JPS62228468A - 強固に接合しているｉｃ−層を製造する方法 - 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】 本発明は、強固に接合した、プラズマの援助で分離析出
した炭素層−１Ｃ一層またはダイヤモンド様炭素とも称
する□を製造する方法に関する。このような層は極めて
強い硬度を有しており、切断装置の寿命を伸ばすのに特
に適している。

ｉｃ−層を製造する為には、一般に炭化水素を気体状態
あるいは蒸気状態で、プラズマが継続発生している被覆
室に導く。この基体を陰掻電位に置きそして炭素層をプ
ラズマの援助により分離析出させる［ウィットメル（Ｗ
ｈ　ｉ　ｔｎ＋ａ　ｌ　ｌ）およびウイルアムソン（Ｗ
ｉｌｌｉａｍｓｏｎ）；　Ｎい固体フィルム（Ｔｈｉｎ
　５ｏｌｉｄ　Ｆｔｌｍｓ）３５、（１９７６）、２２
５〜２６１）。この様に製造された層は２，０ＯＯＨＶ
以上の硬度を有している。しかしながら厚い層の場合に
は層破裂が生じる。ｉｃ−層の内部応力が接着強度に比
べて大きく成り過ぎる。

この欠点は久しい以前から排除されていない。

東ドイツ特許第１４６．６２３号には、例えば意図的に
変えることのできる不活性ガス−炭化水素−混合物が挙
げられており、これで層の接着強度が改善される。

ドイツ特許第３．３１６，６９３号明細書は、シロキサ
ンあるいはシラゼンの群の重合体より成る特別な中間層
によって接着強度を向上させる方法が示されている。

これらの無機系Ｓｉ−Ｎ−化合物は、交番磁界によって
マイクロ波の領域で励起したプラズマ中で分解しそして
固体層として陰極の基体上に分離析出する。しかしなが
らこれらの重合体は固有硬度が低い（この固有硬度自体
は層形成工程の間に酸素含有ガスまたは純粋な酸素の添
加によって、強固な接合層の為に切望される程の硬度に
達し得ない。）。更に０□の組み込みによって、層形成
工程および層の性質に不利であるＨ２０分子が未だ追加
的に生じる。極く僅かな割合の１１□０が成長場所をブ
ロックすることは公知である。核化、層成長および層の
強固な接合が妨害される。層中の多孔度は殊にその組成
にも起因している。

種々の基体物質へのｉｃ−層の接合強度が悪い原因は、
実質的に公知である。層の厚さの増加と共に生じる、ｉ
ｃ−層中の高い固有応力が決定的な原因である。更に多
くのファクターが、最終的には層の剥離を引き起こし得
る基体／層−相互作用に影響を及ぼす。緊密な核化が層
の基体への強固な結合をもたらすことも公知である。

核化が緊密であればある程、核が密接に結合して一つに
まとまった層と成る前まで、発生して島状に成る核の大
きさが益々小さくなる。不純物または、層形成メカニズ
ムに関与していない元素が、最初の段階において層形成
の進行を妨害しそして接着力を弱くする。

水素はこの工程に大きな影響を及ばず。一方においては
非晶質の構造が水素の影響によって安定かされ、もう一
方においては層構成中の水素の割合が多すぎることが層
の接合に不利益をもたらす。特にこのことは層形成工程
の最初の段階において言える。

本発明の目的は種々の基体表面をｉｃ−層で被覆するこ
とによって耐久性のあるものにすることである。

本発明の課題は、接着媒介層として珪素−炭素−化合物
および珪素−窒素−化合物を接合の為に利用する、基体
上にプラズマの援助で分離析出する非晶質の炭素層を接
合する方法を提供することである。

この課題は、本発明に従って、一つの方法サイクルにお
いて基体をイオン純化に委ね、その後に継続発生してい
るプラズマのもとでプラズマ発生雰囲気（Ｒｅｚｉｐｉ
ｅｎｔ）中に、イオン化されそして、負の前応力を負荷
した基体上にＳｉ−Ｎの組み入れられた炭素層を形成す
るビス−シリル化芳香族アミンを装入することによって
解決される。この層の厚さは５０〜１１００ｎに調整す
る。

これに続いてただちに炭化水素をプラズマ発生雰囲気中
に装入しそしてｉｃ−層を公知のように形成する。

ビス−シリル化芳香族アミンとしてビス〔トリメチル−
シリルコアニリンが特に適していることが判っている。

本発明に従って分離析出する中間層は基体およびｉｃ−
層に対して高い接着強度を有しており、ｉｃ一層の高い
固有応力を基体に対して減少させるのに非常に適してい
る。

ビス（トリメチル−シリルコアニリンは他の有機Ｓｉ−
Ｎ−化合物に比べてその高い芳香族性（Ａｒｏｍａ　ｔ
　ｉｚ　ｉ　ｔａｅ　ｔ）の為に分子内に高い炭素含有
量を有している。従って以下のｉｃ−層に対して良好な
結合を結果として明らかにもたらす。

特別な基体材料および使用条件の場合には、アミン内部
のＣ：Ｈ−比が分子の芳香族部分に置換基、例えば不飽
和側鎖、シアノ基等を導入することによって変えること
ができる。

この場合炭素−水素一比も、強固に接合した層の場合に
重要である。この比は１：２であるべきである。この範
囲においては、層形成工程において特に緊密な核化が最
初の段階に保証される。本発明に従って製造される中間
層の場合、高い固有硬度が重要である。この理由で厚い
ｉｃ−層厚の場合には一つまたは複数の他の中間層をｉ
ｃ−層の内部に配置することも可能である。

２０〜５０ｎｍの厚さのこれらの中間層はｉｃ−層の高
い硬度を本質的でない程度だけ低下させるが、ｉｃ−層
中の高い固有応力を減少させるのに非常に適している。

本発明の解決の長所は、特に、簡単な手段によってｉｃ
一層に高い接合強度を達成することにある。例として用
いるビス（トリメチル−シリル）アニリンは化学物質と
して容易に入手できる。このものは比較的に高い加水分
解安定性を有しそして適切に貯蔵した場合に分解現象を
生じない。

以下に本発明を実施例によって更に詳細に説明する。

有孔導体板を（ガラス繊物で）製造する為の硬質金属フ
ライス工具に、強固に接合したｉｃ−層を設ける。この
目的の為に、フライス工具を中心のプラズマ源に対して
同軸で配置された冷却された基体用保持部で保持する。

被覆室を減圧しそしてプラズマのキャリアーとして約１
０”’Ｐａのアルゴン圧に調節する。プラズマをこの実
施例では公知の熱陰極放電で調節する。プラズマの点火
後に基体の電位を一３ｋＶに設定する。これによって基
体の方向にプラズマから強いイオンが引き出される。基
体はイオンで衝撃され、そして公知のイオン純化作用が
開始される。このように良好に純化された表面が強固な
接合の被覆の為の基本的な前提条件である。その後にア
ルゴン流を中断することなしに、ビス〔トリメチル−シ
リル］アニリンの入った液体用容器からの蒸気を被覆用
室中に導入する。

この場合の分圧は４　・１Ｏ−２Ｐａ、である。同時に
基体電位を一８００νに再び調整しそして分離析出する
物質が層を形成する。

ビス〔トリメチル−シリル〕アニリンはプラズマ中で分
離されそしてＳｉ−Ｎ−Ｃ−イオンを基体表面でＳｉ−
Ｎを組み入れた炭素層を形成し、該炭素層に水素も関与
している。この分離析出層を上記の条件のもとに約１５
分間維持する。この時間の間に約８０ｎｍの厚さを有す
る層が形成される・一定の基体電位のもとでビス（トリ
メチル−シリル］アニリンの供給を止めそしてベンゼン
−蒸気を１・１０−　’　Ｐａの分圧で供給する。これ
で２０分の時間の間に約２．５μｍの層厚の自体公知の
ｉｃ−層が形成される。従って層形成が終了する。

約２．６μｍの全体厚さのこの本発明のｉｃ−層は、硬
質金属フライス工具の寿命を本質的に伸ばすことができ
、卓越的に優れている。同時にフライス工具表面への樹
脂材料の焼き付が著しく減少される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）炭化珪素−および窒化珪素化合物を使用する、接着
   媒介層の使用下に基体物質上にイオンの援助で分離析出
   したｉｃ−層の接着方法において、基体およびプラズマ
   発生用雰囲気のイオン純化の後にビス−シリル化芳香族
   アミンをイオン化しそしてＳｉ−Ｎを組みいれた５０〜
   １００ｎｍの厚さのＳｉ−Ｎ−ドーピング−炭素層を分
   離析出し、その上にｉｃ−層を設けることを特徴とする
   、上記方法。 ２）ビス−シリル化芳香族アミンとしてビス〔トリメチ
   ル−シリル〕アニリンを用いる特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３）安定な厚いｉｃ−層を製造する為に、複数のｉｃ−
   層の間に、Ｓｉ−Ｎを組み入れたそれぞれ２０〜５０ｎ
   ｍの厚さの炭素層を設ける特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の方法。