JPS61174376A - 高硬度炭素膜の形成方法 - Google Patents
高硬度炭素膜の形成方法Info
- Publication number
- JPS61174376A JPS61174376A JP1487785A JP1487785A JPS61174376A JP S61174376 A JPS61174376 A JP S61174376A JP 1487785 A JP1487785 A JP 1487785A JP 1487785 A JP1487785 A JP 1487785A JP S61174376 A JPS61174376 A JP S61174376A
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- Japan
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- gas
- carbon film
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- Pending
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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】
産業上の利用分野
本発明は高硬度の炭素被膜の形成方法に関するものであ
る。
る。
従来の技術
ダイヤモンドに近い特性を有する炭素膜は工業的に極め
て有用であり、その実用化が望まれている。現在検討さ
れている方法には、ＣＶＤ法（平塚 他：昭和５９年秋
季応用物理学会学術講演会予稿集、１４ｐ−Ｗ−１）、
ＰＶＤ法（熊１）他：昭和６６年秋季応用物理学会学術
講演会予稿集。
て有用であり、その実用化が望まれている。現在検討さ
れている方法には、ＣＶＤ法（平塚 他：昭和５９年秋
季応用物理学会学術講演会予稿集、１４ｐ−Ｗ−１）、
ＰＶＤ法（熊１）他：昭和６６年秋季応用物理学会学術
講演会予稿集。
９ａ−Ｔ−４）等があるが、いずれも未だ研究段階であ
り、実用化には多くの課題を残している〇特に、成膜速
度が低いことおよび基体温度が高いことが実用化を妨げ
ている。
り、実用化には多くの課題を残している〇特に、成膜速
度が低いことおよび基体温度が高いことが実用化を妨げ
ている。
我々は先に、これらの課題を解決した高硬度炭素膜の形
成方法を考えたが、こｎはプラズマガス會基体に向けて
噴射する方法であり、ＣＶＤ法とＰＶＤ法の長所を併せ
もつ優れた方法であり、我々は、これをプラズマ・イ／
ジェクシコンＣＶＤ法（以後ＰＩ−ＣＶＤ法と託す）と
称している。
成方法を考えたが、こｎはプラズマガス會基体に向けて
噴射する方法であり、ＣＶＤ法とＰＶＤ法の長所を併せ
もつ優れた方法であり、我々は、これをプラズマ・イ／
ジェクシコンＣＶＤ法（以後ＰＩ−ＣＶＤ法と託す）と
称している。
発明が解決しようとする問題点
Ｐ ｌ−ＣＶＤ法の実用化において、成膜する基体の材
質によっては膜の付着力が不十分であるという問題が生
じた。特にステンレス鋼等の金属基体においてこの問題
が顕著であった。
質によっては膜の付着力が不十分であるという問題が生
じた。特にステンレス鋼等の金属基体においてこの問題
が顕著であった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、前処理によ
って、各種基体への膜の付着力を高めることを目的とし
ている。
って、各種基体への膜の付着力を高めることを目的とし
ている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するために、前処理として酸
素ガスもしくは酸素ガスを主成分とするガスを励起して
なるプラズマガスを基体表面に導びき、しかる後に炭化
水素ガスおよびアルゴンガスを主成分とする混合ガスを
励起してなるプラズマガスを基体表面に噴射して高硬度
の炭素膜全形成するものである。
素ガスもしくは酸素ガスを主成分とするガスを励起して
なるプラズマガスを基体表面に導びき、しかる後に炭化
水素ガスおよびアルゴンガスを主成分とする混合ガスを
励起してなるプラズマガスを基体表面に噴射して高硬度
の炭素膜全形成するものである。
作 用
本発明は上記手段による前処理によって、基体表面を酸
素原子の残留し友化学的に活性な面とし、この上に炭素
成分を堆積させることにより、炭素膜の基体への付着強
度を高くすることができる。
素原子の残留し友化学的に活性な面とし、この上に炭素
成分を堆積させることにより、炭素膜の基体への付着強
度を高くすることができる。
実施例
図は本発明の一実施例を説明する図である。真空容器１
１の内部の電極１４上に、炭素膜を形成しようとする基
体１６を配置し、流量調節弁３゜４および５を閉じた状
態で、真空ポンプ１２を作動させ、真空容器１１および
ガラス管９の内部全真空に排気する。真空計１０の指示
がたとえばＩＱ−Ｐａ程度に達した後に、プラズマ化し
ようとするガスをガラス管９の内部に導入するＯ実施例
においては炭化水素ガス６、アルゴンガス７および酸素
ガス８をそれぞれ流量調節弁３．４および５によって圧
力を調節して、必要に応じてガラス管９の内部に導びく
ことか出来る。こｎらのガスは単独もしくは同時に供給
することが出来る０ガラス管９内部に所定のガスを供給
し、１０〜２０ Ｐ ａ程度の圧力とし、次いで高周波
電源１を投入し、励起コイル２に高周波電流を通じると
、誘導結合によってガラス管９内部のガスが励起さルプ
ラズマ化される。
１の内部の電極１４上に、炭素膜を形成しようとする基
体１６を配置し、流量調節弁３゜４および５を閉じた状
態で、真空ポンプ１２を作動させ、真空容器１１および
ガラス管９の内部全真空に排気する。真空計１０の指示
がたとえばＩＱ−Ｐａ程度に達した後に、プラズマ化し
ようとするガスをガラス管９の内部に導入するＯ実施例
においては炭化水素ガス６、アルゴンガス７および酸素
ガス８をそれぞれ流量調節弁３．４および５によって圧
力を調節して、必要に応じてガラス管９の内部に導びく
ことか出来る。こｎらのガスは単独もしくは同時に供給
することが出来る０ガラス管９内部に所定のガスを供給
し、１０〜２０ Ｐ ａ程度の圧力とし、次いで高周波
電源１を投入し、励起コイル２に高周波電流を通じると
、誘導結合によってガラス管９内部のガスが励起さルプ
ラズマ化される。
この状態で直流電源１６によυ数百ボルト以上の直流電
圧を印加すると、適当な開口を有する電極１３（たとえ
ば網目状の電極）を通過したプラズマ中のイオンが電極
１４へ向かって加速され、噴出口９ａから噴射されて基
体１６の表面に衝突する。この時、プラズマガスは粘性
流の状態であり、イオンと共にプラズマ中の電子、活性
種および中性種も同時に基体１６の表面に達する。
圧を印加すると、適当な開口を有する電極１３（たとえ
ば網目状の電極）を通過したプラズマ中のイオンが電極
１４へ向かって加速され、噴出口９ａから噴射されて基
体１６の表面に衝突する。この時、プラズマガスは粘性
流の状態であり、イオンと共にプラズマ中の電子、活性
種および中性種も同時に基体１６の表面に達する。
以上が本発明におけるプラズマ・インジェクションの基
本的な状態であるが、次に、高硬度炭素膜を形成する場
合の手順について説明する。
本的な状態であるが、次に、高硬度炭素膜を形成する場
合の手順について説明する。
まず、基体１６の表面は十分に清浄される必要。
がある友め、アルゴンガス７を導入して、アルゴンのプ
ラズマガス全基体１６の表面に噴射する０アルゴンは不
活性であるため、基体１６と化学的に反応することはな
く、主としてアルゴンイオンの運動エネルギーによって
基体１６表面上の不純物、特に有機物、水分等を除去し
清浄化する０基体１６がすでに他の手段等で十分洗浄さ
れ、清浄な面となっている場合には、このアルゴンのプ
ラズマガスによる清浄化処理は必ずしも必要ではない０ 次に酸素ガス８を導入し、酸素のプラズマガスを基体１
６の表面に噴射する。この前処理によって基体１６の表
面には酸素が残留する。酸素は一般にほとんどの元素と
結合が可能であり、ステンレス鋼、銅等の金属の場合に
は特に、槙表面に単分子層程度の酸化皮膜を形成すると
考えられる。
ラズマガス全基体１６の表面に噴射する０アルゴンは不
活性であるため、基体１６と化学的に反応することはな
く、主としてアルゴンイオンの運動エネルギーによって
基体１６表面上の不純物、特に有機物、水分等を除去し
清浄化する０基体１６がすでに他の手段等で十分洗浄さ
れ、清浄な面となっている場合には、このアルゴンのプ
ラズマガスによる清浄化処理は必ずしも必要ではない０ 次に酸素ガス８を導入し、酸素のプラズマガスを基体１
６の表面に噴射する。この前処理によって基体１６の表
面には酸素が残留する。酸素は一般にほとんどの元素と
結合が可能であり、ステンレス鋼、銅等の金属の場合に
は特に、槙表面に単分子層程度の酸化皮膜を形成すると
考えられる。
しかも表面には酸素の活性種も残存する可能性があり、
非常に活性な表面が得られる。
非常に活性な表面が得られる。
また、セラミックス、ガラス等の酸化物を基体とする場
合にも、基体表面への酸素の活性種の残存もしくは、酸
化物中の酸素原子の活性化等が生じ、やはり酸素の活性
種を有する非常に活性な表面を得ることができる。
合にも、基体表面への酸素の活性種の残存もしくは、酸
化物中の酸素原子の活性化等が生じ、やはり酸素の活性
種を有する非常に活性な表面を得ることができる。
以上の前処理の後に、炭化水素ガス６およびアルゴンガ
ス７を所定の分圧となるように導入する。
ス７を所定の分圧となるように導入する。
（たとえばそ几ぞｎを１０Ｐａ とし、全圧２０Ｐａ
とする。）炭化水素ガスは炭素膜の直接的な材料となる
ものであり、メタンガス、アセチレンガス。
とする。）炭化水素ガスは炭素膜の直接的な材料となる
ものであり、メタンガス、アセチレンガス。
エチレンガス、エタンガス、ブタンガス等を用いる。ア
ルゴンガスは炭化水素ガスのプラズマ化を促進・安定化
させるための補助ガスとして用いる。
ルゴンガスは炭化水素ガスのプラズマ化を促進・安定化
させるための補助ガスとして用いる。
この混合ガスのプラズマ全基体１ｅの表面に噴射すると
、基体１６上にはアルゴン、水素全極微量に含む炭素膜
が形成されるが、その結合は巨視的に見几ば非晶質であ
るが微視的にはダイヤモンドに近い結合を含み、極めて
高い硬度を有する。
、基体１６上にはアルゴン、水素全極微量に含む炭素膜
が形成されるが、その結合は巨視的に見几ば非晶質であ
るが微視的にはダイヤモンドに近い結合を含み、極めて
高い硬度を有する。
図に示した方法では、マイクロビッカース硬さ３０００
Ａ７／、−以上の炭素膜を形成することができた。また
膜は透明で屈折率は２．２〜２．４（波長６３２８人）
であった。
Ａ７／、−以上の炭素膜を形成することができた。また
膜は透明で屈折率は２．２〜２．４（波長６３２８人）
であった。
この炭素膜の基体１６への付着に際しては、従来は、基
体物質が炭化物を構成可能な場合には炭素原子が直接的
に結合し、強い付着力を示すが、炭化物を構成しない場
合には付着力が弱くなる。
体物質が炭化物を構成可能な場合には炭素原子が直接的
に結合し、強い付着力を示すが、炭化物を構成しない場
合には付着力が弱くなる。
本発明においては前述のように、前処理により基体表面
に活性な酸化皮膜を形成しているため、炭素原子が酸素
原子を仲介として基体物質と結合し、炭素膜の付着力は
極めて高い。
に活性な酸化皮膜を形成しているため、炭素原子が酸素
原子を仲介として基体物質と結合し、炭素膜の付着力は
極めて高い。
実施例における炭素膜の形成速度は毎分２ｏＯＯオング
ストロ一ム以上であり、従来のＣＶＤ法。
ストロ一ム以上であり、従来のＣＶＤ法。
ＰＶＤ法に対して２〜１０倍程度高くなっている。
また本発明においては、基体１６は炭素膜の形成処理中
に温度上昇は認めら几ず、室温状態を保っている。
に温度上昇は認めら几ず、室温状態を保っている。
この実施例においては、前処理ガスとして酸素ガスを使
用したが、アルゴン等のプラズマ化を促進する不活性ガ
スを混合することも有効である。また、プラズマ化の手
段として、高周波による誘導結合を用いたが、他にも直
流グロー放電、マイクロ波、電熱ヒーター等による加熱
も有効である。
用したが、アルゴン等のプラズマ化を促進する不活性ガ
スを混合することも有効である。また、プラズマ化の手
段として、高周波による誘導結合を用いたが、他にも直
流グロー放電、マイクロ波、電熱ヒーター等による加熱
も有効である。
また、各種ガス全独立した流量調節弁によって供給した
が、あらかじめ混合さｎたガスを用いて一つの流量調節
弁によって供給してもよい。
が、あらかじめ混合さｎたガスを用いて一つの流量調節
弁によって供給してもよい。
発明の効果
以上述べたように、本発明によれば、高硬度でかつ各種
基体への付着力の強い炭素膜を、基体を加熱することな
く、かつ高能率で形成することが出来、実用的に極めて
有用である。
基体への付着力の強い炭素膜を、基体を加熱することな
く、かつ高能率で形成することが出来、実用的に極めて
有用である。
図は本発明の高硬度炭素膜の形成方法を説明するための
装置の原理図である。 ９・・・・・・ガラス管、１・・・・・・高周波電源、
２・・・・・・励起コイル、７・・・・・・アルゴンガ
ス、８・・・・・・酸素ガス、６・・・・・・炭化水素
ガス、１５・・・・・・直流電源、１４・・・・・・・
・電極、１６・・・・・・基体、１３・・・・・・電極
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名手続
補正書 昭和６０年 ９月７３日
装置の原理図である。 ９・・・・・・ガラス管、１・・・・・・高周波電源、
２・・・・・・励起コイル、７・・・・・・アルゴンガ
ス、８・・・・・・酸素ガス、６・・・・・・炭化水素
ガス、１５・・・・・・直流電源、１４・・・・・・・
・電極、１６・・・・・・基体、１３・・・・・・電極
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名手続
補正書 昭和６０年 ９月７３日
Claims (1)
- 酸素ガスもしくは酸素ガスを主成分とするガスを励起し
てなるプラズマガスを基体表面に導びいて基体表面の前
処理を行って後に、炭化水素ガスおよびアルゴンガスを
主成分とする混合ガスを励起してなるプラズマガスを基
体表面に噴射することによって炭素を主成分とする膜を
基体表面に形成することを特徴とする高硬度炭素膜の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1487785A JPS61174376A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 高硬度炭素膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1487785A JPS61174376A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 高硬度炭素膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61174376A true JPS61174376A (ja) | 1986-08-06 |
Family
ID=11873240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1487785A Pending JPS61174376A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 高硬度炭素膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61174376A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5620523A (en) * | 1994-04-11 | 1997-04-15 | Canon Sales Co., Inc. | Apparatus for forming film |
| US5662877A (en) * | 1989-08-23 | 1997-09-02 | Tdk Corporation | Process for forming diamond-like thin film |
| JPH09320352A (ja) * | 1996-05-24 | 1997-12-12 | Nissin Electric Co Ltd | 電線及びその製造方法 |
| WO2000079020A1 (fr) * | 1999-06-18 | 2000-12-28 | Nissin Electric Co., Ltd. | Film de carbone, procede de formation associe, article recouvert de ce film, et procede de preparation de cet article |
-
1985
- 1985-01-29 JP JP1487785A patent/JPS61174376A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5662877A (en) * | 1989-08-23 | 1997-09-02 | Tdk Corporation | Process for forming diamond-like thin film |
| US5620523A (en) * | 1994-04-11 | 1997-04-15 | Canon Sales Co., Inc. | Apparatus for forming film |
| JPH09320352A (ja) * | 1996-05-24 | 1997-12-12 | Nissin Electric Co Ltd | 電線及びその製造方法 |
| WO2000079020A1 (fr) * | 1999-06-18 | 2000-12-28 | Nissin Electric Co., Ltd. | Film de carbone, procede de formation associe, article recouvert de ce film, et procede de preparation de cet article |
| US6652969B1 (en) | 1999-06-18 | 2003-11-25 | Nissin Electric Co., Ltd | Carbon film method for formation thereof and article covered with carbon film and method for preparation thereof |
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