JP3004880B2 - Method for determining plasma beam irradiation conditions in HCD device - Google Patents

Method for determining plasma beam irradiation conditions in HCD device

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JP3004880B2
JP3004880B2 JP6237083A JP23708394A JP3004880B2 JP 3004880 B2 JP3004880 B2 JP 3004880B2 JP 6237083 A JP6237083 A JP 6237083A JP 23708394 A JP23708394 A JP 23708394A JP 3004880 B2 JP3004880 B2 JP 3004880B2
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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】この発明は、イオンプレーティン
グなかでもHCD(Hollow Cathode Discharge) 法にて
イオンプレーティングを行う際に、プラズマコーティン
グの最大の開発課題となっていた大表面積の材料に対す
る高プラズマ雰囲気中での長時間で安定した高速成膜を
可能ならしめる、HCD装置におけるプラズマビーム照
射条件の決定方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for applying a high-cathode material to a large surface area, which has been the biggest development problem of plasma coating when performing ion plating by the HCD (Hollow Cathode Discharge) method. The present invention relates to a method for determining plasma beam irradiation conditions in an HCD apparatus, which enables stable and high-speed film formation for a long time in a plasma atmosphere.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマを利用したTiN, TiC, Ti(CN)あ
るいはCrN 等のセラミックコーティング技術が著しく進
歩し、耐摩耗性、装飾性、耐食性コーティング等に広く
利用されている。プラズマコーティング法としては、H
CD法、プラズマCVD法、マグネトロンスパッタ法、
マルティアーク放電法等が利用されているが、これらの
中でHCD法はイオン化率が20〜40%と高く、また成膜
速度も0.05〜0.5 μm/min と比較的速いという利点があ
る。しかも、このHCD法は、N2ガス流量や真空度、バ
イアス電圧、基板温度、基板の前処理等の条件が多少変
動したとしても、イオン化率の低下が小さく高いイオン
化率が得られることから、密着性、平滑性に優れたセラ
ミックコーティングを行う上でとりわけ有利といえる
(高橋夏木: 金属表面技術, 35(1984), No.1, P.16およ
びプレスクール, 13(1984), No.3, P.9 参照)。
2. Description of the Related Art The ceramic coating technology of TiN, TiC, Ti (CN) or CrN using plasma has been remarkably advanced and widely used for wear resistance, decorativeness, corrosion resistance coating and the like. As the plasma coating method, H
CD method, plasma CVD method, magnetron sputtering method,
The multi-arc discharge method and the like are used. Among them, the HCD method has an advantage that an ionization rate is as high as 20 to 40% and a film forming rate is as relatively high as 0.05 to 0.5 μm / min. In addition, the HCD method can obtain a high ionization rate with a small decrease in the ionization rate even if the conditions such as the N 2 gas flow rate, the degree of vacuum, the bias voltage, the substrate temperature, and the pretreatment of the substrate slightly change. It can be said that it is particularly advantageous for performing ceramic coating with excellent adhesion and smoothness (Natsuki Takahashi : Metal Surface Technology, 35 (1984), No.1, P.16 and Preschool, 13 (1984), No.3 , P.9).

【0003】しかしながら、上記したセラミックコーテ
ィングの多くは工具類や装飾品等の小物に適用されるの
みで、大表面積の材料に対してはほとんど応用されてい
ないのが現状である。このため、とくに最近では、構造
材料の高機能化と共に、大表面積の材料のセラミックコ
ーティングによる表面改質に対する要請がますます強く
なってきている。
[0003] However, most of the above-mentioned ceramic coatings are applied only to small items such as tools and decorative articles and are hardly applied to materials having a large surface area. For this reason, particularly in recent years, demands for surface modification by ceramic coating of a material having a large surface area have been more and more increased with the enhancement of functions of structural materials.

【0004】大表面積の材料に、密着性、平滑性の優れ
たセラミックコーティングを行うためには、 1) 高密度プラズマ雰囲気中で高速成膜が可能であるこ
と、 2) サブストレイト近傍で、極僅かの熱ムラやプラズマ
蒸気流のムラが生じないこと、 3) 長時間安定したプラズマコーティングが可能なこ
と、 4) 異常放電時における耐久性、装置の操作性および保
守性に優れること、 等が重要である。
[0004] In order to perform ceramic coating with excellent adhesion and smoothness on a material having a large surface area, 1) high-speed film formation is possible in a high-density plasma atmosphere. There is no slight unevenness of heat or unevenness of plasma vapor flow, 3) stable plasma coating is possible for a long time, 4) durability during abnormal discharge, excellent operability and maintainability of equipment, etc. is important.

【0005】このような状況下で、発明者らは、低電圧
・大電流特性を有するHCDプラズマ電子ビームを採用
することが基本的に上記の要求を満足させる、との認識
に立って根本的な検討を行った。その結果、上記の要求
を満足させるものとして、高密度プラズマ雰囲気中で高
速成膜が可能な斜方あるいは水平一体型の大容量HCD
ガンをそなえたイオンプレーティング装置を開発し、特
開平4−218667号公報において開示した。このイオンプ
レーティング装置は、HCDガンから、集束コイルを介
して水平に射出したプラズマビームを、るつぼの外周に
配置した集束コイルにより下方に曲げてるつぼ内の蒸発
源に照射し、生成した蒸発物を、るつぼとサブストレー
トとの間の蒸気移動経路を囲んで配置した集束コイルに
よってサブストレートに誘導する仕組みになるものであ
る。
Under these circumstances, the present inventors have found that adoption of an HCD plasma electron beam having low voltage and large current characteristics basically satisfies the above-mentioned requirements, and has fundamentally realized. Study was conducted. As a result, an oblique or horizontal integrated large-capacity HCD capable of high-speed film formation in a high-density plasma atmosphere is required to satisfy the above requirements.
An ion plating apparatus equipped with a gun was developed and disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-218667. This ion plating apparatus irradiates a plasma beam emitted horizontally from a HCD gun through a focusing coil to an evaporation source in a crucible that is bent downward by a focusing coil arranged on the outer periphery of the crucible, and generates the generated evaporant. Is guided to the substrate by a focusing coil arranged around the vapor movement path between the crucible and the substrate.

【0006】この装置の開発により、従来よりも約10〜
20倍の高速成膜が高密度プラズマ雰囲気中で達成される
ようになった。しかしながら、、高速成膜下での大量の
蒸気流に対する対策が十分とはいえなかったために、も
う一つの要求である長時間の安定したコーティング処理
については依然として不十分であることが判明した。
Due to the development of this device, about 10 to 10
Twenty times faster film deposition has been achieved in a high-density plasma atmosphere. However, it has been found that another measure, that is, a long-time stable coating treatment, which is another requirement, is still insufficient because measures against a large amount of vapor flow under high-speed film formation were not sufficient.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、高密度プラズマ雰囲気中で
高速成膜が可能でかつ、長時間安定したプラズマコーテ
ィングができ、しかも蒸着効率にも優れたイオンプレー
ティング処理を可能にする、HCD装置におけるプラズ
マビーム照射条件の決定方法を提案することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention advantageously solves the above-mentioned problems, and enables high-speed film formation in a high-density plasma atmosphere, stable plasma coating for a long time, and vapor deposition efficiency. It is an object of the present invention to propose a method for determining plasma beam irradiation conditions in an HCD apparatus, which enables an excellent ion plating process.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
HCDガンから、集束コイルを介して水平に射出したプ
ラズマビームを、るつぼの外周に配置した集束コイルに
より下方に曲げてるつぼ内の蒸発源に照射し、生成した
蒸発物を、少なくともるつぼとサブストレートの間の蒸
気移動経路を囲んで配置した集束コイルによってサブス
トレートに誘導する水平一体型HCD装置を用いてイオ
ンプレーティングを行うに際し、初期設定した各集束コ
イルの形状、配置および各コイルへ流す電流値に基づい
て、HCD装置内部の各位置における磁場の強さ、さら
にはこの磁場の強さから磁束線分布を算出し、得られた
磁束線分布を、予め定めておいた磁束線の許容分布範囲
と比較し、算出した磁束線分布が上記の許容分布範囲か
ら逸脱していた場合には、上記した各集束コイルの形
状、配置および各コイルへ流す電流値の少なくともいず
れか1つを変更し、この変更値に基づいて再度HCD装
置内部の各位置における磁場の強ささらには磁束線分布
を算出し、得られた磁束線分布を予め定めておいた磁束
線の許容分布範囲と比較する処理、を繰り返し、最終的
に上記の磁束線の許容分布範囲を満足する条件をもっ
て、プラズマビームの照射条件とすることを特徴とす
る、HCD装置におけるプラズマビーム照射条件の決定
方法である。
That is, the present invention provides:
The plasma beam emitted horizontally from the HCD gun via the focusing coil is irradiated downward on the evaporation source inside the crucible by the focusing coil arranged on the outer periphery of the crucible, and the generated evaporant is transferred to at least the crucible and the substrate. When ion plating is performed using a horizontally integrated HCD device that guides to a substrate by a focusing coil arranged around a vapor movement path between the coils, the shape, arrangement, and current flowing through each of the initially set focusing coils Based on the values, the intensity of the magnetic field at each position inside the HCD device, and further the magnetic flux line distribution is calculated from the intensity of the magnetic field, and the obtained magnetic flux line distribution is converted into a predetermined allowable distribution of magnetic flux lines. If the calculated magnetic flux line distribution deviates from the above allowable distribution range as compared with the range, the shape, arrangement, and At least one of the values of the current flowing through the HCD device is changed, the strength of the magnetic field at each position inside the HCD device and the magnetic flux line distribution are calculated again based on the changed value, and the obtained magnetic flux line distribution is calculated in advance. An HCD apparatus characterized in that the process of comparing with the predetermined allowable distribution range of the magnetic flux lines is repeated, and finally, the condition for satisfying the allowable distribution range of the magnetic flux lines is set as a plasma beam irradiation condition. This is a method for determining the plasma beam irradiation conditions in the above.

【0009】以下、この発明の解明経緯について説明す
る。さて発明者らは、前掲特開平4−218667号公報に開
示した装置を基本として、長時間の安定した高速成膜が
可能な高プラズマ雰囲気で容易にセラミック・コーティ
ングができるイオンプレーティング装置の開発を目ざ
し、コンピュータを用いた磁場分布の計算およびそのデ
ータを用いたプラズマ電子ビーム軌道の推定による蒸着
効率の良いプラズマビームの発生方法を開発すべく、根
本的な再検討を行った結果、所期した目的達成のために
は、プラズマ電子ビームを制御する集束コイルの形状、
コイル配列および磁場の強さがとりわけ重要であること
の知見を得た(井口征夫、鈴木一弘、大久保治、高橋夏
木:日本金属学会報,32(1993),P.226 および井口征夫
ら:鉄鋼の表面高機能部会資料、経団連会館、平成5年
6月4日、資料No. 5−1−6参照)。
Hereinafter, the details of the invention will be described. Now, based on the apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-218667, the inventors have developed an ion plating apparatus capable of easily performing ceramic coating in a high plasma atmosphere in which long-term stable high-speed film formation is possible. In order to develop a method for generating a plasma beam with good deposition efficiency by calculating the magnetic field distribution using a computer and estimating the plasma electron beam trajectory using the data, the fundamental reexamination was carried out. In order to achieve the goal, the shape of the focusing coil that controls the plasma electron beam,
We learned that the coil arrangement and the strength of the magnetic field are particularly important. Material of the High Functional Surface Division, Keidanren Kaikan, June 4, 1993, see Document No. 5-1-6).

【0010】すなわち、コンピュータによる磁場の計算
の骨子は次のとおりである。Biot−Savertの法則によ
る、P点に生ずる磁場dBTotal は、次式
That is, the outline of the calculation of the magnetic field by the computer is as follows. The magnetic field dB Total generated at the point P according to Biot-Savert's law is

【数1】 で表される。ここで、μ0 :透磁率、dS:微小部分、
i:電流、r:変位、θ:角度。
(Equation 1) It is represented by Here, μ 0 : magnetic permeability, dS: minute portion,
i: current, r: displacement, θ: angle.

【0011】次に、コンピュータ計算に必要な主な入力
条件は、各単一コイルについて次に示す条件を与える。
すなわち、(a) 全長、(b) 直径、(c) 巻数、(d) 位置
(中心の座標)および(e) 電流値である。図1に、この
コンピュータ計算に使用した水平一体型HCD装置のガ
ン配置と集束コイルの構成を模式で示す。図中、番号1
はHCDガン、2はその周りの集束コイルであり、この
集束コイル2はA1, A2, A3の3つのコイルからなってい
る。また、3はるつぼ、4はるつぼ周りの集束コイル、
5はサブストレート、6はるつぼ3とサブストレート5
との間の蒸気移動経路を囲んで配置した集束コイル、7
はサブストレート5の上方に配置した集束コイルであ
る。
Next, the main input conditions required for the computer calculation are as follows for each single coil.
That is, (a) total length, (b) diameter, (c) number of turns, (d) position (center coordinate), and (e) current value. FIG. 1 schematically shows the arrangement of guns and the configuration of a focusing coil of a horizontally integrated HCD apparatus used for the computer calculation. In the figure, number 1
Is an HCD gun, 2 is a focusing coil around it, and this focusing coil 2 is composed of three coils of A 1 , A 2 , and A 3 . 3 is a crucible, 4 is a focusing coil around the crucible,
5 is a substrate, 6 is a crucible 3 and a substrate 5
Focusing coil 7 surrounding the vapor movement path between
Is a focusing coil disposed above the substrate 5.

【0012】次に、図2に、ガン周りの集束コイル2に
よる磁場を 800Aから 400Aまで変化させ、かつ集束コ
イル2の各コイルA1, A2, A3の径をNo.1条件からNo.3条
件まで変えたときの、HCD装置内部における磁束線の
分布状況についての算出結果を図解する。さらに図3に
は、この場合の典型例を模式で示す。
Next, FIG. 2 shows that the magnetic field generated by the focusing coil 2 around the gun is changed from 800 A to 400 A, and the diameters of the coils A 1 , A 2 , A 3 of the focusing coil 2 are changed from No. 1 condition to No. 3 illustrates the calculation results of the distribution of magnetic flux lines inside the HCD device when the conditions are changed to .3. Further, FIG. 3 schematically shows a typical example in this case.

【0013】図2に示したとおり、HCDガン周りの集
束コイル2によるプラズマビームの磁束線は、るつぼ3
の中心よりも手前にずれた位置(HCDガン周りの集束
コイル2に近い位置)に集中しがちであることが判明し
た。このように、プラズマビームがるつぼ3の手前側に
集中すると、溶融物質を溶解するためのエネルギーとし
て使用される割合が低下し、効率的でなくなる。従っ
て、溶融物質を効率よく溶解・イオン化するには、プラ
ズマビームをるつぼ3の中心に集中させることが重要で
ある。また、一方、プラズマビームを用いて溶解・イオ
ン化後の蒸着原子をサブストレイト5(鋼板)に均一か
つ効率良く成膜するには、図2で示した縦の磁束線を、
集束コイル6のできる限り下の位置から数多く均一に存
在させるようにする必要がある。
As shown in FIG. 2, the magnetic flux lines of the plasma beam by the focusing coil 2 around the HCD gun are
It has been found that there is a tendency to concentrate on a position shifted closer to the center than the center (a position near the focusing coil 2 around the HCD gun). As described above, when the plasma beam is concentrated on the front side of the crucible 3, the ratio used as energy for dissolving the molten material decreases, and the efficiency becomes inefficient. Therefore, it is important to concentrate the plasma beam at the center of the crucible 3 in order to efficiently dissolve and ionize the molten material. On the other hand, in order to uniformly and efficiently form deposited atoms after dissolution and ionization on the substrate 5 (steel plate) using a plasma beam, the vertical magnetic flux lines shown in FIG.
It is necessary to make a large number of them evenly exist from the position below the focusing coil 6 as much as possible.

【0014】さらに 表1には、図2に示したようにH
CDガン周りの集束コイル2の磁場とコイル径(A1, A2
およびA3)を変更したときの、磁束線の変化をまとめて
示す。その結果、良好な結果が得られるのは、表中網掛
けで示した条件の領域、すなわち照射側の磁束線密度
(横)と蒸発側の磁束線密度(縦)とが同程度となる領
域であることが判明した。
Further, Table 1 shows that H as shown in FIG.
Magnetic field and coil diameter of the focusing coil 2 around the CD gun (A 1 , A 2
And when changing the A 3), summarizes the changes in the magnetic flux lines. As a result, good results are obtained in the region under the conditions indicated by shading in the table, that is, in the region where the magnetic flux density on the irradiation side (horizontal) and the magnetic flux density on the evaporation side (vertical) are almost the same Turned out to be.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】またさらに、図4には、各集束コイルによ
る磁場ベクトル図の一例を示すが、この磁場の強さを示
すベクトルの方向・強さが、るつぼの中心位置に集中す
る条件を選択することが重要である。
Further, FIG. 4 shows an example of a magnetic field vector diagram by each focusing coil. A condition is selected in which the direction and strength of the vector indicating the strength of the magnetic field are concentrated at the center position of the crucible. This is very important.

【0017】従って、上述した解明結果に基づき、たと
えば照射側の磁束線密度と蒸発側の磁束線密度の相対比
が 0.5〜2.0 を満足する範囲を、磁束線の許容分布範囲
として予め定めておき、この許容範囲を満足する磁束線
分布となるように、HCDガン周りの集束コイルの形
状、配置および各コイルへ流す電流値を調整したやれ
ば、高密度プラズマ雰囲気中において長時間で安定した
プラズマコーティングが実現されるのである。なお、磁
束線の許容分布範囲を規定するには、上記のように照射
側の磁束線密度と蒸発側の磁束線密度の相対比で規定す
ることの他、以下のような規定の仕方であっても良い。
Therefore, based on the above-mentioned clarified results, for example, a range in which the relative ratio of the magnetic flux line density on the irradiation side to the magnetic flux line density on the evaporation side satisfies 0.5 to 2.0 is predetermined as an allowable distribution range of the magnetic flux lines. If the shape and arrangement of the focusing coil around the HCD gun and the value of the current flowing through each coil are adjusted so that the magnetic flux line distribution satisfies this allowable range, a stable plasma for a long time in a high-density plasma atmosphere can be obtained. The coating is achieved. The allowable distribution range of the magnetic flux lines is defined not only by the relative ratio of the magnetic flux density on the irradiation side to the magnetic flux density on the evaporation side as described above, but also by the following definition method. May be.

【0018】[0018]

【作用】かような照射条件を決定するに当たっては、図
5に示すフローチャートに従って処理すれば良い。すな
わち、まずコンピューターに、初期設定した各集束コイ
ルの形状(N:巻数、D:コイル径、L:コイル長
等)、コイル配置および各コイルへ流す電流値をそれぞ
れ入力する。ついで、この入力値に基づいてHCD装置
内部の各位置における磁場の強さを算出し、さらにこの
磁場の強さから磁束線分布を算出する。次に、得られた
磁束線分布を、予め定めておいた磁束線の許容分布範囲
と比較して、算出した磁束線分布が上記の許容分布範囲
を満足した場合には、計算を終了し、そのときの設定値
を照射条件とする。一方、算出した磁束線分布が上記の
許容分布範囲から逸脱していた場合には、上記した各集
束コイルの形状、配置および各コイルへ流す電流値の少
なくともいずれか1つを変更し、この変更値に基づいて
再度HCD装置内部の各位置における磁場の強ささらに
は磁束線分布を算出し、得られた磁束線分布を予め定め
ておいた磁束線の許容分布範囲と比較する処理を、該許
容分布範囲を満足するまで繰り返し行う。かくして、最
終的に上記の磁束線の許容分布範囲を満足する設定値を
もって、プラズマビームの照射条件とするのである。
The irradiation conditions may be determined according to the flowchart shown in FIG. That is, first, the initially set shape of each focusing coil (N: number of turns, D: coil diameter, L: coil length, etc.), coil arrangement, and the value of the current flowing through each coil are input to the computer. Next, the strength of the magnetic field at each position inside the HCD device is calculated based on the input value, and the magnetic flux line distribution is calculated from the strength of the magnetic field. Next, the obtained magnetic flux line distribution is compared with a predetermined allowable distribution range of magnetic flux lines, and when the calculated magnetic flux line distribution satisfies the above allowable distribution range, the calculation is terminated, The set value at that time is used as the irradiation condition. On the other hand, when the calculated magnetic flux line distribution deviates from the allowable distribution range, at least one of the above-described shape and arrangement of each focusing coil and the value of the current flowing through each coil is changed. Based on the values, the strength of the magnetic field at each position inside the HCD device and further the magnetic flux line distribution are calculated, and the obtained magnetic flux line distribution is compared with a predetermined allowable distribution range of the magnetic flux lines. Repeat until the allowable distribution range is satisfied. Thus, the set value satisfying the above-mentioned allowable distribution range of the magnetic flux lines is finally set as the plasma beam irradiation condition.

【0019】[0019]

【実施例】水平一体型HCD装置を用い、プラズマビー
ム電流:1500A、電圧:70Vの条件でTiN をコーティン
グする場合の好適照射条件を、図5に示したフローチャ
ートに従って求めた。その結果、下記の条件が得られ
た。 記 ・集束コイル2 コイル径 A1:68.5 mm A2:81.5 mm A3:94.5 mm 長さ:75 mm 投入電流:400 A 配置位置:( 230, 0 , 0 ) ・集束コイル4 コイル径:400 mm 長さ:200 mm 投入電流:400 A 配置位置:( 0 , 0 , -60 ) ・集束コイル6 コイル径:94.5 mm 長さ:250 mm 投入電流:400 A 配置位置:( 0 , 0 , 380 ) ・発生磁束密度 横:600 ガウス 縦:300 ガウス
EXAMPLE Preferred irradiation conditions for coating TiN with a plasma beam current of 1500 A and a voltage of 70 V using a horizontally integrated HCD apparatus were determined in accordance with the flowchart shown in FIG. As a result, the following conditions were obtained. Ki focusing coil 2 coil diameter A 1: 68.5 mm A 2: 81.5 mm A 3: 94.5 mm Length: 75 mm making current: 400 A position :( 230, 0, 0) - focusing coil 4 coil diameter: 400 mm Length: 200 mm Input current: 400 A Arrangement position: (0, 0, -60)-Focusing coil 6 Coil diameter: 94.5 mm Length: 250 mm Input current: 400 A Arrangement position: (0, 0, 380) )-Generated magnetic flux density Horizontal: 600 Gauss Vertical: 300 Gauss

【0020】そこで、上記の条件に従ってプラズマビー
ム照射を行い、その時の成膜速度、長時間運転における
ビームパワーの変化およびるつぼ状態について調査し
た。得られた結果を、 従来条件(プラズマ電流:1500
A,電圧:70V,真空度:2×10-4Torr)でプラズマビ
ーム照射を行った場合と比較して、表2に示す。
Therefore, plasma beam irradiation was performed according to the above conditions, and the deposition rate at that time, the change in beam power during long-time operation, and the crucible state were investigated. The obtained results were compared with the conventional conditions (plasma current: 1500
A, voltage: 70 V, degree of vacuum: 2 × 10 −4 Torr).

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】同表より明らかなように、この発明に従い
決定した条件で処理した場合には、従来よりも全ての点
で優れた結果が得られている。
As is clear from the table, when the treatment was performed under the conditions determined according to the present invention, excellent results were obtained in all respects as compared with the conventional case.

【0023】[0023]

【発明の効果】かくしてこの発明に従う条件でプラズマ
ビームを照射すれば、高密度プラズマ雰囲気中において
長時間で安定したプラズマコーティングを行うことがで
きるので、大表面積の材料に対する効率良いセラミック
コーティングが可能となる。
As described above, when a plasma beam is irradiated under the conditions according to the present invention, stable plasma coating can be performed for a long time in a high-density plasma atmosphere, so that efficient ceramic coating can be performed on a material having a large surface area. Become.

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

【図1】水平一体型HCDガンと集束コイルの配置構成
図である。
FIG. 1 is an arrangement configuration diagram of a horizontally integrated HCD gun and a focusing coil.

【図2】磁束線のコンピュータ計算結果を示した図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a result of computer calculation of magnetic flux lines.

【図3】この発明に従い算出された磁束線の分布状況を
示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a distribution state of magnetic flux lines calculated according to the present invention.

【図4】コンピュータ計算による磁場ベクトル図であ
る。
FIG. 4 is a magnetic field vector diagram calculated by computer.

【図5】この発明に従ってプラズマビームの照射条件を
決定するまでの流れを示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow until a plasma beam irradiation condition is determined according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 HCDガン 2 ガン周りの集束コイル 3 るつぼ 4 るつぼ周りの集束コイル 5 サブストレート 6 蒸気移動経路を囲んで配置した集束コイル 7 サブストレートの上方に配置した集束コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 HCD gun 2 Focusing coil around gun 3 Crucible 4 Focusing coil around crucible 5 Substrate 6 Focusing coil arranged around vapor movement path 7 Focusing coil arranged above substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平岩 秀行 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−272030(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/32 H01L 21/203 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hideyuki Hiraiwa 2500 Hagizono, Chigasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Japan Saka Technology Co., Ltd. (56) References JP-A-6-272030 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 14/32 H01L 21/203 JICST file (JOIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 HCDガンから、集束コイルを介して水
平に射出したプラズマビームを、るつぼの外周に配置し
た集束コイルにより下方に曲げてるつぼ内の蒸発源に照
射し、生成した蒸発物を、少なくともるつぼとサブスト
レートとの間の蒸気移動経路を囲んで配置した集束コイ
ルによってサブストレートに誘導する水平一体型HCD
装置を用いてイオンプレーティングを行うに際し、 初期設定した各集束コイルの形状、配置および各コイル
へ流す電流値に基づいて、HCD装置内部の各位置にお
ける磁場の強さ、さらにはこの磁場の強さから磁束線分
布を算出し、 得られた磁束線分布を、予め定めておいた磁束線の許容
分布範囲と比較し、算出した磁束線分布が上記の許容分
布範囲から逸脱していた場合には、上記した各集束コイ
ルの形状、配置および各コイルへ流す電流値の少なくと
もいずれか1つを変更し、この変更値に基づいて再度H
CD装置内部の各位置における磁場の強ささらには磁束
線分布を算出し、得られた磁束線分布を予め定めておい
た磁束線の許容分布範囲と比較する処理、を繰り返し、 最終的に上記の磁束線の許容分布範囲を満足する条件を
もって、プラズマビームの照射条件とすることを特徴と
する、HCD装置におけるプラズマビーム照射条件の決
定方法。
1. A plasma beam emitted horizontally from a HCD gun via a focusing coil is irradiated downward on an evaporation source in a crucible which is bent downward by a focusing coil arranged on the outer periphery of the crucible, and the generated evaporant is Horizontally integrated HCD guided to the substrate by a focusing coil positioned at least around the vapor transfer path between the crucible and the substrate
When performing ion plating using the apparatus, the strength of the magnetic field at each position inside the HCD apparatus, and further, the strength of this magnetic field, based on the initially set shape and arrangement of each focusing coil and the value of the current flowing through each coil. Then, the magnetic flux line distribution is calculated, and the obtained magnetic flux line distribution is compared with a predetermined allowable distribution range of the magnetic flux lines, and when the calculated magnetic flux line distribution deviates from the above allowable distribution range, Changes at least one of the shape and arrangement of each focusing coil described above and the value of the current flowing through each coil, and again sets H based on the changed values.
The process of calculating the magnetic field strength at each position inside the CD device and the magnetic flux line distribution, and comparing the obtained magnetic flux line distribution with a predetermined allowable distribution range of the magnetic flux lines is repeated. A plasma beam irradiation condition that satisfies the allowable distribution range of the magnetic flux lines described above.
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