[發明專利]孿生負載中頻交流PECVD沉積DLC涂層的方法

在審

• 申請號: 202010645618.9
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN111593321A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 黃志宏
• 申請（專利權）人: 溫州職業技術學院
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/503
• 代理公司: 武漢華強專利代理事務所(普通合伙) 42237
• 代理人: 溫珊姍

本發明公開了一種孿生負載中頻交流PECVD沉積DLC涂層的方法，包括真空腔內布置第一組工件和第二組工件，第一組工件中所有工件電連接，第二組工件中所有工件電連接；所述第一組工件和所述第二組工件的相對位置關系應滿足條件：通過對第一組工件進行旋轉或平移，可使第一組工件和第二組工件有規律地重合；以中頻交流電源為等離子體激發源，所述中頻交流電源的兩極分別連接第一組工件和第二組工件；對真空腔抽真空并通入源氣體，開啟中頻交流電源，采用PECVD在工件上沉積DLC涂層。本發明可避免DLC涂層沉積過程中的放電終止和陽極消失，從而可進一步消除由放電終止和陽極消失導致的工藝波動和產品品質不良。

技術領域

本發明屬于真空鍍膜技術領域，尤其涉及孿生負載中頻交流PECVD沉積DLC涂層的方法。

背景技術

當前，等離子沉積技術已經在金屬表面改性工藝中被廣泛地應用，主要包括以固體靶材作為源物質的物理氣相沉積法(PVD，Physical Vapour Deposition)和以氣體前驅作為源物質的等離子輔助化學氣相沉積法(PECVD，Plasma enhanced Chemical VapourDepostion)。

PECVD是沉積DLC(類金剛石，Diamond Like Carbon)涂層的主要方法之一，傳統的PECVD沉積DLC工藝以真空腔體為陽極，以工件為陰極，點燃輝光放電等離子體裂解碳氫氣體，工件上的負偏壓吸引等離子體中帶正電的碳氫離子團，在工件上沉積形成DLC涂層，同時反應的附產物(一些碳氫的碎片)會沉積在腔體的內壁。工件上的DLC涂層以及腔體內壁的附產物都是絕緣的，這些絕緣的物質傾向阻隔等離子體的放電通道。

當采用直流作為等離子體激發源時，在陰極，暴露于等離子體DLC涂層表面電荷積累到一定程度，會發生電容擊穿形成“電弧放電”；在陽極，絕緣層的促步堆積導致放電系統的阻抗隨時間不斷增大，最終導致“陽極消失”。為了克服普通直流PECVD技術電弧放電和陽極消失的不利影響，工業上發展了直流脈沖技術，利用脈沖的間隙釋放電荷。原則上，射頻能夠穿透絕緣層，然而存在射頻泄漏帶來人身傷害的風險。同時，不同生產批次之間負載(即工件)的阻抗是不同的，射頻放電需要復雜的阻抗匹配網絡。圖1所示為傳統的射頻PECVD沉積DLC涂層的原理示意圖，沉積過程中，以真空腔體1為陽極，以工件為陰極，工件置于工件架2上，采用射頻電源3作為等離子體激發源。

發明內容

為了解決PECVD沉積DLC工藝中存在的電弧放電和陽極消失現象，本發明提供了一種孿生負載中頻交流PECVD沉積DLC涂層的方法。

本發明通過在真空腔內對稱地布置兩組電極，電極上安裝工件，形成對稱的孿生負載；所述對稱的孿生負載指通過旋轉或平移操作可使兩組負載有規律地重合，這兩組負責即對稱的孿生負載。

本發明孿生負載中頻交流PECVD沉積DLC涂層的方法，包括：

真空腔內布置第一組工件和第二組工件，第一組工件中所有工件電連接，第二組工件中所有工件電連接；所述第一組工件和所述第二組工件中的工件數量均為n，且所述第一組工件和所述第二組工件的相對位置關系應滿足條件：通過對第一組工件進行旋轉或平移，可使第一組工件和第二組工件有規律地重合；

以中頻交流電源為等離子體激發源，所述中頻交流電源的兩極分別連接第一組工件和第二組工件；

對真空腔抽真空并通入源氣體，開啟中頻交流電源，采用PECVD在工件上沉積DLC涂層；

通過對第一組工件進行旋轉，可使第一組工件和第二組工件有規律地重合，具體為：

將2n個工件等間距地布置成以真空腔中心軸為中心的圓形，選定任一工件為起點，按同一方向對2n個工件順次編號，奇數編號的工件電相連作為第一組工件，偶數編號的工件電相連作為第二組工件；

通過對第一組工件進行平移，可使第一組工件和第二組工件有規律地重合，具體為：