JP2523052B2 - Gas phase synthesis of diamond - Google Patents

Gas phase synthesis of diamond

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JP2523052B2 JP2252962A JP25296290A JP2523052B2 JP 2523052 B2 JP2523052 B2 JP 2523052B2 JP 2252962 A JP2252962 A JP 2252962A JP 25296290 A JP25296290 A JP 25296290A JP 2523052 B2 JP2523052 B2 JP 2523052B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) ダイヤモンドの気相合成方法に関し、特に平板状基体
の両面あるいは複雑な形状の基体の表面にも均一にダイ
ヤモンド膜を合成できる新しい方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for vapor phase synthesis of diamond, and more particularly to a new method for uniformly synthesizing a diamond film on both surfaces of a flat substrate or a substrate having a complicated shape.

(従来の技術) 近年、ダイヤモンドの気相合成技術が進展し、様々な
合成方法が提案されている。これらのうち、天然ダイヤ
モンドと同等の硬度と結晶性を持つダイヤモンドを気相
から合成する方法について、原料ガスの励起方法を特徴
として類別すれば次のようになる。
(Prior Art) In recent years, a vapor phase synthesis technique of diamond has progressed, and various synthesis methods have been proposed. Of these, the methods for synthesizing diamond having the same hardness and crystallinity as natural diamond from the vapor phase are classified as follows, characterized by the method of exciting the raw material gas.

ダイヤモンド合成用原料ガスを放電を用いずに励起す
る方法としては古くはJournal of Crystal Growth,2
(1968)p386に示されるように黒鉛と基体を置いた容器
内に水素ガスを充填し熱的な手段で水素ガスを励起し化
学輸送的に基体上にダイヤモンドを合成する方法があ
る。これに対し、さらに進展した方法として、例えば
特開昭58-91100号公報に示されるごとく、熱フィラメン
トで炭化水素ガスと水素ガスの混合ガスを励起し、該熱
フィラメントの近傍に置かれた基体上にダイヤモンドを
合成する方法、あるいは雑誌「ニューダイヤモン
ド」、Vol.4、No.3(1983)p34に示されるごとく、炭化
水素と酸素の混合ガスの燃焼炎中でダイヤモンドを合成
する方法などがあげられる。
Journal of Crystal Growth, 2 has been used for a long time as a method of exciting raw material gas for diamond synthesis without using discharge.
(1968) p386, there is a method in which a container containing graphite and a substrate is filled with hydrogen gas and the hydrogen gas is excited by a thermal means to chemically transport diamond to the substrate. On the other hand, as a further advanced method, for example, as shown in JP-A-58-91100, a hot filament excites a mixed gas of hydrocarbon gas and hydrogen gas, and a substrate placed in the vicinity of the hot filament. There is a method of synthesizing diamond in the above, or a method of synthesizing diamond in a combustion flame of a mixed gas of hydrocarbon and oxygen, as shown in the magazine "New Diamond", Vol.4, No.3 (1983) p34. can give.

放電を用いてダイヤモンド合成用原料ガスを励起する
方法としては、古くはJournal of Crystal Growth,52
(1981)p219に示されるが放電の方法は明らかにされて
いない。放電方法が開示されている方法としては、例え
ば特開昭60-221395号公報に示されるごとく、熱フィ
ラメントを陰極として陽極との間で直流放電を行い励起
する方法、あるいは特開昭60-118693に示されるごと
く冷陰極間でアーク放電を行わせ原料ガスを該アーク放
電空間を通すことによって励起する方法、または特開
昭58-135117号公報に示されるごとく、高周波放電によ
り励起する方法、さらには特開昭58-110494号公報に
示されるごとく、マイクロ波放電により励起する方法が
あげられる。
As a method of exciting a raw material gas for diamond synthesis by using an electric discharge, the oldest method has been Journal of Crystal Growth, 52.
(1981) p219, but the method of discharge has not been clarified. Discharge method is disclosed, for example, as shown in JP-A-60-221395, a method of exciting by performing direct current discharge between a hot filament as a cathode and an anode, or JP-A-60-118693. As shown in JP-A-58-135117, a method of exciting a raw material gas by passing an arc discharge between cold cathodes as shown in FIG. As disclosed in JP-A-58-110494, there is a method of exciting by microwave discharge.

また、雑誌「ニューダイヤモンド」、Vol.4、No.2
(1988)p30に示されるごとく、プラズマトーチを用い
て、大電流直流放電によりガスを励起し、ジェット状に
噴出するプラズマ流の中でダイヤモンドを合成する方法
も放電を用いてガスを励起する方法の例としてあげられ
る。
Also, magazine "New Diamond", Vol.4, No.2
(1988) p30, a plasma torch is used to excite a gas by a high-current DC discharge, and a method of synthesizing diamond in a jet-like plasma flow is also used. Can be given as an example.

(発明が解決しようとする課題) 上記〜の方法はいずれもダイヤモンド合成用原料
ガスの励起方法に特徴を有するのであるが、いずれも広
い面積の基体あるいは形状の複雑な基体に均一にダイヤ
モンドを被覆するのが難しい。これに対し、最近、第
2回ダイヤモンドシンポジウム講演要旨集(1987)p3に
示されるようにダイヤモンド合成領域の拡大が試みられ
ているが、この方法のようにマイクロ波を用いて励起す
る場合、基体の形状が複雑になれば、広いダイヤモンド
合成空間を確保することが難しくなる。
(Problems to be Solved by the Invention) All of the above methods (1) to (3) are characterized by the method of exciting the raw material gas for synthesizing diamond. However, all of them uniformly coat a wide area substrate or a complex shaped substrate with diamond. Difficult to do. On the other hand, recently, as shown in p3 of the 2nd Diamond Symposium Lecture Collection (1987) p3, it has been attempted to expand the diamond synthesis region. If the shape is complicated, it becomes difficult to secure a wide diamond synthesis space.

また、上記〜およびは励起されたガスの流れな
いしは放電電流に強い方向性が存在する。このため、例
えばガス流の上流側に厚く、下流側に薄くダイヤモンド
膜が合成されることになる。また、例えば前記の方法
により基体を陽極上に置き直流放電でプラズマを発生し
ダイヤモンドを合成した場合、合成されたダイヤモンド
の膜の厚さは基体の陰極側に近い部分で厚くなり、基体
の陽極側に近い部分で薄くなるという現象が起こる。
In addition, there is a strong directivity in the flow of the excited gas or the discharge current. Therefore, for example, a thick diamond film is formed on the upstream side of the gas flow and a thin diamond film is formed on the downstream side. Further, for example, when the substrate is placed on the anode by the above-mentioned method and plasma is generated by direct current discharge to synthesize diamond, the thickness of the synthesized diamond film becomes thicker in the portion close to the cathode side of the substrate, The phenomenon of thinning occurs near the side.

(課題を解決するための手段) 本発明の趣旨は上記の問題を解決し、複雑な基体の表
裏両面にも均一にダイヤモンドを被覆するための方法を
提供することにあり、真空槽内に通電により加熱するこ
とのできる熱電子放射材からなる電極を2箇所または3
箇所に設置し、各電極を商用周波数の交流電流で加熱す
ると共に、該電極間に商用周波数の交流電界を印加する
ことによって、加熱された電極より発せられる電子電流
の向きが交流電界の向きにともなって時々変化する放電
プラズマを真空槽内に導入されたダイヤモンド合成用原
料ガス中に発生せしめ、電極の中間位置に設置された基
体表面に均一にダイヤモンドを合成する。
(Means for Solving the Problem) The gist of the present invention is to solve the above problems and to provide a method for uniformly coating both front and back surfaces of a complex substrate with diamond. 2 or 3 electrodes made of thermionic emission material that can be heated by
It is installed in a place, and each electrode is heated by an alternating current of a commercial frequency, and by applying an alternating electric field of a commercial frequency between the electrodes, the direction of the electron current emitted from the heated electrodes becomes the direction of the alternating electric field. A discharge plasma that changes from time to time is generated in the raw material gas for diamond synthesis introduced into the vacuum chamber, and diamond is uniformly synthesized on the surface of the substrate placed at the intermediate position of the electrode.

好ましくは、真空槽内へのダイヤモンド合成用原料ガ
スの導入は2箇所以上に設けられた導入口を介し、導入
経路を交互に切り替えてガスの流れの方向を時間的に変
化させながら行う。
Preferably, the raw material gas for synthesizing diamond is introduced into the vacuum chamber through the introduction ports provided at two or more locations while alternately switching the introduction paths and changing the gas flow direction with time.

なお、ここで言う交流電界とは、電極を2箇所に設置
した場合は単相交流電界とし、電極を3箇所に設置した
場合は三相交流電界とする。
The AC electric field referred to here is a single-phase AC electric field when the electrodes are installed at two locations and a three-phase AC electric field when the electrodes are installed at three locations.

(作用) ダイヤモンド合成用原料ガス中で放電を行うと気体中
の原子あるいは分子がイオン化されプラズマを生成す
る。このプラズマ内ではガスは高く励起されており、そ
の中に基体を置くことによってダイヤモンドが合成され
る。基体上のダイヤモンド膜の膜厚が不均一になる要因
としては(a)電子およびイオンの流れが例えば基体の
陰極側と陽極側で異なる、(b)原料ガスの流れに方向
性がある、(c)基体の温度が位置によって大きく異な
る、などが挙げられる。
(Operation) When discharge is performed in the raw material gas for diamond synthesis, atoms or molecules in the gas are ionized to generate plasma. The gas is highly excited in this plasma and diamond is synthesized by placing the substrate therein. Factors that make the thickness of the diamond film on the substrate non-uniform are (a) the flow of electrons and ions is different on the cathode side and the anode side of the substrate, (b) the flow of the source gas is directional ( c) The temperature of the substrate greatly differs depending on the position.

そこで、本発明では、前記の問題点を解決すべく検討
した結果、以下の方法によってこれらの問題点を解決で
きるという知見を得るに到ったのである。前記(a)の
問題点については、2箇所または3箇所に電極を設置
し、各電極を商用周波数の交流電流で加熱すると共に、
電極を2箇所に設置した場合は商用周波数の単相交流電
界を、また電極を3箇所に設置した場合は商用周波数の
三相交流電界を各電極間に印加することにより、商用周
波数による周期で各電極電位が正弦波状にかつ電極毎に
位相がずれて変化するので、これにより発生したプラズ
マ内では電子およびイオンが直流放電の場合のように一
方向のみに向かって流れることがなくなり、さらに、発
生したプラズマ内に置かれる基体の位置を電極の中間位
置とすることにより、基体周囲の電子およびイオンの流
れは一様になり、これにより活性化されたガス成分は基
体表面のどの位置においても均一となるので、プラズマ
内の電子およびイオンの流れの偏りに起因する基体表面
に生成されるダイヤモンド被覆の膜厚の不均一さを小さ
くすることができる。また、前記(b)の原料ガスの流
れの方向性の問題についてもガスの流れが基体の一方向
からのみの流れにならないようガス導入口を複数個設
け、それぞれの導入口からガスを交互に流すことによっ
て解決できる。前記(c)の問題点については基体の保
持方法などが複雑に関係しており問題の解決は容易では
ないが、本発明の放電プラズマ発生方法により大きな放
電プラズマ空間を作り、基体をそのプラズマ空間に置く
ことによって一定程度改善される。
Therefore, in the present invention, as a result of studying to solve the above problems, the inventors have come to the knowledge that these problems can be solved by the following method. Regarding the problem of the above (a), electrodes are installed at two or three places and each electrode is heated by an alternating current of a commercial frequency, and
When the electrodes are installed in two places, a single-phase AC electric field of commercial frequency is applied, and when the electrodes are installed in three places, a three-phase AC electric field of commercial frequency is applied between the electrodes, so that the period of the commercial frequency is changed. Since the potential of each electrode changes sinusoidally and with a phase shift for each electrode, electrons and ions do not flow in only one direction in the plasma generated as in the case of DC discharge. By making the position of the substrate placed in the generated plasma the intermediate position of the electrode, the flow of electrons and ions around the substrate becomes uniform, so that the activated gas component can be generated at any position on the substrate surface. Since it becomes uniform, it is possible to reduce the non-uniformity of the film thickness of the diamond coating generated on the substrate surface due to the uneven flow of electrons and ions in the plasma. . Further, regarding the problem of the directionality of the flow of the raw material gas in the above (b), a plurality of gas introduction ports are provided so that the gas flow does not flow only from one direction of the substrate, and the gas is alternately supplied from each introduction port. It can be solved by pouring. Regarding the problem of (c), it is not easy to solve the problem because the method of holding the substrate is complicatedly related, but a large discharge plasma space is created by the discharge plasma generating method of the present invention, and the substrate is placed in the plasma space. It is improved to a certain extent by putting it on.

放電にてプラズマを発生する場合、熱電子放射材料を
用いた方が放電電圧が低くなり安定な放電が行える。本
発明の目的に合う熱電子放射材料としては、ホウ化ラン
タン、タングステン、トリア入りタングステン、タンタ
ル、炭化ジルコニウムなどの公知の材料が挙げられる。
これらの材料は抵抗加熱または放電による自己加熱ある
いはそれらの相乗効果で材料を高温に保ちながら熱電子
を放射する。本発明のように通電により熱電子放射材料
を加熱し高温にする場合には電極材料として線状、巻線
状、箔状、網状のものが使われる。
When plasma is generated by electric discharge, the use of a thermoelectron emitting material lowers the discharge voltage and enables stable electric discharge. Examples of thermionic emission materials suitable for the purpose of the present invention include known materials such as lanthanum boride, tungsten, thoria-containing tungsten, tantalum, and zirconium carbide.
These materials emit thermoelectrons while keeping the materials at a high temperature by resistance heating or self-heating due to discharge or their synergistic effect. When the thermoelectron emitting material is heated to a high temperature by being energized as in the present invention, a linear, winding, foil or net material is used as the electrode material.

以下に実施例をもって本発明の詳細について説明す
る。
The present invention will be described in detail below with reference to examples.

(実施例) 実施例1 第1図に本発明の第1の実施例で用いた装置の概略図
を示す。すなわち、真空槽(図示せず)内にフィラメン
ト支持具2を介して交流電源につながる相対する2本の
フィラメント1を設置し、これらのフィラメントの中間
に基体支持台4に載置された幅12mm、長さ60mm、厚さ1m
mのシリコン板からなる基体3を置いた。真空槽内への
ダイヤモンド合成用原料ガスの導入は、2本のフィラメ
ントを結ぶ線と直交する方向にあって、導入されたガス
が基体のダイヤモンドを被覆したい部分の中央部に吹き
付けられるように設置された2本のガス導入口5を介し
て行われる。第2図は実施例1で用いられた放電プラズ
マ発生用交流電源の構成図である。各々のフィラメント
1は絶縁トランスを介した電圧調整の可能な商用周波数
の交流電源6にて加熱され、両方のフィラメントの間に
は絶縁トランスを介した出力調整の可能な商用周波数の
交流電源7にて交流電圧が印加される。
(Example) Example 1 FIG. 1 shows a schematic view of an apparatus used in a first example of the present invention. That is, two opposing filaments 1 connected to an AC power source via a filament support tool 2 are installed in a vacuum chamber (not shown), and a width of 12 mm placed on the substrate support base 4 in the middle of these filaments. , Length 60mm, thickness 1m
A substrate 3 made of a silicon plate of m was placed. The diamond synthesis raw material gas is introduced into the vacuum chamber in a direction orthogonal to the line connecting the two filaments so that the introduced gas is blown to the center of the portion of the substrate where the diamond is desired to be coated. It is carried out via the two gas introduction ports 5 thus formed. FIG. 2 is a configuration diagram of an AC power supply for generating discharge plasma used in the first embodiment. Each filament 1 is heated by an AC power supply 6 of a commercial frequency capable of voltage adjustment via an insulation transformer, and an AC power supply 7 of a commercial frequency capable of output adjustment via an insulation transformer is provided between both filaments. AC voltage is applied.

ダイヤモンド合成の手順として、まず真空槽内を10-3
Paまで排気し、ついでダイヤモンド合成用原料ガスとし
て、メタンを毎分3mlと一酸化炭素を毎分3mlと水素を毎
分300mlの流量比でガス導入口を介して真空槽内に流
し、真空槽内の圧力を1200Paに保ったのち、2本のフィ
ラメントを通電により約2000℃まで加熱し、両フィラメ
ント間に交流電圧を印加し、放電プラズマを発生させ
た。2本のフィラメントの間にあって、プラズマに包ま
れた基体はフィラメントからの放射熱およびプラズマか
らの熱を受け昇温されるのであるが、基体の温度は放電
電流を調整することによってダイヤモンドを合成したい
部分の温度が850〜900℃の範囲に入るように調整した。
これにより10時間の被覆処理を行ったところ、シリコン
基体の基体支持台にクランプされた部分を除いた表面に
8μmの膜厚のダイヤモンドが均一に合成されていた。
また、ダイヤモンド膜が基体の両面に等しく合成された
ため、処理後基体にそりがなかった。
As a diamond synthesis procedure, first set the vacuum chamber to 10 -3.
Evacuate to Pa, and then use 3 ml / min of carbon monoxide, 3 ml / min of carbon monoxide, and 300 ml / min of hydrogen as a raw material gas for diamond synthesis through a gas inlet into the vacuum chamber, and then the vacuum chamber. After maintaining the internal pressure at 1200 Pa, the two filaments were heated to about 2000 ° C. by energization, and an AC voltage was applied between both filaments to generate discharge plasma. The substrate, which is between the two filaments and is surrounded by the plasma, is heated by the radiation heat from the filament and the heat from the plasma. The temperature of the substrate is desired to synthesize diamond by adjusting the discharge current. The temperature of the part was adjusted to be in the range of 850 to 900 ° C.
As a result of performing the coating treatment for 10 hours, diamond having a thickness of 8 μm was uniformly synthesized on the surface of the silicon substrate excluding the portion clamped to the substrate support.
Further, since the diamond film was equally synthesized on both sides of the substrate, the substrate did not warp after the treatment.

本発明外の従来法の例として、次の試験を行った。す
なわち、第1図に示した本発明の装置を用い、片方のフ
ィラメントに電流を流さない他は実施条件は前記本発明
の方法と同じとして10時間の処理を行った。その結果、
ダイヤモンド膜が基体の通電加熱したフィラメント側に
厚く、その反対側に薄く合成されたため、基体が湾曲し
てしまった。これは、片方のフィラメントのみに通電し
た場合、プラズマ内の電子電流は通電したフィラメント
側から通電しないフィラメント側へ流れる成分が多くな
り、したがって電子およびイオンの流れに異方性が現れ
たため、通電したフィラメント側と通電しなかったフィ
ラメント側で合成されたダイヤモンドの厚さに違いが生
じたことによるものである。
The following tests were performed as an example of the conventional method outside the present invention. That is, the apparatus of the present invention shown in FIG. 1 was used, and the treatment conditions were the same as the method of the present invention for 10 hours except that the current was not applied to one filament. as a result,
The diamond film was thick on the side of the substrate heated by electric current and thin on the opposite side, and the substrate was curved. This is because when only one of the filaments is energized, the electron current in the plasma has many components that flow from the energized filament side to the non-energized filament side, so that anisotropy appears in the flow of electrons and ions, so that energization is performed. This is because there was a difference in the thickness of the synthesized diamond between the filament side and the filament side that was not energized.

実施例2 第2の実施例として直径12mm、刃長26mm、全長75mm、
刃数4枚の超硬合金製のエンドミルを基体としてその表
面にダイヤモンド膜の被覆を行った。従来の方法の場合
にはガスの流れや電子あるいはイオンの流れに方向性が
あるため、エンドミルのような複雑な基体の刃部全体に
渡って均一にダイヤモンドを合成することは困難であっ
た。第3図には本実施例で用いた装置の概略図を示す。
図に示したように、真空槽内に互いに等しい距離を保つ
ように3本のフィラメント1を配し、その中間に基体3
を置いた。フィラメント材としては直径0.2mmのタンタ
ル線を用いた。また、図中、2はフィラメント支持具、
4は基体支持台を示す。ガス導入口5はそれぞれ120°
の角度を置いて3箇所に設けられ、原料ガスが基体のダ
イヤモンドを合成したい部分の中央部に吹き付けられる
ように設置された。
Example 2 As a second example, diameter 12 mm, blade length 26 mm, total length 75 mm,
A diamond film was coated on the surface of a cemented carbide end mill having four blades as a substrate. In the case of the conventional method, since the flow of gas and the flow of electrons or ions have directivity, it is difficult to uniformly synthesize diamond over the entire blade portion of a complicated substrate such as an end mill. FIG. 3 shows a schematic view of the apparatus used in this example.
As shown in the figure, three filaments 1 are arranged in a vacuum chamber so as to keep equal distances from each other, and a substrate 3 is provided between them.
I put it. A tantalum wire having a diameter of 0.2 mm was used as the filament material. In the figure, 2 is a filament support,
Reference numeral 4 indicates a base support. Each gas inlet 5 is 120 °
It was installed at three positions with an angle of, and the source gas was installed so as to be blown to the central portion of the portion of the substrate where the diamond is to be synthesized.

第4図には第2の実施例で用いた放電プラズマ発生用
の電源の構成図を示し、図中6はフィラメント加熱用商
用周波数の交流電源、7は3本のフィラメント間に三相
交流電圧を印加するための商用周波数の交流電源であ
る。
FIG. 4 shows a configuration diagram of a power source for generating discharge plasma used in the second embodiment, in which 6 is an AC power source of a commercial frequency for filament heating, and 7 is a three-phase AC voltage between three filaments. It is an AC power supply of commercial frequency for applying.

ダイヤモンド合成の手順として、まず真空槽内を10-3
Paまで排気したのち、この真空槽内にメタンを毎分3ml
と水素を毎分300mlの流量比でガス導入口を介して連続
的に流し、圧力を1000Paとした。次いで3本のフィラメ
ントを通電加熱し、その温度を約2000℃としたのち、3
本のフィラメント間に三相交流電圧を印加した。基体は
3本のフィラメント間に発生するプラズマおよびフィラ
メントからの放射熱により加熱されるのであるが、基体
の温度は三相交流電源の出力を調整することにより800
〜900℃に保った。ダイヤモンド合成処理中はガス導入
路を10分毎に順次切り替えて実質的にガスの流れを等方
化した。これによりエンドミルの刃部全体にわたり均一
にダイヤモンドを被覆することができた。また、これを
用いてシリコンを18%含有するアルミ合金を回転数2000
0rpm、送り速度1600mm/min、切込み深さ20mmの条件で切
削したところ、400m切削した後も刃先が健全であった。
これに対し、ダイヤモンドを被覆しない超硬合金製エン
ドミルの場合には同じ切削条件で39m切削した時点で刃
先が摩耗し寿命となった。
As a diamond synthesis procedure, first set the vacuum chamber to 10 -3.
After evacuating to Pa, methane in this vacuum chamber is 3 ml per minute
And hydrogen were continuously flowed through the gas inlet at a flow rate of 300 ml / min, and the pressure was set to 1000 Pa. Next, the three filaments are heated electrically, and the temperature is set to about 2000 ° C.
A three-phase AC voltage was applied between the filaments of the book. The base is heated by the plasma generated between the three filaments and the radiant heat from the filaments. The temperature of the base is adjusted to 800 by adjusting the output of the three-phase AC power supply.
Maintained at ~ 900 ° C. During the diamond synthesis process, the gas introduction path was sequentially switched every 10 minutes to substantially make the gas flow isotropic. As a result, diamond could be uniformly coated over the entire edge of the end mill. Also, using this, an aluminum alloy containing 18% silicon was rotated at 2000 rpm.
When cutting under conditions of 0 rpm, feed rate 1600 mm / min, and depth of cut 20 mm, the cutting edge was sound even after 400 m cutting.
On the other hand, in the case of a cemented carbide end mill that does not cover diamond, the cutting edge was worn out at the time of cutting 39 m under the same cutting conditions, and the life was reached.

(発明の効果) 本発明の方法によれば、全ての電極に熱電子放射材を
使用し、かつ各電極間に交流電界を印加することにより
プラズマ内の電子およびイオンの流れに偏りをなくし、
さらに、発生したプラズマ内に置かれる基体の位置を電
極の中間位置とするようにしたので、基体周囲の電子お
よびイオンの流れは一様になり、これにより活性化され
たガス成分は基体表面のどの位置においても均一とな
り、その結果基体表面に生成されるダイヤモンド被覆の
膜厚の不均一さを小さくすることができるようになっ
た。
(Effect of the invention) According to the method of the present invention, thermionic emission materials are used for all electrodes, and by applying an alternating electric field between each electrode, the flow of electrons and ions in the plasma is eliminated,
Further, since the position of the substrate placed in the generated plasma is set to the intermediate position of the electrode, the flow of electrons and ions around the substrate becomes uniform, and the activated gas component is thereby transferred to the substrate surface. It becomes uniform at any position, and as a result, it becomes possible to reduce the unevenness of the film thickness of the diamond coating formed on the surface of the substrate.

これにより、従来難しかった平板状基体の両面、ある
いはエンドミルに代表されるような複雑な表面形状の基
体の表面にも、均一にダイヤモンドを合成することがで
きるようになった。
As a result, it has become possible to uniformly synthesize diamond on both surfaces of a flat substrate which has been difficult in the past, or on the surface of a substrate having a complicated surface typified by an end mill.

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

第1図は本発明の第1の実施例を説明するための装置概
略図、第2図は実施例1で用いられた放電プラズマ発生
用電源の構成図を示す。また、第3図は本発明の第2の
実施例を説明するための装置略図、第4図は実施例2で
用いられた放電プラズマ発生用電源の構成図を示す。図
中、1はフィラメント、2はフィラメント支持具、3は
基体、4は基体支持台、5はガス導入口、6はフィラメ
ント加熱用交流電源、7は放電用交流電源を示す。
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for explaining the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a discharge plasma generating power source used in the first embodiment. Further, FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for explaining the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram of the discharge plasma generating power source used in the second embodiment. In the figure, 1 is a filament, 2 is a filament support, 3 is a substrate, 4 is a substrate support, 5 is a gas inlet, 6 is an AC power supply for filament heating, and 7 is an AC power supply for discharge.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 憲一郎 富山県富山市石金20番地 株式会社不二 越内 (56)参考文献 特開 昭62−256796(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Kenichiro Yamagishi 20 Ishigane, Toyama City, Toyama Prefecture Fuji Echiuchi Co., Ltd. (56) Reference JP-A-62-256796 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】真空槽内に通電により加熱することのでき
る熱電子放射材からなる電極を2箇所に設置し、各電極
を商用周波数の交流電流で加熱すると共に、該電極間に
商用周波数の単相交流電界を印加することにより、加熱
された前記電極より発せられる電子電流の向きが単相交
流電界の向きにともなって時々変化する放電プラズマを
真空槽内に導入されたダイヤモンド合成用原料ガス中に
発生せしめ、前記2本の電極の中間位置に設置された基
体の表面にダイヤモンドを合成することを特徴とするダ
イヤモンドの気相合成方法。
1. An electrode made of a thermoelectron emitting material capable of being heated by energizing is installed in two places in a vacuum chamber, each electrode is heated by an alternating current of a commercial frequency, and a commercial frequency is applied between the electrodes. By applying a single-phase AC electric field, the direction of the electron current emitted from the heated electrode changes occasionally with the direction of the single-phase AC electric field, and a discharge plasma is introduced into the vacuum chamber. A method for vapor phase synthesis of diamond, characterized in that diamond is synthesized on the surface of a substrate which is generated in the middle of the two electrodes.
【請求項2】真空槽内に通電により加熱することのでき
る熱電子放射材からなる電極を各電極の間隔が等しくな
るように3箇所に設置し、各電極を商用周波数の交流電
流で加熱すると共に、該電極間に商用周波数の三相交流
電界を印加することにより、加熱された前記電極より発
せられる電子電流の向きが三相交流電界の向きにともな
って時々変化する放電プラズマを真空槽内に導入された
ダイヤモンド合成用原料ガス中に発生せしめ、前記3本
の電極の中間位置に設置された基体の表面にダイヤモン
ドを合成することを特徴とするダイヤモンドの気相合成
方法。
2. An electrode made of a thermoelectron emitting material capable of being heated by energization is installed in three places in a vacuum chamber so that the intervals between the electrodes are equal, and each electrode is heated by an alternating current of commercial frequency. At the same time, by applying a three-phase AC electric field having a commercial frequency between the electrodes, a discharge plasma whose direction of the electron current emitted from the heated electrode changes with the direction of the three-phase AC electric field is generated in the vacuum chamber. A method for vapor phase synthesis of diamond, characterized in that the diamond is generated in a raw material gas for synthesizing diamond introduced into, and diamond is synthesized on a surface of a substrate placed at an intermediate position of the three electrodes.
【請求項3】真空槽内へのダイヤモンド合成用原料ガス
の導入口を2箇所以上に設け、ガス導入位置を交互に切
り替えてガスの流れの方向を時間的に変化させることを
特徴とする請求項1または2記載のダイヤモンドの気相
合成方法。
3. A diamond synthesizing source gas introduction port is provided at two or more places in a vacuum chamber, and the gas introduction positions are alternately switched to change the gas flow direction with time. Item 3. A vapor phase diamond synthesis method according to Item 1 or 2.
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