JPH01157496A - ダイヤモンド膜の合成方法 - Google Patents
ダイヤモンド膜の合成方法Info
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- JPH01157496A JPH01157496A JP62313143A JP31314387A JPH01157496A JP H01157496 A JPH01157496 A JP H01157496A JP 62313143 A JP62313143 A JP 62313143A JP 31314387 A JP31314387 A JP 31314387A JP H01157496 A JPH01157496 A JP H01157496A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
ダイヤモンド膜の合成法に関し、
グロー放電による低温プラズマ法では堆積速度が遅く、
一方アーク放電による高温プラズマ法では基板の融解、
ダイヤモンド膜の剥離などのため実用的な厚さのダイヤ
モンド膜が得られない問題点を解決することを目的とし
て、 グロー放電からアーク放電への遷移領域の放電を利用し
た熱プラズマを用いてダイヤモンド膜を合成するように
構成する。
一方アーク放電による高温プラズマ法では基板の融解、
ダイヤモンド膜の剥離などのため実用的な厚さのダイヤ
モンド膜が得られない問題点を解決することを目的とし
て、 グロー放電からアーク放電への遷移領域の放電を利用し
た熱プラズマを用いてダイヤモンド膜を合成するように
構成する。
本発明はダイヤモンド膜の合成法に係り、とりわけエレ
クトロニクス分野に応用しうるために実用的な速度で実
用的な厚さのダイヤモンド膜を堆積する合成法に向けら
れている。
クトロニクス分野に応用しうるために実用的な速度で実
用的な厚さのダイヤモンド膜を堆積する合成法に向けら
れている。
近年ＣＶＤ法で人工的にダイヤモンド膜が合成され、エ
レクトロニクス分野への応用が注目されている。と（に
アーク放電によって発生させた熱プラズマを用いた新し
いダイヤモンド膜合成方法が発明され、大きな製膜速度
が得られ、ダイヤモンド膜の実用化が近づきつつある（
特開昭６２−１５８１９５号公報）。
レクトロニクス分野への応用が注目されている。と（に
アーク放電によって発生させた熱プラズマを用いた新し
いダイヤモンド膜合成方法が発明され、大きな製膜速度
が得られ、ダイヤモンド膜の実用化が近づきつつある（
特開昭６２−１５８１９５号公報）。
この特開昭６２−１５８１９５号公報はグロー放電によ
る低温プラズマ法を用いる従前のダイヤモンド膜の合成
法ではイオン、ラジカル等のプラズマ濃度が低いために
ダイヤモンドの堆積速度が遅いことに鑑みて、プラズマ
密度を高いアーク放電による高温プラズマを用いること
によって高速度のダイヤモンドの堆積を可能にする方法
を提供するものである。
る低温プラズマ法を用いる従前のダイヤモンド膜の合成
法ではイオン、ラジカル等のプラズマ濃度が低いために
ダイヤモンドの堆積速度が遅いことに鑑みて、プラズマ
密度を高いアーク放電による高温プラズマを用いること
によって高速度のダイヤモンドの堆積を可能にする方法
を提供するものである。
しかしながら、本発明者らも同様の研究を別途進めてい
たが、アーク放電領域で発生した熱プラズマは、数千度
以上と非常に高温であり、基板の隔解、温度上昇に伴う
ダイヤモンドの炭化、基板からのはく離などの問題が発
生し、実用的な厚さのダイヤモンド膜は得られないこと
が判明した。
たが、アーク放電領域で発生した熱プラズマは、数千度
以上と非常に高温であり、基板の隔解、温度上昇に伴う
ダイヤモンドの炭化、基板からのはく離などの問題が発
生し、実用的な厚さのダイヤモンド膜は得られないこと
が判明した。
そこで、本発明は、実用的な堆積速度で実用的な厚さの
ダイヤモンド膜を合成する方法を提供することを目的と
する。
ダイヤモンド膜を合成する方法を提供することを目的と
する。
［問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を、グロー放電からアーク放電へ
の遷移領域の放電を用いてダイヤモンド膜を合成するこ
とによって、解決するものである。
の遷移領域の放電を用いてダイヤモンド膜を合成するこ
とによって、解決するものである。
すなわち、本発明は、グロー放電からアーク放電への遷
移領域の放電により発生した熱プラズマ中で有機化合物
又は炭素材を分解又は蒸発させて基体表面にダイヤモン
ド膜を堆積することを特徴とするダイヤモンド膜の合成
方法にある。
移領域の放電により発生した熱プラズマ中で有機化合物
又は炭素材を分解又は蒸発させて基体表面にダイヤモン
ド膜を堆積することを特徴とするダイヤモンド膜の合成
方法にある。
第１図に放電電流と放電圧の関係を示すが、同図中、比
較的高い電圧、低い電流で電圧一定の領域がグロー放電
であり、また比較的低い電圧、高い電流で電圧一定の領
域がアーク放電である。そして、その中間で電圧が急激
に降下する領域が、本発明でいうグロー放電とアーク放
電の遷移領域である。前述の如く、グロー放電領域では
プラズマ温度は低いがプラズマ密度も低いためにダイヤ
モンドの堆積速度が小さく、一方アーク放電領域ではプ
ラズマ密度は高いがプラズマ温度も高いためにダイヤモ
ンドを実用的な厚さで得ることができない、そこで、本
発明は、アーク放電にこそ及ばないもののグロー放電よ
りははるかに高いプラズマ密度が得られ、しかもプラズ
マ温度が低いグロー放電とアーク放電の遷移領域の放電
を利用するものである。
較的高い電圧、低い電流で電圧一定の領域がグロー放電
であり、また比較的低い電圧、高い電流で電圧一定の領
域がアーク放電である。そして、その中間で電圧が急激
に降下する領域が、本発明でいうグロー放電とアーク放
電の遷移領域である。前述の如く、グロー放電領域では
プラズマ温度は低いがプラズマ密度も低いためにダイヤ
モンドの堆積速度が小さく、一方アーク放電領域ではプ
ラズマ密度は高いがプラズマ温度も高いためにダイヤモ
ンドを実用的な厚さで得ることができない、そこで、本
発明は、アーク放電にこそ及ばないもののグロー放電よ
りははるかに高いプラズマ密度が得られ、しかもプラズ
マ温度が低いグロー放電とアーク放電の遷移領域の放電
を利用するものである。
グロー放電とアーク放電の遷移領域の放電を発生させる
には、直流電源（１００Ｖ、５０Ａ） 、真空容器とし
ては０．２１〜０．５気圧程度に減圧されたものを用い
る。
には、直流電源（１００Ｖ、５０Ａ） 、真空容器とし
ては０．２１〜０．５気圧程度に減圧されたものを用い
る。
この遷移領域におけるプラズマ温度は１０００〜３００
０°Ｃ程度、プラズマ密度は１０３〜ｌＯＩｈｃ１ｍ−
３程度である。
０°Ｃ程度、プラズマ密度は１０３〜ｌＯＩｈｃ１ｍ−
３程度である。
プラズマ発生用ガス、ダイヤモンドの炭素源としての有
機化合物又は炭素材は特開昭６２−１５８１９５号公報
等に記載されている慣用のものと同様であることができ
る。
機化合物又は炭素材は特開昭６２−１５８１９５号公報
等に記載されている慣用のものと同様であることができ
る。
ダイヤモンド膜を堆積させる基体の温度は８００〜１２
００°Ｃに冷却することが望ましく、その方法は公知の
方法によることができる。
００°Ｃに冷却することが望ましく、その方法は公知の
方法によることができる。
第２図に直流プラズマジェット装置を示す。同図中、１
１がアノ−、ド、１２がカソード、１３が直流電源、１
４が基板、１５が水冷基板ホルダー、１６がダイヤモン
ド膜である。そして、１７はアーク、１８はプラズマジ
ェットを表わす。
１がアノ−、ド、１２がカソード、１３が直流電源、１
４が基板、１５が水冷基板ホルダー、１６がダイヤモン
ド膜である。そして、１７はアーク、１８はプラズマジ
ェットを表わす。
この装置を用い、ガスとして水素とメタンをそれぞれ２
０ｆｆｉ１０＋ｉｎ及び０．２ｊ２／ｍｉｎの流量で導
入して実験した。
０ｆｆｉ１０＋ｉｎ及び０．２ｊ２／ｍｉｎの流量で導
入して実験した。
先ず、この状態で電流−電圧特性を測定したところ、第
３図に示す結果が得られた。同図中、ｄはアノード−カ
ソード間距離を表わし、ｄ ＝ ｌ ＋ｎｍとｄ ＝
０．５ ｍｍの２種類について実験した。
３図に示す結果が得られた。同図中、ｄはアノード−カ
ソード間距離を表わし、ｄ ＝ ｌ ＋ｎｍとｄ ＝
０．５ ｍｍの２種類について実験した。
次に、電流変化に対して電圧が一定の電流４０Ａ以上の
領域すなわちアーク放電領域でプラズマを発生させた。
領域すなわちアーク放電領域でプラズマを発生させた。
基板としてシリコン基板を用い、水冷しておいたが、プ
ラズマを基板に照射すると、急激な温度上昇でシリコン
基板の一部が割れ、他は融解してしまった。
ラズマを基板に照射すると、急激な温度上昇でシリコン
基板の一部が割れ、他は融解してしまった。
そこで、グロー放電からアーク放電への遷移領域（電流
１０〜３０Ａ）でプラズマを発生させ、同じく水冷した
シリコン基板に照射したところ、シリコン基板の割れや
融解は起こらず、厚さ１ｍｍ以上のダイヤモンド膜が合
成された。この膜がダイヤモンドであることはＸ線解析
により確認された。
１０〜３０Ａ）でプラズマを発生させ、同じく水冷した
シリコン基板に照射したところ、シリコン基板の割れや
融解は起こらず、厚さ１ｍｍ以上のダイヤモンド膜が合
成された。この膜がダイヤモンドであることはＸ線解析
により確認された。
〔発明の効果］
本発明によれば、グロー放電がらアーク放電への遷移領
域の放電によるプラズマを用いることにより、高プラズ
マ密度でありながらプラズマ温度が低く抑えられるため
に、基板を損傷することなく、厚いダイヤモンド膜を高
速に合成することが可能になる。
域の放電によるプラズマを用いることにより、高プラズ
マ密度でありながらプラズマ温度が低く抑えられるため
に、基板を損傷することなく、厚いダイヤモンド膜を高
速に合成することが可能になる。
第１図は放電現象における電流・電圧特性を示す図、第
２図は直流プラズマ式ダイヤモンド膜合成装置の模式図
、第３図は実施例の電流−電圧特性を示す図である。 １１・・・アノード、 １２・・・カソード、１３
・・・直流電源、 １４・・・基板、１５・・・水
冷基板ホルダー、 １６・・・ダイヤモンド膜、 １７・・・アーク、１
８・・・プラズマジェット。 電流（Ａ） 放電現象における電流・電圧特性 第１図 手続補正書（す盛ン 昭和 μ年Ｐ月ｄ日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 昭和６２年１２月１２日提出の特許願（３）２、 発明
の名称 ダイヤモンド膜の合成方法 ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 （５２２）富士通株式会社 ４、代理人 住所 〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番ｌＯ号５、
補正の対象 （１） 明細書の「特許請求の範囲」の欄（２）明細
書の「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通りに補正する。 （２）明細書第３頁第８行の「隔」を「融」に補正する
。 （３）同第３頁第９行の「発生し、」と「実用的」の間
に「例えば数−〜１００−程度の」を加入する。 （４）同第４頁第１行の「炭素材」と「を」の間にｒ等
の炭素源」を加入する。 （５）同第４頁第１０行の「である。」と「前述」の間
に下記記載を加入する。 「なお、第１図における電流電圧は特定の装置、ガス、
真空度等を前提としたものであり、特定の電流値、電圧
値が必ずしも特定の放電領域と結びつくものではない。 要は、放電電流を次第に増大してゆくときの電圧の変化
の特性の問題であって、クロー放電領域からアーク放電
領域へ遷移するとき、少ない電流変化で電圧が急激に降
下する領域が本発明で用いる放電領域である。」 （６）同第５頁第１行の「には、」と「直流」の間に「
例えば、」を加入する。 （７）同第５頁第２行のｒｏ、２１」をｒｏ、０１」に
補正する。 （８）同第５頁第３行の「。」を「が、これに限定され
ない。」に補正する。 （９）同第５頁第５行のｒ１０３」を「１０１３」に補
正する。 αＱ 同第６頁第１９行の「解析」を「回折」に補正す
る。 ７、添付書類の目録 特許請求の範囲 １通２、特許請求
の範囲 １、 グロー放電からアーク放電への遷移領域の放電に
より発生した熱プラズマ中で炭素源を分解又は蒸発させ
て基体表面にダイヤモンド膜を堆積することを特徴とす
るダイヤモンド膜の合成法。
２図は直流プラズマ式ダイヤモンド膜合成装置の模式図
、第３図は実施例の電流−電圧特性を示す図である。 １１・・・アノード、 １２・・・カソード、１３
・・・直流電源、 １４・・・基板、１５・・・水
冷基板ホルダー、 １６・・・ダイヤモンド膜、 １７・・・アーク、１
８・・・プラズマジェット。 電流（Ａ） 放電現象における電流・電圧特性 第１図 手続補正書（す盛ン 昭和 μ年Ｐ月ｄ日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 昭和６２年１２月１２日提出の特許願（３）２、 発明
の名称 ダイヤモンド膜の合成方法 ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 （５２２）富士通株式会社 ４、代理人 住所 〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番ｌＯ号５、
補正の対象 （１） 明細書の「特許請求の範囲」の欄（２）明細
書の「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通りに補正する。 （２）明細書第３頁第８行の「隔」を「融」に補正する
。 （３）同第３頁第９行の「発生し、」と「実用的」の間
に「例えば数−〜１００−程度の」を加入する。 （４）同第４頁第１行の「炭素材」と「を」の間にｒ等
の炭素源」を加入する。 （５）同第４頁第１０行の「である。」と「前述」の間
に下記記載を加入する。 「なお、第１図における電流電圧は特定の装置、ガス、
真空度等を前提としたものであり、特定の電流値、電圧
値が必ずしも特定の放電領域と結びつくものではない。 要は、放電電流を次第に増大してゆくときの電圧の変化
の特性の問題であって、クロー放電領域からアーク放電
領域へ遷移するとき、少ない電流変化で電圧が急激に降
下する領域が本発明で用いる放電領域である。」 （６）同第５頁第１行の「には、」と「直流」の間に「
例えば、」を加入する。 （７）同第５頁第２行のｒｏ、２１」をｒｏ、０１」に
補正する。 （８）同第５頁第３行の「。」を「が、これに限定され
ない。」に補正する。 （９）同第５頁第５行のｒ１０３」を「１０１３」に補
正する。 αＱ 同第６頁第１９行の「解析」を「回折」に補正す
る。 ７、添付書類の目録 特許請求の範囲 １通２、特許請求
の範囲 １、 グロー放電からアーク放電への遷移領域の放電に
より発生した熱プラズマ中で炭素源を分解又は蒸発させ
て基体表面にダイヤモンド膜を堆積することを特徴とす
るダイヤモンド膜の合成法。
Claims (1)
- １、グロー放電からアーク放電への遷移領域の放電によ
り発生した熱プラズマ中で有機化合物又は炭素材を分解
又は蒸発させて基体表面にダイヤモンド膜を堆積するこ
とを特徴とするダイヤモンド膜の合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313143A JPH0729875B2 (ja) | 1987-12-12 | 1987-12-12 | ダイヤモンド膜の合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313143A JPH0729875B2 (ja) | 1987-12-12 | 1987-12-12 | ダイヤモンド膜の合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157496A true JPH01157496A (ja) | 1989-06-20 |
| JPH0729875B2 JPH0729875B2 (ja) | 1995-04-05 |
Family
ID=18037619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62313143A Expired - Lifetime JPH0729875B2 (ja) | 1987-12-12 | 1987-12-12 | ダイヤモンド膜の合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729875B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990005701A1 (en) * | 1988-11-16 | 1990-05-31 | Andrew Carey Good | Diamond production |
| US7662441B2 (en) * | 2003-01-10 | 2010-02-16 | Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs | High-speed diamond growth using a microwave plasma in pulsed mode |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6385094A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-15 | Imai Yoshio | ダイヤモンド膜の製造方法 |
-
1987
- 1987-12-12 JP JP62313143A patent/JPH0729875B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6385094A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-15 | Imai Yoshio | ダイヤモンド膜の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990005701A1 (en) * | 1988-11-16 | 1990-05-31 | Andrew Carey Good | Diamond production |
| US7662441B2 (en) * | 2003-01-10 | 2010-02-16 | Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs | High-speed diamond growth using a microwave plasma in pulsed mode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0729875B2 (ja) | 1995-04-05 |
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