JP2001214258A - Film deposition apparatus - Google Patents

Film deposition apparatus

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JP2001214258A
JP2001214258A JP2000022907A JP2000022907A JP2001214258A JP 2001214258 A JP2001214258 A JP 2001214258A JP 2000022907 A JP2000022907 A JP 2000022907A JP 2000022907 A JP2000022907 A JP 2000022907A JP 2001214258 A JP2001214258 A JP 2001214258A
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JP
Japan
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magnetic field
toroidal
film
magnetic
charged particle
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Application number
JP2000022907A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Sakamoto
雄一 坂本
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NICHIMEN DENSHI KOKEN KK
Original Assignee
NICHIMEN DENSHI KOKEN KK
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Plasma Technology (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition apparatus having the improved deposition speed of a thin deposited film by improving charged particle transport efficiency of a magnetic field generating means. SOLUTION: In the film deposition apparatus 1 having a housing 2 maintaining high vacuum, when the charged particle discharged from a plasma source 3 with using a troidal coil 8 only is transported along a magnetic axis 7 to a film deposited face 4a of a material to be film supported by a material holding means 5, the charged particle is run away from a magnetic flux by a vector product E×B drift resulting from a magnetic flux gradient, the charged particle transport efficiency is lowered accordingly. By additionally arranging a poloidal coil 9, a helical magnetic field is generated, the vector product E×B drift is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子を磁場を
用いて被成膜材料に導き、この被成膜材料に荷電粒子
(イオン)を堆積させて膜を生成する成膜装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming apparatus that guides charged particles to a material to be formed by using a magnetic field, and deposits charged particles (ions) on the material to form a film.

【0002】[0002]

【従来技術】半導体、ファインセラミックス等を含む機
能性材料の作成においては、表面処理として、耐腐食
性、高強度、低摩擦等の特性をもつ薄膜を、表面に堆積
させる必要が生じる。また、集積回路におけるサブミク
ロンの配線には、細溝(0.1μm幅)の金属埋め込み
が必要とされている。これらを実行するために、荷電粒
子を発生させ、これを被成膜材料に堆積させる技術があ
るが、この技術の中で、荷電粒子を輸送する際、磁場に
より荷電粒子を導く技術が注目されている。
2. Description of the Related Art In the production of functional materials including semiconductors and fine ceramics, it is necessary to deposit a thin film having characteristics such as corrosion resistance, high strength and low friction on the surface as a surface treatment. Further, submicron wiring in an integrated circuit requires metal embedding in a narrow groove (0.1 μm width). In order to carry out these, there is a technique of generating charged particles and depositing them on a material to be film-formed.Among these techniques, a technique of leading charged particles by a magnetic field when transporting the charged particles has attracted attention. ing.

【0003】このような磁場を発生させる手段が重要な
構成要素である装置の例として、例えば、アーク放電プ
ラズマを発生させるカソーディク・アークを備えた荷電
粒子を放出する手段を有する成膜装置がある。このカソ
ーディク・アークは、高速で緻密な薄膜を堆積する手段
として知られている。このような成膜装置では、陰極に
金属、グラファイト等所要の材質を用い、高真空下で大
電流のアーク放電を行い、ほぼ完全電離に近いプラズマ
を得て、必要な強いイオン電流を引き出している。しか
し、カソード材の蒸発速度が非常に大きいため、カソー
ド材の一部は、時々噴出して、μm級のサイズをもつ電
気的中性の大粒子を撒き散らす。従って、陰極から被成
膜材料を見込める場合には、極めて多量の中性大粒子が
被成膜材料上に積もり、膜質を低下させる。この膜質の
低下を防止するために、真空壁を曲げる等複雑化して、
陰極からの視角外に被成膜材料を設置する工夫がなされ
たけれども、中性大粒子が真空容器壁にて反射して被成
膜材料に積もる確率は無視できず、単純な壁の曲げ程度
では膜質の低下を防止することができなかった。そこ
で、この膜質の低下を防止するために、荷電粒子は磁力
線に沿って導かれる一方で中性大粒子は磁力線に無関係
に直進するという性質を利用して、湾曲した磁力線を用
いてこれに沿わせて荷電粒子を導き、荷電粒子と中性大
粒子とを分離する方法が用いられた。荷電粒子と中性大
粒子とを分離する手段として、磁場発生手段が成膜装置
に導入された。
As an example of an apparatus in which means for generating such a magnetic field is an important component, there is, for example, a film forming apparatus having means for emitting charged particles having a cathodic arc for generating arc discharge plasma. . The cathodic arc is known as a means for depositing a dense thin film at a high speed. In such a film forming apparatus, a desired material such as a metal and graphite is used for a cathode, a high-current arc discharge is performed under a high vacuum, a plasma almost close to complete ionization is obtained, and a necessary strong ion current is extracted. I have. However, since the evaporation rate of the cathode material is very high, a part of the cathode material sometimes erupts to disperse large electrically neutral particles having a size on the order of μm. Therefore, when a material to be film-formed can be expected from the cathode, an extremely large amount of neutral large particles accumulate on the material to be film-formed, thereby deteriorating the film quality. In order to prevent the film quality from deteriorating, bending the vacuum wall and making it more complicated,
Despite the devising of placing the film-forming material outside the viewing angle from the cathode, the probability that large neutral particles are reflected on the vacuum vessel wall and accumulate on the film-forming material cannot be ignored, and the simple wall bending However, it was not possible to prevent the deterioration of the film quality. Therefore, in order to prevent this deterioration in film quality, utilizing the property that charged particles are guided along the lines of magnetic force while large neutral particles travel straight irrespective of the lines of magnetic force, a curved line of magnetic force is used along this line. In addition, a method of deriving charged particles and separating charged particles from large neutral particles was used. As means for separating charged particles and large neutral particles, a magnetic field generating means was introduced into the film forming apparatus.

【0004】Marcela M M Bilek a
nd Andre Anders“Designing
advenced filters for mac
roparticle removal from c
athodic arcplasmas”Plasma
Sources Sci. Technol.8 4
88−493(1999)において、荷電粒子を磁場に
より導く成膜装置に用いる典型的な磁場発生手段が説明
されている。図5は、この典型的な磁場発生手段を有す
る実験装置の概略図である。この装置では、カソーディ
ク・アークを利用してアーク放電プラズマを発生させ荷
電粒子を放出するプラズマ源20と、被成膜材料の代わ
りに設置され、入射するイオンの数を評価するイオン収
集器21とが、離間してハウジング内に設置されてい
る。このプラズマ源20は、荷電粒子とともに中性大粒
子を同一方向に放出する。このプラズマ源20とイオン
収集器21との間には、プラズマ源20により放出され
る荷電粒子を湾曲する磁場に沿わせて導き、プラズマ源
20から同一方向に放出される荷電粒子と中性大粒子と
から荷電粒子のみを抽出する磁気フィルター22が配設
されている。この磁気フィルター22は、平面内で主軸
が90°湾曲している空芯コイルである。この磁気フィ
ルター22の一方の開口部22aが、プラズマ源20が
粒子を放出する方向に面しており、また、この磁気フィ
ルター22の他方の開口部22bが、イオン収集器21
のイオンが入射する面に面している。この装置により、
プラズマ源20から放出されたイオンは、開口部22a
から磁気フィルター22に入射し中性大粒子から分離さ
れて、開口部22bから出射しイオン収集器21に導か
れる。
[0004] Marcela MM Bileka
nd Andre Anders “Designing
advanced filters for mac
ROPARTICLE REMOVAL FROM C
athletic arcplasmas "Plasma
Sources Sci. Technol. 8 4
88-493 (1999) describes a typical magnetic field generating means used in a film forming apparatus for guiding charged particles by a magnetic field. FIG. 5 is a schematic diagram of an experimental apparatus having this typical magnetic field generating means. In this apparatus, a plasma source 20 for generating arc discharge plasma by using a cathodic arc and emitting charged particles, and an ion collector 21 installed in place of a film-forming material and evaluating the number of incident ions are provided. Are spaced apart in the housing. This plasma source 20 emits neutral large particles together with charged particles in the same direction. Between the plasma source 20 and the ion collector 21, charged particles emitted from the plasma source 20 are guided along a curved magnetic field, and charged particles emitted from the plasma source 20 in the same direction as neutral ions. A magnetic filter 22 for extracting only charged particles from the particles is provided. The magnetic filter 22 is an air-core coil whose main axis is bent 90 ° in a plane. One opening 22a of the magnetic filter 22 faces the direction in which the plasma source 20 emits particles, and the other opening 22b of the magnetic filter 22 corresponds to the ion collector 21.
Face the surface on which the ions are incident. With this device,
The ions emitted from the plasma source 20 pass through the opening 22a.
Then, the light enters the magnetic filter 22, is separated from the neutral large particles, exits from the opening 22 b, and is guided to the ion collector 21.

【0005】さらに、この文献では、図5に示された装
置に付加的に配設された2種類の導線を有するもう一つ
の装置が説明されている。一方の種類の導線は、磁気フ
ィルター22の主軸の湾曲に沿って延びている4つの側
線であり、これらの4つの測線は、磁気フィルター22
の主軸に対称的に上下に配設され、互いに逆方向に電流
が流される1組の側線(上下線)と、磁気フィルター2
2の主軸に対称的に左右に配設され、互いに逆方向に電
流が流される1組の側線(左右線)とからなる。上下線
には、荷電粒子がイオン収集器21に衝突する位置を左
右方向にずらす作用があり、左右線には、この位置を上
下方向にずらす作用がある。また、他方の種類の導線
は、磁気フィルター22の2つの開口部22aと開口部
22bとに夫々位置する2つの注入コイルであり、この
2つの開口部付近での磁力線の発散を排除する作用があ
る。これらの作用により、磁気フィルター22のみを用
いた場合に比べて、より多くの荷電粒子を磁気フィルタ
ー22の湾曲に沿わせて導くことができる。
[0005] Furthermore, this document describes another device having two types of conductors additionally provided to the device shown in FIG. One type of conductor is four sidelines that extend along the curvature of the main axis of the magnetic filter 22 and these four lines are
A pair of side lines (up and down lines), which are symmetrically arranged vertically above and below the main axis and through which currents flow in opposite directions, and a magnetic filter 2
And two sets of side lines (left and right lines) in which currents flow in opposite directions to each other symmetrically with respect to the two main axes. The upper and lower lines have the effect of shifting the position where the charged particles collide with the ion collector 21 in the left-right direction, and the left and right lines have the effect of shifting this position in the vertical direction. The other type of conductor is two injection coils located at the two openings 22a and 22b of the magnetic filter 22, respectively, and has an effect of eliminating the divergence of the lines of magnetic force near these two openings. is there. By these actions, more charged particles can be guided along the curvature of the magnetic filter 22 than when only the magnetic filter 22 is used.

【0006】図5の装置では、平面内で主軸が90°湾
曲している空芯コイルを有する磁場発生手段が説明され
ていたけれども、M M M Bilek,O R M
onteiro and I G Brown“Opt
imization offilm thicknes
s profiles using a magnet
ic cusp homogenizer”Plasm
a SourcesSci. Technol.8 8
8−93(1999)においては、主軸がS字に湾曲し
た空芯コイル(S字コイル30)を有する磁場発生手段
が説明されている。図6は、このS字コイル30の平面
図を示している。図5に示されているような装置の主軸
が90°湾曲している空芯コイルと同様に、S字コイル
30は、中性大粒子を直進させ、荷電粒子をこのS字コ
イル30の湾曲に沿って導き、中性大粒子と荷電粒子と
を分離することができる。
Although the apparatus shown in FIG. 5 describes a magnetic field generating means having an air-core coil whose main axis is curved by 90 ° in a plane, MMM Bilek, ORM.
onteiro and IG Brown “Opt
immigration of film sticks
s profiles using a magnet
ic cusp homogenizer "Plasm
a SourcesSci. Technol. 8 8
8-93 (1999) describes a magnetic field generating means having an air-core coil (S-shaped coil 30) whose main axis is curved in an S-shape. FIG. 6 shows a plan view of the S-shaped coil 30. Similar to the air-core coil whose main axis is curved by 90 ° as shown in FIG. 5, the S-shaped coil 30 allows the neutral large particles to go straight and the charged particles to be curved by the S-shaped coil 30. To separate neutral large particles and charged particles.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した文献等にて説
明されている、コイルを有する磁場発生手段を用いた成
膜装置は、中性大粒子の分離効率という点で大幅な改善
を担ったが、荷電粒子輸送効率(荷電粒子放出手段から
放出される荷電粒子の量に対する、被成膜材料に到達す
る荷電粒子の量の比)という点で、さらなる改善が要求
されている。このような成膜装置では、通常アーク電流
の10%程度が、成膜に寄与するイオン電流と評価され
ている。一般には、1%以下である。
The film forming apparatus using a magnetic field generating means having a coil, described in the above-mentioned documents and the like, has greatly improved the efficiency of separating large neutral particles. However, further improvement is required in terms of the charged particle transport efficiency (the ratio of the amount of charged particles reaching the material to be deposited to the amount of charged particles emitted from the charged particle emission means). In such a film forming apparatus, about 10% of the normal arc current is evaluated as an ion current contributing to film formation. Generally, it is 1% or less.

【0008】このような輸送効率の悪さは、荷電粒子を
導く磁場の磁束密度の勾配の存在を端緒とするベクトル
積E×Bドリフトが大きな要因の1つである。図1は、
磁束密度の勾配の存在を端緒とするベクトル積E×Bド
リフトを示す概念図である。Francis F.Ch
en“Introduction to Plasma
Physics and Controlled F
usion”Second ed. vol.1 pp
26−28,Plenum Press(New Yo
rk & London,1984)に説明されている
ように、荷電粒子であるイオンと電子とが磁場により導
かれる際、この磁場により形成される磁束密度ベクトル
Bの方向に直交する方向に磁束密度の勾配ベクトル▽B
の方向成分が存在する場合、イオンと電子とは、この磁
束密度ベクトルBの方向と磁束密度の勾配ベクトル▽B
の方向とに垂直な方向に、互いに反対方向に移動する。
これにより、電荷分離Pが起こる。この電荷分離Pは、
この磁束密度ベクトルBに垂直な成分をもつ電界ベクト
ルEを発生させる。この電界ベクトルEと磁束密度ベク
トルBとは、いわゆるベクトル積E×BドリフトDを引
き起こす。これにより、イオンと電子とは、この電界ベ
クトルEと磁束密度ベクトルBとに垂直な共通の方向の
速度成分をもつ。即ち、荷電粒子であるイオンと電子と
が磁場により導かれる際、この磁場により形成される磁
束密度の方向に直交する方向に磁束密度の勾配の方向成
分が存在する場合、大部分の荷電粒子は、荷電粒子を導
く磁場により形成される磁力線から逃げる。
The poor transport efficiency is one of the major factors due to the vector product E × B drift caused by the existence of the gradient of the magnetic flux density of the magnetic field that guides the charged particles. FIG.
It is a conceptual diagram which shows the vector product E * B drift which starts the existence of the gradient of magnetic flux density. Francis F. Ch
en “Introduction to Plasma”
Physics and Controlled F
usion "Second ed. vol.1 pp
26-28, Plenum Press (New Yo
As described in rk & London, 1984), when ions and electrons, which are charged particles, are guided by a magnetic field, the gradient of the magnetic flux density in a direction orthogonal to the direction of the magnetic flux density vector B formed by the magnetic field. Vector ▽ B
Is present, the ions and electrons are separated by the direction of the magnetic flux density vector B and the gradient vector ▽ B of the magnetic flux density.
Move in directions opposite to each other in a direction perpendicular to the direction of.
Thereby, charge separation P occurs. This charge separation P is
An electric field vector E having a component perpendicular to the magnetic flux density vector B is generated. The electric field vector E and the magnetic flux density vector B cause a so-called vector product E × B drift D. Thus, the ions and the electrons have velocity components in a common direction perpendicular to the electric field vector E and the magnetic flux density vector B. That is, when ions and electrons, which are charged particles, are guided by a magnetic field, if there is a directional component of the gradient of the magnetic flux density in a direction orthogonal to the direction of the magnetic flux density formed by this magnetic field, most of the charged particles are Escapes from the magnetic lines of force formed by the magnetic field guiding the charged particles.

【0009】従って、本発明の目的は、磁場発生手段の
荷電粒子輸送効率を改善して、薄膜の堆積速度を向上す
る成膜装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus that improves the charged particle transport efficiency of a magnetic field generating means and increases the deposition rate of a thin film.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1に係わる成膜装置においては、ハ
ウジングと、このハウジング中に被成膜材料を位置させ
るように支持する材料支持手段と、前記ハウジング中に
被成膜材料と離れて配置され、荷電粒子を放出する荷電
粒子放出手段と、前記材料支持手段と前記荷電粒子放出
手段との間にて湾曲して延びる磁力線を形成し、この磁
力線に沿って前記荷電粒子放出手段から前記被成膜材料
へ荷電粒子を導くためのトロイダル磁場を発生させる第
1の磁場発生手段と、前記トロイダル磁場により形成さ
れる磁力線に垂直で、この磁力線を囲む磁力線を形成
し、荷電粒子が、前記トロイダル磁場により形成される
磁力線に垂直な速度成分をもち、前記トロイダル磁場に
より形成される磁力線から逃げることを防止するための
ポロイダル磁場を発生させる第2の磁場発生手段と、を
有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, in a film forming apparatus according to a first aspect of the present invention, a housing and a material for supporting a material to be formed so as to be positioned in the housing. A supporting means, a charged particle emitting means that is arranged in the housing away from the film-forming material and emits charged particles, and a magnetic field line that extends curvedly between the material supporting means and the charged particle emitting means. Forming a toroidal magnetic field for guiding charged particles from the charged particle emission means to the film-forming material along the lines of magnetic force.
A magnetic field generating means and a magnetic field line perpendicular to the magnetic field line formed by the toroidal magnetic field, and forming a magnetic field line surrounding the magnetic field line, wherein the charged particles have a velocity component perpendicular to the magnetic field line formed by the toroidal magnetic field; And a second magnetic field generating means for generating a poloidal magnetic field for preventing escape from lines of magnetic force formed by the magnetic field.

【0011】これにより、ねじれた磁場を形成すること
ができるために、磁束密度の勾配を端緒とする電荷分離
に起因するプラズマ内部電界ベクトルEと磁束密度ベク
トルBとによるベクトル積E×Bドリフトを防止するこ
とができ、従って、磁場発生手段の荷電粒子輸送効率を
改善して、薄膜の堆積速度を向上することができる。
As a result, since a twisted magnetic field can be formed, the vector product E × B drift caused by the plasma internal electric field vector E and the magnetic flux density vector B caused by charge separation caused by the gradient of the magnetic flux density is reduced. Therefore, the efficiency of charged particle transport of the magnetic field generating means can be improved, and the deposition rate of the thin film can be improved.

【0012】本発明の請求項2に係わる成膜装置におい
ては、前記第1の磁場発生手段は、前記トロイダル磁場
により形成される磁力線を囲んだ導線を有し、また、前
記第2の磁場発生手段は、各々が、前記トロイダル磁場
により形成される磁力線の方向に沿って延びており、こ
のトロイダル磁場により形成される磁力線を囲むように
所定間隔をおいて配設され、同方向に電流が流される複
数の導線を有することを特徴としている。
In the film forming apparatus according to a second aspect of the present invention, the first magnetic field generating means has a conductor surrounding a magnetic field line formed by the toroidal magnetic field, and the second magnetic field generating means The means each extend along the direction of the magnetic field lines formed by the toroidal magnetic field, are disposed at predetermined intervals so as to surround the magnetic field lines formed by the toroidal magnetic field, and the current flows in the same direction. Characterized by having a plurality of conducting wires.

【0013】本発明の請求項3に係わる成膜装置におい
ては、前記第1の磁場発生手段は、前記トロイダル磁場
により形成される磁力線を囲んだ導線を有し、また、前
記第2の磁場発生手段は、前記トロイダル磁場により形
成される磁力線の周囲に螺旋状に延びた導線を有し、前
記トロイダル磁場により形成される磁力線に垂直な任意
の平面とこの導線との交点におけるこの導線の接線方向
は、この平面に平行な成分とこの平面に垂直な成分との
両方を有することを特徴としている。
[0013] In the film forming apparatus according to claim 3 of the present invention, the first magnetic field generating means has a conductor surrounding a magnetic field line formed by the toroidal magnetic field, and the second magnetic field generating means has a second magnetic field generating means. The means has a conductor spirally extending around a magnetic field line formed by the toroidal magnetic field, and a tangential direction of the conductor at an intersection between the conductor and an arbitrary plane perpendicular to the magnetic field line formed by the toroidal magnetic field. Is characterized by having both a component parallel to this plane and a component perpendicular to this plane.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図2ないし図4を参照し
て、本発明の2つの実施の形態に係わる成膜装置を説明
する。図2の(a)は、第1の実施の形態における成膜
装置1の構成を示す上面図である。また、図2の(b)
は、図2の(a)において1b−1b線に沿って切断し
た、紙面に垂直な断面から見た断面図である。内部を高
真空に保つことが可能なハウジング2内に、カソーディ
ク・アークを利用してプラズマを発生し、荷電粒子を一
方向に放出する荷電粒子放出手段として用いられている
プラズマ源3と、被成膜材料4を保持する材料保持手段
5とが、離間して位置されている。さらに、これらは、
プラズマ源3の荷電粒子を放出する荷電粒子放出孔3a
を始点として荷電粒子が放出される方向に延びる半直線
と、被成膜材料の膜が生成する成膜面4aを始点として
この面に垂直な方向に延びる半直線とが、図2の(a)
の紙面上で略垂直に交わるように配設されている。これ
ら2つの半直線を含み、図2の(a)の紙面に平行な平
面を基準平面6(図2の(b)においては、点線で示さ
れている)とする。この基準平面6内で、プラズマ源3
と被成膜材料4とを両端として、湾曲して延びるトロイ
ダルコイル軸(以降、磁気軸7とする)の周りに螺旋状
に巻いている導線からなる、第1の磁場発生手段を構成
するトロイダルコイル8が配設されている。このトロイ
ダルコイル8の一方の開口部8aが、プラズマ源3の荷
電粒子放出孔3aに面しており、他方の開口部8bが、
被成膜材料4の成膜面4aに面している。基準平面6に
垂直、即ち、図2の(a)の紙面に垂直かつ磁気軸7に
垂直な平面を以降、横平面と呼ぶことにすると、トロイ
ダルコイル8の各一巻き(導線の一部分であって、磁気
軸7を1回転するリング状の部分)は、ほぼ横平面内に
存在する。即ち、トロイダルコイル8には、磁気軸7に
ほぼ垂直な電流が流れる。この電流により、トロイダル
コイル8の内側では、磁気軸7に沿って延びる、即ち、
プラズマ源3と被成膜材料4との間にて湾曲して延びる
磁力線が形成される。この磁力線を形成する磁場をトロ
イダル磁場と呼ぶことにする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a film forming apparatus according to two embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2A is a top view illustrating the configuration of the film forming apparatus 1 according to the first embodiment. In addition, FIG.
2 is a cross-sectional view taken along a line 1b-1b in FIG. 2A and viewed from a cross section perpendicular to the paper surface. A plasma source 3 used as charged particle emission means for generating a plasma using a cathodic arc and emitting charged particles in one direction is provided in a housing 2 capable of maintaining a high vacuum inside thereof. The material holding means 5 for holding the film forming material 4 is located apart from the material holding means 5. In addition, these
Charged particle discharge hole 3a for discharging charged particles of plasma source 3
A half line extending in the direction in which the charged particles are emitted starting from the first line, and a half line extending in a direction perpendicular to the film forming surface 4a where the film of the material to be formed is generated are shown in FIG. )
Are arranged so as to intersect approximately vertically on the paper surface of FIG. A plane that includes these two half lines and is parallel to the plane of FIG. 2A is defined as a reference plane 6 (indicated by a dotted line in FIG. 2B). Within this reference plane 6, the plasma source 3
A toroidal coil comprising a conductive wire spirally wound around a curved toroidal coil axis (hereinafter referred to as a magnetic axis 7) with the film-forming material 4 at both ends and constituting the first magnetic field generating means. A coil 8 is provided. One opening 8a of the toroidal coil 8 faces the charged particle emission hole 3a of the plasma source 3, and the other opening 8b
The film-forming material 4 faces the film-forming surface 4a. A plane perpendicular to the reference plane 6, that is, a plane perpendicular to the plane of FIG. 2A and perpendicular to the magnetic axis 7 is hereinafter referred to as a horizontal plane, and each turn of the toroidal coil 8 (which is a part of a conductor). Thus, the ring-shaped portion that makes one rotation of the magnetic shaft 7) exists substantially in a horizontal plane. That is, a current substantially perpendicular to the magnetic axis 7 flows through the toroidal coil 8. Due to this current, inside the toroidal coil 8, it extends along the magnetic axis 7, that is,
Magnetic lines of force extending in a curved manner are formed between the plasma source 3 and the film-forming material 4. The magnetic field that forms the lines of magnetic force is called a toroidal magnetic field.

【0015】図2の(b)で示されているように、トロ
イダルコイル8の外側に、磁気軸7に沿ってこの磁気軸
7を囲むように、8本の導線からなり、第2の磁場発生
手段を構成するポロイダルコイル9が配設されている。
各々の導線は、同一方向に電流が流される。各々の導線
は、磁気軸7に対して対称的に位置している。即ち、任
意の横平面において、全ての導線は、磁気軸7から一定
の距離をおいて存在し、かつ、任意の近接する2本の導
線は、一定の距離をおいて存在するように配設されてい
る。即ち、全ての導線は、任意の横平面において、磁気
軸7を中心とした円周上に存在し、かつ、この横平面に
おいて、基準平面6上、基準平面6と+45°をなす直
線上、基準平面6と−45°をなす直線上、及び、基準
平面6と90°をなす直線上に、夫々2本の導線が、磁
気軸7を挟んで対向して存在するように、ポロイダルコ
イル9は、配設されている。
As shown in FIG. 2B, eight conductors are provided outside the toroidal coil 8 so as to surround the magnetic axis 7 along the magnetic axis 7, and a second magnetic field is provided. A poloidal coil 9 constituting the generating means is provided.
A current flows through each conductor in the same direction. Each conductor is symmetrically located with respect to the magnetic axis 7. That is, in any horizontal plane, all the conductors are arranged at a certain distance from the magnetic axis 7 and any two adjacent conductors are arranged at a certain distance. Have been. That is, all the conductors are present on a circumference centered on the magnetic axis 7 on an arbitrary horizontal plane, and on this horizontal plane, on the reference plane 6, on a straight line forming + 45 ° with the reference plane 6, The poloidal coil 9 is arranged such that two conductors are respectively provided on a straight line that forms an angle of −45 ° with the reference plane 6 and a straight line that forms an angle of 90 ° with the reference plane 6 so as to face each other with the magnetic axis 7 interposed therebetween. , Are arranged.

【0016】図3の(a)は、任意の横平面内におけ
る、ポロイダルコイル9を用いて発生されるポロイダル
磁場により形成される磁力線を示している。ポロイダル
コイル9の各々の導線に同方向に電流を流すと、ポロイ
ダルコイル9は、ポロイダルコイル9の周辺に存在し磁
気軸7を囲むセパラトリックス10と呼ばれる境界線の
内側と外側とで、互いに反対方向を向いて閉じており、
磁気軸7を囲む磁力線群を形成するポロイダル磁場を発
生させる。
FIG. 3A shows lines of magnetic force formed by a poloidal magnetic field generated by using the poloidal coil 9 in an arbitrary horizontal plane. When a current is applied to each conductor of the poloidal coil 9 in the same direction, the poloidal coil 9 faces in opposite directions on the inside and outside of a boundary line called a separatrix 10 that is present around the poloidal coil 9 and surrounds the magnetic axis 7. Closed
A poloidal magnetic field that forms a group of magnetic force lines surrounding the magnetic axis 7 is generated.

【0017】先ず、図2の(a)を参照して、トロイダ
ル磁場のみが発生される場合の荷電粒子の運動について
説明する。プラズマ源3の荷電粒子放出孔3aから放出
された荷電粒子は、トロイダルコイル8の開口部8aか
ら内側に入射する。入射した荷電粒子は、トロイダル磁
場により形成された磁場に巻きついて移動する。このト
ロイダル磁場は、磁束密度の勾配をもつので、上述した
ような磁束密度の勾配を端緒とするベクトル積E×Bド
リフトにより、入射した荷電粒子の大部分は、トロイダ
ル磁場から逃げる。トロイダル磁場から逃げず、トロイ
ダル磁場に沿って導かれた荷電粒子は、開口部8bから
出射し、被成膜材料4の成膜面4aに堆積する。
First, with reference to FIG. 2A, the motion of charged particles when only a toroidal magnetic field is generated will be described. The charged particles emitted from the charged particle emission hole 3a of the plasma source 3 enter inside from the opening 8a of the toroidal coil 8. The incident charged particles move around the magnetic field formed by the toroidal magnetic field. Since the toroidal magnetic field has a gradient of the magnetic flux density, most of the incident charged particles escape from the toroidal magnetic field due to the vector product E × B drift triggered by the gradient of the magnetic flux density as described above. Charged particles guided along the toroidal magnetic field without escaping from the toroidal magnetic field exit from the opening 8b and accumulate on the deposition surface 4a of the deposition target material 4.

【0018】次に、トロイダル磁場とポロイダル磁場と
が発生される場合の荷電粒子の運動について説明する。
図3の(b)は、トロイダルコイル8の内部において、
トロイダル磁場とポロイダル磁場とが重なり合ったヘリ
カル磁場により形成される磁力線を示している。この磁
力線は、磁気軸7の周囲に螺旋状に延びており、任意の
横平面11におけるこの磁力線の接線方向12は、この
横平面11の垂直方向成分12aと平行成分12bとを
もっている。磁気軸7を含む連続な曲面であって、この
曲面と任意の横平面11との交線が直線であり、この直
線と基準平面6とのなす角が一定であるような曲面を縦
曲面13とする。トロイダル磁場が形成する磁力線は、
全て縦曲面13内に存在するような配位になっている、
即ち、いわば2次元的な配位になっているけれども、ヘ
リカル磁場が形成する任意の磁力線上の異なる2点が共
有する縦曲面は、必ず存在するとは限らない。即ち、ヘ
リカル磁場が形成する磁力線は、いわば3次元的で、ね
じりを与えるような配位になっている。
Next, the motion of charged particles when a toroidal magnetic field and a poloidal magnetic field are generated will be described.
FIG. 3 (b) shows the inside of the toroidal coil 8.
The figure shows the lines of magnetic force formed by the helical magnetic field in which the toroidal magnetic field and the poloidal magnetic field overlap. The magnetic field lines spirally extend around the magnetic axis 7, and the tangential direction 12 of the magnetic field lines on an arbitrary horizontal plane 11 has a vertical component 12 a and a parallel component 12 b of the horizontal plane 11. A continuous curved surface including the magnetic axis 7, wherein a line of intersection between the curved surface and an arbitrary horizontal plane 11 is a straight line and the angle between the straight line and the reference plane 6 is constant, is defined as a vertical curved surface 13. And The lines of magnetic force formed by the toroidal magnetic field are
The configuration is such that all exist in the vertical curved surface 13,
In other words, although a two-dimensional configuration is used, a vertical curved surface shared by two different points on an arbitrary line of magnetic force formed by a helical magnetic field does not always exist. In other words, the magnetic lines of force formed by the helical magnetic field are three-dimensional, so to speak, in a twisting configuration.

【0019】第1の磁場発生手段の構成するトロイダル
コイル8と、第2の磁場発生手段の構成するポロイダル
コイル9とは、協働してヘリカル磁場を発生し、このヘ
リカル磁場は、いわば3次元的で、ねじりを与える配位
になっている。これにより、上述したような磁束密度の
勾配を端緒とする電荷分離を防止することができる。よ
って、この電荷分離に起因するプラズマ内部電界ベクト
ルEと磁束密度ベクトルBとによるベクトル積E×Bド
リフトを防止することができ、従って、磁場発生手段の
荷電粒子輸送効率を改善して、薄膜の堆積速度を向上す
ることができる。 前記ベクトル積E×Bドリフトの防
止により、荷電粒子がトロイダルコイル8を通過する
際、大部分の荷電粒子は磁力線から逃げないことが推測
される。輸送損失を、 輸送損失(%)=((プラズマ源から放出される荷電粒
子の量−被成膜材料の成膜面に堆積する荷電粒子の量)
/プラズマ源から放出される荷電粒子の量)×100 と定義すると、本実施の形態の成膜装置1の輸送損失
は、約10%程度と推測される。また、ヘリカル磁場を
発生しない磁場発生手段を有する従来の成膜装置の輸送
損失は、約90%程度である。
The toroidal coil 8 of the first magnetic field generating means and the poloidal coil 9 of the second magnetic field generating means cooperate to generate a helical magnetic field. It is in a configuration that gives a twist. This can prevent the charge separation caused by the gradient of the magnetic flux density as described above. Therefore, it is possible to prevent the vector product E × B drift due to the plasma internal electric field vector E and the magnetic flux density vector B due to the charge separation, and thus to improve the charged particle transport efficiency of the magnetic field generating means, and to reduce The deposition rate can be improved. By preventing the vector product E × B drift, it is estimated that most of the charged particles do not escape from the lines of magnetic force when the charged particles pass through the toroidal coil 8. The transport loss is expressed as transport loss (%) = ((amount of charged particles emitted from the plasma source−amount of charged particles deposited on the deposition surface of the material to be deposited))
/ Amount of charged particles released from the plasma source) × 100, the transport loss of the film forming apparatus 1 of the present embodiment is estimated to be about 10%. The transport loss of a conventional film forming apparatus having a magnetic field generating means that does not generate a helical magnetic field is about 90%.

【0020】本実施の形態の成膜装置1の輸送損失を1
0%、従来の成膜装置の輸送損失を90%として、この
輸送損失の違いが、どの程度の堆積速度の違いを引き起
こすかを説明する。図2の(a)を参照して、ハウジン
グ2内を圧力1×10−4Torr以下の高真空に保
ち、プラズマ源3の陽極と陰極との間にアーク放電を起
こす。残留ガス分子の電離は無視できるから、イオン衝
撃によって陰極を構成する原子がスパッターされアーク
コラム中で電離され、アーク放電を維持する。陰極材料
としては、グラファイトや高融点金属等が用いられる。
アーク放電プラズマの密度は、1013〜1015cm
−3と非常に高く、温度は1〜10eVであり、ボイド
等のない緻密な薄膜の高速堆積に適している。ここで
は、炭素を陰極材料として考える。イオン密度nに対
する、ヘリカル磁場を発生しない磁場発生手段を有する
従来の成膜装置に係わる炭素膜の90%損失の堆積速度
0. と、第1の実施の形態の成膜装置1に係わる炭
素膜の10%損失の堆積速度R 0.1とを示せば、以下
のようになる。但し、単原子層の原子面密度を2×10
15cm−2、原子層間距離を4Å、及び、イオンの磁
気軸7方向の速度、即ち、イオン速度をv=4×10
cms−1と仮定している。
The transport loss of the film forming apparatus 1 of this embodiment is 1
Assuming that the transport loss of the conventional film forming apparatus is 90%
Differences in transport losses cause differences in deposition rates
Explain the rubbing. With reference to FIG.
Pressure 1 × 10-4Keep high vacuum below Torr
That is, an arc discharge is generated between the anode and the cathode of the plasma source 3.
Rub Since ionization of residual gas molecules is negligible,
The atoms that make up the cathode are sputtered by the
It is ionized in the column and maintains an arc discharge. Cathode material
For example, graphite or a high melting point metal is used.
The arc discharge plasma density is 1013-10Fifteencm
-3Very high, temperature is 1-10 eV, void
It is suitable for high-speed deposition of dense thin films without any problems. here
Considers carbon as the cathode material. Ion density niTo
Having a magnetic field generating means that does not generate a helical magnetic field
Deposition rate of 90% loss of carbon film for conventional film deposition equipment
R0. 9And charcoal related to the film forming apparatus 1 of the first embodiment.
Deposition rate R for 10% loss of elementary film 0.1If you indicate
become that way. However, the atomic surface density of the monoatomic layer is 2 × 10
Fifteencm-2, The distance between atomic layers is 4Å, and the magnetic
The velocity in the direction of the air axis 7, that is, the ion velocity is represented by vi= 4 × 10
5cms-1It is assumed that

【0021】 ncm−3cm−2−10.9nms−10.1nms −1 1×1012 4×1017 4×10−2 3.6×10−1 1×1013 4×1018 4×10−1 3.6×10 1×1014 4×1019 4×10 3.6×10 また、アーク放電は、パルス運転され、運転に用いられ
るパルス電流のパルス幅が、5ms、繰り返しが、1H
zで行われる。冷却を省略するには、パルスのデューテ
ィー比が、5/1000程度であることが望ましい。当
然のことながら、炭素膜の堆積速度は、損失を免れてト
ロイダルコイル8を通過した粒子フラックス密度n
に比例する。当然のことながら、nが大きくなる
と、R0.9とR0.1とは、大きくなる傾向があるこ
とが分かる。また、第1の実施の形態の成膜装置1の輸
送損失を10%とし、かつ、ヘリカル磁場を発生しない
磁場発生手段を有する従来の成膜装置の輸送損失を90
%と推測する場合、各々のnに対して、R0.1は、
0.9より1桁大きくなることが分かる。即ち、第1
の実施の形態の成膜装置は、ヘリカル磁場を発生しない
磁場発生手段を有する従来の成膜装置に比べて、より大
きい荷電粒子輸送効率を達成することができ、これによ
り、薄膜の堆積速度を向上することができる。
Nicm-3 nivicm-2s-1 R0.9nms-1 R0.1nms -1 1 × 1012 4 × 1017 4 × 10-2 3.6 × 10-1 1 × 1013 4 × 1018 4 × 10-1 3.6 × 100 1 × 1014 4 × 1019 4 × 100 3.6 × 101 The arc discharge is pulsed and used for operation.
The pulse width of the pulse current is 5 ms and the repetition is 1 H
z. To omit cooling, the pulse
It is desirable that the ratio be about 5/1000. This
Not surprisingly, the deposition rate of the carbon film was
Particle flux density n that has passed through the toroidal coil 8iv
iIs proportional to Naturally, niGrows larger
And R0.9And R0.1Means that they tend to be large
I understand. In addition, the transport of the film forming apparatus 1 according to the first embodiment is performed.
10% transmission loss and no helical magnetic field
The transport loss of the conventional film forming apparatus having a magnetic field generating means is reduced by 90%.
%, Each niFor R0.1Is
R0.9It can be seen that the value is increased by one digit. That is, the first
Does not generate a helical magnetic field
Larger than conventional film forming equipment with magnetic field generating means
High charged particle transport efficiency can be achieved.
As a result, the deposition rate of the thin film can be improved.

【0022】第1の実施の形態において、ポロイダルコ
イル9は、8本の導線から構成されているけれども、2
本以上の導線により構成されていればよい。また、図2
の(b)で示されているように、ポロイダルコイル9
は、上述したように、任意の横平面において対称的に位
置された8本の導線から構成されているけれども、ポロ
イダルコイル9は2本以上の導線により構成され、か
つ、任意の横平面において、近接する2つの導線を結ぶ
線分により形作られる図形が磁気軸7を含み、かつ、こ
の図形の内角が全て180°より小さいように、ポロイ
ダルコイル9は構成されていてもよい。好ましくは、4
本以上から構成され、かつ、任意の横平面において、近
接する2つの導線を結ぶ線分により形作られる図形が正
多角形であり、かつ、この図形の重心と磁気軸7とは、
一致するように、ポロイダルコイル9は構成される。
In the first embodiment, the poloidal coil 9 is composed of eight conductors.
What is necessary is just to be comprised by more than this conductor. FIG.
As shown in (b) of FIG.
Although, as described above, the poloidal coil 9 is composed of eight or more conductors symmetrically positioned on any horizontal plane, and the The poloidal coil 9 may be configured such that the figure formed by the line segment connecting the two conducting wires includes the magnetic axis 7 and all the internal angles of the figure are smaller than 180 °. Preferably, 4
A figure formed by a line segment connecting two adjacent conductors on an arbitrary horizontal plane is a regular polygon, and the center of gravity of this figure and the magnetic axis 7 are
The poloidal coil 9 is configured to match.

【0023】次に、第2の実施の形態を図4を参照して
説明する。尚、この実施の形態において、第1の実施の
形態と実質的に同じ構成部材は、同じ参照符号を用いて
説明を省略する。また、図4では、ハウジング2、プラ
ズマ源3、被成膜材料4、材料支持手段5、及び、ポロ
イダルコイル8は、省略してある。第1の実施の形態
(図2の(a)参照)においては、第2の磁場発生手段
は、ポロイダルコイル9を有しているけれども、第2の
実施の形態においては、第2の磁場発生手段は、これの
代わりに、トロイダルコイル8の外側に、磁気軸7の周
囲に螺旋状に延びた6本の導線を備えたポロイダルコイ
ル14を有している。図4は、このポロイダルコイル1
4の平面図を示している。ポロイダルコイル14の6本
の導線は、同一方向に電流が流される。トロイダルコイ
ル8の導線と基準平面6との交点の数は、ポロイダルコ
イル14の導線と基準平面6との交点の数とは異なる。
即ち、トロイダルコイル8のピッチとポロイダルコイル
14のピッチとは異なる。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. Note that in this embodiment, components that are substantially the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 4, the housing 2, the plasma source 3, the film-forming material 4, the material supporting means 5, and the poloidal coil 8 are omitted. In the first embodiment (see FIG. 2A), the second magnetic field generating means has the poloidal coil 9, but in the second embodiment, the second magnetic field generating means Has, instead of this, a poloidal coil 14 with six conductors extending helically around the magnetic axis 7 outside the toroidal coil 8. FIG. 4 shows this poloidal coil 1.
4 shows a plan view of FIG. Current flows through the six conductors of the poloidal coil 14 in the same direction. The number of intersections between the conductor of the toroidal coil 8 and the reference plane 6 is different from the number of intersections between the conductor of the poloidal coil 14 and the reference plane 6.
That is, the pitch of the toroidal coil 8 and the pitch of the poloidal coil 14 are different.

【0024】ポロイダルコイル14の導線の接線方向1
5は、任意の横平面16とこの導線との交点において、
この横平面16に平行な方向の成分15aをもつ。即
ち、ポロイダルコイル14の導線に流される電流の方向
は、トロイダルコイル8に流される電流と同じ方向の成
分をもつ。また、ポロイダルコイル14の導線の接線方
向15は、任意の横平面16とこの導線との交点におい
て、この横平面16に垂直な方向の成分15bをもつ。
即ち、ポロイダルコイル14の導線に流される電流の方
向は、第1の実施の形態のポロイダルコイル9に流され
る電流と同じ方向の成分をもつ。このことから、第2の
実施の形態の磁場発生手段は、第1の実施の形態の磁場
発生手段により発生されるヘリカル磁場と同様な磁場を
発生させることができると推測される。
Tangential direction 1 of conductor of poloidal coil 14
5 at the intersection of any transverse plane 16 and this conductor
It has a component 15 a in a direction parallel to the horizontal plane 16. That is, the direction of the current flowing through the conductor of the poloidal coil 14 has the same component as the direction of the current flowing through the toroidal coil 8. The tangential direction 15 of the conductor of the poloidal coil 14 has a component 15b in a direction perpendicular to the horizontal plane 16 at an intersection of the arbitrary horizontal plane 16 and the conductor.
That is, the direction of the current flowing through the conductor of the poloidal coil 14 has the same component as the direction of the current flowing through the poloidal coil 9 of the first embodiment. From this, it is presumed that the magnetic field generating means of the second embodiment can generate a magnetic field similar to the helical magnetic field generated by the magnetic field generating means of the first embodiment.

【0025】従って、第2の実施の形態の成膜装置は、
第1の実施の形態の成膜装置と同様の作用と効果とをも
つ。即ち、上述したような磁束密度の勾配を端緒とする
電荷分離に起因するプラズマ内部電界ベクトルEと磁束
密度ベクトルBとによるベクトル積E×Bドリフトを防
止することができ、従って、磁場発生手段の荷電粒子輸
送効率を改善して、薄膜の堆積速度を向上することがで
きる。
Therefore, the film forming apparatus according to the second embodiment
Functions and effects similar to those of the film forming apparatus of the first embodiment are obtained. That is, it is possible to prevent a vector product E × B drift due to the plasma internal electric field vector E and the magnetic flux density vector B caused by the charge separation caused by the gradient of the magnetic flux density as described above. The charged particle transport efficiency can be improved, and the deposition rate of the thin film can be increased.

【0026】第2の実施の形態において、ポロイダルコ
イル14は、6本の導線から構成されているけれども、
1本以上の導線により構成されていてもよい。好ましく
は、6本以上から構成される。また、ポロイダルコイル
14は、トロイダルコイル8の外側に位置されているけ
れども、内側に位置されていてもよい。
In the second embodiment, the poloidal coil 14 is composed of six conductors,
It may be constituted by one or more conducting wires. Preferably, it is composed of six or more. Further, although the poloidal coil 14 is located outside the toroidal coil 8, it may be located inside.

【0027】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内におい
て種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、磁束密度の勾配の存在を端緒とするベ
クトル積E×Bドリフトを示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a vector product E × B drift triggered by the existence of a gradient of a magnetic flux density.

【図2】図2の(a)は、第1の実施の形態における成
膜装置の構成を示す上面図である。図2の(b)は、図
2の(a)の1b−1b線に沿って切断して示す断面図
である。
FIG. 2A is a top view illustrating a configuration of a film forming apparatus according to the first embodiment. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line 1b-1b of FIG. 2A.

【図3】図3の(a)は、ポロイダル磁場により形成さ
れる磁力線を示した線図である。図3の(b)は、トロ
イダル磁場とポロイダル磁場とが重なり合ったヘリカル
磁場により形成される磁力線を示した概念図である。
FIG. 3A is a diagram showing lines of magnetic force formed by a poloidal magnetic field. FIG. 3B is a conceptual diagram showing magnetic lines of force formed by a helical magnetic field in which a toroidal magnetic field and a poloidal magnetic field overlap.

【図4】図4は、第2の実施の形態におけるポロイダル
コイルの平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a poloidal coil according to a second embodiment.

【図5】図5は、典型的な磁場発生手段を有する実験装
置の概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of an experimental apparatus having a typical magnetic field generating means.

【図6】図6は、主軸がS字に湾曲した空芯コイルの平
面図である。
FIG. 6 is a plan view of an air-core coil whose main axis is curved in an S-shape.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 成膜装置 2 ハウジング 3 プラズマ源 5 材料保持手段 8 トロイダルコイル 9 ポロイダルコイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming apparatus 2 Housing 3 Plasma source 5 Material holding means 8 Toroidal coil 9 Poloidal coil

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジングと、 このハウジング中に被成膜材料を位置させるように支持
する材料支持手段と、 前記ハウジング中に被成膜材料と離れて配置され、荷電
粒子を放出する荷電粒子放出手段と、 前記材料支持手段と前記荷電粒子放出手段との間にて湾
曲して延びる磁力線を形成し、この磁力線に沿って前記
荷電粒子放出手段から前記被成膜材料へ荷電粒子を導く
ためのトロイダル磁場を発生させる第1の磁場発生手段
と、 前記トロイダル磁場により形成される磁力線に垂直で、
この磁力線を囲む磁力線を形成し、荷電粒子が、前記ト
ロイダル磁場により形成される磁力線に垂直な速度成分
をもち、前記トロイダル磁場により形成される磁力線か
ら逃げることを防止するためのポロイダル磁場を発生さ
せる第2の磁場発生手段と、 を有することを特徴とする、成膜装置。
1. A housing, material support means for supporting a film-forming material so as to be positioned in the housing, and charged particle emission that is arranged in the housing at a distance from the film-forming material and emits charged particles. Means for forming a magnetic line of force extending in a curved manner between the material supporting means and the charged particle emitting means, and for guiding charged particles from the charged particle emitting means to the film-forming material along the magnetic line of force. First magnetic field generating means for generating a toroidal magnetic field, perpendicular to the lines of magnetic force formed by the toroidal magnetic field,
A magnetic field line surrounding this magnetic field line is formed, and a charged particle has a velocity component perpendicular to the magnetic field line formed by the toroidal magnetic field, and generates a poloidal magnetic field for preventing the charged particle from escaping from the magnetic field line formed by the toroidal magnetic field. And a second magnetic field generating means.
【請求項2】 前記第1の磁場発生手段は、前記トロイ
ダル磁場により形成される磁力線を囲んだ導線を有し、
また、前記第2の磁場発生手段は、各々が、前記トロイ
ダル磁場により形成される磁力線の方向に沿って延びて
おり、このトロイダル磁場により形成される磁力線を囲
むように所定間隔をおいて配設され、同方向に電流が流
される複数の導線を有することを特徴とする、請求項1
に記載の成膜装置。
2. The method according to claim 1, wherein the first magnetic field generating means has a conductor surrounding a magnetic field line formed by the toroidal magnetic field,
Each of the second magnetic field generating means extends in a direction of a magnetic field line formed by the toroidal magnetic field, and is disposed at a predetermined interval so as to surround the magnetic field line formed by the toroidal magnetic field. And a plurality of conducting wires through which current flows in the same direction.
3. The film forming apparatus according to item 1.
【請求項3】 前記第1の磁場発生手段は、前記トロイ
ダル磁場により形成される磁力線を囲んだ導線を有し、
また、前記第2の磁場発生手段は、前記トロイダル磁場
により形成される磁力線の周囲に螺旋状に延びた導線を
有し、前記トロイダル磁場により形成される磁力線に垂
直な任意の平面とこの導線との交点におけるこの導線の
接線方向は、この平面に平行な成分とこの平面に垂直な
成分との両方を有することを特徴とする、請求項1に記
載の成膜装置。
3. The first magnetic field generating means has a conductor surrounding a magnetic field line formed by the toroidal magnetic field,
Further, the second magnetic field generating means has a conductor spirally extending around a magnetic field line formed by the toroidal magnetic field, and an arbitrary plane perpendicular to the magnetic field line formed by the toroidal magnetic field and this conductor. 2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the tangential direction of the conductive wire at the intersection of the component has both a component parallel to the plane and a component perpendicular to the plane.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7033462B2 (en) 2001-11-30 2006-04-25 Nissin Electric Co., Ltd. Vacuum arc vapor deposition process and apparatus

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