專利名稱：：基底外殼的類金剛石碳涂層的制作方法基底外殼的類金剛石碳涂層相關申請的交叉參考本申請要求2006年11月22日提交的美國臨時申請?zhí)?0/860,837的權利，其內(nèi)容在此全部并入作為參考。
背景技術：
：類金剛石碳涂層具有許多獨特的性能，如低摩擦系數(shù)、高表面硬度和高耐磨性。其已被用于許多高磨損應用中，如軸承、醫(yī)療器械、以及食物和飲料容器。技術內(nèi)容本發(fā)明的實施方案包括在可以制成儲存容器的塑料上的類金剛石碳涂層(DLC)、摻雜DLC涂層、或包括這些的組合以保護對環(huán)境敏感的基底。所述涂層可以提供靜電放電(ESD)保護，還提供足夠的透明度以使用戶能識別容器中的內(nèi)容物、以及阻氣性能以保護基底不受周圍環(huán)境污染或防止容器構造材料脫氣。在一些實施方案中，類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層還可以進一步改良來降低類金剛石碳涂層的接觸角和增加其潤濕性(親水性)；接觸角比起始DLC或摻雜DLC涂層小。改進的親水性對于具有所述DLC涂層的容器的清洗是理想的。在一些實施方案中，DLC涂層中的摻雜劑是氧、氮、或它們的任意組合。本發(fā)明的實施方案包括在塑料基底或塑料外殼的一個或多個表面上包含類金剛石碳涂層的制品。相比于單獨塑料的滲透性，DLC或摻雜DLC涂層的實施方案可以使涂層塑料或熱塑性塑料對氫氣或氦氣的氣體滲透性降低超過10倍，涂層提供約107-約1012歐姆/平方的表面電阻率，對約300nm-約1100nm的光線，其具有比下層塑料基底低約0%-約70%的透光率。本發(fā)明的其它實施方案可以包括或者就是在外殼的熱塑性塑料上具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂覆的表面的基底外殼。所述類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂覆的表面具有約107-約1014歐姆/平方的表面電阻率，從300nm至1100nm的百分比透光率是熱塑性塑料的至少70n/。，并且對于氦氣的氣體滲透系數(shù)為0.59barrer或更低。還有其它的實施方案可以是一種制品，所述制品包含塑料或熱塑性塑料和在該塑料或熱塑性塑料的一個或多個表面上附著的類金剛石碳涂層或者由其組成。附著的類金剛石碳涂層的氦氣滲透系數(shù)比塑料或熱塑性塑料低至少10倍。所述類金剛石碳涂層的表面電阻率為約107-約1014歐姆/平方，并且對于300nm-1100nm的光，附著的類金剛石碳涂層的透光率比塑料或熱塑性塑料低0%-70%。在一些實施方案中，在聚合物或熱塑性基底的一個或多個表面上，類金剛石碳涂層包含經(jīng)摻雜的類金剛石碳，其中所述基底可用于制造對環(huán)境敏感的基底的外殼。在其它實施方案中，用于保護一種或多種對環(huán)境敏感的基底的模制外殼或其部分可以用本發(fā)明的類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層涂布。所述涂層降低了外殼對環(huán)境中的氣體的滲透性，或減少了用于制造外殼的塑料的污染。該涂層可以將下層基底對氫氣的滲透性降低超過100倍，該涂層可以提供約107-約1012歐姆/平方的表面電阻率，并且對于約300nm-約1100nm的光，其透光率比下層塑料基底低約0%-約70%。在本發(fā)明的實施方案中，塑料材料上經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層可以包含碳、氧、氮、或它們的任意組合，其對于約300nm-約1100nm的光具有比下層塑料基底低約0%-約70%的透光率，其中所述經(jīng)摻雜的類金剛石碳的表面電阻率為約107-約1014歐姆/平方，而在其它實施方案中為約108-約1012歐姆/平方，還在其它實施方案中為約109-約1012歐姆/平方。在一些實施方案中，所述涂層是均勻的，在整個涂層表面上與DLC或摻雜DLC涂覆的塑料的一部分的表面電阻率的差別小于102歐姆/平方，在一些情況下小于101歐姆/平方。所述涂層的均勻性是有利的，因為這可以消除涂覆的塑料的絕緣點。在本發(fā)明的實施方案中，類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層的實施方案相比于美國專利6,805,931報道的塑料上的類金剛石碳具有更低的氣體滲透系數(shù)。在本發(fā)明的一些實施方案中，可以選擇塑料基底上經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層中的氮、氧或其組合的量以提供0.59-0.03barrer的氫氣或氦氣滲透系數(shù)，或者在一些實施方案中提供0.15-0.03barrer的滲透系數(shù)。在本發(fā)明的一些實施方案中，可以選擇塑料基底上經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層中的氮、氧或其組合的量以提供0.12barrer或更低的氫氣或氦氣滲透系數(shù)，或在一些實施方案中提供0.06barrer或更低的滲透系數(shù)，另外在一些實施方案中提供0.03barrer或更低的滲透系數(shù)。DLC或摻雜DLC涂層的厚度和組成不受限制，可以選擇以提供如上所述的滲透系數(shù)、百分比透光率、表面電阻率、表面電阻率均一性或這些的任意組合。在一些實施方案中，涂層厚度可以小于1微米，在其它實施方案中為250nm或更低，在其它實施方案中為120nm或更低，還在其它實施方案中為70nm或更低。在本發(fā)明的一個實施方案中，具有本發(fā)明的不同實施方案中的類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層的基底或部分外殼的特征在于本發(fā)明的實施方案中的類金剛石碳薄膜的XPS光譜具有碳峰、氧峰和氮峰。在一些實施方案中，XPS光譜在約284eV處具有碳峰、在約532eV處具有氧峰、和在約399eV處具有氮峰。用本發(fā)明的不同實施方案中的類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂覆的塑料基底或一個或多個塑料外殼表面還可以被進一步處理。例如，所述處理可以包括但不限于用等離子體處理、含活性氣體的等離子體處理、或電暈放電處理、含氧等離子體處理或其它方法，以進一步改良涂層使其更具親水性。外殼的一個或多個DLC或摻雜DLC涂覆表面可以是或形成基底載體的任何部分，例如但不限于晶片載體、平板顯示器載體、或平版印刷掩模的載體、或其它對環(huán)境敏感的基底的載體。外殼可以提供對靜電放電、環(huán)境氣體、顆粒、外殼構造材料中的脫氣物質(zhì)、或這些的任意組合的防護。DLC或摻雜DLC涂層還可以用于減少例如與易燃液體接觸的基底載體或流體處理裝置中的靜電放電(ESD)，所述易燃液體例如用于半導體晶片制造、藥物制造或精細化學品制造中的有機液體。所述流體處理裝置可以包括導管和管道系統(tǒng)、其中的流量計和控制器和表面、分配噴嘴、熱交換器、流體過濾器、或傳感器表面等。本發(fā)明的一個實施方案包括確定消費者對諸如半導體晶片、掩模、或平板顯示器的敏感基底的環(huán)境保護的需求，以及提供給消費者具有特定性能的外殼的過程或步驟，所述特定性能可以獨立地包括靜電放電保護、透明度、氣體滲透性或抗脫氣性。在一些實施方案中，性能的組合可以用于確定提供或銷售給消費者的外殼的類型，所述性能可以包括ESD保護(表面電阻率)、透明度或透光率、氣體滲透系數(shù)、或這些性能的任意組合。本發(fā)明的一個實施方案可以包括一種方法，所述方法包括銷售具有至少一個類金剛石碳或慘雜DLC涂覆表面的外殼，其表面電阻率為約107-約1012歐姆/平方，a。/。透光率在可見或UV光譜中為下層基底的0%-70%，氫氣或氦氣滲透系數(shù)為0.59-0.03barrer或更低，或對于聚合物基底兩側上的涂層為0.15-0.03barrer或更低。所述方法還可以包括制造外殼，測試其滲透性、ESD、透光率、或它們的任意組合，以及基于測試標準對外殼分類。分類的外殼可以基于其ESD性能或這些性能的組合來銷售。在一些實施方案中，所述方法還包括在一個或多個涂覆操作中涂覆外殼的一些部分以進一步改良涂層的性能。另一個方法包括確定客戶對保護基底的需求，其可以包括ESD或表面電阻率、百分比透光率、氣體滲透性、或它們的任意組合。所述方法還可以包括連接中央服務器/數(shù)據(jù)庫以輸入客戶需求的信息、和用經(jīng)慘雜的類金剛石碳涂層涂覆外殼以滿足客戶需求的步驟。所述方法還可以包括確定外殼價格和提供客戶價格和交貨時間的步驟。圖1是本發(fā)明的實施方案中的類金剛石碳涂覆在10milPC樣品的兩側的示意圖，在PC樣品的每一側上類金剛石碳具有120nrn的涂層厚度；圖1A是本發(fā)明的一個實施方案中一個區(qū)域具有透明的附著類金剛石碳涂層(130)的塑料薄膜(120)的分解圖，顯示的塑料薄膜(120)鋪蓋在一張紙上的文字(110)上；圖1B是通過薄膜(120)的圖1A的向下俯視圖，說明了透過透明的類金剛石碳涂層(130)可以看見塑料薄膜(120)上的類金剛石碳涂層(130)區(qū)域下的一部分文字(IIOA)。圖2A是聚碳酸酯薄膜上經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層(未用等離子體處理)的XPS光譜，而圖2B是聚碳酸酯上經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層(用等離子體處理)的XPS光譜，這兩個樣品的XPS光譜在約284eV處顯示出碳峰，在約532eV處顯示出氧峰，和在約399eV處顯示出氮峰。圖3A-圖3D是本發(fā)明的實施方案的XPS光譜。圖3A圖解說明了圖2A中顯示的聚碳酸酯薄膜上未經(jīng)處理的DLC涂層的XPS光譜中的CIs峰，該CIs峰的中心在約284cV，峰包范圍從282eV至286eV;圖3B圖解說明了圖2A中顯示的聚碳酸酯薄膜上未經(jīng)處理的DLC涂層的XPS光譜中的OIs峰，該OIs峰的中心在約532cV，峰包范圍從530eV至534eV;圖3C圖解說明了圖2B中顯示的聚碳酸酯薄膜上經(jīng)等離子體處理的DLC涂層的XPS光譜中的Cls峰，該Cls峰的中心在約285cV，峰包范圍從283eV至290eV;圖3D圖解說明了圖2B中顯示的聚碳酸酯薄膜上經(jīng)等離子體處理的DLC涂層的XPS光譜中的01s峰，該01s峰的中心在約533cV，峰包范圍從530eV至535eV。圖4是描述本發(fā)明的實施方案中的方法的非限制性流程圖。圖5是聚碳酸酯薄膜(510)樣品和圖1的聚碳酸酯薄膜(520)的每一側上都具有約120nm的類金剛石碳涂層的聚碳酸酯薄膜樣品的UV-VIS光譜。圖6圖解說明了透明的涂層掩模罩(610)，其為基底載體的一部分的非限制性實例，用本發(fā)明的實施方案中的約120nm的類金剛石碳涂層涂覆在罩的內(nèi)側表面上；涂層表面的表面電阻率為約109歐姆/平方，看起來比圖1的較厚的類金剛石碳涂層更亮；透過所述罩(610)的表面上透明的類金剛石碳涂層，可以看到背景(620)上的文字(630)。圖7是描述本發(fā)明的實施方案中的方法的非限制性流程圖。具體實施例方式在描述本發(fā)明的組合物和方法之前，需要理解的是本發(fā)明不限制于所述的特定分子、組合物、方法學或方案，這些可以變化。還需要理解的是在說明書中使用的術語僅僅為了描述特定的實施方案，并不意欲限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅受限于所附權利要求。還必須注意，在此和在附屬權利要求所用的單數(shù)形式包括復數(shù)指代，除非上下文中另外明確指示。因此，例如，"一個涂層"指代一個或多個涂層和本領域內(nèi)的技術人員己知的其等價物等。除非另外定義，在此使用的所有技術和科學術語具有本領域普通技術人員通常理解的含義。與在此所述的類似或等價的方法和材料可以用于本發(fā)明的實踐或對本發(fā)明實施方案的測試中。在此提及的所有出版物并入作為參考。本發(fā)明沒有依據(jù)在先發(fā)明先于所述公開的權利。"任選的"或"任選地"表示隨后所述的事件或環(huán)境可以發(fā)生或可以不發(fā)生，而且本說明書包括事件發(fā)生的情況和事件不發(fā)生的情況。例如，在外殼的塑料部分上的類金剛石碳涂層可以包括涂層被摻雜的情況、未被摻雜的情況、或包括經(jīng)摻雜的類金剛石碳和類金剛石碳涂層的組合的情況。圖l是本發(fā)明的一個實施方案中的薄膜的示意圖，在10mil厚的聚碳酸酯基底(120)的兩側施涂有120nm厚的透明類金剛石碳涂層(130);該薄膜的表面電阻率為約10"歐姆/平方。圖5顯示10mil厚的PC(520)上該類金剛石碳涂層和未涂覆的聚碳酸酯薄膜(510)在約300nm-1100nm的UV-VIS光譜。如圖5所示，在約300nm處，聚碳酸酯薄膜(510)具有約3%的百分比透光率，而DLC涂覆的聚碳酸酯(520)具有約0%的透光率—類金剛石碳涂層基底具有與未涂覆聚碳酸酯塑料幾乎相同或比其低0%的透光率；在約400nm處，聚碳酸酯薄膜(510)具有約70%的百分比透光率，而DLC涂層聚碳酸酯(520)具有約2%的透光率一類金剛石碳涂層基底(520)具有比未涂覆聚碳酸酯塑料(510)幾乎低70%的透光率；在約600nm處，聚碳酸酯薄膜(510)具有約72%的百分透光率，而DLC涂層聚碳酸酯(520)具有約10%的透光率；涂層基底(520)具有比未涂覆聚碳酸酯塑料(510)低約60%的透光率；在約700nm處，聚碳酸酯薄膜(510)具有約77%的百分透光率，而DLC涂層聚碳酸酯(520)具有約38%的透光率；涂層基底(520)具有比未涂覆聚碳酸酯塑料(510)低約40%的透光率；在約1100nm處，聚碳酸酯薄膜(510)具有約80%的百分透光率，而DLC涂層聚碳酸酯(520)具有約45%的透光率；涂層基底(520)具有比未涂覆聚碳酸酯塑料(510)低約35%的透光率。通過圖2A(未處理的)中的XPS光譜對所述經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層塑料基底(520)進行表征，在約300nm-約1100nm的范圍內(nèi)，其具有比下層塑料基底低約0%-約70%的透光率。圖5中涂覆的樣品(520)的透光率在約500nm-約卯Onm間線性增加。在光譜的UV部分，尤其是約400nm以下-500nm的低透光率是有利的，因為例如，其可以防止或降低用所述類金剛石碳涂層涂覆的載體封裝的對環(huán)境敏感的表面接觸紫外光的量。紫外光可能破壞敏感表面，并導致在對環(huán)境敏感的表面上發(fā)生反應。所述反應可能損壞薄膜。如圖1所示，涂層足夠透明以透過涂層薄膜看到文字。多種塑料基底可以是DLC涂覆的、經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂覆的、或用這些涂層的組合涂覆的。例如聚碳酸酯基底可以被涂覆，其表面電阻率可以通過摻雜該涂層來控制。經(jīng)摻雜的類金剛石碳和涂層對于脫氣、可提取金屬、可提取離子是非常純凈的。相比于未涂覆的塑料基底，在本發(fā)明的實施方案中的經(jīng)摻雜的類金剛石碳改善了涂層材料的抗?jié)B透性。例如，相比于未涂覆的基礎聚碳酸酯基底，聚碳酸酯基底兩側的120nm類金剛石碳涂層使下層塑料的氫氣滲透性下降超過10倍，在一些實施方案中超過100倍，還在其它實施方案中超過300倍。聚碳酸酯(PC)、全氟烷氧基(PFA)聚合物、聚丙烯(PP)、和丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)共聚物可用作塑料基底或熱塑性基底，用DLC或摻雜DLC涂層涂覆。使用10和20mil厚的PC薄膜(GE)和10mil厚的PFA薄膜(DuPont，TeflonIOOOLP)。從McMaster購買57mil厚的PP薄片和20mil厚的ABS薄膜。用硅晶片作為基底用于脫氣和純度測試。本發(fā)明的實施方案中的DLC涂層可以用摻雜技術來制備，將可控量的氧和氮摻入到DLC涂層中。所述涂覆方法使經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層的性能，例如電導率或電阻率、氣體滲透性、百分比透光率、對聚合物的粘附性、這些性能的組合、或薄膜的其它性能得到改良。本發(fā)明的塑料上的類金剛石碳的實施方案可以包含氧、氮或這些的任意組合或由氧、氮或這些的任意組合組成，其在聚合物基底上提供類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層，從而涂層基底對于約300nm-約1100nm的光具有比下層塑料基底低約0%-約70%的透光率，經(jīng)摻雜的類金剛石碳的表面電阻率為約107-約1014歐姆/平方，氫氣和氦氣滲透性為0.59-0.03barrer或更低，或0.15-0.03barrer或更低。被摻雜以控制電阻率、百分比透光率、氣體滲透性等的DLC涂層產(chǎn)自Surmet，Burlington,MA。這些薄膜具有的百分比原子組成在如圖2A所示的XPS光譜中圖解說明。這些薄膜隨后可以被處理，例如但不限于如圖2B所示的氧等離子體，以提供更高的含氧量，這由百分比原子組成和較低的接觸角得到證明(例如見圖2B和表5)。制備三種不同的涂層。一種薄膜用10和20mil厚的PC薄膜作為塑料基底。DLC涂層或摻雜DLC涂層的目標厚度為120nm。第二種薄膜用PC和PFA作為基底，目標DLC或摻雜碳涂層的厚度為70nm。第三種用PP和ABS作為基底，目標DLC或摻雜DLC厚度為120nm。在一些實施方案中，在涂層的一部分或全部粘附在下層塑料的條件下施涂類金剛石碳涂層。粘附力包括諸如但不限于共價化學鍵、或弱鍵如氫鍵、偶極相互作用、或范德華力、或在一些實施方案中這些的組合的力。在本發(fā)明的實施方案中，粘在DLC涂布塑料上一小塊的膠帶在去除膠帶時不導致涂層轉移至膠帶時，類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層是粘附在下層聚合物基底上。在一些實施方案中，塑料是熱塑性材料。在其它實施方案中，熱塑性塑料是聚酯、聚烯烴、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、全氟化熱塑性塑料、聚砜、聚醚醚酮、或其它適于晶片、掩模、或其它敏感基底容器的材料。在一些實施方案中，熱塑性塑料是聚碳酸酯?；蛘?，可以使用諸如聚醚酰亞胺(PEI)的材料。在150'C-200'C下，PEI可以提供比PEEK更好的尺寸穩(wěn)定性。用于整體結構的聚合物可以是絕緣的(未填充)或導電的(碳粉、陶瓷等)。在一些實施方案中，用DLC或慘雜DLC涂覆的塑料具有表面能和粗糙度，以形成比下層塑料具有更低的氣體滲透系數(shù)的完整薄膜。這樣的材料的非限制性實例包括聚碳酸酯；包含聚碳酸酯、其它聚酯、聚膦酸酯等具有類似或更高表面能的共混物。相對于其它導電涂層，本發(fā)明的實施方案中的包括摻雜DLC涂層的DLC涂層的一個優(yōu)勢是其相對透明度。本發(fā)明的實施方案中的DLC涂層足夠透明，以至于如圖1所示可將其看透，或者足夠透明以至于半導體晶片制造設備的操作者可以在常規(guī)半導體加工照明條件下確定用本發(fā)明的實施方案中的DLC或摻雜DLC涂層涂覆的1-10米的晶片或掩模外殼是否包含晶片、掩模、或其它對環(huán)境敏感的基底或材料。圖1說明了聚碳酸酯(PC)薄膜上的本發(fā)明的實施方案中的摻雜DLC涂層的透明度。直徑兩英寸的DLC涂布PC圓盤覆蓋圖l所示的標識(110)的右半部分。盡管粘附在該實施方案中的聚碳酸酯基底(120)上的類金剛石碳涂層(130)具有黃棕色或棕色，在類金剛石碳涂層區(qū)域(130)下的部分標識(110A)仍舊清晰可見，這說明類金剛石碳涂層(130)是透明的。本發(fā)明的實施方案中的涂層薄膜可以具有其它顏色并保持透明。例如，所述顏色可以從淡黃色到淡棕色；其它顏色和色調(diào)也是可能的。顏色和透明度可以使工作者在常規(guī)加工照明條件下從視覺上檢査用于一個或多個諸如掩模或晶片的基底的器件處理容器的內(nèi)容物。圖6中說明了所述在用作部分外殼的塑料基底上的涂層的實施例。在所述實施例中，涂層類似圖1的，然而，其僅有約120nm厚，并僅僅施涂在最接近印刷文字(630)的表面。視覺上圖6中的實施方案比圖l中的實施方案更亮。類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層的厚度可以用被部分掩蔽的試樣測量，其與待涂覆的塑料基底置于同一個涂覆室中。通過輪廓測量儀確定涂層的厚度。產(chǎn)生兩種不同的涂層厚度，120nm和70nm，然而本發(fā)明的實施方案不限于所述范圍或這些特定值?？梢灾圃旌褪褂闷渌煌穸鹊膿诫s薄膜DLC組合物，如果所述薄膜降低基底氣體滲透性，具有足以保護晶片、掩模或其它靜電敏感器件的ESD性能，具有足夠的透明度，或這些的任意組合?？梢愿淖兠糠N摻雜劑如氮或氧在薄膜中的量以滿足各種應用需求。薄膜可以施涂于載體的一部分上、整個載體上、或者一側或多側。DLC或摻雜DLC涂層的厚度和組成不受限制，可以選擇以提供在此所述的氫氣滲透系數(shù)、百分比透光率、表面電阻率、表面電阻率均一性或這些的任意組合。在一些實施方案中，涂層厚度可以為1微米或更低，在其它實施方案中為250nm或更低，在其它實施方案中為120nm或更低，還在其它實施方案中為70nm或更低。可用于DLC薄膜的摻雜劑包括氮、氧或這些的組合或者由氮、氧或這些的組合構成。通過引入到涂覆裝置的含氮和/或氧的前體的量在涂覆過程中可以改變摻入到摻雜DLC涂層的氧和氮的量。涂層的組成可以通過XPS和所測量的聚合物上經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層的性能來確定，所述性能例如電導率或電阻率、氣體滲透性、百分比透光率、或涂層對聚合物的粘附性。電性能可以隨薄膜中的摻雜劑和摻雜劑的量而變化。在本發(fā)明的實施方案中塑料基底上的DLC或摻雜DLC薄膜的表面電阻可以用表面電阻表例如MonroeElectronics262A表面電阻表測量。對于PC樣品，第一個測試樣品(兩側均為120nm)顯示出約10"歐姆/平方的表面電阻率，而第二個測試樣品(兩側均為70nm)顯示約109歐姆/平方的表面電阻率。在一些實施方案中，表面電阻率可以為約107-約1013歐姆/平方。對于PFA和ABS樣品，兩側顯示出不同的表面電阻并取決于樣品的表面粗糙度。平滑表面顯示出較低的表面電阻。PFA顯示為10"歐姆/平方和1012歐姆/平方。PP樣品在兩側均顯示為1012歐姆/平方。薄膜的厚度和DLC薄膜中摻雜劑的組成可以發(fā)生變化以將表面電阻率改變到約104-約1014歐姆/平方的范圍內(nèi)?？梢杂镁酆衔锉砻鏃l件來改變DLC涂層的形態(tài)?？梢杂霉鈱W顯微鏡檢查DLC薄膜的形態(tài)。PP、PFA、和ABS基底是粗糙的，而觀察到DLC涂層基底在表面上具有許多裂縫狀特征，這可能是在涂覆過程中引入的。PC基底非常平滑，DLC涂層PC基底提供平滑的DLC涂層。圖4是描述本發(fā)明的實施方案中的方法的非限制性流程圖。所述方法可以包括用類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層涂覆(410)外殼的一個或多個表面或流體處理裝置，和測量(420)涂層的性能，如涂層厚度、表面電阻率或靜電消散性能、百分比透光率、氣體滲透性、涂層粘附性、硬度、或這些的任意組合?；谒鰷y試，確定用于特定用途的外殼或流體處理裝置上的涂層的可接受性(430)。如果涂層驗收合格(432)，那么制品可以進行銷售或基于測量的結果進行分類(460)。在一些實施方案中，制品可以基于所測量的一個或多個性能是否在其目標值的1%、2%、5%、10%、或更高之內(nèi)來分類。例如，對600nm光的百分比透光率的消費者需求可以是60±2%，氦氣滲透系數(shù)為0.05±10%barrer。涂覆之后，那些透光率為60±2%和氦氣滲透系數(shù)為0.05±10%barrer的制品可以分組在一起進行銷售；具有更高透光率和滲透性的那些可以分組在一起進行進一步涂覆。在一些實施方案中，制品可以基于所述一個或多個性能是否在其它涂層制品的IO、100、1000、或更多倍以內(nèi)來分類。例如，涂層制品的表面電阻率目標值可以為109歐姆/平方，但是在IOO倍以內(nèi)的或具有1(f歐姆/平方-1011歐姆/平方的表面電阻率的那些是可以接受的(432)，該制品可以基于所述測量結果進行銷售或分類(460)。在其它實施方案中，制品可以將其表面電阻率分成一些組，其范圍例如但不限于107-108歐姆/平方、109-101()歐姆/平方、和10"-1012歐姆/平方。如果涂層不可接受(434)，可以決定校正涂層(440)。如果可以校正涂層，制品可以被再涂覆(412)。如果制品涂層不能被校正(442)，可以丟棄制品的所述部分(450)。圖7是描述本發(fā)明的實施方案中的方法的非限制性流程圖。所述方法包括基于ESD或表面電阻率、百分比透光率、氣體滲透性、涂層硬度或這些的任以組合來確定(710)客戶或終端用戶對具有涂層外殼的基底進行保護的需求。所述方法還可以包括連接(720)中央服務器/數(shù)據(jù)庫以輸入客戶需求的信息的步驟，和用類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層涂覆(730)外殼以滿足客戶需求的步驟。觀懂(740)涂層外殼或外殼的涂層部分的性能。所述方法可可任選包括確定(750)涂層外殼價格，和任選為客戶提供(760)價格和交付涂層外殼的時間的步驟。表1總結了本發(fā)明的一些實施方案中摻雜DLC涂層PC樣品的氣體滲透性。如圖2A的XPS表征的在兩側都具有120nm摻雜DLC涂層、總摻雜DLC涂層約240nm的lOmilPC薄膜(未處理)被用作氣體滲透性測試的樣品。作為對比，還測量了未涂覆的PC薄膜的氣體滲透性。聚合物上的摻雜DLC涂層將PC薄膜的抗?jié)B透性提高超過10倍，在一些情況下超過80倍，在一些情況下超過170倍，還在其它情況下超過350倍，同時保持可用于ESD(靜電荷消散)的透明度和表面電阻率；例如107-1014歐姆/平方的表面電阻率。在DLC涂層PFA薄膜上進行氣體滲透性測試，沒有顯示出改善，這表明在所用涂覆條件下，在這些實施方案中的涂層上存在氣體開孔。顯微鏡下的裂縫狀特征被認為是所述開孔。如表1中所示，對于在兩側都具有120nm的DLC涂層的10mil厚的聚碳酸酯薄膜，在氫氣情況下，在3大氣壓下的滲透性比未涂覆的PC薄膜下降179.9倍；對于氦氣，在6大氣壓下，本發(fā)明的實施方案中的經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層PC基底與未涂覆的聚碳酸酯薄膜相比，滲透性下降84倍。相比于未涂覆的基底，在本發(fā)明的實施方案中的塑料上的摻雜DLC薄膜具有更好的抗氣體抗?jié)B性(更小的氣體滲透系數(shù))。抗氣體抗?jié)B性比其它報道的類金剛石碳涂層更好。例如在US6,805,931的圖12中，報道了用231.5nm和400nrnDLC涂覆的聚丙烯腈；相比于未涂覆的聚丙烯腈塑料，這兩種薄膜的氧氣滲透性和C02滲透性分別下降了33.8倍和37.4倍。表1.DLC涂層PC薄膜的氣體滲透性<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>對lOmil的PC薄膜兩側上的圖2A的120nm類金剛石碳薄膜(未處理的，即未經(jīng)等離子體處理)進行重復測試，測得H2滲透系數(shù)為0.03(barrer);在該實施方案中，H2滲透系數(shù)比未涂覆的PC薄膜低約350倍。在對兩側均涂覆約70nm經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層的PC薄膜進行的重復測量中也測定了滲透系數(shù)；測量的滲透系數(shù)為約0.06和約0.03(barrer)。在約25。C下，在13.66cm2涂層材料樣品上測量滲透系數(shù)。高壓側為223mmHg;在3.5xl()Ssec內(nèi)測量薄膜下游側的壓力上升。在本發(fā)明的實施方案中所述的類金剛石碳涂層，例如DLC、摻雜DLC、這些的組合、這些的等離子體改性形式，也可以用于涂覆熱交換器中空管、流體處理組件、晶片處理系統(tǒng)、掩模處理產(chǎn)品。在本發(fā)明的實施方案中的塑料基底上的類金剛石碳涂層顯示出良好的粘附性，所述涂層可以用作中間層用于進一步表面處理如等離子體衍生。例如為了測量涂層的粘附性，將產(chǎn)自3M的Magic膠帶粘附在DLC涂層薄膜的約(lxlcm)小塊上，用戴手套的手指摩擦以去除任何包裹的空氣。可以從DLC薄膜上剝離膠帶，測量轉移至膠帶上的DLC涂層的量。對于DLC涂層PC，在膠帶上沒有明顯量的涂層(肉眼觀察)。對于ABS，粘附性非常好，幾乎與PC相同。PFA顯示稍差的粘附性(~10%轉移)，PP顯示更高的轉移。PP基底在每一側上具有非常不同的表面粗糙度。從更粗糙的一側上，有幾乎50%的涂層轉移至膠帶上，而平滑一側少于10%。本發(fā)明的實施方案中的類金剛石碳涂層塑料是化學穩(wěn)定的。例如，切割幾條(5mm寬，2.5cm長)DLC涂層PC薄膜(在兩側都具有120nrn的DLC涂層的20mil厚薄膜)。一條用IPA浸泡的實驗室用紙巾(Kimwipes)摩擦約10次。用刀片在該塊的一端添加一個十字標記，將樣品置于10mL的IPA中三天。在另一個試驗中，將兩條分別置于10mL水和1%表面活性劑(AlfonicAlO)水溶液中。均用實驗室微波爐煮沸2min。將兩個樣品在相同液體中放置3天。取出三個樣品，用水清洗并擦干。測量表面電阻，在試驗前全部顯示出相同的表面電阻(1011歐姆/平方)。如前所述用3MMagicTM膠帶進行膠帶試驗，沒有涂層(肉眼觀測)轉移到膠帶上。使用Si晶片作為DLC涂層純度測試的基底；已知Si晶片是非常潔凈的，因此這樣可以測量覆蓋的涂層的純度。對于脫氣的有機物，用Tenax管將每個晶片置于潔凈盤中，在室溫下放置7天。Tenax管也被放置在空盤中以提供試驗的背景空白。DLC涂層晶片測量的總脫氣有機物與未涂覆的對照晶片沒有明顯差異。兩個樣品檢測到的主要有機物質(zhì)(或通用類的有機物質(zhì))都為酮和脂肪族化合物。在DLC涂層晶片上僅僅觀察出三種在未涂覆的對照晶片中未觀察封的物質(zhì)。它們包括硅氧烷和含氮化合物。表2顯示所述結果。表2.脫氣有機物<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>用于晶片或涂層晶片的陰離子和金屬分析的樣品制備通過如下方式進行將25ml試樣量的超純DI水置于一個潔凈、預淋洗的容器中，而后用吸液管吸取所述試樣量并沖洗晶片適當?shù)囊粋热巍γ總€晶片獨立進行沖洗過程。分離出每個晶片得到的沖洗液，一部分用于通過離子色譜進行陰離子分析，另一部分進行酸化并通過感應耦合等離子體質(zhì)譜(ICP/MS)進行金屬分析。DLC涂層晶片上檢測的陰離子與未涂覆的對照晶片上檢測的那些沒有明顯差別。未涂覆的對照晶片僅顯示出低水平的硝酸鹽和硫酸鹽，而DLC涂層晶片僅顯示出低水平的硝酸鹽。對于兩個樣品，所有其它陰離子都在檢測限以下。表3.水洗陰離子<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>DLC涂層晶片和未涂覆的對照晶片的痕量金屬分析顯示在兩個樣品中都缺乏水洗痕量金屬。在兩個樣品中觀測到的唯一痕量金屬是在未涂覆的對照晶片中19ng的鎳。對于兩個樣品，所有其它痕量金屬在檢測限以下。在本發(fā)明的實施方案中的摻雜DLC薄膜在2%的基礎基底內(nèi)脫氣，并可以具有等于或低于表3和4中所測量值的離子和金屬含量。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>本發(fā)明的實施方案中的摻雜DLC薄膜的硬度可以通過鉛筆硬度(ASTMD3363)測量。這是已經(jīng)用于油漆和涂料的硬度測量。其包括用不同的鉛級別刮擦表面并確定在表面上制造刮痕的最軟的鉛。人類手指甲的硬度為約2H，本方法對測量表面的抗刮擦性很好用。本發(fā)明的實施方案中的摻雜DLC薄膜的硬度接近下層聚合物基底的硬度。薄膜如此薄，以至于機械性能通過總體變形受控于下層基底的機械性能。例如，在PC薄膜上的DLC層如此薄，而PC薄膜非常軟，約2B，以至于由于下層PC薄膜軟而導致在鉛筆硬度測試中DLC薄膜失效。相反，涂覆在Si晶片上的本發(fā)明的DLC是用于測量DLC薄膜硬度的良好樣品；Si晶片上的DLC層的硬度超過8H。由于DLC涂層表面上具有碳結構，所以DLC涂層可以被改性。摻雜DLC結構是網(wǎng)狀結構，具有類金剛石碳和石墨結構。表面處理是穩(wěn)定的，這意味著根據(jù)表5中所示的時間沒有很大改變。在一些實施方案中，表面處理導致在環(huán)境空氣下3周后，接觸角比未處理的基底與水的接觸角小30度-40度；在其它實施方案中，表面處理導致在環(huán)境空氣下IO周后，接觸角比未處理的基底與水的接觸角小25度-40度；還在其它實施方案中，表面處理導致在環(huán)境空氣下16周后，接觸角比未處理的基底與水的接觸角小20度-30度。不期望受理論限制，化學改性的摻雜DLC薄膜的接觸角的穩(wěn)定性可以歸因于表面上的官能團對表面重整沒有足夠的移動性，下層基底的有機或其它污染物不能掩蔽表面基團，或這些的組合?？梢酝ㄟ^等離子體處理來改性DLC涂層。例如，圖2A的DLC涂層隨后用氧等離子體處理方法處理，隨時間測量接觸角的變化。表5顯示結果;在處理后水立刻滲開，接觸角在這期間增加，但是在研究的時間范圍內(nèi)未完全恢復。圖2B(處理過的)用XPS表征了等離子體改性的薄膜。表5.經(jīng)表面處理的DLC涂層的接觸角變化<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>對聚碳酸酯上涂覆的摻雜DLC薄膜進行XPS分析，見圖2A中的光譜(210)，和對聚碳酸酯上涂覆的氧等離子體處理的摻雜DLC薄膜進行XPS分析，見圖2B中的光譜(220)。從(210)至(220)534ev附近的0ls峰強度的增加和兩個光譜原子百分比的差別說明通過氧等離子體表面處理使氧的量得到增加。在未處理的類金剛石碳涂層的XPS光譜(210)中，碳(Cls)的原子百分比(％)為82.2%;氮(Nls)為9.7%;氧(0ls)為8.1%。在光譜(220)中所示的實施方案中的經(jīng)處理的類金剛石碳涂層中，碳(Cls)的原子百分比(％)為71.6%;氮(Nls)為8.0%;氧(Ols)為20.4%。原子比率不限于這些，可以通過改變沉積或隨后的處理時間，以及用于沉積涂層和/或隨后處理涂層表面的氣體或試劑的混合物而變化。未處理樣品中的氧和氮可以歸因于摻雜DLC涂層的摻雜過程。本發(fā)明的實施方案中的DLC涂層可以用于流體處理部件以減少靜電荷。例如，所述涂層可以有助于減少在晶片制造或熱交換器中使用的噴霧嘴或全氟化管材上的靜電荷積累。在這些實施方案中，涂層可以具有提供靜電消散的表面電阻率，表面電阻率為約107-約1014歐姆/平方，而氣體滲透系數(shù)可以類似下層聚合物的滲透性的0.1倍。由于PC具有更多極性基團、氫氧化物、羰基等，所以在所用的聚合物中PC是唯一一個具有更高的表面能?？梢杂玫入x子體預處理其它聚合物以為它們提供更高的表面能并提供類似的鍵合(范德華力、H鍵)。DLC涂層還可以用作進一步表面處理的初始層，因為其表面可以用各種方法進行改性，經(jīng)處理的表面顯示長的服務時間?；蛘?，可以活化塑料材料的表面，以增強類金剛石碳涂層對塑料的粘附性。例如，可以用無機氣體，例如但不限于氬氣或氧氣、或其它適合的氣體(Cl2、水、NH3、空氣、氮氣)通過等離子體對塑料表面進行活化。涂層的均一性可以沿基底有低于約50%的變化，在一些實施方案中低于約10%。變化越小，表面電阻率(ESD)和抗氣體滲透性或氣體滲透系數(shù)越均一o本發(fā)明的實施方案中的DLC涂層可以通過氣相沉積制備。在一些實施方案中，可以控制基底的溫度以降低沉積過程期間和之后在涂層和基底間的熱應力和差示熱膨脹。這可以提供改善的抗氣體滲透性和更均一的ESD。在一些實施方案中，基底可以在約70'C之下的溫度下進行涂覆。晶片載體表面的各個部分，例如在ESD的控制或進入晶片載體的污染物的擴散或滲透是問題的地方，可在本發(fā)明的實施方案中涂覆。載體的不同部分可以用不同量的涂層涂覆，以適應ESD性能、透明度、或其它性能。用于對環(huán)境敏感的材料的晶片載體、FOUPS、晶片載具、和其它類似的基底載體可以是DLC涂覆的或摻雜DLC涂覆的。所述載體可以用例如但不限于U.S.5,255,783中公開的方法和材料制備，其內(nèi)容在此全部并入作為參考。掩模外殼表面的各個部分，在ESD的控制或迸入掩模外殼的污染物的擴散或滲透是問題的地方，可以在本發(fā)明的實施方案中涂覆。掩模外殼的不同部分可以用不同量的涂層來涂覆，以適應ESD性能和透明度。掩模外殼可以用例如但不限于美國專利6，338，409或美國專利6，498，619中公開的方法和材料制備，其內(nèi)容在此全部并入作為參考。載體的部分可以用不同量的DLC涂層、摻雜DLC涂層、或這些涂層的改性形式來涂覆，以保護對環(huán)境敏感的基底不受靜電放電、光催化或光驅動反應的影響。盡管本發(fā)明已經(jīng)參考在此的特定優(yōu)選實施方案進行了相當詳細地說明，但是其它形式是可能的。本發(fā)明的實施方案中的DLC和摻雜DLC涂層具有非常獨特的性質(zhì)，如低摩擦系數(shù)、高抗刮擦性、高防滲性能和良好的熱傳導性。晶片托盤、基體托架和測試用插座的全部或部分表面可以用本發(fā)明的涂層涂覆。晶片處理產(chǎn)品(低摩擦減少顆粒產(chǎn)生，低滲透改善由于氧和水的不利影響)。對于聚合物熱交換器(良好熱傳導性改善性能，低滲透減少諸如HF和HC1的有害化學蒸汽的擴散)，依據(jù)化學兼容性，DLC涂層可以施涂在熱交換器中空纖維的外側和/或內(nèi)側。在流體處理系統(tǒng)和組件中，低滲透減少有害化學物和蒸汽的滲漏。用于進一步表面改性的基礎涂層(DLC可以通過各種技術，包括等離子體處理來改性)。DLC、摻雜DLC、或這些經(jīng)處理的形式的實施方案可以施涂于液體和/或氣體過濾膜上，以控制滲透、熱傳導性和/或表面性能。因此，所附權利要求的精神和范圍不應受限于該說明書和該說明書中的優(yōu)選形式。權利要求1.一種制品，其包括熱塑性塑料和在所述熱塑性塑料的一個或多個表面上粘附的類金剛石碳涂層，所述粘附的類金剛石碳涂層的氦氣滲透系數(shù)比所述熱塑性塑料低至少10倍，所述類金剛石碳涂層的表面電阻率為約107-約1014歐姆/平方，而且對于300nm-1100nm的光，所述粘附的類金剛石碳涂層的透光率比所述熱塑性塑料低0％-70％。2.權利要求1的制品，其中所述粘附的類金剛石碳涂層是還包含氮或氧的經(jīng)摻雜的類金剛石碳。3.權利要求l的制品，其中所述制品是對環(huán)境敏感的基底的外殼。4.權利要求1的制品，其中所述粘附的類金剛石碳涂層的表面電阻率為108-1012歐姆/平方。5.權利要求1的制品，其中所述粘附的類金剛石碳涂層的表面電阻率為109-1012歐姆/平方。6.權利要求1的制品，其中所述粘附的類金剛石碳涂層的表面電阻率的變化小于102歐姆/平方。7.權利要求1的制品，其中所述粘附的類金剛石碳涂層的表面電阻率的變化小于l(^歐姆/平方。8.權利要求l的制品，其中所述粘附的類金剛石碳涂層的XPS光譜具有碳峰、氧峰和氮峰。9.權利要求8的制品，其中所述粘附的類金剛石碳涂層的所述XPS光譜包括約284eV處的碳峰、約532eV處的氧峰和約399eV處的氮峰。10.權利要求1的制品，其中所述粘附的類金剛石碳涂層通過等離子體、含活性氣體等離子體、或電暈放電、含氧等離子體被進一步處理，以形成親水性粘附類金剛石碳涂層。11.杈利要求l的制品，其中所述制品是基底載體。12.—種方法，其包括銷售一種基底外殼，其在所述外殼的熱塑性塑料上具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層表面，該涂層表面的表面電阻率為107-1014歐姆/平方，和在300nm-1100nm下其百分比透光率為所述熱塑性塑料的至少70%，以及氦氣滲透系數(shù)為0.59barrer或更低。13.權利要求12的方法，其還包括制造所述具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層表面的基底外殼的步驟。14.權利要求13的方法，還包括測試所述具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層表面的基底外殼的氣體滲透性、表面電阻率、百分比透光率、或它們的任意組合，并基于所述測試對外殼進行分類。15.權利要求14的方法，其中基于所述具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層表面的基底外殼的表面電阻率對其分類。16.—種方法，其包括確定客戶對于用具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層表面的外殼對基底進行保護的需求，所述需求包括所述涂層表面的表面電阻率、透光率、氣體滲透性、或它們的任意組合；以及連接中央服務器或數(shù)據(jù)庫以輸入所述客戶對于用具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層表面的外殼對基底進行保護的需求，并用類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層涂覆外殼的至少一個表面以滿足客戶的需求。17.權利要求16的方法，其還包括如下步驟確定所述具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層表面的外殼的價格；提供給客戶所述具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層表面的外殼的價格；和提供給客戶所述具有至少一個類金剛石碳或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層表面的外殼的交付時間。全文摘要本發(fā)明的實施方案包括制品，其包含在塑料基底或塑料外殼的一個或多個表面上的類金剛石碳涂層或經(jīng)摻雜的類金剛石碳涂層。相比于單獨塑料，DLC或摻雜DLC涂層的實施方案降低了所述涂層塑料或熱塑性塑料對氫氣或氦氣的氣體滲透性。DLC或摻雜DLC涂層的表面電阻率為約10⁷-約10¹⁴歐姆/平方，在約300nm-約1100nm下，其透光率比下層塑料基底的透光率低0％-70％。DLC涂層塑料可以用于環(huán)境外殼以保護對環(huán)境敏感的基底如半導體晶片和掩模。文檔編號C01B31/00GK101568490SQ200780047974公開日2009年10月28日申請日期2007年6月14日優(yōu)先權日2006年11月22日發(fā)明者C·?？怂固貍惖?文圣仁申請人:安格斯公司