JPH01201098A - Synthesis of diamond - Google Patents

Synthesis of diamond

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JPH01201098A
JPH01201098A JP25678488A JP25678488A JPH01201098A JP H01201098 A JPH01201098 A JP H01201098A JP 25678488 A JP25678488 A JP 25678488A JP 25678488 A JP25678488 A JP 25678488A JP H01201098 A JPH01201098 A JP H01201098A
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raw material
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Abstract

PURPOSE:To quickly and efficiently obtain a high-quality diamond having excellent uniformity and adhesivity, by activating a raw material gas composed of CO and/or CO2 gas and H2 gas and contacting the obtained hot plasma to a substrate of a temperature lower than that of the plasma. CONSTITUTION:A plasma generation chamber 4 of a reactor acting e.g. by differential exhaust is supplied with a reaction gas composed of CO and/or CO2 and Ar through a reaction gas inlet port 1, a plasma gas consisting of Ar through a plasma gas inlet port 2 and a sheath gas consisting of H2 and Ar through a sheath gas inlet port 3. The gases are activated at a plasma output of >=1kw under a pressure of 10Torr-5atm and the mixed gas obtained by the decomposition with the resultant hot plasma of >=1,000k is blasted into a deposition chamber 6 through e.g. a water-cooled copper nozzle 5. A diamond film is formed on a substrate 7 which is placed in the deposition chamber 6, made of a high-melting metal such as Si, Tl, Pt, Ti, W, Mo, etc., its oxide, carbide or nitride and cooled at 400-1,700 deg.C which is lower than the hot plasma temperature.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はダイヤモンドの合成方法に関し、さらに詳し
く言うと、たとえば各種保護膜、光学用材料、電子材料
、化学工業材料、研磨材等に係る分野に有用なダイヤモ
ンドの合成方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a diamond synthesis method, and more specifically, to fields related to various protective films, optical materials, electronic materials, chemical industrial materials, abrasive materials, etc. Concerning a method of synthesizing diamonds useful for.

[従来の技術およびその問題点] 近年、ダイヤモンドの合成技術は著しい発展を遂げ、た
とえば各種保護膜として、あるいは光学用材料、電子材
料、化学工業材料などにダイヤモンドが広く用いられる
に至っている。
[Prior art and its problems] In recent years, diamond synthesis technology has made remarkable progress, and diamond has come to be widely used, for example, as various protective films, optical materials, electronic materials, chemical industrial materials, and the like.

従来においては、ダイヤモンドを基材表面に形成させる
方法が一般的であり、そのような方法としては、炭化水
素ガスをフィラメントにより熱分解して種結晶の表面に
ダイヤモンドを析出させる熱分解型合成法、不均等化学
反応を利用して基板表面にダイヤモンド膜を得る化学輸
送型合成法、炭化水素ガスをプラズマ分解してダイヤモ
ンドの析出を図るプラズマ分解型合成法、あるいは熱陰
極PIGガン、冷陰極PIGガン、スパッターガンなど
を用いて炭素をたたき出し、この炭素をアーク放電空間
でイオン化させてから基板上に堆積させるイオン化蒸着
法などが知られている。
In the past, the common method was to form diamonds on the surface of a base material, such as the pyrolysis-type synthesis method in which hydrocarbon gas is pyrolyzed by a filament and diamonds are deposited on the surface of a seed crystal. , a chemical transport synthesis method that uses a non-uniform chemical reaction to form a diamond film on a substrate surface, a plasma decomposition synthesis method that attempts to deposit diamond by plasma decomposing hydrocarbon gas, a hot cathode PIG gun, a cold cathode PIG gun, etc. Ionization vapor deposition methods are known, in which carbon is ejected using a gun, sputter gun, etc., the carbon is ionized in an arc discharge space, and then deposited on a substrate.

これらの中でも、炭化水素ガスをプラズマ分解させてダ
イヤモンドを析出させるプラズマ分解型合成法は、ダイ
ヤモンド種結晶が不要であり、ダイヤモンド以外のどの
ような材質からなる基板上にもダイヤモンドを析出させ
得るという利点を有し、特に熱プラズマを用いるとダイ
ヤモンドの析出速度を飛躍的に高め得ることが示唆され
ている。
Among these, the plasma decomposition synthesis method, in which diamond is precipitated by plasma decomposition of hydrocarbon gas, does not require a diamond seed crystal and can deposit diamond on a substrate made of any material other than diamond. It has been suggested that the deposition rate of diamond can be dramatically increased, especially when using a thermal plasma.

ところで、炭化水素を原料とし、熱プラズマ法により基
体上、あるいは気相中にダイヤモンドを析出9合成せし
める場合、ダイヤモンドの析出速度をあげるために反応
圧力を高めると、熱プラズマ温度が高温になるために、
かえってダイヤモンドの析出速度が遅くなったり、堆積
物の結晶性が低くなって本来のダイヤモンドとは異なる
ダイヤモンド状炭素(DLC)シか得られなかったり、
ダイヤモンドを膜として形成せしめる場合には膜の均一
性、密着性が必ずしも良好ではないという問題もあった
By the way, when diamond is precipitated and synthesized on a substrate or in the gas phase using a hydrocarbon as a raw material using a thermal plasma method, if the reaction pressure is increased to increase the diamond precipitation rate, the thermal plasma temperature becomes high. To,
On the contrary, the precipitation rate of diamond becomes slower, the crystallinity of the deposit becomes lower, and only diamond-like carbon (DLC), which is different from the original diamond, is obtained.
When diamond is formed as a film, there is a problem in that the uniformity and adhesion of the film are not necessarily good.

そこで、ダイヤモンドの析出速度をより一層速める手段
として、■基板を直接に冷却する、■Arガスを反応室
内に流通させて反応室内の熱を除去する、■原料ガスの
流量を多くして反応室内の熱を除去する、■反応室をプ
ラズマ発生室とこのプラズマ発生室内の温度よりも低温
の析出室とに分離し、析出室にプラズマを移動させてダ
イヤモンドを析出する、等の提案がなされてはいるが、
原料に炭化水素を用いる場合は、ダイヤモンドの析出速
度および生成したダイヤモンドの質ともに未だ満足する
ことができないのが現状である。
Therefore, as a means to further increase the rate of diamond precipitation, there are several ways to: 1) directly cool the substrate, 2) circulate Ar gas within the reaction chamber to remove the heat within the reaction chamber, and 2) increase the flow rate of the raw material gas into the reaction chamber. Proposals have been made such as separating the reaction chamber into a plasma generation chamber and a precipitation chamber whose temperature is lower than that in the plasma generation chamber, and moving the plasma to the precipitation chamber to deposit diamond. Yes, but
When hydrocarbons are used as raw materials, the current situation is that both the diamond precipitation rate and the quality of the produced diamonds are still unsatisfactory.

またさらに、工業用合成ダイヤモンドが各種分野で汎用
を極める昨今、そのダイヤモンドの使用方法により、基
板上に生成せしめられたダイヤモンドのみならず、基体
に依存することなく生成せしめられたダイヤモンドが要
望されるに至ってはいるが、原料に炭化水素を用いる場
合は、上述のようにダイヤモンドの析出速度が十分でな
いことから、基板に依存することなくダイヤモンドを生
成せしめることが極めて困難であったり、たとえ生成し
たとしてもダイヤモンドの質が極めて粗悪であったりす
るという不都合を有していた。
Furthermore, as industrial synthetic diamonds have become extremely versatile in various fields, there is a demand for not only diamonds that are grown on a substrate, but also diamonds that are grown independently of the substrate, depending on how the diamond is used. However, when hydrocarbons are used as raw materials, as mentioned above, the precipitation rate of diamond is not sufficient, so it is extremely difficult to generate diamonds without depending on the substrate, or even if diamonds are formed, However, it had the disadvantage that the quality of the diamond was extremely poor.

この発明の目的は、前記問題点を解消し、熱プラズマを
用いて、基体上であっても気相中であっても速い析出速
度で効率よく良質のダイヤモンドを生成せしめることが
でき、また基体上にダイヤモンド結晶を析出せしめると
きには、均一性、密着性に優れたダイヤモンド膜を得る
ことができ、気相中にダイヤモンド結晶を析出せしめる
ときには、超微結晶ダイヤモンドや、粒径制御されたダ
イヤモンドを得ることができるダイヤモンドの合成方法
を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to be able to efficiently generate high-quality diamond at a high deposition rate whether on a substrate or in the gas phase, and to produce diamond of high quality using thermal plasma. When diamond crystals are deposited on top, a diamond film with excellent uniformity and adhesion can be obtained, and when diamond crystals are deposited in the gas phase, ultrafine crystal diamond or diamond with controlled grain size can be obtained. The purpose of this invention is to provide a method for synthesizing diamonds.

[問題点を解決するための手段] 前記問題点を解決するために、この発明者等が鋭意検討
を重ねた結果、原料ガスとして従来のような炭化水素ガ
スを用いずに、一酸化炭素ガスおよび/または二酸化炭
素ガスと水素ガスとの混合ガスを励起せしめた熱プラズ
マを用いることにより、ダイヤモンドを基体または気相
中に効率良く、速い析出速度で析出せしめることができ
ることを見出し、さらに基体または気相中の雰囲気の冷
却を行った場合には、より高い結晶性を有するダイヤモ
ンドをより速い析出速度で合成することができ、また基
体上にダイヤモンド結晶を析出せしめるときには、均一
性、密着性により優れたダイヤモンド膜を得ることがで
き、気相中にダイヤモンド結晶を析出せしめるときには
、超微結晶ダイヤモンドや、粒径制御されたダイヤモン
ドを得ることができることを見い出してこの発明に到達
した。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the inventors have made extensive studies and found that carbon monoxide gas is used instead of conventional hydrocarbon gas as a raw material gas. It has been discovered that diamond can be deposited efficiently and at a high deposition rate in a substrate or gas phase by using a thermal plasma excited with a mixed gas of carbon dioxide gas and hydrogen gas. When the atmosphere in the gas phase is cooled, diamond with higher crystallinity can be synthesized at a faster precipitation rate, and when diamond crystals are deposited on a substrate, uniformity and adhesion are improved. The inventors have arrived at this invention by discovering that an excellent diamond film can be obtained, and that when diamond crystals are precipitated in the gas phase, ultrafine crystalline diamond or diamond with controlled particle size can be obtained.

すなわち、請求項1に記載の発明は、一酸化炭素ガスお
よび/または二酸化炭素ガスと、水素ガスとからなる原
料ガスを活性化して得られる熱プラズマを、前記熱プラ
ズマよりも低い温度で基体に接触させることを特徴とす
るダイヤモンドの合成方法であり、 請求項5に記載の発明は、一酸化炭素ガスおよび/また
は二酸化炭素ガスと、水素ガスとからなる原料ガスを活
性化して得られる熱プラズマを前記プラズマより低い温
度の気相中でダイヤモンドを析出させることを特徴とす
るダイヤモンドの合成方法である。
That is, the invention according to claim 1 applies a thermal plasma obtained by activating a raw material gas consisting of carbon monoxide gas and/or carbon dioxide gas and hydrogen gas to a substrate at a temperature lower than the thermal plasma. A method for synthesizing diamond, characterized in that the diamond synthesis method is characterized in that the diamond synthesis method is characterized in that the diamond synthesis method is characterized in that the diamond synthesis method is characterized in that the diamond synthesis method is characterized in that the diamond synthesis method is characterized in that the diamond synthesis method is performed by activating a raw material gas consisting of carbon monoxide gas and/or carbon dioxide gas, and hydrogen gas. A diamond synthesis method is characterized in that diamond is precipitated in a gas phase at a temperature lower than that of the plasma.

以下、この発明について詳細に説明する。This invention will be explained in detail below.

まず、請求項1に記載の方法において、前記一酸化炭素
ガスおよび前記二酸化炭素ガスはダイヤモンドを得るた
めの炭素源として用いる。
First, in the method according to claim 1, the carbon monoxide gas and the carbon dioxide gas are used as carbon sources for obtaining diamond.

前記原料ガスとしては、■一酸化炭素ガスおよび水素ガ
ス、■二酸化炭素ガスおよび水素ガス、および■一酸化
炭素ガス、二酸化炭素ガスおよび水素ガスのいずれかを
使用することができる。
As the raw material gas, any one of (1) carbon monoxide gas and hydrogen gas, (2) carbon dioxide gas and hydrogen gas, and (2) carbon monoxide gas, carbon dioxide gas and hydrogen gas can be used.

前記原料ガスは、前記■〜■の何れにおいても、各成分
を別々にプラズマ発生室に供給しても良いし、また、前
記各成分を混合してからプラズマ発生室に供給しても良
い。
In any of (1) to (2) above, each component of the raw material gas may be supplied to the plasma generation chamber separately, or each of the components may be mixed and then supplied to the plasma generation chamber.

また、前記一酸化炭素ガスとしては特に制限がなく、た
とえば石炭、コークスなどと空気または水茫気とを熱時
反応させて得られる発生炉ガスや水性ガスを充分に精製
したものを用いることができる。
Further, the carbon monoxide gas is not particularly limited, and for example, sufficiently purified generator gas or water gas obtained by a hot reaction of coal, coke, etc. with air or water vapor may be used. can.

前記二酸化炭素ガスについては、特に制限がなく、たと
えば、石灰岩を強熱したり、石炭を燃焼せしめて得るこ
とができるが、通常は、市販の二酸化炭素ガスを好適に
用いることができる。
The carbon dioxide gas is not particularly limited and can be obtained, for example, by igniting limestone or burning coal, but usually commercially available carbon dioxide gas can be suitably used.

前記水素ガスとしては、たとえば水の電解、水性ガスの
変性、鉄と水蒸気との反応、石油類のガス化、天然ガス
の変性、石炭のガス化などによって得られるものを充分
に精製して用いることができる。
As the hydrogen gas, those obtained by, for example, electrolysis of water, denaturation of water gas, reaction of iron and steam, gasification of petroleum, denaturation of natural gas, gasification of coal, etc., are sufficiently purified and used. be able to.

前記水素ガスは、熱プラズマによって原子状水素等を形
成する。この原子状水素等はダイヤモンドの析出と同時
に析出する黒鉛構造の炭素を除去する作用と析出したダ
イヤモンド結晶中の炭素原子のS p3構造を高温にお
いても維持する作用とを有するものである。
The hydrogen gas forms atomic hydrogen and the like by thermal plasma. This atomic hydrogen, etc. has the function of removing the carbon of the graphite structure that precipitates at the same time as the diamond is precipitated, and the function of maintaining the Sp3 structure of the carbon atoms in the precipitated diamond crystals even at high temperatures.

前記原料ガスにおける各成分の割合として、たとえば一
酸化炭素および/または二酸化炭素については0.5〜
50交/分、好ましくは1〜30交/分であり、水素ガ
スについては5〜30見/分、好ましくは7〜25文/
分である。ただし、一酸化炭素ガスと水素ガスとの割合
は容量比(COおよび/またはCo/H2)で0.O1
〜0.99の範囲内に設定するのが好ましい。
The ratio of each component in the raw material gas is, for example, 0.5 to carbon monoxide and/or carbon dioxide.
50 cycles/min, preferably 1 to 30 cycles/min, and for hydrogen gas 5 to 30 cycles/min, preferably 7 to 25 cycles/min.
It's a minute. However, the ratio of carbon monoxide gas to hydrogen gas is 0.0 in volume ratio (CO and/or Co/H2). O1
It is preferable to set it within the range of ~0.99.

前記原料ガスを分解して熱プラズマを得る手段としては
、たとえば第1図に示す差動排気により行なう反応装置
、第2図および第3図に示す高周波誘導方式(第2図の
aおよびb)、パルス放電方式(第3図のCおよびd)
、直流アーク放電方式(第4図のe)、マイクロ波放電
方式(第4図のf)等を挙げることができる。この発明
には、これらの方式を好適に使用することができる。
Examples of means for decomposing the raw material gas to obtain thermal plasma include a reactor using differential pumping shown in FIG. 1, and a high-frequency induction system shown in FIGS. 2 and 3 (a and b in FIG. 2). , pulse discharge method (C and d in Figure 3)
, a DC arc discharge method (e in FIG. 4), a microwave discharge method (f in FIG. 4), and the like. These methods can be suitably used in this invention.

いずれの方式を採用するにせよ、熱プラズマの温度は1
,000 K以上(請求項3)、好ましくは1.500
℃以上である。
Regardless of which method is adopted, the temperature of the thermal plasma is 1
,000 K or more (Claim 3), preferably 1.500 K or more
℃ or higher.

熱プラズマを、その熱プラズマよりも低い温度で基体に
接触させる手段としては、たとえば前記原料ガスにアル
ゴンガス等の不活性ガスを添加する方法、原料ガスとは
別に水素ガスをプラズマ発生室に供給する方法、基体を
直接に冷却する方法、原料ガスの流量を多くする方法、
プラズマ発生室とは別にプラズマ発生室よりも低温の析
出室を設け、この析出室内に基体を設置する方法などが
挙げられる。
Methods for bringing thermal plasma into contact with the substrate at a temperature lower than that of the thermal plasma include, for example, adding an inert gas such as argon gas to the source gas, or supplying hydrogen gas to the plasma generation chamber separately from the source gas. method, method to directly cool the substrate, method to increase the flow rate of raw material gas,
An example of this method is to provide a deposition chamber separate from the plasma generation chamber and having a temperature lower than that of the plasma generation chamber, and to place the substrate within this deposition chamber.

熱プラズマを、その熱プラズマよりも低い温度で基体に
接触させる手段は、前記各種の方法を組み合わせても良
いし、また前記各種の方法の内の一種であっても良い、
好ましいのは前記原料ガスにアルゴンガス等の不活性ガ
スを添加する方法である(請求項2)。
The means for bringing the thermal plasma into contact with the substrate at a temperature lower than that of the thermal plasma may be a combination of the various methods described above, or may be one of the various methods described above.
Preferred is a method in which an inert gas such as argon gas is added to the raw material gas (Claim 2).

前記原料ガスにアルゴンガスを添加する方法を採用する
場合、前記アルゴンガスの供給量としては、アルゴンガ
スについては0.5〜100JI/分、好ましくは1〜
50文/分である。
When adopting a method of adding argon gas to the raw material gas, the supply rate of the argon gas is 0.5 to 100 JI/min, preferably 1 to 100 JI/min.
50 sentences/minute.

また、このアルゴンガスを前記原料ガスのキャリヤーガ
スとして使用すると、基体雰囲気を冷却するとともにプ
ラズマ発生用石英管が保護される。
Furthermore, when this argon gas is used as a carrier gas for the source gas, the atmosphere of the base is cooled and the quartz tube for plasma generation is protected.

原料ガスとは別に水素ガスをプラズマ発生室に供給する
方法を採用する場合、原料ガス中の水素ガスの量とこの
原料ガス中の水素ガスとは別に添加される水素ガスとの
合計が前記5〜30見/分、好ましくは7〜25文/分
になるように調節するのが良い。
When adopting a method of supplying hydrogen gas to the plasma generation chamber separately from the raw material gas, the sum of the amount of hydrogen gas in the raw material gas and the hydrogen gas added separately from the hydrogen gas in this raw material gas is 5. It is best to adjust the rate to ~30 views/minute, preferably 7 to 25 sentences/minute.

前記基体を直接に冷却する場合、その手段としては、た
とえば基体を冷却可能な基体支持台に載置するのがよい
、基体支持台の冷却は、水冷にしてもよいし、あるいは
基体支持台と基体との接点に電流を通すときに接点に生
じる熱の吸収、すなわちペルティエ効果を利用して行な
ってもよい。
When the substrate is directly cooled, it is preferable to place the substrate on a cooling-capable substrate support, for example. This may be achieved by utilizing the absorption of heat generated at the contact point when current is passed through the contact point with the substrate, that is, by utilizing the Peltier effect.

上記冷却手段のうち、プラズマ発生室とは別にプラズマ
発生室よりも低温の析出室を設け、この析出室内に基体
を設置する方法を採用する場合、たとえば第1図に示す
ような構造を有する反応装置を用いるのが良い。
Among the above-mentioned cooling means, when adopting a method in which a precipitation chamber is provided at a lower temperature than the plasma generation chamber separately from the plasma generation chamber, and a substrate is installed in this precipitation chamber, for example, a reaction having a structure as shown in FIG. 1 is adopted. It is better to use equipment.

前記基体表面の温度および析出室の温度は、通常、40
0〜1.700℃、好ましくは700−1,200℃で
ある。この温度が400℃より低い場合には、ダイヤモ
ンドの析出速度が遅くなったり、励起状態の炭素が生成
しないことがある。一方、1.700℃より高い場合に
は、基体上に析出したダイヤモンドがエツチングにより
削られてしまい、析出速度の向上が図れなかったり、黒
鉛の混入が発生したりすることがある。
The temperature of the substrate surface and the temperature of the precipitation chamber are usually 40°C.
The temperature is 0 to 1.700°C, preferably 700 to 1,200°C. If this temperature is lower than 400° C., the diamond precipitation rate may be slow or excited state carbon may not be produced. On the other hand, if the temperature is higher than 1.700°C, the diamond deposited on the substrate will be etched away, and the deposition rate may not be improved or graphite may be mixed in.

使用に供する基体の材質としては特に制限がなく、たと
えばシリコン、タリウム、プラチナ、チタン、タングス
テン、モリブデンなどの高融点全屈、これらの酸化物、
窒化物および炭化物、これらの合金、Al2h3− F
e系、丁jc−Ni系、Tie−G。
There are no particular restrictions on the material of the substrate to be used; for example, high melting point materials such as silicon, thallium, platinum, titanium, tungsten, and molybdenum, oxides of these materials,
Nitride and carbide, their alloys, Al2h3-F
e series, Tiejc-Ni series, Tie-G.

系、Tie−TiN系、84C−Fe系等のサーメット
、さらには各種ガラスやAl2O3、WC,Mob、 
 5iC1Tie、TiN、  MoSi2、WSi2
などのセラミックス等の中から選ばれた任意のものを用
いることができる。
Cermets such as Tie-TiN, 84C-Fe, and various glasses, Al2O3, WC, Mob,
5iC1Tie, TiN, MoSi2, WSi2
Any material selected from ceramics such as . . . can be used.

また、この基体の形状についても特に制限はなく、たと
えば板状、線状、パイプ状などの任意の形状のものを用
いることができる。また、この基体は切削工具等であっ
ても良い。
Further, there is no particular restriction on the shape of this base, and any shape such as a plate, a line, or a pipe can be used. Moreover, this base body may be a cutting tool or the like.

請求項1に記載の方法においては、以下の条件下に反応
が進行して、基体上にダイヤモンドが析出する。
In the method according to claim 1, the reaction proceeds under the following conditions to deposit diamond on the substrate.

すなわち、基体表面の温度は、前述の通りである。That is, the temperature of the substrate surface is as described above.

反応圧力は、通常、10torr〜5 ateである。The reaction pressure is usually 10 torr to 5 torr.

なお、この発明の方法においては、プラズマの発生とダ
イヤモンドの析出とを一つの反応室で行なってもよいし
、プラズマ発生室とこのプラズマ発生室内の圧力よりも
低温低圧の析出室とに分離していわゆる差動排気を行な
ってもよい、差動排気とする場合、プラズマ発生室内の
圧力は、通常、400 torr〜常圧であり、析出室
内の圧力は、通常、1〜100 torrテある。
In the method of the present invention, plasma generation and diamond precipitation may be performed in one reaction chamber, or may be separated into a plasma generation chamber and a deposition chamber whose temperature and pressure are lower than the pressure inside the plasma generation chamber. In the case of differential pumping, the pressure inside the plasma generation chamber is usually 400 torr to normal pressure, and the pressure inside the deposition chamber is usually 1 to 100 torr.

プラズマ出力は、通常、lkw以上である。プラズマ出
力がlkwよりも低いと、プラズマが充分に発生しない
ことがある。
Plasma power is typically lkw or more. If the plasma output is lower than lkw, sufficient plasma may not be generated.

プラズマ出力をこのような範囲に設定するためのプレー
ト出力は、通常、2kVAである。
The plate power for setting the plasma power in this range is typically 2 kVA.

反応時間は、通常、1〜60分間である。The reaction time is usually 1 to 60 minutes.

以上の条件下での反応は、たとえば第1図に示したよう
な反応装置を用いて行なうことができる。
The reaction under the above conditions can be carried out using, for example, a reaction apparatus as shown in FIG.

第1図は、この発明の方法を、いわゆる差動排気により
行なう反応装置の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a reaction apparatus in which the method of the present invention is carried out by so-called differential pumping.

すなわち、反応ガス(CO+A r、CO2+Arまた
はCO+CO2+Ar)は反応ガス導入口lかも、また
、プラズマガス(A r)はプラズマガス導入口2から
、そしてシースガス(H2+Ar)はシースガス導入口
3から、それぞれプラズマ発生室4内へ導入される。プ
ラズマ発生室4内でプラズマ分解された混合ガスは、た
とえば水冷銅製のノズル5から析出室6内へ噴射され、
この析出室6内に設置した基体7上にダイヤモンド膜を
形成する。
That is, the reactant gas (CO+Ar, CO2+Ar, or CO+CO2+Ar) is introduced into the plasma through the reactant gas inlet 1, the plasma gas (Ar) through the plasma gas inlet 2, and the sheath gas (H2+Ar) through the sheath gas inlet 3, respectively. It is introduced into the generation chamber 4. The mixed gas plasma decomposed in the plasma generation chamber 4 is injected into the precipitation chamber 6 from a nozzle 5 made of water-cooled copper, for example.
A diamond film is formed on the substrate 7 placed in the deposition chamber 6.

次に請求項5に記載の発明を説明する。Next, the invention according to claim 5 will be explained.

前記原料ガスおよび熱プラズマを得る手段は請求項1に
記載の方法と同様である。
The means for obtaining the raw material gas and thermal plasma are similar to the method described in claim 1.

請求項5の発明においては、前記請求項1に記載の発明
とは異なり、ダイヤモンドの析出を基体上でなく冷却さ
れた気相中で行なう。
In the invention according to claim 5, unlike the invention according to claim 1, diamond is deposited not on the substrate but in a cooled gas phase.

この冷却は、前記請求項1に記載の方法と同様にして行
なうことができる0例えば、前記原料ガスにアルゴンガ
ス等の不活性ガス、あるいは水素ガスを添加する方法、
原料ガスの流量を多くする方法、プラズマ発生室とは別
にプラズマ発生室よりも低温の析出室を設ける方法等を
好適に採用することができる。
This cooling can be performed in the same manner as the method according to claim 1. For example, a method of adding an inert gas such as argon gas or hydrogen gas to the raw material gas,
A method of increasing the flow rate of the raw material gas, a method of providing a deposition chamber separate from the plasma generation chamber and having a temperature lower than that of the plasma generation chamber, etc. can be suitably employed.

また、前記原料ガス、前記不活性ガス、および前記水素
ガスの流量および前記原料ガス等については、前記請求
項1に記載の発明と同様である。また、反応圧力、プラ
ズマ出力、反応時間等についても前記請求項1に記載の
発明の場合と同様である。
Further, the flow rates of the raw material gas, the inert gas, and the hydrogen gas, the raw material gas, etc. are the same as those of the invention according to claim 1. Further, the reaction pressure, plasma output, reaction time, etc. are also the same as in the case of the invention described in claim 1.

本発明の方法によると、基体上または気相中でに膜状の
ダイヤモンドあるいは粒子状や微粉状のダイヤモンドを
製造することができる。かかるダイヤモンドは、たとえ
ば切削工具の表面保護膜などの各種保!I膜、光学用材
料、電子材料、化学工業材料および研磨材などに好適に
利用することができる。
According to the method of the present invention, diamond in the form of a film or diamond in the form of particles or fine powder can be produced on a substrate or in a gas phase. Such diamonds can be used for various types of protection, such as surface protection films for cutting tools. It can be suitably used for I films, optical materials, electronic materials, chemical industrial materials, abrasive materials, and the like.

[実施例] 次いで、この発明の実施例および比較例を示し、この発
明についてさらに具体的に説明する。
[Example] Next, Examples and Comparative Examples of the present invention will be shown to further specifically explain the present invention.

(実施例1) 二重の石英同心管と金属製ガス噴出管とを備えたトーチ
を使用し、基体温度900℃、プラズマ発生室(水冷)
の圧力1気圧の条件下に川波a4M)Izの高周波電源
のプレート出力を75kWに設定するとともに、プラズ
マ発生室内へのガス流量を一酸化炭素ガス1文/分、水
素ガス11/分、アルゴンガス25文/分に設定し、反
応を10分間行なって、前記温度に制御した基体上に平
均膜厚15gmの堆積物を得た。なお、基体にはモリブ
デンを用いた。
(Example 1) A torch equipped with a double quartz concentric tube and a metal gas ejection tube was used, the base temperature was 900°C, and the plasma generation chamber (water-cooled)
Under the condition of a pressure of 1 atm, the plate output of the high frequency power source of Kawanami a4M) Iz was set to 75 kW, and the gas flow rate into the plasma generation chamber was set to 1 ton/min of carbon monoxide gas, 11/min of hydrogen gas, and argon gas. The reaction rate was set at 25 sentences/min and the reaction was carried out for 10 minutes to obtain a deposit having an average thickness of 15 gm on the substrate controlled at the above temperature. Note that molybdenum was used for the base.

得られた堆積物について、ラマン分光分析を行なったと
ころ、ラマン散乱スペクトルの1333cm−’付近に
ダイヤモンドに起因するピークが見られ、不純物のない
ダイヤモンドであることを確認した。
When the obtained deposit was subjected to Raman spectroscopic analysis, a peak attributed to diamond was observed near 1333 cm-' in the Raman scattering spectrum, confirming that it was diamond without impurities.

(実施例2) 高周波誘導方式のうち第2図のbに示すH放電方式を用
い、基体支持台9に水冷冷却管14を介して3文/分の
水を供給して基体7の温度を1000℃に冷却するとと
もに、プラズマ発生室4内の圧力を760 torrに
し、周波数4 MHzの高周波電源10のプレート出力
を75kvAに設定するとともに、プラズマ発生室4内
へのガス流量として、導入口8を介して、一酸化炭素ガ
スを3IL1分の割合で、水素ガスを6交/分の割合で
、アルゴンガスを451/分の割合に設定し、プラズマ
発生室4内で発生する熱プラズマを前記基板7に5分間
接触させることにより、前記温度に制御した基体7上に
平均膜厚10JLmの堆積物を得た。
(Example 2) Among the high-frequency induction methods, the H discharge method shown in FIG. At the same time, the pressure inside the plasma generation chamber 4 was set to 760 torr, the plate output of the high frequency power supply 10 with a frequency of 4 MHz was set to 75 kvA, and the gas flow rate into the plasma generation chamber 4 was set at the inlet 8. The thermal plasma generated in the plasma generation chamber 4 was heated by setting carbon monoxide gas at a rate of 3IL/min, hydrogen gas at a rate of 6/min, and argon gas at a rate of 451/min. By contacting the substrate 7 for 5 minutes, a deposit having an average thickness of 10 JLm was obtained on the substrate 7 whose temperature was controlled as above.

なお、基体7にはモリブデンを用いた。得られた堆積物
について、ラマン分光分析を行なったところ、ラマン散
乱スペクトルの1333cm−’付近にダイヤモンドに
起因するピークが見られ、またX線回折および反射電子
線回折により同定した結果、不純物のないダイヤモンド
であることを確認した。
Note that molybdenum was used for the base 7. When the obtained deposit was subjected to Raman spectroscopic analysis, a peak attributed to diamond was observed near 1333 cm-' in the Raman scattering spectrum, and as a result of identification by X-ray diffraction and reflection electron beam diffraction, it was found to be free of impurities. It was confirmed that it was a diamond.

(実施例3) 実施例2において用いたモリブデンの代りに、基体表面
を5〜10gmのダイヤモンド粉末で10分間研磨処理
をしてなるモリブデン基体を用いたほかは、実施例2と
同様に実施した。
(Example 3) The same procedure as in Example 2 was carried out, except that instead of the molybdenum used in Example 2, a molybdenum substrate whose surface was polished with 5 to 10 gm of diamond powder for 10 minutes was used. .

その結果、基体上に平均膜厚10μmの堆積物を得た。As a result, a deposit with an average thickness of 10 μm was obtained on the substrate.

得られた堆積物について、ラマン分光分析な行なったと
ころ、ラマン散乱スペクトルの1333cm−’付近に
ダイヤモンドに起因するピークが見られ、またX線回折
および反射電子線回折により同定した結果、不純物のな
いダイヤモンドであることを確認した。
When the obtained deposit was subjected to Raman spectroscopy, a peak attributed to diamond was observed near 1333 cm-' in the Raman scattering spectrum, and as a result of identification by X-ray diffraction and reflection electron beam diffraction, it was found to be free of impurities. It was confirmed that it was a diamond.

(実施例4) 第2図のbに示すH放電方式において、基体7を使用せ
ず、しかも実施例2の条件の他に、プラズマのフレーム
に、水素ガス導入口13を介して別途水素ガス101/
分を導入して実施し、粉末を得た。
(Example 4) In the H discharge method shown in FIG. 101/
A powder was obtained.

その粉末を、透過電子W4微鏡で観察した結果、100
  以下の結晶が得られたことが分り、反射電子線回折
により同定した結果、不純物のないダイヤモンドである
ことを確認した。
As a result of observing the powder with a transmission electron W4 microscope, it was found that 100
It was found that the following crystals were obtained, and as a result of identification by reflection electron beam diffraction, it was confirmed that they were diamonds with no impurities.

(実施例5) 高周波誘導方式のうち第2図のbに示すH放電方式を用
い、基体支持台9に3文/分の水を供給して基体7の温
度を1100℃にし、プラズマ発生室4の圧力を800
 tartにし、周波数4 MHzの高周波電源!0の
プレート出力を40に−に設定するとともに、プラズマ
発生室4内へのガス流量を二酸化炭素ガス4!l/分、
水素ガス7文/分、アルゴンガス36J1/分に設定し
、反応を20分間行なって、前記温度に制御した基体7
上に平均膜厚40uLmでの堆積物を得た。
(Example 5) Using the H discharge method shown in FIG. 2b among the high-frequency induction methods, water was supplied to the substrate support 9 at 3 m/min to raise the temperature of the substrate 7 to 1100° C., and the plasma generation chamber 4 pressure to 800
Tart and a high frequency power supply with a frequency of 4 MHz! The plate output of 0 is set to 40 -, and the gas flow rate into the plasma generation chamber 4 is set to 4! l/min,
Hydrogen gas was set at 7 J/min and argon gas was set at 36 J/min, and the reaction was carried out for 20 minutes to control the temperature of the substrate 7.
A deposit with an average thickness of 40 uLm was obtained on top.

なお、基体7にはモリブデンを用いた。得られた堆積物
について、反射電子線回折により同定した結果、不純物
のない粒径3JLmのダイヤモンドであることを確認し
た。
Note that molybdenum was used for the base 7. The obtained deposit was identified by reflection electron beam diffraction, and it was confirmed that it was diamond with a grain size of 3 JLm without any impurities.

(実施例6) 高周波誘導方式のうち第4図のeに示す直流アーク放電
方式を用い、基体を用いずに、プラズマ発生室4の圧力
を1気圧にし、電圧をjOV 、電流を86Aに設定す
るとともに、プラズマ発生室内へのガス流量を二酸化炭
素ガス0.22/分、水素ガス71/分、アルゴンガス
201/分に設定し、反応を20分間行なって、前記ア
ルゴンガスにより反応温度を1.200℃に制御して合
成を行い、粉末を得た。
(Example 6) Using the DC arc discharge method shown in Fig. 4 e among the high frequency induction methods, without using a substrate, the pressure in the plasma generation chamber 4 was set to 1 atm, the voltage was set to jOV, and the current was set to 86 A. At the same time, the gas flow rate into the plasma generation chamber was set to 0.22/min for carbon dioxide gas, 71/min for hydrogen gas, and 201/min for argon gas, and the reaction was carried out for 20 minutes. Synthesis was carried out at a controlled temperature of 200°C to obtain a powder.

反射電子線回折により同定した結果、不純物のない粒径
5uLmのダイヤモンドであることを確認した。
As a result of identification by reflection electron beam diffraction, it was confirmed that the diamond was free from impurities and had a particle size of 5 μLm.

(比較例1) 前記実施例1において、一酸化炭素ガスに代えてメタン
ガスを用いたほかは前記実施例1と同様にして基体上に
堆積物を得た。
(Comparative Example 1) A deposit was obtained on a substrate in the same manner as in Example 1 except that methane gas was used instead of carbon monoxide gas.

得られた堆積物の平均膜厚は9gmであり、前記実施例
1に比較して析出速度が遅かった。
The average thickness of the resulting deposit was 9 gm, and the deposition rate was slower than in Example 1.

また、得られた堆積物について、ラマン散乱スペクトル
の測定を行なったところ、1333cm−’付近のダイ
ヤモンドに起因するピーク以外に、1500cF1付近
にブロードなピークが見られ、結晶性が若干劣っている
ことを確認した。
In addition, when the Raman scattering spectrum of the obtained deposit was measured, in addition to the peak caused by diamond near 1333 cm-', a broad peak was observed near 1500 cF1, indicating that the crystallinity was slightly inferior. It was confirmed.

[発明の効果] この発明によると、 (1)  基体上であっても気相中であっても速い析出
速度で効率よく良質のダイヤモンドを生成せしめること
ができ、 (2)  また基体上にダイヤモンド結晶を析出せしめ
るときには、均一性、密着性に優れたダイヤモンド膜を
得ることができ、 (3)  気相中にダイヤモンド結晶を析出せしめると
きには、超微結晶ダイヤモンドや、粒径制御されたダイ
ヤモンドを得ることができる等の効果を有する工業的に
有利なダイヤモンドの合成方法を提供することができる
[Effects of the Invention] According to the present invention, (1) high-quality diamond can be efficiently produced at a high precipitation rate whether on a substrate or in a gas phase; (2) diamond can also be formed on a substrate; When crystals are precipitated, a diamond film with excellent uniformity and adhesion can be obtained; (3) When diamond crystals are precipitated in the gas phase, ultrafine crystal diamond or diamond with controlled particle size can be obtained. It is possible to provide an industrially advantageous method for synthesizing diamond, which has the following effects.

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

第1図〜第4図は、この発明の方法において好適に使用
することのできる反応装置を例示する概略図である。 第1図は、差動排気方式の概念図である。 第2図は、高周波誘導方式の反応装置を示すものであり
、第2図の(a)はE放電方式の、(b)は基体支持台
に冷却手段および水素ガス導入口を設けたH放電方式の
反応装置の概念図である。 第3図は、パルス放電方式の反応装置を示すものであり
、第3図の(C)はパルスZ放電方式の、(d)はパル
スe放電方式の概念図である。 第4図の(e)は直流アーク放電方式の、(f)はマイ
クロ波放電方式の概念図である。 1−・−反応ガス導入口  2・・争プラズマガス導入
口  3e・・シースガス導入口4・Φ・プラズマ発生
室  5・os水冷銅製のノズル  6・囃番析出室 
 7・・・基体8φΦ番原料ガスおよびシースガスの導
入口9・・・基体支持台  lO・壷・高周波電源11
・・Φ高周波発生電極  12・争−高周波発生コイル
  1311・・水素ガス導入口14−・・水冷冷却管
  15・・・電極16・書・スイッチ  17・・・
コンデンサー18・・・eコイル  19・拳・直流電
源20・争・マイクロ波発振機  21・・◆導波管2
2番・・プランジャー 第1図 第2図 1゜ (a) E倣電方代 (b)H倣電方式 第3図 (c)1\゛ルス2族情y方弐 (d)1でル又e放電万人 第4図 (e)直涜了−フ涼宝ソ文弐 (f)マイフロミ皮it方丈六:
FIGS. 1 to 4 are schematic diagrams illustrating a reaction apparatus that can be suitably used in the method of the present invention. FIG. 1 is a conceptual diagram of the differential pumping system. Figure 2 shows a high-frequency induction type reactor; (a) in Figure 2 is an E-discharge type, and (b) is an H-discharge type in which a cooling means and a hydrogen gas inlet are provided on the base support. FIG. FIG. 3 shows a pulse discharge type reaction apparatus, and FIG. 3(C) is a conceptual diagram of the pulse Z discharge type, and FIG. 3(d) is a conceptual diagram of the pulse e discharge type. FIG. 4(e) is a conceptual diagram of the DC arc discharge method, and FIG. 4(f) is a conceptual diagram of the microwave discharge method. 1- Reaction gas inlet 2 Plasma gas inlet 3e Sheath gas inlet 4 Φ Plasma generation chamber 5 Os water-cooled copper nozzle 6 Deposition chamber
7...Base 8φΦ Inlet port for raw material gas and sheath gas 9...Substrate support stand lO, pot, high frequency power source 11
・・ΦHigh frequency generation electrode 12・High frequency generation coil 1311・・Hydrogen gas inlet 14・・Water cooling condenser pipe 15・・Electrode 16・Written・Switch 17・・・
Capacitor 18... e-coil 19, fist, DC power supply 20, war, microwave oscillator 21...◆Waveguide 2
No. 2... Plunger Figure 1 Figure 2 1゜ (a) E imitation electric method (b) H imitation electric method Figure 3 (c) 1 Rumata e discharge million people Figure 4 (e) Naoki Ryo - Fu Ryoho Sobun 2 (f) My Furomi skin it Hojo Roku:

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1) 一酸化炭素ガスおよび/または二酸化炭素ガス
と、水素ガスとからなる原料ガスを活性化して得られる
熱プラズマを、前記熱プラズマよりも低い温度で基体に
接触させることを特徴とするダイヤモンドの合成方法。 (2) 前記原料ガスは不活性ガスを含有する前記請求
項1に記載のダイヤモンドの合成方法。(3) 前記熱
プラズマの温度が1,000K以上である前記請求項1
または請求項2に記載の製造方法。 (4) 前記基体が400〜1,700℃に冷却されて
なる前記請求項1乃至3のいずれかに記載の製造方法。 (5) 一酸化炭素ガスおよび/または二酸化炭素ガス
と、水素ガスとからなる原料ガスを活性化して得られる
熱プラズマを前記プラズマより低い温度の気相中でダイ
ヤモンドを析出させることを特徴とするダイヤモンドの
合成方法。
[Claims] (1) A thermal plasma obtained by activating a raw material gas consisting of carbon monoxide gas and/or carbon dioxide gas and hydrogen gas is brought into contact with a substrate at a temperature lower than the temperature of the thermal plasma. A diamond synthesis method characterized by: (2) The diamond synthesis method according to claim 1, wherein the raw material gas contains an inert gas. (3) Claim 1, wherein the temperature of the thermal plasma is 1,000K or more.
Or the manufacturing method according to claim 2. (4) The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate is cooled to 400 to 1,700°C. (5) Diamond is precipitated in a gas phase at a temperature lower than the plasma using thermal plasma obtained by activating a raw material gas consisting of carbon monoxide gas and/or carbon dioxide gas and hydrogen gas. How to synthesize diamonds.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02167892A (en) * 1988-12-21 1990-06-28 Ishizuka Kenkyusho:Kk Synthetic device of diamond by gas-phase reaction
EP0437704A2 (en) * 1989-11-25 1991-07-24 Idemitsu Petrochemical Co. Ltd. Process for synthesizing diamond and diamond synthesis apparatus
EP0549801A1 (en) * 1991-06-24 1993-07-07 Idemitsu Petrochemical Co. Ltd. Diamond-covered member and production thereof
US5531184A (en) * 1990-04-26 1996-07-02 Hitachi, Ltd. Method for producing synthetic diamond thin film, the thin film and device using it

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62265198A (en) * 1986-05-14 1987-11-18 Hitachi Ltd Method for synthesizing diamond

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62265198A (en) * 1986-05-14 1987-11-18 Hitachi Ltd Method for synthesizing diamond

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02167892A (en) * 1988-12-21 1990-06-28 Ishizuka Kenkyusho:Kk Synthetic device of diamond by gas-phase reaction
EP0437704A2 (en) * 1989-11-25 1991-07-24 Idemitsu Petrochemical Co. Ltd. Process for synthesizing diamond and diamond synthesis apparatus
US5531184A (en) * 1990-04-26 1996-07-02 Hitachi, Ltd. Method for producing synthetic diamond thin film, the thin film and device using it
EP0549801A1 (en) * 1991-06-24 1993-07-07 Idemitsu Petrochemical Co. Ltd. Diamond-covered member and production thereof

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