JP2001003169A - 炭素系被膜の処理方法及び炭素系被膜並びに炭素系被膜を有する部品 - Google Patents
炭素系被膜の処理方法及び炭素系被膜並びに炭素系被膜を有する部品Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基体表面に形成された炭素系被膜の機械的特
性（疎水性、耐磨耗性、動摩擦係数等）及び電気的特性
（導電率等）を向上させることを目的とする。 【解決手段】 基体の表面にプラズマCVD法により炭素
系被膜を形成し、該炭素系被膜の表面に、Ar，N2，H2の
うち、少なくとも一種のガスをプラズマ化して照射し
て、前記炭素系被膜の表面を改質する。
性（疎水性、耐磨耗性、動摩擦係数等）及び電気的特性
（導電率等）を向上させることを目的とする。 【解決手段】 基体の表面にプラズマCVD法により炭素
系被膜を形成し、該炭素系被膜の表面に、Ar，N2，H2の
うち、少なくとも一種のガスをプラズマ化して照射し
て、前記炭素系被膜の表面を改質する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば基体上に形
成される炭素系被膜及びその処理方法に関し、特に電気
シェーバー刃、コンプレッサ用部品、印刷用マスク（ス
クリーン）、印刷用スキージの表面改質、薄膜ヘッド、
弾性表面波素子の保護膜、絶縁膜をはじめ、耐摩耗性、
耐食性を必要とする機械、化学、電子部材へ幅広く応用
が可能な炭素系被膜びその処理方法、並びに炭素系被膜
を有する部品に関する。
成される炭素系被膜及びその処理方法に関し、特に電気
シェーバー刃、コンプレッサ用部品、印刷用マスク（ス
クリーン）、印刷用スキージの表面改質、薄膜ヘッド、
弾性表面波素子の保護膜、絶縁膜をはじめ、耐摩耗性、
耐食性を必要とする機械、化学、電子部材へ幅広く応用
が可能な炭素系被膜びその処理方法、並びに炭素系被膜
を有する部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素系被膜は、機械的特性及び化学的安
定性等に優れているため、コーティング材料等として大
きな期待を集めているものの、炭素系被膜の表面は水に
濡れやすい（疎水性が低い）ため、汚れが付着しやす
く、且つ汚れが落ちにくいという問題があった。また、
表面に炭素系被膜を有する部品では、摺動面で静電気が
発生・帯電しやすいという問題があった。
定性等に優れているため、コーティング材料等として大
きな期待を集めているものの、炭素系被膜の表面は水に
濡れやすい（疎水性が低い）ため、汚れが付着しやす
く、且つ汚れが落ちにくいという問題があった。また、
表面に炭素系被膜を有する部品では、摺動面で静電気が
発生・帯電しやすいという問題があった。
【０００３】このため、炭素系被膜の形成条件を変化さ
せる、あるいは様々な材料を被膜中に混入させる等の処
理を行っていた。
せる、あるいは様々な材料を被膜中に混入させる等の処
理を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、これらの処
理を施した結果、炭素系被膜が本来有していた機械的特
性や化学的特性を損なうこととなり、炭素系被膜の応用
範囲が制限されるといった結果を招いていた。
理を施した結果、炭素系被膜が本来有していた機械的特
性や化学的特性を損なうこととなり、炭素系被膜の応用
範囲が制限されるといった結果を招いていた。
【０００５】これに対し本発明者らは、炭素系被膜の表
面だけを改質することで、炭素系被膜自身の所特性を損
なわず、且つ被膜表面の疎水性の向上、さらには被膜表
面の導電性の向上を図ることが可能であることを見いだ
した。
面だけを改質することで、炭素系被膜自身の所特性を損
なわず、且つ被膜表面の疎水性の向上、さらには被膜表
面の導電性の向上を図ることが可能であることを見いだ
した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、基体上にプラズマCVD法により炭素系被
膜を形成し、該炭素系被膜の表面にプラズマ照射して、
前記炭素系被膜の表面を変化させることを特徴とする。
めに本発明は、基体上にプラズマCVD法により炭素系被
膜を形成し、該炭素系被膜の表面にプラズマ照射して、
前記炭素系被膜の表面を変化させることを特徴とする。
【０００７】また本発明は、基体上にプラズマCVD法に
より炭素系被膜を形成し、該炭素系被膜の表面に、Arガ
ス，N2ガス，H2ガス,Fを含むガスのうち、少なくとも一
種のガスをプラズマ化して照射して、前記炭素系被膜の
表面を変化させることを特徴とする。
より炭素系被膜を形成し、該炭素系被膜の表面に、Arガ
ス，N2ガス，H2ガス,Fを含むガスのうち、少なくとも一
種のガスをプラズマ化して照射して、前記炭素系被膜の
表面を変化させることを特徴とする。
【０００８】また本発明は、前記Fを含むガスとして、C
F4，SF6，NF3，F2ガスのいずれかを用いることを特徴と
する。
F4，SF6，NF3，F2ガスのいずれかを用いることを特徴と
する。
【０００９】また本発明は、前記プラズマ照射の際に、
前記炭素系被膜あるいは該炭素系被膜の形成された基体
もしくは該基体を保持している基体ホルダに対して、バ
イアス電圧を印加することを特徴とする。
前記炭素系被膜あるいは該炭素系被膜の形成された基体
もしくは該基体を保持している基体ホルダに対して、バ
イアス電圧を印加することを特徴とする。
【００１０】また本発明は、前記バイアス電圧は、実質
的に負の電圧であることを特徴とする。
的に負の電圧であることを特徴とする。
【００１１】また本発明は、前記バイアス電圧は、-300
V以上の負の電圧であることを特徴とする。
V以上の負の電圧であることを特徴とする。
【００１２】また本発明は、前記プラズマ照射は、前記
炭素系被膜の形成に引き続き、同一装置内で行うことを
特徴とする。
炭素系被膜の形成に引き続き、同一装置内で行うことを
特徴とする。
【００１３】また本発明は、前記炭素系被膜が非晶質炭
素系被膜であることを特徴とする。
素系被膜であることを特徴とする。
【００１４】また本発明は、前記炭素系被膜の一部に結
晶領域を含むことを特徴とする。
晶領域を含むことを特徴とする。
【００１５】また本発明は、前記プラズマ照射を行う際
に、同時にB，Pを含むガスを照射することを特徴とす
る。
に、同時にB，Pを含むガスを照射することを特徴とす
る。
【００１６】また本発明は、前記プラズマ照射により変
化する領域が炭素系被膜の膜厚の2/3以下であることを
特徴とする。
化する領域が炭素系被膜の膜厚の2/3以下であることを
特徴とする。
【００１７】また本発明は、上記に記載の処理方法によ
って処理された炭素系被膜であることを特徴とする。
って処理された炭素系被膜であることを特徴とする。
【００１８】また本発明は、上記に記載の処理方法によ
って処理された炭素系被膜を表面に有する部品であるこ
とを特徴とする。
って処理された炭素系被膜を表面に有する部品であるこ
とを特徴とする。
【００１９】また本発明において、前記部品はシェーバ
ーの内刃または外刃であることを特徴とする。
ーの内刃または外刃であることを特徴とする。
【００２０】また本発明において、前記部品はスクリー
ン印刷用のマスクであることを特徴とする。
ン印刷用のマスクであることを特徴とする。
【００２１】また本発明において、前記部品はＶＴＲの
固定シリンダまたは回転シリンダであることを特徴とす
る。
固定シリンダまたは回転シリンダであることを特徴とす
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について詳述する。
施の形態について詳述する。
【００２３】先ず図１は、本発明の炭素系被膜を形成す
る製造装置の概略構成を示す図である。同図に示すよう
に、真空チャンバー７の内部に、プラズマ発生室４と、
基体８が設置されるべき反応室１３とが形成され、プラ
ズマ発生室４には、導波管２を介してマイクロ波発生装
置１が接続されている。
る製造装置の概略構成を示す図である。同図に示すよう
に、真空チャンバー７の内部に、プラズマ発生室４と、
基体８が設置されるべき反応室１３とが形成され、プラ
ズマ発生室４には、導波管２を介してマイクロ波発生装
置１が接続されている。
【００２４】前記導波管２とプラズマ発生室４の接続部
にはマイクロ波導入窓３が設けられ、プラズマ発生室４
には室内にArガス等の希ガスを導入するためのガス導入
管５が接続されている。
にはマイクロ波導入窓３が設けられ、プラズマ発生室４
には室内にArガス等の希ガスを導入するためのガス導入
管５が接続されている。
【００２５】また、プラズマ発生室４を包囲してプラズ
マ磁界発生装置６が設けられ、真空チャンバー７内の反
応室１３には、基体ホルダ９が設置されると共に、CH4
ガス等の炭化水素系ガスからなる材料ガス（反応ガス）
を導入するためのガス導入管１１が接続されている。ま
た、基体ホルダ９には高周波電源１０が接続されてい
る。
マ磁界発生装置６が設けられ、真空チャンバー７内の反
応室１３には、基体ホルダ９が設置されると共に、CH4
ガス等の炭化水素系ガスからなる材料ガス（反応ガス）
を導入するためのガス導入管１１が接続されている。ま
た、基体ホルダ９には高周波電源１０が接続されてい
る。
【００２６】以下、前述の装置を用いて、本発明の実施
例について詳述する。 ＜ａ．炭素系被膜の形成工程＞先ず、基体ホルダ９上に
基体８を取り付け、真空チャンバー７の内部を10-5〜10
-7Torrに排気する。次に、ガス導入管５から希ガスとし
てArガスを供給すると共に、マイクロ波発生装置１から
2.45GHz，100Wのマイクロ波を供給して、プラズマ発生
室４内に形成されたプラズマを基体８の表面上に放射す
る。
例について詳述する。 ＜ａ．炭素系被膜の形成工程＞先ず、基体ホルダ９上に
基体８を取り付け、真空チャンバー７の内部を10-5〜10
-7Torrに排気する。次に、ガス導入管５から希ガスとし
てArガスを供給すると共に、マイクロ波発生装置１から
2.45GHz，100Wのマイクロ波を供給して、プラズマ発生
室４内に形成されたプラズマを基体８の表面上に放射す
る。
【００２７】加えてガス導入管１１からは反応ガスとし
てCH4ガスを100sccmの一定量で供給し、そのガス導入管
１１から供給されたCH4ガスは上記プラズマの作用によ
り活性化され、反応性の高いイオン、又は中性の活性状
態となって基体８の表面へ放射される。
てCH4ガスを100sccmの一定量で供給し、そのガス導入管
１１から供給されたCH4ガスは上記プラズマの作用によ
り活性化され、反応性の高いイオン、又は中性の活性状
態となって基体８の表面へ放射される。
【００２８】さらに、これと同時に基体８に発生する自
己バイアス電圧が-50Vになるように高周波電源１０より
周波数が13.56MHzの高周波電力を投入する。
己バイアス電圧が-50Vになるように高周波電源１０より
周波数が13.56MHzの高周波電力を投入する。
【００２９】以上の工程により、Si基体上に膜厚約2000
Åの炭素系被膜が得られた。 ＜ｂ．プラズマ照射工程＞次に、上記のようにして得ら
れた炭素系被膜へのプラズマ照射について説明する。
Åの炭素系被膜が得られた。 ＜ｂ．プラズマ照射工程＞次に、上記のようにして得ら
れた炭素系被膜へのプラズマ照射について説明する。
【００３０】上記の工程によってSi基体上に炭素系被膜
を形成した後、引き続きガス導入管５よりArガスあるい
はN2ガスあるいはH2ガスあるいはCF4を導入する。この
とき、真空チャンバー７内の真空度をおよそ2x10-3Torr
とした。さらにマイクロ波発生装置１よりマイクロ波電
力を200W投入することで導入ガスのプラズマを発生させ
て基体８上に照射した。そしてこれと同時に、基体８に
発生する自己バイアス電圧が-50Vになるように高周波電
源１０より周波数が13.56MHzの高周波電力を投入した。
尚、基体８へのプラズマの照射時間は5分間とした。
を形成した後、引き続きガス導入管５よりArガスあるい
はN2ガスあるいはH2ガスあるいはCF4を導入する。この
とき、真空チャンバー７内の真空度をおよそ2x10-3Torr
とした。さらにマイクロ波発生装置１よりマイクロ波電
力を200W投入することで導入ガスのプラズマを発生させ
て基体８上に照射した。そしてこれと同時に、基体８に
発生する自己バイアス電圧が-50Vになるように高周波電
源１０より周波数が13.56MHzの高周波電力を投入した。
尚、基体８へのプラズマの照射時間は5分間とした。
【００３１】上記のようにして形成された炭素系被膜の
概念図を図２に示す。同図の如く、基体上に形成された
炭素系被膜の表面部分は、被膜形成後のプラズマ照射に
より改質層が形成されている。 ＜ｃ．疎水性の評価＞次に、上記の工程を経て得られた
各基体サンプルの疎水性の評価を行った。疎水性の評価
は、図３に示すように基体表面に形成された炭素系被膜
上に水滴を付着させたときの、水滴の接触角で評価し
た。また、プラズマ照射を行わなかったサンプルにおけ
る接触角を基準とし、これに対する接触角の増減で評価
した。
概念図を図２に示す。同図の如く、基体上に形成された
炭素系被膜の表面部分は、被膜形成後のプラズマ照射に
より改質層が形成されている。 ＜ｃ．疎水性の評価＞次に、上記の工程を経て得られた
各基体サンプルの疎水性の評価を行った。疎水性の評価
は、図３に示すように基体表面に形成された炭素系被膜
上に水滴を付着させたときの、水滴の接触角で評価し
た。また、プラズマ照射を行わなかったサンプルにおけ
る接触角を基準とし、これに対する接触角の増減で評価
した。
【００３２】表１にその評価結果を示す。これよりプラ
ズマ照射を行うことで、各サンプルとも接触角が増加し
ていることから、被膜表面の疎水性が向上していると言
える。
ズマ照射を行うことで、各サンプルとも接触角が増加し
ていることから、被膜表面の疎水性が向上していると言
える。
【００３３】
【表１】
【００３４】＜ｄ．機械的特性の評価＞さらに、表２に
本実施例の炭素系被膜の摺動試験（300gの荷重をかけた
アルミナボールで膜表面を摺動）による摩耗深さを示
す。同表では、プラズマ未照射の炭素系被膜の摩耗深さ
を1として正規化した結果を表わしている。
本実施例の炭素系被膜の摺動試験（300gの荷重をかけた
アルミナボールで膜表面を摺動）による摩耗深さを示
す。同表では、プラズマ未照射の炭素系被膜の摩耗深さ
を1として正規化した結果を表わしている。
【００３５】
【表２】
【００３６】この表から、炭素系被膜の表面にプラズマ
照射を行っても摩耗深さは略一定であり、耐摩耗性に特
に変化は見られないことがわかった。
照射を行っても摩耗深さは略一定であり、耐摩耗性に特
に変化は見られないことがわかった。
【００３７】また、ビッカース硬度計を用いた硬度測定
を行い、膜の硬度も各サンプルとも約3000Hvと高硬度で
あることも確認し、プラズマの照射は炭素系被膜の内部
にまでは影響していないことがわかった。
を行い、膜の硬度も各サンプルとも約3000Hvと高硬度で
あることも確認し、プラズマの照射は炭素系被膜の内部
にまでは影響していないことがわかった。
【００３８】さらに、上記摺動試験と同時に、測定され
る摩擦抵抗と荷重の比を算出することで、各サンプルの
動摩擦係数についても評価を行った。その結果を表３に
示す。同表では、プラズマ未照射の炭素系被膜の動摩擦
係数を1として正規化した結果を表わしている。
る摩擦抵抗と荷重の比を算出することで、各サンプルの
動摩擦係数についても評価を行った。その結果を表３に
示す。同表では、プラズマ未照射の炭素系被膜の動摩擦
係数を1として正規化した結果を表わしている。
【００３９】
【表３】
【００４０】これより、プラズマ照射によって摩擦係数
が減少しており、プラズマ未照射のものと比べて摺動特
性が向上していることがわかった。
が減少しており、プラズマ未照射のものと比べて摺動特
性が向上していることがわかった。
【００４１】このように、プラズマ照射を行うことで、
炭素系被膜全体としての優れた機械的特性を維持したま
まで、表面の摺動特性が向上していることがわかった。 ＜ｅ．電気的特性の評価＞次に、図４に示すように、各
サンプルにおける炭素系被膜上に一対のAl電極を蒸着
し、電極間の導電率（抵抗値として測定）を評価した結
果を表４に示す。同表では、プラズマ未照射の炭素系被
膜の導電率を1として正規化した結果を表わしている。
炭素系被膜全体としての優れた機械的特性を維持したま
まで、表面の摺動特性が向上していることがわかった。 ＜ｅ．電気的特性の評価＞次に、図４に示すように、各
サンプルにおける炭素系被膜上に一対のAl電極を蒸着
し、電極間の導電率（抵抗値として測定）を評価した結
果を表４に示す。同表では、プラズマ未照射の炭素系被
膜の導電率を1として正規化した結果を表わしている。
【００４２】
【表４】
【００４３】これより、炭素系被膜表面にプラズマ照射
を行うことで、炭素系被膜の導電率が4〜5桁向上してい
ることがわかった。
を行うことで、炭素系被膜の導電率が4〜5桁向上してい
ることがわかった。
【００４４】さらに、Arプラズマ照射時にB2H6ガス及び
PH3ガスをガス分圧比で20％添加して形成したサンプル
についても同様に導電率を評価した。その結果を表５に
示す。
PH3ガスをガス分圧比で20％添加して形成したサンプル
についても同様に導電率を評価した。その結果を表５に
示す。
【００４５】
【表５】
【００４６】これより、これらのガスを添加すること
で、導電率はさらに向上することがわかった。これらの
結果、炭素系被膜表面にプラズマ照射を行うことで、被
膜の電気抵抗を飛躍的に低減させることが可能であるこ
とがわかった。
で、導電率はさらに向上することがわかった。これらの
結果、炭素系被膜表面にプラズマ照射を行うことで、被
膜の電気抵抗を飛躍的に低減させることが可能であるこ
とがわかった。
【００４７】以上に述べた種々の効果は、プラズマ照射
によって炭素系被膜表面への各ガス分子・原子の吸着や
表面吸着水分の減少、あるいは表面炭素原子の配列変化
並びにB，Pの膜中への侵入によるドーピング等の結果と
考えられる。いずれにしても、炭素系被膜表面にプラズ
マ照射を行うことで、機械的特性・電気的特性の向上を
図ることが可能であることがわかった。 ＜ｆ．バイアス電圧の検討＞次に、前記＜ｂ．プラズマ
照射工程＞において基体に印加するバイアス電圧につい
ての検討を行った。先ず、前記の＜ａ．炭素系被膜の形
成工程＞と同様に基体サンプルを作製した。用いたガス
はN2ガスで、その照射時間は２分である。また、このと
き基体に印加するバイアス電圧を0〜-500Vまで種々変化
させて表６に示すように計８種類の基体サンプルを作製
した。
によって炭素系被膜表面への各ガス分子・原子の吸着や
表面吸着水分の減少、あるいは表面炭素原子の配列変化
並びにB，Pの膜中への侵入によるドーピング等の結果と
考えられる。いずれにしても、炭素系被膜表面にプラズ
マ照射を行うことで、機械的特性・電気的特性の向上を
図ることが可能であることがわかった。 ＜ｆ．バイアス電圧の検討＞次に、前記＜ｂ．プラズマ
照射工程＞において基体に印加するバイアス電圧につい
ての検討を行った。先ず、前記の＜ａ．炭素系被膜の形
成工程＞と同様に基体サンプルを作製した。用いたガス
はN2ガスで、その照射時間は２分である。また、このと
き基体に印加するバイアス電圧を0〜-500Vまで種々変化
させて表６に示すように計８種類の基体サンプルを作製
した。
【００４８】
【表６】
【００４９】接触角については、いずれの条件において
もプラズマ未照射のものと比較して増加しており、疎水
性向上の効果が見られた。然し乍ら、いずれの条件にお
いてもスパッタによる膜厚の減少が見られ、特に-400
V，-500Vの場合には炭素系被膜が無くなって基体が露出
しており、これらは実用上不適格である。
もプラズマ未照射のものと比較して増加しており、疎水
性向上の効果が見られた。然し乍ら、いずれの条件にお
いてもスパッタによる膜厚の減少が見られ、特に-400
V，-500Vの場合には炭素系被膜が無くなって基体が露出
しており、これらは実用上不適格である。
【００５０】さらに、プラズマ照射時に測定したプロセ
ス温度についてはバイアス電圧の減少とともに温度が上
昇していることがわかる。被膜を形成する基体への熱影
響を考慮すると、200℃以下でのプロセスが適してお
り、特に100℃以下でのプロセスが好ましいと考えられ
る。
ス温度についてはバイアス電圧の減少とともに温度が上
昇していることがわかる。被膜を形成する基体への熱影
響を考慮すると、200℃以下でのプロセスが適してお
り、特に100℃以下でのプロセスが好ましいと考えられ
る。
【００５１】そこで、これらの結果より、バイアス電圧
の印加条件としては、-300V以上、好ましくは-150V以上
がよいことがわかった。
の印加条件としては、-300V以上、好ましくは-150V以上
がよいことがわかった。
【００５２】また、炭素系被膜の形成後、基体をいった
ん装置の外に取り出し、被膜表面を空気にさらした後で
プラズマ処理を行うと、被膜表面に吸着した空気中の酸
素や水分等により、接触角増加等の効果が減少している
ことを確認しており、プラズマの照射は、炭素系被膜の
成膜後に引き続き行うのが好ましい。
ん装置の外に取り出し、被膜表面を空気にさらした後で
プラズマ処理を行うと、被膜表面に吸着した空気中の酸
素や水分等により、接触角増加等の効果が減少している
ことを確認しており、プラズマの照射は、炭素系被膜の
成膜後に引き続き行うのが好ましい。
【００５３】さらに、プラズマの照射によって改質され
る領域が大きくなると、被膜全体の特性が初期に有して
いたものから変化してしまうため、改質層はあまり大き
くない方が好ましく、被膜全体の硬度や耐摩耗性等の観
点からは、少なくとも膜厚の1/3以上は改質前の構造を
維持しておくのが好ましい。 ＜ｇ．本発明の炭素系被膜のシェーバー（電気カミソ
リ）の内刃及び外刃への適用＞次に、前記の＜ａ．炭素
系被膜の形成工程＞と同行程で、Ni製のシェーバー外刃
の裏面（内刃との摺動面）、及びSUS製の内刃に膜厚200
0Åの炭素系被膜を形成後、前記の＜ｂ．プラズマ照射
工程＞の如く、5分間のN2ガスによるプラズマ照射を実
施した。炭素系被膜の形成と被膜表面へのプラズマ照射
は、同一装置内で連続して行った。
る領域が大きくなると、被膜全体の特性が初期に有して
いたものから変化してしまうため、改質層はあまり大き
くない方が好ましく、被膜全体の硬度や耐摩耗性等の観
点からは、少なくとも膜厚の1/3以上は改質前の構造を
維持しておくのが好ましい。 ＜ｇ．本発明の炭素系被膜のシェーバー（電気カミソ
リ）の内刃及び外刃への適用＞次に、前記の＜ａ．炭素
系被膜の形成工程＞と同行程で、Ni製のシェーバー外刃
の裏面（内刃との摺動面）、及びSUS製の内刃に膜厚200
0Åの炭素系被膜を形成後、前記の＜ｂ．プラズマ照射
工程＞の如く、5分間のN2ガスによるプラズマ照射を実
施した。炭素系被膜の形成と被膜表面へのプラズマ照射
は、同一装置内で連続して行った。
【００５４】尚、炭素系被膜の形成前に、炭素系被膜の
密着性向上のため、予め外刃及び内刃上に膜厚300ÅのS
i膜を形成した。また、内刃の刃先はSi膜形成前に研磨
行程により研がれており、刃先表面には研磨によるスジ
状の凹凸が生じている。
密着性向上のため、予め外刃及び内刃上に膜厚300ÅのS
i膜を形成した。また、内刃の刃先はSi膜形成前に研磨
行程により研がれており、刃先表面には研磨によるスジ
状の凹凸が生じている。
【００５５】上記のようにして作製したサンプルをシェ
ーバー本体に取り付け、１カ月間使用してモニター試験
を実施した。尚、比較例として、炭素系被膜がコーティ
ングされていない内刃及び外刃、及び炭素系被膜はコー
ティングされているが被膜へのプラズマは照射していな
い内刃及び外刃を搭載したシェーバーも用意し、同様の
試験を行った。
ーバー本体に取り付け、１カ月間使用してモニター試験
を実施した。尚、比較例として、炭素系被膜がコーティ
ングされていない内刃及び外刃、及び炭素系被膜はコー
ティングされているが被膜へのプラズマは照射していな
い内刃及び外刃を搭載したシェーバーも用意し、同様の
試験を行った。
【００５６】その結果、炭素系被膜がコーティングされ
ていない外刃裏面は摩耗痕がはっきりと見られるのに対
して、表面に炭素系被膜をコーティングしたものは、被
膜にプラズマを照射したのものもプラズマを照射しなか
ったものも、共にほとんど傷が見られなかった。
ていない外刃裏面は摩耗痕がはっきりと見られるのに対
して、表面に炭素系被膜をコーティングしたものは、被
膜にプラズマを照射したのものもプラズマを照射しなか
ったものも、共にほとんど傷が見られなかった。
【００５７】また、内刃の刃先については、炭素系被膜
がコーティングされていないものについては、試験前に
見られた研磨によるスジ状の凹凸が摩耗によって摺りへ
ってほとんど見られないのに対して、炭素系被膜をコー
ティングしたものは、プラズマ照射したものもプラズマ
を照射しなかったものも、共に試験前と同様、研磨によ
るスジ状の凹凸が残っていた。
がコーティングされていないものについては、試験前に
見られた研磨によるスジ状の凹凸が摩耗によって摺りへ
ってほとんど見られないのに対して、炭素系被膜をコー
ティングしたものは、プラズマ照射したものもプラズマ
を照射しなかったものも、共に試験前と同様、研磨によ
るスジ状の凹凸が残っていた。
【００５８】また、内部の汚れについては、プラズマを
照射したものは内刃の表面に汚れが少し付着している
が、ハケで掃除すると容易に汚れを落とすことが出来
た。然し、プラズマを照射しなかったものは、内刃の表
面に汚れが厚く堆積しており、ハケで落とせないほどで
はないものの、プラズマを照射したものと比べると汚れ
が落ちにくかった。さらに、炭素系被膜がコーティング
されていないものの場合は、ハケでは汚れが十分に落ち
ず、洗剤による洗浄が必要であった。
照射したものは内刃の表面に汚れが少し付着している
が、ハケで掃除すると容易に汚れを落とすことが出来
た。然し、プラズマを照射しなかったものは、内刃の表
面に汚れが厚く堆積しており、ハケで落とせないほどで
はないものの、プラズマを照射したものと比べると汚れ
が落ちにくかった。さらに、炭素系被膜がコーティング
されていないものの場合は、ハケでは汚れが十分に落ち
ず、洗剤による洗浄が必要であった。
【００５９】これらの結果より、炭素系被膜のコーティ
ング、特に被膜表面へのプラズマ照射を行った炭素系被
膜のコーティングにより、耐摩耗性の向上と同時にクリ
ーニング性が向上することがわかった。 ＜ｈ．本発明の炭素系被膜のスクリーン印刷用マスクへ
の適用＞次に、前記の＜ａ．炭素系被膜の形成工程＞と
同行程で、Ni製のスクリーン印刷用マスクに膜厚2000Å
の炭素系被膜を形成後、前記の＜ｂ．プラズマ照射工程
＞の如く、5分間のCF4ガスによるプラズマ照射を実施し
た。炭素系被膜の形成と被膜表面へのプラズマ照射は、
同一装置内で連続して行った。尚、炭素系被膜の形成前
に、炭素系被膜の密着性向上のため、基体（マスク）上
に膜厚500ÅのSi膜を予め形成した。
ング、特に被膜表面へのプラズマ照射を行った炭素系被
膜のコーティングにより、耐摩耗性の向上と同時にクリ
ーニング性が向上することがわかった。 ＜ｈ．本発明の炭素系被膜のスクリーン印刷用マスクへ
の適用＞次に、前記の＜ａ．炭素系被膜の形成工程＞と
同行程で、Ni製のスクリーン印刷用マスクに膜厚2000Å
の炭素系被膜を形成後、前記の＜ｂ．プラズマ照射工程
＞の如く、5分間のCF4ガスによるプラズマ照射を実施し
た。炭素系被膜の形成と被膜表面へのプラズマ照射は、
同一装置内で連続して行った。尚、炭素系被膜の形成前
に、炭素系被膜の密着性向上のため、基体（マスク）上
に膜厚500ÅのSi膜を予め形成した。
【００６０】図５はスクリーン印刷の概念を示す図であ
る。本サンプルには、予めマスクにパターン開口部を形
成しておき、このようなマスクを用いて、プリント基板
への半田ペーストの印刷実験を行った。印刷はマスク上
に半田ペーストを塗布し、ウレタン製スキージを用いて
ペーストを開口部に送っていくようにした。また、比較
例として、炭素系被膜がコーティングされていないマス
ク、及び炭素系被膜はコーティングされているが被膜表
面へのプラズマは照射していないマスクも作製し、同様
に印刷試験を行った。
る。本サンプルには、予めマスクにパターン開口部を形
成しておき、このようなマスクを用いて、プリント基板
への半田ペーストの印刷実験を行った。印刷はマスク上
に半田ペーストを塗布し、ウレタン製スキージを用いて
ペーストを開口部に送っていくようにした。また、比較
例として、炭素系被膜がコーティングされていないマス
ク、及び炭素系被膜はコーティングされているが被膜表
面へのプラズマは照射していないマスクも作製し、同様
に印刷試験を行った。
【００６１】炭素系被膜がコーティングされていないマ
スクでは、スキージの摺動を繰り返すにつれて、マスク
の表面に摩耗が見られてくるのに対して、炭素系被膜を
コーティングしたものは、プラズマ照射したものもプラ
ズマを照射しなかったものも、10万回の印刷を行った後
でもほとんど傷が見られなかった。このとき、スキージ
自身の摩耗もかなり減少していた。
スクでは、スキージの摺動を繰り返すにつれて、マスク
の表面に摩耗が見られてくるのに対して、炭素系被膜を
コーティングしたものは、プラズマ照射したものもプラ
ズマを照射しなかったものも、10万回の印刷を行った後
でもほとんど傷が見られなかった。このとき、スキージ
自身の摩耗もかなり減少していた。
【００６２】さらに、プリント基板に印刷された半田の
形状を観察すると、炭素系被膜がコーティングされてい
ないマスク及び、炭素系被膜がコーティングされている
がプラズマは照射していないマスクでは、印刷回数を重
ねると、図６（ｂ）のように、印刷されたパターンの両
端に”ツノ”が発生していた。これはパターン開口部の
内壁に半田ペーストが付着することで生じる現象であ
る。
形状を観察すると、炭素系被膜がコーティングされてい
ないマスク及び、炭素系被膜がコーティングされている
がプラズマは照射していないマスクでは、印刷回数を重
ねると、図６（ｂ）のように、印刷されたパターンの両
端に”ツノ”が発生していた。これはパターン開口部の
内壁に半田ペーストが付着することで生じる現象であ
る。
【００６３】これに対して、炭素系被膜のコーティング
及びプラズマ照射を行ったマスクでは、図６（ａ）のよ
うに”ツノ”は見られず、マスク開口部の形状が正確に
再現されていることがわかった。これは、パターン開口
部の内壁にまでプラズマ照射で表面が改質された炭素系
被膜が形成され、この炭素系被膜の撥油性が高いため、
パターン開口部における半田ペーストの離脱が容易にな
ったためと考えられる。
及びプラズマ照射を行ったマスクでは、図６（ａ）のよ
うに”ツノ”は見られず、マスク開口部の形状が正確に
再現されていることがわかった。これは、パターン開口
部の内壁にまでプラズマ照射で表面が改質された炭素系
被膜が形成され、この炭素系被膜の撥油性が高いため、
パターン開口部における半田ペーストの離脱が容易にな
ったためと考えられる。
【００６４】上記のテスト後における半田ペーストのク
リーニングについて、炭素系被膜表面にプラズマの照射
を行ったマスクでは、半田の付着や残留がほとんど見ら
れず、良好なメンテナンス性を有していることを確認し
た。 ＜ｉ．本発明の炭素系被膜のＶＴＲシリンダへの適用＞
次に、前記の＜ａ．炭素系被膜の形成工程＞と同行程
で、Al合金製のＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）用のシ
リンダにおける回転シリンダのテープ摺動面に膜厚2000
Åの炭素系被膜を形成後、前記の＜ｂ．プラズマ照射工
程＞の如く、5分間のArガスによるプラズマ照射を実施
した。炭素系被膜の形成と被膜表面へのプラズマ照射
は、同一装置内で連続して行った。炭素系被膜の形成前
に、密着性向上のため、シリンダ上にSi膜を500Å形成
した。
リーニングについて、炭素系被膜表面にプラズマの照射
を行ったマスクでは、半田の付着や残留がほとんど見ら
れず、良好なメンテナンス性を有していることを確認し
た。 ＜ｉ．本発明の炭素系被膜のＶＴＲシリンダへの適用＞
次に、前記の＜ａ．炭素系被膜の形成工程＞と同行程
で、Al合金製のＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）用のシ
リンダにおける回転シリンダのテープ摺動面に膜厚2000
Åの炭素系被膜を形成後、前記の＜ｂ．プラズマ照射工
程＞の如く、5分間のArガスによるプラズマ照射を実施
した。炭素系被膜の形成と被膜表面へのプラズマ照射
は、同一装置内で連続して行った。炭素系被膜の形成前
に、密着性向上のため、シリンダ上にSi膜を500Å形成
した。
【００６５】上記のようにして作製したシリンダを用い
て、ＶＴＲテープの走行テストを実施した。図７はＶＴ
Ｒのシリンダ及びテープ走行系の概略構成を示す図であ
る。尚、比較例として、炭素系被膜をコーティングして
いない回転シリンダ、及び炭素系被膜をコーティングし
ているがプラズマは照射していない回転シリンダも作製
し、これらについても同様のテストを実施した。
て、ＶＴＲテープの走行テストを実施した。図７はＶＴ
Ｒのシリンダ及びテープ走行系の概略構成を示す図であ
る。尚、比較例として、炭素系被膜をコーティングして
いない回転シリンダ、及び炭素系被膜をコーティングし
ているがプラズマは照射していない回転シリンダも作製
し、これらについても同様のテストを実施した。
【００６６】テストの結果、炭素系被膜をコーティング
していない回転シリンダを搭載したＶＴＲでは、テープ
走行を重ねるにつれて回転シリンダの表面に摩耗傷が見
られ、テープ及び回転ヘッド表面にも傷が入り、再生画
像にノイズがわずかに見られてきた。
していない回転シリンダを搭載したＶＴＲでは、テープ
走行を重ねるにつれて回転シリンダの表面に摩耗傷が見
られ、テープ及び回転ヘッド表面にも傷が入り、再生画
像にノイズがわずかに見られてきた。
【００６７】これに対して、炭素系被膜をコーティング
した回転シリンダを搭載したＶＴＲでは、プラズマの照
射したものもプラズマを照射していないものも、共に回
転シリンダの表面にはほとんど傷が見られず、テープ及
びヘッドにも傷は見られなかった。
した回転シリンダを搭載したＶＴＲでは、プラズマの照
射したものもプラズマを照射していないものも、共に回
転シリンダの表面にはほとんど傷が見られず、テープ及
びヘッドにも傷は見られなかった。
【００６８】ただし、プラズマを照射していない回転シ
リンダを搭載したＶＴＲでは、テープの摺動により発生
した静電気によって、再生画像にノイズが見られ、同時
にテープの巻き付きによるテープ走行の停止が生じた。
これに対して、プラズマを照射した回転シリンダを搭載
したＶＴＲでは、静電気の発生も無く、画像のノイズ及
びテープの巻き付きも見られず、テープ走行も極めて安
定していた。
リンダを搭載したＶＴＲでは、テープの摺動により発生
した静電気によって、再生画像にノイズが見られ、同時
にテープの巻き付きによるテープ走行の停止が生じた。
これに対して、プラズマを照射した回転シリンダを搭載
したＶＴＲでは、静電気の発生も無く、画像のノイズ及
びテープの巻き付きも見られず、テープ走行も極めて安
定していた。
【００６９】尚、上記の実施例では、回転シリンダにの
みテープ摺動面に炭素系被膜の形成及びプラズマ照射を
行ったが、固定シリンダにもテープ摺動面に炭素系被膜
の形成及びプラズマ照射を行うとより効果的である。
みテープ摺動面に炭素系被膜の形成及びプラズマ照射を
行ったが、固定シリンダにもテープ摺動面に炭素系被膜
の形成及びプラズマ照射を行うとより効果的である。
【００７０】以上の説明において、基体へのバイアス電
圧は、直流的あるいはパルス的あるいは制御された変調
電圧として与えても、実質的に負の電圧が印加されるの
であれば、同様の効果が得られる。
圧は、直流的あるいはパルス的あるいは制御された変調
電圧として与えても、実質的に負の電圧が印加されるの
であれば、同様の効果が得られる。
【００７１】そして、照射されるプラズマは炭素系被膜
の成膜に用いたのと異なるプラズマ源を用いてもよい。
の成膜に用いたのと異なるプラズマ源を用いてもよい。
【００７２】また、プラズマ照射に関して、前記CF4ガ
スの代わりに、SF6ガス，NF3ガス，F2ｇス等のFを含む
ガスを用いても良い。
スの代わりに、SF6ガス，NF3ガス，F2ｇス等のFを含む
ガスを用いても良い。
【００７３】そして、必要に応じて炭素系被膜表面の一
部分のみ本発明の如きプラズマ照射の処理を行ってもよ
い。
部分のみ本発明の如きプラズマ照射の処理を行ってもよ
い。
【００７４】また、炭素系被膜全体にわたって、主な構
成元素である炭素、水素以外の元素が混入していてもよ
い。
成元素である炭素、水素以外の元素が混入していてもよ
い。
【００７５】さらに、基体と被膜の間に中間層が存在し
ていてもよい。
ていてもよい。
【００７６】本発明による効果は、プラズマ処理による
炭素系被膜表面の変化（改質）によるものであり、この
ことから炭素系被膜が非晶質であるほうが好ましいと考
えられるが、被膜の一部に結晶領域があってもよい。
炭素系被膜表面の変化（改質）によるものであり、この
ことから炭素系被膜が非晶質であるほうが好ましいと考
えられるが、被膜の一部に結晶領域があってもよい。
【００７７】また、基体の表面の保護と併せてクリーニ
ング性や帯電防止が求められるような他の部品への応用
も可能である。
ング性や帯電防止が求められるような他の部品への応用
も可能である。
【００７８】さらに、透光性を有している炭素系被膜を
利用すれば、本発明をガラスやレンズ等へ応用すること
も可能である。
利用すれば、本発明をガラスやレンズ等へ応用すること
も可能である。
【００７９】
【発明の効果】以上、詳述した如く本発明に依れば、炭
素系被膜の機械的特性（疎水性、耐磨耗性、動摩擦係数
等）及び電気的特性（導電率等）を向上させることがで
きる。
素系被膜の機械的特性（疎水性、耐磨耗性、動摩擦係数
等）及び電気的特性（導電率等）を向上させることがで
きる。
【図１】本発明の炭素系被膜を形成するための成膜装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】本発明の炭素系被膜の概略構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】接触角の測定方法を示す図である。
【図４】電気抵抗の測定方法を示す図である。
【図５】本発明の炭素系被膜をスクリーン印刷に適用し
た例を示す図である。
た例を示す図である。
【図６】印刷された半田ペーストの状態を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明の炭素系被膜をＶＴＲのシリンダに適用
した例を示す図である。
した例を示す図である。
１ マイクロ波発生装置 ２ 導波管 ３ マイクロ波導入窓 ４ プラズマ発生室 ５ ガス導入管 ６ プラズマ磁界発生装置 ７ 真空チャンバー ８ 基体 ９ 基体ホルダ １０ 高周波電源 １１ ガス導入管 １３ 反応室
Claims (16)
- 【請求項１】 基体上にプラズマCVD法により炭素系被
膜を形成し、該炭素系被膜の表面にプラズマ照射して、
前記炭素系被膜の表面を変化させることを特徴とする炭
素系被膜の処理方法。 - 【請求項２】 基体上にプラズマCVD法により炭素系被
膜を形成し、該炭素系被膜の表面に、Arガス，N2ガス，
H2ガス,Fを含むガスのうち、少なくとも一種のガスをプ
ラズマ化して照射して、前記炭素系被膜の表面を変化さ
せることを特徴とする炭素系被膜の処理方法。 - 【請求項３】 前記Fを含むガスとして、CF4，SF6，N
F3，F2ガスのいずれかを用いることを特徴とする請求項
２記載の炭素系被膜の処理方法。 - 【請求項４】 前記プラズマ照射の際に、前記炭素系被
膜あるいは該炭素系被膜の形成された基体もしくは該基
体を保持している基体ホルダに対して、バイアス電圧を
印加することを特徴とする請求項1乃至請求項３記載の
炭素系被膜の処理方法。 - 【請求項５】 前記バイアス電圧は、実質的に負の電圧
であることを特徴とする請求項４記載の炭素系被膜の処
理方法。 - 【請求項６】 前記バイアス電圧は、-300V以上の負の
電圧であることを特徴とする請求項４乃至請求項５記載
の炭素系被膜の処理方法。 - 【請求項７】 前記プラズマ照射は、前記炭素系被膜の
形成に引き続き、同一装置内で行うことを特徴とする請
求項１乃至請求項６記載の炭素系被膜の処理方法。 - 【請求項８】 前記炭素系被膜が非晶質炭素系被膜であ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項７記載の炭素系
被膜の処理方法。 - 【請求項９】 前記炭素系被膜の一部に結晶領域を含む
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８記載の炭素系被
膜の処理方法。 - 【請求項１０】 前記プラズマ照射を行う際に、同時に
B，Pを含むガスを照射することを特徴とする請求項１乃
至請求項９記載の炭素系被膜の処理方法。 - 【請求項１１】 前記プラズマ照射により変化する領域
が炭素系被膜の膜厚の2/3以下であることを特徴とする
請求項１乃至請求項１０記載の炭素系被膜の処理方法。 - 【請求項１２】 前記請求項１〜１１に記載の炭素系被
膜の処理方法によって処理されたことを特徴とする炭素
系被膜。 - 【請求項１３】 前記請求項１〜１１に記載の炭素系被
膜の処理方法によって処理された炭素系被膜を表面に有
することを特徴とする炭素系皮膜を有する部品。 - 【請求項１４】 前記部品は、スクリーン印刷用のマス
クであることを特徴とする請求項１３記載の炭素系皮膜
を有する部品。 - 【請求項１５】 前記部品は、シェーバーの内刃または
外刃であるであることを特徴とする請求項１３記載の炭
素系皮膜を有する部品。 - 【請求項１６】 前記部品は、ＶＴＲの固定シリンダま
たは回転シリンダであることを特徴とする請求項１３記
載の炭素系皮膜を有する部品。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172781A JP2001003169A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 炭素系被膜の処理方法及び炭素系被膜並びに炭素系被膜を有する部品 |
| US09/762,975 US6534131B1 (en) | 1999-06-18 | 2000-06-19 | Method for treating carbon film, carbon film and component with carbon film |
| PCT/JP2000/003999 WO2000079021A1 (fr) | 1999-06-18 | 2000-06-19 | Procede de traitement d'un revetement a base de carbone, revetement a base de carbone, et pieces presentant un revetement a base de carbone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172781A JP2001003169A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 炭素系被膜の処理方法及び炭素系被膜並びに炭素系被膜を有する部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001003169A true JP2001003169A (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15948240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11172781A Pending JP2001003169A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 炭素系被膜の処理方法及び炭素系被膜並びに炭素系被膜を有する部品 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6534131B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001003169A (ja) |
| WO (1) | WO2000079021A1 (ja) |
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| JP2007253410A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Toppan Printing Co Ltd | インプリント用モールド及びその製造方法 |
| JP2011252179A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Jtekt Corp | 被覆部材の製造方法 |
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| US8011104B2 (en) * | 2006-04-10 | 2011-09-06 | The Gillette Company | Cutting members for shaving razors |
| US8499462B2 (en) | 2006-04-10 | 2013-08-06 | The Gillette Company | Cutting members for shaving razors |
| US9248579B2 (en) * | 2008-07-16 | 2016-02-02 | The Gillette Company | Razors and razor cartridges |
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| DE102009008271A1 (de) * | 2009-02-10 | 2010-08-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einem kohlenstoffhaltigen Hartstoff |
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