JPH1018040A - 窒化炭素の製造方法及びその方法により得られる窒化炭素 - Google Patents
窒化炭素の製造方法及びその方法により得られる窒化炭素Info
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- JPH1018040A JPH1018040A JP16951696A JP16951696A JPH1018040A JP H1018040 A JPH1018040 A JP H1018040A JP 16951696 A JP16951696 A JP 16951696A JP 16951696 A JP16951696 A JP 16951696A JP H1018040 A JPH1018040 A JP H1018040A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】結合エネルギーが大きく、励起・解離が困難な
化合物、組成物等を出発原料として使用した場合であっ
ても目的とする材料を形成することが可能な、改良され
た気相蒸着法を提供する。 【解決手段】化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法又は物理的気
相蒸着（ＰＶＤ）法を使用して窒化炭素を製造するに、
これらの気相蒸着を行うエネルギー源とは別に基板上の
膜の成長面に１００〜３００ｎｍの範囲の波長を含む
光、好ましくは中心波長が１００〜３００ｎｍのレーザ
ー光を照射する。
化合物、組成物等を出発原料として使用した場合であっ
ても目的とする材料を形成することが可能な、改良され
た気相蒸着法を提供する。 【解決手段】化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法又は物理的気
相蒸着（ＰＶＤ）法を使用して窒化炭素を製造するに、
これらの気相蒸着を行うエネルギー源とは別に基板上の
膜の成長面に１００〜３００ｎｍの範囲の波長を含む
光、好ましくは中心波長が１００〜３００ｎｍのレーザ
ー光を照射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化炭素の製造方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板上に薄膜を生成する方法としては気
相成長法、液相成長法、その他無電解メッキ法等が知ら
れており、気相成長法として物理的気相成長法、化学的
気相成長法が提案されている（薄膜作成応用ハンドブッ
ク、権田俊一監修、エヌ・ティー・エヌ）。さらに化学
的気相成長法（ＣＶＤ）法としては、プラズマＣＶＤ、
熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤを含む光ＣＶＤなどが知られ
ており、これらに記載の技術は、いずれも、従来は単独
で薄膜形成に使用されていた。
相成長法、液相成長法、その他無電解メッキ法等が知ら
れており、気相成長法として物理的気相成長法、化学的
気相成長法が提案されている（薄膜作成応用ハンドブッ
ク、権田俊一監修、エヌ・ティー・エヌ）。さらに化学
的気相成長法（ＣＶＤ）法としては、プラズマＣＶＤ、
熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤを含む光ＣＶＤなどが知られ
ており、これらに記載の技術は、いずれも、従来は単独
で薄膜形成に使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、ＣＶＤ法に
より目的とする材料を作成する場合には、通常、複数の
原料物質より目的とする複数種の活性種を発生させ、こ
れらを反応させる必要があり、原料物質を形成する化学
結合、特に結合エネルギーの大きな結合、特にσ結合を
励起ないしは解離させるためにプラズマ、熱、光等が使
用される。ところが、新規な化合物を作成しようとする
場合には原料化合物の有する結合に安定性の大きいもの
が含まれている場合があり、単一の励起手段では目的と
する化合物を得られないか、得られたとしても前述の安
定な結合が生成物中に残存して、理想的な組成を有する
ものが得られない結果となる。特に、窒化炭素膜の製造
にあっては、上記のような方法単独では、Ｃ−Ｎ結合の
制御が難しく、所望の窒化炭素を得ることが難しかっ
た。従来、この結合の制御する方法としては、窒素イオ
ン源による打ち込みや、バイアススパッタ法が採用され
ているが、充分に良好な効果が得られず、Ｃ−Ｈ結合及
びＮ−Ｈ結合が、材料内に残留する傾向が強かった。
より目的とする材料を作成する場合には、通常、複数の
原料物質より目的とする複数種の活性種を発生させ、こ
れらを反応させる必要があり、原料物質を形成する化学
結合、特に結合エネルギーの大きな結合、特にσ結合を
励起ないしは解離させるためにプラズマ、熱、光等が使
用される。ところが、新規な化合物を作成しようとする
場合には原料化合物の有する結合に安定性の大きいもの
が含まれている場合があり、単一の励起手段では目的と
する化合物を得られないか、得られたとしても前述の安
定な結合が生成物中に残存して、理想的な組成を有する
ものが得られない結果となる。特に、窒化炭素膜の製造
にあっては、上記のような方法単独では、Ｃ−Ｎ結合の
制御が難しく、所望の窒化炭素を得ることが難しかっ
た。従来、この結合の制御する方法としては、窒素イオ
ン源による打ち込みや、バイアススパッタ法が採用され
ているが、充分に良好な効果が得られず、Ｃ−Ｈ結合及
びＮ−Ｈ結合が、材料内に残留する傾向が強かった。
【０００４】本発明は、上記のような問題のすくない窒
化炭素を得ることができる窒化炭素の製造方法を得るこ
とにある。
化炭素を得ることができる窒化炭素の製造方法を得るこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願第１発明は、化学的
気相蒸着（ＣＶＤ）法又は物理的気相蒸着（ＰＶＤ）法
を使用して、窒化炭素を製造するに、これらの気相蒸着
を行うエネルギー源とは別に基板上の窒化炭素の成長面
に１００〜３００ｎｍの範囲の波長を含む光を照射する
ことを特徴とする。ＣＶＤ又はＰＶＤにより窒化炭素が
基板上に膜を形成する際、形成された膜に１００〜３０
０ｎｍの範囲の波長を含む光を照射することで、この光
より供給されるエネルギーにより化学反応を理想的な状
態にまで到達させ、この窒化炭素中の不純物を除去し、
さらには結晶構造を理想的な状態にまで到達させること
等が可能となる。このことを、発明者らは、後述するよ
うに、今般、新たに、見出した。しかも、このような手
法を取る場合は、窒化炭素が基板上に膜を形成する際、
膜を形成する原子レベルの層の特性をコントロールで
き、非常に好ましい。
気相蒸着（ＣＶＤ）法又は物理的気相蒸着（ＰＶＤ）法
を使用して、窒化炭素を製造するに、これらの気相蒸着
を行うエネルギー源とは別に基板上の窒化炭素の成長面
に１００〜３００ｎｍの範囲の波長を含む光を照射する
ことを特徴とする。ＣＶＤ又はＰＶＤにより窒化炭素が
基板上に膜を形成する際、形成された膜に１００〜３０
０ｎｍの範囲の波長を含む光を照射することで、この光
より供給されるエネルギーにより化学反応を理想的な状
態にまで到達させ、この窒化炭素中の不純物を除去し、
さらには結晶構造を理想的な状態にまで到達させること
等が可能となる。このことを、発明者らは、後述するよ
うに、今般、新たに、見出した。しかも、このような手
法を取る場合は、窒化炭素が基板上に膜を形成する際、
膜を形成する原子レベルの層の特性をコントロールで
き、非常に好ましい。
【０００６】本発明において１００〜３００ｎｍの範囲
の波長を含む光の光源としては、水銀ランプ、レーザー
等が使用でき、レーザー光としては、ＹＡＧレーザー、
エキシマレーザー光を使用することが好ましい。特に、
中心波長が１００〜３００ｎｍのエキシマレーザーは波
長が短く、エネルギーが高いために化学反応の完結等に
特に有効に作用する。
の波長を含む光の光源としては、水銀ランプ、レーザー
等が使用でき、レーザー光としては、ＹＡＧレーザー、
エキシマレーザー光を使用することが好ましい。特に、
中心波長が１００〜３００ｎｍのエキシマレーザーは波
長が短く、エネルギーが高いために化学反応の完結等に
特に有効に作用する。
【０００７】本願第２発明は、炭素源となる物質及び窒
素源となる物質を成膜室に導入し、プラズマＣＶＤ法を
実行しつつ、基板上に成長する窒化炭素に光を照射する
窒化炭素を製造することにある。窒化炭素はＣ3 Ｎ4 な
る理想組成を有する化合物であり、炭素と窒素を交互に
結合させることにより形成される。このためには、炭
素、窒素が反応するように炭素源、窒素源となる化合物
を励起し又は原子状の炭素、窒素が生成するように解離
させなければならず、高いエネルギーが必要である。プ
ラズマＣＶＤ法によればこの目的に合致するようなエネ
ルギーが得られるが、生成する窒化炭素にはなおＣ−Ｃ
結合、Ｃ−Ｈ結合、Ｎ−Ｈ結合等が認められる。しかし
ながら、本願のように、窒化炭素膜の生成中に１００〜
３００ｎｍの範囲の波長を含む光、好ましくは波長が１
００〜３００ｎｍのレーザー光を照射すると、より理想
組成に近い窒化炭化水素を得ることができる。
素源となる物質を成膜室に導入し、プラズマＣＶＤ法を
実行しつつ、基板上に成長する窒化炭素に光を照射する
窒化炭素を製造することにある。窒化炭素はＣ3 Ｎ4 な
る理想組成を有する化合物であり、炭素と窒素を交互に
結合させることにより形成される。このためには、炭
素、窒素が反応するように炭素源、窒素源となる化合物
を励起し又は原子状の炭素、窒素が生成するように解離
させなければならず、高いエネルギーが必要である。プ
ラズマＣＶＤ法によればこの目的に合致するようなエネ
ルギーが得られるが、生成する窒化炭素にはなおＣ−Ｃ
結合、Ｃ−Ｈ結合、Ｎ−Ｈ結合等が認められる。しかし
ながら、本願のように、窒化炭素膜の生成中に１００〜
３００ｎｍの範囲の波長を含む光、好ましくは波長が１
００〜３００ｎｍのレーザー光を照射すると、より理想
組成に近い窒化炭化水素を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明に使用する装置の１例とし
て、プラズマＣＶＤを行いつつ基板上に形成される膜に
レーザー光を照射する装置を図１に示した。成膜室本体
１には原料を供給する供給口３、レーザー光を導入する
窓５、並びに基板に接続されるマッチングボックス７と
高周波（ＲＦ）電源９が備えられている。図には記載さ
れていないが、この他に成膜室内を真空にするための接
続口、基板の手段等も設けられる。基板１１は窓５より
導入されるレーザー光に対しある角度を持って設置さ
れ、ＣＶＤ法、或いはＰＶＤ法により基板上に薄膜が形
成される際に、レーザー光が薄膜形成面に照射され得る
ように構成される。
て、プラズマＣＶＤを行いつつ基板上に形成される膜に
レーザー光を照射する装置を図１に示した。成膜室本体
１には原料を供給する供給口３、レーザー光を導入する
窓５、並びに基板に接続されるマッチングボックス７と
高周波（ＲＦ）電源９が備えられている。図には記載さ
れていないが、この他に成膜室内を真空にするための接
続口、基板の手段等も設けられる。基板１１は窓５より
導入されるレーザー光に対しある角度を持って設置さ
れ、ＣＶＤ法、或いはＰＶＤ法により基板上に薄膜が形
成される際に、レーザー光が薄膜形成面に照射され得る
ように構成される。
【０００９】本発明において使用するＣＶＤ法としては
一般的に使用されるＣＶＤ法が使用可能であり、前述の
プラズマＣＶＤの他、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤを含む
光ＣＶＤ等が例示できる。また、ＰＶＤも一般的に使用
される方法は使用可能であり、真空蒸着法（電子ビーム
蒸着法）、分子線エピタキシー法、スパッタリング法、
イオン化蒸着法、レーザーアブレーション法等が例示で
きる。
一般的に使用されるＣＶＤ法が使用可能であり、前述の
プラズマＣＶＤの他、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤを含む
光ＣＶＤ等が例示できる。また、ＰＶＤも一般的に使用
される方法は使用可能であり、真空蒸着法（電子ビーム
蒸着法）、分子線エピタキシー法、スパッタリング法、
イオン化蒸着法、レーザーアブレーション法等が例示で
きる。
【００１０】膜の成長面にＣＶＤ、ＰＶＤに使用するエ
ネルギー源とは別に照射する光の光源としては、水銀ラ
ンプやレーザー光源が使用でき、レーザー光としては、
ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーが使用可能であり、
特にエキシマレーザーとしてはＡｒ2 、Ｋｒ2 、Ｘｅ2
などの希ガスエキシマレーザー、ＡｒＦ、ＫｒＦ、Ｘｅ
Ｃｌなどの希ガスハロゲンエキシマレーザー等が例示で
きる。
ネルギー源とは別に照射する光の光源としては、水銀ラ
ンプやレーザー光源が使用でき、レーザー光としては、
ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーが使用可能であり、
特にエキシマレーザーとしてはＡｒ2 、Ｋｒ2 、Ｘｅ2
などの希ガスエキシマレーザー、ＡｒＦ、ＫｒＦ、Ｘｅ
Ｃｌなどの希ガスハロゲンエキシマレーザー等が例示で
きる。
【００１１】以下、本発明を使用して、窒化炭素薄膜を
製造する場合について説明する。
製造する場合について説明する。
【００１２】窒化炭素薄膜の製造に使用する原料として
は、炭素源となる物質としてエタノール等のアルコール
類、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロルメタン、トリ
クロルエチレン、トリエチルアミン等が、また窒素源と
なる物質としては窒素ガス、アンモニア、ヒドラジン等
が、それぞれ例示できる。窒化炭素薄膜のプラズマＣＶ
Ｄによる製造において、成膜面に照射するレーザー光と
してはＡｒＦエキシマレーザー光を使用することが好ま
しい。ＡｒＦレーザー光は、波長が１９３ｎｍの紫外線
であり、特に結合エネルギーの高い炭素の関与するσ結
合を励起、解離する作用があり、理想的組成を有する窒
化炭素の形成に好適である。
は、炭素源となる物質としてエタノール等のアルコール
類、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロルメタン、トリ
クロルエチレン、トリエチルアミン等が、また窒素源と
なる物質としては窒素ガス、アンモニア、ヒドラジン等
が、それぞれ例示できる。窒化炭素薄膜のプラズマＣＶ
Ｄによる製造において、成膜面に照射するレーザー光と
してはＡｒＦエキシマレーザー光を使用することが好ま
しい。ＡｒＦレーザー光は、波長が１９３ｎｍの紫外線
であり、特に結合エネルギーの高い炭素の関与するσ結
合を励起、解離する作用があり、理想的組成を有する窒
化炭素の形成に好適である。
【００１３】製造条件において、基板は生成した膜より
構成成分が蒸発する等の弊害がなければ加熱してもよ
く、室温程度に維持してもよい。
構成成分が蒸発する等の弊害がなければ加熱してもよ
く、室温程度に維持してもよい。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例をさらに具体的に説明
する。 （実施例）基板としてはシリコンを使用した。炭素源と
なる物質としてはエタノール、また窒素源となる物質と
してはアンモニアを使用し、表１にまとめて示した条件
により窒化炭素薄膜を製造した。
する。 （実施例）基板としてはシリコンを使用した。炭素源と
なる物質としてはエタノール、また窒素源となる物質と
してはアンモニアを使用し、表１にまとめて示した条件
により窒化炭素薄膜を製造した。
【００１５】
【表１】
【００１６】（比較例）ＡｒＦエキシマレーザーの照射
をせずに、実施例と同じ条件でプラズマＣＶＤにより窒
化炭素薄膜を製造した。
をせずに、実施例と同じ条件でプラズマＣＶＤにより窒
化炭素薄膜を製造した。
【００１７】実施例、比較例において得られた窒化炭素
薄膜について、ＦＴＩＲにより分析を行った。その結果
を図２、図３に示した。これらの結果を比較すると、プ
ラズマＣＶＤのみの場合には図３のＦＴＩＲスペクトル
より明らかなように、波数が３２００〜３３００ｃｍ-1
のＮ−Ｈに基づく吸収、２９００ｃｍ-1付近のＣ−Ｈに
基づく吸収が強く認められるが、成膜面にＡｒＦエキシ
マレーザーの照射を行った実施例の場合には、これらの
吸収が小さくなり、形成された窒化炭素薄膜中のＮ−
Ｈ、Ｃ−Ｈ結合が減少し、理想組成の窒化炭素に近づい
ていることが分かる。
薄膜について、ＦＴＩＲにより分析を行った。その結果
を図２、図３に示した。これらの結果を比較すると、プ
ラズマＣＶＤのみの場合には図３のＦＴＩＲスペクトル
より明らかなように、波数が３２００〜３３００ｃｍ-1
のＮ−Ｈに基づく吸収、２９００ｃｍ-1付近のＣ−Ｈに
基づく吸収が強く認められるが、成膜面にＡｒＦエキシ
マレーザーの照射を行った実施例の場合には、これらの
吸収が小さくなり、形成された窒化炭素薄膜中のＮ−
Ｈ、Ｃ−Ｈ結合が減少し、理想組成の窒化炭素に近づい
ていることが分かる。
【００１８】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、ＣＶＤ、
ＰＶＤにより形成中の膜に高エネルギーのレーザー光を
照射する結果、形成される窒化炭素の特性を改善するこ
とが可能となる。
ＰＶＤにより形成中の膜に高エネルギーのレーザー光を
照射する結果、形成される窒化炭素の特性を改善するこ
とが可能となる。
【図１】プラズマＣＶＤ法を行いつつ成膜面にレーザー
光を照射することの可能な装置の概略を示す図
光を照射することの可能な装置の概略を示す図
【図２】プラズマＣＶＤ法を行いつつ成膜面にレーザー
光を照射して得られた窒化炭素膜のＦＴＩＲスペクトル
光を照射して得られた窒化炭素膜のＦＴＩＲスペクトル
【図３】プラズマＣＶＤ法のみにより得られた窒化炭素
膜のＦＴＩＲスペクトル
膜のＦＴＩＲスペクトル
１ 成膜室本体 ３ 供給口 ５ レーザー光導入窓 ７ マッチングボックス ９ 高周波電源 １１ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/318 Ｈ０１Ｌ 21/318 Ｂ (72)発明者 井上 直樹 京都府京都市下京区中堂寺南町17 株式会 社関西新技術研究所内 (72)発明者 藤井 隆満 京都府京都市下京区中堂寺南町17 株式会 社関西新技術研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法又は物理的
気相蒸着（ＰＶＤ）法を使用して窒化炭素を製造する
に、基板上に形成される前記窒化炭素の成長面に別途１
００〜３００ｎｍの範囲の波長を含む光を照射すること
を特徴とする窒化炭素の製造方法。 - 【請求項２】 炭素源となる物質及び窒素源となる物質
を成膜室に導入し、プラズマＣＶＤ法を実行しつつ、基
板上に成長する窒化炭素に１００〜３００ｎｍの範囲の
波長を含む光を照射することを特徴とする窒化炭素の製
造方法。 - 【請求項３】 前記１００〜３００ｎｍの範囲の波長を
含む光としてレーザー光を使用する請求項１又は２に記
載の窒化炭素の製造方法。 - 【請求項４】 前記レーザー光が中心波長が１００〜３
００ｎｍのエキシマレーザーである請求項３に記載の窒
化炭素の製造方法。 - 【請求項５】 炭素源となる物質及び窒素源となる物質
を成膜室に導入し、プラズマＣＶＤ法を実行しつつ、基
板上に成長する窒化炭素に中心波長が１００〜３００ｎ
ｍのレーザー光を照射することにより得られる窒化炭
素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16951696A JPH1018040A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 窒化炭素の製造方法及びその方法により得られる窒化炭素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16951696A JPH1018040A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 窒化炭素の製造方法及びその方法により得られる窒化炭素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1018040A true JPH1018040A (ja) | 1998-01-20 |
Family
ID=15887964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16951696A Pending JPH1018040A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 窒化炭素の製造方法及びその方法により得られる窒化炭素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1018040A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7989272B2 (en) | 2003-02-28 | 2011-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Composition of carbon nitride, thin film transistor with the composition of carbon nitride, display device with the thin film transistor, and manufacturing method thereof |
| JP2017038083A (ja) * | 2011-12-09 | 2017-02-16 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP16951696A patent/JPH1018040A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7989272B2 (en) | 2003-02-28 | 2011-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Composition of carbon nitride, thin film transistor with the composition of carbon nitride, display device with the thin film transistor, and manufacturing method thereof |
| JP2017038083A (ja) * | 2011-12-09 | 2017-02-16 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20051014 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060713 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070105 |