JPH0354196A - ダイヤモンド膜の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド膜の製造方法Info
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- JPH0354196A JPH0354196A JP19170389A JP19170389A JPH0354196A JP H0354196 A JPH0354196 A JP H0354196A JP 19170389 A JP19170389 A JP 19170389A JP 19170389 A JP19170389 A JP 19170389A JP H0354196 A JPH0354196 A JP H0354196A
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Landscapes
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は気相析出法によりダイヤモンド膜の製造方法に
関するものである。
関するものである。
（従来の技術〉
ダイヤモンドは硬度、熱伝導性あるいは光の透過性にお
いて優れた特性を示し、極めて有用な機能材料として注
目されている。特にエレクトロニクス分野においてダイ
ヤモンドを利用するに当たっては、気相析出法を用いた
ダイヤモンド膜の合或技術が重要である。
いて優れた特性を示し、極めて有用な機能材料として注
目されている。特にエレクトロニクス分野においてダイ
ヤモンドを利用するに当たっては、気相析出法を用いた
ダイヤモンド膜の合或技術が重要である。
ダイヤモンドの気相析出法としては、従来炭化水素や炭
素含有化合物の熱分解や化学反応を利用した種々の方法
が知られている。例えば（１）高周波プラズマ放電を利
用する方法（特開昭５８−１３５１１７）、（２）熱電
子放射材料を利用する方法（特開昭５８−９１１００、
特開昭６０−２２１３９５）、（３）マイクロ波放電を
利用する方法（特開昭５８−１１０４９４）等が挙げら
れる。これらの方法の特徴は、数ｔｏｒｒから数十ｔｏ
ｒｒの圧力下において水素で数体積パーセントに希釈し
た炭素含有原料を分解し基板上に堆積させるもので、そ
の戒長速度は数ｐｍ／ｂｙ程度である。
素含有化合物の熱分解や化学反応を利用した種々の方法
が知られている。例えば（１）高周波プラズマ放電を利
用する方法（特開昭５８−１３５１１７）、（２）熱電
子放射材料を利用する方法（特開昭５８−９１１００、
特開昭６０−２２１３９５）、（３）マイクロ波放電を
利用する方法（特開昭５８−１１０４９４）等が挙げら
れる。これらの方法の特徴は、数ｔｏｒｒから数十ｔｏ
ｒｒの圧力下において水素で数体積パーセントに希釈し
た炭素含有原料を分解し基板上に堆積させるもので、そ
の戒長速度は数ｐｍ／ｂｙ程度である。
また、（４）直流プラズマジェットを利用する方法（特
開昭６３−２７０３９３）、（５）高周波熱プラズマを
利用する方法（特開昭６３−２８２２０）においては大
気圧付近の圧力で合成を行い、堆積速度を数＋ｙｍ／ｂ
ｒまで向上させている。
開昭６３−２７０３９３）、（５）高周波熱プラズマを
利用する方法（特開昭６３−２８２２０）においては大
気圧付近の圧力で合成を行い、堆積速度を数＋ｙｍ／ｂ
ｒまで向上させている。
（発明が解決しようとする課Ｍ）
ダイヤモンド膜は水素で数体積パーセントに希釈した炭
化水素等のガスを熱やプラズマなどで分解することによ
って作られる。従ってダイヤモンド膜の堆積速度を増す
ためには、炭素含有物質の濃度を増やせばよい。ところ
が従来の手法を用いて原料ガスの濃度を増やした場合、
１０体積バーセント以上になるとグラファイトが析出す
る。従って原料ガスの高濃度化には限界があった。
化水素等のガスを熱やプラズマなどで分解することによ
って作られる。従ってダイヤモンド膜の堆積速度を増す
ためには、炭素含有物質の濃度を増やせばよい。ところ
が従来の手法を用いて原料ガスの濃度を増やした場合、
１０体積バーセント以上になるとグラファイトが析出す
る。従って原料ガスの高濃度化には限界があった。
一方、堆積時の圧力を高め原料ガスの絶対量を増やすこ
とにより、堆積速度を向上させようとしているのが前述
の（４）及び（５）の手広である。しかしながらいずれ
の手法においても得られるダイヤモンド膜の面積は数ｍ
ｍ角程度と小さく、しかも基板が高｝星の熱プラズマに
さらされるため、基板の温度制御が困難で膜の均一性が
良好でないため実用上問題がある。
とにより、堆積速度を向上させようとしているのが前述
の（４）及び（５）の手広である。しかしながらいずれ
の手法においても得られるダイヤモンド膜の面積は数ｍ
ｍ角程度と小さく、しかも基板が高｝星の熱プラズマに
さらされるため、基板の温度制御が困難で膜の均一性が
良好でないため実用上問題がある。
また熱分解を利用した手法の場合、圧力が５０ｔｏｒｒ
を超えるとグラファイトの析出が顕著となりダイヤモン
ド膜の堆積は困難になる。またプラズマを利用した手法
の場合には、圧力が高くなるにつれてプラズマ放電の安
定性が悪くなるといった問題がある。例えば「アブライ
ド・フィジンクス・レター］５０、（１９８８）、１６
５８に記載されている直流グロー放電によるダイヤモン
ド膜の合成方法の場合、圧力が高くなると対向電極間に
電流が集中したアーク放電が発生する。アーク放電が発
生すると基板の損傷等により、膜の均一性が悪くなると
いった問題点がある。
を超えるとグラファイトの析出が顕著となりダイヤモン
ド膜の堆積は困難になる。またプラズマを利用した手法
の場合には、圧力が高くなるにつれてプラズマ放電の安
定性が悪くなるといった問題がある。例えば「アブライ
ド・フィジンクス・レター］５０、（１９８８）、１６
５８に記載されている直流グロー放電によるダイヤモン
ド膜の合成方法の場合、圧力が高くなると対向電極間に
電流が集中したアーク放電が発生する。アーク放電が発
生すると基板の損傷等により、膜の均一性が悪くなると
いった問題点がある。
（問題を解決するための手段）
ダイヤモンド膜の堆積速度を向上させ、かつ均一で大面
積のダイヤモンド膜を作成するためには、例えば大気圧
下のような高い圧力の下で安定したグロー放電を発生さ
せ、そこに原料となる炭素含有物質を導入することによ
り基板上にダイヤモンド膜を堆積させることが必要であ
る。
積のダイヤモンド膜を作成するためには、例えば大気圧
下のような高い圧力の下で安定したグロー放電を発生さ
せ、そこに原料となる炭素含有物質を導入することによ
り基板上にダイヤモンド膜を堆積させることが必要であ
る。
本発明は導電性基板を一方の電極とし、これと対向する
電極との間の空間をあらかじめ予備電離させ、対向電極
に高圧のパルスを印加することによって大気圧下で安定
かつ広い面積にグロー放電を発生させ、そこに原料とな
る炭素含有物質、たとえば炭化水素、アルコール、エー
テル、アルデヒド、ケトンあるいは一酸化炭素などを導
入することを特徴とするダイヤモンド膜の合戒方法であ
る。この場合、予備電離の方法としては紫外線（ＵＶ）
予備電離方式、コロナ予備電離方式、もしくはＸ線予備
電離方式などを使用することができる。
電極との間の空間をあらかじめ予備電離させ、対向電極
に高圧のパルスを印加することによって大気圧下で安定
かつ広い面積にグロー放電を発生させ、そこに原料とな
る炭素含有物質、たとえば炭化水素、アルコール、エー
テル、アルデヒド、ケトンあるいは一酸化炭素などを導
入することを特徴とするダイヤモンド膜の合戒方法であ
る。この場合、予備電離の方法としては紫外線（ＵＶ）
予備電離方式、コロナ予備電離方式、もしくはＸ線予備
電離方式などを使用することができる。
また従来、ダイヤモンド膜を作製する場合、基板を５０
０〜１０００°Ｃに加熱する必要があった。本発明にお
いても基板直下もしくは周囲に設置した基板加熱装置に
より基板属度は任意に設定すればよい。
０〜１０００°Ｃに加熱する必要があった。本発明にお
いても基板直下もしくは周囲に設置した基板加熱装置に
より基板属度は任意に設定すればよい。
（作用）
本発明により均一で大面積のダイヤモンド膜を高速で基
板上に堆積させることが可能となる。
板上に堆積させることが可能となる。
（実施例）
次に、図面を用いて本発明の実施例を説明する。第１図
は本発明に用いたダイヤモンド膜形戒装置を示している
。基板加熱装置３を備えた固定台４上に基板２を設置し
、対向電極にはコロナ電極を兼ねた穴開き電極７を用い
、基板と穴開き電極の間に高圧パルス電源１を接続した
構戒である。この実施例において、高圧パルス電ｉＵに
より穴開き電極７と導電性基板２間に高圧のパルス電圧
を印加すると、穴開き電極７の背面と誘電体６を挾んだ
コロナ電極５との間に高電圧がかかり誘電体６表面と穴
開き電極７どの間でコロナ放電が起きる。このコロナ放
電で発生した紫外線は、穴開き電極７の穴を通り、放電
空間８を電離する。このため、放電空間８にパルスのグ
ロー放電が起キる。
は本発明に用いたダイヤモンド膜形戒装置を示している
。基板加熱装置３を備えた固定台４上に基板２を設置し
、対向電極にはコロナ電極を兼ねた穴開き電極７を用い
、基板と穴開き電極の間に高圧パルス電源１を接続した
構戒である。この実施例において、高圧パルス電ｉＵに
より穴開き電極７と導電性基板２間に高圧のパルス電圧
を印加すると、穴開き電極７の背面と誘電体６を挾んだ
コロナ電極５との間に高電圧がかかり誘電体６表面と穴
開き電極７どの間でコロナ放電が起きる。このコロナ放
電で発生した紫外線は、穴開き電極７の穴を通り、放電
空間８を電離する。このため、放電空間８にパルスのグ
ロー放電が起キる。
さらに第１図に示した装置を用いたダイヤモンド膜の合
戒例について述べる。導電性基板として４インチのシリ
コン基板を用い、基板加熱装置により７００℃に加熱し
た。さらに水素で１０体積バーセントに希釈したメタン
ガスを大気圧になるまで導入し、パルスのグロー放電を
発生させ１時間戒長を行ったところ基板上に灰色の膜が
戒長じた。この膜の膜厚を段差膜厚計で測定したところ
、約８５ｐｍであった。
戒例について述べる。導電性基板として４インチのシリ
コン基板を用い、基板加熱装置により７００℃に加熱し
た。さらに水素で１０体積バーセントに希釈したメタン
ガスを大気圧になるまで導入し、パルスのグロー放電を
発生させ１時間戒長を行ったところ基板上に灰色の膜が
戒長じた。この膜の膜厚を段差膜厚計で測定したところ
、約８５ｐｍであった。
またこの膜の電子線回折パターンではリング状であり、
膜が多結晶からなることがわかった。さらに各回折リン
グの位置から求めた格子定数の値と、ＡＳＴＭカード（
６−６７５）に記載されているダイヤモンドの格子定数
を第１表に示した。
膜が多結晶からなることがわかった。さらに各回折リン
グの位置から求めた格子定数の値と、ＡＳＴＭカード（
６−６７５）に記載されているダイヤモンドの格子定数
を第１表に示した。
第１表
この結果から実施例で作威された膜はダイヤモンドであ
ることがわかった。
ることがわかった。
（発明の効果）
以上述べたように、本発明によりダイヤモンド膜を高速
でかつ大面積に或模することが可能となった。
でかつ大面積に或模することが可能となった。
第１図はダイヤモンド膜形或装置の例を示す図。
図において、１・・・高圧パルス電源、２・・・基板、
３・・・基板加熱装置、４・・・固定台、５・・・コロ
ナ電極、６・・・誘電体、７・・・穴開き電極、８・・
・放電空間。
３・・・基板加熱装置、４・・・固定台、５・・・コロ
ナ電極、６・・・誘電体、７・・・穴開き電極、８・・
・放電空間。
Claims (1)
- （１）導電性基板およびこれに対向する電極との間の空
間を予め予備電離させ、さらに前記対向電極に高圧のパ
ルス電圧を印加することにより発生するグロー放電空間
内に炭素を含有する原料を導入することにより導電性基
板上にダイヤモンドを堆積させることを特徴とするダイ
ヤモンド膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19170389A JPH0354196A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | ダイヤモンド膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19170389A JPH0354196A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | ダイヤモンド膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0354196A true JPH0354196A (ja) | 1991-03-08 |
Family
ID=16279075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19170389A Pending JPH0354196A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | ダイヤモンド膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0354196A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002155370A (ja) * | 2000-11-14 | 2002-05-31 | Sekisui Chem Co Ltd | 常圧プラズマ処理方法及びその装置 |
-
1989
- 1989-07-24 JP JP19170389A patent/JPH0354196A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002155370A (ja) * | 2000-11-14 | 2002-05-31 | Sekisui Chem Co Ltd | 常圧プラズマ処理方法及びその装置 |
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