CN101970711B - 靶交换式等离子发生装置 - Google Patents

靶交换式等离子发生装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101970711B
CN101970711B CN2009801091170A CN200980109117A CN101970711B CN 101970711 B CN101970711 B CN 101970711B CN 2009801091170 A CN2009801091170 A CN 2009801091170A CN 200980109117 A CN200980109117 A CN 200980109117A CN 101970711 B CN101970711 B CN 101970711B
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
mentioned
retainer
rotation
switch type
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.)
Active
Application number
CN2009801091170A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101970711A (zh
Inventor
椎名祐一
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.)
Ferrotec Material Technologies Corp
Original Assignee
Ferrotec Corp
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 Ferrotec Corp filed Critical Ferrotec Corp
Publication of CN101970711A publication Critical patent/CN101970711A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101970711B publication Critical patent/CN101970711B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32055—Arc discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435—Target holders (includes backing plates and endblocks)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供能够独立地调整2个靶的位置的靶交换式等离子发生装置。在本发明的靶交换式等离子发生装置中，设在由真空电弧放电发生等离子的等离子发生装置的靶交换机构(6)包含由主马达(M)进行半旋转驱动的主保持架(32)，设置在它们的直径方向的相向位置的收容部(32a、32b)，能够自由旋转地收容在收容部(32a、32b)的副保持架(16、18)，使它们自转的2个副马达(M1、M2)，使副保持架(16、18)在其自转轴方向升降的滑块(S1、S2)，及嵌合在副保持架(16、18)的靶(T1、T2)；使主保持架(32)进行半旋转，交换靶(T1、T2)的位置，在主保持架(32)不动时独立地将靶(T1、T2)升降自转驱动到放电位置和研磨位置。

Description

靶交换式等离子发生装置
技术领域
本发明涉及一种通过真空电弧放电发生等离子的等离子发生装置，更为详细地说，涉及一种靶交换式等离子发生装置，该靶交换式等离子发生装置配置有多个真空电弧等离子的供给源(以下称“靶”)，具有靶交换机构，该靶交换机构对在放电位置作为电极进行配置的靶和放电面在研磨位置被研磨了的靶的位置进行交换。
背景技术
已知利用等离子能够在固体材料的表面形成薄膜或注入离子，来改善固体表面特性的技术。利用包含金属离子、非金属离子的等离子形成的膜，可以用于强化固体表面的耐磨性、耐蚀性，用作保护膜、光学薄膜、透明导电性膜等。作为发生包含金属离子、非金属离子的等离子的方法，存在真空电弧等离子法。在该真空电弧等离子法中，由在作为阴极的靶的放电面与阳极间产生的电弧放电，在放电面近旁形成电弧点。通过保持规定的电弧电流，电弧点具有自持续性，由靶材料的离子构成的真空电弧等离子(以下也简称“等离子”)从电弧点放出。如存在由靶材料的蒸发、腐蚀等形成的放电面的孔(以下称“孔部”)，则电弧点变得不稳定，为了维持电弧点，需要更大的电弧电流。因此，在现有的等离子发生装置中，在由孔部的形成消耗了靶的放电面的场合，需要临时中断等离子的断续的生成，打开真空室，更换靶，再次达到必要的真空度有时需要超过1天的时间。
在日本特开2005-240182号公报(专利文献1)中，记载了这样的现有的靶交换式等离子发生装置，该靶交换式等离子发生装置为了能够长期连续使用，并设2个靶，能够在同一真空室内交换由真空电弧等离子的生成消耗了放电面的靶和放电面的研磨结束了的靶的位置。图10为记载于专利文献1的现有的靶交换式等离子发生装置的剖视图。在现有的靶交换式等离子发生装置102中，在设置了撞锤120的等离子发生部104配置第一靶t1，在设置了具有砂轮g的研磨机的靶研磨部108配置第二靶t2。在电流流过第一靶t1的放电面TS1和处于与其接触的状态的撞锤120的状态下，从放电面TS1将撞锤120拉开，从而引起等离子的发生。即，第一靶t1和第二靶t2载置在构成靶交换单元106的保持架132上，第一靶t1处在放电位置，第二靶t2处在研磨位置。上述保持架132具有旋转轴148，能够由旋转机构m旋转。因此，能够交换由等离子的生成消耗了的靶T1和未使用或在放电面TS2施加了研磨处理等修整的第二靶t2的位置。
专利文献1：日本特开2005-240182号公报
发明内容
图10所示现有的靶交换式等离子发生装置由1个高度调节器149使设置在旋转轴148上的保持架132的位置上下变化，调节了第一靶t1和第二靶t2的高度位置。另外，即使在使第一靶t1和第二靶t2自转的场合，在与图10相同的现有的靶交换式等离子发生装置中，也由1个驱动单元进行。即，不能独立地改变处于放电位置和研磨位置的2个靶的高度、撞锤120相对于放电面TS1的接触位置、放电面TS2的修整的位置，不能进行与各靶的消耗量、必要的电弧电流等相应的微调。然而，必然使用某一方的靶生成等离子，在2个靶的由研磨处理导致的消耗量产生偏差，所以，要求使多个靶独立地升降，调整高度，或控制靶的自转。特别是在配置具有不同的组成的2种靶的场合，有时靶的消耗量产生大的差异。
因此，本发明的目的在于提供一种靶交换式等离子发生装置，该靶交换式等离子发生装置能够交换处于放电位置的靶和处于研磨位置的靶的位置，并且，能够独立地调整2个靶的位置。
本发明为了解决上述问题提供的第1方式的靶交换式等离子发生装置具有等离子发生部、靶研磨部、及靶交换机构；该等离子发生部在真空气氛下在成为阴极的靶与阳极间由真空电弧放电产生等离子；该靶研磨部对上述靶的放电面进行研磨；该靶交换机构交换配置在上述等离子发生部的放电位置的靶和配置在上述靶研磨部的研磨位置的靶的位置；其中：上述靶交换机构由主保持架、2个收容部、2个副保持架、2个副马达、2个滑块、及2个上述靶构成；该主保持架由主马达进行半旋转驱动；该2个收容部设在上述主保持架的直径方向的相向位置；该2个副保持架能够自由旋转地收容在2个上述收容部；该2个副马达使2个上述副保持架自转；该2个滑块使2个上述副保持架在其自转轴方向升降；该2个上述靶嵌合在2个上述副保持架；使上述主保持架半旋转而交换2个上述靶的位置，在上述主保持架不动时将2个上述靶独立地升降自转驱动到上述放电位置和上述研磨位置。
本发明的第2方式的靶交换式等离子生成装置在第1方式的基础上还具有这样的特征：在上述自转轴的前端设置能够与上述副保持架装拆的连接单元，在上述连接单元脱离时上述副马达和上述滑块从上述主保持架分离，仅收容了上述副保持架的上述主保持架进行半旋转而交换上述靶的位置，在上述连接单元卡接时使上述自转轴上升，上述副保持架从上述主保持架分离，将上述2个靶分别独立地配置在放电位置及研磨位置。
本发明的第3方式的靶交换式等离子生成装置在第2方式的基础上还具有这样的特征：上述连接单元由卡盘机构构成。
本发明的第4方式的靶交换式等离子生成装置在第1方式的基础上还具有这样的特征：在上述自转轴的前端固定上述副保持架，使上述自转轴上升，从而使上述副保持架从上述主保持架分离，将上述2个上述靶分别独立地配置在放电位置及研磨位置，使上述自转轴下降，从而使上述副保持架内装在上述主保持架的上述收容部，当使上述主保持架半旋转而交换上述靶的位置时，使上述副马达和上述滑块一体半旋转。
本发明的第5方式的靶交换式等离子生成装置在第1～4中任何一个的基础上还具有这样的特征：当上述靶配置在了上述放电位置时，上述等离子发生部被配置在由放电分隔壁密闭了的等离子发生室内，当上述靶被配置在了上述研磨位置时，由研磨机构成的上述靶研磨部被配置在由研磨分隔壁密闭了的靶研磨室内，由上述研磨机从上述靶放出的研磨粉被密封在上述研磨室内。
本发明的第6方式的靶交换式等离子生成装置在第1～5方式中任何一个的基础上还具有这样的特征：上述等离子发生部形成在电中性的外壁和设于上述外壁的内侧的阳极内壁的内部。
本发明的第7方式的靶交换式等离子生成装置在第6方式的基础上还具有这样的特征：在上述靶近旁位置的上述外壁管的外周配置靶线圈，在上述等离子发生部的等离子出口侧配置滤波线圈，将由上述靶线圈产生的稳定化磁场形成为与由上述滤波线圈产生的等离子行进磁场反相(形成一对(カプス))或同相(形成镜像(ミラ一))。
本发明的第8方式的靶交换式等离子生成装置在第1～7方式中任何一个的基础上还具有这样的特征：在配置于上述等离子发生部的上述放电位置的靶的近旁，配置用于在上述靶的上述放电面引起电弧放电的撞锤，由转动单元使上述撞锤绕支点转动，测定上述撞锤的转矩反力，从而检测上述撞锤前端抵接在了上述放电面这一状态。
按照本发明的第1方式，上述靶交换机构由主保持架、2个收容部、2个副保持架、2个副马达、2个滑块、及2个上述靶构成；该主保持架由主马达进行半旋转驱动；该2个收容部设在上述主保持架的直径方向的相向位置；该2个副保持架能够自由旋转地收容在2个上述收容部；该2个副马达使2个上述副保持架自转；该2个滑块使2个上述副保持架在其自转轴方向升降；该2个上述靶嵌合在2个上述副保持架；使上述主保持架半旋转，交换2个上述靶的位置，同时，在上述主保持架不动时，能够将2个上述靶独立地升降自转驱动到上述放电位置和上述研磨位置。即，主保持架和副保持架独立受到驱动地构成，能够对各靶将与处于等离子发生部的撞锤、靶研磨部的砂轮等的位置关系设定在适当的位置。另外，能够独立地使各靶自转，适当地调整撞锤与放电面的接触位置、修整的位置。而且，作为马达，能够使用电动马达、由气缸等实现的致动器等各种驱动单元。因此，即使在2个靶的由研磨处理产生的消耗量发生偏差的场合，也能够使靶独立地升降，调整高度，将2个靶配置在适合于真空电弧放电、研磨处理的位置。而且，研磨处理为将消耗了的靶的放电面修整为预先设计了的形状的修整，包含各种方法，例如除了砂轮以外，还能够使用电研磨等。
按照本发明的第2方式，在上述自转轴的前端设置能够与上述副保持架装拆的连接单元，在上述连接单元脱离时，上述副马达和上述滑块从上述主保持架分离，仅收容了上述副保持架的上述主保持架半旋转，交换上述靶的位置，在上述连接单元卡接时，使上述自转轴上升，能够使上述副保持架从上述主保持架分离。因此，能够不使上述自转轴、副马达及滑块与主保持架一起半旋转地交换靶，能够简化主保持架的结构，所以，能够提高装置的耐久性。
按照本发明的第3方式，上述连接单元由卡盘机构构成，所以，能够更可靠地相对于上述自转轴的前端装拆上述副保持架。即，通过卡盘机构的开闭，能够由较简单的操作进行副保持架与自转轴的装拆。
按照本发明的第4方式，在上述自转轴的前端固定上述副保持架，使上述自转轴上升，从而使上述副保持架从上述主保持架分离，将上述2个上述靶分别独立地配置在放电位置及研磨位置，使上述自转轴下降，从而使上述副保持架内装在上述主保持架的上述收容部，当使上述主保持架半旋转而交换上述靶的位置时，能够使上述副马达和上述滑块一体半旋转。由于在上述自转轴的前端固定上述副保持架，所以，能够抑制由自转轴与上述副保持架的装拆导致的部件磨损、杂质的发生。另外，与第1方式同样，能够在上述主保持架不动时将2个上述靶独立地升降自转驱动到上述放电位置和上述研磨位置。
按照本发明的第5方式，当上述靶配置在了上述放电位置时，上述等离子发生部被配置在由放电分隔壁密闭了的等离子发生室内，当上述靶被配置在了上述研磨位置时，由研磨机构成的上述靶研磨部被配置在由研磨分隔壁密闭了的靶研磨室内，由上述研磨机从上述靶放出的研磨粉被密封在上述研磨室内，所以，能够将等离子发生部保持在更洁净的状态。即，由放电分隔壁和研磨分隔壁进行双层遮蔽，能够更长久地保持清洁的状态。另外，还能够在主保持架的上面设置捕集研磨粉的接受部。
按照本发明的第6方式，上述等离子发生部形成在电中性的外壁和设于上述外壁的内侧的阳极内壁的内部，所以，能够提高等离子发生装置的安全性。即，不在等离子发生装置的外壁施加电压，能够较安全地使用本装置。
按照本发明的第7方式，在上述靶近旁位置的上述外壁管的外周配置靶线圈，在上述等离子发生部的等离子出口侧配置滤波线圈，将由上述靶线圈产生的稳定化磁场形成为与由上述滤波线圈产生的等离子行进磁场反相(形成一对)或同相(形成镜像)，所以，能够适当地使等离子稳定化或提高等离子的生成效率。产生的真空电弧有时在放电面上振动而变得不稳定，但通过施加与等离子行进磁场反相(形成一对)的磁场，能够获得真空电弧稳定化的结果，能够更稳定地生成等离子。另外，在形成同相(形成镜像)的磁场的场合，能够提高等离子的生成效率。
按照本发明的第8方式，在配置于上述等离子发生部的上述放电位置的靶的近旁，配置用于在上述靶的上述放电面引起电弧放电的撞锤，由转动单元使上述撞锤绕支点转动，测定上述撞锤的转矩反力，从而检测上述撞锤前端抵接在了上述放电面这一状态，所以，能够高效率地进行研磨处理。以往，撞锤由重力或驱动时施加的力的惯性接触在放电面的场合较多，但通过维持一定的转矩地测定接触时的转矩反力，能够高精度地检测撞锤的接触。
附图说明
图1为本发明的靶交换式等离子发生装置的剖视概略图。
图2为在本发明的靶交换式等离子发生装置中将2个副保持架收容在主保持架的场合的装置概略剖视图。
图3为在本发明的靶交换式等离子发生装置中将2个保持架分别固定在自转轴的场合的装置概略剖视图。
图4为在图3的靶交换式等离子发生装置中将副保持架收容在主保持架的场合的装置概略剖视图。
图5为本发明的靶交换式等离子发生装置的等离子发生部4周边的剖视概略图。
图6为设置了本发明的靶交换式等离子发生装置的等离子处理装置的剖视概略图。
图7为本发明的靶交换式等离子发生装置中的动作过程的说明图。
图8为本发明的靶交换式等离子发生装置中的动作过程的说明图。
图9为本发明的靶交换式等离子发生装置中的动作过程的说明图。
图10为现有的靶交换式等离子发生装置的剖视图。
附图标记说明
2    靶交换式等离子发生装置
3    被处理物
4    等离子发生部
6    靶交换机构
8    靶研磨部
10   研磨机
12   研磨部外壁
16   第一副保持架
18   第二副保持架
20   撞锤
20a  撞锤
20b  撞锤
21    摇动机构
23    撞锤收容部
24    阳极内壁
25    放电分隔壁
26    外壁
28    靶线圈
30    第一连接部
31    第二连接部
32    主保持架
32a   第一收容部
32b   第二收容部
33    外壁
34    砂轮
35a   绝缘构件
35b   绝缘构件
36    砂轮旋转轴
37    电源
38    研磨分隔壁
39    电线
40    电线
42    第一自转轴
42a   第一卡盘
43    第一自转轴机构
44    第二自转轴
44a   第二卡盘
45    第二自转轴机构
48    旋转轴
50    滤波线圈
51    折曲部
52    折曲磁场发生器
53    小孔
54    等离子行进路
55    行进路外壁
56    小滴行进路
56a   小滴捕集部
58    第二行进路
59    挡板
62    第一磁场发生器
66    扩径管
66a   挡板
68    第二磁场发生器
70    第三行进路
71    第三磁场发生器
74    等离子处理部
102   靶交换式等离子发生装置
104   等离子发生器
106   靶交换机构
108   靶研磨部
116   第一副保持架
118   第二副保持架
120   撞锤
132   主保持架
142   第一自转轴
144   第二自转轴
148   旋转轴
B1    稳定化磁场
B2    等离子行进磁场
D     小滴
G   砂轮
g   砂轮
M   主马达
M1  第一副马达
M2  第二副马达
MG  砂轮用马达
m   旋转机构
P   等离子
S1  第一滑块
S1  第一滑块
T1  第一靶
T2  第二靶
TS1 放电面
TS2 放电面
t1  第一靶
t2  第二靶
tS1 放电面
tS2 放电面
具体实施方式
图1为本发明靶交换式等离子发生装置2的剖视图。本发明的靶交换式等离子发生装置2由存在第一靶的放电面的等离子发生部4、存在第二靶T2的放电面TS2的靶研磨部8、及交换这些靶的靶交换机构6构成。对于等离子发生部4来说，作为在靶T1的放电面TS1与阳极内壁24间发生真空电弧等离子的前阶段，如从靶T1的放电面S1拉开撞锤20，则产生电火花，引起等离子的发生。虽然未图示，但实际上在撞锤20设置使该撞锤20绕支点转动而测定转矩反力的测定单元，能够检测撞锤20的前端抵接在放电面TS1这一状态。而且，如发生等离子，则在放电面TS1形成孔部。即，孔部内的靶材料蒸发，形成等离子。另外，等离子发生部4由外壁26覆盖，附设有发生后述的稳定化磁场的靶线圈28。
在上述靶研磨部8中，砂轮34通过砂轮旋转轴36连接在作为驱动单元的砂轮用马达MG，能够由砂轮34对靶T2的放电面TS2进行研磨。通过在靶研磨部8对放电面TS2实施研磨处理，能够使因为等离子的生成而形成了的放电面TS2的孔部消失。另外，靶研磨部8由研磨部外壁12和研磨分隔壁38覆盖，即使对放电面TS2实施研磨处理，也能够防止或抑制研磨粉等从靶研磨部8放出到真空室内的其它场所。
图1的靶交换机构6设在真空室的外壁33内，由用主马达M进行半旋转驱动的主保持架32，设在该主保持架32的直径方向的相向位置的第一收容部32a和第2收容部32b，及能够自由旋转地收容在这些收容部的第一副保持架和第二副保持架构成。另外，在第一副马达M1连接第一自转轴42，在第二副马达M2连接第二自转轴44，在这些自转轴的前端设置能够与2个副保持架自由装拆的第一卡盘42a和第二卡盘44a。在图中，第一卡盘42a插入在第一副保持架16的第一接合部30，在第二副保持架的第二接合部31插入卡盘44a，使各副保持架和各自转轴结合。因此，如由第一副马达M1使第一自转轴32a旋转，则能够使嵌合在第一副保持架16的第一靶T1旋转，同样，由第一副马达M1的驱动能够使第二靶T2旋转。另外，设有使第一自转轴42升降的第一滑块S1和使第二自转轴44升降的第二滑块S2，能够分别独立地使第一靶T1和第二靶T2升降。
图2为在本发明的靶交换式等离子发生装置2中将2个副保持架16、18收容在主保持架32的场合的装置剖视图。下面，对于已说明了的符号省略其说明。在第一卡盘42a和第二卡盘44a关闭了的状态下，由第一滑块S1及第二滑块S2使第一自转轴42和第二自转轴44下降。各卡盘从第一接合部30和第二接合部脱出，第一副保持架16收容在第一收容部32a，第二副保持架18收容在第二收容部32b。各卡盘42a、44a处于比主保持架32的最下部更下方的位置，从而主保持架32能够如箭头那样由主马达M使其半旋转，能够交换靶位置。这些动作过程在后面说明。
图3及图4为在本发明的靶交换式等离子发生装置2中将2个保持架16、18固定在各自转轴42、44的场合的装置剖视图。在图3及图4中，2个副保持架16、18固定在各自转轴42、44。如图4所示，副保持架16、18收容在各收容部32a、32b，在交换第一靶T1和第二靶T2的位置的场合，第一及第二自转轴42、44也与主保持架32一起旋转。因此，使各自转轴42、44能够旋转地将自转轴外壁31a、31b也形成为管状。
图5的(5A)为本发明靶交换式等离子发生装置2的等离子发生部4周边的剖视概略图。由电源37通过电线39、40在阳极内壁24及撞锤20a与第一靶T1间加电压。外壁26不与阳极内壁24接触，由绝缘构件35a、35b保持电中性。通过使处于接触位置的撞锤20a朝撞锤20b的位置方向拉离，在放电面TS1与阳极内壁24间诱发真空电弧放电。撞锤20a(或20b)安装在旋转单元21，在使处于离开了的位置的撞锤20b接触在放电面TS的场合，由旋转单元21检测接触了的撞锤20a的转矩反力，判断是否处于接触状态。另外，在等离子发生部4的等离子出口侧配置滤波线圈50，形成等离子行进磁场B1。由靶线圈28产生的稳定化磁场B1形成与等离子行进磁场B2的反相(形成一对)，能够生成稳定的等离子。从(5B)可以看出，在由靶线圈28产生的稳定化磁场B1为同相(形成镜像)的场合，电弧点的稳定性下降，但等离子的生成效率提高。
图6为设置了本发明的靶交换式等离子发生装置2的等离子处理装置的剖视概略图。在等离子发生部4中，由真空电弧放电放出靶材料离子、电子、阴极材料中性离子(原子及分子)这样的真空电弧等离子构成粒子，同时，还放出从亚微米以下到数百微米(0.01～1000μm)的大小的阴极材料微粒子(以下称“小滴D”)。生成了的等离子P沿等离子行进路54行进，在折曲部51被由折曲磁场发生器52、52形成的磁场作用而朝第二行进路行进。此时，小滴D为电中性，不受磁场的影响，所以，沿小滴行进路56直进，被捕集到小滴捕集部56a。另外，在小滴行进路56及等离子P的各行进路的内壁设置小滴D冲撞而附着的挡板59及66a。
在第二行进路，设置发生等离子行进磁场的第二磁场发生器，等离子P行进。扩径管66在内壁设置了多个挡板66a，等离子在该扩径管66内行进，残存的小滴D冲撞到上述挡板66a而附着，进而将小滴D除去。被除去了小滴D的等离子P由第三磁场发生器71、71的磁场供给到等离子处理部74，能够对被处理物3进行等离子处理。在本发明的靶交换式等离子发生装置2中，能够交换2个靶，断续地反复进行等离子的生成和放电面的研磨，所以，能够高效率地进行等离子处理。
图7及图9为表示在本发明的靶交换式等离子发生装置2中各靶T1、T2处于放电位置和研磨位置的场合的动作过程的说明图。在(7A)中，第一靶T1处于等离子发生部4的放电位置，生成等离子P，第二靶T2处于靶研磨部8的研磨位置，由砂轮G进行研磨，直到放电面TS2成为平坦的面。如由等离子P的生成形成的放电面TS的孔部变大，真空电弧放电的等离子生成效率下降，则如(7B)所示那样，由马达M1的驱动使第一自转轴旋转，通过第一副保持架使第一靶也旋转，撞锤20能够接触在放电面TS1的新的位置。因此，等离子的生成效率恢复，能够发生规定量的等离子P。因此，在第一靶T1的放电面形成多个孔部。另一方面，在靶研磨部8中，能够由第二靶T2的旋转改变砂轮G接触在放电面TS2的位置，即使在第二靶T2形成了多个孔部，也能够由砂轮G研磨而使孔部消失。
在图8的(8A)中，由滑块S1、S2使固定在第一副保持架16的靶T1及固定在第二副保持架18的靶T2下降，收容在主保持架32的各收容部32a、32b。(8B)表示已从(8A)的状态使各自转轴进一步下降，由主马达M使主保持架32半旋转了的状态，交换各靶及副保持架的位置。
图9为表示在本发明中固定于各自转轴和副保持架的场合的动作过程的说明图。图9所示实施方式对应于图3及图4所示靶交换式等离子发生装置，从(9A)所示放电位置及研磨位置由各滑块S1、S2使各靶T1、T2下降，收容于主保持架32使其半旋转。在该场合，各旋转轴42、44、各副马达M1、M2及各滑块S1、S2的位置也被交换。
本发明不限定于上述实施方式、变型例，不脱离本发明技术思想的范围内的各种变型例、设计变更等当然包含在其技术范围内。
产业上利用的可能性
按照本发明的靶交换式等离子发生装置，能够交换由等离子的生成形成多个孔部而消耗了的靶和被进行了研磨处理的靶的位置，同时，能够独立地调整2个靶的高度位置、撞锤的接触位置等。例如，即使在具有不同组成的2种靶的场合，也能够相应于消耗量在适当的位置设置靶。因此，按照本发明，能够提供一种等离子发生装置，该等离子发生装置不打开真空室，能够长时间连续或断续地更稳定地生成真空电弧等离子，高效率地进行在被处理物的膜形成、等离子处理。

Claims (8)

1.一种靶交换式等离子发生装置，所述靶交换式等离子发生装置具有等离子发生部、靶研磨部、及靶交换机构；该等离子发生部在真空气氛下在成为阴极的靶与阳极间由真空电弧放电产生等离子；该靶研磨部对所述靶的放电面进行研磨；该靶交换机构交换配置在所述等离子发生部的放电位置的靶和配置在所述靶研磨部的研磨位置的靶的位置；其特征在于：所述靶交换机构由主保持架、2个收容部、2个副保持架、2个副马达、2个滑块、及2个所述靶构成；该主保持架由主马达进行半旋转驱动；该2个收容部设在所述主保持架的直径方向的相向位置；该2个副保持架能够自由旋转地收容在2个所述收容部；该2个副马达使2个所述副保持架自转；该2个滑块使2个所述副保持架在其自转轴方向升降；该2个所述靶与2个所述副保持架嵌合；使所述主保持架半旋转而交换2个所述靶的位置，在所述主保持架不动时将2个所述靶独立地升降自转驱动到所述放电位置和所述研磨位置。
2.根据权利要求1所述的靶交换式等离子发生装置，其特征在于：在所述自转轴的前端设置能够与所述副保持架进行装拆的连接单元，在所述连接单元脱离时所述副马达和所述滑块从所述主保持架分离，仅收容了所述副保持架的所述主保持架进行半旋转而交换所述靶的位置，在所述连接单元卡接时使所述自转轴上升，所述副保持架从所述主保持架分离，将所述2个靶分别独立地配置在放电位置及研磨位置。
3.根据权利要求2所述的靶交换式等离子发生装置，其特征在于：所述连接单元由卡盘机构构成。
4.根据权利要求1所述的靶交换式等离子发生装置，其特征在于：在所述自转轴的前端固定所述副保持架，使所述自转轴上升，从而使所述副保持架从所述主保持架分离，将所述2个所述靶分别独立地配置在放电位置及研磨位置，使所述自转轴下降，从而使所述副保持架内装在所述主保持架的所述收容部，当使所述主保持架半旋转而交换所述靶的位置时，使所述副马达和所述滑块一体地进行半旋转。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的靶交换式等离子发生装置，其特征在于：当所述靶配置在了所述放电位置时，所述等离子发生部被配置在由放电分隔壁密闭了的等离子发生室内，当所述靶被配置在了所述研磨位置时，由研磨机构成的所述靶研磨部被配置在由研磨分隔壁密闭了的靶研磨室内，由所述研磨机从所述靶放出的研磨粉被密封在所述研磨室内。
6.根据权利要求1～4中任何一项所述的靶交换式等离子发生装置，其特征在于：所述等离子发生部形成在电中性的外壁和设于所述外壁的内侧的阳极内壁的内部。
7.根据权利要求6所述的靶交换式等离子发生装置，其特征在于：在所述靶近旁位置的所述外壁管的外周配置靶线圈，在所述等离子发生部的等离子出口侧配置滤波线圈，将由所述靶线圈产生的稳定化磁场形成为与由所述滤波线圈产生的等离子行进磁场反相或同相；所述反相即被形成一对，所述同相即被形成镜像。
8.根据权利要求1～4中任何一项所述的靶交换式等离子发生装置，其特征在于：在配置于所述等离子发生部的所述放电位置的靶的近旁，配置用于在所述靶的所述放电面引起电弧放电的撞锤，由转动单元使所述撞锤绕支点转动，测定所述撞锤的转矩反力，从而检测所述撞锤前端抵接在了所述放电面这一状态。
CN2009801091170A 2008-03-31 2009-03-04 靶交换式等离子发生装置 Active CN101970711B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-094418 2008-03-31
JP2008094418A JP4633816B2 (ja) 2008-03-31 2008-03-31 ターゲット交換式プラズマ発生装置
PCT/JP2009/054015 WO2009122846A1 (ja) 2008-03-31 2009-03-04 ターゲット交換式プラズマ発生装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101970711A CN101970711A (zh) 2011-02-09
CN101970711B true CN101970711B (zh) 2012-04-18

Family

ID=41135238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801091170A Active CN101970711B (zh) 2008-03-31 2009-03-04 靶交换式等离子发生装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110109227A1 (zh)
EP (1) EP2267181B1 (zh)
JP (1) JP4633816B2 (zh)
CN (1) CN101970711B (zh)
WO (1) WO2009122846A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4576476B1 (ja) * 2009-12-28 2010-11-10 株式会社フェローテック ストライカ式プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置
WO2013099059A1 (ja) * 2011-12-28 2013-07-04 キヤノンアネルバ株式会社 成膜装置
JP6155796B2 (ja) * 2013-04-23 2017-07-05 株式会社島津製作所 アークプラズマ成膜装置
CN110158038B (zh) * 2014-03-18 2022-01-18 佳能安内华股份有限公司 沉积装置
JP6487611B1 (ja) 2017-12-27 2019-03-20 キヤノンアネルバ株式会社 成膜方法および成膜装置
JP6753425B2 (ja) * 2018-03-30 2020-09-09 Ｊｆｅスチール株式会社 ターゲット供給装置および表面処理設備

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1414135A (zh) * 2002-09-30 2003-04-30 哈尔滨工业大学 滚珠全方位离子注入与沉积表面强化处理方法及装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62167874A (ja) * 1986-01-17 1987-07-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 蒸着るつぼ交換装置
JPH03173767A (ja) * 1989-11-30 1991-07-29 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成装置
US5409587A (en) * 1993-09-16 1995-04-25 Micron Technology, Inc. Sputtering with collinator cleaning within the sputtering chamber
GB9503305D0 (en) * 1995-02-20 1995-04-12 Univ Nanyang Filtered cathodic arc source
JP4036928B2 (ja) * 1996-09-18 2008-01-23 松下電器産業株式会社 成膜装置とそのターゲット交換方法
JP2003147519A (ja) * 2001-11-05 2003-05-21 Anelva Corp スパッタリング装置
US7381311B2 (en) * 2003-10-21 2008-06-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Filtered cathodic-arc plasma source
GB0404436D0 (en) * 2004-02-27 2004-03-31 Nanofilm Technologies Int Continuous arc deposition apparatus and method with multiple available targets
JP4767605B2 (ja) * 2005-07-06 2011-09-07 住友重機械工業株式会社 ハース機構及び成膜装置
US7883632B2 (en) * 2006-03-22 2011-02-08 Tokyo Electron Limited Plasma processing method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1414135A (zh) * 2002-09-30 2003-04-30 哈尔滨工业大学 滚珠全方位离子注入与沉积表面强化处理方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP平3-173767A 1991.07.29
JP昭62-167874A 1987.07.24

Also Published As

Publication number Publication date
EP2267181B1 (en) 2013-12-04
JP2009242929A (ja) 2009-10-22
JP4633816B2 (ja) 2011-02-16
EP2267181A1 (en) 2010-12-29
WO2009122846A1 (ja) 2009-10-08
CN101970711A (zh) 2011-02-09
US20110109227A1 (en) 2011-05-12
EP2267181A4 (en) 2011-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101970711B (zh) 靶交换式等离子发生装置
EP1727406B1 (en) Plasma generator
JP2007505997A5 (zh)
JP2015524606A5 (ja) イオン源およびイオン源をクリーニングする方法
JP5710177B2 (ja) 微粒子生成装置および微粒子生成方法
JP4861257B2 (ja) 同軸型真空アーク蒸着源を用いた微粒子膜の製造方法及び製造装置
KR100788412B1 (ko) 열플라즈마 장치
CN102209799A (zh) 绝缘体插装型等离子体处理装置
JP4170844B2 (ja) 除電装置
Kaneko et al. Creation of nanoparticle–nanotube conjugates for life-science application using gas–liquid interfacial plasmas
Cole et al. Continuous nanoparticle generation and assembly by atmospheric pressure arc discharge
JP6100098B2 (ja) 還元装置及び還元方法
ES2203748T3 (es) Procedimiento para el decapado de la superficie de un substrato e instalacion para la realizacion de este procedimiento.
US9227150B2 (en) Device for ejecting droplets of an electrically conductive fluid, vapor suppressing means for use in said device and a method for suppressing vapor of an electrically conductive fluid
CN1459516A (zh) 高真空磁过滤弧源
JP3287163B2 (ja) アーク式蒸発源
JP2007254762A (ja) ナノ粒子製造方法
JP2008038197A (ja) プラズマ成膜装置
Burwell IV A microplasma-based sputtering system for direct-write, microscale fabrication of thin-film metal structures
KR20190140522A (ko) 다중 노즐을 구비한 고능률 금속 3d 아크 프린터
BRPI0910613B1 (pt) Método para manufaturar peças de trabalho e aparelho de gravura por íon
KR20050120744A (ko) 송풍형 이온발생장치의 일체형 챔버와 챔버의 탈부착방식구조
JP5227239B2 (ja) ホローカソード型放電管
JP2009179835A (ja) 同軸型真空アーク蒸着源及び真空蒸着装置
KR200343056Y1 (ko) 공기청정기용 음이온 발생장치의 방전핀

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant