JP2564627B2 - 炭素膜で覆われた部材およびその作製方法 - Google Patents
炭素膜で覆われた部材およびその作製方法Info
- Publication number
- JP2564627B2 JP2564627B2 JP63255491A JP25549188A JP2564627B2 JP 2564627 B2 JP2564627 B2 JP 2564627B2 JP 63255491 A JP63255491 A JP 63255491A JP 25549188 A JP25549188 A JP 25549188A JP 2564627 B2 JP2564627 B2 JP 2564627B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- film
- silicon nitride
- gas
- main component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
ス等の透光性部材に形成するに際し、この部材上に透光
性を有し、部材と密着性を有する窒化珪素膜を形成し、
さらにその上に炭素または炭素を主成分とする被膜を形
成する多層構造の部材に関する。
X<4)として、その値を制御し、透光性の程度をその
目的に従って制御することができるとともに、その上に
ビッカーズ硬度1000〜7000kg/mm2の炭素または炭素を主
成分とする保護用被膜を形成せんとするものである。
板上に平面状に成膜する方法が工業的に有効であるとさ
れている。さらに、プラズマCVD法でありながら、スパ
ッタ効果を伴わせつつ成膜させる方法も知られている。
その代表例である炭素膜のコーティングに関しては、本
発明人の出願になる特許願『炭素被膜を有する複合体お
よびその作製方法』(特願昭56−146936昭和56年9月17
日出願)が知られている。しかし、これらは単に1層の
炭素膜を基板上に形成したものであり、その作製方法も
一対の電極のみを用いる平行平板型を有し、1つの高周
波電源より導出した2つの出力端をそれぞれの電極に連
結し、一方の電極(カソード側)に基板を配設し、自ら
発生するセルフバイアスを用いて平坦面の上面に炭素膜
を成膜する方法である。
プラズマ反応方法においては、電極の一方の側の電極に
平行に密接して基板を配設してその上面にプラズマCVD
がなされる。
積とし、形成する膜も1層の被膜を一方の電極面でのみ
処理するもので生産性が悪い。さらにこの基体または部
材に独立してバイアスを印加することがむずかしく、薄
膜形成に最適なプロセス条件を探すことが困難である。
さらに下地材料により炭素または炭素膜の密着性が大き
く劣化することに対する指摘がまったくない。
ある窒化珪素膜を形成し、さらにその上にダイヤモンド
状炭素(DLCという)が形成された部材およびその作製
方法を提供するものである。
応空間の一端側および他端側に互いに離間して一対の電
極(第1および第2の電極)を配設する。さらにそれぞ
れ独立した電磁エネルギ供給手段およびマッチングボッ
クスを有する。そしてそれぞれの電極にマッチングボッ
クスを介して供給される電磁エネルギの位相を互いに制
御する位相調整器を有する。
第3の電極を必要に応じて設ける。一対の電極間の空間
(プラズマ空間)に被処理面を有する基体、部材をホル
ダを用いて配設する。反応空間は減圧にされ、反応性気
体が供給される。反応性気体のプラズマ化のため、一対
の電極のそれぞれには所定の電力および周波数の電磁エ
ネルギが電磁エネルギ供給手段、マッチングボックスを
介して供給される。このそれぞれの電極には、接地に対
して互いに位相が概略180゜または概略0゜となるよう
異なった高周波電圧をそれぞれの高周波電源より印加
し、互いに対称または同相の交番電圧が印加されるよう
位相調整器で調整、制御する。
とし、プラズマ空間にKWレベルの大電力を印加し、反応
性気体を完全に分解、電離させるための高周波プラズマ
を誘起させる。さらにそのそれぞれの高周波電源の他端
を接地せしめる。
直流(自己または外部よりの直流バイアス用電圧)また
は交番(交流バイアス用電圧)電圧を印加する。自己直
流バイアス方式の場合、第2の交番電圧で一方の電極側
で加速されたイオンが部材の被形成面上をスパッタしつ
つ、被形成面上に強く被膜化またはエッチングをさせ
る。
手段およびマッチングボックスをへてそれぞれの電極に
印加させる場合、また概略0゜即ち0±30゜以内の場合
と概略180゜即ち180±30゜以内の場合では反応空間全体
へ均一に広げるためには後者即ち180±30゜以内(概略1
80゜)が優れていた。また、90±30゜以内の位相度では
プラズマが特に一方の電極側にかたよってしまった。こ
れは反応空間内でイオンを双方の電極で一方から他方の
電極にまた他方の電極から一方の電極に大きく運動させ
る位相とすることにより、空間をより広く、プラズマ化
し、そのイオンを運動させるためと推定される。
分とする被膜即ちDLC(ダイヤモンド状炭素膜)の場合
を示す。
(CH4),アセチレン(C2H2),弗化炭素(C2F6,C3F8)
のような炭化水素気体または弗化炭素またはCHF3,H2C3F
6,H3CF,CH2F2等の弗化炭素の如き炭素弗化物気体を導入
した。かくしてSP3軌道を有するダイヤモンドと類似の
C−C結合をつくり、比抵抗(固有抵抗)1×106〜5
×1013Ωcm代表的には1×107〜5×1011Ωcmを有する
とともに、ビッカース硬度700〜5000Kg/mm2,光学的エネ
ルギバンド巾(Egという)が1.0eV以上、好ましくは1.5
〜5.5eVを有する可視領域で透光性のダイヤモンドと類
似の特性を有する被膜を形成した。
を初期状態から有するC2F6とNH3+H2の反応またはC2F6
とB2H6+H2との反応を用い、プラズマCVD中に炭化物気
体を加えて同時に窒素(V価の添加物)またはホウ素
(III価の添加物)を混入させて、親水性表面を有せし
め、また厚さ方向に均一な濃度勾配を設けた炭素を主成
分とする被膜または添加物の有無を制御した多層の複合
膜を作ってもよい。
薄膜形成またはエッチングを行う方法を実施するための
プラズマ処理装置の概要を示す。
ゲート弁(9)で外部と仕切られている。ガス系(30)
において、キャリアガスである水素またはアルゴンを
(31)より、反応性気体である炭化水素気体、例えばメ
タン(CH4),エチレン(C2H4)を(32)より、弗化炭
素気体である弗化炭素(C2F6,C3F8)を(33)より、III
価またはV価用の気体であるB2H6またはNH3を(34)よ
り、ジシラン(Si2H6)を(35)より、反応容器のエッ
チング用気体である弗化窒素または酸素を(36)より、
バルブ(28)、流量計(29)をへて反応系(50)中にノ
ズル(25)を経て導入する。
弗素を引き抜き、残ったC−F結合による弗素が添加さ
れたSP3接合を多数有するダイヤモンド状炭素膜(DLCと
もいうが、添加物が添加されたDLCを含めて本発明は炭
素または炭素を主成分とする被膜という)を成膜でき
る。
H3)を(34)より導入して、プラズマCVD反応を生ぜし
めて窒化珪素膜(Si3N4-X0<X<4)を形成することが
できる。このxの値はSi2H6/NH3の混合比を0.1〜10と可
変することによって制御できる。
形状を有せしめて第1および第2の電極(3−1),
(3−2)をアルミニウムの金属メッシュで構成せしめ
る。
ギ供給手段(15−1),(15−2)を有する。それぞれ
の電源である供給手段より1〜100MHzの交番電圧例えば
13.56MHzの高周波電圧を発し、その電磁エネルギをLCR
で構成された反応容器内のインビ−ダンスとマチングを
させるためのマッチングボックス(16−1),(16−
2)を有する。このマッチングボックスより導入端子
(4−1),(4−2)をへてそれぞれの電極(3−
1),(3−2)に電磁エネルギが供給される。第1お
よび第2の電源(15−1),(15−2)は同一周波数の
同一波形を原則とするが、定倍波形を用いてもよい。
0゜以内に互いに制御されている。
イアス電圧の直流電源(17−2),第2の交番電圧電源
(17−1)の周波数を10Hz〜100KHzよりなるバイアス手
段(17)により供給される。そしてこのバイアスはスイ
ッチ(10)が(11−2)のとき基体または部材に供給さ
れる。
系(25)は、圧力調整バルブ(21),ターボ分子ポンプ
(22),ロータリーポンプ(23)を経て不要気体を排気
する。
torr例えば0.05torrとした。
05〜5W/cm2)例えば1KW(単位面積あたり0.1W/cm2の高
エネルギ)の第1の高周波電圧を加える。さらに第2の
交番電圧による交流バイアスの印加により、被形成面上
には−50〜−600V(例えばその出力は1KW)の負の自己
バイアス電圧が印加されており、この負の自己バイアス
電圧により加速された反応性気体を基体または部材上に
スパッタしつつ成膜し、かつ緻密な膜とすることができ
た。
示す如く、有機物の部材要部上に窒化珪素膜および炭素
を主成分とする膜を作製した例である。
脂が設けられたOPC(有機感光導電体)ドラム(1)を
用いたもので、その上に光伝導体または保護膜としてDL
C膜(45)を形成したものである。
(1)は軽量であり、この上への密着性向上のためジシ
ランとアンモニアとを用い、0.01〜0.1μmの厚さに窒
化珪素膜を実施例1と同様に形成した。即ち、反応性気
体として第2図でジシラン(Si2H4)/NH3を(35)よ
り、アンモニア(NH3)を(34)より供給して、(Si
2H4)/NH3=1/3〜1/10とした。外部より加熱することな
く、実施例1と同じく、0.05torrの圧力で高周波を加え
た。すると窒化珪素膜をこれらの上面に100Å/分の成
膜速度で形成することが可能となった。かくしてOPCド
ラム上に本発明方法により窒素が4.5原子%,弗素およ
び水素が10〜30原子%添加された炭素を主成分とする被
膜を作製することができた。
とした。その割合はC2F6/C2H4=1/4〜4/1とし、代表的
には1/1である。この割合を可変することにより、透過
率および比抵抗を制御することができる。基体または部
材(1)の温度は室温〜150℃、代表的には外部加熱を
することなく室温に保持させる。かくして被形成面上は
比抵抗1×106〜5×1013Ωcmを有し、光学的エネルギ
バンド巾1.0〜5.5eVを有し、有機樹脂上またその他固体
無機材料上にも密着させて成膜させ得る。可視光に対
し、透光性のアモルファス構造または結晶構造を有する
弗素と水素とが添加された炭素または炭素を主成分とす
る被膜を0.1〜8μm例えば0.5μm(平面部),1〜3μ
m(凸部)に生成させた。成膜速度は100〜1000Å/分
を有していた。
の部材に炭素を主成分とする被膜、特に炭素中に水素ま
たは弗素を30原子%以下含有するとともに、0.3〜10原
子%の濃度にホウ素または窒素が混入した親水性炭素膜
を形成させることができた。
第1の炭素を設け、さらにその上にC2F6と水素とアンモ
ニアとを用いて弗素と窒素と水素とが添加された親水性
炭素を主成分とする被膜を多層に形成させることができ
た。
そして板状の基体ホルダをプラズマ空間(8)内に配設
し、その両面に被形成面を有する基板(1)を保持し、
ここに多層に被膜を形成した例でありこの基体としては
ガラス板がある。このガラス板は自動車、オートバイ、
航空機、船舶のフロントウインド、サイドミラー、サイ
ドウインド、リアウインドまたは建築物の窓であり、そ
の外気に触れる面側である。
した。この反応容器を外気(特に酸素)に触れさせるこ
となくさらに反応性気体を排除し、実施例1に示した如
くこの上に弗素が添加された炭素膜を0.1〜5μm例え
ば0.5μmの厚さに形成した。
価の添加物に加えて弗素が添加された炭素を主成分とす
る被膜は親水性を有し、また静電気の発生によるゴミの
付着を防ぐため、その比抵抗は1×106〜5×1013Ωcm
の範囲、特に好ましくは1×107〜1×1011Ωcmの範囲
とした。
を含有し、弗化物気体とは反応しやすいために、DLCを
形成する前に耐酸素性を有するバッファ層として透光性
でかつ緻密性がよい窒化珪素膜(45−1)を形成した。
そして耐弗素性を酸化珪素より有する窒化珪素上に弗素
が添加された炭素膜または炭素を主成分とする被膜(45
−2)を積層した。この第1図(C)の縦断面図はフロ
ントウインドのみならず、サイドウインド、ミラー表面
であってもよい。
素を主成分とする被膜(45−2)よりなる被膜(45)を
曲面上に対し形成したものである。これらは実使用上風
切りが強く、また鉱物質のほこりが衝突しやすく、結果
として失透、濁りが摩耗により発生しやすいため、本発
明は優れたものである。
例1を用い、下地材料として実施例4と同様に窒化珪素
膜、その上に親水性の炭素膜を形成した。第1図の層に
おいて、基板ホルダを板状とし、その両面にそれぞれの
基板(11),(11′)を配設して形成したものである。
その結果、それぞれの基板(11),(11′)上には片面
のみに窒化珪素膜(45−1),(45−1′)とその上に
炭素または炭素を主成分とする被膜(45−2),(45′
−2)が積層して形成された。その結果、炭素膜(4)
と同様にガラス等の上にも炭素膜を密着して形成するこ
とができた。そして片面の雨があたる表面のみに形成す
ることにより、生産性を2倍にすることができた。その
他は実施例4と同様である。
において、酸素(O2)または弗化窒素(NF3)のみを導
入し、基体または部材または反応容器、ホルダ上の被膜
のエッチング除去を100〜300Å/分の速度でした。この
実施例において、エッチングされる材料は炭素または炭
素を主成分とする被膜(プラズマ酸素でエッチングされ
る)、窒化珪素(NF3のプラズマによりエッチングされ
る)である。
面を有する保護膜を作ることが初めて可能となった。特
に窓等の透光性表面にはほこりがたまったり、また雨の
日その表面張力があると内部より窓を通して外部を見ん
としても、雨粒の乱反射のためによく外を見ることがで
きない。本発明はかかる欠点を除去し、透光性基体また
は部材上に親水性の炭素または炭素を主成分とする被膜
を形成したものである。特に透光性の基体が酸化珪素等
のガラス部材であった場合、その下地材料を同一反応炉
で反応性気体を取り替えるのみで成膜できる被膜は窒化
珪素膜と炭素または炭素を主成分とする被膜であり、こ
れらはともに非酸化物材料である。さらに耐弗素気体被
膜である窒化珪素膜を下地材料に用いることは基体を弗
素で損傷させないため有効である。それらの成膜に際し
ては成膜温度を概略同じ温度の室温〜150℃で形成し生
産性を向上できた。
およびその要部を示す。 第2図は本発明のプラズマ装置の概要を示す。
Claims (4)
- 【請求項1】透光性部材上に窒化珪素または窒化珪素を
主成分とする膜と、該膜上に透光性炭素または炭素を主
成分とする膜が設けられたことを特徴とする炭素膜で覆
われた部材。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、透光性部
材は風雨に曝され得る側における自動車、オートバイ、
自転車、船舶または航空機のフロントウインド、リアウ
インド、サイドミラー、サイドウインドまたは建築物の
窓用のガラスよりなることを特徴とする炭素膜で覆われ
た部材。 - 【請求項3】反応容器内にプラズマを発生せしめるため
の一対の電極を設け、この一対の電極間の陽光柱内にプ
ラズマ反応処理物を配設せしめ、前記一対の電極より電
磁エネルギを供給するとともに、珪化物気体および窒化
物気体を前記反応容器内に導入して窒化珪素膜をプラズ
マ反応処理物上に形成する工程と、前記珪化物気体およ
び窒化物気体とを排除せしめる工程と、炭化物気体を前
記反応容器内に導入するとともに、電磁エネルギを供給
することにより前記窒化珪素膜上に炭素または炭素を主
成分とする被膜を同一反応装置を用いて形成することを
特徴とする炭素膜で覆われた部材の作製方法。 - 【請求項4】特許請求の範囲第3項において、窒化珪素
膜および炭素または炭素を主成分とする被膜は室温〜20
0℃の温度で形成せしめたことを特徴とする炭素膜で覆
われた部材の作製方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63255491A JP2564627B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 炭素膜で覆われた部材およびその作製方法 |
US07/417,311 US5185179A (en) | 1988-10-11 | 1989-10-05 | Plasma processing method and products thereof |
DE68920417T DE68920417T2 (de) | 1988-10-11 | 1989-10-10 | Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Films. |
KR1019890014465A KR940011007B1 (ko) | 1988-10-11 | 1989-10-10 | 플라즈마 가공방법 및 이 방법으로 처리한 제품 |
EP89310429A EP0372696B1 (en) | 1988-10-11 | 1989-10-10 | Method of producing a carbon-based film |
CN89107899A CN1029991C (zh) | 1988-10-11 | 1989-10-11 | 等离子体加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63255491A JP2564627B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 炭素膜で覆われた部材およびその作製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02104664A JPH02104664A (ja) | 1990-04-17 |
JP2564627B2 true JP2564627B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17279491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63255491A Expired - Lifetime JP2564627B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 炭素膜で覆われた部材およびその作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2564627B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5198263A (en) * | 1991-03-15 | 1993-03-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High rate chemical vapor deposition of carbon films using fluorinated gases |
US5800879A (en) * | 1991-05-16 | 1998-09-01 | Us Navy | Deposition of high quality diamond film on refractory nitride |
US5169676A (en) * | 1991-05-16 | 1992-12-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Control of crystallite size in diamond film chemical vapor deposition |
US5242711A (en) * | 1991-08-16 | 1993-09-07 | Rockwell International Corp. | Nucleation control of diamond films by microlithographic patterning |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5641372A (en) * | 1979-09-10 | 1981-04-18 | Mitsubishi Metal Corp | Surface covered ultra hard alloy member for cutting tool |
JPS604905B2 (ja) * | 1980-05-09 | 1985-02-07 | 株式会社東芝 | 高温用炉材 |
JPS58126972A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド被覆超硬合金工具 |
JPH06951B2 (ja) * | 1986-02-20 | 1994-01-05 | 東芝タンガロイ株式会社 | 高密着性ダイヤモンド被覆部材 |
-
1988
- 1988-10-11 JP JP63255491A patent/JP2564627B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02104664A (ja) | 1990-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0327406B1 (en) | Plasma processing method and apparatus for the deposition of thin films | |
KR930010193B1 (ko) | 세라믹막 및 탄소막으로 덮인 부품과 그 부품 제작방법 | |
JP2564627B2 (ja) | 炭素膜で覆われた部材およびその作製方法 | |
JP3370318B2 (ja) | ダイヤモンド状炭素膜を設けた部材 | |
JP2775263B2 (ja) | 炭素膜で覆われた部材 | |
JP3057072B2 (ja) | ダイヤモンド状炭素膜作製方法 | |
JP3281354B2 (ja) | ダイヤモンド状炭素膜の作製方法 | |
JP3256212B2 (ja) | ダイヤモンド状炭素膜の作製方法 | |
JP3254202B2 (ja) | 炭素膜または炭素を主成分とする膜が設けられた部材 | |
JP2736421B2 (ja) | 炭素膜で覆われた部材およびその作製方法 | |
JP2923275B2 (ja) | 絶縁性を有する透光性部材 | |
JP3310647B2 (ja) | 炭素膜で覆われた部材 | |
JP2852380B2 (ja) | 炭素または炭素を主成分とする被膜を形成する方法 | |
JP3267959B2 (ja) | ダイヤモンド状炭素膜作製方法 | |
JPH0633459B2 (ja) | 複合炭素被膜およびその作製方法 | |
JP2639569B2 (ja) | プラズマ反応方法およびプラズマ反応装置 | |
JP3165423B2 (ja) | 炭素膜で覆われた部材 | |
JP2627939B2 (ja) | 炭素膜で覆われた事務用部材 | |
JP3150712B2 (ja) | 炭素膜で覆われた部材 | |
JP2772643B2 (ja) | 被膜作製方法 | |
JPH02101744A (ja) | プラズマ反応方法 | |
JPH02101745A (ja) | プラズマ反応装置 | |
JP2879674B2 (ja) | 被膜作製方法 | |
JPH0261070A (ja) | 被膜作製方法 | |
JPH0261071A (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081003 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081003 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091003 Year of fee payment: 13 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091003 Year of fee payment: 13 |