(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのターゲットが、少なくとも１つの反応性ガスを含む雰囲気中でスパッタされ、スパッタリング特性値及び／又は被覆率が、可能な限り所定の目標値内に維持されるスパッタリング法を含む被覆処理を実施するための方法であって、
ターゲット重量Wtargetによって決まる反応性ガス分圧Preactive_gasを調整することで、スパッタリング特性及び／又は被覆率値の目標値からの偏差を、工業生産において許容偏差の範囲内に維持する方法において、
前記反応性ガス分圧Preactive_gasは、対応する被覆条件下で予め決定された相関関係Preactive_gasvs.Wtargetに準じる前記ターゲット重量Wtargetにより調整されること、及び
前記相関関係Preactive_gasvs.Wtargetは、前記被覆処理を行う前に、少なくとも以下の工程、
ａ）被覆装置と、前記被覆処理を達成するために必要な同じタイプの少なくとも１つの新しい状態のターゲットと、さらに必要な要素とを準備する工程と、
ｂ）被覆処理ｉを遂行する前に、ターゲット重量を測定してWtarget_i_initialを取得する工程と、
ｃ）被覆処理ｉの始めから反応性ガス分圧値Preactive_gas_iをスパッタリング特性に関する所定の目標値に調整するまで変化する、前記反応性ガス分圧を除き、全ての被覆パラメータを維持して膜ｆｉを堆積する被覆処理ｉを達成し、その後被覆時間ｔｉが完了するまで前記反応性ガス分圧値Preactive_gas_iを一定に維持する工程と、
ｄ）被覆処理ｉを遂行した後、ターゲット重量を測定してWtarget_i_finalを取得し、被覆処理ｉの間に堆積された膜ｆｉの厚さも測定する工程と、
ｅ）工程ｂ、ｃ及びｄを、ｉ＝１、２、．．．、ｎ（但し、ｎ＞２）まで繰り返す工程と、
ｆ）前記相関関係Preactive_gasvs.Wtargetを、測定値Preactive_gas_iとWtarget_i_initial、又はPreactive_gas_iと（Wtarget_i_initial＋Wtarget_i_final）／２により求める工程と、
を含む方法を用いて決定することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ターゲットは、前記ターゲットにおける電力密度が前記ターゲットのスパッタリング中に一定に維持されるように、電力供給によってカソードとして作動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記相関関係Preactive_gasvs.Wtargetを決定するために遂行されるべき被覆処理の合計数に対応する前記番号ｉ＝ｎは、ターゲット厚さを考慮して選択され、最大数ｎは、前記ターゲットの機械的安定性が依然として損なわれていない最低ターゲット厚さに到達することで限定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記被覆時間ｔｉは、前記被覆処理ｉ中の平均堆積率の信頼性の高い評価を行うのに十分な厚さを有する膜ｆｉを堆積するように、可能な限り長く選択され、ｔｉは、全ての被覆処理ｉで同じであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
それぞれの被覆処理ｉの前記被覆時間ｔｉは、スパッタリング特性及び／又は被覆率値の目標値からの偏差が、それぞれの被覆処理ｉ中、工業生産において許容偏差範囲内に維持されるように選択し、ｔｉは、各被覆処理ｉで同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
当初ターゲット重量Wtarget_initialは前記被覆処理が開始される前に測定され、前記反応性ガス分圧Preactive_gasは前記被覆処理の最初に調整され、前記被覆処理中一定に保たれることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ターゲット重量Wtargetは最初に及び／又は被覆処理中に測定され、前記反応性ガス分圧Preactive_gasは最初に及び／又は被覆処理中に調整されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記反応性ガス分圧Preactive_gasは、自動的に調整されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのターゲットは、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｄ（カドミウム）から少なくとも１つの元素を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１種の反応性ガスは、窒素、酸素、炭素含有ガス又はそれらの少なくとも２つを含む混合物であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記雰囲気は少なくとも１種類の不活性ガスを含み、それは、アルゴン、ネオン、クリプトン又はそれらの少なくとも２つを含む混合物であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記スパッタリング法は、マグネトロンスパッタリング法、マグネトロンスパッタリングイオンプレーティング法及び／又はＨＩＰＩＭＳ法を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法にしたがって実施された被覆処理により生成された少なくとも１つの膜を含む皮膜で、基材を被覆する方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法にしたがって、被覆処理を遂行する装置であって、ターゲット重量Wtargetを自動的に測定する機器を備えることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法にしたがって、被覆処理を遂行する装置又は請求項１４に記載の装置であって、前記反応性ガス分圧を自動的に調整する機器を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットにおけるスパッタリング特性と堆積率を一定に維持するか、又は少なくとも工業生産において許容範囲に維持し、ターゲットエイジによらない反応性スパッタリング処理を行うための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング法は、十分に確立された物理蒸着法（ＰＶＤ）であり、さまざまな用途で薄膜を堆積するために用いられる。具体的には、切削工具の用途で用いられる摩耗保護皮膜が、スパッタリング法を用いて首尾良く堆積される。特に、被覆品質は、大電流パルスマグネトロンスパッタリング法（ＨＩＰＩＭＳ）を使用することにより、大幅に向上させることができる。
【０００３】
スパッタリング装置の基本的な部分は、コーティングチャンバ内に配置された基材表面上の皮膜成長に必要な堆積化学種を供給する物質源として使用される少なくとも１つのスパッタリングターゲットである。反応性スパッタリング処理の場合、ターゲットから得られた化学種は、被覆される基材表面上に膜を形成するため、コーティングチャンバ内にある反応性ガスと反応する。ターゲット表面からのターゲット材は、磁場よってターゲット表面に引きつけられたイオンの衝突（本質的に、イオン化された非反応性ガスからのイオン）によってスパッタされる。このように、ターゲットでのスパッタリング処理は、ターゲット表面の浸食と、その結果、ターゲット重量の変化をもたらす。
【０００４】
特に、ターゲット表面の強い浸食が、強力な磁場の影響下にあるターゲットの領域で観測でき、それは、被覆プラズマ条件と、結果として基材表面の皮膜成長に望ましくない変化をもたらす。
【０００５】
これらの望ましくない変化を回避するための幾つかの別の方法が、最先端の技術によって現在提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、反応性ガスの励起に起因する反応性化学種とカソードとしてのターゲット作用に含まれる材料の間の反応から形成される化合物の反応性スパッタ堆積を制御する方法を提案している。その方法は、公称流量又は反応性ガスの分圧で反応性スパッタ堆積を確立し、カソードに供給される電力を調整することにより、公称電圧にカソード電圧を固定し、その公称電圧及び公称流量又は分圧は、カソード電圧、公称流量又は反応性ガスの分圧、及びカソードに供給される電力間の平衡状態又は定常状態に応じて決定されるという工程を含む。
【０００７】
同様に、特許文献２、特許文献３及び特許文献４は、ターゲット表面のスパッタリング時におけるターゲットの浸食に起因する望ましくない変化を補償するために磁場を調整してスパッタ堆積を制御する、異なるスパッタリング装置と方法を提案している。
【０００８】
特許文献２は、基材上に薄膜を形成するスパッタリング装置を開示しており、形成膜は実質的に均一的な厚さを示す。装置は、薄膜を形成するターゲット材を供給するターゲットを含み、ターゲットが第１の領域を含む。スパッタリング装置は、さらに、ターゲットからターゲット材料の除去を可能とするプラズマ放電を含む。また、主磁石は、ターゲット材を除去するためにプラズマ放電を制御するための主磁場を生成するために用いられる。さらに、補償磁石は、第１の領域に隣接して配置されて、利用される。補償磁石は、第１領域に所望の浸食パターンを形成し、基材上に実質的に均一な膜厚の形成を可能とする第１領域のプラズマ放電を制御するため、主磁場と相互作用する補償磁場を生成する。
【０００９】
特許文献３は、表面の物理的気相処理において生成された製造工程由来の、特にソースからのスパッタリングされた材料が膜を形成するために基材上に堆積される際の非対称性を補償するための方法を開示している。補償磁石は、チャンバ及び製造工程由来の非対称性の効果、特に、さもなければプラズマが対称に生成された基材上のプラズマ処理の分布に影響するそれらを相殺するために、補償磁場を生成するよう構成され配置されている。
【００１０】
特許文献４は、カソードと、カソードの表面上に配置された、又はカソードの表面の一部に配置されたターゲットと、カソード側に配置され、その表面から離れて面する磁石セットとを有するスパッタリング装置のマグネトロンスパッタリング法において、ターゲットは、スパッタリング中に侵食表面上の少なくとも幾つかの領域で侵食され、磁石セットとターゲットの侵食表面間の距離は、カソードを有する回路のインピーダンスが、侵食の経過中に侵食により所定値（非侵食ターゲットのインピーダンスと未調整の距離で最大限に侵食されたターゲットのインピーダンスとのインピーダンス差分よりも小さい）に満たない程度だけ変化するように、侵食の経過中に調整される方法を提案している。
【００１１】
しかし、工業生産において異なる用途のための異なる種類の基材への被覆は、最先端の技術により提供される現在の技術を用いても、克服することが容易でない複数の付加的な困難さを含む。
【００１２】
必要な再現性と運転効率を達成するためと、工業生産において製品品質を確保するため、安定した状態（特に可能な限り同じ条件）で全ての被覆バッチ（ｃｏａｔｉｎｇ  ｂａｔｃｈｅｓ）を稼働することが不可欠であるが、しかしこの背景において、複数のターゲットは幾つかのバッチを遂行するために非常に長い時間稼働されなくてはならない。これは、ターゲット表面での、技術及び／又は侵食の形成に起因する被覆条件の不安定性に繋がるだけでなく、幾つかのバッチの後で、ターゲットの長期に亘る侵食により生じたターゲット質量の大幅な減少に繋がる。このことは、本発明の文脈において、ターゲットエイジ（ｔａｒｇｅｔ  ａｇｅ）と呼ぶこととする。ターゲットエイジは、図１及び図２に示すように、特に反応性スパッタリング処理を達成することにより、ターゲットのスパッタリング特性と膜堆積率の望ましくない変化に順次繋がる。被覆用途のほとんどにおいて、また、特に工業生産において、これらの変化は受け入れられない。
【００１３】
図１は、アルゴン・窒素雰囲気中で１つのアルミニウムクロムターゲットの反応性スパッタリングによって得られた、ターゲット重量（ｇ）に対するソース（ターゲット）電圧（Ｖ）及びソース電流密度（Ａ／ｃｍ２）の変化を示し、ターゲットに対し約１ｋＷ／ｃｍ２の一定の電力密度を適用し、窒素分圧を０．２７Ｐａの一定の値に維持した。また、基材温度は、スパッタリング中全ての試みのために一定に維持された。磁界は、ターゲット前の領域において電子の拘束の確率を高めるために、ターゲットの後方に配置された永久磁石を用いて生成された。使用されたターゲットは、一定の直径１５０ｍｍと、スパッタリングが生じる間減少し、それゆえターゲット重量の減少を引き起こす可変の厚みを有する円盤状のターゲットであった。使用されたターゲットの成分組成は、６０ａｔ％のＡｌ（アルミ）と４０ａｔ％のＣｒ（クロム）であった。
【００１４】
図２は、膜堆積に用いられるターゲット重量（ｇ）に対する平坦試料表面上の膜堆積の測定皮膜厚さ（μｍ）を示す。それぞれの膜は、アルゴン・窒素雰囲気中にて１つのＡｌＣｒターゲットの反応性スパッタリングにより堆積された。それら膜は、同じ被覆構成を用い、図１に表示された実験を達成するのに用いられたものと同様の被覆条件で堆積された。堆積率とターゲット重量との間の関係を分析できるように、それぞれの膜は、ターゲットにおける電力密度、反応性分圧、基材温度について同じ被覆条件下で、１１７分間対応する試料上に堆積された。ターゲット重量のみが、それぞれの膜の堆積を達成する際に異なった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】ＷＯ０１１６３９４Ａ１
【特許文献２】ＵＳ５７８３０４８Ａ
【特許文献３】ＷＯ０００５７４５Ａ１
【特許文献４】ＷＯ２０１３０４５４９３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、工業生産において異なる用途のための様々な種類の基板を被覆する簡単な方法を提供することであり、その方法は、反応性スパッタリング中に生成されるターゲット重量の減少によって引き起こされる複数の問題を解決する。特に本発明の目的は、ターゲットエイジに依存せず、堆積率を一定、又は、工業生産において少なくとも許容範囲に維持するだけでなく、ターゲットのスパッタリング特性を維持する反応性スパッタリング処理を実施するための複雑でない方法を提供することである。また、本発明の目的は、反応性スパッタ法を用いるとともに、本発明に係る方法を適用することにより、工業生産において基材を被覆するスパッタリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題は、反応性スパッタリング被覆処理による一定の堆積率だけでなく、ターゲットの一定のスパッタリング特性を得るために、ターゲットエイジに応じた反応性ガス分圧を調整する方法を提供する本発明によって達成される。
【００１８】
驚くべきことに、発明者らは、反応性スパッタリング被覆処理の間、ターゲット質量に応じて反応性ガス分圧を調整し、それと同時にターゲットのスパッタリング出力密度を一定に維持すれば、堆積率をほぼ一定、又はより正確には変動の許容範囲に維持するだけでなく、ターゲットのスパッタリング特性も維持することが可能であることを見いだした。
【００１９】
本発明の文脈において、工業生産における変動の許容範囲は、各パラメータ（すなわち、ターゲット電圧、ターゲット電流密度及び堆積率）で定義された対応する目標値に関し、
−  スパッタリング特性（特に、ターゲット電圧、ターゲット電流密度）について、特に約＋／−１０％以下、
−  堆積率について、特に約＋／−１５％以下、である。
これらの目標値は、好ましくは、被覆処理を実施するための製造時の状態におけるターゲットを用いることで得られる被覆状態で定義される。
【００２０】
本発明の文脈において、製造時の状態はまた、新しい状態と呼ばれる。もちろん、新しい状態のターゲットは、未だに又は少なくとも長時間被覆処理に用いられていないため、最大のターゲット重量を示す。
【００２１】
好ましくは、本発明の文脈において変動の許容範囲は、スパッタリング特性について約＋／−７％以下であり、堆積率について約＋／−１０％以下である。さらに好ましくは、本発明の文脈において変動の許容範囲は、スパッタリング特性について約＋／−５％以下であり、堆積率において約＋／−７％以下である。
【００２２】
特に非常に良好な結果は、ＨＩＰＩＭＳ法を用いてスパッタリングターゲットを作動した際に、堆積率だけでなくターゲットのスパッタリング特性をほぼ一定に維持する本発明に係る方法を適用することにより得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ターゲット重量に対するソース電圧及びソース電流密度の変化を示すグラフである。
【図２】ターゲット重量に対する平坦試料表面上の膜堆積の測定皮膜厚さを示すグラフである。
【図３】本発明に係る方法を用いた、ターゲット重量に対するソース電圧及びソース電流密度の変化を示すグラフである。
【図４】本発明に係る方法を用いた、ターゲット重量に対する平坦試料表面上の膜堆積の測定皮膜厚さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１及び図２に表示された本実験例中に得られた結果を比較するために、同じ被覆構成で反応性ガス分圧を除いた条件が用いられた。この実験例の実施に使用されるターゲットも、粉末冶金技術を用いて製造された円盤状のアルミニウム・クロム含有ターゲット（ＡｌＣｒターゲット）であり、１５０ｍｍの一定の直径と、ターゲットエイジによって決まる可変のターゲット厚さを有する。同様に、使用されたターゲットの原子濃度の元素組成は、６０ａｔ％のＡｌ（アルミ）と４０ａｔ％のＣｒ（クロム）である。被覆処理を実施するため、反応性ＨＩＰＩＭＳ膜堆積の可能性を有するコーティングチャンバ（エリコンバルザース社製）を備える真空スパッタリング装置が用いられた。いくつかのスパッタ堆積稼働（被覆稼働）が行われた。前述したのと同様にこの実験例では、被覆処理中にターゲット前方の領域において電子の拘束の確率を高めるために、磁場がターゲットの後方に配置された永久磁石を用いて生成された。永久磁石の配置の変更は、処理から処理において行われないが、しかしもちろん、各被覆稼働中に次第に薄くなるターゲット厚みの変化の影響により、ターゲット表面は次第に永久磁石に近づき、結果としてターゲット表面の磁場強度は、ターゲットの厚さに応じて変化する。窒素が反応性ガスとして用いられた。複数のＡｌＣｒターゲットは、コーティングチャンバ内部において反応性アルゴン・窒素雰囲気下でＨＩＰＩＭＳ技術を用いてスパッタされた。各被覆稼働の開始前に、清浄され、被覆されていない平坦な基材サンプル（なかでも、高速度鋼及び超硬合金のサンプル）が回転サンプルホルダに配置され、今度はそのホルダがコーティングチャンバ内部に配置された。各被覆稼働中に、ＡｌＣｒＮ膜がそれぞれ被覆される複数サンプルの対応する表面に堆積された。ターゲット（カソード）におけるスパッタリング電力密度は、全ての被覆稼働において約１．０ｋＷ／ｃｍ２の中心的な値で一定に保たれた。また、基材温度は、全ての被覆稼働において約４５０°Ｃの一定値に維持された。ターゲット重量は、各被覆稼働の前後に測定された。使用されたＡｌＣｒターゲットは、新しい条件（最初の被覆稼働が実施される前）で、約８３０ｇの重量を有していた。各被覆稼働後のターゲット重量の減少は、予想された通り確認された。複数のターゲットは、重量約５７０ｇに達するまで使用された。被覆稼働を完遂するための最小のターゲット重量は、ターゲットの機械的安定性が危うくならない最小ターゲット厚さにより本質的に規定された。各被覆稼働の間、ターゲット特性はターゲットの電圧と電流密度を測定することにより観察された。ターゲットにおけるスパッタリング特性をできる限り一定に維持するために、各被覆稼働の初めに窒素分圧ができるだけ迅速に（５分未満で）調整された。これは特に、本発明の文脈において、ターゲットにおける電圧と電流密度を許容できる変動範囲内に維持するように、反応性分圧が調整されたことを意味する。その後、各被覆稼働の間に被覆されるサンプル表面に膜を形成するための総有効被覆時間が完了するまで、窒素分圧は一定に維持された。各被覆稼働の総有効被覆時間は、１１７分であった。堆積されたＡｌＣｒＮ膜の厚さは、各被覆���働後に測定された。この実験例中の窒素分圧の全般的な変動範囲（それは、各被覆稼働の開始時に調整された各窒素分値を考慮して決定された）は、０．２７Ｐａから０．１９Ｐａであった。
【００２５】
各被覆稼働間でターゲットが有していた平均重量に関する、各被覆稼働間で測定されたターゲットの電圧と電流密度の平均値、及び各被覆稼働後に測定された皮膜厚さは、それぞれ図３及び図４に示されている。
【００２６】
したがって、本発明に係る方法を用いることで、ターゲットエイジに依存せず、膜堆積率をほぼ一定、又は工業生産において許容変動範囲内に維持するだけでなく、ターゲットのスパッタリング特性を維持できることが実証された。
【００２７】
本発明は、少なくとも１つのターゲットが、少なくとも１つの反応性ガスを含む雰囲気の中でスパッタされ、スパッタリング特性値及び／又は被覆率が、可能な限り所定の目標値内に維持されるスパッタリング法を含む被覆処理を実施するための方法を提供し、その方法は以下の工程を備える。
−  ターゲット重量Wtargetによって決まる反応性ガス分圧Preactive_gasを調整することで、スパッタリング特性及び／又は被覆率値の目標値からの偏差を、工業生産において許容偏差の範囲内に維持する。
【００２８】
本発明に係る方法の一実施形態において、ターゲットは、ターゲットにおける電力密度がターゲットのスパッタリング中に一定に維持されるように、電力供給によってカソードとして作動される。
【００２９】
本発明に係る方法のさらなる実施形態において、反応性ガス分圧Preactive_gasは、対応する被覆条件下で予め決定された相関関係Preactive_gasvs.Wtargetに準じるターゲット重量Wtargetにより調整される。
【００３０】
相関関係Preactive_gasvs.Wtargetは、被覆処理を実施する前に、好ましくは少なくとも以下の工程を含む方法を用いることで決められる。
ａ）被覆装置と、工業生産において目標値から許容偏差範囲内であるスパッタリング特性及び／又は被覆率値の偏差を有する上記スパッタリング被覆処理のような同じ被覆条件下で、被覆処理を達成するために必要な同じタイプの少なくとも１つのターゲット（好ましくは新しい状態のターゲット）と、さらに必要な要素とを準備する。
ｂ）被覆処理ｉを遂行する前に、ターゲット重量を測定してWtarget_i_initialを取得する。
ｃ）被覆処理ｉの始めから反応性ガス分圧値Preactive_gas_iをスパッタリング特性に関する所定の目標値に調整するまで変化する、反応性ガス分圧を除き、前に参照した被覆膜処理にしたがって全ての被覆パラメータを維持して膜ｆｉを堆積する被覆処理を達成し、以後、被覆時間ｔｉが完了するまで反応性ガス分圧値Preactive_gas_iを一定に維持する。
ｄ）被覆処理ｉを遂行した後、ターゲット重量を測定してWtarget_i_finalを取得し、好ましくは被覆処理ｉの間に堆積された膜ｆｉの厚さも測定する。
ｅ）工程ｂ、ｃ及びｄを、ｉ＝１、２、．．．、ｎ（但し、ｎ＞２）まで繰り返す。
ｆ）相関関係Preactive_gasvs.Wtargetを、測定値Preactive_gas_iとWtarget_i_initial、又はPreactive_gas_iと（Wtarget_i_initial＋Wtarget_i_final）／２により求める。
【００３１】
好ましくは、相関関係Preactive_gasvs.Wtargetを決定するために達成されるべき被覆処理の合計数に対応する番号ｉ＝ｎは、ターゲット厚さを考慮にいれて選ばれ、好ましくは、最大数ｎは、ターゲットの機械的安定性が依然として損なわれていない最低ターゲット厚さに到達することで限定される。
【００３２】
好ましくは、被覆時間ｔｉは、被覆処理ｉ中の平均堆積率の信頼性の高い評価を行うのに十分な厚さを有する膜ｆｉを堆積するように、可能な限り長く選択され、好ましくは、被覆時間ｔｉは全ての被覆処理ｉで同じである。
【００３３】
好ましくは、それぞれの被覆処理ｉの被覆時間ｔｉは、スパッタリング特性及び／又は被覆率値の目標値からの偏差が、それぞれの被覆処理ｉ中、工業生産において許容偏差範囲内に維持されるように選択し、好ましくは、ｔｉは、各被覆処理ｉで同じである。
【００３４】
本発明に係る方法の別の実施形態によれば、当初ターゲット重量Wtarget_initialは、被覆処理を開始する前に測定され、反応性ガス分圧Preactive_gasは、被覆処理の最初に調整され、被覆処理中一定に保たれる。
【００３５】
本発明に係る方法のもう一つの実施形態によれば、ターゲット重量Wtargetは、最初に及び又は被覆処理中に測定され、反応性ガス分圧Preactive_gasは、最初に及び又は被覆処理中に調整される。
【００３６】
好ましくは、反応性ガス分圧Preactive_gasは、自動的に調整される。
【００３７】
好ましくは、少なくとも１つのターゲットは、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｄ（カドミウム）から少なくとも１つの元素を含む。
【００３８】
好ましくは、少なくとも１種の反応性ガスは、窒素、酸素、炭素含有ガス又はそれらの少なくとも２つを含む混合物である。
【００３９】
好ましくは、被覆雰囲気は少なくとも１種類の不活性ガスを含み、それは好ましくは、アルゴン、ネオン、クリプトン又はそれらの少なくとも２つを含む混合物である。
【００４０】
好ましくは、スパッタリング法は、マグネトロンスパッタリング法、マグネトロンスパッタリングイオンプレーティング法及び／又はＨＩＰＩＭＳ法を含む。
【００４１】
本発明はまた、本発明に係る方法にしたがって実施される被覆処理によって生成された少なくとも１つの膜を含む皮膜で被覆された基材を開示している。
【００４２】
好ましくは、被覆された基材は工具であり、特に切削又は成形工具である。
【００４３】
同様に、被覆された基材は部品であり、特にエンジン部品、タービン部品、自動車部品、装飾部品又は医療機器などであってもよい。
【００４４】
また、本発明は、本発明に係る方法による被覆処理を達成するための装置を開示している。
【００４５】
好ましくは、その装置は、目標体重Wtargetを自動的に測定するための機器を備える。
【００４６】
好ましくは、その装置は、反応性ガス分圧を自動的に調整するための機器を備える。
【００４７】
本発明に係る方法は、スパッタリング特性値と被覆率が所定の目標値内に可能な限り維持されるスパッタリング法を用いて被覆処理を実施するために一般的に使用することができ、被覆処理はスパッタリング装置のコーティングチャンバ内で実施される。その処理は、少なくとも１種の金属元素を含む少なくとも１つのターゲットの使用を伴う。ターゲットは、少なくとも１種類の反応性ガスと１種類の不活性ガスを含む雰囲気中で、ターゲットのスパッタリング中にターゲットにおける電力密度が一定に保たれるように、電源からターゲットに向けて電力が供給されるカソードとして作動する。ターゲット表面が、少なくとも電気的に正に帯電した不活性ガスのターゲットとの衝突の影響によりスパッタされるように、不活性ガスは少なくとも部分的にイオン化され、スパッタリング開始前に、ターゲットは当初ターゲット重量Wtarget_initialを有し、ターゲット表面のスパッタリングが、当初ターゲット重量Wtarget_initialから減少ターゲット重量Wtarget_reduced<Wtarget_initialへの低減をもたらす。それは、次に、スパッタリング特性及び／又は被覆率値の目標値からの偏差の原因となる。本発明は、
−  ターゲット重量Wtargetによって決まる反応性ガス分圧Preactive_gas、好ましくは、対応する被覆条件の下で前もって決定された相関関係Preactive_gasvs.Wtargetを調整することにより、スパッタリング特性及び／又は被覆率値の目標値からの偏差を、工業生産において、ターゲット重量に依存せず許容偏差範囲内に維持することからなる工程を含む方法である。
【図１】
0006397906.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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