【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は低圧域におけるダイヤモ
ンドを含む炭素膜またはダイヤモンド膜の作製方法に関
し、特に反応ガスとして昇華性物質であるアダマンタ
ン、ジアマンタン、トリアマンタンを用いてこれらの膜
を作製する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a carbon film containing diamond or a diamond film in a low pressure region, and more particularly to producing these films using a sublimable substance, adamantane, diamantane or triamantane, as a reaction gas. About the method.
【０００２】本発明は低圧域におけるダイヤモンドを含
む炭素膜またはダイヤモンド膜の作製方法に関し、特に
反応ガス導入方法に関する。[0002] The present invention relates to a method for producing a carbon film or a diamond film containing diamond in a low pressure range, and more particularly to a method for introducing a reactive gas.
【０００３】[0003]
【従来の技術】従来、低圧域でダイヤモンドを含む炭素
膜またはダイヤモンド膜を形成する方法としては熱フィ
ラメントＣＶＤ（化学的気相成長）法が最もよく利用さ
れている。該方法とは、例えば図１に示すように石英反
応管１に反応性ガスをガス導入口２より流入し金属タン
グステン（またはタンタル）製フィラメント３に電流を
流し該フィラメントを1500℃〜3000℃に加熱し熱電子を
放出させることによって基板４を 400℃〜1300℃に加熱
する。化学反応により基体上にダイヤモンドを含む炭素
膜またはダイヤモンド膜を形成する方法である。この
時、反応容器内の圧力は 1〜350Torr に維持されてい
る。それゆえ、熱ＣＶＤ法は安価で手軽に行うことがで
きる方法である。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a carbon film containing diamond or a diamond film in a low pressure range, a hot filament CVD (chemical vapor deposition) method is most often used. For example, as shown in FIG. 1, a reactive gas flows into a quartz reaction tube 1 from a gas inlet 2 and an electric current is applied to a metal tungsten (or tantalum) filament 3 as shown in FIG. The substrate 4 is heated to 400 ° C. to 1300 ° C. by heating to emit thermoelectrons. In this method, a carbon film containing diamond or a diamond film is formed on a substrate by a chemical reaction. At this time, the pressure in the reaction vessel is maintained at 1 to 350 Torr. Therefore, the thermal CVD method is an inexpensive and easy method.
【０００４】他のダイヤモンドを含む炭素膜またはダイ
ヤモンド膜形成方法として、マイクロ波プラズマＣＶＤ
法がある。該方法とは、例えば図２に示すようにマイク
ロ波導波管６の一部に石英反応管１を挿入し該石英反応
管の上部から、反応ガスを導入し、下部から真空排気を
行う。マイクロ波の発振周波数は2.45ＧＨｚが最もよく
用いられている。反応容器の圧力は10〜200Torr に保た
れている。As another method of forming a carbon film containing diamond or a diamond film, microwave plasma CVD is used.
There is a law. In this method, for example, as shown in FIG. 2, the quartz reaction tube 1 is inserted into a part of the microwave waveguide 6, a reaction gas is introduced from the upper portion of the quartz reaction tube, and vacuum evacuation is performed from the lower portion. The most frequently used microwave oscillation frequency is 2.45 GHz. The pressure in the reactor is maintained at 10-200 Torr.
【０００５】マイクロ波と磁界の相互作用を利用してダ
イヤモンドを含む炭素膜およびダイヤモンド膜を形成す
る方法としては反応圧力が 0.1Torrより高い場合に起こ
る現象であるＭＣＲ（ Mixed CyclotronResonance）を
用いる有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法と、反応圧力
が 0.1Torr以下と非常に低い場合に起こる現象であるＥ
ＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）を用いるＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法とがある。As a method for forming a carbon film containing diamond and a diamond film by utilizing the interaction between a microwave and a magnetic field, a magnetic field using MCR (Mixed Cyclotron Resonance) which is a phenomenon that occurs when the reaction pressure is higher than 0.1 Torr. E which is a phenomenon that occurs when the reaction pressure is very low (less than 0.1 Torr) with the microwave plasma CVD method
ECR using CR (Electron Cyclotron Resonance)
There is a plasma CVD method.
【０００６】有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法で使用
する装置の概略図を図３に示す。磁場コイル７による磁
界とマイクロ波導波管６から反応室に導入されたマイク
ロ波の相互作用を利用してガス導入口２より流入される
反応性ガスを効率よく励起し、基板４上にダイヤモンド
を含む炭素膜またはダイヤモンド膜を形成する。基板４
は基板保持板を加熱することにより外部コントロールさ
れている。また、浮遊電界８を基板４に加えることもで
きる。反応ガスとしてはメタン、一酸化炭素、エチレ
ン、メタノール、エタノールなどの通常において気体ま
たは液体の炭化水素を水素で希釈したガスが用いられて
いる。また、水、二酸化炭素、酸素を少量添加したガス
も用いられている。FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus used in a magnetic field microwave plasma CVD method. By utilizing the interaction between the magnetic field generated by the magnetic field coil 7 and the microwave introduced from the microwave waveguide 6 into the reaction chamber, the reactive gas flowing from the gas inlet 2 is efficiently excited, and diamond is deposited on the substrate 4. A carbon film or a diamond film is formed. Substrate 4
Is externally controlled by heating the substrate holding plate. Further, a floating electric field 8 can be applied to the substrate 4. As the reaction gas, a gas obtained by diluting a normally gaseous or liquid hydrocarbon with hydrogen, such as methane, carbon monoxide, ethylene, methanol, and ethanol, is used. Further, a gas to which a small amount of water, carbon dioxide, and oxygen are added is also used.
【０００７】ＥＣＲプラズマＣＶＤ法で使用する装置の
形状は有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置とほぼ同じである
が、反応圧力が 0.1Torr以下と非常に低いためにプラズ
マが有磁場マイクロ波ＣＶＤ法より広がり大面積成膜が
可能になっている。そのため、ほとんどのＥＣＲプラズ
マＣＶＤ装置が図４に示してあるようにデポダウン形式
である。図３のような有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置では
反応室の質量および操作性の問題から必然的に大面積に
成膜するのは非常に効率が悪い。一般には反応ガスをガ
ス導入口２より流入するが、希釈ガスをガス導入口２よ
り、原料ガスをガス導入口９またはガス導入口10より流
入する方法も用いられている。希釈ガスとしては水素が
用いられ、原料ガスとして通常は気体で存在しているメ
タン、アセチレン、一酸化炭素、二酸化炭素などが用い
られ、極稀に通常は液体で存在しているメタノール、エ
タノール、アセトンなどが用いられている。基板保持台
を回転させることによって基板４上のダイヤモンドを含
む炭素膜またはダイヤモンド膜の膜厚および膜質の均一
性を向上させることを行うこともある。[0007] The shape of the apparatus used in the ECR plasma CVD method is almost the same as that of the magnetic field microwave CVD apparatus. However, since the reaction pressure is very low at 0.1 Torr or less, the plasma spreads more than the magnetic field microwave CVD method. Area deposition is possible. For this reason, most ECR plasma CVD apparatuses are of a deposit-down type as shown in FIG. In a magnetic field microwave CVD apparatus as shown in FIG. 3, it is very inefficient to form a film on a large area inevitably due to the problem of the mass and operability of the reaction chamber. Generally, a reaction gas flows in from the gas inlet 2, but a method in which a diluent gas flows in from the gas inlet 2 and a raw material gas flows in from the gas inlet 9 or the gas inlet 10 is also used. Hydrogen is used as a diluting gas, and methane, acetylene, carbon monoxide, carbon dioxide, etc., which are usually present as gases, are used as raw material gases, and rarely, usually, methanol, ethanol, Acetone is used. By rotating the substrate holder, the thickness and quality of the diamond-containing carbon film or diamond film on the substrate 4 may be improved in some cases.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記の磁界とマイクロ
波の相互作用を利用している有磁場マイクロ波ＣＶＤ法
では成膜速度が１μｍ／ｈｒ以下であり、ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法においては 0.3μｍ／ｈｒ以下である。In the above-mentioned magnetic field microwave CVD method utilizing the interaction between a magnetic field and a microwave, the film forming speed is 1 μm / hr or less, and in the ECR plasma CVD method, it is 0.3 μm / hr. hr or less.
【０００９】有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置では大面積上
に成膜することが困難で最大φ100mm の基板上にしか成
膜することができない。With a magnetic field microwave CVD apparatus, it is difficult to form a film on a large area, and a film can be formed only on a substrate having a maximum diameter of φ100 mm.
【００１０】ＥＣＲプラズマＣＶＤ法においては、ダイ
ヤモンド成分が少ない炭素膜しか形成されない。まし
て、ダイヤモンド膜になることはまずない。さらに、ガ
ス導入口２より混合ガスを流入する場合、基板に活性種
が到達するまでに再結合が起こり、炭素を含む活性種を
基板近傍で十分に得ることができない。そのため、上記
よりさらに低い成膜速度しか得られなかった。ガス導入
口９より原料ガスを、ガス導入口２より希釈ガスを流入
した場合、プラズマの広がりの端で境界ができ、十分な
原料ガスを基板に供給することができない。そのため、
成膜速度が低くなっている。ガス導入口10より原料ガス
を、ガス導入口２より希釈ガスを流入すると、成膜速度
は 0.3μｍ／ｈｒとＥＣＲプラズマＣＶＤ法で考えられ
る最大の成膜速度を保つことはできるが均一性はあまり
良くなく、膜厚についてみれば、最大膜厚の30％以下の
膜厚部分さえ存在する。これは、ガス導入管にプラズマ
がさえぎられているためだと考えられる。In the ECR plasma CVD method, only a carbon film having a small diamond component is formed. Furthermore, it is unlikely to become a diamond film. Furthermore, when the mixed gas flows from the gas inlet 2, recombination occurs before the active species reaches the substrate, and the active species containing carbon cannot be sufficiently obtained near the substrate. For this reason, only a lower deposition rate than the above was obtained. When a source gas flows in from the gas inlet 9 and a diluent gas flows in from the gas inlet 2, a boundary is formed at the end of the spread of the plasma, and a sufficient source gas cannot be supplied to the substrate. for that reason,
The deposition rate is low. When a raw material gas flows in through the gas inlet 10 and a diluent gas flows in through the gas inlet 2, the film formation rate can be maintained at 0.3 μm / hr, which is the maximum film formation rate conceivable in the ECR plasma CVD method, but the uniformity is low. It is not so good, and when it comes to the film thickness, there is even a film thickness portion of 30% or less of the maximum film thickness. This is probably because the plasma was blocked by the gas inlet tube.
【００１１】[0011]
【問題を解決するための手段】成膜速度を向上するため
に反応ガスの種類を考えればよい。従来では、気体もし
くは液体の反応ガスを使用していたが、ダイヤモンド構
造と同じSP3混成軌道を有する立体構造を持った固体を
昇華させて反応ガスとして利用すれば、成膜速度の向
上、さらには膜質の向上を期待できる。そのため図５に
構造式が示してあるアダマンタン、ジアマンタン、トリ
アマンタンなどの分子構造中にダイヤモンド構造を持つ
有機化合物を用いる。例えば、アダマンタンを原料ガス
として使用することによって最大７μｍ／hrの成膜速度
を得ることができるようになった。Means for Solving the Problems In order to improve the film forming speed, the type of the reaction gas may be considered. Conventionally, a gas or liquid reaction gas was used, but if a solid having a three-dimensional structure having the same SP3 hybrid orbit as the diamond structure is sublimated and used as a reaction gas, the film formation rate can be improved, Can be expected to improve the film quality. Therefore, an organic compound having a diamond structure in the molecular structure such as adamantane, diamantane, and triamantane whose structural formula is shown in FIG. 5 is used. For example, by using adamantane as a source gas, a film formation rate of up to 7 μm / hr can be obtained.
【００１２】さらに、均一性を上げるためにガス導入方
法を考えた。図６にダイヤモンドを含む炭素膜またはダ
イヤモンド膜を形成するのに使用した装置の概略図を示
す。外観はＥＣＲプラズマＣＶＤ装置と大差ないが、ガ
ス導入方法が異なっている。減圧状態に保持されたプラ
ズマ発生室11に水素原子、または酸素原子、または水素
原子と酸素原子の両方を含む気体をガス導入口２より導
入し、該気体に対して外部より磁界及びマイクロ波電力
を加え、その相互作用により高密度のプラズマを発生せ
しめ、水素原子、または酸素原子、または水素原子と酸
素原子の両方を含む気体中の励起されたイオン種、活性
種などを反応室中に保持されている基板表面上に吹きつ
け、基板保持台を回転しつつ基板保持台中央下部にある
ガス導入口11より炭素を含む膜形成気体を流入し、前記
基板表面上にダイヤモンドを含む炭素膜またはダイヤモ
ンド膜を形成する。このようにすれば、ガス導入管によ
ってプラズマがさえぎられることなく炭素を含んだ原料
ガスを基板近傍に流すことが可能である。ただし、基板
の置き方が変わるため大面積上に成膜するには工夫を要
する。図７に基板保持台を上からみた図を示す。個々の
基板４は処理面積が小さくなるが、全体で見れば大面積
に成膜されることには変わりがない。すなわち、多枚数
処理ができるので面積的には問題ない。また、個々の基
板の処理面積を大きくしたいのであれば、反応室、プラ
ズマ生成室を基板の大きさに合わせて大きく作製すれば
よい。Further, a method for introducing gas has been considered to improve the uniformity. FIG. 6 shows a schematic view of an apparatus used for forming a carbon film containing diamond or a diamond film. Although the appearance is not much different from the ECR plasma CVD apparatus, the gas introduction method is different. A gas containing hydrogen atoms or oxygen atoms, or a gas containing both hydrogen atoms and oxygen atoms, is introduced into the plasma generation chamber 11 maintained under reduced pressure from the gas inlet 2, and a magnetic field and microwave power are applied to the gas from outside. And generate high-density plasma by the interaction, and keep the excited ionic species and active species in the gas containing hydrogen atom, oxygen atom, or gas containing both hydrogen atom and oxygen atom in the reaction chamber. Sprayed on the surface of the substrate, while flowing the film-forming gas containing carbon from the gas introduction port 11 at the lower center of the substrate holder while rotating the substrate holder, a carbon film containing diamond on the substrate surface or A diamond film is formed. In this case, the source gas containing carbon can be flowed to the vicinity of the substrate without interrupting the plasma by the gas introduction tube. However, a device is required to form a film on a large area because the placement of the substrate changes. FIG. 7 shows a view of the substrate holder from above. Although the processing area of each of the substrates 4 is reduced, the film is formed in a large area as a whole. That is, since a large number of sheets can be processed, there is no problem in area. To increase the processing area of each substrate, the reaction chamber and the plasma generation chamber may be made large according to the size of the substrate.
【００１３】低温においては、ダイヤモンドを含む炭素
膜は成膜速度が上昇する傾向にあるが、ダイヤモンド膜
は成膜速度が減少する傾向にある。このように、成膜温
度は成膜される膜に大きな影響を及ぼすので、基板温度
を外部加熱により1000℃まで自由にコントロールできる
ようにした。At a low temperature, the deposition rate of a carbon film containing diamond tends to increase, but the deposition rate of a diamond film tends to decrease. As described above, since the film formation temperature has a great effect on the film to be formed, the substrate temperature can be freely controlled up to 1000 ° C. by external heating.
【００１４】[0014]
【実施例】この実施例では図６の成膜装置を用いてダイ
ヤモンドを含む炭素膜またはダイヤモンド膜を形成し
た。 「実施例１」本実験における成膜条件を以下に示す。基
板はφ100mm のSiウェハーを４枚用いた。図７で示して
あるように基板を配置した。原料ガスとしてアダマンタ
ン10sccm、活性種発生用ガスとして水素 100sccm を用
いた。このとき、アダマンタンは常温常圧の通常状態で
は固体であるが、昇華性の高い固体なので気体にして基
板上に送るのには工夫を要する。すなわち、固体状のア
ダマンタンを試験管内に入れ、試験管内を真空排気すれ
ばアダマンタンが昇華して気体になるが、アダマンタン
のみの気体ではなく大気の成分（窒素、酸素など）を多
く含む気体になってしまう。そこで、真空排気する際に
試験管を液体窒素で冷却することによってアダマンタン
の昇華を抑えることができるので、大気を排気するため
に試験管を液体窒素で冷却しなければならない。反応圧
力は 2.0×10-2Torr、基板温度は500℃、処理時間は１h
r、マイクロ波(2.45GHz) 出力 ３ｋＷ、最大磁場強度
２kgauss。膜厚の測定は、成膜の際にSiウェハー上にマ
スキング用のダミーSiウェハーを置き、成膜された部分
とマスクにより成膜されなかった部分の段差により行っ
た。EXAMPLE In this example, a carbon film containing diamond or a diamond film was formed using the film forming apparatus shown in FIG. Example 1 The film forming conditions in this experiment are shown below. As the substrate, four φ100 mm Si wafers were used. The substrates were arranged as shown in FIG. Adamantane 10 sccm was used as a source gas, and hydrogen 100 sccm was used as a gas for generating active species. At this time, adamantane is a solid in a normal state at normal temperature and normal pressure, but since it is a solid having a high sublimation property, it needs to be devised to send it to a substrate as a gas. In other words, if adamantane in a solid state is put into a test tube and the inside of the test tube is evacuated to a vacuum, the adamantane sublimates into a gas. Would. Therefore, when evacuation is performed, sublimation of adamantane can be suppressed by cooling the test tube with liquid nitrogen, so that the test tube must be cooled with liquid nitrogen to exhaust the atmosphere. Reaction pressure 2.0 × 10-2 Torr, substrate temperature 500 ° C, processing time 1h
r, microwave (2.45GHz) output 3kW, maximum magnetic field strength 2kgauss. The film thickness was measured by placing a dummy Si wafer for masking on the Si wafer at the time of film formation, and measuring the difference between the portion where the film was formed and the portion where the film was not formed by the mask.
【００１５】上記条件で行った実験では膜厚がおよそ６
μｍであった。すなわち、成膜速度がおよそ６μｍ／ｈ
ｒということである。膜厚の均一性評価すなわちφ100m
m Siウェハー上に成膜された膜の膜厚分布を図８に示
す。原料ガス導入口付近の膜が厚くなっているが、最も
膜が薄い部分でも最大膜厚の90％以上の膜厚があるので
均一性は良い膜であると言える。In an experiment conducted under the above conditions, a film thickness of about 6
μm. That is, the deposition rate is about 6 μm / h
r. Evaluation of film thickness uniformity, ie φ100m
FIG. 8 shows the film thickness distribution of the film formed on the m Si wafer. Although the film near the source gas inlet is thicker, it can be said that the film has good uniformity because the thinnest portion has a film thickness of 90% or more of the maximum film thickness.
【００１６】ところで、実際に成膜された膜がダイヤモ
ンドを含む炭素膜またはダイヤモンド膜になっているか
調べなければならない。そこで、ラマン分光法により膜
質を評価した。図９にφ100mm Siウェハーの中心部分に
成膜された膜の膜質をラマン分光法で測定した結果を示
す。1550cm-1付近にアモルファス状炭素膜のブロードな
ピークが存在しているが、1332cm-1にダイヤモンドの鋭
いピークを確認することができる。かなりダイヤモンド
成分が含まれている炭素膜である。すなわち、ダイヤモ
ンド膜が成膜されたと考えても良い。ラマン分光の感度
はアモルファス状炭素に対しては鋭い感度をもっている
がダイヤモンドに対してはそれほどの感度はもっていな
いこともピーク強度の差になってあらわれている。Incidentally, it is necessary to check whether the actually formed film is a carbon film containing diamond or a diamond film. Therefore, the film quality was evaluated by Raman spectroscopy. FIG. 9 shows the results of measuring the film quality of the film formed on the central portion of the φ100 mm Si wafer by Raman spectroscopy. 1550cm broad peak of the amorphous carbon film in the vicinity of-1 is present, but it is possible to confirm the sharp peak of diamond in 1332 cm-1. It is a carbon film that contains a considerable amount of diamond components. That is, it may be considered that a diamond film is formed. The sensitivity of Raman spectroscopy is sharp for amorphous carbon, but not so high for diamond, which is reflected in the difference in peak intensity.
【００１７】「実施例２」本実験における成膜条件を以
下に示す。基板はφ100mm のSiウェハーを４枚用いた。
図７で示してあるように基板を配置した。原料ガスとし
てアダマンタン20sccm、活性種発生用ガスとして水素 1
00sccm、酸素 25sccm の混合ガス を用いた。反応圧力
は 2.0×10-2Torr、基板温度は 500℃、処理時間は１h
r、マイクロ波(2.45GHz) 出力 ３ｋＷ、最大磁場強度
２kgauss。膜厚の測定は、実施例１と同様の方法で行っ
た。Example 2 The film forming conditions in this experiment are shown below. As the substrate, four φ100 mm Si wafers were used.
The substrates were arranged as shown in FIG. Adamantane 20sccm as source gas, hydrogen as active species generation gas 1
A mixed gas of 00 sccm and oxygen 25 sccm was used. Reaction pressure 2.0 × 10-2 Torr, substrate temperature 500 ° C, processing time 1h
r, microwave (2.45GHz) output 3kW, maximum magnetic field strength 2kgauss. The measurement of the film thickness was performed in the same manner as in Example 1.
【００１８】上記条件で行った実験では膜厚がおよそ３
μｍであった。すなわち、成膜速度がおよそ３μｍ／ｈ
ｒということである。φ100mm Siウェハー上に成膜され
た膜の膜厚分布は、最も膜が薄い部分でも最大膜厚の90
％以上の膜厚があるので均一性は良い膜であると言え
る。In an experiment conducted under the above conditions, the film thickness was about 3
μm. That is, the deposition rate is about 3 μm / h
r. The film thickness distribution of a film formed on a φ100 mm Si wafer is 90
%, It can be said that the film has good uniformity.
【００１９】ラマン分光法により膜質を評価した。図10
にφ100mmSiウェハーの中心部分に成膜された膜の膜質
をラマン分光法で測定した結果を示す。1332cm-1にダイ
ヤモンドの鋭いピークが存在している。1550cm-1付近の
アモルファス状炭素膜のブロードなピークはほとんど確
認することがきない。すなわち、本実験で形成された膜
はダイヤモンド膜である。The film quality was evaluated by Raman spectroscopy. FIG.
2 shows the results of measuring the film quality of the film formed on the central portion of the φ100 mm Si wafer by Raman spectroscopy. A sharp diamond peak exists at 1332 cm-1 . A broad peak of the amorphous carbon film near 1550 cm-1 can hardly be confirmed. That is, the film formed in this experiment is a diamond film.
【００２０】本実験および実施例１より、活性種発生用
ガスに酸素を加えると膜質は向上するが成膜速度は減少
することがわかる。From this experiment and Example 1, it can be seen that when oxygen is added to the active species generating gas, the film quality is improved, but the film formation rate is reduced.
【００２１】「実施例３」本実験における成膜条件を以
下に示す。基板はφ100mm のSiウェハーを４枚用いた。
図７で示してあるように基板を配置した。原料ガスとし
てジアマンタン10sccm、活性種発生用ガスとして水素 1
00sccm を用いた。ジアマンタンはアダマンタンと同じ
昇華性の固体なので実施例１と同様の処理を行わなけれ
ばならない。反応圧力は 2.0×10-2Torr、基板温度は 5
00℃、処理時間は１hr、マイクロ波(2.45GHz) 出力 ３
ｋＷ、最大磁場強度２kgauss。膜厚の測定は、実施例１
と同様の方法で行った。Example 3 The film forming conditions in this experiment are shown below. As the substrate, four φ100 mm Si wafers were used.
The substrates were arranged as shown in FIG. Diamantane 10sccm as source gas, hydrogen as active species generating gas 1
00 sccm was used. Since diamantane is the same sublimable solid as adamantane, the same treatment as in Example 1 must be performed. Reaction pressure 2.0 × 10-2 Torr, substrate temperature 5
00 ° C, processing time 1 hour, microwave (2.45GHz) output 3
kW, maximum magnetic field strength 2 kgauss. The measurement of the film thickness was performed in Example 1.
Was performed in the same manner as described above.
【００２２】上記条件で行った実験では膜厚がおよそ10
μｍであった。すなわち、成膜速度がおよそ10μｍ／ｈ
ｒということである。φ100mm Siウェハー上に成膜され
た膜の膜厚分布は、最も膜が薄い部分でも最大膜厚の90
％以上の膜厚があるので均一性は良い膜であると言え
る。In an experiment conducted under the above conditions, the film thickness was about 10
μm. That is, the deposition rate is about 10 μm / h
r. The film thickness distribution of a film formed on a φ100 mm Si wafer is 90
%, It can be said that the film has good uniformity.
【００２３】ラマン分光法により膜質を評価した。図11
にφ100mmSiウェハーの中心部分に成膜された膜の膜質
をラマン分光法で測定した結果を示す。1550cm-1付近に
アモルファス状炭素膜のブロードなピークが存在してい
るが、1332cm-1にダイヤモンドの鋭いピークを確認する
ことができる。膜質は実施例１とほぼ同じダイヤモンド
膜である。The film quality was evaluated by Raman spectroscopy. FIG.
2 shows the results of measuring the film quality of the film formed on the central portion of the φ100 mm Si wafer by Raman spectroscopy. 1550cm broad peak of the amorphous carbon film in the vicinity of-1 is present, but it is possible to confirm the sharp peak of diamond in 1332 cm-1. The film quality is substantially the same as that of the first embodiment.
【００２４】本実験および実施例１より、炭素原子を含
む原料ガスをアダマンタンからジアマンタンに変えると
膜質は変化しないが、成膜速度が向上することがわか
る。From this experiment and Example 1, it can be seen that changing the raw material gas containing carbon atoms from adamantane to diamantane does not change the film quality, but improves the film formation rate.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ダイ
ヤモンドを含む炭素膜またはダイヤモンド膜を従来より
10倍以上の成膜速度および従来以上の均一性をもって得
ることができるようになった。As described above, according to the present invention, a carbon film containing diamond or a diamond film is conventionally formed.
It has become possible to obtain a film with a deposition rate of 10 times or more and uniformity more than the conventional one.
【図１】熱フィラメントＣＶＤ装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a hot filament CVD apparatus.
【図２】マイクロ波ＣＶＤ装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a microwave CVD apparatus.
【図３】有磁場マイクロ波ＣＶＤ装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a magnetic field microwave CVD apparatus.
【図４】ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略図である。FIG. 4 is a schematic view of an ECR plasma CVD apparatus.
【図５】（Ａ）アダマンタン、（Ｂ）ジアマンタン、
（Ｃ）トリアマンタンの構造図である。FIG. 5 (A) adamantane, (B) diamantane,
(C) It is a structural diagram of triamantane.
【図６】本実験で用いたプラズマＣＶＤ装置の概略図で
ある。FIG. 6 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus used in this experiment.
【図７】基板保持台を上からみた概略図である。FIG. 7 is a schematic view of the substrate holding table as viewed from above.
【図８】膜厚分布を表した図である。FIG. 8 is a diagram showing a film thickness distribution.
【図９】アダマンタンを用いて成膜したダイヤモンド膜
のラマンスペクトルである。FIG. 9 is a Raman spectrum of a diamond film formed using adamantane.
【図10】酸素を混合して成膜したダイヤモンド膜のラマ
ンスペクトルである。FIG. 10 is a Raman spectrum of a diamond film formed by mixing oxygen.
【図11】ジアマンタンを用いて成膜したダイヤモンド膜
のラマンスペクトルである。FIG. 11 is a Raman spectrum of a diamond film formed using diamantane.
１ 石英反応管 ２、９、10、11 ガス導入口 ３ フィラメント ４ 基板 ５ 排気 ６ マイクロ波導波管 ７ 磁場コイル ８ 浮遊電位 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quartz reaction tube 2, 9, 10, 11 Gas inlet 3 Filament 4 Substrate 5 Exhaust 6 Microwave waveguide 7 Magnetic field coil 8 Floating potential
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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