JP3224488B2 - 硬質カーボン膜の形成方法 - Google Patents

硬質カーボン膜の形成方法

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JP3224488B2
JP3224488B2 JP06926595A JP6926595A JP3224488B2 JP 3224488 B2 JP3224488 B2 JP 3224488B2 JP 06926595 A JP06926595 A JP 06926595A JP 6926595 A JP6926595 A JP 6926595A JP 3224488 B2 JP3224488 B2 JP 3224488B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は硬質カーボン膜の形成方
法に関し、とくに開口部を有する試料の開口内面に硬質
カーボン膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬質カーボン膜は黒色を有し、ダイヤモ
ンドによく似た性質をもつ。すなわち硬質カーボン膜
は、高い機械的硬度や低い摩擦係数や良好な電気的絶縁
性や高い熱伝導率や高い耐腐食性をもつ。そのため装飾
品や医療機器や磁気ヘッドや工具などに硬質カーボン膜
を被覆することが提案されている。
【０００３】プラスマ化学気相成長法を用いた従来の硬
質カーボン膜の形成方法を、図４を用いて説明する。図
４は従来技術における硬質カーボン膜の形成方法を示す
断面図である。
【０００４】図４に示すように、ガス導入口１５と排気
口１７とを有する真空槽１３内に、硬質カーボン膜を形
成する試料１１を配置する。
【０００５】そしてこの試料１１には、直流電源２５か
ら直流電圧を印加する。さらにアノード３１にはアノー
ド電源２７から直流電圧を印加し、さらにフィラメント
３３にはフィラメント電源２９から交流電圧を印加す
る。
【０００６】そして排気口１７から真空槽１３内を真空
排気後、ガス導入口１５から炭素を含むガスを真空槽１
３内に導入し、真空槽１３内にプラズマを発生させて、
試料１１に硬質カーボン膜を形成している。
【０００７】この図４に示す硬質カーボン膜の被膜形成
方法においては、試料１１に印加する直流電圧により発
生するプラズマと、交流電圧を印加するフィラメント３
３と直流電圧を印加するアノード３１で発生するプラズ
マとが発生する。
【０００８】そして硬質カーボン膜を形成するときの真
空槽１３内の圧力により、試料１１周囲のプラズマか、
フィラメント３３とアノード３１近傍のプラズマかが主
になって、硬質カーボン膜を形成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図４を用いて説明した
硬質カーボン膜の形成方法においては、真空槽１３内の
圧力が３×１０-3ｔｏｒｒ以上のときは、試料１１の周
囲に発生するプラズマが主になって、炭素を含むガスを
分解して硬質カーボン膜を形成する。
【００１０】このとき試料１１の外周部には硬質カーボ
ン膜を均一性よく形成することができるが、試料１１の
開口内面に形成する硬質カーボン膜は密着性が悪く、さ
らに硬度などの膜質が劣る。
【００１１】これは、試料１１には同じ電位が印加され
ており、開口内面は同電位の電極どうしが対向している
空間となり、その開口内面でのプラズマはホロー放電と
呼ばれる異常放電を発生する。
【００１２】このホロー放電によって形成される硬質カ
ーボン膜は、ポリマーライクな密着性の悪い被膜であ
り、試料１１から剥離しやすく、硬度も低い。
【００１３】これに対して真空槽１３内の圧力が３×１
０-3ｔｏｒｒより低いときは、試料１１周囲のプラズマ
より、硬質カーボン膜の形成はフィラメント３３とアノ
ード３１近傍に発生するプラズマがおもに寄与する。
【００１４】このとき試料１１の外周部には硬質カーボ
ン膜を均一性よく形成することができるが、試料１１の
開口内面に形成する硬質カーボン膜は試料１１の長手方
向で膜厚を均一に形成することができない。
【００１５】ここで、フィラメント３３とアノード３１
近傍に発生するプラズマでイオン化された炭素イオン
は、試料１１に印加する直流負電位に引っ張られて堆積
し、試料１１に硬質カーボン膜の被膜形成を行ってい
る。
【００１６】前述の真空槽１３内の圧力が３×１０-3ｔ
ｏｒｒより高いときは、硬質カーボン膜が化学気相成長
的に形成されるのに対して、圧力が３×１０-3ｔｏｒｒ
より低いときは、硬質カーボン膜が物理気相成長的に形
成される。
【００１７】このためにフィラメント３３とアノード３
１近傍に発生するプラズマがおもに寄与する硬質カーボ
ン膜形成のときは、真空蒸着法などの物理気相成長法と
同様に、試料１１の開口内面には開口端面から開口奥側
に向かう従って、硬質カーボン膜の膜厚が薄くなる。こ
の結果、試料１１の開口内面に形成する硬質カーボン膜
は試料１１の長手方向で膜厚を均一に形成することがで
きない。
【００１８】本発明の目的は、上記課題を解決して、開
口内面に密着性よくしかも均一な膜厚で硬質カーボン膜
を形成することが可能な硬質カーボン膜の形成方法を提
供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の硬質カーボン膜の形成方法においては、下記
記載の手段を採用する。
【００２０】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し試料の開口内面に接
地電位に接続する補助電極を挿入するように試料を真空
槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガス導入口から炭素
を含むガスを真空槽内に導入し、試料に直流電圧を印加
しアノードに直流電圧を印加しフィラメントに交流電圧
を印加してプラズマを発生させて試料に硬質カーボン膜
を形成することを特徴とする。
【００２１】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し中間層を形成した試
料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
に直流電圧を印加しアノードに直流電圧を印加しフィラ
メントに交流電圧を印加してプラズマを発生させて試料
に硬質カーボン膜を形成することを特徴とする。
【００２２】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し試料の開口内面に接
地電位に接続する補助電極を挿入するように試料を真空
槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガス導入口から炭素
を含むガスを真空槽内に導入し、試料に高周波電圧を印
加し、プラズマを発生させて試料に硬質カーボン膜を形
成することを特徴とする。
【００２３】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し中間層を形成した試
料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させて試料に硬
質カーボン膜を形成することを特徴とする。
【００２４】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し試料の開口内面に接
地電位に接続する補助電極を挿入するように試料を真空
槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガス導入口から炭素
を含むガスを真空槽内に導入し、試料に直流電圧を印加
し、プラズマを発生させて試料に硬質カーボン膜を形成
することを特徴とする。
【００２５】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し中間層を形成した試
料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
に直流電圧を印加し、プラズマを発生させて試料に硬質
カーボン膜を形成することを特徴とする。
【００２６】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し試料の開口内面に接
地電位に接続する補助電極を挿入するように試料を真空
槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガス導入口から炭素
を含むガスを真空槽内に導入し、試料に直流電圧を印加
しアノードに直流電圧を印加しフィラメントに交流電圧
を印加してプラズマを発生させて試料の外周部を被覆し
て開口内面に硬質カーボン膜を形成することを特徴とす
る。
【００２７】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し中間層を形成した試
料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
に直流電圧を印加しアノードに直流電圧を印加しフィラ
メントに交流電圧を印加してプラズマを発生させて試料
の外周部を被覆して開口内面に硬質カーボン膜を形成す
ることを特徴とする。
【００２８】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し試料の開口内面に接
地電位に接続する補助電極を挿入するように試料を真空
槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガス導入口から炭素
を含むガスを真空槽内に導入し、試料に高周波電圧を印
加し、プラズマを発生させて試料の外周部を被覆して開
口内面に硬質カーボン膜を形成することを特徴とする。
【００２９】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し中間層を形成した試
料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させて試料の外
周部を被覆して開口内面に硬質カーボン膜を形成するこ
とを特徴とする。
【００３０】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し試料の開口内面に接
地電位に接続する補助電極を挿入するように試料を真空
槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガス導入口から炭素
を含むガスを真空槽内に導入し、試料に直流電圧を印加
し、プラズマを発生させて試料の外周部を被覆して開口
内面に硬質カーボン膜を形成することを特徴とする。
【００３１】本発明の硬質カーボン膜の形成方法は、ダ
ミー部材を試料の開口端面に配置し中間層を形成した試
料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
に直流電圧を印加し、プラズマを発生させて試料の外周
部を被覆して開口内面に硬質カーボン膜を形成すること
を特徴とする。
【００３２】
【作用】本発明の硬質カーボン膜の形成方法において
は、試料の開口内面の開口の中央部に、接地電位に接続
する補助電極を配置して硬質カーボン膜を形成する。そ
して試料には、負の直流電圧あるいは高周波電圧を印加
する。
【００３３】その結果、同電位の電極どうしが対向して
いる開口内面に、接地電位に接続する補助電極を設ける
こととなり、同電位どうしが対向することがなくなる。
【００３４】このような電位状態は、プラスマ化学気相
成長法にとって最も望ましい状態であり、ホロー放電は
発生しない。そのため、密着の良好な硬質カーボン膜を
試料に形成することができる。
【００３５】そのうえ本発明の硬質カーボン膜の形成方
法においては、試料の長手方向の開口内面で、電位特性
が均一になる。
【００３６】この結果、開口内面に形成する硬質カーボ
ン膜の膜厚分布の発生がなく、開口端面と開口奥側とで
均一な膜厚を形成することができるという効果ももつ。
【００３７】さらに本発明の硬質カーボン膜の形成方法
においては、試料の開口端面にダミー部材を配置して硬
質カーボン膜を形成している。
【００３８】このため試料端面領域の電荷集中に起因す
る試料の開口内面の開口端面から数ｍｍの領域に形成さ
れる、密着性が若干劣る領域がダミー部材に形成される
ことなり、密着性が試料の開口内面の全面において均一
になる。
【００３９】この結果、開口内面に形成する硬質カーボ
ン膜の膜厚分布の発生がなく、開口端面と開口奥側とで
均一な膜厚を形成することができるという効果ももつ。
【００４０】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例における
硬質カーボン膜の形成方法を説明する。図１は本発明の
実施例における硬質カーボン膜の形成方法を示す断面図
である。
【００４１】図１に示すように、ガス導入口１５と排気
口１７とを有する真空槽１３内に、硬質カーボン膜を形
成する試料１１を配置する。このとき試料１１の開口端
面にはダミー部材３５を配置する。
【００４２】そしてこの試料１１の開口内面には、接地
電位に接続する補助電極２３を挿入するように設ける。
このとき補助電極２３が試料１１の開口中央部になるよ
うにする。
【００４３】そしてこの試料１１には、直流電源２５か
ら直流電圧を印加し、さらにアノード３１にはアノード
電源２７から直流電圧を印加し、さらにフィラメント３
３にはフィラメント電源２９から交流電圧を印加する。
【００４４】このとき、直流電源２５から試料１１に印
加する直流電圧はマイナス３ｋＶを印加し、さらにアノ
ード電源２７からアノード３１に印加する直流電圧はプ
ラス５０Ｖを印加する。さらにフィラメント電源２９か
らフィラメント３３に印加する電圧は３０Ａの電流が流
れるように１０Ｖの交流電圧を印加する。
【００４５】そして真空槽１３内を真空度が３×１０-5
ｔｏｒｒになるように排気口１７から真空排気する。
【００４６】その後、ガス導入口１５から炭素を含むガ
スとしてベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ）を真空槽１３内に導入し
て、真空槽１３内の圧力を５×１０-3ｔｏｒｒになるよ
うに制御する。
【００４７】真空槽１３内の試料１１の周囲領域にプラ
ズマを発生させて、試料１１に硬質カーボン膜を形成し
ている。
【００４８】この図１に示す硬質カーボン膜の被膜形成
方法においては、試料１１の開口内面に挿入するように
設ける補助電極２３により、試料１１の外周部だけでな
く、試料１１開口内面にもプラズマを形成することがで
きる。
【００４９】この試料１１の開口内面に挿入する補助電
極２３により、同電位どうしが対向することがなくなる
ため、異常放電であるホロー放電の発生はなく、硬質カ
ーボン膜の密着性が向上する。
【００５０】さらに試料１１の長手方向の開口内面で、
電位特性が均一になり、開口内面に形成する硬質カーボ
ン膜の膜厚分布の発生がなく、開口端面と開口奥側とで
均一な膜厚を形成することができる。
【００５１】この補助電極２３は、試料１１の開口大き
さより小さければよく、好ましくは５ｍｍ程度の隙間、
すなわちプラズマ形成領域を設けるようにする。
【００５２】そしてこの補助電極２３は、ステンレスの
ような金属材料で形成すればよい。
【００５３】さらに補助電極２３の断面形状は円形と
し、試料１１に補助電極２３を挿入したとき開口長さと
ほぼ同じにするか、あるいは試料より補助電極２３を突
出するように構成する。
【００５４】ここで補助電極２３の断面形状は、試料１
１の開口の断面形状に合わせてもよい。すなわち試料１
１の断面形状が四角形であれば補助電極２３の断面形状
は四角形とし、試料１１の断面形状が円形であれば補助
電極２３の断面形状は円形とする。
【００５５】さらに前述のように試料１１の開口端面に
はダミー部材３５を配置している。そしてこのダミー部
材３５の開口大きさと、試料１１の開口大きさとはほぼ
同じ大きさとする。
【００５６】このダミー部材３５は以下に記載する役割
を果たす。すなわち図１に示す硬質カーボン膜の形成方
法においては、試料１１の内面と試料１１の外周部とに
プラズマが発生する。
【００５７】そして試料１１の端面は電荷が集中しやす
く、試料１１の内面に比べ試料１１の端面領域は電荷が
高い状態、いわゆるエッジ効果が発生する。ここで試料
１１端面近傍のプラズマ強度は他の領域より大きく、し
かも不安定でもある。
【００５８】さらに試料１１端部は、試料１１内面のプ
ラズマと試料１１外周部のプラズマの双方のプラズマの
影響を受けることになる。
【００５９】そしてこのような状態で硬質カーボン膜を
形成すると、試料１１の開口端面から数ｍｍ奥側の領域
と他の領域とでは、硬質カーボン膜の密着性が若干劣
り、さらに膜質も若干異なる。
【００６０】そこで試料１１の開口端面にダミー部材３
５を配置して硬質カーボン膜を形成すれば、この膜質や
密着性が異なる領域は試料１１内面に形成されず、ダミ
ー部材３５の開口内面に形成されることになる。
【００６１】図１に示すような装置を用いて硬質カーボ
ン膜を形成したときは、実験によれば試料１１の開口端
面から４ｍｍ程度奥側に、幅寸法が１ｍｍから２ｍｍの
膜質や密着性が異なる領域が形成された。
【００６２】そこで試料１１の開口寸法とほぼ同じ開口
寸法をもち、長さ寸法が１０ｍｍのダミー部材３５を試
料１１の開口端面に配置して、前述の硬質カーボン膜の
形成条件で被膜形成を行った。
【００６３】この結果、膜質や密着性が異なる領域はダ
ミー部材３５に形成され、試料１１の内面には膜質や密
着性が異なる領域はまったく形成されなかった。
【００６４】つぎに以上の説明と異なる実施例における
硬質カーボン膜の形成方法を、図２を用いて説明する。
図２は本発明の実施例における硬質カーボン膜の形成方
法を示す断面図である。
【００６５】図２に示すように、ガス導入口１５と排気
口１７とを有する真空槽１３内に、硬質カーボン膜を形
成する試料１１を配置する。このとき試料１１の開口端
面にはダミー部材３５を配置する。
【００６６】そしてこの試料１１には、マッチング回路
１９を介して１３．５６ＭＨｚの発振周波数を有する高
周波電源２１から高周波電圧を印加する。
【００６７】そして排気口１７から真空槽１３内を真空
排気後、ガス導入口１５から炭素を含むガスとしてメタ
ンガス（ＣＨ4 ）を真空槽１３内に導入し、真空度を
０．１ｔｏｒｒになるように調整する。
【００６８】さらに試料１１の開口内面でしかも開口中
央部には、接地電位に接続する補助電極２３を挿入する
ように配置して、プラズマを発生させる。
【００６９】このときプラズマは、試料１１の外周部だ
けでなく、試料１１の開口内面にもプラズマは発生して
いるので、試料１１の開口内面にも硬質カーボン膜を形
成することができる。そして硬質カーボン膜は、外周部
と開口内面とではその膜質に差は発生していない。
【００７０】さらに本発明の硬質カーボン膜の形成方法
においては、試料１１の開口内面に補助電極２３を設け
ているため、同電位どうしが対向することがなく、異常
放電であるホロー放電は発生しない。このため開口内面
にも密着性よく、均一な硬質カーボン膜を形成すること
ができる。
【００７１】このように試料１１の開口内面に補助電極
２３を設けているので、試料１１の長手方向の開口内面
で、電位特性が均一になる。
【００７２】この結果、試料１１の開口内面に形成する
硬質カーボン膜の膜厚分布の発生がなく、開口端面と開
口奥側とで均一な膜厚を形成することができる。
【００７３】この補助電極２３は、試料１１の開口大き
さより小さければよく、好ましくは５ｍｍ程度の隙間、
すなわちプラズマ形成領域を設けるようにする。そして
この補助電極２３は、ステンレスのような金属材料で形
成すればよい。
【００７４】さらに補助電極２３の断面形状は円形と
し、試料１１に補助電極２３を挿入したとき開口長さと
ほぼ同じにするか、あるいは試料１１の開口から補助電
極２３が突出するように構成してもよい。
【００７５】さらに前述のように試料１１の開口端面に
はダミー部材３５を配置している。そしてこのダミー部
材３５の開口大きさと、試料１１の開口大きさとはほぼ
同じ大きさとする。
【００７６】このダミー部材３５は以下に記載する役割
を果たす。すなわち図２に示す硬質カーボン膜の形成方
法においては、試料１１の内面と試料１１の外周部とに
プラズマが発生する。
【００７７】そして試料１１の端面は電荷が集中しやす
く、試料１１の内面に比べ試料１１の端面領域は電荷が
高い状態、いわゆるエッジ効果が発生する。ここで試料
１１端面近傍のプラズマ強度は他の領域より大きく、し
かも不安定でもある。
【００７８】さらに試料１１端部は、試料１１内面のプ
ラズマと試料１１外周部のプラズマの双方のプラズマの
影響を受けることになる。
【００７９】そしてこのような状態で硬質カーボン膜を
形成すると、試料１１の開口端面から数ｍｍ奥側の領域
と他の領域とでは、硬質カーボン膜の密着性が若干劣
り、さらに膜質も若干異なる。
【００８０】そこで試料１１の開口端面にダミー部材３
５を配置して硬質カーボン膜を形成すれば、この膜質や
密着性が異なる領域は試料１１内面に形成されず、ダミ
ー部材３５の開口内面に形成されることになる。
【００８１】図２に示すような装置を用いて硬質カーボ
ン膜を形成したときは、実験によれば試料１１の開口端
面から７ｍｍ程度奥側に、幅寸法が１ｍｍから２ｍｍの
膜質や密着性が異なる領域が形成された。
【００８２】そこで試料１１の開口寸法とほぼ同じ開口
寸法をもち、長さ寸法が１５ｍｍのダミー部材３５を試
料１１の開口端面に配置して、前述の硬質カーボン膜の
形成条件で被膜形成を行った。
【００８３】この結果、膜質や密着性が異なる領域はダ
ミー部材３５に形成され、試料１１の内面には膜質や密
着性が異なる領域はまったく形成されなかった。
【００８４】つぎに以上の説明と異なる実施例における
硬質カーボン膜の形成方法を、図３を用いて説明する。
図３は本発明の実施例における硬質カーボン膜の形成方
法を示す断面図である。
【００８５】図３に示すように、ガス導入口１５と排気
口１７とを有する真空槽１３内に、硬質カーボン膜を形
成する試料１１を配置する。このとき試料１１の開口端
面にはダミー部材３５を配置する。
【００８６】そしてこの試料１１には、直流電源２５か
らマイナス６００Ｖの直流電圧を印加する。
【００８７】そして排気口１７から真空槽１３内を真空
排気後、ガス導入口１５から炭素を含むガスとしてメタ
ンガス（ＣＨ4 ）を真空槽１３内に導入し、真空度を
０．１ｔｏｒｒになるように調整する。
【００８８】さらに試料１１の開口内面でしかも開口中
央部には、接地電位に接続する補助電極２３を挿入する
ように配置して、プラズマを発生させる。
【００８９】このときプラズマは、試料１１の外周部だ
けでなく、試料１１の開口内面にもプラズマは発生して
いるので、試料１１の開口内面にも硬質カーボン膜を形
成することができる。そして硬質カーボン膜は、外周部
と開口内面とではその膜質に差は発生していない。
【００９０】試料１１の開口内面に補助電極２３を設け
ているため、異常放電であるホロー放電は発生せず。開
口内面にも密着性よく、均一な硬質カーボン膜を形成す
ることができる。
【００９１】さらに本発明の硬質カーボン膜の形成方法
においては、試料１１の開口内面に補助電極２３を設け
ているので、試料１１の長手方向の開口内面で、電位特
性が均一になる。
【００９２】この結果、試料１１の開口内面に形成する
硬質カーボン膜の膜厚分布の発生がなく、開口端面と開
口奥側とで均一な膜厚を形成することができる。
【００９３】この補助電極２３は、試料１１の開口大き
さより小さければよく、好ましくは５ｍｍ程度の隙間、
すなわちプラズマ形成領域を設けるようにする。そして
この補助電極２３は、ステンレスのような金属材料で形
成すればよい。
【００９４】さらに前述のように試料１１の開口端面に
はダミー部材３５を配置している。そしてこのダミー部
材３５の開口大きさと、試料１１の開口大きさとはほぼ
同じ大きさとする。
【００９５】このダミー部材３５は以下に記載する役割
を果たす。すなわち図３に示す硬質カーボン膜の形成方
法においては、試料１１の内面と試料１１の外周部とに
プラズマが発生する。
【００９６】そして試料１１の端面は電荷が集中しやす
く、試料１１の内面に比べ試料１１の端面領域は電荷が
高い状態、いわゆるエッジ効果が発生する。ここで試料
１１端面近傍のプラズマ強度は他の領域より大きく、し
かも不安定でもある。
【００９７】さらに試料１１端部は、試料１１内面のプ
ラズマと試料１１外周部のプラズマの双方のプラズマの
影響を受けることになる。
【００９８】そしてこのような状態で硬質カーボン膜を
形成すると、試料１１の開口端面から数ｍｍ奥側の領域
と他の領域とでは、硬質カーボン膜の密着性が若干劣
り、さらに膜質も若干異なる。
【００９９】そこで試料１１の開口端面にダミー部材３
５を配置して硬質カーボン膜を形成すれば、この膜質や
密着性が異なる領域は試料１１内面に形成されず、ダミ
ー部材３５の開口内面に形成されることになる。
【０１００】図３に示すような装置を用いて硬質カーボ
ン膜を形成したときは、実験によれば試料１１の開口端
面から７ｍｍ程度奥側に、幅寸法が１ｍｍから２ｍｍの
膜質や密着性が異なる領域が形成された。
【０１０１】そこで試料１１の開口寸法とほぼ同じ開口
寸法をもち、長さ寸法が１５ｍｍのダミー部材３５を試
料１１の開口端面に配置して、前述の硬質カーボン膜の
形成条件で被膜形成を行った。
【０１０２】この結果、膜質や密着性が異なる領域はダ
ミー部材３５に形成され、試料１１の内面には膜質や密
着性が異なる領域はまったく形成されなかった。
【０１０３】さらに以上の説明においては、試料１１の
外周部と開口内面とに硬質カーボン膜を形成する実施例
で説明したが、開口内面にのみに硬質カーボン膜を形成
するすることができる。
【０１０４】そのときは、試料１１の外周部に被覆部材
を配置する方法や、簡易的にはアルミニウム箔を試料１
１の外周部に巻き付けるように形成してもよい。
【０１０５】さらに以上の説明においては、試料１１に
直接硬質カーボン膜を形成する実施例で説明したが、中
間層を介して硬質カーボン膜を形成してもよい。
【０１０６】そのときは、この中間層としては、周期律
表第ＩＶ族のシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）
や、あるいはシリコンやゲルマニウムの化合物でもよ
い。あるいはこの中間層としては、シリコンカーバイト
（ＳｉＣ）やチタンカーバイト（ＴｉＣ）のような炭素
を含む化合物でもよい。
【０１０７】さらに中間層としてはチタン（Ｔｉ）やク
ロム（Ｃｒ）と、シリコンやゲルマニウムとの２層膜で
もよい。このとき中間層の下層のチタンやクロムは試料
１１との密着性を保つ役割をもち、中間層の上層のシリ
コンやゲルマニウムは硬質カーボン膜と共有結合してこ
の硬質カーボン膜と強く結合する役割をもつ。
【０１０８】さらにまた中間層としては、チタン化合物
やクロム化合物とシリコン化合物やゲルマニウム化合物
との２層膜でもよく、あるいはチタンやクロムとシリコ
ン化合物やゲルマニウム化合物との２層膜でもよく、あ
るいはチタン化合物やクロム化合物とシリコンやゲルマ
ニウムとの２層膜としてもよい。
【０１０９】そしてこの中間層の形成方法としては、ス
パッタリング法やイオンプレーティング法や化学気相成
長（ＣＶＤ）法や溶射法を適用すればよい。
【０１１０】さらに以上の本発明の硬質カーボン膜の形
成方法の説明においては、炭素を含むガスとしてメタン
ガスやベンゼンガスを用いる実施例で説明したが、メタ
ン以外にエチレンなどの炭素を含むガスや、あるいはヘ
キサンなどの炭素を含む液体の蒸発蒸気も使用すること
ができる。
【０１１１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
硬質カーボン膜の形成方法では、試料の開口内面に、接
地電位に接続する補助電極を配置して硬質カーボン膜を
形成している。そして試料には、高周波電圧あるいは負
の直流電圧を印加する。
【０１１２】このため、同電位の電極どうしが対向して
いる開口内面に、接地電位に接続する補助電極を設ける
こととなり、同電位どうしが対向することがなくなり、
異常放電であるホロー放電は発生しない。そのため、密
着の良好な硬質カーボン膜を試料に形成することができ
る。
【０１１３】さらに本発明の硬質カーボン膜の形成方法
においては、試料の長手方向の開口内面で、電位特性を
均一にすることができる。
【０１１４】この結果、開口内面に形成する硬質カーボ
ン膜の膜厚分布の発生がなく、開口端面と開口中側とで
均一な膜厚を形成することができるという効果ももつ。
【０１１５】さらに試料の開口端面にダミー部材を配置
して硬質カーボン膜を形成する。この結果、膜質や密着
性が異なる領域はダミー部材に形成され、試料の内面に
は膜質や密着性が異なる領域はまったく形成されず、膜
質が良好な硬質カーボン膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における硬質カーボン膜の形成
方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例における硬質カーボン膜の形成
方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例における硬質カーボン膜の形成
方法を示す断面図である。
【図４】従来例における硬質カーボン膜の形成方法を示
す断面図である。
【符号の説明】
１１ 試料 １３ 真空槽 １５ ガス導入口 １７ 排気口 ２１ 高周波電源 ２３ 補助電極 ２５ 直流電源 ３５ ダミー部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し試
    料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
    ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
    ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
    に直流電圧を印加しアノードに直流電圧を印加しフィラ
    メントに交流電圧を印加してプラズマを発生させて試料
    に硬質カーボン膜を形成することを特徴とする硬質カー
    ボン膜の形成方法。
  2. 【請求項２】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し中
    間層を形成した試料の開口内面に接地電位に接続する補
    助電極を挿入するように試料を真空槽内に配置し、真空
    槽内を排気後、ガス導入口から炭素を含むガスを真空槽
    内に導入し、試料に直流電圧を印加しアノードに直流電
    圧を印加しフィラメントに交流電圧を印加してプラズマ
    を発生させて試料に硬質カーボン膜を形成することを特
    徴とする硬質カーボン膜の形成方法。
  3. 【請求項３】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し試
    料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
    ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
    ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
    に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させて試料に硬
    質カーボン膜を形成することを特徴とする硬質カーボン
    膜の形成方法。
  4. 【請求項４】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し中
    間層を形成した試料の開口内面に接地電位に接続する補
    助電極を挿入するように試料を真空槽内に配置し、真空
    槽内を排気後、ガス導入口から炭素を含むガスを真空槽
    内に導入し、試料に高周波電圧を印加し、プラズマを発
    生させて試料に硬質カーボン膜を形成することを特徴と
    する硬質カーボン膜の形成方法。
  5. 【請求項５】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し試
    料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
    ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
    ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
    に直流電圧を印加し、プラズマを発生させて試料に硬質
    カーボン膜を形成することを特徴とする硬質カーボン膜
    の形成方法。
  6. 【請求項６】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し中
    間層を形成した試料の開口内面に接地電位に接続する補
    助電極を挿入するように試料を真空槽内に配置し、真空
    槽内を排気後、ガス導入口から炭素を含むガスを真空槽
    内に導入し、試料に直流電圧を印加し、プラズマを発生
    させて試料に硬質カーボン膜を形成することを特徴とす
    る硬質カーボン膜の形成方法。
  7. 【請求項７】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し試
    料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
    ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
    ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
    に直流電圧を印加しアノードに直流電圧を印加しフィラ
    メントに交流電圧を印加してプラズマを発生させて試料
    の外周部を被覆して開口内面に硬質カーボン膜を形成す
    ることを特徴とする硬質カーボン膜の形成方法。
  8. 【請求項８】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し中
    間層を形成した試料の開口内面に接地電位に接続する補
    助電極を挿入するように試料を真空槽内に配置し、真空
    槽内を排気後、ガス導入口から炭素を含むガスを真空槽
    内に導入し、試料に直流電圧を印加しアノードに直流電
    圧を印加しフィラメントに交流電圧を印加してプラズマ
    を発生させて試料の外周部を被覆して開口内面に硬質カ
    ーボン膜を形成することを特徴とする硬質カーボン膜の
    形成方法。
  9. 【請求項９】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し試
    料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入する
    ように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、ガ
    ス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試料
    に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させて試料の外
    周部を被覆して開口内面に硬質カーボン膜を形成するこ
    とを特徴とする硬質カーボン膜の形成方法。
  10. 【請求項１０】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し
    中間層を形成した試料の開口内面に接地電位に接続する
    補助電極を挿入するように試料を真空槽内に配置し、真
    空槽内を排気した後、ガス導入口から炭素を含むガスを
    真空槽内に導入し、試料に高周波電圧を印加し、プラズ
    マを発生させて試料の外周部を被覆して開口内面に硬質
    カーボン膜を形成することを特徴とする硬質カーボン膜
    の形成方法。
  11. 【請求項１１】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し
    試料の開口内面に接地電位に接続する補助電極を挿入す
    るように試料を真空槽内に配置し、真空槽内を排気後、
    ガス導入口から炭素を含むガスを真空槽内に導入し、試
    料に直流電圧を印加し、プラズマを発生させて試料の外
    周部を被覆して開口内面に硬質カーボン膜を形成するこ
    とを特徴とする硬質カーボン膜の形成方法。
  12. 【請求項１２】 ダミー部材を試料の開口端面に配置し
    中間層を形成した試料の開口内面に接地電位に接続する
    補助電極を挿入するように試料を真空槽内に配置し、真
    空槽内を排気した後、ガス導入口から炭素を含むガスを
    真空槽内に導入し、試料に直流電圧を印加し、プラズマ
    を発生させて試料の外周部を被覆して開口内面に硬質カ
    ーボン膜を形成することを特徴とする硬質カーボン膜の
    形成方法。
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