JPS63210010A - 炭素作製方法 - Google Patents
炭素作製方法Info
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- JPS63210010A JPS63210010A JP62041748A JP4174887A JPS63210010A JP S63210010 A JPS63210010 A JP S63210010A JP 62041748 A JP62041748 A JP 62041748A JP 4174887 A JP4174887 A JP 4174887A JP S63210010 A JPS63210010 A JP S63210010A
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- Japan
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- carbon
- space
- plasma
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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明はマイクロ波電界を加えることによりプラズマ気
相反応をせしめ、硬度の大きい炭素を主成分とする固体
物体、好ましくはダイヤモンド粒またはそれの混入した
膜を形成せしめる方法に関する。
相反応をせしめ、硬度の大きい炭素を主成分とする固体
物体、好ましくはダイヤモンド粒またはそれの混入した
膜を形成せしめる方法に関する。
従来、薄膜の形成手段としてＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共鳴）条件即ちＩ Ｘ １０−’〜ｌ Ｘ １０−’
ｔｏｒｒの条件下で、少なくとも電子が１周するに十分
な平均自由工程の大きい、即ち低い圧力で炭素の活性種
を作り、その発散磁場を利用して被膜を形成する電子サ
イクロトロン共鳴（ＥＣＲともいう）を用いる方法が知
られている。
ン共鳴）条件即ちＩ Ｘ １０−’〜ｌ Ｘ １０−’
ｔｏｒｒの条件下で、少なくとも電子が１周するに十分
な平均自由工程の大きい、即ち低い圧力で炭素の活性種
を作り、その発散磁場を利用して被膜を形成する電子サ
イクロトロン共鳴（ＥＣＲともいう）を用いる方法が知
られている。
しかしかかる低い圧力で作られた炭素はアモルラアス構
造を有しやすく、ダイヤモンドの気相成長はまったく不
可能であった。加えてこの気相法で作られるダイヤモン
ドの硬度を自然界に存在するダイヤモンドにより近づけ
ることもまったく不可能であった。
造を有しやすく、ダイヤモンドの気相成長はまったく不
可能であった。加えてこの気相法で作られるダイヤモン
ドの硬度を自然界に存在するダイヤモンドにより近づけ
ることもまったく不可能であった。
このため気相法で作られる微結晶粒のグイヤモラド（炭
素の単結晶体）に対し、研磨材として使用し得るに十分
な硬度を有せしめることが強く求められていた。
素の単結晶体）に対し、研磨材として使用し得るに十分
な硬度を有せしめることが強く求められていた。
また、これまではかかるＥＣＲの存在領域でないいわゆ
る０、１〜３００ｔｏｒｒ特に３ｔｏｒｒ以上の高い圧
力での被膜形成をさせんとしても、プラズマが発生せず
、高密度プラズマを利用することは不可能とされていた
。特にかかる高い圧力で結晶性を有する被膜を形成する
ことはこれまで不可能と考えられていた。しかし本発明
人は０．１〜３００ ｔｏｒｒ好ましくは３〜３０ｔｏ
ｒｒの高い圧力でも高密度プラズマを作り得ること、そ
してかかるプラズマはＥＣＲではなく新しいモー゛ド（
これをここでは「混成共鳴」という）であることを見出
した。また、かかる高い圧力において炭化物気体にアン
モニア、窒素等の窒化物気体を混合することによりこれ
までの気相法により作られるダイヤモンドに比べて３０
〜２０ｏｚもの強い硬度を有せしめ得ることを見出した
。
る０、１〜３００ｔｏｒｒ特に３ｔｏｒｒ以上の高い圧
力での被膜形成をさせんとしても、プラズマが発生せず
、高密度プラズマを利用することは不可能とされていた
。特にかかる高い圧力で結晶性を有する被膜を形成する
ことはこれまで不可能と考えられていた。しかし本発明
人は０．１〜３００ ｔｏｒｒ好ましくは３〜３０ｔｏ
ｒｒの高い圧力でも高密度プラズマを作り得ること、そ
してかかるプラズマはＥＣＲではなく新しいモー゛ド（
これをここでは「混成共鳴」という）であることを見出
した。また、かかる高い圧力において炭化物気体にアン
モニア、窒素等の窒化物気体を混合することによりこれ
までの気相法により作られるダイヤモンドに比べて３０
〜２０ｏｚもの強い硬度を有せしめ得ることを見出した
。
本発明は、窒素またはアンモニアが水素とともに加えら
れた炭化物気体を０．１〜３００ｔｏｒｒ好ましくは３
〜３Ｑｔｏｒｒの高い圧力で高密度プラズマ化せしめ、
窒素が添加された炭素を主成分とする物体、好ましくは
ダイヤモンド粒または被膜の形成を行うものである。
れた炭化物気体を０．１〜３００ｔｏｒｒ好ましくは３
〜３Ｑｔｏｒｒの高い圧力で高密度プラズマ化せしめ、
窒素が添加された炭素を主成分とする物体、好ましくは
ダイヤモンド粒または被膜の形成を行うものである。
これらの被形成用物体を混成共鳴空間またはそれより離
れた活性状態を保持した空間内に配設して、反応生成物
を物体の表面にコーティングさせる。この目的のため、
マイクロ波電力の電界強度が最も大きくなる領域または
その近傍に被形成面を有する物体を配設する。また、高
密度プラズマを０．１〜３００ ｔｏｒｒの高い圧力で
発生、持続させるため、カラムを有する空間にまずｌＸ
ｌ０−’〜１×１０−’ｔｏｒｒの低真空下でＥＣＲ（
電子サイクロトロン共鳴）を生ぜしめる。気体を導入し
、１×１０−Ｉ〜３Ｘ １０” ｔｏｒｒ好ましくは３
〜３０ｔｏｒｒと高い空間圧力にプラズマ状態を持続し
つつ変化せしめ、この空間の生成物気体の単位空間あた
りの濃度をこれまでのＥＣＲＣＶＤ法に比べて１０２〜
１０’倍程度の高濃度にする。するとかかる高い圧力に
おいてのみ初めて分解または反応をさせることができる
材料である炭素を主成分とする被膜形成が可能となる。
れた活性状態を保持した空間内に配設して、反応生成物
を物体の表面にコーティングさせる。この目的のため、
マイクロ波電力の電界強度が最も大きくなる領域または
その近傍に被形成面を有する物体を配設する。また、高
密度プラズマを０．１〜３００ ｔｏｒｒの高い圧力で
発生、持続させるため、カラムを有する空間にまずｌＸ
ｌ０−’〜１×１０−’ｔｏｒｒの低真空下でＥＣＲ（
電子サイクロトロン共鳴）を生ぜしめる。気体を導入し
、１×１０−Ｉ〜３Ｘ １０” ｔｏｒｒ好ましくは３
〜３０ｔｏｒｒと高い空間圧力にプラズマ状態を持続し
つつ変化せしめ、この空間の生成物気体の単位空間あた
りの濃度をこれまでのＥＣＲＣＶＤ法に比べて１０２〜
１０’倍程度の高濃度にする。するとかかる高い圧力に
おいてのみ初めて分解または反応をさせることができる
材料である炭素を主成分とする被膜形成が可能となる。
例えば、ダイヤモンド、ｉ−カーボン（ダイヤモンドま
たは微結晶粒を有する炭素被膜）である。
たは微結晶粒を有する炭素被膜）である。
かかる時、ダイヤモンドは凹凸を有する基板の凸部のか
どに選択的に成長しやすい。
どに選択的に成長しやすい。
このダイヤモンドを含む炭素膜の成膜機構は、被膜形成
過程において形成されつつある被膜の密の部分の構成物
（例えば結晶部分）を残し、かつそこで選択的に成長せ
しめ、粗の部分の構成（例えばアモルファス部分）をプ
ラズマ化した水素により除去して、即ちエツチングをさ
せつつ行わんとするものである。そして形成された被膜
の少なくとも一部に結晶性を有する被膜を形成せんとす
るものである。
過程において形成されつつある被膜の密の部分の構成物
（例えば結晶部分）を残し、かつそこで選択的に成長せ
しめ、粗の部分の構成（例えばアモルファス部分）をプ
ラズマ化した水素により除去して、即ちエツチングをさ
せつつ行わんとするものである。そして形成された被膜
の少なくとも一部に結晶性を有する被膜を形成せんとす
るものである。
すなわち本発明はマイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法
に磁場の力を加え、マイクロ波の電場と磁場との相互作
用を用いている。しかし、ｌＸｌ０−’〜Ｉ Ｘ １０
− ’ ｔｏｒｒで有効なＥＣＲ（エレクトロンサイク
ロトロン共鳴）条件を用いていない。本発明はこのプラ
ズマ状態を０．１〜３００ ｔｏｒｒの高い圧力の領域
に移し、このｌ Ｘ １０−’〜３ Ｘ １０” ｔｏ
ｒｒの高い圧力で高密度高エネルギのプラズマを利用し
た被膜形成を行わしめたものである。その混成共鳴空間
での高エネルギ状態を利用して、例えば活性炭素を多量
に発生させ、再現性に優れ、均一な膜厚、均質な特性の
被膜、例えばダイヤモンド、ｉ−カーボン膜等の被膜の
形成を可能としたものである。
に磁場の力を加え、マイクロ波の電場と磁場との相互作
用を用いている。しかし、ｌＸｌ０−’〜Ｉ Ｘ １０
− ’ ｔｏｒｒで有効なＥＣＲ（エレクトロンサイク
ロトロン共鳴）条件を用いていない。本発明はこのプラ
ズマ状態を０．１〜３００ ｔｏｒｒの高い圧力の領域
に移し、このｌ Ｘ １０−’〜３ Ｘ １０” ｔｏ
ｒｒの高い圧力で高密度高エネルギのプラズマを利用し
た被膜形成を行わしめたものである。その混成共鳴空間
での高エネルギ状態を利用して、例えば活性炭素を多量
に発生させ、再現性に優れ、均一な膜厚、均質な特性の
被膜、例えばダイヤモンド、ｉ−カーボン膜等の被膜の
形成を可能としたものである。
また加える磁場の強さが任意に変更可能な為、電子のみ
ではなく特定のイオンの共鳴条件を設定することができ
る特徴がある。
ではなく特定のイオンの共鳴条件を設定することができ
る特徴がある。
また本発明の構成に付加して、マイクロ波と磁場との相
互作用により高密度プラズマを発生させた後、物体面上
まで至るまでの間でも高エネルギを与えつづけると、マ
イクロ波電界の最大となる領域即ち高密度プラズマ発生
領域より０．５〜１０ｃｍ離れた位置（反応性気体の活
性状態を保持できる位置）においても高エネルギ状態に
励起された炭素原子が存在し、より大きな空間でダイヤ
モンドやｉ−カーボン膜を形成することが可能である。
互作用により高密度プラズマを発生させた後、物体面上
まで至るまでの間でも高エネルギを与えつづけると、マ
イクロ波電界の最大となる領域即ち高密度プラズマ発生
領域より０．５〜１０ｃｍ離れた位置（反応性気体の活
性状態を保持できる位置）においても高エネルギ状態に
励起された炭素原子が存在し、より大きな空間でダイヤ
モンドやｉ−カーボン膜を形成することが可能である。
本発明はかかる空間に筒状のカラムを配設し、このカラ
ム内に被膜形成用物体を配設し、その表面に被膜形成を
行った。
ム内に被膜形成用物体を配設し、その表面に被膜形成を
行った。
以下に実施例を示し、さらに本発明を説明する。
第１図に本発明にて用いた磁場印加可能なマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置を示す。
ラズマＣＶＤ装置を示す。
同図において、この装置は減圧状態に保持可能なプラズ
マ発生空間（１）、補助空間（２）、磁場を発生ずる電
磁石（５） 、 （５′）およびその電源（２５）、マ
イクロ波発振器（４）、排気系を構成するターボ分子ポ
ンプ（８）、ロータリーポンプ（１４）、圧力調整バル
ブ（１１）。
マ発生空間（１）、補助空間（２）、磁場を発生ずる電
磁石（５） 、 （５′）およびその電源（２５）、マ
イクロ波発振器（４）、排気系を構成するターボ分子ポ
ンプ（８）、ロータリーポンプ（１４）、圧力調整バル
ブ（１１）。
基板ホルダ（１０°）、被膜形成用物体（１０） 、マ
イクロ波導入窓（１５）、ガス系（６） 、 （７）
、水冷系（１８）、 （１８’）。
イクロ波導入窓（１５）、ガス系（６） 、 （７）
、水冷系（１８）、 （１８’）。
ハロゲンランプ（２０） 、反射鏡（２１） 、加熱用
空間（３）より構成されている。
空間（３）より構成されている。
まず薄膜形成用物体（１０）を基板ホルダ（１０”）上
に設置し、ゲート弁（１６）よりプラズマ発生空間（１
）に配設する。この基板ホルダ（１０°）はマイクロ波
および磁場をできるだけ乱させないため石英製とした。
に設置し、ゲート弁（１６）よりプラズマ発生空間（１
）に配設する。この基板ホルダ（１０°）はマイクロ波
および磁場をできるだけ乱させないため石英製とした。
作製工程として、まずこれら全体をターボ分子ポンプ（
８）、ロータリーポンプによりＩ Ｘ １０−’ｔｏｒ
ｒ以下に真空排気する。次に非生成物気体（分解反応後
置体を構成しない気体）例えばアルゴン、ヘリュームま
たは水素（６）を３０３ＣＣＭガス系（７）を通してプ
ラズマ発生領域（１）に導入し、この圧力をｌ Ｘ １
０− ’ ｔｏｒｒとする。外部より２．４５ＧＨｚの
周波数のマイクロ波を５００Ｗの強さで加える。磁場約
２にガウスを磁石（５） 、 （５’ ）より印加して
、高密度プラズマをプラズマ発生空間（１）にて発生さ
せる。この高密度プラズマ領域より高エネルギを持つ非
生成物気体または電子が基板ホルダ（１０”）上の物体
（ｌＯ）の表面上に到り、表面を清浄にする。
８）、ロータリーポンプによりＩ Ｘ １０−’ｔｏｒ
ｒ以下に真空排気する。次に非生成物気体（分解反応後
置体を構成しない気体）例えばアルゴン、ヘリュームま
たは水素（６）を３０３ＣＣＭガス系（７）を通してプ
ラズマ発生領域（１）に導入し、この圧力をｌ Ｘ １
０− ’ ｔｏｒｒとする。外部より２．４５ＧＨｚの
周波数のマイクロ波を５００Ｗの強さで加える。磁場約
２にガウスを磁石（５） 、 （５’ ）より印加して
、高密度プラズマをプラズマ発生空間（１）にて発生さ
せる。この高密度プラズマ領域より高エネルギを持つ非
生成物気体または電子が基板ホルダ（１０”）上の物体
（ｌＯ）の表面上に到り、表面を清浄にする。
次にこの反応系に水素とガス系（７）より生成物気体（
分解・反応後置体を構成する気体）例えば炭化物気体（
アセチレン（ＣＪｇ）、エチレン（Ｃ２Ｈ，）またはメ
タン（Ｃ１１４）等）を３０５ＣＣＨの流量で導入する
。この時炭化水素は水素によりＯ１１〜５χの十分薄い
濃度に希釈した０本発明方法はこれに加えてアンモニア
（Ｎｌ１３）または窒素（Ｎ８）の如き窒化物気体を炭
化水素気体に比べて０．１〜５χの濃度比にて加えた。
分解・反応後置体を構成する気体）例えば炭化物気体（
アセチレン（ＣＪｇ）、エチレン（Ｃ２Ｈ，）またはメ
タン（Ｃ１１４）等）を３０５ＣＣＨの流量で導入する
。この時炭化水素は水素によりＯ１１〜５χの十分薄い
濃度に希釈した０本発明方法はこれに加えてアンモニア
（Ｎｌ１３）または窒素（Ｎ８）の如き窒化物気体を炭
化水素気体に比べて０．１〜５χの濃度比にて加えた。
すると、すでに発生しているプラズマ状態を保持しつつ
空間の圧力をｌＸｌ０−’〜３Ｘ１０”ｔｏｒｒ好まし
くは３〜３０ｔｏｒｒ例えば１０ｔｏｒｒの圧力に変更
させる。この空間の圧力を高くすることにより単位空間
あたりの生成物気体の濃度を大きくでき被膜成長速度を
大きくできる。そして高エネルギに励起された炭素原子
が生成され、８００〜１０００℃にヒータ（２０）によ
り加熱され、基板ホルダ（１０’ ）上の物体（１０）
上にこの炭素が堆積し、０．１−１００μの粒径のダイ
ヤモンド又はｉ−カーボン膜が形成される。
空間の圧力をｌＸｌ０−’〜３Ｘ１０”ｔｏｒｒ好まし
くは３〜３０ｔｏｒｒ例えば１０ｔｏｒｒの圧力に変更
させる。この空間の圧力を高くすることにより単位空間
あたりの生成物気体の濃度を大きくでき被膜成長速度を
大きくできる。そして高エネルギに励起された炭素原子
が生成され、８００〜１０００℃にヒータ（２０）によ
り加熱され、基板ホルダ（１０’ ）上の物体（１０）
上にこの炭素が堆積し、０．１−１００μの粒径のダイ
ヤモンド又はｉ−カーボン膜が形成される。
第１図において、磁場は２つのリング状の磁石（５）、
（５’）を用いたヘルムホルツコイル方式を採用した。
（５’）を用いたヘルムホルツコイル方式を採用した。
さらに、４分割した空間（３０）に対し電場・磁場の強
度を調べた結果を第２図に示す。
度を調べた結果を第２図に示す。
第２図（Ａ）において、横軸（Ｘ軸）は空間（３０）の
横方向（反応性気体の放出方向）であり、縦軸（Ｒ軸）
は磁石の直径方向を示す。図面における曲線は磁場の等
磁位面を示す。そしてその線上に示されている数字は磁
石（５）が約２０００ガウスの時に得られる磁場の強さ
を示す。磁石（５）の強度を調整すると、電極・磁場の
相互作用を有する空間（１００）（８７５ガウス±１８
５ガウス以内）で大面積において磁場の強さを基板の被
形成面の広い面積にわたって概略均一にさせることがで
きる。図面は等磁場面を示し、特に線（２６）が８７５
ガウスとなる共鳴の条件を生ずる等磁場面である。
横方向（反応性気体の放出方向）であり、縦軸（Ｒ軸）
は磁石の直径方向を示す。図面における曲線は磁場の等
磁位面を示す。そしてその線上に示されている数字は磁
石（５）が約２０００ガウスの時に得られる磁場の強さ
を示す。磁石（５）の強度を調整すると、電極・磁場の
相互作用を有する空間（１００）（８７５ガウス±１８
５ガウス以内）で大面積において磁場の強さを基板の被
形成面の広い面積にわたって概略均一にさせることがで
きる。図面は等磁場面を示し、特に線（２６）が８７５
ガウスとなる共鳴の条件を生ずる等磁場面である。
この共鳴条件を生ずる空間（１００）は第２図（Ｂ）に
示す如く、電場が最大となる領域となるようにしている
。第２図（Ｂ）の横軸は第２図（＾）と同じく反応性気
体の流れる方向を示し、縦軸は電場（電界強度）の強さ
を示す。
示す如く、電場が最大となる領域となるようにしている
。第２図（Ｂ）の横軸は第２図（＾）と同じく反応性気
体の流れる方向を示し、縦軸は電場（電界強度）の強さ
を示す。
もちろんドーナツ型に被膜を形成せんとする場合はそれ
でもよい。
でもよい。
領域（１００）に対してその原点対称の反対の側でも電
場が最大であり、かつ磁場が広い領域にわたって一定と
なる領域を有する。基板の加熱を行う必要がない場合は
かかる空間での被膜形成も有効である。しかしマイクロ
波の電場を乱すことなく加熱を行う手段が得にくい。
場が最大であり、かつ磁場が広い領域にわたって一定と
なる領域を有する。基板の加熱を行う必要がない場合は
かかる空間での被膜形成も有効である。しかしマイクロ
波の電場を乱すことなく加熱を行う手段が得にくい。
これらの結果、基板の出し入れ、加熱の容易さを考慮し
、均一かつ均質な被膜とするためには第２図（＾）の領
域（１００）が３つの領域の中では最も工業的に量産性
の優れた位置と推定される。。
、均一かつ均質な被膜とするためには第２図（＾）の領
域（１００）が３つの領域の中では最も工業的に量産性
の優れた位置と推定される。。
この結果、本発明では領域（１００）に基板（１０）を
配設すると、この基板が円形であった場合、半径１００
ｍｍまで、好ましくは半径５０ｍ５までの大きさで均一
、均質に被膜形成が可能となった。
配設すると、この基板が円形であった場合、半径１００
ｍｍまで、好ましくは半径５０ｍ５までの大きさで均一
、均質に被膜形成が可能となった。
さらに大面積とするには、例えばこの４倍の面積におい
て同じ（均一な膜厚とするには、周波数を２．４５ＧＨ
ｚではなく １ 、２２５ＧＩＩｚとすればこの空間の
直径（第２図（Ａ）の右方向）を２倍とすることができ
る。
て同じ（均一な膜厚とするには、周波数を２．４５ＧＨ
ｚではなく １ 、２２５ＧＩＩｚとすればこの空間の
直径（第２図（Ａ）の右方向）を２倍とすることができ
る。
第３図は第２図における基板（１０）の位置での円形空
間の磁場（Ａ）および電場（Ｂ）の等磁場、等電場の図
面である。第３図（Ｂ）より明らかなごとく電場は最大
２５にＶ／ｍにまで達せしめ得ることがわかる。
間の磁場（Ａ）および電場（Ｂ）の等磁場、等電場の図
面である。第３図（Ｂ）より明らかなごとく電場は最大
２５にＶ／ｍにまで達せしめ得ることがわかる。
また比較のために同条件下で磁場を印加せずに薄膜形成
を行った。その時基板上に形成された薄膜はグラファイ
ト膜であった。
を行った。その時基板上に形成された薄膜はグラファイ
ト膜であった。
本実施例にて形成された薄膜の電子線回折像をとったと
ころ、アモルファス特有のハローパターンとともにダイ
ヤモンド（単結晶粒）のスポットがみられ、！−カーボ
ン膜となっていた。さらにマイクロ波電力を上げて形成
してゆくに従い、ハローパターンが少しづつ消えてゆき
７００−またはそれ以上でダイヤモンド構造がより多く
混入した被膜となった。
ころ、アモルファス特有のハローパターンとともにダイ
ヤモンド（単結晶粒）のスポットがみられ、！−カーボ
ン膜となっていた。さらにマイクロ波電力を上げて形成
してゆくに従い、ハローパターンが少しづつ消えてゆき
７００−またはそれ以上でダイヤモンド構造がより多く
混入した被膜となった。
本発明は水素で窒化物気体の混入した炭化水素を希釈し
てダイヤモンド粒または膜を形成すると同時にこのダイ
ヤモンド中の格子欠陥が近接および外部からのストレス
で進行することを防ぐことができる。そのため、この中
に窒素を添加したものである。そしてこの窒素をダイヤ
モンドの形成と同時にアンモニアまたは窒素を炭化水素
に比べて０．１〜５χの濃度に加えた。するとこのアン
モニアまたは窒素はプラズマ化し、形成されるダイヤモ
ンド粒に０．０１〜１重量％の割合で窒素を混入させる
ことができる。
てダイヤモンド粒または膜を形成すると同時にこのダイ
ヤモンド中の格子欠陥が近接および外部からのストレス
で進行することを防ぐことができる。そのため、この中
に窒素を添加したものである。そしてこの窒素をダイヤ
モンドの形成と同時にアンモニアまたは窒素を炭化水素
に比べて０．１〜５χの濃度に加えた。するとこのアン
モニアまたは窒素はプラズマ化し、形成されるダイヤモ
ンド粒に０．０１〜１重量％の割合で窒素を混入させる
ことができる。
この炭素粒を窒素の有無およびその量を比較するため、
研磨材化し外部より研ｐ作業を行う。これにより間接的
強度テストにより微結晶のダイヤモンドに対し硬度テス
トを行った結果、この添加のない場合に比べて２倍以上
も研磨効果の減少が少な（、即ちダイヤモンド粒の摩耗
による微細化を防ぐことができた。われる割合が長（な
った。
研磨材化し外部より研ｐ作業を行う。これにより間接的
強度テストにより微結晶のダイヤモンドに対し硬度テス
トを行った結果、この添加のない場合に比べて２倍以上
も研磨効果の減少が少な（、即ちダイヤモンド粒の摩耗
による微細化を防ぐことができた。われる割合が長（な
った。
その結果、ダイヤモンド粒の如き硬度材としての実用性
を大きく高めることができた。
を大きく高めることができた。
本発明方法はダイヤモンドの硬度を向上させるため周期
率表では最も近い窒素を用いた。しかし格子欠陥が局部
的な力により進行することを防ぐことができるものであ
ればホウ素（Ｂ）、アルミニューム（ＡＩ）、 リン
（Ｐ）またはこれらと窒素の一部とを０．００１〜１重
量％の割合で混入し、ダイヤモンド混合物にすることは
有効である。
率表では最も近い窒素を用いた。しかし格子欠陥が局部
的な力により進行することを防ぐことができるものであ
ればホウ素（Ｂ）、アルミニューム（ＡＩ）、 リン
（Ｐ）またはこれらと窒素の一部とを０．００１〜１重
量％の割合で混入し、ダイヤモンド混合物にすることは
有効である。
また本発明方法において、窒素の添加はアンモニア（Ｍ
ＨＩ）または窒素（Ｎ２）を用いた。しかしＮｏ２゜Ｎ
Ｏ，Ｎ１３を用いてもよい。
ＨＩ）または窒素（Ｎ２）を用いた。しかしＮｏ２゜Ｎ
Ｏ，Ｎ１３を用いてもよい。
また、図面において気体は側より右方向に流れるように
した。しかし左側より右側方向であっても、上より下方
向であっても、また下より上方向であってもよい。
した。しかし左側より右側方向であっても、上より下方
向であっても、また下より上方向であってもよい。
第１図は本発明で用いる磁場・電場相互作用を用いたマ
イクロ波ＣｖＤ装置の概略を示す。 第２図はコンピュータシミュレイションによる磁場およ
び電場特性を示す。 第３図は電場・磁場相互作用をさせた位置での磁場およ
び電場の特性を示す。 １・・・・プラズマ発生空間 ４・・・・マイクロ波発振器 ５．５′・・・外部磁場発生器 ８・・・・ターボ分子ポンプ １０・・・・被膜形成用物体または基板１０’ ・・
・基板ホルダ ２０・・・・ハロゲンランプ ２１・・・・反射鏡
イクロ波ＣｖＤ装置の概略を示す。 第２図はコンピュータシミュレイションによる磁場およ
び電場特性を示す。 第３図は電場・磁場相互作用をさせた位置での磁場およ
び電場の特性を示す。 １・・・・プラズマ発生空間 ４・・・・マイクロ波発振器 ５．５′・・・外部磁場発生器 ８・・・・ターボ分子ポンプ １０・・・・被膜形成用物体または基板１０’ ・・
・基板ホルダ ２０・・・・ハロゲンランプ ２１・・・・反射鏡
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、５００ＭＨｚ以上の周波数のマイクロ波を用いて、
炭化物の反応性気体より炭素を主成分とする物体を作製
するプラズマ気相反応方法であって、前記反応性気体に
水素および窒素または窒素の化合物を同時に添加して窒
素が混入した炭素を主成分とする物体を作製することを
特徴とする炭素作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、マイクロ波に加え
て磁場を同時に印加し電場および磁場の相互作用を用い
て０．１〜３００ｔｏｒｒの圧力範囲で窒素を含有する
ダイヤモンドを有する炭素を主成分とする物体を作製す
ることを特徴とする炭素作製方法。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041748A JPS63210010A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 炭素作製方法 |
| KR1019880001649A KR900008505B1 (ko) | 1987-02-24 | 1988-02-15 | 탄소 석출을 위한 마이크로파 강화 cvd 방법 |
| DE8888301364T DE3876120T2 (de) | 1987-02-24 | 1988-02-18 | Chemisches gasphasenabscheidungsverfahren zur herstellung einer kohlenstoffschicht. |
| EP88301364A EP0284190B1 (en) | 1987-02-24 | 1988-02-18 | Enhanced cvd method for deposition of carbon |
| CN88101061A CN1036078C (zh) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | 淀积碳的微波增强化学气相淀积方法 |
| US07/159,610 US4869923A (en) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Microwave enhanced CVD method for depositing carbon |
| US07/329,877 US5015494A (en) | 1987-02-24 | 1989-03-28 | Microwave enhanced CVD method for depositing diamond |
| US07/329,879 US4973494A (en) | 1987-02-24 | 1989-03-29 | Microwave enhanced CVD method for depositing a boron nitride and carbon |
| US07/380,328 US5238705A (en) | 1987-02-24 | 1989-07-17 | Carbonaceous protective films and method of depositing the same |
| US07/790,068 US5270029A (en) | 1987-02-24 | 1991-11-12 | Carbon substance and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041748A JPS63210010A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 炭素作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63210010A true JPS63210010A (ja) | 1988-08-31 |
| JPH0471034B2 JPH0471034B2 (ja) | 1992-11-12 |
Family
ID=12617044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62041748A Granted JPS63210010A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 炭素作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63210010A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02217471A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 炭素系被膜の作製方法 |
| JPH03274269A (ja) * | 1990-03-22 | 1991-12-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイヤモンド状薄膜の合成方法及びダイヤモンド状薄膜 |
| JPH07172988A (ja) * | 1992-06-11 | 1995-07-11 | General Electric Co <Ge> | 平滑な表面をもつｃｖｄダイヤモンド薄膜およびその製法 |
| US6652969B1 (en) | 1999-06-18 | 2003-11-25 | Nissin Electric Co., Ltd | Carbon film method for formation thereof and article covered with carbon film and method for preparation thereof |
| US6660342B1 (en) | 1990-09-25 | 2003-12-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Pulsed electromagnetic energy method for forming a film |
| JP2006250767A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | National Institute For Materials Science | ダイヤモンド膜、その製造方法、電気化学素子、及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP62041748A patent/JPS63210010A/ja active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02217471A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 炭素系被膜の作製方法 |
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| US6660342B1 (en) | 1990-09-25 | 2003-12-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Pulsed electromagnetic energy method for forming a film |
| US7125588B2 (en) | 1990-09-25 | 2006-10-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Pulsed plasma CVD method for forming a film |
| JPH07172988A (ja) * | 1992-06-11 | 1995-07-11 | General Electric Co <Ge> | 平滑な表面をもつｃｖｄダイヤモンド薄膜およびその製法 |
| US5523121A (en) * | 1992-06-11 | 1996-06-04 | General Electric Company | Smooth surface CVD diamond films and method for producing same |
| US6652969B1 (en) | 1999-06-18 | 2003-11-25 | Nissin Electric Co., Ltd | Carbon film method for formation thereof and article covered with carbon film and method for preparation thereof |
| JP2006250767A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | National Institute For Materials Science | ダイヤモンド膜、その製造方法、電気化学素子、及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0471034B2 (ja) | 1992-11-12 |
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