JPH0768077B2 - 高周波プラズマによるダイヤモンドの気相合成法 - Google Patents
高周波プラズマによるダイヤモンドの気相合成法Info
- Publication number
- JPH0768077B2 JPH0768077B2 JP62166198A JP16619887A JPH0768077B2 JP H0768077 B2 JPH0768077 B2 JP H0768077B2 JP 62166198 A JP62166198 A JP 62166198A JP 16619887 A JP16619887 A JP 16619887A JP H0768077 B2 JPH0768077 B2 JP H0768077B2
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- Japan
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- diamond
- high frequency
- frequency plasma
- water
- plasma
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高周波プラズマ中で炭素化合物を分解およ
び励起して、前記高周波プラズマの尾炎部に置かれた水
冷支持台上の基板表面にダイヤモンドを析出させる方法
に関するものである。
び励起して、前記高周波プラズマの尾炎部に置かれた水
冷支持台上の基板表面にダイヤモンドを析出させる方法
に関するものである。
一般に、高周波プラズマを利用してダイヤモンドを気相
合成する方法に用いられる装置として、例えば第１図に
概略断面図で示される高周波熱プラズマCVD装置が知ら
れている。
合成する方法に用いられる装置として、例えば第１図に
概略断面図で示される高周波熱プラズマCVD装置が知ら
れている。
この装置は、プラズマ発生用トーチＡとダイヤモンド析
出用チヤンバーＢからなり、まず、ガス導入口1a、1bか
らプラズマ発生用ガスとして、ArとH2をそれぞれ石英管
２内に導入し、一方高周波コイル３には高周波を印加し
て高周波プラズマ６を発生させ、この状態でガス導入口
1cからCH4などの炭素化合物を導入して、前記高周波プ
ラズマ６中にてこれを分解および励起し、前記高周波プ
ラズマの尾炎部に置かれた水冷支持台５上の基板４の表
面にダイヤモンドを析出させるものである。
出用チヤンバーＢからなり、まず、ガス導入口1a、1bか
らプラズマ発生用ガスとして、ArとH2をそれぞれ石英管
２内に導入し、一方高周波コイル３には高周波を印加し
て高周波プラズマ６を発生させ、この状態でガス導入口
1cからCH4などの炭素化合物を導入して、前記高周波プ
ラズマ６中にてこれを分解および励起し、前記高周波プ
ラズマの尾炎部に置かれた水冷支持台５上の基板４の表
面にダイヤモンドを析出させるものである。
しかし、上記の従来方法においては、基板上にグラフア
イトやアモルフアスカーボンが析出するのを抑制する目
的で、基板の表面温度が700〜1000℃の範囲内の温度に
なるように制御しているが、上記のように基板は常に超
高温のプラズマの照射を受けているので、これが置かれ
ている支持台を水冷しても、その表面温度は徐々に上昇
し、長時間の連続反応を行なうと、基体表面温度が上記
のダイヤモンドの合成に適した温度範囲から高い方に外
れてしまい、やがてグラフアイトやアモルフアスカーボ
ンが析出するようになるなどの問題があることから、合
成反応時間はせいぜい20分が限度であつて、合成反応時
間を長くしてダイヤモンドの層厚の肉厚化をはかつた
り、これの粗粒化をはかつたりすることはできないのが
現状である。
イトやアモルフアスカーボンが析出するのを抑制する目
的で、基板の表面温度が700〜1000℃の範囲内の温度に
なるように制御しているが、上記のように基板は常に超
高温のプラズマの照射を受けているので、これが置かれ
ている支持台を水冷しても、その表面温度は徐々に上昇
し、長時間の連続反応を行なうと、基体表面温度が上記
のダイヤモンドの合成に適した温度範囲から高い方に外
れてしまい、やがてグラフアイトやアモルフアスカーボ
ンが析出するようになるなどの問題があることから、合
成反応時間はせいぜい20分が限度であつて、合成反応時
間を長くしてダイヤモンドの層厚の肉厚化をはかつた
り、これの粗粒化をはかつたりすることはできないのが
現状である。
この発明は、上記の従来高周波プラズマによるダイヤモ
ンドの気相合成法のもつ問題点を解決するためになされ
たものであつて、 高周波プラズマ中で炭素化合物を分解および励起して、
前記高周波プラズマの尾炎部に置かれた水冷支持台上の
基板表面にダイヤモンドを析出させるに際して、 上記水冷支持台を移動自在とし、この水冷支持台上に複
数の基板を配置し、前記水冷支持台を移動させて、前記
水冷支持台上に置かれた複数の基板のそれぞれに対し
て、高周波プラズマの照射によるダイヤモンドの析出工
程と、高周波プラズマの照射から開放されて前記水冷支
持台内を冷却水によると冷却工程を交互に繰り返し施
し、 これによつて基板の表面温度の高周波プラズマによる過
熱を防止して、グラフアイトやアモルフアスカーボンの
析出を阻止するようにし、ダイヤモンドの層厚の厚膜化
や、これの粗粒化を可能とした点に特徴を有するもので
ある。
ンドの気相合成法のもつ問題点を解決するためになされ
たものであつて、 高周波プラズマ中で炭素化合物を分解および励起して、
前記高周波プラズマの尾炎部に置かれた水冷支持台上の
基板表面にダイヤモンドを析出させるに際して、 上記水冷支持台を移動自在とし、この水冷支持台上に複
数の基板を配置し、前記水冷支持台を移動させて、前記
水冷支持台上に置かれた複数の基板のそれぞれに対し
て、高周波プラズマの照射によるダイヤモンドの析出工
程と、高周波プラズマの照射から開放されて前記水冷支
持台内を冷却水によると冷却工程を交互に繰り返し施
し、 これによつて基板の表面温度の高周波プラズマによる過
熱を防止して、グラフアイトやアモルフアスカーボンの
析出を阻止するようにし、ダイヤモンドの層厚の厚膜化
や、これの粗粒化を可能とした点に特徴を有するもので
ある。
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
る。
実施例 １ 第２図に概略断面図で示される高周波熱プラズマCVD装
置を用い、本発明法１を実施した。
置を用い、本発明法１を実施した。
第２図に示される装置は、第１図に示される従来の高周
波熱プラズマCVD装置に比して、垂直横断面の形状が長
方形の水冷支持台５を冷却水循環の水平回転軸に串しざ
し状に取り付けて回転自在とし、この水冷支持台５の上
下面にそれぞれ鏡面研磨したMo製基板４を設置する以外
は、同一の構造を有するものである。
波熱プラズマCVD装置に比して、垂直横断面の形状が長
方形の水冷支持台５を冷却水循環の水平回転軸に串しざ
し状に取り付けて回転自在とし、この水冷支持台５の上
下面にそれぞれ鏡面研磨したMo製基板４を設置する以外
は、同一の構造を有するものである。
すなわち、第２図に示される装置を用い、まず、ガス導
入口1a、1bからプラズマ発生用ガスとして、ArとH2をA
r:40/min、H2:10/minの割合でそれぞれ石英管２内
に流入し、一方高周波コイル３には、周波数:4MHz、出
力:40KWの高周波を印加して、大気圧にて高周波プラズ
マ６を発生させ、この状態でガス導入口1cから炭素化合
物としてCH4ガスを0.8/minの割合で流入して、これを
前記高周波プラズマ中で分解および励起し、30秒おきに
180゜回転する水冷支持台５の上に置かれたMo製基板４
の表面に交互に、かつ繰り返しダイヤモンドを析出さ
せ、これを１時間行なうことによつて本発明法１を実施
した。
入口1a、1bからプラズマ発生用ガスとして、ArとH2をA
r:40/min、H2:10/minの割合でそれぞれ石英管２内
に流入し、一方高周波コイル３には、周波数:4MHz、出
力:40KWの高周波を印加して、大気圧にて高周波プラズ
マ６を発生させ、この状態でガス導入口1cから炭素化合
物としてCH4ガスを0.8/minの割合で流入して、これを
前記高周波プラズマ中で分解および励起し、30秒おきに
180゜回転する水冷支持台５の上に置かれたMo製基板４
の表面に交互に、かつ繰り返しダイヤモンドを析出さ
せ、これを１時間行なうことによつて本発明法１を実施
した。
実施例 ２ 第３図に同じく概略断面図で示される高周波熱プラズマ
CVD装置を用い、実施例１におけると同一の条件で本発
明法２を実施した。
CVD装置を用い、実施例１におけると同一の条件で本発
明法２を実施した。
すなわち、第３図に示される装置は、水冷支持台５を往
復移動自在とし、この水冷支持台５の上面の対称位置に
配置した２個の基板４にそれぞれ交互に高周波プラズマ
６の照射を行なう点で、第２図に示す装置と異るもので
ある。
復移動自在とし、この水冷支持台５の上面の対称位置に
配置した２個の基板４にそれぞれ交互に高周波プラズマ
６の照射を行なう点で、第２図に示す装置と異るもので
ある。
実施例 ３ 第４図に概略断面図で示される高周波熱プラズマCVD装
置を用い、本発明法３を実施した。
置を用い、本発明法３を実施した。
第４図に示される装置は、第１図に示される従来の高周
波熱プラズマCVD装置に比して、水冷支持台５を回転自
在とし、その中心を石英管２の中心からずらし、その上
に２個の基板４を対称位置に、かつそのうちの１個が高
周波プラズマ６の尾炎部で照射される位置に設置する以
外は、同一の構造をもつものである。
波熱プラズマCVD装置に比して、水冷支持台５を回転自
在とし、その中心を石英管２の中心からずらし、その上
に２個の基板４を対称位置に、かつそのうちの１個が高
周波プラズマ６の尾炎部で照射される位置に設置する以
外は、同一の構造をもつものである。
すなわち、第４図に示される装置を用い、まず、ガス導
入口1a、1bからプラズマ発生用ガスとして、ArとH2とを
Ar:20/min、H2:2/minの割合でそれぞれ石英管２内
に流入し、一方高周波コイル３には、周波数:13.56MH
z、出力:2KWの高周波を印加して、500torrの圧力にて高
周波プラズマ６を発生させ、この状態でガス導入口1cか
ら炭素化合物としてCH4ガスを50ml/minの割合で流入し
て、これを前記高周波プラズマ中で分解および励起し、
チヤンバーＢ内の圧力を8torrに維持しながら、30秒お
きに半回転する水冷支持台５の上に置かれた無研磨のMo
製基板４の表面に交互に、かつ繰り返しダイヤモンドを
析出させ、これを30分間行なうことによつて本発明法３
を実施した。
入口1a、1bからプラズマ発生用ガスとして、ArとH2とを
Ar:20/min、H2:2/minの割合でそれぞれ石英管２内
に流入し、一方高周波コイル３には、周波数:13.56MH
z、出力:2KWの高周波を印加して、500torrの圧力にて高
周波プラズマ６を発生させ、この状態でガス導入口1cか
ら炭素化合物としてCH4ガスを50ml/minの割合で流入し
て、これを前記高周波プラズマ中で分解および励起し、
チヤンバーＢ内の圧力を8torrに維持しながら、30秒お
きに半回転する水冷支持台５の上に置かれた無研磨のMo
製基板４の表面に交互に、かつ繰り返しダイヤモンドを
析出させ、これを30分間行なうことによつて本発明法３
を実施した。
比較例 １ また、比較の目的で、第１図に示される装置を用い、基
板４を固定とする以外は、本発明法１と同一の条件で従
来法１を行なつた。
板４を固定とする以外は、本発明法１と同一の条件で従
来法１を行なつた。
比較例 ２ 同じく、第１図に示される装置を用い、上記の本発明法
３と同一の条件で従来法２を行なつた。
３と同一の条件で従来法２を行なつた。
ついで、この結果形成された基板表面上の被膜をSEM、
Ｘ線回折、およびラマン分光分析により観察したとこ
ろ、本発明法１、２では、層厚がいずれも23μｍを有す
る均一なダイヤモンド膜が形成され、また本発明法３で
は、粒径：約30μｍの粒ぞろいのダイヤモンド粒子が形
成されていたのに対して、従来法１、２では、粒径:5μ
ｍ程度の点在するダイヤモンド粒子をグラフアイト膜が
覆つていた。
Ｘ線回折、およびラマン分光分析により観察したとこ
ろ、本発明法１、２では、層厚がいずれも23μｍを有す
る均一なダイヤモンド膜が形成され、また本発明法３で
は、粒径：約30μｍの粒ぞろいのダイヤモンド粒子が形
成されていたのに対して、従来法１、２では、粒径:5μ
ｍ程度の点在するダイヤモンド粒子をグラフアイト膜が
覆つていた。
上述のように、この発明の方法によれば、ダイヤモンド
の長時間に亘る気相合成によつても、グラフアイトやア
モルフアスカーボンが析出することがなく、ダイヤモン
ドを析出させることができるので、ダイヤモンドの厚膜
化および粗粒化が可能となるなど工業上有用な効果がも
たらされるのである。
の長時間に亘る気相合成によつても、グラフアイトやア
モルフアスカーボンが析出することがなく、ダイヤモン
ドを析出させることができるので、ダイヤモンドの厚膜
化および粗粒化が可能となるなど工業上有用な効果がも
たらされるのである。
第１図は従来方法の実施装置としての高周波熱プラズマ
CVD装置を示す概略断面図、第２図、第３図、および第
４図はこの発明の方法の実施装置としての高周波熱プラ
ズマCVD装置を示す概略断面図である。 １……ガス導入口、２……石英管、 ３……高周波コイル、４……基板、 ５……水冷支持台、６……高周波プラズマ、 Ａ……プラズマ発生用トーチ、 Ｂ……ダイヤモンド析出用チヤンバー。
CVD装置を示す概略断面図、第２図、第３図、および第
４図はこの発明の方法の実施装置としての高周波熱プラ
ズマCVD装置を示す概略断面図である。 １……ガス導入口、２……石英管、 ３……高周波コイル、４……基板、 ５……水冷支持台、６……高周波プラズマ、 Ａ……プラズマ発生用トーチ、 Ｂ……ダイヤモンド析出用チヤンバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沢 雄三 埼玉県大宮市北袋町１―297 三菱金属株 式会社中央研究所内 (72)発明者 山下 博明 埼玉県大宮市北袋町１―297 三菱金属株 式会社中央研究所内 (56)参考文献 特公 昭62−21757（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】高周波プラズマ中で炭素化合物を分解およ
び励起して、前記高周波プラズマの尾炎部に置かれた水
冷支持台上の基板表面にダイヤモンドを析出させる方法
において、 上記水冷支持台を移動自在とし、この水冷支持台上に複
数の基板を配置し、前記水冷支持台を移動させて、前記
複数の基板のそれぞれに高周波プラズマの照射と冷却を
交互に繰り返し施すことを特徴とする高周波プラズマに
よるダイヤモンドの気相合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62166198A JPH0768077B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | 高周波プラズマによるダイヤモンドの気相合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62166198A JPH0768077B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | 高周波プラズマによるダイヤモンドの気相合成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649893A JPS649893A (en) | 1989-01-13 |
| JPH0768077B2 true JPH0768077B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=15826909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62166198A Expired - Lifetime JPH0768077B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | 高周波プラズマによるダイヤモンドの気相合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0768077B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8049862B2 (en) * | 2008-08-08 | 2011-11-01 | Apple Inc. | Indium tin oxide (ITO) layer forming |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6221757A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-30 | 鳴海製陶株式会社 | フオルステライトセラミツクスの製造法 |
-
1987
- 1987-07-02 JP JP62166198A patent/JPH0768077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS649893A (en) | 1989-01-13 |
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