JPS63282199A - 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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- JPS63282199A JPS63282199A JP11415887A JP11415887A JPS63282199A JP S63282199 A JPS63282199 A JP S63282199A JP 11415887 A JP11415887 A JP 11415887A JP 11415887 A JP11415887 A JP 11415887A JP S63282199 A JPS63282199 A JP S63282199A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
産業上の利用分野
本発明は、イオンビームスパッタ蒸着法によるダイヤモ
ンド薄膜の形成方法に関するものであり、特に、樹脂材
料の表面コート、半導体素子のヒートシンク膜、高温動
作半導体素子などへの応用に適したダイヤモンド薄膜の
低温下での形成方法に関するものである。
ンド薄膜の形成方法に関するものであり、特に、樹脂材
料の表面コート、半導体素子のヒートシンク膜、高温動
作半導体素子などへの応用に適したダイヤモンド薄膜の
低温下での形成方法に関するものである。
従来の技術
最近、各所でダイヤモンド薄膜形成の研究が行なわれて
おシ、イオンビームスパッタ蒸着法においても明確自形
を有するダイヤモンド結晶の成長が確認されている。エ
ム キタバタケ、ケー ワサ:ジェイ アプライ フィ
ジックス 58゜1693 (1985)[M、Kit
abatake、 K。
おシ、イオンビームスパッタ蒸着法においても明確自形
を有するダイヤモンド結晶の成長が確認されている。エ
ム キタバタケ、ケー ワサ:ジェイ アプライ フィ
ジックス 58゜1693 (1985)[M、Kit
abatake、 K。
Wasa : (J、 Appl Phys)、 sa
、 1693(1985) ]発明が解決しようとす
る問題点 北畠らのイオンビームスパッタ蒸着法は、ターゲットを
スパッタするためのイオンビームと基板表面に形成され
た黒鉛状炭素を取り除くためのイオンビームが同一であ
シ、前記基板表面に浅い角度で前記イオンビームを照射
するように第3図に ′示すような構成をとっている。
、 1693(1985) ]発明が解決しようとす
る問題点 北畠らのイオンビームスパッタ蒸着法は、ターゲットを
スパッタするためのイオンビームと基板表面に形成され
た黒鉛状炭素を取り除くためのイオンビームが同一であ
シ、前記基板表面に浅い角度で前記イオンビームを照射
するように第3図に ′示すような構成をとっている。
すなわち、第2図において、31はイオンソース、32
はイオンビーム、33は炭素ターゲット、34は基板、
35は基板表面、36は炭素を含むターゲットである。
はイオンビーム、33は炭素ターゲット、34は基板、
35は基板表面、36は炭素を含むターゲットである。
第2図の方法ではイオンビーム32がスパッタ用と基板
表面35に形成される黒鉛状炭素を除去する。第3図で
はイオンビーム32でスパッタされた粒子36が基板1
4の表面36に到達してダイヤモンド薄膜を形成すると
ともに、イオンビーム32の一部32aを基板表面35
に照射してこの表面に形成される不要な前記黒鉛状炭素
を取り除いている。このように、ビーム12に2つの機
能をもたせるため、ターゲット33のスパッタと基板表
面35への入射の両方を最適化することは困難で、形成
されるダイヤモンド薄膜の膜厚分布、結晶粒の密度分布
がともに不均一であり、大面積な薄膜形成ならびに再現
性がとぼしいという問題があった。
表面35に形成される黒鉛状炭素を除去する。第3図で
はイオンビーム32でスパッタされた粒子36が基板1
4の表面36に到達してダイヤモンド薄膜を形成すると
ともに、イオンビーム32の一部32aを基板表面35
に照射してこの表面に形成される不要な前記黒鉛状炭素
を取り除いている。このように、ビーム12に2つの機
能をもたせるため、ターゲット33のスパッタと基板表
面35への入射の両方を最適化することは困難で、形成
されるダイヤモンド薄膜の膜厚分布、結晶粒の密度分布
がともに不均一であり、大面積な薄膜形成ならびに再現
性がとぼしいという問題があった。
本発明は上記問題の検討に鑑みてなされたもので、良質
なダイヤモンド状薄膜を再現性良く形成することを目的
とする。
なダイヤモンド状薄膜を再現性良く形成することを目的
とする。
問題点を解決するための手段
本発明は前記問題点を解決するために、不活性ガス又は
炭素を含む第1のイオンビームを炭素を含むターゲット
に照射し、炭素を含む粒子をスパッタして基板表面に供
給するとともに、水素を含む第2のイオンビームを入射
角75°以上90°以下の範囲で少なくとも基板表面に
照射して、ダイヤモンド薄膜を形成しようとするもので
ある。
炭素を含む第1のイオンビームを炭素を含むターゲット
に照射し、炭素を含む粒子をスパッタして基板表面に供
給するとともに、水素を含む第2のイオンビームを入射
角75°以上90°以下の範囲で少なくとも基板表面に
照射して、ダイヤモンド薄膜を形成しようとするもので
ある。
作 用
本発明では、少くとも2つのイオンビームを用いている
ので、炭素を含むターゲットに対する基板位置を膜厚分
布及びダイヤモンド結晶粒の密度分布がともに均一とな
るように選ぶことができ、前記問題点を容易に解決でき
る。
ので、炭素を含むターゲットに対する基板位置を膜厚分
布及びダイヤモンド結晶粒の密度分布がともに均一とな
るように選ぶことができ、前記問題点を容易に解決でき
る。
実施例
第1図は、本発明の方法を原理的に示すもので、1は第
1のイオンソースでスパッタ用の第1のイオンビーム2
が発せられる。3は第2のイオンソースで第2のイオン
ビーム4がここから基板6の表面7に照射される。5は
ビーム2によってスパッタされる炭素を含むターゲット
で炭素を含む粒子8がスパッタされて基板6表面7でダ
イヤモンド薄膜となる。
1のイオンソースでスパッタ用の第1のイオンビーム2
が発せられる。3は第2のイオンソースで第2のイオン
ビーム4がここから基板6の表面7に照射される。5は
ビーム2によってスパッタされる炭素を含むターゲット
で炭素を含む粒子8がスパッタされて基板6表面7でダ
イヤモンド薄膜となる。
この方法によれば、第2のイオンビーム4にて、基板表
面子に形成される不要な黒鉛状炭素を除去するため、こ
のときの基板表面7への入射角を、スパッタとは別に最
適に制御することが可能となる0 次に、本発明の具体的実施例を第2図とともに説明する
。第2図において第1図と同一部分には同一番号を付す
。11はガス導入口、12は熱フィラメント、13は真
空チャンバ、14はアルゴンガスポンベ、15は水素ガ
スボンベ、16は真空ポンプ、17.18はグリッド、
19 、20はニュートライザ、21は熱フィラメント
、22はガス導入口である。
面子に形成される不要な黒鉛状炭素を除去するため、こ
のときの基板表面7への入射角を、スパッタとは別に最
適に制御することが可能となる0 次に、本発明の具体的実施例を第2図とともに説明する
。第2図において第1図と同一部分には同一番号を付す
。11はガス導入口、12は熱フィラメント、13は真
空チャンバ、14はアルゴンガスポンベ、15は水素ガ
スボンベ、16は真空ポンプ、17.18はグリッド、
19 、20はニュートライザ、21は熱フィラメント
、22はガス導入口である。
さて、イオンソース1にガス導入口2からアルゴンガス
を、イオンソース3にガス導入口11から水素ガスをそ
れぞれ4人し、熱フィラメント12゜21を用いて放電
をおこし、グリッド1了、18からイオンを加速して取
シ出す。イオンビーム2は、直進してターゲット5であ
るグラファイト板に少なくとも照射され、炭素を含む粒
子8をグラファイト板5からスパッタして基板6の表面
に供給する。これと同時に、イオンビーム4は、入射角
76°以上900以下の範囲で少なくとも基板60表面
に照射される。この時のイオンビーム2のエネルギはた
とえば12oOeVで、イオンビーム4のエネルギは1
00 eVであった。また、真空チャンバ13内の圧力
は2X10 Torr程度であり、アルゴンと水素の
分圧比は、1:3程度であった。この状態で30分間膜
形成を行なった結果、膜厚分布、ダイヤモンド結晶の密
度分布がともに均一なダイヤモンド薄膜がシリコン基板
6上に得られた。また、膜形成時の基板の最高温度は5
0℃程度であった。
を、イオンソース3にガス導入口11から水素ガスをそ
れぞれ4人し、熱フィラメント12゜21を用いて放電
をおこし、グリッド1了、18からイオンを加速して取
シ出す。イオンビーム2は、直進してターゲット5であ
るグラファイト板に少なくとも照射され、炭素を含む粒
子8をグラファイト板5からスパッタして基板6の表面
に供給する。これと同時に、イオンビーム4は、入射角
76°以上900以下の範囲で少なくとも基板60表面
に照射される。この時のイオンビーム2のエネルギはた
とえば12oOeVで、イオンビーム4のエネルギは1
00 eVであった。また、真空チャンバ13内の圧力
は2X10 Torr程度であり、アルゴンと水素の
分圧比は、1:3程度であった。この状態で30分間膜
形成を行なった結果、膜厚分布、ダイヤモンド結晶の密
度分布がともに均一なダイヤモンド薄膜がシリコン基板
6上に得られた。また、膜形成時の基板の最高温度は5
0℃程度であった。
イオンビーム2のエネルギは、炭素を含む粒子8をスパ
ッタ形成するのに必要な最低のエネルギの100eV以
上10 KeV以下とした。イオンビーム2のエネルギ
の上限を10 KeVとしたのは、この値を越えると、
高速イオンがターゲットの内部に入シこみ、スパッタ率
が低下するためである。
ッタ形成するのに必要な最低のエネルギの100eV以
上10 KeV以下とした。イオンビーム2のエネルギ
の上限を10 KeVとしたのは、この値を越えると、
高速イオンがターゲットの内部に入シこみ、スパッタ率
が低下するためである。
また、イオンビーム4のエネルギは、基板6の表面に形
成された黒鉛状炭素を取シ除くのに必要な最低のエネル
ギの10eV以上5 KeV以下とした。
成された黒鉛状炭素を取シ除くのに必要な最低のエネル
ギの10eV以上5 KeV以下とした。
イオンビーム4のエネルギの上限をs KeV以下とし
たのは、この値を越えると、高速イオンが、前記黒鉛状
炭素を取り除くだけでなく、基板6の表面に形成された
ダイヤモンド結晶粒までもスパッタしてしまうからであ
る。ここでは、2つのイオンビーム2,4を用いたが、
2つ以上のイオンビームを用いても良い。このように、
2つ以上のイオンビームを用いることによって、炭素を
含む粒子をスパッタする最適エネルギ及び黒鉛状炭素を
取り除く最適エネルギをそれぞれ独立に選ぶことができ
、再現性良くダイヤモンド薄膜が形成することができだ
。
たのは、この値を越えると、高速イオンが、前記黒鉛状
炭素を取り除くだけでなく、基板6の表面に形成された
ダイヤモンド結晶粒までもスパッタしてしまうからであ
る。ここでは、2つのイオンビーム2,4を用いたが、
2つ以上のイオンビームを用いても良い。このように、
2つ以上のイオンビームを用いることによって、炭素を
含む粒子をスパッタする最適エネルギ及び黒鉛状炭素を
取り除く最適エネルギをそれぞれ独立に選ぶことができ
、再現性良くダイヤモンド薄膜が形成することができだ
。
ここでは、イオンソース1にアルゴンガスを導入したが
、アルゴンガス以下の不活性ガス又は炭素を含むガスを
導入しても効率良くダイヤモンド薄膜を形成することが
できた。また、イオンソース3には、水素ガスを含む混
合ガスを用いてもよく、炭素を含むガスを導入すること
によって、堆積速度を上げることができることを本発明
者等は確認した。また、ここでは、イオンビームについ
て述べたが、イオンビームのかわυにニュートライザ1
9 、20によって中性化された中性原子でも有効であ
った。
、アルゴンガス以下の不活性ガス又は炭素を含むガスを
導入しても効率良くダイヤモンド薄膜を形成することが
できた。また、イオンソース3には、水素ガスを含む混
合ガスを用いてもよく、炭素を含むガスを導入すること
によって、堆積速度を上げることができることを本発明
者等は確認した。また、ここでは、イオンビームについ
て述べたが、イオンビームのかわυにニュートライザ1
9 、20によって中性化された中性原子でも有効であ
った。
また、ターゲット5としてグラファイト板を用いたが、
グラファイト板に限らず、炭素を含むものであればよい
。さらに、基板6としてシリコンを用いたが、シリコン
以外のものを基板として用いてもよく、膜形成時の基板
温度も50°C程度であるので、例えば樹脂材料を基板
として用いても有効であることを本発明者等は確認した
。
グラファイト板に限らず、炭素を含むものであればよい
。さらに、基板6としてシリコンを用いたが、シリコン
以外のものを基板として用いてもよく、膜形成時の基板
温度も50°C程度であるので、例えば樹脂材料を基板
として用いても有効であることを本発明者等は確認した
。
発明の効果
本発明におけるダイヤモンド薄膜の形成方法は、膜厚分
布、ダイヤモンド結晶粒の密度分布のともに均一なダイ
ヤモンド薄膜を低温下で再現性よく形成することができ
、大面積化を可能とし、次世代の高機能材料への道を開
拓したものであり、本発明の工業的価値は極めて高い。
布、ダイヤモンド結晶粒の密度分布のともに均一なダイ
ヤモンド薄膜を低温下で再現性よく形成することができ
、大面積化を可能とし、次世代の高機能材料への道を開
拓したものであり、本発明の工業的価値は極めて高い。
第1図は本発明の方法の基本的な構成図、第2図は本発
明の一実施例の方法を示す構成図、第3図は従来の方法
を示す概略構成図である。 1・・・・・・第1のイオンソース、2・・・・・・第
1のイオンビーム、3・・・・・・第2のイオンソース
、4・・・・・・第2のイオンビーム、5・・・・・・
炭素を含むターゲット、6・・・・・基板、7・・・・
・・基板表面、8・・・・・・炭素を含む粒子、θ・・
・・・・第2のイオンビームの基板表面への入射角。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏′男 ほか1名f−
−−第1のイオンソース ?−−−鳥1のAオン亡−ム J−4専?めイオンソース 4−一一第2のイオンビーム 5−一一戻木訃き〕ダーケ′)ト 8−一一茨索訃きむ着子 θ−−第2の15/r>ビームの 基11茨面への入射角 L−一づオンソース f5− yJ<木シ
ブスπぐンベ゛2−−−イオンL“−ム 1
7−り゛リヮドJ −−−A才〉ソース 1
8−−−ダリ、ド4−−−Aオンこ−ム t
Q−−ニラ−トライア5−−ターケ゛−フトzθ−−−
二:−ドライブ乙−lL’l[21−−一弄外フィラズ
ント8−−−炭紮υ番t、攻5 22−−ガスオλ
ロIf−−−ガス講λ口 θ−−Aイ〉ご−
ム4の1腋121?−−−臀へフイラメレト
表慟への入荊員13−−−翼曹チ、ンバ 14−一−アル丁ン力゛ヌホ“ンN 嘉2図 3)−−4オンソース 32−Aオンご−ム 33−−一カ1計ターゲ′9ト 3乙−−−炭鼾ど弁す3子
明の一実施例の方法を示す構成図、第3図は従来の方法
を示す概略構成図である。 1・・・・・・第1のイオンソース、2・・・・・・第
1のイオンビーム、3・・・・・・第2のイオンソース
、4・・・・・・第2のイオンビーム、5・・・・・・
炭素を含むターゲット、6・・・・・基板、7・・・・
・・基板表面、8・・・・・・炭素を含む粒子、θ・・
・・・・第2のイオンビームの基板表面への入射角。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏′男 ほか1名f−
−−第1のイオンソース ?−−−鳥1のAオン亡−ム J−4専?めイオンソース 4−一一第2のイオンビーム 5−一一戻木訃き〕ダーケ′)ト 8−一一茨索訃きむ着子 θ−−第2の15/r>ビームの 基11茨面への入射角 L−一づオンソース f5− yJ<木シ
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二:−ドライブ乙−lL’l[21−−一弄外フィラズ
ント8−−−炭紮υ番t、攻5 22−−ガスオλ
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表慟への入荊員13−−−翼曹チ、ンバ 14−一−アル丁ン力゛ヌホ“ンN 嘉2図 3)−−4オンソース 32−Aオンご−ム 33−−一カ1計ターゲ′9ト 3乙−−−炭鼾ど弁す3子
Claims (4)
- (1)不活性ガス又は炭素を含む第1のイオンビームを
、炭素を含むターゲットに照射し、炭素を含む粒子をス
パッタして基板表面に供給するとともに、水素を含む第
2のイオンビームを入射角75°以上90°以下の範囲
で前記基板表面に照射することを特徴とするダイヤモン
ド薄膜の形成方法。 - (2)膜形成中の基板温度を100℃以下としたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のダイヤモンド薄
膜の形成方法。 - (3)第1のイオンビームのエネルギを100eV以上
10KeV以下とし、第2のイオンビームのエネルギを
10eV以上5KeV以下としたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のダイヤモンド薄膜の形成方法。 - (4)第1のイオンビームにさらに炭素を加えたことを
特徴とする特許請求の範囲第3項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 |
---|---|---|---|
JP11415887A JPS63282199A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | ダイヤモンド薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11415887A JPS63282199A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | ダイヤモンド薄膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63282199A true JPS63282199A (ja) | 1988-11-18 |
Family
ID=14630606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11415887A Pending JPS63282199A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | ダイヤモンド薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63282199A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0432528A2 (de) * | 1989-12-14 | 1991-06-19 | Fried. Krupp AG Hoesch-Krupp | Verfahren zur Erzeugung von Schichten aus harten Kohlenstoffmodifikationen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
EP0617147A3 (en) * | 1993-03-25 | 1997-05-28 | Canon Kk | Method for producing a diamond crystal. |
US7320815B2 (en) * | 2003-09-04 | 2008-01-22 | Seiko Epson Corporation | Method for forming oriented film, oriented film, substrate for electronic device, liquid crystal panel, and electronic device |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP11415887A patent/JPS63282199A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0432528A2 (de) * | 1989-12-14 | 1991-06-19 | Fried. Krupp AG Hoesch-Krupp | Verfahren zur Erzeugung von Schichten aus harten Kohlenstoffmodifikationen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
US5104509A (en) * | 1989-12-14 | 1992-04-14 | Fried. Krupp Gmbh | Method and apparatus for producing layers of hard carbon modifications |
EP0617147A3 (en) * | 1993-03-25 | 1997-05-28 | Canon Kk | Method for producing a diamond crystal. |
US7320815B2 (en) * | 2003-09-04 | 2008-01-22 | Seiko Epson Corporation | Method for forming oriented film, oriented film, substrate for electronic device, liquid crystal panel, and electronic device |
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