JPH0930895A - Substrate for film formation, and vapor phase synthesis of diamond and device using the same - Google Patents

Substrate for film formation, and vapor phase synthesis of diamond and device using the same

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JPH0930895A
JPH0930895A JP18279795A JP18279795A JPH0930895A JP H0930895 A JPH0930895 A JP H0930895A JP 18279795 A JP18279795 A JP 18279795A JP 18279795 A JP18279795 A JP 18279795A JP H0930895 A JPH0930895 A JP H0930895A
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JP
Japan
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diamond
film
substrate
base material
phase synthesis
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Withdrawn
Application number
JP18279795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsukasa Itani
司 井谷
Kazuaki Kurihara
和明 栗原
Kenichi Sasaki
謙一 佐々木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a thin diamond film at low cost in high productivity without being subjected to deformation or fracture. SOLUTION: In conducting a vapor phase synthesis of diamond from a gaseous carbon-contg. feedstock, the objective diamond is deposited on a substrate 10 consisting of a base material made of a material with a thermal expansion coefficient of <=10×10<-6> K<-1> and a coating layer 3 consisting of a material poorly reactive with carbon under film-forming conditions.

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、ダイヤモンドの気
相合成に関し、さらに詳しく述べると、本発明は、ダイ
ヤモンド膜を気相合成方法で製造する際に用いるダイヤ
モンド堆積用基板、そしてそのような基板を使用した、
ダイヤモンドの気相合成方法及び装置に関する。本発明
において製造することのできるダイヤモンド膜は、とり
わけ、オーディオ装置のスピーカ等に使用されるダイヤ
モンド製振動板として有利に使用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to vapor phase synthesis of diamond. More specifically, the present invention relates to a diamond deposition substrate for use in producing a diamond film by a vapor phase synthesis method, and such a substrate. It was used,
The present invention relates to a vapor phase synthesis method and apparatus for diamond. The diamond film that can be produced in the present invention can be advantageously used as a diamond diaphragm used for a speaker of an audio device or the like.

【0002】[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(音速)が18
000m/sと、他の類似の材料に比較して格段に高
い。このため、ダイヤモンドの薄膜は、オーディオ装置
のスピーカ、ヘッドフォン、マイクロフォン等の振動板
として使用した場合、極めて優れた作用効果を奏するこ
とができる。特に、気相合成方法で作成したダイヤモン
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、まさに振動板材料としての究極のものといえ
る。
2. Description of the Related Art Diamond has an extremely high Young's modulus and a small specific gravity, so that the propagation speed (sound velocity) of sound waves is 18
000m / s, which is much higher than other similar materials. For this reason, the diamond thin film can exert an extremely excellent effect when used as a diaphragm for a speaker, a headphone, a microphone or the like of an audio device. In particular, the diamond film produced by the vapor phase synthesis method has an appropriate internal loss despite the extremely high sound velocity, and can be said to be the ultimate diaphragm material.

【0003】ダイヤモンド振動板は、従来、熱フィラメ
ント法で製造されている。典型的な方法は、「最新スピ
ーカ・システムの開発コンセプトと先端素材技術,現象
解析技術」、ラジオ技術、160〜172頁、1991
年4月号、ラジオ技術社に開示されているように、シリ
コン(Si)等の基板を振動板の形状であるドームの形
に成形した後、その基板を真空に保持された反応室内に
収容し、原料ガスであるメタンと水素の混合ガスを導入
し、このガスを2000℃以上に加熱したタングステン
フィラメントで熱分解させ、よって、ダイヤモンド膜を
基板の表面上に堆積させることからなっている。なお、
図1は、このような従来の熱フィラメント法を実施する
ための装置の概略を示した断面図である。図中、11は
ダイヤモンド膜、12はSi基板、13はフィラメン
ト、14は原料ガスの装入口、15は使用済み原料ガス
の排気口、そして16は反応室である。
Diamond diaphragms are conventionally manufactured by the hot filament method. A typical method is “Development concept of advanced speaker system and advanced material technology, phenomenon analysis technology”, radio technology , pages 160 to 172, 1991.
As disclosed in Radio Technology Co., Ltd. in April, 2010, a substrate of silicon (Si) or the like is formed into a dome shape which is the shape of a diaphragm, and then the substrate is housed in a reaction chamber held in vacuum. Then, a mixed gas of methane and hydrogen, which is a raw material gas, is introduced, and this gas is pyrolyzed by a tungsten filament heated to 2000 ° C. or higher, thereby depositing a diamond film on the surface of the substrate. In addition,
FIG. 1 is a sectional view showing the outline of an apparatus for carrying out such a conventional hot filament method. In the figure, 11 is a diamond film, 12 is a Si substrate, 13 is a filament, 14 is a raw material gas charging port, 15 is a used raw material gas exhaust port, and 16 is a reaction chamber.

【0004】しかし、上記のような熱フィラメント法で
は、(1)成膜速度が遅く、成膜の完了までに長時間を
要する、(2)基板のわん曲面状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
構造が極めて複雑となる、(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、成膜条件が一定とならず、膜質も定
まらない、(4)振動板を得るため、ダイヤモンドの成
膜後に下地の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)上記の
ように基板をエッチングしてしまうので、基板の再利用
ができない、などの問題が存在し、このため、従来のダ
イヤモンド振動板は、極めて高価なものとなっていた。
However, in the hot filament method as described above, (1) the film formation rate is slow and it takes a long time to complete the film formation. (2) the diamond film having a uniform thickness in the curved surface of the substrate. Therefore, the arrangement and support structure of the filaments becomes extremely complicated. (3) The filaments need to be replaced frequently due to elongation and deterioration (carbonization) of the filaments, and the film forming conditions are not constant. The quality of the film is not fixed. (4) In order to obtain a diaphragm, a step of removing the underlying substrate by etching is required after the diamond film is formed, and this etching also takes a long time. (5) The substrate as described above However, there is a problem in that the substrate cannot be reused, and the conventional diamond diaphragm is extremely expensive.

【0005】そこで、これらの問題を解決するために鋭
意研究の結果、本発明者らは、栗原ら、「DCプラズマ
ジェットCVD法によるダイヤモンド振動板の合成(Sy
nthesis of Diamond Diaphragms by DC Plasma Jet CV
D)」、ICNDST−4講演予稿集、755〜758
頁、1994年に記載されるように、基板とその上に堆
積されるダイヤモンド膜の熱膨張係数の相違を利用して
ダイヤモンド振動板を製造する方法を見出した。この方
法は、炭素と反応せずかつ高い熱膨張率を有する銅を基
板として使用し、この基板上にDCプラズマジェットC
VD法によりダイヤモンド膜を堆積させるものでありか
つ、冷却時にダイヤモンド膜が自動的に基板から剥離可
能であるので、ダイヤモンド振動板を安価に生産性良く
製造することができるという注目すべき作用効果があ
る。
Then, as a result of earnest research to solve these problems, the present inventors found that Kurihara et al., “Synthesis of diamond diaphragm by DC plasma jet CVD method (Sy
nthesis of Diamond Diaphragms by DC Plasma Jet CV
D) ", Proceedings of ICNDST-4 Lectures, 755-758
As described in P., 1994, a method of manufacturing a diamond diaphragm by utilizing the difference in coefficient of thermal expansion between a substrate and a diamond film deposited thereon was found. This method uses, as a substrate, copper which does not react with carbon and has a high coefficient of thermal expansion, on which a DC plasma jet C
Since the diamond film is deposited by the VD method and the diamond film can be automatically peeled off from the substrate during cooling, there is a remarkable effect that the diamond diaphragm can be manufactured at low cost with high productivity. is there.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のDCプ
ラズマジェットCVD法を用いたダイヤモンド振動板の
合成方法は、ひとつの解決されるべき課題を有してい
る。すなわち、この方法でダイヤモンド振動板を合成す
る場合、その振動板の厚さが大きければ問題ないけれど
も、ニーズに応えてより薄く構成しなければならない
時、ダイヤモンド膜に作用する熱応力がその膜の強度に
勝ることの結果、得られる振動板の変形あるいは破壊を
生じることが屡々である。従来の技術では、成膜条件を
いろいろに変更したところで、薄膜のダイヤモンド振動
板の作成は困難であった。
However, the above-mentioned method for synthesizing a diamond diaphragm using the DC plasma jet CVD method has one problem to be solved. That is, when synthesizing a diamond diaphragm by this method, there is no problem if the thickness of the diaphragm is large, but when it is necessary to make it thinner to meet the needs, the thermal stress acting on the diamond film causes As a result of surpassing strength, the resulting diaphragm is often deformed or destroyed. In the conventional technique, it was difficult to form a thin film diamond diaphragm after various film forming conditions were changed.

【0007】本発明の目的は、したがって、ダイヤモン
ド振動板を始めとした各種の膜状ダイヤモンド成形体を
薄膜の状態で安価に生産性良く製造し得るダイヤモンド
の気相合成方法及び装置を提供することにある。本発明
のいまひとつの目的は、そのようなダイヤモンドの気相
合成方法及び装置において有利に使用することのできる
成膜用基板を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for vapor phase synthesis of diamond capable of producing various kinds of film-shaped diamond compacts including a diamond diaphragm in a thin film state at low cost and with good productivity. It is in. Another object of the present invention is to provide a film-forming substrate that can be advantageously used in such a diamond vapor phase synthesis method and apparatus.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、その1つの面
において、ダイヤモンド膜を気相合成方法で製造する際
に用いるものであって、10×10-6-1以下の熱膨
張係数を有する材料からなる基材と、該基材上に被覆さ
れた、成膜条件下における炭素との反応性が低い材料か
らなる被覆層とを含んでなることを特徴とする成膜用基
板にある。
According to one aspect of the present invention, the present invention is used for producing a diamond film by a vapor phase synthesis method and has a coefficient of thermal expansion of 10 × 10 -6 K -1 or less. A substrate for film formation, comprising: a base material made of a material having: and a coating layer formed on the base material, the coating layer being made of a material having low reactivity with carbon under film forming conditions. is there.

【0009】また、本発明は、そのもう1つの面におい
て、ガス状の炭素含有原料物質からダイヤモンドを薄膜
の形で気相合成するに当たって、10×10-6-1
下の熱膨張係数を有する材料からなる基材と、該基材上
に被覆された、成膜条件下における炭素との反応性が低
い材料からなる被覆層とを含む基板上にダイヤモンドを
堆積させることを特徴とする、ダイヤモンドの気相合成
方法にある。
According to another aspect of the present invention, in the vapor phase synthesis of diamond in the form of a thin film from a gaseous carbon-containing raw material, a thermal expansion coefficient of 10 × 10 -6 K -1 or less is used. Characterized in that diamond is deposited on a substrate comprising a base material made of a material having the base material and a coating layer coated on the base material and having a low reactivity with carbon under film forming conditions, It is in the vapor phase synthesis method of diamond.

【0010】さらに、本発明は、そのもう1つの面にお
いて、反応室と、該反応室内に配置された原料物質供給
源及びダイヤモンド堆積用基板とを有するダイヤモンド
の気相合成装置において、前記基板が、10×10-6
-1以下の熱膨張係数を有する材料からなる基材と、該
基材上に被覆された、成膜条件下における炭素との反応
性が低い材料からなる被覆層とを含んでなることを特徴
とする、ダイヤモンドの気相合成装置にある。
Further, in another aspect of the present invention, in a diamond vapor phase synthesizing apparatus having a reaction chamber, a source material supply source and a diamond deposition substrate arranged in the reaction chamber, the substrate is 10 x 10 -6
It comprises a base material made of a material having a thermal expansion coefficient of K −1 or less, and a coating layer made of a material coated on the base material and having a low reactivity with carbon under film forming conditions. It is a feature of the diamond vapor phase synthesizer.

【0011】本発明はまた、これらの基板、方法及び装
置に関連して、いろいろな好ましい形態及び応用を包含
するものであり、以下の詳細な説明から容易に理解する
ことができるであろう。
The present invention also encompasses various preferred forms and applications in connection with these substrates, methods and devices, which will be readily understood from the following detailed description.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明による成膜用基板は、上記
した通り、ダイヤモンド膜を気相合成方法で製造する際
に用いるものである。ここで、気相合成方法は、この技
術分野において一般的に用いられているものをそのまま
使用してもよく、さもなければ、必要に応じて、常用の
方法を適宜変更して使用してもよい。本発明による成膜
用基板は、以下の説明において明らかにするように、D
CプラズマジェットCVD法、マイクロ波プラズマCV
D法、燃焼炎法等の気相合成方法において特に有利に使
用することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As described above, the film formation substrate according to the present invention is used when a diamond film is manufactured by a vapor phase synthesis method. Here, as the gas phase synthesis method, one generally used in this technical field may be used as it is, or otherwise, a commonly used method may be appropriately modified and used. Good. The film-forming substrate according to the present invention has a D
C plasma jet CVD method, microwave plasma CV
It can be used particularly advantageously in a gas phase synthesis method such as the D method and the combustion flame method.

【0013】本発明の成膜用基板は、10×10-6
-1以下の熱膨張係数を有する材料からなる基材と、該基
材上に被覆された、成膜条件下における炭素との反応性
が低い材料からなる被覆層とを含んで構成され、必要に
応じて、所期の効果等に悪い影響を及ぼさない限り、補
助的な層を有していてもよい。より具体的に説明する
と、本発明の成膜用基板は、例えば図2(A)において
参照番号10で示されるように、基材2と、その表面に
被覆された被覆層3とからなり、図示の例では追加の層
を有していない。また、図示の例では平板状の基板を示
したけれども、基板の形状は、所望とするダイヤモンド
膜の形状に合わせて任意に変更可能である。例えば、目
的とするダイヤモンド成形体がダイヤモンド振動板であ
るならば、基板の形状はドームの形とすることができ
る。
The film-forming substrate of the present invention is 10 × 10 -6 K
-1 including a base material made of a material having a coefficient of thermal expansion of -1 or less, and a coating layer formed on the base material and made of a material having a low reactivity with carbon under film forming conditions. According to the above, an auxiliary layer may be provided as long as it does not adversely affect the intended effect. More specifically, the film formation substrate of the present invention comprises a base material 2 and a coating layer 3 coated on the surface thereof, as indicated by reference numeral 10 in FIG. 2 (A), for example. The example shown has no additional layers. Further, although the plate-shaped substrate is shown in the illustrated example, the shape of the substrate can be arbitrarily changed according to the desired shape of the diamond film. For example, if the intended diamond compact is a diamond diaphragm, the shape of the substrate can be a dome shape.

【0014】本発明の基板の基材は、10×10-6
-1以下の熱膨張係数を有する材料からなることが必要で
ある。これは、基材材料の熱膨張係数を最高でも10×
10 -6-1とすることによって、すなわち、従来の基
材材料に比較して小さな熱膨張係数を有する基材材料を
採用することによって、ダイヤモンドの成膜に引き続く
基板の冷却時に発生する応力を微少レベルに抑え、よっ
て、従来の技術で問題となっていた熱応力による膜の変
形あるいは破壊を防止することに大きな目的がある。
The base material of the substrate of the present invention is 10 × 10.-6 K
-1It must consist of a material with the following coefficient of thermal expansion:
is there. This means that the coefficient of thermal expansion of the base material is at most 10 x
10 -6 K-1By, that is, the conventional group
Base material that has a smaller coefficient of thermal expansion than the material
Continued diamond film formation by adoption
The stress generated when the board is cooled is kept to a minimum level.
The thermal stress, which has been a problem with conventional technology.
There is a great purpose in preventing shape or destruction.

【0015】ところで、成膜用基板の形成に上記のよう
な基材材料のみを使用したのでは、成膜後、形成された
ダイヤモンド膜の基板からの自動的剥離を達成すること
ができない。しかし、ダイヤモンド膜の基板からの自動
的剥離は、基材上に設けられる被覆層にその機能を委ね
ることによって解決することができる。すなわち、被覆
層材料は成膜条件下において炭素との反応性に乏しい材
料からなるので、基板とその上方に堆積されたダイヤモ
ンド膜との密着力は小さく、よって、成膜の完了後に基
板からダイヤモンド膜を剥離することは容易に可能であ
る。また、本発明では、基材材料及び被覆層材料を選択
するに当たって、それらの両方の材料の作用が有利に引
き出されるように考慮することを通じて、本発明におい
て得ることのできる効果をより大きくすることができ
る。したがって、気相合成方法を使用したダイヤモンド
の合成に本発明の成膜用基板を使用すると、膜に応力を
かけることなく基板とダイヤモンド膜との分離を容易に
行えるため、膜厚が薄く、膜の機械的強度の小さい成形
体でも、その膜の変形や破壊を伴うことなく容易に作成
することができ、その成形体の基板からの分離も容易に
行うことができる。
By the way, if only the base material as described above is used for forming the film formation substrate, it is not possible to achieve automatic peeling of the formed diamond film from the substrate after the film formation. However, the automatic peeling of the diamond film from the substrate can be solved by entrusting its function to the coating layer provided on the base material. That is, since the coating layer material is made of a material having a low reactivity with carbon under the film forming conditions, the adhesion between the substrate and the diamond film deposited thereabove is small, and therefore the diamond from the substrate is completed after the film formation is completed. It is possible to peel off the film easily. Further, in the present invention, in selecting the base material and the coating layer material, it is possible to further enhance the effect that can be obtained in the present invention by taking into consideration that the actions of both materials are advantageously extracted. You can Therefore, when the film-forming substrate of the present invention is used for the synthesis of diamond using the vapor phase synthesis method, the substrate and the diamond film can be easily separated without applying stress to the film, so that the film thickness is small. Even a molded body having a low mechanical strength can be easily produced without deformation or destruction of the film, and the molded body can be easily separated from the substrate.

【0016】本発明の実施において、成膜用基板の基材
の材料としては、10×10-6 -1以下の熱膨張係数
を有する材料のなかから適当なものを適宜選択して使用
することができる。適当な基材材料は、以下に列挙する
ものに限定されるわけではないけれども、イリジウム、
クロム、タングステン、タンタル、コバルト、チタン、
モリブデン及びその合金等からなる群から選ばれた一員
を主成分とする金属材料、珪素、ゲルマニウム、硼素、
バナジウム及びその化合物等からなる群から選ばれた一
員を主成分とする非金属材料、そして一般に超硬材料と
して知られている、炭化タングステン、炭化モリブデ
ン、炭化チタン、炭化珪素及びその複合材料等からなる
群から選ばれた一員を主成分とする炭化物系セラミック
材料を包含する。基材の厚さは、基板の形状、基材及び
組み合わせて用いられる被覆層のそれぞれの材料の種
類、所望とする効果、その他のファクタに応じて広く変
更し得るというものの、平板状基板を例にとると、一般
に約500μm 以上である。
In the practice of the present invention, the substrate of the film-forming substrate
As the material of 10 × 10-6 K -1The following coefficient of thermal expansion
Appropriately selected from materials having
can do. Suitable substrate materials are listed below.
Iridium, though not limited to
Chromium, tungsten, tantalum, cobalt, titanium,
A member selected from the group consisting of molybdenum and its alloys
A metal material containing silicon as a main component, silicon, germanium, boron,
One selected from the group consisting of vanadium and its compounds
Of non-metallic materials whose main component is, and generally super hard materials
Known as tungsten carbide, molybdenum carbide
Made of titanium, titanium carbide, silicon carbide and their composite materials, etc.
Carbide-based ceramics whose main component is a member selected from the group
Including materials. The thickness of the substrate depends on the shape of the substrate, the substrate and
Seed material for each coating layer used in combination
Widely varied depending on the type, desired effect, and other factors.
Although it can be changed, if a flat board is taken as an example,
Is about 500 μm or more.

【0017】基材上に施される被覆層は、好ましくは、
金、白金、銅及びその合金からなる群から選ばれた一員
を主成分とする、炭素と反応しにくい金属材料から形成
することができる。しかし、もしもその他に炭素と反応
しにくい材料がありかつその材料が本発明の被覆層に要
求される要件を満たすことができるのならば、必要に応
じてその材料を単独で、もしくは上記のような材料に補
助して、使用してもよい。被覆層の膜厚は、上記した基
材の場合と同様に、基板の形状、被覆層及びそれを支持
する基材のそれぞれの材料の種類、所望とする効果、そ
の他のファクタに応じて広く変更し得るというものの、
平板状基板を例にとると、一般に約0.1〜20μm あ
るいは場合によりそれ以上であるのが有利である。
The coating layer applied on the substrate is preferably
It can be formed of a metal material which is mainly composed of a member selected from the group consisting of gold, platinum, copper and alloys thereof and which is difficult to react with carbon. However, if there is another material that is less likely to react with carbon and that the material can meet the requirements required for the coating layer of the present invention, then that material may be used alone or as described above. You may use it with the aid of various materials. The film thickness of the coating layer is widely changed depending on the shape of the substrate, the type of each material of the coating layer and the substrate supporting the same, the desired effect, and other factors, as in the case of the above-mentioned substrate. Although it is possible,
Taking a flat substrate as an example, it is generally advantageous that it is about 0.1 to 20 .mu.m or even more.

【0018】本発明によれば、ガス状の炭素含有原料物
質からダイヤモンドを薄膜の形で気相合成するに当たっ
て、10×10-6-1以下の熱膨張係数を有する材料
からなる基材と、該基材上に被覆された、成膜条件下に
おける炭素との反応性が低い材料からなる被覆層とを含
む基板上にダイヤモンドを堆積させることを特徴とす
る、ダイヤモンドの気相合成方法も提供される。ここ
で、ダイヤモンドが堆積されるべき基板は、上記したよ
うな成膜用基板である。
According to the present invention, a base material made of a material having a coefficient of thermal expansion of 10 × 10 -6 K -1 or less is used in the vapor phase synthesis of diamond in the form of a thin film from a gaseous carbon-containing raw material. And a method for vapor phase synthesis of diamond, characterized in that diamond is deposited on a substrate including a coating layer coated on the substrate and made of a material having low reactivity with carbon under film forming conditions. Provided. Here, the substrate on which diamond is to be deposited is the film-forming substrate as described above.

【0019】本発明によるダイヤモンドの気相合成方法
は、その原理を図2を参照して説明すると、次の通りで
ある。先ず、図2(A)に示しかつ先に詳細に説明した
ように、基材2及び被覆層3からなる基板10を用意す
る。基板10の形成は、いろいろな成膜法を使用して被
覆層3を施すことによって行うことができ、被覆層3の
ための適当な成膜法としては、例えば、スパッタ法、レ
ーザーアブレーション法、イオンプレーティング法、イ
オンアシストデポジッション法などを挙げるできる。
The principle of the vapor phase synthesis method of diamond according to the present invention will be described below with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A and described in detail above, the substrate 10 including the base material 2 and the coating layer 3 is prepared. The substrate 10 can be formed by applying the coating layer 3 using various film forming methods. Suitable film forming methods for the coating layer 3 include, for example, a sputtering method, a laser ablation method, Examples thereof include an ion plating method and an ion assisted deposition method.

【0020】次いで、形成された基板10の表面に、任
意の気相合成方法を使用して、図2(B)に示すよう
に、ダイヤモンド膜1を堆積させる。ここで、ダイヤモ
ンド膜の形成源となるガス状の炭素含有原料物質は、本
発明の実施において所期のダイヤモンド膜を導き得る限
りにおいて特に限定されるものでばなく、いろいろなも
のを包含する。例えば、そのほんの一例を示すと、適当
な炭素含有原料物質は、メタン、アセチレン等の炭化水
素ガスであり、通常、かかる原料ガスをアルゴンガス、
水素ガス等のプラズマガスあるいは酸素ガスと組み合わ
せて混合ガスとして使用する。それぞれのガスの混合比
は、気相合成の条件、所望とするダイヤモンド膜の特
質、その他のファクタに応じて任意に変更することがで
きる。また、ここで使用する気相合成方法についてであ
るが、もしもDCプラズマジェットCVD法を使用する
つもりであるならば、先に引用した栗原らの講演予稿集
や特開昭64−33096号公報に記載される手法を利
用することができる。なお、このDCプラズマジェット
CVD法については、以下に図面を参照して詳細に説明
する。また、先にもふれたように、マイクロ波プラズマ
CVD法、燃焼炎法等の熱プラズマを利用した方法も、
必要に応じて使用することができる。
Then, a diamond film 1 is deposited on the surface of the formed substrate 10 by using an arbitrary vapor phase synthesis method as shown in FIG. 2 (B). Here, the gaseous carbon-containing raw material that is the source for forming the diamond film is not particularly limited as long as it can lead to the desired diamond film in the practice of the present invention, and includes various substances. For example, to give just one example, a suitable carbon-containing source material is a hydrocarbon gas such as methane or acetylene.
It is used as a mixed gas in combination with plasma gas such as hydrogen gas or oxygen gas. The mixing ratio of each gas can be arbitrarily changed according to the conditions of vapor phase synthesis, the desired characteristics of the diamond film, and other factors. Regarding the vapor phase synthesis method used here, if the intention is to use the DC plasma jet CVD method, see the proceedings of Kurihara et al. Cited above and JP-A-64-33096. The techniques described can be utilized. The DC plasma jet CVD method will be described in detail below with reference to the drawings. Also, as mentioned above, microwave plasma CVD method, combustion flame method and other methods using thermal plasma are also available.
It can be used as needed.

【0021】成膜の完了後、図2(C)に示すように、
ダイヤモンド膜1を基板10から剥離する。この剥離作
業は、ダイヤモンド膜1の被覆層3に対する密着力が大
きくないので、適当な剥離治具(図示せず)を使用して
容易に行うことができ、その際、膜の破壊やクラック等
が発生することもない。また、本発明によれば、上記し
たような気相合成方法を実施するための装置も提供され
る。本発明によるダイヤモンドの気相合成装置は、少な
くとも、反応室、反応室内に配置された原料物質供給
源、そして本発明によるダイヤモンド堆積用基板、を有
することを必須の要件とし、また、これらの構成要素に
加えて、それぞれの気相合成の実施に必要な構成要素を
任意に有することができる。
After the film formation is completed, as shown in FIG.
The diamond film 1 is peeled off from the substrate 10. This peeling work can be easily performed by using an appropriate peeling jig (not shown) because the adhesion of the diamond film 1 to the coating layer 3 is not large, and at that time, the film is broken or cracked. Does not occur. Further, according to the present invention, there is also provided an apparatus for carrying out the above-described vapor phase synthesis method. The diamond vapor phase synthesizing apparatus according to the present invention requires at least a reaction chamber, a source material source arranged in the reaction chamber, and a diamond deposition substrate according to the present invention. In addition to the elements, it can optionally have the components necessary to perform each vapor phase synthesis.

【0022】反応室は、好ましくは、減圧可能なチャン
バから構成することができ、基板等の搬入及び搬出を容
易に行うための手段等を装備することができる。また、
この反応室の形態は、使用される気相合成の方法に応じ
て、それに最適な形態とすることができる。例えば、D
CプラズマジェットCVD法の場合には、富士通オート
メーション株式会社で開発し、先の栗原らの講演予稿集
のなかでふれられているような装置のものを利用するこ
とができる。
The reaction chamber can preferably be composed of a chamber capable of depressurizing, and can be equipped with means for easily carrying in and out the substrate and the like. Also,
The morphology of this reaction chamber can be optimized depending on the method of gas phase synthesis used. For example, D
In the case of the C plasma jet CVD method, it is possible to use a device developed by Fujitsu Automation Co., Ltd. and used as mentioned in the previous lectures by Kurihara et al.

【0023】また、原料物質供給源は、いろいろな供給
手段と組み合わせて反応室内に配置することができる。
例えば、DCプラズマジェットCVD法の場合には、メ
タンガス等の適当な炭素含有原料物質とアルゴンガス、
水素ガス等のプラズマガスとの混合ガスを原料物質供給
源として使用して、これを例えばプラズマトーチのよう
な供給手段と組み合わせて反応室内に配置することがで
きる。
Further, the source material supply source can be arranged in the reaction chamber in combination with various supply means.
For example, in the case of the DC plasma jet CVD method, a suitable carbon-containing source material such as methane gas and argon gas,
A mixed gas with a plasma gas such as hydrogen gas can be used as a source material supply source, which can be placed in the reaction chamber in combination with a supply means such as a plasma torch.

【0024】さらに、反応室内に配置されるダイヤモン
ド堆積用基板は、上記した本発明のものである。この基
板は、通常、気相合成方法において一般的に行われてい
るように、適当な基板ホルダーで支承して反応室内に配
置することができる。基板ホルダーは、それに支承され
た基板の温度が過度に上昇するのを防止すること、他の
目的で、水冷手段、その他で冷却することが推奨され
る。
Further, the diamond deposition substrate arranged in the reaction chamber is that of the present invention described above. This substrate can be placed in the reaction chamber supported by a suitable substrate holder, as is commonly done in vapor phase synthesis methods. It is recommended that the substrate holder be cooled by water cooling means or the like for the purpose of preventing the temperature of the substrate supported on it from rising excessively, and for other purposes.

【0025】本発明によるダイヤモンドの気相合成装置
は、好ましい1態様において、DCプラズマジェットC
VD法によるものであって、反応室としての減圧チャン
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、該基板が所望とするダイヤモン
ド成形体の形状に適合した形状を有するダイヤモンド気
相合成装置にある。ここで、減圧チャンバは、そのプラ
ズマトーチへ原料ガスを供給する原料ガス供給系、そし
て減圧チャンバからのガス排出系も装備している。
The diamond vapor phase synthesis apparatus according to the present invention is, in a preferred embodiment, a DC plasma jet C.
According to the VD method, a DC plasma torch and a diamond deposition substrate facing the DC plasma torch are provided in a decompression chamber as a reaction chamber, and the substrate has a shape suitable for the desired shape of the diamond compact. It is in a diamond vapor phase synthesizer. Here, the decompression chamber is also equipped with a source gas supply system for supplying a source gas to the plasma torch and a gas discharge system from the decompression chamber.

【0026】さらに具体的に説明すると、上記した態様
の気相合成装置は、図3に模式的に示す通りである。減
圧チャンバ20の上部に取り付けられたDCプラズマト
ーチ6に、それに連通するガス装入口4からアルゴン、
メタン及び水素の3種類のガスからなる原料ガスを導入
し、アーク放電によってプラズマ化する。一方、その上
部表面にダイヤモンド膜が堆積されるべき基板10は、
水冷手段(図示せず)を内蔵した基板ホルダ8によって
支承されており、また、マニュプレータ9により上下に
移動が可能である。なお、基板10は、図示されるよう
に、基材2とその上方の被覆層3とからなり、また、こ
こではダイヤモンド振動板の作成が目的であるので、振
動板の形状にあわせてドームの形態を採用している。気
相合成の実施中、プラズマトーチ6から基板10の表面
に向けてプラズマジェット7が照射せしめられ、基板1
0の表面にダイヤモンド(図示せず)が徐々に堆積され
る。使用済みの原料ガスは、排気口5からチャンバ20
外に排出される。図示の気相合成装置を使用すると、し
たがって、従来の装置を用いた場合に比べ、格段に安価
に、短時間で、少ない工程で、生産性良くダイヤモンド
振動板を作成することができる。なお、ここで図示して
説明するDCプラズマジェットCVD法に関連して、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法で合成することに関して記載した特
開昭64−33096号公報もあわせて参照されたい。
More specifically, the vapor phase synthesis apparatus of the above-described mode is as schematically shown in FIG. A DC plasma torch 6 attached to the upper part of the decompression chamber 20 is connected to an argon gas from a gas charging port 4 communicating with the DC plasma torch 6.
A raw material gas consisting of three kinds of gases, methane and hydrogen, is introduced and turned into plasma by arc discharge. On the other hand, the substrate 10 on which the diamond film is to be deposited is
It is supported by a substrate holder 8 having a built-in water cooling means (not shown), and can be moved up and down by a manipulator 9. The substrate 10 is composed of a base material 2 and a coating layer 3 above the base material 2 as shown in the drawing. Further, since the purpose is to make a diamond diaphragm here, the substrate 10 is formed according to the shape of the diaphragm. The form is adopted. During the vapor phase synthesis, the plasma torch 6 irradiates the surface of the substrate 10 with the plasma jet 7, and the substrate 1
Diamond (not shown) is gradually deposited on the 0 surface. The used raw material gas is exhausted from the exhaust port 5 to the chamber 20.
It is discharged outside. By using the illustrated vapor phase synthesizing apparatus, therefore, the diamond diaphragm can be produced at a significantly low cost, in a short time, and in a small number of steps with high productivity as compared with the case of using the conventional apparatus. Note that Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-33096 also discloses a method of synthesizing a diamond film, which will be a diaphragm of a speaker or the like, by the DC plasma jet CVD method in relation to the DC plasma jet CVD method illustrated and described here. Please refer to them as well.

【0027】DCプラズマジェットCVD法について、
さらにまとめて説明する。この方法は、要するに、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向けて照射するることで、数10
0μm/hのオーダーの成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成膜
を行うことで、(1)成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
複雑な作業を必要としないし、連続して大量の成形体を
製造できる、(3)基板を、所望とする成形体の形状に
合わせて凸型にも凹型にもでき、また、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、あるい
は凸型とすることにより、ボイスコイルボビンも一体で
合成できる、というような効果が得られる。
Regarding the DC plasma jet CVD method,
It will be further summarized. In this method, in short, high temperature thermal plasma generated by direct current arc discharge is ejected from a torch nozzle as a plasma jet, and this plasma jet is irradiated toward a substrate to obtain several tens of tens.
It is a high-speed diamond synthesizing method that can obtain a film formation rate on the order of 0 μm / h. By performing diamond film formation by this method, (1) film formation time can be reduced to several tenths to several hundredths of that of the hot filament method.
(2) Since this method is a method in which the plasma jet ejected from the plasma torch is blown onto the substrate, it does not require complicated operations such as filament adjustment and reattachment unlike the hot filament method, and a large amount of continuous (3) The substrate can be formed into a convex shape or a concave shape according to the desired shape of the formed body, and the concave shape can smooth the acoustic emission image. Alternatively, by using a convex shape, it is possible to obtain an effect that the voice coil bobbin can be integrally combined.

【0028】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。
この問題を解消するため、チャンバに供給される原料ガ
スを、その使用後にすべて排出するのではなくて、その
一部もしくは全部を循環させて再使用することが推奨さ
れる。原料ガスを再使用すれば、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と考察される。
In the diamond synthesis by the DC plasma jet CVD method, argon is usually used as a plasma gas,
Hydrogen is used, and hydrocarbon gas such as methane is supplied as a carbon source in an amount of about several percent of the total gas amount.However, since the conversion efficiency of hydrocarbon gas to diamond is several percent or less, the gas Is extremely inefficient to use.
In order to solve this problem, it is recommended that the raw material gas supplied to the chamber is reused by circulating a part or the whole of the raw material gas instead of exhausting it all after its use. If the raw material gas is reused, it is sufficient to supply only the carbon content consumed in the diamond synthesis, so that the consumed gas amount is significantly reduced. Although the composition of the hydrocarbon in the gas exhausted from the chamber is different from the composition supplied to the torch, it is considered that the DC plasma jet CVD method has a small effect due to the difference in the type of the hydrocarbon gas.

【0029】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。この再循環ガスはその組成が再適供給ガス組成から
少しズレるので、ガスクロマトグラフィなどを用いて再
循環ガスの組成を正確に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。
In diamond vapor phase synthesis using a DC plasma torch, typically, an inert gas + hydrogen is supplied to the plasma torch to generate plasma, and a carbon compound is supplied to the plasma flame from outside the torch. Diamond is synthesized by using a gas, but when recirculating the gas, inert gas, hydrogen, and carbon compounds (unreacted products, reaction products) are mixed. Generally, this should be separated. Instead, it will be supplied to the plasma torch in the form of a mixed gas. Since the composition of this recirculated gas is slightly different from the resuitable supply gas composition, the composition of the recirculated gas is accurately analyzed using gas chromatography, etc., and the gas supplemented with insufficient hydrogen and carbon compounds is used as the source gas. Supply to a plasma torch is desirable.

【0030】本発明によるダイヤモンドの気相合成装置
は、そのもう1つの好ましい態様において、マイクロ波
プラズマCVD法によるダイヤモンド気相合成装置にあ
る。この気相合成装置は、図4に模式的に示す通りであ
る。すなわち、気相合成装置を、マイクロ波プラズマC
VD法の装置で通常行われているように、減圧可能なチ
ャンバ30及びマイクロ波導波管31を組み合わせて構
成する。チャンバ30内には、図示のように、基材2及
び被覆層3からなる基板10を基板ホルダ38で支承し
て配置する。基板10の上方より、水素とメタンを混合
した原料ガスを供給し、一方、導波管31より励起用マ
イクロ波33を導入する。付属のプランジャー32を操
作し、基板周辺に周波数2450MHzのマイクロ波の
定在波をたてることにより、原料ガスをプラズマ化す
る。プラズマ化せしめられた原料ガスが徐々に基板10
の表面に堆積せしめられ、ダイヤモンド膜(図示せず)
が形成される。
The diamond vapor phase synthesizer according to the present invention is, in another preferred embodiment thereof, a diamond vapor phase synthesizer by a microwave plasma CVD method. This vapor phase synthesizer is as schematically shown in FIG. That is, the vapor phase synthesizer is set to the microwave plasma C.
The chamber 30 and the microwave waveguide 31 which can be decompressed are combined and configured as is usually performed in the apparatus of the VD method. In the chamber 30, as shown in the figure, the substrate 10 including the base material 2 and the coating layer 3 is supported by the substrate holder 38 and arranged. A raw material gas in which hydrogen and methane are mixed is supplied from above the substrate 10, while the microwave 33 for excitation is introduced from the waveguide 31. By operating the attached plunger 32 and applying a standing wave of a microwave having a frequency of 2450 MHz to the periphery of the substrate, the raw material gas is turned into plasma. The raw material gas turned into plasma gradually becomes the substrate 10.
Diamond film (not shown) deposited on the surface of the
Is formed.

【0031】また、本発明によるダイヤモンドの気相合
成装置は、そのもう1つの好ましい態様において、燃焼
炎法によるダイヤモンド気相合成装置にある。この気相
合成装置は、常法に従って構成することができ、図5に
模式的に示す通りである。すなわち、チャンバ40内に
配置された水冷された基板ホルダ48に基板10を図示
のように取り付ける。また、基板10の下方には、気相
合成工程時、装入口44から供給された原料ガス(酸素
とアセチレンの混合物)の燃焼炎47がその基板の表面
に有効に吹きつけられるように、バーナー46を配置す
る。基板10の表面にダイヤモンド(図示せず)が徐々
に堆積せしめられる。
The diamond vapor phase synthesizer according to the present invention is, in another preferred embodiment thereof, a diamond vapor phase synthesizer by a combustion flame method. This vapor phase synthesizer can be constructed according to a conventional method and is as schematically shown in FIG. That is, the substrate 10 is attached to the water-cooled substrate holder 48 arranged in the chamber 40 as shown. Further, below the substrate 10, a burner is provided so that the combustion flame 47 of the source gas (mixture of oxygen and acetylene) supplied from the charging port 44 is effectively blown to the surface of the substrate during the gas phase synthesis process. 46 is placed. Diamond (not shown) is gradually deposited on the surface of the substrate 10.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明を、特にダイヤモンド振動板を
作成することに関して説明する。なお、本発明は、以下
に記載する実施例に限定されないことを理解されたい。例1 DCプラズマジェットCVD法によるダイヤモンド振動
板の作成 図3に示した気相合成装置を使用して、次のような手順
でダイヤモンド振動板を作成した。シリコン(Si)基
材及び銅(Cu)被覆層からなる成膜用基板を調製し、
気相合成装置のチャンバ内に基板ホルダを用いて収容し
た。なお、銅被覆層の膜厚は、得られるダイヤモンド膜
の膜厚に対するその影響を評価するため、0.02μm
、0.2μm 及び2μm の3種類を適用した。気相合
成の実施に先がけて、チャンバ内の圧力を30Torrまで
減圧した。次いで、減圧チャンバ内のプラズマトーチ
に、アルゴンガスを30L/min で、水素ガスを30L
/minで、そしてメタンガスを濃度0.5%で、それぞ
れ導入し、アーク放電によってプラズマ化した。放電出
力は、10kWであった。温度800℃に保たれた基板
の表面上にダイヤモンドの薄膜が堆積せしめられた。形
得られた成膜結果を次の第1表に示す。 第1表 ダイヤモンド膜 銅被覆層の膜厚(μm ) 膜厚(μm ) 0.02 0.2 0.5 × × × 2.0 × ○ ○ 5.0 × ○ ○ 30 × ○ ○ 上記した結果から、本発明に従ってダイヤモンド振動板
を作成する場合、銅被覆層の膜厚を0.2μm 以上とし
た時にドーム型のダイヤモンド成形体が得られることが
判る。なお、これらの成形体では、変形やクラック等を
認めることができなかった。例2 マイクロ波プラズマCVD法によるダイヤモンド振動板
の作成 図4に示した気相合成装置を使用して、次のような手順
でダイヤモンド振動板を作成した。タングステン(W)
基材及び白金(Pt)被覆層からなる成膜用基板を調製
し、気相合成装置のチャンバ内に基板ホルダを用いて収
容した。なお、白金被覆層の膜厚は、得られるダイヤモ
ンド膜の膜厚に対するその影響を評価するため、0.1
μm 、2μm 及び5μm の3種類を適用した。気相合成
の実施に先がけて、チャンバ内の圧力を30Torrまで減
圧した。次いで、チャンバ内に、水素ガスを100SC
CMで、そしてメタンガスを濃度2%で、それぞれ導入
し、一方、導波管よりマイクロ波を出力800Wで導入
した。付属のプランジャーの操作により、原料ガスをプ
ラズマ化した。温度800℃に保たれた基板の表面上に
ダイヤモンドの薄膜が堆積せしめられた。得られた成膜
結果を次の第2表に示す。
The present invention will now be described with particular reference to making a diamond diaphragm. It should be understood that the present invention is not limited to the examples described below. Example 1 Preparation of diamond diaphragm by DC plasma jet CVD method Using the vapor phase synthesizing apparatus shown in FIG. 3, a diamond diaphragm was prepared by the following procedure. A film-forming substrate comprising a silicon (Si) base material and a copper (Cu) coating layer is prepared,
It was housed in the chamber of the vapor phase synthesizer using a substrate holder. The thickness of the copper coating layer is 0.02 μm in order to evaluate its effect on the thickness of the obtained diamond film.
, 0.2 μm and 2 μm were applied. Prior to performing the gas phase synthesis, the pressure in the chamber was reduced to 30 Torr. Then, 30 L / min of argon gas and 30 L of hydrogen gas were put into the plasma torch in the decompression chamber.
/ Min and methane gas at a concentration of 0.5% were introduced, respectively, and plasma was generated by arc discharge. The discharge output was 10 kW. A thin film of diamond was deposited on the surface of the substrate kept at a temperature of 800 ° C. The obtained film formation results are shown in Table 1 below. Table 1 Diamond film Thickness of copper coating layer (μm) Thickness (μm) 0.02 0.2 2 0.5 × × × 2.0 × ○ ○ 5.0 × ○ ○ 30 × ○ ○ From the results, it is understood that when the diamond diaphragm is prepared according to the present invention, a dome-shaped diamond compact is obtained when the thickness of the copper coating layer is 0.2 μm or more. In addition, in these molded products, deformation, cracks, etc. could not be recognized. Example 2 Preparation of Diamond Vibration Plate by Microwave Plasma CVD Method Using the vapor phase synthesizing apparatus shown in FIG. 4, a diamond vibration plate was prepared by the following procedure. Tungsten (W)
A film-forming substrate including a base material and a platinum (Pt) coating layer was prepared and housed in a chamber of a vapor phase synthesizer using a substrate holder. The thickness of the platinum coating layer was 0.1% in order to evaluate its influence on the thickness of the obtained diamond film.
Three types of μm, 2 μm and 5 μm were applied. Prior to performing the gas phase synthesis, the pressure in the chamber was reduced to 30 Torr. Next, 100 SC of hydrogen gas was introduced into the chamber.
CM and methane gas were introduced at a concentration of 2%, respectively, while microwaves were introduced from the waveguide at an output of 800W. The raw material gas was turned into plasma by operating the attached plunger. A thin film of diamond was deposited on the surface of the substrate kept at a temperature of 800 ° C. The obtained film formation results are shown in Table 2 below.

【0033】 第2表 ダイヤモンド膜 白金被覆層の膜厚(μm ) 膜厚(μm ) 0.1 0.5 × × × 2.0 ○ ○ ○ 5.0 ○ ○ ○ 30 ○ ○ ○ 上記した結果から、本発明に従ってダイヤモンド振動板
を作成する場合、白金被覆層の膜厚を0.1μm 以上と
した時にドーム型のダイヤモンド成形体が得られること
が判る。なお、これらの成形体では、変形やクラック等
を認めることができなかった。例3 DCプラズマジェットCVD法によるダイヤモンド振動
板の作成 前記例1に記載の手法を反復した。但し、本例の場合、
成膜用基板として、Fe−Ni鋼(50:50)の基材
及び金(Au)被覆層からなる成膜用基板を使用し、ま
た、金被覆層の膜厚を、得られるダイヤモンド膜の膜厚
に対するその影響を評価するため、0.2μm 、0.8
μm 及び5μm に変更した。得られた成膜結果を次の第
3表に示す。 第3表 ダイヤモンド膜 金被覆層の膜厚(μm ) 膜厚(μm ) 0.2 0.8 0.5 × × × 2.0 ○ ○ ○ 5.0 ○ ○ ○ 30 ○ ○ ○ 上記した結果から、本発明に従ってダイヤモンド振動板
を作成する場合、金被覆層の膜厚を0.2μm 以上とし
た時にドーム型のダイヤモンド成形体が得られることが
判る。なお、これらの成形体では、変形やクラック等を
認めることができなかった。例4 DCプラズマジェットCVD法によるダイヤモンド振動
板の作成 前記例1に記載の手法を反復した。但し、本例の場合、
成膜用基板として、炭化珪素(SiC)の基材及びCu
−Pt合金の被覆層からなる成膜用基板を使用し、ま
た、Cu−Pt合金被覆層の膜厚を、得られるダイヤモ
ンド膜の膜厚に対するその影響を評価するため、0.2
μm 、1μm 及び5μm に変更した。得られた成膜結果
を次の第4表に示す。 第4表 ダイヤモンド膜 Cu−Pt被覆層の膜厚(μm ) 膜厚(μm ) 0.2 0.5 × × × 2.0 ○ ○ ○ 5.0 ○ ○ ○ 30 ○ ○ ○ 上記した結果から、本発明に従ってダイヤモンド振動板
を作成する場合、Cu−Pt被覆層の膜厚を0.2μm
以上とした時にドーム型のダイヤモンド成形体が得られ
ることが判る。なお、これらの成形体では、変形やクラ
ック等を認めることができなかった。
Table 2 Diamond film Thickness of platinum coating layer (μm) Film thickness (μm) 0.1 2 5 0.5 × × × 2.0 ○ ○ ○ 5.0 ○ ○ ○ 30 ○ ○ ○ Above From the results, it can be seen that when the diamond diaphragm is produced according to the present invention, a dome-shaped diamond compact can be obtained when the platinum coating layer has a thickness of 0.1 μm or more. In addition, in these molded products, deformation, cracks, etc. could not be recognized. Example 3 Preparation of diamond diaphragm by DC plasma jet CVD method The procedure described in Example 1 above was repeated. However, in the case of this example,
As the film-forming substrate, a film-forming substrate comprising a base material of Fe—Ni steel (50:50) and a gold (Au) coating layer was used, and the film thickness of the gold coating layer was set to that of the obtained diamond film. To evaluate its effect on film thickness, 0.2 μm, 0.8
Changed to μm and 5 μm. The obtained film formation results are shown in Table 3 below. Table 3 Diamond film Thickness of gold coating layer (μm) Thickness (μm) 0.2 0.8 5 0.5 × × × 2.0 ○ ○ ○ 5.0 ○ ○ ○ 30 ○ ○ ○ From the results, it is understood that when the diamond diaphragm is produced according to the present invention, a dome-shaped diamond compact can be obtained when the thickness of the gold coating layer is 0.2 μm or more. In addition, in these molded products, deformation, cracks, etc. could not be recognized. Example 4 Preparation of Diamond Vibrating Plate by DC Plasma Jet CVD Method The procedure described in Example 1 above was repeated. However, in the case of this example,
As a substrate for film formation, a silicon carbide (SiC) base material and Cu
In order to evaluate the influence of the film thickness of the Cu-Pt alloy coating layer on the thickness of the obtained diamond film, a film-forming substrate comprising a -Pt alloy coating layer is used.
Changed to μm, 1 μm and 5 μm. The obtained film formation results are shown in Table 4 below. Table 4 diamond film Cu-Pt coating layer having a thickness ([mu] m) film thickness (μm) 0.2 1 5 0.5 × × × 2.0 ○ ○ ○ 5.0 ○ ○ ○ 30 ○ ○ ○ above From the results, when the diamond diaphragm is prepared according to the present invention, the film thickness of the Cu—Pt coating layer is 0.2 μm.
It is understood that a dome-shaped diamond compact can be obtained when the above is performed. In addition, in these molded products, deformation, cracks, etc. could not be recognized.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、従来の手法ではその製
造が不可能であった薄膜のダイヤモンド膜、特にダイヤ
モンド振動板を、膜の変形あるいは破壊を被ることな
く、安価にかつ生産性良く製造することができる。本発
明によれば、したがって、ダイヤモンド膜応用製品の適
用範囲を飛躍的に広げることが可能となる。
According to the present invention, a thin diamond film, especially a diamond diaphragm, which could not be manufactured by the conventional method, can be manufactured at low cost and with high productivity without suffering film deformation or destruction. It can be manufactured. According to the present invention, therefore, the applicable range of diamond film applied products can be dramatically expanded.

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

【図1】従来の熱フィラメント法によるダイヤモンド膜
の形成装置の1例を示した略示断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a conventional apparatus for forming a diamond film by a hot filament method.

【図2】本発明による成膜用基板の1例と、それを使用
したダイヤモンド膜の形成を順を追って示した略示断面
図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a film formation substrate according to the present invention and a diamond film formation using the same in order.

【図3】本発明によるDCプラズマジェットCVD法に
よるダイヤモンド膜の形成装置の好ましい1例を示した
略示断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a preferred example of a diamond film forming apparatus by a DC plasma jet CVD method according to the present invention.

【図4】本発明によるマイクロ波プラズマCVD法によ
るダイヤモンド膜の形成装置の好ましい1例を示した略
示断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a preferred example of a diamond film forming apparatus by a microwave plasma CVD method according to the present invention.

【図5】本発明による燃焼炎法によるダイヤモンド膜の
形成装置の好ましい1例を示した略示断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a preferred example of a diamond film forming apparatus by a combustion flame method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ダイヤモンド膜 2…基材 3…被覆層 6…プラズマトーチ 7…プラズマジェット 8…基板ホルダ 10…成膜用基板 20…反応室(チャンバ) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diamond film 2 ... Substrate 3 ... Coating layer 6 ... Plasma torch 7 ... Plasma jet 8 ... Substrate holder 10 ... Film-forming substrate 20 ... Reaction chamber (chamber)

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ダイヤモンド膜を気相合成方法で製造す
る際に用いるものであって、10×10-6-1以下の
熱膨張係数を有する材料からなる基材と、該基材上に被
覆された、成膜条件下における炭素との反応性が低い材
料からなる被覆層とを含んでなることを特徴とする成膜
用基板。
1. A base material made of a material having a coefficient of thermal expansion of 10 × 10 −6 K −1 or less, which is used when a diamond film is produced by a vapor phase synthesis method, and a base material on the base material. A film-forming substrate comprising a coated coating layer made of a material having low reactivity with carbon under film-forming conditions.
【請求項2】 前記基材の材料が、イリジウム、クロ
ム、タングステン、タンタル、コバルト、チタン、モリ
ブデン及びその合金からなる群から選ばれた一員を主成
分とする金属材料であることを特徴とする、請求項1に
記載の成膜用基板。
2. The material of the base material is a metal material containing as a main component a member selected from the group consisting of iridium, chromium, tungsten, tantalum, cobalt, titanium, molybdenum and alloys thereof. The film-forming substrate according to claim 1.
【請求項3】 前記基材の材料が、珪素、ゲルマニウ
ム、硼素、バナジウム及びその化合物からなる群から選
ばれた一員を主成分とする非金属材料であることを特徴
とする、請求項1に記載の成膜用基板。
3. The non-metallic material having a member selected from the group consisting of silicon, germanium, boron, vanadium and compounds thereof as a main component, as the material of the base material, according to claim 1. The film-forming substrate described.
【請求項4】 前記基材の材料が、炭化タングステン、
炭化モリブデン、炭化チタン、炭化珪素及びその複合材
料からなる群から選ばれた一員を主成分とする炭化物系
セラミック材料であることを特徴とする、請求項1に記
載の成膜用基板。
4. The material of the base material is tungsten carbide,
The film-forming substrate according to claim 1, wherein the film-forming substrate is a carbide ceramic material containing a member selected from the group consisting of molybdenum carbide, titanium carbide, silicon carbide and a composite material thereof as a main component.
【請求項5】 前記被覆層の材料が、金、白金、銅及び
その合金からなる群から選ばれた一員を主成分とする金
属材料であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれ
か1項に記載の成膜用基板。
5. The method according to claim 1, wherein the material of the coating layer is a metal material whose main component is one member selected from the group consisting of gold, platinum, copper and alloys thereof. 2. The film formation substrate according to item 1.
【請求項6】 ガス状の炭素含有原料物質からダイヤモ
ンドを薄膜の形で気相合成するに当たって、10×10
-6-1以下の熱膨張係数を有する材料からなる基材
と、該基材上に被覆された、成膜条件下における炭素と
の反応性が低い材料からなる被覆層とを含む基板上にダ
イヤモンドを堆積させることを特徴とする、ダイヤモン
ドの気相合成方法。
6. 10 × 10 10 in vapor phase synthesis of diamond in the form of a thin film from a gaseous carbon-containing raw material.
On a substrate including a base material made of a material having a thermal expansion coefficient of -6 K -1 or less, and a coating layer formed on the base material and made of a material having low reactivity with carbon under film forming conditions A method for vapor-phase synthesis of diamond, which comprises depositing diamond on a substrate.
【請求項7】 前記基材の材料が、イリジウム、クロ
ム、タングステン、タンタル、コバルト、チタン、モリ
ブデン及びその合金からなる群から選ばれた一員を主成
分とする金属材料であることを特徴とする、請求項6に
記載の気相合成方法。
7. The material of the base material is a metal material containing as a main component a member selected from the group consisting of iridium, chromium, tungsten, tantalum, cobalt, titanium, molybdenum and alloys thereof. The gas phase synthesis method according to claim 6.
【請求項8】 前記基材の材料が、珪素、ゲルマニウ
ム、硼素、バナジウム及びその化合物からなる群から選
ばれた一員を主成分とする非金属材料であることを特徴
とする、請求項6に記載の気相合成方法。
8. The non-metallic material containing a member selected from the group consisting of silicon, germanium, boron, vanadium, and compounds thereof as a main component, as the material of the base material. The described gas phase synthesis method.
【請求項9】 前記基材の材料が、炭化タングステン、
炭化モリブデン、炭化チタン、炭化珪素及びその複合材
料からなる群から選ばれた一員を主成分とする炭化物系
セラミック材料であることを特徴とする、請求項6に記
載の気相合成方法。
9. The material of the base material is tungsten carbide,
The vapor phase synthesis method according to claim 6, which is a carbide-based ceramic material containing a member selected from the group consisting of molybdenum carbide, titanium carbide, silicon carbide, and composite materials thereof as a main component.
【請求項10】 前記被覆層の材料が、金、白金、銅及
びその合金からなる群から選ばれた一員を主成分とする
金属材料であることを特徴とする、請求項6〜9のいず
れか1項に記載の気相合成方法。
10. The material of the coating layer is a metal material containing, as a main component, one member selected from the group consisting of gold, platinum, copper and alloys thereof. The gas phase synthesis method according to Item 1.
【請求項11】 ダイヤモンド膜の気相合成が、DCプ
ラズマジェットCVD法、マイクロ波プラズマCVD法
又は燃焼炎法に基づいて行われることを特徴とする、請
求項6〜10のいずれか1項に記載の気相合成方法。
11. The method according to claim 6, wherein the vapor phase synthesis of the diamond film is performed based on a DC plasma jet CVD method, a microwave plasma CVD method or a combustion flame method. The described gas phase synthesis method.
【請求項12】 反応室と、該反応室内に配置された原
料物質供給源及びダイヤモンド堆積用基板とを有するダ
イヤモンドの気相合成装置において、前記基板が、10
×10-6-1以下の熱膨張係数を有する材料からなる
基材と、該基材上に被覆された、成膜条件下における炭
素との反応性が低い材料からなる被覆層とを含んでなる
ことを特徴とする、ダイヤモンドの気相合成装置。
12. A vapor phase diamond synthesizing apparatus comprising a reaction chamber, a source material supply source and a diamond deposition substrate arranged in the reaction chamber, wherein the substrate is 10
A base material made of a material having a coefficient of thermal expansion of × 10 -6 K -1 or less, and a coating layer made of a material coated on the base material and having a low reactivity with carbon under film forming conditions. A vapor-phase synthesis apparatus for diamond, characterized in that
【請求項13】 前記基材の材料が、イリジウム、クロ
ム、タングステン、タンタル、コバルト、チタン、モリ
ブデン及びその合金からなる群から選ばれた一員を主成
分とする金属材料であることを特徴とする、請求項12
に記載の気相合成装置。
13. The material of the base material is a metal material containing as a main component a member selected from the group consisting of iridium, chromium, tungsten, tantalum, cobalt, titanium, molybdenum and alloys thereof. Claim 12
The gas phase synthesizer according to.
【請求項14】 前記基材の材料が、珪素、ゲルマニウ
ム、硼素、バナジウム及びその化合物からなる群から選
ばれた一員を主成分とする非金属材料であることを特徴
とする、請求項12に記載の気相合成装置。
14. The material according to claim 12, wherein the material of the base material is a non-metallic material whose main component is one member selected from the group consisting of silicon, germanium, boron, vanadium and compounds thereof. The described vapor phase synthesizer.
【請求項15】 前記基材の材料が、炭化タングステ
ン、炭化モリブデン、炭化チタン、炭化珪素及びその複
合材料からなる群から選ばれた一員を主成分とする炭化
物系セラミック材料であることを特徴とする、請求項1
2に記載の気相合成装置。
15. The material of the base material is a carbide-based ceramic material containing, as a main component, one member selected from the group consisting of tungsten carbide, molybdenum carbide, titanium carbide, silicon carbide and composite materials thereof. Claim 1
2. The vapor phase synthesizer according to item 2.
【請求項16】 前記被覆層の材料が、金、白金、銅及
びその合金からなる群から選ばれた一員を主成分とする
金属材料であることを特徴とする、請求項12〜15の
いずれか1項に記載の気相合成装置。
16. The material of the coating layer is a metal material containing, as a main component, a member selected from the group consisting of gold, platinum, copper and alloys thereof. The vapor phase synthesis apparatus according to Item 1.
【請求項17】 ダイヤモンド膜の気相合成が、DCプ
ラズマジェットCVD法、マイクロ波プラズマCVD法
又は燃焼炎法に基づいて行われることを特徴とする、請
求項12〜16のいずれか1項に記載の気相合成装置。
17. The vapor phase synthesis of a diamond film is performed based on a DC plasma jet CVD method, a microwave plasma CVD method or a combustion flame method, according to any one of claims 12 to 16. The described vapor phase synthesizer.
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