JPH11124668A - 低電圧アーク放電からのイオンを用いて基体を処理するための方法および装置 - Google Patents
低電圧アーク放電からのイオンを用いて基体を処理するための方法および装置Info
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32055—Arc discharge
Abstract
(57)【要約】
【課題】低電圧アーク放電からのイオンを用いて基体を
処理するための方法および装置。 【解決手段】耐摩耗性層の接着性を高めるために、耐摩
耗性層でコーティングする前に、基体をイオン衝突によ
ってエッチングする。また、脆弱な硬質材料層の弾性挙
動を改善するために、イオン衝突によって、コーティン
グの際の成長層に影響を与える。本発明による方法は、
低電圧アーク放電が工具、機械部品および実用製品の三
次元構造を貫通する能力を増大させ、従ってイオン衝突
によるより均一な処理を行い、従って凹部におけるより
良好な特性を与える。必要な要件は、放電が基体に広が
るのを防止されない中空の基体配置である。この方法お
よび装置は、例えばアーク源、カソードスパッタ源また
は低電圧アーク源を用いた多くのＰＶＤコーティング源
と組み合わせることができる。
処理するための方法および装置。 【解決手段】耐摩耗性層の接着性を高めるために、耐摩
耗性層でコーティングする前に、基体をイオン衝突によ
ってエッチングする。また、脆弱な硬質材料層の弾性挙
動を改善するために、イオン衝突によって、コーティン
グの際の成長層に影響を与える。本発明による方法は、
低電圧アーク放電が工具、機械部品および実用製品の三
次元構造を貫通する能力を増大させ、従ってイオン衝突
によるより均一な処理を行い、従って凹部におけるより
良好な特性を与える。必要な要件は、放電が基体に広が
るのを防止されない中空の基体配置である。この方法お
よび装置は、例えばアーク源、カソードスパッタ源また
は低電圧アーク源を用いた多くのＰＶＤコーティング源
と組み合わせることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低電圧アーク放電
からのイオンを用いて基体を処理する方法に関する。こ
の方法は、コーティングプロセスの対象物を調製し、コ
ーティング層を適用する際に該層の成長に影響を与える
ために用いられる。この対象物は、以下では基体と称す
る。本発明の方法は、特に、耐水性層をコーティングす
る前またはその最中における三次元構造の基体の処理、
例えば器具、機械部品または実用品の処理に適してい
る。
からのイオンを用いて基体を処理する方法に関する。こ
の方法は、コーティングプロセスの対象物を調製し、コ
ーティング層を適用する際に該層の成長に影響を与える
ために用いられる。この対象物は、以下では基体と称す
る。本発明の方法は、特に、耐水性層をコーティングす
る前またはその最中における三次元構造の基体の処理、
例えば器具、機械部品または実用品の処理に適してい
る。
【０００２】耐水性層は、通常は周期律表の第４族、第
５族、または第６族の遷移元素の窒化物、炭化物または
炭窒化物からなっている。遷移元素の用語は、第３周
期、第４周期および第５周期の亜族を言う。また、硬質
材料層を覆う被覆層として、乾燥潤滑層、例えば、硫化
モリブデン層を用いるのが慣例である。硬質炭素層、好
ましくは金属少なくとも水素を含む硬質炭素層が機械部
品に適用される。
５族、または第６族の遷移元素の窒化物、炭化物または
炭窒化物からなっている。遷移元素の用語は、第３周
期、第４周期および第５周期の亜族を言う。また、硬質
材料層を覆う被覆層として、乾燥潤滑層、例えば、硫化
モリブデン層を用いるのが慣例である。硬質炭素層、好
ましくは金属少なくとも水素を含む硬質炭素層が機械部
品に適用される。
【０００３】濃縮相からの原子化によって少なくとも一
つの層形成原子種が処理空間に導入される真空コーティ
ングプロセスは、物理的気相成長（ＰＶＤ）と称され
る。最も重要なＰＶＤプロセスは真空蒸着およびカソー
ドスパッタリング（以下ではスパッタリングと略す）で
ある。以下で定義する反応性の蒸着およびスパッタリン
グプロセスもまた、これらが化学反応を含むにもかかわ
らず、ＰＶＤプロセスの中に数えられる。
つの層形成原子種が処理空間に導入される真空コーティ
ングプロセスは、物理的気相成長（ＰＶＤ）と称され
る。最も重要なＰＶＤプロセスは真空蒸着およびカソー
ドスパッタリング（以下ではスパッタリングと略す）で
ある。以下で定義する反応性の蒸着およびスパッタリン
グプロセスもまた、これらが化学反応を含むにもかかわ
らず、ＰＶＤプロセスの中に数えられる。
【０００４】吸着されたガスおよび蒸気を除去するため
に、コーティングの前に基体を加熱するのが普通である
が、この加熱によって酸化物が生成する可能性がある。
光の波長（約0.1mm ）の１／４のオーダーの厚さをもっ
た酸化物のスキンは、所謂錆びた色として肉眼で観察す
ることができる。
に、コーティングの前に基体を加熱するのが普通である
が、この加熱によって酸化物が生成する可能性がある。
光の波長（約0.1mm ）の１／４のオーダーの厚さをもっ
た酸化物のスキンは、所謂錆びた色として肉眼で観察す
ることができる。
【０００５】酸化物スキン等の目に見えない表面コート
を基体およびそのホルダの表面から除去するために、プ
ラスに帯電したイオンを基体に衝突させる。この場合、
表面の物質はスパッタリングにより除去され、壁および
支持体、並びに基体に分布する。基体のバランスはマイ
ナスであり、イオン衝撃の後には重量の減少が測定され
る。従って、この処理をエッチングと呼ぶのは正当であ
る。「クリーニング」の表現は、先のバッチの結果とし
て、ホルダー上に存在する表面層、基体材料および層材
料の回りにスパッタリングによって薄い混合層が生成す
ることを条件として正当化される。この層は、その後に
真空蒸着される層の接着性を改善するように思える。こ
のエッチングは、本発明の意味における処理である。
を基体およびそのホルダの表面から除去するために、プ
ラスに帯電したイオンを基体に衝突させる。この場合、
表面の物質はスパッタリングにより除去され、壁および
支持体、並びに基体に分布する。基体のバランスはマイ
ナスであり、イオン衝撃の後には重量の減少が測定され
る。従って、この処理をエッチングと呼ぶのは正当であ
る。「クリーニング」の表現は、先のバッチの結果とし
て、ホルダー上に存在する表面層、基体材料および層材
料の回りにスパッタリングによって薄い混合層が生成す
ることを条件として正当化される。この層は、その後に
真空蒸着される層の接着性を改善するように思える。こ
のエッチングは、本発明の意味における処理である。
【０００６】特に、機械的な適用においては、当該層の
接着性だけでなく、弾性についても非常に大きな要件が
加えられる。本発明によれば、これらの要件はイオンプ
レーティング（ＩＰ）によって達成される。
接着性だけでなく、弾性についても非常に大きな要件が
加えられる。本発明によれば、これらの要件はイオンプ
レーティング（ＩＰ）によって達成される。
【０００７】低電圧アークは、チャンバー（アノード空
間から離間しているが開口部を通してこれに接続されて
いる）内に配置された熱カソードと、アノードとの間の
ガス放電である。動作に際しては、カソードチャンバー
内に連続的に希ガスが導入され、アノード空間は、ポン
ピングにより、初期のプロセスのための十分な真空に維
持される。
間から離間しているが開口部を通してこれに接続されて
いる）内に配置された熱カソードと、アノードとの間の
ガス放電である。動作に際しては、カソードチャンバー
内に連続的に希ガスが導入され、アノード空間は、ポン
ピングにより、初期のプロセスのための十分な真空に維
持される。
【０００８】低電圧アーク放電からのイオンによって基
体を処理する公知の方法は、ドイツ特許第2823876 号に
記載されている。これは蒸着法であり、この方法では、
蒸着すべき材料に低電圧アーク放電からの電子を衝突さ
せる。
体を処理する公知の方法は、ドイツ特許第2823876 号に
記載されている。これは蒸着法であり、この方法では、
蒸着すべき材料に低電圧アーク放電からの電子を衝突さ
せる。
【０００９】この方法において、蒸着すべき材料は低電
圧放電のアノードとして接続される。これによって、ア
ノード空間は蒸着空間になる。蒸着空間において、前記
開口部を通してピンチされた放電は、（蒸着のためにア
ノードの表面で十分なパワー密度を達成するために）こ
れを更に集束させる磁界によってアノード上に案内され
る。蒸発される材料は、液状溶融物または昇華性の粒状
物として、上方に向けて開放された冷坩堝の中に収容さ
れる。案内および集束は、磁力線が放電と平行に走り、
該放電を上方から坩堝に案内する磁界によって行われ
る。この磁界は、通常は磁石コイルまたは一対の磁石コ
イルによって発生される。これらのコイルの軸は、この
場合、通常は坩堝に対して直交する方向に向けられる。
圧放電のアノードとして接続される。これによって、ア
ノード空間は蒸着空間になる。蒸着空間において、前記
開口部を通してピンチされた放電は、（蒸着のためにア
ノードの表面で十分なパワー密度を達成するために）こ
れを更に集束させる磁界によってアノード上に案内され
る。蒸発される材料は、液状溶融物または昇華性の粒状
物として、上方に向けて開放された冷坩堝の中に収容さ
れる。案内および集束は、磁力線が放電と平行に走り、
該放電を上方から坩堝に案内する磁界によって行われ
る。この磁界は、通常は磁石コイルまたは一対の磁石コ
イルによって発生される。これらのコイルの軸は、この
場合、通常は坩堝に対して直交する方向に向けられる。
【００１０】基体の支持部材は、通常は回転可能な基体
ホルダーまたは「ツリー(trees) 」である。これらは、
軸対称なキャビティーを形成するように、円の回りに配
置される。磁力で集束された低電圧アーク放電の経路
は、主に当該軸に沿って、このキャビティーを通る。こ
のタイプの軸対称の構成では、均一な処理を達成するた
めに、ツリーをそれ自身の軸の回りに回転させることで
十分である。基体支持部材全体を当該キャビティーの軸
の回りにカルーセル（回転木馬）式に回転させる必要は
ない。しかし、例えばキャビティーの外に負荷されたア
ーク源またはカソードスパッタリング源のように、その
作用が軸対称でないアーク源またはスパッタリング源の
使用を可能にすることが目的であれば、ツリーを上記の
カルーセル軸およびツリー軸の回りで回転させることが
知られている（例えば、EP 306612を参照のこと）。
ホルダーまたは「ツリー(trees) 」である。これらは、
軸対称なキャビティーを形成するように、円の回りに配
置される。磁力で集束された低電圧アーク放電の経路
は、主に当該軸に沿って、このキャビティーを通る。こ
のタイプの軸対称の構成では、均一な処理を達成するた
めに、ツリーをそれ自身の軸の回りに回転させることで
十分である。基体支持部材全体を当該キャビティーの軸
の回りにカルーセル（回転木馬）式に回転させる必要は
ない。しかし、例えばキャビティーの外に負荷されたア
ーク源またはカソードスパッタリング源のように、その
作用が軸対称でないアーク源またはスパッタリング源の
使用を可能にすることが目的であれば、ツリーを上記の
カルーセル軸およびツリー軸の回りで回転させることが
知られている（例えば、EP 306612を参照のこと）。
【００１１】DE 2823876に従う方法は、金属蒸気からの
活性化された反応性蒸着（ＡＲＥ）による、窒化物、炭
化物または炭窒化物の製造に適している。金属は、当初
から純粋な金属として蒸発され、また窒素原子および／
または炭素原子をガスから抜き取るような範囲にまで、
低電圧アーク放電の電子によって活性化される。ＡＲＥ
をＩＰと組み合わせれば、これは活性な反応性イオンプ
レーティング（ＡＲＩＰ）となる。この場合、希ガスイ
オンだけでなくコーティング材料の主要なイオンをも陰
プレーティングに利用することが可能であるから、この
方法には付随的効果というべきもの以上の効果が含まれ
る。
活性化された反応性蒸着（ＡＲＥ）による、窒化物、炭
化物または炭窒化物の製造に適している。金属は、当初
から純粋な金属として蒸発され、また窒素原子および／
または炭素原子をガスから抜き取るような範囲にまで、
低電圧アーク放電の電子によって活性化される。ＡＲＥ
をＩＰと組み合わせれば、これは活性な反応性イオンプ
レーティング（ＡＲＩＰ）となる。この場合、希ガスイ
オンだけでなくコーティング材料の主要なイオンをも陰
プレーティングに利用することが可能であるから、この
方法には付随的効果というべきもの以上の効果が含まれ
る。
【００１２】最後になったけれども無視できないのは、
金属イオンでのイオンプレーティングおよび希ガスイオ
ンでのイオンエッチングを可能にするという、公知の方
法の利点である。エッチングの間、基体は、好ましくは
アルゴンイオンで衝撃を与えられ、該イオンは低電圧ア
ーク放電において発生される。負のバイアス電圧を印加
することにより、低電圧アーク放電のプラズマから拡散
するイオンは基体方向への電界によって加速される。
金属イオンでのイオンプレーティングおよび希ガスイオ
ンでのイオンエッチングを可能にするという、公知の方
法の利点である。エッチングの間、基体は、好ましくは
アルゴンイオンで衝撃を与えられ、該イオンは低電圧ア
ーク放電において発生される。負のバイアス電圧を印加
することにより、低電圧アーク放電のプラズマから拡散
するイオンは基体方向への電界によって加速される。
【００１３】公知の方法の利点は、それが約1700℃にお
いて蒸発または昇華する金属に限定されることである。
チタンおよびクロムは、低電圧アークを用いて坩堝から
蒸発させ得る最も重要な金属である。このプロセスの更
なる利点は、純粋な金属に限定されることである。Ｔｉ
ＡｌＮ層を形成するために、合金、例えばチタン／アル
ミム合金を化学量論的に蒸発させると、困難が生じる。
いて蒸発または昇華する金属に限定されることである。
チタンおよびクロムは、低電圧アークを用いて坩堝から
蒸発させ得る最も重要な金属である。このプロセスの更
なる利点は、純粋な金属に限定されることである。Ｔｉ
ＡｌＮ層を形成するために、合金、例えばチタン／アル
ミム合金を化学量論的に蒸発させると、困難が生じる。
【００１４】それらの利点および欠点に関して、アーク
源は低電圧アーク源に適合する。それらは合金を蒸発さ
せ且つ金属イオンでイオンプレーティングすることが可
能であるが、金属イオンでのエッチングを可能にするに
過ぎない。しかし、希ガスイオンでのエッチングは、金
属イオンでのエッチングよりも明らかに優れている。Ｔ
ｉＡｌＮのような合金でできた三元系の耐摩耗性層をう
まく導入しようとすると、これらの方法の利点を組み合
わせるために、エッチングのための低電圧アークを備え
たアーク源システムを装備する必要性を生じる。このタ
イプの組み合わせ、および従来の金属イオンエッチング
を凌駕するその効果は、ドイツ実用新案DE 29615190 に
記載されている。
源は低電圧アーク源に適合する。それらは合金を蒸発さ
せ且つ金属イオンでイオンプレーティングすることが可
能であるが、金属イオンでのエッチングを可能にするに
過ぎない。しかし、希ガスイオンでのエッチングは、金
属イオンでのエッチングよりも明らかに優れている。Ｔ
ｉＡｌＮのような合金でできた三元系の耐摩耗性層をう
まく導入しようとすると、これらの方法の利点を組み合
わせるために、エッチングのための低電圧アークを備え
たアーク源システムを装備する必要性を生じる。このタ
イプの組み合わせ、および従来の金属イオンエッチング
を凌駕するその効果は、ドイツ実用新案DE 29615190 に
記載されている。
【００１５】DE 29615190 によれば、低電圧アーク放電
は、基体によって形成された中央キャビティーを貫通せ
ず、処理チャンバの外壁上の特別の放電チャンバ内で燃
える。このタイプの構成は、DE 2823876による上記プロ
セスの経済的な可能性が制限されるのを回避することを
目的としている。下記はその引用である：「この制限
は、処理チャンバの中心を貫通する低電圧アーク放電
が、それ自身のための一定の空間をとり、また高品質の
再現可能な結果を維持するためには加工片を放電から相
当の距離だけ離間させる必要があるため、処理チャンバ
の中央空間のかなり大きな部分が使用できなくなるとい
う事実に起因するものである」。新規なエッチング装置
のために、15〜25cmの分離が推奨される。
は、基体によって形成された中央キャビティーを貫通せ
ず、処理チャンバの外壁上の特別の放電チャンバ内で燃
える。このタイプの構成は、DE 2823876による上記プロ
セスの経済的な可能性が制限されるのを回避することを
目的としている。下記はその引用である：「この制限
は、処理チャンバの中心を貫通する低電圧アーク放電
が、それ自身のための一定の空間をとり、また高品質の
再現可能な結果を維持するためには加工片を放電から相
当の距離だけ離間させる必要があるため、処理チャンバ
の中央空間のかなり大きな部分が使用できなくなるとい
う事実に起因するものである」。新規なエッチング装置
のために、15〜25cmの分離が推奨される。
【００１６】DE 29615190 によるエッチング装置は、実
用新案の目的である経済的可能性における改善が実際に
は達成されないという大きな欠点を有している。その理
由は、スパークが発生して、基体上に痕跡が残る危険性
があることである。この種の欠点を回避することが目的
であれば、制限された強度のイオン電流を基体に印加す
るだけでよいであろう。
用新案の目的である経済的可能性における改善が実際に
は達成されないという大きな欠点を有している。その理
由は、スパークが発生して、基体上に痕跡が残る危険性
があることである。この種の欠点を回避することが目的
であれば、制限された強度のイオン電流を基体に印加す
るだけでよいであろう。
【００１７】本発明は、この問題を解決するだけでな
く、以下のような実質的に更に広範な目的を達成するも
のである。
く、以下のような実質的に更に広範な目的を達成するも
のである。
【００１８】即ち、（１）種々のタイプのコーティング
源と組み合わせるため、（２）微細構造の３次元基体の
ため、および（３）短いエッチング相のために適した低
電圧アーク放電装置を提供することである。
源と組み合わせるため、（２）微細構造の３次元基体の
ため、および（３）短いエッチング相のために適した低
電圧アーク放電装置を提供することである。
【００１９】この目的は本発明において達成されるが、
本発明では、DE 2823876によるプロセスと同様に、基体
は、キャビティーの回りに配置される。また、チャンバ
内の熱カソードから開口部を通して処理空間内に導入さ
れ、且つキャビティー内でアノードまで延出する低電圧
アーク放電からのイオンを用いて、基体が処理される。
この場合、希ガスは動作に際して連続的に熱カソードチ
ャンバに導入され、またポンピングによって所期の処理
プロセスのために十分な真空が処理空間内に維持され
る。
本発明では、DE 2823876によるプロセスと同様に、基体
は、キャビティーの回りに配置される。また、チャンバ
内の熱カソードから開口部を通して処理空間内に導入さ
れ、且つキャビティー内でアノードまで延出する低電圧
アーク放電からのイオンを用いて、基体が処理される。
この場合、希ガスは動作に際して連続的に熱カソードチ
ャンバに導入され、またポンピングによって所期の処理
プロセスのために十分な真空が処理空間内に維持され
る。
【００２０】ガス放電が広がるのを防止する通常の方法
としては、磁力線が放電に対して平行に走るような磁界
が含まれる。磁束密度Ｂを有するこのような磁界は、視
線速度成分(radial velocity component) Ｖｒを有する
電子（質量ｍ、電化ｅ）を、半径ｒ＝（ｍ×Ｖｒ）／
（ｅ×Ｂ）の螺旋経路に拘束する。もう一つの方法は、
負に帯電した壁またはプラズマによって自動的に負に帯
電する電気絶縁壁をもった案内管を使用することであろ
う。完全のために、プラズマ電流自体によって生じる磁
界の収束効果（ピンチ効果）も挙げられるべきであろ
う。この効果は、原理的には回避することができない
が、磁力による集束がないときには、ここに記載する関
係での立証可能な効果を有していない。
としては、磁力線が放電に対して平行に走るような磁界
が含まれる。磁束密度Ｂを有するこのような磁界は、視
線速度成分(radial velocity component) Ｖｒを有する
電子（質量ｍ、電化ｅ）を、半径ｒ＝（ｍ×Ｖｒ）／
（ｅ×Ｂ）の螺旋経路に拘束する。もう一つの方法は、
負に帯電した壁またはプラズマによって自動的に負に帯
電する電気絶縁壁をもった案内管を使用することであろ
う。完全のために、プラズマ電流自体によって生じる磁
界の収束効果（ピンチ効果）も挙げられるべきであろ
う。この効果は、原理的には回避することができない
が、磁力による集束がないときには、ここに記載する関
係での立証可能な効果を有していない。
【００２１】基体へのプラズマの広がりに対する何らか
の障害を本発明によって回避することは、それがプラズ
マに対して十分に負に帯電し、または少なくとも電気的
に絶縁されていれば、キャビティーを形成する基体自体
ががこれらの壁を形成するという効果を有している。こ
れは、当該キャビティーを、ある種のプラズマボトルに
する。低電圧アーク放電の広がりは、集束する磁界が切
れるときに、真空容器の窓を通して観察することができ
る。
の障害を本発明によって回避することは、それがプラズ
マに対して十分に負に帯電し、または少なくとも電気的
に絶縁されていれば、キャビティーを形成する基体自体
ががこれらの壁を形成するという効果を有している。こ
れは、当該キャビティーを、ある種のプラズマボトルに
する。低電圧アーク放電の広がりは、集束する磁界が切
れるときに、真空容器の窓を通して観察することができ
る。
【００２２】低電圧アーク放電の電流が十分であれば、
プラズマは基体支持体および個々の基体の３次元構造体
を貫通する。この結果、複雑に成形された基体に対して
エッチングおよびイオンプレーティングが行われるとき
に、より均一な表面処理が達成される。この効果は、加
熱後の錆びた色を示す基体を観察するときに、肉眼で見
ることができる。プラズマの貫通能力が不十分であれ
ば、エッチングの後に、エッチングされない酸化物相の
錆びた色がドリル溝または他の凹部の底に見られる。こ
れらは、その上に堆積された層の接着性を不十分にす
る。
プラズマは基体支持体および個々の基体の３次元構造体
を貫通する。この結果、複雑に成形された基体に対して
エッチングおよびイオンプレーティングが行われるとき
に、より均一な表面処理が達成される。この効果は、加
熱後の錆びた色を示す基体を観察するときに、肉眼で見
ることができる。プラズマの貫通能力が不十分であれ
ば、エッチングの後に、エッチングされない酸化物相の
錆びた色がドリル溝または他の凹部の底に見られる。こ
れらは、その上に堆積された層の接着性を不十分にす
る。
【００２３】貫通能力が臨海的な量になることができな
いという実際的な観察は、以下の理論的考察によって支
持される。
いという実際的な観察は、以下の理論的考察によって支
持される。
【００２４】イオンがプラズマから抽出されて基体上に
加速される距離は、ショットキー／ラングミュアの空間
電荷式を用いて評価することができる（例えば、the te
xt book Gerthesen, Kneser, Vogel: Physik, 15th Edi
tion, page 431, formula 8.30を参照のこと）。それ
は、抽出距離ｄと、電極電位およびプラズマ電位の間の
差との関数として、空間電荷が制限された電流密度ｊを
与える。例えば、平面電極についていえば、 ｄ2 ＝４／９×ｅ0 ×（２ｅ／Ｍ）1/2 ×Ｕ3/2 ／ｊ ここで、ｅ0 ＝誘電率、ｅ＝元素電荷である。
加速される距離は、ショットキー／ラングミュアの空間
電荷式を用いて評価することができる（例えば、the te
xt book Gerthesen, Kneser, Vogel: Physik, 15th Edi
tion, page 431, formula 8.30を参照のこと）。それ
は、抽出距離ｄと、電極電位およびプラズマ電位の間の
差との関数として、空間電荷が制限された電流密度ｊを
与える。例えば、平面電極についていえば、 ｄ2 ＝４／９×ｅ0 ×（２ｅ／Ｍ）1/2 ×Ｕ3/2 ／ｊ ここで、ｅ0 ＝誘電率、ｅ＝元素電荷である。
【００２５】本発明による方法において、この式で計算
された抽出距離は１mm未満である。複雑な形状のため
に、それは現実的な最良の評価である。ショットキー／
ラングミュアの空間電荷式で計算された相対値は、非常
に意味深いものでる。この計算は、特に、幾何学的構造
体を貫通するプラズマの能力に対して、基体電流密度に
おける増加の効果を示す。即ち、与えられた出力につい
て、抽出距離は、電流密度が増加するに伴って超比例的
に減少する。例えば、電流密度が２倍になって電圧が半
分になると、等速エッチングの代わりに、2.4 の因子だ
け小さい抽出距離が得られる。例えば、ツイストドリ
ル、タップ、ミルカッター並びにプレス器具およびパン
チ器具において存在するような深く微細な構造について
は、これは重要な利点である。
された抽出距離は１mm未満である。複雑な形状のため
に、それは現実的な最良の評価である。ショットキー／
ラングミュアの空間電荷式で計算された相対値は、非常
に意味深いものでる。この計算は、特に、幾何学的構造
体を貫通するプラズマの能力に対して、基体電流密度に
おける増加の効果を示す。即ち、与えられた出力につい
て、抽出距離は、電流密度が増加するに伴って超比例的
に減少する。例えば、電流密度が２倍になって電圧が半
分になると、等速エッチングの代わりに、2.4 の因子だ
け小さい抽出距離が得られる。例えば、ツイストドリ
ル、タップ、ミルカッター並びにプレス器具およびパン
チ器具において存在するような深く微細な構造について
は、これは重要な利点である。
【００２６】以下に、本発明による方法が如何にして、
品質を改善するだけでなくエッチング速度を増加させる
ことができるのかを説明する。
品質を改善するだけでなくエッチング速度を増加させる
ことができるのかを説明する。
【００２７】スパークはアーク放電である。グロー放電
とは異なり、これらは広いカソード表面を覆わず、小さ
く且つ厚い連続的に移動するカソードスポットを用い
る。従って、スパークの特性は電流密度によっては決定
されず、全電流によって決定される。スパーク放電が添
加される可能性は、基板上の全電流が上昇するにつれて
増加する。従って、約10Ａ付近に、予期しない電流限界
が存在する。エッチング電流が基体支持部材の一部を覆
って分布するとき、この電流限界はもはや全電流を持続
せず、個々の経路上の電流を維持する。エッチング相の
長さの減少を伴ったエッチングパワーの望ましい増大
は、エッチング電流を、全ての個々のツリー／基体ホル
ダに亘って分布させ、且つ個々のツリーのラインに電流
を制限する遮断器を用いることによって達成される。改
善因子は、キャビティーの内部と、外部に適用されるエ
ッチング装置の間の表面積比に対応する。
とは異なり、これらは広いカソード表面を覆わず、小さ
く且つ厚い連続的に移動するカソードスポットを用い
る。従って、スパークの特性は電流密度によっては決定
されず、全電流によって決定される。スパーク放電が添
加される可能性は、基板上の全電流が上昇するにつれて
増加する。従って、約10Ａ付近に、予期しない電流限界
が存在する。エッチング電流が基体支持部材の一部を覆
って分布するとき、この電流限界はもはや全電流を持続
せず、個々の経路上の電流を維持する。エッチング相の
長さの減少を伴ったエッチングパワーの望ましい増大
は、エッチング電流を、全ての個々のツリー／基体ホル
ダに亘って分布させ、且つ個々のツリーのラインに電流
を制限する遮断器を用いることによって達成される。改
善因子は、キャビティーの内部と、外部に適用されるエ
ッチング装置の間の表面積比に対応する。
【００２８】本発明の目的は、ドイツ特許第2823876 号
に記載された教示（一般に、これまでは実際に許容され
且つ遵守されてきた）に拘泥することなく、正確に達成
された。即ち、チャンパーの開口部を通してピンチされ
た低電圧アーク放電は、蒸発空間において、アノード上
に磁界によって案内することなく、また（蒸発のための
十分なパワー密度を達成するために）磁界によってアノ
ードの表面に収束することもなく、達成された。更に、
ドイツ実用新案第29615190号において確立された、基体
と放電との間の距離に関する要件については、本発明で
はこれに固執しないだけでなく、変更された。
に記載された教示（一般に、これまでは実際に許容され
且つ遵守されてきた）に拘泥することなく、正確に達成
された。即ち、チャンパーの開口部を通してピンチされ
た低電圧アーク放電は、蒸発空間において、アノード上
に磁界によって案内することなく、また（蒸発のための
十分なパワー密度を達成するために）磁界によってアノ
ードの表面に収束することもなく、達成された。更に、
ドイツ実用新案第29615190号において確立された、基体
と放電との間の距離に関する要件については、本発明で
はこれに固執しないだけでなく、変更された。
【００２９】本発明による非収束低電圧アークを用いた
材料の蒸着の試みに際し、（受け入れられている教示に
従って）十分な蒸発速度に必要なパワー密度を達成する
ために、アークは、高性能パワー源から供給された。こ
れらの試みにおいて、収束低電圧アークで得られるのと
同じ蒸発重量を達成するために、低電圧アークのパワー
における予期しない小さな増大で十分であることが見出
された。低電圧アーク放電の全パワーを、アノードとし
て作用する坩堝およびその中に含まれる材料の表面積で
除算して計算されたパワー密度は、この場合、 10ＭＷ
／ｍ2 （＝１ｋＷ／ｃｍ2 ）よりもかなり小さい。即
ち、ドイツ特許第2823876 号に記載されている10ｋＷ／
ｃｍ2 の下限より10因子も小さい。この結果に対する驚
きは、その条件が、明らかに痕跡が生じるような特に好
ましくない幾何学的条件であることによって更に大きな
ものになった。開口部と蒸発すべき材料との間の距離
は、有害な結果を伴うことなく、利用可能なシステムの
幾何学的に決定された限界（0.7 ｍ）、即ち、これまで
は磁力による案内を用いてのみ可能と考えられてきた距
離にまで増大することができる。
材料の蒸着の試みに際し、（受け入れられている教示に
従って）十分な蒸発速度に必要なパワー密度を達成する
ために、アークは、高性能パワー源から供給された。こ
れらの試みにおいて、収束低電圧アークで得られるのと
同じ蒸発重量を達成するために、低電圧アークのパワー
における予期しない小さな増大で十分であることが見出
された。低電圧アーク放電の全パワーを、アノードとし
て作用する坩堝およびその中に含まれる材料の表面積で
除算して計算されたパワー密度は、この場合、 10ＭＷ
／ｍ2 （＝１ｋＷ／ｃｍ2 ）よりもかなり小さい。即
ち、ドイツ特許第2823876 号に記載されている10ｋＷ／
ｃｍ2 の下限より10因子も小さい。この結果に対する驚
きは、その条件が、明らかに痕跡が生じるような特に好
ましくない幾何学的条件であることによって更に大きな
ものになった。開口部と蒸発すべき材料との間の距離
は、有害な結果を伴うことなく、利用可能なシステムの
幾何学的に決定された限界（0.7 ｍ）、即ち、これまで
は磁力による案内を用いてのみ可能と考えられてきた距
離にまで増大することができる。
【００３０】磁界が存在しないことの直接的な結果とし
て更なる利点が生じ、従って、以下の三つの問題が排除
される。
て更なる利点が生じ、従って、以下の三つの問題が排除
される。
【００３１】（１）磁界は強磁性体材料でできた基体、
例えば鋼および硬質金属製の器具に永久的な磁化を生じ
る。コーティングの後に、このタイプの基体は、追加の
加工ステップにおいて脱磁化することが必要とされる。
軽量基体の場合は、それらは磁界によってホルダから引
っ張ることが可能である。更なる問題は、磁界プロファ
イル上の磁化可能な基体のフィードバックであり、従っ
て、低電圧アーク放電のプロファイルである。
例えば鋼および硬質金属製の器具に永久的な磁化を生じ
る。コーティングの後に、このタイプの基体は、追加の
加工ステップにおいて脱磁化することが必要とされる。
軽量基体の場合は、それらは磁界によってホルダから引
っ張ることが可能である。更なる問題は、磁界プロファ
イル上の磁化可能な基体のフィードバックであり、従っ
て、低電圧アーク放電のプロファイルである。
【００３２】（２）垂直で、従って磁力線に平行な磁気
透過性の鋼でできた支柱は、磁界の減衰および／または
歪みを導くことができる。従って、基体支持部のこれら
の部分は、より高価で且つ加工がより困難なオーステナ
イト鋼で製造されなければならない。工業において、基
体支持部材は広範に使用されており、急いで製造するこ
とが必要になることが多いので、この欠点は経済的イン
パクトを有するものである。
透過性の鋼でできた支柱は、磁界の減衰および／または
歪みを導くことができる。従って、基体支持部のこれら
の部分は、より高価で且つ加工がより困難なオーステナ
イト鋼で製造されなければならない。工業において、基
体支持部材は広範に使用されており、急いで製造するこ
とが必要になることが多いので、この欠点は経済的イン
パクトを有するものである。
【００３３】（３）磁気コイル自身もまた問題である。
それらは、通常は真空容器の外に据え付けられる。しか
し、外部磁気コイルはこれに応じて大きく、従って、装
置（特に真空容器）の設計を実質的に決定する。従っ
て、公知のプロセスを実施するための DE 2823876 号に
従う装置は、通常、ＰＶＤ装置にとって普通の設計を有
している。即ち、垂直軸を有し、且つ磁気コイルに囲ま
れた円筒状の容器であって、その中には下降可能なベー
ス（降下位置）の上に非常に重い基体ホルダが配置され
る円筒状容器は、水平に移動することができる。真空容
器内に固定された磁気コイルはまた、ドイツ特許第3615
361 号に提案されているように、正面ドアをもった容器
の使用を可能にするであろう。このタイプのコイルは寸
法が小さいが、必要とされる高真空適合性またはコイル
の高真空気密封入のために、これに付随する経費は外部
磁気コイルの場合よりも大きい。されに、内部コイルは
蒸気が広がるのを防止し、または容器の寸法の増大をも
たらす。
それらは、通常は真空容器の外に据え付けられる。しか
し、外部磁気コイルはこれに応じて大きく、従って、装
置（特に真空容器）の設計を実質的に決定する。従っ
て、公知のプロセスを実施するための DE 2823876 号に
従う装置は、通常、ＰＶＤ装置にとって普通の設計を有
している。即ち、垂直軸を有し、且つ磁気コイルに囲ま
れた円筒状の容器であって、その中には下降可能なベー
ス（降下位置）の上に非常に重い基体ホルダが配置され
る円筒状容器は、水平に移動することができる。真空容
器内に固定された磁気コイルはまた、ドイツ特許第3615
361 号に提案されているように、正面ドアをもった容器
の使用を可能にするであろう。このタイプのコイルは寸
法が小さいが、必要とされる高真空適合性またはコイル
の高真空気密封入のために、これに付随する経費は外部
磁気コイルの場合よりも大きい。されに、内部コイルは
蒸気が広がるのを防止し、または容器の寸法の増大をも
たらす。
【００３４】この第三の問題を排除することは特に重要
である。技術的な進歩は、コイルに関する経費の節減
が、新規な装置を設計するときの自由度の獲得における
よりも小さい場合に存在する。一つの利益は、例えば、
フロントドアをもった真空容器を使用する可能性であ
る。フロントドアは、壁に組み込むことができる利点を
有している。この手段によって、オイルフリーではある
が塵埃が付着しているコーティング装置の作業片を、最
大限に塵埃フリーではあるがオイルフリーではない機械
スペースから分離することができる。容器の壁にフラン
ジの開口部、例えばアーク源またはカソードスパッタリ
ング源のための開口部を形成する必要があるときでも、
システムをコイルで囲む必要がないことは非常に有用で
ある。
である。技術的な進歩は、コイルに関する経費の節減
が、新規な装置を設計するときの自由度の獲得における
よりも小さい場合に存在する。一つの利益は、例えば、
フロントドアをもった真空容器を使用する可能性であ
る。フロントドアは、壁に組み込むことができる利点を
有している。この手段によって、オイルフリーではある
が塵埃が付着しているコーティング装置の作業片を、最
大限に塵埃フリーではあるがオイルフリーではない機械
スペースから分離することができる。容器の壁にフラン
ジの開口部、例えばアーク源またはカソードスパッタリ
ング源のための開口部を形成する必要があるときでも、
システムをコイルで囲む必要がないことは非常に有用で
ある。
【００３５】本発明によるプロセスの好ましい態様の例
を以下に説明する。これらのプロセスの例は、例として
選択された、好ましいバージョンの本発明によるシステ
ムで行われる。この図において、図１は、その下方部分
の模式的な縦断面図であり、図２はこの実施例装置の水
平断面図である。
を以下に説明する。これらのプロセスの例は、例として
選択された、好ましいバージョンの本発明によるシステ
ムで行われる。この図において、図１は、その下方部分
の模式的な縦断面図であり、図２はこの実施例装置の水
平断面図である。
【００３６】真空容器１は、垂直軸２の回りの円筒形状
を有している。該容器は、その完全な幅および高さを覆
って取り付けられたフロントドア３を有している。該シ
ステムは、磁力線が軸２に平行に向いた磁界を生じるた
めの如何なるコイルも有していない。真空容器１の内側
は、処理空間である。それは0.９ｍの直径を有してい
る。加熱放射体が容器１およびドア３の内壁に固定され
ている。それらは図には表されておらず、また高真空ポ
ンプも図示されていない。希ガス入口５を有するカソー
ドチャンバ４が、真空容器１の上に見られる。このカソ
ードチャンバには熱カソード６、即ち、電気の供給によ
って加熱されるワイヤを含んでいる。カソードチャンバ
４の内側は、開口部７を介して処理空間に接続されてい
る。
を有している。該容器は、その完全な幅および高さを覆
って取り付けられたフロントドア３を有している。該シ
ステムは、磁力線が軸２に平行に向いた磁界を生じるた
めの如何なるコイルも有していない。真空容器１の内側
は、処理空間である。それは0.９ｍの直径を有してい
る。加熱放射体が容器１およびドア３の内壁に固定され
ている。それらは図には表されておらず、また高真空ポ
ンプも図示されていない。希ガス入口５を有するカソー
ドチャンバ４が、真空容器１の上に見られる。このカソ
ードチャンバには熱カソード６、即ち、電気の供給によ
って加熱されるワイヤを含んでいる。カソードチャンバ
４の内側は、開口部７を介して処理空間に接続されてい
る。
【００３７】基体支持部材は12個の基体ホルダを具備し
ており、切断面に位置する基体ホルダのみが側面図に示
されている。それぞれの基体ホルダは、電気的に絶縁し
て装着されている。特に、それらは通常は、その上に基
体を収容するために嵌め込まれた垂直なシャフトであ
る。基体ホルダ８は、この理由からツリーと称される。
それぞれのツリーは絶縁されたギア９を有しており、そ
れ自身の軸の回りに回転することができる。12個の基体
ホルダ８が軸２の回りの円に配置されており、これらは
一緒になって、軸対称キャビティー１０の回りの軸対称
な基体配置を形成している。また、直径103 ｍｍの12個
のツリー８の代わりに、６個の円形に配置されたツリー
がキャビティー１０を形成してもよい。基体配置８によ
って形成されたキャビティー１０の垂直軸は、真空容器
１の円筒状に成形された部分の軸２と同一である。
ており、切断面に位置する基体ホルダのみが側面図に示
されている。それぞれの基体ホルダは、電気的に絶縁し
て装着されている。特に、それらは通常は、その上に基
体を収容するために嵌め込まれた垂直なシャフトであ
る。基体ホルダ８は、この理由からツリーと称される。
それぞれのツリーは絶縁されたギア９を有しており、そ
れ自身の軸の回りに回転することができる。12個の基体
ホルダ８が軸２の回りの円に配置されており、これらは
一緒になって、軸対称キャビティー１０の回りの軸対称
な基体配置を形成している。また、直径103 ｍｍの12個
のツリー８の代わりに、６個の円形に配置されたツリー
がキャビティー１０を形成してもよい。基体配置８によ
って形成されたキャビティー１０の垂直軸は、真空容器
１の円筒状に成形された部分の軸２と同一である。
【００３８】軸２の回りで回転可能な基体支持体の部分
１１は、カルーセルと称する。それは、絶縁装着部およ
びツリーに対する電源（図示せず）を含んでいる。この
カルーセルの回転は、（１）プラズマ密度またはプラズ
マ源の形状における方位的非対称性をバランスさせ、
（２）歯付きリング１５および歯車９を介してツリーを
駆動し、また（３）ローディングまたはアンローディン
グのために、ツリーをドア開口部を通して運ぶように働
く。シャフト１４、従って歯付きリング１５もまた固定
され、次いでカルーセルおよびツリーの回転移動が結合
される。しかし、シャフト１４が固定され、またシャフ
ト１４（従って歯付きリング１５も）が回転されると、
カルーセルは静止し、またツリーはその自身の軸の回り
でのみ回転する。両方のシャフトが回転すると、カルー
セルおよびツリーの回転運動は任意に調節することがで
きる。
１１は、カルーセルと称する。それは、絶縁装着部およ
びツリーに対する電源（図示せず）を含んでいる。この
カルーセルの回転は、（１）プラズマ密度またはプラズ
マ源の形状における方位的非対称性をバランスさせ、
（２）歯付きリング１５および歯車９を介してツリーを
駆動し、また（３）ローディングまたはアンローディン
グのために、ツリーをドア開口部を通して運ぶように働
く。シャフト１４、従って歯付きリング１５もまた固定
され、次いでカルーセルおよびツリーの回転移動が結合
される。しかし、シャフト１４が固定され、またシャフ
ト１４（従って歯付きリング１５も）が回転されると、
カルーセルは静止し、またツリーはその自身の軸の回り
でのみ回転する。両方のシャフトが回転すると、カルー
セルおよびツリーの回転運動は任意に調節することがで
きる。
【００３９】12個のホルダによって形成されたキャビテ
ィー１０の中心領域において、垂直方向に配置可能な水
冷の電気的に絶縁された蒸発坩堝１６は、軸２の領域に
嵌め込まれる。カソードチャンバ４の開口部７からのそ
の距離は、基体支持体の全体の高さおよびそれ以上に亘
って変化することができる。坩堝１６は頂部が開放され
ており、蒸発させるべき材料で満たされている。該坩堝
の側面１７およびそれを置換するためのロッドは、それ
らと共に移動する浮遊ポテンシャル管によって低電圧プ
ラズマからシールドされる。このシールディングは、蒸
着すべき材料の電子衝撃を制限する。それは、不可欠で
はあるけれども、単純化のために表示されてはいない。
該坩堝はその管状シールドと共に、キャビティー１０の
下端において、静止電極１８に囲まれている。後者は、
エッチングの際および希ガスイオンを用いたイオンプレ
ーティングの際に、低電圧アーク放電のアノードとして
使用される。
ィー１０の中心領域において、垂直方向に配置可能な水
冷の電気的に絶縁された蒸発坩堝１６は、軸２の領域に
嵌め込まれる。カソードチャンバ４の開口部７からのそ
の距離は、基体支持体の全体の高さおよびそれ以上に亘
って変化することができる。坩堝１６は頂部が開放され
ており、蒸発させるべき材料で満たされている。該坩堝
の側面１７およびそれを置換するためのロッドは、それ
らと共に移動する浮遊ポテンシャル管によって低電圧プ
ラズマからシールドされる。このシールディングは、蒸
着すべき材料の電子衝撃を制限する。それは、不可欠で
はあるけれども、単純化のために表示されてはいない。
該坩堝はその管状シールドと共に、キャビティー１０の
下端において、静止電極１８に囲まれている。後者は、
エッチングの際および希ガスイオンを用いたイオンプレ
ーティングの際に、低電圧アーク放電のアノードとして
使用される。
【００４０】熱カソード６は、交流電流を用いて白熱す
るまで加熱される。この電流は、供給ユニット１９によ
って発生され、該ユニットは、ＤＣ供給ユニット２０と
共にアースされていない低電圧アーク回路を形成する。
それは420 Ａ以下の電流を供給する。エッチングアノー
ド１８、または材料が坩堝から蒸発されるべきこときに
は坩堝１６が、低電圧アーク放電のアノードとして使用
され得る。エッチングに際してはスイッチＡが閉じら
れ、また蒸発に際してはスイッチＢが閉じられる。
るまで加熱される。この電流は、供給ユニット１９によ
って発生され、該ユニットは、ＤＣ供給ユニット２０と
共にアースされていない低電圧アーク回路を形成する。
それは420 Ａ以下の電流を供給する。エッチングアノー
ド１８、または材料が坩堝から蒸発されるべきこときに
は坩堝１６が、低電圧アーク放電のアノードとして使用
され得る。エッチングに際してはスイッチＡが閉じら
れ、また蒸発に際してはスイッチＢが閉じられる。
【００４１】基体とプラズマとの間にバイアス電圧を生
じさせるために、供給ユニット２１を用いて基体ホルダ
を負の電位にする。エッチングに際して、この電圧は約
200Ｖであり、コーティングの際にはより低い値を有す
る。基体電位は、それぞれのツリーとは別に、最初はス
リップリング（図示せず）を介してカルーセルに印加さ
れ、そこからツリーに印加される。12のラインのそれぞ
れは、電気的遮断器２２を含んでいる。
じさせるために、供給ユニット２１を用いて基体ホルダ
を負の電位にする。エッチングに際して、この電圧は約
200Ｖであり、コーティングの際にはより低い値を有す
る。基体電位は、それぞれのツリーとは別に、最初はス
リップリング（図示せず）を介してカルーセルに印加さ
れ、そこからツリーに印加される。12のラインのそれぞ
れは、電気的遮断器２２を含んでいる。
【００４２】供給ユニット２３は、横方向にフランジ装
着されたコーティング源２４を供給する。このコーティ
ング源がアーク源であれば、供給ユニット２３は、例え
ば約20Ｖの放電電圧において300 Ａを供給する。それが
カソードスパッタリング源であれば、供給ユニット２３
は、例えば約400 Ｖの放電電圧で20Ａを供給する。各コ
ーティング源２５〜２７は、それら自分の供給ユニット
（図示せず）を有している。
着されたコーティング源２４を供給する。このコーティ
ング源がアーク源であれば、供給ユニット２３は、例え
ば約20Ｖの放電電圧において300 Ａを供給する。それが
カソードスパッタリング源であれば、供給ユニット２３
は、例えば約400 Ｖの放電電圧で20Ａを供給する。各コ
ーティング源２５〜２７は、それら自分の供給ユニット
（図示せず）を有している。
【００４３】実施例１：第一の例は、エッチングプロセ
ス、即ち、コーティングの前に、低電圧アーク放電から
の希ガスイオンで襲撃を与える、本発明に従った基体処
理を説明している。
ス、即ち、コーティングの前に、低電圧アーク放電から
の希ガスイオンで襲撃を与える、本発明に従った基体処
理を説明している。
【００４４】基体は高速鋼（ＨＳＳ）または硬質金属製
の、直径６mmのドリルである。その間にスペーサとして
チューブを有する三つの丸いディスクが、ツリー８の幹
上に取り付けられる。このディスクは、それらの周囲
に、夫々が個々のドリルを収容するための20個の部品を
設けられる。これらのドリルは、それ自身の軸の回りで
回転することができる12×３×20＝720 の収容部分に垂
直に（ろうそく状に）に取り付けられ、次いで容器のド
ア３が閉鎖され、容器１は真空ポンプを用いて空気がな
い状態にポンプで排気される。
の、直径６mmのドリルである。その間にスペーサとして
チューブを有する三つの丸いディスクが、ツリー８の幹
上に取り付けられる。このディスクは、それらの周囲
に、夫々が個々のドリルを収容するための20個の部品を
設けられる。これらのドリルは、それ自身の軸の回りで
回転することができる12×３×20＝720 の収容部分に垂
直に（ろうそく状に）に取り付けられ、次いで容器のド
ア３が閉鎖され、容器１は真空ポンプを用いて空気がな
い状態にポンプで排気される。
【００４５】0.003 Ｐａの残留ガス圧が達成された後
に、この工具は、水分子および空気分子の脱着を促進す
るために、加熱放射体を用いて公知の方法で400 ℃に加
熱される。
に、この工具は、水分子および空気分子の脱着を促進す
るために、加熱放射体を用いて公知の方法で400 ℃に加
熱される。
【００４６】エッチングに際し、ライン５を通してカソ
ードチャンバ４の中へ、そこから開口部７を通して容器
１の内部へと供給される、0.133 Ｐａ×ｍ3 ／ｓ（即
ち、80sccm 、ここで sccm ＝標準立方センチメータ／
分）のアルゴン流が維持される。アルゴンは、高真空ポ
ンプを用いて容器から廃棄される。定常状態において、
これはカソードチャンバから容器１の内部への圧力降下
を生じる。容器１内のアルゴン圧は0.127 Ｐａである。
ードチャンバ４の中へ、そこから開口部７を通して容器
１の内部へと供給される、0.133 Ｐａ×ｍ3 ／ｓ（即
ち、80sccm 、ここで sccm ＝標準立方センチメータ／
分）のアルゴン流が維持される。アルゴンは、高真空ポ
ンプを用いて容器から廃棄される。定常状態において、
これはカソードチャンバから容器１の内部への圧力降下
を生じる。容器１内のアルゴン圧は0.127 Ｐａである。
【００４７】供給ユニット１９による直接通電で加熱さ
れた熱カソード６が高温であり、坩堝１６が下方にあ
り、スイッチＡが閉じられていれば、低電圧アーク放電
が点灯され得る。熱カソード６からアノードとして作用
する電極１８への途中において、低電圧アーク放電は基
体配置のキャビティー１０を通過し、それをプラズマで
満たす。この電流は280 Ａであり、放電電圧は39Ｖであ
る。
れた熱カソード６が高温であり、坩堝１６が下方にあ
り、スイッチＡが閉じられていれば、低電圧アーク放電
が点灯され得る。熱カソード６からアノードとして作用
する電極１８への途中において、低電圧アーク放電は基
体配置のキャビティー１０を通過し、それをプラズマで
満たす。この電流は280 Ａであり、放電電圧は39Ｖであ
る。
【００４８】この低電圧アーク回路は浮遊電位にある。
熱カソード６は、この場合は約-19Ｖであり、アノード
１８は約+20 Ｖである。キャビティー１０内の低電圧ア
ーク放電のプラズマ電位は略０Ｖである。これらの電
位、および以後の電位は常に、アースされた容器１の電
位との関係で与えられる。
熱カソード６は、この場合は約-19Ｖであり、アノード
１８は約+20 Ｖである。キャビティー１０内の低電圧ア
ーク放電のプラズマ電位は略０Ｖである。これらの電
位、および以後の電位は常に、アースされた容器１の電
位との関係で与えられる。
【００４９】基体ホルダは、供給ユニット２１を用い
て、ドリルと共に-200Ｖの電位に置かれる。これは、プ
ラズマに対して、-200Ｖのバイアス電圧を与え、該バイ
アス電圧は、プラズマの外に拡散するアルゴン陽イオン
を抽出し、これを基体に向けて加速する。この基体電流
は実質的にバイアス電圧からは独立であるが、アーク電
流に強く依存している。280 Ａのアーク電流について、
夫々のツリーには約1.8Ａの基体電流が測定される。こ
れは合計で21.6Ａになる。このエッチング相は15分間継
続する。スパークは観察されない。
て、ドリルと共に-200Ｖの電位に置かれる。これは、プ
ラズマに対して、-200Ｖのバイアス電圧を与え、該バイ
アス電圧は、プラズマの外に拡散するアルゴン陽イオン
を抽出し、これを基体に向けて加速する。この基体電流
は実質的にバイアス電圧からは独立であるが、アーク電
流に強く依存している。280 Ａのアーク電流について、
夫々のツリーには約1.8Ａの基体電流が測定される。こ
れは合計で21.6Ａになる。このエッチング相は15分間継
続する。スパークは観察されない。
【００５０】-200Ｖのバイアス電流の場合、基体の方向
に加速されるアルゴンイオンの運動エネルギーは約200
ｅＶであり、イオン衝撃によって基体およびその支持部
材に加えられるパワーは4.32ｋＷである。更に、該エッ
チングに関しては、このパワーによって400 ℃〜約420
℃の基体の追加の加熱が生じる。
に加速されるアルゴンイオンの運動エネルギーは約200
ｅＶであり、イオン衝撃によって基体およびその支持部
材に加えられるパワーは4.32ｋＷである。更に、該エッ
チングに関しては、このパワーによって400 ℃〜約420
℃の基体の追加の加熱が生じる。
【００５１】このエッチング相は、低電圧アークの供給
ユニット２０および１９のスイッチを切り、またアルゴ
ン供給を切ることによって終了する。この例で用いたパ
ラメータによって良好なエッチング結果がもたらされ
る。エッチングの後にこのプロセスを終了させると、エ
ッチングされない酸化物層による錆びた色は、ドリル溝
には見られない。コートされたドリルはまた、それらの
溝の中に如何なる剥離(flaking) も示さない。
ユニット２０および１９のスイッチを切り、またアルゴ
ン供給を切ることによって終了する。この例で用いたパ
ラメータによって良好なエッチング結果がもたらされ
る。エッチングの後にこのプロセスを終了させると、エ
ッチングされない酸化物層による錆びた色は、ドリル溝
には見られない。コートされたドリルはまた、それらの
溝の中に如何なる剥離(flaking) も示さない。
【００５２】これらの観察結果は、プラズマからのイオ
ンの抽出距離の評価によって支持される。ショットキー
／ラングミュアの空間電荷式は、Ｕ＝200 Ｖおよびｊ＝
21.6Ａ／0.55ｍ２＝39.3Ａ／ｍ２の場合、質量Ｍ＝40×
1.67×10-26 ｋｇ＝6.7 ×10-26 ｋｇのアルゴンイオン
について、抽出距離ｄ>>0.78ｍｍを与える。この計算に
おいて、ツリーにより形成されるキャビティーの横面積
は、0.55ｍ2 の電流シンク面積（直径約0.44ｍおよび高
さ約0.4 ｍ）に固定される。
ンの抽出距離の評価によって支持される。ショットキー
／ラングミュアの空間電荷式は、Ｕ＝200 Ｖおよびｊ＝
21.6Ａ／0.55ｍ２＝39.3Ａ／ｍ２の場合、質量Ｍ＝40×
1.67×10-26 ｋｇ＝6.7 ×10-26 ｋｇのアルゴンイオン
について、抽出距離ｄ>>0.78ｍｍを与える。この計算に
おいて、ツリーにより形成されるキャビティーの横面積
は、0.55ｍ2 の電流シンク面積（直径約0.44ｍおよび高
さ約0.4 ｍ）に固定される。
【００５３】説明したエッチングプロセスは、説明した
システムで実施できる全てのコーティングの調製に適し
ている。公知のコーティングプロセスの三つの例を下記
に与える。
システムで実施できる全てのコーティングの調製に適し
ている。公知のコーティングプロセスの三つの例を下記
に与える。
【００５４】（１）アーク源を用いた窒化チタンアルミ
ニウム（ＴｉＡｌＮ）の製造のために、バイアス電圧は
低下され、窒素がプロセスガスとして処理空間に導入さ
れる。次いで、４つのアーク源２４〜２７を接続するこ
とができる。完全な数が用いられたとき、厚さ３ｍｍの
ＴｉＡｌＮ層の製造には約１時間を要する。
ニウム（ＴｉＡｌＮ）の製造のために、バイアス電圧は
低下され、窒素がプロセスガスとして処理空間に導入さ
れる。次いで、４つのアーク源２４〜２７を接続するこ
とができる。完全な数が用いられたとき、厚さ３ｍｍの
ＴｉＡｌＮ層の製造には約１時間を要する。
【００５５】（２）ＴｉＡｌＮおよび窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）からなる層シーケンスの製造については、アーク源
２４にＴｉカソードを装備し、アーク源２５にはＴｉＡ
ｌカソードを装備する。シャフト１４およびリング１５
を迅速に回転させながら、シャフト１３をゆっくり回転
させると、二つのアーク源が同時に運転されるときで
も、鮮明な境界をもった層が交互に得られる。
Ｎ）からなる層シーケンスの製造については、アーク源
２４にＴｉカソードを装備し、アーク源２５にはＴｉＡ
ｌカソードを装備する。シャフト１４およびリング１５
を迅速に回転させながら、シャフト１３をゆっくり回転
させると、二つのアーク源が同時に運転されるときで
も、鮮明な境界をもった層が交互に得られる。
【００５６】（３）カソードスパッタリング源を用いて
硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）の層を製造するためには、
アルゴン供給が維持され、ＭｏＳ2 カソードを備えた平
面マグネトロンが使用される。
硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）の層を製造するためには、
アルゴン供給が維持され、ＭｏＳ2 カソードを備えた平
面マグネトロンが使用される。
【００５７】実施例２：第二の例では、イオンプレーテ
ィングプロセス、即ち、カソードスパッタリング源を用
いて酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）でコーティングす
る際の、低電圧アーク放電からの希ガスイオンでの衝撃
による、本発明に従った基体の処理を説明する。
ィングプロセス、即ち、カソードスパッタリング源を用
いて酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）でコーティングす
る際の、低電圧アーク放電からの希ガスイオンでの衝撃
による、本発明に従った基体の処理を説明する。
【００５８】アルミニウムカソードを備えた四つの平面
マグネトロンが、カソードスパッタリング源として使用
される。
マグネトロンが、カソードスパッタリング源として使用
される。
【００５９】基体、基体支持部材、ポンプおよびエッチ
ングは、第一の例における説明に対応している。エッチ
ングからイオンプレーティングへの変更は、可能な限り
段階的に行われる。こうして生じた280 Ａのアノード電
流、0.133 Ｐａ×ｍ3 ／ｓのアルゴン導入速度、および
0.127 Ｐａのアルゴン分圧が維持される。
ングは、第一の例における説明に対応している。エッチ
ングからイオンプレーティングへの変更は、可能な限り
段階的に行われる。こうして生じた280 Ａのアノード電
流、0.133 Ｐａ×ｍ3 ／ｓのアルゴン導入速度、および
0.127 Ｐａのアルゴン分圧が維持される。
【００６０】基体バイアス電圧の変更： 供給ユニット
２１の電圧が、例えば10ｋＨｚの中間周波数でパルスさ
れ、振幅は20Ｖに低下される ガス供給の変更： 酸化物を生成させるために、酸素ガ
スは特別に適した熱アノード１８を通して処理空間内に
導入される 酸素（既にガス分子として反応性である）が更に分解さ
れ、ガス放電によって励起される。こうして活性化され
た酸素は、最初に金属壁と接触したときに反応する。酸
素流は、基体からのアルミニウムは酸化されるが、高腐
食性領域におけるマグネトロンのカソードが金属のまま
残るようにして計測される。
２１の電圧が、例えば10ｋＨｚの中間周波数でパルスさ
れ、振幅は20Ｖに低下される ガス供給の変更： 酸化物を生成させるために、酸素ガ
スは特別に適した熱アノード１８を通して処理空間内に
導入される 酸素（既にガス分子として反応性である）が更に分解さ
れ、ガス放電によって励起される。こうして活性化され
た酸素は、最初に金属壁と接触したときに反応する。酸
素流は、基体からのアルミニウムは酸化されるが、高腐
食性領域におけるマグネトロンのカソードが金属のまま
残るようにして計測される。
【００６１】約+25 Ｖのプラズマ電位と共に、負の基体
電位は、約45Ｖの平均バイアス電圧を生じる。プラズマ
から拡散する正に帯電した希ガスイオンは、約45ｅＶの
平均運動エネルギーで基体に衝突する。12個のツリー全
体を流れる基体電流は、合計で約21Ａである。
電位は、約45Ｖの平均バイアス電圧を生じる。プラズマ
から拡散する正に帯電した希ガスイオンは、約45ｅＶの
平均運動エネルギーで基体に衝突する。12個のツリー全
体を流れる基体電流は、合計で約21Ａである。
【００６２】三次元構造の基体の場合にも、公知のイオ
ンプレーティング効果が全表面に亘って略均一に生じる
かどうかは、エッチングの場合と同様に、プラズマが基
体の幾何学的構造体を貫通する能力に依存する。Ｕ＝45
Ｖおよびｊ＝21Ａ／0.55ｍ2＝38Ａ／ｍ2 で、質量Ｍ＝4
0×1.67×10-27 ｋｇ＝6.6 ×10-26 ｋｇのアルゴンイ
オンの場合、ショットキー／ラングミュアの空間電荷式
は、ｄ>>0.26ｍｍの抽出距離を与える。この計算におい
て、ツリーにより形成されるキャビティーの横面積は、
0.55ｍ2 の電流シンク面積（直径約0.44ｍおよび高さ約
0.4 ｍ）に固定される。
ンプレーティング効果が全表面に亘って略均一に生じる
かどうかは、エッチングの場合と同様に、プラズマが基
体の幾何学的構造体を貫通する能力に依存する。Ｕ＝45
Ｖおよびｊ＝21Ａ／0.55ｍ2＝38Ａ／ｍ2 で、質量Ｍ＝4
0×1.67×10-27 ｋｇ＝6.6 ×10-26 ｋｇのアルゴンイ
オンの場合、ショットキー／ラングミュアの空間電荷式
は、ｄ>>0.26ｍｍの抽出距離を与える。この計算におい
て、ツリーにより形成されるキャビティーの横面積は、
0.55ｍ2 の電流シンク面積（直径約0.44ｍおよび高さ約
0.4 ｍ）に固定される。
【００６３】実施例３：第三の例はARIPプロセス、即
ち、ＴｉＮでコーティングでコーティングする際の、低
電圧アーク蒸発器からの金属イオンでの衝撃による、本
発明に従った基体の処理を説明する。
ち、ＴｉＮでコーティングでコーティングする際の、低
電圧アーク蒸発器からの金属イオンでの衝撃による、本
発明に従った基体の処理を説明する。
【００６４】基体、基体支持部材、ポンプおよびエッチ
ングは、第一の例での説明に対応するものである。エッ
チングからイオンプレーティングへの変更は、可能な限
り段階的に行われる。こうして生じた0.133 Ｐａ×ｍ3
／ｓのアルゴン導入速度、および0.127 Ｐａのアルゴン
分圧が維持される。
ングは、第一の例での説明に対応するものである。エッ
チングからイオンプレーティングへの変更は、可能な限
り段階的に行われる。こうして生じた0.133 Ｐａ×ｍ3
／ｓのアルゴン導入速度、および0.127 Ｐａのアルゴン
分圧が維持される。
【００６５】電気回路およびパラメータの変更： 供給
ユニット２１の電圧は25Ｖに低下される。スイッチＢを
閉じることにより、坩堝１６はアノードとして接続さ
れ、次いで、スイッチＡを開くことによって電極１８が
切られる。熱カソード６は、供給ユニット１９を容器に
接続することによってアースされる。低電圧アーク放電
の電流は、280 Ａ〜420 Ａにまで増大する。
ユニット２１の電圧は25Ｖに低下される。スイッチＢを
閉じることにより、坩堝１６はアノードとして接続さ
れ、次いで、スイッチＡを開くことによって電極１８が
切られる。熱カソード６は、供給ユニット１９を容器に
接続することによってアースされる。低電圧アーク放電
の電流は、280 Ａ〜420 Ａにまで増大する。
【００６６】ガス供給の変更： ＴｉＮを生成させるた
めに、窒素ガスが処理空間内に直接導入される。窒素流
は、既に存在する0.127 Ｐａアルゴン圧に加えて、0.04
Ｐａの窒素分圧（従って0.167 Ｐａの全圧）が設定され
るまで増加される。現存の高真空ポンプを用いれば、こ
の状態は約150 sccmの窒素流を必要とする。
めに、窒素ガスが処理空間内に直接導入される。窒素流
は、既に存在する0.127 Ｐａアルゴン圧に加えて、0.04
Ｐａの窒素分圧（従って0.167 Ｐａの全圧）が設定され
るまで増加される。現存の高真空ポンプを用いれば、こ
の状態は約150 sccmの窒素流を必要とする。
【００６７】蒸着すべき材料は、直径80ｍｍの坩堝１６
の中に配置される。全３工程で、ドリル上に均一な膜厚
および温度を得るためには、軸２に沿ったキャビティー
の領域内で坩堝を徐々に上下に移動させる。
の中に配置される。全３工程で、ドリル上に均一な膜厚
および温度を得るためには、軸２に沿ったキャビティー
の領域内で坩堝を徐々に上下に移動させる。
【００６８】低電圧アーク放電が、熱カソード６と蒸発
すべき材料との間で点火され、銅製坩堝１２の中に含ま
れる。低電圧アーク放電のプラズマは、基体配置のキャ
ビティー１０の内側で自由に広がる。アーク電圧は、約
46Ｖ（坩堝は上昇）と60Ｖ（坩堝は下降）との間で変動
する。平均アーク出力は、420 Ａ×53Ｖ=22.3 ｋＷであ
る。
すべき材料との間で点火され、銅製坩堝１２の中に含ま
れる。低電圧アーク放電のプラズマは、基体配置のキャ
ビティー１０の内側で自由に広がる。アーク電圧は、約
46Ｖ（坩堝は上昇）と60Ｖ（坩堝は下降）との間で変動
する。平均アーク出力は、420 Ａ×53Ｖ=22.3 ｋＷであ
る。
【００６９】パワー密度は443 Ｗ／ｃｍ2 であり、ドイ
ツ特許第2823876 号において下限として記載されている
10ｋＷ／ｃｍ2 よりも遥かに小さい。にもかかわらず、
１時間当たり約30ｇのチタンが蒸発される。
ツ特許第2823876 号において下限として記載されている
10ｋＷ／ｃｍ2 よりも遥かに小さい。にもかかわらず、
１時間当たり約30ｇのチタンが蒸発される。
【００７０】約+25 Ｖのプラズマ電位と共に、-25 Ｖの
基体電位は、約50Ｖの平均バイアス電圧を生じる。プラ
ズマから拡散する正に帯電したイオンは、約50ｅＶの平
均運動エネルギーで基体に衝突する。12個のツリー全体
を流れる基体電流は、坩堝の置換と共に、約23Ａ（坩堝
は上昇）と92Ａ（坩堝は下降）との間で段階的に変化す
る。基体電流は、時間平均値で約57.5Ａである。92Ａの
最大基体電流においてさえも、個々のツリーでの電流は
８Ａ未満であり、基体上におけるスパーク着火の危険は
もはや生じない。
基体電位は、約50Ｖの平均バイアス電圧を生じる。プラ
ズマから拡散する正に帯電したイオンは、約50ｅＶの平
均運動エネルギーで基体に衝突する。12個のツリー全体
を流れる基体電流は、坩堝の置換と共に、約23Ａ（坩堝
は上昇）と92Ａ（坩堝は下降）との間で段階的に変化す
る。基体電流は、時間平均値で約57.5Ａである。92Ａの
最大基体電流においてさえも、個々のツリーでの電流は
８Ａ未満であり、基体上におけるスパーク着火の危険は
もはや生じない。
【００７１】三次元構造の基体の場合にも、公知のイオ
ンプレーティング効果が全表面に亘って略均一に生じる
かどうかは、エッチングの場合と同様に、プラズマが基
体の幾何学的構造体を貫通する能力に依存する。Ｕ＝50
Ｖおよびｊ＝57.5Ａ／0.55ｍ2 ＝105 Ａ／ｍ2 で、質量
Ｍ＝48×1.67×10-27 ｋｇ＝8 ×10-26 ｋｇのアルゴン
イオンの場合、ショットキー／ラングミュアの空間電荷
式は、ｄ>>0.22ｍｍの抽出距離を与える。
ンプレーティング効果が全表面に亘って略均一に生じる
かどうかは、エッチングの場合と同様に、プラズマが基
体の幾何学的構造体を貫通する能力に依存する。Ｕ＝50
Ｖおよびｊ＝57.5Ａ／0.55ｍ2 ＝105 Ａ／ｍ2 で、質量
Ｍ＝48×1.67×10-27 ｋｇ＝8 ×10-26 ｋｇのアルゴン
イオンの場合、ショットキー／ラングミュアの空間電荷
式は、ｄ>>0.22ｍｍの抽出距離を与える。
【００７２】コーティング層は２時間継続する。コーテ
ィングプロセスが終了すると、当該バッチは冷却され、
容器は空気で満たされ、次いで開放される。カバーされ
ていない表面において、ドリルは、化学量論的ＴｉＮ
（原子数で１；１）に特徴的な黄金色をもった厚さ約３
ｍｍのＴｉＮ層を有している。
ィングプロセスが終了すると、当該バッチは冷却され、
容器は空気で満たされ、次いで開放される。カバーされ
ていない表面において、ドリルは、化学量論的ＴｉＮ
（原子数で１；１）に特徴的な黄金色をもった厚さ約３
ｍｍのＴｉＮ層を有している。
【００７３】このドリルには標準化された試験が行われ
る。この試験は、42CrMo4 テーブルに、1592ｒｐｍの速
度で、深さ24ｍｍの盲穴を穿孔することによって行われ
る。本発明に従ってイオンプレートされたドリルは、穿
孔試験において、DE 2823876号に従う従来の方法を使用
してイオンプレートされたドリルでの穴よりも良好であ
った。ＴｉＮコーティングの厚さが３ｍｍであれば、ド
リルは、破損するまでに、300 ではなく400 の穴を穿孔
することが可能である。
る。この試験は、42CrMo4 テーブルに、1592ｒｐｍの速
度で、深さ24ｍｍの盲穴を穿孔することによって行われ
る。本発明に従ってイオンプレートされたドリルは、穿
孔試験において、DE 2823876号に従う従来の方法を使用
してイオンプレートされたドリルでの穴よりも良好であ
った。ＴｉＮコーティングの厚さが３ｍｍであれば、ド
リルは、破損するまでに、300 ではなく400 の穴を穿孔
することが可能である。
【図１】本発明による処理装置の好ましい実施例の下方
部分を示す模式的な縦断面図である。
部分を示す模式的な縦断面図である。
【図２】図１の装置の水平断面図である。
１…真空容器、２…垂直軸、３…フロントドア、４…カ
ソードチャンバ、５…希ガス入口、６…熱カソード、７
…開口部、８…基体ホルダ（ツリー）、９…歯車、１０
…キャビティー
ソードチャンバ、５…希ガス入口、６…熱カソード、７
…開口部、８…基体ホルダ（ツリー）、９…歯車、１０
…キャビティー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０５Ｈ 1/50 Ｈ０５Ｈ 1/50 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ａ
Claims (30)
- 【請求項１】 チャンバー内の熱カソードから開口部を
通して処理空間内に延出し、そこからアノードまでキャ
ビティー内に延出している低電圧アーク放電からのイオ
ンを用いて、キャビティーの回りに配置された基体を処
理する方法であって、運転中に希ガスが熱カソードチャ
ンバー内に連続的に導入され、またポンピングによって
目的とする処理プロセスに十分な真空が処理スペース内
に維持される処理方法において、前記開口部によってピ
ンチされた前記プラズマ放電は、前記基体まで、前記キ
ャビティー内で広がるのを防止される方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、前記キ
ャビティーにおいて、磁力線が低電圧アーク放電に対し
て長さ方向に走る磁界の強度が、0.0005テスラ未満に維
持されることを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の方法であっ
て、基体は、その浮遊電位に対して負の電位に置かれ、
前記低電圧アーク放電からの正に帯電したイオンで衝撃
されることを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の方法であって、前記基
体は、それがコートされる前に、イオン衝撃によりエッ
チングされることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の方法であって、この処
理の直後に、アーク源からカソード材料が蒸発され、こ
の蒸発した材料で前記基体がコートされることを特徴と
する方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の方法であって、少なく
とも二つの材料がカソードから同時に蒸発され、前記基
体が混合層で被覆されることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項５または６に記載の方法であっ
て、前記アーク源は前記キャビティーの外に配置される
ことを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の方法であって、少なく
とも二つのアーク源を用いることにより異なった材料が
蒸発されて、前記基体は層のシーケンスで被覆されるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項５〜８の何れか１項に記載の方法
であって、コーティングの際に、アーク源からのイオン
の衝突により、成長している層の特性が影響されること
を特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項１〜４の何れか１項に記載の方
法であって、カソード材料がカソードスパッタリング源
からスパッタされ、前記基体がスパッタされた材料でコ
ートされることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の方法であって、少
なくとも二つの材料が同じカソードから同時にスパッタ
され、前記基体は混合層で被覆されることを特徴とする
方法。 - 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載の方法で
あって、前記カソードスパッタ源が前記キャビティーの
外に配置されることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の方法であって、少
なくとも二つのカソードスパッタ源を用いることにより
異なった材料がスパッタされ、前記基体が層シーケンス
で被覆されることを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項１０〜１３の何れか１項に記載
の方法であって、コーティングの際に、成長する層の特
性がカソードスパッタ源からのイオンとの衝突によって
影響されることを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 請求項３、１０〜１４の何れか１項に
記載の方法であって、コーティングの際に、成長する層
の特性が低電圧アーク放電源からのイオンとの衝突によ
って影響されることを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 請求項１〜４の何れか１項に記載の方
法であって、材料は低電圧アーク放電として接続され、
また低電圧アーク放電からの電子によって衝突され、加
熱され、イオン化されることと、基体がキャビティーに
由来する該材料でコートされることとを特徴とする方
法。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載の方法であって、前
記アノード表面でのパワー密度は10ＭＷ／ｍ2 未満であ
る方法。 - 【請求項１８】 請求項３、１６または１７に記載の方
法であって、コーティングの際に、成長する層の特性が
低電圧アーク放電からのイオンとの衝突によって影響さ
れることを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 ホウ素、炭素、ケイ素および窒素から
なる群から選択される原子を含む層を形成するための、
請求項５〜１８の何れか１項に記載の方法であって、こ
の群から選択される原子の少なくとも一つが、反応ガス
の成分として処理空間に供給されることを特徴とする方
法。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載の方法であって、前
記層の材料の組成がコーティングの間に変化することを
特徴とする方法。 - 【請求項２１】 請求項１〜２０の何れか１項に記載の
方法を実施するための装置であって、軸および該軸を取
り囲むキャビティーが、基体ホルダおよび基体によって
形成され、また基体に関しては、熱カソードチャンバの
開口部を通して処理空間内に延出し、そこからアノード
までキャビティー内に延出する低電圧アーク放電のプラ
ズマで満たされることを特徴とする装置。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載の装置であって、磁
力線が軸方向に走る磁界を生じるためのコイルが存在し
ないことを特徴とする装置。 - 【請求項２３】 請求項２２に記載の装置であって、真
空容器の正面の、ローディングおよびアンローディング
のためのドアを特徴とする装置。 - 【請求項２４】 請求項２１〜２３の何れか１項に記載
の装置であって、基体ホルダからなる基体支持部材が軸
対称なキャビティーの回りに配置され、該軸の回りに回
転されることができることを特徴とする装置。 - 【請求項２５】 請求項２４に記載の装置であって、基
体支持部材の軸の回りで回転でき、また回転可能な基体
ホルダを駆動するリングを特徴とする装置。 - 【請求項２６】 請求項２４または２５に記載の装置で
あって、それによって負電位に置くことができる個々の
ラインをもった基体ホルダを特徴とする装置。 - 【請求項２７】 請求項２６に記載の装置であって、予
め選択された電流を超えたときに、予め定められたデッ
ドタイムの間だけラインを不能にする、ライン当たり一
つの自動遮断器を特徴とする装置。 - 【請求項２８】 請求項７〜９の何れか１項に記載の方
法を実施するための、請求項２１〜２７の何れか１項に
記載の装置であって、前記キャビティーの外に固定され
且つそのカソードが基体支持部材の外側に向けられた、
少なくとも一つのアーク源を特徴とする装置。 - 【請求項２９】 請求項１２〜１５の少なくとも１項に
記載の方法を実施するための、請求項２１〜２７の少な
くとも１項に記載の装置であって、前記キャビティーの
外側に固定され、且つ前記基体支持部材の外側に向けら
れたカソードを有する少なくとも一つのカソードスパッ
タ源を特徴とする装置。 - 【請求項３０】 請求項１６〜１８の少なくとも１項に
記載の方法を実施するための、請求項２１〜２７の少な
くとも１項に記載の装置であって、軸に平行に移動し且
つ前記アノードに接続され得る少なくとも一つの水冷銅
製坩堝を特徴とする装置。
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