JPH0280558A - アモルファスカーボン膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアモルファスカーボン膜の製造方法に間し、特
に各種表面保護膜等に用いられて有効な、透明かつ高硬
度なアモルファスカーボン膜の製造方法に間するもので
ある。

［従来の技術］ 従来、アモルファスカーボン膜は、粒界がなく、化学的
に安定で、高硬度の膜が得られることが知られており、
各種表面保護膜に応用されている。

従来アモルファスカーボン膜の製法としてはグラファイ
トをターゲットとし、希ガスであるアルゴンの放電によ
るスパッタリング法（例えばＮ　、５ａｖｖｉｄｅｓ　
ａｎｄ　Ｂ、Ｗｉｎｄｏｗ、Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅ
ｃｈｎｏｌ、Ａ３（６）＋ｐρ２３８８．１９８５）や
、メタンを初めとする各種炭化水素を原料ガスとして、
減圧状態で（〜１ＯＰａ）グロー放電を発生させてガス
を分解し基板に凝着させるプラズマＣＶＤ法（例えば山
口他、昭和６２年春期応物学会予稿集９．３４９＞が知
られていた。

［発明が解決しようとする課題］ アルゴンの放電によりグラファイトのターゲットをスパ
ッタするアモルファスカーボン膜の製造方法は、大面積
の基板を搬送用カートに設置して連続的に成膜室を通過
させるなとの方法を取ることが出来、量産性に優れてい
る。また大面積にわたり均一な膜質、膜厚分布を実現で
きるなどの利点を有するが、得られる膜は可視域に対し
て不透明であり、保護膜としての応用範囲が限定差れて
しまうと言う重大な問題点があった。

一方プラズマＣＶＤ法により得られるアモルフアスカ−
ボン膜は、膜中に水素を含み、可視域において透明なも
のを得ることが可能であるが、膜の硬度を大きくするた
めには基板に負のバイアス電圧を印加するなどの方法が
必要で有り、大面積基板への連続成膜や絶縁性基板への
成膜が困難であるという問題点を有していた。また比較
的高い圧力でのグロー放電であり原料ガスを分解して基
板に凝着させると言う成膜機構であるため放電の不均一
性や、ガスの分解による膜成長種の分布の不均一性のた
めに大面積の基板に均一な膜厚、膜質分布で成膜するこ
とが困難であると言う問題点がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたも
のであって、グラファイトのターゲットを用いたスパッ
タリングにより基板上にアモルファスカーボン膜を製造
する方法において、該スパッタリングを水素と希ガスの
混合ガス雰囲気中でマグネトロンスパッタリングにより
行なっている。

一般にカーボンのスパッタリングではアルゴン等の希ガ
スイオンがグラファイトターゲットに衝突して炭素原子
が飛び出し、これが基板に凝着するわけであるが、例え
ば雰囲気ガスが純アルゴンである場合、形成される膜は
黒いアモルファスカーボン膜となる。

このスパッタリングに於て、ターゲット電極に磁界を印
加するマグネトロンスパッタリング法を用い、雰囲気中
に水素ガスが存在すると、カソード付近の電子密度が増
加してプラズマ中の活性化した水素原子の密度が増加し
、基板上に形成されるカーボン膜中にこれが取り込まれ
透明な膜が形成される。また、氷嚢原子は形成されたカ
ーボンのうち、グラファイト成分を再ガス化することに
も有効である。

通常のＲＦ、ＤＣスパッタリング法を用いると、雰囲気
ガスのイオン化率がマグネトロンスパッタリングに比べ
低いため、活性化した水素原子の密度が低く十分にカー
ボン膜中に水素原子を取り込むことが出来ず、またグラ
ファイトの再ガス化も効率よく行なわれず、透明なカー
ボン膜は得られない。

スパッタリングに用いる希ガスとしては、アルゴン、ヘ
リウム等の希ガス例示できる。なかでもアルゴンガスが
安価であり、かつスパッタリングレートを高くできるの
で好ましい。

またマグネトロンスパッタリングにおいては、低いガス
圧力下で安定な放電が維持できるので、成膜表面に飛来
するカーボン、アルゴン、水素各々の原子やイオンの持
つ運動エネルギーが大きくなり、その結果カーボン膜の
硬度が大きくなる。

低いガス圧力下でのスパッタリングは、プラズマ中の水
素原子を活性化する上でも効果がある。

水素とカーボンの十分な反応性と硬度を確保するために
スパッタリング時の全圧力は３Ｐａ以下にすることが必
要であり、特にｌＰａ以下が望ましい。

また、水素とアルゴンの体積混合比は０．５〜５０％が
望ましい、０．５％以下の水素ガス濃度では十分透明な
膜は得られにくい、また５０％以上の水素ガス濃度では
、形成されるアモルファスカーボン膜の構造はポリエン
構造が支配的となり硬度が著しく減少しやすい。

［作用］ 本発明によれば、アルゴンと水素の混合ガスを雰囲気ガ
スとしたマグネトロンスパッタリングを用いているので
、低いガス圧力での高電子密度の放電が可能になり、水
素原子の活性化と基板に飛来する粒子の運動エネルギー
の増大が生じ、水素が膜中に取り込まれて透明で硬質な
アモルファスカーボン膜を形成する。

［実施例］ 第１図は本発明の実施に使用するマグネトロンスパッタ
装置の模式図である。

ターゲット電極に取り付けられた磁石により電極に磁界
が印加できるようになっている。磁束密度は１ｏｏＯＧ
ａｕｓｓであった。

導入される雰囲気ガスは水素濃度が１０体積％のアルゴ
ン−水素の混合ガスであり、ガス圧はＩＰａである。投
入電力は７００Ｗであフた。基板はガラス板を用い、カ
ーボン膜との付着力を増すために基板を１５０℃に加熱
した。

第２図は、上記本発明の条件にて作成されたアモルファ
スカーボン膜の透過スペクトルを示しである。

第２図より、本発明によって作成されたアモルファスカ
ーボン膜は可視域に於て透明な膜であることがわかる。

エネルギーギャップは１．９８ｅＶであった。得られた
膜の硬度はビッカース硬度で７００ｋｇｆ／■■２程度
と硬い膜であった。

［発明の効果］ この様に、本発明は雰囲気ガスにアルゴンと水素の混合
ガスを用いてグラファイトターゲットのマグネトロンス
パッタリングをすることによって、可視域に対して透明
で硬質なアモルファスカーボン膜が得られる。

本発明により得られる透明でかつ硬質なアモルファスカ
ーボン膜は、光磁気記録膜の保護膜、磁気記録膜の保護
膜、各種光学製品の保護膜等各種表面保護膜として有用
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する装置の模式図、第２図は実施
例に於て形成されたアモルファスカーボン膜の透過スペ
クトルを示す図である。 １Ｃ禎ム坐・ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）グラファイトのターゲットを用いてスパッタリン
   グして基板上にアモルファスカーボン膜を製造する方法
   において、該スパッタリングを水素と希ガスの混合ガス
   雰囲気中でマグネトロンスパッタリングによりおこなう
   ことを特徴とするアモルファスカーボン膜の製造方法。