JPH0196372A

JPH0196372A - イオンプレーティング装置

Info

Publication number: JPH0196372A
Application number: JP25156987A
Authority: JP
Inventors: Torao Tazo; 田雑　寅夫; Tatsuji Yamada; 山田　龍児; Hiroshi Kibe; 洋木部
Original assignee: RAIMUZU KK
Current assignee: RAIMUZU KK
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1989-04-14
Also published as: JPH0586474B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、イオンプレーティング装置に関し、特に基体
表面に耐摩耗性、耐熱性、耐食装飾性等を有する薄膜を
形成するためのイオンプレーティング装置に係わる゛。

［従来の技術］イオンプレーティング法の中でイオン化率が高く、反応
性イオンプレーティングに適した方法として、従来より
ホロカソード法が知られている。

この方法は、成膜材料の加熱蒸発にプラズマ電子ビーム
を利用したものである。即ち、真空チャンバ内に配設さ
れた中空陰極にプラズマ源として主にアルゴンガスを流
しながら高周波又はフィラメント等で放電させ、これに
より陰極内でプラズマを発生する。そして、このプラズ
マ電子ビームをチャンバ内に設置された蒸発源に照射し
て加熱、蒸発させると同時に、このプラズマ電子ビーム
によって蒸発ガスをイオン化する方法である。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記ホロカソード法ではプラズマ電子ビ
ームの加速電圧が５０〜１００ｅＶと低く、かつビーム
を絞ることができないため、電子ビームの照射面積当り
のエネルギー密度が低く、ＷｌＭｏ等の高融点金属や化
合物の蒸発が困難となる。

また、同方法では蒸発とイオン化が同時に進行するため
、夫々を成膜条件等を考慮して制御することができない
。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、基体表面に均一膜厚の薄膜を制御性よくかつ効
率よく形成し得るイオンプレーティング装置を提供しよ
うとするものである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、真空チャンバと、このチャンバ内に配設され
、成膜材料を蒸発させるための蒸発手段と、前記チャン
バの外側壁に配設され、該チャンバと連通させるための
絞り部を有するプラズマ発生機構と、この発生機構と対
峙するチャンバ内に配設され、該発生機構で発生したプ
ラズマをチャンバ内に引出すための対向電極と、前記チ
ャンバ内のプラズマ生成領域近傍に配設され、成膜され
る基体を保持するためのホルダとを具備したことを特徴
とするイオンプレーティング装置である。

［作用］本発明のイオンプレーティング装置によれば、成膜材料
の蒸発とイオン化を別々に行なうことができるため、加
熱蒸発源を自由に選ぶことができ、これによって任意の
の材料の成膜が可能となる。

しかも成膜すべき基体近傍でのプラズマ密度を向上でき
るため、イオン化率を高め、反応性を促進できると共に
、基体表面に均一膜厚の薄膜を制御性よくかつ効率よく
形成できる。

［発明の実施例］以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。

図中の１は、真空チャンバであり、このチャンバ１の底
部には該チャンバ１内を所定の真空度に維持するための
図示しない真空ポンプと連通ずる排気管２が設けられて
いる。前記チャンバ１内の底部付近には、ルツボ３と該
ルツボ３内の成膜材料に電子ビームを照射して蒸発を行
なうためのＥＢガン４とから構成される蒸発手段５が配
設されている。また、前記チャンバｌ内の上部付近には
、対向電極６が垂直状態に配置されている。前記チャン
バｌの外側壁には、プラズマ発生機構６が設けられてい
る。このプラズマ発生機構６は、真空容器７と、該容器
７内に配設され外部からアルゴンガス等の所定のガスが
導入されるプラズマ銃８と、前記真空容器７が付設され
た前記チャンバ１の側壁に貫通して設けられたプラズマ
の絞り部９とから構成されている。前記プラズマ発生機
構６と対向する前記チャ゛、ツバ１内の上部付近には、
垂直状態に保持された対向型４Ｍ１Ｏが配置されている
。この対向電極ＩＯには、該電極１０に前記プラズマ銃
８に対して正電圧を印加するための可変直流電源１１が
接続され、かつ該電極１０を冷却するための水（図示せ
ず）が循環されている。つまり、前記対向電極１０に可
変直流電源１１から正電圧を印加することによって、前
記プラズマ発生機構６のプラズマ銃８内で発生したプラ
ズマが前記チャンバ１内に該発生機構の絞り部９を通し
て引出される。

また、前記チャンバ■にはガス導入管１２がその先端を
該チャンバー１内側に突出した前記絞り部９近傍に位置
するように挿着されている。前記チャンバ１内のプラズ
マ生成領域近傍には、成膜される基体を保持すると共に
回転させるホルダ１３が配設されている。このホルダ１
３には、該ホルダ１３に負電圧を印加するための可変直
流電源１４が接続されている。また、前記ホルダ１３直
上のチャンバｌ内にはヒータ１５が配設されている。

次に、本発明のイオンプレーティング装置による薄膜形
成について許可Ｊ”る。

まず、ホルダ１３に基体１６を保持し、蒸発手段５のル
ツボ３内に所定の成膜材料１７を収容した後、図示しな
い真空ポンプを作動してチャンバ１内のガスを排気管２
を通して排気してチャンバｌ内を所定の真空度（例えば
１Ｏ−３〜１Ｏ−４ｔｏｒｒ）とする。

つづいて、ＥＢガン４から電子ビームをルツボ３内の成
膜材料１７に照射して溶融、蒸発させる。同時に、プラ
ズマ発生機構６のプラズマ銃８にアルゴン等の所定のプ
ラズマ発生ガスを供給し、該プラズマ銃８よりプラズマ
を生成した後、対向電極１０に可変直流電源１１から所
定の正電圧を印加することにより、前記発生機構６のプ
ラズマをその絞り部９を通してチャンバ１内に引出させ
る。前記蒸発手段５により蒸気化された成膜材料は、チ
ャンバｌ内へ引出されたプラズマ領域１８内に上昇して
イオン化される。このプラズマ領域１８中でのイオン化
において、ホルダ１３で保持、回転される基体１Ｂをヒ
ータ１５により所定温度に加熱すると共に、該ホルダ１
３に可変直流電源１４から所定の負電圧を印加すること
によりブラフ゛マ領域１８中の成膜材料イオンが基体１
６側に加速、衝突して所定の薄膜が形成される。この時
、ホルダ１３はプラズマ領域１８の近傍に配置されてい
るため、該ホルダ１３で保持された基体１６はプラズマ
密度の高い部分、つまり蒸気化した成膜材料のイオン化
率の高い部分に位置されることになり、効率のよい成膜
がなされる。

また、次のような操作により基体１６表面に化合物薄膜
を形成することが可能となる。即ち、プラズマ発生機構
６のプラズマ銃８にアルゴンガスと共にＮ２やＮ２ガス
等の反応ガス導入したり、導入管１２から０２やＣＨ４
ガス等の反応ガスをチャンバ１の絞り部９近傍に直接導
入することによって、対向電極１０でチャンバ１内に引
出されたプラズマ領域１８内で反応ガスがイオン化され
、該反応ガスイオンが前述したように成膜材料イオンと
共に基体■６側に加速、衝突して所定の化合物薄膜が形
成される。

従って、上述した本発明のイオンプレーティング装置に
よれば次のような作用、効果を発揮できる。

■、成膜材料の蒸発手段５とプラズマ発生機構６とを絞
り部９により空間的に仕切ることができるため、成膜材
料の蒸発とプラズマ生成を独立して制御できる。このた
め、蒸発手段を自由に選ぶことができ、成膜材料に制約
を受けない。

■、前記■と同様な理由により成膜材料の蒸気及びプラ
ズマの生成条件を制御できるため、異常放電を抑制して
表面荒れのない薄膜形成が可能となる。

■、ホルダを対向電極によりチャンバ内に引出されたプ
ラズマ領域の近傍に位置させることによって、ホルダで
保持された基体はプラズマ密度の高い部分、つまり蒸気
化成膜材料のイオン化率の高い部分に位置させることが
できるため、成膜効率を著しく向上できる。しかも、プ
ラズマ領域中で蒸気化した成膜材料がプラズマと衝突す
ると、その方向が変化するが、ホルダで保持された基体
はプラズマ密度の高い部分に位置させることによって衝
突回数が増加してイオン化した蒸発粒子の回り込み性が
良好となるため、複雑形状の基体表面にも均一な成膜が
可能となる。

■、前記■と同様な理由により基体近傍でのイオン化率
が高まり、これによってＮ２、Ｎ２．０２等のガスとの
反応性が進むため、化合物薄膜の生成を促進できる。

なお、上記実施例では蒸発手段としてＥＢガン°　を有
する構造のものを用いたが、真空チャンバの外側壁に電
子銃を設け、この電子銃で発生した電子ビームをチャン
バ内のルツボに偏向コイル等により照射するようにして
もよい。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によれば成膜材料の蒸発とイ
オン化を独立して制御し、同時にな基体近傍のプラズマ
密度を上げることが可能となり、基体表面に均一膜厚の
薄膜、又は均一粒子で目的とした組成からなる化合物薄
膜を制御性よくかつ効率よく形成し得るイオンプレーテ
ィング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一雲施例を示すイオンプレーティン
グ装置の概略図である。 ■・・・真空チャンバ、３・・・ルツボ、４・・・ＥＢ
ガン、５・・・蒸発手段、６・・・プラズマ発生機構、
７・・・真空容器、８・・・プラズマ銃、９・・・絞り
部、１０・・・対向電極、１３・・・ホルダ、１Ｂ・・
・基体、１７・・・成膜材料、１８・・・プラズマ領域
。出願人代理人　弁理士　　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

真空チャンバと、このチャンバ内に配設され、成膜材料
を蒸発させるための蒸発手段と、前記チャンバの外側壁
に配設され、該チャンバと連通させるための絞り部を有
するプラズマ発生機構と、この発生機構と対峙するチャ
ンバ内に配設され、該発生機構で発生したプラズマをチ
ャンバ内に引出すための対向電極と、前記チャンバ内の
プラズマ生成領域近傍に配設され、成膜される基体を保
持するためのホルダとを具備したことを特徴とするイオ
ンプレーティング装置。