Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3823914B2 - Evaporation source apparatus and vacuum arc deposition apparatus for vacuum arc deposition - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3823914B2 - Evaporation source apparatus and vacuum arc deposition apparatus for vacuum arc deposition - Google Patents

Evaporation source apparatus and vacuum arc deposition apparatus for vacuum arc deposition Download PDF

Info

Publication number
JP3823914B2
JP3823914B2 JP2002336948A JP2002336948A JP3823914B2 JP 3823914 B2 JP3823914 B2 JP 3823914B2 JP 2002336948 A JP2002336948 A JP 2002336948A JP 2002336948 A JP2002336948 A JP 2002336948A JP 3823914 B2 JP3823914 B2 JP 3823914B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
trigger electrode
vacuum arc
evaporation source
discharge surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002336948A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004169132A (en
Inventor
泰夫 村上
隆司 三上
浩哉 桐村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP2002336948A priority Critical patent/JP3823914B2/en
Publication of JP2004169132A publication Critical patent/JP2004169132A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3823914B2 publication Critical patent/JP3823914B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜を物品上に形成する真空アーク蒸着において用いられる真空アーク蒸着用の蒸発源装置、例えば自動車部品、機械部品、工具、金型等について耐摩耗性、摺動性、耐蝕性等のうち少なくとも一つを向上させるための薄膜をそれらに形成することに利用できる真空アーク蒸着用の蒸発源装置及びかかる蒸発源装置を備えた真空アーク蒸着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
真空アーク蒸着は減圧雰囲気下においてアノード(陽極)とカソード(陰極)との間に真空アーク放電を生じさせ、該アーク放電によりカソード材料を蒸発させてイオン化したカソード材料を含むプラズマを発生させ、該イオン化したカソード材料を被成膜物体へ飛来させて該物体上に薄膜を形成する薄膜形成方法である。
【0003】
アノードとカソードとの間にアーク放電を発生させるにあたっては、アーク放電誘発用トリガー電極をカソードの放電面に対向配置し、該カソードとトリガー電極との間に電圧を印加するとともに該トリガー電極を該放電面に接触させ、引き続き離反させてアーク放電を発生させ、それによりアノードとカソード間のアーク放電を誘発することが行われている。
【0004】
また、アノードとカソードとの間にアーク放電を発生させるにあたって、カソードの周囲に絶縁物を介してリング形状のトリガー電極を配置し、該カソードとトリガーリング電極との間に電圧を印加して該絶縁物表面を介して沿面放電を発生させ、それによりアノードとカソード間のアーク放電を誘発することも行われている。
【0005】
かかるカソード及びこれに臨むアーク放電誘発用トリガー電極を含む部分は、一般に、真空アーク蒸着用の蒸発源などと称されている。
【0006】
かかる蒸発源装置は使用を重ねるうちにカソードが消費されていく。アーク放電誘発用トリガー電極をカソードの放電面に対向配置したタイプの蒸発源装置においては、カソード構成材料がチタンやクロム等の金属である場合は、トリガー電極との間の放電によるカソード放電面の消耗は各部ほぼ均等になるが、一部の材料の場合、例えばカソード構成材料が炭素又は炭素を主成分とする材料の場合、図5に例示するようにカソードの外周部分が残った状態でトリガー電極が接触するカソード放電面の部分が局部的に著しく消耗して凹所になってしまう。
【0007】
このようなカソードを採用する場合、トリガー電極による放電が繰り返されると、トリガー電極のカソード放電面への接触が困難又は不可能となり、真空アーク放電を誘発することができなくなる。しかも、そのような状態は、カソードの局部的消耗に起因して早い時期に発生するのでカソードの寿命は短い。そのため、真空アーク蒸着よる薄膜被覆物品の製造においては、カソードを頻繁に交換しなければならず、それだけ該物品の生産性が悪化し、製造コストが高くつく。
【0008】
このような問題を解決するため、特開平5−17866号公報は、カソードを細長い棒状に形成してその端面を放電面として用い、該カソードの消耗度に応じてこれをトリガー電極の方へ送りだすことを提案している。また、特開2002−206162号公報は、カソードの放電面に対し複数のトリガー電極部を配置し、それら複数のトリガー電極部を択一的に切り換え使用する等してカソード放電面の局部的な著しい消耗を抑制することを提案している。
【0009】
カソードの周囲に絶縁物を介してリング形状のトリガー電極を配置したタイプの蒸発源においても、カソード構成材料が例えば炭素又は炭素を主成分とする材料であると、トリガー放電によりカソードの外周部分において局部的な消耗が生じ、アノードとカソード間の所望の真空アーク放電を誘発できなくなってくる。
【0010】
そのため、特開平11−329267号公報は、カソードを中空円筒状に形成し、該カソードの消耗に応じて送り出したり、中実のカソードについてはその局部的消耗に応じて該カソードを出し入れすることを提案している。
【0011】
【特許文献1】
特開平5−17866号公報
【特許文献2】
特開平11−329267号公報
【特許文献3】
特開2002−206162号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ここでアーク放電誘発用トリガー電極をカソードの放電面に対向配置したタイプの蒸発源装置におけるカソードの局部的消耗に起因する真空アーク放電誘発の困難性を解決する従来の技術のうち特開平5−17866号公報が開示する手法についてみると、カソードとして細長い棒状のものを採用しなければならないので、長いカソードを配置するスペースが必要となり、そのようなスペースを確保できない状況下では採用し難い。
【0013】
また、特開2002−206162号公報が開示する手法では、複数のトリガー電極部を準備する等しなければならないので、たとえ一本タイプのトリガー電極を用いる場合でも、カソードを交換することなく、できるだけ長期にわたり使用できる蒸発源装置の出現が望まれる。
【0014】
そこで本発明は、カソード放電面にトリガー電極を対向配置したタイプの真空アーク蒸着用の蒸発源装置であって、該カソードとしてトリガー電極との接触部位が局部的に消耗し易いカソードを用いる場合でも、カソードを格別細長く形成しなくても、また、一本タイプのトリガー電極を用いる場合でも、カソードの寿命が長く、カソードを頻繁に交換しなくても真空アーク蒸着処理を続行でき、ひいては真空アーク蒸着による薄膜被覆物品を生産性良好に、それだけ安価に提供できる真空アーク蒸着用蒸発源装置を提供することを課題とする。
【0015】
また、本発明はカソード放電面にトリガー電極を対向配置したタイプの真空アーク蒸着用の蒸発源装置を有する真空アーク蒸着装置であって、該カソードとしてトリガー電極との接触部位が局部的に消耗し易いカソードを用いる場合でも、カソードを格別細長く形成しなくても、また、一本タイプのトリガー電極を用いる場合でも、カソードの寿命が長く、カソードを頻繁に交換しなくても真空アーク蒸着処理を続行でき、ひいては真空アーク蒸着による薄膜被覆物品を生産性良好に、それだけ安価に提供できる真空アーク蒸着装置を提供することを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記課題を解決するため研究を重ねたところ、次の知見を得た。
【0017】
すなわち、トリガー電極と接触する放電面部位が局部的に消耗し易いカソードを用いる蒸発源装置の場合、カソードとこれに対向させたトリガー電極との間に放電を発生させるとき生じるカソード放電面の消耗は、トリガー電極が接触する放電面部位において局部的に大きく発生するが、その周囲の放電面部分の消耗は小さい。従ってたとえ一本のトリガー電極を用いる場合でも、該局部的に消耗する部分のみをその消耗度に応じて周囲の放電面部分の位置近くまで移動させれば、トリガー電極とカソードとの間に繰り返し放電を発生させることができ、それだけカソード全体の寿命が増す。また、そのようにすることで、カソードを格別細長い棒状に形成しなくても、換言すれば、細長い棒状に形成したとすれば要する長いスペースを要することなく、カソードをコンパクトに配置でき、ひいては蒸発源装置全体もそれだけコンパクトに形成できる。
【0018】
また、トリガー電極と接触する放電面部位が局部的に消耗し易いカソード、例えば比較的脆弱なカソード(例えばカーボンカソード)を用いる蒸発源装置の場合、カソードとこれに対向させたトリガー電極との間に放電を発生させるとき生じるカソード放電面の消耗は、トリガー電極のカソード放電面への接触圧が高いとその接触によりカソードが局部的に大きく削られて消耗しやすいが、該接触圧を低くすると、大きい局部的消耗は抑制され、放電面が全体的により浅く消耗され易くなる。
【0019】
従って、トリガー電極のカソード放電面への接触時の接触圧を調整することで、たとえ一本のトリガー電極を用いる場合でも、カソード放電面の局部的な大きい消耗を抑制してトリガー電極とカソード間の繰り返し放電を可能とし、それだけカソード全体の寿命を長びかせることができる。また、細長い棒状に形成したとすれば要する長いスペースを要することなく、カソードをコンパクトに配置でき、ひいては蒸発源装置全体もそれだけコンパクトに形成できる。
【0020】
以上の知見に基づき本発明は次の二つのタイプの真空アーク蒸着用蒸発源装置を提供するとともに、それらのうち少なくとも一方を採用した真空アーク蒸着装置を提供する。
(1)第1タイプの真空アーク蒸着用蒸発源装置
蒸発源であるカソード及び該カソードの放電面に対向するアーク放電誘発用トリガー電極を含んでおり、該カソードはカソード外筒部と、該カソード外筒部内に前記トリガー電極に向け移動可能に嵌合されたカソード芯部とを含んでおり、前記トリガー電極は該カソード芯部の放電面に対向配置されている真空アーク蒸着用の蒸発源装置。
(2)第2タイプの真空アーク蒸着用蒸発源装置
蒸発源であるカソード及び該カソードの放電面に対向するアーク放電誘発用トリガー電極を含んでおり、該カソードの放電面及びトリガー電極の相互接触圧力を調整する装置を有している真空アーク蒸着用の蒸発源装置。
【0021】
第1タイプの蒸発源装置においては、カソード芯部の放電面ができるだけ一様に消費されるようにするため、該芯部は前記カソード外筒部に対する移動方向の軸線のまわりに回動可能に設けてもよい。例えば、カソード芯部のカソード外筒部に対する移動に伴って回動可能に設けてもよい。
【0022】
また、第1タイプの蒸発源装置においても、カソード芯部の放電面及びトリガー電極の相互接触圧力を調整する装置を設けてもよい。
【0023】
第1、第2のいずれのタイプの蒸発源装置においても、カソード放電面(第1タイプ装置の場合は特にカソード芯部の放電面)ができるだけ一様に消費されるようにするため、前記トリガー電極は前記カソード放電面に接触するための接触箇所(換言すればトリガー電極部)を複数個有していてもよい。
【0024】
いずれのタイプの蒸発源装置においても、前記カソードとして、炭素又は炭素を主成分とする材料からなるものを例示できる。かかるカソードを採用することで、被成膜物品上に炭素膜を形成したり、或いは炭素と反応する反応性ガスや炭素とは別の材料からなるカソードを有する別途の蒸発源装置も採用することで炭素化合物膜等を形成できる。
【0025】
また、いずれのタイプの蒸発源装置においても、真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を偏向制御する磁気フィルタを設けてもよい。かかる磁気フィルターを設けることで、カソードが蒸発するときに生じることがあるカソード材のマクロパーティクルが被成膜物品へ飛来することを抑制して、それだけ良質の薄膜を形成することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0027】
図1は真空アーク蒸着用蒸発源装置の1例を採用した真空アーク蒸着装置例の概略構成を示している。
【0028】
図1に示す真空アーク蒸着装置は成膜容器1を備えており、容器1内には被成膜物品(ここでは基板の形態のもの)Sを支持するホルダ2が設置されている。ホルダ2には、成膜時に該ホルダに搭載される被成膜物品Sにバイアス電圧を印加する電源PW1が接続されている。
【0029】
容器1には排気装置EXが接続されており、これにより容器1内を所望の減圧状態に設定できる。また、容器壁部分11には真空アーク蒸着用蒸発源装置3が設けられている。
【0030】
蒸発源装置3は容器1に接続された側面視(側面から見て)円弧状の管体31を含んでおり、該管体31は一方では容器1に接続され、容器内ホルダ2に向かって開口しており、他方では次に説明するカソード32等を支持している。
【0031】
管体31にはコイルCLが巻かれており、これに通電して磁場を形成するための電源PW2が該コイルに接続されている。管体31、コイルCL及び電源PW2は磁気フィルターFを構成している。
【0032】
管体31の自由端部にはカソード等を取り付けるための壁板33を取り付けてあり、該壁板の中央部にカソード32を設けてある。壁板33は接地されている。カソード32は短円筒形状の外筒部321と、これに摺動可能に嵌合させた中実の円柱状芯部322とからなっている。外筒部321及び芯部322は、形成しようとする膜に応じて選択した材料で形成すればよく、本例ではいずれも炭素からなっている。
【0033】
前記壁板33の中央部には孔331が形成されており、カソード外筒部321は壁板33内面の該孔周囲領域に筒状の絶縁体34を介して固定されている。
【0034】
カソード芯部322は壁板33の中央孔331に遊嵌し、貫通してカソード外筒部321に摺動可能に嵌合しており、外筒部中心軸線方向に移動できる。
【0035】
壁板33の外面には絶縁部材35が取り付けられており、それに操作ロッド36が螺合している。この操作ロッドの先端にカソード芯部322の後端が例えば螺着(ねじ着け)で接続されている。従って、壁板33の外側で操作ロッド36を回動させることでカソード芯部322をカソード外筒部321に対しその中心軸線の方向に移動させることができ、且つ、外筒部321に対する移動方向の軸線のまわりに(ここでは外筒部321の中心軸線のまわりに)回動させながら移動させることができる。
【0036】
壁板33より内側の領域ではカソード外筒部321の周囲に筒形状のアノード37が設けられており、アノード37内では棒状のトリガー電極38がカソード芯部322の端面(放電面)の中央部に臨んでいる。アノード37は接地されている。
【0037】
トリガー電極38はアノード37のカソード32から遠い方の開口部を通ってアノードの外側方へ延び、支持ロッド381に支持されている。支持ロッド381は壁板33に設けた、壁板33内外を気密に遮断しつつロッド381の往復動を可能にする所謂フィードスルー装置39を介して壁板33外の往復駆動装置40に接続されている。往復駆動装置40は本例ではピストンシリンダ装置である。該装置40によりトリガー電極38をカソード芯部322に接触離反させることができる。
【0038】
また、駆動装置40の駆動軸401には起動部51が設けられており、該起動部51の軌道に臨み、起動部51が当接できる圧力検出器52が設置されている。後述するように真空アーク放電を誘発する際にはトリガー電極38が一旦カソード芯部322の放電面に接触せしめられ、その後該放電面から離されるのであるが、そのときのトリガー電極38のカソード32に対する接触圧は検出器52により検出される。従って該検出器により検出される圧力に基づいてトリガー電極38のカソード32に対する接触圧を調整できる。ここでは検出器52による検出圧力情報が制御部C1に入力され、該制御部C1はこの入力値と予め設定されたトリガー電極とカソード間の相互接触圧とを比較して、該入力値が設定圧になるように駆動装置40に接続された作動流体圧力調整部402を制御する。これによりトリガー電極とカソード間の相互接触圧をカソード削れを抑制できる所定の圧力に設定できる。これら起動部51、圧力検出器52、制御部C1等はカソード芯部の放電面及びトリガー電極の相互接触圧力を調整する装置の1例(装置5)を構成している。トリガー電極38のカソード32への設定接触圧は、カソード芯部322の消耗ができるだけ浅くなるように、しかもアノード37とカソード32間の真空アーク放電の誘発に支障がないものである。
【0039】
蒸発源装置3はアーク電源PW3も備えており、電源PW3はカソード32とアノード37との間にアーク放電用電圧を印加できるように、また、カソード32とアノード37との間のアーク放電を誘発するためにカソード32とトリガー電極38との間にトリガー用電圧を印加できるように、カソード32等に配線接続されている。なお、トリガー電極38はアーク電流が流れないように抵抗Rを介して接地されている。
【0040】
以上説明した真空アーク蒸着装置によると、次のようにして被成膜物品S上に炭素薄膜を形成することができる。
【0041】
まず、蒸発源装置3において、図2(A)に示すように、カソード32における外筒部321の放電面321aと芯部322の放電面322aを同じ面位置に配置しておく。ホルダ2上に被成膜物品Sを設置する。次いで排気装置EXを運転して容器1内及びこれに接続された管体31内から排気し、それらを成膜圧力まで減圧する。
【0042】
また、ホルダ2上の被成膜物品Sには膜形成用イオンを引き寄せるためのバイアス電圧を電源PW1から印加開始し、蒸発源装置3における磁気フィルターFのコイルCLに電源PW2から通電し、管体31内に対し磁場を形成する。さらに、カソード32に電源PW3から電圧を印加開始する。
【0043】
この状態でトリガー電極38をカソード芯部322に接触させ、引き続き引き離す。これにより電極38とカソード32間に火花が発生し、これが引き金となってアノード37とカソード32との間に真空アーク放電が誘発される。このアーク放電により炭素カソード32が加熱され、該カソードから炭素が蒸発し、さらにカソード32前方にイオン化炭素を含むプラズマが形成される。このように形成された炭素イオンは磁気フィルターFによりホルダ2上の被成膜物品Sへ向け偏向され、バイアス電圧を印加された該物品Sへ飛来し、該物品上に炭素薄膜を形成する。かくして炭素薄膜被覆物品が得られる。なお、物品へのバイアス電圧の印加は必ずしも要しない。
【0044】
磁気フィルターFは必ず設けなければならないというものではないが、かかる磁気フィルターFを設けることで、カソード32が蒸発するときに生じることがある炭素のマクロパーティクルが被成膜物品Sへ飛来することを抑制して、それだけ良質の炭素薄膜を形成することができる。
【0045】
フィルターFを構成している管体31は容器1や壁板33等に対し絶縁状態に設置し、管体31に正電位を印加して、負に帯電したパーティクルを除去できるようにしてもよい。
【0046】
一般的に、真空アーク蒸着による薄膜形成においては、蒸発源装置においてトリガー電極によるアーク放電誘発時にカソードの放電面が局部的に消耗していく。新たな被成膜物品に次々炭素膜を形成していくときにはトリガー電極を用いて繰り返し真空アーク放電が誘発され、また、一つの物品への膜形成の途中でもアーク放電電流が何らかの理由で低下するとトリガー電極を用いて再び真空アーク放電を誘発しなければならない。これらによりカソードの局部的消耗の程度は次第に大きくなっていき、カソードを使用しはじめてから未だ早い時期に既にトリガー電極がカソードに接触し得なくなる等して所望の真空アーク放電が生じなくなる。
【0047】
この点前記真空アーク蒸着装置においては、図2(B)に示すように、特にトリガー電極38が接触するカソード芯部322が消耗していく一方、外筒部321の消耗は少ない。そこで、カソード芯部322の消耗の程度に応じて操作ロッド36を回し、図2(C)に示すようにカソード芯部32を外筒部321に対しその軸線方向に送り、且つ、該軸線のまわりに回動させつつ送り、カソード芯部の放電面322aを外筒部の放電面321aの位置に近づけて配置する。これによりトリガー電極38によるアーク放電誘発を続けて行わせることができる。かくして、それだけ、カソード32を交換することなく長期にわたり使用でき、ひいてはそれだけ炭素膜被覆物品を生産性良く、コスト安に製造することができる。
【0048】
本例ではカソード芯部322は、それが送りだされるとき、同時に回されるが、必ずしもそうする必要はない。しかし、そのように回動させることで、カソード芯部放電面322aをその全体にわたりできるだけ一様に消費することができ、局部的な消耗のみが生じる場合とくらべると、それだけ長期にわたり同じカソードを使用できる。外筒部321も同様に回動させるようにしてもよい。
【0049】
また、一般的に、真空アーク蒸着による薄膜形成においては、蒸発源装置においてトリガー電極によるアーク放電誘発時にカソードの放電面が局部的に消耗していくが、その消耗の程度はトリガー電極のカソード放電面への接触時の接触圧によって変わってくる。すなわち、図3(A)に示すように、接触圧が大きすぎるとカソード放電面は局部的に深く大きく削れて消耗してしまい、これを繰り返すとやはりトリガー電極による真空アーク放電の誘発に、早期に支障がでてくる。一方、接触圧を低くすると、図3(B)に示すようにカソード放電面の削れによる消耗は浅くなる。もっとも接触圧が低すぎるとアノード・カソード間の真空アーク放電を円滑に誘発できなくなるので前記接触圧は適度のものとしなければならない。
【0050】
この点前記真空アーク蒸着装置においては、前記の接触圧調整装置5により、トリガー電極38のカソード芯部322の放電面322aへの接触圧を該カソード芯部322の消耗ができるだけ浅くなるように、しかもアノード37とカソード32間の真空アーク放電の誘発に支障がないように調整できる。かくして、それだけ、カソード32を交換することなく長期にわたり使用でき、ひいては炭素膜被覆物品を生産性良く、コスト安に製造することができる。
【0051】
(1) カソードを外筒部と芯部からなる構成とすること及び(2) トリガー電極のカソード放電面への接触圧を調整することのそれぞれが、それなりにカソードの長寿命化をもたらすので、これらのうちいずれか一方を採用するだけでもよいが、(1) 及び(2) の両方を採用することで一層カソードの寿命が長くなる。
【0052】
以上の説明では被成膜物品S上に炭素薄膜を形成する例を示したが、カソード32の構成物質を炭素以外の物質として炭素膜以外の薄膜を形成することも可能であるし、炭素カソードを用いるにしても、他のカソードを用いるにしても、イオン化されたカソード構成物質と反応する反応性ガスを容器1内に導入したり、カソード32とは異なる材料からなるカソードを有する別途の蒸発源装置を容器1に設置する等して様々の薄膜を形成することができる。
【0053】
また、以上説明した蒸発源装置3ではトリガー電極は一本の棒状のものであるが、複数のトリガー電極部、例えばカソード芯部322の放電面322aに対し均等に分散配置された棒状、突起状、点状等のトリガー電極部を備えたトリガー電極を採用することもできる。図4はトリガー電極部を複数均等配置したトリガー電極の1例380を示している。トリガー電極部381はリング形状基体382に突設されている。このようなトリガー電極を採用することで、カソード32の放電面をそれだけ一様に消費することができ、一層カソードの寿命が長くなる。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、カソード放電面にトリガー電極を対向配置したタイプの真空アーク蒸着用の蒸発源装置であって、該カソードとしてトリガー電極との接触部位が局部的に消耗し易いカソードを用いる場合でも、カソードを格別細長く形成しなくても、また、一本タイプのトリガー電極を用いる場合でも、カソードの寿命が長く、カソードを頻繁に交換しなくても真空アーク蒸着処理を続行でき、ひいては真空アーク蒸着による薄膜被覆物品を生産性良好に、それだけ安価に提供できる真空アーク蒸着用蒸発源装置を提供することができる。
【0055】
また、本発明によると、カソード放電面にトリガー電極を対向配置したタイプの真空アーク蒸着用の蒸発源装置を有する真空アーク蒸着装置であって、該カソードとしてトリガー電極との接触部位が局部的に消耗し易いカソードを用いる場合でも、カソードを格別細長く形成しなくても、また、一本タイプのトリガー電極を用いる場合でも、カソードの寿命が長く、カソードを頻繁に交換しなくても真空アーク蒸着処理を続行でき、ひいては真空アーク蒸着による薄膜被覆物品を生産性良好に、それだけ安価に提供できる真空アーク蒸着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】真空アーク蒸着用蒸発源装置の1例を採用した真空アーク蒸着装置例の概略構成を示す図である。
【図2】図2(A)はカソード外筒部の放電面とカソード芯部の放電面を同じ面位置に配置した状態を示す図であり、図2(B)は図2(A)に示す状態からカソードが消費された状態を示す図であり、図2(C)は図2(B)に示す状態からカソード芯部を送りだした状態を示す図である。
【図3】図3(A)はトリガー電極のカソード放電面への接触圧が高いときの放電面消耗状態を示す図であり、図3(B)は同接触圧が低いときの放電面消耗状態を示す図である。
【図4】複数のトリガー電極部を有するトリガー電極の1例を示す図である。
【図5】従来のカソード消耗状態を示す図である。
【符号の説明】
1 成膜容器
S 被成膜物品
2 ホルダ
PW1 バイアス電源
EX 排気装置
3 蒸発源装置
31 管体
32 カソード
321 カソード外筒部
321a 放電面
322 カソード芯部
322a 放電面
CL コイル
PW2 磁場形成用電源
F 磁気フィルター
33 壁板
331 壁板孔
34 絶縁体
35 雌ねじ部材
36 雄ねじ付き操作ロッド
37 アノード
38 トリガー電極
381 支持ロッド
R 抵抗
39 フィードスルー装置
40 往復駆動装置
401 駆動軸
402 作動流体圧力調整部
5 トリガー電極接触圧調整装置
51 検出器起動部
52 圧力検出器
C1 制御部
PW3 アーク電源
380 トリガー電極の他の例
381 トリガー電極部
382 トリガー電極基体
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an evaporation source apparatus for vacuum arc deposition used in vacuum arc deposition for forming a thin film on an article, such as wear resistance, slidability, corrosion resistance, etc. for automobile parts, machine parts, tools, molds, etc. The present invention relates to an evaporation source apparatus for vacuum arc deposition that can be used to form a thin film for improving at least one of them, and a vacuum arc deposition apparatus equipped with such an evaporation source apparatus.
[0002]
[Prior art]
In vacuum arc deposition, a vacuum arc discharge is generated between an anode (anode) and a cathode (cathode) under a reduced pressure atmosphere, and the cathode material is evaporated by the arc discharge to generate plasma containing an ionized cathode material, This is a thin film forming method in which an ionized cathode material is made to fly to a film formation object to form a thin film on the object.
[0003]
In generating an arc discharge between the anode and the cathode, an arc discharge inducing trigger electrode is disposed opposite to the discharge surface of the cathode, a voltage is applied between the cathode and the trigger electrode, and the trigger electrode is It has been practiced to contact the discharge surface and subsequently separate to generate arc discharge, thereby inducing arc discharge between the anode and the cathode.
[0004]
In order to generate an arc discharge between the anode and the cathode, a ring-shaped trigger electrode is disposed around the cathode via an insulator, and a voltage is applied between the cathode and the trigger ring electrode to apply the voltage. A creeping discharge is also generated through the surface of the insulator, thereby inducing an arc discharge between the anode and the cathode.
[0005]
The portion including the cathode and the trigger electrode for inducing arc discharge that faces the cathode is generally called an evaporation source for vacuum arc deposition.
[0006]
In such an evaporation source device, the cathode is consumed over time. In an evaporation source apparatus of the type in which the trigger electrode for inducing arc discharge is disposed opposite to the discharge surface of the cathode, when the cathode constituent material is a metal such as titanium or chromium, the cathode discharge surface due to discharge between the trigger electrode and the cathode Consumption is almost equal to each part, but in the case of some materials, for example, when the cathode constituent material is carbon or a material containing carbon as a main component, as shown in FIG. The portion of the cathode discharge surface that contacts the electrode is locally consumed and becomes a recess.
[0007]
When such a cathode is employed, if the discharge by the trigger electrode is repeated, it becomes difficult or impossible to contact the trigger electrode with the cathode discharge surface, and vacuum arc discharge cannot be induced. In addition, such a condition occurs at an early stage due to local exhaustion of the cathode, so the life of the cathode is short. Therefore, in the manufacture of a thin film-coated article by vacuum arc deposition, the cathode must be frequently replaced, and the productivity of the article deteriorates accordingly, resulting in high manufacturing costs.
[0008]
In order to solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-17866 discloses that a cathode is formed in an elongated rod shape and its end surface is used as a discharge surface, and this is sent to the trigger electrode according to the degree of wear of the cathode. Propose that. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-206162 discloses that a plurality of trigger electrode portions are arranged on the cathode discharge surface, and the plurality of trigger electrode portions are selectively switched and used, for example. It proposes to suppress significant wear.
[0009]
Even in an evaporation source of a type in which a ring-shaped trigger electrode is arranged around the cathode via an insulator, if the cathode constituent material is, for example, carbon or a material mainly composed of carbon, the outer periphery of the cathode is caused by trigger discharge. Local wear occurs and the desired vacuum arc discharge between the anode and cathode cannot be induced.
[0010]
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-329267 discloses that the cathode is formed in a hollow cylindrical shape and is sent out according to the consumption of the cathode, or the solid cathode is taken in and out according to the local consumption. is suggesting.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-5-17866
[Patent Document 2]
JP 11-329267 A
[Patent Document 3]
JP 2002-206162 A
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Here, among conventional techniques for solving the difficulty of inducing vacuum arc discharge caused by local consumption of the cathode in an evaporation source apparatus of the type in which the trigger electrode for inducing arc discharge is arranged opposite to the discharge surface of the cathode, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5- As for the method disclosed in Japanese Patent No. 17866, a long and narrow bar-shaped cathode must be adopted, so that a space for arranging a long cathode is required, and it is difficult to adopt in a situation where such a space cannot be secured.
[0013]
Further, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-206162, since a plurality of trigger electrode portions must be prepared, even when one type of trigger electrode is used, the cathode can be replaced as much as possible. The advent of an evaporation source device that can be used for a long time is desired.
[0014]
Therefore, the present invention is an evaporation source apparatus for vacuum arc deposition of a type in which a trigger electrode is disposed opposite to a cathode discharge surface, and even when a cathode that easily contacts a trigger electrode is used as the cathode, Even if the cathode is not particularly long and thin, and even if a single type of trigger electrode is used, the life of the cathode is long, and the vacuum arc deposition process can be continued without frequent replacement of the cathode. It is an object of the present invention to provide an evaporation source apparatus for vacuum arc deposition that can provide thin film-coated articles by vapor deposition with good productivity and at low cost.
[0015]
The present invention also relates to a vacuum arc vapor deposition apparatus having an evaporation source apparatus for vacuum arc vapor deposition of a type in which a trigger electrode is disposed opposite to a cathode discharge surface, and a contact portion with the trigger electrode is locally consumed as the cathode. Even when using an easy cathode, even when the cathode is not particularly elongated, or when using a single type of trigger electrode, the life of the cathode is long, and vacuum arc deposition treatment can be performed without frequently replacing the cathode. It is an object of the present invention to provide a vacuum arc deposition apparatus that can continue, and thus can provide a thin film-coated article by vacuum arc deposition with good productivity and low cost.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated researches to solve the above problems, the present inventor has obtained the following knowledge.
[0017]
That is, in the case of an evaporation source device using a cathode where the discharge surface portion in contact with the trigger electrode tends to be locally consumed, the cathode discharge surface is consumed when a discharge is generated between the cathode and the trigger electrode opposed to the cathode. Is generated locally at the discharge surface portion where the trigger electrode contacts, but the consumption of the discharge surface portion around it is small. Therefore, even when only one trigger electrode is used, if only the locally consumed portion is moved to the position of the surrounding discharge surface portion according to the degree of consumption, the trigger electrode and the cathode are repeatedly used. A discharge can be generated, and the lifetime of the entire cathode is increased accordingly. In addition, by doing so, it is possible to arrange the cathode in a compact manner without requiring a long space required if the cathode is not formed into a particularly long and slender bar, in other words, if it is formed into a long and slender bar. The entire source device can also be made more compact.
[0018]
Further, in the case of an evaporation source device using a cathode whose discharge surface portion in contact with the trigger electrode is likely to be locally consumed, for example, a relatively fragile cathode (for example, a carbon cathode), between the cathode and the trigger electrode opposed to the cathode. When the contact pressure of the trigger electrode on the cathode discharge surface is high, the cathode is easily scraped off locally due to the contact, and the cathode discharge surface is consumed when the discharge pressure is generated. , Large local wear is suppressed, and the discharge surface is generally more shallow and easily consumed.
[0019]
Therefore, by adjusting the contact pressure when the trigger electrode is in contact with the cathode discharge surface, even when only one trigger electrode is used, large local consumption of the cathode discharge surface is suppressed, and the trigger electrode and the cathode are Thus, the discharge of the cathode can be repeated, and the life of the entire cathode can be extended accordingly. Moreover, if it is formed in the shape of an elongated bar, the cathode can be arranged in a compact manner without requiring a long space, and as a result, the entire evaporation source device can be formed in a compact manner.
[0020]
Based on the above knowledge, the present invention provides the following two types of evaporation source apparatuses for vacuum arc deposition, and also provides a vacuum arc deposition apparatus employing at least one of them.
(1) The first type of evaporation source device for vacuum arc deposition
It includes a cathode that is an evaporation source and a trigger electrode for inducing arc discharge that opposes the discharge surface of the cathode, and the cathode is fitted into a cathode outer cylinder part so as to be movable toward the trigger electrode in the cathode outer cylinder part An evaporation source device for vacuum arc deposition, wherein the trigger electrode is disposed to face the discharge surface of the cathode core.
(2) Second type evaporation source device for vacuum arc deposition
For vacuum arc deposition comprising a cathode as an evaporation source and a trigger electrode for inducing arc discharge facing the discharge surface of the cathode, and having a device for adjusting the mutual contact pressure between the discharge surface of the cathode and the trigger electrode Evaporation source device.
[0021]
In the first type evaporation source device, in order to consume the discharge surface of the cathode core as uniformly as possible, the core can be rotated around an axis in the moving direction with respect to the cathode outer cylinder. It may be provided. For example, you may provide so that rotation is possible with the movement with respect to the cathode outer cylinder part of a cathode core part.
[0022]
Also in the first type evaporation source device, a device for adjusting the mutual contact pressure between the discharge surface of the cathode core and the trigger electrode may be provided.
[0023]
In both the first and second types of evaporation source devices, the trigger discharge surface is consumed as uniformly as possible in the cathode discharge surface (especially the discharge surface of the cathode core in the case of the first type device). The electrode may have a plurality of contact locations (in other words, trigger electrode portions) for contacting the cathode discharge surface.
[0024]
In any type of evaporation source apparatus, examples of the cathode include those made of carbon or a material mainly composed of carbon. By adopting such a cathode, a carbon film is formed on an article to be deposited, or a separate evaporation source device having a cathode made of a reactive gas that reacts with carbon or a material different from carbon is employed. A carbon compound film or the like can be formed.
[0025]
In any type of evaporation source device, a magnetic filter that controls deflection of the flight direction of the ionized cathode material generated from the cathode by vacuum arc discharge may be provided. By providing such a magnetic filter, it is possible to suppress the cathode material macro particles, which may be generated when the cathode evaporates, from flying to the article to be deposited, and to thereby form a good quality thin film.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an example of a vacuum arc vapor deposition apparatus employing one example of an evaporation source apparatus for vacuum arc vapor deposition.
[0028]
The vacuum arc vapor deposition apparatus shown in FIG. 1 includes a film forming container 1, and a holder 2 that supports a film forming article (here, in the form of a substrate) S is installed in the container 1. The holder 2 is connected to a power source PW1 that applies a bias voltage to the film-forming article S mounted on the holder during film formation.
[0029]
An exhaust device EX is connected to the container 1 so that the inside of the container 1 can be set to a desired reduced pressure state. Further, the container wall portion 11 is provided with an evaporation source device 3 for vacuum arc deposition.
[0030]
The evaporation source device 3 includes a tubular body 31 that is connected to the container 1 in a side view (as viewed from the side), and the tubular body 31 is connected to the container 1 on the one hand, toward the container holder 2. On the other hand, the cathode 32 described below is supported.
[0031]
A coil CL is wound around the tubular body 31, and a power source PW2 for energizing this to form a magnetic field is connected to the coil. The tubular body 31, the coil CL, and the power source PW2 constitute a magnetic filter F.
[0032]
A wall plate 33 for attaching a cathode or the like is attached to the free end portion of the tube body 31, and a cathode 32 is provided at the center of the wall plate. The wall plate 33 is grounded. The cathode 32 includes a short cylindrical outer cylindrical portion 321 and a solid cylindrical core portion 322 slidably fitted thereto. The outer cylinder part 321 and the core part 322 may be formed of a material selected according to the film to be formed, and both are made of carbon in this example.
[0033]
A hole 331 is formed in the center portion of the wall plate 33, and the cathode outer cylinder portion 321 is fixed to the hole surrounding area on the inner surface of the wall plate 33 via a cylindrical insulator 34.
[0034]
The cathode core part 322 is loosely fitted in the central hole 331 of the wall plate 33, penetrates and is slidably fitted to the cathode outer cylinder part 321, and can move in the direction of the central axis of the outer cylinder part.
[0035]
An insulating member 35 is attached to the outer surface of the wall plate 33, and an operation rod 36 is screwed to it. The rear end of the cathode core 322 is connected to the tip of the operation rod by, for example, screwing (screwing). Therefore, by rotating the operating rod 36 outside the wall plate 33, the cathode core portion 322 can be moved in the direction of the central axis with respect to the cathode outer cylinder portion 321, and the moving direction with respect to the outer cylinder portion 321 is also possible. Around the axis (here, around the central axis of the outer cylindrical portion 321) while being rotated.
[0036]
In the region inside the wall plate 33, a cylindrical anode 37 is provided around the cathode outer cylindrical portion 321, and in the anode 37, a rod-shaped trigger electrode 38 is the central portion of the end surface (discharge surface) of the cathode core portion 322. It faces. The anode 37 is grounded.
[0037]
The trigger electrode 38 extends to the outside of the anode through the opening of the anode 37 far from the cathode 32 and is supported by the support rod 381. The support rod 381 is connected to a reciprocating drive device 40 outside the wall plate 33 via a so-called feedthrough device 39 provided on the wall plate 33, which allows the rod 381 to reciprocate while airtightly blocking the inside and outside of the wall plate 33. ing. The reciprocating drive device 40 is a piston cylinder device in this example. The trigger electrode 38 can be brought into contact with and separated from the cathode core 322 by the device 40.
[0038]
Further, the drive shaft 401 of the drive device 40 is provided with an activation unit 51, and a pressure detector 52 that faces the path of the activation unit 51 and can contact the activation unit 51 is installed. As will be described later, when the vacuum arc discharge is induced, the trigger electrode 38 is once brought into contact with the discharge surface of the cathode core portion 322 and then separated from the discharge surface. Is detected by a detector 52. Therefore, the contact pressure of the trigger electrode 38 with respect to the cathode 32 can be adjusted based on the pressure detected by the detector. Here, the detected pressure information by the detector 52 is input to the control unit C1, and the control unit C1 compares the input value with a preset mutual contact pressure between the trigger electrode and the cathode, and the input value is set. The working fluid pressure adjusting unit 402 connected to the driving device 40 is controlled so as to become a pressure. Thereby, the mutual contact pressure between the trigger electrode and the cathode can be set to a predetermined pressure capable of suppressing the cathode shaving. The starter 51, the pressure detector 52, the controller C1, and the like constitute one example (device 5) of a device that adjusts the mutual contact pressure between the discharge surface of the cathode core and the trigger electrode. The set contact pressure of the trigger electrode 38 to the cathode 32 is such that the consumption of the cathode core portion 322 is as shallow as possible and does not hinder the induction of vacuum arc discharge between the anode 37 and the cathode 32.
[0039]
The evaporation source device 3 also includes an arc power supply PW3. The power supply PW3 can apply an arc discharge voltage between the cathode 32 and the anode 37, and induces an arc discharge between the cathode 32 and the anode 37. In order to achieve this, wiring is connected to the cathode 32 or the like so that a trigger voltage can be applied between the cathode 32 and the trigger electrode 38. The trigger electrode 38 is grounded via a resistor R so that no arc current flows.
[0040]
According to the vacuum arc vapor deposition apparatus described above, the carbon thin film can be formed on the film-formed article S as follows.
[0041]
First, in the evaporation source device 3, as shown in FIG. 2A, the discharge surface 321a of the outer cylinder portion 321 and the discharge surface 322a of the core portion 322 in the cathode 32 are arranged at the same surface position. The film formation article S is placed on the holder 2. Next, the exhaust device EX is operated to exhaust from the container 1 and the tube 31 connected thereto, and the pressure is reduced to the film forming pressure.
[0042]
In addition, a bias voltage for attracting film-forming ions from the power source PW1 is started to be applied to the film-forming article S on the holder 2, and the coil CL of the magnetic filter F in the evaporation source device 3 is energized from the power source PW2, A magnetic field is formed in the body 31. Further, application of a voltage from the power source PW3 to the cathode 32 is started.
[0043]
In this state, the trigger electrode 38 is brought into contact with the cathode core portion 322 and subsequently pulled away. As a result, a spark is generated between the electrode 38 and the cathode 32, which triggers a vacuum arc discharge between the anode 37 and the cathode 32. The carbon cathode 32 is heated by this arc discharge, carbon is evaporated from the cathode, and plasma containing ionized carbon is formed in front of the cathode 32. The carbon ions formed in this way are deflected by the magnetic filter F toward the film-forming article S on the holder 2 and fly to the article S to which a bias voltage is applied, thereby forming a carbon thin film on the article. Thus, a carbon thin film coated article is obtained. It is not always necessary to apply a bias voltage to the article.
[0044]
Although the magnetic filter F is not necessarily provided, by providing the magnetic filter F, carbon macroparticles that may be generated when the cathode 32 evaporates fly to the film-forming article S. It is possible to suppress the formation of a good quality carbon thin film.
[0045]
The tube 31 constituting the filter F may be installed in an insulated state with respect to the container 1, the wall plate 33, etc., and a positive potential may be applied to the tube 31 to remove negatively charged particles. .
[0046]
In general, in the formation of a thin film by vacuum arc deposition, the discharge surface of the cathode is locally consumed when an arc discharge is induced by a trigger electrode in the evaporation source device. When a carbon film is successively formed on a new article to be deposited, vacuum arc discharge is repeatedly induced using a trigger electrode, and the arc discharge current decreases for some reason even during film formation on one article. The triggering electrode must be used again to induce a vacuum arc discharge. As a result, the degree of local consumption of the cathode gradually increases, and the desired vacuum arc discharge does not occur because the trigger electrode can no longer come into contact with the cathode at an early stage after the start of use of the cathode.
[0047]
In this regard, in the vacuum arc vapor deposition apparatus, as shown in FIG. 2B, the cathode core portion 322 in contact with the trigger electrode 38 is particularly consumed, while the outer cylinder portion 321 is less consumed. Therefore, the operating rod 36 is rotated according to the degree of consumption of the cathode core portion 322, and the cathode core portion 32 is sent to the outer cylinder portion 321 in the axial direction as shown in FIG. The discharge surface 322a of the cathode core portion is arranged close to the position of the discharge surface 321a of the outer cylinder portion while rotating around. Thereby, the arc discharge induction by the trigger electrode 38 can be continuously performed. Thus, it is possible to use the cathode 32 for a long time without exchanging the cathode 32. As a result, the carbon film-coated article can be manufactured with high productivity and low cost.
[0048]
In this example, the cathode core 322 is rotated at the same time as it is delivered, but this is not necessarily so. However, by rotating in such a manner, the cathode core discharge surface 322a can be consumed as uniformly as possible throughout the entire surface, and the same cathode can be used for a longer period of time than when only local wear occurs. it can. The outer cylinder portion 321 may also be rotated in the same manner.
[0049]
In general, in the formation of a thin film by vacuum arc deposition, the discharge surface of the cathode is locally consumed when an arc discharge is induced by the trigger electrode in the evaporation source apparatus. It depends on the contact pressure when contacting the surface. That is, as shown in FIG. 3 (A), if the contact pressure is too high, the cathode discharge surface is locally deeply shaved and consumed, and if this is repeated, the trigger electrode will also induce vacuum arc discharge at an early stage. Will be disturbed. On the other hand, when the contact pressure is lowered, as shown in FIG. However, if the contact pressure is too low, vacuum arc discharge between the anode and the cathode cannot be induced smoothly, so the contact pressure must be moderate.
[0050]
In this regard, in the vacuum arc vapor deposition apparatus, the contact pressure adjusting device 5 reduces the contact pressure on the discharge surface 322a of the cathode core portion 322 of the trigger electrode 38 so that the consumption of the cathode core portion 322 is as shallow as possible. In addition, it can be adjusted so as not to hinder the induction of vacuum arc discharge between the anode 37 and the cathode 32. Thus, it can be used for a long time without replacing the cathode 32, and as a result, the carbon film-coated article can be produced with high productivity and low cost.
[0051]
(1) Since the cathode is composed of an outer cylinder portion and a core portion, and (2) the contact pressure of the trigger electrode to the cathode discharge surface is adjusted accordingly, the life of the cathode is extended accordingly. Either one of these may be employed, but the lifetime of the cathode is further increased by employing both (1) and (2).
[0052]
In the above description, an example in which a carbon thin film is formed on the article to be deposited S has been shown. However, it is possible to form a thin film other than a carbon film by using a constituent material of the cathode 32 as a material other than carbon. Even if another cathode is used, a reactive gas that reacts with the ionized cathode constituent material is introduced into the container 1 or a separate evaporation having a cathode made of a material different from the cathode 32 is used. Various thin films can be formed by installing the source device in the container 1 or the like.
[0053]
Further, in the evaporation source device 3 described above, the trigger electrode has a single rod shape, but a plurality of trigger electrode portions, for example, a rod shape or a protrusion shape that is uniformly distributed with respect to the discharge surface 322a of the cathode core portion 322. In addition, a trigger electrode having a trigger electrode portion such as a dot shape may be employed. FIG. 4 shows an example 380 of trigger electrodes in which a plurality of trigger electrode portions are equally arranged. The trigger electrode portion 381 is protruded from the ring-shaped base 382. By adopting such a trigger electrode, the discharge surface of the cathode 32 can be consumed uniformly, and the life of the cathode is further increased.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is an evaporation source device for vacuum arc vapor deposition of a type in which a trigger electrode is disposed opposite to a cathode discharge surface, and the contact portion with the trigger electrode as the cathode is likely to be locally consumed. Even when using a cathode, even if the cathode is not particularly long, or when using a single type of trigger electrode, the life of the cathode is long and the vacuum arc deposition process can be continued without frequently replacing the cathode. Thus, it is possible to provide an evaporation source apparatus for vacuum arc deposition that can provide a thin film-coated article by vacuum arc deposition with good productivity and low cost.
[0055]
Further, according to the present invention, there is provided a vacuum arc vapor deposition apparatus having an evaporation source apparatus for vacuum arc vapor deposition of a type in which a trigger electrode is disposed opposite to a cathode discharge surface, and a contact portion with the trigger electrode is locally provided as the cathode. Whether you use a cathode that is easy to wear, or if you don't have a particularly long and thin cathode, or if you use a single trigger electrode, the life of the cathode is long, and vacuum arc deposition is possible without having to replace the cathode frequently. It is possible to provide a vacuum arc deposition apparatus that can continue the processing, and thus can provide a thin film-coated article by vacuum arc deposition with good productivity and low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a vacuum arc vapor deposition apparatus adopting an example of an evaporation source apparatus for vacuum arc vapor deposition.
FIG. 2 (A) is a diagram showing a state in which the discharge surface of the cathode outer cylinder portion and the discharge surface of the cathode core portion are arranged at the same surface position, and FIG. 2 (B) is a diagram in FIG. 2 (A). FIG. 2C is a diagram showing a state in which the cathode core is fed from the state shown in FIG. 2B.
FIG. 3 (A) is a diagram showing a discharge surface consumption state when the contact pressure of the trigger electrode to the cathode discharge surface is high, and FIG. 3 (B) is a discharge surface consumption when the contact pressure is low. It is a figure which shows a state.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a trigger electrode having a plurality of trigger electrode portions.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional cathode consumption state.
[Explanation of symbols]
1 Deposition container
S Deposition article
2 Holder
PW1 Bias power supply
EX exhaust system
3 Evaporation source device
31 tube
32 cathode
321 Cathode outer cylinder
321a Discharge surface
322 Cathode core
322a Discharge surface
CL coil
PW2 Power source for magnetic field formation
F Magnetic filter
33 Wall board
331 wall plate hole
34 Insulator
35 Female thread member
36 Operating rod with male thread
37 Anode
38 Trigger electrode
381 Support rod
R resistance
39 Feedthrough device
40 reciprocating drive
401 Drive shaft
402 Working fluid pressure adjustment unit
5 Trigger electrode contact pressure adjustment device
51 Detector starter
52 Pressure detector
C1 control unit
PW3 arc power supply
380 Other examples of trigger electrodes
381 Trigger electrode
382 Trigger electrode base

Claims (8)

蒸発源であるカソード及び該カソードの放電面に対向するアーク放電誘発用トリガー電極を含んでおり、該カソードはカソード外筒部と、該カソード外筒部内に前記トリガー電極に向け移動可能に嵌合されたカソード芯部とを含んでおり、前記トリガー電極は該カソード芯部の放電面に対向配置されていることを特徴とする真空アーク蒸着用の蒸発源装置。It includes a cathode that is an evaporation source and a trigger electrode for inducing arc discharge that opposes the discharge surface of the cathode, and the cathode is fitted into a cathode outer cylinder part so as to be movable toward the trigger electrode in the cathode outer cylinder part An evaporation source apparatus for vacuum arc deposition, wherein the trigger electrode is disposed to face the discharge surface of the cathode core. 前記カソード芯部は前記カソード外筒部に対する移動方向の軸線のまわりに回動可能である請求項1記載の真空アーク蒸着用の蒸発源装置。2. The evaporation source apparatus for vacuum arc deposition according to claim 1, wherein the cathode core portion is rotatable around an axis in a moving direction with respect to the cathode outer cylinder portion. 前記カソード芯部の放電面及びトリガー電極の相互接触圧力を調整する装置を有している請求項1又は2記載の真空アーク蒸着用の蒸発源装置。The evaporation source device for vacuum arc deposition according to claim 1 or 2, further comprising a device for adjusting a mutual contact pressure between the discharge surface of the cathode core and the trigger electrode. 蒸発源であるカソード及び該カソードの放電面に対向するアーク放電誘発用トリガー電極を含んでおり、該カソードの放電面及びトリガー電極の相互接触圧力を調整する装置を有しており、該カソードの放電面及びトリガー電極の相互接触圧力を調整する装置は、該アーク放電誘発用トリガー電極の該カソード放電面へ向かう移動に連動して移動する起動部及び該起動部の軌道に臨み、該軌道部が当接できる圧力検出器を含み、該軌道部が該圧力検出器に接触することで該圧力検出器にて検出される該カソードの放電面及びトリガー電極の相互接触圧力が、カソード削れを抑制する予め定められた設定圧となるように該カソードの放電面及びトリガー電極の相互接触圧力を該圧力検出器にて検出される該カソードの放電面及びトリガー電極の相互接触圧力に基づいて調整することを特徴とする真空アーク蒸着用の蒸発源装置。A cathode that is an evaporation source and a trigger electrode for inducing arc discharge facing the discharge surface of the cathode, and a device for adjusting the mutual contact pressure between the discharge surface of the cathode and the trigger electrode . An apparatus for adjusting the mutual contact pressure between the discharge surface and the trigger electrode is provided with an activation portion that moves in conjunction with the movement of the trigger electrode for inducing arc discharge toward the cathode discharge surface, and the orbit of the activation portion. The pressure contact with the cathode discharge surface and the trigger electrode detected by the pressure detector is suppressed by the contact of the track with the pressure detector. The cathode discharge surface and the trigger electrode are detected by the pressure detector so that the pressure of the cathode discharge surface and the trigger electrode are in contact with each other so as to obtain a predetermined set pressure. Evaporation source apparatus for vacuum arc evaporation and adjusting based on each other contact pressure. 前記トリガー電極は前記カソード放電面に接触するためのトリガー電極部を複数個有している請求項1から4のいずれかに記載の真空アーク蒸着用の蒸発源装置。The evaporation source device for vacuum arc deposition according to any one of claims 1 to 4, wherein the trigger electrode has a plurality of trigger electrode portions for contacting the cathode discharge surface. 前記カソードは炭素又は炭素を主成分とする材料からなっている請求項1から5のいずれかに記載の真空アーク蒸着用の蒸発源装置。6. The evaporation source apparatus for vacuum arc deposition according to claim 1, wherein the cathode is made of carbon or a material mainly composed of carbon. 真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を偏向制御する磁気フィルタを有する請求項1から6のいずれかに記載の真空アーク蒸着用の蒸発源装置。The evaporation source apparatus for vacuum arc deposition according to any one of claims 1 to 6, further comprising a magnetic filter for deflecting and controlling a flight direction of ionized cathode material generated from the cathode by vacuum arc discharge. 請求項1から7のいずれかに記載の蒸発源装置を備えた真空アーク蒸着装置。A vacuum arc vapor deposition apparatus comprising the evaporation source apparatus according to claim 1.
JP2002336948A 2002-11-20 2002-11-20 Evaporation source apparatus and vacuum arc deposition apparatus for vacuum arc deposition Expired - Lifetime JP3823914B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002336948A JP3823914B2 (en) 2002-11-20 2002-11-20 Evaporation source apparatus and vacuum arc deposition apparatus for vacuum arc deposition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002336948A JP3823914B2 (en) 2002-11-20 2002-11-20 Evaporation source apparatus and vacuum arc deposition apparatus for vacuum arc deposition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004169132A JP2004169132A (en) 2004-06-17
JP3823914B2 true JP3823914B2 (en) 2006-09-20

Family

ID=32700634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002336948A Expired - Lifetime JP3823914B2 (en) 2002-11-20 2002-11-20 Evaporation source apparatus and vacuum arc deposition apparatus for vacuum arc deposition

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3823914B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5644085B2 (en) * 2009-06-10 2014-12-24 富士通株式会社 Film forming apparatus and film forming method
SG11201606347XA (en) 2014-03-18 2016-09-29 Canon Anelva Corp Deposition apparatus
WO2025243543A1 (en) * 2024-05-24 2025-11-27 国立大学法人豊橋技術科学大学 Cathode in vacuum arc discharge generator, and vacuum arc discharge generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004169132A (en) 2004-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0665304B1 (en) Method of manufacturing a tube having a film on its inner peripheral surface and apparatus for manufacturing the same
US8387561B2 (en) Method and apparatus for cathodic arc ion plasma deposition
US4673477A (en) Controlled vacuum arc material deposition, method and apparatus
JP4045953B2 (en) Vacuum arc evaporation system
US6224726B1 (en) Cathodic arc coating apparatus
EP0899772B1 (en) Cathodic arc vapor deposition apparatus
JP4438326B2 (en) Deflection magnetic field type vacuum arc deposition system
US5744017A (en) Vacuum arc deposition apparatus
US6936145B2 (en) Coating method and apparatus
CA1247043A (en) Controlled vacuum arc material deposition, method and apparatus
JP3823914B2 (en) Evaporation source apparatus and vacuum arc deposition apparatus for vacuum arc deposition
JP2005350763A (en) Film deposition system and film deposition method
JP3104701B1 (en) Arc evaporation source
JP4448004B2 (en) Article processing equipment
EP0725424B1 (en) Arc-type evaporator
US8241468B2 (en) Method and apparatus for cathodic arc deposition of materials on a substrate
JPH04315754A (en) Ion beam generator
JP7775334B2 (en) Hollow cathode system for generating plasma and method of operating such a hollow cathode system
JP2004353023A (en) Arc discharge type ion plating equipment
JP4684141B2 (en) Vacuum arc evaporation source and vacuum arc evaporation apparatus
JP2002206162A (en) Vacuum arc evaporation source
JPH06287751A (en) Sputtering equipment
JP2001011600A (en) Device and method for film formation
US20080251017A1 (en) Fastening Unit for Ignition Units and Device for Carbon Deposition
JPH0589814A (en) Freeman ion source

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060330

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060619

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100707

Year of fee payment: 4