JPH06280019A - ダイヤモンド状炭素薄膜の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド状炭素薄膜の製造方法Info
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- JPH06280019A JPH06280019A JP6972293A JP6972293A JPH06280019A JP H06280019 A JPH06280019 A JP H06280019A JP 6972293 A JP6972293 A JP 6972293A JP 6972293 A JP6972293 A JP 6972293A JP H06280019 A JPH06280019 A JP H06280019A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】粒径の均一な良質のダイヤモンド状炭素薄膜
を、簡単な工程で製造する方法。 【構成】炭素と水素を含有するガス及び希ガスからなる
混合ガスを、電子サイクロトロン共鳴法により励起して
基材７に接触させ、基材７上にダイヤモンド状炭素膜か
らなる下地層を形成した後、該下地層に、炭素と水素を
含有するガスを励起し接触させて成膜する。
を、簡単な工程で製造する方法。 【構成】炭素と水素を含有するガス及び希ガスからなる
混合ガスを、電子サイクロトロン共鳴法により励起して
基材７に接触させ、基材７上にダイヤモンド状炭素膜か
らなる下地層を形成した後、該下地層に、炭素と水素を
含有するガスを励起し接触させて成膜する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、装飾用、工具用、電子
デバイス用等の被膜に利用されるダイヤモンド状炭素薄
膜の製造方法に関する。
デバイス用等の被膜に利用されるダイヤモンド状炭素薄
膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンド状炭素薄膜は、優れた物性
を有しており、装飾用、工具用、電子デバイス用等の被
膜材料として幅広い用途に使用されつつある。従来よ
り、ダイヤモンド状炭素薄膜の製造方法としては、熱Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビ−ム法、イオンプ
レ−ティング法等が知られている。例えば、特開昭５８
−９１１００号公報に、炭素含有ガスと水素ガスを用い
て、熱ＣＶＤ法によりダイヤモンド状炭素薄膜を形成す
る方法が記載されており、特開昭６４−３１９７４号公
報には、炭素含有ガスと不活性ガスを用いて、プラズマ
ＣＶＤ法により成膜する方法が記載されている。また、
最近では特開昭６３−８３２７１号公報に、水素ガスと
炭素含有ガスを用いて電子サイクロトロン共鳴方法によ
り成膜する方法が記載されている。
を有しており、装飾用、工具用、電子デバイス用等の被
膜材料として幅広い用途に使用されつつある。従来よ
り、ダイヤモンド状炭素薄膜の製造方法としては、熱Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビ−ム法、イオンプ
レ−ティング法等が知られている。例えば、特開昭５８
−９１１００号公報に、炭素含有ガスと水素ガスを用い
て、熱ＣＶＤ法によりダイヤモンド状炭素薄膜を形成す
る方法が記載されており、特開昭６４−３１９７４号公
報には、炭素含有ガスと不活性ガスを用いて、プラズマ
ＣＶＤ法により成膜する方法が記載されている。また、
最近では特開昭６３−８３２７１号公報に、水素ガスと
炭素含有ガスを用いて電子サイクロトロン共鳴方法によ
り成膜する方法が記載されている。
【０００３】また、特開平５−９７３６号公報には、炭
素含有ガス及び希ガスからなる混合ガス、あるいは炭素
含有ガス、水素ガス及び希ガスからなる混合ガスを用い
て、電子サイクロトロン共鳴方法により成膜する方法が
記載されている。
素含有ガス及び希ガスからなる混合ガス、あるいは炭素
含有ガス、水素ガス及び希ガスからなる混合ガスを用い
て、電子サイクロトロン共鳴方法により成膜する方法が
記載されている。
【０００４】しかしながら、上記の方法で得られたダイ
ヤモンド状炭素薄膜は、ダイヤモンド結晶の粒径が不均
一であり、電子材料や光学材料として使用することが困
難であった。
ヤモンド状炭素薄膜は、ダイヤモンド結晶の粒径が不均
一であり、電子材料や光学材料として使用することが困
難であった。
【０００５】その対策として、特開平３−２７８４６３
号公報には、粒径の均一なダイヤモンド粒子を形成する
ために、基材に微細な凹凸をつけ、次いでダイヤモンド
粉末を含む溶液中に浸潤し振動を与え、さらにアルゴン
ビームを照射して、核発生する位置を制御することによ
って、粒径が均一なダイヤモンド結晶を選択的に形成す
る方法が開示されている。しかしながら、この方法は、
製造工程が複雑になるという欠点があった。
号公報には、粒径の均一なダイヤモンド粒子を形成する
ために、基材に微細な凹凸をつけ、次いでダイヤモンド
粉末を含む溶液中に浸潤し振動を与え、さらにアルゴン
ビームを照射して、核発生する位置を制御することによ
って、粒径が均一なダイヤモンド結晶を選択的に形成す
る方法が開示されている。しかしながら、この方法は、
製造工程が複雑になるという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、粒径の均一な
良質のダイヤモンド状炭素薄膜を、簡単な工程で製造す
る方法を提供することにある。
鑑みてなされたものであり、その目的は、粒径の均一な
良質のダイヤモンド状炭素薄膜を、簡単な工程で製造す
る方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のダイヤモンド状
炭素薄膜の製造方法は、炭素と水素を含有するガス及び
希ガスからなる混合ガスを電子サイクロトロン共鳴法に
より励起して下地層を形成した後、該下地層に、炭素と
水素を含有するガスを励起して接触させることを特徴と
する。
炭素薄膜の製造方法は、炭素と水素を含有するガス及び
希ガスからなる混合ガスを電子サイクロトロン共鳴法に
より励起して下地層を形成した後、該下地層に、炭素と
水素を含有するガスを励起して接触させることを特徴と
する。
【０００８】本発明で使用される混合ガスは、炭素と水
素を含有するガス及び希ガスからなる。
素を含有するガス及び希ガスからなる。
【０００９】上記炭素と水素を含有するガスとしては、
例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタ
ン、ヘキサン等のアルカン系ガス類；エチレン、プロピ
レン、ブテン、ペンテン等のアルケン系ガス類；ペンタ
ジエン、ブタジエン等のアルカジエン系ガス類；アセチ
レン、メチルアセチレン等のアルキン系ガス類；ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、インデン、ナフタレン、フェ
ナントレン等の芳香族炭化水素系ガス類；シクロプロパ
ン、シクロヘキサン等のシクロアルカン系ガス類；シク
ロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケン系ガス
類；メタノ−ル、エタノ−ル等のアルコ−ル系ガス類；
アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系ガス類；メ
タナール、エタナール等のアルデヒド系ガス類等が挙げ
られる。これらのガスは、単独で使用されてもよいし、
二種以上が併用されてもよい。
例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタ
ン、ヘキサン等のアルカン系ガス類；エチレン、プロピ
レン、ブテン、ペンテン等のアルケン系ガス類；ペンタ
ジエン、ブタジエン等のアルカジエン系ガス類；アセチ
レン、メチルアセチレン等のアルキン系ガス類；ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、インデン、ナフタレン、フェ
ナントレン等の芳香族炭化水素系ガス類；シクロプロパ
ン、シクロヘキサン等のシクロアルカン系ガス類；シク
ロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケン系ガス
類；メタノ−ル、エタノ−ル等のアルコ−ル系ガス類；
アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系ガス類；メ
タナール、エタナール等のアルデヒド系ガス類等が挙げ
られる。これらのガスは、単独で使用されてもよいし、
二種以上が併用されてもよい。
【００１０】また、上記以外の炭素と水素を含有するガ
スとしては、上記ガス類と水素ガスとの混合ガス；一酸
化炭素ガス、二酸化炭素ガス等炭素と酸素のみから構成
されるガスと上記ガス類との混合ガス；一酸化炭素ガ
ス、二酸化炭素ガス等炭素と酸素のみから構成されるガ
スと水素ガスとの混合ガスなどが挙げられる。さらに、
これらの炭素と水素を含有するガスに、酸素ガスや水蒸
気を添加してもかまわない。
スとしては、上記ガス類と水素ガスとの混合ガス；一酸
化炭素ガス、二酸化炭素ガス等炭素と酸素のみから構成
されるガスと上記ガス類との混合ガス；一酸化炭素ガ
ス、二酸化炭素ガス等炭素と酸素のみから構成されるガ
スと水素ガスとの混合ガスなどが挙げられる。さらに、
これらの炭素と水素を含有するガスに、酸素ガスや水蒸
気を添加してもかまわない。
【００１１】上記希ガスは、周期律表第０族の元素から
なるガスであり、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオ
ン、キセノン等が挙げられる。これらの希ガスは、単独
で使用されてもいし、２種以上が併用されてもよい。上
記希ガスを混合するとプラズマ電子密度が大きくなるた
め、ダイヤモンド状炭素薄膜の成膜速度が高くなる傾向
がある。
なるガスであり、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオ
ン、キセノン等が挙げられる。これらの希ガスは、単独
で使用されてもいし、２種以上が併用されてもよい。上
記希ガスを混合するとプラズマ電子密度が大きくなるた
め、ダイヤモンド状炭素薄膜の成膜速度が高くなる傾向
がある。
【００１２】上記混合ガス中における希ガスの混合量
は、混合ガスの種類や成膜圧力等によって適宜決定され
るが、過剰でも過小でも、得られる薄膜がグラファイト
状になり、ダイヤモンド状炭素薄膜の成膜速度が低下す
るので、混合ガス中２０〜９０ｖｏｌ％が好ましい。
は、混合ガスの種類や成膜圧力等によって適宜決定され
るが、過剰でも過小でも、得られる薄膜がグラファイト
状になり、ダイヤモンド状炭素薄膜の成膜速度が低下す
るので、混合ガス中２０〜９０ｖｏｌ％が好ましい。
【００１３】上記混合ガス中における炭素と水素を含有
するガスの混合量は、混合ガス中１０〜８０ｖｏｌ％が
好ましい。
するガスの混合量は、混合ガス中１０〜８０ｖｏｌ％が
好ましい。
【００１４】また、水素ガスについては、混合ガス中の
混合量は使用される混合ガスの種類や成膜圧力等によっ
て適宜決定され、その混合量は特に限定されるものでは
ない。
混合量は使用される混合ガスの種類や成膜圧力等によっ
て適宜決定され、その混合量は特に限定されるものでは
ない。
【００１５】本発明で使用される基材としては、例え
ば、シリコン、アルミニウム、チタン、モリブデン、タ
ングステン等の金属およびこれら金属の合金、各種金属
の酸化物、窒化物および炭化物、ガラス、セラミック
ス、プラスチック等が挙げられ、その形状としては特に
限定されるものではなく、例えば、板状、線状、パイプ
状等が挙げられる。
ば、シリコン、アルミニウム、チタン、モリブデン、タ
ングステン等の金属およびこれら金属の合金、各種金属
の酸化物、窒化物および炭化物、ガラス、セラミック
ス、プラスチック等が挙げられ、その形状としては特に
限定されるものではなく、例えば、板状、線状、パイプ
状等が挙げられる。
【００１６】基材とダイヤモンド状炭素薄膜との高密着
性を必要とする場合は、上記基材に脱脂や脱水するため
の洗浄等の清浄化処理；真空容器内でアルゴン等の不活
性ガスのプラズマ処理等公知の前処理が施されるのが好
ましい。
性を必要とする場合は、上記基材に脱脂や脱水するため
の洗浄等の清浄化処理；真空容器内でアルゴン等の不活
性ガスのプラズマ処理等公知の前処理が施されるのが好
ましい。
【００１７】上記基材が清浄な表面を有する場合は、下
地層が容易に形成できるため、ダイヤモンド核形成のた
めのダイヤモンド砥粒による基材の前処理は必ずしも必
要ではない。
地層が容易に形成できるため、ダイヤモンド核形成のた
めのダイヤモンド砥粒による基材の前処理は必ずしも必
要ではない。
【００１８】上記混合ガスは電子サイクロトロン共鳴法
によって励起され、基材上に下地層が形成される。
によって励起され、基材上に下地層が形成される。
【００１９】図１は、下地層の形成に使用される装置の
１例を示す模式断面図である。図１において、１は真空
容器であり、真空容器１はプラズマ発生室２と成膜室３
からなっている。プラズマ発生室２の側面中央部には、
マイクロ波発振器４が、マイクロ波導入管５によってプ
ラズマ発生室２に連設されており、プラズマ発生室２と
マイクロ波導入管５の周辺部には磁場コイル６が設置さ
れている。
１例を示す模式断面図である。図１において、１は真空
容器であり、真空容器１はプラズマ発生室２と成膜室３
からなっている。プラズマ発生室２の側面中央部には、
マイクロ波発振器４が、マイクロ波導入管５によってプ
ラズマ発生室２に連設されており、プラズマ発生室２と
マイクロ波導入管５の周辺部には磁場コイル６が設置さ
れている。
【００２０】一方、真空容器内には、基材７の下地層形
成面がマイクロ波導入管５に対向するようにして基材７
を保持するための保持具８が設置されている。さらに、
保持具８は基材７に直流バイアスを印加するための直流
バイアス電源９と導線によって接続されている。
成面がマイクロ波導入管５に対向するようにして基材７
を保持するための保持具８が設置されている。さらに、
保持具８は基材７に直流バイアスを印加するための直流
バイアス電源９と導線によって接続されている。
【００２１】上記保持具８は、約２００℃以下で成膜す
る場合のために、冷却用液体循環器（図示せず）が接続
され、内部に冷却液１０が循環し得るようにされてい
る。また、約２００℃以上で成膜する場合のために、加
熱装置１１が設けられている。さらに、保持具８には基
材の背面の温度を測定するための熱電対１２が設置され
ている。
る場合のために、冷却用液体循環器（図示せず）が接続
され、内部に冷却液１０が循環し得るようにされてい
る。また、約２００℃以上で成膜する場合のために、加
熱装置１１が設けられている。さらに、保持具８には基
材の背面の温度を測定するための熱電対１２が設置され
ている。
【００２２】上記プラズマ発生室２には、混合ガスを導
入するための２本のガス導入管１３及び１４が接続され
ており、ガス導入管１３が保持具８に近い位置に設けら
れている。尚、成膜室３の壁面には、真空容器１内の圧
力を調整するための排気装置（図示せず）と接続する排
気口１５が設けられている。
入するための２本のガス導入管１３及び１４が接続され
ており、ガス導入管１３が保持具８に近い位置に設けら
れている。尚、成膜室３の壁面には、真空容器１内の圧
力を調整するための排気装置（図示せず）と接続する排
気口１５が設けられている。
【００２３】以下、上記装置により下地層を形成する方
法を説明する。まず、真空容器１内に保持具８によって
基材７を設置した後、真空容器１内を高真空とする。こ
の時の真空容器１内の圧力は、他の不純物ガスの残留に
よる成膜への影響をなくすため、１０-4Ｔｏｒｒ以下が
好ましい。
法を説明する。まず、真空容器１内に保持具８によって
基材７を設置した後、真空容器１内を高真空とする。こ
の時の真空容器１内の圧力は、他の不純物ガスの残留に
よる成膜への影響をなくすため、１０-4Ｔｏｒｒ以下が
好ましい。
【００２４】次に、基材７を所定の温度に設定する。上
記基材７は前記冷却装置及び加熱装置１１が付いた保持
具８によって保持され、その温度は、室温から１０００
℃の範囲の所定の温度に制御される。基材７に対する熱
的影響の少ない２００℃以下の低温で下地層を形成する
場合は、基材７の温度は接触する保持具８の温度を制御
することにより設定する。この場合、上記基材７は、保
持具８を介してプラズマの温度以下に設定する。
記基材７は前記冷却装置及び加熱装置１１が付いた保持
具８によって保持され、その温度は、室温から１０００
℃の範囲の所定の温度に制御される。基材７に対する熱
的影響の少ない２００℃以下の低温で下地層を形成する
場合は、基材７の温度は接触する保持具８の温度を制御
することにより設定する。この場合、上記基材７は、保
持具８を介してプラズマの温度以下に設定する。
【００２５】この場合、保持具８の温度制御方式は、保
持具８内部へ所定温度の液体あるいは気体を循環する方
式、熱線、通電加熱等の方法が挙げられるが、成膜時の
プラズマが２００℃以上の温度を持っているため、下地
層の成膜温度を２００℃以下に保持するには、熱容量の
大きい液体の循環方式が好ましく、少なくとも基材を２
００℃以下に保持する必要がある。
持具８内部へ所定温度の液体あるいは気体を循環する方
式、熱線、通電加熱等の方法が挙げられるが、成膜時の
プラズマが２００℃以上の温度を持っているため、下地
層の成膜温度を２００℃以下に保持するには、熱容量の
大きい液体の循環方式が好ましく、少なくとも基材を２
００℃以下に保持する必要がある。
【００２６】循環方式に使用される液体としては、所定
の温度に加温あるいは冷却された液体、例えば、水、エ
チレングリコール（不凍液）、アルコール類、さらに低
温化する場合、液体窒素、液体ヘリウム等が挙げられ
る。
の温度に加温あるいは冷却された液体、例えば、水、エ
チレングリコール（不凍液）、アルコール類、さらに低
温化する場合、液体窒素、液体ヘリウム等が挙げられ
る。
【００２７】また、２００℃以上の高温で下地層を形成
する場合は、基材温度を高める方法として、基材７を保
持する保持具８の加熱装置１１を通電加熱制御する方
法、熱線を基材７に照射する方法等が挙げられる。
する場合は、基材温度を高める方法として、基材７を保
持する保持具８の加熱装置１１を通電加熱制御する方
法、熱線を基材７に照射する方法等が挙げられる。
【００２８】次に、混合ガスを真空容器１内に導入し所
定圧力に調整する。圧力は低くなると成膜速度が低くな
り、高くなると得られるダイヤモンド状炭素薄膜の膜質
が低下するので、１×１０-4〜５０Ｔｏｒｒが好まし
く、より好ましくは１×１０-2〜１０Ｔｏｒｒである。
定圧力に調整する。圧力は低くなると成膜速度が低くな
り、高くなると得られるダイヤモンド状炭素薄膜の膜質
が低下するので、１×１０-4〜５０Ｔｏｒｒが好まし
く、より好ましくは１×１０-2〜１０Ｔｏｒｒである。
【００２９】上記混合ガスの導入方法は特に限定される
ものではなく、混合ガスを導入管１３もしくは１４から
一括して導入してもよいし、導入管１３及び１４を用い
て混合ガスを構成する成分ガスを個別に導入してもよ
い。但し、後者の導入方法を採用する場合は、炭素を含
有するガスは基材７に近い導入管１３より導入するのが
好ましい。
ものではなく、混合ガスを導入管１３もしくは１４から
一括して導入してもよいし、導入管１３及び１４を用い
て混合ガスを構成する成分ガスを個別に導入してもよ
い。但し、後者の導入方法を採用する場合は、炭素を含
有するガスは基材７に近い導入管１３より導入するのが
好ましい。
【００３０】次に、磁場コイル６によって所定の磁場強
度の磁場を印加すると共に、マイクロ波発振器４によっ
て所定の周波数のマイクロ波を発生させ、このマイクロ
波を、マイクロ波導入管５を経由し石英窓１６を通じて
真空容器１内に導入する。
度の磁場を印加すると共に、マイクロ波発振器４によっ
て所定の周波数のマイクロ波を発生させ、このマイクロ
波を、マイクロ波導入管５を経由し石英窓１６を通じて
真空容器１内に導入する。
【００３１】真空容器１内に導入された炭素と水素を含
有するガスは励起されてプラズマ状態となり、炭素含有
活性種が基材７に接触することにより、基材７上にダイ
ヤモンド状炭素薄膜の下地層（図示しない）が形成され
る。
有するガスは励起されてプラズマ状態となり、炭素含有
活性種が基材７に接触することにより、基材７上にダイ
ヤモンド状炭素薄膜の下地層（図示しない）が形成され
る。
【００３２】上記所定の磁場強度及び周波数は、特に限
定されるものではないが、電子サイクロトロン共鳴に必
要な条件を満たす値とするのが好ましい。この条件と
は、一定磁場における電子のサイクロトロン周波数とマ
イクロ波周波数とが一致することをいい、例えば、マイ
クロ周波数が２．４５ＧＨｚの場合、磁場強度が８７５
ガウスである。尚、この時均一な膜を形成するために基
材７に直流バイアスを印加するのが好ましく、直流バイ
アス値は−５〜２００Ｖが好ましい。
定されるものではないが、電子サイクロトロン共鳴に必
要な条件を満たす値とするのが好ましい。この条件と
は、一定磁場における電子のサイクロトロン周波数とマ
イクロ波周波数とが一致することをいい、例えば、マイ
クロ周波数が２．４５ＧＨｚの場合、磁場強度が８７５
ガウスである。尚、この時均一な膜を形成するために基
材７に直流バイアスを印加するのが好ましく、直流バイ
アス値は−５〜２００Ｖが好ましい。
【００３３】上記下地層は薄膜状であることが好まし
く、その膜厚は特に制限されないが、０．０１μｍ以上
が好ましい。
く、その膜厚は特に制限されないが、０．０１μｍ以上
が好ましい。
【００３４】上記ダイヤモンド状炭素薄膜はダイヤモン
ド状炭素の微結晶から構成されるが、その結晶子径は１
００Å以下が好ましい。結晶子径は、成膜圧力、混合ガ
スの種類とその混合比および成膜温度等の条件によって
異なり、例えば、成膜温度が低くなると、結晶子径は小
さくなる傾向がある。
ド状炭素の微結晶から構成されるが、その結晶子径は１
００Å以下が好ましい。結晶子径は、成膜圧力、混合ガ
スの種類とその混合比および成膜温度等の条件によって
異なり、例えば、成膜温度が低くなると、結晶子径は小
さくなる傾向がある。
【００３５】本発明の製造方法では、上記の方法で形成
された下地層上にダイヤモンド状炭素薄膜が１層以上形
成される。
された下地層上にダイヤモンド状炭素薄膜が１層以上形
成される。
【００３６】上記炭素薄膜の形成に使用されるガスとし
ては、前記炭素と水素を含有するガスが用いられる。
ては、前記炭素と水素を含有するガスが用いられる。
【００３７】上記炭素と水素を含有するガスを励起する
手段としては、ダイヤモンドの合成に従来より使用され
ている方法、例えば、直流を印加してプラズマ分解する
方法；マイクロ波放電によってプラズマ分解する方法；
前記電子サイクロトロン共鳴法によりプラズマ分解する
方法；熱フィラメント加熱によって熱分解する方法等が
挙げられるが、生産性や密着性の点から電子サイクロト
ロン共鳴法が好ましく、前記下地層を形成する方法に準
じてダイヤモンド状炭素薄膜が形成される。
手段としては、ダイヤモンドの合成に従来より使用され
ている方法、例えば、直流を印加してプラズマ分解する
方法；マイクロ波放電によってプラズマ分解する方法；
前記電子サイクロトロン共鳴法によりプラズマ分解する
方法；熱フィラメント加熱によって熱分解する方法等が
挙げられるが、生産性や密着性の点から電子サイクロト
ロン共鳴法が好ましく、前記下地層を形成する方法に準
じてダイヤモンド状炭素薄膜が形成される。
【００３８】
（１）膜の性状 走査型電子顕微鏡により得られた膜の表面写真を観察し
結晶粒径を評価した。 （２）膜の同定 Ｘ線電子分光法により、得られた膜の結合エネルギー０
〜３０ｅＶの範囲の価電子帯スペクトルを測定し、図２
に示すIIb 型天然ダイヤモンドの価電子帯スペクトルの
ように、１４ｅＶ及び１８ｅＶのダイヤモンド特有のピ
−クの有無を確認することによって、得られた膜がダイ
ヤモンド状炭素薄膜であることを同定した。尚、黒鉛の
価電子帯スペクトルは、図３に示すように、１４ｅＶ及
び１８ｅＶのピークは確認されない。
結晶粒径を評価した。 （２）膜の同定 Ｘ線電子分光法により、得られた膜の結合エネルギー０
〜３０ｅＶの範囲の価電子帯スペクトルを測定し、図２
に示すIIb 型天然ダイヤモンドの価電子帯スペクトルの
ように、１４ｅＶ及び１８ｅＶのダイヤモンド特有のピ
−クの有無を確認することによって、得られた膜がダイ
ヤモンド状炭素薄膜であることを同定した。尚、黒鉛の
価電子帯スペクトルは、図３に示すように、１４ｅＶ及
び１８ｅＶのピークは確認されない。
【００３９】（実施例１）図１に示した装置において、
真空容器１内のステンレス製保持具８にダイヤモンド砥
粒による前処理を施していない直径４インチ、厚み２０
０μｍのＳｉ基材７を設置し、真空容器１内を１×１０
-5Ｔｏｒｒに減圧した後、加熱装置１１を５００℃に加
熱した。
真空容器１内のステンレス製保持具８にダイヤモンド砥
粒による前処理を施していない直径４インチ、厚み２０
０μｍのＳｉ基材７を設置し、真空容器１内を１×１０
-5Ｔｏｒｒに減圧した後、加熱装置１１を５００℃に加
熱した。
【００４０】次いで、ガス流量をそれぞれメタノールガ
ス４０ｓｃｃｍ、アルゴンガス１４０ｓｃｃｍに設定
し、ガス導入管１４より混合ガスとして真空容器１内に
導入し、０．１Ｔｏｒｒの圧力とした後、周波数２．４
５ＧＨｚ、１．２ｋＷのマイクロ波及び２．２ｋガウス
の磁場を印加すると共に、３０Ｖの直流バイアスを印加
して１５分間成膜を行い、７０Åの結晶子からなる厚さ
０．０５μｍの下地層を形成した。また、この時の基材
表面付近の磁場強度は８７５ガウスであった。
ス４０ｓｃｃｍ、アルゴンガス１４０ｓｃｃｍに設定
し、ガス導入管１４より混合ガスとして真空容器１内に
導入し、０．１Ｔｏｒｒの圧力とした後、周波数２．４
５ＧＨｚ、１．２ｋＷのマイクロ波及び２．２ｋガウス
の磁場を印加すると共に、３０Ｖの直流バイアスを印加
して１５分間成膜を行い、７０Åの結晶子からなる厚さ
０．０５μｍの下地層を形成した。また、この時の基材
表面付近の磁場強度は８７５ガウスであった。
【００４１】次に、アルゴンガスを水素ガスに代えたこ
と以外は、下地層の形成と同一の成膜条件で４時間成膜
を行い、厚さ０．６μｍの薄膜を得た。得られた薄膜を
上記（１）の方法で評価した結果、基材７の全面に０．
１μｍ程度の粒径の均一なダイヤモンドの（１１１）面
を有する結晶が確認された。また、得られた薄膜を上記
（２）の方法で評価した結果、１４ｅＶ及び１８ｅＶに
ピークを持つダイヤモンド特有の価電子帯スペクトルが
確認された。
と以外は、下地層の形成と同一の成膜条件で４時間成膜
を行い、厚さ０．６μｍの薄膜を得た。得られた薄膜を
上記（１）の方法で評価した結果、基材７の全面に０．
１μｍ程度の粒径の均一なダイヤモンドの（１１１）面
を有する結晶が確認された。また、得られた薄膜を上記
（２）の方法で評価した結果、１４ｅＶ及び１８ｅＶに
ピークを持つダイヤモンド特有の価電子帯スペクトルが
確認された。
【００４２】（実施例２）実施例１において、公知のダ
イヤモンド砥粒による前処理として、平均粒径２０〜４
０μｍのダイヤモンド砥粒が分散したエタノール分散液
中で３０分間超音波処理を施したＳｉ基材を用いたこと
以外は、実施例１と同様にして、成膜を行った。得られ
た薄膜を、実施例１と同様にして評価した結果、約０．
１μｍの粒径の均一な結晶からなる膜が基材全面に形成
されているのが確認され、Ｘ線電子分光法では、１４ｅ
Ｖ及び１８ｅＶにピークをもつダイヤモンド特有の価電
子帯スペクトルが確認された。
イヤモンド砥粒による前処理として、平均粒径２０〜４
０μｍのダイヤモンド砥粒が分散したエタノール分散液
中で３０分間超音波処理を施したＳｉ基材を用いたこと
以外は、実施例１と同様にして、成膜を行った。得られ
た薄膜を、実施例１と同様にして評価した結果、約０．
１μｍの粒径の均一な結晶からなる膜が基材全面に形成
されているのが確認され、Ｘ線電子分光法では、１４ｅ
Ｖ及び１８ｅＶにピークをもつダイヤモンド特有の価電
子帯スペクトルが確認された。
【００４３】（実施例３）実施例１と同様にして形成し
た下地層上に、慣用のマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用
いて、ＣＯガス１０ｓｃｃｍ、水素ガス９０ｓｃｃｍの
混合ガスにより、圧力３０Ｔｏｒｒ、温度８５０℃で４
時間成膜を行い、膜厚０．１μｍの薄膜を形成した。得
られた薄膜を、実施例１と同様にして評価した結果、約
０．５μｍの粒径の均一な結晶で構成された膜が基材全
面に形成されているのが確認され、Ｘ線電子分光法で
は、１４ｅＶ及び１８ｅＶにピークをもつダイヤモンド
特有の価電子帯スペクトルが確認された。
た下地層上に、慣用のマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用
いて、ＣＯガス１０ｓｃｃｍ、水素ガス９０ｓｃｃｍの
混合ガスにより、圧力３０Ｔｏｒｒ、温度８５０℃で４
時間成膜を行い、膜厚０．１μｍの薄膜を形成した。得
られた薄膜を、実施例１と同様にして評価した結果、約
０．５μｍの粒径の均一な結晶で構成された膜が基材全
面に形成されているのが確認され、Ｘ線電子分光法で
は、１４ｅＶ及び１８ｅＶにピークをもつダイヤモンド
特有の価電子帯スペクトルが確認された。
【００４４】（比較例１）実施例１において、下地層を
形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして４時
間成膜を行った。得られた薄膜を、実施例１と同様にし
て評価した結果、粒径が０．１μｍ以下の不揃いの結晶
が基材上に形成されているのが確認された。
形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして４時
間成膜を行った。得られた薄膜を、実施例１と同様にし
て評価した結果、粒径が０．１μｍ以下の不揃いの結晶
が基材上に形成されているのが確認された。
【００４５】（比較例２）実施例２において、下地層を
形成しなかったこと以外は、実施例２と同様にして４時
間成膜を行った。得られた薄膜を、実施例１と同様にし
て評価した結果、０．１μｍ以下の粒径の不揃いの結晶
が絡み合った膜が確認され、Ｘ線電子分光法では、１４
ｅＶ及び１８ｅＶにピークをもつダイヤモンド特有の価
電子帯スペクトルが確認された。
形成しなかったこと以外は、実施例２と同様にして４時
間成膜を行った。得られた薄膜を、実施例１と同様にし
て評価した結果、０．１μｍ以下の粒径の不揃いの結晶
が絡み合った膜が確認され、Ｘ線電子分光法では、１４
ｅＶ及び１８ｅＶにピークをもつダイヤモンド特有の価
電子帯スペクトルが確認された。
【００４６】
【発明の効果】本発明のダイヤモンド状炭素薄膜の製造
方法は、上述の通りであるから、粒径の均一なダイヤモ
ンド状炭素薄膜が形成可能であり、得られたダイヤモン
ド状炭素薄膜は、装飾用、工具用、電子デバイス用等の
被膜として使用でき、光学用材料、電子材料、化学工業
材料等幅広い用途に好適に用いることができる。
方法は、上述の通りであるから、粒径の均一なダイヤモ
ンド状炭素薄膜が形成可能であり、得られたダイヤモン
ド状炭素薄膜は、装飾用、工具用、電子デバイス用等の
被膜として使用でき、光学用材料、電子材料、化学工業
材料等幅広い用途に好適に用いることができる。
【００４７】
【図１】本発明の製造方法に使用される装置の一例を示
す模式断面図である。
す模式断面図である。
【図２】IIb 型天然ダイヤモンドのＸ線電子分光法によ
って得られた価電子帯スペクトルである。
って得られた価電子帯スペクトルである。
【図３】黒鉛のＸ線電子分光法によって得られた価電子
帯スペクトルである。
帯スペクトルである。
１ 真空容器 ２ プラズマ発生室 ３ 成膜室 ４ マイクロ波発振器 ５ マイクロ波導入管 ６ 磁場コイル ７ 基材 ８ 保持具 ９ 直流バイアス電源 １０ 冷却液 １１ 加熱装置 １２ 熱電対 １３、１４ ガス導入管 １５ 排気口 １６ 石英窓
Claims (1)
- 【請求項１】炭素と水素を含有するガス及び希ガスから
なる混合ガスを、電子サイクロトロン共鳴法により励起
して基材に接触させ、基材上にダイヤモンド状炭素膜か
らなる下地層を形成した後、該下地層に、炭素と水素を
含有するガスを励起し接触させて成膜することを特徴と
するダイヤモンド状炭素薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6972293A JP2962631B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | ダイヤモンド状炭素薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6972293A JP2962631B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | ダイヤモンド状炭素薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06280019A true JPH06280019A (ja) | 1994-10-04 |
| JP2962631B2 JP2962631B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13411020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6972293A Expired - Fee Related JP2962631B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | ダイヤモンド状炭素薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962631B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10259482A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 硬質炭素被膜の形成方法 |
| EP0967844A1 (fr) * | 1998-06-24 | 1999-12-29 | Commissariat A L'energie Atomique | Procédé de dépÔt par plasma à la résonance cyclotron électronique de couches de carbone émetteur d'électrons sous l'effet d'un champ électrique appliqué |
| JP2003504512A (ja) * | 1999-07-01 | 2003-02-04 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | ファブリック形態のカーボンナノファイバー層のサイクロトロン共鳴プラズマによる蒸着方法と装置及び得られたファブリック層 |
| US6528115B1 (en) | 1997-03-19 | 2003-03-04 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hard carbon thin film and method of forming the same |
| CN117305761A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-12-29 | 江苏迪赛玛纳新材料科技有限公司 | 一种增强类金刚石涂层的结合强度、耐腐蚀性能和耐磨损性能的工艺方法 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP6972293A patent/JP2962631B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10259482A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 硬質炭素被膜の形成方法 |
| US6528115B1 (en) | 1997-03-19 | 2003-03-04 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hard carbon thin film and method of forming the same |
| EP0967844A1 (fr) * | 1998-06-24 | 1999-12-29 | Commissariat A L'energie Atomique | Procédé de dépÔt par plasma à la résonance cyclotron électronique de couches de carbone émetteur d'électrons sous l'effet d'un champ électrique appliqué |
| FR2780601A1 (fr) * | 1998-06-24 | 1999-12-31 | Commissariat Energie Atomique | Procede de depot par plasma a la resonance cyclotron electronique de couches de carbone emetteur d'electrons sous l'effet d'un champ electrique applique |
| JP2000045071A (ja) * | 1998-06-24 | 2000-02-15 | Commiss Energ Atom | 電子サイクロトロン共鳴プラズマによる電子放出カ―ボンフィルムの蒸着方法 |
| JP2003504512A (ja) * | 1999-07-01 | 2003-02-04 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | ファブリック形態のカーボンナノファイバー層のサイクロトロン共鳴プラズマによる蒸着方法と装置及び得られたファブリック層 |
| CN117305761A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-12-29 | 江苏迪赛玛纳新材料科技有限公司 | 一种增强类金刚石涂层的结合强度、耐腐蚀性能和耐磨损性能的工艺方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2962631B2 (ja) | 1999-10-12 |
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