JP2547156B2 - 化学的気相合成法による硬質炭素質薄膜の形成方法及びその装置 - Google Patents

化学的気相合成法による硬質炭素質薄膜の形成方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化学的気相合成法による
硬質炭素質薄膜の新規な形成方法及びその装置に関する
ものである。さらに詳しくいえば、本発明は、化学的気
相合成法により、複数枚の大口径平板から成る基板の両
面に硬質炭素質薄膜を同時に形成させる方法、及びこの
方法を実施するための化学的気相合成装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、気相合成法によるダイヤモンド状
炭素膜又はダイヤモンド類似炭素膜と称される硬質炭素
質薄膜の合成技術が著しい発展を遂げ、この気相合成法
によって、金属基板表面に硬質炭素質薄膜を形成させ、
該基板に化学的安定性、撥水性、耐摩耗性、平滑性など
の性質を付与し、これを種々の用途の材料に利用するこ
とが試みられている。この気相合成法としては、例え
ば、炭素源を含む原料ガスを用い、これをプラズマ分解
するか、又は不均等化反応を利用して、硬質炭素質薄膜
を基板表面に析出させる化学蒸着法(CVD法)、熱陰
極PIGガン、冷陰極ガン、スパッターガンなどを用い
て硬質炭素質薄膜を基板表面に形成させるイオン化蒸着
法などが知られている。特にCVD法により、硬質炭素
質薄膜を基板表面上に析出させる方法は、あまり高温を
必要とせず、かつ連続操業が容易であって工業的に有利
であることから、最近注目を浴びている。しかしなが
ら、従来のCVD法においては、基板の両面に同時に硬
質炭素質薄膜を形成させる技術は知られておらず、また
大口径平板、例えば直径500mm程度以上の平板から成
る基板上に硬質炭素質薄膜を形成させる技術も知られて
いない。大口径平板から成る基板の両面に硬質炭素質薄
膜を形成することができれば、例えば切削用ブレード台
金、摺動板、各種シュート(物品搬送用の滑り台)など
に応用が可能となり、用途範囲が拡大され、産業上極め
て有利となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、化学的気相合成法により、複数枚の大口
径平板から成る基板の両面に硬質炭素質薄膜を同時に形
成させる方法、及びこの方法を実施するための化学的気
相合成装置を提供することを目的としてなされたもので
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、放電用固定電
極板を多数配置し、その間に多数の被加工基板電極板を
設置した反応室において、各被加工基板電極板に被処理
基板の両面を露出状態に配置したのち、該反応室に炭素
源ガス及び不活性ガスを供給し、減圧下に該放電用固定
電極板の両面にプラズマを発生させることにより、複数
枚の大口径基板の両面に硬質炭素質薄膜が同時に形成さ
れることを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、多数の放電用固定
電極板を多数の被加工基板電極板に対向させて配置して
成る反応室において、それぞれの被加工基板電極板に大
口径平板からなる基板を1個ずつ両面を露出状態にして
配置したのち、該反応室に炭素源ガス及び不活性ガスを
供給し、減圧下に該放電用固定電極板の両面にプラズマ
を発生させ、複数枚の大口径基板の両面に硬質炭素質薄
膜を同時に形成させることを特徴とする化学的気相合成
法による硬質炭素質薄膜の形成方法、及びこの硬質炭素
質薄膜の形成方法を実施するための化学的気相合成装置
を提供するものである。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
硬質炭素質薄膜を形成する方法においては、多数の放電
用固定電極板を多数の一対の被加工基板電極板に対向さ
せて配置して成る反応室を有する化学的気相合成装置が
用いられる。そして、加工すべき大口径平板、例えば直
径500mm以上の平板から成る基板を、それぞれの一
対の被加工基板電極板の間に1個ずつ配置し、直流電源
又は電圧を印加する場合は、該放電用固定電極板が陽極
に、被加工基板が陰極になるようにする。この反応室
に、炭素源ガス及びアルゴンやヘリウムなどの不活性ガ
スを供給し、減圧下に、該放電用固定電極板と被加工基
板との間に直流又は交流電圧、あるいは高周波(通常1
3.56MHz)を印加して該放電用固定電極板の両面
にプラズマを発生させ、被加工基板の両面に硬質炭素質
薄膜を形成させる。
【0006】この際、使用する基板については、特に制
限はなく、例えばケイ素、モリブデン、タンタル、タン
グステン、チタンなどの金属や、これらの金属の合金、
炭化物、窒化物、酸化物、あるいはTiC−Ni系、T
iC−Co系、Al23−Fe系などのサーメットなど
を用いることができる。また、炭素源ガスとしては、例
えば一酸化炭素や二酸化炭素、アルカン類、アルケン
類、アルキン類、芳香族炭化水素類、シクロパラフィン
類、シクロオレフィン類、含酸素炭素化合物、含窒素化
合物などの中から選ばれた1種又は2種以上の混合物が
用いられる。
【0007】次に、本発明の化学的気相合成装置につい
て、添付図面に従って説明すると、図1は被加工基板を
放電用固定電極板間に配置するために2枚の陰極板2の
間に取付けた状態の1例を示す斜視図であって、陰極棒
1に連結された2枚の陰極板2の間に被加工基板3が両
面が露出した状態で固定された構成となっている。図2
は放電用固定電極板の構成の1例を示す斜視図であっ
て、陽極棒4に放電用固定電極板(陽極板)5が固定さ
れており、6は絶縁支持棒である。図3及び図4は、そ
れぞれ被加工基板を放電用固定電極板間に配置した状態
の1例を示す正面図及び側面図である。図5は本発明の
装置の全体の構成の1例を示す概略図であって、陰極板
2に固定された被加工基板3が放電用固定電極板(陽極
板)5間に配置され、それらが一体となって、ガス導入
口7及びガス排気口8を有するチャンバー11内に設置
されている。電極(陽極及び陰極)のそれぞれには外部
にリード線9を出し、反応に係わる電界が印加されるよ
うになっている。ここでは直流電源10を用い、陽極を
アース電位とし、陰極に負の高電圧が印加できるように
なっている。
【0008】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。 実施例1 図5に示す化学的気相合成装置を用い、被加工基板の両
面に硬質炭素質薄膜を形成させた。排気口8から真空ポ
ンプを用いてチャンバー11内を減圧にし、これにガス
導入口7から炭素源ガスとしてメタンを、不活性ガスと
してアルゴンを導入し、100mtorrに保ち、電源10
により、−1000Vを被加工基板電極に印加した。プ
ラズマが電極間に一様に発生し、およそ1時間後に被加
工基板の両面に約1μm厚の硬質炭素質薄膜が成長して
いた。なお被加工基板として直径800mmの平板を6枚
用いた。
【0009】実施例2 実施例1において、陰極に−1000Vの電圧を印加す
る代わりに、13.56MHzの高周波(電力約500W)
を印加した以外は、実施例1と同様に実施した。プラズ
マは実施例1と同様に全面に発生し、被加工基板の両面
に約1μmの硬質炭素質薄膜が成長していた。また実際
の消費電力は1割ほど少なくなったことが観察された。
さらに試料の一部を絶縁物とした場合も、その表面に硬
質炭素質薄膜が成膜していた。
【0010】
【発明の効果】本発明によると、化学的気相合成法によ
り、複数枚の大口径平板から成る基板の両面に硬質炭素
質薄膜を同時に形成させることができる。このようにし
て、大口径平板から成る基板の両面に硬質炭素質薄膜が
形成されたものは、例えば切削用ブレードの台金、摺動
板、各種シュートなどに応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は被加工基板を放電用固定電極板間に配置
するために陰極板に取付けた状態の1例を示す斜視図で
ある。
【図2】図2は放電用固定電極板の構成の1例を示す斜
視図である。
【図3】図3は被加工基板を放電用固定電極板間に配置
した状態の1例を示す正面図である。
【図4】図4は被加工基板を放電用固定電極板間に配置
した状態の1例を示す側面図である。
【図5】図5は本発明の化学的気相合成装置の全体の構
成の1例を示す概略図である。
【図6】図6は陰極板2に被加工基板3が固定されてい
る状態を示す正面図(左)及び側断面図(右)である。
ただし正面図において被加工基板3の周縁の位置を点線
で示した。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数の放電用固定電極板を多数の被加工基
    板電極板に対向させて配置して成る反応室において、そ
    れぞれの被加工基板電極板に大口径平板からなる基板を
    1個ずつ両面を露出状態にして配置したのち、該反応室
    に炭素源ガス及び不活性ガスを供給し、減圧下に該放電
    用固定電極板の両面にプラズマを発生させ、複数枚の大
    口径基板の両面に硬質炭素質薄膜を同時に形成させるこ
    とを特徴とする化学的気相合成法による硬質炭素質薄膜
    の形成方法。
  2. 【請求項2】放電用固定電極板と基板との間に直流又は
    交流電圧を印加してプラズマを発生させる請求項1記載
    の化学的気相合成法による硬質炭素質薄膜の形成方法。
  3. 【請求項3】放電用固定電極板と基板との間に高周波を
    印加してプラズマを発生させる請求項1記載の化学的気
    相合成法による硬質炭素質薄膜の形成方法。
  4. 【請求項4】請求項1、2又は3記載の硬質炭素質薄膜
    の形成方法を実施するための化学的気相合成装置。
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