JP2543916Y2 - アーク式蒸発源用のアーク電源装置 - Google Patents
アーク式蒸発源用のアーク電源装置Info
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- JP2543916Y2 JP2543916Y2 JP1991053017U JP5301791U JP2543916Y2 JP 2543916 Y2 JP2543916 Y2 JP 2543916Y2 JP 1991053017 U JP1991053017 U JP 1991053017U JP 5301791 U JP5301791 U JP 5301791U JP 2543916 Y2 JP2543916 Y2 JP 2543916Y2
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- Japan
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- arc
- cathode
- power supply
- evaporation source
- varistor
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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- Discharge Heating (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この考案は、カソードにおけるア
ーク放電を利用してカソード物質を蒸発させるアーク式
蒸発源にアーク放電用の電力を供給するアーク電源装置
に関する。
ーク放電を利用してカソード物質を蒸発させるアーク式
蒸発源にアーク放電用の電力を供給するアーク電源装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のアーク式蒸発源の一例を図３に
示す。このアーク式蒸発源１は、基本的には、所望の組
成をしたカソード２とアノード１２とで構成されてい
る。アノード１２は、通常は薄膜形成装置の真空容器等
で兼用される。カソード２は、非磁性体から成るカソー
ドホルダ６によって支持されており、このカソード２、
カソードホルダ６とアノード１２との間には絶縁物１０
が設けられている。またこのカソードホルダ６の背面部
には、後述するアーク１４の状態を制御する等のための
磁石８が取り付けられている。カソード２の周囲には、
それとの間に隙間をあけて、金属製のシールド板４が設
けられており、このシールド板４は抵抗を介してアース
されている。
示す。このアーク式蒸発源１は、基本的には、所望の組
成をしたカソード２とアノード１２とで構成されてい
る。アノード１２は、通常は薄膜形成装置の真空容器等
で兼用される。カソード２は、非磁性体から成るカソー
ドホルダ６によって支持されており、このカソード２、
カソードホルダ６とアノード１２との間には絶縁物１０
が設けられている。またこのカソードホルダ６の背面部
には、後述するアーク１４の状態を制御する等のための
磁石８が取り付けられている。カソード２の周囲には、
それとの間に隙間をあけて、金属製のシールド板４が設
けられており、このシールド板４は抵抗を介してアース
されている。
【０００３】このアーク式蒸発源１の動作例を説明する
と、カソード２（具体的にはカソードホルダ６）とアノ
ード１２との間にアーク電源装置２０を接続して、図示
しないトリガをカソード２に接触させて最初の火花を発
生させた後に当該トリガをカソード２より引き離すと、
カソード２とアノード１２との間にアーク放電（１４は
そのアークを模式的に示す）が発生し、それによってカ
ソード２が局部的に溶融してそこからカソード物質１６
が蒸発する。そして例えばこのカソード物質１６を基板
に入射させることにより、当該基板の表面に薄膜を形成
することができる。
と、カソード２（具体的にはカソードホルダ６）とアノ
ード１２との間にアーク電源装置２０を接続して、図示
しないトリガをカソード２に接触させて最初の火花を発
生させた後に当該トリガをカソード２より引き離すと、
カソード２とアノード１２との間にアーク放電（１４は
そのアークを模式的に示す）が発生し、それによってカ
ソード２が局部的に溶融してそこからカソード物質１６
が蒸発する。そして例えばこのカソード物質１６を基板
に入射させることにより、当該基板の表面に薄膜を形成
することができる。
【０００４】上記アーク電源装置２０は、具体的には図
４に示すような構成をしている。即ち、例えば溶接機電
源のような定電流直流電源２２の負側の出力ラインに放
電安定化用の安定リアクトル（直流リアクトル）２４を
直列に接続し、その自己誘導作用により、前述したアー
ク式蒸発源１におけるアーク放電の持続を図るようにし
ている。また、アークが切れたときに生じる高電圧を吸
収するために、この安定リアクトル２４の出力側と正側
の出力ラインとの間に保護回路２６を接続している。保
護回路２６は、抵抗２８とコンデンサ３０を並列接続し
たものをバリスタ３２に直列接続して成る。
４に示すような構成をしている。即ち、例えば溶接機電
源のような定電流直流電源２２の負側の出力ラインに放
電安定化用の安定リアクトル（直流リアクトル）２４を
直列に接続し、その自己誘導作用により、前述したアー
ク式蒸発源１におけるアーク放電の持続を図るようにし
ている。また、アークが切れたときに生じる高電圧を吸
収するために、この安定リアクトル２４の出力側と正側
の出力ラインとの間に保護回路２６を接続している。保
護回路２６は、抵抗２８とコンデンサ３０を並列接続し
たものをバリスタ３２に直列接続して成る。
【０００５】上記各部品の値の一例を示すと、安定リア
クトル２４のインダクタンスは３．５ｍＨ、抵抗２８の
値は１００Ω、コンデンサ３０の容量は４７００μＦ、
バリスタ３２の制限電圧は８６Ｖである。
クトル２４のインダクタンスは３．５ｍＨ、抵抗２８の
値は１００Ω、コンデンサ３０の容量は４７００μＦ、
バリスタ３２の制限電圧は８６Ｖである。
【０００６】
【考案が解決しようとする課題】上記アーク式蒸発源１
において、カソード２に高融点金属（例えばＴi 、Ｚ
r、Ｃr 、Ｔa 、Ｍo 、Ｗ等）を用いて、高融点金属の
窒化物、酸化物、炭化物等の成膜を行う場合がある。
において、カソード２に高融点金属（例えばＴi 、Ｚ
r、Ｃr 、Ｔa 、Ｍo 、Ｗ等）を用いて、高融点金属の
窒化物、酸化物、炭化物等の成膜を行う場合がある。
【０００７】ところが、上記のようなアーク電源装置２
０を用いた場合、カソード２に使用する金属がＴi 、Ｚ
r 、Ｃr であれば安定したアーク放電の持続が得られる
のに、高融点金属の内でも特に融点の高いＴa 、Ｍo 、
Ｗ等をカソード２に使用した場合、アーク放電が断続し
たものとなり、安定した成膜ができないという問題が生
じた。
０を用いた場合、カソード２に使用する金属がＴi 、Ｚ
r 、Ｃr であれば安定したアーク放電の持続が得られる
のに、高融点金属の内でも特に融点の高いＴa 、Ｍo 、
Ｗ等をカソード２に使用した場合、アーク放電が断続し
たものとなり、安定した成膜ができないという問題が生
じた。
【０００８】そこでこの考案は、Ｔａ、ＭｏまたはＷか
ら成るカソードを有するアーク式蒸発源のアーク放電を
長時間に亘って安定化させることができるようにしたア
ーク電源装置を提供することを主たる目的とする。
ら成るカソードを有するアーク式蒸発源のアーク放電を
長時間に亘って安定化させることができるようにしたア
ーク電源装置を提供することを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この考案のアーク電源装置は、前述したような保護
回路におけるバリスタの制限電圧を、２００Ｖ以上かつ
アーク式蒸発源のカソードとアノード間の耐電圧の３．
５〜４倍以下の範囲内に選定していることを特徴とす
る。
め、この考案のアーク電源装置は、前述したような保護
回路におけるバリスタの制限電圧を、２００Ｖ以上かつ
アーク式蒸発源のカソードとアノード間の耐電圧の３．
５〜４倍以下の範囲内に選定していることを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】実験の結果、保護回路におけるバリスタの制限
電圧を上記範囲内に選定することで、Ｔａ、Ｍｏまたは
Ｗという特に融点の高い高融点金属をカソードに使用し
た場合でも、アーク放電を長時間に亘って安定化させる
ことができることが分かった。
電圧を上記範囲内に選定することで、Ｔａ、Ｍｏまたは
Ｗという特に融点の高い高融点金属をカソードに使用し
た場合でも、アーク放電を長時間に亘って安定化させる
ことができることが分かった。
【００１１】
【実施例】図１は、この考案の一実施例に係るアーク電
源装置を示す回路図である。図４の従来例と同一または
相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該
従来例との相違点を主に説明する。
源装置を示す回路図である。図４の従来例と同一または
相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該
従来例との相違点を主に説明する。
【００１２】この実施例のアーク電源装置２０ａは、回
路構成的には従来のアーク電源装置２０と同じである
が、その保護回路２６におけるバリスタ３２の制限電圧
を従来例とは大きく異にしている。即ちこのアーク電源
装置２０では、バリスタ３２の制限電圧を、２００Ｖ以
上かつ相手側のアーク式蒸発源１のカソード２とアノー
ド１２間の耐電圧の３．５〜４倍以下の範囲内に選定し
ている。
路構成的には従来のアーク電源装置２０と同じである
が、その保護回路２６におけるバリスタ３２の制限電圧
を従来例とは大きく異にしている。即ちこのアーク電源
装置２０では、バリスタ３２の制限電圧を、２００Ｖ以
上かつ相手側のアーク式蒸発源１のカソード２とアノー
ド１２間の耐電圧の３．５〜４倍以下の範囲内に選定し
ている。
【００１３】実験結果の一例を示すと、図２は、上記の
ようなアーク式蒸発源１のカソード２にＴa を使用し
て、保護回路２６のバリスタ３２の制限電圧を増大させ
て行き、そのときのアーク持続時間を測定したものであ
る。バリスタ３２の制限電圧が１８０Ｖ程度だとアーク
放電が安定する場合もあるし安定しない場合もあるが、
２００Ｖ以上にすると、アーク放電が極めて長時間に亘
って安定することが分かった。ちなみに従来のアーク電
源装置２０におけるバリスタ３２の制限電圧は８６Ｖで
あるから、その場合はアーク持続時間は５０秒程度以下
と非常に短い。
ようなアーク式蒸発源１のカソード２にＴa を使用し
て、保護回路２６のバリスタ３２の制限電圧を増大させ
て行き、そのときのアーク持続時間を測定したものであ
る。バリスタ３２の制限電圧が１８０Ｖ程度だとアーク
放電が安定する場合もあるし安定しない場合もあるが、
２００Ｖ以上にすると、アーク放電が極めて長時間に亘
って安定することが分かった。ちなみに従来のアーク電
源装置２０におけるバリスタ３２の制限電圧は８６Ｖで
あるから、その場合はアーク持続時間は５０秒程度以下
と非常に短い。
【００１４】但し、バリスタ３２の制限電圧を大きくし
過ぎると、アーク放電は長時間に亘って持続するものの
アーク式蒸発源１において、より具体的にはそのカソー
ド２とアノード１２との間を絶縁する絶縁物１０の表面
等で放電が起こってしまい、絶縁物１０が損傷を受ける
ので、バリスタ３２の制限電圧を大きくし過ぎるのは好
ましくない。具体的には、アーク式蒸発源１におけるカ
ソード２とアノード１２間の耐電圧の３．５〜４倍以下
にするのが好ましい。
過ぎると、アーク放電は長時間に亘って持続するものの
アーク式蒸発源１において、より具体的にはそのカソー
ド２とアノード１２との間を絶縁する絶縁物１０の表面
等で放電が起こってしまい、絶縁物１０が損傷を受ける
ので、バリスタ３２の制限電圧を大きくし過ぎるのは好
ましくない。具体的には、アーク式蒸発源１におけるカ
ソード２とアノード１２間の耐電圧の３．５〜４倍以下
にするのが好ましい。
【００１５】なお、カソード２にＴａ以外のＭｏまたは
Ｗを用いた場合も、上記とほぼ同様の結果が得られる。
Ｗを用いた場合も、上記とほぼ同様の結果が得られる。
【００１６】
【考案の効果】以上のようにこの考案によれば、Ｔａ、
ＭｏまたはＷから成るカソードを有するアーク式蒸発源
のアーク放電を長時間に亘って安定化させることができ
る。その結果、そのようなアーク式蒸発源の電源にこの
発明のアーク電源装置を用いることによって、上記のよ
うな特に融点の高い高融点金属を用いて安定した成膜が
可能になる。
ＭｏまたはＷから成るカソードを有するアーク式蒸発源
のアーク放電を長時間に亘って安定化させることができ
る。その結果、そのようなアーク式蒸発源の電源にこの
発明のアーク電源装置を用いることによって、上記のよ
うな特に融点の高い高融点金属を用いて安定した成膜が
可能になる。
【図１】 この考案の一実施例に係るアーク電源装置を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図２】 カソードにＴa を使用した場合のバリスタの
制限電圧とアーク持続時間との関係の一例を示すグラフ
である。
制限電圧とアーク持続時間との関係の一例を示すグラフ
である。
【図３】 アーク式蒸発源の一例を示す概略断面図であ
る。
る。
【図４】 従来のアーク電源装置の一例を示す回路図で
ある。
ある。
１ アーク式蒸発源 ２ カソード １２ アノード ２０ａ アーク電源装置 ２２ 定電流直流電源 ２４ 安定リアクトル ２６ 保護回路 ２８ 抵抗 ３０ コンデンサ ３２ バリスタ
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｔａ、ＭｏまたはＷから成るカソードを
有していてアーク放電を利用してカソード物質を蒸発さ
せるアーク式蒸発源にアーク放電用の電力を供給する電
源装置であって、定電流直流電源と、その負側の出力ラ
インに直列に挿入された安定リアクトルと、この安定リ
アクトルの出力側と正側の出力ラインとの間に接続され
ていて、抵抗とコンデンサを並列接続したものをバリス
タに直列接続して成る保護回路とを備えるものにおい
て、前記保護回路におけるバリスタの制限電圧を、２０
０Ｖ以上かつ前記アーク式蒸発源のカソードとアノード
間の耐電圧の３．５〜４倍以下の範囲内に選定している
ことを特徴とするアーク式蒸発源用のアーク電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991053017U JP2543916Y2 (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | アーク式蒸発源用のアーク電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991053017U JP2543916Y2 (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | アーク式蒸発源用のアーク電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04135950U JPH04135950U (ja) | 1992-12-17 |
| JP2543916Y2 true JP2543916Y2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=31929018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991053017U Expired - Fee Related JP2543916Y2 (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | アーク式蒸発源用のアーク電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2543916Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007126754A (ja) * | 2006-12-21 | 2007-05-24 | Nissin Electric Co Ltd | 真空アーク蒸着装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56160879A (en) * | 1980-05-15 | 1981-12-10 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | High-current density gas shielded vertical position multilayer welding method |
| JP2605279B2 (ja) * | 1987-04-20 | 1997-04-30 | 神鋼電機株式会社 | 直流電源装置 |
-
1991
- 1991-06-12 JP JP1991053017U patent/JP2543916Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04135950U (ja) | 1992-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |