JPH0361633B2 - - Google Patents
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- JPH0361633B2 JPH0361633B2 JP10846386A JP10846386A JPH0361633B2 JP H0361633 B2 JPH0361633 B2 JP H0361633B2 JP 10846386 A JP10846386 A JP 10846386A JP 10846386 A JP10846386 A JP 10846386A JP H0361633 B2 JPH0361633 B2 JP H0361633B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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の低圧合成法に関する。
ダイヤモンドは最も硬い物質としてよく知られ
ているが、硬度以外に熱の伝導性、電気的絶縁
性、紫外〜赤外域の光の透過性、化学的安定性な
ど機能性材料として優れた特性をもつている。
ているが、硬度以外に熱の伝導性、電気的絶縁
性、紫外〜赤外域の光の透過性、化学的安定性な
ど機能性材料として優れた特性をもつている。
ダイヤモンドの合成法として高圧法がよく知ら
れている一気圧以下の低圧でもプラズマ、イオン
ビーム、熱エネルギを利用することによりダイヤ
モンドを合成できることが、最近、解つてきた。
低圧法のダイヤモンド合成は、粒子のみならず薄
膜状のダイヤモンドの合成も可能な点に特徴があ
り、半導体デバイスの絶縁放熱基板、コーテング
材等への応用が考えられ幅広い用途が期待でき
る。従来のダイヤモンド低圧合成に用いられる原
料ガスは特開昭58−110494号公報にみられるよう
に、炭化水素と水素との混合ガス、又は、第33回
応用物理学関係連合講演会（昭61年４月）
1PZD6，1PZD7に見られるように水素とアルコ
ール蒸気、水素とアセトン蒸気である。この従来
技術によれば、炭化水素と水素の場合には約
1μ／ｈで、水素とアルコール、又は、水素とア
セトンの場合には、約10μ／ｈでのダイヤモンド
の合成が可能である。
れている一気圧以下の低圧でもプラズマ、イオン
ビーム、熱エネルギを利用することによりダイヤ
モンドを合成できることが、最近、解つてきた。
低圧法のダイヤモンド合成は、粒子のみならず薄
膜状のダイヤモンドの合成も可能な点に特徴があ
り、半導体デバイスの絶縁放熱基板、コーテング
材等への応用が考えられ幅広い用途が期待でき
る。従来のダイヤモンド低圧合成に用いられる原
料ガスは特開昭58−110494号公報にみられるよう
に、炭化水素と水素との混合ガス、又は、第33回
応用物理学関係連合講演会（昭61年４月）
1PZD6，1PZD7に見られるように水素とアルコ
ール蒸気、水素とアセトン蒸気である。この従来
技術によれば、炭化水素と水素の場合には約
1μ／ｈで、水素とアルコール、又は、水素とア
セトンの場合には、約10μ／ｈでのダイヤモンド
の合成が可能である。
上記従来技術は、炭化水素と水素混合ガスの場
合は原料の供給は簡便で容易であるがダイヤモン
ドの成長速度が約1μ／ｈと小さい点に問題があ
り、水素とアルコール、又は、水素とアセトンの
場合はダイヤモンドの成長が10μ／ｈと大きいが
原料の供給が複雑となる点に問題があつた。
合は原料の供給は簡便で容易であるがダイヤモン
ドの成長速度が約1μ／ｈと小さい点に問題があ
り、水素とアルコール、又は、水素とアセトンの
場合はダイヤモンドの成長が10μ／ｈと大きいが
原料の供給が複雑となる点に問題があつた。
本発明の目的は、原料の供給が単純容易で、し
かも、ダイヤモンドの成長が大きい合成方法を提
供することにある。
かも、ダイヤモンドの成長が大きい合成方法を提
供することにある。
上記目的は、水素と一酸化炭素又は水素と二酸
化炭素の混合ガスをプラズマ分解するか、また
は、水素と一酸化炭素を熱分解することによつて
達成される。
化炭素の混合ガスをプラズマ分解するか、また
は、水素と一酸化炭素を熱分解することによつて
達成される。
水素と一酸化炭素、水素と二酸化炭素との混合
ガスをプラズマ分解、又は、水素と一酸化炭素と
の混合ガスを1500〜2000℃のタングステンヒータ
で熱分解すると改性な炭素、水素、酸素を生成す
る。炭素よりダイヤモンド及びグラフアイトが生
成するが、グラフアイトは活性な水素のみならず
微量の活性な酸素によつて早急に除去される。こ
のため、従来の水素と炭化水素の場合にみられる
活性な水素だけによるグラフアイトの除去に比
べ、多くの原料ガスの供給が可能となり、ダイヤ
モンドの合成速度が早まる。
ガスをプラズマ分解、又は、水素と一酸化炭素と
の混合ガスを1500〜2000℃のタングステンヒータ
で熱分解すると改性な炭素、水素、酸素を生成す
る。炭素よりダイヤモンド及びグラフアイトが生
成するが、グラフアイトは活性な水素のみならず
微量の活性な酸素によつて早急に除去される。こ
のため、従来の水素と炭化水素の場合にみられる
活性な水素だけによるグラフアイトの除去に比
べ、多くの原料ガスの供給が可能となり、ダイヤ
モンドの合成速度が早まる。
また、水素、一酸化炭素、二酸化炭素はいずれ
もガスであるためアルコールやアセトン等の液体
に比べ減圧反応器への供給が非常に簡単で精度よ
くできる。
もガスであるためアルコールやアセトン等の液体
に比べ減圧反応器への供給が非常に簡単で精度よ
くできる。
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
実施例 １
本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。
水素１、一酸化炭素、又は、二酸化炭素２を質量
流量計３により計量した後、混合し、プラズマ反
応器４へ供給する。プラズマ反応器４は真空ポン
プ１１により10-1〜10torrに減圧されている。高
周波発振器６より13.56MHzの高周波が発振され、
銅製コイル５を通して反応器４へ供給される。反
応器に供給された混合ガスはこの高周波によつて
プラズマ８を発生する。プラズマ８中にシリコン
ウエハ７が設置され、必要に応じてヒータ９によ
り加熱される。プラズマ中で生成した活性な炭素
からダイヤモンドとグラフアイトがシリコンウエ
ハ上に析出する。グラフアイトはプラズマ中で生
成した活性な水素及び酸素により反応除去されダ
イヤモンドのみがシリコンウエハ上に残る。反応
器４には、40mmφ×800mmの石英ガラス管を用い
た。実験条件を以下に示す。
水素１、一酸化炭素、又は、二酸化炭素２を質量
流量計３により計量した後、混合し、プラズマ反
応器４へ供給する。プラズマ反応器４は真空ポン
プ１１により10-1〜10torrに減圧されている。高
周波発振器６より13.56MHzの高周波が発振され、
銅製コイル５を通して反応器４へ供給される。反
応器に供給された混合ガスはこの高周波によつて
プラズマ８を発生する。プラズマ８中にシリコン
ウエハ７が設置され、必要に応じてヒータ９によ
り加熱される。プラズマ中で生成した活性な炭素
からダイヤモンドとグラフアイトがシリコンウエ
ハ上に析出する。グラフアイトはプラズマ中で生
成した活性な水素及び酸素により反応除去されダ
イヤモンドのみがシリコンウエハ上に残る。反応
器４には、40mmφ×800mmの石英ガラス管を用い
た。実験条件を以下に示す。
基 板：10mm×10mmシリコンウエハ
原料ガスＡ：H299％、CO1％
Ｂ：H299％、CO21％
供給量10、100、300ml／min
圧 力：5Torr一定
基板温度 ：800℃
反応時間 ：1h
実験終了後、電子線回折による析出物の同定を
行なつた。いずれの実験ケースでもダイヤモンド
の生成が確認され、成長速度は原料ガスの供給量
に比例して増大した。すなわち、0.1〜8μ／ｈの
成長速度であつた。
行なつた。いずれの実験ケースでもダイヤモンド
の生成が確認され、成長速度は原料ガスの供給量
に比例して増大した。すなわち、0.1〜8μ／ｈの
成長速度であつた。
水素−炭化水素のプラズマ分解の場合の成長速
度0.1〜1.0μ／ｈより速く、水素−メタノール、
水素−アセトン混合ガスの熱分解の匹敵する速度
が得られた。１０は真空計。
度0.1〜1.0μ／ｈより速く、水素−メタノール、
水素−アセトン混合ガスの熱分解の匹敵する速度
が得られた。１０は真空計。
実施例 ２
第２図に概略図を示す装置を用いてダイヤモン
ドの熱CVD法による合成実験を行なつた。反応
器は40mmφ×1000mmの石英ガラス製である。実験
条件を以下に示す。
ドの熱CVD法による合成実験を行なつた。反応
器は40mmφ×1000mmの石英ガラス製である。実験
条件を以下に示す。
基 板：10mm×10mmシリコンウエハ
原料ガスＡ：H299％、CO1％
Ｂ：H299％、CO21％
供給量300ml／min
圧 力：5Torr一定
基板温度 ：800℃
タングステンヒータ温度：1500℃以上
反応時間 ：1h
実験終了後、電子線回折により析出物の同定を
行なつた。いずれの実験ケースでもダイヤモンド
の生成が確認されたが、生成速度はH2−CO系で
6μ／ｈ、H2−CO2系で0.1μ／ｈであつた。以上の
実験より、H2−CO2系では熱分解により水素−
メタノール、水素−アセトン混合ガスの熱分解に
匹敵する速度が得られた。
行なつた。いずれの実験ケースでもダイヤモンド
の生成が確認されたが、生成速度はH2−CO系で
6μ／ｈ、H2−CO2系で0.1μ／ｈであつた。以上の
実験より、H2−CO2系では熱分解により水素−
メタノール、水素−アセトン混合ガスの熱分解に
匹敵する速度が得られた。
図中、１４は反応器、１５はタングステンヒー
タ、１６はシリコンウエハ、１８は熱電対であ
る。
タ、１６はシリコンウエハ、１８は熱電対であ
る。
本発明によれば、シリコンウエハ等の基板上
に、従来の水素−炭化水素のプラズマ分解より数
倍早い速度で、又、水素−メタノール、水素−ア
セトン熱分解法より簡便な操作でダイヤモンドを
合成することができる。
に、従来の水素−炭化水素のプラズマ分解より数
倍早い速度で、又、水素−メタノール、水素−ア
セトン熱分解法より簡便な操作でダイヤモンドを
合成することができる。
第１図は本発明のプラズマ法による一実施例の
系統図、第２図は本発明の熱分解法による一実施
例の系統図である。 ４……プラズマ反応器。
系統図、第２図は本発明の熱分解法による一実施
例の系統図である。 ４……プラズマ反応器。
Claims (1)
- １ 減圧された反応器に水素と一酸化炭素、又
は、水素と二酸化炭素との混合ガスを供給し、前
記混合ガスにマイクロ波、高周波等の電磁波エネ
ルギを印加してプラズマを発生させて基板上にダ
イヤモンドを合成することを特徴とするダイヤモ
ンドの合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10846386A JPS62265198A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | ダイヤモンドの合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10846386A JPS62265198A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | ダイヤモンドの合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62265198A JPS62265198A (ja) | 1987-11-18 |
| JPH0361633B2 true JPH0361633B2 (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=14485400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10846386A Granted JPS62265198A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | ダイヤモンドの合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62265198A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0772119B2 (ja) * | 1986-11-05 | 1995-08-02 | 株式会社神戸製鋼所 | ダイヤモンドの気相合成法 |
| JPS63274692A (ja) * | 1987-05-02 | 1988-11-11 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | ダイヤモンドの合成方法 |
| DE3884658T2 (de) * | 1987-04-22 | 1994-04-28 | Idemitsu Petrochemical Co | Verfahren zur Diamantsynthese. |
| JPH0667797B2 (ja) * | 1987-10-12 | 1994-08-31 | 出光石油化学株式会社 | ダイヤモンドの合成方法 |
| JPH075432B2 (ja) * | 1988-06-10 | 1995-01-25 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンドの気相合成法 |
| US5258206A (en) * | 1989-01-13 | 1993-11-02 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. | Method and apparatus for producing diamond thin films |
| JPH04214094A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-08-05 | Hitachi Ltd | 合成ダイヤモンド薄膜の製法、該薄膜及びそれを用いた装置 |
| AU2002357536A1 (en) * | 2002-09-12 | 2004-04-30 | Vladimir Anatolievich Skvortsov | Method for synthesising diamond with the aid of magnetic monofields |
-
1986
- 1986-05-14 JP JP10846386A patent/JPS62265198A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62265198A (ja) | 1987-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |