JPH0255295A - ダイヤモンドの気相合成装置およびダイヤモンドの気相合成方法 - Google Patents
ダイヤモンドの気相合成装置およびダイヤモンドの気相合成方法Info
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- JPH0255295A JPH0255295A JP20616588A JP20616588A JPH0255295A JP H0255295 A JPH0255295 A JP H0255295A JP 20616588 A JP20616588 A JP 20616588A JP 20616588 A JP20616588 A JP 20616588A JP H0255295 A JPH0255295 A JP H0255295A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ダイヤモンドの気相合成装置およびダイヤモンドの気相
合成方法に関し、 ダイヤモンドの成長速度の向上を目的とし、炭素化合物
を放電用ガス流路中に供給する炭素化合物添加流路を設
けるとともに、上記該放電用ガス流路の上流側に、上記
放電用ガス流路を挟むプラズマ発生用の陽ＩＶｉおよび
陰極を配設する一方、上記放電用ガス流路の下流側に、
上記炭素化合物を含むプラズマ化した放電用ガスに少な
（とも水を含む液体を噴射する冷却水噴射用流路を配置
したことを含み構成する。
合成方法に関し、 ダイヤモンドの成長速度の向上を目的とし、炭素化合物
を放電用ガス流路中に供給する炭素化合物添加流路を設
けるとともに、上記該放電用ガス流路の上流側に、上記
放電用ガス流路を挟むプラズマ発生用の陽ＩＶｉおよび
陰極を配設する一方、上記放電用ガス流路の下流側に、
上記炭素化合物を含むプラズマ化した放電用ガスに少な
（とも水を含む液体を噴射する冷却水噴射用流路を配置
したことを含み構成する。
本発明は、ダイヤモンドの気相合成装置およびダイヤモ
ンドの気相合成方法に関する。
ンドの気相合成方法に関する。
ダイヤモンドは、熱伝導率が２０００ ［Ｗ／ｍＫ］と
銅の４倍に相当し、さらに硬度および絶縁性にも優れて
おり、半導体素子のヒートシンク、回路基板の材料とし
て理想的な材料である。また、広い波長範囲で透光性に
優れており、光学材料としても優れている。さらに、ダ
イヤモンドは、バンドギャップが５．４５ ［ｅＶ］と
広く、キャリヤ移動度の高い半導体でもあり、高温トラ
ンジスタ、高速トランジスタ等の高性能デバイスとして
も注目されている。
銅の４倍に相当し、さらに硬度および絶縁性にも優れて
おり、半導体素子のヒートシンク、回路基板の材料とし
て理想的な材料である。また、広い波長範囲で透光性に
優れており、光学材料としても優れている。さらに、ダ
イヤモンドは、バンドギャップが５．４５ ［ｅＶ］と
広く、キャリヤ移動度の高い半導体でもあり、高温トラ
ンジスタ、高速トランジスタ等の高性能デバイスとして
も注目されている。
（従来の技術］
ダイヤモンドを高い成長速度で合成する方法としては、
直流アーク放電により発生させた熱プラズマジェットを
冷却された基板に衝突させ、熱プラズマを危、冷して基
板上にダイヤモンドを成長させる方法（直流アーク放電
熱プラズマシェフ）ＣＶＤ法）がある。
直流アーク放電により発生させた熱プラズマジェットを
冷却された基板に衝突させ、熱プラズマを危、冷して基
板上にダイヤモンドを成長させる方法（直流アーク放電
熱プラズマシェフ）ＣＶＤ法）がある。
第３図は、従来例に係る直流アーク放電熱プラズマジェ
ットＣＶＤ法によるダイヤモンド合成の説明図である。
ットＣＶＤ法によるダイヤモンド合成の説明図である。
陽極１０１と陰極１０２の隙間からなる放電用ガス流路
に水素と炭素化合物の混合ガスを流し、定電流電Ｒ１０
４により電極間に直流電圧を印加してアーク放電させる
と、このガスは狭い電極間で急激に加熱されてノズル１
０３の付近で５０００〔°Ｃ］以上の熱プラズマになる
。このとき、象、激な温度上昇によって体積が膨張し、
熱プラズマは高速の熱プラズマジェットとなり、ノズル
１０３から減圧下のチャンバー１０５内に噴出する。
に水素と炭素化合物の混合ガスを流し、定電流電Ｒ１０
４により電極間に直流電圧を印加してアーク放電させる
と、このガスは狭い電極間で急激に加熱されてノズル１
０３の付近で５０００〔°Ｃ］以上の熱プラズマになる
。このとき、象、激な温度上昇によって体積が膨張し、
熱プラズマは高速の熱プラズマジェットとなり、ノズル
１０３から減圧下のチャンバー１０５内に噴出する。
電極下に設けた冷却ガス噴射ノズル１０８から冷却ガス
（例えば水素）を噴射し、前記熱プラズマジェットに冷
却ガスを吹きつけて急冷し、活性種が消滅する以前に、
この熱プラズマジェットを冷却されている基板１０６に
衝突させ、低温で水素原子や炭化水素ラジカル等の活性
種が高い密度で存在するプラズマを基ｖｉ１０６に接触
させると、活性状態にある炭素原子がダイヤモンド結晶
成長して基板１０６上にダイヤモンド膜１０７が合成さ
れる。
（例えば水素）を噴射し、前記熱プラズマジェットに冷
却ガスを吹きつけて急冷し、活性種が消滅する以前に、
この熱プラズマジェットを冷却されている基板１０６に
衝突させ、低温で水素原子や炭化水素ラジカル等の活性
種が高い密度で存在するプラズマを基ｖｉ１０６に接触
させると、活性状態にある炭素原子がダイヤモンド結晶
成長して基板１０６上にダイヤモンド膜１０７が合成さ
れる。
ダイヤモンド■々の製造工程において、生産性の向上、
製造コストの低減が望まれている。
製造コストの低減が望まれている。
しかし、ガスによる冷却では冷却効率が低く、熱プラズ
マジェットの温度がダイヤモンドの成長する１３００
［’Ｃ］以下になるまでに時間がかかるので、ノズル−
基板間距離を長くして基板上に低温のプラズマを供給し
ている。この結果、短い寿命の活性種の多くは消滅して
、基板上では活性種の濃度が低くなっており、成膜速度
向上の障害となっている。
マジェットの温度がダイヤモンドの成長する１３００
［’Ｃ］以下になるまでに時間がかかるので、ノズル−
基板間距離を長くして基板上に低温のプラズマを供給し
ている。この結果、短い寿命の活性種の多くは消滅して
、基板上では活性種の濃度が低くなっており、成膜速度
向上の障害となっている。
本発明は、ダイヤモンドの成膜速度の向上を目的とする
。
。
本発明のダイヤモンドの気相合成装置は、炭素化合物を
放電用ガス流路中に供給する炭素化合物添加流路を設け
るとともに、上記該放電用ガス流路の上流側に、上記放
電用ガス流路を挟むプラズマ発生用の陽極および陰極を
配設する一方、上記放電用ガス流路の下流側に、上記炭
素化合物を含むプラズマ化した放電用ガスに少なくとも
水を含む液体を噴射する冷却水噴射用流路を配置したこ
とを特徴とし、 本発明の第１のダイヤモンドの気相合成方法は、放電用
ガスおよび炭素化合物ガスを放電用ガス流路に供給する
とともに、該放電用ガス流路を挟んで配設されたプラズ
マ発生用の陽極および陰掻間に直流電圧を印加して上記
放電用ガスおよび炭素化合物ガスをプラズマ化するプラ
ズマ生成工程と、プラズマ生成工程でプラズマ化した上
記放電用ガスおよび炭素化合物ガスに、少なくとも水を
含む液体を噴射してプラズマ化した上記放電用ガスおよ
び炭素化合物ガスを冷却するプラズマ冷却工程と、プラ
ズマ冷却工程で冷却したプラズマ状態の放電用ガスおよ
び炭素化合物ガスを、基板に供給して基板上にダイヤモ
ンドを成長させるダイヤモンド成長工程とを有すること
を特徴とし、本発明の第２のダイヤモンドの気相合成方
法は、放電用ガスを放電用ガス流路に供給するとともに
、該放電用ガス流路を挟んで配設されたプラズマ発生用
の陽極および陰極間に直流電圧を印加して上記放電用ガ
スをプラズマ化するプラズマ生成工程と、プラズマ生成
工程でプラズマ化した上記放電用ガスに、少なくとも水
および炭素化合物を含む液体を噴射してプラズマ化した
上記放電用ガスを冷却するとともに、上記炭素化合物を
プラズマ化する低温プラズマ生成工程と、低温プラズマ
生成工程でプラズマ化した低温の放電用ガスおよび炭素
化合物ガスを、基板に供給して基板上にダイヤモンドを
成長させるダイヤモンド成長工程とを有することを特徴
とし、 前記目的を達成する。
放電用ガス流路中に供給する炭素化合物添加流路を設け
るとともに、上記該放電用ガス流路の上流側に、上記放
電用ガス流路を挟むプラズマ発生用の陽極および陰極を
配設する一方、上記放電用ガス流路の下流側に、上記炭
素化合物を含むプラズマ化した放電用ガスに少なくとも
水を含む液体を噴射する冷却水噴射用流路を配置したこ
とを特徴とし、 本発明の第１のダイヤモンドの気相合成方法は、放電用
ガスおよび炭素化合物ガスを放電用ガス流路に供給する
とともに、該放電用ガス流路を挟んで配設されたプラズ
マ発生用の陽極および陰掻間に直流電圧を印加して上記
放電用ガスおよび炭素化合物ガスをプラズマ化するプラ
ズマ生成工程と、プラズマ生成工程でプラズマ化した上
記放電用ガスおよび炭素化合物ガスに、少なくとも水を
含む液体を噴射してプラズマ化した上記放電用ガスおよ
び炭素化合物ガスを冷却するプラズマ冷却工程と、プラ
ズマ冷却工程で冷却したプラズマ状態の放電用ガスおよ
び炭素化合物ガスを、基板に供給して基板上にダイヤモ
ンドを成長させるダイヤモンド成長工程とを有すること
を特徴とし、本発明の第２のダイヤモンドの気相合成方
法は、放電用ガスを放電用ガス流路に供給するとともに
、該放電用ガス流路を挟んで配設されたプラズマ発生用
の陽極および陰極間に直流電圧を印加して上記放電用ガ
スをプラズマ化するプラズマ生成工程と、プラズマ生成
工程でプラズマ化した上記放電用ガスに、少なくとも水
および炭素化合物を含む液体を噴射してプラズマ化した
上記放電用ガスを冷却するとともに、上記炭素化合物を
プラズマ化する低温プラズマ生成工程と、低温プラズマ
生成工程でプラズマ化した低温の放電用ガスおよび炭素
化合物ガスを、基板に供給して基板上にダイヤモンドを
成長させるダイヤモンド成長工程とを有することを特徴
とし、 前記目的を達成する。
第１図は、本発明のダイヤモンドの気相合成の説明図で
ある。
ある。
放電用ガス流路に、放電用ガスとしての水素と、炭素源
としての炭素化合物（たとえば、メタン。
としての炭素化合物（たとえば、メタン。
アセチレン、アルコール、アセトン等）との混合ガスを
流し、定電流電源４によりプラズマ発生用の陽極ｌと陰
極２間に直流電圧を印加してアーク放電させ、前記混合
ガスを５０００ ［’Ｃ］以上に加熱して、水素原子や
炭化水素ラジカル等の活性種濃度が高い熱プラズマにす
る。
流し、定電流電源４によりプラズマ発生用の陽極ｌと陰
極２間に直流電圧を印加してアーク放電させ、前記混合
ガスを５０００ ［’Ｃ］以上に加熱して、水素原子や
炭化水素ラジカル等の活性種濃度が高い熱プラズマにす
る。
この熱プラズマは急激な温度上昇による体積膨張で高速
の熱プラズマジェットとなってノズル３から減圧下のチ
ャンバー５内に噴射される。
の熱プラズマジェットとなってノズル３から減圧下のチ
ャンバー５内に噴射される。
電極下部に設置された冷却水噴射ノズル８から冷却水を
噴射して熱プラズマジェット内に導入すると、冷却水は
一瞬にして気化・膨張し、または分解する。この際に、
冷却水が気化熱として熱プラズマジェットの熱を奪うと
ともに、急激に熱プラズマジェットの体積が膨張するの
で、熱プラズマジェットの温度はセ、激に下がる。
噴射して熱プラズマジェット内に導入すると、冷却水は
一瞬にして気化・膨張し、または分解する。この際に、
冷却水が気化熱として熱プラズマジェットの熱を奪うと
ともに、急激に熱プラズマジェットの体積が膨張するの
で、熱プラズマジェットの温度はセ、激に下がる。
急冷された熱プラズマジェットを、冷却された基板６に
衝突させ、低温で水素原子や炭化水素ラジカル等の活性
種が高い密度で存在するプラズマを基板６に接触させる
と、活性状態にある炭素原子がダイヤモンドとして結晶
成長して基板６上にダイヤモンド１漠７が合成される。
衝突させ、低温で水素原子や炭化水素ラジカル等の活性
種が高い密度で存在するプラズマを基板６に接触させる
と、活性状態にある炭素原子がダイヤモンドとして結晶
成長して基板６上にダイヤモンド１漠７が合成される。
このように、冷却水の吹きつけは熱プラズマ生成工程の
冷却効率を高めるので、基板６表面上に低温のプラズマ
をノズル−基板間距離を短（して供給できるようになる
。このため、従来に比べて活性種が短時間で基板６に達
するようになり、より多くの活性種が消滅以前に基板６
に衝突するので、ダイヤモンド膜７の成膜速度が向上す
る。
冷却効率を高めるので、基板６表面上に低温のプラズマ
をノズル−基板間距離を短（して供給できるようになる
。このため、従来に比べて活性種が短時間で基板６に達
するようになり、より多くの活性種が消滅以前に基板６
に衝突するので、ダイヤモンド膜７の成膜速度が向上す
る。
さらに、冷却水が分解して発生する酸素原子やＯＨラジ
カルは、グラファイトや非晶質炭素といった非ダイヤモ
ンド炭素を効率良くエツチングし、膜質向上に寄与する
ばかりでなく、ダイヤモンドの成長を助長する効果もあ
る。
カルは、グラファイトや非晶質炭素といった非ダイヤモ
ンド炭素を効率良くエツチングし、膜質向上に寄与する
ばかりでなく、ダイヤモンドの成長を助長する効果もあ
る。
なお、冷却水を冷却水噴射ノズルから噴射する際には、
冷却水が熱プラズマジェット内に進入するに十分な水圧
を加える必要である。
冷却水が熱プラズマジェット内に進入するに十分な水圧
を加える必要である。
本発明において、炭素源としては炭素化合物であれば、
どのようなものでもよいが、炭化水素や分子中に酸素、
窒素、ハロゲン等を含む炭化水素またはハロゲン化炭素
が好ましいや炭素化合物は放電ガスとともに供給しても
よいが、冷却水に混入させてもよい。この場合、エタノ
ールのように水に溶けるものが望ましい。
どのようなものでもよいが、炭化水素や分子中に酸素、
窒素、ハロゲン等を含む炭化水素またはハロゲン化炭素
が好ましいや炭素化合物は放電ガスとともに供給しても
よいが、冷却水に混入させてもよい。この場合、エタノ
ールのように水に溶けるものが望ましい。
また、放電ガスに、Ａｒ、 ＋Ｉｅ等の不活性ガスを混
合して、アーク放電の安定性を向、トさせることができ
る。この場合、成膜速度は低下するが、より安定したプ
ラズマジェットが供給されるようになり、ダイヤモンド
膜表面の均一性が高まる利点がある。
合して、アーク放電の安定性を向、トさせることができ
る。この場合、成膜速度は低下するが、より安定したプ
ラズマジェットが供給されるようになり、ダイヤモンド
膜表面の均一性が高まる利点がある。
さらに、放電ガスに、０□＝ ８２０． ｔｌ□０□Ｃ
Ｏ等の酸化性ガスを少量混入して、グラファイト非晶質
炭素といった非ダイヤモンド炭素を除去するエンチング
効果を高めることができる。
Ｏ等の酸化性ガスを少量混入して、グラファイト非晶質
炭素といった非ダイヤモンド炭素を除去するエンチング
効果を高めることができる。
なお、放電ガスとして、イオン化ポテンシャルが高く放
電しにくい水素を用いるため、電極材料としては耐熱性
が高く、安定した放電を発生さ廿るものがよい。例えば
、酸化ランタン、酸化イツトリウム、酸化セリウム等を
添加したタングステンが電極材料として優れている。
電しにくい水素を用いるため、電極材料としては耐熱性
が高く、安定した放電を発生さ廿るものがよい。例えば
、酸化ランタン、酸化イツトリウム、酸化セリウム等を
添加したタングステンが電極材料として優れている。
第２図は、本発明の実施例に係る直流アーク放電熱プラ
ズマジェットＣＶＤ法によるダイヤモンド合成の説明図
である。
ズマジェットＣＶＤ法によるダイヤモンド合成の説明図
である。
陽極１．陰掻２ともに２重量％酸化インドリウム添加タ
ングステン製で水冷構造のプラズマトーチ９を形成し、
プラズマトーチ９はチャンバー５内でトーチマニュプレ
ーク１０に固定されており、ノズルの向きが変更できる
とともに、上下移動および平行移動ができる。なお、プ
ラズマトーチ９には、水素（および炭素化合物）を供給
するガスボンベ１１．電極間に直流電圧杏印加する定？
ｉｔ流電源４．トーチ冷却水を循環させる冷却水配管１
２が接続きれている。さらに、プラズマジェットの中心
に向けて冷却水を噴射する２本の冷却水噴射ノズル８が
プラズマトーチの下部に対向して設置され、冷却水タン
ク１３内の冷却水を冷却水噴射ノズル８に送水する送水
ポンプ１４に接続されている。
ングステン製で水冷構造のプラズマトーチ９を形成し、
プラズマトーチ９はチャンバー５内でトーチマニュプレ
ーク１０に固定されており、ノズルの向きが変更できる
とともに、上下移動および平行移動ができる。なお、プ
ラズマトーチ９には、水素（および炭素化合物）を供給
するガスボンベ１１．電極間に直流電圧杏印加する定？
ｉｔ流電源４．トーチ冷却水を循環させる冷却水配管１
２が接続きれている。さらに、プラズマジェットの中心
に向けて冷却水を噴射する２本の冷却水噴射ノズル８が
プラズマトーチの下部に対向して設置され、冷却水タン
ク１３内の冷却水を冷却水噴射ノズル８に送水する送水
ポンプ１４に接続されている。
また、基板６を支持する基板ホルダー１５は上下に移動
できる基板マニュブレーク１６に固定されている。これ
ら二つのマニュブレータ（トーチマニュブレーク１０．
基板マニュブレーク１６）により、ノズル−基板間距離
、プラズマジェットの照射位置、ノズルの向きが調整で
き、大面積の基板や複雑な表面形状をした被処理物上に
も均一なダイヤモンド膜を成長させることができる。
できる基板マニュブレーク１６に固定されている。これ
ら二つのマニュブレータ（トーチマニュブレーク１０．
基板マニュブレーク１６）により、ノズル−基板間距離
、プラズマジェットの照射位置、ノズルの向きが調整で
き、大面積の基板や複雑な表面形状をした被処理物上に
も均一なダイヤモンド膜を成長させることができる。
基板６には５０ ［ｍｍｌ ｘｓｏ ［ｍｍ］ Ｘ ５
［ｍｍ］の窒化珪素を用い、チャンバー５内の圧力を
２Ｘ１０−’［Ｔｏｒｒ］まで排気した後、放電ガスと
して水素を１［ｋｇ／ｃｍ”］の圧力で３０ ［１／ｍ
１ｎｉの流量で電極間に流し、チャンバー５内圧力を３
０ ［Ｔｏｒｒ］に保持し、この状態で定電流電源４に
より、３０［Ａ］の電流をＭ、種間に流した。このとき
、電極間の電圧は９０［ν］であった。
［ｍｍ］の窒化珪素を用い、チャンバー５内の圧力を
２Ｘ１０−’［Ｔｏｒｒ］まで排気した後、放電ガスと
して水素を１［ｋｇ／ｃｍ”］の圧力で３０ ［１／ｍ
１ｎｉの流量で電極間に流し、チャンバー５内圧力を３
０ ［Ｔｏｒｒ］に保持し、この状態で定電流電源４に
より、３０［Ａ］の電流をＭ、種間に流した。このとき
、電極間の電圧は９０［ν］であった。
放電が安定した後、冷却水噴射ノズルから２０重量％の
エタノールを含む水壱２ ［ｋｇ／Ｃｍ” ］の水圧６
［ｃｃ／ｍ１ｎｌの流量で熱プラズマジェット内に噴
射した。
エタノールを含む水壱２ ［ｋｇ／Ｃｍ” ］の水圧６
［ｃｃ／ｍ１ｎｌの流量で熱プラズマジェット内に噴
射した。
チャンバー内圧力！００ ｒＴｏｒｒ］ 、電圧１１０
（Ｖｌの状態に保持し、ノズル−基板間距離を２０〔閾
１にして固定し、この状態で１時間の間ダイヤモンド膜
７の形成を行った。
（Ｖｌの状態に保持し、ノズル−基板間距離を２０〔閾
１にして固定し、この状態で１時間の間ダイヤモンド膜
７の形成を行った。
その後、形成されたダイヤモンド膜をＸ線回折ラマン分
光、硬度測定により評価したところ、ラマン分光ではダ
イヤモンドのみのピークが検出され、ビッカース硬度は
過重５００［ｇ］で約１００００を示し、この値は天然
ダイヤモンドと同等である。
光、硬度測定により評価したところ、ラマン分光ではダ
イヤモンドのみのピークが検出され、ビッカース硬度は
過重５００［ｇ］で約１００００を示し、この値は天然
ダイヤモンドと同等である。
このときのダイヤモンドの成膜速度は６００ ［μｆｆ
ｉ／ｈ］であった。なお、従来の成膜速度は２００ ［
μｍ／ｈ ］である。
ｉ／ｈ］であった。なお、従来の成膜速度は２００ ［
μｍ／ｈ ］である。
続いて、他の実施例について説明する。上記した実施例
と同様に、基板６には５０［叩］×５０［ｆｆｆｆｌ１
ＩＸ５［ｍｍ］の窒化珪素を用い、チャンバー５内の圧
力を２ ｘｔｏ−’ ［Ｔｏｒｒ］まで排気した後、水
素とメタンの混合ガスを圧力１ ｒｋｇ／ｃｍ”］ 、
それぞれのガス流量を水素５０ ［１／ｍｉｎ］ 、メ
タン１０［Ｌ／ｍｉｎ］で電極間に流し、チャンバー５
内圧力を３０［Ｔｏｒｒ］に保った状態で定電流電源４
により、３０［Ａ］の電流を電極間に流した。このとき
、電極間の電圧は９０［Ｖ］であった。
と同様に、基板６には５０［叩］×５０［ｆｆｆｆｌ１
ＩＸ５［ｍｍ］の窒化珪素を用い、チャンバー５内の圧
力を２ ｘｔｏ−’ ［Ｔｏｒｒ］まで排気した後、水
素とメタンの混合ガスを圧力１ ｒｋｇ／ｃｍ”］ 、
それぞれのガス流量を水素５０ ［１／ｍｉｎ］ 、メ
タン１０［Ｌ／ｍｉｎ］で電極間に流し、チャンバー５
内圧力を３０［Ｔｏｒｒ］に保った状態で定電流電源４
により、３０［Ａ］の電流を電極間に流した。このとき
、電極間の電圧は９０［Ｖ］であった。
放電が安定した後、冷却水噴射ノズルから純水を２ ［
ｋｇ／ｃｍ”）の水圧、 ４ ［ｃｃ／ｎ＋ｉｎ］の
流量で熱プラズマジェット内に噴射した。
ｋｇ／ｃｍ”）の水圧、 ４ ［ｃｃ／ｎ＋ｉｎ］の
流量で熱プラズマジェット内に噴射した。
チャンバー内圧力１００ ［Ｔｏｒｒ］ 、電圧１１０
［Ｖ］の状態に保持し、ノズル−基板間距離を２０［飾
］にして固定して、５時間ダイヤモンド膜の成長を行っ
たところ、厚さ２．３［Ｍ］の良質の多結晶ダイヤモン
ド膜が得られ、このときの成膜速度は４６０［μｍ／ｈ
］であった。
［Ｖ］の状態に保持し、ノズル−基板間距離を２０［飾
］にして固定して、５時間ダイヤモンド膜の成長を行っ
たところ、厚さ２．３［Ｍ］の良質の多結晶ダイヤモン
ド膜が得られ、このときの成膜速度は４６０［μｍ／ｈ
］であった。
このように本発明によれば、成膜速度は６００［μｍ／
ｈ］ （または４６０ ［μｍ／ｈ］ ） トナ’）
、従来の成＋１９速度２００［μｍ／ｈｌに比べて大幅
に向上する。
ｈ］ （または４６０ ［μｍ／ｈ］ ） トナ’）
、従来の成＋１９速度２００［μｍ／ｈｌに比べて大幅
に向上する。
さらに、冷却水が分解して発生する酸素原子や０１１ラ
ジカルによりグラファイトや非晶質炭素といった非ダイ
ヤモンド炭素を効率良くエンチングすることが出来るの
で、膜質が良好なダイヤモンド膜が得られる。
ジカルによりグラファイトや非晶質炭素といった非ダイ
ヤモンド炭素を効率良くエンチングすることが出来るの
で、膜質が良好なダイヤモンド膜が得られる。
（発明の効果）
本発明によれば、熱プラズマジェット内に冷却水を直接
導入して冷却するので、基板上により多くの活性種を供
給できるようになり、ダイヤモンドの成膜速度が大幅に
向上する。
導入して冷却するので、基板上により多くの活性種を供
給できるようになり、ダイヤモンドの成膜速度が大幅に
向上する。
さらに、熱プラズマジェットに導入した冷却水の気化に
伴う体積膨張により熱プラズマジェットの径が大きくな
るので、単位時間当たりの処理面積が大きくなる利点が
ある。
伴う体積膨張により熱プラズマジェットの径が大きくな
るので、単位時間当たりの処理面積が大きくなる利点が
ある。
従って、ダイヤモンド合成のコスト低減および生産性の
向上が達成される。
向上が達成される。
第１図は、本発明のダイヤモンドの気相合成の説明図、
第２図は、本発明の実施例に係る直流アーク放電熱プラ
ズマジェットＣＶＤ法によるダイヤモンド合成の説明図
、 第３図は、従来例に係る直流アーク放電熱プラズマジェ
ットＣＶＤ法によるダイヤモンド合成の説明図。 （符号の説明） １・・・陽極、 ２・・・陰極、 ３・・・ノズル、 ４・・・定電流電源、 ５・・・チャンバー ６・・・基板、 ７・・・ダイヤモンド膜、 ８・・・冷却水噴射ノズル、 ９・・・プラズマトーチ、 ｌＯ・・・トーチマニュプレーク、 １１・・・ガスボンベ、 １２・・・冷却水配管、 １３・・・冷却水タンク、 １４・・・送水ポンプ、 １５・・・基板ホルダー １６・・・基（反マニュフ“レーク。
ズマジェットＣＶＤ法によるダイヤモンド合成の説明図
、 第３図は、従来例に係る直流アーク放電熱プラズマジェ
ットＣＶＤ法によるダイヤモンド合成の説明図。 （符号の説明） １・・・陽極、 ２・・・陰極、 ３・・・ノズル、 ４・・・定電流電源、 ５・・・チャンバー ６・・・基板、 ７・・・ダイヤモンド膜、 ８・・・冷却水噴射ノズル、 ９・・・プラズマトーチ、 ｌＯ・・・トーチマニュプレーク、 １１・・・ガスボンベ、 １２・・・冷却水配管、 １３・・・冷却水タンク、 １４・・・送水ポンプ、 １５・・・基板ホルダー １６・・・基（反マニュフ“レーク。
Claims (3)
- （１）炭素化合物を放電用ガス流路中に供給する炭素化
合物添加流路を設けるとともに、 上記該放電用ガス流路の上流側に、上記放電用ガス流路
を挟むプラズマ発生用の陽極および陰極を配設する一方
、 上記放電用ガス流路の下流側に、プラズマ化した放電用
ガスおよび炭素化合物に少なくとも水を含む液体を噴射
する冷却水噴射用流路を配置したことを特徴とするダイ
ヤモンドの気相合成装置。 - （２）放電用ガスおよび炭素化合物ガスを放電用ガス流
路に供給するとともに、該放電用ガス流路を挟んで配設
されたプラズマ発生用の陽極および陰極間に直流電圧を
印加して上記放電用ガスおよび炭素化合物ガスをプラズ
マ化するプラズマ生成工程と、 プラズマ生成工程でプラズマ化した上記放電用ガスおよ
び炭素化合物ガスに、少なくとも水を含む液体を噴射し
てプラズマ化した上記放電用ガスおよび炭素化合物ガス
を冷却するプラズマ冷却工程と、 プラズマ冷却工程で冷却したプラズマ状態の放電用ガス
および炭素化合物ガスを、基板に供給して基板上にダイ
ヤモンドを成長させるダイヤモンド成長工程とを有する
ことを特徴とするダイヤモンドの気相合成方法。 - （３）放電用ガスを放電用ガス流路に供給するとともに
、該放電用ガス流路を挟んで配設されたプラズマ発生用
の陽極および陰極間に直流電圧を印加して上記放電用ガ
スをプラズマ化するプラズマ生成工程と、 プラズマ生成工程でプラズマ化した上記放電用ガスに、
少なくとも水および炭素化合物を含む液体を噴射してプ
ラズマ化した上記放電用ガスを冷却するとともに、上記
炭素化合物をプラズマ化する低温プラズマ生成工程と、 低温プラズマ生成工程でプラズマ化した低温の放電用ガ
スおよび炭素化合物ガスを、基板に供給して基板上にダ
イヤモンドを成長させるダイヤモンド成長工程とを有す
ることを特徴とするダイヤモンドの気相合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20616588A JPH0255295A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | ダイヤモンドの気相合成装置およびダイヤモンドの気相合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20616588A JPH0255295A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | ダイヤモンドの気相合成装置およびダイヤモンドの気相合成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0255295A true JPH0255295A (ja) | 1990-02-23 |
Family
ID=16518884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20616588A Pending JPH0255295A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | ダイヤモンドの気相合成装置およびダイヤモンドの気相合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0255295A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0388861A2 (en) * | 1989-03-20 | 1990-09-26 | Onoda Cement Company, Ltd. | Method for making diamond and apparatus therefor |
| US8209990B2 (en) * | 2006-12-15 | 2012-07-03 | Panasonic Corporation | Electrostatically atomizing unit for use in a temperature-regulating appliance |
-
1988
- 1988-08-18 JP JP20616588A patent/JPH0255295A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0388861A2 (en) * | 1989-03-20 | 1990-09-26 | Onoda Cement Company, Ltd. | Method for making diamond and apparatus therefor |
| US8209990B2 (en) * | 2006-12-15 | 2012-07-03 | Panasonic Corporation | Electrostatically atomizing unit for use in a temperature-regulating appliance |
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