JP6106266B2 - 球形部品にコーティングを施すための方法およびテーブルアセンブリ - Google Patents

球形部品にコーティングを施すための方法およびテーブルアセンブリ Download PDF

Info

Publication number
JP6106266B2
JP6106266B2 JP2015506944A JP2015506944A JP6106266B2 JP 6106266 B2 JP6106266 B2 JP 6106266B2 JP 2015506944 A JP2015506944 A JP 2015506944A JP 2015506944 A JP2015506944 A JP 2015506944A JP 6106266 B2 JP6106266 B2 JP 6106266B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moving member
table assembly
moving
longitudinal axis
storage boundary
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.)
Active
Application number
JP2015506944A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015514162A5 (ja
JP2015514162A (ja
Inventor
ファウラー,リチャード・ジェイ
グロッシ,ニコラス・エイ
スミス,ダグ・エイチ
ドル,ゲーリー・エル
エバンス,ライアン・ディー
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.)
Timken Co
Original Assignee
Timken Co
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 Timken Co filed Critical Timken Co
Publication of JP2015514162A publication Critical patent/JP2015514162A/ja
Publication of JP2015514162A5 publication Critical patent/JP2015514162A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6106266B2 publication Critical patent/JP6106266B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036Reactive sputtering
    • C23C14/0057Reactive sputtering using reactive gases other than O2, H2O, N2, NH3 or CH4
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50Substrate holders
    • C23C14/505Substrate holders for rotation of the substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332Coating
    • H01J2237/3322Problems associated with coating
    • H01J2237/3323Problems associated with coating uniformity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

[0001]本発明は、球形部品にコーティングを施すための方法およびテーブルアセンブリに関する。
[0002]部品上に高品質の薄膜およびコーティングを形成し、耐磨耗性を向上し、他の望ましい特性を提供するために、表面コーティングプロセスが広く使用されている。この目的のために様々なコーティング技術を利用できる。例えば、スパッタリングは、コーティングされるべき部品およびスパッタリングターゲットが収容された真空チャンバ内で、アルゴン等の不活性ガスをイオン化する、特定の物理蒸着(PVD)コーティングプロセスである。アルゴンイオンがスパッタリングターゲットに激しく衝突し、ターゲット材料の原子を外し、これを部品にぶつけてコーティングする。スパッタ率を向上し、それによって、コーティングの形成に要する時間を短縮するために、磁石を使用して有磁場閉ループ経路を形成し、自由電子をターゲット材料の近くに保持してもよい(即ち、マグネトロンスパッタリング)。アンバランスドマグネトロンスパッタリングでは、追加的な磁気コイルにより製品の近くのプラズマを強化し、これにより稠密なコーティングを形成する。閉磁場アンバランスドマグネトロンスパッタリングとして公知のさらなる改良として、磁界がプラズマを閉じ込め、チャンバ壁に失われるターゲット材料を少なくするように磁石が構成されてもよい。
[0003]多くのコーティングシステムは、コーティングされるべき部品の周囲に位置決めされた、鉛直に取り付けられたコーティング材料源を使用する。例えば、閉磁場アンバランスドマグネトロンスパッタリングシステムは、代表的には、真空チャンバの側壁に取り付けられたマグネトロンに取り付けられるスパッタリングターゲットを有している。ターゲットは、1つ以上の部品が配置された治具を取り囲む。ボールベアリングのボール等の球形部品の全面を均等にコーティングすることは、コーティングの蒸着中に部品(単数または複数)を操作するのが困難であるので、他に類を見ない挑戦である。
[0004]所定の表面積を有する球形部品をコーティングプロセスによってコーティングする方法の一実施例では、この方法は、移動部材に設けられた格納バウンダリ内に球形部品を位置決めする工程と、移動部材をチャンバ内に位置決めする工程と、を備える。この方法は、チャンバ内の圧力を1気圧よりも低い圧力まで減圧する工程を備える。また、この方法は、長手方向軸線を中心として移動部材を旋回させる工程を備える。この方法は、更に、長手方向軸線の方向に移動部材を揺動させる工程と、コーティングプロセスを開始する工程と、を備える。揺動および旋回によって、各部品の表面積全体がコーティングプロセスに曝されるように、球形部品が格納バウンダリ内で移動する。
[0005]減圧下で球形部品をコーティングするのに使用するためのテーブルアセンブリの一実施例では、このテーブルアセンブリは、長手方向軸線を中心として旋回するように作動できる、所定の表面を形成する移動部材を備える。移動部材は、所定の表面上に格納バウンダリを備える。揺動部材が、移動部材の旋回時に移動部材に揺動運動を加えるように構成されている。
[0006]本発明のこの他の特徴は、詳細な説明および添付図面を考慮することによって、明らかになるであろう。
[0007]図1は、マグネトロンスパッタリング真空チャンバ内のテーブルアセンブリの概略平面図である。 [0008]図2は、図1のテーブルアセンブリの斜視図である。 [0009]図3は、歯車機構の部分を示す、図2のテーブルアセンブリの部分平面図である。 [0010]図4は、図2テーブルアセンブリの平面図である。 [0011]図5は、図2テーブルアセンブリの側面図である。 [0012]図6は、図1のテーブルアセンブリの別の構造の斜視図である。 [0013]図7は、図5の7−7線に沿った部分断面図である。 [0014]図8は、図5の8−8線に沿った断面図である。 [0015]図9aは、図2のテーブルアセンブリの代替例のカムエレメントの斜視図である。 [0016]図9bは、図9の9b−9b線に沿った断面図である。 [0017]図10は、図1のテーブルアセンブリの別の構造の斜視図である。
[0018]本発明の実施例を詳細に説明する前に、本発明の用途は、以下の説明に記載した、または添付図面に例示した部品の構造および構成の詳細に限定されないということが理解されるべきである。本発明は、他の実施例が可能であり、様々な方法で実施できる。更に、本明細書中で使用される表現および用語は、説明を目的とするものであり、限定であると捉えられるべきではない。本明細書中での「備える(including)」、「備える(comprising)」または「有する(having)」等の使用は、それ以降に列挙した要素およびその均等物並びに追加的な要素を包含する意味である。
[0019]図1は、球形部品を物理蒸着技術でコーティングするためのテーブルアセンブリ100を示す。テーブルアセンブリ100は、閉磁場アンバランスドマグネトロンスパッタリングシステムで使用するように特定的に示してあるが、テーブルアセンブリ100は、壁取り付け式のコーティング源または熱源から、コーティングが施されるべき部品(単数または複数)まで照準アプローチを使用する様々なコーティングプロセスで使用できる。このようなコーティングプロセスには、レーザーアシスト成膜法、カソードアーク蒸着法、および、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング法(HIPIMS)が含まれるが、これらのプロセスに限定されない。テーブルアセンブリ100は、更に、物理蒸着コーティング技術、例えば反応性スパッタリング技術を化学蒸着プロセスとともに使用するコンビネーションコーティングシステムで使用することができる。例えば、テーブルアセンブリ100は、部品にベースコーティングを施す最初のスパッタリングプロセスで使用できる。このプロセスに続き、チャンバ内のプラズマ相からコーティング成膜が続行される。本発明では、壁取り付け式の源を使用する少なくとも1つの工程を有するその他の組み合わせが考えられ、これには、例えば、プラズマ窒化プロセスが含まれる。このプロセスの後にスパッタリングが行われ、次いで、プラズマアシスト化学蒸着が行われる。
[0020]図1を再び参照すると、テーブルアセンブリ100は、複数のチャンバ側壁114を有する真空チャンバ110内のほぼ中央に配置されている。スパッタリングされるべき材料を含有するスパッタリングターゲット118が、壁114に取り付けられたマグネトロン122に取り付けられている。各マグネトロン122は、磁界を発生させるための複数の磁石126を備える。閉磁場アンバランスドマグネトロンスパッタリングシステムでは、磁石126は、磁界がリンク(例示的な磁力線134を参照)し、発生するプラズマを閉じ込めるように配置されている。スパッタリングターゲット118に対するテーブルアセンブリ100の相対的な位置に起因して、閉磁場アンバランスドマグネトロンスパッタリング成膜が、側部から、即ち側壁114から、中央に配置されたテーブルアセンブリ100に向かう方向に行われる。閉磁場アンバランスドマグネトロンスパッタリングプロセスの物理的原理は当業者に公知であり、ここで詳細に説明する必要はない。
[0021]図2および図3を参照すると、複数の揺動部材150および駆動部材154が、中央固定ポスト、即ち、長手方向中央軸線162を有するスティンガ158を中心として旋回(公転)するために、駆動機構(図示せず)に連結されている。これらの部材150,154は、更に、回転可能であり、各々に歯車170が設けられている。歯車170は、中央に配置された固定太陽歯車174の歯と協働する。ハウジング180が上述の駆動機構および歯車機構を覆い、保護している。ハウジング180には、揺動部材150および駆動部材154の各々が通る穴184が設けられている。
[0022]図2、図4および図5に示すように、内側部分194と支持アーム198とを有する支持部材190が、以下に更に詳細に説明するように、駆動部材154と作動可能に接触した状態でハウジング180の上に配置されている。支持アーム198は、中央軸線162を中心としてほぼ等間隔に間隔が隔てられている。例えば、図4に最も簡単に示す3つの支持アーム198は、120°間隔で等間隔に位置決めされている。内側部分194には、移動部材200が連結されている。各移動部材200は、支持アーム198に隣接する側部204を備え、更に、円弧状の外縁部208を形成する。図示のように、移動部材200即ちプラテンは、支持部材190の内側部分194にヒンジ部材212によって枢動可能に連結されているが、勿論、その他の移動部材も考えられ、それらも本発明の範囲に含まれる。
[0023]移動部材200は、第1面216と、1つ以上の格納バウンダリ220と、を備える。図2に示すように、各格納バウンダリ220は、移動部材200の一部分として一体的に形成されたポケットの形態をとってもよい。別の態様では、図6に示すように、格納バウンダリ222は、移動部材200の第1面216に固定的に取り付けられた表面構成であってもよい。いずれの構造でも、格納バウンダリ220,222の形状を変えてもよい。図2、図4および図6に示すように、格納バウンダリ220,222は、円形の形態を有する。他の構造では、格納バウンダリ220,222は、例えば、腎曲線形状を備えていてもよい。
[0024]図2、図4および図6を再び参照すると、ポケットまたは表面構成のいずれの形状についても、各格納バウンダリ220,222は、周囲長Pを形成する。各格納バウンダリ220,222は、更に、第1面216に対して直交して計測される高さHを有する縁部230,232を形成する。図2およびポケット格納バウンダリ220に関して、縁部230の高さHは、第1面216からポケットの底部234までの距離と等しい深さを表す。格納バウンダリ220,222は、蒸着プロセスの有効性を高め、各移動部材200で利用できる格納バウンダリ220,222の数を最大にするために、全体として、移動部材200の円弧状縁部208に向けて形成されている。1つの移動部材200、または、テーブルアセンブリ100の多くの移動部材200に設けられた格納バウンダリ220,222は、寸法即ち大きさが必ずしも全て同じでなくてもよい。
[0025]図7を参照すると、この図には、1つの駆動部材154が更に詳細に示してある。上述のように、駆動部材154の歯車170は、中央固定太陽歯車174と噛み合った関係にあり、スティンガ158を中心として旋回し、旋回時に回転するように形成されている。歯車170には、スピンドル240が一緒に回転するように連結されており、スピンドル240の頂部の取り付けピース244が支持ピン248を受け入れ、これを固定する。支持ピン248は、支持アーム198の穴252を通って延在する。支持ピン248と穴252の周囲との間に配置されるとともに支持アーム198に固定された、肩部が形成されたブッシュ256が、ピン248と支持アーム198との間を作動可能に接触した状態に維持する。
[0026]図8を参照すると、この図には、揺動部材150が更に詳細に示してある。駆動部材154と同様に、揺動部材150は歯車170を備えている。歯車170は、太陽歯車174(図示せず)と噛み合った関係にあり、旋回時にスピンドル240を回転させる。スピンドル240の頂部には、プラットホーム260が固定されている。支持ブラケット264がプラットホーム260の中央に取り付けられている。回転エレメント268、例えばボールベアリングが、スティンガ158の中央軸線162と実質的に直交する回転軸線272を中心として自由に回転できるように、支持ブラケット264に取り外し可能に取り付けられている。
[0027]図8を参照し続けると、移動部材200の下側即ち第2面280には、ファスナ288によって取り外し可能に取り付けることができるカムエレメント284が設けられている。カムエレメント284は、揺動部材150の回転エレメント268に近接したカム面292を形成する。カム面292の角度は、コーティングが形成されるべき球形部品296の大きさに従って変化する。例えば、直径が15mmの球形部品296は、第2面280から計測した約1°ないし約10°のカム面角度αを有しており、カム面角度αは、好ましくは、約8.5°である。多数の移動部材200を有する構造のシステム(例えば、図2および図6参照)では、各移動部材200に連結されたカムエレメント284は、これらの移動部材200が同相および位相不一致のいずれかであるように調節できる。例えば、位相不一致である場合には、任意の所与の時期に、各回転エレメント268は、その隣接するカム面292の異なる部分と接触する。そのため、各移動部材200の外縁部208の半径方向で最も外側の箇所が、同時に、中央軸線162に沿った異なる軸線方向位置にある。移動部材200に連結されたカムエレメント284、および、揺動部材150に連結された回転エレメント268を示したが、他の構造では、カムエレメント284を揺動部材150に連結してもよく、回転エレメント268を移動部材200に連結してもよい。
[0028]1つの代替例として、カムエレメント284のカム面292の一部が、1つ以上の棚部294を形成してもよい。これらの棚部294の1つを図9aおよび図9bに示す。更に別の代替例(図示せず)では、カム面292は、波形または他の凹凸を有する構成等の1つ以上の表面輪郭を備えていてもよい。棚部294(単数または複数)および他の表面輪郭は、揺動運動のプロファイルに影響を及ぼし、従って、コーティングプロセス中に、球形部品296に所定程度の運動制御を加える。例えば、表面が第2面280と平行な図9aおよび図9bの棚部294と、回転エレメント268と、の間での接触中に、移動部材の外縁部208の半径方向の最も外側の箇所が、軸線162に沿って同じ軸線方向位置に維持される。移動制御の程度は、球形部品296の大きさ、格納バウンダリ220,222の大きさおよび形状等の追加的なファクタで決まる。
[0029]図2および図6のテーブルアセンブリ100は、3つの揺動部材150と、3つの駆動部材154と、を備える。支持部材190は、3つの支持アーム198を有しており、3つの移動部材200に連結されている。しかしながら、テーブルアセンブリ100は、このような構成に限定されない。例えば、テーブルアセンブリ100は、上述したのと実質的に同様であるが、1つのみの移動部材200を使用してもよい。別の態様では、テーブルアセンブリ100は、2つの揺動部材150および2つの駆動部材154しか備えていなくてもよい。この場合、支持部材190は、2つの移動部材200の各側に2つの支持アーム198を備えている。別の代替例では、テーブルアセンブリ100は、特定の用途において求められるように、揺動部材150、駆動部材154、支持アーム198および移動部材200を各々4つ以上備えていてもよい。
[0030]図10を参照すると、第2移動部材300が、第1移動部材200から軸線方向に所定距離だけ間隔を隔てて(即ち、積み重ねた関係で)配置されてもよい。第2移動部材300は、図10に示すように、第1移動部材200と実質的に同じであってもよく、あるいは、異なる構成を備えていてもよい。例えば、第1移動部材200の格納バウンダリ220は、円形のポケットとして形成されてもよく、一方、第2移動部材300の格納バウンダリ320は、例えば、腎曲線形状ポケットであってもよい。代替例では、第1移動部材200の格納バウンダリ220は、一体的に形成されたポケットであってもよく、一方、第2移動部材300の格納バウンダリ320は、例えば、第2移動部材300の第1面316に固定的に取り付けられた表面構成であってもよい。第2移動部材300は、以下に更に詳細に説明するように、第1移動部材200の移動によって第2移動部材300が同様に移動するように、第1移動部材200にしっかりと連結されている。1つ以上のスタッド330を使用して、移動部材200,300が離間される。これらのスタッド330は、調節可能であり、様々な大きさの球形部品296の必要性に応じて移動部材200,300間の作動距離を変化させることができる。用途に応じたこの作動距離は、例えば、約5.08cmないし約15.24cm(約2インチないし約6インチ)である。更に、テーブルアセンブリ100は、移動部材200,300を1つだけ重ねた態様に限定されず、軸線方向に間隔が隔てられた3つ以上の移動部材を備え、多層構造を形成してもよい。
[0031]上述のテーブルアセンブリ100の部品は、金属製、好ましくはステンレス鋼製、または、真空の用途に適した別の導電材料製である。更に、コーティングプロセス中において、テーブルアセンブリ100には、更に、負の電荷が加えられている。これによって、プロセスを通してテーブルアセンブリ100に接触したままの球形部品に負の電荷が加えられ、稠密なコーティング微小構造を容易にし、コーティングの付着を促進する。テーブルアセンブリ100の金属製構造によって、球形部品とプラズマイオンとの間の静電引力によって発生したイオン電流を、球形部品からテーブルアセンブリ100に流すことができる。
[0032]図2、図3、図6および図8を参照すると、作動において、各々の直径がDであり、コーティングが形成されるべき所定の表面積を有するN個の球形部品296(図8参照)が、1つ以上の移動部材200に形成された格納バウンダリ220,222内に配置され、即ち位置決めされる。所与の格納バウンダリ220,222について、その中の球形部品296の直径Dは、4H未満であるべきではない。Hは、上文中に言及してある。更に、数Nは、好ましくは、N×DがP以下であるように決定される。Pは、格納バウンダリ220,222の周囲長である。テーブルアセンブリ100の各格納バウンダリ220,222は、必ずしも同じ寸法でなくてもよく、そのため、数Nは、移動部材200に関連する格納バウンダリ220,222内で、または、2つ以上の移動部材200内で変わってもよい。更に、上述のガイドラインに従って、第1直径を有する球形部品が格納バウンダリ220,222の一方に配置され、第2直径を有する球形部品が別の格納バウンダリ220,222に配置されてもよい。
[0033]球形部品296が位置決めされると、薄膜形成を行うために、テーブルアセンブリ100が真空チャンバ110に挿入されるとともに、真空チャンバ110が外部雰囲気からシールされる。真空チャンバ110内の圧力が1気圧(1atm、760torr)よりも低くなるまで減圧される。好ましくは、チャンバ110内の圧力は、0.013気圧(10mmtorr)以下まで減圧される。駆動機構は、中央軸線162を中心とした一定の半径のところで、使用者が決定した所定の角速度(例えば、毎分1回転)で揺動部材150および駆動部材154を駆動する。揺動部材150および駆動部材154の歯車170は、固定太陽歯車174と協働して、旋回中にこれらの部材150,154を回転させ、これにより、薄膜形成プロセスを通して、中央軸線162を中心として部材150,154を遊星運動させる。
[0034]支持ピン248を介して支持アーム198に作動可能に連結された駆動部材154は、中央軸線162を中心として支持部材190を回転させる。これにより、支持部材190に取り付けられた移動部材200が同じ角速度で旋回する。これと同時に、揺動部材150の旋回プラットホーム260に固定的に取り付けられた回転エレメント268は、カム面292に接触した状態で回転し、移動部材200を上下移動させ、即ち中央軸線162の方向に揺動させる。この揺動中に、球形部品296は、例えば図8に示すように、格納バウンダリ220,222内で回転する。詳細には、揺動および旋回によって、球形部品296が各格納バウンダリ220,222内でランダムに移動される。このランダムな移動中に、球形部品296は、テーブルアセンブリ100に、更に詳細には移動部材200に電気的に接触した状態を維持する。図10を参照すると、しっかりと連結された第1移動部材200および第2移動部材300において同様の揺動が生じる。
[0035]各格納バウンダリ220,222に加えられた揺動運動と、各格納バウンダリ220,222の形状と、の組み合わせによって、テーブルアセンブリ100の作動中に、球形部品296の一定のランダムな移動が維持される。各部品296の表面積全体をスパッタリングターゲット118に曝して、薄膜形成プロセス中に均等でムラのないコーティングを表面積に形成できるようにする上で、円形形状および腎曲線形状を有する格納バウンダリ220,222が特に有効であるということがわかった。
[0036]本発明の様々な特徴および利点を以下の特許請求の範囲に記載する。
100…テーブルアセンブリ
110…真空チャンバ
114…チャンバ側壁
118…スパッタリングターゲット
122…マグネトロン
126…磁石
134…磁力線
150…揺動部材
154…駆動部材
158…スティンガ
162…長手方向中央軸線
170…歯車
174…太陽歯車
180…ハウジング
184…穴
190…支持部材
194…内側部分
198…支持アーム
200…第1移動部材
204…側部
208…外縁部
212…ヒンジ部材
216…第1面
220,222…格納バウンダリ
230,232…縁部
234…底部
240…スピンドル
244…ピース
248…支持ピン
252…穴
256…ブッシュ
260…プラットホーム
264…支持ブラケット
268…回転エレメント
272…回転軸線
280…第2面
284…カムエレメント
288…ファスナ
292…カム面
294…棚部
296…球形部品
300…第2移動部材
316…第1面
320…格納バウンダリ
330…スタッド
P…周囲長
D…直径

Claims (14)

  1. 所定の表面積を有する球形部品をコーティングプロセスによってコーティングする方法であって、
    移動部材の第1面に設けられた格納バウンダリ内に前記球形部品を位置決めする工程と、
    前記移動部材をチャンバ内に位置決めする工程と、
    前記チャンバ内の圧力を1気圧未満まで減圧する工程と、
    長手方向軸線を中心として前記移動部材を旋回させる工程と、
    前記移動部材の第2面に連結されるカムエレメントおよび回転エレメントのうちの一方と揺動部材に連結される、前記カムエレメントおよび前記回転エレメントのうちの他方と、を使用して、前記移動部材を前記長手方向軸線の方向に揺動させる工程と、
    前記コーティングプロセスを開始する工程と
    を備え、
    前記カムエレメントは、前記回転エレメントに接触し、
    前記揺動および旋回によって、前記球形部品の各々の前記表面積全体が前記コーティングプロセスに曝されるように、前記球形部品が前記格納バウンダリ内で移動される
    方法。
  2. 請求項1に記載の方法であって、
    i)前記格納バウンダリが、周囲長Pを形成し、
    前記球形部品を前記格納バウンダリ内に位置決めする工程が、直径Dを有するN個の球形部品を、前記格納バウンダリ内に、N×DがP以下となるように位置決めする工程を備えることと、
    ii)前記移動部材が所定の表面を形成し、
    前記格納バウンダリが、前記表面と直交する高さHを有する縁部を形成し、
    前記球形部品を前記格納バウンダリ内に位置決めする工程が、直径Dを有するN個の球形部品を前記格納バウンダリ内に位置決めする工程を備え、
    前記直径Dが、4H以上であることと
    のうちの一方を満たす
    方法。
  3. 請求項1に記載の方法であって、
    i)前記コーティングプロセスが、蒸着プロセスであることと、
    ii)前記コーティングプロセスが、反応性スパッタリングプロセスであることと、
    iii)前記コーティングプロセスが、閉磁場アンバランスドマグネトロンスパッタリングプロセスであることと、
    iv)前記コーティングプロセスには、物理蒸着プロセスおよび化学蒸着プロセスが含まれることと
    のうちのいずれかを満たす
    方法。
  4. 請求項1に記載の方法であって、
    前記旋回および揺動中に、前記球形部品は、前記移動部材と電気的に接触した状態に維持される
    方法。
  5. 請求項1に記載の方法であって、
    前記移動部材は外縁部を備え、
    前記球形部品を前記格納バウンダリ内に位置決めする工程は、前記球形部品を、2つ以上の移動部材に設けられた複数の前記格納バウンダリ内に位置決めする工程を備え、
    前記長手方向軸線を中心として前記移動部材を旋回させる工程は、前記長手方向軸線を中心として前記2つ以上の移動部材を旋回させる工程を備え、
    前記移動部材を前記長手方向軸線の方向に揺動させる工程は、前記移動部材の各々の前記外縁部の半径方向の最も外側の箇所が、前記長手方向軸線に対して同時に長手方向の異なる位置にあるように、前記2つ以上の移動部材を揺動させる工程を備える
    方法。
  6. 請求項1に記載の方法であって、
    前記移動部材は、連結面を形成し、
    i)前記カムエレメントが、前記連結面に対してゼロではない角度で角度付けられたカム面を提供することと、
    ii)前記カムエレメントが、前記連結面に対してゼロではない角度で角度付けられたカム面と、前記連結面と平行な表面を形成する棚部と、を提供することと
    のうちの一方を満たす
    方法
  7. 球形部品を減圧下でコーティングするのに使用するためのテーブルアセンブリであって、
    所定の表面を形成し、長手方向軸線を中心として旋回するように作動できる移動部材であって、前記表面に格納バウンダリを有する移動部材と、
    前記移動部材の旋回時に、前記移動部材に揺動運動を加えるように構成された揺動部材と
    カムエレメントおよび回転エレメントと
    を備え、
    前記表面は、第1面であり、
    前記移動部材は、さらに、第2面を形成し、
    前記カムエレメントおよび前記回転エレメントのうちの一方は、前記第2面に連結され、前記カムエレメントおよび前記回転エレメントのうちの他方は、前記揺動部材に連結される
    テーブルアセンブリ。
  8. 請求項7に記載のテーブルアセンブリであって、
    更に、前記長手方向軸線を中心として回転する支持部材を備え、
    前記移動部材は、前記支持部材に連結され、
    前記移動部材は、前記支持部材に、枢動するようにヒンジ連結される
    テーブルアセンブリ。
  9. 請求項8に記載のテーブルアセンブリであって、
    更に、前記支持部材の一部に近接して配置される駆動部材であって、前記長手方向軸線を中心として旋回するように構成された駆動部材を備え、
    前記駆動部材は、前記長手方向軸線を中心として前記支持部材を回転させる
    テーブルアセンブリ。
  10. 請求項7ないし請求項9のいずれか一項に記載のテーブルアセンブリであって、
    更に、前記回転エレメントは、前記カムエレメントに作動可能に接触て、前記揺動部材の回転時に、前記移動部材に揺動運動を加え、
    i)前記カムエレメントが、前記回転エレメントに対して、前記第2面に対してゼロではない角度で角度付けられたカム面を提供することと、
    ii)前記カムエレメントが、前記回転エレメントに対して、前記第2面に対してゼロではない角度で角度付けられたカム面と、前記第2面と平行な表面を形成する棚部と、を提供することと
    のうちの一方を満たす
    テーブルアセンブリ。
  11. 請求項7ないし請求項10のいずれか一項に記載のテーブルアセンブリであって、
    前記格納バウンダリは、前記表面の部分として一体的に形成されており、
    前記格納バウンダリは、前記移動部材にポケットを形成する
    テーブルアセンブリ。
  12. 請求項7ないし請求項11のいずれか一項に記載のテーブルアセンブリであって、
    i)前記格納バウンダリが円を形成することと、
    ii)前記格納バウンダリが、実質的に腎曲線形状であることと、
    iii)前記格納バウンダリが、前記表面に固定的に取り付けられた表面構成であることと
    のうちのいずれかを満たす
    テーブルアセンブリ。
  13. 請求項7ないし請求項12のいずれか一項に記載のテーブルアセンブリであって、
    前記移動部材は、複数の移動部材を備え、
    前記複数の移動部材の各々は、それぞれ、第1面および反対側の第2面を有し、
    前記複数の移動部材の各々は、前記第1面に形成された格納バウンダリを有し、
    カムエレメントが、前記第2面および前記揺動部材のうちの一方に連結される
    テーブルアセンブリ。
  14. 請求項7ないし請求項13のいずれか一項に記載のテーブルアセンブリであって、
    前記移動部材は、第1移動部材であり、
    前記テーブルアセンブリは、更に、前記第1移動部材に連結されるとともに前記長手方向軸線に沿って前記第1移動部材から間隔が隔てられた第2移動部材を備え、
    前記第2移動部材は、前記第1移動部材から、約5.08cm(2インチ)以上かつ約15.24cm(6インチ)以下だけ離間される
    テーブルアセンブリ。
JP2015506944A 2012-04-16 2012-04-16 球形部品にコーティングを施すための方法およびテーブルアセンブリ Active JP6106266B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2012/033796 WO2013158067A1 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Method and table assembly for applying coatings to spherical components

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2015514162A JP2015514162A (ja) 2015-05-18
JP2015514162A5 JP2015514162A5 (ja) 2016-06-16
JP6106266B2 true JP6106266B2 (ja) 2017-03-29

Family

ID=46001843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015506944A Active JP6106266B2 (ja) 2012-04-16 2012-04-16 球形部品にコーティングを施すための方法およびテーブルアセンブリ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9543127B2 (ja)
EP (1) EP2839053B1 (ja)
JP (1) JP6106266B2 (ja)
CN (1) CN104379803B (ja)
WO (1) WO2013158067A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2555699C1 (ru) * 2014-06-02 2015-07-10 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Устройство для напыления тонкопленочных покрытий на сферические роторы электростатического гироскопа
CN105349958A (zh) * 2015-11-23 2016-02-24 哈尔滨工业大学 一种精密球表面沉积改性涂层的装置及方法
RU2638870C1 (ru) * 2016-07-05 2017-12-18 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Способ изготовления ротора электростатического гироскопа и устройство для осуществления этого способа
CN106893994A (zh) * 2017-03-27 2017-06-27 德施普科技发展温州有限公司 一种非平面基底材料的真空镀膜方法
US20190194799A1 (en) 2017-12-22 2019-06-27 United Technologies Corporation Line-of-sight coating fixture and apparatus
JP6947662B2 (ja) * 2018-03-05 2021-10-13 イビデン株式会社 Cvd装置の支持機構、セラミック被覆体の製造方法およびcvd装置
EP3567128A1 (en) * 2018-05-08 2019-11-13 IHI Hauzer Techno Coating B.V. Deposition apparatus and method of coating spherical objects
CN114703462B (zh) * 2022-03-09 2022-12-02 清华大学 球体零件镀膜夹具及球体零件镀膜装夹机构

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4417968A (en) 1983-03-21 1983-11-29 Shatterproof Glass Corporation Magnetron cathode sputtering apparatus
JPS60110870A (ja) 1983-11-16 1985-06-17 Ntn Toyo Bearing Co Ltd 球表面へのイオンプレ−テイング方法
EP0408818A1 (en) 1989-07-20 1991-01-23 Battelle Memorial Institute A method for simultaneously alloying metals and plating parts with the resulting alloys
US5098483A (en) * 1989-09-05 1992-03-24 Spire Corporation Methods of treating spherical surfaces
JPH04143274A (ja) 1990-10-05 1992-05-18 Shinku Kikai Kogyo Kk 薄膜形成装置
JP2513976B2 (ja) 1991-12-13 1996-07-10 エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション 複数の球状部品の被覆方法
JPH05311409A (ja) 1992-05-06 1993-11-22 Kobe Steel Ltd 球体用のアークイオンプレーティング装置
US6302573B1 (en) * 1995-06-09 2001-10-16 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. Mixing method of powdered or granular material utilizing pulsating vibration air
JP2001336533A (ja) 2000-05-25 2001-12-07 Citizen Watch Co Ltd 被膜を有する転動基材及びその成膜方法
JP4143274B2 (ja) 2001-04-12 2008-09-03 花王株式会社 アルカリプロテアーゼ
WO2006083725A2 (en) 2005-02-01 2006-08-10 Carlotto John A Vacuum deposition of coating materials on powders
CN101353777B (zh) 2008-09-17 2010-12-01 哈尔滨工业大学 一种球形零件批量等离子体基离子注入方法及其装置
JP5311409B2 (ja) 2009-11-13 2013-10-09 独立行政法人産業技術総合研究所 エタノールからの炭素数3以上のオレフィン類の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20150332900A1 (en) 2015-11-19
JP2015514162A (ja) 2015-05-18
EP2839053A1 (en) 2015-02-25
CN104379803A (zh) 2015-02-25
EP2839053B1 (en) 2017-05-31
WO2013158067A1 (en) 2013-10-24
US9543127B2 (en) 2017-01-10
CN104379803B (zh) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6106266B2 (ja) 球形部品にコーティングを施すための方法およびテーブルアセンブリ
JP5221929B2 (ja) 位置制御型デュアルマグネトロン
JP4755475B2 (ja) スパッタ装置
JP2008163451A5 (ja)
WO2016152395A1 (ja) 成膜装置及び成膜ワーク製造方法
JP2005350768A (ja) 回転可能なマグネトロンの大面積アセンブリを有するコーター
JP2009041040A (ja) 真空蒸着方法および真空蒸着装置
JP2015514162A5 (ja)
WO2018210120A1 (zh) 磁控管驱动机构、磁控管组件及反应腔室
JP2012067359A (ja) 膜形成対象物品支持装置及び膜形成装置
US20200017956A1 (en) Coating device and method for manufacturing coated article
JP4733990B2 (ja) スパッタ装置
JP7130593B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP5307723B2 (ja) 三次元形状のワークへのスパッタリング成膜方法およびそれに用いる装置
KR20190136771A (ko) 연동 회전하는 회전기를 가지는 증착장치
JP2019094533A (ja) スパッタリング装置
JP5749223B2 (ja) 球状体の被膜形成方法
JP2007100123A (ja) 真空蒸着装置
JP2002294447A (ja) スパッタ装置
CN102938358B (zh) 磁控管、溅射腔室装置和溅射设备
JP2020122193A (ja) 成膜装置
JP2009280881A (ja) 膜形成対象物品支持装置及び膜形成装置
JP3439993B2 (ja) マグネトロンスパッタ装置
JP2012007230A (ja) 微粒子の皮膜形成方法及びその装置
JP3723686B2 (ja) 薄膜製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150311

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151124

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160224

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160323

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20160422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160830

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161122

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: 20170203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170303

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6106266

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250