JPH0762243B2 - Ion plating device - Google Patents
Ion plating deviceInfo
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- JPH0762243B2 JPH0762243B2 JP3054964A JP5496491A JPH0762243B2 JP H0762243 B2 JPH0762243 B2 JP H0762243B2 JP 3054964 A JP3054964 A JP 3054964A JP 5496491 A JP5496491 A JP 5496491A JP H0762243 B2 JPH0762243 B2 JP H0762243B2
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Description
【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
置としては、特開昭５９−４７３８１号に開示されたも
のが知られている。こ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
た基板ホルダと、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、前記チャンバの前記プラズマ銃が配置される側壁
内面近傍に互いに対向する面がＮ極となるように配置さ
れた一対の永久磁石と、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。かかる構造のイ
オンプレーティング装置において、前記チャンバ内を所
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
すと、引き出されたプラズマの経路に互いに対向する面
がＮ極となる一対の永久磁石が配置されているため、前
記各磁石の磁場により前記プラズマが圧縮されて絞ら
れ、前記ホルダ下面に保持された基板の下方近傍にシー
ト状のプラズマが形成される。このようなシート状プラ
ズマを形成した状態で、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ことにより、
負電位が印加された前記基板表面にイオン化蒸着物質が
衝突して成膜がなされる。By the way, as a conventional ion plating apparatus, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-47381 is known. This ion plating device
A vacuum chamber, a substrate holder located near the top of the chamber, a deposition source located near the bottom of the chamber, a plasma gun provided on the sidewall of the chamber, and the plasma gun of the chamber And a pair of permanent magnets arranged in the vicinity of the inner surface of the side wall where N faces each other so as to face each other, and the chamber side wall of the chamber opposite to the plasma gun with the holder interposed therebetween. And an electrode for drawing plasma from the inside into the chamber. In the ion plating apparatus having such a structure, when the inside of the chamber is set to a predetermined degree of vacuum, the plasma is generated by the plasma gun, and the plasma is drawn into the chamber by the electrodes, the paths of the drawn plasma face each other. Since a pair of permanent magnets whose surfaces are N poles are arranged, the plasma is compressed and narrowed down by the magnetic field of each magnet, and sheet-like plasma is formed near the lower side of the substrate held on the lower surface of the holder. To be done. In the state where such a sheet-shaped plasma is formed, a desired vapor deposition material is evaporated from the vapor deposition source and ionized by the plasma,
An ionized vapor deposition material collides with the surface of the substrate to which a negative potential has been applied to form a film.
【０００４】また、成膜装置としては特開平２−７３９
６２号に開示されたものが知られている。この成膜装置
は、真空チャンバと、前記チャンバ内の下部付近に配置
された基板ホルダと、前記チャンバの内上部に前記ホル
ダと対向するように配置されたターゲットと、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、前記チャンバの前記プラズマ
銃が配置される側壁内面近傍および前記電極が配置され
る側壁内面近傍にそれぞれ配置され、互いに対向する面
がＮ極となるように配置された一対の永久磁石と、前記
各一対の永久磁石を囲むようにそれぞれ設けられた空心
コイルとを具備した構造になっている。かかる構造の成
膜装置において、前記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と、引き出された
プラズマの経路における前記プラズマ銃近傍および前記
電極近傍に互いに対向する面がＮ極となる一対の永久磁
石がそれぞれ配置されているため、前記各磁石の磁場に
より前記プラズマが前記ホルダの前後段で圧縮されて絞
られ、前記ホルダ上面に保持された基板の上方近傍にシ
ート状のプラズマが形成される。このようなシート状プ
ラズマが形成されると、前記ターゲットがスパッタさ
れ、前記ターゲットに対向する前記基材表面に成膜がな
される。Further, as a film forming apparatus, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-739
The one disclosed in No. 62 is known. This film forming apparatus is provided with a vacuum chamber, a substrate holder arranged in the vicinity of a lower part of the chamber, a target arranged in an upper part of the chamber so as to face the holder, and a side wall of the chamber. A plasma gun, an electrode provided on the side wall of the chamber opposite to the plasma gun with the holder sandwiched therebetween, for drawing plasma from the plasma gun into the chamber, and the plasma gun of the chamber. A pair of permanent magnets arranged near the inner surface of the side wall and near the inner surface of the side wall where the electrodes are arranged, and the permanent magnets are arranged so that the surfaces facing each other become N poles, and surround the pair of permanent magnets, respectively. It has a structure including an air-core coil provided. In the film forming apparatus having such a structure, the inside of the chamber is set to a predetermined vacuum degree,
When plasma is generated by the plasma gun and drawn out into the chamber by the electrodes, a pair of permanent magnets whose surfaces facing each other in the vicinity of the plasma gun and the electrodes in the path of the drawn plasma are N poles. Are arranged, the plasma is compressed and narrowed by the magnetic fields of the magnets in the front and rear stages of the holder, and sheet-like plasma is formed near the upper side of the substrate held on the upper surface of the holder. When such sheet-like plasma is formed, the target is sputtered and a film is formed on the surface of the base material facing the target.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭５９−４７３８１号に開示されたイオンプレーティ
ング装置では前記一対の永久磁石の磁場を強くすると、
前記各磁石のＳ極側に回り込むプラズマ量が多くなるた
め、プラズマの損失量が増大するという問題がある。ま
た、基板の直下には永久磁石による磁場が加わらないた
め、前段で一対の永久磁石でプラズマをシート化として
も、前記基板直下でシート状プラズマが拡散し、高密度
のプラズマを形成できない。その結果、成膜速度を十分
に高めることが困難となる。However, when the magnetic fields of the pair of permanent magnets are increased in the ion plating device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-47381,
There is a problem that the amount of plasma loss increases because the amount of plasma that goes around to the S pole side of each magnet increases. Further, since a magnetic field from a permanent magnet is not applied directly below the substrate, even if a pair of permanent magnets is used to form plasma into a sheet in the previous stage, the sheet-like plasma diffuses directly below the substrate, and high-density plasma cannot be formed. As a result, it becomes difficult to sufficiently increase the film formation rate.
【０００６】また、前記特開平２−７３９６２号に開示
された成膜装置では、基板を中心にしてその両側に配置
された２組の対をなす永久磁石を用いてプラズマをシー
ト化としているため、前記装置に比べて基板上方でのプ
ラズマの拡散を抑制できる。しかしながら、前記２組の
対をなす永久磁石の磁場を強くすると、前記各磁石のＳ
極側に回り込むプラズマ量が多くなるため、プラズマの
損失量が増大するという問題がある。前記装置は、基本
的にはスパッタ装置であり、チャンバ内で蒸発させた蒸
着物質をプラズマ中でイオン化し、基板表面に成膜する
イオンプレーティング装置ではない。Further, in the film forming apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-73962, plasma is formed into a sheet by using two pairs of permanent magnets arranged on both sides of the substrate as a center. As compared with the above-mentioned device, the diffusion of plasma above the substrate can be suppressed. However, when the magnetic fields of the two pairs of permanent magnets are increased, the S of each magnet is increased.
There is a problem that the amount of plasma loss increases because the amount of plasma that wraps around the poles increases. The apparatus is basically a sputtering apparatus, not an ion plating apparatus that ionizes a vapor deposition material evaporated in a chamber in plasma to form a film on a substrate surface.
【０００７】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、プラズマ量の損失を招くことな
く、ホルダに保持された基材の下面近傍にプラズマ密度
の高いシート状プラズマを形成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, and a sheet-like plasma having a high plasma density is formed in the vicinity of the lower surface of the substrate held by the holder without causing a loss of the amount of plasma. The present invention aims to provide an ion plating device that can be formed.
【０００８】[0008]
【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 vacuum chamber, a substrate holder arranged near the upper part of the chamber, and a bottom part of the chamber are arranged near the bottom part to evaporate a vapor deposition substance by an electron gun. A vapor deposition source, a plasma gun provided on the side wall of the chamber, and a gas gun disposed near the inner surface of the side wall of the chamber so as to be located in the same or substantially the same plane as the plasma gun and to face the plasma gun. A rectangular first counter electrode for drawing the plasma from the plasma gun into the chamber, and the electron so that it is 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. A second rectangular shape arranged so as to face each other in the electron beam emission direction from the gun and for drawing plasma from the plasma gun into the chamber. A third counter electrode, a permanent magnet built in so that the surfaces facing each other of the first to third counter electrodes become S poles, and a side wall outer surface of the chamber near the counter electrode. An ion plating device, comprising: a coil arranged to control a magnetic force in relation to each of the magnets.
【０００９】前記蒸着源は、電子ビームを走査して放出
する電子銃と、蒸着物質を収納するルツボとを備える。
前記ルツボとしては、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 includes an electron gun for scanning and emitting an electron beam and a crucible for containing a vapor deposition material.
As the crucible, in addition to the structure having a single hole for accommodating the vapor deposition material, the crucible having a structure for accommodating the vapor deposition material in a plurality of places or in an annular shape is used.
【００１０】[0010]
【作用】本発明によれば、真空チャンバ内の上部付近に
基材ホルダを配置し、前記チャンバ内の底部付近に電子
銃で蒸着物質を蒸発する蒸着源を配置し、前記チャンバ
の側壁にプラズマ銃を設け、かつ前記チャンバの側壁内
面近傍に矩形状の第１〜第３の対向電極を前記プラズマ
銃と同一もしくはほぼ同一平面内に位置するように配置
すると共に、前記第１対向電極を前記プラズマ銃と対向
させ、前記第２、第３の対向電極を前記電子銃からの電
子ビーム放出方向に互いに対向させ、前記第１〜第３の
対向電極に永久磁石を互いに対向する面がＳ極となるよ
うにそれぞれ内蔵させ、さらに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前記各磁石との関係で
磁力を制御するためのコイルをそれぞれ配置させること
によって、前記ホルダ下面に保持された基材の下方近傍
にプラズマ密度の高いシート状プラズマを形成できる。
その結果、前記基材に負電位を印加することによって、
前記高密度プラズマ中でイオン化された正イオンの蒸着
物質の大部分を前記基材表面に成膜できる。従って、前
記基材表面への高速成膜することが可能なイオンプレー
ティング装置を得ることができる。According to the present invention, the substrate holder is arranged near the top of the vacuum chamber, the evaporation source for evaporating the evaporation material with the electron gun is arranged near the bottom of the chamber, and the plasma is provided on the side wall of the chamber. A gun is provided, rectangular first to third counter electrodes are arranged near the inner surface of the side wall of the chamber so as to be located in the same or substantially the same plane as the plasma gun, and the first counter electrode is The second and third counter electrodes face the plasma gun, face each other in the electron beam emission direction from the electron gun, and the permanent magnets on the first to third counter electrodes face each other at the S pole. And a coil for controlling the magnetic force in relation to the magnets is disposed near the outer surface of the side wall of the chamber where the counter electrodes are located. Below and in the vicinity of the held substrates Da lower surface to form a sheet-shaped plasma high plasma density.
As a result, by applying a negative potential to the substrate,
Most of the positive ion deposition material ionized in the high density plasma can be deposited on the surface of the substrate. Therefore, it is possible to obtain an ion plating apparatus capable of high-speed film formation on the surface of the base material.
【００１１】また、蒸着源として蒸着物質を多数箇所ま
たは環状に収納する構造のルツボを備えたものを用いれ
ば、前記ルツボに電子銃から電子ビームを走査しながら
照射することにより蒸着物質を均一に蒸発できるため、
基材表面に所望の被膜を均一厚さで高速成膜できる。Further, when a vapor deposition source having a crucible having a structure for accommodating a vapor deposition substance in a large number of places or in an annular shape is used, the vapor deposition substance is uniformly irradiated by irradiating the crucible with an electron beam while scanning the electron beam. Because it can evaporate,
A desired film can be formed on the surface of the base material at a high speed and with a uniform thickness.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図３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.
【００１３】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。前記ルツボ４は、蒸着物質を収納するため
の例えば５つの穴４ａが等間隔で形成されている。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. It is a perspective view. 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 includes a crucible 4 installed at the bottom of the chamber 1, an electron gun 5 for irradiating the crucible 4 with an electron beam, and an upper part of the crucible 4 provided on the lower part of the side wall of the chamber 1. It is composed of a pair of deflection magnets 6 arranged in the vicinity and for deflecting the electron beam from the electron gun 5 to irradiate the vapor deposition material in the crucible 4. The crucible 4 has, for example, five holes 4a for accommodating a vapor deposition substance formed at equal intervals.
【００１４】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 .
【００１５】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。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。A holder 15 for holding a substrate is provided in the vicinity of the upper part 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. Next, the operation of the above-mentioned ion plating device will be described in detail.
【００１６】まず、ホルダ１５に基材１９を保持し、蒸
着源３のルツボ４の各穴４ａ内に所望の蒸着物質を収容
した後、図示しない真空ポンプを作動して真空チャンバ
１内を所定の真空度とする。つづいて、可変電源１７か
ら回転軸１６及びホルダ１５を通して基材１９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 、１１2 、１１3 によりプラズマ２０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 、１
２3 が内蔵され、かつ前記対向電極１１1 、１１2 、１
１3 の背面（チャンバ１の側壁外面近傍）に空心コイル
１４1 、１４2 、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 、１２3 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２０は前記各磁束密度Ｂ
1 、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１４1 、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２０の平面形状が制御され
る。かかるシート状プラズマ２０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１２2 、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２０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 、１２
3 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２０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。First, the base material 19 is held in the holder 15 and a desired vapor deposition material is accommodated in each hole 4a of the crucible 4 of the vapor deposition source 3, and then a vacuum pump (not shown) is operated to set a predetermined inside of the vacuum chamber 1. The degree of vacuum is. Subsequently, a negative voltage is applied to the base material 19 from the variable power source 17 through the rotary shaft 16 and the holder 15, and while the holder 15 is rotated by the rotary shaft 16, an electron beam is emitted from the electron gun 5 to generate a pair of deflection magnets. 6, the electron beam is scanned, and the crucible 4
The vapor deposition material contained therein is irradiated and melted and evaporated. 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 plasma 20 is drawn into the chamber 1 through the narrowed portion 9 by the first to third counter electrodes 11 1 , 11 2 , and 11 3 thus formed. At this time, the opposing electrodes 11 1 , 11 2 , and 11 3 are rectangular permanent magnets 12 1 , 12 2 , and 1 1 so that the surfaces facing each other are S poles.
2 3 is built in, and the counter electrodes 11 1 , 11 2 , 1
Since the air-core coils 14 1 , 14 2 and 14 3 are arranged on the back surface of 1 3 (in the vicinity of the outer surface of the side wall of the chamber 1), each of the magnets 12 1 is located near the lower portion of the holder 15 as shown in FIG.
Strong horizontal magnetic fields (magnetic flux densities) B 1 , B 2 and B 3 are generated from the N poles on the back surfaces of 12 2 and 12 3 to the S poles on the opposite surface. When such a magnetic field is generated, the plasma 20 drawn from the plasma gun 7 causes the magnetic flux density B
Entangled with 1 , B 2 , and B 3 , the magnets 12 1 , 12 2 ,
Since drawn into 12 3, without causing the loss of plasma volume, the sheet-shaped plasma high plasma density below and in the vicinity of the holder 15 is formed. Further, by adjusting the amount of current supplied to the air-core coils 14 1 , 14 2 , and 14 3 , a stronger magnetic field is generated, and sheet-like plasma with higher density is formed. Moreover, the planar shape of the sheet-shaped plasma 20 is controlled by adjusting the amount of current supplied to the air-core coils 14 1 , 14 2 , 14 3 . In the formation of the sheet-shaped plasma 20, the second and third counter electrodes 11 2 and 11 3 are arranged so as to face each other in the electron beam emission direction of the electron gun 5, so that The electron beam emission direction is prevented from being changed by being influenced by the magnetic fields of the permanent magnets 12 2 and 12 3 built in the second and third counter electrodes 11 2 and 11 3 . When the sheet-shaped plasma 20 is generated, the magnetic flux density is a surface formed by the line connecting the center of the crucible 4 and the center of the holder 15 and the plasma gun 7 and the counter electrodes 11 1 , 11 2 , and 11 3. Is the minimum, and the magnets 12 1 , 12 2 , 12
The magnetic flux density increases toward 3 . That is, the density of the sheet-shaped plasma 20 becomes minimum at the intersection,
It increases from the point of intersection toward the magnets 12 1 , 12 2 , 12 3 .
【００１７】このようなプラズマ密度の高いシート状プ
ラズマ２０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２０内に上昇する過程で効率よくイオン
化される。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１９側に加速、衝
突されて所定の被膜が前記基材１９表面に成膜される。When the sheet-like plasma 20 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 20. Is efficiently ionized by. The ionized vapor deposition material (positive ion vapor deposition material) is accelerated and collided to the side of the base material 19 to which the negative voltage is applied, and a predetermined film is formed on the surface of the base material 19.
【００１８】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プラズマ量の損失を招くことな
く、ホルダ１５下面に保持された基材１９の下方近傍に
プラズマ密度の高いシート状プラズマ２０を形成できる
ため、前記基材１９表面に所望の被膜を高速成膜するこ
とができる。Therefore, according to the above-described ion plating apparatus of the present invention, the sheet-like plasma 20 having a high plasma density is formed near the lower portion of the base material 19 held on the lower surface of the holder 15 without causing the loss of the amount of plasma. Therefore, a desired coating can be formed on the surface of the base material 19 at high speed.
【００１９】また、蒸着源３として蒸着物質を多数の収
納穴４ａ内に収納する構造のルツボ４を備えたものを用
いれば、前記ルツボ４に電子銃５から電子ビームを走査
しながら照射することにより蒸着物質を均一に蒸発でき
るため、前記基材１９表面に所望の被膜を均一厚さで高
速に成膜できる。If a vapor deposition source 3 having a crucible 4 having a structure for accommodating a vapor deposition substance in a large number of accommodating holes 4a is used, the crucible 4 can be irradiated with an electron beam while being scanned by an electron gun 5. As a result, the vapor deposition material can be uniformly evaporated, so that a desired coating can be formed on the surface of the base material 19 at a uniform thickness at a high speed.
【００２０】なお、前記実施例では蒸着源のルツボとし
て多数の穴４ａを有するものを用いたが、図４に示すよ
うに蒸着物質を収納するための環状の溝２１を有するル
ツボ４を用いてもよい。Although the crucible of the vapor deposition source having a large number of holes 4a is used in the above embodiment, the crucible 4 having the annular groove 21 for accommodating the vapor deposition substance is used as shown in FIG. Good.
【００２１】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.
【００２２】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 a 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.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によればプラ
ズマ量の損失を招くことなく、ホルダに保持された基材
の下面近傍にプラズマ密度の高いシート状プラズマを形
成して前記基材表面に所望の被膜を高速成膜でき、ひい
ては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形成できる等顕著な効果を奏する
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 above in detail, according to the present invention, a sheet-like plasma having a high plasma density is formed in the vicinity of the lower surface of the base material held by the holder without causing the loss of the plasma amount. Provided is an ion plating device capable of forming a desired coating film on the surface at high speed, and further improving productivity and forming a thick coating film having a smooth surface without being affected by the surface roughness of a structural material. be able to.
【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】本発明のイオンプレーティング装置に用いられ
るルツボの他の形態を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing another form of the crucible used in the ion plating apparatus of the present invention.
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…基材、２０
…プラズマ、２１…環状の溝。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 ... Base material, 20
… Plasma, 21… annular groove.
Claims (2)
付近に配置された基材ホルダと、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 near an upper portion of the chamber, a deposition source disposed near a bottom portion of the chamber for evaporating a deposition material with an electron gun, and a sidewall of the chamber. And a plasma gun provided in 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 the plasma gun. A first counter electrode having a rectangular shape to be drawn out into the chamber, in the vicinity of the inner surface of the side wall of the chamber, in the same or substantially the same plane as the plasma gun, and in the electron beam emission direction from the electron gun. Second and third rectangular counter electrodes arranged to face each other for drawing plasma from the plasma gun into the chamber; The first to third counter electrodes have respective permanent magnets built therein so that the surfaces facing each other become S poles, and the magnets are respectively disposed near the outer surface of the side wall of the chamber where the counter electrodes are located. An ion plating device comprising a coil for controlling magnetic force in relation to the ion plating device.
は環状に収納するルツボと、前記ルツボ上面に電子ビー
ムを走査して前記蒸着物質を蒸発させる電子銃とを具備
したものであることを特徴とする請求項１記載のイオン
プレーティング装置。2. The vapor deposition source comprises a crucible for accommodating a vapor deposition substance in a plurality of locations or in a ring shape, and an electron gun for scanning the upper surface of the crucible with an electron beam to vaporize the vapor deposition substance. The ion plating device according to claim 1, which is characterized in that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054964A JPH0762243B2 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Ion plating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054964A JPH0762243B2 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Ion plating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04289163A JPH04289163A (en) | 1992-10-14 |
| JPH0762243B2 true JPH0762243B2 (en) | 1995-07-05 |
Family
ID=12985349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3054964A Expired - Lifetime JPH0762243B2 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Ion plating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762243B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0222464A (en) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Raimuzu:Kk | Ion plating device |
| JPH0273962A (en) * | 1988-09-09 | 1990-03-13 | Asahi Glass Co Ltd | Formation of thin film utilizing high-efficiency sheet plasma |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP3054964A patent/JPH0762243B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04289163A (en) | 1992-10-14 |
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