JPS5837177A - スパツタリング装置 - Google Patents
スパツタリング装置Info
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- JPS5837177A JPS5837177A JP56134502A JP13450281A JPS5837177A JP S5837177 A JPS5837177 A JP S5837177A JP 56134502 A JP56134502 A JP 56134502A JP 13450281 A JP13450281 A JP 13450281A JP S5837177 A JPS5837177 A JP S5837177A
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- JP
- Japan
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- sputtering
- sputtering apparatus
- vacuum container
- target cathode
- equal intervals
- Prior art date
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/342—Hollow targets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高速度鋼製あるいは超硬合金製などの切削
工具や、高炭素鋼製あるいはステンレス鋼製などの耐摩
耗部材などの表面に硬質物質や金属を被覆するのに用い
られるスパッタリング装置に関するものである。
工具や、高炭素鋼製あるいはステンレス鋼製などの耐摩
耗部材などの表面に硬質物質や金属を被覆するのに用い
られるスパッタリング装置に関するものである。
従来、例えば切削工具や耐摩耗部材の特性を向上させる
目的で、その表面に、イオンブレーティング法や活性化
反応蒸着法などの物理蒸着法を用いて、硬質物質や金属
などを被覆することが行なわれている。しかし、これら
の被覆法では、高真空を利用するために設備の保守点検
に多大な労力を要し、また被覆に方向性が現われるため
に複雑形状の被処理物の被覆が困難で、生産上の制限を
強いられ、さらに大量処理の場合に被処理物の温度制御
が困難で、能率良く確実な作業が行なえないなどの問題
点があるものであった。
目的で、その表面に、イオンブレーティング法や活性化
反応蒸着法などの物理蒸着法を用いて、硬質物質や金属
などを被覆することが行なわれている。しかし、これら
の被覆法では、高真空を利用するために設備の保守点検
に多大な労力を要し、また被覆に方向性が現われるため
に複雑形状の被処理物の被覆が困難で、生産上の制限を
強いられ、さらに大量処理の場合に被処理物の温度制御
が困難で、能率良く確実な作業が行なえないなどの問題
点があるものであった。
本発明者等は、上述のような観点から、保守点検に多大
な労力を要することなく、付着力の高い均一な硬質物質
や金属などの被覆層を被処理物′の表面に、その形状に
制限されることなく、かつ能率よく確実に施すことので
きる装置を開発すべく、特にスパッタリング装置に着目
し研究を行なった結果、以下（ａ）〜（ｆ）に示す知見
を得るに至ったのである。すなわち、 （ａ） 第１図（ａ）に概略縦断面図で示されるよう
に、通常のスパッタリング装置におけるターゲット陰極
を、同じく第１図（ｂ）に概略斜視甲で示されるように
４個以上の棒材２．管材、あるいは板材を閉じた図形上
に並べてカゴ状に連紛したものＴとし、このターゲット
陰極Ｔを被処理物Ｓを取シ囲むように配置すると、被処
理物Ｓを均一に被覆することができると同時に、ターゲ
ットのグロー放電による輻射熱によって被処理物をムラ
なく加熱することができること。
な労力を要することなく、付着力の高い均一な硬質物質
や金属などの被覆層を被処理物′の表面に、その形状に
制限されることなく、かつ能率よく確実に施すことので
きる装置を開発すべく、特にスパッタリング装置に着目
し研究を行なった結果、以下（ａ）〜（ｆ）に示す知見
を得るに至ったのである。すなわち、 （ａ） 第１図（ａ）に概略縦断面図で示されるよう
に、通常のスパッタリング装置におけるターゲット陰極
を、同じく第１図（ｂ）に概略斜視甲で示されるように
４個以上の棒材２．管材、あるいは板材を閉じた図形上
に並べてカゴ状に連紛したものＴとし、このターゲット
陰極Ｔを被処理物Ｓを取シ囲むように配置すると、被処
理物Ｓを均一に被覆することができると同時に、ターゲ
ットのグロー放電による輻射熱によって被処理物をムラ
なく加熱することができること。
（ｂ） 上記（ａ）項に示したターゲット陰極Ｔにお
いて、グロー放電の状態に合わせて、隣シ合うターゲッ
ト素子の間隔を５〜１００朋の範囲内でほぼ等しくする
と、グロー放電による輻射熱の外部への放散を調整する
ことができるようになるので、温度制御が可能となるこ
と。なお、この温度制御は重要なことであって、これは
、被処理物である切削工具や耐摩′耗工具の温度が、被
覆処理時に上昇し過ぎると、その性能が劣化するように
なるという理由によるものである。すなわち、前記の工
具が、例えば高速度鋼製である場合、焼戻し温度（通常
５５０〜７５０℃）以上に加熱されると、軟化や凌形が
生じ、また同様に超硬合金製である場合には、約８００
℃以上の温度に加熱されると、被覆層直下の工具表面に
拡散層が生じて靭性が損なわれるようにな〜るという性
能劣化の問題が生じることから、それぞれ前記の温度以
下の温度で被覆処理する必要があるが、あまり低温での
被覆では被覆層と工具表面との付着強度が弱くカシやす
くなる問題が生じるのである。また、この場合、温度を
下げる目的でターゲット陰極の印加電圧を下げ、グロー
放電を抑えることが考えられるが、ターゲット陰極の印
加電圧を下げると、被覆層の形態および緻密度が劣化す
る問題が生ずる。したがって、できるだけターゲット陰
極への印加電圧を上げてグロー放電を活発にし、かつそ
れぞれの工具の軟化点以下あるいは拡散層形成温度以下
の最低許容温度に工具温度を保持し、大量被覆処理の場
合でも温度ムラや被覆ムラのないようにする必要がある
わけであるが、これらの必要性に対しては、４個以上の
棒材、管材、あるいは板材を５〜１ｏｏＨのほぼ等間隔
で、閉じた図形上に並べてカゴ状に連結してなるターゲ
ット陰極を、被処理物を取シ囲むように配置することに
よって十分対処し得るようになるのである。
いて、グロー放電の状態に合わせて、隣シ合うターゲッ
ト素子の間隔を５〜１００朋の範囲内でほぼ等しくする
と、グロー放電による輻射熱の外部への放散を調整する
ことができるようになるので、温度制御が可能となるこ
と。なお、この温度制御は重要なことであって、これは
、被処理物である切削工具や耐摩′耗工具の温度が、被
覆処理時に上昇し過ぎると、その性能が劣化するように
なるという理由によるものである。すなわち、前記の工
具が、例えば高速度鋼製である場合、焼戻し温度（通常
５５０〜７５０℃）以上に加熱されると、軟化や凌形が
生じ、また同様に超硬合金製である場合には、約８００
℃以上の温度に加熱されると、被覆層直下の工具表面に
拡散層が生じて靭性が損なわれるようにな〜るという性
能劣化の問題が生じることから、それぞれ前記の温度以
下の温度で被覆処理する必要があるが、あまり低温での
被覆では被覆層と工具表面との付着強度が弱くカシやす
くなる問題が生じるのである。また、この場合、温度を
下げる目的でターゲット陰極の印加電圧を下げ、グロー
放電を抑えることが考えられるが、ターゲット陰極の印
加電圧を下げると、被覆層の形態および緻密度が劣化す
る問題が生ずる。したがって、できるだけターゲット陰
極への印加電圧を上げてグロー放電を活発にし、かつそ
れぞれの工具の軟化点以下あるいは拡散層形成温度以下
の最低許容温度に工具温度を保持し、大量被覆処理の場
合でも温度ムラや被覆ムラのないようにする必要がある
わけであるが、これらの必要性に対しては、４個以上の
棒材、管材、あるいは板材を５〜１ｏｏＨのほぼ等間隔
で、閉じた図形上に並べてカゴ状に連結してなるターゲ
ット陰極を、被処理物を取シ囲むように配置することに
よって十分対処し得るようになるのである。
（Ｃ） 上記（ａ）および←）項に示したターゲット
陰極の内部に、さらに１個以上の棒材、管材、あるいは
板材のターゲット素子を設けると、被覆処理が一層改善
されるようになって、よ゛シ均一で、付着強度にバラツ
キのない被覆層が得られるようになること。
陰極の内部に、さらに１個以上の棒材、管材、あるいは
板材のターゲット素子を設けると、被覆処理が一層改善
されるようになって、よ゛シ均一で、付着強度にバラツ
キのない被覆層が得られるようになること。
（ｄ） 上記（ａ）〜（Ｃ）項に示したターゲット陰
極の外側または内側に２個以上のいずれも公知のプレー
ナー型またはシリンドリカル型磁石内蔵の電極をほぼ・
等間隔で配置するか、あるいは前記ターゲット陰極の中
心部に前記電極を配置するか、さらに前記ターゲット陰
極の外側または内側と、中心部とに前記電極を配置する
と、被覆速度が一段と向上するようになること。
極の外側または内側に２個以上のいずれも公知のプレー
ナー型またはシリンドリカル型磁石内蔵の電極をほぼ・
等間隔で配置するか、あるいは前記ターゲット陰極の中
心部に前記電極を配置するか、さらに前記ターゲット陰
極の外側または内側と、中心部とに前記電極を配置する
と、被覆速度が一段と向上するようになること。
（ｅ） スパッタリング装置に回転装置を設けて、被
処理物を回転させてやると、被覆層の厚さがよシ均一に
なること。
処理物を回転させてやると、被覆層の厚さがよシ均一に
なること。
（ｆ） スパッタリング装置に加熱装置を設けると、
前記加熱装置は、真空容器内面、被処理物表面。
前記加熱装置は、真空容器内面、被処理物表面。
およびターゲット陰極表面な計に付着する不純物や吸着
ガスの除去、並びに真空容器内温度制御の一層となるこ
と。
ガスの除去、並びに真空容器内温度制御の一層となるこ
と。
したがって、この発明は、上記知見、にもとづいてなさ
れた（のであって、スパッタリングにより被処理物表面
を被覆する装置において、接地電位で陽極とした真空容
器の内部に、 ０４個以上の棒材、管材、あるいは板材を５〜１００間
のほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状に連結し
てなるターゲット陰極、または０４個以上の棒材、管材
、あるいは板祠を５〜ｌｏｏｍ７Ｈのほぼ等間隔で、閉
じた図形上に並べてカゴ状に連結すると共に、該カゴの
内部にも１個以上の棒材、管材、あるいは板材を設けた
形状を有するターゲット陰極、 を被処理物を取シ囲むように配置し、さらに必要に応じ
て、 ■上記ターゲット陰極の外側または内側に２個以上のプ
レーナー型またはシリンドリカル磁石内蔵の電極をほぼ
等間隔に配置するか、 または■上記ターゲット陰極の中心部に上記電極を配置
するか、 さらに、また■上記ターゲット陰極の外側または内側に
２個以上の上記電極を配置すると共に、その中心部にも
上記電極を配置するかし、また、さらに必要に応じて、 ■被処理物を回転させるための回転装置、■真空容器内
を予熱および加熱するための加熱装置、 以上■および■装置のいずれか、または両方を設けるこ
とによって、付着力のきわめて高い硬質物質または金属
の被覆層を、均一に、かつ能率よく確実に形成するよう
にした点に特徴を有するものである。なお、この発明の
スパッタリング装置におけるターゲット陰極に関し、閉
じた図形とは、円形、多角形、あるいはその他任意の閉
鎖図形を指すものである。
れた（のであって、スパッタリングにより被処理物表面
を被覆する装置において、接地電位で陽極とした真空容
器の内部に、 ０４個以上の棒材、管材、あるいは板材を５〜１００間
のほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状に連結し
てなるターゲット陰極、または０４個以上の棒材、管材
、あるいは板祠を５〜ｌｏｏｍ７Ｈのほぼ等間隔で、閉
じた図形上に並べてカゴ状に連結すると共に、該カゴの
内部にも１個以上の棒材、管材、あるいは板材を設けた
形状を有するターゲット陰極、 を被処理物を取シ囲むように配置し、さらに必要に応じ
て、 ■上記ターゲット陰極の外側または内側に２個以上のプ
レーナー型またはシリンドリカル磁石内蔵の電極をほぼ
等間隔に配置するか、 または■上記ターゲット陰極の中心部に上記電極を配置
するか、 さらに、また■上記ターゲット陰極の外側または内側に
２個以上の上記電極を配置すると共に、その中心部にも
上記電極を配置するかし、また、さらに必要に応じて、 ■被処理物を回転させるための回転装置、■真空容器内
を予熱および加熱するための加熱装置、 以上■および■装置のいずれか、または両方を設けるこ
とによって、付着力のきわめて高い硬質物質または金属
の被覆層を、均一に、かつ能率よく確実に形成するよう
にした点に特徴を有するものである。なお、この発明の
スパッタリング装置におけるターゲット陰極に関し、閉
じた図形とは、円形、多角形、あるいはその他任意の閉
鎖図形を指すものである。
また、この発明′のスパッタリング装置におけるターゲ
ット陰極に関し、まず、ターゲット素子である棒材、管
材、あるいは板材の数を４個以」−としたのは、４個未
満のターゲット素子では被処理物のまわシを均等に取シ
囲むことが困難で、この結果均一な被覆層の形成が難し
くなるという理由からであり、またターゲット素子間の
間隔を５〜１ｏｏｇとしたのは、５朋未満の間隔では、
グロー放電による輻射熱の外部への放散が少なく、温度
が上昇して被処理物に悪影響を及ぼすようになシ、一方
１００１ｆｉｍを越えた間隔になると、グロー放電が弱
くなシすぎ、時にはグロー放電が連続しなくなって、均
一な被覆層を形成するのが難しくなるばかりでなく、反
応温度が低くなりすぎて被復層と被処理物との付着強度
も弱くなるという理由にもとづくものである。
ット陰極に関し、まず、ターゲット素子である棒材、管
材、あるいは板材の数を４個以」−としたのは、４個未
満のターゲット素子では被処理物のまわシを均等に取シ
囲むことが困難で、この結果均一な被覆層の形成が難し
くなるという理由からであり、またターゲット素子間の
間隔を５〜１ｏｏｇとしたのは、５朋未満の間隔では、
グロー放電による輻射熱の外部への放散が少なく、温度
が上昇して被処理物に悪影響を及ぼすようになシ、一方
１００１ｆｉｍを越えた間隔になると、グロー放電が弱
くなシすぎ、時にはグロー放電が連続しなくなって、均
一な被覆層を形成するのが難しくなるばかりでなく、反
応温度が低くなりすぎて被復層と被処理物との付着強度
も弱くなるという理由にもとづくものである。
また、この発明のスパッタリング装置を用いて被覆でき
る金属としては、周期律表の４ａ、５ａ。
る金属としては、周期律表の４ａ、５ａ。
および６ａ族の金属を上げることができ、さらに同じく
硬質物質としては、前記の金属の炭化物。
硬質物質としては、前記の金属の炭化物。
窒化物、酸化物、炭窒化物、および炭窒酸化物。
並びに酸化アルミニウムなどを上げることができる。
つぎに、この発明のスパッタリング装置を図面を参照し
々から具体的に説明する。
々から具体的に説明する。
まず、前記したように第１図（ａ）には、この発明のス
パッタリング装置の１例が概略縦断面で示されており、
図示されるようにガス入口２および排気口３を有する真
空容器１内には、第１図（ｂ）に拡大斜視図で示される
ターゲット陰極Ｔが配置されている。このターゲット陰
極Ｔは、例えばＴ１のような導電性金属の丸棒（ターゲ
ット素子）４を、円上にほぼ等間隔に立設して並べてカ
ゴ状に連結したものからなる。そして、このターゲット
陰極の内部に、被処理物ホルダ６上に載置した状態で被
処理物Ｓを配置し、ターゲット陰極Ｔ′と被処理物Ｓに
所定の電圧を印加するとともに、接地電位で陽極とした
真空容器１のガス人口２から、Ａｒ。
パッタリング装置の１例が概略縦断面で示されており、
図示されるようにガス入口２および排気口３を有する真
空容器１内には、第１図（ｂ）に拡大斜視図で示される
ターゲット陰極Ｔが配置されている。このターゲット陰
極Ｔは、例えばＴ１のような導電性金属の丸棒（ターゲ
ット素子）４を、円上にほぼ等間隔に立設して並べてカ
ゴ状に連結したものからなる。そして、このターゲット
陰極の内部に、被処理物ホルダ６上に載置した状態で被
処理物Ｓを配置し、ターゲット陰極Ｔ′と被処理物Ｓに
所定の電圧を印加するとともに、接地電位で陽極とした
真空容器１のガス人口２から、Ａｒ。
水素ガス、さらに反応性の窒素、炭素、および酸素含有
ガスなどの搬送ガスと反応ガスの混合ガス（スパッタリ
ング法において周知のもの）全導入することによシ、グ
ロー放電を惹起し、スパッタリングを行なうことによっ
て、前記被処理物Ｓの表面に硬質物質や金属の被覆層を
形成するものである。なお、この場合、ターゲット陰極
の印加電圧は−３，０〜−〇、３ＫＶが適当で）シ、こ
れは−３，ＯＫＶ未溝の印加電圧では、グロー放電が活
発になりすぎて過度の温度上昇をもたらすようになるば
かりでなく、アーク放電へ移行しやすくなり、一方−〇
、３ＫＶを越えた印加電圧では、グロー放電が生じに＜
＜、かつ被覆層が形成されても、その特性が劣るように
なるという理由によるものである。また、被処理物への
印加電圧についても−２，０〜０．０５ＫＶにするのが
適当であり、この理由は、−２，ＯＫＶ未溝の印加電圧
では、いわゆる逆スパツタリングが多くなシ、被覆層の
堆積以上に逆スパツタリング速度が速くなって被覆層が
生成せず、−力印加電圧が−０，０５ＫＶを越えると、
逆スパッター現象が少なすぎて形成される被覆層の性質
が悪−くなるからである。さらにスパッタリング時の真
空度は１０〜１０ ｔｏｒｒが適当であって、１０
ｔｓｒｒ未満の真空度ではグロー放電が生じに＜＜、
一方−ＬＯｔｏｒｒを越えた真空度になると被覆層中へ
のガス混入が多くなシ、被覆層が多孔になシやすく々る
からである。
ガスなどの搬送ガスと反応ガスの混合ガス（スパッタリ
ング法において周知のもの）全導入することによシ、グ
ロー放電を惹起し、スパッタリングを行なうことによっ
て、前記被処理物Ｓの表面に硬質物質や金属の被覆層を
形成するものである。なお、この場合、ターゲット陰極
の印加電圧は−３，０〜−〇、３ＫＶが適当で）シ、こ
れは−３，ＯＫＶ未溝の印加電圧では、グロー放電が活
発になりすぎて過度の温度上昇をもたらすようになるば
かりでなく、アーク放電へ移行しやすくなり、一方−〇
、３ＫＶを越えた印加電圧では、グロー放電が生じに＜
＜、かつ被覆層が形成されても、その特性が劣るように
なるという理由によるものである。また、被処理物への
印加電圧についても−２，０〜０．０５ＫＶにするのが
適当であり、この理由は、−２，ＯＫＶ未溝の印加電圧
では、いわゆる逆スパツタリングが多くなシ、被覆層の
堆積以上に逆スパツタリング速度が速くなって被覆層が
生成せず、−力印加電圧が−０，０５ＫＶを越えると、
逆スパッター現象が少なすぎて形成される被覆層の性質
が悪−くなるからである。さらにスパッタリング時の真
空度は１０〜１０ ｔｏｒｒが適当であって、１０
ｔｓｒｒ未満の真空度ではグロー放電が生じに＜＜、
一方−ＬＯｔｏｒｒを越えた真空度になると被覆層中へ
のガス混入が多くなシ、被覆層が多孔になシやすく々る
からである。
また、第２図（ａ）には、この発明のスパッタリング装
置が同じく概略縦断面図で示されているが、この装置で
は、ターゲット陰極Ｔとして第２図帖）に拡大斜視図で
示されるもの、すなわちＴ１のような導電性金属の丸棒
（ターゲット素子）４を、円上にほぼ等間隔に立設して
並べてカゴ状に連結すると共に、その内部に同じく導電
性金属の丸棒（ターゲット素子）５を２本配置した形状
のターゲット陰極Ｔを使用する点でのみ第１図に示され
る装置と異るものであシ、このターゲット陰極の使用に
よって被覆層の厚さおよびその均一性に関してより二層
の改善が見られるようになるのである。
置が同じく概略縦断面図で示されているが、この装置で
は、ターゲット陰極Ｔとして第２図帖）に拡大斜視図で
示されるもの、すなわちＴ１のような導電性金属の丸棒
（ターゲット素子）４を、円上にほぼ等間隔に立設して
並べてカゴ状に連結すると共に、その内部に同じく導電
性金属の丸棒（ターゲット素子）５を２本配置した形状
のターゲット陰極Ｔを使用する点でのみ第１図に示され
る装置と異るものであシ、このターゲット陰極の使用に
よって被覆層の厚さおよびその均一性に関してより二層
の改善が見られるようになるのである。
さらに、第３図〜第６図には、この発明のスパッタリン
グ装置が概略縦断面図でそれぞれ示されておシ、これら
の装置は、第１図（ａ）および第２図（ｂ）に示される
装置において、ターゲット陰極Ｔの外側および中心部の
いずれか、または両方に、公知のプレーナー型（または
シリンドリカル型）磁石内蔵の電極７を配置した構造（
外側配置の場合は２本または４本の電極を対向配置）を
もつものであり、この電極７の配置によって被覆速度が
一段と向上し、かつ均一にして付着強度の高い被覆層の
形成が一層確実なものとなるのである。
グ装置が概略縦断面図でそれぞれ示されておシ、これら
の装置は、第１図（ａ）および第２図（ｂ）に示される
装置において、ターゲット陰極Ｔの外側および中心部の
いずれか、または両方に、公知のプレーナー型（または
シリンドリカル型）磁石内蔵の電極７を配置した構造（
外側配置の場合は２本または４本の電極を対向配置）を
もつものであり、この電極７の配置によって被覆速度が
一段と向上し、かつ均一にして付着強度の高い被覆層の
形成が一層確実なものとなるのである。
さらに、またこの発明のスパッタリング装置においては
、第７図に概略縦断面図で示されるように被処理物の回
転装置８および真空容器内を予熱・加熱するための加熱
装置９（いずれか一方だけ設けてもよい）を設けること
によって、被処理物の回転、並びに真空容器内の不純物
や吸着ガスの除去、さらに真空容器内の温度制御の補助
をはかシ、よシ円滑なスパッタリングの実施を行ようこ
とができる。
、第７図に概略縦断面図で示されるように被処理物の回
転装置８および真空容器内を予熱・加熱するための加熱
装置９（いずれか一方だけ設けてもよい）を設けること
によって、被処理物の回転、並びに真空容器内の不純物
や吸着ガスの除去、さらに真空容器内の温度制御の補助
をはかシ、よシ円滑なスパッタリングの実施を行ようこ
とができる。
つぎに、この発明のスパッタリング装置の実施例を説明
する。
する。
実施例 １
第２図（ａ）および（ｂ）に示した装置を用い、ＪＩＳ
規格にユＯの切削用超硬合金製スローアウェイチップ（
ＳＮＰ４３２ ′Ｆの表面に窒化チタン（ＴｉＮ）から
なる被覆層を形成した。この場合のターゲット陰極Ｔは
、直径：１ｏｏ）Ｉｇ×高さ：２ｏｏ＠、、の寸法を有
し、円上に３０〜３５．、、ｆｉ間隔で直径：ｊｏｍｍ
のＴｉ製丸棒を並べてカゴ状に連結した構造をもつもの
であシ、かつ、ターゲット電圧ニー２．ＯＫＶ、被処理
物（上記チップ）電圧ニー０．８ＫＶ。
規格にユＯの切削用超硬合金製スローアウェイチップ（
ＳＮＰ４３２ ′Ｆの表面に窒化チタン（ＴｉＮ）から
なる被覆層を形成した。この場合のターゲット陰極Ｔは
、直径：１ｏｏ）Ｉｇ×高さ：２ｏｏ＠、、の寸法を有
し、円上に３０〜３５．、、ｆｉ間隔で直径：ｊｏｍｍ
のＴｉ製丸棒を並べてカゴ状に連結した構造をもつもの
であシ、かつ、ターゲット電圧ニー２．ＯＫＶ、被処理
物（上記チップ）電圧ニー０．８ＫＶ。
Ａｒ分圧： ２Ｘ１０ ｔｏｒｒ、 Ｎ２分圧：
Ｉ Ｘ １０ ｔｏｒｒ。
Ｉ Ｘ １０ ｔｏｒｒ。
反応時間：２時間、被処理物温度（反応終了時の温度）
：’７８０℃の条件でスパッタリングを実施した。この
結果、平均層厚：２μｍのＴｉＮ被覆層が形成され、こ
の被覆層は、その層厚が各部均一で、付着強度の高いも
のであった。
：’７８０℃の条件でスパッタリングを実施した。この
結果、平均層厚：２μｍのＴｉＮ被覆層が形成され、こ
の被覆層は、その層厚が各部均一で、付着強度の高いも
のであった。
実施例 ２
第４図に示される装置を使用して、幅：２０朋×長さ：
５０ｆｉ７ｚ×厚さ５間の寸法を有するＪ工Ｓ・８４５
Ｃ製の板材の表面にＴ１被覆層を形成した。
５０ｆｉ７ｚ×厚さ５間の寸法を有するＪ工Ｓ・８４５
Ｃ製の板材の表面にＴ１被覆層を形成した。
この場合、ターゲット陰極Ｔは、外径：２００ｍｒｌ×
高さ：３００ｍｍの寸法を有し、かつ直径：１０ｍｍの
Ｔ１丸棒：１６本を円上にほぼ等間隔で立設配置してカ
ゴ状に連結すると共に、その中心部にも、直径：５ｍｍ
のＴｉ丸棒：８本を同じく円上にほぼ等間隔に立設配置
して直径：５０ｍＴＬ×高さ：３００ｍｍとしたターゲ
ット素子を配置した構造をもつものを使用した。また、
前記ターゲット陰極Ｔの外側に等間隔で配置される電極
マとしては、直径−１５朋×高さ：ｚｏｏｇのＴ１管内
にシリンドリカル型磁石を内蔵させたものを使用し、こ
の電極を４本゛配置した。そして、スパッタリングを、
グロー放電用のターゲット陰極Ｔの印加電圧ニー１．Ｏ
ＫＶ、磁石を内蔵した電極７（電極表面の磁束密度：４
００ガウス）の電圧ニー０．２５ＫＶ、被処理物（板材
）の電圧ニー０．１５ＫＶ、Ａｒ分圧：４Ｘ １０””
ｔｏｒｒ、スパッタリング時閘：０．５時間、被処理物
の温度：４５０℃の条件で行ない、平均層厚：２．５μ
ｍにしてやや柱状晶の組織を有する微細緻密なＴｉ被覆
層を形成した。
高さ：３００ｍｍの寸法を有し、かつ直径：１０ｍｍの
Ｔ１丸棒：１６本を円上にほぼ等間隔で立設配置してカ
ゴ状に連結すると共に、その中心部にも、直径：５ｍｍ
のＴｉ丸棒：８本を同じく円上にほぼ等間隔に立設配置
して直径：５０ｍＴＬ×高さ：３００ｍｍとしたターゲ
ット素子を配置した構造をもつものを使用した。また、
前記ターゲット陰極Ｔの外側に等間隔で配置される電極
マとしては、直径−１５朋×高さ：ｚｏｏｇのＴ１管内
にシリンドリカル型磁石を内蔵させたものを使用し、こ
の電極を４本゛配置した。そして、スパッタリングを、
グロー放電用のターゲット陰極Ｔの印加電圧ニー１．Ｏ
ＫＶ、磁石を内蔵した電極７（電極表面の磁束密度：４
００ガウス）の電圧ニー０．２５ＫＶ、被処理物（板材
）の電圧ニー０．１５ＫＶ、Ａｒ分圧：４Ｘ １０””
ｔｏｒｒ、スパッタリング時閘：０．５時間、被処理物
の温度：４５０℃の条件で行ない、平均層厚：２．５μ
ｍにしてやや柱状晶の組織を有する微細緻密なＴｉ被覆
層を形成した。
実施例 ３
第３図に示される装置を使用し、被処理物である幅：２
０朋×長さ：５０ｆｉ７ｇ×厚さ：２關のステンレス鋼
板材の表面にＣＵ被覆層を形成した。この装置における
ターゲット陰極Ｔは、直径：１６ｆｉｍのＣｕ丸棒：１
６本を円上にほぼ等間隔に立設して並べ、カゴ状に連結
して外径：２００ｇ×高さ二３００朋としたものを使用
し、また前記ターゲット陰極Ｔの外側に等間隔に配置さ
れる電極７としては、外径：１５ｍｍＸ高さ一２００朋
の寸法を有するＣＵ管内にシリンドリカル型磁石を内蔵
した構造のものを使用し、これを４本配置した。なお、
この電極は、表面磁束密度：４００〜４３０ガウスをも
つものである。また、スパッタリングは、グロー放電用
の上記ターゲット陰極Ｔの印加電圧ニー１．ＯＫＶ、磁
石を内蔵した電極７の印加電圧ニー０．２５ＫＶ、被処
理物の電圧： ０．４ Ｋ Ｖ 、Ａｒ分圧：１ｘｌＯ
ｔｏｒｒ、スパッタリング時間：０゜３時間、被処理物
温度：３２０℃の条件で行ない、被処理物である上記板
材の表面に、平均層厚゛３．２μｍにして柱状晶組織を
有する緻密なＣｕ被覆層を形成した。
０朋×長さ：５０ｆｉ７ｇ×厚さ：２關のステンレス鋼
板材の表面にＣＵ被覆層を形成した。この装置における
ターゲット陰極Ｔは、直径：１６ｆｉｍのＣｕ丸棒：１
６本を円上にほぼ等間隔に立設して並べ、カゴ状に連結
して外径：２００ｇ×高さ二３００朋としたものを使用
し、また前記ターゲット陰極Ｔの外側に等間隔に配置さ
れる電極７としては、外径：１５ｍｍＸ高さ一２００朋
の寸法を有するＣＵ管内にシリンドリカル型磁石を内蔵
した構造のものを使用し、これを４本配置した。なお、
この電極は、表面磁束密度：４００〜４３０ガウスをも
つものである。また、スパッタリングは、グロー放電用
の上記ターゲット陰極Ｔの印加電圧ニー１．ＯＫＶ、磁
石を内蔵した電極７の印加電圧ニー０．２５ＫＶ、被処
理物の電圧： ０．４ Ｋ Ｖ 、Ａｒ分圧：１ｘｌＯ
ｔｏｒｒ、スパッタリング時間：０゜３時間、被処理物
温度：３２０℃の条件で行ない、被処理物である上記板
材の表面に、平均層厚゛３．２μｍにして柱状晶組織を
有する緻密なＣｕ被覆層を形成した。
上述のように、この発明のスパッタリング装置によれば
、高速度鋼や超硬合金などで構造された切削工具や、さ
らに高炭素鋼２合金鋼、あるいはステンレス鋼などで製
造された耐摩耗部材などの表面に、その形状に制限され
ること々く、付着強度のきわめて高い、微細にして緻密
な硬質物質や金属の被覆層を、簡単な操作で、かつ能率
よく確実に形成することができるのである。
、高速度鋼や超硬合金などで構造された切削工具や、さ
らに高炭素鋼２合金鋼、あるいはステンレス鋼などで製
造された耐摩耗部材などの表面に、その形状に制限され
ること々く、付着強度のきわめて高い、微細にして緻密
な硬質物質や金属の被覆層を、簡単な操作で、かつ能率
よく確実に形成することができるのである。
第１図（ａ）、第２図（ａ）、および第３図〜第７図は
この発明のスパッタリング装置を示す概略縦断面図、第
１図←）および第２図（ｂ）はこの発明のスパッタリン
グ装置におけるターゲット陰極を示す拡大斜視図である
。図面において、 ｌ・・・真空容器、 ２・・・、ガス入口、３
・・・排気口、４，５・・・ターゲット素子、６・・・
被処理物ホルダ、 ７・・・磁石を内蔵した電極、 ８・・・被処理物の回転装置、 ９・・・加熱装置、 Ｓ・・・被処理物、Ｔ・
・・ターゲット陰極。 出願人 三菱金属株式会社 代理人 富 １）和 夫 第２図 （ａ）
（ｂ）第３図 第４図 ｒ５囮 第７図
この発明のスパッタリング装置を示す概略縦断面図、第
１図←）および第２図（ｂ）はこの発明のスパッタリン
グ装置におけるターゲット陰極を示す拡大斜視図である
。図面において、 ｌ・・・真空容器、 ２・・・、ガス入口、３
・・・排気口、４，５・・・ターゲット素子、６・・・
被処理物ホルダ、 ７・・・磁石を内蔵した電極、 ８・・・被処理物の回転装置、 ９・・・加熱装置、 Ｓ・・・被処理物、Ｔ・
・・ターゲット陰極。 出願人 三菱金属株式会社 代理人 富 １）和 夫 第２図 （ａ）
（ｂ）第３図 第４図 ｒ５囮 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） スパッタリングによシ被処理物表面を被覆す
る装置において、接地電位で陽極とした真空容器の内部
に、４個以上の棒材、管材、あるいは板材を５〜１００
１ｇ７ｚのほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状
に連結してなるターゲット陰極を、被処理物を取シ囲む
ように配置したことを特徴とするスパッタリング装置。 （２）被処理物の回転装置を備えることを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項記載のスパッタリング装置。 （３）真空容器内を予熱および加熱するための加勢装置
を備えることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ま
たは第（２）項記載のスパッタリング装置。 （４） スパッタリングによシ被処理物表面を被覆する
装置において、接地電位で陽極とした真空容器の内部に
、４個以上の棒材、管材、あ′るいは板材を５．〜１０
、Ｏｇのほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状
に連結すると共に、該カゴの内部にも１個以上の棒材、
管材、あるいは板材を設けた形状を有するターゲット陰
極を、被処理物を取り囲むように配置したことを特徴と
するスパッタリング装置。 （５）被処理物の回転装置を備えることを特徴とする特
許請求の範囲第（４）項記載のスパッタリング装置。 （６）真空容器内を予熱および加熱するための加熱装置
を備えることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項ま
たは第（５）項記載のスパッタリング装置。 （カ スパッタリングによ多被処理物表−を被覆する装
置において、接地電位で陽極とした真空容器の内部に、
４個以上の棒材、管材１．あるいは板材を５〜１００ｍ
１ＩＬのほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状に
連結してなるターゲット陰極を、被処理物を取シ囲むよ
うに配置し、さらに前記ターゲット陰極の外側または内
側に２個以上のプレーナー型またはシリンドリカル型磁
石内蔵の電極をほぼ等間隔配置したことを特徴とするス
パッタリング装置。 （８）被処理物の回転装置を備えることを特徴とする特
許請求の範囲第（７）項記載のスパッタリング装置。 （９）真空容器内を予熱および加熱するための加熱装置
を備えることを特徴とする特許請求の範囲第（’７）項
または第（８）項記載のスパッタリング装置。 （１０）スパッタリングにょシ被処理物表面を被覆する
装置において、接地電位で陽極とした真空容器の内部に
、４個以上の棒材、管材、あるいは板材を５〜１００朋
のほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状に連結し
てなるターゲット陰極を、被処理物を取シ囲むように配
置し、さらに前記ターゲット陰極の中心部にプレーナー
型またはシリンドリカル型磁石内蔵の電極を配置したこ
とを特徴とするスパッタリング装置。 （１１）被処理物の回転装置を備えることを特徴とする
特許請求の範囲第（１０）項記載のスパッタリング装置
。 （１２）真空容器内を予熱および加熱するための加熱装
置を備えることを特徴とする特許請求の範囲第（１０）
項または’４ （１１）項記載のスパッタリング装置。 （１３）スパッタリングにょシ被処理す表面を被覆する
装置において、接地電位で陽極とした真空容器の内部に
、４個以上の棒材、管材、あるいは板材を５〜１００ｆ
ｉ、のほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状に連
結してなるターゲット陰極を、被処理物を取シ囲むよう
に配置し、さらに前記ターゲット陰極の外側または内側
に２個以上のプレーナー型またはシリンドリカル型磁石
内蔵の電極をほぼ１等間隔で配置すると共に、前記ター
ゲット陰極の中心部にも前記磁石を配置したことを特徴
トスるスパッタリング装置。 （１４）被処理物の回転装置を備えることを特徴とする
特許請求の範囲第（１３）項記載のスパッタリング装置
。 （１５）真空容器内を予熱および加７熱するための加熱
装置を備えることを特徴とするスパッタリング装置。 ・（１６）スパッタリングによシ被処理物表面を被覆す
る装置において、接地電位で陽極とした真空容器の内部
に、４個以上の棒材、管材、あるいは板材を５〜１００
朋のほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状に連結
すると共に、該カゴの内部にも１個以上の棒材、管材、
あるいは板材を設けた形状を有するターゲット陰極を、
被処理物を取シ囲むように配置し、さらに前記ターゲッ
ト陰極の外側または内側に２個以上のプレーナー型また
はシリンドリカル型磁石内蔵の電極をほぼ等間隔で配置
したこζを特徴とするスパッタリング装置。 （１７）被処理物の回転装置を備えることを特徴とする
特許請求の範囲第（１６）項記載のスパッタリング装置
。 （１８）真空容器内を予熱および加熱するための加熱装
置を備えることを特徴とする特許請求の範囲第（１６）
項または第（１７）項記載のスパッタリング装置。 （１９）スパッタリングにょシ被処理物表面を被覆する
装置において、接地電位で陽極とした真空容器の内部に
、４個以上の棒材、管材、あるいは板材を５〜１００間
のほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状に連結す
ると共に、該カゴの内部にも１個以上の棒材、管材、あ
るいは板材を設けた形状を有するターゲット陰極を、被
処理物を取シ囲むように配置し、さらに前記ターゲット
陰極の中心部にプレーナー型またはシリンドリカル型磁
石内蔵の電極を配置したことを特徴とするスパッタリン
グ装置。 （２０）被処理物の回転装置を備えることを特徴とする
特許請求の範囲第（１９）項記載のスパッタリング装置
。 （２１）真空容器内を予熱および加熱するための加熱装
置を備える・ことを特徴とする特許請求の範囲第（１９
）項または第（２０）項記載のスパッタリング装置。 （２２）スパッタリングにより被処理物表面を被覆する
装置において、接地電位で陽極とした真空容器の内部に
、４個以上の棒材、管ｉ、あるいは板材を５〜ｌＯＯ朋
のほぼ等間隔で、閉じた図形上に並べてカゴ状に連結す
ると共に、該カゴの内部にも１個以上の棒材、管材、あ
るいは板材を設けた形状を有するターゲット陰極を、被
処理物を取シ囲むように配置し、さらに前記ターゲット
陰極の外側または内側に２個以上のプレーナー型または
シリンドリカル型磁石内蔵の電極をほぼ等間隔で配置す
ると共に、前記ターゲット陰極の中心部にも前記電極を
配置したことを特徴とするスパッタリング装置。 （２３）被処理物の回転装置を備えることを特徴とする
特許請求の範囲第（２２）項記載のスパッタリング装置
。 （２４）真空容器内を予熱および加熱するための加熱装
置を備えることを特徴とする特許請求の範囲第（２２）
項または第（２３）項記載のスパッタリング装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56134502A JPS6037188B2 (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | スパツタリング装置 |
| KR8203216A KR890000158B1 (ko) | 1981-08-27 | 1982-07-20 | 스펏터링(Sputtering)장치 |
| US06/411,003 US4411763A (en) | 1981-08-27 | 1982-08-24 | Sputtering apparatus |
| EP82304473A EP0073643B1 (en) | 1981-08-27 | 1982-08-25 | Sputtering apparatus |
| DE8282304473T DE3278427D1 (en) | 1981-08-27 | 1982-08-25 | Sputtering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56134502A JPS6037188B2 (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | スパツタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5837177A true JPS5837177A (ja) | 1983-03-04 |
| JPS6037188B2 JPS6037188B2 (ja) | 1985-08-24 |
Family
ID=15129818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56134502A Expired JPS6037188B2 (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | スパツタリング装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4411763A (ja) |
| EP (1) | EP0073643B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6037188B2 (ja) |
| KR (1) | KR890000158B1 (ja) |
| DE (1) | DE3278427D1 (ja) |
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| JPS63166967A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 成膜装置 |
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| KR101030338B1 (ko) | 2008-10-08 | 2011-04-19 | 한국진공주식회사 | 진공 증착 장치 |
| KR101030337B1 (ko) | 2008-10-08 | 2011-04-19 | 한국진공주식회사 | 진공 박막 형성 장치 |
| US20140042022A1 (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-13 | Palmaz Scientific, Inc. | Inverted cylindrical magnetron (icm) system and methods of use |
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| GB2181461B (en) * | 1985-10-10 | 1989-09-27 | Canadian Patents Dev | Doping semiconductor compounds by reactive sputtering |
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| CN102443766A (zh) * | 2010-10-15 | 2012-05-09 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 镀膜料架及具有该镀膜料架的镀膜设备 |
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| CN108950497B (zh) * | 2018-08-28 | 2020-12-08 | 阜阳知麓信息科技有限公司 | 一种基于辉光放电原理将金属沉积在塑胶基材表面的镀膜系统 |
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