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JP3047487B2 - Apparatus and method for producing diamond film - Google Patents
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JP3047487B2 - Apparatus and method for producing diamond film - Google Patents

Apparatus and method for producing diamond film

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JP3047487B2
JP3047487B2 JP3058826A JP5882691A JP3047487B2 JP 3047487 B2 JP3047487 B2 JP 3047487B2 JP 3058826 A JP3058826 A JP 3058826A JP 5882691 A JP5882691 A JP 5882691A JP 3047487 B2 JP3047487 B2 JP 3047487B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はダイヤモンド膜の製造装
置および製造方法に関し、特にアーク放電を利用してダ
イヤモンド膜を気相合成する製造装置および製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for producing a diamond film, and more particularly to an apparatus and a method for vapor-phase synthesizing a diamond film using arc discharge.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ダイヤモンド膜の低圧気相合成方
法として種々提案されている。まず、第1に、熱フィラ
メントCVD法がある。これは、800〜1000℃に
加熱した基板の直上にタングステンフィラメントを設
け、フィラメントを2000℃以上に加熱し、水素と炭
化水素ガス(例えばCH4 )をフィラメントを通して基
板に吹きつけ、基板上にダイヤモンド膜を成長させる方
法である。
2. Description of the Related Art In recent years, various methods have been proposed as low-pressure vapor-phase synthesis methods for diamond films. First, there is a hot filament CVD method. In this method, a tungsten filament is provided directly above a substrate heated to 800 to 1000 ° C., the filament is heated to 2000 ° C. or higher, hydrogen and a hydrocarbon gas (eg, CH 4 ) are blown through the filament to the substrate, and diamond is placed on the substrate. This is a method of growing a film.

【0003】第2に、マイクロ波プラズマCVD法が知
られている。これは、数百ワットのマイクロ波により水
素と炭化水素ガスの混合ガス気体にプラズマを発生さ
せ、プラズマ内に設置された基板上にダイヤモンドを成
長させる方法で、基板はマイクロ波により加熱され、7
00〜900℃程度の温度になっている。
[0003] Second, a microwave plasma CVD method is known. This is a method in which plasma is generated in a mixed gas gas of hydrogen and hydrocarbon gas by a microwave of several hundred watts, and diamond is grown on a substrate placed in the plasma.
The temperature is about 00 to 900 ° C.

【0004】これら2種類の合成法では、原子状水素が
CH4 の分解を促進し、さらに無定形炭素などダイヤモ
ンド以外の合成物質を選択的にエッチングする作用を担
っており、この原子状水素が重要な役割をしている。し
かしながら、フィラメントを高温とする熱フィラメント
CVD法ではフィラメントが断線するトラブルが多く実
用的とは言えない。又、タングステンの融点を考えると
フィラメントの温度は2000℃程度でそれ以上の温度
では断線を招いてしまい、十分な原料ガス分解ができな
いという問題がある。また、マイクロ波プラズマを用い
た合成法ではプラズマ室の寸法が制約されることにより
大面積の試料への適用が困難であり、さらに原料ガス,
特に水素の分解が不十分となるという問題がある。
[0004] In these two kinds of synthesis methods, atomic hydrogen promotes the decomposition of CH 4 and further acts to selectively etch synthetic substances other than diamond such as amorphous carbon. Plays an important role. However, the hot filament CVD method in which the filament is heated to a high temperature has many problems that the filament is broken, and is not practical. Further, considering the melting point of tungsten, the temperature of the filament is about 2000 ° C., and if it is higher than that, there is a problem that disconnection is caused and sufficient decomposition of the raw material gas cannot be performed. In addition, in the synthesis method using microwave plasma, it is difficult to apply the method to a large-area sample because the size of the plasma chamber is restricted.
In particular, there is a problem that decomposition of hydrogen becomes insufficient.

【0005】第3の方法としてイオンビームを用いた合
成法である。これは炭素のイオンビームを基板にあてる
ことでダイヤモンド膜を成長させようとするものであ
る。しかし、アモルファス等の不純物を多く含むダイヤ
モンドとなってしまうという問題があった。
A third method is a synthesis method using an ion beam. This is intended to grow a diamond film by applying a carbon ion beam to a substrate. However, there is a problem that the diamond contains a large amount of impurities such as amorphous.

【0006】そこで、例えば特開昭63−176399
号公報あるいは特開平1−201097号公報にて提案
されているように、対向した電極にアーク放電を生じさ
せ、原料ガスをアーク放電内に通過せしめてガスプラズ
マとし、このガスプラズマを絞り部によりプラズマジェ
ットガスとして基板に吹きつけることにより、この基板
上にダイヤモンドを析出形成する合成方法が知られてい
る。
Accordingly, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-176399
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 10-201097 or Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-201097, an arc discharge is generated in the opposed electrode, and the raw material gas is passed through the arc discharge to form a gas plasma. A synthesis method is known in which diamond is deposited and formed on a substrate by spraying the substrate with the plasma jet gas.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この合
成方法によれば確かに合成速度を著しく向上することは
できるものの、ダイヤモンド膜の純度を向上させるため
には、導入する炭化水素の水素に対する濃度を低下させ
なければならず、それにより合成速度が低下してしまう
という問題がある。
However, according to this synthesis method, although the synthesis rate can be remarkably improved, in order to improve the purity of the diamond film, the concentration of the hydrocarbon to be introduced with respect to hydrogen must be reduced. There is a problem that the synthesis speed must be reduced, thereby decreasing the synthesis speed.

【0008】すなわち、図8に示すデータから明らかな
ように、炭化水素濃度を低下させると合成ダイヤモンド
膜の熱拡散率(純度)は向上するが、逆に合成速度が低
下してしまうのである。
That is, as is apparent from the data shown in FIG. 8, when the hydrocarbon concentration is reduced, the thermal diffusivity (purity) of the synthetic diamond film is improved, but the synthesis speed is reduced.

【0009】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、合成速度を速くした上で、高純度のダイヤモン
ド膜を形成するとともに、基板上の所定部分のダイヤモ
ンド膜の合成速度と純度を向上させることのできるダイ
ヤモンド膜の製造装置および製造方法を提供することを
目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made to increase the synthesis speed, form a high-purity diamond film, and reduce the synthesis speed and purity of a predetermined portion of a diamond film on a substrate. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for producing a diamond film that can be improved.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかるダイヤモンド膜の製造装置は次の構
成を有している。すなわち、所定真空度に維持される真
空容器と、互いに対向するように前記真空容器内に配置
された正極および負極と、前記正極および負極に電気接
続し、該正極および負極との間の空間にアーク放電を起
こすべく所定の電力を供給するアーク放電用電源と、前
記アーク放電に少なくとも水素及び炭素を含有する原料
ガスを供給してガスプラズマを発生させ、該ガスプラズ
マをその下流に配置された基板に吹きつけるガス供給手
段と、前記ガスプラズマが発生する領域側と前記基板側
との間に、前記基板方向へ向かうガスプラズマの流れを
挟むようにして配置された少なくとも一対の対向電極
と、この対向電極間に電界を印加することにより前記ガ
スプラズマ中に該ガスプラズマの流れと交差する方向の
電流を流すためのプラズマ電流用電源とを備えることを
特徴としている。
In order to achieve the above object, a diamond film manufacturing apparatus according to the present invention has the following configuration. That is, a vacuum container maintained at a predetermined degree of vacuum, a positive electrode and a negative electrode disposed in the vacuum container so as to face each other, and electrically connected to the positive electrode and the negative electrode, and a space between the positive electrode and the negative electrode. An arc discharge power supply for supplying a predetermined power to cause arc discharge, and a source gas containing at least hydrogen and carbon for the arc discharge to generate a gas plasma, and the gas plasma is disposed downstream thereof. Gas supply means for spraying the substrate, at least one pair of opposed electrodes arranged between the region side where the gas plasma is generated and the substrate side so as to sandwich the flow of the gas plasma toward the substrate, A power source for plasma current for flowing a current in the gas plasma in a direction intersecting the flow of the gas plasma by applying an electric field between the electrodes. It is characterized in that it comprises.

【0011】また、本発明にかかるダイヤモンド膜の製
造方法は、少なくとも水素及び炭素を含有する原料ガス
をアーク放電に流すことによりガスプラズマを発生し、
該ガスプラズマをその下流に配置する基板に吹きつける
ことにより該基板上にダイヤモンド膜を析出形成する方
法において、前記ガスプラズマが発生する領域側と前記
基板との間に、前記基板方向へ向かうガスプラズマの流
れを挟むようにして少なくとも一対の対向電極を設置
し、前記ガスプラズマ中に該ガスプラズマの流れと交差
する方向の電流を流すために前記対向電極間に電界を印
加するようにしたことを特徴としている。
In the method for producing a diamond film according to the present invention, a gas plasma is generated by flowing a raw material gas containing at least hydrogen and carbon into an arc discharge.
In the method of depositing and forming a diamond film on a substrate by spraying the gas plasma on a substrate disposed downstream thereof, a gas flowing toward the substrate is provided between the region where the gas plasma is generated and the substrate. At least one pair of opposing electrodes is provided so as to sandwich the flow of plasma, and an electric field is applied between the opposing electrodes to flow a current in the gas plasma in a direction intersecting with the flow of the gas plasma. And

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説
明する。図1は本発明第1実施例の製造装置の断面構造
図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a sectional structural view of a manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0013】図1において、プラズマジェットガン1
と、基板2及び銅から成る基板支持台3は、5Torr〜5
気圧の範囲内の所定の真空度に維持される真空容器5内
に設けられている。
In FIG. 1, a plasma jet gun 1
And the substrate support 3 made of copper and 5 Torr to 5 Torr.
It is provided in a vacuum vessel 5 maintained at a predetermined degree of vacuum within the range of atmospheric pressure.

【0014】プラズマジェットガン1は、一端が鋭角に
形成された先端部7aと他端がフランジ部7bとに形成
されたタングステンよりなる棒状電極7を軸として、フ
ランジ部7b側から銅よりなる電極冷却部8,テフロン
(登録商標)よりなるガス導入部9および銅よりなるシ
リンダ状電極10が設けられている。電極冷却部8およ
びシリンダ状電極10には、中空である中空部108,
110が設けられている。そして、シリンダ状電極10
に接続された冷却水パイプ14より供給される冷却水が
シリンダ状電極10の中空部110から冷却水パイプ1
4aに流れ出る。同様に、電極冷却部8に接続された冷
却水パイプ15より供給される冷却水が電極冷却部8の
中空部108に供給され、電極冷却部8に接続される冷
却水パイプ15aより排出される。この冷却水によって
棒状電極7とシリンダ状電極10との間に生ずるアーク
放電の熱による両電極の損耗が防がれる。ガス導入部9
には、原料ガス導入パイプ16が設けられており、さら
に、このガス導入パイプ16より供給されたガスを棒状
電極7の先端部7aに送るようにする開口部が棒状電極
7の一端側において構成されている。
The plasma jet gun 1 has a rod-shaped electrode 7 made of tungsten formed at a tip 7a having an acute angle at one end and a flange 7b at the other end as an axis. A cooling section 8, a gas introduction section 9 made of Teflon (registered trademark), and a cylindrical electrode 10 made of copper are provided. The electrode cooling unit 8 and the cylindrical electrode 10 have hollow portions 108,
110 are provided. Then, the cylindrical electrode 10
The cooling water supplied from the cooling water pipe 14 connected to the cooling water pipe 1 extends from the hollow portion 110 of the cylindrical electrode 10.
Flows out to 4a. Similarly, the cooling water supplied from the cooling water pipe 15 connected to the electrode cooling unit 8 is supplied to the hollow portion 108 of the electrode cooling unit 8 and discharged from the cooling water pipe 15a connected to the electrode cooling unit 8. . The cooling water prevents wear of both electrodes due to heat of arc discharge generated between the rod-shaped electrode 7 and the cylindrical electrode 10. Gas inlet 9
Is provided with a raw material gas introduction pipe 16, and an opening for sending the gas supplied from the gas introduction pipe 16 to the tip 7 a of the rod-shaped electrode 7 is formed at one end of the rod-shaped electrode 7. Have been.

【0015】さらに、棒状電極7とシリンダ状電極10
の間でアーク放電を起こすために、棒状電極7とシリン
ダ状電極10とはアーク放電用電源17に接続されてい
る。なお、このアーク放電用電源17は、アーク放電を
効果的に発生させるために、鋭角に形成された先端部7
aを有する棒状電極7側を負電位にするように接続され
ている。また、シリンダ状電極10においてそのガス導
入部9と反対側の面には、ガスプラズマを絞ることによ
りプラズマジェットとするプラズマ噴出口18が設けら
れている。また、プラズマ噴出口18には、炭素源ガス
導入口19が設けられている。
Further, the rod-shaped electrode 7 and the cylindrical electrode 10
The rod electrode 7 and the cylindrical electrode 10 are connected to an arc discharge power source 17 in order to cause an arc discharge between the electrodes. The arc discharge power supply 17 has a sharply formed tip portion 7 for effectively generating arc discharge.
The rod-shaped electrode 7 having a is connected to a negative potential. Further, on the surface of the cylindrical electrode 10 opposite to the gas introduction portion 9, there is provided a plasma jet port 18 which narrows the gas plasma to form a plasma jet. Further, a carbon source gas inlet 19 is provided in the plasma outlet 18.

【0016】プラズマ噴出口18の下流には基板支持台
3が設定されており、該基板支持台3には基板2が配置
されている。この基板支持台3は、基板を所定温度(本
実施例では約800℃)に維持するために冷却水パイプ
20より冷却水が供給され、冷却水パイプ20aより排
出できるよう中空となっている。これは、プラズマ噴出
口18より噴き出されるプラズマジェットの気体温度が
数千〜数万度に達してしまうため、基板温度をダイヤモ
ンドの合成域である600〜1100℃にするために基
板2を冷却する必要があるからである。
A substrate support 3 is set downstream of the plasma outlet 18, and the substrate 2 is disposed on the substrate support 3. The substrate support 3 is hollow so that cooling water is supplied from a cooling water pipe 20 and is discharged from a cooling water pipe 20a to maintain the substrate at a predetermined temperature (about 800 ° C. in this embodiment). This is because the gas temperature of the plasma jet ejected from the plasma ejection port 18 reaches several thousands to tens of thousands of degrees, so that the substrate 2 is cooled in order to keep the substrate temperature at 600 to 1100 ° C., which is a diamond synthesis region. It is necessary to do it.

【0017】プラズマ噴出口18と基板2との間の空間
には、基板2面と平行な面上においてプラズマ噴出口1
8からのプラズマジェットを挟んで互いに対向する一対
の対向電極21,22が設けられており、両対向電極2
1,22にはプラズマ電流用電源23が電気接続してあ
る。これは、両対向電極21,22の間に電界を印加
し、両対向電極21,22間にプラズマ中を介して電流
を流すようにするためである。負電極側とされた対向電
極21は一端が鋭角に形成されたタングステンより構成
され、一方、正電極側とされた対向電極22は銅より構
成されて、その内部を中空部122により中空とされて
いる。対向電極(正)22には冷却水パイプ24が接続
され、冷却水パイプ24より供給される冷却水が対向電
極(正)22の中空部122から冷却水パイプ24aへ
排出される。この冷却水によって対向電極(正)22は
冷却され、対向電極(正)22と対向電極(負)21と
の間に流れる電流によって生じる熱から電極の損耗を防
いでいる。
In the space between the plasma jet 18 and the substrate 2, the plasma jet 1 on a plane parallel to the surface of the substrate 2.
And a pair of opposing electrodes 21 and 22 opposing each other with the plasma jet from 8 interposed therebetween.
A plasma current power supply 23 is electrically connected to the power supply terminals 1 and 22. This is because an electric field is applied between the opposing electrodes 21 and 22 so that a current flows between the opposing electrodes 21 and 22 through the plasma. The counter electrode 21 on the negative electrode side is made of tungsten having one end formed at an acute angle, while the counter electrode 22 on the positive electrode side is made of copper, and the inside thereof is hollowed by the hollow portion 122. ing. A cooling water pipe 24 is connected to the counter electrode (positive) 22, and cooling water supplied from the cooling water pipe 24 is discharged from a hollow portion 122 of the counter electrode (positive) 22 to a cooling water pipe 24 a. The counter electrode (positive) 22 is cooled by the cooling water, thereby preventing the electrode from being worn from heat generated by a current flowing between the counter electrode (positive) 22 and the counter electrode (negative) 21.

【0018】なお、対向電極21,22間の距離はプラ
ズマジェットの径に対して小さくなるように設定されて
いる。これにより、プラズマジェットの中に電極21,
22の端部が挿入されることになり、よりプラズマジェ
ットに通電し易くなる(図1は模式図であり実際の距離
関係は図とは相違している)。また、対向電極21,2
2間の距離は2〜50mm、基板2と対向電極21,2
2の設置面との距離が1〜100mmであれば、ダイヤ
モンドの合成は可能であり、本実施例においては対向電
極21,22間の距離を15mm、基板2と対向電極2
1,22の設置面との距離を20mm、プラズマ噴射口
18と基板2との距離を40mmとしている。
The distance between the opposing electrodes 21 and 22 is set to be smaller than the diameter of the plasma jet. As a result, the electrodes 21 and
22 is inserted, and it becomes easier to energize the plasma jet (FIG. 1 is a schematic diagram, and the actual distance relationship is different from the diagram). Further, the counter electrodes 21 and
2 is 2 to 50 mm, and the substrate 2 and the counter electrodes 21 and
If the distance from the mounting surface of the substrate 2 is 1 to 100 mm, diamond can be synthesized. In this embodiment, the distance between the counter electrodes 21 and 22 is 15 mm,
The distance between the installation surfaces of the plasma injection nozzles 1 and 22 is 20 mm, and the distance between the plasma injection port 18 and the substrate 2 is 40 mm.

【0019】次に、本実施例のダイヤモンド膜の合成方
法を説明する。まず初めに、真空容器5内を排気した
後、電離度の高い第0族のガスであるアルゴンをガス導
入パイプ16からプラズマジェットガン1に導入し、か
つ真空容器5内圧力を20Torrに設定する。その後、ア
ーク放電用電源17により棒状電極7(負極)とシリン
ダ状電極10(正極)との間にアーク放電を発生させ
る。なお、本実施例では、アーク放電は電圧40Vで電
流65Aの条件としている。
Next, a method for synthesizing the diamond film of the present embodiment will be described. First, after evacuating the inside of the vacuum vessel 5, argon, which is a Group 0 gas having a high degree of ionization, is introduced into the plasma jet gun 1 from the gas introduction pipe 16, and the pressure inside the vacuum vessel 5 is set to 20 Torr. . Thereafter, an arc discharge is generated between the rod-shaped electrode 7 (negative electrode) and the cylindrical electrode 10 (positive electrode) by the arc discharge power supply 17. In this embodiment, the arc discharge is performed under the conditions of a voltage of 40 V and a current of 65 A.

【0020】放電が安定したところで、このアーク放電
にガス導入パイプ16より、プラズマ源ガスとしてアル
ゴン50vol%,H2 50vol%の混合ガスを毎分
12リットルの流量で流しガスプラズマとし、このガス
プラズマをプラズマ噴射口18の絞りによりプラズマジ
ェットとする。また、炭素源ガス導入口19からはメタ
ンガス240cc/min と水素ガス60cc/min の混合ガ
スを導入する。ここでメタンガスに代表される炭素源ガ
スとしての炭化水素ガスは、ガス導入パイプ16から導
入してもよいが、タングステンよりなる棒状電極7が炭
化されて長時間放電が安定しなくなることがあるため、
炭化水素ガスは放電部下流にガス導入口を設けてそこか
ら導入するようにするのが望ましい。そして、この炭素
源ガス導入口19より導入したメタンガスを上述のプラ
ズマ源ガスのプラズマジェットに吹きつけプラズマジェ
ットガスとする。なお、ここで真空容器5内の圧力を2
0Torrに保つように適当に排気が行われている。
When the discharge was stabilized, a mixed gas of 50 vol% of argon and 50 vol% of H 2 was supplied as a plasma source gas at a flow rate of 12 liters per minute from the gas introduction pipe 16 to the gas discharge to form a gas plasma. Is converted into a plasma jet by the restriction of the plasma injection port 18. A mixed gas of methane gas 240 cc / min and hydrogen gas 60 cc / min is introduced from the carbon source gas inlet 19. Here, a hydrocarbon gas as a carbon source gas typified by methane gas may be introduced from the gas introduction pipe 16, but since the rod-shaped electrode 7 made of tungsten is carbonized, the discharge may not be stable for a long time. ,
It is desirable to provide a gas inlet downstream of the discharge part and to introduce the hydrocarbon gas therefrom. Then, the methane gas introduced from the carbon source gas inlet 19 is blown onto the plasma jet of the above-mentioned plasma source gas to be a plasma jet gas. Here, the pressure in the vacuum vessel 5 is set to 2
Exhaust is properly performed to maintain 0 Torr.

【0021】ここで、対向電極(正)22と対向電極
(負)21の間には、直流電源であるプラズマ電流用電
源23により電界が印加されている。本実施例では、電
圧として100V,電流値20Aとしている。
Here, an electric field is applied between the counter electrode (positive) 22 and the counter electrode (negative) 21 by a plasma current power supply 23 which is a DC power supply. In this embodiment, the voltage is 100 V and the current value is 20 A.

【0022】この状態で、赤紫色のプラズマジェットガ
スを基板2に吹きつけることにより基板2上にダイヤモ
ンドが析出形成される。なお、本実施例ではプラズマ中
心部の温度は3000℃以上であり、またガン内部の放
電部はそれ以上に上昇している。
In this state, a red-purple plasma jet gas is blown onto the substrate 2 to deposit and form diamond on the substrate 2. In this embodiment, the temperature at the center of the plasma is 3000 ° C. or higher, and the discharge portion inside the gun rises more.

【0023】実際に以上の条件で30分合成を行った基
板2の表面付着物の評価結果について説明する。なお、
基板2としてはタングステン金属板を用い、ダイヤモン
ド膜が合成し易いように基板2の表面にあらかじめ研磨
を行うことにより微細な傷をつけてある。また、基板2
上付着物の観察にはラマン分光装置と電子顕微鏡を用い
た。図2(a)に本実施例におけるラマンシフトとピー
ク高さの関係を示す。また、同図(b)には比較のため
に図1に示す構成において、プラズマ電流用電源23に
より電界を印加しなかった場合のラマンシフトとピーク
高さの関係を示す。
A description will now be given of the evaluation results of the surface deposits on the substrate 2 which were actually synthesized for 30 minutes under the above conditions. In addition,
A tungsten metal plate is used as the substrate 2, and the surface of the substrate 2 is finely polished in advance so that a diamond film can be easily synthesized. Also, the substrate 2
A Raman spectrometer and an electron microscope were used for observation of the upper deposit. FIG. 2A shows the relationship between the Raman shift and the peak height in this embodiment. FIG. 2B shows the relationship between the Raman shift and the peak height when no electric field is applied by the plasma current power supply 23 in the configuration shown in FIG. 1 for comparison.

【0024】このラマンスペクトルからは、図2(a)
に示すように、ラマンシフトが1333cm-1付近のダ
イヤモンドの存在を示すラマンピークが確認された。ま
た、図2(b)ではこのラマンスペクトルより、黒鉛無
定形炭素,i−カーボン等を示す1400〜1600c
-1のブロードなピークが明らかに現れている。この図
2(a),(b)に示される結果から、プラズマ電流用
電源23により電界を印加すれば、高純度のダイヤモン
ド膜を析出形成できるということがわかる。なお、電子
顕微鏡の観察でも結晶粒子像が確認されており、結晶形
もマイクロ波プラズマCVD法で合成されたダイヤモン
ド粒子と同様の形態を示している。
From this Raman spectrum, FIG.
As shown in the figure, a Raman peak having a Raman shift around 1333 cm -1 indicating the presence of diamond was confirmed. In FIG. 2B, from this Raman spectrum, 1400 to 1600c indicating graphite amorphous carbon, i-carbon and the like are shown.
A broad peak at m -1 clearly appears. From the results shown in FIGS. 2A and 2B, it is understood that a high-purity diamond film can be deposited and formed by applying an electric field from the power source 23 for plasma current. Note that a crystal particle image was also confirmed by observation with an electron microscope, and the crystal form showed the same form as the diamond particles synthesized by the microwave plasma CVD method.

【0025】また、ダイヤモンド膜の合成速度について
は、従来知られているマイクロ波プラズマCVDを用い
て行ったダイヤモンド合成実験では、0.3μm/hの
合成速度であったのに対し、本実施例の合成法では50
μm/hの合成速度であり、十分に速い速度にて合成で
きる。
The diamond film was synthesized at a rate of 0.3 μm / h in a diamond synthesis experiment performed using microwave plasma CVD, which was conventionally known. Is 50
The synthesis speed is μm / h, and synthesis can be performed at a sufficiently high speed.

【0026】次に、上記実施例のように、対向電極2
1,22間に電界を印加することにより、高純度のダイ
ヤモンド膜が速い合成速度にて析出形成できるようにな
る理由について、本発明者等の考察結果をもとに、以下
に説明する。
Next, as in the above embodiment, the counter electrode 2
The reason why a high-purity diamond film can be deposited and formed at a high synthesis rate by applying an electric field between 1 and 22 will be described below based on the results of consideration by the present inventors.

【0027】アーク放電を利用したダイヤモンド膜の合
成法は、アーク放電の熱エネルギーによりガスを十分に
分解してダイヤモンド膜を合成する方法であり、使用ガ
スは一般には炭化水素と水素である。ガスの役割を考え
ると炭化水素はプラズマ分解により分解しダイヤモン
ド,グラファイト,無定形炭素,i−カーボンを生成す
る。一方、水素はプラズマ分解により分解し、水素ラジ
カル,水素イオン等になると考えられる。この水素ラジ
カルは還元力が大きいため、例えば炭素を還元してメタ
ン等に気化する働きがある。つまり、炭化水素がプラズ
マ分解することにより発生するダイヤモンド,グラファ
イト,無定形炭素,i−カーボン等を水素ラジカルが還
元するのである。
The method of synthesizing a diamond film using arc discharge is a method of synthesizing a diamond film by sufficiently decomposing a gas by the heat energy of the arc discharge, and the gases used are generally hydrocarbons and hydrogen. Considering the role of gas, hydrocarbons are decomposed by plasma decomposition to produce diamond, graphite, amorphous carbon, and i-carbon. On the other hand, hydrogen is considered to be decomposed by plasma decomposition to become hydrogen radicals, hydrogen ions, and the like. Since the hydrogen radical has a large reducing power, it has a function of reducing carbon and evaporating it to methane or the like. That is, the hydrogen radicals reduce diamond, graphite, amorphous carbon, i-carbon, and the like, which are generated by hydrocarbon decomposition by plasma.

【0028】ここで、上記ダイヤモンド,グラファイ
ト,無定形炭素,i−カーボンに対する水素ラジカルの
還元能力,即ち除去能力はそれぞれに対して異なり、ダ
イヤモンドに対する除去能力は他のグラファイト,無定
形炭素,i−カーボンに対する除去能力に比べ格段に低
い。したがって、プラズマ分解によるダイヤモンド合成
では、水素ラジカルによりダイヤモンド以外のグラファ
イト,無定形炭素,i−カーボン等が見かけ上選択的に
除去され、ダイヤモンドのみが合成されることになる。
Here, the reducing ability of hydrogen radicals to the diamond, graphite, amorphous carbon and i-carbon, that is, the removing ability is different from each other, and the removing ability to diamond is other graphite, amorphous carbon and i-carbon. It is much lower than the removal ability for carbon. Therefore, in diamond synthesis by plasma decomposition, graphite other than diamond, amorphous carbon, i-carbon, and the like are apparently selectively removed by hydrogen radicals, and only diamond is synthesized.

【0029】したがって、ダイヤモンドの合成速度およ
び純度を向上させるには、炭化水素の導入量を増加させ
るだけではなく、水素及び炭化水素の分解(解離)を向
上させる必要がある。例えば、統計力学により気体温度
に対する水素の解離率を計算すると、図4に示すグラフ
のようになる。このグラフより、例えば熱フィラメント
法の様に2千数百゜K程度では水素は数%も解離してい
ない。水素を高解離させるには少なくとも3千゜K以上
の気体温度が必要である。ここで、アーク放電は、数To
rrから数気圧の圧力範囲で発生し、対向電極間の電位差
が数十V程度と低いかわりに空間中を高密度の電流が流
れる放電であり、数千から数万゜Kの気体温度が得られ
るため水素を十分に解離できると考えられる。
Therefore, in order to improve the synthesis rate and purity of diamond, it is necessary not only to increase the amount of introduced hydrocarbons but also to improve the decomposition (dissociation) of hydrogen and hydrocarbons. For example, when the dissociation rate of hydrogen with respect to the gas temperature is calculated by statistical mechanics, a graph shown in FIG. 4 is obtained. According to this graph, hydrogen is not dissociated by several percent at about 2,000 and several hundreds K, for example, as in the hot filament method. In order to highly dissociate hydrogen, a gas temperature of at least 3,000 K is required. Here, the arc discharge is several To
It is a discharge that occurs in the pressure range of rr to several atmospheres and a high-density current flows in the space instead of the potential difference between the counter electrodes being as low as several tens of volts. Therefore, it is considered that hydrogen can be sufficiently dissociated.

【0030】そして、両対向電極21,22間に電界を
印加することにより、ガスプラズマ中を流れる電子が正
の対向電極22側に加速され、その電子のエネルギーが
大きくなる。そして、この電子が水素及び炭化水素に衝
突することにより、そのエネルギーを水素及び炭化水素
が吸収する結果、水素及び炭化水素が分解,解離し易く
なり、しいては高純度のダイヤモンド膜を高速で析出形
成できるようになるものと考えられる。
When an electric field is applied between the two opposing electrodes 21 and 22, electrons flowing in the gas plasma are accelerated toward the positive opposing electrode 22, and the energy of the electrons increases. When the electrons collide with hydrogen and hydrocarbons, the energy is absorbed by hydrogen and hydrocarbons. As a result, the hydrogen and hydrocarbons are easily decomposed and dissociated. It is considered that precipitation can be formed.

【0031】図3に両対向電極21,22間に通電する
電流値を変化させた場合のラマンシフトとピーク高さの
関係を示す。図3からわかるように、通電する電流を1
0A以上にすると1400〜1600cm-1のブロード
なピークがほとんど現れなくなり、高純度のダイヤモン
ド膜が得られる。
FIG. 3 shows the relationship between the Raman shift and the peak height when the value of the current flowing between the opposite electrodes 21 and 22 is changed. As can be seen from FIG.
At 0 A or more, a broad peak of 1400 to 1600 cm -1 hardly appears, and a high-purity diamond film can be obtained.

【0032】ここで、電流を流すのはプラズマ中であ
り、その値としては1A以上であれば効果があるもので
ある。又、その値が大きい程析出形成されるダイヤモン
ド膜の純度,合成速度は向上する。なお、プラズマ中を
流す電流を大きくしても、両対向電極21,22の設置
面が基板2と平行とされていることから電子の加速方向
はプラズマ流に対して垂直方向であり、加速された電子
が基板2に到達して基板温度を上述したダイヤモンドの
合成域,600〜1100℃より上昇させるという不具
合はない。さらに、対向電極21,22は各々プラズマ
中に臨ましめられており、主に両電極を結ぶ直線上で水
素及び炭化水素の原料ガスの解離が多く行われているこ
とが考察される。すなわち、プラズマジェットの両電極
21,22を結ぶ直線領域の直下流に位置する基板2上
において特に、ダイヤモンド膜の合成速度と純度が向上
される。
Here, the electric current flows in the plasma, and if the value is 1 A or more, it is effective. Also, the larger the value, the higher the purity and the synthesis rate of the diamond film formed by deposition. Even if the current flowing through the plasma is increased, the direction of acceleration of the electrons is perpendicular to the plasma flow because the installation surfaces of both the counter electrodes 21 and 22 are parallel to the substrate 2. There is no inconvenience that the electrons that have reached the substrate 2 raise the substrate temperature from the above-mentioned range of synthesis of diamond, 600 to 1100 ° C. Further, it is considered that the counter electrodes 21 and 22 are exposed in the plasma, respectively, and the dissociation of the hydrogen and hydrocarbon source gases is mainly performed mainly on a straight line connecting the two electrodes. That is, especially on the substrate 2 located immediately downstream of the linear region connecting the electrodes 21 and 22 of the plasma jet, the synthesis speed and purity of the diamond film are improved.

【0033】図5は基板2上5mmのところの水素ラジ
カル発光ピーク強度と通電する電流との関係を調べたも
のであるが、電流の増加に伴ない水素ラジカルの存在量
も増加していることがわかる。つまり、ガスプラズマ中
に通電することで基板付近での水素解離量が増大し、こ
の解離水素の増大がダイヤモンド以外の黒鉛,無定形炭
素,i−カーボンといった非ダイヤモンド炭素の除去能
力を向上することにより、ダイヤモンドの純度が向上で
きるのである。
FIG. 5 shows the relationship between the peak intensity of the hydrogen radical emission at 5 mm above the substrate 2 and the current flowing therethrough. It can be seen that the hydrogen radical abundance increases as the current increases. I understand. In other words, the amount of hydrogen dissociated near the substrate is increased by energizing gas plasma, and this increase in dissociated hydrogen improves the ability to remove non-diamond carbon such as graphite other than diamond, amorphous carbon, and i-carbon. Thereby, the purity of the diamond can be improved.

【0034】次に、本発明の第2実施例を図6を用いて
説明する。上記第1実施例は対向電極21,22間にプ
ラズマ電流用電源23として直流電源を用いたものを示
したが、本実施例では図6に示すように、交流電源をプ
ラズマ電流用電源223として用い、両対向電極22
1,222間に交流電界を印加している。なお、図6に
おいて上記第1実施例と同じあるいは対応する構成には
対応する符号が付してある。また、電極221側も、電
極222同様内部が中空とされ、冷却水パイプ225,
225aにより冷却水が供給されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, a DC power source is used as the plasma current power source 23 between the counter electrodes 21 and 22. However, in the present embodiment, an AC power source is used as the plasma current power source 223 as shown in FIG. Used, both opposing electrodes 22
An AC electric field is applied between 1 and 222. In FIG. 6, the same reference numerals are given to the same or corresponding components as those in the first embodiment. Also, the inside of the electrode 221 side is hollow like the electrode 222, and the cooling water pipe 225,
Cooling water is supplied by 225a.

【0035】本実施例のようにプラズマ電流用電源22
3として交流電源を用い、両対向電極221,222間
に交流電界を印加しても、両電極間では電子が加速さ
れ、水素及び炭化水素は解離し易くなっている。すなわ
ち、本実施例によっても上記第1実施例と同様の効果が
奏される。
As in the present embodiment, the power source 22 for the plasma current
Even if an AC power source is used as 3 and an AC electric field is applied between the opposite electrodes 221 and 222, electrons are accelerated between the two electrodes and hydrogen and hydrocarbons are easily dissociated. That is, the present embodiment also provides the same effects as the first embodiment.

【0036】実際に本実施例の装置にてダイヤモンド膜
を合成してみたところ、上記第1実施例同様純度の高い
ダイヤモンド膜の合成が確認された。なお、ダイヤモン
ド膜の合成条件は、上記第1実施例と同じとし、対向電
極221,222間の距離は8mm,プラズマ中を通電
する電流は10Aとした。
When a diamond film was actually synthesized using the apparatus of this embodiment, it was confirmed that a high-purity diamond film was synthesized as in the first embodiment. The conditions for synthesizing the diamond film were the same as in the first embodiment, the distance between the opposing electrodes 221 and 222 was 8 mm, and the current flowing through the plasma was 10 A.

【0037】次に本発明の第3実施例について図7を用
いて説明する。図7は、本実施例におけるプラズマ中に
電流を流す対向電極の配置構成を説明する模式図であ
り、ダイヤモンド膜を合成する基板面と平行とされた対
向電極設置面を上からみた図である。上記第1,第2実
施例では該対向電極を一対用いて構成するものであった
が、本実施例では平行に並べた二対の対向電極から構成
するようにしている。すなわち、第1のプラズマ電流用
電源323aから電源供給される一対の対向電極321
a,322aと、第2のプラズマ電流用電源323bか
ら電源供給される一対の対向電極321b,322bと
を構成している。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the arrangement of the counter electrode for flowing a current in the plasma in the present embodiment, and is a view from above of the counter electrode installation surface parallel to the substrate surface on which the diamond film is synthesized. . In the first and second embodiments, the pair of counter electrodes is used, but in this embodiment, two pairs of counter electrodes are arranged in parallel. That is, a pair of opposing electrodes 321 supplied with power from the first plasma current power supply 323a
a, 322a and a pair of opposed electrodes 321b, 322b supplied with power from a second plasma current power supply 323b.

【0038】このように複数の箇所でプラズマ中に電流
を流すことによりプラズマジェット中の複数箇所で原料
ガスの解離が多く発生することになり、プラズマジェッ
ト下流に配置された基板面において、対応する特定領域
におけるダイヤモンド膜の合成速度と純度とを向上させ
ることができる。実際に本構成にてダイヤモンド膜を合
成した結果、基板の特定箇所において上記第1,第2実
施例同様純度の高いダイヤモンド膜の合成が確認されて
いる。なお、ダイヤモンド膜の合成条件は上記第1実施
例と同じとし、各々の対向電極の正負電極間の距離は1
5mm,対向電極の対間の距離は10mmとし、各々プ
ラズマ中に直流5Aづつ流すようにして合成を行った。
By causing the current to flow in the plasma at a plurality of locations as described above, a large amount of dissociation of the source gas occurs at the plurality of locations in the plasma jet. The synthesis speed and purity of the diamond film in the specific region can be improved. As a result of actually synthesizing a diamond film with this configuration, it was confirmed that a high-purity diamond film was synthesized at a specific portion of the substrate as in the first and second embodiments. The conditions for synthesizing the diamond film were the same as in the first embodiment, and the distance between the positive and negative electrodes of each counter electrode was 1
The synthesis was performed by setting the distance between the pair of opposing electrodes to 5 mm and the flow of DC 5A into the plasma.

【0039】以上、本発明を上記第1〜第3実施例を用
いて説明したが、本発明はそれらに限定されることなく
その趣旨を逸脱しない限り、種々変形実施可能である。
例えば、上記種々の実施例ではプラズマ中に電流を流す
対向電極を固定して設置するものであったが、例えば上
下方向に移動させることができるようにしてもよい。ま
た、対向電極をガスプラズマ流を中心に回転できるよう
にしてもよい。これにより、基板上のより広い領域にわ
たって所定部分の合成速度と純度とを向上することがで
きる。さらに、これら対向電極の設置面は基板面と平行
のみならず、基板面に対してある角度傾斜づけるように
してもよく、またその角度を任意に変えられるようにし
てもよい。要するに、ガスプラズマ中に電界を印加して
電流を流すことが必要である。
Although the present invention has been described with reference to the first to third embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described various embodiments, the counter electrode for flowing a current in the plasma is fixedly installed. However, for example, the counter electrode may be moved in the vertical direction. Further, the counter electrode may be rotatable around the gas plasma flow. Thereby, the synthesis speed and purity of the predetermined portion can be improved over a wider area on the substrate. Further, the installation surface of these counter electrodes may not only be parallel to the substrate surface but may be inclined at a certain angle with respect to the substrate surface, and the angle may be arbitrarily changed. In short, it is necessary to apply an electric field to the gas plasma to flow a current.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、プ
ラズマ中に電流を流すことによりガスの分解が基板近傍
で十分行うことができ、合成速度を速くした上で高純度
のダイヤモンド膜を形成することができる。
As described above, according to the present invention, a gas can be sufficiently decomposed in the vicinity of a substrate by flowing an electric current into a plasma, and a high-purity diamond film can be obtained at a high synthesis rate. Can be formed.

【0041】また、このプラズマ中に電流を流す場合、
ガスプラズマを挟むように配置した少なくとも一対の対
向電極を用いているため、電極間を結ぶ直線上で、かつ
プラズマ流の下流に位置する基板上には、他の領域と比
較して合成速度と純度とを向上させたダイヤモンド膜が
形成できるという優れた効果がある。
When a current is passed through the plasma,
Since at least one pair of opposed electrodes arranged so as to sandwich the gas plasma is used, on a straight line connecting the electrodes, and on the substrate located downstream of the plasma flow, the synthesis speed and the other regions are compared. There is an excellent effect that a diamond film having improved purity can be formed.

【0042】これにより、基板上の所定部分,あるいは
基板外周形状(例えば長方形,楕円形等)に対応して、
部分的に合成速度と純度とを向上させたダイヤモンド膜
を形成することができる。
With this, corresponding to a predetermined portion on the substrate or a peripheral shape of the substrate (for example, a rectangle, an ellipse, etc.),
A diamond film having a partially improved synthesis rate and purity can be formed.

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

【図1】本発明第1実施例のダイヤモンド膜製造装置の
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a diamond film manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】ラマンシフトとピーク高さとの関係を示す特性
図で、図(a)は上記第1実施例により合成した試料の
特性図、図(b)は上記第1実施例においてガスプラズ
マ中に電流を流さない場合に合成した試料の特性図であ
る。
FIGS. 2A and 2B are characteristic diagrams showing the relationship between Raman shift and peak height. FIG. 2A is a characteristic diagram of a sample synthesized according to the first embodiment, and FIG. FIG. 6 is a characteristic diagram of a sample synthesized when no current is supplied to the sample.

【図3】上記第1実施例においてガスプラズマ中に流す
電流の大きさを変えた場合に各々合成した試料のラマン
シフトとピーク高さとの関係を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a Raman shift and a peak height of each synthesized sample when the magnitude of a current flowing in gas plasma is changed in the first embodiment.

【図4】気体温度に対する水素の解離度を示すグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph showing the degree of dissociation of hydrogen with respect to gas temperature.

【図5】プラズマ中に通電する電流値に対する基板上5
mmの位置の水素解離量の関係を測定したグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the current value applied to the plasma and the value of 5
4 is a graph showing the relationship between the amount of hydrogen dissociation at the position of mm.

【図6】本発明第2実施例のダイヤモンド膜製造装置の
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a diamond film manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明第3実施例におけるプラズマ中に電流を
流す対向電極の配置構成を説明する模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an arrangement of a counter electrode for flowing a current into plasma in a third embodiment of the present invention.

【図8】炭化水素濃度(CH4 /H2 )に対するダイヤ
モンドの熱拡散率と合成速度を表すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the thermal diffusivity and synthesis rate of diamond with respect to the hydrocarbon concentration (CH 4 / H 2 ).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマジェットガン 2 基板 3 基板支持台 5 真空容器 7 棒状電極 10 シリンダ状電極 16 ガス導入パイプ 17 アーク放電用電源 19 炭素源ガス導入口 21 対向電極(負極) 22 対向電極(正極) 23 プラズマ電流用電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma jet gun 2 Substrate 3 Substrate support 5 Vacuum container 7 Bar electrode 10 Cylindrical electrode 16 Gas introduction pipe 17 Power supply for arc discharge 19 Carbon source gas inlet 21 Counter electrode (negative electrode) 22 Counter electrode (positive electrode) 23 Plasma current Power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 正 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−213694(JP,A) 特開 平4−295092(JP,A) 特開 平4−295090(JP,A) 特開 平3−131598(JP,A) 特開 平3−88799(JP,A) 特開 平1−201097(JP,A) 特開 昭63−176399(JP,A) 特開 昭64−65093(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 CA(STN) 特許ファイル(PATOLIS) WPI/L(QUESTEL)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tadashi Hattori 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Inside Denso Co., Ltd. (56) References JP-A-5-213694 (JP, A) JP-A-4- 295092 (JP, A) JP-A-4-295090 (JP, A) JP-A-3-131598 (JP, A) JP-A-3-88799 (JP, A) JP-A-1-201097 (JP, A) JP-A-63-176399 (JP, A) JP-A-64-65093 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00 CA (STN) Patent file (PATOLIS) WPI / L (QUESTEL)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定真空度に維持される真空容器と、互
いに対向するように前記真空容器内に配置された正極お
よび負極と、前記正極および負極に電気接続し、該正極
および負極との間の空間にアーク放電を起こすべく所定
の電力を供給するアーク放電用電源と、前記アーク放電
に少なくとも水素及び炭素を含有する原料ガスを供給し
てガスプラズマを発生させ、該ガスプラズマをその下流
に配置された基板に吹きつけるガス供給手段と、前記ガ
スプラズマが発生する領域側と前記基板側との間に、前
記基板方向へ向かうガスプラズマの流れを挟むようにし
て配置された少なくとも一対の対向電極と、この対向電
極間に電界を印加することにより前記ガスプラズマ中に
該ガスプラズマの流れと交差する方向の電流を流すため
のプラズマ電流用電源とを備えることを特徴とするダイ
ヤモンド膜の製造装置。
1. A vacuum vessel maintained at a predetermined degree of vacuum, a positive electrode and a negative electrode disposed in the vacuum vessel so as to face each other, and electrically connected to the positive electrode and the negative electrode, and between the positive electrode and the negative electrode. An arc discharge power supply for supplying a predetermined electric power to cause an arc discharge in the space, and a source gas containing at least hydrogen and carbon for the arc discharge to generate a gas plasma, and the gas plasma is supplied downstream thereof. Gas supply means for spraying the arranged substrate, and at least one pair of opposed electrodes arranged so as to sandwich the flow of the gas plasma toward the substrate between the region where the gas plasma is generated and the substrate. A current for flowing a current in a direction intersecting the flow of the gas plasma into the gas plasma by applying an electric field between the opposed electrodes. And a source.
【請求項2】 前記対向電極は前記ガスプラズマの流れ
を軸として前記基板に対してその位置が可変とされてい
ることを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンド膜の
製造装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the position of the counter electrode is variable with respect to the substrate with the flow of the gas plasma as an axis.
【請求項3】 前記対向電極はその各々の電極面が前記
ガスプラズマの流れの中に臨ましめられていることを特
徴とする請求項1又は2に記載のダイヤモンド膜の製造
装置。
3. The diamond film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein each electrode surface of the counter electrode is exposed in the flow of the gas plasma.
【請求項4】 前記プラズマ電流用電源は前記対向電極
間に直流電界を印加する直流電源であることを特徴とす
る請求項1乃至3の何れかに記載のダイヤモンド膜の製
造装置。
4. The diamond film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein said plasma current power supply is a DC power supply for applying a DC electric field between said opposed electrodes.
【請求項5】 前記プラズマ電流用電源は前記対向電極
間に交流電界を印加する交流電源であることを特徴とす
る請求項1乃至3の何れかに記載のダイヤモンド膜の製
造装置。
5. The diamond film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the power source for plasma current is an AC power source for applying an AC electric field between the opposed electrodes.
【請求項6】 少なくとも水素及び炭素を含有する原料
ガスをアーク放電に流すことによりガスプラズマを発生
し、該ガスプラズマをその下流に配置する基板に吹きつ
けることにより該基板上にダイヤモンド膜を析出形成す
る方法において、前記ガスプラズマが発生する領域側と
前記基板との間に、前記基板方向へ向かうガスプラズマ
の流れを挟むようにして少なくとも一対の対向電極を設
置し、前記ガスプラズマ中に該ガスプラズマの流れと交
差する方向の電流を流すために、前記対向電極間に電界
を印加するようにしたことを特徴とするダイヤモンド膜
の製造方法。
6. A gas plasma is generated by flowing a source gas containing at least hydrogen and carbon into an arc discharge, and a diamond film is deposited on the substrate by spraying the gas plasma on a substrate disposed downstream thereof. In the forming method, at least one pair of counter electrodes is provided between the substrate side and the region where the gas plasma is generated so as to sandwich the flow of the gas plasma toward the substrate, and the gas plasma is included in the gas plasma. Wherein an electric field is applied between the opposed electrodes in order to flow a current in a direction intersecting the flow of the diamond film.
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