JP2011210426A - LaB6 FILM AND CATHODE BODY, AND METHOD OF MANUFACTURING THEM - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that an LaBfilm is easy to separate when the LaBfilm is formed on a substrate as a base by a magnetron sputtering device which can use a target uniformly over a long period and improve a film forming rate.SOLUTION: The surface of the substrate is nitrided, followed by the LaBfilm formed on the nitrided surface of the substrate by sputtering in the same processing device. Thus, the LaBfilm can be formed which is hard to separate from the substrate.

Description

本発明は、LaB膜、LaB膜を有する陰極体、及びそれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a LaB 6 film, a cathode body having a LaB 6 film, and a method for producing them.

一般に、LaB等の希土類元素を含むホウ化物膜は陰極体を含む冷陰極蛍光管等に用いられている。陰極体を含む冷陰極蛍光管は、モニターや液晶テレビ等における液晶表示装置のバックライト用光源等に使用されている。また、冷陰極蛍光管は、ガラス管によって形成され内壁に蛍光体を塗布した蛍光管体、及び、電子を放出する一対の冷電極体を備え、蛍光管体にはHg−Ar等の混合ガスが封入されている。 In general, a boride film containing a rare earth element such as LaB 6 is used in a cold cathode fluorescent tube including a cathode body. Cold cathode fluorescent tubes including a cathode body are used as backlight light sources for liquid crystal display devices in monitors, liquid crystal televisions, and the like. The cold cathode fluorescent tube includes a fluorescent tube body formed of a glass tube and coated with a phosphor on the inner wall, and a pair of cold electrode bodies that emit electrons, and the fluorescent tube body includes a mixed gas such as Hg-Ar. Is enclosed.

特許文献1には、円筒カップ形状を有する冷陰極体を備えた冷陰極蛍光管が提案されている。具体的に説明すると、電子放出用の円筒カップ形状の冷陰極体は、ニッケルによって形成された円筒状カップと、当該円筒状カップの内壁面及び外壁面に、希土類元素のホウ化物を主体としたエミッタ層を有している。更に、特許文献1は、希土類元素のホウ化物として、YB、GdB、LaB、CeBを例示しており、これら希土類元素のホウ化物は、微粉末スラリー状に調整して、円筒状カップの内壁面及び外壁面に流し塗り、乾燥、焼結することによって形成されている。 Patent Document 1 proposes a cold cathode fluorescent tube including a cold cathode body having a cylindrical cup shape. Specifically, a cylindrical cup-shaped cold cathode body for electron emission is mainly composed of a rare earth element boride on a cylindrical cup formed of nickel and inner and outer wall surfaces of the cylindrical cup. It has an emitter layer. Further, Patent Document 1 exemplifies YB 6 , GdB 6 , LaB 6 , and CeB 6 as rare earth element borides, and these rare earth element borides are adjusted to a fine powder slurry and are cylindrical. It is formed by pouring, drying and sintering on the inner and outer wall surfaces of the cup.

一方、特許文献2には、La、ThO、Yから選択された材料を熱伝導率の高い材料、例えば、タングステンと混合することによって円筒カップ形状の冷陰極体を形成することが開示されている。特許文献2に示された円筒カップ形状の冷陰極体は、例えば、Laを含むタングステン合金粉末を射出成形、即ち、MIM(Metal Injection Molding)することによって形成されている。 On the other hand, in Patent Document 2, a cold cathode body having a cylindrical cup shape is formed by mixing a material selected from La 2 O 3 , ThO 2 , and Y 2 O 3 with a material having high thermal conductivity, for example, tungsten. Is disclosed. The cylindrical cup-shaped cold cathode body disclosed in Patent Document 2 is formed by, for example, injection molding, that is, MIM (Metal Injection Molding), of a tungsten alloy powder containing La 2 O 3 .

更に、特許文献3は、プラズマディスプレイパネルに用いられる放電陰極装置を開示している。当該放電陰極装置は、ガラス基板上に、下地電極として形成されたアルミニウム層と、アルミニウム層上に形成されたLaB層を有している。また、アルミニウム層は、所定温度に保たれたガラス基板上に、スパッタリング法、真空蒸着法、或いはイオンプレーティング法により形成され、他方、LaB層はアルミニウム層上にスパッタリング法等により形成されている。 Furthermore, patent document 3 is disclosing the discharge cathode apparatus used for a plasma display panel. The discharge cathode device has an aluminum layer formed as a base electrode on a glass substrate, and a LaB 6 layer formed on the aluminum layer. The aluminum layer is formed on a glass substrate kept at a predetermined temperature by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or an ion plating method, while the LaB 6 layer is formed on the aluminum layer by a sputtering method or the like. Yes.

特許文献1は、希土類元素を主体とするスラリーをNi(ニッケル)製の円筒状カップに塗布、乾燥、焼結することによって、エミッタ層を形成している。   In Patent Document 1, an emitter layer is formed by applying a slurry mainly composed of rare earth elements to a cylindrical cup made of Ni (nickel), drying, and sintering.

特許文献1は、エミッタ層を円筒状カップの開口端側で薄くし、外部引出し電極側で厚くすることを開示している。通常、円筒状カップは、0.6〜1.0mm程度の内径、2〜3mm程度の長さを有しているから、スラリーを塗布、乾燥、及び焼結する手法によって、エミッタ層を形成した場合、所望の厚さに塗布することは難しい。更に、塗布、乾燥、焼結することによって得られたエミッタ層は、Niとの密着性の点で不十分であり、またバインダに含まれる有機物質や水分、酸素を完全に除去するのは困難で、この結果、特許文献1では、高輝度で長寿命の冷陰極体を得ることは困難である。   Patent Document 1 discloses that the emitter layer is thinned on the opening end side of the cylindrical cup and thickened on the external extraction electrode side. Usually, since the cylindrical cup has an inner diameter of about 0.6 to 1.0 mm and a length of about 2 to 3 mm, an emitter layer is formed by a method of applying slurry, drying and sintering. In this case, it is difficult to apply to a desired thickness. Furthermore, the emitter layer obtained by coating, drying and sintering is insufficient in terms of adhesion to Ni, and it is difficult to completely remove organic substances, moisture and oxygen contained in the binder. As a result, in Patent Document 1, it is difficult to obtain a cold cathode body with high brightness and long life.

特許文献2は、Laを含むタングステン合金粉末をスチレン等の樹脂と混合して得られたペレットを金型に射出成形することによって、円筒カップ形状の冷陰極体を形成している。タングステンのような熱伝導率の高い材料を使用することによって、冷陰極体における熱伝導を改善できるが、冷陰極体の長寿命化を実現できるが、電子放出特性の点で不十分である。したがって、特許文献2では、高輝度で高効率の冷陰極体を得ることは困難である。 In Patent Document 2, a cylindrical cup-shaped cold cathode body is formed by injection-molding a pellet obtained by mixing tungsten alloy powder containing La 2 O 3 with a resin such as styrene into a mold. By using a material having high thermal conductivity such as tungsten, the heat conduction in the cold cathode body can be improved, but the life of the cold cathode body can be extended, but the electron emission characteristics are insufficient. Therefore, in Patent Document 2, it is difficult to obtain a cold cathode body with high luminance and high efficiency.

特許文献3はLaB層とアルミニウムとを含む放電陰極パターンをガラス基板上にスパッタリング法により形成することを開示している。しかしながら、この手法は、平坦なガラス基板にアルミニウム層及びLaB層をスパッタリングにより形成することを前提としており、凹凸のある円筒カップ形状の冷陰極体にスパッタリングする手法については何等開示していない。また、特許文献3は、ガラス基板以外の材料に、アルミニウムを介することなく、LaB層を密着性良く形成することについて開示していない。更に、特許文献3は、円筒カップ形状の冷陰極体における電子放出効率を向上させることについても指摘していない。 Patent Document 3 discloses that a discharge cathode pattern including a LaB 6 layer and aluminum is formed on a glass substrate by a sputtering method. However, this method is based on the premise that an aluminum layer and a LaB 6 layer are formed on a flat glass substrate by sputtering, and there is no disclosure about a method of sputtering on an uneven cylindrical cup-shaped cold cathode body. Further, Patent Document 3, a material other than glass substrate, without using aluminum, does not disclose the adhesion good form LaB 6 layers. Furthermore, patent document 3 does not point out improving the electron emission efficiency in the cold cathode body having a cylindrical cup shape.

そこで、回転マグネット式マグネトロンスパッタ装置を用いて、スパッタによって希土類元素のホウ化物の膜を形成することが提案された(特許文献4)。   Therefore, it has been proposed to form a rare earth element boride film by sputtering using a rotating magnet type magnetron sputtering apparatus (Patent Document 4).

特開平10-144255公報JP-A-10-144255 WO2004/075242WO2004 / 075242 特開平5−250994号公報JP-A-5-250994 WO/2009/035074WO / 2009/035074

本発明者等は、先に、ターゲット上のリング状プラズマ領域を時間的に移動させることにより、ターゲットの局所的な磨耗を防止すると共に、プラズマ密度を上昇させ、成膜速度を向上させることができるマグネトロンスパッタ装置を提案した。当該マグネトロンスパッタ装置は、被処理基板と対向してターゲットを配置すると共に、ターゲットに対して被処理基板とは反対側に磁石部材を設けた構成を備えている。   The inventors of the present invention can prevent the local wear of the target by moving the ring-shaped plasma region on the target with time, increase the plasma density, and improve the deposition rate. We proposed a magnetron sputtering system. The magnetron sputtering apparatus has a configuration in which a target is disposed to face a substrate to be processed, and a magnet member is provided on the opposite side of the target from the substrate to be processed.

具体的に説明すると、上記したマグネトロンスパッタ装置の磁石部材は、回転軸の表面に複数の板磁石を螺旋状に貼り付けた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に、且つ、ターゲットに対して垂直に磁化された固定外周板磁石とを有している。この構成によれば、回転磁石群を回転させることにより、回転磁石群と固定外周板磁石とによってターゲット上に形成される磁場パターンを回転軸方向に連続的に移動させ、これによって、ターゲット上のプラズマ領域を時間と共に回転軸方向に連続的に移動させることができる。   More specifically, the magnet member of the magnetron sputtering apparatus described above includes a rotating magnet group in which a plurality of plate magnets are spirally attached to the surface of the rotating shaft, a parallel to the target surface around the rotating magnet group, and And a fixed outer peripheral plate magnet magnetized perpendicularly to the target. According to this configuration, by rotating the rotating magnet group, the magnetic field pattern formed on the target by the rotating magnet group and the fixed outer peripheral plate magnet is continuously moved in the direction of the rotation axis. The plasma region can be continuously moved in the direction of the rotation axis with time.

当該マグネトロンスパッタ装置を使用することにより、ターゲットを長期間に亘って均一に使用できると共に、成膜速度を向上させることができる。   By using the magnetron sputtering apparatus, the target can be used uniformly over a long period of time, and the film formation rate can be improved.

このような回転マグネット式マグネトロンスパッタ装置を用いれば、円筒カップ形状であっても容易に膜形成できるが、膜のはがれが生じやすいこと、すなわち下地表面と膜との密着性に問題があることが判明した。   If such a rotating magnet type magnetron sputtering apparatus is used, a film can be easily formed even in the shape of a cylindrical cup, but the film is likely to peel off, that is, there is a problem in the adhesion between the underlying surface and the film. found.

そこで、本発明の一技術的課題は、基体表面との密着性がよく剥がれにくい希土類元素のホウ化物の膜を有する陰極体を提供することである。   Accordingly, one technical problem of the present invention is to provide a cathode body having a rare earth element boride film that has good adhesion to the substrate surface and is difficult to peel off.

本発明の他の技術的課題は、下地基体表面との密着性がよく剥がれにくいLaB6膜の形成方法を提供することにある。   Another technical problem of the present invention is to provide a method for forming a LaB6 film that has good adhesion to the surface of the underlying substrate and is difficult to peel off.

即ち、本発明の一態様によれば、基体と、該基体の表面に設けられた該基体の成分の窒化物の層と、前記窒化物の層の面にスパッタによって形成された希土類元素のホウ化物の膜とを有することを特徴とする陰極体が得られる。   That is, according to one aspect of the present invention, a base, a nitride layer of a component of the base provided on the surface of the base, and a rare earth element boron formed by sputtering on the surface of the nitride layer. A cathode body characterized by having a fluoride film is obtained.

前記基体はタングステン、モリブデン、シリコン、La、ThO、及びYからなる群から選択された少なくとも一つを含むタングステンもしくはモリブデン、樹脂、ガラス、または酸化珪素でありうる。特に、体積比で4〜6%のLaを含むタングステンまたはモリブデンでありうる。 The substrate may be tungsten or molybdenum containing at least one selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, silicon, La 2 O 3 , ThO 2 , and Y 2 O 3 , a resin, glass, or silicon oxide. In particular, it may be tungsten or molybdenum containing 4-6% La 2 O 3 by volume.

また、前記希土類元素のホウ化物は、LaB、LaB、YbB、GaB、CeBからなる群から選択された少なくとも一つのホウ化物でありうる。 The rare earth element boride may be at least one boride selected from the group consisting of LaB 4 , LaB 6 , YbB 6 , GaB 6 , and CeB 6 .

また本発明によれば、基体の表面を窒化する工程と、引き続き同一処理装置内にて、基体の窒化された前記表面にスパッタによってLaBの膜を形成する工程とを有することを特徴とするLaB膜の製造方法が得られる。前記基体はタングステン、モリブデン、シリコン、4〜6重量%のランタンオキサイドを含むタングステンもしくはモリブデン、樹脂、ガラス、または酸化珪素であってよい。 According to the present invention, the method further comprises a step of nitriding the surface of the substrate and a step of subsequently forming a LaB 6 film on the nitrided surface of the substrate by sputtering in the same processing apparatus. A method for producing a LaB 6 film is obtained. The substrate may be tungsten, molybdenum, silicon, tungsten or molybdenum containing 4 to 6 wt% lanthanum oxide, resin, glass, or silicon oxide.

本発明によれば、下地との密着性の良いホウ化物膜を得ることができる。   According to the present invention, a boride film having good adhesion to the base can be obtained.

本発明に係る陰極体を製造する際に使用されるマグネトロンスパッタ装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the magnetron sputtering device used when manufacturing the cathode body which concerns on this invention. 図1の一部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a part of FIG. (A)〜(F)は、本発明の一実施例によって、図1の装置を用いてLaB膜を形成するプロセスを順に示す断面図である。(A) ~ (F) is an exemplary embodiment of the present invention, is a cross-sectional view showing a process in order to form the LaB 6 film by using the apparatus of FIG. 本発明の他の実施例により、基体表面を窒化し、LaB膜を形成する装置を示す断面図である。By another embodiment of the present invention, the substrate surface is nitrided, a cross-sectional view showing an apparatus for forming a LaB 6 film.

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に使用される回転マグネット式マグネトロンスパッタ装置の一例を示す図であり、図2は、本発明に係る陰極体の製造に使用される陰極体製造用治具を説明するための図である。   FIG. 1 is a view showing an example of a rotating magnet type magnetron sputtering apparatus used in the present invention, and FIG. 2 is for explaining a cathode body manufacturing jig used for manufacturing the cathode body according to the present invention. FIG.

図1に示されたマグネトロンスパッタ装置は、ターゲット1、多角形形状(例えば、正16角形形状)の柱状回転軸2、柱状回転軸2の表面に螺旋状に貼り付けた複数の螺旋状板磁石群を含む回転磁石群3、回転磁石群3を囲むように、当該回転磁石群3の外周に配置した固定外周板磁石4、固定外周板磁石4に対して、ターゲット1とは反対側に設けられた外周常磁性体5を備えている。更に、ターゲット1には、バッキングプレート6が接着され、柱状回転軸2及び螺旋状板磁石群3のターゲット1側以外の部分は常磁性体15によって覆われ、更に、常磁性体15はハウジング7によって覆われている。   The magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 1 includes a target 1, a polygonal (for example, regular hexagonal) columnar rotating shaft 2, and a plurality of helical plate magnets that are spirally attached to the surface of the columnar rotating shaft 2. The rotating magnet group 3 including the group and the fixed outer peripheral plate magnet 4 and the fixed outer peripheral plate magnet 4 disposed on the outer periphery of the rotating magnet group 3 so as to surround the rotating magnet group 3 are provided on the side opposite to the target 1. The outer peripheral paramagnetic material 5 is provided. Further, a backing plate 6 is bonded to the target 1, and portions other than the columnar rotating shaft 2 and the spiral plate magnet group 3 other than the target 1 side are covered with a paramagnetic material 15. Covered by.

固定外周板磁石4は、ターゲット1から見ると、螺旋状板磁石群によって構成された回転磁石群3を囲んだ構造をなし、ここでは、ターゲット2の側がS極となるように磁化されている。固定外周板磁石4と、螺旋状板磁石群の各板磁石はNd -Fe-B系焼結磁石によって形成されている。   When viewed from the target 1, the fixed outer peripheral plate magnet 4 has a structure surrounding the rotating magnet group 3 constituted by a spiral plate magnet group, and is magnetized so that the side of the target 2 becomes an S pole. . The fixed outer peripheral plate magnet 4 and each plate magnet of the spiral plate magnet group are formed of Nd—Fe—B based sintered magnets.

更に、図示された処理室内の空間11には、プラズマ遮蔽部材16が設けられ、陰極体製造用治具19が設置され、減圧されてプラズマガスが導入される。   Furthermore, a plasma shielding member 16 is provided in the illustrated space 11 in the processing chamber, a cathode body manufacturing jig 19 is installed, and the pressure is reduced to introduce plasma gas.

図示されたプラズマ遮蔽部材16は柱状回転軸2の軸方向に延在し、ターゲット1を陰極製造用治具19に対して開口するスリット18を規定している。プラズマ遮蔽部材16によって遮蔽されていない領域(即ち、スリット18によってターゲット1に対して開口された領域)は、磁場強度が強く高密度で低電子温度のプラズマが生成され、陰極製造用治具19に設けられた陰極部材にチャージアップダメージやイオン照射ダメージが入らない領域であり、且つ、同時に成膜レートが速い領域である。この領域以外の領域をプラズマ遮蔽部材16によって遮蔽することで、成膜レートを実質的に落とすことなくダメージの入らない成膜が可能である。   The illustrated plasma shielding member 16 extends in the axial direction of the columnar rotating shaft 2, and defines a slit 18 that opens the target 1 to the cathode manufacturing jig 19. In a region that is not shielded by the plasma shielding member 16 (that is, a region that is opened with respect to the target 1 by the slit 18), a high-density, low-electron temperature plasma is generated with a strong magnetic field strength, and a cathode manufacturing jig 19. This is a region where charge-up damage and ion irradiation damage do not occur in the cathode member provided in the region, and at the same time, a region where the film formation rate is high. By shielding the region other than this region with the plasma shielding member 16, it is possible to perform film formation without damage without substantially reducing the film formation rate.

また、バッキングプレート6には冷媒を通す冷媒通路8が形成されており、ハウジング7と処理室を形成する外壁14との間には、絶縁材9が設けられている。ハウジング7に接続されたフィーダ線12は、カバー13を介して外部に引き出されている。フィーダ線12には、DC電源、RF電源、及び、整合器(図示せず)が接続されている。   The backing plate 6 is formed with a refrigerant passage 8 through which a refrigerant passes, and an insulating material 9 is provided between the housing 7 and the outer wall 14 forming the processing chamber. The feeder line 12 connected to the housing 7 is drawn to the outside through the cover 13. A DC power source, an RF power source, and a matching unit (not shown) are connected to the feeder line 12.

この構成では、DC電源およびRF電源から、整合器、フィーダ線12及びハウジングを介してバッキングプレート6及びターゲット1へプラズマ励起電力が供給され、ターゲット1表面にプラズマが励起される。DC電力のみ、若しくは、RF電力のみでもプラズマの励起は可能であるが、膜質制御性や成膜速度制御性から、両方印加することが望ましい。また、RF電力の周波数は、通常数100kHzから数100MHzの間から選ばれるが、プラズマの高密度低電子温度化という点から高い周波数が望ましく、本実施の形態においては13.56MHzの周波数を使用している。   In this configuration, plasma excitation power is supplied from the DC power source and the RF power source to the backing plate 6 and the target 1 through the matching unit, the feeder line 12 and the housing, and the plasma is excited on the surface of the target 1. Plasma excitation is possible with only DC power or RF power alone, but it is desirable to apply both from the viewpoint of film quality controllability and film deposition rate controllability. The frequency of the RF power is usually selected from several hundred kHz to several hundred MHz, but a high frequency is desirable from the viewpoint of high density and low electron temperature of the plasma. In this embodiment, a frequency of 13.56 MHz is used. ing.

図1に示すように、処理室内の空間11内に設置された陰極体製造用治具19には、陰極体を形成する円筒状カップ30が複数個取り付けられている。   As shown in FIG. 1, a plurality of cylindrical cups 30 forming a cathode body are attached to a cathode body manufacturing jig 19 installed in a space 11 in a processing chamber.

図2をも参照すると、陰極体製造用治具19は円筒状カップ30を支持する複数個の支持部32を有している。ここで、円筒状カップ30は、図2に示されているように、円筒状電極部301と、当該円筒状電極部301の底部中央から、円筒状電極部301とは反対方向に引き出されたリード部302とを備え、この例の場合、円筒状電極部301とリード部302とは、例えば、MIM(Metal Injection Molding)等により一体化成形されているものとする。   Referring also to FIG. 2, the cathode body manufacturing jig 19 has a plurality of support portions 32 that support the cylindrical cup 30. Here, as shown in FIG. 2, the cylindrical cup 30 was pulled out from the cylindrical electrode part 301 and the center of the bottom of the cylindrical electrode part 301 in the opposite direction to the cylindrical electrode part 301. In this example, it is assumed that the cylindrical electrode portion 301 and the lead portion 302 are integrally formed by MIM (Metal Injection Molding) or the like.

陰極体製造用治具19の支持部32は、円筒状カップ30の円筒状電極部301を受け入れる大きさの開口部を規定する受容部321、受容部321よりも小径の孔を規定する鍔部322、及び、受容部321と鍔部322との間を接続する傾斜部323とを有している。図示されているように、円筒状電極部301は陰極体製造治具19の支持部32に挿入位置づけられている。即ち、円筒状電極部301のリード部302は陰極体製造治具19の鍔部322を通過し、円筒状電極部301の外側端部は陰極体製造治具19の傾斜部323に接触している。   The support part 32 of the cathode body manufacturing jig 19 includes a receiving part 321 that defines an opening having a size for receiving the cylindrical electrode part 301 of the cylindrical cup 30, and a flange part that defines a hole having a smaller diameter than the receiving part 321. 322 and an inclined portion 323 that connects the receiving portion 321 and the flange portion 322. As illustrated, the cylindrical electrode portion 301 is inserted into the support portion 32 of the cathode body manufacturing jig 19. That is, the lead portion 302 of the cylindrical electrode portion 301 passes through the flange portion 322 of the cathode body manufacturing jig 19, and the outer end portion of the cylindrical electrode portion 301 contacts the inclined portion 323 of the cathode body manufacturing jig 19. Yes.

ここで、図示された円筒状カップ30は体積比で4%〜6%の酸化ランタン(La)を含むタングステン(W)によって形成され、内径1.4mm、外径1.7mm、長さ4.2mmの円筒状電極部301を有している。一方、円筒状カップ30のリード部302の長さはたとえば1.0mm程度に短くしてもよい。この例では、熱伝導性の良い耐火性金属であるタングステンに、仕事関数が2.8〜4.2eVと小さいLaを混合することによって円筒状カップ30を形成している。タングステンを使用することによって、円筒状カップ30に生じた熱を効率よく排出でき、また、仕事関数の小さい酸化ランタンを混合することによって、当該円筒状カップ30自体からも電子を放出することができる。尚、円筒状カップ30を形成する熱伝導性の高い金属として、タングステンの代わりに、モリブデン(Mo)を使用しても良い。 Here, the illustrated cylindrical cup 30 is made of tungsten (W) containing lanthanum oxide (La 2 O 3 ) in a volume ratio of 4% to 6%, and has an inner diameter of 1.4 mm, an outer diameter of 1.7 mm, and a length. The cylindrical electrode portion 301 has a thickness of 4.2 mm. On the other hand, the length of the lead portion 302 of the cylindrical cup 30 may be shortened to about 1.0 mm, for example. In this example, the cylindrical cup 30 is formed by mixing La 2 O 3 having a work function as small as 2.8 to 4.2 eV with tungsten, which is a refractory metal having good thermal conductivity. By using tungsten, heat generated in the cylindrical cup 30 can be efficiently discharged, and by mixing lanthanum oxide having a small work function, electrons can also be emitted from the cylindrical cup 30 itself. . Note that molybdenum (Mo) may be used in place of tungsten as a metal having high thermal conductivity for forming the cylindrical cup 30.

ここで、円筒状カップ30の製造方法について具体的に説明する。まず、Laを体積比で3%含有するタングステン合金粉末と、樹脂粉末と混合した。樹脂粉末としてはスチレンを使用し、タングステン合金粉末とスチレンとの混合比は体積比で0.5:1であった。次に、焼結助剤としてNiを微量添加してペレットを得た。このようにして得られたペレットを用いて、円筒状カップ形状の金型に、150℃の温度で射出成形(MIM)を行なうことによって、カップ形状の成形品を作製する。作製された成形品を水素雰囲気中で加熱することによって脱脂して、円筒状カップ30を得た。 Here, the manufacturing method of the cylindrical cup 30 is demonstrated concretely. First, a tungsten alloy powder containing 3% La 2 O 3 by volume and a resin powder were mixed. Styrene was used as the resin powder, and the mixing ratio of the tungsten alloy powder and styrene was 0.5: 1 by volume. Next, a small amount of Ni was added as a sintering aid to obtain pellets. A cup-shaped molded product is produced by performing injection molding (MIM) on a cylindrical cup-shaped mold at a temperature of 150 ° C. using the pellets thus obtained. The produced molded product was degreased by heating in a hydrogen atmosphere to obtain a cylindrical cup 30.

このようにして得られた円筒状カップ30を図1及び2に示された陰極製造用治具19に取り付け、ターゲット1としてLaB焼結体がセットされたマグネトロンスパッタ装置の処理室11に搬入した。 The cylindrical cup 30 thus obtained is attached to the cathode manufacturing jig 19 shown in FIGS. 1 and 2, and is carried into the processing chamber 11 of the magnetron sputtering apparatus in which a LaB 6 sintered body is set as the target 1. did.

処理室内11にアルゴンを導入して20mTorr(2.7Pa)程度の圧力にし、陰極製造用治具19の温度を300℃まで加熱して、スパッタリングを行なった。   Argon was introduced into the processing chamber 11 to a pressure of about 20 mTorr (2.7 Pa), and the temperature of the cathode manufacturing jig 19 was heated to 300 ° C. to perform sputtering.

図2に戻ると、スパッタリング後の円筒状カップ30の状態が模式的に示されている。図示されているように、円筒状電極部302の深さと内径との比であるアスペクト比が1の領域には、厚いLaB膜341が形成され、陰極製造用治具19でより下側に位置する部分には、薄いLaB膜342が形成されている。更に、円筒状電極部302の内部底面には、非常に薄いLaB膜(底面LaB膜)343が形成されている。 Returning to FIG. 2, the state of the cylindrical cup 30 after sputtering is schematically shown. As shown in the drawing, a thick LaB 6 film 341 is formed in a region having an aspect ratio of 1 which is the ratio of the depth and the inner diameter of the cylindrical electrode portion 302, and is further lowered by the cathode manufacturing jig 19. A thin LaB 6 film 342 is formed in the position. Furthermore, a very thin LaB 6 film (bottom LaB 6 film) 343 is formed on the inner bottom surface of the cylindrical electrode portion 302.

図示された例では、厚いLaB膜341、薄いLaB膜342、及び、底面LaB膜343は、それぞれ300nm、60nm、及び10nmであった。 In the illustrated example, the thick LaB 6 film 341, the thin LaB 6 film 342, and the bottom LaB 6 film 343 were 300 nm, 60 nm, and 10 nm, respectively.

上記したLaB膜を有する陰極体は、長時間に亘って高効率及び高輝度を維持できることが、本発明者等の実験によって確認された。 It has been confirmed by experiments by the present inventors that the cathode body having the LaB 6 film described above can maintain high efficiency and high brightness over a long period of time.

次に、図3を参照して、本発明の一実施例によるプロセスを説明する。ここでは、図1に示された回転マグネット式マグネトロンスパッタ装置を用いた場合のプロセスについて説明する。   The process according to one embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. Here, the process when the rotating magnet type magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 1 is used will be described.

まず、図3に模式的に示された回転マグネット式マグネトロンスパッタ装置の処理室11内に、被処理基体を搭載したステージ19(ここでは、基体となる円筒状カップ30を搭載した陰極製造用治具19)を導入し(図3(A))、円筒状カップ30の表面を成膜前にクリーニングする。スパッタ装置にはLaBターゲットが取り付けられている。処理室11内にArガスを2,000sccm流入させ、図3(B)に示すように、陰極製造用治具19をターゲットと対向する位置まで移動させ、処理室11内の圧力を270mTorrとし、ターゲットに100WのRFを印加し、ターゲットのセルフバイアス電圧をマイナス100V程度としてアルゴン(Ar)プラズマを発生させ(ターゲット電圧が低いのでLaBはほとんどスパッタされない)Arプラズマにより基体表面のプラズマクリーニングを12秒間行う。次に、処理室内をAr雰囲気に切換えてクリーニングを終了する(図3(C))。 First, in the processing chamber 11 of the rotary magnet type magnetron sputtering apparatus schematically shown in FIG. 3, a stage 19 having a substrate to be processed (here, a cylindrical cup 30 serving as a substrate is mounted for the cathode manufacturing process). The tool 19) is introduced (FIG. 3A), and the surface of the cylindrical cup 30 is cleaned before film formation. A LaB 6 target is attached to the sputtering apparatus. Ar gas is flowed into the processing chamber 11 at 2,000 sccm, and as shown in FIG. 3B, the cathode manufacturing jig 19 is moved to a position facing the target, and the pressure in the processing chamber 11 is set to 270 mTorr. 100 W RF is applied to the target, the target self-bias voltage is set to about minus 100 V, and argon (Ar) plasma is generated (the target voltage is low, so LaB 6 is hardly sputtered). For seconds. Next, the processing chamber is switched to an Ar atmosphere, and cleaning is completed (FIG. 3C).

次に、図3(D)に示すように、回転マグネット式マグネトロンスパッタ装置の処理室11内で、基体(陰極製造用治具19に取り付けられた円筒状カップ)の表面を窒化する。この場合、ターゲットと対向する位置に、陰極製造用治具19を配置した状態で、窒素ガス(N)を添加したアルゴンを導入し、Arプラズマを発生させて円筒状カップ表面を窒化する。窒化する工程は、窒素を含むガスをプラズマ化して活性な窒素を生成し、基体(円筒状カップ)の表面に前記活性な窒素を照射する。これによって、基体の表面は窒化される。具体的には、窒素を25%添加したアルゴンガスを800sccm(すなわち、窒素ガス200sccm、Arガス600sccm)の流量で流し、処理室11内の圧力を100mTorrとし、ターゲットに100WのRFを印加し、ターゲットのセルフバイアス電圧をマイナス100V程度としてプラズマを発生させ(ターゲット電圧が低いのでLaBはほとんどスパッタされない)プラズマで活性化した窒素原子を照射することによって、基体表面の窒化を12秒間行った。なお、図3(B)および図3(C)のクリーニング工程を省略して、図3(A)から直接図3(D)の窒化工程に進んでもよい。 Next, as shown in FIG. 3D, the surface of the substrate (cylindrical cup attached to the cathode manufacturing jig 19) is nitrided in the processing chamber 11 of the rotating magnet type magnetron sputtering apparatus. In this case, with the cathode manufacturing jig 19 disposed at a position facing the target, argon to which nitrogen gas (N 2 ) has been added is introduced, and Ar plasma is generated to nitride the cylindrical cup surface. In the nitriding step, a gas containing nitrogen is turned into plasma to generate active nitrogen, and the surface of the substrate (cylindrical cup) is irradiated with the active nitrogen. As a result, the surface of the substrate is nitrided. Specifically, argon gas added with 25% nitrogen is flowed at a flow rate of 800 sccm (that is, nitrogen gas 200 sccm, Ar gas 600 sccm), the pressure in the processing chamber 11 is set to 100 mTorr, and 100 W RF is applied to the target. The target self-bias voltage was set to about minus 100 V, plasma was generated (LaB 6 is hardly sputtered because the target voltage is low), and the substrate surface was nitrided for 12 seconds by irradiating with plasma activated nitrogen atoms. Note that the cleaning process of FIGS. 3B and 3C may be omitted, and the process may proceed directly from FIG. 3A to the nitriding process of FIG. 3D.

窒化工程が終了すると、基体(本実施例では円筒状カップを取り付けた陰極製造用治具)19をターゲットから離れた位置に移動させ、処理室11内をAr雰囲気に切換えてプラズマを発生させ、空スパッタを行う(図3(E))。前の窒化工程でターゲットのLaB表面が若干窒化してしまうので、この空スパッタ工程でLaB表面の窒化膜を除去してLaB表面をクリーニングするのが、この工程の目的である。 When the nitriding step is completed, the substrate (in this embodiment, a cathode manufacturing jig with a cylindrical cup attached) 19 is moved to a position away from the target, the inside of the processing chamber 11 is switched to an Ar atmosphere, and plasma is generated. Empty sputtering is performed (FIG. 3E). Since LaB 6 surface of the target before the nitriding step will be slightly nitrided, to clean the LaB 6 surface by removing the nitride film of LaB 6 surface in this empty sputtering process is an object of this process.

次に、図3(F)に示すように、Ar雰囲気で、ターゲットと対向する位置まで、基体(本実施例では円筒状カップを取り付けた陰極製造用治具)19を移動させた。この状態で、LaBターゲットからのLaBのスパッタを18秒間行った。このとき、Arガスの流量は2,000sccm、処理室11の圧力は50mTorrとし、RFの印加パワーを800Wとしてターゲットのセルフバイアス値を−200V〜−300Vとしてスパッタを実行させた。このとき340VくらいのDCを印加してもよい。基体の電位はフローテイングであるが、接地電位としてもよい。 Next, as shown in FIG. 3F, the base body (a cathode manufacturing jig with a cylindrical cup attached in this embodiment) 19 was moved to a position facing the target in an Ar atmosphere. In this state, and sputtering was carried out in the LaB 6 from LaB 6 target 18 seconds. At this time, sputtering was performed with an Ar gas flow rate of 2,000 sccm, a processing chamber 11 pressure of 50 mTorr, an RF power of 800 W, and a target self-bias value of −200 V to −300 V. At this time, DC of about 340V may be applied. The potential of the substrate is floating, but may be ground potential.

なお、図3(E)のクリーニング工程を省略して、図3(D)の窒化工程から直接図3(F)のスパッタ工程に進んでもよい。   Note that the cleaning process in FIG. 3E may be omitted, and the process may proceed directly from the nitridation process in FIG. 3D to the sputtering process in FIG.

この結果、窒化された円筒状カップ表面に、LaB膜がスパッタによって成膜された。LaB膜をスパッタ成膜した後、アニールするのが好ましい。アニール温度は400℃〜1000℃が好ましい。アニール時間は30分以上、3時間以下であればよい。アニールの雰囲気は不活性ガスがよい。 As a result, a LaB 6 film was formed on the nitrided cylindrical cup surface by sputtering. It is preferable to anneal after forming the LaB 6 film by sputtering. The annealing temperature is preferably 400 ° C to 1000 ° C. The annealing time may be 30 minutes or more and 3 hours or less. The atmosphere of annealing is preferably an inert gas.

さらに、LaB膜をスパッタ成膜した後、アニール前にLaB膜のプラズマ酸化を行ってもよい。このプラズマ酸化は、Krガスに3%の酸素ガスを加え、合計流量1,000sccmを流し、圧力は200mTorrとしてRFを100W印加し48秒間プラズマによる酸化を行う。 Moreover, after sputtering the LaB 6 film may be subjected to plasma oxidation of LaB 6 film before the annealing. In this plasma oxidation, 3% oxygen gas is added to Kr gas, the total flow rate is 1,000 sccm, the pressure is 200 mTorr, 100 W of RF is applied, and oxidation is performed by plasma for 48 seconds.

次に、本発明の他の実施例を、図面を参照して説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図4は、本発明の他の実施例に係るプラズマ処理装置の構成を説明する断面図である。図示されたプラズマ処理装置は、基板仕込み室101、円筒状カップ(図示せず)を搭載した陰極体製造用治具102、基板取り出し室103、及び、プラズマ処理室109を備えている。また、プラズマ処理室109と基板仕込み室101との間は、ゲートバルブ104によって仕切られており、プラズマ処理室109と基板取り出し室103との間は、ゲートバルブ105によって仕切られている。   FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention. The illustrated plasma processing apparatus includes a substrate preparation chamber 101, a cathode body manufacturing jig 102 on which a cylindrical cup (not shown) is mounted, a substrate take-out chamber 103, and a plasma processing chamber 109. The plasma processing chamber 109 and the substrate preparation chamber 101 are partitioned by a gate valve 104, and the plasma processing chamber 109 and the substrate take-out chamber 103 are partitioned by a gate valve 105.

また、プラズマ処理室109は、平行平板電極を有するプラズマ源を備えた表面処理部106と、第1及び第2の回転マグネット式マグネトロンスパッタ成膜部107及び108とによって構成されている。このうち、表面処理部106は、プラズマ源でプラズマを励起して、図2に示された円筒状カップ表面のプラズマクリーニングを行うユニットである。また、第1のマグネトロンスパッタ成膜部107は、窒素ガス(N)を含むアルゴン(Ar)雰囲気で、陰極製造用治具102上の円筒状カップ(即ち、基体)の表面を窒化し、他方、第2の回転マグネット式マグネトロンスパッタ成膜部108は、アルゴン雰囲気でLaB膜を成膜する。 The plasma processing chamber 109 includes a surface processing unit 106 having a plasma source having parallel plate electrodes, and first and second rotating magnet type magnetron sputtering film forming units 107 and 108. Among these, the surface treatment unit 106 is a unit that excites plasma with a plasma source and performs plasma cleaning on the surface of the cylindrical cup shown in FIG. The first magnetron sputter deposition unit 107 nitrides the surface of the cylindrical cup (that is, the substrate) on the cathode manufacturing jig 102 in an argon (Ar) atmosphere containing nitrogen gas (N 2 ). On the other hand, the second rotating magnet type magnetron sputtering film forming unit 108 forms a LaB 6 film in an argon atmosphere.

図示された第1及び第2の回転マグネット式マグネトロンスパッタ成膜部107及び108は、それぞれ、マグネトロンスパッタ源を上下に2セット備えた例を示しているが、図2に示すような円筒状カップ30の一表面のみを処理する場合、何れか一方のマグネトロンスパッタ源のみを使用し、他方を不動作状態にしておけば良い。被処理基体が平板状のものである場合は、平らな基体保持部材の表裏両面に基体を取り付けて、上下両方のプラズマ源およびマグネトロンスパッタ源を使用する。   The first and second rotating magnet type magnetron sputtering film forming units 107 and 108 shown in the figure show examples in which two sets of magnetron sputtering sources are provided on the upper and lower sides, respectively, but a cylindrical cup as shown in FIG. When processing only one surface of 30, only one of the magnetron sputtering sources may be used and the other may be inoperative. When the substrate to be processed is flat, the substrate is attached to both the front and back surfaces of a flat substrate holding member, and both the upper and lower plasma sources and the magnetron sputtering source are used.

この例に示されたプラズマ処理室109には、陰極製造用治具102をゲートバルブ104から、表面処理部106、第1及び第2のマグネトロンスパッタ成膜部107、108を経て、ゲートバルブ105まで移動させる移動機構(図示せず)が設けられている。移動はこの一方向でなく途中で逆方向(戻る方向)に移動も可能である。移動機構は、インラインタイプのプラズマ処理装置に用いられる移動機構を使用することができる。   In the plasma processing chamber 109 shown in this example, the cathode manufacturing jig 102 is transferred from the gate valve 104 to the surface processing unit 106, the first and second magnetron sputtering film forming units 107 and 108, and the gate valve 105. A moving mechanism (not shown) is provided to move to the position. It is possible to move in the opposite direction (return direction) in the middle instead of this one direction. As the moving mechanism, a moving mechanism used in an in-line type plasma processing apparatus can be used.

図4では、ゲートバルブ104によって規定される一端からゲートバルブ105で規定される他端までの長さが、陰極製造用治具102の長さの3倍以上の長さであるプラズマ処理室109が用いられている。即ち、プラズマ処理室109は、陰極製造用治具102の移動方向に対する長さと略略同等の長さを備えた表面処理部106、陰極製造用治具102の移動方向に対する長さに略略等しい長さを有する第1及び第2の回転マグネット式マグネトロンスパッタ成膜部107及び108、及び、陰極製造用治具102の長さと同等以上の長さを有する、処理された陰極製造用治具102上の円筒状カップを取り出し室103へ取り出すために待機させる取り出し用スペースによって定まる長さを有している。   In FIG. 4, the plasma processing chamber 109 in which the length from one end defined by the gate valve 104 to the other end defined by the gate valve 105 is at least three times the length of the cathode manufacturing jig 102. Is used. That is, the plasma processing chamber 109 has a length substantially equal to the length of the surface treatment unit 106 having a length substantially equal to the length of the cathode manufacturing jig 102 in the moving direction and the length of the cathode manufacturing jig 102 in the moving direction. The first and second rotating magnet type magnetron sputter film forming units 107 and 108 having a length on the processed cathode manufacturing jig 102 having a length equal to or longer than the length of the cathode manufacturing jig 102 The cylindrical cup has a length determined by a take-out space for waiting for taking out the cylindrical cup into the take-out chamber 103.

本プラズマ処理装置において、基板仕込み室101、プラズマ処理室109、基板取り出し室103は全て減圧可能であり、基板仕込み室101及び基板取り出し室103は、基板仕込み時及び取り出し時に大気圧とする。プラズマ処理室109はメンテナンス時以外、基本的に減圧状態に維持されている。基板仕込み室101に、円筒状カップを搭載した陰極製造用治具102をセットし、基板仕込み室101を減圧にした後、陰極製造用治具102は、ゲートバルブ101を開いて、ロボット(図示せず)により、プラズマ処理室109の表面処理部106に導入される。表面処理部106には、導入された陰極製造用治具102をマグネトロンスパッタ成膜部107の方向へ移動させるだけでなく、逆方向への移動させることができる。また、参照番号1061でシンボル化して示されているように、移動方向に対して垂直な方向に移動させる移動機構も設けられている。   In this plasma processing apparatus, the substrate preparation chamber 101, the plasma processing chamber 109, and the substrate take-out chamber 103 can all be depressurized, and the substrate preparation chamber 101 and the substrate take-out chamber 103 are at atmospheric pressure at the time of substrate preparation and removal. The plasma processing chamber 109 is basically maintained at a reduced pressure except during maintenance. After the cathode manufacturing jig 102 with the cylindrical cup mounted thereon is set in the substrate preparation chamber 101 and the substrate preparation chamber 101 is depressurized, the cathode manufacturing jig 102 opens the gate valve 101 and opens the robot (FIG. (Not shown) is introduced into the surface treatment unit 106 of the plasma treatment chamber 109. In the surface treatment unit 106, the introduced cathode manufacturing jig 102 can be moved not only in the direction of the magnetron sputtering film forming unit 107 but also in the reverse direction. In addition, as indicated by the symbol 1061 as a symbol, a moving mechanism for moving in a direction perpendicular to the moving direction is also provided.

次に、図4を参照して、図示されたプラズマ処理装置における処理手順を説明する。まず、基体(本実施例では円筒状カップを搭載した陰極製造用治具)102は、基板仕込み室101からゲートバルブ104を介して表面処理部106へ搬送される。表面処理部106では、アルゴン(Ar)雰囲気でプラズマクリーニングが行われる。この場合、プラズマ処理室109内には、アルゴンと水素を流量比9:1で導入し、圧力を50mTorrに設定しておき、表面処理部106に設けられた上部プラズマ励起電極に13.56MHzのRF電力を0.2W/cmの電力密度で、陰極製造用治具102上に搭載された円筒状カップへのイオン照射が40eV程度となるような条件でプラズマを励起し、8秒間プラズマクリーニングを行った。 Next, a processing procedure in the illustrated plasma processing apparatus will be described with reference to FIG. First, the substrate (a cathode manufacturing jig on which a cylindrical cup is mounted in this embodiment) 102 is transferred from the substrate preparation chamber 101 to the surface treatment unit 106 via the gate valve 104. In the surface treatment unit 106, plasma cleaning is performed in an argon (Ar) atmosphere. In this case, argon and hydrogen are introduced into the plasma processing chamber 109 at a flow rate ratio of 9: 1, the pressure is set to 50 mTorr, and 13.56 MHz is applied to the upper plasma excitation electrode provided in the surface processing unit 106. Plasma is excited under the condition that the RF power is 0.2 W / cm 2 and the ion irradiation to the cylindrical cup mounted on the cathode manufacturing jig 102 is about 40 eV, and plasma cleaning is performed for 8 seconds. Went.

アルゴンのみでプラズマ励起を行っても、酸化被膜の除去効果はあるが、水素も導入することによって、水素ラジカルによる還元効果を利用することで除去効果を増大させることができる。この場合、プラズマ密度を増加させてクリーニング効果を増大させるために下部のプラズマ励起電極にも同時にRF電力を印加しても良い。   Even if plasma excitation is performed only with argon, there is an effect of removing the oxide film, but by introducing hydrogen, the removal effect can be increased by utilizing the reduction effect by hydrogen radicals. In this case, RF power may be simultaneously applied to the lower plasma excitation electrode in order to increase the plasma density and increase the cleaning effect.

更に、図4を参照して、陰極製造用治具102に搭載された円筒状カップの窒化処理及びLaB膜形成プロセスについて説明する。第1のマグネトロンスパッタ成膜部107は、成膜を行うこと無く、クリーニングされた円筒状カップ表面を窒素含有雰囲気で窒化する。このため、第1のマグネトロンスパッタ成膜部107の2組のマグネトロンスパッタ源は、この実施例では実際には使用されない。 Furthermore, with reference to FIG. 4, the nitriding treatment of the cylindrical cup mounted on the cathode manufacturing jig 102 and the LaB 6 film forming process will be described. The first magnetron sputter film forming unit 107 nitrides the cleaned cylindrical cup surface in a nitrogen-containing atmosphere without performing film formation. For this reason, the two sets of magnetron sputtering sources of the first magnetron sputtering film forming unit 107 are not actually used in this embodiment.

表面を窒化処理された円筒状カップを搭載した陰極製造用治具102は、第1のマグネトロンスパッタ成膜部107から、第2のマグネトロンスパッタ成膜部108に搬送される。第2のマグネトロンスパッタ成膜部108は、上下に2組のマグネトロンスパッタ源(ここでは、LaBターゲット)を備えているが、ここでは、上部のマグネトロンスパッタ源(ここでは、LaBターゲット)のみを使用して、LaB膜の成膜が行われる。 The cathode manufacturing jig 102 on which a cylindrical cup having a nitrided surface is mounted is transferred from the first magnetron sputtering film forming unit 107 to the second magnetron sputtering film forming unit 108. The second magnetron sputter deposition unit 108 includes two sets of magnetron sputter sources (here, LaB 6 targets) on the top and bottom, but here, only the upper magnetron sputter source (here, LaB 6 targets). Is used to form a LaB 6 film.

これらマグネトロンスパッタ成膜部107、108のスパッタ源のスパッタ方式としては、固定磁石をターゲットの裏面に設置した通常のマグネトロンスパッタ方式でも構わないが、図1に示された回転マグネット式マグネトロンスパッタ装置を用いた方が好ましい。回転マグネット式マグネトロンスパッタ装置を用いることで、成膜レートも向上でき、さらにターゲット利用効率が高いために、ターゲット交換頻度を少なくすることが可能で、スループットを高くし、ランニングコストを安く抑えることができる。このため、図4では、回転マグネット式マグネトロンスパッタ装置を用いた例が示されている。   The sputtering method of the sputtering source of these magnetron sputtering film forming units 107 and 108 may be a normal magnetron sputtering method in which a fixed magnet is installed on the back surface of the target, but the rotating magnet type magnetron sputtering device shown in FIG. It is preferable to use it. By using a rotating magnet type magnetron sputtering system, the deposition rate can be improved, and the target utilization efficiency is high, so the frequency of target replacement can be reduced, the throughput can be increased, and the running cost can be reduced. it can. For this reason, FIG. 4 shows an example using a rotating magnet type magnetron sputtering apparatus.

窒化処理した後にLaB膜を形成した場合、LaB膜の剥離が少なくなる。即ち、窒化処理しなかった場合、LaB膜の剥離確率は57%であったのに対し、窒化処理した場合、LaB膜の剥離確率は25%と大幅に改善されていることが判明した。即ち,LaB膜の成膜前に、タングステン等の基体表面を窒化処理した場合、LaB膜の密着性を大幅に改善することができた。 When the LaB 6 film is formed after the nitriding treatment, the LaB 6 film is less peeled. That is, when the nitriding treatment was not performed, the peeling probability of the LaB 6 film was 57%, whereas when the nitriding treatment was performed, it was found that the peeling probability of the LaB 6 film was greatly improved to 25%. . That is, before forming the LaB 6 film, when the nitriding treatment of the substrate surface, such as tungsten, it was possible to greatly improve the adhesion of the LaB 6 film.

以下、本発明の態様を列挙しておく。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be listed.

上に述べた実施例では、タングステンを主成分とする円筒状カップの表面を窒化処理した後、LaB膜をスパッタによって形成すること、及び、これによって得られた陰極体について説明したが、本発明は、円筒状カップに限らず、種々の形状を有する基体に適用することができる。 In the embodiment described above, the surface of the cylindrical cup mainly composed of tungsten is nitrided, and then the LaB 6 film is formed by sputtering, and the cathode body obtained thereby is described. The invention is not limited to the cylindrical cup but can be applied to a substrate having various shapes.

また、本発明に係る基体はタングステンに限らず、モリブデン、シリコン、又は、4〜6重量%のランタンオキサイドを含むタングステン又はモリブデンであっても良いし、体積比で4〜6%のLaを含むタングステン又はモリブデンであっても良い。更に、基体は、樹脂、ガラス、酸化珪素であっても良い。 The substrate according to the present invention is not limited to tungsten, but may be molybdenum, silicon, or tungsten or molybdenum containing 4 to 6% by weight of lanthanum oxide, or 4 to 6% La 2 O by volume ratio. 3 or tungsten containing molybdenum may be used. Further, the substrate may be resin, glass, or silicon oxide.

また、基体はタングステン、モリブデン、シリコン、またはLa、ThO、及びYからなる群から選択された少なくとも一つを含むタングステンもしくはモリブデンであっても良い。 The substrate may be tungsten, molybdenum, silicon, or tungsten or molybdenum containing at least one selected from the group consisting of La 2 O 3 , ThO 2 , and Y 2 O 3 .

一方、本発明に係る陰極体は、LaB膜に限定されることなく、他の希土類元素のホウ化物、例えば,LaB,YbB、GaB、及び、CeBからなる群から選択された少なくとも一つのホウ化物を含めば良い。 On the other hand, the cathode body according to the present invention is not limited to the LaB 6 film, but is selected from the group consisting of borides of other rare earth elements, for example, LaB 4 , YbB 6 , GaB 6 , and CeB 6 . At least one boride may be included.

本発明は、これらの陰極体を含む蛍光管にも適用できる。   The present invention can also be applied to fluorescent tubes including these cathode bodies.

1 ターゲット
2 柱状回転軸
3 回転磁石群
4 固定外周磁石
5 外周常磁性体
6 バッキングプレート
7 ハウジング
8 冷媒通路
9 絶縁材
11 処理室内の空間
12 フィーダ線
13 カバー
14 外壁
15 常磁性体
16 プラズマ遮蔽部材
18 スリット
19 陰極体製造用治具
30 円筒状カップ
301 円筒状電極部
302 リード部
321 受容部
322 鍔部
323 傾斜部
341 厚いLaB
342 薄いLaB
343 底面LaB
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Target 2 Columnar rotating shaft 3 Rotating magnet group 4 Fixed outer periphery magnet 5 Outer periphery paramagnetic body 6 Backing plate 7 Housing 8 Refrigerant passage 9 Insulating material 11 Space in processing chamber 12 Feeder wire 13 Cover 14 Outer wall 15 Paramagnetic body 16 Plasma shielding member 18 Slit 19 Cathode body manufacturing jig 30 Cylindrical cup 301 Cylindrical electrode part 302 Lead part 321 Receiving part 322 Gutter part 323 Inclined part 341 Thick LaB 6 film 342 Thin LaB 6 film 343 Bottom LaB 6 film

Claims (11)

基体の表面を窒化する工程と、引き続き同一処理装置内にて、基体の窒化された前記表面にスパッタによってLaBの膜を形成する工程とを有することを特徴とするLaB膜の製造方法。 A method for producing a LaB 6 film, comprising: nitriding the surface of the substrate; and subsequently forming a LaB 6 film on the nitrided surface of the substrate by sputtering in the same processing apparatus. 前記基体はタングステン、モリブデン、シリコン、または4〜6重量%のランタンオキサイドを含むタングステンもしくはモリブデンであることを特徴とする請求項1に記載のLaB膜の製造方法。 The method for producing a LaB 6 film according to claim 1, wherein the substrate is tungsten, molybdenum, silicon, or tungsten or molybdenum containing 4 to 6% by weight of lanthanum oxide. 前記基体は樹脂、ガラス、または酸化珪素であることを特徴とする請求項1に記載のLaB膜の製造方法。 The method for producing a LaB 6 film according to claim 1, wherein the base is resin, glass, or silicon oxide. 基体と、該基体の表面に設けられ、該基体の成分の窒化物を含む層と、前記窒化物を含む層の面にスパッタによって形成された希土類元素のホウ化物の膜とを有することを特徴とする陰極体。   A substrate, a layer containing a nitride of the component of the substrate, and a rare earth element boride film formed by sputtering on a surface of the nitride-containing layer. A cathode body. 前記基体はタングステン、モリブデン、シリコン、またはLa、ThO、及びYからなる群から選択された少なくとも一つを含むタングステンもしくはモリブデンであることを特徴とする請求項4に記載の陰極体。 5. The substrate according to claim 4, wherein the substrate is tungsten, molybdenum, silicon, or tungsten or molybdenum containing at least one selected from the group consisting of La 2 O 3 , ThO 2 , and Y 2 O 3. Cathode body. 前記基体は樹脂、ガラス、または酸化珪素であることを特徴とする請求項4に記載の陰極体。   The cathode body according to claim 4, wherein the substrate is resin, glass, or silicon oxide. 請求項4〜6において、前記希土類元素のホウ化物は、LaB、LaB、YbB、GaB、CeBからなる群から選択された少なくとも一つのホウ化物を含むことを特徴とする陰極体。 7. The cathode body according to claim 4, wherein the rare earth element boride includes at least one boride selected from the group consisting of LaB 4 , LaB 6 , YbB 6 , GaB 6 , and CeB 6. . 請求項7において、選択された少なくとも一つの前記希土類元素のホウ化物は、LaBであることを特徴とする陰極体。 According to claim 7, borides of at least one of the rare earth element is selected, a cathode body characterized by a LaB 6. 請求項8の陰極体であって、前記基体は体積比で4〜6%のLaを含むタングステンまたはモリブデンであることを特徴とする陰極体。 9. The cathode body according to claim 8, wherein the substrate is tungsten or molybdenum containing 4 to 6% La 2 O 3 by volume. 請求項4乃至9のいずれかに記載の陰極体を陰極として用いた蛍光管。   A fluorescent tube using the cathode body according to any one of claims 4 to 9 as a cathode. 前記窒化する工程は、窒素を含むガスをプラズマ化して活性な窒素を生成し、前記基体の表面の少なくとも一部に前記活性な窒素を照射する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3の一に記載のLaB膜の製造方法。 4. The nitriding step includes a step of generating a nitrogen gas containing plasma to generate active nitrogen and irradiating at least a part of the surface of the substrate with the active nitrogen. one LaB 6 film manufacturing method according to the.
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