JPH062944B2 - ダイヤモンド様カ−ボン成膜装置 - Google Patents
ダイヤモンド様カ−ボン成膜装置Info
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- JPH062944B2 JPH062944B2 JP60128099A JP12809985A JPH062944B2 JP H062944 B2 JPH062944 B2 JP H062944B2 JP 60128099 A JP60128099 A JP 60128099A JP 12809985 A JP12809985 A JP 12809985A JP H062944 B2 JPH062944 B2 JP H062944B2
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- Japan
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- carbon
- film forming
- diamond
- anode
- substrate
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0605—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/04—Diamond
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はダイヤモンド様カーボンの成膜装置に関する。
ダイヤモンド様カーボンの製造には種々の方法が提案さ
れており、また一部実用化されている。例えばイオンプ
レーテイング法やイオンビームスパツタリング法などが
ある。イオンプレーテイングでは、気密成膜室を排気
し、メタン等の炭化水素ガスを炭素源として導入し、ま
たダングリングボンド置換用として水素ガスを導入し、
これらのガスを加熱分解して活性化し、これから基板上
に析出させてダイヤモンド様カーボンの成膜を行う。こ
の方法による成膜速度は低く、通常６００〜８００オン
グストローム／分程度であるに過ぎない。これは炭化水
素ガスの化学的に分解を利用しているためである。ま
た、装置の構造も複雑になる欠点があつた。
れており、また一部実用化されている。例えばイオンプ
レーテイング法やイオンビームスパツタリング法などが
ある。イオンプレーテイングでは、気密成膜室を排気
し、メタン等の炭化水素ガスを炭素源として導入し、ま
たダングリングボンド置換用として水素ガスを導入し、
これらのガスを加熱分解して活性化し、これから基板上
に析出させてダイヤモンド様カーボンの成膜を行う。こ
の方法による成膜速度は低く、通常６００〜８００オン
グストローム／分程度であるに過ぎない。これは炭化水
素ガスの化学的に分解を利用しているためである。ま
た、装置の構造も複雑になる欠点があつた。
従つて、本発明の目的はダイヤモンド様カーボンの能率
の良い成膜装置を提供することにある。本発明の他の目
的は構造が単純なダイヤモンド様カーボン成膜装置を提
供することである。
の良い成膜装置を提供することにある。本発明の他の目
的は構造が単純なダイヤモンド様カーボン成膜装置を提
供することである。
本発明は、気密成膜室に水素ガス源と排気手段とを結合
し、該成膜室内には成膜基板を支持した陰極を設け、前
記基板に対向して陽極を配置し、これらの陽極及び陰極
を電源の正負側にそれぞれ接続して成る成膜装置におい
て、陽極は少くとも一対の対向した炭素体より成り、前
記炭素体にはそれらの間にアーク放電を生じさせる電源
が接続されていることを特徴とする、ダイヤモンド様カ
ーボン成膜装置である。
し、該成膜室内には成膜基板を支持した陰極を設け、前
記基板に対向して陽極を配置し、これらの陽極及び陰極
を電源の正負側にそれぞれ接続して成る成膜装置におい
て、陽極は少くとも一対の対向した炭素体より成り、前
記炭素体にはそれらの間にアーク放電を生じさせる電源
が接続されていることを特徴とする、ダイヤモンド様カ
ーボン成膜装置である。
本発明によると、炭化水素を炭素原料として導入しない
ため、成膜室の真空は適度に調整しうる。またアーク放
電により炭素イオンを多量に形成することができるの
で、ダイヤモンド様カーボンの成膜速度を上げることが
できる。さらに、ガスフローが少ないので膜厚分布が均
一になる。
ため、成膜室の真空は適度に調整しうる。またアーク放
電により炭素イオンを多量に形成することができるの
で、ダイヤモンド様カーボンの成膜速度を上げることが
できる。さらに、ガスフローが少ないので膜厚分布が均
一になる。
以下に本発明の成膜装置を実施例に関連して詳しく説明
する。
する。
本明細書でダイヤモンド様カーボンとは、微小部分でダ
イヤモンド構造を有するカーボンのことであり、電気絶
縁性を表わすエネルギーギヤツプＥｇが大きく、また硬
度が高い物質である。この物質は電子素子等の電気絶縁
膜や耐摩耗性保護膜などに広く用いうる。ダイヤモンド
様カーボンはできるだけ均一な膜状に大きい成膜速度で
形成できることが望ましい。本発明者は炭素供給源とし
て炭素棒のアーク放電を利用することでこのような要請
に応えることができることを見出した。
イヤモンド構造を有するカーボンのことであり、電気絶
縁性を表わすエネルギーギヤツプＥｇが大きく、また硬
度が高い物質である。この物質は電子素子等の電気絶縁
膜や耐摩耗性保護膜などに広く用いうる。ダイヤモンド
様カーボンはできるだけ均一な膜状に大きい成膜速度で
形成できることが望ましい。本発明者は炭素供給源とし
て炭素棒のアーク放電を利用することでこのような要請
に応えることができることを見出した。
第１図は本発明の成膜装置の概略図を示す。成膜室１は
気密に形成されており、弁２を介して水素ガス源に接続
されている。また弁３を介して排気ポンプに接続されて
いる。成膜室１の内部には陰極４が配置されており、そ
の面に成膜基板５が取付けられる。基板５に対向する位
置には炭素棒を向い合せた陽極６が配置されており、こ
れらの陽極６及び陰極４は電源７の正負側へそれぞれ接
続されている。基板５の近くにはヒータ８が設けてあ
り、基板のガス出しに用いられる。
気密に形成されており、弁２を介して水素ガス源に接続
されている。また弁３を介して排気ポンプに接続されて
いる。成膜室１の内部には陰極４が配置されており、そ
の面に成膜基板５が取付けられる。基板５に対向する位
置には炭素棒を向い合せた陽極６が配置されており、こ
れらの陽極６及び陰極４は電源７の正負側へそれぞれ接
続されている。基板５の近くにはヒータ８が設けてあ
り、基板のガス出しに用いられる。
陽極６は対向して設けた炭素棒９、１０より成つてお
り、これらの炭素棒９、１０の間には電源１１が接続さ
れている。炭素棒９、１０の対向端は好ましくは一方を
尖端とし、他方を凹入端とする。炭素棒９、１０の間に
通電するとアーク放電を生じ、その熱で炭素棒９、１０
の対向端は蒸発し、イオン化する。炭素棒９、１０は消
耗性であるから、適当な送り装置で炭素棒の間隔を一定
に保つことが望ましい。
り、これらの炭素棒９、１０の間には電源１１が接続さ
れている。炭素棒９、１０の対向端は好ましくは一方を
尖端とし、他方を凹入端とする。炭素棒９、１０の間に
通電するとアーク放電を生じ、その熱で炭素棒９、１０
の対向端は蒸発し、イオン化する。炭素棒９、１０は消
耗性であるから、適当な送り装置で炭素棒の間隔を一定
に保つことが望ましい。
炭素蒸気の量は炭素棒の数を増やすことにより増大しう
る。第２図はその１例を示すもので、金属ホルダー１
２、１３にそれぞれ同数の炭素棒９、９′、９″及び１
０、１０′、１０″を保持させ、ラツク−ビニオン１４
でそれらの距離を調整する。
る。第２図はその１例を示すもので、金属ホルダー１
２、１３にそれぞれ同数の炭素棒９、９′、９″及び１
０、１０′、１０″を保持させ、ラツク−ビニオン１４
でそれらの距離を調整する。
炭素棒の代りに他の形態の陽極を用いても良い。第３図
は円板状に形成した炭素陽極を示す。円板１５の周面は
Ｖ字形に凹入しており、これと対向する円板１６の周面
は尖つたエツジとなつている。両円板を消耗に応じて矢
印の方向に徐々に回転させると、アーク放電間隙は常に
一定に維持することができる。
は円板状に形成した炭素陽極を示す。円板１５の周面は
Ｖ字形に凹入しており、これと対向する円板１６の周面
は尖つたエツジとなつている。両円板を消耗に応じて矢
印の方向に徐々に回転させると、アーク放電間隙は常に
一定に維持することができる。
動作において、弁３を開いて成膜室１を十分に排気し、
またヒータ８により基板５のガス出しを十分に行う。次
いで、弁２を開いて所定流量でＨ2ガスを導入し、また
電極４、５間に電源７を接続して電界をかけ、また電源
１１により炭素棒９、１０間（或いは第２図または第３
図の炭素棒または炭素円板間）にアーク放電を形成す
る。炭素はアーク放電の熱で気化イオン化し、電界の作
用で加速されて基板上に移行し、水素と共に基板上にダ
イヤモンド様カーボンを成膜する。炭素蒸気は基板に到
達する間あるいは到達してから一部の炭素はＨ２ガスを
とり込み一部は炭化水素となる。基板５の上にはこうし
て微小部分でダイヤモンド構造を有するダイヤモンド様
カーボンが生成する。
またヒータ８により基板５のガス出しを十分に行う。次
いで、弁２を開いて所定流量でＨ2ガスを導入し、また
電極４、５間に電源７を接続して電界をかけ、また電源
１１により炭素棒９、１０間（或いは第２図または第３
図の炭素棒または炭素円板間）にアーク放電を形成す
る。炭素はアーク放電の熱で気化イオン化し、電界の作
用で加速されて基板上に移行し、水素と共に基板上にダ
イヤモンド様カーボンを成膜する。炭素蒸気は基板に到
達する間あるいは到達してから一部の炭素はＨ２ガスを
とり込み一部は炭化水素となる。基板５の上にはこうし
て微小部分でダイヤモンド構造を有するダイヤモンド様
カーボンが生成する。
アーク放電を用いると炭素は能率良く気化イオン化され
るから、従来のものの２〜３倍の成膜速度が得られる。
また真空度の調整により硬化及び光学的エネルギーギヤ
ツプが広範囲に調整できる。
るから、従来のものの２〜３倍の成膜速度が得られる。
また真空度の調整により硬化及び光学的エネルギーギヤ
ツプが広範囲に調整できる。
実施例 第１図の成膜装置を用い、アーク放電電力0.2〜1.0Ｋ
Ｗ、水素圧力１０-4〜１０-2Ｐａ及びバイアス電圧６０
０Ｖの条件でダイヤモンド様カーボンの成膜実験を行つ
た。その結果を第４、５及び６図に示す。第４図から分
るようにアーク放電電力を増大すること（すなわちカー
ボンの蒸発速度を増大すること）により成膜速度を従来
の２〜３倍にしうることが分る。また第５図及び第６図
から分るように成膜室圧力（水素分圧）を１×１０-2程
度まで上げると硬度ＨＶ（ビツカース）及び光学エネル
ギーギヤツプＥｇも大きく、耐摩耗性も絶縁性も良いダ
イヤモンド様カーボン膜が得られることが分る。また炭
化水素を用いないので膜厚が均一になる。
Ｗ、水素圧力１０-4〜１０-2Ｐａ及びバイアス電圧６０
０Ｖの条件でダイヤモンド様カーボンの成膜実験を行つ
た。その結果を第４、５及び６図に示す。第４図から分
るようにアーク放電電力を増大すること（すなわちカー
ボンの蒸発速度を増大すること）により成膜速度を従来
の２〜３倍にしうることが分る。また第５図及び第６図
から分るように成膜室圧力（水素分圧）を１×１０-2程
度まで上げると硬度ＨＶ（ビツカース）及び光学エネル
ギーギヤツプＥｇも大きく、耐摩耗性も絶縁性も良いダ
イヤモンド様カーボン膜が得られることが分る。また炭
化水素を用いないので膜厚が均一になる。
以上のように、本発明は陽極を炭素体で構成し且つアー
ク放電で炭素原子を生成させるようにしたから、能率及
び特性の良いダイヤモンド様カーボンを提供できる。
ク放電で炭素原子を生成させるようにしたから、能率及
び特性の良いダイヤモンド様カーボンを提供できる。
第１図は本発明の成膜装置の概要図、第２図は陽極の構
成を示す拡大図、第３図は他の陽極の例を示す拡大図、
第４図はアーク放電電力と成膜速度の関係を示すグラ
フ、第５図は圧力と硬度の関係を示すグラフ及び第６図
は圧力と光学エネルギーギヤツプを示すグラフである。 １：成膜室 ２：Ｈ２ガス弁 ３：排気弁 ４：陰極 ５：基板 ６：陽極 ７：電源 ８：ヒータ ９、１０：炭素棒 １１：電源 １２、１３：ホルダ １５、１６：炭素円板
成を示す拡大図、第３図は他の陽極の例を示す拡大図、
第４図はアーク放電電力と成膜速度の関係を示すグラ
フ、第５図は圧力と硬度の関係を示すグラフ及び第６図
は圧力と光学エネルギーギヤツプを示すグラフである。 １：成膜室 ２：Ｈ２ガス弁 ３：排気弁 ４：陰極 ５：基板 ６：陽極 ７：電源 ８：ヒータ ９、１０：炭素棒 １１：電源 １２、１３：ホルダ １５、１６：炭素円板
Claims (2)
- 【請求項１】水素ガス源と排気手段とに結合された気密
成膜室に陰極を配置して基版を支持させ前記基板に対向
させて陽極を配置し、前記陽極と陰極とを電源の正負側
にそれぞれ接続して成る成膜装置において、前記陽極は
離間した少くとも一対の炭素体より成り、前記炭素体間
にアーク放電を生じさせる電源が接続されていることを
特徴とする、ダイヤモンド様カーボン成膜装置。 - 【請求項２】炭素体の対向端は一方が尖端、他方が凹入
端となつている前記第１項記載の成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60128099A JPH062944B2 (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | ダイヤモンド様カ−ボン成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60128099A JPH062944B2 (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | ダイヤモンド様カ−ボン成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61288069A JPS61288069A (ja) | 1986-12-18 |
| JPH062944B2 true JPH062944B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=14976368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60128099A Expired - Lifetime JPH062944B2 (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | ダイヤモンド様カ−ボン成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062944B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63176399A (ja) * | 1987-01-13 | 1988-07-20 | Nippon Soken Inc | ダイヤモンド膜の製造方法 |
| JPH03122091A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-24 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | ダイヤモンドの高速合成法 |
| DE3941202A1 (de) * | 1989-12-14 | 1990-06-07 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Verfahren zur erzeugung von schichten aus harten kohlenstoffmodifikationen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| GB0108782D0 (en) * | 2001-04-07 | 2001-05-30 | Trikon Holdings Ltd | Methods and apparatus for forming precursors |
| CN113818004A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-21 | 吉林大学 | 一种用于金刚石的生长装置及方法 |
-
1985
- 1985-06-14 JP JP60128099A patent/JPH062944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61288069A (ja) | 1986-12-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |