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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- Japan
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- carbon
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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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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
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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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