JPH0699237B2 - ダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド皮膜体 - Google Patents
ダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド皮膜体Info
- Publication number
- JPH0699237B2 JPH0699237B2 JP2161197A JP16119790A JPH0699237B2 JP H0699237 B2 JPH0699237 B2 JP H0699237B2 JP 2161197 A JP2161197 A JP 2161197A JP 16119790 A JP16119790 A JP 16119790A JP H0699237 B2 JPH0699237 B2 JP H0699237B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- reaction chamber
- base material
- manufacturing
- gas
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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及びダイヤモンド皮
膜体に関し、特に、四角状をなす（100）面の方向をほ
ぼ一定方向に揃えると共に、母材への付着性を良くする
ための新規な改良に関する。
膜体に関し、特に、四角状をなす（100）面の方向をほ
ぼ一定方向に揃えると共に、母材への付着性を良くする
ための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種のダイヤモンドの製造方法
およびダイヤモンド皮膜体としては種々あるが、その中
で代表的なものとして特開平１−282193号公報及び特開
平１−249697号公報に開示された方法が知られている。
およびダイヤモンド皮膜体としては種々あるが、その中
で代表的なものとして特開平１−282193号公報及び特開
平１−249697号公報に開示された方法が知られている。
まず、特開平１−282193号公報に開示された方法の場
合、含炭素化合物を不完全燃焼させ、この不完全燃焼領
域中又はその近傍の非酸化性雰囲気中に基板を設置し
て、この基板にダイヤモンドを析出させている。
合、含炭素化合物を不完全燃焼させ、この不完全燃焼領
域中又はその近傍の非酸化性雰囲気中に基板を設置し
て、この基板にダイヤモンドを析出させている。
また、特開平１−249697号公報に開示された方法の場
合、前述の特開平１−282193号公報のダイヤモンド合成
法と同じ合成法下で、燃焼領域を囲む導電性網を設置
し、燃焼領域を制御するようにした方法である。
合、前述の特開平１−282193号公報のダイヤモンド合成
法と同じ合成法下で、燃焼領域を囲む導電性網を設置
し、燃焼領域を制御するようにした方法である。
また、超硬合金へのダイヤモンド皮膜形成方法として
は、例えば、特開昭60−204695号公報に開示されている
ように、ダイヤモンド膜の形成に先立って超硬合金にイ
オンエッチング処理を施すことにより、超硬合金の表面
を活性化した後、この超硬合金と活性化した原料ガスと
を接触させる方法があった。
は、例えば、特開昭60−204695号公報に開示されている
ように、ダイヤモンド膜の形成に先立って超硬合金にイ
オンエッチング処理を施すことにより、超硬合金の表面
を活性化した後、この超硬合金と活性化した原料ガスと
を接触させる方法があった。
従来のダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド皮膜体
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。
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。
すなわち、従来技術も含めて、CVD法によるダイヤモン
ド合成で、合成されるダイヤモンド粒の形態を制御しよ
うとする思想は存在していない。
ド合成で、合成されるダイヤモンド粒の形態を制御しよ
うとする思想は存在していない。
前記形態とは、一般に、合成ダイヤモンドの場合、通常
の周知の方法で合成すると、六〜八面体などの自形を有
する形状となることを意味している。従って、従来は六
〜八面体のみであったが、ダイヤモンド粒の形態が、こ
の六〜八面体に限らず、例えば、四角状とし、その方向
性を揃えた場合には、装飾に限らず、工業分野において
も、その用途を拡大できるものであるが、従来は、その
ダイヤモンド粒の形態の方向性を制御すると云う技術思
想はないため、これらの要望には応じることができなか
った。
の周知の方法で合成すると、六〜八面体などの自形を有
する形状となることを意味している。従って、従来は六
〜八面体のみであったが、ダイヤモンド粒の形態が、こ
の六〜八面体に限らず、例えば、四角状とし、その方向
性を揃えた場合には、装飾に限らず、工業分野において
も、その用途を拡大できるものであるが、従来は、その
ダイヤモンド粒の形態の方向性を制御すると云う技術思
想はないため、これらの要望には応じることができなか
った。
また、超硬合金へのダイヤモンドの形成方法を開示した
特開昭60−204695号公報の方法の場合、ダイヤモンド皮
膜の方向性が揃えられていないため、付着強度が十分で
はなく、切刃の摩耗、チョッピング（一部欠損）等が見
られ、実用上において十分な耐久性を有することが困難
であった。
特開昭60−204695号公報の方法の場合、ダイヤモンド皮
膜の方向性が揃えられていないため、付着強度が十分で
はなく、切刃の摩耗、チョッピング（一部欠損）等が見
られ、実用上において十分な耐久性を有することが困難
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、四角状をなす（100）面の方向をほぼ一
定方向に揃えると共に、母材への付着性を良くするよう
にしたダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド皮膜体
を提供することを目的とする。
もので、特に、四角状をなす（100）面の方向をほぼ一
定方向に揃えると共に、母材への付着性を良くするよう
にしたダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド皮膜体
を提供することを目的とする。
本発明によるダイヤモンドの製造方法は、プラズマCVD
法により反応室内にメタン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、全ガス供給流量に対し、酸素
ガスの供給流量がほぼ22〜24％とすることにより、前記
ダイヤモンドの方向性を揃えるようにした方法である。
法により反応室内にメタン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、全ガス供給流量に対し、酸素
ガスの供給流量がほぼ22〜24％とすることにより、前記
ダイヤモンドの方向性を揃えるようにした方法である。
また、他の発明であるダイヤモンド皮膜体は、プラズマ
CVD法により、反応室内の母材上に形成されたダイヤモ
ンド皮膜体において、四角状をなす（100）面の方向が
ほぼ一定方向に揃えられている構成である。
CVD法により、反応室内の母材上に形成されたダイヤモ
ンド皮膜体において、四角状をなす（100）面の方向が
ほぼ一定方向に揃えられている構成である。
本発明によるダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド
皮膜体においては、反応室内に設けられた母材上にダイ
ヤモンドを形成する際に、励起された酸素でダイヤモン
ドをエッチングするため、ダイヤモンドは四角状をなす
形状となり、その面の方向が（100）面にほぼ揃えられ
る。
皮膜体においては、反応室内に設けられた母材上にダイ
ヤモンドを形成する際に、励起された酸素でダイヤモン
ドをエッチングするため、ダイヤモンドは四角状をなす
形状となり、その面の方向が（100）面にほぼ揃えられ
る。
従って、この面をほぼ一定方向に揃えることにより、工
業用の用途も拡大されると共に、酸素のエッチングによ
り母材への結合強度が増大することで、外部からの摩擦
（例えば、切削工具チップとして用いた場合等）に対す
るはがれ強度も増大する。
業用の用途も拡大されると共に、酸素のエッチングによ
り母材への結合強度が増大することで、外部からの摩擦
（例えば、切削工具チップとして用いた場合等）に対す
るはがれ強度も増大する。
以下、図面と共に本発明によるダイヤモンドの製造方法
及びダイヤモンド皮膜体の好適な実施例について詳細に
説明する。
及びダイヤモンド皮膜体の好適な実施例について詳細に
説明する。
第１図及び第２図は本発明によるダイヤモンドの製造方
法及びダイヤモンド皮膜体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図は合成ダ
イヤモンド皮膜体の形態を示す電子顕微鏡写真である。
法及びダイヤモンド皮膜体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図は合成ダ
イヤモンド皮膜体の形態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、マイロク波発振
機であり、このマイロク波発振機１は、導波管２を介し
て反応室３に接続されている。
機であり、このマイロク波発振機１は、導波管２を介し
て反応室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、前記マイロ
ク波発振機１からのマイロク波を吸収するための黒鉛等
からなるマイロク波吸収剤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、前記マイロ
ク波発振機１からのマイロク波を吸収するための黒鉛等
からなるマイロク波吸収剤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メタンガスを内蔵したメタンガスボ
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メタンガスを内蔵したメタンガスボ
ンベ11が第２バルブ12を介して接続されている。
従って、マイロク波発振機１を所定の出力で起動させ、
導波管２を通じて反応室３内にマイロク波を導入するこ
とによりマイロク波プラズマを発生させ、各バルブ10,1
2を開弁して酸素ガス及びメタンガスを反応室３内に供
給し、過熱された母材７の表面上において、メタンガス
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四角状のダイヤモンド皮膜体の析
出が行われると共に、励起された酸素ガスによつてダイ
ヤモンド皮膜体の方向性が揃うことになり、100の方向
性を有している。
導波管２を通じて反応室３内にマイロク波を導入するこ
とによりマイロク波プラズマを発生させ、各バルブ10,1
2を開弁して酸素ガス及びメタンガスを反応室３内に供
給し、過熱された母材７の表面上において、メタンガス
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四角状のダイヤモンド皮膜体の析
出が行われると共に、励起された酸素ガスによつてダイ
ヤモンド皮膜体の方向性が揃うことになり、100の方向
性を有している。
次に、本出願人が前述の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施例について説明す
る。
モンド皮膜体を合成した場合の実施例について説明す
る。
実験例 母材７としてシリコンウエハを用い、各炭素化合物とし
てメタンガス（CH4）、雰囲気ガスとして酸素（O2）ガ
スを用い、以下の条件で、光照射マイロク波プラズマCV
D法によりダイヤモンドを合成した。
てメタンガス（CH4）、雰囲気ガスとして酸素（O2）ガ
スを用い、以下の条件で、光照射マイロク波プラズマCV
D法によりダイヤモンドを合成した。
CH4……50SCCM O2……15SCCM（O2濃度23,077％） マイロク波出力……400W 真空度……40Torr 約３時間経過後に、シリコンウェハを取り出した結果、
シリコンウェハの表面に約30μｍのダイヤモンド皮膜体
が観察され、このダイヤモンド皮膜体の形態は、第２図
の電子顕微鏡写真に見られるように、四角状を示すと共
に、その面の方向が一定方向（100の方向）にほほ揃え
られている。
シリコンウェハの表面に約30μｍのダイヤモンド皮膜体
が観察され、このダイヤモンド皮膜体の形態は、第２図
の電子顕微鏡写真に見られるように、四角状を示すと共
に、その面の方向が一定方向（100の方向）にほほ揃え
られている。
尚、前述の実験例において、全ガス供給量に対する酸素
ガス（O2）の供給流量を15SCCM（O2濃度23,077％）とし
た場合について述べたが、この酸素ガス（O2）の供給流
量を、次のように、14SCCM及び16SCCMとして実験した。
ガス（O2）の供給流量を15SCCM（O2濃度23,077％）とし
た場合について述べたが、この酸素ガス（O2）の供給流
量を、次のように、14SCCM及び16SCCMとして実験した。
（１）．CH4＝50SCCM、O2＝14SCCM、マイロク波出力400
W、真空度40Torrの場合、自形が明確でなく、アモルフ
ァス成分等を含むダイヤモンドが生成された。
W、真空度40Torrの場合、自形が明確でなく、アモルフ
ァス成分等を含むダイヤモンドが生成された。
（２）．CH4＝50SCCM、O2＝16SCCM、マイロク波出力400
W、真空度40Torrの場合、全面には生成せず、一部にダ
イヤモンドが生成された。
W、真空度40Torrの場合、全面には生成せず、一部にダ
イヤモンドが生成された。
従って、酸素ガス（O2）の供給量としてのベストシード
は前述の15SCCM（O2濃度23,077％）であるが、14SCCM及
び16SCCMでも可能である。
は前述の15SCCM（O2濃度23,077％）であるが、14SCCM及
び16SCCMでも可能である。
本発明によるダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド
皮膜体は、以上のように構成されているため、次のよう
な効果を有することができる。
皮膜体は、以上のように構成されているため、次のよう
な効果を有することができる。
すなわち、含炭素化合物としてメタンガスを用い、雰囲
気ガスとしてほぼ22〜24％の割合で供給した酸素ガスを
用いているため、励起された酸素ガスによりダイヤモン
ドがエッチングされ、ダイヤモンドの形態を方向性の揃
った四角状の形状とすることができ、母材への結合強度
及びはがれ強度を向上させることができる。
気ガスとしてほぼ22〜24％の割合で供給した酸素ガスを
用いているため、励起された酸素ガスによりダイヤモン
ドがエッチングされ、ダイヤモンドの形態を方向性の揃
った四角状の形状とすることができ、母材への結合強度
及びはがれ強度を向上させることができる。
第１図及び第２図は、本発明によるダイヤモンドの製造
方法及びダイヤモンド皮膜体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
ダイヤモンド皮膜体の形態の結晶の構造をを示す電子顕
微鏡写真である。 ３は、反応室、７は母材である。
方法及びダイヤモンド皮膜体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
ダイヤモンド皮膜体の形態の結晶の構造をを示す電子顕
微鏡写真である。 ３は、反応室、７は母材である。
Claims (2)
- 【請求項１】プラズマCVD法により、反応室（３）内に
メタン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、全ガス供給流量に対し、酸素ガスの供給流
量がほぼ22〜24％とすることにより、前記ダイヤモンド
の方向性を揃えるようにしたことを特徴とするダイヤモ
ンドの製造方法。 - 【請求項２】プラズマCVD法により、反応室（３）内の
母材（７）表面に形成されたダイヤモンド皮膜体におい
て、四角状をなす（100）面の方向がほぼ一定方向に揃
えられていることを特徴とするダイヤモンド皮膜体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2161197A JPH0699237B2 (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | ダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド皮膜体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2161197A JPH0699237B2 (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | ダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド皮膜体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455394A JPH0455394A (ja) | 1992-02-24 |
| JPH0699237B2 true JPH0699237B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=15730434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2161197A Expired - Lifetime JPH0699237B2 (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | ダイヤモンドの製造方法及びダイヤモンド皮膜体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699237B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR930011413B1 (ko) | 1990-09-25 | 1993-12-06 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 겐큐쇼 | 펄스형 전자파를 사용한 플라즈마 cvd 법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH085748B2 (ja) * | 1988-05-28 | 1996-01-24 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンドの気相合成法 |
-
1990
- 1990-06-21 JP JP2161197A patent/JPH0699237B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0455394A (ja) | 1992-02-24 |
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