Dlc覆膜的成膜方法
【技術領域】
[0001] (關聯申請的相互參照）
[0002] 本申請是基于2013年11月6日向日本申請的日本特愿號、2014年2月 27日向日本申請的日本特愿號、2014年9月9日向日本國申請的日本特愿號而主張優先權，將其內容援引于此。
[0003] 本發明，設及基板處理系統。
【背景技術】
[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 中間的結構，硬度高、耐磨耗性、固體潤滑性、熱傳導性、化學穩定性優異，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雜形狀的物質的觀點出發，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為 雙極DC脈沖電壓、供給至腔室內的氣體設為含甲苯氣體，進而將腔室內的氣體的總壓設為 4化W上且WaW下來實施的等離子體CV的去。根據該專利文獻1的技術，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] 現有技術文獻 [000引專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開號公報

【發明內容】

[0010] 發明要解決的問題
[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(根據消防法 為危險物第4類第1石油類），存在排氣時環境負擔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，優選將腔室內的氣體壓力設為低壓，上述 專利文獻1中將腔室內的氣體總壓設為4PaW上且7PaW下，成膜速度雖快，但有不能制造硬 度、密合性優異的化C覆膜之虞。
[0013] 鑒于上述情況，本發明的目的在于提供:能夠無需恒溫裝置之類的大型設備、腔室 內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，根據本發明提供化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為偏置電 壓，作為供給至腔室內的成膜氣體，使用乙烘氣體或甲燒氣體，并且對于腔室內的氣體的總 壓，使用甲燒氣體的情況下設為〇.5PaW上且3PaW下、使用乙烘氣體的情況下設為0.3PaW 上且3Pa W下，前述偏置電壓設為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為化HzW上且IOOkHzW下。
[0018] 可W在腔室內通過PVD法在基材上形成中間層，接著在相同腔室內通過等離子體 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、使該中間層內組成連續地變化。
[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 側為富金屬、DLC覆膜側為富碳的方式構成。
[0021] 發明的效果
[0022] 根據本發明，提供能夠無需恒溫裝置之類的大型設備、腔室內的氣體壓力為低壓 時成膜速度也不下降地制造硬度及密合性優異的化C覆膜的成膜方法。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發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)溫度的關系的圖表。
[0030] 圖8為示出拉曼分析的結果的曲線圖。
[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)的相關關系的圖表。
[0035] 圖13為示出實施例19~21的壓力（成膜壓力）與HIT(壓痕硬度）的相關關系的圖 表。
[003引附圖標記說明 [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，對于實質上具有相同的功能構成的構成要素，通過附W相同的符號而省略重復說明。
[0046] 圖1為本發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設置將內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構成。 另外，在腔室10的上部設置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內部供給各氣體。另外，在各供給路設置能夠開關的 閥（20b、2 化、22b)。
[004引另外，在腔室10內部設置支承部件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脈沖電壓設為偏置電壓、使腔室內的氣體等離子體化，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內導 入作為基材3的例如SCM415、SUS310、SKD11等鐵系材料，并支承于規定位置。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，W使 腔室10的內部例如變為2.6 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氣體導入腔室10內，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5次所述3)、4)的工序。
[0056] 6)將Ar氣體導入腔室10內、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