JPH0597581A - Method for synthesizing diamond and synthesizing device used therefor - Google Patents

Method for synthesizing diamond and synthesizing device used therefor

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JPH0597581A
JPH0597581A JP26517991A JP26517991A JPH0597581A JP H0597581 A JPH0597581 A JP H0597581A JP 26517991 A JP26517991 A JP 26517991A JP 26517991 A JP26517991 A JP 26517991A JP H0597581 A JPH0597581 A JP H0597581A
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JP
Japan
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light
diamond
thin film
film
diamond thin
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JP26517991A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Mitomo
亨 三友
Hidekazu Kondo
英一 近藤
Tomohiro Oota
与洋 太田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To readily and stably synthesize various diamond thin films and to obtain a synthesizing device useful for the synthesis. CONSTITUTION:A vapor-phase growth part 30 to synthesize a diamond thin film is connected to a film quality control part 31, the vapor-phase growth part 30 is provided with openings 13 and 13'. Laser beam 12 from the film quality control part 31 is passed through the opening 13, irradiated to a substrate 8 arranged in a reaction tube 5 and scattering light or emission 14 from the substrate 8 is observed by its passage through the opening 13'. The film quality control part 31 is provided with a spectrometer 15 and a light detector 16 of observing and detecting the scattered light or emission 14 and further equipped with a data treating device 17 for treating results obtained by the light detector 16 and controlling synthetic conditions of diamond thin film.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、気相成長法を用いたダ
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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diamond synthesizing method using a vapor phase growth method and a synthesizing apparatus used therefor.

【0002】[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持っており、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法(気相成長
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った。これにより、切削工具、
耐摩耗工具の保護膜のみならず光学用材料、半導体材料
などの高機能材料の素材としても注目をあびている。
2. Description of the Related Art Diamond has excellent properties such as hardness, thermal conductivity, and insulating properties, and is utilized in various fields by making the best use of each property. In recent years, diamond thin films or diamond-like thin films have been synthesized by the CVD method (vapor phase growth method). This allows for cutting tools,
It is attracting attention as a material for high-performance materials such as optical materials and semiconductor materials as well as protective films for wear-resistant tools.

【0003】ダイヤモンド薄膜を気相成長法で合成する
方法はこれまでに種々開発されているが、高機能材料に
使用できる膜質のものが得られる方法としては、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58−110494号公報に開示さ
れているマイクロ波プラズマCVD法が挙げられる。こ
れらの方法により合成されたダイヤモンド膜は、種々の
用途に応じて適した膜質を有することが必要である。例
えば、摺動部材へのコーティングにはある程度グラファ
イトが混在するような平滑な膜である必要がある。また
これとは逆に、光学用材料や半導体材料のような光学
的、電気的物性を利用するものは不純物や結晶欠陥の少
ない、高い結晶性を有するものでなければならない。高
硬度であることを利用した超硬工具へのコーティングな
どは、ちょうどこれらの中間に位置し、比較的結晶性の
良い膜が必要となる。さらに特殊な用途によっては、膜
厚方向に順次膜質を変えなければならない場合もある。
Various methods for synthesizing a diamond thin film by vapor phase epitaxy have been developed so far, but as a method for obtaining a film having a film quality that can be used as a high-performance material, Japanese Patent Laid-Open No. 58-91100 has been disclosed. The hot filament CVD method disclosed and the microwave plasma CVD method disclosed in JP-A-58-110494 are mentioned. The diamond film synthesized by these methods needs to have a film quality suitable for various uses. For example, the coating on the sliding member needs to be a smooth film in which graphite is mixed to some extent. On the contrary, materials that use optical and electrical properties such as optical materials and semiconductor materials must have high crystallinity with few impurities and crystal defects. Coatings for cemented carbide tools, which take advantage of their high hardness, are located just in the middle of these and require a film with relatively good crystallinity. Further, depending on a special application, it may be necessary to sequentially change the film quality in the film thickness direction.

【0004】このように、用途に応じて種々の膜質を持
ったダイヤモンド薄膜が必要であり、このそれぞれに対
して適した成膜条件を決定しなければならない。従って
条件出しに必要な時間は非常に大きいものとなる。
As described above, diamond thin films having various film qualities are required depending on the use, and film forming conditions suitable for each of them must be determined. Therefore, the time required for condition setting becomes very long.

【0005】一方、ダイヤモンド薄膜合成においては、
成膜条件のわずかな変化により、膜質が大きく変わって
しまう場合がある。例えば、原料ガス中の含炭素化合物
濃度の場合、0.1%の違いで、また基板温度の場合2
0℃程度の違いで膜質が変わる。さらに、熱フィラメン
ト法を用いた場合、フィラメントの経時変化により条件
設定がより困難になる。このように一定の膜質のダイヤ
モンド薄膜を安定的に合成することは難しい問題であ
る。
On the other hand, in the synthesis of diamond thin film,
The film quality may change significantly due to a slight change in the film forming conditions. For example, when the carbon-containing compound concentration in the source gas is 0.1%, and when the substrate temperature is 2
The film quality changes with a difference of about 0 ° C. Further, when the hot filament method is used, it is more difficult to set the conditions due to the change of the filament with time. Thus, it is a difficult problem to stably synthesize a diamond thin film having a constant film quality.

【0006】このような問題を解決する手段としては特
開平2−248396号公報に開示されている「高品位
ダイヤモンド及びその製造方法」のごとく、ある一定時
間合成したダイヤモンドの膜質をチェックした後、再び
成膜を行うという方法がある。
As a means for solving such a problem, as in "High quality diamond and its manufacturing method" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-248396, after checking the film quality of the diamond synthesized for a certain period of time, There is a method of forming a film again.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の「高品位
ダイヤモンド及びその製造方法」においては一定時間ご
とに反応を中断して生成物を取り出さなくてはならず、
それによる時間のロスが大きいという問題点がある。ま
た、一定時間経たないと膜質が判らないということか
ら、その時点まで目的とする膜質とは全く異なる条件で
成膜している可能性もあり、本質的に本問題を解決して
いるわけではない。
However, in the above-mentioned "high quality diamond and its manufacturing method", the reaction must be interrupted at regular intervals to take out the product,
There is a problem in that the loss of time due to this is large. In addition, since the film quality cannot be known until a certain period of time elapses, there is a possibility that the film may be formed under conditions completely different from the target film quality up to that point, and this problem is not essentially solved. Absent.

【0008】本発明は、上述した問題を解決し、所望の
膜質を持つダイヤモンド膜を安定して供給することを目
的とするものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to stably supply a diamond film having a desired film quality.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のダイヤモンド合
成法は、気相成長法により基板上にダイヤモンド薄膜を
合成する際、ダイヤモンド薄膜に光を照射し、ダイヤモ
ンド薄膜からの光を検出して成膜条件を制御しながら合
成することを特徴とする。検出される光は、ダイヤモン
ド薄膜からの散乱光もしくは発光、あるいは吸収光であ
ることが望ましい。
According to the diamond synthesis method of the present invention, when a diamond thin film is synthesized on a substrate by a vapor phase growth method, the diamond thin film is irradiated with light and the light from the diamond thin film is detected. It is characterized in that synthesis is performed while controlling the membrane conditions. The light to be detected is preferably scattered light or emitted light from the diamond thin film, or absorbed light.

【0010】一方、上述の合成法を実施するためのダイ
ヤモンド合成装置は、気相成長法によりダイヤモンド薄
膜を合成する気相反応手段と、ダイヤモンド薄膜に光を
照射して成膜条件を制御する膜質制御手段とを備え、気
相反応手段は、ダイヤモンド薄膜に照射する光を通す開
口を少なくとも1つ有し、膜質制御手段は、ダイヤモン
ド薄膜に照射する光の光源と、ダイヤモンド薄膜からの
光を観測する光検出部と、光検出部で得られた結果を処
理して前述の気相反応手段に伝達するダイヤモンド薄膜
の成膜条件を制御するデータ処理装置とを有することを
特徴とする。なお、ダイヤモンド薄膜からの光は、散乱
光もしくは発光、あるいは吸収光であることが望まし
い。
On the other hand, a diamond synthesizing apparatus for carrying out the above-mentioned synthesizing method comprises a vapor phase reaction means for synthesizing a diamond thin film by a vapor phase growth method and a film quality for irradiating the diamond thin film with light to control film forming conditions. The gas phase reaction means has at least one opening through which light for irradiating the diamond thin film passes, and the film quality control means observes the light source for irradiating the diamond thin film and the light from the diamond thin film. And a data processing device for controlling the film forming conditions of the diamond thin film for processing the result obtained by the light detecting part and transmitting it to the above-mentioned vapor phase reaction means. The light from the diamond thin film is preferably scattered light, emitted light, or absorbed light.

【0011】[0011]

【作用】本発明者らは、種々の膜質を持つダイヤモンド
薄膜を容易に、しかも安定して成膜できる手法を開発す
るため研究を重ねた結果、合成したダイヤモンド薄膜の
膜質とレーザ光により励起されたダイヤモンド薄膜から
の発光、あるいはダイヤモンド薄膜自体が吸収する光の
波長との間に一定の関係があることを発見した。この現
象は従来ダイヤモンドの測定に用いられた1333cm
-1のラマン散乱光を含めるものであるが、それだけでな
く紫外域から赤外域に渡り見出だされたものである。
The present inventors conducted extensive research to develop a method capable of easily and stably forming diamond thin films having various film qualities. As a result, the diamond thin films synthesized were excited by the laser beam and the film qualities. It was discovered that there is a certain relationship between the light emission from the diamond thin film or the wavelength of light absorbed by the diamond thin film itself. This phenomenon is 1333 cm, which was used in the conventional diamond measurement.
-1 Raman scattered light is included, but not only that, but it was found from the ultraviolet region to the infrared region.

【0012】例えば、発光の場合、ラマン散乱光を例に
とれば、1333cm-1のピーク強度が強いほどダイヤ
モンドの膜質(結晶性)は良く、1600cm-1のピー
クが強いと非ダイヤモンド成分(グラファイト成分)が
増加するといえる。またダイヤモンド合成時の発光は合
成時の基板温度によりピークの位置が変化するものの、
ダイヤモンド合成温度以下であれば、観測可能程度の信
号が得られることを見出した。
[0012] For example, in the case of the light emitting, taking the Raman scattered light as an example, the stronger the peak intensity of 1333 cm -1 diamond film quality (crystallinity) may, strong and non-diamond component is a peak of 1600 cm -1 (Graphite It can be said that the component) increases. Although the peak position of light emission during diamond synthesis changes depending on the substrate temperature during synthesis,
It has been found that an observable signal can be obtained at the diamond synthesis temperature or lower.

【0013】また吸収光の観測の場合可視吸収を測定す
ると、グラファイト成分が多くなると(結晶性が悪くな
ると)短波長部から吸収が始まる。この場合もダイヤモ
ンド合成時の基板温度により吸収端の位置が変化するも
のの、ダイヤモンド合成温度以下であれば、観測可能程
度の信号が得られることが判った。
In the case of observing absorbed light, when visible absorption is measured, the absorption starts from the short wavelength part when the graphite component increases (when the crystallinity deteriorates). In this case as well, it was found that although the position of the absorption edge changes depending on the substrate temperature during diamond synthesis, an observable signal can be obtained at the diamond synthesis temperature or lower.

【0014】上記の知見を本発明に利用することによ
り、先に述べた問題点を解決することができる。
By utilizing the above knowledge in the present invention, the above-mentioned problems can be solved.

【0015】すなわちダイヤモンド薄膜を合成しつつ、
そのダイヤモンド薄膜に照射された光の検出光、特に散
乱光、発光のピーク位置とピーク強度、あるいは吸収光
の吸収端を観測することによって、合成中にダイヤモン
ド薄膜の膜質を知ることができ、成膜条件を制御するこ
とができる。このため、合成を中断することなく、目的
に応じた膜質を得ることができる。
That is, while synthesizing a diamond thin film,
By observing the detection light of the light irradiated to the diamond thin film, especially the scattered light, the peak position and peak intensity of the emission, or the absorption edge of the absorbed light, the film quality of the diamond thin film can be known during synthesis. Membrane conditions can be controlled. Therefore, a film quality suitable for the purpose can be obtained without interrupting the synthesis.

【0016】また、上述の方法を用いる合成装置では、
気相反応手段にダイヤモンド薄膜に光を照射できるよう
開口が設けられており、膜質制御手段にはダイヤモンド
薄膜からの検出光、特に散乱光もしくは発光、あるいは
吸収光を観測してその結果を処理し、気相反応手段に伝
達するデータ処理装置が設置されている。このため、ダ
イヤモンド薄膜を合成しつつ、目的に応じた膜質を得る
ための成膜条件を制御することができる。
Further, in the synthesizer using the above method,
The gas phase reaction means is provided with an opening so that the diamond thin film can be irradiated with light, and the film quality control means observes the detected light from the diamond thin film, especially scattered light or luminescence, or absorbed light, and processes the result. A data processing device for transmitting to the gas phase reaction means is installed. Therefore, while synthesizing the diamond thin film, it is possible to control the film forming conditions for obtaining the film quality according to the purpose.

【0017】[0017]

【発明の具体的な構成】図1は、本発明の合成方法を用
いた合成装置の第1の構成を示したものであり、マイク
ロ波プラズマCVD装置の1概念図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG. 1 shows a first structure of a synthesizing apparatus using the synthesizing method of the present invention, and is a conceptual diagram of a microwave plasma CVD apparatus.

【0018】図示されるようにこの合成装置は気相成長
部30と膜質制御部31とで構成されている。気相成長
部30の主要部である反応管5には、原料ガスを反応管
5内に送り込む流量制御器18、18´及び原料ガス導
入管4が接続され、反応管5内には基体ホルダー9が設
置され、その上には薄膜を合成する基体8が配置されて
いる。さらに、この反応管5は矩形導波管2付きのアプ
リケータ3内に固定されており、矩形導波管2は、プラ
ズマ形成のためマグネトロン1で発生したマイクロ波が
基体8上まで矩形導波管2内を直進できるように位置決
めされている。このアプリケータ3には、外部に設置さ
れているレーザ発振装置(例えばヘリウムネオンレーザ
装置)10からの光を基体8上に照射させることができ
るよう、また、基体8からの散乱光もしくは発光を観測
することができるよう、2つの開口13、13´が設け
られている。
As shown in the figure, this synthesizer comprises a vapor phase growth section 30 and a film quality control section 31. To the reaction tube 5 which is the main part of the vapor phase growth part 30, flow rate controllers 18, 18 'for feeding the raw material gas into the reaction tube 5 and the raw material gas introduction tube 4 are connected. 9 is installed, on which a substrate 8 for synthesizing thin films is arranged. Further, the reaction tube 5 is fixed in an applicator 3 having a rectangular waveguide 2, and the rectangular waveguide 2 guides the microwave generated by the magnetron 1 to form a plasma on the substrate 8. It is positioned so that it can go straight in the tube 2. The applicator 3 can irradiate the substrate 8 with light from a laser oscillation device (for example, a helium neon laser device) 10 installed outside, and can also emit scattered light or light emission from the substrate 8. Two openings 13, 13 'are provided so that they can be observed.

【0019】反応管5を中心とする気相成長部30に
は、合成するダイヤモンド薄膜の膜質を制御する膜質制
御部31が接続されている。基体8からの散乱光もしく
は発光を観測して検出する分光器15及び光検出器16
が設けられ、さらに、その光検出器で得られた結果を処
理してダイヤモンド薄膜の合成条件を制御するデータ処
理装置17が設置されている。
A film quality control unit 31 for controlling the film quality of the diamond thin film to be synthesized is connected to the vapor phase growth unit 30 centering on the reaction tube 5. Spectrometer 15 and photodetector 16 for observing and detecting scattered light or light emission from the substrate 8.
And a data processing device 17 for processing the results obtained by the photodetector to control the conditions for synthesizing the diamond thin film.

【0020】上述の合成装置を用いたダイヤモンド薄膜
合成法は、まず、原料ガスが流量制御器18、18´を
介して原料ガス導入管4を通過し、アプリケータ3内に
設置されている反応管5に導入される。反応管5内は所
定の圧力に設定され、原料ガスは反応管5の下部に設け
られている排気口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、反応管5内に設置され
た基体ホルダー9上の基体8の周囲にプラズマを形成す
る。これにより、基体8上にダイヤモンド薄膜が合成さ
れる。この時レーザ発振装置10から発振されたレーザ
光12を合成中のダイヤモンド薄膜に照射し、ダイヤモ
ンド薄膜から生じる散乱光もしくは発光14を光検出器
16で測定する。このとき、結晶性、非ダイヤモンドの
混入等膜質の評価を行うとともに、所望の膜質を持つ膜
を合成することができるよう成膜条件を調整する。この
方法より、用途に応じた膜質のダイヤモンド薄膜を安定
して得ることができる。ここでは原料ガス比、マイクロ
波パワーを調整するように設置しているが、圧力、基板
位置など変えても目的を達成することができる。
In the diamond thin film synthesizing method using the above-mentioned synthesizing apparatus, first, the raw material gas is passed through the raw material gas introducing pipe 4 through the flow rate controllers 18 and 18 ', and the reaction is set in the applicator 3. Introduced into tube 5. The inside of the reaction tube 5 is set to a predetermined pressure, and the raw material gas is exhausted from an exhaust port 6 provided at the bottom of the reaction tube 5. Next, the microwave generated by the magnetron 1 goes straight through the inside of the rectangular waveguide 2 and is reflected by the plunger 7 to form plasma around the substrate 8 on the substrate holder 9 installed in the reaction tube 5. To do. As a result, a diamond thin film is synthesized on the substrate 8. At this time, the laser light 12 oscillated from the laser oscillator 10 is applied to the diamond thin film being synthesized, and scattered light or light emission 14 generated from the diamond thin film is measured by the photodetector 16. At this time, the film quality such as crystallinity and non-diamond mixture is evaluated, and the film formation conditions are adjusted so that a film having a desired film quality can be synthesized. By this method, a diamond thin film having a film quality suitable for the intended use can be stably obtained. Although it is installed so as to adjust the source gas ratio and the microwave power here, the purpose can be achieved by changing the pressure, the position of the substrate, and the like.

【0021】図2は、本発明の合成方法を用いた合成装
置の第2の構成を示したものであり、マイクロ波プラズ
マCVD装置の1概念図である。
FIG. 2 shows a second structure of the synthesizing apparatus using the synthesizing method of the present invention, and is a conceptual diagram of the microwave plasma CVD apparatus.

【0022】図示されるようにこの合成装置は気相成長
部30と膜質制御部31とで構成されている。気相成長
部30の構成は基本的には前述の第1の構成と同様であ
るが、反応管5には、外部に設置されているランプ10
0からの光を基体81上に照射させることができるよう
開口13、13´の代わりに光入射窓19が設けられて
いる。このランプ100はタングステンランプに限らず
紫外から可視域の発光体であればよい。
As shown in the figure, this synthesizer comprises a vapor phase growth section 30 and a film quality control section 31. The structure of the vapor phase growth part 30 is basically the same as the above-mentioned first structure, but the reaction tube 5 has a lamp 10 installed outside.
A light incident window 19 is provided in place of the openings 13 and 13 ′ so that light from 0 can be irradiated onto the substrate 81. The lamp 100 is not limited to the tungsten lamp, and may be any light emitter in the ultraviolet to visible range.

【0023】反応管5を中心とする気相成長部30の外
部には、ダイヤモンド薄膜の膜質制御手段31が設置さ
れている。膜質制御手段31には、基体81を透過した
光を観測して検出する分光器15及び光検出器16が設
けられ、さらに、その光検出器16で得られた結果を処
理してダイヤモンド薄膜の合成条件を制御するデータ処
理装置17が設置されている。
A film quality control means 31 for the diamond thin film is installed outside the vapor phase growth part 30 centering on the reaction tube 5. The film quality control means 31 is provided with a spectroscope 15 and a photodetector 16 for observing and detecting the light transmitted through the substrate 81. Further, the results obtained by the photodetector 16 are processed to process the diamond thin film. A data processing device 17 that controls the synthesis condition is installed.

【0024】上述の合成装置を用いたダイヤモンド合成
法は、前述の第1の構成で用いる方法と同様に行う。ま
ず、原料ガスが流量制御器18、18´を介して原料ガ
ス導入管4を通過し、アプリケータ3内に設置してある
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、原料ガスは、反応管5の下部に設けられている排
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、反応管5内に設置された基体ホルダ
ー9上の基体8の周囲にプラズマを形成する。これによ
り基体81上にダイヤモンド薄膜が合成される。この時
ランプ100からの可視光120を合成中のダイヤモン
ド薄膜に照射し、透過した光を光ファイバー21を通し
て光検出器16で測定する。このとき膜質の評価を行う
とともに、所望の膜質を持つ膜を合成することができる
よう成膜条件を調整する。この方法により安定した膜質
のダイヤモンド薄膜を得ることができる。
The diamond synthesizing method using the above-mentioned synthesizing apparatus is performed in the same manner as the method used in the above-mentioned first structure. First, the raw material gas passes through the raw material gas introduction pipe 4 via the flow rate controllers 18, 18 ′ and is introduced into the reaction pipe 5 installed in the applicator 3. The inside of the reaction tube 5 is set to a predetermined pressure, and the raw material gas is exhausted from an exhaust port 6 provided in the lower part of the reaction tube 5. Next, the microwave generated by the magnetron 1 goes straight through the inside of the rectangular waveguide 2 and is reflected by the plunger 7 to form plasma around the substrate 8 on the substrate holder 9 installed in the reaction tube 5. To do. As a result, a diamond thin film is synthesized on the base 81. At this time, visible light 120 from the lamp 100 is applied to the diamond thin film being synthesized, and the transmitted light is measured by the photodetector 16 through the optical fiber 21. At this time, the film quality is evaluated and the film forming conditions are adjusted so that a film having a desired film quality can be synthesized. By this method, a diamond thin film with stable film quality can be obtained.

【0025】上述した第1及び第2の構成を含む本発明
のダイヤモンド合成条件は、原料ガスとして含炭素化合
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、分解しやすさなどからメタン、アセチレン、エ
タノールなどが好ましい。
The diamond synthesis conditions of the present invention including the above-mentioned first and second configurations use a carbon-containing compound gas and hydrogen as raw material gases. The carbon-containing compound gas is not particularly limited as long as it contains carbon. Examples thereof include hydrocarbons such as methane, ethane, propane, ethylene and acetylene, oxygen-containing carbon compounds such as methanol, ethanol, acetone and carbon monoxide, and chlorine-containing carbon compounds such as carbon tetrachloride and methyl chloride. Among these, methane, acetylene, ethanol and the like are preferable because they are easy to handle and decompose.

【0026】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。
The mixing ratio of the carbon-containing compound and hydrogen is not particularly limited, but the carbon-containing compound / hydrogen = 0.001 to 0.2.
Is preferred. If it is less than 0.001, no film is formed,
If it exceeds 0.2, it becomes graphite.

【0027】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。
The substrate is preferably one that is not damaged at the diamond synthesis temperature of 600 ° C. or higher. For example, it is a metal such as molybdenum or tungsten, a semiconductor such as silicon, or a ceramic such as quartz alumina. Alternatively, diamond may be used.

【0028】基体温度は300〜1200℃が好まし
い。300℃未満や1200℃を越えてはダイヤモンド
の成膜速度は著しく落ちるかもしくは成膜しない。
The substrate temperature is preferably 300 to 1200 ° C. When the temperature is lower than 300 ° C. or higher than 1200 ° C., the diamond film formation rate is remarkably reduced or the diamond film is not formed.

【0029】圧力は0.1〜760Torrの範囲で可
能だが、成膜速度、膜質を考慮すると10〜100To
rrが好ましい。
The pressure can be in the range of 0.1 to 760 Torr, but in view of the film forming speed and the film quality, it is 10 to 100To.
rr is preferred.

【0030】基体ホルダーの材質は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。セラミックでは、窒化ホウ素(BN)、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、マイクロ波プラズマCVD法を用いる場合、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。
The material of the substrate holder is required to withstand a high temperature to some extent. Specifically, ceramics and refractory metals are preferable. For ceramics, boron nitride (BN), alumina, silicon nitride, etc. are desirable. Although metal is easy to process, when using the microwave plasma CVD method, plasma discharge may be disturbed in some cases. As the metal, stainless steel, molybdenum, tungsten or the like is preferable.

【0031】なおここでは本発明の構成を従来のマイク
ロ波プラズマCVD法を用いて説明したがダイヤモンド
合成法であればどのような方式のものにでも用いること
ができることは言うまでもない。
Although the structure of the present invention has been described using the conventional microwave plasma CVD method, it goes without saying that any method can be used as long as it is a diamond synthesis method.

【0032】[0032]

【実施例】【Example】

実施例1 図1に示す装置を用い不純物の少ない結晶性の良いダイ
ヤモンドを安定に合成した。なお、本実施例において、
マグネトロン1の発振周波数は2.45GHz、矩形導
波管2のサイズは110×55mm、アプリケータ3の
サイズは135×78mm、反応管5は石英製で内径が
40mmφ、基体8はシリコン製で20mm角、基体ホ
ルダー9は石英製であり、レーザ光12の波長は633
nm、そして開口13と13´は直径10mmであっ
た。
Example 1 Diamond having few impurities and good crystallinity was stably synthesized using the apparatus shown in FIG. In this example,
The oscillation frequency of the magnetron 1 is 2.45 GHz, the size of the rectangular waveguide 2 is 110 × 55 mm, the size of the applicator 3 is 135 × 78 mm, the reaction tube 5 is made of quartz and the inner diameter is 40 mmφ, and the substrate 8 is made of silicon and is 20 mm. The corner and the base holder 9 are made of quartz, and the wavelength of the laser beam 12 is 633.
nm, and the openings 13 and 13 'had a diameter of 10 mm.

【0033】図1に示す装置を用いた合成法では、始め
に原料ガス導入管4より流量制御器18、18´で制御
されたメタン/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200Wで発振し、矩形導波管2に
より誘導後、プランジャー7で反射させ、アプリケータ
3内に設置された反応管5内に定在波を形成させた。そ
れにより反応管5内に設置された基体ホルダー9上のシ
リコンからなる基体8の周囲にプラズマが形成され、基
体8上にダイヤモンド薄膜を合成した。基体温度は約8
00℃であった。
In the synthesis method using the apparatus shown in FIG. 1, first, 100 sccm of a mixed gas of methane / hydrogen = 1%, which is controlled by the flow rate controllers 18 and 18 'from the raw material gas introduction pipe 4, is used.
The pressure was set to 30 torr. The microwave generated by the magnetron 1 was oscillated at 200 W, guided by the rectangular waveguide 2, and then reflected by the plunger 7 to form a standing wave in the reaction tube 5 installed in the applicator 3. As a result, plasma was formed around the substrate 8 made of silicon on the substrate holder 9 installed in the reaction tube 5, and a diamond thin film was synthesized on the substrate 8. Substrate temperature is about 8
It was 00 ° C.

【0034】このとき、所望の膜質として結晶性の良い
(非ダイヤモンド成分の少ない)ダイヤモンドを合成す
ることとする。膜質評価の測定波長としては1320c
-1のダイヤモンドのラマンピークを用いた。このピー
ク波長は800℃の高温のためにシフトしているが、常
温では約1333cm-1のものである。このピークの強
度をモニターしながら、最大になるようマイクロ波パワ
ーと原料ガス比を調整した。マイクロ波パワーは低すぎ
ても高すぎても結晶性のよいダイヤモンドは合成でき
ず、最適値が存在する。一方、ガス比はメタン濃度が減
少すれば結晶性は良くなるが、その場合成膜速度が著し
く低下してしまう。ここでは、結晶性の良い膜でメタン
濃度が最大になるように調整した。このような方法で4
時間成膜した。
At this time, diamond having good crystallinity (having a small amount of non-diamond components) is synthesized as a desired film quality. 1320c as the measurement wavelength for film quality evaluation
Raman peak of diamond at m -1 was used. This peak wavelength is shifted due to the high temperature of 800 ° C., but it is about 1333 cm −1 at room temperature. While monitoring the intensity of this peak, the microwave power and raw material gas ratio were adjusted to maximize the intensity. If the microwave power is too low or too high, diamond with good crystallinity cannot be synthesized, and there is an optimum value. On the other hand, with respect to the gas ratio, the crystallinity is improved as the methane concentration is decreased, but in that case, the film formation rate is significantly reduced. Here, the film with good crystallinity was adjusted to maximize the methane concentration. 4 in this way
The film was formed for a time.

【0035】成長した膜のSEM(走査型電子顕微鏡)
写真を図2に示す。これよりこの方法を用いることによ
り結晶性の良いダイヤモンド膜が合成できることが判っ
た。 実施例2 図3に示す装置を用い不純物の少ない欠陥のごく少ない
ホモエピタキシャルダイヤモンドを安定に合成した。な
お、本実施例において、マグネトロン1の発振周波数は
2.45GHz、矩形導波管2のサイズは110×55
mm、アプリケータ3のサイズは135×78mm、反
応管5は石英製で内径が40mmφ、基体8は2mm角
のダイヤモンド基板(面方位(100))、中空の基体
ホルダー20は窒化アルミニウム(AlN)製、光導入
窓19は合成石英製であった。
SEM (scanning electron microscope) of grown film
The photograph is shown in FIG. From this, it was found that a diamond film having good crystallinity can be synthesized by using this method. Example 2 Using the apparatus shown in FIG. 3, homoepitaxial diamond containing few impurities and few defects was stably synthesized. In this embodiment, the oscillation frequency of the magnetron 1 is 2.45 GHz and the size of the rectangular waveguide 2 is 110 × 55.
mm, the size of the applicator 3 is 135 × 78 mm, the reaction tube 5 is made of quartz and has an inner diameter of 40 mmφ, the substrate 8 is a 2 mm square diamond substrate (plane orientation (100)), and the hollow substrate holder 20 is aluminum nitride (AlN). The light introduction window 19 was made of synthetic quartz.

【0036】図3の装置を用いた合成方法では、まず、
流量制御器18、18´により制御されたメタン/水素
=6%の混合ガスを原料ガス導入管4より100scc
m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200Wで発振し、矩形導波管2
により誘導後、プランジャー7で反射させ、アプリケー
タ3内に設置された反応管5内に定在波を形成させる。
それにより反応管5内に設置された中空基体ホルダー2
0上の基体81の周囲にプラズマが形成され、基体81
上にダイヤモンド薄膜がエピタキシャル成長する。基体
温度は約800℃であった。
In the synthesis method using the apparatus of FIG. 3, first,
A mixed gas of methane / hydrogen = 6% controlled by the flow rate controllers 18 and 18 'is supplied from the raw material gas introduction pipe 4 at 100 sccc.
m flow and the pressure was set to 30 torr. The microwave generated by the magnetron 1 is oscillated at 200 W, and the rectangular waveguide 2
After being guided by, the light is reflected by the plunger 7 to form a standing wave in the reaction tube 5 installed in the applicator 3.
Thereby, the hollow substrate holder 2 installed in the reaction tube 5
Plasma is formed around the substrate 81 on the
A diamond thin film is epitaxially grown on it. The substrate temperature was about 800 ° C.

【0037】この時、合成したダイヤモンドに可視光を
照射し透過する光をモニターし、吸収が無いようマイク
ロ波パワーと原料ガス比を調整した。エピタキシャル成
長の場合マイクロ波パワー、原料ガス比ともに最適値が
存在する。非ダイヤモンド成分の成長が認められた場合
エッチングにより除去した。このような方法で4時間成
膜した。
At this time, the synthesized diamond was irradiated with visible light and the transmitted light was monitored, and the microwave power and the raw material gas ratio were adjusted so that there was no absorption. In the case of epitaxial growth, there are optimum values for both microwave power and source gas ratio. When non-diamond component growth was observed, it was removed by etching. The film was formed by such a method for 4 hours.

【0038】成長したエピタキシャル膜のRHEED
(ReflectionHigh Energy ElectronDiffraction )パタ
ーンを図4に示す。これよりこの方法により欠陥の少な
いダイヤモンド膜が容易に合成できることが判った。 実施例3 図5に示す装置を用い不純物の少ない結晶性の良いダイ
ヤモンドを安定に合成した。なお、図5は、本発明のダ
イヤモンド合成法を用いた熱フィラメントCVD装置の
1概念図である。
RHEED of grown epitaxial film
(Reflection High Energy Electron Diffraction) pattern is shown in FIG. From this, it was found that a diamond film with few defects can be easily synthesized by this method. Example 3 Diamond having few impurities and good crystallinity was stably synthesized using the apparatus shown in FIG. Note that FIG. 5 is a conceptual diagram of a hot filament CVD apparatus using the diamond synthesis method of the present invention.

【0039】図示されるように、この装置は気相成長部
30と膜質制御部31とで構成されている。気相成長部
30の主要部である反応容器22は、そのサイズが20
0×200mmである。この反応容器22には、原料ガ
スを反応容器22内に送り込む流量制御器18、18´
及び原料ガス導入管4、さらに外部に設置されている電
源24からのタングステン製のフィラメント23が接続
されている。この反応容器22内にはステンレス製の基
体ホルダー40が設置され、その上には50mm角のシ
リコンよりなる基体82が配置されている。さらにこの
反応容器22には、外部に設置されているヘリウムネオ
ンを用いたレーザ発振装置10からのレーザ光(633
nm)12をミラー11を介して基体82上に照射させ
ることができるよう、また、基体82からの散乱光もし
くは発光14をミラー11´を介して観測することがで
きるように、直径10mmの石英製の窓25、25´が
設けられている。一方、この反応容器22を中心とする
気相成長部30には、合成するダイヤモンド薄膜の膜質
を制御する膜質制御部31が接続されている。この膜質
制御部には基体82からの散乱光もしくは発光を観測し
て検出する分光器15及び光検出器16が設けられ、さ
らに、その光検出器16で得られた結果を処理してダイ
ヤモンド薄膜の合成条件を制御するデータ処理装置17
が設置されている。
As shown in the figure, this apparatus comprises a vapor phase growth section 30 and a film quality control section 31. The reaction container 22 which is the main part of the vapor phase growth part 30 has a size of 20
It is 0 × 200 mm. In this reaction container 22, flow rate controllers 18 and 18 ′ for feeding the raw material gas into the reaction container 22.
Further, the source gas introduction pipe 4 and a tungsten filament 23 from a power source 24 installed outside are connected. A substrate holder 40 made of stainless steel is installed in the reaction container 22, and a substrate 82 made of silicon of 50 mm square is placed on the holder 40. Further, in the reaction container 22, laser light (633) from the laser oscillator 10 using helium neon installed outside is used.
(nm) 12 can be irradiated onto the substrate 82 via the mirror 11, and scattered light or light emission 14 from the substrate 82 can be observed via the mirror 11 '. Windows 25, 25 'made of aluminum are provided. On the other hand, a film quality control unit 31 for controlling the film quality of the diamond thin film to be synthesized is connected to the vapor phase growth unit 30 centering on the reaction container 22. The film quality control unit is provided with a spectroscope 15 and a photodetector 16 for observing and detecting scattered light or light emission from the substrate 82, and further processing the results obtained by the photodetector 16 to process the diamond thin film. Data processing device 17 for controlling synthesis conditions of
Is installed.

【0040】上述の装置を用いた合成方法では、まず、
流量制御器18、18´により制御されたメタン/水素
=1%の混合ガスを原料ガス導入管4より100scc
m流し、圧力を30torrとした。タングステンフィ
ラメント23を約2000℃に加熱し、基体温度を約8
00℃とした。これにより基体82上にダイヤモンド薄
膜が合成される。
In the synthesis method using the above apparatus, first,
The mixed gas of methane / hydrogen = 1% controlled by the flow rate controllers 18 and 18 'is supplied from the source gas introduction pipe 4 at 100 sccc.
m flow and the pressure was set to 30 torr. The tungsten filament 23 is heated to about 2000 ° C. and the substrate temperature is set to about 8
It was set to 00 ° C. As a result, a diamond thin film is synthesized on the base 82.

【0041】この時、実施例1と同様に1320cm-1
のダイヤモンドのラマンピークをモニターしながら、ピ
ーク強度が最大になるようフィラメント温度と原料ガス
比を調整し、4時間成膜を続けた。この場合、フィラメ
ント温度は一般に高いほど結晶性の良いダイヤモンドが
合成できるが、基体温度の上昇という問題があり、やは
り最適値が存在する。ガス比は上述したごとくメタン濃
度が減少すれば結晶性は良くなるが、その場合成膜温度
が著しく低下してしまう。ここでは、結晶性の良い膜で
フィラメント温度が最大になるよう調整した。その結
果、熱フィラメント法においても、本発明による方法を
用いることにより、結晶性の良いダイヤモンド膜が安定
に合成できることを確認した。 比較例1 従来用いられているマイクロ波プラズマCVD装置を用
いて結晶性の良いダイヤモンドの合成を行った。条件
は、実施例1の初期条件とし、実施例1と同様の手順で
おこなった。条件は原料ガスはメタン/水素=1%、流
量100sccm、圧力30Torr、マイクロ波パワ
ー200W、基体温度は約800℃とし、4時間成膜し
た。
At this time, as in Example 1, 1320 cm -1
While monitoring the Raman peak of diamond, the filament temperature and the raw material gas ratio were adjusted to maximize the peak intensity, and film formation was continued for 4 hours. In this case, generally, the higher the filament temperature is, the better the crystallinity of diamond can be synthesized, but there is a problem that the substrate temperature rises, and thus the optimum value still exists. As described above, with respect to the gas ratio, the crystallinity is improved when the methane concentration is decreased, but in that case, the film formation temperature is significantly lowered. Here, the film was adjusted so that the filament temperature was maximized with a film having good crystallinity. As a result, it was confirmed that a diamond film having good crystallinity can be stably synthesized by using the method according to the present invention even in the hot filament method. Comparative Example 1 Diamond having good crystallinity was synthesized using a conventionally used microwave plasma CVD apparatus. The conditions were the initial conditions of Example 1, and the procedure was the same as in Example 1. The conditions were as follows: the raw material gas was methane / hydrogen = 1%, the flow rate was 100 sccm, the pressure was 30 Torr, the microwave power was 200 W, the substrate temperature was about 800 ° C., and the film was formed for 4 hours.

【0042】成長した膜のSEM写真を図6に示す。こ
れより本発明の方法なしに成膜を行った場合に結晶性の
劣化したダイヤモンド薄膜が合成する可能性があること
が判る。 比較例2 ダイヤモンドホモエピタキシャル膜の合成法は特開平2
−233591号広報に開示されており、メタン/水素
=6%で合成されるとしている。従来のマイクロ波プラ
ズマCVD装置を用いてホモエピタキシャルダイヤモン
ドの合成を行った。条件は実施例2の初期条件とし、実
施例2と同様の手順で行った。条件は原料ガスはメタン
/水素=2%、流量100scm、圧力30Torr、
マイクロ波パワー200W、基体温度は約800℃と
し、4時間成膜した。
An SEM photograph of the grown film is shown in FIG. From this, it can be understood that a diamond thin film with deteriorated crystallinity may be synthesized when the film is formed without the method of the present invention. COMPARATIVE EXAMPLE 2 A method for synthesizing a diamond homoepitaxial film is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2
It is disclosed in the publication No. 233591, and it is said that it is synthesized with methane / hydrogen = 6%. A homoepitaxial diamond was synthesized using a conventional microwave plasma CVD apparatus. The conditions were the initial conditions of Example 2, and the procedure was the same as in Example 2. The conditions are as follows: source gas is methane / hydrogen = 2%, flow rate is 100 scm, pressure is 30 Torr,
The microwave power was 200 W, the substrate temperature was about 800 ° C., and the film was formed for 4 hours.

【0043】成長した膜のRHEEDパターンを図7に
示す。これより本発明の方法なしに成膜を行った場合
に、良好なホモエピタキシャルダイヤモンド膜が合成し
ない可能性があることが判る。
The RHEED pattern of the grown film is shown in FIG. From this, it is understood that a good homoepitaxial diamond film may not be synthesized when the film is formed without the method of the present invention.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、ダイヤモンド薄膜に起
因する散乱・発光もしくは透過光を測定しながら合成す
ることができ、さらに合成を中断することなく成膜条件
を制御することができる。このため、所望の膜質を持つ
ダイヤモンド膜を安易に、しかも安定して合成すること
ができるようになったので、合成ダイヤモンドの実用化
に与える効果は大きい。
According to the present invention, it is possible to synthesize while measuring scattered / emitted light or transmitted light due to the diamond thin film, and it is possible to control the film forming conditions without interrupting the synthesis. For this reason, a diamond film having a desired film quality can be easily and stably synthesized, which has a great effect on the practical use of synthetic diamond.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の具体的な第1の構成、及び実施例1に
係るダイヤモンド合成法を用いたマイクロ波プラズマC
VD装置の概念図である。
FIG. 1 is a microwave plasma C using a diamond synthesis method according to a first specific configuration of the present invention and Example 1.
It is a conceptual diagram of a VD device.

【図2】本発明の実施例1に係るダイヤモンド合成法を
用いたマイクロ波プラズマCVD装置によるダイヤモン
ド薄膜のSEM写真である。
FIG. 2 is an SEM photograph of a diamond thin film formed by a microwave plasma CVD apparatus using a diamond synthesis method according to Example 1 of the present invention.

【図3】本発明の具体的な第2の構成、及び実施例2に
係るダイヤモンド合成法を用いたマイクロ波プラズマC
VD装置の概念図である。
FIG. 3 is a microwave plasma C using the diamond synthesis method according to the second specific embodiment of the present invention and the second embodiment.
It is a conceptual diagram of a VD device.

【図4】本発明の実施例2に係るダイヤモンド合成法を
用いたマイクロ波プラズマCVD装置によるホモエピタ
キシャルダイヤモンド薄膜のRHEEDパターンであ
る。
FIG. 4 is a RHEED pattern of a homoepitaxial diamond thin film by a microwave plasma CVD apparatus using a diamond synthesis method according to Example 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施例3に係る熱フィラメントCVD
装置の概念図である。
FIG. 5 is a hot filament CVD according to Example 3 of the present invention.
It is a conceptual diagram of a device.

【図6】従来のマイクロ波プラズマCVD装置により合
成されたダイヤモンドのSEM写真である。
FIG. 6 is an SEM photograph of diamond synthesized by a conventional microwave plasma CVD apparatus.

【図7】従来のマイクロ波プラズマCVD装置により合
成されたホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜のRHE
EDパターンである。
FIG. 7: RHE of homoepitaxial diamond thin film synthesized by a conventional microwave plasma CVD apparatus
It is an ED pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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…石英製反応管 6…排気口 7…プランジャー 8、81、82…基体 9…基体ホルダー 10…レーザ発振装置 11、11´…ミラー 12…レーザ光 13、13´…開口 14…散乱光もしくは発光 15…分光器 16…光検出器 17…データ処理装置 18、18´…流量制御器 19…光導入窓 20…中空基体ホルダー 21…光ファイバー 22…反応容器 23…フィラメント 24…電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetron 2 ... Rectangular waveguide 3 ... Applicator 4 ... Raw material gas introduction pipe 5 ... Quartz reaction tube 6 ... Exhaust port 7 ... Plunger 8, 81, 82 ... Substrate 9 ... Substrate holder 10 ... Laser oscillator 11 , 11 '... Mirror 12 ... Laser light 13, 13' ... Aperture 14 ... Scattered light or light emission 15 ... Spectroscope 16 ... Photodetector 17 ... Data processing device 18, 18 '... Flow rate controller 19 ... Light introduction window 20 ... Hollow substrate holder 21 ... Optical fiber 22 ... Reaction vessel 23 ... Filament 24 ... Power supply

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年10月29日[Submission date] October 29, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief explanation of the drawing

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の具体的な第1の構成、及び実施例1に
係るダイヤモンド合成法を用いたマイクロ波プラズマC
VD装置の概念図である。
FIG. 1 is a microwave plasma C using a diamond synthesis method according to a first specific configuration of the present invention and Example 1.
It is a conceptual diagram of a VD device.

【図2】本発明の実施例1に係るダイヤモンド合成法を
用いたマイクロ波プラズマCVD装置によるダイヤモン
ド薄膜のSEM写真である。
FIG. 2 is an SEM photograph of a diamond thin film formed by a microwave plasma CVD apparatus using a diamond synthesis method according to Example 1 of the present invention.

【図3】本発明の具体的な第2の構成、及び実施例2に
係るダイヤモンド合成法を用いたマイクロ波プラズマC
VD装置の概念図である。
FIG. 3 is a microwave plasma C using the diamond synthesis method according to the second specific embodiment of the present invention and the second embodiment.
It is a conceptual diagram of a VD device.

【図4】本発明の実施例2に係るダイヤモンド合成法を
用いたマイクロ波プラズマCVD装置によるホモエピタ
キシャルダイヤモンド薄膜のRHEEDパターンであ
る。
FIG. 4 is a RHEED pattern of a homoepitaxial diamond thin film by a microwave plasma CVD apparatus using a diamond synthesis method according to Example 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施例3に係る熱フィラメントCVD
装置の概念図である。
FIG. 5 is a hot filament CVD according to Example 3 of the present invention.
It is a conceptual diagram of a device.

【図6】従来のマイクロ波プラズマCVD装置により合
成されたダイヤモンド薄膜のSEM写真である。
FIG. 6 is an SEM photograph of a diamond thin film synthesized by a conventional microwave plasma CVD apparatus.

【図7】従来のマイクロ波プラズマCVD装置により合
成されたホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜のRHE
EDパターンである。
FIG. 7: RHE of homoepitaxial diamond thin film synthesized by a conventional microwave plasma CVD apparatus
It is an ED pattern.

【符号の説明】 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…石英製反応管 6…排気口 7…プランジャー 8、81、82…基体 9…基体ホルダー 10…レーザ発振装置 11、11´…ミラー 12…レーザ光 13、13´…開口 14…散乱光もしくは発光 15…分光器 16…光検出器 17…データ処理装置 18、18´…流量制御器 19…光導入窓 20…中空基体ホルダー 21…光ファイバー 22…反応容器 23…フィラメント 24…電源[Explanation of reference numerals] 1 ... Magnetron 2 ... Rectangular waveguide 3 ... Applicator 4 ... Raw material gas introduction pipe 5 ... Quartz reaction tube 6 ... Exhaust port 7 ... Plunger 8, 81, 82 ... Substrate 9 ... Substrate holder 10 ... laser oscillator 11, 11 '... mirror 12 ... laser light 13,13' ... aperture 14 ... scattered light or light emission 15 ... spectrometer 16 ... photodetector 17 ... data processing device 18,18 '... flow rate controller 19 ... Light introduction window 20 ... Hollow substrate holder 21 ... Optical fiber 22 ... Reaction vessel 23 ... Filament 24 ... Power supply

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気相成長法により基板上にダイヤモンド
薄膜を合成する際、該ダイヤモンド薄膜に光を照射し、
該ダイヤモンド薄膜からの光を検出して成膜条件を制御
しながら合成することを特徴とするダイヤモンド合成
法。
1. When synthesizing a diamond thin film on a substrate by a vapor phase growth method, the diamond thin film is irradiated with light,
A diamond synthesizing method, which comprises synthesizing light while detecting light from the diamond thin film and controlling film forming conditions.
【請求項2】 前記ダイヤモンド薄膜からの光は、散乱
光もしくは発光、あるいは吸収光である請求項1記載の
ダイヤモンド合成法。
2. The diamond synthesizing method according to claim 1, wherein the light from said diamond thin film is scattered light, emitted light, or absorbed light.
【請求項3】 気相成長法によりダイヤモンド薄膜を合
成する気相反応手段と、前記ダイヤモンド薄膜に光を照
射して成膜条件を制御する膜質制御手段とを備え、 前記気相反応手段は、前記ダイヤモンド薄膜に照射する
光を通す開口を少なくとも1つ有し、 前記膜質制御手段は、前記ダイヤモンド薄膜に照射する
光の光源と、前記ダイヤモンド薄膜からの光を観測する
光検出部と、該光検出部で得られた結果を処理して前記
気相反応手段に伝達するデータ処理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。
3. A vapor phase reaction means for synthesizing a diamond thin film by a vapor phase growth method, and a film quality control means for irradiating the diamond thin film with light to control film forming conditions, the vapor phase reaction means comprising: There is at least one opening through which light for irradiating the diamond thin film is transmitted, the film quality control means, a light source for light for irradiating the diamond thin film, a light detection unit for observing light from the diamond thin film, and the light. A diamond synthesizing device, comprising: a data processing device for processing the result obtained by the detection part and transmitting the result to the gas phase reaction means.
【請求項4】 前記ダイヤモンド薄膜からの光は、散乱
光もしくは発光、あるいは吸収光である請求項3記載の
ダイヤモンド合成装置
4. The diamond synthesizing apparatus according to claim 3, wherein the light from the diamond thin film is scattered light, emitted light, or absorbed light.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999058740A1 (en) * 1998-05-14 1999-11-18 Sony Corporation Thin film forming method and thin film forming apparatus
US6756086B2 (en) 1999-07-21 2004-06-29 Agency Of Industrial Science And Technology, Ministry Of International Trade And Industry Method for the fabrication of a diamond semiconductor
WO2018224792A1 (en) 2017-06-09 2018-12-13 Diam Concept Method and device for monitoring a microwave plasma assisted deposition

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999058740A1 (en) * 1998-05-14 1999-11-18 Sony Corporation Thin film forming method and thin film forming apparatus
US6447652B1 (en) 1998-05-14 2002-09-10 Sony Corporation Thin-film forming method and thin-film forming apparatus
US6756086B2 (en) 1999-07-21 2004-06-29 Agency Of Industrial Science And Technology, Ministry Of International Trade And Industry Method for the fabrication of a diamond semiconductor
WO2018224792A1 (en) 2017-06-09 2018-12-13 Diam Concept Method and device for monitoring a microwave plasma assisted deposition
FR3067362A1 (en) * 2017-06-09 2018-12-14 Diam Concept METHOD AND DEVICE FOR MONITORING A MICRO-CONTAINED PLASMA-ASSISTED DEPOSITION

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