JP2638275B2 - Production method of vapor phase diamond thin film using diamond fine powder as seed crystal - Google Patents
Production method of vapor phase diamond thin film using diamond fine powder as seed crystalInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ダイヤモンド薄膜の製造方法に関するもの
である。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a diamond thin film.
(従来の技術と発明が解決しようとする課題) ダイヤモンドは、すべての物質の中で最高の硬度と熱
伝導度をもち、研磨材、カッターなど広く工業的に利用
されている。ダイヤモンドの合成は高温高圧法による製
造法が広く知られている。高圧高温法によるダイヤモン
ド合成法は製造方法が複雑であること、製造装置が大型
になり経済的でないこと、製造工程が簡単でないことな
ど、ダイヤモンド製造法としては種々の難点がある。一
方、最近開発された低気圧相法によるダイヤモンドの合
成法はその製造方法が簡単で、経済的なダイヤモンドの
製造方法である。気相法によるダイヤモンド合成は、薄
膜状ダイヤモンドの合成に特徴がある。ダイヤモンド薄
膜は半導体レーザー、LSIデバイスの放熱板などの電子
材料、また高温半導体としても注目され研究が進んでい
る。ダイヤモンド薄膜はシリコンやタングステンなどの
基板表面に成長させる。(Prior Art and Problems to be Solved by the Invention) Diamond has the highest hardness and thermal conductivity among all materials, and is widely used industrially, such as in abrasives and cutters. A method for producing diamond by a high-temperature and high-pressure method is widely known. The diamond synthesis method by the high-pressure high-temperature method has various difficulties as a diamond manufacturing method, such as a complicated manufacturing method, a large-sized manufacturing apparatus is not economical, and a manufacturing process is not simple. On the other hand, a recently developed low pressure phase method for synthesizing diamond is a simple and economical method for producing diamond. Diamond synthesis by the vapor phase method is characterized by the synthesis of thin film diamond. Diamond thin films are attracting attention as electronic materials such as semiconductor lasers, heat sinks for LSI devices, and high-temperature semiconductors, and are being studied. The diamond thin film is grown on a substrate surface such as silicon or tungsten.
低気圧相法によるダイヤモンド薄膜形成の難点の一つ
は、均一な薄膜が得難いことである。シリコンやタング
ステンを基板として、ダイヤモンドを成長させると、塊
状のダイヤモンド粒子が成長し、表面が荒れて、滑らか
な膜が得られない。この問題の解決策として、ダイヤモ
ンド薄膜形成に先だって、基盤に前処理を施すことが提
案されている。たとえば、粒径数ミクロン程度のダイヤ
モンド粉末の懸濁液に基板を浸し、一定時間超音波で撹
拌すると、ダイヤモンド薄膜の成長が促進され、表面が
滑らかな膜が形成されることがある。その理由としてこ
の前処理によって、基板表面に“きず”が生じ、結晶成
長核の密度が5桁も増大すると考えられている。しかし
ながら、この方法は再現性に欠け、かならずしも表面が
滑らかな膜が得られるとは限らない。One of the difficulties of forming a diamond thin film by the low pressure phase method is that it is difficult to obtain a uniform thin film. When diamond is grown using silicon or tungsten as a substrate, massive diamond particles grow, the surface becomes rough, and a smooth film cannot be obtained. As a solution to this problem, it has been proposed to pretreat the substrate before forming the diamond thin film. For example, when a substrate is immersed in a suspension of diamond powder having a particle diameter of about several microns and stirred for a certain period of time by ultrasonic waves, the growth of a diamond thin film is promoted, and a film having a smooth surface may be formed. It is believed that this pretreatment causes "cracks" on the substrate surface and increases the density of crystal growth nuclei by as much as five orders of magnitude. However, this method lacks reproducibility and does not always provide a film having a smooth surface.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、表面が滑らかで、均質なダイヤモンド薄膜を再現性
よく製造する方法とそのための装置とを提供することを
目的としている。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a uniform diamond thin film having a smooth surface and good reproducibility, and an apparatus therefor.
(課題を解決するための手段) 本発明はダイヤモンド薄膜を形成しようとする基板表
面と、超音波で振動する振動板の間に粒径サブミクロン
以上のダイヤモンド粉末懸濁液層を保つようにし、超音
波を加えてダイヤモンド粉末を粉砕して粒径数十nm以下
のダイヤモンド微粉末を基板表面にうめこみ、これを結
晶核として気相法でダイヤモンド薄膜を形成する方法で
ある。埋め込まれたダイヤモンド微粉末は粒径数十nm以
下のダイヤモンド微粒子からなる粉体である。粉砕され
る前のダイヤモンド粉末はサブミクロン以上(通常数ミ
クロン以上)の粒径なので、それより1〜2桁以上小さ
くなる。ダイヤモンド粉末は超音波によって基板につき
ささり、それが欠けて微粉末が基板にうめこまれる。そ
の結果均一に分散され、高密度のダイヤモンド結晶成長
核となる。(Means for Solving the Problems) The present invention is to maintain a diamond powder suspension layer having a particle diameter of submicron or more between a substrate surface on which a diamond thin film is to be formed and a vibrating plate vibrated by ultrasonic waves. And pulverize the diamond powder to fill the substrate surface with diamond fine powder having a particle size of several tens of nm or less, and use this as a crystal nucleus to form a diamond thin film by a vapor phase method. The embedded diamond fine powder is a powder composed of diamond fine particles having a particle diameter of several tens nm or less. Since the diamond powder before being pulverized has a particle size of submicron or more (usually several microns or more), it is smaller by one to two orders of magnitude. The diamond powder is brought into contact with the substrate by ultrasonic waves, and the chip is chipped and the fine powder is embedded in the substrate. As a result, the nuclei are uniformly dispersed and form high-density diamond crystal nuclei.
また、超音波で振動する振動板とそれに対向する板の
間にダイヤモンド薄膜を形成しようとする気体を配置
し、しかも二つの板の間に粒径サブミクロン以上のダイ
ヤモンド粉末懸濁液あるいはダイヤモンド粉末ペースト
を入れ、超音波を加えてダイヤモンド粉末を粉砕して粒
径数数十nm以下のダイヤモンド微粉末を基体表面に埋め
込んでもよい。In addition, a gas for forming a diamond thin film is arranged between a vibration plate vibrating by ultrasonic waves and a plate opposed thereto, and a diamond powder suspension or a diamond powder paste having a particle size of submicron or more is put between the two plates, Ultrasonic waves may be used to pulverize the diamond powder to bury diamond fine powder having a particle size of several tens of nm or less on the surface of the substrate.
また、粒径サブミクロン以上のダイヤモンド粉末に加
え、粒径数百μmの硬い粒子を懸濁層あるいはペースト
に加えると効率がよい。Efficiency is improved by adding hard particles having a particle size of several hundred μm to the suspension layer or paste in addition to diamond powder having a particle size of submicron or more.
ダイヤモンド薄膜の形成は炭化水素ガスと水素ガスの
混合ガスを加熱またはイオン化等により反応性ガスにす
ることにより行なう。この反応ガスは、基板表面に均一
に分散したダイヤモンド微粉末を種結晶として、ホモエ
ピ結晶成長し、基板と密着性の高い、表面が滑らかで、
均質なダイヤモンド薄膜に成長する。ダイヤモンド薄膜
を形成する基板材料は、ダイヤモンドがホモエピタキシ
ャル気相成長であるものであれば、その種類に格別の限
定はなく、たとえば、酸化物、窒化物、半導体、金属、
半金属があげられる。The diamond thin film is formed by converting a mixed gas of hydrocarbon gas and hydrogen gas into a reactive gas by heating or ionizing. This reaction gas grows homoepitaxially, using diamond fine powder uniformly dispersed on the substrate surface as a seed crystal, and has high adhesion to the substrate, smooth surface,
Grow into a homogeneous diamond thin film. The substrate material for forming the diamond thin film is not particularly limited as long as diamond is homoepitaxial vapor phase growth, and examples thereof include oxides, nitrides, semiconductors, metals,
Semimetals.
低圧気相法でダイヤモンドを形成する方法は、熱気
相、プラズマ気相法、電子衝撃気相法等のダイヤモンド
製造方法で、反応性ガスの流れは粘性流動状態でガス輸
送に方向性がないことが重要である。低圧気相法によっ
て生成させるダイヤモンド薄膜の厚さは、炭化水素ガス
と水素ガスの混合ガスの圧力、混合比、反応炉の温度、
反応処理時間等を調整することにより、所望の厚さに成
長させることができる。The method of forming diamond by the low pressure gas phase method is a diamond manufacturing method such as thermal vapor phase, plasma vapor phase method, electron impact gas phase method, etc., and the reactive gas flow is viscous and there is no direction in gas transport. is important. The thickness of the diamond thin film produced by the low-pressure gas phase method depends on the pressure of the mixed gas of hydrocarbon gas and hydrogen gas, the mixing ratio, the temperature of the reactor,
By adjusting the reaction time and the like, it is possible to grow to a desired thickness.
この方法が、従来のダイヤモンド薄膜を形成するため
の基板の前処理方法と相違する点は、粒径数nmのダイヤ
モンド微粉末を、膜形成に先だち、基板表面に埋め込む
ことである。従来の方法では結晶表面に何らかのきずを
生じさせることに主眼がおかれていた。しかし本発明者
は、基板上に滑らかなダイヤモンド薄膜が形成されるの
は基板につけたきずのせいではなく、きずをつけるため
に用いる粒径数μm程度のダイヤモンド粉末の一部が微
粉末となり超音波によって基板表面に植えこまれた場合
であることを初めて見出した。従来はダイヤモンド粉末
は基板にきずをつけるために用いていたので常に粉末の
一部が基板に植えこまれるとは限らず、再現性が悪かっ
たのである。This method is different from the conventional method of pretreating a substrate for forming a diamond thin film in that diamond fine powder having a particle size of several nm is embedded in the substrate surface prior to film formation. Conventional methods have focused on creating some kind of flaw on the crystal surface. However, the present inventor believes that the formation of a smooth diamond thin film on the substrate is not due to the flaws formed on the substrate, but a part of the diamond powder having a particle diameter of about several μm used for flaws becomes a fine powder and becomes ultrafine. It was found for the first time that it was implanted on the substrate surface by sound waves. In the past, diamond powder was used to scratch the substrate, so that part of the powder was not always implanted in the substrate, and the reproducibility was poor.
薄膜成長装置について説明すると、この装置は、ダイ
ヤモンド微粉末を部分的に埋め込む装置と、ダイヤモン
ド薄膜を形成する装置からなっている。後者は、内部を
真空減圧状態とすることのできる加熱炉と、加熱炉内に
炭化水素ガスと水素ガスの混合ガスを供給する供給系
と、加熱炉内に基板を支持する系と、炭化水素ガスと水
素ガスを反応性ガスにする系からなっている。Describing a thin film growth apparatus, this apparatus includes an apparatus for partially embedding diamond fine powder and an apparatus for forming a diamond thin film. The latter includes a heating furnace capable of reducing the vacuum inside, a supply system for supplying a mixed gas of hydrocarbon gas and hydrogen gas into the heating furnace, a system for supporting the substrate in the heating furnace, and a hydrocarbon. It consists of a system that converts gas and hydrogen gas into reactive gas.
(実施例) 第1図は、この発明のダイヤモンド微粉末を基板表面
に部分的に埋め込む装置の一例を示したもので、超音波
発生装置(1)に連結された金属円板(2)とこれに平
行に接設置された基板(3)からなっている。基板はマ
イクロメーター(4)金属板と垂直に可動する架台
(5)に固定される。また架台はチャック(6)により
回転モーター(7)にとりつけ、基板面と垂直な軸の回
りに連続に回転する。金属円板(2)と基板(3)及び
基板の架台(5)は、水、アルコール、アセトン等の溶
液に研磨材、カッター等で通常用いられる粒径10ミクロ
ン程度のダイヤモンド粉体懸濁液を容れた容器(8)に
浸されている。金属円板(2)と基板(3)の間隙を30
0μmと近接させ、1分間超音波発生装置(1)により
撹拌し、基板(3)をとりだして洗浄後、乾燥する。こ
れによって粒径数十nm以下のダイヤモンド微粉末が基板
表面に部分的に埋め込まれる。(Embodiment) FIG. 1 shows an example of an apparatus for partially embedding the diamond fine powder of the present invention in the surface of a substrate, comprising a metal disk (2) connected to an ultrasonic generator (1). It consists of a substrate (3) placed in parallel with this. The substrate is fixed to a gantry (5) movable vertically to the micrometer (4) metal plate. The gantry is attached to a rotating motor (7) by a chuck (6) and continuously rotates around an axis perpendicular to the substrate surface. A metal disk (2), a substrate (3), and a base (5) of a substrate are made of a suspension of diamond powder having a particle diameter of about 10 microns, which is generally used in a solution of water, alcohol, acetone, or the like with an abrasive or a cutter. Immersed in a container (8) containing Make the gap between the metal disk (2) and the substrate (3) 30
The substrate is brought close to 0 μm, stirred for 1 minute by the ultrasonic generator (1), the substrate (3) is taken out, washed, and dried. As a result, diamond fine powder having a particle size of several tens nm or less is partially embedded in the substrate surface.
第2図は、ダイヤモンド薄膜形成の装置の例を示した
もので、炭化水素ガスと水素ガスの混合ガスを反応性混
合ガスにする方法として、熱気相法の場合である。ダイ
ヤモンド微粉末を部分的に埋め込んだりシリコンやタン
グステン基板(3)は、試料架台(9)に設置し、真空
容易(10)の中央に置く。容器内を真空排気系(11)で
排気する。所定の圧力、たとえば、真空計(12)によっ
て10-5Torr程度になったことが確認された段階で、ガス
供給系炭化水素ガスと水素ガスはそれぞれ供給系(1
3)、(14)より供給する。真空計(12)により圧力を
測定し、所定圧力において、試料架台に設けられたヒー
ター(15)を導電端子(16)から通電し加熱する。基板
温度は、試料架台設置された熱電対(18)によって測定
し、制御する。試料架台の上部にタングステン線または
タングステン網の発熱フィラメント(19)を設け、導電
端子(17)から通電し加熱する。FIG. 2 shows an example of an apparatus for forming a diamond thin film, in which a mixed gas of a hydrocarbon gas and a hydrogen gas is converted into a reactive mixed gas by a thermal vapor phase method. A diamond or a silicon substrate or a tungsten substrate (3) in which diamond powder is partially embedded is placed on a sample stand (9) and placed in the center of an easy vacuum (10). The inside of the container is evacuated by the evacuation system (11). At a stage where a predetermined pressure, for example, about 10 −5 Torr is confirmed by a vacuum gauge (12), the gas supply system hydrocarbon gas and the hydrogen gas are respectively supplied to the supply system (1).
Supplied from 3) and (14). The pressure is measured by a vacuum gauge (12), and at a predetermined pressure, a heater (15) provided on the sample stand is energized from a conductive terminal (16) and heated. The substrate temperature is measured and controlled by a thermocouple (18) installed on the sample mount. A heating wire (19) of a tungsten wire or a tungsten net is provided on the upper part of the sample stand, and electricity is supplied from the conductive terminal (17) to heat.
第1図に示した装置を用いて、シリコン基板を表面処
理すると、粒径数十nm以下のダイヤモンド微粉末が埋め
込まれる。第2図の装置を用いてこのシリコン基板表面
に、試料温度850℃、炭化水素ガスと水素ガスの体積混
合比1%の混合ガス(圧力20Torr)雰囲気中で、10分間
熱処理すると、第3図の電子顕微鏡写真で明らかなよう
にシリコン表面に、大きさ数十nmの結晶学的晶癖をもっ
たダイヤモンド微粒子が形成された。この雰囲気中でそ
のままつづけて約1時間熱処理すると厚さ0.5μmの表
面から滑らかで、非晶質の部分がない均質な多結晶ダイ
ヤモンド薄膜が形成され。以上の薄膜製造工程を数回行
なったところすべて滑らかで均質な薄膜が得られ、十分
な再現性があることがわかった。When the surface of a silicon substrate is treated using the apparatus shown in FIG. 1, diamond fine powder having a particle size of several tens nm or less is embedded. When the silicon substrate surface is heat-treated for 10 minutes in a mixed gas (pressure 20 Torr) with a sample temperature of 850 ° C. and a hydrocarbon gas / hydrogen gas volume mixing ratio of 1% using the apparatus of FIG. As shown in the electron micrograph of the above, fine diamond particles having a crystallographic habit of several tens of nm were formed on the silicon surface. When heat treatment is continued for about 1 hour in this atmosphere, a uniform polycrystalline diamond thin film having a smooth and amorphous portion is formed from the surface having a thickness of 0.5 μm. When the above-described thin film manufacturing process was performed several times, smooth and uniform thin films were all obtained, and it was found that sufficient reproducibility was obtained.
この実施例に述べた気相法によるダイヤモンド薄膜形
成を、炭化水素ガスと水素ガスの混合比を3%および5
%に設定し、他の条件は同じにしておこなった。すると
シリコン基板表面により大きな粒径ををもつダイヤモン
ドの微粒子が形成された。結晶の成長核密度は1010cm-2
であった。この雰囲気中でその時つづけて約1時間熱処
理すると第4図の電子顕微鏡写真で明らかなように表面
が滑らかで非晶質部分がない均質な多結晶ダイヤモンド
薄膜が再現性よく得られた。The formation of the diamond thin film by the vapor phase method described in this embodiment was performed by adjusting the mixing ratio of hydrocarbon gas and hydrogen gas to 3% and 5%.
%, And the other conditions were the same. As a result, fine diamond particles having a larger particle size were formed on the surface of the silicon substrate. Crystal growth nucleus density is 10 10 cm -2
Met. When heat treatment was continued for about 1 hour in this atmosphere, a homogeneous polycrystalline diamond thin film having a smooth surface and no amorphous portions was obtained with good reproducibility, as is clear from the electron micrograph of FIG.
第5図は、ダイヤモンド微粉末を物体表面に埋め込む
別の例を示したもので、試料(51)は、ダイヤモンド粉
体と粒径数百μmのステンレス金属ビーズを混合した懸
濁液を容れた容器(52)に浸し、試料架台(53)に固定
する。懸濁液には超音波発生装置(54)に連結された金
属円板(55)が設置されている。適当な時間超音波発生
装置(54)を稼働して撹拌し、試料表面に粒径数十nm以
下のダイヤモンド微粉末を部分的に埋め込む。基板をと
りだし洗浄後、乾燥し、通常の低圧気相法により試料表
面にダイヤモンド被膜を形成する。この装置を用いて、
粒径30μmのダイヤモンド粉体、および粒径500μmの
ステンレスビーズを混合したアセトンの懸濁液をもちい
て、直径5mm長さ5cmのシリカガラス棒に10分間表面処理
を施した。この試料を、第2図に示すような装置を用
い、試料温度850℃、炭化水素ガスと水素ガスの体積混
合比2%の混合ガス(圧力20Torr)雰囲気中で、60分間
熱フィラメント法による熱処理をおこなった。試料とフ
ィラメントノ距離は10mmで、反応中はシリカガラス棒の
軸の回りに回転させた。シリカガラス棒の断面観察か
ら、厚さ2μmの多結晶ダイヤモンド被膜が均質に形成
されており、被膜の表面は滑らかであり、再現性も十分
であった。この例のように、薄膜を形成しようとする基
体は平坦な基板に限らず、凹凸面や曲面等種々の形状が
可能である。ステンレスビーズの代りに粒径数百μmの
ダイヤモンド粒子、タングステン粒子等を用いてもよ
い。FIG. 5 shows another example of embedding diamond fine powder on the surface of an object. Sample (51) contains a suspension obtained by mixing diamond powder and stainless metal beads having a particle diameter of several hundred μm. Immerse in the container (52) and fix it to the sample stand (53). The suspension has a metal disk (55) connected to an ultrasonic generator (54). The ultrasonic generator (54) is operated for an appropriate period of time to stir, and a diamond fine powder having a particle size of several tens nm or less is partially embedded in the sample surface. The substrate is taken out, washed, dried, and a diamond film is formed on the sample surface by a normal low-pressure gas phase method. Using this device,
Using a suspension of acetone mixed with diamond powder having a particle diameter of 30 μm and stainless beads having a particle diameter of 500 μm, a silica glass rod having a diameter of 5 mm and a length of 5 cm was subjected to a surface treatment for 10 minutes. Using a device as shown in FIG. 2, this sample was heat-treated by a hot filament method at a sample temperature of 850 ° C. in an atmosphere of a mixed gas (pressure: 20 Torr) of 2% by volume of hydrocarbon gas and hydrogen gas at a pressure of 20 Torr. Was done. The distance between the sample and the filament was 10 mm, and it was rotated around the axis of the silica glass rod during the reaction. Observation of the cross section of the silica glass rod showed that a polycrystalline diamond film having a thickness of 2 μm was formed uniformly, the surface of the film was smooth, and the reproducibility was sufficient. As in this example, the substrate on which the thin film is to be formed is not limited to a flat substrate, but may have various shapes such as an uneven surface or a curved surface. Instead of stainless beads, diamond particles or tungsten particles having a particle diameter of several hundred μm may be used.
第6図は、粒径10ミクロン程度のダイヤモンド粉体と
粒径数百μmのステンレス金属ビーズを混合した懸濁液
を容れた容器(66)に取り付けられた圧力ポンプ(67)
により、懸濁液をチューブ(68)を通してノズル(69)
か高速で噴出させ、懸濁液を試料61の表面に吹き付け、
同時にダイヤモンド微粉末を試料表面に埋め込む装置で
ある。この装置を用いてもダイヤモンド被膜を再現性よ
く得られる。FIG. 6 shows a pressure pump (67) attached to a container (66) containing a suspension in which diamond powder having a particle size of about 10 μm and stainless metal beads having a particle size of several hundred μm are mixed.
The suspension through the tube (68) through the nozzle (69)
Or at high speed, spray the suspension on the surface of sample 61,
At the same time, it is a device for embedding diamond fine powder on the sample surface. Even with this apparatus, a diamond coating can be obtained with good reproducibility.
なお、以上の例ではすべてダイヤモンド粉体を少なく
とも含んだ懸濁液を用いたが、ダイヤモンド粉末あるい
はそれとステンレス等の硬い粒子を含んだペーストを代
わりに用いてもよい。In all of the above examples, a suspension containing at least diamond powder was used, but diamond powder or a paste containing hard particles such as stainless steel may be used instead.
また、ダイヤモンドペーストに粒径数十nmのダイヤモ
ンド微粉末を混入すればさらによい結果が得られる。ダ
イヤモンド微粉末は次のようにして得る。Even better results can be obtained by mixing diamond fine powder having a particle size of several tens of nm into the diamond paste. Diamond fine powder is obtained as follows.
例えば第7図に示した装置で、容器71中に粒径10um程
度のダイヤモンド粉末を含むエチルアルコール懸濁液を
入れ、金属板72と73の間をマイクロメーター74で300μ
m程度に近接させて、超音波発生器75から超音波を加え
て金属板73を面に垂直に振動させ、粉末同士の衝突によ
って粉末を粉砕して粒径数十nm以下のダイヤモンド微粉
末を液中に発生させる。超音波を加えている間は、懸濁
液はポンプ76でチューブ77を通して循環し金属板73中を
通る内管78によって金属板73と72の間にもどされる。こ
の粉砕処理のあと懸濁液を沈降用の容器に移し、粒径の
大きい粉末を沈降させて分離し、上述の微粉末のみを得
る。For example, in an apparatus shown in FIG. 7, an ethyl alcohol suspension containing diamond powder having a particle size of about 10 μm is placed in a container 71, and the distance between the metal plates 72 and 73 is 300 μm with a micrometer 74.
m, ultrasonic waves are applied from an ultrasonic generator 75 to vibrate the metal plate 73 perpendicular to the surface, and the powders are crushed by collision of the powders to produce a diamond fine powder having a particle size of several tens nm or less. Generate in liquid. During the application of the ultrasonic waves, the suspension is circulated through a tube 77 by a pump 76 and returned between the metal plates 73 and 72 by an inner tube 78 passing through the metal plate 73. After this pulverizing treatment, the suspension is transferred to a sedimentation vessel, and a powder having a large particle diameter is sedimented and separated, thereby obtaining only the fine powder described above.
(発明の効果) 本発明によれば、表面が滑らかで均質なダイヤモンド
被膜を再現性よく形成することができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, a uniform diamond film having a smooth surface can be formed with good reproducibility.
第1図、第5図、第6図は基体にダイヤモンド微粉末を
うめこむための概略図。第2図はダイヤモンド薄膜形成
装置の概略図。第3図はシリコン基板表面に埋め込まれ
たダイヤモンド微粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真
である。第4図は、シリコン基板表面に埋め込まれたダ
イヤモンド微粉末を種結晶として成長したダイヤモンド
の微粒子の粒子構造を示す電子顕微鏡写真。第7図はダ
イヤモンド微粉末を得るための装置の概略図。 なお、図中の番号は次のものを示している。 1……超音波発生器、2……金属円盤、3……基板試
料、4……マイクロメーター、5……基板支持台、6…
…チャック、7……回転モータ、8……容器、9……試
料架台、10……空容器、11……真空排気系、12……真空
計、13、14……ガス供給バルブ、15……ヒーター、16、
17……導電端子、18……熱電対、19……発熱フィラメン
ト。FIG. 1, FIG. 5, and FIG. 6 are schematic views for embedding diamond fine powder in a substrate. FIG. 2 is a schematic diagram of a diamond thin film forming apparatus. FIG. 3 is an electron micrograph showing the particle structure of the fine diamond powder embedded in the silicon substrate surface. FIG. 4 is an electron micrograph showing the particle structure of diamond fine particles grown using diamond fine powder embedded in the silicon substrate surface as a seed crystal. FIG. 7 is a schematic view of an apparatus for obtaining fine diamond powder. The numbers in the figure indicate the following. 1 ... Ultrasonic generator, 2 ... Metal disk, 3 ... Substrate sample, 4 ... Micrometer, 5 ... Substrate support, 6 ...
... Chuck, 7 ... Rotary motor, 8 ... Container, 9 ... Sample stand, 10 ... Empty container, 11 ... Evacuation system, 12 ... Vacuum gauge, 13, 14 ... Gas supply valve, 15 ... ... heater, 16,
17 Conductive terminal, 18 Thermocouple, 19 Heat generating filament.
Claims (3)
面と超音波で振動する振動板の間に粒径サブミクロン以
上のダイヤモンド粉末懸濁液層を保つようにし、超音波
を加えてダイヤモンド粉末を粉砕して粒径数十nm以下の
ダイヤモンド微粉末を基板表面にうめこみ、これを結晶
核として気相法でダイヤモンド薄膜を形成することを特
徴とするダイヤモンド薄膜の製造法。A diamond powder suspension layer having a particle diameter of submicron or more is maintained between a substrate surface on which a diamond thin film is to be formed and a vibrating plate vibrated by ultrasonic waves. A diamond fine powder having a particle size of several tens of nm or less is embedded in a substrate surface, and the diamond nucleus is used as a crystal nucleus to form a diamond thin film by a vapor phase method.
板の間にダイヤモンド薄膜を形成しようとする基体を配
置し、しかも二つの板の間に粒径サブミクロン以上のダ
イヤモンド粉末懸濁液あるいはダイヤモンド粉末ペース
トを入れ、超音波を加えてダイヤモンド粉末を粉砕して
粒径数十nm以下のダイヤモンド微粉末を基体表面に埋め
込み、これを結晶として気相法でダイヤモンド薄膜を形
成することを特徴とするダイヤモンド薄膜の製造法。2. A diamond powder suspension or diamond powder paste having a submicron particle size or more between a vibrating plate vibrated by ultrasonic waves and a plate opposed thereto, on which a diamond thin film is to be formed. And then apply ultrasonic waves to pulverize the diamond powder to embed diamond fine powder with a particle size of several tens of nanometers or less on the surface of the substrate, and use this as a crystal to form a diamond thin film by a vapor phase method. Manufacturing method.
粉末に加え、粒径数百μmの硬い粒子を懸濁層あるいは
ペーストに加えることを特徴とする請求項1または2に
記載のダイヤモンド薄膜の製造法。3. The method for producing a diamond thin film according to claim 1, wherein hard particles having a particle size of several hundred μm are added to the suspension layer or the paste in addition to the diamond powder having a particle size of submicron or more. Law.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2254417A JP2638275B2 (en) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Production method of vapor phase diamond thin film using diamond fine powder as seed crystal |
Applications Claiming Priority (1)
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