專利名稱：介質(zhì)溫度化學(xué)汽相沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用MT(介質(zhì)溫度)CVD工藝來涂覆基體的方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)汽相沉積法用來把一層或者多層涂層施加到基體表面上。典型地，每個(gè)涂層的厚度大約為幾分之一微米到大約二十微米。在CVD中，含有形成涂層的原子的一種氣體或者多種氣體在基體表面上或者在非?？拷w表面的地方在高溫下被還原或者被分解，因此所需成分的涂層沉積到基體上。這種沉積物可以是金屬、半導(dǎo)體、合金或者難熔化合物。
MT CVD與CVD的不同點(diǎn)在于MT CVD所使用的反應(yīng)溫度明顯低于CVD所使用的溫度。這種溫差常常大約為數(shù)百度。實(shí)現(xiàn)使MT CVD溫度降低的一種方法是使用一種或者多種反應(yīng)物氣體，該一種或者多種反應(yīng)氣體可以進(jìn)行反應(yīng)，從而在低溫下形成所需的涂層。
TiCN涂層可以通過CVD或者M(jìn)T CVD來沉積。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過CVD和MT CVD來沉積TiCN涂層有利于在基體上產(chǎn)生耐磨的、硬的涂層。用來沉積TiCN涂層的CVD工藝的一個(gè)例子是這樣的它使用沉積工藝氣體，該氣體含有四氯化鈦(TiCl4)和分子氫(H2)以及作為反應(yīng)物的甲烷(CH4)，從而在大約1000度的反應(yīng)溫度下形成TiCN涂層。如果這種沉積工藝氣體中的反應(yīng)氣體CH4用CH3CN氣體來取代，那么MTCVD工藝可以通過下面方法來實(shí)現(xiàn)TiCN涂層在700到900℃的反應(yīng)溫度范圍內(nèi)可以沉積到基體上。
在沉積工藝氣體中的CH3CN與TiCl4和H2一起使用的MT CVD工藝中，TiCN層通過反應(yīng)來形成，該反應(yīng)通過下面反應(yīng)式來表示TiCl4+CH3CN+5/2H2
TiCN+4HCl+CH4在現(xiàn)有技術(shù)中這些是公知的使用MT CVD工藝，而這些過程采用了CH3CN作為部分用來使基體涂覆有一層或者多層TiCN的沉積工藝氣體。例如Bitzer等人的美國專利No.4196233描述了其中用碳氮化物涂覆無機(jī)基體的過程，并且公開了使用MT CVD涂覆過程，而該過程采用了CH3CN。A.T.Santhanam和D.T.Quinto“Surface Engineeringof Carbide，Cermet，and ceramic Cutting Tools”ASM Handbook第5卷表面工程(1994)第900-908頁敘述了在20世紀(jì)80年代中期，在硬質(zhì)合金上沉積TiCN的MT CVD工藝已商業(yè)化。他們把那個(gè)過程描述成使用沉積工藝氣體和700到900度的反應(yīng)溫度，從而在低于傳統(tǒng)CVD工藝的溫度下產(chǎn)生更快的沉積速率，而該沉積工藝氣體包括TiCl4、H2和有機(jī)碳氮化合物如CH3CN的混合物。他們敘述該過程具有這樣的優(yōu)點(diǎn)與高溫傳統(tǒng)CVD工藝相比，由熱所引起的拉裂更加減少了。
這些年來，已經(jīng)對(duì)采用CH3CN的MT CVD進(jìn)行了改進(jìn)。例如，Odani等人的美國專利No.5436071描述了在800-900度的反應(yīng)溫度及30-200乇的反應(yīng)壓力下，使用包括0.1-1％CH3CN、1-5％TiCl4、0-25％的分子N2及剩余部分為H2的反應(yīng)氣體把TiCN涂層施加到金屬陶瓷上。
盡管現(xiàn)有技術(shù)MT CVD工藝在工業(yè)中很有用，但是它們有一些缺點(diǎn)。在工業(yè)上特別重要的一個(gè)缺點(diǎn)是TiCN的沉積速率盡管比一些CVD工藝快得多，但還是有點(diǎn)慢。這種較慢的沉積速率使涂覆基體所需要的、一次生產(chǎn)量的循環(huán)時(shí)間變長，因此對(duì)生產(chǎn)率產(chǎn)生了不利影響。
現(xiàn)有技術(shù)的MT CVD工藝所遇到的另一個(gè)缺點(diǎn)是它們常常在整個(gè)MT CVD反應(yīng)室使涂層厚度發(fā)生變化。由于這個(gè)問題，鄰近沉積工藝氣體的入口而設(shè)置的基體常常具有厚度明顯大于位于遠(yuǎn)離沉積工藝氣體入口處的基體的涂層厚度。
概述本發(fā)明的發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，按體積把大約1到約30％的HCl氣體加入到MT CVD沉積工藝氣體中在給定反應(yīng)溫度下可以明顯提高TiCN涂層的沉積速率，而該MT CVD沉積工藝氣體還包括預(yù)定量的CH3CN、TiCl4、H2氣體和任選的N2氣體。相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種方法，它通過MT CVD工藝用TiCN涂層涂覆至少一個(gè)基體，該方法包括在反應(yīng)室內(nèi)把一個(gè)或者多個(gè)基體加熱到反應(yīng)溫度，然后把沉積工藝氣體加入到反應(yīng)室中，而沉積工藝氣體包括大約1到大約30％的HCl和預(yù)定量的CH3CN、TiCl4、H2和任選的N2，因此在一個(gè)或者多個(gè)基體的表面上沉積了一層TiCN。
本發(fā)明可以與任何適合于MT CVD工藝的適當(dāng)基體一起使用。這些基體的例子包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、高速鋼和其它型式的鋼，但不局限于此。本發(fā)明可以與這樣的一些基體一起使用在這些基體上已施加了一個(gè)或者多個(gè)TiCN涂層或者其它涂層成分。本發(fā)明還用來沉積一層或者多層TiCN，而該一層或者多層TiCN接著或者甚至間歇地覆蓋有通過其它方法沉積下來的涂層。這些下面涂層或者上面涂層可以通過本發(fā)明的方法或者其它涂覆沉積方法來施加。這些其它涂覆沉積方法的例子包括CVD、傳統(tǒng)MT CVD、物理汽相沉積法(PVD)或者它們的結(jié)合及這些方法的改變(這些改變的方法包括使用等離子體增強(qiáng)的這類方法)，但不局限于此。
無論什么時(shí)候采用本發(fā)明在基體上的另一涂層上施加TiCN涂層，應(yīng)該明白，就本說明書和附加的權(quán)利要求而言，這種基體的“表面”指的是基體上的最外層的表面。例如，在施加TiCN層之前，這里所指通過本發(fā)明的方法把TiCN涂層施加到基體的表面上，該基體已經(jīng)具有三個(gè)預(yù)存涂層，其中一層TiN作為最內(nèi)層，一層TiCN作為中間層及另一層TiN作為最外層，那個(gè)說法應(yīng)該理解成通過本發(fā)明的方法把TiCN涂層施加到TiN最外層的外表面上。
通過本發(fā)明來涂覆的基體可以是適合于MT CVD工藝的任何幾何形狀。本發(fā)明特別有利于涂覆各種幾何形狀的切削工具。例如，本發(fā)明可以用于呈切削工具形狀的、用來車削、磨削或者鉆孔的基體，但不局限于這些。這些切削工具的例子包括帶標(biāo)度的切削刀片和細(xì)長的旋轉(zhuǎn)工具如鉆、立銑刀、絲錐、鉸刀和拉刀，但不局限于此。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)這樣的驚奇結(jié)果在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在明顯提高TiCN涂層的沉積速率的同時(shí)伴隨著明顯提高整個(gè)MT CVD反應(yīng)室的、沉積下來的TiCN涂層厚度的均勻度。當(dāng)同時(shí)涂覆設(shè)置在整個(gè)反應(yīng)室中的若干基體時(shí)，本發(fā)明的這個(gè)方面特別有利。在這種情況下，根據(jù)特定基體相對(duì)于沉積工藝氣體進(jìn)入到反應(yīng)室中入口的位置，采用CH3CN的現(xiàn)有技術(shù)MT CVD工藝使沉積在基體上的TiCN涂層的厚度發(fā)生變化。本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例明顯減少了依賴于位置的TiCN涂層厚度變化，同時(shí)提高了TiCN涂層的沉積速率。
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)這樣的驚奇結(jié)果在MT CVD工藝期間施加的TiCN涂層沉積速率和TiCN涂層厚度的均勻度可以通過在反應(yīng)室內(nèi)使用溫度梯度并且使用沉積工藝氣體來進(jìn)一步控制，該沉積工藝氣體包括大約1到大約30％的HCl和預(yù)定量的CH3CN、TiCl4、H2和任選地N2。因此，本發(fā)明還包括這些實(shí)施例通過MT CVD工藝，它們使至少一個(gè)基體涂覆有TiCN涂層，該工藝包括在把沉積工藝氣體加入到反應(yīng)室中的期間，在反應(yīng)室內(nèi)保持溫度梯度，該沉積工藝氣體包括大約1到大約30％HCl和預(yù)定量CH3CN、TiCl4、H2和可任選的N2，因此TiCN層沉積在一個(gè)或者多個(gè)基體的表面上。
本發(fā)明人還設(shè)想到本發(fā)明包括使用這樣的沉積工藝氣體一種或者多種上述組分氣體全部或者部分由另外一種或者多種氣體來取代。例如，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中本發(fā)明人預(yù)料到在沉積工藝氣體中，CH3CN可以由另外的氣態(tài)化合物來取代，該氣態(tài)化合物可起著沉積涂層的碳/氮源的作用，HCl可以由另外的氣態(tài)鹵化氫來取代，及TiCl4可以由另外的氣態(tài)金屬-鹵素的化合物來取代，而該金屬-鹵素化合物作為該涂層的金屬源。本發(fā)明人還預(yù)料本發(fā)明包括使用這樣的沉積工藝氣體該沉積工藝氣體包括預(yù)定量的一種或者多種另外反應(yīng)氣體。例如，在一些實(shí)施例中本發(fā)明人預(yù)料到可以加入預(yù)定量的一種或者多種另外反應(yīng)氣體，該反應(yīng)氣體向涂層提供一種或者多種另外元素如氧或者硼。包括這種沉積工藝氣體取代物和輔加物的、本發(fā)明的一些實(shí)施例導(dǎo)致沉積了含碳氮化物的涂層而不是TiCN。這種其它含碳氮化物的涂層包括氧碳氮化物和硼碳氮化物涂層。
因此，本發(fā)明包括一種方法它通過MT CVD工藝使至少一個(gè)基體涂有含碳氮化物的涂層，該方法包括在反應(yīng)室內(nèi)把一個(gè)或者多個(gè)基體加熱到反應(yīng)溫度，然后把沉積工藝氣體加入到反應(yīng)室中，而沉積工藝氣體包括大約1到大約30％的鹵化氫和預(yù)定量的碳/氮源、金屬-鹵素化合物、H2和任選N2，因此在一個(gè)或者多個(gè)基體的表面上沉積了一層含碳氮化物的涂層。在這種方法中，沉積工藝氣體還可包括預(yù)定量的一種或者多種另外反應(yīng)氣體。本發(fā)明還包括一種方法它通過MT CVD工藝使至少一個(gè)基體涂有含碳氮化物的涂層，該方法包括在把沉積工藝氣體加入到反應(yīng)室期間，在反應(yīng)室內(nèi)保持溫度梯度，該沉積工藝氣體包括大約1到大約30％的鹵化氫和預(yù)定量的碳/氮源、金屬-鹵素化合物、H2和任選的N2，因此在一個(gè)或者多個(gè)基體的表面上沉積了一層含碳氮化物的涂層。在這種方法中，沉積工藝氣體還包括預(yù)定量的一種或者多種另外反應(yīng)氣體。
本發(fā)明還包括通過本發(fā)明過程所涂覆過的基體。
通過下面詳細(xì)描述優(yōu)選實(shí)施例和附圖，在所要求和公開的主題中所固有的這些特征和優(yōu)點(diǎn)及其它特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講是顯而易見的。
附圖的簡短說明所提供的附圖只是幫助理解本發(fā)明的實(shí)施。因此，應(yīng)該明白，所提供的附圖只是用于圖解目的而沒有限制本發(fā)明的范圍。


圖1示意性地示出了傳統(tǒng)MT CVD反應(yīng)容器的橫剖視圖。
圖2示意性地示出了實(shí)驗(yàn)A中所涂覆過的基體的部分放大橫剖視圖。
詳細(xì)描述在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例中，使用下面沉積工藝氣體成分、反應(yīng)溫度和反應(yīng)室壓力范圍來進(jìn)行MT CVD工藝。
沉積工藝氣體按體積最好含有大約1％到大約30％的HCl、大約0.2％到大約3.0％的CH3CN，大約0.5％到大約5.0％的TiCl4、0％到大約35％的N2、及大約40％到大約98％的H2。更加優(yōu)選的是，沉積工藝氣體含有大約2.3％到大約20％的HCl、大約0.3％到大約0.7％的CH3CN，大約0.9％到大約2.1％的TiCl4、大約10％到大約30％的N2、及大約50％到大約85％的H2。
反應(yīng)溫度最好處于大約550℃到大約900℃的范圍，更加優(yōu)選的是處于大約700到小于大約900℃的范圍。最優(yōu)選的是，反應(yīng)溫℃的范圍是從大約830℃到大約880℃。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在反應(yīng)室內(nèi)使用溫度梯度，因此最接近沉積工藝氣體的一個(gè)或者多個(gè)引入位置的一個(gè)或者多個(gè)基體被加熱到低于最遠(yuǎn)離沉積工藝氣體的一個(gè)或者多個(gè)引入位置的一個(gè)或者多個(gè)基體的較低反應(yīng)溫度。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種梯度可以用來進(jìn)一步控制TiCN涂層沉積速率及本發(fā)明進(jìn)行MT CVD工藝期間所施加的TiCN涂層厚度的均勻性。優(yōu)選地，這種溫度梯度的范圍是大約10到大約100℃，更加優(yōu)選的是處于大約30到大約50℃的范圍。
反應(yīng)壓力的范圍最好是大約5到大約800乇。更加優(yōu)選的是，反應(yīng)壓力的范圍是大約40到大約120乇。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，使用沉積工藝氣體，其中HCl、CH3CN和TiCl4的組分氣體中的一種或者多種由另外氣體來全部或者部分取代。因此，例如在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，使用了這樣的沉積工藝氣體組分氣體CH3CN由用于涂層的另外碳-氮源如氣體一甲銨(CH3NH2)、二甲胺((CH3)2N)、三甲胺((CH3)3N)、氰化氫(HCN)及二甲肼(CH3(NH)2CH3)中的一個(gè)或者多個(gè)來全部或者部分取代。同樣，本發(fā)明的一些實(shí)施例包括使用這樣的沉積工藝氣體其中HCl由另外的鹵化氫如碘化氫(HI)、溴化氫(HBr)或者氟化氫(HF)來全部或者部分取代。同樣地，本發(fā)明的一些實(shí)施例包括使用這樣的沉積工藝氣體其中TiCl4由另外的一種或者多種氣體來全部或者部分取代，而該一種氣體或者多種氣體起作涂層的Ti金屬源的作用如Ti的氟化物、溴化物或者碘化物。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，使用了這樣的沉積工藝氣體它包括預(yù)定量的一個(gè)或者多個(gè)另外反應(yīng)氣體。例如，沉積工藝氣體可以包括預(yù)定量的、一氧化碳CO和二氧化碳CO2中的至少一種。
在這樣的本發(fā)明的一些實(shí)施例的實(shí)踐中沉積工藝氣體的一個(gè)或者多個(gè)組分氣體被取代，及在一些實(shí)施例中，沉積工藝氣體包括預(yù)定量的一種或者多種另外反應(yīng)氣體，沉積的涂層可以是含碳氮化物的涂層而不是TiCN。例如，在這樣的本發(fā)明的實(shí)施例中在沉積工藝氣體中，TiCl4用金屬如Hf、Nb、V、Zr或者Ta、或者它們相互之間的合金和/或與鈦的混合物及合金的氯化物、氟化物、溴化物或者碘化物來全部或者部分取代，沉積的涂層可以含有那些氯化物、氟化物、溴化物或者碘化物的金屬，該金屬全部或者部分代替Ti，因此形成了Hf、Nb、V、Zr或者Ta的、或者它們的合金的、或者相互之間和/或與鈦的混合物的碳氮化物的涂層。例如，在這樣的本發(fā)明實(shí)施例中在沉積工藝氣體中ZrCl4全部代替了TiCl4，因此沉積了ZrCN涂層而不是TiCN。
同樣地，在沉積工藝氣體中采用了一種或者多種另外氣體組分的、本發(fā)明的實(shí)施例可以導(dǎo)致沉積含碳氮化物的涂層而不是TiCN。例如，把CO或者CO2加入到沉積工藝氣體中可以導(dǎo)致含碳氮化物涂層氧碳氮化鈦(TiCON)的沉積。過程沉積氣體包括加入CO和CO2及用Hf、Nb、V、Zr或者Ta的、或者它們相互間和/或與鈦的混合物的及合金的氯化物、氟化物、溴化物或者碘化物來取代TiCl4，因此沉積出Hf、Nb、V、Zr或者Ta的、或者它們相互和/或與鈦的合金的或者混合物的氧碳氮化物的含碳氮化物的涂層。作為另一個(gè)例子，把BCl3加入到沉積工藝氣體中導(dǎo)致了含碳氮化物涂層硼碳氮化鈦(TiBCN)的沉積。此外，過程沉積氣體包括加入BCl3及用Hf、Nb、V、Zr或者Ta的、或者它們相互和/或與鈦的合金或者混合物的氯化物、氟化物、溴化物或者碘化物來取代TiCl4，因此沉積了Hf、Nb、V、Zr或者Ta的、或者它們相互和/或與鈦的合金或者混合物的硼碳氮化物(borocarbonitride)的含碳氮化物的涂層。
在這樣的本發(fā)明實(shí)施例中沉積氣體的組成氣體中的一個(gè)或者多個(gè)被取代，及在沉積工藝氣體包括一種或者多種另外反應(yīng)氣體的實(shí)施例中，優(yōu)選地MT CVD反應(yīng)壓力處于從大約5到大約800乇的范圍內(nèi)，反應(yīng)溫度處于從大約550到大約900℃的范圍內(nèi)，并且在使用了溫度梯度的地方，溫度梯度處于從大約10到大約100℃的范圍內(nèi)。還在這種實(shí)施例中，沉積工藝氣體按體積最好含有從大約1到大約30％的鹵化氫、從大約0.2到大約3.0％的碳/氮源、從大約0.5到大約5.0％的金屬-鹵素化合物、從0到大約35％的N2及從大約40到大約98％的H2。在沉積工藝氣體還包括預(yù)定量的一個(gè)或者多個(gè)另外反應(yīng)氣體如CO或者CO2時(shí)，每個(gè)這種另外氣體的量最好為從大約0.1到大約5％。
下面所給出的例子解釋了本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
例子1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來使通過本發(fā)明實(shí)施例所形成的TiCN涂層沉積速率和整個(gè)反應(yīng)室的涂層厚度均勻度與通過傳統(tǒng)MT CVD技術(shù)所形成的涂層進(jìn)行比較。同樣的處理?xiàng)l件用于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)A(該實(shí)驗(yàn)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來進(jìn)行)和實(shí)驗(yàn)B(該實(shí)驗(yàn)根據(jù)傳統(tǒng)MT CVD工藝來進(jìn)行)之間的主要差別是所使用的沉積工藝氣體的成分。實(shí)驗(yàn)包括在基體上施加一個(gè)單TiCN涂層。然后在從整個(gè)反應(yīng)室的預(yù)定位置上所提取的樣品上，使用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)來測(cè)量TiCN涂層厚度。這些位置距沉積工藝氣體進(jìn)入到反應(yīng)室中的入口的距離是不同的。
在傳統(tǒng)MT VCD反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行MT CVD工藝實(shí)驗(yàn)，該反應(yīng)容器具有罐，該罐的直徑接近20英寸(51cm)并且長度接近43.5英寸(110cm)。反應(yīng)容器示意性地描述在圖1中。參照?qǐng)D1，反應(yīng)容器10包括罐12、爐子14、頂罩16、支撐構(gòu)件18、兩個(gè)氣體分布多管盤20、三個(gè)氣體加熱盤22、11個(gè)基體支撐盤24、頂部絕緣盤26、氣體進(jìn)入口28和氣體排出口30。支撐構(gòu)件18包括中空的導(dǎo)管32，該導(dǎo)管32與氣體進(jìn)入口28和氣體分布盤20處于流體連通。支撐構(gòu)件18還包括支撐盤34，在支撐盤34上堆放著氣體分布多管盤20、氣體加熱盤22、基體支撐盤24和頂部絕緣盤26。在中空導(dǎo)管32、氣體分布多管盤20、氣體加熱盤22、基體支撐盤24、頂部絕緣盤26和罐腔36存在流體連通，因此氣流保持從中空導(dǎo)管32通過盤20-26并進(jìn)入到罐腔36中。反應(yīng)室38包括基體支撐盤24的相互連通的內(nèi)部部分。
氣體分布多管盤20、氣體加熱盤22、基體支撐盤24和頂部絕緣盤26由石墨制成。罐12、頂罩16和支撐構(gòu)件18由耐熱金屬如鉻鎳鐵(Inconel)合金718來制造。水冷襯墊40使罐12和頂罩16之間形成氣密密封，因此在工作期間，反應(yīng)容器10可以借助于真空泵通過氣體排出口30來排空，并且之后通過氣體進(jìn)入口28充滿氣體。
氣體加熱盤22裝有直徑接近0.25英寸(0.6cm)的陶瓷小珠，該小珠用來加熱沉積工藝氣體42。頂部絕緣盤26也裝有陶瓷小珠?；w支撐盤24裝有桿，這些桿用來支撐要涂覆的基體。氣體進(jìn)入口28的內(nèi)徑接近1.4英寸(4cm)，而氣體出口30的內(nèi)徑接近1.9英寸(5cm)。盤20-26的外徑大約為18英寸(46cm)，而它們的內(nèi)徑大約為17英寸(43cm)。
在工作期間，包括沉積工藝氣體42的組分氣體進(jìn)行預(yù)混合并且在沉積工藝氣體42進(jìn)入氣體進(jìn)入口28之前加熱到大約150到大約180℃。在MT CVD工藝期間，沉積工藝氣體42從氣體進(jìn)入口28向下通過支撐構(gòu)件18的中空導(dǎo)管32而流入到氣體分布多管盤20中。從那里，沉積工藝氣體42通過氣體加熱盤22內(nèi)的陶瓷小珠，在該氣體加熱盤內(nèi)，氣體流過支撐在基體支撐盤24中的基體之前被加熱，而在支撐盤24中，氣體在反應(yīng)溫度下進(jìn)行反應(yīng)，從而在基體上形成TiCN涂層。沉積工藝氣體42從最頂部的支撐盤24處出來進(jìn)入到頂部絕緣盤26中，然后，在最后通過氣體出口30流出反應(yīng)容器10之前通過罐腔36。
實(shí)驗(yàn)A和B所使用的基體是具有WC-6.3％、Co-3.5％、Ta-2％、Ti-1.5％Nb的成分的碳化鎢。這些基體是具有Kennametal型SNMA433的幾何形狀的切削工具。這些基體已預(yù)涂有薄層TiN，從而避免在底部的硬質(zhì)合金和實(shí)驗(yàn)中沉積的TiCN層之間進(jìn)行反應(yīng)。
在基體裝到樣品支撐盤24之前，這些基體通過傳統(tǒng)技術(shù)來清潔，而這些傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講是顯而易見的。接近3000到4000個(gè)基體均勻分布在11個(gè)基體支撐盤24之間。
在完成基體裝載之后，裝配反應(yīng)容器。空氣從罐腔36中排出從而使壓力減少至約20乇。然后，罐腔36回填H2到大約一個(gè)大氣壓(760乇)。然后，在大約3個(gè)小時(shí)期間，使用爐14把基體加熱到大約870℃的反應(yīng)溫度。使用熱電偶44來測(cè)量溫度。然后，使該溫度穩(wěn)定大約15分鐘。然后，使反應(yīng)容器10內(nèi)的壓力減少到大約90乇，如壓力傳感器46所測(cè)得的一樣。然后，沉積工藝氣體42開始流動(dòng)，并且連續(xù)進(jìn)行大約180分鐘，同時(shí)基體保持在反應(yīng)溫度。在這個(gè)時(shí)間期間，反應(yīng)容器10內(nèi)的壓力保持接近120乇。
在表1中給出了實(shí)驗(yàn)1和2中所使用的沉積工藝氣體的成分。在表2中給出了用于這些實(shí)驗(yàn)中的MT CVD工作參數(shù)。
在沉積工藝氣體流動(dòng)時(shí)間的最后，沉積工藝氣體的流動(dòng)停止了，并且罐容器10通過H2和N2氣體的混合物來清掃。使反應(yīng)容器冷卻幾個(gè)小時(shí)，然后打開。然后，從11個(gè)基體支撐盤24的堆疊的底部計(jì)數(shù)，從第1、第4、第8和第11盤中移走用于TiCN涂層厚度測(cè)量的基體。因此，從盤1中取出的測(cè)量樣品最靠近沉積工藝氣體進(jìn)入到反應(yīng)室的入口，而從盤11中取出的這些最遠(yuǎn)離入口。
圖2示意性地示出了在TiCN涂層已施加在實(shí)驗(yàn)中之后用在實(shí)驗(yàn)A中使用的一部分基體的放大橫剖視圖。如圖2所示，TiCN的涂層48沉積在TiN層50上，而在開始實(shí)驗(yàn)之前，TiN50已施加到碳化鎢基體52的前刀面54、側(cè)面56及刀面與側(cè)面的連接處的切削刃58上。
TiCN涂層厚度測(cè)量在距離切削刃1毫米的前刀面上進(jìn)行。圖3示出了實(shí)驗(yàn)A和B的TiCN涂層厚度測(cè)量的結(jié)果。這些結(jié)果示出了平均涂層厚度從通過傳統(tǒng)MT CVD方法所處理過的樣品的大約2.8微米增加到本發(fā)明實(shí)施例所處理過的樣品的大約9.8微米。此外，通過變化系數(shù)(C.O.V)所測(cè)量出的涂層厚度變化從0.54(該值是通過傳統(tǒng)MTCVD方法處理樣品的實(shí)驗(yàn)B的值)減少到0.28(該值是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所處理過的樣品的實(shí)驗(yàn)A的值)，該變化系數(shù)是厚度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以平均厚度測(cè)量值。這些結(jié)果清楚地示出在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)A中，把預(yù)定量的HCl加入到MT CVD沉積工藝氣體中可以明顯提高TiCN涂層沉積速率和TiCN涂層厚度在整個(gè)反應(yīng)室的基體上的均勻性，該MT CVD沉積工藝氣體也含有預(yù)定量的CH3、TiCl4、H2和N2。
例子2在實(shí)驗(yàn)C中，進(jìn)行本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)，沉積工藝氣體的成分不同于實(shí)驗(yàn)A中所使用的成分。所有其它條件基本與實(shí)驗(yàn)A中所使用的相同，如基體成分、幾何形狀和表面條件。
在表1中給出了實(shí)驗(yàn)C中的沉積工藝氣體成分，而表2給出了MTCVD工作參數(shù)。表3示出了實(shí)驗(yàn)C中所沉積的TiCN涂層的厚度測(cè)量結(jié)果。這些結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)C中，本發(fā)明實(shí)施例的使用相對(duì)于在實(shí)驗(yàn)B中通過傳統(tǒng)MT CVD技術(shù)所得到的結(jié)果提高了沉積速率及涂層均勻度。
例子3在實(shí)驗(yàn)D中，進(jìn)行本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)，在反應(yīng)室中使用了溫度梯度，因此，最接近沉積工藝氣體進(jìn)入到反應(yīng)室中的進(jìn)入位置的基體加熱到低于最遠(yuǎn)離沉積工藝氣體進(jìn)入口的那些基體的反應(yīng)溫度約40℃的反應(yīng)溫度。所有其它條件實(shí)際上與實(shí)驗(yàn)A中所使用的那些相同，如基體成分、幾何形狀和表面條件。表1中給出了實(shí)驗(yàn)D中的沉積工藝氣體成分，而表2給出了MT CVD工作參數(shù)。
表3示出了實(shí)驗(yàn)D中所沉積出的TiCN涂層的厚度測(cè)量的結(jié)果。這些結(jié)果示出實(shí)驗(yàn)D所使用的條件改進(jìn)了沉積速率和涂層均勻性，從而優(yōu)于在實(shí)驗(yàn)B中通過傳統(tǒng)MT CVT技術(shù)獲得的結(jié)果。此外，實(shí)驗(yàn)D中0.16的C.O.V與實(shí)驗(yàn)A的變化系數(shù)0.28的比較表明，使用溫度梯度并使用包括從大約1到大約30％HCl、預(yù)定量CH3CN、TiCl4、H2和N2的沉積工藝氣體與在沒有使用溫度梯度時(shí)所產(chǎn)生的結(jié)果相比可以明顯提高整個(gè)反應(yīng)室的涂層均勻度。
例子4
在實(shí)驗(yàn)E中，本發(fā)明實(shí)施例采用了如實(shí)驗(yàn)D一樣的溫度梯度，但是反應(yīng)壓力從實(shí)驗(yàn)D中所使用的120乇的水平減少到實(shí)驗(yàn)E中的90乇。所有其它條件與實(shí)驗(yàn)D中所使用的這些基本相同，如基體成分、幾何形狀和表面條件。表1中給出了實(shí)驗(yàn)E中的沉積工藝氣體成分，而表2給出了MT CVD工作參數(shù)。
表3示出了實(shí)驗(yàn)E中所沉積出的TiCN涂層的厚度測(cè)量的結(jié)果。就沉積速率和涂層均勻度而言，實(shí)驗(yàn)E的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)D所得到的結(jié)果相差不大，都優(yōu)于通過傳統(tǒng)MT CVD技術(shù)在實(shí)驗(yàn)B中所得到的結(jié)果。
例子5在實(shí)驗(yàn)F中，進(jìn)行本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)，除了沉積工藝氣體的成分改變成降低TiCl4和CH3CN的濃度之外，工作參數(shù)與實(shí)驗(yàn)E中所使用的那些相似。此外，除了使用具有與實(shí)驗(yàn)D中所使用的一樣的成分、幾何形狀和表面條件的基體之外，還包括陶瓷Si3N4-1％Y2O3-1％MgO的其它基體(參見美國專利No.5382273)。這些陶瓷基體具有Kennametal型SNGA433T的幾何形狀并且沒有預(yù)涂TiN。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)F之前，這些陶瓷基體的表面通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的傳統(tǒng)技術(shù)來清潔。
表1中給出了實(shí)驗(yàn)F中的沉積工藝氣體成分，而表2給出了MT CVD工作參數(shù)。
表3示出了實(shí)驗(yàn)F中在硬質(zhì)合金刀片上所沉積出的TiCN涂層的厚度測(cè)量的結(jié)果。盡管也發(fā)現(xiàn)了陶瓷Si3N4的基體涂有TiCN，但是沒有測(cè)量涂層厚度大小。在硬質(zhì)合金刀片上的厚度測(cè)量結(jié)果表明TiCN的沉積速率小于實(shí)驗(yàn)E中所得到的沉積速率，但是仍然明顯大于在實(shí)驗(yàn)B中通過傳統(tǒng)MT CVT技術(shù)所得到的。就涂層均勻度而言，實(shí)驗(yàn)F的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)D所得到的結(jié)果相差不大，都優(yōu)于通過傳統(tǒng)MT CVD技術(shù)在實(shí)驗(yàn)B中所得到的結(jié)果。
例子6本發(fā)明還可以與其它涂層沉積技術(shù)結(jié)合使用。例子1-5所描述的實(shí)驗(yàn)證明了，本發(fā)明可以用來把TiCN涂層施加在未涂過的基體上或者施加到預(yù)先已涂過的基體上，而實(shí)驗(yàn)G證明了這樣的一種方法本發(fā)明可以間歇地與其它涂覆技術(shù)一起使用，從而在基體上形成包括各種涂層的多層涂層。
在實(shí)驗(yàn)G中，本發(fā)明實(shí)施例與傳統(tǒng)CVD和MT VCD涂覆沉積技術(shù)結(jié)合使用從而在預(yù)先未涂覆過的燒結(jié)碳化鎢刀片上形成多層涂層。實(shí)驗(yàn)G中沉積出的這些層列在表4上。其中三層即層2、4和6使用下面這樣的本發(fā)明實(shí)施例來沉積除了用實(shí)驗(yàn)G的反應(yīng)壓力是90乇而不是實(shí)驗(yàn)A中所使用的120乇之外，該實(shí)施例采用了與實(shí)驗(yàn)A相似的條件。表1給出實(shí)驗(yàn)G中的、沉積層2、4和6中所使用的沉積工藝氣體成分，而表2給出了這些層的MT CVD工作參數(shù)。
實(shí)驗(yàn)G中所使用的多層涂層和涂覆過的基體的某些方面是另一美國專利申請(qǐng)即US申請(qǐng)編號(hào)為No.09/260970(Kennametal案K1499)的主題，該專利申請(qǐng)也轉(zhuǎn)讓了Kennametal，并且與本專利申請(qǐng)同一天提交。
以下面方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)G。在上述實(shí)驗(yàn)A中的反應(yīng)容器和方式中，把基體加熱到870℃的反應(yīng)溫度。然后，使用傳統(tǒng)CVD方法來沉積層1的TiN。然后，以實(shí)驗(yàn)A的所述方法，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來施加TiCN的MT CVD層即層2。然后，使用傳統(tǒng)CVD方法來沉積層3的TiN。然后，以與層2所使用的方法相同，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來施加TiCN的MT CVD層即層4。然后，使用傳統(tǒng)CVD方法來沉積層5的TiN。然后，以與層2和4所使用的方法相同，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來施加TiCN的MT CVD層即層6。然后，增加反應(yīng)溫度，并且使用傳統(tǒng)CVD方法來沉積層7到9的TiCN、TiC、Al2O3和TiN。
在TiCN層2和4上進(jìn)行厚度測(cè)量，而該層2和4在實(shí)驗(yàn)G中通過本發(fā)明的實(shí)施例來沉積。表5示出了這些厚度測(cè)量的結(jié)果。比較表5和表3，顯然整個(gè)反應(yīng)室的TiCN涂層均勻度與實(shí)驗(yàn)A中所得到的相似，并且優(yōu)于通過傳統(tǒng)MT CVD技術(shù)在實(shí)驗(yàn)B中所得到的這些。
表6包括實(shí)驗(yàn)A到G所得到的TiCN沉積速率的比較。這些結(jié)果也表明盡管實(shí)驗(yàn)G的層2和4中的TiCN沉積速率小于實(shí)驗(yàn)A中所得到的沉積速率，但是它仍然明顯大于通過傳統(tǒng)MT CVD技術(shù)在實(shí)驗(yàn)B中所得到的沉積速率。

*所給出的沉積工藝氣體成分適用于層2、4和6，而這些層根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來施加的。

*層2、4和6的工作參數(shù)，而這些層根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例來施加。




盡管在上述設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)反應(yīng)容器室內(nèi)實(shí)施了上面例子，但是應(yīng)當(dāng)明白，可以在適合于與傳統(tǒng)MT CVD一起使用的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的反應(yīng)室的任何設(shè)計(jì)中實(shí)施本發(fā)明。
這里所引用的這些專利和專利申請(qǐng)?jiān)谶@里用作參考。
盡管目前已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明在附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以以其它方式實(shí)現(xiàn)。因此，雖然只是示出和描述了本發(fā)明的少數(shù)幾個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在沒有脫離附加權(quán)利要求所描述的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形和改變是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種MT CVD工藝，它包括這些步驟a)在反應(yīng)室內(nèi)把至少一個(gè)基體加熱到反應(yīng)溫度，所述至少一個(gè)基體具有表面；及b)把沉積工藝氣體加入到所述反應(yīng)室中，該沉積工藝氣體包括大約1到大約30％鹵化氫和預(yù)定量的碳/氮源、金屬-鹵素化合物及H2，因此在所述至少一個(gè)基體的所述表面上沉積含碳氮化物的涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述鹵化氫是從包括HCl、HI、HBr和HF的組中選擇出來，其中所述碳/氮源是從包括CH3CN、CH3NH2、(CH3)2NH、(CH3)3N、HCN和CH3(NH)2CH3的組中選擇出來，及其中所述金屬-鹵素化合物是從包括Ti、Hf、Nb、V、Zr、Ta、這些金屬的混合物、這些金屬的合金的氟化物、氯化物、溴化物和碘化物的組中選擇出來。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述沉積工藝氣體還包括預(yù)定量的、從包括N2、CO和CO2的組中選擇出來的至少一種氣體。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述含碳氮化物的涂層是從包括Ti、Hf、Zr、V、Nb、Ta、這些金屬的混合物、這些金屬的合金的碳氮化物、氧碳氮化物和硼碳氮化物的組中選擇出來的。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述反應(yīng)溫度為大約550℃到大約900℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約5到大約800乇中。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中選擇出來的基體。
7.如權(quán)利要求6所述的工藝，其中從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中所選擇出來的所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)切削工具。
8.一種MT CVD工藝，它包括這些步驟a)在反應(yīng)室內(nèi)把若干基體以這樣的方式加熱到大約550到大約900℃的反應(yīng)溫度范圍，從而在這些基體之間形成溫度梯度，因此最接近沉積工藝氣體的進(jìn)入位置的基體被加熱到低于遠(yuǎn)離所述進(jìn)入位置的基體的溫度，所述若干基體中的每一個(gè)具有表面；及b)把沉積工藝氣體加入到所述反應(yīng)室中，該沉積工藝氣體包括大約1到大約30％鹵化氫和預(yù)定量的碳/氮源、金屬-鹵素化合物及H2，因此在所述若干基體中的每一個(gè)基體的所述表面上沉積含碳氮化物的涂層。
9.如權(quán)利要求8所述的工藝，其中所述鹵化氫是從包括HCl、HI、HBr和HF的組中選擇出來，其中所述碳/氮源是從包括CH3CN、CH3NH2、(CH3)2NH、(CH3)3N、HCN和CH3(NH)2CH3的組中選擇出來，及其中所述金屬-鹵素化合物是從包括Ti、Hf、Nb、V、Zr、Ta、這些金屬的混合物、這些金屬的合金的氟化物、氯化物、溴化物和碘化物的組中選擇出來。
10.如權(quán)利要求8所述的工藝，其中所述沉積工藝氣體還包括預(yù)定量的、從包括N2、CO和CO2的組中選擇出來的至少一種氣體。
11.如權(quán)利要求8所述的工藝，其中所述含碳氮化物的涂層是從包括Ti、Hf、Nb、V、Zr、Ta、這些金屬的混合物、這些金屬的合金的碳氮化物、氧碳氮化物和硼碳氮化物的組中選擇出來的。
12.如權(quán)利要求8所述的工藝，其中所述反應(yīng)溫度梯度為大約10℃到大約100℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約5到大約800乇中。
13.如權(quán)利要求8所述的工藝，其中所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中選擇出來的基體。
14.如權(quán)利要求13所述的工藝，其中從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中所選擇出來的所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)切削工具。
15.一種MT CVD工藝，它包括這些步驟a)在反應(yīng)室內(nèi)把至少一個(gè)基體加熱到反應(yīng)溫度，所述至少一個(gè)基體具有表面；及b)把沉積工藝氣體加入到所述反應(yīng)室中，該沉積工藝氣體包括大約1到大約30％氯化氫和預(yù)定量的CH3CN、TiCl4和H2，因此在所述至少一個(gè)基體的所述表面上沉積TiCN的涂層。
16.如權(quán)利要求15所述的工藝，其中所述沉積工藝氣體包括大約0.2％到大約3.0％CH3CN、大約0.5到大約5.0％TiCl4、大約0到大約35％N2及大約40到大約98％H2。
17.如權(quán)利要求16所述的工藝，其中所述反應(yīng)溫度為大約600℃到大約900℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約5到大約800乇中。
18.如權(quán)利要求16所述的工藝，其中所述反應(yīng)溫度為大約830℃到大約880℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約40到大約120乇中。
19.如權(quán)利要求16所述的工藝，其中所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中選擇出來的基體。
20.如權(quán)利要求19所述的工藝，其中從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中所選擇出來的所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)切削工具。
21.如權(quán)利要求15所述的工藝，其中所述沉積工藝氣體包括大約2.3％到大約20％HCl、大約0.3到大約0.7％CH3CN、大約0.9到大約2.1％TiCl4、大約10到大約30％N2及大約50到大約85％H2。
22.如權(quán)利要求21所述的工藝，其中所述反應(yīng)溫度為大約600℃到大約900℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約5到大約800乇中。
23.如權(quán)利要求21所述的工藝，其中所述反應(yīng)溫度為大約830℃到大約880℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約40到大約120乇中。
24.如權(quán)利要求21所述的工藝，其中所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中選擇出來的基體。
25.如權(quán)利要求24所述的工藝，其中從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中所選擇出來的所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)切削工具。
26.一種MT CVD工藝，它包括這些步驟a)在反應(yīng)室內(nèi)把若干基體以這樣的方式加熱到大約600到大約900℃的反應(yīng)溫度范圍，從而在這些基體之間形成溫度梯度，因此最接近沉積工藝氣體的進(jìn)入位置的基體被加熱到低于遠(yuǎn)離所述進(jìn)入位置的基體的溫度，所述若干基體中的每一個(gè)具有表面；及b)把所述沉積工藝氣體加入到所述反應(yīng)室中，該沉積工藝氣體包括大約1到大約30％HCl和預(yù)定量的CH3CN、TiCl4和H2，因此在所述若干基體中的每一個(gè)基體的所述表面上沉積TiCN涂層。
27.如權(quán)利要求26所述的工藝，其中所述沉積工藝氣體包括大約0.2％到大約3.0％CH3CN、大約0.5到大約5.0％TiCl4、大約0到大約35％N2及大約40到大約98％H2。
28.如權(quán)利要求27所述的工藝，其中所述溫度梯度為大約10℃到大約100℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約5到大約800乇中。
29.如權(quán)利要求27所述的工藝，其中所述溫度梯度為大約30℃到大約50℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約40到大約120乇中。
30.如權(quán)利要求27所述的工藝，其中所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中選擇出來的基體。
31.如權(quán)利要求30所述的工藝，其中從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中所選擇出來的所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)切削工具。
32.如權(quán)利要求26所述的工藝，其中所述沉積工藝氣體包括大約2.3％到大約20％HCl、大約0.3到大約0.7％CH3CN、大約0.9到大約2.1％TiCl4、大約10到大約30％N2及大約50到大約85％H2。
33.如權(quán)利要求32所述的工藝，其中所述溫度梯度為大約10℃到大約100℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約5到大約800乇中。
34.如權(quán)利要求32所述的工藝，其中所述溫度梯度為大約30℃到大約50℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約40到大約120乇中。
35.如權(quán)利要求32所述的工藝，其中所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中選擇出來的基體。
36.如權(quán)利要求33所述的工藝，其中從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中所選擇出來的所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)切削工具。
37.一種MT CVD工藝，它包括這些步驟a)在反應(yīng)室內(nèi)把若干基體以這樣的方式加熱到大約830到大約880℃的反應(yīng)溫度范圍，從而在這些基體之間形成溫度梯度，因此最接近沉積工藝氣體的進(jìn)入位置的基體被加熱到低于遠(yuǎn)離所述進(jìn)入位置的基體的溫度，所述若干基體中的每一個(gè)具有表面；及b)把所述沉積工藝氣體加入到所述反應(yīng)室中，該沉積工藝氣體包括大約1到大約30％HCl和預(yù)定量的CH3CN、TiCl4、H2和N2，因此在所述若干基體中的每一個(gè)基體的所述表面上沉積TiCN涂層。
38.如權(quán)利要求37所述的工藝，其中所述沉積工藝氣體包括大約0.2％到大約3.0％CH3CN、大約0.5到大約5.0％TiCl4、大約0到大約35％N2及大約40到大約98％H2。
39.如權(quán)利要求38所述的工藝，其中所述溫度梯度為大約30℃到大約50℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約5到大約800乇中。
40.如權(quán)利要求38所述的工藝，其中所述溫度梯度為大約30℃到大約50℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約40到大約120乇中。
41.如權(quán)利要求38所述的工藝，其中所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中選擇出來的基體。
42.如權(quán)利要求41所述的工藝，其中從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中所選擇出來的所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)切削工具。
43.如權(quán)利要求37所述的工藝，其中所述沉積工藝氣體包括大約2.3％到大約20％HCl、大約0.3到大約0.7％CH3CN、大約0.9到大約2.1％TiCl4、大約10到大約30％N2及大約50到大約85％H2。
44.如權(quán)利要求43所述的工藝，其中所述溫度梯度為大約30℃到大約50℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約5到大約800乇中。
45.如權(quán)利要求43所述的工藝，其中所述溫度梯度為大約30℃到大約50℃的范圍內(nèi)，并且還包括這樣的步驟把反應(yīng)壓力保持在大約40到大約120乇中。
46.如權(quán)利要求43所述的工藝，其中所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中選擇出來的基體。
47.如權(quán)利要求46所述的工藝，其中從包括陶瓷、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和高速鋼的組中所選擇出來的所述至少一個(gè)基體包括至少一個(gè)切削工具。
48.一種基體，它通過權(quán)利要求1所描述的方法進(jìn)行涂覆。
49.一種基體，它通過權(quán)利要求2所描述的方法進(jìn)行涂覆。
50.一種基體，它通過權(quán)利要求3所描述的方法進(jìn)行涂覆。
51.一種基體，它通過權(quán)利要求4所描述的方法進(jìn)行涂覆。
52.一種基體，它通過權(quán)利要求5所描述的方法進(jìn)行涂覆。
53.一種基體，它通過權(quán)利要求6所描述的方法進(jìn)行涂覆。
54.一種基體，它通過權(quán)利要求7所描述的方法進(jìn)行涂覆。
55.一種基體，它通過權(quán)利要求8所描述的方法進(jìn)行涂覆。
56.一種基體，它通過權(quán)利要求9所描述的方法進(jìn)行涂覆。
57.一種基體，它通過權(quán)利要求10所描述的方法進(jìn)行涂覆。
58.一種基體，它通過權(quán)利要求11所描述的方法進(jìn)行涂覆。
59.一種基體，它通過權(quán)利要求12所描述的方法進(jìn)行涂覆。
60.一種基體，它通過權(quán)利要求13所描述的方法進(jìn)行涂覆。
61.一種基體，它通過權(quán)利要求14所描述的方法進(jìn)行涂覆。
62.一種基體，它通過權(quán)利要求15所描述的方法進(jìn)行涂覆。
63.一種基體，它通過權(quán)利要求16所描述的方法進(jìn)行涂覆。
64.一種基體，它通過權(quán)利要求17所描述的方法進(jìn)行涂覆。
65.一種基體，它通過權(quán)利要求18所描述的方法進(jìn)行涂覆。
66.一種基體，它通過權(quán)利要求19所描述的方法進(jìn)行涂覆。
67.一種基體，它通過權(quán)利要求20所描述的方法進(jìn)行涂覆。
68.一種基體，它通過權(quán)利要求21所描述的方法進(jìn)行涂覆。
69.一種基體，它通過權(quán)利要求22所描述的方法進(jìn)行涂覆。
70.一種基體，它通過權(quán)利要求23所描述的方法進(jìn)行涂覆。
71.一種基體，它通過權(quán)利要求24所描述的方法進(jìn)行涂覆。
72.一種基體，它通過權(quán)利要求25所描述的方法進(jìn)行涂覆。
73.一種基體，它通過權(quán)利要求26所描述的方法進(jìn)行涂覆。
74.一種基體，它通過權(quán)利要求27所描述的方法進(jìn)行涂覆。
75.一種基體，它通過權(quán)利要求28所描述的方法進(jìn)行涂覆。
76.一種基體，它通過權(quán)利要求29所描述的方法進(jìn)行涂覆。
77.一種基體，它通過權(quán)利要求30所描述的方法進(jìn)行涂覆。
78.一種基體，它通過權(quán)利要求31所描述的方法進(jìn)行涂覆。
79.一種基體，它通過權(quán)利要求32所描述的方法進(jìn)行涂覆。
80.一種基體，它通過權(quán)利要求33所描述的方法進(jìn)行涂覆。
81.一種基體，它通過權(quán)利要求34所描述的方法進(jìn)行涂覆。
82.一種基體，它通過權(quán)利要求35所描述的方法進(jìn)行涂覆。
83.一種基體，它通過權(quán)利要求36所描述的方法進(jìn)行涂覆。
84.一種基體，它通過權(quán)利要求37所描述的方法進(jìn)行涂覆。
85.一種基體，它通過權(quán)利要求38所描述的方法進(jìn)行涂覆。
86.一種基體，它通過權(quán)利要求39所描述的方法進(jìn)行涂覆。
87.一種基體，它通過權(quán)利要求40所描述的方法進(jìn)行涂覆。
88.一種基體，它通過權(quán)利要求41所描述的方法進(jìn)行涂覆。
89.一種基體，它通過權(quán)利要求42所描述的方法進(jìn)行涂覆。
90.一種基體，它通過權(quán)利要求43所描述的方法進(jìn)行涂覆。
91.一種基體，它通過權(quán)利要求44所描述的方法進(jìn)行涂覆。
92.一種基體，它通過權(quán)利要求45所描述的方法進(jìn)行涂覆。
93.一種基體，它通過權(quán)利要求46所描述的方法進(jìn)行涂覆。
94.一種基體，它通過權(quán)利要求47所描述的方法進(jìn)行涂覆。
全文摘要
本發(fā)明包括一種方法,該方法通過MT CVD工藝使至少一個(gè)基體涂有含碳氮化物的涂層,該方法包括:在反應(yīng)室(10)內(nèi)把一個(gè)或者多個(gè)基體(52)加熱到反應(yīng)溫度,然后把沉積工藝氣體加入到反應(yīng)室(10)中,該沉積工藝氣體包括大約1到大約30%鹵化氫和預(yù)定量的碳/氮源、金屬－鹵素化合物、H
文檔編號(hào)C23C16/44GK1342216SQ00804441
公開日2002年3月27日 申請(qǐng)日期2000年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月2日
發(fā)明者K·E·安德考費(fèi)爾 申請(qǐng)人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司