发明名称 碳膜及其成形方法与碳膜被覆物及其制造方法
摘要 一种碳膜含有氟及氢,藉由FT-I R(傅里叶(Fourier)变换红外线)分光分析之光谱中,由来于C-F结合之1000 cm-1~1300cm-1之顶峰面积(I R.C-F)及由来于C-H结合之2800Ccm-1~3100cm-1之顶峰面积(I R.C-H)之比(I R.C-F)/(I R.C-H)系比0大,且,藉由X P S(X光线电子分光分析)之光谱中,由来于FIS之顶峰强度及由来于CIS之顶峰强度之比(FIS/CIS)系比0大而比3小之碳膜。含有氢及氮之碳膜。含有氢,及金属单体,金属化合物,矽单体,矽化合物之中1或2以上的碳膜。
申请公布号 TWI227281 申请公布日期 2005.02.01
申请号 TW089111958 申请日期 2000.06.17
申请人 日新电机股份有限公司 发明人 村上泰夫;中东孝浩;竹内上
分类号 C23C16/26 主分类号 C23C16/26
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种碳膜含有氟及氢,藉由FT-IR(傅里叶(Fourier)变换红外线)分光分析之光谱中,由来于C-F结合之1000cm-1 ~1300cm-1之顶峰面积(IR.C-F)及由来于C-H结合之2800Ccm-1~3100cm-1之顶峰面积(IR.C-H)之比(IR.C-F)/(IR.C-H)系比0大,且,藉由XPS(X光线电子分光分析)之光谱中,由来于FIS之顶峰强度及由来于CIS之顶峰强度之比(FIS/CIS)系比0大而比0.3小之碳膜。2.如申请专利范围第1项所记载之碳膜,其中系进而含有氮。3.如申请专利范围第1项所记载之碳膜,其中系进而含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上者。4.如申请专利范围第2项所记载之碳膜,其中系进而含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上者。5.如申请专利范围第1~4项任何一项所记载之碳膜,其中膜之厚度方向中的C-F结合比例系以连续性或阶段性增加或减少进行变化者。6.如申请专利范围第1~4项任何一项所记载之碳膜,其中系含有氟及氢之DLC膜者。7.一种含有氟及氢之碳膜的形成方法,系在成膜室内设置碳膜形成用基体,在该成膜室内导入做为成膜用气体的含有碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体,并且将该成膜室内压力维持于预定之压力,并在电力供给下将该气体等离子气体化,该等离子气体之下在前述基体上形成含有氟及氢的碳膜,在导入前述碳氢化合物气体及氟碳化合物气体时,藉由将该两气体【氟碳化合物气体/(碳氢化合物气体+氟碳化合物气体)】调整成大于0而在0.5以下之混合比例,将取得之碳膜,藉由FT-IR(傅里叶(Fourier)变换红外线)分光分析之光谱中,由来于C-F结合之1000cm-1~1300cm-1之顶峰面积(IR.C-F)及由来于C-H结合之2800Ccm-1 ~3100cm-1之顶峰面积(IR.C-H)之比(IR.C-F)/(IR.C-H)系比0大,且,藉由XPS(X光线电子分光分析)之光谱中,由来于FIS之顶峰强度及由来于CIS之顶峰强度之比(FIS/CIS)系比0大而此0.3小之碳膜。8.如申请专利范围第7项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜用气体,系进而使用含有氮的气体,进而形成含有氮之碳膜。9.如申请专利范围第7项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜用气体,系进而使用用以形成金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之气体,进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体,矽化合物之中1或2以上之碳膜。10.如申请专利范围第8项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜用气体,系进而使用用以形成金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之气体,进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之碳膜。11.如申请专利范围第7、8、9或10项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,前述成膜用气体之中一部分系导入到该等离子气体处理室内,并且剩余气体系导入到前述等离子气体生成室内,而在前述等离子气体生成室中将导入于该室之气体在电力供给下进行等离子气体化,并且将该等离子气体导入到前述等离子气体处理室并将被导入到该等离子气体处理室内之气体进行分解,在前述基体用以形成碳膜。12.如申请专利范围第7项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,做为成膜用气体,系进而采用用以形成金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之气体,而对于该气体系导入到前述等离子气体生成室内同时对于前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体系导入到前述等离子处理室内,而在前述等离子气体生成室中将导入于该室之气体在电力供给下进行等离子气体化,并且将该等离子气体导入到前述等离子气体处理室并将被导入到该等离子气体处理室内之气体进行分解,在前述基体进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之碳膜。13.如申请专利范围第8项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,而做为成膜用气体,系进而采用用以形成金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之气体,而对于该气体系导入到前述等离子气体生成室内同时对于前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体系导入到前述等离子处理室内,而在前述等离子气体生成室中将导入于该室之气体在电力供给下进行等离子气体化,并且将该等离子气体导入到前述等离子气体处理室并将被导入到该等离子气体处理室内之气体进行分解,在前述基体进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之碳膜。14.如申请专利范围第7项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,在前述等离子气体生成室系配置由金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上所构成之溅镀中间电极,对于前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体系导入到前述等离子处理室内,而在前述等离子气体生成室系将溅镀用气体进行导入并将该气体在电力供给下进行等离子气体化,在该等离子气体及该等离子气体之下使前述溅镀中间电极被溅镀将产生之溅镀粒子导入到前述等离子气体处理室并将被导入到该等离子处理室内之前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体进行分解,在前述基体进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之碳膜。15.如申请专利范围第8项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,而在前述等离子气体生成室系配置由金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上所构成之溅镀中间电极,对于前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体系导入到前述等离子处理室内,而在前述等离子气体生成室系将溅镀用气体进行导入并将该气体在电力供给下进行等离子气体化,在该等离子气体及该等离子气体之下使前述溅镀中间电极被溅镀将产生之溅镀粒子导入到前述等离子气体处理室并将被导入到该等离子处理室内之前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体进行分解,在前述基体进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之碳膜。16.如申请专利范围第7至10或12至15项其中任何一项所记载之碳膜形成方法,其中系在导入前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体时,使该两气体之前述混合比例藉由经时性的变化,在膜之厚度方向中由接近于前述基体侧朝向远侧使C-F结合之比例以连续性的或阶段性的增加进行变化用以形成碳膜。17.如申请专利范围第11项所记载之碳膜形成方法,其中系在导入前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体时,使该两气体之前述混合比例藉由经时性的变化,在膜之厚度方向中由接近于前述基体侧朝向远侧使C-F结合之比例以连续性的或阶段性的增加进行变化用以形成碳膜。18.如申请专利范围第7~10项其中任何一项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,前述成膜用气体之中一部分系导入到该等离子气体处理室内,并且剩余气体系导入到前述等离子气体生成室内,而在前述等离子气体生成室中将导入于该室之气体在电力供给下进行等离子气体化,并且也使导入到前述等离子气体处理室之气体在电力供给下进行等离子气体化,并在前述基体用以形成碳膜。19.如申请专利范围第7项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,做为成膜用气体,系进而采用用以形成金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之气体,而对于该气体系导入到前述等离子气体生成室内,并且对于前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体系导入到前述等离子处理室内,而在前述等离子气体生成室中将导入于该室之气体在电力供给下进行等离子气体化,并且也使导入到前述等离子气体处理室之气体在电力供给下进行等离子气体化,并在前述基体进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之碳膜。20.如申请专利范围第8项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,做为成膜用气体,系进而采用用以形成金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之气体,而对于该气体系导入到前述等离子气体生成室内,并且对于前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体系导入到前述等离子处理室内,而在前述等离子气体生成室中将导入于该室之气体在电力供给下进行等离子气体化,并且也使导入到前述等离子气体处理室之气体在电力供给下进行等离子气体化,并在前述基体进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之碳膜。21.如申请专利范围第7项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,在前述等离子气体生成室系配置由金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上所构成之溅镀中间电极,对于前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体系导入到前述等离子处理室内,而在前述等离子气体生成室系将溅镀用气体进行导入并将该气体在电力供给下进行等离子气体化,在该等离子气体之下使前述溅镀中间电极被溅镀将产生之溅镀粒子导入到前述等离子气体处理室,并且也将被导入到该等离子处理室内之前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体在电力供给下进行等离子气体化,并在前述基体进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之碳膜。22.如申请专利范围第8项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述成膜室系采用由等离子气体生成室及被连设于此之等离子气体处理室所构成的成膜室,而前述基体系设置于该等离子气体处理室内,在前述等离子气体生成室系配置由金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上所构成之溅镀中间电极,对于前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体系导入到前述等离子气体处理室内,而在前述等离子气体生成室系将溅镀用气体进行导入并将该气体在电力供给下进行等离子气体化,在该等离子气体之下使前述溅镀中间电极被溅镀将产生之溅镀粒子导入到前述等离子气体处理室,并且也将被导入到该等离子处理室内之前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体在电力供给下进行等离子气体化,并在前述基体进而用以形成含有金属单体、金属化合物、矽单体、矽化合物之中1或2以上之碳膜。23.如申请专利范围第18项所记载之碳膜形成方法,其中系在导入前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体时,使该两气体之前述混合比例藉由经时性的变化,在膜之厚度方向中由接近于前述基体侧朝向远侧使C-F结合之比例以连续性的或阶段性的增加进行变化用以形成碳膜。24.如申请专利范围第19~22项其中任何一项所记载之碳膜形成方法,其中系在导入前述碳氢化合物气体及氟化碳化合物气体时,使该两气体之前述混合比例藉由经时性的变化,在膜之厚度方向中由接近于前述基体侧朝向远侧使C-F结合之比例以连续性的或阶段性的增加进行变化用以形成碳膜。25.如申请专利范围第7~10,12~15,17或19~23项其中任何一项所记载之碳膜形成方法,其中含有前述氟及氢之碳膜系DLC膜。26.如申请专利范围第7~10,12~15,17,19~23项中任何一项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述气体等离子气体化用电力系在预定频率之基本高频电力以预定之调制频率实施振幅调制之状态下用以采用高频电力。27.如申请专利范围第7~10,12~15,17,19~23项中任何一项所记载之碳膜形成方法,其中做为前述气体等离子气体化用电力系在预定频率之基本高频电力以该预定频率之10万分之1~10分之1范围之调制频率实施振幅调制之状态下用以采用高频电力。28.如申请专利范围第7~10,12~15,17,19~23项中任何一项所记载之碳膜形成方法,其中系在前述碳膜形成之前,做为前处理将前述基体之被成膜面曝露于含有氟气体、氢气体及氧气体之中至少1种气体的等离子气体。29.一种碳膜被覆物,其特征为:以申请专利范围第1~6项中任何一项所记载之碳膜所被覆者。30.如申请专利范围第29项所记载之碳膜被覆物,其中前述物品系至少在前述碳膜使被被覆之面由橡胶及(或)树脂被形成者。31.如申请专利范围第29项所记载之碳膜被覆物,其中前述物品系至少在前述碳膜使被被覆之面由金属及(或)陶瓷被形成者。32.一种碳膜被覆物之制造方法,其特征为:是用来制造采用预定之物品作为前述碳膜形成用基体且以申请专利范围第7~25项的其中一项的碳膜形成方法中的碳膜所被覆的物品。33.如申请专利范围第32项所记载之碳膜被覆物之制造方法,其中前述物品系至少在以前述碳膜所被覆之面是由橡胶及(或)树脂被形成者。34.如申请专利范围第32项所记载之碳膜被覆物之制造方法,其中前述物品系至少在以前述碳膜所被覆之面是由金属及(或)陶瓷被形成者。图式简单说明:图1系显示有关本发明可利用于碳膜,碳膜被覆物之制造的成膜装置之1例概略构成图。图2系显示有关本发明可利用于碳膜,碳膜被覆物之制造的成膜装置之其他例概略构成图。图3系显示有关本发明可利用于碳膜,碳膜被覆物之制造的成膜装置之另外其他例概略构成图。图4系有关本发明碳膜被覆物之1例剖面图。图5系显示成膜用气体之碳氢化合物气体及氟碳化合物气体之导入流量比的成膜速度关系图。图6系显示成膜用气体之碳氢化合物气体及氟碳化合物气体之导入流量比在此等流量比之下藉由被形成之碳膜之FT-IR分光分析的光谱图。图7系显示成膜用气体之碳氢化合物气体及氟碳化合物气体之导入流量比在此等流量比之下藉由被形成之碳膜之XPS分光分析的光谱图。图8系显示碳膜中藉由FT-IR分光分析之光谱的顶峰面积比(IR.C-F)/(IR.C-H),及藉由XPS(FIS/CIS)之关系图。图9系显示成膜用气体之碳氢化合物气体及氟碳化合物气体之导入流量比及碳膜之摩擦系数的关系图。图10系显示成膜用气体之碳氢化合物气体及氟碳化合物气体之导入流量比及碳膜之硬度(维氏硬度(Vickers hardness))的关系图。图11系显示成膜用气体之碳氢化合物气体及氟碳化合物气体之导入流量比及碳膜之拨水性(拨水角,接触角)的关系图。图12系显示气体等离子气体化用高频电力之调制频率,及在其调制频率之下藉由被形成之碳膜的XPS(FIS/CIS)之关系图。图13系显示气体等离子气体化用高频电力之频率调制,及在其调制频率之下藉由被形成之碳膜的XPS(FIS/CIS)及拨水性之关系图。图14(A)系显示有关本发明可利用于碳膜,碳膜被覆物之制造的成膜装置另外其他例之概略构成图,图14(B)系显示图14(A)所示装置中等离子气体化用电力外加电极之其他例图。
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