(57)【要約】【課題】１台のターボ分子ポンプで、本質的に相矛盾する初期の高真空排気を必要とする工程と成膜工程との間での真空排気システムへの要求事項を相互に満足させ得るとともに、成膜工程に対して望ましい排気速度を得るＡＩＰ装置を提供する。【解決手段】真空チャンバ１内でアーク放電により蒸着材料４を蒸発させ被コーティング物２に薄膜をコーティングするアークイオンプレーティング装置において、真空チャンバ１に真空排気ポンプとしてターボ分子ポンプ８を接続して備えるとともに、薄膜コーティング２の工程進展に応じて前記ターボ分子ポンプ８の回転速度を変化させる制御装置を備えてなる。【選択図】　　　　図１
2004083975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内でアーク放電により蒸着材料を蒸発させ被コーティング物に薄膜をコーティングするアークイオンプレーティング装置において、真空チャンバに真空排気ポンプとしてターボ分子ポンプを接続して備えるとともに、薄膜コーティングの工程進展に応じて前記ターボ分子ポンプの回転速度を変化させる制御装置を備えることを特徴とするアークイオンプレーティング装置。
【請求項２】
真空チャンバ内でアーク放電により蒸着材料を蒸発させ被コーティング物に薄膜をコーティングするアークイオンプレーティング装置において、真空チャンバに真空排気ポンプとしてターボ分子ポンプを接続して備えるとともに、薄膜コーティングの工程において前記ターボ分子ポンプの回転速度を最高回転速度から所定回転速度に低下させる制御装置を備えることを特徴とするアークイオンプレーティング装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアークイオンプレーティング装置において、更に、真空チャンバ内に導入する処理ガスの流量を調整して真空チャンバ内圧力を所定圧に保持する制御装置を備えてなるアークイオンプレーティング装置。
【請求項４】
薄膜コーティングの工程において、真空チャンバ内の制御目標とする圧力がプロセスガス導入機構の最大流量に対して、１０〜１００％の流量範囲で達成できるようにターボ分子ポンプの回転速度を低下させるとともに、更に、真空チャンバ内に導入するプロセスガスの流量を自動調整して真空チャンバ内の圧力を制御目標とする値に保つ制御装置を備えてなる請求項１乃至３のいずれかに記載のアークイオンプレーティング装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のアークイオンプレーティング装置において、更に、真空チャンバ内にスパッタ蒸発源を備えるとともに、このスパッタ蒸発源に接続してスパッタ電源を備え、一つの真空チャンバ内でアークイオンプレーティング法による成膜とスパッタリング法による成膜の両方を行い得るアークイオンプレーティング装置。
【請求項６】
アークイオンプレーティング法による成膜工程時のターボ分子ポンプの回転速度をスパッタリング法による成膜工程時のターボ分子ポンプの回転速度よりも、低下させる制御装置を備えてなる請求項５に記載のアークイオンプレーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アークイオンプレーティング（以下ＡＩＰという）装置に関し、詳細には真空チャンバに真空排気ポンプとしてターボ分子ポンプを接続して備えるＡＩＰ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
切削工具の耐磨耗性の向上や、機械部品の摺動面の摺動特性の向上を目的として、ＰＶＤ法による硬質皮膜（ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ等）コーティングが近年多く使われている。このような硬質皮膜コーティングにおいて、最も工業的に多く使われているのは、真空アーク放電により皮膜の材料を蒸発させ皮膜形成を行うアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）法であり、このような成膜を行う装置はＡＩＰ装置と呼ばれ周知である。
【０００３】
このＡＩＰ装置においては、ＴｉＮ等の成膜プロセスは、代表的には次のように進展する。
１．被コーティング物の装置への搭載：洗浄等の前処理を行った後コーティング用の治具に固定された被コーティング物を真空チャンバ内に挿入する。
２．真空排気：被コーティング物を挿入後、真空チャンバ内を高真空にする。これは、真空チャンバ内の大気成分を十分に除去し、コーティングにとって有害な残留ガスの量を許容レベル以下に抑えるために行われる。
３．加熱：真空チャンバ内に設置した輻射ヒータ等の加熱手段により、被コーティング物の加熱を行う。この工程は、被コーティング物の表面に付着した水分の脱離促進と、被コーティング物の温度をあらかじめ皮膜形成に適当な温度にすることを目的として行う。被コーティング物の温度は用途により変るが、２００〜６００℃程度の範囲の温度に加熱するために、３０分〜数時間かけて行う。この工程は被コーティング物表面の酸化を防止するために、できるだけ低い圧力で行うのが望ましい。
４．イオンボンバード：被コーティング物の清浄化を目的として、イオンを数１００Ｖ以上のマイナスの電圧を印加した被コーティング物に照射し、高エネルギーのイオン照射により表面層をエッチングする工程である。この工程は、照射するイオンの種類により大きく分けて２通りの方法がある。一つはメタルイオンボンバードであり、この場合はアーク蒸発源からイオン化した金属の蒸気を発生させて、金属のイオンによりボンバードを行う。この方法はガス等を導入しない高真空の状態か、アルゴン、窒素等を比較的低い圧力で導入した環境下で行う。別の方式はガスボンバードであり、この場合はアルゴン等のガスを真空チャンバに導入した環境下でフィラメント等を使いガスをプラズマ化し、このガスイオンによりボンバードを行う。
５．成膜：イオンボンバード終了後、アーク蒸発源から金属の蒸発を発生させ被コーティング物に照射すると共に、被コーティング物に印加するマイナスの電圧を０〜−３００Ｖ程度の低いレベルに設定することにより成膜を開始する。通常ＡＩＰ法で形成する皮膜は、ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＣｒＮ，ＴｉＡｌＮ，ＴｉＣ，ＣｒＯＮ等の金属と窒素、炭素、酸素等の化合物であるので、成膜中に真空チャンバ内には、窒素、酸素、炭化水素等のガスを単独あるいは混合して導入し、例えば、Ｔｉを蒸発させながら窒素を導入することによりＴｉＮ（窒化チタン）のような化合物の反応性成膜を行う。このときのガス圧力は、成膜する膜種によりまちまちであるが、０．１〜１０Ｐａ、好ましくは１〜５Ｐａ程度の圧力が多く用いられる。
６．冷却：取出し可能な温度にまで冷却する。冷却の工程は、高真空排気状態で行ったり、あるいは積極的に不活性ガスを真空チャンバ内に導入して行う。
７．取出し：以上の成膜工程が完了したら、真空チャンバを開放し、成膜された被コーティング物を取出す。
【０００４】
進歩したＡＩＰ装置の多くは、上記の２〜６の工程は自動化されており、あらかじめ準備された条件の表に応じて、上記の工程ごとに単一あるいは複数ステップの運転条件（パラメータ）が設定されており、これを順次切り替えることで成膜を行っている。
【０００５】
このＡＩＰ装置における技術的な特性の一つとして、ＴｉＮなどの窒化物、ＴｉＣなどの炭化物、ＴｉＣＮなどの炭窒化物、あるいは酸化物等の化合物の反応性成膜において好適な圧力条件が、数Ｐａレンジと他のＰＶＤ法に比べて高いということが挙げられる。例えば、スパッタリング法では通常は０．１〜１Ｐａの圧力条件が設定されるし、坩堝を用いたイオンプレーティング法では高エネルギーの電子ビーム（ＥＢ）ガンを用いたもので０．１Ｐａ以下、低エネルギー大電流のＥＢを用いたものでも０．１Ｐａオーダであり、ＡＩＰ装置での圧力条件は１桁以上高いことが判る。一方で、初期の真空排気や加熱等の工程では、より真空度の高い状態を作りだす必要があり、このため、ＡＩＰ装置では、他のＰＶＤ法に比べて真空排気システムに対してはより幅広い圧力領域への対応が要求されている。
【０００６】
このような、幅広い圧力への対応の一つの解決策としては、異なる能力を有する真空ポンプの組合せが考えられる。例えば、ＡＩＰ装置に大容量のターボ分子ポンプと小容量のターボ分子ポンプを具備し、成膜工程においては小容量のターボ分子ポンプを用いることも望ましいが、実際には複数のターボ分子ポンプを用いることはＡＩＰ装置のコスト増を招き好ましくない。
【０００７】
また、別の手段として、真空ポンプとしてのターボ分子ポンプと真空チャンバの間に排気能力を制御可能なバルブ（排気速度可変弁）を設置し、複数のターボ分子ポンプを設置する代わりに排気能力を可変にする方法もあるが、この場合も高価なバルブが必要になるため、経済的な解決策とはいえなかった。
【０００８】
このため、例えば、初期の真空排気や加熱工程での有効な排気を目的として大きな排気能力を有するターボ分子ポンプを取付けたとすると、成膜工程においては所定の圧力を達成するために、大きな流量のプロセスガスを流す必要があった。逆に、成膜工程に最適な排気能力を有するターボ分子ポンプを採用すると、プロセスガス量は妥当な水準に抑えることができるが、初期の真空排気や加熱工程での排気能力が不足することがあった。
【０００９】
また、ＡＩＰ装置では真空チャンバ内の圧力をモニタした上で、この圧力を一定値に保つようにプロセスガスの導入量を自動制御することが行われるが、制御目標の圧力値が目的とする皮膜の性質により１桁以上変るために、圧力の自動制御の動作を制御目標の上限付近に合せて調整すると、制御目標の下限付近での動作が不安定になる問題が有った。
【００１０】
さらには、近年成膜プロセスの高度化・複合化により複数の成膜プロセスを組合せ使用する場合があり、例えば上述のＡＩＰ装置にスパッタリングカソードを取り付け、ＡＩＰとスパッタの両方のプロセスを同一サイクル内で連続して行う場合がある。この場合、この両方の成膜工程とも成膜時にプロセスガスの導入が必要であるが、成膜に必要なガスの流量が大幅に異なるため、１種類のガスの制御にフルスケールの異なる複数のガス導入機構を設けなければならない等の不便もあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のようなＡＩＰ法をベースとするＡＩＰ装置における問題点を改善するためになしたものであって、その目的は、１台のターボ分子ポンプで、本質的に相矛盾する初期の高真空排気を必要とする工程と成膜工程との間での真空排気システムへの要求事項を相互に満足させ得るとともに、成膜工程に対して望ましい排気速度を得るＡＩＰ装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明（請求項１）に係るＡＩＰ装置は、真空チャンバ内でアーク放電により蒸着材料を蒸発させ被コーティング物に薄膜をコーティングするアークイオンプレーティング装置において、真空チャンバに真空排気ポンプとしてターボ分子ポンプを接続して備えるとともに、薄膜コーティングの工程進展に応じて前記ターボ分子ポンプの回転速度を変化させる制御装置を備えるＡＩＰ装置としたものである。
【００１３】
また、本発明（請求項２）に係るＡＩＰ装置は、真空チャンバ内でアーク放電により蒸着材料を蒸発させ被コーティング物に薄膜をコーティングするアークイオンプレーティング装置において、真空チャンバに真空排気ポンプとしてターボ分子ポンプを接続して備えるとともに、薄膜コーティングの工程において前記ターボ分子ポンプの回転速度を最高回転速度から所定回転速度に低下させる制御装置を備えるＡＩＰ装置としたものである。
【００１４】
また、本発明（請求項３）係るＡＩＰ装置は、上記請求項１又は２のＡＩＰ装置において、更に、真空チャンバ内に導入する処理ガスの流量を調整して真空チャンバ内圧力を所定圧に保持する制御装置を備えてなるＡＩＰ装置としたものである。
【００１５】
また、本発明（請求項４）に係るＡＩＰ装置は、上記請求項１乃至３のいずれかのＡＩＰ装置において、薄膜コーティングの工程において、真空チャンバ内の制御目標とする圧力がプロセスガス導入機構の最大流量に対して、１０〜１００％の流量範囲で達成できるようにターボ分子ポンプの回転速度を低下させるとともに、更に、真空チャンバ内に導入するプロセスガスの流量を自動調整して真空チャンバ内の圧力を制御目標とする値に保つ制御装置を備えてなるＡＩＰ装置としたものである。
【００１６】
上記の請求項１乃至４のＡＩＰ装置では、薄膜コーティングの工程進展に応じてターボ分子ポンプの回転速度を変化させる機構を具備しているので、ターボ分子ポンプの能力を真空排気、加熱、ボンバード、冷却の大きな排気能力を必要とする工程に合せて選定した上でこれらの工程においては最高の回転速度で使用し、高いプロセス圧力が必要な成膜工程においては、所定の回転速度に下げ排気能力を制御して使用することができる。従って、複数のターボ分子ポンプを使用したり、真空チャンバとターボ分子ポンプとの間に排気速度調整弁を設けることなく、更に、極端に大きな流量のプロセスガスを真空チャンバ内に流すことなく、数ＰａレベルのＡＩＰ法に適した圧力条件を達成することができる。
【００１７】
そして特に、本発明のＡＩＰ装置においては、成膜工程において調整すべき圧力がプロセスガス導入機構の最大流量の１０〜１００％（より好ましくは３０〜８０％程度）の流量範囲となるようにターボ分子ポンプの回転速度を低下させた上で、真空チャンバ内の圧力をフィードバックしてプロセスガス流量を自動調整して、真空チャンバ内圧力を所定の値に保つことが好ましい実施の形態の一例である。これは、ターボ分子ポンプの回転速度の調整で排気能力を調整することにより、プロセスガス導入機構を常にその制御性が良好な最大流量の１０％以上の領域で所定圧力に制御できるので、応答性に優れた制御が可能となる。また、通常ＡＩＰ法においては蒸発源の動作条件の変動等でプロセスガス流量を２０％程度変動させる必要はしばしば生じるので、制御を始める初期において、プロセスガス流量が最大流量の３０〜８０％の範囲になるようにターボ分子ポンプの回転速度を調整しておくと、その後のプロセス変動に対しても常に良好な制御性を得ることができる。
【００１８】
また、本発明（請求項５）に係るＡＩＰ装置は、上記請求項１乃至３のいずれかのＡＩＰ装置において、更に、真空チャンバ内にスパッタ蒸発源を備えるとともに、このスパッタ蒸発源に接続してスパッタ電源を備え、一つの真空チャンバ内でアークイオンプレーティング法による成膜とスパッタリング法による成膜の両方を行い得るＡＩＰ装置としたものである。
【００１９】
また、本発明（請求項６）に係るＡＩＰ装置は、ＡＩＰ法による成膜工程時のターボ分子ポンプの回転速度をスパッタリング法による成膜工程時のターボ分子ポンプの回転速度よりも、低下させる制御装置を備えてなる上記請求項５のＡＩＰ装置としたものである。
【００２０】
上記の請求項５又は６のＡＩＰ装置では、一つの真空チャンバ内で真空アーク放電により蒸着材料を蒸発させ被コーティング物に薄膜をコーティングするＡＩＰ法による成膜と、スパッタリングによりターゲット材料を蒸発させ同じく被コーティング物に薄膜をコーティングするスパッタリング法による成膜との両方を行い得るとともに、このＡＩＰ法による成膜とスパッタリング法による成膜の工程間で、ターボ分子ポンプの回転速度を変化させることができるので、例えば圧力条件が０．１〜１Ｐａの範囲のスパッタリング法による成膜と圧力条件が１〜５Ｐａ程度のＡＩＰ法による成膜とを行うことができる。この場合、一つのプロセスガス導入機構を用いても、スパッタリング法による成膜では圧力条件を０．１〜１Ｐａの範囲とするためターボ分子ポンプの回転速度を最高回転付近に保ち、ＡＩＰ法による成膜時には１〜１０Ｐａ（より好ましくは１〜５Ｐａ）程度とするため回転速度を低下させ排気能力を低下させることにより好適な前記圧力領域に容易に制御できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明（請求項１乃至４）に係るＡＩＰ装置の模式的説明図である。
【００２２】
真空チャンバ１内には、被コーティング物２を載置するテーブル３とアーク蒸発源４とが配置されている。そして、テーブル３にはバイアス電源５が、アーク蒸発源４にはアーク電源６がそれぞれ接続されるとともに、各電源５、６と真空チャンバ１はアース接地されている。
【００２３】
真空チャンバ１の排気系は、塞止弁７とターボ分子ポンプ８及び塞止弁９と粗引ポンプ１０とがこの順に真空チャンバ１側から配設された排気管路１１と、更に真空チャンバ１と粗引ポンプ１０との間に塞止弁１２を配設した排気管１３とを備えて構成されている。また、真空チャンバ１へのガス導入系は、ガス導入量制御装置１４が配設されたガス導入管路１５を備えて構成されている。
【００２４】
制御装置１６は、バイアス電源５へのバイアス電圧の制御、アーク電源６へのアーク電流の制御、ターボ分子ポンプ８への回転速度の制御、ガス導入量制御装置１４へのガス導入量の制御、の各制御プログラムがインプットされるとともに、それらの制御信号が各機器へ送信可能に構成されている。
【００２５】
上記本発明のＡＩＰ装置において、特徴的なのは、制御装置１６からターボ分子ポンプ８の回転数を変化させる指令信号がターボ分子ポンプ８に対して送出される点である。このＡＩＰ装置においては制御装置１６が、本ＡＩＰ装置がＡＩＰ法による反応性成膜工程にあると判断される場合にはターボ分子ポンプ８の回転速度をあらかじめ定めた減速状態にする制御信号を発信する一方で、それ以外の工程ではターボ分子ポンプ８の回転速度を最大とする制御信号を発信するように構成されている。
【００２６】
制御装置１６において、ＡＩＰ装置がＡＩＰ法の反応性成膜工程にあると判断する方法としては、例えば以下のような方法がある。
ａ：反応性成膜工程に特徴的な装置の状態（例えばＡＩＰの蒸発源が動作し、バイアス電圧が０〜−３００Ｖの範囲、かつ、反応性ガスが導入されている）を検出する。
ｂ：あらかじめ記憶した成膜パラメータの組合せを順次実行していくことで自動的に成膜を行う方式のＡＩＰ装置においては、成膜パラメータ中に反応性成膜の工程を表示するマークを含ませる。
【００２７】
次に、上記構成のＡＩＰ装置について、真空チャンバ１の容積が約２００リッター、ターボ分子ポンプ８の排気速度が例えば２０００ｌ／ｓの容量のものを選択した場合を例に、例えばＴｉＮの反応性成膜を行う場合のＡＩＰ装置の使用方法と作用効果をより具体的に説明する。
【００２８】
１）：排気〜加熱、および冷却の工程においてはターボ分子ポンプ８を最大の回転速度で使用し、排気管路１１及び排気管１３より排気して、真空チャンバ１内の圧力を高真空（０．００１Ｐａオーダー）にする。
２）：ボンバードの工程では、ガス導入管路１５より窒素ガスを０．０２〜０．１Ｐａの圧力で導入しながら真空チャンバ１内の圧力を０．０２〜０．１Ｐａに高めてメタルイオンボンバードを行う。この状態はターボ分子ポンプ８を最大回転速度で使用すると共に窒素ガスを２５〜１３０ｓｃｃｍの流量で導入することで達成され、アーク蒸発源の動作等で所定圧力からのずれが生じた場合には、導入ガス量は調整で適切な圧力にする。このため、窒素ガスのガス導入量制御装置１４としては最大で２００ｓｃｃｍの流量範囲のものを選択するとよい。
３）：成膜の工程では、ガス導入管路１５より窒素ガスを１〜５Ｐａの圧力で導入しながら真空チャンバ１内の圧力を１〜５Ｐａに高めて成膜を行う。この圧力範囲は、ターボ分子ポンプ８の回転速度をポンプ能力が約１／１０に低下する状態に設定すると、８０〜１６０ｓｃｃｍの範囲の窒素ガスの導入ガス量で達成され、アーク蒸発源の動作等で所定圧力からのずれが生じた場合には、導入ガス量の調整で適切な圧力にすることができる。このため、窒素ガスのガス導入量制御装置１４としては最大で２００ｓｃｃｍの流量範囲のものが適切で、上記の工程のものと共用が容易である。
【００２９】
上述の如き本発明のＡＩＰ装置に対して、従来のＡＩＰ装置では、ターボ分子ポンプの回転速度を成膜工程において低下させる機能を具備していないので、成膜工程では１〜５Ｐａの範囲の圧力を得るのに、８００〜１５００ｓｃｃｍの流量が必要であり、反応ガス導入のためのガス導入量制御装置としては最大流量が２０００ｓｃｃｍ程度のものを選択する必要がある。この場合に問題になるのは、ボンバード工程において０．０２Ｐａ付近の圧力を使用する場合であり、この場合最大流量の１％程度の流量域で使用しなくてはいけないため、ガス流量の制御性や精度の観点で大きな問題が生じていた。このため、ガス導入量制御装置を２系統設けたり、排気速度を制限するためのバルブを設けることが必要となる。
【００３０】
図２は、本発明（請求項５及び６）に係るＡＩＰ装置の模式的説明図である。この図２に示すＡＩＰ装置は、図１に示す構成のＡＩＰ装置に対して、更に、真空チャンバ１内にスパッタ蒸発源１７を配置しそのスパッタ蒸発源１７にスパッタ電源１８を接続して設けるとともに、真空チャンバ１にアルゴンガス（不活性ガス）を導入するためのガス導入量制御装置１９が配設されたガス導入管路２０を設け、そして、制御装置１６には前記スパッタ蒸発源１７へのスパッタ電力の制御、前記ガス導入量制御装置１９へのガス導入量の制御の各制御プログラムをインプットし、それらの制御信号を各機器へ送信可能に構成した他は、図１に示す構成のＡＩＰ装置と基本的に同じ構成のものである。
【００３１】
上記本発明のＡＩＰ装置においても、特徴的なのは、制御装置１６からターボ分子ポンプ８の回転数を変化させる指令信号がターボ分子ポンプ８に対して送出される点である。このＡＩＰ装置においては制御装置１６が、本ＡＩＰ装置がＡＩＰ法による反応性成膜工程にあると判断される場合にはターボ分子ポンプ８の回転速度をあらかじめ定めた減速状態にする制御信号を発信する一方で、スパッタ工程を含む他の工程ではターボ分子ポンプ８の回転速度を最大とする制御信号を発信するように構成されている。
【００３２】
制御装置１６において、ＡＩＰ装置がＡＩＰ法の反応性成膜工程とスパッタ法による成膜工程とを判断する方法としては、例えば以下のような方法がある。
ａ：ＡＩＰ成膜工程に特徴的な装置の状態（例えばＡＩＰの蒸発源が動作し、バイアス電圧が０〜−３００Ｖの範囲、かつ、反応性ガスが導入されている）とスパッタ成膜工程に特徴的な状態（例えばスパッタ蒸発源が動作している）を検出する。
ｂ：あらかじめ記憶した成膜パラメータの組合せを順次実行していくことで自動的に成膜を行う方式のＡＩＰ装置（ＡＩＰ・スパッタ複合装置）においては、成膜パラメータ中にＡＩＰの反応性成膜の工程を表示するマークを含ませる。
ｂ：あらかじめ記憶した成膜パラメータの組合せを順次実行していくことで自動的に成膜を行う方式のＡＩＰ装置においては、成膜パラメータ中に反応性成膜の工程を表示するマークを含ませる。
【００３３】
次に、上記図２に示す構成のＡＩＰ装置について、真空チャンバ１の容積が約２００リッター、ターボ分子ポンプ８の排気速度が例えば２０００ｌ／ｓの容量のものを選択した場合を例に、例えばＣｒＮの反応性成膜をスパッタ成膜とＡＩＰ成膜で順次行う複合成膜を行う場合のＡＩＰ装置の使用方法と作用効果をより具体的に説明する。
【００３４】
１）：排気〜加熱、および冷却の工程においてはターボ分子ポンプ８を最大の回転速度で使用し、排気管路１１及び排気管１３より排気して、真空チャンバ１内の圧力を高真空（０．００１Ｐａオーダー）にする。
２）：スパッタ成膜の工程では、ガス導入管路１５、２０よりＡｒと窒素ガスを０．１〜０．５Ｐａの圧力で導入しながら真空チャンバ１内の圧力を０．１〜０．５Ｐａに高めて成膜を行う。Ａｒと窒素ガスの混合割合は例えば、８０：２０とする。この状態はターボ分子ポンプ８を最大回転速度で使用すると総流量で１２０〜５５０ｓｃｃｍ、（Ａｒは９６〜４４０ｓｃｃｍ、窒素は２４〜１１０ｓｃｃｍ）の流量で導入することで達成され、スパッタ蒸発源の動作等で所定圧力からのずれが生じた場合には、導入ガス量は調整で適切な圧力にする。このため、Ａｒガスのガス導入量制御装置１９としては最大で５００ｓｃｃｍの流量範囲のもの、窒素ガスのガス導入量制御装置１４としては最大で２００ｓｃｃｍの流量範囲のものを選択するとよい。
３）：ＡＩＰ成膜の工程では、ガス導入管路１５より窒素ガスを１〜５Ｐａの圧力で導入しながら真空チャンバ１内の圧力を１〜５Ｐａに高めて成膜を行う。この圧力範囲は、ターボ分子ポンプ８の回転速度をポンプ能力が約１／１０に低下する状態に設定すると、８０〜１６０ｓｃｃｍの範囲の窒素ガスの導入ガス量で達成され、アーク蒸発源の動作等で所定圧力からのずれが生じた場合には、導入ガス量の調整で適切な圧力にすることができる。このため、窒素ガスのガス導入量制御装置１４としては最大で２００ｓｃｃｍの流量範囲のものが適切で、上記の工程のものと共用が容易である。
【００３５】
上述の如き本発明のＡＩＰ装置（ＡＩＰ・スパッタ複合装置）に対して、ターボ分子ポンプ８の回転数を変化させる指令信号を送ることのできないＡＩＰ・スパッタ複合装置では、ターボ分子ポンプの回転速度をＡＩＰ成膜工程において低下させる機能を具備していないので、成膜工程では１〜５Ｐａの範囲の圧力を得るのに、８００〜１５００ｓｃｃｍの流量が必要であり、反応ガス導入機構としては最大流量が２０００ｓｃｃｍ程度のものを選択するのが適当である。この場合に問題になるのは、スパッタ成膜工程において下限（２４ｓｃｃｍ）近くの低流領域で使用する場合であり、この場合最大流量の１％程度の流量域で使用しなくてはいけないため、ガス流量の制御性や精度の観点で大きな問題を生じる。このため、ガス導入量制御装置を備えるガス導入管路を２系統設けたり、排気速度を制限するためのバルブ（排気速度可変弁）を設けることが必要となる。
【００３６】
なお、上記実施形態においては、スパッタ成膜を先に行い、後からＡＩＰ成膜を行う場合を説明したが、逆の順番、すなわちＡＩＰ成膜を先に行い、後からスパッタ成膜を行うことも考えられる。この場合、ＡＩＰ成膜で密着性の良い膜を付けた後にスパッタ成膜で効率良く膜を付けることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るアークイオンプレーティング装置によれば、薄膜コーティングの工程進展に応じてターボ分子ポンプの回転速度を変化させる機構を具備しているので、ターボ分子ポンプの能力を真空排気や加熱等の大きな排気能力を必要とする工程に合せて選定した上でこれらの工程においては最高の回転速度で使用し、高いプロセス圧力が必要な成膜工程においては、所定の回転速度に下げ排気能力を制御して使用することができる。従って、複数のターボ分子ポンプを使用したり、真空チャンバとターボ分子ポンプとの間に排気速度調整弁を設けることなく、更に、極端に大きな流量のプロセスガスを真空チャンバ内に流すことなく、数ＰａレベルのＡＩＰ法に適した圧力条件を達成することができる。また、一つの真空チャンバ内でＡＩＰ法による成膜とスパッタリング法による成膜との両方を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＡＩＰ装置の模式的説明図である。
【図２】本発明に係る別の実施形態のＡＩＰ装置の模式的説明図である。
【符号の説明】
１：真空チャンバ　　　　２：被コーティング物　　３：テーブル
４：アーク蒸発源　　　　５：バイアス電源　　　　６：アーク電源
７、９：塞止弁　　　　　８：ターボ分子ポンプ　１０：粗引ポンプ
１１：排気管路　　　　　１２：塞止弁　　　　　　１３：排気管
１４：ガス導入量制御装置　　　　　　　　　　　　１５：ガス導入管路
１６：制御装置　　　　　１７：スパッタ蒸発源　　１８：スパッタ電源
１９：ガス導入量制御装置　　　　　　　　　　　　２０：ガス導入管路
【図１】
2004083975.tif 000003
【図２】
2004083975.tif 000004