[发明专利]含卤素的碳材料淀积方法

说明书

本发明是关于一种碳材料和一种碳的淀积方法，更详细地说，是关于一种含卤素的碳材料及其制造方法。

最近ECR（电子回旋共振）CVD（化学汽相淀积法）作为制造薄膜特别是非晶态薄膜的新方法已引起了研究人员们的兴趣。举例说，松尾等人在美国专利4，401，054中公开了这类ECR CVD设备的一种类型。这个最新技术利用了微波能来激发反应气体使其变成等离子体。磁场的作用是在激发空间内箍缩等离子气体。在该激发空间内，反应气体能吸收微波能。待涂敷的基片系远离激发空间安置，以防受到溅射。令受激励的气体从共振空间簇射到基片上。为产生电子回旋共振，共振空间的压力系维持在1×10^-5托，在这个压的作用下，电子可以看成是独立的粒子且与电子回旋共振中的微波能在磁场强度满足电子回旋共振要求的某一表面上共振。用发散磁场将受激等离子体从共振空间中抽出，然后引到远离共振空间的淀积空间中，待涂敷的基片即配置在该共振空间中。

在这类现有技术的方法中，要淀积多晶或单晶结构的碳非常困难，因此目前现有的一些方法实质上只局限于制造非晶态薄膜。此外这类现有技术不能轻易地完成高能化学汽相反应，因而迄今不可能形成钻石薄膜或其它高熔点薄膜或在具有凹陷的空腔的表面上形成均匀薄膜。再有，过去不可能在象碳化钨之类的超硬金属表面涂敷碳薄膜。因此需要在超硬表面上敷上硬度足够大的作磨料用的钻石细粉，并使钻石粉与基片表面之间有牢固的机械接触。

此外为了保护玻璃、塑料、金属、树脂等表面免受磨擦或刮伤之类的机械侵袭，有效的作法是在这些表面上淀积上硬质薄膜，例如，由Al₂O₃、TiN、BN、WC、SiC、Si₃N₄和SiO₂制成的薄膜和日本专利申请书昭56-146930中所述的那些薄膜。但这些一般保护性薄膜的电阻率高，因而必然会产生静电，在其表面上聚集着周围大气中的尘埃和细粒子。另一方面，这些薄膜用在使用静电的用途上时，由于薄膜上堆积着静电，因而加速了薄膜的老化。

为防止这个缺点，可以在保护膜中加入导电材料。但在这种情况下，所加入的物质对入射光来说起了吸收中心的作用，因而加入了导电材料的薄膜不能用在保护薄膜要求能透光的用途上。

再有，这类通用的薄膜可能因累积着的内应力而剥落，这要看淀积的情况而定。因此需要减少厚度，或者在保护膜与下伏表面之间插入具有高度粘着性的中间层薄膜。

因此本发明的一个目的是提供一种优质的碳质材料及其制造方法。

本发明的另一个目的是提供一种具有高度粘着性的优质碳质材料。

本发明的另一个目的是提供一种其特性易于控制的优质碳质材料。

本发明的又另一个目的是提供一种其中累积着小应力的优质碳质材料。

根据本发明的一个方面，除碳氢化合物外，还往反应室中加入卤素气体或卤素化合物。卤素化合物的例子有，象NF₃、SF₃和WF₆之类的氟化物，象CCl₄之类的氯化物，象CH₃Br之类的溴化物和碘化物。本发明的碳质材料含有0.1-50原子%的卤素，其量通过调节卤素化合物气体的引进速率加以控制。

从防止腐蚀反应室内壁的观点看，氟是卤素中极其有用的一个。碳化合物气体中最好不含卤素元素，以易于控制卤素添加剂的比例。CH₄与CF₄发生反应时，按下式产生碳原子团：

碳质材料的电导率、透明度和硬度随卤素的比例而变化。下面谈谈实验结果。

采用以10SCCM引入的乙烯和在各种不同速率引入的NF₃淀积碳涂层。反应室中的压力为10帕，输入功率为0.08瓦/平方厘米。电导率与NF₃引入速率之间的关系如图1所示。电导率随着NF₃引入速率的增加而增加。透明度与NF₃引入速率之间的关系绘制于图2中。透明度随NF₃引入速率的增加而增加。图3绘制了硬度与NF₃引入速率之间的关系。硬度减小意味着内应力减小。