JPH09143699A - 基材処理方法およびその装置 - Google Patents
基材処理方法およびその装置Info
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- JPH09143699A JPH09143699A JP7329601A JP32960195A JPH09143699A JP H09143699 A JPH09143699 A JP H09143699A JP 7329601 A JP7329601 A JP 7329601A JP 32960195 A JP32960195 A JP 32960195A JP H09143699 A JPH09143699 A JP H09143699A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基材に対する薄膜の密着性や表面改質作用を
低下させることなく、基材の尖った部分でのエッチング
現象を抑制する。 【解決手段】 アーク式蒸発源１４の陰極１６の前面近
傍のプラズマ生成部１７と基材８との間に、プラズマ生
成部１７で生成したプラズマ１８中のイオンが基材８へ
向かう経路を遮るように、メッシュ状の中間電極２４を
配置した。更に、この中間電極２４の電位をプラズマ生
成部１７の電位と基材８の電位との中間電位に保つ中間
電極電源２６を設けた。
低下させることなく、基材の尖った部分でのエッチング
現象を抑制する。 【解決手段】 アーク式蒸発源１４の陰極１６の前面近
傍のプラズマ生成部１７と基材８との間に、プラズマ生
成部１７で生成したプラズマ１８中のイオンが基材８へ
向かう経路を遮るように、メッシュ状の中間電極２４を
配置した。更に、この中間電極２４の電位をプラズマ生
成部１７の電位と基材８の電位との中間電位に保つ中間
電極電源２６を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばイオンプ
レーティング、直流放電プラズマＣＶＤ、直流パルス電
圧印加イオン注入等の技術分野に属するものであって、
被処理物である基材に印加した負のバイアス電圧によっ
てプラズマ中のイオンを基材に向けて加速して、基材に
薄膜形成、イオン注入のような表面改質等の処理を施す
基材処理方法およびその装置に関し、より具体的には、
基材の尖った部分にイオンが集中してエッチング現象が
生じるのを抑制する手段に関する。
レーティング、直流放電プラズマＣＶＤ、直流パルス電
圧印加イオン注入等の技術分野に属するものであって、
被処理物である基材に印加した負のバイアス電圧によっ
てプラズマ中のイオンを基材に向けて加速して、基材に
薄膜形成、イオン注入のような表面改質等の処理を施す
基材処理方法およびその装置に関し、より具体的には、
基材の尖った部分にイオンが集中してエッチング現象が
生じるのを抑制する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の基材処理方法には、電子銃か
らの電子ビームによって蒸発材料を溶解させる電子銃溶
解型蒸発源を用いたイオンプレーティング、アーク放
電によって陰極を溶解させるアーク式蒸発源を用いたイ
オンプレーティング、直流放電型のプラズマＣＶＤ、
基材に直流パルス電圧を印加して周りのプラズマ中か
らイオンを引き出してそれを基材に注入する直流パルス
電圧印加イオン注入、等がある。
らの電子ビームによって蒸発材料を溶解させる電子銃溶
解型蒸発源を用いたイオンプレーティング、アーク放
電によって陰極を溶解させるアーク式蒸発源を用いたイ
オンプレーティング、直流放電型のプラズマＣＶＤ、
基材に直流パルス電圧を印加して周りのプラズマ中か
らイオンを引き出してそれを基材に注入する直流パルス
電圧印加イオン注入、等がある。
【０００３】これらの方法は、いずれも、真空容器内の
プラズマ生成部でプラズマを生成し、基材に印加した負
のバイアス電圧によってこのプラズマ中のイオンを基材
に向けて加速して、基材の表面に密着性の良い薄膜を形
成したり、基材の表面にイオン注入等の表面改質処理を
施すものである。
プラズマ生成部でプラズマを生成し、基材に印加した負
のバイアス電圧によってこのプラズマ中のイオンを基材
に向けて加速して、基材の表面に密着性の良い薄膜を形
成したり、基材の表面にイオン注入等の表面改質処理を
施すものである。
【０００４】一例として、上記のイオンプレーティン
グによる基材処理装置の例を図５に示す。この装置は、
図示しない真空排気装置によって真空排気される真空容
器２と、この真空容器２内に設けられていて被処理物で
ある基材８を保持するホルダ１０と、この基材８に向く
ように真空容器２の壁面に取り付けられたアーク式蒸発
源１４とを備えている。真空容器２内には、必要に応じ
て、図示しないガス源から、不活性ガス、反応ガス等の
ガス６が導入される。
グによる基材処理装置の例を図５に示す。この装置は、
図示しない真空排気装置によって真空排気される真空容
器２と、この真空容器２内に設けられていて被処理物で
ある基材８を保持するホルダ１０と、この基材８に向く
ように真空容器２の壁面に取り付けられたアーク式蒸発
源１４とを備えている。真空容器２内には、必要に応じ
て、図示しないガス源から、不活性ガス、反応ガス等の
ガス６が導入される。
【０００５】アーク式蒸発源１４は、所要の金属または
合金から成る陰極１６を有していて、それと陽極兼用の
真空容器２との間のアーク放電によって陰極１６を局部
的に溶解させて陰極物質を蒸発させるものである。この
とき、陰極１６の前面近傍には、イオン化した陰極物質
を含むプラズマ１８が生成される。即ち、陰極１６の前
面近傍がプラズマ生成部１７となる。陰極１６と真空容
器２との間には、直流のアーク電源２０から、前者を負
側にしてアーク放電電圧Ｖ1 が供給される。このアーク
放電電圧Ｖ1 の大きさは、例えば数十Ｖ〜数百Ｖ程度で
ある。なお、アーク起動用のトリガ電極等は図示を省略
している。
合金から成る陰極１６を有していて、それと陽極兼用の
真空容器２との間のアーク放電によって陰極１６を局部
的に溶解させて陰極物質を蒸発させるものである。この
とき、陰極１６の前面近傍には、イオン化した陰極物質
を含むプラズマ１８が生成される。即ち、陰極１６の前
面近傍がプラズマ生成部１７となる。陰極１６と真空容
器２との間には、直流のアーク電源２０から、前者を負
側にしてアーク放電電圧Ｖ1 が供給される。このアーク
放電電圧Ｖ1 の大きさは、例えば数十Ｖ〜数百Ｖ程度で
ある。なお、アーク起動用のトリガ電極等は図示を省略
している。
【０００６】ホルダ１０およびそれに保持された基材８
には、直流のバイアス電源２２から、真空容器２の電位
（この例では接地電位）を基準にして負のバイアス電圧
Ｖ2が印加される。このバイアス電圧Ｖ2 の大きさは、
例えば数百Ｖ〜数ｋＶ程度である。
には、直流のバイアス電源２２から、真空容器２の電位
（この例では接地電位）を基準にして負のバイアス電圧
Ｖ2が印加される。このバイアス電圧Ｖ2 の大きさは、
例えば数百Ｖ〜数ｋＶ程度である。
【０００７】処理に際しては、真空容器２内を例えば１
０-6Ｔｏｒｒ程度に排気した後、真空容器２内に所要の
ガス６を導入し、そして基材８に前記のような負のバイ
アス電圧Ｖ2 を印加した状態で、アーク式蒸発源１４に
おいてアーク放電を行わせる。それによって、陰極１６
から陰極物質が蒸発させられると共に、陰極１６の前面
近傍にアーク放電によるプラズマ１８が生成される。そ
してこのプラズマ１８中のイオンが、負のバイアス電圧
Ｖ2 が印加された基材８に引き付けられて入射堆積し、
その表面に陰極物質から成る薄膜が形成される。ガス６
が反応ガスの場合は、それと陰極物質とが化合した化合
物薄膜が形成される。このようにして形成される薄膜
は、バイアス電圧Ｖ2 によるイオンの加速を利用するの
で、基材８に対する密着性が高い。
０-6Ｔｏｒｒ程度に排気した後、真空容器２内に所要の
ガス６を導入し、そして基材８に前記のような負のバイ
アス電圧Ｖ2 を印加した状態で、アーク式蒸発源１４に
おいてアーク放電を行わせる。それによって、陰極１６
から陰極物質が蒸発させられると共に、陰極１６の前面
近傍にアーク放電によるプラズマ１８が生成される。そ
してこのプラズマ１８中のイオンが、負のバイアス電圧
Ｖ2 が印加された基材８に引き付けられて入射堆積し、
その表面に陰極物質から成る薄膜が形成される。ガス６
が反応ガスの場合は、それと陰極物質とが化合した化合
物薄膜が形成される。このようにして形成される薄膜
は、バイアス電圧Ｖ2 によるイオンの加速を利用するの
で、基材８に対する密着性が高い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述した各基材処理方
法は、基材に印加した負のバイアス電圧によってプラズ
マ中のイオンを基材に向けて加速して、基材に薄膜形成
等の処理を施すものであるため、密着性の良い薄膜を形
成することができる等の利点を有しているけれども、基
材に印加したバイアス電圧によって、基材の尖った部分
に電界が集中し、それによってプラズマ中のイオンが当
該尖った部分に集中して入射するため、この入射イオン
によって、基材の尖った部分にエッチング現象が生じる
という問題がある。これが生じると、例えば、基材の尖
った部分だけ薄膜が形成されなくなる。また、基材の尖
った部分に小さな（例えば大きさが数μｍ程度の）凹凸
が生じる。
法は、基材に印加した負のバイアス電圧によってプラズ
マ中のイオンを基材に向けて加速して、基材に薄膜形成
等の処理を施すものであるため、密着性の良い薄膜を形
成することができる等の利点を有しているけれども、基
材に印加したバイアス電圧によって、基材の尖った部分
に電界が集中し、それによってプラズマ中のイオンが当
該尖った部分に集中して入射するため、この入射イオン
によって、基材の尖った部分にエッチング現象が生じる
という問題がある。これが生じると、例えば、基材の尖
った部分だけ薄膜が形成されなくなる。また、基材の尖
った部分に小さな（例えば大きさが数μｍ程度の）凹凸
が生じる。
【０００９】より具体例を挙げると、例えば刃物や工具
類に耐摩耗性薄膜を被覆したり表面硬化処理を施したり
する場合、その基材の刃先や稜線部だけ薄膜が形成され
なかったり、当該稜線部等に凹凸が生じたりするので、
所望の良好な処理を施すことができない。
類に耐摩耗性薄膜を被覆したり表面硬化処理を施したり
する場合、その基材の刃先や稜線部だけ薄膜が形成され
なかったり、当該稜線部等に凹凸が生じたりするので、
所望の良好な処理を施すことができない。
【００１０】基材に印加するバイアス電圧を小さくすれ
ば、イオンの加速エネルギーが小さくなる等の理由によ
って、上記エッチング現象を緩和することはできるけれ
ども、そのようにすれば、イオンの加速エネルギーが小
さくなるので、薄膜の密着性が低下したり、当該イオン
による表面改質作用が低下したりする。
ば、イオンの加速エネルギーが小さくなる等の理由によ
って、上記エッチング現象を緩和することはできるけれ
ども、そのようにすれば、イオンの加速エネルギーが小
さくなるので、薄膜の密着性が低下したり、当該イオン
による表面改質作用が低下したりする。
【００１１】そこでこの発明は、基材に対する薄膜の密
着性や表面改質作用を低下させることなく、基材の尖っ
た部分でのエッチング現象を抑制することができる基材
処理方法およびその装置を提供することを主たる目的と
する。
着性や表面改質作用を低下させることなく、基材の尖っ
た部分でのエッチング現象を抑制することができる基材
処理方法およびその装置を提供することを主たる目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の基材処理方法
は、前記プラズマ生成部と基材との間に、プラズマ生成
部で生成したプラズマ中のイオンが基材へ向かう経路を
遮るようにメッシュ状の中間電極を配置し、この中間電
極の電位をプラズマ生成部の電位と基材の電位との中間
電位に保って基材を処理することを特徴とする。
は、前記プラズマ生成部と基材との間に、プラズマ生成
部で生成したプラズマ中のイオンが基材へ向かう経路を
遮るようにメッシュ状の中間電極を配置し、この中間電
極の電位をプラズマ生成部の電位と基材の電位との中間
電位に保って基材を処理することを特徴とする。
【００１３】また、この発明は基材処理装置は、前記プ
ラズマ生成部と基材との間に、プラズマ生成部で生成し
たプラズマ中のイオンが基材へ向かう経路を遮るように
メッシュ状の中間電極を配置し、かつ、この中間電極の
電位をプラズマ生成部の電位と基材の電位との中間電位
に保つ中間電極電源を設けたことを特徴とする。
ラズマ生成部と基材との間に、プラズマ生成部で生成し
たプラズマ中のイオンが基材へ向かう経路を遮るように
メッシュ状の中間電極を配置し、かつ、この中間電極の
電位をプラズマ生成部の電位と基材の電位との中間電位
に保つ中間電極電源を設けたことを特徴とする。
【００１４】上記のような中間電位の中間電極を設けて
も、プラズマ生成部で生成したプラズマ中のイオンが基
材へ向けて加速される加速エネルギーは、プラズマ生成
部と基材との間の電位差によって決まるので、当該イオ
ンの加速エネルギーは低下しない。従って、基材に対す
る薄膜の密着性や表面改質作用は低下しない。
も、プラズマ生成部で生成したプラズマ中のイオンが基
材へ向けて加速される加速エネルギーは、プラズマ生成
部と基材との間の電位差によって決まるので、当該イオ
ンの加速エネルギーは低下しない。従って、基材に対す
る薄膜の密着性や表面改質作用は低下しない。
【００１５】一方、中間電極と基材との間の領域での電
界強度は、中間電極と基材との間の電位差を両者間の距
離で割った値で決まるので、上記のような中間電位の中
間電極を設けることによって、基材近傍での電界強度は
小さくなる。従ってその分、基材の尖った部分への電界
集中が緩和されるので、当該尖った部分でのエッチング
現象が抑制される。
界強度は、中間電極と基材との間の電位差を両者間の距
離で割った値で決まるので、上記のような中間電位の中
間電極を設けることによって、基材近傍での電界強度は
小さくなる。従ってその分、基材の尖った部分への電界
集中が緩和されるので、当該尖った部分でのエッチング
現象が抑制される。
【００１６】以上の結果、基材に対する薄膜の密着性や
表面改質作用を低下させることなく、基材の尖った部分
でのエッチング現象を抑制することができる。
表面改質作用を低下させることなく、基材の尖った部分
でのエッチング現象を抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る基材処理
装置の一例を示す断面図である。この装置は、アーク式
蒸発源を用いたイオンプレーティング装置の一種であ
り、図５に示した従来例に対応している。図５の従来例
と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下に
おいては当該従来例との相違点を主に説明する。
装置の一例を示す断面図である。この装置は、アーク式
蒸発源を用いたイオンプレーティング装置の一種であ
り、図５に示した従来例に対応している。図５の従来例
と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下に
おいては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１８】この実施例においては、前述したアーク式
蒸発源１４の陰極１６の前面近傍のプラズマ生成部１７
と基材８との間に、プラズマ生成部１７で生成したプラ
ズマ１８中のイオンが基材８へ向かう経路を遮るよう
に、即ちプラズマ生成部１７から基材８が直接見通せな
いように、メッシュ状（網目状）の中間電極２４を配置
している。
蒸発源１４の陰極１６の前面近傍のプラズマ生成部１７
と基材８との間に、プラズマ生成部１７で生成したプラ
ズマ１８中のイオンが基材８へ向かう経路を遮るよう
に、即ちプラズマ生成部１７から基材８が直接見通せな
いように、メッシュ状（網目状）の中間電極２４を配置
している。
【００１９】この中間電極２４全体の形状は、この例で
は平板状であるが、その他の形状、例えば円筒等の筒
状、更には円筒や球の一部分のような形状等でも良い。
は平板状であるが、その他の形状、例えば円筒等の筒
状、更には円筒や球の一部分のような形状等でも良い。
【００２０】更に、この中間電極２４に中間電圧Ｖ3 を
印加して、この中間電極２４の電位を、プラズマ生成部
１７の電位と基材８との電位との中間電位に保つ中間電
極電源２６を設けている。プラズマ生成部１７の電位
は、陰極１６の前面近傍におけるプラズマ１８中の電圧
降下等を無視すれば、陰極１６の電位にほぼ等しいの
で、この例では、中間電極電源２６から出力する中間電
圧Ｖ3 によって、中間電極２４の電位を、陰極１６の電
位と基材８の電位との間の負電位に保つようにしてい
る。より具体的にはこの例では、中間電極電源２６から
中間電極２４に、基材８に印加するバイアス電圧Ｖ2 よ
りも絶対値の小さい負の中間電圧Ｖ3 を印加するように
している。
印加して、この中間電極２４の電位を、プラズマ生成部
１７の電位と基材８との電位との中間電位に保つ中間電
極電源２６を設けている。プラズマ生成部１７の電位
は、陰極１６の前面近傍におけるプラズマ１８中の電圧
降下等を無視すれば、陰極１６の電位にほぼ等しいの
で、この例では、中間電極電源２６から出力する中間電
圧Ｖ3 によって、中間電極２４の電位を、陰極１６の電
位と基材８の電位との間の負電位に保つようにしてい
る。より具体的にはこの例では、中間電極電源２６から
中間電極２４に、基材８に印加するバイアス電圧Ｖ2 よ
りも絶対値の小さい負の中間電圧Ｖ3 を印加するように
している。
【００２１】上記のような中間電位の中間電極２４を設
けても、プラズマ生成部１７で生成したプラズマ１８中
のイオンが基材８へ向けて加速される加速エネルギー
は、プラズマ生成部１７と基材８との間の電位差、即ち
この例では陰極１６と基材８との間の電位差｜Ｖ2 −Ｖ
1 ｜によって決まるので、当該イオンの加速エネルギー
は低下しない。即ち、中間電極２４を設けていない図５
に示した従来例の場合と同じである。従って、基材８に
対する薄膜の密着性や表面改質作用は低下しない。
けても、プラズマ生成部１７で生成したプラズマ１８中
のイオンが基材８へ向けて加速される加速エネルギー
は、プラズマ生成部１７と基材８との間の電位差、即ち
この例では陰極１６と基材８との間の電位差｜Ｖ2 −Ｖ
1 ｜によって決まるので、当該イオンの加速エネルギー
は低下しない。即ち、中間電極２４を設けていない図５
に示した従来例の場合と同じである。従って、基材８に
対する薄膜の密着性や表面改質作用は低下しない。
【００２２】一方、中間電極２４と基材８との間の領域
での電界強度は、中間電極２４と基材８との間の電位差
｜Ｖ2 −Ｖ3 ｜を両者間の距離で割った値で決まるの
で、上記のような中間電位の中間電極２４を設けること
によって、基材近傍の電界強度は小さくなる。これを詳
述すると、図５に示した従来例の場合、その線Ａ−Ａ上
での電位分布は例えば図６に示すようになり、基材８の
近傍での電界強度Ｅ1 は、陰極１６と基材８との間の電
位差｜Ｖ2 −Ｖ1 ｜を両者間の距離で割った値となる。
これに対して、この実施例の場合は、その線Ａ−Ａ上で
の電位分布は例えば図２に示すようになり、基材８の近
傍での電界強度Ｅ2 は、中間電極２４と基材８との間の
電位差｜Ｖ2 −Ｖ3 ｜を両者間の距離で割った値とな
る。図２中に参照用として、図６の場合の電界強度Ｅ1
を２点鎖線で示しているが、中間電極２４の電位を上記
のような中間電位にすることによって、必ずＥ1 ＞Ｅ2
になる。従ってこの実施例では、基材近傍での電界強度
が小さくなる分、基材８の尖った部分への電界集中が緩
和され、それによってプラズマ１８中のイオンが当該尖
った部分に集中して入射することも緩和されるので、当
該尖った部分でのエッチング現象が抑制される。
での電界強度は、中間電極２４と基材８との間の電位差
｜Ｖ2 −Ｖ3 ｜を両者間の距離で割った値で決まるの
で、上記のような中間電位の中間電極２４を設けること
によって、基材近傍の電界強度は小さくなる。これを詳
述すると、図５に示した従来例の場合、その線Ａ−Ａ上
での電位分布は例えば図６に示すようになり、基材８の
近傍での電界強度Ｅ1 は、陰極１６と基材８との間の電
位差｜Ｖ2 −Ｖ1 ｜を両者間の距離で割った値となる。
これに対して、この実施例の場合は、その線Ａ−Ａ上で
の電位分布は例えば図２に示すようになり、基材８の近
傍での電界強度Ｅ2 は、中間電極２４と基材８との間の
電位差｜Ｖ2 −Ｖ3 ｜を両者間の距離で割った値とな
る。図２中に参照用として、図６の場合の電界強度Ｅ1
を２点鎖線で示しているが、中間電極２４の電位を上記
のような中間電位にすることによって、必ずＥ1 ＞Ｅ2
になる。従ってこの実施例では、基材近傍での電界強度
が小さくなる分、基材８の尖った部分への電界集中が緩
和され、それによってプラズマ１８中のイオンが当該尖
った部分に集中して入射することも緩和されるので、当
該尖った部分でのエッチング現象が抑制される。
【００２３】以上の結果、この実施例によれば、基材８
に対する薄膜の密着性等を低下させることなく、基材８
の尖った部分でのエッチング現象を抑制することができ
る。従って例えば、刃物や工具類の刃先や稜線部にも、
他の部分と同じように、耐摩耗性膜等の所望の膜を被覆
する、しかも密着性良く被覆することができる。
に対する薄膜の密着性等を低下させることなく、基材８
の尖った部分でのエッチング現象を抑制することができ
る。従って例えば、刃物や工具類の刃先や稜線部にも、
他の部分と同じように、耐摩耗性膜等の所望の膜を被覆
する、しかも密着性良く被覆することができる。
【００２４】次に、より具体的な実施例を幾つか説明す
る。
る。
【００２５】〈実施例１〉図５に示した従来の装置にお
いて、陰極１６をＴｉとして、これにアーク放電電圧Ｖ
1 として−４０Ｖを印加し、一方、基材８にバイアス電
圧Ｖ2 として−９００Ｖを印加し、真空容器２内にガス
６として窒素ガスを導入して、稜線部（エッジ部）を有
する基材８の表面にＴｉＮ膜を形成したところ、稜線部
近傍のＴｉＮ膜には数μｍ程度の大きさのエッチングが
生じていることが確認された。
いて、陰極１６をＴｉとして、これにアーク放電電圧Ｖ
1 として−４０Ｖを印加し、一方、基材８にバイアス電
圧Ｖ2 として−９００Ｖを印加し、真空容器２内にガス
６として窒素ガスを導入して、稜線部（エッジ部）を有
する基材８の表面にＴｉＮ膜を形成したところ、稜線部
近傍のＴｉＮ膜には数μｍ程度の大きさのエッチングが
生じていることが確認された。
【００２６】一方、図１に示した実施例の装置におい
て、ステンレス製のメッシュ状の中間電極２４を配置
し、これに中間電圧Ｖ3 として−６００Ｖを印加して、
上記と同様にしてＴｉＮ膜を基材８の表面に形成した。
その結果、基材８の稜線部近傍においてもＴｉＮ膜にエ
ッチングが生じていないことが確認された。
て、ステンレス製のメッシュ状の中間電極２４を配置
し、これに中間電圧Ｖ3 として−６００Ｖを印加して、
上記と同様にしてＴｉＮ膜を基材８の表面に形成した。
その結果、基材８の稜線部近傍においてもＴｉＮ膜にエ
ッチングが生じていないことが確認された。
【００２７】また、ＴｉＮ膜の基材８に対する密着性を
引っかき試験法で調べたところ、従来例の装置によるも
のと実施例の装置によるものとで特に差はなかった。
引っかき試験法で調べたところ、従来例の装置によるも
のと実施例の装置によるものとで特に差はなかった。
【００２８】〈実施例２〉従来例として、図５に示した
のとほぼ同様の装置において、陰極１６をＴｉとして、
これにアーク放電電圧Ｖ1 として−４０Ｖを印加し、一
方、基材８にバイアス電圧Ｖ2 として、２０μｓｅｃの
オンオフ周期を持つ−３５ｋＶの直流パルス電圧を印加
して、このパルス電圧によって基材近傍のプラズマ中か
らＴｉイオンを基材８に向けて加速して、稜線部を有す
る基材８の表面にＴｉを注入した。そして、Ｔｉが注入
された基材８の稜線部近傍を観察したところ、大きさが
５μｍ程度の凹凸が観察され、エッチング現象が生じて
いることが確認された。
のとほぼ同様の装置において、陰極１６をＴｉとして、
これにアーク放電電圧Ｖ1 として−４０Ｖを印加し、一
方、基材８にバイアス電圧Ｖ2 として、２０μｓｅｃの
オンオフ周期を持つ−３５ｋＶの直流パルス電圧を印加
して、このパルス電圧によって基材近傍のプラズマ中か
らＴｉイオンを基材８に向けて加速して、稜線部を有す
る基材８の表面にＴｉを注入した。そして、Ｔｉが注入
された基材８の稜線部近傍を観察したところ、大きさが
５μｍ程度の凹凸が観察され、エッチング現象が生じて
いることが確認された。
【００２９】一方、実施例として、図１に示したのとほ
ぼ同様の装置において、ステンレス製のメッシュ状の中
間電極２４を配置し、これに中間電圧Ｖ3 として−１ｋ
Ｖを印加して、上記従来例と同様にしてＴｉを基材８の
表面に注入した。その結果、基材８の稜線部近傍におい
てもエッチングが生じていないことが確認された。ま
た、注入による基材８の表面処理効果は、いずれの場合
も同程度であった。
ぼ同様の装置において、ステンレス製のメッシュ状の中
間電極２４を配置し、これに中間電圧Ｖ3 として−１ｋ
Ｖを印加して、上記従来例と同様にしてＴｉを基材８の
表面に注入した。その結果、基材８の稜線部近傍におい
てもエッチングが生じていないことが確認された。ま
た、注入による基材８の表面処理効果は、いずれの場合
も同程度であった。
【００３０】〈実施例３〉図３は、直流プラズマＣＶＤ
装置の一種であり、真空容器２内に原料のガス６を適当
な圧力になるように導入すると共に、ホルダ１０と真空
容器２間にバイアス電源２２から適当なバイアス電圧Ｖ
2 を印加すると、両者間で直流放電が生じてプラズマ２
８が生成され、これによって原料ガスが分解されて基材
８の表面に薄膜が形成される。即ちこの例では、ホルダ
１０と真空容器２との中間部分がプラズマ生成部２７と
なる。
装置の一種であり、真空容器２内に原料のガス６を適当
な圧力になるように導入すると共に、ホルダ１０と真空
容器２間にバイアス電源２２から適当なバイアス電圧Ｖ
2 を印加すると、両者間で直流放電が生じてプラズマ２
８が生成され、これによって原料ガスが分解されて基材
８の表面に薄膜が形成される。即ちこの例では、ホルダ
１０と真空容器２との中間部分がプラズマ生成部２７と
なる。
【００３１】従来例として、中間電極２４を設けていな
いこのような装置を用いて、真空容器２内に原料として
ＴｉＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 、ＮＨ3 およびＮ2 ガスを導入
して、超硬合金から成り稜線部を有する基材８にバイア
ス電圧Ｖ2 として−４００Ｖ印加して、基材８の表面に
ＴｉＡｌＮ膜を形成した。そして、この基材８の稜線部
を観察したところ、大きさが１〜２μｍ程度の凹凸が観
察され、エッチング現象が生じていることが確認され
た。
いこのような装置を用いて、真空容器２内に原料として
ＴｉＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 、ＮＨ3 およびＮ2 ガスを導入
して、超硬合金から成り稜線部を有する基材８にバイア
ス電圧Ｖ2 として−４００Ｖ印加して、基材８の表面に
ＴｉＡｌＮ膜を形成した。そして、この基材８の稜線部
を観察したところ、大きさが１〜２μｍ程度の凹凸が観
察され、エッチング現象が生じていることが確認され
た。
【００３２】一方、実施例として、図３に示すように、
ステンレス製のメッシュ状の中間電極２４を基材８の周
りを覆うようにして配置して、これに中間電極電源２６
から中間電圧Ｖ3 として−２００Ｖを印加して、上記と
同様にしてＴｉＡｌＮ膜を基材８の表面に形成した。そ
の結果、基材８の稜線部付近においてＴｉＡｌＮ膜にエ
ッチングが生じていないことが確認された。また、膜の
基材８に対する密着性は、引っかき試験法による測定で
は、従来例の場合と特に差は認められなかった。
ステンレス製のメッシュ状の中間電極２４を基材８の周
りを覆うようにして配置して、これに中間電極電源２６
から中間電圧Ｖ3 として−２００Ｖを印加して、上記と
同様にしてＴｉＡｌＮ膜を基材８の表面に形成した。そ
の結果、基材８の稜線部付近においてＴｉＡｌＮ膜にエ
ッチングが生じていないことが確認された。また、膜の
基材８に対する密着性は、引っかき試験法による測定で
は、従来例の場合と特に差は認められなかった。
【００３３】〈実施例４〉図４は、電子銃溶解型蒸発源
を用いたイオンプレーティング装置の一種であり、真空
容器２内に、蒸発材料３２を収納した蒸発源３０を設置
し、その上方のホローカソード電子銃３４からの電子ビ
ーム３６を蒸発材料３２に照射してそれを溶解させる。
このとき、溶解した蒸発材料３２は電子ビーム３６に叩
かれてイオン化しやすく、そのようなイオンを含むプラ
ズマ３８が蒸発源３０の上方近傍に生成される。即ちこ
の例では、蒸発源３０の上方近傍がプラズマ生成部３７
となる。そしてこのプラズマ３８中のイオンが、バイア
ス電源２２から負のバイアス電圧Ｖ2 が印加された基材
８に向けて加速され、基材８の表面に薄膜が形成され
る。真空容器２内に反応性のガス６を導入しておくと、
基材８の表面に化合物薄膜が形成される。なお、基材８
を保持したホルダ１０を、蒸発源３０の周りを回転させ
るようにする場合もあるが、この例ではそのようにして
いない。
を用いたイオンプレーティング装置の一種であり、真空
容器２内に、蒸発材料３２を収納した蒸発源３０を設置
し、その上方のホローカソード電子銃３４からの電子ビ
ーム３６を蒸発材料３２に照射してそれを溶解させる。
このとき、溶解した蒸発材料３２は電子ビーム３６に叩
かれてイオン化しやすく、そのようなイオンを含むプラ
ズマ３８が蒸発源３０の上方近傍に生成される。即ちこ
の例では、蒸発源３０の上方近傍がプラズマ生成部３７
となる。そしてこのプラズマ３８中のイオンが、バイア
ス電源２２から負のバイアス電圧Ｖ2 が印加された基材
８に向けて加速され、基材８の表面に薄膜が形成され
る。真空容器２内に反応性のガス６を導入しておくと、
基材８の表面に化合物薄膜が形成される。なお、基材８
を保持したホルダ１０を、蒸発源３０の周りを回転させ
るようにする場合もあるが、この例ではそのようにして
いない。
【００３４】従来例として、中間電極２４を設けていな
いこのような装置を用いて、蒸発材料３２をＴｉとし、
ガス６として窒素ガスを導入して、基材８にバイアス電
圧Ｖ2 として−１ｋＶを印加して、稜線部を有する基材
８の表面にＴｉＮ膜を形成した。そして、この基材８の
稜線部を観察したところ、大きさが１μｍ程度の凹凸が
観察され、エッチング現象が生じていることが確認され
た。
いこのような装置を用いて、蒸発材料３２をＴｉとし、
ガス６として窒素ガスを導入して、基材８にバイアス電
圧Ｖ2 として−１ｋＶを印加して、稜線部を有する基材
８の表面にＴｉＮ膜を形成した。そして、この基材８の
稜線部を観察したところ、大きさが１μｍ程度の凹凸が
観察され、エッチング現象が生じていることが確認され
た。
【００３５】一方、実施例として、図４に示すように、
ステンレス製のメッシュ状の中間電極２４を蒸発源３０
と基材８との間に配置して、これに中間電極電源２６か
ら中間電圧Ｖ3 として−５００Ｖを印加して、上記と同
様にしてＴｉＮ膜を基材８の表面に形成した。その結
果、基材８の稜線部近傍においてＴｉＮ膜にエッチング
は全く認められなかった。また、膜の基材８に対する密
着性は、引っかき試験法による測定では、従来例の場合
と特に差は認められなかった。
ステンレス製のメッシュ状の中間電極２４を蒸発源３０
と基材８との間に配置して、これに中間電極電源２６か
ら中間電圧Ｖ3 として−５００Ｖを印加して、上記と同
様にしてＴｉＮ膜を基材８の表面に形成した。その結
果、基材８の稜線部近傍においてＴｉＮ膜にエッチング
は全く認められなかった。また、膜の基材８に対する密
着性は、引っかき試験法による測定では、従来例の場合
と特に差は認められなかった。
【００３６】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、上記の
ような中間電位の中間電極を設けたことによって、プラ
ズマ生成部で生成されたプラズマ中のイオンが基材へ向
けて加速される加速エネルギーを低下させることなく、
中間電極と基材との間の領域での電界強度を小さくし
て、基材の尖った部分への電界集中を緩和することがで
きる。その結果、基材に対する薄膜の密着性や表面改質
作用を低下させることなく、基材の尖った部分でのエッ
チング現象を抑制することができる。従って例えば、刃
物や工具類の稜線部にも、エッチングによる凹凸のない
良好な処理を施すことができる。
ような中間電位の中間電極を設けたことによって、プラ
ズマ生成部で生成されたプラズマ中のイオンが基材へ向
けて加速される加速エネルギーを低下させることなく、
中間電極と基材との間の領域での電界強度を小さくし
て、基材の尖った部分への電界集中を緩和することがで
きる。その結果、基材に対する薄膜の密着性や表面改質
作用を低下させることなく、基材の尖った部分でのエッ
チング現象を抑制することができる。従って例えば、刃
物や工具類の稜線部にも、エッチングによる凹凸のない
良好な処理を施すことができる。
【図１】この発明に係る基材処理装置の一例を示す断面
図である。
図である。
【図２】図１中の線Ａ−Ａ上での電位分布の一例を示す
図である。
図である。
【図３】この発明に係る基材処理装置の他の例を示す断
面図である。
面図である。
【図４】この発明に係る基材処理装置の更に他の例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】従来の基材処理装置の一例を示す断面図であ
る。
る。
【図６】図５中の線Ａ−Ａ上での電位分布の一例を示す
図である。
図である。
２ 真空容器 ８ 基材 １０ ホルダ １４ アーク式蒸発源 １７ プラズマ生成部 １８ プラズマ ２０ アーク電源 ２２ バイアス電源 ２４ 中間電極 ２６ 中間電極電源 ２７ プラズマ生成部 ２８ プラズマ ３０ 蒸発源 ３７ プラズマ生成部 ３８ プラズマ
Claims (2)
- 【請求項１】 真空容器内のプラズマ生成部でプラズマ
を生成し、基材に印加した負のバイアス電圧によってこ
のプラズマ中のイオンを基材に向けて加速して基材に薄
膜形成等の処理を施す基材処理方法において、前記プラ
ズマ生成部と基材との間に、プラズマ生成部で生成した
プラズマ中のイオンが基材へ向かう経路を遮るようにメ
ッシュ状の中間電極を配置し、この中間電極の電位をプ
ラズマ生成部の電位と基材の電位との中間電位に保って
基材を処理することを特徴とする基材処理方法。 - 【請求項２】 真空容器内のプラズマ生成部でプラズマ
を生成し、基材に印加した負のバイアス電圧によってこ
のプラズマ中のイオンを基材に向けて加速して基材に薄
膜形成等の処理を施す基材処理装置において、前記プラ
ズマ生成部と基材との間に、プラズマ生成部で生成した
プラズマ中のイオンが基材へ向かう経路を遮るようにメ
ッシュ状の中間電極を配置し、かつ、この中間電極の電
位をプラズマ生成部の電位と基材の電位との中間電位に
保つ中間電極電源を設けたことを特徴とする基材処理装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7329601A JPH09143699A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 基材処理方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7329601A JPH09143699A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 基材処理方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09143699A true JPH09143699A (ja) | 1997-06-03 |
Family
ID=18223180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7329601A Pending JPH09143699A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 基材処理方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09143699A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7157359B2 (en) | 2000-12-29 | 2007-01-02 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of forming a metal gate in a semiconductor device using atomic layer deposition process |
-
1995
- 1995-11-24 JP JP7329601A patent/JPH09143699A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7157359B2 (en) | 2000-12-29 | 2007-01-02 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of forming a metal gate in a semiconductor device using atomic layer deposition process |
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