JPS63277763A - ダイヤモンド状炭素の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ この発明はダイヤモンド状炭素の製造方法に関し、さら
に詳しく言うと、ピンホールがなく、たとえば耐薬品保
護膜やハードコート膜などに好適なダイヤモンド状炭素
の製造方法に関する。

［従来の技術およびその問題点］ ダイヤモンド状炭素（以下、ＤＬＣと略称することがあ
る２）は、優れた硬度、光学的特性、電気的特性および
耐薬品性等を有することから工業材料として幅広い分野
において注目されており。

近年、その合成技術は著しい発展を遂げつつある。

そして、これまでに、たとえば化学気相析出法（ｃｖｎ
法）、イオンビーム法、化学輸送法などのように励起状
態の炭素を基板上に堆積させてＤＬＣを合成する技術が
種々知られるに至っている。

しかしながら、従来の製造方法により得られるＤＬＣに
はピンホールが発生することがあり、たとえば耐薬品保
；＊Ｓに用いた場合にはピンホールから薬品が侵入した
り、ハードコート膜に用いた場合にはこの膜が剥がれ易
くなったりして、ＤＬＣ本来の特性を発揮することがで
きないという問題があった。

［発明の目的］ この発明の目的は、前記問題を解消し、ピンホールによ
って本来の特性が損なわれることのないダイヤモンド状
炭素を製造する方法を提供することである。

［前記目的を達成するための手段］ 前記目的を達成するために、この発明者が鋭意検討を重
ねた結果、ＤＬＣのピンホールは基板表面に付着した塵
などの存在により成膜時に生じたり、あるいは基板とＤ
ＬＣとの熱膨張係数の差異により成膜後に生じたりする
と推測して、この発明に到達した。

すなわち、前記目的を達成するためのこの発明の概要は
、炭素源ガスを含有する原料ガスを励起した後、基板に
接触させて・、基板上にダイヤモンド状炭素を堆積させ
、以後、得られた堆積物を一旦冷却してから、さらにこ
の堆積物と原料ガスとを接触させてダイヤモンド状炭素
を堆積させる操作を１回以上行なうことを特徴とするダ
イヤモンド状炭素の製造方法である。

前記炭素源ガスとしては、たとえば、メタン、エタン、
プロパン、フタン、ペンタン、ヘキサンなどのアルカン
類、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ブタジ
ェンなどのアルケン類、アセチレンなどのアルキン類、
ベンゼン、トルエン、キシレン、インデン、ナフタリン
、フェナントレンなどの芳香族炭化水素類、シクロプロ
パン、シクロヘキサンなどのシクロパラフィン類。

シクロペンテン、シクロヘキセンなどのシクロオレフィ
ン類などが挙げられる。

また、炭素源ガスとして、−酸化炭素、二酸化炭素、メ
チルアルコール、エチルアルコールなどの含酸素炭素化
合物、メチルアミン、エチルアミン、アニリンなどの含
窒素炭素化合物なども使用することができる。

これらは、１種単独で用いることもできるし、２種以上
を併用することもできる。

これらの中でも、好ましいのはメタン、エタン、プロパ
ン等のパラフィン系炭化水素およびアセトン、ベンゾフ
ェノンなどのケトン類である。

この発明においては、前記炭素源ガスとともに希釈用ガ
スを用いることもできる。この希釈用ガスとしては、水
素ガス；アルゴンガス、ネオンガス、キセノンガス、窒
素ガスなどの不活性ガスが挙げられる。

これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組合
わせて用いてもよい。

前記炭素源ガスを含有する原料ガスを励起する手段とし
ては、たとえば高周波ＣＶＤ法、マイクロ波ＣＶＤ法、
熱フイラメント法、化学輸送法。

イオンビーム法などの従来より公知の方法を用いること
ができる。

前記基板表面の温度は、前記混合ガスの励起手段によっ
て異なるので、−概に決定することはできないが、たと
えばプラズマＣＶＤ法を用いる場合には、通常、０℃　
〜ＳＯＯ℃、好ましくは２５℃〜４００℃である。基板
表面の温度が５００℃を超えると、非ダイヤモンド状炭
素であるグラファイトの発生量が多くなる。

この発明の方法における反応圧力は、通常、１０−４〜
７８０ｔｏｒｒ　、好ましくは１Ｇ−３〜１０ｔｏｒｒ
　テある０反応圧力が１０１ｔｏｒｒよりも低い場合に
は、ＤＬＣの析出速度が遅くなったり、ＤＬＣが析出し
なくなったりする。一方、　７８０ｔｏｒｒより高い場
合にはグラファイトの発生量が多くなる。

次に、この発明の方法について図面を用いて説明する。

第１図（イ）〜（ハ）はこの発明の方法を示す概念図で
ある。

第１図（イ）に示したように、この発明の方法において
は、まづ、基板ｌ上にＤＬＣを堆積させてその堆積物２
を得る。

次いで、得られた堆積物２を一旦冷却し、前述した合成
条件からＤＬＣを解放し、充分に安定化させる。このと
さ、前記冷却は１通常、室温下に放置することにより行
なうことができる。なお、この安定化のときにピンホー
ル３が発生することがある。

その後、この堆積物２を再度、合成条件下に戻し、堆積
物２の上にさらにＤＬＣを堆積させて。

第１図（ＩＩ）に示した堆積物２′を得る。ここで、得
られた堆積物２′において、安定化するに際してピンホ
ール３′が生ずることがあったとしても、このピンホー
ル３′と前記ピンホール３とが貫通する確率はきわめて
小さい。

したがって、以後、ＤＬＣが所望の厚みになるまで同様
の操作を適宜に訝り返せば、表面から裏面まで貫通する
ピンホールが皆無であるダイヤモンド状炭素４を得るこ
とができる（第１図（ハ）参照）。

この発明の製造方法により得られるダイヤモンド状炭素
は１表面から裏面まで貫通するピンホールが皆無である
ことから、たとえば耐薬品保護膜や切削工具（バイト）
のコーティングに利用したり、エレクトロニクス材料部
品に利用したりすることができる。

［発明の効果］ この発明によると、 （１）　　基板上に得られたピンホールを有するＤＬＣ
の上から繰り返しＤＬＣを堆砧させるので。

表面から裏面まで貫通するピンホールが発生する可能性
がきわめて低く。

（２）　　その結果、ピンホールによって本来の特性が
損なわれる心配がなく。

（３）シかも、ＤＬＣの堆積操作を繰り返すだけでよい
ので、新たな設備を必要としない、等の効果を奏するダ
イヤモンド状炭素の製造方法を提供することができる。

［実施例］ 次に、この発明の実施例および比較例を示し、この発明
についてさらに具体的に説明する。

（実施例１） シリコンからなる基板を設置した反応室中に。

メタンガスを、流量１００ｓｃｃ層の割合で導入した。

次いで、高周波電源の出力を８００Ｗにして放電を行な
った。

この状態で１０分間反応を行ない、基板上に厚み８００
　ＡのＤＬＣ膜を得た。

その後、放電を止め、得られたＤＬＣ膜を大気中に３０
分間放置した後、上記の条件と同様の条件下に再度、放
電を行なってざらにＤＬＣを堆積させた。

以後、同様の操作を５回行ない、厚み約３００ＯＡのＤ
ＬＣ膜を得た。

得られたＤＬＣＩＩについて光学および電子顕微鏡によ
る観察を行なったところ１表面から裏面まで貫通するピ
ンホールは全く見られなかった。

（比較例１） 前記実施例１と同様の条件下に連続して１時間書店を行
ない、基板上に厚み３０００人のＤＬＣ膜を得た。

得られたＤＬＣ膜につき、目視によるｍ察を行なったと
ころ、表面から裏面まで貫通する直径０．１〜０．２ｍ
ｍのピンホールが発生していた。

【図面の簡単な説明】 第１図（イ）〜（ハ）は、この発明のダイヤモンド状炭
素の製造方法を示す概念図である。 １・・・基板、　２魯・・堆積物。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素源ガスを含有する原料ガスを励起した後、基
   板に接触させて、基板上にダイヤモンド状炭素を堆積さ
   せ、以後、得られた堆積物を一旦冷却してから、さらに
   この堆積物と原料ガスとを接触させてダイヤモンド状炭
   素を堆積させる操作を１回以上行なうことを特徴とする
   ダイヤモンド状炭素の製造方法。