JP2543754Y2 - 人工ダイヤモンド析出装置 - Google Patents
人工ダイヤモンド析出装置Info
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- JP2543754Y2 JP2543754Y2 JP2665191U JP2665191U JP2543754Y2 JP 2543754 Y2 JP2543754 Y2 JP 2543754Y2 JP 2665191 U JP2665191 U JP 2665191U JP 2665191 U JP2665191 U JP 2665191U JP 2543754 Y2 JP2543754 Y2 JP 2543754Y2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この考案は、ダイヤモンド膜の歪
を除去することができる人工ダイヤモンド析出装置に関
するものである。
を除去することができる人工ダイヤモンド析出装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、人工ダイヤモンドの析出生成方法
として多数の方法が提案され実用に供されているが、中
でもマイクロ波共振器（高エネルギー体）により反応室
内にマイクロ波無極放電域を形成し、この放電域におい
て反応ガスを分解させて基板等の被処理材の表面に人工
ダイヤモンドを析出させる方法は、比較的簡単な装置で
安定した人工ダイヤモンド膜を高速で成膜することがで
きることから、特に注目されている方法である。
として多数の方法が提案され実用に供されているが、中
でもマイクロ波共振器（高エネルギー体）により反応室
内にマイクロ波無極放電域を形成し、この放電域におい
て反応ガスを分解させて基板等の被処理材の表面に人工
ダイヤモンドを析出させる方法は、比較的簡単な装置で
安定した人工ダイヤモンド膜を高速で成膜することがで
きることから、特に注目されている方法である。
【０００３】上記の方法は、例えば、図２に示す様な人
工ダイヤモンド析出装置（以下、単に析出装置と略称す
る）１を用いて行われる。この析出装置１は、基板（被
処理材）２にダイヤモンドを析出させるための石英製の
反応室３と、該反応室３に主としてＣＨ4，Ｃ2Ｈ2等の
炭化水素と該炭化水素のキャリアガスとなるＨ2ガスと
で構成される反応ガスＧを導入するＭｏ製の反応ガス導
入管４と、前記反応室３から反応ガスＧを排出する反応
ガス排出管５とから概略構成されている。
工ダイヤモンド析出装置（以下、単に析出装置と略称す
る）１を用いて行われる。この析出装置１は、基板（被
処理材）２にダイヤモンドを析出させるための石英製の
反応室３と、該反応室３に主としてＣＨ4，Ｃ2Ｈ2等の
炭化水素と該炭化水素のキャリアガスとなるＨ2ガスと
で構成される反応ガスＧを導入するＭｏ製の反応ガス導
入管４と、前記反応室３から反応ガスＧを排出する反応
ガス排出管５とから概略構成されている。
【０００４】反応室３には、制御機構６により制御さ
れ、該反応室３内を上下方向に移動自在かつ任意の位置
に固定自在なる昇降装置８が設けられており、該昇降装
置８の上部８ａには複数の基板２，…を支持するための
Ｍｏ製のワークホルダ９が固定されている。また、この
ワークホルダ９の下面には熱電対１０が取り付けられて
いる。尚、ワークホルダ９を移動させる制御機構６及び
昇降装置８は移送手段を構成する。
れ、該反応室３内を上下方向に移動自在かつ任意の位置
に固定自在なる昇降装置８が設けられており、該昇降装
置８の上部８ａには複数の基板２，…を支持するための
Ｍｏ製のワークホルダ９が固定されている。また、この
ワークホルダ９の下面には熱電対１０が取り付けられて
いる。尚、ワークホルダ９を移動させる制御機構６及び
昇降装置８は移送手段を構成する。
【０００５】また、この反応室３には、該反応室３の上
部位置にワークホルダ９を移動したときに、この上に支
持された基板２の表面２ａと対向する所定距離上方の位
置にマイクロ波無極放電域３ａ（放電域）を形成するた
めのマイクロ波共振器１１が、反応室３内に水平方向に
設けられている。また、この反応室３の周囲には該反応
室３を所定温度に加熱するための電気炉１２が配設され
ている。
部位置にワークホルダ９を移動したときに、この上に支
持された基板２の表面２ａと対向する所定距離上方の位
置にマイクロ波無極放電域３ａ（放電域）を形成するた
めのマイクロ波共振器１１が、反応室３内に水平方向に
設けられている。また、この反応室３の周囲には該反応
室３を所定温度に加熱するための電気炉１２が配設され
ている。
【０００６】次に、この析出装置１を用いて基板２の表
面２ａにダイヤモンドを成膜する方法について説明す
る。まず、反応ガス導入管４により反応ガスＧを反応室
３内に導入し、この反応ガスＧをマイクロ波無極放電域
３ａからワークホルダ９に向かう様に垂直に流下させ、
反応ガス排出管５により反応室３の外方へ排出させる。
面２ａにダイヤモンドを成膜する方法について説明す
る。まず、反応ガス導入管４により反応ガスＧを反応室
３内に導入し、この反応ガスＧをマイクロ波無極放電域
３ａからワークホルダ９に向かう様に垂直に流下させ、
反応ガス排出管５により反応室３の外方へ排出させる。
【０００７】この間、反応室３内の雰囲気圧力を１０〜
３００ｔｏｒｒに保持しながらマイクロ波共振器１１に
より周波数２.４５ＧＨｚ、５００Ｗの出力でマイクロ
波無極放電域３ａにマイクロ波無極放電を発生させ、反
応ガスＧの加熱活性化を図るとともに、所定間隔下方に
配置された基板２の表面２ａの温度を電気炉１２を用い
て８００〜１０００℃の範囲内で保ち、この状態で反応
ガスＧを熱分解させて基板２の表面２ａに人工ダイヤモ
ンドを析出させる。
３００ｔｏｒｒに保持しながらマイクロ波共振器１１に
より周波数２.４５ＧＨｚ、５００Ｗの出力でマイクロ
波無極放電域３ａにマイクロ波無極放電を発生させ、反
応ガスＧの加熱活性化を図るとともに、所定間隔下方に
配置された基板２の表面２ａの温度を電気炉１２を用い
て８００〜１０００℃の範囲内で保ち、この状態で反応
ガスＧを熱分解させて基板２の表面２ａに人工ダイヤモ
ンドを析出させる。
【０００８】この場合、反応ガスＧはマイクロ波無極放
電により分解されて活性化された遊離炭素（Ｃ）とな
り、基板２の上方からワークホルダ９の周囲に向かって
流れ、この活性化された遊離炭素が基板２の表面２ａに
速やかに推積し、該表面２ａにグラファイト構造とダイ
ヤモンド構造が混在して形成される。ここでは、グラフ
ァイト構造の方が弱い構造であるから反応ガスＧの分解
時に生成される原子状の水素（Ｈ）により表面２ａから
選択的に除去されダイヤモンド構造のみが残ることとな
る。
電により分解されて活性化された遊離炭素（Ｃ）とな
り、基板２の上方からワークホルダ９の周囲に向かって
流れ、この活性化された遊離炭素が基板２の表面２ａに
速やかに推積し、該表面２ａにグラファイト構造とダイ
ヤモンド構造が混在して形成される。ここでは、グラフ
ァイト構造の方が弱い構造であるから反応ガスＧの分解
時に生成される原子状の水素（Ｈ）により表面２ａから
選択的に除去されダイヤモンド構造のみが残ることとな
る。
【０００９】ダイヤモンドが析出された基板２は、昇降
装置８により下方に所定距離移動され自然冷却される。
装置８により下方に所定距離移動され自然冷却される。
【００１０】
【考案が解決しようとする課題】ところで、上記の析出
装置１では、ダイヤモンドが析出された基板２は昇降装
置８により下方に所定距離移動されて自然冷却されるた
めに、該基板２に析出されたダイヤモンド膜に熱膨張係
数の差により歪が発生するという問題があった。
装置１では、ダイヤモンドが析出された基板２は昇降装
置８により下方に所定距離移動されて自然冷却されるた
めに、該基板２に析出されたダイヤモンド膜に熱膨張係
数の差により歪が発生するという問題があった。
【００１１】特に、冷却が始まった時点での冷却速度は
極めて急速であるから、この際にダイヤモンド膜に発生
する歪はかなり大きなものとなり、場合によっては該ダ
イヤモンド膜の表面にマイクロクラックや亀裂が発生す
る等の不具合が生じることとなる。したがって、歪のな
い良好な人工ダイヤモンド膜を均一に析出させることが
難しく、製品歩留まりが極めて悪いという欠点があっ
た。
極めて急速であるから、この際にダイヤモンド膜に発生
する歪はかなり大きなものとなり、場合によっては該ダ
イヤモンド膜の表面にマイクロクラックや亀裂が発生す
る等の不具合が生じることとなる。したがって、歪のな
い良好な人工ダイヤモンド膜を均一に析出させることが
難しく、製品歩留まりが極めて悪いという欠点があっ
た。
【００１２】人工ダイヤモンドを析出させるには、かな
りの反応時間を必要とするものであるから、上記の製品
歩留まりの低下は装置の効率を著るしく低下させること
となる。
りの反応時間を必要とするものであるから、上記の製品
歩留まりの低下は装置の効率を著るしく低下させること
となる。
【００１３】この考案は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、以上の欠点を有効に解決することができ
る析出装置を提供することにある。
ものであって、以上の欠点を有効に解決することができ
る析出装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この考案は次の様な析出装置を採用した。すなわ
ち、被処理材にダイヤモンドを析出させるための反応室
と、該反応室に反応ガスを導入する反応ガス導入管と、
前記反応室から反応ガスを排出する反応ガス排出管と、
前記被処理材を支持するワークホルダと、前記反応ガス
導入管から供給された反応ガスを加熱分解する放電域を
形成するマイクロ波共振器とを具備し、反応ガスが前記
放電域を通過して前記被処理材表面にダイヤモンドが析
出されるようにした人工ダイヤモンド析出装置におい
て、被処理材表面にダイヤモンドが析出される位置より
反応ガスの流路の下流側である被処理材の冷却位置に、
被処理材を加熱する加熱手段を設けるとともに、前記被
処理材の表面にダイヤモンドが析出される位置から前記
被処理材の冷却位置迄ワークホルダを相対移動させる移
送手段を設けたことを特徴とする。
に、この考案は次の様な析出装置を採用した。すなわ
ち、被処理材にダイヤモンドを析出させるための反応室
と、該反応室に反応ガスを導入する反応ガス導入管と、
前記反応室から反応ガスを排出する反応ガス排出管と、
前記被処理材を支持するワークホルダと、前記反応ガス
導入管から供給された反応ガスを加熱分解する放電域を
形成するマイクロ波共振器とを具備し、反応ガスが前記
放電域を通過して前記被処理材表面にダイヤモンドが析
出されるようにした人工ダイヤモンド析出装置におい
て、被処理材表面にダイヤモンドが析出される位置より
反応ガスの流路の下流側である被処理材の冷却位置に、
被処理材を加熱する加熱手段を設けるとともに、前記被
処理材の表面にダイヤモンドが析出される位置から前記
被処理材の冷却位置迄ワークホルダを相対移動させる移
送手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
【作用】この考案の析出装置では、反応室内で、反応ガ
ス導入管から導入される反応ガスが、放電域を通過する
ことで加熱分解されてダイヤモンドが被処理材に析出
し、その後、ワークホルダをダイヤモンド析出位置から
被処理材の冷却位置迄相対移動させ、被処理材を加熱手
段によって加熱することにより徐々に冷却する。該被処
理材に析出されたダイヤモンド膜は、この徐冷により冷
却初期の歪が取り除かれる。
ス導入管から導入される反応ガスが、放電域を通過する
ことで加熱分解されてダイヤモンドが被処理材に析出
し、その後、ワークホルダをダイヤモンド析出位置から
被処理材の冷却位置迄相対移動させ、被処理材を加熱手
段によって加熱することにより徐々に冷却する。該被処
理材に析出されたダイヤモンド膜は、この徐冷により冷
却初期の歪が取り除かれる。
【００１６】
【実施例】以下、この考案の一実施例について図１を基
に説明する。この一実施例の析出装置２１は、従来例で
説明した析出装置１にヒーター（加熱手段）２２を設け
たものであり、このヒーター２２以外の構成要素につい
ては同一の符号を付し、説明を省略する。
に説明する。この一実施例の析出装置２１は、従来例で
説明した析出装置１にヒーター（加熱手段）２２を設け
たものであり、このヒーター２２以外の構成要素につい
ては同一の符号を付し、説明を省略する。
【００１７】このヒーター２２は、タングステン（Ｗ）
もしくはモリブデン（Ｍｏ）製の抵抗体からなるもの
で、反応室３のマイクロ波無極放電域３ａ（放電域）の
下方の所定位置に移動したワークホルダ９の周囲外方で
あって、マイクロ波無極放電域３ａによるダイヤモンド
析出位置から外れた位置に、該ワークホルダ９及び基板
２を取り囲む様に取り付けられている。
もしくはモリブデン（Ｍｏ）製の抵抗体からなるもの
で、反応室３のマイクロ波無極放電域３ａ（放電域）の
下方の所定位置に移動したワークホルダ９の周囲外方で
あって、マイクロ波無極放電域３ａによるダイヤモンド
析出位置から外れた位置に、該ワークホルダ９及び基板
２を取り囲む様に取り付けられている。
【００１８】次に、このヒーター２２の作用について図
１に基づき説明する。従来例と同様の方法により表面２
ａにダイヤモンドが析出された基板２を、昇降装置８に
より反応室３の下部の所定位置に移動し、この基板２を
ヒーター２２により加熱し、この基板２を徐々に冷却す
る。この場合、該基板２に析出されたダイヤモンド膜は
この徐冷により歪が取り除かれて極めて結晶性のよい人
工ダイヤモンド膜となる。
１に基づき説明する。従来例と同様の方法により表面２
ａにダイヤモンドが析出された基板２を、昇降装置８に
より反応室３の下部の所定位置に移動し、この基板２を
ヒーター２２により加熱し、この基板２を徐々に冷却す
る。この場合、該基板２に析出されたダイヤモンド膜は
この徐冷により歪が取り除かれて極めて結晶性のよい人
工ダイヤモンド膜となる。
【００１９】いま、 反応ガス組成：容量割合でＨ2／ＣＨ4＝１０００cc／mi
n／８cc／min マイクロ波無極放電域３ａと基板２の表面２ａとの距
離：５mm 反応室３内の雰囲気圧力：２０torr マイクロ波共振器１１の出力：周波数２.４５ＧＨｚ、
５００Ｗ 反応時間：６時間 冷却：自然冷却（炉冷） の条件で基板２の表面２ａに人工ダイヤモンドを析出さ
せ、この基板２を 冷却速度：−２００℃／時間 の条件で冷却したところ、基板２の表面２ａには、平均
膜厚４μmの人工ダイヤモンド膜が歪なく均一に形成さ
れた。また、ワークホルダ９に保持された基板２の全てに
歪のない均一な人工ダイヤモンド膜が形成されており、
従来と比べて製品の歩留まりが大幅に向上することがわ
かった。
n／８cc／min マイクロ波無極放電域３ａと基板２の表面２ａとの距
離：５mm 反応室３内の雰囲気圧力：２０torr マイクロ波共振器１１の出力：周波数２.４５ＧＨｚ、
５００Ｗ 反応時間：６時間 冷却：自然冷却（炉冷） の条件で基板２の表面２ａに人工ダイヤモンドを析出さ
せ、この基板２を 冷却速度：−２００℃／時間 の条件で冷却したところ、基板２の表面２ａには、平均
膜厚４μmの人工ダイヤモンド膜が歪なく均一に形成さ
れた。また、ワークホルダ９に保持された基板２の全てに
歪のない均一な人工ダイヤモンド膜が形成されており、
従来と比べて製品の歩留まりが大幅に向上することがわ
かった。
【００２０】以上説明した様に、この考案の析出装置２
１によれば、反応室３の下部の所定位置に移動したワー
クホルダ９の周囲外方であって、マイクロ波無極放電域
３ａによるダイヤモンド析出位置より下流側の位置に、
該ワークホルダ９及び基板２を取り囲む様にヒーター２
２を設けたので、該ヒーター２２は、表面２ａにダイヤ
モンドが析出された基板２を加熱することにより該基板
２を徐々に冷却させて該基板２に析出されたダイヤモン
ド膜の初期冷却時の歪を取り除くことができ、このダイ
ヤモンド膜におけるマイクロクラックや亀裂等の発生を
防止することができる。したがって、歪のない極めて結
晶性のよい人工ダイヤモンド膜を作成することが可能に
なる。これにより、全ての基板２の表面２ａに冷却時の
歪のない極めて均一な人工ダイヤモンドを成膜させるこ
とができ、製品歩留まりを大巾に向上させることができ
る。
１によれば、反応室３の下部の所定位置に移動したワー
クホルダ９の周囲外方であって、マイクロ波無極放電域
３ａによるダイヤモンド析出位置より下流側の位置に、
該ワークホルダ９及び基板２を取り囲む様にヒーター２
２を設けたので、該ヒーター２２は、表面２ａにダイヤ
モンドが析出された基板２を加熱することにより該基板
２を徐々に冷却させて該基板２に析出されたダイヤモン
ド膜の初期冷却時の歪を取り除くことができ、このダイ
ヤモンド膜におけるマイクロクラックや亀裂等の発生を
防止することができる。したがって、歪のない極めて結
晶性のよい人工ダイヤモンド膜を作成することが可能に
なる。これにより、全ての基板２の表面２ａに冷却時の
歪のない極めて均一な人工ダイヤモンドを成膜させるこ
とができ、製品歩留まりを大巾に向上させることができ
る。
【００２１】
【考案の効果】以上説明した様に、この考案の人工ダイ
ヤモンド析出装置によれば、被処理材表面にダイヤモン
ドが析出される位置より反応ガスの流路の下流側である
被処理材の冷却位置に、被処理材を加熱する加熱手段を
設けるとともに、被処理材の表面にダイヤモンドが析出
される位置から被処理材の冷却位置迄ワークホルダを相
対移動させる移送手段を設けたから、被処理材を徐々に
冷却させて該被処理材に析出された人工ダイヤモンド膜
の初期冷却時の歪を取り除くことができ、この人工ダイ
ヤモンド膜におけるマイクロクラックや亀裂等の発生を
防止することができる。したがって、歪のない極めて結
晶性のよい人工ダイヤモンド膜を作成することが可能に
なる。これにより、全ての被処理材に冷却時の歪のない
極めて均一な人工ダイヤモンドを成膜させることがで
き、製品歩留まりを大巾に向上させることができる。
ヤモンド析出装置によれば、被処理材表面にダイヤモン
ドが析出される位置より反応ガスの流路の下流側である
被処理材の冷却位置に、被処理材を加熱する加熱手段を
設けるとともに、被処理材の表面にダイヤモンドが析出
される位置から被処理材の冷却位置迄ワークホルダを相
対移動させる移送手段を設けたから、被処理材を徐々に
冷却させて該被処理材に析出された人工ダイヤモンド膜
の初期冷却時の歪を取り除くことができ、この人工ダイ
ヤモンド膜におけるマイクロクラックや亀裂等の発生を
防止することができる。したがって、歪のない極めて結
晶性のよい人工ダイヤモンド膜を作成することが可能に
なる。これにより、全ての被処理材に冷却時の歪のない
極めて均一な人工ダイヤモンドを成膜させることがで
き、製品歩留まりを大巾に向上させることができる。
【図１】本考案の析出装置の一例を示す概略断面図であ
る。
る。
【図２】従来の析出装置の概略図である。
２１ 人工ダイヤモンド析出装置 ２ 基板（被処理材） ２ａ 表面 ３ 反応室 ３ａ マイクロ波無極放電域 ４ 反応ガス導入管 ５ 反応ガス排出管 ６ 制御機構 ８ 昇降装置 ９ ワークホルダ １０ 熱電対 １１ マイクロ波共振器（高エネルギー体） １２ 電気炉 ２２ ヒーター（加熱手段）
Claims (1)
- 【請求項１】 被処理材にダイヤモンドを析出させるた
めの反応室と、該反応室に反応ガスを導入する反応ガス
導入管と、前記反応室から反応ガスを排出する反応ガス
排出管と、前記被処理材を支持するワークホルダと、前
記反応ガス導入管から供給された反応ガスを加熱分解す
る放電域を形成するマイクロ波共振器とを具備し、前記
反応ガスが前記放電域を通過して前記被処理材表面にダ
イヤモンドが析出されるようにした人工ダイヤモンド析
出装置において、前記被処理材表面にダイヤモンドが析出される位置より
反応ガスの流路の下流側である前記被処理材の冷却位置
に、 被処理材を加熱する加熱手段を設けるとともに、前
記被処理材表面にダイヤモンドが析出される位置から前
記被処理材の冷却位置迄ワークホルダを相対移動させる
移送手段を設けたことを特徴とする人工ダイヤモンド析
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2665191U JP2543754Y2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 人工ダイヤモンド析出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2665191U JP2543754Y2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 人工ダイヤモンド析出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04114568U JPH04114568U (ja) | 1992-10-08 |
| JP2543754Y2 true JP2543754Y2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=31911085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2665191U Expired - Lifetime JP2543754Y2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 人工ダイヤモンド析出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2543754Y2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP2665191U patent/JP2543754Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04114568U (ja) | 1992-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970318 |