JPH09235193A - ダイヤモンド膜を堆積させる装置と方法 - Google Patents
ダイヤモンド膜を堆積させる装置と方法Info
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- JPH09235193A JPH09235193A JP9038090A JP3809097A JPH09235193A JP H09235193 A JPH09235193 A JP H09235193A JP 9038090 A JP9038090 A JP 9038090A JP 3809097 A JP3809097 A JP 3809097A JP H09235193 A JPH09235193 A JP H09235193A
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- hydrogen
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/272—Diamond only using DC, AC or RF discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32348—Dielectric barrier discharge
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素の利用効率を高めることによって、高い
効率と低いコストで合成ダイヤモンド膜を製造する技術
と装置を提供する。 【解決手段】 水素ガスと炭化水素ガスを含む雰囲気を
提供し、誘電性バリヤの放電によってその雰囲気の水素
ガスを解離させ、原子状水素を発生させ、その雰囲気中
に堆積表面を提供し、その原子状水素を利用し、その炭
化水素ガスからその堆積表面上にダイヤモンドを堆積さ
せる、各工程を含むことを特徴とするダイヤモンド膜の
堆積方法。好ましくは、その原子状水素が、その解離箇
所からその堆積表面まで分子拡散によって輸送され、そ
の水素ガスを解離させる工程が、その堆積表面から１０
ｍｍ未満の距離でその水素ガスを解離させ、その雰囲気
のガス圧力が４０トール未満であり、水素ガスがそのダ
イヤモンド堆積を助長する際に、原子状水素が再結合し
た水素を再度解離させる。
効率と低いコストで合成ダイヤモンド膜を製造する技術
と装置を提供する。 【解決手段】 水素ガスと炭化水素ガスを含む雰囲気を
提供し、誘電性バリヤの放電によってその雰囲気の水素
ガスを解離させ、原子状水素を発生させ、その雰囲気中
に堆積表面を提供し、その原子状水素を利用し、その炭
化水素ガスからその堆積表面上にダイヤモンドを堆積さ
せる、各工程を含むことを特徴とするダイヤモンド膜の
堆積方法。好ましくは、その原子状水素が、その解離箇
所からその堆積表面まで分子拡散によって輸送され、そ
の水素ガスを解離させる工程が、その堆積表面から１０
ｍｍ未満の距離でその水素ガスを解離させ、その雰囲気
のガス圧力が４０トール未満であり、水素ガスがそのダ
イヤモンド堆積を助長する際に、原子状水素が再結合し
た水素を再度解離させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンドの合
成、より詳しくは、化学蒸着によってダイヤモンド膜を
製造するための改良された方法と装置に関する。
成、より詳しくは、化学蒸着によってダイヤモンド膜を
製造するための改良された方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ダイヤ
モンドは、優れた硬度、熱伝導性、及び光透過性などの
数多くの比類ない特性を有する。化学蒸着（ＣＶＤ）に
よって得られる合成ダイヤモンドは、耐磨耗部品、放熱
子、光学窓のような実用途に商業的に使用されている。
しかしながら、近年、ＣＶＤダイヤモンドの製造コスト
は低下してきたものの、依然として極めて高価であり、
特に高品質のＣＶＤダイヤモンドは高価である。
モンドは、優れた硬度、熱伝導性、及び光透過性などの
数多くの比類ない特性を有する。化学蒸着（ＣＶＤ）に
よって得られる合成ダイヤモンドは、耐磨耗部品、放熱
子、光学窓のような実用途に商業的に使用されている。
しかしながら、近年、ＣＶＤダイヤモンドの製造コスト
は低下してきたものの、依然として極めて高価であり、
特に高品質のＣＶＤダイヤモンドは高価である。
【０００３】ＣＶＤによって製造される合成ダイヤモン
ドのかなり高いコストに寄与する要因にはいくつかのも
のがある。そのようなコスト要因の１つは、装置の設備
投資そのものである。第２のコスト要因は反応成分のコ
ストである。水素を利用した堆積を用いる最も普通のプ
ロセス（例、アークジェットプラズマＣＶＤ、マイクロ
波プラズマＣＶＤ、ホットフィラメントＣＶＤ）におい
て、水素ガスと炭化水素ガスが堆積プロセスの原料ガス
であり、水素と炭化水素の比は１００：１のオーダーで
ある。あるプロセスにおいては、水素がかなり多量に消
費され、このため、水素ガスのコストが、ＣＶＤ合成ダ
イヤモンドの製造コストの非常に大きな要因となる。こ
れらのプロセスのもう１つの非常に大きなコスト要因
は、ダイヤモンド成長を促進するために堆積領域で利用
される原子状水素に水素ガス（Ｈ2）を解離させるため
の電力コストである。このコスト要因は、２つの関連し
た下位要因、即ち、電力が水素を解離する効率、及びそ
の解離した水素が堆積表面に運ばれる効率の積と考える
ことができる。これら２つの効率の積が、ダイヤモンド
堆積プロセスの促進に有効な位置で使用される解離水素
に転換するための電力の効率を決める。
ドのかなり高いコストに寄与する要因にはいくつかのも
のがある。そのようなコスト要因の１つは、装置の設備
投資そのものである。第２のコスト要因は反応成分のコ
ストである。水素を利用した堆積を用いる最も普通のプ
ロセス（例、アークジェットプラズマＣＶＤ、マイクロ
波プラズマＣＶＤ、ホットフィラメントＣＶＤ）におい
て、水素ガスと炭化水素ガスが堆積プロセスの原料ガス
であり、水素と炭化水素の比は１００：１のオーダーで
ある。あるプロセスにおいては、水素がかなり多量に消
費され、このため、水素ガスのコストが、ＣＶＤ合成ダ
イヤモンドの製造コストの非常に大きな要因となる。こ
れらのプロセスのもう１つの非常に大きなコスト要因
は、ダイヤモンド成長を促進するために堆積領域で利用
される原子状水素に水素ガス（Ｈ2）を解離させるため
の電力コストである。このコスト要因は、２つの関連し
た下位要因、即ち、電力が水素を解離する効率、及びそ
の解離した水素が堆積表面に運ばれる効率の積と考える
ことができる。これら２つの効率の積が、ダイヤモンド
堆積プロセスの促進に有効な位置で使用される解離水素
に転換するための電力の効率を決める。
【０００４】既存のダイヤモンド堆積技術は、堆積表面
で解離水素を得るための水素の使用及び／又は電力の使
用において非効率的である。アークジェットプラズマ技
術は、割合に高い固定コストを有し、無駄な加熱を生
じ、原子状水素を対流によって搬送して使用し、このた
め効率が相対的に劣る。マイクロ波システムと平面状ホ
ットフィラメントＣＶＤ装置は、いずれも割合に広いラ
ンダムな領域で原子状水素を発生する。マイクロ波プラ
ズマ中の高温の電子は、少ないガス加熱で水素ガスを効
率的に解離するが、マイクロ波装置は、コストの高い電
力供給設備を使用し、固定コストが高く、低い輸送効率
を有する。平面状ホットフィラメントは安価な直流電力
を使用し、フィラメントが堆積表面の近くに設けられた
場合は輸送効率が高い。しかしながら、ホットフィラメ
ント装置は、解離効率の値が非常に低く、反応性ガスの
加熱の際に入力エネルギーの殆どを無駄にする。
で解離水素を得るための水素の使用及び／又は電力の使
用において非効率的である。アークジェットプラズマ技
術は、割合に高い固定コストを有し、無駄な加熱を生
じ、原子状水素を対流によって搬送して使用し、このた
め効率が相対的に劣る。マイクロ波システムと平面状ホ
ットフィラメントＣＶＤ装置は、いずれも割合に広いラ
ンダムな領域で原子状水素を発生する。マイクロ波プラ
ズマ中の高温の電子は、少ないガス加熱で水素ガスを効
率的に解離するが、マイクロ波装置は、コストの高い電
力供給設備を使用し、固定コストが高く、低い輸送効率
を有する。平面状ホットフィラメントは安価な直流電力
を使用し、フィラメントが堆積表面の近くに設けられた
場合は輸送効率が高い。しかしながら、ホットフィラメ
ント装置は、解離効率の値が非常に低く、反応性ガスの
加熱の際に入力エネルギーの殆どを無駄にする。
【０００５】本発明の目的の１つは、高い効率と低いコ
ストで合成ダイヤモンド膜を製造する技術と装置を提供
することである。
ストで合成ダイヤモンド膜を製造する技術と装置を提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明者
は、堆積表面の近くに割合に大きい面積の源を使用し、
且つ主として分子拡散(molecular diffusion) によって
原子状水素(atomic hydrogen) を堆積表面まで搬送する
ことによって、ダイヤモンド膜の堆積が改良されること
を見出した。割合に大きい面積の源を堆積表面の近くで
使用することは、原子状水素（最も高価な反応成分）の
ロスを最少限にし、堆積表面での実質的に均質な堆積条
件を助長し、それによって均一性の問題を最少限にす
る。さらに、対流ではなく短経路拡散の使用は、均一性
を促進し、原子状水素のロスを最少限にする。
は、堆積表面の近くに割合に大きい面積の源を使用し、
且つ主として分子拡散(molecular diffusion) によって
原子状水素(atomic hydrogen) を堆積表面まで搬送する
ことによって、ダイヤモンド膜の堆積が改良されること
を見出した。割合に大きい面積の源を堆積表面の近くで
使用することは、原子状水素（最も高価な反応成分）の
ロスを最少限にし、堆積表面での実質的に均質な堆積条
件を助長し、それによって均一性の問題を最少限にす
る。さらに、対流ではなく短経路拡散の使用は、均一性
を促進し、原子状水素のロスを最少限にする。
【０００７】本発明によると、化学蒸着によってダイヤ
モンド膜を堆積させるための装置と方法が開示される。
本発明の装置の１つの態様において、水素と炭化水素ガ
スの雰囲気(environment) を含む堆積チャンバーが提供
される。原子状水素を得るため、誘電性バリヤの放電に
よって雰囲気の水素ガスを解離させる手段が提供され
る。原子状水素によって助長されながら、炭化水素ガス
からダイヤモンドが堆積表面に堆積される。
モンド膜を堆積させるための装置と方法が開示される。
本発明の装置の１つの態様において、水素と炭化水素ガ
スの雰囲気(environment) を含む堆積チャンバーが提供
される。原子状水素を得るため、誘電性バリヤの放電に
よって雰囲気の水素ガスを解離させる手段が提供され
る。原子状水素によって助長されながら、炭化水素ガス
からダイヤモンドが堆積表面に堆積される。
【０００８】本発明の１つの開示態様において、水素ガ
スを解離させるための手段は、第１電極、第１電極から
間隔を設けて配置された第２電極、第１電極と第２電極
の間の誘電性バリヤ、及びその第１電極と第２電極の間
に電圧を印加する手段を備える。この態様において、水
素ガスを解離させる手段は、堆積表面から１０ミリメー
トル（ｍｍ）未満の距離で水素ガスを解離させる作用を
行う。
スを解離させるための手段は、第１電極、第１電極から
間隔を設けて配置された第２電極、第１電極と第２電極
の間の誘電性バリヤ、及びその第１電極と第２電極の間
に電圧を印加する手段を備える。この態様において、水
素ガスを解離させる手段は、堆積表面から１０ミリメー
トル（ｍｍ）未満の距離で水素ガスを解離させる作用を
行う。
【０００９】動作周波数は、必要な電力密度を提供する
のに十分高く、プラズマがサイクルの間で再結合して消
失する時間を有するのに十分低いことが必要である。開
示の好ましい態様において、電圧を印加する手段は、１
ｋＶ〜１０ｋＶ（より好ましくは１．５ｋＶ〜３．５ｋ
Ｖ）の範囲のＡＣ電圧を印加し、１０ｋＨｚ〜１００ｋ
Ｈｚ（より好ましくは３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）の範囲
の周波数を有する手段を備え、さらに、エネルギーの効
率的変換を促進する共振整合回路を備える。その堆積の
動作電力密度は少なくとも５Ｗ／ｃｍ2 であることが好
ましい。この電力密度は、オゾン生成用に誘電性バリヤ
放電で典型的に使用される電力密度よりもかなり高い。
のに十分高く、プラズマがサイクルの間で再結合して消
失する時間を有するのに十分低いことが必要である。開
示の好ましい態様において、電圧を印加する手段は、１
ｋＶ〜１０ｋＶ（より好ましくは１．５ｋＶ〜３．５ｋ
Ｖ）の範囲のＡＣ電圧を印加し、１０ｋＨｚ〜１００ｋ
Ｈｚ（より好ましくは３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）の範囲
の周波数を有する手段を備え、さらに、エネルギーの効
率的変換を促進する共振整合回路を備える。その堆積の
動作電力密度は少なくとも５Ｗ／ｃｍ2 であることが好
ましい。この電力密度は、オゾン生成用に誘電性バリヤ
放電で典型的に使用される電力密度よりもかなり高い。
【００１０】１つの開示態様において、第１電極はグリ
ッド電極であり、第２電極は固体(solid) 電極である。
グリッド電極は、固体電極と堆積表面の間に配置され
る。この態様において、誘電性バリヤ(dielectric barr
ier)が第２電極の上に配置され、これは冷却される。誘
電性バリヤは、１５〜１５０μｍの厚さを有するポリマ
ーフィルム誘電体のカバーを含んでなることが好まし
い。ガスのギャップ(gas gap) がブレークダウン(break
down)するため、電荷が誘電体の上に蓄積する。蓄積し
た電荷による電場が、数ナノ秒後に印加電場を相殺し、
ミクロ放電が消失する。直ちにもう１つのミクロ放電
が、ギャップの別な位置に出現する。これらのミクロ放
電は、時間と空間にランダムに分配される。平均する
と、それらは電極表面を均一に網羅する。印加電圧が最
大（ｄＶ／ｄｔ＝０）に達するとき、誘電体を通る変位
電流は０であり、極性が逆になってブレークダウン振幅
に達するまで全ての放電が消失する。誘電体は、１回の
放電期間を制限し且つ電極表面の上に電荷を均等に分配
する。
ッド電極であり、第２電極は固体(solid) 電極である。
グリッド電極は、固体電極と堆積表面の間に配置され
る。この態様において、誘電性バリヤ(dielectric barr
ier)が第２電極の上に配置され、これは冷却される。誘
電性バリヤは、１５〜１５０μｍの厚さを有するポリマ
ーフィルム誘電体のカバーを含んでなることが好まし
い。ガスのギャップ(gas gap) がブレークダウン(break
down)するため、電荷が誘電体の上に蓄積する。蓄積し
た電荷による電場が、数ナノ秒後に印加電場を相殺し、
ミクロ放電が消失する。直ちにもう１つのミクロ放電
が、ギャップの別な位置に出現する。これらのミクロ放
電は、時間と空間にランダムに分配される。平均する
と、それらは電極表面を均一に網羅する。印加電圧が最
大（ｄＶ／ｄｔ＝０）に達するとき、誘電体を通る変位
電流は０であり、極性が逆になってブレークダウン振幅
に達するまで全ての放電が消失する。誘電体は、１回の
放電期間を制限し且つ電極表面の上に電荷を均等に分配
する。
【００１１】グリッド電極と他方の電極の間で生じた原
子状水素は堆積表面まで拡散し、ダイヤモンド堆積に関
与する。冷却された電極は触媒作用を及ぼさず、電極表
面での再結合を妨げる。気相中の体積再結合は、電極と
基材の間にわずか数ｍｍに過ぎない間隔を設けることに
よって回避される。割合に低い運転圧力（好ましくは１
０〜１００トール、より好ましくは４０トール未満）に
おいては、この距離の端から端まで拡散するための時間
は、体積拡散のための時間に比較して短く、割合に高い
輸送効率の例えば０．７５が期待される。
子状水素は堆積表面まで拡散し、ダイヤモンド堆積に関
与する。冷却された電極は触媒作用を及ぼさず、電極表
面での再結合を妨げる。気相中の体積再結合は、電極と
基材の間にわずか数ｍｍに過ぎない間隔を設けることに
よって回避される。割合に低い運転圧力（好ましくは１
０〜１００トール、より好ましくは４０トール未満）に
おいては、この距離の端から端まで拡散するための時間
は、体積拡散のための時間に比較して短く、割合に高い
輸送効率の例えば０．７５が期待される。
【００１２】本発明の１つの長所は、誘電性バリヤが解
離水素を生成する効率である。本発明のもう１つの長所
は、解離水素が堆積表面まで容易に拡散することがで
き、そこでその作用を及ぼすことである。解離水素が堆
積表面まで運ばれないことによる効率のロスが最少限に
される。また、広域的な原子状水素の発生とその拡散に
よって均一性が高められる。さらにもう１つの長所は、
堆積プロセスの際に再結合した解離水素が、誘電性バリ
ヤ放電によって再度解離される箇所まで拡散することが
でき、それによって水素のリサイクルを達成することで
ある。これらの要素は、堆積プロセスに必要な水素ガス
の体積を減らし、所定量のダイヤモンド膜を得るために
必要な電力を低下させる。また、サイズの大型化による
コスト低下、堆積モジュールを積重ね得ること、及び電
極及び／又は基材表面の両面を使用することは、設備投
資コストを低下させる。
離水素を生成する効率である。本発明のもう１つの長所
は、解離水素が堆積表面まで容易に拡散することがで
き、そこでその作用を及ぼすことである。解離水素が堆
積表面まで運ばれないことによる効率のロスが最少限に
される。また、広域的な原子状水素の発生とその拡散に
よって均一性が高められる。さらにもう１つの長所は、
堆積プロセスの際に再結合した解離水素が、誘電性バリ
ヤ放電によって再度解離される箇所まで拡散することが
でき、それによって水素のリサイクルを達成することで
ある。これらの要素は、堆積プロセスに必要な水素ガス
の体積を減らし、所定量のダイヤモンド膜を得るために
必要な電力を低下させる。また、サイズの大型化による
コスト低下、堆積モジュールを積重ね得ること、及び電
極及び／又は基材表面の両面を使用することは、設備投
資コストを低下させる。
【００１３】本発明のこの他の特長と長所は、添付の図
面と併せて以下の詳細な説明を考察することによって明
らかになるであろう。
面と併せて以下の詳細な説明を考察することによって明
らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に関し、本発明のある態様の
実施に使用され得る装置100 の図を示す。真空チャンバ
ー105 が真空ポンプ106 に接続されている。基材110
は、断熱性の台又は基体111 の上に載置される。基体は
温度調節器を備えることができる。基材110 の上に間隔
を設けてグリッド電極122 が装着され、このグリッド電
極は、この態様において、図２に示したような導電体の
四角パターンのメッシュ状スクリーンであることができ
る。グリッド電極122 の上に間隔を設けてもう１つの電
極125 が装着される。グリッド電極122 に相対する電極
125 の面は誘電性材料130で覆われる。基材110 と電極1
22 ・125 は任意の適切な形状でよく（この態様その他
の関連する態様において）、例えばディスク形状や長方
形である。また、電極125 は温度調節されることがで
き、例えば、流体が流れる熱交換器（126 と示す）によ
って電極と誘電体を冷却する。原料ガスは140 から注入
される。この態様において、原料ガスは水素と炭化水素
の例えばメタンである。この他のガス、例えば窒素、ア
ルゴン、水銀蒸気及び／又は酸素、及びその他の炭化水
素を注入することもできる。高電圧ＡＣ源151 、及び整
合回路網152 が、グリッド電極122 と固体電極125 の間
に接続される。
実施に使用され得る装置100 の図を示す。真空チャンバ
ー105 が真空ポンプ106 に接続されている。基材110
は、断熱性の台又は基体111 の上に載置される。基体は
温度調節器を備えることができる。基材110 の上に間隔
を設けてグリッド電極122 が装着され、このグリッド電
極は、この態様において、図２に示したような導電体の
四角パターンのメッシュ状スクリーンであることができ
る。グリッド電極122 の上に間隔を設けてもう１つの電
極125 が装着される。グリッド電極122 に相対する電極
125 の面は誘電性材料130で覆われる。基材110 と電極1
22 ・125 は任意の適切な形状でよく（この態様その他
の関連する態様において）、例えばディスク形状や長方
形である。また、電極125 は温度調節されることがで
き、例えば、流体が流れる熱交換器（126 と示す）によ
って電極と誘電体を冷却する。原料ガスは140 から注入
される。この態様において、原料ガスは水素と炭化水素
の例えばメタンである。この他のガス、例えば窒素、ア
ルゴン、水銀蒸気及び／又は酸素、及びその他の炭化水
素を注入することもできる。高電圧ＡＣ源151 、及び整
合回路網152 が、グリッド電極122 と固体電極125 の間
に接続される。
【００１５】ＡＣ電圧は好ましくは１ｋＶ〜１０ｋＶ
（より好ましくは１．５ｋＶ〜３．５ｋＶ）の範囲であ
り、好ましくは１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ（より好まし
くは３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）の範囲の周波数を有す
る。基材110 は、例えば窒化チタンでコーティングされ
たモリブデン、グラファイト、シリコンでよく、グリッ
ド電極122 と同じ電位（この場合はアース）である。堆
積の動作電力密度は少なくとも５Ｗ／ｃｍ2 であること
が好ましい。誘電性バリヤは、１５〜１５０μｍの厚さ
を有するポリマーフィルム誘電体を含んでなることが好
ましい。テフロン又はカプトン（デュポン社の商標）が
好ましい材料の例である。電極間のガスのギャップが特
定の位置でブレークダウンすると、電荷が誘電体の上で
局所的に蓄積する。局所的に蓄積した電荷による電場
が、数ナノ秒後に印加電場を相殺し、ミクロ放電が消失
する。直ぐに、ギャップを橋渡しする別なミクロ放電
が、別な位置で出現する。これらのミクロ放電は、時間
と空間において電極表面上にランダムに分配される。平
均するとそれらは電極表面を均等に網羅する。印加電場
が最大（ｄＶ／ｄｔ＝０）に達すると、誘電体を通る変
位電流は０であり、極性が逆になってブレークダウン振
幅に達するまで全ての放電が消失する。誘電体は、１回
の放電期間を制限し、また、電極表面の上に電荷を均等
に広げる。
（より好ましくは１．５ｋＶ〜３．５ｋＶ）の範囲であ
り、好ましくは１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ（より好まし
くは３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）の範囲の周波数を有す
る。基材110 は、例えば窒化チタンでコーティングされ
たモリブデン、グラファイト、シリコンでよく、グリッ
ド電極122 と同じ電位（この場合はアース）である。堆
積の動作電力密度は少なくとも５Ｗ／ｃｍ2 であること
が好ましい。誘電性バリヤは、１５〜１５０μｍの厚さ
を有するポリマーフィルム誘電体を含んでなることが好
ましい。テフロン又はカプトン（デュポン社の商標）が
好ましい材料の例である。電極間のガスのギャップが特
定の位置でブレークダウンすると、電荷が誘電体の上で
局所的に蓄積する。局所的に蓄積した電荷による電場
が、数ナノ秒後に印加電場を相殺し、ミクロ放電が消失
する。直ぐに、ギャップを橋渡しする別なミクロ放電
が、別な位置で出現する。これらのミクロ放電は、時間
と空間において電極表面上にランダムに分配される。平
均するとそれらは電極表面を均等に網羅する。印加電場
が最大（ｄＶ／ｄｔ＝０）に達すると、誘電体を通る変
位電流は０であり、極性が逆になってブレークダウン振
幅に達するまで全ての放電が消失する。誘電体は、１回
の放電期間を制限し、また、電極表面の上に電荷を均等
に広げる。
【００１６】グリッド電極と他方の電極の間で生じた原
子状水素は堆積表面まで拡散し、ダイヤモンド堆積に寄
与する。冷却された電極は触媒作用を及ぼさず、電極表
面での再結合を妨げる。気相中の体積再結合は、電極と
基材をわずか数ｍｍの間隔を設けることによって回避さ
れる。割合に低い運転圧力（好ましくは１０〜１００ト
ール、より好ましくは４０トール未満）においては、こ
の距離の端から端まで拡散するための時間は、体積再結
合のための時間に比較して短く、割合に高い輸送効率の
例えば０．７５が期待される。好ましい圧力・距離の積
(product) は１０〜１００トール・ｃｍであり、より好
ましくは２０〜４０トール・ｃｍの範囲である。
子状水素は堆積表面まで拡散し、ダイヤモンド堆積に寄
与する。冷却された電極は触媒作用を及ぼさず、電極表
面での再結合を妨げる。気相中の体積再結合は、電極と
基材をわずか数ｍｍの間隔を設けることによって回避さ
れる。割合に低い運転圧力（好ましくは１０〜１００ト
ール、より好ましくは４０トール未満）においては、こ
の距離の端から端まで拡散するための時間は、体積再結
合のための時間に比較して短く、割合に高い輸送効率の
例えば０．７５が期待される。好ましい圧力・距離の積
(product) は１０〜１００トール・ｃｍであり、より好
ましくは２０〜４０トール・ｃｍの範囲である。
【００１７】水素解離の平均位置（図１における電極12
2 と125 の間の約半分）と堆積表面の間の距離は数ｍ
ｍ、好ましくは１０ｍｍ未満である。電極は任意の適切
な手段によって、例えば基体から延びる小さな誘電性ペ
グ又はスペーサーに取り付けることによって、又は絶縁
性フレームによって装着されることができる。
2 と125 の間の約半分）と堆積表面の間の距離は数ｍ
ｍ、好ましくは１０ｍｍ未満である。電極は任意の適切
な手段によって、例えば基体から延びる小さな誘電性ペ
グ又はスペーサーに取り付けることによって、又は絶縁
性フレームによって装着されることができる。
【００１８】誘電性バリヤ放電の電気的性能は、図１４
の等価回路によってモデル化され（文献「L. Rosentha
l, Soc. Plast. Eng. Tech. Pap Annn Tech Conf, 1980
」参照）、ここでＶは印加電圧、Ｃb はバリヤキャパ
シタンス、Ｃg はガスギャップのキャパシタンスであ
り、ダブルアノードのツェナーダイオードはギャップの
ブレークダウン電圧を表す。誘電性バリヤの放電負荷は
顕著に反応性である。これはシリーズのキャパシタと抵
抗によって近似されることができる。良好な電力変換の
ためには、負荷キャパシタンスを相殺し、電源と負荷抵
抗に整合するための整合回路が必要である。典型的な従
来技術の誘電性バリヤの放電源回路は、図１５に示すよ
うに、負荷キャパシタンスを相殺するための昇圧変圧器
の漏れインダクタンスを使用する。回路は変圧器Ｔを備
える。典型的な整合回路網は，変圧器漏れインダクタン
スと負荷キャパシタンスの直列共振を利用する。図１５
の設計は経済的であるが、電圧によって電力制御を得る
ためには、印加電圧はブレークダウン電圧よりもはるか
に大きくなければならない必要があるといった欠点を有
する。Ｖd に近いＶo で良好な電力制御を与える回路は
図１６のティー(Tee) 回路網ある。Ｌ1 とＣ1 は印加周
波数で共振する。この回路のＱは、ギャップを破壊する
に十分な電圧を提供する。Ｌ2 は放電が開始した後にＣ
を相殺するように選択される。ティー回路は、誘電性バ
リヤ放電において発生した過渡成分を除去する低減フィ
ルターとして作用する長所を有する。
の等価回路によってモデル化され（文献「L. Rosentha
l, Soc. Plast. Eng. Tech. Pap Annn Tech Conf, 1980
」参照）、ここでＶは印加電圧、Ｃb はバリヤキャパ
シタンス、Ｃg はガスギャップのキャパシタンスであ
り、ダブルアノードのツェナーダイオードはギャップの
ブレークダウン電圧を表す。誘電性バリヤの放電負荷は
顕著に反応性である。これはシリーズのキャパシタと抵
抗によって近似されることができる。良好な電力変換の
ためには、負荷キャパシタンスを相殺し、電源と負荷抵
抗に整合するための整合回路が必要である。典型的な従
来技術の誘電性バリヤの放電源回路は、図１５に示すよ
うに、負荷キャパシタンスを相殺するための昇圧変圧器
の漏れインダクタンスを使用する。回路は変圧器Ｔを備
える。典型的な整合回路網は，変圧器漏れインダクタン
スと負荷キャパシタンスの直列共振を利用する。図１５
の設計は経済的であるが、電圧によって電力制御を得る
ためには、印加電圧はブレークダウン電圧よりもはるか
に大きくなければならない必要があるといった欠点を有
する。Ｖd に近いＶo で良好な電力制御を与える回路は
図１６のティー(Tee) 回路網ある。Ｌ1 とＣ1 は印加周
波数で共振する。この回路のＱは、ギャップを破壊する
に十分な電圧を提供する。Ｌ2 は放電が開始した後にＣ
を相殺するように選択される。ティー回路は、誘電性バ
リヤ放電において発生した過渡成分を除去する低減フィ
ルターとして作用する長所を有する。
【００１９】電力密度は、動作周波数、比誘電率（ε）
と絶縁耐力（Ｓ）の積の増加、及びブレークダウン電圧
とともに増加する。ダイヤモンド製造のために経済的に
実施可能な電力密度を得るために、高いε・Ｓの積を有
する絶縁材が選択される。積ε・Ｓは１００ｋＶ／ｍｍ
より高いことが好ましい。この要件は、フルオロカーボ
ンやポリイミドのポリマーフィルム、例えばテフロン
（商標）やカプトン（商標）に帰結する。これらのフィ
ルムの厚さを最少限にすることによって、所与の電力密
度における印加電圧もまた最少限にされる。即ち、薄い
フィルムは、より簡単な電気的設計に結びつく。
と絶縁耐力（Ｓ）の積の増加、及びブレークダウン電圧
とともに増加する。ダイヤモンド製造のために経済的に
実施可能な電力密度を得るために、高いε・Ｓの積を有
する絶縁材が選択される。積ε・Ｓは１００ｋＶ／ｍｍ
より高いことが好ましい。この要件は、フルオロカーボ
ンやポリイミドのポリマーフィルム、例えばテフロン
（商標）やカプトン（商標）に帰結する。これらのフィ
ルムの厚さを最少限にすることによって、所与の電力密
度における印加電圧もまた最少限にされる。即ち、薄い
フィルムは、より簡単な電気的設計に結びつく。
【００２０】また、誘電体フィルムは、低温を保つよう
に薄くなければならない。フィルムは、４００〜１１０
０℃で動作する堆積電極によって加熱される。ポリマー
フィルムの典型的な使用温度は２００〜３５０℃であ
る。良好な誘電体性能のために、運転温度は最低限にさ
れるべきである。所与の熱流束において、フィルムを横
切る温度降下はその厚さに反比例する。
に薄くなければならない。フィルムは、４００〜１１０
０℃で動作する堆積電極によって加熱される。ポリマー
フィルムの典型的な使用温度は２００〜３５０℃であ
る。良好な誘電体性能のために、運転温度は最低限にさ
れるべきである。所与の熱流束において、フィルムを横
切る温度降下はその厚さに反比例する。
【００２１】誘電性バリヤは、隣接した堆積表面から放
射と伝導によって加熱される。その表面上の原子状水素
の再結合によってかなりの熱が発生する。不所望の熱負
荷を与えるほかに、この再結合は、主なダイヤモンド成
長反応成分の不所望なロスを与える。ポリマーフィルム
は、水素再結合のための固着(sticking)の可能性が低い
おかげでこのロスを回避する。冷却されたフィルムは１
０-4未満の固着係数を有することが好ましい。ポリマー
フィルムは、自立性フィルムとして電極に取り付けられ
ることができ、又はコーティングとして噴霧されること
もできる。
射と伝導によって加熱される。その表面上の原子状水素
の再結合によってかなりの熱が発生する。不所望の熱負
荷を与えるほかに、この再結合は、主なダイヤモンド成
長反応成分の不所望なロスを与える。ポリマーフィルム
は、水素再結合のための固着(sticking)の可能性が低い
おかげでこのロスを回避する。冷却されたフィルムは１
０-4未満の固着係数を有することが好ましい。ポリマー
フィルムは、自立性フィルムとして電極に取り付けられ
ることができ、又はコーティングとして噴霧されること
もできる。
【００２２】図３とそれ以降の図面は、図１に関して説
明した普遍的タイプの装置と原理を用いて実施可能な別
な態様を示す。図３の態様において、（図１の）固体電
極125 は必要でない。図３は、ＡＣ電圧源151 と整合回
路152 によって交互の極性に励起される、平行に間隔を
設けて離された電極380 （図３にも示されている）を使
用する。図３と４において、グリッド電極はいずれも誘
電体381 で覆われる。図５の態様において、１つおきの
電極が誘電体で覆われる。これらの電極と誘電体の冷却
は、中空の電極導電体の中を通る循環流体によって行わ
れる。
明した普遍的タイプの装置と原理を用いて実施可能な別
な態様を示す。図３の態様において、（図１の）固体電
極125 は必要でない。図３は、ＡＣ電圧源151 と整合回
路152 によって交互の極性に励起される、平行に間隔を
設けて離された電極380 （図３にも示されている）を使
用する。図３と４において、グリッド電極はいずれも誘
電体381 で覆われる。図５の態様において、１つおきの
電極が誘電体で覆われる。これらの電極と誘電体の冷却
は、中空の電極導電体の中を通る循環流体によって行わ
れる。
【００２３】図６は、そのもう１つの態様を示し、電位
が、ＡＣ電源651 と整合回路652 によって、間隔を設け
て配置された電極610 と625 の間に印加され、電極625
は誘電性バリヤ630 を有する。この場合、ダイヤモンド
堆積は電極610 の上である。堆積されたダイヤモンドが
堆積中に電気特性を変化させるならば、それを補うよう
に手動で又は自動でＡＣ源及び／又は整合回路が制御さ
れ得ることを理解すべきである。
が、ＡＣ電源651 と整合回路652 によって、間隔を設け
て配置された電極610 と625 の間に印加され、電極625
は誘電性バリヤ630 を有する。この場合、ダイヤモンド
堆積は電極610 の上である。堆積されたダイヤモンドが
堆積中に電気特性を変化させるならば、それを補うよう
に手動で又は自動でＡＣ源及び／又は整合回路が制御さ
れ得ることを理解すべきである。
【００２４】図７に態様において、電極710 と725 は、
図６と同様にＡＣ源651 と整合回路652 によって励起さ
れる。この場合、電極は円筒状で同心状であり、電極72
5 の内側表面を覆う誘電体730 を有する。ダイヤモンド
堆積は、中央の円筒状電極710 の表面上であることがで
きる。あるいは、誘電体は電極710 を覆うこともでき、
その場合、堆積は電極725 の内側表面上で生じる。少な
くとも誘電体が覆う電極は、冷却されることが好ましい
であろう（冷却手段は図示せず）。
図６と同様にＡＣ源651 と整合回路652 によって励起さ
れる。この場合、電極は円筒状で同心状であり、電極72
5 の内側表面を覆う誘電体730 を有する。ダイヤモンド
堆積は、中央の円筒状電極710 の表面上であることがで
きる。あるいは、誘電体は電極710 を覆うこともでき、
その場合、堆積は電極725 の内側表面上で生じる。少な
くとも誘電体が覆う電極は、冷却されることが好ましい
であろう（冷却手段は図示せず）。
【００２５】図８に構成において、グリッド電極722
（例えば、図２に示すタイプでもよいが円筒形である）
が、固体円筒状電極の間に設けられる。図の例示におい
て、ここでも誘電体730 は外側電極725 の上に示され、
グリッド722 と内側電極710 はアース電位である。ここ
で、別な態様として、誘電体は内側電極上にあって、グ
リッド電極と外側電極がアース電位に保持され、外側電
極上に堆積させるためにＡＣ電圧が内側電極に印加され
てもよい。
（例えば、図２に示すタイプでもよいが円筒形である）
が、固体円筒状電極の間に設けられる。図の例示におい
て、ここでも誘電体730 は外側電極725 の上に示され、
グリッド722 と内側電極710 はアース電位である。ここ
で、別な態様として、誘電体は内側電極上にあって、グ
リッド電極と外側電極がアース電位に保持され、外側電
極上に堆積させるためにＡＣ電圧が内側電極に印加され
てもよい。
【００２６】図９の構成において、１つおきのグリッド
が交互の電位にあり（図３〜５と同様に）、ダイヤモン
ド堆積は、基材910 の外側表面と基材930 の内側表面の
双方の上に生じることができる。図３〜５は同様に、誘
電体が、１つおきのグリッド電極又は各グリッド電極の
上に存在することもでき、グリッドの冷却が行われるこ
ともできる。
が交互の電位にあり（図３〜５と同様に）、ダイヤモン
ド堆積は、基材910 の外側表面と基材930 の内側表面の
双方の上に生じることができる。図３〜５は同様に、誘
電体が、１つおきのグリッド電極又は各グリッド電極の
上に存在することもでき、グリッドの冷却が行われるこ
ともできる。
【００２７】図１０〜１３の態様は、１つ又は複数の堆
積チャンバーの中で堆積装置がサイズを大きくされ得る
仕方を例証する。図１０の態様は、基材110 、グリッド
電極122 、固体電極125 、及び誘電体カバー130 を備え
ており、これらは全て図１の同じ構成成分に対応する。
また、図１の態様と同様に、ＡＣ源151 と整合回路152
が接続される。ここで、図１０において、電極125 はそ
の上面を覆う誘電体1030を有し、もう１つのグリッド電
極1022ともう１つの基材1010もまた用意され、グリッド
1033と基材1010はアース電位である。運転は図１と同様
であるが、２つ（所望によりそれ以上）の積み重ね「サ
ブシステム」の動作を伴う。
積チャンバーの中で堆積装置がサイズを大きくされ得る
仕方を例証する。図１０の態様は、基材110 、グリッド
電極122 、固体電極125 、及び誘電体カバー130 を備え
ており、これらは全て図１の同じ構成成分に対応する。
また、図１の態様と同様に、ＡＣ源151 と整合回路152
が接続される。ここで、図１０において、電極125 はそ
の上面を覆う誘電体1030を有し、もう１つのグリッド電
極1022ともう１つの基材1010もまた用意され、グリッド
1033と基材1010はアース電位である。運転は図１と同様
であるが、２つ（所望によりそれ以上）の積み重ね「サ
ブシステム」の動作を伴う。
【００２８】図１１の態様は、同等の構成成分に類似の
参照番号を付しており、図３〜５と同様に把握される。
この場合、下の基材310 の他に、上の基材1110もまた存
在する。図１２の態様において、同様な参照番号はやは
り図６と同等な構成成分を表示する。この場合、電極62
5 は、誘電体1230を覆う上面と、上のもう１つの電極12
10を有し、これらは電極610 と共通に接続され、ダイヤ
モンド態様にも使用される。図１３は、図７〜９と同等
でよい複数の堆積サブシステム1350を備えた導電性ブロ
ック1300を例示する。この例示において、「外側」電極
は全ユニットで共通でよく、中央電極（又は基材、その
場合もあり得る）がそれから隔てられる。図８と９のグ
リッド電極はこの構成には示されていないが、所望によ
り採用されてもよい。
参照番号を付しており、図３〜５と同様に把握される。
この場合、下の基材310 の他に、上の基材1110もまた存
在する。図１２の態様において、同様な参照番号はやは
り図６と同等な構成成分を表示する。この場合、電極62
5 は、誘電体1230を覆う上面と、上のもう１つの電極12
10を有し、これらは電極610 と共通に接続され、ダイヤ
モンド態様にも使用される。図１３は、図７〜９と同等
でよい複数の堆積サブシステム1350を備えた導電性ブロ
ック1300を例示する。この例示において、「外側」電極
は全ユニットで共通でよく、中央電極（又は基材、その
場合もあり得る）がそれから隔てられる。図８と９のグ
リッド電極はこの構成には示されていないが、所望によ
り採用されてもよい。
【００２９】特定の好ましい態様に関して本発明を説明
したが、当業者にとっては、本発明の範囲と技術的思想
の中で変更が可能であろう。例えば、供給ガスの一部
が、例えば電極中の入口を通って反応領域の中に注入さ
れることもできる。
したが、当業者にとっては、本発明の範囲と技術的思想
の中で変更が可能であろう。例えば、供給ガスの一部
が、例えば電極中の入口を通って反応領域の中に注入さ
れることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のある態様の装置と方法を説明する大要
の図である。
の図である。
【図２】本発明のある態様の装置と方法を説明する大要
の図である。
の図である。
【図３】本発明のある態様の装置と方法を説明する大要
の図である。
の図である。
【図４】本発明のある態様の装置と方法を説明する大要
の図である。
の図である。
【図５】本発明のある態様の装置と方法を説明する大要
の図である。
の図である。
【図６】本発明のある態様の装置と方法を説明する大要
の図である。
の図である。
【図７】本発明のある態様の装置と方法を説明する大要
の図である。
の図である。
【図８】本発明のある態様の装置と方法を説明する大要
の図である。
の図である。
【図９】本発明のある態様の装置と方法を説明する大要
の図である。
の図である。
【図１０】本発明のある態様の装置と方法を説明する大
要の図である。
要の図である。
【図１１】本発明のある態様の装置と方法を説明する大
要の図である。
要の図である。
【図１２】本発明のある態様の装置と方法を説明する大
要の図である。
要の図である。
【図１３】本発明のある態様の装置と方法を説明する大
要の図である。
要の図である。
【図１４】本発明のある態様の装置と方法を説明する大
要の図である。
要の図である。
【図１５】本発明のある態様の装置と方法を説明する大
要の図である。
要の図である。
【図１６】本発明のある態様の装置と方法を説明する大
要の図である。
要の図である。
１００…ダイヤモンド堆積装置 １１０…基材 １２２…グリッド電極 １２５…固体電極 １３０…誘電性材料 １４０…原料ガス入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン エム．ジャフ アメリカ合衆国，カリフォルニア 92630, レイク フォーレスト，ビア デル エン ジェル 21571 (72)発明者 マシュー シンプソン アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01532，サッドバリー，ブラックスミス ドライブ 15 (72)発明者 セシル ビー．シェパード アメリカ合衆国，カリフォルニア 92677, ラグナ ニグエル，シーナ ドライブ 44 (72)発明者 マイケル エス．ヒューザー アメリカ合衆国，カリフォルニア 92610, フーシル ランチ，リュ デュ バロアー ナンバー42エイチ 19431
Claims (25)
- 【請求項１】 水素ガスと炭化水素ガスを含む雰囲気を
提供し、 誘電性バリヤの放電によってその雰囲気の水素ガスを解
離させ、原子状水素を発生させ、 その雰囲気中に堆積表面を提供し、その原子状水素を利
用し、その炭化水素ガスからその堆積表面上にダイヤモ
ンドを堆積させる、各工程を含むことを特徴とするダイ
ヤモンド膜の堆積方法。 - 【請求項２】 その原子状水素が、その解離箇所からそ
の堆積表面まで分子拡散によって移動されることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 その水素ガスを解離させる工程が、その
堆積表面から１０ｍｍ未満の距離でその水素ガスを解離
させることを含むことを特徴とする請求項２に記載の方
法。 - 【請求項４】 その雰囲気のガス圧力が４０トール未満
であることを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 水素ガスがそのダイヤモンド堆積を助長
する際に、原子状水素が再結合した水素を再度解離させ
ることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項６】 その堆積表面が少なくとも３００ｃｍ2
の面積を有し、その水素ガスを解離させる工程が、その
少なくとも３００ｃｍ2 の堆積表面に相対した領域の全
体で水素を解離させることを含むことを特徴とする請求
項１に記載の方法。 - 【請求項７】 その堆積表面が少なくとも３００ｃｍ2
の面積を有し、その水素ガスを解離させる工程が、その
少なくとも３００ｃｍ2 の堆積表面に相対した領域の全
体で水素を解離させることを含むことを特徴とする請求
項３に記載の方法。 - 【請求項８】 水素ガスと炭化水素ガスを含む雰囲気を
有する堆積チャンバー、 誘電性バリヤの放電によってその雰囲気の水素ガスを解
離させ、原子状水素を生成させる手段、及びその雰囲気
中の堆積表面、を含んでなり、その原子状水素によって
促進されてその炭化水素ガスからその堆積表面にダイヤ
モンドを堆積させることを特徴とするダイヤモンド膜の
堆積装置。 - 【請求項９】 その水素ガスを解離させる手段が、その
堆積表面から１０ｍｍ未満の距離で水素ガスを解離させ
る作用をすることを特徴とする請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 そのチャンバー雰囲気に水素と炭化水
素ガスを供給する手段、及びその雰囲気のガス圧力を４
０トール未満に維持する手段をさらに備えたことを特徴
とする請求項８に記載の装置。 - 【請求項１１】 その堆積表面が少なくとも３００ｃｍ
2 の面積を有し、その水素ガスを解離させる手段が、そ
の堆積表面に平行でその堆積表面に相対する少なくとも
３００ｃｍ2 の面積の全体で水素を解離させる作用をす
ることを特徴とする請求項８に記載の装置。 - 【請求項１２】 その水素ガスを解離させる手段が、第
１電極、その第１電極から間隔を設けて配置された第２
電極、その第１電極と第２電極の間の誘電性バリヤ、及
びその第１電極と第２電極の間に電圧を印加する手段を
備えたことを特徴とする請求項８に記載の装置。 - 【請求項１３】 その水素ガスを解離させる手段が、第
１電極、その第１電極から間隔を設けて配置された第２
電極、その第１電極と第２電極の間の誘電性バリヤ、及
びその第１電極と第２電極ノ間に電圧を印加する手段を
備えたことを特徴とする請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１４】 その誘電性バリヤが、１５〜１５０μ
ｍの厚さを有するポリマーフィルムの誘電体のカバーを
含んでなることを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１５】 その電圧を印加する手段が、１ｋＶ〜
１０ｋＶｒｍｓの範囲のＡＣ電圧と１０ｋＨｚ〜１００
ｋＨｚの周波数を有する電圧を印加する手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１６】 その電圧を印加する手段が、１．５ｋ
Ｖ〜３．５ｋＶｒｍｓの範囲のＡＣ電圧と３０ｋＨｚ〜
５０ｋＨｚの周波数を有する電圧を印加する手段を備え
たことを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１７】 そのＡＣ電圧を印加する手段と直列に
共振整合回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１
５に記載の装置。 - 【請求項１８】 その堆積の動作電力密度が少なくとも
５Ｗ／ｃｍ2 であることを特徴とする請求項１２に記載
の装置。 - 【請求項１９】 その第１電極がグリッド電極を含んで
なり、その第２電極が固体(solid) 電極を含んでなり、
そのグリッド電極が、その固体電極とその堆積表面の間
に介在することを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項２０】 その誘電性バリヤが、その第２電極の
上に配置されたことを特徴とする請求項１９に記載の装
置。 - 【請求項２１】 その堆積表面がその第１電極の上であ
り、その誘電性バリヤがその第２電極の上に配置された
ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項２２】 その第１と第２の電極が、それぞれ平
行グリッドの交互の導電体を備え、その誘電性バリヤ
が、その導電体の少なくとも一部の上に誘電性カバーを
備えたことを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項２３】 その第１と第２の電極が、同心の円筒
状の形状を有することを特徴とする請求項１２に記載の
装置。 - 【請求項２４】 その水素ガス解離手段に加え、少なく
とも１つの別な積重ね構造の水素ガス解離手段をさらに
備えたことを特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項２５】 その積重ね構造が、隣接した水素ガス
解離手段の間で共有する電極を有することを特徴とする
請求項２４に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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