JP4653964B2 - Dlc膜の成膜方法およびdlc成膜物 - Google Patents
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7: 導体
8: フィードスルー
9: 重畳装置
11: プラズマ発生用電源
12: 高電圧パルス発生用電源
13: CPU
14: 真空装置
15: ガス供給槽
Claims (21)
- 少なくとも一以上の炭化水素系ガスを用いて、パルスプラズマによる、イオン注入プロセスと成膜プロセスとを組み合わせた複合プロセスによって、基材表面にDLC膜を成膜するDLC膜の成膜方法であって、プラズマ発生用高周波電源と高電圧パルス発生用電源とを、共通のフィードスルーを介してチャンバー内の基材に接続しておき、前記プラズマ発生用高周波電源から基材に高周波パルスを印加して基材の外形に沿って周囲にパルスプラズマを発生させ、そのプラズマ中またはアフターグロープラズマ中に高電圧パルス発生用電源から基材に負の高電圧パルスを少なくとも1回印加し、且つこれら高周波パルスの印加と高電圧パルスの印加とを繰り返し行うことにより、前記各プロセスを実行し、且つ前記パルスプラズマによるイオン注入プロセスおよび初期成膜段階での高電圧パルスの電圧を初期成膜段階以後の成膜段階における高電圧パルスの電圧よりも高く設定し、且つ前記高周波パルスと高電圧パルスの印加の繰り返し数を、前記初期成膜段階後の成膜段階でより多くすることを特徴とする、DLC膜の成膜方法。
- 高周波パルス幅が2〜200μsの短パルスであり、高電圧パルス幅が0.2〜50μsの短パルスであり、且つ前記高周波パルスの印加中または印加直後から300μsまでの間に高電圧パルスを印加することを特徴とする、請求項1記載のDLC膜の成膜方法。
- 高周波パルス幅が5〜20μsの短パルスであり、高電圧パルス幅が1〜5μsの短パルスであり、且つ前記高周波パルスの印加中または印加直後から100μsまでの間に高電圧パルスを印加することを特徴とする、請求項1記載のDLC膜の成膜方法。
- パルスプラズマイオン注入プロセスおよび初期成膜段階における高電圧パルスの電圧を20kVに設定し、それ以後の成膜段階における前記電圧を10kVに設定することを特徴とする、請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項記載のDLC膜の成膜方法。
- 少なくともパルスプラズマイオン注入プロセスの後期から初期成膜段階の前期にかけて、シランカップリング用剤を加えることを特徴とする、請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項記載のDLC膜の成膜方法。
- シランカップリング用剤がヘキサメチルジシロキサンであり、成膜プロセスにおける初期成膜段階でのチャンバー内のガス圧を0.3〜0.5Paとし、その後の成膜段階でのガス圧を0.8〜3Paとすることを特徴とする、請求項5記載のDLC膜の成膜方法。
- 基材の表面調整用ガスとしてアルゴンとメタン或いは更に水素を含む混合ガスを用い、パルスパラズマイオン注入用ガスとしてメタンガスを用い、成膜用ガスとしてアセチレン、プロパン、ブタン、ヘキサン、ベンゼン、クロルベンゼン、トルエンからなる群より選ばれた一以上のガスを用いることを特徴とする、請求項1〜請求項6のうちのいずれか一項記載のDLC膜の成膜方法。
- パルスプラズマによるイオン注入用ガスとしてメタンガスを用いる前に窒素ガスを用いることを特徴とする、請求項1〜請求項7のうちのいずれか一項記載のDLC膜の成膜方法。
- 基材の表面にDLC膜が成膜されたDLC成膜物であって、基材の表面から所定深さまでに炭素原子が注入されると共に、Si、Ti、Nのうちの一以上の注入原子が注入され、基材とDLC膜との界面には前記注入原子と前記炭素原子との傾斜層が形成されており、前記基材中の注入原子とDLC膜を構成する炭素原子とが共有結合されており、且つDLC膜中の炭素原子が整列されている、DLC成膜物。
- 基材が、亜鉛合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金または鉄よりなる、請求項9記載のDLC成膜物。
- 少なくとも一以上の炭化水素系ガスを用いて、パルスプラズマによる、イオン注入プロセスと成膜プロセスとを組み合わせた複合プロセスによって、基材表面にチタンセラミック膜を介してDLC膜を成膜するDLC膜の成膜方法であって、プラズマ発生用高周波電源と高電圧パルス発生用電源とを、共通のフィードスルーを介してチャンバー内の基材に接続しておき、前記プラズマ発生用高周波電源から基材に高周波パルスを印加して基材の外形に沿って周囲にパルスプラズマを発生させ、そのプラズマ中またはアフターグロープラズマ中に高電圧パルス発生用電源から基材に負の高電圧パルスを少なくとも1回印加し、且つこれら高周波パルスの印加と高電圧パルスの印加とを繰り返し行うことにより、前記各プロセスを実行し、且つ前記チタンセラミック膜の形成用ガスとして有機チタンアルコシドを用いて、基材にチタンを注入した後、基材表面にチタンセラミック膜を成膜し、次にDLC膜形成用ガスとして炭化水素系ガスを用い、前記チタンセラミック膜中に炭素を注入した後、前記チタンセラミック膜上にDLC膜を成膜することを特徴とする、DLC膜の成膜方法。
- 少なくとも一以上の炭化水素系ガスを用いて、パルスプラズマによる、イオン注入プロセスと成膜プロセスとを組み合わせた複合プロセスによって、基材表面にチタンセラミック膜およびシリコンセラミック膜を介してDLC膜を成膜するDLC膜の成膜方法であって、プラズマ発生用高周波電源と高電圧パルス発生用電源とを、共通のフィードスルーを介してチャンバー内の基材に接続しておき、前記プラズマ発生用高周波電源から基材に高周波パルスを印加して基材の外形に沿って周囲にパルスプラズマを発生させ、そのプラズマ中またはアフターグロープラズマ中に高電圧パルス発生用電源から基材に負の高電圧パルスを少なくとも1回印加し、且つこれら高周波パルスの印加と高電圧パルスの印加とを繰り返し行うことにより、前記各プロセスを実行し、且つ前記チタンセラミック膜形成用ガスとして有機チタンアルコシドを用い、基材にチタンを注入した後、基材表面にチタンセラミック膜を成膜し、次に、前記シリコンセラミック膜形成用ガスとしてシランカップリング用剤を用い、前記チタンセラミック膜中にシリコンを注入した後、前記チタンセラミック膜上にシリコンセラミック膜を成膜し、その後、DLC膜形成用ガスとして炭化水素系ガスを用い、前記シリコンセラミック膜に炭素を注入した後、前記シリコンセラミック膜上にDLC膜を成膜することを特徴とする、DLC膜の成膜方法。
- パルスプラズマによるイオン注入プロセスおよび初期成膜段階での高電圧パルスの電圧を初期成膜段階以後の成膜段階における高電圧パルスの電圧よりも高く設定し、且つ前記高周波パルスと高電圧パルスの印加の繰り返し数を、前記初期成膜段階後の成膜段階でより多くすることを特徴とする、請求項11または請求項12記載のDLC膜の成膜方法。
- 基材へのチタン注入前に窒素注入を行うことを特徴とする、請求項11〜請求項13のうちのいずれか一項記載のDLC膜の成膜方法。
- 有機チタンアルコシドが、テトライソプロポキシチタンであることを特徴とする、請求項11〜請求項14のうちのいずれか一項記載のDLC膜の成膜方法。
- シランカップリング用剤がテトラメチルシランまたはヘキサメチルジシロキサンであることを特徴とする、請求項12〜請求項15のうちのいずれか一項記載のDLC膜の成膜方法。
- 基材の表面に、チタンセラミック膜を介してDLC膜が成膜されたDLC成膜物であって、基材中から基材表面にかけてチタンセラミック膜が傾斜状に成膜され、該チタンセラミック膜中からその表面にかけてDLC膜が傾斜状に成膜され、且つ前記基材から前記DLC膜にかけて炭素原子が傾斜状に存在する、DLC成膜物。
- チタンセラミック膜がTiOCXであることを特徴とする、請求項17記載のDLC成膜物。
- 基材の表面に、チタンセラミック膜およびシリコンセラミック膜を介してDLC膜が成膜されたDLC成膜物であって、基材中から基材表面にかけてチタンセラミック膜が傾斜状に成膜され、該チタンセラミック膜中からその表面にかけてシリコンセラミック膜が傾斜状に成膜され、該シリコンセラミック膜中からその表面にかけてDLC膜が傾斜状に成膜され、且つ前記基材から前記DLC膜にかけて炭素原子が傾斜状に存在する、DLC成膜物。
- チタンセラミック膜がTiOCXであり、シリコンセラミック膜がSiOCXであることを特徴とする、請求項19記載のDLC成膜物。
- 基材が銅、真鍮、高炭素鋼、浸炭鋼、マグネシウム合金またはアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項17〜請求項20のうちのいずれか一項記載のDLC成膜物。
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