JPH10130093A - ダイヤモンドライクカーボン薄膜形成装置 - Google Patents
ダイヤモンドライクカーボン薄膜形成装置Info
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- JPH10130093A JPH10130093A JP28095296A JP28095296A JPH10130093A JP H10130093 A JPH10130093 A JP H10130093A JP 28095296 A JP28095296 A JP 28095296A JP 28095296 A JP28095296 A JP 28095296A JP H10130093 A JPH10130093 A JP H10130093A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスのイオン化の効率が良いダイヤモンドラ
イクカーボン薄膜形成装置を得る。 【解決手段】 真空槽１中にガスイオン源１０を備え、
このガスイオン源１０はガスが導入される反応ガス導入
室１１と、この反応ガス導入室１１中で熱電子を放出す
る熱電子放出手段１２と、熱電子を引出す熱電子引出し
電極１３と、反応ガス導入室１１の側壁に巻回されて反
応ガス導入室１１内に磁界を発生させる電磁コイル１７
と、基材３に向けてイオンを加速する加速電極１５とか
ら構成される。
イクカーボン薄膜形成装置を得る。 【解決手段】 真空槽１中にガスイオン源１０を備え、
このガスイオン源１０はガスが導入される反応ガス導入
室１１と、この反応ガス導入室１１中で熱電子を放出す
る熱電子放出手段１２と、熱電子を引出す熱電子引出し
電極１３と、反応ガス導入室１１の側壁に巻回されて反
応ガス導入室１１内に磁界を発生させる電磁コイル１７
と、基材３に向けてイオンを加速する加速電極１５とか
ら構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ダイヤモンドラ
イクカーボン薄膜を形成する装置に関するものであり、
特にガスイオン源を用いたダイヤモンドライクカーボン
薄膜形成装置に関する。
イクカーボン薄膜を形成する装置に関するものであり、
特にガスイオン源を用いたダイヤモンドライクカーボン
薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、金型、工具、摺動部材、光・
磁気ディスク装置の記録媒体などの表面を保護するハー
ドコーティング膜として、ダイヤモンドライクカーボン
（ＤＬＣ）薄膜の利用が図られている。図６は、例えば
特開昭６３−１８５８９３号公報に示された従来のマイ
クロ波プラズマを用いたＤＬＣ薄膜形成装置の断面図で
ある。図において、１は内部を真空に保つ真空槽、１０
１は真空槽１内で基材３を保持する基材ホルダー、６は
基材ホルダーに設けられて基材３を加熱するヒーター、
１０３、１０４は真空槽１内へ反応ガスを導入するため
の反応ガス導入口、１０２は真空槽１内へマイクロ波を
印加するための導波管、１０５は真空槽１内に磁界を生
じさせる電磁石である。
磁気ディスク装置の記録媒体などの表面を保護するハー
ドコーティング膜として、ダイヤモンドライクカーボン
（ＤＬＣ）薄膜の利用が図られている。図６は、例えば
特開昭６３−１８５８９３号公報に示された従来のマイ
クロ波プラズマを用いたＤＬＣ薄膜形成装置の断面図で
ある。図において、１は内部を真空に保つ真空槽、１０
１は真空槽１内で基材３を保持する基材ホルダー、６は
基材ホルダーに設けられて基材３を加熱するヒーター、
１０３、１０４は真空槽１内へ反応ガスを導入するため
の反応ガス導入口、１０２は真空槽１内へマイクロ波を
印加するための導波管、１０５は真空槽１内に磁界を生
じさせる電磁石である。
【０００３】次に動作について説明する。真空槽１内で
基材ホルダー１０１に基材３を保持させる。次いで、ヒ
ーター６により基材３を３００〜９００℃に加熱すると
ともに、真空槽１内の真空度を１０-3〜１０-5Ｔｏｒｒ
に保持する。続いて反応ガス導入口１０３および１０４
からＣＨ4、Ｃ2Ｈ2などの反応ガスを真空槽１内に供給
し、電磁石１０５により真空槽１内に磁場を印加すると
ともに、導波管１０２から出力３００〜６００Ｗのマイ
クロ波を印加して真空槽１内にマイクロ波プラズマを発
生させ、励起炭素が基材３上に到達することにより、基
材３上にＤＬＣ薄膜を形成する。
基材ホルダー１０１に基材３を保持させる。次いで、ヒ
ーター６により基材３を３００〜９００℃に加熱すると
ともに、真空槽１内の真空度を１０-3〜１０-5Ｔｏｒｒ
に保持する。続いて反応ガス導入口１０３および１０４
からＣＨ4、Ｃ2Ｈ2などの反応ガスを真空槽１内に供給
し、電磁石１０５により真空槽１内に磁場を印加すると
ともに、導波管１０２から出力３００〜６００Ｗのマイ
クロ波を印加して真空槽１内にマイクロ波プラズマを発
生させ、励起炭素が基材３上に到達することにより、基
材３上にＤＬＣ薄膜を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のダ
イヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜形成装置で
は、真空槽全体にガスを供給し、そこにマイクロ波を印
加して薄膜を形成するので、ガスのイオン化などの効率
が悪かった。この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ガスのイオン化などを効率化し
て、高品質のＤＬＣ薄膜を効率良く形成できるＤＬＣ薄
膜形成装置を得ることを目的とする。
イヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜形成装置で
は、真空槽全体にガスを供給し、そこにマイクロ波を印
加して薄膜を形成するので、ガスのイオン化などの効率
が悪かった。この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ガスのイオン化などを効率化し
て、高品質のＤＬＣ薄膜を効率良く形成できるＤＬＣ薄
膜形成装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係るＤＬＣ薄
膜形成装置は、ガスが導入される反応ガス導入室と、反
応ガス導入室内で熱電子を放出する熱電子放出手段と、
熱電子放出手段から熱電子を引出す熱電子引出し電極
と、反応ガス導入室の周囲に設けられて反応ガス導入室
内に磁界を印加する磁界印加手段と、反応ガス導入室外
に設けられて、基材に向けてイオンを加速する加速電極
とからなるガスイオン源を備えたものである。
膜形成装置は、ガスが導入される反応ガス導入室と、反
応ガス導入室内で熱電子を放出する熱電子放出手段と、
熱電子放出手段から熱電子を引出す熱電子引出し電極
と、反応ガス導入室の周囲に設けられて反応ガス導入室
内に磁界を印加する磁界印加手段と、反応ガス導入室外
に設けられて、基材に向けてイオンを加速する加速電極
とからなるガスイオン源を備えたものである。
【０００６】さらに、磁界印加手段を反応ガス導入室の
側壁、および基材に対向する側とは反対の側に設けたも
のである。また、熱電子引出し電極を、基材に向かう方
向と平行に配置するとともに、熱電子放出手段を、熱電
子引出し電極と平行に熱電子引出し電極と反応ガス導入
室の側壁との間に配置し、磁界印加手段を、上記基材に
向かう方向とは垂直の方向に磁界を印加するように配置
したものである。
側壁、および基材に対向する側とは反対の側に設けたも
のである。また、熱電子引出し電極を、基材に向かう方
向と平行に配置するとともに、熱電子放出手段を、熱電
子引出し電極と平行に熱電子引出し電極と反応ガス導入
室の側壁との間に配置し、磁界印加手段を、上記基材に
向かう方向とは垂直の方向に磁界を印加するように配置
したものである。
【０００７】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示すダ
イヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜形成装置の断
面図である。図において、１は内部を真空に保持する真
空槽、２は真空槽１内の排気を行う排気系、３は表面に
ＤＬＣ薄膜が形成される例えば超硬合金のような基材で
あり、図示しないホルダーにより真空槽１内に保持され
ている。１０は基材３に対向して設けられ、解離された
炭素と炭素イオン、および解離された水素と水素イオン
を発生させるガスイオン源、１１は内部にＤＬＣ薄膜の
原材料である炭素（Ｃ）を含む炭化水素系の反応ガスが
導入される反応ガス導入室であり、イオンなどを放出で
き、かつ流路抵抗を大きくして真空槽１との間に差圧が
与えられるようにオリフィス（図示せず）が、基材３と
の対向部１６に設けられている。
イヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜形成装置の断
面図である。図において、１は内部を真空に保持する真
空槽、２は真空槽１内の排気を行う排気系、３は表面に
ＤＬＣ薄膜が形成される例えば超硬合金のような基材で
あり、図示しないホルダーにより真空槽１内に保持され
ている。１０は基材３に対向して設けられ、解離された
炭素と炭素イオン、および解離された水素と水素イオン
を発生させるガスイオン源、１１は内部にＤＬＣ薄膜の
原材料である炭素（Ｃ）を含む炭化水素系の反応ガスが
導入される反応ガス導入室であり、イオンなどを放出で
き、かつ流路抵抗を大きくして真空槽１との間に差圧が
与えられるようにオリフィス（図示せず）が、基材３と
の対向部１６に設けられている。
【０００８】１２はタングステンワイヤーあるいはタン
タルワイヤーなどで構成され、反応ガス導入室１１内に
設けられた熱電子放出手段、１３は平行配置された細い
金属線で構成され、反応ガス導入室１１内に設けられた
熱電子引出し電極、１４は反応ガス導入室１１につなが
って、その内部に反応ガスを導入する反応ガス導入管、
１７は反応ガス導入室１１内に磁界を印加する磁界印加
手段として、反応ガス導入室１１の周囲に設けられた電
磁コイルであり、基材３に向かう方向、すなわち図にお
いて縦方向をその軸方向として、反応ガス導入室１１の
側壁に巻回して設けられている。１５は反応ガス導入室
１１の外側に設けられて基材３に向けてイオンを加速す
る加速電極であり、反応ガス導入室１１、熱電子放出手
段１２、熱電子引出し電極１３、反応ガス導入管１４、
電磁コイル１７および加速電極１５でガスイオン源１０
を構成している。
タルワイヤーなどで構成され、反応ガス導入室１１内に
設けられた熱電子放出手段、１３は平行配置された細い
金属線で構成され、反応ガス導入室１１内に設けられた
熱電子引出し電極、１４は反応ガス導入室１１につなが
って、その内部に反応ガスを導入する反応ガス導入管、
１７は反応ガス導入室１１内に磁界を印加する磁界印加
手段として、反応ガス導入室１１の周囲に設けられた電
磁コイルであり、基材３に向かう方向、すなわち図にお
いて縦方向をその軸方向として、反応ガス導入室１１の
側壁に巻回して設けられている。１５は反応ガス導入室
１１の外側に設けられて基材３に向けてイオンを加速す
る加速電極であり、反応ガス導入室１１、熱電子放出手
段１２、熱電子引出し電極１３、反応ガス導入管１４、
電磁コイル１７および加速電極１５でガスイオン源１０
を構成している。
【０００９】２０は加速電極１５に対して基材３に時間
の関数として電圧を印加できる第１のバイアス手段、２
１は加速電極１５に対して熱電子放出手段１２に時間の
関数として電圧を印加できる第２のバイアス手段、２２
は熱電子引出し電極１３の電位を熱電子放出手段１２に
対して正方向にバイアスする直流電源、２３は熱電子放
出手段１２を作動させるための交流電源である。加速電
極１５および第１、第２のバイアス手段２０、２１の一
端は接地している。
の関数として電圧を印加できる第１のバイアス手段、２
１は加速電極１５に対して熱電子放出手段１２に時間の
関数として電圧を印加できる第２のバイアス手段、２２
は熱電子引出し電極１３の電位を熱電子放出手段１２に
対して正方向にバイアスする直流電源、２３は熱電子放
出手段１２を作動させるための交流電源である。加速電
極１５および第１、第２のバイアス手段２０、２１の一
端は接地している。
【００１０】次に動作について説明する。まず、排気系
２により真空槽１内を１×１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空度
に排気した後、図示しない基材温度調整機構により、基
材温度を１００℃〜２５０℃に調整して、反応ガス導入
管１４から反応ガス導入室１１内へ反応性ガスである炭
化水素系のガスを導入し、ガスを熱電子引出し電極１３
および熱電子放出手段１２に向けて噴出させ、反応ガス
導入室１１内の真空度を１×１０-2〜１×１０-1Ｔｏｒ
ｒに調整する。そして、交流電源２３から熱電子放出手
段１２に電力を供給し、２０００℃程度に加熱すること
により、熱電子の供給が可能な状態にする。次いで、直
流電源２２から５０〜８００Ｖ程度の電圧を印加して、
熱電子引出し電極１３の電位を熱電子放出手段１２に対
して正方向にバイアスし、熱電子放出手段１２から１〜
３Ａ程度の電子を熱電子引出し電極１３に向けて照射さ
せる。
２により真空槽１内を１×１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空度
に排気した後、図示しない基材温度調整機構により、基
材温度を１００℃〜２５０℃に調整して、反応ガス導入
管１４から反応ガス導入室１１内へ反応性ガスである炭
化水素系のガスを導入し、ガスを熱電子引出し電極１３
および熱電子放出手段１２に向けて噴出させ、反応ガス
導入室１１内の真空度を１×１０-2〜１×１０-1Ｔｏｒ
ｒに調整する。そして、交流電源２３から熱電子放出手
段１２に電力を供給し、２０００℃程度に加熱すること
により、熱電子の供給が可能な状態にする。次いで、直
流電源２２から５０〜８００Ｖ程度の電圧を印加して、
熱電子引出し電極１３の電位を熱電子放出手段１２に対
して正方向にバイアスし、熱電子放出手段１２から１〜
３Ａ程度の電子を熱電子引出し電極１３に向けて照射さ
せる。
【００１１】このとき、電磁コイル１７に直流電流を流
し、反応ガス導入室１１内に磁束密度数百ガウス程度の
磁界を発生させる。熱電子放出手段１２からの熱電子の
放出方向はばらついており、熱電子の運動速度のうち、
上記磁界と直交する速度成分に応じて、熱電子に力が加
わりそれぞれの熱電子が回転運動をする。この回転運動
により、熱電子と反応ガスの衝突頻度が増大し、グロー
放電のプラズマ密度を増大させることができる。したが
って電子照射による、反応性ガスである炭化水素系のガ
スの励起、解離、イオン化の効率を向上させることがで
き、効率良く、安定に、解離された炭素と炭素イオン、
および解離された水素と水素イオンを供給することがで
きる。なお、上記では電磁コイル１７の軸方向を、図に
おいて縦方向としたが、これを横方向にして反応ガス導
入室１１の側壁に設けてもよい。熱電子引出し電極１３
のために、熱電子放出手段１２からの熱電子の放出方向
分布が、図において縦方向に大きな分布になるので、こ
の方が熱電子に生じる回転が増大する。
し、反応ガス導入室１１内に磁束密度数百ガウス程度の
磁界を発生させる。熱電子放出手段１２からの熱電子の
放出方向はばらついており、熱電子の運動速度のうち、
上記磁界と直交する速度成分に応じて、熱電子に力が加
わりそれぞれの熱電子が回転運動をする。この回転運動
により、熱電子と反応ガスの衝突頻度が増大し、グロー
放電のプラズマ密度を増大させることができる。したが
って電子照射による、反応性ガスである炭化水素系のガ
スの励起、解離、イオン化の効率を向上させることがで
き、効率良く、安定に、解離された炭素と炭素イオン、
および解離された水素と水素イオンを供給することがで
きる。なお、上記では電磁コイル１７の軸方向を、図に
おいて縦方向としたが、これを横方向にして反応ガス導
入室１１の側壁に設けてもよい。熱電子引出し電極１３
のために、熱電子放出手段１２からの熱電子の放出方向
分布が、図において縦方向に大きな分布になるので、こ
の方が熱電子に生じる回転が増大する。
【００１２】そして、基材３および熱電子放出手段１２
にバイアス電圧を印加する。加速電極１５の電位を基準
として、第１のバイアス手段２０により基材３に印加す
る電圧Ｖ１（ｔ）、および第２のバイアス手段により熱
電子放出手段１２に印加する電圧Ｖ２（ｔ）の例を図２
に示す。Ｖ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）とも電圧は±数ｋＶ以
内、周波数は数十Ｈｚ〜数十ｋＨｚとする。Ｖ２（ｔ）
が正のときは反応ガス導入室１１からイオン（正電荷）
を取り出すことができ、逆に、負のときは電子を取り出
すことができる。したがって、正負のバイアス電圧の大
きさ、正負の電圧を与える時間の比率を制御することに
より、膜形成に関係する炭素イオン、水素イオンの運動
エネルギーおよびイオン量、あるいは、基材３上のチャ
ージアップを中和するための電子の運動エネルギーおよ
び電子量を効率よく制御することができる。ここでチャ
ージアップについて説明する。ＤＬＣは絶縁物であるた
め、成膜時にイオンにより正電荷になるチャージアップ
現象が生じる。電荷がたまると放電し、膜面が荒らされ
る。これを抑制するために電子を供給して帯電を中和
し、膜の平坦度をよくするわけである。
にバイアス電圧を印加する。加速電極１５の電位を基準
として、第１のバイアス手段２０により基材３に印加す
る電圧Ｖ１（ｔ）、および第２のバイアス手段により熱
電子放出手段１２に印加する電圧Ｖ２（ｔ）の例を図２
に示す。Ｖ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）とも電圧は±数ｋＶ以
内、周波数は数十Ｈｚ〜数十ｋＨｚとする。Ｖ２（ｔ）
が正のときは反応ガス導入室１１からイオン（正電荷）
を取り出すことができ、逆に、負のときは電子を取り出
すことができる。したがって、正負のバイアス電圧の大
きさ、正負の電圧を与える時間の比率を制御することに
より、膜形成に関係する炭素イオン、水素イオンの運動
エネルギーおよびイオン量、あるいは、基材３上のチャ
ージアップを中和するための電子の運動エネルギーおよ
び電子量を効率よく制御することができる。ここでチャ
ージアップについて説明する。ＤＬＣは絶縁物であるた
め、成膜時にイオンにより正電荷になるチャージアップ
現象が生じる。電荷がたまると放電し、膜面が荒らされ
る。これを抑制するために電子を供給して帯電を中和
し、膜の平坦度をよくするわけである。
【００１３】さらに、ガスイオン源１０から引出された
イオン、電子が基材３へ入射する運動エネルギーおよび
量をＶ１（ｔ）により効率よく制御できる。すなわち、
Ｖ１（ｔ）が負のときはイオンにエネルギーを付与して
基材３へ入射することができ、逆に、正のときは電子を
供給することができるため、正負のバイアス電圧の大き
さ、正負の電圧を与える時間の比率を制御することによ
り、炭素イオン、水素イオン、電子の運動エネルギーお
よびそれらの量を制御することができる。また、Ｖ１
（ｔ）とＶ２（ｔ）の間で同期をとり、トータル的に
（Ｖ１（ｔ）−Ｖ２（ｔ））を制御することにより、炭
素イオン、水素イオン、電子の運動エネルギーおよびそ
れらの量を制御することができる。
イオン、電子が基材３へ入射する運動エネルギーおよび
量をＶ１（ｔ）により効率よく制御できる。すなわち、
Ｖ１（ｔ）が負のときはイオンにエネルギーを付与して
基材３へ入射することができ、逆に、正のときは電子を
供給することができるため、正負のバイアス電圧の大き
さ、正負の電圧を与える時間の比率を制御することによ
り、炭素イオン、水素イオン、電子の運動エネルギーお
よびそれらの量を制御することができる。また、Ｖ１
（ｔ）とＶ２（ｔ）の間で同期をとり、トータル的に
（Ｖ１（ｔ）−Ｖ２（ｔ））を制御することにより、炭
素イオン、水素イオン、電子の運動エネルギーおよびそ
れらの量を制御することができる。
【００１４】図２の場合、Ｖ１（ｔ）とＶ２（ｔ）間で
同期をとり、ガスイオン源１０から大量のイオンを引出
すとともに、基材３への入射時には薄膜形成に適したエ
ネルギーレベルに制御した場合を示している。まず、励
起電離状態の反応ガス導入室１１内からイオンを大量に
取り出すために、図２（ｂ）に示すようにＶ２（ｔ）を
正方向に大きなバイアス電圧とすることにより、このバ
イアス電圧に比例してイオンを大量に引出すことができ
る。同時に、図２（ａ）に示すようにＶ１（ｔ）を正方
向にバイアスすることにより、イオンを減速させ、トー
タル的には、つまり（Ｖ１（ｔ）−Ｖ２（ｔ））は図２
（ｃ）に示すようになり、ガスイオン源１０から引出さ
れたイオンの運動エネルギーを適切なレベルに制御し
て、基材３へ入射させる。なお、Ｖ２（ｔ）が負の期間
はガスイオン源１０から電子が引出され、（Ｖ１（ｔ）
−Ｖ２（ｔ））により基板３へ入射する。
同期をとり、ガスイオン源１０から大量のイオンを引出
すとともに、基材３への入射時には薄膜形成に適したエ
ネルギーレベルに制御した場合を示している。まず、励
起電離状態の反応ガス導入室１１内からイオンを大量に
取り出すために、図２（ｂ）に示すようにＶ２（ｔ）を
正方向に大きなバイアス電圧とすることにより、このバ
イアス電圧に比例してイオンを大量に引出すことができ
る。同時に、図２（ａ）に示すようにＶ１（ｔ）を正方
向にバイアスすることにより、イオンを減速させ、トー
タル的には、つまり（Ｖ１（ｔ）−Ｖ２（ｔ））は図２
（ｃ）に示すようになり、ガスイオン源１０から引出さ
れたイオンの運動エネルギーを適切なレベルに制御し
て、基材３へ入射させる。なお、Ｖ２（ｔ）が負の期間
はガスイオン源１０から電子が引出され、（Ｖ１（ｔ）
−Ｖ２（ｔ））により基板３へ入射する。
【００１５】なお、ＤＬＣ薄膜を形成の前処理として、
基材３表面のクリーニング処理を行ってもよい。その場
合は、イオンクリーニングに適した、例えばアルゴンガ
スを反応ガス管１４から反応ガス導入室１１へ導入し、
反応ガス導入室１１の真空度を１×１０-2から１×１０
-1Ｔｏｒｒにする。そして熱電子放出手段１２を作動さ
せ、熱電子引出し電極１３に向けて電子を照射すること
により、上記ガスのイオン化を行い、第２のバイアス手
段２１により、励起電離状態の反応ガス導入室１１内か
らイオンを効率よく取り出し、第１のバイアス手段２０
によりそのイオンの基材３へ入射する運動エネルギー、
量を制御する。この際、第１、第２のバイアス手段２
０、２１のトータル電圧（Ｖ１（ｔ）−Ｖ２（ｔ））を
−０．５〜−３ｋＶ程度にすることにより、効果的にク
リーニング処理ができる。以上のクリーニング処理によ
り、基材３表面の水分、油脂成分、表面酸化物などの不
純物を除去することができ、基材３とＤＬＣ薄膜の密着
性が向上する。
基材３表面のクリーニング処理を行ってもよい。その場
合は、イオンクリーニングに適した、例えばアルゴンガ
スを反応ガス管１４から反応ガス導入室１１へ導入し、
反応ガス導入室１１の真空度を１×１０-2から１×１０
-1Ｔｏｒｒにする。そして熱電子放出手段１２を作動さ
せ、熱電子引出し電極１３に向けて電子を照射すること
により、上記ガスのイオン化を行い、第２のバイアス手
段２１により、励起電離状態の反応ガス導入室１１内か
らイオンを効率よく取り出し、第１のバイアス手段２０
によりそのイオンの基材３へ入射する運動エネルギー、
量を制御する。この際、第１、第２のバイアス手段２
０、２１のトータル電圧（Ｖ１（ｔ）−Ｖ２（ｔ））を
−０．５〜−３ｋＶ程度にすることにより、効果的にク
リーニング処理ができる。以上のクリーニング処理によ
り、基材３表面の水分、油脂成分、表面酸化物などの不
純物を除去することができ、基材３とＤＬＣ薄膜の密着
性が向上する。
【００１６】図３は、本発明によるダイヤモンドライク
カーボン（ＤＬＣ）薄膜形成装置により形成されたダイ
ヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜のラマン分析結
果の一例を示す。図より、１５５０ｃｍ-1付近に主ピー
クを持ち、１４００ｃｍ-1付近にショルダーバンドを有
する非対称なラマンバンドが観察され、ＤＬＣの典型的
なスペクトルを示しており、高品質のＤＬＣ薄膜が形成
できていることがわかる。なお、比較のため、グラファ
イト薄膜のスペクトルを並記する。
カーボン（ＤＬＣ）薄膜形成装置により形成されたダイ
ヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜のラマン分析結
果の一例を示す。図より、１５５０ｃｍ-1付近に主ピー
クを持ち、１４００ｃｍ-1付近にショルダーバンドを有
する非対称なラマンバンドが観察され、ＤＬＣの典型的
なスペクトルを示しており、高品質のＤＬＣ薄膜が形成
できていることがわかる。なお、比較のため、グラファ
イト薄膜のスペクトルを並記する。
【００１７】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２を示すＤＬＣ薄膜形成装置の断面図である。図にお
いて、１８は反応ガス導入室１１内に磁界を印加する磁
界印加手段として設けられた磁石であり、基材３に対向
する側とは反対の側、すなわち反応ガス導入室１１の下
底近傍に設けられている。反応ガス導入室１１、熱電子
放出手段１２、熱電子引出し電極１３、反応ガス導入管
１４、電磁コイル１７、磁石１８および加速電極１５で
ガスイオン源１０を構成している。その他については、
実施の形態１と同様であるので説明を省略する。磁界印
加手段として、反応ガス導入室１１の側壁に設けた電磁
コイル１７に加えて、反応ガス導入室１１の下底部に設
けた磁石１８を備えているので、反応ガス導入室１１内
に高い磁束密度の磁界を生じさせるのが容易となる。
態２を示すＤＬＣ薄膜形成装置の断面図である。図にお
いて、１８は反応ガス導入室１１内に磁界を印加する磁
界印加手段として設けられた磁石であり、基材３に対向
する側とは反対の側、すなわち反応ガス導入室１１の下
底近傍に設けられている。反応ガス導入室１１、熱電子
放出手段１２、熱電子引出し電極１３、反応ガス導入管
１４、電磁コイル１７、磁石１８および加速電極１５で
ガスイオン源１０を構成している。その他については、
実施の形態１と同様であるので説明を省略する。磁界印
加手段として、反応ガス導入室１１の側壁に設けた電磁
コイル１７に加えて、反応ガス導入室１１の下底部に設
けた磁石１８を備えているので、反応ガス導入室１１内
に高い磁束密度の磁界を生じさせるのが容易となる。
【００１８】実施の形態３．図５（ａ）はこの発明の実
施の形態３を示すＤＬＣ薄膜形成装置の断面図、（ｂ）
はその反応ガス導入室を、（ａ）において上方から見た
平面断面図である。この実施の形態においては、熱電子
放出手段１２および熱電子引出し電極１３の配置が実施
の形態１と異なる。その他については実施の形態１と同
様であるので説明を省略する。熱電子引出し電極１３
は、基材３に向かう方向と平行に、すなわち図５（ａ）
において縦方向に配置している。熱電子放出手段１２も
これと平行に縦方向に、熱電子引出し電極１３と反応ガ
ス導入室１１の側壁との間に配置している。そして、電
磁コイル１７が中心軸を縦方向にして設けられ、これに
より、磁界が基板３に向かう方向と平行に、すなわち図
５（ａ）において縦方向に発生するようになっている。
施の形態３を示すＤＬＣ薄膜形成装置の断面図、（ｂ）
はその反応ガス導入室を、（ａ）において上方から見た
平面断面図である。この実施の形態においては、熱電子
放出手段１２および熱電子引出し電極１３の配置が実施
の形態１と異なる。その他については実施の形態１と同
様であるので説明を省略する。熱電子引出し電極１３
は、基材３に向かう方向と平行に、すなわち図５（ａ）
において縦方向に配置している。熱電子放出手段１２も
これと平行に縦方向に、熱電子引出し電極１３と反応ガ
ス導入室１１の側壁との間に配置している。そして、電
磁コイル１７が中心軸を縦方向にして設けられ、これに
より、磁界が基板３に向かう方向と平行に、すなわち図
５（ａ）において縦方向に発生するようになっている。
【００１９】上記のような構成において、熱電子放出手
段１２からの熱電子放出方向はばらついているが、熱電
子引出し電極１３に引出されて、図５（ａ）において右
方部および左方部から中央部に向かう横方向に多い分布
になっている。したがって、この方向と垂直な方向であ
る縦方向の磁界を印加することにより、熱電子を効率良
く回転させることができる。なお、図５（ｂ）に示すよ
うに、熱電子放出手段１２および熱電子引出し電極１３
は、それぞれを左右に分割して配置したが、連続してそ
れぞれを筒状に形成してもよい。
段１２からの熱電子放出方向はばらついているが、熱電
子引出し電極１３に引出されて、図５（ａ）において右
方部および左方部から中央部に向かう横方向に多い分布
になっている。したがって、この方向と垂直な方向であ
る縦方向の磁界を印加することにより、熱電子を効率良
く回転させることができる。なお、図５（ｂ）に示すよ
うに、熱電子放出手段１２および熱電子引出し電極１３
は、それぞれを左右に分割して配置したが、連続してそ
れぞれを筒状に形成してもよい。
【００２０】なお、以上の実施の形態では、時間の関数
として電圧を印加する第１および第２のバイアス手段２
０、２１を備えた場合について示したが、このような第
１および第２のバイアス手段２０、２１の有無にかかわ
らず、本発明を適用することができる。
として電圧を印加する第１および第２のバイアス手段２
０、２１を備えた場合について示したが、このような第
１および第２のバイアス手段２０、２１の有無にかかわ
らず、本発明を適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、この発明によるＤＬＣ薄
膜形成装置は、ガスが導入される反応ガス導入室と、そ
の内部で熱電子を放出する熱電子放出手段と、熱電子を
引出す熱電子引出し電極と、基材に向けてイオンを加速
する加速電極とを有するガスイオン源を備えているの
で、反応ガス導入室中でガスの励起、解離、イオン化を
行うことができ、ガスのイオン化などの効率が向上す
る。さらに、反応ガス導入室内に磁界を印加する磁界印
加手段を設けたので、放出された熱電子が回転運動し
て、電子照射による反応性ガスの励起、解離、イオン化
の効率が向上する。
膜形成装置は、ガスが導入される反応ガス導入室と、そ
の内部で熱電子を放出する熱電子放出手段と、熱電子を
引出す熱電子引出し電極と、基材に向けてイオンを加速
する加速電極とを有するガスイオン源を備えているの
で、反応ガス導入室中でガスの励起、解離、イオン化を
行うことができ、ガスのイオン化などの効率が向上す
る。さらに、反応ガス導入室内に磁界を印加する磁界印
加手段を設けたので、放出された熱電子が回転運動し
て、電子照射による反応性ガスの励起、解離、イオン化
の効率が向上する。
【００２２】さらに、磁界印加手段を反応ガス導入室の
側壁、および基材に対向する側とは反対の側に設けるこ
とにより、反応ガス導入室内に高い磁束密度の磁界を生
じさせるのが容易となる。また、熱電子引出し電極を、
基材に向かう方向と平行に配置するとともに、熱電子放
出手段を、熱電子引出し電極と反応ガス導入室の側壁と
の間に配置し、磁界印加手段を、基材に向かう方向と平
行な方向に磁界を印加するように配置することにより、
放出された熱電子を効率良く回転させることができる。
側壁、および基材に対向する側とは反対の側に設けるこ
とにより、反応ガス導入室内に高い磁束密度の磁界を生
じさせるのが容易となる。また、熱電子引出し電極を、
基材に向かう方向と平行に配置するとともに、熱電子放
出手段を、熱電子引出し電極と反応ガス導入室の側壁と
の間に配置し、磁界印加手段を、基材に向かう方向と平
行な方向に磁界を印加するように配置することにより、
放出された熱電子を効率良く回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示すＤＬＣ薄膜形
成装置の断面図である。
成装置の断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における第１、第２
のバイアス手段による電圧を示す波形図である。
のバイアス手段による電圧を示す波形図である。
【図３】 薄膜のラマン分析結果を示すラマンスペクト
ル図である。
ル図である。
【図４】 この発明の実施の形態２を示すＤＬＣ薄膜形
成装置の断面図である。
成装置の断面図である。
【図５】 （ａ）はこの発明の実施の形態３を示すＤＬ
Ｃ薄膜形成装置の断面図、（ｂ）はその反応ガス導入室
の平面断面図である。
Ｃ薄膜形成装置の断面図、（ｂ）はその反応ガス導入室
の平面断面図である。
【図６】 従来のＤＬＣ薄膜形成装置の断面図である。
１ 真空槽、３ 基材、１０ ガスイオン源、１１ 反
応ガス導入室、１２ 熱電子放出手段、１３ 熱電子引
出し電極、１５ 加速電極、１７ 電磁コイル、１８
磁石。
応ガス導入室、１２ 熱電子放出手段、１３ 熱電子引
出し電極、１５ 加速電極、１７ 電磁コイル、１８
磁石。
Claims (3)
- 【請求項１】 基材にダイヤモンドライクカーボン薄膜
を形成する薄膜形成装置において、内部を所定の真空度
に保持して上記基材を収容する真空槽と、上記基材に対
向して設けられ、解離された炭素と炭素イオン、および
解離された水素と水素イオンを発生させるガスイオン源
とを備え、このガスイオン源は、上記基材に向かってオ
リフィスが設けられ、かつガスが導入される反応ガス導
入室と、この反応ガス導入室内に設けられて熱電子を放
出する熱電子放出手段と、この熱電子放出手段から熱電
子を引出す熱電子引出し電極と、上記反応ガス導入室の
周囲に設けられ、上記反応ガス導入室内に磁界を印加す
る磁界印加手段と、上記反応ガス導入室の外側に設けら
れ、上記基材に向けて上記イオンを加速する加速電極と
からなることを特徴とするダイヤモンドライクカーボン
薄膜形成装置。 - 【請求項２】 磁界印加手段を、反応ガス導入室の側
壁、および基材に対向する側とは反対の側に設けたこと
を特徴とする請求項１記載のダイヤモンドライクカーボ
ン薄膜形成装置。 - 【請求項３】 熱電子引出し電極を、基材に向かう方向
と平行に配置するとともに、熱電子放出手段を、上記熱
電子引出し電極と平行にこの熱電子引出し電極と反応ガ
ス導入室の側壁との間に配置し、磁界印加手段を、上記
基材に向かう方向と平行な方向に磁界を印加するように
配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載
のダイヤモンドライクカーボン薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28095296A JPH10130093A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | ダイヤモンドライクカーボン薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28095296A JPH10130093A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | ダイヤモンドライクカーボン薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130093A true JPH10130093A (ja) | 1998-05-19 |
Family
ID=17632197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28095296A Pending JPH10130093A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | ダイヤモンドライクカーボン薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10130093A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000273635A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | カーボン膜の成膜方法 |
| US6403194B1 (en) | 1998-09-03 | 2002-06-11 | Hitachi, Ltd. | Magnetic recording medium, process for producing same and magnetic disc apparatus |
-
1996
- 1996-10-23 JP JP28095296A patent/JPH10130093A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6403194B1 (en) | 1998-09-03 | 2002-06-11 | Hitachi, Ltd. | Magnetic recording medium, process for producing same and magnetic disc apparatus |
| US7037607B2 (en) | 1998-09-03 | 2006-05-02 | Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. | Magnetic recording medium, process for producing same and magnetic disc apparatus |
| JP2000273635A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | カーボン膜の成膜方法 |
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