(57)【要約】      （修正有）【課題】膜の付き回り性に優れる膜付き対象物の製造方法の提供。【解決手段】ターゲット材料４に接続されるパルス電源装置５、および、負バイアス装置６を備えるスパッタリング装置２を準備する第１工程、大電力インパルスマグネトロンスパッタリングにより対象物１５の面２１に膜５０を形成する第２工程を備え、第２工程において、チャンバ３内の圧力が、０．２５Ｐａ以上、０．７０Ｐａ以下であり、負バイアス装置６から印加される負のバイアスの電圧が、−９５Ｖ以下であり、ターゲット材料４に対しパルス電源装置５から印加される負のパルスの電力が、２Ｗ／ｃｍ２以上、４．５Ｗ／ｃｍ２以下であり、パルスの周波数が、６００Ｈｚ以上であり、パルスの時間ＴＯＮが、３０×１０−６秒以上、６０×１０−６秒以下であり、大電力インパルスマグネトロンスパッタリングにより発生するプラズマ領域１７が対象物１５を包含する膜付き対象物の製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ、前記チャンバに収容されるターゲット材料、前記チャンバに接続されるスパッタリングガス供給装置、前記ターゲット材料に電気的に接続されるパルス電源装置、および、負バイアス装置を備えるスパッタリング装置を準備する第１工程、
前記チャンバ内に、対象物を、前記ターゲット材料と間隔が隔てられ、かつ、前記負バイアス装置に電気的に接続されるように配置して、前記スパッタリングガス供給装置からスパッタリングガスを前記チャンバ内に供給しつつ、前記負バイアス装置から前記対象物に負のバイアスを印加しながら、前記パルス電源装置から前記ターゲット材料に負のパルスを印加する大電力インパルスマグネトロンスパッタリングにより、前記対象物の面に膜を形成する第２工程を備え、
前記第２工程において、
前記チャンバ内の圧力が、０．２５Ｐａ以上、０．７０Ｐａ以下であり、
前記負バイアス装置から印加される負のバイアスの電圧が、−９５Ｖ以下であり、
前記ターゲット材料の表面積に対する、前記パルス電源装置から印加される負のパルスの電力が、２Ｗ／ｃｍ２以上、４．５Ｗ／ｃｍ２以下であり、
前記パルスの周波数が、６００Ｈｚ以上であり、
前記パルスの時間が、３０×１０−６秒以上、６０×１０−６秒以下であり、
前記第２工程における大電力インパルスマグネトロンスパッタリングにより発生するプラズマの領域が、前記対象物を包含することを特徴とする、膜付き対象物の製造方法。
【請求項２】
前記面は、前記対象物において、前記ターゲット材料に面する第１面に対して前記ターゲット材料の反対側に位置する第２面を有することを特徴とする、請求項１に記載の膜付き対象物の製造方法。
【請求項３】
前記ターゲット材料が、第４族〜第６族から選択される少なくとも１種の元素、および／または、グラファイトであることを特徴とする、請求項１または２に記載の膜付き対象物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜付き対象物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大電力インパルスマグネトロンスパッタリング（Ｈｉ  ＰＩＭＳ：Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  Ｓｕｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）（別称：高出力インパルスマグネトロンスパッタリング）によって、膜を対象物の表面に形成することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、大電力インパルスマグネトロンスパッタリングでは、大電力をターゲット材料に瞬間的にチャージ（印加）して、プラズマを形成しながら、金属を効率よくイオン化し、イオン化された金属粒子を対象物の表面に付着させることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、大電力インパルスマグネトロンスパッタリングでは、ターゲット材料のイオン化率が高く、また、対象物が負のバイアスでチャージ（印加）されることから、イオン化された金属粒子が、凹部に引き込まれ易く、そのため、膜の付き回り性に優れることも開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】東京都立産業技術研究センター研究報告、第１０号、２０１５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、対象物の形状によっては、対象物に対する膜のより高いレベルの付き回り性が要求される。
【０００７】
本発明は、膜の付き回り性に優れる膜付き対象物の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明（１）は、チャンバ、前記チャンバに収容されるターゲット材料、前記チャンバに接続されるスパッタリングガス供給装置、前記ターゲット材料に電気的に接続されるパルス電源装置、および、負バイアス装置を備えるスパッタリング装置を準備する第１工程、前記チャンバ内に、対象物を、前記ターゲット材料と間隔が隔てられ、かつ、前記負バイアス装置に電気的に接続されるように配置して、前記スパッタリングガス供給装置からスパッタリングガスを前記チャンバ内に供給しつつ、前記負バイアス装置から前記対象物に負のバイアスを印加しながら、前記パルス電源装置から前記ターゲット材料に負のパルスを印加する大電力インパルスマグネトロンスパッタリングにより、前記対象物の面に膜を形成する第２工程を備え、前記第２工程において、前記チャンバ内の圧力が、０．２５Ｐａ以上、０．７０Ｐａ以下であり、前記負バイアス装置から印加される負のバイアスの電圧が、−９５Ｖ以下であり、前記ターゲット材料の表面積に対する、前記パルス電源装置から印加される負のパルスの電力が、２Ｗ／ｃｍ２以上、４．５Ｗ／ｃｍ２以下であり、前記パルスの周波数が、６００Ｈｚ以上であり、前記パルスの時間が、３０×１０−６秒以上、６０×１０−６秒以下であり、前記第２工程における大電力インパルスマグネトロンスパッタリングにより発生するプラズマの領域が、前記対象物を包含する、膜付き対象物の製造方法を含む。
【０００９】
この製造方法では、第２工程において、チャンバ内の圧力と、負のバイアスの電圧と、ターゲット材料の表面積に対する負のパルスの電力と、負のパルスの周波数と、負のパルスの時間とが、上記した範囲内にあり、第２工程において、負のパルスの印加により形成されるプラズマの領域に、対象物を包含させる。そのため、対象物が、複雑な形状を有していても、かかる対象物の面に膜を確実に形成することができる。その結果、この膜付き対象物の製造方法は、膜の付き回り性に優れる。
【００１０】
本発明（２）は、前記面は、前記対象物において、前記ターゲット材料に面する第１面に対して前記ターゲット材料の反対側に位置する第２面を有する、（１）に記載の膜付き対象物の製造方法を含む。
【００１１】
この製造方法では、面が、第１面に対してターゲット材料の反対側に位置する第２面を有していても、イオン化された金属粒子が、互いに衝突、および／または、チャンバ内のガス粒子と衝突して、金属粒子の軌道を大きく変動でき、イオン化された金属粒子を、第２面に到達させることができる。そのため、膜を第２面に確実に形成することができる。
【００１２】
本発明（３）は、前記ターゲット材料が、第４族〜第６族から選択される少なくとも１種の元素、および／または、グラファイトである、（１）または（２）に記載の膜付き対象物の製造方法を含む。
【００１３】
この製造方法では、ターゲット材料が、第４族〜第６族から選択される少なくとも１種の元素、および／または、グラファイトであるので、膜の耐腐食性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の膜付き対象物の製造方法は、膜の付き回り性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の膜付き対象物の製造方法の一実施形態の第１工程で準備されるスパッタリング装置、および、第２工程で配置される対象物の概略図を示す。
【図２】図２は、図１に示すスパッタリング装置により、大電力インパルスマグネトロンスパッタリングを実施する第２工程を説明する概略図を示す。
【図３】図３は、第２工程において、所望の条件を満足しない大電力インパルスマグネトロンスパッタリングを実施する比較例を説明する概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の膜付き対象物の製造方法の一実施形態を図１〜図２を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図２に示すように、この膜付き対象物１の製造方法は、スパッタリング装置２を準備する第１工程、および、大電力インパルスマグネトロンスパッタリングにより、対象物１５の面２１に膜５０を形成する第２工程を備える。
【００１８】
図１に示すように、第１工程におけるスパッタリング装置２は、チャンバ３、ターゲット材料４、スパッタリングガス供給装置７、パルス電源装置５、および、負バイアス装置６を備える。
【００１９】
チャンバ３は、密閉された空間３０を、所定の圧力で確保できる耐圧容器である。なお、チャンバ３は、図示しない減圧ポンプと接続されている。また、チャンバ３は、アース配線１６Ｅを介してアース接続（接地）される。これにより、チャンバ３の内面は、ゼロ電位となっている。
【００２０】
ターゲット材料４は、チャンバ３内に収容されている。ターゲット材料４は、例えば、平板形状を有する。ターゲット材料４は、面方向に延びるターゲット第１主面１３と、ターゲット第１主面１３に間隔を隔てて平行して配置されるターゲット第２主面１８と、それらの周端縁を連結するターゲット側面１９とを一体的に有する。ターゲット第２主面１８は、後述するカソード板１１に接触している。また、ターゲット側面１９およびターゲット第１主面１３は、空間３０に露出する露出面を形成している。
【００２１】
ターゲット材料４は、膜５０の材料に対応しており、特に限定されず、膜付き対象物１の用途および目的に応じて適宜選択される。例えば、金属、炭素が挙げられる。
【００２２】
具体的には、金属としては、例えば、周期表第１族〜第１６族の金属元素（ＩＵＰＡＣ  ２０１３、以下同様）が挙げられ、好ましくは、耐腐食性の観点から、周期表第４族〜第６族の金属元素が挙げられ、より好ましくは、チタン（Ｔｉ）が挙げられる。また、金属としては、上記した元素の混合物である合金も挙げられる。
【００２３】
また、炭素として、耐腐食性の観点から、好ましくは、グラファイトが挙げられる。
【００２４】
これらは、単独使用または併用することができる。
【００２５】
ターゲット材料４は、カソード板１１とともに、チャンバ３内に収容されている。
【００２６】
スパッタリングガス供給装置７は、チャンバ３に接続されている。スパッタリングガス供給装置７は、空間３０にスパッタリングガスを供給可能に構成されている。
【００２７】
スパッタリングガスは、大電力インパルスマグネトロンスパッタリングで用いられるスパッタリングガスであれば、特に限定されず、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスが挙げられる。不活性ガスは、単独使用または２種以上併用することができる。好ましくは、アルゴンガス、好ましくは、ヘリウムガス、好ましくは、アルゴンガスおよびヘリウムガスの混合ガス、好ましくは、アルゴンガスおよび窒素ガスの混合ガスが挙げられる。
【００２８】
上記した不活性ガスと酸素の混合ガスである反応性スパッタリングも挙げることができる。好ましくは、アルゴンガスおよび酸素の混合ガス、好ましくは、ヘリウムガスおよび酸素の混合ガス、好ましくは、アルゴンガス、ヘリウムガスおよび酸素の混合ガスが挙げられる。
【００２９】
スパッタリングガスは、チャンバ３内の空間３０において、イオン化金属粒子５１と衝突できるガス粒子５（図２参照）を構成する。
【００３０】
パルス電源装置５は、大電力の負のパルスをターゲット材料４に印加できるように構成されている。パルス電源装置５は、チャンバ３の外側に配置され、第１配線１６Ａおよびカソード板１１を介して、チャンバ３内のターゲット材料４と電気的に接続されている。カソード板１１は、チャンバ３内に配置されており、例えば、平板形状を有する。
【００３１】
第１配線１６Ａは、パルス電源装置５およびカソード板１１を接続している。
【００３２】
負バイアス装置６は、対象物１５に負のバイアスを印加できるように構成されている。負バイアス装置６は、チャンバ３の外側に配置され、第２配線１６Ｂを介して、チャンバ３内の対象物１５と電気的に接続される。
【００３３】
支持部材１２は、チャンバ３内に、カソード板１１およびターゲット材料４と間隔を隔てて対向配置されている。支持部材１２の材料としては、セラミックスなどの絶縁体（非導電体）などが挙げられる。支持部材１２は、例えば、平板形状を有しており、面方向に延びる主面１４を有する。支持部材１２の主面１４と、ターゲット材料４のターゲット面１３とは、互いに面している。主面１４は、ターゲット材料４およびカソード板１１と平行である。支持部材１２およびターゲット材料４は、例えば、主面１４およびターゲット面１３の間に後述する広いプラズマ領域１７（図２参照）が形成されるように、十分な間隔が隔てられている。
【００３４】
なお、負バイアス装置６は、第３配線１６Ｃおよび／または第４配線１６Ｅを介して、チャンバ３および／または電源装置５に接続されていてもよい。負バイアス装置６および電源装置５は、公知の装置（例えば、非特許文献１に記載の装置）を用いることもできる。
【００３５】
次に、第２工程では、まず、チャンバ３内に、対象物１５を、ターゲット材料４と間隔が隔てられ、かつ、負バイアス装置６に電気的に接続されるように配置する。
【００３６】
対象物１５は、面２１を有する。面２１は、特に限定されず、例えば、外部から確認できる表面（外面や露出面）のみならず、外部から確認できず、撮像装置や切断加工などによって初めて確認できる内面（裏面や背面を含む）を含む。
【００３７】
対象物１５は、例えば、互いに間隔が隔てられる２つの壁３１、３２と、それらを連結する連結壁３３とを有する。２つの壁３１、３２は、互いに平行しており、第１壁３１および第２壁３２を備える。
【００３８】
第１壁３１は、ターゲット材料４に面する。第１壁３１は、ターゲット材料４と間隔を隔てて平行して配置されている。第１壁３１は、平板形状を有しており、ターゲット材料４に面する第１面２１と、第１面２１に対してターゲット材料４の反対側に位置する第２面２２とを有する。
【００３９】
第２壁３２は、第１壁３１に対してターゲット材料４の反対側に配置される。これにより、ターゲット材料４、第１壁３１および第２壁３２が、カソード板１１から支持部材１２に向かう方向（以下、対向方向とする）に順に配置される。第２壁３２は、主面１４に面する。なお、第２壁３２は、第１壁３１の第２面２２に面する第３面２３と、第３面２３に対して第１壁３１の反対側に位置する第４面２４とを有する。
【００４０】
連結壁３３は、例えば、第１壁３１の面方向中間部（中央部）と、第２壁３２の面方向（中央部）とを連結する。連結壁３３は、対向方向に延びる形状を有する。連結壁３３は、互いに対向する第５面２５および第６面２６を有する。
【００４１】
また、対象物１５は、第１邪魔板３５および第２邪魔板３６をさらに有する。
【００４２】
第１邪魔板３５は、第１壁３１と一体的に形成されており、第２面２２から第３面２３に向かって延びる形状を有する。第１邪魔板３５の遊端部は、第３面２３と間隔（第１隙間）３７が隔てられている。第１隙間３７は、第２面２２および第３面２３の間の距離より狭く、そのため、第１邪魔板３５は、第２面２２および第３面２３の間におけるカチオン化金属粒子５１の通過を邪魔する。また、第１邪魔板３５は、第２面２２において、その周端縁と、連結壁３３との間に位置する。また、第１邪魔板３５は、連結壁３３の第５面２５に面している。
【００４３】
第２邪魔板３６は、第２壁３２と一体的に形成されており、第３面２３から第２面２２に向かって延びる形状を有する。第２邪魔板３６の遊端部は、第２面２２と間隔（第２隙間）３８が隔てられている。第２隙間３８は、第２面２２および第３面２３の間の距離より狭く、そのため、第２邪魔板３６は、第２面２２および第３面２３の間におけるカチオン化金属粒子５１の通過を邪魔する。また、第２邪魔板３６は、第３面２３において、その周端縁と、連結壁３３との間に位置しており、また、対向方向に投影した投影面において、連結壁３３に対して第１邪魔板３５の反対側に位置している。また、第２邪魔板３６は、連結壁３３の第６面２６に面している。
【００４４】
第１邪魔板３５および第２邪魔板３６のそれぞれは、表面２７を有する。
【００４５】
上記した第１面２１〜第６面２６と、表面２７とは、対象物１５の面２１に含まれる。
【００４６】
なお、対象物１５は、導電部３９および第２配線１６Ｂを介して、負バイアス装置６に電気的に接続される。
【００４７】
導電部３９は、支持部材１２の主面１４と、第２壁３２の第４面２４との間に間隔が隔てられるように、それらの間に配置されている。具体的には、導電部３９は、第４面２４の端部から支持部材１２に向かって延び、主面１４に至る形状を有する。
【００４８】
対象物１５の材料としては、例えば、ステンレス、鉄などの金属が挙げられる。
【００４９】
第２工程において、続いて、大電力インパルスマグネトロンスパッタリングを実施する。
【００５０】
大電力インパルスマグネトロンスパッタリングを実施するには、まず、スパッタリングガス供給装置７からスパッタリングガスをチャンバ３内に供給しながら、図示しない減圧ポンプで、チャンバ３内を減圧する。
【００５１】
チャンバ３内の圧力は、後述する低圧となるように、設定される。
【００５２】
なお、スパッタリングガスの供給と、チャンバ３内の減圧とによって、空間３０から大気ガス（酸素ガス、窒素ガスなど）が排除され、上記した圧力を有するスパッタリングガスがチャンバ３内に充填される。
【００５３】
続いて、負バイアス装置６から対象物１５に負のバイアスを印加しながら、パルス電源装置５からターゲット材料４に負のパルスを印加する。
【００５４】
負バイアス装置６から印加される負のバイアスは、後述するが、負の直流である。負のバイアスは、連続して（継続的に）、印加される。
【００５５】
パルス電源装置５からターゲット材料４に印加（チャージ）されるパルスは、所定時間ＴＯＮだけ、所定間隔（時間）ＴＯＦＦを空けて、複数回（具体的には、等しい等間隔で複数回）繰り返される。
【００５６】
次に、チャンバ３内の圧力と、負のバイアスの電圧と、ターゲット材料４の表面積に対する、負のパルスの電力と、負のパルスの印加の時間ＴＯＮと、負のパルスの周波数とを説明する。
【００５７】
チャンバ３内の圧力は、０．２５Ｐａ以上、０．７０Ｐａ以下である。
【００５８】
負のバイアスの電圧は、−９５Ｖ以下である。
【００５９】
ターゲット材料４の表面積に対する負のパルスの電力は、２Ｗ／ｃｍ２以上、４．５Ｗ／ｃｍ２である。なお、上記したターゲット材料４の表面積は、ターゲット材料４におけるターゲット第１主面１３の表面積に実質的に相当する。表面積に対する負のパルスの電力は、負のパルスの電力（単位：Ｖ）を表面積（単位：ｃｍ２）で除した値である。
【００６０】
負のパルスの周波数は、６００Ｈｚ以上である。
【００６１】
負のパルスの時間ＴＯＮは、３０×１０−６秒以上、６０×１０−６秒である。
【００６２】
チャンバ３内の圧力、負のバイアスの電圧、負のパルスの電力、負のパルスの周波数、および、負のパルスの時間ＴＯＮが、上記した条件を満足しない場合には、図３（後述）に示すように、プラズマ領域１７がターゲット第１主面１３の近傍における狭い範囲で形成されてしまい、そのため、第２面２２に膜５０を確実に形成することができない。
【００６３】
換言すれば、上記した圧力、電圧、電力、周波数および時間ＴＯＮのうち、一つの事項でも、上記した条件を満足しない場合には、広いプラズマ領域１７を形成できず、第２面２２に膜５０を確実に形成することができない。
【００６４】
一方、この一実施形態の第２工程では、チャンバ３内の圧力、負のバイアスの電圧、ターゲット材料４の表面積に対する負のパルスの電力、負のパルスの周波数、および、負のパルスの時間ＴＯＮのいずれもが、上記した条件を満足するので、図２に示すように、広いプラズマ領域１７を、対象物１５を包含できるように形成でき、そのため、第２面２２に膜５０を確実に形成することができる。
【００６５】
チャンバ３内の圧力は、好ましくは、０．３０Ｐａ以上、より好ましくは、０．４０Ｐａ以上であり、また、好ましくは、０．６５Ｐａ以下である。
【００６６】
負のバイアスの電圧は、好ましくは、−１００Ｖ以下であり、また、例えば、−１０００Ｖ以上である。
【００６７】
ターゲット材料４の表面積に対する負のパルスの電力は、好ましくは、２．５Ｗ／ｃｍ２以上、より好ましくは、２．７Ｗ／ｃｍ２以上であり、また、好ましくは、４．２Ｗ／ｃｍ２以下、より好ましくは、３．８５Ｗ／ｃｍ２以下、さらに好ましくは、３．５Ｗ／ｃｍ２以下である。
【００６８】
負のパルスの周波数は、好ましくは、８００Ｈｚ以上であり、また、例えば、１００００Ｈｚ以下、好ましくは、１０００Ｈｚ以下である。
【００６９】
負のパルスの時間ＴＯＮは、好ましくは、３５×１０−６秒以上、より好ましくは、４０×１０−６秒以上であり、また、好ましくは、５０×１０−６秒以下である。
【００７０】
チャンバ３内の圧力、負のバイアスの電圧、ターゲット材料４の表面積に対する負のパルスの電力、負のパルスの周波数、および、負のパルスの時間ＴＯＮが、上記した好適な条件を満足すれば、対象物１５を包含する広いプラズマ領域１７を確実に形成でき、そのため、第２面２２に膜５０をより一層確実に形成することができる。
【００７１】
上記した条件を満足する大電力インパルスマグネトロンスパッタリングが実施されると、図２に示すように、広いプラズマ領域１７が形成される。
【００７２】
このプラズマ領域１７は、対象物１５のすべての面２１を含むように、空間３０内に広く形成される。詳しくは、ターゲット材料４のターゲット第１主面１３（およびその近傍）から、支持部材１２の主面１４（およびその近傍）にわたる広範囲に形成される。
【００７３】
プラズマ領域１７において、ターゲット第１主面１３の近傍では、パルス電源装置５からの負のパルスの印加に基づき、ターゲット材料４のターゲット第１主面１３から、カチオン化（イオン化）金属粒子５１が生成される。続いて、カチオン化金属粒子５１が、負バイアス装置６による対象物１５に印加される負のバイアスの電圧に基づいて、チャンバ３の内面に向かって移動する（飛行する）。
【００７４】
さらに、このプラズマ領域１７では、本実施形態では、上記した条件を満足するので、移動（飛行）中のカチオン化金属粒子５１の密度（濃度）が高く、かつ、カチオン化金属粒子５１とガス粒子５２との割合が適度に調整されている。そのため、カチオン化金属粒子５１が互いに衝突し、さらに、ガス粒子５２との衝突とによって、図２の破線矢印で示すように、飛行中のカチオン化金属粒子５１の軌道が大きく変動する。
【００７５】
なお、上記した高密度のカチオン化金属粒子５１がない場合やカチオン化金属粒子５１とガス粒子５２との割合の適度な調整がない場合には、カチオン化金属粒子５１の軌道は、図３の破線矢印で示すように、やや円弧（湾曲）形状を含むが、その程度は、小さい。
【００７６】
一方、上記した高密度のカチオン化金属粒子５１があり、および／または、カチオン化金属粒子５１とガス粒子５２との割合の適度な調整があれば、カチオン化金属粒子５１の軌道は、柔軟に変動でき、そのため、上記軌道は、ターゲット第１主面１３から、主面１４に向かい、そして、第２面２２および第３面２３間を通過し、さらに、第２面２２に至る軌道を含むことができる。
【００７７】
そのため、カチオン化金属粒子５１は、第２面２２および第３面２３の間においても、第２面２２に向かって飛行し、その結果、第２面２２に付着して、第２面２２に膜５０を形成する。
【００７８】
さらに、カチオン化金属粒子５１は、上記した軌道の変動によって、第１隙間３７を通過して、第１邪魔板３５および連結壁３３の間の第２面２２に付着して、膜５０を形成する。
【００７９】
また、第１隙間３７および第２隙間３８を通過して、連結壁３３の第５面２５および第６面２６にも付着して、膜５０を形成する。
【００８０】
なお、第１面２１にも、カチオン化金属粒子５１が付着して、膜５０を形成する。
【００８１】
また、第３面２３にも、カチオン化金属粒子５１が付着して、膜５０を形成する。とりわけ、カチオン化金属粒子５１の軌道の変動によって、第２隙間３８を通過して、第２邪魔板３６および連結壁３３の間の第３面２３にも、カチオン化金属粒子５１が付着して、膜５０を形成する。
【００８２】
第４面２４についても、第２面２２における膜５０と同様にして、カチオン化金属粒子５１が付着して、膜５０を形成する。
【００８３】
なお、第１邪魔板３５および第２邪魔板３６の表面２７にも、膜５０が形成される。
【００８４】
その結果、膜５０は、対象物１５のすべての面２１に確実かつ均一に形成される。
【００８５】
膜５０の材料は、ターゲット材料４の種類に対応しており、上記した金属、炭素を含む。また、スパッタリングが窒素ガスを含む場合、または、窒素ガスおよび酸素を含む場合には、膜５０材料として、上記した金属の塩が挙げられ、好ましくは、周期表第４族〜第６族の金属元素の塩が挙げられる。
【００８６】
膜５０の材料として、好ましくは、耐腐食性の観点から、周期表第４族〜第６族の金属元素、グラファイトが挙げられる。
【００８７】
膜５０の材料は、単独使用または併用することができる。
【００８８】
膜５０の厚みは、特に限定されず、例えば、１ｎｍ以上、１０μｍ以下である。
【００８９】
これにより、対象物１５、および、膜５０を含む膜付き対象物１が製造される。
【００９０】
このような膜付き対象物１は、各種工業用途に用いられ、例えば、膜５０を保護膜（耐腐食膜）として備える、金型、歯車、モータ部品、切断工具、その他、腐食性の環境で用いられる部品などに用いられる。
【００９１】
そして、この製造方法では、第２工程において、チャンバ３内の圧力と、負のバイアスの電圧と、ターゲット材料４の表面積に対する負のパルスの電力と、負のパルスの周波数と、負のパルスの時間ＴＯＮとが、上記した範囲内にあるので、第２工程において、負のパルスの印加により形成されるプラズマ領域１７に、対象物１５を包含させることができる。そのため、対象物１５が、複雑な形状を有していても、かかる対象物１５の面２１に膜５０を確実に形成することができる。その結果、この膜付き対象物１の製造方法は、膜５１の付き回り性に優れる。
【００９２】
具体的には、図１に示すように、対象物１５の面２１が、第１面２１に対してターゲット材料４の反対側に位置する第２面２２を有していても、図２に示すように、カチオン化金属粒子５１が、プラズマ領域１７において、互いに衝突、および／または、チャンバ３内のガス粒子５２と衝突して、カチオン化金属粒子５１の軌道を大きく変動させて、その結果、カチオン化金属粒子５１を第２面２２に到達させることができる。そのため、膜５０を第２面２２に確実に形成することができる。
【００９３】
一方、図３に示すように、上記した圧力、電圧、電力、周波数および時間ＴＯＮのうち、一つの事項でも、上記した条件を満足しない場合には、プラズマ領域１７が狭い範囲で形成される。具体的には、プラズマ領域１７は、ターゲット材料４のターゲット第１主面１３の近傍のみに形成され、対象物１５を包含しない。そのため、第２工程の大電力インパルスマグネトロンスパッタリングの実施中には、対象物１５の近傍には、カチオン化金属粒子５１よりも、高い濃度でガス粒子５２が存在する。つまり、対象物１５の近傍では、カチオン化金属粒子５１の濃度が、低くなる。そのため、カチオン化金属粒子５１同士の衝突の割合が減少し、これにより、ターゲット第１主面１３で生成されたカチオン化金属粒子５１が飛行する軌道は、わずかに湾曲する湾曲形状を含むものの、第２面２２に至ることができない。そのため、膜５０を第２面２２に確実に形成することができない。また、膜５０を、第４面２４に形成することもできない。
【００９４】
また、ターゲット材料４が、第４族〜第６族から選択される少なくとも１種の元素、および／または、グラファイトであれば、膜５０は耐腐食性に優れる。
【実施例】
【００９５】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。また、以下の記載において用いられる配合割合（割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限（「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限（「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。
【００９６】
実施例１〜実施例２２、および、比較例１〜比較例１５
まず、上記したスパッタリング装置２を準備した（第１工程の実施）。ターゲット材料４は、チタン（Ｔｉ）であり、その表面積は、１８２．４ｃｍ２であった。
【００９７】
続いて、上記した対象物１５を、ターゲット第１主面１３と間隔が隔てられ、負バイアス装置６に接続されるように、支持部材１２に配置した。
【００９８】
次いで、チャンバ３内の圧力が、表１〜表５に記載になるように、減圧ポンプを駆動し、併せて、スパッタリングガス供給装置からアルゴンガス（スパッタリングガス）を供給した。
【００９９】
続いて、チャンバ３内の圧力、負バイアス装置６から印加される負のバイアスの電圧、ターゲット材料４の表面積に対するパルス電源装置５から印加される負のパルスの電力、パルス電源装置５から印加される負のパルスの周波数、および、パルス電源装置５から印加される負のパルスの時間ＴＯＮが、表１〜表５の記載となるようにして、大電力インパルスマグネトロンスパッタリングを実施した。
【０１００】
これにより、対象物１５の面２１に、チタン（Ｔｉ）からなる膜５０を形成して、膜付き対象物１を製造した。
【０１０１】
表１に記載の通り、実施例１〜実施例７、および、比較例１〜比較例４は、チャンバ３内の圧力を変更し、その他の条件を変更しない例である。
【０１０２】
表２に記載の通り、実施例８〜実施例１１、および、比較例５〜比較例１０は、負のバイアスの電圧を変更し、その他の条件を変更しない例である。
【０１０３】
表３に記載の通り、実施例１２〜実施例１５、および、比較例１１〜比較例１２は、ターゲット材料４の表面積に対する負のパルスの電力を変更し、その他の条件を変更しない例である。
【０１０４】
表４に記載の通り実施例１６〜実施例１８、および、比較例１３は、負のパルスの周波数を変更し、その他の条件を変更しない例である。
【０１０５】
表５に記載の通り、実施例１９〜実施例２２、および、比較例１４〜比較例１５は、負のパルスの時間ＴＯＮを変更し、その他の条件を変更しない例である。
【０１０６】
（評価）
（膜の付き回り性）
各実施例および各比較例の膜付き対象物１における対象物１５の第１壁３１の第２面２２を目視で観察し、下記の基準で膜１５の付き回り性を評価した。それらの結果を表１〜表５に示す。
○：第２面２２全面に膜５０が形成されていることを、チタンの色味によって確認できた。さらに、上記した膜５０は、厚みが均一であった。
△：第２面２２全面に膜５０が形成されていることを、チタンの色味によって確認できたが、上記した膜５０の厚みがやや不均一であった。
×：第２面２２に膜５０が形成されていなかった。
【０１０７】
【表１】
2020117739.tif 000003
【０１０８】
【表２】
2020117739.tif 000004
【０１０９】
【表３】
2020117739.tif 000005
【０１１０】
【表４】
2020117739.tif 000006
【０１１１】
【表５】
2020117739.tif 000007
【符号の説明】
【０１１２】
１     膜付き対象物
２     スパッタリング装置
３     チャンバ
４     ターゲット材料
５     パルス電源装置
６     負バイアス装置
７     スパッタリングガス供給装置
１５   対象物
１７   プラズマ領域
２１   第１面
２２   第２面
５０   膜
【図１】
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【図２】
2020117739.tif 000009
【図３】
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