JP2002525431A - アーク蒸化室用ターゲット配置 - Google Patents
アーク蒸化室用ターゲット配置Info
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- JP2002525431A JP2002525431A JP2000570814A JP2000570814A JP2002525431A JP 2002525431 A JP2002525431 A JP 2002525431A JP 2000570814 A JP2000570814 A JP 2000570814A JP 2000570814 A JP2000570814 A JP 2000570814A JP 2002525431 A JP2002525431 A JP 2002525431A
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- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32055—Arc discharge
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- 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
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- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
- C23C14/325—Electric arc evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
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Abstract
(57)【要約】
この発明は、基板被覆のためのターゲットプレートを備えたアーク蒸化器ソースに関するものである。ターゲットプレートは材料プレート（１）を含み、ターゲットプレート（１）の中央領域には少なくとも一つの領域（３）が、材料プレート（１）内に、かつ／またはその上に設けられ、この領域は、材料プレート（１）の材料に比して、よりわずかな二次電子放出比と、よりわずかな表面エネルギーとを有する材料からなる。
Description
【０００１】
この発明は、請求項１に記載のアーク蒸化器ソース、ならびにそのためのター
ゲットプレートに関するものである。
ゲットプレートに関するものである。
【０００２】
既知のＰＶＤ（Physical Vapour Deposition：物理的蒸着）法の一つによると
、高電流−低電圧−アーク放電のプラズマが材料源、すなわちターゲット上に作
られる。このプロセスでは、蒸化されるべき材料が陰極（ターゲット）として電
圧源の負の極に置かれる。例えば点火つまみのような点火装置によって、アーク
放電が点火される。アーク放電は、電流遷移が集中する単数または複数の陰極点
において陰極を溶かすが、その際陰極表面では、以下ではアークと呼ばれるアー
ク放電が、その動きを導く何らかの対策が講じられない限り、多かれ少なかれ推
計学的に移動する。このため、ターゲット表面の小さな表面領域が急激に過熱状
態となり、その結果、材料が局所的に蒸化し、溶解物が肉眼で見えるほどに飛び
散り、被覆さるべき表面には「小滴（Droplet）」が沈積し、望ましくない欠陥
層となる。特にいわゆる「ランダム・アーク（Random-Arc）」法において生じる
ような、アークおよび陰極点の動きは、特にターゲット材料および圧力に依存す
る。この動きは、いわゆる「誘導アーク（Steered-Arc）」法では、特に磁場に
よる影響および制御を受け、アーク放電はターゲット表面上の、例えば一定の経
路を導かれる。
、高電流−低電圧−アーク放電のプラズマが材料源、すなわちターゲット上に作
られる。このプロセスでは、蒸化されるべき材料が陰極（ターゲット）として電
圧源の負の極に置かれる。例えば点火つまみのような点火装置によって、アーク
放電が点火される。アーク放電は、電流遷移が集中する単数または複数の陰極点
において陰極を溶かすが、その際陰極表面では、以下ではアークと呼ばれるアー
ク放電が、その動きを導く何らかの対策が講じられない限り、多かれ少なかれ推
計学的に移動する。このため、ターゲット表面の小さな表面領域が急激に過熱状
態となり、その結果、材料が局所的に蒸化し、溶解物が肉眼で見えるほどに飛び
散り、被覆さるべき表面には「小滴（Droplet）」が沈積し、望ましくない欠陥
層となる。特にいわゆる「ランダム・アーク（Random-Arc）」法において生じる
ような、アークおよび陰極点の動きは、特にターゲット材料および圧力に依存す
る。この動きは、いわゆる「誘導アーク（Steered-Arc）」法では、特に磁場に
よる影響および制御を受け、アーク放電はターゲット表面上の、例えば一定の経
路を導かれる。
【０００３】 陰極点領域における高電流密度（１０6から１０8Ａ／ｃｍ2）によって、上記
の小滴の飛沫が形成される。この小滴は、アーク放電が表面上をゆっくり移動す
るほど、かつ前記陰極点が大きいほど、それだけ大きくなる。
の小滴の飛沫が形成される。この小滴は、アーク放電が表面上をゆっくり移動す
るほど、かつ前記陰極点が大きいほど、それだけ大きくなる。
【０００４】 上記小滴を避けるための、これまでに既知の対策は様々な欠点を伴う。 「誘導アーク（Steered-Arc）」法において行われたような、ターゲット表面
上におけるアーク放電の誘導については、例えばEngin Ertuerk、他による論文
「イオン接着法でのＴｉＮ被覆による摩耗保護」（ＶＤＩ−Ｚ、第１２９巻、１
９８７年、Ｎｏ．１）、「工具のための摩耗保護」（Industrieanzeiger：工業
新聞 ２１、１９８９）および国際特許出願ＷＯ ８９／０１６９９に掲載され
ている。これらの既知の方法によると、小滴の出現は抑えられるが、そのために
はアーク放電の制御に必要な磁気システムに高額の技術的コストがかかる。
上におけるアーク放電の誘導については、例えばEngin Ertuerk、他による論文
「イオン接着法でのＴｉＮ被覆による摩耗保護」（ＶＤＩ−Ｚ、第１２９巻、１
９８７年、Ｎｏ．１）、「工具のための摩耗保護」（Industrieanzeiger：工業
新聞 ２１、１９８９）および国際特許出願ＷＯ ８９／０１６９９に掲載され
ている。これらの既知の方法によると、小滴の出現は抑えられるが、そのために
はアーク放電の制御に必要な磁気システムに高額の技術的コストがかかる。
【０００５】 ＵＳ−４ ９２９ ３２１によると、被覆さるべき基板がターゲットへの層結
合部の外側に配置されることによって、小滴の発生が十分に回避される。いずれ
にせよこの配置では、被覆比が不都合なまでに小さくなるのを甘受せざるを得な
い。
合部の外側に配置されることによって、小滴の発生が十分に回避される。いずれ
にせよこの配置では、被覆比が不都合なまでに小さくなるのを甘受せざるを得な
い。
【０００６】 さらにＵＳ−４ ９１９ ９６８では、小滴の発生を減らすために、相互の蒸
化を可能にする複数のターゲットを備える配置が提案された。この既知の配置は
二重ソースを利用し、したがって基本的により高額の投資が必要である。
化を可能にする複数のターゲットを備える配置が提案された。この既知の配置は
二重ソースを利用し、したがって基本的により高額の投資が必要である。
【０００７】 最後に念のため、小滴を避けるためのさらなる学説が指摘される。これら既知
の学説は、Vasin他による論文「消耗用陰極上での分散放電を伴う真空アーク」
（Sov. Techn. Phys. Lett. 5, 1979、Ｎｏ．１２、６３４〜６３６頁）およびA
ksenov他による論文「曲線プラズマ光学システムにおけるプラズマ光線の搬送」
（Sov. J. Plasma Phys. 4, 1978、Ｎｏ．４、４２５〜４２８頁）に記載されて
おり、これらの学説は技術上極めてコストが高いという点において特に際だって
いる。
の学説は、Vasin他による論文「消耗用陰極上での分散放電を伴う真空アーク」
（Sov. Techn. Phys. Lett. 5, 1979、Ｎｏ．１２、６３４〜６３６頁）およびA
ksenov他による論文「曲線プラズマ光学システムにおけるプラズマ光線の搬送」
（Sov. J. Plasma Phys. 4, 1978、Ｎｏ．４、４２５〜４２８頁）に記載されて
おり、これらの学説は技術上極めてコストが高いという点において特に際だって
いる。
【０００８】
したがって、この発明の課題は、小滴の発生が回避されるか、あるいは少なく
とも強く低減されるアーク蒸化器ソースを提供することである。
とも強く低減されるアーク蒸化器ソースを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 この課題は、請求項１の特徴部に示される措置によって解決する。この発明の
有利な形態、ならびにこの発明によるソースのためのターゲットプレートについ
ては、その他の請求項に呈示される。
有利な形態、ならびにこの発明によるソースのためのターゲットプレートについ
ては、その他の請求項に呈示される。
【００１０】 この発明の利点は以下のとおりである。すなわち、ターゲットプレート表面の
中央領域が、蒸化されるべき材料に比して、よりわずかな二次電子放出比（ＳＥ
ＥＲ： Secondary Electron Emission Rate）および、よりわずかな表面エネル
ギーを有する材料からなることによって、小滴の発生を少なくとも大幅に低減す
るか、または完全に排除することが、驚くべきことに可能である。これはより一
層驚くべきことには、これまでの学説と矛盾する。これまでの前提は、被覆さる
べき基板がターゲット表面の中央領域上により多く配置されるほど、小滴の回避
がより容易に可能である、というものであった。したがって、Engin Ertuerkは
「イオン接着方法でのＴｉＮ被覆による摩耗保護」（ＶＤＩ−Ｚ、第１２９巻、
１９８７年、Ｎｏ．１）において、小滴は蒸化されるべきターゲット面の表面に
対して特に２０°から３０°の間の角度で生じる、と述べている。
中央領域が、蒸化されるべき材料に比して、よりわずかな二次電子放出比（ＳＥ
ＥＲ： Secondary Electron Emission Rate）および、よりわずかな表面エネル
ギーを有する材料からなることによって、小滴の発生を少なくとも大幅に低減す
るか、または完全に排除することが、驚くべきことに可能である。これはより一
層驚くべきことには、これまでの学説と矛盾する。これまでの前提は、被覆さる
べき基板がターゲット表面の中央領域上により多く配置されるほど、小滴の回避
がより容易に可能である、というものであった。したがって、Engin Ertuerkは
「イオン接着方法でのＴｉＮ被覆による摩耗保護」（ＶＤＩ−Ｚ、第１２９巻、
１９８７年、Ｎｏ．１）において、小滴は蒸化されるべきターゲット面の表面に
対して特に２０°から３０°の間の角度で生じる、と述べている。
【００１１】 以下では、例として図面を参考に、この発明のより詳細な説明が行われる。
【００１２】
図１には、基板被覆のためのアーク蒸化室において使用されるような、この発
明によるアーク蒸化器ソースが示される。このソースは通常、ここでは概略のみ
が示される。アークに点火するための点火装置２０を含む。さらに、ターゲット
プレート１と陽極２１との間には、これもまた概略のみが示された、高電流ＩH
−低電圧ＵL−ＤＣソース２３が接続される。このソースは、蒸化されるべき表
面２を備えるターゲットプレート１と、場合によっては枠４、およびカバー３と
を含み、このカバー３は、この発明によると中央領域６に配置され、かつターゲ
ットプレート１の材料に比して、よりわずかな二次電子放出比および、よりわず
かな表面エネルギーを有する材料からなる。
明によるアーク蒸化器ソースが示される。このソースは通常、ここでは概略のみ
が示される。アークに点火するための点火装置２０を含む。さらに、ターゲット
プレート１と陽極２１との間には、これもまた概略のみが示された、高電流ＩH
−低電圧ＵL−ＤＣソース２３が接続される。このソースは、蒸化されるべき表
面２を備えるターゲットプレート１と、場合によっては枠４、およびカバー３と
を含み、このカバー３は、この発明によると中央領域６に配置され、かつターゲ
ットプレート１の材料に比して、よりわずかな二次電子放出比および、よりわず
かな表面エネルギーを有する材料からなる。
【００１３】 枠４はターゲットプレート１を囲み、カバー３の材料と同様、好ましくはター
ゲットプレート１の材料に比して、よりわずかな二次電子放出比と、よりわずか
な表面エネルギーとを有する材料からなる。枠４がターゲットプレート１を完全
に取り囲むと、材料プレート１から室のその他の部分へと、アーク放電が飛び出
すのが妨げられる。枠４およびカバーに好ましい材料は例えば、窒化硼素および
／または六方窒化硼素および／または窒化チタンである。
ゲットプレート１の材料に比して、よりわずかな二次電子放出比と、よりわずか
な表面エネルギーとを有する材料からなる。枠４がターゲットプレート１を完全
に取り囲むと、材料プレート１から室のその他の部分へと、アーク放電が飛び出
すのが妨げられる。枠４およびカバーに好ましい材料は例えば、窒化硼素および
／または六方窒化硼素および／または窒化チタンである。
【００１４】 小滴の発生をさらに削減ないし、完全に排除するには、この発明による好まし
い実施形態によると、ターゲットプレート１の下に磁気システム５が配置され、
個々の磁石は、それが磁場の調整可能な電子磁石であろうと、あるいは永久磁石
であろうと、少なくとも部分的に変位可能であり得る。したがって、この発明に
よるターゲット配置は、上記の「誘導アーク」法と組み合わされて使用され、し
たがって、被覆さるべき基板表面に対してさらに優れた小滴保護が得られる。
い実施形態によると、ターゲットプレート１の下に磁気システム５が配置され、
個々の磁石は、それが磁場の調整可能な電子磁石であろうと、あるいは永久磁石
であろうと、少なくとも部分的に変位可能であり得る。したがって、この発明に
よるターゲット配置は、上記の「誘導アーク」法と組み合わされて使用され、し
たがって、被覆さるべき基板表面に対してさらに優れた小滴保護が得られる。
【００１５】 ターゲットプレート１は好ましくは円形状に形成され、好ましくはカバー３も
また同様である。しかしながらまた、ターゲットプレート１および／またはカバ
ー３の形としては、楕円形や多角形、例えば六方、長方形、または正方形も可能
である。ターゲットプレートの中央領域とは、基本的にその重心領域として理解
され得る。
また同様である。しかしながらまた、ターゲットプレート１および／またはカバ
ー３の形としては、楕円形や多角形、例えば六方、長方形、または正方形も可能
である。ターゲットプレートの中央領域とは、基本的にその重心領域として理解
され得る。
【００１６】 この発明によるソースのさらなる実施形態によると、ターゲットプレート１は
カバー３の代わりに、図１のカバー３の場所に、連続した、または非連続の中央
中空部を有する。この中空部には、カバー３について指定されたのと同じ材料か
らなる中子、または少なくともその表面が上記材料からなる中子が入れられる。
これによって一貫してターゲットプレート１は、図１に示されたように、プレー
トとして平らに形成可能であり、かつ、この発明による中央表面を成すためのカ
バー３を有する。もう一つの実施形態では、ターゲットプレート１の表面が上記
中央領域に凹部を有し、そこにピルのように、上記表面を形成する中子が入れら
れる。さらなる実施形態では、プレート２が連続する中央開口部を有し、前記表
面領域はこの開口部への中子によって形成され、この中子は例えばキノコ状に形
成されてもよいし、ピンとして形成されてもよい。いずれにせよ、ソースの中子
内に、上記材料からなるターゲットプレートの前記表面領域が作られる。
カバー３の代わりに、図１のカバー３の場所に、連続した、または非連続の中央
中空部を有する。この中空部には、カバー３について指定されたのと同じ材料か
らなる中子、または少なくともその表面が上記材料からなる中子が入れられる。
これによって一貫してターゲットプレート１は、図１に示されたように、プレー
トとして平らに形成可能であり、かつ、この発明による中央表面を成すためのカ
バー３を有する。もう一つの実施形態では、ターゲットプレート１の表面が上記
中央領域に凹部を有し、そこにピルのように、上記表面を形成する中子が入れら
れる。さらなる実施形態では、プレート２が連続する中央開口部を有し、前記表
面領域はこの開口部への中子によって形成され、この中子は例えばキノコ状に形
成されてもよいし、ピンとして形成されてもよい。いずれにせよ、ソースの中子
内に、上記材料からなるターゲットプレートの前記表面領域が作られる。
【００１７】 図２は、従来のアーク蒸化器ソースのターゲットプレートにおけるアーク蒸化
の剥削プロフィールを示す。１２および１２′における三つの最大蒸化剥削箇所
が明白であり、剥削箇所１２′ではターゲットプレートの剥削がよりわずかであ
るにもかかわらず、例えば最大剥削箇所１２の領域よりはるかに多くの小滴が放
出される。
の剥削プロフィールを示す。１２および１２′における三つの最大蒸化剥削箇所
が明白であり、剥削箇所１２′ではターゲットプレートの剥削がよりわずかであ
るにもかかわらず、例えば最大剥削箇所１２の領域よりはるかに多くの小滴が放
出される。
【００１８】 最後に図３には、この発明によるソースないしターゲットプレートにおけるア
ーク放電剥削プロフィールが示される。図２に示された最大剥削箇所１２′の領
域にカバーないし中子３があることによって、最大剥削箇所１２″の領域におけ
る蒸化剥削が強化され、それと同時に、望ましくない小滴の形成が抑えられ、あ
るいは完全に排除される。
ーク放電剥削プロフィールが示される。図２に示された最大剥削箇所１２′の領
域にカバーないし中子３があることによって、最大剥削箇所１２″の領域におけ
る蒸化剥削が強化され、それと同時に、望ましくない小滴の形成が抑えられ、あ
るいは完全に排除される。
【図１】 この発明によるターゲットプレートを備えた、この発明によるソ
ースの概略側面図である。
ースの概略側面図である。
【図２】 従来のアーク蒸化器ソースのターゲットプレートにおける蒸化プ
ロフィールである。
ロフィールである。
【図３】 この発明によるソースの、この発明によるターゲットプレートに
おける蒸化プロフィールである。
おける蒸化プロフィールである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１１】 連続する、または非連続の中央凹部をその蒸化表面に有す
ることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のソースのためのターゲ
ットプレート部材。
ることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のソースのためのターゲ
ットプレート部材。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１月８日（２００１．１．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (11)
- 【請求項１】 蒸化されるべきターゲットプレート（１）を含む、アーク蒸
化器ソースであって、プレートの蒸化表面側の中央表面領域が、ターゲットプレ
ート（１）のその他の材料に比して、よりわずかな二次電子放出比と、よりわず
かな表面エネルギーとを有する材料からなることを特徴とする、ソース。 - 【請求項２】 中央表面領域が可溶性のカバー（３）によって形成されるこ
とを特徴とする、請求項１に記載のソース。 - 【請求項３】 ターゲットプレート（１）がその中央領域に、好ましくは連
続する中空部を有し、その中に、前記表面領域を形成する中子が設けられること
を特徴とする、請求項１または２に記載のソース。 - 【請求項４】 前記表面領域の材料が窒化硼素および／または六方窒化硼素
および／またはＴｉＮからなることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに
記載のソース。 - 【請求項５】 前記中央領域が円板状であることを特徴とする、請求項１か
ら４のいずれかに記載のソース。 - 【請求項６】 ターゲットプレートの下に磁気システム（５）が設けられる
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のソース。 - 【請求項７】 ターゲットプレートの材料に比して、よりわずかな二次電子
放出比と、よりわずかな表面エネルギーとを有する材料から、その表面がなる枠
によってターゲットプレートが取り囲まれ、前記枠の材料は好ましくは前記表面
領域の材料と同じであり、さらに／または前記枠表面は窒化硼素および／または
六方窒化硼素および／またはＴｉＮからなることを特徴とする、請求項１から６
のいずれかに記載のソース。 - 【請求項８】 アーク放電に点火するための点火装置が設けられることを特
徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のソース。 - 【請求項９】 ターゲットプレートが円環状であることを特徴とする、請求
項１から８のいずれかに記載のソース。 - 【請求項１０】 プレートの蒸化表面側の中央表面領域が、ターゲットプレ
ートのその他の材料に比して、よりわずかな二次電子放出比と、よりわずかな表
面エネルギーとを有する材料からなることを特徴とする、請求項１から９のいず
れかに記載のソースのためのターゲットプレート。 - 【請求項１１】 連続する、または非連続の中央凹部をその蒸化表面に有す
ることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のソースのためのターゲ
ットプレート。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CH1998/000394 WO2000016373A1 (de) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | Targetanordnung für eine arc-verdampfungs-kammer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002525431A true JP2002525431A (ja) | 2002-08-13 |
Family
ID=4551349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000570814A Withdrawn JP2002525431A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | アーク蒸化室用ターゲット配置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010035348A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002525431A (ja) |
| WO (1) | WO2000016373A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013525600A (ja) * | 2010-04-16 | 2013-06-20 | エリコン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト，トリュープバッハ | 火花の拡散が空間的に制限された火花蒸着のためのターゲット |
| JP2013525611A (ja) * | 2010-05-04 | 2013-06-20 | エリコン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト，トリュープバッハ | セラミックターゲットによって火花蒸着をする方法 |
| JP2013533382A (ja) * | 2010-06-22 | 2013-08-22 | エリコン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト，トリュープバッハ | 定義された電界を有するａｒｃ蒸着ソース |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101074554B1 (ko) * | 2002-12-19 | 2011-10-17 | 오를리콘 트레이딩 아크티엔게젤샤프트, 트뤼프바흐 | 자기장 발생 장치를 포함하는 진공 아크 공급 장치 |
| RU2448388C2 (ru) | 2006-05-16 | 2012-04-20 | Эрликон Трейдинг Аг, Трюббах | Электродуговой источник и магнитное приспособление |
| CN102296274B (zh) * | 2011-08-18 | 2013-11-27 | 北京镨玛泰克真空科技有限公司 | 用于阴极弧金属离子源的屏蔽装置 |
| CN110396668A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-11-01 | 西安交通大学 | 一种用于抑制二次电子发射的碳基薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2140040B (en) * | 1983-05-09 | 1986-09-17 | Vac Tec Syst | Evaporation arc stabilization |
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