JPH0435413Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、特にアークデポジシヨン法により被
処理体の表面にターゲツトの原子よりなる薄膜を
付着形成させる真空成膜装置に関する。

（従来の技術） 各種材質の被処理体の表面に金属等の薄膜を付
着形成させると、それら被処理体の耐摩耗性、耐
蝕性が向上することが良く知られている。

そして、益々多様な特性を有する表面に薄膜が
付着形成されてなる被処理体が要求される一方、
高性能なその製造装置、所謂真空成膜装置の実現
が要望されるようになつてきている。

このような被処理体の表面に薄膜を付着形成さ
せるに際しては、従来より大別して真空蒸着法、
陰極スパツタ蒸着法の二つの方法が主として用い
られていたことは周知のとおりであるが、近年、
これらの二つの方法のうち、蒸着速度が優れ、か
つ比較的低い温度で被処理体の表面に薄膜を付着
形成できるという理由からイオンを活用する前記
真空成膜装置に高い関心が寄せられている。

以下に、特開昭60−92469号公報において示さ
れているアークデポジシヨン法を活用した真空成
膜装置の例を、その構成説明図の第５図を参照し
ながら以下に紹介する。

即ち、図において示す符号５１は反応ガスの供
給口５１ａとその内部を真空にする為のガス吸引
口５１ｂとを備えた真空容器であり、この真空容
器５１一つの内側壁部にアーク電源５６のマイナ
ス側が接続されてなる陰極５２が配設されると共
に、その陰極５２の表面にはターゲツト５３が着
脱自在に付設されている。また、前記容器５１の
底面側にはその底面を密封可能に貫通し、その外
部への突出端側がバイアス電源５７に接続され、
かつ回転自在に支持されるターンテーブル５４が
配設されると共に、このターンテ−ブル５４の上
面には被処理体５５が載置される他、図示省略し
てあるが、前記ターゲツト５３を水冷する為の冷
却装置を備えてなる構成になつている。

次に、この従来のアークデポジシヨン法による
真空成膜装置の作用について説明する。

先ず、真空ポンプによりガス吸引口５１ｂから
真空容器５１内の圧力が10^-5トール程度の圧力に
なるまで脱気された後に、前記反応ガスの供給口
５１ａから10^-3トール程度の圧力になるまで真空
容器５１内に所定の反応ガス、例えばアルゴン、
窒素ガス等の不活性ガスが供給される。

そして、図示省略してあるが、陰極５２の近く
に設けられている陽極と、前記陰極５２との間に
10〜100Vのマイナスのアーク電圧を印加すると、
アーク点火機構（図示省略）によつて陰極５２の
表面に付設されたターゲツト５３の表面にアーク
スポツトが発生すると共に、励起されて高エネル
ギーとなつたこのターゲツト５３のイオンがこの
ターゲツト５３の表面から前記ターンテーブル５
４の上面に載置されている被処理体５５に向かつ
て飛散し続けることになる。そして、この飛散す
るイオンは前記反応ガスと反応して被処理体５５
の表面に衝突して付着するので、この被処理体５
５の表面には前記ターゲツト５３の電子からなる
薄膜が付着形成される。この薄膜の付着形成中で
は前記ターゲツト５３に、冷却装置により冷却水
が供給されるので、このターゲツト５３は略一定
の温度で維持され、アーク放電による熱で溶融し
たりすることはない。

（考案が解決しようとする課題） 上記したようなアークデポジシヨン法を活用し
た真空成膜装置は蒸着速度が優れ、かつ比較的低
温で被処理体の表面に薄膜を付着形成させること
が可能である故に、工具業界等において多用され
ている。しかしながら、真空成膜装置自体のラン
ニングコスト上の観点、あるいはターゲツトの歩
留まり上等の観点からすると、未だに以下に説明
すような問題点を持つている。

即ち、ターゲツトの表面から飛散するイオンは
陰極の表面に対して略直角方向に飛び出すが、被
処理体に衝突しないイオンは真空容器の内壁面に
付着堆積して、この真空容器の内壁面を汚染させ
る為、この付着物の除去作業の為に全く無駄な時
間を裂かねばならないという問題点があつた。

また、被処理体の形状と寸法は必ずしも同一で
はなく多様である。このように多様な形状の被処
理体の表面に高能率で、しかも良質な薄膜を付着
形成させる為には、陰極の表面形状が被処理体の
形状に反応させると共に、この陰極と被処理体と
の間の距離（最適距離の存在が知られている）を
最適に設定することが望ましい。

ところが、この従来の装置では陰極が固定され
ているという関係上、上記したような調整ができ
ない為、成膜効率やターゲツトの歩留まりが悪い
という問題点があつた。

従つて、本考案は真空成膜装置の内壁面への薄
膜の付着堆積に基づく汚れが少なく、被処理体に
対する成膜効率やターゲツトの歩留まりが優れた
真空成膜装置の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本考案に係る真空成膜装置の構成は、真空容器
内にアーク放電用の陰極を備え、該陰極の表面に
付設されたターゲツトの電子よりなる薄膜を該真
空容器内に収容された被処理体の表面に付着形成
させる真空成膜装置において、前記陰極をその支
持軸の軸心廻りに回転自在、かつ前記被処理体に
対して進退自在に作動させる駆動装置を前記真空
容器の外部に備えてなることを特徴とする。

（作用） 本考案では真空成膜装置の構成を以上の如くに
したので、駆動装置を作動させることにより、被
処理体に対して陰極を接近させ、また被処理体か
ら離すことができると共に、被処理体の形状に対
応して陰極を回転させることができる。

故に、この陰極は被処理体に対して成膜条件の
適した距離で、かつその表面形状を被成膜体の形
状に対応させた状態で、この陰極の表面に付設さ
れたターゲツトの表面から被処理体に向かうイオ
ンが発生することになる。

（実施例） 本考案の実施例を、第１図乃至第４図とを参照
しながら以下に説明する。

第一実施例 この考案になる第一実施例を、その要部側断面
図の第１図と、第１図の一部割愛矢視図の第２
図とに基づいて説明する。

第１図において示す符号１は真空容器であり、
この真空容器１の一側壁の貫通孔１ａに軸受金具
２を密封可能に嵌合し、この軸受金具２の中央部
に穿設された軸受孔２ａの内周面にはその内側に
開口するこの軸受孔２ａの軸心と同心の環状の溝
を刻設すると共に、この溝にはシールリング８を
嵌着した。

また、前記軸受孔２ａにはその内部にその長手
方向の軸心と平行な冷却水の給排通路６，７とが
設けられてなる軸部１２が回転自在、かつ真空容
器１の内外方向に進退自在に嵌合し、この軸部１
２の真空容器１内側の先端にはこの軸部１２の軸
心に対して直角に、長方形であつて、かつその反
軸部１２側の面に冷却水の前記給排通路６，７が
連通する凹み５を設けてなる陰極３を固着した。

そして、この凹み５を気密可能に遮蔽するター
ゲツト４を付設し、前記軸部１２の他端付近には
その先端側にボールナツト９が付設されてなるレ
バー１１を軸部１２の軸心と直角に、かつこのレ
バー１１に対して摺動自在に連結すると共に、こ
のボールナツト９には前記軸受金具２嵌合位置か
ら外れた前記真空容器１の側面にその軸心廻りに
回転自在に立設されたボール螺子１０を螺合し
た。

また、前記軸部１２の前記レバー１１の連結位
置よりも先端側に、この軸部１２を軸心廻りに回
転させる為のリンク１３を連結する他、そのリン
ク１３側にそのロツド１４ａが伸縮自在なアクチ
ユエータ１４を連結してなる構成とした。

そして、前記真空容器１の底面の中央で、かつ
前記陰極３の対応位置に設けられたターンテーブ
ル１５の上面に被処理体１６を載置したのであ
る。

次に、このような構成にしてなる真空成膜装置
の使用態様について説明する。

即ち、被処理体１６にターゲツト４の原子から
なる薄膜を付着形成させる前に、前記ボール螺子
１０を回転作動させると、前記陰極３はこのボー
ル螺子１０の回転方向に対応して被処理体１６に
接近し、あるいはこの被処理体１６から離れる。

このようにして、被処理体１６の表面に対して
成膜能率が優れる陰極３と被処理体１６との間の
最適な距離が容易に設定されることになる。

さらに、前記アクチユエータ１４を作動させる
と、リンク１３を介して軸部１２が回転し、前記
陰極３は被処理体１６の外形の形状に対応した形
状になる位置に回転される。つまり、前記陰極３
の被処理体１６との対向側の形状をこの被処理体
１６高さ寸法に合わせることが可能になる。

そして、図示省略してあるが、アーク電源によ
りマイナスの電圧を印加すると共に、この陰極３
の付近に設けた陽極に高電圧のパルス電圧を印加
すると、この陰極３に取付けられたターゲツト４
の表面にアークスポツトが生じ、そしてこのター
ゲツト４の表面から被処理体１６に向かつてイオ
ンが飛散すると共に、このイオンが反応ガスと反
応するので、被処理体１６の表面にはターゲツト
４の原子よりなる薄膜が付着形成される。

しかも、薄膜の付着形成中において、このイオ
ンは被処理体１６に向かつて集中的に飛散するの
で、真空容器の内壁面に飛来するイオンの量を確
実に減少させることができるようになつた。

そして、前記給排通路６，７を介して凹み５に
冷却水が供給されるので前記ターゲツト４の温度
は常に略一定の温度で維持され続ける。

第二実施例 この考案の実施例を、その要部側断面図の第３
図に基づいて以下に説明する。

この実施例では、その構成が第一実施例と略同
様であつて、その相違するところは軸部の真空装
置の側壁に対する取付角度と、軸部に対するその
先端の陰極の取付角度とを直角以外の角度に変更
したところにある。

詳しくは、真空容器１の一側壁にこの壁に垂直
な軸線に対してその角度α度下向きの軸心を有す
る貫通孔１ａを穿設し、この貫通孔１ａに軸受金
具２を介して軸部１２を回転自在に、かつ密封可
能に前記軸受金具２の孔に嵌合すると共に、この
軸部１２の真空装置１の内側の先端に、この軸部
１２の軸心に対してその面に垂直な軸心がβ度の
角度を持たせて陰極３を取付けてなる構成とし
た。

従つて、前記陰極３の一端側が被処理体１６に
接近した位置に、その他端側が被処理体１６から
離れた位置に位置していることになる。

故に、前記軸部１２が回転されると、この陰極
３の表面が交互に被処理体１６に接近したり、離
れたりすると共に、この陰極３を被処理体１６の
高さ寸法に合わせることができるので、その効果
は第一実施例と略同効である。

なお、この陰極３を以上のような構成にしたの
で、成膜可能な範囲が拡がり、より大きな被処理
体１６の表面に薄膜を付着形成し得るという効果
が生じてきた。

第三実施例 この第三実施例を、その要部の側断面図の第４
図に基づいて以下に説明する。

即ち、図において示すように、この実施例が第
一実施例と相違するところは、軸部１２を球面ブ
ツシユ２により回動自在、真空容器１の内外方向
に摺動自在、かつ揺動自在に支持してなる構成に
したところにある。

従つて、この実施例における陰極３の表面は、
第一実施例になる陰極３の表面と、第二実施例に
おける陰極３の表面の動きとを兼ね備えた動き方
をすることになるから、その効果は第一実施例と
略同効である。

（考案の効果） 本考案では、陰極をその支持軸の軸心廻りに回
転自在、かつ前記被処理体に対して進退自在に作
動させる駆動装置を真空容器の外部に備えてなる
構成としたのである。

従つて、駆動装置を作動させることにより、被
処理体に陰極を接近させ、また被処理体から離す
ことができると共に、被処理体の形状に対応して
陰極を回転させることができるので、この陰極は
被処理体に対して成膜条件の適した距離で、かつ
その表面形状を被処理体の形状に対応させた状態
で、この陰極の表面に固着されたターゲツトに被
処理体に向かうイオンを発生させ得る。

つまり、この陰極の被処理体への対向面の形状
を被処理体の多様な形状に合わせることができる
ので、被処理体に衝突しないイオンの量を少なく
することが可能になり、真空容器の内壁面に付着
形成される薄膜に基づく汚れを少なくすることが
できるようになつた。

また、上記したとおり陰極の被処理体への対向
面の形状を被処理体の多様な形状に合わせること
ができるのに加えて、被処理体に陰極を接近させ
ることができるので、イオンを被処理体に集中さ
せることが可能になり、ターゲツトの歩留まりを
向上させることができるようになつた。

また、被処理体がターンテーブルの回転軸心に
対して非対称形の場合には、アクチユエータの作
動の前記ターンテーブルとの回転作動とを同期作
動させれば、非対称形の被処理体に対するより一
層優れた成膜能率の向上が可能になるものと思料
される。

従つて、本考案によつて、真空装置の内壁面へ
の薄膜の付着堆積に基づく汚れが少なく、被処理
体に対する成膜効率やターゲツトの歩留まりの良
い極めて優れ、かつ有用な真空成膜装置を実現す
ることができたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一実施例になる真空成膜装置の要部
側断面図、第２図は第１図の一部割愛矢視図、
第３図は第二実施例になる真空成膜装置の要部側
断面図、第４図は第三実施例になる真空成膜装置
の要部側断面図、第５図は従来の真空成膜装置の
一例の構成説明図である。 １……真空容器、２……軸受金具、２ａ……軸
受孔、３……陰極、４……ターゲツト、５……凹
み、６，７……冷却水の給排通路、８……シール
リング、９……ボールナツト、１０……ボール螺
子、１１……レバー、１２……軸部、１３……リ
ンク、１４……アクチユエータ、１５……ターン
テーブル、１６……被処理体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 真空容器内にアーク放電用の陰極を備え、該陰
   極の表面に付設されたターゲツトの原子よりなる
   薄膜を該真空容器内に収容された被処理体の表面
   に付着形成させる真空成膜装置において、 前記陰極をその支持軸の軸心廻りに回転自在、
   かつ前記被処理体に対して進退自在に作動させる
   駆動装置を前記真空容器の外部に備えてなること
   を特徴とする真空成膜装置。