JPH0570291A - ダイヤモンド合成法およびその合成装置 - Google Patents
ダイヤモンド合成法およびその合成装置Info
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- JPH0570291A JPH0570291A JP23659291A JP23659291A JPH0570291A JP H0570291 A JPH0570291 A JP H0570291A JP 23659291 A JP23659291 A JP 23659291A JP 23659291 A JP23659291 A JP 23659291A JP H0570291 A JPH0570291 A JP H0570291A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、立体的な基体に結晶性の良いダイ
ヤモンド膜を均一に合成することを目的とする。 【構成】 合成系（３０）の反応容器（１０）の内部に
は、軸回転可能な基体ホルダー（２９）が設置され、そ
の上には基体（８）が配されている。この基体（８）
を、外部加熱系（３１）の加熱装置（１１）により加熱
し、放射温度計（１６）で加熱された基体（８）の表面
温度を検出する。放射温度計（１６）にはデータ解析装
置（１７）が接続されており、処理されたデータを基体
ホルダー（２９）と加熱装置（１１）にさらに伝達する
ことができるようにそれぞれ接続されている。この装置
を用いることによって、基体（８）の不均一温度分布を
解消することができ、均一な膜質のダイヤモンドを合成
することができる。
ヤモンド膜を均一に合成することを目的とする。 【構成】 合成系（３０）の反応容器（１０）の内部に
は、軸回転可能な基体ホルダー（２９）が設置され、そ
の上には基体（８）が配されている。この基体（８）
を、外部加熱系（３１）の加熱装置（１１）により加熱
し、放射温度計（１６）で加熱された基体（８）の表面
温度を検出する。放射温度計（１６）にはデータ解析装
置（１７）が接続されており、処理されたデータを基体
ホルダー（２９）と加熱装置（１１）にさらに伝達する
ことができるようにそれぞれ接続されている。この装置
を用いることによって、基体（８）の不均一温度分布を
解消することができ、均一な膜質のダイヤモンドを合成
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法を用いたダイヤモンド合成法とそれに用いられる
合成装置に関するものである。
ＶＤ法を用いたダイヤモンド合成法とそれに用いられる
合成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは硬度、熱伝導度、絶縁性
などに優れた特性をもっており、それぞれの特性をいか
し多方面に活用されている。近年ＣＶＤ（Chemical Vap
our D-position）法によりダイヤモンド薄膜あるいはダ
イヤモンド状薄膜が合成されるようになり、工具の保護
膜のみならず、半導体材料などの高機能材料の素材とし
て注目をあびている。
などに優れた特性をもっており、それぞれの特性をいか
し多方面に活用されている。近年ＣＶＤ（Chemical Vap
our D-position）法によりダイヤモンド薄膜あるいはダ
イヤモンド状薄膜が合成されるようになり、工具の保護
膜のみならず、半導体材料などの高機能材料の素材とし
て注目をあびている。
【０００３】ダイヤモンド薄膜をＣＶＤ法で合成する方
法として現在まで種々の方法が提案されているが、それ
らの中でも特に特開昭５８−９１１００号公報に開示さ
れている熱フィラメントＣＶＤ法、特開昭５８−１１０
４９４号公報に開示されているマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法は、現在に至るまでダイヤモンド薄膜合成法の主流
となっている。
法として現在まで種々の方法が提案されているが、それ
らの中でも特に特開昭５８−９１１００号公報に開示さ
れている熱フィラメントＣＶＤ法、特開昭５８−１１０
４９４号公報に開示されているマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法は、現在に至るまでダイヤモンド薄膜合成法の主流
となっている。
【０００４】特に、マイクロ波プラズマＣＶＤ法はその
再現性と得られるダイヤモンドの質から、現時点では最
も優れた方法の一つと見なされている。
再現性と得られるダイヤモンドの質から、現時点では最
も優れた方法の一つと見なされている。
【０００５】図２は、通常用いられているマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法によるダイヤモンド合成装置の概念図で
ある。図示されるように、気相成長反応を行う石英の反
応管５の上部には、内部に原料ガスを導入するための原
料ガス導入管４が取り付けられており、反応管５の内部
には石英製の基体ホルダー９が、そして基体ホルダー９
上にはダイヤモンド薄膜を形成する基体８が設置されて
いる。この反応管５は、矩形導波管２付きのアプリケー
タ３内に設置されており、矩形導波管２は、マグネトロ
ン１で発生したマイクロ波が矩形導波管２内を基体８ま
で直進できるように位置決めされている。また、矩形導
波管２の端部には、マグネトロン１からのマイクロ波を
反射するプランジャー７が設置されている。
ラズマＣＶＤ法によるダイヤモンド合成装置の概念図で
ある。図示されるように、気相成長反応を行う石英の反
応管５の上部には、内部に原料ガスを導入するための原
料ガス導入管４が取り付けられており、反応管５の内部
には石英製の基体ホルダー９が、そして基体ホルダー９
上にはダイヤモンド薄膜を形成する基体８が設置されて
いる。この反応管５は、矩形導波管２付きのアプリケー
タ３内に設置されており、矩形導波管２は、マグネトロ
ン１で発生したマイクロ波が矩形導波管２内を基体８ま
で直進できるように位置決めされている。また、矩形導
波管２の端部には、マグネトロン１からのマイクロ波を
反射するプランジャー７が設置されている。
【０００６】上記の装置を用いたダイヤモンド合成法
は、まず、図示されていない原料ガス供給系により予め
調整混合された原料ガスが、原料ガス導入管４よりアプ
リケータ３内設置されている石英の反応管５に導入され
る。反応管５内は所定の圧力に設定され、ガスは排気口
６より排気される。次にマグネトロン１で発生したマイ
クロ波は矩形導波管２の管内を直進してプランジャー７
で反射され、石英管５内に設置された石英製の基体ホル
ダー９上の基体８の周囲にプラズマを形成する。この状
態で数時間継続するとその基体８上にダイヤモンドを形
成することができる。
は、まず、図示されていない原料ガス供給系により予め
調整混合された原料ガスが、原料ガス導入管４よりアプ
リケータ３内設置されている石英の反応管５に導入され
る。反応管５内は所定の圧力に設定され、ガスは排気口
６より排気される。次にマグネトロン１で発生したマイ
クロ波は矩形導波管２の管内を直進してプランジャー７
で反射され、石英管５内に設置された石英製の基体ホル
ダー９上の基体８の周囲にプラズマを形成する。この状
態で数時間継続するとその基体８上にダイヤモンドを形
成することができる。
【０００７】しかし、このマイクロ波プラズマＣＶＤ法
によるダイヤモンド合成では、成膜が石英の反応管５の
径に依存するため小さな基体しか成膜できず、実用的で
ないという問題があった。
によるダイヤモンド合成では、成膜が石英の反応管５の
径に依存するため小さな基体しか成膜できず、実用的で
ないという問題があった。
【０００８】このような問題を解決する手段として、米
国ＡＳＴｅＸ社のＨＰＭＳ ＰＬＡＳＭＡ ＳＯＵＲＣ
Ｅ型プラズマＣＶＤ装置や特開平２−３４７８４号公報
に示されているごときベルジャー型のマイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置を用いる方法がある。
国ＡＳＴｅＸ社のＨＰＭＳ ＰＬＡＳＭＡ ＳＯＵＲＣ
Ｅ型プラズマＣＶＤ装置や特開平２−３４７８４号公報
に示されているごときベルジャー型のマイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置を用いる方法がある。
【０００９】図３は、後者の方法に用いられているベル
ジャー型のマイクロ波プラズマ型ＣＶＤ装置の概念図で
ある。図示されるように反応容器１０には、内部に原料
ガスを導入する原料ガス導入管４と、不用なガスを排気
する排気口６がそれぞれ設けられ、反応容器１０の内部
には、ヒータ内蔵のグラファイト製基体ホルダー１９、
そしてその上には基体８が設置されている。反応容器１
０の上部には、マグネトロン１からのマイクロ波を送る
矩形導波管２が取り付けられている。
ジャー型のマイクロ波プラズマ型ＣＶＤ装置の概念図で
ある。図示されるように反応容器１０には、内部に原料
ガスを導入する原料ガス導入管４と、不用なガスを排気
する排気口６がそれぞれ設けられ、反応容器１０の内部
には、ヒータ内蔵のグラファイト製基体ホルダー１９、
そしてその上には基体８が設置されている。反応容器１
０の上部には、マグネトロン１からのマイクロ波を送る
矩形導波管２が取り付けられている。
【００１０】上記の装置を用いたダイヤモンド合成法
は、図３に示されていない原料ガス供給系により予め調
整混合された原料ガスが、原料ガス導入管４より反応容
器１０内に導入される。反応容器１０内は所定の圧力に
設定され、ガスは排気口６より排気される。次に、マグ
ネトロン１で発生されたマイクロ波は矩形導波管２の管
内を直進して反応容器１０内に導入され、基体８上にボ
ール上のプラズマを発生する。このときグラファイト製
の基体ホルダー１９は、図示されていないヒータによっ
て加熱されているため、ホルダー上の基体８も加熱され
ている。このホルダー上の基体８をプラズマ中に設置
し、その状態を数時間継続すると、その基体８上にダイ
ヤモンドが形成される。
は、図３に示されていない原料ガス供給系により予め調
整混合された原料ガスが、原料ガス導入管４より反応容
器１０内に導入される。反応容器１０内は所定の圧力に
設定され、ガスは排気口６より排気される。次に、マグ
ネトロン１で発生されたマイクロ波は矩形導波管２の管
内を直進して反応容器１０内に導入され、基体８上にボ
ール上のプラズマを発生する。このときグラファイト製
の基体ホルダー１９は、図示されていないヒータによっ
て加熱されているため、ホルダー上の基体８も加熱され
ている。このホルダー上の基体８をプラズマ中に設置
し、その状態を数時間継続すると、その基体８上にダイ
ヤモンドが形成される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述の方法によれば、
プラズマがボール状に広がり、その直径は約１０ｃｍ程
度になるため、ある程度基体の大型化は可能になる。し
かし、この方法において立体的な基材にダイヤモンド膜
を合成する場合、ヒータによる均一な加熱ができないた
め、基体の温度が上昇せず成膜速度が遅く不均一であ
り、しかも膜質が悪いという問題があった。
プラズマがボール状に広がり、その直径は約１０ｃｍ程
度になるため、ある程度基体の大型化は可能になる。し
かし、この方法において立体的な基材にダイヤモンド膜
を合成する場合、ヒータによる均一な加熱ができないた
め、基体の温度が上昇せず成膜速度が遅く不均一であ
り、しかも膜質が悪いという問題があった。
【００１２】そこで本発明では上述の問題点を解決し、
立体的な基体に結晶性の良いダイヤモンド膜を均一に合
成することのできるダイヤモンド合成法とそれに用いる
合成装置を得ることを目的とする。
立体的な基体に結晶性の良いダイヤモンド膜を均一に合
成することのできるダイヤモンド合成法とそれに用いる
合成装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、立体的な
基体に良質のダイヤモンド薄膜を均一に成膜できる手法
を開発するため研究を重ねた結果、膜質の劣化および膜
質の不均一性は基体の温度が通常のダイヤモンド合成反
応温度より低く、不均一であるためであることを見出
し、本発明を完成した。
基体に良質のダイヤモンド薄膜を均一に成膜できる手法
を開発するため研究を重ねた結果、膜質の劣化および膜
質の不均一性は基体の温度が通常のダイヤモンド合成反
応温度より低く、不均一であるためであることを見出
し、本発明を完成した。
【００１４】すなわち、本発明の方法は、マイクロ波を
用いてプラズマを発生させ、プラズマ中に基体を設置
し、基体上にダイヤモンド薄膜を合成するダイヤモンド
合成法において、基体のダイヤモンドが合成される表面
を均一な温度となるよう加熱し、基体表面の温度を検出
して温度制御を行いながらダイヤモンド薄膜を合成する
ことを特徴とする。
用いてプラズマを発生させ、プラズマ中に基体を設置
し、基体上にダイヤモンド薄膜を合成するダイヤモンド
合成法において、基体のダイヤモンドが合成される表面
を均一な温度となるよう加熱し、基体表面の温度を検出
して温度制御を行いながらダイヤモンド薄膜を合成する
ことを特徴とする。
【００１５】また、本発明のダイヤモンド合成装置は、
マイクロ波を用いてダイヤモンド薄膜を基体上に合成す
る合成手段と、基体のダイヤモンドが合成される表面を
均一に加熱する外部加熱手段とを備え、外部加熱手段
は、基体のダイヤモンドが合成される表面を加熱する加
熱装置と、基体表面の温度を検出する検出装置と、検出
装置で得られた結果を処理して合成手段と加熱装置に伝
達し、基体表面を所望の温度で均一に調整するデータ解
析装置とを有することを特徴とする。
マイクロ波を用いてダイヤモンド薄膜を基体上に合成す
る合成手段と、基体のダイヤモンドが合成される表面を
均一に加熱する外部加熱手段とを備え、外部加熱手段
は、基体のダイヤモンドが合成される表面を加熱する加
熱装置と、基体表面の温度を検出する検出装置と、検出
装置で得られた結果を処理して合成手段と加熱装置に伝
達し、基体表面を所望の温度で均一に調整するデータ解
析装置とを有することを特徴とする。
【００１６】
【作用】本発明によれば、立体的な基体の表面温度を上
昇させて温度制御を行い、ダイヤモンドが合成される基
体表面を均一な温度にすることにより、均一な膜質のダ
イヤモンド薄膜を得ることができる。また、基体を加熱
し、その温度を検出して基体表面の温度を均一に制御す
る装置を備えることによって、合成条件に応じた温度制
御を行うことができ、結晶性の良いダイヤモンド薄膜を
得ることができる。
昇させて温度制御を行い、ダイヤモンドが合成される基
体表面を均一な温度にすることにより、均一な膜質のダ
イヤモンド薄膜を得ることができる。また、基体を加熱
し、その温度を検出して基体表面の温度を均一に制御す
る装置を備えることによって、合成条件に応じた温度制
御を行うことができ、結晶性の良いダイヤモンド薄膜を
得ることができる。
【００１７】
【発明の具体的構成】本発明の構成を図１を用いて説明
する。同図は、本発明の方法を用いたベルジャー型のマ
イクロ波プラズマＣＶＤ装置の概念図である。図示され
るように、このダイヤモンド反応装置は、合成系３０と
外部加熱系３１で構成されている。
する。同図は、本発明の方法を用いたベルジャー型のマ
イクロ波プラズマＣＶＤ装置の概念図である。図示され
るように、このダイヤモンド反応装置は、合成系３０と
外部加熱系３１で構成されている。
【００１８】合成系３０は反応容器１０を中心に構成さ
れており、反応容器１０には、原料ガスを導入する原料
ガス導入管４と、不用なガスを排気する排気口６が設け
られている。反応容器１０の内部には、軸回転可能な基
体ホルダー２９が設置され、その上には基体８が置かれ
ている。さらにこの反応容器１０には、基体８を加熱す
る光を照射することができるよう、またその基体８の温
度を測定できるよう、窓１５、１５´が設けられてい
る。
れており、反応容器１０には、原料ガスを導入する原料
ガス導入管４と、不用なガスを排気する排気口６が設け
られている。反応容器１０の内部には、軸回転可能な基
体ホルダー２９が設置され、その上には基体８が置かれ
ている。さらにこの反応容器１０には、基体８を加熱す
る光を照射することができるよう、またその基体８の温
度を測定できるよう、窓１５、１５´が設けられてい
る。
【００１９】外部加熱系３１は、加熱装置１１、放射温
度計１６、そしてデータ処理装置１７で構成されてい
る。外部加熱装置１１は、出射する光が前述の窓１５を
介して基体８を照射するように設置され、放射温度計１
６は、窓１５´を介して基体８の温度を検出できるよう
に設置されている。放射温度計１６にはデータ処理装置
１７が接続されており、処理されたデータを基体ホルダ
ー２９と加熱装置１１にさらに伝達することができるよ
うにそれぞれ接続されている。
度計１６、そしてデータ処理装置１７で構成されてい
る。外部加熱装置１１は、出射する光が前述の窓１５を
介して基体８を照射するように設置され、放射温度計１
６は、窓１５´を介して基体８の温度を検出できるよう
に設置されている。放射温度計１６にはデータ処理装置
１７が接続されており、処理されたデータを基体ホルダ
ー２９と加熱装置１１にさらに伝達することができるよ
うにそれぞれ接続されている。
【００２０】上記の装置を用いたダイヤモンド合成法
は、まず、同図に図示されていない原料ガス供給系によ
り予め調整混合された原料ガスが原料ガス導入管４より
反応容器１０内に導入される。反応容器１０内は所定の
圧力に設定され、ガスは排気口６より排気される。次に
マグネトロン１で発生したマイクロ波は矩形導波管２の
管内を直進して反応容器１０内に導入され、基体８周辺
にボール状のプラズマが発生する。このとき、加熱装置
１１により基体８を均一温度に加熱することにより、そ
の基体８上に均一のダイヤモンド膜を形成することがで
きる。その際、基体８の温度は放射温度計１６で測定さ
れ、データ処理装置１７に送られる。この値により基体
８への加熱量、基体の回転数などをコントロールし、均
一な温度を得ることができる。
は、まず、同図に図示されていない原料ガス供給系によ
り予め調整混合された原料ガスが原料ガス導入管４より
反応容器１０内に導入される。反応容器１０内は所定の
圧力に設定され、ガスは排気口６より排気される。次に
マグネトロン１で発生したマイクロ波は矩形導波管２の
管内を直進して反応容器１０内に導入され、基体８周辺
にボール状のプラズマが発生する。このとき、加熱装置
１１により基体８を均一温度に加熱することにより、そ
の基体８上に均一のダイヤモンド膜を形成することがで
きる。その際、基体８の温度は放射温度計１６で測定さ
れ、データ処理装置１７に送られる。この値により基体
８への加熱量、基体の回転数などをコントロールし、均
一な温度を得ることができる。
【００２１】この時の基体８を支える基体ホルダー２９
の材質はプラズマ放電を乱さないもので、かつ、ある程
度の高温に耐えるものが必要である。具体的にはセラミ
ックや高融点金属が良い。セラミックは誘電体であるた
め温度が上昇しやすく加工が難しいが、プラズマを乱さ
ないという利点がある。セラミックでは窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）、アルミナ、窒化硅素等が望ましい。金属は加工が
容易であるが、プラズマ放電を乱す場合もある。金属で
はステンレス、モリブデン、タングステン等が望まし
い。
の材質はプラズマ放電を乱さないもので、かつ、ある程
度の高温に耐えるものが必要である。具体的にはセラミ
ックや高融点金属が良い。セラミックは誘電体であるた
め温度が上昇しやすく加工が難しいが、プラズマを乱さ
ないという利点がある。セラミックでは窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）、アルミナ、窒化硅素等が望ましい。金属は加工が
容易であるが、プラズマ放電を乱す場合もある。金属で
はステンレス、モリブデン、タングステン等が望まし
い。
【００２２】基体温度は６００〜１２００℃が好まし
い。６００℃未満や１２００℃を越えてはダイヤモンド
の成長速度は極端に遅いかまたは生成しない。
い。６００℃未満や１２００℃を越えてはダイヤモンド
の成長速度は極端に遅いかまたは生成しない。
【００２３】加熱装置としてはプラズマを乱すことがな
いことが必要である。そのため、光を用いた加熱がよ
い。具体的には各種のレーザ装置、赤外線ランプ等であ
る。また、基体によっては高周波を吸収させることによ
り加熱してもよい。
いことが必要である。そのため、光を用いた加熱がよ
い。具体的には各種のレーザ装置、赤外線ランプ等であ
る。また、基体によっては高周波を吸収させることによ
り加熱してもよい。
【００２４】この他の合成条件としては、原料ガスに含
炭素化合物ガスと水素を用いる。含炭素化合物ガスとし
ては炭素を含んでいるものならば特に限定されない。例
えばメタン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレン
等の炭化水素、メタノール、エタノール、アセトン、一
酸化炭素等の含酸素炭素化合物、四塩化炭素、塩化メチ
ル等の含塩素炭素化合物などである。これらの中でも取
扱いの容易さ、分解しやすいことなどからメタン、アセ
チレン、エタノールなどが好ましい。
炭素化合物ガスと水素を用いる。含炭素化合物ガスとし
ては炭素を含んでいるものならば特に限定されない。例
えばメタン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレン
等の炭化水素、メタノール、エタノール、アセトン、一
酸化炭素等の含酸素炭素化合物、四塩化炭素、塩化メチ
ル等の含塩素炭素化合物などである。これらの中でも取
扱いの容易さ、分解しやすいことなどからメタン、アセ
チレン、エタノールなどが好ましい。
【００２５】含炭素化合物と水素との混合比は特に限定
されないが、含炭素化合物／水素＝０．００１〜０．２
の範囲が好ましい。０．００１未満では膜は形成せず、
０．２を越えるとグラファイトになってしまう。
されないが、含炭素化合物／水素＝０．００１〜０．２
の範囲が好ましい。０．００１未満では膜は形成せず、
０．２を越えるとグラファイトになってしまう。
【００２６】基体としては、ダイヤモンドの合成温度で
ある６００℃以上で損傷しないものが好ましい。例えば
モリブデン、タングステン等の金属、シリコン等の半導
体、石英アルミナ等のセラミックである。また、ダイヤ
モンドを用いてもよい。
ある６００℃以上で損傷しないものが好ましい。例えば
モリブデン、タングステン等の金属、シリコン等の半導
体、石英アルミナ等のセラミックである。また、ダイヤ
モンドを用いてもよい。
【００２７】圧力は、０．１〜７６０Ｔｏｒｒの範囲で
可能だが成膜温度、膜質を考慮すると１０〜１００Ｔｏ
ｒｒが好ましい。
可能だが成膜温度、膜質を考慮すると１０〜１００Ｔｏ
ｒｒが好ましい。
【００２８】
実施例１ 図１に示す装置を用い、ダイヤモンドを合成した。同図
において、マグネトロン１の発振周波数は２４５０ＭＨ
ｚ、矩形導波管２のサイズは１１０×５５ｍｍ、基体８
は一辺５０ｍｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製の立方
体、軸回転可能な基体ホルダー２９はグラファイト製、
反応容器１０は石英製、加熱装置１１はＹＡＧレーザ発
振装置、またその加熱装置１１からのレーザ光１２は波
長１．０６μｍであった。
において、マグネトロン１の発振周波数は２４５０ＭＨ
ｚ、矩形導波管２のサイズは１１０×５５ｍｍ、基体８
は一辺５０ｍｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製の立方
体、軸回転可能な基体ホルダー２９はグラファイト製、
反応容器１０は石英製、加熱装置１１はＹＡＧレーザ発
振装置、またその加熱装置１１からのレーザ光１２は波
長１．０６μｍであった。
【００２９】この装置によりダイヤモンドを合成する場
合、始めに原料ガス導入部４よりメタン／水素＝１％の
混合ガスを１００ｓｃｃｍ流し、圧力を３０Ｔｏｒｒと
した。マグネトロン１で発生したマイクロ波を１０００
Ｗで矩形導波管２により誘導して反応容器１０内に導入
し、ボール状のプラズマを発生させた。その後、グラフ
ァイト製の基体ホルダー２９上に置かれた一辺５０ｍｍ
のＡｌＮ製の立方体の基体８をプラズマ内に挿入した。
基体ホルダー２９は、はじめ３ｒｐｍで回転させ、レー
ザ光１２が基体８の全面に当たるように照射した。放射
温度計１６で基体温度を測定し、基体全体が８００℃に
なるようレーザの出力、回転数を調整した。この状態で
６時間成膜を行ったところ、底面を除く全面に、膜質が
良く、厚さが３±０．３μｍの均一なダイヤモンド膜が
形成した。
合、始めに原料ガス導入部４よりメタン／水素＝１％の
混合ガスを１００ｓｃｃｍ流し、圧力を３０Ｔｏｒｒと
した。マグネトロン１で発生したマイクロ波を１０００
Ｗで矩形導波管２により誘導して反応容器１０内に導入
し、ボール状のプラズマを発生させた。その後、グラフ
ァイト製の基体ホルダー２９上に置かれた一辺５０ｍｍ
のＡｌＮ製の立方体の基体８をプラズマ内に挿入した。
基体ホルダー２９は、はじめ３ｒｐｍで回転させ、レー
ザ光１２が基体８の全面に当たるように照射した。放射
温度計１６で基体温度を測定し、基体全体が８００℃に
なるようレーザの出力、回転数を調整した。この状態で
６時間成膜を行ったところ、底面を除く全面に、膜質が
良く、厚さが３±０．３μｍの均一なダイヤモンド膜が
形成した。
【００３０】比較例１ 図３に示す従来のベルジャー型のマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置により、本発明による外部加熱装置なしに成膜
を行った。その他の実験条件は、上記実施例１と同様で
あった。この時基体の温度は上面が約６００℃、側面が
４５０℃であった。この状態で６時間成膜を行ったとこ
ろ基体上にダイヤモンド膜が形成したが、上面は１．５
μｍ、側面が０．８μｍと不均一な膜になってしまっ
た。また膜質も実施例１と比較すると悪いものが形成さ
れた。
ＶＤ装置により、本発明による外部加熱装置なしに成膜
を行った。その他の実験条件は、上記実施例１と同様で
あった。この時基体の温度は上面が約６００℃、側面が
４５０℃であった。この状態で６時間成膜を行ったとこ
ろ基体上にダイヤモンド膜が形成したが、上面は１．５
μｍ、側面が０．８μｍと不均一な膜になってしまっ
た。また膜質も実施例１と比較すると悪いものが形成さ
れた。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、基体を外部加熱手段に
より加熱し温度制御を行うことにより、立体的な基体上
に良質でかつ均一な膜質のダイヤモンド薄膜を合成する
ことが可能になった。したがって、本発明が合成ダイヤ
モンドの実用化に与える効果は大きい。
より加熱し温度制御を行うことにより、立体的な基体上
に良質でかつ均一な膜質のダイヤモンド薄膜を合成する
ことが可能になった。したがって、本発明が合成ダイヤ
モンドの実用化に与える効果は大きい。
【図１】本発明の実施例に係るマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置の概念図である。
Ｄ装置の概念図である。
【図２】従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の概念図
である。
である。
【図３】ベルジャー型のプラズマＣＶＤ装置の概念図で
ある。
ある。
１…マグネトロン、２…矩形導波管、３…アプリケー
タ、４…原料ガス導入管、５…石英の反応管、６…排気
口、７…プランジャー、８…基体、９…基体ホルダー、
１０…反応容器、１１…加熱装置、１２…レーザ光、１
３…ミラー、１４…レンズ、１５、１５´…窓、１６…
放射温度計、１７…データ解析装置、１９…ヒータを内
蔵した基体ホルダー、２９…軸回転可能の基体ホルダー
タ、４…原料ガス導入管、５…石英の反応管、６…排気
口、７…プランジャー、８…基体、９…基体ホルダー、
１０…反応容器、１１…加熱装置、１２…レーザ光、１
３…ミラー、１４…レンズ、１５、１５´…窓、１６…
放射温度計、１７…データ解析装置、１９…ヒータを内
蔵した基体ホルダー、２９…軸回転可能の基体ホルダー
Claims (2)
- 【請求項１】 マイクロ波を用いてプラズマを発生さ
せ、該プラズマ中に基体を設置し、該基体上にダイヤモ
ンド薄膜を合成するダイヤモンド合成法において、 前記基体のダイヤモンドが合成される表面を均一な温度
となるよう加熱し、前記基体表面の温度を検出して温度
制御を行いながらダイヤモンド薄膜を合成することを特
徴とするダイヤモンド合成法。 - 【請求項２】 マイクロ波を用いてダイヤモンド薄膜を
基体上に合成する合成手段と、前記基体のダイヤモンド
が合成される表面を均一に加熱する外部加熱手段とを備
え、 前記外部加熱手段は、前記基体のダイヤモンドが合成さ
れる表面を加熱する加熱装置と、前記基体表面の温度を
検出する検出装置と、該検出装置で得られた結果を処理
して前記合成手段と前記加熱装置に伝達し、前記基体表
面を所望の温度で均一に調整するデータ解析装置とを有
することを特徴とするダイヤモンド合成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23659291A JPH0570291A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | ダイヤモンド合成法およびその合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23659291A JPH0570291A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | ダイヤモンド合成法およびその合成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0570291A true JPH0570291A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=17002932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23659291A Pending JPH0570291A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | ダイヤモンド合成法およびその合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0570291A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5549756A (en) * | 1994-02-02 | 1996-08-27 | Applied Materials, Inc. | Optical pyrometer for a thin film deposition system |
| EP3291279A1 (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-07 | Nano Coatings, S.L. | Diamond manufacturing system and method via chemical vapor deposition assisted with laser initiated plasma fed with microwave energy |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP23659291A patent/JPH0570291A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5549756A (en) * | 1994-02-02 | 1996-08-27 | Applied Materials, Inc. | Optical pyrometer for a thin film deposition system |
| US5782974A (en) * | 1994-02-02 | 1998-07-21 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing a thin film using an optical pyrometer |
| EP3291279A1 (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-07 | Nano Coatings, S.L. | Diamond manufacturing system and method via chemical vapor deposition assisted with laser initiated plasma fed with microwave energy |
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