JPS61266568A - コ−テイング装置 - Google Patents

コ−テイング装置

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JPS61266568A
JPS61266568A JP61112410A JP11241086A JPS61266568A JP S61266568 A JPS61266568 A JP S61266568A JP 61112410 A JP61112410 A JP 61112410A JP 11241086 A JP11241086 A JP 11241086A JP S61266568 A JPS61266568 A JP S61266568A
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JP
Japan
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cathode
chamber
coating
substance
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP61112410A
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English (en)
Inventor
ディヴィッド スタッフォード リッカービー
デリック スティーヴン ウィットメル
ジョセフ ポール コード
リチャード スチュアート ネルソン
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.)
UK Atomic Energy Authority
Original Assignee
UK Atomic Energy Authority
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01J37/3414Targets
    • H01J37/3423Shape
    • 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
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641Nitrides
    • 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

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、変形した陰極を使ってスパッタイオンプレー
ティングを実施するための装置に関する。
従来の技術 スパッタイオンプレーティングは、均一な厚さ、高い一
体性及び良好な結合強度のコーティングを作るための周
知のコーティング技術である。スパッタイオンプレーテ
ィングは、基本的には、真空室内でのグロー放電(例え
ば、DCグロー放電)のもとに陰極から基板に物質を移
動させることからなり、物質は、イオン衝撃の作用即ち
、スパッタリングによって陰極から発生し、最後には、
基板に拡散して基板上にコーティングを形成する。
所望ならば、スパッタイオンプレーティングを反応性環
境の中で行っても良(、陰極から発生した物質が反応環
境の反応成分と反応して陰極物質と化学的に異なるコー
ティングを形成する。後者の方法は反応性スパッタリン
グとして知られている。
スパッタイオンプレーティングは、多数の参考文献、例
えば、“ワイヤ工業”、44.1977年12月、77
1頁〜777頁;溶接学会再版、表面コーティング技術
の進歩−国際会議、ロンドン1978年2月13日〜1
5日、53頁〜59頁;’I FAT’会議の会報、ニ
ブインバラ(1977年6月)177頁〜186頁に詳
細に記載されている。
スパッタイオンプレーティングによって施されているコ
ーテイング物質の例はアルミニウム、銅、ニッケル、チ
タン、ニオブ、モリブデン、ステンレス鋼、軸受用アル
ミニウムフェライト鋼、CoCrALY %チタン炭化
物、クローム炭化物、タングステン炭化物及び混合Ti
 /Taである。更に、酸化アルミニウム、二酸化チタ
ン、アルミニウム窒化物及びチタン窒化物が、適当な反
応として酸素又は窒素のもとに適当な金属の反応性スパ
ッタリングによって施された。タングステンと黒鉛を同
時にスパッタすることによって、或いは、例えば炭化水
素の雰囲気の中でタングステンの反応性スパックリング
によってタングステン炭化物を施すことができる。
問題点を解決するための手段 本発明は、装置の使用中1つ又はそれ以上の工程の改善
を行うために、スパッタイオンプレーティング装置に用
いられる陰極の幾何学的形状に対する変更に関する。か
くして、本発明は、スパッタイオンプレーティングによ
って第1物質のコーティングを第2物質に施すための装
置であって、低圧のガスを通すためのガス入口及びガス
出口を有する室(好ましくは、ヒータを有する)と、こ
の室の中に位置決めされ、第1物質の又は前駆物質で作
られた陰極と、この陰極からスパッタリングによって第
1物質を移動させて第1物質の又は第1物質から得られ
た生成物のコーティングを、第2物質で作られ、かつ前
記室の中に位置決めされた基板上に形成するため、前記
室の中にグo −放電を発生させるための装置とからな
り、基板がこれにバイアス電位を印加するための装置を
選択的に有している装置において、陰極が、表面から延
びる複数の突出部を有し、これらの突出部は、装置の作
動中、陰極に隣接した有効イオン電流密度が前記突出部
のない場合よりも大きいように配置されかつそのような
幾何学形状のものである、ことを特徴とする装置を提供
する。
隣接した突出部及び表面は1つ又はそれ以上の中空空間
を構成し、従って、変形した陰極は中空電極のように作
用して低電圧及び圧力で高い電流を与える。作動中、突
出部の間に電子を捕捉して突出部がなかった場合よりも
もっとイオン化を生じさせることが可能である。このこ
とは、装置が基板の表面に敏感でなく、即ち、装置が基
板を構成する部品の大きな表面をより良く被覆すること
ができることを意味する。又、突出部の存在により、基
板の熱負荷を減少するから、基板の温度が所定温度を越
えることなく、より高い放電電力を使用することができ
る。この作用は高速電子による基板の衝撃の減少によっ
て生じるものと考えられる。その上、作動中、突出部の
縁部が陰極の残部よりも熱いことがわかる。かくして、
反応性スパッタリング法にN2を使用する時には、この
ガスは陰極の力を減じそうもなく、従って、コーティン
グの速度が増す。更に、突出部の端部でのスパッタリン
グを、小さいき曲率半径でのイオン電流密度の増加によ
り高め、これにより腐食速度を増すことが可能である。
腐食速度の増大により、突出部の端一部をきれいに保つ
ことができる。反応性スパッタリングによりTiN で
コーティングする場合には、陰極又は室の壁の他の領域
がスパッタリング速度の小さい7iN で被覆されるこ
とになり、壁が陰極である場合には、このことは壁物質
がコーティングの汚染を防止する。
突出部は、平らな陰極表面に実質的に垂直に取りつけら
れた、例えば、長方形のフィンの形であるのが具合よい
。このような複数のフィンの縦横比(即ち、フィンの長
さとフィンの間隔との比)は重要であるようですし、例
えば、約2:1であるのが良い。一般的には、フィンの
密度を増すと、作動中、コーティング速度が増すようで
ある。
“前駆物質”と云うのは陰極物質を意味し、それから発
生した時には、陰極物質は、室の中の反応性ガス又は蒸
気と反応して反応性スパッタリングにおけるように、陰
極物質と化学的に異なる基板上にコーティングを形成す
る。
第1物質は、例えば、1つの要素の形であるのが良く、
或いは、同時スパッタリングを行う場合、突出部が表面
と異なる要素で作られる時には、2つ、またはそれ以上
の要素の形であるのが良い。
今、本発明を添付図面を参照してほんの例示としてとく
に説明する。
第1図を参照すると、アースした円筒形コーテイング室
1は、冷却ジャケット3を有する外部設置の抵抗ヒータ
2を備えている。コーテイング室lは、ガス人口4とこ
れと関連したバッフル5及びガス出口6とこれと関連し
たバッフル7を有している。ガス人口4は、人口導管9
を備えたゲッタ室8と連通し、またガス出口6は、ボン
ピングポート11を備えたポンピング室10と連通して
いる。
基板12がコーテイング室1の中に取りつけられ、そし
て、ポンピング室10の壁に位置決めし  −た絶縁体
14.15の中に設けられた導体13によってバイアス
電位電源(図示せず)に電気的に接続されている。一連
のターゲットプレート、そのうちの2つ16.17を示
す、の形の陰極もコーテイング室1の中に取りつけられ
ている。陰極(例えば、16.17)は、ポンピング室
IOの壁に位置決めされた絶縁体19.20.21の中
に設けられた導体18によって陰極電源(図示せず)に
電気的に接続されている。各だターゲットプレート(例
えば、16.17)には、通常は、長方形のフィン22
.23が例えば、スポット溶接によって取りつけられて
いる。第2図にターゲットプレート16についてもっと
詳細に示しである。
第1図及び第2図に示す装置の作動中、作動ガスが入口
導管9で供給され、ポンピングポート11のポンプ(図
示せず)の作動によって、矢印aで示すようにゲッタ室
8に吸い込まれ、それゆえに、ガス人口4を経てコーテ
イング室1に吸い込まれる。コーテイング室1は、基板
12、陰極(例えば、16.17)を脱気し、いかなる
有機物をも蒸発させるために、ヒータ2によって加熱さ
れる。望ましくないガス及び蒸気はガス出口6を経てコ
ーテイング室1を去りポンピング室10に入り、矢印す
で示すようにポンピングポート11を経て取り出される
。ターゲットプレート(例えば、16.17)に陰極電
源(図示せず)によって負高電圧を印加してグロー放電
を生じさせ、スパッタリングによりターゲットプレート
から陰極物質を基板12に移動させて基板12にコーテ
ィングを作る。この段階では、外部加熱は必要としない
、と云うのは、この工程が作動温度を維持するのに十分
な熱を発生するからである。所望ならば、コーティング
中、バイアス電位電源(図示せず)によって基板12に
負のバイアスを印加しても良い。これは、付着した物質
の再スパツタリング及びイオンポリッシングによってコ
ーティングを緻密にすることにある。
第3図を参照すると、第1図の装置に用いられる陰極の
変形例が示しである。平らなターゲットプレート(例え
ば、16.17)にフィン22.23を取りつける代わ
りに、複数のL形フィン24がそのLの短い腕によって
コーテイング室1の内壁に取りつけられている。
スパッタイオンプレーティング装置の変形構造では、第
1図に示す装置の極性を逆にし、陽極に正の電位を印加
し、陰極はコーテイング室1のアースした壁である。ス
パッタすべき物質のターゲットは、コーテイング室1の
内側を内張し、第2図に示すようなフィンを支持してい
る物質(例えば、シートの形)からなるのが良い。変形
例として、ターゲットは、第3図に示すようなフィンを
コーテイング室1の壁に直接取りつけ、又は置いたもの
からなっていても良い。
実施例 以下には本発明の実施例でない比較例も含まれている。
一般的な手順 第1図に示す装置を使用した。この装置では、一方のフ
ィン22と次の隣接したフィン22との間隔は10〜2
0mmであった。コーテイング室1を10−1010−
1O0圧力まで減圧し、流れている高純度アルゴン雰囲
気で、あらたに付着したチタンの上に通すことによって
浄化した。コーテイング室1を300℃位の温度に加熱
して基板12及び陰極例えば、16.17の除気を行い
、いかなる有機物質をも蒸発させた。次いで、陰極たと
えば、16.17に負高電圧(400V〜1000■)
を印加してグロー放電を発生させ、陰極からの物質を基
板12に移動させてコーティングを行った。所望ならば
、20〜150■の負のバイアスを被覆した基板12に
印加してコーティングを緻密にした。反応性スパッタリ
ングを必要とする場合には、コーティング工程中に若干
の圧力(1乃至100m)す)でコーテイング室に反応
ガスを入れた。
上述の一般的な手順を用いて基板をT1で被覆し、別の
例では、TiNで被覆した。この場合、コーティングを
、反応性ガスとしてN2 で反応性スパッタリングを使
って実施した。実施例を、(A)平らなチタンプレート
陰極及び平らなスチール円板からなる基板(これらは比
較例であった)を用いて、(B)平らなチタンプレート
とこれにスポット溶接され、2:1の縦横比をもつフィ
ンとしてチタンの6つの薄いストリップとからなる陰極
及び平らなスチール円板からなる基板を用いて、第3図
に示すような陰極及びニッケル円筒体(直径9、5 a
m )の基板をもちいて実施した。
実施例の結果を次の表に示す。
この結果が示すように、本発明の装置によってより低い
電圧で大変大きな電流を得ることができ、また、コー・
ティング速度を著しく増大させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、スパッタイオンプレーティングを実施するだ
めの装置の概略図、 第2図は、第1図の装置に用いられる変形した陰極の1
形態の平面図、 第3図は、第1図の装置に用いられる変形した陰極の他
の形態の平面図である。 1・・・・・・コーテイング室、4・・・・・・ガス入
口、6・・・・・・ガス出口、16.17・・・・・・
陰極、22.23.24・・・・・・フィン又は突出部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)スパッタイオンプレーティングによって第1物質
    のコーティングを第2物質に施すための装置であって、
    低圧のガスを通すためのガス入口及びガス出口を有する
    室と、この室の中に位置決めされ、第1物質の又は前駆
    物質で作られた陰極と、この陰極からスパッタリングに
    よって第1物質を移動させて第1物質の又は第1物質か
    ら得られた生成物のコーティングを第2物質で作られ、
    かつ前記室の中に位置決めされた基板上に形成するため
    、前記室の中にグロー放電を発生させるための装置とか
    らなる装置において、陰極は、表面から延びる複数の突
    出部を有し、これらの突出部は、装置の作動中、陰極に
    隣接した有効イオン電流密度が前記突出部のない場合よ
    りも大きいように配置されかつそのような幾何学形状の
    ものである、ことを特徴とする装置。
  2. (2)陰極表面は平らであり、前記突出部は陰極表面に
    実質的に垂直に取りつけられた長方形のフィンからなる
    、特許請求の範囲第(1)項に記載の装置。
  3. (3)陰極は室の壁からなり、突出部は前記壁の表面に
    取りつけられたフィンからなる、特許請求の範囲第(1
    )項に記載の装置。
JP61112410A 1985-05-16 1986-05-16 コ−テイング装置 Pending JPS61266568A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB858512455A GB8512455D0 (en) 1985-05-16 1985-05-16 Coating apparatus
GB8512455 1985-05-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61266568A true JPS61266568A (ja) 1986-11-26

Family

ID=10579258

Family Applications (1)

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JP61112410A Pending JPS61266568A (ja) 1985-05-16 1986-05-16 コ−テイング装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5013419A (ja)
EP (1) EP0203754B1 (ja)
JP (1) JPS61266568A (ja)
DE (1) DE3683867D1 (ja)
ES (1) ES8703534A1 (ja)
GB (2) GB8512455D0 (ja)

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EP0203754B1 (en) 1992-02-12
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GB8512455D0 (en) 1985-06-19
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