JP2946404B2 - イオンプレーティング装置 - Google Patents
イオンプレーティング装置Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Description
を備えたイオンプレーティング装置に関する。
ンプレーティング装置は、良質の膜が得られるもののプ
ラズマビームのねじれのため、膜厚が偏よる。そこで、
出願人は図5〜図7に示すように、ハースの周囲に環状
永久磁石を設けて、前記プラズマビームのねじれの少な
いイオンプレーティング装置を開発した。
レーティング装置について説明する。圧力勾配型のプラ
ズマガン101は、陰極102、第1の中間電極10
3、第2の中間電極104を有している。第1の中間電
極103は環状の永久磁石を内蔵し、第2の中間電極1
04は電磁石コイルを内蔵している。105はステアリ
ングコイル、106は真空容器、107は処理されるべ
き基板、108は陽極となるハース、109は環状永久
磁石である。
テアリングコイル105、永久磁石109の磁極につい
て図7で説明する。なお、電磁石コイルにおいては、コ
イルの中心から磁力線が出る側をN極と呼ぶこととす
る。
04側を“S極”とし、第2の中間電極104及びステ
アリングコイル105の第1の中間電極103側を“S
極”とする。永久磁石109の上側は“S極”である。
このようなタイプをS型と呼ぶこととする。一方、第1
の中間電極103、第2の中間電極104、ステアリン
グコイル105、及び永久磁石109の各磁極が上記S
型の場合とまったく逆のタイプはN型と呼ぶこととす
る。
ラズマビームを発生させると、環状の永久磁石109を
有しない従来のイオンプレーティング装置に比べプラズ
マビームのねじれが少ないが、図6に示す如く、S型の
場合プラズマビームがプラズマガン101の中心から図
中左側に偏よってしまう。また、N型の場合は逆に右側
に偏ってしまう。これは、磁場中のプラズマ柱に電流を
流すと、プラズマ柱にねじれ変形が現れるというプラズ
マ特有の現象によるものである。
7362号公報に示されている如く、1つの真空容器に
プラズマガンを複数並設した場合、それぞれのプラズマ
ガンやステアリングコイル等の磁力線が干渉し合って、
プラズマガンを1個設けたものに比べて大きくプラズマ
ビームがねじれてしまう。
ラズマガンを並設した場合でもそれぞれのプラズマビー
ムのねじれの少ないイオンプレーティング装置を提供す
ることにある。
器に、磁石手段を有する複数のプラズマガンとそれらに
対応するステアリングコイル及びハースを設けたイオン
プレーティング装置において、前記ハースの周囲に環状
永久磁石を設け、隣接するプラズマガンにおける前記磁
石手段、前記ステアリングコイル、及び前記環状永久磁
石の磁極の向きを互いに対応する部材に対して逆向きに
したことを特徴とするイオンプレーティング装置が得ら
れる。
の分布を調整するようにしても良い。
久磁石を設け、前記環状永久磁石のプラズマガン側の磁
極と前記プラズマ分離用永久磁石の環状永久磁石側の磁
極とを逆向きにしても良い。
重ねるようにしても良い。
のイオンプレーティング装置について本発明の好ましい
実施の形態を図1〜図3を参照して説明する。ここで
は、真空容器11に2つのプラズマガン1A,1Bを設
けた場合について説明する。図3を参照してプラズマガ
ン1B側の構成について説明する。真空容器11の側壁
に設けられた筒状部12bには圧力勾配型のプラズマガ
ン1Bが装着されている。プラズマガン1Bは、陰極1
4bにより一端が閉塞されたガラス管15bを備えてい
る。このガラス管15b内では、LaB6 による円盤1
6b、タンタルTaによるパイプ17bを内蔵したモリ
ブデンMoによる円筒18bが陰極14bに固定されて
いる。パイプ17bは、アルゴンAr、ヘリウムHe等
の不活性ガスからなるキャリアガス18をプラズマガン
1B内に導入するためのものである。
部と筒状部12bとの間には、第1、第2の中間電極1
9b、20bが同心的に配置されている。第1の中間電
極(第1のグリッド)19b内にはプラズマビームを収
束するための環状永久磁石21bが内蔵されている。第
2の中間電極20b(第2のグリッド)内にもプラズマ
ビームを収束するための電磁石コイル22bが内蔵され
ている。この電磁石コイル22bは電源23bから給電
される。
bの周囲には、プラズマビームを真空容器11内に導く
ステアリングコイル24bが設けられている。このステ
アリングコイル24bはステアリングコイル用の電源2
5bにより励磁される。陰極14bと第1、第2の中間
電極19b、20bとの間にはそれぞれ、垂下抵抗器2
6b、27bを介して、可変電圧型の主電源28bが接
続されている。
30bとその周囲に配置された環状の補助ハース31b
が設置されている。主ハース30bは、プラズマガン1
Bからのプラズマビームが入射する凹部を有し,ITO
(インジウムースズ酸化物)タブレットのような蒸発物
質を収納している。
ずれも熱伝導率の良い導電性材料、例えば、銅が使用さ
れる。主ハース30bに対して補助ハース31bは、絶
縁物を介して取り付けられている。また、主ハース30
bと補助ハース31bは、抵抗48bを介して接続され
ている。主ハース30bは、主電源28bの正側に接続
されている。従って、主ハース30bは、プラズマガン
1Bに対してそのプラズマビームが吸引される陽極を構
成している。
bと電磁石コイル36bとが収容され、ハースコイル電
源38bから給電される。この場合、励磁された電磁石
コイル36bにおける中心側の磁界の向きは、環状永久
磁石35bにより発生する中心側の磁界と同じ向きにな
るように構成される。ハースコイル電源38bは可変電
源であり、電圧を変化させることにより、電磁石コイル
36bに供給する電流を変化できる。
0bの上部に蒸発粒子が蒸着される基板41を保持する
ための基板ホルダ42が設けられている。基板ホルダ4
2にはヒータ43が設けられている。ヒータ43はヒー
タ電源44から給電されている。基板ホルダ42は、真
空容器11に対しては電気的に絶縁支持されている。真
空容器11と基板ホルダ42との間にはバイアス電源4
5が接続されている。このことにより、基板ホルダ42
はゼロ電位に接続された真空容器11に対して負電位に
バイアスされている。
チ46bを介して主電源28bの正側に接続されてい
る。主電源28bには、これと並列に垂下抵抗器29b
と補助放電電源47bとがスイッチS1bを介して接続
されている。
は、プラズマガン1Bの陰極と真空容器11内の主ハー
ス30bとの間で放電が生じ、これによりプラズマビー
ム(図示せず)が生成される。このプラズマビームはス
テアリングコイル24bと補助ハース31b内の環状永
久磁石35bにより決定される磁界に案内されて主ハー
ス30bに到達する。主ハース30bに収納された蒸発
物質はプラズマビームにより加熱されて蒸発する。この
蒸発粒子はプラズマビームによりイオン化され、負電圧
が印加された基板41の表面に付着し、被膜が形成され
る。
基板ホルダ42、ヒータ43、ヒータ電源44、及びバ
イアス電源45が共通となり、プラズマガン1B側の構
成はプラズマガン1Bと同様である。
中間電極103,104、永久磁石109の磁極が図7
で説明した配置になっている。)をS型とすると、第
1,第2の中間電極103,104、永久磁石109の
磁極がS型と逆になる型がN型である。本発明では、プ
ラズマガンとしてS型とN型のものを隣り合わせにして
並設する点に特徴を有する。
マガンのS型,N型の違いにより、ステアリングコイル
24a,24b、補助ハース31a,31bの磁極もそ
れぞれが逆向きになっている。なお、補助ハース31
a,31bは環状の永久磁石のみでも良い。
6に示す様にプラズマビームはハースに入射する前はプ
ラズマビームのねじれのため、一旦、図中左側にはみ出
してからハース108直上よりハース108内に入射す
る。このため、同じ磁極の向きのプラズマガン、ハース
を2組並べると、互いにプラズマは左側にふくらんでか
らハースに入射することになる。
プラズマガン1Aを配置し、左側にはN型のプラズマガ
ン1Bを配置して磁極の向きを逆にすることにより、プ
ラズマのふくらみ方は左右対称となる。特に、図2に示
す様に並べた場合は、プラズマビームは一旦、近付いて
互いに中央に合わさる様に広がり、その後それぞれのハ
ースに入射する。
高密度のプラズマを発生させることができ、広い面積で
高密度のプラズマを用いたイオンプレーティングが可能
となる。
軽減する場合には、図2とは逆の磁極関係、すなわち図
2の右側にN型のプラズマガン1Bを配置し、左側にS
型のプラズマガン1Aを配置して並べることにより中央
付近のプラズマを薄くすることが可能となる。
配置位置によりプラズマビーム間のプラズマ密度を変え
ることができるが、真空容器の内外に永久磁石又は鉄芯
を配設してプラズマの密度をコントロールすることもで
きる。
助ハース31a,31bの間にプラズマ分離用の永久磁
石10を設け、補助ハース31a,31b間のプラズマ
を分離することもできる。この場合、永久磁石10の磁
極の向きは、補助ハース31a,31bの永久磁石10
の上側磁極と逆の磁極が向き合うように配設されてい
る。
ン1B側について言えば、図4(a)に示すように、N
極を上に向けた環状永久磁石35bの上に電磁石コイル
36bを重ねて配置しているが、図4(b)に示すよう
にS極を上に向けた環状永久磁石35bの上に電磁石コ
イル36bを重ねて配置しても良い。この場合、電磁石
コイル36bに流す電流は、図4(a)の場合と逆にす
る。
に向けた環状永久磁石35bの下側に電磁石コイル36
bを重ねて配置しても良い。更に、図4(d)に示すよ
うにS極を上に向けた環状永久磁石35bの下側に電磁
石コイル36bを重ねて配置してもよい。これらの場
合、前述したように、励磁された電磁石コイル36bの
中心側の磁界の向きは、環状永久磁石35bにより発生
する中心側の磁界と同じ向きになるように電流が流され
ている。
ちの互いに隣接し合うもの、ステアリングコイル、補助
ハースの磁極の向きを逆にすることにより、それぞれの
磁力線の干渉が少なくなり、プラズマビームのねじれが
少なくなる。従って、広い面積の高密度のプラズマを用
いたイオンプレーティングが可能になる。
面図である。
組み合わせの例を示した図である。
オンプレーティング装置の縦断面図である。
ングコイル、ハース側の環状永久磁石の磁極の関係を説
明するための図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 真空容器に、磁石手段を有する複数のプ
ラズマガンとそれらに対応するステアリングコイル及び
ハースを設けたイオンプレーティング装置において、前
記ハースの周囲に環状永久磁石を設け、隣接するプラズ
マガンにおける前記磁石手段、前記ステアリングコイ
ル、及び前記環状永久磁石の磁極の向きを互いに対応す
る部材に対して逆向きにしたことを特徴とするイオンプ
レーティング装置。 - 【請求項2】 永久磁石又は鉄芯を用いてプラズマの分
布を調整するようにしたことを特徴とする請求項1記載
のイオンプレーティング装置。 - 【請求項3】 前記ハース間にはプラズマ分離用永久磁
石を設け、前記環状永久磁石のプラズマガン側の磁極と
前記プラズマ分離用永久磁石の環状永久磁石側の磁極と
を逆向きにしたことを特徴とする請求項2記載のイオン
プレーティング装置。 - 【請求項4】 前記環状永久磁石に電磁石コイルを重ね
たことを特徴とする請求項2あるいは3記載のイオンプ
レーティング装置。
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