JP3025743B2 - Hard carbon film forming equipment - Google Patents

Hard carbon film forming equipment

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JP3025743B2
JP3025743B2 JP6119224A JP11922494A JP3025743B2 JP 3025743 B2 JP3025743 B2 JP 3025743B2 JP 6119224 A JP6119224 A JP 6119224A JP 11922494 A JP11922494 A JP 11922494A JP 3025743 B2 JP3025743 B2 JP 3025743B2
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Japan
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plasma
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hard carbon
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均 平野
慶一 蔵本
洋一 堂本
精一 木山
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気かみそり等の刃
物、及び薄膜ヘッド半導体材料の表面に硬質炭素被膜を
形成するための装置に関するものであり、特にバイアス
プラズマCVD法により硬質炭素被膜を形成するための
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting tool such as an electric razor and an apparatus for forming a hard carbon film on the surface of a thin film head semiconductor material. The present invention relates to a device for performing

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、バイアスプラズマCVD法により
硬質炭素被膜を形成するための装置としては、特開平3
−175620号公報に示された装置が知られている。
この装置は、ECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズ
マCVD装置を用いたバイアスプラズマCVD法により
基板上に硬質炭素被膜であるダイヤモンド状被膜を形成
する装置である。
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus for forming a hard carbon film by a bias plasma CVD method is disclosed in
An apparatus disclosed in JP-A-175620 is known.
This device forms a diamond-like film as a hard carbon film on a substrate by a bias plasma CVD method using an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma CVD device.

【0003】図12は、このような従来のダイヤモンド
状被膜を形成する装置を示す模式図である。図12を参
照して、マイクロ波供給手段1で発生されたマイクロ波
は、導波管2、マイクロ波導入窓3を通って、プラズマ
発生室4に導かれる。プラズマ発生室4には、アルゴン
(Ar)ガスなどの放電ガスを導入させるための放電ガ
ス導入管5が設けられている。またプラズマ発生室4の
周囲には、プラズマ磁界発生装置6が設けられている。
マイクロ波による高周波磁界とプラズマ磁界発生装置6
からの磁界の作用により、プラズマ発生室4に高密度の
プラズマが形成される。このプラズマは、プラズマ磁界
発生装置6による発散磁界に沿って、基板7を配置した
真空チャンバ8に導かれる。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an apparatus for forming such a conventional diamond-like coating. Referring to FIG. 12, the microwave generated by microwave supply means 1 is guided to plasma generation chamber 4 through waveguide 2 and microwave introduction window 3. The plasma generation chamber 4 is provided with a discharge gas introduction pipe 5 for introducing a discharge gas such as an argon (Ar) gas. A plasma magnetic field generator 6 is provided around the plasma generation chamber 4.
High frequency magnetic field generated by microwave and plasma magnetic field generator 6
A high-density plasma is formed in the plasma generation chamber 4 by the action of the magnetic field. This plasma is guided to a vacuum chamber 8 in which a substrate 7 is arranged, along a divergent magnetic field generated by a plasma magnetic field generator 6.

【0004】真空チャンバ8内には、原料ガスとしての
メタン(CH4 )ガスを導入させるための反応ガス導入
管9が設けられている。この反応ガス導入管9により真
空チャンバ8内に導入されたメタンガスは、プラズマの
作用により分解され、炭素被膜が形成される。チャンバ
8の外部には、例えば13.56MHzの高周波電源1
0が設けられており、この高周波電源10により、所定
の高周波電圧(RF電圧)が基板ホルダ11に印加され
ており、それによって基板7に負の自己バイアスを発生
させている。プラズマ中におけるイオンの移動速度は電
子に比べて遅いため、RF電圧印加中の電位の振れに対
して、電子は追随するが、イオンは追随できない。従っ
て、RF電圧を基板7に印加することにより、基板7に
電子が多く放射され、基板7に負の自己バイアスが発生
する。従って、プラズマ中の正イオンが引き込まれ、基
板7上にダイヤモンド状被膜が形成される。
A reaction gas introduction pipe 9 for introducing methane (CH 4 ) gas as a source gas is provided in the vacuum chamber 8. The methane gas introduced into the vacuum chamber 8 by the reaction gas introduction pipe 9 is decomposed by the action of plasma to form a carbon film. Outside the chamber 8, for example, a 13.56 MHz high frequency power source 1
0 is provided, and a predetermined high-frequency voltage (RF voltage) is applied to the substrate holder 11 by the high-frequency power supply 10, thereby generating a negative self-bias on the substrate 7. Since the moving speed of ions in plasma is lower than that of electrons, electrons follow the potential fluctuation during application of the RF voltage, but ions cannot follow. Therefore, when the RF voltage is applied to the substrate 7, many electrons are emitted to the substrate 7, and a negative self-bias is generated in the substrate 7. Therefore, positive ions in the plasma are attracted, and a diamond-like film is formed on the substrate 7.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の装置
では、真空チャンバ内の基板ホルダに基板を装着させた
後、真空排気を行って被膜形成処理を行っている。従っ
て、1回の処理で被膜形成できる基板の枚数は、1枚、
あるいは多くとも2枚が限度であった。
In such a conventional apparatus, a film is formed by mounting a substrate on a substrate holder in a vacuum chamber and then performing vacuum evacuation. Therefore, the number of substrates on which a film can be formed in one process is one,
Or at most two.

【0006】また、従来の装置では、基板ホルダに装着
された被膜形成部分以外の基板の近傍で放電が発生し、
この放電によって基板の温度が上昇するという問題があ
った。
Further, in the conventional apparatus, electric discharge occurs near the substrate other than the portion where the film is mounted on the substrate holder.
There is a problem that the temperature of the substrate rises due to this discharge.

【0007】本発明の目的は、複数の基板を1回のプロ
セスによって同時に処理することができるとともに、基
板の過度の温度上昇を防ぎ、基板上に硬質炭素被膜を形
成させることができる硬質炭素被膜形成装置を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a hard carbon coating capable of simultaneously processing a plurality of substrates by a single process, preventing an excessive rise in temperature of the substrate, and forming a hard carbon coating on the substrate. An object of the present invention is to provide a forming apparatus.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の硬質炭素被膜形
成装置は、基板上に硬質炭素被膜を形成するための装置
であり、真空チャンバと、真空チャンバ内に回転自在に
設けられる基板ホルダと、基板ホルダの周面を囲むよう
に設けられその一部に開口部を有するシールドカバー
と、真空チャンバ内にプラズマを発生させ該プラズマを
開口部を介して基板に向けて放射するプラズマ発生手段
と、プラズマ発生手段からのプラズマ中に炭素を含む反
応ガスを供給する反応ガス導入手段と、基板に発生する
自己バイアスが負となるように高周波電圧を基板ホルダ
に印加する高周波電源とを備えている。
The apparatus for forming a hard carbon film according to the present invention is an apparatus for forming a hard carbon film on a substrate, comprising a vacuum chamber, a substrate holder rotatably provided in the vacuum chamber. A shield cover provided so as to surround the peripheral surface of the substrate holder and having an opening in a part thereof, and plasma generating means for generating plasma in the vacuum chamber and radiating the plasma toward the substrate through the opening. A reactive gas introducing means for supplying a reactive gas containing carbon into the plasma from the plasma generating means, and a high frequency power supply for applying a high frequency voltage to the substrate holder so that the self-bias generated on the substrate becomes negative. .

【0009】本発明の第1の局面に従う硬質炭素被膜形
成装置は、基板上に中間層を形成し、該中間層の上に硬
質炭素被膜を形成するための装置であり、真空チャンバ
と、真空チャンバ内に回転自在に設けられる基板ホルダ
と、基板ホルダの周面を囲むように設けられその一部に
第1及び第2開口部を有するシールドカバーと、真空チ
ャンバ内にプラズマを発生させ該プラズマを第1開口部
を介して基板に向けて放射するプラズマ発生手段と、プ
ラズマ発生手段からのプラズマ中に炭素を含む反応ガス
を供給する反応ガス導入手段と、基板に発生する自己バ
イアスが負となるように高周波電圧を基板ホルダに印加
する高周波電源と、真空チャンバ内に設けられ第2開口
部を介して基板に向けて中間層を構成する材料原子を放
射する中間層形成手段とを備えている。
A hard carbon film forming apparatus according to a first aspect of the present invention is an apparatus for forming an intermediate layer on a substrate and forming a hard carbon film on the intermediate layer, comprising: a vacuum chamber; A substrate holder rotatably provided in the chamber, a shield cover provided so as to surround a peripheral surface of the substrate holder and having first and second openings in a part thereof, and a plasma generated in a vacuum chamber. Generating means for emitting a reaction gas containing carbon into the plasma from the plasma generating means, and a self-bias generated in the substrate being negative. A high-frequency power source for applying a high-frequency voltage to the substrate holder, and an intermediate layer formed in the vacuum chamber to emit material atoms constituting the intermediate layer toward the substrate through the second opening. And a stage.

【0010】本発明の第2の局面に従う装置は、上記第
1の局面に従う装置であり、中間層形成手段が、真空チ
ャンバ内に設けられ第2開口部を介して基板に向けて中
間層を構成する材料原子を放射する蒸発源と、蒸発源か
らの材料原子の放射と同時に第2開口部を介して基板に
向けて不活性ガスのイオンを放射するイオンガンとを備
えることを特徴としている。
An apparatus according to a second aspect of the present invention is the apparatus according to the first aspect, wherein the intermediate layer forming means is provided in the vacuum chamber and directs the intermediate layer toward the substrate through the second opening. It is characterized by comprising an evaporation source that emits constituent material atoms, and an ion gun that emits inert gas ions toward the substrate through the second opening simultaneously with the emission of the material atoms from the evaporation source.

【0011】本発明の第3の局面に従う装置は、上記第
1の局面に従う装置であり、中間層形成手段が、真空チ
ャンバ内に設けられ中間層を構成する材料原子を第2開
口部を介して基板に向けてスパッタするため該材料原子
からなるターゲットと、ターゲットをスパッタするため
にターゲットに向けて不活性ガスのイオンを放射するイ
オンガンとを備えることを特徴としている。
[0011] An apparatus according to a third aspect of the present invention is the apparatus according to the first aspect, wherein the intermediate layer forming means is provided in a vacuum chamber and transfers material atoms constituting the intermediate layer through the second opening. And a target made of the material atoms for sputtering toward a substrate, and an ion gun for emitting inert gas ions toward the target to sputter the target.

【0012】本発明において、プラズマ発生手段とし
て、好ましくは、電子サイクロトロン共鳴プラズマCV
D装置が用いられる。本発明において、シールドカバー
は、好ましくは、基板ホルダの周面から気体分子の平均
自由行程以下の距離隔てて設けられる。また、さらに好
ましくは、シールドカバーは、基板ホルダの周面から気
体分子の平均自由行程の1/10以下の距離隔てて設け
られる。
In the present invention, the plasma generating means is preferably an electron cyclotron resonance plasma CV.
A D device is used. In the present invention, the shield cover is preferably provided at a distance from the peripheral surface of the substrate holder equal to or less than the mean free path of the gas molecules. More preferably, the shield cover is provided at a distance of 1/10 or less of the mean free path of the gas molecules from the peripheral surface of the substrate holder.

【0013】また、本発明において、シールドカバー
は、好ましくは、所定電位に保持され、さらに好ましく
は接地されている。本発明において、中間層を形成する
材料原子は、例えば、Si、Ru、炭素、Ge、または
これらの元素と炭素、窒素及び酸素のうちの少なくとも
1種の元素との混合物であり、例えば、NiまたはAl
を主成分とする金属もしくは合金、またはステンレス鋼
からなる基板の上に、このような中間層を介して硬質炭
素被膜が形成される。
In the present invention, the shield cover is preferably maintained at a predetermined potential, and is more preferably grounded. In the present invention, the material atoms forming the intermediate layer are, for example, Si, Ru, carbon, Ge, or a mixture of these elements and at least one element of carbon, nitrogen, and oxygen. Or Al
A hard carbon coating is formed on a substrate made of a metal or alloy mainly composed of, or stainless steel, via such an intermediate layer.

【0014】本発明における硬質炭素被膜の概念は、結
晶質のダイヤモンド及び非晶質のダイヤモンド状被膜を
含むものである。
The concept of hard carbon coating in the present invention includes crystalline diamond and amorphous diamond-like coating.

【0015】[0015]

【作用】本発明の装置は、真空チャンバ内に回転自在に
設けられる基板ホルダを備えている。従って、この基板
ホルダに基板を複数装着することができ、一回の真空排
気によって処理できる基板の個数を増大させることがで
きる。
The apparatus of the present invention includes a substrate holder rotatably provided in a vacuum chamber. Therefore, a plurality of substrates can be mounted on the substrate holder, and the number of substrates that can be processed by one evacuation can be increased.

【0016】本発明においては、基板ホルダの周面を囲
むようにシールドカバーが設けられており、該シールド
カバーの開口部を介してプラズマ発生手段からのプラズ
マが放射され、基板上に硬質炭素被膜が形成される。こ
のようなシールドカバーにより、被膜が形成される箇所
以外での放電の発生を防止することができ、基板の温度
上昇を抑えることができる。
In the present invention, a shield cover is provided so as to surround the peripheral surface of the substrate holder. Plasma is radiated from the plasma generating means through the opening of the shield cover, and a hard carbon coating is formed on the substrate. Is formed. With such a shield cover, it is possible to prevent the occurrence of electric discharge in a portion other than the portion where the film is formed, and it is possible to suppress the temperature rise of the substrate.

【0017】本発明の第1の局面では、シールドカバー
の第2開口部を介して基板に向けて中間層を構成する材
料原子を放射する中間層形成手段が設けられている。従
って、1回の真空排気によって、中間層の形成と、硬質
炭素被膜の形成を行うことができる。また硬質炭素被膜
の形成と、中間層の形成をそれぞれ個別に制御すること
ができる。従って、基板上に所望の中間層を形成した
後、硬質炭素被膜を形成することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an intermediate layer forming means for radiating material atoms forming the intermediate layer toward the substrate through the second opening of the shield cover. Therefore, the formation of the intermediate layer and the formation of the hard carbon film can be performed by one evacuation. Further, the formation of the hard carbon coating and the formation of the intermediate layer can be individually controlled. Therefore, after forming a desired intermediate layer on a substrate, a hard carbon coating can be formed.

【0018】また、中間層形成の際、第1開口部を介し
てのプラズマCVD法による炭素被膜の堆積と、第2開
口部を介しての中間層を構成する材料原子の堆積とを交
互に繰り返すことにより、中間層の材料組成比を所望の
通りに制御することができる。従って、中間層の材料組
成比を、硬質炭素被膜に近づくにつれ、徐々に硬質炭素
被膜の組成に近づく傾斜構造にすることができる。この
ような傾斜構造を有する中間層を形成することにより、
基板と硬質炭素被膜との間の密着性をさらに向上させる
ことが可能となる。
When forming the intermediate layer, the deposition of the carbon film by the plasma CVD method through the first opening and the deposition of the material atoms constituting the intermediate layer through the second opening are alternately performed. By repeating, the material composition ratio of the intermediate layer can be controlled as desired. Therefore, as the material composition ratio of the intermediate layer approaches the hard carbon coating, a gradient structure that gradually approaches the composition of the hard carbon coating can be obtained. By forming an intermediate layer having such a gradient structure,
It is possible to further improve the adhesion between the substrate and the hard carbon coating.

【0019】[0019]

【実施例】図1は、本発明の一実施例における硬質炭素
被膜形成のための装置を示す概略断面図である。図1を
参照して、真空チャンバ8には、プラズマ発生室4が設
けられている。プラズマ発生室4には、導波管2の一端
が取り付けられており、導波管2の他端には、マイクロ
波供給手段1が設けられている。マイクロ波供給手段1
で発生したマイクロ波は、導波管2及びマイクロ波導入
窓3を通って、プラズマ発生室4に導かれる。プラズマ
発生室4には、プラズマ発生室4内にアルゴン(Ar)
ガスなどの放電ガスを導入させるための放電ガス導入管
5が設けられている。またプラズマ発生室4の周囲に
は、プラズマ磁界発生装置6が設けられている。マイク
ロ波による高周波磁界と、プラズマ磁界発生装置6から
の磁界を作用させることにより、プラズマ発生室4内に
高密度のプラズマが形成される。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an apparatus for forming a hard carbon film in one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a plasma generation chamber 4 is provided in a vacuum chamber 8. One end of the waveguide 2 is attached to the plasma generation chamber 4, and the microwave supply means 1 is provided at the other end of the waveguide 2. Microwave supply means 1
The microwave generated in the above is guided to the plasma generation chamber 4 through the waveguide 2 and the microwave introduction window 3. Argon (Ar) is contained in the plasma generation chamber 4.
A discharge gas introduction pipe 5 for introducing a discharge gas such as a gas is provided. A plasma magnetic field generator 6 is provided around the plasma generation chamber 4. A high-density plasma is formed in the plasma generation chamber 4 by applying a high-frequency magnetic field generated by a microwave and a magnetic field from the plasma magnetic field generator 6.

【0020】真空チャンバ8内には筒状の基板ホルダ1
2が設けられいる。この筒状の基板ホルダ12は、真空
チャンバ8の壁面に対し垂直に設けられた軸(図示せ
ず)のまわりに回転自在に設けられている。基板ホルダ
12の周面には、複数の基板13が等しい間隔で装着さ
れている。なお、本実施例では、基板13として、ニッ
ケル(Ni)基板を用いており、基板ホルダ12の周面
に24個装着している。基板ホルダ12には、高周波電
源10が接続されている。
A cylindrical substrate holder 1 is provided in a vacuum chamber 8.
2 are provided. The cylindrical substrate holder 12 is rotatably provided around an axis (not shown) provided perpendicular to the wall surface of the vacuum chamber 8. A plurality of substrates 13 are mounted at equal intervals on the peripheral surface of the substrate holder 12. In this embodiment, a nickel (Ni) substrate is used as the substrate 13, and 24 pieces are mounted on the peripheral surface of the substrate holder 12. The high frequency power supply 10 is connected to the substrate holder 12.

【0021】基板ホルダ12の周囲には、金属製の筒状
のシールドカバー14が所定の距離隔てて設けられてい
る。このシールドカバー14は、接地電極に接続されて
いる。このシールドカバー14は、被膜を形成するとき
に、基板ホルダ12に印加されるRF電圧によって被膜
形成箇所以外の基板ホルダ12と真空チャンバ8との間
で放電が発生するのを防止するために設けられている。
基板ホルダ12とシールドカバー14との間の間隙は、
気体分子の平均自由行程以下の距離となるように配置さ
れている。気体分子の平均自由行程は、何らかの原因で
発生したイオン及び電子が電界により加速され、衝突せ
ずに移動できる平均距離と同じあるいはそれ以下の距離
である。従って、基板ホルダ12とシールドカバー14
との間隙を気体分子の平均自由行程以下にすることによ
り、イオン及び電子が気体分子と衝突する確率を小さく
し、連鎖的に電離が進行するのを防止している。
Around the substrate holder 12, a metal cylindrical shield cover 14 is provided at a predetermined distance. This shield cover 14 is connected to a ground electrode. The shield cover 14 is provided in order to prevent a discharge from being generated between the substrate holder 12 and the vacuum chamber 8 other than where the film is formed due to the RF voltage applied to the substrate holder 12 when the film is formed. Have been.
The gap between the substrate holder 12 and the shield cover 14 is
It is arranged so that the distance is less than the mean free path of the gas molecules. The mean free path of a gas molecule is equal to or less than the average distance that ions and electrons generated for some reason can be accelerated by an electric field and move without collision. Therefore, the substrate holder 12 and the shield cover 14
Is smaller than the mean free path of the gas molecules, thereby reducing the probability that ions and electrons collide with the gas molecules, thereby preventing chain ionization from proceeding.

【0022】基板ホルダ12とシールドカバー14との
間隙は、特に気体分子の平均自由行程の1/10以下の
距離にすることが好ましい。本実施例では、基板ホルダ
12とシールドカバー14との間隙を気体分子の平均自
由行程の1/10以下である約5mmとしている。
The gap between the substrate holder 12 and the shield cover 14 is preferably set to a distance of not more than 1/10 of the mean free path of gas molecules. In the present embodiment, the gap between the substrate holder 12 and the shield cover 14 is set to about 5 mm, which is 1/10 or less of the mean free path of gas molecules.

【0023】シールドカバー14には、開口部15が形
成されている。この開口部15を通って、プラズマ発生
室4から引き出されたプラズマが基板ホルダ12に装着
された基板13に放射されるようになっている。真空チ
ャンバ8内には、反応ガス導入管16が設けられてい
る。この反応ガス導入管16の先端は、開口部15の上
方に位置する。図2は、この反応ガス導入管16の先端
部分近傍を示す平面図である。図2を参照して、反応ガ
ス導入管16は、外部から真空チャンバ内にCH 4 ガス
を導入するガス導入部16aと、このガス導入部16a
と垂直方向に接続されたガス放出部16bとから構成さ
れている。ガス放出部16bは、基板ホルダ12の回転
方向Aに対して垂直方向に配置され、かつ開口部15の
上方の回転方向の上流側に位置するように設けられてい
る。ガス放出部16bには、下方に向けて約45度の方
向に複数の孔21が形成されている。本実施例では、8
個の孔21が形成されている。孔21の間隔は、中央か
ら両側に向かうに従い徐々に狭くなるように形成されて
いる。このような間隔で孔21を形成することにより、
ガス導入部16aから導入されたCH4 ガスがそれぞれ
の孔21からほぼ均等に放出される。
An opening 15 is formed in the shield cover 14.
Has been established. Through this opening 15, plasma is generated
Plasma extracted from chamber 4 is mounted on substrate holder 12
It is radiated to the substrate 13 that has been cut. Vacuum
A reaction gas introduction pipe 16 is provided in the chamber 8.
You. The tip of the reaction gas introduction pipe 16 is located above the opening 15.
Located at FIG. 2 shows the tip of the reaction gas introduction pipe 16.
It is a top view which shows a part vicinity. Referring to FIG.
The gas introduction pipe 16 is provided with CH Fourgas
Gas introducing section 16a for introducing gas, and the gas introducing section 16a
And a gas discharge portion 16b connected in the vertical direction.
Have been. The gas release unit 16b rotates the substrate holder 12.
It is arranged in a direction perpendicular to the direction A, and
It is provided so as to be located on the upstream side in the upper rotation direction.
You. The gas discharge part 16b has a downward direction of about 45 degrees.
A plurality of holes 21 are formed in the direction. In this embodiment, 8
Individual holes 21 are formed. Is the space between holes 21 central?
Is gradually narrowed toward both sides
I have. By forming the holes 21 at such intervals,
CH introduced from the gas introduction part 16aFourGas
Are almost uniformly discharged from the holes 21.

【0024】以下、図1に示す装置を用いて、ニッケル
基板上に硬質炭素被膜であるダイヤモンド状被膜を形成
する実施例について説明する。まず、基板ホルダ12の
周面に24個のNi基板13を等しい間隔で装着する。
次に、真空チャンバ8内を10-5〜10-7Torrに排
気し、基板ホルダ12を約10rpmの速度で回転させ
る。次に、ECRプラズマ発生装置の放電ガス導入管5
からArガスを5.7×10-4Torrで供給するとと
もに、マイクロ波供給手段1から2.45GHz、10
0Wのマイクロ波を供給して、プラズマ発生室4内に形
成されたArプラズマを基板13の表面に放射する。こ
れと同時に、基板13に発生する自己バイアスが−20
Vとなるように、高周波電源10から13.56MHz
のRF電圧を基板ホルダ12に印加する。反応ガス導入
管16からは、CH4 ガスを1.3×10-3Torrで
供給する。反応ガス導入管16から供給されたCH4
スは、プラズマの作用により分解され、炭素が反応性の
高いイオンまたは中性の活性状態となって、基板13の
表面に放射される。
An embodiment in which a diamond-like film as a hard carbon film is formed on a nickel substrate using the apparatus shown in FIG. 1 will be described below. First, 24 Ni substrates 13 are mounted on the peripheral surface of the substrate holder 12 at equal intervals.
Next, the inside of the vacuum chamber 8 is evacuated to 10 -5 to 10 -7 Torr, and the substrate holder 12 is rotated at a speed of about 10 rpm. Next, the discharge gas introduction pipe 5 of the ECR plasma generator is used.
Supply Ar gas at 5.7 × 10 -4 Torr and microwave supply means 1 at 2.45 GHz,
A microwave of 0 W is supplied to emit Ar plasma formed in the plasma generation chamber 4 to the surface of the substrate 13. At the same time, the self-bias generated in the substrate 13 becomes −20.
13.56 MHz from the high frequency power supply 10 so that V
Is applied to the substrate holder 12. CH 4 gas is supplied from the reaction gas introduction pipe 16 at 1.3 × 10 −3 Torr. The CH 4 gas supplied from the reaction gas introduction pipe 16 is decomposed by the action of the plasma, and the carbon is converted into highly reactive ions or a neutral active state, and is emitted to the surface of the substrate 13.

【0025】以上の工程をおよそ15分間行い、基板1
3の表面に膜厚1200Åのダイヤモンド状被膜を形成
した。図10は、このようにして基板上に形成したダイ
ヤモンド状被膜を示す断面図である。図10を参照し
て、基板13上にダイヤモンド状被膜21が形成されて
いる。
The above steps are performed for about 15 minutes, and the substrate 1
A diamond-like film having a thickness of 1200 ° was formed on the surface of Sample No. 3. FIG. 10 is a sectional view showing the diamond-like film formed on the substrate in this manner. Referring to FIG. 10, a diamond-like film 21 is formed on substrate 13.

【0026】図3は、上記の実施例(以下「実施例1」
という)における成膜時間と基板温度との関係を示す図
である。また、図3においては、比較として、基板ホル
ダを回転させない以外は実施例1と同様にしてダイヤモ
ンド状被膜を形成させた比較例1、及びシールドカバー
を設けていない装置で基板ホルダを回転させずダイヤモ
ンド状被膜を形成した比較例2のデータを示している。
図3に示されるように、成膜15分経過後において、実
施例1では基板温度が約45℃となっているのに対し、
比較例1では約60℃であり、比較例2では約150℃
となっている。比較例2において基板温度が非常に高く
なっているのは、被膜形成箇所以外の基板ホルダ12と
真空チャンバ8間で放電が発生したためと思われる。比
較例1では、比較例2より基板温度が低くなっており、
シールドカバーを設けることにより基板温度が低くなる
ことがわかる。実施例1と比較例1を比較すると、実施
例1の方が基板温度が低くなっている。実施例1では基
板ホルダを回転させているため、プラズマ放電によって
加熱される部分が順次移動し、基板温度の上昇が抑えら
れるためと考えられる。本発明に従えば、基板温度の上
昇を抑制することができるので、基板の耐熱性を考慮す
ることなく、基板の種類を選択することができる。
FIG. 3 shows the above embodiment (hereinafter referred to as "Embodiment 1").
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a film formation time and a substrate temperature in the following. Also, in FIG. 3, for comparison, Comparative Example 1 in which a diamond-like coating was formed in the same manner as in Example 1 except that the substrate holder was not rotated, and the apparatus without the shield cover was used without rotating the substrate holder. 9 shows data of Comparative Example 2 in which a diamond-like film was formed.
As shown in FIG. 3, the substrate temperature was about 45 ° C. in Example 1 after 15 minutes of film formation,
The temperature is about 60 ° C. in Comparative Example 1, and about 150 ° C. in Comparative Example 2.
It has become. The reason why the substrate temperature was extremely high in Comparative Example 2 is considered to be that discharge occurred between the substrate holder 12 and the vacuum chamber 8 except for the portion where the film was formed. In Comparative Example 1, the substrate temperature was lower than in Comparative Example 2,
It can be seen that the provision of the shield cover lowers the substrate temperature. Comparing Example 1 with Comparative Example 1, Example 1 has a lower substrate temperature. In the first embodiment, since the substrate holder is rotated, the portion heated by the plasma discharge moves sequentially, and it is considered that the increase in the substrate temperature is suppressed. According to the present invention, an increase in the substrate temperature can be suppressed, so that the type of the substrate can be selected without considering the heat resistance of the substrate.

【0027】以下、基板上に中間層を形成し、この中間
層上に硬質炭素被膜であるダイヤモンド状被膜を形成す
る実施例について説明する。図11は、基板上に中間層
を形成し、この中間層上に硬質炭素被膜を形成した実施
例の断面図を示している。図11を参照して、基板13
上には、中間層22が形成されており、この中間層22
上に硬質炭素被膜21が形成されている。
Hereinafter, an embodiment in which an intermediate layer is formed on a substrate and a diamond-like coating which is a hard carbon coating is formed on the intermediate layer will be described. FIG. 11 is a sectional view of an embodiment in which an intermediate layer is formed on a substrate and a hard carbon film is formed on the intermediate layer. Referring to FIG.
An intermediate layer 22 is formed on the intermediate layer 22.
A hard carbon film 21 is formed thereon.

【0028】図4は、本発明の第1の局面及び第2の局
面に従う実施例の硬質炭素被膜形成装置を示す概略断面
図である。図4を参照して、真空チャンバ8内に設けら
れた基板ホルダ12の周囲には、シールドカバー44が
設けられている。このシールドカバー44には、第1開
口部45と第2開口部43が形成されている。本実施例
では、第1開口部45と第2開口部43はほぼ反対側の
位置に形成されている。シールドカバー44は接地電極
に接続されている。第1開口部45は、図1に示す開口
部15と同様にして形成されており、図1に示す装置と
同様に、第1開口部45の上方に反応ガス導入管16の
先端が位置している。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an apparatus for forming a hard carbon film of an embodiment according to the first and second aspects of the present invention. Referring to FIG. 4, a shield cover 44 is provided around substrate holder 12 provided in vacuum chamber 8. The shield cover 44 has a first opening 45 and a second opening 43. In this embodiment, the first opening 45 and the second opening 43 are formed at substantially opposite positions. The shield cover 44 is connected to a ground electrode. The first opening 45 is formed in the same manner as the opening 15 shown in FIG. 1, and the tip of the reaction gas introduction pipe 16 is located above the first opening 45 similarly to the apparatus shown in FIG. 1. ing.

【0029】第2開口部43の下方には、中間層を構成
する材料原子を電子ビームにより蒸発させて基板13に
向けて放射するための蒸発源41が設けられている。ま
た蒸発源41の近傍には、蒸発源41から蒸発した材料
原子にエネルギーを付与するため、不活性ガスのイオン
を放射するイオンガン42が設けられている。本実施例
では、不活性ガスとしてArガスを用いている。本実施
例においては、蒸発源41及びイオンガン42により、
中間層形成手段が構成されている。蒸発源41及びイオ
ンガン42により第2開口部43を介して、基板13上
に中間層を構成する材料原子が放射される。
Below the second opening 43, there is provided an evaporation source 41 for evaporating the material atoms constituting the intermediate layer by an electron beam and radiating it toward the substrate 13. In the vicinity of the evaporation source 41, an ion gun 42 for emitting ions of an inert gas is provided in order to apply energy to material atoms evaporated from the evaporation source 41. In this embodiment, Ar gas is used as the inert gas. In this embodiment, the evaporation source 41 and the ion gun 42
An intermediate layer forming means is configured. Material atoms constituting the intermediate layer are emitted onto the substrate 13 through the second opening 43 by the evaporation source 41 and the ion gun 42.

【0030】その他の構成は、図1に示す実施例と同様
であるので、同一の参照番号を付して説明を省略する。
Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG. 1, and therefore, the same reference numerals are given and the description is omitted.

【0031】以下、中間層として単一の元素から中間層
を形成し、その中間層の上にダイヤモンド状被膜を形成
する実施例について説明する。まず、実施例1と同様に
して、基板ホルダ12の周面に24個のNi基板13を
等間隔で装着する。真空チャンバ8内を10-5〜10-7
Torrに排気して、基板ホルダ12を約10rpmの
速度で回転させる。次に、イオンガン42にArガスを
供給して、Arイオンを取り出し、これを基板13の表
面に放射する。このときのArイオンの加速電圧は40
0eV、イオン電流密度は0.3mA/cm2 に設定し
た。このArイオンの放射と同時に、蒸発源41を駆動
し、Ru原子を蒸発させて基板12の表面に放射する。
このときのRuの蒸発速度は、基板13上での成膜速度
に換算して420Å/分になるよう設定した。以上の工
程を約5分間行い、基板13の表面に膜厚200ÅのR
uからなる中間層を形成した。
An embodiment in which an intermediate layer is formed from a single element as the intermediate layer and a diamond-like coating is formed on the intermediate layer will be described below. First, as in the first embodiment, 24 Ni substrates 13 are mounted on the peripheral surface of the substrate holder 12 at equal intervals. 10 -5 to 10 -7 in the vacuum chamber 8
After exhausting to Torr, the substrate holder 12 is rotated at a speed of about 10 rpm. Next, an Ar gas is supplied to the ion gun 42 to extract Ar ions, which are emitted to the surface of the substrate 13. At this time, the acceleration voltage of Ar ions is 40
0 eV and the ion current density were set to 0.3 mA / cm 2 . Simultaneously with the emission of the Ar ions, the evaporation source 41 is driven to evaporate Ru atoms and emit them to the surface of the substrate 12.
At this time, the evaporation rate of Ru was set to be 420 ° / min in terms of the deposition rate on the substrate 13. The above process is performed for about 5 minutes, and the surface of
An intermediate layer made of u was formed.

【0032】次に、蒸発源41及びイオンガン42から
のRu原子及びArイオンの放射を止めた後、ECRプ
ラズマ発生装置の放電ガス導入管5からArガスを5.
7×10-4Torrで供給するとともに、マイクロ波供
給手段1から2.45GHz、100Wのマイクロ波を
供給して、プラズマ発生室4内に形成されたArプラズ
マを基板13の表面に放射する。これと同時に、基板1
3に発生する自己バイアスが−20Vとなるように、高
周波電源10から13.56MHzのRF電圧を基板ホ
ルダ12に印加し、反応ガス導入管16からCH4 ガス
を1.3×10 -3Torrで供給する。以上の工程を約
15分間行い、基板13上に形成した中間層の上に膜厚
1200Åのダイヤモンド状被膜を形成した。
Next, from the evaporation source 41 and the ion gun 42,
After stopping the emission of Ru atoms and Ar ions,
4. Ar gas is supplied from discharge gas introduction pipe 5 of the plasma generator.
7 × 10-FourTorr and microwave
2.45 GHz, 100 W microwave from the feeding means 1
To supply the Ar plasma formed in the plasma generation chamber 4.
The light is emitted to the surface of the substrate 13. At the same time, the substrate 1
3 so that the self-bias generated at 3 becomes -20V.
RF power of 13.56 MHz from the
To the reaction gas inlet tube 16Fourgas
Is 1.3 × 10 -3Supplied in Torr. About the above process
15 minutes, and the film thickness is formed on the intermediate layer formed on the substrate 13.
A 1200 ° diamond-like coating was formed.

【0033】以上の2つの工程の結果、図11に示すよ
うな、基板13の表面にRuからなる中間層22を形成
し、この中間層22上にダイヤモンド状被膜21を形成
した積層薄膜が得られた。このような中間層22の形成
により、ダイヤモンド状被膜21中の応力を緩和させる
ことができ、基板13とダイヤモンド被膜21の密着性
を高めることができる。中間層22の存在により、基板
13とダイヤモンド状被膜21との熱膨張係数の差によ
り生じていた熱応力を緩和させることができるため、ダ
イヤモンド状被膜21中の応力を緩和させることができ
るものと考えられる。
As a result of the above two steps, as shown in FIG. 11, an intermediate layer 22 made of Ru is formed on the surface of the substrate 13, and a laminated thin film in which the diamond-like film 21 is formed on the intermediate layer 22 is obtained. Was done. By forming such an intermediate layer 22, the stress in the diamond-like coating 21 can be reduced, and the adhesion between the substrate 13 and the diamond coating 21 can be improved. The presence of the intermediate layer 22 can relieve the thermal stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate 13 and the diamond-like coating 21, so that the stress in the diamond-like coating 21 can be reduced. Conceivable.

【0034】以下、中間層として、材料原子と炭素の混
合層を形成し、この中間層上にダイヤモンド状被膜を形
成する実施例について説明する。この実施例でも、図4
に示す装置と同様の装置を用いる。
An embodiment in which a mixed layer of material atoms and carbon is formed as an intermediate layer and a diamond-like coating is formed on the intermediate layer will be described below. In this embodiment, FIG.
A device similar to the device shown in (1) is used.

【0035】まず、上記実施例1と同様にして、基板ホ
ルダ12の周面に24個のNi基板13を等しい間隔で
装着する。真空チャンバ8内を10-5〜10-7Torr
に排気して、基板ホルダ12を約10rpmの速度で回
転させる。
First, as in the first embodiment, 24 Ni substrates 13 are mounted on the peripheral surface of the substrate holder 12 at equal intervals. 10 -5 to 10 -7 Torr in the vacuum chamber 8
And the substrate holder 12 is rotated at a speed of about 10 rpm.

【0036】次に、ECRプラズマ発生装置の放電ガス
導入管5からArガスを5.7×10-4Torrで供給
するとともに、マイクロ波供給手段1から2.45GH
z、100Wのマイクロ波を供給して、プラズマ発生室
4内に形成されたArプラズマを基板13の表面に放射
する。これと同時に、基板13に発生する自己バイアス
が−20Vとなるように、高周波電源10から13.5
6MHzのRF電圧を基板ホルダ12に印加し、反応ガ
ス導入管16からCH4 ガスを供給する。このときのC
4 ガスの供給量を、図5に示すように、時間経過とと
もに漸次増加させ、5分経過時に100sccm、すな
わち1.3×10-3Torrとなるように設定する。
Next, while supplying Ar gas at 5.7 × 10 -4 Torr from the discharge gas introducing pipe 5 of the ECR plasma generator, the microwave supply means 1 supplies 2.45 GHz.
A microwave of z, 100 W is supplied to radiate the Ar plasma formed in the plasma generation chamber 4 to the surface of the substrate 13. At the same time, the high frequency power supply 10 supplies 13.5 V so that the self-bias generated in the substrate 13 becomes -20V.
An RF voltage of 6 MHz is applied to the substrate holder 12 and CH 4 gas is supplied from the reaction gas introduction pipe 16. C at this time
As shown in FIG. 5, the supply amount of the H 4 gas is gradually increased with the passage of time, and is set to 100 sccm, that is, 1.3 × 10 −3 Torr after 5 minutes.

【0037】上記ECRプラズマ発生装置よる被膜形成
処理と同時に、基板13の表面にイオンガン42からA
rイオンを放射するとともに、蒸発源41からRu原子
を放射する。このときのArイオンの加速電圧を400
eV、イオン電流密度を0.3mA/cm2 に設定す
る。またRuの蒸発速度は、図6に示すように、基板1
3上での成膜速度に換算して420Å/分から時間経過
につれて漸次減少させ、5分経過後に0Å/分になるよ
うに設定する。Ruの蒸発速度が0Å/分になった時
点、すなわち5分経過後に、イオンガン42からのAr
イオンの放射を止める。
At the same time as the film forming process by the ECR plasma generator, the ion gun 42
While emitting r ions, the evaporation source 41 emits Ru atoms. At this time, the acceleration voltage of Ar ions is set to 400
eV and ion current density are set to 0.3 mA / cm 2 . Further, as shown in FIG.
The film forming speed is gradually reduced from 420 ° / min. As the time elapses, and is set to 0 ° / min. After 5 minutes. When the evaporation rate of Ru reaches 0 ° / min, that is, after 5 minutes, Ar from the ion gun 42
Stop emitting ions.

【0038】以上のように、第1開口部45におけるプ
ラズマCVD法による炭素被膜形成と、第2開口部43
におけるRuの蒸着を同時に行うことにより、中間層と
してRuとCが混合した中間層が形成される。本実施例
では、以上の工程を約5分間行うことにより、基板13
の表面に合計膜厚200ÅのRuとCの混合層を形成し
た。図5及び図6に示すように、時間経過とともに、R
uの蒸着量を少なくし、炭素被膜形成量を多くしてい
る。従って、この中間層では、基板13の表面から離れ
るに従いRuの含有量が漸次減少し、Cの含有量が漸次
増加する傾斜構造となっている。
As described above, the formation of the carbon film by the plasma CVD method in the first opening 45 and the formation of the second opening 43
Is performed at the same time, an intermediate layer in which Ru and C are mixed is formed as an intermediate layer. In this embodiment, by performing the above steps for about 5 minutes, the substrate 13
A mixed layer of Ru and C having a total film thickness of 200 ° was formed on the surface of. As shown in FIGS. 5 and 6, over time, R
The amount of deposited u is reduced and the amount of carbon film formed is increased. Therefore, the intermediate layer has a gradient structure in which the Ru content gradually decreases and the C content gradually increases as the distance from the surface of the substrate 13 increases.

【0039】次に、このように形成した中間層の上に、
ダイヤモンド状被膜を形成した。反応ガス導入管16か
ら供給するCH4 ガスの供給分圧を1.3×10-3To
rrと一定にし、上記工程におけるECRプラズマ発生
装置による被膜形成処理を引き続き行う。この工程を約
15分間行い、基板13の中間層の上に膜厚1200Å
のダイヤモンド状被膜を形成した。
Next, on the intermediate layer thus formed,
A diamond-like coating was formed. The supply partial pressure of the CH 4 gas supplied from the reaction gas introduction pipe 16 is set to 1.3 × 10 −3 To.
rr is kept constant, and the film formation processing by the ECR plasma generator in the above process is continuously performed. This step is performed for about 15 minutes, and a film thickness of 1200
Was formed.

【0040】以上の結果、基板上に、傾斜構造を有する
RuとCからなる中間層とダイヤモンド状被膜が積層さ
れた積層被膜が形成された。このような傾斜構造を有す
る中間層とすることにより、上記単一の元素の中間層よ
りも、基板とダイヤモンド状被膜の密着性を高めること
ができる。
As a result, a laminated film was formed on the substrate in which an intermediate layer of Ru and C having a graded structure and a diamond-like film were laminated. With the intermediate layer having such a tilted structure, the adhesion between the substrate and the diamond-like coating can be enhanced as compared with the intermediate layer of the single element.

【0041】以下、上記実施例の装置を用いて形成した
ダイヤモンド状被膜の密着性の評価試験を行った。サン
プルとしてはNi基板上に直接ダイヤモンド状被膜を形
成したサンプル(実施例1)、Ni基板上にRuからな
る中間層を形成し、この中間層の上にダイヤモンド状被
膜を形成したサンプル(実施例2)、Ni基板上にRu
とCの混合層からなる中間層を形成し、この中間層上に
ダイヤモンド状被膜を形成したサンプル(実施例3)、
蒸発源としてSiの蒸発源を用い、Ni基板上にSiか
らなる中間層を形成し、この中間層上にダイヤモンド状
被膜を形成したサンプル(実施例4)を用いた。密着性
の評価は、ビッカース圧子を用いた一定荷重(荷重=1
kg)の押し込み試験により行った。サンプル数を50
個とし、Ni基板上のダイヤモンド状被膜に剥離が発生
した個数を数えて評価した。表1は、この結果を示す。
Hereinafter, an evaluation test of the adhesion of the diamond-like film formed by using the apparatus of the above embodiment was performed. As a sample, a sample in which a diamond-like film was directly formed on a Ni substrate (Example 1), a sample in which an intermediate layer made of Ru was formed on a Ni substrate, and a diamond-like film was formed on this intermediate layer (Example 1) 2) Ru on Ni substrate
A sample in which an intermediate layer composed of a mixed layer of C and C was formed, and a diamond-like coating was formed on the intermediate layer (Example 3),
A sample (Example 4) was used in which an Si evaporation source was used as an evaporation source, an intermediate layer made of Si was formed on a Ni substrate, and a diamond-like coating was formed on the intermediate layer. The adhesion was evaluated using a constant load (load = 1) using a Vickers indenter.
kg). 50 samples
The number was evaluated by counting the number of detached diamond-like films on the Ni substrate. Table 1 shows the results.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】表1から明らかなように、中間層を設けた
実施例2、3及び4は、中間層を設けていない実施例1
よりも剥離発生個数が少なくなっている。従って、中間
層を設けることによりダイヤモンド状被膜の密着性が向
上することがわかる。特に、実施例3から明らかなよう
に、RuとCからなる傾斜構造を有する中間層を形成す
ることにより、ダイヤモンド状被膜の密着性が飛躍的に
向上することがわかる。
As is clear from Table 1, Examples 2, 3 and 4 in which the intermediate layer was provided were Examples 1 to 3 in which the intermediate layer was not provided.
The number of occurrences of peeling is smaller than that. Therefore, it is understood that the adhesion of the diamond-like coating is improved by providing the intermediate layer. In particular, as is apparent from Example 3, it can be seen that the adhesion of the diamond-like coating is dramatically improved by forming the intermediate layer having the inclined structure composed of Ru and C.

【0044】また実施例2と実施例4の比較から明らか
なように、Ni基板に対しては、SiよりもRuの方が
中間層を構成する材料原子として優れていることがわか
る。
As is clear from the comparison between Example 2 and Example 4, it is understood that Ru is superior to Si as a material atom constituting the intermediate layer with respect to the Ni substrate.

【0045】図7は、本発明の第1の局面及び第3の局
面に従う実施例の硬質炭素被膜形成装置を示す概略断面
図である。図7を参照して、真空チャンバ8内に設けら
れた基板ホルダ12の周囲には、シールドカバー44が
設けられている。このシールドカバー44には、第1開
口部45と第2開口部43が形成されている。本実施例
では、第1開口部45と第2開口部43はほぼ反対側の
位置に形成されている。シールドカバー44は接地電極
に接続されている。第1開口部45は、図1に示す開口
部15と同様にして形成されており、図1に示す装置と
同様に、第1開口部45の上方に反応ガス導入管16の
先端が位置している。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing an apparatus for forming a hard carbon film of an embodiment according to the first and third aspects of the present invention. Referring to FIG. 7, a shield cover 44 is provided around substrate holder 12 provided in vacuum chamber 8. The shield cover 44 has a first opening 45 and a second opening 43. In this embodiment, the first opening 45 and the second opening 43 are formed at substantially opposite positions. The shield cover 44 is connected to a ground electrode. The first opening 45 is formed in the same manner as the opening 15 shown in FIG. 1, and the tip of the reaction gas introduction pipe 16 is located above the first opening 45 similarly to the apparatus shown in FIG. 1. ing.

【0046】第2開口部43の下方には、中間層を構成
する材料原子からなるターゲット46が設けられてい
る。またターゲット46の近傍には、ターゲット46を
スパッタするため、不活性ガスのイオンをターゲット4
6に放射するイオンガン47が設けられている。本実施
例では、不活性ガスとしてArガスを用いている。本実
施例においては、ターゲット46及びイオンガン47に
より、中間層形成手段が構成されている。本実施例で
は、基板として薄膜ヘッド48が基板ホルダ12に装着
されている。ターゲット46及びイオンガン47により
第2開口部43を介して、薄膜ヘッド48上に中間層を
構成する材料原子が放射される。
Below the second opening 43, a target 46 made of material atoms constituting the intermediate layer is provided. In the vicinity of the target 46, ions of an inert gas are sputtered on the target 4 to sputter the target 46.
6 is provided with an ion gun 47 for emitting radiation. In this embodiment, Ar gas is used as the inert gas. In the present embodiment, the target 46 and the ion gun 47 constitute an intermediate layer forming unit. In this embodiment, a thin film head 48 is mounted on the substrate holder 12 as a substrate. The target 46 and the ion gun 47 emit the material atoms constituting the intermediate layer onto the thin film head 48 through the second opening 43.

【0047】また、イオンガン47からのイオンはター
ゲット46のみならず薄膜ヘッド48にも照射される。
The ions from the ion gun 47 irradiate not only the target 46 but also the thin film head 48.

【0048】その他の構成は、図1に示す実施例と同様
であるので、同一の参照番号を付して説明を省略する。
The other structure is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, and therefore, the same reference numerals are given and the description is omitted.

【0049】以下、中間層として単一の元素から中間層
を形成し、その中間層の上にダイヤモンド状被膜を形成
する実施例について説明する。まず、実施例1と同様に
して、基板ホルダ12の周面に24個の薄膜ヘッド48
を等間隔で装着する。真空チャンバ8内を10-5〜10
-7Torrに排気して、基板ホルダ12を約10rpm
の速度で回転させる。次に、イオンガン47にArガス
を供給して、Arイオンを取り出し、これをSiからな
るターゲット46の表面に放射する。このときのArイ
オンの加速電圧は900eV、イオン電流密度は0.3
mA/cm2 に設定した。以上の工程を約2分間行い、
薄膜ヘッド48の表面に膜厚60ÅのSiからなる中間
層を形成した。
An embodiment in which an intermediate layer is formed from a single element as the intermediate layer and a diamond-like coating is formed on the intermediate layer will be described below. First, 24 thin film heads 48 are provided on the peripheral surface of the substrate holder 12 in the same manner as in the first embodiment.
Are installed at equal intervals. 10 -5 to 10 in the vacuum chamber 8
-7 Torr and evacuate the substrate holder 12 to about 10 rpm.
Rotate at speed. Next, Ar gas is supplied to the ion gun 47 to take out Ar ions and emit them to the surface of the target 46 made of Si. At this time, the acceleration voltage of Ar ions was 900 eV, and the ion current density was 0.3
mA / cm 2 was set. Perform the above steps for about 2 minutes,
On the surface of the thin film head 48, an intermediate layer made of Si having a thickness of 60 ° was formed.

【0050】次に、イオンガン47からのArイオンの
放射を止めた後、ECRプラズマ発生装置の放電ガス導
入管5からArガスを5.7×10-4Torrで供給す
るとともに、マイクロ波供給手段1から2.45GH
z、100Wのマイクロ波を供給して、プラズマ発生室
4内に形成されたArプラズマを薄膜ヘッド48の表面
に放射する。これと同時に、薄膜ヘッド48に発生する
自己バイアスが−20Vとなるように、高周波電源10
から13.56MHzのRF電圧を基板ホルダ12に印
加し、反応ガス導入管16からCH4 ガスを1.3×1
-3Torrで供給する。以上の工程を約2.5分間行
い、薄膜ヘッド48上に形成した中間層の上に膜厚20
0Åのダイヤモンド状被膜を形成した。
Next, after the emission of Ar ions from the ion gun 47 is stopped, Ar gas is supplied at 5.7 × 10 -4 Torr from the discharge gas introduction pipe 5 of the ECR plasma generator, and microwave supply means is provided. 1 to 2.45GH
A microwave of z, 100 W is supplied to radiate the Ar plasma formed in the plasma generation chamber 4 to the surface of the thin film head 48. At the same time, the high frequency power supply 10 is set so that the self-bias generated in the thin film head 48 becomes -20V.
13.56 MHz RF voltage is applied to the substrate holder 12, and CH 4 gas is supplied from the reaction gas introduction pipe 16 to 1.3 × 1.
Supply at 0 -3 Torr. The above process is performed for about 2.5 minutes, and a film thickness of 20 is formed on the intermediate layer formed on the thin film head 48.
A diamond-like coating of 0 ° was formed.

【0051】以上の2つの工程の結果、薄膜ヘッド48
の表面にSiからなる中間層を形成し、この中間層上に
ダイヤモンド状被膜を形成した積層薄膜が得られた。こ
のような中間層の形成により、ダイヤモンド状被膜中の
応力を緩和させることができ、基板とダイヤモンド被膜
の密着性を高めることができる。中間層の存在により、
基板とダイヤモンド状被膜との熱膨張係数の差により生
じていた熱応力を緩和させることができるため、ダイヤ
モンド状被膜中の応力を緩和させることができるものと
考えられる。また、中間層形成の際、Arイオンがター
ゲットのみならず薄膜ヘッドにも照射されるため、より
密着性の高い中間層が形成される。
As a result of the above two steps, the thin film head 48
An intermediate layer made of Si was formed on the surface of the substrate, and a laminated thin film having a diamond-like film formed on the intermediate layer was obtained. By forming such an intermediate layer, the stress in the diamond-like coating can be reduced, and the adhesion between the substrate and the diamond coating can be improved. Due to the presence of the intermediate layer,
It is considered that the thermal stress generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the diamond-like coating can be reduced, so that the stress in the diamond-like coating can be reduced. In forming the intermediate layer, not only the target but also the thin film head are irradiated with Ar ions, so that an intermediate layer having higher adhesion is formed.

【0052】以下、中間層として、材料原子と炭素の混
合層を形成し、この中間層上にダイヤモンド状被膜を形
成する実施例について説明する。この実施例でも、図7
に示す装置と同様の装置を用いる。
An embodiment in which a mixed layer of material atoms and carbon is formed as an intermediate layer and a diamond-like coating is formed on the intermediate layer will be described below. In this embodiment, FIG.
A device similar to the device shown in (1) is used.

【0053】まず、基板ホルダ12の周面に24個の薄
膜ヘッド48を等しい間隔で装着する。真空チャンバ8
内を10-5〜10-7Torrに排気して、基板ホルダ1
2を約10rpmの速度で回転させる。
First, 24 thin film heads 48 are mounted on the peripheral surface of the substrate holder 12 at equal intervals. Vacuum chamber 8
The inside is evacuated to 10 -5 to 10 -7 Torr, and the substrate holder 1 is evacuated.
2 is rotated at a speed of about 10 rpm.

【0054】次に、ECRプラズマ発生装置の放電ガス
導入管5からArガスを5.7×10-4Torrで供給
するとともに、マイクロ波供給手段1から2.45GH
z、100Wのマイクロ波を供給して、プラズマ発生室
4内に形成されたArプラズマを薄膜ヘッド48の表面
に放射する。これと同時に、薄膜ヘッド48に発生する
自己バイアスが−20Vとなるように、高周波電源10
から13.56MHzのRF電圧を基板ホルダ12に印
加し、反応ガス導入管16からCH4 ガスを供給する。
このときのCH4 ガスの供給量を、図8に示すように、
時間経過とともに漸次増加させ、3分経過時に100s
ccm、すなわち1.3×10-3Torrとなるように
設定する。
Next, Ar gas is supplied at 5.7 × 10 -4 Torr from the discharge gas inlet pipe 5 of the ECR plasma generator, and 2.45 GH is supplied from the microwave supply means 1.
A microwave of z, 100 W is supplied to radiate the Ar plasma formed in the plasma generation chamber 4 to the surface of the thin film head 48. At the same time, the high frequency power supply 10 is set so that the self-bias generated in the thin film head 48 becomes -20V.
13.56 MHz RF voltage is applied to the substrate holder 12, and CH 4 gas is supplied from the reaction gas introduction pipe 16.
At this time, the supply amount of CH 4 gas was changed as shown in FIG.
Gradually increase with time, 100s after 3 minutes
ccm, that is, 1.3 × 10 −3 Torr.

【0055】上記ECRプラズマ発生装置よる被膜形成
処理と同時に、ターゲット46の表面にイオンガン47
からArイオンを放射する。このときのArイオンの加
速電圧を900eV、イオン電流密度を0.3mA/c
2 に設定する。またイオン電流密度を、図9に示すよ
うに、時間経過につれて漸次減少させ、3分経過後に0
mA/cm2 になるように設定する。
At the same time as the film formation processing by the ECR plasma generator, the ion gun 47
Emits Ar ions. At this time, the acceleration voltage of the Ar ions was 900 eV, and the ion current density was 0.3 mA / c.
It is set to m 2. Further, as shown in FIG. 9, the ion current density is gradually decreased with time,
Set to be mA / cm 2 .

【0056】以上のように、第1開口部45におけるプ
ラズマCVD法による炭素被膜形成と、第2開口部43
におけるSiのスパッタリングを同時に行うことによ
り、中間層としてSiとCが混合した中間層が形成され
る。本実施例では、以上の工程を約3分間行うことによ
り、薄膜ヘッド48の表面に合計膜厚60ÅのSiとC
の混合層を形成した。図8及び図9に示すように、時間
経過とともに、Siの量を少なくし、炭素被膜形成量を
多くしている。従って、この中間層では、薄膜ヘッド4
8の表面から離れるに従いSiの含有量が漸次減少し、
Cの含有量が漸次増加する傾斜構造となっている。
As described above, the formation of the carbon film in the first opening 45 by the plasma CVD method and the formation of the second opening 43
Is performed simultaneously, thereby forming an intermediate layer in which Si and C are mixed as an intermediate layer. In this embodiment, by performing the above steps for about 3 minutes, the total thickness of Si and C
Was formed. As shown in FIGS. 8 and 9, the amount of Si is reduced and the amount of carbon film formed is increased with time. Therefore, in this intermediate layer, the thin film head 4
8, the Si content gradually decreases as the distance from the surface increases,
It has a gradient structure in which the content of C gradually increases.

【0057】次に、このように形成した中間層の上に、
ダイヤモンド状被膜を形成した。反応ガス導入管16か
ら供給するCH4 ガスの供給分圧を1.3×10-3To
rrと一定にし、上記工程におけるECRプラズマ発生
装置による被膜形成処理を引き続き行う。この工程を約
2.5分間行い、薄膜ヘッド48の中間層の上に膜厚2
00Åのダイヤモンド状被膜を形成した。
Next, on the intermediate layer thus formed,
A diamond-like coating was formed. The supply partial pressure of the CH 4 gas supplied from the reaction gas introduction pipe 16 is set to 1.3 × 10 −3 To.
rr is kept constant, and the film formation processing by the ECR plasma generator in the above process is continuously performed. This process is performed for about 2.5 minutes, and a film thickness of 2 is formed on the intermediate layer of the thin film head 48.
A diamond-like coating of 00 ° was formed.

【0058】以上の結果、基板上に、傾斜構造を有する
SiとCからなる中間層とダイヤモンド状被膜が積層さ
れた積層被膜が形成された。このような傾斜構造を有す
る中間層とすることにより、上記単一の元素の中間層よ
りも、基板とダイヤモンド状被膜の密着性を高めること
ができる。
As a result, a laminated film was formed on the substrate by laminating an intermediate layer made of Si and C having a graded structure and a diamond-like film. With the intermediate layer having such a tilted structure, the adhesion between the substrate and the diamond-like coating can be enhanced as compared with the intermediate layer of the single element.

【0059】上記実施例では、プラズマ発生手段として
ECRプラズマ発生装置を例にして説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば高周波プラズ
マCVD装置、DCプラズマCVD装置などその他のプ
ラズマCVD装置を用いることができる。
In the above embodiment, an ECR plasma generator has been described as an example of the plasma generating means. However, the present invention is not limited to this. For example, other plasmas such as a high-frequency plasma CVD apparatus and a DC plasma CVD apparatus may be used. A CVD device can be used.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明の装置では、真空チャンバ内に筒
状の基板ホルダが設けられており、この基板ホルダに多
数の基板を装着することができる。従って、1回の真空
排気で処理できる基板の個数を増大させることが可能と
なる。
According to the apparatus of the present invention, a cylindrical substrate holder is provided in a vacuum chamber, and a large number of substrates can be mounted on the substrate holder. Therefore, the number of substrates that can be processed by one evacuation can be increased.

【0061】また基板ホルダの周りにはシールドカバー
が設けられているので、被膜形成箇所以外の基板近傍で
の放電の発生を防止することができる。従って、基板を
低温に維持したまま成膜を行うことが可能となり、基板
の耐熱性を考慮する必要がなくなる。
Further, since the shield cover is provided around the substrate holder, it is possible to prevent discharge from occurring in the vicinity of the substrate other than where the film is formed. Therefore, it is possible to form a film while maintaining the substrate at a low temperature, and it is not necessary to consider the heat resistance of the substrate.

【0062】また、本発明に従う第1の局面の装置で
は、さらに中間層形成手段が設けられている。このた
め、1回の真空排気の工程で、基板上に中間層を形成さ
せることができる。
In the apparatus according to the first aspect of the present invention, an intermediate layer forming means is further provided. Therefore, the intermediate layer can be formed on the substrate in one evacuation step.

【0063】また、プラズマ発生手段による薄膜形成工
程と中間層形成手段による薄膜形成工程を交互に行い、
それぞれの薄膜形成条件を変化させることにより、中間
層の材料組成比を変化させることができる。従って、中
間層として傾斜構造を有した中間層を形成することがで
き、基板と硬質炭素被膜との間の密着性をより一層向上
させることも可能となる。
Further, the thin film forming step by the plasma generating means and the thin film forming step by the intermediate layer forming means are alternately performed,
By changing the conditions for forming each thin film, the material composition ratio of the intermediate layer can be changed. Therefore, an intermediate layer having an inclined structure can be formed as the intermediate layer, and the adhesion between the substrate and the hard carbon coating can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に従う一実施例の硬質炭素被膜形成装置
を示す概略断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an apparatus for forming a hard carbon film according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施例における反応ガス導入管の先
端部分近傍を示す平面図。
FIG. 2 is a plan view showing the vicinity of a tip portion of a reaction gas introduction pipe in the embodiment shown in FIG.

【図3】本発明に従う実施例における成膜時間と基板温
度との関係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a film forming time and a substrate temperature in an example according to the present invention.

【図4】本発明の第2の局面に従う実施例の硬質炭素被
膜形成装置を示す概略断面図。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an apparatus for forming a hard carbon film according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の局面に従う実施例の装置を用い
て傾斜構造を有する中間層を形成する際の成膜時間とC
4 流量との関係を示す図。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the film formation time and C when forming an intermediate layer having an inclined structure using the apparatus of the embodiment according to the second aspect of the present invention.
Diagram showing the relationship between the H 4 flow rate.

【図6】本発明の第2の局面に従う実施例の装置を用い
て傾斜構造を有する中間層を形成する場合の成膜時間と
蒸発速度との関係を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a film forming time and an evaporation rate when an intermediate layer having an inclined structure is formed using the apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の局面に従う実施例の硬質炭素被
膜形成装置を示す概略断面図。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an apparatus for forming a hard carbon film of an example according to a third aspect of the present invention.

【図8】本発明の第3の局面に従う実施例の装置を用い
て傾斜構造を有する中間層を形成する際の成膜時間とC
4 流量との関係を示す図。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the film formation time and C when forming an intermediate layer having an inclined structure using the apparatus of the embodiment according to the third aspect of the present invention.
Diagram showing the relationship between the H 4 flow rate.

【図9】本発明の第3の局面に従う実施例の装置を用い
て傾斜構造を有する中間層を形成する場合の成膜時間と
イオン電流密度との関係を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a film formation time and an ion current density when an intermediate layer having an inclined structure is formed using the apparatus according to the embodiment according to the third aspect of the present invention.

【図10】基板上に直接ダイヤモンド状被膜を形成する
実施例の断面図。
FIG. 10 is a sectional view of an embodiment in which a diamond-like coating is formed directly on a substrate.

【図11】基板上に中間層を形成し、その上にダイヤモ
ンド状被膜を形成する実施例の断面図。
FIG. 11 is a sectional view of an embodiment in which an intermediate layer is formed on a substrate and a diamond-like film is formed thereon.

【図12】従来の硬質炭素被膜形成装置を示す概略断面
図。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a conventional hard carbon film forming apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マイクロ波供給手段 2…導波管 3…マイクロ波導入窓 4…プラズマ発生室 5…放電ガス導入管 6…磁界発生手段 8…真空チャンバ 10…高周波電源 12…基板ホルダ 13…基板 14…シールドカバー 15…開口部 16…反応ガス導入管 41…蒸発源 42…イオンガン 43…第2開口部 44…シールドカバー 45…第1開口部 46…ターゲット 47…イオンガン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microwave supply means 2 ... Waveguide 3 ... Microwave introduction window 4 ... Plasma generation chamber 5 ... Discharge gas introduction pipe 6 ... Magnetic field generation means 8 ... Vacuum chamber 10 ... High frequency power supply 12 ... Substrate holder 13 ... Substrate 14 ... Shield cover 15 ... Opening 16 ... Reaction gas introduction pipe 41 ... Evaporation source 42 ... Ion gun 43 ... Second opening 44 ... Shield cover 45 ... First opening 46 ... Target 47 ... Ion gun

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木山 精一 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−177576(JP,A) 特開 平5−140730(JP,A) 特開 平4−346653(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/00 - 16/54 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Seiichi Kiyama 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-3-177576 (JP, A) JP-A-5-140730 (JP, A) JP-A-4-346653 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 16/00-16/54

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に硬質炭素被膜を形成するための
装置であって、 真空チャンバと、 前記真空チャンバ内に回転自在に設けられる基板ホルダ
と、 前記基板ホルダの周面を囲むように設けられ、その一部
に開口部を有し、さらに所定電位に保持されているシー
ルドカバーと、 前記真空チャンバ内にプラズマを発生させ、該プラズマ
を前記開口部を介して前記基板に向けて放射するプラズ
マ発生手段と、 前記プラズマ発生手段からのプラズマ中に炭素を含む反
応ガスを供給する反応ガス導入手段と、 前記基板に発生する自己バイアスが負となるように高周
波電圧を前記基板ホルダに印加する高周波電源と、 を備える硬質炭素被膜形成装置。
1. An apparatus for forming a hard carbon film on a substrate, comprising: a vacuum chamber; a substrate holder rotatably provided in the vacuum chamber; and a device surrounding a peripheral surface of the substrate holder. is, have a opening in a part thereof, further a sea <br/> Rudokaba held at a predetermined potential, the plasma is generated within the vacuum chamber, the plasma in the substrate through the opening Plasma generating means for radiating toward the substrate, a reactive gas introducing means for supplying a reactive gas containing carbon into the plasma from the plasma generating means, and a high frequency voltage applied to the substrate so that a self-bias generated in the substrate becomes negative. A high-frequency power supply to be applied to the holder;
【請求項2】 基板上に硬質炭素被膜を形成するための
装置であって、 真空チャンバと、 前記真空チャンバ内に回転自在に設けられる基板ホルダ
と、 前記基板ホルダの周面を囲むように設けられ、その一部
に開口部を有し、さらに接地されているシールドカバー
と、 前記真空チャンバ内にプラズマを発生させ、該プラズマ
を前記開口部を介して前記基板に向けて放射するプラズ
マ発生手段と、 前記プラズマ発生手段からのプラズマ中に炭素を含む反
応ガスを供給する反応ガス導入手段と、 前記基板に発生する自己バイアスが負となるように高周
波電圧を前記基板ホルダに印加する高周波電源と、 を備える硬質炭素被膜形成装置。
2. An apparatus for forming a hard carbon film on a substrate, comprising: a vacuum chamber; a substrate holder rotatably provided in the vacuum chamber; and a device surrounding a peripheral surface of the substrate holder. is, have a opening in a part thereof, further a shield cover is grounded, the plasma is generated within the vacuum chamber, plasma generating means for radiating toward the substrate to the plasma through the opening A reaction gas introduction unit that supplies a reaction gas containing carbon in plasma from the plasma generation unit; and a high-frequency power supply that applies a high-frequency voltage to the substrate holder so that a self-bias generated in the substrate becomes negative. A hard carbon film forming apparatus comprising:
【請求項3】 基板上に中間層を形成し、該中間層の上
に硬質炭素被膜を形成するための装置であって、 真空チャンバと、 前記真空チャンバ内に回転自在に設けられる基板ホルダ
と、 前記基板ホルダの周面を囲むように設けられ、その一部
に第1、及び第2開口部を有し、さらに所定電位に保持
されているシールドカバーと、 前記真空チャンバ内にプラズマを発生させ、該プラズマ
を前記第1開口部を介して前記基板に向けて放射するプ
ラズマ発生手段と、 前記プラズマ発生手段からのプラズマ中に炭素を含む反
応ガスを供給する反応ガス導入手段と、 前記基板に発生する自己バイアスが負となるように高周
波電圧を前記基板ホルダに印加する高周波電源と、 前記真空チャンバ内に設けられ、前記第2開口部を介し
て前記基板に向けて前記中間層を構成する材料原子を放
射する中間層形成手段と、 を備える硬質炭素被膜形成装置。
3. An apparatus for forming an intermediate layer on a substrate and forming a hard carbon coating on the intermediate layer, comprising: a vacuum chamber; and a substrate holder rotatably provided in the vacuum chamber. , provided so as to surround the periphery of the substrate holder, a part of the have a first and a second opening, further maintained at a predetermined potential
A shield cover that is, the plasma is generated within the vacuum chamber, and a plasma generating means for radiating toward the substrate to the plasma through the first opening, the carbon in the plasma from the plasma generation means A reactive gas introducing means for supplying a reactive gas containing: a high-frequency power supply for applying a high-frequency voltage to the substrate holder such that a self-bias generated in the substrate is negative; An intermediate layer forming means for radiating material atoms constituting the intermediate layer toward the substrate via the opening; and a hard carbon film forming apparatus.
【請求項4】 基板上に中間層を形成し、該中間層の上
に硬質炭素被膜を形成するための装置であって、 真空チャンバと、 前記真空チャンバ内に回転自在に設けられる基板ホルダ
と、 前記基板ホルダの周面を囲むように設けられ、その一部
に第1、及び第2開口部を有し、さらに接地されている
シールドカバーと、 前記真空チャンバ内にプラズマを発生させ、該プラズマ
を前記第1開口部を介して前記基板に向けて放射するプ
ラズマ発生手段と、 前記プラズマ発生手段からのプラズマ中に炭素を含む反
応ガスを供給する反応ガス導入手段と、 前記基板に発生する自己バイアスが負となるように高周
波電圧を前記基板ホルダに印加する高周波電源と、 前記真空チャンバ内に設けられ、前記第2開口部を介し
て前記基板に向けて前記中間層を構成する材料原子を放
射する中間層形成手段と、 を備える硬質炭素被膜形成装置。
4. An apparatus for forming an intermediate layer on a substrate and forming a hard carbon coating on the intermediate layer, comprising: a vacuum chamber; and a substrate holder rotatably provided in the vacuum chamber. , provided so as to surround the periphery of the substrate holder, the first, and have a second opening in a part thereof, and <br/> shield cover being further grounded, the plasma in the vacuum chamber A plasma generating means for generating and radiating the plasma toward the substrate through the first opening; a reactive gas introducing means for supplying a reactive gas containing carbon into the plasma from the plasma generating means; A high-frequency power supply for applying a high-frequency voltage to the substrate holder so that a self-bias generated in the substrate becomes negative; and an intermediate layer provided in the vacuum chamber and facing the substrate through the second opening. An intermediate layer forming means for radiating material atoms constituting: a hard carbon film forming apparatus.
【請求項5】 前記中間層形成手段が、 前記真空チャンバ内に設けられ、前記第2開口部を介し
て前記基板に向けて前記中間層を構成する材料原子を放
射する蒸発源と、 前記蒸発源からの材料原子の放射と同時に、前記第2開
口部を介して前記基板に向けて不活性ガスのイオンを放
射するイオンガンと、 を備える請求項3乃至請求項4に記載の硬質炭素被膜形
成装置。
5. An evaporation source provided in the vacuum chamber, wherein the evaporation source emits material atoms constituting the intermediate layer toward the substrate through the second opening, and The hard carbon film formation according to claim 3 , further comprising: an ion gun configured to emit ions of an inert gas toward the substrate through the second opening at the same time as the emission of material atoms from the source. apparatus.
【請求項6】 前記中間層形成手段が、 前記真空チャンバ内に設けられ、前記中間層を構成する
材料原子を、前記第2開口部を介して前記基板に向けて
スパッタするための該材料原子からなるターゲットと、 前記ターゲットをスパッタするために前記ターゲットに
向けて不活性ガスのイオンを放射するイオンガンと、 を備える請求項3乃至請求項4に記載の硬質炭素被膜形
成装置。
6. The intermediate layer forming means is provided in the vacuum chamber and is configured to sputter material atoms forming the intermediate layer toward the substrate through the second opening. 5. The hard carbon film forming apparatus according to claim 3 , further comprising: a target comprising: and an ion gun configured to emit ions of an inert gas toward the target in order to sputter the target. 6.
【請求項7】 前記プラズマ発生手段が、電子サイクロ
トロン共鳴プラズマCVD装置である請求項1〜のい
ずれかに記載の硬質炭素被膜形成装置。
Wherein said plasma generating means, the hard carbon film forming apparatus according to any one of claims 1 to 6, which is an electron cyclotron resonance plasma CVD device.
【請求項8】 前記シールドカバーが、前記基板ホルダ
の周面から気体分子の平均自由行程以下の距離隔てて設
けられている請求項1〜のいずれかに記載の硬質炭素
被膜形成装置。
Wherein said shield cover, the hard carbon film forming apparatus according to any one of the mean free path or less of the distance separating claim are provided 1-7 of gas molecules from the peripheral surface of the substrate holder.
【請求項9】 前記シールドカバーが、前記基板ホルダ
の周面から気体分子の平均自由行程の1/10以下の距
離隔てて設けられている請求項1〜のいずれかに記載
の硬質炭素被膜形成装置。
Wherein said shield cover, hard carbon film according to any one of the mean free Claim 1/10 is provided spaced below the distance of travel 1-7 of gas molecules from the peripheral surface of the substrate holder Forming equipment.
【請求項10】 前記中間層を構成する材料原子が、S
i、Ru、炭素、Ge、またはこれらの元素と炭素、窒
素及び酸素のうちの少なくとも1種の元素との混合物で
ある請求項〜9のいずれかに記載の硬質炭素被膜形成
装置。
10. A material atom constituting the intermediate layer is S
The hard carbon film forming apparatus according to any one of claims 3 to 9, wherein the hard carbon film forming apparatus is i, Ru, carbon, Ge, or a mixture of these elements and at least one element of carbon, nitrogen, and oxygen.
【請求項11】 前記基板がNiまたはAlを主成分と
する金属もしくは合金、またはステンレス鋼からなる基
板である請求項1〜10のいずれかに記載の硬質炭素被
膜形成装置。
11. The hard carbon film forming apparatus according to claim 1, wherein said substrate is a substrate made of a metal or alloy containing Ni or Al as a main component, or stainless steel.
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