JP7461367B2 - パルス型カソードアーク堆積 - Google Patents
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Description
なし
本発明の分野
この出願は、概して、物理蒸着のための機器、より具体的には、コーティングチャンバにおけるカソードアーク堆積のための機器に関する。
従来、カソードアーク堆積は、カソード(陰極)として作用する金属材料源(すなわち、ターゲット)とアノード(陽極)との間に電圧が印加される、既知の物理蒸着法である。カソードおよびアノード、ならびにコーティング対象となる基板は、コーティングチャンバに配置される。基板上にコーティングを堆積するのに先立って、コーティングチャンバは排気される。ターゲット表面から材料を蒸発させるために、電子アークが用いられる。電子アークは、ターゲットの表面から電子を引き離し、それらをアノードへ案内する。電子アークの点火は、典型的には、ターゲット表面と接触する点火フィンガによって達成される。電子がターゲット表面から離れる場所(「スポット」と呼ばれる)において、表面は非常に素早く高温まで熱せられる。この迅速加熱および高温が、ターゲットの材料を、蒸発させ、その後コーティング対象となる基板の表面上で凝結させる。
1つの局面によれば、物品上への材料のカソードアーク堆積のためのアセンブリが提供される。アセンブリは、コーティング対象となる物品を受容するためのチャンバを含む。チャンバは、大気圧未満の圧力に排気される。チャンバ内には、回転可能なターゲットが設けられる。回転可能なターゲットは、プラズマ材料が放出される表面と、回転軸とを有する。チャンバにはアノードリングが設けられ、アノードリングは、回転可能なターゲットの表面から第1距離に配置される。アノードリングは、アノードリングを通って延在する開口を有する。開口の中心軸は、回転可能なターゲットの回転軸に平行に配置され、回転可能なターゲットの回転軸から第2距離にオフセットされる。回転可能なターゲットの表面上にアークを生成するために、チャンバにはスパーク装置が設けられる。システムは、回転可能なターゲットの表面から放出される荷電粒子の流れをアノードリングの開口を通ってコーティング対象となる物品へ方向付けるように構成され得る。
ここで図面を参照すると、図1は、コーティング対象となる1つ以上の物品10上にコーティングを堆積するためのカソードアーク堆積アセンブリ50を示す。カソードアーク堆積アセンブリ50は、一般に、チャンバ52と、閉込めアノードアセンブリ60と、ターゲットアセンブリ70と、点火器アセンブリ80と、フィルタダクト90と、堆積チャンバ110とを含む。
Claims (10)
- 物品上への材料のカソードアーク堆積のためのアセンブリであって、前記アセンブリは、
コーティング対象となる物品を受容するためのチャンバであって、大気圧未満の圧力に排気されている前記チャンバと、
前記チャンバ内に設けられる回転可能なターゲットであって、プラズマ材料が放出される表面と、回転軸とを有する前記回転可能なターゲットと、
前記チャンバに設けられ、前記回転可能なターゲットの前記表面から第1距離に配置されるアノードリングであって、前記アノードリングを通って延在する開口を有し、前記開口の中心軸は、前記回転可能なターゲットの前記回転軸に平行に配置され、前記回転可能なターゲットの前記回転軸から第2の距離にオフセットされる、前記アノードリングと、
前記回転可能なターゲットの前記表面上にアークを生成するために前記チャンバに設けられるスパーク装置と、を備え、
前記アセンブリは、前記回転可能なターゲットの前記表面から放出される荷電粒子の流れを前記アノードリングの前記開口を通って前記コーティング対象となる物品へ方向付けるように構成される、アセンブリ。 - 前記スパーク装置は、前記アノードリングの前記開口と前記回転可能なターゲットの前記表面との間に設けられる遠位端を有する、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記アノードリングの前記中心軸と位置合わせされる軸を備えるらせん形状を有するフォーカスコイルであって、前記回転可能なターゲットの前記表面から第3距離に第1端を有する前記フォーカスコイルと、
前記アノードリングの前記中心軸と位置合わせされる軸を備えるらせん形状を有するフィルタコイルであって、前記フォーカスコイルの前記第1端から軸方向に離間される前記フィルタコイルと、
前記アノードリングの前記中心軸に垂直な方向に延在するリミッタであって、前記フォーカスコイルの前記第1端と前記フィルタコイルとの間に配置され、前記アノードリングの前記中心軸と軸方向に位置合わせされる開口を有する前記リミッタと、をさらに備える、請求項1に記載のアセンブリ。 - 前記フォーカスコイルが前記チャンバの外面上に設けられる、請求項3に記載のアセンブリ。
- 前記チャンバの開放端に取り付けられるフィルタダクトをさらに備え、前記フィルタコイルは前記フィルタダクトの外面上に設けられる、請求項3に記載のアセンブリ。
- カソードアーク堆積アセンブリを用いて物品をコーティングする方法であって、前記カソードアーク堆積アセンブリは、排気されたチャンバ内に設けられるターゲットであって、プラズマ材料が放出される表面と、回転軸とを有する前記ターゲットと、前記排気されたチャンバに設けられ、前記ターゲットの前記表面から第1距離に配置されるアノードリングであって、前記アノードリングを通って延在する開口を有し、前記開口の中心軸は、前記ターゲットの前記回転軸に平行に配置され、前記ターゲットの前記回転軸から第2距離にオフセットされる、前記アノードリングと、前記ターゲットの前記表面上にアークを生成するために前記排気されたチャンバに設けられるスパーク装置とを備え、前記方法は、
前記ターゲットの前記回転軸の周りに前記ターゲットを回転させるステップと、
プラズマを前記ターゲットの前記表面から放出させ、前記アノードリングの前記開口を通って前記物品へ方向付けるために、前記ターゲットおよび前記アノードに電圧を印加するステップとを含む、方法。 - 前記スパーク装置は、前記アノードリングの前記開口と回転可能な前記ターゲットの前記表面との間に設けられる遠位端を有する、請求項6に記載の方法。
- 前記ターゲットおよび前記アノードに印加される前記電圧は、一連のプラズマパルスを生成するためにパルス化される、請求項6に記載の方法。
- 前記カソードアーク堆積アセンブリは、
前記アノードリングの前記中心軸と位置合わせされる軸を備えるらせん形状を有するフォーカスコイルであって、前記ターゲットの前記表面から第3距離に第1端を有する前記フォーカスコイルと、
前記アノードリングの前記中心軸と位置合わせされる軸を備えるらせん形状を有するフィルタコイルであって、前記フォーカスコイルの前記第1端から軸方向に離間される前記フィルタコイルと、
前記アノードリングの前記中心軸に垂直な方向に延在するリミッタであって、前記フォーカスコイルの前記第1端と前記フィルタコイルとの間に配置され、前記アノードリングの前記中心軸と軸方向に位置合わせされる開口を有する前記リミッタと、をさらに備え、
前記電圧を印加するステップに先立って、
前記ターゲットの前記表面から放出される前記プラズマをフィルタリングするための均一な磁場を生成するために、前記フィルタコイルに電圧を印加するステップを含む、請求項6に記載の方法。 - 前記ターゲットおよび前記アノードに印加される前記電圧、前記フィルタコイルに印加される前記電圧、ならびに前記フォーカスコイルに印加される電圧は、一連のプラズマパルスを生成するためにパルス化される、請求項9に記載の方法。
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