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公開番号2025084805
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2025024085,2023062460
出願日2025-02-18,2018-12-26
発明の名称ダイヤモンド膜等を形成するためのデバイスおよびその形成方法
出願人国立大学法人愛媛大学,株式会社Growth
代理人個人,個人
主分類C23C 16/27 20060101AFI20250527BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】液中にてプラズマを発生するための電源として直流電源を用いる場合に生じ得る電極溶融を抑制可能なダイヤモンド形成デバイスおよびその形成方法を提供する。
【解決手段】基材30の表面上に少なくともダイヤモンド膜を形成するためのデバイスであって、原料液20を保持しかつ該原料液中に基材を設置するための容器10と、正電極41および負電極42を備え、かつ前記原料液中にてプラズマを発生させるための電極部40と、前記電極部にそれぞれ接続された原料ガス供給部およびキャリアガス供給部と、前記電極部に電圧を印加するための電源70とを有して成り、前記電源が直流電源であり、および前記電極部が付加部材43を更に備え、該付加部材が該電極部の前記プラズマPの発生領域に位置する電極に取り付けられている、デバイスが提供される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基材の表面上に少なくともダイヤモンド膜を形成するためのデバイスであって、
原料液を保持しかつ該原料液中に基材を設置するための容器と、
正電極および負電極を備え、かつ前記原料液中にてプラズマを発生させるための電極部と、
前記電極部にそれぞれ接続された原料ガス供給部およびキャリアガス供給部と、
前記電極部に電圧を印加するための電源と
を有して成り、
前記電源が直流電源であり、および
前記電極部が付加部材を更に備え、該付加部材が該電極部の前記プラズマの発生領域に位置する電極に取り付けられている、デバイス。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記付加部材が前記プラズマの発生領域における前記電極の溶融防止部材である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記付加部材が、前記プラズマの発生領域における不純物供給源部材である、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記付加部材が、前記プラズマを発生させる前記電極部の先端側に供される、請求項１～３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項５】
前記付加部材が、前記プラズマの発生領域に位置する前記正電極の表面に位置付けられる、請求項１～４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項６】
前記付加部材が、前記正電極の構成材料および前記負電極の構成材料を含んで成る合金部材である、請求項１～５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項７】
前記正電極は内部空間領域を有する筒構造を有し、前記負電極は該正電極の該内部空間領域内を延在し、および
前記プラズマの発生領域は、前記正電極と、該正電極の前記内部空間領域内を延在する前記負電極との間に供される、請求項１～６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項８】
前記正電極がＣｕ系材料から構成され、前記負電極がＷ系材料から構成され、および前記付加部材がＣｕ－Ｗ系材料から構成される、請求項１～７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
前記付加部材は、金属元素割合でＣｕよりもＷを相対的に多く含んで成る、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記電極部が、該電極部と前記基材とが相互に対向するように前記基材の鉛直上方に位置付けられる、請求項１～９のいずれかに記載のデバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンド膜等を形成するためのデバイスおよびその形成方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンド膜の形成方法として、気相合成法が従前より知られている。当該気相合成法では、「ダイヤモンド膜の生成速度が遅い」、「高圧条件下のチャンバー内にてダイヤモンド生成を要する」等という技術的な問題を有していた。そのため、高周波電源７０’の使用条件下で原料液中にてプラズマＰ’を発生させ、それによって基材３０’上にダイヤモンド膜を形成するという試みが既に為されている（図４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１５０２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者らは、従前のダイヤモンド膜を形成するためのデバイスを用いる場合には依然として克服すべき課題があることに気付き、そのための対策をとる必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを本願発明者らは見出した。
【０００５】
高周波電源７０’（ダイヤモンド膜形成デバイスの構成要素）の使用条件下で原料液２０’中にてプラズマＰ’を発生させる態様では、形成デバイスの構造が複雑化し、相対的に大電力を高コストで供する必要がある。そのため、形成デバイスの構造簡素化および大電力を低コストで供する観点から直流電源の導入が望まれる。
【０００６】
しかしながら、直流電源を用いる場合、高周波電源７０’を用いる場合と比べて電極に電圧を印加して形成されるプラズマは非常に高温状態となり得る（高周波電源使用時：４０００Ｋ、直流電源使用時：７０００Ｋ～１００００Ｋ）。
【０００７】
プラズマが非常に高温状態であると、電極（特に正電極）が過剰に加熱され、電極が溶融する虞がある。電極が溶融すると、それに起因してプラズマ照射により基材上に形成される目的物（ダイヤモンド）を好適に得ることができない虞がある。
【０００８】
上記の理由から、液中にてプラズマを発生するための電源としての直流電源使用回避が当業者の認識と認められ得る。しかしながら、直流電源には、上述のように形成デバイスの構造簡素化および大電力を低コストで供することが可能という利点を有する。そのため、かかる利点を有する直流電源の有効活用が考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、直流電源を用いる場合に生じ得る電極溶融を抑制可能なダイヤモンド形成デバイスおよびその形成方法を供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態では、
基材の表面上に少なくともダイヤモンド膜を形成するためのデバイスであって、
原料液を保持しかつ該原料液中に基材を設置するための容器と、
正電極および負電極を備え、かつ前記原料液中にてプラズマを発生させるための電極部と、
前記電極部にそれぞれ接続された原料ガス供給部およびキャリアガス供給部と、
前記電極部に電圧を印加するための電源と
を有して成り、
前記電源が直流電源であり、および
前記電極部が付加部材を更に備え、該付加部材が該電極部の前記プラズマの発生領域に位置する電極に取り付けられている、デバイスが提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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