JP2608137B2 - Evaporator for ion plating - Google Patents

Evaporator for ion plating

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JP2608137B2
JP2608137B2 JP9313589A JP9313589A JP2608137B2 JP 2608137 B2 JP2608137 B2 JP 2608137B2 JP 9313589 A JP9313589 A JP 9313589A JP 9313589 A JP9313589 A JP 9313589A JP 2608137 B2 JP2608137 B2 JP 2608137B2
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征夫 井口
康宏 小林
一弘 鈴木
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川崎製鉄株式会社
日本真空技術株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はイオンプレーティング装置、なかでもいわ
ゆるHCD(Hollow Cathode Discharge)法にてイオンプ
レーティングを行なう際、蒸着膜の均一性・密着性にと
くに優れた膜形成を高い付着効率の下で可能にするため
のイオンプレーティング用蒸発装置に関連している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to an ion plating apparatus, and more particularly, to performing ion plating by a so-called HCD (Hollow Cathode Discharge) method, the uniformity and adhesion of a deposited film are improved. Particularly, the present invention relates to an ion plating evaporator for enabling excellent film formation with high deposition efficiency.

(従来の技術) HCD法によるイオンプレーティング法はイオン化率が
きわめて高いため、通常のEB(エレクトロンビーム)に
よるイオンプレーティングよりも蒸着膜質が良好で、か
つ基板との密着性にもすぐれている上に、HCD法では反
応ガス流量、真空度、バイアス電圧、基板温度、基板の
前処理など条件が多少変動したとしても容易にしかもス
ムーズな順応がみられるところにも、大きい利点がある
ことも含めて既知である。
(Prior art) The ion plating method using the HCD method has a very high ionization rate, so the quality of the deposited film is better than that of the normal ion plating using EB (electron beam), and the adhesion to the substrate is excellent. Furthermore, the HCD method has a great advantage in that even if the conditions such as the reaction gas flow rate, the degree of vacuum, the bias voltage, the substrate temperature, and the pretreatment of the substrate are slightly changed, an easy and smooth adaptation can be observed. And is known.

すなわち、HCD法によるイオンプレーティングに関し
ては、金属表面技術35〔1〕P.16〜24(1984)、粉末お
よび粉末冶金32(1985)P.55〜60に解説されている。
That is, ion plating by the HCD method is described in Metal Surface Technology 35 [1] P. 16 to 24 (1984) and Powder and Powder Metallurgy 32 (1985) P. 55 to 60.

(発明が解決しようとする課題) 現在使用されているプラズマ発生用中空陰極すなわち
HCDガンは材質がTaよりなり、その一本当り耐久寿命が
約100〜150hrしかもたず、これをこえてコーティングに
使用できないため非常に高価(一本当り40〜100万円)
につき、これがコーティング費用の約30〜50%を占める
ので安価で長時間安定して使用できるHCDガンの開発が
望まれている。
(Problems to be Solved by the Invention) Currently used hollow cathodes for plasma generation,
The HCD gun is made of Ta and has a durable life of about 100 to 150 hours per piece. It cannot be used for coating beyond this and is very expensive (40,100,000 yen per piece)
Since this accounts for about 30 to 50% of the coating cost, the development of an inexpensive HCD gun that can be used stably for a long time is desired.

現在のHCD法によるイオンプレーティング法では最初
のHCDのビームスタートを容易ならしめるように蒸発物
質たとえばTiの溶解を起こしやすくするため倒立L形に
曲げたTaのHCDガンが主に使用されている。このためサ
ブストレイト上にたとえばTiNのセラミックコーティン
グを行なう際にHCDガンの真上でコーティング膜が薄く
なるという欠点があるだけでなく、またこのような形状
のHCDガンは高温のTi蒸気流の衝突によってやせ細ると
いう欠点もあった。
In the current ion plating method by the HCD method, an H-shaped HCD gun of an inverted L-shape is mainly used for facilitating dissolution of an evaporating substance such as Ti so as to facilitate the first HCD beam start. . This not only has the disadvantage that, for example, when a ceramic coating of TiN is performed on the substrate, the coating film becomes thinner just above the HCD gun. There was also a disadvantage that it became thinner.

最近発明者らはHCDガンのコストを低減させるため従
来のTaのHCDガンに代わってグラファイトHCDガンを開発
した。しかしこのグラファイトHCDガンは従来のTaのそ
れに比較して製造コストが1/20〜1/100になるという利
点があるものの、HCDガンに要求される放電特性、なか
でも長時間安定して使用し得ることの要請には必ずしも
最適とはいえないことが判明した。
Recently, the inventors have developed a graphite HCD gun to replace the conventional Ta HCD gun in order to reduce the cost of the HCD gun. However, although this graphite HCD gun has the advantage that the manufacturing cost is 1/20 to 1/100 as compared with that of the conventional Ta, the discharge characteristics required for the HCD gun, especially, it can be used stably for a long time. It turns out that it is not always optimal for the demands of obtaining.

そこで外側層をグラファイト、内側層にはTa,W又はLa
B6を用いた同心2重層のHCDガンについて検討したこと
ろ、安価であるにも拘わらず放電特性が良好で、しかも
長時間安定して使用でき、HCDガンとして画期的と云え
ることが判った。しかしながらこのような2重層HCDガ
ンは外径が過大になるためHCDガンの真上に相当するサ
ブストレイト部分のコーティング膜が薄くなるという傾
向がかなり助長され、さらにこのように大外径のHCDガ
ンを使用するとHCDガンの直上ではガンの赤熱によるサ
ブストレイトへの伝熱の不均一が起こり、その解決が迫
られるに至った。
Therefore, the outer layer is made of graphite, and the inner layer is made of Ta, W or La.
The filtrate that was studied concentric bilayer HCD gun using B 6, a despite the inexpensive discharge characteristics good, yet can be stably used for a long time, be innovative and it can be said as HCD gun understood. However, such a double-layer HCD gun has an excessively large outer diameter, which considerably promotes the tendency of a thin coating film on a substrate portion corresponding to directly above the HCD gun. With the use of, a non-uniform heat transfer to the substrate due to the red heat of the gun occurred immediately above the HCD gun, and the solution had to be solved.

このほか従来HCDガンの容量が300Aあるいは500A程度
の常用のイオンプレーティング装置における成膜速度は
例えばTiコーティングで0.05〜0.5μm/min程度であり、
またこのときイオン化率も高々30〜40%程度であったの
に対し、近年成膜速度を数μm/min程度まで上げるた
め、1000A程度にも大容量の蒸発用HCDガンの開発が進
み、このようにHCDガンを大容量化するとイオン化率が5
0%以上となってイオンプレーティングによる膜質が大
幅に向上するという利点もある。
In addition, the deposition rate in a conventional ion plating apparatus with a conventional HCD gun capacity of about 300 A or 500 A is, for example, about 0.05 to 0.5 μm / min with Ti coating,
At this time, the ionization rate was at most about 30 to 40%, but in recent years, in order to increase the deposition rate to about several μm / min, the development of an evaporation HCD gun with a large capacity of about 1000 A has been advanced. When the capacity of the HCD gun is increased, the ionization rate becomes 5
There is also an advantage that the film quality due to ion plating is significantly improved by being 0% or more.

ところが、このような大容量のHCDガンを用いた場合
には、上に触れたカソードガンのコストアップについて
はもちろんHCDガンの増径にともなうコーティング被膜
の不均質及びサブストレイトへの熱の不均質による蒸着
膜のはく離の問題などがきわめて重要視される。すなわ
ち付着効率を高めかつ、良好なプラズマ雰囲気に保持す
ることが、大容量HCDガンを用いる場合に要求される。
However, when such a large-capacity HCD gun is used, not only the cost increase of the cathode gun mentioned above, but also the unevenness of the coating film due to the increase in the diameter of the HCD gun and the uneven heat of the substrate. The problem of delamination of the deposited film due to the above is very important. That is, it is required to increase the deposition efficiency and maintain a good plasma atmosphere when using a large-capacity HCD gun.

従って上記のような種々の欠点を除去し、1000A程度
又はそれ以上の大容量HCDガンを用いて大量蒸着を行
う。イオンプレーティング用蒸発装置を提供することが
この発明の目的である。
Therefore, the above-mentioned various disadvantages are eliminated, and a large amount of vapor deposition is performed using a large capacity HCD gun of about 1000 A or more. It is an object of the present invention to provide an evaporator for ion plating.

(課題を解決するための手段) 上記の目的は次の事項を骨子とする構成によって有利
に充足される。
(Means for Solving the Problems) The above object is advantageously satisfied by a configuration having the following items as the gist.

すなわちこの発明は、 真空槽内に、蒸発源を収納した複数のるつぼと、るつ
ぼに対応するプラズマ発生用の複数の中空陰極、サブス
トレイトおよび反応ガス導入口とを配置する、HCD法イ
オンプレーティング装置において、 るつぼを囲みかつるつぼからサブストレートの直近ま
での蒸気移動径路を囲む第1の集束コイルを設置し、 中空陰極を、Ta,WおよびLaB6よりなる群のうちから選
んだ少なくとも1種よりなる内側層、この内側層の外周
を覆うグラファイトの外側層およびこの外側層の外周
を、上記第1の集束コイル径の1/2以下の直径で取囲む
第2の集束コイルからなるものとなし、るつぼ内蒸発源
表面に対し横向き又は斜め下向きのプラズマビーム射出
方向を定めて設置し、 さらにサブストレイトの蒸着面に並行する磁力線を発
生する磁石またはコイルを、サブストレイトを挟みるつ
ぼと対向する位置に設けてなるイオンプレーティング用
蒸発装置 である。
That is, the present invention provides an HCD ion plating method in which a plurality of crucibles accommodating an evaporation source, a plurality of hollow cathodes for plasma generation corresponding to the crucibles, a substrate, and a reaction gas inlet are arranged in a vacuum chamber. in the device, surround the crucible and established the first focusing coil surrounding the vapor transfer pathway from the crucible to the nearest of the substrate, at least one hollow cathode, selected from among the group consisting of Ta, W and LaB 6 An inner layer, a graphite outer layer covering the outer periphery of the inner layer, and a second focusing coil surrounding the outer periphery of the outer layer with a diameter of 1/2 or less of the diameter of the first focusing coil. None, Magnet that sets the direction of plasma beam emission laterally or obliquely downward with respect to the surface of the evaporation source in the crucible, and generates magnetic field lines parallel to the deposition surface of the substrate Alternatively, it is an ion plating evaporator in which a coil is provided at a position facing a crucible sandwiching a substrate.

またこの発明は上記の装置において、中空陰極を、T
a,WおよびLaB6よりなる群のうちから選んだ少なくとも
1種よりなる内側層およびこの内側層の外周を覆う、蒸
気移動径路を囲む第1の集束コイル径の1/2以下の直径
で取囲む第2の集束コイルを埋設したセラミックス層か
らなるものとした装置である。
Further, the present invention provides the above apparatus, wherein
a, the inner layer consisting of at least one selected from among the group consisting of W and LaB 6 and covers the outer periphery of the inner layer, taken less than half of the diameter of the first focusing coil diameter surrounding the vapor transfer pathways This is an apparatus comprising a ceramic layer in which a surrounding second focusing coil is embedded.

さらに実施に当り、中空陰極の外側層の外周を取囲む
第2の集束コイルをセラミックスで被覆することさらに
第2の集束コイルの埋設された筒状のセラミックスを、
一定の間隙にて外側層と一体に固定することが有利であ
る。
Further, in practice, the second focusing coil surrounding the outer periphery of the outer layer of the hollow cathode is coated with ceramics, and further the cylindrical ceramics embedded with the second focusing coil is
Advantageously, it is fixed integrally with the outer layer at a constant gap.

(作 用) さて、第1図にこの発明のイオンプレーティング用蒸
発装置を用いる、バッチ式のHCD法イオンプレーティン
グ装置を模式的に示し、1はサブストレイト、2,2′は
反応ガス導入口、3,3′はるつぼ、4,4′は蒸発源(例え
ばTi)、5,5′は高真空引き用の排気口、6は真空槽、
7,7′はHCDガン、8,8′はるつぼ3,3′からサブストレイ
ト1までの蒸気移動径路を囲む第1の集束コイル、9,
9′はプラズマビームである。
(Operation) FIG. 1 schematically shows a batch-type HCD method ion plating apparatus using the ion plating evaporator of the present invention, wherein 1 is a substrate and 2,2 'is a reaction gas introduction. Port, 3,3 'is a crucible, 4,4' is an evaporation source (for example, Ti), 5,5 'is an exhaust port for high vacuum evacuation, 6 is a vacuum tank,
7,7 'is the HCD gun, 8,8' is the first focusing coil surrounding the vapor transfer path from crucible 3,3 'to Substrate 1, 9,
9 'is a plasma beam.

HCDガン7,7′はグラファイトの外側層7−1,7′−1
とこの例でTaの内側層7−2,7′−2とを一体に組合せ
てなる。また放電も防ぐため図示を省略したが内側層7
−2又は7′−2とるつぼ内の蒸発源4又は4′とが通
電できるようにしてある。これによってこのHCDガンの
異常放電が少なくなり、かつガンの長寿命化が達成され
る。
The HCD gun 7,7 'is an outer layer of graphite 7-1,7'-1
And the inner layers 7-2 and 7'-2 of Ta in this example. Although illustration is omitted to prevent discharge, the inner layer 7
-2 or 7'-2 and the evaporation source 4 or 4 'in the crucible can be energized. As a result, abnormal discharge of the HCD gun is reduced, and the life of the gun is extended.

またHCDガン7は送り機構7−3又は7′−3により
常にるつぼ3又は3′との距離を一定に保つことによっ
て長時間安定したプラズマビームの供給が確保できる。
なお図中7−4,7′−4はHCDガンの電源、7−5,7′−
5はArガスの供給口を示す。さらに10又は10′は外側層
7−1又は7′−1のまわりの第2の集束コイルであ
る。この第2の集束コイル10,10′は発生プラズマを細
いプラズマビーム9,9′に集束させるもので、ここで第
2の集束コイル10,10′の径が蒸気移動径路の第1の集
束コイル8,8′の径の1/2以下とし、斜めからの磁場の影
響力を蒸気移動径路上での磁場より小さくすることが肝
要である。これは以下の知見によるものである。
The HCD gun 7 can maintain a stable supply of the plasma beam for a long time by always keeping the distance to the crucible 3 or 3 'constant by the feed mechanism 7-3 or 7'-3.
In the figure, 7-4, 7'-4 is the power supply of the HCD gun, and 7-5, 7'-
Reference numeral 5 denotes an Ar gas supply port. Further, 10 or 10 'is a second focusing coil around the outer layer 7-1 or 7'-1. The second focusing coils 10, 10 'focus the generated plasma into narrow plasma beams 9, 9', wherein the diameter of the second focusing coils 10, 10 'is the first focusing coil of the vapor movement path. It is important to make the diameter less than 1/2 of 8,8 'and to make the influence of the oblique magnetic field smaller than the magnetic field on the steam transfer path. This is based on the following findings.

すなわち発明者らの実験によれば、大容量のHCDガン
を用いかつその中空陰極にプラズマビームを集束させる
コイルを設ければ蒸発源を多量に溶解可能で蒸発量も増
加できるが、蒸発量に見合ったサブストレイトへの付着
量が得られないこと、そしてこの原因は中空陰極外周の
集束コイルによる磁場がサブストレイトへ向かう蒸気流
を囲む集束コイルによる磁場を乱しているためであるこ
とが判明した。そこで蒸気流を乱さずにプラズマビーム
を集束させる条件を模索したところ、中空陰極外周の集
束コイル径を蒸気移動経路の集束コイル径の1/2以下に
制限すればよいことを見出した。
That is, according to the experiments by the inventors, if a large-capacity HCD gun is used and a coil for focusing the plasma beam is provided in the hollow cathode, a large amount of the evaporation source can be dissolved and the amount of evaporation can be increased. It was found that the appropriate amount of adhesion to the substrate could not be obtained, and that the cause was that the magnetic field due to the focusing coil around the hollow cathode disturbed the magnetic field due to the focusing coil surrounding the vapor flow toward the substrate did. Then, when the conditions for focusing the plasma beam without disturbing the steam flow were sought, it was found that the diameter of the focusing coil on the outer periphery of the hollow cathode should be limited to not more than 1/2 of the diameter of the focusing coil in the steam movement path.

次に細いビームに集束されたプラズマビーム9,9′は
るつぼ3,3′のまわりの第1の集束コイル8,8′により磁
場を上から下の方向に作用させ、図に点線で示すように
溶融物に向かって曲げて照射に供するものである。この
ように照射されたプラズマビームは蒸発源を真上に向か
って蒸発させ、サブストレイトに均一な蒸着をもたらす
ことが可能となる。
Next, the plasma beams 9, 9 'focused into narrow beams are acted on by magnetic fields from top to bottom by first focusing coils 8, 8' around the crucibles 3, 3 ', as shown by the dotted lines in the figure. To be irradiated toward the melt. The plasma beam irradiated in this manner causes the evaporation source to evaporate right above, thereby enabling uniform deposition on the substrate.

さらにサブストレイト1の非蒸着面側には蒸着面に並
行する磁力線を発生するコイル(または磁石)11を設置
し、蒸発物を均一に付着させる。
Further, a coil (or magnet) 11 for generating magnetic lines of force parallel to the deposition surface is provided on the non-deposition surface side of the substrate 1 to uniformly adhere the evaporant.

またHCDガン7の内側層7−2(又は7′−2)は、
第2図に示す構成としてもよい。
The inner layer 7-2 (or 7'-2) of the HCD gun 7
The configuration shown in FIG. 2 may be used.

すなわち同図に示すHCDガン7の内側層は、例えばチ
ャック12に溶接等によって固着された、Ta製で肉厚の筒
からなる基部13に、W製で薄肉の筒からなる頭部14を溶
接によって一体に接合し、さらに頭部14の内部に断面十
型で頭部14と同軸上で延びるTaからなるフィン15を頭部
14の内壁面に溶接接合してなる。なお16は溶接部、17は
開口部および18は例えばArなどのガス導入口を示す。
That is, the inner layer of the HCD gun 7 shown in FIG. 1 is formed by welding a head 14 made of a thin tube made of W to a base 13 made of a thick tube made of Ta and fixed to a chuck 12 by welding or the like. And a fin 15 made of Ta and extending coaxially with the head 14 with a ten-shaped cross section inside the head 14.
It is welded to the inner wall surface of 14. Reference numeral 16 denotes a welded portion, 17 denotes an opening, and 18 denotes a gas inlet such as Ar.

上記した構成のHCDガンは、プラズマが主に発生する
領域、すなわち高温域にW製の頭部14を配し、一方プラ
ズマ発生の少ない領域、すなわち低温域にTa製の基部13
を配したことを特徴としている。
The HCD gun having the above-described configuration has a head 14 made of W in a region where plasma is mainly generated, that is, a high temperature region, and a base 13 made of Ta in a region where plasma is less generated, that is, a low temperature region.
It is characterized by having arranged.

また第3図(a)および(b)に示すように、外側層
7−1(又は7′−1)のまわりの第2の集束コイル10
(10′)をセラミックス19で覆って絶縁コイルになし、
外側層7−1と第2の集束コイル10との放電を防止する
ことが好ましい。この場合外側層7−1はセラミックス
19のため外側の蒸気流からのアタックに対してカソード
7−2を保護するので外側層7−1を省略してもよい。
このとき第2の集束コイル10を筒状のセラミックス19に
埋設しかつセラミックス19を外側層7−1と一体に固定
すれば、セラミックス19と外側層7−1との間隙を一定
に保つことができ、安定した長時間使用が可能になる。
なお同図(c)は中空陰極が直方体の場合の例である。
Also, as shown in FIGS. 3 (a) and (b), a second focusing coil 10 around the outer layer 7-1 (or 7'-1).
(10 ') is covered with ceramics 19 to form an insulating coil,
It is preferable to prevent discharge between the outer layer 7-1 and the second focusing coil 10. In this case, the outer layer 7-1 is made of ceramics.
The outer layer 7-1 may be omitted because 19 protects the cathode 7-2 against attacks from the outer vapor stream.
At this time, if the second focusing coil 10 is embedded in the cylindrical ceramic 19 and the ceramic 19 is fixed integrally with the outer layer 7-1, the gap between the ceramic 19 and the outer layer 7-1 can be kept constant. It can be used for a long time.
FIG. 3C shows an example in which the hollow cathode is a rectangular parallelepiped.

なおこの発明の装置の適用例としてバッチ式のイオン
プレーティング装置を示したが、大型の連続式イオンプ
レーティング装置においても有効で、この場合サブスト
レイト、すなわちイオンプレーティングされる鋼板は、
イオンプレーティング領域に至る入側で順次真空度をあ
げた差圧室列を通過し、また出側では順次真空度を下げ
た差圧室列を通過してゆくエア・トウ・エア(Air−to
−Air)方式にて、つまり差圧室相互間における圧力差
を維持しつつ長尺材の連続的な通過を誘導する差圧シー
ル方式によって容易に実現され得る。
Although a batch type ion plating apparatus is shown as an application example of the apparatus of the present invention, it is also effective in a large continuous type ion plating apparatus, and in this case, a substrate, that is, a steel plate to be ion-plated,
On the entry side to the ion plating area, the air passes through the differential pressure chamber row with the degree of vacuum increased sequentially, and on the exit side, passes through the differential pressure chamber row with the reduced vacuum degree sequentially. to
-Air) method, that is, a differential pressure sealing method that induces continuous passage of a long material while maintaining the pressure difference between the differential pressure chambers.

(実施例) C0.041wt%(以下単に%と示す)、Si3.31%、Mn0.07
3%、Mo0.011%、Se0.021%、Sb0.025%を含有し残部は
事実上Feの組成になる珪素鋼スラブを熱延して2.0mm厚
とした後、950℃の中間焼鈍をはさんで2回の冷間圧延
を施して0.20mm厚の最終冷延板とした。
(Example) C0.041wt% (hereinafter simply referred to as%), Si 3.31%, Mn0.07
3%, Mo 0.011%, Se 0.021%, Sb 0.025%, the balance being virtually Fe-composed silicon steel slab is hot-rolled to a thickness of 2.0mm and then subjected to intermediate annealing at 950 ° C. The resultant was subjected to cold rolling twice to obtain a final cold-rolled sheet having a thickness of 0.20 mm.

その後820℃の湿水素中で脱炭・1次再結晶焼鈍をほ
どこした後、鋼板表面上にMgO(35%)とAl2O3(60%)
TiO2(3%)とMgSO4(2%)を主成分とする焼鈍分離
剤をスラリー塗布した後850℃で50時間の2次結晶焼鈍
後、1200℃で乾H2中で5時間純化処理を行った。
After performing decarburization and primary recrystallization annealing in wet hydrogen at 820 ° C, MgO (35%) and Al 2 O 3 (60%)
After applying an annealing separating agent containing TiO 2 (3%) and MgSO 4 (2%) as main components, applying a secondary crystal annealing at 850 ° C. for 50 hours, then purifying at 1200 ° C. in dry H 2 for 5 hours. Was done.

ついで鋼板表面上の酸化物を酸洗処理により除去した
後、電解研磨により中心線平均粗さで0.05μmの鏡面状
態とした。
Next, the oxide on the steel sheet surface was removed by pickling, and then a mirror surface state with a center line average roughness of 0.05 μm was obtained by electrolytic polishing.

その後第1図に示すこの発明のイオンプレーティング
装置を用いて、TiN膜を1μm形成させた。
Thereafter, a TiN film was formed to a thickness of 1 μm using the ion plating apparatus of the present invention shown in FIG.

このときのプラズマ発生条件は加速電圧70V、電流100
0Aとして、HCDガン回りの第2の集束コイル10,10′およ
びるつぼ回りの第1の集束コイル8,8′、そしてサブス
トレイト非蒸着面側のコイル11の励起条件はそれぞれ表
1に示すとおりとした。なおこのときのバイアス電圧は
50V、基板温度は400℃である。かくして得られた製品の
磁気特性および密着性を同時に表1にまとめて示す。
The plasma generation conditions at this time were as follows: acceleration voltage 70 V, current 100
Assuming that 0A, the excitation conditions of the second focusing coils 10, 10 'around the HCD gun, the first focusing coils 8, 8' around the crucible, and the coil 11 on the substrate non-deposition surface side are as shown in Table 1. And The bias voltage at this time is
50V, substrate temperature is 400 ° C. Table 1 shows the magnetic properties and adhesion of the products thus obtained.

表1から明らかなようにこの発明に伴う条件では被膜
の均一性、密着性共に著しく優れている。
As is evident from Table 1, under the conditions according to the present invention, both the uniformity and the adhesion of the coating film are remarkably excellent.

(発明の効果) この発明によればHCD法イオンプレーティングによ
る、高能率下に、均一性の良好で密着性にすぐれた蒸着
膜の大量形成が可能になる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to form a large amount of vapor-deposited film having good uniformity and excellent adhesion by HCD ion plating under high efficiency.

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

第1図はこの発明のイオンプレーティング装置の模式
図、 第2図は中空陰極の断面図、 第3図(a)は中空陰極の断面図、同図(b)および
(c)は中空陰極の端面図、 である。 1……サブストレイト、3……るつぼ 4……蒸発源、6……真空槽 7,7′……HCDガン 7−1,7′−1……外側層 7−2,7′−2……内側層 7−3,7′−3……送り機構 7−4,7′−4……HCDガンの電源 7−5,7′−5……Arガスの供給口 8,8′……第1の集束コイル 9,9′……ブラズマビーム 10,10′……第2の集束コイル、11……コイル 12……チャック、13……基部 14……頭部、15……フィン 16……溶接部、17……開口部 18……ガス導入口、19……セラミックス
FIG. 1 is a schematic view of an ion plating apparatus of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a hollow cathode, FIG. 3 (a) is a cross-sectional view of a hollow cathode, and FIGS. FIG. 1 Substrate, 3 Crucible 4 Evaporation source, 6 Vacuum tank 7,7 'HCD gun 7-1,7'-1 Outside layer 7-2,7'-2 ... Inner layer 7-3,7'-3 ... Feed mechanism 7-4,7'-4 ... HCD gun power supply 7-5,7'-5 ... Ar gas supply port 8,8 '... First focusing coil 9,9 '... plasma beam 10,10' ... second focusing coil, 11 ... coil 12 ... chuck, 13 ... base 14 ... head, 15 ... fin 16 ... ... Welds, 17 ... Openings 18 ... Gas inlets, 19 ... Ceramics

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 一弘 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭64−65260(JP,A) 特開 平1−168860(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiro Suzuki 1 Kawasaki-cho, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Corporation Research and Development Headquarters (56) References JP-A-64-65260 (JP, A) 1-168860 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】真空槽内に、蒸発源を収納した複数のるつ
ぼと、るつぼに対応するプラズマ発生用の複数の中空陰
極、サブストレイトおよび反応ガス導入口とを配置す
る、HCD法イオンプレーティング装置において、 るつぼを囲みかつるつぼからサブストレートの直近まで
の蒸気移動径路を囲む第1の集束コイルを設置し、 中空陰極を、Ta,WおよびLaB6よりなる群のうちから選ん
だ少なくとも1種よりなる内側層、この内側層の外周を
覆うグラファイトの外側層およびこの外側層の外周を、
上記第1の集束コイル径の1/2以下の直径で取囲む第2
の集束コイルからなるものとなし、るつぼ内蒸発源表面
に対し横向き又は斜め下向きのプラズマビーム射出方向
を定めて設置し、 さらにサブストレイトの蒸着面に並行する磁力線を発生
する磁石またはコイルを、サブストレイトを挟みるつぼ
と対向する位置に設けてなるイオンプレーティング用蒸
発装置。
An HCD ion plating method in which a plurality of crucibles accommodating an evaporation source, a plurality of hollow cathodes for generating plasma corresponding to the crucibles, a substrate, and a reaction gas inlet are arranged in a vacuum chamber. in the device, surround the crucible and established the first focusing coil surrounding the vapor transfer pathway from the crucible to the nearest of the substrate, at least one hollow cathode, selected from among the group consisting of Ta, W and LaB 6 The inner layer consisting of, the outer layer of graphite covering the outer layer of the inner layer and the outer layer of the outer layer,
A second encircling with a diameter of 1/2 or less of the diameter of the first focusing coil;
And a magnet or a coil that generates a magnetic field line parallel to the deposition surface of the substrate, and sets the direction in which the plasma beam is emitted horizontally or obliquely downward with respect to the surface of the evaporation source in the crucible. An ion plating evaporator provided at a position facing a crucible sandwiching a straight.
【請求項2】中空陰極の外側層の外周を取囲む第2の集
束コイルをセラミックスで被覆した請求項1に記載のイ
オンプレーティング用蒸発装置。
2. The ion plating evaporator according to claim 1, wherein the second focusing coil surrounding the outer periphery of the outer layer of the hollow cathode is coated with ceramics.
【請求項3】第2の集束コイルの埋設された筒状のセラ
ミックスを、一定の間隙にて外側層と一体に固定した請
求項2に記載のイオンプレーティング用蒸発装置。
3. The evaporator for ion plating according to claim 2, wherein the cylindrical ceramic in which the second focusing coil is embedded is fixed integrally with the outer layer at a predetermined gap.
【請求項4】請求項1のイオンプレーティング用蒸着装
置において、中空陰極を、Ta,WおよびLaB6よりなる群の
うちから選んだ少なくとも1種よりなる内側層およびこ
の内側層の外周を覆う、蒸気移動径路を囲む第1の集束
コイル径の1/2以下の直径で取囲む第2の集束コイルを
埋設したセラミックス層からなるものとしたイオンプレ
ーティング用蒸発装置。
4. The vapor deposition apparatus for ion plating according to claim 1, wherein the hollow cathode covers an inner layer made of at least one selected from the group consisting of Ta, W and LaB 6 and an outer periphery of the inner layer. And an evaporator for ion plating, comprising a ceramic layer in which a second focusing coil surrounding the vapor transfer path and having a diameter of 1/2 or less of the diameter of the first focusing coil is embedded.
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