JPH0481554B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0481554B2 JPH0481554B2 JP61077001A JP7700186A JPH0481554B2 JP H0481554 B2 JPH0481554 B2 JP H0481554B2 JP 61077001 A JP61077001 A JP 61077001A JP 7700186 A JP7700186 A JP 7700186A JP H0481554 B2 JPH0481554 B2 JP H0481554B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultraviolet light
- diamond
- hydrogen
- substrate
- vapor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 30
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 10
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 3
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 claims 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 25
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical compound [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ISQINHMJILFLAQ-UHFFFAOYSA-N argon hydrofluoride Chemical compound F.[Ar] ISQINHMJILFLAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- -1 propane Chemical class 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/123—Ultraviolet light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/006—Processes utilising sub-atmospheric pressure; Apparatus therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、気相からダイヤモンド膜又はダイヤ
モンド状炭素膜を基板上に析出させる方法に関す
る。 （従来技術とその問題点） ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を合
成する方法は、次のように分類される。 (1) CVD法 (2) プラズマCVD法 (3) イオンビーム法 (4) スパツタ法 CVD法の例として、1982年発行のジヤパニー
ズ．ジヤーナル．オブ．アプライド．フイジクス
誌（Japanese Journal of Applied Physics）第
21巻第L183ページ記載の論文には、約2000℃に
加熱したタングステン線で水素ガスとメタンガス
の混合ガスを加熱し、シリコン、モリブデン又は
石英ガラス基板上にダイヤモンドを析出させる方
法が述べられている。この方法では、タングステ
ン線の高温加熱により、タングステンの蒸気圧が
高くなり、タングステンの汚染が問題となる。更
に、タングステンとカーボンの反応及びガス分子
の吸蔵等により極めてもろくなる為、頻繁にタン
グステン線を交換せねばならず、長時間運転が困
難となる。またタングステン線の経時変化は、反
応ガスの熱分解条件の変動を招き、広い面積に均
一に膜状ダイヤモンドを析出させるのは困難であ
る。更にダイヤモンドの析出温度は約800℃と高
温である欠点を有している。 プラズマCVD法では、反応気体をマイクロ波
ないしは高周波によつて放電させ、発生したプラ
ズマ内に基板を設置してダイヤモンド膜を合成す
る方法であるが、基板温度が約800℃と高温であ
る欠点を有し、更に直接プラズマ内に基板を設置
するため、プラズマ損傷が発生したり、プラズマ
によつて基板ないし反応管がエツチングされダイ
ヤモンド膜内に混入する欠点を有している。 イオンビーム法、及びスパツタ法では、基板温
度は低温であるが、主として得られるのは、ダイ
ヤモンドに特性の似たアモルフアス・カーボンが
主である欠点を有している。 （発明の目的） 本発明の目的は、このような従来の欠点を除去
せしめて、低温でダイヤモンド膜を合成する方法
を提供するところにある。 （発明の構成） 本発明によれば、炭素化合物の蒸気と紫外光を
吸収する増感剤の蒸気との混合物に紫外光を照射
する工程を備えたことを特徴とするダイヤモンド
の合成法が得られる。 （構成の詳細な説明） 本発明は、上述の構成をとることにより、従来
技術の問題点を解決した。気相からのダイヤモン
ド析出プロセスは、熱力学的に準安定な相を安定
化せしめる人工的操作を要求されるが、反応ガス
の熱分解からだけで遊離炭素原子を得ようとする
と、基板上に非ダイヤモンド炭素が析出するの
は、自明である。またプラズマを利用する方法に
おいても、プラズマの内部エネルギー範囲は広
く、ダイヤモンドとなるべき活性種だけを作るの
は困難で、非ダイヤモンド炭素が析出しやすくな
るのも自明であろう。従つて本発明においては、
ダイヤモンド生成に有効なメチルラジカル、原子
状水素等を紫外光を用いて効率的かつ選択的に作
り出し、基板上にダイヤモンドを合成するプロセ
スを提供する。また光による活性種の合成である
ため、基板温度を上昇せずにすむため、ダイヤモ
ンドの低温成長が可能となる。 増感剤を使用する理由を以下に示す。 炭素源としてメタンを用いる場合、二光子吸収
等を利用しない限り、約1460オングストローム以
下の真空紫外光を必要とする。ところがこのよう
な真空紫外域で強い光源は、現状では入手困難で
ある。そこで増感剤として、水銀、アンモニア等
を用いると、入手容易かつ光化学反応を引き起こ
すのに十分なエネルギーを持つた水銀ランプ
（1849，2537オングストローム）又はフツ化アル
ゴン（ArF）エキシマレーザー（1930オングスト
ローム）フツ素（F2）エキシマレーザー（1570
オングストローム）等の光源を利用できる。増感
剤の役割は、紫外光を吸収後、生成した励起種な
いし分解生物と炭素化合物の蒸気と相互作用し
て、メチルラジカル及び原子状水素を合成するこ
とにある。 炭素化合物の蒸気としては、メタン、エタンあ
るいは、プロパン等のパラフイン炭化水素のよう
に分解ないしは反応してメチルラジカルを放出す
る化合物あるいは、これらの混合物を用いても良
い。 増感剤としては、紫外光を吸収し、炭素化合物
の蒸気と相互作用するものであればなんでもよい
が、光分解して、原子状水素を放出したり、メタ
ン等のパラフイン炭化水素と反応してメチルラジ
カルを生成する物質である方が望ましい。このよ
うな物質の例として、アンモニア（NH3）、水銀
等が考えられる。また水素は、増感剤と反応して
原子状水素を放出するので、炭素化合物の蒸気と
増感剤の混合物に混入すると効率的である。紫外
光は強い程望ましいので、水銀ランプ及びエキシ
マレーザーの光をレンズで集光する方がよい。ま
た、膜厚の均一性及び大面積には、集光した光を
基板全面に照射できるように、基板ないしは光軸
をくりかえし移動させることも有効である。紫外
光の波長は、光化学反応を生じる4000オングスト
ローム以下であることが望ましい。 （実施例） 以下第１図を用いて本発明に使用した装置の例
及び製造工程を説明する。 紫外光源９として、フツ化アルゴン（ArF）エ
キシマレーザー及び水銀ランプを用いた。紫外光
は大気による吸収をさける為、真空装置６によつ
て10-3トール以下に真空引きされた光路１５内を
通り、レンズ８により集光され基板１に照射され
る。また、ダイヤモンドの合成中、アルゴンボン
ベ１４からアルゴンを合成石英ガラス製窓５に吹
きつけ、窓のくもり防止とした。液体の物質は、
バブラー１０に入れ、水素ボンベ１１から水素を
キヤリアガスに用い、真空槽２に導入した。 ダイヤモンドの合成プロセスを以下に示す。基
板１を基板加熱台３上に設置後、真空構２内を真
空装置７で、光路１５内を、真空装置６で10-3ト
ール以下に排気する。基板１を基板加熱台３で所
定の温度に設定後、基板移動台４で、所定の幅で
くり返えし移動させる。所定の反応物質の蒸気及
びアルゴンを水素ボンベ１１、メタンボンベ１
２、アンモニアボンベ１３、バブラー１０、アル
ゴンボンベ１４から真空槽２内に所定の分圧で導
入する。紫外光源９から紫外光を基板１に照射
し、ダイヤモンドを合成する。 基板は直径２インチのシリコン、モリブデン、
石英ガラスを用いた。基板温度は100℃から600℃
の範囲とした。紫外光源はフツ化アルゴン
（ArF）エキシマレーザ（波長1930オングストロ
ーム）を用いた。反応時間は30分とした。 反応ガスとして、メタン−アンモニア−水素を
第一表に示す比率で混合したものを用いた。真空
度は、0.1トール〜５トールとした。結果は第一
表に示すようにメタン−アンモニア−水素の混合
ガスを用いた時にダイヤモンド膜が得られてお
り、アンモニアが、紫外光を吸収する増感剤とし
て有効に働いていることがわかる。
モンド状炭素膜を基板上に析出させる方法に関す
る。 （従来技術とその問題点） ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を合
成する方法は、次のように分類される。 (1) CVD法 (2) プラズマCVD法 (3) イオンビーム法 (4) スパツタ法 CVD法の例として、1982年発行のジヤパニー
ズ．ジヤーナル．オブ．アプライド．フイジクス
誌（Japanese Journal of Applied Physics）第
21巻第L183ページ記載の論文には、約2000℃に
加熱したタングステン線で水素ガスとメタンガス
の混合ガスを加熱し、シリコン、モリブデン又は
石英ガラス基板上にダイヤモンドを析出させる方
法が述べられている。この方法では、タングステ
ン線の高温加熱により、タングステンの蒸気圧が
高くなり、タングステンの汚染が問題となる。更
に、タングステンとカーボンの反応及びガス分子
の吸蔵等により極めてもろくなる為、頻繁にタン
グステン線を交換せねばならず、長時間運転が困
難となる。またタングステン線の経時変化は、反
応ガスの熱分解条件の変動を招き、広い面積に均
一に膜状ダイヤモンドを析出させるのは困難であ
る。更にダイヤモンドの析出温度は約800℃と高
温である欠点を有している。 プラズマCVD法では、反応気体をマイクロ波
ないしは高周波によつて放電させ、発生したプラ
ズマ内に基板を設置してダイヤモンド膜を合成す
る方法であるが、基板温度が約800℃と高温であ
る欠点を有し、更に直接プラズマ内に基板を設置
するため、プラズマ損傷が発生したり、プラズマ
によつて基板ないし反応管がエツチングされダイ
ヤモンド膜内に混入する欠点を有している。 イオンビーム法、及びスパツタ法では、基板温
度は低温であるが、主として得られるのは、ダイ
ヤモンドに特性の似たアモルフアス・カーボンが
主である欠点を有している。 （発明の目的） 本発明の目的は、このような従来の欠点を除去
せしめて、低温でダイヤモンド膜を合成する方法
を提供するところにある。 （発明の構成） 本発明によれば、炭素化合物の蒸気と紫外光を
吸収する増感剤の蒸気との混合物に紫外光を照射
する工程を備えたことを特徴とするダイヤモンド
の合成法が得られる。 （構成の詳細な説明） 本発明は、上述の構成をとることにより、従来
技術の問題点を解決した。気相からのダイヤモン
ド析出プロセスは、熱力学的に準安定な相を安定
化せしめる人工的操作を要求されるが、反応ガス
の熱分解からだけで遊離炭素原子を得ようとする
と、基板上に非ダイヤモンド炭素が析出するの
は、自明である。またプラズマを利用する方法に
おいても、プラズマの内部エネルギー範囲は広
く、ダイヤモンドとなるべき活性種だけを作るの
は困難で、非ダイヤモンド炭素が析出しやすくな
るのも自明であろう。従つて本発明においては、
ダイヤモンド生成に有効なメチルラジカル、原子
状水素等を紫外光を用いて効率的かつ選択的に作
り出し、基板上にダイヤモンドを合成するプロセ
スを提供する。また光による活性種の合成である
ため、基板温度を上昇せずにすむため、ダイヤモ
ンドの低温成長が可能となる。 増感剤を使用する理由を以下に示す。 炭素源としてメタンを用いる場合、二光子吸収
等を利用しない限り、約1460オングストローム以
下の真空紫外光を必要とする。ところがこのよう
な真空紫外域で強い光源は、現状では入手困難で
ある。そこで増感剤として、水銀、アンモニア等
を用いると、入手容易かつ光化学反応を引き起こ
すのに十分なエネルギーを持つた水銀ランプ
（1849，2537オングストローム）又はフツ化アル
ゴン（ArF）エキシマレーザー（1930オングスト
ローム）フツ素（F2）エキシマレーザー（1570
オングストローム）等の光源を利用できる。増感
剤の役割は、紫外光を吸収後、生成した励起種な
いし分解生物と炭素化合物の蒸気と相互作用し
て、メチルラジカル及び原子状水素を合成するこ
とにある。 炭素化合物の蒸気としては、メタン、エタンあ
るいは、プロパン等のパラフイン炭化水素のよう
に分解ないしは反応してメチルラジカルを放出す
る化合物あるいは、これらの混合物を用いても良
い。 増感剤としては、紫外光を吸収し、炭素化合物
の蒸気と相互作用するものであればなんでもよい
が、光分解して、原子状水素を放出したり、メタ
ン等のパラフイン炭化水素と反応してメチルラジ
カルを生成する物質である方が望ましい。このよ
うな物質の例として、アンモニア（NH3）、水銀
等が考えられる。また水素は、増感剤と反応して
原子状水素を放出するので、炭素化合物の蒸気と
増感剤の混合物に混入すると効率的である。紫外
光は強い程望ましいので、水銀ランプ及びエキシ
マレーザーの光をレンズで集光する方がよい。ま
た、膜厚の均一性及び大面積には、集光した光を
基板全面に照射できるように、基板ないしは光軸
をくりかえし移動させることも有効である。紫外
光の波長は、光化学反応を生じる4000オングスト
ローム以下であることが望ましい。 （実施例） 以下第１図を用いて本発明に使用した装置の例
及び製造工程を説明する。 紫外光源９として、フツ化アルゴン（ArF）エ
キシマレーザー及び水銀ランプを用いた。紫外光
は大気による吸収をさける為、真空装置６によつ
て10-3トール以下に真空引きされた光路１５内を
通り、レンズ８により集光され基板１に照射され
る。また、ダイヤモンドの合成中、アルゴンボン
ベ１４からアルゴンを合成石英ガラス製窓５に吹
きつけ、窓のくもり防止とした。液体の物質は、
バブラー１０に入れ、水素ボンベ１１から水素を
キヤリアガスに用い、真空槽２に導入した。 ダイヤモンドの合成プロセスを以下に示す。基
板１を基板加熱台３上に設置後、真空構２内を真
空装置７で、光路１５内を、真空装置６で10-3ト
ール以下に排気する。基板１を基板加熱台３で所
定の温度に設定後、基板移動台４で、所定の幅で
くり返えし移動させる。所定の反応物質の蒸気及
びアルゴンを水素ボンベ１１、メタンボンベ１
２、アンモニアボンベ１３、バブラー１０、アル
ゴンボンベ１４から真空槽２内に所定の分圧で導
入する。紫外光源９から紫外光を基板１に照射
し、ダイヤモンドを合成する。 基板は直径２インチのシリコン、モリブデン、
石英ガラスを用いた。基板温度は100℃から600℃
の範囲とした。紫外光源はフツ化アルゴン
（ArF）エキシマレーザ（波長1930オングストロ
ーム）を用いた。反応時間は30分とした。 反応ガスとして、メタン−アンモニア−水素を
第一表に示す比率で混合したものを用いた。真空
度は、0.1トール〜５トールとした。結果は第一
表に示すようにメタン−アンモニア−水素の混合
ガスを用いた時にダイヤモンド膜が得られてお
り、アンモニアが、紫外光を吸収する増感剤とし
て有効に働いていることがわかる。
【表】
また第一表No.９の例が示すように水素が混入さ
れない場合には膜の生成速度が0.01ミクロン／時
間となり極めて遅く、水素がダイヤモンドの生成
に有効であることがわかる。 紫外光源として水銀ランプを用いると、エキシ
マレーザより強度が小さい為に析出速度は第１表
No.３で示した条件下で0.01ミクロン／時間以下で
あつた。メタンおよび水素はArFエキシマレーザ
の紫外光ないしは水銀ランプの発する紫外光を吸
収しないため、第１表No.８の例が示すようにアン
モニアが混入していない場合、何ら析出物は認め
られなかつた。 アンモニアは紫外光を吸収することによつて、
光分解し、原子状水素ないしは水素ガスを発生す
ることは良く知られていることを考慮すると、第
１表No.９の例が示すようにダイヤモンドの生成に
際して、水素が必ずしも水素ガスとして混合され
る必要はなく、紫外光によつて、光分解を起し、
水素を発生する増感剤を用いれば良いと推定でき
る。しかしながら、No.９の例でも明らかなよう
に、水素の混入されていない場合には著るしく析
出速度が遅くなり、実用的ではない。 NH3とH2が共存している場合には、紫外光を
吸収した励起されたNH3ないしは光分解によつ
て発生したNH2等が水素やメタンと衝突するこ
とによつて、水素やメタンへエネルギーを伝達
し、メチルラジカルや原子状水素等が多量に発生
し、これらの励起状態の分子種ないしは原子種と
の反応によつて、ダイヤモンドの生成析出速度が
加速されるものと考えられる。 次に反応ガス系としてメタン、ベンゼンおよび
水素を用いその他の条件は実施例１と同様とした
結果を第２表に示す。
れない場合には膜の生成速度が0.01ミクロン／時
間となり極めて遅く、水素がダイヤモンドの生成
に有効であることがわかる。 紫外光源として水銀ランプを用いると、エキシ
マレーザより強度が小さい為に析出速度は第１表
No.３で示した条件下で0.01ミクロン／時間以下で
あつた。メタンおよび水素はArFエキシマレーザ
の紫外光ないしは水銀ランプの発する紫外光を吸
収しないため、第１表No.８の例が示すようにアン
モニアが混入していない場合、何ら析出物は認め
られなかつた。 アンモニアは紫外光を吸収することによつて、
光分解し、原子状水素ないしは水素ガスを発生す
ることは良く知られていることを考慮すると、第
１表No.９の例が示すようにダイヤモンドの生成に
際して、水素が必ずしも水素ガスとして混合され
る必要はなく、紫外光によつて、光分解を起し、
水素を発生する増感剤を用いれば良いと推定でき
る。しかしながら、No.９の例でも明らかなよう
に、水素の混入されていない場合には著るしく析
出速度が遅くなり、実用的ではない。 NH3とH2が共存している場合には、紫外光を
吸収した励起されたNH3ないしは光分解によつ
て発生したNH2等が水素やメタンと衝突するこ
とによつて、水素やメタンへエネルギーを伝達
し、メチルラジカルや原子状水素等が多量に発生
し、これらの励起状態の分子種ないしは原子種と
の反応によつて、ダイヤモンドの生成析出速度が
加速されるものと考えられる。 次に反応ガス系としてメタン、ベンゼンおよび
水素を用いその他の条件は実施例１と同様とした
結果を第２表に示す。
【表】
第２表の結果から明らかなようにベンゼンもア
ンモニアと同等の増感剤としての役割をはたして
いることが明らかである。 反応ガス系として、メタン、水素をそれぞれ10
c.c.／分および100c.c.／分とし、シリコン基板の温
度を300℃とし、水銀蒸気を水素中100ppm混入さ
せる条件で水銀ランプの紫外光を５時間照射した
ところ、膜状ダイヤモンドが基板上に得られた。
膜析出速度は、0.01ミクロン／時間であつた。 （発明の効果） 以上実施例で明らかにしたように、本発明によ
れば、炭素化合物の蒸気と紫外光を吸収する増感
剤の蒸気との混合物に紫外光を照射する工程を備
えた、成長速度を速くできかつ低温でダイヤモン
ドを合成できる方法を提供でき実用的価値は極め
て大きい。
ンモニアと同等の増感剤としての役割をはたして
いることが明らかである。 反応ガス系として、メタン、水素をそれぞれ10
c.c.／分および100c.c.／分とし、シリコン基板の温
度を300℃とし、水銀蒸気を水素中100ppm混入さ
せる条件で水銀ランプの紫外光を５時間照射した
ところ、膜状ダイヤモンドが基板上に得られた。
膜析出速度は、0.01ミクロン／時間であつた。 （発明の効果） 以上実施例で明らかにしたように、本発明によ
れば、炭素化合物の蒸気と紫外光を吸収する増感
剤の蒸気との混合物に紫外光を照射する工程を備
えた、成長速度を速くできかつ低温でダイヤモン
ドを合成できる方法を提供でき実用的価値は極め
て大きい。
第１図は、本発明の方法に直接使用する装置の
概略図。 １…基板、２…真空槽、３…基板加熱台、４…
基板移動台、５…窓、６…真空装置Ａ、７…真空
装置Ｂ、８…レンズ、９…紫外光源、１０…バブ
ラー、１１…水素ボンベ、１２…メタンボンベ、
１３…アンモニアボンベ、１４…アルゴンボン
ベ、１５…光路。
概略図。 １…基板、２…真空槽、３…基板加熱台、４…
基板移動台、５…窓、６…真空装置Ａ、７…真空
装置Ｂ、８…レンズ、９…紫外光源、１０…バブ
ラー、１１…水素ボンベ、１２…メタンボンベ、
１３…アンモニアボンベ、１４…アルゴンボン
ベ、１５…光路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素化合物の蒸気と紫外光を吸収する増感剤
の蒸気とを含む混合物に紫外光を照射する工程を
備えたことを特徴とするダイヤモンドの合成法。 ２ 炭素化合物蒸気と紫外光を吸収する増感剤の
蒸気とを含む混合物には、水素が混入されている
特許請求範囲第１項記載のダイヤモンドの合成
法。 ３ 炭素化合物としてメタン等のパラフイン炭化
水素を用いる特許請求範囲第１項又は第２項記載
のダイヤモンドの合成法。 ４ 紫外光を吸収する増感剤として、アンモニ
ア、水銀、ベンゼンのうちから少くとも一種類を
用いる特許請求範囲第１項、第２項または第３項
記載のダイヤモンドの合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61077001A JPS62235293A (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | ダイヤモンドの合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61077001A JPS62235293A (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | ダイヤモンドの合成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62235293A JPS62235293A (ja) | 1987-10-15 |
| JPH0481554B2 true JPH0481554B2 (ja) | 1992-12-24 |
Family
ID=13621531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61077001A Granted JPS62235293A (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | ダイヤモンドの合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62235293A (ja) |
-
1986
- 1986-04-02 JP JP61077001A patent/JPS62235293A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62235293A (ja) | 1987-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4868005A (en) | Method and apparatus for photodeposition of films on surfaces | |
| CA2100132C (en) | Method of producing synthetic diamond | |
| US4668528A (en) | Method and apparatus for photodeposition of films on surfaces | |
| EP0241190A2 (en) | Method and apparatus for photodeposition of films on surfaces | |
| JP2691219B2 (ja) | ダイヤモンドの合成法 | |
| JPH0481554B2 (ja) | ||
| JPH0518796B2 (ja) | ||
| JPH0419198B2 (ja) | ||
| JPH0481555B2 (ja) | ||
| JPS6221757B2 (ja) | ||
| JPH0518799B2 (ja) | ||
| JPS61201694A (ja) | ダイヤモンドの気相合成法 | |
| JPS63288991A (ja) | ダイヤモンドの気相合成法 | |
| JPH0351675B2 (ja) | ||
| JPH0448758B2 (ja) | ||
| JPH0518798B2 (ja) | ||
| JPS63117993A (ja) | ダイヤモンドの気相合成法 | |
| JPH01298095A (ja) | ダイヤモンド状炭素膜の製造方法 | |
| JPS63297299A (ja) | ダイヤモンドの気相合成法 | |
| JPH0341436B2 (ja) | ||
| JPS61221371A (ja) | ダイアモンドの合成法 | |
| JP2585342B2 (ja) | ダイヤモンド気相合成法 | |
| JPH09118976A (ja) | ダイヤモンド状炭素薄膜及び異種原子置換ダイヤモンド状炭素薄膜の製造方法 | |
| RU2023325C1 (ru) | Способ выращивания алмазных пленок | |
| JPH01100093A (ja) | ダイヤモンド薄膜の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |