成膜裝置和成膜方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種成膜裝置和成膜方法。本發明專利技術的成膜裝置具有兩臺濺射蒸發源，該濺射蒸發源包括：非平衡磁場形成單元，該非平衡磁場形成單元由配備在內側的內極磁鐵和配備在該內極磁鐵的外側且磁力線密度比內極磁鐵大的外極磁鐵形成；以及靶，配備在非平衡磁場形成單元的前方，進而，所述成膜裝置還具有交流電源，該交流電源通過在兩臺濺射蒸發源的各靶之間流過極性以10kHz以上的頻率切換的交流電流，從而在兩靶之間引起放電而進行成膜。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及在基材的表面采用濺射、CVD等進行真空成膜的。
技術介紹
以往，以提高切削工具的耐磨損性或提高機械部件的滑動面的滑動特性為目的，利用物理氣相沉積(PVD:Physical Vapor Deposition)法對基材(成膜對象物)進行硬質皮膜(TiN、TiAlN、CrN等)的成膜。作為在這樣的硬質皮膜的成膜中使用的裝置，有電弧離子鍍(arc ion plating)裝置或派射(sputtering)裝置等成膜裝置。可是，在這樣的成膜裝置中，進行濺射的裝置尤其適合作為具有平滑表面的皮膜的形成單元進行使用。但是，在另一方面，在成膜中多有不能滿意地向基板進行離子照射的情況，為了發揮良好的生產率，必不可少地要提高電離率以提升成膜速度。這樣的提高電離率的單元之一就是采用有意地將磁控派射(magnetron sputter)源的磁場做成非平衡的UBMS (Unbalanced Magnetron Sputter:非平衡磁控灘射)。如日本特開2000-282235 號、日本特開 2000-119843 號所示，UBMS 與 BMS(BalancedMagnetron Sputter:平衡磁控派射)同樣地在祀(target)的背面側具有磁場形成單元(magnetron),通過該磁場形成單元的作用在祀的正面形成磁場,沿著形成的磁場定向地照射離子。該UBMS不同于BMS的點在于，磁場形成單元的構成方式為:構成磁場形成單元的內極磁鐵和配備在該內極磁鐵外側的外極磁鐵以使相互不同的磁極朝向工件(work)側的方式配備，且外極磁鐵的磁力密度比內極磁鐵高。若像這樣使外極磁鐵的磁力密度比內極磁鐵高，則能形成向靶的正面側，換言之向工件側延伸的磁場，相比使用了內極磁鐵和外極磁鐵的磁力密度沒有差別的BMS的磁場形成單元的情況，能提高對基板的離子照射量，使提高對基板的離子照射量成為可能。可是，上述的UBMS在靶的正面以朝向工件側延伸的方式形成強磁場，是提高對基板的離子照射量的有效手段。但是，即使在使用了 UBMS的情況下，在進行例如像上述那樣的硬質皮膜等的成膜時，會發生難以說是電離充分進行了的狀況，不能進行良好膜質的成膜。
技術實現思路
本專利技術是鑒于上述問題而做出的，其目的在于，提供一種在成膜中能充分進行對基板的離子照射并能得到良好的電離率的成膜裝置以及成膜方法。為了解決上述課題，本專利技術的成膜裝置采用了以下的技術方案。S卩，本專利技術是一種成膜裝置，包括真空腔以及配備在所述真空腔內的兩臺濺射蒸發源，所述濺射蒸發源包括下述部件: 非平衡磁場形成單元，所述非平衡磁場形成單元由配備在內側的內極磁鐵和配備在所述內極磁鐵的外側且磁力線密度比內極磁鐵大的外極磁鐵形成；以及配備在所述非平衡磁場形成單元的前方的靶。這里，所述成膜裝置具有交流電源，所述交流電源在兩臺所述濺射蒸發源的一方的所述濺射蒸發源的所述靶和另一方的所述濺射蒸發源的所述靶之間流過極性以IOkHz以上的頻率切換的交流電流。優選是，所述一組濺射蒸發源在真空腔內鄰接配備，而且使相鄰的濺射蒸發源的內極磁鐵彼此互為同極并且外極磁鐵彼此互為同極。優選是，在所述濺射蒸發源的前方以開閉自由的方式設置有覆蓋靶的前方的開閉器(shutter)，使所述開閉器在全開時的打開角為90°以上。優選是，除所述濺射蒸發源以外在所述真空腔內還設置有陰極放電型的電弧(arc)式蒸發源。優選是，設置有對所述真空腔內供給反應氣體和惰性氣體的混合氣體的氣體供給單元。另一方面，本專利技術的成膜方法是使用上述成膜裝置進行成膜的成膜方法，通過利用所述交流電源流過交流電流，從而一邊在兩臺所述濺射蒸發源的各靶之間引起放電一邊進行成膜。在上述成膜方法中，可以通過向所述真空腔內供給反應氣體和惰性氣體的混合氣體并采用所述放電使所述混合氣體電離，從而使CVD皮膜成膜。這里，所述反應氣體可以是氮氣。通過使用本專利技術的成膜裝置以及成膜方法，從而能在成膜中充分地進行對基板的離子照射，能得到良好的電 離率。附圖說明圖1是表示本實施方式的成膜裝置的圖。圖2是表示在本實施方式的成膜裝置中產生的磁力線的分布的圖。圖3是表示在本實施方式的變形例的成膜裝置中產生的磁力線的分布的圖。圖4是表示在本實施方式的變形例的成膜裝置中產生的磁力線的分布的圖。圖5是表示在本實施方式的變形例的成膜裝置中產生的磁力線的分布的圖。圖6是表示在以往例的成膜裝置中產生的磁力線的分布的圖。具體實施例方式以下，基于附圖對本專利技術涉及的成膜裝置進行詳細說明。本實施方式的成膜裝置I是利用物理氣相沉積法(PVD法)在設置于截面為八邊形的真空腔2內的基材W表面被覆皮膜的裝置，在真空腔2內的底面的大致中央設置有載置了作為處理物的多個基材W的旋轉式工作臺(work table)3。在真空腔2的多個內周面中，在兩個以上的內周面分別配置有濺射蒸發源4。由于本實施方式的真空腔2的截面為八邊形，所以，其內周面共設置有八面。而且，在這八面的內周面中，在隔著一個內周面的兩個內周面配備有濺射蒸發源4。即，如果是圖1的配置，就是在八面的內周面中，在左上、右上的兩個內周面共配置有兩臺濺射蒸發源4。各個濺射蒸發源4具有以正對向基材W的方式配備的板狀的靶5、和非平衡磁場形成單元6。該非平衡磁場形成單元6配備在靶5的背面側(不朝向基材W的一側)，向靶的正面側(正對向基材W的一側)定向地形成磁場。在濺射蒸發源4的外側以開閉自由的方式設置有覆蓋靶5的正面的開閉器7。該開閉器7包括左右兩個部件，通過使各部件轉動，從而從正對于靶5的一側看去能向左右進行開閉。而且，全開時的開閉器7的打開角相對于靶5的表面設定為90°以上。S卩，開閉器7能向外側打開，以便在全開時隨著從靶5朝向基材W而使開閉器7的開口漸漸擴大。此夕卜，如對圖1的右上的濺射蒸發源4以虛線所示，在使開閉器7全閉時靶7將全面被開閉器7覆蓋。如上所述，濺射蒸發源4在真空腔2共配備有兩臺。在本實施方式中在真空腔2的左上以及右上分別配備了濺射蒸發源4，在這些濺射蒸發源4之間連接有后述的交流電源8。與本實施例不同，也可以配備兩臺以上的濺射蒸發源4，設置以兩臺濺射蒸發源4為一組的多個組，并對這多個組分別連接交流或者雙極(bipolar)電源。靶5是將成為欲在基材W成膜的皮膜的原料的金屬加工成板狀而得到的。例如，若在對TiN、TiAlN, CrN等的硬質皮膜進行成膜的情況下，則使用T1、TiAl合金、Cr等的金屬板。此外，在該靶5連接有交流電源8的一個電極。非平衡磁場形成單元6由配備在內側的內極磁鐵9和配備在該內極磁鐵9的外側且磁力線密度(磁通密度)比內極磁鐵9大的外極磁鐵10形成，成為UBMS用的磁場形成單元。這些內極磁鐵9以及外極磁鐵10都是像釹磁鐵這樣的永久磁鐵或者電磁鐵，以使任一個磁極朝向基材W的方式配備。外極磁鐵為了提高磁力線密度而使用了截面積比內極磁鐵大的磁鐵，由其截面積的比率決定非平衡磁場的程度。通常，截面積的比率是外極磁鐵為內極磁鐵的1.5 2倍左右。只要像這樣使用具備非平衡磁場形成單元6的UBMS的濺射蒸發源4，就能使靶5的正面側的磁力線強于背面側，能使磁力線優先對靶5的正面側進行定向。本專利技術的成膜裝置1，其特征在于，將上述的兩臺濺射蒸發源4作為一組，在一方的濺射蒸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種成膜裝置，其包括：真空腔；以及兩臺濺射蒸發源，配備在所述真空腔內，所述濺射蒸發源包括下述部件：非平衡磁場形成單元，所述非平衡磁場形成單元由配備在內側的內極磁鐵和配備在所述內極磁鐵的外側且磁力線密度比內極磁鐵大的外極磁鐵形成；以及靶，配備在所述非平衡磁場形成單元的前方，在此，所述成膜裝置具有交流電源，所述交流電源在兩臺所述濺射蒸發源的一方的所述濺射蒸發源的所述靶和另一方的所述濺射蒸發源的所述靶之間，流過極性以10kHz以上的頻率切換的交流電流。

【技術特征摘要】
2011.10.28 JP 2011-2373111.一種成膜裝置，其包括: 真空腔；以及 兩臺濺射蒸發源，配備在所述真空腔內， 所述濺射蒸發源包括下述部件: 非平衡磁場形成單元，所述非平衡磁場形成單元由配備在內側的內極磁鐵和配備在所述內極磁鐵的外側且磁力線密度比內極磁鐵大的外極磁鐵形成；以及靶，配備在所述非平衡磁場形成單元的前方， 在此，所述成膜裝置具有交流電源，所述交流電源在兩臺所述濺射蒸發源的一方的所述濺射蒸發源的所述靶和另一方的所述濺射蒸發源的所述靶之間，流過極性以IOkHZ以上的頻率切換的交流電流。2.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中， 兩臺所述濺射蒸發源的、所述內極磁鐵彼此互為同極并且所述外極磁鐵彼此互為同極。3.根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：廣田悟史，山本兼司，玉垣浩，
申請(專利權)人：株式會社神戶制鋼所，
類型：發明
國別省市：