[发明专利]成膜装置和成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及在基材的表面采用溅射、CVD等进行真空成膜的成膜装置和成膜方法。

背景技术

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）装置或溅射（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溅射（magnetron sputter）源的磁场做成非平衡的UBMS（Unbalanced Magnetron Sputter：非平衡磁控溅射）。

如日本特开2000-282235号、日本特开2000-119843号所示，UBMS与BMS（Balanced Magnetron Sputter：平衡磁控溅射）同样地在靶（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靶的正面形成磁场，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。

发明内容

本发明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，本发明的成膜装置采用了以下的技术方案。

即，本发明是一种成膜装置，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10kHz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90o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，本发明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。

通过使用本发明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。