JP2006249558A - Vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は薄膜を形成する技術にかかり、特に、同軸型真空アーク蒸着源を用いて薄膜を形成する技術に関する。 The present invention relates to a technique for forming a thin film, and more particularly to a technique for forming a thin film using a coaxial vacuum arc deposition source.
図10の符号101は、従来技術の蒸着装置を示している。
この蒸着装置101は真空槽111を有しており、該真空槽111の内部には同軸型真空アーク蒸着源130が配置されている。
The code |
The
同軸型真空アーク蒸着源130は、円筒形のアノード電極131と、アノード電極131の内部に配置されたカソード電極143と、カソード電極143の近傍に配置されたトリガ電極142とを有している。トリガ電極142とカソード電極143との間にはアルミナ製の円板形状の碍子141がはさみこまれて図中には示されていないがネジで固定されている。アノード電極131は接地され、カソード電極143とトリガ電極142は電源140に接続されている。
The coaxial vacuum
真空槽111には、真空排気系119が接続されている。真空排気系119を動作させ、真空槽111内を真空排気し、電源140によってアノード電極131とカソード電極143の間に電圧を印加した状態でトリガ電極142にパルス状のトリガ電圧を印加し、トリガ電極142とカソード電極143の間に碍子141側面を介して側面放電が発生し、これをトリガ放電と呼ぶ。トリガ放電が発生すると、トリガ放電で発した電子の一部がアノード電極側に飛行する。このトリガ放電によりカソード電極143とアノード電極131との間にアーク放電が誘起される。
A
そのアーク放電により、カソード電極143に大きなアーク電流が流れ、それによってカソード電極143が溶融すると、カソード電極143を構成する蒸着材料の粒子がアノード電極131内に放出される。
Due to the arc discharge, a large arc current flows through the
アノード電極131内に放出された粒子は、アーク電流が形成する磁場や、放電によって形成されるプラズマ中の電子から力を受け、真空槽111内に放出される。
The particles discharged into the
放出された粒子の飛行方向には、ホルダ112が配置されている。該ホルダ112には、半導体ウェハ等の成膜対象物115が配置されており、成膜対象物115表面に蒸着材料粒子が到達すると、薄膜が成長する。
A
アーク電流はコンデンサの放電によって供給されるので短時間で消滅する。コンデンサの充電とトリガ放電によるアーク放電の誘起を繰り返し行うと所望膜厚の薄膜を成長させることができる。膜成長の際、ホルダ112は、モータ117と回転軸121によって回転され、成膜対象物5の表面に成長する薄膜が均一な厚みになるようにされている。
Since the arc current is supplied by discharging the capacitor, it disappears in a short time. A thin film having a desired film thickness can be grown by repeatedly charging the capacitor and inducing arc discharge by trigger discharge. During film growth, the
上記のような同軸型真空アーク蒸着源130では、1回のアーク放電によって形成される薄膜の膜厚はコンデンサの充電量によって制御でき、また、得られる薄膜の膜厚は、アーク放電一回当たりの膜厚と放電回数によって制御することができる。
従って、成膜される膜が1〜2nm程度の非常に薄い膜であっても、膜厚精度が高い。
In the coaxial vacuum
Therefore, even if the film to be formed is a very thin film of about 1 to 2 nm, the film thickness accuracy is high.
また粒子の飛行速度は、最大10000m/秒(文献J,Vac.Sec.Jpn.(真空Vol.47,No.9,2004 p13)と早いため非常に平坦な膜を形成することができる(Ulvac technical Journal No.49 1998 p9)。 Further, since the flying speed of the particles is as fast as 10,000 m / sec (Document J, Vac. Sec. Jpn. (Vacuum Vol. 47, No. 9, 2004 p13), a very flat film can be formed (Ulvac). technical Journal No. 49 1998 p9).
この特徴は磁性デバイス特にMRAM等の磁性、非磁性材料をnmの薄膜で積層させていくプロセスに向いている。例えば、Co・FeNi/Ta/Py/Ir・Mn等をnmで積層させなければならず、この時に4つのガンを搭載した装置を用いれば積層させることができる。特に同軸型真空アーク蒸着源ではカソード材の合金に比率が成膜しても膜内でカソード材料の合金比率を保存することが確認されているので非常に容易に合金を成膜することができる。 This feature is suitable for a process of laminating magnetic and nonmagnetic materials such as MRAM with a thin film of nm. For example, Co.FeNi / Ta / Py / Ir.Mn and the like must be stacked in nm, and can be stacked by using an apparatus equipped with four guns at this time. In particular, in the case of a coaxial vacuum arc deposition source, it is confirmed that the alloy ratio of the cathode material is preserved in the film even if the ratio is formed on the alloy of the cathode material, so that the alloy can be formed very easily. .
同軸型真空アーク蒸着源を用いた蒸着装置や、後述するフィルタ装置等は、例えば下記文献に記載されている。
従来の同軸型真空アーク蒸着源装置ではnmの厚みで制御良く成膜できるものの、ドロプレットが多量に発生し、薄膜中にドロプレットが混入する問題があった。これでは、デバイスとして機能しない。 Although the conventional coaxial type vacuum arc deposition source apparatus can form a film with a thickness of nm with good control, there is a problem that a large amount of droplets are generated and the droplets are mixed into the thin film. This does not function as a device.
同軸型真空アーク蒸着源130から放出される粒子には、原子状態に近い微小粒子の他、カソード材から液層で発生するもの(約φ50〜100μm)やカソード材から液層で発生し、その液層のまま、アノード電極内面で衝突し、砕けて小さい液層に変化するもの(粒経:φ1〜5μm)が存在する。
従来技術の蒸着装置101では、成膜対象物5の表面に、上記各粒子が到達し、欠陥の原因になっている。
The particles emitted from the coaxial vacuum
In the
本発明では、蒸着量を減らすことなく成膜対象物に到達する巨大粒子(ドロプレット)を無くし、nmの制御性と平坦性の良さを実現することにある。 An object of the present invention is to eliminate the large particles (droplets) that reach the film formation target without reducing the deposition amount, and to realize good controllability and flatness of nm.
上記課題を解決するため、本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置された蒸着源と、成膜対象物が配置されるホルダとを有し、前記蒸着源は、筒状のアノード電極と、蒸着材料で構成され、前記アノード電極で囲まれた領域内に配置されたカソード電極と、前記カソード電極近傍に配置されたトリガ電極とを有し、前記カソード電極と前記トリガ電極との間にトリガ放電を発生させ、前記カソード電極と前記アノード電極の間にアーク放電を誘起させ、前記カソード電極を蒸発させ、前記アノード電極の開口から蒸着材料粒子を放出させ、前記ホルダに配置された成膜対象物表面に薄膜を成長させる成膜装置であって、前記蒸着源と前記ホルダとの間に細長の羽根部材を複数有するフィルタ装置を配置し、前記羽根部材を移動させ、飛行速度が遅い蒸着材料粒子を前記羽根部材に付着させ、飛行速度が速い蒸着材料粒子を通過させ、前記成膜対象物表面に到達させるように構成された蒸着装置である。
また、本発明は、前記蒸着源を複数有し、前記各蒸着源から放出された前記蒸着材料粒子は前記同じ成膜対象物に到達するように配置された請求項1記載の蒸着装置であって、前記各蒸着源の開口の中心軸線は互いに所定角度で傾き、前記各蒸着源から前記成膜対象物には、異なる角度で前記蒸着材料粒子が入射するように前記各蒸着源は配置され、前記各蒸着源と前記成膜対象物との間には、前記フィルタ装置がそれぞれ配置された蒸着装置である。
前記羽根部材は回転軸を中心に放射状に配置され、前記回転軸を中心に回転するように構成された蒸着装置である。
また、本発明は、前記蒸着材料粒子が衝突する前記羽根部材の衝突表面は、前記回転軸の回転軸線に対して傾けられ、前記衝突表面に衝突して反射した蒸着材料粒子は、前記蒸着源側に戻されるように構成された蒸着装置である。
In order to solve the above problems, the present invention includes a vacuum chamber, a vapor deposition source disposed in the vacuum chamber, and a holder in which a film formation target is disposed, and the vapor deposition source is a cylindrical anode. An electrode, a cathode electrode disposed in a region surrounded by the anode electrode, and a trigger electrode disposed in the vicinity of the cathode electrode, wherein the cathode electrode and the trigger electrode A trigger discharge is generated between them, an arc discharge is induced between the cathode electrode and the anode electrode, the cathode electrode is evaporated, vapor deposition material particles are released from the opening of the anode electrode, and are arranged in the holder A film forming apparatus for growing a thin film on the surface of a film forming object, wherein a filter device having a plurality of elongated blade members is disposed between the vapor deposition source and the holder, the blade members are moved, and a flying speed Is attached to the blade member is slow deposition material particles, flying speed is passed through a fast deposition material particles, is configured evaporation apparatus so as to reach the film-forming target surface.
Further, the present invention is the vapor deposition apparatus according to
The blade member is a vapor deposition apparatus that is arranged radially about a rotation axis and configured to rotate about the rotation axis.
Further, according to the present invention, the impingement surface of the blade member with which the vapor deposition material particles collide is inclined with respect to the rotation axis of the rotation shaft, and the vapor deposition material particles that collide and are reflected by the collision surface are the vapor deposition source. It is the vapor deposition apparatus comprised so that it might return to the side.
本発明は上記のように構成されており、カソード電極を構成する物質の粒子の飛行経路と交差するように羽根部材を移動させ、飛行速度の遅い粒子を羽根部材に衝突させ、通過させない。所定の飛行速度よりも早い粒子は通過し、成膜対象物表面に到達する。 The present invention is configured as described above, and the blade member is moved so as to intersect the flight path of the particles of the substance constituting the cathode electrode, so that the particles having a low flying speed collide with the blade member and do not pass through. Particles faster than a predetermined flight speed pass and reach the film formation target surface.
成膜対象物は一の回転軸線を中心として回転させるため、羽根部材をその回転軸線を中心とする放射状に配置し、回転軸線回りに回転させることで、粒子の飛行経路と交差させてると良い。 Since the object to be deposited is rotated about one rotation axis, it is preferable that the blade members are arranged radially about the rotation axis and rotated around the rotation axis so as to intersect with the particle flight path. .
微小粒子だけが成膜対象物に到達するので、ドロップレットによる欠陥の無い膜を得ることができる。 Since only minute particles reach the film formation target, a film free from defects due to droplets can be obtained.
図1の符号1は、本発明の蒸着装置である。
この蒸着装置1は、真空槽11と、該真空槽11内に配置された一乃至複数台の同軸型真空アーク蒸着源30a、30bとを有してる(ここでは同じ構造の蒸着源が二台配置されている)。真空槽11はステンレス等の合金で作成されている。
The code |
The
同軸型真空アーク蒸着源30a、30bの内部構造を図2に示す。
同軸型真空アーク蒸着源30a、30bは、円筒形の金属板から成るアノード電極31と、蒸着材料が円柱状に成形されて成るカソード電極43と、リング状の金属から成るトリガ電極42とを有している。
The internal structure of the coaxial vacuum
The coaxial vacuum arc
アノード電極31の底面には、底壁50が取りつけられており、該底壁50上に、絶縁性の支持部材(以下碍子と呼ぶ)41が配置されている。碍子41は円柱形であり、カソード電極43は碍子41の先端に取りつけられている。トリガ電極42は、碍子41に嵌め込まれており、従って、トリガ電極42は碍子41の外周に装着されている。カソード電極43とトリガ電極42の間は所定距離だけ離間され、絶縁性が確保されている。
A
カソード電極43とトリガ電極42は、アノード電極31の内部に位置し、その中心軸線がアノード電極31の中心軸線とが一致するように配置されている。符号49は、カソード電極43とトリガ電極42とアノード電極31に共通の中心軸線を示している。
The
トリガ電極42とカソード電極43の位置関係は、トリガ電極42よりもカソード電極43の方が開口32に近い位置に配置されている。
The positional relationship between the
碍子41の内部には、真っ直ぐな直線状配線45が中心軸線49に沿って配置されている。該直線状配線45の上端はカソード電極43に接続されている。下端は底壁50の下部に突き出され、後述するアノード電源47の負電圧側端子が接続されている。
Inside the
アノード電極31の外部であって、アノード電極31の開口32と面する位置には、フィルタ装置20とホルダ12とがこの順序で配置されている。即ち、フィルタ装置20はホルダ12と同軸型真空アーク蒸着源30a、30bの間に配置されており、中心軸線49は、フィルタ装置20とホルダ12の両方に交差している。
The
図3は、フィルタ装置20とホルダ12を説明するための斜視図である。
ホルダ12は円盤状であり、フィルタ装置20に面する表面は、一乃至複数枚の基板をホルダ12の中心と重ならない位置に保持できるように構成されている。図3の符号5は、ホルダ12に保持された状態の成膜対象物(基板)を示している。
FIG. 3 is a perspective view for explaining the
The
ホルダ12の裏面側のホルダ12の中心位置には、中空回転軸13が接続されている。中空回転軸13の中心軸線25は、ホルダ12の表面に対して垂直にされており、中心軸線25を回転軸線として中空回転軸13を回転させると、ホルダ12に保持された基板は、中心軸線25と垂直な平面と平行に旋回移動するように構成されている。即ち、各成膜対象物5は、ホルダ12の中心を中心として回転する。
A
フィルタ装置20は回転翼型であり、回転軸21と、細長の複数の羽根板22と、リング23とを有している。
回転軸21は、リング23の中心を通っており、回転軸21のリング23の中心上の位置には、各羽根板22の一端が、直接又は不図示のハブを介して固定されている。
The
The rotating
各羽根板22の他端は、リング23に接続されている。リング23が位置する平面と回転軸21とは、垂直になるように配置されている。従って、回転軸21の回転軸線とリング23の中心軸線とは一致し、各羽根板22は、該回転軸21を中心とする放射状に配置されている。
The other end of each
隣接する羽根板22と羽根板22の間には扇状の隙間24が形成されており、この隙間24を後述する蒸着材料の粒子が通過できるようにされている。
A fan-shaped
回転軸21は、中空回転軸13に挿通されており、中空回転軸13の中心軸線25は、回転軸21の回転軸線、及びリング20の中心軸線にもなっている。回転軸21と中空回転軸13とは、同一方向にも異なる方向にも回転できるようにされており、また、同じ回転速度でも、異なる回転速度でも回転できるようにもされている。図1の符号17と符号14は、回転軸21と中空回転軸13をそれぞれ別個に回転させるモータである。
The
同軸型真空アーク蒸着源30a、30bは、そのアノード電極31の開口32が、フィルタ装置20の中心とリング23の間に向くように配置されており、ホルダ12が回転すると、ホルダ12に保持された成膜対象物5は、二台の同軸型真空アーク蒸着源30a、30bのアノード電極31の開口に面する位置を交互に通過するように構成されている。
The coaxial vacuum arc
真空槽11の外部には電源装置40が配置されている。電源装置40は、アーク電源47とトリガ電源46とコンデンサユニット48とを有している。アノード電極31と真空槽11とは接地電位に接続されており、アノード電極31は、アーク電源47に接続され、トリガ電極42はトリガ電源46に接続されている。
A
アーク電源47とトリガ電源46により、アノード電極31には負電圧が印加され、トリガ電極42には正電圧が印加されるように構成されている。
A negative voltage is applied to the
上記蒸着装置1を用い、成膜対象物5の表面に薄膜を形成する工程について説明する。下記例では、二台の同軸側アーク蒸着源30a、30bを一緒に動作させるが、一台だけ動作させてもよい。
A process of forming a thin film on the surface of the
先ず、真空槽11に接続された真空排気系19を動作させ、真空槽11内を所定圧力まで真空排気し、真空雰囲気を維持した状態で真空槽11内に成膜対象物を搬入し、ホルダ12に保持させる。
First, an
符号5はホルダ12に保持された成膜対象物であり、該成膜対象物5は、例えば半導体ウェハである。
電源40内のアノード電源47やトリガ電源46を動作させ、カソード電極43に負電圧(−100V)を印加した状態で、トリガ電極42にパルス状のトリガ電圧(+3.4kV)を印加すると、トリガ電極42とカソード電極43の間の碍子41表面にトリガ放電(沿面放電)が生じ、カソード電極43と碍子41の交叉点から電子が発生し、その電子は碍子41の沿面を走るが、一部はアノード電極31に電子が飛行する。
When the
アノード電極31側に放出された電子により、アノード電極31とカソード電極43の間の放電耐圧が低下すると、アノード電極31とカソード電極43の間にアーク放電が発生する。
When the discharge withstand voltage between the
アーク放電が発生するとカソード電極43に大きなアーク電流が流れ、カソード電極43が溶融し、アノード電極31内部に、カソード電極43を構成する蒸着材料の荷電粒子や中性粒子、電子が多量に放出される。
When an arc discharge occurs, a large arc current flows through the
コンデンサユニット48内のコンデンサ(8800μF)の放電により、1400A〜2000Aのアーク電流が1m秒程度維持される。
By discharging the capacitor (8800 μF) in the
アノード電極31内に放出された粒子のうち、電子はアノード電極31に引き寄せられ、正の荷電粒子はアノード電極31から反発力を受ける。
Of the particles emitted into the
正電荷を有していても質量が大きな粒子(電荷/質量の値が小さな荷電粒子)や中性粒子はアノード電極31に衝突し、そこに付着するが、一部は衝突の際に小片に分解し、アノード電極31の壁面から離脱する。
Even if they have a positive charge, particles with a large mass (charged particles with a small charge / mass value) and neutral particles collide with and adhere to the
アーク電流が直線状配線45を流れると磁場が発生し、その影響によって、アノード電極31の内部空間に放出された電子はカソード電極に流れる電流により形成される磁場によりローレンツ力を受けアノード電極31の開口32から真空槽11内(アノード電極31の外部)に放出される。他方、正の荷電粒子は放出された電子に引き寄せられ、やはり開口32から真空槽11内に放出される。
When the arc current flows through the
放出された粒子は、フィルタ装置20に向かい、アノード電極31やカソード電極43の中心軸線25と平行に飛行する。
真空槽11内に放出された粒子の中には、液層の状態のもの等の巨大粒子や、原子に近い状態の微小粒子が含まれる。
The emitted particles travel toward the
The particles released into the
回転軸21と中空回転軸13とは別個独立に回転させられており、ホルダ12はゆっくり、フィルタ装置20はホルダ12よりも早く回転している。
The rotating
アノード電極31の中心軸線25の延長線上にはフィルタ装置20とホルダ12が位置しており、真空槽11内に放出された粒子はフィルタ装置20に向かって飛行するため、その粒子は羽根部材22間の隙間24に侵入する。
The
各羽根部材22は、アノード電極30a、30bやカソード電極43の中心軸線49に沿った方向に、一定の長さLを有している。この長さLは羽根部材22間の隙間24の厚みであり、隙間24内に侵入した粒子が。長さLの距離を通過する間に、羽根部材22に衝突しなければフィルタ装置20の裏面位置の成膜対象物5表面に到達する。他方、羽根部材22の衝突すると、衝突した粒子は羽根部材22に付着し、又は跳ね返され、成膜対象物5には到達できない。
Each
質量が小さい粒子は高速に飛行するため、微小粒子の大部分はフィルタ装置20を通過し、成膜対象物5に到達するのに対し、質量が大きな粒子は飛行速度が遅く、羽根部材22に衝突しやすい。
羽根部材22の回転速度を設定することにより、所望の飛行速度以下の粒子を羽根部材22に衝突させることができる。
Since particles with a small mass fly at high speed, most of the fine particles pass through the
By setting the rotational speed of the
飛行速度と質量とは相関関係にあり質量が小さい程高速である。従って、羽根部材22の回転速度を設定することにより、所望質量未満の粒子だけを成膜対象物5に到達させることができる。
There is a correlation between the flight speed and the mass, and the smaller the mass, the higher the speed. Therefore, by setting the rotation speed of the
図4は、衝突の模式図であり、アノード電極31から放出された粒子のうち、巨大粒子35は、羽根部材22の進行方向前方に向いた面に衝突し、他方、微小粒子34は隙間24を通過し、成膜対象物5の表面に到達する様子を示している。
FIG. 4 is a schematic diagram of the collision. Among the particles emitted from the
巨大粒子35が羽根部材22の進行方向前方に向いた面に衝突したとき、巨大粒子35の全部が羽根部材22に付着するとは限らず、一部が羽根部材22から離脱したり、反跳粒子が生じたりする。
When the
同図符号θは、羽根部材22の進行方向前方に向いた面と、羽根部材22の回転の平面とが成す角度を示しており、θ=90°でもよいが、0<θ<90°に設定しておくと、衝突によって生じた粒子は蒸着源30a、30b側に跳ね返され、成膜対象物5に到達することはない。
The symbol θ in the figure indicates an angle formed by the surface of the
微小粒子の飛行速度は10000m/秒であり、質量の大きな粒子の飛行速度は40〜50m/秒である。羽根部材22を3000rpmで回転させると、微小粒子だけが通過し、質量が大きな粒子は羽根部材22に衝突し、付着する。付着物は羽根部材22の向心力により、中心に向かって移動する。
The flight speed of fine particles is 10,000 m / sec, and the flight speed of large particles is 40-50 m / sec. When the
アーク電流はコンデンサユニット48から供給されており、コンデンサの放電が終了するとアーク電流は消滅する。従って、アーク電流が流れる時間は短い。コンデンサユニット48は放電後、アーク電源47によって充電される。
The arc current is supplied from the
コンデンサユニット48が所定電圧まで充電された後、トリガ電極42でのトリガ放電によって再度放電させ、アーク電流を流すと、成膜対象物5の表面に薄膜が積層される。従って、コンデンサユニット48の充電とトリガ放電を所望回数繰り返し行うことで、成膜対象物5の表面に所望膜厚の薄膜を成長させることができる。
After the
図8は、従来技術の蒸着装置101によって形成した薄膜の表面電子顕微鏡写真である。ドロップレットによる突起が見られる。
FIG. 8 is a surface electron micrograph of a thin film formed by a conventional
図9は、本発明の蒸着装置1によって形成した薄膜の表面電子顕微鏡写真である。突起のない平坦な薄膜が得られている。
FIG. 9 is a surface electron micrograph of a thin film formed by the
なお、カソード電極43は、タングステン、タンタル、アルミニウム、チタン等の金属、それらの合金等のトリガ放電やアーク放電が生じ得る導電性物質を用いることができる。
The
真空槽11の内部やアノード電極31の内部に反応性ガスを導入し、反応生成物の薄膜を形成することもできる。例えば、酸素、窒素等の他、メタン等の化合物ガスも用いることができる。
なお、上記アノード電極31は円筒形状であったが、四角や六角形の筒であってもよい。
A reactive gas can be introduced into the
The
上記例では、二台の同軸型真空アーク蒸着源30a、30bを中心軸線25の両側に、片側一個ずつ配置したが、大型基板には、より多数の同軸型真空アーク蒸着源を用いることができる。図5は、片側に6個の同軸型真空アーク蒸着源30cが配置されている例である。
In the above example, the two coaxial vacuum
上記は、基板等に成膜した実施例を示したが、照射対象物は平板な基板に限定されるものではなく、凹凸があってもよい。 Although the above showed the Example formed into a film on the board | substrate etc., the irradiation target object is not limited to a flat board | substrate, There may be an unevenness | corrugation.
図6の符号2は、表面に凹凸のある成膜対象物6に薄膜を形成する成膜装置を示している。
この成膜装置2は、真空槽51を有しており、該真空槽12の内部には、ホルダ52が配置され、成膜対象物6が、該ホルダ52に保持されている。
The
真空槽51の内部のホルダ52とは反対側の位置には、図2の内部構造を有する複数台の同軸型真空アーク蒸着源30c、30dが配置されている。
各同軸型アーク蒸着源30c、30dの開口は、それぞれ成膜対象物6に向けられており、成膜対象物6には、複数の同軸型アーク蒸着源30c、30dが放出する蒸着材料粒子が到達するようになっている。
A plurality of coaxial type vacuum arc
The openings of the coaxial arc
各同軸型アーク蒸着源30c、30dと成膜対象物6の間には、上記実施例のフィルタ装置20と同じ構造のフィルタ装置20c、20dが配置されており、各フィルタ装置20c、20dの回転によって質量の大きな粒子が除去され、質量の小さな蒸着材料粒子だけが成膜対象物6に到達できるようになっている。
Between the coaxial arc
各同軸型アーク蒸着源30c、30dの中心軸線は、互いに平行になっておらず所定角度傾けられている。従って、各同軸型アーク蒸着源30c、30dから放出され、フィルタ装置20c、20dを通過した質量の小さな粒子は、異なる角度で成膜対象物6に入射する。
ここでは各同軸型アーク蒸着源30c、30dのカソード電極43は、同じ蒸着材料で構成されており、均一な膜質の薄膜が形成される。
The central axes of the coaxial arc
Here, the
図7の符号3は、本発明の他の例の成膜装置を示している。該成膜装置3の内部にはホルダ62が配置されている。
同図の符号7は、凸型レンズを作成するための凸型金型から成る成膜対象物であり、ホルダ62によって保持されている。
ホルダ62と対向する位置にはフィルタ装置20gが配置されており、ホルダ62の側方にも、一乃至複数台のフィルタ装置20e、20fが配置されている。
A
各フィルタ装置20e、20f、20gの後方には、一乃至複数台の同軸型アーク蒸着源30e1、30e2、30g、30fが配置されている。ここではフィルタ装置は側面に二カ所、底面に一カ所配置され、底面のフィルタ装置20eの後方に二台の同軸型アーク蒸着源30e1、30e2が配置されている。
One to a plurality of coaxial arc
各同軸型アーク蒸着源30e1、30e2、30g、30fの開口は、ホルダ62上の成膜対象物7に向けられており、各同軸型アーク蒸着源30e1、30e2、30g、30fから放出された蒸着材料粒子のうち、回転するフィルタ装置20e、20g、20fを通過した質量の小さな粒子が成膜対象物7に多方向から到達し、成膜対象物7表面に薄膜が形成される。
The openings of the respective coaxial arc
L1〜L3は16〜20cmである。これでφ部分は訳φ10cmに均一にプラズマが広がるため凸状の部材でも均一に照射することができる。 L 1 to L 3 are 16 to 20 cm. As a result, the plasma spreads uniformly over the φ portion by about 10 cm, so even a convex member can be irradiated uniformly.
本発明は、半導体のゲート電極やゲート絶縁膜、トレンチのバリア層、磁性デバイスの磁性材料の成膜、更に機械部品のコーティング等に使用することができる。また、カーボンナノチューブの触媒層を形成することもできる。 The present invention can be used for semiconductor gate electrodes and gate insulating films, barrier layers for trenches, film formation of magnetic materials for magnetic devices, and coating of mechanical parts. In addition, a carbon nanotube catalyst layer can be formed.
本発明のフィルタ装置と保欄だを同軸上に回転軸を配置し、ホルダ後方に単数あるいは複数配置した同軸型真空アーク蒸着源を用いることでドロップレットのない単層あるいは複数の積層された薄膜を形成することができる。 A single layer or a plurality of laminated thin films without droplets by using a coaxial vacuum arc vapor deposition source in which one or a plurality of coaxially arranged rotating shafts are arranged coaxially with the filter device of the present invention and the holder is arranged behind the holder. Can be formed.
1……蒸着装置
5……成膜対象物
11……真空槽
12、52、62……ホルダ
20……フィルタ装置
21……回転軸
22……羽根部材
25……回転軸線
30……蒸着源
31……アノード電極
42……トリガ電極
43……カソード電極
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記蒸着源は、
筒状のアノード電極と、
蒸着材料で構成され、前記アノード電極で囲まれた領域内に配置されたカソード電極と、
前記カソード電極近傍に配置されたトリガ電極とを有し、
前記カソード電極と前記トリガ電極との間にトリガ放電を発生させ、前記カソード電極と前記アノード電極の間にアーク放電を誘起させ、前記カソード電極を蒸発させ、前記アノード電極の開口から蒸着材料粒子を放出させ、前記ホルダに配置された成膜対象物表面に薄膜を成長させる成膜装置であって、
前記蒸着源と前記ホルダとの間に細長の羽根部材を複数有するフィルタ装置を配置し、
前記羽根部材を移動させ、飛行速度が遅い蒸着材料粒子を前記羽根部材に付着させ、飛行速度が速い蒸着材料粒子を通過させ、前記成膜対象物表面に到達させるように構成された蒸着装置。 A vacuum chamber, a vapor deposition source disposed in the vacuum chamber, and a holder in which a film formation target is disposed,
The deposition source is
A cylindrical anode electrode;
A cathode electrode made of a vapor deposition material and disposed in a region surrounded by the anode electrode;
A trigger electrode disposed in the vicinity of the cathode electrode;
A trigger discharge is generated between the cathode electrode and the trigger electrode, an arc discharge is induced between the cathode electrode and the anode electrode, the cathode electrode is evaporated, and vapor deposition material particles are discharged from the opening of the anode electrode. A film forming apparatus for releasing and growing a thin film on the surface of a film forming object disposed on the holder,
A filter device having a plurality of elongated blade members between the vapor deposition source and the holder;
A vapor deposition apparatus configured to move the blade member, attach vapor deposition material particles having a low flight speed to the blade member, pass vapor deposition material particles having a high flight speed, and reach the film formation target surface.
前記各蒸着源の開口の中心軸線は互いに所定角度で傾き、前記各蒸着源から前記成膜対象物には、異なる角度で前記蒸着材料粒子が入射するように前記各蒸着源は配置され、
前記各蒸着源と前記成膜対象物との間には、前記フィルタ装置がそれぞれ配置された請求項1記載の蒸着装置。 2. The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the vapor deposition material particle is disposed so as to reach the same film formation target object, the vapor deposition material particles emitted from each of the vapor deposition sources.
The central axes of the openings of the respective vapor deposition sources are inclined at a predetermined angle with each other, and the respective vapor deposition sources are arranged so that the vapor deposition material particles are incident on the film formation target from the respective vapor deposition sources at different angles,
The vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the filter device is disposed between each vapor deposition source and the film formation target.
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