JPH0421777A - ダイヤモンドの合成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種切削工具や機械部品あるいは電子材料等
の基材に、気相法によりダイヤモンドをコーティングす
る装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明はタングステンフィラメント等の熱電子放射材を
通電加熱することにより、原料ガスを励起して基材表面
にダイヤモンドを合成する装！において、ダイヤモンド
合成時に熱電子放射材に生しる熱変形即ちねしれやたわ
みを熱電子放射材に張力を負荷することによって矯正し
て基材からの距離を一定に保つことにより、安定かつ均
一なダイヤモンドコーティングを実現するものである。

〔従来の技術］ 熱電子放射材により、炭素源ガス（例えばＣＨ，）と水
素源ガス（例えば純Ｈ，）を励起してダイヤモンドを基
材表面に合成する方法としては、例えば熱フイラメント
ＣＶＤ法（特公昭５９−２７７５３）や電子面ｇＣＶＤ
法（Ｅｌｅｃｔｉｏｎ　Ａｓ１ｓｔｅｄ　ＣＶＤ法）等
がある。

第２図に熱フイラメントＣＶＤ法による従来の合成装置
の一例を示す、真空チャンバー１内に設置された基材支
持台２上に基材３が設置され、この基材３は基材支持台
２に内蔵されたヒーター４により必要に応じて適当な温
度（例えば５００℃〜９００℃）まで加熱される。この
ヒーター４への電力供給は、外部電源５によって行われ
る。

また、基材３の上方には、支持電極６に支えられた熱電
子放射材７　（例えばＷやＴａ製のフィラメント）が適
当な距離（例えば２〜１２ｎ）を隔てて配！されており
、この熱電子放射材７は外部電源８から供給された電力
により所定の温度（例えば１８００〜２５００℃）まで
加熱される。

一方、ガス供給装置９から供給された原料ガス即ち炭素
源ガスと水素源ガスの混合ガス（例えばＣＨａ　”　Ｈ
ｚ）は、ガス導入管１０を通って真空チャンバー１内へ
導入され、ダイヤモンド合成反応に寄与した後、排気管
１１を通って排気ポンプ１２により糸外へ排出される。

この真空チャンバー内に導入された原料ガスＣＣＨａ　
＋Ｈｚ）の一部は、熱電子放射材７により加熱励起され
更に熱分解して、基材３の表面に粒状あるいは膜状のダ
イヤモンドとして析出する。

また、第３図には電子面ｌＣＶＤ法による従来の合成装
置の一例を示す、装置構造は、第２図の熱フィラメント
ＣＶＤ法装置とほとんど同しであるが、相違点は基板支
持台２と熱電子放射材７を電気的に接続しその間に直流
量１ｆｆ１３を設けることにより、基材３と熱電子放射
材７の間に直流バイアス電圧（基材：正、ｐ！！、電子
放射材：負）を印加しである点である。この直流バイア
ス電圧により、熱電子照射材７から基材３に向かって熱
電子が効果的に照射され、このエネルギーによって混合
ガス（Ｃ）Ｉ＃　＋　Ｈりの励起、熱分解が促進され、
ダイヤモンドの析出反応効率が高まると言われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の如く、熱フィラメントＣｖＤ法及び電子面ｇＣＶ
Ｄ法の合成装置はともに、熱電子放射材（ＷやＴａ製フ
ィラメント等）が基材近傍に配置された構造となってい
る。一般に、この基材と熱電子放射材との距離が近い程
、原料ガスの励起、熱分解の効率が高まりダイヤモンド
の析出速度や品質が向上するが、距離があまり近くなり
すぎると熱電子放射材からの輻射熱により基材温度が上
昇しすぎて、ダイヤモンドの黒鉛化やエツチングが激し
くなり、ついにはダイヤモンドの析出がみられなくなる
。そこで一般には、基材と熱電子放射材との距離は２〜
１２鶴程度に設定される場合が多い。

しかし、弧；子放射材はダイヤモンド析出反応中に、熱
膨張や炭化等の変質によって、第４図に示す様なねしれ
やたわみ等の熱変形を生しるため、基材との距離が基材
上での位Ｉや時間によって変化してしまい、その結果、
析出するダイヤモンドの品質や膜厚が不均一になるとい
う欠点があった。

特に、大型の基材表面にダイヤモンドを析出させる場合
には長めの熱電子放射材を使用するため、熱変形の程度
が一層激しくなり、熱電子照射材が基材に接触して、そ
の熱によって基材が変質したり破壊したりするという欠
点も有している。

本発明はかかる問題点を解決し、安定かつ均一なダイヤ
モンド合成を可能とする合成装置を提供するものである
。

〔課題を解決するための手段〕

熱電子放射により、炭素源ガスと水素源ガスを励起して
基材表面にダイヤモンドを合成する装置において、該熱
電子照射材に張力を負荷することによって、熱電子放射
材と基材との距離を常時−定に保つ。

張力を負荷するための方法としては、？Ｗ子照射材の両
端あるいは片端に錘りをつるす、あるいはコイル状、板
状のハネにより引張る等の方法があるが、他には熱電子
放射材の熱変形を張力によって矯正して基材との距離を
一定に保持できる方式であれば、どの襟な方式を用いて
もよい。

〔作　用〕

上述の様に、熱電子放射材に張力を負荷することによっ
て、従来ならばダイヤモンド合成時に発生していた熱電
子放射材のねしれやたわみを防止して、基材との距離を
一定に保つことが可能となり、基材上に析出するダイヤ
モンドの品質や膜厚の均一性を向上させることができる
。

また、大型基材を用いる場合も、使用する長めの熱電子
照射材が基材と接触して基材にダメージを与えるという
現象も防止できる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図面の簡単な説明する。

〔実施例１〕 第１（ａ）図は本発明を実施するための合成装置の一例
の説明図である。ヒーター４を内蔵した基材支持台２上
に基材３が設買され、さらにその上方に熱電子放射材７
　（例えばＷ製フィラメント）が適当な距離を隔てて配
置されている点は、従来の合成装置（第２図、第３図）
と同様であるが、熱電子放射材の保持方法が異なってい
る。

熱電子放射材７の一方の端は、従来通り支持電極６に固
定されているが、他端には錘り１４が取付けられ、これ
が他の支持電極６ａの上端部からつり下げられているの
で、熱電子放射材７には常に張力が負荷される構造とな
っている。この場合、熱電子放射材７は、支持電極６ａ
の上端部と電気的に導通しているが、機械的な固定はさ
れていないので、熱電子放射材７に熱変形が発生しよう
とする際、錘り１４が上下にスライドしてこの熱変形を
矯正することができる。

〔実施例２〕 第１（ｂ）図に本発明の他の実施例を示す。

この装置も、実施例１の装置（第１（ａ）図）と同様に
、熱電子放射材の保持方法だけか、従来の合成装置（第
２図、第３図）と異なっている。

熱電子放射材７の両端が、支持電極６ｂに取付けられた
板ハ２１５の先端に接続されており、この板バネの復元
力により、熱電子放射材７には常に張力が負荷される構
造となっているので、熱電子放射材に発生しようとする
熱変形を矯正することができる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によるダイヤモンドの合成装置は、
熱電子照射材に張力を負荷することによって、熱電子放
射材に発生しようとするねしれやたわみといった熱変形
を防止して、基材との距離を一定に保つことが可能とな
り、析出するダイヤモンドの品質や均一性を向上させる
ことができる。

また、大型基材を用いる場合も、使用する長めの熱電子
照射材が基板と接触して基材にダメージを与えるという
現象も防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）図、第１山）図は、それぞれ本発明による合
成ＫＷの一例の説明図、第２図、第３図は、従来の合成
値！の説明図、第４図は、従来の合成装置の問題点の説
明図である。 １　・　・ ２　・　・ ３　・　・ ４　・　・ ５　・　・ ６　・　・ ６　ａ　・ ６　ｂ　・ ７　・　・ ８　・　・ ９　・　・ １０・　・ １１・　・ ・真空チャンバー ・基材支持台 ・基材 ・ヒーター ・外部電源 ・支持電極 ・同上 ・同上 ・熱電子放射材（Ｗ製フィラメント等）・外部電源 ・ガス供給装置 ・ガス導入管 ・排気管 ・排気ポンプ ・直流電源 ・錘り ・板ハネ 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　　林　　　敬　之　助第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　熱電子放射材により炭素源ガスと水素源ガスを励起し
   て、基材表面にダイヤモンドを気相合成する装置におい
   て、該熱電子放射材に張力を負荷することにより、熱電
   子放射材と基材との距離を一定に保つことを特徴とする
   ダイヤモンドの合成装置。