JPH05140744A - ａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形成方法 - Google Patents
ａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形成方法Info
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- JPH05140744A JPH05140744A JP3300649A JP30064991A JPH05140744A JP H05140744 A JPH05140744 A JP H05140744A JP 3300649 A JP3300649 A JP 3300649A JP 30064991 A JP30064991 A JP 30064991A JP H05140744 A JPH05140744 A JP H05140744A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 密着性に優れた低摩擦係数のａ−ＤＬＣ−Ｓ
ｉ膜の形成方法。 【構成】 基板11を、反応室14内において、ＥＣＲプラ
ズマ室17に対面して斜めに設置し、ＥＣＲプラズマ室17
に反応ガスを導入してＥＣＲプラズマＣＶＤにより基板
にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜を形成
するとともに、基板11に対向して反応室内に配置したＳ
ｉターゲット10にレーザ１を照射してレーザＰＶＤによ
り基板11にＳｉを蒸着させ、基板上にａ−ＤＬＣ−Ｓｉ
膜を形成する。プラズマ室17に導入された反応ガスは、
プラズマ室内で励起され、発散磁界によりプラズマ流の
形で基板11に供給されるので、基板11の上にＤＬＣ膜が
生成するとともに、レーザＰＶＤにより高いエネルギー
のＳｉ蒸発粒子が蒸着するので、密着性の優れたａ−Ｄ
ＬＣ−Ｓｉ膜が形成される。
ｉ膜の形成方法。 【構成】 基板11を、反応室14内において、ＥＣＲプラ
ズマ室17に対面して斜めに設置し、ＥＣＲプラズマ室17
に反応ガスを導入してＥＣＲプラズマＣＶＤにより基板
にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜を形成
するとともに、基板11に対向して反応室内に配置したＳ
ｉターゲット10にレーザ１を照射してレーザＰＶＤによ
り基板11にＳｉを蒸着させ、基板上にａ−ＤＬＣ−Ｓｉ
膜を形成する。プラズマ室17に導入された反応ガスは、
プラズマ室内で励起され、発散磁界によりプラズマ流の
形で基板11に供給されるので、基板11の上にＤＬＣ膜が
生成するとともに、レーザＰＶＤにより高いエネルギー
のＳｉ蒸発粒子が蒸着するので、密着性の優れたａ−Ｄ
ＬＣ−Ｓｉ膜が形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低摩擦係数を有し密着力
の優れたａ−ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボ
ン）−Ｓｉ膜の形成方法に関する。
の優れたａ−ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボ
ン）−Ｓｉ膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドの気相合成法は、炭化水素
と水素との混合ガスを反応ガスとし、数１０Ｔｏｒｒに
保った反応槽の中で、熱、マイクロ波または高周波等を
用いて反応ガスを励起し、６００〜１０００℃に加熱さ
れた基板上に導いて、炭化水素の熱分解と活性化した水
素の作用により、ダイヤモンド構造の炭素を基板上に析
出させるものである。
と水素との混合ガスを反応ガスとし、数１０Ｔｏｒｒに
保った反応槽の中で、熱、マイクロ波または高周波等を
用いて反応ガスを励起し、６００〜１０００℃に加熱さ
れた基板上に導いて、炭化水素の熱分解と活性化した水
素の作用により、ダイヤモンド構造の炭素を基板上に析
出させるものである。
【０００３】このダイヤモンド気相合成法には、主とし
てＣＶＤ法（気相化学反応蒸着法）が用いられるが、Ｃ
ＶＤ法としては熱フィラメント法、マイクロ波プラズマ
法、電子衝撃ＣＶＤ法、直流プラズマ法等がある。例え
ば、マイクロ波プラズマ法では、マイクロ波を励起源と
して、基板周囲にメタン−水素混合ガスを励起したプラ
ズマを発生させ、基板はマイクロ波の吸収とプラズマに
よる衝撃によって加熱され、圧力数Ｔｏｒｒ〜３００Ｔ
ｏｒｒ、基板温度７００〜１０００℃の範囲でダイヤモ
ンドが合成される。
てＣＶＤ法（気相化学反応蒸着法）が用いられるが、Ｃ
ＶＤ法としては熱フィラメント法、マイクロ波プラズマ
法、電子衝撃ＣＶＤ法、直流プラズマ法等がある。例え
ば、マイクロ波プラズマ法では、マイクロ波を励起源と
して、基板周囲にメタン−水素混合ガスを励起したプラ
ズマを発生させ、基板はマイクロ波の吸収とプラズマに
よる衝撃によって加熱され、圧力数Ｔｏｒｒ〜３００Ｔ
ｏｒｒ、基板温度７００〜１０００℃の範囲でダイヤモ
ンドが合成される。
【０００４】しかしながら、これらＣＶＤ法では２０〜
２００Ｔｏｒｒの比較的高圧で反応が行われるため、反
応領域または析出範囲に限度があり、広い領域に均一に
ダイヤモンドを析出させることが困難である。この問題
は、反応圧力を低下することによって解決される。何故
ならば、反応圧力を下げることにより、電子の平均自由
工程が長くなり、磁界を使用して広い領域で容易にプラ
ズマ密度を増加することができるからである。
２００Ｔｏｒｒの比較的高圧で反応が行われるため、反
応領域または析出範囲に限度があり、広い領域に均一に
ダイヤモンドを析出させることが困難である。この問題
は、反応圧力を低下することによって解決される。何故
ならば、反応圧力を下げることにより、電子の平均自由
工程が長くなり、磁界を使用して広い領域で容易にプラ
ズマ密度を増加することができるからである。
【０００５】然るに、最近は磁界とマイクロ波エネルギ
ーを用い、電子サイクロトン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、以下ＥＣＲ
という）と呼ばれる現象を利用したプラズマ生成法が、
低ガス圧、高活性、高イオン化率等の特徴を有すること
から、プラズマ加工技術として注目され、プラズマＣＶ
Ｄとしても実用化されている。
ーを用い、電子サイクロトン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、以下ＥＣＲ
という）と呼ばれる現象を利用したプラズマ生成法が、
低ガス圧、高活性、高イオン化率等の特徴を有すること
から、プラズマ加工技術として注目され、プラズマＣＶ
Ｄとしても実用化されている。
【０００６】ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の基本構成を図
１に従って説明すると、マイクロ波１６は矩形導波管７
を利用してプラズマ室１７へ導入される。マイクロ波と
しては、通常工業周波数である２．４５ＧＨｚが利用さ
れる。プラズマ室１７の周囲には励磁コイル４が配置さ
れ、マイクロ波導入部から反応室１４方向に徐々に磁界
強度が弱くなる発散磁界構成となっており、プラズマ室
内の適当な領域でＥＣＲ条件を満たす磁界を発生させ
る。反応ガス導入管６によってプラズマ室１７に導入さ
れた反応ガスは、プラズマ室１７内で励起され、磁界に
沿ってプラズマ流１８の形で基板１１に供給される。
１に従って説明すると、マイクロ波１６は矩形導波管７
を利用してプラズマ室１７へ導入される。マイクロ波と
しては、通常工業周波数である２．４５ＧＨｚが利用さ
れる。プラズマ室１７の周囲には励磁コイル４が配置さ
れ、マイクロ波導入部から反応室１４方向に徐々に磁界
強度が弱くなる発散磁界構成となっており、プラズマ室
内の適当な領域でＥＣＲ条件を満たす磁界を発生させ
る。反応ガス導入管６によってプラズマ室１７に導入さ
れた反応ガスは、プラズマ室１７内で励起され、磁界に
沿ってプラズマ流１８の形で基板１１に供給される。
【０００７】このＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いて、
ダイヤモンド膜を形成した報告が鈴木等によってなされ
ており（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．
２，１９８９，ｐｐ．Ｌ２８１−Ｌ２８３）、この報告
によると、ＥＣＲ条件の設定により基板周辺で１×１０
11ｃｍ-3の高密度プラズマが得られ、ＣＯ／Ｈ2ガスを
用い、０．１Ｔｏｏｒの低圧で、６００℃の温度で、ダ
イヤモンド膜が得られている。また、このダイヤモンド
膜をラマン光により分析したところ、ダイヤモンドの結
晶質部分とその粒界に析出した非晶質の炭素層とからな
る（通常、ダイヤモンド・ライク・カーボンと称され
る。）ことが確認されている。
ダイヤモンド膜を形成した報告が鈴木等によってなされ
ており（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．
２，１９８９，ｐｐ．Ｌ２８１−Ｌ２８３）、この報告
によると、ＥＣＲ条件の設定により基板周辺で１×１０
11ｃｍ-3の高密度プラズマが得られ、ＣＯ／Ｈ2ガスを
用い、０．１Ｔｏｏｒの低圧で、６００℃の温度で、ダ
イヤモンド膜が得られている。また、このダイヤモンド
膜をラマン光により分析したところ、ダイヤモンドの結
晶質部分とその粒界に析出した非晶質の炭素層とからな
る（通常、ダイヤモンド・ライク・カーボンと称され
る。）ことが確認されている。
【０００８】一方、これらＥＣＲプラズマＣＶＤ法にお
いて、反応ガスにＳｉの塩化物または水素化物ガスを混
入することにより、ＤＬＣとＳｉの混合膜（ａ−ＤＬＣ
−Ｓｉ）が得られる。このａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜は摩擦係
数が極めて低く、図３に荷重１ｋｇｆ、速度０．４ｍ／
ｓで測定したＣ濃度と摩擦係数の関係を示すが、その摩
擦係数は、Ｃ濃度６５〜９０原子％において、０．０５
と非常に小さい。
いて、反応ガスにＳｉの塩化物または水素化物ガスを混
入することにより、ＤＬＣとＳｉの混合膜（ａ−ＤＬＣ
−Ｓｉ）が得られる。このａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜は摩擦係
数が極めて低く、図３に荷重１ｋｇｆ、速度０．４ｍ／
ｓで測定したＣ濃度と摩擦係数の関係を示すが、その摩
擦係数は、Ｃ濃度６５〜９０原子％において、０．０５
と非常に小さい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このａ
−ＤＬＣ−Ｓｉ膜は、プラズマＣＶＤ法による低温形成
のアモルファス膜ということで、基板に対する密着性に
劣っている。例えば、従来法で形成されたＣ濃度８０原
子％のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の付着力を引っかき法で測定
した結果は、僅か３×１０8ｄｙｎ／ｃｍ2にしかならな
い。
−ＤＬＣ−Ｓｉ膜は、プラズマＣＶＤ法による低温形成
のアモルファス膜ということで、基板に対する密着性に
劣っている。例えば、従来法で形成されたＣ濃度８０原
子％のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の付着力を引っかき法で測定
した結果は、僅か３×１０8ｄｙｎ／ｃｍ2にしかならな
い。
【００１０】本発明は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法により
低圧かつ低温度で形成されるａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜が密着
性に劣るという前記のごとき問題点を解決するためにな
されたものであって、基板に対する付着力に優れた低摩
擦係数のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形成方法を提供すること
を目的とする。
低圧かつ低温度で形成されるａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜が密着
性に劣るという前記のごとき問題点を解決するためにな
されたものであって、基板に対する付着力に優れた低摩
擦係数のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形成方法を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】ＥＣＲプラズマＰＶＤ法
は、他のプラズマＣＶＤ法と比べて低圧で、１０-4〜１
０-6Ｔｏｒｒ程度のガス圧で反応が行われる。そこで、
発明者はこのＥＣＲプラズマＰＶＤ法と密着力に優れた
真空蒸着を組み合わせることを着想し、鋭意研究を重ね
た結果、レーザＰＶＤ法とを組み合わせると、付着力に
優れたａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜が得られることを新たに知見
し本発明を完成した。
は、他のプラズマＣＶＤ法と比べて低圧で、１０-4〜１
０-6Ｔｏｒｒ程度のガス圧で反応が行われる。そこで、
発明者はこのＥＣＲプラズマＰＶＤ法と密着力に優れた
真空蒸着を組み合わせることを着想し、鋭意研究を重ね
た結果、レーザＰＶＤ法とを組み合わせると、付着力に
優れたａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜が得られることを新たに知見
し本発明を完成した。
【００１２】本発明のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形成方法
は、基板を、反応室内において、マイクロ波矩形導波管
と磁気コイルを具備したＥＣＲプラズマ室に対面して斜
めに設置し、前記基板に対向して反応室内にＳｉターゲ
ットを配置し、前記ＥＣＲプラズマ室に反応ガスを導入
してＥＣＲプラズマＣＶＤにより前記基板にＤＬＣ（ダ
イヤモンド・ライク・カーボン）膜を形成するととも
に、前記反応室に設けた入射窓を介してレーザ光をＳｉ
ターゲットに照射してレーザＰＶＤにより前記基板にＳ
ｉを蒸着させ、前記基板上にａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を形成
することを要旨とする。
は、基板を、反応室内において、マイクロ波矩形導波管
と磁気コイルを具備したＥＣＲプラズマ室に対面して斜
めに設置し、前記基板に対向して反応室内にＳｉターゲ
ットを配置し、前記ＥＣＲプラズマ室に反応ガスを導入
してＥＣＲプラズマＣＶＤにより前記基板にＤＬＣ（ダ
イヤモンド・ライク・カーボン）膜を形成するととも
に、前記反応室に設けた入射窓を介してレーザ光をＳｉ
ターゲットに照射してレーザＰＶＤにより前記基板にＳ
ｉを蒸着させ、前記基板上にａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を形成
することを要旨とする。
【００１３】ＥＣＲプラズマＣＶＤは、マイクロ波波長
２．４５ＧＨｚ、磁場８７５ガウスの条件のもとで、マ
イクロ波パワー８００〜１２００Ｗ、ガス圧力０．０１
〜０．１Ｔｏｒｒの間で、プラズマを安定して起こすこ
とができる。
２．４５ＧＨｚ、磁場８７５ガウスの条件のもとで、マ
イクロ波パワー８００〜１２００Ｗ、ガス圧力０．０１
〜０．１Ｔｏｒｒの間で、プラズマを安定して起こすこ
とができる。
【００１４】Ｈ2で希釈される反応ガスのＣＨ4濃度は、
０．１〜６％とすることが好ましい。ＣＨ4濃度が０．
１％未満ではダイヤモンドの析出速度が極めて遅く殆ど
析出しないからであり、６％を越えるとＣが煤として析
出し、ＤＬＣが形成されないからである。
０．１〜６％とすることが好ましい。ＣＨ4濃度が０．
１％未満ではダイヤモンドの析出速度が極めて遅く殆ど
析出しないからであり、６％を越えるとＣが煤として析
出し、ＤＬＣが形成されないからである。
【００１５】レーザＰＶＤの条件範囲は、レーザパワ
ー：１〜１５０Ｗ、パルスエネルギー：５０〜４００ｍ
Ｊ、エネルギー密度：０．５〜２００ＫＪ／ｍ2、レー
ザ波長：２４８ｎｍである。なお、レーザ波長はこれ以
外でも可能であって、例えば波長１９３、３０８、３５
１ｎｍのエキシマレーザ、波長１．０６μｍのＹＡＧレ
ーザでも良い。
ー：１〜１５０Ｗ、パルスエネルギー：５０〜４００ｍ
Ｊ、エネルギー密度：０．５〜２００ＫＪ／ｍ2、レー
ザ波長：２４８ｎｍである。なお、レーザ波長はこれ以
外でも可能であって、例えば波長１９３、３０８、３５
１ｎｍのエキシマレーザ、波長１．０６μｍのＹＡＧレ
ーザでも良い。
【００１６】エネルギー密度を０．５〜２００ＫＪ／ｍ
2としたのは、レーザパワー、パルスエネルギー、スポ
ット径から算出されるエネルギー密度が０．５ＫＪ／ｍ
2よりも小さいと、スパッタ現象が起きないからであ
り、上限値は現在のエキシマレーザの最高値であり、こ
れより大きな値でも差支えない。
2としたのは、レーザパワー、パルスエネルギー、スポ
ット径から算出されるエネルギー密度が０．５ＫＪ／ｍ
2よりも小さいと、スパッタ現象が起きないからであ
り、上限値は現在のエキシマレーザの最高値であり、こ
れより大きな値でも差支えない。
【００１７】ダイヤモンドの生成が可能な基板には、モ
リブデン、タングステン、金、銅、ジルコニウム、シリ
コンなどの単体、超硬合金、シリカガラス、サファイヤ
などの化合物のほか、炭化珪素、炭化チタン、窒化ホウ
素、窒化珪素などのセラミックスがある。
リブデン、タングステン、金、銅、ジルコニウム、シリ
コンなどの単体、超硬合金、シリカガラス、サファイヤ
などの化合物のほか、炭化珪素、炭化チタン、窒化ホウ
素、窒化珪素などのセラミックスがある。
【００１８】
【作用】マイクロ波１６は矩形導波管７を利用してプラ
ズマ室１７へ導入される。プラズマ室１７の周囲には励
磁コイル４が配置され、マイクロ波導入部から反応室１
４方向に徐々に磁界強度が弱くなる発散磁界構成となっ
ており、プラズマ室内の適当な領域でＥＣＲ条件を満た
す磁界を発生させる。
ズマ室１７へ導入される。プラズマ室１７の周囲には励
磁コイル４が配置され、マイクロ波導入部から反応室１
４方向に徐々に磁界強度が弱くなる発散磁界構成となっ
ており、プラズマ室内の適当な領域でＥＣＲ条件を満た
す磁界を発生させる。
【００１９】ＥＣＲプラズマはその共鳴現象により、電
子が効率良くマイクロ波のエネルギーを吸収し運動エネ
ルギーに変換する。このマイクロ波エネルギーを吸収し
た電子はさらに気体分子に衝突し、低ガス圧で高密度・
高活性なプラズマを発生させる。反応ガス導入管６によ
ってプラズマ室１７に導入された反応ガスは、プラズマ
室１７内で励起され、発散磁界によりプラズマ流１８の
形で基板１１に供給されるので、基板１１の上にＤＬＣ
膜が生成する。
子が効率良くマイクロ波のエネルギーを吸収し運動エネ
ルギーに変換する。このマイクロ波エネルギーを吸収し
た電子はさらに気体分子に衝突し、低ガス圧で高密度・
高活性なプラズマを発生させる。反応ガス導入管６によ
ってプラズマ室１７に導入された反応ガスは、プラズマ
室１７内で励起され、発散磁界によりプラズマ流１８の
形で基板１１に供給されるので、基板１１の上にＤＬＣ
膜が生成する。
【００２０】一方、これと同時にレーザ光１がレンズ２
で集光されて入射窓３を通して反応室１４内に設置され
たＳｉターゲット１０に照射される。レーザ光１がＳｉ
ターゲット１０に照射されると、ターゲット１０の表面
がアブソレーションを起こし、ターゲット１０から放出
されるＳｉ蒸発粒子が対向して置かれた基板上にＤＬＣ
膜とともに堆積する。この蒸発粒子は非常に高いエネル
ギーを持っているので、基板１１上に密着性に優れたａ
−ＤＬＣ−Ｓｉ膜が形成される。
で集光されて入射窓３を通して反応室１４内に設置され
たＳｉターゲット１０に照射される。レーザ光１がＳｉ
ターゲット１０に照射されると、ターゲット１０の表面
がアブソレーションを起こし、ターゲット１０から放出
されるＳｉ蒸発粒子が対向して置かれた基板上にＤＬＣ
膜とともに堆積する。この蒸発粒子は非常に高いエネル
ギーを持っているので、基板１１上に密着性に優れたａ
−ＤＬＣ−Ｓｉ膜が形成される。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例を従来例と比較して説明し、
本発明の効果を明らかにする。図１は本発明方法の実施
に用いた装置の概略断面図である。反応室１４は基板１
１およびターゲット１０が設置される真空室であって、
底面には排気管１５が設けられ真空排気されている。ま
た、反応室１４の上面はプラズマ室１７と連通してお
り、側面には入射窓３が設けられている。
本発明の効果を明らかにする。図１は本発明方法の実施
に用いた装置の概略断面図である。反応室１４は基板１
１およびターゲット１０が設置される真空室であって、
底面には排気管１５が設けられ真空排気されている。ま
た、反応室１４の上面はプラズマ室１７と連通してお
り、側面には入射窓３が設けられている。
【００２２】プラズマ室１７の外周にはウオータージャ
ケットが設けられ冷却水５によって冷却されており、さ
らにその周囲には励磁コイル４が配置されている。ま
た、プラズマ室１７の上面には矩形導波管７が取り付け
られ、マイクロ波１６がプラズマ室１７へ導入される。
さらに、プラズマ室１７には反応ガス導入管６が取り付
けられ水素で希釈されたメタンガスが反応ガスとして供
給される。
ケットが設けられ冷却水５によって冷却されており、さ
らにその周囲には励磁コイル４が配置されている。ま
た、プラズマ室１７の上面には矩形導波管７が取り付け
られ、マイクロ波１６がプラズマ室１７へ導入される。
さらに、プラズマ室１７には反応ガス導入管６が取り付
けられ水素で希釈されたメタンガスが反応ガスとして供
給される。
【００２３】一方、反応室１４内のプラズマ室８に対面
する位置には、基板ホルダー１２に固定された基板１１
が配置されており、さらにこの基板１１に対向し、かつ
側面の入射窓３から臨む位置には、ターゲットホルダー
９に支持されたＳｉターゲット１０がレーザ光１に４５
°の角度をなして設置されている。
する位置には、基板ホルダー１２に固定された基板１１
が配置されており、さらにこの基板１１に対向し、かつ
側面の入射窓３から臨む位置には、ターゲットホルダー
９に支持されたＳｉターゲット１０がレーザ光１に４５
°の角度をなして設置されている。
【００２４】この装置の作動について説明すると、２．
４５ＧＨｚのマイクロ波１６は矩形導波管７を利用して
プラズマ室１７へ導入される。プラズマ室１７の周囲に
配置されたは励磁コイル４は、マイクロ波導入部から反
応室１４方向に徐々に磁界強度が弱くなる発散磁界構成
となっており、８７５ＧのＥＣＲ条件によって、プラズ
マ８を発生させる。
４５ＧＨｚのマイクロ波１６は矩形導波管７を利用して
プラズマ室１７へ導入される。プラズマ室１７の周囲に
配置されたは励磁コイル４は、マイクロ波導入部から反
応室１４方向に徐々に磁界強度が弱くなる発散磁界構成
となっており、８７５ＧのＥＣＲ条件によって、プラズ
マ８を発生させる。
【００２５】ＥＣＲプラズマはその共鳴現象により、電
子が効率良くマイクロ波のエネルギーを吸収し運動エネ
ルギーに変換する。このマイクロ波エネルギーを吸収し
た電子はさらに気体分子に衝突し、低ガス圧で高密度・
高活性なプラズマを発生させる。そこで、反応ガス導入
管６によってプラズマ室１７に導入された反応ガスは、
プラズマ室１７内で励起され、発散磁界によりプラズマ
流１８の形で基板１１に供給されるので、基板１１の上
にＤＬＣ膜が生成する。
子が効率良くマイクロ波のエネルギーを吸収し運動エネ
ルギーに変換する。このマイクロ波エネルギーを吸収し
た電子はさらに気体分子に衝突し、低ガス圧で高密度・
高活性なプラズマを発生させる。そこで、反応ガス導入
管６によってプラズマ室１７に導入された反応ガスは、
プラズマ室１７内で励起され、発散磁界によりプラズマ
流１８の形で基板１１に供給されるので、基板１１の上
にＤＬＣ膜が生成する。
【００２６】一方、これと同時にレーザ光１がレンズ２
で集光されて入射窓３を通して反応室１４内に設置され
たＳｉターゲット１０に照射される。レーザ光１がＳｉ
ターゲット１０に照射されると、ターゲット１０の表面
がアブソレーションを起こし、ターゲット１０から放出
されるＳｉ蒸発粒子が対向して置かれた基板上にＤＬＣ
膜とともに堆積するので、基板１１上に密着性に優れた
ａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜が形成される。
で集光されて入射窓３を通して反応室１４内に設置され
たＳｉターゲット１０に照射される。レーザ光１がＳｉ
ターゲット１０に照射されると、ターゲット１０の表面
がアブソレーションを起こし、ターゲット１０から放出
されるＳｉ蒸発粒子が対向して置かれた基板上にＤＬＣ
膜とともに堆積するので、基板１１上に密着性に優れた
ａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜が形成される。
【００２７】（実施例１）この装置を用い、本発明方法
により下記の条件によりａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を形成した
ところ、Ｃ濃度８０原子％のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を得
た。 レーザパルスエネルギー ２００ｍＪ レーザパワー ２０Ｗ レーザの繰り返し発振回数 １００ｐｐｓ ターゲット上のスポット径 ２ｍｍ×７ｍｍの楕円形 エネルギー密度 １４ＫＪ／ｍ2 反応ガス ＣＨ4：１％、Ｈ2：９９％ 真空度 ０．０２Ｔｏｒｒ マイクロ波パワー １０００Ｗ 基板温度 ８００℃
により下記の条件によりａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を形成した
ところ、Ｃ濃度８０原子％のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を得
た。 レーザパルスエネルギー ２００ｍＪ レーザパワー ２０Ｗ レーザの繰り返し発振回数 １００ｐｐｓ ターゲット上のスポット径 ２ｍｍ×７ｍｍの楕円形 エネルギー密度 １４ＫＪ／ｍ2 反応ガス ＣＨ4：１％、Ｈ2：９９％ 真空度 ０．０２Ｔｏｒｒ マイクロ波パワー １０００Ｗ 基板温度 ８００℃
【００２８】比較のために、従来の直流プラズマＣＶＤ
法により、下記の条件でａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を形成した
ところ、Ｃ濃度８０原子％のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を得
た。 反応ガス ＣＨ4：４％、ＳｉＣｌ4：０．３％ Ｈ2：５８％、Ａｒ：３７．７％ 真空度 ４Ｔｏｒｒ ＤＣ電圧 ４００Ｖ 基板温度 ５５０℃
法により、下記の条件でａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を形成した
ところ、Ｃ濃度８０原子％のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を得
た。 反応ガス ＣＨ4：４％、ＳｉＣｌ4：０．３％ Ｈ2：５８％、Ａｒ：３７．７％ 真空度 ４Ｔｏｒｒ ＤＣ電圧 ４００Ｖ 基板温度 ５５０℃
【００２９】得られた本発明例と従来例のａ−ＤＬＣ−
Ｓｉ膜について、その付着力を評価した。付着力は引っ
かき法で測定したものであって、この引っかき法は硬い
針を薄膜に垂直に押し付けて、荷重をかけて動かし、引
っかきによって薄膜が基板から引き剥がす方法である。
得られた結果は図２にまとめて示した。
Ｓｉ膜について、その付着力を評価した。付着力は引っ
かき法で測定したものであって、この引っかき法は硬い
針を薄膜に垂直に押し付けて、荷重をかけて動かし、引
っかきによって薄膜が基板から引き剥がす方法である。
得られた結果は図２にまとめて示した。
【００３０】図２から明らかなように、従来例で形成さ
れたのａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜は付着力が僅かに３×１０8
ｄｙｎ／ｃｍ2であったが、本発明方法で成膜したもの
では、５０×１０8ｄｙｎ／ｃｍ2の高い付着力を示し、
本発明の効果が確認された。なお、ここではエキシマレ
ーザを用いており、エキシマレーザスパッタによって飛
び出してくる蒸発粒子は、非常に高いエネルギーを持っ
ているので、膜の密着力をこのように高くすることが可
能である。
れたのａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜は付着力が僅かに３×１０8
ｄｙｎ／ｃｍ2であったが、本発明方法で成膜したもの
では、５０×１０8ｄｙｎ／ｃｍ2の高い付着力を示し、
本発明の効果が確認された。なお、ここではエキシマレ
ーザを用いており、エキシマレーザスパッタによって飛
び出してくる蒸発粒子は、非常に高いエネルギーを持っ
ているので、膜の密着力をこのように高くすることが可
能である。
【００３１】（実施例２）図１の装置を用い、本発明方
法により、表１に示す条件でａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を形成
したところ、表１に示すＣ濃度％の膜が得られた。な
お、ＥＣＲ条件は１０００Ｗ、レーザ条件は２００ｍ
Ｊ、ターゲット上のスポット径：２ｍｍ×７ｍｍの楕円
で、それぞれ一定とした。得られた膜について、ボール
オンディスク方式の摩擦摩耗試験機（相手材：直径６．
３５ｍｍ（１／４インチ）ＳＵＪ２ボール）を用い摩擦
係数を測定し、得られた結果を図３に示した。
法により、表１に示す条件でａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を形成
したところ、表１に示すＣ濃度％の膜が得られた。な
お、ＥＣＲ条件は１０００Ｗ、レーザ条件は２００ｍ
Ｊ、ターゲット上のスポット径：２ｍｍ×７ｍｍの楕円
で、それぞれ一定とした。得られた膜について、ボール
オンディスク方式の摩擦摩耗試験機（相手材：直径６．
３５ｍｍ（１／４インチ）ＳＵＪ２ボール）を用い摩擦
係数を測定し、得られた結果を図３に示した。
【００３２】
【表１】 なお、表中のｐｐｓは１秒間当たりの発振回数。
【００３３】表１に示したように、本発明方法によれ
ば、レーザ繰り返し周波数、マイクロ波パワー等を変え
ることにより、ａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜中のＤＬＣとＳｉの
割合を自由に変えることができる。また、図３から明ら
かなように、Ｃ濃度６５〜９５％において、形成された
膜の摩擦係数は０．０５と非常に小さな値を示した。
ば、レーザ繰り返し周波数、マイクロ波パワー等を変え
ることにより、ａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜中のＤＬＣとＳｉの
割合を自由に変えることができる。また、図３から明ら
かなように、Ｃ濃度６５〜９５％において、形成された
膜の摩擦係数は０．０５と非常に小さな値を示した。
【００３４】
【発明の効果】本発明のａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形成方法
は以上詳述したように、基板を、反応室内において、Ｅ
ＣＲプラズマ室に対面して斜めに設置し、ＥＣＲプラズ
マ室に反応ガスを導入してＥＣＲプラズマＣＶＤにより
基板にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜を
形成するとともに、基板に対向して反応室内に配置した
Ｓｉターゲットにレーザを照射してレーザＰＶＤにより
基板にＳｉを蒸着させ、基板上にａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を
形成するものであって、プラズマ室に導入された反応ガ
スは、プラズマ室内で励起され、発散磁界によりプラズ
マ流の形で基板に供給されるので、基板の上にＤＬＣ膜
が生成するとともに、レーザＰＶＤにより高いエネルギ
ーのＳｉ蒸発粒子が蒸着するので、密着性の優れたａ−
ＤＬＣ−Ｓｉ膜が形成される。
は以上詳述したように、基板を、反応室内において、Ｅ
ＣＲプラズマ室に対面して斜めに設置し、ＥＣＲプラズ
マ室に反応ガスを導入してＥＣＲプラズマＣＶＤにより
基板にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜を
形成するとともに、基板に対向して反応室内に配置した
Ｓｉターゲットにレーザを照射してレーザＰＶＤにより
基板にＳｉを蒸着させ、基板上にａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜を
形成するものであって、プラズマ室に導入された反応ガ
スは、プラズマ室内で励起され、発散磁界によりプラズ
マ流の形で基板に供給されるので、基板の上にＤＬＣ膜
が生成するとともに、レーザＰＶＤにより高いエネルギ
ーのＳｉ蒸発粒子が蒸着するので、密着性の優れたａ−
ＤＬＣ−Ｓｉ膜が形成される。
【図１】本発明を実施するための装置の概略側断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明方法により形成された膜と従来方法によ
り形成された膜の付着力を示す図である。
り形成された膜の付着力を示す図である。
【図３】本発明方法により形成されたａ−ＤＬＣ−Ｓｉ
膜の摩擦係数とＣ濃度との関係を示す線図である。
膜の摩擦係数とＣ濃度との関係を示す線図である。
１ レーザ光 ３ 入射窓 ４ 励磁コイル ６ 反応ガス導入
管 ７ 矩形導波管 ８ プラズマ １０ ターゲット １１ 基板 １３ 蒸発粒子 １４ 反応室 １６ マイクロ波 １７ ブラズマ室 １８ プラズマ流
管 ７ 矩形導波管 ８ プラズマ １０ ターゲット １１ 基板 １３ 蒸発粒子 １４ 反応室 １６ マイクロ波 １７ ブラズマ室 １８ プラズマ流
Claims (1)
- 【請求項１】 基板を、反応室内において、マイクロ波
矩形導波管と磁気コイルを具備したＥＣＲプラズマ室に
対面して斜めに設置し、前記基板に対向して反応室内に
Ｓｉターゲットを配置し、前記ＥＣＲプラズマ室に反応
ガスを導入してＥＣＲプラズマＣＶＤにより前記基板に
ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜を形成す
るとともに、前記反応室に設けた入射窓を介してレーザ
光をＳｉターゲットに照射してレーザＰＶＤにより前記
基板にＳｉを蒸着させ、前記基板上にａ−ＤＬＣ−Ｓｉ
膜を形成することを特徴とするａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03300649A JP3082979B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | ａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03300649A JP3082979B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | ａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140744A true JPH05140744A (ja) | 1993-06-08 |
| JP3082979B2 JP3082979B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=17887401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03300649A Expired - Fee Related JP3082979B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | ａ−ＤＬＣ−Ｓｉ膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3082979B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005001972A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Kansai Tlo Kk | ダイヤモンド膜の形成方法及び形成用基材 |
| KR100545719B1 (ko) * | 1998-09-25 | 2006-03-31 | 학교법인연세대학교 | 교류형 플라즈마 디스플레이 패널 소자용 보호코팅층 재료 |
| CN100336935C (zh) * | 2004-02-03 | 2007-09-12 | 旺宏电子股份有限公司 | 物理气相沉积工艺及其设备 |
| KR101412070B1 (ko) * | 2013-12-05 | 2014-07-01 | 송길용 | 스크라이버 고정핀에 다이아몬드 라이크 카본 박막을 증착하기 위한 방법 및 장치와 이를 이용한 스크라이버 고정핀 |
| JP2015081358A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 三井造船株式会社 | 皮膜形成装置及び皮膜形成方法 |
| KR20210144446A (ko) * | 2020-05-22 | 2021-11-30 | (주)아이네쓰 | 박막증착장치 및 이를 이용한 dlc 박막 코팅 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL223008B1 (pl) | 2012-03-15 | 2016-09-30 | Borowski Józef Przedsiębiorstwo Produkcyjno Usługowo Handlowe Medgal | Sposób wytwarzania warstwy węglowej zawierającej krzem na implantach medycznych |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP03300649A patent/JP3082979B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2005001972A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Kansai Tlo Kk | ダイヤモンド膜の形成方法及び形成用基材 |
| CN100336935C (zh) * | 2004-02-03 | 2007-09-12 | 旺宏电子股份有限公司 | 物理气相沉积工艺及其设备 |
| JP2015081358A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 三井造船株式会社 | 皮膜形成装置及び皮膜形成方法 |
| KR101412070B1 (ko) * | 2013-12-05 | 2014-07-01 | 송길용 | 스크라이버 고정핀에 다이아몬드 라이크 카본 박막을 증착하기 위한 방법 및 장치와 이를 이용한 스크라이버 고정핀 |
| KR20210144446A (ko) * | 2020-05-22 | 2021-11-30 | (주)아이네쓰 | 박막증착장치 및 이를 이용한 dlc 박막 코팅 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3082979B2 (ja) | 2000-09-04 |
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