JPH09221391A - Method for synthesizing diamond film and device therefor - Google Patents

Method for synthesizing diamond film and device therefor

Info

Publication number
JPH09221391A
JPH09221391A JP2774196A JP2774196A JPH09221391A JP H09221391 A JPH09221391 A JP H09221391A JP 2774196 A JP2774196 A JP 2774196A JP 2774196 A JP2774196 A JP 2774196A JP H09221391 A JPH09221391 A JP H09221391A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diamond film
synthesizing
vapor deposition
deposition source
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2774196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsukasa Itani
司 井谷
Kazuaki Kurihara
和明 栗原
Kenichi Sasaki
謙一 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2774196A priority Critical patent/JPH09221391A/en
Publication of JPH09221391A publication Critical patent/JPH09221391A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To synthesize a diamond film having high adhesion to a substrate in a vapor phase. SOLUTION: When a diamond film is synthesized by a vapor phase synthesis method utilizing plasma, an evaporating source 28 disposed in a film formation chamber 10 is sputtered by charged corpuscles in plasma and the objective diamond film contg. a substance forming the evaporating source 28 is deposited on a substrate 18.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンド膜の
合成方法に係り、特に、気相においてダイヤモンド膜を
合成するダイヤモンド膜の合成方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diamond film synthesizing method, and more particularly to a diamond film synthesizing method and apparatus for synthesizing a diamond film in a vapor phase.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイヤモンドは、ビッカース硬度が10
000と、地球上で最も硬い材料であり、ヤング率も高
く、耐磨耗性・化学的安定性にも優れている。また、熱
伝導率も2000W/mKと銅の4倍も高く、絶縁性に
優れ、誘電率も低い。更に、赤外域から紫外域までの広
い波長範囲で透明で、しかも不純物のドーピングにより
半導体にもなる。
2. Description of the Related Art Diamond has a Vickers hardness of 10%.
000, which is the hardest material on earth, has a high Young's modulus, and has excellent abrasion resistance and chemical stability. Further, the thermal conductivity is 2000 W / mK, which is four times higher than that of copper, the insulating property is excellent and the dielectric constant is low. Further, it is transparent in a wide wavelength range from the infrared region to the ultraviolet region, and it becomes a semiconductor by doping impurities.

【0003】このような優れた性質のため、ダイヤモン
ドは工具材料等として必要不可欠な存在であるばかりで
なく、耐磨耗性コーティング、IC・LSIのボンディ
ングツール、ヒートシンク、光学部品の透明コーティン
グ、半導体装置等、きわめて広い分野での応用が期待さ
れている。このような応用技術分野においては、ダイヤ
モンド膜の合成が重要であり、種々のダイヤモンド膜の
合成方法が提案されている。
Due to such excellent properties, diamond is not only indispensable as a tool material, but also wear resistant coating, IC / LSI bonding tool, heat sink, transparent coating for optical parts, semiconductors. It is expected to be applied in a very wide range of fields such as devices. In such an applied technical field, synthesis of a diamond film is important, and various methods for synthesizing a diamond film have been proposed.

【0004】これらダイヤモンド膜の合成方法のうち、
プラズマCVD法により合成された気相合成ダイヤモン
ド膜は、一般に基板との密着性が悪く、様々な応用上の
障害となっている。例えば、研磨加工が必要なボンディ
ングツール、ヒートシンク、光学部品の透明コーティン
グ等への応用においては、膜の密着性の悪さが原因で加
工中に剥離することがあった。
Among these diamond film synthesizing methods,
The vapor-phase synthetic diamond film synthesized by the plasma CVD method generally has poor adhesion to the substrate, which is an obstacle to various applications. For example, in applications such as bonding tools, heat sinks, and transparent coatings of optical components, which require polishing, peeling may occur during processing due to poor adhesion of the film.

【0005】これら問題を解決すべく、本願発明者等
は、傾斜組成をもった傾斜機能ダイヤモンド膜を下地基
板とダイヤモンド膜との間に介在させ、上層のダイヤモ
ンド膜に作用する熱応力を緩和して密着性を高める方法
を特開平2−224712号公報において開示した。特
開平2−224712号公報記載のダイヤモンド膜の製
造方法では、プラズマ溶射によりダイヤモンドの合成を
行いながら、炭素と化合物又は混合物を形成する金属な
どの微粉末を不活性ガスに乗せて導入し、下地基板とダ
イヤモンド膜との間に傾斜機能ダイヤモンド膜を形成し
ていた。
In order to solve these problems, the inventors of the present application intervene a functionally graded diamond film having a graded composition between a base substrate and a diamond film to relax the thermal stress acting on the upper diamond film. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-224712 discloses a method of increasing the adhesion. In the method for manufacturing a diamond film described in JP-A-2-224712, while synthesizing diamond by plasma spraying, fine powder of a metal or the like forming a compound or mixture with carbon is placed on an inert gas and introduced to form a substrate. A functionally graded diamond film was formed between the substrate and the diamond film.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のダイヤモンド膜の合成方法では、微粉末の供給量の
制御が難しく、傾斜機能ダイヤモンド膜として最適な組
成を得ることが困難であった。また、プラズマ溶射を利
用しているため、傾斜機能ダイヤモンド層の厚さが厚く
なりがちであった。このため、下地基板の形状を変化さ
せることが望ましくないドリルなどへの適用は困難であ
った。
However, in the above-mentioned conventional method for synthesizing a diamond film, it is difficult to control the supply amount of fine powder, and it is difficult to obtain an optimum composition for a functionally graded diamond film. Moreover, since the plasma spraying is used, the functionally graded diamond layer tends to be thick. Therefore, it is difficult to apply to a drill or the like in which it is not desirable to change the shape of the base substrate.

【0007】本発明の目的は、傾斜組成層の組成制御性
を向上し、下地基板との密着性が高いダイヤモンド膜を
合成できるダイヤモンド膜の合成方法及び装置を提供す
ることにある。
It is an object of the present invention to provide a diamond film synthesizing method and apparatus capable of improving the composition controllability of a graded composition layer and synthesizing a diamond film having high adhesion to an underlying substrate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、プラズマを
利用した気相合成法によりダイヤモンド膜を合成するダ
イヤモンド膜の合成方法において、プラズマを利用した
ダイヤモンド膜の合成の際に、成膜室内に設けられた蒸
着源を前記プラズマ中の荷電粒子によりスパッタし、前
記蒸着源を構成する物質が混入したダイヤモンド膜を被
形成面上に堆積することを特徴とするダイヤモンド膜の
合成方法によって達成される。このようにしてダイヤモ
ンド膜を合成することにより、蒸着源を構成する物質の
混入量を容易に制御することができる。また、蒸着源を
構成する物質の混入したダイヤモンド膜を薄膜化するこ
とができる。
Means for Solving the Problems The above-described object is to provide a diamond film synthesizing method for synthesizing a diamond film by a vapor phase synthesis method using plasma, in which a diamond film is formed in a deposition chamber when synthesizing the diamond film using plasma. This is achieved by a method for synthesizing a diamond film, characterized in that a provided evaporation source is sputtered by charged particles in the plasma, and a diamond film mixed with a substance forming the evaporation source is deposited on a formation surface. . By synthesizing the diamond film in this way, it is possible to easily control the mixing amount of the substance forming the vapor deposition source. Further, it is possible to reduce the thickness of the diamond film mixed with the substance forming the vapor deposition source.

【0009】また、上記のダイヤモンド膜の合成方法に
おいて、前記被形成面側ほど前記蒸着源を構成する物質
の組成が多く、表面側ほどダイヤモンドの組成が多い傾
斜組成ダイヤモンド膜を合成するように、前記蒸着源の
スパッタ量を、合成する前記ダイヤモンド膜の膜厚が厚
くなるほどに減少することが望ましい。このようにして
ダイヤモンド膜を合成することにより、傾斜組成ダイヤ
モンド膜の膜中の組成比を容易に変化することができ
る。
In the above method of synthesizing a diamond film, a composition diamond film having a gradient composition in which the deposition source has a larger composition of a substance constituting the vapor deposition source and the surface side thereof has a larger composition of diamond is synthesized. It is desirable that the sputtering amount of the vapor deposition source be reduced as the thickness of the diamond film to be synthesized increases. By synthesizing the diamond film in this way, the composition ratio of the gradient composition diamond film in the film can be easily changed.

【0010】また、上記のダイヤモンド膜の合成方法に
おいて、ダイヤモンドの原料ガスを含まないプラズマ中
の荷電粒子によって前記蒸着源をスパッタし、前記蒸着
源を構成する物質よりなる膜を前記被形成面上に堆積す
る工程と、前記蒸着源を構成する物質よりなる膜上に、
前記被形成面側ほど前記蒸着源を構成する物質の組成が
多く、表面側ほどダイヤモンドの組成が多い傾斜組成ダ
イヤモンド膜を合成するように、前記蒸着源のスパッタ
量を徐々に減少しながら前記成膜室内にダイヤモンドの
原料ガスを徐々に導入する工程と、前記傾斜組成ダイヤ
モンド膜上に、前記蒸着源を構成する物質を含まないダ
イヤモンド膜を合成する工程とを有することが望まし
い。このようにしてダイヤモンド膜を合成することによ
り、被形成面に対して密着性に優れたダイヤモンド膜を
合成することができる。
In the above method for synthesizing a diamond film, the vapor deposition source is sputtered by charged particles in plasma containing no diamond source gas, and a film made of a substance forming the vapor deposition source is formed on the formation surface. And the step of depositing on the film made of the substance constituting the vapor deposition source,
The sputtering amount of the evaporation source is gradually reduced so as to synthesize a gradient composition diamond film in which the deposition source has a larger composition of the material constituting the evaporation source and the surface side has a larger composition of diamond. It is desirable to have a step of gradually introducing a diamond source gas into the film chamber and a step of synthesizing a diamond film containing no substance constituting the vapor deposition source on the gradient composition diamond film. By synthesizing the diamond film in this manner, it is possible to synthesize the diamond film having excellent adhesion to the formation surface.

【0011】また、上記のダイヤモンド膜の合成方法に
おいて、前記蒸着源のスパッタ量を減少するように、前
記蒸着源に印加する電圧を調整することが望ましい。こ
のようにすれば、傾斜組成ダイヤモンド膜の組成制御性
を向上することができる。また、深さ方向の組成比を連
続的に変化することができる。また、プラズマを利用し
た気相合成法によりダイヤモンド膜を合成するダイヤモ
ンド膜の合成装置であって、ダイヤモンド膜を合成する
成膜室内に設けられ、プラズマを用いたダイヤモンド膜
の合成の際に前記プラズマによりスパッタされ、ダイヤ
モンド膜中に混入する蒸着源を有することを特徴とする
ダイヤモンド膜の合成装置によっても達成される。この
ようにダイヤモンド膜の合成装置を構成すれば、所定の
物質が混入したダイヤモンド膜を容易に合成することが
できる。
In the above method of synthesizing a diamond film, it is desirable to adjust the voltage applied to the vapor deposition source so as to reduce the amount of sputtering of the vapor deposition source. By doing so, the composition controllability of the graded composition diamond film can be improved. Further, the composition ratio in the depth direction can be continuously changed. A diamond film synthesizing device for synthesizing a diamond film by a vapor phase synthesis method using plasma, which is provided in a film forming chamber for synthesizing a diamond film, and uses the plasma when synthesizing the diamond film using plasma. It is also achieved by a diamond film synthesizing apparatus characterized in that it has an evaporation source that is sputtered by the method and is mixed into the diamond film. By configuring the diamond film synthesizing apparatus in this way, it is possible to easily synthesize a diamond film mixed with a predetermined substance.

【0012】また、上記のダイヤモンド膜の合成装置に
おいて、前記蒸着源のスパッタ量を制御するように前記
蒸着源に電圧を印加する電圧印加手段を更に有すること
が望ましい。このようにダイヤモンド膜の合成装置を構
成すれば、蒸着源を構成する物質の混入量を容易に制御
することができる。また、上記のダイヤモンド膜の合成
装置において、前記蒸着源は、前記プラズマが射出する
領域の近傍に設けられていることが望ましい。このよう
にダイヤモンド膜の合成装置を構成すれば、そのプラズ
マによって蒸着源を効率よくスパッタすることができ
る。
The diamond film synthesizing apparatus described above preferably further comprises voltage applying means for applying a voltage to the vapor deposition source so as to control the amount of sputtering of the vapor deposition source. If the diamond film synthesizing apparatus is configured in this manner, the amount of the substance that constitutes the vapor deposition source can be easily controlled. Further, in the above diamond film synthesizing apparatus, it is desirable that the vapor deposition source is provided in the vicinity of a region from which the plasma is emitted. If the diamond film synthesizing apparatus is configured in this way, the deposition source can be efficiently sputtered by the plasma.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態によるダイ
ヤモンド膜の合成方法及び装置について図1及び図2を
用いて説明する。図1は本実施形態によるダイヤモンド
膜の合成方法及び装置を説明する概略図、図2は本実施
形態によるダイヤモンド膜の合成方法を示す概略断面図
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A diamond film synthesizing method and apparatus according to a first embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the diamond film synthesizing method and apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the diamond film synthesizing method according to the present embodiment.

【0014】始めに、本実施形態によるダイヤモンド膜
の合成装置を、図1を用いて説明する。ダイヤモンド膜
の合成を行うチャンバ10には、チャンバ10内を減圧
するための排気口12が設けられている。チャンバ10
には更に、導入した原料ガスのプラズマジェットを生成
するプラズマトーチ14が設けられている。
First, the diamond film synthesizing apparatus according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. The chamber 10 for synthesizing a diamond film is provided with an exhaust port 12 for reducing the pressure inside the chamber 10. Chamber 10
Further, a plasma torch 14 for generating a plasma jet of the introduced raw material gas is provided in the.

【0015】チャンバ10内には、水冷機構(図示せ
ず)を有する基板ホルダ16が設けられており、基板ホ
ルダ16には成膜を行う基板18が載置されている。基
板ホルダ16はマニピュレータ20に接続されており、
その高さを調整できるようになっている。プラズマトー
チ14は、アーク放電をするためのカソード22とアノ
ード24により構成されており、プラズマトーチ14の
先端部には、絶縁体26を介して蒸着源28が取り付け
られている。また、プラズマトーチ14には、ダイヤモ
ンド膜の原料ガスを導入する原料ガス導入配管が接続さ
れている。
A substrate holder 16 having a water cooling mechanism (not shown) is provided in the chamber 10, and a substrate 18 for forming a film is placed on the substrate holder 16. The substrate holder 16 is connected to the manipulator 20,
The height can be adjusted. The plasma torch 14 is composed of a cathode 22 and an anode 24 for arc discharge, and a vapor deposition source 28 is attached to the tip of the plasma torch 14 via an insulator 26. Further, a raw material gas introduction pipe for introducing the raw material gas for the diamond film is connected to the plasma torch 14.

【0016】プラズマトーチ14のカソード22とアノ
ード24との間にはプラズマ発生用電源32が接続され
ており、この電源によりカソード22とアノード24の
間にアーク34を発生させ、プラズマジェットを生成す
るようになっている。アノード24と蒸着源28との間
にはバイアス印加用電源36が接続されており、プラズ
マ中のイオンにより蒸着源28をスパッタできるように
なっている。
A plasma generating power source 32 is connected between the cathode 22 and the anode 24 of the plasma torch 14, and an arc 34 is generated between the cathode 22 and the anode 24 by this power source to generate a plasma jet. It is like this. A bias applying power supply 36 is connected between the anode 24 and the vapor deposition source 28 so that the vapor deposition source 28 can be sputtered by the ions in the plasma.

【0017】このように、本実施形態によるダイヤモン
ド膜の合成装置は、プラズマトーチ14の先端部に蒸着
源28が取り付けられており、更に、蒸着源28とアノ
ード24との間に所定のバイアスを印加できるようにな
っていることを特徴としている。このようにダイヤモン
ド膜の合成装置を構成することにより、プラズマトーチ
14により生成したプラズマジェット中の荷電粒子を蒸
着源28に入射させ、スパッタすることができる。
As described above, in the diamond film synthesizing apparatus according to the present embodiment, the vapor deposition source 28 is attached to the tip of the plasma torch 14, and a predetermined bias is applied between the vapor deposition source 28 and the anode 24. It is characterized in that it can be applied. By thus configuring the diamond film synthesizing apparatus, charged particles in the plasma jet generated by the plasma torch 14 can be made incident on the vapor deposition source 28 and sputtered.

【0018】すなわち、アノード24直下の蒸着源28
は、高温の熱プラズマジェットの近傍に設置されている
ため、プラズマにより加熱されて高温になる。この状態
でバイアス印加用電源36により電圧を印加してプラズ
マ中のイオンを蒸着源28に入射させると、蒸着源28
はプラズマ中の荷電粒子により容易にスパッタされるた
め、蒸着源28をプラズマジェット中に混入することが
できる。
That is, the vapor deposition source 28 just below the anode 24.
Is installed near the high-temperature thermal plasma jet, and is heated by the plasma to a high temperature. In this state, when a voltage is applied by the bias applying power source 36 to cause the ions in the plasma to enter the vapor deposition source 28, the vapor deposition source 28
Is easily sputtered by charged particles in the plasma, so that the vapor deposition source 28 can be mixed in the plasma jet.

【0019】また、蒸着源28の物質の混入量は、バイ
アス印加用電源36により印加する電流、電圧値によっ
て精密に制御することができる。従って、蒸着源28の
物質の混入量をバイアス印加用電源36により制御しな
がらダイヤモンド膜を成長することにより、組成比が徐
々に変化する、いわゆる傾斜組成ダイヤモンド膜を堆積
することができる。
The amount of the substance mixed in the vapor deposition source 28 can be precisely controlled by the current and voltage values applied by the bias applying power source 36. Therefore, by growing the diamond film while controlling the mixing amount of the substance of the vapor deposition source 28 by the bias applying power source 36, it is possible to deposit a so-called graded composition diamond film whose composition ratio gradually changes.

【0020】次に、本実施形態によるダイヤモンド膜の
合成方法を、図1及び図2を用いて説明する。まず、基
板ホルダ16上にダイヤモンド膜を堆積する基板18を
載置し、チャンバ10内を減圧する。次いで、カソード
22とアノード24との間に設けられた原料ガス導入配
管より所定のガスを導入し、チャンバ内の圧力を所定の
値に調整する。このとき、ダイヤモンド膜の原料ガス、
例えばメタンは、チャンバ10内に導入しない。
Next, the method for synthesizing the diamond film according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. First, the substrate 18 on which the diamond film is to be deposited is placed on the substrate holder 16, and the pressure inside the chamber 10 is reduced. Then, a predetermined gas is introduced through a source gas introduction pipe provided between the cathode 22 and the anode 24, and the pressure inside the chamber is adjusted to a predetermined value. At this time, the raw material gas for the diamond film,
For example, methane is not introduced into the chamber 10.

【0021】続いて、プラズマ発生用電源32により所
定の電圧を印加し、カソード22とアノード24との間
に直流アーク放電を発生させる。これによりプラズマジ
ェットを生成する。アノード24直下の蒸着源28は、
高温の熱プラズマジェットの近傍に設置されているた
め、プラズマによって加熱されて高温になる。この状態
でバイアス印加用電源36により所定の電圧を印加し、
プラズマ中のイオンを蒸着源28に入射させてスパッタ
する。
Subsequently, a predetermined voltage is applied by the plasma generating power source 32 to generate a DC arc discharge between the cathode 22 and the anode 24. This produces a plasma jet. The vapor deposition source 28 just below the anode 24 is
Since it is installed in the vicinity of the high-temperature thermal plasma jet, it is heated by the plasma to a high temperature. In this state, a predetermined voltage is applied by the bias applying power source 36,
Ions in the plasma are made incident on the vapor deposition source 28 and sputtered.

【0022】スパッタされた蒸着源28はプラズマジェ
ット中に混入され、基板18上に堆積される。このと
き、ダイヤモンド膜の原料ガスは導入されていないの
で、基板18上には蒸着源28の堆積膜38が堆積され
る(図2(a))。次いで、バイアス印加用電源36の
電圧を一定の割合で減少し、同時に、ダイヤモンド膜の
原料ガスを一定の割合で増加しながら導入する。
The sputtered vapor deposition source 28 is mixed in the plasma jet and deposited on the substrate 18. At this time, since the raw material gas for the diamond film is not introduced, the deposition film 38 of the vapor deposition source 28 is deposited on the substrate 18 (FIG. 2A). Next, the voltage of the bias applying power supply 36 is reduced at a constant rate, and at the same time, the raw material gas for the diamond film is introduced while being increased at a constant rate.

【0023】バイアス印加用電源36による印加電圧を
減少すると、蒸着源28に入射する荷電粒子が減少し、
プラズマジェット中に混入する蒸着源28の物質が減少
する。一方、ダイヤモンド膜の原料ガス(CH4)を導
入するとダイヤモンド膜の合成が徐々に進行する。これ
により、基板18上には傾斜組成ダイヤモンド膜40が
堆積される(図2(b))。
When the voltage applied by the bias applying power source 36 is reduced, the charged particles incident on the vapor deposition source 28 are reduced,
The material of the vapor deposition source 28 mixed in the plasma jet is reduced. On the other hand, when the raw material gas (CH 4 ) for the diamond film is introduced, the synthesis of the diamond film gradually progresses. As a result, the gradient composition diamond film 40 is deposited on the substrate 18 (FIG. 2B).

【0024】その後、バイアス印加用電源36により印
加する電圧を0Vに、ダイヤモンド膜の原料ガスの導入
量を一定にし、傾斜組成ダイヤモンド膜40上にダイヤ
モンド膜42の成膜を行う(図2(c))。このように
してダイヤモンド膜の合成を行うことにより、連続的に
混合量の変化した傾斜組成ダイヤモンド膜40を合成す
ることができる。このように形成した傾斜組成ダイヤモ
ンド膜40上にダイヤモンド膜42を合成することによ
り、基板18に対して密着性の高いダイヤモンド膜を合
成することができる。
Thereafter, the voltage applied by the bias applying power source 36 is set to 0 V, the amount of the raw material gas for the diamond film introduced is kept constant, and the diamond film 42 is formed on the gradient composition diamond film 40 (FIG. 2 (c)). )). By synthesizing the diamond film in this manner, it is possible to continuously synthesize the graded composition diamond film 40 in which the mixing amount is changed. By synthesizing the diamond film 42 on the gradient composition diamond film 40 thus formed, it is possible to synthesize a diamond film having high adhesion to the substrate 18.

【0025】また、傾斜組成ダイヤモンド膜40は、単
にバイアス印加用電源36による印加電圧を変化するだ
けで正確に組成を制御できるので、傾斜組成ダイヤモン
ド膜40の薄膜化を容易に行うことができる。これによ
り、ダイヤモンド膜により被膜を形成する場合には、被
膜を薄膜化することができる。このように、本実施形態
によれば、プラズマトーチの先端部に蒸着源を取り付
け、蒸着源とアノードとの間に所定のバイアスを印加で
きるようにしたので、蒸着源の物質の混入量をバイアス
印加用電源により制御しながらダイヤモンド膜を合成す
ることができる。
Further, since the composition of the graded composition diamond film 40 can be accurately controlled by simply changing the voltage applied by the bias applying power source 36, the graded composition diamond film 40 can be easily thinned. Thereby, when the coating film is formed of the diamond film, the coating film can be thinned. As described above, according to this embodiment, since the vapor deposition source is attached to the tip of the plasma torch and a predetermined bias can be applied between the vapor deposition source and the anode, the amount of the substance mixed in the vapor deposition source is biased. The diamond film can be synthesized while being controlled by the power source for application.

【0026】従って、蒸着源の物質の混入量をバイアス
印加用電源により徐々に減少させながらダイヤモンド膜
を合成することにより、傾斜組成ダイヤモンド膜を制御
性よく形成することができる。また、蒸着源の物質の混
入量はバイアス印加用電源により印加する電流、電圧値
によって精密に制御することができるので、傾斜組成ダ
イヤモンド膜の薄膜化を容易に行うことができる。
Therefore, the graded composition diamond film can be formed with good controllability by synthesizing the diamond film while gradually reducing the amount of the material of the vapor deposition source mixed by the bias applying power source. Further, since the amount of the substance mixed in the vapor deposition source can be precisely controlled by the current and voltage values applied by the bias applying power source, the gradient composition diamond film can be easily thinned.

【0027】次に、本発明の第2実施形態によるダイヤ
モンド膜の合成方法及び装置を図3を用いて説明する。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号
を付し、説明を簡略に、又は省略する。図3は本実施形
態によるダイヤモンド膜の合成方法及び装置を説明する
図である。
Next, the diamond film synthesizing method and apparatus according to the second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG.
The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will be simplified or omitted. FIG. 3 is a diagram illustrating the diamond film synthesizing method and apparatus according to the present embodiment.

【0028】図1に示す第1実施形態では、DCプラズ
マジェットCVD法によりダイヤモンド膜を堆積する場
合について説明したが、本発明は、熱プラズマを用いる
他の成膜方法においても適用することができる。本実施
形態では、RFプラズマジェットCVD法を用いたダイ
ヤモンド膜の合成装置について示す。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the case of depositing a diamond film by the DC plasma jet CVD method has been described, but the present invention can be applied to other film forming methods using thermal plasma. . In the present embodiment, an apparatus for synthesizing a diamond film using the RF plasma jet CVD method will be shown.

【0029】本実施形態によるダイヤモンド膜の合成装
置は、プラズマトーチの構造を除き、ほぼ第1実施形態
によるダイヤモンド膜の合成装置と同様である。すなわ
ち、本実施形態によるプラズマトーチは、RFコイル4
4と、RFコイル44に接続されたRF電源46とによ
ってプラズマを発生するRFプラズマトーチ48により
構成されていることに特徴がある。
The diamond film synthesizing apparatus according to the present embodiment is substantially the same as the diamond film synthesizing apparatus according to the first embodiment except for the structure of the plasma torch. That is, the plasma torch according to the present embodiment includes the RF coil 4
4 and an RF power source 46 connected to the RF coil 44, which is characterized by being constituted by an RF plasma torch 48 which generates plasma.

【0030】次に、本実施形態によるダイヤモンド膜の
合成方法を説明する。まず、基板ホルダ16上にダイヤ
モンド膜を堆積する基板18を載置してチャンバ10内
を減圧した後、原料ガス導入配管30より所定のガスを
導入し、チャンバ内の圧力を所定の値に調整する。この
とき、ダイヤモンド膜の原料ガス、例えばメタンは、チ
ャンバ10内に導入しない。
Next, the method for synthesizing the diamond film according to the present embodiment will be explained. First, the substrate 18 on which the diamond film is to be deposited is placed on the substrate holder 16 and the inside of the chamber 10 is depressurized, and then a predetermined gas is introduced through the source gas introduction pipe 30 to adjust the pressure inside the chamber to a predetermined value. To do. At this time, the raw material gas for the diamond film, such as methane, is not introduced into the chamber 10.

【0031】次いで、RF電源46によりRFコイル4
4に高周波を印加してプラズマトーチ内のガスをプラズ
マ化し、プラズマジェットを生成する。プラズマトーチ
48直下の蒸着源28は、高温の熱プラズマジェットの
近傍に設置されているため、プラズマによって加熱され
て高温になる。この状態でバイアス印加用電源36によ
り所定の電圧を印加し、プラズマ中のイオンを蒸着源2
8に入射させてスパッタする。
Next, the RF coil 4 is driven by the RF power source 46.
A high frequency is applied to 4 to turn the gas in the plasma torch into plasma and generate a plasma jet. Since the vapor deposition source 28 just below the plasma torch 48 is installed in the vicinity of the high-temperature thermal plasma jet, it is heated by the plasma and reaches a high temperature. In this state, a predetermined voltage is applied by the bias applying power source 36 to remove the ions in the plasma from the vapor deposition source 2
8 and sputter.

【0032】スパッタされた蒸着源構成物質はプラズマ
ジェット中に混入され、基板18上に堆積される。この
とき、ダイヤモンド膜の原料ガスは導入されていないの
で、基板18上には蒸着源28が堆積される。次いで、
バイアス印加用電源36の電圧を一定の割合で減少し、
同時に、ダイヤモンド膜の原料ガスを一定の割合で増加
しながら導入する。
The sputtered vapor deposition source constituents are mixed in the plasma jet and deposited on the substrate 18. At this time, since the raw material gas for the diamond film is not introduced, the vapor deposition source 28 is deposited on the substrate 18. Then
The voltage of the bias applying power supply 36 is reduced at a constant rate,
At the same time, the raw material gas for the diamond film is introduced while increasing at a constant rate.

【0033】バイアス印加用電源36による印加電圧を
減少すると、蒸着源28に入射する荷電粒子が減少し、
プラズマジェット中に混入する蒸着源28の物質が減少
する。一方、ダイヤモンド膜18の原料ガスを導入する
とダイヤモンド膜の合成が徐々に進行する。これによ
り、基板18上には傾斜組成ダイヤモンド膜が堆積され
る。このようにしてダイヤモンド膜の合成を行うことに
より、連続的に混合量の変化した傾斜組成ダイヤモンド
膜を合成することができる。
When the voltage applied by the bias applying power source 36 is reduced, the number of charged particles entering the vapor deposition source 28 is reduced,
The material of the vapor deposition source 28 mixed in the plasma jet is reduced. On the other hand, when the raw material gas for the diamond film 18 is introduced, the synthesis of the diamond film gradually progresses. As a result, a gradient composition diamond film is deposited on the substrate 18. By synthesizing the diamond film in this way, it is possible to synthesize a graded composition diamond film in which the mixing amount is continuously changed.

【0034】その後、バイアス印加用電源36により印
加する電圧を0Vに、ダイヤモンド膜の原料ガスの導入
量を一定にし、傾斜組成ダイヤモンド膜上にダイヤモン
ド膜の成膜を行う。また、このように形成した傾斜組成
ダイヤモンド膜40上にダイヤモンド膜42を合成する
ことにより、基板18に対して密着性の高いダイヤモン
ド膜を堆積することができる。
After that, the voltage applied by the bias applying power source 36 is set to 0 V, the amount of the raw material gas for the diamond film introduced is kept constant, and the diamond film is formed on the gradient composition diamond film. Further, by synthesizing the diamond film 42 on the gradient composition diamond film 40 thus formed, it is possible to deposit a diamond film having high adhesion to the substrate 18.

【0035】このように、本実施形態によれば、RFプ
ラズマジェットCVD法によっても傾斜組成ダイヤモン
ド膜を制御性よく形成することができる。なお、上記実
施形態において、プラズマジェット中に混入する蒸着源
は、金属や半導体などの電気伝導性をもつ物質であれ
ば、如何なる種類の材料であってもよい。また、金属ホ
ルダを用い、このホルダよりプラズマジェット側に絶縁
物を配置し、絶縁物がスパッタされるようにすれば、絶
縁物をも蒸着源として用いることができる。
As described above, according to this embodiment, the gradient composition diamond film can be formed with good controllability also by the RF plasma jet CVD method. In the above embodiment, the vapor deposition source mixed in the plasma jet may be any kind of material as long as it is a substance having electrical conductivity such as metal or semiconductor. If a metal holder is used and an insulator is arranged on the plasma jet side of the holder so that the insulator is sputtered, the insulator can also be used as a vapor deposition source.

【0036】蒸着源として、ダイヤモンド膜を堆積する
基板の構成元素を含む材料を用いれば、ダイヤモンド膜
と基板との密着性を向上することができる。また、上記
実施形態では、DCプラズマジェットCVD法、及びR
FプラズマジェットCVD法によるダイヤモンド膜の合
成方法を例に説明したが、ダイヤモンド膜の合成方法
は、本質的に熱プラズマを用いるものであればよく、そ
の他如何なる方法であっても本発明を適用することがで
きる。
If a material containing the constituent element of the substrate on which the diamond film is deposited is used as the vapor deposition source, the adhesion between the diamond film and the substrate can be improved. In the above embodiment, the DC plasma jet CVD method and R
Although the method of synthesizing the diamond film by the F plasma jet CVD method has been described as an example, the method of synthesizing the diamond film may be essentially one that uses thermal plasma, and the invention can be applied to any other method. be able to.

【0037】[0037]

【実施例】【Example】

[実施例1]図1に示すダイヤモンド膜の合成装置を用
いてダイヤモンド膜の合成を行った。合成に際しては、
基板18としてW(タングステン)基板を用い、蒸着源
28としてWを用いた。
Example 1 A diamond film was synthesized using the diamond film synthesizer shown in FIG. When synthesizing,
A W (tungsten) substrate was used as the substrate 18, and W was used as the vapor deposition source 28.

【0038】まず、基板18をチャンバ10内に載置
し、チャンバ10内を減圧した。次いで、アルゴンと水
素の混合ガスをプラズマトーチ14内に導入し、チャン
バ10内を所定の圧力にした。このとき、アルゴン流量
は20[リットル/min]、水素流量は20[リット
ル/min]とした。続いて、プラズマ発生用電源32
によりカソード22とアノード24との間に電圧を印加
してプラズマジェットを発生させ、基板18を800℃
まで昇温した。このときのプラズマ発生用電源の放電印
加電圧出力は10[kV]とした。
First, the substrate 18 was placed in the chamber 10 and the inside of the chamber 10 was depressurized. Then, a mixed gas of argon and hydrogen was introduced into the plasma torch 14 to bring the inside of the chamber 10 to a predetermined pressure. At this time, the flow rate of argon was 20 [liter / min] and the flow rate of hydrogen was 20 [liter / min]. Then, the plasma generating power source 32
Voltage is applied between the cathode 22 and the anode 24 to generate a plasma jet, and the substrate 18 is heated to 800 ° C.
Temperature. At this time, the discharge applied voltage output of the plasma generating power supply was set to 10 [kV].

【0039】この後、バイアス印加用電源36によりア
ノード24と蒸着源28との間に約1[kV]の電圧を
印加し、プラズマ中の荷電粒子を蒸着源28に入射させ
て、その表面をスパッタした。このようにしてWをプラ
ズマジェット中に混入させ、基板18上にWを蒸着し
た。次いで、アノード24と蒸着源28との間に印加す
る電圧を徐々に減少するとともに、原料ガス導入配管3
0よりメタンガスを徐々に増加させながら導入し始め
た。このとき、アノード24と蒸着源28との間に印加
する電圧は、毎分200Vの割合で減少させ、メタンガ
スの流量は、毎分0.01[リットル/min]の割合
で増加するように設定した。
After that, a voltage of about 1 [kV] is applied between the anode 24 and the vapor deposition source 28 by the bias applying power source 36 so that the charged particles in the plasma are incident on the vapor deposition source 28 and the surface thereof is Sputtered. In this way, W was mixed in the plasma jet, and W was vapor-deposited on the substrate 18. Next, the voltage applied between the anode 24 and the vapor deposition source 28 is gradually reduced, and the source gas introduction pipe 3
Starting from 0, methane gas was gradually introduced. At this time, the voltage applied between the anode 24 and the vapor deposition source 28 is set to decrease at a rate of 200 V / min, and the flow rate of methane gas is set to increase at a rate of 0.01 [liter / min] per minute. did.

【0040】このようにバイアス電圧とメタンガスの流
量を制御/変化させながらダイヤモンド膜の合成を行う
ことにより、Wからダイヤモンドに組成が変化する傾斜
組成ダイヤモンド膜を形成した。続いて、アノード24
と蒸着源28との間に印加する電圧が0Vになった段階
でメタンガスの流量を一定とし、傾斜組成ダイヤモンド
膜上にダイヤモンド膜を合成した。このときのメタンガ
ス流量は0.05[リットル/min]とした。
By thus synthesizing the diamond film while controlling / changing the bias voltage and the flow rate of methane gas, a graded composition diamond film in which the composition changes from W to diamond was formed. Then, the anode 24
When the voltage applied between the vapor deposition source 28 and the vapor deposition source 28 became 0 V, the flow rate of methane gas was kept constant and a diamond film was synthesized on the gradient composition diamond film. The flow rate of methane gas at this time was 0.05 [liter / min].

【0041】このようにして得られた膜をラマン分光、
X線回折、SIMSにより調べた結果、表面は完全なダ
イヤモンドにより構成されており、基板に近づくに従っ
て連続的にWが増えていくことが観察された。混合層の
厚さは約3μmであった。また、W基板に対して十分な
密着性を得ることができた。 [実施例2]図3に示すダイヤモンド膜の合成装置を用
いてダイヤモンド膜の合成を行った。合成に際しては、
基板18としてW基板を用い、蒸着源28としてWを用
いた。
The film thus obtained was subjected to Raman spectroscopy,
As a result of examination by X-ray diffraction and SIMS, it was observed that the surface was composed of perfect diamond and that W was continuously increased as it approached the substrate. The thickness of the mixed layer was about 3 μm. Also, sufficient adhesion to the W substrate could be obtained. Example 2 A diamond film was synthesized using the diamond film synthesizer shown in FIG. When synthesizing,
A W substrate was used as the substrate 18, and W was used as the vapor deposition source 28.

【0042】まず、基板18をチャンバ10内に載置
し、チャンバ10内を減圧した。次いで、アルゴンと水
素の混合ガスを原料ガス導入配管30内に導入し、チャ
ンバ10内を所定の圧力にした。このとき、アルゴン流
量は1[リットル/min]、水素流量は1[リットル
/min]とした。続いて、RFプラズマトーチ48に
より導入したガスのプラズマジェットを発生させ、基板
18を800℃まで昇温した。
First, the substrate 18 was placed in the chamber 10 and the inside of the chamber 10 was depressurized. Then, a mixed gas of argon and hydrogen was introduced into the source gas introduction pipe 30 to bring the inside of the chamber 10 to a predetermined pressure. At this time, the flow rate of argon was 1 [liter / min] and the flow rate of hydrogen was 1 [liter / min]. Subsequently, a plasma jet of the introduced gas was generated by the RF plasma torch 48, and the substrate 18 was heated to 800 ° C.

【0043】この後、バイアス印加用電源36によりR
Fプラズマトーチ48と蒸着源28との間に所定の電圧
を印加してプラズマ中の荷電粒子を蒸着源28に入射さ
せ、その表面をスパッタした。このようにしてWをプラ
ズマジェット中に混入させて基板18上にWを蒸着し
た。次いで、RFプラズマトーチ48と蒸着源28との
間に印加する電圧を徐々に減少するとともに、原料ガス
導入配管30よりメタンガスを徐々に増加させながら導
入し始めた。このとき、メタンガスの流量は、毎分0.
001[リットル/min]の割合で増加するように設
定した。
After that, the bias applying power source 36 causes R
A predetermined voltage was applied between the F plasma torch 48 and the vapor deposition source 28 to cause charged particles in the plasma to enter the vapor deposition source 28, and the surface thereof was sputtered. In this way, W was mixed in the plasma jet to deposit W on the substrate 18. Next, the voltage applied between the RF plasma torch 48 and the vapor deposition source 28 was gradually decreased, and methane gas was started to be gradually introduced from the source gas introduction pipe 30 while being gradually increased. At this time, the flow rate of methane gas was 0.
It was set to increase at a rate of 001 [liter / min].

【0044】このようにバイアス電圧とメタンガスの流
量を制御/変化させながらダイヤモンド膜の合成を行う
ことにより、Wからダイヤモンドに組成が変化する傾斜
組成ダイヤモンド膜を形成した。続いて、RFプラズマ
トーチ48と蒸着源28との間に印加する電圧が0Vに
なった段階でメタンガスの流量を一定とし、傾斜組成ダ
イヤモンド膜上にダイヤモンド膜を合成した。このとき
のメタンガス流量は0.01[リットル/min]とし
た。
By thus synthesizing the diamond film while controlling / changing the bias voltage and the flow rate of methane gas, a graded composition diamond film in which the composition changes from W to diamond was formed. Subsequently, when the voltage applied between the RF plasma torch 48 and the vapor deposition source 28 became 0 V, the flow rate of methane gas was kept constant and a diamond film was synthesized on the gradient composition diamond film. The flow rate of methane gas at this time was 0.01 [liter / min].

【0045】このようにして得られた膜をラマン分光、
X線回折、SIMSで調べた結果、表面は完全なダイヤ
モンドにより構成されており、基板に近づくに従って連
続的にWが増えていくことが観察された。混合層の厚さ
は約1μmであった。また、W基板に対して十分な密着
性を得ることができた。
The film thus obtained was subjected to Raman spectroscopy,
As a result of examination by X-ray diffraction and SIMS, it was observed that the surface was composed of perfect diamond and that W was continuously increased as it approached the substrate. The thickness of the mixed layer was about 1 μm. Also, sufficient adhesion to the W substrate could be obtained.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、プラズマ
を利用した気相合成法によりダイヤモンド膜を合成する
ダイヤモンド膜の合成方法において、プラズマを利用し
たダイヤモンド膜の合成の際に、成膜室内に設けられた
蒸着源をプラズマ中の荷電粒子によりスパッタし、蒸着
源を構成する物質が混入したダイヤモンド膜を被形成面
上に堆積するので、蒸着源を構成する物質の混入量を容
易に制御することができる。また、蒸着源を構成する物
質の混入したダイヤモンド膜を薄膜化することができ
る。
As described above, according to the present invention, in the diamond film synthesizing method for synthesizing the diamond film by the vapor phase synthesizing method using plasma, when the diamond film synthesizing using plasma, the film formation is performed. The deposition source provided inside the chamber is sputtered by charged particles in the plasma, and the diamond film containing the substances that make up the deposition source is deposited on the surface to be formed, so the amount of substances that make up the deposition source can be easily mixed. Can be controlled. Further, it is possible to reduce the thickness of the diamond film mixed with the substance forming the vapor deposition source.

【0047】また、上記のダイヤモンド膜の合成方法に
おいて、被形成面側ほど蒸着源を構成する物質の組成が
多く、表面側ほどダイヤモンドの組成が多い傾斜組成ダ
イヤモンド膜を合成するように、蒸着源のスパッタ量
を、合成するダイヤモンド膜の膜厚が厚くなるほどに減
少すれば、傾斜組成ダイヤモンド膜の膜中の組成比を容
易に変化することができる。
Further, in the above-mentioned method for synthesizing a diamond film, the vapor deposition source is composed so that the composition of the substance constituting the vapor deposition source is larger on the surface to be formed and the gradient composition diamond film is larger on the surface side. If the sputtering amount is reduced as the diamond film to be synthesized becomes thicker, the composition ratio of the gradient composition diamond film in the film can be easily changed.

【0048】また、上記のダイヤモンド膜の合成方法に
おいて、ダイヤモンドの原料ガスを含まないプラズマ中
の荷電粒子によって蒸着源をスパッタし、蒸着源を構成
する物質よりなる膜を被形成面上に堆積する工程と、蒸
着源を構成する物質よりなる膜上に、前記被形成面側ほ
ど前記蒸着源を構成する物質の組成が多く、表面側ほど
ダイヤモンドの組成が多い傾斜組成ダイヤモンド膜を合
成するように、蒸着源のスパッタ量を徐々に減少しなが
ら成膜室内にダイヤモンドの原料ガスを徐々に導入する
工程と、傾斜組成ダイヤモンド膜上に、蒸着源を構成す
る物質を含まないダイヤモンド膜を合成する工程とによ
りダイヤモンド膜を合成すれば、被形成面に対して密着
性に優れたダイヤモンド膜を合成することができる。
In the above method for synthesizing a diamond film, the evaporation source is sputtered by charged particles in plasma containing no diamond source gas, and a film made of a substance constituting the evaporation source is deposited on the formation surface. In order to synthesize a graded composition diamond film on which a step and a film made of a substance constituting a vapor deposition source have a larger composition of the substance constituting the vapor deposition source on the formation surface side and a higher composition of diamond on the surface side. , A step of gradually introducing a diamond source gas into the film forming chamber while gradually reducing the sputtering amount of the vapor deposition source, and a step of synthesizing a diamond film containing no substance constituting the vapor deposition source on the gradient composition diamond film By synthesizing the diamond film by the method described above, it is possible to synthesize the diamond film having excellent adhesion to the formation surface.

【0049】また、上記のダイヤモンド膜の合成方法に
おいて、蒸着源のスパッタ量を減少するように、蒸着源
に印加する電圧を調整すれば、傾斜組成ダイヤモンド膜
の組成制御性を向上することができる。また、深さ方向
の組成比を連続的に変化することができる。また、プラ
ズマを利用した気相合成法によりダイヤモンド膜を合成
するダイヤモンド膜の合成装置であって、ダイヤモンド
膜を合成する成膜室内に設けられ、プラズマを用いたダ
イヤモンド膜の合成の際にプラズマによりスパッタさ
れ、ダイヤモンド膜中に混入する蒸着源とによりダイヤ
モンド膜の合成装置を構成するので、所定の物質が混入
したダイヤモンド膜を容易に合成することができる。
In the above-mentioned method for synthesizing a diamond film, the composition controllability of the graded composition diamond film can be improved by adjusting the voltage applied to the vapor deposition source so as to reduce the amount of sputtering of the vapor deposition source. . Further, the composition ratio in the depth direction can be continuously changed. In addition, a diamond film synthesizing device for synthesizing a diamond film by a gas-phase synthesis method using plasma, which is provided in a film forming chamber for synthesizing a diamond film, and uses a plasma when synthesizing a diamond film using plasma. Since the diamond film synthesizing device is configured with the vapor deposition source that is sputtered and mixed into the diamond film, it is possible to easily synthesize the diamond film containing a predetermined substance.

【0050】また、上記のダイヤモンド膜の合成装置に
おいて、蒸着源のスパッタ量を制御するように蒸着源に
電圧を印加する電圧印加手段を更に設ければ、蒸着源を
構成する物質の混入量を容易に制御することができる。
また、上記のダイヤモンド膜の合成装置において、蒸着
源を、プラズマが射出する領域の近傍に設ければ、その
プラズマによって蒸着源を効率よくスパッタすることが
できる。
Further, in the above diamond film synthesizing apparatus, by further providing a voltage applying means for applying a voltage to the vapor deposition source so as to control the sputtering amount of the vapor deposition source, the mixing amount of the substance constituting the vapor deposition source can be reduced. It can be controlled easily.
Further, in the above-mentioned diamond film synthesizing apparatus, if the vapor deposition source is provided in the vicinity of the region where the plasma is emitted, the vapor deposition source can be efficiently sputtered by the plasma.

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

【図1】本発明の第1実施形態によるダイヤモンド膜の
合成方法及び装置を説明する概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a diamond film synthesizing method and apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態によるダイヤモンド膜の
合成方法を説明する概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a diamond film synthesizing method according to a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施形態によるダイヤモンド膜の
合成方法及び装置を説明する概略図である。
FIG. 3 is a schematic view illustrating a diamond film synthesizing method and apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…チャンバ 12…排気口 14…プラズマトーチ 16…基板ホルダ 18…基板 20…マニピュレータ 22…カソード 24…アノード 26…絶縁体 28…蒸着源 30…原料ガス導入配管 32…プラズマ発生用電源 34…アーク 36…バイアス印加用電源 38…蒸着源の堆積膜 40…傾斜組成ダイヤモンド膜 42…ダイヤモンド膜 44…RFコイル 46…RF電源 48…RFプラズマトーチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Chamber 12 ... Exhaust port 14 ... Plasma torch 16 ... Substrate holder 18 ... Substrate 20 ... Manipulator 22 ... Cathode 24 ... Anode 26 ... Insulator 28 ... Deposition source 30 ... Raw material gas introduction pipe 32 ... Plasma generation power supply 34 ... Arc 36 ... Biasing power supply 38 ... Evaporation source deposition film 40 ... Gradient composition diamond film 42 ... Diamond film 44 ... RF coil 46 ... RF power supply 48 ... RF plasma torch

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマを利用した気相合成法によりダ
イヤモンド膜を合成するダイヤモンド膜の合成方法にお
いて、 プラズマを利用したダイヤモンド膜の合成の際に、成膜
室内に設けられた蒸着源を前記プラズマ中の荷電粒子に
よりスパッタし、前記蒸着源を構成する物質が混入した
ダイヤモンド膜を被形成面上に堆積することを特徴とす
るダイヤモンド膜の合成方法。
1. A method for synthesizing a diamond film by synthesizing a diamond film by a vapor phase synthesis method using plasma, wherein during the synthesis of the diamond film using plasma, an evaporation source provided in a film formation chamber is used as the plasma source. A method for synthesizing a diamond film, characterized in that the diamond film is sputtered by charged particles therein, and a diamond film mixed with a substance constituting the vapor deposition source is deposited on a formation surface.
【請求項2】 請求項1記載のダイヤモンド膜の合成方
法において、 前記被形成面側ほど前記蒸着源を構成する物質の組成が
多く、表面側ほどダイヤモンドの組成が多い傾斜組成ダ
イヤモンド膜を合成するように、前記蒸着源のスパッタ
量を、合成する前記ダイヤモンド膜の膜厚が厚くなるほ
どに減少することを特徴とするダイヤモンド膜の合成方
法。
2. The method of synthesizing a diamond film according to claim 1, wherein a gradient composition diamond film having a larger composition of a substance forming the vapor deposition source on the side of the formation surface and a larger composition of diamond on the surface side is synthesized. Thus, the method for synthesizing a diamond film, wherein the sputtering amount of the vapor deposition source is reduced as the thickness of the diamond film to be synthesized is increased.
【請求項3】 請求項1記載のダイヤモンド膜の合成方
法において、 ダイヤモンドの原料ガスを含まないプラズマ中の荷電粒
子によって前記蒸着源をスパッタし、前記蒸着源を構成
する物質よりなる膜を前記被形成面上に堆積する工程
と、 前記蒸着源を構成する物質よりなる膜上に、前記被形成
面側ほど前記蒸着源を構成する物質の組成が多く、表面
側ほどダイヤモンドの組成が多い傾斜組成ダイヤモンド
膜を合成するように、前記蒸着源のスパッタ量を徐々に
減少しながら前記成膜室内にダイヤモンドの原料ガスを
徐々に導入する工程と、 前記傾斜組成ダイヤモンド膜上に、前記蒸着源を構成す
る物質を含まないダイヤモンド膜を合成する工程とを有
することを特徴とするダイヤモンド膜の合成方法。
3. The method for synthesizing a diamond film according to claim 1, wherein the vapor deposition source is sputtered by charged particles in plasma that does not contain a raw material gas of diamond, and the film made of a substance constituting the vapor deposition source is coated on the film. A step of depositing on the forming surface, and a gradient composition in which the composition of the material forming the vapor deposition source is higher toward the formation surface side and the composition of diamond is higher toward the surface side on the film made of the material forming the vapor deposition source. A step of gradually introducing a diamond source gas into the film forming chamber while gradually reducing the amount of sputtering of the vapor deposition source so as to synthesize a diamond film; and forming the vapor deposition source on the gradient composition diamond film. And a step of synthesizing a diamond film that does not contain a substance to be used.
【請求項4】 請求項2又は3記載のダイヤモンド膜の
合成方法において、 前記蒸着源のスパッタ量を減少するように、前記蒸着源
に印加する電圧を調整することを特徴とするダイヤモン
ド膜の合成方法。
4. The diamond film synthesizing method according to claim 2, wherein the voltage applied to the vapor deposition source is adjusted so as to reduce the amount of sputtering of the vapor deposition source. Method.
【請求項5】 プラズマを利用した気相合成法によりダ
イヤモンド膜を合成するダイヤモンド膜の合成装置であ
って、 ダイヤモンド膜を合成する成膜室内に設けられ、プラズ
マを用いたダイヤモンド膜の合成の際に前記プラズマに
よりスパッタされ、ダイヤモンド膜中に混入する蒸着源
を有することを特徴とするダイヤモンド膜の合成装置。
5. A diamond film synthesizing apparatus for synthesizing a diamond film by a gas phase synthesizing method using plasma, wherein the diamond film synthesizing apparatus is provided in a film forming chamber for synthesizing the diamond film and is used for synthesizing the diamond film using plasma. 1. A diamond film synthesizing apparatus, comprising: an evaporation source which is sputtered by the plasma and is mixed into the diamond film.
【請求項6】 請求項5記載のダイヤモンド膜の合成装
置において前記蒸着源のスパッタ量を制御するように前
記蒸着源に電圧を印加する電圧印加手段を更に有するこ
とを特徴とするダイヤモンド膜の合成装置。
6. The diamond film synthesizing apparatus according to claim 5, further comprising voltage applying means for applying a voltage to the vapor deposition source so as to control a sputtering amount of the vapor deposition source. apparatus.
【請求項7】 請求項5又は6記載のダイヤモンド膜の
合成装置において、 前記蒸着源は、前記プラズマが射出する領域の近傍に設
けられていることを特徴とするダイヤモンド膜の合成装
置。
7. The diamond film synthesizing apparatus according to claim 5, wherein the vapor deposition source is provided in the vicinity of a region from which the plasma is emitted.
JP2774196A 1996-02-15 1996-02-15 Method for synthesizing diamond film and device therefor Withdrawn JPH09221391A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2774196A JPH09221391A (en) 1996-02-15 1996-02-15 Method for synthesizing diamond film and device therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2774196A JPH09221391A (en) 1996-02-15 1996-02-15 Method for synthesizing diamond film and device therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09221391A true JPH09221391A (en) 1997-08-26

Family

ID=12229464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2774196A Withdrawn JPH09221391A (en) 1996-02-15 1996-02-15 Method for synthesizing diamond film and device therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09221391A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5186973A (en) HFCVD method for producing thick, adherent and coherent polycrystalline diamonds films
Deshpandey et al. Diamond and diamondlike films: Deposition processes and properties
JP2938552B2 (en) Coating film manufacturing method and coating film manufacturing apparatus
EP0597445B1 (en) Method of making synthetic diamond film
US5368897A (en) Method for arc discharge plasma vapor deposition of diamond
US5096740A (en) Production of cubic boron nitride films by laser deposition
US5147687A (en) Hot filament CVD of thick, adherent and coherent polycrystalline diamond films
US5626908A (en) Method for producing silicon nitride based member coated with film of diamond
JPS62138395A (en) Preparation of diamond film
JPH0519520B2 (en)
US5380516A (en) Process for synthesizing diamond in a vapor phase
US5252174A (en) Method for manufacturing substrates for depositing diamond thin films
EP0469204B1 (en) Method for vapour deposition of diamond film
JPH09221391A (en) Method for synthesizing diamond film and device therefor
JPH0568541B2 (en)
TW388072B (en) Komposit-struktur mit einem mehrere mikroelektronische bauteile und eine diamantschicht aufweisenden wachstums-substrat sowie verfahren zur herstellung der komposit-struktur
US5492770A (en) Method and apparatus for vapor deposition of diamond film
JPH031377B2 (en)
JPS6395200A (en) Production of hard boron nitride film
JPH0649635B2 (en) Diamond synthesis method
JPH0733580B2 (en) Method for producing cubic boron nitride film
JPH04120265A (en) Boron nitride coated member
JPH04357194A (en) Method for selective range growth of diamond
JPH03199378A (en) Method for synthesizing boron nitride thin film
JPH0729876B2 (en) Diamond film synthesis method

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030506