Dlc覆膜的成膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] (關(guān)聯(lián)申請的相互參照）
[0002] 本申請是基于2013年11月6日向日本申請的日本特愿2013-230539號、2014年2月 27日向日本申請的日本特愿2014-037364號、2014年9月9日向日本國申請的日本特愿2014-183701號而主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引于此。
[0003] 本發(fā)明，設(shè)及基板處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 化C(Diamond Like Carbon:類金剛石碳)覆膜具有混合了金剛石與石墨運兩者的 中間的結(jié)構(gòu)，硬度高、耐磨耗性、固體潤滑性、熱傳導(dǎo)性、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，因此被廣泛地用 于例如滑動部件、模型、切削工具類、耐磨耗性機械部件、研磨劑、磁?光學(xué)部件等各種部件 的保護膜。
[0005] 作為DLC覆膜的成膜方法，已知主要為PVD(F*hysical Vapor Deposition、物理蒸 鍛)法和CVD(化emical Vapor Deposition、化學(xué)蒸鍛)法兩種。比較運些PVD法與CVD法時， 比起PV的去CV的去的成膜速度更快，從能有效地成膜為復(fù)雜形狀的物質(zhì)的觀點出發(fā)，使用CVD 法成為主流。
[0006] 例如，專利文獻1公開了化C覆膜的制造方法，其是利用將施加于基材的電壓設(shè)為 雙極DC脈沖電壓、供給至腔室內(nèi)的氣體設(shè)為含甲苯氣體，進而將腔室內(nèi)的氣體的總壓設(shè)為 4化W上且WaW下來實施的等離子體CV的去。根據(jù)該專利文獻1的技術(shù)，能夠用PV的去形成中 間層、通過等離子體CVD法形成化C覆膜。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [000引專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開2010-174310號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的問題
[0011] 但是，上述專利文獻1所述的化C覆膜的制造方法中，為了使含甲苯氣體氣化必需 恒溫裝置，裝置的大型化存在疑問。另外，甲苯被指定為具有易燃性的危險物(根據(jù)消防法 為危險物第4類第1石油類），存在排氣時環(huán)境負擔(dān)變得過大之類的問題。
[0012] 另外，為了提高化C覆膜的硬度、密合性，優(yōu)選將腔室內(nèi)的氣體壓力設(shè)為低壓，上述 專利文獻1中將腔室內(nèi)的氣體總壓設(shè)為4PaW上且7PaW下，成膜速度雖快，但有不能制造硬 度、密合性優(yōu)異的化C覆膜之虞。
[0013] 鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供:能夠無需恒溫裝置之類的大型設(shè)備、腔室 內(nèi)的氣體壓力為低壓時成膜速度也不下降地制造硬度及密合性優(yōu)異的化C覆膜的成膜方 法。
[0014] 用于解決問題的方案
[0015] 為了達成前述目的，根據(jù)本發(fā)明提供化C覆膜的成膜方法，其為通過等離子體CVD 法在基材上形成化C覆膜的成膜方法，將使用直流脈沖電源施加于基材的電壓設(shè)為偏置電 壓，作為供給至腔室內(nèi)的成膜氣體，使用乙烘氣體或甲燒氣體，并且對于腔室內(nèi)的氣體的總 壓，使用甲燒氣體的情況下設(shè)為〇.5PaW上且3PaW下、使用乙烘氣體的情況下設(shè)為0.3PaW 上且3Pa W下，前述偏置電壓設(shè)為0.9kV W上且2.2kV W下。
[0016] 可W向作為成膜氣體的前述乙烘氣體或甲燒氣體混合Ar氣體。
[0017] 前述脈沖電源的頻率可從設(shè)為化HzW上且IOOkHzW下。
[0018] 可W在腔室內(nèi)通過PVD法在基材上形成中間層，接著在相同腔室內(nèi)通過等離子體 CV的去形成DLC覆膜。
[0019] 可W在前述中間層的形成中，作為成膜氣體使用Ar氣體及甲燒氣體，變化瓣射功 率及成膜氣體中的Ar氣體與甲燒氣體之比、使該中間層內(nèi)組成連續(xù)地變化。
[0020] 可W在前述中間層的形成中，Ar氣體與甲燒氣體之比W該中間層的組成成為基材 側(cè)為富金屬、DLC覆膜側(cè)為富碳的方式構(gòu)成。
[0021] 發(fā)明的效果
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，提供能夠無需恒溫裝置之類的大型設(shè)備、腔室內(nèi)的氣體壓力為低壓 時成膜速度也不下降地制造硬度及密合性優(yōu)異的化C覆膜的成膜方法。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的實施方式的成膜裝置1的簡要說明圖。
[0024] 圖2為示出實施例1~3的氣體壓力與HIT(壓痕硬度)的關(guān)系的圖表。
[0025] 圖3為示出實施例1~3的氣體壓力與成膜速度的關(guān)系的圖表。
[0026] 圖4為示出實施例1~3的氣體壓力與基材(工作)溫度的關(guān)系的圖表。
[0027] 圖5為示出實施例4~8的氣體壓力與HIT(壓痕硬度)的關(guān)系的圖表。
[0028] 圖6為示出實施例4~8的氣體壓力與成膜速度的關(guān)系的圖表。
[0029] 圖7為示出實施例4~8的氣體壓力與基材(工作)溫度的關(guān)系的圖表。
[0030] 圖8為示出拉曼分析的結(jié)果的曲線圖。
[0031] 圖9為示出實施例9~11的氣體壓力與HIT(壓痕硬度)的關(guān)系的圖表。
[0032] 圖10為示出實施例9~11的氣體壓力與成膜速度的關(guān)系的圖表。
[0033] 圖11為示出實施例9~11的氣體壓力與基材(工作)溫度的關(guān)系的圖表。
[0034] 圖12為示出實施例14~18的脈沖頻率與HIT(壓痕硬度)的相關(guān)關(guān)系的圖表。
[0035] 圖13為示出實施例19~21的壓力（成膜壓力）與HIT(壓痕硬度）的相關(guān)關(guān)系的圖 表。
[003引附圖標(biāo)記說明 [0037] 1...成膜裝置 [003引 3…基材
[0039] 10...腔室
[0040] 15…排氣裝置 [0041 ] 20…Ar氣體供給部
[0042] 21…甲燒氣體供給部
[0043] 22…乙烘氣體供給部
[0044] 28...電源
【具體實施方式】
[0045] W下，針對本發(fā)明的實施方式參照附圖進行說明。需要說明的是，本說明書和附圖 中，對于實質(zhì)上具有相同的功能構(gòu)成的構(gòu)成要素，通過附W相同的符號而省略重復(fù)說明。
[0046] 圖1為本發(fā)明的實施方式的成膜裝置1的簡要說明圖。需要說明的是，本發(fā)明中使 用的成膜裝置1為W往已知的一般的成膜裝置，因此針對裝置各部的詳細的構(gòu)成等的說明， 在本說明書有時省略。需要說明的是，成膜裝置1為能將PV的去和等離子體CV的去運兩者的處 理在同一腔室內(nèi)進行的裝置。
[0047] 如圖1所示，成膜裝置1具備處理基材3的處理腔室（W下，僅稱為腔室）10,在腔室 10設(shè)置將內(nèi)部進行排氣的排氣裝置15。需要說明的是，排氣裝置15由閥16和真空累17構(gòu)成。 另外，在腔室10的上部設(shè)置Ar氣體供給部20、甲燒氣體供給部21、乙烘氣體供給部22,能分 別從各供給路(20a、21a、22a)向腔室10內(nèi)部供給各氣體。另外，在各供給路設(shè)置能夠開關(guān)的 閥（20b、2 化、22b)。
[004引另外，在腔室10內(nèi)部設(shè)置支承部件26，處理對象的基材3被支承部件26支承。在腔 室10外部設(shè)置用于介由支承部件26對基材3施加電壓的電源28。該電源28為直流脈沖電源， 接通該電源28向基材3施加單極DC脈沖電壓設(shè)為偏置電壓、使腔室內(nèi)的氣體等離子體化，由 此進行等離子體CVD處理。
[0049] 接著，針對圖1所示的成膜裝置1中進行的成膜處理進行說明。首先，向腔室10內(nèi)導(dǎo) 入作為基材3的例如SCM415、SUS310、SKD11等鐵系材料，并支承于規(guī)定位置。后述的實施例1 ~13及比較例1~5中，使用直徑22.5mm、高度7mm的SCM415。隨后，使排氣裝置15運轉(zhuǎn)，W使 腔室10的內(nèi)部例如變?yōu)?.6 X 1(T3化W下的方式進行排氣，加熱基材3后使用Ar離子進行基 材3的清潔。
[0050] 基材3的清潔例如通過W下的1)~8)所示的工序進行。
[0051 ] 1)腔室10內(nèi)的壓力達到2.6 X 10-3化后，利用加熱器(未圖示）將基材3加熱至200 r。
[0052] 2)切斷加熱器，等待約5分鐘左右。
[0053] 3)將Ar氣體導(dǎo)入腔室10內(nèi)，對基材施加偏置電壓300V，在氣體壓力1.3化下進行約 1分鐘基材3的清潔。
[0054] 4)施加約1分鐘左右偏置電壓后停止，W使基材3的溫度不過度地升高。
[0化5] 5)重復(fù)5次所述3)、4)的工序。
[0056] 6)將Ar氣體導(dǎo)入腔室10內(nèi)、對基材施加偏置電壓400V、W氣體壓力1.3Pa進行1分 鐘基材3的清潔。
[0057] 7)施加約1分鐘左右偏置電壓后停止，W使基材3的溫度不過度地升高。
[0化引 8)重復(fù)10次上述6)、7)的工序。
[0059]接著，作為用于確保基材3與化C覆膜的密合性的基底層，進行形成于基材3與