成膜装置和成膜方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种成膜装置和成膜方法。本发明专利技术的成膜装置具有两台溅射蒸发源，该溅射蒸发源包括：非平衡磁场形成单元，该非平衡磁场形成单元由配备在内侧的内极磁铁和配备在该内极磁铁的外侧且磁力线密度比内极磁铁大的外极磁铁形成；以及靶，配备在非平衡磁场形成单元的前方，进而，所述成膜装置还具有交流电源，该交流电源通过在两台溅射蒸发源的各靶之间流过极性以10kHz以上的频率切换的交流电流，从而在两靶之间引起放电而进行成膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在基材的表面采用溅射、CVD等进行真空成膜的。
技术介绍
以往，以提高切削工具的耐磨损性或提高机械部件的滑动面的滑动特性为目的，利用物理气相沉积(PVD:Physical Vapor Deposition)法对基材(成膜对象物)进行硬质皮膜(TiN、TiAlN、CrN等)的成膜。作为在这样的硬质皮膜的成膜中使用的装置，有电弧离子镀(arc ion plating)装置或派射(sputtering)装置等成膜装置。可是，在这样的成膜装置中，进行溅射的装置尤其适合作为具有平滑表面的皮膜的形成单元进行使用。但是，在另一方面，在成膜中多有不能满意地向基板进行离子照射的情况，为了发挥良好的生产率，必不可少地要提高电离率以提升成膜速度。这样的提高电离率的单元之一就是采用有意地将磁控派射(magnetron sputter)源的磁场做成非平衡的UBMS (Unbalanced Magnetron Sputter:非平衡磁控灘射)。如日本特开2000-282235 号、日本特开 2000-119843 号所示，UBMS 与 BMS(BalancedMagnetron Sputter:平衡磁控派射)同样地在祀(target)的背面侧具有磁场形成单元(magnetron),通过该磁场形成单元的作用在祀的正面形成磁场,沿着形成的磁场定向地照射离子。该UBMS不同于BMS的点在于，磁场形成单元的构成方式为:构成磁场形成单元的内极磁铁和配备在该内极磁铁外侧的外极磁铁以使相互不同的磁极朝向工件(work)侧的方式配备，且外极磁铁的磁力密度比内极磁铁高。若像这样使外极磁铁的磁力密度比内极磁铁高，则能形成向靶的正面侧，换言之向工件侧延伸的磁场，相比使用了内极磁铁和外极磁铁的磁力密度没有差别的BMS的磁场形成单元的情况，能提高对基板的离子照射量，使提高对基板的离子照射量成为可能。可是，上述的UBMS在靶的正面以朝向工件侧延伸的方式形成强磁场，是提高对基板的离子照射量的有效手段。但是，即使在使用了 UBMS的情况下，在进行例如像上述那样的硬质皮膜等的成膜时，会发生难以说是电离充分进行了的状况，不能进行良好膜质的成膜。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，提供一种在成膜中能充分进行对基板的离子照射并能得到良好的电离率的成膜装置以及成膜方法。为了解决上述课题，本专利技术的成膜装置采用了以下的技术方案。S卩，本专利技术是一种成膜装置，包括真空腔以及配备在所述真空腔内的两台溅射蒸发源，所述溅射蒸发源包括下述部件: 非平衡磁场形成单元，所述非平衡磁场形成单元由配备在内侧的内极磁铁和配备在所述内极磁铁的外侧且磁力线密度比内极磁铁大的外极磁铁形成；以及配备在所述非平衡磁场形成单元的前方的靶。这里，所述成膜装置具有交流电源，所述交流电源在两台所述溅射蒸发源的一方的所述溅射蒸发源的所述靶和另一方的所述溅射蒸发源的所述靶之间流过极性以IOkHz以上的频率切换的交流电流。优选是，所述一组溅射蒸发源在真空腔内邻接配备，而且使相邻的溅射蒸发源的内极磁铁彼此互为同极并且外极磁铁彼此互为同极。优选是，在所述溅射蒸发源的前方以开闭自由的方式设置有覆盖靶的前方的开闭器(shutter)，使所述开闭器在全开时的打开角为90°以上。优选是，除所述溅射蒸发源以外在所述真空腔内还设置有阴极放电型的电弧(arc)式蒸发源。优选是，设置有对所述真空腔内供给反应气体和惰性气体的混合气体的气体供给单元。另一方面，本专利技术的成膜方法是使用上述成膜装置进行成膜的成膜方法，通过利用所述交流电源流过交流电流，从而一边在两台所述溅射蒸发源的各靶之间引起放电一边进行成膜。在上述成膜方法中，可以通过向所述真空腔内供给反应气体和惰性气体的混合气体并采用所述放电使所述混合气体电离，从而使CVD皮膜成膜。这里，所述反应气体可以是氮气。通过使用本专利技术的成膜装置以及成膜方法，从而能在成膜中充分地进行对基板的离子照射，能得到良好的电 离率。附图说明图1是表示本实施方式的成膜装置的图。图2是表示在本实施方式的成膜装置中产生的磁力线的分布的图。图3是表示在本实施方式的变形例的成膜装置中产生的磁力线的分布的图。图4是表示在本实施方式的变形例的成膜装置中产生的磁力线的分布的图。图5是表示在本实施方式的变形例的成膜装置中产生的磁力线的分布的图。图6是表示在以往例的成膜装置中产生的磁力线的分布的图。具体实施例方式以下，基于附图对本专利技术涉及的成膜装置进行详细说明。本实施方式的成膜装置I是利用物理气相沉积法(PVD法)在设置于截面为八边形的真空腔2内的基材W表面被覆皮膜的装置，在真空腔2内的底面的大致中央设置有载置了作为处理物的多个基材W的旋转式工作台(work table)3。在真空腔2的多个内周面中，在两个以上的内周面分别配置有溅射蒸发源4。由于本实施方式的真空腔2的截面为八边形，所以，其内周面共设置有八面。而且，在这八面的内周面中，在隔着一个内周面的两个内周面配备有溅射蒸发源4。即，如果是图1的配置，就是在八面的内周面中，在左上、右上的两个内周面共配置有两台溅射蒸发源4。各个溅射蒸发源4具有以正对向基材W的方式配备的板状的靶5、和非平衡磁场形成单元6。该非平衡磁场形成单元6配备在靶5的背面侧(不朝向基材W的一侧)，向靶的正面侧(正对向基材W的一侧)定向地形成磁场。在溅射蒸发源4的外侧以开闭自由的方式设置有覆盖靶5的正面的开闭器7。该开闭器7包括左右两个部件，通过使各部件转动，从而从正对于靶5的一侧看去能向左右进行开闭。而且，全开时的开闭器7的打开角相对于靶5的表面设定为90°以上。S卩，开闭器7能向外侧打开，以便在全开时随着从靶5朝向基材W而使开闭器7的开口渐渐扩大。此夕卜，如对图1的右上的溅射蒸发源4以虚线所示，在使开闭器7全闭时靶7将全面被开闭器7覆盖。如上所述，溅射蒸发源4在真空腔2共配备有两台。在本实施方式中在真空腔2的左上以及右上分别配备了溅射蒸发源4，在这些溅射蒸发源4之间连接有后述的交流电源8。与本实施例不同，也可以配备两台以上的溅射蒸发源4，设置以两台溅射蒸发源4为一组的多个组，并对这多个组分别连接交流或者双极(bipolar)电源。靶5是将成为欲在基材W成膜的皮膜的原料的金属加工成板状而得到的。例如，若在对TiN、TiAlN, CrN等的硬质皮膜进行成膜的情况下，则使用T1、TiAl合金、Cr等的金属板。此外，在该靶5连接有交流电源8的一个电极。非平衡磁场形成单元6由配备在内侧的内极磁铁9和配备在该内极磁铁9的外侧且磁力线密度(磁通密度)比内极磁铁9大的外极磁铁10形成，成为UBMS用的磁场形成单元。这些内极磁铁9以及外极磁铁10都是像钕磁铁这样的永久磁铁或者电磁铁，以使任一个磁极朝向基材W的方式配备。外极磁铁为了提高磁力线密度而使用了截面积比内极磁铁大的磁铁，由其截面积的比率决定非平衡磁场的程度。通常，截面积的比率是外极磁铁为内极磁铁的1.5 2倍左右。只要像这样使用具备非平衡磁场形成单元6的UBMS的溅射蒸发源4，就能使靶5的正面侧的磁力线强于背面侧，能使磁力线优先对靶5的正面侧进行定向。本专利技术的成膜装置1，其特征在于，将上述的两台溅射蒸发源4作为一组，在一方的溅射蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜装置，其包括：真空腔；以及两台溅射蒸发源，配备在所述真空腔内，所述溅射蒸发源包括下述部件：非平衡磁场形成单元，所述非平衡磁场形成单元由配备在内侧的内极磁铁和配备在所述内极磁铁的外侧且磁力线密度比内极磁铁大的外极磁铁形成；以及靶，配备在所述非平衡磁场形成单元的前方，在此，所述成膜装置具有交流电源，所述交流电源在两台所述溅射蒸发源的一方的所述溅射蒸发源的所述靶和另一方的所述溅射蒸发源的所述靶之间，流过极性以10kHz以上的频率切换的交流电流。

【技术特征摘要】
2011.10.28 JP 2011-2373111.一种成膜装置，其包括: 真空腔；以及 两台溅射蒸发源，配备在所述真空腔内， 所述溅射蒸发源包括下述部件: 非平衡磁场形成单元，所述非平衡磁场形成单元由配备在内侧的内极磁铁和配备在所述内极磁铁的外侧且磁力线密度比内极磁铁大的外极磁铁形成；以及靶，配备在所述非平衡磁场形成单元的前方， 在此，所述成膜装置具有交流电源，所述交流电源在两台所述溅射蒸发源的一方的所述溅射蒸发源的所述靶和另一方的所述溅射蒸发源的所述靶之间，流过极性以IOkHZ以上的频率切换的交流电流。2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中， 两台所述溅射蒸发源的、所述内极磁铁彼此互为同极并且所述外极磁铁彼此互为同极。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：广田悟史，山本兼司，玉垣浩，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：