[发明专利]类金刚石薄膜形成装置和形成方法

说明书

本发明涉及形成类金刚石薄膜的装置和形成方法。特别涉及使用气体离子源的类金刚石薄膜形成装置和形成方法。

以往至今，人们一直谋求利用类金刚石薄膜(DLC：Diamond Like Carbon)作为保护金属模、工具、滑动构件、光·磁盘装置的存储媒体等表面的硬镀敷薄膜。

图53表示例如日本特开昭63-185893号公报提出的以往的使用微波等离子体的DLC薄膜形成装置的剖面图。在图中，1是保持内部真空的真空槽，101是在真空槽1内保持基材3的基材支架，6是设置在基材支持器中对基材进行加热的加热器，103、104是用于向真空槽1内导入反应气体的反应气体导入口，102是用于向真空槽1内施加微波的导波管，105是在真空槽1内产生磁场的电磁铁。

接着，对动作进行说明。

在真空槽1内使基材3保持在基材支持器101上。接着，利用加热器6将基材3加热到300～900℃、同时将真空槽1内的真空度保持在10^-3～10^-5Torr。接着，从反应气体导入口103和104将CH₄、C₂H₂等的反应气体供给到真空槽1内，利用电磁铁105在真空槽1内施加磁场、同时从导波管102施加输出功率300～600W的微波，在真空槽1内发生微波等离子体，借助于激发碳到达基材3上，在基材3上形成DLC薄膜。

在使用前述以往的等离子体CVD的金刚石状碳(DLC)薄膜形成装置和形成方法中，在为了防止基材的热变形和变质而降低薄膜形成时的基材的温度场合，有膜质劣化、薄膜的粘接强度降低的问题。在为了增强与基材的附着力而在基材与DLC薄膜之间形成Si、Ti、Al等的薄膜作为中间层的场合，必须利用其他装置形成，这时，在基材上形成的中间层一旦暴露在大气中后形成DLC薄膜，就产生中间层与DLC薄膜的附着力降低的问题。

此外，因为在以往的装置中将气体供给到整个真空槽中，并在那里施加微波、形成薄膜，所以供给气体等的利用效率差。

此外，由于在作为绝缘物的DLC薄膜的形成中的带电而导致的放电，有使薄膜表面粗糙的问题。

本发明用于解决前述问题，其目的在于得到能有效地形成与基材附着性好的、高硬度的、平整性好的高品质的DLC薄膜的DLC薄膜形成装置和形成方法。

与本发明权利要求1相关的DLC薄膜形成装置，包括：在真空槽内保持基材的基材支持器；调整前述基材的温度的基材温度调整机构；在真空槽内相对于基材设置的气体离子源；所述气体离子源由向着基材设置节流孔、而且导入气体的反应气体导入室，设置在所述反应气体导入室内的热电子放射手段，从所述热电子放射手段引出热电子的热电子引出电极，向着基材对离子进行加速的加速电极组成，对于所述加速电极、在所述基材上施加电压的偏置手段。

与本发明权利要求2相关的DLC薄膜形成装置，偏置手段能对于加速电极、在基材上施加作为时间函数的电压。

与本发明权利要求3相关的DLC薄膜形成方法，在清洁处理基材的表面后，将基材的温度控制成100℃到250℃，并形成DLC薄膜。

与本发明权利要求4相关的DLC薄膜形成方法，在DLC薄膜的形成时，利用偏置手段在基材上施加负电压。

与本发明权利要求5相关的DLC薄膜形成方法，在DLC薄膜的形成时，利用偏置手段在基材上施加正负交替的电压。

与本发明权利要求6相关的DLC薄膜形成装置，在基材上形成类金刚石薄膜，所述类金刚石薄膜形成装置包括：保持内部成规定的真空度并放入所述基材的真空槽；相对于所述基材设置的、发生被离解的碳和碳离子和被离解的氢和氢离子的气体离子源；所述气体离子源由向着所述基材设置节流孔、而且导入气体的反应气体导入室，设置在所述反应气体导入室内并放射热电子的热电子放射手段，从所述热电子放射手段引出热电子的热电子引出电极，设置在所述反应气体导入室的外侧上并向着所述基材对所述离子进行加速的加速电极组成，能对于所述加速电极在所述基材上施加时间函数的电压的第1偏置手段和能对于所述加速电极在所述热电子放射手段上施加作为时间函数的电压的第2偏置手段。

与本发明权利要求7相关的DLC薄膜形成装置，利用第2偏置手段对于加速电极在热电子放射手段上施加的电压，是直流或者随时间变化的正电压。

与本发明权利要求8相关的DLC薄膜形成装置，利用第2偏置手段对于加速电极在热电子放射手段上施加的电压，是正负交替的电压。

图1表示本发明实施例1的DLC薄膜形成装置的剖面图。