JPH0696766B2 - Ion plating device - Google Patents
Ion plating deviceInfo
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- JPH0696766B2 JPH0696766B2 JP9371591A JP9371591A JPH0696766B2 JP H0696766 B2 JPH0696766 B2 JP H0696766B2 JP 9371591 A JP9371591 A JP 9371591A JP 9371591 A JP9371591 A JP 9371591A JP H0696766 B2 JPH0696766 B2 JP H0696766B2
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- JP
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- chamber
- plasma
- vapor deposition
- holder
- shutter
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、イオンプレーティング
装置に関するFIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an ion plating apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般にイオンプレーティング装置による
成膜は、通常のCVD法、スパッタ法に比べて基材表面
に密着性の高い被膜を形成できるという特徴を有する。
かかる特徴を持つイオンプレーティング装置による成膜
を基材である構造材に適用した場合、生産性の向上や構
造材の表面粗度に影響されずに表面が平滑な厚い被膜を
成膜する観点から、高速度で成膜することが要望されて
いる。2. Description of the Related Art Generally, film formation by an ion plating apparatus is characterized in that a film having high adhesion can be formed on the surface of a base material as compared with a usual CVD method or a sputtering method.
When the film formation by the ion plating device having such characteristics is applied to the structural material as the base material, the viewpoint of forming a thick film having a smooth surface without being affected by the improvement of productivity and the surface roughness of the structural material. Therefore, it is required to form a film at a high speed.
【0003】ところで、従来のイオンプレーティング装
置は真空チャンバと、前記チャンバ内の上部付近に配置
された基材ホルダと、前記基材ホルダの下方に円弧状に
移動自在に配置され、前記ホルダに保持された基材に対
して蒸着物質の堆積を遮蔽するための平板状シャッタ
と、前記チャンバ内の底部付近に配置された蒸着源と、
前記チャンバの側壁に設けられたプラズマ銃と、前記ホ
ルダを挟んで前記プラズマ銃と反対側の前記チャンバ側
壁に設けられ、前記プラズマ銃からのプラズマを前記チ
ャンバ内に引き出すための電極とを具備した構造になっ
ている。By the way, a conventional ion plating apparatus is provided with a vacuum chamber, a base material holder arranged in the vicinity of an upper part of the chamber, and an arcuately movable lower part of the base material holder. A flat-plate shutter for shielding the deposition of deposition material on the held substrate, a deposition source disposed near the bottom of the chamber,
A plasma gun provided on a side wall of the chamber, and an electrode provided on a side wall of the chamber opposite to the plasma gun with the holder interposed therebetween, for drawing plasma from the plasma gun into the chamber. It is structured.
【0004】上述した構造のイオンプレーティング装置
において、前記基材ホルダに基材を保持し、シャッタを
移動させて前記基材の下方に位置させた後、チャンバ内
を所定の真空度とし、前記プラズマ銃でプラズマを発生
させ、前記電極によりプラズマを前記チャンバ内に引き
出す。このようなプラズマをチャンバ内に形成した状態
で、前記蒸着源から所望の蒸着物質を蒸発させ、前記プ
ラズマでイオン化する。前記プラズマおよび蒸着物質の
蒸発が安定化する成膜準備完了後、シャッタを移動させ
て前記基材の下方を開放することにより、負電位が印加
された前記基材表面にイオン化蒸着物質を衝突させて所
定の薄膜を形成する。In the ion plating apparatus having the above-mentioned structure, the substrate is held by the substrate holder, the shutter is moved to be positioned below the substrate, and then the inside of the chamber is set to a predetermined degree of vacuum, Plasma is generated by a plasma gun, and the plasma is drawn into the chamber by the electrodes. With such plasma formed in the chamber, a desired vapor deposition material is evaporated from the vapor deposition source and ionized by the plasma. After the preparation for film formation in which the evaporation of the plasma and the evaporation material is stabilized, the shutter is moved to open the lower part of the base material so that the ionized evaporation material collides with the surface of the base material to which a negative potential is applied. To form a predetermined thin film.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
造のイオンプレーティング装置では成膜速度を上げるた
めに真空チャンバに生成するプラズマの密度を大きくす
ると、成膜準備段階で前記基材の下方に配置されたシャ
ッタが平板状であるため、プラズマが前記基材に側に回
り込む。その結果、シャッタを開いて成膜した後の薄膜
の膜質が著しく悪化するという問題があった。However, in the ion plating apparatus having the above structure, if the density of the plasma generated in the vacuum chamber is increased in order to increase the film formation speed, the ion plating apparatus is arranged below the substrate in the film formation preparation step. Since the shutter is flat, the plasma wraps around the substrate. As a result, there is a problem that the film quality of the thin film after the shutter is opened and the film is formed is significantly deteriorated.
【0006】本発明は、前記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、真空チャンバ内に高密度のプラズ
マを発生させても成膜準備段階で基材側へのプラズマの
回り込みを確実に防止することが可能なイオンプレーテ
ィング装置を提供しようとするものである。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems. Even when high-density plasma is generated in the vacuum chamber, the plasma is surely circulated to the substrate side in the film-forming preparation stage. Another object of the present invention is to provide an ion plating device capable of preventing the above.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、真空チャンバ
と、前記チャンバ内の上部付近に配置された基材ホルダ
と、前記基材ホルダに保持された基材に対して蒸着物質
の堆積を遮蔽するためのシャッタと、前記チャンバ内の
底部付近に配置された蒸着物質を蒸発する蒸着源と、前
記チャンバの側壁に設けられたプラズマ銃と、前記チャ
ンバの側壁内面近傍に配置され、前記プラズマ銃からの
プラズマを前記チャンバ内に引き出すための対向電極と
を具備したイオンプレーティング装置において、前記シ
ャッタは底板および該底板に一体化された竪形半枠体か
らなり、例えば円弧状に移動自在な主シャッタ部材と、
前記竪形半枠体に連結されて前記ホルダを囲む竪形半枠
体形状をなす例えば前進後退自在な補助シャッタ部材と
から構成されることを特徴とするイオンプレーティング
装置である。According to the present invention, a vapor deposition material is deposited on a vacuum chamber, a substrate holder arranged near the upper part of the chamber, and a substrate held by the substrate holder. A shutter for shielding, a vapor deposition source for vaporizing a vapor deposition material disposed near the bottom of the chamber, a plasma gun provided on a sidewall of the chamber, and a plasma gun provided near an inner surface of the sidewall of the chamber. In an ion plating apparatus equipped with a counter electrode for drawing plasma from a gun into the chamber, the shutter is composed of a bottom plate and a vertical half frame body integrated with the bottom plate, and is movable in an arc shape, for example. A main shutter member,
The ion plating device is characterized by comprising an auxiliary shutter member which is connected to the vertical half frame and surrounds the holder and which has a vertical half frame shape, for example, which can be moved forward and backward.
【0008】前記蒸着源は、電子ビーム加熱方式、抵抗
加熱方式のもの等を用いることができる。前記蒸着源の
蒸着物質を収納するルツボとしては、蒸着物質を収納す
る単一の穴を有する構造のもの他に、蒸着物質を多数箇
所または環状に収納する構造のものが用いられる。The vapor deposition source may be of electron beam heating type, resistance heating type, or the like. As the crucible for accommodating the vapor deposition material of the vapor deposition source, in addition to the structure having a single hole for accommodating the vapor deposition material, a crucible having a structure for accommodating the vapor deposition material at a plurality of points or in an annular shape is used.
【0009】本発明に係わるイオンプレーティング装置
は、高速成膜を図る観点から以下に説明する構成とする
ことが望ましい。The ion plating apparatus according to the present invention preferably has the configuration described below from the viewpoint of high-speed film formation.
【0010】(1) 真空チャンバと、前記チャンバ内の上
部付近に配置された基材ホルダと、前記基材ホルダに保
持された基材に対して蒸着物質の堆積を遮蔽するための
前述した構造のシャッタと、前記チャンバ内の底部付近
に配置され、電子銃で蒸着物質を蒸発する蒸着源と、前
記チャンバの側壁に設けられたプラズマ銃と、前記チャ
ンバの側壁内面近傍に前記プラズマ銃と同一もしくはほ
ぼ同一平面内に位置するように、かつ前記プラズマ銃と
対向するように配置され、前記プラズマ銃からのプラズ
マを前記チャンバ内に引き出すための矩形状の第1対向
電極と、前記チャンバの側壁内面近傍に前記プラズマ銃
と同一もしくはほぼ同一平面内に位置するように、かつ
前記電子銃からの電子ビーム放出方向に互いに対向する
ように配置され、前記プラズマ銃からのプラズマを前記
チャンバ内に引き出すための矩形状の第2、第3の対向
電極と、前記第1〜第3の対向電極に互いに対向する面
がS極となるようにそれぞれ内蔵された永久磁石と、前
記各対向電極が位置する前記チャンバの側壁外面近傍に
それぞれ配置され、前記各磁石との関係で磁力を制御す
るためのコイルとを具備したイオンプレーティング装
置。(1) A vacuum chamber, a substrate holder arranged near the upper part of the chamber, and the above-mentioned structure for shielding deposition of a vapor deposition substance on the substrate held by the substrate holder Shutter, a vapor deposition source disposed near the bottom of the chamber to evaporate a vapor deposition substance with an electron gun, a plasma gun provided on the side wall of the chamber, and the same plasma gun near the inner surface of the side wall of the chamber. Alternatively, a rectangular first counter electrode for arranging the plasma gun from the plasma gun into the chamber so as to be located substantially in the same plane and facing the plasma gun, and a side wall of the chamber. It is arranged near the inner surface so as to be located on the same or substantially the same plane as the plasma gun and to face each other in the electron beam emission direction from the electron gun. The rectangular second and third counter electrodes for drawing out the plasma from the plasma gun into the chamber, and the first to third counter electrodes so that the surfaces facing each other become the S poles. And a coil for controlling the magnetic force in relation to each of the magnets, the permanent magnet being disposed in the vicinity of the outer surface of the side wall of the chamber where the counter electrodes are located.
【0011】(2) 真空チャンバと、前記チャンバ内の上
部付近に配置された基材ホルダと、前記基材ホルダに保
持された基材に対して蒸着物質の堆積を遮蔽するための
前述した構造のシャッタと、前記チャンバ内の底部付近
に配置され、電子銃で蒸着物質を蒸発する蒸着源と、前
記チャンバの側壁に設けられたプラズマ銃と、前記チャ
ンバの側壁内面近傍に前記プラズマ銃と同一もしくはほ
ぼ同一平面内に位置するように、かつ前記プラズマ銃と
対向するように配置され、前記プラズマ銃からのプラズ
マを前記チャンバ内に引き出すための永久磁石を内蔵し
た矩形状の第1対向電極と、前記チャンバの側壁内面近
傍に前記プラズマ銃と同一もしくはほぼ同一平面内に位
置するように、かつ前記電子銃からの電子ビーム放出方
向に互いに対向するように配置され、前記プラズマ銃か
らのプラズマを前記チャンバ内に引き出すための永久磁
石を内蔵した矩形状の第2、第3の対向電極と、前記第
1〜第3の対向電極の前面および背面を除く周囲に巻装
され、互いに対向する前記各対向電極の面がS極となる
ように前記各対向電極と共に電磁石を構成するコイルと
を具備したイオンプレーティング装置。(2) A vacuum chamber, a base material holder arranged near the upper part in the chamber, and the above-mentioned structure for shielding deposition of a vapor deposition substance on the base material held by the base material holder Shutter, a vapor deposition source disposed near the bottom of the chamber to evaporate a vapor deposition substance with an electron gun, a plasma gun provided on the side wall of the chamber, and the same plasma gun near the inner surface of the side wall of the chamber. Alternatively, a rectangular first counter electrode that is arranged so as to be located substantially in the same plane and faces the plasma gun, and has a built-in permanent magnet for drawing plasma from the plasma gun into the chamber. , So as to be located in the same or substantially the same plane as the plasma gun in the vicinity of the inner surface of the side wall of the chamber, and to face each other in the electron beam emission direction from the electron gun. Second and third counter electrodes arranged in such a manner that each has a built-in permanent magnet for drawing plasma from the plasma gun into the chamber, and front and back surfaces of the first to third counter electrodes. An ion plating apparatus, which is wound around the periphery except for the above, and includes a coil that constitutes an electromagnet together with the counter electrodes so that the surfaces of the counter electrodes facing each other become S poles.
【0012】[0012]
【作用】本発明によれば、基材ホルダの下方に配置する
シャッタを底板および該底板に一体化された竪形半枠体
からなり、例えば円弧状に移動自在な主シャッタ部材
と、前記竪形半枠体に連結されて前記ホルダを囲む竪形
半枠体形状をなす例えば前進後退自在な補助シャッタ部
材とから構成することによって、真空チャンバ内に高密
度のプラズマを発生させても成膜準備段階で基材側への
プラズマの回り込みを前記主シャッタ部材の底板と、同
部材の竪形半枠体および竪形半枠体形状をなす補助シャ
ッタ部材の組合わせによる竪形枠体とにより確実に防止
することができる。その結果、前記シャッタを開いて成
膜することにより基材表面に良好な膜質を有する薄膜の
高速成膜できる。According to the present invention, the shutter disposed below the base material holder is composed of a bottom plate and a vertical half-frame body integrated with the bottom plate. The main shutter member is movable in, for example, an arc shape, and the vertical shutter. Forming a vertical half-frame body that is connected to the half-frame body and surrounds the holder, for example, an auxiliary shutter member that can move forward and backward to form a film even if high-density plasma is generated in the vacuum chamber. In the preparatory step, the plasma wraparound to the substrate side is prevented by the bottom plate of the main shutter member, and the vertical frame by combining the vertical half frame body of the same member and the auxiliary shutter member having the vertical half frame body shape. It can be surely prevented. As a result, a thin film having a good film quality can be formed at high speed on the surface of the base material by opening the shutter and forming a film.
【0013】なお、本発明者らは前記シャッタを前進後
退自在な底板と円弧状に移動自在な竪形枠体とから構成
することを試みた。しかしながら、かかる構造のシャッ
タではホルダに付設された加熱ヒータ、蒸着源の溶融蒸
着物質およびプラズマからの輻射熱により前記底板が変
形するため、前記底板と竪形枠体下端の距離を大きくと
る必要がある。その結果、前記底板と竪形枠体の隙間か
らプラズマが基材に回り込むという問題があった。これ
に対し、本発明に用いられるシャッタは竪形半枠体下端
に底板を一体化した主シャッタ部材を備えた構造になっ
ているため、前記輻射熱による変形量が少なくなり、ま
た前記主シャッタ部材の底板が変形しても、前述したよ
うに底板と竪形枠体から構成したシャッタのようにプラ
ズマが基材が側に回り込むことを回避できる。The present inventors have tried to construct the shutter from a bottom plate which can move forward and backward and a vertical frame which can move in an arc shape. However, in the shutter having such a structure, since the bottom plate is deformed by the radiant heat from the heater attached to the holder, the molten vapor deposition material of the vapor deposition source and the plasma, it is necessary to increase the distance between the bottom plate and the lower end of the vertical frame. . As a result, there is a problem that plasma flows around the base material through the gap between the bottom plate and the vertical frame body. On the other hand, since the shutter used in the present invention has a structure in which the bottom plate is integrated with the main shutter member at the lower end of the vertical half frame, the amount of deformation due to the radiant heat is reduced and the main shutter member is also used. Even if the bottom plate is deformed, it is possible to prevent the plasma from wrapping around to the side like the shutter configured by the bottom plate and the vertical frame body as described above.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図4を参照し
て詳細に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to FIGS.
【0015】図1は、本発明のイオンプレーティング装
置を示す概略横断面図、図2は図1のII−II線に沿う断
面図、図3は前記装置によるプラズマの生成を説明する
ための斜視図、図4はシャッタを開放した状態を示す斜
視図である。図中の1は、正方形筒状の真空チャンバで
あり、このチャンバ1の上部側壁には該チャンバ1内を
所定の真空度に維持するための真空ポンプと連通する排
気管2が設けられている。また、図中の3は蒸着源であ
る。この蒸着源3は、前記チャンバ1の底部に設置され
たルツボ4と、前記チャンバ1の側壁下部に設けられ、
前記ルツボ4に電子ビームを照射するための電子銃5
と、前記ルツボ4の上方付近に配置され、前記電子銃5
からの電子ビームを偏向させて前記ルツボ4内の蒸着材
料に照射するための一対の偏向磁石6とから構成されて
いる。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an ion plating device of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a view for explaining generation of plasma by the device. FIG. 4 is a perspective view showing a state where the shutter is opened. Reference numeral 1 in the figure denotes a square cylindrical vacuum chamber, and an exhaust pipe 2 communicating with a vacuum pump for maintaining a predetermined degree of vacuum in the chamber 1 is provided on an upper side wall of the chamber 1. . Further, 3 in the drawing is a vapor deposition source. The vapor deposition source 3 is provided on the crucible 4 installed at the bottom of the chamber 1 and below the side wall of the chamber 1.
Electron gun 5 for irradiating the crucible 4 with an electron beam
And the electron gun 5 arranged near the upper part of the crucible 4.
And a pair of deflection magnets 6 for irradiating the vapor deposition material in the crucible 4 by deflecting the electron beam from the.
【0016】前記チャンバ1の一側壁外面には、プラズ
マ発生源としてのプラズマ銃7が設けられており、前記
プラズマ銃7の後部にはアルゴン(Ar)等の所定のガ
スを導入するための導入管(図示せず)が設けられてい
る。前記プラズマ銃7が設けられた前記チャンバ1の側
壁外面には、絞りコイル8が設けられ、かつ同側壁には
プラズマの絞り部9が設けられている。前記プラズマ銃
7が設けられた前記チャンバ1の一側壁を除く他の3つ
の側壁には、3つの支持軸101 、102 、103 が前
記プラズマ銃7と同一平面内に位置するように貫通して
挿入されている。前記各支持軸101 、102 、103
の前記チャンバ1内に位置する先端には、矩形状をなす
第1〜第3の対向電極111 、112 、113 がそれぞ
れ固定されている。前記第1対向電極111 は、前記プ
ラズマ銃7に対向して配置されている。前記第2、第3
の対向電極112 、113 は前記電子銃5の電子ビーム
放出方向に互いに対向し、かつ平行となるように配置さ
れている。前記各対向電極111 、112 、113 は、
互いに対向する面がS極となるように矩形状の永久磁石
121 、122 、123 が内蔵されている。前記各支持
軸101 、102 、103 は、前記プラズマ銃7と電気
的に接続され、かつ前記各部材を接続する配線には前記
プラズマ銃7に負電位を印加するための直流電源13が
介装され、プラズマの生成に際して前記プラズマ銃7と
前記各対向電極111 、112 、113 との間で電位勾
配を付与できるようになっている。前記プラズマ銃7が
設けられた前記チャンバ1の一側壁を除く他の3つの側
壁の外面近傍には、3つの空心コイル141 、142 、
143 が前記各対向電極111 、112 、113 と対応
して配置されている。A plasma gun 7 as a plasma generation source is provided on the outer surface of one side wall of the chamber 1, and an introduction for introducing a predetermined gas such as argon (Ar) is provided at the rear of the plasma gun 7. A tube (not shown) is provided. A diaphragm coil 8 is provided on the outer surface of the side wall of the chamber 1 in which the plasma gun 7 is provided, and a plasma narrowing portion 9 is provided on the side wall. The three support shafts 10 1 , 10 2 , and 10 3 are located in the same plane as the plasma gun 7 on the other three sidewalls except the one sidewall on which the plasma gun 7 is provided. It is inserted through. Each of the support shafts 10 1 , 10 2 , 10 3
The first to third counter electrodes 11 1 , 11 2 and 11 3 each having a rectangular shape are fixed to the tip located inside the chamber 1. The first counter electrode 11 1 is arranged to face the plasma gun 7. The second and third
The counter electrodes 11 2 and 11 3 are arranged so as to face each other and be parallel to each other in the electron beam emission direction of the electron gun 5. The respective counter electrodes 11 1 , 11 2 , 11 3 are
Rectangular permanent magnets 12 1 , 12 2 , 12 3 are built in so that the surfaces facing each other become S poles. Each of the support shafts 10 1 , 10 2 , and 10 3 is electrically connected to the plasma gun 7, and a DC power supply 13 for applying a negative potential to the plasma gun 7 is connected to the wiring connecting the members. Is provided so that a potential gradient can be applied between the plasma gun 7 and each of the counter electrodes 11 1 , 11 2 and 11 3 when plasma is generated. In the vicinity of the outer surfaces of the other three side walls except for the one side wall of the chamber 1 in which the plasma gun 7 is provided, three air-core coils 14 1 , 14 2 ,
14 3 is arranged corresponding to each of the counter electrodes 11 1 , 11 2 and 11 3 .
【0017】前記チャンバ1内のシート状プラズマ生成
領域の上方近傍には、基材を保持するためのホルダ15
が配設されており、かつ該ホルダ15は回転軸16によ
り支持、吊下されている。前記回転軸16は、可変電源
17に接続され、前記回転軸16を通して前記ホルダ1
5に負電圧が印加されるようになっている。前記チャン
バ1の側壁下部には、反応ガスの導入管18が連結され
ている。A holder 15 for holding a substrate is provided in the vicinity of the upper portion of the sheet-shaped plasma generation region in the chamber 1.
And the holder 15 is supported and suspended by a rotary shaft 16. The rotary shaft 16 is connected to a variable power source 17, and the holder 1 is passed through the rotary shaft 16.
A negative voltage is applied to 5. A reaction gas introducing pipe 18 is connected to a lower portion of a side wall of the chamber 1.
【0018】前記ホルダ15の下方には、シャッタ19
が配置されている。前記シャッタ19は、図3および図
4に示すように前記ホルダ15の下方に配置される円形
状の底板20および該底板20に一体化された竪形半円
筒状枠体21からなる主シャッタ部材22と、前記主シ
ャッタ部材22の前記竪形半円筒枠体21に組み合わさ
れて前記ホルダ15を囲む竪形半円筒枠体形状をなす補
助シャッタ部材23とから構成されている。前記主シャ
ッタ部材22は、前記チャンバ1の上壁から延出された
L形アーム24により円弧状に移動できるようになって
いる。前記補助シャッタ部材23は、前記チャンバ1の
側壁から延出された駆動ロッド25により前進後退でき
るようになっている。Below the holder 15, a shutter 19 is provided.
Are arranged. As shown in FIGS. 3 and 4, the shutter 19 is a main shutter member including a circular bottom plate 20 disposed below the holder 15 and a vertical semi-cylindrical frame body 21 integrated with the bottom plate 20. 22 and an auxiliary shutter member 23 which is combined with the vertical semi-cylindrical frame body 21 of the main shutter member 22 and surrounds the holder 15 and has a vertical semi-cylindrical frame shape. The main shutter member 22 can be moved in an arc shape by an L-shaped arm 24 extending from the upper wall of the chamber 1. The auxiliary shutter member 23 can be moved forward and backward by a drive rod 25 extending from the side wall of the chamber 1.
【0019】次に、前述したイオンプレーティング装置
の作用を詳細に説明する。Next, the operation of the above-mentioned ion plating device will be described in detail.
【0020】まず、ホルダ15に基材26を保持し、蒸
着源3のルツボ4内に所望の蒸着物質を収容する。つづ
いて、シャッタ19の主シャッタ部材22をL形アーム
24により移動させると共に補助シャッタ部材23を駆
動ロッド25により前進させて前記主シャッタ部材22
の竪形半円筒枠体21と竪形半円筒枠体形状をなす補助
シャッタ部材23の開放端を互いに当接させて前記ホル
ダ15の下方を前記底板20で、前記ホルダ15の外周
を前記竪形半円筒枠体21と竪形半円筒枠体形状をなす
補助シャッタ部材23で囲む。ひきつづき、図示しない
真空ポンプを作動して排気管2を通して真空チャンバ1
内のガスを排気して前記チャンバ1内を所定の真空度と
する。First, the base material 26 is held by the holder 15 and the desired vapor deposition material is accommodated in the crucible 4 of the vapor deposition source 3. Subsequently, the main shutter member 22 of the shutter 19 is moved by the L-shaped arm 24, and the auxiliary shutter member 23 is moved forward by the drive rod 25 to move the main shutter member 22.
The vertical semi-cylindrical frame 21 and the auxiliary shutter member 23 in the shape of the vertical semi-cylindrical frame are brought into contact with each other so that the bottom plate 20 is below the holder 15 and the outer periphery of the holder 15 is vertical. It is surrounded by a semi-cylindrical frame 21 and an auxiliary shutter member 23 having a vertical semi-cylindrical frame shape. Subsequently, a vacuum pump (not shown) is operated to pass the exhaust pipe 2 and the vacuum chamber 1
The gas inside is exhausted to bring the inside of the chamber 1 to a predetermined degree of vacuum.
【0021】次いで、可変電源17から回転軸16及び
ホルダ15を通して前記基材26に負電圧を印加し、前
記回転軸16によりホルダ15を回転させながら、電子
銃5から電子ビームを放出し、一対の偏向磁石6により
前記電子ビームを走査させ、前記ルツボ4内に収容した
蒸着物質に照射して溶融、蒸発させる。同時に、プラズ
マ銃7にアルゴンガス等を供給し、前記プラズマ銃7よ
りプラズマを生成させると、前記プラズマ銃7に対向し
て配置され、電源13により前記プラズマ銃7との間で
電位勾配を持たせた第1〜第3の対向電極111 、11
2 、113 によりプラズマ27がチャンバ1内に絞り部
9を通して引き出される。この時、前記各対向電極11
1 、112 、113 は互いに対向する面がS極となるよ
うに矩形状の永久磁石121 、122 、123 が内蔵さ
れ、かつ前記対向電極111 、112 、113 の背面
(チャンバ1の側壁外面近傍)に空心コイル141 、1
42、143 が配置されているため、図3に示すように
ホルダ15の下方近傍に前記各磁石121 、122 、1
23 の背面のN極から対向面のS極に向かう強力な水平
方向の磁場(磁束密度)B1 、B2 、B3 が発生する。
このような磁場が発生すると、前記プラズマ銃7から引
き出されたプラズマ27は前記各磁束密度B1 、B2 、
B3 に絡まって前記各磁石121 、122 、123 に引
き込まれるため、プラズマ量の損失を招くことなく、前
記ホルダ15の下方近傍にプラズマ密度の高いシート状
プラズマが形成される。また、前記空心コイル141 、
142 、143 への供給電流量を調節することにより、
さらに強力な磁場が発生され、一層高密度化されたシー
ト状プラズマが形成される。しかも、前記空心コイル1
41 、142 、143 への供給電流量を調節により前記
シート状プラズマ27の平面形状が制御される。かかる
シート状プラズマ27の形成において、前記第2、第3
の対向電極112 、113 は前記電子銃5の電子ビーム
放出方向に互いに対向するように配置されているため、
前記電子銃5からの電子ビームの放出方向が前記第2、
第3の対向電極112 、113 に内蔵された永久磁石1
22 、123 の磁場に影響されて変動されるのを防止さ
れる。なお、前記シート状プラズマ27の生成に際し、
磁束密度は前記ルツボ4の中心と前記ホルダ15中心と
を結ぶ線と前記プラズマ銃7および各対向電極111 、
112 、113 で形成される面との交点が最小となり、
前記交点から前記磁石121 、122 、123 に向かう
に従って磁束密度が増大する。つまり、前記シート状プ
ラズマ27の密度は前記交点で最小となり、前記交点か
ら前記磁石121 、122 、123 に向かうに従って増
大する。Next, a negative voltage is applied to the base material 26 from the variable power source 17 through the rotary shaft 16 and the holder 15, and the electron beam is emitted from the electron gun 5 while rotating the holder 15 by the rotary shaft 16. The deflecting magnet 6 scans the electron beam and irradiates the vapor deposition material contained in the crucible 4 to melt and vaporize the vapor deposition material. At the same time, when argon gas or the like is supplied to the plasma gun 7 and plasma is generated from the plasma gun 7, the plasma gun 7 is arranged so as to face the plasma gun 7, and a potential gradient is provided between the plasma gun 7 and the plasma gun 7. The first to third counter electrodes 11 1 and 11
The plasma 27 is drawn into the chamber 1 through the narrowed portion 9 by the numbers 2 and 11 3 . At this time, each of the counter electrodes 11
1 , 11, 2 and 11 3 have rectangular permanent magnets 12 1 , 12 2 and 12 3 built in so that the surfaces facing each other become S poles, and the back surfaces of the counter electrodes 11 1 , 11 2 and 11 3 . Air-core coils 14 1 and 1 (in the vicinity of the outer surface of the side wall of the chamber 1)
Since 4 2 and 14 3 are arranged, the magnets 12 1 , 12 2 and 1 are provided near the lower part of the holder 15 as shown in FIG.
2 3 the back of the N strong horizontal direction toward the S pole of the opposing surface from the pole magnetic field (magnetic flux density) B 1, B 2, B 3 is produced.
When such a magnetic field is generated, the plasma 27 drawn from the plasma gun 7 causes the magnetic flux densities B 1 , B 2 ,
Since it is entangled with B 3 and drawn into each of the magnets 12 1 , 12 2 , and 12 3 , a sheet-like plasma having a high plasma density is formed near the lower portion of the holder 15 without causing a loss in the amount of plasma. In addition, the air-core coil 14 1 ,
By adjusting the amount of current supplied to 14 2 and 14 3 ,
A stronger magnetic field is generated to form a more dense sheet-like plasma. Moreover, the air-core coil 1
4 1, 14 2, the planar shape of the sheet-shaped plasma 27 by adjusting the amount of current supplied to 14 3 is controlled. In forming the sheet-shaped plasma 27, the second and third
Since the counter electrodes 11 2 and 11 3 are arranged to face each other in the electron beam emission direction of the electron gun 5,
The emission direction of the electron beam from the electron gun 5 is the second,
Permanent magnet 1 built in the third counter electrodes 11 2 and 11 3.
It is prevented from being changed by being influenced by the magnetic fields of 2 2 and 12 3 . When the sheet-shaped plasma 27 is generated,
The magnetic flux density is the line connecting the center of the crucible 4 and the center of the holder 15, the plasma gun 7 and the counter electrodes 11 1 ,
The intersection with the surface formed by 11 2 and 11 3 becomes the minimum,
Flux density increases toward the free magnet 12 1, 12 2, 12 3 from the intersection. That is, the density of the sheet-shaped plasma 27 is minimum at the intersection, and increases from the intersection toward the magnets 12 1 , 12 2 , 12 3 .
【0022】このようなプラズマ密度の高いシート状プ
ラズマ27を前記ホルダ15(基材19)の下方近傍に
形成すると、前記蒸着源3により蒸気化された蒸着物質
が前記プラズマ27内に上昇する過程で効率よくイオン
化される。かかる成膜の準備段階において、前記ホルダ
15下面に保持された基材26は下方が前記シャッタ1
9の前記底板20で、外周が前記竪形半円筒枠体21と
竪形半円筒枠体形状をなす補助シャッタ部材23で囲ま
れているため、前記基材26側に前記プラズマ27が回
り込むのを確実に防止される。When the sheet-like plasma 27 having such a high plasma density is formed near the lower portion of the holder 15 (base material 19), the vapor deposition material vaporized by the vapor deposition source 3 rises into the plasma 27. Is efficiently ionized by. In the stage of preparation for film formation, the lower side of the base material 26 held on the lower surface of the holder 15 is the shutter 1
Since the outer periphery of the bottom plate 20 of 9 is surrounded by the vertical semi-cylindrical frame body 21 and the auxiliary shutter member 23 having the vertical semi-cylindrical frame body shape, the plasma 27 wraps around the base material 26 side. Is reliably prevented.
【0023】成膜準備が終了した後、シャッタ19の主
シャッタ部材22をL形アーム24により円弧状に移動
させると共に補助シャッタ部材23を駆動ロッド25に
より後退させて図4に示すように前記ホルダ15の基材
26を開放すると、前記イオン化された蒸着物質(正イ
オンの蒸着物質)は、前記負電圧が印加された基材26
側に加速、衝突されて所定の被膜が前記基材26表面に
成膜される。After the film-forming preparation is completed, the main shutter member 22 of the shutter 19 is moved in an arc shape by the L-shaped arm 24, and the auxiliary shutter member 23 is retracted by the drive rod 25 to move the holder as shown in FIG. When the base material 26 of 15 is opened, the ionized vapor deposition material (positive ion vapor deposition material) is converted into the base material 26 to which the negative voltage is applied.
The surface is accelerated and collided to form a predetermined film on the surface of the base material 26.
【0024】したがって、上述した本発明のイオンプレ
ーティング装置によればホルダ15下面に保持された基
材26の下方近傍にプラズマ密度の高いシート状プラズ
マ27を形成できる。かかるシート状プラズマ27の形
成(成膜準備段階)において、前記基材ホルダ15の下
方に配置するシャッタ19を底板20および該底板20
に一体化された竪形半円筒枠体21からなり、L形アー
ム24により円弧状に移動自在な主シャッタ部材22
と、前記竪形半円筒枠体21に連結されて前記ホルダを
囲む竪形半円筒枠体形状をなし、駆動ロッド25により
前進後退自在な補助シャッタ部材23とから構成するこ
とによって、前記基材26側への前記プラズマ27の回
り込みを前記主シャッタ部材22の底板20と、同部材
22の竪形半円筒枠体21および竪形半円筒枠体形状を
なす補助シャッタ部材23の連結で形成された竪形円筒
枠体とにより確実に防止することができる。その結果、
前記シャッタ19を開いて成膜することにより前記基材
26表面に良好な膜質を有する薄膜の高速成膜できる。Therefore, according to the above-described ion plating apparatus of the present invention, the sheet-like plasma 27 having a high plasma density can be formed near the lower portion of the base material 26 held on the lower surface of the holder 15. In the formation of the sheet-shaped plasma 27 (stage of film formation preparation), the shutter 19 disposed below the base material holder 15 is the bottom plate 20 and the bottom plate 20.
Main shutter member 22 which is composed of a vertical semi-cylindrical frame body 21 integrated into
And an auxiliary shutter member 23 which is connected to the vertical semi-cylindrical frame 21 and surrounds the holder to form a vertical semi-cylindrical frame, and which is movable forward and backward by a drive rod 25. 26 is formed by connecting the bottom plate 20 of the main shutter member 22, the vertical semi-cylindrical frame body 21 of the main shutter member 22 and the auxiliary shutter member 23 having the vertical semi-cylindrical frame body shape. It can be surely prevented by the vertical cylindrical frame body. as a result,
By opening the shutter 19 to form a film, a thin film having a good film quality can be formed at a high speed on the surface of the base material 26.
【0025】なお、前記実施例では主シャッタ部材を構
成する竪形半枠体および補助シャッタ部材の形状を半円
筒枠体としたが、これに限定されない。例えば、竪形半
四角筒枠体としてもよい。また、竪形半円筒枠体の補助
シャッタ部材の開閉動作は円弧状の回転運動で行なって
もよい。Although the vertical half-frame body and the auxiliary shutter member which form the main shutter member are formed in the semi-cylindrical frame body in the above-mentioned embodiment, the present invention is not limited to this. For example, it may be a vertical half-square tube frame body. Further, the opening / closing operation of the auxiliary shutter member of the vertical semi-cylindrical frame body may be performed by an arcuate rotary motion.
【0026】前記実施例では、矩形状の永久磁石を対向
電極に内蔵させたが、長楕円形状の永久磁石を対向電極
に内蔵させてもよい。特に、プラズマ銃に投入するプラ
ズマ電流を高めて成膜速度をより高める場合には、長楕
円形状の永久磁石を対向電極に内蔵させることが好まし
い。In the above embodiment, the rectangular permanent magnet is built in the counter electrode. However, the oblong permanent magnet may be built in the counter electrode. In particular, when the plasma current supplied to the plasma gun is increased to further increase the film formation rate, it is preferable to incorporate an oblong permanent magnet in the counter electrode.
【0027】前記実施例では、ルツボに収容された蒸着
物質のみからなる被膜の形成に適用した例を説明した
が、図2に示すように真空チャンバ1に連結したガス導
入管18を通して反応ガス、例えば窒素ガスを前記チャ
ンバ1内に導入することによって金属窒化物被膜を形成
することも可能である。In the above-described embodiment, an example in which the invention is applied to the formation of the film made of only the vapor deposition material housed in the crucible has been described. However, as shown in FIG. 2, the reaction gas is passed through the gas introducing pipe 18 connected to the vacuum chamber 1. For example, it is possible to form the metal nitride film by introducing nitrogen gas into the chamber 1.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば真空
チャンバ内に高密度のプラズマを発生させても成膜準備
段階で基材側へのプラズマの回り込みを確実に防止で
き、ひいては基材表面に良好な膜質を有する薄膜の高速
成膜することが可能なイオンプレーティング装置を提供
することができる。As described in detail above, according to the present invention, even when high-density plasma is generated in the vacuum chamber, it is possible to reliably prevent the plasma from wrapping around to the base material side in the film-forming preparation stage, and thus the base material. It is possible to provide an ion plating device capable of forming a thin film having a good film quality on a material surface at high speed.
【図1】本発明の一実施例を示すイオンプレーティング
装置の概略横断面図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ion plating apparatus showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1のII−II線に沿う断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
【図3】図1のイオンプレーティング装置によるシート
状プラズマの形成を説明するための斜視図。3 is a perspective view for explaining formation of sheet-like plasma by the ion plating apparatus of FIG.
【図4】図1のイオンプレーティング装置におけるシャ
ッタを開放した状態を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a shutter is opened in the ion plating apparatus of FIG.
1…真空チャンバ、3…蒸着源、4…ルツボ、4a…
穴、5…電子銃、7…プラズマ銃、111 、112 、1
13 …対向電極、121 、122 、123 …永久磁石、
141 、142 、143 …空心コイル、15…ホルダ、
17…可変電源、18…ガス導入管、19…シャッタ、
20…底板、21…竪形半円筒状枠体、22…主シャッ
タ部材、23…補助シャッタ部材、26…基材、27…
シート状プラズマ。1 ... Vacuum chamber, 3 ... Deposition source, 4 ... Crucible, 4a ...
Hole, 5 ... Electron gun, 7 ... Plasma gun, 11 1 , 11 2 , 1
1 3 ... Counter electrode, 12 1 , 12 2 , 12 3 ... Permanent magnet,
14 1 , 14 2 , 14 3 ... Air core coil, 15 ... Holder,
17 ... Variable power source, 18 ... Gas introduction pipe, 19 ... Shutter,
20 ... Bottom plate, 21 ... Vertical semi-cylindrical frame, 22 ... Main shutter member, 23 ... Auxiliary shutter member, 26 ... Base material, 27 ...
Sheet-shaped plasma.
Claims (1)
付近に配置された基材ホルダと、前記基材ホルダに保持
された基材に対して蒸着物質の堆積を遮蔽するためのシ
ャッタと、前記チャンバ内の底部付近に配置された蒸着
物質を蒸発する蒸着源と、前記チャンバの側壁に設けら
れたプラズマ銃と、前記チャンバの側壁内面近傍に配置
され、前記プラズマ銃からのプラズマを前記チャンバ内
に引き出すための対向電極とを具備したイオンプレーテ
ィング装置において、前記シャッタは底板および該底板
に一体化された竪形半枠体からなる主シャッタ部材と、
前記竪形半枠体に連結されて前記ホルダを囲む竪形半枠
体形状をなす補助シャッタ部材とから構成されることを
特徴とするイオンプレーティング装置。1. A vacuum chamber, a substrate holder disposed in the vicinity of an upper portion of the chamber, a shutter for blocking deposition of a vapor deposition substance on the substrate held by the substrate holder, A vapor deposition source disposed near the bottom of the chamber for evaporating the vapor deposition material, a plasma gun provided on the side wall of the chamber, and a plasma gun provided near the inner surface of the side wall of the chamber. In the ion plating apparatus having an opposing electrode for pulling out to, the shutter is a main shutter member including a bottom plate and a vertical half frame body integrated with the bottom plate,
An ion plating device, comprising: an auxiliary shutter member that is connected to the vertical half frame and surrounds the holder and has a vertical half frame shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9371591A JPH0696766B2 (en) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | Ion plating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9371591A JPH0696766B2 (en) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | Ion plating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304362A JPH04304362A (en) | 1992-10-27 |
| JPH0696766B2 true JPH0696766B2 (en) | 1994-11-30 |
Family
ID=14090118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9371591A Expired - Lifetime JPH0696766B2 (en) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | Ion plating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696766B2 (en) |
-
1991
- 1991-03-30 JP JP9371591A patent/JPH0696766B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04304362A (en) | 1992-10-27 |
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