JPH06280012A - 炭素被膜の製造方法 - Google Patents
炭素被膜の製造方法Info
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- JPH06280012A JPH06280012A JP9192793A JP9192793A JPH06280012A JP H06280012 A JPH06280012 A JP H06280012A JP 9192793 A JP9192793 A JP 9192793A JP 9192793 A JP9192793 A JP 9192793A JP H06280012 A JPH06280012 A JP H06280012A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B40/00—Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/24—Carbon, e.g. diamond, graphite, amorphous carbon
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、高エネルギーの炭素イオン
ビームを安定的に基体に照射することができ、従って基
体に対して優れた付着強度を有する炭素被膜を形成する
ことができる炭素被膜の製造方法を提供することにあ
る。 【構成】 本発明は、炭素イオンビームにより炭素被膜
を製造する方法において、炭素被膜の形成に先立ち予め
炭素プラズマが形成されるプラズマ室を酸素プラズマで
アッシングすることによる炭素被膜の製造方法である。 【効果】 本発明は、高エネルギーの炭素イオンビーム
を安定的に基体に照射することができ、従って基体に対
して優れた付着強度を有する炭素被膜を形成することを
可能にする。すなわち、本発明の製造方法により形成し
た炭素膜は、高硬度、耐摩耗性、ガスや水分の非透過性
などの優れた特性を維持しつつ、基体との密着性にも優
れたものとなる。
ビームを安定的に基体に照射することができ、従って基
体に対して優れた付着強度を有する炭素被膜を形成する
ことができる炭素被膜の製造方法を提供することにあ
る。 【構成】 本発明は、炭素イオンビームにより炭素被膜
を製造する方法において、炭素被膜の形成に先立ち予め
炭素プラズマが形成されるプラズマ室を酸素プラズマで
アッシングすることによる炭素被膜の製造方法である。 【効果】 本発明は、高エネルギーの炭素イオンビーム
を安定的に基体に照射することができ、従って基体に対
して優れた付着強度を有する炭素被膜を形成することを
可能にする。すなわち、本発明の製造方法により形成し
た炭素膜は、高硬度、耐摩耗性、ガスや水分の非透過性
などの優れた特性を維持しつつ、基体との密着性にも優
れたものとなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク、光磁気
ディスク、磁気ヘッド、レンズ金型等の表面保護膜など
に有用な、高硬度、高付着強度、耐摩耗性、潤滑性に優
れた炭素被膜を製造する方法に関するものである。
ディスク、磁気ヘッド、レンズ金型等の表面保護膜など
に有用な、高硬度、高付着強度、耐摩耗性、潤滑性に優
れた炭素被膜を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、磁気ディスク、光磁気ディス
クや磁気ヘッドは、磁気ディスク装置や光磁気ディスク
装置としてコンピュータ端末の情報記憶装置などに利用
されている。磁気ディスクは、例えば、アルミニウム金
属板やプラスチック等の基体上に、フェライト、鉄、コ
バルト、ニッケルまたはこれらの化合物、ネオジウム、
サマリウム、ガドリニウム、テルビウム等の希土類金属
またはそれらの合金の磁性体をスパッタ法や塗布法によ
って形成する等の方法で作製されている。磁気ディスク
装置においては、使用の際に磁気ディスクの回転停止を
繰り返すので、磁気ヘッドと磁気ディスクは相互に接触
摩耗が繰り返されることになる。この接触摩耗により磁
気ディスクの磁気記録層（磁気記録媒体）が傷ついてし
まい、記録エラーが生じる場合がある。また、磁気記録
層及び光磁気記録層は、双方ともに環境に影響され、腐
食しやすいものである。
クや磁気ヘッドは、磁気ディスク装置や光磁気ディスク
装置としてコンピュータ端末の情報記憶装置などに利用
されている。磁気ディスクは、例えば、アルミニウム金
属板やプラスチック等の基体上に、フェライト、鉄、コ
バルト、ニッケルまたはこれらの化合物、ネオジウム、
サマリウム、ガドリニウム、テルビウム等の希土類金属
またはそれらの合金の磁性体をスパッタ法や塗布法によ
って形成する等の方法で作製されている。磁気ディスク
装置においては、使用の際に磁気ディスクの回転停止を
繰り返すので、磁気ヘッドと磁気ディスクは相互に接触
摩耗が繰り返されることになる。この接触摩耗により磁
気ディスクの磁気記録層（磁気記録媒体）が傷ついてし
まい、記録エラーが生じる場合がある。また、磁気記録
層及び光磁気記録層は、双方ともに環境に影響され、腐
食しやすいものである。
【０００３】そこで通常は、このような損傷や腐食を防
止すべく磁気（光磁気）記録層上に保護被膜が形成され
ている。この保護被膜としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ
2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等の酸化物またはカーボ
ン膜などが用いられている。このＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3
の保護被膜は、スパッタリング法や真空蒸着法で形成で
きる。またカーボン膜は、プラズマＣＶＤ法、イオンビ
ーム蒸着法、スパッタリング法により形成できる。
止すべく磁気（光磁気）記録層上に保護被膜が形成され
ている。この保護被膜としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ
2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等の酸化物またはカーボ
ン膜などが用いられている。このＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3
の保護被膜は、スパッタリング法や真空蒸着法で形成で
きる。またカーボン膜は、プラズマＣＶＤ法、イオンビ
ーム蒸着法、スパッタリング法により形成できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の保護被膜のうち
特にカーボン膜は、高硬度で摩擦係数が小さく、ガスや
水分の非透過性に優れている。このカーボン膜は、主に
炭素と水素を主成分とするアモルファスの膜である。カ
ーボン膜を基体に密着性良く形成する方法として高エネ
ルギーの炭素イオンビームを用いる方法がある。しかし
ながら、高エネルギーの炭素イオンビームを安定的に得
ることは必ずしも容易でないという問題があった。すな
わち、従来の被膜の製造方法では、安定的に高エネルギ
ーの炭素イオンビームを得ることができないことから、
安定な膜質とならず付着強度の劣化や磁気記録層が腐食
する場合があった。
特にカーボン膜は、高硬度で摩擦係数が小さく、ガスや
水分の非透過性に優れている。このカーボン膜は、主に
炭素と水素を主成分とするアモルファスの膜である。カ
ーボン膜を基体に密着性良く形成する方法として高エネ
ルギーの炭素イオンビームを用いる方法がある。しかし
ながら、高エネルギーの炭素イオンビームを安定的に得
ることは必ずしも容易でないという問題があった。すな
わち、従来の被膜の製造方法では、安定的に高エネルギ
ーの炭素イオンビームを得ることができないことから、
安定な膜質とならず付着強度の劣化や磁気記録層が腐食
する場合があった。
【０００５】本発明の目的は、高エネルギーの炭素イオ
ンビームを安定的に形成することにより、炭素と水素を
主成分とする炭素膜が有する高硬度、耐摩耗性などの優
れた特性を維持しつつ、基体に対して優れた付着強度を
有する炭素被膜を製造できる方法を提供することにあ
る。
ンビームを安定的に形成することにより、炭素と水素を
主成分とする炭素膜が有する高硬度、耐摩耗性などの優
れた特性を維持しつつ、基体に対して優れた付着強度を
有する炭素被膜を製造できる方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意検討を重ねた結果、高エネルギーの炭素
イオンビームを形成する前に、炭素プラズマを形成する
プラズマ室内を酸素プラズマによりアッシングすること
が非常に有効であることを見いだし本発明を完成するに
至った。すなわち本発明は、炭素イオンビームにより炭
素被膜を製造する方法において、炭素被膜の形成に先立
ち予め炭素プラズマが形成されるプラズマ室を酸素プラ
ズマでアッシングすることを特徴とする炭素被膜の製造
方法である。
達成すべく鋭意検討を重ねた結果、高エネルギーの炭素
イオンビームを形成する前に、炭素プラズマを形成する
プラズマ室内を酸素プラズマによりアッシングすること
が非常に有効であることを見いだし本発明を完成するに
至った。すなわち本発明は、炭素イオンビームにより炭
素被膜を製造する方法において、炭素被膜の形成に先立
ち予め炭素プラズマが形成されるプラズマ室を酸素プラ
ズマでアッシングすることを特徴とする炭素被膜の製造
方法である。
【０００７】従来より、炭素と水素を主成分とする炭素
膜としては、ダイヤモンド状炭素膜（以下ＤＬＣ膜）、
水素化アモルファス炭素膜（以下ａ−Ｃ：Ｈ膜）等が知
られている。これらは、膜中に水素を数＋ａｔｏｍ％含
有するものであり、水素含有率により膜の性質も大きく
異なる。例えば、水素を５０ａｔｏｍ％以上含有するａ
−Ｃ：Ｈ膜は、光学バンドギャップが大きく透明である
が、膜硬度が比較的低く内部応力も比較的小さいポリマ
ーライクな炭素膜である。一方、水素を１５〜３５ａｔ
ｏｍ％含むａ−Ｃ：Ｈ膜は、硬度がビッカース硬度で２
０００〜４０００ｋｇ／ｍｍ2 と非常に硬く、摩擦係数
も０．２以下と滑らかであるが、内部応力が圧縮応力で
約１０10ｄｙｎ／ｃｍ2 と大きい炭素膜である。このよ
うに大きな内部応力は、膜構造（炭素と水素の結合状
態）に起因しており、被膜と基体の付着強度に悪影響を
及ぼしているものと考えられる。磁気ディスク、光磁気
ディスク、磁気ヘッド、レンズ金型等の保護被膜として
用いられるのは、水素を１５〜３５ａｔｏｍ％含有する
ａ−Ｃ：Ｈ膜やＤＬＣ膜である。
膜としては、ダイヤモンド状炭素膜（以下ＤＬＣ膜）、
水素化アモルファス炭素膜（以下ａ−Ｃ：Ｈ膜）等が知
られている。これらは、膜中に水素を数＋ａｔｏｍ％含
有するものであり、水素含有率により膜の性質も大きく
異なる。例えば、水素を５０ａｔｏｍ％以上含有するａ
−Ｃ：Ｈ膜は、光学バンドギャップが大きく透明である
が、膜硬度が比較的低く内部応力も比較的小さいポリマ
ーライクな炭素膜である。一方、水素を１５〜３５ａｔ
ｏｍ％含むａ−Ｃ：Ｈ膜は、硬度がビッカース硬度で２
０００〜４０００ｋｇ／ｍｍ2 と非常に硬く、摩擦係数
も０．２以下と滑らかであるが、内部応力が圧縮応力で
約１０10ｄｙｎ／ｃｍ2 と大きい炭素膜である。このよ
うに大きな内部応力は、膜構造（炭素と水素の結合状
態）に起因しており、被膜と基体の付着強度に悪影響を
及ぼしているものと考えられる。磁気ディスク、光磁気
ディスク、磁気ヘッド、レンズ金型等の保護被膜として
用いられるのは、水素を１５〜３５ａｔｏｍ％含有する
ａ−Ｃ：Ｈ膜やＤＬＣ膜である。
【０００８】一方、本発明に係る高エネルギーの炭素イ
オンビームを用いることにより、前述のａ−Ｃ：Ｈ膜や
ＤＬＣ膜を高付着強度で基体に形成することができる。
この方法で炭素膜を形成すると、基体材料とのミキシン
グ（原子混合）が基体表面で行われるために炭素膜と基
体の密着性が良好であると考えられる。ミキシング状態
は、炭素原子濃度が基体表面（界面）から炭素膜表面に
向かって増大しているのに対し、基体を構成する原子濃
度が基体表面（界面）から膜表面に向かって減少してい
る。この状態を模式的に表したものが図１である。図中
横軸は、表面から基体に向かう深さを表しており、深さ
０の位置が膜表面である。一方、縦軸は原子濃度を表し
ている。特に表面の炭素原子濃度が十分に高いほど炭素
膜としての特徴が発揮される。また、ミキシングにより
高付着強度が得られるため、炭素膜の膜厚は薄くても十
分効果が得られ、５０Å〜１μｍ程度が好適である。
オンビームを用いることにより、前述のａ−Ｃ：Ｈ膜や
ＤＬＣ膜を高付着強度で基体に形成することができる。
この方法で炭素膜を形成すると、基体材料とのミキシン
グ（原子混合）が基体表面で行われるために炭素膜と基
体の密着性が良好であると考えられる。ミキシング状態
は、炭素原子濃度が基体表面（界面）から炭素膜表面に
向かって増大しているのに対し、基体を構成する原子濃
度が基体表面（界面）から膜表面に向かって減少してい
る。この状態を模式的に表したものが図１である。図中
横軸は、表面から基体に向かう深さを表しており、深さ
０の位置が膜表面である。一方、縦軸は原子濃度を表し
ている。特に表面の炭素原子濃度が十分に高いほど炭素
膜としての特徴が発揮される。また、ミキシングにより
高付着強度が得られるため、炭素膜の膜厚は薄くても十
分効果が得られ、５０Å〜１μｍ程度が好適である。
【０００９】以下、本発明の製造方法を工程に沿って詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１０】本発明の方法において用いられる基体は、
金属、セラミックス、有機樹脂など、従来より炭素膜で
被覆されて用いられる各種部材が使用可能であり、本発
明において特に限定はない。なお、イオンビームを照射
して膜を形成するため、基体としては導電性を有するも
のが適している。
金属、セラミックス、有機樹脂など、従来より炭素膜で
被覆されて用いられる各種部材が使用可能であり、本発
明において特に限定はない。なお、イオンビームを照射
して膜を形成するため、基体としては導電性を有するも
のが適している。
【００１１】膜を基体上に形成する方法としては、イオ
ンビーム蒸着法、イオンビーム・ミキシング法、イオン
注入法などがある。使用する原料ガスとしては、含炭素
ガスであるメタン、エタン、プロパン、エチレン、ベン
ゼン、アセチレン等の炭化水素；塩化メチレン、四塩化
炭素、クロロホルム、トリクロルエタン等のハロゲン化
炭化水素；メチルアルコール、エチルアルコール等のア
ルコール類；（ＣＨ3）2 ＣＯ、（Ｃ6 Ｈ5 ）2 ＣＯ等
のケトン類；ＣＯ、ＣＯ2 等のガス、及びこれらのガス
にＮ2 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ａｒ等のガスを混合した
ものが挙げられる。
ンビーム蒸着法、イオンビーム・ミキシング法、イオン
注入法などがある。使用する原料ガスとしては、含炭素
ガスであるメタン、エタン、プロパン、エチレン、ベン
ゼン、アセチレン等の炭化水素；塩化メチレン、四塩化
炭素、クロロホルム、トリクロルエタン等のハロゲン化
炭化水素；メチルアルコール、エチルアルコール等のア
ルコール類；（ＣＨ3）2 ＣＯ、（Ｃ6 Ｈ5 ）2 ＣＯ等
のケトン類；ＣＯ、ＣＯ2 等のガス、及びこれらのガス
にＮ2 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ａｒ等のガスを混合した
ものが挙げられる。
【００１２】ここで炭素イオンビームを用いたミキシン
グ層の形成について説明する。
グ層の形成について説明する。
【００１３】炭素イオンビームをカウフマン型イオン源
により生成する場合を例にとって説明する。図２は代表
的なカウフマン型イオン源の模式図を示す。図中１は、
磁場発生用コイル、２はフィラメント、３はガス導入
系、４はアノード、５はイオンビーム引き出し電極、６
はイオンビーム、７は基体、８は基板ホルダー、９はイ
オン化室（プラズマ室）である。ガス導入系より前述の
原料ガス、例えばＣＨ4とＨ2 をイオン化室に導入しプ
ラズマを形成した後、引き出し電極に電圧を印加してイ
オンビームを引き出し基体に照射する。このとき引き出
し電極に印加する電圧を数ｋＶ以上にすることにより、
数ｋｅＶ以上の高エネルギーのイオンビームを得ること
ができる。高エネルギーのイオンを照射するとイオンの
注入効果が大きくなりミキシング層が容易に形成され
る。すなわち、数ｋｅＶ以上のＣイオンを基体に照射す
ると、その表面はスパッタリングされ、照射イオンは注
入効果により基体表面に侵入する。侵入したイオンは基
体原子と衝突し、エネルギーを失って静止する。この結
果、炭素原子と基体原子からなるミキシング層が形成さ
れる。
により生成する場合を例にとって説明する。図２は代表
的なカウフマン型イオン源の模式図を示す。図中１は、
磁場発生用コイル、２はフィラメント、３はガス導入
系、４はアノード、５はイオンビーム引き出し電極、６
はイオンビーム、７は基体、８は基板ホルダー、９はイ
オン化室（プラズマ室）である。ガス導入系より前述の
原料ガス、例えばＣＨ4とＨ2 をイオン化室に導入しプ
ラズマを形成した後、引き出し電極に電圧を印加してイ
オンビームを引き出し基体に照射する。このとき引き出
し電極に印加する電圧を数ｋＶ以上にすることにより、
数ｋｅＶ以上の高エネルギーのイオンビームを得ること
ができる。高エネルギーのイオンを照射するとイオンの
注入効果が大きくなりミキシング層が容易に形成され
る。すなわち、数ｋｅＶ以上のＣイオンを基体に照射す
ると、その表面はスパッタリングされ、照射イオンは注
入効果により基体表面に侵入する。侵入したイオンは基
体原子と衝突し、エネルギーを失って静止する。この結
果、炭素原子と基体原子からなるミキシング層が形成さ
れる。
【００１４】このように高エネルギーのイオンビームを
引き出すとき、プラズマを形成するイオン化室（プラズ
マ室）内の壁面に炭素が付着し、引き出しグリッド部の
絶縁状態を劣化したり、マイクロ波などの電磁波により
プラズマを生成する場合には電磁波の伝播を疎外するこ
とにより、安定なプラズマ状態を維持できなかったり高
エネルギーのイオンビームを得ることが困難となる。こ
の問題を解決するために、炭素プラズマを生成するに先
立ちプラズマ室内に酸素ガスを導入し、酸素プラズマを
生成する。この酸素プラズマによりプラズマ室の壁面や
電極部に付着している炭素をアッシング除去する。
引き出すとき、プラズマを形成するイオン化室（プラズ
マ室）内の壁面に炭素が付着し、引き出しグリッド部の
絶縁状態を劣化したり、マイクロ波などの電磁波により
プラズマを生成する場合には電磁波の伝播を疎外するこ
とにより、安定なプラズマ状態を維持できなかったり高
エネルギーのイオンビームを得ることが困難となる。こ
の問題を解決するために、炭素プラズマを生成するに先
立ちプラズマ室内に酸素ガスを導入し、酸素プラズマを
生成する。この酸素プラズマによりプラズマ室の壁面や
電極部に付着している炭素をアッシング除去する。
【００１５】本発明は、炭素イオンビーム形成するため
のプラズマ室内を予め酸素プラズマによりアッシングす
ることにより、高エネルギーの炭素イオンビームを安定
的に基体に照射することが可能となり、基体に対して優
れた付着強度を有する炭素被膜を形成する製造方法を実
現するものである。
のプラズマ室内を予め酸素プラズマによりアッシングす
ることにより、高エネルギーの炭素イオンビームを安定
的に基体に照射することが可能となり、基体に対して優
れた付着強度を有する炭素被膜を形成する製造方法を実
現するものである。
【００１６】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。
する。
【００１７】（実施例１）まず、図３に示すＥＣＲイオ
ン源を設置したイオンビーム被膜装置を用い、以下の様
にして基体上に炭素と水素を主成分とする炭素膜のミキ
シング層を形成した。
ン源を設置したイオンビーム被膜装置を用い、以下の様
にして基体上に炭素と水素を主成分とする炭素膜のミキ
シング層を形成した。
【００１８】図３に示す成膜装置は、空洞共振器タイプ
のプラズマ室１０、ガス導入系１１、マイクロ波導入窓
１２、マイクロ波導波管１３、電磁石１４を備える装置
であり、これにＣｏ−Ｎｉ−Ｐ系の記録層が形成された
Ａｌ基体１５を基板ホルダー１６に設置した。この後、
内部を１×１０-7Ｔｏｒｒまで排気した。次に、ガス導
入系１１よりＯ2 ：３０ｓｃｃｍを導入し、ガス圧を１
×１０-4Ｔｏｒｒとした後、２．４５ＧＨｚのマイクロ
波をマイクロ波導波管１３より７００Ｗのパワーでマイ
クロ波導入窓１２より導入した。このとき、プラズマ室
１０の外部より電磁石１４により、磁場を印加してプラ
ズマ室内にＯ2 のＥＣＲプラズマを生成し、３０分間プ
ラズマ室内をアッシングした。磁場の強度は、マイクロ
波導入窓１２の入り口で１５００Ｇａｕｓｓ、引き出し
電極１７から５０ｍｍマイクロ波導入窓側の位置で８７
５ＧａｕｓｓのＥＣＲ条件とした。このＯ2 プラズマ・
アッシングによりプラズマ室の壁面やマイクロ波導入
窓、引き出し電極部に付着していた炭素膜は完全に除去
されていた。Ｏ2 プラズマ・アッシングに引き続き、ガ
ス導入系よりＣＨ4 ：１６ｓｃｃｍ、Ｈ2 ：３０ｓｃｃ
ｍ導入し、ガス圧を３．５×１０-4Ｔｏｒｒとした後、
２．４５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波導波管より９
００Ｗのパワーでマイクロ波導入窓より導入し、ＥＣＲ
プラズマを形成した。この時の外部磁場は、Ｏ2 プラズ
マ・アッシングと同条件とした。次に、引き出し電極１
７に１０ｋＶの電圧を印加して基体１５に照射して膜厚
１０００Åの炭素膜を形成した。このとき基体上におけ
るイオン電流密度は０．５ｍＡ／ｃｍ2 であった。ここ
で同条件でＳｉウェハー上に形成した炭素膜について水
素含有量、膜硬度、摩擦係数を評価したところ、水素含
有量（ＥＲＤＡ (ElasticRecoil Detection Analysis)
により評価）は約１５ａｔｏｍ％であり、膜硬度（微小
薄膜硬度計により評価）は３０００ｋｇ／ｍｍ2 であ
り、摩擦係数（直径５ｍｍのＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ合金球
とのピンオンディスク方式で測定）は０．１であった。
のプラズマ室１０、ガス導入系１１、マイクロ波導入窓
１２、マイクロ波導波管１３、電磁石１４を備える装置
であり、これにＣｏ−Ｎｉ−Ｐ系の記録層が形成された
Ａｌ基体１５を基板ホルダー１６に設置した。この後、
内部を１×１０-7Ｔｏｒｒまで排気した。次に、ガス導
入系１１よりＯ2 ：３０ｓｃｃｍを導入し、ガス圧を１
×１０-4Ｔｏｒｒとした後、２．４５ＧＨｚのマイクロ
波をマイクロ波導波管１３より７００Ｗのパワーでマイ
クロ波導入窓１２より導入した。このとき、プラズマ室
１０の外部より電磁石１４により、磁場を印加してプラ
ズマ室内にＯ2 のＥＣＲプラズマを生成し、３０分間プ
ラズマ室内をアッシングした。磁場の強度は、マイクロ
波導入窓１２の入り口で１５００Ｇａｕｓｓ、引き出し
電極１７から５０ｍｍマイクロ波導入窓側の位置で８７
５ＧａｕｓｓのＥＣＲ条件とした。このＯ2 プラズマ・
アッシングによりプラズマ室の壁面やマイクロ波導入
窓、引き出し電極部に付着していた炭素膜は完全に除去
されていた。Ｏ2 プラズマ・アッシングに引き続き、ガ
ス導入系よりＣＨ4 ：１６ｓｃｃｍ、Ｈ2 ：３０ｓｃｃ
ｍ導入し、ガス圧を３．５×１０-4Ｔｏｒｒとした後、
２．４５ＧＨｚのマイクロ波をマイクロ波導波管より９
００Ｗのパワーでマイクロ波導入窓より導入し、ＥＣＲ
プラズマを形成した。この時の外部磁場は、Ｏ2 プラズ
マ・アッシングと同条件とした。次に、引き出し電極１
７に１０ｋＶの電圧を印加して基体１５に照射して膜厚
１０００Åの炭素膜を形成した。このとき基体上におけ
るイオン電流密度は０．５ｍＡ／ｃｍ2 であった。ここ
で同条件でＳｉウェハー上に形成した炭素膜について水
素含有量、膜硬度、摩擦係数を評価したところ、水素含
有量（ＥＲＤＡ (ElasticRecoil Detection Analysis)
により評価）は約１５ａｔｏｍ％であり、膜硬度（微小
薄膜硬度計により評価）は３０００ｋｇ／ｍｍ2 であ
り、摩擦係数（直径５ｍｍのＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ合金球
とのピンオンディスク方式で測定）は０．１であった。
【００１９】本実施例で得た磁気ディスクは保護被膜の
密着性に優れており、ＴｉＣ製ボールとのピンオンディ
スクによる耐摩耗試験において、乾燥空気中１０万回の
回転を行っても膜の剥離や傷の発生が見られず、摩擦係
数も０．１以下であった。
密着性に優れており、ＴｉＣ製ボールとのピンオンディ
スクによる耐摩耗試験において、乾燥空気中１０万回の
回転を行っても膜の剥離や傷の発生が見られず、摩擦係
数も０．１以下であった。
【００２０】（実施例２）まず、図４に模式的に示すイ
オンビーム蒸着装置を用い、以下の様にして基体上に炭
素と水素を主成分とする膜を形成した。
オンビーム蒸着装置を用い、以下の様にして基体上に炭
素と水素を主成分とする膜を形成した。
【００２１】図４に示すイオンビーム蒸着装置は、真空
槽１８、イオンビーム源１９、イオン化室２０、ガス導
入系２１、イオンビーム引き出し電極２２、基体２３、
基板ホルダー２４、排気系２５からなる。これに、Ｇｄ
ＴｂＦｅＣｏ（ＲＥ−ＴＭ合金）の記録層が形成された
ガラス基体２３を設置した。この後、真空槽内を１×１
０-7Ｔｏｒｒまで排気した。次に、ガス導入系２１より
Ｏ2 ：１５ｓｃｃｍを導入し、ガス圧を２×１０-4Ｔｏ
ｒｒとした後、イオン化室内に酸素プラズマを３０分間
生成し、イオン化室内をアッシングした。引き続き、ガ
ス導入系２１よりＣ6 Ｈ6 ：１０ｓｃｃｍ、Ｈ2 ：１０
ｓｃｃｍ導入し、ガス圧を３×１０-4Ｔｏｒｒとしてプ
ラズマ室内にプラズマを生成した。引き出し電極２２に
７ｋＶの電圧を印加してイオンビームを引き出し基体に
照射して膜厚７００Åの炭素膜を形成した。
槽１８、イオンビーム源１９、イオン化室２０、ガス導
入系２１、イオンビーム引き出し電極２２、基体２３、
基板ホルダー２４、排気系２５からなる。これに、Ｇｄ
ＴｂＦｅＣｏ（ＲＥ−ＴＭ合金）の記録層が形成された
ガラス基体２３を設置した。この後、真空槽内を１×１
０-7Ｔｏｒｒまで排気した。次に、ガス導入系２１より
Ｏ2 ：１５ｓｃｃｍを導入し、ガス圧を２×１０-4Ｔｏ
ｒｒとした後、イオン化室内に酸素プラズマを３０分間
生成し、イオン化室内をアッシングした。引き続き、ガ
ス導入系２１よりＣ6 Ｈ6 ：１０ｓｃｃｍ、Ｈ2 ：１０
ｓｃｃｍ導入し、ガス圧を３×１０-4Ｔｏｒｒとしてプ
ラズマ室内にプラズマを生成した。引き出し電極２２に
７ｋＶの電圧を印加してイオンビームを引き出し基体に
照射して膜厚７００Åの炭素膜を形成した。
【００２２】本実施例で得られた磁気ディスクは保護被
膜の密着性に優れており、実施例１と同様の良好な性能
が得られた。
膜の密着性に優れており、実施例１と同様の良好な性能
が得られた。
【００２３】（実施例３）ＷＣ（８４％）−ＴｉＣ（８
％）−ＴａＣ（８％）からなる焼結体をガラスモールド
用の型形状に加工した型を基体とし、この成形面にイオ
ンプレーティング法でＴｉを２０００Å形成した後、Ｔ
ｉＮを１．８μｍ形成した。この型を実施例１と同様の
装置に設置した後、実施例１と同様にしてプラズマ室内
を酸素プラズマでアッシングした。引き続き、実施例１
と同条件で基体上に炭素膜を４００Å形成した。この型
を用いて、図５に示す成形機を用いてクラウン系ガラス
ＳＫ１２（軟化点Ｓｐ＝６７２℃、ガラス転移点Ｔｇ＝
５５０℃）を１０００回成形した。なお図５は成形機の
模式図で、図中１０２は成形装置、１０４は取入れ用置
換室であり、１０６は成形室であり、１０８は蒸着室で
あり、１１０は取り出し用置換室である。１１２、１１
４、１１６はゲートバルブであり、１１８はレールであ
り、１２０は該レール上を矢印Ａ方向に搬送せしめられ
るパレットである。１２４、１３８、１４０、１５０は
シリンダであり、１２６、１５２はバルブである。１２
８は成形室１０６内においてレール１１８に沿って配列
されているヒータである。
％）−ＴａＣ（８％）からなる焼結体をガラスモールド
用の型形状に加工した型を基体とし、この成形面にイオ
ンプレーティング法でＴｉを２０００Å形成した後、Ｔ
ｉＮを１．８μｍ形成した。この型を実施例１と同様の
装置に設置した後、実施例１と同様にしてプラズマ室内
を酸素プラズマでアッシングした。引き続き、実施例１
と同条件で基体上に炭素膜を４００Å形成した。この型
を用いて、図５に示す成形機を用いてクラウン系ガラス
ＳＫ１２（軟化点Ｓｐ＝６７２℃、ガラス転移点Ｔｇ＝
５５０℃）を１０００回成形した。なお図５は成形機の
模式図で、図中１０２は成形装置、１０４は取入れ用置
換室であり、１０６は成形室であり、１０８は蒸着室で
あり、１１０は取り出し用置換室である。１１２、１１
４、１１６はゲートバルブであり、１１８はレールであ
り、１２０は該レール上を矢印Ａ方向に搬送せしめられ
るパレットである。１２４、１３８、１４０、１５０は
シリンダであり、１２６、１５２はバルブである。１２
８は成形室１０６内においてレール１１８に沿って配列
されているヒータである。
【００２４】成形室１０６内はパレット搬送方向に沿っ
て順に加熱ゾーン１０６−１、プレスゾーン１０６−２
および徐冷ゾーン１０６−３とされている。プレスゾー
ン１０６−２において、上記シリンダ１３８のロッド１
３４の下端には成形用上型部材１３０が固定されてお
り、上記シリンダ１４０のロッド１３６の上端には成形
用下型部材１３２が固定されている。これら上型部材１
３０及び下型部材１３２は本発明により製作した型部材
である。蒸着室１０８内においては、蒸着物質１４６を
収容した容器１４２及び該容器を加熱するためのヒータ
１４４が配置されている。
て順に加熱ゾーン１０６−１、プレスゾーン１０６−２
および徐冷ゾーン１０６−３とされている。プレスゾー
ン１０６−２において、上記シリンダ１３８のロッド１
３４の下端には成形用上型部材１３０が固定されてお
り、上記シリンダ１４０のロッド１３６の上端には成形
用下型部材１３２が固定されている。これら上型部材１
３０及び下型部材１３２は本発明により製作した型部材
である。蒸着室１０８内においては、蒸着物質１４６を
収容した容器１４２及び該容器を加熱するためのヒータ
１４４が配置されている。
【００２５】クラウン系ガラスＳＫ１２（軟化点Ｓｐ＝
６７２℃、ガラス転移点Ｔｇ＝５５０℃）を所定の形状
および寸法に粗加工して成形のためのブランクを得た。
ガラスブランクをパレット１２０に設置し、取入れ置換
室１０４内の１２０−１の位置へ入れ、該位置のパレッ
トをシリンダ１２４のロッド１２２によりＡ方向に押し
てゲートバルブ１１２を越えて成形室１０６内の１２０
−２の位置へと搬送し、以下同様に所定のタイミングで
順次新たに取入れ置換室１０４内にパレットを成形室１
０６内で１２０−２→…→１２０−８の位置へと順次搬
送した。この間に、加熱ゾーン１０６−１ではガラスブ
ランクをヒータ１２８により徐々に加熱し１２０−４の
位置で軟化点以上とした上で、プレスゾーン１０６−２
へと搬送し、ここでシリンダ１３８、１４０を作動させ
て上型部材１３０及び下型部材１３２により２００ｋｇ
／ｃｍ2 の圧力でプレス温度６２０℃で一分間プレス
し、その後加圧力を解除しガラス転移点以下まで冷却
し、その後シリンダ１３８、１４０を作動させて上型部
材１３０及び下型部材１３２をガラス成形品から離型し
た。該プレスに際しては上記パレットが成形用胴型部材
として利用された。しかる後に、徐冷ゾーン１０６−３
ではガラス成形品を徐々に冷却した。なお、成形室１０
６内には不活性ガスを充満させた。成形室１０６内にお
いて１２０−８の位置に到達したパレットを、次の搬送
ではゲートバルブ１１４を越えて蒸着室１０８内の１２
０−９の位置へと搬送した。通常、ここで真空蒸着を行
うのであるが本実施例では該蒸着を行わなかった。そし
て、次の搬送ではゲートバルブ１１６を越えて取り出し
置換室１１０内の１２０−１０の位置へと搬送した。そ
して、次の搬送時にはシリンダ１５０を作動させてロッ
ド１４８によりガラス成形品を成形装置１０２外へと取
り出した。
６７２℃、ガラス転移点Ｔｇ＝５５０℃）を所定の形状
および寸法に粗加工して成形のためのブランクを得た。
ガラスブランクをパレット１２０に設置し、取入れ置換
室１０４内の１２０−１の位置へ入れ、該位置のパレッ
トをシリンダ１２４のロッド１２２によりＡ方向に押し
てゲートバルブ１１２を越えて成形室１０６内の１２０
−２の位置へと搬送し、以下同様に所定のタイミングで
順次新たに取入れ置換室１０４内にパレットを成形室１
０６内で１２０−２→…→１２０−８の位置へと順次搬
送した。この間に、加熱ゾーン１０６−１ではガラスブ
ランクをヒータ１２８により徐々に加熱し１２０−４の
位置で軟化点以上とした上で、プレスゾーン１０６−２
へと搬送し、ここでシリンダ１３８、１４０を作動させ
て上型部材１３０及び下型部材１３２により２００ｋｇ
／ｃｍ2 の圧力でプレス温度６２０℃で一分間プレス
し、その後加圧力を解除しガラス転移点以下まで冷却
し、その後シリンダ１３８、１４０を作動させて上型部
材１３０及び下型部材１３２をガラス成形品から離型し
た。該プレスに際しては上記パレットが成形用胴型部材
として利用された。しかる後に、徐冷ゾーン１０６−３
ではガラス成形品を徐々に冷却した。なお、成形室１０
６内には不活性ガスを充満させた。成形室１０６内にお
いて１２０−８の位置に到達したパレットを、次の搬送
ではゲートバルブ１１４を越えて蒸着室１０８内の１２
０−９の位置へと搬送した。通常、ここで真空蒸着を行
うのであるが本実施例では該蒸着を行わなかった。そし
て、次の搬送ではゲートバルブ１１６を越えて取り出し
置換室１１０内の１２０−１０の位置へと搬送した。そ
して、次の搬送時にはシリンダ１５０を作動させてロッ
ド１４８によりガラス成形品を成形装置１０２外へと取
り出した。
【００２６】以上の様なプレス成形を行った結果、型の
成形面及び光学素子の表面粗さ、並びに型と成形された
光学素子との離型性は良好であった。特に、型の成形面
について光学顕微鏡、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測
しても膜剥離、傷、クラック等の欠陥やガラス成分との
反応析出物、ガラスの融着は見られなかった。
成形面及び光学素子の表面粗さ、並びに型と成形された
光学素子との離型性は良好であった。特に、型の成形面
について光学顕微鏡、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測
しても膜剥離、傷、クラック等の欠陥やガラス成分との
反応析出物、ガラスの融着は見られなかった。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法にお
いては、炭素イオンビーム形成するためのプラズマ室内
を予め酸素プラズマによりアッシングすることにより、
高エネルギーの炭素イオンビームを安定的に基体に照射
することが可能となり、基体に対して優れた付着強度を
有する炭素被膜を形成することができる。すなわち本発
明の製造方法により形成した炭素膜は、高硬度、耐摩耗
性、ガスや水分の非透過性などの優れた特性を維持しつ
つ、基体との密着性にも優れたものとなる。例えば、磁
気ヘッドや磁気ディスク等における表面保護被膜の剥離
や磁気記録媒体層等の腐食を良好に防止することができ
る。
いては、炭素イオンビーム形成するためのプラズマ室内
を予め酸素プラズマによりアッシングすることにより、
高エネルギーの炭素イオンビームを安定的に基体に照射
することが可能となり、基体に対して優れた付着強度を
有する炭素被膜を形成することができる。すなわち本発
明の製造方法により形成した炭素膜は、高硬度、耐摩耗
性、ガスや水分の非透過性などの優れた特性を維持しつ
つ、基体との密着性にも優れたものとなる。例えば、磁
気ヘッドや磁気ディスク等における表面保護被膜の剥離
や磁気記録媒体層等の腐食を良好に防止することができ
る。
【図１】本発明における炭素膜の原子混合状態を示す模
式図である。
式図である。
【図２】本発明で用いるカウフマン型イオン源を示す模
式図である。
式図である。
【図３】本発明の実施例で用いるＥＣＲイオン源を備え
たイオンビーム成膜装置を示す概略図である。
たイオンビーム成膜装置を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例で用いるＩＢＤ装置を示す概略
図である。
図である。
【図５】本発明の実施例における光学素子成形用型を使
用するレンズの成形装置を示す断面図で、連続成形タイ
プである。
用するレンズの成形装置を示す断面図で、連続成形タイ
プである。
１ 磁場発生用コイル ２ フィラメント ３ ガス導入系 ４ アノード ５ イオンビーム引き出し電極 ６ イオンビーム ７ 基体 ８ 基板ホルダー ９ イオン化（プラズマ）室 １０ プラズマ室 １１ ガス導入系 １２ マイクロ波の導入窓 １３ マイクロ波の導波管 １４ 外部磁場 １５ 基体 １６ 基板ホルダー １７ イオンビーム引き出し電極 １８ 真空槽 １９ イオンビーム源 ２０ イオン化（プラズマ）室 ２１ ガス導入系 ２２ イオンビーム引き出し電極 ２３ 基体 ２４ 基板ホルダー ２５ 排気系 １０２ 成形装置 １０４ 取入れ用置換室 １０６ 成形室 １０８ 蒸着室 １１０ 取り出し用置換室 １１２ ゲートバルブ １１４ ゲートバルブ １１６ ゲートバルブ １１８ レール １２０ パレット １２２ ロッド １２４ シリンダ １２６ バルブ １２８ ヒータ １３０ 上型 １３２ 下型 １３４ ロッド １３６ ロッド １３８ シリンダ １４０ シリンダ １４２ 容器 １４４ ヒーター １４６ 蒸着物質 １４８ ロッド １５０ シリンダ １５２ バルブ
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素イオンビームにより炭素被膜を製造
する方法において、炭素被膜の形成に先立ち予め炭素プ
ラズマが形成されるプラズマ室を酸素プラズマでアッシ
ングすることを特徴とする炭素被膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9192793A JPH06280012A (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 炭素被膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9192793A JPH06280012A (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 炭素被膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06280012A true JPH06280012A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=14040223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9192793A Pending JPH06280012A (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 炭素被膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06280012A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000071780A1 (fr) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Mitsubishi Shoji Plastics Corporation | Film dlc, contenant en plastique recouvert de dlc, et procede et appareil de fabrication de contenant en plastique recouvert de dlc |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP9192793A patent/JPH06280012A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000071780A1 (fr) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Mitsubishi Shoji Plastics Corporation | Film dlc, contenant en plastique recouvert de dlc, et procede et appareil de fabrication de contenant en plastique recouvert de dlc |
| AU768043B2 (en) * | 1999-05-19 | 2003-11-27 | Kirin Beer Kabushiki Kaisha | DLC film, DLC-coated plastic container, and method and apparatus for manufacturing DLC-coated plastic container |
| US7166336B1 (en) | 1999-05-19 | 2007-01-23 | Mitsubishi Shoji Plastics Corporation | DLC film, DLC-coated plastic container, and method and apparatus for manufacturing DLC-coated plastic container |
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