JPS59205470A - 硬質被膜の形成装置及びその形成方法 - Google Patents
硬質被膜の形成装置及びその形成方法Info
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- JPS59205470A JPS59205470A JP7786583A JP7786583A JPS59205470A JP S59205470 A JPS59205470 A JP S59205470A JP 7786583 A JP7786583 A JP 7786583A JP 7786583 A JP7786583 A JP 7786583A JP S59205470 A JPS59205470 A JP S59205470A
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- carbon
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/517—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using a combination of discharges covered by two or more of groups C23C16/503 - C23C16/515
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、金属やガラスあるいは半導体等の表面にダイ
ヤモンド状の硬質被膜を形成する装置、及びその方法に
関するものである。
ヤモンド状の硬質被膜を形成する装置、及びその方法に
関するものである。
従来、透明で硬質のダイヤモンド状硬質被膜を形成する
方法としては、放電室内でアルゴンイオンによりカーボ
ン電極をスパッタさせてイオン化し、これを基板上に堆
積させるイオンビームデポジション方法が知られている
が、この方法では、カーボンがスパッタされにくいため
被膜の堆積速度が遅く、またカーボン電極を消耗させる
ためカーボン電極を交換する煩雑さがあり、さらに基板
がイオン源の至近距離にあるため中性カーボンが多く被
膜の透明度が悪い等の欠点があった。
方法としては、放電室内でアルゴンイオンによりカーボ
ン電極をスパッタさせてイオン化し、これを基板上に堆
積させるイオンビームデポジション方法が知られている
が、この方法では、カーボンがスパッタされにくいため
被膜の堆積速度が遅く、またカーボン電極を消耗させる
ためカーボン電極を交換する煩雑さがあり、さらに基板
がイオン源の至近距離にあるため中性カーボンが多く被
膜の透明度が悪い等の欠点があった。
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、被
処理物品の表面に透明で高硬度のカーポン被膜を形成す
る装置、及びその形成方法を提供することにある。
処理物品の表面に透明で高硬度のカーポン被膜を形成す
る装置、及びその形成方法を提供することにある。
以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。図にお
いて、１は石英管から成る予備放電室であり、この石英
管１の外周囲にはコイル２が設けられ、このコイル２は
マツチングボックス３を介して高周波電源４に接続され
ている。前記石英管ｌの左端にはガス導入管５が連結さ
れ、このガス導入管５は、流量計６．７及びニードル弁
８．９を介して、水素（Ｈ２） ガス源１０、及びメ
タン（ＯＨ４）やエタン（Ｃ！２Ｈ６）等のメタン系炭
化水素ガス源１１にそれぞれ通じている。前記石英管１
の右端開口部には真空槽１２が気密に設けてあり、この
真空槽１２は真空槽排気用配管１３を介して真空ポンプ
（図示せず）に連結され、ｌ Ｘ １０ ”乃至ｌＸｌ
０’）−ル程度に排気減圧できるようになっている。前
記真空槽１２内の左端に前記石英管１と軸線を一致する
ように設けであるのは、グラファイトの筒体から成るア
ーク放電室１４であり、このアーク放電室１４内には≠
■乃至桝塘■の正電圧が印加された電極１５が配設して
あり、またアーク放電室１４の右端開口部の出口にはフ
ィラメント１６が配設してあり、これら電極１５とフィ
ラメント１６間でアーク放電を起こさせるようになって
いる。１７は磁石で、前記アーク放電室１４内にその軸
線に平行な磁束を発生するようにアーク放電室１４の外
周囲に設けである。なお、前記アーク放電室１４の右端
開口部は、前記真空槽１２内よりも真空度を低くしてア
ーク放電が起こり易くするために小径に絞ってあり、ア
ーク放電室１４と石英管１内の圧力が１０−２ト一ル以
上になるようにしである。１８は前記真空槽１２内底部
に配設した被処理物である基板で、ＳＯＶ乃至１ｏｏｏ
ｖの負電圧が印加され、この基板１８の近傍には、前記
石英管１及びアーク放電室１４内で放電分解、イオン化
された炭素イオンのみを偏向させる磁石１９が配設しで
ある。
いて、１は石英管から成る予備放電室であり、この石英
管１の外周囲にはコイル２が設けられ、このコイル２は
マツチングボックス３を介して高周波電源４に接続され
ている。前記石英管ｌの左端にはガス導入管５が連結さ
れ、このガス導入管５は、流量計６．７及びニードル弁
８．９を介して、水素（Ｈ２） ガス源１０、及びメ
タン（ＯＨ４）やエタン（Ｃ！２Ｈ６）等のメタン系炭
化水素ガス源１１にそれぞれ通じている。前記石英管１
の右端開口部には真空槽１２が気密に設けてあり、この
真空槽１２は真空槽排気用配管１３を介して真空ポンプ
（図示せず）に連結され、ｌ Ｘ １０ ”乃至ｌＸｌ
０’）−ル程度に排気減圧できるようになっている。前
記真空槽１２内の左端に前記石英管１と軸線を一致する
ように設けであるのは、グラファイトの筒体から成るア
ーク放電室１４であり、このアーク放電室１４内には≠
■乃至桝塘■の正電圧が印加された電極１５が配設して
あり、またアーク放電室１４の右端開口部の出口にはフ
ィラメント１６が配設してあり、これら電極１５とフィ
ラメント１６間でアーク放電を起こさせるようになって
いる。１７は磁石で、前記アーク放電室１４内にその軸
線に平行な磁束を発生するようにアーク放電室１４の外
周囲に設けである。なお、前記アーク放電室１４の右端
開口部は、前記真空槽１２内よりも真空度を低くしてア
ーク放電が起こり易くするために小径に絞ってあり、ア
ーク放電室１４と石英管１内の圧力が１０−２ト一ル以
上になるようにしである。１８は前記真空槽１２内底部
に配設した被処理物である基板で、ＳＯＶ乃至１ｏｏｏ
ｖの負電圧が印加され、この基板１８の近傍には、前記
石英管１及びアーク放電室１４内で放電分解、イオン化
された炭素イオンのみを偏向させる磁石１９が配設しで
ある。
次に、上述した装置によって基板１８の表面にダイヤモ
ンド状の硬質被膜を形成する方法について説明する。１
ず、真、空槽１２内を配管１８を通じてｌＯ’トール以
下の圧力に排気した後、ニードル弁８．９を徐々に開き
、メタン流量５ ＳＣ０ｍ。
ンド状の硬質被膜を形成する方法について説明する。１
ず、真、空槽１２内を配管１８を通じてｌＯ’トール以
下の圧力に排気した後、ニードル弁８．９を徐々に開き
、メタン流量５ ＳＣ０ｍ。
水素流量？０ ＳＣ０ｍの混合ガスを５ＸＨ１’トール
を保つように石英管１内に導入する。この混合ガスは、
コイル２に印加された１ ３．５６ ＭＨｚの高周波で
放電分解、イオン化され、次に磁界１７中で４０Ｖの正
電圧が印加された電極１５と２０００℃に加熱されたフ
ィラメン） ｌ ６．との間のアーク放電により、さら
にイオン化が促進てれる。次に、このイオン化されたガ
スをｓｘ工ｏ’トールに排気された真空槽１２内へ噴き
出させると、グラファイトを形成する中性の炭素原子や
炭素分子は直進するが、炭素イオンは磁石１９の磁界に
よって曲げられ、２００■の負電圧が印加された基板１
８上にダイヤモンド状のカーボン被膜を形成する。この
際、水素ガスが全く存在しないか、あるいは少なすぎる
と、形成されるカーボン被膜の硬さや透明度が悪くなり
、反対にメタンガスが少なすぎると、被膜の堆積速度が
遅く実用的でない。そこで、この水素とメタンの混合比
は、流量比で１０対１乃至５０対ｌとする必要がある。
を保つように石英管１内に導入する。この混合ガスは、
コイル２に印加された１ ３．５６ ＭＨｚの高周波で
放電分解、イオン化され、次に磁界１７中で４０Ｖの正
電圧が印加された電極１５と２０００℃に加熱されたフ
ィラメン） ｌ ６．との間のアーク放電により、さら
にイオン化が促進てれる。次に、このイオン化されたガ
スをｓｘ工ｏ’トールに排気された真空槽１２内へ噴き
出させると、グラファイトを形成する中性の炭素原子や
炭素分子は直進するが、炭素イオンは磁石１９の磁界に
よって曲げられ、２００■の負電圧が印加された基板１
８上にダイヤモンド状のカーボン被膜を形成する。この
際、水素ガスが全く存在しないか、あるいは少なすぎる
と、形成されるカーボン被膜の硬さや透明度が悪くなり
、反対にメタンガスが少なすぎると、被膜の堆積速度が
遅く実用的でない。そこで、この水素とメタンの混合比
は、流量比で１０対１乃至５０対ｌとする必要がある。
また、前記アーク放電室１４と電極１５及びフィラメン
ト１６は、不純物の混入を防ぐために、グラファイトで
構成すると良い。
ト１６は、不純物の混入を防ぐために、グラファイトで
構成すると良い。
なお、基板１８として５ＫＨ９ハイス鋼を用い、この基
板１８上に８０分間炭素イオンを堆積させて１μｍのカ
ーボン被膜を形成した試料についてテストしたところ、
この被膜のマイクロビッカース硬度は？ ０００ Ｋｇ
／ｍｍ２であった。
板１８上に８０分間炭素イオンを堆積させて１μｍのカ
ーボン被膜を形成した試料についてテストしたところ、
この被膜のマイクロビッカース硬度は？ ０００ Ｋｇ
／ｍｍ２であった。
以上説明したように、本発明の装置および方法によれば
、金属やガラスあるいは半導体等の被処理物の表面に透
明で高硬度のカーボン被膜を形成することが可能である
。
、金属やガラスあるいは半導体等の被処理物の表面に透
明で高硬度のカーボン被膜を形成することが可能である
。
図面は本発明による硬質被膜の形成装置の一例を示す図
である。 １・−予備放電室、２Φφコイル、１０，１１・・ガス
源、１２・・真空槽、１４・・アーク放電室、１５・・
電極、１６・−フィラメント、１８・・基板、１９・・
磁石。
である。 １・−予備放電室、２Φφコイル、１０，１１・・ガス
源、１２・・真空槽、１４・・アーク放電室、１５・・
電極、１６・−フィラメント、１８・・基板、１９・・
磁石。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 メタン系炭化水素ガスを高周波放電で放電分解、
イオン化させる予備放電室と、加熱したフィラメントと
正電圧を印加した電極間のアーク放電により、前記メタ
ン系炭化水素ガスのイオン化をさらに促進させるアーク
放電室と、減圧可能な真空槽と、前記イオン化された炭
素イオンのみを偏向させる磁界とを備え、この偏向され
た炭素イオンを藁前記真空槽内で −基板上に堆積した
こ とを特徴とする硬質被膜の形成装置。 Ｚｌ’Ｏ対ｌ乃至５０対ｌの割合で混合したＨ２ガスと
メタン系ガスを、高周波放電により予め放電分解、イオ
ン化させた後、フィラメントとの間でさらにイオン化を
促進させ、これを１０−ｊ乃至１０ ’ ｌ−−ルに排
気された真空槽へ噴出させた後、磁界により炭素イオン
のみを偏向して、１ｉｏｖ乃至１０００Ｖの負電圧を印
加した基板上に炭素イオンを堆積したことを特徴とする
硬質被膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7786583A JPS59205470A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 硬質被膜の形成装置及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7786583A JPS59205470A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 硬質被膜の形成装置及びその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205470A true JPS59205470A (ja) | 1984-11-21 |
Family
ID=13645944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7786583A Pending JPS59205470A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 硬質被膜の形成装置及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59205470A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61284579A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ集中型ｃｖｄ装置 |
| JPS62294160A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-21 | バルツエルス アクチエンゲゼルシヤフト | 反応性気体プラズマ中での材料の熱化学的表面処理方法 |
| US4941430A (en) * | 1987-05-01 | 1990-07-17 | Nihon Sinku Gijutsu Kabusiki Kaisha | Apparatus for forming reactive deposition film |
| US4979467A (en) * | 1988-05-06 | 1990-12-25 | Fujitsu Limited | Thin film formation apparatus |
| US5099790A (en) * | 1988-07-01 | 1992-03-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Microwave plasma chemical vapor deposition apparatus |
-
1983
- 1983-05-02 JP JP7786583A patent/JPS59205470A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61284579A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ集中型ｃｖｄ装置 |
| JPH0465149B2 (ja) * | 1985-06-11 | 1992-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | |
| JPS62294160A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-21 | バルツエルス アクチエンゲゼルシヤフト | 反応性気体プラズマ中での材料の熱化学的表面処理方法 |
| US4941430A (en) * | 1987-05-01 | 1990-07-17 | Nihon Sinku Gijutsu Kabusiki Kaisha | Apparatus for forming reactive deposition film |
| US4979467A (en) * | 1988-05-06 | 1990-12-25 | Fujitsu Limited | Thin film formation apparatus |
| US5099790A (en) * | 1988-07-01 | 1992-03-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Microwave plasma chemical vapor deposition apparatus |
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