JP3236569B2 - Coating method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光学的エネルギバン
ド巾が1.0eV 以上特に1.5 〜5.5eV を有する炭素または
炭素を主成とする被膜を電気用部材の被形成面上にコー
ティングすることにより、これら固体の表面の補強材、
または機械ストレスに対する保護材を得ようとする複合
体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for coating carbon or a carbon-based film having an optical energy bandwidth of 1.0 eV or more, particularly 1.5 to 5.5 eV, on a surface of a member for electric use. These solid surface reinforcements,
Alternatively, the present invention relates to a composite for obtaining a protective material against mechanical stress.
【0002】[0002]
【従来の技術】炭素膜のコーティングに関しては、本発
明人の出願になる特許願「炭素被膜を有する複合体及び
その作製方法」(特願昭56-146930 号昭和56年 9月17日
出願)が知られている。また炭素膜は耐摩耗材であると
同時に高平滑性、高熱伝導性等多くの特性を有してお
り、電気部品その他に応用が期待されている。2. Description of the Related Art Regarding the coating of a carbon film, a patent application “composite having a carbon film and a method for producing the same” filed by the present inventor (Japanese Patent Application No. 56-146930, filed on Sep. 17, 1981) It has been known. In addition, the carbon film has many characteristics such as high smoothness and high thermal conductivity at the same time as being a wear-resistant material, and is expected to be applied to electric parts and the like.
【0003】被形成面上にダイヤモンド類似の硬さを有
するアモルファス(非晶質)または5〜200Åの大きさの
微結晶性を有するセミアモルファス( 半非晶質) 構造を
有する炭素または炭素を主成分とする被膜を形成する場
合、被形成面を有する基板を設けた高周波印加電極の近
傍において、プラズマ中の電子が高周波印加電極に蓄積
されることによって生じるセルフバイアスにより加速さ
れた正イオン(例えばH+ )を、形成中の炭素または炭素
を主成分とする被膜に衝突させることにより、その炭素
または炭素を主成分とする被膜をより硬度の大きな、ダ
イヤモンドに近い構造を持った炭素膜を作ることを行な
ってきた。これは正イオンを衝突させることでC=Cの
ような二重結合を有する炭素の割合を減らしてC−Cの
結合を有する炭素を増やしたり、あるいは炭素原子に結
合している水素原子をなくすことにより sp2混成軌道を
もついわゆる三方炭素やsp混成軌道をもついわゆる二方
炭素を無くし sp3混成軌道をもったいわゆる四方炭素の
割合を増やすことによりダイヤモンド結合を生じやすく
するためである。従ってより硬度の大きい炭素または炭
素を主成分とする被膜を作成しようとするときは、電極
間に発生するセルフバイアスを大きくして正イオンの加
速を大きくしなければならない。このセルフバイアスを
増加させるために行われている方法としては、先ず第1
に反応圧力を減少させる方法がある。これは炭素または
炭素を主成分とする被膜形成に使用する炭化水素化物気
体の圧力を減少させることにより単位体積中に含まれる
炭化水素化物気体分子の個数が減少するため、相対的に
気体を分解するために加えられている高周波エネルギの
出力が大きくなりプラズマ中の電子が増大して高周波印
加電極に蓄積されるためセルフバイアスが増大するとい
うことに基づくものである。[0003] Carbon or carbon having an amorphous (amorphous) structure having hardness similar to diamond or a semi-amorphous (semi-amorphous) structure having microcrystallinity of 5 to 200 mm on a surface to be formed is mainly used. In the case of forming a film as a component, in the vicinity of a high-frequency application electrode provided with a substrate having a surface to be formed, positive ions accelerated by self-bias caused by accumulation of electrons in the plasma at the high-frequency application electrode (for example, H + ) collides with the carbon or carbon-based film being formed to form a carbon film with a greater hardness and a structure close to diamond, with the carbon or carbon-based film as the main component. Have done that. This eliminates the hydrogen atoms bonded to increase the carbon or, or a carbon atom having a bond of C-C to reduce the proportion of carbon having a double bond such as C = C by colliding positive ions This is because the so-called three-way carbon having sp 2 hybrid orbitals and the so-called two-way carbon having sp hybrid orbitals are eliminated, and the ratio of so-called tetragonal carbon having sp 3 hybrid orbitals is increased so that diamond bonding is easily caused. Therefore, when an attempt is made to form carbon having a higher hardness or a coating containing carbon as a main component, the self-bias generated between the electrodes must be increased to increase the acceleration of positive ions. As a method for increasing the self-bias, first, a first method is used.
There is a method for reducing the reaction pressure. This is because the number of hydrocarbon gas molecules contained in a unit volume is reduced by reducing the pressure of carbon or a hydrocarbon gas used to form a film containing carbon as a main component. This is based on the fact that the output of the high-frequency energy applied to the plasma increases to increase the electrons in the plasma and accumulate in the high-frequency application electrode, thereby increasing the self-bias.
【0004】また、高周波エネルギの出力を増大させる
方法があるが、これは上述した如く、気体を分解するエ
ネルギが増大するとプラズマ中の電子が増大するため
に、高周波印加電極への電子の蓄積が増大してセルフバ
イアスが大きくなることによるものである。There is also a method of increasing the output of high-frequency energy. However, as described above, when the energy for decomposing gas increases, the electrons in the plasma increase. This is because the self-bias increases due to the increase.
【0005】しかしながら、このような方法により被形
成面上に硬度の大きい炭素または炭素を主成分とする被
膜を形成しようとした場合、セルフバイアスを大きくす
ることにより成膜することになるため、大きなセルフバ
イアスで加速された大きな運動エネルギを持った正イオ
ンが成膜中の炭素または炭素を主成分とする被膜に衝突
すると同時に形成面にも衝突してしまい被形成面をスパ
ッタしてしまう結果硬度の大きな炭素または炭素を主成
分とする被膜を被形成面に損傷を与えることなく形成す
ることは困難であった。また硬度の大きな膜は被形成面
や炭素または炭素を主成分とする被膜自体の膨張、収縮
または応力等のために被形成面との整合性が悪く剥離や
脱離をおこしてしまい密着性の悪いものであった。[0005] However, when carbon or a film containing carbon as a main component is formed on the surface to be formed by such a method, the film is formed by increasing the self-bias. Positive ions having a large kinetic energy accelerated by self-bias collide with carbon or a film containing carbon as the main component, and also collide with the surface to be formed and sputter the surface to be formed. However, it has been difficult to form carbon or a coating containing carbon as a main component without damaging the surface to be formed. In addition, a film having high hardness has poor consistency with the surface to be formed due to expansion, shrinkage, stress, or the like of the surface to be formed or carbon or a film containing carbon as a main component, and causes peeling or detachment. It was bad.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】被形成面との密着性に
優れた炭素膜を得ることを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The adhesion to the surface to be formed is improved.
It is an object to obtain an excellent carbon film.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために第1及び第2の電極を有し、前記第1の電
極と第2の電極とが対向し、前記第1の電極面積が前記
第2の電極面積より小さい反応系において、不活性気体
または水素の雰囲気を有する前記反応系の前記第1の電
極上に被形成面を有する基板を配設した後に、前記被形
成面に炭素膜を形成することを特徴とする被膜形成方法
である。 In order to achieve the above object, the present invention has first and second electrodes, and the first and second electrodes are provided.
The pole and the second electrode face each other, and the first electrode area is
An inert gas in a reaction system smaller than the second electrode area;
Alternatively, the first electrode of the reaction system having a hydrogen atmosphere
After arranging the substrate having the surface to be formed on the pole,
A method for forming a coating film, comprising forming a carbon film on a surface.
It is.
【0008】また、第1及び第2の電極を有し、前記第In addition, the semiconductor device has a first electrode and a second electrode.
1の電極と第2の電極とが対向し、前記第1の電極面積The first electrode and the second electrode face each other, and the first electrode area
が前記第2の電極面積より小さい反応系において、不活Is inactive in a reaction system smaller than the second electrode area.
性気体または水素の雰囲気を有する前記反応系に前記第The reaction system having an atmosphere of a reactive gas or hydrogen
1の電極上に被形成面を有する基板を配設して前記被形Disposing a substrate having a surface to be formed on one of the electrodes;
成面の汚染物又は異物を除去し、前記被形成面に炭素膜A contaminant or foreign matter on the formed surface is removed, and a carbon film is formed on the formation surface.
を形成することを特徴とする被膜形成方法である。Is formed.
【0009】また、第1及び第2の電極を有し、前記第In addition, the semiconductor device has first and second electrodes,
1の電極と第2の電極とが対向し、前記第1の電極面積The first electrode and the second electrode face each other, and the first electrode area
が前記第2の電極面積より小さい反応系において、不活Is inactive in a reaction system smaller than the second electrode area.
性気体または水素の雰囲気を有する前記反応系の前記第Said reaction system having an atmosphere of an inert gas or hydrogen
1の電極上に被形成面を有する基板を配設した後に、前After arranging a substrate having a formation surface on one electrode,
記被形成面にspSp is formed on the surface to be formed.
3Three
混成軌道を有する炭素膜を形成するForming carbon films with hybrid orbitals
ことを特徴とする被膜形成方法である。This is a method for forming a coating film.
【0010】また、第1及び第2の電極を有し、前記第In addition, the semiconductor device has first and second electrodes,
1の電極と第2の電極とが対向し、前記第1の電極面積The first electrode and the second electrode face each other, and the first electrode area
が前記第2の電極面積より小さい反応系において、不活Is inactive in a reaction system smaller than the second electrode area.
性気体または水素の雰囲気を有する前記反応系に前記第The reaction system having an atmosphere of a reactive gas or hydrogen
1の電極上に被形成面を有する基板を配設して前記被形Disposing a substrate having a surface to be formed on one of the electrodes;
成面の汚染物又は異物を除去し、Remove contaminants or foreign matter on the surface,
前記被形成面にspThe surface to be formed is sp
3Three
混成軌道を有する炭素膜を形成することを特徴とする被Forming a carbon film having hybrid orbitals;
膜形成方法である。This is a film formation method.
【0011】[0011]
【実施例】本発明は上記のような問題点を解決し光学的
エネルギバンド巾(Egという)が1.0eV 以上、好ましく
は1.5 〜5.5eV を有し、硬度がビッカース硬度において
2000Kg/mm2 以上、好ましくは4500Kg/mm2以上、理想的
には6500Kg/mm2というダイヤモンドに類似の絶縁性と硬
さを有するアモルファスまたは5〜20Åの大きさの微結
晶性を有するアモルファス( 半非晶質) 構造を有する炭
素またはこの炭素中に水素、ハロゲン元素が25原子%以
下またはIII価またはV価の不純物が5原子%以下、ま
た窒素がN/C≦0.05の濃度に添加されたいわゆる炭素を
主成分とする炭素を被形成面上に、密着性良くまた被形
成面に対して整合性良く設ける。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention solves the above-mentioned problems and has an optical energy bandwidth (Eg) of 1.0 eV or more, preferably 1.5 to 5.5 eV, and a hardness in Vickers hardness.
2000 kg / mm 2 or more, preferably 4500 kg / mm 2 or more, ideally amorphous with microcrystalline size of the amorphous or 5~20Å having insulation properties and hardness similar to diamond that 6500Kg / mm 2 ( (Semi-amorphous) Carbon having a structure, hydrogen or a halogen element is added at a concentration of 25 atomic% or less or a trivalent or V-valent impurity is added at a concentration of 5 atomic% or less, and nitrogen is added at a concentration of N / C ≦ 0.05. In addition, carbon having so-called carbon as a main component is provided on the formation surface with good adhesion and good consistency with the formation surface.
【0012】第1の電極と被形成面を有する基板に接し
て設けられた第2の電極との間に直流または高周波エネ
ルギを加えて、発生させたプラズマにより炭化水素化物
気体とまたはこれに加えて添加物気体とを分解反応せし
めて上記被形成面上に炭素または炭素を主成分とする被
膜を形成する方法において、炭素または炭素を主成分と
する被膜形成の際、反応圧力を減少させるあるいは高周
波エネルギを増加させるまたは添加物気体の添加量を変
化させる若しくはそれらの条件を複数併用することによ
り形成される炭素または炭素を主成分とする被膜の硬度
を被形成面側より表面に向かって増加させることとした
ものである。Direct current or high frequency energy is applied between the first electrode and the second electrode provided in contact with the substrate having a surface to be formed, and the generated plasma causes the hydrocarbon gas and / or the hydrocarbon gas to be applied thereto. A method of forming a film containing carbon or carbon as a main component on the surface to be formed by causing a decomposition reaction with an additive gas to reduce the reaction pressure when forming a film containing carbon or carbon as a main component. Increasing the high-frequency energy, changing the amount of additive gas added, or using a combination of these conditions increases the hardness of carbon or a carbon-based film formed from the surface to be formed toward the surface. It was decided to let it.
【0013】即ち本発明は被形成面上に炭素または炭素
を主成分とする被膜をコーティングし、その表面での耐
摩耗性等の機械的強度を補強しようというものであり、
そのためのダイヤモンド類似の硬さを有した炭素または
炭素を主成分とする被膜を被形成面上に直接形成させる
のではなく、被形成面に密接する部分から徐々に硬度を
上げてゆき、所望の膜厚のときに所望の硬度の炭素また
は炭素を主成分とする被膜が得られるように反応圧力を
減少あるいは高周波エネルギを増加または添加物気体の
添加量を変化させることに特徴を有する。That is, the present invention is intended to coat carbon or a film containing carbon as a main component on the surface to be formed, and to reinforce mechanical strength such as abrasion resistance on the surface.
For this purpose, instead of directly forming a carbon film having a hardness similar to diamond or a film containing carbon as a main component on the surface to be formed, the hardness is gradually increased from a portion close to the surface to be formed, and a desired hardness is obtained. It is characterized in that the reaction pressure is reduced, the high-frequency energy is increased, or the amount of additive gas is changed so that carbon or a carbon-based film having a desired hardness can be obtained when the film thickness is large.
【0014】被形成面上に直接ダイヤモンド類似の硬さ
を有した膜を形成させようとするとセルフバイアスを大
きくして炭素または炭素を主成分とする被膜を形成させ
ることを行わなければならず、被形成面へのスパッタは
避けることはできないが、被形成面上に密接した炭素ま
たは炭素を主成分とする被膜は、被形成面に損傷を与え
ない程度のセルフバイアスで作り得る硬さの炭素または
炭素を主成分とする被膜にしておき、徐々に硬度を上げ
た膜を積層させて、表面には所望の硬度を有した炭素ま
たは炭素を主成分とする被膜を形成すれば、被形成面と
の密接性も良くしかも大きな硬度を有した炭素または炭
素を主成分とする被膜を形成することができる。In order to form a film having hardness similar to diamond directly on the surface to be formed, the self-bias must be increased to form a film containing carbon or carbon as a main component. Sputtering on the surface to be formed cannot be avoided, but carbon or a film containing carbon as a main component that is close to the surface to be formed has a hardness of carbon that can be formed with a self-bias that does not damage the surface to be formed. Alternatively, a film containing carbon as a main component is formed, and a film whose hardness is gradually increased is laminated, and a carbon film having a desired hardness or a film containing carbon as a main component is formed on the surface. Carbon or a coating containing carbon as a main component, which has good close contact with carbon and has high hardness.
【0015】この場合、図6(A) に示すように硬度の小
さい膜から硬度の大きい膜を何層かに別けて積層する方
法と、図6(B) に示すように硬度を連続的に変えて、単
層の中で硬度が連続的に変化した炭素または炭素を主成
分とする被膜を形成させる方法とがある。また本発明に
おいてセルフバイアスを大きくする方法としては反応圧
力を減少させる方法、高周波エネルギを増加させる方
法、添加物気体の添加量を変化させる方法及び上記3つ
の方法を2つまたは3つ組あわせる方法がある。In this case, as shown in FIG. 6 (A), a method of laminating a film having a small hardness from a film having a high hardness into several layers, and a method of continuously increasing the hardness as shown in FIG. 6 (B). Alternately, there is a method of forming a carbon or a coating containing carbon as a main component whose hardness continuously changes in a single layer. In the present invention, as a method of increasing the self-bias, a method of reducing the reaction pressure, a method of increasing the high-frequency energy, a method of changing the amount of the additive gas, and a method of combining two or three of the above three methods There is.
【0016】本発明に用いられる被形成面としては、P
ET(ポリエチレンテレフタレート)、PES、PMM
A、テフロン、エポキシ、ポリイミド等の有機樹脂基体
または金属メッシュ状キャリア、紙等テープ状キャリ
ア、ガラス、金属、セラミック、半導体、磁気ヘッド用
部材、磁気ディスク等がある。The formation surface used in the present invention is P
ET (polyethylene terephthalate), PES, PMM
A, an organic resin substrate such as Teflon, epoxy, polyimide or the like, a metal mesh carrier, a tape carrier such as paper, glass, metal, ceramic, semiconductor, a member for a magnetic head, a magnetic disk, and the like.
【0017】図1は本発明の炭素または炭素を主成分と
する被膜を形成するためのプラズマCVD装置の概要を
示す。図面において、ドーピング系(1) において、キャ
リアガスである水素を(2) より、反応性気体である炭化
水素気体例えばメタン、エチレンを(3) より、III 価不
純物のジボラン(水素希釈)(4)、V価不純物のアンモ
ニアまたはフォスヒンを(5) よりバルブ(6) 、流量計
(7) をへて反応系(8) 中にノズル(9) より導入される。
このノズルに至る前に、反応性気体の励起用にマイクロ
波エネルギを(10)で加えて予め活性化させることは有効
である。FIG. 1 shows an outline of a plasma CVD apparatus for forming carbon or a film containing carbon as a main component according to the present invention. In the drawing, in the doping system (1), hydrogen as a carrier gas is converted from (2) to hydrocarbon gas as a reactive gas such as methane and ethylene from (3) to diborane (diluted with hydrogen) (III), ), V-impurity ammonia or phosphine from (5) to valve (6), flow meter
After passing through (7), it is introduced into the reaction system (8) through the nozzle (9).
Before reaching the nozzle, it is effective to add microwave energy (10) to excite the reactive gas to activate it in advance.
【0018】反応系(8) には第1の電極(11)、第2の電
極(12)を設けた。この場合(第1の電極面積/第2の電
極面積)<1の条件を満たすようにした。一対の電極(1
1)、(12)間には高周波電源(13)、マッチングトランス(1
4)、直流バイアス電源(15)より電気エネルギが加えら
れ、プラズマが発生する。排気系(16)は圧力調整バルブ
(17)、ターボ分子ポンプ(18)、ロータリーポンプ(19)を
へて不要気体を排気する。反応性気体には、反応空間(2
0)における圧力が0.001 〜10torr代表的には0.01〜0.5t
orr の下で高周波もしくは直流によるエネルギにより0.
1 〜5KW のエネルギが加えられる。特に励起源が 1GHz
以上、例えば2.45GHzの周波数にあっては、C-H 結合よ
り水素を分離し、さらに周波数源が0.1 〜50MHz例えば
13.56MHzの周波数にあってはC-C結合、C=C結合を分解
し、-C-C-結合を作り、炭素の不対結合手同志を互いに
衝突させて共有結合させ、安定なダイヤモンド構造を局
部的に有した構造とさせ得る。The reaction system (8) was provided with a first electrode (11) and a second electrode (12). In this case, the condition of (first electrode area / second electrode area) <1 was satisfied. A pair of electrodes (1
A high frequency power supply (13) and a matching transformer (1)
4) Electric energy is applied from the DC bias power supply (15), and plasma is generated. Exhaust system (16) is pressure regulating valve
(17), unnecessary gas is exhausted through the turbo molecular pump (18) and the rotary pump (19). The reaction space (2
0) pressure is 0.001 ~ 10torr typically 0.01 ~ 0.5t
0 due to high frequency or direct current energy under orr
An energy of 1-5 KW is applied. Especially the excitation source is 1GHz
As described above, for example, at the frequency of 2.45 GHz, hydrogen is separated from the CH bond, and the frequency source is 0.1 to 50 MHz, for example.
At a frequency of 13.56 MHz, CC bonds and C = C bonds are decomposed to form -CC- bonds, and unpaired carbon atoms collide with each other to form a covalent bond to locally form a stable diamond structure. It can be made to have the structure.
【0019】直流バイアスは-200〜600V( 実質的には-4
00〜+400V)を加える。なぜなら、直流バイアスが零のと
きは自己バイアスが-200V(第2の電極を接地レベルとし
て)を有しているためである。反応性気体は、水素で一
部を希釈した。例えばメタン:水素=1:1とした。第
1の電極は冷却手段を有しており、被形成面上の温度を
250 〜-100℃に保持させた。DC bias is -200 to 600V (effectively -4
00 to + 400V). This is because when the DC bias is zero, the self-bias has -200 V (the second electrode is at the ground level). The reactive gas was partially diluted with hydrogen. For example, methane: hydrogen = 1: 1. The first electrode has a cooling means, and controls the temperature on the formation surface.
It was kept at 250--100 ° C.
【0020】本発明では被形成面をカソード電極に置い
た。これは被形成面をアノード側に置いたときとカソー
ド側に置いたときとの形成された炭素膜の膜質を比較し
た場合図2に示すようにカソード側に被形成面を置いた
ときの方が硬度の大きな炭素膜が速い成膜速度で得られ
るからである。尚、図2中の○は触針式表面粗さ計、◇
はエリプソメーターで測定した膜厚、△はエリプソメー
ターによる膜の屈折率を示す。また実験条件は、高周波
エネルギー60W、圧力0.015torrメタンの流量100SCC
M、基板温度を室温、成膜時間180分で行った。In the present invention, the surface to be formed is placed on the cathode electrode. This is because when comparing the film quality of the carbon film formed when the surface to be formed is placed on the anode side and when the film surface is placed on the cathode side, the direction when the surface to be formed is placed on the cathode side as shown in FIG. This is because a carbon film having high hardness can be obtained at a high film forming rate. In FIG. 2, ○ indicates a stylus type surface roughness meter,
Indicates a film thickness measured by an ellipsometer, and △ indicates a refractive index of the film measured by an ellipsometer. The experimental conditions were as follows: high frequency energy 60 W, pressure 0.015 torr Methane flow rate 100 SCC
M, the substrate temperature was room temperature, and the film formation time was 180 minutes.
【0021】以上のようにしてプラズマにより被形成面
上にビッカース硬度2000Kg/mm2以上を有するとともに、
熱伝導度2.5W/cm deg 以上のC-C 結合を多数形成したア
モルファス構造または微結晶構造を有するアモルファス
構造の炭素を生成させた。さらにこの電磁エネルギは50
W 〜1KW を供給し、単位面積あたり0.03〜3W/cm2のプラ
ズマエネルギを加えた。As described above, while having a Vickers hardness of 2000 kg / mm 2 or more on the surface to be formed by the plasma,
Amorphous carbon with a large number of CC bonds with thermal conductivity of 2.5 W / cm deg or higher was formed. In addition, this electromagnetic energy is 50
Supplying W ~1KW, it was added plasma energy 0.03~3W / cm 2 per unit area.
【0022】図3には本発明に用いる装置において加え
る高周波エネルギーを変えて炭素膜を形成させたときの
成膜速度と膜のビッカース硬度を示した。加える高周波
エネルギーが大きい程、硬い膜が形成される。図4に
は、反応圧力を変化させて炭素膜を形成させたときの成
膜速度と膜のビッカース硬度とを示した。反応圧力が小
さい程、硬い膜が形成されている。図5は加える高周波
エネルギーと反応圧力及びセルフバイアスとの関係を示
したものである。高周波エネルギーが大きい程セルフバ
イアスが大きくなり、また反応圧力は小さい方がセルフ
バイアスが大きくなる。この図5と図3及び図4とによ
りセルフバイアスが大きい程形成された炭素膜も硬いも
のが得られることがわかる。FIG. 3 shows the film forming speed and the Vickers hardness of the film when the carbon film was formed by changing the high-frequency energy applied in the apparatus used in the present invention. The higher the applied high frequency energy, the harder the film is formed. FIG. 4 shows the film forming speed and the Vickers hardness of the film when the carbon film was formed by changing the reaction pressure. The smaller the reaction pressure, the harder the film is formed. FIG. 5 shows the relationship between the applied high frequency energy, the reaction pressure, and the self-bias. The higher the high-frequency energy, the greater the self-bias, and the lower the reaction pressure, the greater the self-bias. From FIG. 5, FIG. 3, and FIG. 4, it can be seen that the larger the self-bias, the harder the carbon film formed.
【0023】〔実施例1〕 図1に示した装置において、被形成面を有した基板上に
本発明方法により炭素膜を形成しした。先ず反応系にノ
ズルより水素の添加されたメタンを100SCCMの流量で
導入し、圧力を0.03torrに保持し、メタンに対し50W
の高周波エネルギを加え、セルフバイアス−150Vの
条件で室温に保持されたSi基板上に150分間膜形成を
行い、第1の層を形成した。次にノズルより水素の添加
されたメタンを100SCCMの流量で導入し、圧力を0.01
5 torrに保持してメタンに対し100Wの高周波エネル
ギを加え、セルフバイアス−200Vの条件で被形成面
を150℃に保持して150分間膜形成を行い第2の層
とした。そして第2の層上にノズルより水素の添加され
たメタンを100SCCMの流量で導入し、反応系を0/015t
orrに保持してメタンに対し200Wの高周波エネルギ
を加え、セルフバイアス−280Vの条件で被形成面を
室温に保持して60分間膜形成を行い第3の層とした。
これら3つの層のビッカース硬度を測定したところ第1
の層は2200Kg/mm2、第2の層は3500Kg/mm2、第
3の層は4200Kg/mm2、でありダイヤモンド類似の硬
さを表面に有した炭素膜を被形成面との密着性を良く形
成させることができた。Example 1 In the apparatus shown in FIG. 1, a carbon film was formed on a substrate having a surface to be formed by the method of the present invention. First, methane to which hydrogen was added was introduced into the reaction system from the nozzle at a flow rate of 100 SCCM, the pressure was maintained at 0.03 torr, and 50 W
And a film was formed for 150 minutes on a Si substrate kept at room temperature under the condition of self-bias of -150 V to form a first layer. Next, methane to which hydrogen was added was introduced from the nozzle at a flow rate of 100 SCCM, and the pressure was reduced to 0.01.
A high-frequency energy of 100 W was applied to methane while maintaining the pressure at 5 torr, and the surface to be formed was maintained at 150 ° C. under the condition of self-bias of −200 V to form a film for 150 minutes to form a second layer. Then, methane to which hydrogen was added was introduced from the nozzle at a flow rate of 100 SCCM onto the second layer, and the reaction system was set to 0/015 t.
A high-frequency energy of 200 W was applied to methane while maintaining the temperature at orr, and the surface to be formed was maintained at room temperature under the condition of self-bias of -280 V to form a film for 60 minutes to form a third layer.
When the Vickers hardness of these three layers was measured,
Layer is 2200 kg / mm 2 , the second layer is 3500 kg / mm 2 , the third layer is 4200 kg / mm 2 , and the carbon film having a hardness similar to diamond on the surface is adhered to the surface to be formed. Was formed well.
【0024】〔実施例2〕 被形成面を有する基板の置かれた反応系に水素の添加さ
れたメタンを100SCCMの流量で導入し、圧力を0.03to
rrに保持し、メタンに対し50Wの高周波エネルギを加
え、150分間膜形成を行い、第1の層を形成した。次
に第1の層の上に、メタンに対する高周波エネルギが1
50Wである以外は第1の層と同じ条件で実施し第2の
層を形成した。そして第2の層上に、高周波エネルギを
300Wにして60分間成膜する以外は第1の層と同一
条件で実施した。その結果、2200Kg/mm2、3800
Kg/mm2、5000Kg/mm2、のビッカース硬度を有する第
1の層、第2の層、第3の層からなる炭素膜を形成させ
ることができた。この炭素膜は表面の硬度が5000Kg
/mm2とダイヤモンド類似の硬さを有し、耐摩耗性、高熱
伝導性、高平滑性に優れたものであった。Example 2 Hydrogen-added methane was introduced at a flow rate of 100 SCCM into a reaction system on which a substrate having a surface to be formed was placed, and the pressure was reduced to 0.03 ton.
While maintaining the pressure at rr, a high-frequency energy of 50 W was applied to methane, and a film was formed for 150 minutes to form a first layer. Next, on the first layer, the high-frequency energy for methane is 1
The second layer was formed under the same conditions as the first layer except that the power was 50 W. The film formation was performed on the second layer under the same conditions as the first layer except that the high-frequency energy was set to 300 W and the film was formed for 60 minutes. As a result, 2200 kg / mm 2 , 3800
Kg / mm 2, 5000Kg / mm 2, a first layer having a Vickers hardness of the second layer, it was possible to form a carbon film comprising a third layer. This carbon film has a surface hardness of 5000 kg
/ mm 2 and hardness similar to diamond, and excellent in wear resistance, high thermal conductivity and high smoothness.
【0025】本実施例においては高周波エネルギの出力
のみを増加させることにより炭素膜の硬度を大きくした
が、反応圧力のみを減少させても同様な効果が得られる
ことは前述した通りである。また本実施例では各炭素膜
の層を一つの反応室を用いて作成したが、反応室を複数
接続させることにより各層をそれぞれ異なる反応室で形
成させても良い。In this embodiment, the hardness of the carbon film is increased by increasing only the output of the high-frequency energy, but the same effect can be obtained by decreasing only the reaction pressure as described above. In this embodiment, each carbon film layer is formed using one reaction chamber. However, each layer may be formed in a different reaction chamber by connecting a plurality of reaction chambers.
【0026】〔実施例3〕 本実施例においては、被形成面上に硬度の異なる層を積
層させるのではなく、高周波エネルギを連続的に増加さ
せることにより硬度が連続的に変化している炭素膜を形
成させた。先ず、実施例1の第1の層を形成させるのと
同一の条件で膜形成を開始し、その後高周波エネルギを
0.7〜2W/min の上昇率で300Wになるまで増加させ
ることにより被形成面上に炭素膜を形成させた。形成さ
せた炭素膜は、表面において4000Kg/mm2のビッカー
ス硬度を有する、耐摩耗性、高熱伝導性、高平滑性に優
れたものであった。[Embodiment 3] In this embodiment, instead of laminating layers having different hardnesses on the surface to be formed, the carbon whose hardness continuously changes by continuously increasing the high-frequency energy is used. A film was formed. First, film formation is started under the same conditions as those for forming the first layer in Example 1, and then high-frequency energy is applied.
The carbon film was formed on the surface to be formed by increasing the power at a rate of 0.7 to 2 W / min until the power became 300 W. The formed carbon film had a Vickers hardness of 4000 Kg / mm 2 on the surface and was excellent in wear resistance, high thermal conductivity, and high smoothness.
【0027】本実施例では高周波エネルギのみを連続的
に大きくさせたが、反応圧力のみを連続的に減少させて
も良く、また高周波エネルギを連続的に大きくさせると
共に反応圧力を連続的に減少させても良い。また反応性
気体に添加する添加物の量を連続的に変化させても良
く、添加物の変化と高周波エネルギの増加若しくは反応
圧力の減少とを組み合わせても本発明の方法を実施する
ことはできる。In this embodiment, only the high-frequency energy is continuously increased, but only the reaction pressure may be continuously reduced. Alternatively, the high-frequency energy may be continuously increased and the reaction pressure may be continuously reduced. May be. Further, the amount of the additive to be added to the reactive gas may be continuously changed, and the method of the present invention can be carried out by combining the change of the additive with an increase in the high-frequency energy or a decrease in the reaction pressure. .
【0028】〔実施例4〕 本実施例は、被形成面上に炭素膜を形成する前に、プラ
ズマ活性にした不活性気体または水素の雰囲気に被形成
面を配設することにより被形成面の酸化物、炭化物また
は窒化物等の汚染物または異物を除去した後に炭素膜を
形成させた。不活性気体または水素をプラズマ化するた
めの手段は、0.1〜100MHz の高周波や1 〜10GHZ のマ
イクロ波を用い、加えるエネルギーは10〜1000Wで十分
である。プラズマ化に際しての反応系の圧力は10-3torr
以上、代表的には0.01〜200torr好ましくは1〜10torrで
ある。以上のような条件の下で不活性気体または水素を
プラズマ活性にし、その活性化した水素または不活性気
体により被形成面上の酸化物、汚物、水酸化物、さらに
またはこれらの局部性による表面張力、物理吸着力を除
去した。このような処理をした後被形成面上に実施例
1、実施例2若しくは実施例3に従って炭素膜を形成し
た。得られた炭素膜は被形成面との密着性に優れたもの
であった。Embodiment 4 In this embodiment, before forming a carbon film on a surface to be formed, the surface to be formed is disposed in an atmosphere of an inert gas or hydrogen activated by plasma. After removing contaminants or foreign substances such as oxides, carbides or nitrides, a carbon film was formed. Means for converting inert gas or hydrogen into plasma is 0.1 to 100 MHz. Using a microwave frequency and 1 ~10GH Z, energy applied is sufficient 10~1000W. The pressure of the reaction system during plasma conversion is 10 -3 torr
As described above, it is typically 0.01 to 200 torr, preferably 1 to 10 torr. Under the above conditions, the inert gas or hydrogen is plasma-activated, and the activated hydrogen or the inert gas causes oxides, dirt, hydroxides, and / or the surface of these to be localized on the surface to be formed. Removed tension and physical adsorption force. After such a treatment, a carbon film was formed on the surface to be formed according to Example 1, Example 2, or Example 3. The obtained carbon film was excellent in adhesion to the surface to be formed.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上の如く本発明の方法により作製した
炭素または炭素を主成分とする被膜は被形成面との密着
性に優れていた。 As described above, carbon or a film containing carbon as a main component produced by the method of the present invention is in close contact with the surface to be formed.
It was excellent.
【0030】また、被形成面上に密接した炭素または炭
素を主成分とする被膜は、被形成面に損傷を与えない程
度のセルフバイアスで作り得る硬さの炭素または炭素を
主成分とする被膜にしておき、徐々に硬度を上げた膜を
積層させて、表面には所望の硬度を有した炭素または炭
素を主成分とする被膜を形成しているため、被形成面と
の密着性に優れたダイヤモンドに類似の硬さを有するも
のであり、磁気ヘッドや磁気ディスク等一部に異種材料
がその表面を摺動する電気用部材にきわめて有効であっ
た。 Further, the film mainly composed of closely spaced carbon or carbon onto the forming surface, the film containing carbon as a main component or carbon in hardness obtained made by the self-bias so as not to damage to the formation surface And a layer of gradually increasing hardness is laminated, and a film having carbon or carbon as a main component having a desired hardness is formed on the surface, so that excellent adhesion to a surface on which the film is formed is excellent. It has a hardness similar to that of diamond, and has been extremely effective for electric members in which a dissimilar material slides on the surface of a part such as a magnetic head or a magnetic disk.
【0031】特に得られる炭素または炭素を主成分とす
る被膜は熱伝導率が2.5W/cm deg 以上、代表的には4.0
〜6.0W/cm degとダイヤモンドの60W/cm deg に近いた
め摩擦によって生じる熱を全体に均一に逃すことが可能
であり、更に耐摩耗性、高熱伝導性、炭素膜特有の高平
滑性等の特性を有するものであった。Particularly, the obtained carbon or a coating containing carbon as a main component has a thermal conductivity of 2.5 W / cm deg or more, typically 4.0 W / cm deg.
~ 6.0W / cm deg and close to 60W / cm deg of diamond, the heat generated by friction can be uniformly dissipated to the whole, and furthermore, the abrasion resistance, high thermal conductivity, high smoothness unique to carbon film, etc. It had characteristics.
【0032】また本発明の方法は、有機樹脂、ガラス、
磁性体、金属、セラミックまたは半導体等を被形成面と
して実施することができるため、その反応は計り知れな
いものである。Further, the method of the present invention comprises the steps of:
Since a magnetic material, a metal, a ceramic, a semiconductor, or the like can be used as a formation surface, the reaction is immeasurable.
【図1】 本発明に使用する装置の概要を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an outline of an apparatus used in the present invention.
【図2】 炭素膜の膜質を示す図。FIG. 2 is a view showing the film quality of a carbon film.
【図3】 高周波エネルギの出力と成膜速度及びビッカ
ース硬度を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an output of high-frequency energy, a film forming speed, and Vickers hardness.
【図4】 反応圧力と成膜速度及びビッカース硬度を示
す図。FIG. 4 is a diagram showing a reaction pressure, a film formation rate, and Vickers hardness.
【図5】 高周波エネルギと反応圧力及びセルフバイア
スとの関係を示した図。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between high-frequency energy, reaction pressure, and self-bias.
【図6】 炭素膜の膜厚と硬度の関係を示す図。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the thickness and hardness of a carbon film.
1・・・ドーピング系 6・・・バルブ 7・・・流量計 8・・・反応系 9・・・ノズル 10・・・マイクロ波エネルギ 11・・・第1の電極 12・・・第2の電極 13・・・高周波電源 14・・・マッチングトランス 15・・・直流バイアス電源 16・・・排気系 17・・・圧力調整バルブ 18・・・ターボ分子ポンプ 19・・・ロータリーポンプ 20・・・反応空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Doping system 6 ... Valve 7 ... Flow meter 8 ... Reaction system 9 ... Nozzle 10 ... Microwave energy 11 ... 1st electrode 12 ... 2nd Electrode 13 High frequency power supply 14 Matching transformer 15 DC bias power supply 16 Exhaust system 17 Pressure regulating valve 18 Turbo molecular pump 19 Rotary pump 20 Reaction space
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/27 C01B 31/02 G11B 5/187 G11B 5/72 G11B 5/84 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 16/27 C01B 31/02 G11B 5/187 G11B 5/72 G11B 5/84
Claims (18)
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜を形成する
方法において、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
した後に、前記被形成面に硬度を基板側から膜表面に向
かって連続的に増加させた炭素膜を形成することを特徴
とする被膜形成方法。1. A carbon film is formed by a plasma CVD apparatus having a reaction system having a first electrode and a second electrode facing each other , wherein the area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode.
In the method , after arranging a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reaction system in an atmosphere of an inert gas or hydrogen gasified into plasma , the hardness is changed from the substrate side to the film surface from the substrate side. Direction
A method for forming a film, comprising forming a carbon film that has been continuously increased .
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
した後に、前記被形成面に硬度を基板側から膜表面に向
かって段階的に増加させた炭素膜を形成することを特徴
とする被膜形成方法。2. A method for forming a carbon film using a plasma CVD apparatus having a first electrode and a second electrode facing each other and a reaction system having an area of the first electrode smaller than an area of the second electrode. After arranging a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reaction system in an atmosphere of an inert gas or hydrogen gasified into plasma , the hardness of the surface to be formed is changed to the substrate side. From to the membrane surface
A method for forming a film, comprising forming a carbon film having a stepwise increase .
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
して前記被形成面の汚染物又は異物を除去した後に、前
記被形成面に硬度を基板側から膜表面に向かって連続的
に増加させた炭素膜を形成することを特徴とする被膜形
成方法。3. A method of forming a carbon film using a plasma CVD apparatus having a reaction system having a first electrode and a second electrode facing each other , wherein the area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode. A substrate having a surface to be formed is provided on the first electrode of the reaction system in an atmosphere of an inert gas or hydrogen gasified by plasma to remove contaminants or foreign matter on the surface to be formed. After the removal , the hardness of the surface to be formed is continuously increased from the substrate side toward the film surface.
A method for forming a film, comprising: forming a carbon film having an increased amount .
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
して前記被形成面の汚染物又は異物を除去した後に、前
記被形成面に硬度を基板側から膜表面に向かって段階的
に増加させた炭素膜を形成することを特徴とする被膜形
成方法。4. A method for forming a carbon film using a plasma CVD apparatus having a reaction system having a first electrode and a second electrode facing each other , wherein the area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode. A substrate having a surface to be formed is provided on the first electrode of the reaction system in an atmosphere of an inert gas or hydrogen gasified by plasma to remove contaminants or foreign matter on the surface to be formed. After the removal , the hardness of the surface to be formed is gradually increased from the substrate side toward the film surface.
A method for forming a film, comprising: forming a carbon film having an increased amount .
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
した後に、反応圧力を連続的に減少させながら前記被形
成面に炭素膜を形成する方法であって、 前記炭素膜は、硬度が被形成面側から膜表面に向かって
連続的に増加していることを特徴とする被膜形成方法。 5. A semiconductor device having a first electrode and a second electrode facing each other.
And, an area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode
To form a carbon film with a plasma CVD system
And the above reaction of an inert gas or hydrogen atmosphere
Disposing a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reactive system
After that, while reducing the reaction pressure continuously,
A method for forming a carbon film on a formed surface, wherein the carbon film has a hardness from a surface on which a carbon film is formed to a film surface.
A method for forming a film, wherein the film is continuously increased.
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
した後に、反応圧力を段階的に減少させながら前記被形
成面に炭素膜を形成する方法であって、 前記炭素膜は、硬度が被形成面側から膜表面に向かって
段階的に増加していることを特徴とする被膜形成方法。 6. A semiconductor device having a first electrode and a second electrode facing each other.
And, an area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode
To form a carbon film with a plasma CVD system
And the above reaction of an inert gas or hydrogen atmosphere
Disposing a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reactive system
After that, the reaction pressure is reduced step by step
A method for forming a carbon film on a formed surface, wherein the carbon film has a hardness from a surface on which a carbon film is formed to a film surface.
A method for forming a coating film, wherein the coating film is gradually increased.
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
して前記被形成面の汚染物又は異物を除去した後に、反
応圧力を連続的に減少させながら前記被形成面に炭素膜
を形成する方法 であって、 前記炭素膜は、硬度が被形成面側から膜表面に向かって
連続的に増加していることを特徴とする被膜形成方法。 7. A semiconductor device having a first electrode and a second electrode facing each other.
And, an area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode
To form a carbon film with a plasma CVD system
And the above reaction of an inert gas or hydrogen atmosphere
Disposing a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reactive system
After removing contaminants or foreign matter from the surface to be formed,
While continuously reducing the reaction pressure, a carbon film is formed on the surface to be formed.
A method of forming the carbon film, hardness towards the membrane surface from the forming surface
A method for forming a film, wherein the film is continuously increased.
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
して前記被形成面の汚染物又は異物を除去した後に、反
応圧力を段階的に減少させながら前記被形成面に炭素膜
を形成する方法であって、 前記炭素膜は、硬度が被形成面側から膜表面に向かって
段階的に増加していることを特徴とする被膜形成方法。 8. A semiconductor device having a first electrode and a second electrode facing each other.
And, an area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode
To form a carbon film with a plasma CVD system
And the above reaction of an inert gas or hydrogen atmosphere
Disposing a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reactive system
After removing contaminants or foreign matter from the surface to be formed,
While gradually reducing the reaction pressure, a carbon film is formed on the surface to be formed.
A method of forming the carbon film, hardness towards the membrane surface from the forming surface
A method for forming a coating film, wherein the coating film is gradually increased.
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
した後に、高周波エネルギを連続的に増加させながら前
記被形成面に炭素膜を形成する方法であって、 前記炭素膜は、硬度が被形成面側から膜表面に向かって
連続的に増加していることを特徴とする被膜形成方法。 9. A semiconductor device having a first electrode and a second electrode facing each other.
And, an area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode
To form a carbon film with a plasma CVD system
And the above reaction of an inert gas or hydrogen atmosphere
Disposing a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reactive system
And then continuously increasing the high frequency energy
A method of forming a carbon film on the formation surface, wherein the carbon film has a hardness from the formation surface side toward the film surface.
A method for forming a film, wherein the film is continuously increased.
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
した後に、高周波エネルギを段階的に増加させながら前
記被形成面に炭素膜を形成する方法であって、 前記炭素膜は、硬度が被形成面側から膜表面に向かって
段階的に増加していることを特徴とする被膜形成方法。 10. A semiconductor device having a first electrode and a second electrode facing each other.
And, an area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode
To form a carbon film with a plasma CVD system
And the above reaction of an inert gas or hydrogen atmosphere
Disposing a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reactive system
And then gradually increase the high frequency energy
A method of forming a carbon film on the formation surface, wherein the carbon film has a hardness from the formation surface side toward the film surface.
A method for forming a coating film, wherein the coating film is gradually increased.
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
して前記被形成面の汚染物又は異物を除去した後に、高
周波エネルギを連続的に増加させながら前記被形成面に
炭素膜を形成する方法であって、 前記炭素膜は、硬度が被形成面側から膜表面に向かって
連続的に増加していることを特徴とする被膜形成方法。 11. A semiconductor device having a first electrode and a second electrode facing each other.
And, an area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode
To form a carbon film with a plasma CVD system
And the above reaction of an inert gas or hydrogen atmosphere
Disposing a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reactive system
To remove contaminants or foreign matter from the surface to be formed,
While continuously increasing the frequency energy,
A method for forming a carbon film , wherein the carbon film has a hardness from a surface on which a carbon film is formed to a film surface.
A method for forming a film, wherein the film is continuously increased.
し、 前記第1の電極の面積が前記第2の電極の面積より小さ
い反応系を有するプラズマCVD装置で炭素膜をするにお
いて、 プラズマ化した不活性気体または水素の雰囲気の前記反
応系の前記第1の電極上に被形成面を有する基板を配設
して前記被形成面の汚染物又は異物を除去した後に、高
周波エネルギを段階的に増加させながら前記被形成面に
炭素膜を形成する方法であって、 前記炭素膜は、硬度が被形成面側から膜表面に向かって
段階的に増加していることを特徴とする被膜形成方法。 12. A semiconductor device having a first electrode and a second electrode facing each other.
And, an area of the first electrode is smaller than the area of the second electrode
To form a carbon film with a plasma CVD system
And the above reaction of an inert gas or hydrogen atmosphere
Disposing a substrate having a surface to be formed on the first electrode of the reactive system
To remove contaminants or foreign matter from the surface to be formed,
While gradually increasing the frequency energy,
A method for forming a carbon film , wherein the carbon film has a hardness from a surface on which a carbon film is formed to a film surface.
A method for forming a coating film, wherein the coating film is gradually increased.
て、 前記炭素膜は、sp 3 混成軌道を有することを特徴とす
る被膜形成方法。 13. any one smell of claims 1 to 12
Te, the carbon film, to characterized in that it has a sp 3 hybrid orbital
Film formation method.
て、 前記炭素膜は、ダイヤモンド類似の硬さを有するアモル
ファス構造であることを特徴とする被膜形成方法。 14. any one smell of claims 1 to 12
The carbon film has a hardness similar to that of diamond.
A method for forming a coating film having a fuzz structure.
て、 前記炭素膜は、エチレンを原料ガスに形成されたことを
特徴とする被膜形成方法。15. any one smell of claims 1 to 12
The carbon film is formed by using ethylene as a raw material gas .
て、 前記被膜形成面は、PET、PES、PMMA、テフロ
ン、エポキシ、ポリイミド等の有機樹脂基体、ガラス、
金属、セラミック、半導体、磁気ヘッド用部材又は磁気
ディスクであることを特徴とする被膜形成方法。16. any one smell of claims 1 to 12
The film-forming surface is made of an organic resin substrate such as PET, PES, PMMA, Teflon, epoxy, or polyimide, glass,
A method for forming a coating film, which is a metal, a ceramic, a semiconductor, a member for a magnetic head, or a magnetic disk.
て、 前記炭素膜のビッカース硬度は、2000kg/mm2
以上であることを特徴とする被膜形成方法。17. any one of claims 1 to 12, bi Vickers hardness of the carbon film, 2000 kg / mm 2
A method for forming a film, characterized by the above.
て、 炭素膜を形成する際、添加物気体の添加量を変化させる
ことを特徴とする被膜形成方法。 18. any one smell of claims 1 to 12
Te, when forming the carbon film, changing the addition amount of the additive gas
A method for forming a coating film, comprising:
Priority Applications (1)
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JP37244698A JP3236569B2 (en) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Coating method |
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