JPH03150296A - ダイヤモンド製造装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱フィラメント法によりダイヤモンドを基板
表面に形成するダイヤモンド製造装置に関する。

［従−来の技術］ ダイヤモンドの気相合成法の一つとして、熱フィラメン
ト法と呼ばれるものがある。この方法は、反応容器内の
基板支持台上に基板を載せ、反応容器内にメタン一水素
の混合ガス（原料ガス）を満たし、その状態で基板上方
のフィラメントを加熱することにより、基板表面にダイ
ヤモンドを析出させる、というものである。

この方法でダイヤモンドを製造する場合、基板の温度が
生成ダイヤモンドの品質等に大きな影響を及ぼすので、
基板温度を正確に制御することが重要である。

この点、従来では、フィラメントの温度を先高温計等の
測定手段で測定し、その結果に応じてフィラメントに流
す電流値を制御し、それにより基板の温度を管理してい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、フィラメントに流す電流値を制御するだけでは
、基板温度を精度良く管理することができなかった。

本発明は、上記事情を考慮し、基板の温度を精度良く管
理することのできるダイヤモンド製造装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のダイヤモンド製造装置は、原料ガスが満たされ
る反応容器と、該反応容器内に配置された基板支持台及
びその上方に位置するフィラメントとを有し、フィラメ
ントを加熱することにより、基板支持台上の基板の表面
にダイヤモンドを析出させるものにおいて、上記基板の
温度を測定する手段を設けると共に、上記基板支持台に
、基板を加熱する加熱手段と基板を冷却する冷却手段と
を設けたことを特徴としている。

［作用］ 基板はフィラメントの熱により高温に熱せられる。その
状態で、基板温度を測温手段で測定する。

そして、測定した基板温度が基準温度より高い場合は冷
却手段の冷却作用を強め、基板支持台を介して基板の温
度を下げる。また測定した基板温度が基準温度より低い
場合は加熱手段の加熱作用を強め、基板支持台を介して
基板の温度を上げる。

それにより、微小な温度調節が可能となり、基板温度を
略−定の値に制御することができるようになる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

図中１は反応容器である。この反応容量ｌの上部には、
メタン一水素の混合ガス（原料ガス）が流入する入口Ｉ
Ａが設けられ、下部には該ガスを吸引排出する出口ＩＢ
が設けられている。反応容器ｌ内の、入口ＩＡからの流
入ガスの当たる位置には、フィラメント２が配置され、
該フィラメント２の下方には基板支持台３が設けられて
いる。

基板支持台３の上面は基板載置面とされており、図にお
いてはここに基板４が載置されている。基板載置面は、
基板４の裏面が密着するよう平坦に形成されており、こ
の部分は熱伝導調整材５により構成されている。熱伝導
調整材５とは、熱伝導率の高い金属材料で構成された部
材のことである。

この熱伝導調整材５は厚肉円板状に形成され、セラミッ
ク製の円筒台座６の上面に密着固定されている。このセ
ラミック製の円筒台座６の外周多こは電熱線（加熱手段
）７が巻かれ、内周には冷却バイブ（冷却手段）８が巻
かれている。電熱線７は電流を流すことにより加熱され
、冷却バイブ８は冷却水または油を循環させることによ
り冷却される。なお、電熱線７、冷却バイブ８は、共に
セラミック製円筒台座６の表面に密着しており、電熱線
７、冷却バイブ８からの熱が円筒台座６に良好に伝達さ
れるようになっている。

また、セラミ１り製の円筒台座６は、断熱材で構成され
た基台９の上に固定されている。そして、熱伝導調整材
５の基板載置面から基台９の底面まで、小径の貫通孔ｌ
Ｏが形成されている。この貫通孔１０は、石英ガラス１
１を嵌め込んだ覗き窓１２に通じており、覗き窓１２か
ら、熱伝導調整材５上の基板４の裏面を目視できるよう
になっている。そして、この覗き窓１２の外側に、基板
４の温度を測定するための光高温計１３が配置されてい
る。

この装置でダイヤモンドを製造するには、まず基板支持
台３上に基板４を載置し、反応容器ｌ内に混合ガスを満
たす。そして、フィラメント２に通電して、フィラメン
ト２の熱により混合ガスを反応させると共に、基Ｖｉ４
を加熱する。所定の条件を充足すると、ダイヤモンドＤ
が基板４の表面に析出する。

この際、基板４の温度を光高温計１３で測定し、基板４
の温度が基準温度より高ければ、冷却バイブ８に冷却水
または油を送給して冷却作用を促す。

また、基板４の温度が基準温度より低ければ、電熱線７
に電流を供給して加熱作用を促す。そうすると、セラミ
・ツク製円筒台座６を介して、熱（または冷熱）が熱伝
導調整材５に伝達され、ここで熱が均一に分布されて基
板４に伝わる。したがって、基板４の温度が全体にわた
って均一化された　状態で、基板４が加熱または冷却さ
れる。そして、基板４の温度が基準温度に制御される。

この場合の基準温度は７５０℃である。また、この際の
フイラメント温度は２２００℃である。

このように基板４の温度が基準温度に精度良く管理され
ることにより、良好な品質のダイヤモンドが成長する。

また、基板４の冷却が可能なことから、基板４の温度を
一定に保持しながら、フィラメント２の温度を上昇させ
ることもできる。そうした場合は、基板４に損傷を与え
ることなく、ダイヤモンドの成長速度を速めることがで
きる。

なお、上記実施例においては、基板４の温度を検出する
手段として、光高温計１３を用いているが、熱電対等、
他の測温手段を用いても勿論よい。

また、電熱線７の代わりにパイプを用い、このパイプに
高温ガスを供給して加熱を行ってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のダイヤモンド製造装置は
、基板支持台に加熱手段と冷却手段とを設けているので
、基板の温度を正確に、また長時間にわたって安定的に
制御することができる。その結果、高品質のダイヤモン
ド１１（あるいは粒）を再現性良く製造することができ
る。

また、基板支持台に冷却手段を設けているので、基板に
損傷を与えることなく、フィラメント温度を上昇させる
ことができ、それによりダイヤモンドの成長速度をアッ
プさせることもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例の概略構成を示す断面図である
。 ｌ・・・・・・反応容量、２・・・・・・フィラメント
、３・・・・・・基板支持台、４−・・・・・基板、５
・・・・・・熱伝導調整材、６・・−・・・セラミック
製円筒台座、７・・・・・・電熱線、８・・・・・・冷
却パイプ、１２−・・・・覗き窓、１３・・−・・光高
温計（ＩＭ温手段）、Ｄ・−・・・・ダイヤモンド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原料ガスが満たされる反応容器と、該反応容器内に配置
   された基板支持台及びその上方に位置するフィラメント
   とを有し、フィラメントを加熱することにより、基板支
   持台上の基板の表面にダイヤモンドを析出させるダイヤ
   モンド製造装置において、 上記基板の温度を測定する手段を設けると共に、上記基
   板支持台に、基板を加熱する加熱手段と基板を冷却する
   冷却手段とを設けたことを特徴とするダイヤモンド製造
   装置。