JPH0925563A

JPH0925563A - プラズマ促進物理蒸着装置

Info

Publication number: JPH0925563A
Application number: JP8182047A
Authority: JP
Inventors: Erich Bergmann; ベルクマンエーリッヒ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1997-01-28
Also published as: US6207029B1; DE19625875A1; CH689558A5

Abstract

(57)【要約】【課題】カソードスポットが到達しないターゲットの
境界部分をなくす。【解決手段】少なくとも１つまたはそれ以上のカソー
ドスポットアーク蒸発器を備えた、加工品に皮膜をプラ
ズマ促進物理蒸着するための装置であって、少なくとも
１つの主チャンバー（１）および直角平行六面体の側方
チャンバー（３）を備え、主チャンバーの壁が、少なく
とも１つの長方形の開口部を有し、ポート（４）によっ
て、平行六面体の側面に沿って側方チャンバーに主チャ
ンバーの長方形開口部が接続されており、主チャンバー
に専ら加工品が収容される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空下で加工部品
をプラズマ促進蒸着するための装置であって、アーク蒸
発の原理を利用した蒸発器、およびこの蒸発器を蒸着装
置に新規な形態で組み込んだものに関する。

【０００２】

【従来の技術】過去３０年にわたって、プラズマ促進物
理蒸着のための多くの方法が提案され、そのうちの多く
は、広く使用されることとなった（「表面コーティング
および技術」において発表されたイー・ベルグマンおよ
びイー・モル共著、「プラズマ促進ＰＶＤコーティング
技術」、第３７巻４８３ページ（１９８９年））。

【０００３】どの物理蒸着方法も、一連の３つのプロセ
ス工程から成っていると見なすことができる。これらの
工程としては、蒸発器と称される適当な設備内で皮膜を
形成する材料の成分を蒸発する工程と、分子流条件下ま
たは静電的または電磁気的流れ制御により、加工品にこ
れら成分、および最終的には別のガス状成分を輸送する
工程と、加工品の表面上で必要な性質を有する皮膜とな
るように、これらの成分を変換する工程とから成ってい
る。

【０００４】蒸発器のいくつかの例が知られており、現
在も使用されている（上記引用したイー・ベルグマンお
よびイー・モルの論文を参照）。加工品上に耐摩耗性皮
膜を物理に蒸着する場合、これらの例は、スパッタリン
グまたはアーク蒸発のいずれかに基づくものである。

【０００５】堆積プロセスにおいて、ガスの形態でコー
ティングチャンバー内に入れられるその他の皮膜成分と
の化学反応を行う場合、この堆積は反応性堆積と称され
る。皮膜が、蒸発器から蒸発された材料のみから構成さ
れている場合、このプロセスは、非反応性堆積法を称さ
れる。この方法は、双方のタイプの堆積方法に関するも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】蒸発器内における蒸発
にアークを使用する場合、アークのカソードまたはアノ
ード上の材料が蒸発する可能性がある。この場合、アー
クは、１つまたは数個の小さなスポットを介してしか、
カソードに接続しないので、カソード本体内で磁石を移
動させなければならず、ターゲットの境界部分を常に磁
極ゾーンで走査している。従って、この境界部分は、カ
ソードスポットが到達しない部分となる。従来、このよ
うな縁部を解消するという問題に関する満足できる解決
案は見いだされていない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、新規なコーテ
ィング装置、蒸発器の新規な構造、およびコーティング
装置内に蒸発器を組み込んだ特殊な構成により、これら
の問題を解決するものである。

【０００８】現在の技術では、コーティングチャンバー
内に入れられた蒸発器または真空フランジにより、コー
ティングチャンバーに取り付けられた蒸発器のいずれか
を使用している。フィルタカソードスポットアーク蒸着
のための例では、付属チャンバーを使用している。

【０００９】しかし、この付属チャンバーは、次に付属
チャンバー内のターゲット表面から接続オリフィスを通
り、コーティングチャンバー内の加工品までの照準線を
阻止するように常に製造されている。この蒸着は、これ
らの例の基礎となる原理の一部であり、すでに説明した
ような問題が生じる。

【００１０】本発明の装置は、主チャンバーを備え、こ
の主チャンバーは蒸発器を含まず、真空フランジによっ
て、この主チャンバーに取り付けられた蒸発器も有して
いない。この主チャンバーは、加工品、その固定具、お
よび必要な場合には、加工品をコンディショニングする
手段、およびデコンディショニングする手段しか含んで
いない。

【００１１】本発明の要旨である装置は、更に、少なく
とも１つの側方チャンバーを含んでいる。この側方チャ
ンバーは、カソードスポットアーク蒸発器を含み、中性
蒸気すなわち加工品に対する皮膜を形成する蒸発材料の
原子の流れを阻害しない大きな長方形の開口部によっ
て、主チャンバーにリンクされている。この流れは、低
作動圧力では分子状となっている。

【００１２】流れを阻害しないためには、主チャンバー
と側方チャンバーとの間の接続部が、チャンバーの高さ
の主要部分にわたって延びていることが必要である。こ
の接続部の高さは、コーティング高さを越えなければな
らない。ここで使用するコーティング高さなる用語は、
コーティングすべるきすべての加工品の表面を含む空間
部分の円筒形発生器の長さを意味するものである。

【００１３】当然ながら、コーティング高さと主チャン
バーの関係は、コーティングすべき種々の加工品に応じ
て決まる。また、固定具およびコンディショニング装置
を設計する機械技術者の技能によっても決まる。経済的
な設計では、チャンバー高さをコーティング高さの少な
くとも６０％とすべきである。側方チャンバーの深さ
は、堆積材料の位相分布を決定するので、本発明の装置
の特徴の一部である。側方チャンバーの深さが３００ｍ
ｍより低い場合、研磨された切削工具をチタン化合物で
コーティングすることにより品質が低下するほど、加工
品の表面に衝突する微小粒子の比率は重要となる。

【００１４】研磨された切削工具のコーティングに専ら
使用される装置に対しては３００ｍｍの側方チャンバー
の深さで充分である。主に研磨またはホーニング加工さ
れた工具をコーティングする場合、側方チャンバーの深
さを５００ｍｍまで深くすることが推奨される。しか
し、堆積するべき材料の選択、および蒸発器が側方チャ
ンバー内に突出する長さも重要である。蒸発器を側方チ
ャンバー内に８０ｍｍ突出させると最適となった。

【００１５】側方チャンバーの深さを、８００ｍｍより
も過度に深くすると、本発明の有利な効果が失われる。
ターゲットから直線状の経路を通って加工品に到達する
原子は過度に少なくなる。

【００１６】長方形接続部の幅は、本発明によれば、開
口部の角度によって決定しなければならない。この開口
部の角度は、次のように定義される２つの平面の交点の
角度である。これらの平面の各々は、主チャンバーの対
称軸線、および主チャンバーと側方チャンバーとに共通
する２つの円筒形発生器のうちの一方を通過する。主チ
ャンバーが、柱状、すなわち直方体の場合、同様な定義
が当てはまる。

【００１７】この開口部の角度を決定する要素は、深さ
の上限および下限を決定するための要素と類似してい
る。開口部の角度αの上限および下限を決定する要件
は、ターゲット表面の形状および延長長さ、特にターゲ
ット表面の主チャンバーと側方チャンバーとの交点の平
面に対する射影長さである。

【００１８】実験により、満足できる結果を得るにはこ
の角度をπ／１０からπ／３の間に制限しなければ成ら
ないことが分った。好ましく、かつ排他的な別の実施例
において、主チャンバーと側方チャンバーの交点平面に
閉口な壁をドアによって形成し、ドアを、真空取り付け
具およびシールによって側方チャンバーにリンクした。
これにより、メンテナンスはより容易となり、ドアが蒸
発器を支持している場合には更に容易となる。

【００１９】本発明における蒸発器は、現在の技術レベ
ルの蒸発器よりも、より簡単な構造となっている。この
ことは、コストに対して利点となるだけでなく、信頼性
を大幅に向上させる。

【００２０】本発明の蒸発器は、回転対称なポットを備
え、このポットの後方側面と称される加工品に向いてい
ない側面は、真空接続により側方チャンバーの壁に接続
される。この真空接続の詳細は、真空チャンバーの現在
の技術レベルの機械式構造の説明に記載されている。こ
のポットの正面は、冷却体により、真空に対してシール
された状態に閉じられている。冷却体の正面には、蒸発
させるべき材料のディスクが固定される。このディスク
の加工品側の表面は、ターゲット表面と称される。この
ターゲットの他方の円形表面は、ターゲット背面と称さ
れる。

【００２１】ポットの内側には、磁界を永久に発生する
回転対称装置が含まれる。この磁界は、回転対称となっ
ていない。この磁界発生装置は、磁界発生装置のポット
の対称軸線でもある蒸発器の軸線を中心として回転す
る。

【００２２】この蒸発器には、更に２つの同心状の電気
リード線が設けられている。この同軸状の電気リード線
は、ドイツ特許出願第4,109,213号明細書に記載されて
いるような現在の技術レベルのリード線の構造よりも大
幅に改良されている。本発明のリード線の配置の方が、
より簡単である。

【００２３】二重壁ポットは不要となっており、回転対
称でない磁界を使用することにより、ターゲット表面と
磁界発生装置との間の距離を増すことが可能となってい
る。本発明によれば、磁界発生装置とターゲットとの間
に、冷却体が設けられる。これにより、ターゲットはか
なり良好に冷却される。このことは、カソードスポット
から放出される材料の位相分布に有利に影響している。

【００２４】２つの同心状の電気リード線を使用するこ
とにより、別の改良がなされている。その改良点は、既
に欧州特許第492,592号明細書に記載されており、長方
形ターゲットの場合には、数本の電気リード線を使用し
なければならない。驚くことに、これらの理由は、電気
ターゲットにも有効である。しかし、同心状に配置され
ることにより、欧州特許第492,592号の直線状の配置の
問題が解決されている。このような同心状の配置は、シ
ールドを簡単にするものであるので、最近導入された装
置の電磁気的適合性に関する法的な規制を蒸発器が満た
すことができるようにしている。

【００２５】蒸発器の好ましい実施例は、現在の技術レ
ベルよりも更に改良されて、ステアリング式カソードス
ポットアークで作動する装置ではなく、異なる設計原理
に基づく磁界を使用するものである。好ましい実施例の
磁界は、ターゲット平面内の磁界成分が最大となる部分
が閉ループを形成するような形状とは必ずしもなってい
ない。磁界は、実現可能な最大部分にわたって磁界ベク
トルがターゲットにほぼ平行となるようになっている。

【００２６】このタイプの磁界は、全ターゲット面上の
次の点へのジャンプ点を誘導するような力をカソードス
ポットに加えるものである。ステアリング式アークと対
照的に、スポットの好ましい方向に向けるものではな
い。問題となるのは、ジャンプ点の回数だけである。こ
のことを追跡式アーク方式と呼ぶことができる。

【００２７】非回転対称磁界を回転させて、ベクトルが
ターゲット面とほぼ平行な変動磁界を全ターゲット表面
に発生させることにより、このような追跡効果を高めて
いる。カソードスポットは、残りの点を探すことができ
ないほど苛酷に追跡される。このことによっても、ター
ゲットの侵食の均一性の問題も解決される。

【００２８】本発明の別の改良点では、磁界発生装置
は、毎分少なくとも５０回転、好ましい実施例では、毎
分少なくとも５００回転の高速で回転される。このよう
な高速回転によって、コーティングの質も改善される。

【００２９】欧州特許第283,095号明細書に記載されて
いるような現在の技術では、低速の２重回転を使用して
おり、このような回転は、ステアリング式カソードスポ
ットアークには適当であった。追跡式カソードスポット
アークでは、結果をより良好にしようとすればするほ
ど、より苛酷に追跡すること、すなわちより高速で磁界
発生装置を回転することになる。

【００３０】更に、他の点についても、大幅な改善がな
されている。同心状の電気リード線は、兼用仕様の２本
の銅製パイプ、すなわち、給水ダクト兼電流リード線と
すると有利である。磁界発生装置は、真空状態となって
いないので、その軸線は、この磁界発生装置をカソード
ポットまたは側方チャンバー壁のいずれかに接続する、
良好に潤滑されたローラーベアリングへリンクできる。
このことは、磁界発生装置が高速回転する上での必要な
条件である。

【００３１】特に保護を求める別の好ましい例として、
回転することなく、すべて、またはほとんどの磁力線
が、ターゲット表面だけに進入するような磁界の形状に
するように、磁界発生器を構成している。

【００３２】このことは、磁力線がターゲット表面のみ
に進入し、かつ出ることを意味している。磁力線が、タ
ーゲットの円筒形表面または冷却体の表面、またはカソ
ードポット表面に出入りした後に、反対磁極への復帰が
生じる。この基準を満足する磁界は、永久磁石材料およ
び強磁性またはフェリ磁性ヨークから、多くの異なる方
法で発生できる。これらのいずれも、アプリオリな本発
明の許容可能な実現例となっている。

【００３３】高速回転の遠心力に耐えるのに、かかる構
造体の機械的安定性が不充分である場合、反磁性材料、
例えばポリマーの構造体内に磁気材料を埋め込んでもよ
い。好ましい実施例では、１つの磁極面が、ターゲット
面に平行または所定の角度となるように、永久磁石を配
置する。この場合、ターゲット表面に出入りするすべて
の磁力線は、この磁極面に出入りすることとなる。この
磁極は、回転軸線に対して偏心位置に位置する。

【００３４】中心が回転軸線にある円の上に逆の磁極が
配置される。しかし、逆の磁極の磁極面は、ターゲット
表面に平行とすることはできない。従って、逆の磁極面
の表面法線は、ターゲット表面と角度βｉをなす。βを
βｉの重み付けされた平均値とする。

【００３５】当然ながら、好ましい実施例ではないが、
簡単なケースは、逆の磁極のすべての表面法線が同じ角
度βをなすケースである。追跡式アークの安定動作、お
よび均一なターゲットの侵食を保証するには、βはπ／
２０より小さくなく、４π／５を越えてはならないこと
を発見した。ここで、β＝０は、ステアリング式カソー
ドスポットアークに対応する現在の技術レベルの磁界発
生装置の条件であることに留意されたい。

【００３６】本装置は、現在の技術レベルの蒸発器によ
り、品質がかなり改善された皮膜の形成を可能にするも
のである。

【００３７】この蒸発器は、現在の技術レベルのコーテ
ィング装置に組み込んだ場合、より良好な性能の新規な
皮膜を製造可能にするものである。

【００３８】本発明の装置によると、本発明の蒸発器の
作動を更に改善できる。この改善は、蒸発器を用いるこ
とにより、装置内で製造される皮膜の品質および作動上
の安定性に関係するものである。

【００３９】本発明に係わるタイプの２つの丸い蒸発器
を使用すると、更に改善できることが判った。この事実
は、本発明の装置と現在の技術とが大きく異なっている
ことを立証するものである。現在の技術は、矩形の蒸発
器を使用すること、または丸い蒸発器を螺旋状に配置す
ることを推奨している。

【００４０】側方チャンバーの電位も、皮膜を形成する
材料の蒸発成分の原子とイオンの相互比率にも対応して
いる。側方チャンバーが電気的に絶縁されたライニング
を支持している場合、最適な条件となることが分った。

【００４１】主チャンバーと側方チャンバーとを接続す
る空間に補助アノードを設置すると、更に改善できる。
サブレブ（Ｓａｂｌｅｖ）外によって最初に提案された
チャンバー壁以外に、補助的アノードと称されるアノー
ドを使用することは、現在の技術で公知となっている。
補助的アノードとチャンバー壁との間でプラズマ電流を
分流することも、現在の技術の一部となっている。

【００４２】現在の技術の補助的アノードは、ターゲッ
ト表面と同心状になっているか、または欧州特許第EP51
1153号におけるように、ターゲット表面の前方でリング
を形成するかのいずれかである。

【００４３】主チャンバーと側方チャンバーとを接続す
る空間内、またはその近くに補助的アノードを設置する
ことは新規な事項である。これによって、皮膜を形成す
る材料のイオン比率を増すことが可能となっている。こ
のようなイオン比率の低減により、皮膜の内部応力が低
減している。このような皮膜の内部応力は、浸炭窒化チ
タンによる超硬質合金工具の現在の技術の皮膜を特に破
壊するものである。

【００４４】驚くことに、装置の開口部の角度αが、逆
磁極と蒸発器の磁界発生装置の回転軸線との間に形成さ
れた角度βと一致するか、これに近似する場合には、耐
摩耗性皮膜を堆積する最適条件が得られることも分っ
た。角度αとβが近似する場合、磁界が主チャンバーの
開口部に良好に適合する円錐形のプラズマビームを形成
するという事実によって、このことを説明できる。

【００４５】添付図面に示した好ましい実施例の説明に
より、本発明の装置および蒸発器を製造する方法につい
て理解できると思う。

【００４６】

【発明の実施の形態】図１は、加工品をプラズマ促進物
理蒸着するための装置を示し、この装置は、主チャンバ
ー（１）と側方チャンバー（３）とから成っている。主
チャンバーと側方チャンバーは、分子流を阻止しないよ
うにポート（４）により接続されている。主チャンバー
は、コーティングすべき加工品（８）を含む。側方チャ
ンバーは、２つの蒸発器（５）を含む。

【００４７】図１には、ポンプ、ガス供給ダクト、基板
駆動機構およびコンディショニング装置のような必要
性、デザインおよび配置が当業者に知られているような
装置のうちの、本発明と無関係な細部は記載されていな
い。図１は、主チャンバーと側方チャンバーとを接続す
る長方形ポート（４）の長さ（６）と円筒体（２）の長
さを示している。

【００４８】図２は、図１に示した部品の他に、主チャ
ンバーと側方チャンバーとの間の交点の幅を構成する開
口部の角度α、および側方チャンバーの深さ（９）を示
している。ポート（４）と平行なドア（１０）には、蒸
発器５が取り付けられている。この側方チャンバーは、
絶縁部品（３５）により、側方チャンバー壁、主チャン
バー壁（２）およびドア（１０）から電気的に絶縁され
たライニング（１１）を支持している。

【００４９】主チャンバーと側方チャンバーとの間の空
間には、２つの補助的アノード（３１）が取り付けられ
ている。このアノードは、基本的には銅製の２つの平面
体から成り、その長さは、ポート（４）の幅とほぼ対応
している。当然ながら、このアノードは、電気的な接触
を安全に防止する長さだけポートよりも短くなってい
る。幅は、５〜２０ｍｍの範囲である。

【００５０】このアノードは、水冷の銅製パイプに溶接
されており、このパイプは、電流リード線としても働
く。水および電流が、供給装置によってチャンバーの壁
の外部から導かれるようになっている。この供給装置
は、当業者には周知の構造であるので図示していない。

【００５１】図３は、本発明の特徴である蒸発器の機械
的構造の特徴を示している。この蒸発器は、対称軸線
（２３）に対して回転対称となっている。ネジ、シール
およびフィードスルーのような当業者が知っている細部
については、これらが本発明の特徴である機能を有する
か、または標準的な構造に対応しない特定の特徴を考慮
すべき場合にしか図示しない。

【００５２】米国特許第4,622,452号明細書は、すべて
の可能な細部を含む現在の技術レベルの蒸発器を説明し
ているので、参考となると思う。

【００５３】蒸発器は、皮膜の成分の１つを形成するよ
う、蒸発すべき材料から成るディスク（１３）から成っ
ている。このディスクは、ターゲットとなっており、こ
のディスクは、この背部の冷却体（１４）と一体的に接
続されている。このような一体的な接続は、ディスクの
境界に設けられたネジまたはフック、背面部の中心部に
設けられたネジ切りされたボルト、またはキャップナッ
トのいずれかにより行われる。これらのすべての解決案
は、現在の技術となっている。接続部は、真空に対して
はシールされていない。ターゲットの背面にある冷却体
は、銅から製造されたものである。

【００５４】図４にはその細部が示されている。２本の
同軸状の銅製パイプ（１８）（２４）が、冷却体の内部
まで延びている。パイプ（２４）は給水パイプであり、
パイプ（１８）は水抜きパイプである。これらのパイプ
は、銅製ブリッジ（３６）により、互いに電気的にリン
クされ、ケーブル（２２）により、適当な直流電源（２
０）の負極ターミナルにリンクされている。電源の正極
ターミナルは、ケーブル（２１）および分流器によっ
て、補助的アノードおよび主チャンバーの壁に接続され
ている。

【００５５】冷却体は、機械的に剛性であり、カソード
ポット（１２）に接続されている。この接続部は、真空
に対してシールされており、シール（１５）が設けられ
ている。このカソードポットは、３０４タイプのステン
レススチール、インコネル、アルミニウムまたは銅のよ
うな強磁性体でなく、かつ真空に適合した材料から製造
できる。このカソードポットは、機械的な剛性を保証す
るように接続され、側方チャンバーの壁とのシールによ
りを側方チャンバーのドア（３７）に接続されている。
この接続は、ネジまたはフックにより、好ましくは真空
技術に関するＩＳＯ仕様に対応するように達成できる。

【００５６】このポットは、磁界発生装置（１６）を含
み、この装置の詳細は図５および図６に示されている。
磁界発生装置は、高速回転に適したシャフト（３８）お
よびボールベアリング（１７）により、ポットに接続さ
れている。シャフトはモータ（３０）によって駆動され
る。

【００５７】図４は、冷却体の好ましい実施例を示す。
この冷却体は、銅製ポット（２５）から成り、その正面
に鑞付けされた薄い銅フォイル（２２６）によって閉じ
られている。冷却体の内部は、分離壁（２７）により、
上方チャンバー（２９）と下方チャンバー（２８）に分
割されている。ターゲットと対向する側面の中心には孔
が設けられており、この孔は、供給パイプ（２４）に接
続されている。この供給パイプは、まず下方のチャンバ
ーを満たす。

【００５８】分離壁内の三角形の開口部により、水が上
方チャンバー（２９）に流入し、その後、水は、水抜き
パイプ（１８）によってチャンバーから流出する。銅製
フォイル（１６）の中心（３９）は、水抜きパイプ（１
８）に電気的に接続されており、供給パイプ（２４）
は、ポット（２５）へ流れる電流をフォイルとポットの
接触領域にほぼ対応する部分（４０）へ導く。この部分
（４０）は、ターゲットの境界ゾーンに接続している。

【００５９】これらのパイプ、およびポットの壁厚は、
電流の２つの経路、すなわち水抜きパイプによって形成
される経路と、供給パイプによって生じる経路の抵抗値
がほぼ等しくなるように選択しなければならない。ほぼ
等しい値とは、直流抵抗が０.２Ωよりも大きく異なっ
ていてはならないことを意味している。

【００６０】図５は、本発明における磁界の例を示す。
ポリエチレン製のディスク（１６）内に、永久磁性合金
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂから製造された円筒体（４６）を挿入し
てある。円筒体は、磁界発生装置の回転軸線と所定の角
度をなすことができる。磁石はヨーク（３０）と接触
し、このヨークの上面は、磁界発生装置のＮ極を形成す
る。円筒体（４６）の背面は、スパイダー状のヨークに
接続されており、このヨークは、逆の磁極（３１）（３
２）へ誘導電流を導く軟鉄または適当なニッケル合金の
ような軟磁性材料から製造された長い脚部（３４）、お
よび短い脚部（３３）を有する。これらの磁極は、磁気
発生装置のＳ極を形成する。Ｓ極のすべての面は、ター
ゲットの対称軸線（２３）に対して同心状の円の上にあ
る。

【００６１】異なる脚部の表面法線（４２）および（４
１）は、回転軸線（２３）と角度β１およびβ２をな
す。Ｎ極とＳ極とは、磁力線（３９）によってリンクさ
れている。図示した実施例では、すべての磁力線は、Ｎ
極上の磁界発生装置から生じる。従って、これらの磁力
線は、基本的には回転軸線（２３）と平行である。これ
らの磁力線は、ターゲットプレートに進入した後、これ
から出る。Ｓ極上では、これらの磁力線は、再び磁極面
（３１）および（３２）とほぼ垂直に、すなわち、表面
法線（４０）および（４２）と平行に進入する。この進
入は、基本的には、すべてのケースで３つの部品のうち
の１つ（１２）、（１３）または（１４）の円筒体ジャ
ケットに進入した後に生じる。

【００６２】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の別の実施
例を示す。平面図６（ａ）は軟鉄製のヨークから成るＮ
極（３０）を示す。このＮ極の下方には、再び永久磁性
合金、すなわちネオジミウム−鉄−ホウ素から製造され
た円筒体が設けられている。この円筒体は、軟鉄から製
造されたプレート（４４）の上に載り、永久磁性材料か
ら成る長方形の平行六面体ビット（４５）が、この軟鉄
プレートの一部に接続しており、非対称の星形を形成し
ている。

【００６３】第１ビット（４５）には、小さいヨーク
（４３）により、永久磁性材料の別の長方形の平行六面
体ビット（４０）が接続されており、第１ビット（４
５）と一定の角度βｉをなしている。これらビットの端
部は、別のヨークを支持できる。この実施例は、本発明
に対応する磁界も発生する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるプラズマ促進物理蒸着装置の略
図である。

【図２】本発明に係わるプラズマ促進物理蒸着装置の別
の略図である。

【図３】本発明に係わる蒸発器の構造を示す。

【図４】冷却体の略図である。

【図５】磁界発生装置の一実施例を示す。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は、磁界発生装置の別の実施例
を示す。

【符号の説明】

１主チャンバー２円筒体３側方チャンバー４ポート５蒸発器８加工品９深さ１０ドア１１ライニング１２カソードポット１３ディスク１４冷却体１５シール１６磁界発生装置１７ボールベアリング１８銅製パイプ２０直流電源２１、２２ケーブル２３対称軸線２４冷却体２５ポット２６銅製フォイル２７分離壁２８下方チャンバー２９上方チャンバー３０モータ３１補助的アノード３３、３４脚部３５絶縁部品３６ブリッジ３９磁力線４０、４５ビット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つまたはそれ以上のカソー
ドスポットアーク蒸発器を備える、加工品に皮膜をプラ
ズマ促進物理蒸着するための装置であって、少なくとも１つの主チャンバー（１）および直角平行六
面体の側方チャンバー（３）を備え、主チャンバーの壁が少なくとも１つの長方形の開口部を
有し、ポート（４）により、平行六面体の側面に沿って、側方
チャンバーに主チャンバーの長方形開口部が接続されて
おり、かつ主チャンバーに加工品が収容されていること
を特徴とするプラズマ促進物理蒸着装置。
【請求項２】主チャンバーが蒸発器を含まず、平行六
面体の側方チャンバーに、すべての蒸発器（５）が取り
付けられていることを更に特徴とする、請求項１記載の
装置。
【請求項３】長方形の開口部の長さ（６）が、主チャ
ンバーの高さ（７）の少なくとも６０％であり、かつ側
方チャンバーの深さが、３００〜８００ｍｍの範囲にあ
ることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】主チャンバーの長方形ポート（４）が、
円筒体ジャケットに対してπ／１０より大きく、かつπ
／３より小さい開口部の角度αを有することを特徴とす
る、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】平行六面体の側方チャンバー（３）が、
ポート（６）と平行な側面を形成するドア（１０）を有
し、かつこのドア（１０）に、蒸発器（５）が設けられ
ていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記
載の装置。
【請求項６】側方チャンバー（３）が、主チャンバー
壁（２）および側方チャンバー壁から電気的に絶縁され
たライニング（５）を有することを特徴とする、請求項
１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】側方チャンバーに、少なくとも２つの回
転対称の蒸発器が設けられていることを特徴とする、請
求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】装置のチャンバー壁（３７）に強固に接
続された回転対称ポット（１２）と、皮膜を形成すべき
材料の少なくとも１つの成分から製造された円形ターゲ
ット（１３）と、水冷および移動磁界発生装置（１６）
とを有する１つ以上のカソードスポットアーク蒸発器を
備えた、加工品に皮膜をプラズマ促進物理蒸着する装置
のためのカソードスポットアーク蒸発器であって、ポットの軸線と対応する軸線（２３）を中心として磁界
発生装置（１６）が回転し、この磁界発生装置（１６）
によって発生された磁界が回転対称ではなく、かつ少な
くとも２本の給電リード線を含むことを特徴とする、カ
ソードスポットアーク蒸発器。
【請求項９】真空に対してシールされ、水が通過して
流れるようになっている、冷却体（１４）が、ターゲッ
トのすぐ後方に設けられており、かつこの冷却体（１
４）の背後に、磁界発生装置（１６）が設けられている
ことを特徴とする、請求項８記載の蒸発器。
【請求項１０】磁界発生装置の回転速度が、毎分少な
くとも６０回転であることを更に特徴とする、請求項８
〜９のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項１１】磁界発生装置の回転速度が、毎分少な
くとも５００回転であることを特徴とする、請求項８〜
１０のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項１２】電流の給電および給排水の少なくとも
一部が、２本の同心状の銅製パイプ（１８）、（２４）
によって行われるようになっていることを特徴とする、
請求項８〜１１のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項１３】パイプのうちの１本が、ターゲットの
背面と隣接する表面（２６）の中心部分（３９）に電気
的に接続されており、かつ他方のパイプがターゲットの
冷却背面と隣接する表面（２６）の境界部分（４０）に
接続されていることを特徴とする、請求項８〜１２のい
ずれかに記載の蒸発器。
【請求項１４】２本の電流リード線の電気抵抗がほぼ
等しいことを特徴とする、請求項８〜１３のいずれかに
記載の蒸発器。
【請求項１５】空気中に回転磁界発生装置（１６）が
設けられていることを特徴とする、請求項８〜１４のい
ずれかに記載の蒸発器。
【請求項１６】磁極（３０）を磁界発生装置（１６）
の逆の磁極（３１）、（３２）へ接続する磁力線（３
９）がターゲット表面に進入せず、各々が１つの点に進
入するようになっていることを特徴とする、請求項８〜
１５のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項１７】逆の磁極面（３１）、（３２）が、タ
ーゲットの回転軸線と平均角度βを形成し、この角度β
が、π／１０よりも大きく、かつπ／３よりも小さいこ
とを特徴とする、請求項８〜１６のいずれかに記載の蒸
発器。
【請求項１８】角度αが角度βとほぼ等しいことを特
徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】角度αが角度βとほぼ等しいことを特
徴とする、請求項８〜１７のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項２０】主チャンバーおよび側方チャンバーの
接続ポートに隣接する空間内に、１つまたは数個の補助
的アノード（３１）が取り付けられており、このアノー
ド（３１）は、アーク電流の少なくとも一部を搬送する
ようになっていることを特徴とする、請求項１〜７のい
ずれかに記載の装置。
【請求項２１】主チャンバーおよび側方チャンバーの
接続ポートと隣接する空間内に、１つまたは数個の補助
的アノード（３１）が取り付けられており、このアノー
ド（３１）は、アーク電流の少なくとも一部を搬送する
ようになっていることを特徴とする、請求項８〜１７の
いずれかに記載の蒸発器。