DE68920417T2 - Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Films. - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Films.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft ein verbessertes Plasmabearbeitungsverfahren und mit diesem hergestellte Erzeugnisse. Genauer gesagt, jedoch nicht ausschließlich, betrifft sie ein Verfahren zum Auftragen eines Schutzfilms aus kohleartigem Material auf vergleichsweise weiche Substrate, um auf diesen eine transparente, elektrisch isolierende Beschichtung zu schaffen.
- Harte, dünne Filme aus diamantähnlichem Kohlenstoff wurden auf eine Anzahl verschiedener Arten auf Substraten abgeschieden. "Diamantähnlicher Kohlenstoff" bedeutet einen Kohlenstoff mit außerordentlicher Härte, der z.B. weder mit einer Rasierklinge geschnitten noch durch Reiben mit Stahlwolle zerkratzt werden kann. Die chemische Bindung eines derartigen diamantähnlichen Kohlenstoffs scheint durch die diamantähnliche sp³-Tetraeder-Bindung dominiert zu sein, im Gegensatz zur trigonalen sp²-Bindung bei Graphit. Filme aus diamantähnlichem Kohlenstoff können bei Röntgenanalyse Kristallinität zeigen oder auch nicht.
- EP-A-0 175 980 beschreibt eine Beschichtung aus diamantähnlichem Kohlenstoff, bei der während der Kohlenstoffabscheidung wahlweise ein Gas aus Fluorkohlenwasserstoff vorhanden sein kann.
- EP-A-0 166 708 beschreibt die Abscheidung einer Kohlenstoffschicht über einer Zwischenschicht, die aus einem Edelmetall oder alternativ einem Carbid, Nitrid, Oxid oder einer anderen Keramik bestehen kann.
- Die Japanische Patentanmeldung Nr. Sho 56-146936 beschreibt einen Prozeß, bei dem Kohlenstoffabscheidung ausgeführt wird, wobei das abgeschiedene Kohlenstoffmaterial gleichzeitig dem Angriff durch beschleunigte Ionen ausgesetzt wird, so daß weiche Abschnitte des abgeschiedenen Materials selektiv entfernt werden, um vergleichsweise hartes Material zurückzulassen. Diese Technik eignet sich ausgezeichnet zum Erhöhen der Härte des so abgeschiedenen Kohlenstofffilms. Der abgeschiedene Kohlenstoff zeigt jedoch eine Neigung dazu, in das darunterliegende Substrat einzudringen. Die Fig. 1(A) und 1(B) der beigefügten Zeichnungen zeigen ein Beispiel. Ein Kohlenstofffilm 2 wurde durch eine chemische Dampfreaktion auf einem Si-Substrat 3 abgeschieden. Dann wurde das Substrat Auger-Analyse unterzogen, um die Verteilung von Kohlenstoffatomen und Si-Atomen in Tiefenrichtung zu untersuchen, und es stellte sich heraus, daß sich an der Grenzfläche zwischen dem Substrat 3 und dem Kohlenstofffilm 2 eine Mischung aus Silicium und Kohlenstoff bildete, wie in Fig. 1(B) dargestellt. Die Silicium-Kohlenstoff-Mischung ist relativ weich und trägt dazu bei, daß sich die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß sich der Kohlenstofffilm vom darunterliegenden Substrat löst, insbesondere dann, wenn der Kohlenstofffilm relativ dick ist.
- Ferner wurde dann, wenn in Kohlenstofffilme Fluor eingelagert werden soll, um ihre Transparenz und/oder ihren spezifischen Widerstand zu ändern, die darunterliegende Fläche herkömmlicherweise während des Abscheidungsprozesses ätzendem Fluorgas ausgesetzt, wodurch sie beschädigt werden kann.
- Die Erfindung schlägt vor, daß ein Nitridfilm, wie z.B. ein Siliciumnitridfilm, auf der zu beschichtenden, untenliegenden Fläche vor der Abscheidung eines Fluor enthaltenden kohleartigen Films abgeschieden wird.
- Die Funktion eines Siliciumnitridfilms ist es vor allem, die darunterliegende Fläche vor unerwünschter Ätzwirkung von Fluor während der Abscheidung des kohleartigen Films zu schützen.
- Die Verbindung eines Fluorverbindungsgases zusammen mit kohlenstoffhaltigem Gas beim Abscheiden eines kohleartigen Films durch einen CVD-Prozeß liegt bei einer Ausführungsform vor. Dies ist insbesondere dann erwünscht, wenn z.B. die Außenflächen der Fenster eines Fahrzeugs mit abriebfesten, harten, kohleartigen Filmen beschichtet werden müssen.
- Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung können kohleartige Filme selektiv auf einem vorgegebenen Flächenbereich dadurch abgeschieden werden, daß der vorgegebene Bereich vorbehandelt wird. Die Vorbehandlung dient dazu, iin Oberflächenbereich eine Anzahl feiner Kratzer zu erzeugen. Dann kann Diamant selektiv auf die zerkratzte Oberfläche aufgewachsen werden. Das Zerkratzen kann z.B. dadurch erfolgen, daß nichtzubehandelnde Beschichtungsbereiche mit einer Maske abgedeckt werden, dann das Substrat in ein Fluid getaucht wird, in dem harte, feine Teilchen wie Diamantteilchen oder Carborundumteilchen dispergiert sind, und Ultraschallschwingungen an die Dispersion gelegt werden.
- Weitere Merkmale der Erfindung werden in den beigefügten Ansprüchen dargelegt, und sie werden zusammen mit den vorstehend genannten Merkmalen unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, deutlich verständlich.
- Fig. 1(A) und 1(B) sind graphische Darstellungen der Eindringtiefe von Kohlenstoffatomen in ein darunterliegendes Siliciumsubstrat bei einem bekannten Abscheidungsprozeß;
- Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt, der ein Plasma- CVD-Gerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
- Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die das Eindringen von Kohlenstoffatomen in ein darunterliegendes Substrat bei der Erfindung zeigt;
- Fig. 4(A) und 4(B) sind Querschnitte, die eine Kopierwalze für ein Kopiergerät zeigen, die gemäß der Erfindung mit einem kohleartigen Schutzfilm beschichtet wurde;
- Fig. 5(A) und 5(B) sind ein Vertikal- und ein Horizontalschnitt, die ein Fensterglas für Kraftfahrzeuge zeigen, das gemäß der Erfindung mit einem kohleartigen Schutzfilm beschichtet wurde; und
- Fig. 5(C) ist ein schematischer Querschnitt, der eine Modifizierung des in den Fig. 5(A) und 5(B) dargestellten Ausführungsbeispiels zeigt;
- Fig. 6 ist ein schematischer Querschnitt, der ein CVD-Gerät init Mikrowellenunterstützung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
- Fig. 7(A) bis 7(C) sind Querschnitte, die einen erfindungsgemäßen Prozeß zum Herstellen einer Beschichtung aus einem kohleartigen Film auf einem Werkzeugbohrer zeigen.
- Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein Gerät für chemische Abscheidung aus der Dainpfphase dargestellt ist. Das Gerät beinhaltet eine Vakuumkammer 7, die in sich einen Abscheidungsraum festlegt; ein Abpumpsystem 25 mit einer Drehschieberpumpe 23 und einer Turbomolekularpumpe 22, die über ein Ventil 21 mit der Kammer 7 verbunden sind; ein Gasversorgungssystem 30 mit sechs Gasspeiseleitungen, die jeweils mit einem Durchflußmesser 29 und einem mit der Reaktionskammer 7 verbundenen Ventil 28 versehen sind; ein Paar Maschenelektroden 3-1 und 3-2 aus Aluminium, die oben und unten innerhalb des Abscheidungsraums liegen; eine Spannungsversorgung 40 zum Zuführen von Energie zu den Maschenelektroden 3-1 und 3-2; mehrere Substrathalter 20 zum Halten von Substraten 1, welche Halter 20 über Kondensatoren 19 mit der Kammer 7 verbunden sind; mehrere Al-Maschenelektroden 50 (13-n, 13'-n) zwischen benachbarten Substraten und außerhalb des ersten und des letzten Substrats; und eine Vorspannung- Anlegeeinrichtung 17 zum Anlegen einer Wechselspannung zwischen benachbarte Elektroden 50. Die Reaktionskammer 7 ist mit einem Schleusenventil 9 versehen, durch das zu beschichtende Substrate in der Kammer angeordnet werden können.
- Die Energieversorgung 40 beinhaltet eine erste Spannungsquelle 15-1, die der Maschenelektrode 3-1 über eine Anpaßvorrichtung 16-1 mit einem LCR-Kreis eine Wechselspannung zuführt; eine zweite Spannungsquelle 15-2, die der Maschenelektrode 3-2 über eine Anpaßvorrichtung 16-2 mit einein LCR- Kreis eine Wechselspannung zuführt; und eine Phaseneinstelleinrichtung 26, die zwischen die erste und die zweite Spannungsguelle 15-1 und 15-2 geschaltet ist. Sowohl die erste als auch die zweite Spannungsguelle sind an Anschlüssen 15-1 und 15-2 geerdet. Die Vorspannung-Anlegeeinrichtung 17 ist mit einer ersten und einer zweiten Wechselspannungsquelle 17-1 und 17-2 versehen, die Wechselspannungen zwischen benachbarte Elektroden 13-n und 13'-n legen. Ein Anschluß jeder Spannungsquelle 17-1 und 17-2 ist bei 5-3 mit Masse verbunden.
- Im Betrieb wird nach dem Evakuieren der Kammer 7 ein Reaktionsgas mit einem Druck von 0,133 bis 133 Pa (von 0,001 bis 1 Torr), in den Abscheidungsraum 8 eingeleitet, um einen Siliciumnitridfilm auf dem Substrat abzuscheiden. Z.B. kann das Reaktionsgas aus einem Silan wie Disilan (Si&sub2;H&sub6;) und NH&sub3; im Verhältnis von 1:10 bis 10:1, vorzugsweise von 1:10 bis 3:10, bestehen, und es kann so eingeleitet werden, daß der Gesamtdruck in der Reaktionskammer 7 zwischen 0,133 und 133 Pa (zwischen 0,001 Torr und 1,0 Torr), z.B. auf 6,65 Pa (0,05 Torr) liegt. Die Temperatur im Abscheidungsraum liegt nicht über 150ºC, z.B. auf Raumtemperatur, wenn nicht beheizt wird. Hochfrequente Wechselspannungen von 1 MHz bis 100 MHz, z.B. von 13,56 MHz, werden von der ersten und der zweiten Spannungsquelle 15-1 und 15-2 an die Maschenelektroden 3-1 und 3-2 angelegt. Die Phasendifferenz zwischen diesen hochfrequenten Spannungen wird durch die Phaseneinstelleinrichtung 26 so eingestellt, daß sie 180º ± 30º ist. Alternativ kann die Frequenz einer dieser Spannungen so eingestellt werden, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der anderen Spannung ist. Durch das Einbringen derartiger elektrischer Hochfrequenzenergie in die Plasmakammer wird das Reaktionsgas in einen Plasmazustand umgewandelt und Siliciumnitrid (Si&sub3;N4-x; 0 ≤ x ≤ 4) wird auf den Substraten abgeschieden. Die Dicke der abgeschiedenen Filme kann zwischen 0,01 und 0,1 Mikrometer betragen. Wahlweise kann gleichzeitig eine Wechselspannung zwischen benachbarte Elektroden 13-n und 13'-n angelegt werden, um ein elektrisches Feld rechtwinklig zu jedem Substrat zu induzieren. Die Frequenz der Wechselspannung zwischen den Elektroden 13-n und 13'-n wird so ausgewählt, daß sie im Bereich von 10 Hz bis 100 kMz, z.B. auf 50 Hz liegt. Bei einer derartigen verhältnismäßig geringen Frequenz können Plasmaionen dem elektrischen Feld folgen und die Substratoberf läche beschießen, auf denen Kohlenstoffabscheidung ausgeführt wird. Diese niederfrequente Wechselspannung bewirkt eine Selbstvorspannung von -50V bis -600V.
- Danach wird, nach dem Abschluß der Siliciumnitridablagerung, ein Kohlenstoffverbindungsgas mit einem Druck zwischen 0,133 und 133 Pa (zwischen 0,001 und 1 Torr) in den Abscheidungsraum 8 eingeleitet. Z.B. besteht das Kohlenstoffverbindungsgas aus C&sub2;F&sub6; und C&sub2;H&sub4; im Verhältnis von 1:4 bis 4:1, z.B. 1:1, und es kann so eingeleitet werden, daß der Druck in der Reaktionskammer 7 66,5 Pa (0,5 Torr) beträgt. Die Transparenz und der spezifische Widerstand des Kohlenstoffmaterials, das abgeschieden wird, kann dadurch eingestellt werden, daß die Menge an Fluor verändert wird, die im Kohlenstoffmaterial enthalten ist, was durch Einstellen der Zuführrate von C&sub2;F&sub6; relativ zu der von C&sub2;H&sub4; erfolgt. Die Temperatur im Abscheidungsraum liegt nicht über 150ºC. Hochfrequente Wechselspannungen von 1 MHz bis 100 MHz, z.B. von 13,56 MHz, werden von der ersten und der zweiten Spannungsquelle 15-1 und 15-2 an die Maschenelektroden 3-1 und 3-2 angelegt. Die Phasendifferenz zwischen diesen hochfrequenten Spannungen wird durch die Phaseneinstelleinrichtung 26 so eingestellt, daß sie 180º ± 30º beträgt. Durch das Einleiten derartiger hochfrequenter elektrischer Energie in die Plasmakammer wird das Kohlenstoffverbindungsgas in den Plasmazustand überführt und es tritt Kohlenstoffabscheidung auf den Substraten auf. Die Abscheidungsrate liegt zwischen 10 und 100 nm/min (zwischen 100 und 1000 Å/min). Die Dicke der abgeschiedenen Kohlenstofffilme kann zwischen 0,1 und 8 Mikrometer auf ebenen Flächen und zwischen 1 und 3 Mikrometer auf unebenen Flächen liegen. Gleichzeitig wird zwischen benachbarte Elektroden 13-n und 13'-n eine Wechselspannung gelegt, uni ein elektrisches Feld rechtwinklig zu jedem Substrat zu induzieren. Die Frequenz der Wechselspannung zwischen den Elektroden 13-n und 13'-n wird so ausgewählt, daß sie im Bereich von 10 Hz bis 100 kHz, z.B. auf 50 Hz, liegt. Bei derartigen vergleichsweise geringen Frequenzen können Plasmaionen dem elektrischen Feld folgen und die Substratoberflächen beschießen, auf denen Kohlenstoffabscheidung ausgeführt wird. Infolgedessen werden weichere abgeschiedene Materialien beseitigt, so daß die Härte des verbleibenden Kohlenstoffmaterials relativ hoch ist, z.B. 700 bis 5000 kg/mm². Der spezifische Widerstand des Kohlenstoffs liegt z.B. zwischen 1 x 10&sup8; und 5 x 10¹&sup5; Ohmmeter (1 x 10&sup6; bis 5 x 10¹³ Ohmzentimeter) , typischerweise zwischen 1 x 10&sup9; und 1 x 10¹³ Ohmmeter (1 x 10&sup7; bis 1 x 10¹¹ Ohmzentimeter). Die optische Energiebandlücke ist nicht kleiner als 1,0 ev, typischerweise 1,5 bis 5,5 eV. Das Kohlenstoffmaterial wird als diamantähnlicher Kohlenstoff bezeichnet. Dieses Kohlenstoffmaterial kann Wasserstoff mit 30 Atom-% oder weniger beinhalten. Es beinhaltet Fluor, z.B. mit 0,3 bis 10 Atom-%. Andere Beispiele für Kohlenstoffverbindungsgase sind Ethylen, Methan, Acetylen und Fluorkohlenwasserstoffe wie C&sub2;F&sub6; und C&sub3;F&sub8;, CHF&sub3; und CH&sub2;F&sub2;.
- Um die Zusammensetzung in Dickenrichtung der erfindungsgemäß abgeschiedenen Filme aus Silicium-Stickstoff und kohleartigem Material zu untersuchen, wurde Auger-Analyse ausgeführt. Im Ergebnis wurde ein graphisches Diagramm erhalten, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Wie aus dem Diagramm erkennbar ist, sind Kohlenstoffatome wegen dem ersten abgeschiedenen Siliciumnitridfilms praktisch nicht in das darunterliegende Siliciumsubstrat eingedrungen.
- Kohleartige Filme gemäß der Erfindung, die Fluor enthalten, wurden auf mehrere Substrate aufgetragen. Die Fig. 4(A) und 4(B) sind ein Horizontal- und ein Vertikalschnitt, die eine Kopierwalze für ein Kopiergerät zeigen. Die Zahl 1 bezeichnet eine mit einem OPC(Organic photosensitive conductor = Organischer, photoempfindlicher Leiter)-Film beschichtete Al-Walze. Auf der Außenfläche der Walze wurde ein Siliciumnitridfilm 45-1 mit einer Dicke zwischen 0,01 und 0,1 Mikrometer auf dieselbe Weise wie vorstehend erläutert abgeschieden. Danach wurde ebenfalls auf dieselbe Weise wie vorstehend erläutert, ein Fluor enthaltender kohleartiger Film 45-2 auf dem Siliciumnitridfilm 45-1 abgeschieden. Wahlweise können 0,3 Atom-% bis 10 Atom-% Bor oder Stickstoff dadurch in den kohleartigen Film eingelagert werden, daß während der Kohlenstoffabscheidung B&sub2;H&sub6; oder NH&sub3; verwendet wird. Auch kann statt eines gleichmäßigen, Fluor enthaltenden kohleartigen Films ein Doppelfilm dadurch abgeschieden werden, daß zunächst 10 bis 200 nm (100 bis 2000 Å) unter Verwendung alleine von Ethylen abgeschieden werden, gefolgt von einer Abscheidung unter Verwendung eines Reaktionsgases, das Kohlenstoff und Fluor enthält, wie oben beschrieben.
- Die Fig. 5(A) und 5(B) sind ein Horizontal- und ein Vertikalschnitt, die eine gekrümmte Glas- oder Kunststoffscheibe 1 zeigen, die im Frontfenster eines Kraftfahrzeugs einzupassen ist, welche Scheibe 1 mit einem Siliciumnitridfilm 45-1 und einem Fluor enthaltenden, kohleartigen Film 45-2 zwischen 0,1 und 8 Mikrometer gemäß der Erfindung beschichtet ist. Gemäß der Erfindung wird die gesamte Fläche der Glasscheibe 1 mit einem Kohlenstofffilm beschichtet. Dieser Film kann nur auf eine Seite der Scheibe aufgebracht werden. In diesem Fall werden die in dem in Fig. 2 dargestellten Gerät behandelten Scheiben parallel zueinander angeordnet, um Paare zu errichten, wie in Fig. 5C veranschaulicht.
- Die Abscheidungskammer kann nach einer Abscheidung dadurch gereinigt werden, daß ein Ätzgas wie Sauerstoff oder NF&sub3; statt des Reaktionsgases eingeleitet wird. Überflüssige kohleartige Filme und Nitridfilme können dadurch entfernt werden, daß elektrische Energie auf dieselbe Weise wie beim Abscheidungsprozeß eingeführt wird, um Plasmaätzen auszuführen.
- Es ist möglich, nur einen ausgewählten Oberflächenbereich eines Substrats zu beschichten. In diesem Fall wird die ausgewählte Fläche mit einer Anzahl Kratzer versehen, die Teilchen anziehen. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 und die Fig. 7(A) bis 7(C) wird ein Verfahren zum selektiven Abscheiden eines Diamantfilms (das auch mit erfindungsgemäßen, Fluor enthaltenden, kohleartigen Filmen verwendet werden kann) veranschaulicht. Ein CVD-Gerät mit Mikrowellenunterstützung beinhaltet eine Vakuumkammer 56, eine Vakuumpumpe 59, einen Substrathalter 63 zum Halten eines zu beschichtenden Substrats auf demselben, welcher Halter mit einer (nicht dargestellten) Temperaturregelvorrichtung in ihm versehen ist, einen Substratort-Einstellmechanismus 62, einen Mikrowellengenerator 58, der über einen Isolator 66 und ein Querzfenster 65 mit der Vakuumkammer 56 verbunden ist, Helmholtz-Spulen 57, die das Ende der Vakuumkammer 56 umgeben, und ein Gasspeisesystem 61.
- Auf dem Halter 63 werden z.B. Stahlwerkzeugbohrer 54 angeordnet. Der Abstand zwischen den Oberflächen der Bohrer 54 und dem Fenster 65 wird durch den Einstellmechanismus 62 so eingestellt, daß er 150-250 mm beträgt. Nach dem Abpumpen wird ein aus Si&sub2;H&sub6; und NH&sub3; bestehendes Reaktionsgas mit zwischen 100 Pa und 10&supmin;² Pa in die Vakuumkammer eingeleitet. Die Stärke des Magnetfelds an der zu beschichtenden Oberfläche wird auf 0,22T (2,2 k Gauss) eingestellt. Dann wird vom Generator 58 Mikrowellenenergie mit 50W in die Kammer eingestrahlt, um Siliciumnitridfilme 55 mit einer Dicke zwischen 0,01 Mikrometer und 0,1 Mikrometer auf den Bohrern abzuscheiden. Die Temperatur wird auf einer Temperatur nicht unter 350ºC gehalten, vorzugsweise nicht unter 800ºC. Bei höherer Temperatur kann höheres Haftvermögen erwartet werden. Nach dem Beendigen der Siliciumnitridabscheidung werden die Bohrer der Kammer entnommen und mit einer aus einem Photoresist hergestellten Maske 60 beschichtet, die nur ausgewählte Oberflächenbereiche abdeckt, wie in Fig. 6(C) dargestellt. Dann werden die Bohrer in einen Alkohol eingetaucht, in dem Diamantpulver mit feinen Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1 um dispergiert ist. An die Dispersion werden Ultraschallschwingungen angelegt, um in den Oberflächenbereichen der Bohrer, die frei von den Masken sind, eine Anzahl Kratzer auszubilden. Dann werden die Masken beseitigt und die Bohrer werden erneut in der Kammer angeordnet. Danach wird verdampfter Alkohol von 10² bis 10&supmin;² Pa, z.B. 10 Pa, in die Kammer eingeleitet und durch Mikrowellenenergie auf dieselbe Weise zersetzt, um einen Diamantfilm mit einer Dicke von 3 Mikrometer mit 90 nm/min (900 Å/min) auf den zerkratzten Oberflächen aufzuwachsen, wie in Fig. 6(C) dargestellt. Der Alkohol ist z.B. Ethylalkohol, Methylalkohol oder Propylalkohol. Es kann erwartet werden, daß die Härte des Diamantfilms nicht geringer als 5000 kg/mm² ist. Die Abweichung der Filmdicke liegt bei einer Kreisfläche mit einem Durchmesser von 100 mm innerhalb ±10%. Durch Versuche unter Verwendung von Ethylalkohol, der mit 40 SCCM (Standardkubikzentimeter pro Minute) zusammen mit Wasserstoff (100 SCCM) so eingeleitet wurde, daß der Gesamtdruck in der Reaktionskammer 13 pa betrug, konnte durch Raman-Spektren mit einem scharfen Peak bei 133,100 m&supmin;¹ (1331 cm&supmin;¹) bestätigt werden, daß die Kohlenstoffstruktur die Diamantstruktur ist. Der Diamantfilm löste sich von der darunterliegenden Fläche selbst nach dem Ausführen von Zuverlässigkeitstests nicht, zu denen Wärmeschocks zwischen -10ºC und 150ºC gehörten. Der Versuch wurde unter Verwendung eines aus Methylaluminium und Ammoniak bestehenden Reaktionsgases wiederholt, um einen Aluminiumnitridfilm abzuscheiden. Der Nitridfilm wurde dann bei ungefähr 400ºC thermisch getempert.
- Während beispielhaft verschiedene Ausführungsformen speziell beschrieben wurden, ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen, besonderen Beispiele beschränkt ist und daß Modifizierungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Z.B. ist die Erfindung von Nutzen, wenn Vorder-, Seiten- oder Heckfenster oder Seitenspiegel mit Kohlenstoff-Schutzfilmen beschichtet werden. Obwohl beim obigen Ausführungsbeispiel ein Siliciumnitridfilm hergestellt wird, der unter einem Fluor enthaltenden kohleartigen Film liegt, können stattdessen andere Nitridfilme verwendet werden. Z.B. kann ein Nitridfilm aus Aluminiumnitrid, Titannitrid oder Bornitrid hergestellt werden.
Claims (22)
1. Verfahren zum Abscheiden eines Fluor enthaltenden
kohleartigen Films auf einem Substrat, bei dem zunächst ein
Nitridfilm auf dem Substrat abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgenden Schritten:
- Anordnen des Substrats in einer Reaktionskammer;
- Einleiten eines ersten, Stickstoff enthaltenden
Reaktionsgases, das durch chemische Reaktion aus der Dampfphase ein
Nitrid erzeugen kann;
- Zuführen von Energie zum ersten Reaktionsgas, um den
Nitridfilm durch die genannte chemische Reaktion aus der
Dampfphase auf diesem Substrat abzuscheiden;
- Einleiten eines zweiten, Kohlenstoff und Fluor
enthaltenden Reaktionsgases; und
- Zuführen von Energie zum zweiten Reaktionsgas, um den
Fluor enthaltenden kohleartigen Film auf dem Nitridfilm
abzuscheiden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das erste
Reaktionsgas Stickstoff und Sauerstoff enthält und dazu in der Lage
ist, Siliciumnitrid über eine chemische Reaktion aus der
Dampfphase zu erzeugen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das erste
Reaktionsgas aus einem Silan und Ammoniak besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Silan Disilan
ist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
dem das zweite Reaktionsgas aus einem Kohlenwasserstoff und
einem Fluorkohlenwasserstoff besteht.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
dem die Dicke des Nitridfilms zwischen 0,01 Mikrometer und
0,1 Mikrometer liegt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
dem der kohleartige Film ein Film aus diamantähnlichem
Kohlenstoff ist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
dem das Substrat eine transparente Scheibe für die Fenster
eines Fahrzeugs ist.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
dem das Substrat aus Glas besteht.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
dem der kohleartige Film Stickstoff enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 11 in Abhängigkeit von Anspruch
2, bei dem das zweite Reaktionsgas ferner Stickstoff
enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der
Fluorkohlenwasserstoff C&sub2;F&sub6;, C&sub3;F&sub8;, CHF&sub3; oder CH&sub2;F&sub2; ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche, bei dem das Nitrid
Siliciumnitrid, Titannitrid, Aluminiumnitrid oder Bornitrid
ist.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das
ferner folgende Schritte nach dem Abscheiden des Nitridfilms
und vor dem Abscheiden des kohleartigen Films aufweist:
- Aufbringen einer Maske auf das Substrat;
- Zerkratzen der Oberfläche des Substrats, die nicht mit der
Maske bedeckt ist; und
- Entfernen der Maske.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
dem der kohleartige Film bei einer Temperatur nicht unter
350ºC aufgewachsen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der
Zerkratzungsschritt dadurch ausgeführt wird, daß das Substrat in ein
Fluid eingetaucht wird, in dem eine Anzahl harter Teilchen
dispergiert ist, und daß Ultraschallschwingungen angelegt
werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die harten Teilchen
Diamantteilchen sind.
19. Gegenstand mit einem auf eine Oberfläche aufgetragenen
Schutzfilm, um der Oberfläche Abriebfestigkeitseigenschaften
zu verleihen, welcher Schutzfilm einen direkt auf der
Oberfläche aufgetragenen Nitridfilm und einen auf dem Nitridfilm
aufgetragenen, Fluor enthaltenden, kohleartigen Film
aufweist.
20. Gegenstand nach Anspruch 19, bei dem der Nitridfilm aus
Siliciumnitrid besteht.
21. Gegenstand nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, bei dem
der kohleartige Film ferner Stickstoff enthält.
22. Gegenstand nach einem der Ansprüche 19 oder 21, bei dem
das Nitrid Titannitrid, Aluminiumnitrid oder Bornitrid ist.
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