JPS62108798A - ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS62108798A JPS62108798A JP24889885A JP24889885A JPS62108798A JP S62108798 A JPS62108798 A JP S62108798A JP 24889885 A JP24889885 A JP 24889885A JP 24889885 A JP24889885 A JP 24889885A JP S62108798 A JPS62108798 A JP S62108798A
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- Japan
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- film
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- carbon
- carbon film
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は各８１Ｉ基体の表面にダイヤモンド膜又はダイ
ヤモンド状炭素膜を形成する方法に関し、更に詳しくは
、非常に簡単な方法で密度の高いダイヤモンド膜又はダ
イヤモンド状炭素膜を形成できるダイヤモンド膜又はダ
イヤモンド状炭素膜の製造方法に関する。
ヤモンド状炭素膜を形成する方法に関し、更に詳しくは
、非常に簡単な方法で密度の高いダイヤモンド膜又はダ
イヤモンド状炭素膜を形成できるダイヤモンド膜又はダ
イヤモンド状炭素膜の製造方法に関する。
ダイヤモンドは、現在知られている物質の中では、硬度
、熱伝導率が最も大きく、また、億めで高い弾性率、圧
縮強さ、′ｇ！気杷縁性を備え、かつ透明で化学的にも
安定な物質である。したがってその優れた特性を生かす
べく、治工具への耐摩耗コーディング、太陽電池の保禮
模、光学レンズ又は半導体の放熱板などへの用途開発が
研究されている。しかしながら、天然のダイヤモンドは
産出量も少なく極めて高価であるため到底工業用素材と
して利用するわけｌこはいかない。
、熱伝導率が最も大きく、また、億めで高い弾性率、圧
縮強さ、′ｇ！気杷縁性を備え、かつ透明で化学的にも
安定な物質である。したがってその優れた特性を生かす
べく、治工具への耐摩耗コーディング、太陽電池の保禮
模、光学レンズ又は半導体の放熱板などへの用途開発が
研究されている。しかしながら、天然のダイヤモンドは
産出量も少なく極めて高価であるため到底工業用素材と
して利用するわけｌこはいかない。
そのため１人造ダイヤモンドの製造研究が盛んｌこ行な
われているが、従来知られている高温・高圧下における
方法で製造された人造ダイヤモンドも高価であって、工
業用素材としての有用性には乏しい。′しかも、これら
天然ダイヤモンド、人造ダイヤモンドはいずれもその形
状が一般に塊状若しくは粒状であって膜の製造は困難で
あるため、ダイヤモンドが備える有用な特性を光分活用
し得ていない。
われているが、従来知られている高温・高圧下における
方法で製造された人造ダイヤモンドも高価であって、工
業用素材としての有用性には乏しい。′しかも、これら
天然ダイヤモンド、人造ダイヤモンドはいずれもその形
状が一般に塊状若しくは粒状であって膜の製造は困難で
あるため、ダイヤモンドが備える有用な特性を光分活用
し得ていない。
このようなことから最近では、低温・低圧下にあっても
ダイヤモンドを製造する、しかもダイヤモンド膜を製造
する研究が活発に進められている。
ダイヤモンドを製造する、しかもダイヤモンド膜を製造
する研究が活発に進められている。
その主要な方法は以下の４つである。すなわち、嬉１は
、真空中でダイヤモンド粉末にレーザ光又は電子線を照
射してそれを加熱蒸発せしめ、そめ蒸気を基体表面に被
着せしめてダイヤモンド状炭素膜を形成する真空蒸着法
、第２は、加熱した基体の表面にメタン、エチレン、ア
セチレンのような炭化水素を導入し、基体に近設した熱
フィラメントの熱エネルギーで該炭化水素を熱分解して
活性１を生成せしめ、もって基体表面にダイヤモンドを
析出させるとｂう化学気相成長法％第３は。
、真空中でダイヤモンド粉末にレーザ光又は電子線を照
射してそれを加熱蒸発せしめ、そめ蒸気を基体表面に被
着せしめてダイヤモンド状炭素膜を形成する真空蒸着法
、第２は、加熱した基体の表面にメタン、エチレン、ア
セチレンのような炭化水素を導入し、基体に近設した熱
フィラメントの熱エネルギーで該炭化水素を熱分解して
活性１を生成せしめ、もって基体表面にダイヤモンドを
析出させるとｂう化学気相成長法％第３は。
プラズマの中で炭化水素を分解して活性種を生成せしめ
、もって基体表面にダイヤモンドを析出させるというプ
ラズマ化学気相成長法、第４は、炭化水素若しくは黒鉛
から炭素を含む正イオンを生成せしめ、これら正イオン
を集束して基体表面に射突せしめ、もりて基体表面をこ
ダイヤモンド又はダイヤモンド状炭素を析出させるとい
うイオンビーム法、などである。
、もって基体表面にダイヤモンドを析出させるというプ
ラズマ化学気相成長法、第４は、炭化水素若しくは黒鉛
から炭素を含む正イオンを生成せしめ、これら正イオン
を集束して基体表面に射突せしめ、もりて基体表面をこ
ダイヤモンド又はダイヤモンド状炭素を析出させるとい
うイオンビーム法、などである。
これらの方法はいずれも低温・低圧下で行なわれるので
工業的−こは有利であるが、しかし、これらの方法によ
り基体の表面に形成されたダイヤモンド膜又はダイヤモ
ンド状炭素膜はいずれも高品質のものではなく、黒色不
透明になりやすかったり、密度が小さくて気孔が多かっ
たりなどの欠点を有している。向えばダイヤモンドの優
れた熱伝導性（こ着目し発熱の激しい電子素子の放熱体
としてダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を使う
場合にこれらの模の密度が小さいと、放熱効果が悪くな
る。また、ダイヤモンドの優れた電気絶縁性に注目し、
各種部材を基体とし、その表面をダイヤモンド膜又ダイ
ヤモンド状炭素膜で被膜して電気絶縁性を与えたい場合
に、これら膜の密度が小さいと耐電圧が極めて小さくな
る恐れがあり、致命的な弱点を構成してしま５゜ したがってこれらの目的に対しては、高密度のダイヤモ
ンド膜又はダイヤモンド状炭ＸＵＩｋの製造方法の実現
が強く要請されている。
工業的−こは有利であるが、しかし、これらの方法によ
り基体の表面に形成されたダイヤモンド膜又はダイヤモ
ンド状炭素膜はいずれも高品質のものではなく、黒色不
透明になりやすかったり、密度が小さくて気孔が多かっ
たりなどの欠点を有している。向えばダイヤモンドの優
れた熱伝導性（こ着目し発熱の激しい電子素子の放熱体
としてダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を使う
場合にこれらの模の密度が小さいと、放熱効果が悪くな
る。また、ダイヤモンドの優れた電気絶縁性に注目し、
各種部材を基体とし、その表面をダイヤモンド膜又ダイ
ヤモンド状炭素膜で被膜して電気絶縁性を与えたい場合
に、これら膜の密度が小さいと耐電圧が極めて小さくな
る恐れがあり、致命的な弱点を構成してしま５゜ したがってこれらの目的に対しては、高密度のダイヤモ
ンド膜又はダイヤモンド状炭ＸＵＩｋの製造方法の実現
が強く要請されている。
本発明は、上記要請番こ応えてなされたものでありて、
非常ｌこ簡単な方法で各ｉ基体上ｌこ密度の大きいダイ
ヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を形成できるダイ
ヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の製造方法を提供
することを目的とする。
非常ｌこ簡単な方法で各ｉ基体上ｌこ密度の大きいダイ
ヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を形成できるダイ
ヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の製造方法を提供
することを目的とする。
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、前述した４つのダイヤモンド膜の製造方法等におい
て、前処理として基体の表面を比較的小さい平均粒径を
持つ研摩粉で研摩すると、形成されるダイヤモンド膜又
はダイヤモンド状炭素膜の密度が飛躍的に増大するとの
！Ｊ！実を見い出し、本発明方法を開発するに到った。
果、前述した４つのダイヤモンド膜の製造方法等におい
て、前処理として基体の表面を比較的小さい平均粒径を
持つ研摩粉で研摩すると、形成されるダイヤモンド膜又
はダイヤモンド状炭素膜の密度が飛躍的に増大するとの
！Ｊ！実を見い出し、本発明方法を開発するに到った。
すなわち、本発明のダイヤモンド膜又はダイヤモンド状
炭素膜の製造方法は、基体上にダイヤモンド膜又はダイ
ヤモンド状炭素ＵＫを形成する製造方法において、該基
体の表面を平均粒径が１μｍ未満の研摩粉で研摩した麦
、該基体上ｌこダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素
膜を形成することを特徴とする。
炭素膜の製造方法は、基体上にダイヤモンド膜又はダイ
ヤモンド状炭素ＵＫを形成する製造方法において、該基
体の表面を平均粒径が１μｍ未満の研摩粉で研摩した麦
、該基体上ｌこダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素
膜を形成することを特徴とする。
まず１本発明ｔこおける用語：°ダイヤモンド状炭素嗅
°と（ま、ダイヤモンドと黒鉛若しくは無定形炭素が混
在する膜を指す。また、本発明でいり基体とは、ダイヤ
モンド嘆若しくはダイヤモンド状炭素（漠で被損すべき
材料をいう。
°と（ま、ダイヤモンドと黒鉛若しくは無定形炭素が混
在する膜を指す。また、本発明でいり基体とは、ダイヤ
モンド嘆若しくはダイヤモンド状炭素（漠で被損すべき
材料をいう。
本発明の最大の特徴は、予め基体の表面が平均粒径が１
μｍ 未満の研摩粉で研摩することにある。
μｍ 未満の研摩粉で研摩することにある。
その後、例えば前述の４つの方法、すなわち、Ｘ空蒸着
法、化学気相成長法、プラズマ化学気相成長法、イオン
ビーム法を適用すればよい。基体の材料としては、ポリ
エチレン、ポリアセチレン。
法、化学気相成長法、プラズマ化学気相成長法、イオン
ビーム法を適用すればよい。基体の材料としては、ポリ
エチレン、ポリアセチレン。
ポリテトラフルオルエチレン
物材料：各１の単体金属．合金．セラミックス。
ガラスなどの無機質材料二また複合材料であってよく格
別限定されるものではない。研摩粉としては，酸化アル
ミニウム、酸化クロム、酸化チタン、炭化ケイ累，窒化
ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化イツトリウム、ダイヤ
モンドのよりなものを挙げるＣとができ、格別限定され
るものではない。
別限定されるものではない。研摩粉としては，酸化アル
ミニウム、酸化クロム、酸化チタン、炭化ケイ累，窒化
ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化イツトリウム、ダイヤ
モンドのよりなものを挙げるＣとができ、格別限定され
るものではない。
第１表はシリコンウェハーを基体として用い、該シリコ
ンウェハーを各４平均粒径を持つ酸化アルミニウム又は
炭化ケイ素で研摩した後、前述の２の方法、即ち化学気
相成長法で約１０μｍの厚さのダイヤモンド膜を核シリ
コンウェハー表面上に形成した仮の密度を測定した結果
を示す。密度の測定には、ダイヤモンド膜を化学的また
は機械的にシリコンウェハーから剥離後、比重液法（比
重が既知で、かつ比重が異なる液を何種か用意し、ダイ
ヤモンド膜が膣液に浮くのかまたは沈むのかで、該ダイ
ヤモンド膜の密度を求めるもので、誤差は約２係である
）を用いた。第１表から明らかなように密度の増大が起
こる。特に平均被径が０．８μｍ以下の研摩粉の場合に
密度の格段の増大が見られる。
ンウェハーを各４平均粒径を持つ酸化アルミニウム又は
炭化ケイ素で研摩した後、前述の２の方法、即ち化学気
相成長法で約１０μｍの厚さのダイヤモンド膜を核シリ
コンウェハー表面上に形成した仮の密度を測定した結果
を示す。密度の測定には、ダイヤモンド膜を化学的また
は機械的にシリコンウェハーから剥離後、比重液法（比
重が既知で、かつ比重が異なる液を何種か用意し、ダイ
ヤモンド膜が膣液に浮くのかまたは沈むのかで、該ダイ
ヤモンド膜の密度を求めるもので、誤差は約２係である
）を用いた。第１表から明らかなように密度の増大が起
こる。特に平均被径が０．８μｍ以下の研摩粉の場合に
密度の格段の増大が見られる。
（以下余白）
第１表
現在の所、限定された平均粒径でのみ、密度が大きくな
る理由は明らかではない。
る理由は明らかではない。
また、その他の基体、その他の研摩粉およびその他の形
成方法でも第１表とほぼ同様の結果が得られた。
成方法でも第１表とほぼ同様の結果が得られた。
Ｃ発明の実施列〕
モリブデンを基体として用い、平均粒径０．２５μｍの
ダイヤモンド粉で該モリブデンの表面を研撃した。つい
で、メタンと水素の混合ガス（体積比１：１００）を反
応ガスとし、ガス圧４０Ｔｏｒｒ，反応時間８時間の条
件下にて、マイクロ波を用いたプラズマ化学気相成長法
を適用して上記モリブデンの上ｌこ厚み１０μｍのダイ
ヤモンド膜を形成した。
ダイヤモンド粉で該モリブデンの表面を研撃した。つい
で、メタンと水素の混合ガス（体積比１：１００）を反
応ガスとし、ガス圧４０Ｔｏｒｒ，反応時間８時間の条
件下にて、マイクロ波を用いたプラズマ化学気相成長法
を適用して上記モリブデンの上ｌこ厚み１０μｍのダイ
ヤモンド膜を形成した。
比較のため、平均粒径１５μｍのダイヤモンド粉で研摩
したモリブデンを基体として用いて、上と同様の条件下
にて厚み１０μｍのダイヤモンド膜を形成した。上で得
られた２種類のダイヤモンド膜の密度を比重液法で測定
した所、平均粒径０．２５μｍのダイヤモンド粉で研摩
したものは３．１１７ｃｍ”平均粒径１５μｍのダイヤ
モンド粒で研摩したものは２．０ Ｉ ７ｃｍ”であっ
た。このことから本発明方法で得られるダイヤモンド膜
又はダイヤモンド状炭素膜は高密度であることがわかる
。
したモリブデンを基体として用いて、上と同様の条件下
にて厚み１０μｍのダイヤモンド膜を形成した。上で得
られた２種類のダイヤモンド膜の密度を比重液法で測定
した所、平均粒径０．２５μｍのダイヤモンド粉で研摩
したものは３．１１７ｃｍ”平均粒径１５μｍのダイヤ
モンド粒で研摩したものは２．０ Ｉ ７ｃｍ”であっ
た。このことから本発明方法で得られるダイヤモンド膜
又はダイヤモンド状炭素膜は高密度であることがわかる
。
以上の説明で明らかなように１本発明方法は基体の表面
に密度の高いダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜
を容易に製造することができ、その工業的価値は大きい
。
に密度の高いダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜
を容易に製造することができ、その工業的価値は大きい
。
代理人 弁理士 則 近 Ｗｌ 重囲 竹
花 喜久男
花 喜久男
Claims (2)
- （１）基体上にダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素
膜を形成する製造方法において、該基体の表面を平均粒
径が１μｍ未満の研摩粉で研摩した後、該基体上にダイ
ヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を形成することを
特徴とするダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の
製造方法。 - （２）平均粒径が０．８μｍ以下の研摩粉であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイヤモンド膜
又はダイヤモンド状炭素膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24889885A JPS62108798A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24889885A JPS62108798A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62108798A true JPS62108798A (ja) | 1987-05-20 |
Family
ID=17185074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24889885A Pending JPS62108798A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62108798A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5173761A (en) * | 1991-01-28 | 1992-12-22 | Kobe Steel Usa Inc., Electronic Materials Center | Semiconducting polycrystalline diamond electronic devices employing an insulating diamond layer |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP24889885A patent/JPS62108798A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5173761A (en) * | 1991-01-28 | 1992-12-22 | Kobe Steel Usa Inc., Electronic Materials Center | Semiconducting polycrystalline diamond electronic devices employing an insulating diamond layer |
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