JP2775263B2 - Member covered with carbon film - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明は、親水性を有し、その固有抵抗が5×1013Ω
cm以下の炭素または炭素を主成分とする被膜に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Application of the Invention" The present invention has a hydrophilic property and a specific resistance of 5 × 10 13 Ω.
cm or less of carbon or a coating containing carbon as a main component.
本発明はこれをガラス等の透光性部材に形成するに際
し、この部材上に透光性を有し、部材と密着性を有する
窒化珪素膜を形成し、さらにその上に炭素または炭素を
主成分とする被膜を形成する多層構造の部材に関する。According to the present invention, when this is formed on a light-transmitting member such as glass, a silicon nitride film having a light-transmitting property and an adhesive property with the member is formed on this member, and carbon or carbon is mainly formed thereon. The present invention relates to a member having a multilayer structure for forming a coating as a component.
本発明は、III価またはV価の不純物を水素または弗
素とともに炭素または炭素を主成分とする保護用被膜中
に添加し、親水性の程度の制御、ビッカース硬度の制御
および電気伝導度の制御をせんとするものである。In the present invention, a trivalent or V-valent impurity is added together with hydrogen or fluorine into a protective coating containing carbon or carbon as a main component to control the degree of hydrophilicity, the Vickers hardness, and the electric conductivity. It is something you want to do.
「従来技術」 一般にプラズマCVD法においては、平坦面を有する基
板上に平面状に成膜する方法が工業的に有効であるとさ
れている。さらに、プラズマCVD法でありながら、スパ
ッタ効果を伴わせつつ成膜させる方法も知られている。
その代表例である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お
よびその作製方法』(特願昭56−146936昭和56年9月17
日出願)が知られている。しかし、これらは一対の電極
のみを用いる平行平板型を有し、1つの高周波電源より
導出した2つの出力端をそれぞれの電極に連結し、一方
の電極(カソード側)に基板を配設し、自ら発生するセ
ルフバイアスを用いて平坦面の上面に炭素膜を成膜する
方法である。[Prior Art] In general, in a plasma CVD method, a method of forming a film in a planar shape on a substrate having a flat surface is considered to be industrially effective. Further, a method of forming a film with a sputtering effect while being a plasma CVD method is also known.
Regarding the coating of a carbon film, which is a typical example, see the patent application “Composite having a carbon film and a method for producing the same” filed by the present inventor (Japanese Patent Application No. 56-146936, September 17, 1981).
Application is known. However, these have a parallel plate type using only a pair of electrodes, two output terminals derived from one high-frequency power supply are connected to each electrode, and a substrate is disposed on one electrode (cathode side), This is a method of forming a carbon film on the upper surface of a flat surface using self-bias generated by itself.
「従来の問題点」 かかる1つの高周波電源を用いるため、平行平板型の
プラズマ反応方法においては、電極の一方の側の電極に
平行に密接して基板を配設してその上面にプラズマCVD
がなされる。"Conventional problems" In order to use one such high-frequency power source, in a parallel plate type plasma reaction method, a substrate is disposed in close contact with one of the electrodes in parallel and a plasma CVD
Is made.
そのため、大量生産をせんとしても、単に電極を大面
積とし、形成する膜も1層の被膜を一方の電極面でのみ
処理するもので生産性が悪い。さらにこの基体または部
材に独立してバイアスを印加することが難しく、薄膜形
成に好適なプロセス条件を探すことが困難である。さら
に基体または部材にバイアス印加をしたエッチング方法
に関しても、多量に同時に処理をすることができない。Therefore, even if mass production is required, the electrode is simply made to have a large area, and the film to be formed is one in which only one film is processed on one electrode surface, and thus the productivity is poor. Further, it is difficult to apply a bias independently to the base or the member, and it is difficult to find a process condition suitable for forming a thin film. Further, with respect to an etching method in which a bias is applied to a base or a member, a large amount cannot be simultaneously processed.
このため、大容量空間で一度に多数の部材に対し膜を
形成する方法またはエッチングする方法が求められてい
た。Therefore, a method of forming a film or etching a large number of members at once in a large capacity space has been required.
本発明はかかる目的のためになされたものである。 The present invention has been made for such a purpose.
「問題点を解決すべき手段」 本発明は、かかるダイヤモンド状炭素(DLCという)
が形成された部材およびその作製方法を提供するもの
で、プラズマCVD用として、反応空間の一端側および他
端側に互いに離間して一対の電極(第1および第2の電
極)を配設する。さらにそれぞれ独立した電磁エネルギ
供給手段およびマッチングボックスを有する。そしてそ
れぞれの電極にマッチングボックスを介して供給される
電磁エネルギの位相を互いに制御する位相調整器を有す
る。"Means to Solve the Problems" The present invention relates to such diamond-like carbon (DLC)
And a method of manufacturing the same, in which a pair of electrodes (first and second electrodes) are disposed at one end and the other end of the reaction space so as to be separated from each other for plasma CVD. . Further, it has independent electromagnetic energy supply means and a matching box. And it has a phase adjuster for mutually controlling the phases of the electromagnetic energy supplied to the respective electrodes via the matching box.
それぞれの電極から発せられる電磁エネルギを用い、
反応空間にKWレベルの大電力を供給し、かつそれぞれの
電極の位相を制御して相乗効果を有するプラズマを反応
空間で発生せしめたものである。Using the electromagnetic energy emitted from each electrode,
A large power of KW level is supplied to the reaction space, and the phase of each electrode is controlled to generate a plasma having a synergistic effect in the reaction space.
この空間内に直流または交流バイアスを加えるための
第3の電極を必要に応じて設ける。一対の電極間の空間
(プラズマ空間)に被処理面を有する基体、部材をホル
ダを用いて配設する。反応空間は減圧にされ、反応性気
体が供給される。反応性気体のプラズマ化のため、一対
の電極のそれぞれには所定の電力および周波数の電磁エ
ネルギが電磁エネルギ供給手段、マッチングボックスを
介して供給される。このそれぞれの電極には、接地に対
して互いに位相が概略180゜または概略0゜となるよう
異なった高周波電圧をそれぞれの高周波電源より印加
し、互いに対称または同相の交番電圧が印加されるよう
位相調整器で調整、制御する。A third electrode for applying a DC or AC bias is provided in this space as needed. A base and a member having a surface to be processed are provided in a space (plasma space) between a pair of electrodes using a holder. The reaction space is evacuated and a reactive gas is supplied. Electromagnetic energy of a predetermined electric power and frequency is supplied to each of the pair of electrodes via an electromagnetic energy supply unit and a matching box in order to convert the reactive gas into plasma. Different high-frequency voltages are applied to the respective electrodes from the respective high-frequency power sources so that the phases are approximately 180 ° or approximately 0 ° with respect to the ground, and the phase is adjusted so that alternating voltages having the same phase or the same phase are applied. Adjust and control with the adjuster.
結果として合わせて実質的に1つの高周波の交番電圧
とし、プラズマ空間にKWレベルの大電力を印加し、反応
性気体を完全に分解、電離させるための高周波プラズマ
を誘起させる。さらにそのそれぞれの高周波電源の他端
を接地せしめる。As a result, substantially one high frequency alternating voltage is combined, and a large power of KW level is applied to the plasma space to induce high frequency plasma for completely decomposing and ionizing the reactive gas. Further, the other end of each high-frequency power supply is grounded.
またさらに発生させる場合、基体または部材を挟んで
直流(自己または外部よりの直流バイアス用電圧)また
は交番(交流バイアス用電圧)電圧を印加する。自己直
流バイアス方式の場合、第2の交番電圧で一方の電極側
で加速されたイオンが部材の被形成面上をスパッタしつ
つ、被形成面上に強く被膜化またはエッチングをさせ
る。In the case of further generation, a DC (self-directed or external DC bias voltage) or alternating (AC bias voltage) voltage is applied across the base or member. In the case of the self-DC bias method, ions accelerated on one electrode side by the second alternating voltage sputter on the formation surface of the member, and strongly form or etch the formation surface on the member.
第1の交番電圧がそれぞれ独立した電磁エネルギ供給
手段およびマッチングボックスをへてそれぞれの電極に
印加させる場合、また概略0゜即ち0±30゜以内の場合
と概略180゜即ち180±30゜以内の場合では反応空間全体
へ均一に広げるためには後者即ち180±30゜以内(概略1
80゜)が優れていた。また、90±30゜以内の位相度では
プラズマが特に一方の電極側にかたよってしまった。こ
れは反応空間内でイオンを双方の電極で一方から他方の
電極にまた他方の電極から一方の電極に大きく運動させ
る位相とすることにより、空間をより広く、プラズマ化
し、そのイオンを運動させるためと推定される。When the first alternating voltage is applied to the respective electrodes via the independent electromagnetic energy supply means and the matching box, and when approximately 0 °, ie, within 0 ± 30 °, and when approximately 180 °, ie, within 180 ± 30 °. In some cases, the latter, ie, 180 ± 30 ° or less (approximately 1
80 ゜) was excellent. In addition, when the phase degree was within 90 ± 30 °, the plasma was deformed particularly on one electrode side. This is because the phase is made to move ions from one electrode to the other electrode and from the other electrode to one electrode in the reaction space. It is estimated to be.
本発明のプラズマCVDとして、炭素または炭素を主成
分とする被膜側ちDLC(ダイヤモンド状炭素膜)の場合
を示す。As the plasma CVD of the present invention, a case of carbon or a DLC (diamond-like carbon film) containing carbon as a main component is shown.
この薄膜の形成として、エチレン(C2H4),メタン
(CH4),アセチレン(C2H2),弗化炭素(C2F6,C3F8)
のような炭化水素気体または弗化炭素またはCHF3,H2C3F
6,H3CF,CH2F2等の弗化炭素の如き炭素弗化物気体を導入
し、さらにIII価またはV価の添加物、代表的にはそれ
ぞれホウ素用のジボラン(B2H6),弗化ホウ素(BF3)
またアンモニア(NH3),弗化窒素(NF3)を添加した。
そして成膜された被膜中にIII価またはV価の添加物は
0.1〜10原子%とした。このとき水素または弗素は5〜3
0原子%が添加されていた。かくしてSP3軌道を有するダ
イヤモンドと類似のC−C結合をつくり、比抵抗(固有
抵抗)1×106〜5×1013Ωcm代表的には1×107〜5×
1011Ωcmを有するとともに、ビッカース硬度700〜5000K
g/mm2,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を有する可視領域で透光性の
ダイヤモンドと類似の特性を有する被膜を形成した。As the formation of this thin film, ethylene (C 2 H 4 ), methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), carbon fluoride (C 2 F 6 , C 3 F 8 )
Hydrocarbon gas such as or carbon fluoride or CHF 3 , H 2 C 3 F
6 , H 3 CF, CH 2 F 2 and other carbon fluoride gases such as carbon fluoride are introduced, and further, a trivalent or V-valent additive, typically diborane (B 2 H 6 ) for boron, respectively. , Boron fluoride (BF 3 )
Further, ammonia (NH 3 ) and nitrogen fluoride (NF 3 ) were added.
And the additive of III value or V value in the formed film is
0.1 to 10 atomic%. At this time, hydrogen or fluorine is 5-3
0 atomic% was added. Thus creating a C-C bond similar to diamond having SP 3 orbit, the resistivity (specific resistance) 1 × 10 6 ~5 × 10 13 Ωcm typically 1 × 10 7 ~5 ×
It has 10 11 Ωcm and Vickers hardness 700-5000K
g / mm 2 , and a film having optical energy bandwidth (referred to as Eg) of 1.0 eV or more, preferably 1.5 to 5.5 eV, having a property similar to that of diamond which is transparent in the visible region.
本発明方法での成膜に際し、弗素の如くハロゲン元素
を初期状態から有するC2F6とNH3+H2の反応またはC2F6
とB2H6+H2との反応を用い、プラズマCVD中に炭化物気
体に加えて同時に窒素(V価の添加物)またはホウ素
(III価の添加物)を混入させて、親水性表面を有せし
め、また厚さ方向に均一な濃度勾配を設けた炭素を主成
分とする被膜または添加物の有無を制御した多層の複合
膜を作ってもよい。When forming a film by the method of the present invention, a reaction between C 2 F 6 having a halogen element such as fluorine from an initial state and NH 3 + H 2 or C 2 F 6
And using the reaction with B 2 H 6 + H 2, plasma simultaneously nitrogen (V-valent additives) In addition to the carbide gas during the CVD or by mixing boron (III valent additives), have a hydrophilic surface Alternatively, a multi-layer composite film in which the presence or absence of a carbon-based film having a uniform concentration gradient in the thickness direction or the presence or absence of additives may be controlled.
以下に図面に従って本発明の作製方法を記す。 The manufacturing method of the present invention will be described below with reference to the drawings.
「実施例1」 第2図は、基体または部材上にプラズマ反応法により
薄膜形成またはエッチングを行う方法を実施するための
プラズマ処理装置の概要を示す。Example 1 FIG. 2 shows an outline of a plasma processing apparatus for performing a method of forming or etching a thin film on a substrate or a member by a plasma reaction method.
図面において、プラズマ反応装置の反応容器(7)は
ゲート弁(9)で外部と仕切られている。ガス系(30)
において、キャリアガスである水素またはアルゴンを
(31)より、反応性気体である炭化水素気体、例えばメ
タン(CH4),エチレン(C2H4)を(32)より、弗化炭
素気体である弗化炭素(C2F6,C3F8)を(33)より、III
価またはV価用の気体であるB2H6またはNH3を(34)よ
り、ジシラン(Si2H6)を(35)より、反応容器のエッ
チング用気体である弗化窒素または酸素を(36)より、
バルブ(28)、流量計(29)をへて反応系(50)中にノ
ズル(25)を経て導入する。In the drawing, a reaction vessel (7) of a plasma reactor is separated from the outside by a gate valve (9). Gas system (30)
In the above, hydrogen or argon as a carrier gas is a carbon fluoride gas from (31), and a hydrocarbon gas as a reactive gas such as methane (CH 4 ) and ethylene (C 2 H 4 ) is a gas from (32). Carbon fluoride (C 2 F 6 , C 3 F 8 ) was converted from (33) to III
The hydrogen or valence gas B 2 H 6 or NH 3 from (34), the disilane (Si 2 H 6 ) from (35), and the reaction vessel etching gas nitrogen fluoride or oxygen from (34) 36)
It is introduced into the reaction system (50) via the nozzle (25) through the valve (28) and the flow meter (29).
水素と六弗化二炭素(C2F6)とを導入すると、水素が
弗素を引き抜き、残ったC−F結合による弗素が添加さ
れたSP3接合を多数有するダイヤモンド状炭素膜(DLCと
もいうが、添加物が添加されたDLCを含めて本発明は炭
素または炭素を主成分とする被膜という)を成膜でき
る。When hydrogen and dicarbon hexafluoride (C 2 F 6 ) are introduced, hydrogen extracts fluorine, and a diamond-like carbon film (also referred to as DLC) having a large number of SP 3 junctions to which fluorine is added by remaining CF bonds. However, in the present invention, including a DLC to which an additive is added, carbon or a coating containing carbon as a main component can be formed.
またジシラン(Si2H6)を(35)より、アンモニア(N
H3)を(34)より導入して、プラズマCVD反応を生ぜし
めて窒化珪素膜を形成することができる。Also, disilane (Si 2 H 6 ) was converted from ammonia (N
By introducing H 3 ) from (34), a plasma CVD reaction can be caused to form a silicon nitride film.
この反応容器(7)の上下に第1の一対の電極を同一
形状を有せしめて第1および第2の電極(3−1),
(3−2)をアルミニウムの金属メッシュで構成せしめ
る。A first pair of electrodes are formed above and below the reaction vessel (7) to have the same shape, and the first and second electrodes (3-1),
(3-2) is constituted by an aluminum metal mesh.
このそれぞれの電極には第1および第2の電磁エネル
ギ供給手段(15−1),(15−2)を有する。それぞれ
の電源である供給手段より1〜100MHzの交番電圧例えば
13.56MHzの高周波電圧を発し、その電磁エネルギをLCR
で構成され反応容器内のインピーダンスとマチングをさ
せるためのマッチングボックス(16−1),(16−2)
を有する。このマッチングボックスより導入端子(4−
1),(4−2)をへてそれぞれの電極(3−1),
(3−2)に電磁エネルギが供給される。第1および第
2の電源(15−1),(15−2)は同一周波数の同一波
形を原則とするが、定倍波形を用いてもよい。Each of these electrodes has first and second electromagnetic energy supply means (15-1) and (15-2). Alternating voltage of 1 to 100 MHz from the power supply means
Generates a 13.56MHz high frequency voltage and converts its electromagnetic energy to LCR
Matching boxes (16-1) and (16-2) for matching with impedance in the reaction vessel
Having. The matching terminal (4-
1) and (4-2), the respective electrodes (3-1),
Electromagnetic energy is supplied to (3-2). The first and second power supplies (15-1) and (15-2) basically have the same waveform at the same frequency, but may use a fixed-size waveform.
それぞれの電源の位相は位相調整器(26)で180゜±3
0゜以内に互いに制御されている。The phase of each power supply is 180 ゜ ± 3 by the phase adjuster (26).
They are controlled within 0 ° of each other.
反応性気体はノズル(25)より下方向に放出される。
バイアス電圧の直流電源(17−2),第2の交番電圧電
源(17−1)の周波数を10Hz〜100KHzよりなるバイアス
手段(17)により供給される。そしてこのバイアスはス
イッチ(10)が(11−2)のとき基体または部材に供給
される。The reactive gas is discharged downward from the nozzle (25).
The frequency of the DC power supply (17-2) of the bias voltage and the frequency of the second alternating voltage power supply (17-1) are supplied by bias means (17) consisting of 10 Hz to 100 KHz. This bias is supplied to the base or the member when the switch (10) is at (11-2).
かくして反応空間(8)にプラズマが発生する。排気
系(25)は、圧力調整バルブ(21),ターボ分子ポンプ
(22),ロータリーポンプ(23)を経て不要気体を排気
する。Thus, plasma is generated in the reaction space (8). The exhaust system (25) exhausts unnecessary gas through a pressure adjusting valve (21), a turbo molecular pump (22), and a rotary pump (23).
これらの反応性気体は、反応空間(8)で0.001〜1.0
torr例えば0.05torrとした。These reactive gases are present in the reaction space (8) at 0.001 to 1.0.
torr For example, 0.05 torr.
かかる空間において、0.5〜50KW(単位面積あたり0.0
05〜5W/cm2)例えば1KW(単位面積あたり0.1W/cm2の高
エネルギ)の第1の高周波電圧を加える。さらに第2の
交番電圧による交流バイアスの印加により、被形成面上
には−50〜−600V(例えばその出力は1KW)の負の自己
バイアス電圧が印加されており、この負の自己バイアス
電圧により加速された反応性気体を基体または部材上に
スパッタしつつ成膜し、かつ緻密な膜とすることができ
た。In such a space, 0.5-50KW (0.0 per unit area)
05 to 5 W / cm 2 ) For example, a first high-frequency voltage of 1 KW (high energy of 0.1 W / cm 2 per unit area) is applied. Further, by applying an AC bias by the second alternating voltage, a negative self-bias voltage of -50 to -600 V (for example, the output is 1 KW) is applied on the surface to be formed. A film was formed while the accelerated reactive gas was sputtered on the substrate or the member, and a dense film could be formed.
反応性気体は、例えばエチレンと弗化炭素の混合気体
とした。その割合はC2F6/C2H4=1/4〜4/1とし、代表的
には1/1である。この割合を可変することにより、透過
率および比抵抗を制御することができる。基体または部
材(1)の温度は室温〜150℃、代表的には外部加熱を
することなく室温に保持させる。かくして被形成面上は
比抵抗1×106〜5×1013Ωcmを有し、光学的エネルギ
バンド巾1.0〜5.5eVを有し、有機樹脂上またその他固体
無機材料上にも密着させて成膜させ得る。可視光に対
し、透光性のアモルファス構造または結晶構造を有する
弗素と水素とが添加された炭素または炭素を主成分とす
る被膜を0.1〜8μm例えば0.5μm(平面部),1〜3μ
m(凸部)に生成させた。成膜速度は100〜1000Å/分
を有していた。The reactive gas was, for example, a mixed gas of ethylene and carbon fluoride. The ratio is C 2 F 6 / C 2 H 4 = 1/4 to 4/1, typically 1/1. By changing this ratio, the transmittance and the specific resistance can be controlled. The temperature of the substrate or the member (1) is maintained at room temperature to 150 ° C., typically at room temperature without external heating. Thus, the surface to be formed has a specific resistance of 1 × 10 6 to 5 × 10 13 Ωcm, an optical energy band width of 1.0 to 5.5 eV, and is formed in close contact with an organic resin or other solid inorganic material. May be filmed. 0.1 to 8 μm, for example, 0.5 μm (planar part), and 1 to 3 μm of carbon or a film containing carbon as a main component to which fluorine and hydrogen each having an amorphous structure or a crystal structure that is transparent to visible light are added.
m (projections). The deposition rate was 100-1000 ° / min.
かくして部材であるガラス板、有機樹脂物上、その他
の部材に炭素を主成分とする被膜、特に炭素中に水素ま
たは弗素を30原子%以下含有するとともに、0.3〜10原
子%の濃度にホウ素または窒素が混入した親水性炭素膜
を形成させることができた。Thus, a film containing carbon as a main component on a glass plate or an organic resin material as a member, and other members, in particular, containing not more than 30 atomic% of hydrogen or fluorine in carbon, and containing boron or fluorine to a concentration of 0.3 to 10 atomic%. A hydrophilic carbon film containing nitrogen was able to be formed.
有機物上に100〜2000Åの厚さにエチレンのみによる
第1の炭素を設け、さらにその上にC2F6と水素とアンモ
ニアとを用いて弗素と窒素と水素とが添加された親水性
炭素を主成分とする被膜を多層に形成させることができ
た。A first carbon made of only ethylene is provided on the organic material to a thickness of 100 to 2000 mm, and a hydrophilic carbon to which fluorine, nitrogen, and hydrogen are added using C 2 F 6 , hydrogen, and ammonia is further provided thereon. It was possible to form a multi-layer coating as a main component.
「実施例2」 この実施例は実施例1で用いた装置により、第1図に
示す如く、有機物の部材要部上に炭素を主成分とする膜
を作製した例である。Example 2 In this example, as shown in FIG. 1, a film containing carbon as a main component was formed on a main part of an organic material using the apparatus used in Example 1.
第1図(A)において、アルミニウムの筒上に有機樹
脂が設けられたOPC(有機感光導電体)ドラム(1)を
用いたもので、その上に光伝導体または保護膜としてDL
C膜(45)を形成したものである。In FIG. 1 (A), an OPC (organic photosensitive conductor) drum (1) in which an organic resin is provided on an aluminum cylinder is used, and a photoconductor or a protective film is formed thereon.
The C film (45) is formed.
第1図(A),(B)において、このプラスチックス
(1)は軽量であり、この上への密着性向上のためエチ
レンと水素とを用いて0.01〜0.1μmの厚さに形成し
た。さらにその上にC2F6とNH3とH2との混合気体を用い
て比抵抗が1×106〜5×1013Ωcm好ましくは1×107〜
5×1012Ωcmの膜を0.2〜2μmの厚さに親水性を有す
る炭素膜を形成した。かくしてOPCドラム上に本発明方
法により窒素が4.5原子%,弗素および水素が10〜30原
子%添加された炭素を主成分とする被膜を作製すること
ができた。In FIGS. 1 (A) and 1 (B), the plastics (1) is lightweight, and was formed to a thickness of 0.01 to 0.1 [mu] m using ethylene and hydrogen to improve the adhesiveness thereon. Further, a specific resistance is 1 × 10 6 to 5 × 10 13 Ωcm, preferably 1 × 10 7 to 5 × 10 6 to 5 × 10 13 Ωcm using a mixed gas of C 2 F 6 , NH 3 and H 2.
A film of 5 × 10 12 Ωcm was formed into a carbon film having hydrophilicity to a thickness of 0.2 to 2 μm. Thus, a coating containing carbon as a main component to which 4.5 atomic% of nitrogen, 10 to 30 atomic% of fluorine and hydrogen were added was produced on the OPC drum by the method of the present invention.
「実施例3」 この実施例は下地材料用被膜として窒化珪素を形成す
る例である。Example 3 This example is an example in which silicon nitride is formed as a coating for a base material.
反応性気体として第2図でジシラン(Si2H6)/NH3を
(35)より、アンモニア(NH3)を(34)より供給し
て、(Si2H6)/NH3=1/3〜1/10とした。外部より加熱す
ることなく、実施例1と同じく、0.05torrの圧力で高周
波を加えた。すると窒化珪素膜をこれらの上面に100Å
/分の成膜速度で形成することが可能となった。In FIG. 2, disilane (Si 2 H 6 ) / NH 3 was supplied from (35) and ammonia (NH 3 ) was supplied from (34) as a reactive gas, and (Si 2 H 6 ) / NH 3 = 1 / 3 to 1/10. As in Example 1, high frequency was applied at a pressure of 0.05 torr without external heating. Then, a silicon nitride film is deposited on these
/ Min.
「実施例4」 この実施例は第1図(C)に示したものである。Example 4 This example is shown in FIG. 1 (C).
第2図のプラズマ処理装置を実施例と同様に用いた。
そして板状の基体ホルダをプラズマ空間(8)内に配設
し、その両面に被形成面を有する基板(1)を保持し、
ここに多層に被膜を形成した例でありこの基体としては
ガラス板がある。このガラス板は自動車、オートバイ、
航空機、船舶のフロントウインド、サイドミラー、サイ
ドウインド、リアウインドまたは家庭の窓であり、その
外気に触れる面側である。The plasma processing apparatus of FIG. 2 was used in the same manner as in the example.
Then, a plate-shaped substrate holder is disposed in the plasma space (8), and holds the substrate (1) having surfaces to be formed on both surfaces thereof,
This is an example in which a coating is formed in multiple layers, and a glass plate is used as the substrate. This glass sheet is used for cars, motorcycles,
A front window, a side mirror, a side window, a rear window, or a window of a home of an aircraft or a ship, or a window of a home, which is a surface side that is exposed to outside air.
この基板上にまず実施例3に示した窒化珪素膜を形成
した。この反応容器を外気(特に酸素)に触れさせるこ
となくさらに反応性気体を排除し、実施例1に示した如
くこの上に弗素が添加された炭素膜を0.1〜5μm例え
ば0.5μmの厚さに形成した。First, the silicon nitride film shown in Example 3 was formed on this substrate. The reaction gas was further removed without exposing the reaction vessel to outside air (especially oxygen). As shown in Example 1, a carbon film to which fluorine was added was formed to a thickness of 0.1 to 5 μm, for example, 0.5 μm. Formed.
本発明において、特にこの炭素またはIII価またはV
価の添加物に加えて弗素が添加された炭素を主成分とす
る被膜は親水性を有し、また静電気の発生によるゴミの
付着を防ぐため、その比抵抗は1×106〜5×1013Ωcm
の範囲、特に好ましくは1×107〜1×1011Ωcmの範囲
とした。In the present invention, in particular, the carbon or trivalent or V
The coating containing carbon as a main component to which fluorine is added in addition to a multivalent additive has a hydrophilic property, and has a specific resistance of 1 × 10 6 to 5 × 10 6 in order to prevent adhesion of dust due to generation of static electricity. 13 Ωcm
And particularly preferably in the range of 1 × 10 7 to 1 × 10 11 Ωcm.
本実施例において、ガラスは酸化珪素よりなり、酸素
を含有し、弗化物気体とは反応しやすいために、DLCを
形成する前に耐酸素性を有するバッファ層として透光性
でかつ緻密性がよい窒化珪素膜(45−1)を形成した。
そして耐弗素性を酸化珪素より有する窒化珪素上に弗素
が添加された炭素膜または炭素を主成分とする被膜(45
−2)を積層した。この第1図(C)の縦断面図はフロ
ントウインドのみならず、サイドウインド、ミラー表面
であってもよい。In this embodiment, the glass is made of silicon oxide, contains oxygen, and easily reacts with the fluoride gas, so that it is light-transmitting and dense as a buffer layer having oxygen resistance before forming DLC. A silicon nitride film (45-1) was formed.
Then, a fluorine-added carbon film or a film containing carbon as a main component (45) is formed on silicon nitride having fluorine resistance from silicon oxide.
-2). The vertical sectional view of FIG. 1C may be not only the front window but also the side window and the mirror surface.
第1図(E)は曲面上に対し形成したものである。 FIG. 1 (E) is formed on a curved surface.
これらは実使用上風切りが強く、また鉱物質のほこり
が衝突しやすく、結果として失透、濁りが摩耗により発
生しやすいため、本発明は優れたものである。The present invention is excellent because these materials have a strong windbreak in actual use, and are liable to collide with dust of mineral substances, and as a result, devitrification and turbidity are easily generated by abrasion.
「実施例6」 本発明の実施例において、下地材料としてジシランと
エチレンとをプラズマ雰囲気中に導入し、炭化珪素(Si
xC1-X0<X<1)を形成し、その上に炭素または炭素を
主成分とする被膜を形成した。すると、この炭化珪素の
光学的エネルギバンド巾が1.5〜2.5eVであるため、黄色
の半透光性の下地材とすることができた。さらに炭素被
膜の密着性向上にもきわめて有効であった。Example 6 In an example of the present invention, disilane and ethylene were introduced as base materials into a plasma atmosphere, and silicon carbide (Si) was introduced.
xC 1−X 0 <X <1) was formed, and carbon or a film containing carbon as a main component was formed thereon. Then, since the optical energy bandwidth of this silicon carbide was 1.5 to 2.5 eV, a yellow semi-transparent base material could be obtained. It was also very effective in improving the adhesion of the carbon coating.
「実施例6」 この実施例は第1図(D)の形状である。装置は実施
例1を用い、下地材料として実施例4と同様に窒化珪素
膜、その上に親水性の炭素膜を形成した。第1図の層に
おいて、基板ホルダを板状とし、その両面にそれぞれの
基板(11),(11′)を配設して形成したものである。
その結果、それぞれの基板(11),(11′)上には片面
のみに窒化珪素膜(45−1),(45−1′)とその上に
炭素または炭素を主成分とする被膜(45−2),(45′
−2)が積層して形成された。その結果、炭素膜(4)
と同様にガラス等の上にも炭素膜を密着して形成するこ
とができた。そして片面の雨があたる表面のみに形成す
ることにより、生産性を2倍にすることができた。その
他は実施例4と同様である。Example 6 This example has the shape of FIG. 1 (D). The apparatus used in Example 1 was a silicon nitride film as a base material, and a hydrophilic carbon film was formed thereon as in Example 4. In the layer shown in FIG. 1, the substrate holder is formed in a plate shape, and the substrates (11) and (11 ') are formed on both surfaces thereof.
As a result, on each of the substrates (11) and (11 '), the silicon nitride films (45-1) and (45-1') are formed only on one surface and carbon or a film containing carbon as a main component (45-1). -2), (45 '
-2) was formed by lamination. As a result, the carbon film (4)
Similarly, a carbon film could be formed on glass or the like in close contact. The productivity was doubled by forming only one surface on which rain was applied. Others are the same as the fourth embodiment.
「実施例6」 この実施例は実施例1で用いた装置を用いた。第2図
において、酸素(O2)または弗化窒素(NF3)のみを導
入し、基体または部材または反応容器、ホルダ上の被膜
のエッチング除去を100〜300Å/分の速度でした。この
実施例において、エッチングされる材料は炭素または炭
素を主成分とする被膜(プラズマ酸素でエッチングされ
る)、窒化珪素(NF3のプラズマによりエッチングされ
る)である。"Example 6" In this example, the apparatus used in Example 1 was used. In FIG. 2, only oxygen (O 2 ) or nitrogen fluoride (NF 3 ) was introduced, and the removal of the coating on the substrate or member or the reaction vessel or holder was performed at a rate of 100 to 300 ° / min. In this embodiment, the material to be etched is carbon or a film containing carbon as a main component (etched with plasma oxygen) and silicon nitride (etched with NF 3 plasma).
「効果」 本発明方法により、電気伝導度を有しかつ親水性の表
面を有する保護膜を作ることが初めて可能となった。特
に窓等の透光性表面にはほこりがたまったり、また雨の
日その表面張力があると内部より窓を通して外部を見ん
としても、雨粒の乱反射のためによく外を見ることがで
きない。本発明はかかる欠点を除去し、透光性基体また
は部材上に親水性の炭素または炭素を主成分とする被膜
を形成したものである。特に透光性の基体が酸化珪素等
のガラス部材であった場合、その下地材料を同一反応炉
で反応性気体を取り替えるのみで成膜できる被膜は窒化
珪素膜と炭素または炭素を主成分とする被膜であり、こ
れらはともに非酸化物材料である。さらに耐弗素気体被
膜である窒化珪素膜を下地材料に用いることは基体を弗
素で損傷させないため有効である。それらの成膜に際し
ては成膜温度を概略同じ温度の室温〜150℃で形成し生
産性を向上できた。[Effect] By the method of the present invention, it has become possible for the first time to produce a protective film having electric conductivity and a hydrophilic surface. In particular, dust accumulates on a light-transmitting surface such as a window, and when the surface tension is high on a rainy day, even if the user looks through the window from the inside through the window, the outside cannot be seen well due to diffuse reflection of raindrops. In the present invention, a hydrophilic carbon or a film containing carbon as a main component is formed on a translucent substrate or a member by eliminating such a defect. In particular, when the light-transmitting substrate is a glass member such as silicon oxide, the film that can be formed only by replacing the reactive gas in the same reaction furnace with the base material is a silicon nitride film and carbon or carbon as main components. Coatings, both of which are non-oxide materials. Further, it is effective to use a silicon nitride film, which is a fluorine gas resistant film, as a base material because the substrate is not damaged by fluorine. At the time of forming these films, the film formation temperature was formed at room temperature to 150 ° C., which was almost the same temperature, and the productivity was improved.
第1図は本発明の基体または部材上に被膜を形成した例
およびその要部を示す。 第2図は本発明のプラズマ装置の概要を示す。FIG. 1 shows an example in which a film is formed on a substrate or a member of the present invention, and an essential part thereof. FIG. 2 shows an outline of the plasma apparatus of the present invention.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C30B 29/04 C30B 29/04 X (72)発明者 竹山 順一 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 審査官 吉水 純子 (56)参考文献 特開 昭62−167884(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 16/00 - 16/56 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C30B 29/04 C30B 29/04 X (72) Inventor Junichi Takeyama 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Examiner, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Junko Yoshimizu (56 References JP-A-62-167884 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C23C 16/00-16/56 JICST file (JOIS)
Claims (4)
部材面に親水性を有しかつ1×106〜5×1013Ωcmの比
抵抗を有するダイヤモンド状炭素膜が設けられたことを
特徴とする炭素膜で覆われた部材。1. A translucent member having an insulating property, wherein a diamond-like carbon film having a hydrophilic property and a specific resistance of 1 × 10 6 to 5 × 10 13 Ωcm is provided on the surface of the member. A member covered with a carbon film.
材料上に炭素を主成分とし、副成分として水素または弗
素に加えて元素周期律表III価またはV価の元素が添加
された比抵抗1×106〜5×1013Ωcmのダイヤモンド状
炭素膜が設けられたことを特徴とする炭素膜で覆われた
部材。2. A material comprising carbon as a main component on a light-transmitting member or a light-transmitting base material on the member, and an element having a valence of III or V in addition to hydrogen or fluorine as an auxiliary component. A diamond-like carbon film having a specific resistance of 1 × 10 6 to 5 × 10 13 Ωcm.
たはV価の添加物は0.1〜10原子%が添加され、水素ま
たは弗素は5〜30原子%が添加されたことを特徴とする
炭素膜で覆われた部材。3. The method according to claim 2, wherein 0.1 to 10 atomic% of the trivalent or V-valent additive is added, and 5 to 30 atomic% of hydrogen or fluorine is added. A member covered with a carbon film.
て、透光性部材は、自動車、オートバイ、自転車、船舶
若しくは航空機のフロントウインド、リアウインド、サ
イドミラー、サイドウインド又は建築物の窓よりなるこ
とを特徴とする炭素膜で覆われた部材。4. The light-transmitting member according to claim 1, 2 or 3, wherein the light-transmitting member is a front window, a rear window, a side mirror, a side window of a car, a motorcycle, a bicycle, a ship or an aircraft, or a window of a building. A member covered with a carbon film, comprising:
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