JP2009185336A - 非晶質炭素膜及びその成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原料ガスはトルエンガスおよびHMDSで、周波数は50kHz以上500kHz以下で、圧力は0.5Pa以上20Pa以下で、成膜中の温度は150〜400℃の条件のプラズマCVD法を用いて基材上に形成された炭素と水素または炭素と珪素と水素を含有する非晶質炭素膜であって、組成がC1−a−bSiaHbで、かつ、0≦a≦0.2、0.75≦b<0.25であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(1)直流電源と高周波電源の長所を兼ね備えた50kHzから500kHzの高周波電源を用いたプラズマCVD法を用いることにより、無潤滑と潤滑油中の両方で摩擦係数が非常に小さい皮膜を成膜することができる。
(2)装置の構造が簡単で維持管理も容易なので、装置および維持管理のコストが安くてすむ。
(3)炭素および珪素の含有量の多い原料ガスを用いたプラズマCVD法により、量産化および皮膜の厚膜化が容易となる。
組成がC1−a−bSiaHbで、かつ、0≦a≦0.2、0.075≦b<0.25(好ましくは0.1≦b<0.20)であることを特徴とする。
尚、上記本発明に係る非晶質炭素膜は、不可避的不純物が含まれていてもよい。
また、本発明に係る非晶質炭素膜において、前記プラズマCVD法で用いる圧力は0.5Pa以上20Pa以下であることが好ましい。
また、本発明に係る非晶質炭素膜において、前記プラズマCVD法で用いる成膜プロセス中の温度は150〜400℃であることが好ましい。
また、本発明に係る非晶質炭素膜において、前記プラズマCVD法で用いる原料ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を有することが好ましい。
また、本発明に係る非晶質炭素膜において、前記原料ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物がさらに含有されていることが好ましい。
また、本発明に係る非晶質炭素膜において、前記原料ガスは、トルエンガスおよびHMDSガスを有することが好ましい。
前記真空槽内に原料ガスを供給し、前記真空槽内を0.5Pa以上20Pa以下の圧力とし、
周波数が50kHz以上500kHz以下の高周波電源を用いてプラズマを発生させることにより、前記基材上に非晶質炭素膜を成膜することを特徴とする。
また、本発明に係る非晶質炭素膜の成膜方法において、前記原料ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物がさらに含有されていることも可能である。
また、本発明に係る非晶質炭素膜の成膜方法において、前記真空槽内を0.5Pa以上20Pa以下の圧力とする際に用いられる真空排気手段は、ロータリーポンプ、ロータリーポンプとメカニカルブースターポンプの組、ドライポンプ、ドライポンプとメカニカルブースターポンプの組からなる群から選択された一又は一組のポンプであることも可能である。
図1は、本発明の実施の形態によるプラズマCVD装置を概略的に示す構成図である。
図1に示すプラズマCVD装置において50kHzから500kHzの高周波電源(以下、低周波電源という)を用いて非晶質炭素膜を成膜した例について説明する。このプラズマCVD装置は、前述したように、真空槽1、排気系6、ガス系5および基板バイアス電源系4によって構成されている。
実施例1とほぼ同条件で中間層までを作製した後、真空槽1内にトルエンガス5ccmおよびHMDSガス4ccmを供給し、出力300Wにて中間層上に珪素を含有した非晶質炭素膜を成膜した。そして、同様に摩擦・摩耗試験を行った。この試験結果を図3(A)に示す。
非晶質炭素膜の珪素含有量と摩擦係数との関係を調べるために、実施例1と同条件で中間層までを作製した後、トルエンガスの流量4ccmに対しHMDSガスを0,1,3および5ccmとし、出力300Wにて中間層上に非晶質炭素膜を作製した。それらの非晶質炭素膜の無潤滑および潤滑油中での摩擦特性を図4に示す。
実施例1に示した条件とほぼ同条件で、100kHzの低周波電源を用い、原料ガスとしてアセチレンまたはトルエンを用いて非晶質炭素膜を成膜した場合の成膜速度を比較した実施例を図5に示す。なおガス流量はアセチレン25ccm、トルエン5ccmで成膜した。
2…ワーク(基材)
3…ワークホルダー
4…基板バイアス電源系
5…ガス系
6…排気系
Claims (16)
- プラズマCVD法を用いて基材上に形成された炭素と水素または炭素と珪素と水素を含有する非晶質炭素膜であって、
組成がC1−a−bSiaHbで、かつ、0≦a≦0.2、0.075≦b<0.25であることを特徴とする非晶質炭素膜。 - 請求項1において、前記プラズマCVD法で用いる高周波電源の周波数は50kHz以上500kHz以下であることを特徴とする非晶質炭素膜。
- 請求項1又は2において、前記プラズマCVD法で用いる圧力は0.5Pa以上20Pa以下であることを特徴とする非晶質炭素膜。
- 請求項1乃至3のいずれか一項において、前記プラズマCVD法で用いる成膜プロセス中の温度は150〜400℃であることを特徴とする非晶質炭素膜。
- 請求項1乃至4のいずれか一項において、前記プラズマCVD法で用いる原料ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物がさらに含有されていることを特徴とする非晶質炭素膜。
- 請求項1乃至4のいずれか一項において、前記プラズマCVD法で用いる原料ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を有することを特徴とする非晶質炭素膜。
- 請求項6において、前記原料ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物がさらに含有されていることを特徴とする非晶質炭素膜。
- 請求項7において、前記原料ガスは、トルエンガスおよびHMDSガスを有することを特徴とする非晶質炭素膜。
- 基材を真空槽内に配置し、
前記真空槽内に原料ガスを供給し、前記真空槽内を0.5Pa以上20Pa以下の圧力とし、
周波数が50kHz以上500kHz以下の高周波電源を用いてプラズマを発生させることにより、前記基材上に非晶質炭素膜を成膜することを特徴とする非晶質炭素膜の成膜方法。 - 請求項9において、前記非晶質炭素膜を成膜するプロセス中の前記基材の温度は150〜400℃であることを特徴とする非晶質炭素膜の成膜方法。
- 請求項9又は10において、前記原料ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物がさらに含有されていることを特徴とする非晶質炭素膜の成膜方法。
- 請求項9又は10において、前記原料ガスは、C原子を6個以上含む炭化水素系化合物を有することを特徴とする非晶質炭素膜の成膜方法。
- 請求項12において、前記原料ガスは、Si原子を2個以上含む珪素化合物がさらに含有されていることを特徴とする非晶質炭素膜の成膜方法。
- 請求項13において、前記原料ガスは、トルエンガスおよびHMDSガスを有することを特徴とする非晶質炭素膜の成膜方法。
- 請求項11乃至14のいずれか一項において、前記非晶質炭素膜の組成がC1−a−bSiaHbで、かつ、0≦a≦0.2、0.075≦b<0.25であることを特徴とする非晶質炭素膜の成膜方法。
- 請求項9乃至15のいずれか一項において、前記真空槽内を0.5Pa以上20Pa以下の圧力とする際に用いられる真空排気手段は、ロータリーポンプ、ロータリーポンプとメカニカルブースターポンプの組、ドライポンプ、ドライポンプとメカニカルブースターポンプの組からなる群から選択された一又は一組のポンプであることを特徴とする非晶質炭素膜の成膜方法。
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