ガスを導入するガス導入口１１１、そのガスを分解する
ための電磁波として用いるマイクロ波を導入するための
石英ガラスからなる窓１１２が取り付けられている。マ
イクロ波発振器１０８より発生したマイクロ波は導波管
１０９を経て、窓１１２に達し、真空槽１０２内に導か
れる。基板１０１は、基板加熱が可能なようにヒーター
が組み込まれた基板台１０４の上に設置される。１１０
は必要に応じて磁場を印加するための電磁石であり、ま
た１０７は基板台１０４に必要に応じて直流電圧を印加
するための直流電源である。また、１０５は水素ガスボ
ンベ、１０６はメタンガス等のダイヤモンド薄膜形成用
の原料ガスボンベである。
内を真空にするための真空ポンプ１０３並びに水素ガス
及びダイヤモンド薄膜の原料となるメタンガス等の原料
ガスを導入するガス導入口１１１、そのガスを分解する
ための電磁波として用いるマイクロ波を導入するための
石英ガラスからなる窓１１２が取り付けられている。マ
イクロ波発振器１０８より発生したマイクロ波は導波管
１０９を経て、窓１１２に達し、真空槽１０２内に導か
れる。基板１０１は、基板加熱が可能なようにヒーター
が組み込まれた基板台１０４の上に設置される。１１０
は必要に応じて磁場を印加するための電磁石であり、ま
た１０７は基板台１０４に必要に応じて直流電圧を印加
するための直流電源である。また、１０５は水素ガスボ
ンベ、１０６はメタンガス等のダイヤモンド薄膜形成用
の原料ガスボンベである。
【００２６】かかる装置の場合に基板としてはダイヤモ
ンド薄膜形成用基板であれば、いかなる素材のものでも
良く、例えばシリコン、銅、ダイヤモンド等が挙げられ
るが、通常シリコンが好ましく用いられる。基板の厚さ
は特に限定するものではないが通常４００〜６００μｍ
程度のものが用いられる。基板温度は、通常４００〜９
００℃程度が好ましい。
ンド薄膜形成用基板であれば、いかなる素材のものでも
良く、例えばシリコン、銅、ダイヤモンド等が挙げられ
るが、通常シリコンが好ましく用いられる。基板の厚さ
は特に限定するものではないが通常４００〜６００μｍ
程度のものが用いられる。基板温度は、通常４００〜９
００℃程度が好ましい。
【００２７】また、真空槽内の水素ガスの圧力は通常１
０-4〜５０Torr程度が好ましく採用される。更に磁場を
印加してＥＣＲ条件を生じさせて水素ガスの分解効率を
上げる場合は低い方が好ましい。
０-4〜５０Torr程度が好ましく採用される。更に磁場を
印加してＥＣＲ条件を生じさせて水素ガスの分解効率を
上げる場合は低い方が好ましい。
【００２８】また、磁場を印加する場合、その強度は、
例えば用いるマイクロ波その他の電磁波の波長によって
異なるが、いわゆるＥＣＲ条件（電子共鳴）が生ずる近
辺が水素ガスの分解効率が前記共鳴によりより高くなる
ので好ましく、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用
いた場合の電子共鳴が生ずる磁場の強度は８７５ガウス
である。
例えば用いるマイクロ波その他の電磁波の波長によって
異なるが、いわゆるＥＣＲ条件（電子共鳴）が生ずる近
辺が水素ガスの分解効率が前記共鳴によりより高くなる
ので好ましく、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用
いた場合の電子共鳴が生ずる磁場の強度は８７５ガウス
である。
【００２９】また、基板台に直流電圧を印加する場合
は、特に限定するものではないが、通常、５０〜１５０
Ｖ程度の電圧が印加される。尚、本発明方法により、基
板の処理をした後、ダイヤモンド薄膜を気相成長法で処
理された基板上に形成する場合には、原料ガスとしてメ
タンガスが代表的であるが、その他一酸化炭素、メタノ
ール、エタノール等と水素ガスを併用して用いることも
できる。
は、特に限定するものではないが、通常、５０〜１５０
Ｖ程度の電圧が印加される。尚、本発明方法により、基
板の処理をした後、ダイヤモンド薄膜を気相成長法で処
理された基板上に形成する場合には、原料ガスとしてメ
タンガスが代表的であるが、その他一酸化炭素、メタノ
ール、エタノール等と水素ガスを併用して用いることも
できる。
【００３０】尚、この装置を用いたより具体的な実施例
については、以下に示す（実施例１）に記載した。図２
は水素ガスに作用させる電磁波として光を用いた場合の
装置の一例である。
については、以下に示す（実施例１）に記載した。図２
は水素ガスに作用させる電磁波として光を用いた場合の
装置の一例である。
【００３１】その構成は基本的には図１と同様である
が、マイクロ波発振器の代わりにレーザ光源２０１から
発せられた光を導入する窓２０２が取り付けられてい
る。図１と同一の部分については同一の符号を付したの
で、説明を省略する。
が、マイクロ波発振器の代わりにレーザ光源２０１から
発せられた光を導入する窓２０２が取り付けられてい
る。図１と同一の部分については同一の符号を付したの
で、説明を省略する。
【００３２】光としては水素ガスに吸収される波長の光
であれば何でも良く、紫外線近傍の比較的短波長の光が
好ましい。レーザ光を用いる場合にはその強度は大きい
ほうが好ましく、特に限定するものではないが、通常５
〜２０Ｗ／ｃｍ2 相当のパワーのものが用いられる。そ
の他の条件は、上記図１の説明で記載した条件とほぼ同
様であるので説明を省略する。
であれば何でも良く、紫外線近傍の比較的短波長の光が
好ましい。レーザ光を用いる場合にはその強度は大きい
ほうが好ましく、特に限定するものではないが、通常５
〜２０Ｗ／ｃｍ2 相当のパワーのものが用いられる。そ
の他の条件は、上記図１の説明で記載した条件とほぼ同
様であるので説明を省略する。
【００３３】図３は熱を用いて水素ガスを分解し、基板
の処理を行なうための装置の一例の概略図である。基板
１０１の上方には水素ガスを熱分解するためのフィラメ
ント３０１が設置されている。このフィラメント３０１
は特に限定するものではないが基板１０１からおよそ１
〜１０ｍｍ程度、特に好ましくは３ｍｍ前後離れた位置
に設けられている。その他図１と同一の部分については
同一の符号を付したので、説明を省略する。
の処理を行なうための装置の一例の概略図である。基板
１０１の上方には水素ガスを熱分解するためのフィラメ
ント３０１が設置されている。このフィラメント３０１
は特に限定するものではないが基板１０１からおよそ１
〜１０ｍｍ程度、特に好ましくは３ｍｍ前後離れた位置
に設けられている。その他図１と同一の部分については
同一の符号を付したので、説明を省略する。
【００３４】かかる熱分解法を採用する場合は、フィラ
メント３０１の温度は通常１０００〜２５００℃程度で
あり、真空槽に導入される水素ガスの圧力は１０〜１０
０Torr程度が、効率が良いので好ましい。また、その他
の条件は、図１で説明した条件とほぼ同様であるので説
明を省略する。
メント３０１の温度は通常１０００〜２５００℃程度で
あり、真空槽に導入される水素ガスの圧力は１０〜１０
０Torr程度が、効率が良いので好ましい。また、その他
の条件は、図１で説明した条件とほぼ同様であるので説
明を省略する。
【００３５】図４は以上の方法を複合的に行なうための
装置すなわち、熱分解と、マイクロ波、レーザ光による
分解を併用する場合に用いる装置の一例の概略図であ
る。図１〜３と同じ部分については同じ符号を付した。
装置すなわち、熱分解と、マイクロ波、レーザ光による
分解を併用する場合に用いる装置の一例の概略図であ
る。図１〜３と同じ部分については同じ符号を付した。
【００３６】このような装置を用いて、電磁波と熱によ
り水素を分解して水素ラジカルないしは水素イオンを発
生させる場合には、真空槽１０２内に導入される水素ガ
スの圧力は、１〜５０Torr程度が効率の点から好まし
い。特に磁場を併用する場合には１０-4〜１０Torr程度
の低い圧力でＥＣＲ条件が生じるような条件下で行うこ
とが、効率の上からは好ましい。基板温度は４００〜９
００℃、熱を併用して加熱分解を行う場合はフィラメン
ト３０１の温度は１０００〜２５００℃程度が好まし
く、また、その他の条件は、図１〜３で説明した条件と
ほぼ同様であるので説明を省略する。
り水素を分解して水素ラジカルないしは水素イオンを発
生させる場合には、真空槽１０２内に導入される水素ガ
スの圧力は、１〜５０Torr程度が効率の点から好まし
い。特に磁場を併用する場合には１０-4〜１０Torr程度
の低い圧力でＥＣＲ条件が生じるような条件下で行うこ
とが、効率の上からは好ましい。基板温度は４００〜９
００℃、熱を併用して加熱分解を行う場合はフィラメン
ト３０１の温度は１０００〜２５００℃程度が好まし
く、また、その他の条件は、図１〜３で説明した条件と
ほぼ同様であるので説明を省略する。
【００３７】（実施例１）基板１０１として、厚さ５０
０μｍのシリコンを使用し、図１に示した装置を用いて
基板処理を実施した結果について述べる。まず、真空ポ
ンプ１０３によって槽内を十分に真空排気し、シリコン
基板を所定の温度（８５０℃）に加熱した後に、ガス導
入口１１１より水素ガスを導入した。そして、槽内の圧
力を10-4Torr程度で一定に保った後、マイクロ波導入窓
付近に設置された電磁石により磁場を印加させながら、
マイクロ波（８００Ｗ）を水素ガスに作用させた。この
時、同時に磁場を印加するのは、マイクロ波による水素
ガスの分解効率を上げるためである。このようにしてマ
イクロ波を作用された水素ガスはプラズマ状となり、反
応性に富んだイオンやラジカルを生成する。これらの生
成物は拡散及び発散磁界によって基板素材に到達し、シ
リコン基板表面で反応すると考えられる。このような処
理を５〜３０分間行なうことによる基板表面の変化をＲ
ＨＥＥＤ法（高速電子線反射回折法）によって観察した
結果、処理後は平滑でクリーンなシリコン面を示すスト
リーク状の回折パターンが得られ、処理前に残存してい
た酸化膜が除去されていることが確認された。また、そ
の際基板台に５０〜１５０Ｖの適度なバイアスを印加す
ることによって、より効率よく基板表面の清浄化が図ら
れることも確認した。ここで真空槽１０２に導入するガ
スをメタンと水素の混合ガス（メタンガスの含有量１ｖ
ｏｌ％）に切り替えて、混合ガス圧３０Torr、基板温度
８００℃で連続的にダイヤモンド膜の堆積を行なった。
その結果、得られた膜の結晶性はこのような処理を行な
わない場合と比較して、向上していることが確認され
た。
０μｍのシリコンを使用し、図１に示した装置を用いて
基板処理を実施した結果について述べる。まず、真空ポ
ンプ１０３によって槽内を十分に真空排気し、シリコン
基板を所定の温度（８５０℃）に加熱した後に、ガス導
入口１１１より水素ガスを導入した。そして、槽内の圧
力を10-4Torr程度で一定に保った後、マイクロ波導入窓
付近に設置された電磁石により磁場を印加させながら、
マイクロ波（８００Ｗ）を水素ガスに作用させた。この
時、同時に磁場を印加するのは、マイクロ波による水素
ガスの分解効率を上げるためである。このようにしてマ
イクロ波を作用された水素ガスはプラズマ状となり、反
応性に富んだイオンやラジカルを生成する。これらの生
成物は拡散及び発散磁界によって基板素材に到達し、シ
リコン基板表面で反応すると考えられる。このような処
理を５〜３０分間行なうことによる基板表面の変化をＲ
ＨＥＥＤ法（高速電子線反射回折法）によって観察した
結果、処理後は平滑でクリーンなシリコン面を示すスト
リーク状の回折パターンが得られ、処理前に残存してい
た酸化膜が除去されていることが確認された。また、そ
の際基板台に５０〜１５０Ｖの適度なバイアスを印加す
ることによって、より効率よく基板表面の清浄化が図ら
れることも確認した。ここで真空槽１０２に導入するガ
スをメタンと水素の混合ガス（メタンガスの含有量１ｖ
ｏｌ％）に切り替えて、混合ガス圧３０Torr、基板温度
８００℃で連続的にダイヤモンド膜の堆積を行なった。
その結果、得られた膜の結晶性はこのような処理を行な
わない場合と比較して、向上していることが確認され
た。
【００３８】（実施例２）真空槽１０２に導入される水
素ガスの分解方法として、マイクロ波の代わりにエキシ
マレーザ（１０Ｗ／ｃｍ2 相当）を用いた図２の装置に
よって、実施例１と同様の処理を行なった。尚、シリコ
ン基板温度は８５０℃、水素ガス圧は３０Torrである。
その結果、基板処理を行なうことにより、同様に得られ
る膜の結晶性の向上が見られた。
素ガスの分解方法として、マイクロ波の代わりにエキシ
マレーザ（１０Ｗ／ｃｍ2 相当）を用いた図２の装置に
よって、実施例１と同様の処理を行なった。尚、シリコ
ン基板温度は８５０℃、水素ガス圧は３０Torrである。
その結果、基板処理を行なうことにより、同様に得られ
る膜の結晶性の向上が見られた。
【００３９】（実施例３）続いて図３の装置を用いて、
熱による水素ガスの分解を行なった結果について述べ
る。先の実施例と同様に、まず真空ポンプ１０３によっ
て槽内を十分に真空排気し、シリコン基板を所定の温度
（８５０℃）まで加熱すると同時に、基板１０１の上方
３mmに設置されたフィラメント３０１も交流電源より電
流を流すことによって、約２０００℃に加熱されてい
る。ガス導入口１１１より導入された水素ガス（圧力３
０Torr）はこの加熱されたフィラメントによって分解
し、基板上に反応性に富む水素ラジカル等の生成物を供
給する。その結果、他の実施例と同様に基板表面の清浄
化が行なわれ、その上に堆積された膜の結晶性の改善が
見られたことを確認した。
熱による水素ガスの分解を行なった結果について述べ
る。先の実施例と同様に、まず真空ポンプ１０３によっ
て槽内を十分に真空排気し、シリコン基板を所定の温度
（８５０℃）まで加熱すると同時に、基板１０１の上方
３mmに設置されたフィラメント３０１も交流電源より電
流を流すことによって、約２０００℃に加熱されてい
る。ガス導入口１１１より導入された水素ガス（圧力３
０Torr）はこの加熱されたフィラメントによって分解
し、基板上に反応性に富む水素ラジカル等の生成物を供
給する。その結果、他の実施例と同様に基板表面の清浄
化が行なわれ、その上に堆積された膜の結晶性の改善が
見られたことを確認した。
【００４０】（実施例４）以上の方法を複合的に行なう
ため、図４の装置を用いて電磁石１１０により磁場を印
加し、この装置のレーザ光源２０１とマイクロ波発振器
１０８を作動させてレーザとマイクロ波あるいはレーザ
と熱（フィラメント３０１により加熱）を複合的に水素
ガスに作用させた結果、ガスの分解効率は上昇し、基板
の清浄化を行なうための反応過程が促進されることを本
発明者らは確認した。尚、水素ガス圧はそれぞれ１０-4
Torr及び３０Torr、基板温度はいずれの場合も８５０
℃、また熱をかける場合はフィラメント３０１の加熱温
度は２０００℃とした。
ため、図４の装置を用いて電磁石１１０により磁場を印
加し、この装置のレーザ光源２０１とマイクロ波発振器
１０８を作動させてレーザとマイクロ波あるいはレーザ
と熱（フィラメント３０１により加熱）を複合的に水素
ガスに作用させた結果、ガスの分解効率は上昇し、基板
の清浄化を行なうための反応過程が促進されることを本
発明者らは確認した。尚、水素ガス圧はそれぞれ１０-4
Torr及び３０Torr、基板温度はいずれの場合も８５０
℃、また熱をかける場合はフィラメント３０１の加熱温
度は２０００℃とした。
【００４１】
【発明の効果】本発明方法によれば、基板表面は清浄化
され、その上に堆積されるダイヤモンド膜は不純物や酸
化膜などの影響を受けることがなく、結晶性の良いダイ
ヤモンド薄膜の成長を行なうことが可能となる基板が提
供できる。このことは結晶性の良いダイヤモンド薄膜を
用いた様々なデバイスの作製の可能性を開いたことにな
る。
され、その上に堆積されるダイヤモンド膜は不純物や酸
化膜などの影響を受けることがなく、結晶性の良いダイ
ヤモンド薄膜の成長を行なうことが可能となる基板が提
供できる。このことは結晶性の良いダイヤモンド薄膜を
用いた様々なデバイスの作製の可能性を開いたことにな
る。
【００４２】また、第２の発明の如く、真空槽内に導入
した水素ガスに、電磁波を作用させることによって生じ
た水素ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイ
ヤモンド薄膜堆積用基板を晒すことによって、同じ装置
を用いて引き続いてプラズマＣＶＤ法などによるダイヤ
モンド薄膜の形成を行うことができ、また、熱により高
温で変化を受けやすい基板を用いた場合に基板のダメー
ジが少ない。
した水素ガスに、電磁波を作用させることによって生じ
た水素ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイ
ヤモンド薄膜堆積用基板を晒すことによって、同じ装置
を用いて引き続いてプラズマＣＶＤ法などによるダイヤ
モンド薄膜の形成を行うことができ、また、熱により高
温で変化を受けやすい基板を用いた場合に基板のダメー
ジが少ない。
【００４３】第３の発明の如く、真空槽内に導入した水
素ガスに、熱を作用させることによって生じた水素ラジ
カルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄
膜堆積用基板を晒すことによって、同じ装置を用いて引
き続いて熱ＣＶＤ法などによるダイヤモンド薄膜の形成
を行うことができる。
素ガスに、熱を作用させることによって生じた水素ラジ
カルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄
膜堆積用基板を晒すことによって、同じ装置を用いて引
き続いて熱ＣＶＤ法などによるダイヤモンド薄膜の形成
を行うことができる。
【００４４】第４の発明の如く、真空槽内に導入した水
素ガスに、電磁波及び熱を複合的に作用させることによ
って生じた水素ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲
気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒すことにより、水
素ガスの分解効率が高められより効率良く水素ラジカル
ないしは水素イオンを発生させることが可能となる。
素ガスに、電磁波及び熱を複合的に作用させることによ
って生じた水素ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲
気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒すことにより、水
素ガスの分解効率が高められより効率良く水素ラジカル
ないしは水素イオンを発生させることが可能となる。
【００４５】また、第５のダイヤモンド薄膜堆積用基板
の処理方法の発明においては、電磁波としてマイクロ波
を用いているので、パワー密度が高く、水素ガスの分解
効率が良好となる。
の処理方法の発明においては、電磁波としてマイクロ波
を用いているので、パワー密度が高く、水素ガスの分解
効率が良好となる。
【００４６】また、第６のダイヤモンド薄膜堆積用基板
の処理方法の発明において、電磁波として光を用いてい
るので、マイクロ波や熱に比べて基板の損傷などの影響
をより少なくすることができる。
の処理方法の発明において、電磁波として光を用いてい
るので、マイクロ波や熱に比べて基板の損傷などの影響
をより少なくすることができる。
【００４７】また、第７のダイヤモンド薄膜堆積用基板
の処理方法の発明においては、水素ラジカルないしは水
素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を
晒す際に、同時に磁場を印加するので、より効率良く水
素ラジカルや水素イオンを発生させることができる。
の処理方法の発明においては、水素ラジカルないしは水
素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を
晒す際に、同時に磁場を印加するので、より効率良く水
素ラジカルや水素イオンを発生させることができる。
【００４８】また、前記第８のダイヤモンド薄膜堆積用
基板の処理方法の発明においては、水素ラジカルないし
は水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基
板を晒す際に、同時に基板台に直流電圧を印加するの
で、特に発生した水素イオンが基板に効率良く照射され
る。
基板の処理方法の発明においては、水素ラジカルないし
は水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基
板を晒す際に、同時に基板台に直流電圧を印加するの
で、特に発生した水素イオンが基板に効率良く照射され
る。
【図１】本発明の一実施例で用いた装置の概略図であ
る。
る。
【図２】本発明の別の一実施例で用いた装置の概略図で
ある。
ある。
【図３】本発明の別の一実施例で用いた装置の概略図で
ある。
ある。
【図４】本発明の別の一実施例で用いた装置の概略図で
ある。
ある。
１０１ 基板
１０２ 真空槽
１０３ 真空ポンプ
１０４ 基板台
１０５ 水素ボンベ
１０６ 原料ガスボンベ
１０７ 直流電源
１０８ マイクロ波発振器
１０９ 導波管
１１０ 電磁石
１１１ ガス導入口
１１２ 窓
２０１ レーザ光源
２０２ 光導入窓
３０１ フィラメント
Claims (8)
- 【請求項１】 真空槽内で、ダイヤモンド薄膜堆積用基
板を水素ラジカルないしは水素イオンを含む雰囲気に晒
すことからなるダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方
法。 - 【請求項２】 真空槽内に導入した水素ガスに、電磁波
を作用させることによって生じた水素ラジカルないしは
水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板
を晒すことからなるダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理
方法。 - 【請求項３】 真空槽内に導入した水素ガスに、熱を作
用させることによって生じた水素ラジカルないしは水素
イオンを含む雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒
すことからなるダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方
法。 - 【請求項４】 真空槽内に導入した水素ガスに、電磁波
及び熱を複合的に作用させることによって生じた水素ラ
ジカルないしは水素イオンを含む雰囲気にダイヤモンド
薄膜堆積用基板を晒すことからなるダイヤモンド薄膜堆
積用基板の処理方法。 - 【請求項５】 電磁波が、マイクロ波である請求項２ま
たは４のいずれかに記載のダイヤモンド薄膜堆積用基板
の処理方法。 - 【請求項６】 電磁波が、光である請求項２または４の
いずれかに記載のダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方
法。 - 【請求項７】 水素ラジカルないしは水素イオンを含む
雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒す際に、同時
に磁場を印加することからなる請求項１から４のいずれ
かに記載のダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法。 - 【請求項８】 水素ラジカルないしは水素イオンを含む
雰囲気にダイヤモンド薄膜堆積用基板を晒す際に、同時
に基板台に直流電圧を印加することからなる請求項１か
ら４のいずれかに記載のダイヤモン薄膜堆積用基板の処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16444891A JPH0517291A (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | ダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16444891A JPH0517291A (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | ダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0517291A true JPH0517291A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=15793365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16444891A Pending JPH0517291A (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | ダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0517291A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09320352A (ja) * | 1996-05-24 | 1997-12-12 | Nissin Electric Co Ltd | 電線及びその製造方法 |
| WO2000058534A1 (fr) * | 1999-03-26 | 2000-10-05 | Japan Science And Technology Corporation | Diamant semi-conducteur de type n et son procede de fabrication |
| JP2012121747A (ja) * | 2010-12-07 | 2012-06-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板、その製造方法及び製造装置 |
-
1991
- 1991-07-04 JP JP16444891A patent/JPH0517291A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09320352A (ja) * | 1996-05-24 | 1997-12-12 | Nissin Electric Co Ltd | 電線及びその製造方法 |
| WO2000058534A1 (fr) * | 1999-03-26 | 2000-10-05 | Japan Science And Technology Corporation | Diamant semi-conducteur de type n et son procede de fabrication |
| US7063742B1 (en) | 1999-03-26 | 2006-06-20 | Japan Science And Technology Agency | N-type semiconductor diamond and its fabrication method |
| JP2012121747A (ja) * | 2010-12-07 | 2012-06-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド基板、その製造方法及び製造装置 |
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