JPH08337497A - Vapor phase synthesis of diamond thin film - Google Patents

Vapor phase synthesis of diamond thin film

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JPH08337497A
JPH08337497A JP16823895A JP16823895A JPH08337497A JP H08337497 A JPH08337497 A JP H08337497A JP 16823895 A JP16823895 A JP 16823895A JP 16823895 A JP16823895 A JP 16823895A JP H08337497 A JPH08337497 A JP H08337497A
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JP
Japan
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discharge
thin film
diamond thin
discharge electrode
diamond
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Application number
JP16823895A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikio Noda
三喜男 野田
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Iwatani Industrial Gases Corp
Iwatani International Corp
Original Assignee
Iwatani Plantech Corp
Iwatani International Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To efficiently form high-quality-diamond by generating peak current having an instantaneously high peak at the time of rising of the electric discharge between electrodes, thereby omitting the pretreatment of a substrate and increasing the decomposition rate of gaseous raw materials. CONSTITUTION: An anode 8 installed in a reaction chamber 1 internally contains a heater 10 and thermocouples 9 and is so constituted that a base material 7 installed on the anode 8 can be heated. The anode 8 internally has a water cooling part 13 to allow the cooling of the base material 7. The base material 7 is heated by electron bombardment at the time of electric discharge and is, therefore, set at an arbitrary substrate temp. by commonly using the heating with heater and water cooling. Gaseous CH4 diluted with H2 is used for the gaseous raw material and is introduced into the reaction chamber after its flow rate is controlled by a mass flow controller 2. The inside of the chamber is evacuated by a vacuum pump 5 and the pressure is regulated to an arbitrary reaction pressure by the conductance of a discharge valve 4.

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、気相からダイヤモンド
薄膜を基板上に析出させる方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for depositing a diamond thin film from a gas phase on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ダイヤモンド薄膜の気相合成技術
が進展し、さまざまなダイヤモンド薄膜の作成方法が提
案されてきた。この作成方法を実用化する目的として
は、ダイヤモンドの硬度を利用した用途として超硬切削
工具上へのコーティングや、ヤング率の高さを利用した
用途としてスピーカーの振動板の製造等があげられる。
かかるダイヤモンド薄膜の作成方法としては、水素ガス
の減圧環境下において炭化水素ガスまたは炭化酸素ガス
の分解を利用して行なわれ、次にあげるような方法が従
来から知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, a vapor phase synthesis technique for diamond thin films has progressed, and various methods for producing diamond thin films have been proposed. The purpose of putting this production method into practical use is coating on a carbide cutting tool as an application utilizing the hardness of diamond, and manufacturing a diaphragm of a speaker as an application utilizing the high Young's modulus.
As a method for producing such a diamond thin film, decomposition of a hydrocarbon gas or a hydrocarbon oxygen gas is utilized under a reduced pressure environment of hydrogen gas, and the following methods have been conventionally known.

【0003】(1) 熱フィラメントCVD法は、タング
ステンフィラメントから放射される熱電子によってガス
を分解し、基板上にダイヤモンド薄膜を作成させる方法
である。 (2) マイクロ波プラズマCVD法は、マイクロ波プラ
ズマ中の高い電子温度によってガスを分解し、基板上に
ダイヤモンド薄膜を作成させる方法である。 (3) ECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマCV
D法は、磁場中でマイクロ波プラズマを発生させECR
を発生させることにより高密度プラズマを発生させ、基
板上にダイヤモンド薄膜を作成させる方法である。 (4) 直流プラズマCVD法においては、1kV〜10
kVという高電圧の直流によって発生されるアークプラ
ズマ中の高い電子温度と電子密度によって、ガスを分解
し、基板上にダイヤモンド膜を析出させる方法である。
(1) The hot filament CVD method is a method of decomposing gas by thermoelectrons emitted from a tungsten filament to form a diamond thin film on a substrate. (2) The microwave plasma CVD method is a method of decomposing gas by a high electron temperature in microwave plasma to form a diamond thin film on a substrate. (3) ECR (electron cyclotron resonance) plasma CV
The D method is to generate microwave plasma in a magnetic field to generate ECR.
Is a method of generating high-density plasma to generate a diamond thin film on the substrate. (4) In the DC plasma CVD method, 1 kV to 10
It is a method of decomposing a gas and depositing a diamond film on a substrate by high electron temperature and electron density in an arc plasma generated by a direct current having a high voltage of kV.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のダイヤモンド薄
膜の気相合成法としては上記のようになるが、おのおの
次のような課題が存在していた。 (1) 熱フィラメントCVD法では、タングステンヒー
ターが約2000℃に加熱されているために、タングス
テン自体の蒸気圧が高くなり、短時間で消耗したり、蒸
発したタングステンがダイヤモンド中に混入する問題が
ある。また、複数基材の処理や大面積基板の処理にあた
っては、タングステンヒーターを複雑な形状に張りめぐ
らせなければならず、取り扱いや条件出しが困難であ
る。さらに、基板の表面にダイヤモンド成膜させるにあ
たって、前処理として溶剤中でダイヤモンドパウダー等
を使って超音波振動による傷つけ処理を行なった基板表
面でないと、十分にダイヤモンド核が発生せず、ダイヤ
モンドを膜状に合成させるのが困難である。
The conventional vapor phase synthesis method for diamond thin films is as described above, but each has the following problems. (1) In the hot filament CVD method, since the tungsten heater is heated to about 2000 ° C., the vapor pressure of the tungsten itself becomes high, and there is a problem that the tungsten is consumed in a short time or evaporated tungsten is mixed into diamond. is there. Further, when processing a plurality of base materials or processing a large-area substrate, the tungsten heater must be stretched into a complicated shape, which makes handling and condition setting difficult. Furthermore, when forming a diamond film on the surface of the substrate, diamond nuclei will not be generated sufficiently and the diamond film will not be formed unless the substrate surface is pre-treated and damaged by ultrasonic vibration using diamond powder in a solvent. It is difficult to synthesize into a shape.

【0005】(2) マイクロ波プラズマCVD法では、
一般的な装置としては、マイクロ波の導波管中に石英管
を貫通させた構造のものが用いられている。ここで、反
応管内にマイクロ波が入射する範囲は導波管の断面寸法
により制限され、通常用いられる2.45GHz帯にお
いては、反応管の直径を約60mm以下にしかとれな
い。また、導波管の終端部をホーン状にひろげて容積の
大きい石英のベルジャーにマイクロ波を入射させる方法
も検討されているが、実際のダイヤモンド合成反応は数
10Torr程度の圧力条件で行ない、プラズマの大きさが
直径10〜20mm程度にピンチする。したがって、1
バッチあたりでせいぜい直径20mm程度の面積にしか
ダイヤモンド成膜ができない。また、基板表面の傷つけ
処理(前処理)が必要であることからも、実用的には向か
ないといえる。
(2) In the microwave plasma CVD method,
As a general apparatus, a structure in which a quartz tube is penetrated in a microwave waveguide is used. Here, the range in which the microwave enters the reaction tube is limited by the cross-sectional size of the waveguide, and in the 2.45 GHz band which is usually used, the diameter of the reaction tube can only be about 60 mm or less. Also, a method of expanding the end portion of the waveguide into a horn shape and injecting microwaves into a quartz bell jar with a large volume has been studied, but the actual diamond synthesis reaction is performed under a pressure condition of about several tens Torr, and plasma is generated. Pinch to a diameter of 10 to 20 mm. Therefore, 1
A diamond film can be formed only in an area having a diameter of about 20 mm per batch. In addition, since it is necessary to perform a treatment (pretreatment) on the surface of the substrate, it can be said that it is not practically suitable.

【0006】(3) ECRプラズマCVD法は、1×1
-4Torr程度の高真空領域でプラズマを発生させるた
め、通常のマイクロ波プラズマにくらべ高いプラズマ密
度で、プラズマを広げることができるが、大面積にわた
って広い磁場を発生させるため、大がかりな装置が必要
になることや、基板表面の傷つけ処理が必要であること
などから、実用的には向かないといえる。
(3) The ECR plasma CVD method uses 1 × 1
Since the plasma is generated in a high vacuum region of about 0 -4 Torr, the plasma can be spread at a higher plasma density than the normal microwave plasma, but a large magnetic field is generated over a large area, so that a large-scale device can be used. It is not suitable for practical use, because it is necessary and the surface of the substrate needs to be damaged.

【0007】(4) 直流プラズマCVD法においては、
基板を設置した陽極に、対向した陰極から電子衝撃が与
えられることにより、基板の傷つけ処理(前処理)なしに
ダイヤモンド成膜を行なうことが可能である。しかしな
がら、電極間には、常時高電圧を印加しているため、陽
極に複数個のランダムな形状の基材等を設置した場合、
特定の基材にアークが集中したり、放電が不安定な状態
になり、複数個の基材への成膜処理が困難である。ま
た、アーク放電が不安定で途切れるような状態になるた
め、原料ガスの分解率を上げることができず、非ダイヤ
モンド炭素が発生してしまうという問題もある。したが
って、実用的には向かない。
(4) In the DC plasma CVD method,
An electron impact is applied to the anode on which the substrate is placed from the opposite cathode, whereby the diamond film can be formed without damaging the substrate (pretreatment). However, since a high voltage is constantly applied between the electrodes, when a plurality of randomly shaped base materials etc. are installed on the anode,
The arc is concentrated on a specific substrate or the discharge becomes unstable, which makes it difficult to form a film on a plurality of substrates. In addition, since the arc discharge is unstable and is interrupted, the decomposition rate of the raw material gas cannot be increased and non-diamond carbon is generated. Therefore, it is not practically suitable.

【0008】本発明はかかる従来の問題点を解決しよう
とするもので、基板の前処理を省き、原料ガスの分解率
を高くして、高品質なダイヤモンド膜を効率的に作成で
きるようにした、実用的なダイヤモンド薄膜の作成方法
を提供することを目的とする。
The present invention is intended to solve such a conventional problem, and it is possible to efficiently prepare a high-quality diamond film by omitting the pretreatment of the substrate and increasing the decomposition rate of the raw material gas. An object of the present invention is to provide a practical method for producing a diamond thin film.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本第1発明では、平行平板電極を使用した直流プラ
ズマCVD法でのダイヤモンド薄膜の作成方法におい
て、可変変圧器と固定変圧器と整流装置とを直列に接続
して放電電極への電力供給回路を形成し、この電力供給
回路から放電電極にプラズマ発生のための印加電力を間
歇的に供給し、整流装置と並列にコンデンサを挿入する
ことによって、電極間での放電の立ち上がり時に瞬時的
な高いピークを持った尖頭電流を発生させるようにした
ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the first invention, a variable transformer and a fixed transformer are provided in a method of forming a diamond thin film by a direct current plasma CVD method using parallel plate electrodes. A rectifier is connected in series to form a power supply circuit to the discharge electrode, and the power supply circuit intermittently supplies the discharge electrode with applied power for plasma generation, and a capacitor is inserted in parallel with the rectifier. By doing so, a peak current having a momentary high peak is generated at the time of rising of discharge between the electrodes.

【0010】また、本第2発明では、平行平板電極を使
用した直流プラズマCVD法でのダイヤモンド薄膜の作
成方法において、可変変圧器、全波整流器、スイッチン
グ素子、固定変圧器、整流装置を直列に接続して放電電
極への電力供給回路を形成して放電電極にプラズマ発生
のための印加電力をパルス状の波形として供給し、整流
装置と並列にコンデンサを挿入することによって、電極
間での放電の立ち上がり時に瞬時的な高いピークを持っ
た尖頭電流を発生させるようにしたことを特徴としてい
る。
Further, according to the second aspect of the present invention, in the method of forming a diamond thin film by the direct current plasma CVD method using parallel plate electrodes, a variable transformer, a full wave rectifier, a switching element, a fixed transformer and a rectifying device are connected in series. By connecting to form a power supply circuit to the discharge electrodes and supplying the discharge electrodes with applied power for plasma generation in the form of a pulsed waveform, a capacitor is inserted in parallel with the rectifier to discharge between the electrodes. It is characterized in that a peak current with an instantaneously high peak is generated at the time of rising.

【0011】[0011]

【作用】本発明では、平行平板電極を使用した直流プラ
ズマCVD法でのダイヤモンド薄膜の作成方法におい
て、可変変圧器と固定変圧器と整流装置とを直列に接続
することにより形成した放電電極への電力供給回路で放
電電極にプラズマ発生のための印加電力を間歇的に供給
し、あるいは、可変変圧器、全波整流器、スイッチング
素子、固定変圧器、整流装置を直列に接続することによ
り形成した放電電極への電力供給回路で放電電極にプラ
ズマ発生のための印加電力をパルス状の波形として供給
し、整流装置と並列にコンデンサを挿入することによっ
て、電極間での放電の立ち上がり時に瞬時的な高いピー
クを持った尖頭電流を発生させるようにしていることか
ら、この尖頭電流によって電極間に発生するプラズマ中
に通常の放電では得られない高い電子温度・電子密度を
生じさせることができ、原料ガスを効率的に励起・分解
して高速に、高品質のダイヤモンド薄膜を成膜すること
ができるようになる。
In the present invention, in the method of forming a diamond thin film by the direct current plasma CVD method using the parallel plate electrodes, the variable electrode, the fixed transformer and the rectifier are connected in series to the discharge electrode formed. Discharge formed by intermittently supplying applied power for plasma generation to the discharge electrode in the power supply circuit, or by connecting a variable transformer, a full-wave rectifier, a switching element, a fixed transformer, and a rectifying device in series. The power supply circuit for the electrodes supplies the applied power for plasma generation to the discharge electrodes as a pulsed waveform, and by inserting a capacitor in parallel with the rectifier, the instantaneous high voltage at the start of discharge between the electrodes Since a peak current with a peak is generated, it is not possible with a normal discharge in the plasma generated between the electrodes due to this peak current. It is possible to generate high electron temperature and electron density that is not a raw material gas efficiently to the fast excitation and decompose, it is possible to deposit a high-quality diamond film.

【0012】ここで、電極に供給する電力としては、例
えば周波数50〜60Hzの商用電源を半波整流しその
間歇的な半波波形を用いたものでよく、あるいはパルス
発振回路によって形成した50〜1000Hzの間の方
形波パルスを用いたものでもよい。また、整流装置と並
列に挿入するコンデンサとしては、周波数に応じて整流
波形が平滑化されない程度に小さく、なおかつ充放電に
より電極間の放電の立ち上がりの瞬間に尖頭電流のピー
クが生じる程度に大きい静電容量値の高圧コンデンサが
好ましい。
Here, the electric power supplied to the electrodes may be, for example, a half-wave rectified commercial power supply having a frequency of 50 to 60 Hz and an intermittent half-wave waveform, or 50 to 50 formed by a pulse oscillation circuit. A square wave pulse between 1000 Hz may be used. Also, as a capacitor to be inserted in parallel with the rectifying device, it is small enough that the rectified waveform is not smoothed according to the frequency, and large enough that a peak of the peak current occurs at the moment of rising of discharge between the electrodes due to charging and discharging. A high-voltage capacitor having a capacitance value is preferable.

【0013】そして、本発明方法は基本的には直流プラ
ズマであるため次のような作用があげられる。真空反応
容器中に炭化水素または炭化酸素と水素の混合ガスを導
入し、数10〜100Torr程度の雰囲気で電極間に発生
したグロー放電は、電流を増加させるにつれて熱プラズ
マ状態になり、基材または基板は0.5A/cm2以上の
電流密度があればヒーター加熱なしで十分700〜80
0℃にプラズマ加熱される。特に低温成膜させる必要が
ある場合は陽極を水冷し、基材の熱容量が大きい場合な
どは逆に補助的にヒーター加熱することによって任意の
反応温度に調節することもできる。また、このグロー放
電中においては、基材または基板に対する電子衝撃が強
いため、通常、マイクロ波プラズマCVDや熱フィラメ
ントCVDを行なうときの基板表面の前処理、すなわち
ダイヤモンドパウダー等による傷つけ処理を行なうこと
なく、十分にダイヤモンドを核発生させることができ
る。
Since the method of the present invention is basically a direct current plasma, it has the following effects. Introducing a hydrocarbon or a mixed gas of hydrocarbon oxygen and hydrogen into a vacuum reaction vessel, glow discharge generated between electrodes in an atmosphere of about several tens to 100 Torr becomes a thermal plasma state as the current increases, If the substrate has a current density of 0.5 A / cm 2 or more, it is sufficiently 700-80 without heating with a heater.
Plasma heated to 0 ° C. In particular, when it is necessary to form a film at a low temperature, the anode can be water-cooled, and conversely, when the heat capacity of the substrate is large, it can be adjusted to an arbitrary reaction temperature by auxiliary heating with a heater. Further, during this glow discharge, electron impact on the base material or substrate is strong, so normally, pretreatment of the substrate surface at the time of performing microwave plasma CVD or hot filament CVD, that is, scratch treatment with diamond powder or the like is required. Nonetheless, diamond can be sufficiently nucleated.

【0014】さらに、直流プラズマが間歇的ないしはパ
ルス状の放電で、なおかつ電力供給回路に整流装置と並
列に適当な静電容量値の高圧コンデンサを挿入すること
により次のような作用がある。通常の半波整流の場合、
交流電力を整流素子で整流後、十分に大きい静電容量値
のコンデンサをアース電位との間に挿入することによ
り、間歇的な半波整流波形はコンデンサによる十分な充
放電作用のため、図11(A)に示すように波形が平滑化
され、安定した直流電圧になる。したがって、十分に大
きな静電容量値をもったコンデンサを挿入した電源を用
いると、電極間の放電が安定した状態では放電電流は一
定になるので、図11(B)に示したように一定した放電
電流の流れる直流プラズマになることになる。
Further, the DC plasma is an intermittent or pulsed discharge, and a high-voltage capacitor having an appropriate capacitance value is inserted in parallel with the rectifier in the power supply circuit, which has the following effect. For normal half-wave rectification,
After the AC power is rectified by the rectifying element, a capacitor having a sufficiently large capacitance value is inserted between the capacitor and the ground potential, so that the intermittent half-wave rectification waveform is sufficiently charged and discharged by the capacitor. As shown in (A), the waveform is smoothed and a stable DC voltage is obtained. Therefore, when a power source having a capacitor having a sufficiently large capacitance value is used, the discharge current becomes constant in the state where the discharge between the electrodes is stable, and therefore the discharge current is constant as shown in FIG. 11 (B). It becomes a direct current plasma through which a discharge current flows.

【0015】一方、このコンデンサがないとき、もしく
は静電容量値が十分に小さいと、充放電作用がなくな
り、電極には半波整流波形が印加されるため、電極間の
放電が間歇的におこなわれ、1周期の間において放電開
始まで放電電流が流れずに図12(A)に示すように半波
波形電圧が立ち上がりはじめるが、放電を開始すると同
時に放電電流は図12(B)に示すように半波波形に即し
て流れ始め電圧は降下することになる。すなわち、半波
整流の場合は間歇的な半波が、パルス発振器を用いた場
合はパルス波形がそのまま出力されて、間歇プラズマな
いしはパルスプラズマが生じる。この場合、間歇的ない
しはパルス状の放電のあいだに生じるアフターグローの
作用によって、直流放電にくらべ生成するダイヤモンド
薄膜の結晶性をよくすることができる。しかし、放電電
流のピーク値は直流放電の場合と大きく変わらないた
め、プラズマ中のエネルギーにも顕著な差異はみられな
い。
On the other hand, when this capacitor is not provided or when the electrostatic capacitance value is sufficiently small, the charging / discharging action disappears and the half-wave rectified waveform is applied to the electrodes, so that the discharge between the electrodes is intermittent. The discharge current does not flow until the discharge starts in one cycle, and the half-wave waveform voltage starts rising as shown in FIG. 12 (A), but at the same time when the discharge starts, the discharge current is as shown in FIG. 12 (B). Then, the voltage starts to flow in accordance with the half-wave waveform and the voltage drops. That is, in the case of half-wave rectification, an intermittent half wave is output, and in the case of using a pulse oscillator, a pulse waveform is output as it is, and intermittent plasma or pulse plasma is generated. In this case, the crystallinity of the diamond thin film formed can be improved by the action of afterglow that occurs during intermittent or pulsed discharge, as compared with direct current discharge. However, since the peak value of the discharge current is not much different from that in the case of DC discharge, there is no significant difference in the energy in the plasma.

【0016】さらに本発明によれば、この電源出力に挿
入する静電容量値を、周波数に応じて整流波形が平滑化
されない程度に小さく、しかしある程度充放電できるく
らいに大きい静電容量値の高圧コンデンサを入れると、
図13(A)に見られるように放電開始までは静電容量値
の小さい場合と同様であるが、図13(B)に示すように
放電開始とともにコンデンサの充放電作用によって過渡
的に高いピークの尖頭電流が電極間に流れて放電(tp)が
立ち上がり、そのあとは半波波形に即して放電電流が流
れる。したがって、間歇的ないしはパルス状の放電にお
いて、放電開始直後にプラズマ中の電子温度と電子密度
がともに著しく高い状態が瞬間的に発生し、通常の直流
放電や間歇放電ないしはパルス放電にくらべ効率的に高
いエネルギーで原料ガスを解離・反応させることがで
き、結晶性のよいダイヤモンド膜を合成することができ
る。たとえば、周波数50Hzの商用電源を用い、十分
に大きな静電容量値の高圧コンデンサを用い直流放電さ
せた場合と、その静電容量値を0.5μFとして、間歇
放電させた場合を比較すると、プラズマ中の電子温度と
電子密度の平均的な測定値は表1に示すようになり、間
歇放電にすることにより電子温度は若干高くなるが、電
子密度はほぼ同じくらいである。
Further, according to the present invention, the capacitance value inserted into the output of the power supply is small enough not to smooth the rectified waveform according to the frequency, but high enough to permit charging and discharging to some extent. If you insert a capacitor,
As shown in FIG. 13 (A), it is similar to the case where the capacitance value is small until the start of discharge, but as shown in FIG. 13 (B), a transiently high peak occurs due to the charge / discharge action of the capacitor as the discharge starts. A peak current flows between the electrodes, causing a discharge (tp) to rise, after which the discharge current flows in accordance with the half-wave waveform. Therefore, in the intermittent or pulsed discharge, a state in which both the electron temperature and the electron density in the plasma are significantly high immediately after the start of discharge is generated instantaneously, and it is more efficient than ordinary DC discharge, intermittent discharge or pulsed discharge. The raw material gas can be dissociated and reacted with high energy, and a diamond film with good crystallinity can be synthesized. For example, comparing the case of using a commercial power supply with a frequency of 50 Hz with a high-voltage capacitor with a sufficiently large capacitance value for direct current discharge and the case of intermittent discharge with the capacitance value of 0.5 μF, plasma The average measured values of the electron temperature and the electron density in the inside are as shown in Table 1. The electron temperature is slightly increased by intermittent discharge, but the electron density is almost the same.

【0017】◆

【表1】 [Table 1]

【0018】しかし、間歇放電において時間的な電子温
度と電子密度の変化をくらべると、図14に示すように
尖頭波形のピークに対応した電子温度と電子密度の瞬間
的なピークがあり、この部分において通常の直流放電や
間歇的な放電の電子温度8〜11eV、電子密度 1.0
〜1.2×1012cm-3 に対し、瞬間的に電子温度約3
00eV、電子密度100〜200×1012cm-3
著しく高いエネルギー状態が発生する。なお、充放電作
用に必要な静電容量値は整流波形の周波数によって変化
し、周波数が高いほどより小さい容量になる。しかしな
がら、周波数が高くなるほど静電容量が小さくなり、充
放電時間が短くなるため、尖頭電流が小さくなり、本発
明の効果が得られにくくなる。周波数可変のパルス発振
回路を用いた実験によると、100〜1000Hzの間
の周波数において、周波数が低いと結晶性はよいが成長
速度の低い傾向が、周波数が高いと結晶性は落ちるが成
長速度の速い傾向が現われ、周波数500Hz付近にお
いてもっとも、結晶性と成長速度のバランスのとれた状
態が確認できた。周波数50Hzの商用電源を半波整流
した場合も含めると、実用的にはダイヤモンド薄膜の用
途により、50〜1000Hzの間の周波数において結
晶性のよいダイヤモンド薄膜を作成することができる。
However, when the changes in the electron temperature and the electron density with time in the intermittent discharge are compared, there are instantaneous peaks of the electron temperature and the electron density corresponding to the peaks of the peak waveform as shown in FIG. Electron temperature of normal DC discharge or intermittent discharge in the part is 8 to 11 eV, electron density is 1.0
〜1.2 × 10 12 cm -3 , the electron temperature is about 3 instantaneously.
A very high energy state of 00 eV and an electron density of 100 to 200 × 10 12 cm −3 is generated. It should be noted that the capacitance value required for the charging / discharging action changes depending on the frequency of the rectified waveform, and the higher the frequency, the smaller the capacitance. However, as the frequency becomes higher, the electrostatic capacity becomes smaller and the charging / discharging time becomes shorter, so that the peak current becomes smaller and the effect of the present invention is hard to be obtained. According to an experiment using a variable frequency pulse oscillation circuit, at a frequency between 100 and 1000 Hz, a low frequency has good crystallinity but a low growth rate, and a high frequency has low crystallinity but a low growth rate. A fast tendency appeared, and it was confirmed that the crystallinity and the growth rate were in the most balanced state near the frequency of 500 Hz. Including the case where half-wave rectification of a commercial power source having a frequency of 50 Hz is also included, a diamond thin film having good crystallinity at a frequency of 50 to 1000 Hz can be practically formed depending on the use of the diamond thin film.

【0019】[0019]

【実施例1】図1は、本発明のダイヤモンド薄膜の気相
合成法に用いる直流プラズマCVD装置の構成図で、周
波数50〜60Hzの商用電源を昇圧させ半波整流した
電力を印加した間歇放電を利用したものである。反応室
(1)内に設置した陽極(8)は内部にヒーター(10)と熱電
対(9)とを内蔵し、陽極(8)上に設置した基材(7)を加
熱できるようになっている。また、陽極(8)は内部に水
冷部(13)をもち、基材(7)を冷却することもできるよう
にしてある。基材(7)は放電時の電子衝撃によっても加
熱されるので、ヒーター加熱あるいは水冷を兼用して任
意の基板温度に設定する。原料ガスはH2希釈のCH4
スをマスフローコントローラー(2)によって流量制御し
て反応室内に導入し、真空ポンプ(5)によって排気し、
排気バルブ(4)のコンダクタンスにより任意の反応圧力
に調整する。
EXAMPLE 1 FIG. 1 is a block diagram of a direct current plasma CVD apparatus used in the vapor phase synthesis method of a diamond thin film of the present invention, in which a commercial power source having a frequency of 50 to 60 Hz is boosted and half-wave rectified power is applied to intermittent discharge. Is used. Reaction chamber
The anode (8) installed in (1) has a heater (10) and a thermocouple (9) built therein so that the base material (7) installed on the anode (8) can be heated. . Further, the anode (8) has a water cooling part (13) inside so that the base material (7) can be cooled. Since the base material (7) is also heated by electron impact at the time of discharge, it is set to an arbitrary substrate temperature by heating with a heater or cooling with water. Raw material gas introducing CH 4 gas diluted with H 2 to the reaction chamber by a flow rate controlled by the mass flow controller (2), and evacuated by a vacuum pump (5),
The reaction pressure is adjusted to an arbitrary value by the conductance of the exhaust valve (4).

【0020】プラズマを発生させるための電力として、
周波数50〜60Hzの商用電源(200V)(19)を1次
電圧200V:2次電圧0〜240Vのスライドレギュ
レータ(18)で調整した電圧を、さらに1次電圧240
V:2次電圧6000Vの高圧トランスで昇圧し、これ
を高圧整流素子(16)で負電圧に半波整流し、0.5〜2.
0μFの高圧コンデンサ(15)と並列に直列抵抗(14)を介
して陰極(6)に印加する。
As electric power for generating plasma,
The commercial power source (200 V) (19) with a frequency of 50 to 60 Hz is adjusted with the primary voltage 200 V: the slide regulator (18) with a secondary voltage of 0 to 240 V, and the primary voltage 240
V: boosted by a high voltage transformer of secondary voltage 6000V, half-wave rectified by a high voltage rectifying element (16) to a negative voltage, 0.5-2.
It is applied to the cathode (6) through a series resistor (14) in parallel with a 0 μF high voltage capacitor (15).

【0021】この装置構成によって、半波整流波形を平
滑化した直流放電の場合と、本実施例による間歇放電の
場合を、圧力150Torr、基板温度700℃、CH4
2比率が1%と3%の条件において比較した。図2は
CH4/H2比率(Cm)が1%の場合、図3はCH4/H2
比率(Cm)が3%の場合を示す。そして、各図において
(a)は間歇放電で、また(b)は直流放電でそれぞれ作成
したダイヤモンド薄膜のSEM写真である。CH4/H2
比率が1% のときは、間歇放電でも直流放電でも結晶
性のよい成長をしているが、CH4/H2比率が3%にな
ると、直流放電では結晶の自形がくずれているのに対
し、間歇放電では自形のよい多結晶薄膜であることがわ
かる。これはラマンスペクトルをくらべても明らかで、
図4に示すCH4/H2比率が1%のときには、間歇放電
の場合(a)と直流放電(b)とは、ともに1333cm-1
付近に明確なダイヤモンドのスペクトルが現われてい
る。ところが図5に示すCH4/H2比率が3%のときに
は、間歇放電の場合(a)には明確なダイヤモンドのスペ
クトルが見られるが、直流放電の場合(b)にはダイヤモ
ンドのスペクトルは不明確になっている。また、1%と
3%での直流放電の場合にともに1500cm-1付近に
みられるブロードなピークが、間歇放電の場合には小さ
くなっている。これは膜中のアモルファスカーボンが間
歇放電では少ないことを表わしている。
With this device configuration, a pressure of 150 Torr, a substrate temperature of 700 ° C., and CH 4 / CH 4 are used in the case of DC discharge in which the half-wave rectified waveform is smoothed and in the case of intermittent discharge according to this embodiment.
A comparison was made under the conditions where the H 2 ratio was 1% and 3%. 2 shows the case where the CH 4 / H 2 ratio (Cm) is 1%, and FIG. 3 shows CH 4 / H 2
The case where the ratio (Cm) is 3% is shown. And in each figure
(a) is an SEM photograph of a diamond thin film produced by intermittent discharge, and (b) is an SEM photograph of a diamond thin film produced by direct current discharge. CH 4 / H 2
When the ratio is 1%, the crystallinity grows with good intermittent or direct current discharge, but when the CH 4 / H 2 ratio becomes 3%, the self-form of the crystal is broken in the direct current discharge. On the other hand, it is understood that the intermittent discharge is a polycrystalline thin film having a good self-shape. This is clear compared to the Raman spectrum,
When the CH 4 / H 2 ratio shown in FIG. 4 is 1%, the intermittent discharge (a) and the direct current discharge (b) are both 1333 cm −1.
A clear diamond spectrum appears in the vicinity. However, when the CH 4 / H 2 ratio shown in FIG. 5 is 3%, a clear diamond spectrum is observed in the case of intermittent discharge (a), but no diamond spectrum is observed in the case of direct current discharge (b). It is clear. In addition, the broad peaks seen around 1500 cm -1 in both cases of DC discharge at 1% and 3% are small in the case of intermittent discharge. This means that the amount of amorphous carbon in the film is small in the intermittent discharge.

【0022】このように、本実施例によればプラズマ中
に瞬間的に電子温度と電子密度の著しく高い状態を発生
させるため、炭化水素または炭化酸素(本実施例ではC
4)と水素分子を高い効率で解離し、発生した原子状水
素による合成膜のエッチング作用を促進して、黒鉛の結
合状態を取り除いて結晶性のよいダイヤモンド薄膜を作
成できるということである。したがって、本実施例によ
る間歇放電によって、結晶性のよいダイヤモンド薄膜を
作成できることが明らかである。
As described above, according to the present embodiment, since a state in which the electron temperature and the electron density are extremely high is instantaneously generated in the plasma, hydrocarbon or oxygen (C in this embodiment is C
H 4 ) and hydrogen molecules are dissociated with high efficiency, the etching action of the synthetic film by the generated atomic hydrogen is promoted, and the bonded state of graphite can be removed to form a diamond thin film with good crystallinity. Therefore, it is apparent that the diamond thin film having good crystallinity can be formed by the intermittent discharge according to this example.

【0023】[0023]

【実施例2】図6は、本発明のダイヤモンド薄膜の気相
合成法に用いる直流プラズマCVD装置の構成図で、実
施例1の装置構成をもとに、高圧トランスの1次側に1
00〜1000Hz間の任意の周期に可変可能なパルス
発振回路を組み込んだスイッチング回路を構成し、プラ
ズマ発生電力としてパルス電力を用いたパルスプラズマ
CVD装置である。
[Embodiment 2] FIG. 6 is a block diagram of a direct current plasma CVD apparatus used in the vapor phase synthesis method of a diamond thin film according to the present invention.
This is a pulse plasma CVD apparatus in which a switching circuit incorporating a pulse oscillating circuit that can be changed at an arbitrary cycle between 00 and 1000 Hz is configured and pulse power is used as plasma generation power.

【0024】実施例1と同様に反応室(1)内に設置した
陽極(8)は内部にヒーター(10)と熱電対(9)を内蔵し、
陽極(8)上に設置した基材(7)を加熱できるようになっ
ている。また、陽極(8)は内部に水冷部(13)をもち、基
材(7)を冷却することもできる。基材(7)は放電時の電
子衝撃によっても加熱されるので、ヒーター加熱あるい
は水冷を兼用して任意の基板温度に設定する。原料ガス
はH2希釈のCH4ガスをマスフローコントローラー(2)
によって流量制御して反応室(1)内に導入し、真空ポン
プ(5)によって排気し、排気バルブ(4)のコンダクタン
スにより任意の反応圧力に調整する。プラズマを発生さ
せるための電力として、パルス発振回路(21)により周期
1〜10msの任意のパルスを発振させ、これをドライバ
回路(22)で増幅して、商用電源(19)をスライドレギュレ
ータ(18)とブリッジダイオード(20)で整流した任意の直
流電圧を高圧トランス(17)とスイッチングトランジスタ
(23)によるスイッチング回路で、高電圧パルスとして発
生させる。これを高圧整流素子(16)で負電圧に半波整流
し、0.02〜2.0μFの高圧コンデンサ(15)と並列に
直列抵抗(14)を介して陰極(6)に印加する。
As in Example 1, the anode (8) installed in the reaction chamber (1) has a heater (10) and a thermocouple (9) inside,
The base material (7) placed on the anode (8) can be heated. Further, the anode (8) has a water cooling part (13) inside, and can also cool the substrate (7). Since the base material (7) is also heated by electron impact at the time of discharge, it is set to an arbitrary substrate temperature by heating with a heater or cooling with water. Source gas mass flow controllers to CH 4 gas diluted with H 2 (2)
It is introduced into the reaction chamber (1) by controlling the flow rate by means of the vacuum pump (5), exhausted by the vacuum pump (5), and adjusted to an arbitrary reaction pressure by the conductance of the exhaust valve (4). As electric power for generating plasma, a pulse oscillation circuit (21) oscillates an arbitrary pulse having a period of 1 to 10 ms, the driver circuit (22) amplifies the pulse, and a commercial power supply (19) is used as a slide regulator (18). ) And a bridge diode (20) rectify any DC voltage and a high voltage transformer (17) and a switching transistor.
It is generated as a high voltage pulse by the switching circuit according to (23). This is half-wave rectified to a negative voltage by a high voltage rectifying element (16) and applied to a cathode (6) in parallel with a high voltage capacitor (15) of 0.02 to 2.0 μF via a series resistor (14).

【0025】この装置構成によって、半波整流波形を平
滑化した直流放電の場合と、本実施例によるパルス放電
の場合を、圧力150Torr、基板温度600℃、CH4
/H2比率が3%の条件において比較した。図7は、
(a)はパルス放電を用いた場合、(b)は直流放電を用い
た場合で、それぞれ作成したダイヤモンド薄膜のSEM
写真である。ここで本実施例によるパルス放電のほうが
直流放電よりも結晶性のよい成長をしている。このとき
のラマンスペクトルを図8に示す。パルス放電の場合
(a)と、直流放電の場合(b)とを比べると、ともに13
33cm-1付近にダイヤモンドのスペクトルがみられる
が、直流放電の場合(b)に見られる1600cm-1付近
のブロードなピークが、パルス放電の場合(a)では15
00cm-1付近にシフトしている。これは膜中に混在す
るアモルファスカーボンの成分中でダイヤモンドの結合
状態であるSP3結合と黒鉛の結合状態であるSP2結合
の混成状態において、パルス放電によりSP3結合の占
める比率が高くなっていることを示している。
With this device configuration, a pressure of 150 Torr, a substrate temperature of 600 ° C., and a CH 4 of 4
The comparison was made under the condition that the / H 2 ratio was 3%. FIG.
(a) is the case of using pulse discharge, (b) is the case of using direct current discharge, SEM of the diamond thin film that was respectively prepared
It is a photograph. Here, the pulse discharge according to the present embodiment grows with better crystallinity than the direct current discharge. The Raman spectrum at this time is shown in FIG. In case of pulse discharge
Comparing (a) and (b) in the case of DC discharge, both are 13
The diamond spectrum is found around 33 cm -1, but the broad peak around 1600 cm -1 seen in the case of DC discharge (b) is 15 in the case of pulse discharge (a).
It has shifted to around 00 cm -1 . This is because the ratio of SP 3 bonds occupied by the pulse discharge becomes high in the mixed state of the SP 3 bond which is the bond state of diamond and the SP 2 bond which is the bond state of graphite in the amorphous carbon component mixed in the film. It indicates that

【0026】すなわち、本実施例によればプラズマ中に
瞬間的に電子温度と電子密度の著しく高い状態を発生さ
せるため、炭化水素または炭化酸素(本実施例ではC
4)と水素分子を高い効率で解離し、発生した原子状水
素による合成膜のエッチング作用を促進して、黒鉛の結
合状態を取り除いて結晶性のよいダイヤモンド薄膜を作
成できるということである。
That is, according to this embodiment, since a state in which the electron temperature and the electron density are extremely high is generated instantaneously in the plasma, hydrocarbon or oxygen (C in this embodiment is C
H 4 ) and hydrogen molecules are dissociated with high efficiency, the etching action of the synthetic film by the generated atomic hydrogen is promoted, and the bonded state of graphite can be removed to form a diamond thin film with good crystallinity.

【0027】また、この装置構成により上記作成条件に
よって、その特徴を生かして周波数を(a)100Hz、
(b)500Hz、(c)1000Hzと変えて比較したの
が、図9のSEM写真と図10のラマンスペクトルであ
る。ここではSEM写真で見るように500Hzにおい
てもっとも結晶性のよい膜成長が見られる。ラマンスペ
クトルによれば、1333cm-1付近のダイヤモンドの
ピークがもっとも明確で、ブロードなピークがダイヤモ
ンドのピークにシフトしているのは100Hzにおいて
であるが、SEM写真によれば結晶性はよいものの結晶
が少なく膜にまで成長するには時間がかかる。すなわ
ち、パルス放電の周波数が低いと結晶性はよいが成長速
度は遅く、周波数が高いと結晶性は悪くなるが成長速度
が速くなるという傾向がうかがえる。
With this device configuration, the frequency is (a) 100 Hz, making the best use of the characteristics under the above-mentioned preparation conditions.
The SEM photograph of FIG. 9 and the Raman spectrum of FIG. 10 are compared by changing (b) 500 Hz and (c) 1000 Hz. Here, as seen in the SEM photograph, film growth with the best crystallinity is seen at 500 Hz. According to the Raman spectrum, the peak of diamond at around 1333 cm -1 is the most clear, and the broad peak is shifted to the peak of diamond at 100 Hz. According to the SEM photograph, the crystallinity is good but the crystal is good. However, it takes time to grow into a film. That is, it can be seen that when the frequency of the pulse discharge is low, the crystallinity is good but the growth rate is slow, and when the frequency is high, the crystallinity is poor but the growth rate is high.

【0028】したがって、本実施例によればパルス放電
の周波数の設定によって膜質を制御することができる。
また、本実施例と実施例1の間歇放電の周波数50Hz
の効果を総合すると、間歇放電またはパルス放電の周波
数50〜500Hzのあいだにおいて、特に結晶性のよ
いダイヤモンド薄膜を作成することができるといえる。
Therefore, according to this embodiment, the film quality can be controlled by setting the frequency of the pulse discharge.
In addition, the frequency of intermittent discharge of the present embodiment and the first embodiment is 50 Hz.
It can be said that the diamond thin film having particularly good crystallinity can be formed in the frequency range of intermittent discharge or pulse discharge of 50 to 500 Hz.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば次の効果が期待できる。 (1)基板の前処理を省いてダイヤモンド薄膜を作成で
きる。 (2)原料ガスを効率的に分解・反応させてダイヤモン
ド膜を作成できる。 (3)黒鉛やアモルファスカーボンの混成するのを抑
え、高品質なダイヤモンド膜を作成できる。 (4)間歇放電またはパルス放電の周波数50〜500
Hzのあいだにおいて、特に結晶性のよいダイヤモンド
薄膜を作成することができるといえる。
According to the present invention, the following effects can be expected. (1) The diamond thin film can be formed by omitting the pretreatment of the substrate. (2) A diamond film can be formed by efficiently decomposing and reacting a raw material gas. (3) It is possible to suppress the mixture of graphite and amorphous carbon and to form a high quality diamond film. (4) Frequency of intermittent discharge or pulse discharge 50 to 500
It can be said that a diamond thin film having particularly good crystallinity can be formed in the range of Hz.

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

【図1】ダイヤモンド薄膜の気相合成法に用いる直流プ
ラズマCVD装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a DC plasma CVD apparatus used for a vapor phase synthesis method of a diamond thin film.

【図2】メタン濃度1%のときのSEM写真であり、
(a)は間歇放電時、(b)は直流放電時を示す。
FIG. 2 is a SEM photograph at a methane concentration of 1%,
(a) shows intermittent discharge, and (b) shows direct current discharge.

【図3】メタン濃度3%のときのSEM写真であり、
(a)は間歇放電時、(b)は直流放電時を示す。
FIG. 3 is an SEM photograph at a methane concentration of 3%,
(a) shows intermittent discharge, and (b) shows direct current discharge.

【図4】メタン濃度1%のときのラマンスペクトルであ
る。
FIG. 4 is a Raman spectrum at a methane concentration of 1%.

【図5】メタン濃度3%のときのラマンスペクトルであ
る。
FIG. 5 is a Raman spectrum at a methane concentration of 3%.

【図6】ダイヤモンド薄膜の気相合成法に用いる別実施
例の直流プラズマCVD装置の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a direct current plasma CVD apparatus of another embodiment used in a vapor phase synthesis method of a diamond thin film.

【図7】メタン濃度3%のときのSEM写真であり、
(a)は間歇放電時、(b)は直流放電時を示す。
FIG. 7 is an SEM photograph at a methane concentration of 3%,
(a) shows intermittent discharge, and (b) shows direct current discharge.

【図8】メタン濃度3%のときのラマンスペクトルであ
る。
FIG. 8 is a Raman spectrum at a methane concentration of 3%.

【図9】周波数を変えた状態でのSEM写真であり、
(a)は100Hz時、(b)は500Hz時、(c)は1
000Hz時を示す。
FIG. 9 is an SEM photograph with the frequency changed,
(a) is 100Hz, (b) is 500Hz, (c) is 1
000 Hz is shown.

【図10】周波数を変えた状態でのラマンスペクトル図
である。
FIG. 10 is a Raman spectrum diagram with the frequency changed.

【図11】コンデンサの静電容量が大きい場合の電圧と
電流の状態図である。
FIG. 11 is a state diagram of voltage and current when the capacitance of the capacitor is large.

【図12】コンデンサの静電容量が小さい場合の電圧と
電流の状態図である。
FIG. 12 is a state diagram of voltage and current when the capacitance of the capacitor is small.

【図13】適当な静電容量のコンデンサを使用した場合
の電圧と電流の状態図である。
FIG. 13 is a state diagram of voltage and current when a capacitor having an appropriate capacitance is used.

【図14】電子温度と電子密度の変化を示すグラフであ
る。 1…反応室、2…マスフローコントローラー、3…原料
ガス導入バルブ、4…排気バルブ、5…真空ポンプ、6
…陰極、7…基板または基材、8…陽極、9…熱電対、
10…ヒーター、11…ヒーター電源、12…温度モニター、
13…陽極水冷部、14…直列抵抗、15…高圧コンデンサ、
16…高圧整流素子、17…高圧トランス、18…スライドレ
ギュレータ、19…商用電源、20…ブリッジダイオード、
23…スイッチングトランジスタ、21…パルス発振回路、
22…ドライバ回路、23…スイッチングトランジスタ。
FIG. 14 is a graph showing changes in electron temperature and electron density. 1 ... Reaction chamber, 2 ... Mass flow controller, 3 ... Raw material gas introduction valve, 4 ... Exhaust valve, 5 ... Vacuum pump, 6
... cathode, 7 ... substrate or base material, 8 ... anode, 9 ... thermocouple,
10 ... Heater, 11 ... Heater power supply, 12 ... Temperature monitor,
13 ... Anode water cooling part, 14 ... Series resistance, 15 ... High voltage condenser,
16 ... High voltage rectifier, 17 ... High voltage transformer, 18 ... Slide regulator, 19 ... Commercial power supply, 20 ... Bridge diode,
23 ... Switching transistor, 21 ... Pulse oscillation circuit,
22 ... Driver circuit, 23 ... Switching transistor.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平行平板電極を使用した直流プラズマC
VD法によるダイヤモンド薄膜の作成において、 放電電極への電力供給回路を可変変圧器と固定変圧器と
整流装置とを直列に接続して形成して放電電極にプラズ
マ発生のための印加電力を間歇的に供給し、整流装置と
並列にコンデンサを挿入することによって、電極間での
放電の立ち上がり時に瞬時的な高いピークを持った尖頭
電流を発生させるようにしたことを特徴とするダイヤモ
ンド薄膜の気相合成法。
1. A direct current plasma C using parallel plate electrodes.
In the production of a diamond thin film by the VD method, a power supply circuit to the discharge electrode is formed by connecting a variable transformer, a fixed transformer and a rectifying device in series, and the applied power for generating plasma is intermittently applied to the discharge electrode. And a capacitor is inserted in parallel with the rectifier to generate a peak current with an instantaneously high peak at the rise of discharge between the electrodes. Phase synthesis method.
【請求項2】 放電電極に印加する印加電力が、電極面
積ないしは基板面積に対して1.0A/cm2以上の高い
電流密度をもっている請求項1に記載のダイヤモンド薄
膜の作成方法。
2. The method for producing a diamond thin film according to claim 1, wherein the applied power applied to the discharge electrode has a high current density of 1.0 A / cm 2 or more with respect to the electrode area or the substrate area.
【請求項3】 放電電極に印加する印加電力の周波数
を、50〜1000Hzの間に設定した請求項1に記載
のダイヤモンド薄膜の作成方法。
3. The method for producing a diamond thin film according to claim 1, wherein the frequency of the applied power applied to the discharge electrode is set to 50 to 1000 Hz.
【請求項4】 放電電極に印加する印加電力を、これを
負電圧として整流する請求項1に記載のダイヤモンド薄
膜の作成方法。
4. The method for producing a diamond thin film according to claim 1, wherein the applied power applied to the discharge electrode is rectified by using this as a negative voltage.
【請求項5】 放電電極に印加する印加電力を、反応圧
力100〜200Torr、水素ガス中のメタンガス濃度1
〜5%の気相中の電極間で放電させることを特徴とする
請求項1に記載のダイヤモンド薄膜の作成方法。
5. The applied power applied to the discharge electrode is a reaction pressure of 100 to 200 Torr and a methane gas concentration of 1 in hydrogen gas.
The method for producing a diamond thin film according to claim 1, wherein discharge is performed between electrodes in a gas phase of up to 5%.
【請求項6】 平行平板電極を使用した直流プラズマC
VD法によるダイヤモンド薄膜の作成において、 放電電極への電力供給回路を可変変圧器、全波整流器、
スイッチング素子、固定変圧器、整流装置を直列に接続
して形成して放電電極にプラズマ発生のための印加電力
をパルス状の波形として供給し、整流装置と並列にコン
デンサを挿入することによって、電極間での放電の立ち
上がり時に瞬時的な高いピークを持った尖頭電流を発生
させるようにしたことを特徴とするダイヤモンド薄膜の
気相合成法。
6. A direct current plasma C using parallel plate electrodes.
In the production of diamond thin film by VD method, the power supply circuit to the discharge electrode, variable transformer, full-wave rectifier,
A switching element, a fixed transformer, and a rectifying device are connected in series to form a pulsed waveform of applied power for plasma generation to the discharge electrode, and a capacitor is inserted in parallel with the rectifying device to form an electrode. A method for vapor phase synthesis of a diamond thin film, which is characterized in that a peak current having a momentary high peak is generated at the time of the rise of the discharge between the two.
【請求項7】 放電電極に印加する印加電力が、電極面
積ないしは基板面積に対して1.0A/cm2以上の高い
電流密度をもっている請求項6に記載のダイヤモンド薄
膜の作成方法。
7. The method for producing a diamond thin film according to claim 6, wherein the electric power applied to the discharge electrode has a high current density of 1.0 A / cm 2 or more with respect to the electrode area or the substrate area.
【請求項8】 放電電極に印加する印加電力の周波数
を、50〜1000Hzの間に設定した請求項6に記載
のダイヤモンド薄膜の作成方法。
8. The method for producing a diamond thin film according to claim 6, wherein the frequency of the applied power applied to the discharge electrode is set to 50 to 1000 Hz.
【請求項9】 放電電極に印加する印加電力を、これを
負電圧として整流する請求項6に記載のダイヤモンド薄
膜の作成方法。
9. The method for producing a diamond thin film according to claim 6, wherein the applied power applied to the discharge electrode is rectified by using this as a negative voltage.
【請求項10】 放電電極に印加する印加電力を、反応
圧力100〜200Torr、水素ガス中のメタンガス濃度
1〜5%の気相中の電極間で放電させることを特徴とす
る請求項6に記載のダイヤモンド薄膜の作成方法。
10. The electric power applied to the discharge electrode is discharged between electrodes in a gas phase having a reaction pressure of 100 to 200 Torr and a methane gas concentration of 1 to 5% in hydrogen gas. Method for making diamond thin film.
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