JPH0283298A - ダイヤモンド成模法 - 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】 〔概　要〕 本発明は、良質のダイヤモンドを高速で堆積させる低圧
気相ダイヤモンド成膜法に関し、実用的に十分な膜質の
ダイヤモンド膜を実用的な高速で形成できるダイヤモン
ド成膜法を提供することを目的とし、 対向して配置した２つの電極の一方に基板を配置し、こ
れらの電極間に炭素化合物を含む原料ガスのプラズマを
発生させた状態で、上記電極間に高電圧を印加すること
によって上記基板上にダイヤモンドを堆積させるように
構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は良質のダイヤモンドを高速で堆積させる低圧気
相ダイヤモンド成膜法に関する。

ダイヤモンドはあらゆる材料のうち最高の硬度や、熱伝
導率を有し、電気的には絶縁体で、光学的には、紫外か
ら赤外まで広い範囲で透明で、屈折率も高い。従って、
このような特徴を生かして工具やヒートシンクをはしめ
、各種の応用が期待されている。

〔従来の技術〕

低圧気相ダイヤモンド成膜法としては、マイクロ波プラ
ズマＣＶＤ法、ｒｆプラズマＣＶＤ法、アーク放電を利
用する方式をはじめ各種方式が提案されている。しかし
、マイクロ波やｒｆ（無線周波数）を使う方式は成膜速
度が著しく遅く　（〜０．５ＪＩｍ／ｈ）、膜質もグラ
ファイト等のため黒ずんでおり実用的に不十分である。

アーク放電を利用する方式は成膜速度は大きい（〜２０
０−／ｈ）が、膜質はやはり同様に黒ずんでおり実用的
に不十分である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、実用的に十分な膜質のダイヤモンド膜を実用
的な高速で形成できるダイＡ・モンド成膜法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、対向して配置した２つの電極の一方に基
板を配置し、これらの電極間に炭素化合物を含む原料ガ
スのプラズマを発生させた状態で、上記電極間に高電圧
を印加するごとによって上記基板上にダイヤモン１゛を
堆積させることを特徴とするダイヤモンド成膜法によっ
て達成される。

〔作　用〕

本発明においては、原料ガスのプラズマの両側に位置し
た電極間に高電圧を印加することにより、プラズマによ
って原料ガスが分解して生成した炭素イオンを電界加速
して高速で基板に衝突させる。

これにより基板上で局所的に高温高圧が発生し、良質の
ダイヤモンドが容易に形成される。また、プラズマ中の
イオン化された炭素は、電界加速ですみやかに基板の方
へ移行し、プラズマ中には新しい原料ガスが供給される
ので、成膜速度も向上する。

以下に、添付図面を参照し、実施例によって本発明を更
に詳細に説明する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

上部電極１の下面は縦横３龍間隔で、１龍φの穴がメソ
シュ状に開いている。炭素化合物を含む原料ガス２は、
上部電極１の中を通り、上記メソシュ状の穴から噴出す
る。プラズマ３の発生には、２、４５ＧＨ２，６００Ｗ
のマイクロ波を用いた。マイクロ波の導波管４の中心軸
が、上部電極１と下部電極５の中間を通るようにし、両
電極の中間にプラズマ３が発生するようにした。基板６
は下部電極５の上に置いた。下部電極５はステンレス製
で、内部にヒータを有しており、所定の温度にコントロ
ールできるようになっている。両電極は、石英管７の中
に配置されており、真空ポンプにより石英管内部を減圧
にできるようになっている。

原料ガス２を流し、マイクロ波によりプラズマ３を発生
させた状態で、上部電極ｌと下部電極５の間に高電圧を
印加すると、イオン化された炭素は下部電極５の方へ電
界加速され基板６面に高速で衝突する。このとき、基板
上で局所的に高温、高圧が生じ、ダイヤモンドが形成さ
れる。

本実施例では、原料ガス２として１％の０１１４（メタ
ン）を含む１１□（水素）ガスを用いた。流量は２００
５ＣＣＭとした。基板として（１１１）　　Ｓｉ基板を
用いた。反応中のガス圧は３０Ｔｏｒｒに、基板温度は
８５０℃に設定した。また、上部電極１と下部電極５と
の間の距離は３０龍、両電極間の印加電圧は３ｋＶとし
た。

このような条件下で５時間反応を行ったところ、若干白
濁した半透明の膜が得られた。

厚さは１５０声だったので、毎時３０卿の成膜速度であ
る。この膜をｘ１回折および、ラマン分光法で調べたと
ころ、グラファイトや無定形炭素を殆ど含まない、良質
のダイヤモンド膜であることが確認できた。

なお、本実施例では原料ガスとしてＨ２とＣＨａを用い
たが、これらに限定されるものでないことは云うまでも
ない。ＣＬの代わりに、アセトンや、メチルアルコール
、エチルアルコール、二酸化炭素等、炭素原子を含むも
のは殆ど全て適用可能である。基板もＳｉに限定される
ものではなく、ＭｏやＰＬ等、他の基板も適用可能であ
る。また、上部電極の下面も上述のように、メツシュ状
に吹出口が並んだものに限定されるものではなく、メソ
シュ状に細い導線を張ったものや、下面が何もなく筒状
に開いたものでも構わない。電極の材質も導体でありさ
えすれば、他のものに置き代えることは可能である。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明の方法によって、半透明
で高純度のダイヤモンド膜が得られる。成膜速度はアー
ク放電を利用する方式には及ばないものの、マイクロ波
やｒｆを使った方式に比べるとはるかに大きい、すなわ
ち、本発明によるダイヤモンド膜は従来にない高品質で
あり・、かつ成膜速度も充分大きく実用的と云える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のダイヤモンド成膜法を実施している
状態の一例を示す模式図である。 １・・・上部電極、　　　　　２・・・原料ガス、３・
・・プラズマ、　　　　　４・・・導波管、５・・・上
部電極、　　　　　６・・・基板、７・・・石英管、　
　　　　　８・・・マイクロ波。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、対向して配置した２つの電極の一方に基板を配置し
   、これらの電極間に炭素化合物を含む原料ガスのプラズ
   マを発生させた状態で、上記電極間に高電圧を印加する
   ことによって上記基板上にダイヤモンドを堆積させるこ
   とを特徴とするダイヤモンド成膜法。