JPH0226895A - ダイヤモンド気相合成方法及びその装置 - Google Patents
ダイヤモンド気相合成方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH0226895A JPH0226895A JP17373388A JP17373388A JPH0226895A JP H0226895 A JPH0226895 A JP H0226895A JP 17373388 A JP17373388 A JP 17373388A JP 17373388 A JP17373388 A JP 17373388A JP H0226895 A JPH0226895 A JP H0226895A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- substrate
- diamond
- gas
- cooling
- 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
Links
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 title description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 12
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 7
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 4
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000002065 inelastic X-ray scattering Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- 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】
〔概 要〕
ダイヤモンドの気相合成方法およびその装置に係り、特
に基板を冷却させることなく高速でダイヤモンド膜を成
長させる方法およびその装置に関し、 ダイヤモンド膜をどのような下地の上にでも約10−/
h以上の速さで高速に成長させうる方法および装置を提
供することを目的とし、熱プラズマ発生装置に、水素お
よび気体の炭素化合物を含むガスを供給し、高周波誘導
によるアーク放電により生じた熱プラズマをプラズマジ
ェットとしてトーチ先端のノズルから噴出させ、このプ
ラズマジェットに冷却ガスを吹きつけることにより、該
熱プラズマを急冷させて、ラジカルの濃度が高く活性な
非平衡プラズマを生成し、該非平衡プラズマに被処理基
板を接触せしめて被処理基板上にダイヤモンドを高速に
成長させることを構成とする。
に基板を冷却させることなく高速でダイヤモンド膜を成
長させる方法およびその装置に関し、 ダイヤモンド膜をどのような下地の上にでも約10−/
h以上の速さで高速に成長させうる方法および装置を提
供することを目的とし、熱プラズマ発生装置に、水素お
よび気体の炭素化合物を含むガスを供給し、高周波誘導
によるアーク放電により生じた熱プラズマをプラズマジ
ェットとしてトーチ先端のノズルから噴出させ、このプ
ラズマジェットに冷却ガスを吹きつけることにより、該
熱プラズマを急冷させて、ラジカルの濃度が高く活性な
非平衡プラズマを生成し、該非平衡プラズマに被処理基
板を接触せしめて被処理基板上にダイヤモンドを高速に
成長させることを構成とする。
本発明はダイヤモンドの気相合成方法およびその装置に
係り、特に基板を冷却させることなく高速でダイヤモン
ド膜を成長させる方法およびその装置に関する。
係り、特に基板を冷却させることなく高速でダイヤモン
ド膜を成長させる方法およびその装置に関する。
ダイヤモンド膜は、熱伝導率が2000W/mkと銅の
4倍にも相当し、しかも硬度、絶縁性もすくれており、
半導体用のヒートシンク、回路基板材料として、理想的
な材料である。また、広い波長範囲で透光性にすぐれて
おり、光学材料としてすぐれている。さらに、ダイヤモ
ンドは、バンドギャップが5.4eVと広く、キャリア
移動度の高い半導体でもあり高温トランジスタ、高速ト
ランジスタ等の高性能デバイスとしても注目されている
。
4倍にも相当し、しかも硬度、絶縁性もすくれており、
半導体用のヒートシンク、回路基板材料として、理想的
な材料である。また、広い波長範囲で透光性にすぐれて
おり、光学材料としてすぐれている。さらに、ダイヤモ
ンドは、バンドギャップが5.4eVと広く、キャリア
移動度の高い半導体でもあり高温トランジスタ、高速ト
ランジスタ等の高性能デバイスとしても注目されている
。
C従来の技術〕
従来、良質のダイヤモンドを気相合成する方法として化
学気相成長法(Chemical Vapor Dep
osition、 CVD法)があるが、製膜速度が数
trm/hと遅いという欠点があった。
学気相成長法(Chemical Vapor Dep
osition、 CVD法)があるが、製膜速度が数
trm/hと遅いという欠点があった。
ダイヤモンドを高い速度で気相合成させるには、水素原
子や炭化水素ラジカル等の活性種を高い密度で基板上に
供給させなければならない。このような高いラジカル濃
度は熱プラズマを発生させることによりえられるが、熱
プラズマはその温度が5000℃以上と高いため、その
まま基板上に供給することはできない。そこで熱プラズ
マを急冷させ、高温での高いガス解離率をそのまま凍結
させた、低温でも高いラジカル濃度を有する非平衡プラ
ズマを基板上に供給させるという考えのちとに、RFプ
ラズマジェットCVD法 が発明された。この方法は、高周波誘導放電により発生
させた熱プラズマをプラズマジェットとして水冷基板に
ぶつけることにより熱プラズマを急冷させ、基板上にダ
イヤモンドを高速合成させる方法である。この方法では
101M/h以上の極めて高い製膜速度が得られている
。
子や炭化水素ラジカル等の活性種を高い密度で基板上に
供給させなければならない。このような高いラジカル濃
度は熱プラズマを発生させることによりえられるが、熱
プラズマはその温度が5000℃以上と高いため、その
まま基板上に供給することはできない。そこで熱プラズ
マを急冷させ、高温での高いガス解離率をそのまま凍結
させた、低温でも高いラジカル濃度を有する非平衡プラ
ズマを基板上に供給させるという考えのちとに、RFプ
ラズマジェットCVD法 が発明された。この方法は、高周波誘導放電により発生
させた熱プラズマをプラズマジェットとして水冷基板に
ぶつけることにより熱プラズマを急冷させ、基板上にダ
イヤモンドを高速合成させる方法である。この方法では
101M/h以上の極めて高い製膜速度が得られている
。
上記RFプラズマジェットCVD法では、基板表面温度
をダイヤモンド生成温度の上限(約1300℃)以下に
保ちながら熱プラズマの急冷効果を上げるために、基板
を十分に冷却しなくてはならずそのため、基板に対して
の制約が強かった。すなわち、基板としては熱伝導率が
高く、薄いものしか使用できなかった。
をダイヤモンド生成温度の上限(約1300℃)以下に
保ちながら熱プラズマの急冷効果を上げるために、基板
を十分に冷却しなくてはならずそのため、基板に対して
の制約が強かった。すなわち、基板としては熱伝導率が
高く、薄いものしか使用できなかった。
本発明は、ダイヤモンド膜をどのような下地の上にでも
約10廂/h以上の速さで高速に成長させうる方法およ
び装置を提供することを目的とする。
約10廂/h以上の速さで高速に成長させうる方法およ
び装置を提供することを目的とする。
上記課題は本発明によれば熱プラズマ発生装置に、水素
および気体の炭素化合物を含むガスを供給し、高周波誘
導によるアーク放電により生じた熱プラズマをプラズマ
ジェットとしてトーチ先端のノズルから噴出させ、この
プラズマジェットに冷却ガスを吹きつけることにより、
該熱プラズマを急冷させて、ラジカルの濃度が高く活性
な非平衡プラズマを生成し、該非平衡プラズマに被処理
基板を接触せしめて、被処理基板上にダイヤモンドを高
速に成長させることを特徴とする、ダイヤモンドの気相
合成方法によって解決される。
および気体の炭素化合物を含むガスを供給し、高周波誘
導によるアーク放電により生じた熱プラズマをプラズマ
ジェットとしてトーチ先端のノズルから噴出させ、この
プラズマジェットに冷却ガスを吹きつけることにより、
該熱プラズマを急冷させて、ラジカルの濃度が高く活性
な非平衡プラズマを生成し、該非平衡プラズマに被処理
基板を接触せしめて、被処理基板上にダイヤモンドを高
速に成長させることを特徴とする、ダイヤモンドの気相
合成方法によって解決される。
更に上記課題は本発明によればプラズマトーチ(13)
、放電ガス供給管(14)及び高周波電源(16)を
具備し、真空チャンバ(19)内の基板(18)上に高
周波誘導プラズマトーチ)CVD法によりダイヤモンド
を気相合成させるダイヤモンド気相合成装置において、 前記プラズマトーチ(13)のノズル直下に、前記プラ
ズマトーチ(13)から発生した熱プラズマを急冷させ
るための冷却ガス噴出口(24)を設け、前記プラズマ
トーチ(13)と、基板を支持する基板ホルダー(19
)の位置が共に個々に調整可能であることを特徴とする
ダイヤモンド気相合成装置により解決される。
、放電ガス供給管(14)及び高周波電源(16)を
具備し、真空チャンバ(19)内の基板(18)上に高
周波誘導プラズマトーチ)CVD法によりダイヤモンド
を気相合成させるダイヤモンド気相合成装置において、 前記プラズマトーチ(13)のノズル直下に、前記プラ
ズマトーチ(13)から発生した熱プラズマを急冷させ
るための冷却ガス噴出口(24)を設け、前記プラズマ
トーチ(13)と、基板を支持する基板ホルダー(19
)の位置が共に個々に調整可能であることを特徴とする
ダイヤモンド気相合成装置により解決される。
本発明では、熱プラズマを急冷させる手段として、基板
を冷却させるのではなく、プラズマジェットにガスを吹
きつける方法(ガス冷却法)を用いることが特徴である
。この方法は、プラズマジェットと室温程度のガスを強
制的に混合させることにより、瞬間的に熱プラズマを冷
却させるので、基板とはまったく無関係に、非平衡プラ
ズマを作り出すことができる。したがって、この非平衡
プラズマ中に被処理物を、ダイヤモンドが生成可能な温
度になるように調整して保持しておくだけで、その表面
にダイヤモンドを高速で合成させることができる。本発
明で水素はキャリアガスとしてばかりでなく、ダイヤモ
ンド生成反応において本質的な役割をしており、すなわ
ち、炭素化合物の分解反応、非ダイヤモンド炭素のエツ
チング反応のために用いられる。また、原料ガスとして
は炭素化合物であれば、どのようなものでもかまわない
が、炭化水素や、分子内に0.N、ハロゲン等を含む有
機物が好ましい。また、原料ガスは放電ガスとしてでは
なく、冷却ガスとして導入してもかまわない。
を冷却させるのではなく、プラズマジェットにガスを吹
きつける方法(ガス冷却法)を用いることが特徴である
。この方法は、プラズマジェットと室温程度のガスを強
制的に混合させることにより、瞬間的に熱プラズマを冷
却させるので、基板とはまったく無関係に、非平衡プラ
ズマを作り出すことができる。したがって、この非平衡
プラズマ中に被処理物を、ダイヤモンドが生成可能な温
度になるように調整して保持しておくだけで、その表面
にダイヤモンドを高速で合成させることができる。本発
明で水素はキャリアガスとしてばかりでなく、ダイヤモ
ンド生成反応において本質的な役割をしており、すなわ
ち、炭素化合物の分解反応、非ダイヤモンド炭素のエツ
チング反応のために用いられる。また、原料ガスとして
は炭素化合物であれば、どのようなものでもかまわない
が、炭化水素や、分子内に0.N、ハロゲン等を含む有
機物が好ましい。また、原料ガスは放電ガスとしてでは
なく、冷却ガスとして導入してもかまわない。
放電ガスや冷却ガスに、計、He等の不活性ガスを混合
してもかまわない。この場合、プラズマの安定性は向上
するが、製膜速度は低下する。
してもかまわない。この場合、プラズマの安定性は向上
するが、製膜速度は低下する。
また、放電ガスや冷却ガスに非晶質炭素等の非ダイヤモ
ンド炭素のエツチング効果を上げるため、0□、 11
□0 、 H20t、 Co等の酸化性ガスを少量混合
させてもかまわない。
ンド炭素のエツチング効果を上げるため、0□、 11
□0 、 H20t、 Co等の酸化性ガスを少量混合
させてもかまわない。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず第1図を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明のガス冷却を用いたRFプラズマジェッ
トCVD法でのダイヤモンド合成の原理図である。(1
)は高周波コイル、(2)は水冷プラズマチューブ、(
3)は放電ガス、(4)はプラズマジェット、(5)は
冷却ガス噴出口、(6)は冷却ガス、(7)は基板、(
8)はダイヤモンド膜、(9)は高周波電源、(10)
はアーク、(11)は非平衡プラズマ、(12)はノズ
ルである。
トCVD法でのダイヤモンド合成の原理図である。(1
)は高周波コイル、(2)は水冷プラズマチューブ、(
3)は放電ガス、(4)はプラズマジェット、(5)は
冷却ガス噴出口、(6)は冷却ガス、(7)は基板、(
8)はダイヤモンド膜、(9)は高周波電源、(10)
はアーク、(11)は非平衡プラズマ、(12)はノズ
ルである。
水素ガスと炭化化合物ガスからなる放電ガス(3)を水
冷プラズマチューブ(2)に流し高周波誘導によりアー
ク放電(10)をおこすことにより、放電ガスは急激に
加熱され、水冷プラズマチューブ(2)内で10000
℃以上の熱プラズマとなる。この際、急激な温度上昇に
よる体積膨張により、熱プラズマは超音速のプラズマジ
ェット (4)となり、ノズル(12)から噴出する。
冷プラズマチューブ(2)に流し高周波誘導によりアー
ク放電(10)をおこすことにより、放電ガスは急激に
加熱され、水冷プラズマチューブ(2)内で10000
℃以上の熱プラズマとなる。この際、急激な温度上昇に
よる体積膨張により、熱プラズマは超音速のプラズマジ
ェット (4)となり、ノズル(12)から噴出する。
このプラズマジェットに冷却ガス(6)として水素ガス
を勢い良く吹きつけ強制混合させることにより、熱プラ
ズマを急冷させ、非平衡プラズマ(11)を発生させる
。この非平衡プラズマ中に基板(7)を置くと、その表
面にダイヤモンド膜(8)が成長する。
を勢い良く吹きつけ強制混合させることにより、熱プラ
ズマを急冷させ、非平衡プラズマ(11)を発生させる
。この非平衡プラズマ中に基板(7)を置くと、その表
面にダイヤモンド膜(8)が成長する。
このように本発明では、これまでのRFプラズマジェッ
1−CVD法にくらべ、基板とまったく無関係に熱プラ
ズマを急冷できるため、基板にたいする制約がなく、ど
のような基板上にでもダイヤモンドを高速に成長させる
ことができる。
1−CVD法にくらべ、基板とまったく無関係に熱プラ
ズマを急冷できるため、基板にたいする制約がなく、ど
のような基板上にでもダイヤモンドを高速に成長させる
ことができる。
第2図は本発明を実施するガス冷却RFプラズマジェッ
トCVD法によるダイヤモンド合成装置の模式図であり
、図中(13)はプラズマトーチ、(14)は放電ガス
供給管、(15)高周波電源、(16)はトーチ用冷却
水配管、(17)は基板ホルダ、(18)は基板、 (
19)は真空チャンバ、(2o)は排気系、(21)は
トーチマニュブレーク、(22)は流量計、(23)は
ガスボンベ、(24)は冷却ガス噴出口、(25)は基
板マニュプレータである。
トCVD法によるダイヤモンド合成装置の模式図であり
、図中(13)はプラズマトーチ、(14)は放電ガス
供給管、(15)高周波電源、(16)はトーチ用冷却
水配管、(17)は基板ホルダ、(18)は基板、 (
19)は真空チャンバ、(2o)は排気系、(21)は
トーチマニュブレーク、(22)は流量計、(23)は
ガスボンベ、(24)は冷却ガス噴出口、(25)は基
板マニュプレータである。
プラズマトーチ(11)は水冷石英製のプラズマチュー
ブに水冷銅パイプの高周波コイルをまいた構造となって
いる。プラズマトーチ(13)および基板ホルダ(17
)は、それぞれのマユュブレータ(21)、 (25)
により、位置と向きをコントロールできるため、大面積
の基板や複雑な表面形状の被処理物の上にも均一にダイ
ヤモンド膜を成長させることができる。また、本模式図
には示していないが、基板温度を制御するために基板加
熱用ヒー夕や水冷機構が取りつけられても良い。
ブに水冷銅パイプの高周波コイルをまいた構造となって
いる。プラズマトーチ(13)および基板ホルダ(17
)は、それぞれのマユュブレータ(21)、 (25)
により、位置と向きをコントロールできるため、大面積
の基板や複雑な表面形状の被処理物の上にも均一にダイ
ヤモンド膜を成長させることができる。また、本模式図
には示していないが、基板温度を制御するために基板加
熱用ヒー夕や水冷機構が取りつけられても良い。
去上拠よ
基板として5X5X0.2mmのStウェハを用い、チ
ャンバ内を2 x 10−3Torrまで排気した後、
放電ガスとして水素を1kg/cniの圧力で101/
min、メタンを1kg/calの圧力で80ml/m
in、、冷却ガスとして水素を1kg/cnの圧力で1
01/minそれぞれ流し、真空チャンバ内の圧力を2
00Torrに保持した。冷却ガスは、トーチノズルの
1fl下に設置した4本の噴出口からプラズマジェット
にむけて噴出された。高周波電源より周波数27.12
MH21に−の高周波出力を高周波コイルに印加し、プ
ラズマジェットを発生させた。次に、基板をゆっくりト
ーチに近づけ、ノズル−基板間距離を5龍で固定し、こ
の状態で10分間製膜を行った。そしてできたダイヤモ
ンドを走査電子顕微鏡(SEM)、X線回折、ラマン分
光、硬度測定により評価した。
ャンバ内を2 x 10−3Torrまで排気した後、
放電ガスとして水素を1kg/cniの圧力で101/
min、メタンを1kg/calの圧力で80ml/m
in、、冷却ガスとして水素を1kg/cnの圧力で1
01/minそれぞれ流し、真空チャンバ内の圧力を2
00Torrに保持した。冷却ガスは、トーチノズルの
1fl下に設置した4本の噴出口からプラズマジェット
にむけて噴出された。高周波電源より周波数27.12
MH21に−の高周波出力を高周波コイルに印加し、プ
ラズマジェットを発生させた。次に、基板をゆっくりト
ーチに近づけ、ノズル−基板間距離を5龍で固定し、こ
の状態で10分間製膜を行った。そしてできたダイヤモ
ンドを走査電子顕微鏡(SEM)、X線回折、ラマン分
光、硬度測定により評価した。
合成されたダイヤモンド膜は厚さ約20戸のはっきりし
た自形を有する緻密な多結晶体であった。
た自形を有する緻密な多結晶体であった。
X&1回折では、立方晶ダイヤモンドのシャープなピー
クのみが検出された。ラマンスペクトルでは、1333
cm−’″のダイヤモンドのピークのみが検出され、グ
ラファイトや非晶質炭素によるピークは検出されなかっ
た。また、ビッカース硬度は荷重500gで約tooo
okg/cnlと天然ダイヤモンドと同等の値であった
。
クのみが検出された。ラマンスペクトルでは、1333
cm−’″のダイヤモンドのピークのみが検出され、グ
ラファイトや非晶質炭素によるピークは検出されなかっ
た。また、ビッカース硬度は荷重500gで約tooo
okg/cnlと天然ダイヤモンドと同等の値であった
。
以上の結果より、合成されたダイヤモンドは、良質の多
結晶膜であり、また、製膜速度は100J!Tn/hに
も達していることがわかった。
結晶膜であり、また、製膜速度は100J!Tn/hに
も達していることがわかった。
実施±1
実施例1と同様の装置を用い、トーチノズル(12)か
らガス噴出口(5)までの距離を変え、基板表面温度が
約1000℃になるようにトーチノズルから基板(7)
までの距離を調整してダイヤモンドの合成を行った。製
膜条件は、 基板 M o 5x5x0.5 **
(水冷なし)放電ガス 水素 10 1/m
inメタン 80 ml/min 冷却ガス 水素 10 1/min圧力
200 TorrRFパワー
1 kW製膜時間 1
h である。この結果を第1表に示す。
らガス噴出口(5)までの距離を変え、基板表面温度が
約1000℃になるようにトーチノズルから基板(7)
までの距離を調整してダイヤモンドの合成を行った。製
膜条件は、 基板 M o 5x5x0.5 **
(水冷なし)放電ガス 水素 10 1/m
inメタン 80 ml/min 冷却ガス 水素 10 1/min圧力
200 TorrRFパワー
1 kW製膜時間 1
h である。この結果を第1表に示す。
第1表
プラズマ発生条件、基板温度が同じであるにもかかわら
ず、膜厚に大きな差が生じたのは、冷却ガス噴出口がノ
ズルに近い程、熱プラズマの急冷効果が高くなるため、
基板表面に供給される活性種の量が多くなり、製膜速度
が速くなるからである。
ず、膜厚に大きな差が生じたのは、冷却ガス噴出口がノ
ズルに近い程、熱プラズマの急冷効果が高くなるため、
基板表面に供給される活性種の量が多くなり、製膜速度
が速くなるからである。
以上説明したように本発明にかかるガス冷却RFプラズ
マジェットCVD法によれば、100m/h程度の速い
製膜速度で良質のダイヤモンドを、基板の冷却なしに形
成させることができ、ダイヤモンドコーティングの応用
範囲を大幅に広げることができる。さらに、半導体用の
ダイヤモンドヒートシンクやダイヤモンド回路基板の実
現を前進させることができた。
マジェットCVD法によれば、100m/h程度の速い
製膜速度で良質のダイヤモンドを、基板の冷却なしに形
成させることができ、ダイヤモンドコーティングの応用
範囲を大幅に広げることができる。さらに、半導体用の
ダイヤモンドヒートシンクやダイヤモンド回路基板の実
現を前進させることができた。
第1図は本発明のガス冷却を用いたRFプラズマジェッ
トCVD法でのダイヤモンド合成の原理図であり、 第2図は、本発明を実施するガス冷却RFプラズマジェ
・ノドCVD法によるダイヤモンド合成装置の模式図で
ある。 (1)・・・高周波コイル、 (2)・・・水冷プラズマチューブ、 (3)・・・放電ガス、 (4)・・・プラズマジェット、 (5)・・・冷却ガス噴出口、(6)・・・冷却ガス、
(7)・・・基板、 (8)・・・ダイヤモンド膜、(9)・・・高周波電源
、・・・アーク、 ・・・非平衡プラズマ、(12)・・・ノズル、・・・
プラズマトーチ、 ・・・放電ガス供給管、(15)・・・高周波電源、・
・・トーチ用冷却水配管、 ・・・基板ホルダ、 (18)・・・基板、・・・
真空チャンバ、(20)・・・排気系、・・・トーチ
マニュプレータ、 ・・・流量計、 (23)・・・ガスボンベ、
・・・冷却ガス噴出口、 ・・・基板マニュプレータである。
トCVD法でのダイヤモンド合成の原理図であり、 第2図は、本発明を実施するガス冷却RFプラズマジェ
・ノドCVD法によるダイヤモンド合成装置の模式図で
ある。 (1)・・・高周波コイル、 (2)・・・水冷プラズマチューブ、 (3)・・・放電ガス、 (4)・・・プラズマジェット、 (5)・・・冷却ガス噴出口、(6)・・・冷却ガス、
(7)・・・基板、 (8)・・・ダイヤモンド膜、(9)・・・高周波電源
、・・・アーク、 ・・・非平衡プラズマ、(12)・・・ノズル、・・・
プラズマトーチ、 ・・・放電ガス供給管、(15)・・・高周波電源、・
・・トーチ用冷却水配管、 ・・・基板ホルダ、 (18)・・・基板、・・・
真空チャンバ、(20)・・・排気系、・・・トーチ
マニュプレータ、 ・・・流量計、 (23)・・・ガスボンベ、
・・・冷却ガス噴出口、 ・・・基板マニュプレータである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、熱プラズマ発生装置に、水素および気体の炭素化合
物を含むガスを供給し、高周波誘導によるアーク放電に
より生じた熱プラズマをプラズマジェットとしてトーチ
先端のノズルから噴出させ、このプラズマジェットに冷
却ガスを吹きつけることにより、該熱プラズマを急冷さ
せて、ラジカルの濃度が高く活性な非平衡プラズマを生
成し、該非平衡プラズマに被処理基板を接触せしめて、
被処理基板上にダイヤモンドを高速に成長させることを
特徴とする、ダイヤモンドの気相合成方法。 2、プラズマトーチ(13)、放電ガス供給管(14)
及び高周波電源(16)を具備し、真空チャンバ(19
)内の基板(18)上に高周波誘導プラズマジェットC
VD法によりダイヤモンドを気相合成させるダイヤモン
ド気相合成装置において、前記プラズマトーチ(13)
のノズル直下に、前記プラズマトーチ(13)から発生
した熱プラズマを急冷させるための冷却ガス噴出口(2
4)を設け、前記プラズマトーチ(13)と、基板を支
持する基板ホルダー(19)の位置が共に個々に調整可
能であることを特徴とするダイヤモンド気相合成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17373388A JPH0226895A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | ダイヤモンド気相合成方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17373388A JPH0226895A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | ダイヤモンド気相合成方法及びその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0226895A true JPH0226895A (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=15966127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17373388A Pending JPH0226895A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | ダイヤモンド気相合成方法及びその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0226895A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5256205A (en) * | 1990-05-09 | 1993-10-26 | Jet Process Corporation | Microwave plasma assisted supersonic gas jet deposition of thin film materials |
US5356672A (en) * | 1990-05-09 | 1994-10-18 | Jet Process Corporation | Method for microwave plasma assisted supersonic gas jet deposition of thin films |
US5571332A (en) * | 1995-02-10 | 1996-11-05 | Jet Process Corporation | Electron jet vapor deposition system |
US6800336B1 (en) | 1999-10-30 | 2004-10-05 | Foernsel Peter | Method and device for plasma coating surfaces |
-
1988
- 1988-07-14 JP JP17373388A patent/JPH0226895A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5256205A (en) * | 1990-05-09 | 1993-10-26 | Jet Process Corporation | Microwave plasma assisted supersonic gas jet deposition of thin film materials |
US5356672A (en) * | 1990-05-09 | 1994-10-18 | Jet Process Corporation | Method for microwave plasma assisted supersonic gas jet deposition of thin films |
US5571332A (en) * | 1995-02-10 | 1996-11-05 | Jet Process Corporation | Electron jet vapor deposition system |
US6800336B1 (en) | 1999-10-30 | 2004-10-05 | Foernsel Peter | Method and device for plasma coating surfaces |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5403399A (en) | Method and apparatus for vapor deposition of diamond | |
US5366556A (en) | Process and apparatus for production of diamond-like films | |
JPH0226895A (ja) | ダイヤモンド気相合成方法及びその装置 | |
RU2032765C1 (ru) | Способ нанесения алмазного покрытия из паровой фазы и устройство для его осуществления | |
JPH01179789A (ja) | ダイヤモンドの気相成長方法と熱プラズマ堆積方法およびプラズマ噴射装置 | |
JPH01201481A (ja) | 高圧相窒化ほう素の気相合成方法及び装置 | |
JPH0226894A (ja) | ダイヤモンドの気相合成方法および装置 | |
JPS6054996A (ja) | ダイヤモンドの合成法 | |
JPH0449520B2 (ja) | ||
JPH01100092A (ja) | ダイヤモンドの気相合成方法及び装置 | |
JPH01239090A (ja) | ダイヤモンド熱プラズマ気相合成方法及び装置 | |
JPH0660411B2 (ja) | 光プラズマ気相合成方法及び装置 | |
JPS63310795A (ja) | マイクロ波プラズマジェットによるダイヤモンド気相合成方法 | |
JPS63282200A (ja) | ダイヤモンドの化学気相成長方法 | |
JPH0449517B2 (ja) | ||
JPH01305896A (ja) | ダイヤモンド気相合成方法 | |
JP2840750B2 (ja) | 被膜形成方法 | |
JPH03208892A (ja) | ダイヤモンド膜の合成方法および装置 | |
JPH0667797B2 (ja) | ダイヤモンドの合成方法 | |
JPH0674199B2 (ja) | ダイヤモンドの合成方法 | |
KR100312008B1 (ko) | 플라즈마제트를이용하여다이아몬드를고속으로제조하는방법 | |
JPH0255295A (ja) | ダイヤモンドの気相合成装置およびダイヤモンドの気相合成方法 | |
JPH05163097A (ja) | ダイヤモンド気相合成法 | |
JPH04219337A (ja) | ダイヤモンドの合成方法および装置 | |
JPH0814024B2 (ja) | 高圧相窒化ホウ素の気相合成法 |