JPH01152621A - ダイヤモンド構造を有する炭素被膜の作製方法 - Google Patents
ダイヤモンド構造を有する炭素被膜の作製方法Info
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- JPH01152621A JPH01152621A JP63292202A JP29220288A JPH01152621A JP H01152621 A JPH01152621 A JP H01152621A JP 63292202 A JP63292202 A JP 63292202A JP 29220288 A JP29220288 A JP 29220288A JP H01152621 A JPH01152621 A JP H01152621A
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Classifications
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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
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光学的バンド巾が２．ＯｅＶ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、金属またはセラミックの表面にコーティ
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。
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、金属またはセラミックの表面にコーティ
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、金属またはセラミックス上に炭素被
膜をコーティングし、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、結果としてグラファイトのよ
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中（Ｅｇという）が２．ＯｅＶ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４５００Ｋ
ｇ／ｍｍ”以上、代表的には６５００Ｋｇ／ｍｍ”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
的構造はアモルファス（非晶質）または５〜２００人の
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。
膜をコーティングし、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、結果としてグラファイトのよ
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中（Ｅｇという）が２．ＯｅＶ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４５００Ｋ
ｇ／ｍｍ”以上、代表的には６５００Ｋｇ／ｍｍ”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
的構造はアモルファス（非晶質）または５〜２００人の
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。
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、金属またはセラミックス上に設けた
複合体を設けたものである。
という）をガラス、金属またはセラミックス上に設けた
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°Ｃ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。
を１５０〜４５０°Ｃ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ァ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
。
．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ァ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
を有する半導体的特性を有せしめることを特徴としてい
る。
接合を有する炭素を設けることにより、ダイオード特性
を有する半導体的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ックを用い、
その後この基板の一部を選択的に除去してインクジェッ
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。
その後この基板の一部を選択的に除去してインクジェッ
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ォト
マスクとして用いることを他の特徴としている。
、電子ビーム露光装置または紫外線の露光装置のフォト
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パルプ、耐磨耗材料、またはＰ
ＩＮ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。
ＩＮ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。
以下に図面に従っ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。
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ＣＶＯ
装置の概要を示す。
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）よりパルプ、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
、キャリアガスを水素またはヘリニームにより（７）よ
りパルプ、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
ォ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。
セチレンが（８）よりパルプ、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
、キャリアガスを水素またはヘリニームにより（７）よ
りパルプ、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
ォ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２．４５ＧＩＩＺのマイクロ波に
よる電磁エネルギにより０．１〜５に−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る
。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１３．５
６ＭＨｚ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、
加える電磁エネルギが小さい場合はアモルファス構造の
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人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ＩＧＨｚ
以上の周波数にあっては、Ｃ−１１結合より水素を分離
し、０゜１〜５０ＭＩＩｚの周波数にあってはＣ−Ｃ結
合、Ｃ＝Ｃ結合を分解し、ンＣ−Ｃぐ結合または−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０．１〜５に−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る
。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１３．５
６ＭＨｚ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、
加える電磁エネルギが小さい場合はアモルファス構造の
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人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ＩＧＨｚ
以上の周波数にあっては、Ｃ−１１結合より水素を分離
し、０゜１〜５０ＭＩＩｚの周波数にあってはＣ−Ｃ結
合、Ｃ＝Ｃ結合を分解し、ンＣ−Ｃぐ結合または−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、セラミッ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、■またはＮ型の導電型を有する
炭素を形成させた。
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、■またはＮ型の導電型を有する
炭素を形成させた。
実施例２
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−Ｓ〜１０−”（０ｃｍ） −’を有し、自動
車の窓の内表面に設けて、ここに電流をｏ、ｏ１＝ｔＡ
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。
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−Ｓ〜１０−”（０ｃｍ） −’を有し、自動
車の窓の内表面に設けて、ここに電流をｏ、ｏ１＝ｔＡ
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。
が可能である。
実施例３
第２図（Ｂ）は実施例１を用いた本発明方法によってこ
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ックの表面とし得る。
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ックの表面とし得る。
実施例４
第２図（Ｃ）は実施例１の作製方法によって得られた炭
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ックまたは金属の基板の表
面に炭素（２２）を０．１〜３μｍの厚さに設けである
。穴（２３）、 （２３’）をインクジェット又は光通
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った。この炭素
をコーティ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。
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ックまたは金属の基板の表
面に炭素（２２）を０．１〜３μｍの厚さに設けである
。穴（２３）、 （２３’）をインクジェット又は光通
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った。この炭素
をコーティ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。
実施例５
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）、■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。
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）、■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Ｎ （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ュ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っては
、基板はステンレス等の導体であることが必要である。
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ュ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っては
、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１ （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とすることによって白色または緑、
青等の色の発光素子を基板上に設けることができた。
ギバンド巾が２．６〜４．５ｅＶであり、また炭素層（
２６）は２〜３ｅＶとすることによって白色または緑、
青等の色の発光素子を基板上に設けることができた。
実施例６
第３図はフォ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（２９）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Ｌ
ＳＩ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。
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（２９）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Ｌ
ＳＩ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。
゛ かかるフォトマスク用の炭素被膜の作製に際し識別
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成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
。
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成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
にコンピュ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。
れた炭素に対し、酸化物雰囲気中にてレーザ光を選択的
にコンピュ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。
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
たはセラミッ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ィングして設けたものである。
たはセラミッ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ィ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°
Ｃ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。
用は計り知れないものであり、特にこの炭素が４５０°
Ｃ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ックはアルミナ、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
っては、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。
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
っては、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
実施例を示す。
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
実施例を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、反応性気体として炭化物気体を用い、前記反応性気
体に対しマイクロ波による電磁エネルギまたは高周波エ
ネルギを加え０．０１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒの圧力範
囲内にて活性化、分解または反応せしめるに際し、前記
エネルギを強く与えることによりダイヤモンドと類似の
硬さを有し、アモルファスまたは微結晶性を有する炭素
を基板または基板に設けられた穴の内部表面上に耐摩耗
性をもたせるべく形成することを特徴とする炭素被膜を
有する複合体の作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において前記炭素はダイヤモ
ンド構造を有することを特徴とする炭素被膜を有する複
合体の作製方法。
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 true JPH01152621A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0427691B2 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) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0669408A1 (de) * | 1994-02-23 | 1995-08-30 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von Diamantschichten |
| CN103295516A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-09-11 | 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 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0669408A1 (de) * | 1994-02-23 | 1995-08-30 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von Diamantschichten |
| CN103295516A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-09-11 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0427691B2 (ja) | 1992-05-12 |
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