JPH0427691B2 - - Google Patents
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- JPH0427691B2 JPH0427691B2 JP29220288A JP29220288A JPH0427691B2 JP H0427691 B2 JPH0427691 B2 JP H0427691B2 JP 29220288 A JP29220288 A JP 29220288A JP 29220288 A JP29220288 A JP 29220288A JP H0427691 B2 JPH0427691 B2 JP H0427691B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- substrate
- valent
- present
- gas
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/126—Microwaves
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光学的バンド巾が2.0eV以上、特に
2.6〜4.5eVを有する炭素または炭素を主成分とす
る被膜をガラス、金属またはセラミツクの表面に
コーテイングすることにより、ガラス板の補強
材、また機械的ストレスに対する保護材を得んと
している複合体の作製方法に関する。
2.6〜4.5eVを有する炭素または炭素を主成分とす
る被膜をガラス、金属またはセラミツクの表面に
コーテイングすることにより、ガラス板の補強
材、また機械的ストレスに対する保護材を得んと
している複合体の作製方法に関する。
本発明は、ガラス、金属またはセラミツクス上
に炭素被膜をコーテイングし、その機械的強度を
補強しようとするものであり、特にアセチレン、
メタンのような炭化水素気体をプラズマ雰囲気中
に導入し分解せしめることにより、Ｃ−Ｃ結合を
作り、結果としてグラフアイトのような導電性ま
たは不良導電性の炭素を作るのではなく、光学的
エネルギバンド巾（Egという）が2.0eV以上、好
ましくは2.6〜4.5eVを有するダイヤモンドに類似
の絶縁性の炭素を形成することを特徴としてい
る。さらにこの本発明の炭素は、その硬度も4500
Kg／mm2、代表的には6500Kg／mm2というダイヤモン
ド類似の硬さを有する。そしてその結晶学的構造
は５〜200〓の大きさの微結晶性を有している。
またこの炭素は水素、ハロゲン元素が25モル％以
下の量を同時に含有している。
に炭素被膜をコーテイングし、その機械的強度を
補強しようとするものであり、特にアセチレン、
メタンのような炭化水素気体をプラズマ雰囲気中
に導入し分解せしめることにより、Ｃ−Ｃ結合を
作り、結果としてグラフアイトのような導電性ま
たは不良導電性の炭素を作るのではなく、光学的
エネルギバンド巾（Egという）が2.0eV以上、好
ましくは2.6〜4.5eVを有するダイヤモンドに類似
の絶縁性の炭素を形成することを特徴としてい
る。さらにこの本発明の炭素は、その硬度も4500
Kg／mm2、代表的には6500Kg／mm2というダイヤモン
ド類似の硬さを有する。そしてその結晶学的構造
は５〜200〓の大きさの微結晶性を有している。
またこの炭素は水素、ハロゲン元素が25モル％以
下の量を同時に含有している。
また本発明の炭素に価またはＶ価の不純物を
５モル％以下に添加し、ＰまたはＮ型の導電型を
有せしめ得る。
５モル％以下に添加し、ＰまたはＮ型の導電型を
有せしめ得る。
本発明はこれらの炭素（以下本発明においては
単に炭素という）をガラス、金属またはセラミツ
クス上に設けた複合体を設けたものである。
単に炭素という）をガラス、金属またはセラミツ
クス上に設けた複合体を設けたものである。
本発明は、この炭素を形成させる際の基板に加
える温度を150〜450℃とし、従来より知られた
CVD法において用いられる基板の温度に比べ500
〜1500℃も低い温度で形成したことを他の特徴と
する。
える温度を150〜450℃とし、従来より知られた
CVD法において用いられる基板の温度に比べ500
〜1500℃も低い温度で形成したことを他の特徴と
する。
また本発明はこの炭素に価の不純物であるホ
ウ素を0.1〜５モル％の濃度に添加しＰ型の炭素
を設け、またＶ価の不純物であるリンを同様に
0.1〜５モル％の濃度に添加し、Ｎ型の炭素を設
けることにより、この基板上面の炭素をグラフア
イト構造とは異なる価電子制御による半導電性を
有せしめたことを他の特徴としている。
ウ素を0.1〜５モル％の濃度に添加しＰ型の炭素
を設け、またＶ価の不純物であるリンを同様に
0.1〜５モル％の濃度に添加し、Ｎ型の炭素を設
けることにより、この基板上面の炭素をグラフア
イト構造とは異なる価電子制御による半導電性を
有せしめたことを他の特徴としている。
さらに本発明は、この基板上にPIN接合または
NIP接合を有する炭素を設けることにより、ダイ
オード特性を有する半導体特性を有せしめること
を特徴としている。
NIP接合を有する炭素を設けることにより、ダイ
オード特性を有する半導体特性を有せしめること
を特徴としている。
また本発明は基板特にガラスまたはセラミツク
を用い、その後この基板の一部を選択的に除去し
てインクジエツトノズル、光通信用石英ガラスの
引き出し用ノズルとして設けるものである。
を用い、その後この基板の一部を選択的に除去し
てインクジエツトノズル、光通信用石英ガラスの
引き出し用ノズルとして設けるものである。
また本発明は、ガラス基板上に選択的に炭素被
膜を設け、電子ビーム露光装置または紫外線の露
光装置のフオトマスクとして用いることを他の特
徴としている。
膜を設け、電子ビーム露光装置または紫外線の露
光装置のフオトマスクとして用いることを他の特
徴としている。
さらに本発明の複合体はバルブ、耐磨耗材料、
またはPIN型を有する半導体としての装置例えば
受光または発光素子への応用が可能である。
またはPIN型を有する半導体としての装置例えば
受光または発光素子への応用が可能である。
以下に図面に従つて本発明に用いられた複合体
またはその複合体の作製方法を記す。
またはその複合体の作製方法を記す。
実施例 １
第１図は本発明の炭素を形成するためのプラズ
マCVD装置の概要を示す。
マCVD装置の概要を示す。
図面において反応性気体である炭化水素気体、
例えばアセチレンが８よりバルブ、流量計５をへ
て反応系中の励起室４に導入される。さらに必要
に応じて、キヤリアガスを水素またはヘリユーム
により７よりバルブ、流量計６をへて同様に励起
室に至る。ここに価またはＶ価の不純物、例え
ばジボランまたはフオスヒンを導入する場合はさ
らに同様にこの系に加えればよい。
例えばアセチレンが８よりバルブ、流量計５をへ
て反応系中の励起室４に導入される。さらに必要
に応じて、キヤリアガスを水素またはヘリユーム
により７よりバルブ、流量計６をへて同様に励起
室に至る。ここに価またはＶ価の不純物、例え
ばジボランまたはフオスヒンを導入する場合はさ
らに同様にこの系に加えればよい。
これらの反応性気体は2.45GHzのマイクロ波に
よる電磁エネルギにより0.1〜5Kwのエネルギを
加えられ、励起室にて活性化、分解または反応さ
せられてＣ−Ｃ結合を生成した。さらにこの反応
性気体は反応炉１にて加熱炉９により150〜450℃
に加熱させ、さらに13.56MHzの高周波エネルギ
２により反応、重合され、Ｃ−Ｃ結合を多数形成
した炭素を生成する。この際、加える高周波やマ
イクロ波の電磁エネルギが小さい場合はアモルフ
アス構造の炭素が生成される。他方、この電磁エ
ネルギを強く加えた場合は５〜200〓の大きさの
ダイヤモンド形状の微結晶性を有する炭素を生成
させ得る。この反応は電源１３によりヒータ１１
を加熱し、さらにその上の基板１０を加熱して行
う。そしてこの基板の上面に被膜として反応生成
物の炭素被膜が形成される。反応後の不要物は排
気口１２よりロータリーポンプを経て排気され
る。反応室１は0.001〜10torr代表的には0.1〜
0.5torrに保持されており、マイクロ波３、高周
波２のエネルギにより反応室１内はプラズマ状態
が生成される。特に1GHz以上の周波数にあつて
は、Ｃ−Ｈ結合より水素を分離し、0.1〜50MHz
の周波数にあつてはＣ≡Ｃ結合、Ｃ＝Ｃ結合を分
解し、Ｃ−Ｃ結合または−Ｃ−Ｃ−結合を作
り、炭素の不対結合手同志を互いに衝突させて共
有結合させ、安定なダイヤモンド構造を有せしめ
た。
よる電磁エネルギにより0.1〜5Kwのエネルギを
加えられ、励起室にて活性化、分解または反応さ
せられてＣ−Ｃ結合を生成した。さらにこの反応
性気体は反応炉１にて加熱炉９により150〜450℃
に加熱させ、さらに13.56MHzの高周波エネルギ
２により反応、重合され、Ｃ−Ｃ結合を多数形成
した炭素を生成する。この際、加える高周波やマ
イクロ波の電磁エネルギが小さい場合はアモルフ
アス構造の炭素が生成される。他方、この電磁エ
ネルギを強く加えた場合は５〜200〓の大きさの
ダイヤモンド形状の微結晶性を有する炭素を生成
させ得る。この反応は電源１３によりヒータ１１
を加熱し、さらにその上の基板１０を加熱して行
う。そしてこの基板の上面に被膜として反応生成
物の炭素被膜が形成される。反応後の不要物は排
気口１２よりロータリーポンプを経て排気され
る。反応室１は0.001〜10torr代表的には0.1〜
0.5torrに保持されており、マイクロ波３、高周
波２のエネルギにより反応室１内はプラズマ状態
が生成される。特に1GHz以上の周波数にあつて
は、Ｃ−Ｈ結合より水素を分離し、0.1〜50MHz
の周波数にあつてはＣ≡Ｃ結合、Ｃ＝Ｃ結合を分
解し、Ｃ−Ｃ結合または−Ｃ−Ｃ−結合を作
り、炭素の不対結合手同志を互いに衝突させて共
有結合させ、安定なダイヤモンド構造を有せしめ
た。
かくしてガラス、金属、セラミツクスよりなる
被形成面を有する基板上に炭素特に炭素中に水素
を25モル％以下含有する炭素またＰ、ＩまたはＮ
型の導電型を有する炭素を形成させた。
被形成面を有する基板上に炭素特に炭素中に水素
を25モル％以下含有する炭素またＰ、ＩまたはＮ
型の導電型を有する炭素を形成させた。
応用例 １
第２図Ａは第１図の製造装置により作られた複
合体の一例である。第２図Ａはガラスの上にＰま
たはＮ型の導電型を有する炭素膜を形成させた。
この電気伝導率は10-5〜10-2（Ωcm）-1を有し、自
動車の窓の内表面に設けて、ここに電流を0.01〜
1A流すことにより発熱せしめ、雨等の環境によ
る曇どめを実施せしめた。
合体の一例である。第２図Ａはガラスの上にＰま
たはＮ型の導電型を有する炭素膜を形成させた。
この電気伝導率は10-5〜10-2（Ωcm）-1を有し、自
動車の窓の内表面に設けて、ここに電流を0.01〜
1A流すことにより発熱せしめ、雨等の環境によ
る曇どめを実施せしめた。
これは自動車のみならず、多くの分野において
その応用が可能である。
その応用が可能である。
応用例 ２
第２図Ｂは実施例１を用いた本発明方法によつ
てこの炭素２２を基板２０の表面全面に形成した
ものである。かかる炭素を板状の基板のみならず
任意の形状を有する基体２０にも形成して、複合
体とし得る。更にこの複合体は切さく機の歯、耐
摩耗性表面を有せしめる金属またはセラミツクの
表面とし得る。
てこの炭素２２を基板２０の表面全面に形成した
ものである。かかる炭素を板状の基板のみならず
任意の形状を有する基体２０にも形成して、複合
体とし得る。更にこの複合体は切さく機の歯、耐
摩耗性表面を有せしめる金属またはセラミツクの
表面とし得る。
応用例 ３
第２図Ｃは実施例１の作製方法によつて得られ
た炭素を用いた複合体の例である。即ち円錐状の
穴があけられた被形成面を有するセラミツクまた
は金属の基板の表面に炭素２２を0.1〜3μmの厚
さに設けてある。穴２３，２３′をインクジエツ
ト又は光通信用の石英の紡錘ジグに用いる場合、
0.05〜5μmの大きさを有し、かつこの穴が耐摩耗
性を必要とするため、かかる複合体はきわめて好
都合であつた。この炭素をコーテイングしないも
のに比べて、102〜104倍もの耐久性を有してい
た。
た炭素を用いた複合体の例である。即ち円錐状の
穴があけられた被形成面を有するセラミツクまた
は金属の基板の表面に炭素２２を0.1〜3μmの厚
さに設けてある。穴２３，２３′をインクジエツ
ト又は光通信用の石英の紡錘ジグに用いる場合、
0.05〜5μmの大きさを有し、かつこの穴が耐摩耗
性を必要とするため、かかる複合体はきわめて好
都合であつた。この炭素をコーテイングしないも
のに比べて、102〜104倍もの耐久性を有してい
た。
応用例 ４
第２図Ｄは実施例１に示される方法で形成され
る炭素を用いた本発明の他の複合体の実施例を示
す。即ち基板２０上にPIN接合をまたはNIP接合
を有する価電子制御用の炭素を設けたものであ
る。即ちＰまたはＮ型の炭素半導体２５を型の
炭素、ＮまたはＰ型の炭素半導体２７よりなる炭
素半導体２４である。このＰまたはＮ型の炭素層
は0.01〜５モル％例えば１〜３モル％の濃度にホ
ウ素またはリンを添加した。これは２８の部分に
リフトオフ用の材料を選択的に設け、全面に形成
した後、リフトオフを第３図の製造方法と同様の
方法を用いて得たものである。本発明は基板の全
面に炭素を形成してもまたPN接合またはその他
の構造を設けてもよい。
る炭素を用いた本発明の他の複合体の実施例を示
す。即ち基板２０上にPIN接合をまたはNIP接合
を有する価電子制御用の炭素を設けたものであ
る。即ちＰまたはＮ型の炭素半導体２５を型の
炭素、ＮまたはＰ型の炭素半導体２７よりなる炭
素半導体２４である。このＰまたはＮ型の炭素層
は0.01〜５モル％例えば１〜３モル％の濃度にホ
ウ素またはリンを添加した。これは２８の部分に
リフトオフ用の材料を選択的に設け、全面に形成
した後、リフトオフを第３図の製造方法と同様の
方法を用いて得たものである。本発明は基板の全
面に炭素を形成してもまたPN接合またはその他
の構造を設けてもよい。
この半導体のうち、炭素層２６のエネルギバン
ド巾は他の炭素層２５，２７に比べて小さく、珪
素またはゲルマニユームを添加して形成し、ここ
に電極２９を設け、縦方向に電流を基板との間に
流すことにより炭素の発光素子を基板上に集積化
して設けることができた。かかる発光素子とする
複合体にあつては、基板はステンレス等の導体で
あることが必要である。この場合、炭素層２５、
炭素層２７はエネルギバンド巾が2.6〜4.5eVであ
り、また炭素層２６は２〜3eVとすることによつ
て白色または緑、青等の色の発光素子を基板上に
設けることができた。
ド巾は他の炭素層２５，２７に比べて小さく、珪
素またはゲルマニユームを添加して形成し、ここ
に電極２９を設け、縦方向に電流を基板との間に
流すことにより炭素の発光素子を基板上に集積化
して設けることができた。かかる発光素子とする
複合体にあつては、基板はステンレス等の導体で
あることが必要である。この場合、炭素層２５、
炭素層２７はエネルギバンド巾が2.6〜4.5eVであ
り、また炭素層２６は２〜3eVとすることによつ
て白色または緑、青等の色の発光素子を基板上に
設けることができた。
応用例 ５
第３図はフオトマスクを設けた場合の構造であ
る。すなわち第３図Ａにおいては、ガラス特に石
英ガラス２０上に選択的にエツチングして被膜２
９を設け、この上面に炭素被膜を0.1〜1μmの厚
さに実施例１の方法で形成した。この後リフトオ
フを行うことにより、選択的に炭素被膜２１層を
設けた。これは超LSI等の半導体用のマスクとし
てきわめてすぐれたものであり、電子ビームまた
は遠紫外光に対してマスク効果を有するととも
に、耐摩耗性に優れており、また半永久的に使用
が可能である。
る。すなわち第３図Ａにおいては、ガラス特に石
英ガラス２０上に選択的にエツチングして被膜２
９を設け、この上面に炭素被膜を0.1〜1μmの厚
さに実施例１の方法で形成した。この後リフトオ
フを行うことにより、選択的に炭素被膜２１層を
設けた。これは超LSI等の半導体用のマスクとし
てきわめてすぐれたものであり、電子ビームまた
は遠紫外光に対してマスク効果を有するととも
に、耐摩耗性に優れており、また半永久的に使用
が可能である。
かかるフオトマスク用の炭素被膜の作成に際し
識別しやすくするため、若干の色調をつけること
は有効である。このためには炭素被膜の作製の際
同時に着色用不純物を添加したプラズマCVD方
法を用いることもできる。
識別しやすくするため、若干の色調をつけること
は有効である。このためには炭素被膜の作製の際
同時に着色用不純物を添加したプラズマCVD方
法を用いることもできる。
炭素被膜の選択的な除去方法として、基板全面
に設けられた炭素に対し、酸化物雰囲気中にてレ
ーザ光を選択的にコンピユータ制御により行い、
不要の部分の炭素を酸化して炭酸ガスとして放出
して除去する。その結果、第３図Ｂのごときマス
クを作ることができた。
に設けられた炭素に対し、酸化物雰囲気中にてレ
ーザ光を選択的にコンピユータ制御により行い、
不要の部分の炭素を酸化して炭酸ガスとして放出
して除去する。その結果、第３図Ｂのごときマス
クを作ることができた。
このレーザ光による選択エツチングは実施例２
〜５に対しても、その工業的応用に関して任意に
用いることができる。
〜５に対しても、その工業的応用に関して任意に
用いることができる。
以上の説明より明らかな如く、本発明はガラ
ス、金属またはセラミツクの表面または内部に炭
素または炭素を主成分とした被膜をコーテイング
して設けたものである。この複合体は他の多くの
実施例にみられる如く、その応用は計り知れない
ものであり、特にこの炭素が450℃以下の低温で
形成され、その硬度また基板に対する密着性がき
わめて優れているのが特徴である。
ス、金属またはセラミツクの表面または内部に炭
素または炭素を主成分とした被膜をコーテイング
して設けたものである。この複合体は他の多くの
実施例にみられる如く、その応用は計り知れない
ものであり、特にこの炭素が450℃以下の低温で
形成され、その硬度また基板に対する密着性がき
わめて優れているのが特徴である。
本発明におけるセラミツクはアルミナ、ジルコ
ニア、またはそれらに炭素またはランタン等の希
土類元素が添加された任意の材料を用いることが
できる。また金属にあつては、ステンレス、モリ
ブデン、タングステン等の少なくとも300〜450℃
の温度に耐えられる材料ならばすべてに応用可能
である。またガラスは石英のみならずソーダガラ
ス等に対しても被膜化が可能であり、その応用は
きわめて広い。
ニア、またはそれらに炭素またはランタン等の希
土類元素が添加された任意の材料を用いることが
できる。また金属にあつては、ステンレス、モリ
ブデン、タングステン等の少なくとも300〜450℃
の温度に耐えられる材料ならばすべてに応用可能
である。またガラスは石英のみならずソーダガラ
ス等に対しても被膜化が可能であり、その応用は
きわめて広い。
第１図は本発明の炭素を被形成面上に作製する
製造装置の概要を示す。第２図Ａ〜Ｄおよび第３
図は本発明の複合体の応用例を示す。
製造装置の概要を示す。第２図Ａ〜Ｄおよび第３
図は本発明の複合体の応用例を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応性気体として炭化水素気体を用い、前記
炭化水素気体に0.001〜10Torrの圧力のプラズマ
状態において、0.1〜5kWで1GHz以上の周波数の
マイクロ波エネルギー及び0.1〜50MHzの高周波
エネルギーを加えることにより、炭化水素結合か
ら水素を分離し、炭素の不対結合手を生成し、該
炭素の不対結合手同志を互いに衝突させてダイヤ
モンド構造を有せしめることを特徴とする炭素被
膜の作製方法。 ２ 前記反応性気体に価又はＶ価の不純物の気
体を混合することにより、Ｐ型又はＮ型のダイヤ
モンド構造を有せしめる特許請求の範囲第１項に
記載の炭素被膜の作製方法。 ３ 価又はＶ価の不純物が５モル％以下添加さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
載の炭素被膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292202A JPH01152621A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | ダイヤモンド構造を有する炭素被膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292202A JPH01152621A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | ダイヤモンド構造を有する炭素被膜の作製方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56146930A Division JPS5848428A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 炭素被膜を有する複合体およびその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01152621A JPH01152621A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0427691B2 true JPH0427691B2 (ja) | 1992-05-12 |
Family
ID=17778852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63292202A Granted JPH01152621A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | ダイヤモンド構造を有する炭素被膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01152621A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE180021T1 (de) * | 1994-02-23 | 1999-05-15 | Linde Ag | Verfahren zur herstellung von diamantschichten |
| CN103295516B (zh) * | 2013-05-30 | 2015-12-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板、显示装置及阵列基板的制备方法 |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP63292202A patent/JPH01152621A/ja active Granted
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| PHILOSàMAG=1977 * |
| SOLID STATE COMMUN=1980 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01152621A (ja) | 1989-06-15 |
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