[发明专利]成膜方法及等离子体化学气相沉积装置

说明书

本发明提供一种成膜方法及等离子体化学气相沉积装置。PCVD装置具备以位于反应炉内的部位支承工件并使从高频输出装置输出的微波向工件传播的导波构件。将使通过导波构件向工件传播的微波的强度从“0”开始逐渐加大的过程中该工件的偏置电流跳跃时的从高频输出装置输出的微波的强度设为第一强度，将使微波的强度从第一强度加大的过程中偏置电流再次跳跃时的微波的强度设为第二强度。在成膜时，从高频输出装置输出比第一强度大且比第二强度小的强度的微波。

技术领域

本发明涉及在设置于反应炉内的工件上生成类金刚石碳膜的膜方法、及该成膜方法使用的等离子体化学气相沉积装置。

背景技术

日本特开2004-47207记载了等离子体化学气相沉积装置(以下，也称为“PCVD装置”)的一例。该PCVD装置具备：被供给工艺气体的反应炉；用于供给微波的导波管；对设置于反应炉的侧壁的开口进行闭塞的电介质窗。在反应炉内，电介质窗支承工件，在反应炉外，导波管的前端与电介质窗抵接。

并且，从导波管向电介质窗的表面传播微波，由此，在反应炉内的电介质窗的附近，工艺气体发生等离子化而分解。然后，这样分解的工艺气体附着于工件，由此在工件上生成基于该气体的膜。

需要说明的是，向工件的类金刚石碳膜(以下，也称为“DLC膜”)的生成能够通过将乙炔等碳氢化合物气体作为工艺气体向反应炉内供给并且该碳氢化合物气体发生等离子化而分解，从而实现。

然而，DLC膜例如有时在设置于内燃机的燃料供给系统的高压燃料泵的柱塞等那样同时要求硬度的提高及摩擦系数的降低的构件上生成。尤其是对于在该柱塞上生成的DLC膜，希望实现更高的维度下的硬度的提高及摩擦系数的降低这两者。

发明内容

本发明提供一种能够在工件上生成以高维度实现硬度的提高及摩擦系数的降低这两者的DLC膜的成膜方法及PCVD装置。

成膜方法是使用等离子体化学气相沉积装置(以下，也称为“PCVD装置”)，使供给到该PCVD装置的反应炉内的碳氢化合物气体发生等离子化而分解，由此在设置于该反应炉内的工件上生成类金刚石碳膜的方法。等离子体化学气相沉积装置具备：输出微波的高频输出装置；及导波构件，从反应炉外延伸至该反应炉内，以位于该反应炉内的部位对工件进行支承，并使从高频输出装置输出的微波向该工件传播。并且，在向导波构件支承的工件的成膜时，使高频输出装置输出比第一强度大且比第二强度小的强度的微波。将使通过导波构件向工件传播的微波的强度从“0”开始逐渐加大的过程中该工件的偏置电流跳跃时的从高频输出装置输出的微波的强度设为第一强度，将使该微波的强度从第一强度逐渐加大的过程中该工件的偏置电流再次跳跃时的微波的强度设为第二强度。

在上述结构中，在反应炉内导波构件直接支承工件，因此从导波构件供给的微波向工件直接传播。这种情况下，在反应炉内，在工件的附近，碳氢化合物气体发生等离子化而分解。因此，与在导波管和工件之间介有电介质的情况不同，即使从高频输出装置输出的微波的强度小，在工件上也能够生成基于发生等离子化而分解的碳氢化合物气体的类金刚石碳膜(以下，称为“DLC膜”)。换言之，在通过在导波管与工件之间介有电介质的装置对于该工件成膜的情况下，如果从高频输出装置未输出强度比较大的微波，则无法在工件整体上生成DLC膜。相对于此，在上述结构中，从导波构件向工件能够直接传播微波，因此即使从高频输出装置输出的微波的强度比较小，也能够在工件整体上生成DLC膜。

需要说明的是，DLC膜是具有金刚石构造的碳与具有碳构造的碳混杂的膜，具有金刚石构造的碳的比率越高，则DLC膜的硬度越高。而且，由于使用碳氢化合物气体在工件上生成DLC膜，因此该DLC膜包含氢化合物作为杂质。并且，氢化合物的含有量越多，则DLC膜的硬度越低。因此，为了提高DLC膜的硬度，希望提高具有金刚石构造的碳的比率，并减少氢化合物的含有量。