SE502094C2 - Metod för diamantbeläggning med mikrovågsplasma - Google Patents

Description

'vøllf ° ' “Ö 45 N) 502 2) Diamond and Diamond-Like Films and Coatings. NATO-ISI Series B: Physics, vol. 266, Plenum, New York, 1991 3) Proc. lst European Conf. on Diamond and Diamond-Like Carbon Coatings, DIAMOND FILMS 90, Sept 17-19, Crans-Montana, Schweiz 4) Journal of Materials Research, vol. 5, no 11, 1990 ) New Diamond, Japan Reviews in New Diamond, Japan New 1990 En av de viktigaste orsakerna till att denna nya teknik Diamond Forum, för diamantbeläggning ännu ej har tillämpats i större skala in- dustriellt för beläggning av exempelvis vändskär, borrar och pinnfräsar för skärande bearbetning är att den totala yta som kan beläggas under identiska betingelser är relativt liten, of- ta bara nagra cm i diameter. Detta är en effekt av att belägg- ning med rena diamantskikt kräver excitation av gasfasen till en temperatur i omradet 200 OC samtidigt som förhållandena för utfällning av diamant pà substratytan har visat_sig vara mest gynnsamma vid temperaturer omkring 1000 OC och därunder. Detta leder till en kraftig gradient i temperatur och kemisk samman- sättning i gasfasen som gör det svart att upprätthålla konstan- ta processbetingelser över en större chargeringsyta.

Speciellt gäller för de fall där den höga gastemperaturen vid diamantbeläggning àstadkommes med mikrovàgsplasma att den exciterade gasvolymen uppvisar en mer eller mindre sfärisk form. Plasman i form av toroider och andra mer komplicerade geometriska former kan visserligen ocksa framställas men dessa tenderar att vara mycket instabila och alltför svàra att styra under längre processtider och har därför ej haft nágon praktisk betydelse. Enligt känd teknik för diamantbeläggning med mikro- vágsplasma läggs de substrat, som ska beläggas, pa ett plant substratbord som kan vara utrustat med extra anordning för upp- värmning alternativt kylning av bordet. Eftersom en mikrovàgs- reaktor kan betraktas som en resonanskavítet för mikrovágorna har det legat nära till hands att använda ett plant substrat- bord för att ástadkomma en god matchning till kavitetens volym vilken som regel har en cylindrisk form. Kombinationen av ett sfäriskt plasma och ett plant substratbord ger dock en varia- tion i beläggningsbetingelser som funktion av substratens radi- -a 3 pgßoz 094 'm I|.|-l . ella avstånd från centrum av bordet p g a det varierande av- ståndet a, där a1 Detta gäller även i de fall där substratbordet är försett med extra anordning för uppvärmning trots att man med denna teknik kan uppnå att samtliga substrat ligger på samma temperatur över en upp mot 100 mm diameter stor substratbordsyta. Dessutom är det numera känt att även med denna enkla reaktorgeometri före- ligger betydande svårigheter att upprätthålla ett helt symmet- riskt plasma, speciellt vid höga mikrovågseffekter.

Det har nu överraskande visat sig att det även gär att er- hålla ett stabilt mikrovågsplasma med andra typer av geometris- ka former på substratbord. Speciellt gäller enligt uppfinningen att med ett skålformat substratbord där substraten placeras ut- efter skålens innerväggar utbildas ett plasma där avståndet mellan plasmats ytteryta och substratbordsytan kan genom lämp- ligt val av substratbordsgeometri och processparametrar hållas konstant över hela bordsytan. Detta innebär att det antal sub- strat som kan beläggas i en och samma process med identiska be- tingelser (beläggningshastighet, kristallinitet) kan ökas dras- tiskt genom den aktuella uppfinningen. Det har också överras- kande visat sig att man med denna typ av substratbordsutförande dessutom uppnår en stabiliserande effekt på plasmats form och utbredning och att man genom inställning av substratbordets po- sition i såväl horisontal- som vertikalled relativt mikrokavi- tetens väggar samt genom justering av vinkeln och formen på väggarna av det skålformiga substratbordet kan med stor preci- sion styra plasmats position och form för ytterligare kontroll av likformiga beläggningsbetingelser över hela substratbordet.

Därutöver har det visat sig att den förbättrade stabiliteten och styrningsmöjligheten av plasmat som uppnås med substrat- bordsutförande enligt uppfinningen även gör det möjligt att applicera avsevärt högre mikrovágseffekter (>l.5 kW) än vad som tidigare varit möjligt med känd teknik utan att instabiliteter i plasmat uppkommer. Eftersom högre effekt leder till såväl en ökning av plasmats omkrets varvid ytterdiametern på det skål- formiga substratbordet kan ökas ger detta upphov till en ytter- ligare avsevärd ökning av det totala antalet substrat som kan beläggas samtidigt som en höjd beläggningshastighet erhålls. 502 É194 4 __* Ytterligare möjligheter till styrning av plasmat och förhöjd beläggningshastighet uppnàs enligt uppfinningen genom att ut- rusta det skàlformiga substratbordet med hjälpantenner och/eller utformning av substratbordets överkant sá att direkt koppling plasma/substratbord uppnás. Med reaktorutformning en- ligt uppfinningen föreligger dessutom möjlighet till optimering av gasflödet genom chargen genom att utrusta substratbordet med kanaler som kan användas för sàväl gasinlopp för hela eller de- lar av gasblandningen som för utpumpning av gasen.

Fig. 1 visar schematiskt en typisk anordning för diamant- beläggning av diskreta komponenter, typ skärplattor, enligt ti- digare känd teknik. Fig. 2 visar schematiskt motsvarande anord- ning enligt föreliggande uppfinning med detaljritning som visar ett utförande lämpat för chargering av skärplattor som exempel pá hur montering av de komponenter som ska beläggas kan utfö- ras. Fig. 3 visar schematiskt ett utförande av uppfinningen där substratbordet förses med en anordning för horisontell och ver- tikal positionering relativt mikrovágskavitetens väggar. Fig. 4 visar ett utförande av substratbord enligt uppfinningen i vil- ken substratbordshöjd H och substratbordsdiameter D definieras.

Fig. 5 visar ett utförande av uppfinningen där substratbordet för att öka plasmatätheten nära substratytorna. Fig. 6 illustrerar ett ut- förses med ett antal metalltràdar (antenner) förande enligt uppfinningen där substratbordets form anpassas sà att plasmat kopplar direkt till bordet. Fig. 7 visar ett ut- förande enligt uppfinningen där substratbordet förses med kana- ler för optimering av gasflödet genom chargen. I figurerna an- ger "l" plasma, "2" substratbord och “3" komponenter.

Enligt uppfinningen föreligger nu en reaktor för CVD-be- läggning av ett större antal diskreta komponenter (typ skär- plattor) med diamantskikt medelst mikrovàgsplasma där skärplat- torna placeras ut jämnt fördelat över en konkavt välvd sub- stratbordsyta vars innerytas geometriska form kan vara sfärisk, konisk eller nagon annan skàlliknande form. Fig. 2 visar ett exempel av uppfinningen enligt ovan i ett relativt enkelt utfö- rande. Den konkava substratbordsytan kan vara utförd i ett enda stycke eller i form av flera separata segment. För inställning av optimala beläggningsbetingelser vid en given uppsättning !.;:\|.|~I . gsoz 094 processparametrar kan substratbordet utrustas med anordningar för translation i x- och y-led i horisontalplanet och/eller för vertikal höjdjustering enligt Fig. 3 och/eller för rotation. Om substratbordet utförs i form av diskreta segment kan även dessa förses med anordningar för translation i horisontalplanet samt i höjdled av hela substratbordet eller av varje enskilt seg- ment. Dessutom kan varje segment förses med en anordning för justering av vinkeln för det individuella substratbordssegmen- tets yta relativt horisontalplanet. Antalet segment kan vara mellan 2 och 16, vanligen mellan 2 och 8.

Den exakta formen av substratbordets inneryta varierar be- roende pà storlek och geometri hos de komponenter som ska be- läggas samt använda processbetingelser och önskad chargevolym.

Förhållandet mellan innerytans höjd H och diameter D pà sub- stratbordet, definierade enligt Fig. 4, kan användas som en en- kel parameter för karakterisering av substratbordet. Enligt uppfinningen bör H/D ligga mellan 0.1 och 2.0, företrädesvis mellan 0.2 och 0.5. För fixering av de komponenter som ska be- fack, hal etc bero- ende pá den geometriska formen pà komponenterna och beroende pà läggas förses chargeringsytorna med lister, vilka delar av komponentens ytor som är mest kritiska för dess funktion. Exempelvis gäller enligt uppfinningen vid beläggning av skärverktyg att bordsytan bör utformas sà att närmsta av- stånd mellan skäregg och bordsyta är min 1 mm, och normalt min mm. Ett sätt att med lister àstadkomma detta illustreras i Fig. 2. _ För en ytterligare förfinad kontroll av plasmats form kan det skàlformade substratbordet enligt uppfinningen förses med att antal tràdar eller stavar av metall (antenner), helst till- verkade av W, Ta, Re, grafit eller annat högtemperaturmaterial, vilket även kan inkludera keramiska material som aluminiumoxid och kiselkarbid, vilka monteras pà substratbordsytan sä att de- lar av dessa antenner sticker ut fràn bordsytan. Antennerna kan även vara krökta med en eller bade ändar fästa i substratbor- det. De kan ocksa sträcka sig tvärs över substratbordet. Anten- nernas längd kan normalt vara 10 mm men även längder fràn l mm upp till 500 mm kan förekomma. Det visar sig överraskande att dessa tràdar eller stavar páverkar mikrovàgsfältet i reaktorn lgqw] V \O J> o 502 och därmed kan användas som styrelement för en ytterligare för- finad styrning av plasmats utbredning och form genom variation av den geometriska formen av dessa styrelement samt det geome- triska mönster enligt vilket dessa styrelement utplaceras.

Styrenheten kan därmed användas för att förbättra jämnheten ge- nom chargen men det visar sig även att dessa styrelement även kan ge upphov till en förhöjd beläggningshastighet och förbätt- rad skiktkvalitet. Fig. 5 visar schematiskt ett exempel pá sub- stratbord utfört enligt denna variant av uppfinningen.

I ytterligare en variant av skálformad chargering enligt uppfinningen förlängs den övre kanten pà substratbordet och ges en annan välvning än resten av bordet. Ett exempel pá detta ut- förande visas i Fig. 6. Med detta förfarande visar det sig överraskande att mikrovágsplasmat kan fas att koppla direkt till bordet varvid plasmat utbreder sig över substratet i di- rekt kontakt med de komponenter som ska beläggas. Med denna ut- formning kan mycket höga beläggningshastigheter uppnàs (över l um/h) med enastående jämnhet i kristallinitet och skikttjocklek över hela chargen.

Det har även visat sig att ett skàlformigt substratbord enligt uppfinningen kan utnyttjas för att uppnà en mer gynnsam gasströmningsbild genom reaktorn. I en variant utrustas sub- stratbordet med ett antal kanaler genom vilka gasen antingen kan släppas in eller pumpas ut; Kanalerna är normalt 2-10 stycken utplacerade pá lämpliga positioner runt provbordet men kan också vara fler och placerade invid varje komponent. Med detta utförande erhálls en överraskande stor förbättring vad gäller jämnhet i skiktkvalitet över chargen och dessutom uppnås en avsevärt förhöjd beläggningshastighet. I en ytterligare va- riant utrustas reaktorn med separata gasinlopp för kolväte och vätgas, eller för olika blandningar av dessa tvà gaser, där kolvätet släpps in genom kanaler i substratbordet medan vätga- sen släpps in ovanifràn. Gasen pumpas ut runt sidorna pà sub- stratbordet eller genom ytterligare en uppsättning kanaler i substratbordet. Med detta utförande gynnas inte bara belägg- ningshastighet och jämnhet genom chargen utan dessutom visar mikroskopiska undersökningar att diamantfilmens kristallinitet förbättras och dess grafitinnehàll nedbringas till ett minimum. a k! my] . 7 3502 094 Fig. 7 visar schematiskt pà ett utförande av denna variant av uppfinningen.

Substratbordet kan lämpligen tillverkas i grafit, bor- nitrid eller kvarts eller annat lämpligt högtemperaturmaterial.

Chargeringsytorna kan även vara tillverkade i ett material som är lätt att bearbeta, exempelvis grafit, och försedda med en beläggning som uppvisar lämpliga kemiska egenskaper, exempelvis kvarts, bornitrid, kiselkarbid eller aluminiumoxid. Substrat- bordet kan även vara försett med anordning för separat uppvärm- ning, exempelvis genom induktiv eller resistiv teknik. Alterna- tivt kan reaktorn vara försedd med ett separat system för gas- uppvärmning, exempelvis konventionell ugnsuppvärmning eller uppvärmning av ingående gas. I det utförandet där gasblandning- en eller del av gasblandningen leds in genom kanaler i sub- stratbordet kan substratbordsuppvärmningen även utnyttjas för uppvärmning av inkommande gas. Vid beläggning vid mycket höga mikrovàgseffekter (>3 kw) kan det i stället vara aktuellt med att förse substratbordet med kylkanaler för att undvika över- hettning av substraten.

Reaktorn kan utformas enligt känd teknik för mikrovågs- plasma reaktorer, exempelvis som en rörreaktor eller som en re- aktor med kvartskupa. Reaktorn kan vara av typ "Variable-mode" men vanligen är en "fixed-mode" mikrovàgsapplikator att före- dra. Som reaktormaterial kan exempelvis rostfritt stàl använ- das, gärna kompletterat med ett foder av kvarts för de kompo- nenter som befinner sig i närheten av mikrovàgsplasmat. Reak- torn är normalt försedd med system för gashantering och vakuum- pumpar enligt konventionell teknik.

Enligt uppfinningen kan gasinlopp och gasutlopp anordnas enligt känd teknik för mikrovàgsplasmareaktor där gasen kommer frán ovan, passerar plasmat och sedan strömmar förbi substrat- bordet. För manga tillämpningar är det att föredra att sub- stratbordet förses med kanaler som tillàter gasen att pumpas ut genom substratbordet. I detta utförande är det även möjligt att vända gasriktningen i chargen, dvs lata inkommande gas flöda in genom substratbordet och pumpas ut pà ovansidan eller ut över sidorna pà substratbordet. Speciellt kan även mikrovágsreaktorn enligt uppfinningen förses med tva separata gasinlopp för vät- W Ü Icgnw 502 94 s <'_--_ gas och kolväte, ett som kommer in genom kanaler i substratbor- det och det andra som kommer in ovanifràn eller frán sidorna.

Det är uppenbart för den som är förfaren i diamantbeläggning att denna teknik även kan utnyttjas för andra gasblandningar för diamantbeläggning enligt känd teknik. Genom optimering av gasflödet med denna metod enligt uppfinningen kan mycket god skiktkvalitet erhållas över ett stort antal skär i en enda charge.

För kontroll och styrning av processen kan substratbordet förses med ett antal termoelement monterade i olika positioner pà bordet. Alternativt kan temperaturen pà ett antal valda po- sitioner pà substratbordet mätas med pyrometer genom inspek- tionsfönster under processen. Uppmätta temperaturvärden kan se- dan användas för positionering av substratbordet samt, i de fall där bordet utförts i form av individuella segment, vinkling och positionering av de individuella segmenten, för styrning av jämnast möjliga beläggningsbetingelser genom char- gen.

Med reaktor enligt uppfinningen kan olika diskreta kompo- nenter beläggas med diamant. Speciellt gäller att uppfinningen lämpar sig mycket väl för diamantbeläggning av komponenter tillverkade av snabbstäl, hàrdmetall, cermets, keramik. kubisk bornitrid, diamant och andra typiska verktygsmaterial och även att uppfinningen är speciellt väl lämpad för beläggning av spiralborrar, borrstift, kni- verktyg som vändskär, pinnfräsar, skalpeller, TAB verktyg etc.

Den vanligaste frekvensen för generering av mikrovàgsplas- ma är 2.45 GHz och alla exempel nedan gäller för en reaktor an- Var , passad för denna frekvens. Det är dock uppenbart för dem som är förfaren i denna typ av processteknik att använd frekvens kan utnyttjas för att erhalla en önskad storlek pà plasmat. Speci- ellt gäller att man med frekvensen 915 MHz kan uppnà en plasma- boll med ca tre gànger sà stor diameter som vid 2.45 GHz vilket gör det möjligt att med reaktorutförande enligt uppfinningen direkt öka den maximala chargevolymen med nästan en faktor 10.

Exempel l I en enkel variant av uppfinningen utrustas en konventio- âpz 094 lvï HIF* nell “fixed-mode" mikrovágsplasmareaktor där gasen är ínneslu- ten i en rostfri stàlreaktor försedd med en kvartskupa och för- sedd med ett 1.5 kW mikrovägsaggregat och ett 3.5 kW aggregat (10 - 100 kHz) för induktiv uppvärmning av substratbordet med ett koniskt skàlformat substratbord av grafit med en ytterdia- meter av 120 mm och med substratbordets inneryta vinklat 45 grader relativt horisontalplanet, fortsättningsvis kallat utfö- rande A. Innerytan är försedd med spar pa fyra olika nivaer av- passade för chargering av kvadratiska vändskär, exempelvis SPUN 120304. Dessutom kan skär placeras pà den plana ytan i centrum, diameter 40 mm. Totalt kan 59 skärplattor monteras pà substrat- bordet fördelade pà de 5 nivåerna enligt niva 1: 4 plattor nivà 2: 8 plattor nivà 3: _12 plattor nivá 4: 16 plattor nivä 5: 19 plattor där niva 1 är den lägsta och 5 är den högsta nivàn. Med konven- tionell teknik kan ett plant substratbord med 100 mm diameter användas vilket rymmer 24 plattor pa tre olika radiella avstand fràn substratbordets centrum.

Diamantbeläggningsförsök utförs med 1 % CH4 i H2 med totalt gasflöde 1.0 1/min och 1500 W mikrovàgseffekt med keramiska skärplattor av kiselnitrid som substrat. Substrat- bordstemperaturen justeras för att ge en mediantemperatur pà substratplattorna av 900 OC vilket med 20 h beläggningstid ger följande skikttjocklekar beroende pá plattornas position pà substratbordet: ' Känd teknik Enligt uppfinningen» radieavstànd 7 mm: 12 um nivà 1: 8 um -"- 22 mm: 8 um -"- 2: ll um -"- 40 mm: 4 um -"- 3 10 um -"- 4: 9 um -"- 5 3 um |d]' 502 n. 4 w f ko Med ett krav pà spridning i skikttjocklekar pà max 25 % betyder detta att känd teknik ger 12 belagda plattor medan med substratbord enligt uppfinningen erhálls 38 belagda plattor.

Vid teknologisk provning av plattor frán de olika nivàerna er- hålls följande resultat; ' Känd teknik Enligt uppfinningen radieavstànd 7 mm: 10.2 min nivá 1: 7.1 min -"- 22 mm: 3.3 min -"- 2: 12.6 min -"- 40 mm: 0.3 min -"- 3 11.3 min -"- 4: 9.8 min -"- 5 0.2 min Med ett krav pà en livslängd av min 5 min och en spridning i livslängd pá högst 25 % innebär detta att känd teknik ger 4 godkända belagda plattor medan med substratbord enligt uppfin- ningen~erhálls 34 godkända plattor.

Exempel 2 Med samma mikrovàgsreaktor som i exempel 1 och med samma jämförelse av substratbord enligt känd teknik och enligt upp- finningen ökas mikrovágseffekten till 3500 W genom montering av ett 5 kW mikrovágsaggregat. Substrattemperaturen (medianvärdet) är fortfarande 900 OC genom att uteffekten pà substratbordsupp- värmningen justeras. I detta fall uppmäts följande skikttjock- lekar: Känd teknik Enligt uppfinningen radieavstánd 7 mm: 5 um nivá 1: 12 um -"- 22 mm: 17 um -"- 2: 16 Mm -"- 40 mm: 7 um -"- 3. 18 pm -"- 4: 16 Mm -"- 5 15 pm Med ett krav pá spridning i skikttjocklekar pá max 25 % betyder detta att känd teknik ger 8 belagda plattor medan med substratbord enligt uppfinningen erhàlls 54 belagda plattor.

Med känd teknik fas dessutom stor variation i skikttjocklek ._ _ 11 ¿äÛ2 Û94 k:m|1. mellan olika plattor som ligger på samma avstånd från centrum.

Exempelvis varierar skikttjockleken för plattorna på radieav- ständ 22 mm frän 11 till 22 pm mätt på de eggar som legat vända mot centrum medan värdena varierar mellan 8 och 17 um för de eggar som legat vända utåt. Med chargering enligt uppfinningen är den totala variationen i skikttjocklek för samtliga plattor på nivåerna 2 till 5 endast 5 pm och ingen mätbar skillnad mel- lan eggar på samma platta erhålls.

Vid teknologisk provning av plattor fràn de olika nivåerna erhålls följande resultat (medelvärden): Känd teknik Enligt uppfinningen radieavständ 7 mm: 1.3 min nivå 1:_12.1 min -“- 22 mm: 14.4 min -“- 2: 18.1 min -“- 40 mm: 3.1 min -“- 3: 20.4 min -“- 4: 19.2 min -“- 5=_1e.9 min För plattorna belagda med känd teknik är spridningen i livslängd mellan olika eggar dessutom stor. För 22 mm radieav- stånd är medellivslängden för eggar som legat vända mot centrum 19.7 i 6.7 i medellivslängd. Med ett krav pà spridning i livslängd på högst 25 % innebär detta att känd teknik inte ger några godkända belagda plattor medan med substratbord enligt uppfinningen erhålls hela 54 godkända plattor. 4.7 min medan eggar vända utåt endast uppvisar 9.1 i Exempel 3 Ytterligare en omgàng beläggningsförsök utförs med samma parametrar som i exempel 2 men med mikrovàgseffekten höjd till 4600 W. För reaktorutförandet enligt känd teknik går det då ej längre att upprätthålla ett stabilt plasma utan plasmat flyttar sig till ena sidan av kvartskupans vägg där det på mindre än en minut bränner ett häl i kupan. Med reaktor enligt uppfinningen är plasmat lika stabilt som i tidigare exempel och den högre effekten ger en kraftigt förhöjd beläggningshastighet vilket med samma beläggningstid som exempel 2 ger följande skikttjock- lekar: G94 12 __ _______ 502 nivá 1: nivá 2: 21 pm nivá 3: 23 pm zzpm 17 pm 22 pm nivá 4: nivá 5 Med ett substratbord med samma geometri som ovan men med en ytterdiameter av 145 mm kan man öka chargevolymen till 86 plattor genom att 28 plattor ryms pà nivá 6. Detta bord kallas fortsättningsvis variant B av uppfinningen. I ytterligare ett försök med parametrar enligt ovan men med större grafitbord er- hölls följande skikttjocklekar: nivá 1: 15 pm nivà 2: 17 pm nivá 3: 18 pm niva 4: 18 pm nivà 5 18 pm nivá 6:_ 16 pm Exempel 4 Ytterligare ett substratbord i grafit tillverkas i samma geometri som variant B i exempel 3 men utrustas med 172 st ge~ nomgàende hal, 6 mm i diameter. Hálen placeras pá positioner motsvarande de punkter där de tva eggar pà varje enskild skär- platta som ligger mot stödlisten befinner sig under beläggning.

Dessa hal kommer att leda till att ingáende gas kommer att pum- pas ut genom dessa hal under processen. Detta bord kallas fort- sättningsvis variant C av uppfinningen.

Ett beläggningsförsök genomförs med detta bord men i öv- rigt med samma parametrar som i exempel 3 ovan. Följande skikttjocklekar uppmäts: nivá l: 20 pm nivá 2: 22 pm nivá 3: 22 pm nivà 4: 21 pm nivá 5: 21 pm nivá 6: 20 pm Jämförelse med exempel 3 visar att denna variant av upp- finningen leder till en ökning av beläggningshastigheten och även till en ytterligare minskning av spridning i skikttjocklek genom chargen.

Exempel 5 Ytterligare ett grafitbord med samma utförande som variant C tillverkas. Detta bord förbeläggs med ett 15 i 5 pm tjockt i. 13 ågz 094 h-lïhrk v skikt av SiC genom CVD (Chemical Vapour Deposition) vid 1100 OC enligt känd teknik. Substratbordet enligt denna variant av upp- finningen benämns fortsättningsvis variant D. Vid ett belägg- ningsförsök med detta bord, annars identiskt med exempel 4, er- hàlls följande skikttjocklekar: nivá 3: 19 pm 17 pm nivà 2: 19 pm ispm 18 pm pm nivà l: nivà 4: nivá 5: nivà 6: Med bord enligt variant D fas alltsa nagot lägre belägg- ningshastighet än med variant C. Undersökning av skikten i SEM antyder dock en förbättrad renhet hos diamanten eftersom skikt som tillverkas med bord enligt variant D uppvisar kraftigare uppladdning p.g.a. elektronstràlen.

Exempel 6 _ _ Keramiska kiselnitridplattor med geometri SPKN 1203 EDR har belagts med ett 12 il pm tjockt diamantskikt enligt följan- de processalternativ, där skiktets tjocklek har styrts genom val av lämplig processtid: 1) Beläggning enligt känd teknik med 1.5 kw mikrovàgsef- fekt och plan chargering enligt exempel 1 och med plattorna placerade pà 22 mm avstànd fràn centrum. 2) Beläggning enligt uppfinningen med 1.5 kW mikrovágsef- fekt och med bord enligt variant A med provplattor pa nivàerna 1-4 och skrotplattor pà nivà 5 samt med processparametrar en- ligt exempel 1. 3) Beläggning enigt känd teknik med 3.5 kW mikrovàgseffekt och plan chargering enligt exempel 2 och med plattorna place- rade pà 22 mm avstånd frán centrum. “ 4) Beläggning enligt uppfinningen med mikrovagseffekt 3.5 kW enligt variant A med provplattor pà niváerna 2-5 och skrot- plattor pà nivá 1 samt med processparametrar enligt exempel 2.

) Beläggning enligt uppfinningen med mikrovàgseffekt 4.6 kW och med bord enligt variant B med provplattor pà nivåerna 1- 6 (inga skrotplattor) samt med processparametrar enligt exempel 3. 6) Beläggning enligt uppfinningen med mikrovàgseffekt 4.6 502 nåd. I. kw och med bord enligt variant C med provplattor på nivåerna 1 - 6 (inga skrotplattor) samt med processparametrar enligt exem- pel 4. 7) Beläggning enligt uppfinningen med mikrovågseffekt 4.6 kW och med bord enligt variant D med provplattor på nivåerna 1 - 6 (inga skrotplattor) samt med processparametrar enligt exem- pel 5.

Tio skär utväljs slumpmässigt från varje körning (för be- läggning med känd teknik enligt 1) och 3) krävs två körningar för att erhålla tillräcklig mängd provskär) och provas i plan- fräsning av ett vattenpumphus tillverkat av Al-8%Si-3.5%Cu.

Skärdata är v: 2000 m/min s: 0.05 mm/tand a: ca 3 mm Frässkären anses som utslitna när alltför stor gradbild- ning uppstår. Det antal komponenter som kan tillverkas för res- pektive variant är: 1) 1.5 kw enligt känd teknik 3590 komponenter 2) 1.5 kW enligt uppfinning, variant A 14122 -"- 3) 3.5 kW enligt känd teknik 6212 komponenter 4) 3.5 kW enligt uppfinning, variant A 29459 -"- ) 4.6 kW enligt uppfinning, variant B 4l79í -"- 6) 4.6 kW enligt uppfinning, variant C 43811 -"- 7) 4.6 kW enligt uppfinning, variant C 58922 -"-

Claims (6)

lO 15 20 25 30 35 't xt: IM-l . ¿{__5o2 094 15 Patentkrav

1. Metod för diamantbeläggning av ett antal diskreta komponenter medelst en enligt känd teknik av mikrovågs- plasma exciterad gasblandning, varvid användes en reaktor med ett skålformigt substratbord, företrädesvis med konisk eller sfärisk form, samt med konkav inneryta för montering av de komponenter som skall beläggas på bordets inneryta, k ä n n e t e c k n a d av att bordets geometriska form och utförande utformas så att plasmat stabiliseras och plasmats utsträckning styrs så att det väl ansluter till ytorna på de aktuella komponenterna, varvidaförhållandet H/D mellan höjden H och diametern D hos det skålformiga substratbordets inneryta ligger mellan 0.1 och 1.0, företrädesvis 0.2 och 0.5, samt av att substratbordet är uppdelat i segment, som kan translateras i horisontalplanet och/eller vinklas relativt horisontalplanet och/eller IOCGIaS .

2. Metod for diamantbeläggning av ett antal diskreta komponenter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det skàlformiga bordet förses med ett system av kanaler for optimerad gasströmning över de enskilda komponenterna.

3. Metod för diamantbeläggning av ett antal diskreta komponenter enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att reaktorn utrustas med två eller flera separata gasinlopp där åtminstone ett av inloppen leds in i reaktorn genom kanaler i substratbordet.

4. Metod för diamantbeläggning av ett antal diskreta komponenter enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att ett system av metalliska eller keramiska trådar eller stavar monteras på det skälformiga bordet för ytterligare styrning av plasmats 502 10 15 ÉÃW; $> < .--- 16 utsträckning samt ev. kompletterande excitation av gas- blandningen.

5. Metod för diamantbeläggning av ett antal diskreta komponenter enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att det skálformiga bordets överkant utformas så att plasmat kopplar direkt till bordet och därmed ligger i direkt kontakt med hela bordsytan och de därpå monterade komponenterna. *

6. Metod för diamantbeläggning av ett antal diskreta komponenter enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att det skålformiga substrat- bordet utrustas med lister, fack och/eller hål avpassade för beläggning av vändskär, pinnfräsar, spiralborrar, borrstift eller andra verktyg och liknande komponenter.