JP2005213636A - Combined film deposition apparatus and sputtering vapor source - Google Patents

Combined film deposition apparatus and sputtering vapor source Download PDF

Info

Publication number
JP2005213636A
JP2005213636A JP2004025710A JP2004025710A JP2005213636A JP 2005213636 A JP2005213636 A JP 2005213636A JP 2004025710 A JP2004025710 A JP 2004025710A JP 2004025710 A JP2004025710 A JP 2004025710A JP 2005213636 A JP2005213636 A JP 2005213636A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sputtering
evaporation source
film
forming apparatus
film forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004025710A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4500061B2 (en
Inventor
Kenji Yamamoto
兼司 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2004025710A priority Critical patent/JP4500061B2/en
Priority to CN2008100818185A priority patent/CN101254673B/en
Priority to CN200810081819XA priority patent/CN101254674B/en
Priority to CNB2005100057551A priority patent/CN100419117C/en
Priority to CN2007101101476A priority patent/CN101074474B/en
Priority to US11/045,137 priority patent/US7258912B2/en
Priority to DE102005063421A priority patent/DE102005063421B4/en
Priority to DE102005063536.9A priority patent/DE102005063536B4/en
Priority to DE102005004402A priority patent/DE102005004402B4/en
Priority to DE102005063537.7A priority patent/DE102005063537B4/en
Priority to KR1020050009299A priority patent/KR100669590B1/en
Publication of JP2005213636A publication Critical patent/JP2005213636A/en
Priority to US11/756,014 priority patent/US8197647B2/en
Priority to HK08102812.4A priority patent/HK1109175A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4500061B2 publication Critical patent/JP4500061B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combined film deposition apparatus and a sputtering vapor source by which a hard coating having desired characteristics can be obtained without causing problems about film deposition. <P>SOLUTION: The apparatus for depositing the film is equipped with each one or more arc vapor sources 5, 6 and sputtering vapor sources 2, 3 having a magnetic field applying mechanism 4 disposed in one film depositing chamber 8, and the apparatus is equipped with a means which successively and relatively moves a substrate 1 where a film is to be deposited between the arc vapor sources 5, 6 and the sputtering vapor sources 2, 3. The magnetic field applying mechanism 4 is constituted in such a manner that the magnetic force lines 10 of the vapor sources adjacent to each other are connected to each other while depositing a film. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを各々具備し、優れた特性の硬質皮膜等の成膜が可能な複合成膜装置および複合成膜装置用スパッタリング蒸発源に関するものである。なお、本発明は、耐摩耗性皮膜としての硬質皮膜以外の皮膜の成膜にも適用できるが、以下の説明は、硬質皮膜の成膜を中心に行なう。   The present invention relates to a composite film forming apparatus that includes an arc evaporation source and a sputtering evaporation source, and can form a hard film or the like having excellent characteristics, and a sputtering evaporation source for a composite film forming apparatus. The present invention can also be applied to the formation of a film other than a hard film as an abrasion-resistant film, but the following description will be focused on the formation of a hard film.

超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼などを基材とする切削工具や自動車向け摺動部材などの耐摩耗性の向上のために、これらの部材表面に耐摩耗性皮膜が設けられている。   In order to improve the wear resistance of a cutting tool based on cemented carbide, cermet or high-speed tool steel or a sliding member for automobiles, a wear-resistant film is provided on the surface of these members.

この耐摩耗性皮膜としては、従来から、TiNやTiCN、TiとAlの複合窒化皮膜であるTiAlN等の硬質皮膜を、前記基材上にコーティングすることが行われている。   As this wear-resistant film, conventionally, a hard film such as TiN, TiCN, or TiAlN which is a composite nitride film of Ti and Al is coated on the substrate.

これら耐摩耗性の硬質皮膜は、一般的には、同種あるいは異種の硬質材料からなる薄膜が各々乃至順次多層に繰り返して積層された、硬質皮膜から構成される。このような多層の硬質皮膜の成膜には、硬質材料に応じた、複数のアーク蒸発源やスパッタリング蒸発源、あるいは電子ビーム蒸発源を、各々組み合わせて、基板上に各硬質皮膜層を各々形成する装置乃至方法がある。   These wear-resistant hard coatings are generally composed of hard coatings in which thin films made of the same or different hard materials are repeatedly laminated in layers. For the formation of such a multilayer hard coating, each hard coating layer is formed on a substrate by combining a plurality of arc evaporation sources, sputtering evaporation sources, or electron beam evaporation sources according to the hard material. There are devices or methods to do this.

この内、複数のアーク蒸発源やスパッタリング蒸発源を各々組み合わせて、基板上に硬質皮膜層を各々あるいは順次形成する装置は、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源との各々異なる特性を活かして成膜できる点で、成膜効率が良い装置であると言える。   Among these, an apparatus that forms a hard coating layer on a substrate by combining a plurality of arc evaporation sources or sputtering evaporation sources, respectively, or sequentially forms a film by utilizing different characteristics of the arc evaporation source and the sputtering evaporation source. In this respect, it can be said that the film forming efficiency is high.

例えば、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源との特性比較において、アーク蒸発は、スパッタリング蒸発と比べて成膜レートが速いが、成膜レートの調整が難しく、薄膜の皮膜層の厚みを正確に制御することが難しい。これに対して、スパッタリング蒸発源は、アーク蒸発源と比べて成膜レートが遅いが、成膜レートの調整が容易であり、非常に小さい投入電力から作動するために、薄膜の皮膜層の厚みを正確に制御できる特性がある。   For example, when comparing the characteristics of an arc evaporation source and a sputtering evaporation source, arc evaporation has a higher film formation rate than sputtering evaporation, but it is difficult to adjust the film formation rate, and the thickness of the thin film layer is accurately controlled. It is difficult. In contrast, the sputtering evaporation source has a slower film formation rate than the arc evaporation source, but it is easy to adjust the film formation rate and operates with a very small input power. There is a characteristic that can be controlled accurately.

このため、比較的厚い皮膜層に対しアーク蒸発源を用い、比較的薄い皮膜層に対しスパッタリング蒸発源を用いれば、各皮膜層の厚みの制御が容易となり、総合的な成膜レートも速めることができる。   Therefore, if an arc evaporation source is used for a relatively thick film layer and a sputtering evaporation source is used for a relatively thin film layer, the thickness of each film layer can be easily controlled, and the overall film formation rate can be increased. Can do.

このような複数のアーク蒸発源やスパッタリング蒸発源を各々組み合わせたような複合成膜装置として、同一成膜チャンバ内に、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを複数配置した成膜装置は公知である。   As a composite film forming apparatus in which a plurality of arc evaporation sources and sputtering evaporation sources are combined, a film forming apparatus in which a plurality of arc evaporation sources and sputtering evaporation sources are arranged in the same film forming chamber is known. .

例えば、アーク蒸発源やスパッタリング蒸発源を交互に切り換えて作動させ、アーク蒸発源により金属イオンエッチングを実施した後に、アーク蒸発源を停止し、プロセスガスを導入後、スパッタリング蒸発源により、硬質皮膜を成膜する装置なり方法が提案されている(特許文献1参照)。   For example, the arc evaporation source and the sputtering evaporation source are alternately switched and operated, and after performing the metal ion etching with the arc evaporation source, the arc evaporation source is stopped, the process gas is introduced, and then the hard film is formed with the sputtering evaporation source. An apparatus or method for forming a film has been proposed (see Patent Document 1).

また、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とに、磁場印加機構を具備する成膜装置も提案されている(特許文献2、3参照)。なお、特許文献3の図7には従来技術として、磁場印加機構を具備していないアーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とのそれぞれの磁場が相互干渉する影響が記載されている。   In addition, a film forming apparatus having a magnetic field application mechanism for an arc evaporation source and a sputtering evaporation source has been proposed (see Patent Documents 2 and 3). Note that FIG. 7 of Patent Document 3 describes, as a conventional technique, the influence of mutual interference between magnetic fields of an arc evaporation source and a sputtering evaporation source that do not have a magnetic field application mechanism.

更に、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させることによって、硬質皮膜を形成したり、皮膜に第3元素を添加して、皮膜の結晶粒子を微細化したり、耐磨耗性などの特性を改善することも公知である。例えば、TiN 皮膜や切削工具などのTiAlN 皮膜に、SiやB を添加することで、耐酸化性が向上すると共に結晶粒子の微細化により高硬度化することが提案されている(特許文献4、5、非特許文献1参照)。また、自動車のピストンリングを代表として摺動部材に使用されているCrN 膜にB を添加して、高硬度化することにより耐摩耗性を改善する方法も提案されている(特許文献6参照)。
米国特許第5,234,561 号明細書(図1、第9、10列) 特許2836876 号公報(請求項、図1、第9頁) 特開2000-144391 号公報(請求項、図1) 特開平7-310174号公報 特許2793696 号公報 特開2000-144391 号公報 K.H.Kim et al.Surf.Coat.Technol.298(2002) 243 〜244 、247 頁
In addition, by operating the arc evaporation source and the sputtering evaporation source at the same time, a hard film is formed, a third element is added to the film, the crystal grains of the film are refined, and wear resistance, etc. It is also known to improve. For example, by adding Si or B to a TiAlN film such as a TiN film or a cutting tool, it has been proposed that the oxidation resistance is improved and the hardness is increased by refining crystal grains (Patent Document 4, 5, see Non-Patent Document 1). In addition, a method has been proposed in which B is added to a CrN film used for a sliding member as a representative of an automobile piston ring to improve the wear resistance by increasing the hardness (see Patent Document 6). .
US Pat. No. 5,234,561 (FIG. 1, rows 9 and 10) Japanese Patent No. 2836876 (claim, FIG. 1, page 9) JP 2000-144391 A (claim, FIG. 1) Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-310174 Japanese Patent No.2793696 JP 2000-144391 A KHKim et al. Surf. Coat. Technol. 298 (2002) 243-244, 247

しかし、同一成膜チャンバ内において、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させる場合、アーク蒸発源やスパッタリング蒸発源を交互に切り換えて作動させたとしても、硬質皮膜材料や成膜条件によっては、目標とする緻密な硬質皮膜や目標とする組成の硬質皮膜ができにくい、成膜操作中に異常放電する、などの成膜上の問題が生じることが避け難い。このため、得られる硬質皮膜の高硬度化による耐摩耗性向上にも限界があったのが実情である。   However, when the arc evaporation source and the sputtering evaporation source are operated simultaneously in the same film forming chamber, even if the arc evaporation source and the sputtering evaporation source are switched alternately, the arc evaporation source and the sputtering evaporation source are operated depending on the hard coating material and the film forming conditions. It is difficult to avoid problems in film formation, such as difficulty in forming a target hard film having a target dense hard film or a target composition, and abnormal discharge during the film formation operation. For this reason, the actual situation is that there is a limit in improving the wear resistance by increasing the hardness of the obtained hard coating.

例えば、TiNやTiCNあるいはTiAlN等の窒化物硬質皮膜を成膜する場合、窒化物を形成するために、Arと窒素の混合ガス雰囲気中で成膜する。しかし、同一成膜チャンバ内においては、前記アーク蒸発源やスパッタリング蒸発源からの放出電子が、基板と同じくアノードとなるチャンバ側に安易に誘導されやすい。この結果、放出電子の濃度が薄まり、スパッタリングガスや反応性ガスとの衝突が少なくなり、高効率でガスのイオン化を実施することが困難である。   For example, when forming a hard nitride film such as TiN, TiCN, or TiAlN, the film is formed in a mixed gas atmosphere of Ar and nitrogen in order to form a nitride. However, in the same film forming chamber, electrons emitted from the arc evaporation source or the sputtering evaporation source are easily guided to the chamber side serving as the anode as well as the substrate. As a result, the concentration of emitted electrons is reduced, collision with the sputtering gas or reactive gas is reduced, and it is difficult to ionize the gas with high efficiency.

また、スパッタリング蒸発源には、Ar(アルゴン)、Ne(ネオン)、Xe(キセノン)などの不活性のスパッタリングガスが用いられる一方、アーク蒸発源には、窒素、メタン、アセチレンなどの反応性ガス(反応ガス)が用いられる。このため、同一成膜チャンバ内においてアーク成膜とスパッタリング成膜とを同時に行なう場合、特に、皮膜性能の向上のために、窒素などの反応性ガスの分圧を高くして成膜を行なう場合には、スパッタリング蒸発源に用いる材料によっては、スパッタリングターゲット材が上記反応ガスと反応して、ターゲット材表面に絶縁体(絶縁物)を生じ、この絶縁体によって、スパッタリング蒸発源で異常放電(アーキング)が生じる可能性が高い。そして、この問題も、高効率でガスのイオン化を阻害する。   An inert sputtering gas such as Ar (argon), Ne (neon), or Xe (xenon) is used as the sputtering evaporation source, while a reactive gas such as nitrogen, methane, or acetylene is used as the arc evaporation source. (Reactive gas) is used. For this reason, when arc film formation and sputtering film formation are performed simultaneously in the same film formation chamber, especially when film formation is performed with a high partial pressure of a reactive gas such as nitrogen in order to improve the film performance. Depending on the material used for the sputtering evaporation source, the sputtering target material reacts with the reaction gas to generate an insulator (insulator) on the surface of the target material, and this insulator causes abnormal discharge (arcing) at the sputtering evaporation source. ) Is likely to occur. This problem also inhibits gas ionization with high efficiency.

このように高効率でのガスのイオン化が阻害された場合、基板に対するイオン照射を強化することができなくなり、硬質皮膜層の緻密化が図れなくなり、表面が粗くなるなど表面性状も低下する。この結果、従来の成膜装置では、特に、同一成膜チャンバ内において、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させる場合、硬質皮膜の高硬度化などの高特性化や高性能化に大きな限界が生じる。   When gas ionization with high efficiency is inhibited in this way, ion irradiation to the substrate cannot be strengthened, the hard coating layer cannot be densified, and the surface properties such as the surface become rough are also lowered. As a result, in the conventional film forming apparatus, particularly when the arc evaporation source and the sputtering evaporation source are operated simultaneously in the same film forming chamber, it is great for high performance and high performance such as high hardness of the hard film. Limits arise.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、特に、同一成膜チャンバ内において、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させる場合に、成膜上の問題が生じることなく、所望の特性の硬質皮膜が得られる、複合成膜装置およびスパッタリング蒸発源を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to solve the problem in film formation, particularly when an arc evaporation source and a sputtering evaporation source are operated simultaneously in the same film formation chamber. An object of the present invention is to provide a composite film forming apparatus and a sputtering evaporation source that can obtain a hard film having desired characteristics without causing the above.

この目的を達成するための、本発明複合成膜装置の要旨は、同一成膜チャンバ内に、磁場印加機構を有するアーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを各々1台以上配置した成膜装置であって、成膜する基板を、前記アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源との間で、順次相対的に移動させる手段を有し、成膜中に、隣り合う前記蒸発源同士の磁力線が互いにつながるように前記磁場印加機構が構成されていることである。   In order to achieve this object, the gist of the composite film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus in which one or more arc evaporation sources and sputtering evaporation sources each having a magnetic field application mechanism are arranged in the same film forming chamber. Means for sequentially moving the substrate on which the film is formed between the arc evaporation source and the sputtering evaporation source so that the magnetic lines of force between the adjacent evaporation sources are connected to each other during the film formation. The magnetic field application mechanism is configured.

また、この目的を達成するための、本発明複合成膜装置の他の要旨は、同一成膜チャンバ内に、磁場印加機構を有するアーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを各々1台以上配置した成膜装置であって、成膜する基板を、前記アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源との間で、順次相対的に移動させる手段を有し、成膜中に、スパッタリングガスを前記スパッタリング蒸発源近傍より導入し、反応ガスを前記アーク蒸発源近傍より導入することである。   In order to achieve this object, another aspect of the composite film forming apparatus of the present invention is a composition in which one or more arc evaporation sources and sputtering evaporation sources each having a magnetic field applying mechanism are arranged in the same film forming chamber. A film apparatus comprising means for sequentially moving a substrate on which a film is to be formed between the arc evaporation source and the sputtering evaporation source, and during the film formation, sputtering gas is supplied from the vicinity of the sputtering evaporation source. The reaction gas is introduced from the vicinity of the arc evaporation source.

更に、この目的を達成するための、本発明スパッタリング蒸発源の要旨は、上記複合成膜装置に用いるスパッタリング蒸発源であって、エロージョンエリア以外の部分に、電気的に絶縁体である材料を使用したことである。   In order to achieve this object, the gist of the sputtering evaporation source of the present invention is a sputtering evaporation source used in the composite film forming apparatus, and uses an electrically insulating material in a portion other than the erosion area. It is that.

同様に、本発明スパッタリング蒸発源の別の要旨は、上記複合成膜装置に用いるスパッタリング蒸発源であって、エロージョンエリア以外の部分に、スパッタリングターゲットの電位に対して、フローティング電位あるいはグラウンド電位となるシールドを設けたことである。   Similarly, another gist of the sputtering evaporation source of the present invention is a sputtering evaporation source used in the composite film forming apparatus, and a floating potential or a ground potential is set in a portion other than the erosion area with respect to the potential of the sputtering target. This is the provision of a shield.

本発明複合成膜装置においては、上記要旨のように、成膜中に、隣り合う前記蒸発源同士の磁力線が互いにつながるように前記磁場印加機構が構成されている。   In the composite film forming apparatus of the present invention, as described above, the magnetic field applying mechanism is configured so that the magnetic lines of force between the adjacent evaporation sources are connected to each other during film formation.

このため、同一成膜チャンバ内の磁力線は閉じた状態(閉磁場構造)となっており、後に詳述する通り、前記蒸発源からの放出電子が、この閉磁場構造内にトラップされ、基板と同じくアノードとなるチャンバに安易に誘導されない。この結果、同一成膜チャンバ内においてアーク成膜とスパッタリング成膜とを同時に行なう場合でも、放出電子の濃度が高まり、スパッタリングガスや反応性ガスとの衝突が多くなり、高効率でガスのイオン化を実施することができる。   For this reason, the magnetic field lines in the same film forming chamber are in a closed state (closed magnetic field structure), and as will be described in detail later, electrons emitted from the evaporation source are trapped in the closed magnetic field structure, and the substrate and Similarly, it is not easily guided into the anode chamber. As a result, even when arc film formation and sputtering film formation are performed simultaneously in the same film formation chamber, the concentration of emitted electrons increases, collision with sputtering gas and reactive gas increases, and gas ionization is performed with high efficiency. Can be implemented.

また、本発明複合成膜装置においては、上記他の要旨のように、成膜中に、スパッタリングガスを前記スパッタリング蒸発源近傍より導入するとともに、反応ガスを前記アーク蒸発源近傍より導入する。このため、同一成膜チャンバ内においてアーク成膜とスパッタリング成膜とを同時に行なう場合、そして特に、皮膜性能の向上のために、窒素などの反応性ガスの分圧を高くして成膜を行なう場合であっても、スパッタリングガスへの窒素などの反応ガスの混合が生じにくくなり、イオン化された混合ガスにより、ターゲット表面へ絶縁皮膜が形成されて、異常放電が生じるという問題が抑制される。このため、高効率でガスのイオン化を実施することができる。   Further, in the composite film forming apparatus of the present invention, as described in the other aspect, during the film formation, the sputtering gas is introduced from the vicinity of the sputtering evaporation source and the reaction gas is introduced from the vicinity of the arc evaporation source. For this reason, when arc film formation and sputtering film formation are performed simultaneously in the same film formation chamber, and in particular, in order to improve the film performance, film formation is performed by increasing the partial pressure of a reactive gas such as nitrogen. Even in this case, it is difficult to mix a reaction gas such as nitrogen into the sputtering gas, and the problem that abnormal discharge occurs due to the formation of an insulating film on the target surface by the ionized mixed gas is suppressed. For this reason, ionization of gas can be implemented with high efficiency.

本発明では、上記二つの要旨の各々の実施、あるいは組み合わせての実施による、高効率でのガスのイオン化促進によって、基板に対するイオン照射を強化することができ、硬質皮膜層の緻密化による、高硬度化などの高特性化を達成できる。また、異常放電などの成膜中の異常発生も抑制できる。   In the present invention, the ion irradiation of the substrate can be enhanced by promoting the ionization of the gas with high efficiency by implementing each of the above two gist or a combination thereof, and by increasing the density of the hard coating layer, High characteristics such as hardness can be achieved. In addition, the occurrence of abnormality such as abnormal discharge during film formation can be suppressed.

更に、本発明スパッタリング蒸発源の上記二つの要旨のように、スパッタリング蒸発源の非エロージョンエリアに電圧がかからないようにすることで、エロージョンエリアよりスパッタされた粒子が、非エロージョンエリア上で、窒素などの反応ガスと反応、結合して、堆積することが無くなる。この結果、これに起因する異常放電が防止され、高効率でガスのイオン化を実施することができる。   Further, as in the above two aspects of the sputtering evaporation source of the present invention, by preventing voltage from being applied to the non-erosion area of the sputtering evaporation source, particles sputtered from the erosion area can be subjected to nitrogen or the like on the non-erosion area. It reacts with and bonds with the reaction gas, and is not deposited. As a result, abnormal discharge resulting from this can be prevented, and gas ionization can be performed with high efficiency.

以下に、本発明複合成膜装置について、実施態様を図面を用いて具体的に説明する。図1は、本発明成膜装置の一実施態様を示す平面図である。また、図2は、比較例の成膜装置を示す平面図である。図3は、本発明複合成膜装置の別の実施態様を示す正面図である。図4は、本発明複合成膜装置の更に別の実施態様を示す平面図である。   Hereinafter, embodiments of the composite film forming apparatus of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the film forming apparatus of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a film forming apparatus of a comparative example. FIG. 3 is a front view showing another embodiment of the composite film forming apparatus of the present invention. FIG. 4 is a plan view showing still another embodiment of the composite film forming apparatus of the present invention.

図1、2に示す成膜装置では、共通して、チャンバ8 内に、基板1 を複数個( 図5 では4 個対称に) 回転盤9 上に配置し、その周囲に円周状(円周上)に、スパッタリング蒸発源2 、3 とアーク蒸発源5 、6 とを、スパッタリング蒸発源2 、3 同士、アーク蒸発源5 、6 同士、各々対向して配置している。そして、スパッタリング蒸発源とアーク蒸発源とは、互いに隣り合うように交互に配置されている。   In the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of substrates 1 (four symmetrical in FIG. 5) are arranged on a rotating disk 9 in a chamber 8 and are circumferentially (circular). On the circumference), the sputtering evaporation sources 2 and 3 and the arc evaporation sources 5 and 6 are arranged to face each other, the sputtering evaporation sources 2 and 3 and the arc evaporation sources 5 and 6, respectively. The sputtering evaporation source and the arc evaporation source are alternately arranged so as to be adjacent to each other.

そして、回転盤9 の回転により、各基板1 を回動させて、基板1 が交互にアーク蒸発源5 、6 とスパッタリング蒸発源2 、3 の前を通過するようにしている。この場合、回転盤9 や基板1 の方を回転させずに、アーク蒸発源5 、6 とスパッタリング蒸発源2 、3 の方を、基板1 の回りを回転するようにしても良く、要は、成膜する基板を、前記アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源との間で、順次相対的に移動させる手段を有していれば良い。   Then, each substrate 1 is rotated by the rotation of the turntable 9 so that the substrates 1 alternately pass in front of the arc evaporation sources 5, 6 and the sputtering evaporation sources 2, 3. In this case, the arc evaporation sources 5 and 6 and the sputtering evaporation sources 2 and 3 may be rotated around the substrate 1 without rotating the turntable 9 or the substrate 1. It suffices to have means for sequentially moving the substrate on which the film is formed between the arc evaporation source and the sputtering evaporation source.

そして、アーク蒸発源5 、6 を用いて、例えば、TiAlNなどの硬質皮膜を成膜する場合には、窒素、メタン、アセチレンなどの反応ガスをチャンバ8 内に導入し、数Pa程度の反応性ガスを含む圧力領域の雰囲気中で、TiAlターゲットを用いて成膜を実施する。   For example, when a hard film such as TiAlN is formed using the arc evaporation sources 5 and 6, a reactive gas such as nitrogen, methane, and acetylene is introduced into the chamber 8 and has a reactivity of several Pa. Film formation is performed using a TiAl target in an atmosphere of a pressure region containing gas.

また、スパッタリング蒸発源2 、3 を用いて、例えば、同じく、TiAlNなどの硬質皮膜を成膜する場合には、TiAlターゲットを用いる点は、アークによる成膜と同じである。しかし、スパッタリングガスとなるAr、Ne、Xeなどの不活性ガスは、窒素などとの反応ガスを混合して用い、かつ、雰囲気の全圧力は0.数Pa程度と、アークによる成膜よりも低い圧力領域で行なう。   Further, for example, in the case where a hard film such as TiAlN is formed using the sputtering evaporation sources 2 and 3, for example, the point that the TiAl target is used is the same as the film formation by arc. However, an inert gas such as Ar, Ne, or Xe used as a sputtering gas is used by mixing a reactive gas with nitrogen or the like, and the total pressure of the atmosphere is 0. The pressure is about several Pa, which is lower than that in the film formation by arc.

そして、回転盤9 を回転させ、各基板1 を回動させて、基板1 が交互にアーク蒸発源5 、6 とスパッタリング蒸発源2 、3 の前を通過するようにすることで、各スパッタリングによる成膜や各アークによる成膜を順次実施して、同一の、あるいは異なる硬質材料を用いて、基板1 上に、同一の、あるいは異なる組成や厚みの硬質皮膜を順次多層に成膜することが可能である。   Then, the rotating disk 9 is rotated to rotate each substrate 1 so that the substrates 1 alternately pass in front of the arc evaporation sources 5 and 6 and the sputtering evaporation sources 2 and 3, respectively. By sequentially performing film formation and film formation by each arc, a hard film having the same or different composition and thickness can be sequentially formed in multiple layers on the substrate 1 using the same or different hard materials. Is possible.

(磁場印加機構)
ここで、図1、2に示す成膜装置は、共通して、上記アーク蒸発源5 、6 及びスパッタリング蒸発源2 、3 ともに、これらの蒸発源が各々具備する永久磁石等の磁場印加機構4により発生および制御される磁場10を利用している。
(Magnetic field application mechanism)
Here, in the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2, both the arc evaporation sources 5 and 6 and the sputtering evaporation sources 2 and 3 have a magnetic field application mechanism 4 such as a permanent magnet provided in each of these evaporation sources. Utilizing a magnetic field 10 generated and controlled by

しかし、この磁場10を利用する場合において、図1の本発明成膜装置では、隣り合う両蒸発源の磁場10同士、例えばアーク蒸発源5 とスパッタリング蒸発源2 、3 との磁場10同士が、お互いにつながっている。即ち、成膜中に、隣り合う前記蒸発源同士の磁力線(磁場10)が互いにつながるように前記磁場印加機構4が構成されている。   However, when this magnetic field 10 is used, in the film forming apparatus of the present invention shown in FIG. 1, the magnetic fields 10 of both adjacent evaporation sources, for example, the magnetic fields 10 of the arc evaporation source 5 and the sputtering evaporation sources 2 and 3 are Connected to each other. That is, the magnetic field application mechanism 4 is configured so that the magnetic lines of force (magnetic field 10) between the adjacent evaporation sources are connected to each other during film formation.

このため、同一成膜チャンバ8 内の磁場10(磁力線)は閉じた状態(閉磁場構造)となっており、前記蒸発源からの放出電子が、この閉磁場構造内にトラップされ、基板1と同じくアノードとなるチャンバ8に安易に誘導されない。この結果、放出電子の濃度が高まり、スパッタリングガスや反応性ガスとの衝突が多くなり、高効率でガスのイオン化を実施することができる。   For this reason, the magnetic field 10 (lines of magnetic force) in the same film forming chamber 8 is in a closed state (closed magnetic field structure), and electrons emitted from the evaporation source are trapped in the closed magnetic field structure, and the substrate 1 and Similarly, it is not easily guided to the chamber 8 serving as the anode. As a result, the concentration of emitted electrons increases, collisions with sputtering gas and reactive gas increase, and gas ionization can be performed with high efficiency.

これによって、同一成膜チャンバ内においてアーク成膜とスパッタリング成膜とを同時に行なう場合でも、図1の本発明成膜装置では、隣り合う両蒸発源からのイオンの指向性が向上し、基板1 へのイオン照射を増加させ、より特性に優れた皮膜を形成することが可能となる。   Thereby, even when arc film formation and sputtering film formation are performed simultaneously in the same film formation chamber, the directivity of ions from both adjacent evaporation sources is improved in the film formation apparatus of the present invention shown in FIG. It is possible to increase the ion irradiation to the film and form a film with more excellent characteristics.

これに対し、図2の比較例成膜装置では、隣り合う両蒸発源の磁場10同士、例えばアーク蒸発源5 とスパッタリング蒸発源2 、3 との磁場10同士が、お互いにつながらず、独立している。   On the other hand, in the comparative example film forming apparatus of FIG. 2, the magnetic fields 10 of the two adjacent evaporation sources, for example, the magnetic fields 10 of the arc evaporation source 5 and the sputtering evaporation sources 2 and 3 are not connected to each other and are independent. ing.

このため、同一成膜チャンバ8 内の磁場10(磁力線)は開いた状態(開磁場構造)となっており、前記蒸発源からの放出電子は、各々の磁場10(磁力線)の方向に沿って、速やかに(安易に)、チャンバ8に安易に誘導さる。この結果、同一成膜チャンバ内においてアーク成膜とスパッタリング成膜とを同時に行なう場合、放出電子の濃度が薄まり、スパッタリングガスや反応性ガスとの衝突が少なくなり、ガスのイオン化効率が低くなる。   Therefore, the magnetic field 10 (lines of magnetic force) in the same film forming chamber 8 is in an open state (open magnetic field structure), and the emitted electrons from the evaporation source are along the direction of each magnetic field 10 (lines of magnetic force). , Promptly (easy) and easily guided to the chamber 8. As a result, when arc film formation and sputtering film formation are performed simultaneously in the same film formation chamber, the concentration of emitted electrons is reduced, collision with sputtering gas and reactive gas is reduced, and gas ionization efficiency is lowered.

したがって、図2の比較例成膜装置の場合、両蒸発源からのイオンの指向性が緩慢となって、基板へのイオン照射量が減り、皮膜特性あるいは成膜効率を阻害する可能性が高くなる。   Therefore, in the case of the comparative example film forming apparatus of FIG. 2, the directivity of ions from both evaporation sources becomes slow, the amount of ion irradiation to the substrate is reduced, and there is a high possibility of hindering the film characteristics or film forming efficiency. Become.

(イオン照射増加効果の裏付け)
図1、2に示した成膜装置を用いて、基板1に流れるイオン電流を測定した。図1の本発明成膜装置では、基板1に流れる約14mA/cm2 のイオン電流が得られ、基板1に流れるイオン電流は明らかに増加していた。これに対して、図2の比較例成膜装置の場合、基板1に流れるイオン電流は、その半分の約7mA/cm2 程度でしかなく、基板1に流れるイオン電流は増加していなかった。この結果からも、本発明成膜装置では、基板へのイオン照射を増加させ、より特性に優れた皮膜を形成することが可能となることが裏付けられる。
(Proof of ion irradiation increase effect)
The ion current flowing through the substrate 1 was measured using the film forming apparatus shown in FIGS. In the film forming apparatus of the present invention shown in FIG. 1, an ion current of about 14 mA / cm 2 flowing through the substrate 1 was obtained, and the ion current flowing through the substrate 1 was clearly increased. On the other hand, in the comparative example film forming apparatus of FIG. 2, the ionic current flowing through the substrate 1 is only about 7 mA / cm 2 , which is half of the ionic current, and the ionic current flowing through the substrate 1 was not increased. This result also confirms that the film forming apparatus of the present invention can increase the ion irradiation to the substrate and form a film with more excellent characteristics.

(成膜装置の別の実施態様)
次に、図3を用いて、本発明成膜装置の別の実施態様を説明する。図3に示す成膜装置では、図1のように、スパッタリング蒸発源2 、3 とアーク蒸発源5 、6 とを、チャンバ8 内に、円周状には配置せず、直列的に交互に配列した例を示している。各蒸発源の配列の仕方は、必ずしも直線的でなくても、曲線的などでも良く、各蒸発源の配列数も自由に選択できる。
(Another embodiment of the film forming apparatus)
Next, another embodiment of the film forming apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In the film forming apparatus shown in FIG. 3, as shown in FIG. 1, the sputtering evaporation sources 2 and 3 and the arc evaporation sources 5 and 6 are not arranged circumferentially in the chamber 8 but alternately in series. An example of arrangement is shown. The way of arranging the evaporation sources may not necessarily be linear or curved, and the number of the evaporation sources can be freely selected.

図3の本発明成膜装置の場合も、被処理体である基板1か、アーク蒸発源5 、6 とスパッタリング蒸発源2 、3 を、適宜の手段により相対的に移動させて、基板1 が交互にアーク蒸発源5 、6 とスパッタリング蒸発源2 、3 の前を通過するようにしている。そして、チャンバ8 内の反応性ガスを含む雰囲気中で、アーク蒸発源5 、6 を用いて硬質皮膜層の成分を、スパッタリング蒸発源2 、3 を用いて硬質皮膜層の成分を、各々蒸発させて、硬質皮膜層と硬質皮膜層とを交互にかつ順次基板1 上に積層させ、目的硬質皮膜を形成する。   Also in the case of the film forming apparatus of the present invention shown in FIG. 3, the substrate 1 which is the object to be processed, or the arc evaporation sources 5 and 6 and the sputtering evaporation sources 2 and 3 are moved relative to each other by appropriate means. The arc evaporation sources 5 and 6 and the sputtering evaporation sources 2 and 3 are alternately passed in front of each other. Then, in the atmosphere containing the reactive gas in the chamber 8, the components of the hard coating layer are evaporated using the arc evaporation sources 5 and 6, and the components of the hard coating layer are evaporated using the sputtering evaporation sources 2 and 3, respectively. Then, the hard coating layer and the hard coating layer are alternately and sequentially laminated on the substrate 1 to form a target hard coating.

そして、図3の本発明成膜装置においても、隣り合う両蒸発源の磁場10同士、例えばアーク蒸発源5 とスパッタリング蒸発源2 、3 との磁場10同士が、お互いにつながっている。即ち、成膜中に、隣り合う前記蒸発源同士の磁力線が互いにつながるように前記磁場印加機構4が構成されている。このため、同一成膜チャンバ8 内の磁場10は閉じた状態(閉磁場構造)となっており、前記蒸発源からの放出電子が、この閉磁場構造内にトラップされ、基板1と同じくアノードとなるチャンバ8に安易に誘導されない。この結果、図1の本発明成膜装置と同様に、放出電子の濃度が高まり、スパッタリングガスや反応性ガスとの衝突が多くなり、高効率でガスのイオン化を実施することができる。   Also in the film forming apparatus of the present invention shown in FIG. 3, the magnetic fields 10 of both adjacent evaporation sources, for example, the magnetic fields 10 of the arc evaporation source 5 and the sputtering evaporation sources 2 and 3 are connected to each other. That is, the magnetic field application mechanism 4 is configured so that the magnetic lines of force between the adjacent evaporation sources are connected to each other during film formation. For this reason, the magnetic field 10 in the same film forming chamber 8 is in a closed state (closed magnetic field structure), and electrons emitted from the evaporation source are trapped in the closed magnetic field structure, Is not easily guided to the chamber 8. As a result, similarly to the film forming apparatus of the present invention shown in FIG. 1, the concentration of emitted electrons is increased, the collision with the sputtering gas and the reactive gas is increased, and the gas can be ionized with high efficiency.

(窒素分圧)
以上説明した図1、3などの本発明成膜装置において、前記アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させて、窒素を含有する硬質皮膜を形成するに際しては、スパッタリングガス中に窒素を混合させるとともに、混合した窒素の分圧を0.5Pa以上とすることが好ましい。
(Nitrogen partial pressure)
When the arc evaporation source and the sputtering evaporation source are simultaneously operated to form a hard film containing nitrogen in the film forming apparatus of the present invention as described above with reference to FIGS. 1 and 3, nitrogen is mixed into the sputtering gas. In addition, the mixed nitrogen partial pressure is preferably 0.5 Pa or more.

上記した通り、アークによる成膜と、スパッタリングによる成膜とでは、雰囲気ガス条件と圧力条件とが大きく異なる。このため、前記した非特許文献1などにおいては、例えばTiSiNなどの硬質皮膜を、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させることによって、成膜する場合に、スパッタリングガスとなるArと窒素などの反応ガスの比を3:1とし、全圧力を0.08Pa程度とし、窒素の分圧を0.02Pa程度として、アーク蒸発源でTiを、スパッタリング蒸発源でSiを蒸発させて成膜している。   As described above, the atmospheric gas conditions and the pressure conditions are greatly different between the film formation by arc and the film formation by sputtering. For this reason, in the above-mentioned Non-Patent Document 1 or the like, for example, when a hard film such as TiSiN is formed by simultaneously operating an arc evaporation source and a sputtering evaporation source, Ar and nitrogen that are used as sputtering gases, etc. The reaction gas ratio is 3: 1, the total pressure is about 0.08 Pa, the partial pressure of nitrogen is about 0.02 Pa, Ti is vaporized by an arc evaporation source, and Si is evaporated by a sputtering evaporation source to form a film. ing.

しかし、このような条件で成膜した場合、混合させる窒素の分圧が低過ぎるため、硬質皮膜中への窒素の添加が不十分となり、硬質皮膜中のマクロパーティクルも多くなる。このため、緻密な皮膜ができにくくなる。   However, when the film is formed under such conditions, since the partial pressure of nitrogen to be mixed is too low, the addition of nitrogen to the hard film becomes insufficient, and the number of macro particles in the hard film also increases. For this reason, it becomes difficult to form a dense film.

これに対して、硬質皮膜中への窒素の添加を十分に行い、硬質皮膜中のマクロパーティクル発生を抑制して、緻密でかつ表面性状に優れる皮膜を成膜するためには、スパッタリングガス中に混合させる窒素の分圧を、上記した通り、0.5Pa以上とすることが好ましい。   On the other hand, in order to sufficiently add nitrogen to the hard film, suppress the generation of macro particles in the hard film, and form a film having a fine and excellent surface property, a sputtering gas is used. As described above, the nitrogen partial pressure to be mixed is preferably 0.5 Pa or more.

この窒素分圧の影響を、TiAlCrNの硬質皮膜を前記図3に示した成膜装置を用いて、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させることによって成膜する場合について調査した。アーク蒸発源にてTiAl合金(Ti50:Al50)を蒸発させながら、同時にスパッタリング蒸発源でCrを蒸発させ、スパッタリングガスとなるArと反応ガスとなる窒素の比率(窒素分圧)を種々変化させて形成した。そして、各々の例について、硬質皮膜中の窒素含有量(原子%)、硬質皮膜の表面粗度Raとビッカース硬度(Hv)を測定した。   The influence of this nitrogen partial pressure was investigated in the case where a hard film of TiAlCrN was formed by simultaneously operating an arc evaporation source and a sputtering evaporation source using the film forming apparatus shown in FIG. While evaporating the TiAl alloy (Ti50: Al50) with the arc evaporation source, simultaneously evaporating Cr with the sputtering evaporation source, and variously changing the ratio of nitrogen as the reaction gas and nitrogen as the reaction gas (nitrogen partial pressure) Formed. For each example, the nitrogen content (atomic%) in the hard coating, the surface roughness Ra and the Vickers hardness (Hv) of the hard coating were measured.

これらを窒素分圧との関係で整理した結果を図5〜7に示す。図5は窒素分圧と硬質皮膜中の窒素含有量との関係、図6は窒素分圧と硬質皮膜の表面粗度Raとの関係、図7は窒素分圧と硬質皮膜のビッカース硬度との関係を各々示す。   The results of arranging these in relation to the nitrogen partial pressure are shown in FIGS. 5 shows the relationship between the nitrogen partial pressure and the nitrogen content in the hard coating, FIG. 6 shows the relationship between the nitrogen partial pressure and the surface roughness Ra of the hard coating, and FIG. 7 shows the relationship between the nitrogen partial pressure and the Vickers hardness of the hard coating. Each relationship is shown.

図5から分かる通り、窒素分圧が0.5Paを境に、硬質皮膜中の窒素含有量には明確な違いがある。即ち、窒素分圧が0.5Pa未満の領域では、硬質皮膜中の窒素含有量がほぼ単調に、かつ窒素分圧が0.5Pa以上の領域に比して著しく減少している。これに対して、窒素分圧が0.5Pa以上の領域では、硬質皮膜中の窒素含有量は安定して約50原子%程度の高レベルを保持している。   As can be seen from FIG. 5, there is a clear difference in the nitrogen content in the hard coating, with the nitrogen partial pressure at 0.5 Pa. That is, in the region where the nitrogen partial pressure is less than 0.5 Pa, the nitrogen content in the hard coating is substantially monotonous and significantly reduced compared to the region where the nitrogen partial pressure is 0.5 Pa or more. On the other hand, in the region where the nitrogen partial pressure is 0.5 Pa or more, the nitrogen content in the hard coating is stably maintained at a high level of about 50 atomic%.

また、図6から分かる通り、窒素分圧が0.5Paを境に、硬質皮膜の表面粗度Raにも明確な違いがある。即ち、窒素分圧が0.5Pa未満の領域では、硬質皮膜の表面粗度Raが約0.38μmまで急激に上昇している。これに対して、窒素分圧が0.5Pa以上の領域では、硬質皮膜の表面粗度Raはほぼ安定して0.1μm以下の低レベルを保持している。   Further, as can be seen from FIG. 6, there is a clear difference in the surface roughness Ra of the hard coating at a nitrogen partial pressure of 0.5 Pa. That is, in the region where the nitrogen partial pressure is less than 0.5 Pa, the surface roughness Ra of the hard coating is rapidly increased to about 0.38 μm. On the other hand, in the region where the nitrogen partial pressure is 0.5 Pa or more, the surface roughness Ra of the hard coating is almost stably maintained at a low level of 0.1 μm or less.

更に、図7から分かる通り、窒素分圧が0.5Paを境に、硬質皮膜のビッカース硬度にも明確な違いがある。即ち、窒素分圧が0.5Pa未満の領域では、ビッカース硬度が、1100Hvのレベルにまで著しく減少している。これに対して、窒素分圧が0.5Pa以上の領域では、硬質皮膜のビッカース硬度は安定して約2500Hv程度の高レベルを保持している。   Furthermore, as can be seen from FIG. 7, there is a clear difference in the Vickers hardness of the hard coating when the nitrogen partial pressure is 0.5 Pa. That is, in the region where the nitrogen partial pressure is less than 0.5 Pa, the Vickers hardness is significantly reduced to a level of 1100 Hv. On the other hand, in the region where the nitrogen partial pressure is 0.5 Pa or more, the Vickers hardness of the hard coating is stably maintained at a high level of about 2500 Hv.

これらの結果から、硬質皮膜中への窒素の添加を十分に行い、硬質皮膜中のマクロパーティクル発生を抑制して、緻密でかつ表面性状に優れる皮膜を成膜するために、スパッタリングガス中に混合させる窒素の分圧を0.5Pa以上とすることの意義が分かる。なお、これらの結果と傾向は、調査したTiAlCrN以外のTiNやTiCNあるいはTiAlN等の他の硬質皮膜にも当てはまる。   From these results, in order to sufficiently add nitrogen to the hard coating, suppress the generation of macro particles in the hard coating, and form a dense and excellent surface texture, mixed in the sputtering gas The significance of setting the partial pressure of nitrogen to be 0.5 Pa or higher is understood. These results and trends also apply to other hard coatings such as TiN, TiCN or TiAlN other than the investigated TiAlCrN.

(絶縁体形成による異常放電問題)
ただ、上記した窒素分圧を0.5Pa以上とする成膜において、同一成膜チャンバ内においてアーク成膜とスパッタリング成膜とを同時に行なう場合、スパッタリング蒸発源に用いる材料によっては別の問題を生じることがある。即ち、スパッタリングターゲット材が反応ガスと反応して、ターゲット材表面に絶縁体(絶縁物)を生じ、この絶縁体によって、スパッタリング蒸発源で異常放電(アーキング)が生じる可能性がある。例えば、ターゲット材としてSiを用い、これを窒素中でスパッタリングする場合に、Siが窒素と反応してSiNの絶縁体をターゲット材表面に形成しやすく、この異常放電の問題が特に生じやすい。
(Abnormal discharge problem due to insulator formation)
However, in the above-described film formation with a nitrogen partial pressure of 0.5 Pa or more, when arc film formation and sputtering film formation are performed simultaneously in the same film formation chamber, another problem occurs depending on the material used for the sputtering evaporation source. Sometimes. That is, the sputtering target material reacts with the reaction gas to generate an insulator (insulator) on the surface of the target material, and this insulator may cause abnormal discharge (arcing) in the sputtering evaporation source. For example, when Si is used as a target material and is sputtered in nitrogen, Si easily reacts with nitrogen to form an SiN insulator on the surface of the target material, and this abnormal discharge problem is particularly likely to occur.

また、このような絶縁物を生じない場合でも、スパッタリングターゲット材が反応ガスと反応して、ターゲット材表面に化合物を生じた場合でも、この表面の化合物層によって、スパッタリング蒸発源での蒸発レートが低下する可能性がある。そして、これらの問題も高効率でガスのイオン化を阻害する要因となる。   Even when such an insulator is not generated, even when the sputtering target material reacts with the reaction gas to generate a compound on the surface of the target material, the evaporation rate at the sputtering evaporation source is increased by the compound layer on the surface. May be reduced. These problems also cause high efficiency and hinder gas ionization.

従来、このような問題に対しては、不活性のスパッタリングガスに対する、窒素などの反応ガスの分圧を低く保ち、上記した窒素などの反応ガスとスパッタリングターゲット材との反応を抑制して、スパッタリングガスによるターゲット材のスパッタリングが優先して生じるようにしていた。   Conventionally, for such a problem, sputtering is performed by keeping the partial pressure of a reactive gas such as nitrogen with respect to an inert sputtering gas low and suppressing the reaction between the reactive gas such as nitrogen and the sputtering target material. Sputtering of the target material by the gas was preferentially generated.

前記した非特許文献1などにおいて、TiSiNなどの硬質皮膜を、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させることによって、成膜する場合に、上記した通り、スパッタリングガスとなるArなどに対する窒素などの反応ガスの分圧を低くしていたのは、この理由にもよる。   In the above-mentioned Non-Patent Document 1, etc., when a hard film such as TiSiN is formed by simultaneously operating an arc evaporation source and a sputtering evaporation source, as described above, nitrogen with respect to Ar or the like serving as a sputtering gas, etc. This is why the partial pressure of the reaction gas was lowered.

しかし、前記した通り、図1や図2の成膜装置を用いて成膜する場合には、アーク成膜とスパッタリング成膜とでは、雰囲気の組成と圧力領域とが大きく異なる。このため、比較的高い圧力が必要なアーク蒸発源と、スパッタリング蒸発源とを同時に作動させることによって成膜する場合には、上記した皮膜性能からしても、スパッタリングガスに対する窒素などの反応ガスの分圧を高める必要が有り、上記した問題発生の可能性が高くなる。   However, as described above, when the film is formed using the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the composition of the atmosphere and the pressure region are greatly different between the arc film formation and the sputtering film formation. For this reason, in the case of forming a film by simultaneously operating an arc evaporation source that requires a relatively high pressure and a sputtering evaporation source, the reaction gas such as nitrogen with respect to the sputtering gas can be used even from the above-described film performance. It is necessary to increase the partial pressure, and the possibility of occurrence of the above-described problem increases.

(雰囲気ガスの導入方法)
この問題に対しては、成膜中に、スパッタリングガスを前記スパッタリング蒸発源近傍よりチャンバ内に導入し、反応ガスを前記アーク蒸発源近傍よりチャンバ内に導入することで対応できる。この態様を図4に示す。図4の本発明成膜装置の基本的な構成は、前記した図1と同じであるが、成膜中に、スパッタリングガスを前記スパッタリング蒸発源近傍より導入し、反応ガスを前記アーク蒸発源近傍より導入する点が特徴的である。
(Atmospheric gas introduction method)
This problem can be addressed by introducing a sputtering gas into the chamber from the vicinity of the sputtering evaporation source and introducing a reaction gas into the chamber from the vicinity of the arc evaporation source during film formation. This embodiment is shown in FIG. The basic configuration of the film forming apparatus of the present invention in FIG. 4 is the same as that in FIG. 1 described above, but during film formation, a sputtering gas is introduced from the vicinity of the sputtering evaporation source and a reactive gas is supplied in the vicinity of the arc evaporation source. The point to introduce more is characteristic.

より具体的に、図4の成膜装置は、成膜中に、スパッタリングガスを導管12および枝管12a、12bによって、前記スパッタリング蒸発源3、4近傍より導入する。また、反応ガスを導管11および枝管11a、11bによって、前記アーク蒸発源5、6近傍より導入する。   More specifically, the film forming apparatus of FIG. 4 introduces sputtering gas from the vicinity of the sputtering evaporation sources 3 and 4 through the conduit 12 and the branch pipes 12a and 12b during film formation. The reaction gas is introduced from the vicinity of the arc evaporation sources 5 and 6 through the conduit 11 and the branch pipes 11a and 11b.

これによって、スパッタリング蒸発源3、4近傍においては、不活性のスパッタリングガスに対する窒素などの反応ガスの分圧を低く保ち、上記した窒素などの反応ガスとスパッタリングターゲット材との反応を抑制して、スパッタリングガスによるターゲット材のスパッタリングが優先して生じるようにできる。   Thus, in the vicinity of the sputtering evaporation sources 3 and 4, the partial pressure of the reactive gas such as nitrogen with respect to the inert sputtering gas is kept low, and the reaction between the reactive gas such as nitrogen and the sputtering target material is suppressed, Sputtering of the target material by sputtering gas can be preferentially generated.

この一方で、チャンバ内の全雰囲気中のスパッタリングガスに対する反応ガスとなる窒素の比率(窒素分圧)は、上記皮膜性能向上の点から高めることができる。また、アーク蒸発源5 、6 近傍においては、アークによる成膜条件に応じて反応性ガスの圧力も高めることができる。   On the other hand, the ratio (nitrogen partial pressure) of nitrogen, which is a reactive gas to the sputtering gas in the entire atmosphere in the chamber, can be increased from the viewpoint of improving the film performance. Also, in the vicinity of the arc evaporation sources 5 and 6, the pressure of the reactive gas can be increased according to the film forming conditions by the arc.

これらの雰囲気ガスの導入を、前記した図1、4などの磁場印加機構と組み合わせて用いる、あるいは単独で用いることによっても、不活性のスパッタリングガスに、窒素などの反応ガスの混合が生じにくくなり、イオン化された混合ガスにより、ターゲット表面へ絶縁皮膜が形成されて、異常放電が生じるという問題が抑制される。このため、高効率でガスのイオン化を実施することができる。   Even if the introduction of these atmospheric gases is used in combination with the magnetic field application mechanism shown in FIGS. 1 and 4 or alone, the inert sputtering gas is less likely to be mixed with a reactive gas such as nitrogen. The problem that abnormal discharge occurs due to the formation of an insulating film on the target surface by the ionized mixed gas is suppressed. For this reason, ionization of gas can be implemented with high efficiency.

(磁場形成による異常放電問題)
なお、スパッタリングターゲットにおける異常放電は、上記した窒素などの反応ガスによるターゲット材表面の絶縁体形成では無い、他の原因によって生じる場合がある。
(Abnormal discharge problem due to magnetic field formation)
Note that the abnormal discharge in the sputtering target may be caused by other causes that are not the formation of the insulator on the surface of the target material by the above-described reactive gas such as nitrogen.

これは、上記した磁場印加機構4などの磁場によるスパッタリング制御特有の問題とも言える。図8(a)、(b)を用いて、この問題の詳細を説明する。図9(a)、(b)は、スパッタリング蒸発源2、3の詳細構造を示し、図8(a)はスパッタリング蒸発源2、3におけるターゲット材20のみの平面図、図8(b)はスパッタリング蒸発源2、3の正面図である。図8(b)において、4は磁場印加機構、13はターゲット材20のシールド、15はシールド13のグランドアース、14はターゲット材20のバッキングプレート、16はスパッタ電源、17はターゲット材20をセットする治具である。   This can be said to be a problem peculiar to sputtering control by a magnetic field such as the magnetic field application mechanism 4 described above. Details of this problem will be described with reference to FIGS. 9A and 9B show the detailed structure of the sputtering evaporation sources 2 and 3, FIG. 8A is a plan view of only the target material 20 in the sputtering evaporation sources 2 and 3, and FIG. It is a front view of sputtering evaporation sources 2 and 3. 8B, 4 is a magnetic field application mechanism, 13 is a shield of the target material 20, 15 is a ground ground of the shield 13, 14 is a backing plate of the target material 20, 16 is a sputtering power source, and 17 is a target material 20. It is a jig to do.

図8(b)に示す通り、磁場を用いたマグネトロンスパッタリング蒸発源2、3は、ターゲット材20表面に水平な磁場10を形成し、前記した通り、意図的に電子をトラップして、電子密度を高め、スパッタリングガスのイオン化を促進し、スパッタリング効率を高めている。   As shown in FIG. 8B, the magnetron sputtering evaporation sources 2 and 3 using a magnetic field form a horizontal magnetic field 10 on the surface of the target material 20, and as described above, electrons are intentionally trapped and the electron density. To promote ionization of the sputtering gas and increase the sputtering efficiency.

この場合、図8(a)に示すターゲット材20表面において、エロージョンエリア21と非エロージョンエリア22とが必然的に生じる。斜線部分であるエロージョンエリア21は、スパッタリングガスのイオンが多く発生し、電子密度が高く、スパッタリングが優先的に進行する。これに対して、ターゲット材20の中心部とエロージョンエリア21の周縁部の非エロージョンエリア22では、殆どスパッタリングが起こらない。このため、非エロージョンエリア22では、エロージョンエリア21よりスパッタされた粒子が、窒素などの反応ガスと反応、結合して、堆積しやすい。このため、この堆積物がターゲット材表面の絶縁体(絶縁膜)となって、異常放電の問題が生じる可能性がある。   In this case, an erosion area 21 and a non-erosion area 22 are inevitably generated on the surface of the target material 20 shown in FIG. In the erosion area 21 which is a hatched portion, many ions of the sputtering gas are generated, the electron density is high, and sputtering proceeds preferentially. In contrast, almost no sputtering occurs in the center portion of the target material 20 and the non-erosion area 22 at the peripheral portion of the erosion area 21. For this reason, in the non-erosion area 22, the particles sputtered from the erosion area 21 react with and react with a reactive gas such as nitrogen and are easily deposited. For this reason, this deposit may become an insulator (insulating film) on the surface of the target material, which may cause a problem of abnormal discharge.

(スパッタリング蒸発源)
この問題に対しては、成膜中に、スパッタリング蒸発源の非エロージョンエリア22に電圧がかからないようにすることが好ましい。
(Sputtering evaporation source)
To solve this problem, it is preferable that no voltage is applied to the non-erosion area 22 of the sputtering evaporation source during film formation.

このための一つの手段として、前記スパッタリング蒸発源の、前記エロージョンエリア21以外の、非エロージョンエリアの部分に、電気的に絶縁体である材料を使用する。図9(a)、(b)は、この態様例を示し、前記図8(a)、(b)と装置の基本構成は同じである。図9(a)、(b)において、ターゲット材20の中心部とエロージョンエリア21の周縁部の非エロージョンエリア23には、電気的に絶縁体である材料を使用し、絶縁体23として構成している。このような材料としては、スパッタリング蒸発源での発生熱に耐えうる、耐熱性を有する、BN(窒化ほう素)、アルミナなどの使用が好ましい。   As one means for this, a material that is an electrically insulating material is used for a portion of the sputtering evaporation source other than the erosion area 21 in a non-erosion area. FIGS. 9 (a) and 9 (b) show an example of this embodiment, and the basic configuration of the apparatus is the same as FIGS. 8 (a) and 8 (b). 9A and 9B, a material that is an electrically insulating material is used for the non-erosion area 23 at the center of the target material 20 and the peripheral edge of the erosion area 21, and the insulating material 23 is configured. ing. As such a material, it is preferable to use BN (boron nitride), alumina, or the like having heat resistance that can withstand the heat generated in the sputtering evaporation source.

図10は、同じく非エロージョンエリアに電圧がかからないようにするための他の手段として、エロージョンエリア以外の部分に、スパッタリングターゲットの電位に対して、フローティング電位あるいはグラウンド電位となるシールドを設けた態様例を示している。   FIG. 10 shows an example in which a shield that is a floating potential or a ground potential is provided at a portion other than the erosion area with respect to the potential of the sputtering target as another means for preventing voltage from being applied to the non-erosion area. Is shown.

図10(a)、(b)も、前記図8(a)、(b)と装置の基本構成は同じである。図10(a)、(b)において、ターゲット材20の中心部の非エロージョンエリア25にはフローティング電位となるシールドを設けている。また、エロージョンエリア21の周縁部の非エロージョンエリア24には、グラウンド電位となる(グラウンドアース15と接続された)シールドを設けている。   10 (a) and 10 (b) also have the same basic configuration as the apparatus shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). 10A and 10B, a non-erosion area 25 at the center of the target material 20 is provided with a shield that has a floating potential. The non-erosion area 24 at the peripheral edge of the erosion area 21 is provided with a shield that is ground potential (connected to the ground earth 15).

非エロージョンエリア22に電圧がかからないようにしている、上記した構成の図9および図10の態様では、エロージョンエリア21よりスパッタされた粒子が、非エロージョンエリア23上で、窒素などの反応ガスと反応、結合して、堆積することが無い。したがって、前記異常放電の問題が生じることが防止される。   In the embodiment of FIGS. 9 and 10 having the above-described configuration in which no voltage is applied to the non-erosion area 22, particles sputtered from the erosion area 21 react with a reactive gas such as nitrogen on the non-erosion area 23. , It will not bond and deposit. Therefore, the problem of the abnormal discharge is prevented from occurring.

(皮膜組成)
以上のような構成の本発明成膜装置を用い、同一チャンバ内において、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させて、硬質皮膜を成膜する際の皮膜組成や、皮膜材料と蒸発源との関係を以下に説明する。
(Film composition)
Using the film forming apparatus of the present invention having the above-described configuration, the film composition and the film material and the evaporation source when forming a hard film by simultaneously operating the arc evaporation source and the sputtering evaporation source in the same chamber. The relationship will be described below.

硬質皮膜組成としては、例えば、切削工具や耐摩耗摺動部品向けに多用されているTiN 、CrN あるいはTiAlN などの、Ti、Cr、Alのいずれかを含んだ立方晶岩塩型構造を有する窒化物、炭窒化物、炭化物のいずれかの化合物が適用できる。また、これら以外でも、4A、5A、6A及びAl、Siの1種以上より選ばれる元素と、B 、C 、N の1種以上より選ばれる元素との化合物であれば適用可能である。これらの化合物はいずれも結晶系として立方晶岩塩型構造を有し、かつ高硬度で耐摩耗性に優れる。   As the hard coating composition, for example, nitride having a cubic rock salt type structure containing any of Ti, Cr, Al, such as TiN, CrN or TiAlN, which are frequently used for cutting tools and wear-resistant sliding parts Any one of carbonitride, carbide and carbide can be applied. Other than these, any compound selected from 4A, 5A, 6A, and an element selected from one or more of Al and Si and an element selected from one or more of B, C and N can be used. All of these compounds have a cubic rock salt structure as a crystal system, and have high hardness and excellent wear resistance.

本発明の複合成膜装置は、上記のような硬質皮膜を、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源との成膜速度差を利用して、順次積層し、多層皮膜を形成するのに適している。その層の組み合わせとしては、上記4A、5A、6A及びAl、Siの1種以上より選ばれる元素と、B 、C 、N の1種以上より選ばれる元素との化合物同士であって、お互いに組成の異なる皮膜を各々アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とで成膜することも可能である。   The composite film forming apparatus of the present invention is suitable for forming a multilayer film by sequentially laminating the hard film as described above using a difference in film forming speed between an arc evaporation source and a sputtering evaporation source. The combination of the layers is a compound of an element selected from one or more of 4A, 5A, 6A and Al and Si, and an element selected from one or more of B, C and N, and It is also possible to form films having different compositions using an arc evaporation source and a sputtering evaporation source, respectively.

また、(1) 上記4A、5A、6A及びAl、Siの1種以上より選ばれる元素と、B 、C 、N の1種以上より選ばれる元素との化合物層、(2)Si 、Cu、Co、Ni、B 、C の1種以上より選ばれる元素の窒化物、炭窒化物、炭化物層、(3) 金属Cu、Ni、Coの中から選択される層、を各々選択して、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とで積層 (成膜) することも可能である。   And (1) a compound layer of an element selected from one or more of 4A, 5A, 6A and Al and Si and an element selected from one or more of B, C and N, (2) Si, Cu, Select a nitride, carbonitride, carbide layer of an element selected from one or more of Co, Ni, B and C, and (3) a layer selected from the metals Cu, Ni and Co, respectively, and arc It is also possible to laminate (film formation) with an evaporation source and a sputtering evaporation source.

アーク蒸発源で形成する4A、5A、6A及びAl、Siの1種以上より選ばれる元素と、B 、C 、N の1種以上より選ばれる元素との化合物の中でも、Ti、Cr、Al、V のいずれかを含んだ化合物がより高硬度であり、耐磨耗性皮膜として適している。この化合物としては、一般式は、1 元系では、Ti(C1-x N x ) 、Cr(C1-x N x ) 、V(C1-x N x )[ 但し、x は0 〜1 の値、以下同じ] などで表せる。
2 元系では、TiAl(C1-x N x ) 、TiSi(C1-x N x ) 、TiCr(C1-x N x ) 、TiV(C1-xN x ) 、TiB(C1-xN x ) 、CrAl(C1-x N x ) 、CrSi(C1-x N x ) 、CrV(C1-xN x ) 、CrB(C1-xN x ) 、VAl(C1-xN x ) 、VSi(C1-xN x ) 、VB(C1-x N x ) などで表せる。
3 元系では、TiAlSi(C1-x N x ) 、TiAlCr(C1-x N x ) 、TiAlV(C1-xN x ) 、TiAlB(C1-xN x ) 、TiCrSi(C1-x N x ) 、TiCrV(C1-x N x )、TiCrB(C1-x N x )、TiVSi(C1-x N x )、TiVB(C1-x N x ) 、CrAlSi(C1-x N x ) 、CrAlV(C1-x N x )、CrAlB(C1-x N x )、CrSiV(C1-x N x )、CrSiB(C1-x N x )、CrVB(C1-x N x ) 、VAlSi(C1-x N x )、VAlB(C1-x N x ) 、などで表せる。
4 元系では、TiAlSiCr(C1-x N x ) 、TiAlSiV(C1-x N x )、TiAlSiB(C1-x N x )、TiAlCrV(C1-x N x )、TiAlCrB(C1-x N x )、TiAlVB(C1-x N x ) 、TiCrSiV(C1-x N x )、TiCrSiB(C1-x N x )、TiCrVB(C1-x N x ) 、CrAlSiV(C1-x N x )、CrAlSiB(C1-x N x )、CrAlVB(C1-x N x ) 、CrSiVB(C1-x N x ) 、VAlSiB(C1-x N x ) などで表せる。
Among the compounds of elements selected from one or more of 4A, 5A, 6A and Al and Si formed by an arc evaporation source and one or more elements selected from one or more of B, C and N, Ti, Cr, Al, Compounds containing any of V have higher hardness and are suitable as wear-resistant coatings. For this compound, the general formula is Ti (C 1-x N x ), Cr (C 1-x N x ), V (C 1-x N x ), where x is 0 to 1 value, and so on]
In the binary system, TiAl (C 1-x N x ), TiSi (C 1-x N x ), TiCr (C 1-x N x ), TiV (C 1-x N x ), TiB (C 1- x N x), CrAl (C 1-x N x), CrSi (C 1-x N x), CrV (C 1-x N x), CrB (C 1-x N x), VAl (C 1- x N x), VSi (C 1-x N x), VB (C 1-x N x) can be expressed by the like.
In the ternary system, TiAlSi (C 1-x N x ), TiAlCr (C 1-x N x ), TiAlV (C 1-x N x ), TiAlB (C 1-x N x ), TiCrSi (C 1- x N x ), TiCrV (C 1-x N x ), TiCrB (C 1-x N x ), TiVSi (C 1-x N x ), TiVB (C 1-x N x ), CrAlSi (C 1- x N x ), CrAlV (C 1-x N x ), CrAlB (C 1-x N x ), CrSiV (C 1-x N x ), CrSiB (C 1-x N x ), CrVB (C 1- x N x), VAlSi (C 1-x N x), VAlB (C 1-x N x), expressed by the like.
In the quaternary system, TiAlSiCr (C 1-x N x ), TiAlSiV (C 1-x N x ), TiAlSiB (C 1-x N x ), TiAlCrV (C 1-x N x ), TiAlCrB (C 1 -x x N x ), TiAlVB (C 1-x N x ), TiCrSiV (C 1-x N x ), TiCrSiB (C 1-x N x ), TiCrVB (C 1-x N x ), CrAlSiV (C 1- x N x), CrAlSiB (C 1-x N x), CrAlVB (C 1-x N x), CrSiVB (C 1-x N x), VAlSiB (C 1-x N x) can be expressed by the like.

また、スパッタ蒸発源で形成する化合物としては、4A、5A、6A及びAl、Siの1種以上より選ばれる元素と、B 、C 、N の1種以上より選ばれる元素との化合物の中でも、W 、Mo、Nbを含み、B 、C 、N の1種以上より選ばれる元素の化合物が適している。これらをスパッタ蒸発源で形成する理由としては、上記元素を含む化合物は硬質で耐酸化性に優れるものの、これらの元素を含むターゲットは一般的に高融点であり、アーク蒸発源での形成が困難なためである。   In addition, as a compound formed by the sputtering evaporation source, among compounds of an element selected from one or more of 4A, 5A, 6A, and Al and Si, and an element selected from one or more of B, C and N, A compound of an element selected from one or more of B 1, C 2, and N 3 including W 3, Mo, and Nb is suitable. The reason why these are formed by the sputtering evaporation source is that the compounds containing the above elements are hard and excellent in oxidation resistance, but the target containing these elements generally has a high melting point and is difficult to form in the arc evaporation source. This is because of this.

これらの化合物としては、例えば、W (C1-x N x )[但し、x は0 〜1 の値、以下同じ] 、Mo(C1-x N x ) 、Nb(C1-x N x ) 、WSi (C1-x N x ) 、MoSi(C1-x N x ) 、NbSi、WAl(C1-x N x )、NbAl(C1-x N x ) 等がある。
これ以外に、スパッタ蒸発源で形成する化合物としては、BN、BCN 、SiN 、SiCN、CuN 、CuCNのいずれか、または金属Cuが推奨される。
These compounds include, for example, W (C 1-x N x ) [where x is a value from 0 to 1, the same shall apply hereinafter], Mo (C 1-x N x ), Nb (C 1-x N x ), WSi (C 1 -x N x ), MoSi (C 1 -x N x ), NbSi, WAl (C 1 -x N x ), NbAl (C 1 -x N x ), and the like.
In addition to this, as the compound formed by the sputtering evaporation source, any one of BN, BCN, SiN, SiCN, CuN, CuCN, or metallic Cu is recommended.

なお、これらの化合物中でも、Ti、CrあるいはAlのいずれかを含む化合物がより高硬度である。この化合物として、TiN 、TiCN、TiAlN 、CrN 、TiCrAlN 、CrAlN 等の化合物が例示される。特にAlを含有する化合物は耐酸化性に優れ、この耐酸化性が特に要求される切削工具用途向けに好ましい。また、機械部品用途向けには、Crを含有する化合物(例えばCrN 、TiCrN 、CrCN)が適している。   Of these compounds, compounds containing any of Ti, Cr, and Al have higher hardness. Examples of this compound include compounds such as TiN, TiCN, TiAlN, CrN, TiCrAlN, and CrAlN. In particular, a compound containing Al is excellent in oxidation resistance, and is preferable for cutting tool applications in which this oxidation resistance is particularly required. In addition, compounds containing Cr (for example, CrN, TiCrN, CrCN) are suitable for use in machine parts.

これら硬質皮膜を、同一チャンバ内において、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させて成膜する際には、スパッタリングガスとなるArなどの不活性ガスと窒素などの反応ガスとを混合し、アーク蒸発源でTiを、スパッタリング蒸発源でCrあるいはAlを蒸発させて成膜する。   When these hard coatings are formed in the same chamber by simultaneously operating an arc evaporation source and a sputtering evaporation source, an inert gas such as Ar as a sputtering gas and a reactive gas such as nitrogen are mixed. The film is formed by evaporating Ti with an arc evaporation source and evaporating Cr or Al with a sputtering evaporation source.

また、同一チャンバ内において、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させて成膜する際に、前記した通り、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とに例えば同じTiAlターゲットを用い、互いの蒸発源近傍の雰囲気ガスの組成や圧力を制御して、成膜を実施しても良い。   Further, when the film is formed by simultaneously operating the arc evaporation source and the sputtering evaporation source in the same chamber, as described above, for example, the same TiAl target is used for the arc evaporation source and the sputtering evaporation source, and the respective evaporation sources are used. The film formation may be performed by controlling the composition and pressure of the nearby atmospheric gas.

(複合硬質皮膜の成膜)
以上説明したように、本発明成膜装置は、同一チャンバ内において、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させて、効率よく硬質皮膜を成膜することができるので、硬質皮膜の中でも、特に、複合硬質皮膜の成膜に好適である。ここで言う複合硬質皮膜とは、立方晶岩塩型構造を有する硬質皮膜層A と、立方晶岩塩型構造以外の結晶構造を有する硬質皮膜層B とが交互に積層された皮膜構造を有し、硬質皮膜層A の厚みを硬質皮膜層B の厚みよりも厚くした微細結晶硬質皮膜である。
(Formation of composite hard coating)
As described above, the film forming apparatus of the present invention can efficiently form a hard film by simultaneously operating an arc evaporation source and a sputtering evaporation source in the same chamber. It is particularly suitable for forming a composite hard film. The composite hard coating referred to here has a coating structure in which a hard coating layer A having a cubic rock salt structure and a hard coating layer B having a crystal structure other than the cubic rock salt structure are alternately laminated, This is a microcrystalline hard coating in which the thickness of the hard coating layer A is larger than the thickness of the hard coating layer B.

このような積層型の複合硬質皮膜は、互いに結晶構造の異なる2層の硬質皮膜層を組み合わせて積層構造とすることにより、主相となる立方晶岩塩型構造を有する硬質皮膜層A の結晶粒子径を、簡便かつ任意に、微細に制御できる。即ち、立方晶岩塩型結晶構造の硬質皮膜層A を、立方晶岩塩型構造を有しない結晶構造の硬質皮膜層B と、交互に、かつ順次成膜 (積層) した場合、この硬質皮膜層B の部分で、その下層となる硬質皮膜層A の結晶成長が一旦中断される。そして、更に、硬質皮膜層A の成膜 (積層) を行なった場合、前記硬質皮膜層B 上より、硬質皮膜層A の新たに結晶成長が始まる。したがって、硬質皮膜層A の結晶粒子径を微細に制御できる。   Such a laminated composite hard coating is obtained by combining two hard coating layers having different crystal structures to form a laminated structure, whereby crystal grains of the hard coating layer A having a cubic rock salt structure as a main phase are obtained. The diameter can be easily and arbitrarily controlled finely. That is, when the hard coating layer A having a cubic rock salt type crystal structure is alternately and sequentially deposited (laminated) with the hard coating layer B having a crystal structure not having a cubic rock salt type structure, the hard coating layer B In this part, the crystal growth of the hard coating layer A as the lower layer is temporarily interrupted. Further, when the hard coating layer A is formed (laminated), crystal growth of the hard coating layer A newly starts on the hard coating layer B. Therefore, the crystal particle diameter of the hard coating layer A can be finely controlled.

この結果、この硬質皮膜層B を設けないで硬質皮膜層A のみを積層して成膜する場合や、また、成分が違っても、同じ立方晶岩塩型結晶構造の硬質皮膜層A 同士を積層して成膜する場合のように、硬質皮膜層A の結晶成長は中断されることなく成長し続ける場合に比して、硬質皮膜層A の結晶粒子径を著しく微細に制御できる。このような硬質皮膜層A の結晶粒子の微細化により、硬質皮膜の高硬度化や耐摩耗性向上など、従来の硬質皮膜にはない優れた特性を得ることが出来る。   As a result, when the hard coating layer B is not provided and only the hard coating layer A is laminated, or even when the components are different, the hard coating layers A having the same cubic rock salt type crystal structure are laminated. As in the case of film formation, the crystal grain size of the hard coating layer A can be remarkably controlled as compared with the case where the crystal growth of the hard coating layer A is continued without being interrupted. By refining the crystal grains of the hard coating layer A, it is possible to obtain excellent properties that are not found in conventional hard coatings, such as increasing the hardness of the hard coating and improving wear resistance.

硬質皮膜層A の組成としては、上記した硬質皮膜組成の内で、立方晶岩塩型結晶構造を有するが適用できる。   As the composition of the hard coating layer A, among the hard coating compositions described above, a cubic rock salt type crystal structure is applicable.

また、前記硬質皮膜層B の組成としては、立方晶岩塩型構造を有しない、B 、Si、Cu、Co、Niの1種以上より選ばれる元素の窒化物、炭窒化物、炭化物の中から選択されるか、あるいは金属Cu、金属Co、金属Niの中から選択される。中でも、BN、BCN 、SiN 、SiCNあるいはCuN 、CuCNのいずれかまたは金属Cuが好適に例示される。   The composition of the hard coating layer B is selected from the group consisting of nitrides, carbonitrides, and carbides of elements selected from one or more of B, Si, Cu, Co, and Ni that do not have a cubic rock salt structure. Or selected from metal Cu, metal Co, and metal Ni. Among these, BN, BCN, SiN, SiCN, CuN, CuCN, or metal Cu is preferably exemplified.

これらの複合硬質皮膜を、本発明複合成膜装置を用い、同一チャンバ内において、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させて成膜する際には、成膜時に窒化物を形成する場合は、Arと窒素の混合ガス(例えば混合比50:50)雰囲気中で、炭窒化物の場合はArと窒素とメタンの混合ガス(例えば混合比50:45:5)雰囲気中で、例えば全圧力2〜4Paとして成膜する。   When these composite hard coatings are formed by using the composite film forming apparatus of the present invention and simultaneously operating an arc evaporation source and a sputtering evaporation source in the same chamber, a nitride is formed during film formation. In an atmosphere of a mixed gas of Ar and nitrogen (for example, a mixing ratio of 50:50), in the case of carbonitride, an atmosphere of a mixed gas of Ar, nitrogen and methane (for example, a mixing ratio of 50: 45: 5) Film formation is performed at a pressure of 2 to 4 Pa.

この際、層A と層B の厚みは各蒸発源に投入する電力比で決定し、層A +層B の厚みは基板の回転周期で決定する。なお、層A はアーク蒸発源にて、層B はスパッタリング蒸発源にて形成する。   At this time, the thicknesses of the layer A and the layer B are determined by the ratio of electric power supplied to the respective evaporation sources, and the thickness of the layer A + the layer B is determined by the rotation period of the substrate. The layer A is formed by an arc evaporation source, and the layer B is formed by a sputtering evaporation source.

層A としてTiN 、層B としてSiN を選択した場合を例にすると、層A の成分であるTiをアーク蒸発源5 、6 で蒸発させ、層B の成分であるSiをスパッタリング源2 、3 で蒸発させる。そして、スパッタリングガスのAr+反応ガスの窒素中で成膜を行い、上記した図1の装置を用いる場合には、基板1 を回動させて、基板1 が交互にアーク蒸発源とスパッタリング蒸発源の前を通過するようにすることにより、TiN とSiN とを、交互にかつ順次基板上に積層させ、層A としてのTiN 、層B としてのSiN の、積層構造の複合硬質皮膜を容易に形成できる。   For example, when TiN is selected as layer A and SiN is selected as layer B, Ti that is a component of layer A is evaporated by arc evaporation sources 5 and 6, and Si that is a component of layer B is converted by sputtering sources 2 and 3. Evaporate. Then, when film formation is performed in the sputtering gas Ar + reactive gas nitrogen, and the apparatus shown in FIG. 1 is used, the substrate 1 is rotated so that the substrate 1 is alternately used as an arc evaporation source and a sputtering evaporation source. By passing through the front, TiN and SiN can be laminated alternately and sequentially on the substrate, and a composite hard film with a laminated structure of TiN as layer A and SiN as layer B can be easily formed. .

一層当たりの前記硬質皮膜層A の厚みは2 〜200nm の範囲から選択される。一層当たりの前記硬質皮膜層B の厚みは0.5nm 以上、好ましくは1.0nm 以上で、かつ、一層当たりの前記硬質皮膜層A の厚みの1/2 以下である範囲から選択される。   The thickness of the hard coating layer A per layer is selected from the range of 2 to 200 nm. The thickness of the hard coating layer B per layer is selected from the range of 0.5 nm or more, preferably 1.0 nm or more and 1/2 or less of the thickness of the hard coating layer A per layer.

積層構造としては、層A/層B/層A/層B なる、硬質皮膜層A と硬質皮膜層B との交互の積層(層A/層B )を一つの単位として、この単位を複数(多数)繰り返しての積層(多層化)が好ましい。ただ、第三の硬質皮膜層C として、立方晶岩塩型構造を有するが、別の成分組成からなる硬質皮膜層 (別の物質) を選択し、この硬質皮膜層C を間に介在させて、例えば、層A/層B/層C あるいは層B/層A/層B/層C などを一つの単位として、これらの単位を各々組み合わせて積層を行っても良い。層A と層B とを一つの単位とする、これら単位の積層数は20〜1000など任意の積層数が選択できる。   As a laminated structure, layer A / layer B / layer A / layer B, which are alternating layers of hard coating layer A and hard coating layer B (layer A / layer B), are used as a unit. Multi-layering (multilayering) is preferred. However, as the third hard coating layer C, it has a cubic rock salt type structure, but a hard coating layer (another substance) having a different component composition is selected, and this hard coating layer C is interposed therebetween. For example, layer A / layer B / layer C or layer B / layer A / layer B / layer C may be used as one unit, and these units may be combined to perform lamination. The layer A and the layer B are used as one unit, and the number of these units can be selected from any number such as 20 to 1000.

本発明成膜装置を、このような積層型の複合硬質皮膜の成膜に適用することで、アーク蒸発とスパッタリング蒸発の各特性を最高に発揮させることができる。特に、アーク蒸発はスパッタリング蒸発に比べて成膜レートが速い。このため、アーク蒸発源により硬質皮膜層A の成分を成膜することで、層B の5倍程度以上の膜厚が必要な層A を高速に成膜出来る。また、スパッタリング蒸発源はアーク蒸発源よりも成膜レートの調整が容易であり、非常に小さい投入電力(例えば0.1 kW )から作動するために、層B などの薄膜の皮膜層の厚みを正確に制御できる特性がある。   By applying the film forming apparatus of the present invention to the film formation of such a laminated composite hard film, each characteristic of arc evaporation and sputtering evaporation can be exhibited to the maximum. In particular, arc evaporation has a higher film formation rate than sputtering evaporation. For this reason, by forming the component of the hard coating layer A with the arc evaporation source, the layer A requiring a film thickness of about 5 times or more that of the layer B can be formed at high speed. Also, the sputtering evaporation source is easier to adjust the film deposition rate than the arc evaporation source, and operates from a very small input power (for example, 0.1 kW). Therefore, the thickness of the thin film layer such as the layer B can be accurately set. There are characteristics that can be controlled.

また、これらアーク蒸発とスパッタリング蒸発との特性を組み合わせることで、アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源の投入電力の比により、層A と層B の厚みの比率を好ましい範囲に設定した後に、基板の回転数 (回動速度、移動速度) を変化させることで、任意に層A +層B の繰り返しの周期を決定できる。また、層A の厚み、即ち結晶粒子径を微細に任意に設定、成膜できる。   In addition, by combining the characteristics of arc evaporation and sputtering evaporation, the ratio of the thickness of layer A and layer B is set within a preferable range according to the ratio of input power of the arc evaporation source and sputtering evaporation source, and then the rotation of the substrate is performed. By changing the number (rotation speed, movement speed), the repetition cycle of layer A + layer B can be arbitrarily determined. In addition, the thickness of the layer A, that is, the crystal particle diameter can be set arbitrarily and can be formed.

以上説明したように、本発明によれば、成膜上の問題が生じることなく、所望の特性の硬質皮膜が得られる、複合成膜装置およびスパッタリング蒸発源を提供することができる。したがって、超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼などを基材とする切削工具や自動車向け摺動部材などの耐摩耗性皮膜の特性を向上させた成膜に適用できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a composite film forming apparatus and a sputtering evaporation source that can obtain a hard film having desired characteristics without causing problems in film formation. Therefore, the present invention can be applied to film formation with improved properties of wear-resistant coatings such as cutting tools and sliding members for automobiles made of cemented carbide, cermet or high-speed tool steel.

本発明成膜装置の一実施態様を示す平面図である。It is a top view which shows one embodiment of the film-forming apparatus of this invention. 比較例の成膜装置を示す平面図である。It is a top view which shows the film-forming apparatus of a comparative example. 本発明複合成膜装置の別の実施態様を示す正面図である。It is a front view which shows another embodiment of this invention composite film-forming apparatus. 本発明複合成膜装置の更に別の実施態様を示す平面図である。It is a top view which shows another embodiment of this invention composite film-forming apparatus. 窒素分圧と硬質皮膜中の窒素含有量との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between nitrogen partial pressure and the nitrogen content in a hard film. 窒素分圧と硬質皮膜の表面粗度Raとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between nitrogen partial pressure and surface roughness Ra of a hard film. 窒素分圧と硬質皮膜のビッカース硬度との関係を各々示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between nitrogen partial pressure and the Vickers hardness of a hard film, respectively. 本発明スパッタリング蒸発源の一態様を示し、図8(a)はスパッタリングターゲット材の平面図、図8(b)はスパッタリング蒸発源の正面図である。FIG. 8A is a plan view of a sputtering target material, and FIG. 8B is a front view of the sputtering evaporation source. 本発明スパッタリング蒸発源の別の態様を示し、図9(a)はスパッタリングターゲット材の平面図、図9(b)はスパッタリング蒸発源の正面図である。FIG. 9 (a) is a plan view of a sputtering target material, and FIG. 9 (b) is a front view of the sputtering evaporation source. 本発明スパッタリング蒸発源の別の態様を示し、図10(a)はスパッタリングターゲット材の平面図、図10(b)はスパッタリング蒸発源の正面図である。FIG. 10 (a) is a plan view of a sputtering target material, and FIG. 10 (b) is a front view of the sputtering evaporation source.

符号の説明Explanation of symbols

1:基板、2 、3 :スパッタリング蒸発源、4:磁場印加機構、
5 、6 :電子ビーム蒸発源、8:チャンバ、9:回転盤、10: 磁場、
11、12: 導管、13: シールド、14: バッキングプレート、15: グランドアース、16: スパッタ電源、17: 治具、20: ターゲット材、21: エロージョンエリア、
22、24、25: 非エロージョンエリア
1: substrate, 2, 3: sputtering evaporation source, 4: magnetic field application mechanism,
5, 6: Electron beam evaporation source, 8: chamber, 9: rotating disk, 10: magnetic field,
11, 12: Conduit, 13: Shield, 14: Backing plate, 15: Ground earth, 16: Sputtering power supply, 17: Jig, 20: Target material, 21: Erosion area,
22, 24, 25: Non-erosion area

Claims (8)

同一成膜チャンバ内に、磁場印加機構を有するアーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを各々1台以上配置した成膜装置であって、成膜する基板を、前記アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源との間で、順次相対的に移動させる手段を有し、成膜中に、隣り合う前記蒸発源同士の磁力線が互いにつながるように前記磁場印加機構が構成されていることを特徴とする複合成膜装置。   A film forming apparatus in which one or more arc evaporation sources and sputtering evaporation sources each having a magnetic field application mechanism are arranged in the same film forming chamber, wherein a substrate on which a film is formed is connected to the arc evaporation source and the sputtering evaporation source. A composite film forming apparatus, characterized in that the magnetic field applying mechanism is configured so that the magnetic field lines of the adjacent evaporation sources are connected to each other during film formation. . 同一成膜チャンバ内に、磁場印加機構を有するアーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを各々1台以上配置した成膜装置であって、成膜する基板を、前記アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源との間で、順次相対的に移動させる手段を有し、成膜中に、スパッタリングガスを前記スパッタリング蒸発源近傍より導入するとともに、反応ガスを前記アーク蒸発源近傍より導入することを特徴とする複合成膜装置。   A film forming apparatus in which one or more arc evaporation sources and sputtering evaporation sources each having a magnetic field application mechanism are arranged in the same film forming chamber, wherein a substrate on which a film is formed is connected to the arc evaporation source and the sputtering evaporation source. And a means for relatively moving them between them. During the film formation, a sputtering gas is introduced from the vicinity of the sputtering evaporation source, and a reactive gas is introduced from the vicinity of the arc evaporation source. Membrane device. 同一成膜チャンバ内に、磁場印加機構を有するアーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを各々1台以上配置した成膜装置であって、成膜する基板を、前記アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源との間で、順次相対的に移動させる手段を有し、成膜中に、隣り合う前記蒸発源同士の磁力線が互いにつながるように前記磁場印加機構が構成されているとともに、成膜中に、スパッタリングガスを前記スパッタリング蒸発源近傍より導入し、反応ガスを前記アーク蒸発源近傍より導入することを特徴とする複合成膜装置。   A film forming apparatus in which one or more arc evaporation sources and sputtering evaporation sources each having a magnetic field application mechanism are arranged in the same film forming chamber, wherein a substrate on which a film is formed is connected to the arc evaporation source and the sputtering evaporation source. The magnetic field applying mechanism is configured so that the magnetic lines of force between adjacent evaporation sources are connected to each other during film formation, and a sputtering gas is formed during film formation. Is introduced from the vicinity of the sputtering evaporation source, and the reactive gas is introduced from the vicinity of the arc evaporation source. 前記アーク蒸発源とスパッタリング蒸発源とを同時に作動させて、窒素を含有する硬質皮膜を形成するに際し、スパッタリングガス中に窒素を混合させるとともに、混合した窒素の分圧を0.5Pa以上とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の複合成膜装置。   When the arc evaporation source and the sputtering evaporation source are simultaneously operated to form a hard film containing nitrogen, nitrogen is mixed in the sputtering gas, and the partial pressure of the mixed nitrogen is 0.5 Pa or more. Item 4. The composite film forming apparatus according to any one of Items 1 to 3. 前記スパッタリング蒸発源として、エロージョンエリア以外の部分に、電気的に絶縁体である材料を使用した請求項1乃至4のいずれか1項に記載の複合成膜装置。   The composite film-forming apparatus of any one of Claims 1 thru | or 4 which used the material which is an electrically insulating material for parts other than an erosion area as said sputtering evaporation source. 前記スパッタリング蒸発源として、エロージョンエリア以外の部分に、スパッタリングターゲットの電位に対して、フローティング電位あるいはグラウンド電位となるシールドを設けた請求項1乃至4のいずれか1項に記載の複合成膜装置。   The composite film-forming apparatus of any one of Claims 1 thru | or 4 which provided the shield which becomes a floating electric potential or a ground electric potential with respect to the electric potential of a sputtering target in parts other than an erosion area as said sputtering evaporation source. 請求項5の複合成膜装置に用いるスパッタリング蒸発源であって、エロージョンエリア以外の部分に、電気的に絶縁体である材料を使用したスパッタリング蒸発源。   6. A sputtering evaporation source used in the composite film forming apparatus according to claim 5, wherein a material that is an electrically insulating material is used in a portion other than the erosion area. 請求項6の複合成膜装置に用いるスパッタリング蒸発源であって、エロージョンエリア以外の部分に、スパッタリングターゲットの電位に対して、フローティング電位あるいはグラウンド電位となるシールドを設けたスパッタリング蒸発源。
The sputtering evaporation source used in the composite film forming apparatus according to claim 6, wherein a shield other than the erosion area is provided with a shield having a floating potential or a ground potential with respect to the potential of the sputtering target.
JP2004025710A 2004-02-02 2004-02-02 Hard film formation method Expired - Fee Related JP4500061B2 (en)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004025710A JP4500061B2 (en) 2004-02-02 2004-02-02 Hard film formation method
CN200810081819XA CN101254674B (en) 2004-02-02 2005-01-25 Hard laminated film
CNB2005100057551A CN100419117C (en) 2004-02-02 2005-01-25 Hard laminated film, method of manufacturing the same and film-forming device
CN2007101101476A CN101074474B (en) 2004-02-02 2005-01-25 Hard laminated film manufacturing method and film-forming device
CN2008100818185A CN101254673B (en) 2004-02-02 2005-01-25 Hard laminated film
DE102005063421A DE102005063421B4 (en) 2004-02-02 2005-01-31 Hard material layer system
US11/045,137 US7258912B2 (en) 2004-02-02 2005-01-31 Hard laminated film, method of manufacturing the same and film-forming device
DE102005063536.9A DE102005063536B4 (en) 2004-02-02 2005-01-31 Hard material layer system
DE102005004402A DE102005004402B4 (en) 2004-02-02 2005-01-31 Hard material layer system and method for its formation
DE102005063537.7A DE102005063537B4 (en) 2004-02-02 2005-01-31 Hard material layer system
KR1020050009299A KR100669590B1 (en) 2004-02-02 2005-02-01 Hard laminate coating, process and apparatus for producing the same
US11/756,014 US8197647B2 (en) 2004-02-02 2007-05-31 Hard laminated film, method of manufacturing the same and film-forming device
HK08102812.4A HK1109175A1 (en) 2004-02-02 2008-03-11 Method of manufacturing hard layered coating and coating forming device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004025710A JP4500061B2 (en) 2004-02-02 2004-02-02 Hard film formation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005213636A true JP2005213636A (en) 2005-08-11
JP4500061B2 JP4500061B2 (en) 2010-07-14

Family

ID=34908020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004025710A Expired - Fee Related JP4500061B2 (en) 2004-02-02 2004-02-02 Hard film formation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4500061B2 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008533686A (en) * 2005-03-24 2008-08-21 エルリコン トレーディング アクチェンゲゼルシャフト,トリューブバハ How to operate a pulsed arc source
JP2011089199A (en) * 2009-09-28 2011-05-06 Hitachi Metals Ltd Hard film excellent in lubricating characteristic, application method of the same, and tool for metal plastic working
JP2012523500A (en) * 2009-04-07 2012-10-04 ナショナル・マテリアル・エルピー Plain copper foodware and metal article having a multilayer ceramic coating that is durable and difficult to discolor, and a method for manufacturing the same
JP2012224507A (en) * 2011-04-20 2012-11-15 Fujitsu Ltd Method for forming carbon nanotube and thermal diffusion apparatus
JP2013007109A (en) * 2011-06-27 2013-01-10 Ulvac Japan Ltd Target for sputtering, and method for sputtering using the same
EP2548992A1 (en) * 2011-07-22 2013-01-23 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Vacuum deposition apparatus
JP2013095937A (en) * 2011-10-28 2013-05-20 Kobe Steel Ltd Film formation apparatus and film formation method
US8530051B2 (en) 2006-07-31 2013-09-10 Nissan Motor Co., Ltd. High strength gear, power transmission mechanism using same, and production method for high strength gear
JP2014062282A (en) * 2012-09-20 2014-04-10 Ulvac Japan Ltd Target device, sputtering apparatus, and target device manufacturing method
JP2014533540A (en) * 2011-11-21 2014-12-15 セブ ソシエテ アノニム Dirt-resistant cooking surfaces and cooking utensils or home appliances including such cooking surfaces
JP2015033757A (en) * 2013-06-26 2015-02-19 日立金属株式会社 Coated cutting tool for processing titanium or titanium alloy, manufacturing method of the same and processing method of titanium or titanium alloy using the same
JP2020506818A (en) * 2017-02-02 2020-03-05 シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲーSchaeffler Technologies AG & Co. KG Tier systems and components
JP7415155B2 (en) 2020-01-16 2024-01-17 日新電機株式会社 sputtering equipment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0375364A (en) * 1989-08-17 1991-03-29 Ulvac Japan Ltd Reactive sputtering device
JPH07113159A (en) * 1992-10-05 1995-05-02 Canon Inc Production of optical recording medium, sputtering method and sputtering target
JP2836876B2 (en) * 1988-08-25 1998-12-14 ハウザー インダストリーズ ビーブイ Apparatus and method for dual coating of physical vapor deposition
JP2000514869A (en) * 1996-07-23 2000-11-07 ハウツァー インダストリーズ ベスローテン フェンノートシャップ Brass coating method with hard colored layer
JP2004011018A (en) * 2002-06-11 2004-01-15 Kobe Steel Ltd Composite film deposition system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2836876B2 (en) * 1988-08-25 1998-12-14 ハウザー インダストリーズ ビーブイ Apparatus and method for dual coating of physical vapor deposition
JPH0375364A (en) * 1989-08-17 1991-03-29 Ulvac Japan Ltd Reactive sputtering device
JPH07113159A (en) * 1992-10-05 1995-05-02 Canon Inc Production of optical recording medium, sputtering method and sputtering target
JP2000514869A (en) * 1996-07-23 2000-11-07 ハウツァー インダストリーズ ベスローテン フェンノートシャップ Brass coating method with hard colored layer
JP2004011018A (en) * 2002-06-11 2004-01-15 Kobe Steel Ltd Composite film deposition system

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008533686A (en) * 2005-03-24 2008-08-21 エルリコン トレーディング アクチェンゲゼルシャフト,トリューブバハ How to operate a pulsed arc source
US8530051B2 (en) 2006-07-31 2013-09-10 Nissan Motor Co., Ltd. High strength gear, power transmission mechanism using same, and production method for high strength gear
JP2012523500A (en) * 2009-04-07 2012-10-04 ナショナル・マテリアル・エルピー Plain copper foodware and metal article having a multilayer ceramic coating that is durable and difficult to discolor, and a method for manufacturing the same
JP2011089199A (en) * 2009-09-28 2011-05-06 Hitachi Metals Ltd Hard film excellent in lubricating characteristic, application method of the same, and tool for metal plastic working
JP2012224507A (en) * 2011-04-20 2012-11-15 Fujitsu Ltd Method for forming carbon nanotube and thermal diffusion apparatus
JP2013007109A (en) * 2011-06-27 2013-01-10 Ulvac Japan Ltd Target for sputtering, and method for sputtering using the same
US9017534B2 (en) 2011-07-22 2015-04-28 Kobe Steel, Ltd. Vacuum deposition apparatus
EP2548992A1 (en) * 2011-07-22 2013-01-23 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Vacuum deposition apparatus
JP2013095937A (en) * 2011-10-28 2013-05-20 Kobe Steel Ltd Film formation apparatus and film formation method
JP2014533540A (en) * 2011-11-21 2014-12-15 セブ ソシエテ アノニム Dirt-resistant cooking surfaces and cooking utensils or home appliances including such cooking surfaces
JP2014062282A (en) * 2012-09-20 2014-04-10 Ulvac Japan Ltd Target device, sputtering apparatus, and target device manufacturing method
JP2015033757A (en) * 2013-06-26 2015-02-19 日立金属株式会社 Coated cutting tool for processing titanium or titanium alloy, manufacturing method of the same and processing method of titanium or titanium alloy using the same
JP2020506818A (en) * 2017-02-02 2020-03-05 シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲーSchaeffler Technologies AG & Co. KG Tier systems and components
JP7003130B2 (en) 2017-02-02 2022-02-10 シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲー Layered systems and components
JP7415155B2 (en) 2020-01-16 2024-01-17 日新電機株式会社 sputtering equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP4500061B2 (en) 2010-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kelly et al. Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications
Sanchette et al. Nanostructured hard coatings deposited by cathodic arc deposition: From concepts to applications
JP6222675B2 (en) Surface-coated cutting tool and method for manufacturing the same
KR100837031B1 (en) Hard coating film and method for forming the same
JP3825803B2 (en) Molybdenum sulfide adhesion method
KR101779634B1 (en) Pvd hybrid method for depositing mixed crystal layers
JP4500061B2 (en) Hard film formation method
US20090075114A1 (en) Method for the manufacture of a hard material coating on a metal substrate and a coated substrate
JP4448342B2 (en) Fine crystal hard coating
US20110020079A1 (en) Coating process, workpiece or tool and its use
KR20060042924A (en) Hard laminate coating, process and apparatus for producing the same
JP4408231B2 (en) Hard laminated film and method for forming hard laminated film
JP2007532783A5 (en)
JP5043908B2 (en) Method for forming fine crystal hard coating
US8440327B2 (en) Method of producing a layer by arc-evaporation from ceramic cathodes
KR20140047688A (en) Nano-layer coating for high performance tools
JP2021504567A (en) Al-Cr based ceramic coating with enhanced thermal stability
CN111945111A (en) Composite coating deposited on surface of cubic boron nitride cutter and deposition method
WO2009026677A1 (en) Process for depositing erosion resistant coatings on a substrate characterized by applying a negative bias voltage from -75v to -10v to substrate during vaporizing
US9416438B2 (en) Method for producing coatings with a single composite target
JP6789503B2 (en) Hard film film formation method
WO2019239654A1 (en) Surface-coated cutting tool and process for producing same
Liang et al. Microstructures and properties of PVD aluminum bronze coatings
JP6583763B1 (en) Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof
KR100305885B1 (en) Coating alloy for a cutting tool/an abrasion resistance tool

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060925

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090601

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090609

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090806

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091020

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100126

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100413

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100416

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4500061

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140423

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees