UA59401C2 - Спосіб покриття кромок алмазоподібним вуглецем - Google Patents

Abstract

Спосіб утворення плівки алмазоподібного вуглецю на підкладці (22), який включає етапи впливу на підкладку середовища газоподібного вуглеводню і генерування плазми в середовищі з щільністю електронів, що перевищує приблизно 551010 на см3 і товщиною оболонки, меншою від приблизно 1,7 мм за умов високої щільності потоку іонів і бомбардування іонами керованої низької енергії. Крім того, виріб, що містить підкладку, яка має поверхню і плівку алмазоподібного вуглецю на поверхні, в якому плівка має твердість, що перевищує приблизно 20 ГПа і не має помітних зерен діаметром 3т10-8 м і більше при спостереженні з 50000-кратним збільшенням за допомогою скануючого електронного мікроскопа із холодною емісією.

Description

Опис винаходу

Даний винахід належить до галузі хімічного осадження з парової фази і, зокрема, стосується 2 плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази високоякісних плівок алмазоподібного вуглецю на частково обмежені поверхні або поверхні з високим ступенем кутастості.

Тверді, тонкі плівки гідрогенізованого, аморфного вуглецю(а-С:Н), які також називаються плівками алмазоподібного вуглецю(АПВ), можна створювати на металевих поверхнях шляхом плазмостимульованого хімічного осадження з парової фазиїПСХОП). У відомих процесах ПСХОП, використовуваних для створення 70 таких плівок, створюється низька щільність іонів(-10 Ум), У відомих процесах плазма генерується при більшій товщині оболонки(4 х 1073-1,0 х 10"м) яка не повторює малі нерівні поверхні підкладки(-10 м). Тому іони, що прискорюються у відомих процесах у напрямку, поперечному до оболонки, одержують прискорення, спрямоване під прямим кутом до макроскопічної поверхні підкладки. У таких умовах кутасті поверхні підкладки, наприклад, ,/5 кромки бритвених лез(які зазвичай збирають у стопку, і при цьому проміжки між краями лез становлять 100Мм) піддаються взаємодії похилих потоків реактивних іонів. Ці умови, як вважають, зумовлюють самозатінення деяких осаджуючих речовин, приводячи до появи стовпчастих утворень у плівках а-С:Н. Вважається також, що низька щільність плазми зумовлює відносно низьке іонно-атомарне відношення на поверхні підкладки.

Осадження в умовах низької поверхневої рухливості адатомів, наприклад, при низьких температурах підкладки(Т/Тллав х 0.1) і низькій щільності потоку іонів також, як передбачають, приводить до збільшення стовпчастих утворень у плівках а-С:Н, що осаджуються на поверхнях із високим ступенем кутастості. Такі стовпчасті утворення приводять до наявності в плівках пустот і меж зерен, через що механічна міцність плівки знижується. Стовпчасті утворення спостерігаються при ПСХОП плівок а-С:Н, здійснюваному в плазмових реакторах низької щільності з ВЧ ємнісним зв'язком, на підкладках із високим ступенем кутастості, наприклад, сч ре бритвених лезах.

Ще одним недоліком відомих підходів є низька швидкість осадження. При низькій щільності електронів, що о має місце у відомих підходах, не відбувається ефективної дисоціації подаваного газоподібного вуглеводню. Тому число молекулярних фрагментів - попередників у плазмі низької щільності невелике. Наприклад, для ПСХОП а-С:ІН при ємнісному зв'язку плазми швидкість осадження зазвичай становить порядку 3.3 х 10 719 м/с. Низькі «- зо Швидкості осадження негативно впливають на продуктивність обробки та знижують рентабельність процесу.

Даний винахід являє собою вдосконалення у хімічному осадженні з парової фази плівок а-С:Н на поверхню о підкладки, наприклад, на поверхню металевої підкладки. У широкому смислі, винахід включає хімічне осадження «Е з парової фази плівок а-С:Н в умовах, що забезпечують конформну оболонку, високу щільність потоку іонів і бомбардування іонами керованої низької енергії. Винахід включає вплив на підкладку середовища газоподібного ме)

Зз5 Вуглеводню і генерування плазми в середовищі з щільністю електронів, що перевищує приблизно 5 х 1019 на см? ою і з товщиною оболонки, меншою від приблизно 2мм, в умовах високої щільності потоку іонів і бомбардування іонами керованої низької енергії.

Умови, що відповідають винаходу, які забезпечують конформну оболонку, високу щільність потоку іонів і « бомбардування іонами керованої низької енергії, включають щільність іонного струму(д;), що перевищує приблизно 20А/м2 і напругу зміщення(-) зміщ) У діапазоні від близько 100 до близько 1000 вольт. Такі умови - с дозволяють формувати тверді, щільні плівки алмазоподібного вуглецю(а-С:Н) на голкових вістрях, кромках ц бритвених лез, різальних кромках і краях та інших загострених, кутастих або гострих поверхнях, частково "» обмежених або з високим ступенем кутастості, подібних до тих, що використовуються в пишучих інструментах(пера, місцях посадки кульки в пишучому стержні, тощо) при відсутності в плівках стовпчастих утворень, характерних для інших відомих процесів. 1 Зокрема, відповідно до одного аспекту винаходу для дисоціації подаваного газоподібного вуглеводню, с наприклад САН.іо, використовується реактор плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази з індуктивним зв'язком, в якому керування потужністю плазми здійснюється незалежно від зміщення на підкладці.

Її Підкладку або заготовки, наприклад, бритвені леза, упаковані в стопку, встановлюють у вакуумній плазмовій о 50 камері реактора на тримачі.

Тримач підключається до високочастотного(ВЧ) джерела живлення(наприклад, 13.56МГЦ) через коло - й узгодження імпеданса. Плазма генерується в умовах максимізованого потоку іонів(тобто подачі високої потужності ВЧ на плазму з індуктивним зв'язком) і помірного зміщення на підкладці(наприклад, /; » -ЗОА/м?. і -2008 « -Озміщ 7З-БООВ, відповідно до більш прийнятного варіанта реалізації). Джерело живлення тримача 22 регулює енергію іонів, що витягаються з плазми і направляються на підкладку, та плазмовий розряд створюється

Ф! незалежно від зміщення підкладки. Таким чином, при енергії іонного бомбардування від помірної до низької досягається висока щільність потоку іонів. Можна також використовувати й інші процеси, здатні породжувати о плазму високої щільності Вони включають НВЧ-розряд, електронного циклотронного резонансу й інші удосконалені ВЧ процеси генерування плазми, наприклад, за допомогою джерела спіральної хвилі і спірального 60 резонатора.

Відповідно до іншого аспекту винаходу, між підкладкою та плівкою алмазоподібного вуглецю можна використовувати проміжний шар. Цей проміжний шар можна вибрати з сукупності, яка складається з кремнію, карбіду кремнію, ванадію, танталу, нікелю, ніобію, молібдену і сплавів цих матеріалів. Досвід показав, що в якості матеріалу для такого проміжного шару особливо придатний кремній. бо Висока ефективність плазми з індуктивним зв'язком може породжувати потік іонів, який може бути приблизно в десять разів більший, ніж у загальноприйнятій плазмі з ВЧ ємнісним зв'язком. Названі вище умови зумовлюють такі переваги, як зменшення ширини оболонки, збільшення іонно-атомарного відношення і дуже висока швидкість осадження. Зменшення ширини оболонки забезпечує конформне покриття більш дрібних структур і варіацій на поверхні підкладки. При наявності конформної оболонки іони змушені вдаряти по поверхні перпендикулярно або під малими кутами, що зумовлює щільність плівки. Збільшення іонно-атомарного відношення приводить до зростання поверхневої рухливості адатомів і осадження плівок більш високої щільності. Підвищення швидкості осадження, зумовлене більш повною дисоціацією плазми, приводить до збільшення продуктивності і підвищення економічності.

Ці переваги дають можливість створювати плівки алмазоподібного вугледю, що мають щільну плівкову 7/0 Структуру(тобто зі значно зменшеними або відсутніми стовпчастими зернами або пустотами, які знижують механічну міцність(наприклад, при спостереженні з 50000-кратним збільшенням за допомогою електронного скануючого мікроскопа з холодною емісією відсутні помітні зерна діаметром З х 10м або більше) і високу твердість(твердість плівки перевищує приблизно 20ГПа), при високій швидкості осадження, що приводить до зниження вартості однієї деталі Процес може мати додаткові переваги, які можуть включати 75 самозаточування(заточення розпиленням) різальних кромок внаслідок бомбардування інтенсивним потоком іонів, високу швидкість очищення камери з використанням кисневої плазми, і гарну продуктивність протягом будь-якого етапу попереднього плазмового очищення, що можна застосовувати до осадження.

Цей винахід можна краще зрозуміти з нижченаведеного докладного опису, поданого в поєднанні з кресленнями, що додаються, в яких:

Фіг.1 являє собою схематичний вигляд у перерізі реактора плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази з індуктивним зв'язком, корисного при здійсненні даного винаходу;

Фіг2 являє собою графік, який ілюструє цей винахід щодо іонного струму/потужності ВЧ індукції, середнього зміщення на підкладці та товщини оболонки;

Фіг.3 являє собою графік, що ілюструє твердість плівок, створених відповідно до даного винаходу, як Га функцію потужності ВЧ індукції і середнього зміщення на підкладці;

Фіг.4 являє собою графік, який ілюструє твердість плівок, створених відповідно до даного винаходу, як о функцію середнього зміщення на підкладці;

Фіг5 являє собою мікрофотографію(зроблену при 50000-кратному збільшенні) поперечного перерізу алмазоподібної плівки, осадженої на бритвене лезо шляхом загальноприйнятого плазмостимульованого «-

Хімічного осадження з парової фази з ємнісним зв'язком;

Фігб являє собою мікрофотографію(зроблену при 50000-кратному збільшенні) поперечного перерізу о алмазоподібної плівки, осадженої на бритвене лезо в ході демонстраційної серії випробувань даного винаходу; «І

Фіг.7 являє собою мікрофотографію(зроблену при 50000-кратному збільшенні) поперечного перерізу алмазоподібної плівки, осадженої на бритвене лезо в ході додаткової демонстраційної серії випробувань даного іа

Зз5 винаходу; ою

Фіг8 являє собою мікрофотографію(зроблену при 50000-кратному збільшенні) поперечного перерізу алмазоподібної плівки, осадженої на бритвене лезо в ході додаткової демонстраційної серії випробувань даного винаходу; «

Фіг9 являє собою мікрофотографію(зроблену при 50000-кратному збільшенні) поперечного перерізу 70 алмазоподібної плівки, осадженої на бритвене лезо в ході додаткової демонстраційної серії випробувань даного 8 с винаходу; ц Фіг.10 являє собою мікрофотографію(зроблену при 50000-кратному збільшенні) збільшеного вигляду в и"? перспективі алмазоподібної плівки, оосадженої на бритвене лезо шляхом загальноприйнятого плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази з ємнісним зв'язком;

Фіг.11 являє собою мікрофотографію(зроблену при 50000-кратному збільшенні) поперечного перерізу с алмазоподібної плівки, осадженої на бритвене лезо шляхом загальноприйнятого плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази з ємнісним зв'язком; іш Фіг.12 являє собою мікрофотографію(зроблену при 50000-кратному збільшенні) збільшеного вигляду в «г» перспективі алмазоподібної плівки, осадженої на бритвене лезо відповідно до даного винаходу;

Фіг13 являє собою мікрофотографію(зроблену при 50000-кратному збільшенні) поперечного перерізу о алмазоподібної плівки, осадженої на бритвене лезо відповідно до цього винаходу; - М Фіг.14 являє собою графік, що ілюструє швидкість осадження відповідно до цього винаходу як функцію потужності ВУ індукції;

Фіг.15А являє собою схему, що ілюструє додатковий варіант реалізації даного винаходу;

Фіг.158 являє собою графік, який ілюструє варіант ВЧ зміщення, зображеного на фіг.15А, модульованого імпульсним сигналом;

Ф, Фіг.16 являє собою графік, який ілюструє залежність твердості від внутрішньої напруги плівки для плівок, ко на які подається зміщення, модульоване імпульсним сигналом, відповідно до цього винаходу, у порівнянні з графіком для плівок, на які подається зміщення відповідно до закону незатухаючої хвилі; і во Фіг.17 являє собою блок - схему алгоритму, яка ілюструє варіант протікання процесу, що здійснює даний винахід.

Цей винахід передбачає вдосконалення у формуванні плівок алмазоподібного вуглецю на підкладках шляхом плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази. Відповідно до цього винаходу, дисоціація газоподібного вуглеводню в процесі плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази за умов високої 65 щільності потоку іонів і бомбардування іонами керованої низької енергії забезпечує формування твердої, щільної плівки а-С:Н на підкладці при відсутності якихось стовпчастих утворень, характерних для інших відомих процесів, навіть якщо підкладка має незвичайну форму або має гострі кути. Винахід включає вплив у себе на підкладку середовища газоподібного вуглеводню і генерування плазми в середовищі з щільністю електронів, що перевищує приблизно 5 х 1019 на см? і товщиною оболонки, меншою від приблизно 2мм, в умовах високої Щільності потоку іонів і бомбардування іонами керованої низької енергії. Такі умови можна одержати шляхом незалежного керування щільністю потоку іонів і зміщенням на підкладці з метою максимізувати потік іонів, але водночас підтримувати помірне зміщення на підкладці. Ці умови включають щільність іонного струму(у;), що перевищує приблизно 20А/м2, і напругу зміщення(-Озміщ) У діапазоні від близько 100 до близько 1000 вольт.

Відповідно до одного варіанта реалізації даного винаходу, для створення на кутастій підкладці щільної, 70 твердої плівки а-С:Н, що відповідає цьому винаходу, використовується реактор плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази з індуктивним зв'язком. Хоча цей винахід ілюструється стосовно до реактора плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази з індуктивним зв'язком, можна також використовувати й інші процеси генерування плазми, здатні породжувати плазму високої щільності.

На фіг.1 зображений реактор з індуктивним зв'язком, який використовується для здійснення даного винаходу. 75 Реактор, зображений на фіг.1, включає індукційний плазмовий генератор 10, зв'язаний із вакуумною плазмовою камерою 12, в якій тримач 14 підкладки розміщений у плазмовому полі під кварцовим вікном 11. Звичайно тримач 14 має водяне охолодження. Хоча водяне охолодження є більш прийнятним, припускається деяке нагрівання. Таким чином, можна також використовувати великий поглинач тепла.

Плазмовий генератор 10 включає високочастотне(ВЧ) джерело 16, підключене до індукційних котушок 18 через конденсатори 20. Всередині плазмової камери 12 підкладка або заготовки 22(зображені у вигляді бритвених лез, упакованих у стопку) розміщається на тримачі 14. Тримач 14 зв'язаний із високочастотним(ВчЧ) (звичайно 13.56МГц) джерелом живлення 24 через коло узгодження імпеданса 26. ВЧ джерело живлення 24 тримача 14 дозволяє регулювати енергію іонів, що витягаються з плазми і направляються на заготовки 22.

Подаваний газоподібний вуглеводень, що підлягає плазмовій дисоціації, надходить у плазмову камеру 12 через Ге! газовий впуск 28. Зазвичай газ, який подається, являє собою С Ні, але можна також використовувати й інші о газоподібні вуглеводні, наприклад, СНу, СоНо, СеНв, СоНе і/або СзНв Більш прийнятно, заготовки 22 установлюються на 0.05 - 0.15м нижче(під кварцовим вікном 11) і підтримуються при кімнатній температурі за допомогою тримача 14 із водяним охолодженням.

З використанням вищеописаної апаратури здійснили серії випробувань при різних рівнях потужності індукції -- плазми і напруги зміщення на підкладці. Нижче наведені два приклади осадження на кромках лез, які ілюструють даний винахід. о « нн Ф з ою « - щі -

І» з й нн

Ф ть о їй ов

Ф) У цих прикладах згадується "показник щільності" плівок. Цей показник відповідає напівкількісній системі ко класифікації покриттів кромки леза, відповідно до якого мікроструктура покриття оцінюється з використанням скануючого електронного мікроскопа з холодною емісією, що дає 50000-кратне збільшення. Виходячи з наявності бо Ззернисто-пустотної структури, показник визначається згідно з такою таблицею. нн дв

Чітко спостерігається стовпчатість, дещо менші зерна 2,0

Результати вищезазначених прикладів та інших серій випробувань зображені на графіках фіг.2 - 4. Фіг2 9 графічно ілюструє відповідні аспекти даного винаходу щодо іонного струму/потужності ВЧ індукції, середньої напруги зміщення на підкладці і товщини оболонки. На фігурі також зображена область, що відповідає більш прийнятному варіанту реалізації цього винаходу. З фігури видно, що розмір іонного струму впливає на стовпчасті утворення в плівках. Більш низькі значення іонного струму приводять до збільшення стовпчастих утворень у плівках. Більш високі значення іонного струму зумовлюють меншу стовпчасту мікроструктуру. Хоча з то фігури це не цілком очевидно, широкі плазмові оболонки можуть спричинювати збільшені стовпчасті мікроструктури.

З фіг.2 також випливає, що середнє зміщення підкладки впливає на твердість плівок. При більш низьких середніх значеннях зміщення на підкладці плівки виявляються відносно м'якими. В міру зростання середніх 15 значень зміщення зростає і твердість плівок. Однак надмірно високі зміщення на підкладці приводять до ушкодження плівок і знижують твердість плівки внаслідок графітизації.

Фіг.2 також демонструє, що товщина оболонки змінюється як функція щільності іонного струму і зміщення на підкладці. Як випливає з фіг.2, товщина плазмової оболонки зростає в міру збільшення зміщення на підкладці.

Таким чином, у міру збільшення зміщення на підкладці конформність плазми відносно до підкладки зменшується. 20 Умови, при яких виявляються переваги даного винаходу, включають іонний струм() /), що перевищує приблизно 20А/м2 і середнє зміщення на підкладці(-у зміщ) У діапазоні від близько -100 до близько -1000 вольт. Умови, які породжують даний більш прийнятний варіант реалізаціїякі зображені на фіг.2 у вигляді великої виділеної області, позначеної "БІЛЬШ ПРИЙНЯТНІ"), включають іонний струм(у), більший або який дорівнює приблизно ЗОА/м2, середнє зміщення на підкладці(-у зміщ) у діапазоні від близько -200 до близько с 25 900 вольт і товщину оболонки, меншу або дорівнюючу приблизно 1.7мм(для кромок лез, упакованих у стопку).

Для порівняння, розташована справа внизу, виділена область фіг.(позначена "Загальноприйнятий АПВ") о окреслює умови і характеристики, пов'язані з хімічним осадженням із парової фази з низькою щільністю і ємнісним зв'язком. Варіант подібних умов загальноприйнятого процесу(ВЧ живлення подається на електрод підкладки) виглядає так: «-- » Фо їй

Ф з5 ю

При хімічному осадженні з парової фази з ємнісним зв'язком, іонний струм малий(приблизно ЗА/м 2), а ч 40 оболонка широка. На кромках лез спостерігаються стовпчасті плівки. в с Фіг.З демонструє, що твердість генерованих плівок змінюється як функція потужності ВЧ індукції і "з середньої напруги зміщення на підкладці(тобто середньої енергії іонів на заготовці). З фіг.3 видно, що при " збільшенні зміщення на підкладці і потужності ВЧ індукції зростає твердість плівки. Знову ж, надмірно високе зміщення на підкладці викликає зниження твердості плівки внаслідок графітизації. 45 Фіг.4, на якій показана твердість створеної плівки як функція середнього зміщення на підкладці при о потужності ВЧ індукції, яка дорівнює 200 - 800Вт, демонструє, що при помірному середньому зміщенні на

Ге) підкладці(наприклад, від близько -200 до близько -5008) утворюються плівки найвищої твердості. Суцільна лінія на фіг4 найкраще відповідає розташуванню точок даних. Пунктирні лінії відповідають межам 95905-ного ве відхилення від найкращої відповідності. о 50 Наведені нижче додаткові варіанти ПСХОП на кромки лез демонструють вплив змін потужності індукціїонного струму на ширину оболонки і стовпчасті утворення. Всі умови були постійними за винятком "З потужності індукції/онного струму: 55 юю є. т 177711воо11юю вв |в 60

Усі серії випробувань виконані при тиску С. НіопПа.

Результати цих серій випробувань зображені на мікрофотографіях, відповідно, фіг.5 - 9, кожна з який зроблена при 50000-кратному збільшенні на скануючому електронному мікроскопі з холодною емісією(СЕМ). У покриттях, зображених на фіг.5 і б, які відповідають серіям випробувань 1 і 2, відповідно, стовпчаста бо мікроструктура легко помітна. Плівка, зображена на фіг.7, що відповідає серії випробувань 3, має проміжний вигляд, але стовпчатість все ще помітна. На плівках, зображених на фіг, 8 і 9, які відповідають серіям випробувань 4 і 5, відповідно, при спостереженні за допомогою скануючого електронного мікроскопа з холодною емісією(СЕМ) при 50000-кратному збільшенні ані в зображеннях поверхні, ані в зображеннях поперечного перерізу не можна розрізнити ніякої стовпчастої структури(наприклад, чітких зерен діаметром З х 10 Зм або більше). Таким чином, як показано на фіг.2, відповідно до більш прийнятного варіанту реалізації, нижня межа іонного струму вибирається приблизно дорівнюючою ЗОА/м2, що відповідає потужності індукції, яка дорівнює приблизно 400Вт.

Мікрофотографії на фіг.10 - 13 наочно демонструють якісну перевагу плівок а-С:Н, осаджених відповідно до цього винаходу. Ці мікрофотографії зроблені з 50000-кратним збільшенням на скануючому електронному 70 мікроскопі з холодною емісією(СЕМ). На кожній із фіг.10 ії 11 зображена плівка а-С:Н, осаджена на кромку бритвеного леза за допомогою загальноприйнятих методик плазмостимульованого хімічного осадження з парової фази з ємнісним зв'язком. На фіг.10 і 11 чітко видимі зерна і стовпчасті утворення в плівці а-С:Н на кромці леза.

Навпаки, на кожній із фіг.12 і 13 зображена плівка а-С:Н, осаджена на кромку бритвеного леза відповідно 75 до цього винаходу. На фіг.12 і 13 за допомогою скануючого електронного мікроскопа з холодною емісією(СЕМ), що дає 50000-кратне збільшення, можна чітко бачити гарне осадження плівки на кромку леза без спостережуваних стовпчастих утворень або зерен. В плівці, осадженій відповідно до цього винаходу, не видно ніякої стовпчастої мікроструктури або пустот.

Додатково ілюструючи цей винахід і демонструючи зростання швидкостей осадження, пов'язане з цим 20 винаходом, фіг.14 являє собою графік, що зображує швидкість осадження як функцію потужності ВЧ індукції. В міру поступового збільшення кількості плазми з індуктивним зв'язком швидкість осадження значно зростає.

Початок графіка відповідає подачі на підкладку лише ВЧ зміщення, що зумовлює швидкість осадження 1,7 х ло мус і самозміщення -3008. Це відповідає плазмостимульованому осадженню з парової фази з ємнісним зв'язком. В міру зростання потужності індукції живлення зміщення регулюється з метою підтримки -300В. При с 29 потужності індукції 800Вт швидкість осадження становить приблизно 2,8 х 10 м/с, що приблизно в 17 разів ге) більше, ніж при загальноприйнятому плазмостимульованому осадженні з парової фази з ємнісним зв'язком.

Відповідно до вищенаведених варіантів винаходу, на підкладку або заготовки безперервно подається. ВЧ живлення 13.56МГЦц, щоб забезпечувати зміщення на підкладці. Відповідно до додаткового аспекту винаходу, живлення зміщення, подаване на підкладку або заготовки, можна модулювати імпульсним сигналом. Відповідно (7 до фіг.14А і 15Б, синусоїдальна хвиля від ВЧ джерела живлення 24 модулюється прямокутною хвилею, яка о виробляється генератором 30 прямокутної хвилі, за допомогою модулятора 32 з метою формування модульованої прямокутним сигналом ВЧ напруги зміщення 34. в

Відповідно до варіанта реалізації, що відповідає фіг.15А і 15Б, шпаруватість імпульсів це час вмикання Ге»! зміщення як частка повного періоду прямокутної хвилі. Зміна шпаруватості імпульсів може давати дві переваги: 1) можна зменшувати середню напругу зміщення(енергію іонів), але при цьому підтримувати пікову напругу в юю оптимальному діапазоні і, 2) можна звузити оболонку до товщини, яка відповідає нульовому зміщенню(наприклад, близько ЗОмкм) протягом періоду "вимикання", що може забезпечувати гарне конформне покриття заготовки протягом цього « періоду.

На фіг.16 зображений вплив внутрішньої напруги плівки для плівок, на які подається зміщення, модульоване но) с імпульсним сигналом, у порівнянні з тим випадком, коли на плівку подається зміщення, яке змінюється за з» законом незатухаючої хвилі(НХ). Імпульсна методика дозволяє знижувати напругу плівки незалежно від твердості, що є додатковою, особливою ознакою даного винаходу.

Відповідно до додаткового аспекту винаходу, між підкладкою і плівкою алмазоподібного вуглецю можна використовувати проміжний шар. Цей проміжний шар можна вибрати із сукупності, яка складається з кремнію, о карбіду кремнію, ванадію, танталу, нікелю, ніобію, молібдену і сплавів цих матеріалів. Досвід показує, що в

Ге) якості матеріалу для такого проміжного шару найкраще підходить кремній.

На фіг.17 зображений ілюстративний алгоритм процесу виготовлення, що відповідає даному винаходу. ть Звичайно буває корисним пропускати заготовки через етап попереднього очищення Зб, щоб покращити о 20 прилипання шару АПВ. Це можна здійснювати в єдиній камері ВЧ індукційіз високою швидкістю) або в загальноприйнятій камері тліючого розряду ПТ(із низькою швидкістю і тривалим часом обробки). У камеру -6ь попереднього очищення можна подавати заготовки для двох або більше камер 38, 40 осадження АПВ, в яких використовуються джерела плазми з індуктивним зв'язком. В одній з цих камер, 38, може здійснюватись осадження на стопку лез, тоді як інша камера, 40, буде очищатися. Очищення бажано робити, оскільки плівка, 22 що наростає на стінках камери, час від часу може відшаровуватися, призводячи до засмічення макрочастинками.

ГФ) Додатковий ілюстративний алгоритм процесу поданий у наведеній нижче таблиці. з 65 5 заваюконня ново стопки завантаженнястолизА | вивантаження б5 7 попереднє очищення стопки осадження АПВ очищення камери

Св званекення тової стюти| вивантаження | завантакення стопки

Ге перехід до часового етапу 5 перехід до часового етапу 5 перехід до часового етапу 5,

Ілюстративні умови процесу для вищеописаного алгоритму включають: 1) Попереднє очищення стопки: потужність ВЧ індукції: ЗООВт напруга ВЧ зміщення: -З00Вт час: 30 - бос газ; аргон тиск: 0.7Ппа витрата: 8,3 х 10-7мЗ/с 2) Осадження АПВ: Здійснюється відповідно до цього винаходу. т З) Очищення камери: потужність ВЧ індукції: 1000 Вт напруга ВЧ зміщення: -2008 час: прибл. 2 х час осадження АПВ газ: кисень тиск: 0.7Ппа витрата: 1,7х 10-бм З/с

Відповідно до поданого вище, хоча даний винахід ілюструється застосовано до плазмостимульованого с 29 хімічного осадження з парової фази з індуктивним зв'язком, можна також використовувати й інші процеси, здатні (У генерувати плазму високої щільності. Ці інші процеси включають генерування плазми НВчЧ-розрядом, генерування плазми за допомогою електронного циклотронного резонансу й інші ВЧ процеси генерування плазми, наприклад, генерування плазми за допомогою джерела спіральної хвилі і спірального резонатора.

Вищенаведений опис не призначений для обмеження цього винаходу. Можливі альтернативні варіанти -- реалізації, Відповідно, обсяг винаходу повинен визначатися формулою винаходу, що додається, і її законними ав! еквівалентами, але не описаними і зображеними вище її варіантами реалізації.

Claims (16)

« Формула винаходу Ф Іс)

1. Спосіб утворення плівки алмазоподібного вуглецю на підкладці, який включає такі етапи: заповнення простору навколо підкладки середовищем газоподібного вуглеводню; і генерування плазми в зазначеному середовищі з щільністю електронів, що перевищує 5 х1019 на см" і « товщиною оболонки, меншою від 1,7 мм, в умовах високої щільності потоку іонів і бомбардування іонами З то керованої низької енергії, при цьому зазначені умови включають іонний струм більший за З мА/см?, і напруга с зміщення, прикладена до підкладки, знаходиться у діапазоні від -200 до -500 вольт. :з» 2. Спосіб за п. 1, в якому зазначене середовище містить газ, що вибирають з групи, яка складається з

С.Ніо, СНу, СоН», СеНв і СзНв.

3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому зазначена підкладка являє собою металеву поверхню. сл 15

4. Спосіб за п. 1 або 2, в якому зазначена підкладка являє собою металеву речовину, що має поверхневий шар, який містить матеріал, що вибирають з групи, яка складається з кремнію, карбіду кремнію, ванадію, (се) танталу, нікелю, ніобію, молібдену та їх сплавів. 1»

5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому зазначену плазму генерують за допомогою індуктивного зв'язку. (ав) 20

6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, в якому зазначену напругу зміщення модулюють імпульсним ще сигналом.

7. Виріб, виготовлений способом за будь-яким з попередніх пунктів, який містить: підкладку, що має вугласту поверхню; і плівку алмазоподібного вуглецю на зазначеній поверхні, в якому зазначена плівка має твердість, що перевищує 20 ГПа і не має помітних зерен діаметром З3х10 м (300 А) або більше при спостереженні з (Ф) 50000-кратним збільшенням за допомогою скануючого електронного мікроскопа із холодною емісією. ГІ

8. Виріб за п. 7, в якому зазначена підкладка являє собою металеву речовину, що має поверхневий шар, який містить матеріал, що вибирають з групи, яка складається з кремнію, карбіду кремнію, ванадію, танталу, нікелю, во ніобію, молібдену та їх сплавів.

9. Виріб за п. 7 або 8, в якому зазначений виріб являє собою бритвене лезо.

10. Виріб за п. 7 або 8, в якому зазначена поверхня є кромкою бритвеного леза.

11. Виріб за п. 7 або 8, в якому зазначений виріб є деталлю пишучого інструмента.

12. Виріб за п. 7 або 8, в якому зазначений виріб є пером ручки. 65

13. Виріб за п. 7 або 8, в якому зазначений виріб є місцем посадки кульки в пишучому стержні.

14. Виріб за п. 7 або 8, в якому зазначений виріб є голковим вістрям.

15. Виріб за п. 7 або 8, в якому зазначений виріб є різальною кромкою.

16. Виріб за п. 15, в якому зазначена різальна кромка знаходиться на різальному краю. с о «- о « (22) ІС в) ші с ;» 1 се) щ» о 50 - Ф) іме) 60 б5