JPH01298096A - 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
- JPH01298096A JPH01298096A JP63128455A JP12845588A JPH01298096A JP H01298096 A JPH01298096 A JP H01298096A JP 63128455 A JP63128455 A JP 63128455A JP 12845588 A JP12845588 A JP 12845588A JP H01298096 A JPH01298096 A JP H01298096A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- carbon
- film
- plasma
- carbon film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (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。
（従来の技術）
ダイヤモンドは物質中−・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。
質であり、その薄膜の応用が幅広く検討されている。
ダイヤモンド製造方法として特開昭５８−９１１００号
開示の熱フイラメントＣＶＤ法、特公昭６１−３３２０
号開示のマイクロ波プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法によ
る製造方法が知られている。
開示の熱フイラメントＣＶＤ法、特公昭６１−３３２０
号開示のマイクロ波プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法によ
る製造方法が知られている。
この方法によれば、水素と炭化水素の混合ガスが熱フィ
ラメント又はマイクロ波プラズマにより分解されて、８
００℃前後に加熱した基板上にダイヤモンド結晶を得る
ことができる。
ラメント又はマイクロ波プラズマにより分解されて、８
００℃前後に加熱した基板上にダイヤモンド結晶を得る
ことができる。
また、他の方法としてイオンビーム蒸着法（特開昭５３
−１０６３９１号、特開昭５９−１７４５０７号）があ
り、この方法は原料ガスや原子をイオン化し、電界によ
り引き出して基体りに膜を形成する方法である。生成物
として、アモルファスの炭素及び数十〜数百人のダイヤ
モンド微結晶を含むＩＬＵなどが得られている。
−１０６３９１号、特開昭５９−１７４５０７号）があ
り、この方法は原料ガスや原子をイオン化し、電界によ
り引き出して基体りに膜を形成する方法である。生成物
として、アモルファスの炭素及び数十〜数百人のダイヤ
モンド微結晶を含むＩＬＵなどが得られている。
〔発明が解決しようとする３題〕
しかし、上記熱フイラメントＣＶＤ法及びマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法で形成された膜は、１〜１０μｍの結晶
の集合体を主体とし、表面の凹凸が激しく、また基板温
度も８００″Ｃｎ「後が必要であって、応用上大きな欠
点となっている゛。また、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、可視光に
対する透明度、硬度、絶縁性などの特性が、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。
ラズマＣＶＤ法で形成された膜は、１〜１０μｍの結晶
の集合体を主体とし、表面の凹凸が激しく、また基板温
度も８００″Ｃｎ「後が必要であって、応用上大きな欠
点となっている゛。また、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、可視光に
対する透明度、硬度、絶縁性などの特性が、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。
本発明は、上述のダイヤモンド膜の実用化の妨げとなっ
ている表面の激しい凹凸を生じないばかりか、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
ダイヤモンド状伏素ｎ桑を製造する方法を提供すること
を目的とする。
ている表面の激しい凹凸を生じないばかりか、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
ダイヤモンド状伏素ｎ桑を製造する方法を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段および作用〕上記目的は、
炭素含有ガスをプラズマによりイオン化し、電界によっ
て引き出すイオンビーム蒸着法による成膜にて、基体上
にダイヤモンド状炭素膜を製造する方法において、電子
サイクロトロン共鳴（以下ＥＣＲと略称する）によって
発生した水素、ハロゲンガスまたは希ガスの単独または
混合プラズマを照射しつつ前記成膜を実施することによ
って達成される。
炭素含有ガスをプラズマによりイオン化し、電界によっ
て引き出すイオンビーム蒸着法による成膜にて、基体上
にダイヤモンド状炭素膜を製造する方法において、電子
サイクロトロン共鳴（以下ＥＣＲと略称する）によって
発生した水素、ハロゲンガスまたは希ガスの単独または
混合プラズマを照射しつつ前記成膜を実施することによ
って達成される。
従来のイオンビーム蒸着法では、炭素含有イオンの衝突
エネルギーのみにより、炭素−炭素結合をつくり、さら
には結晶化させていくことが必要となる。このため結晶
性が悪い、また、二重結合を含んだ炭素を除去できない
等の理由で諸特性が悪いという上記欠点が生じていた。
エネルギーのみにより、炭素−炭素結合をつくり、さら
には結晶化させていくことが必要となる。このため結晶
性が悪い、また、二重結合を含んだ炭素を除去できない
等の理由で諸特性が悪いという上記欠点が生じていた。
これに対し、本発明においては、イオンビーム蒸着法に
おいて、高密度・高励起状態のＥＣＲプラズマを基体に
照射することにより、結晶性が高く、二重結合を含む炭
素が少ないダイヤモンド類似の性質をもった炭素膜が合
成できる。これは、ＥＣＲプラズマの高密度で高励起状
態のイオンや電子が基体表面の活性化状態を一トげるた
め、炭素原子が基体表面でマイグレーションを行ない、
結晶性が上昇し、さらには、結合状態の弱いアモルファ
スやグラファイト相が除去されていくためである。
おいて、高密度・高励起状態のＥＣＲプラズマを基体に
照射することにより、結晶性が高く、二重結合を含む炭
素が少ないダイヤモンド類似の性質をもった炭素膜が合
成できる。これは、ＥＣＲプラズマの高密度で高励起状
態のイオンや電子が基体表面の活性化状態を一トげるた
め、炭素原子が基体表面でマイグレーションを行ない、
結晶性が上昇し、さらには、結合状態の弱いアモルファ
スやグラファイト相が除去されていくためである。
イオンビーム源としては、炭素含有ガス及び希釈ガスを
イオン化して、電界を用いて、ビーム状に引き出すこと
のできるものならいかなるものでもよい。しかし、イオ
ンビームの加速電圧は１００〜５ＫＶであることが望ま
しい。５ＫＶ以ヒだと、加速イオンによりエツチング速
度が上昇し、実用上必要な成膜速度が得られなく、また
、エツチングによる膜の劣化も生じる。また、１００ｖ
以下だと、イオンの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く、また、加速イオンのエネルギ
ーが低いために結晶性の低下、アモルファス相や二重結
合を含んだ炭素の析出が多くなる。
イオン化して、電界を用いて、ビーム状に引き出すこと
のできるものならいかなるものでもよい。しかし、イオ
ンビームの加速電圧は１００〜５ＫＶであることが望ま
しい。５ＫＶ以ヒだと、加速イオンによりエツチング速
度が上昇し、実用上必要な成膜速度が得られなく、また
、エツチングによる膜の劣化も生じる。また、１００ｖ
以下だと、イオンの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く、また、加速イオンのエネルギ
ーが低いために結晶性の低下、アモルファス相や二重結
合を含んだ炭素の析出が多くなる。
炭素含有ガスとしては、メタン、エタン等の炭化水素ガ
ス、ＣＣｆ１４．ＣＨＣＬ３等のハロゲン化炭素、ハロ
ゲン化炭化水素等が用いられる。
ス、ＣＣｆ１４．ＣＨＣＬ３等のハロゲン化炭素、ハロ
ゲン化炭化水素等が用いられる。
また、放電安定化、希釈用として、水素、希ガス（Ｈｅ
、Ａｒ等）等を混入してもよい。
、Ａｒ等）等を混入してもよい。
ＥＣＲプラズマ源としては１〜１０ＧＨｚのマイクロ波
が用いられ、−ｔｍには、２．４５ＧＨｚのマイクロ波
が用いられる。なお、このとき磁場強度が８７５０ａｕ
ｓｓのときに、電子サイクロト・ロン共鳴が発生する。
が用いられ、−ｔｍには、２．４５ＧＨｚのマイクロ波
が用いられる。なお、このとき磁場強度が８７５０ａｕ
ｓｓのときに、電子サイクロト・ロン共鳴が発生する。
このとき発生するプラズマは磁場に沿ってビーム状に引
き出され、このビーム状のプラズマを基体に照射する。
き出され、このビーム状のプラズマを基体に照射する。
プラズマ源のガス種としては、基体表面の活性化、結晶
性の向ト、二重結合の炭素除去のために水素、ハロゲン
、希ガスを単独または混合して用いることが好ましい。
性の向ト、二重結合の炭素除去のために水素、ハロゲン
、希ガスを単独または混合して用いることが好ましい。
実験条件として、圧力は、イオンビームやＥＣＲ放電を
安定に発生させるためにＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ〜Ｉ
Ｘ １０−２Ｔｏｒｒの範囲が好ましい。
安定に発生させるためにＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ〜Ｉ
Ｘ １０−２Ｔｏｒｒの範囲が好ましい。
以下、実施例に従って、本発明を具体的に説明する。
実施例１
第１図は本発明に用いられるダイヤモンド状炭素膜製造
装置の一例である。図中の１はイオンビーム発生装置で
、本実施例ではカウフマン型イオン源を用いた。２は原
料ガス導入口である。３はＥＣＲプラズマ発生装置で、
４が電磁石で、本実施例では最大１０００Ｇａｕｓｓの
磁場強度が得られる。５はカス導入口で、６はマイクロ
波発生装置である。７は基体で、８が基体ホルダー、９
は基体加熱用ヒーターである。１０が炭素含イｆガスを
含ノＶだイオンビーム、１１がＥＣＲプラズマである。
装置の一例である。図中の１はイオンビーム発生装置で
、本実施例ではカウフマン型イオン源を用いた。２は原
料ガス導入口である。３はＥＣＲプラズマ発生装置で、
４が電磁石で、本実施例では最大１０００Ｇａｕｓｓの
磁場強度が得られる。５はカス導入口で、６はマイクロ
波発生装置である。７は基体で、８が基体ホルダー、９
は基体加熱用ヒーターである。１０が炭素含イｆガスを
含ノＶだイオンビーム、１１がＥＣＲプラズマである。
１２は真空チャンバー、１３はガス排気口であろう
以４二の実験装置を用いて、以下の実験条件によりダ・
ｒヤモンド状炭素膜を作成した。
ｒヤモンド状炭素膜を作成した。
得られた炭素膜は、Ｘ線回折によりダイヤモンドが認め
られた。また、走査型電子顕微鏡観察によればほとんど
凹凸のない平滑な膜であった。
られた。また、走査型電子顕微鏡観察によればほとんど
凹凸のない平滑な膜であった。
また、抵抗率は１０１１Ωｃｍと非常に絶縁性が高かっ
た。また、ビッカース硬度は７２００ｋｇ／ｍｍ２であ
った。成膜速度は１．５μｍ ／ ｈとなった。
た。また、ビッカース硬度は７２００ｋｇ／ｍｍ２であ
った。成膜速度は１．５μｍ ／ ｈとなった。
実施例２
第１図の装置を用いて、以下の実験条件によりダイヤモ
ンド状炭素膜を作成した。
ンド状炭素膜を作成した。
得られた炭素１模は、Ｘ線回折によってダイヤモンドの
析出が認められた。また、走査型電子顕微鏡ｉ察によれ
ば、はとノＶど凹凸のない平滑な膜であった。抵抗率は
１０′３Ωｃｍと絶縁性が高く、また、成膜速度は１μ
ｍ／ｈであった。
析出が認められた。また、走査型電子顕微鏡ｉ察によれ
ば、はとノＶど凹凸のない平滑な膜であった。抵抗率は
１０′３Ωｃｍと絶縁性が高く、また、成膜速度は１μ
ｍ／ｈであった。
比較例Ｉ
ＥＣＲプラズマを照射しない以外は、実施例１と同条件
下で試料の作成を行なった。
下で試料の作成を行なった。
得られた炭素膜はＸ線回折によってはダイヤモンドの析
出は認められず、抵抗率は１０’Ωｃｍと非常に絶縁性
は悪くなっていた。さらにビッカース硬度も２７００と
低かった。また、成膜速度は２μｍ ／ ｈであった。
出は認められず、抵抗率は１０’Ωｃｍと非常に絶縁性
は悪くなっていた。さらにビッカース硬度も２７００と
低かった。また、成膜速度は２μｍ ／ ｈであった。
（発明の効果〕
以上説明したように、本発明によって
■結晶性が高く、
■硬度が高く、
■絶縁性のよい、
■平坦な、
ダイヤモンド類似のダイヤモンド状炭素膜を得ることか
可能となった。
可能となった。
第１図は、本発明の実施例で用いたダイヤモンド状炭素
膜製造装置である。 １、イオンビーム発生装置 ２、原料及び希釈ガス導入口 ３、ＥＣＲプラズマ発生装置 ４、電磁石 ５、ガス導入口 ６、マイクロ波電源 ７、基体 ８、基体ホルダー ９、基体加熱ヒーター １０、イオンビーム １１、ＥＣＲプラズマビーム １２、真空チャンバー １３、排気口
膜製造装置である。 １、イオンビーム発生装置 ２、原料及び希釈ガス導入口 ３、ＥＣＲプラズマ発生装置 ４、電磁石 ５、ガス導入口 ６、マイクロ波電源 ７、基体 ８、基体ホルダー ９、基体加熱ヒーター １０、イオンビーム １１、ＥＣＲプラズマビーム １２、真空チャンバー １３、排気口
Claims (1)
- 炭素含有ガスをプラズマによりイオン化し電界によっ
て引き出すイオンビーム蒸着法による成膜にて、基体上
にダイヤモンド状炭素膜を製造する方法において、電子
サイクロトロン共鳴によって発生した、水素、希ガス又
はハロゲンガスの単独プラズマ又は混合プラズマを基体
に照射しつつ前記成膜を実施する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 |
|---|---|---|---|
| JP63128455A JPH01298096A (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 |
|---|---|---|---|
| JP63128455A JPH01298096A (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 |
|---|---|
| JPH01298096A true JPH01298096A (ja) | 1989-12-01 |
Family
ID=14985132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63128455A Pending JPH01298096A (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) | JPH01298096A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0959151A3 (en) * | 1998-05-22 | 2003-09-10 | Nissin Electric Co., Ltd. | Thin film forming apparatus |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP63128455A patent/JPH01298096A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0959151A3 (en) * | 1998-05-22 | 2003-09-10 | Nissin Electric Co., Ltd. | Thin film forming apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0672306B2 (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
| WO1994021557A1 (en) | Conversion of fullerenes to diamond | |
| JP4636476B2 (ja) | 電子サイクロトロン共鳴プラズマによる電子放出カーボンフィルムの蒸着方法 | |
| JPH08504479A (ja) | ヘテロエピタキシャル的に析出されたダイヤモンド | |
| JPH01298096A (ja) | ダイヤモンド状炭素膜の製造方法 | |
| JP2564895B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH01298098A (ja) | ダイヤモンド状炭素膜の製造方法 | |
| JPS61238962A (ja) | 膜形成装置 | |
| JPH01298094A (ja) | ダイヤモンド状炭素膜の製造方法 | |
| JPS63145782A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPS63215596A (ja) | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 | |
| JPH0135799B2 (ja) | ||
| JPS63265890A (ja) | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 | |
| JP2617539B2 (ja) | 立方晶窒化ほう素膜の製造装置 | |
| JPH01246357A (ja) | 立方晶窒化ホウ素膜の製造方法 | |
| JPH01298097A (ja) | ダイヤモンド状炭素膜の製造方法 | |
| JPH01298165A (ja) | 炭素膜の製造方法 | |
| JPH0380191A (ja) | ダイヤモンド薄膜合成法 | |
| JPH04285154A (ja) | 炭素薄膜の作成方法 | |
| JPS63107899A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPS63129099A (ja) | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 | |
| JPS63185891A (ja) | ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状薄膜の製造方法 | |
| JPS62260061A (ja) | アモルフアスカ−ボン膜の形成方法 | |
| JPH02302396A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH0317274A (ja) | 被膜形成方法 |