JPH02274872A - Evaporator for ion plating - Google Patents

Evaporator for ion plating

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JPH02274872A
JPH02274872A JP9313589A JP9313589A JPH02274872A JP H02274872 A JPH02274872 A JP H02274872A JP 9313589 A JP9313589 A JP 9313589A JP 9313589 A JP9313589 A JP 9313589A JP H02274872 A JPH02274872 A JP H02274872A
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focusing coil
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ion plating
crucible
evaporation
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Masao Iguchi
征夫 井口
Yasuhiro Kobayashi
康宏 小林
Kazuhiro Suzuki
一弘 鈴木
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Abstract

PURPOSE:To form a film deposited by evaporation at large amounts which is excellent in adhesive property by arranging a focusing coil for surrounding a vapor transfer route reaching a substrate from a crucible and arranging a focusing coil having small diameter around the outside layer of a hollow cathode and also providing a magnet to the undeposited surface side of the substrate. CONSTITUTION:In a vapor deposition device for ion plating, a focusing coil 8 is provided which surrounds a vapor transfer route reaching a substrate 1 from a crucible 3. A focusing coil 10 having diameter not larger than 1/2 of diameter of the abovementioned focusing coil 8 is arranged around the outside layer 7 to 1 of an HCD gun 4 utilized as a hollow cathode. The influencing force of a magnetic field exerted from an inclination is made smaller than a magnetic field exerted on the vapor transfer route. The injection direction of plasma beams 9 is decided for the surface of an evaporation source in the crucible 3. Furthermore, a coil or a magnet 11 which generates the lines of magnetic force parallel to the surface deposited by evaporation is provided to the undeposited surface of the substrate 1. The material deposited by evaporation is uniformly stuck.

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H CD (Hollow Cathode Dis
charge)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) This invention relates to an ion plating apparatus, particularly a so-called H CD (Hollow Cathode Dis).
The present invention relates to an ion plating evaporator that enables the formation of a deposited film with particularly excellent uniformity and adhesion at high deposition efficiency when performing ion plating using the charge method.

(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 an extremely high ionization rate, so it cannot be used with ordinary EB (electron beam).
The quality of the deposited film is better than that of ion plating.
In addition to having excellent adhesion to the substrate, the HCD method allows for easy and smooth adaptation even if conditions such as reaction gas flow rate, degree of vacuum, bias voltage, substrate temperature, and substrate pretreatment change slightly. It is also known that there are great advantages even where

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(1
984)、粉末および粉末冶金32(1985) P 
、55〜60に解説されている。
In other words, regarding ion plating using the HCD method, Metal Surface Technology 35 (1) P, 16-24 (1
984), Powder and Powder Metallurgy 32 (1985) P
, 55-60.

(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H
CDガンは材質がTaよりなり、その−本当り耐久寿命
が約100〜150hr L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(−本当り4
0〜100万円)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。
(Problem to be solved by the invention) Currently used hollow cathodes for plasma generation, namely H
The material of the CD gun is Ta, and its actual durability life is about 100 to 150 hr, and it cannot be used for coating beyond this length, so it is very expensive (-4 liters per liter).
0 to 1 million yen), which accounts for about 30 to 50% of the coating cost, so there is a desire to develop an inexpensive HCD gun that can be used stably for a long time.

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り
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イ
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 using the HCD method, a Ta HCD gun that is bent into an inverted shape is mainly used to facilitate the initial HCD beam start and to facilitate the dissolution of evaporated substances such as TI. . For this reason, when performing a TiN ceramic coating on a substrate, not only does the coating film become thin directly above the HCD gun, but also the HCD gun with this shape has the disadvantage of being impinged by the high-temperature Ti vapor flow. It also had the disadvantage of making you 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, this graphite HCD gun has a manufacturing cost of 1/20 to 1/2 compared to that of conventional Ta.
100, but it has been found that it is not necessarily optimal for the discharge characteristics required of an HCD gun, especially the requirement that it be able to be used stably for a long time.

そこで外側層をグラファイト、内側層にはTa。Therefore, the outer layer is graphite and the inner layer is Ta.

W又はLaBb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イング
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。
We have studied a concentric double layer HCD gun using W or LaBb, and found that although it is inexpensive, it has good discharge characteristics and can be used stably for a long time, making it revolutionary as an HCD gun. It turns out. However, since such a double-layer HCD gun has an excessively large outer diameter, the coating film on the substrate portion directly above the HCD gun tends to become thinner. When using the HCD gun, uneven heat transfer to the substrate due to the red heat of the gun occurred directly above the HCD gun, and a solution was needed.

このほか従来HCDガンの容量が30OAあるいは50
OA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0.05〜0.5μ
If/1llIn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μII / m 1 n程度まで上げるため、1
000λ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50%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 capacity of conventional HCD guns is 30OA or 50OA.
For example, the film formation rate in a commonly used ion plating device for OA is 0.05 to 0.5μ for Ti coating.
If/1llIn, and the ionization rate at this time was about 30 to 40% at most, but in recent years, in order to increase the film formation rate to about several μII/m1n,
The development of HCD guns for evaporation with a large capacity of about 000λ has progressed, and increasing the capacity of the HCD gun in this way has the advantage that the ionization rate increases to 50% or more and the film quality by ion plating can be greatly improved.

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 of the cathode gun mentioned above increases, but also the non-uniformity of the coating film and the non-uniformity of heat to the substrate as the diameter of the HCD gun increases. The problem of peeling off of the deposited film due to this problem is extremely important. That is, when using a large-capacity HcD gun, it is required to increase the adhesion efficiency and maintain a favorable plasma atmosphere.

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, it is an object of the present invention to provide an ion plating evaporator that eliminates the various drawbacks mentioned above and performs mass deposition using a large-capacity HCD gun of about 1000 A or more.

(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 objectives are advantageously satisfied by a configuration having the following points as its main points.

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、 るつぼを囲む集束コイルの外側に、全ての集束コイルお
よびるつぼからサブストレートの直近までの蒸気移動径
路を囲む集束コイルを設置し、中空陰極を、Ta、Wお
よびL a B b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蒸気移動径
路を囲む集束コイル径の1/2以下の直径で取囲む集束
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 HCD method ion plating in which a plurality of crucibles containing evaporation sources, 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 apparatus, a focusing coil surrounding all the focusing coils and a vapor transfer path from the crucible to the immediate vicinity of the substrate is installed outside the focusing coil surrounding the crucible, and a hollow cathode consisting of Ta, W and L a B b is installed. an inner layer consisting of at least one member selected from the group consisting of an outer layer of graphite covering the outer periphery of the inner layer; and an outer periphery of the outer layer surrounded by a diameter not more than 1/2 of the diameter of the focusing coil surrounding the vapor transfer path. A focusing coil is installed with the plasma beam emitting direction horizontally or obliquely downward relative to the surface of the evaporation source in the crucible, and a magnet or coil that generates magnetic lines of force parallel to the evaporation surface of the substrate is attached to the substrate. This is an ion plating evaporation device that is installed at a position facing a crucible with a crucible in between.

またこの発明は上記の装置において、中空陰極を、Ta
、WおよびL a B b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集束コイル径の172以下
の直径で取囲む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 device in which the hollow cathode is made of Ta.
, W and L a B b; This device consists of a buried ceramic layer.

さらに実施に当たり、中空陰極の外側層の外周を取囲む
集束コイルをセラミックスで被覆することさらに集束コ
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。
Furthermore, in implementation, it is advantageous to cover the focusing coil surrounding the outer periphery of the outer layer of the hollow cathode with ceramics, and to further fix the cylindrical ceramic in which the focusing coil is embedded integrally with the outer layer with a certain gap. It is.

(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TL)、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
む集束コイル、9.9′はプラズマビームである。
(Function) Now, FIG. 1 schematically shows a batch type HCD method ion plating apparatus using the ion plating evaporator of the present invention, where 1 is a substrate, 2.2'
is the reaction gas inlet, 3.3' is the crucible, 4.4' is the evaporation source (for example, TL), 5°5' is the exhaust port for high vacuum drawing,
6 is a vacuum chamber, 7° 7' is an HCD gun, 8.8' is a focusing coil surrounding the vapor transfer path from crucibles 3, 3' to substrate 1, and 9.9' is a plasma beam.

HCDガン7.7′はグラファイトの外側層71.7’
 −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である。これによってこのH
CD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' has an outer layer of graphite 71.7'
-1 and an inner layer 7-2°7'-2 of Ta in this example are integrally combined. Although not shown in order to prevent electric discharge, the inner layer 7-2 or 7゛2 and the evaporation source 4 or 4 in the crucible
' and can be energized. This allows this H
Abnormal discharge of the CD 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のまわりの集束コ
イルである。
Further, by keeping the distance between the HCD gun 7 and the crucible 3 or 3' constant using the feeding mechanism 7-3 or 7'3, stable plasma beam supply can be ensured for a long period of time. In the figure, 7-4.7'-4 is the power supply for the HCD gun, and 7-5
.. 7'-5 indicates an Ar gas supply port, and 10 or 10' is a focusing coil around the outer layer 7-1 or 7'-1.

この集束コイル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、ここで集束
コイル10.10’ の径が蒸気移動径路の集束コイル
8.8′の径の172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。
This focusing coil 10.10' focuses the generated plasma into a narrow plasma beam 9.9', and the diameter of the focusing coil 10.10' is 172 or less than the diameter of the focusing coil 8.8' in the vapor transfer path. It is important to make the influence of the oblique magnetic field smaller than the magnetic field on the vapor movement 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径路の集束コイル径の172以下
に制限すればよいことを見出した。
In other words, according to the inventors' experiments, if a large-capacity HCD gun is used and a coil is provided to focus the plasma beam on the hollow cathode, a large amount of the evaporation source can be dissolved and the amount of evaporation can be increased, but the amount of evaporation is It was found that a suitable amount of adhesion to the substrate could not be obtained, and that the cause of this was that the magnetic field created by the focusing coil around the hollow cathode was disturbing the magnetic field created by the focusing coil surrounding the vapor flow toward the substrate. did. Therefore, we searched for conditions for focusing the plasma beam without disturbing the vapor flow, and found that the diameter of the focusing coil on the outer periphery of the hollow cathode should be limited to 172 mm or less of the diameter of the focusing coil on the vapor transfer 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 beam 9゜9' focused into a thin beam is applied with a magnetic field from top to bottom by a focusing coil 8゜8' around the crucible 3.3', and the molten material is heated as shown by the dotted line in the figure. It is then bent towards the direction and subjected to irradiation. The plasma beam irradiated in this manner evaporates the evaporation source directly upward, making it possible to provide uniform evaporation 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。
Furthermore, a coil (or magnet) 11 that generates magnetic lines of force parallel to the vapor deposition surface is installed on the non-evaporation surface side of the substrate 1 to uniformly adhere the evaporated material.

またHCDガンマの内側層7−2(又は7′2)は、第
2図に示す構成としてもよい。
Further, the inner layer 7-2 (or 7'2) of HCD gamma may have the structure shown in FIG.

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 the same figure has a head 14 made of a thin-walled tube made of W and welded to a base 13 made of a thick-walled tube made of Ta and fixed to the chuck 12 by welding or the like. Furthermore, a fin 15 made of Ta and having a ten-shaped cross section and extending coaxially with the head 14 is welded to the inner wall surface of the head 14. Note that 16 is a welded part, 17 is an opening, and 18 is, for example, an Ar
Indicates a gas inlet such as.

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。
In the HCD gun having the above configuration, the head 14 made of W is arranged in the region where plasma is mainly generated, that is, the high temperature region, and the base 13 made of Ta is arranged in the region where less plasma is generated, that is, the low temperature region. It is characterized by

また第3図(a)および(b)に示すように、外側層7
−1 (又は?’−1)のまわりの集束コイル10(1
0” )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1
9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。
Further, as shown in FIGS. 3(a) and (b), the outer layer 7
-1 (or?'-1) focusing coil 10 (1
0") is preferably covered with ceramics 19 to form an insulated coil to prevent discharge between the outer layer 7-1 and the focusing coil 10. In this case, the outer layer 7-1 is covered with ceramics 19.
9, the outer layer 7-1 may be omitted since it protects the cathode 7-2 against attack from the outer vapor flow.
At this time, if the 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 and stable. It can be used for a long time. Note that (C) in the same figure is 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−t
o−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 this invention, it is also effective in a large continuous type ion plating apparatus, and in this case, the substrate, that is, the steel plate to be ion plated, is Air-to-air passes through a series of differential pressure chambers whose degree of vacuum is successively increased on the inlet side leading to the cooling area, and passes through a series of differential pressure chambers whose degree of vacuum is successively decreased on the outlet side
This can be easily realized by a differential pressure sealing method that induces continuous passage of the elongated material while maintaining the pressure difference between the differential pressure chambers.

(実施例) C0,041wt%(以下単に%と示す) 、St 3
.31%、Mn O,073%、Mo 0.011%、
Se 0.021%、Sb O,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.
□am厚とした後、950°C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 %), St 3
.. 31%, MnO, 073%, Mo 0.011%,
2. Hot-rolling a silicon steel slab containing 0.021% Se, 0.025% SbO, and the remainder being essentially Fe.
□After making the thickness am, 2
The sample was cold-rolled twice to obtain a final cold-rolled sheet with a thickness of 0.20 mm.

その後820″C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Al 
t’s (60%)とTi0t(3%)とMg5O4(
2%)を主成分とする焼鈍分離剤を スラリー塗布した
後850゛Cで50時間の2次結晶焼鈍後、1200”
Cで乾H2中で5時間純化処理を行った。
After that, after decarburization and primary recrystallization annealing in wet hydrogen at 820"C, MgO (35%) and Al
t's (60%), Ti0t (3%) and Mg5O4 (
After applying a slurry of an annealing separator mainly composed of
Purification was carried out at C for 5 hours in dry H2.

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0.05μ蒙の鏡面
状態とした。
Next, the oxides on the surface of the steel plate were removed by pickling treatment, and then the steel plate was electrolytically polished to a mirror surface with a center line average roughness of 0.05 μm.

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 having a thickness of 1 μm was formed 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1
000Aとして、HCDガン回りの集束コイル10、1
0’およびるつぼ回りの集束コイル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。なお二のときのバイアス電
圧は50V、基板温度は400°C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 an acceleration voltage of 70V and a current of 1
As 000A, the focusing coil 10, 1 around the HCD gun
The excitation conditions for the focusing coils 8 and 8' around the crucible and the coil 11 on the non-evaporated surface side of the substrate were as shown in Table 1, respectively. In the second case, the bias voltage was 50V and the substrate temperature was 400°C. The magnetic properties and adhesion of the product thus obtained are also summarized in Table 1.

表1から明らかなようにこの発明に従う条件では被膜の
均一性、密着性共に著しく優れている。
As is clear from Table 1, under the conditions according to the present invention, both the uniformity and adhesion of the coating were 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 deposited film in large quantities with good uniformity and excellent adhesion with high efficiency by HCD ion plating.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of 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。 ■・・・サブストレイト  3・・・るつぼ4・・・蒸
発源      6・・・真空槽77′・・・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′・・・集束コイル 9.9′・・・プラズマビーム 10、10’・・・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・・・セラミックス特 許 出 願 人 川 崎 製 鉄 株
FIG. 1 is a schematic diagram of the ion plating apparatus of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a hollow cathode, FIG. 3(a) is a sectional view of a hollow cathode, FIG.
C) is an end view of the hollow cathode. ■... Substrate 3... Crucible 4... Evaporation source 6... Vacuum chamber 77'... HCD gun 7-1.7'-1... Outer layer 7-2.7' - 2... Inner layer 7-3.7' -3... Feeding mechanism 7-4.7' -4... HCD gun power supply 7 5.7
'5-Ar gas supply port 8.8'...Focusing coil 9.9'...Plasma beam 10, 10'...Focusing coil 11...Coil 12
... Chuck 13 ... Base 14 ... Head 15 ... Fin 16 ... Welding part 17 ... Opening 18 ...
...Gas inlet 19...Ceramics patent applicant Kawasaki Steel Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】 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、 るつぼを囲む集束コイルの外側に、全ての集束コイルお
よびるつぼからサブストレートの直近までの蒸気移動径
路を囲む集束コイルを設置し、 中空陰極を、Ta、WおよびLaB_6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
の外周を蒸気移動径路を囲む集束コイル径の1/2以下
の直径で取囲む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。 2、中空陰極の外側層の外周を取囲む集束コイルをセラ
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。 3、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。 4、請求項1のイオンプレーティング用蒸発装置におい
て、中空陰極を、Ta、WおよびLaB_6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集束コイ
ル径の1/2以下の直径で取囲む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。
[Claims] 1. An HCD in which a plurality of crucibles containing evaporation sources, 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 method ion plating apparatus, all the focusing coils and the focusing coil surrounding the vapor transfer path from the crucible to the immediate vicinity of the substrate are installed outside the focusing coil surrounding the crucible, and the hollow cathode is made of Ta, W and LaB_6. an inner layer made of at least one material selected from the group consisting of; an outer layer of graphite covering the outer periphery of the inner layer; and an outer periphery of the outer layer having a diameter not more than 1/2 of the diameter of the focusing coil surrounding the vapor transfer path. A focusing coil surrounding the substrate is installed with the plasma beam emitting direction horizontally or diagonally downward relative to the surface of the evaporation source in the crucible, and a magnet or coil that generates magnetic lines of force parallel to the evaporation surface of the substrate is installed as a sub-concentration coil. An ion plating evaporation device located opposite the crucible that holds the straight. 2. The ion plating evaporation device according to claim 1, wherein the focusing coil surrounding the outer periphery of the hollow cathode is coated with ceramics. 3. The ion plating evaporation device according to claim 2, wherein the cylindrical ceramic in which the focusing coil is embedded is fixed integrally with the outer layer with a predetermined gap. 4. In the ion plating evaporator according to claim 1, the hollow cathode is provided with an inner layer made of at least one member selected from the group consisting of Ta, W and LaB_6, and a vapor transfer path covering the outer periphery of the inner layer. An ion plating evaporator comprising a ceramic layer embedded with a focusing coil surrounded by a diameter of 1/2 or less of the diameter of the surrounding focusing coil.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107400860A (en) * 2017-09-08 2017-11-28 霍尔果斯迅奇信息科技有限公司 High-frequency induction heating vaporising device
CN109457222A (en) * 2018-11-28 2019-03-12 合肥如真空设备有限公司 High-temperature vacuum evaporates ionization coating apparatus and its operating method

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