(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空成膜室内で刃物の刃先などの立体基板の先端をスパッタリングターゲットのスパッタ面へ対向させ、該立体基板を搬送手段により該面に沿って移動させながら該スパッタリングターゲットのスパッタ物質で該先端の両面に成膜する成膜装置に於いて、該真空成膜室内の立体基板の移動経路に沿って同一材料のスパッタリングターゲットを備えた複数のスパッタカソードを間隔を存して設け、各ターゲットによりシャドウイング効果を発生しない厚さで成膜しながら該立体基板を該移動経路に沿って移動するようにしたことを特徴とする立体基板へのスパッタリング成膜装置。
【請求項２】
上記立体基板にバイアス電圧を与えてスパッタリングすることを特徴とする請求項１に記載の立体基板へのスパッタリング成膜装置。
【請求項３】
上記立体基板が刃物からなり、上記スパッタリングターゲットにカーボンを使用したことを特徴とする請求項１または２に記載の立体基板へのスパッタリング成膜装置。
【請求項４】
真空成膜室内で刃物の刃先などの立体基板の先端をスパッタリングターゲットのスパッタ面へ対向させ、該立体基板を搬送手段により該面に沿って移動させながら該スパッタリングターゲットのスパッタ物質で該先端の両面に成膜する成膜方法に於いて、該真空成膜室内の立体基板の移動経路に沿って同一材料のスパッタリングターゲットを備えた複数のスパッタカソードを間隔を存して設け、各ターゲットによりシャドウイング効果を発生しない厚さで成膜しながら該立体基板を該移動経路に沿って移動させることを特徴とする立体基板へのスパッタリング成膜方法。
【請求項５】
上記立体基板を上記移動経路に沿って往復移動させることを特徴とする請求項４に記載の立体基板へのスパッタリング成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、刃物の刃先などの立体基板にスパッタリングにより成膜する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、針や刃物の刃先などの先鋭な先端部にカーボンの薄膜をスパッタリングにより形成して防錆処理することが行われており、図１に示すように、真空成膜室ａ内に刃物の刃先などの先鋭部からなる立体基板ｂをカソードｅに設けたカーボンのスパッタリングターゲットｃのスパッタ面へ対向させ、該立体基板ｂを刃面を前方に向け且つ該スパッタ面に沿って移動させながらスパッタされるカーボンの薄膜ｆで該立体基板ｂを覆っている。この場合、該カソードｅにバイアス電圧を与え、バイアススパッタで緻密な薄膜を成膜することも行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
該立体基板ｂがスパッタ面の前方を通過するあいだに、図１に示したように、次第に薄膜ｆの厚さが成長し、所定の厚さになるが、最終的な薄膜形状はシャドウイング効果により進行方向前面側の薄膜がその後面側の薄膜よりも厚くなり、後面側に段部ｇが形成されてしまう不都合があった。
【０００４】
本発明は、移動する立体基板にその形状に沿った成膜を行えるスパッタリング成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、真空成膜室内で刃物の刃先などの立体基板の先端をスパッタリングターゲットのスパッタ面へ対向させ、該立体基板を搬送手段により該面に沿って移動させながら該スパッタリングターゲットのスパッタ物質で該先端に成膜する成膜装置に於いて、該真空成膜室内の立体基板の移動経路に沿って同一材料のスパッタリングターゲットを備えた複数のスパッタカソードを間隔を存して設けることにより、上記目的を達成するようにした。また、上記目的は該真空成膜室内の立体基板の移動経路に沿って同一材料のスパッタリングターゲットを備えた複数のスパッタカソードを間隔を存して設け、各ターゲットによりシャドウイング効果を発生しない厚さで該立体基板を該移動経路に沿って移動させながら成膜することにより達成でき、該立体基板を該移動経路に沿って往復移動させるようにしてもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明すると、図２に於いて、符号１は真空ポンプ２により真空に排気され両端にローディング室３とアンローディング室４を連設した長手の真空成膜室を示し、該ローディング室３に用意した立体基板５を該真空成膜室１内の移動経路６に沿って移動手段７により移動させ、その移動中にスパッタカソード８に取り付けたスパッタリングターゲット９により該立体基板５に成膜処理を施し、アンローディング室４に収められる。該立体基板５を例えば図３に示したような刃物とし、該ターゲット９にカーボンを使用すると、その刃先５ａに防錆のためのカーボンの薄膜がスパッタリングで形成される。該スパッタカソード８はスパッタ電源１０に接続され、立体基板５はバイアス印加用電源１１を介してアースに接続される。
【０００７】
上記したように立体基板に形成されるスパッタ膜が立体基板の形状に沿わない不都合を解消するため、該移動経路６に沿って間隔を存して４基のスパッタカソード８を設け、各スパッタカソード８には同一の材料例えばカーボンのターゲット９を夫々取り付けた。そして立体基板５を移動経路６に沿って移動させ、図４に示すように各ターゲット９により徐々に立体基板５の刃先５ａにカーボン薄膜を形成し、各ターゲット９の前方を通過し終わるときに所定の厚さの薄膜が形成されるようにした。各ターゲット９により形成される膜厚は、立体基板５を定速で移動させた場合、成膜予定の膜厚の１／４ずつになり、各ターゲット９で形成する膜厚が影を作らないほど薄くなるため、シャドウイング効果が発生しなくなって立体基板５の形状に沿った膜が形成される。図４に見られるように、該立体基板５には、その進行方向前面にまず薄膜１２が形成され、対向するターゲット９ａの半ば頃から進行方向の背面にも薄膜が形成されるが、前面の薄膜が薄いためこの膜による影が殆どできず、前面とほぼ同厚の薄膜が背面にも形成され、これが各ターゲット９を通過するときに繰り返されて均一な厚さの膜が成膜される。成膜速度はスパッタ材料やスパッタ電圧、移動速度など成膜条件により異なるが、シャドウイング効果を生じないように各ターゲットの成膜条件を決定することにより、立体基板５の形状に沿った成膜を行える。
【０００８】
該成膜装置の具体的構成は図５乃至図７の如くであり、この場合は板状の導電体製のホルダー１３の両面に取付軸１３ａに挿通させて多数の刃物の立体基板５を取り付け、真空成膜室１の両側に１２基設けたマグネトロンスパッタカソード８の長方形のターゲット９により両面の立体基板５に同時に成膜処理が施されるようにした。該ホルダー１３は該真空成膜室１内に敷設したレール１４を走行する車輪１５と、該レール１４の側方の歯車１６に噛み合うラック１７を備え、電動機で該歯車１６を回転駆動すると、該ラック１７及びホルダー１３が該成膜室１内を移動する。該立体基板５にはホルダー１３及びこれに電気的に接続したバイアス印加用電源１１を介してアースに接続され、スパッタ電源１０に接続したカソード８と該立体基板５の間でスパッタ放電が発生する。
【０００９】
図５の成膜装置に於いて、立体基板５をカミソリの刃とし、これにカーボンのターゲット９でトータル厚さ０．１２μｍのカーボン薄膜を−１２００Ｖ〜−２００Ｖのバイアス電圧を与えてバイアススパッタで形成した場合の刃先表面の薄膜形状の走査型電子顕微鏡写真を図１０に示す。図１１は、比較のために従来の１基のターゲットにより厚さ０．１２μｍのカーボン薄膜を同形の立体基板に形成したときの刃先表面の走査型電子顕微鏡写真である。両図を比較すれば明らかなとおり、図１１にはシャドウイング効果により凹入した段部が背面側に生じているが、本発明のものは刃先形状に沿った薄膜が形成されている。
【００１０】
該スパッタカソード８の個数は２個であってもよく、この場合には立体基板５を各カソード８の前方を所定の膜厚が形成されるまで往復或いは循環させ、複数回通過させればよい。また、ターゲット９にマグネトロンスパッタを起こさせるための磁気回路には、電子に往復、回転、並進等任意の運動を与える磁気回路を使用できる。スパッタ電源やバイアス電源に、ＤＣ、ＲＦ、ＡＣ、およびこれらの重畳あるいはアーキング防止ユニットもしくはアーキング防止機能を有するＤＣ電源を用いてもよい。基板バイアス電圧はＨｉ、Ｌｏの２つのレベルを設定し、例えば１μｓｅｃ〜１ｍｉｎ、デューティ比０〜１００％で時間的に変化するように変調をかけてもよい。ターゲットには、グラファイト、グラシーカーボン、パイロティクカーボンなどのカーボン類に限らずメタルその他の各種材料を使用できる。スパッタガスには、Ａｒ等の希ガス、或いはこれにＮ、Ｏ等の反応性ガスを添加してもよい。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、立体基板のスパッタリング成膜装置に設けられるスパッタカソードを、該立体基板の移動経路に沿って間隔を存して複数基設けると共にその夫々に同一材料のスパッタリングターゲットを設けたので、シャドウイング効果を防いで立体基板の形状に沿った薄膜を形成でき、特に刃物や針など先鋭な立体基板に均一な厚さで成膜を行える等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の立体基板への成膜状態の説明図
【図２】本発明の実施の形態の説明図
【図３】立体基板の１例の斜視図
【図４】本発明による立体基板への成膜状態の説明図
【図５】本発明のスパッタリング成膜装置の具体例の切断平面図
【図６】図５の正面図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】図６のホルダーの拡大図
【図９】図８の側面図
【図１０】本発明による立体基板表面の成膜状態を示す走査型電子顕微鏡写真
【図１１】従来の立体基板表面の成膜状態を示す走査型電子顕微鏡写真
【符号の説明】
１  真空成膜室、５  立体基板、６  移動経路、８  スパッタカソード、９  スパッタリングターゲット、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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