JPS62256796A - Production of diamond - Google Patents

Production of diamond

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JPS62256796A
JPS62256796A JP883587A JP883587A JPS62256796A JP S62256796 A JPS62256796 A JP S62256796A JP 883587 A JP883587 A JP 883587A JP 883587 A JP883587 A JP 883587A JP S62256796 A JPS62256796 A JP S62256796A
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diamond
reaction vessel
plasma
base material
substrate
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Akihiko Ikegaya
明彦 池ヶ谷
Masaaki Tobioka
正明 飛岡
Toshio Nomura
俊雄 野村
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To produce the title diamond having excellent adhesive strength to a substrate by activating a gaseous mixture of hydrogen and hydrocarbons under specified conditions, and then depositing diamond on the heated surface of the substrate. CONSTITUTION:The gaseous mixture of hydrogen and hydrocarbons is supplied from a raw gas supply port 4 into a reaction vessel 1 kept at 0.01-100Torr. Capacity coupling power is supplied between a thermion emitting material 2 and the electrode in the reaction vessel 1 or the reaction vessel 1 itself (when the vessel is conductive) or an external electrode 5 provided on the outside of the reaction vessel 1 (when the vessel is insulating) by using the thermion emitting material 2 heated at >=1,600 deg.C and a high-frequency power source 7 to generate high-frequency plasma, hence the gaseous mixture is decomposed, excited, and activated, and diamond is deposited on the surface of the substrate 3 heated at 600-1,200 deg.C by an external heater 6.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤモンドの低圧気相合成法の改良に関す
るもので、ダイヤモンド以外の構造を有する炭素を殆ど
含有しない、完全塵の極めて高い結晶質ダイヤモンド膜
を合成し得る方法であり、かつ工業的な規模での量産を
可能ならしめるダイヤモンドの低圧気相合成方法に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an improvement in the low-pressure gas phase synthesis method for diamond. The present invention relates to a low-pressure vapor phase synthesis method for diamond, which is a method for synthesizing a diamond film and enables mass production on an industrial scale.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

゛従来ダイヤモンドの合成は、高温高圧下で行なわれ、
処理費用は高価なものであったが近年超高圧を用いずに
低圧下でダイヤモンドを合成する低圧気相合成法が開発
された。
゛Conventionally, diamond synthesis was carried out under high temperature and pressure.
Although the processing cost was high, in recent years a low-pressure vapor phase synthesis method has been developed that synthesizes diamond under low pressure without using ultra-high pressure.

ダイヤモンドの気相合成方法には■プラズマを利用する
高周波プラズマCVD法、マイクロ波プラズマCVD法
■イオン粒子を利用するイオン化蒸着法、イオンビーム
蒸着法■中性の粒子を利用する熱電子放射CVD法など
が知られている。
Methods for vapor phase synthesis of diamond include ■ High-frequency plasma CVD method and microwave plasma CVD method that use plasma ■ Ionization vapor deposition method and ion beam deposition method that use ion particles ■ Thermionic emission CVD method that uses neutral particles etc. are known.

これらのうち■及び■の方法を用いると結晶質のダイヤ
モンド膜を合成することが可能であり、■方法では非晶
質のダイヤモンド状炭素膜が得られている。結晶質のダ
イヤモンド膜は硬度が極めて高いため、耐摩部品の表面
被覆や、切削工具の表面被覆膜への適用、熱伝導率が高
い性質を利用した半導体デバイスのヒートシンク部材へ
の適用、さらにバンドギャップが大きいということから
不純物のドープを行ない半導体素子としての適用も精力
的に検討されている。
Among these methods, it is possible to synthesize a crystalline diamond film using the methods (1) and (2), and an amorphous diamond-like carbon film has been obtained using the method (2). Crystalline diamond film has extremely high hardness, so it can be used as a surface coating for wear-resistant parts, as a surface coating for cutting tools, and because of its high thermal conductivity, it can be used as a heat sink component for semiconductor devices. Since the gap is large, doping with impurities and applying it as a semiconductor device is also being actively investigated.

〔発明が解決しようとする問題点 〕[Problem that the invention seeks to solve]

■プラズマを利用する高周波プラズマCVD法、マイク
ロ波プラズマCVD法は熱電子放射材CVD法で合成し
たダイヤモンド膜と比較するとダイヤモンド構造以外の
も゛り造をもつ炭素含有量が極めて少なくまた双晶など
の欠陥が殆ど存在しない結晶性の優れたダイヤモンドを
合成することが可能であり、ダイヤモンド膜の物性値、
例えば電気抵抗、硬度などもより高い値を示し、不純物
を殆ど含まない単結晶のダイヤモンドにより近い値を示
す。即ちダイヤモンドの膜質に関しては熱電子放射材C
VD法によるよりも良質のものが得られる。
■High-frequency plasma CVD and microwave plasma CVD methods that use plasma have extremely low carbon content with structures other than diamond structure, and twin crystals, etc., compared to diamond films synthesized by thermionic emitter CVD method. It is possible to synthesize diamond with excellent crystallinity, which has almost no defects, and the physical properties of the diamond film,
For example, its electrical resistance and hardness exhibit higher values, and values closer to single-crystal diamond, which contains almost no impurities. In other words, regarding the film quality of diamond, thermionic emitting material C
Better quality can be obtained than by the VD method.

しかしながら電気的エネルギーによる低温プラズマによ
り原料ガスを分解、励起して活性化する方法は放電プラ
ズマの特有の性質により、基材の形状の影習を受け、放
電状態に差異が生じ、プラズマが均一に分布しないとい
う欠点がある。
However, due to the unique properties of discharge plasma, the method of decomposing and exciting raw material gas using low-temperature plasma using electrical energy is affected by the shape of the base material, resulting in differences in the discharge state and the plasma not being uniform. The disadvantage is that it is not distributed.

例えば、基体がシャープなエツジを有する場合には先端
部で強い放電が生じ、プラズマの分布が不均一となり、
均一なコーティングが難かしいという欠点がある。また
基体の形状が複雑形状であったり、大きな凹凸が存在し
てもプラズマは不拘−丁)なり、均一なコーティングは
不可能であった。
For example, if the substrate has sharp edges, a strong discharge will occur at the tip, resulting in uneven plasma distribution.
The disadvantage is that uniform coating is difficult. Further, even if the shape of the substrate is complex or there are large irregularities, the plasma becomes unrestricted, making uniform coating impossible.

さらに、放電プラズマだけで原料ガスを活性化し、ダイ
ヤモンドを合成する方法では高いプラズマ強度を必要と
し、かかる高いエネルギー密度を有するプラズマを実現
させるためには一般に用いられている導波管に垂直に反
応管を貫通させて、導波管内部にある反応容器内でマイ
クロ波プラズマを形成させるマイクロ波プラズマCVD
装置や誘導結合型の給電方式により高出力の高周波を負
荷してプラズマを形成させるRFプラズマCVD装置に
よって可能である。これらの装置の有するダイヤモンド
合成可能領域は狭い範囲に限られたもので、工業的規模
での大型化、量産化を考えた場合大きな障害となるもの
であった。
Furthermore, the method of activating source gas and synthesizing diamond using discharge plasma alone requires high plasma intensity, and in order to realize plasma with such high energy density, the reaction is perpendicular to the generally used waveguide. Microwave plasma CVD in which microwave plasma is formed in a reaction vessel inside a waveguide by penetrating the tube.
This is possible with an RF plasma CVD device that forms plasma by applying high-power radio frequency waves using an inductively coupled power supply method. The range in which these devices can synthesize diamonds is limited to a narrow range, which poses a major obstacle when considering upsizing and mass production on an industrial scale.

■イオン粒子を利用するイオン化蒸着法、イオンビーム
蒸着法では非晶質構造のダイヤモンド状炭素が出来やす
く、結晶性の良いダイヤモンドを得、゛ることか難カル
いという現状である。
■Ionization vapor deposition methods and ion beam vapor deposition methods that use ion particles tend to produce diamond-like carbon with an amorphous structure, making it difficult to obtain diamonds with good crystallinity.

■熱電子放射材CVD法は、プラズマを用いないため基
材の形状に影響されないものの■で述べた方法で合成さ
れるダイヤモンドの膜質特にマイクロ波プラズマCVD
によるものよりも劣っている。
■Thermionic emitting material CVD method does not use plasma and is not affected by the shape of the base material, but the quality of the diamond film synthesized by the method described in
inferior to that of

またダイヤモンドが析出する反応領域が狭いという欠点
を有している。これは熱電子放射材によって分解、励起
され活性化状態にある反応ガスの寿命が短いためである
Another drawback is that the reaction region in which diamond is precipitated is narrow. This is because the life of the reactive gas, which is decomposed and excited by the thermionic emitting material and is in an activated state, is short.

ダイヤモンドが基材に析出するためには反応ガスが活性
化状態を保ったままで基体に到達しなければならないの
で活性化状態にある反応ガスの寿命が短いと熱電子放射
材と基材との距離が必然的に制限されるため、反応領域
が狭くなってしまう。
In order for diamond to precipitate on the base material, the reactive gas must reach the base material while maintaining its activated state.If the lifetime of the reactive gas in the activated state is short, the distance between the thermionic emitting material and the base material will increase. is inevitably limited, resulting in a narrow reaction area.

従って大きな基材や多量の基材への処理が難しく工業的
規模の生産への大きな障害となっていた。
Therefore, it has been difficult to process large base materials or large quantities of base materials, which has been a major obstacle to industrial scale production.

以上の様に現状のダイヤモンドコーティングプロセスで
はいずれのプロセスも反応領域を拡大しにくいという欠
点を持っており、マイクロ波プラズマCVDによるもの
と同等以上のダイヤモンド膜質を有し、広範囲な反応領
域において複雑形状、鋭利な形状を有する基材に対して
コーティング股のつきまわりが良く、均一にコーティン
グが可能で、しかも多量の基材が同時に処理出来るダイ
ヤモンドコーディングプロセスの出現が切望されていた
As mentioned above, all of the current diamond coating processes have the disadvantage that it is difficult to expand the reaction area, and the diamond film quality is equivalent to or better than that produced by microwave plasma CVD, and the complex shape is formed in a wide reaction area. There has been a strong desire for a diamond coating process that can coat sharply shaped substrates with good coverage, uniform coating, and the ability to process a large amount of substrates at the same time.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明者らは、既存のダイヤモンドコーティングプロセ
スの特質を十分に吟味した上で、既存のプロセスで最も
良質な膜質を有するマイクロ波プラズマCVD法による
ダイヤモンド膜と同等以上の膜質を狙い、複雑形状、鋭
利な形状を持ち基材につき回わりが良く均一にコーティ
ング処理が可能で、かつ大型基材でも処理できるように
広範囲のコーティングゾーンを有し、しかも同時に多量
の基材が処理可能な新コーティングプロセスを開発すべ
く、鋭意検討を重ねた。その結果水素と炭化水素の混合
ガスを活性化し、600℃以上1200℃以下に加熱し
た基材表面にダイヤモンドを析出させるダイヤモンドの
低圧気相合成方法において、該原料ガスの活性化を16
00℃以上に加熱した熱電子放射材によって行なうとと
もに、高周波電源を用いて熱電子放射材と反応容器(反
応容器が導電性を有する場合)あるいは反応容器の外部
に配備した外部電極(反応容器が非導電体の場合)との
間に容量結合型の給電を行ない、両者の間に高周波プラ
ズマを形成させることにより、熱電子放射材による活性
化と高周波プラズマを形成させることによる活性化を併
用することによって、マイクロ波プラズマCVD法によ
るダイヤモンド膜と同等以上の膜質を有し、しかも基材
との接着強度の優れたダイヤモンド膜が広範囲なコーテ
ィングゾーンにおいて、大型部材や複雑形状、鋭利な形
状を有する基材につき回わりが良く、均一なコーティン
グが可能で、しかも同時に多量の基材のコーティング処
理が可能であることを新規に知見した。
The present inventors carefully examined the characteristics of existing diamond coating processes, and aimed to create a diamond film with a complex shape or higher quality than that of a diamond film produced by the microwave plasma CVD method, which has the best film quality among existing processes. A new coating process that has a sharp shape that allows for good coverage of the substrate and enables uniform coating, a wide coating zone so that even large substrates can be treated, and a large amount of substrates that can be treated at the same time. In order to develop this, we conducted extensive research. As a result, in a diamond low-pressure vapor phase synthesis method in which a mixed gas of hydrogen and hydrocarbon is activated and diamond is precipitated on the surface of a substrate heated to 600°C or more and 1200°C or less, the activation of the raw material gas is
In addition to using a thermionic emitting material heated to 00°C or higher, a high-frequency power source is used to connect the thermionic emitting material to the reaction vessel (if the reaction vessel is conductive) or an external electrode placed outside the reaction vessel (if the reaction vessel is electrically conductive). In the case of a non-conductor), by performing a capacitively coupled power supply between the two and forming a high-frequency plasma between the two, activation by the thermionic emitting material and activation by forming a high-frequency plasma are combined. As a result, the diamond film, which has film quality equivalent to or better than diamond film produced by microwave plasma CVD and has excellent adhesion strength to the substrate, can be applied to large parts, complex shapes, and sharp shapes in a wide range of coating zones. It has been newly discovered that the coating has good coverage on the substrate, enables uniform coating, and can coat a large amount of substrates at the same time.

・本発明によるコーティングプロセスは、コTLマ≠の
ダイヤモンドコーティングプロセスの問題点を解決した
真に画期的なものといえよう。
- The coating process according to the present invention can be said to be truly revolutionary as it solves the problems of the diamond coating process.

本発明によるダイヤモンド製造方法により、ダイヤモン
ド以外の構造の炭素を殆ど含まず、また双晶などの欠陥
が殆ど存在しない結晶性の優れたダイヤモンド膜が広範
囲な反応ゾーンにおいて得られる理由としては詳細は不
明であるが、熱電子放射材による原料ガスの熱分解に加
えて高周波放電プラズマを併用することにより、反応ガ
スの分解、励起による活性化がより一層促進され、活性
化状態の原料ガスのもつエネルギーが大きくなり、また
活性化状態のガスの比率も多くなり、その寿命も延長さ
れるためだと考えられる。
The details of why the diamond production method according to the present invention allows a diamond film with excellent crystallinity to be obtained in a wide reaction zone that contains almost no carbon with a structure other than diamond and has almost no defects such as twins is unknown. However, by using high-frequency discharge plasma in addition to the thermal decomposition of the raw material gas using a thermionic emitting material, the decomposition of the reactive gas and its activation through excitation are further promoted, and the energy possessed by the activated raw material gas is increased. It is thought that this is because the amount of gas becomes larger and the ratio of gas in the activated state increases, resulting in a longer life span.

例えば、豊富に原子状の水素が存在するためにダイヤモ
ンド以外の構造をもつ、グラファイトや無定形炭素の析
出が抑えられるものと考えられる。
For example, it is thought that the presence of abundant atomic hydrogen suppresses the precipitation of graphite and amorphous carbon, which have structures other than diamond.

本発明の特徴は、熱電子放射材による原料ガスの活性化
に併用する高周波放電プラズマの形成方式にあり、容量
結合型の給電方式を用いている点にある。容量結合型の
給電方式としたのは、誘導結合型と比較して、著しく広
い空間にプラズマを安定して形成することが可能なため
で、広範囲のコーティングゾーンを得ることができるか
らである。
The present invention is characterized by a method for forming high-frequency discharge plasma that is used in conjunction with the activation of source gas by a thermionic emitting material, and in that a capacitively coupled power supply method is used. The reason why a capacitively coupled power supply system is used is that, compared to an inductively coupled system, plasma can be stably formed in a significantly wider space, and a wider coating zone can be obtained.

しかしながら、容量結合型の給電を行い広い空間に高周
波放電プラズマを形成するためには、数10Torr〜
100Torrの圧力では、放電の開始、維持が困難で
あるが本発明では、熱電子放射材を併用すト’jことに
より、熱電子放射材より熱電子が放射されるため、かか
る圧力下においても放電の開始、維持が容易で安定して
放電プラズマを形成することを可能とした。また本発明
のように、熱電子放射材を高周波を負荷する2つの電極
の一方として用いることにより、熱電子放射材に高周波
のマイナス電位の半サイクルが加わる場合と、プラス電
位の半サイクルが加わる場合で、電極に流れ込む電流が
著しく異なり、微小間隔でプラズマの強度が大きく異な
り、一種の間けつプラズマとも言えるものを形成するこ
とになる。この間けりプラズマの効果の理由は明確では
ないが、グラファイト、無定形炭素の析出を押割する効
果を有しており、本発明のダイヤモンド合成法で良質の
ダイヤモンド膜質が得られるものと思われる。
However, in order to perform capacitively coupled power supply and form high-frequency discharge plasma in a wide space, it is necessary to
At a pressure of 100 Torr, it is difficult to start and maintain a discharge, but in the present invention, by using a thermionic emitting material in combination, the thermionic emitting material emits thermoelectrons, so even under such pressure, It is easy to start and maintain discharge, and it is possible to form discharge plasma stably. Furthermore, as in the present invention, by using the thermionic emitting material as one of two electrodes that load high frequency waves, the thermionic emitting material is subjected to a half cycle of high frequency negative potential and a half cycle of positive potential. In some cases, the current flowing into the electrodes varies significantly, and the intensity of the plasma varies greatly at minute intervals, forming what can be called a kind of intermittent plasma. Although the reason for this effect of intermittent plasma is not clear, it has the effect of crushing the precipitation of graphite and amorphous carbon, and it is thought that a high-quality diamond film can be obtained by the diamond synthesis method of the present invention.

途また本発明では、原料ガスの活性化を熱電予成C−φ 部材による活性化と高周波放電プラズマによる活性化を
併用しているので、放電プラズマの形成のみで原料ガス
を活性化するマイクロ波プラズマCVD法やRFプラズ
マCVD法などによるダイヤモンドの合成方法と比較し
て熱電子放射材を用いる分だけプラズマの強度を下げる
ことが出来るため、強いプラズマを生成させた時に問題
となる基材表面に生成するプラズマの基材の形状に起因
して生ずる不均一さが軽減でき、複雑形状、鋭利な形状
を有する基材にも均一なコーティングを可能としている
Furthermore, in the present invention, activation of the raw material gas is performed by using both activation using a thermoelectric preforming C-φ member and activation using high-frequency discharge plasma. Compared to diamond synthesis methods such as plasma CVD and RF plasma CVD, the intensity of the plasma can be lowered by using thermionic emitting material, so it is possible to reduce the intensity of the plasma on the base material surface, which can be a problem when generating strong plasma. Non-uniformity caused by the shape of the base material of the generated plasma can be reduced, and even base materials with complex or sharp shapes can be coated uniformly.

本発明では、基材は高周波を負荷する2つの電極のいず
れかと電気的に接続されている場合と、2つの電極から
絶縁されている場合が考えられるが、そのいずれの場合
であってもかまわない。
In the present invention, the base material may be electrically connected to either of the two electrodes that apply high frequency, or it may be insulated from the two electrodes, but either of these cases is acceptable. do not have.

、本発明においては、熱電子放射材による原料ガスの活
性化と高周波放電プラズマの形成による活性化を併用す
ることにより、優れた膜質のダイヤモンド膜を広範囲な
領域で大型部材や複雑形状、鋭利な形状を有する基材に
均一なコーティング処理が可能となるが、さらにDC(
直流)?tt源を用いて基材にバイアス電位を付与する
ことによって、驚くべきことにダイヤモンド膜と基材と
の接着強度が著しく向上することが判明した。
In the present invention, a diamond film of excellent film quality can be coated over a wide range of areas such as large parts, complex shapes, and sharp parts by using a combination of activation of the raw material gas using a thermionic emission material and activation by the formation of high-frequency discharge plasma. Although it is possible to uniformly coat a substrate having a shape, it is also possible to coat a substrate with
DC)? It has surprisingly been found that by applying a bias potential to the substrate using a tt source, the adhesion strength between the diamond film and the substrate is significantly improved.

D C、(直流)電源により、基材にバイアス電位を付
与することによってダイヤモンド膜と基材との接着強度
が著しく向上する理由については詳細は不明であるが、
高周波放電プラズマの形成により、原料ガスがイオン化
され、イオンが優先的に基材表面に引きつけられること
によると思われる。
Although the details are unknown as to why the adhesive strength between the diamond film and the substrate is significantly improved by applying a bias potential to the substrate using a DC (direct current) power source,
This is thought to be due to the formation of high-frequency discharge plasma, which ionizes the raw material gas, and the ions are preferentially attracted to the surface of the base material.

また基材表面に生成する放電プラズマの形態に変化を与
えることによるものと思われる。
It is also believed that this is due to changes in the form of discharge plasma generated on the surface of the base material.

DC(直流)電源により、基材にバイアス電位を付与す
る場合、基材が高周波を負荷する2つの電極のいずれか
と電気的に接続されている場合と2つの電極から絶縁さ
れている場合が考えられるが、そのいずれの場合であっ
てもかまわない。
When applying a bias potential to a base material using a DC (direct current) power source, there are two cases in which the base material is electrically connected to one of the two electrodes that apply high frequency, and the other is insulated from the two electrodes. However, either case is acceptable.

;’t″:T □、”パ但し、高周波と試料にバイアス電位を与えるた
めに、直流(DC)電源を併用する場合、高周波が直流
電源に流れ込むのを阻止するために途中に高周波遮断フ
ィルターを入れなければならない。
;'t'':T □,''P However, when using a direct current (DC) power supply in order to apply a bias potential to the high frequency and the sample, a high frequency cutoff filter should be installed in the middle to prevent the high frequency from flowing into the DC power supply. must be entered.

本発明において、原料ガスである炭化水素はメタン、エ
タン、プロパンなどのパラフィン系炭化水素、オレフィ
ン系炭化水素、アセチレン系炭化水素、ジオレフィン系
炭化水素さらには芳香族炭化水素など全ての炭化水素の
適用が可能である。
In the present invention, the hydrocarbons that are the raw material gas include all hydrocarbons such as paraffin hydrocarbons such as methane, ethane, and propane, olefin hydrocarbons, acetylene hydrocarbons, diolefin hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons. Applicable.

炭化水素中に炭素原子数に対するN7の比率は、0.0
1%以上20%以下であり、0.01%よりも少ないと
ダイヤモンドの成長速度が極めて小さくなり、実際上使
用に耐え難く、20%よりも多いとダイヤモンドに比べ
てダイヤモンド以外の構造を有する炭素の析出が多くな
り、ダイヤモンドの成膜は不可能となる。また反応容器
内に導入するガスは、水素と炭化水素以外のガスで反応
に関与せず、熱伝導率の低いAr、にr、 Xe、 R
L N2を冷却ガスとして混ぜてもかまわない。熱電子
放射材の材質に関しては熱電子放出能力が優れていて、
高温において蒸気圧が低いこと、高融点を有することが
要求されるため、W 、 Ta、Moなどの高融点金属
やLa5g、黒鉛などが好ましい。熱電子放射材は、1
600℃以上に加熱して使用する。この温度よりも低い
とグラファイト、111定形炭素の析出が支配的となる
The ratio of N7 to the number of carbon atoms in the hydrocarbon is 0.0
If it is 1% or more and 20% or less, if it is less than 0.01%, the growth rate of diamond will be extremely low and it will be difficult to use it in practice, and if it is more than 20%, carbon will have a structure other than diamond. Precipitation of diamond increases, making it impossible to form a diamond film. In addition, the gases introduced into the reaction vessel are gases other than hydrogen and hydrocarbons that do not participate in the reaction and have low thermal conductivity such as Ar, r, Xe, and R.
LN2 may be mixed as a cooling gas. Regarding the material of thermionic emitting material, it has excellent thermionic emission ability,
Since it is required to have a low vapor pressure and a high melting point at high temperatures, high melting point metals such as W, Ta, Mo, La5g, graphite, etc. are preferable. Thermionic emitting material is 1
Use by heating to 600°C or higher. When the temperature is lower than this, precipitation of graphite and 111 regular carbon becomes dominant.

fた基材の表面温度は、600℃以上1200℃以下で
ないとダイヤモンドが析出しない。反応容器内の圧力は
0.05Torr以上100Torr以下が望ましい。
Diamond will not precipitate unless the surface temperature of the base material is 600°C or more and 1200°C or less. The pressure inside the reaction vessel is preferably 0.05 Torr or more and 100 Torr or less.

この範囲を逸脱するとダイヤモンドは生成しずらくなり
好ましくない。
If it deviates from this range, it will be difficult to form diamonds, which is not preferable.

またプラズマ形成空間に投入する高周波?Ii源の出力
はその電力密度が0.01w/c++を以上1.Ow/
cffl以下であることが望ましい。
Also, the high frequency that is injected into the plasma formation space? The output of the Ii source is such that its power density is greater than 0.01w/c++1. Ow/
It is desirable that it be less than or equal to cffl.

プラズマCVD法においてプラズマの強度はガス雰囲気
、放電形式、放電電極の形状及び構造、さらにプラズマ
励起電源の出力に左右される。これらのうち励起電源の
出力を変化させることが容易でかつ広範囲にプラズマの
強度を変化させることができるため、励起電源の出力に
よってプラズマ強度を調整するのが便利である。プラズ
マの強度は装置によって、放電電極の形状や構造が異な
ると同一出力を負荷した場合でも異なるので、プラズマ
強度はプラズマ形成空間の単位体積当りに励起電源より
投入される電力で表わすことが好ましい。電力密度が0
.O1w/cnlよりも小さいと被覆膜y・ の本発明の高周波プラズマ併用による膜質改善の効果が
小さいからである。
In the plasma CVD method, the intensity of plasma depends on the gas atmosphere, the discharge type, the shape and structure of the discharge electrode, and the output of the plasma excitation power source. Among these, it is convenient to adjust the plasma intensity by changing the output of the excitation power source because it is easy to change the output of the excitation power source and the plasma intensity can be varied over a wide range. Since the plasma intensity varies depending on the device and the shape and structure of the discharge electrode differs even when the same output is applied, it is preferable to express the plasma intensity in terms of the power input from the excitation power source per unit volume of the plasma formation space. Power density is 0
.. This is because if it is smaller than O1w/cnl, the effect of improving the film quality of the coating film y· by the combined use of high frequency plasma according to the present invention will be small.

また1、Ow/c++tよりも大きいとイオンスパッタ
リング現象により被覆処理に悪影響を及ぼし、かつかか
る電力密度を投入可能であるような大出力電源は高価と
なり、工業的見地から好ましくない。
Moreover, if it is larger than 1. Ow/c++t, the ion sputtering phenomenon will adversely affect the coating process, and a high-output power source capable of inputting such a power density will be expensive, which is undesirable from an industrial standpoint.

さらに、直流電源により基材に負荷する負の電位の絶対
値が1ooov以下であることが望ましい。
Furthermore, it is desirable that the absolute value of the negative potential applied to the base material by the DC power source is 1ooov or less.

負の電位の絶対値が1000 Vよりも大きいと局部的
に異常放電を生じ、安定した放電を維持できないためで
ある。
This is because if the absolute value of the negative potential is greater than 1000 V, abnormal discharge occurs locally and stable discharge cannot be maintained.

次に本発明は、実施するのに好ましい装置の一例を第1
図(a)および(b)、第2図(a)およびら)に示す
Next, the present invention provides a first example of a preferred apparatus for carrying out the invention.
Figures (a) and (b) and Figures 2 (a) and (a).

第1図(a)、第2図(a)は上面図、第1図ら)、第
2図(b)は正面図である。第1図(a) 、 (b)
は反応容器(絶縁体)と外側に円筒状電極5を配備し、
内部の熱電子放射材2との間で容量結合型の高周波給電
を行ないプラズマを形成させる。
FIGS. 1(a) and 2(a) are top views, and FIGS. 1(a) and 2(b) are front views. Figure 1 (a), (b)
is equipped with a reaction vessel (insulator) and a cylindrical electrode 5 on the outside,
A capacitively coupled high frequency power supply is performed between the internal thermionic radiation material 2 and plasma is formed.

また第2図(a) 、 (b)では、反応容器内に配6
iff l、た円筒電極9と熱電子放射材2との間で同
様に高周波プラズマを形成させている。
In addition, in FIGS. 2(a) and (b), the
Similarly, high-frequency plasma is formed between the cylindrical electrode 9 and the thermionic radiation material 2.

さらに外部動力によりシャフト11を回転させ、この動
力が基材回転機構12により基材10の自公転運動を生
じさせている。本発明によれば、熱電子放射材による原
料ガスの活性化に加え、容量結合型の給電により高周波
プラズマを広範囲に形成させるのでダイヤモンド膜のつ
き回りは優れているが、熱電子放射材に向いている面と
反対の面では均一ではないため、例えばドリルのような
基材では試料を自公転させることにより、均一にダイヤ
モンドコーティングすることが出来る。
Furthermore, the shaft 11 is rotated by external power, and this power causes the base material 10 to rotate around its axis by the base material rotation mechanism 12. According to the present invention, in addition to activation of the raw material gas by the thermionic emitting material, high-frequency plasma is formed over a wide range by capacitively coupled power supply, so the diamond film has excellent coverage, but it is not suitable for the thermionic emitting material. Since the diamond coating is not uniform on the opposite side, for example, for a base material such as a drill, it is possible to uniformly apply diamond coating by rotating the sample around its axis.

基材3及び基材10の表面は、1600℃以上に加熱さ
れた熱電子放射材2、外部加熱ヒーター6、さらには高
周波プラズマによるイオンボンバード効果により600
℃以上1200℃以下に加熱される。
The surfaces of the base material 3 and the base material 10 are heated to 600 °C by the ion bombardment effect by the thermionic radiation material 2 heated to 1600 °C or higher, the external heater 6, and high-frequency plasma.
It is heated to a temperature of 1200°C or higher.

反応容器1の内部は真空排気装置により、反応容器に取
り付けられた排気口8より排気され0. ITorr以
上100Torr以下の圧力に保たれる。
The inside of the reaction vessel 1 is evacuated by a vacuum exhaust device through an exhaust port 8 attached to the reaction vessel to a temperature of 0. The pressure is maintained at not less than ITorr and not more than 100Torr.

原料ガス供給口4より水素と炭化水素の混合ガスが熱電
子放射材に向けて供給され、熱電子放射材2及び熱電子
放射材と反応容器1、または反応容器外部電極5または
反応容器内部電極9との間で形成される高周波プラズマ
により分解、励起され活性化状態となり基材表面にダイ
ヤモンドが析出する。
A mixed gas of hydrogen and hydrocarbon is supplied from the raw material gas supply port 4 toward the thermionic emitting material, and the thermionic emitting material 2 and the thermionic emitting material and the reaction vessel 1, or the reaction vessel external electrode 5, or the reaction vessel internal electrode. The diamond is decomposed and excited by the high-frequency plasma formed between the substrate 9 and becomes activated, and diamond is deposited on the surface of the base material.

以下に実施例によって詳細に説明する。Examples will be described in detail below.

実施例1 、−“、・(市販のI S OK −10超硬合金型@
 S P G 422を・プ 基材とし、第1図に示した装置を用いてダイヤモンドコ
ーティングを施した。
Example 1 ,-“,・(Commercially available IS OK-10 cemented carbide type @
SPG 422 was used as a base material, and a diamond coating was applied using the apparatus shown in FIG.

まず反応容器内を10−’Torr以下に排気した後、
原料ガスであるC114とH2をCI!、 /H2= 
1 /100の割合で混合したガスを500+++1/
 minで反応容器内に導入し、反応容器内の圧力を2
5Torrに保持した。また熱電子放射材としてW−フ
ィラメントを使用し、2000℃に加熱し、外部加熱炉
に用いて、基材の表面温度を900℃とした。
First, after evacuating the inside of the reaction vessel to 10-'Torr or less,
CI the raw material gases C114 and H2! , /H2=
Gas mixed at a ratio of 1/100 is 500+++1/
min. into the reaction vessel, and the pressure inside the reaction vessel was increased to 2.
It was maintained at 5 Torr. Further, a W-filament was used as the thermionic emitting material, heated to 2000°C, and used in an external heating furnace to bring the surface temperature of the base material to 900°C.

高周波電源として、13.56 M HzのRF電源を
使」し、プラズマ形成空間に0.0811 /cutの
電力密度でRFを負荷した。
A 13.56 MHz RF power source was used as a high frequency power source, and RF was applied to the plasma formation space at a power density of 0.0811/cut.

4時間のコーティング処理により約6μのダイヤモンド
薄膜が成膜した。この基材をAとする。
A diamond thin film of about 6 μm was formed by coating for 4 hours. This base material is designated as A.

また比較のためにRFを負荷しない場合も試みた。For comparison, we also tried a case where no RF load was applied.

この場合は、RFの負荷を行なわないだけで、他の条件
はすべて同じとした。同様に約6μのダイヤモンド薄膜
を得るために5時間を要した。
In this case, no RF load was applied, and all other conditions were the same. Similarly, it took 5 hours to obtain a diamond thin film of approximately 6 μm.

この基材をBとする。This base material is designated as B.

A、Bの基材のダイヤモンド膜の物性評価としてラマン
分光分析を実施したところ基材Bの方はダイヤモンドに
帰属する1333cm−’の鋭いラマンピークと155
0c+n−’付近にダイヤモンド以外の炭素に帰属する
ブロードなピークが認められたが基材Aでは1333(
J−’の鋭いラマンピークのみが認められ、ブロードな
ピークは存在しなかった。また走査電子顕微鏡によりミ
クロ組織の観察を行なったところ、基材Bでは多数の双
晶が観察されたが基材Aでは全く見い出せなかった。即
ち本発明の方法によれば、ダイヤモンド以外の形態の炭
素が殆ど存在しないダイヤモンド膜が得られ、かつ双晶
などの欠陥も極めて少ない結晶質ダイヤモンド膜が得ら
れることを確認した。
When Raman spectroscopic analysis was carried out to evaluate the physical properties of the diamond films of substrates A and B, substrate B had a sharp Raman peak at 1333 cm-' and 155 cm, which is attributed to diamond.
A broad peak attributed to carbon other than diamond was observed near 0c+n-', but in base material A, 1333(
Only a sharp Raman peak of J-' was observed, and no broad peak was present. Further, when the microstructure was observed using a scanning electron microscope, many twins were observed in the base material B, but none were found in the base material A. That is, it has been confirmed that, according to the method of the present invention, a diamond film containing almost no carbon other than diamond can be obtained, and a crystalline diamond film with extremely few defects such as twins can be obtained.

基材A及び基材Bさらにコーティング処理を施していな
い基材をCとして以下の条件で切削テストを実施した。
A cutting test was conducted under the following conditions using substrate A, substrate B, and substrate C which was not subjected to coating treatment.

被削材  :AC4C 切削速度 : 1200m /min 送  リ     :  0.1mm  / rev切
り込み : 1. Omm ホルダー : F PIIR−44A Δは45分間切削してフランク摩耗が0.02mmであ
ったのに対し、Bは15分間切削してダイヤモンド膜が
ハクリした。一方ダイヤモンドを被覆しなかった基材C
では2分間切削してフランク摩耗が0.50mmであっ
た。
Work material: AC4C Cutting speed: 1200m/min Feed: 0.1mm/rev Depth of cut: 1. Omm Holder: F PIIR-44A Δ had flank wear of 0.02 mm after cutting for 45 minutes, whereas diamond film peeled off from B after cutting for 15 minutes. On the other hand, base material C that was not coated with diamond
After cutting for 2 minutes, flank wear was 0.50 mm.

実施例2 ゛本発明の効果の一つは、一度に多量の基材を処理でき
ることである。
Example 2 One of the effects of the present invention is that a large amount of substrates can be treated at one time.

市販のI S OK −10の超硬合金型@ S P 
G 422を基材として、第1図で反応容器が合金製で
、5の外部電極がない装置を用いてダイヤモンドコーテ
ィングを行なった。すくい面を熱電子放射材に向けて、
同心円状に一段に30ケ、鉛直方向に20段を配置し、
合計600ケ/バツチのコーティング処理を実施した。
Commercially available IS OK-10 cemented carbide type @ S P
Using G 422 as a base material, diamond coating was performed using the apparatus shown in FIG. 1, in which the reaction vessel was made of an alloy and no external electrode was used. With the rake face facing the thermionic emitting material,
30 pieces are placed in a concentric circle and 20 pieces are arranged vertically.
A total of 600 coatings/batch were applied.

コーティング条件は原料ガスがCH4/H,=1/10
0の割合で混合したガスを1000m 12/旧nで反
応容器内に導入し、反応容器内の圧力を20Torrに
保持した。
The coating conditions are that the raw material gas is CH4/H, = 1/10
Gases mixed at a ratio of 1000 m 12 /old n were introduced into the reaction vessel, and the pressure inside the reaction vessel was maintained at 20 Torr.

また熱電子放射材としてW−フィラメントを使用し、2
000℃加熱し、外部加熱炉を使用して、すくい面の表
面温度を930℃とした。13.56 M HzのRF
Ti源を用いて、プラズマ形成空間にO,01lW/C
[I+の電力密度でRFを負荷した。
In addition, W-filament was used as the thermionic emitting material, and 2
The surface temperature of the rake face was brought to 930°C using an external heating furnace. 13.56 MHz RF
Using a Ti source, O, 01lW/C is added to the plasma formation space.
[RF loaded at a power density of I+.

4時間のコーティング処理後、同一段に配置されたTΔ
のすくい面の膜厚は6μの狙いに対して、5%以下のバ
ラツキでありまた20段の上下段のバラツキは10%以
下であった。
After 4 hours of coating treatment, TΔ placed on the same stage
The film thickness on the rake face varied by less than 5% against the target of 6μ, and the variation between the upper and lower stages of 20 stages was less than 10%.

通常の工業的規模のCVDコーティング装置と比べて、
本発明では優れた値を示し、膜質も少量バッチのものと
遜色のないものであった。
Compared to normal industrial-scale CVD coating equipment,
The present invention showed excellent values, and the film quality was comparable to that of a small batch.

即ち人世の基材でも本発明によれば均一にコーティング
が可能であることが確認された。
That is, it was confirmed that even human substrates can be coated uniformly according to the present invention.

なお本試験に使用したコーティング装置は小型試験装置
であるため、さらに処理量の拡大は容易である。次に大
面積の被処理面を有する基材の一例として 150(巾
)  x3Q(1(長さ)X3(1(厚さ)mmのMo
基材にダイヤモンドコーティングを行なった。
Furthermore, since the coating equipment used in this test is a small test equipment, it is easy to further expand the throughput. Next, as an example of a base material having a large surface to be treated, 150 (width) x 3Q (1 (length) x 3 (1 (thickness) mm)
The base material was coated with diamond.

上述のコーティング装置を用いて基材支持冶具を交換し
て、基材をセットした。
Using the above-mentioned coating apparatus, the substrate support jig was replaced and the substrate was set.

コーティング条件は上述の通りであるが、MOの表面温
度は、900℃とした。
The coating conditions were as described above, but the surface temperature of MO was 900°C.

6.5tlrのコーティング処理後、熱電子放射材に向
いた面では平均10μのダイヤモンド膜が得られ、膜厚
のバラツキは10%以下であり、大型基材でも均一にダ
イヤモンドコーティングが可能であった。
After 6.5 tlr coating treatment, a diamond film with an average thickness of 10μ was obtained on the side facing the thermionic emitting material, and the variation in film thickness was less than 10%, making it possible to uniformly coat even large substrates with diamonds. .

実施例3 市販の超微粒超硬合金の小径ドリル(ドリル径0、08
mm)に第2図に示した装置を用いて、ダイヤモンドコ
ーティングを施した。まず反応容器内を10”’Tor
r以下に排気した後、原料ガスであるCH4とH2をC
H,/H,=0.5 /1000割合で混合したガスを
300mj2 / minで反応容器内に導入し、反応
容器内の圧力を40Torrに保持した。
Example 3 Commercially available small-diameter drill made of ultra-fine cemented carbide (drill diameter 0, 08
mm) was coated with diamond using the apparatus shown in FIG. First, the inside of the reaction vessel was heated to 10"' Tor.
After exhausting to below r, the raw material gases CH4 and H2 are converted to C
A gas mixed at a ratio of H,/H,=0.5/1000 was introduced into the reaction vessel at a rate of 300 mj2/min, and the pressure inside the reaction vessel was maintained at 40 Torr.

熱電子放射材としてW−フィラメントを使用し、205
0℃に加熱し、外部加熱炉を調整して、基材の表面温度
を880℃とした。13.56 M HzのRF電源を
用いプラズマ形成空間に0.07W/cfflの電力密
度でRFを負荷した。また基材回転機構により、基材に
は自公転運動を与えた。2.511rのコーティング処
理により、約3μのダイヤモンド薄膜が均一に成膜した
。この基材をDとする。
Using W-filament as the thermionic emitting material, 205
The substrate was heated to 0°C and the external heating furnace was adjusted so that the surface temperature of the substrate was 880°C. RF was applied to the plasma formation space using a 13.56 MHz RF power source at a power density of 0.07 W/cffl. Furthermore, the base material rotation mechanism gave the base material rotation and revolution motion. By the coating treatment of 2.511r, a diamond thin film of about 3μ was uniformly formed. This base material is designated as D.

この基材りとコーティング処理していない基材Eを用い
て以下の条件で切削テストを実施した。
A cutting test was carried out under the following conditions using this base material and base material E which had not been coated.

被削材   :クオーツファイバークロス基板ドリル回
転数: 60. OOOrpm送  リ       
:  f  =Q、Q5mm/rev基材りは15万ヒ
ツト後の刃先の逃げ面摩耗幅は、0、07mmであった
。基材Eは約6000ヒツトで摩耗が大で使用不可とな
った。
Work material: Quartz fiber cloth board Drill speed: 60. OOOrpm feed
: f = Q, Q5mm/rev The flank wear width of the cutting edge after 150,000 hits was 0.07mm. Base material E was so worn after about 6,000 hits that it became unusable.

実施例4 10mmX 5 mmのW板を用いて、第2図(a) 
、 (b)に示した装置を用いてダイヤモンドコーティ
ングを施した。W板は220#のダイヤ砥石で研削仕上
げしたものを使用した。反応容器内を1O−3Torr
以下に排気した後、外部加熱炉で予熱後原料ガスとして
CI−1、とH2とCH,/H2=2/100の割合で
混合したガスを500mA / minで反応容器内に
導入し、反応容器内の圧力30Torrに保持した。
Example 4 Using a 10 mm x 5 mm W plate, Figure 2 (a)
, Diamond coating was applied using the apparatus shown in (b). The W plate used was finished by grinding with a 220# diamond whetstone. The inside of the reaction vessel is 1O-3 Torr.
After preheating in an external heating furnace, a mixture of CI-1, H2 and CH, /H2 at a ratio of 2/100 was introduced into the reaction vessel at 500 mA/min. The internal pressure was maintained at 30 Torr.

熱電子放射材としてTaのフィラメントを使用予め炭化
させて、TaCにしておき、2150℃で使用した。
A filament of Ta was used as the thermionic emitting material. It was carbonized in advance to form TaC and used at 2150°C.

13.56 M HzのRF′:4源によりプラズマ形
成空間に0.08W/c+dの電力密度でRFを負荷し
た。また第2図の装置にDC電源を接続して基材を+ 
300■に保持した。プラズマの発生後の基材表面温度
は、970℃であった。2時間のコーティング処理によ
り、約8μのダイヤモンド薄膜が成膜した。
RF was applied to the plasma formation space by a 13.56 MHz RF':4 source at a power density of 0.08 W/c+d. Also, connect the DC power supply to the device shown in Figure 2 and
It was maintained at 300 ■. The base material surface temperature after generation of plasma was 970°C. After 2 hours of coating treatment, a diamond thin film of about 8 μm was formed.

この基材をLとする。また比較のためにDCバイアスを
印加しないで、基材の表面温度を外部加熱炉を調整して
970℃し、コーティングを行ない約8μのダイヤモン
ド薄膜を成膜させた。この際要したコーティング時間は
4時間であった。この基材をMとする。基材り及びMの
ダイヤモンド薄膜をラマン分光分析で評価したところ、
基材Mの方はダイヤモンドに帰属する1333CID−
’に鋭いラマンビークの他、2550cm−’付近にダ
イヤモンド以外の炭素に帰属するブロードなピークが認
められたが、基材りでは2333au−’の鋭いラマン
ビークのみ認められ、又走査電子顕微鏡による組織観察
では、基材りの方は双晶など欠陥が殆ど認められないの
に対し、Mでは多数の欠陥が認められた。即ち基材に正
バイアスを加えることによっても、無定形炭素等のダイ
ヤモンド以外の形態の炭素を殆ど含まない、高品位のダ
イヤモンド膜が得られ、かつ蒸着速度の向上が認めるら
れた。
Let this base material be L. For comparison, without applying a DC bias, the surface temperature of the substrate was adjusted to 970° C. by adjusting an external heating furnace, and coating was performed to form a diamond thin film of about 8 μm. The coating time required at this time was 4 hours. This base material is designated as M. When the diamond thin film of the base material and M was evaluated by Raman spectroscopy,
The base material M is 1333CID-, which belongs to diamond.
In addition to a sharp Raman beak at 2550 cm-', a broad peak attributed to carbon other than diamond was observed in the base material, but only a sharp Raman beak at 2333 au-' was observed in the substrate, and microstructure observation using a scanning electron microscope showed that In the case of the base material, almost no defects such as twins were observed, whereas in the case of M, many defects were observed. That is, even by applying a positive bias to the substrate, a high-quality diamond film containing almost no carbon other than diamond, such as amorphous carbon, was obtained, and an improvement in the deposition rate was observed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)、第1図ら)、第2図(a)、第2図ら)
は発明の一実施例を示す概略構成図であり、第1図(a
)および第2図(a)は上面図、第1図ら)および第2
図(b)は正面図である。 図中、lは反応容器、2は熱電子放射材、3は基材、4
は原料ガス供給ノズル、5は外部円筒状電極、6は外部
加熱ヒーター、7は高周波電源、8はガス排気口、9は
内部円筒電極、10は基材、11は回転シャフト、12
は基材回転機構である。 代理人 弁理士  上代 哲司゛′−暑第1図 第2図 手続補装置 20発明の名称 ダイヤモンドの製造方法 3、補正をする者 事件との関係    特 許 出 願 人任  所  
  大阪市東区北浜5丁目15番地名 称(213) 
 住友電気工業株式会社社長 用上哲部 4、代 理 人 住  所    大阪市此花区島屋1丁目1番3号住友
電気工業株式会社内 (電話06−461−1031) 氏  名(7881)  弁理士  上 代 哲 司5
、補正命令の日付 6、補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明の欄。 7、補正の内容 (1)明細書中、第14頁第18行目「負の電位」を「
バイアス電位」に訂正する。 (2)同書中、同頁最下行「負の電位」を「バイアス電
位」に訂正する。
Figure 1 (a), Figure 1 et al.), Figure 2 (a), Figure 2 et al.)
is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the invention, and FIG.
) and FIG. 2(a) are top views, FIG.
Figure (b) is a front view. In the figure, l is a reaction vessel, 2 is a thermionic emitting material, 3 is a base material, and 4
1 is a raw material gas supply nozzle, 5 is an external cylindrical electrode, 6 is an external heating heater, 7 is a high frequency power source, 8 is a gas exhaust port, 9 is an internal cylindrical electrode, 10 is a base material, 11 is a rotating shaft, 12
is the base material rotation mechanism. Agent Patent Attorney Tetsuji Udai - Summer Figure 1 Figure 2 Supplementary Procedure Device 20 Name of Invention Method for Manufacturing Diamonds 3 Relationship with the Amendment Person Case Patent Application Appointment Office
5-15 Kitahama, Higashi-ku, Osaka Name (213)
President of Sumitomo Electric Industries, Ltd. Tetsube 4, Agent Address: Within Sumitomo Electric Industries, Ltd., 1-1-3 Shimaya, Konohana-ku, Osaka (Telephone: 06-461-1031) Name (7881) Patent Attorney Tetsu Tsukasa 5
, date 6 of the amendment order, detailed description of the invention in the specification subject to amendment. 7. Contents of amendment (1) In the specification, page 14, line 18, “negative potential” has been changed to “
Correct to "bias potential". (2) In the same book, "negative potential" on the bottom line of the same page has been corrected to "bias potential."

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)水素と炭化水素の混合ガスを活性化し、600℃
以上1200℃以下に加熱した基材表面にダイヤモンド
を析出させるダイヤモンドの低圧気相合成方法において
、該原料ガスの活性化を1600℃以上に加熱した熱電
子放射材によって行なうとともに、高周波電源を用いて
熱電子放射材と反応容器内の電極又は反応容器そのもの
(導電性がある場合)あるいは反応容器(絶縁物の場合
)の外に配備した外部電極との間に容量結合型の給電を
行ない高周波プラズマを形成させて、熱電子放射材によ
る活性化と高周波プラズマの形成による活性化を併用す
ることを特徴とするダイヤモンドの製造方法。
(1) Activate a mixed gas of hydrogen and hydrocarbons and heat to 600℃
In the low-pressure vapor phase synthesis method for diamond in which diamond is precipitated on the surface of a substrate heated to 1200°C or lower, the raw material gas is activated by a thermionic emitter heated to 1600°C or higher, and a high-frequency power source is used. High-frequency plasma is generated by capacitively coupled power supply between the thermionic emitting material and the electrode inside the reaction vessel, the reaction vessel itself (if it is conductive), or the external electrode placed outside the reaction vessel (if it is an insulator). 1. A method for producing diamond, characterized in that activation is performed by a thermionic emitter and activation by formation of high-frequency plasma.
(2)DC(直流)電源を用いて基材にバイアス電位を
付与することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
載のダイヤモンドの製造方法。
(2) A method for manufacturing diamond according to claim (1), characterized in that a bias potential is applied to the base material using a DC (direct current) power source.
(3)基材が自転あるいは公転あるいは自公転する機構
を有することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
載のダイヤモンドの製造方法。
(3) The method for producing diamond according to claim (1), characterized in that the base material has a mechanism for rotating, revolving, or rotating around its axis.
JP883587A 1986-01-17 1987-01-16 Production of diamond Granted JPS62256796A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63230592A (en) * 1987-03-19 1988-09-27 Mitsubishi Metal Corp Low-pressure synthesis of diamond
JPH04132682A (en) * 1990-09-22 1992-05-06 Nachi Fujikoshi Corp Gaseous phase growth of diamond

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63230592A (en) * 1987-03-19 1988-09-27 Mitsubishi Metal Corp Low-pressure synthesis of diamond
JPH04132682A (en) * 1990-09-22 1992-05-06 Nachi Fujikoshi Corp Gaseous phase growth of diamond

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