JPH05148087A - ダイヤモンドの気相合成方法 - Google Patents
ダイヤモンドの気相合成方法Info
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- JPH05148087A JPH05148087A JP23194491A JP23194491A JPH05148087A JP H05148087 A JPH05148087 A JP H05148087A JP 23194491 A JP23194491 A JP 23194491A JP 23194491 A JP23194491 A JP 23194491A JP H05148087 A JPH05148087 A JP H05148087A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
- C23C16/463—Cooling of the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/276—Diamond only using plasma jets
Abstract
(57)【要約】
【目的】直流熱プラズマを用いるダイヤモンドの気相合
成方法において、大きな面積に高速で析出させる。 【構成】直流放電により発生させたプラズマジェット６
を、水冷した基板ホルダ１２に密着した基板１３に当て
て基板１３上にダイヤモンド１４を合成する方法におい
て、トーチ１と基板１３との距離をトーチ１を静止した
場合に最適な最短の該距離の２０乃至９８％の範囲で短
くし、かつトーチ１を基板１３に対して１００ｍｍ／分
以上の一定速度で自動的に走査する。
成方法において、大きな面積に高速で析出させる。 【構成】直流放電により発生させたプラズマジェット６
を、水冷した基板ホルダ１２に密着した基板１３に当て
て基板１３上にダイヤモンド１４を合成する方法におい
て、トーチ１と基板１３との距離をトーチ１を静止した
場合に最適な最短の該距離の２０乃至９８％の範囲で短
くし、かつトーチ１を基板１３に対して１００ｍｍ／分
以上の一定速度で自動的に走査する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンドの製造技
術に係わり、より詳しくは大きな面積に高速でダイヤモ
ンドを析出させるダイヤモンドの気相合成方法に関する
ものである。
術に係わり、より詳しくは大きな面積に高速でダイヤモ
ンドを析出させるダイヤモンドの気相合成方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ダイヤモンドの気相合成方法
には各種あるが、高い析出速度を目的としたものとして
熱プラズマ法が開発され、特開昭６０ー１５８１９５号
公報に開示されている。また、この熱プラズマ法のう
ち、直流熱プラズマを用いた具体的方法（以下、直流熱
プラズマＣＶＤ法という）は特開昭６４ー３３０９６号
公報などに開示されている。また、熱プラズマ法におい
て基板の温度を下げる方法として、基板またはプラズマ
トーチを動かして基板とプラズマとの相対的位置を変化
させる方法が、特開平１ー１５７４９８号公報に開示さ
れている。さらに、直流熱プラズマＣＶＤ法において、
プラズマトーチを基板に対して平行な水平方向に０．１
乃至１２００ｍｍ／分の一定速度で走査させて析出を大
面積化する方法に関しては、本発明者が特願平２ー２４
５０９０に出願した。
には各種あるが、高い析出速度を目的としたものとして
熱プラズマ法が開発され、特開昭６０ー１５８１９５号
公報に開示されている。また、この熱プラズマ法のう
ち、直流熱プラズマを用いた具体的方法（以下、直流熱
プラズマＣＶＤ法という）は特開昭６４ー３３０９６号
公報などに開示されている。また、熱プラズマ法におい
て基板の温度を下げる方法として、基板またはプラズマ
トーチを動かして基板とプラズマとの相対的位置を変化
させる方法が、特開平１ー１５７４９８号公報に開示さ
れている。さらに、直流熱プラズマＣＶＤ法において、
プラズマトーチを基板に対して平行な水平方向に０．１
乃至１２００ｍｍ／分の一定速度で走査させて析出を大
面積化する方法に関しては、本発明者が特願平２ー２４
５０９０に出願した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述したプラズマトー
チを基板に対して平行な水平方向に０．１乃至１２００
ｍｍ／分の一定速度で走査させる方法では、単位時間当
たりのダイヤモンドの析出量がプラズマトーチを静止さ
せる場合の単位時間当たりの析出量以下になり、コスト
的なメリットが少ないという課題がある。本発明は、上
記の課題を解決するため鋭意研究により達成されたもの
で、その目的は、析出面積を大きくできるとともに単位
時間当たりのダイヤモンドの析出量がプラズマトーチを
静止させる場合の単位時間当たりの析出量以上にできる
ダイヤモンドの気相合成方法を提供することを目的とす
るものである。
チを基板に対して平行な水平方向に０．１乃至１２００
ｍｍ／分の一定速度で走査させる方法では、単位時間当
たりのダイヤモンドの析出量がプラズマトーチを静止さ
せる場合の単位時間当たりの析出量以下になり、コスト
的なメリットが少ないという課題がある。本発明は、上
記の課題を解決するため鋭意研究により達成されたもの
で、その目的は、析出面積を大きくできるとともに単位
時間当たりのダイヤモンドの析出量がプラズマトーチを
静止させる場合の単位時間当たりの析出量以上にできる
ダイヤモンドの気相合成方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、不活性ガス、水素ガス、炭化水素ガスを
直流放電により励起、分解して得られるプラズマジェッ
トを基板に当て、プラズマトーチを基板に対して平行な
水平方向に一定速度で走査させて、基板上にダイヤモン
ドを合成する方法において、プラズマトーチと基板との
距離を、プラズマトーチを静止させる場合のダイヤモン
ドの合成に適切な最短の該距離より短くすることを特徴
とする。
達成するため、不活性ガス、水素ガス、炭化水素ガスを
直流放電により励起、分解して得られるプラズマジェッ
トを基板に当て、プラズマトーチを基板に対して平行な
水平方向に一定速度で走査させて、基板上にダイヤモン
ドを合成する方法において、プラズマトーチと基板との
距離を、プラズマトーチを静止させる場合のダイヤモン
ドの合成に適切な最短の該距離より短くすることを特徴
とする。
【０００５】そして、前記のプラズマトーチと基板との
距離が、プラズマトーチを静止させる場合のダイヤモン
ドの合成に適切な最短の距離の２０乃至９８％の範囲が
よく、より好ましくは、５０乃至９０％の範囲がよい。
プラズマトーチと基板との距離が、プラズマトーチを静
止させる場合のダイヤモンドの合成に適切な最短の距離
の２０％より短いと基板の表面温度が高温になり、グラ
ファイトが析出したり、基板が溶融するという問題が生
じる。一方、プラズマトーチと基板との距離が、前記の
最短の距離の９８％より長いと本発明の効果がなくなっ
てしまう。
距離が、プラズマトーチを静止させる場合のダイヤモン
ドの合成に適切な最短の距離の２０乃至９８％の範囲が
よく、より好ましくは、５０乃至９０％の範囲がよい。
プラズマトーチと基板との距離が、プラズマトーチを静
止させる場合のダイヤモンドの合成に適切な最短の距離
の２０％より短いと基板の表面温度が高温になり、グラ
ファイトが析出したり、基板が溶融するという問題が生
じる。一方、プラズマトーチと基板との距離が、前記の
最短の距離の９８％より長いと本発明の効果がなくなっ
てしまう。
【０００６】また、前記のプラズマトーチの走査速度は
１００ｍｍ／分以上であることが好ましい。本発明で
は、プラズマトーチの走査速度が１００ｍｍ／分以下で
あると基板の表面温度が高温になるという問題が生じ、
この場合基板の冷却を何らかの方法で強くする必要があ
る。プラズマトーチの走査速度の上限の制約は特にない
が、実際には装置上の制約があり、例えば５００００ｍ
ｍ／分以下にしなければならない。
１００ｍｍ／分以上であることが好ましい。本発明で
は、プラズマトーチの走査速度が１００ｍｍ／分以下で
あると基板の表面温度が高温になるという問題が生じ、
この場合基板の冷却を何らかの方法で強くする必要があ
る。プラズマトーチの走査速度の上限の制約は特にない
が、実際には装置上の制約があり、例えば５００００ｍ
ｍ／分以下にしなければならない。
【０００７】直流熱プラズマＣＶＤ法によるダイヤモン
ド気相合成方法としては、通常知られている方法を用い
ることができる。すなわち、ノズル形状の陽極を含むプ
ラズマトーチの両極間に水素、メタン、アルゴンなどの
ガスを供給して減圧下で両極間において放電させ、陽極
ノズルから発生するプラズマジェットを、陽極ノズルと
対向するように配置した基板に当てることにより、基板
上にダイヤモンドを合成製造することができる。また、
メタンなどの炭素原子含有の原料ガスは、前記のトーチ
の電極間、陽極ノズルの途中、またはプラズマジェット
のうち少なくとも１つに供給することができる。
ド気相合成方法としては、通常知られている方法を用い
ることができる。すなわち、ノズル形状の陽極を含むプ
ラズマトーチの両極間に水素、メタン、アルゴンなどの
ガスを供給して減圧下で両極間において放電させ、陽極
ノズルから発生するプラズマジェットを、陽極ノズルと
対向するように配置した基板に当てることにより、基板
上にダイヤモンドを合成製造することができる。また、
メタンなどの炭素原子含有の原料ガスは、前記のトーチ
の電極間、陽極ノズルの途中、またはプラズマジェット
のうち少なくとも１つに供給することができる。
【０００８】基板の材質としては、耐熱性の金属などが
用いられ、例えば、モリブデンやタングステンが用いら
れる。また、基板の表面温度を例えば７００℃乃至１２
００℃の特定温度範囲に保持する必要があるため、通常
水冷した銅製などの基板ホルダに接触させて基板を冷却
する。
用いられ、例えば、モリブデンやタングステンが用いら
れる。また、基板の表面温度を例えば７００℃乃至１２
００℃の特定温度範囲に保持する必要があるため、通常
水冷した銅製などの基板ホルダに接触させて基板を冷却
する。
【０００９】トーチの走査は、自動的かつ一筆書きの要
領で行なうことが望ましい。このトーチ走査のパターン
としては、例えば直交する２直線の繰り返しからなる往
復パターンを用いることができる。上記のようなトーチ
走査を行なうため、走査速度、基板に体する水平ＸーＹ
座標面上における走査方向、水平ＸーＹ座標軸方向の各
走査距離およびトーチの走査回数をコンピュータにより
数値制御できる装置を用いることが望ましい。
領で行なうことが望ましい。このトーチ走査のパターン
としては、例えば直交する２直線の繰り返しからなる往
復パターンを用いることができる。上記のようなトーチ
走査を行なうため、走査速度、基板に体する水平ＸーＹ
座標面上における走査方向、水平ＸーＹ座標軸方向の各
走査距離およびトーチの走査回数をコンピュータにより
数値制御できる装置を用いることが望ましい。
【００１０】
【作用】プラズマジェットのプラズマトーチノズルに近
い部分ほどダイヤモンドの合成に有用な原子状水素など
の活性種の密度が高い。そのため、プラズマトーチと基
板との距離を短くすることにより、析出の高速化、より
正確に言うと単位時間当たりの析出量を増加させること
ができる。また、プラズマジェットのプラズマトーチノ
ズルに近い部分ほどプラズマの温度が高くなるが、プラ
ズマトーチを基板に対して高速の一定速度で走査するこ
とにより、基板の表面温度の上昇を防ぐことができダイ
ヤモンドの合成に適切な温度にできる。このため、大き
な面積に高速の析出速度でダイヤモンドを合成すること
ができる。
い部分ほどダイヤモンドの合成に有用な原子状水素など
の活性種の密度が高い。そのため、プラズマトーチと基
板との距離を短くすることにより、析出の高速化、より
正確に言うと単位時間当たりの析出量を増加させること
ができる。また、プラズマジェットのプラズマトーチノ
ズルに近い部分ほどプラズマの温度が高くなるが、プラ
ズマトーチを基板に対して高速の一定速度で走査するこ
とにより、基板の表面温度の上昇を防ぐことができダイ
ヤモンドの合成に適切な温度にできる。このため、大き
な面積に高速の析出速度でダイヤモンドを合成すること
ができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１、図２に基づい
て説明する。図１は、本発明に用いる直流熱プラズマＣ
ＶＤ法によるダイヤモンド合成装置を説明する断面図で
ある。本装置は、基板ホルダ１２でダイヤモンド合成用
基板１３を水平に保持するとともに、基板１３に対して
プラズマトーチ１（以下トーチという）を移動可能に設
け、このトーチ１はトーチ支柱駆動装置８によって駆動
可能に構成されている。そして、ノズル型の陽極２を含
むトーチ１の電極間に、プラズマガスおよび原料ガスな
どからなる供給ガス５を供給し、直流アーク放電させる
ことにより、プラズマジェット６が得られる。トーチ１
の構造は、セラミック溶射用の溶射ガンと基本的には同
じタイプのものを用いており、特殊な水冷装置を備える
ことにより、所定の温度まで冷却可能になっている。
て説明する。図１は、本発明に用いる直流熱プラズマＣ
ＶＤ法によるダイヤモンド合成装置を説明する断面図で
ある。本装置は、基板ホルダ１２でダイヤモンド合成用
基板１３を水平に保持するとともに、基板１３に対して
プラズマトーチ１（以下トーチという）を移動可能に設
け、このトーチ１はトーチ支柱駆動装置８によって駆動
可能に構成されている。そして、ノズル型の陽極２を含
むトーチ１の電極間に、プラズマガスおよび原料ガスな
どからなる供給ガス５を供給し、直流アーク放電させる
ことにより、プラズマジェット６が得られる。トーチ１
の構造は、セラミック溶射用の溶射ガンと基本的には同
じタイプのものを用いており、特殊な水冷装置を備える
ことにより、所定の温度まで冷却可能になっている。
【００１２】トーチ１よりプラズマジェット６を、トー
チ１と対向するように置かれた基板１３に当てることに
より、基板１３上にダイヤモンド１４を合成する。この
場合、基板１３は水冷装置１５により水冷される基板ホ
ルダ１２に密着して冷却される。このため、ダイヤモン
ド１４は、多結晶膜として得られる。
チ１と対向するように置かれた基板１３に当てることに
より、基板１３上にダイヤモンド１４を合成する。この
場合、基板１３は水冷装置１５により水冷される基板ホ
ルダ１２に密着して冷却される。このため、ダイヤモン
ド１４は、多結晶膜として得られる。
【００１３】本装置の大きな特徴を以下に述べる。本装
置では、トーチ１はトーチ取付部９を介してトーチ支柱
７に取付けられており、このトーチ支柱７は支柱駆動装
置８により互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸の３方向に移動
可能に構成されている。したがって、トーチ支柱７に取
り付けたトーチ１をＸ、Ｙ、Ｚ軸の直交３方向に動かす
ことができる。支柱駆動装置８およびトーチ１の駆動方
法としては、手動スイッチの操作による駆動方法でもよ
いが、本例ではコンピュータ１０により自動的に駆動で
きる。より具体的には、基板１３の面方向に対してこれ
と平行な水平方向である直交ＸーＹ軸方向に関して、独
立に走査速度および走査距離を自由に制御できる。な
お、基板１３に対して垂直な方向の距離、すなわち基板
１３とトーチ１間の離間距離は、通常ある一定距離に設
定するものとする。ここで、トーチ１の走査パターンと
しては、例えば図２中のトーチ走査経路１８に示すよう
に、直交する２直線からなる往復パターンを用いること
ができ、この場合トーチ１を一筆書きの要領で走査する
ことができる。
置では、トーチ１はトーチ取付部９を介してトーチ支柱
７に取付けられており、このトーチ支柱７は支柱駆動装
置８により互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸の３方向に移動
可能に構成されている。したがって、トーチ支柱７に取
り付けたトーチ１をＸ、Ｙ、Ｚ軸の直交３方向に動かす
ことができる。支柱駆動装置８およびトーチ１の駆動方
法としては、手動スイッチの操作による駆動方法でもよ
いが、本例ではコンピュータ１０により自動的に駆動で
きる。より具体的には、基板１３の面方向に対してこれ
と平行な水平方向である直交ＸーＹ軸方向に関して、独
立に走査速度および走査距離を自由に制御できる。な
お、基板１３に対して垂直な方向の距離、すなわち基板
１３とトーチ１間の離間距離は、通常ある一定距離に設
定するものとする。ここで、トーチ１の走査パターンと
しては、例えば図２中のトーチ走査経路１８に示すよう
に、直交する２直線からなる往復パターンを用いること
ができ、この場合トーチ１を一筆書きの要領で走査する
ことができる。
【００１４】（１）合成条件 図１に示す装置を用い、供給ガス５としてアルゴン５０
ｌ／分、水素２０ｌ／分メタン１．０ｌ／分を流し、真
空チャンバ１６内の圧力を３００ｔｏｒｒに設定した条
件の下で、７３Ｖー３００Ａで放電を行なった。基板１
３としては、５０×５０×２ｍｍ厚のモリブデン金属板
（株式会社ニラコ製）を用い、トーチ１すなわち陽極２
のノズル出口と基板１３との距離を４０ｍｍとした。
ｌ／分、水素２０ｌ／分メタン１．０ｌ／分を流し、真
空チャンバ１６内の圧力を３００ｔｏｒｒに設定した条
件の下で、７３Ｖー３００Ａで放電を行なった。基板１
３としては、５０×５０×２ｍｍ厚のモリブデン金属板
（株式会社ニラコ製）を用い、トーチ１すなわち陽極２
のノズル出口と基板１３との距離を４０ｍｍとした。
【００１５】（２）トーチ走査条件 図２に示すパターンに従い、走査速度をＸ方向で２００
０ｍｍ／分、Ｙ方向で走査終了点から走査開始点に戻す
速度を含めて３０００ｍｍ／分、合成時間２０分、走査
回数１５０回で合成を行なった結果、基板の全面にわた
り外観が灰色の均一な膜が得られた。得られた膜をＸ線
回折、ＳＥＭ観察およびラマン分光法で評価した。その
結果基板全面の５０ｍｍ×５０ｍｍの面積に、１５μｍ
の均一な厚さの良質なダイヤモンド膜が合成され、黒鉛
などの混入が少ないことを確認した。
０ｍｍ／分、Ｙ方向で走査終了点から走査開始点に戻す
速度を含めて３０００ｍｍ／分、合成時間２０分、走査
回数１５０回で合成を行なった結果、基板の全面にわた
り外観が灰色の均一な膜が得られた。得られた膜をＸ線
回折、ＳＥＭ観察およびラマン分光法で評価した。その
結果基板全面の５０ｍｍ×５０ｍｍの面積に、１５μｍ
の均一な厚さの良質なダイヤモンド膜が合成され、黒鉛
などの混入が少ないことを確認した。
【００１６】比較例１ トーチと基板との距離を６２ｍｍにしたこと以外は実施
例と同様に合成を行ない、合成物を実施例と同様に評価
した結果、ダイヤモンドの析出量が少なくなり、膜では
なく１μｍの大きさのダイヤモンド粒子が集合したもの
であった。
例と同様に合成を行ない、合成物を実施例と同様に評価
した結果、ダイヤモンドの析出量が少なくなり、膜では
なく１μｍの大きさのダイヤモンド粒子が集合したもの
であった。
【００１７】比較例２、３ トーチを静止させ、あるいはＸ、Ｙ方向とも５ｍｍ／分
の速度で走査したこと以外は実施例と同様に合成した結
果、基板表面が溶融し合成物は得られなかった。
の速度で走査したこと以外は実施例と同様に合成した結
果、基板表面が溶融し合成物は得られなかった。
【００１８】比較例４、５ トーチを静止させ、かつトーチと基板との距離を６２ｍ
ｍにしたこと以外は実施例と同様にして合成を行ない、
合成物を実施例と同様に評価した結果、１５ｍｍφの面
積に４０μｍ厚の実施例と同様なダイヤモンド膜が得ら
れた。また、トーチを静止させ、かつトーチと基板との
距離を６０ｍｍにしたこと以外は実施例と同様にして合
成を行ない、合成物を実施例と同様に評価した結果、１
５ｍｍφの面積に４０μｍ厚のダイヤモンド膜が得られ
たが、黒鉛の混入が多くなり膜質の低下が見られた。
ｍにしたこと以外は実施例と同様にして合成を行ない、
合成物を実施例と同様に評価した結果、１５ｍｍφの面
積に４０μｍ厚の実施例と同様なダイヤモンド膜が得ら
れた。また、トーチを静止させ、かつトーチと基板との
距離を６０ｍｍにしたこと以外は実施例と同様にして合
成を行ない、合成物を実施例と同様に評価した結果、１
５ｍｍφの面積に４０μｍ厚のダイヤモンド膜が得られ
たが、黒鉛の混入が多くなり膜質の低下が見られた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１乃至３の
ダイヤモンドの気相合成方法によれば、トーチと基板と
の距離を短くしトーチを基板に対して高速の一定速度で
走査するようにしたため、大きな面積に均一な厚さで、
高速の析出速度でダイヤモンド膜を合成することができ
る。また、実施例から、面積は比較例４の１４倍、析出
量は５倍とすることができることが分かる。
ダイヤモンドの気相合成方法によれば、トーチと基板と
の距離を短くしトーチを基板に対して高速の一定速度で
走査するようにしたため、大きな面積に均一な厚さで、
高速の析出速度でダイヤモンド膜を合成することができ
る。また、実施例から、面積は比較例４の１４倍、析出
量は５倍とすることができることが分かる。
【図１】本発明の実施例に係わる直流熱プラズマＣＶＤ
装置を示す断面図。
装置を示す断面図。
【図２】本発明に用いるトーチ走査のパターンを示す説
明図である。
明図である。
１．トーチ ２．陽極 ３．陰極 ４．直流電源 ５．供給ガス ６．プラズマジェ
ット ７．トーチ支柱 ８．トーチ支柱駆
動装置 ９．トーチ取付部 １０．コンピュータ １１．電源 １２．基板ホルダ １３．基板 １４．ダイヤモン
ド １５．基板ホルダ水冷装置 １６．真空チャン
バ １７．排気ガス １８．トーチ走査
経路 １９．第１走査開始点 ２０．第１走査終
了点 ２１．第２走査開始点 ２２．第２走査終
了点
ット ７．トーチ支柱 ８．トーチ支柱駆
動装置 ９．トーチ取付部 １０．コンピュータ １１．電源 １２．基板ホルダ １３．基板 １４．ダイヤモン
ド １５．基板ホルダ水冷装置 １６．真空チャン
バ １７．排気ガス １８．トーチ走査
経路 １９．第１走査開始点 ２０．第１走査終
了点 ２１．第２走査開始点 ２２．第２走査終
了点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】また、前記のプラズマトーチの走査速度は
１００ｍｍ／分以上であることが好ましい。本発明で
は、プラズマトーチの走査速度が１００ｍｍ／分以下で
あると基板の表面温度が高温になるという問題が生じ、
この場合基板の冷却を何らかの方法で強くする必要があ
る。プラズマトーチの走査速度の上限の制約は特にない
が、実際には装置上の制約があり、例えば５００００ｍ
ｍ／分以下にしなければならない。また、プラズマトー
チを静止して基板を動かしてもよい。
１００ｍｍ／分以上であることが好ましい。本発明で
は、プラズマトーチの走査速度が１００ｍｍ／分以下で
あると基板の表面温度が高温になるという問題が生じ、
この場合基板の冷却を何らかの方法で強くする必要があ
る。プラズマトーチの走査速度の上限の制約は特にない
が、実際には装置上の制約があり、例えば５００００ｍ
ｍ／分以下にしなければならない。また、プラズマトー
チを静止して基板を動かしてもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】トーチの走査は、自動的かつ一筆書きの要
領で行なうことが望ましい。このトーチ走査のパターン
としては、例えば直交する２直線の繰り返しからなる往
復パターンを用いることができる。上記のようなトーチ
走査を行なうため、走査速度、基板に対する水平ＸーＹ
座標面上における走査方向、水平ＸーＹ座標軸方向の各
走査距離およびトーチの走査回数をコンピュータにより
数値制御できる装置を用いることが望ましい。
領で行なうことが望ましい。このトーチ走査のパターン
としては、例えば直交する２直線の繰り返しからなる往
復パターンを用いることができる。上記のようなトーチ
走査を行なうため、走査速度、基板に対する水平ＸーＹ
座標面上における走査方向、水平ＸーＹ座標軸方向の各
走査距離およびトーチの走査回数をコンピュータにより
数値制御できる装置を用いることが望ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１２月２日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】トーチの走査は、自動的かつ一筆書きの要
領で行なうことが望ましい。このトーチ走査のパターン
としては、例えば直交する２直線の繰り返しからなる往
復パターンを用いることができる。上記のようなトーチ
走査を行なうため、走査速度、基板に対する水平ＸーＹ
座標面上における走査方向、水平ＸーＹ座標軸方向の各
走査距離およびトーチの走査回数をコンピュータにより
数値制御できる装置を用いることが望ましい。
領で行なうことが望ましい。このトーチ走査のパターン
としては、例えば直交する２直線の繰り返しからなる往
復パターンを用いることができる。上記のようなトーチ
走査を行なうため、走査速度、基板に対する水平ＸーＹ
座標面上における走査方向、水平ＸーＹ座標軸方向の各
走査距離およびトーチの走査回数をコンピュータにより
数値制御できる装置を用いることが望ましい。
【手続補正書】
【提出日】平成４年１２月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】直流熱プラズマＣＶＤ法によるダイヤモン
ド気相合成方法としては、通常知られている方法を用い
ることができる。すなわち、ノズル形状の陽極を含むプ
ラズマトーチの両極間に水素、メタン、アルゴンなどの
ガスを供給して減圧下で両極間において放電させ、陽極
ノズルから発生するプラズマジェットを、陽極ノズルと
対向するように配置した基板に当てることにより、基板
上にダイヤモンドを合成製造することができる。また、
メタンなどの炭素原子含有の原料ガスは、前記のトーチ
の電極間、陽極ノズルの途中、またはプラズマジェット
のうち少なくとも１つに供給することができる。
ド気相合成方法としては、通常知られている方法を用い
ることができる。すなわち、ノズル形状の陽極を含むプ
ラズマトーチの両極間に水素、メタン、アルゴンなどの
ガスを供給して減圧下で両極間において放電させ、陽極
ノズルから発生するプラズマジェットを、陽極ノズルと
対向するように配置した基板に当てることにより、基板
上にダイヤモンドを合成製造することができる。また、
メタンなどの炭素原子含有の原料ガスは、前記のトーチ
の電極間、陽極ノズルの途中、またはプラズマジェット
のうち少なくとも１つに供給することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】トーチの走査は、自動的かつ一筆書きの要
領で行なうことが望ましい。このトーチ走査のパターン
としては、例えば直交する２直線の繰り返しからなる往
復パターンを用いることができる。上記のようなトーチ
走査を行なうため、走査速度、基板に対する水平ＸーＹ
座標面上における走査方向、水平ＸーＹ座標軸方向の各
走査距離およびトーチの走査回数をコンピュータにより
数値制御できる装置を用いることが望ましい。
領で行なうことが望ましい。このトーチ走査のパターン
としては、例えば直交する２直線の繰り返しからなる往
復パターンを用いることができる。上記のようなトーチ
走査を行なうため、走査速度、基板に対する水平ＸーＹ
座標面上における走査方向、水平ＸーＹ座標軸方向の各
走査距離およびトーチの走査回数をコンピュータにより
数値制御できる装置を用いることが望ましい。
Claims (3)
- 【請求項１】 不活性ガス、水素ガス、炭化水素ガスを
直流放電により励起、分解して得られるプラズマジェッ
トを基板に当て、プラズマトーチを基板に対して平行な
水平方向に一定速度で走査させて、基板上にダイヤモン
ドを合成する方法において、プラズマトーチと基板との
距離を、プラズマトーチを静止させる場合のダイヤモン
ドの合成に適切な最短の該距離より短くすることを特徴
とするダイヤモンドの気相合成方法。 - 【請求項２】 プラズマトーチと基板との距離が、プラ
ズマトーチを静止させる場合のダイヤモンドの合成に適
切な最短の距離の２０乃至９８％の範囲であり、より好
ましくは５０〜９０％の範囲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気相合成方法。 - 【請求項３】 プラズマトーチの走査速度が、１００ｍ
ｍ／分以上であることを特徴とする請求項１記載のダイ
ヤモンドの気相合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23194491A JPH05148087A (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | ダイヤモンドの気相合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23194491A JPH05148087A (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | ダイヤモンドの気相合成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148087A true JPH05148087A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=16931512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23194491A Pending JPH05148087A (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | ダイヤモンドの気相合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05148087A (ja) |
-
1991
- 1991-09-11 JP JP23194491A patent/JPH05148087A/ja active Pending
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