JPH0753298A - ダイヤモンドの気相合成方法及び装置 - Google Patents
ダイヤモンドの気相合成方法及び装置Info
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- JPH0753298A JPH0753298A JP5200605A JP20060593A JPH0753298A JP H0753298 A JPH0753298 A JP H0753298A JP 5200605 A JP5200605 A JP 5200605A JP 20060593 A JP20060593 A JP 20060593A JP H0753298 A JPH0753298 A JP H0753298A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/01—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes on temporary substrates, e.g. substrates subsequently removed by etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/276—Diamond only using plasma jets
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
- H04R31/003—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor for diaphragms or their outer suspension
-
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2307/00—Details of diaphragms or cones for electromechanical transducers, their suspension or their manufacture covered by H04R7/00 or H04R31/003, not provided for in any of its subgroups
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 生産性の高い、低コストのダイヤモンド膜
（特にスピーカなどの振動板）の製膜方法及び装置を提
供すること。 【構成】 プラズマジェットＣＶＤ法を採用すると製膜
速度が高い。基板としてダイヤモンドとの密着性の悪い
材料を用いると、冷却時にダイヤモンド膜が自動的に剥
離する。ガス利用効率が低いので再循環させる。その際
陽極点付近のガス流速を５ｍ／ｓ以上にすると炭素が付
着しない。
（特にスピーカなどの振動板）の製膜方法及び装置を提
供すること。 【構成】 プラズマジェットＣＶＤ法を採用すると製膜
速度が高い。基板としてダイヤモンドとの密着性の悪い
材料を用いると、冷却時にダイヤモンド膜が自動的に剥
離する。ガス利用効率が低いので再循環させる。その際
陽極点付近のガス流速を５ｍ／ｓ以上にすると炭素が付
着しない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はダイヤモンド気相合成方
法及び装置に係り、とりわけスピーカ等に使用されるダ
イヤモンド製振動板の製造方法および装置に関する。
法及び装置に係り、とりわけスピーカ等に使用されるダ
イヤモンド製振動板の製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドはヤング率が極めて高く、
比重が小さいため、音波の伝播速度が１８０００km／ｓ
と他の材料に比べて格段に高い、このためスピーカ、ヘ
ッドフォン、マイクロフォン等の振動板としてたいへん
優れた材料である。さらに気相合成で製作したダイヤモ
ンド膜は、極めて高い音速にもかかわらず内部損失が適
度にあり、まさに振動板材として究極の材料と言える。
比重が小さいため、音波の伝播速度が１８０００km／ｓ
と他の材料に比べて格段に高い、このためスピーカ、ヘ
ッドフォン、マイクロフォン等の振動板としてたいへん
優れた材料である。さらに気相合成で製作したダイヤモ
ンド膜は、極めて高い音速にもかかわらず内部損失が適
度にあり、まさに振動板材として究極の材料と言える。
【０００３】ダイヤモンド振動板は従来、振動板の形状
（ドーム型）に成形されたＳｉ等の基板の表面に熱フィ
ラメント法でダイヤモンド膜を形成した後、基板をエッ
チング除去するというような方法で製造されていた（ラ
ジオ技術、１９９１．４月号、ラジオ技術社）。図９は
従来法の熱フィラメント法によるダイヤモンド製振動板
の製造方法の概略図で、図中１はダイヤモンド膜、２は
Ｓｉ基板、３はフィラメント、４はガス、５は排気系で
ある。
（ドーム型）に成形されたＳｉ等の基板の表面に熱フィ
ラメント法でダイヤモンド膜を形成した後、基板をエッ
チング除去するというような方法で製造されていた（ラ
ジオ技術、１９９１．４月号、ラジオ技術社）。図９は
従来法の熱フィラメント法によるダイヤモンド製振動板
の製造方法の概略図で、図中１はダイヤモンド膜、２は
Ｓｉ基板、３はフィラメント、４はガス、５は排気系で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のような方
法では以下のような問題があった。 （１）熱フィラメント法では製膜速度が１μｍ／ｈ程度
と遅く、製膜に長時間を有していた。 （２）湾曲面に均一な厚さのダイヤモンド膜を形成する
ため、フィラメントの配置、支持の構造は極めて複雑と
なっていた。
法では以下のような問題があった。 （１）熱フィラメント法では製膜速度が１μｍ／ｈ程度
と遅く、製膜に長時間を有していた。 （２）湾曲面に均一な厚さのダイヤモンド膜を形成する
ため、フィラメントの配置、支持の構造は極めて複雑と
なっていた。
【０００５】（３）フィラメントの伸びや劣化（炭化）
により、頻繁にフィラメントを交換する必要があるとと
もに、製膜条件が安定せず、膜質が一定しない。 （４）ダイヤモンド製膜後、基板をエッチング除去する
工程が必要であり、このエッチングにも長時間を有す
る。 （５）ドーム状のＳｉ基板を生産する振動板の数だけ製
造しなくてはならない。
により、頻繁にフィラメントを交換する必要があるとと
もに、製膜条件が安定せず、膜質が一定しない。 （４）ダイヤモンド製膜後、基板をエッチング除去する
工程が必要であり、このエッチングにも長時間を有す
る。 （５）ドーム状のＳｉ基板を生産する振動板の数だけ製
造しなくてはならない。
【０００６】（６）ダイヤモンド気相合成のガス効率は
数％程度と低い。このため、従来のダイヤモンド振動板
は極めて高価であり、生産性も悪かった。 本発明の目的は、上記の問題点を解決し、ダイヤモンド
振動板などを安価に生産性良く製造しうるダイヤモンド
気相合成方法および装置を提供するにある。
数％程度と低い。このため、従来のダイヤモンド振動板
は極めて高価であり、生産性も悪かった。 本発明の目的は、上記の問題点を解決し、ダイヤモンド
振動板などを安価に生産性良く製造しうるダイヤモンド
気相合成方法および装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、所定の形状の基板を準備する工程、ＤＣプ
ラズマジェットＣＶＤ法で基板上にダイヤモンド膜を堆
積させる工程、製膜後基板温度が下がる過程でダイヤモ
ンドと基板の熱膨張率の差によりダイヤモンド膜が自動
的に基板から剥離される工程を含むことを特徴とするダ
イヤモンド成形膜の製造方法を提供する。
するために、所定の形状の基板を準備する工程、ＤＣプ
ラズマジェットＣＶＤ法で基板上にダイヤモンド膜を堆
積させる工程、製膜後基板温度が下がる過程でダイヤモ
ンドと基板の熱膨張率の差によりダイヤモンド膜が自動
的に基板から剥離される工程を含むことを特徴とするダ
イヤモンド成形膜の製造方法を提供する。
【０００８】本発明に従って、スピーカなどの振動板と
なるダイヤモンド膜をＤＣプラズマジェットＣＶＤ法
（特開昭６４−３３０９６号公報）で合成することで、
従来法に比べ、格段に安価に、短時間で、少ない工程
で、生産性良く製造することができる。ＤＣプラズマジ
ェットＣＶＤ法は、直流アーク放電により発生させた高
温の熱プラズマをプラズマジェットとしてトーチノズル
より噴出させ、このプラズマジェットを基板に照射させ
ることで数１００μｍ／ｈの製膜速度が得られるダイヤ
モンドの高速合成方法である。この方法でダイヤモンド
製膜を行うことで、
なるダイヤモンド膜をＤＣプラズマジェットＣＶＤ法
（特開昭６４−３３０９６号公報）で合成することで、
従来法に比べ、格段に安価に、短時間で、少ない工程
で、生産性良く製造することができる。ＤＣプラズマジ
ェットＣＶＤ法は、直流アーク放電により発生させた高
温の熱プラズマをプラズマジェットとしてトーチノズル
より噴出させ、このプラズマジェットを基板に照射させ
ることで数１００μｍ／ｈの製膜速度が得られるダイヤ
モンドの高速合成方法である。この方法でダイヤモンド
製膜を行うことで、
【０００９】（１）製膜時間を熱フィラメント法に比
べ、数十分の一から数百分の一にすることができる。 （２）この方法はプラズマトーチから噴出させたプラズ
マジェットを基板に吹きつける方法であるため、熱フィ
ラメント法のようなフィラメントの調整や張り替え等の
複雑な作業を要しないし、連続して大量の製品を製造で
きる。 （３）基板を凸型にも凹型にもできる。凹型にすること
により、音響放出画を平滑にすることができる。また凸
型を用いるとボイスコイルボビンも一体で合成できる。
べ、数十分の一から数百分の一にすることができる。 （２）この方法はプラズマトーチから噴出させたプラズ
マジェットを基板に吹きつける方法であるため、熱フィ
ラメント法のようなフィラメントの調整や張り替え等の
複雑な作業を要しないし、連続して大量の製品を製造で
きる。 （３）基板を凸型にも凹型にもできる。凹型にすること
により、音響放出画を平滑にすることができる。また凸
型を用いるとボイスコイルボビンも一体で合成できる。
【００１０】また、基板の少なくとも表面にダイヤモン
ドと密着性の悪い材料を用いることで、ダイヤモンド合
成を終了した後に基板温度を下げる際に、ダイヤモンド
と基板材料との熱膨張係数の差により、自然にダイヤモ
ンド膜が基板から剥離してくれる。このため剥離の工程
が省けるとともに一つの基板で連続してダイヤモンド製
膜できる。
ドと密着性の悪い材料を用いることで、ダイヤモンド合
成を終了した後に基板温度を下げる際に、ダイヤモンド
と基板材料との熱膨張係数の差により、自然にダイヤモ
ンド膜が基板から剥離してくれる。このため剥離の工程
が省けるとともに一つの基板で連続してダイヤモンド製
膜できる。
【００１１】基板の少なくとも表面の材料としては、ダ
イヤモンドとの結合力が弱く、熱膨張係数、熱伝導率が
大きい材料が適している。具体的には、シリコン、モリ
ブデン、タングステン等の炭化物を形成しやすい金属
は、他の材料に比べダイヤモンドとの密着性が高いので
好ましくない。鉄、ニッケル、コバルト等の炭素を固溶
しやすい金属は、良質のダイヤモンドを形成しにくいの
で好ましくない。銅、金、白金など炭素と化合物も固溶
体も作りにくい金属やセラミックスが基板材料として適
している。また超硬（ＷＣ−Ｃｏ）のような複合材料
や、ＴｉＣ被覆ステンレスのような被覆材料も基板とし
て有効である。なおダイヤモンドの膜厚が厚い場合は、
モリブデンなど炭化物を形成しやすい金属でも、割れや
クラックなしにダイヤモンド膜が基板から剥離させるこ
とは可能である。
イヤモンドとの結合力が弱く、熱膨張係数、熱伝導率が
大きい材料が適している。具体的には、シリコン、モリ
ブデン、タングステン等の炭化物を形成しやすい金属
は、他の材料に比べダイヤモンドとの密着性が高いので
好ましくない。鉄、ニッケル、コバルト等の炭素を固溶
しやすい金属は、良質のダイヤモンドを形成しにくいの
で好ましくない。銅、金、白金など炭素と化合物も固溶
体も作りにくい金属やセラミックスが基板材料として適
している。また超硬（ＷＣ−Ｃｏ）のような複合材料
や、ＴｉＣ被覆ステンレスのような被覆材料も基板とし
て有効である。なおダイヤモンドの膜厚が厚い場合は、
モリブデンなど炭化物を形成しやすい金属でも、割れや
クラックなしにダイヤモンド膜が基板から剥離させるこ
とは可能である。
【００１２】また、本発明によれば、炭素化合物を原料
ガスとして化学気相合成法でダイヤモンドを合成する工
程と、ダイヤモンドの合成に使用した後のガスを原料ガ
スの一部として再循環する工程とを含むことを特徴とす
るダイヤモンドの気相合成方法が提供される。ＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ法でのダイヤモンド合成では、通常
プラズマガスとしてアルゴン、水素を用い、これに炭素
源としてメタンなどの炭化水素ガスを総ガス量の数パー
セント程の量を供給しているが、炭化水素ガスのダイヤ
モンドへの変換効率は数パーセント以下であるため、ガ
スの利用効率は極めて悪い。したがって使用されるガス
を循環させて使用すれば、ダイヤモンド合成で消費され
る炭素分だけを供給すれば良いので、消費ガス量はケタ
違いに少なくなる。チャンバから排気されるガスの中の
炭化水素の組成はトーチに供給される組成と異なるが、
ＤＣプラズマジェットＣＶＤ法では炭化水素ガスの種類
の違いによる影響は小さい。
ガスとして化学気相合成法でダイヤモンドを合成する工
程と、ダイヤモンドの合成に使用した後のガスを原料ガ
スの一部として再循環する工程とを含むことを特徴とす
るダイヤモンドの気相合成方法が提供される。ＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ法でのダイヤモンド合成では、通常
プラズマガスとしてアルゴン、水素を用い、これに炭素
源としてメタンなどの炭化水素ガスを総ガス量の数パー
セント程の量を供給しているが、炭化水素ガスのダイヤ
モンドへの変換効率は数パーセント以下であるため、ガ
スの利用効率は極めて悪い。したがって使用されるガス
を循環させて使用すれば、ダイヤモンド合成で消費され
る炭素分だけを供給すれば良いので、消費ガス量はケタ
違いに少なくなる。チャンバから排気されるガスの中の
炭化水素の組成はトーチに供給される組成と異なるが、
ＤＣプラズマジェットＣＶＤ法では炭化水素ガスの種類
の違いによる影響は小さい。
【００１３】そこで、ダイヤモンドの気相合成に用いる
ガスを再循環使用することにより、ガスの消費量を格段
に減少させ、これによりダイヤモンド合成コストを大幅
に低減することができる。この方法はスピーカなどの振
動板の製造に限らず、また広くダイヤモンドのプラズマ
ＣＶＤ一般において効果がある。しかし、勿論特にＤＣ
プラズマジェットＣＶＤ法では図９記載の方法より以上
にガスを多量に使用するので、この効果もより大きい。
ガスを再循環使用することにより、ガスの消費量を格段
に減少させ、これによりダイヤモンド合成コストを大幅
に低減することができる。この方法はスピーカなどの振
動板の製造に限らず、また広くダイヤモンドのプラズマ
ＣＶＤ一般において効果がある。しかし、勿論特にＤＣ
プラズマジェットＣＶＤ法では図９記載の方法より以上
にガスを多量に使用するので、この効果もより大きい。
【００１４】ＤＣプラズマトーチを用いたダイヤモンド
気相合成では、典型的には、不活性ガス＋水素をプラズ
マトーチに供給してプラズマを発生させ、そのプラズマ
炎にトーチの外側から炭素化合物を供給してダイヤモン
ドを合成するが、ガスを再循環させる場合には、不活性
ガス、水素、炭素化合物（未反応物、反応生成物）が混
合されているので、一般的には、これを分離することな
く混合ガスの形でプラズマトーチへ供給することにな
る。この再循環ガスは再適供給ガス組成から少しズレる
ので、組成分析して不足の水素、炭素化合物などを補給
したものを原料ガスとしてプラズマトーチへ供給するこ
とが望ましい。組成分析器としてはガスクロマトグラフ
や質量分析器が適し、特に連続的分析のためには質量分
析器が好適である。
気相合成では、典型的には、不活性ガス＋水素をプラズ
マトーチに供給してプラズマを発生させ、そのプラズマ
炎にトーチの外側から炭素化合物を供給してダイヤモン
ドを合成するが、ガスを再循環させる場合には、不活性
ガス、水素、炭素化合物（未反応物、反応生成物）が混
合されているので、一般的には、これを分離することな
く混合ガスの形でプラズマトーチへ供給することにな
る。この再循環ガスは再適供給ガス組成から少しズレる
ので、組成分析して不足の水素、炭素化合物などを補給
したものを原料ガスとしてプラズマトーチへ供給するこ
とが望ましい。組成分析器としてはガスクロマトグラフ
や質量分析器が適し、特に連続的分析のためには質量分
析器が好適である。
【００１５】プラズマトーチへ炭素化合物を含む原料ガ
スを供給すると、プラズマトーチのアノード表面に炭素
が付着し、放電の安定性が低下し、ダイヤモンド膜の膜
質が低下する欠点がある。しかし、本発明者らの検討の
結果、ＤＣプラズマトーチの陽極点付近のガス流速を５
ｍ／ｓ以上にすれば、この炭素の付着が防止できること
が見い出された。
スを供給すると、プラズマトーチのアノード表面に炭素
が付着し、放電の安定性が低下し、ダイヤモンド膜の膜
質が低下する欠点がある。しかし、本発明者らの検討の
結果、ＤＣプラズマトーチの陽極点付近のガス流速を５
ｍ／ｓ以上にすれば、この炭素の付着が防止できること
が見い出された。
【００１６】本発明によれば、同様に、減圧チャンバ内
にＤＣプラズマトーチとこれに対向するダイヤモンド堆
積用基板とを有し、該基板が製品形状に符号する形状を
有しかつ炭素と化合物または固溶体をつくりにくい材料
からなることを特徴とするダイヤモンド気相合成装置
と、減圧チャンバ内にＤＣプラズマトーチと、これに対
向するダイヤモンド堆積用基板とを有し、かつプラズマ
トーチへの原料ガス供給系と、減圧チャンバからのガス
排出系と、ガス排出系から原料ガス供給系へガスを再循
環させるガス再循環系とを有することを特徴とするダイ
ヤモンド気相合成装置が提供される。
にＤＣプラズマトーチとこれに対向するダイヤモンド堆
積用基板とを有し、該基板が製品形状に符号する形状を
有しかつ炭素と化合物または固溶体をつくりにくい材料
からなることを特徴とするダイヤモンド気相合成装置
と、減圧チャンバ内にＤＣプラズマトーチと、これに対
向するダイヤモンド堆積用基板とを有し、かつプラズマ
トーチへの原料ガス供給系と、減圧チャンバからのガス
排出系と、ガス排出系から原料ガス供給系へガスを再循
環させるガス再循環系とを有することを特徴とするダイ
ヤモンド気相合成装置が提供される。
【００１７】
【実施例】図１はプラズマジェットＣＶＤ法によるダイ
ヤモンド膜の製膜法の原理を説明する図である。プラズ
マトーチ７から炭素を含むプラズマジェット８を噴射
し、基板９上にダイヤモンド膜１０を製膜する。プラズ
マジェット８は極めて高温なので冷却水１１で基板９は
冷却する。ここで、基板を、所望の製品（例えばスピー
カの振動板）の形状にしておけば、ダイヤモンド膜１０
は製品形状で得られる。
ヤモンド膜の製膜法の原理を説明する図である。プラズ
マトーチ７から炭素を含むプラズマジェット８を噴射
し、基板９上にダイヤモンド膜１０を製膜する。プラズ
マジェット８は極めて高温なので冷却水１１で基板９は
冷却する。ここで、基板を、所望の製品（例えばスピー
カの振動板）の形状にしておけば、ダイヤモンド膜１０
は製品形状で得られる。
【００１８】本発明はとりわけＤＣプラズマジェットＣ
ＶＤ法によるスピーカなどの振動板の製造に向けられて
いる。ＤＣプラズマジェットＣＶＤ法は、前記の如く、
プラズマトーチ７で直流アーク放電により高温の熱プラ
ズマを発生させ、プラズマトーチのノズルから噴出さ
せ、基板上にダイヤモンドを高速合成する方法であり、
数１００μｍ／ｈの製膜速度が得られる。
ＶＤ法によるスピーカなどの振動板の製造に向けられて
いる。ＤＣプラズマジェットＣＶＤ法は、前記の如く、
プラズマトーチ７で直流アーク放電により高温の熱プラ
ズマを発生させ、プラズマトーチのノズルから噴出さ
せ、基板上にダイヤモンドを高速合成する方法であり、
数１００μｍ／ｈの製膜速度が得られる。
【００１９】また、基板として炭素との密着性の悪い材
料を用いることにより、製膜後冷却時にダイヤモンド膜
が基板から自動的に剥離して、生産効率が極めて向上す
る。図２はガス循環系を有するプラズマジェットＣＶＤ
装置の構成を示す。図２中、１２はプラズマトーチ、１
３は基板、１４はチャンバ、１５は基板回転移動機構、
１６は電源である。基板１３は固定でもよいが、製膜中
に回転や移動ができると膜厚や膜質の均一性が向上する
ので、基板回転移動機構１５を設けることが好ましい。
料を用いることにより、製膜後冷却時にダイヤモンド膜
が基板から自動的に剥離して、生産効率が極めて向上す
る。図２はガス循環系を有するプラズマジェットＣＶＤ
装置の構成を示す。図２中、１２はプラズマトーチ、１
３は基板、１４はチャンバ、１５は基板回転移動機構、
１６は電源である。基板１３は固定でもよいが、製膜中
に回転や移動ができると膜厚や膜質の均一性が向上する
ので、基板回転移動機構１５を設けることが好ましい。
【００２０】チャンバ１４はフィルタ１７及びバルブ１
８を介して真空ポンプ１９で排気し、この排出ガスはオ
イルトラップ２０を介してコンプレッサ２１で圧縮して
からタンク２２に貯えられる。ここで真空ポンプとして
はオイルの混入を防ぐため、ドライポンプが好ましい、
またチャンバからの排気中にはダイヤモンドの粉などが
混入しているためフィルタを通す必要がある。トーチに
供給されるガスの流量、圧力の制御を容易にするため、
真空ポンプの他にコンプレッサおよびバッファータンク
を設けたほうが良い。
８を介して真空ポンプ１９で排気し、この排出ガスはオ
イルトラップ２０を介してコンプレッサ２１で圧縮して
からタンク２２に貯えられる。ここで真空ポンプとして
はオイルの混入を防ぐため、ドライポンプが好ましい、
またチャンバからの排気中にはダイヤモンドの粉などが
混入しているためフィルタを通す必要がある。トーチに
供給されるガスの流量、圧力の制御を容易にするため、
真空ポンプの他にコンプレッサおよびバッファータンク
を設けたほうが良い。
【００２１】タンク２２からチャンバ１４へ再循環され
るガスは、安定なダイヤモンド合成を実現するために組
成が一定であることが望ましいので、クロマトグラフや
質量分析器などのガス分析器２３で組成分析し、データ
処理装置２４を介してそれぞれ炭化水素、水素、アルゴ
ンを含むガスボンベ２５の流量コントローラ２６を操作
して、循環ガスへ必要なガス２７を補充してガス組成を
一定に保つようにする。
るガスは、安定なダイヤモンド合成を実現するために組
成が一定であることが望ましいので、クロマトグラフや
質量分析器などのガス分析器２３で組成分析し、データ
処理装置２４を介してそれぞれ炭化水素、水素、アルゴ
ンを含むガスボンベ２５の流量コントローラ２６を操作
して、循環ガスへ必要なガス２７を補充してガス組成を
一定に保つようにする。
【００２２】ガスとしてはアルゴン、水素、炭化水素ガ
スのほかにも、ヘリウム等の不活性ガス、一酸化炭素、
塩化炭素等の炭素化合物ガス、酸素、水蒸気等の酸化性
ガス、さらにはハロゲンガスやハロゲン化水素ガス等の
ガスを必要に応じて用いても良い。こうして組成を調整
された再循環ガスはマスフローメータ２８を介してプラ
ズマトーチ１２へ再供給される。
スのほかにも、ヘリウム等の不活性ガス、一酸化炭素、
塩化炭素等の炭素化合物ガス、酸素、水蒸気等の酸化性
ガス、さらにはハロゲンガスやハロゲン化水素ガス等の
ガスを必要に応じて用いても良い。こうして組成を調整
された再循環ガスはマスフローメータ２８を介してプラ
ズマトーチ１２へ再供給される。
【００２３】ＤＣプラズマジェットＣＶＤ法では、従来
法に比べ多量のガスを使用するため、製膜コストにしめ
るガス代の割合が高いが、ガスを循環させて利用するこ
とでガスの使用量を大幅に低減することで、製膜コスト
をさらに低下させることができる。しかし、ここで問題
となるのは電極への炭素の付着である。通常ＤＣプラズ
マジェットＣＶＤ法で炭化水素ガスもプラズマガスとし
てトーチのアノード、カソード間に供給すると、アノー
ド表面に炭素の固まり成長してしまい、これが放電の安
定性を低下させ、膜質を悪くさせてしまう。この問題に
対し、本発明者らは検討を重ねた結果、アークとアノー
ドとが接する陽極点が一点に固定されないようにすると
ともに、陽極点近傍のガス流速を高めることで、炭素の
付着がなくなることを見出した。
法に比べ多量のガスを使用するため、製膜コストにしめ
るガス代の割合が高いが、ガスを循環させて利用するこ
とでガスの使用量を大幅に低減することで、製膜コスト
をさらに低下させることができる。しかし、ここで問題
となるのは電極への炭素の付着である。通常ＤＣプラズ
マジェットＣＶＤ法で炭化水素ガスもプラズマガスとし
てトーチのアノード、カソード間に供給すると、アノー
ド表面に炭素の固まり成長してしまい、これが放電の安
定性を低下させ、膜質を悪くさせてしまう。この問題に
対し、本発明者らは検討を重ねた結果、アークとアノー
ドとが接する陽極点が一点に固定されないようにすると
ともに、陽極点近傍のガス流速を高めることで、炭素の
付着がなくなることを見出した。
【００２４】図３は本発明（図３Ｂ）と従来法（図３
Ａ）のトーチの概略図である。図中３１はカソード、３
２はアノード、３３はアーク、３４は陽極点、３５はプ
ラズマジェットである。従来法ではトーチのノズル付近
の流速が遅い場所に陽極点があるが、本発明のトーチで
はトーチ内部の流速が速い場所に陽極点があるため、炭
素の付着が生じにくい、ところで、トーチ内および周辺
でのガス流速を知るためには、アーク放電によるガスの
分解、イオン化、温度の上昇等を考慮した流体力学的計
算が必要であるため、炭素が付着しないガス流速を定量
的に求めることは困難である。ノズル径、ガス流量を変
えた実験からは、ノズル内の平均ガス流速が放電による
温度上昇を考慮しないで５ｍ／ｓ以上であれば炭素の付
着が生じにくいという結果が得られた（図４）。また陽
極点を一点に固定させないようにするには、プラズマガ
スを旋回流とする方法や、アークに磁場を印加する方法
が考えられており、これらの方法を積極的に利用すると
良い。
Ａ）のトーチの概略図である。図中３１はカソード、３
２はアノード、３３はアーク、３４は陽極点、３５はプ
ラズマジェットである。従来法ではトーチのノズル付近
の流速が遅い場所に陽極点があるが、本発明のトーチで
はトーチ内部の流速が速い場所に陽極点があるため、炭
素の付着が生じにくい、ところで、トーチ内および周辺
でのガス流速を知るためには、アーク放電によるガスの
分解、イオン化、温度の上昇等を考慮した流体力学的計
算が必要であるため、炭素が付着しないガス流速を定量
的に求めることは困難である。ノズル径、ガス流量を変
えた実験からは、ノズル内の平均ガス流速が放電による
温度上昇を考慮しないで５ｍ／ｓ以上であれば炭素の付
着が生じにくいという結果が得られた（図４）。また陽
極点を一点に固定させないようにするには、プラズマガ
スを旋回流とする方法や、アークに磁場を印加する方法
が考えられており、これらの方法を積極的に利用すると
良い。
【００２５】このガスを循環させる方法は振動板以外の
ダイヤモンド製品、（例えば工具、ヒートシンク、窓
材）にも適用でき、これらのコストを下げられることは
言うまでもない。実施例１ 実際にスピーカの振動板を合成するのに用いた装置のプ
ラズマトーチ部を図５に、装置全体を図６に、ガス系を
図７に示す。
ダイヤモンド製品、（例えば工具、ヒートシンク、窓
材）にも適用でき、これらのコストを下げられることは
言うまでもない。実施例１ 実際にスピーカの振動板を合成するのに用いた装置のプ
ラズマトーチ部を図５に、装置全体を図６に、ガス系を
図７に示す。
【００２６】図５において、４０はカソード、４１は第
一アノード、４２は第二アノード、４３は第三アノー
ド、４４は磁石、４５は絶縁体、４６は第一プラズマガ
ス、４７は第二プラズマガス、４８は第一シールドガ
ス、４９は第二シールドガス、５０は第三電源、５１は
第二電源、５２は第一電源、５３はアーク、５４は陽極
点、５５はプラズマジェットである。このプラズマトー
チは本発明者らが以前に開発した広いプラズマ照射面積
が得られる三重アノード型プラズマトーチ（特願平５−
１０３９５３号）を改良したもので、炭素の付着を防ぐ
ために、三つの陽極点付近のガス流速を高くしている。
具体的には第一アノード４１は先端を鋭くしてガス流の
淀みを無くし、第二アノード４２ではノズル内に陽極点
が来るように細長い形状とし、第三アノード４３では陽
極点周辺にシールドガスを流している。また陽極点５４
を回転移動させるため、ガスを旋回流にして流すととも
に、永久磁石を配して磁場の作用で回転を促進させてい
る。
一アノード、４２は第二アノード、４３は第三アノー
ド、４４は磁石、４５は絶縁体、４６は第一プラズマガ
ス、４７は第二プラズマガス、４８は第一シールドガ
ス、４９は第二シールドガス、５０は第三電源、５１は
第二電源、５２は第一電源、５３はアーク、５４は陽極
点、５５はプラズマジェットである。このプラズマトー
チは本発明者らが以前に開発した広いプラズマ照射面積
が得られる三重アノード型プラズマトーチ（特願平５−
１０３９５３号）を改良したもので、炭素の付着を防ぐ
ために、三つの陽極点付近のガス流速を高くしている。
具体的には第一アノード４１は先端を鋭くしてガス流の
淀みを無くし、第二アノード４２ではノズル内に陽極点
が来るように細長い形状とし、第三アノード４３では陽
極点周辺にシールドガスを流している。また陽極点５４
を回転移動させるため、ガスを旋回流にして流すととも
に、永久磁石を配して磁場の作用で回転を促進させてい
る。
【００２７】図６および図７において、６０はプラズマ
トーチ、６１は基板、６２は基板回転移動機構、６３は
基板冷却ユニット、６４はチャンバ、６５はトーチ冷却
ユニット、６６〜６８は電源、６９はデータ処理装置、
７０はガス循環系、７１は排気管、７２はガス配管、７
３は冷却水、７４は電源線、７５は信号線、７６は真空
計、７７はフィルタ、７８は圧力調整バルブ、７９はメ
カニカルブースターポンプ、８０はドライ真空ポンプ、
８１はオイルミストトラップ、８２は外部排気系、８３
はコンプレッサ、８４はガスボンベ、８５はレギュレー
タ、８６は流量コントローラ、８７はバッファータン
ク、８８はレギュレータ、８９は流量コントローラ、９
０はガス組成分析器、９１はデータ処理装置、９２は配
管、９３はバルブ、９４は信号線である。
トーチ、６１は基板、６２は基板回転移動機構、６３は
基板冷却ユニット、６４はチャンバ、６５はトーチ冷却
ユニット、６６〜６８は電源、６９はデータ処理装置、
７０はガス循環系、７１は排気管、７２はガス配管、７
３は冷却水、７４は電源線、７５は信号線、７６は真空
計、７７はフィルタ、７８は圧力調整バルブ、７９はメ
カニカルブースターポンプ、８０はドライ真空ポンプ、
８１はオイルミストトラップ、８２は外部排気系、８３
はコンプレッサ、８４はガスボンベ、８５はレギュレー
タ、８６は流量コントローラ、８７はバッファータン
ク、８８はレギュレータ、８９は流量コントローラ、９
０はガス組成分析器、９１はデータ処理装置、９２は配
管、９３はバルブ、９４は信号線である。
【００２８】基板６１は口径６０mm、深さ１５mmの凹を
有する銅製の水冷で、軸中心に回転するとともに上下方
向およびＸＹ方向に移動できる構造となっている。チャ
ンバは水冷二重構造で、石英ガラスの窓から内部を観察
できる。ガス循環系は、チャンバ出口から粉塵用フィル
タ７７、圧力計と連動した圧力調整バルブ７８、メカニ
カルブースターポンプ７９、ドライ真空ポンプ８０、オ
イルトラップ８１、コンプレッサ８３、バッファータン
ク８７、レギュレータ８８、流量コントローラ８９を通
してトーチ６０に第一プラズマガス４６、第二プラズマ
ガス４７、第一シールドガス４８、第二シールドガス４
９として供給される。バッファータンク８７出口にはガ
スクロマトグラフ９０が付いており常時ガス組成を分析
し、そのデータを元にデータ処理装置９１を介してアル
ゴン、水素、メタンのガス供給系８４〜８６からバッフ
ァータンク８７にガスが供給される。ガス分析ではアル
ゴン濃度、水素濃度、各種炭化水素濃度からアルゴン、
水素、炭素の原子濃度を計算し、これを元にガスの追加
供給を制御する。
有する銅製の水冷で、軸中心に回転するとともに上下方
向およびＸＹ方向に移動できる構造となっている。チャ
ンバは水冷二重構造で、石英ガラスの窓から内部を観察
できる。ガス循環系は、チャンバ出口から粉塵用フィル
タ７７、圧力計と連動した圧力調整バルブ７８、メカニ
カルブースターポンプ７９、ドライ真空ポンプ８０、オ
イルトラップ８１、コンプレッサ８３、バッファータン
ク８７、レギュレータ８８、流量コントローラ８９を通
してトーチ６０に第一プラズマガス４６、第二プラズマ
ガス４７、第一シールドガス４８、第二シールドガス４
９として供給される。バッファータンク８７出口にはガ
スクロマトグラフ９０が付いており常時ガス組成を分析
し、そのデータを元にデータ処理装置９１を介してアル
ゴン、水素、メタンのガス供給系８４〜８６からバッフ
ァータンク８７にガスが供給される。ガス分析ではアル
ゴン濃度、水素濃度、各種炭化水素濃度からアルゴン、
水素、炭素の原子濃度を計算し、これを元にガスの追加
供給を制御する。
【００２９】この装置を用いて以下の手順でダイヤモン
ド振動板の製造を行った。 装置全体を１０-3torrまで排気後、原子濃度でアル
ゴン３２％、水素６６％、炭素２％となるようにアルゴ
ン、水素、メタンをバッファータンクに６気圧になるま
で供給した。 第一プラズマガス２０ l／min 、第二プラズマガス
６０ l／min 、第一シールドガス２０ l／min 、第二シ
ールドガス２０ l／min 、第一アノード電流２０Ａ、第
二アノード電流６０Ａ、第三アノード電流４０Ａで放電
を開始し、圧力調整バルブをチャンバ内圧力５０torrと
なるようにした。
ド振動板の製造を行った。 装置全体を１０-3torrまで排気後、原子濃度でアル
ゴン３２％、水素６６％、炭素２％となるようにアルゴ
ン、水素、メタンをバッファータンクに６気圧になるま
で供給した。 第一プラズマガス２０ l／min 、第二プラズマガス
６０ l／min 、第一シールドガス２０ l／min 、第二シ
ールドガス２０ l／min 、第一アノード電流２０Ａ、第
二アノード電流６０Ａ、第三アノード電流４０Ａで放電
を開始し、圧力調整バルブをチャンバ内圧力５０torrと
なるようにした。
【００３０】 放電が安定した後、赤外線温度計で銅
製基板の温度を測定しながら基板をトーチに近づけ、９
００℃で２０分ダイヤモンド合成を行い、厚さ４０μｍ
のダイヤモンド振動板を製膜した。 放電終了３分後にチャンバをリークし、すでに基板
から剥離して基板の上に乗っているだけのダイヤモンド
振動板を取り出した。
製基板の温度を測定しながら基板をトーチに近づけ、９
００℃で２０分ダイヤモンド合成を行い、厚さ４０μｍ
のダイヤモンド振動板を製膜した。 放電終了３分後にチャンバをリークし、すでに基板
から剥離して基板の上に乗っているだけのダイヤモンド
振動板を取り出した。
【００３１】 基板の上面、側面、チャンバ内面等を
簡単に掃除し、基板を下げて、１０ -3torrまで排気した
後、上記以降を繰り返すことで、ダイヤモンド振動板
を連続して製造できる。 ＹＡＧレーザーを用いて振動板外周のバリを落とし
ダイヤモンド振動板を完成させた。
簡単に掃除し、基板を下げて、１０ -3torrまで排気した
後、上記以降を繰り返すことで、ダイヤモンド振動板
を連続して製造できる。 ＹＡＧレーザーを用いて振動板外周のバリを落とし
ダイヤモンド振動板を完成させた。
【００３２】このようにして製造したダイヤモンド振動
板を用いて製作した高温用スピーカの周波数特性を調べ
たところ、高域共振周波数は約３５kHz と、同様の形状
のチタン製スピーカの１０kHz に比べ大幅に高い。また
ダイヤモンド振動板の製膜時間は約２０分であり、従来
の熱フィラメント法の約４０時間に比べ１／１２０であ
る。さらに基板から剥離する時間が省けるので、振動板
製造にかかる時間は１／２００以下になる。製造コスト
については製造時間の短縮、工程の低減、簡素化、さら
に基板、フィラメント等補助材料の不要により、１／数
１００になると考えられる。ところで、このような試算
は熱フィラメント法で合成できた場合のことであるが、
口径６０mmものダイヤモンド振動板を熱フィラメント法
で製造することは、フィラメントの配置、調整の点か
ら、極めて困難であると考えられる。
板を用いて製作した高温用スピーカの周波数特性を調べ
たところ、高域共振周波数は約３５kHz と、同様の形状
のチタン製スピーカの１０kHz に比べ大幅に高い。また
ダイヤモンド振動板の製膜時間は約２０分であり、従来
の熱フィラメント法の約４０時間に比べ１／１２０であ
る。さらに基板から剥離する時間が省けるので、振動板
製造にかかる時間は１／２００以下になる。製造コスト
については製造時間の短縮、工程の低減、簡素化、さら
に基板、フィラメント等補助材料の不要により、１／数
１００になると考えられる。ところで、このような試算
は熱フィラメント法で合成できた場合のことであるが、
口径６０mmものダイヤモンド振動板を熱フィラメント法
で製造することは、フィラメントの配置、調整の点か
ら、極めて困難であると考えられる。
【００３３】実施例２ 図８に示すように、基板６１を超硬（ＷＣ−Ｃｕ）製の
凸型でボイスコイルボビンも一体となるものとし、トー
チ６０を振動板の軸から傾けた方向から照射出来るよう
なトーチ移動機構を持つ装置を用いて振動板の製造を行
った。図中９５はトーチ移動機構、９６はケーブル、配
管類である。なおトーチの構造、ガス循環系、基板回転
移動機構等は実施例１と同様である。基板の凸は口径６
０mm、高さ１５mm、ボイスコイルボビン部の高さは５mm
である。
凸型でボイスコイルボビンも一体となるものとし、トー
チ６０を振動板の軸から傾けた方向から照射出来るよう
なトーチ移動機構を持つ装置を用いて振動板の製造を行
った。図中９５はトーチ移動機構、９６はケーブル、配
管類である。なおトーチの構造、ガス循環系、基板回転
移動機構等は実施例１と同様である。基板の凸は口径６
０mm、高さ１５mm、ボイスコイルボビン部の高さは５mm
である。
【００３４】 装置全体を１０-3torrまで排気後、原
子濃度でアルゴン３２％、水素６６％、炭素２％となる
ようにアルゴン、水素、メタンをバッファータンクに６
気圧になるまで供給した。 第一プラズマガス２０ l／min 、第二プラズマガス
６０ l／min 、第一シールドガス２０ l／min 、第二シ
ールドガス２０ l／min 、第一アノード電流２０Ａ、第
二アノード電流６０Ａ、第三アノード電流４０Ａで放電
を開始し、圧力調整バルブをチャンバ内圧力５０torrと
なるようにした。
子濃度でアルゴン３２％、水素６６％、炭素２％となる
ようにアルゴン、水素、メタンをバッファータンクに６
気圧になるまで供給した。 第一プラズマガス２０ l／min 、第二プラズマガス
６０ l／min 、第一シールドガス２０ l／min 、第二シ
ールドガス２０ l／min 、第一アノード電流２０Ａ、第
二アノード電流６０Ａ、第三アノード電流４０Ａで放電
を開始し、圧力調整バルブをチャンバ内圧力５０torrと
なるようにした。
【００３５】 放電が安定した後、赤外線温度計で銅
製基板の温度を測定しながら基板をトーチに近づけ、９
００℃で２０分ダイヤモンド合成を行い、厚さ４０μｍ
のダイヤモンド振動板を製膜した。 放電終了３分後にチャンバをリークし、すでに基板
から剥離して基板の上に乗っているだけのダイヤモンド
振動板を取り出した。
製基板の温度を測定しながら基板をトーチに近づけ、９
００℃で２０分ダイヤモンド合成を行い、厚さ４０μｍ
のダイヤモンド振動板を製膜した。 放電終了３分後にチャンバをリークし、すでに基板
から剥離して基板の上に乗っているだけのダイヤモンド
振動板を取り出した。
【００３６】 基板の上面、側面、チャンバ内面等を
簡単に掃除し、基板を下げて、１０ -3torrまで排気した
後、上記以降を繰り返すことで、ダイヤモンド振動板
を連続して製造できる。 ＹＡＧレーザーを用いて振動板外周のバリを落とし
ダイヤモンド振動板を完成させた。
簡単に掃除し、基板を下げて、１０ -3torrまで排気した
後、上記以降を繰り返すことで、ダイヤモンド振動板
を連続して製造できる。 ＹＡＧレーザーを用いて振動板外周のバリを落とし
ダイヤモンド振動板を完成させた。
【００３７】このようにして製造したダイヤモンド振動
板を用いて製作した高温用スピーカの周波数特性を調べ
たところ、高域共振周波数は約３５kHz と、同様の形状
のチタン製スピーカの１０kHz に比べ大幅に高い。また
ダイヤモンド振動板の製膜時間は約２０分であり、従来
の熱フィラメント法の約４０時間に比べ１／１２０であ
る。さらに基板から剥離する時間が省けるので、振動板
製造にかかる時間は１／２００以下になる。製造コスト
については製造時間の短縮、工程の低減、簡素化、さら
に基板、フィラメント等補助材料の不要により、１／数
１００になると考えられる。ところでこのような試算は
熱フィラメント法で合成できた場合のことであるが、口
径６０mmものダイヤモンド振動板を熱フィラメント法で
製造することは、フィラメントの配置、調整の点から、
極めて困難であると考えられる。
板を用いて製作した高温用スピーカの周波数特性を調べ
たところ、高域共振周波数は約３５kHz と、同様の形状
のチタン製スピーカの１０kHz に比べ大幅に高い。また
ダイヤモンド振動板の製膜時間は約２０分であり、従来
の熱フィラメント法の約４０時間に比べ１／１２０であ
る。さらに基板から剥離する時間が省けるので、振動板
製造にかかる時間は１／２００以下になる。製造コスト
については製造時間の短縮、工程の低減、簡素化、さら
に基板、フィラメント等補助材料の不要により、１／数
１００になると考えられる。ところでこのような試算は
熱フィラメント法で合成できた場合のことであるが、口
径６０mmものダイヤモンド振動板を熱フィラメント法で
製造することは、フィラメントの配置、調整の点から、
極めて困難であると考えられる。
【００３８】実施例３ 図３Ｂに示したシングルアノードトーチを用い、あとは
実施例１と同様な装置、手順でダイヤモンド振動板の製
造を行った。なお基板はステンレスの表面にＴｉＣを厚
さ２μｍコーティングしたもので凹みの大きさは口径３
０mm、深さ５mmである。
実施例１と同様な装置、手順でダイヤモンド振動板の製
造を行った。なお基板はステンレスの表面にＴｉＣを厚
さ２μｍコーティングしたもので凹みの大きさは口径３
０mm、深さ５mmである。
【００３９】 装置全体を１０-3torrまで排気後、原
子濃度でアルゴン３３％、水素６６％、炭素１％となる
ようにアルゴン、水素、メタンをバッファータンクに６
気圧になるまで供給した。 プラズマガス４０ l／min 、放電電流６０Ａで放電
を開始し、圧力調整バルブをチャンバ内圧力５０torrと
なるようにした。
子濃度でアルゴン３３％、水素６６％、炭素１％となる
ようにアルゴン、水素、メタンをバッファータンクに６
気圧になるまで供給した。 プラズマガス４０ l／min 、放電電流６０Ａで放電
を開始し、圧力調整バルブをチャンバ内圧力５０torrと
なるようにした。
【００４０】 放電が安定した後、赤外線温度計で銅
製基板の温度を測定しながら基板をトーチに近づけ、９
００℃で３０分ダイヤモンド合成を行い、厚さ３０μｍ
のダイヤモンド振動板を製膜した。 放電終了３分後にチャンバをリークし、すでに基板
から剥離して基板の上に乗っているだけのダイヤモンド
振動板を取り出した。
製基板の温度を測定しながら基板をトーチに近づけ、９
００℃で３０分ダイヤモンド合成を行い、厚さ３０μｍ
のダイヤモンド振動板を製膜した。 放電終了３分後にチャンバをリークし、すでに基板
から剥離して基板の上に乗っているだけのダイヤモンド
振動板を取り出した。
【００４１】 基板の上面、側面、チャンバ内面等を
簡単に掃除し、基板を下げて、１０ -3torrまで排気した
後、上記以降を繰り返すことで、ダイヤモンド振動板
を連続して製造できる。 ＹＡＧレーザーを用いて振動板外周のバリを落とし
ダイヤモンド振動板を完成させた。
簡単に掃除し、基板を下げて、１０ -3torrまで排気した
後、上記以降を繰り返すことで、ダイヤモンド振動板
を連続して製造できる。 ＹＡＧレーザーを用いて振動板外周のバリを落とし
ダイヤモンド振動板を完成させた。
【００４２】このようにして製造したダイヤモンド振動
板を用いて製作した高温用スピーカの周波数特性を調べ
たところ、高域共振周波数は約８０kHz と、同様の形状
のチタン製スピーカの２０kHz に比べ大幅に高い。また
ダイヤモンド振動板の製膜時間は３０分であり、従来の
熱フィラメント法の約３０時間に比べ１／６０である。
さらに基板から剥離する時間が省けるので、振動板製造
にかかる時間は１／１００以下になる。製造コストにつ
いては製造時間の短縮、工程の低減、簡素化、さらに基
板、フィラメント等補助材料の不要により、１／数１０
０になると考えられる。
板を用いて製作した高温用スピーカの周波数特性を調べ
たところ、高域共振周波数は約８０kHz と、同様の形状
のチタン製スピーカの２０kHz に比べ大幅に高い。また
ダイヤモンド振動板の製膜時間は３０分であり、従来の
熱フィラメント法の約３０時間に比べ１／６０である。
さらに基板から剥離する時間が省けるので、振動板製造
にかかる時間は１／１００以下になる。製造コストにつ
いては製造時間の短縮、工程の低減、簡素化、さらに基
板、フィラメント等補助材料の不要により、１／数１０
０になると考えられる。
【００４３】実施例４ 実施例３と同様な装置で、ガス循環を行わずにアルゴン
と水素をプラズマガスとしてプラズマトーチに、メタン
を雰囲気ガスとして供給する方法でダイヤモンド振動板
の製造を行った。 装置全体を１０-3torrまで排気後、プラズマガスと
してアルゴンを１０ l／min 、水素を１０ l／min 、雰
囲気ガスとしてメタン０．３ l／min 流し、放電電流６
０Ａで放電を開始し、圧力調整バルブをチャンバ内圧力
５０torrとなるようにした。
と水素をプラズマガスとしてプラズマトーチに、メタン
を雰囲気ガスとして供給する方法でダイヤモンド振動板
の製造を行った。 装置全体を１０-3torrまで排気後、プラズマガスと
してアルゴンを１０ l／min 、水素を１０ l／min 、雰
囲気ガスとしてメタン０．３ l／min 流し、放電電流６
０Ａで放電を開始し、圧力調整バルブをチャンバ内圧力
５０torrとなるようにした。
【００４４】 放電が安定した後、赤外線温度計で銅
製基板の温度を測定しながら基板をトーチに近づけ、９
００℃で３０分ダイヤモンド合成を行い、厚さ３０μｍ
のダイヤモンド振動板を製膜した。 放電終了３分後にチャンバをリークし、すでに基板
から剥離して基板の上に乗っているだけのダイヤモンド
振動板を取り出した。
製基板の温度を測定しながら基板をトーチに近づけ、９
００℃で３０分ダイヤモンド合成を行い、厚さ３０μｍ
のダイヤモンド振動板を製膜した。 放電終了３分後にチャンバをリークし、すでに基板
から剥離して基板の上に乗っているだけのダイヤモンド
振動板を取り出した。
【００４５】 基板の上面、側面、チャンバ内面等を
簡単に掃除し、基板を下げて、１０ -3torrまで排気した
後、上記以降を繰り返すことで、ダイヤモンド振動板
を連続して製造できる。 ＹＡＧレーザーを用いて振動板外周のバリを落とし
ダイヤモンド振動板を完成させた。
簡単に掃除し、基板を下げて、１０ -3torrまで排気した
後、上記以降を繰り返すことで、ダイヤモンド振動板
を連続して製造できる。 ＹＡＧレーザーを用いて振動板外周のバリを落とし
ダイヤモンド振動板を完成させた。
【００４６】このようにして製造したダイヤモンド振動
板を用いて製作した高温用スピーカの周波数特性を調べ
たところ、高域共振周波数は約８０kHz で実施例３と同
様の特性であった。ダイヤモンド振動板の製造時間は実
施例２と同様で熱フィラメント法１／１００以下になる
が、ガスの消費量が多いため製造コストは実施例２の約
４倍となった。それでも熱フィラメント法に比べれば１
／数１０のコストである。
板を用いて製作した高温用スピーカの周波数特性を調べ
たところ、高域共振周波数は約８０kHz で実施例３と同
様の特性であった。ダイヤモンド振動板の製造時間は実
施例２と同様で熱フィラメント法１／１００以下になる
が、ガスの消費量が多いため製造コストは実施例２の約
４倍となった。それでも熱フィラメント法に比べれば１
／数１０のコストである。
【００４７】
【発明の効果】本発明のダイヤモンド振動板の製造方法
は、従来の熱フィラメント法を用いる方法に比べ、製造
時間、製造コストを１／数１０から１／数１００にする
ことができる。また熱フィラメント法では製造できない
大口径の振動板も製造することができる。
は、従来の熱フィラメント法を用いる方法に比べ、製造
時間、製造コストを１／数１０から１／数１００にする
ことができる。また熱フィラメント法では製造できない
大口径の振動板も製造することができる。
【図１】本発明によるプラズマジェットＣＶＤ法の原理
説明図である。
説明図である。
【図２】ガス循環系を含むプラズマジェットＣＶＤ装置
を示す。
を示す。
【図３】従来（３Ａ）及び本発明（３Ｂ）のプラズマト
ーチの断面図である。
ーチの断面図である。
【図４】プラズマトーチの陽極点付近のガス流速と炭素
付着の相関図である。
付着の相関図である。
【図５】実施例で用いたＤＣプラズマトーチの模式図で
ある。
ある。
【図６】実施例で用いたプラズマＣＶＤ装置の全体図で
ある。
ある。
【図７】実施例で用いたプラズマＣＶＤ装置のガス系統
図である。
図である。
【図８】実施例で用いた別のプラズマＣＶＤ装置を示
す。
す。
【図９】従来のダイヤモンド膜合成方法を示す。
１…ダイヤモンド膜 ２…Ｓｉ基板 ３…フィラメント ４…ガス ５…排気系 １２…プラズマトーチ １３…基板 １４…チャンバ １５…基板回転移動機構 １６…電源 １７…フィルタ １８…バルブ １９…真空ポンプ ２０…オイルトラップ ２１…コンプレッサ ２２…タンク ２３…ガス分析器 ２４…データ処理装置 ２５…ガスボンベ ２６…コントローラ ２７…補充ガス ３１…カソード ３２…アノード ３３…アーク ３４…陽極点 ３５…プラズマジェット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明石 忍 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (13)
- 【請求項１】 所定の形状の基板を準備する工程、ＤＣ
プラズマジェットＣＶＤ法で基板上にダイヤモンド膜を
堆積させる工程、製膜後基板温度が下がる過程でダイヤ
モンドと基板の熱膨張率の差によりダイヤモンド膜が自
動的に基板から剥離される工程を含むことを特徴とする
ダイヤモンド成形膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記基板の表面の材料が炭素と化合物及
び固溶体を生成しにくい金属又はセラミックスを主成分
とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記基板の表面の材料が銅、白金、金又
はこれらの合金を主成分とする金属又は炭化タングステ
ン、炭化チタン、窒化チタン又はこれらの複合材料を主
成分とする請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記ダイヤモンド膜がスピーカなどの振
動板である請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 炭素化合物を原料ガスとして化学気相合
成法でダイヤモンドを合成する工程と、ダイヤモンドの
合成に使用した後のガスを原料ガスの一部として再循環
する工程とを含むことを特徴とするダイヤモンドの気相
合成方法。 - 【請求項６】 再循環する前記ガスの組成をモニターし
て、原料ガスの組成を一定に保つ請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 前記化学気相合成法がＤＣプラズマジェ
ットＣＶＤ法である請求項５記載の方法。 - 【請求項８】 プラズマトーチの陽極点付近のガス流速
が５ｍ／ｓ以上である請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 減圧チャンバ内にＤＣプラズマトーチと
これに対向するダイヤモンド堆積用基板とを有し、該基
板が製品形状に符号する形状を有しかつ炭素と化合物お
よび固溶体をつくりにくい金属又はセラミックスを主成
分とすることを特徴とするダイヤモンド気相合成装置。 - 【請求項１０】 前記基板の表面の材料が銅、白金、金
又はこれらの合金を主成分とする金属又は炭化タングス
テン、炭化チタン、窒化チタン又はこれらの複合材料を
主成分とする請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 前記基板がスピーカなどの振動板の形
状に符号する請求項１０又は１１記載の装置。 - 【請求項１２】 減圧チャンバ内にＤＣプラズマトーチ
と、これに対向するダイヤモンド堆積用基板とを有し、
かつプラズマトーチへの原料ガス供給系と、減圧チャン
バからのガス排出系と、ガス排出系から原料ガス供給系
へガスを再循環させるガス再循環系とを有することを特
徴とするダイヤモンド気相合成装置。 - 【請求項１３】 ガス循環系がコンプレッサ、バッファ
タンクおよびガス組成分析器を有する請求項１２記載の
装置。
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