[發明專利]物理蒸鍍處理方法和物理蒸鍍處理裝置

在審

• 申請號: 201380053125.4
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN104685096A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 藤井博文
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳國慧;李婷

技術領域

本發明涉及物理蒸鍍（PVD）處理方法和物理蒸鍍（PVD）處理裝置。

背景技術

以往，以提高切削工具的耐磨損性和提高機械零件的滑動面的滑動特性為目的，對基材（成膜對象物）進行利用物理蒸鍍（PVD）方法的硬質皮膜（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，有電弧離子鍍裝置和濺鍍裝置等成膜裝置。

例如，在專利文獻1中，公開了包括構成陰極的靶極和陽極的電弧離子鍍裝置。上述靶極呈朝向上下方向的桿狀。上述陽極在上述靶極的周圍以包圍該靶極的方式配備。具體而言，該陽極具有從靶極的上端向外周側的上方隔開距離地設置的上部環狀電極、從陰極的下端向外周側的下方隔開距離地設置的下部環狀電極、和將這些上下的環狀電極彼此沿上下方向連結的多個棒狀電極。

另一方面，在一般的PVD處理裝置中，已知如果在作為陰極的靶極的表面溫度、或在與該靶極之間引起放電的陽極的表面溫度中存在不均，則其中溫度較高的部分的電阻相對升高，所以僅在溫度較低的部分中優先地發生放電，在電極面內不再均勻地發生放電。如果發生這樣的放電的偏差，則僅在電極的一部分中發生放電，容易發生靶極局部地減小的偏差消耗。該偏差消耗使靶極的利用效率下降，并且使靶極較早地達到壽命，使該靶極的更換作業的頻率及處理成本增大。進而，靶極的偏差消耗也成為工件的膜厚分布的不均勻或再現性下降等的原因。

因此，在上述專利文獻1所記載的PVD處理裝置中，將構成陽極的電極和構成陰極的靶極盡可能均勻地冷卻也是優選的。作為其手段，在專利文獻1中公開了使靶極的內部成為空洞來構成冷卻流路并使冷卻水在該冷卻流路中流通的手段。

但是，當冷卻水實際在上述冷卻流路中流動時，在流路的入口側與出口側之間，冷卻水的溫度產生較大的差。該溫度差產生冷卻能力的差異，有時成為靶極的偏差消耗的原因。例如，在距冷卻流路的入口側較近的部分中，因為冷卻水的溫度較低，所以冷卻能力較高，電極的溫度局部地降低，從而促進放電。另一方面，在距冷卻流路的出口側較近的部分中，由于冷卻水的溫度升高，所以冷卻能力下降，電極的溫度成為高溫，放電減少。結果在靶極中發生偏差消耗。即，在以往的PVD處理裝置中，電極的冷卻部分性地變得不充分，不能可靠地抑制靶極的偏差消耗。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第3195492號公報。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠在可靠地抑制靶極的偏差消耗的同時進行PVD處理的PVD處理方法和PVD處理裝置。

本發明所提供的PVD處理方法包含：準備物理蒸鍍處理裝置，所述物理蒸鍍處理裝置包括內部為真空的真空腔室和設置在該真空腔室的內部的陽極和陰極，上述陽極和上述陰極中的至少一方是冷卻對象電極，在該冷卻對象電極中形成有冷卻流路的至少一部分；通過在上述陽極與上述陰極之間產生放電而使上述陰極蒸發，從而進行物理蒸鍍處理；當進行該物理蒸鍍處理時使冷卻介質在上述冷卻流路中流通，對上述冷卻對象電極進行冷卻，并且切換該冷卻介質的流通方向以使其反轉。

此外，本發明所提供的PVD處理裝置包括：真空腔室，內部為真空；設置在該真空腔室的內部的陽極和陰極，通過在這些陽極與陰極之間產生放電，使上述陰極蒸發，從而能夠進行物理蒸鍍處理；和冷卻機構，將上述陽極和上述陰極中的至少一方作為冷卻對象電極冷卻，上述冷卻機構包括冷卻流路和流通方向切換部，所述冷卻流路包括形成在上述冷卻對象電極中的流路，并且用于冷卻該冷卻對象電極的冷卻介質能夠在所述流路的內部流通，所述流通方向切換部進行切換以使上述冷卻流路中的冷卻介質的流通方向交替地反轉。

附圖說明

圖1是表示本發明的各實施方式的PVD處理裝置的整體構成的剖面正視圖。

圖2是表示本發明的各實施方式的靶極的立體圖。

圖3是表示本發明的各實施方式的冷卻機構的流程圖。

圖4是表示在本發明的第1實施方式中將靶極冷卻的冷卻機構的立體圖。

圖5是表示在本發明的第2實施方式中將外側電極冷卻的冷卻機構的立體圖。

圖6是表示在參考例的PVD處理裝置中設置的將外側電極冷卻的冷卻機構的圖。

具體實施方式