JPH04218664A - 薄膜形成方法および薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸着、スパッタ、ＣＶＤ
などの薄膜形成方法および形成装置に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜技術を用いた高機能デバイス
、高機能部品の開発が進められている。

【０００３】従来の薄膜形成装置としては、例えば、実
開平２−５７９５５号、あるいは特開平２−１２５８６
９号公報に記載のものがある。

【０００４】実開平２−５７９５５号に記載のイオンプ
レーティング装置の構成を図９に示す。この装置では、
駆動軸２０の先端部周囲に設けられている各基体取付具
２１にはそれぞれ基体２２が取り付けられるようになっ
ており、それら基体取付具２１は、例えば遊星歯車機構
によって駆動軸２０の回転に伴ってその駆動軸２０を中
心として公転すると共に、公転と同時にそれら自身の軸
線を中心としてそれぞれ自転するように構成されている
。叉、蒸発材料２３は坩堝２４より供給される。

【０００５】次に、特開平２−１２５８６９号公報に記
載のバレルコーティング装置の構成を図１０に示す。こ
の装置では、多数の基体３０を内部に収容して横軸線の
もとに回転する筒状のバレル３１を真空チャンバー３２
内にそれから絶縁して配置し、バレル３１をバイアス電
源３３の陰極に、真空チャンバをバイアス電極の接地陽
極に接続するものである。そして、蒸発材料は、バレル
内部に配置された蒸発源３４より供給されるものである
。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記各従来技
術においては、薄膜を形成しようとする基体が精密機構
に使用される部品であり、機械的な高精度が要求される
場合には、薄膜を形成する過程における基体の精度劣化
が問題となってくる。また、基体の形状等によっては、
量産性の問題も生じてくる場合がある。

【０００７】例えばＶＴＲ用キャプスタン軸などの柱状
形状の精密機構部品である基体に薄膜を形成する場合に
は、下記の如き課題を有していた。

【０００８】実開平２−５７９５５号に記載の装置構成
では、個々の基体２２の１つ１つを、基体取付具２１に
保持せねばならず、複数の基体２２を処理するにはその
基体２２の数量にあわせて取付具２１と回転機構部を設
けなければならない。

【０００９】したがって、基体の処理本数が多くなるほ
ど装置構成が複雑化、大型化するとともに、１つ１つの
基体を保持する工数も増大するため、量産性、生産性の
点から問題があった。すなわち、大量生産が現実として
は不可能であった。

【００１０】さらに、基体２２としてのキャプスタン軸
は、端部において保持されることとなる。しかし、この
端部における保持は、例えばビスで基体の端部の所定幅
を挟み込むなどの方法で行なわれ、従って、この基体端
部には応力が発生した状態で保持される。

【００１１】この様に、基体に応力が発生した状態で、
しかも端部の所定幅が拘束された状態で薄膜の形成を行
なうと、成膜時の温度上昇による応力歪、あるいは成膜
された膜の厚みムラから基体に変形などが発生すること
があり、精密部品としての精度を維持できないという問
題もあった。

【００１２】次に、特開平２−１２５８６９号公報に記
載の装置を用いて、図１１に示すようにして、柱状形状
の基体３５の表面に薄膜形成を行なう場合について述べ
る。この様な柱状形状の基体としては、具体的にはＶＴ
Ｒのキャプスタン軸があるこの場合には、上記の工数の
問題、あるいは基体の固定に伴う熱応力の発生について
は解決できるが、以下に述べる種々の要因により、基体
３５の精度劣化及び基体３５の表面に形成される薄膜の
品質の低下が著しいのである。

【００１３】先ず、第１に、この従来例装置を用いた図
１１の場合、基体３５への薄膜形成に伴い、バレル３１
の内壁面にも薄膜が形成される。しかし、バレル３１の
内壁面には、基体３５が接触しながら転動しているため
に、バレル３１の内壁面に均一な薄膜が形成されること
は困難である。つまり、バレル３１の内壁面には、図１
２に示す様に、島状の、あるいは島状でかつピンホール
が形成された状態の薄膜４０が形成される。この様な薄
膜４０がバレル壁面に付着することによって、以下の様
な問題が発生する。

【００１４】まず、基体３５に形成する薄膜が、例えば
ダイヤモンド状薄膜等の様に電気的に高抵抗の材質であ
る時には、成膜の不安定性と放電による基体３５の損傷
と言う問題が生じる。即ち、バレル内面に図１２の様に
薄膜４０が付着した状態では、基体３５はバレル内面と
は非接触で電気的には浮遊状態となるために、その電位
が不安定となり、良好な膜質な膜質の膜形成が困難にな
る。

【００１５】また、図１２に示す様に、バレル壁面に付
着した薄膜４０により基体３５がバレル壁面に非接触と
なった状態において、バレル壁面にバイアス電圧が印加
されると、ピンホール部あるいは薄膜の未付着部におい
て、基体３５とバレル内壁面との間で放電が生じ、基体
３５表面には放電痕が生じるのである。特に基体がＶＴ
Ｒのキャプスタン軸等の様に表面の平滑性が要求される
場合には、この放電痕により歩留まりが低下する。

【００１６】この様に、バレル壁面への絶縁性薄膜の付
着によって、良好な成膜が行えなかったり、あるいは放
電により品質が低下して歩留まりが低下したりするので
ある。

【００１７】また第２には、図１１においては、蒸発源
３４が、基体と共にバレル３１に内包される構成となっ
ている。その為に、基体３５の温度は著しく上昇する。 しかも、バレル３１と基体３５との接触状態は、前述の
通り不安定であるために、基体３５からバレル３１への
熱伝導が良好に行なわれにくく、基体３５の温度上昇は
一層助長される傾向となる。この様な温度上昇によって
、基体３５に形成される膜質が低下するのである。

【００１８】第３には、上記の様に、略密閉されたバレ
ル３１内において蒸発源３４より蒸着蒸気が供給され続
ける結果、バレル３１の内壁面への付着薄膜は堆積の一
途を辿る。そして、この付着薄膜の膜厚が厚くなると、
その薄膜の内部応力によって、薄膜はバレル内壁面から
剥離する。この剥離した薄膜は、剥離して落下する際に
基体３５上に降り注ぐため、基体３５の表面には、この
剥離した薄膜が異物として混在した薄膜が形成される事
となる。その結果、基体３５に形成される膜品質が著し
く低下するのである。

【００１９】更に、バレル内壁面から剥離した薄膜は、
量的にバレル内部に累積されていく。そして、この薄膜
は、バレル３１の回転と共にバレル内部に舞い上がり、
基体３５に降り注ぐために、やはり成膜品質を著しく低
下させるのである。

【００２０】次に、第４には、以下の如き要因によって
成膜品質が低下する。基体３５とバレル内壁面との接触
状態は、図１２に示す薄膜４０の存在により不安定かつ
不均一なものとなる。従ってバレル３１の回転に伴い、
基体３５はその側面においてバレル内壁面より不均一な
力を受けつつ転動するので、図１３に示す様に、バレル
の回転軸３８に対して略直交する状態になることがある
。

【００２１】この場合、バレル３１の回転により、キャ
プスタン軸３５は矢印Ａ方向に倒れようとし、蒸発源３
４に衝突したり、あるいは他の基体３５の回転運動を妨
げたりする。その結果、キャプスタン軸３５に形成され
る膜に厚みむらが発生するなど、やはり良好な膜形成が
行えなくなる。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明では、凹部を有する回転体を、凹部が対向する
様に互いに離間して配置し、柱状基体を、その両端部に
おいて凹部壁面に自重で係止した状態で回転体を回転さ
せながら、柱状基体に薄膜形成を行なうものである。

【００２３】また、特に上記手段において、凹部として
、輪状の溝形状を用いるものである。

【００２４】更に蒸着源を、柱状基体が係止される凹部
壁面から隠ぺいすれば一層好ましい。

【００２５】

【作用】上記手段によれば、柱状基体は、従来例のよう
にネジ止めする必要が全くなく、大幅な作業性の向上が
実現できる。更に、柱状基体の両端は、凹部壁面に単に
支承されているだけで拘束されていないから、成膜時の
加熱による熱膨張に対しては自由であり、柱状基体は、
成膜時に熱応力が発生することもないので精度が劣化す
ることもない。

【００２６】そして、基体保持部材を回転させると、柱
状基体はその両端を支承する基体保持部材との摩擦によ
り、基体側面を変えながら、個々の基体に対して、同じ
確率で成膜領域にくるように位置移動を繰り返すので、
その柱状表面に均一な成膜が行われる。

【００２７】また、特に、凹部を輪状の溝形状とするこ
とで、回転体の回転時においても、それに係止される柱
状基体は、ほぼ回転体の回転軸に略平行な姿勢を維持で
き、更に良好な薄膜形成が可能となる。

【００２８】更に、蒸着源を、柱状基体が係止される凹
部壁面から隠ぺいすることにより、柱状基体が係止され
る凹部の壁面への薄膜形成が効果的に防止され、特にこ
の係止部を通して電気的バイアスを取る場合には、有効
である。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面とともに詳細に
述べる。

【００３０】（実施例１）図１は、本発明の薄膜形成装
置の第１の実施例の概略構成図である。同図（ｂ）は、
同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

【００３１】基体３は、直径２ｍｍ、長さ３８ｍｍの鉄
系の円柱状の精密機構部品で、具体的にはＶＴＲ内の磁
気テープ駆動用のキャプスタン軸であり、この円柱状基
体３の側面に薄膜としてダイヤモンド状薄膜を形成しよ
うとするものである。

【００３２】図２に基体保持部の詳細な構成図を示す。 円形の窪み２を有した基体保持部材１を２個１組とし、
窪み２を対向させて、この間に円柱状基体３を挟み込ん
だ後、中心軸４で保持部材１を直結している。即ち、基
体保持部材１には、窪み２と中心軸４とで形成される帯
輪状の凹部（溝）２ａが形成され、円柱状基体３は、凹
部であるこの溝２ａの壁面に自重で係止された状態とな
る。

【００３３】真空排気された装置下部より原料ガスであ
るベンゼンを導入し、原料供給源５でカーボンイオンを
発生させる。この時の装置内の圧力は１．０Ｘ１０−３
Ｔｏｒｒである。基体保持部材１は、供給源５の上方に
おいて、供給源５に対向して設置されている。円柱状基
体３には、基体保持部材１を介して直流電源７によりバ
イアスが印加されている。このバイアスの作用によりカ
ーボンイオンが引き出され、基体３上に成膜が行なわれ
る。

【００３４】このように、本実施例では中心軸４に案内
された基体保持部材１の中に円柱状基体３を置くだけで
あり、大量の基体３をきわめて簡単にセッティングでき
る。

【００３５】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本実施例にお
ける成膜時の円柱状基体３の動きを示すものである。こ
こで、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。

【００３６】円柱状基体３は、その両端が凹部２ａの内
壁面に自重で係止されており、両端部の間の側面にダイ
ヤモンド状薄膜が形成される。

【００３７】円柱状基体３は凹部壁面には自重で係止さ
れているだけであり、固定はされていない。従って、円
柱状基体３は、基体保持部材１の回転により、凹部壁面
から摩擦を受けて、基体保持部材１の回転方向と同方向
へ移動しようとし、自転しながら上方へ引きずられてい
く。

【００３８】その後、図３（ｃ）〜図３（ｄ）に示す様
に、基体３は、ある高さまで引きずられた後、輪帯の最
下部にむけ転がり落ちるか、中心軸４を越えるように輪
帯の最上部を通過してから輪帯の最下部にむけ転がり落
ちる。

【００３９】基体保持部材１が回転している間は、円柱
状基体３はこの運動を繰り返す。そして、この間、成膜
粒子が下部から飛来しているため、円柱状基体３の両端
部を除く側面には、ダイヤモンド状薄膜が成膜される。 しかも、基体保持部材１の回転によって基体３は前述の
通りのランダムな運動をしているので、すべての円柱状
基体が同じ確率で、成膜領域へ移動を繰り返し、複数の
円柱状基体３の側面に一度に、均一な膜を形成すること
が出来るのである。

【００４０】この様な動作を実現するには、円柱状基体
３および基体保持部材１の形状は円形である必要は必ず
しもなく、例えば基体３の断面形状は多角形であっても
よい。しかしこれらの形状が特に円形状である時には、
基体自身が転がりやすく、スムーズに基体の位置移動が
行われ、その結果、得られる膜の均一性がより一層向上
する。

【００４１】本実施例では、基体３の両端部を輪帯状の
凹部２ａで案内している。従って、まず、図３に示す基
体３の一連の動作において、中心軸４に対する基体３の
傾斜角を一定範囲に制限し、中心軸４に略平行な状態に
維持することができる。その結果、円柱状基体３上に形
成される膜の均一性を一層向上させることができる。

【００４２】更に、傾斜角が制限されることにより、基
体３が、成膜時において、対向する基体保持部材１の間
の間隙から脱落するようなこともないのである。

【００４３】本実施例では、成膜時において、従来例の
様な熱応力が基体３には殆ど発生しないのは明かである
。即ち、原料供給源５あるいはその加熱源等からの輻射
により円柱状基体３自身には温度上昇が生じるものの、
円柱状基体３は凹部壁面に単に支承されているにすぎず
、円柱状基体３の熱膨張は何等拘束されていないからで
ある。

【００４４】また、柱状基体３の両端部が接触している
基体保持部材１の凹部２ａの壁面は、成膜粒子が飛来し
てくる方向から隠ぺいされている。従って、円柱状基体
３を支承する凹部壁面には膜が付着しにくく、円柱状基
体３と凹部壁面との接触状態を良好に保つ事ができる。 そこで、直流電源７によるバイアスは、基体保持部材１
を通じて、長期にわたり良好に基体３に印加されるので
、基体３への成膜を良好に行なうことができる。また、
凹部壁面に付着した膜を除去するためのメンテナンス期
間を長くすることができる。

【００４５】また、図１１の様にバレル３１内に蒸着源
３４が内包された構成ではないので、基体３の温度上昇
は、従来例に比べ大幅に低減される。

【００４６】この様に、本実施例では、成膜時における
熱応力の発生がなく、かつ円柱状基体３の温度上昇も少
ないので、従来に比べて円柱状基体３の精度の劣化が少
なく、かつ良質の膜形成が可能である。

【００４７】本実施例により円柱状基体３上に成膜され
たダイヤモンド状薄膜およびダイヤモンド状薄膜を形成
した円柱状基体３の品質について説明する。

【００４８】ここで、円柱状基体３の表面への成膜は、
直流電源７から基体保持部材１に−３ｋＶのバイアスを
印加しつつ、モーター６で軸４と一体の基体保持部材１
を回転させながら行った。

【００４９】先ず、輪状の凹部２ａにセッティングする
円柱状基体３の本数と、円柱状基体３の表面上に成膜さ
れる膜の膜厚の均一性について検討を行った。

【００５０】円柱状基体３の本数は、５本、２０本、３
５本、５０本の４通りで実験を行なった。この４通りの
本数の円柱状基体３をセッティングした状態を、それぞ
れ図４（ａ）〜図４（ｄ）に模式的に示す。

【００５１】円柱状基体３の側面にダイヤモンド状薄膜
を形成した後、各基体について、円柱表面の数カ所の膜
厚測定を行って、膜厚分布を調べた。その結果を（表１
）に示す。

【００５２】（表１）からも分かるように、図４（ｄ）
の場合には、円柱状基体３の表面に形成された薄膜の膜
厚が不均一になっている。その理由は、図４（ｄ）の状
態では、多くの円柱状基体３が凹部２ａ内に充填されて
、円柱状基体３が中心軸４を覆うまでに至っている。 このため、中心軸４の付近にある円柱状基体３は均等な
位置移動が行われにくくなるなど、成膜領域へ移動する
確率が個々の円柱状基体で異なるために、膜厚分布が不
均一になったものと考えられる。

【００５３】従って、均一な膜厚の薄膜を形成するには
、円柱状基体３の本数を、個々の円柱状基体３が均等な
確率で成膜領域に位置移動し得るように決めることが望
ましい。そして、そのための条件は、図４（ｃ）に示す
ように、円柱状基体３の数を、中心軸４を覆い尽くさな
い程度以下にすることであることが判明した。

【００５４】従って、図４（ａ）〜図４（ｃ）の状態の
場合には、基体保持部材１を静止状態から回転させると
、全ての基体が、基体保持部材の回転によって、よく撹
拌され、個々の円柱状基体３は、同じ確率で成膜領域へ
の位置移動を繰り返し、均一な成膜が実現される。

【００５５】

【表１】

【００５６】次に、円柱状基体３の本数を３５本とした
場合における具体的な膜厚データを示す。（表２）は、
３５本中より任意に取り出した１０本の円柱状基体３に
ついての膜厚データを示すものである。ＡからＪのまで
のすべての試料のばらつきは±５％以内で、各試料間で
も均一に成膜されている。

【００５７】

【表２】

【００５８】つぎに、膜質を調べた。膜質の評価方法は
、円柱状基体表面に磁気テープをゴムローラーで押圧し
つつ、一定テンションでテープを走行させ、５００時間
経過後の膜の摩耗量で評価した。

【００５９】図９と同様の従来装置および本実施例装置
を用いて、ＶＴＲ用キャプスタン軸である円柱状基体表
面にダイヤモンド状薄膜を形成した試料を各２本づつ製
作し、その膜質を比較した結果を（表３）に示す。なお
、膜質評価におけるローラー押し付け力は１．１Ｋｇで
ある。

【００６０】（表３）に示す通り、本実施例によれば、
従来と同等の膜質の薄膜が得られていることが確認され
た。

【００６１】

【表３】

【００６２】次に、成膜によってこれらの試料に発生し
た反りの比較結果を（表４）に示す。なお、ここで基体
として用いたＶＴＲのキャプスタン軸は、成膜前に歪取
り処理を施したものである。

【００６３】

【表４】

【００６４】従来装置で作製した試料については、２本
とも１μｍ以上の反りを示すが、本実施例装置で作製し
たものは０．１μｍ以下であった。

【００６５】この様に、本実施例では、薄膜形成後でも
、薄膜形成前の精度を維持でき、従来に比べ、精度が大
幅に改善できることを確認した。

【００６６】特に、ＶＴＲのキャプスタン軸の真直度は
、一定速度のテープ走行を実現するために約０．８μｍ
以下であることが必要であり、本実施例からも明かな通
り、この様な精密部品には、特に効果的であることが分
かる。

【００６７】次に、図９の従来装置と本実施例装置とに
ついて、生産性の比較を行なった。（表５）に両者の比
較表を示す。基体であるキャプスタン軸表面上に膜厚２
０００Åのダイヤモンド状薄膜を形成した時の成膜速度
、所要時間、１回の処理本数を比較し、これらから時間
当りの処理本数を算出した。本実施例装置の時間当りの
処理本数は、従来装置に比べ６倍程度向上していること
がわかる。

【００６８】

【表５】

【００６９】（実施例２）つぎに、本発明の第２の実施
例を説明する。

【００７０】第２の実施例である薄膜形成装置の構成概
略を図５に示す。図１、図２に示す第１の実施例と同一
の機能を有する要素には同一の符号を付し、その詳細な
説明は省略する。

【００７１】図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図で
ある。原料供給部５の上方には複式基体保持部１１を設
置した。図６に複式基体保持部１１の構成図を示す。８
個の円形の窪み２を有する基体保持部材１１を２つ１組
とし、各窪み２が対向するように設置し、各窪み２の中
心位置に径８ｍｍの中心軸４を計８本設置した。

【００７２】各窪み２に３５本ずつ計２８０本の基体３
を配置し、２つの複式基体保持部材１１を軸１０で直結
した。第１の実施例と同条件で円柱状基体３にダイヤモ
ンド状薄膜の形成を行い、従来の場合と比較した。

【００７３】まず、膜厚の均一性を調べた。成膜した試
料の中から任意に３本ずつ取出し、各試料の膜厚を測定
した結果、ばらつきは±５％以内で、均一に成膜されて
いる。

【００７４】つぎに、膜質の評価を前述の評価方法によ
り行なった。本実施例装置と図９の従来装置で作製した
試料２本ずつについての評価結果を（表６）に示す。い
ずれの方法でも摩耗量は同等程度であることから、膜質
は従来例と同等のものが得られていることが確認された
。

【００７５】

【表６】

【００７６】次に、成膜後におけるこれらの試料の反り
を比較した結果を（表７）に示す。従来装置で成膜され
た試料には、２本とも１μｍ以上もの反りが発生してい
るが、本実施例装置により成膜されたものの反りは０．
１μｍ以下であった。この様に、本実施例装置を用いた
場合、試料の真直度は成膜前と全く変化しておらず、従
来に比べて大幅な精度の改善が確認された。

【００７７】

【表７】

【００７８】つぎに、第１の実施例と同様、本実施例装
置の生産性を従来装置のそれと比較した。（表８）に従
来例と本実施例の比較を示す。時間当りの処理本数は、
従来法に比べ２０倍近く向上している。

【００７９】

【表８】

【００８０】このように、本実施例では、膜質、均一性
を従来通り維持したまま、処理本数を飛躍的に向上する
ことができている。

【００８１】（実施例３）次に、図７に本発明の第３の
実施例装置の構成概略を示す。

【００８２】図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図で
ある。第１の実施例とは、下記の点が異なる。先ず、対
向する基体保持部材１の間に、一部に窓１４を有する円
筒状の覆い１５が設けられている。また、図１に於ける
中心軸４は設けられておらず、対向する基体保持部材１
は、図示しない同期機構により同速度で回転する。

【００８３】本実施例においては、成膜粒子は窓１４を
通して円柱状基体３に到達する。本実施例では、覆い１
５を設けたことにより、円柱状基体３はこの覆い１５に
内包された形となるが、図１１に示す従来例の場合とは
異なり、原料供給源５はこの覆い１５の外部に配置され
ている。従って、図１１における様な基体３の温度上昇
は発生しない。また、窓１４は、蒸着時には円柱状基体
３で覆われる為に、覆い１５の内壁面に蒸着蒸気が付着
することは殆どない。

【００８４】上記各実施例においても、円柱状基体の両
端部が係止される凹部２ａの壁面への蒸着蒸気の付着は
、後述するように実用上問題とならない程に軽微なもの
であるが、本実施例では、覆い１５を設けたことにより
、窪み２の壁面への蒸着蒸気の付着を更に一層低減させ
ることができる。

【００８５】また、基体保持部材１を適度に小さい回転
速度で回転させる場合には、本実施例に示すように、中
心軸４はなくとも、円柱状基体３は互いに略平行な状態
を維持し、良好な成膜が可能である。

【００８６】次に、本実施例で形成されたダイヤモンド
状薄膜およびダイヤモンド状薄膜を形成した円柱状基体
３の品質について説明する。

【００８７】まず膜厚の均一性について調べた。成膜し
た３５本の試料の中から任意に３本取り出し、各試料に
ついて、円柱中央部と他２箇所の円柱側面周囲の膜厚分
布を調べたところ、各試料とも、試料内の膜厚のむらは
±５％以内であった。

【００８８】さらに、（表９）に３５本中任意に取り出
した１０本の基体についての膜厚データを示す。Ａから
Ｊのまでのすべての試料のばらつきは±５％以内で、各
試料間でも均一に成膜されている。

【００８９】

【表９】

【００９０】つぎに、膜質を調べた。膜質の評価はダイ
ヤモンド状薄膜の形成された基体表面に磁気テープをゴ
ムローラーで押圧しながら、一定テンションでテープを
走行させ、５００時間経過後の膜の摩耗量を、図９の従
来装置を使用して本実施例と同一条件で得たダイヤモン
ド状薄膜を形成した基体と比較した。なお、この時のロ
ーラー押し圧１．１Ｋｇであった。

【００９１】（表１０）に各方法で作製した基体２本ず
つ評価した結果を示す。いずれの方法でも摩耗量は同等
程度であり、膜質は従来法と同等の品質の薄膜が得られ
ていることが確認された。

【００９２】

【表１０】

【００９３】次に、基体３の反りを従来例のものと比較
した。基体３には、成膜の前に歪取り処理を施したもの
を使用した。

【００９４】（表１１）に本実施例と従来装置で作製し
た基体２本ずつを評価した結果を示す。従来装置で作製
した基体は、２本とも１μｍ以上の反りを示すが、本実
施例装置で作製したものは０．１μｍ以下であり、薄膜
形成後でも、薄膜形成前の精度を維持していることを確
認した。

【００９５】

【表１１】

【００９６】また、図１１の従来装置に関して述べた課
題も、上記各実施例装置においては十分に解決されて、
良質の薄膜の形成が行なわれることが確認された。

【００９７】つぎに、上記各実施例における基体保持部
材１の材質について説明する。成膜する膜をダイヤモン
ド状薄膜とした場合、基体を支承する凹部壁面の材質は
、特に黄銅、金、銀であれば特に好都合である。即ち、
これらの材質には、ダイヤモンド状薄膜が付着しにくい
ため、凹部壁面は常に薄膜の付着が殆どない清浄な状態
が維持され、基体への電気的バイアスが凹部壁面を通じ
て良好に印加されるのである。

【００９８】例えば第１の実施例装置においては、次の
通りであった。基体３と接触する凹部壁面を、金メッキ
した場合、銀メッキした場合、黄銅で製作した場合、Ｓ
ＵＳで製作した場合の４通りについて比較検討を行った
。

【００９９】ダイヤモンド状薄膜の成膜条件は第１の実
施例の場合と同条件で、上記各材質の基体保持部材を用
いて、それぞれ５０回サイクルの装置運転を行い、その
時の基体保持部材１と円柱状基体３との間の導通状態の
経時変化を調べた。

【０１００】図８に、装置の運転回数を増やしていった
時の基体と基体保持部材の間の抵抗との関係を示す。基
体保持部材がＳＵＳ製の場合、運転回数３５回の時点で
抵抗値は２０ｋΩを示した。この抵抗の存在に基づくバ
イアス電位の降下量は約２００Ｖであり、この分だけ、
円柱状基体に実質的なバイアスがかかりにくくなってい
る。

【０１０１】一方、基体保持部材の壁面の材質として黄
銅、金、銀を使用した場合、実験回数に対して少し抵抗
値が増加するが、その電圧降下量は１０Ｖ程度であり、
ほとんど影響はなく、良好な導通状態が持続している。

【０１０２】さらに、成膜した膜の膜質を前述の摩耗試
験で評価した結果を（表１２）に示す。ＳＵＳ製の基体
保持部材の場合、抵抗値の変化に対応して膜質が低下す
る傾向がある。しかし、金メッキ、銀メッキ製、黄銅製
の基体保持部材１の場合は膜質に差異は認められない。

【０１０３】

【表１２】

【０１０４】この様に、凹部壁面の材質の相違によって
、上記の様な差が発生する理由は、壁面にダイヤモンド
状薄膜の付着の多少によるものと考えられる。事実、基
体保持部材１を観察すると、凹部壁面の材質がＳＵＳ系
のものは、装置の運転回数とともに、基体が接触する凹
部壁面への薄膜の付着が増加していくが、他の材質のも
のは炭素が粉状で僅かに付着しているだけで有り、これ
は布で軽く拭くだけで容易に除去できた。従って、少な
くとも凹部壁面を、金、銀、黄銅の材質とすることで、
凹部壁面に付着した膜を簡単に除去でき、メンテナンス
が容易となる。

【０１０５】なお、この場合、純金、純銀等の材料を用
いる必要はなく、金合金、銀合金、銅合金であっても同
様な効果が得られる。

【０１０６】また、以上の各実施例において、基体３は
円柱状であったが、本発明は、円柱形状に限るものでは
ない。例えば、断面形状が角柱の基体など柱状の基体を
使用するすべての場合でも、使用できる。また、基体を
転がす基体保持部材１あるいは複式基体保持部の凹は円
形に限るものではない。例えば、おむすび形でもよい。

【０１０７】さらに、本実施例では成膜粒子にイオンを
用いた成膜方法を示したが、この方式に限るものではな
く、蒸着、スパッタなどすべての薄膜形成法で使用でき
、形成しようとする薄膜はダイヤモンド状薄膜に限るも
のではなくすべての薄膜で使用が可能な方法である。

【０１０８】

【発明の効果】以上のことから、本発明は、柱状基体表
面への薄膜形成が小型でかつ簡単な構成で実現できると
ともに、基体の処理本数を従来に比べ飛躍的に増大して
、量産性を向上することができ、工業的な価値の高いも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜形成装置の第１の実施例装置の構
成図

【図２】本発明の第１の実施例装置における基体保持部
の構成図

【図３】本発明の第１の実施例装置における成膜中の柱
状基体の移動状態図

【図４】本発明の第１の実施例装置における基体の数と
その基体の移動状態の説明図

【図５】本発明の第２の実施例装置の構成図

【図６】本
発明の第２の実施例装置における基体保持部の構成図

【図７】本発明の第３の実施例装置の構成図

【図８】本
発明の実施例装置の運転回数と、基体と基体保持部材の
導通状態の関係図

【図９】従来の薄膜形成装置の構成図

【図１０】従来の他の薄膜形成装置の構成図

【図１１】
図１０の従来装置を用いて柱状基体に薄膜形成を行なう
状態図

【図１２】図１０の従来装置においてバレル内壁面に形
成された薄膜の影響の説明図

【図１３】図１０の従来装置における課題の説明図

【符号の説明】

１　　基体保持部 ２　　窪み凹部 ３　　円柱状基体 ４　　中心軸 ５　　原料供給源 ６　　モーター ７　　直流電源 ８　　電極 ９　　成膜粒子 １０　　回転軸 １１　　複式基体保持部 １２　　基体固定部 １３　　回転機構部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　凹部を有する一対の基体保持部材を、
   互いに離間しかつ前記凹部が対向するように対向配置さ
   せ、前記凹部壁面に柱状基体の両端部を支承させた状態
   で前記一対の基体保持部材を回転させつつ、前記凹部壁
   面に支承された柱状基体をはさんで前記基体保持部材の
   回転軸の反対側から、前記柱状基体に成膜粒子を供給し
   て前記柱状基体に成膜を行なう薄膜形成方法【請求項２
   】　　基体保持部材の凹部の形状が輪帯状であることを
   特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法【請求項３】　
   　柱状基体がその壁面において支承される凹部を有し、
   且つ前記凹部が対向するように離間して回転可動に対向
   配置された一対の基体保持部材と、前記凹部壁面に支承
   される柱状基体をはさんで前記基体保持部材の回転軸の
   反対側に設けた成膜粒子供給源を具備した薄膜形成装置 【請求項４】　　基体保持部材の凹部の形状を円形とな
   し、前記凹部の中心に、対向する一対の基体保持部材を
   連結する軸を設けて、前記凹部と前記軸とで輪帯状の凹
   部を形成した請求項３記載の薄膜形成装置【請求項５】
   　　成膜粒子供給源よりイオンを含むを成膜粒子を供給
   すると共に、柱状基体にはバイアス電位を印加しつつ、
   前記柱状基体に成膜を行なう請求項１記載の薄膜形成方
   法 【請求項６】　　成膜粒子が到達する部分の少なくとも
   最表面の材質を、成膜する薄膜と付着性がわるい材料で
   構成した請求項３または４記載の薄膜形成装置【請求項
   ７】　　成膜薄膜がダイヤモンド状薄膜であり、少なく
   とも柱状基体の端部を支承する凹部壁面の材質が、金、
   銀、銅のうち少なくとも１つ以上を含む材料で構成され
   ている請求項３または４記載の薄膜形成装置