JPH05195225A - マイクロウェーブプラズマcvd方式のダイヤモンド沈着被覆方法 - Google Patents
マイクロウェーブプラズマcvd方式のダイヤモンド沈着被覆方法Info
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- JPH05195225A JPH05195225A JP4216862A JP21686292A JPH05195225A JP H05195225 A JPH05195225 A JP H05195225A JP 4216862 A JP4216862 A JP 4216862A JP 21686292 A JP21686292 A JP 21686292A JP H05195225 A JPH05195225 A JP H05195225A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロウェーブプラズマ方式のCVD法に
おいて、反応器中のテーブルに載置した多数の物品群
に、高マイクロウェーブ電力を用いても均等且つ良質の
ダイヤモンド被覆を生成出来るようにする。 【構成】 テーブルを円錐形、球形等の凹状内面を有す
るボウル形に構成し、その内面に棚等を配設して、これ
に個々の被覆対象物品を配置し、テーブルの形状と位置
を適当に設定することで、プラズマを安定化させると共
にプラズマの形状と位置を個々の物品に適合するように
制御する。 【効果】 従来法に較べ一度に格段に多量の物品群に対
し均一厚の良質のダイヤモンドの被覆が可能になり、特
に切削工具のダイヤモンド被覆に適用すると極めて有益
である。
おいて、反応器中のテーブルに載置した多数の物品群
に、高マイクロウェーブ電力を用いても均等且つ良質の
ダイヤモンド被覆を生成出来るようにする。 【構成】 テーブルを円錐形、球形等の凹状内面を有す
るボウル形に構成し、その内面に棚等を配設して、これ
に個々の被覆対象物品を配置し、テーブルの形状と位置
を適当に設定することで、プラズマを安定化させると共
にプラズマの形状と位置を個々の物品に適合するように
制御する。 【効果】 従来法に較べ一度に格段に多量の物品群に対
し均一厚の良質のダイヤモンドの被覆が可能になり、特
に切削工具のダイヤモンド被覆に適用すると極めて有益
である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロウェーブプラズ
マにより励起される混合ガスから直接にダイヤモンドを
沈着するCVD法に関するものであり、従来法に比較し
て、同一条件下の単一反応器操業で、一層数多くの物品
にダイヤモンドを一度に被覆することが出来る点に特徴
がある。
マにより励起される混合ガスから直接にダイヤモンドを
沈着するCVD法に関するものであり、従来法に比較し
て、同一条件下の単一反応器操業で、一層数多くの物品
にダイヤモンドを一度に被覆することが出来る点に特徴
がある。
【0002】
【従来の技術】CVDやPVDの方法により気相から直
接にダイヤモンドを生成することは、切削工具、ドリル
バイト、ナイフ等々の被覆にとって大きな関心事であ
る。グラファイト(黒鉛)を生成することなくダイヤモ
ンドを気相沈着(沈澱)させることはモスクワ市のデル
ジャグイン(Derjaguin) と仲間達により1977年代に
既に報告されている。その結果の再現が1980年代初
期に日本の科学者グループによって行われるや、CVD
ダイヤモンドの意欲的な研究は世界中で発足した。気相
からダイヤモンドを被覆する一連の新たな方法は、これ
まで記述されて来ているが、それにはホットフィラメン
ト法、マイクロウェーブプラズマ法、アーク放電プラズ
マ法、ガスフレーム法、中空カソード法並びに種々の形
式のプラズマジェット法が含まれる。通常純粋の水素に
0.1−5.0%のCH4 を添加したものを混合ガスと
して用いるが、その他の炭化水素ガスも炭素源として使
用出来る。更にダイヤモンドフィルムの純度と品質はそ
の他のガス、特に酸素及び/或いは窒素を含有するガス
を添加することにより制御される。これとは別の新規な
ガスを添加してダイヤモンド生成法、特にプラズマに基
づく方法を制御することも出来る。比較的旧い特許には
US4,707,384があり、これはこの分野の最初
の研究の文献に言及している。
接にダイヤモンドを生成することは、切削工具、ドリル
バイト、ナイフ等々の被覆にとって大きな関心事であ
る。グラファイト(黒鉛)を生成することなくダイヤモ
ンドを気相沈着(沈澱)させることはモスクワ市のデル
ジャグイン(Derjaguin) と仲間達により1977年代に
既に報告されている。その結果の再現が1980年代初
期に日本の科学者グループによって行われるや、CVD
ダイヤモンドの意欲的な研究は世界中で発足した。気相
からダイヤモンドを被覆する一連の新たな方法は、これ
まで記述されて来ているが、それにはホットフィラメン
ト法、マイクロウェーブプラズマ法、アーク放電プラズ
マ法、ガスフレーム法、中空カソード法並びに種々の形
式のプラズマジェット法が含まれる。通常純粋の水素に
0.1−5.0%のCH4 を添加したものを混合ガスと
して用いるが、その他の炭化水素ガスも炭素源として使
用出来る。更にダイヤモンドフィルムの純度と品質はそ
の他のガス、特に酸素及び/或いは窒素を含有するガス
を添加することにより制御される。これとは別の新規な
ガスを添加してダイヤモンド生成法、特にプラズマに基
づく方法を制御することも出来る。比較的旧い特許には
US4,707,384があり、これはこの分野の最初
の研究の文献に言及している。
【0003】ダイヤモンド被覆の低圧沈着法は、インサ
ート、ドリル、エンドミル等のような切削工具の被覆へ
の多大の潜在的用途が開けている。しかし、この方法は
大きな工業規模では未だ適用されていない。その重要な
理由の1つは、従来の技法を用いる限り、同一条件下で
被覆出来る総面積が比較的小さく、しばしば直径数セン
チメートルの規模であることによる。これはダイヤモン
ドフィルムの被覆は2000℃前後の温度まで気相を励
起することが必要であるという事実によるものである。
その時、ダイヤモンド沈着に要する基体の最適温度は1
000℃或いはそれ以下である。これはガスの温度と化
学組成を強度の勾配で分布させることになる。
ート、ドリル、エンドミル等のような切削工具の被覆へ
の多大の潜在的用途が開けている。しかし、この方法は
大きな工業規模では未だ適用されていない。その重要な
理由の1つは、従来の技法を用いる限り、同一条件下で
被覆出来る総面積が比較的小さく、しばしば直径数セン
チメートルの規模であることによる。これはダイヤモン
ドフィルムの被覆は2000℃前後の温度まで気相を励
起することが必要であるという事実によるものである。
その時、ダイヤモンド沈着に要する基体の最適温度は1
000℃或いはそれ以下である。これはガスの温度と化
学組成を強度の勾配で分布させることになる。
【0004】マイクロウェーブプラズマ方式でのダイヤ
モンド沈着の場合、励起ガス体積は球形或いは準球形で
ある。トロイダル(トーラス)形やその他もっと複雑な
形状のプラズマも生成し得るが、それの実際的用途は見
い出されていない。これはこの種のプラズマが不安定で
あり、それ故長期の沈着時間に亘って制御することが難
しいからである。ダイヤモンド沈着の標準設計仕様は、
平坦な基体用テーブルに被覆すべき対象物を載置するこ
とである。このテーブルはこれを加熱及び/或いは冷却
する補助装置を具備してもよい。マイクロウェーブ反応
器はマイクロウェーブのための共鳴キャビティと考え得
るので、従来法のダイヤモンド被覆では平坦な基体用テ
ーブルを用いて標準の共振器形状を得るのが慣例であ
る。しかし、球形プラズマと平坦基体用テーブルの組合
せは、第1図のa1 とa2 に示すようにこのプラズマと
テーブルの間の距離が変動することから沈着条件に半径
方向の変動をもたらす。これは、テーブルに格別の加熱
装置を具備せしめると有効である。もっともこの場合、
100mm径のテーブルに亘って均一な温度を得ることは
可能である。平坦テーブル式の反応器に係わるもう1つ
の問題は、高マイクロウェーブ出力での対称的且つ安定
したプラズマを維持することが難しい点にある。
モンド沈着の場合、励起ガス体積は球形或いは準球形で
ある。トロイダル(トーラス)形やその他もっと複雑な
形状のプラズマも生成し得るが、それの実際的用途は見
い出されていない。これはこの種のプラズマが不安定で
あり、それ故長期の沈着時間に亘って制御することが難
しいからである。ダイヤモンド沈着の標準設計仕様は、
平坦な基体用テーブルに被覆すべき対象物を載置するこ
とである。このテーブルはこれを加熱及び/或いは冷却
する補助装置を具備してもよい。マイクロウェーブ反応
器はマイクロウェーブのための共鳴キャビティと考え得
るので、従来法のダイヤモンド被覆では平坦な基体用テ
ーブルを用いて標準の共振器形状を得るのが慣例であ
る。しかし、球形プラズマと平坦基体用テーブルの組合
せは、第1図のa1 とa2 に示すようにこのプラズマと
テーブルの間の距離が変動することから沈着条件に半径
方向の変動をもたらす。これは、テーブルに格別の加熱
装置を具備せしめると有効である。もっともこの場合、
100mm径のテーブルに亘って均一な温度を得ることは
可能である。平坦テーブル式の反応器に係わるもう1つ
の問題は、高マイクロウェーブ出力での対称的且つ安定
したプラズマを維持することが難しい点にある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、マ
イクロウェーブプラズマCVD方式のダイヤモンド沈着
法においてプラズマがテーブルに載置した基体の外面に
対し、その広い領域に亘って実質的に等距離且つ等強度
になるようにして、基体外面にダイヤモンドを均等沈着
生成させることにある。
イクロウェーブプラズマCVD方式のダイヤモンド沈着
法においてプラズマがテーブルに載置した基体の外面に
対し、その広い領域に亘って実質的に等距離且つ等強度
になるようにして、基体外面にダイヤモンドを均等沈着
生成させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】基体を載置するテーブル
を内面が凹状のボウル (bowl) 形にする。この凹状内面
に被覆対象物群を配置し、ボウル内に球形プラズマを発
生させる。
を内面が凹状のボウル (bowl) 形にする。この凹状内面
に被覆対象物群を配置し、ボウル内に球形プラズマを発
生させる。
【0007】
【作用】この凹状内面に被覆対象物群を配置することに
より、各対象物の外面と球状のプラズマを実質的に等距
離、等強度の関係にすることが出来る。テーブルの内面
形状の設計とプロセスパラメータの組合せを適当に定め
ることにより、同一条件下(生成速度、結晶構造等)の
ダイヤモンド被覆を一度に可能にする被覆対象物品の総
個数が飛躍的に増大する。更に驚くべきことに、この基
体用テーブルの本発明の設計により、プラズマの安定性
が向上し、しかもマイクロウェーブキャビティに対する
相対的な水平方向と垂直方向のテーブル位置を調整する
ことによりプラズマの形状と位置を高い精度で以って制
御することが出来る。またテーブル壁の形状と傾斜を調
整することにより、テーブル内面全域に亘っての被覆均
一度を向上させることが出来る。
より、各対象物の外面と球状のプラズマを実質的に等距
離、等強度の関係にすることが出来る。テーブルの内面
形状の設計とプロセスパラメータの組合せを適当に定め
ることにより、同一条件下(生成速度、結晶構造等)の
ダイヤモンド被覆を一度に可能にする被覆対象物品の総
個数が飛躍的に増大する。更に驚くべきことに、この基
体用テーブルの本発明の設計により、プラズマの安定性
が向上し、しかもマイクロウェーブキャビティに対する
相対的な水平方向と垂直方向のテーブル位置を調整する
ことによりプラズマの形状と位置を高い精度で以って制
御することが出来る。またテーブル壁の形状と傾斜を調
整することにより、テーブル内面全域に亘っての被覆均
一度を向上させることが出来る。
【0008】更に、本発明によりプラズマの安定度と制
御が改善されることから、従来技法で可能なマイクロウ
ェーブ出力よりも大きな出力を、プラズマの不安定性か
らくる問題を発生させることなく、適用させることが出
来る。この一層大きなマイクロウェーブ出力は一層強度
のプラズマを生成せしめ、従って沈着速度を増大させ
る。その上、プラズマ球体の直径がマイクロウェーブ出
力に従って増大し、これが一段と大きなテーブルの使用
を可能にし、それだけ一度の操業ランで処理可能な被覆
対象物の総数を一層増大させる。
御が改善されることから、従来技法で可能なマイクロウ
ェーブ出力よりも大きな出力を、プラズマの不安定性か
らくる問題を発生させることなく、適用させることが出
来る。この一層大きなマイクロウェーブ出力は一層強度
のプラズマを生成せしめ、従って沈着速度を増大させ
る。その上、プラズマ球体の直径がマイクロウェーブ出
力に従って増大し、これが一段と大きなテーブルの使用
を可能にし、それだけ一度の操業ランで処理可能な被覆
対象物の総数を一層増大させる。
【0009】更に本発明によれば、補助アンテナを設置
したり及び/或いはボウルの上位リムを先鋭化させてプ
ラズマと基体用テーブルの間の直連結(direct couplin
g) が生起するようにすることによって、プラズマ制御
の改良と沈着速度の増大が得られる。
したり及び/或いはボウルの上位リムを先鋭化させてプ
ラズマと基体用テーブルの間の直連結(direct couplin
g) が生起するようにすることによって、プラズマ制御
の改良と沈着速度の増大が得られる。
【0010】本発明の反応器によれば、ガス流パターン
をテーブルにガス流路を形成することにより最適にする
ことが出来る。これらの流路は導入混合ガスの全て或い
は1部のガスの導入口として使用することが出来るし、
また導入ガスを通過する間に予加熱することになり、或
いはガスを反応器から排出させるように使用出来る。
をテーブルにガス流路を形成することにより最適にする
ことが出来る。これらの流路は導入混合ガスの全て或い
は1部のガスの導入口として使用することが出来るし、
また導入ガスを通過する間に予加熱することになり、或
いはガスを反応器から排出させるように使用出来る。
【0011】
【実施例】本発明によれば、基体として切削工具インサ
ート等の多数の個別物品がボウル形の基体用テーブルの
内面の全域に亘って、好ましくは、均等分布で配置され
る構成で、多数の物品群にダイヤモンドを被覆するマイ
クロウェーブCVD反応器が提供される。テーブルの内
面は球面、円錐面或いはもっと複雑な凹状面にされる。
図2−図7に示すボウル形テーブルは夫々継断面で表さ
れている。図2は上記反応器の比較的簡単な構造の1例
を示している。ボウル形基体用テーブルは1個のブロッ
クで成形されてもよいし、複数のセグメントを束ねて成
るものでもよい。
ート等の多数の個別物品がボウル形の基体用テーブルの
内面の全域に亘って、好ましくは、均等分布で配置され
る構成で、多数の物品群にダイヤモンドを被覆するマイ
クロウェーブCVD反応器が提供される。テーブルの内
面は球面、円錐面或いはもっと複雑な凹状面にされる。
図2−図7に示すボウル形テーブルは夫々継断面で表さ
れている。図2は上記反応器の比較的簡単な構造の1例
を示している。ボウル形基体用テーブルは1個のブロッ
クで成形されてもよいし、複数のセグメントを束ねて成
るものでもよい。
【0012】図3に示すように、最適被覆条件を調整す
るために、テーブルを水平面上のX軸移動とY軸移動を
可能にし、且つテーブルの垂直高さを調整するZ軸移動
を可能にしたテーブル位置調整装置をテーブル回転装置
と同様に設けることが出来る。
るために、テーブルを水平面上のX軸移動とY軸移動を
可能にし、且つテーブルの垂直高さを調整するZ軸移動
を可能にしたテーブル位置調整装置をテーブル回転装置
と同様に設けることが出来る。
【0013】テーブルが個別のセグメントから成る場合
に、各セグメントを水平面上と高さ方向にシフトさせる
装置を反応器に設けてもよい。これらのセグメントは水
平面に対するセグメントの角度を調整出来るように設計
することが出来る。セグメントの総数は2〜16個、通
常は2〜8個にすることが出来る。
に、各セグメントを水平面上と高さ方向にシフトさせる
装置を反応器に設けてもよい。これらのセグメントは水
平面に対するセグメントの角度を調整出来るように設計
することが出来る。セグメントの総数は2〜16個、通
常は2〜8個にすることが出来る。
【0014】テーブル内面の正確な形状は、被覆対象物
品の数、サイズ、外形、反応器のデザイン及びプロセス
条件に依存して変化する。
品の数、サイズ、外形、反応器のデザイン及びプロセス
条件に依存して変化する。
【0015】図4に示すテーブルの内面高Hと直径Dの
比はテーブルの特性を表す単純なパラメータとして利用
出来る。本発明によれば、H/Dの比は0.1〜2.0
であり、好ましくは0.2〜0.5である。テーブルに
基体である物品を載置するために、テーブル内面は物品
の形状及び物品機能にとり最も重要な物品部分に依存し
て、エッジ、部室、ロッド、穴等々を設けた設計で作成
される。例えば、切削工具の被覆では、テーブル内面
を、工具の切刃とテーブル内面の間の距離が少くとも1
mm、通常は5mmになるように形成される。これを実現す
る方策の1つは図2に示すように階段状の棚形状に設計
することである。
比はテーブルの特性を表す単純なパラメータとして利用
出来る。本発明によれば、H/Dの比は0.1〜2.0
であり、好ましくは0.2〜0.5である。テーブルに
基体である物品を載置するために、テーブル内面は物品
の形状及び物品機能にとり最も重要な物品部分に依存し
て、エッジ、部室、ロッド、穴等々を設けた設計で作成
される。例えば、切削工具の被覆では、テーブル内面
を、工具の切刃とテーブル内面の間の距離が少くとも1
mm、通常は5mmになるように形成される。これを実現す
る方策の1つは図2に示すように階段状の棚形状に設計
することである。
【0016】本発明によれば、ボウル形の基体用テーブ
ルはタングステン、レニウム、黒鉛及び/或いは酸化ア
ルミニウム、窒化珪素等のセラミック材料のような耐熱
材料で作成された金属性の多数のワイヤ及び/或いはロ
ッド(アンテナ)を、プラズマ形状の追加制御手段とし
て装備することが出来る。アンテナは部分的にテーブル
内面から突出しているようにテーブルに装備される。従
って、アンテナは、夫々曲状にして、その1端或いは両
端がテーブルに結合されているように設けることが出来
る。またアンテナはテーブルを架橋するように設けるこ
とが出来る。アンテナの長さは通常2−20mmである
が、1−500mmのものも使用出来る。
ルはタングステン、レニウム、黒鉛及び/或いは酸化ア
ルミニウム、窒化珪素等のセラミック材料のような耐熱
材料で作成された金属性の多数のワイヤ及び/或いはロ
ッド(アンテナ)を、プラズマ形状の追加制御手段とし
て装備することが出来る。アンテナは部分的にテーブル
内面から突出しているようにテーブルに装備される。従
って、アンテナは、夫々曲状にして、その1端或いは両
端がテーブルに結合されているように設けることが出来
る。またアンテナはテーブルを架橋するように設けるこ
とが出来る。アンテナの長さは通常2−20mmである
が、1−500mmのものも使用出来る。
【0017】驚くべきことに、ワイヤ或いはロッド状の
アンテナが反応器内のマイクロウェーブ電界を阻害する
が故に、これらを位置付ける配置設計によっては、プラ
ズマの形状と位置を制御する機素として更に利用出来る
ことが判明した。制御機素としてのアンテナは、プラズ
マの不均一度を改善するように利用出来る上、更に沈着
成長速度を劇的に増大させ、且つ被覆品質を向上させ得
る。図5は本発明に係わるアンテナ装備の基体用テーブ
ルの1例を示している。
アンテナが反応器内のマイクロウェーブ電界を阻害する
が故に、これらを位置付ける配置設計によっては、プラ
ズマの形状と位置を制御する機素として更に利用出来る
ことが判明した。制御機素としてのアンテナは、プラズ
マの不均一度を改善するように利用出来る上、更に沈着
成長速度を劇的に増大させ、且つ被覆品質を向上させ得
る。図5は本発明に係わるアンテナ装備の基体用テーブ
ルの1例を示している。
【0018】本発明に係わるボウル形基体用テーブルの
別の例によれば、テーブルの上位リムはテーブルの残部
に較べ延長して、残部とは形状を異にする。この種の事
例の1つは図6に示される。驚くべきことに、マイクロ
ウェーブプラズマがテーブルの上位リムの設計によって
はテーブルに直連結されることが判明した。このプラズ
マは被覆対象物品との直接触状態でテーブル全域に拡張
している。この状態では、非常に高い成長速度が達成さ
れる。被覆層のダイヤモンドフィルムは均一の層厚で且
つ均一の結晶構造になる。
別の例によれば、テーブルの上位リムはテーブルの残部
に較べ延長して、残部とは形状を異にする。この種の事
例の1つは図6に示される。驚くべきことに、マイクロ
ウェーブプラズマがテーブルの上位リムの設計によって
はテーブルに直連結されることが判明した。このプラズ
マは被覆対象物品との直接触状態でテーブル全域に拡張
している。この状態では、非常に高い成長速度が達成さ
れる。被覆層のダイヤモンドフィルムは均一の層厚で且
つ均一の結晶構造になる。
【0019】本発明に係わるボウル形基体用テーブルは
反応器を流れる一層均一なガス流パターンを実現するこ
とが出来る。1例によれば、テーブルは、反応ガスが導
入、排出される多数のガス流路(チアネル)を有してい
る。テーブルに通常は2−10個の流路がドリルで穿設
されるが、もっと多くの流路を穿設することも可能であ
り、例えば被覆対象物品1個当り1流路を設けることも
出来る。このような構成によれば、被覆の均一度と品質
が向上し、しかも沈着速度を著しく増大させることが出
来る。
反応器を流れる一層均一なガス流パターンを実現するこ
とが出来る。1例によれば、テーブルは、反応ガスが導
入、排出される多数のガス流路(チアネル)を有してい
る。テーブルに通常は2−10個の流路がドリルで穿設
されるが、もっと多くの流路を穿設することも可能であ
り、例えば被覆対象物品1個当り1流路を設けることも
出来る。このような構成によれば、被覆の均一度と品質
が向上し、しかも沈着速度を著しく増大させることが出
来る。
【0020】本発明の別の実施例によれば、反応器は炭
化水素と水素の個別のガス導入口(或いはこの種ガスの
混合気を導入する場合は、そのための導入口)を具備し
ていて、炭化水素は流路を通って逃がし、水素はテーブ
ルの上方へ逃がすようにする。反応ガスはテーブルの外
側にポンプで吐出される。この場合、テーブルに設けた
別の流路から吐出させてもよい。このような構成によれ
ば、被覆速度、被覆品質及び被覆均一度が向上するだけ
でなく、被覆層フィルムの黒鉛含有量が最少限度に抑え
られる。図7は本例を示すものである。
化水素と水素の個別のガス導入口(或いはこの種ガスの
混合気を導入する場合は、そのための導入口)を具備し
ていて、炭化水素は流路を通って逃がし、水素はテーブ
ルの上方へ逃がすようにする。反応ガスはテーブルの外
側にポンプで吐出される。この場合、テーブルに設けた
別の流路から吐出させてもよい。このような構成によれ
ば、被覆速度、被覆品質及び被覆均一度が向上するだけ
でなく、被覆層フィルムの黒鉛含有量が最少限度に抑え
られる。図7は本例を示すものである。
【0021】ボウル形基体用テーブルは黒鉛、窒化硼
素、水晶その他適当な耐熱材料で作成される。被覆対象
物品を載置するテーブル面は黒鉛等の工作容易な材料で
形成し、その上を水晶、窒素硼素、炭化珪素或いは酸化
アルミニウム等の化学的見地から一層適切な材料で被覆
する。このテーブルは個別に加熱する装置、例えば誘導
加熱器や抵抗加熱器を装備してもよい。或いは反応器に
従来式の炉加熱装置や導入ガスの加熱器を設けることが
出来る。テーブル自体を、加熱されたテーブルのガス流
路を通ってガスを反応域に入れることにより導入ガスを
加熱するように使用することも出来る。高マイクロウェ
ーブ出力(>3KW)で基体に被覆するとき、基体の過熱
を避けるために、基体を冷却することが必要になり得
る。
素、水晶その他適当な耐熱材料で作成される。被覆対象
物品を載置するテーブル面は黒鉛等の工作容易な材料で
形成し、その上を水晶、窒素硼素、炭化珪素或いは酸化
アルミニウム等の化学的見地から一層適切な材料で被覆
する。このテーブルは個別に加熱する装置、例えば誘導
加熱器や抵抗加熱器を装備してもよい。或いは反応器に
従来式の炉加熱装置や導入ガスの加熱器を設けることが
出来る。テーブル自体を、加熱されたテーブルのガス流
路を通ってガスを反応域に入れることにより導入ガスを
加熱するように使用することも出来る。高マイクロウェ
ーブ出力(>3KW)で基体に被覆するとき、基体の過熱
を避けるために、基体を冷却することが必要になり得
る。
【0022】本発明の別の実施例では、反応器のガス圧
をダイヤモンドの沈着する間に周期的に変動させる。こ
の圧力の周期変動が1バッチの被覆均一度を向上させる
ことが判明した。圧力変動の振動数は、代表的には最大
値と最小値の比が通常1.2−2の状態において2回/
分−2回/時である。或いは、同様のバッチ均一度の向
上はマイクロウェーブ出力の類似の周期変動によって達
成し得る。いづれのケースであっても、プロセス条件に
変化があっても最小の反射マイクロウェーブ出力を維持
するに必要な制御機能を反応器に具備せしめることが必
要となり得る。
をダイヤモンドの沈着する間に周期的に変動させる。こ
の圧力の周期変動が1バッチの被覆均一度を向上させる
ことが判明した。圧力変動の振動数は、代表的には最大
値と最小値の比が通常1.2−2の状態において2回/
分−2回/時である。或いは、同様のバッチ均一度の向
上はマイクロウェーブ出力の類似の周期変動によって達
成し得る。いづれのケースであっても、プロセス条件に
変化があっても最小の反射マイクロウェーブ出力を維持
するに必要な制御機能を反応器に具備せしめることが必
要となり得る。
【0023】反応器はマイクロウェーブプラズマCVD
の公知技法により、例えばマイクロウェーブプラズマの
発生する水晶ベルジャーと円筒形のステンレススチール
キャビティで構成され得る。この反応器は変動モードタ
イプであり得るが、最も一般的には固定モードマイクロ
ウェーブ発生器である。反応器は通常従来のCVD技法
によるガス制御システム、真空ポンプ及び圧力調節器を
具備している。
の公知技法により、例えばマイクロウェーブプラズマの
発生する水晶ベルジャーと円筒形のステンレススチール
キャビティで構成され得る。この反応器は変動モードタ
イプであり得るが、最も一般的には固定モードマイクロ
ウェーブ発生器である。反応器は通常従来のCVD技法
によるガス制御システム、真空ポンプ及び圧力調節器を
具備している。
【0024】ガスの入出口はマイクロウェーブプラズマ
反応器の公知の技法によって配設される。これによれ
ば、通常ガスが上からプラズマを通ってテーブルへ下降
する。多くの適用例において、テーブルに流路を穿設し
て、ガスがテーブルの流路を通って排出されるのが有益
である。
反応器の公知の技法によって配設される。これによれ
ば、通常ガスが上からプラズマを通ってテーブルへ下降
する。多くの適用例において、テーブルに流路を穿設し
て、ガスがテーブルの流路を通って排出されるのが有益
である。
【0025】本発明例では、導入ガスがテーブルの流路
を通過して流入し、テーブルの頂部や側部の上を越えて
排出されるように変更することも可能である。特に、本
発明によれば、マイクロウェーブ反応器に水素ガスと炭
化水素ガスの個別のガス導入口を配設し、1方のガスが
テーブル面上にその流路を通って導入され、他方のガス
がテーブルの上方から或いは側部から導入されるように
することが出来る。本発明の開示の方法により、ガス流
を最適に調整することによって、非常に優れた被覆品質
を多数のインサート部に対して得ることが出来る。
を通過して流入し、テーブルの頂部や側部の上を越えて
排出されるように変更することも可能である。特に、本
発明によれば、マイクロウェーブ反応器に水素ガスと炭
化水素ガスの個別のガス導入口を配設し、1方のガスが
テーブル面上にその流路を通って導入され、他方のガス
がテーブルの上方から或いは側部から導入されるように
することが出来る。本発明の開示の方法により、ガス流
を最適に調整することによって、非常に優れた被覆品質
を多数のインサート部に対して得ることが出来る。
【0026】プロセスのモニタと制御のために、基体用
テーブルの異なる個所に多数のサーモカップルを設け
て、測温することが出来る。或いはテーブル上の選定さ
れた位置での温度を反応操作中に1又は複数の監視窓か
らピロメータを使用して測定することも出来る。測定温
度はテーブルの位置、角度等を調節したり、或いは個別
のセグメントから成るテーブルの場合には各セグメント
の位置を調節するのに利用し、それにより均一沈着パラ
メータを得るようにすることが出来る。
テーブルの異なる個所に多数のサーモカップルを設け
て、測温することが出来る。或いはテーブル上の選定さ
れた位置での温度を反応操作中に1又は複数の監視窓か
らピロメータを使用して測定することも出来る。測定温
度はテーブルの位置、角度等を調節したり、或いは個別
のセグメントから成るテーブルの場合には各セグメント
の位置を調節するのに利用し、それにより均一沈着パラ
メータを得るようにすることが出来る。
【0027】本発明の反応器によれば、異なる個別物品
群を基体として、これらにダイヤモンドを被覆すること
も出来る。特に、本発明の反応器は、高速度鋼、セメン
テッドカーバイド、サーメット、セラミック、立方晶窒
化硼素、ダイヤモンド、その他代表的な切削工具材料で
製作された対象物品に対しダイヤモンドを被覆するのに
適している。それに加え、本発明の反応器は、インサー
ト、エンドミル、ツイストドリル、ドリルバイト、ナイ
フ、外科医用のメス、刃体接合工具(TAB)等の工具
に対し被覆するのに格別に適している。
群を基体として、これらにダイヤモンドを被覆すること
も出来る。特に、本発明の反応器は、高速度鋼、セメン
テッドカーバイド、サーメット、セラミック、立方晶窒
化硼素、ダイヤモンド、その他代表的な切削工具材料で
製作された対象物品に対しダイヤモンドを被覆するのに
適している。それに加え、本発明の反応器は、インサー
ト、エンドミル、ツイストドリル、ドリルバイト、ナイ
フ、外科医用のメス、刃体接合工具(TAB)等の工具
に対し被覆するのに格別に適している。
【0028】マイクロウェーブプラズマを発生させる周
波数は、2.45Hzであり、下記の全ての例では、この
周波数を反応器に適用している。しかし、この種の周波
数がプラズマのサイズを決めることは当業者にとって自
明である。例えば、915MHz をを用いることにより、
2.45GHz と較べ直径が約3倍も大きい球形プラズマ
を得ることが出来る。従って、本発明の反応器によれ
ば、マイクロウェーブ周波数を915MHz に減じること
により、単一ランの操業で被覆出来る物品の数を直ちに
増加させることが出来る。
波数は、2.45Hzであり、下記の全ての例では、この
周波数を反応器に適用している。しかし、この種の周波
数がプラズマのサイズを決めることは当業者にとって自
明である。例えば、915MHz をを用いることにより、
2.45GHz と較べ直径が約3倍も大きい球形プラズマ
を得ることが出来る。従って、本発明の反応器によれ
ば、マイクロウェーブ周波数を915MHz に減じること
により、単一ランの操業で被覆出来る物品の数を直ちに
増加させることが出来る。
【0029】例1 本発明の1例によれば、ステンレススチール製の従来式
固定モードマイクロウェーブプラズマ反応器を用い、こ
れに水晶ベルジャー、1.5KWマイクロウェーブ電力
源、及びテーブルを誘導加熱するための3.5KW電力源
(10−100KHz )を具備せしめた。そして外径12
0mmの黒鉛製の、水平面に対し45度傾斜した内面を有
するボウル形基体用テーブルAを下記の設計仕様の下
に、使用した。このテーブルの内面には、正方形インサ
ート、例えば型式SPUN120304のインサートを
載置するのに適した4種の異なるレベルに段差の棚を設
けた。インサート群は直径40mmの水平なテーブル底面
にも載置した。総計59個のインサート群を1〜5段の
各段レベルに下記のように配置すると、総計59個のイ
ンサート群をテーブルに載置することが出来た。 レベル 1 2 3 4 5 インサート数 4 8 12 16 19
固定モードマイクロウェーブプラズマ反応器を用い、こ
れに水晶ベルジャー、1.5KWマイクロウェーブ電力
源、及びテーブルを誘導加熱するための3.5KW電力源
(10−100KHz )を具備せしめた。そして外径12
0mmの黒鉛製の、水平面に対し45度傾斜した内面を有
するボウル形基体用テーブルAを下記の設計仕様の下
に、使用した。このテーブルの内面には、正方形インサ
ート、例えば型式SPUN120304のインサートを
載置するのに適した4種の異なるレベルに段差の棚を設
けた。インサート群は直径40mmの水平なテーブル底面
にも載置した。総計59個のインサート群を1〜5段の
各段レベルに下記のように配置すると、総計59個のイ
ンサート群をテーブルに載置することが出来た。 レベル 1 2 3 4 5 インサート数 4 8 12 16 19
【0030】これに較べ、従来技法に係わる、比較用に
用いた100mm径の平坦基体用テーブルでは、テーブル
の中心から半径方向の3種の距離に24個のインサート
群を載置することが出来るに過ぎなかった。
用いた100mm径の平坦基体用テーブルでは、テーブル
の中心から半径方向の3種の距離に24個のインサート
群を載置することが出来るに過ぎなかった。
【0031】ダイヤモンドの沈着は、1%CH4 と残部
H2 の1リットル/分の総ガス流量と1500Wのマイ
クロウェーブ電力を適用して実施された。基体としては
窒化珪素のインサートを用いた。温度は平均900℃の
温度にインサート面がなるように調整された。本発明と
従来のテーブルによる20時間の沈着工程の後、テーブ
ルの各個所では下記の被覆層厚が夫々得られた。
H2 の1リットル/分の総ガス流量と1500Wのマイ
クロウェーブ電力を適用して実施された。基体としては
窒化珪素のインサートを用いた。温度は平均900℃の
温度にインサート面がなるように調整された。本発明と
従来のテーブルによる20時間の沈着工程の後、テーブ
ルの各個所では下記の被覆層厚が夫々得られた。
【0032】
【0033】ダイヤモンド層厚が最大25%変動してい
るインサートは、従来法では12個に過ぎなかったが、
本発明ではそれが38個にまで増加していた。
るインサートは、従来法では12個に過ぎなかったが、
本発明ではそれが38個にまで増加していた。
【0034】異なるレベルの得られた被覆インサートに
つき、工作試験(材料Al−18%Si合金、湿式、切
削速度1500m/分、送り/歯0.15mm/回転及び
切削深さ1.0mmの条件下の正面フライス加工)を行
い、下記の結果を得た。
つき、工作試験(材料Al−18%Si合金、湿式、切
削速度1500m/分、送り/歯0.15mm/回転及び
切削深さ1.0mmの条件下の正面フライス加工)を行
い、下記の結果を得た。
【0035】 従来法 本発明 半径距離 工具寿命 レベル 工具寿命 mm 分 分 7 10.2 1 7.1 22 3.3 2 12.6 40 0.3 3 11.3 4 9.8 5 0.2
【0036】以上の結果から、最低工具寿命が5分間で
且つ工具寿命の最大変動が25%であることの要求に対
し、従来品では僅かに4個の被覆インサートが合格し、
これに対し本発明品では合計34個の被覆インサートが
合格することが判明した。
且つ工具寿命の最大変動が25%であることの要求に対
し、従来品では僅かに4個の被覆インサートが合格し、
これに対し本発明品では合計34個の被覆インサートが
合格することが判明した。
【0037】例2 例1と同じマイクロウェーブ反応器を、これに例1と同
じ本発明に係るテーブルと従来法のテーブルを準備して
用いた。マイクロウェーブ電力は、5KWマイクロウェー
ブ電力源を用いて3500Wに増大させた。平均基体温
度は、テーブル加熱の調整によって900℃に維持し
た。この状態において、下記の結果が得られた。
じ本発明に係るテーブルと従来法のテーブルを準備して
用いた。マイクロウェーブ電力は、5KWマイクロウェー
ブ電力源を用いて3500Wに増大させた。平均基体温
度は、テーブル加熱の調整によって900℃に維持し
た。この状態において、下記の結果が得られた。
【0038】
【0039】最大層厚変動が25%の要求に対し、上記
結果は、従来法では8個の被覆インサートが合格し、本
発明では54個の被覆インサートが合格していることを
示している。
結果は、従来法では8個の被覆インサートが合格し、本
発明では54個の被覆インサートが合格していることを
示している。
【0040】また、従来法では、中心から同じ距離にあ
るインサート群において大きな層厚変動が生じているこ
とが判明した。例えば、22mmの半径距離にあるインサ
ート群の層厚は代表的には、プラズマに対面した切刃に
おける測定では11−22μmの範囲で変動し、プラズ
マに背面した切刃においての測定では8−17μmの範
囲で変動していた。これに対し、本発明の場合には、レ
ベル2−5にある全てのインサートの層厚変動が僅かに
5μmに過ぎず、しかも同一インサートの異なる切刃間
には測定可能な層厚変動は皆無であった。
るインサート群において大きな層厚変動が生じているこ
とが判明した。例えば、22mmの半径距離にあるインサ
ート群の層厚は代表的には、プラズマに対面した切刃に
おける測定では11−22μmの範囲で変動し、プラズ
マに背面した切刃においての測定では8−17μmの範
囲で変動していた。これに対し、本発明の場合には、レ
ベル2−5にある全てのインサートの層厚変動が僅かに
5μmに過ぎず、しかも同一インサートの異なる切刃間
には測定可能な層厚変動は皆無であった。
【0041】夫々の位置にある被覆インサートの工作試
験の結果は以下の通りであった。 従来法 本発明 半径距離 工具寿命 レベル 工具寿命 mm 分 分 7 1.3 1 12.1 22 14.4 2 18.1 40 3.1 3 20.4 4 19.2 5 16.9
験の結果は以下の通りであった。 従来法 本発明 半径距離 工具寿命 レベル 工具寿命 mm 分 分 7 1.3 1 12.1 22 14.4 2 18.1 40 3.1 3 20.4 4 19.2 5 16.9
【0042】例3 例2の同じプロセスパラメータを用いた本実施例におい
ては、マイクロウェーブ電力は4600Wに増大され
た。従来式の反応器では、プラズマが水晶ベルジャー壁
の1方の側に移行する傾向があるので、安定したプラズ
マの生成は出来なかった。この結果は水晶ベルジャーが
1分以内に溶融してしまった。
ては、マイクロウェーブ電力は4600Wに増大され
た。従来式の反応器では、プラズマが水晶ベルジャー壁
の1方の側に移行する傾向があるので、安定したプラズ
マの生成は出来なかった。この結果は水晶ベルジャーが
1分以内に溶融してしまった。
【0043】本発明の反応器によれば、プラズマは前記
の実施例と同様に安定していて、一段と高い電力により
沈着速度を一層増大させる成果が得られた。本発明の反
応器を用いた例2と同じ沈着工程期間において、下記の
被覆層厚が得られた。 レベル 1 2 3 4 5 層厚 μm 17 21 23 22 22
の実施例と同様に安定していて、一段と高い電力により
沈着速度を一層増大させる成果が得られた。本発明の反
応器を用いた例2と同じ沈着工程期間において、下記の
被覆層厚が得られた。 レベル 1 2 3 4 5 層厚 μm 17 21 23 22 22
【0044】次に上述のものと同じ外形状であるが、1
45mmの外径を有する基体用テーブルを用い、従ってテ
ーブル容積が増大した。この場合には追加のレベルに2
8個のインサートを載置することが出来たことから総計
86個のインサートを載置することが出来た。このテー
ブル例は以後Bと称することにする。
45mmの外径を有する基体用テーブルを用い、従ってテ
ーブル容積が増大した。この場合には追加のレベルに2
8個のインサートを載置することが出来たことから総計
86個のインサートを載置することが出来た。このテー
ブル例は以後Bと称することにする。
【0045】拡大黒鉛テーブルBを用いた、上述と同じ
プロセスパラメータの実施例によれば、下記の層厚値が
得られた。 レベル 1 2 3 4 5 6 層厚 μm 15 17 18 18 16 16
プロセスパラメータの実施例によれば、下記の層厚値が
得られた。 レベル 1 2 3 4 5 6 層厚 μm 15 17 18 18 16 16
【0046】例4 例3のテーブルBと同じ基体外形を有するもう1つの黒
鉛テーブルを作成し、これに直径6mmの172個の孔群
を穿設した。これらの孔は隣り合う二個のインサートの
切刃コーナに位置する個所に配位させた。沈着中には、
導入ガスの1部をこれらの孔からポンプで排出させた。
鉛テーブルを作成し、これに直径6mmの172個の孔群
を穿設した。これらの孔は隣り合う二個のインサートの
切刃コーナに位置する個所に配位させた。沈着中には、
導入ガスの1部をこれらの孔からポンプで排出させた。
【0047】このテーブルをCと以後称する。テーブル
Cを用いた、例3と同じパラメータによる実験では、以
下の結果が得られた。 レベル 1 2 3 4 5 6 層厚 μm 20 22 22 21 21 20 これを、例3の結果と比較すると、沈着速度が増大し、
且つ被覆層厚の変動が一層減少したことが分かる。
Cを用いた、例3と同じパラメータによる実験では、以
下の結果が得られた。 レベル 1 2 3 4 5 6 層厚 μm 20 22 22 21 21 20 これを、例3の結果と比較すると、沈着速度が増大し、
且つ被覆層厚の変動が一層減少したことが分かる。
【0048】例5 テーブルCと同じ外形デザインの黒鉛テーブルを作成
し、これに公知技法による1100℃でのCVD法によ
り15±5μm厚のSiC層(フィルム)を被覆した。
この被覆テーブルを以後Dと称す。
し、これに公知技法による1100℃でのCVD法によ
り15±5μm厚のSiC層(フィルム)を被覆した。
この被覆テーブルを以後Dと称す。
【0049】この被覆テーブルDと例3と同じプロセス
パラメータを用いた沈着実験によれば、以下の被覆層厚
値が得られた。 レベル 1 2 3 4 5 6 層厚 μm 18 19 19 20 19 17 被覆テーブルDでは、テーブルCと較べ、沈着速度が僅
かに減少した。しかし、走査電子マイクロスコープによ
るダイヤモンド被覆を精査すると、ダイヤモンド被覆の
純度が向上していることが判明した。これは電子ビーム
の照射により厳密なチァージングアップ(charging up)
が生起したためである。
パラメータを用いた沈着実験によれば、以下の被覆層厚
値が得られた。 レベル 1 2 3 4 5 6 層厚 μm 18 19 19 20 19 17 被覆テーブルDでは、テーブルCと較べ、沈着速度が僅
かに減少した。しかし、走査電子マイクロスコープによ
るダイヤモンド被覆を精査すると、ダイヤモンド被覆の
純度が向上していることが判明した。これは電子ビーム
の照射により厳密なチァージングアップ(charging up)
が生起したためである。
【0050】例6 形式SPKN1203EDRのセラミックSi3 N4 の
インサートに、7種の沈着実験において12±1μm厚
のダイヤモンド層(フィルム)を被覆した。反応器のデ
ザインとプロセスパラメータは各実験につき以下の通り
であった。沈着時間を制御して一定フィルム厚を得た。
インサートに、7種の沈着実験において12±1μm厚
のダイヤモンド層(フィルム)を被覆した。反応器のデ
ザインとプロセスパラメータは各実験につき以下の通り
であった。沈着時間を制御して一定フィルム厚を得た。
【0051】1)1.5KWマイクロウェーブ電力と平坦
な基体用テーブルを用い、中心から22mmの距離のテー
ブル個所にインサート群を配置し、例1と同じプロセス
パラメータで以って従来法のダイヤモンド被覆を行っ
た。 2)1.5KWマイクロウェーブ電力とテーブルAを用
い、テスト用のインサート群をテーブルのレベル1−4
に配置し、ダミーのインサート群をレベル5に配置、例
1と同じプロセスパラメータで以って、本発明法のダイ
ヤモンド被覆を行った。 3)3.5KWマイクロウェーブ電力と平坦なテーブルを
用い、中心から22mmの距離のテーブル個所にインサー
ト群を配置し、例2と同じプロセスパラメータで以っ
て、従来法のダイヤモンド被覆を行った。 4)3.5KWマイクロウェーブ電力とテーブルAを用
い、テスト用インサート群をテーブルのレベル2−5に
配置し、レベル1にダミーのインサート群を配置し、例
2と同じプロセスパラメータで以って本発明法のダイヤ
モンド被覆を行った。 5)4.6KWマイクロウェーブ電力とテーブルBを用
い、テスト用インサート群をテーブルのレベル1−6に
配置し(ダミーインサートは配置せず)、例3と同じプ
ロセスパラメータで以って本発明法のダイヤモンド被覆
を行った。 6)4.6KWマイクロウェーブ電力とテーブルCを用
い、テスト用インサート群(ダミーインサートは配置せ
ず)をテーブルのレベル1−6に配置し、例4と同じプ
ロセスパラメータで以って本発明法のダイヤモンド被覆
を行った。 7)4.6KWマイクロウェーブ電力とテーブルDを用
い、テスト用インサート群をテーブルのレベル1−6に
配置し(ダミーインサートを配置せず)、例5と同じプ
ロセスパラメータで以って本発明法のダイヤモンド被覆
を行った。
な基体用テーブルを用い、中心から22mmの距離のテー
ブル個所にインサート群を配置し、例1と同じプロセス
パラメータで以って従来法のダイヤモンド被覆を行っ
た。 2)1.5KWマイクロウェーブ電力とテーブルAを用
い、テスト用のインサート群をテーブルのレベル1−4
に配置し、ダミーのインサート群をレベル5に配置、例
1と同じプロセスパラメータで以って、本発明法のダイ
ヤモンド被覆を行った。 3)3.5KWマイクロウェーブ電力と平坦なテーブルを
用い、中心から22mmの距離のテーブル個所にインサー
ト群を配置し、例2と同じプロセスパラメータで以っ
て、従来法のダイヤモンド被覆を行った。 4)3.5KWマイクロウェーブ電力とテーブルAを用
い、テスト用インサート群をテーブルのレベル2−5に
配置し、レベル1にダミーのインサート群を配置し、例
2と同じプロセスパラメータで以って本発明法のダイヤ
モンド被覆を行った。 5)4.6KWマイクロウェーブ電力とテーブルBを用
い、テスト用インサート群をテーブルのレベル1−6に
配置し(ダミーインサートは配置せず)、例3と同じプ
ロセスパラメータで以って本発明法のダイヤモンド被覆
を行った。 6)4.6KWマイクロウェーブ電力とテーブルCを用
い、テスト用インサート群(ダミーインサートは配置せ
ず)をテーブルのレベル1−6に配置し、例4と同じプ
ロセスパラメータで以って本発明法のダイヤモンド被覆
を行った。 7)4.6KWマイクロウェーブ電力とテーブルDを用
い、テスト用インサート群をテーブルのレベル1−6に
配置し(ダミーインサートを配置せず)、例5と同じプ
ロセスパラメータで以って本発明法のダイヤモンド被覆
を行った。
【0052】上記各実験からランダムに10個のインサ
ートを工作テスト用に選定した。上記実験1)と3)の
従来法の被覆の場合には、充分なテストインサートを被
覆するのに二度の沈着ラン操業が必要であった。テスト
はAl−8%Si−3.5%Cuの材料の水ポンプ用ケ
ースのフライス加工で実行された。工作条件は以下の通
りであった。 v=2000m/分 s=0.05mm/回転 a=3mm
ートを工作テスト用に選定した。上記実験1)と3)の
従来法の被覆の場合には、充分なテストインサートを被
覆するのに二度の沈着ラン操業が必要であった。テスト
はAl−8%Si−3.5%Cuの材料の水ポンプ用ケ
ースのフライス加工で実行された。工作条件は以下の通
りであった。 v=2000m/分 s=0.05mm/回転 a=3mm
【0053】工作面に過剰なバリが生成されたときに、
摩耗済みと判定した。各実験から選択された10個の被
覆インサートを上記判定規準で順次取替えて使用し、水
ポンプ用ケースの工作を行った結果、各実験に関し下記
の個数の水ポンプ用ケースを工作することが出来た。
摩耗済みと判定した。各実験から選択された10個の被
覆インサートを上記判定規準で順次取替えて使用し、水
ポンプ用ケースの工作を行った結果、各実験に関し下記
の個数の水ポンプ用ケースを工作することが出来た。
【0054】 10本のインサートを用いた 水ポンプ用ケースの工作総数 1)1.5KW、従来法 3,590 2)1.5KW、本発明例A 14,122 3)3.5KW 従来法 6,212 4)3.5KW 本発明例A 29,459 5)4.6KW 本発明例B 41,791 6)4.6KW 本発明例C 43,811 7)4.6KW 本発明例D 58,922
【0055】
【発明の効果】ボウル形テーブルの利用から一度に従来
に較べ格段に多量の物品群に対し均一厚の良質のダイヤ
モンドの被覆が可能になり、しかもマイクロウェーブ出
力を一層大きく出来ることにより上記成果が更に拡大さ
れる。切削工具のダイヤモンド被覆に特に有利に適用さ
れる。
に較べ格段に多量の物品群に対し均一厚の良質のダイヤ
モンドの被覆が可能になり、しかもマイクロウェーブ出
力を一層大きく出来ることにより上記成果が更に拡大さ
れる。切削工具のダイヤモンド被覆に特に有利に適用さ
れる。
【図1】マイクロウェーブプラズマを用いた従来法によ
る、個別の被覆対象物品、代表的には切削工具インサー
トのダイヤモンド被覆のための代表的反応器を示す説明
図である。
る、個別の被覆対象物品、代表的には切削工具インサー
トのダイヤモンド被覆のための代表的反応器を示す説明
図である。
【図2】インサート等の個別の被覆対象物品群を載置す
る設計例を示す本発明に係わる基体用テーブルを有する
反応器を示す説明図である。
る設計例を示す本発明に係わる基体用テーブルを有する
反応器を示す説明図である。
【図3】基体用テーブルがマイクロウェーブキャビティ
の内面に対し相対的に水平と垂直方向の位置決め装置を
具備した1例の本発明に係わる反応器を示す説明図であ
る。
の内面に対し相対的に水平と垂直方向の位置決め装置を
具備した1例の本発明に係わる反応器を示す説明図であ
る。
【図4】基体用テーブルの高さHと直径Dが規定されて
いる本発明に係わるテーブルを示す説明図である。
いる本発明に係わるテーブルを示す説明図である。
【図5】基体用テーブルが多数の金属ワイヤ(アンテ
ナ)群を具備して、基体表面近傍のプラズマの強度を増
大させる改良された本発明に係わるテーブルを示す説明
図である。
ナ)群を具備して、基体表面近傍のプラズマの強度を増
大させる改良された本発明に係わるテーブルを示す説明
図である。
【図6】基体用テーブルをこれにプラズマが直接続する
ように上位リブを設けて成る、本発明に係わるテーブル
を示す説明図である。
ように上位リブを設けて成る、本発明に係わるテーブル
を示す説明図である。
【図7】基体用テーブルにガス流を最適にするためのガ
ス流路が形成されて成る本発明に係るテーブルを示す説
明図である。
ス流路が形成されて成る本発明に係るテーブルを示す説
明図である。
1…プラズマ 2…ボウル形の基体用テーブル 3…個々の被覆対象物品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マトス シェーストランド スウェーデン国,エス−164 78 キスタ, イマトラガタン 328
Claims (11)
- 【請求項1】 反応器内に設けた基体用テーブルに載置
した多数の被覆対象基体の物品群にダイヤモンドをマイ
クロウェーブプラズマ方式で気相から沈着させるCVD
方法において、物品群を載置すべき円錐面、球面等の凹
状内面を有するボウル形テーブルを該基体用テーブルと
して用いることを特徴とするダイヤモンド被覆方法。 - 【請求項2】 テーブルの外形と位置を調整することに
より、プラズマを安定化させ且つプラズマの外面がテー
ブルに載置された物品の表面に適合するように制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンド被覆方
法。 - 【請求項3】 ボウル形テーブルの高さHと直径Dの比
H/Dを0.1−1.0に設定することを特徴とする請
求項1に記載のダイヤモンド被覆方法。 - 【請求項4】 テーブルが2−16個に分割されたセグ
メント群から成る、請求項1に記載のダイヤモンド被覆
方法。 - 【請求項5】 テーブルが各物品に最適ガス流を提供す
るガス流路システムを具備していることを特徴とする請
求項1に記載のダイヤモンド被覆方法。 - 【請求項6】 反応器が1又は複数のガス導入口を有
し、その少くとも1つのガス導入口からのガスがテーブ
ルに穿設したガス流路を通じてテーブル内面に供給され
ることを特徴とする、請求項5に記載のダイヤモンド被
覆方法。 - 【請求項7】 金属やセラミックのワイヤやロッド状の
アンテナがテーブルに配設され、それによりプラズマの
形状と位置を更に制御すると共に混合ガスを追加的に励
起することを特徴とする、請求項1−6のいづれか1項
に記載のダイヤモンド被覆方法。 - 【請求項8】 ボウル形テーブルの上端には、テーブル
全内面でプラズマを包み込むように内側に配向したリム
を配設し、それによりプラズマを物品群と直接触するよ
うにしたことを特徴とする、請求項1に記載のダイヤモ
ンド被覆方法。 - 【請求項9】 ボウル形テーブルがその内面に物品を載
置する棚を具備していることを特徴とする、請求項1に
記載のダイヤモンド被覆方法。 - 【請求項10】 該棚が切削工具の物品を載置するもの
であって、工具をその切刃とテーブル面の間隔が少くと
も1mmになるように該棚に配置することを特徴とする請
求項9に記載のダイヤモンド被覆方法。 - 【請求項11】 ガス圧及び/或いはマイクロウェーブ
電力を沈着操作中に周期的に変動させることを特徴とす
る請求項1に記載のダイヤモンド被覆方法。
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SE9102378-8 | 1991-08-16 | ||
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AT (1) | ATE129528T1 (ja) |
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SE (1) | SE502094C2 (ja) |
ZA (1) | ZA926149B (ja) |
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- 1991-08-16 SE SE9102378A patent/SE502094C2/sv not_active IP Right Cessation
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- 1992-08-14 ZA ZA926149A patent/ZA926149B/xx unknown
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- 1992-08-14 AT AT92850194T patent/ATE129528T1/de not_active IP Right Cessation
- 1992-08-14 EP EP92850194A patent/EP0528778B1/en not_active Expired - Lifetime
-
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DE69205647D1 (de) | 1995-11-30 |
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