JP2916972B2 - Plasma generation method and apparatus - Google Patents

Plasma generation method and apparatus

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JP2916972B2
JP2916972B2 JP5034985A JP3498593A JP2916972B2 JP 2916972 B2 JP2916972 B2 JP 2916972B2 JP 5034985 A JP5034985 A JP 5034985A JP 3498593 A JP3498593 A JP 3498593A JP 2916972 B2 JP2916972 B2 JP 2916972B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ源から真空容
器内にアルゴンキャリアガスを導入し、真空容器内でプ
ラズマ源によりプラズマを発生するプラズマ発生方法及
びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for generating plasma by introducing an argon carrier gas from a plasma source into a vacuum vessel and generating plasma from the plasma source in the vacuum vessel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、プラズマ発生装置には、例えば特
開昭59−27499号公報に開示されている如く、圧
力勾配型プラズマ源から得られるプラズマビームを永久
磁石等の磁界により偏平化させてシートプラズマを生成
するものがある。この圧力勾配型プラズマ源は、放電開
始時(初期点火時)にはグロー放電を行い、その後の放
電進行時にはアーク放電へと移行して定常運転に至るも
のである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-27499, for example, a plasma beam obtained from a pressure gradient plasma source is flattened by a magnetic field such as a permanent magnet. Some generate sheet plasma. This pressure gradient type plasma source performs glow discharge at the start of discharge (at the time of initial ignition), and shifts to arc discharge at the time of subsequent discharge progress, leading to steady operation.

【0003】図2は、圧力勾配型のプラズマ源である圧
力勾配型プラズマ銃の陰極部1aを拡大して断面図によ
り示したものである。この陰極部1aは、ガス吸入孔と
冷却水貯溜部とが設けられたハウジング11にMo製チ
ューブ12を取り付けて構成されている。Mo製チュー
ブ12内にはLaB6 製円板14及びMo製円板15が
取り付けられる他、Ta製パイプ13が設けられてい
る。Ta製パイプ13は、一端側がMo製円板15の中
心付近に設けられた装着孔を介してハウジング11のガ
ス吸入孔に装着されると共に、他端側がLaB6 製円板
14の中心付近に設けられた貫通孔内に配置されてい
る。又、Mo製チューブ12の他端側には、Ta製パイ
プ13の他端とは接触せずにビームの放射を行い得るよ
うに、W製窓部16が設けられている。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a cathode portion 1a of a pressure gradient type plasma gun which is a pressure gradient type plasma source. The cathode section 1a is configured by attaching a Mo tube 12 to a housing 11 provided with a gas suction hole and a cooling water storage section. Inside the Mo tube 12, a LaB 6 disk 14 and a Mo disk 15 are attached, and a Ta pipe 13 is provided. One end of the Ta pipe 13 is attached to the gas suction hole of the housing 11 through an attachment hole provided near the center of the Mo disk 15, and the other end is located near the center of the LaB 6 disk 14. It is arranged in the provided through hole. A window 16 made of W is provided at the other end of the tube 12 made of Mo so as to emit a beam without contacting the other end of the pipe 13 made of Ta.

【0004】放電の点火は、先ずMo製チューブ12に
係るグロー放電から行われ、次にTa製パイプ13に係
るホロカソード放電に移行する。この状態で放電電流が
増加し、Ta製パイプ13の先端の温度が十分に上昇す
ると、この熱でLaB6 製円板14が高温になって熱電
子放出が盛んになる。この結果、放電の主体がLaB6
製円板14に移行する為、安定したアーク放電が得られ
る。
[0004] The discharge is ignited first from the glow discharge of the Mo tube 12 and then to the hollow cathode discharge of the Ta pipe 13. In this state, when the discharge current increases and the temperature at the tip of the Ta pipe 13 rises sufficiently, the heat causes the LaB 6 disc 14 to become hot, and thermionic emission is increased. As a result, the main body of the discharge is LaB 6
Since the process proceeds to the circular plate 14, stable arc discharge can be obtained.

【0005】このような圧力勾配型プラズマ銃を備えた
プラズマ発生装置の一例としては、例えば真空容器内で
蒸気化された材料蒸気をプラズマによりイオン化し、こ
の成膜材料粒子を真空容器内に設けられた基板の表面に
付着させ、金属膜や合金膜を成膜するイオンプレーティ
ング装置が挙げられる。このイオンプレーティング装置
にて使用される圧力勾配型プラズマ銃方式は、基本的に
ホローカソード(HCD)方式と同様であり、陰極のガ
ンと陽極のルツボ又はハースとの間でアーク放電を行わ
せ、材料の蒸気化,イオン化を同時に行わせるものであ
る。
[0005] As an example of a plasma generator equipped with such a pressure gradient plasma gun, for example, a material vapor vaporized in a vacuum vessel is ionized by plasma, and the film forming material particles are provided in the vacuum vessel. An ion plating apparatus that deposits a metal film or an alloy film on the surface of the substrate provided is used. The pressure gradient plasma gun system used in this ion plating apparatus is basically the same as the hollow cathode (HCD) system, in which arc discharge is performed between a cathode gun and an anode crucible or hearth. In addition, vaporization and ionization of the material are simultaneously performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した圧力勾配型プ
ラズマ銃の場合、放電に供するキャリアガスとしてアル
ゴンキャリアガスを使用すると、放電初期時のグロー放
電の最中に陰極がスパッタリングされ、LaB6 製円板
14の表面が周囲の金属に対するスパッタリングによっ
て汚染されてしまうという問題がある。
In the case of the above-mentioned pressure gradient type plasma gun, when an argon carrier gas is used as a carrier gas to be discharged, a cathode is sputtered during a glow discharge at the beginning of the discharge, and a LaB 6 gas is produced. There is a problem that the surface of the disk 14 is contaminated by sputtering on the surrounding metal.

【0007】具体的に云えば、グロー放電による点火の
後、アーク放電になって電圧が降下されるまでの間、陰
極部全体は放電しているガスイオンによってスパッタリ
ングされ続け、これにより削られたMo,Ta,Wが一
部LaB6 製円板14の表面に堆積する。これにより、
LaB6 製円板14が汚染されると、アーク放電を行う
際の放電ムラを生じる原因となる。
More specifically, after ignition by glow discharge, the entire cathode portion continues to be sputtered by the discharged gas ions until the voltage drops due to arc discharge, and thus the cathode portion is cut off. Mo, Ta, and W are partially deposited on the surface of the LaB 6 disk 14. This allows
If the LaB 6 disk 14 is contaminated, it may cause discharge unevenness when performing arc discharge.

【0008】このように汚れたLaB6 製円板14を使
用してシートプラズマを生成すると、シートプラズマが
均一にならず、例えばイオンプレーティング装置におい
ては、金属膜や合金膜の成膜を均一に行い得ないという
不都合を生じる。
When the sheet plasma is generated using the LaB 6 disc 14 thus contaminated, the sheet plasma does not become uniform. For example, in an ion plating apparatus, the formation of a metal film or an alloy film is uniform. Inconveniently cannot be performed.

【0009】一般に、ガスイオンの質量が大きい程、或
いは放電電圧が高い程、スパッタリングによるエッチン
グ作用が大きくなる。
Generally, the larger the mass of gas ions or the higher the discharge voltage, the greater the etching action by sputtering.

【0010】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、プラズマ源の陰極表面
が汚染されず、しかも均一な状態のプラズマを発生し得
るプラズマ発生方法及びその装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and its technical problem is to provide a plasma generation method and a plasma generation method capable of generating uniform plasma without contaminating the cathode surface of a plasma source. It is to provide a device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、プラズ
マ源から真空容器内にアルゴンキャリアガスを供給し、
該真空容器内で該プラズマ源によりプラズマを発生する
プラズマ発生方法において、プラズマ源による放電開始
時には水素キャリアガス又はヘリウムキャリアガスをプ
ラズマ源から真空容器内へ供給することによりグロー放
電を行わせ、該グロー放電からアーク放電に移行した後
には、水素キャリアガス又はヘリウムキャリアガスに代
えてアルゴンキャリアガスを供給するプラズマ発生方法
が得られる。
According to the present invention, an argon carrier gas is supplied from a plasma source into a vacuum vessel,
In the plasma generation method of generating plasma by the plasma source in the vacuum vessel, a glow discharge is performed by supplying a hydrogen carrier gas or a helium carrier gas from the plasma source into the vacuum vessel at the start of discharge by the plasma source. After the transition from the glow discharge to the arc discharge, a plasma generation method for supplying an argon carrier gas instead of a hydrogen carrier gas or a helium carrier gas is obtained.

【0012】又、本発明によれば、プラズマ源から真空
容器内に主ガス供給手段によりアルゴンキャリアガスを
供給し、該真空容器内で該プラズマ源によりプラズマを
発生するプラズマ発生装置において、水素キャリアガス
又はヘリウムキャリアガスをプラズマ源から真空容器内
へ供給する副ガス供給手段と、主ガス供給手段及び副ガ
ス供給手段の動作を制御するガス供給制御手段とを備え
たプラズマ発生装置が得られる。
According to the present invention, there is provided a plasma generating apparatus for supplying an argon carrier gas from a plasma source into a vacuum vessel by a main gas supply means and generating plasma in the vacuum vessel by the plasma source. A plasma generator is provided that includes a sub-gas supply unit that supplies a gas or a helium carrier gas from a plasma source into the vacuum vessel, and a gas supply control unit that controls operations of the main gas supply unit and the sub-gas supply unit.

【0013】更に、本発明によれば、上記プラズマ発生
装置において、プラズマ源は圧力勾配型のものであり、
プラズマはシートプラズマとして生成されるプラズマ発
生装置が得られる。
Further, according to the present invention, in the above-described plasma generator, the plasma source is of a pressure gradient type,
A plasma generator is generated in which plasma is generated as sheet plasma.

【0014】[0014]

【作用】本発明のプラズマ発生装置においては、プラズ
マ源から真空容器内への主ガス供給手段と副ガス供給手
段とに区別される2系統のニードルバルブによりそれぞ
れ別個なキャリアガスを供給し、これら2系統のニード
ルバルブをガス供給制御手段としての流量制御機構(マ
スフローコントローラ)によりそれぞれ独立的に制御し
ている。一方の流量制御機構は、放電開始時にそれに接
続された副ガス供給手段としてのニードルバルブを介し
てプラズマ源としての圧力勾配型プラズマ銃のガス導入
口より軽質量ガスである水素キャリアガス又はヘリウム
キャリアガスを真空容器内へ供給してグロー放電を行わ
せる。これらの水素キャリアガスやヘリウムキャリアガ
スはスパッタリング作用が少ないため、陰極部は汚染さ
れ難くなる。他方の流量制御機構は、放電進行時のグロ
ー放電からアーク放電へと移行した後、十分に放電電圧
が低下した時点でそれに接続された主ガス供給手段とし
てのニードルバルブを介して圧力勾配型プラズマ銃のガ
ス導入口より水素キャリアガス又はヘリウムキャリアガ
スに代えて重質量ガスであるアルゴンキャリアガスを真
空容器内へ供給する。
In the plasma generator of the present invention, separate carrier gases are supplied from the plasma source into the vacuum vessel by two types of needle valves, which are divided into a main gas supply unit and a sub gas supply unit. The two needle valves are independently controlled by a flow rate control mechanism (mass flow controller) as gas supply control means. One flow control mechanism is a hydrogen carrier gas or a helium carrier which is a light mass gas from a gas inlet of a pressure gradient plasma gun as a plasma source via a needle valve as a sub-gas supply means connected thereto at the start of discharge. Glow discharge is performed by supplying gas into the vacuum vessel. Since these hydrogen carrier gas and helium carrier gas have a small sputtering action, the cathode portion is less likely to be contaminated. The other flow control mechanism, after the transition from the glow discharge to the arc discharge during the progress of the discharge, when the discharge voltage drops sufficiently, through the needle valve as the main gas supply means connected to the pressure gradient plasma An argon carrier gas, which is a heavy gas, is supplied into the vacuum vessel from the gas inlet of the gun instead of the hydrogen carrier gas or the helium carrier gas.

【0015】[0015]

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明のプラズマ発生
方法及びその装置について図面を参照して詳細に説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments will be described below in detail with reference to the drawings.

【0016】最初に、プラズマ発生方法の概要を簡単に
説明する。本発明では、プラズマ源から真空容器内にア
ルゴンキャリアガスを供給し、真空容器内でプラズマ源
によりプラズマを発生する既成のプラズマ発生方法にお
いて、プラズマ源による放電開始時(初期点火時)には
水素キャリアガス又はヘリウムキャリアガスをプラズマ
源から真空容器内へ供給してグロー放電を行わせ、この
グロー放電からアーク放電に移行した後の十分に放電電
圧が低下した時点で、水素キャリアガス又はヘリウムキ
ャリアガスに代えてアルゴンキャリアガスをプラズマ源
から真空容器内へ供給するものである。ここで、放電開
始時に供給される水素キャリアガスやヘリウムキャリア
ガスは放電の点火を容易にする。
First, an outline of a plasma generation method will be briefly described. According to the present invention, in an existing plasma generation method in which an argon carrier gas is supplied from a plasma source into a vacuum vessel and plasma is generated by the plasma source in the vacuum vessel, hydrogen is generated at the start of discharge by the plasma source (at the time of initial ignition). A carrier gas or a helium carrier gas is supplied from the plasma source into the vacuum vessel to cause glow discharge. When the discharge voltage is sufficiently reduced after the transition from the glow discharge to the arc discharge, the hydrogen carrier gas or the helium carrier is supplied. An argon carrier gas is supplied from the plasma source into the vacuum vessel instead of the gas. Here, the hydrogen carrier gas or the helium carrier gas supplied at the start of the discharge facilitates the ignition of the discharge.

【0017】従って、このプラズマ発生方法は、イオン
プレーティング装置等のプラズマ発生装置に適用でき
る。
Therefore, this plasma generating method can be applied to a plasma generating device such as an ion plating device.

【0018】そこで、図1に示す本発明のプラズマ発生
装置の一実施例であるイオンプレーティング装置の側面
断面図を参照し、更に具体的に説明する。
Therefore, a more specific description will be given with reference to a side sectional view of an ion plating apparatus which is an embodiment of the plasma generating apparatus of the present invention shown in FIG.

【0019】このイオンプレーティング装置は、内部が
真空雰囲気に保たれ、反応ガスを供給するガス供給口E
が設けられた真空容器10と、この真空容器10内に設
けられ、充填された材料を溶解,蒸発させるルツボ2
と、真空容器10内の所定位置に配置され、材料の蒸
発,イオン化により生成される成膜材料粒子が付着され
る基板4とを備えている。
The ion plating apparatus has a gas supply port E for supplying a reaction gas while the inside thereof is maintained in a vacuum atmosphere.
And a crucible 2 provided in the vacuum vessel 10 for dissolving and evaporating the filled material.
And a substrate 4 disposed at a predetermined position in the vacuum vessel 10 and to which film-forming material particles generated by evaporation and ionization of the material are attached.

【0020】又、真空容器10には装着口Fが設けら
れ、この装着口Fには所定間隔を有して対向配置された
陰極部1a、及び永久磁石1bとリング状の電磁コイル
1cとが備えられると共に、陰極部1aで生成したプラ
ズマビームを永久磁石1b及び電磁コイル1c間で収束
させ、一対の磁石3,3´にてビームをシート状に成形
し、ルツボ2上に出射させて真空容器10内のルツボ2
との間にシートプラズマPを生成する圧力勾配型プラズ
マ銃1が装着されている。尚、真空容器10外の装着口
F近傍にはシートプラズマPをガイドするための電磁コ
イル6が設けられている。
The vacuum vessel 10 is provided with a mounting port F, and the mounting port F is provided with a cathode portion 1a, a permanent magnet 1b, and a ring-shaped electromagnetic coil 1c which are opposed to each other at a predetermined interval. At the same time, the plasma beam generated by the cathode portion 1a is converged between the permanent magnet 1b and the electromagnetic coil 1c, and the beam is formed into a sheet shape by the pair of magnets 3 and 3 '. Crucible 2 in container 10
Is mounted with a pressure gradient plasma gun 1 for generating a sheet plasma P. Note that an electromagnetic coil 6 for guiding the sheet plasma P is provided near the mounting port F outside the vacuum vessel 10.

【0021】更に、ルツボ2と圧力勾配型プラズマ銃1
との間には、電源部を備え、これらルツボ2及び圧力勾
配型プラズマ銃1に電力を供給する放電回路100が接
続されている。尚、真空容器10にはガス排気口Hが設
けられている。ここでは、ルツボ2は電気的に陽極に形
成されている。
Further, the crucible 2 and the pressure gradient plasma gun 1
A discharge circuit 100 for supplying power to the crucible 2 and the pressure gradient type plasma gun 1 is connected to the power supply unit. Note that the vacuum vessel 10 is provided with a gas exhaust port H. Here, the crucible 2 is electrically formed on the anode.

【0022】加えて、圧力勾配型プラズマ銃1は、軽質
量ガスであるヘリウムキャリアガスと重質量ガスである
アルゴンキャリアガスとを導入するためのガス導入口D
を備えている。アルゴンキャリアガスとヘリウムキャリ
アガスとは、アルゴンガスタンク7とヘリウムガスタン
ク8とに蓄えられている。これらのガスは、それぞれガ
ス供給制御手段としての流量制御機構9a,9bとガス
供給手段としてのニードルバルブ5a,5bとを介して
圧力勾配型プラズマ銃1のガス導入口Dから真空容器1
0内へと供給される。
In addition, the pressure gradient plasma gun 1 has a gas inlet D for introducing a helium carrier gas as a light mass gas and an argon carrier gas as a heavy mass gas.
It has. The argon carrier gas and the helium carrier gas are stored in an argon gas tank 7 and a helium gas tank 8, respectively. These gases are supplied from the gas inlet D of the pressure gradient plasma gun 1 via the flow rate control mechanisms 9a and 9b as gas supply control means and the needle valves 5a and 5b as gas supply means, respectively.
0 is supplied.

【0023】即ち、本発明のプラズマ発生装置の一例で
あるイオンプレーティング装置においては、プラズマ源
としての圧力勾配型プラズマ銃1から真空容器10内へ
2系統のニードルバルブ5a,5bによりそれぞれ別個
なキャリアガスを供給し、これら2系統のニードルバル
ブ5a,5bをマスフローコントローラ等の流量制御機
構9a,9bによりそれぞれ独立的に制御する。
That is, in the ion plating apparatus which is an example of the plasma generating apparatus of the present invention, two systems of needle valves 5a and 5b are separately provided from the pressure gradient plasma gun 1 as a plasma source into the vacuum vessel 10 by two systems. A carrier gas is supplied, and the two systems of needle valves 5a and 5b are independently controlled by flow control mechanisms 9a and 9b such as a mass flow controller.

【0024】このイオンプレーティング装置における放
電の移行状態を具体的に説明すると、先ず放電開始時に
は、一方の流量制御機構9bがそれに接続された副ガス
供給手段としてのニードルバルブ5bを介して圧力勾配
型プラズマ銃1のガス導入口Dからヘリウムキャリアガ
スを真空容器10内へ供給する。これにより、圧力勾配
型プラズマ銃1にてグロー放電を行わせる。但し、この
ときニードルバルブ5aは閉じられ、アルゴンキャリア
ガスは供給されずに止められている。
The state of transition of discharge in the ion plating apparatus will be specifically described. First, at the start of discharge, one of the flow control mechanisms 9b is connected to a pressure gradient through a needle valve 5b as auxiliary gas supply means connected thereto. A helium carrier gas is supplied into the vacuum vessel 10 from a gas inlet D of the plasma gun 1. Thereby, glow discharge is performed by the pressure gradient type plasma gun 1. However, at this time, the needle valve 5a is closed and stopped without supplying the argon carrier gas.

【0025】次に、放電が進行してグロー放電からアー
ク放電へと移行し始めると、他方の流量制御機構9aは
それに接続された主ガス供給手段としてのニードルバル
ブ5aを介してガス導入口Dよりヘリウムキャリアガス
に代えてアルゴンキャリアガスを真空容器10内へ徐々
に供給する。こうして、完全にアーク放電へと移行した
後には、アルゴンキャリアガスのみが供給される。この
状態では、ニードルバルブ5bは閉じられ、ヘリウムキ
ャリアガスは供給されずに止められる。
Next, when the discharge proceeds and the transition from the glow discharge to the arc discharge starts, the other flow control mechanism 9a is connected to the gas inlet D via a needle valve 5a as a main gas supply means connected thereto. An argon carrier gas is gradually supplied into the vacuum vessel 10 instead of the helium carrier gas. Thus, after the transition to the arc discharge completely, only the argon carrier gas is supplied. In this state, the needle valve 5b is closed and the helium carrier gas is stopped without being supplied.

【0026】このように、グロー放電からアーク放電へ
と移行する状態にある場合、流量制御機構9bはヘリウ
ムキャリアガスの供給を徐々に停止し始めるのに対し、
流量制御機構9aはアルゴンキャリアガスの供給を徐々
に開始してヘリウムキャリアガスからアルゴンキャリア
ガスに切り替えてアーク放電が安定されるようにする。
As described above, when the state is changed from the glow discharge to the arc discharge, the flow rate control mechanism 9b gradually stops the supply of the helium carrier gas.
The flow control mechanism 9a gradually starts supplying the argon carrier gas and switches from the helium carrier gas to the argon carrier gas so that the arc discharge is stabilized.

【0027】このような構成によるイオンプレーティン
グ装置は、放電回路100によりルツボ2及び圧力勾配
型プラズマ銃1に電力を供給すると、真空容器10内で
シートプラズマPが生成され、材料の蒸気化された蒸気
がこのシートプラズマP中にてイオン化されて成膜材料
粒子が生成される。これにより、基板4の表面には成膜
材料粒子が付着され、薄膜が形成される。
In the ion plating apparatus having such a configuration, when electric power is supplied to the crucible 2 and the pressure gradient plasma gun 1 by the discharge circuit 100, the sheet plasma P is generated in the vacuum vessel 10 and the material is vaporized. The vapor thus formed is ionized in the sheet plasma P to generate film-forming material particles. As a result, the film-forming material particles adhere to the surface of the substrate 4 to form a thin film.

【0028】ところで、このイオンプレーティング装置
の場合、上述した如く、圧力勾配型プラズマ銃1のガス
導入口Dより放電点火時にはヘリウムキャリアガスを供
給してグロー放電を行わせ、放電進行時にはアルゴンキ
ャリアガスに切り替えてアーク放電を行わせているの
で、シートプラズマPの形状は常時安定して均一に調整
される。この結果、陰極部1aが放電状態のガスイオン
でスパッタリングされ難くなると共に、放電ムラを生じ
ないので、基板4の表面に均一な膜厚の薄膜を形成でき
る。
By the way, in the case of this ion plating apparatus, as described above, a helium carrier gas is supplied from the gas inlet D of the pressure gradient plasma gun 1 at the time of discharge ignition to perform a glow discharge, and an argon carrier Since the arc discharge is performed by switching to the gas, the shape of the sheet plasma P is always stably and uniformly adjusted. As a result, the cathode portion 1a is less likely to be sputtered by gas ions in a discharged state, and does not cause discharge unevenness, so that a thin film having a uniform thickness can be formed on the surface of the substrate 4.

【0029】尚、実施例のイオンプレーティング装置
は、圧力勾配型プラズマ銃方式によるものとしたが、こ
れに代えてHCD方式にしても同等な効果が得られる。
又、ヘリウムキャリアガスに代えて水素キャリアガスを
使用しても同等な効果が得られる。更に、ルツボ2に代
えてハースを使用することもできる。加えて、イオンプ
レーティング装置以外のプラズマ発生装置においても、
本発明の構成は適用可能である。従って、本発明は実施
例に限定されない。
Although the ion plating apparatus of the embodiment employs a pressure gradient plasma gun system, an equivalent effect can be obtained by using an HCD system instead.
The same effect can be obtained by using a hydrogen carrier gas instead of a helium carrier gas. Further, a hearth may be used instead of the crucible 2. In addition, in plasma generators other than ion plating equipment,
The configuration of the present invention is applicable. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、放電開
始時(初期点火時)にはプラズマ源から真空容器内へ軽
質量のヘリウムキャリアガスや水素キャリアガスを供給
してグロー放電を行わせ、グロー放電からアーク放電へ
移行した放電進行時には、重質量のアルゴンキャリアガ
スに切り替えているので、圧力勾配型プラズマ銃による
放電開始時のグロー放電が安定して得られ、陰極部が汚
染されることが無くなる。又、放電進行時のアーク放電
も安定して得られるので、真空容器内では均一な状態の
プラズマが得られる。結果として、プラズマ源の耐久性
を優れたものにできると共に、安定して均一な状態のプ
ラズマを生成し得るプラズマ発生方法とその発生装置と
が実現される。特に、陰極部が放電状態のガスイオンで
スパッタリングされ難くなると、放電ムラを生じること
なくプラズマが生成されるので、このプラズマ発生装置
をイオンプレーティング装置として使用すると、基板の
表面に均一な膜厚の薄膜を形成できるという格別の効果
を奏する。
As described above, according to the present invention, at the start of discharge (at the time of initial ignition), a light mass helium carrier gas or hydrogen carrier gas is supplied from a plasma source into a vacuum vessel to perform glow discharge. When the discharge progressed from glow discharge to arc discharge, the argon gas was switched to a heavy argon carrier gas, so the glow discharge at the start of discharge by the pressure gradient plasma gun was stably obtained, and the cathode part was contaminated. Will not be done. In addition, since an arc discharge can be stably obtained during the progress of the discharge, a uniform plasma can be obtained in the vacuum vessel. As a result, a plasma generation method and a plasma generation method capable of improving the durability of a plasma source and generating plasma in a stable and uniform state are realized. In particular, when it is difficult for the cathode part to be sputtered by gas ions in a discharged state, plasma is generated without generating discharge unevenness. Therefore, when this plasma generator is used as an ion plating apparatus, a uniform film thickness is formed on the surface of the substrate. This has a special effect that a thin film can be formed.

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

【図1】本発明のプラズマ発生装置の一実施例であるイ
オンプレーティング装置の基本構成を示した側面断面図
である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a basic configuration of an ion plating apparatus which is one embodiment of a plasma generator of the present invention.

【図2】従来のプラズマ発生装置に備えられる圧力勾配
型プラズマ銃の陰極部を拡大して示した断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a cathode portion of a pressure gradient plasma gun provided in a conventional plasma generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧力勾配型プラズマ銃 1a 陰極部 1b 永久磁石 1c,6 電磁コイル 2 ルツボ 3,3´ 磁石 4 基板 5a,5b ニードルバルブ 7 アルゴンガスタンク 8 ヘリウムガスタンク 9a,9b 流量制御機構 10 真空容器 100 放電回路 D ガス導入口 E ガス供給口 F 装着口 H ガス排気口 P シートプラズマ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure gradient type plasma gun 1a Cathode part 1b Permanent magnet 1c, 6 Electromagnetic coil 2 Crucible 3, 3 'magnet 4 Substrate 5a, 5b Needle valve 7 Argon gas tank 8 Helium gas tank 9a, 9b Flow control mechanism 10 Vacuum container 100 Discharge circuit D Gas introduction port E Gas supply port F Mounting port H Gas exhaust port P Sheet plasma

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラズマ源から真空容器内にアルゴンキ
ャリアガスを供給し、該真空容器内で該プラズマ源によ
りプラズマを発生するプラズマ発生方法において、前記
プラズマ源による放電開始時には水素キャリアガス又は
ヘリウムキャリアガスを前記プラズマ源から前記真空容
器内へ供給することによりグロー放電を行わせ、該グロ
ー放電からアーク放電に移行した後には、前記水素キャ
リアガス又は前記ヘリウムキャリアガスに代えて前記ア
ルゴンキャリアガスを供給することを特徴とするプラズ
マ発生方法。
1. A plasma generating method for supplying an argon carrier gas from a plasma source into a vacuum vessel and generating plasma by the plasma source in the vacuum vessel, wherein a hydrogen carrier gas or a helium carrier is used at the start of discharge by the plasma source. A glow discharge is performed by supplying a gas from the plasma source into the vacuum vessel, and after the glow discharge shifts to an arc discharge, the argon carrier gas is replaced with the hydrogen carrier gas or the helium carrier gas. A plasma generation method, characterized by supplying.
【請求項2】 プラズマ源から真空容器内に主ガス供給
手段によりアルゴンキャリアガスを供給し、該真空容器
内で該プラズマ源によりプラズマを発生するプラズマ発
生装置において、水素キャリアガス又はヘリウムキャリ
アガスを前記プラズマ源から前記真空容器内へ供給する
副ガス供給手段と、前記主ガス供給手段及び前記副ガス
供給手段の動作を制御するガス供給制御手段とを備えた
ことを特徴とするプラズマ発生装置。
2. A plasma generating apparatus for supplying an argon carrier gas from a plasma source into a vacuum vessel by a main gas supply means and generating plasma from the plasma source in the vacuum vessel, wherein a hydrogen carrier gas or a helium carrier gas is supplied. A plasma generator, comprising: a sub-gas supply unit that supplies the inside of the vacuum vessel from the plasma source; and a gas supply control unit that controls operations of the main gas supply unit and the sub-gas supply unit.
【請求項3】 請求項2記載のプラズマ発生装置におい
て、前記プラズマ源は圧力勾配型のものであり、前記プ
ラズマはシートプラズマとして生成されることを特徴と
するプラズマ発生装置。
3. The plasma generator according to claim 2, wherein said plasma source is of a pressure gradient type, and said plasma is generated as a sheet plasma.
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