JP3254202B2 - 炭素膜または炭素を主成分とする膜が設けられた部材 - Google Patents
炭素膜または炭素を主成分とする膜が設けられた部材Info
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- JP3254202B2 JP3254202B2 JP2000056706A JP2000056706A JP3254202B2 JP 3254202 B2 JP3254202 B2 JP 3254202B2 JP 2000056706 A JP2000056706 A JP 2000056706A JP 2000056706 A JP2000056706 A JP 2000056706A JP 3254202 B2 JP3254202 B2 JP 3254202B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、親水性を有し、そ
の固有抵抗が５×1013Ωcm以下の炭素または炭素を主成
分とする被膜に関する。本発明はこれをガラス等の透光
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または炭化珪素膜を形
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。そして本発明で
はこの多層膜を同じ反応容器内で形成するものである。
本発明は、３価または５価の不純物を水素または弗素と
ともに炭素または炭素を主成分とする保護用被膜中に添
加し、親水性の程度の制御、ビッカ−ス硬度の制御およ
び電気伝導度の制御をせんとするものである。
の固有抵抗が５×1013Ωcm以下の炭素または炭素を主成
分とする被膜に関する。本発明はこれをガラス等の透光
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または炭化珪素膜を形
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。そして本発明で
はこの多層膜を同じ反応容器内で形成するものである。
本発明は、３価または５価の不純物を水素または弗素と
ともに炭素または炭素を主成分とする保護用被膜中に添
加し、親水性の程度の制御、ビッカ−ス硬度の制御およ
び電気伝導度の制御をせんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にプラズマCVD 法においては、平坦
面を有する基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−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56−146930昭
和56年９月17日出願） が知られている。
面を有する基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−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56−146930昭
和56年９月17日出願） が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、部材表面を
保護するために、炭素または炭素を主成分とする膜が設
けられた部材において、炭素または炭素を主成分とする
被膜の密着性を非常に向上させた部材を提供するもので
ある。
保護するために、炭素または炭素を主成分とする膜が設
けられた部材において、炭素または炭素を主成分とする
被膜の密着性を非常に向上させた部材を提供するもので
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に密着し
て炭素または炭素を主成分とする膜が設けられた部材を
特徴とする。
て炭素または炭素を主成分とする膜が設けられた部材を
特徴とする。
【０００５】また、本発明は、無機材料でなる表面に密
着して炭素または炭素を主成分とする膜が設けられた部
材を特徴とする。本発明の炭素または炭素を主成分とす
る膜即ちDLC（ダイヤモンド状炭素膜）及びDLCが設けら
れる表面即ち下地被膜はプラズマCVDによって形成され
る。
着して炭素または炭素を主成分とする膜が設けられた部
材を特徴とする。本発明の炭素または炭素を主成分とす
る膜即ちDLC（ダイヤモンド状炭素膜）及びDLCが設けら
れる表面即ち下地被膜はプラズマCVDによって形成され
る。
【０００６】炭素または炭素を主成分とする薄膜の形成
として、エチレン(C2 H 4 ),メタン(CH 4 ),アセチレン
(C2 H 2 ),弗化炭素(C2 F 6 ,C3 F 8 ) のような炭化水
素気体または弗化炭素またはCHF 3 , H 2 C 3 F 6 ,H3
CF,CH 2 F 2 等の弗化炭素の如き炭素弗化物気体を導入
し、さらに３価または５価の添加物、代表的にはそれぞ
れホウ素用のジボラン(B2 H 6 ),弗化ホウ素(BF 3 ) ま
たアンモニア(NH 3 ),弗化窒素(NF 3 ) を添加した。そ
して成膜された被膜中に３価または５価の添加物は0.1
〜10原子％とした。このとき水素または弗素は５〜30原
子％が添加されていた。
として、エチレン(C2 H 4 ),メタン(CH 4 ),アセチレン
(C2 H 2 ),弗化炭素(C2 F 6 ,C3 F 8 ) のような炭化水
素気体または弗化炭素またはCHF 3 , H 2 C 3 F 6 ,H3
CF,CH 2 F 2 等の弗化炭素の如き炭素弗化物気体を導入
し、さらに３価または５価の添加物、代表的にはそれぞ
れホウ素用のジボラン(B2 H 6 ),弗化ホウ素(BF 3 ) ま
たアンモニア(NH 3 ),弗化窒素(NF 3 ) を添加した。そ
して成膜された被膜中に３価または５価の添加物は0.1
〜10原子％とした。このとき水素または弗素は５〜30原
子％が添加されていた。
【０００７】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−ス硬度700 〜5000Kg/mm 2 ,
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。
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−ス硬度700 〜5000Kg/mm 2 ,
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。
【０００８】本発明方法での成膜に際し、弗素の如きハ
ロゲン元素を初期状態から有するC 2F 6 とNH3 +H2 の
反応またはC 2 F 6 とB 2 H 6 +H2 との反応を用い、プ
ラズマCVD 中に炭化物気体に加えて同時に窒素( ５価の
添加物) またはホウ素( ３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。
ロゲン元素を初期状態から有するC 2F 6 とNH3 +H2 の
反応またはC 2 F 6 とB 2 H 6 +H2 との反応を用い、プ
ラズマCVD 中に炭化物気体に加えて同時に窒素( ５価の
添加物) またはホウ素( ３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。
【０００９】本発明の炭素または炭素を主成分とする膜
が設けられる表面となる下地被膜として、窒化珪素膜ま
たは炭化珪素膜を形成する。これら被膜は非酸化物材料
でなるため、炭素または炭素を主成分とする被膜の密着
性が向上される。
が設けられる表面となる下地被膜として、窒化珪素膜ま
たは炭化珪素膜を形成する。これら被膜は非酸化物材料
でなるため、炭素または炭素を主成分とする被膜の密着
性が向上される。
【００１０】プラズマＣＶＤ装置には、反応空間の一端
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。
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。
【００１１】それぞれの電極から発せられる電磁エネル
ギを用い、反応空間にKWレベルの大電力を供給し、かつ
それぞれの電極の位相を制御して相乗効果を有するプラ
ズマを反応空間で発生せしめたものである。
ギを用い、反応空間にKWレベルの大電力を供給し、かつ
それぞれの電極の位相を制御して相乗効果を有するプラ
ズマを反応空間で発生せしめたものである。
【００１２】この空間内に直流または交流バイアスを加
えるための第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。
えるための第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。
【００１３】結果として合わせて実質的に１つの高周波
の交番電圧とし、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。
の交番電圧とし、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。
【００１４】またさらに発生させる場合、基体または部
材を挟んで直流（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。
材を挟んで直流（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。
【００１５】第１の交番電圧が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180 °) 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。
ネルギ供給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180 °) 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。
【００１６】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。
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。
【００１７】上記本発明人による特許出願（特許願56-1
46930）においては、プラズマＣＶＤ装置は、一対の電
極のみを用いる平行平板型であり、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−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。
46930）においては、プラズマＣＶＤ装置は、一対の電
極のみを用いる平行平板型であり、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−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。
【００１８】かかる１つの高周波電源を用いるため、平
行平板型の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。そのため、大量生産をせんとし
ても、単に電極を大面積とし、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
ことが難しく、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。
行平板型の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。そのため、大量生産をせんとし
ても、単に電極を大面積とし、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
ことが難しく、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。
【００１９】さらに基体または部材にバイアス印加をし
たエッチング方法に関しても、多量に同時に処理をする
ことができない。このため、大容量空間で一度に多数の
部材に対し膜を形成する方法またはエッチングする方法
が求められていた。本発明に用いるプラズマＣＶＤ装置
はかかる目的をも達成することが可能である。
たエッチング方法に関しても、多量に同時に処理をする
ことができない。このため、大容量空間で一度に多数の
部材に対し膜を形成する方法またはエッチングする方法
が求められていた。本発明に用いるプラズマＣＶＤ装置
はかかる目的をも達成することが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に図面に従って本発明の作製
方法を記す。
方法を記す。
【００２１】
【実施例】「実施例１」図２は、基体または部材上にプ
ラズマ反応法により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。図
面において、プラズマ反応装置の反応容器(7) はゲ−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(CH 4 ),エ
チレン(C2 H4 ) を(32)より、弗化炭素気体である弗化
炭素(C2 F 6 ,C3 F 8 ) を(33)より、３価または５価用
の気体であるB 2 H 6 またはNH3 を(34)より、ジシラン
(Si 2H 6 ) 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。
ラズマ反応法により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。図
面において、プラズマ反応装置の反応容器(7) はゲ−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(CH 4 ),エ
チレン(C2 H4 ) を(32)より、弗化炭素気体である弗化
炭素(C2 F 6 ,C3 F 8 ) を(33)より、３価または５価用
の気体であるB 2 H 6 またはNH3 を(34)より、ジシラン
(Si 2H 6 ) 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。
【００２２】水素と六弗化二炭素(C2 F 6 ) とを導入す
ると、水素が弗素を引き抜き、残ったC-F 結合による弗
素が添加されたSP3 結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。またジシラン(Si 2 H 6 ) を(35)より、ア
ンモニア(NH 3 ) 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を形成することができる。
ると、水素が弗素を引き抜き、残ったC-F 結合による弗
素が添加されたSP3 結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。またジシラン(Si 2 H 6 ) を(35)より、ア
ンモニア(NH 3 ) 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を形成することができる。
【００２３】この反応容器(7) の上下に第１の一対の電
極を同一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。
このそれぞれの電極には第１および第２の電磁エネルギ
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
れ反応容器内のインピ−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。
極を同一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。
このそれぞれの電極には第１および第２の電磁エネルギ
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
れ反応容器内のインピ−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。
【００２４】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。それぞれの電源の位相は位相調整器(2
6)で180°±30°以内に互いに制御されている。
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。それぞれの電源の位相は位相調整器(2
6)で180°±30°以内に互いに制御されている。
【００２５】反応性気体はノズル(25)より下方向に放出
される。バ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
ッチがオンのとき基体または部材に供給される。
される。バ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
ッチがオンのとき基体または部材に供給される。
【００２６】かくして反応空間(8) にプラズマが発生す
る。排気系(25)は、圧力調整バルブ(21), タ−ボ分子ポ
ンプ(22), ロ−タリ−ポンプ(23)を経て不要気体を排気
する。これらの反応性気体は、反応空間(8) で0.001 〜
1.0torr 例えば0.05torrとした。
る。排気系(25)は、圧力調整バルブ(21), タ−ボ分子ポ
ンプ(22), ロ−タリ−ポンプ(23)を経て不要気体を排気
する。これらの反応性気体は、反応空間(8) で0.001 〜
1.0torr 例えば0.05torrとした。
【００２７】かかる空間において、0.5 〜50KW( 単位面
積あたり0.005 〜5W/cm 2 ) 例えば1KW ( 単位面積あた
り0.1W/cm 2 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1K
W)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。
積あたり0.005 〜5W/cm 2 ) 例えば1KW ( 単位面積あた
り0.1W/cm 2 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1K
W)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。
【００２８】反応性気体は、例えばエチレンと弗化炭素
の混合気体とした。その割合はC 2 F6 /C2 H 4 ＝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。
の混合気体とした。その割合はC 2 F6 /C2 H 4 ＝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。
【００２９】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）,１〜３μｍ（凸部）に生成させた。成
膜速度は100 〜100 0Å／分を有していた。
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）,１〜３μｍ（凸部）に生成させた。成
膜速度は100 〜100 0Å／分を有していた。
【００３０】かくして部材であるガラス板、有機樹脂物
上、その他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。
上、その他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。
【００３１】有機物上に100 〜2000Åの厚さにエチレン
のみによる第１の炭素を設け、さらにその上にC 2 F 6
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。
のみによる第１の炭素を設け、さらにその上にC 2 F 6
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。
【００３２】「実施例２」この実施例は実施例１で用い
た装置により、図１に示す如く、有機物の部材要部上に
炭素を主成分とする膜を作製した例である。図１(A) に
おいて、アルミニウムの筒上に基体として、有機樹脂が
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DLC 膜(45)
を形成したものである。
た装置により、図１に示す如く、有機物の部材要部上に
炭素を主成分とする膜を作製した例である。図１(A) に
おいて、アルミニウムの筒上に基体として、有機樹脂が
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DLC 膜(45)
を形成したものである。
【００３３】図１(A),(B) において、このプラスチック
ス基体(1) は軽量であり、この上への密着性向上のため
エチレンと水素とを用いて0.01〜0.1 μｍの厚さに形成
した。さらにその上にC 2 F 6 とNH3 とH 2 との混合気
体を用いて比抵抗が１×106 〜５×1013Ωcm好ましくは
１×107 〜５×1012Ωcmの膜を0.2 〜2 μｍの厚さに親
水性を有する炭素膜を形成した。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。
ス基体(1) は軽量であり、この上への密着性向上のため
エチレンと水素とを用いて0.01〜0.1 μｍの厚さに形成
した。さらにその上にC 2 F 6 とNH3 とH 2 との混合気
体を用いて比抵抗が１×106 〜５×1013Ωcm好ましくは
１×107 〜５×1012Ωcmの膜を0.2 〜2 μｍの厚さに親
水性を有する炭素膜を形成した。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。
【００３４】「実施例３」この実施例は下地材料用被膜
として窒化珪素を形成する例である。反応性気体として
図２でジシラン(Si 2 H 6 )/NH3 を(35)より、アンモニ
ア(NH3 ) を(34)より供給して、(Si 2 H 6 )/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100 Å/ 分の成膜速度で形成
することが可能となった。
として窒化珪素を形成する例である。反応性気体として
図２でジシラン(Si 2 H 6 )/NH3 を(35)より、アンモニ
ア(NH3 ) を(34)より供給して、(Si 2 H 6 )/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100 Å/ 分の成膜速度で形成
することが可能となった。
【００３５】「実施例４」この実施例は図１(C) に示し
たものである。図２のプラズマ処理装置を実施例と同様
に用いた。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−ト
バイ、航空機、船舶のフロントウインド、サイドミラ
−、サイドウインド、リアウインドまたは家庭の窓であ
り、その外気に触れる面側である。
たものである。図２のプラズマ処理装置を実施例と同様
に用いた。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−ト
バイ、航空機、船舶のフロントウインド、サイドミラ
−、サイドウインド、リアウインドまたは家庭の窓であ
り、その外気に触れる面側である。
【００３６】この基板上にまず実施例３に示した窒化珪
素膜を形成した。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0.5 μｍの厚さに形成した。
素膜を形成した。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0.5 μｍの厚さに形成した。
【００３７】本発明において、特にこの炭素または３価
または５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 〜１×1011Ω
cmの範囲とした。
または５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 〜１×1011Ω
cmの範囲とした。
【００３８】本実施例において、ガラスは酸化珪素より
なり、酸素を含有し、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。この図１(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−表面で
あってもよい。
なり、酸素を含有し、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。この図１(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−表面で
あってもよい。
【００３９】図１(E) は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。
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。
【００４０】「実施例５」本発明の実施例において、下
地材料としてジシランとエチレンとをプラズマ雰囲気中
に導入し、炭化珪素(SixC 1-x 0<X<1)を形成し、その上
に炭素または炭素を主成分とする被膜を形成した。する
と、この炭化珪素の光学的エネルギバンド巾が1.5 〜2.
5eV であるため、黄色の半透光性の下地材とすることが
できた。さらに炭素被膜の密着性向上にもきわめて有効
であった。
地材料としてジシランとエチレンとをプラズマ雰囲気中
に導入し、炭化珪素(SixC 1-x 0<X<1)を形成し、その上
に炭素または炭素を主成分とする被膜を形成した。する
と、この炭化珪素の光学的エネルギバンド巾が1.5 〜2.
5eV であるため、黄色の半透光性の下地材とすることが
できた。さらに炭素被膜の密着性向上にもきわめて有効
であった。
【００４１】「実施例６」この実施例は図１(D) の形状
である。装置は実施例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。図１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。
である。装置は実施例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。図１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。
【００４２】「実施例７」この実施例は実施例１で用い
た装置を用いた。図２において、酸素(O2 ) または弗化
窒素(NF 3 ) 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 〜300 Å
/ 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(NF 3 のプラズ
マによりエッチングされる) である。
た装置を用いた。図２において、酸素(O2 ) または弗化
窒素(NF 3 ) 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 〜300 Å
/ 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(NF 3 のプラズ
マによりエッチングされる) である。
【００４３】
【発明の効果】本発明により、炭素または炭素を主成分
とする被膜の密着性を非常に向上させた部材を提供する
ことができる。それは、反応容器内で炭素または炭素を
主成分とする膜が設けられる表面となる下地被膜が設け
られ、前記反応容器内を大気（外気）特に酸素に曝すこ
となく前記反応容器内で前記表面に炭素または炭素を主
成分とする膜が設けられることにより、炭素または炭素
を主成分とする膜をより密 着性良く設けることが可能と
なったためである。更に、本発明によって、電気伝導度
を有しかつ親水性の表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。
とする被膜の密着性を非常に向上させた部材を提供する
ことができる。それは、反応容器内で炭素または炭素を
主成分とする膜が設けられる表面となる下地被膜が設け
られ、前記反応容器内を大気（外気）特に酸素に曝すこ
となく前記反応容器内で前記表面に炭素または炭素を主
成分とする膜が設けられることにより、炭素または炭素
を主成分とする膜をより密 着性良く設けることが可能と
なったためである。更に、本発明によって、電気伝導度
を有しかつ親水性の表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。
【００４４】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。
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。
【図１】本発明の基体または部材上に被膜を形成した例
およびその要部を示す。
およびその要部を示す。
【図２】本発明のプラズマ装置の概要を示す。
１ 基体 ４５ ＤＬＣ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹山 順一 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 審査官 宮澤 尚之 (56)参考文献 特開 昭63−145776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−157602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174379（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−217303（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/27 C30B 29/04
Claims (13)
- 【請求項１】 無機材料でなる表面に密着して、１×10
6 〜５×1013Ωcmの比抵抗を有する炭素または炭素を主
成分とする膜が設けられた部材であって、 前記無機材料でなる表面を大気に触れさせることなく前
記炭素または炭素を主成分とする膜が設けられており、
かつ前記炭素または炭素を主成分とする膜は親水性を示
すことを特徴とする炭素または炭素を主成分とする膜が
設けられた部材。 - 【請求項２】 無機材料でなる表面に密着して、１×10
6 〜５×10 13 Ωcmの比抵抗を有する炭素または炭素を主
成分とする膜が設けられた部材であって、 前記無機材料でなる表面を大気に触れさせることなく前
記炭素または炭素を主成分とする膜が設けられており、
かつ前記炭素または炭素を主成分とする膜には親水性が
付与されていることを特徴とする炭素または炭素を主成
分とする膜が設けられた部材。 - 【請求項３】 無機材料でなる表面に密着して、１×10
6 〜５×10 13 Ωcmの比抵抗を有する炭素または炭素を主
成分とする膜が設けられた部材であって、 前記無機材料でなる表面を大気に触れさせることなく前
記炭素または炭素を主成分とする膜が設けられており、
かつ前記炭素または炭素を主成分とする膜を設けるると
きに窒化物気体を導入することで、前記炭素または炭素
を主成分とする膜には親水性が付与されていることを特
徴とする炭素または炭素を主成分とする膜が設けられた
部材。 - 【請求項４】 請求項３において、前記窒化物気体はア
ンモニア気体であることを特徴とする炭素または炭素を
主成分とする膜が設けられた部材。 - 【請求項５】 無機材料でなる表面に密着して、１×10
6 〜５×10 13 Ωcmの比抵抗を有する炭素または炭素を主
成分とする膜が設けられた部材であって、 前記無機材料でなる表面を大気に触れさせることなく前
記炭素または炭素を主成分とする膜が設けられており、
かつ前記炭素または炭素を主成分とする膜は窒素を含有
することで、前記炭素または炭素を主成分とする膜には
親水性が付与されていることを特徴とする炭素または炭
素を主成分とする膜が設けられた部材。 - 【請求項６】 請求項５において、前記窒素は、０．１
〜１０原子％の濃度で含有されていることを特徴とする
炭素または炭素を主成分とする膜が設けられた 部材。 - 【請求項７】 請求項５または請求項６において、前記
窒素は、前記炭素または炭素を主成分とする膜の厚さ方
向に濃度勾配が均一となるように含有されていることを
特徴とする炭素または炭素を主成分とする膜が設けられ
た部材。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか一において、
前記炭素または炭素を主成分とする膜は、前記無機材料
でなる全表面を覆っていることを特徴とする炭素または
炭素を主成分とする膜が設けられた部材。 - 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか一において、
前記炭素または炭素を主成分とする膜は、ビッカース硬
度が７００〜５０００kg/mm2であることを特徴とする炭
素または炭素を主成分とする膜が設けられた部材。 - 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか一におい
て、前記炭素または炭素を主成分とする膜はダイヤモン
ド状炭素膜であることを特徴とする炭素または炭素を主
成分とする膜が設けられた部材。 - 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれか一におい
て、前記炭素または炭素を主成分とする膜はアモルファ
ス構造のダイヤモンド状炭素膜であることを特徴とする
炭素または炭素を主成分とする膜が設けられた部材。 - 【請求項１２】 請求項１乃至１１のいずれか一におい
て、前記無機材料でなる下地膜の表面に前記炭素または
炭素を主成分とする膜が設けられていることを特徴とす
る炭素または炭素を主成分とする膜が設けられた部材。 - 【請求項１３】 請求項１２において、前記下地膜は窒
化珪素膜であることを特徴とする炭素または炭素を主成
分とする膜が設けられた部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000056706A JP3254202B2 (ja) | 1988-10-11 | 2000-03-02 | 炭素膜または炭素を主成分とする膜が設けられた部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000056706A JP3254202B2 (ja) | 1988-10-11 | 2000-03-02 | 炭素膜または炭素を主成分とする膜が設けられた部材 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11019780A Division JP3057072B2 (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | ダイヤモンド状炭素膜作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000226662A JP2000226662A (ja) | 2000-08-15 |
| JP3254202B2 true JP3254202B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=18577605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000056706A Expired - Lifetime JP3254202B2 (ja) | 1988-10-11 | 2000-03-02 | 炭素膜または炭素を主成分とする膜が設けられた部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3254202B2 (ja) |
-
2000
- 2000-03-02 JP JP2000056706A patent/JP3254202B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000226662A (ja) | 2000-08-15 |
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