JPH0492888A - ダイヤモンドの製造方法 - 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、ダイヤモンドの製造方法に関し、特に、反応
室の内壁に形成されたダイヤモンドのスパッタリングに
より、母材上に高純度の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気相法によるダイヤモン
ドの製造方法としては種々あるが、その中で代表的なも
のについて述べると、例えば、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、酸素ガスおよび含炭素ガスを反応容器中に導
入し、直流又は交流の電磁界により前記容器中にプラズ
マを発生させてダイヤモンドを合成する方法である。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のダイヤモンドの製造方法は、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、従来方法においては、ソースガスとしての含
炭素化合物（メタンガス等）を用いてダイヤモンドを合
成する際に、ダイヤモンドと同時に析出されるグラファ
イト、アモルファスカーボン等の不純物の混入を避ける
ことができず、ダイヤモンドとしての純度を高めること
が極めて困難であった。

また、前述のように、常にソースガスを用いてダイヤモ
ンドの合成を行うと、反応室を構成する石英管を汚すこ
とになり、ダイヤモンドの合成には、極めて不都合なこ
ととなっていた。

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、反応室の内壁に形成されたダイヤモンド
のスパッタリングにより、母材上に高純度のダイヤモン
ドを合成するようにしたダイヤモンドの製造方法を提供
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製造方法は、プラズマＣＶ
Ｄ法により、反応室内に設けられた母材表面にダイヤモ
ンドを合成するようにしたダイヤモンドの製造方法にお
いて、前記反応室の内壁にダイヤモンドが形成された状
態下で、前記反応室内に水素プラズマ又は酸素プラズマ
を発生させ、前記ダイヤモンドのスパッタリングによっ
て前記母材表面にダイヤモンドを合成させるようにした
方法である。

さらに、合成速度を増すために、前記反応室に含炭素化
合物を供給する方法である。

［作　用］ 本発明によるダイヤモンドの製造方法においては、あら
かじめ、反応室の内壁にダイヤモンドが形成された状態
下で、反応室内に水素ガス又は酸素ガスを供給して、水
素プラズマ又は酸素プラズマを発生させることにより、
この水素プラズマ又は酸素プラズマによって反応室の内
壁に形成されたダイヤモンドがスパッタされ、このスパ
ッタされたダイヤモンドが母材上に新しいダイヤモンド
として合成されるため、母材上には高純度のダイヤモン
ドを合成することができる。

従って、常にソースガスを供給してダイヤモンドを自戒
する従来方法に比較すると、母材上に合成された新しい
ダイヤモンドの純度は大幅に向上させることができる。

また、前述の方法によってダイヤモンドを合成する際に
、極めて少量の含炭素化合物を１〜３ｓｅｅ１ｍ供給す
ることにより、母材上のダイヤモンドの合成速度を大幅
に向上させることができる。

［実施例］ 以下、図面と共に本発明によるダイヤモンドの製造方法
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製造方法に適用す
るダイヤモンド製造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
石英管等からなる反応室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、母材支持台６上に支持された例え
ばシリコン等の母材７が配設されており、この反応室３
の母材支持台６に対応する内壁３ａ近傍には、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。

本発明によるダイヤモンドの製造方法に適用するダイヤ
モンドの製造装置は、前述したように構成されており、
以下に、その製造方法について説明する。

まず、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２０波プラズマを発生させ、各バルブ１０．
１２を開弁して酸素ガス及びメタンガスを反応室３内に
供給すると、メタンガス中の炭素化合物の分解及び酸素
ガスの作用によって、反応室３の内壁３ａや母材支持台
６にダイヤモンドが形成される。

前述のように、反応室３の内壁３ａや基板支持台６にダ
イヤモンドが形成された状態下において、反応室３内に
母材７を設け、再びマイクロ波発振機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、一
方の第１バルブ１０のみを開弁じて酸素ガスのみを反応
室３内に供給すると、この酸素ガスによる酸素プラズマ
によって、反応室３の内壁３ａに前工程であらかじめ形
成された前記ダイヤモンドがスパッタされる。

このダイヤモンドのスパッタリングにより飛散したダイ
ヤモンドが、前記母材７上に形成されるため、極めて高
純度のダイヤモンドを得ることができる。

また、前述の工程において、第２バルブ１２をわずかに
開弁して、ソースガスであるメタンガスを少量（１〜３
　ｓｅｃＭ　）だけ反応室３内に供給することにより、
不純物の増加を避けつつ高速でダイヤモンドを合成する
ことができる。

次に、前述の方法に基づいて本出願人が実際に行ったダ
イヤモンドの製造方法の実験例について述べる。

天１倒 １、母材７としてシリコンウェハを用い、含炭素化合物
としてメタンガス（ＣＦｌ、）　　、雰囲気ガスとして
酸素ガス（０２）を用い、反応室３内にダイヤモンドを
合成した後、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き成した。

水素ガス・・・１００５ｅｃＮ マイ２０波出力・・・４００Ｗ 真空度・・・４０　ｔｏｒｒ ０．２μ／　ｈ　ｒ　　でダイヤモンドが得られた。

２、母材７としてタングステンウェハを用い、含炭素化
合物としてメタンガス（Ｃ１，）　　、雰囲気ガスとし
て酸素ガス（０゜）を用い、反応室３内にダイヤモンド
を１成した後、以下の条件で、マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法によりダイヤモンドを合成した。

酸素ガス・・・５０　ｓｅｃＭ マイクロ波出力・・・４００Ｗ 真空度・・・４　Ｑ　ｔｏｒｒ １．５μ／　ｂ　ｒ　のダイヤモンドが得られた。

さらに、前述の実験例１，２において、少量（１〜３ｓ
ｃｅＭ）のメタンガス等のソースガスをプラズマ化して
供給すると、ダイヤモンドの合成速度を大幅に速めるこ
とができた。

尚、前述の含炭素化合物としては、メタンガスに限るこ
となく、アセチレンガス等を用いることができることは
述べるまでもない。

また、反応室の材質も、高融点でマイクロ波を吸収しな
いものであればよく、石英の他に、窒化生業等を用いる
ことができる。

さらに、酸素ガス、水素ガスを供給する代りに、水蒸気
を供給した場きも同様の作用効果を得ることができる。

［発明の効果コ 本発明によるダイヤモンドの製造方法は、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、あらかじめ反応室内にダイヤモンドが形成さ
れた状態下で、酸素プラズマ又は水素プラズマで反応室
の内壁に形成されたダイヤモンドをスパッタするため、
従来のように、単にソースガスを供給する方法と比べる
と、不純物の含有比率が極めて低くなり、高純度のダイ
ヤモンドを迅速に得ることができる。

また、母材上にダイヤモンドを形成する時は、ソースガ
スを殆んど用いないため、反応室の汚れを防止すること
ができる。

さらに、ソースガスとしての含炭素化合物をわずかに供
給することにより、合成速度を大幅に上げることができ
、大量生産を可能とすることができる。

【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製造方法に適用す
るダイヤモンドの製造装置を示す構成図である。 ３は反応室、３ａは内壁、７は母材である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマＣＶＤ法により、反応室（３）内に設け
   られた母材（７）表面にダイヤモンドを合成するように
   したダイヤモンドの製造方法において、あらかじめ、前
   記反応室（３）の壁（３ａ）にダイヤモンドが形成され
   た状態下で、前記反応室（３）内に水素プラズマ又は酸
   素プラズマを発生させ、前記ダイヤモンドのスパッタリ
   ングによって前記母材（７）表面にダイヤモンドを合成
   させるようにしたことを特徴とするダイヤモンドの製造
   方法。
2. （２）．前記反応室（３）に含炭素化合物を供給するこ
   とを特徴とする請求項１記載のダイヤモンドの製造方法
   。