專利名稱：對三維形狀的工件進(jìn)行的濺鍍成膜方法及用于該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過濺鍍在復(fù)雜的三維形狀的工件均勻成膜的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
目前為止，濺鍍是在半導(dǎo)體、液晶、等離子顯示器、光盤等領(lǐng)域中，在金屬或塑料等 二維的平滑工件上均勻成膜濺鍍粒子的技術(shù)。但是，近年來不僅是如上所述的二維的平滑工件，照相機(jī)、移動電話等的本體、外 設(shè)品等具有復(fù)雜三維形狀的工件也被要求將濺鍍粒子均勻地成膜。使用現(xiàn)有的濺鍍裝置在具有復(fù)雜的三維形狀的工件上進(jìn)行成膜時，由于從靶材被 濺鍍的粒子直線性強(qiáng)，幾乎不會散射，因此具有未與靶材對向的側(cè)面或上下面的均鍍能力 差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題為提供即使在具有復(fù)雜的三維形狀工件也能夠?qū)R鍍粒子均 勻成膜的濺鍍技術(shù)。本發(fā)明人為了解決上述課題而精心研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)動安裝于轉(zhuǎn)盤式夾具的 三維形狀的工件的同時濺鍍靶材而進(jìn)行成膜時，在整個濺鍍時間中的至少一部分時間之 內(nèi)，使從所述靶材飛散的濺鍍粒子的主飛散方向由所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸中心方向 變?yōu)槠牡姆较?，?jù)此可以將濺鍍粒子均勻成膜在具有復(fù)雜的三維形狀的工件上，從而完 成本發(fā)明。S卩，本發(fā)明為一種對具有三維形狀的工件進(jìn)行的濺鍍成膜方法，屬于在通過濺鍍 靶材，而對安裝在與靶材對向設(shè)置且進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤式工件夾具的三維形狀的工件進(jìn)行成 膜的方法，其特征在于使所述具有三維形狀的工件以位于連接所述靶材與轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的 平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，并且，在整個濺鍍時間中的至少一部分時間之內(nèi)，使從所述靶材飛散的濺鍍粒子的主飛 散方向偏心于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸中心方向。而且，本發(fā)明為一種濺鍍裝置，該濺鍍裝置在真空腔室內(nèi)具有靶材和與靶材對向 設(shè)置且具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤式工件夾具，其特征為所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具有工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè) 置于所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部設(shè)置成以位于 連接靶材和轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，所述靶材具有旋轉(zhuǎn)軸且設(shè)置成能夠朝左右方向旋轉(zhuǎn)。并且，本發(fā)明為一種濺鍍裝置，該濺鍍裝置在真空腔室內(nèi)具有靶材、靶材磁鐵以及與靶材對向設(shè)置且具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤式工件夾具，其特征為所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具有工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè) 置于所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部設(shè)置成以位于 連接靶材和轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，所述靶材磁鐵具有旋轉(zhuǎn)軸且設(shè)置成能夠朝左右方向旋轉(zhuǎn)。并且，本發(fā)明為一種濺鍍裝置，該濺鍍裝置在真空腔室內(nèi)具有靶材、以及與靶材磁 鐵對向設(shè)置且具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤式工件夾具，其特征為所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具有工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè) 置于所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部設(shè)置成以位于 連接靶材和轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，將所述靶材設(shè)置為使從靶材飛散的濺鍍粒子的主飛散方向偏心于所述轉(zhuǎn)盤式工 件夾具的旋轉(zhuǎn)軸中心方向。并且，本發(fā)明為一種濺鍍裝置，該濺鍍裝置在真空腔室內(nèi)具有靶材、靶材磁鐵以及 與靶材對向設(shè)置且具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤式工件夾具，其特征為所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具有工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè) 置于所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部設(shè)置成以位于 連接靶材和轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，將所述靶材磁鐵設(shè)置成使從所述靶材飛散的濺鍍粒子的主飛散方向偏心于所述 轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸中心方向。根據(jù)本發(fā)明，即使對具有三維形狀的工件濺鍍，也能夠使不與靶材對向的側(cè)面或 上下面的均鍍良好。從而，也可以對照相機(jī)、移動電話等的本體、外設(shè)品等具有復(fù)雜三維形狀的工件， 將濺鍍粒子均勻地成膜。


圖1為表示本發(fā)明的同軸型磁控濺鍍裝置的主要部分的圖(圖中，空心箭頭表示 靶材磁鐵5的轉(zhuǎn)動方向)；圖2為圖1的A-A，剖視圖；圖3為表示磁鐵結(jié)構(gòu)的圖(圖中，空心箭頭表示靶材磁鐵5的轉(zhuǎn)動方向)；圖4為表示從圖3的B方向觀察的磁鐵結(jié)構(gòu)的圖；圖5為表示本發(fā)明的另一種形態(tài)的同軸型磁控濺鍍裝置的主要部分的圖(圖中， 空心箭頭表示濺鍍粒子的主飛散方向)；圖6為表示轉(zhuǎn)盤式工件夾具的結(jié)構(gòu)的圖；圖7為表示本發(fā)明的另一種形態(tài)的同軸型磁控濺鍍裝置的主要部分的圖(圖中， 空心箭頭表示靶材磁鐵5的轉(zhuǎn)動方向)；圖8為表示本發(fā)明的另一種形態(tài)的同軸型磁控濺鍍裝置的主要部分的圖；圖9為表示本發(fā)明的另一種形態(tài)的同軸型磁控濺鍍裝置的主要部分的圖。符號說明1為同軸型磁控濺鍍裝置，2為真空腔室，3為靶材，4為磁鐵容置部，5 為靶材磁鐵，5a、為磁鐵支撐棒，5b、5c、5d為磁鐵，6為轉(zhuǎn)盤式工件夾具，6a為轉(zhuǎn)盤式工件夾具支撐部，6b為工件保持部，6c為掛鉤，7為工件，8為排氣口，9為氣體導(dǎo)入口，10為等離子 用高壓電源，11為接地。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖繼續(xù)對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中附圖表示作為本發(fā)明的一種實施方式 的使用圓筒形靶材的磁控濺鍍裝置(以下稱之為同軸型磁控濺鍍裝置)。圖1為模式性地表示同軸型磁控濺鍍裝置的主要部分的圖。圖中，1表示同軸型磁 控濺鍍裝置，2表示真空腔室，3表示圓筒形靶材，4表示磁鐵容置部，5表示靶材磁鐵，6表示 轉(zhuǎn)盤式工件夾具，7表示三維形狀的工件，8表示排氣口，9表示氣體導(dǎo)入口。而且，圖2為圖1的A-A，剖視圖。圖中，符號1 9所表示的部件與上述說明相 同，符號10表示等離子用高壓電源，符號11表示接地。真空腔室2只要能夠在其內(nèi)部設(shè)置靶材3及轉(zhuǎn)盤式工件夾具6，則對于其大小以及 形狀沒有特別的限制。并且，在真空腔室2設(shè)置有排氣口 8。該排氣口 8用于連接旋轉(zhuǎn)泵、 渦輪分子泵等的真空泵(未圖示)。而且，在真空腔室2設(shè)置有用于導(dǎo)入濺鍍所使用的氣體 的氣體導(dǎo)入口 9。對于用于濺鍍的氣體并沒有特別的限定，可以使用例如氬氣、氮氣、氧氣寸。圓筒形靶材3是針對向以上端和/或下端為支撐部的圓筒狀的導(dǎo)管，根據(jù)噴鍍等 將靶材材料以特定厚度附著于除所述支撐部之外的所述導(dǎo)管的外表面上。靶材的材質(zhì)可以 采用例如硅、鈦、鋯、金、銀、銅、銦、錫、鉻、鋁、碳等金屬以及這些金屬的氧化物或者氮化物 等。而且，導(dǎo)管的材質(zhì)可以選擇例如不銹鋼、銅、鋁等。所述圓筒形靶材3配置成與真空腔 室2的長度方向(垂直于圖1的紙面的方向)相同程度的長度。所述圓筒形靶材3與真空 腔室2電絕緣，且連接于高壓電源的一端。而且，高壓電源的另一端連接于真空腔室2和接 地11 (參照圖2)。圓筒形靶材3的內(nèi)部設(shè)置有磁鐵容置部4，而且在其內(nèi)部設(shè)置有相對于圓筒形靶 材3具有足夠長度的靶材磁鐵5。在圓筒形靶材3與磁鐵容置部4之間供應(yīng)有用于冷卻圓 筒形靶材3的冷卻水。靶材磁鐵5由固定于磁鐵支撐棒5a的三個磁鐵5b、5c以及5d構(gòu)成。 磁鐵5b及5d將磁鐵支撐棒側(cè)設(shè)為N極，而將靶材側(cè)設(shè)為S極，磁鐵5c則設(shè)置成與磁鐵5b 及5d磁極相反(參照圖3)。而且，所述磁鐵5b及5d在靶材磁鐵5的上下端連接，形成環(huán) 狀結(jié)構(gòu)(參照圖4)。若要使所述磁鐵5產(chǎn)生平衡的磁場，可使磁鐵5c的磁力等效于由磁 鐵5b及5d所構(gòu)成的磁鐵的磁力，而若要使磁鐵5產(chǎn)生非平衡的磁場，可使磁鐵5c的磁力 弱于由磁鐵5b及5d所構(gòu)成的磁鐵的磁力。使用所述圓筒形靶材3和靶材磁鐵5，在所有濺鍍時間中的至少一部分時間內(nèi)，將 從所述圓筒形靶材3飛散的濺鍍粒子的主飛散方向設(shè)置為從后述的轉(zhuǎn)盤式工件夾具6的旋 轉(zhuǎn)軸偏心的方向(以下，稱之為“偏心方向”)。在此，濺鍍粒子的主飛散方向是指被設(shè)置在 內(nèi)部的靶材磁鐵5的磁場最強(qiáng)的兩處的中心與圓筒形靶材3的中心相連接的方向。為了將濺鍍粒子的主飛散方向設(shè)置為偏心方向，例如圖1所示，將圓筒形靶材3設(shè) 置成與后述的轉(zhuǎn)盤式工件夾具6對向，并且將設(shè)置于所述圓筒形靶材3內(nèi)部的所述靶材磁 鐵5設(shè)置成能夠以與圓筒形靶材3相同的軸朝左右方向轉(zhuǎn)動。靶材磁鐵5的轉(zhuǎn)動范圍沒有 特別的限制，只要可以在三維形狀的工件7將濺鍍粒子均勻成膜即可。而且，通過控制所述轉(zhuǎn)動，使對于三維的工件7偏心方向的濺鍍相比中心方向的濺鍍更長為佳。并且，作為將濺鍍粒子的主飛散方向設(shè)置為偏心方向的另外手段，例如圖5所示， 將圓筒形靶材3與后述的轉(zhuǎn)盤式工件夾具6對向設(shè)置，并且將靶材磁鐵5設(shè)置成使從圓筒 形靶材3飛散的濺鍍粒子的主飛散方向偏心于轉(zhuǎn)盤式工件夾具6的旋轉(zhuǎn)軸的方向。此時， 優(yōu)選為靶材磁鐵5不轉(zhuǎn)動而位置固定，在所有濺鍍時間內(nèi)，將從圓筒形靶材3飛散的濺鍍粒 子的主飛散方向設(shè)置為偏心方向。而且，此時圓筒形靶材3設(shè)置多個，優(yōu)選為設(shè)置兩個。轉(zhuǎn)盤式工件夾具6設(shè)置成與圓筒形靶材3對向。如圖6所示，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾 具6由工件夾具支撐部6a以及多個工件保持部6b構(gòu)成略圓筒狀，且工件保持部6b具備用 于固定工件的多個掛鉤6c。工件保持部6b設(shè)置在所述工件夾具支撐部6a的外周部。所述 轉(zhuǎn)盤式工件夾具6和/或工件保持部6b設(shè)置成能夠以位于連接圓筒形靶材3的軸與轉(zhuǎn)盤 式工件夾具6的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的平行軸旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選地設(shè)置成能夠以與圓筒形的 靶材3的軸形成平行的軸旋轉(zhuǎn)，由此各自獨立或同步旋轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn))。所述轉(zhuǎn)盤式工件 夾具6與真空腔室2電絕緣。并且，在本發(fā)明中，為了在三維形狀的工件7更加均勻地成膜，如圖7至圖9所示， 除了與轉(zhuǎn)盤式工件夾具6對向設(shè)置的圓筒形靶材3之外，優(yōu)選地在轉(zhuǎn)盤式工件夾具6的上 方及/或下方設(shè)置圓筒形靶材3 (在其內(nèi)部設(shè)置有磁鐵容置部4以及靶材磁鐵5)。而且，此 時使設(shè)置于圓筒形靶材3內(nèi)部的靶材磁鐵5的轉(zhuǎn)動方式與前面所述的靶材磁鐵5相同，據(jù) 此來調(diào)整三維形狀的工件7的上下的均鍍能力。在以上說明的裝置中，當(dāng)執(zhí)行濺鍍時，首先在真空腔室2進(jìn)行排氣之后，供應(yīng)濺鍍 氣體。然后，由連接于靶材3和真空腔室2的高壓電源10提供電力(在直流電源的情況下， 將靶材3設(shè)為陰極)，依此開始輝光放電而可以開始執(zhí)行濺鍍。所述裝置中，在整個濺鍍時間中的至少一部分時間，使從所述靶材飛散的濺鍍粒 子的主飛散方向偏心于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的方向，據(jù)此可以將濺鍍粒子均勻成 膜于安裝在轉(zhuǎn)盤式工件夾具的三維形狀的工件。而且，通過從所述三維形狀的工件的上方及/或下方進(jìn)行濺鍍，能夠進(jìn)行均鍍能 力優(yōu)秀且膜厚均勻的成膜。采用如上所述的本發(fā)明的同軸型磁控濺鍍裝置，以下述條件在三維形狀的工件鍍 膜時，可以均勻地成膜。<成膜條件> 工件(形狀)BS樹脂(移動電話外殼)濺鍍氣體氬靶材鈦靶材的布置(1)圖1的布置(2)圖5的布置(3)圖6的布置(4)圖7的布置(5)圖8的布置磁場非平衡型腔內(nèi)真空度1(T3 l(T4Torr
7
輸入功率10kW電源類型直流時間20 30分鐘并且，在上述說明中，雖然對將圓筒形的靶材作為靶材使用的同軸型磁控濺鍍裝 置進(jìn)行了說明，但本發(fā)明即便是對例如將平板形靶材作為靶材使用的磁控濺鍍裝置、不使 用靶材磁鐵的濺鍍裝置等，仍可以實施本發(fā)明。即，在將平板形靶材作為靶材使用時，使三維工件以位于將執(zhí)行平板形靶材的濺 鍍的平面內(nèi)具有的軸與轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸相連接的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)即可。 另外，當(dāng)采用未使用靶材磁鐵的濺鍍裝置時，將靶材設(shè)置成可朝左右方向轉(zhuǎn)動，或者將靶材 設(shè)置成使從靶材飛散的濺鍍粒子的主飛散方向偏心于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸中心 方向即可。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明對于復(fù)雜形狀的工件可以從各個方向進(jìn)行濺鍍，由此可以執(zhí)行均勻的成 膜。因此，不僅在二維的平滑的工件上，還可以有效地用于在照相機(jī)、移動電話的本體、外設(shè) 品等三維形狀的工件上將濺鍍粒子均勻地成膜。
權(quán)利要求
一種對三維形狀的工件進(jìn)行的濺鍍成膜方法，通過對靶材進(jìn)行濺鍍，對安裝于與所述靶材對向設(shè)置且旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤式工件夾具上進(jìn)行成膜，其特征在于使所述三維形狀的工件以位于連接所述靶材與轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，并且，在整個濺鍍時間中的至少一部分時間之內(nèi)，使從所述靶材飛散的濺鍍粒子的主飛散方向偏心于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸中心方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對三維形狀的工件進(jìn)行的濺鍍成膜方法，其特征在于，從三 維形狀的工件的上方和/或下方進(jìn)行濺鍍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對三維形狀的工件進(jìn)行的濺鍍成膜方法，其特征在于，以 磁控濺鍍對靶材進(jìn)行濺鍍。
4.一種濺鍍裝置，在真空腔室內(nèi)具有靶材和與所述靶材對向設(shè)置且具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤 式工件夾具，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具有工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè)置于 所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部設(shè)置成以位于連接 靶材和轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，所述靶材具有旋轉(zhuǎn)軸且能夠朝左右方向旋轉(zhuǎn)。
5.一種濺鍍裝置，在真空腔室內(nèi)具有靶材、靶材磁鐵以及與靶材對向設(shè)置且具有旋轉(zhuǎn) 軸的轉(zhuǎn)盤式工件夾具，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具有工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè)置于 所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部設(shè)置成以位于連接 靶材和轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，所述靶材磁鐵具有旋轉(zhuǎn)軸且能夠朝左右方向旋轉(zhuǎn)。
6.一種濺鍍裝置，在真空腔室內(nèi)具有靶材、以及與靶材對向設(shè)置且具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤 式工件夾具，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具有工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè)置于 所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部設(shè)置成以位于連接 靶材和轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，將所述靶材設(shè)置為使從靶材飛散的濺鍍粒子的主飛散方向偏心于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾 具的旋轉(zhuǎn)軸中心方向。
7.一種濺鍍裝置，在真空腔室內(nèi)具備靶材、靶材磁鐵以及與靶材對向設(shè)置且具有旋轉(zhuǎn) 軸的轉(zhuǎn)盤式工件夾具，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具具有工件夾具支撐部和多個工件保持部，所述工件保持部設(shè)置于 所述工件夾具支撐部的外周部，所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具和/或工件保持部設(shè)置成以位于連接 靶材和轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，將所述靶材磁鐵設(shè)置成使從所述靶材飛散的濺鍍粒子的主飛散方向偏心于所述轉(zhuǎn)盤 式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸中心方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的任意一項所述的濺鍍裝置，其特征在于，將靶材設(shè)置在所述 轉(zhuǎn)盤式工件夾具的上方和/或下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求5、7至8中的任意一項所述的濺鍍裝置，其特征在于，所述靶材為圓筒 形，所述靶材磁鐵設(shè)置于所述靶材內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種對復(fù)雜的三維形狀工件也可以將濺鍍粒子均勻地成膜的濺鍍技術(shù)。該技術(shù)為通過對靶材進(jìn)行濺鍍，在安裝于與所述靶材對向設(shè)置且旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤式工件夾具上的三維形狀的工件進(jìn)行成膜的方法，其特征在于使所述具有三維形狀的工件以位于連接所述靶材與轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸的平面的垂直面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，并且，在整個濺鍍時間中的至少一部分時間之內(nèi)，使從所述靶材飛散的濺鍍粒子的主飛散方向偏心于所述轉(zhuǎn)盤式工件夾具的旋轉(zhuǎn)軸中心方向。
文檔編號C23C14/34GK101855382SQ200880116299
公開日2010年10月6日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者吉岡潤一郎, 堀江邦明, 高橋直樹 申請人:荏原優(yōu)萊特科技股份有限公司