JPH08133891A - ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置 - Google Patents
ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置Info
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- JPH08133891A JPH08133891A JP27129594A JP27129594A JPH08133891A JP H08133891 A JPH08133891 A JP H08133891A JP 27129594 A JP27129594 A JP 27129594A JP 27129594 A JP27129594 A JP 27129594A JP H08133891 A JPH08133891 A JP H08133891A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高品質のダイヤモンド薄膜を高速かつ大面積
に成膜することを目的とする。 【構成】 大気中において炭素を含む原料ガス（アセチ
レン）４をバーナー１で燃焼させる際、バーナー１の原
料ガス噴出口の周囲に、不活性ガス（Ａｒ）６の噴出口
を配置し、原料ガスの燃焼炎８の周囲に不活性ガス流９
を形成し、燃焼ガス８を大気から遮断しながらダイヤモ
ンド薄膜の成膜を行なう。 【効果】 燃焼炎を大気から遮断することによって、ダ
イヤモンド薄膜の膜質が向上する。
に成膜することを目的とする。 【構成】 大気中において炭素を含む原料ガス（アセチ
レン）４をバーナー１で燃焼させる際、バーナー１の原
料ガス噴出口の周囲に、不活性ガス（Ａｒ）６の噴出口
を配置し、原料ガスの燃焼炎８の周囲に不活性ガス流９
を形成し、燃焼ガス８を大気から遮断しながらダイヤモ
ンド薄膜の成膜を行なう。 【効果】 燃焼炎を大気から遮断することによって、ダ
イヤモンド薄膜の膜質が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンド薄膜の形
成方法およびその装置に関するものである。
成方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ダイヤモンドの気相合成の研究が
盛んに行なわれている。その代表的方法には、熱フィラ
メントＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法などであり、炭素を含むガスを各種の方
法で分解、励起し、ダイヤモンドを形成する。
盛んに行なわれている。その代表的方法には、熱フィラ
メントＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法などであり、炭素を含むガスを各種の方
法で分解、励起し、ダイヤモンドを形成する。
【０００３】さらに、最近になって、大気中でもダイヤ
モンドが合成できる燃焼炎法が発表された。この方法
は、特に反応容器を必要とせず、他のＣＶＤ法と比較し
ても高い合成速度が得られるため、安価で生産性の高い
ダイヤモンド薄膜を実現できる方法として注目を浴びて
いる。
モンドが合成できる燃焼炎法が発表された。この方法
は、特に反応容器を必要とせず、他のＣＶＤ法と比較し
ても高い合成速度が得られるため、安価で生産性の高い
ダイヤモンド薄膜を実現できる方法として注目を浴びて
いる。
【０００４】以下図面を参照しながら、上記した従来の
燃焼炎法の一例について説明する。図７は従来の燃焼炎
法によるダイヤモンド薄膜形成装置の概略を示すもので
ある。１は原料を燃焼させるためのバーナーである。２
は基板でここにダイヤモンド薄膜を製膜する。４はアセ
チレン、５は酸素のボンベであり、おのおのが７のマス
フローコントローラーを通して、１のバーナー部へ接続
されている。また、３の基板ホルダーには、外部水道配
管（図示せず）から水冷されており、基板温度の上昇を
抑えるとともに、冷却水の流量調整によって基板温度を
制御した。
燃焼炎法の一例について説明する。図７は従来の燃焼炎
法によるダイヤモンド薄膜形成装置の概略を示すもので
ある。１は原料を燃焼させるためのバーナーである。２
は基板でここにダイヤモンド薄膜を製膜する。４はアセ
チレン、５は酸素のボンベであり、おのおのが７のマス
フローコントローラーを通して、１のバーナー部へ接続
されている。また、３の基板ホルダーには、外部水道配
管（図示せず）から水冷されており、基板温度の上昇を
抑えるとともに、冷却水の流量調整によって基板温度を
制御した。
【０００５】以上のように構成されたダイヤモンド薄膜
形成装置について、以下その動作について説明する。
形成装置について、以下その動作について説明する。
【０００６】まず、燃焼バーナーを垂直に設置し、アセ
チレンおよび酸素ガスを混合しバーナー部に導入する。
原料ガスに点火して、外炎、内炎、からなる燃焼炎を形
成する。この時、酸素ガスとアセチレンの混合比などに
より、燃焼ガス（燃焼炎）の状態（内炎、外炎などの状
態）が変化するが、燃焼炎の内炎部内に基材が位置する
ように、基材を設置する。
チレンおよび酸素ガスを混合しバーナー部に導入する。
原料ガスに点火して、外炎、内炎、からなる燃焼炎を形
成する。この時、酸素ガスとアセチレンの混合比などに
より、燃焼ガス（燃焼炎）の状態（内炎、外炎などの状
態）が変化するが、燃焼炎の内炎部内に基材が位置する
ように、基材を設置する。
【０００７】これはダイヤモンド生成の条件が、非常に
高いエネルギー状態とともに非酸化性雰囲気の環境が必
要となるためである。一般に、燃焼炎の内炎部では高温
プラズマの状態にあって、ダイヤモンドの生成に適した
環境が実現されている。
高いエネルギー状態とともに非酸化性雰囲気の環境が必
要となるためである。一般に、燃焼炎の内炎部では高温
プラズマの状態にあって、ダイヤモンドの生成に適した
環境が実現されている。
【０００８】一方、燃焼炎の外炎部においては、バーナ
ーから噴出された燃焼ガス成分が拡散によって希薄にな
るとともに、外部の大気とも混ざりあった状態で、エネ
ルギー状態が低く、ダイヤモンドよりはむしろ非ダイヤ
モンド成分（グラファイト、無定形炭素など）が生成し
やすい環境にあった。
ーから噴出された燃焼ガス成分が拡散によって希薄にな
るとともに、外部の大気とも混ざりあった状態で、エネ
ルギー状態が低く、ダイヤモンドよりはむしろ非ダイヤ
モンド成分（グラファイト、無定形炭素など）が生成し
やすい環境にあった。
【０００９】また、大気中の豊富な酸素などによって、
酸化雰囲気となっており、二酸化炭素なども生成され、
ダイヤモンド成分は生成しにくいのである。
酸化雰囲気となっており、二酸化炭素なども生成され、
ダイヤモンド成分は生成しにくいのである。
【００１０】したがって、できるだけ非酸化雰囲気の領
域に基板を設置する必要があった。基材材料としてはＳ
ｉ、Ｔｉ、Ｍｏ等を用い、水冷基板ホルダーに固定す
る。成膜中は基板ホルダーは水平方向に可動し、これに
よって大面積基板にもダイヤモンド薄膜の形成が実現で
きる。
域に基板を設置する必要があった。基材材料としてはＳ
ｉ、Ｔｉ、Ｍｏ等を用い、水冷基板ホルダーに固定す
る。成膜中は基板ホルダーは水平方向に可動し、これに
よって大面積基板にもダイヤモンド薄膜の形成が実現で
きる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、次に述べるような課題が生じていた。前
にも述べたように、アセチレンと酸素が混合されたガス
の燃焼炎には内炎と外炎が存在し、これらの状態は原料
ガス比や濃度、周囲の大気との密度差などにより生ずる
ものである。
うな構成では、次に述べるような課題が生じていた。前
にも述べたように、アセチレンと酸素が混合されたガス
の燃焼炎には内炎と外炎が存在し、これらの状態は原料
ガス比や濃度、周囲の大気との密度差などにより生ずる
ものである。
【００１２】その中でも特にエネルギー状態の低い外炎
部では、グラファイトや無定型炭素などの非ダイヤモン
ド成分が析出しやすく、また大気からの不純物混入によ
り膜質を低下させることになるのである。
部では、グラファイトや無定型炭素などの非ダイヤモン
ド成分が析出しやすく、また大気からの不純物混入によ
り膜質を低下させることになるのである。
【００１３】このような状態では良質のダイヤモンド薄
膜が形成できる領域は、燃焼炎の中の内炎部近傍に限ら
れることになり、非常に小さな面積でしかダイヤモンド
を形成することができない。
膜が形成できる領域は、燃焼炎の中の内炎部近傍に限ら
れることになり、非常に小さな面積でしかダイヤモンド
を形成することができない。
【００１４】さらに従来技術でも述べたように、膜の大
面積化をはかるため、この状態でバーナーを縦、横に自
由に可動させるが、この時、品質の悪い成分が常に膜内
に混入されることになるため、大面積でかつ良質のダイ
ヤモンド膜は形成できないのであった。
面積化をはかるため、この状態でバーナーを縦、横に自
由に可動させるが、この時、品質の悪い成分が常に膜内
に混入されることになるため、大面積でかつ良質のダイ
ヤモンド膜は形成できないのであった。
【００１５】以上のことから、バーナー外炎部において
生成される膜質の悪い成分がダイヤモンド薄膜全体の品
質を低下させるのであった。
生成される膜質の悪い成分がダイヤモンド薄膜全体の品
質を低下させるのであった。
【００１６】本発明は上記問題点に鑑み、良質のダイヤ
モンド薄膜を大面積に得られる薄膜形成方法および薄膜
形成装置を提供することを目的とする。
モンド薄膜を大面積に得られる薄膜形成方法および薄膜
形成装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のダイヤモンド薄膜形成方法は、炭素を含む
ガスを燃焼させ、燃焼炎の内炎部中に基材を設置し、前
記基材上に形成するダイヤモンド薄膜の形成方法であっ
て、大気中で前記燃焼炎の周囲に不活性ガスによるガス
流を形成し、前記ガス流で前記燃焼炎を大気から遮断し
ながら成膜することを特徴とするものである。
めに本発明のダイヤモンド薄膜形成方法は、炭素を含む
ガスを燃焼させ、燃焼炎の内炎部中に基材を設置し、前
記基材上に形成するダイヤモンド薄膜の形成方法であっ
て、大気中で前記燃焼炎の周囲に不活性ガスによるガス
流を形成し、前記ガス流で前記燃焼炎を大気から遮断し
ながら成膜することを特徴とするものである。
【００１８】そのようなダイヤモンド薄膜を形成する具
体的な薄膜形成装置の構成は、少なくとも炭素を含む原
料ガス供給源から、配管を通して直結された前記原料ガ
スを燃焼させるバーナーと、基材および前記基材を固定
する基材ホルダーから構成されたダイヤモンド薄膜の形
成装置であって、前記バーナーに設けられた燃焼ガス噴
出口の周囲に、前記燃焼ガス噴出口を中心とした円周状
に不活性のガス噴出口が設けられたことを特徴とするダ
イヤモンド薄膜の形成装置である。
体的な薄膜形成装置の構成は、少なくとも炭素を含む原
料ガス供給源から、配管を通して直結された前記原料ガ
スを燃焼させるバーナーと、基材および前記基材を固定
する基材ホルダーから構成されたダイヤモンド薄膜の形
成装置であって、前記バーナーに設けられた燃焼ガス噴
出口の周囲に、前記燃焼ガス噴出口を中心とした円周状
に不活性のガス噴出口が設けられたことを特徴とするダ
イヤモンド薄膜の形成装置である。
【００１９】
【作用】一般に炭素原子同士がダイヤモンド結合（ＳＰ
3混成軌道）を生成するには、非常に高いエネルギー状
態の環境が必要とされている。これは、通常の環境で
は、ダイヤモンドの同素体であるグラファイト結合を優
先的につくってしまうわけで、大型の単結晶ダイヤモン
ドが高温高圧化でしか得られない理由はここにある。
3混成軌道）を生成するには、非常に高いエネルギー状
態の環境が必要とされている。これは、通常の環境で
は、ダイヤモンドの同素体であるグラファイト結合を優
先的につくってしまうわけで、大型の単結晶ダイヤモン
ドが高温高圧化でしか得られない理由はここにある。
【００２０】しかしながら、上述の燃焼炎では内炎部に
おいて非常に高いエネルギー状態（高密度プラズマ）が
存在おり、ダイヤモンド生成に適した環境が生成されて
いるのである。
おいて非常に高いエネルギー状態（高密度プラズマ）が
存在おり、ダイヤモンド生成に適した環境が生成されて
いるのである。
【００２１】しかし、一方で燃焼ガスの希薄なそして大
気と入り交じる外炎部では、ダイヤモンドの生成しにく
い環境が実現されている。
気と入り交じる外炎部では、ダイヤモンドの生成しにく
い環境が実現されている。
【００２２】そこで、この外炎部に相当する領域におい
て不活性ガスにガス流を形成すると、大気と燃焼ガスの
間が不活性ガス流で遮断され、大気の影響が緩和され
る。すなわち、大気中の酸素の影響が小さくなるため、
酸化雰囲気の領域が小さくなるのである。また、大気か
らの不純物の影響も小さくなるのである。
て不活性ガスにガス流を形成すると、大気と燃焼ガスの
間が不活性ガス流で遮断され、大気の影響が緩和され
る。すなわち、大気中の酸素の影響が小さくなるため、
酸化雰囲気の領域が小さくなるのである。また、大気か
らの不純物の影響も小さくなるのである。
【００２３】さらに、燃焼炎近傍のガス圧が不活性ガス
の添加によって高くなるため、ダイヤモンド生成に適し
た高密度プラズマの領域が拡大するのである。
の添加によって高くなるため、ダイヤモンド生成に適し
た高密度プラズマの領域が拡大するのである。
【００２４】これらの結果、良質のダイヤモンド結晶の
析出領域が大きくなるとともに、ダイヤモンド薄膜周囲
に析出する膜質の低い成分の生成を抑制することができ
るのである。
析出領域が大きくなるとともに、ダイヤモンド薄膜周囲
に析出する膜質の低い成分の生成を抑制することができ
るのである。
【００２５】本発明に使用するダイヤモンド形成のため
の原料ガスとしては、メタン、エタン、プロパンなどの
飽和炭化水素、エチレン、プロピレン、アセチレンなど
の不飽和炭化水素、ベンゼン、スチレンなどの芳香族炭
化水素、トルエン、キシレンなどの他、メタノール、エ
タノールなどのアルコール類、エーテル類、一酸化炭素
など、一般に炭素元素を含む材料が使用でき、材料の燃
焼度合に応じてこれらを混合して使用することができ
る。
の原料ガスとしては、メタン、エタン、プロパンなどの
飽和炭化水素、エチレン、プロピレン、アセチレンなど
の不飽和炭化水素、ベンゼン、スチレンなどの芳香族炭
化水素、トルエン、キシレンなどの他、メタノール、エ
タノールなどのアルコール類、エーテル類、一酸化炭素
など、一般に炭素元素を含む材料が使用でき、材料の燃
焼度合に応じてこれらを混合して使用することができ
る。
【００２６】また、燃焼効率を上げるため、適度な量の
酸素ガスなどの添加ガスを混合することができる。これ
らの原料ガスは燃焼炎中において分解され、さらに酸素
などとの反応を介して、多量の活性種が生成される。こ
れらの活性種は互いに衝突、反応を繰り返し、きわめて
大きなエネルギーを得、ダイヤモンド結合の生成につな
がるのである。
酸素ガスなどの添加ガスを混合することができる。これ
らの原料ガスは燃焼炎中において分解され、さらに酸素
などとの反応を介して、多量の活性種が生成される。こ
れらの活性種は互いに衝突、反応を繰り返し、きわめて
大きなエネルギーを得、ダイヤモンド結合の生成につな
がるのである。
【００２７】以上のことから、本発明の構成によれば、
良質のダイヤモンドを大面積に形成することができるの
である。
良質のダイヤモンドを大面積に形成することができるの
である。
【００２８】
（実施例１）以下本発明の一実施例のダイヤモンド薄膜
形成方法について、図面を参照しながら説明する。
形成方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】図１は本発明の実施例におけるダイヤモン
ド薄膜の形成装置の概略を示すものであり、バーナー部
の下面および縦断面図も同時に示した。
ド薄膜の形成装置の概略を示すものであり、バーナー部
の下面および縦断面図も同時に示した。
【００３０】図１において、１はバーナーであり、直径
２．５ｃｍ、ガス噴出口形約５ｍｍである。２はＳｉ基
板、３は基板ホルダーである。４はアセチレンガス、５
は酸素ガス、６はアルゴンガスのボンベであり、おのお
のが７のマスフローコントローラーを通して、１のバー
ナー部へ接続されている。
２．５ｃｍ、ガス噴出口形約５ｍｍである。２はＳｉ基
板、３は基板ホルダーである。４はアセチレンガス、５
は酸素ガス、６はアルゴンガスのボンベであり、おのお
のが７のマスフローコントローラーを通して、１のバー
ナー部へ接続されている。
【００３１】また、３の基板ホルダーには、外部水道配
管（図示せず）から水冷されており、基板温度の上昇を
抑えるとともに、冷却水の流量調整によって基板温度を
制御した。
管（図示せず）から水冷されており、基板温度の上昇を
抑えるとともに、冷却水の流量調整によって基板温度を
制御した。
【００３２】以上のように構成されたダイヤモンド薄膜
の形成装置についてその動作を説明する。
の形成装置についてその動作を説明する。
【００３３】まず、原料ガスとしてアセチレンガス、酸
素ガス各々をマスフロ−コントローラー通して、流量制
御しながら混合しバーナー部へ導入し、点火した。
素ガス各々をマスフロ−コントローラー通して、流量制
御しながら混合しバーナー部へ導入し、点火した。
【００３４】さらに、不活性ガスとしてＡｒガスを用
い、これも同様にマスフローコントローラーによって、
流量制御し、第２の導入口から導入する。
い、これも同様にマスフローコントローラーによって、
流量制御し、第２の導入口から導入する。
【００３５】それぞれのガス流量はアセチレン２ｓｌ
ｍ，酸素１．５ｓｌｍ、アルゴン０．４ｓｌｍとした。
このとき、基板は、バーナーの燃焼ガス噴出口から１０
ｍｍの所へ設置した。
ｍ，酸素１．５ｓｌｍ、アルゴン０．４ｓｌｍとした。
このとき、基板は、バーナーの燃焼ガス噴出口から１０
ｍｍの所へ設置した。
【００３６】さらにこの状態で、バーナーと基板の距離
を一定に保ちながら、Ｓｉ基板上にダイヤモンド薄膜を
形成した。
を一定に保ちながら、Ｓｉ基板上にダイヤモンド薄膜を
形成した。
【００３７】このダイヤモンド薄膜を光学顕微鏡で観察
した結果、直径約４ｃｍにわたってダイヤモンド結晶が
分布し、その外周部にわずかにすす状のものが観察され
た。
した結果、直径約４ｃｍにわたってダイヤモンド結晶が
分布し、その外周部にわずかにすす状のものが観察され
た。
【００３８】このダイヤモンド薄膜は、透明性が高く、
光学顕微鏡で観察すると自形面のはっきりしたダイヤモ
ンド粒子が膜内に分散して存在していることが確認でき
た。
光学顕微鏡で観察すると自形面のはっきりしたダイヤモ
ンド粒子が膜内に分散して存在していることが確認でき
た。
【００３９】図３は、本実施例で作製したダイヤモンド
薄膜のラマン分光分析結果を示すものである。ラマンシ
フト１３３３ｃｍ-1にダイヤモンド結晶特有の鋭いピー
クが観察された。また、このダイヤモンド薄膜の結晶粒
径は約５０〜１００μｍであり、良質のダイヤモンド薄
膜が形成されていることを確認した。
薄膜のラマン分光分析結果を示すものである。ラマンシ
フト１３３３ｃｍ-1にダイヤモンド結晶特有の鋭いピー
クが観察された。また、このダイヤモンド薄膜の結晶粒
径は約５０〜１００μｍであり、良質のダイヤモンド薄
膜が形成されていることを確認した。
【００４０】さらに、この状態でバーナーを基板と平行
移動させながら、ダイヤモンド薄膜の形成を行った。こ
の膜を光学顕微鏡により観察した結果、自形面のはっき
りしたダイヤモンドが形成されていることを確認した。
移動させながら、ダイヤモンド薄膜の形成を行った。こ
の膜を光学顕微鏡により観察した結果、自形面のはっき
りしたダイヤモンドが形成されていることを確認した。
【００４１】次に、図７に示す通常のガス噴出口のバー
ナーを有する従来装置によってダイヤモンド薄膜を作製
し、本実施例の場合と比較を行った。
ナーを有する従来装置によってダイヤモンド薄膜を作製
し、本実施例の場合と比較を行った。
【００４２】原料ガス流量などの条件は本実施例の場合
と同じとした。従来装置により形成されたダイヤモンド
薄膜は黒色を有しており、透明性に乏しいことが肉眼で
確認できた。
と同じとした。従来装置により形成されたダイヤモンド
薄膜は黒色を有しており、透明性に乏しいことが肉眼で
確認できた。
【００４３】また、光学顕微鏡での観察の結果、ダイヤ
モンド結晶の自形面が観察される領域が、約半径１ｃｍ
以下であり、本発明の実施例に比べて小さかった。
モンド結晶の自形面が観察される領域が、約半径１ｃｍ
以下であり、本発明の実施例に比べて小さかった。
【００４４】図４に本比較例において生成されたダイヤ
モンド薄膜のラマン分光分析結果を示す。１３３３ｃｍ
-1にダイヤモンド特有のピークを有するが、同時に非晶
質成分からと思われるブロードなスペクトルも同時に観
測されており、本実施例で成膜された薄膜に比べて膜質
が悪いことが確認された。
モンド薄膜のラマン分光分析結果を示す。１３３３ｃｍ
-1にダイヤモンド特有のピークを有するが、同時に非晶
質成分からと思われるブロードなスペクトルも同時に観
測されており、本実施例で成膜された薄膜に比べて膜質
が悪いことが確認された。
【００４５】従来の装置を用いてダイヤモンド薄膜の形
成を行なった場合、特に燃焼炎の外炎部などでは、非ダ
イヤモンド成分が生成されやすい。
成を行なった場合、特に燃焼炎の外炎部などでは、非ダ
イヤモンド成分が生成されやすい。
【００４６】さらに、上記の状態で、バーナーを移動さ
せダイヤモンド薄膜の形成を行った。この膜を光学顕微
鏡により観察を行った結果、透明性が低く、また、自形
面のはっきりしない膜であった。これは、バーナーを静
止しながら薄膜を形成したとき、外炎部において析出さ
れた非ダイヤモンド成分が、バーナーを移動しながら膜
を成膜すると、膜内に非ダイヤモンド成分を取り込みな
がら膜を形成していくので結果的に、膜質が悪くなるの
である。
せダイヤモンド薄膜の形成を行った。この膜を光学顕微
鏡により観察を行った結果、透明性が低く、また、自形
面のはっきりしない膜であった。これは、バーナーを静
止しながら薄膜を形成したとき、外炎部において析出さ
れた非ダイヤモンド成分が、バーナーを移動しながら膜
を成膜すると、膜内に非ダイヤモンド成分を取り込みな
がら膜を形成していくので結果的に、膜質が悪くなるの
である。
【００４７】（実施例２）次に本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【００４８】図５は本発明の第２の実施例を示すダイヤ
モンド薄膜形成装置のバーナー部下面および縦断面図で
ある。第１の実施例の場合と同様に、アセチレンガスお
よび酸素ガスを混合し、バーナー部に導入し、点火し
た。また、Ａｒガスも同様な形でバーナー部に導入し
た。
モンド薄膜形成装置のバーナー部下面および縦断面図で
ある。第１の実施例の場合と同様に、アセチレンガスお
よび酸素ガスを混合し、バーナー部に導入し、点火し
た。また、Ａｒガスも同様な形でバーナー部に導入し
た。
【００４９】本実施例において形成されたダイヤモンド
薄膜を光学顕微鏡により観察すると、自形面のはっきり
したダイヤモンド薄膜が形成されていることを確認し
た。また、この薄膜をラマン分光分析により評価してみ
ると、１３３３ｃｍ-1に鋭いピークが得られた。
薄膜を光学顕微鏡により観察すると、自形面のはっきり
したダイヤモンド薄膜が形成されていることを確認し
た。また、この薄膜をラマン分光分析により評価してみ
ると、１３３３ｃｍ-1に鋭いピークが得られた。
【００５０】さらに、光学顕微鏡の観察から、透明なダ
イヤモンドが形成されている面積は、実施例１のダイヤ
モンド薄膜に比べて、約２．５倍になっていることがわ
かった。これは、環状の原料ガス噴出口を用いているこ
とに加えて、中心部からのＡｒガス流が燃焼ガスに周囲
を囲まれることによって、高密度のプラズマ領域を形成
し、この結果、高密度のプラズマ領域がバーナー下部に
広範囲に形成されることによる。
イヤモンドが形成されている面積は、実施例１のダイヤ
モンド薄膜に比べて、約２．５倍になっていることがわ
かった。これは、環状の原料ガス噴出口を用いているこ
とに加えて、中心部からのＡｒガス流が燃焼ガスに周囲
を囲まれることによって、高密度のプラズマ領域を形成
し、この結果、高密度のプラズマ領域がバーナー下部に
広範囲に形成されることによる。
【００５１】さらに、燃焼ガスの外側に形成されたＡｒ
ガス流も同じような効果を有しているとともに、同時に
外部の大気とは燃焼炎を遮断するために非常に大面積で
かつ高品質のダイヤモンド薄膜が形成できるのである。
ガス流も同じような効果を有しているとともに、同時に
外部の大気とは燃焼炎を遮断するために非常に大面積で
かつ高品質のダイヤモンド薄膜が形成できるのである。
【００５２】（実施例３）図５は、本発明の第３の実施
例を示すダイヤモンド薄膜の形成装置であり、バーナー
の縦断面図および下部断面図を示す。第１の実施例の場
合と同様に、アセチレンガスおよび酸素ガスを混合し、
バーナー部に導入し、点火した。また、Ａｒガスも同様
な形でバーナー部に導入した。
例を示すダイヤモンド薄膜の形成装置であり、バーナー
の縦断面図および下部断面図を示す。第１の実施例の場
合と同様に、アセチレンガスおよび酸素ガスを混合し、
バーナー部に導入し、点火した。また、Ａｒガスも同様
な形でバーナー部に導入した。
【００５３】本実施例において形成されたダイヤモンド
薄膜を光学顕微鏡により観察すると、自形面のはっきり
したダイヤモンド薄膜が形成されていることを確認し
た。また、この薄膜をラマン分光分析により評価する
と、１３３３ｃｍ-1に鋭いピークが得られた。
薄膜を光学顕微鏡により観察すると、自形面のはっきり
したダイヤモンド薄膜が形成されていることを確認し
た。また、この薄膜をラマン分光分析により評価する
と、１３３３ｃｍ-1に鋭いピークが得られた。
【００５４】さらに、光学顕微鏡の観察から、透明なダ
イヤモンドが形成されている面積は、実施例１のダイヤ
モンド薄膜に比べて、約３倍になっていることがわかっ
た。
イヤモンドが形成されている面積は、実施例１のダイヤ
モンド薄膜に比べて、約３倍になっていることがわかっ
た。
【００５５】これは、仕切り板を設けることによって、
外部大気の影響が燃焼炎側にほとんど影響をおよぼさな
いことと、また、仕切り板と基板ホルダーのわずかな間
隙にはＡｒガス流が流れ込んでくるためであると考えら
れる。また、環状のＡｒガス噴出口を用いていること
で、燃焼炎周囲にとぎれなくガス流のバリアが形成さ
れ、良質のダイヤモンド薄膜を形成することができるの
である。
外部大気の影響が燃焼炎側にほとんど影響をおよぼさな
いことと、また、仕切り板と基板ホルダーのわずかな間
隙にはＡｒガス流が流れ込んでくるためであると考えら
れる。また、環状のＡｒガス噴出口を用いていること
で、燃焼炎周囲にとぎれなくガス流のバリアが形成さ
れ、良質のダイヤモンド薄膜を形成することができるの
である。
【００５６】以上述べてきたように本発明によって、高
品質のダイヤモンド薄膜を大面積に成膜することができ
る。
品質のダイヤモンド薄膜を大面積に成膜することができ
る。
【００５７】
【発明の効果】以上のように本発明は、バーナーからの
燃焼炎を大気から遮断するように不活性ガス流を形成す
ることで、高品質のダイヤモンド薄膜を大面積に形成す
ることができ、工業的な利用価値は非常に高いものであ
る。
燃焼炎を大気から遮断するように不活性ガス流を形成す
ることで、高品質のダイヤモンド薄膜を大面積に形成す
ることができ、工業的な利用価値は非常に高いものであ
る。
【図１】本発明のダイヤモンド薄膜の形成装置の第１実
施例の構成を示す正面図
施例の構成を示す正面図
【図２】同実施例におけるバーナー部の構成図
【図３】同実施例装置で成膜したダイヤモンドのラマン
分析結果を示す図
分析結果を示す図
【図４】同実施例と比較するための、従来装置で成膜さ
れたダイヤモンド薄膜のラマン分析結果を示す図
れたダイヤモンド薄膜のラマン分析結果を示す図
【図５】本発明のダイヤモンド薄膜形成装置の第２の実
施例におけるバーナー部の構成図
施例におけるバーナー部の構成図
【図６】本発明のダイヤモンド薄膜形成装置の第３の実
施例におけるバーナー部の構成図
施例におけるバーナー部の構成図
【図７】従来のダイヤモンド薄膜形成装置の構成図
１ バーナー ２ 基板 ３ 基板ホルダー ４ アセチレンガス ５ 酸素ガス ６ アルゴンガス ７ マスフローコントローラー ８ 燃焼炎ガス流 ９ 不活性ガス流 １０ 炭素原料ガス噴出口 １１ 不活性ガス噴出口 １２ 仕切り板
Claims (7)
- 【請求項１】炭素を含むガスを燃焼させ、燃焼ガスの内
炎部中に基材を設置し、前記基材上に形成するダイヤモ
ンド薄膜の形成方法であって、大気中で前記燃焼ガスの
周囲を囲むように不活性ガスを導入し、前記不活性ガス
流で前記燃焼ガスを大気から遮断しながら成膜すること
を特徴とするダイヤモンド薄膜の形成方法。 - 【請求項２】少なくとも炭素を含む原料ガス供給源か
ら、配管を通して直結された前記原料ガスを燃焼させる
バーナーと、基材および前記基材を固定する基材ホルダ
ーから構成されたダイヤモンド薄膜の形成装置であっ
て、前記バーナーに設けられた燃焼ガス噴出口の周囲
に、前記燃焼ガス噴出口を中心とした円周上に不活性の
ガス噴出口が設けられたことを特徴とするダイヤモンド
薄膜の形成装置。 - 【請求項３】不活性ガス噴出口の形状が燃焼ガス噴出口
を囲む環状である請求項２記載のダイヤモンド薄膜の形
成装置。 - 【請求項４】少なくとも炭素を含む原料ガス供給源か
ら、配管を通して直結された前記原料ガスを燃焼させる
バーナーと、基材および前記基材を固定する基材ホルダ
ーから構成されたダイヤモンド薄膜の形成装置であっ
て、前記バーナーに環状の燃焼ガス噴出口が設けられる
とともに、前記燃焼ガス噴出口環の内側および外側の円
周上に不活性のガス噴出口が設けられたことを特徴とす
るダイヤモンド薄膜の形成装置。 - 【請求項５】燃焼ガス噴出口の外側の不活性のガス噴出
口の形状が前記燃焼ガス噴出口と同心円となる環状であ
る請求項４記載のダイヤモンド薄膜の形成装置。 - 【請求項６】少なくとも炭素を含む原料ガス供給源か
ら、配管を通して直結された前記原料ガスを燃焼させる
バーナーと、基材および前記基材を固定する基材ホルダ
ーから構成されたダイヤモンド薄膜の形成装置であっ
て、前記バーナーに設けられた原料ガス噴出口の周囲に
円筒状の仕切りが設け、さらに前記仕切りの外周側に、
不活性のガス噴出口が設けられたことを特徴とするダイ
ヤモンド薄膜形成装置。 - 【請求項７】不活性のガス噴出口の形状が燃焼ガス噴出
口を囲む環状である請求項２記載のダイヤモンド薄膜の
形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27129594A JPH08133891A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27129594A JPH08133891A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08133891A true JPH08133891A (ja) | 1996-05-28 |
Family
ID=17498062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27129594A Pending JPH08133891A (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | ダイヤモンド薄膜の形成方法および形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08133891A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005534813A (ja) * | 2002-08-06 | 2005-11-17 | サン−ゴバン グラス フランス | プラスチックガラス上にコーティングを形成する方法 |
-
1994
- 1994-11-04 JP JP27129594A patent/JPH08133891A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005534813A (ja) * | 2002-08-06 | 2005-11-17 | サン−ゴバン グラス フランス | プラスチックガラス上にコーティングを形成する方法 |
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