JPH042693A - ダイヤモンドの合成方法 - Google Patents

ダイヤモンドの合成方法

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JPH042693A
JPH042693A JP10169790A JP10169790A JPH042693A JP H042693 A JPH042693 A JP H042693A JP 10169790 A JP10169790 A JP 10169790A JP 10169790 A JP10169790 A JP 10169790A JP H042693 A JPH042693 A JP H042693A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diamond
gas
ultraviolet light
carbon
reaction chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP10169790A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukihiro Sakamoto
幸弘 坂本
Takeshi Miura
毅 三浦
Matsufumi Takatani
松文 高谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPH042693A publication Critical patent/JPH042693A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤモンドの合成方法に関し、特に、酸素
ガス雰囲気中で、紫外光を照射したマイクロ波プラズマ
により、安価に且つ高効率にダイヤモンドを合成するた
めの新規な改良に関する。
〔従来の技術〕
従来、用いられていたこの種のダイヤモンドの合成方法
は種々あるが、その中で代表的なものについて述べると
、特開平1−301586号公報に開示された方法を挙
げることができる。
すなわち、この特開平1−301586号公報に開示さ
れた方法においては、酸素ガスおよび炭素を含む化合物
ガスく以下、含炭素化合物ガスと云う)、あるいは酸素
ガス、不活性ガスおよび含炭素化合物ガスを、反応容器
中に導入し、前記反応容器中にプラズマを発生させて、
容器中に保持した基板上にダイヤモンドを生成していた
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のダイヤモンドの合成方法は、以上のように構成さ
れていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、従来めダイヤモンド気相合成法ては、一般に
、高価な含炭素化合物ガスが多く使用されており、この
ガスの使用がコスト低減の大きい障害となっていた。特
に、未分解のガスが反応容器内に残存することにより、
ダイヤモンドの成膜速度が著しく低下していた。
また、このガスの反応容器内での残存により、ダイヤモ
ンドの合成条件が不安定になり、ダイヤモンド生成膜の
品質が安定しない等の課題が存在していた。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に、酸素ガス雰囲気中で、紫外線を照射した
マイクロ波プラズマにより、安値に且つ高効率にダイヤ
モンドを合成するようにしたダイヤモンドの合成方法を
提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によるダイヤモンドの合成方法は、プラズマCV
D法により、ダイヤモンドを合成するようにしたダイヤ
モンドの合成方法において、紫外光を照射しつつダイヤ
モンドの合成を行うようにした方法である。
さらに詳細には、前記紫外光は、パルス光よりなる方法
である。
また、さらに詳細には、前記紫外光は、連続光よりなる
方法である。
〔作 用〕
本発明によるダイヤモンドの合成方法においては、ダイ
ヤモンド生成時に、紫外光を照射するため、この紫外光
の照射により、原料ガスの含炭素化合物ガスの光解離、
炭素原子の遊離および雰囲気ガスの酸素ガスの光解離が
発生し、これらのガスの分解効率が、紫外光を照射しな
い場合よりも極めて高く、そのために、同じ量のダイヤ
モンドを生成するに必要なガス量が従来の量よりも少な
くてすむことになる。
また。ダイヤモンドの合成と同時に生成される非ダイヤ
モンド成分(例えば、アモルファスカーボン、グラファ
イト等)を除去する場合の除去効率が高く、そのなめに
、含炭素化合物の温度を高くすることが可能となり、ダ
イヤモンドの生成速度が大巾に向上する。
さらに、ダイヤモンド生成のために行われるこれらのガ
スの化学反応が、紫外光照射による光化学作用によって
促進されるため、従来と同じダイヤモンドの生成速度を
得るには、供給ガス量を低下させることができ、そのた
めに、化学反応が安定化するので、合成条件の安定化を
計ることができる。
〔実施例〕
以下、図面と共に本発明によるダイヤモンドの合成方法
の好適な実施例について詳細に説明する。
第1図は本発明によるダイヤモンドの合成方法に用いる
合成装置を示す構成図である。
図において、符号1で示されるものは、マイクロ波発振
機であり、このマイクロ波発振機1は、導波管2を介し
て反応室3に接続されている。
前記反応室3は縦長形に構成されていると共に、この反
応室3の下部には、この反応室3内を減圧状態に保持す
るための排気装置4が、排気系バルブ5を介して接続さ
れている。
前記反応室3内には、基板支持台6上に支持された基板
7が配設されており、この反応室3の前記基板支持台6
に対応する内壁3aには、前記マイクロ波発振機1から
のマイクロ波を吸収するための黒鉛等からなるマイクロ
波吸収剤8が設けられている。
前記反応室3の上部には、酸素ガスを内蔵した酸素ガス
ボンベ9が、第1バルブ10を介して接続されると共に
、含炭素化合物であるメタンガスを内蔵したメタンガス
ボンベ11が第2バルブ12を介して接続されている。
前記反応室3の基板7の上方には、紫外光発生装置13
に接続されな導光体14が位置している。
従って、マイクロ波発振機1を所定の出力で起動させ、
導波管2を通じて反応室3内にマイクロ波を導入するこ
とによりマイクロ波プラズマを発生させ、紫外光発生装
置13を作動させ、導光体14を通じて紫外光を照射す
ると共に、各バルブ10.12を開弁じて酸素ガス及び
メタンガスを反応室3内に供給し、過熱された基板7上
において、メタンガス中の炭素化合物の光解離および熱
分解によって、ダイヤモンドの析出が行われる。
次に、本出願人が前述の合成装置を用いて実際にダイヤ
モンドを合成した場合の実験例について説明する。
え敢珂ユ 基板7として、その表面に傷付は処理(例えば、ひっか
き傷を付したもの)をし、ダイヤモンドの生成がしやす
くしたシリコンウェハを用い、含炭素化合物としてメタ
ンガス(CH,)  、雰囲気ガスとして酸素(02)
ガスを用い、紫外光発生装置13である低圧水銀ランプ
(放射波長;185nm。
253.7nm )  によって紫外光を照射しながら
、以下の条件で、光照射マイクロ波プラズマCVD法に
よりダイヤモンドを合成した。
C1,、、、、、・=30.c、。
02  ・・・・・・・・15scenマイクロ波出力
・・400H 真空度・・・・・・・40 Toor 3時間経過後に、シリコンウェハを取り出した結果、シ
リコンウェハの表面に約30μmのダイヤモンド膜が観
察された。
え1■ユ 基板7として傷付は処理した実験例1と同じシリコンウ
ェハを用い、含炭素化合物としてメタンガス(CH,)
 、雰囲気ガスとして水素〈H2)ガスを用い、実験例
1と同じ低圧水銀ランプによって紫外光を照射しながら
、以下の条件で、光照射マイクロ波プラズマCVD法に
よりダイヤモンドを合成した。
Cし ・・・・・・・・ 35ccn H2・・・・・・・1008゜。。
マイクロ波出力・・400− 真空度・・・・・・・40 Toor 3時間後、基板を取り出して観察すると、粒径05〜1
,0μmのダイヤモンド膜が観察された。
基板7として傷付は処理した実験例1と同じシリコンウ
ェハを用い、含炭素化合物としてメタンガス(C)1.
) 、雰囲気ガスとして酸素(02)を用い、以下の条
件で、マイクロ波プラズマCVD法によりダイヤモンド
を合成した。
C)1. −  ・−50,cc。
02  ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ l  5s
cc、、lマイクロ波出力・・40〇− 真空度・・・・・・・40Toor 3時間経過後に、シリコンウェハを取り出した結果、シ
リコンウェハの表面に約30μmのダイヤモンド膜が観
察された。
基板7として、傷付は処理した実験例1と同じシリコン
ウェハを用い、含炭素化合物としてメタンガス(C11
,) 、雰囲気ガスとして水素(L)を用い、以下の条
件で、マイクロ波プラズマCVD法によりダイヤモンド
を合成した。
CH,、、、、、、、7,0c。
l(2・・・・°中10011ccI+マイクロ波出力
・・400− 真空度・・・・・・・40Toor 3時間後、シリコンウェハを取り出して観察すると、粒
径0.5〜1.0μmのダイヤモンド膜が観察された。
従って、前述の実験例の結果から明らかであるように、
含炭素化合物としてメタンガスを用いた場合、紫外光を
照射することによって、含炭素化合物ガスの使用量を従
来の約半分にすることができる。
尚、含炭素化合物として、本実施例においては、メタン
ガスを用いた場合について述べたが、メタンガスに限ら
ず、他の含炭素化合物ガスを用いた場合も同様の作用を
得ることができる。
また、紫外光発生装置として低圧水銀ランプを本実施例
において示したが、ハロゲンランプ、エキシマレーザな
どの他の紫外光発生装置を用いても同様の作用を得るこ
とができる。さらに、雰囲気ガスとして酸素と不活性ガ
スとの混合ガスを用いた場合でも紫外光照射によって同
等の作用効果が得られることは述べるまでもないことで
ある。
また、前述の紫外光発生装置13から得られる紫外光の
波長は、実験例では、185n−および253.7 n
mとしたが、400nm以下であれば好適な結果が得ら
れるものである。
〔発明の効果〕
本発明によるダイヤモンドの合成方法は、以上のように
構成されているため、次のような効果を得ることができ
る。
すなわち、含炭素化合物ガス、酸素ガス、水素ガスを光
化学作用によって反応を促進する紫外光を照射しながら
ダイヤモンドの生成をするため、含炭素化合物ガスの使
用量を低減することができ、生成物における非ダイヤモ
ンド成分の除去効率が高く、且つ、含炭素化合物ガスの
濃度を高くすることにより、ダイヤモンドの生成速度を
従来よりも大巾に向上させ、単位時間当たりの収量を大
巾に増加することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるダイヤモンドのき成方法に用いる
合成装置を示すための全体構成図である。 1はマイクロ波発振機、3は反応室、7は基板、9は酸
素ガスボンベ、11はメタンガスボンベ13は紫外光発
生装置、14は導光体である。 第1図 (14)は看光体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プラズマCVD法により、ダイヤモンドを合成す
    るようにしたダイヤモンドの合成法において、 紫外光を照射しつつダイヤモンドの合成を行うようにし
    たことを特徴とするダイヤモンドの合成方法。
  2. (2)前記紫外光は、パルス光よりなることを特徴とす
    る請求項1記載のダイヤモンドの合成方法。
  3. (3)前記紫外光は、連続光であることを特徴とする請
    求項1記載のダイヤモンドの合成方法。
JP10169790A 1990-04-19 1990-04-19 ダイヤモンドの合成方法 Pending JPH042693A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61146791A (ja) * 1984-12-18 1986-07-04 Toshiba Corp ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の形成方法
JPS63288993A (ja) * 1987-05-20 1988-11-25 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンドの気相合成法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61146791A (ja) * 1984-12-18 1986-07-04 Toshiba Corp ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の形成方法
JPS63288993A (ja) * 1987-05-20 1988-11-25 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンドの気相合成法

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