JPH01298094A - ダイヤモンド状炭素膜の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド状炭素膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH01298094A JPH01298094A JP63128453A JP12845388A JPH01298094A JP H01298094 A JPH01298094 A JP H01298094A JP 63128453 A JP63128453 A JP 63128453A JP 12845388 A JP12845388 A JP 12845388A JP H01298094 A JPH01298094 A JP H01298094A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- carbon film
- film
- diamond
- ion beam
- Prior art date
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ダイヤモンド状炭素膜の製造方法に関する。
ダイヤそンドは物質中一番の硬度と熱伝導率をもつ物質
であり、その薄膜の応用が幅広く検討されている。
であり、その薄膜の応用が幅広く検討されている。
ダイヤモンド状炭素膜の製造方法としては、特開昭５８
−９１１００号公報に記載の水素と炭化水素の混合ガス
を熱フィラメントにより分解して、８００℃前後に加熱
した基板上にダイヤモンド結晶を得る熱フイラメントＣ
ＶＤ法、特公°昭６１−３３２０号公報に記載の熱フィ
ラメントの代りにマイクロ波プラズマを用いるマイクロ
波プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法による製造方法が知
られている。
−９１１００号公報に記載の水素と炭化水素の混合ガス
を熱フィラメントにより分解して、８００℃前後に加熱
した基板上にダイヤモンド結晶を得る熱フイラメントＣ
ＶＤ法、特公°昭６１−３３２０号公報に記載の熱フィ
ラメントの代りにマイクロ波プラズマを用いるマイクロ
波プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法による製造方法が知
られている。
また、宅の他の方法として、イオンビーム蒸着法（特開
昭５３−１０６３９１号公報、特開昭５９−１７４５０
７１号公報）があり、これらの方法は、原料ガスや原子
をイオン化し、電界により引き出して、基体上に膜を形
成する方法であり、アモルファスの炭素及び粒径が数十
〜数百人のダイヤモンド微結晶を含む膜などを生成物と
して得ることができる。
昭５３−１０６３９１号公報、特開昭５９−１７４５０
７１号公報）があり、これらの方法は、原料ガスや原子
をイオン化し、電界により引き出して、基体上に膜を形
成する方法であり、アモルファスの炭素及び粒径が数十
〜数百人のダイヤモンド微結晶を含む膜などを生成物と
して得ることができる。
しかし、上記の熱フイラメントＣＶＤ法及びマイクロ波
プラズマＣＶＤ法等の従来の方法で形成された膜は、１
〜１０μｍの粒径の結晶の集合体が膜中に含まれるため
に、その表面の凹凸が激し。
プラズマＣＶＤ法等の従来の方法で形成された膜は、１
〜１０μｍの粒径の結晶の集合体が膜中に含まれるため
に、その表面の凹凸が激し。
い。また、成膜に基体温度を８００℃＠後に加熱してお
くことが必要とされ、応用上大きな欠点となっている。
くことが必要とされ、応用上大きな欠点となっている。
更に、上述のイオンビーム蒸着法では、膜表面が平坦で
、低温での合成が可能であるが、形成された膜の可視光
に対する透明度、硬度、絶縁性などがダイヤモンドに比
べてはるかに劣っており、実用化がほとんどなされてい
ない。
、低温での合成が可能であるが、形成された膜の可視光
に対する透明度、硬度、絶縁性などがダイヤモンドに比
べてはるかに劣っており、実用化がほとんどなされてい
ない。
本発明の目的は、低温での成膜が可能であり、ダイヤモ
ンドとしての実用性を十分に備えたダイヤモンド状炭素
膜を形成できる方法を提供することにある。
ンドとしての実用性を十分に備えたダイヤモンド状炭素
膜を形成できる方法を提供することにある。
本発明の方法においては、イオンビームを基体に照射し
つつ基体上にダイヤモンド状炭素膜が成膜される。
つつ基体上にダイヤモンド状炭素膜が成膜される。
本発明の方法によれば、高い基体温度を必要とせずに、
ダイヤモンド類似の性質をもった表面凹凸のないダイヤ
モンド状炭素膜を得ることができる。
ダイヤモンド類似の性質をもった表面凹凸のないダイヤ
モンド状炭素膜を得ることができる。
ここで言う、ダイヤモンド状炭素膜とは、硬度かビッカ
ーズ硬度で 〜２０００にｇ／ｍｍ２程度の硬度を持
ち、絶縁性も１０１０Ωｃｍ程度といった高い値を持つ
ダイヤモンド類似の性質をもった膜である。
ーズ硬度で 〜２０００にｇ／ｍｍ２程度の硬度を持
ち、絶縁性も１０１０Ωｃｍ程度といった高い値を持つ
ダイヤモンド類似の性質をもった膜である。
すなわち、従来の炭化水素ガスを、高周波プラズマによ
って分解して、基体上に炭素膜を析出させる高周波プラ
ズマＣＶＤ法では、基板温度を低温にすると、水素の混
入が多く、硬度の低い膜しか得られなかった。
って分解して、基体上に炭素膜を析出させる高周波プラ
ズマＣＶＤ法では、基板温度を低温にすると、水素の混
入が多く、硬度の低い膜しか得られなかった。
これに対し、本発明の方法では、基体にイオンビームが
照射されることにより、成膜される膜中に含まわる水素
等の不純物が効果的に除去され、さらに成膜された膜の
結晶化の程度が十分に高められ、しかも結合状態の弱い
アモルファスやグラファイト相も膜中から効果的に除去
される。
照射されることにより、成膜される膜中に含まわる水素
等の不純物が効果的に除去され、さらに成膜された膜の
結晶化の程度が十分に高められ、しかも結合状態の弱い
アモルファスやグラファイト相も膜中から効果的に除去
される。
以下、図面を参照しつつ本発明の方法を更に詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の方法に用いることのできるダイヤモン
ド状炭素膜製造装置の一例である。
ド状炭素膜製造装置の一例である。
この装置は、基本的に真空チャンバー１、及びイオンビ
ーム発生装置２とから構成される。
ーム発生装置２とから構成される。
真空チャンバー１には、炭素含有ガス導入口４、ガス排
気口１０及び基体５がセットされる基体ホルダー６が設
けられている。基体ホルダー６には高周波発生源７が接
続されており、更に冷却水９により冷却できるようにな
っている。
気口１０及び基体５がセットされる基体ホルダー６が設
けられている。基体ホルダー６には高周波発生源７が接
続されており、更に冷却水９により冷却できるようにな
っている。
イオンビーム発生装置２は、イオン源ガス導入口３から
導入したガスから得たイオンのビームを発生するもので
あり、この装置ではカウフマン型イオンビーム発生装置
が用いられている。なお、イオンビーム発生装置として
は、カウフマン型に限定されるものではない。
導入したガスから得たイオンのビームを発生するもので
あり、この装置ではカウフマン型イオンビーム発生装置
が用いられている。なお、イオンビーム発生装置として
は、カウフマン型に限定されるものではない。
この装置によってダイヤモンド状炭素膜を製造するには
、まず、ガス排気口１０から不図示の排気系で真空チャ
ンバー１内をｌＸｌ０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度まで排
気する。
、まず、ガス排気口１０から不図示の排気系で真空チャ
ンバー１内をｌＸｌ０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度まで排
気する。
次に、イオン源ガス導入口３に水素ガス等のイオンビー
ム形成用のガスを導入し、イオンビーム発生装置２でイ
オンビームを発生させて、基体５に照射できるようにす
る。
ム形成用のガスを導入し、イオンビーム発生装置２でイ
オンビームを発生させて、基体５に照射できるようにす
る。
この状態で、炭素含有ガス導入口４からダイヤモンド状
炭素膜の原料ガス（炭素含仔ガス）を導入するとともに
、高周波発生源７に通電して高周波を発生させる。
炭素膜の原料ガス（炭素含仔ガス）を導入するとともに
、高周波発生源７に通電して高周波を発生させる。
ここで、真空チャンバー１内を、成膜に必要な真空度に
制御し、基体５にイオンビームを照射させつつダイヤモ
ンド状炭素膜を基体５上に成膜することができる。
制御し、基体５にイオンビームを照射させつつダイヤモ
ンド状炭素膜を基体５上に成膜することができる。
成膜時の真空チャンバー１内の圧力は、イオンビームが
十分基体に照射できる圧力でなくてはならず、例えば１
０−’ 〜１０−２Ｔｏ ｒ ｒ程度が望ましい。
十分基体に照射できる圧力でなくてはならず、例えば１
０−’ 〜１０−２Ｔｏ ｒ ｒ程度が望ましい。
なお、このような低い圧力では一般に高周波プラズマは
発生しにくいが、本発明においてはイオンビームを照射
することにより安定な高周波プラズマが得られ、かつ不
純物の混入が少なく、密着力のよい膜を得ることができ
る。
発生しにくいが、本発明においてはイオンビームを照射
することにより安定な高周波プラズマが得られ、かつ不
純物の混入が少なく、密着力のよい膜を得ることができ
る。
なお、基体５は、必要に応じて加熱しても良いが、本発
明の方法では、基体の加熱がなくても良好なダイヤモン
ド状炭素膜の成膜が可能である。
明の方法では、基体の加熱がなくても良好なダイヤモン
ド状炭素膜の成膜が可能である。
本発明の方法で用いるイオンビームとしては、上記のよ
うな効果が得られるものであれば、どのようなものでも
利用できるが、特に、膜中不純物の除去及び結晶化の促
進という点からは水素イオンや希ガス（Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ
ｅ等）イオンを含むビームが好適である。
うな効果が得られるものであれば、どのようなものでも
利用できるが、特に、膜中不純物の除去及び結晶化の促
進という点からは水素イオンや希ガス（Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ
ｅ等）イオンを含むビームが好適である。
なお、イオンビームの加速電圧は、１ｏｏｖ〜５０００
Ｖであることが望ましく、さらに望ましくは２０ｏＶ〜
１０００Ｖである。
Ｖであることが望ましく、さらに望ましくは２０ｏＶ〜
１０００Ｖである。
すなわち、加速電圧が５０００Ｖ以上だと、加速イオン
による成膜されつつある炭素膜のエツチングが顕著とな
り、実用上必要な成膜速度が得られない。しかも、エツ
チングによる膜の劣化が起り易い。
による成膜されつつある炭素膜のエツチングが顕著とな
り、実用上必要な成膜速度が得られない。しかも、エツ
チングによる膜の劣化が起り易い。
更に、１００Ｖ以下だと、イオンビーム電流が十分とれ
ず実用上必要な成膜速度が得られない上に、加速イオン
のエネルギーも低くなるために得られた膜における結晶
性の低下、アモルファス相や二重結合を含んだ炭素等の
除去が不十分となる。
ず実用上必要な成膜速度が得られない上に、加速イオン
のエネルギーも低くなるために得られた膜における結晶
性の低下、アモルファス相や二重結合を含んだ炭素等の
除去が不十分となる。
また、高周波発生源７からの高周波の周波数及び出力は
、炭素含有ガスの分解に必要な高周波が得られるような
範囲内から適宜選択され、例えば１３．５６ＭＨｚ、３
００Ｗ程度とすれば良い。
、炭素含有ガスの分解に必要な高周波が得られるような
範囲内から適宜選択され、例えば１３．５６ＭＨｚ、３
００Ｗ程度とすれば良い。
炭素含有ガスとしては、メタン、エタン等の炭化水素ガ
ス、ＣＣｌ１ａ、 （：ＨＣｆｔ８等のハロゲン化炭素
やハロゲン化炭化水素等を用いることができる。
ス、ＣＣｌ１ａ、 （：ＨＣｆｔ８等のハロゲン化炭素
やハロゲン化炭化水素等を用いることができる。
以下に実施例によって、本発明を具体的に説明する。
実施例１
第１図に示した装置の基体ホルダー６に基体５としての
石英板を設置し、以下のようにしてダイヤモンド状炭素
膜の成膜を行なった。
石英板を設置し、以下のようにしてダイヤモンド状炭素
膜の成膜を行なった。
まず、ガス排気口ｌＯから不図示の排気系で真空チャン
バー１内をＩ Ｘ １０−６Ｔｏ ｒ ｒ程度の真空度
まで排気した。
バー１内をＩ Ｘ １０−６Ｔｏ ｒ ｒ程度の真空度
まで排気した。
次に、イオン源ガス導入口３から水素ガスを２０５ＣＣ
Ｍでカウフマン型イオンビーム発生装置２内に導入し、
加速電圧５００ｖ、ビーム電流０．５１１１Ａ／Ｃ［ｌ
＋２で、水素イオンビームを発生させた。
Ｍでカウフマン型イオンビーム発生装置２内に導入し、
加速電圧５００ｖ、ビーム電流０．５１１１Ａ／Ｃ［ｌ
＋２で、水素イオンビームを発生させた。
更に、炭素含有ガス導入口４から０１１４ガスを２０５
ＣＣＭで導入するとともに、高周波発生源７に通電して
高周波（１３，５６ＭＨｚ、３００Ｗ）を発生させた。
ＣＣＭで導入するとともに、高周波発生源７に通電して
高周波（１３，５６ＭＨｚ、３００Ｗ）を発生させた。
この状態で、真空チャンバー１内を、２ Ｘ １０−’
Ｔｏｒｒの真空度に制御し、石英基板にイオンビームを
照射させつつ石英基板上に成膜を行なった。
Ｔｏｒｒの真空度に制御し、石英基板にイオンビームを
照射させつつ石英基板上に成膜を行なった。
なお、石英基板は不図示のヒーターで２５０℃に加熱し
た。
た。
石英基板上に得られた膜（膜厚３μｍ）は、Ｘ線回折に
より、ダイヤモンド結晶を含む炭素膜であることが判明
した。また、該膜を走査型電子顕微鏡で観察したところ
、表面にほとんど凹凸の認められない平滑な膜であった
。
より、ダイヤモンド結晶を含む炭素膜であることが判明
した。また、該膜を走査型電子顕微鏡で観察したところ
、表面にほとんど凹凸の認められない平滑な膜であった
。
得られた膜の電気伝導度はｌＸｌ０−”Ω−１ｃ ｍ
−＋て非常に絶縁性が高かった。又、成膜速度は３μｍ
／ｈてあった。
−＋て非常に絶縁性が高かった。又、成膜速度は３μｍ
／ｈてあった。
実施例２〜５
イオン源をＨｅガスとし、第１表に示す操作条件をそれ
ぞれ個々に用いる以外は実施例１と同様にして成膜を行
なった。
ぞれ個々に用いる以外は実施例１と同様にして成膜を行
なった。
第１表
各操作条件において待られた炭素膜の分析結果を第２表
に示す。
に示す。
第２表
実施例６〜８．比較例１〜２
第３表に示すように操作条件をそれぞれ個々に変更する
以外は実施例１と同様にして成膜を行なった。得られた
炭素膜の分析結果を第４表に示す。
以外は実施例１と同様にして成膜を行なった。得られた
炭素膜の分析結果を第４表に示す。
本発明の方法によれば、高周波プラズマを用いた成Ｉｔ
ｓ！にイオンビームを併用したので、高い結晶性及び絶
縁性を有し、平坦性のよい実用性のあるダイヤモンド状
炭素膜を低温で製造可能となった。
ｓ！にイオンビームを併用したので、高い結晶性及び絶
縁性を有し、平坦性のよい実用性のあるダイヤモンド状
炭素膜を低温で製造可能となった。
第１図は本発明に用いることのできるダイヤモンド状炭
素膜の製造装置の一例の概略図である。 １・・・・・・真空チャンバー、 ２・・・・・・イオンビーム発生装置、３・・・・・・
イオンビーム源ガス導入口、４−−−−−−炭素含有ガ
ス導入口、 ５・・・・・・基体、 ６・・・・・・基体ホルダー、 ７・・・・・・高周波発生電源、 ８・・・・・・イオンビーム、 ９・・・・・・基体ホルダー冷却水、 １０・・・ガス排気口、 １１・・・絶縁ガイシ。
素膜の製造装置の一例の概略図である。 １・・・・・・真空チャンバー、 ２・・・・・・イオンビーム発生装置、３・・・・・・
イオンビーム源ガス導入口、４−−−−−−炭素含有ガ
ス導入口、 ５・・・・・・基体、 ６・・・・・・基体ホルダー、 ７・・・・・・高周波発生電源、 ８・・・・・・イオンビーム、 ９・・・・・・基体ホルダー冷却水、 １０・・・ガス排気口、 １１・・・絶縁ガイシ。
Claims (1)
- １）炭素含有ガスを高周波プラズマで励起し、イオンビ
ームの照射下で、基体上にダイヤモンド状炭素膜を成膜
する過程を含み、該過程における照射イオンビームの加
速電圧が１００Ｖから５０００Ｖであり、さらに、前記
イオンビームが水素イオン及び希ガスイオンから選択さ
れた１種以上のイオンを含むことを特徴とするダイヤモ
ンド状炭素膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63128453A JPH01298094A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | ダイヤモンド状炭素膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63128453A JPH01298094A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | ダイヤモンド状炭素膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01298094A true JPH01298094A (ja) | 1989-12-01 |
Family
ID=14985087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63128453A Pending JPH01298094A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | ダイヤモンド状炭素膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01298094A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10259481A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 非晶質炭素系被膜の形成方法 |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP63128453A patent/JPH01298094A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10259481A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 非晶質炭素系被膜の形成方法 |
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