JPH0492892A - ダイヤモンドの製造方法 - Google Patents
ダイヤモンドの製造方法Info
- Publication number
- JPH0492892A JPH0492892A JP20509190A JP20509190A JPH0492892A JP H0492892 A JPH0492892 A JP H0492892A JP 20509190 A JP20509190 A JP 20509190A JP 20509190 A JP20509190 A JP 20509190A JP H0492892 A JPH0492892 A JP H0492892A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- gas
- oxygen gas
- acetylene
- carbon
- 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.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、ダイヤモンドの製造方法に関し、特に、含炭
素ガスとしてアセチレンガスを用いることにより、安価
に且つ短時間で高効率にダイヤモンドを形成するための
新規な改良に関する。
素ガスとしてアセチレンガスを用いることにより、安価
に且つ短時間で高効率にダイヤモンドを形成するための
新規な改良に関する。
［従来の技術］
従来、用いられていたこの種の気相法によるダイヤモン
ドの製造方法としては種々あるが、その中で代表的なも
のについて述べると、例えば、特開平１−３０１５８６
号公報に開示された方法を挙げることができる。
ドの製造方法としては種々あるが、その中で代表的なも
のについて述べると、例えば、特開平１−３０１５８６
号公報に開示された方法を挙げることができる。
すなわち、含炭素ガスとして、メタン、エタン、アセチ
レン、プロパン、天然ガス等を用いており、特に、アセ
チレン（Ｃ２Ｈ２）の場合には、Ｃ２Ｈ，の流量が６０
０又は４００５ｃｅＨに対し、酸素ガス（Ｏ２）の流量
が４００又は３００５ｅｃＮとなっていた。
レン、プロパン、天然ガス等を用いており、特に、アセ
チレン（Ｃ２Ｈ２）の場合には、Ｃ２Ｈ，の流量が６０
０又は４００５ｃｅＨに対し、酸素ガス（Ｏ２）の流量
が４００又は３００５ｅｃＮとなっていた。
［発明が解決しようとする課題］
従来のダイヤモンドの製造方法は、以上のように構成さ
れていたため、次のような課題が存在していた。
れていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、アセチレンガスの場合、Ｃ２）１２の流量が
６００又は４００５ｅｃＮに対し、０２の流量が４００
又は３００ ｓｅｃＭであったため、本出願人の実験に
よれば、前述のガス流量比率においては、０２のガス流
量が少ないため、基板上におけるダイヤモンド膜の形成
が行われに＜＜、所定の多角形を有するダイヤ結晶膜を
得ることは不可能であった。
６００又は４００５ｅｃＮに対し、０２の流量が４００
又は３００ ｓｅｃＭであったため、本出願人の実験に
よれば、前述のガス流量比率においては、０２のガス流
量が少ないため、基板上におけるダイヤモンド膜の形成
が行われに＜＜、所定の多角形を有するダイヤ結晶膜を
得ることは不可能であった。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に、含炭素ガスとしてアセチレンガスを用い
ることにより、安価に且つ短時間で高効率にダイヤモン
ドを形成するようにしたダイヤモンドの製造方法を提供
することを目的とする。
もので、特に、含炭素ガスとしてアセチレンガスを用い
ることにより、安価に且つ短時間で高効率にダイヤモン
ドを形成するようにしたダイヤモンドの製造方法を提供
することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明によるダイヤモンドの製造方法は、プラズマＣＶ
Ｄ法により、反応室内に含炭素ガス及び酸素ガスを供給
し、母材表面にダイヤモンドを合成するようにしたダイ
ヤモンドの製造方法において、前記含炭素ガスとしてア
セチレンガス（Ｃ２Ｈ２）を用い、前記アセチレンガス
（Ｃ２Ｈ２）と酸素ガス〈０２）の比率を１０対８．９
〜９．１とした方法である。
Ｄ法により、反応室内に含炭素ガス及び酸素ガスを供給
し、母材表面にダイヤモンドを合成するようにしたダイ
ヤモンドの製造方法において、前記含炭素ガスとしてア
セチレンガス（Ｃ２Ｈ２）を用い、前記アセチレンガス
（Ｃ２Ｈ２）と酸素ガス〈０２）の比率を１０対８．９
〜９．１とした方法である。
［作 用コ
本発明によるダイヤモンドの製造方法においては、アセ
チレンガス（Ｃ２Ｈ２）と酸素ガス（Ｏ２）の比率を１
０対８．９〜９．１としているため、アセチレンガス（
Ｃ２Ｈ２）に対する酸素ガス（Ｏ２）の比率が好適とな
り、投入電力４００Ｗ、圧力４０Ｔｏｒｒの条件下で、
約１時間に３μ径のダイヤモンド粒が多数形成された。
チレンガス（Ｃ２Ｈ２）と酸素ガス（Ｏ２）の比率を１
０対８．９〜９．１としているため、アセチレンガス（
Ｃ２Ｈ２）に対する酸素ガス（Ｏ２）の比率が好適とな
り、投入電力４００Ｗ、圧力４０Ｔｏｒｒの条件下で、
約１時間に３μ径のダイヤモンド粒が多数形成された。
［実施例］
以下、図面と共に本発明によるダイヤモンドの製造方法
の好適な実施例について説明する。
の好適な実施例について説明する。
第１図から第３１迄は本発明によるダイヤモンドの製造
方法を示すためのもので、第１図はダイヤモンド製造装
置を示す構成図、第２図は合成されたダイヤモンドの表
面状態の結晶の構造を示す電子顕微鏡写真、第３図は非
ダイヤモンド成分を含むものの表面状態の結晶の構造を
示す電子顕微鏡写真である。
方法を示すためのもので、第１図はダイヤモンド製造装
置を示す構成図、第２図は合成されたダイヤモンドの表
面状態の結晶の構造を示す電子顕微鏡写真、第３図は非
ダイヤモンド成分を含むものの表面状態の結晶の構造を
示す電子顕微鏡写真である。
図において、符号１で示されるものは、マイクロ波発振
機であり、このマイクロ波発振機１は、導波管２を介し
て石英等からなる反応室３に接続されている。
機であり、このマイクロ波発振機１は、導波管２を介し
て石英等からなる反応室３に接続されている。
前記反応室３は縦長形に構成されていると共に、この反
応室３の下部には、この反応室３内を減圧状態に保持す
るための排気装置４が排気系バルブ５を介して接続され
ている。
応室３の下部には、この反応室３内を減圧状態に保持す
るための排気装置４が排気系バルブ５を介して接続され
ている。
前記反応室３内には、基板支持台６上に支持された例え
ばシリコン等の母材７が配設されており、この反応室３
の前記母材支持台６に対応する内壁３ａには、前記マイ
クロ波発振機１からのマイクロ波を吸収するための黒鉛
等からなるマイクロ波吸収剤８が設けられている。
ばシリコン等の母材７が配設されており、この反応室３
の前記母材支持台６に対応する内壁３ａには、前記マイ
クロ波発振機１からのマイクロ波を吸収するための黒鉛
等からなるマイクロ波吸収剤８が設けられている。
前記反応室３の上部には、酸素ガスを内蔵した酸素ガス
ボンベ９が、第１バルブ１０を介して接続されると共に
、含炭素化合物であるアセチレンガス（ＣＪｚ）を内蔵
したアセチレンガスボンベ１１が第２バルブ１２を介し
て接続されている。
ボンベ９が、第１バルブ１０を介して接続されると共に
、含炭素化合物であるアセチレンガス（ＣＪｚ）を内蔵
したアセチレンガスボンベ１１が第２バルブ１２を介し
て接続されている。
従って、マイクロ波発振機１を所定の出力で起動させ、
導波管２を通じて反応室３内にマイクロ波を導入するこ
とによりマイクロ波プラズマを発生させ、各バルブ１０
．１２を開弁して酸素ガス〈０２）及びアセチレンガス
＜ Ｃ２Ｈ２）を反応室３内に供給し、過熱された母材
７表面上において、アセチレンガス中の炭素化合物の分
解及び酸素ガスの作用によって、第２図に示す様な表面
が多角状のダイヤモンド皮膜体の析出が行われる。
導波管２を通じて反応室３内にマイクロ波を導入するこ
とによりマイクロ波プラズマを発生させ、各バルブ１０
．１２を開弁して酸素ガス〈０２）及びアセチレンガス
＜ Ｃ２Ｈ２）を反応室３内に供給し、過熱された母材
７表面上において、アセチレンガス中の炭素化合物の分
解及び酸素ガスの作用によって、第２図に示す様な表面
が多角状のダイヤモンド皮膜体の析出が行われる。
次に、本出願人が前述のダイヤモンド製造装置を用いて
実際にダイヤモンド皮膜体を合成した場合の実験例につ
いて説明する。
実際にダイヤモンド皮膜体を合成した場合の実験例につ
いて説明する。
実験例
母材７としてシリコンウニハを用い、含炭素化合物とし
てアセチレンガス（Ｃ２Ｈ２） 、雰囲気ガスとして酸
素ガス（Ｏ２）を用い、以下の条件で、マイクロ波プラ
ズマＣＶＤ法によりダイヤモンドを合成した。
てアセチレンガス（Ｃ２Ｈ２） 、雰囲気ガスとして酸
素ガス（Ｏ２）を用い、以下の条件で、マイクロ波プラ
ズマＣＶＤ法によりダイヤモンドを合成した。
Ｃ２Ｈ２・・・５０ｓｅｃＭ
０２・・０〜５０ｓｃｃＭ
マイクロ波出力 ・４００Ｗ
真空度・・・４ Ｑ ｔｏｒｒ
約１時間後に３μ径のダイヤモンド粒が形成された。
尚、前述の実験において、アセチレンガス（Ｃ２Ｈ２）
と酸素ガス（Ｏ２）の比率を１０対９とし、酸素ガス（
Ｏ２）の流量を４５ ｓｃｅＭとした場合、最良の結果
が得られ、第２図に示す多角状のダイヤモンドの結晶を
得ることができた。
と酸素ガス（Ｏ２）の比率を１０対９とし、酸素ガス（
Ｏ２）の流量を４５ ｓｃｅＭとした場合、最良の結果
が得られ、第２図に示す多角状のダイヤモンドの結晶を
得ることができた。
また、この酸素ガス（Ｏ□）の流量を４５ｓｅｃＮを越
えた値とすると、酸素ガス（Ｏ２）のエツチング作用に
よってダイヤモンドの形成は不能となり、また、酸素ガ
スの流量を４４ ｓｅｃＭ ＜フレームの下限値未満）
にすると不純物（アモルファスカーボン等）を含有し、
第３図に示すように多角形ではなく、円形に近い結晶と
なった。
えた値とすると、酸素ガス（Ｏ２）のエツチング作用に
よってダイヤモンドの形成は不能となり、また、酸素ガ
スの流量を４４ ｓｅｃＭ ＜フレームの下限値未満）
にすると不純物（アモルファスカーボン等）を含有し、
第３図に示すように多角形ではなく、円形に近い結晶と
なった。
次に、前述の第２図及び第３図に示すダイヤモンドに対
応したラマン分光スペクトルを示すと、第４図及び第５
図の通りであり、第４図においては、第２図のダイヤモ
ンドを示すビークＡが明確であるのに対し、第５図にお
いては第３図のダイヤモンドを示すビークＡに対してア
モルファスカーボンを示す部分Ｂが表されていることか
らみても明らかである。
応したラマン分光スペクトルを示すと、第４図及び第５
図の通りであり、第４図においては、第２図のダイヤモ
ンドを示すビークＡが明確であるのに対し、第５図にお
いては第３図のダイヤモンドを示すビークＡに対してア
モルファスカーボンを示す部分Ｂが表されていることか
らみても明らかである。
前述の酸素ガス（Ｏ２）の流量は、種々実験をした結果
、その流量を４４，５〜４５．５５ｃｃＨすなわち比率
を１０対８．９〜９．１の範囲内とした状態で良好な結
果を得ることができたが、この範囲をはずれ、例えば、
９．１ を越えると０２によるエツチング作用が大とな
り、８．９ 未満となると０□１が足りず、何れの場合
もダイヤモンドの形成は不能であった。
、その流量を４４，５〜４５．５５ｃｃＨすなわち比率
を１０対８．９〜９．１の範囲内とした状態で良好な結
果を得ることができたが、この範囲をはずれ、例えば、
９．１ を越えると０２によるエツチング作用が大とな
り、８．９ 未満となると０□１が足りず、何れの場合
もダイヤモンドの形成は不能であった。
また、前述の実験では、アセチレンガス（Ｃ２）１２）
及び酸素ガス（Ｏ□）以外のガスは、全く混入させるこ
とのないように管理されていることを前提としている。
及び酸素ガス（Ｏ□）以外のガスは、全く混入させるこ
とのないように管理されていることを前提としている。
［発明の効果］
本発明によるダイヤモンドの製造方法は、以上のように
構成されているため、次のような効果を得ることができ
る。
構成されているため、次のような効果を得ることができ
る。
すなわち、アセチレンガス（Ｃ，Ｈ，）を用い、このア
セチレンガス（Ｃ２Ｈ２）と酸素ガス（Ｏ２）の流量比
率を１０対８９〜９．１としているため、ダイヤモンド
の形成が確実に行われる。
セチレンガス（Ｃ２Ｈ２）と酸素ガス（Ｏ２）の流量比
率を１０対８９〜９．１としているため、ダイヤモンド
の形成が確実に行われる。
また、アセチレンガスは安価で且つ分解効率が他のガス
（メタンガス）に比べると約１０倍良くなるため、生産
性を大幅に向上させることができる。
（メタンガス）に比べると約１０倍良くなるため、生産
性を大幅に向上させることができる。
第１図から第３国連は、本発明によるダイヤモンドの製
造方法を示すためのもので、第１図はダイヤモンド製造
装置を示す構成図、第２図は合成されたダイヤモンドの
表面状態の結晶の構造を示す電子顕微鏡写真、第３図は
非ダイヤモンド成分を含むものの表面状態の結晶の構造
を示す電子顕微鏡写真、第４図は第２図のものに対応す
るラマン分光スペクトル特性図、第５図は第３図のもの
に対応するラマン分光スペクトル特性図である。 ３は反応室、７は母材である。 特許出願人 株式会社日本製鋼所 同 上 高 谷 松 文
造方法を示すためのもので、第１図はダイヤモンド製造
装置を示す構成図、第２図は合成されたダイヤモンドの
表面状態の結晶の構造を示す電子顕微鏡写真、第３図は
非ダイヤモンド成分を含むものの表面状態の結晶の構造
を示す電子顕微鏡写真、第４図は第２図のものに対応す
るラマン分光スペクトル特性図、第５図は第３図のもの
に対応するラマン分光スペクトル特性図である。 ３は反応室、７は母材である。 特許出願人 株式会社日本製鋼所 同 上 高 谷 松 文
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 プラズマＣＶＤ法により、反応室（３）内に含炭素ガス
及び酸素ガスを供給し、母材（７）表面にダイヤモンド
を合成するようにしたダイヤモンドの製造方法において
、 前記含炭素ガスとしてアセチレンガス（Ｃ＿２Ｈ＿２）
を用い、前記アセチレンガス（Ｃ＿２Ｈ＿２）と酸素ガ
ス（Ｏ＿２）の比率を１０対８．９〜９．１としたこと
を特徴とするダイヤモンドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20509190A JPH0492892A (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | ダイヤモンドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20509190A JPH0492892A (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | ダイヤモンドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0492892A true JPH0492892A (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=16501282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20509190A Pending JPH0492892A (ja) | 1990-08-03 | 1990-08-03 | ダイヤモンドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0492892A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01282193A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-11-14 | Yoichi Hirose | 気相法ダイヤモンドの合成法 |
| JPH01301586A (ja) * | 1988-05-28 | 1989-12-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンドの気相合成法 |
-
1990
- 1990-08-03 JP JP20509190A patent/JPH0492892A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01282193A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-11-14 | Yoichi Hirose | 気相法ダイヤモンドの合成法 |
| JPH01301586A (ja) * | 1988-05-28 | 1989-12-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンドの気相合成法 |
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