[发明专利]偏压调控栅网等离子体浸没离子沉积DLC方法

摘要

偏压调控栅网等离子体浸没离子沉积DLC方法。它涉及等离子体浸没离子沉积DLC方法。本发明是要解决现有MPIID方法沉积DLC薄膜存在结合力差、薄膜性能不易调控及大型或复杂零件沉积DLC膜不均匀性的问题。方法一、将栅网连同工件置于真空室内，工件放到栅网内样品架上，栅网与工件绝缘，栅网接栅网高压脉冲电源，工件接工件高压脉冲电源；二、工件溅射清洗；三、等离子氮化处理；四、溅射刻蚀处理；五、SiC过渡层制备；六、偏压调控薄膜的制备。本发明用于制备偏压调控栅网等离子体浸没离子沉积DLC膜。

主权项

偏压调控栅网等离子体浸没离子沉积DLC方法，其特征在于偏压调控栅网等离子体浸没离子沉积DLC方法是按以下步骤进行：一、将栅网(4)置于真空室(5)内，然后将工件放在栅网(4)内的样品架(6)上，栅网(4)与工件绝缘，栅网(4)通过导线与栅网高压脉冲电源(1)的高压脉冲输出端相连，所述栅网(4)与栅网高压脉冲电源(1)之间设置有栅网高压脉冲波形示波器(7)；工件通过导线与工件高压脉冲电源(3)的脉冲输出端相连，所述工件与工件高压脉冲电源(3)之间设置有工件高压脉冲波形示波器(8)；工件高压脉冲与栅网高压脉冲之间相位由脉冲驱动控制装置(2)控制；二、工件溅射清洗：将真空室(5)抽真空，待真空室内的真空度3×10‑3Pa时，通入氩气至压力为1Pa～3Pa，开启栅网高压脉冲电源(1)使得栅网(4)起辉，然后开启工件高压脉冲电源(3)清洗工件；调整栅网高压脉冲电源(1)输出的栅网高压脉冲的脉冲电压为1kV～6kV、频率为500Hz～3000Hz、脉宽为5μs～20μs；调整工件高压脉冲电源(3)输出的工件高压脉冲的脉冲电压为3kV～6kV、频率为500Hz～3000Hz、脉宽为5μs～20μs。完成工件溅射清洗；所述氩气的气体流量为180sccm；三、等离子氮化处理：完成工件溅射清洗后向真空室(5)内通入混合气体A，在气压为6Pa、温度为400℃～460℃、栅网高压脉冲的脉冲电压为1kV～6kV、栅网高压脉冲的频率为500Hz～3000Hz、栅网高压脉冲的脉宽为5μs～20μs、工件高压脉冲的脉冲电压为1kV～6kV、工件高压脉冲的频率为500Hz～3000Hz和工件高压脉冲的脉宽为5μs～20μs的条件下氮化处理0.5h～1h，得到覆有渗氮层的工件，所述覆有渗氮层的工件的渗氮层的厚度为2μm～10μm；所述混合气体A是氩气、氮气和氢气的混合气，其中氩气的气体流量为100sccm，氮气的气体流量为180sccm，氢气的气体流量为10sccm；四、溅射刻蚀处理：等离子氮化处理完成后向真空室(5)内通入氩气，在气压为2Pa、栅网高压脉冲的脉冲电压为2kV、栅网高压脉冲的频率为500Hz～3000Hz、栅网高压脉冲的脉宽为5μs～20μs、工件高压脉冲的脉冲电压为2kV～6kV、工件高压脉冲的频率为500Hz～3000Hz和工件高压脉冲的脉宽为5μs～20μs的条件下溅射刻蚀0.5h～1h，得到刻蚀处理的工件；所述氩气的气体流量为180sccm；五、SiC过渡层的制备：溅射刻蚀处理完成后向真空室(5)内通入氩气和四甲基硅烷，在气压为2Pa、栅网高压脉冲的脉冲电压为1.5kV～2kV、栅网高压脉冲的频率为500Hz～3000Hz、栅网高压脉冲的脉宽为5μs～20μs、工件高压脉冲的脉冲电压为3kV、工件高压脉冲的频率为500Hz～3000Hz和工件高压脉冲的脉宽为5μs～20μs的条件下轰击5s～10s后停止通入四甲基硅烷，轰击5min～10min，重复上述操作5～10次，得到待镀层工件；所述氩气的气体流量为100sccm，所述四甲基硅烷的气体流量为50sccm；六、偏压调控薄膜的制备：打开乙炔阀门，向真空室(5)内通入混合气体B，在气压为2Pa、栅网高压脉冲的脉冲电压为1.5kV、栅网高压脉冲的频率为500Hz、栅网高压脉冲的脉宽为20μs、工件高压脉冲的脉冲电压为1.5kV～3kV、工件高压脉冲的频率为500Hz和工件高压脉冲的脉宽为20μs的条件下镀层30min～60min，完成偏压调控栅网等离子体浸没离子沉积DLC；当所述混合气体B为乙炔和氩气的混合气时，在气压为2Pa、栅网高压脉冲的脉冲电压为1.5kV、栅网高压脉冲的频率为500Hz、栅网高压脉冲的脉宽为20μs、工件高压脉冲的脉冲电压为1.5kV～3kV、工件高压脉冲的频率为500Hz和工件高压脉冲的脉宽为20μs的条件下镀层30min～60min后，得到偏压调控的DLC薄膜；所述乙炔的流量为100sccm，所述氩气的流量为30sccm；当所述混合气体B为乙炔、氩气和四甲基硅烷的混合气时，在气压为2Pa、栅网高压脉冲的脉冲电压为1.5kV、栅网高压脉冲的频率为500Hz、栅网高压脉冲的脉宽为20μs、工件高压脉冲的脉冲电压为1.5kV～3kV、工件高压脉冲的频率为500Hz和工件高压脉冲的脉宽为20μs的条件下镀层30min～60min后，得到偏压调控的Si‑DLC薄膜；所述乙炔的流量为100sccm，所述氩气的流量为30sccm，所述四甲基硅烷的流量为8sccm～50sccm。