[發(fā)明專利]連續(xù)式等離子體化學(xué)氣相沉積裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380068470.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104903491A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 玉垣浩;芳賀潤(rùn)二
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社神戶制鋼所
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/458
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/458;C23C16/44;C23C16/503
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳國(guó)慧;李婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在基材上形成化學(xué)氣相沉積皮膜的等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，特別涉及在維持穩(wěn)定的成膜條件的同時(shí)生產(chǎn)效率高的連續(xù)式等離子體化學(xué)氣相沉積裝置。

背景技術(shù)

對(duì)于活塞環(huán)那樣的汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)零件等，要求良好的耐磨損性、耐熱性、防燒結(jié)性等。因此，對(duì)于這些機(jī)械零件，使用等離子體化學(xué)氣相沉積方法實(shí)施DLC（Diamond-Like-Carbon）那樣的耐磨損性涂覆。

另外，在對(duì)上述基材實(shí)施等離子體化學(xué)氣相沉積方法時(shí)，考慮生產(chǎn)率而希望在真空腔室內(nèi)收納大量基材而一次進(jìn)行處理。在這樣將大量基材一次處理的情況下，必須使在各個(gè)基材上形成的皮膜的厚度及膜質(zhì)在基材彼此間均勻。因此，在以往的等離子體化學(xué)氣相沉積裝置中，將多個(gè)基材排列到同一工作臺(tái)之上，通過(guò)該工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)，一邊進(jìn)行自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行成膜處理。

或者，在其他的生產(chǎn)率提高的觀點(diǎn)看，采用所謂的連續(xù)型的裝置或帶有加載互鎖真空室的裝置。這些裝置包括成膜室、和與其分開(kāi)設(shè)置的專門(mén)進(jìn)行真空排氣等的室，在這些室彼此之間輸送基材。由此，保持將成膜室始終維持為真空狀態(tài)的狀態(tài)，實(shí)施許多成膜循環(huán)。

在日本特開(kāi)平5-295551號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)1）中，公開(kāi)了一種通過(guò)等離子體化學(xué)氣相沉積方法在被處理物（基材、基板）的表面上形成覆膜的連續(xù)型的等離子體化學(xué)氣相沉積裝置的改良技術(shù)。在該專利文獻(xiàn)1的圖2中，作為現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了連續(xù)型等離子體化學(xué)氣相沉積裝置的典型的例子。根據(jù)該圖2及其說(shuō)明，該連續(xù)型等離子體化學(xué)氣相沉積裝置包括相互分隔的多個(gè)獨(dú)立室（隔室），在各室中分別獨(dú)立地實(shí)施真空排氣/基材的加熱、成膜處理、大氣開(kāi)放的成膜工序中的各步驟。將基材在該裝置的內(nèi)部依次輸送，由此執(zhí)行皮膜形成的工藝。

根據(jù)該連續(xù)型等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，由于將工藝的各階段在相互獨(dú)立的工作室中進(jìn)行，所以能夠期待高生產(chǎn)率，并且不需要每當(dāng)基材插入就將成膜室大氣開(kāi)放，沒(méi)有向成膜室內(nèi)的氣體吸附，能夠期待能夠穩(wěn)定地形成高品質(zhì)的皮膜。另外，專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了這樣的技術(shù)：在這樣的連續(xù)型等離子體化學(xué)氣相沉積裝置中設(shè)置在大氣壓下將基材預(yù)加熱的大氣加熱爐，使得在加載室中到使基材成為預(yù)定溫度的升溫時(shí)間縮短。

可是，在通過(guò)等離子體化學(xué)氣相沉積方法進(jìn)行皮膜形成的裝置的情況下，皮膜不僅在成膜對(duì)象的基材上成膜，而且也堆積在成膜室的壁或與基材對(duì)置的電極等上。特別是，在作為用來(lái)產(chǎn)生等離子體的電流的通道的場(chǎng)所中容易形成皮膜。當(dāng)成膜處理完成時(shí)，將成膜對(duì)象的基材及支承基材的夾具拆下，更換為接著進(jìn)行處理的對(duì)象物，但成膜室的壁及與基材對(duì)置的電極等持續(xù)多次的處理之間使用，所以隨著反復(fù)成膜循環(huán)，使得厚皮膜堆積。

例如，在專利文獻(xiàn)1所記載的成膜裝置中，在該專利文獻(xiàn)1的圖2中帶有附圖標(biāo)記30的高頻電極與搭載在帶有附圖標(biāo)記1的基材車(chē)上的基材對(duì)置的狀態(tài)下，對(duì)上述高頻電極施加高頻功率而產(chǎn)生等離子體，由此，在基材上形成皮膜的同時(shí)，在高頻電極上也堆積與基材上的皮膜大致相同量的皮膜。基材車(chē)和基材每當(dāng)成膜的循環(huán)完成就更換為新的，而高頻電極因始終使用而使皮膜持續(xù)地堆積。這樣堆積而變厚的皮膜容易剝離而飛散，這可能成為皮膜缺陷的原因。這樣的內(nèi)部的堆積物需要通過(guò)定期的清掃而除去。

進(jìn)而，在通過(guò)等離子體化學(xué)氣相沉積方法形成的皮膜是DLC那樣的絕緣性的皮膜的情況下，還產(chǎn)生別的問(wèn)題。即，如果成膜發(fā)展而膜厚增大，則絕緣性的皮膜產(chǎn)生供給功率時(shí)的電阻成分。因此產(chǎn)生以下問(wèn)題，即使設(shè)定相同的功率條件，等離子體產(chǎn)生的狀態(tài)也變動(dòng)，皮膜的特性也變化。

此外，作為等離子體化學(xué)氣相沉積裝置的另一方式，還有高頻電極的部分為單純的腔室的壁并對(duì)基材及基材車(chē)側(cè)施加功率的方式。但是，在該方式中，在與基材對(duì)置的腔室壁上也與基材同樣堆積皮膜。結(jié)果，產(chǎn)生厚厚地附著的堆積物飛散的問(wèn)題。此外，在形成的皮膜具有絕緣性的情況下，即使該皮膜處于腔室側(cè)，由于存在于功率流過(guò)的部分，所以腔室內(nèi)壁的電阻也增大。因而，將內(nèi)壁作為一個(gè)電極發(fā)生的等離子體的生成變得不穩(wěn)定，產(chǎn)生作業(yè)條件從最佳的條件偏離的可能性。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平5-295551號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，是連續(xù)式等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，化學(xué)氣相沉積皮膜不易堆積在基材以外的部分上，能夠持續(xù)長(zhǎng)期不進(jìn)行清掃而穩(wěn)定作業(yè)，并且生產(chǎn)效率高。