JPH03170664A - 大粒子の放出を減少させた陰極点を有するアーク放電陰極蒸発方法及び装置 - Google Patents
大粒子の放出を減少させた陰極点を有するアーク放電陰極蒸発方法及び装置Info
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- JPH03170664A JPH03170664A JP24017590A JP24017590A JPH03170664A JP H03170664 A JPH03170664 A JP H03170664A JP 24017590 A JP24017590 A JP 24017590A JP 24017590 A JP24017590 A JP 24017590A JP H03170664 A JPH03170664 A JP H03170664A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32055—Arc discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
- C23C14/325—Electric arc evaporation
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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。
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、薄膜形或等に使用される陰極点を有するアー
ク放電陰極を蒸発させるための方法及び装置に関し、特
に表面粗さを増大させ、薄膜の品質を劣化させるプラズ
マ流における大粒子の混在を低下させる方法及び装置に
関する。
ク放電陰極を蒸発させるための方法及び装置に関し、特
に表面粗さを増大させ、薄膜の品質を劣化させるプラズ
マ流における大粒子の混在を低下させる方法及び装置に
関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕これま
でもアーク放電陰極を蒸発させるための既知の方法及び
装置が使用されており、プラズマ流から大粒子を分離す
るための磁界手段によるイオンの偏向が、Ｉ．Ｉ．＾ｋ
ｃｅｎｏｖ ｅｔ ａｌ （Ｐｒｉｂｏｒｙ ｉｊｅｃ
ｈｎｉｋａ ｅｋｓｐｅｒｉｍｅｎＬａ ５， １９７
８． ２３６）により示され、又は電界によるイオンの
偏向が日本国特公昭５１−４４７０５号公報に示されて
いるが、大粒子は実質的に直線的に進むものとしている
。大粒子は、このようにして濃縮した表面で分離され捕
えられる．更に大粒子の分離を実現するため、Ｖ．Ｎ．
Ｃｅｒｎｊａｊｅｖ ｅｔ ａｔ． （Ｅｌｅｋｔｒｏ
ｎｎａｊａ ｔｅｃｈｎｉｋａ −Ｍａｔｅｒｉａｌｙ
， ５， Ｌ９８０， １１６）により示されたように
、回転するカーテンが利用される。これらの分離システ
ムすべてに共通した欠点は、非常に複雑で保守が面倒に
なること、及び蒸発された材料の利用効率が著しく低下
することであり、特に磁界又は電界を強めた表面に大粒
子をすべて捕えることの保証が難しいことである。
でもアーク放電陰極を蒸発させるための既知の方法及び
装置が使用されており、プラズマ流から大粒子を分離す
るための磁界手段によるイオンの偏向が、Ｉ．Ｉ．＾ｋ
ｃｅｎｏｖ ｅｔ ａｌ （Ｐｒｉｂｏｒｙ ｉｊｅｃ
ｈｎｉｋａ ｅｋｓｐｅｒｉｍｅｎＬａ ５， １９７
８． ２３６）により示され、又は電界によるイオンの
偏向が日本国特公昭５１−４４７０５号公報に示されて
いるが、大粒子は実質的に直線的に進むものとしている
。大粒子は、このようにして濃縮した表面で分離され捕
えられる．更に大粒子の分離を実現するため、Ｖ．Ｎ．
Ｃｅｒｎｊａｊｅｖ ｅｔ ａｔ． （Ｅｌｅｋｔｒｏ
ｎｎａｊａ ｔｅｃｈｎｉｋａ −Ｍａｔｅｒｉａｌｙ
， ５， Ｌ９８０， １１６）により示されたように
、回転するカーテンが利用される。これらの分離システ
ムすべてに共通した欠点は、非常に複雑で保守が面倒に
なること、及び蒸発された材料の利用効率が著しく低下
することであり、特に磁界又は電界を強めた表面に大粒
子をすべて捕えることの保証が難しいことである。
陰極からの大粒子の放出を低下させるため、米国特許第
４６７３４７７号に開示されている磁界内での陰極点の
方向性のある動作速度の増加を保証するよう設計された
システムがある。陰極表面上に高い磁界強度のみを有す
るこのようなシステムにおける大粒子の減少は、陰極の
最大厚みを厳しく制限する。これに加えて更に、材料の
蒸発は非常に狭い経路のみで起き、そのため材料の利用
率が低い．これらの理由のため、米国特許第４６７３４
７７号及びヨーロッパ特許（ＥＰ）第０２８３０９５号
、ヨーロッパ特許第０２８４１４５号に開示されている
磁気回路の複雑な機械的動作を伴うシステムが提案され
ている．ソ連特許第８９４０１８号に開示されている陰
極と陽極の間の主アーク放電電流を低下させるため、補
助の中空陰極内での放電を利用するシステムにおいても
、大粒子放出の部分的減少が得られる。
４６７３４７７号に開示されている磁界内での陰極点の
方向性のある動作速度の増加を保証するよう設計された
システムがある。陰極表面上に高い磁界強度のみを有す
るこのようなシステムにおける大粒子の減少は、陰極の
最大厚みを厳しく制限する。これに加えて更に、材料の
蒸発は非常に狭い経路のみで起き、そのため材料の利用
率が低い．これらの理由のため、米国特許第４６７３４
７７号及びヨーロッパ特許（ＥＰ）第０２８３０９５号
、ヨーロッパ特許第０２８４１４５号に開示されている
磁気回路の複雑な機械的動作を伴うシステムが提案され
ている．ソ連特許第８９４０１８号に開示されている陰
極と陽極の間の主アーク放電電流を低下させるため、補
助の中空陰極内での放電を利用するシステムにおいても
、大粒子放出の部分的減少が得られる。
しかしながら形成された層は、補助の中空陰極材料によ
り汚れることがある。ソ連特許第９０１３５７号に基づ
いた基板側の陽極及び穴に向いた空洞を有する円錐形の
陰極を備えた蒸発システムは、効率．が悪い。これは蒸
発した粒子の主たる流れが、陽極に向いているためであ
る． 〔課題を解決するための手段及び作用〕既知の方法の欠
点は、本発明に基づく大粒子の放出を減少させた陰極点
を有するアーク放電陰極を蒸発させる方法により解決さ
れる．この方法においては、反応性又は不活性ガスの存
在する真空にある移動する陰極点内の陰極蒸発表面から
、陰極材料が蒸発する。本発明の要点は、蒸発陰極表面
に、反応ガスにより臨界値より大きな部分的圧力を加え
るように影響を与え、同時にプラズマを陰極蒸発表面上
に電気的に保持することにある．本発明によれば、陰極
点及びプラズマは、磁界により＃極蒸発表面で更に影響
を受ける。
り汚れることがある。ソ連特許第９０１３５７号に基づ
いた基板側の陽極及び穴に向いた空洞を有する円錐形の
陰極を備えた蒸発システムは、効率．が悪い。これは蒸
発した粒子の主たる流れが、陽極に向いているためであ
る． 〔課題を解決するための手段及び作用〕既知の方法の欠
点は、本発明に基づく大粒子の放出を減少させた陰極点
を有するアーク放電陰極を蒸発させる方法により解決さ
れる．この方法においては、反応性又は不活性ガスの存
在する真空にある移動する陰極点内の陰極蒸発表面から
、陰極材料が蒸発する。本発明の要点は、蒸発陰極表面
に、反応ガスにより臨界値より大きな部分的圧力を加え
るように影響を与え、同時にプラズマを陰極蒸発表面上
に電気的に保持することにある．本発明によれば、陰極
点及びプラズマは、磁界により＃極蒸発表面で更に影響
を受ける。
本発明に基づく方法を適用すると、陰極点動作の数及び
速度が増加し、これにより陰極点内の陰極表面が部分的
に温度低下し、陰極上のアーク放電が大粒子の放出を仰
制するモードになる。磁界は、蒸発表面上の陰極点の軌
道及び速度に影響し、ガス及び金属粒子のイオン化を増
大させる。磁界強度は、反応ガスの臨界圧力強度に影響
を与えることができる． 本発明に基づく方法を実行する装置は、主要な形では冷
却陰極ブロックに設置された陰極及び陽極で構成されて
おり、その要点は陰極が二個の部分で形成されており、
一方の部分は蒸発表面を有する陰極の底部で形成されて
おり、もう一方の部分は陰極を囲む堰で形成されている
ことである。
速度が増加し、これにより陰極点内の陰極表面が部分的
に温度低下し、陰極上のアーク放電が大粒子の放出を仰
制するモードになる。磁界は、蒸発表面上の陰極点の軌
道及び速度に影響し、ガス及び金属粒子のイオン化を増
大させる。磁界強度は、反応ガスの臨界圧力強度に影響
を与えることができる． 本発明に基づく方法を実行する装置は、主要な形では冷
却陰極ブロックに設置された陰極及び陽極で構成されて
おり、その要点は陰極が二個の部分で形成されており、
一方の部分は蒸発表面を有する陰極の底部で形成されて
おり、もう一方の部分は陰極を囲む堰で形成されている
ことである。
堰は陰極の底部の幅の０．０５倍以上の高さである。
この形式の利点は、囲いの堰及び陰極の底部により形成
される電界が、蒸発表面すなわち陰極の底部付近にプラ
ズマを保持することにある。本発明を適用することで更
に利点のある大きな蒸発表面を有する陰極の場合には、
陰極の底部に突起物系が形成されており、その高さはそ
れらの最小相互間隔の０．０５倍以上になっている。突
起物は冷却陰極ブロックの一部であっても良く、陰極の
底部には突起物に対応する穴が形成されており、これに
より陰極の蒸発底部の構造が簡単になる。長期間の動作
中でも陰極底部の蒸発表面と堰又は突起物の相互位置を
一定に保持するため、そして陰極底部の蒸発表面からの
重要な材料の喪失のため、陰極の底部は堰及び突起物に
挿入できるようになっている。陰極の底部と堰を同一材
料で作ると、プラズマを陰極底部の蒸発表面付近に電気
的に保持するための構造が簡単になる。更に利点のある
形で行なう場合によれば、堰及び／又は突起物は、陰極
底部の材料より陰極電圧の降下がより大きい材料で作ら
れる．陰極点は、最初により低い陰極電圧降下を有する
材料を横切って移動し、これより周囲を囲む堰及び／又
は突起物の蒸発が抑制される．他の実施例では、堰及び
／又は突起物は、強磁性体材料で作られている。この場
合陰極点は、誘導磁界により強磁性体材料からはじかれ
る。同時に堰及び／又は突起物の蒸発は抑制され、陰極
点は陰極底部の蒸発表面上に保持される。陰極底部の蒸
発表面上に充分に電気的にプラズマを保持するため、堰
及び突起物は陰極底部と電気的に接続されている．更に
他の実施例によれば、堰及び／又は突起物は、電気的に
陰極底部から絶縁されている．この実施例の利点は、陰
極底部の蒸発表面上のプラズマの保持を改善でき、堰及
び突起物上に陰極点が移動するのを防ぐことができる堰
の電圧を独立して選択できることにある．陰極蒸発表面
上の陰極点及びプラズマの移動に影響を及ぼすため、陰
極には磁界源が備わっている．本発明に基づく方法及び
装置は、特に薄膜技術に本発明を適用した場合に利点が
ある。薄膜形成の間の大粒子の量を低下させると、薄膜
の特性、特に一様性、表面粗さ、抵抗の正確さ、反射力
を著しく改善する．一連の実際の応用では、機械工学の
分野（摩擦係数の低減、研摩に対する摩耗の低減）、化
学工業分野（ＷＪ食耐性の増加）、マイクロエレクトロ
ニクス分野（欠陥の低減、導電性の増加〉、装飾用コー
ティング等の形成への応用で重要である。大粒子放出の
低減は重要であり、イオン打ち込み、イオン室化法、イ
オン化ちり除去、イオンエッチング、及びイオン化微小
機械加工等のイオン化技術用の強力なイオン源として陰
極点を有するアーク放電の効果的利用が可能になる。
される電界が、蒸発表面すなわち陰極の底部付近にプラ
ズマを保持することにある。本発明を適用することで更
に利点のある大きな蒸発表面を有する陰極の場合には、
陰極の底部に突起物系が形成されており、その高さはそ
れらの最小相互間隔の０．０５倍以上になっている。突
起物は冷却陰極ブロックの一部であっても良く、陰極の
底部には突起物に対応する穴が形成されており、これに
より陰極の蒸発底部の構造が簡単になる。長期間の動作
中でも陰極底部の蒸発表面と堰又は突起物の相互位置を
一定に保持するため、そして陰極底部の蒸発表面からの
重要な材料の喪失のため、陰極の底部は堰及び突起物に
挿入できるようになっている。陰極の底部と堰を同一材
料で作ると、プラズマを陰極底部の蒸発表面付近に電気
的に保持するための構造が簡単になる。更に利点のある
形で行なう場合によれば、堰及び／又は突起物は、陰極
底部の材料より陰極電圧の降下がより大きい材料で作ら
れる．陰極点は、最初により低い陰極電圧降下を有する
材料を横切って移動し、これより周囲を囲む堰及び／又
は突起物の蒸発が抑制される．他の実施例では、堰及び
／又は突起物は、強磁性体材料で作られている。この場
合陰極点は、誘導磁界により強磁性体材料からはじかれ
る。同時に堰及び／又は突起物の蒸発は抑制され、陰極
点は陰極底部の蒸発表面上に保持される。陰極底部の蒸
発表面上に充分に電気的にプラズマを保持するため、堰
及び突起物は陰極底部と電気的に接続されている．更に
他の実施例によれば、堰及び／又は突起物は、電気的に
陰極底部から絶縁されている．この実施例の利点は、陰
極底部の蒸発表面上のプラズマの保持を改善でき、堰及
び突起物上に陰極点が移動するのを防ぐことができる堰
の電圧を独立して選択できることにある．陰極蒸発表面
上の陰極点及びプラズマの移動に影響を及ぼすため、陰
極には磁界源が備わっている．本発明に基づく方法及び
装置は、特に薄膜技術に本発明を適用した場合に利点が
ある。薄膜形成の間の大粒子の量を低下させると、薄膜
の特性、特に一様性、表面粗さ、抵抗の正確さ、反射力
を著しく改善する．一連の実際の応用では、機械工学の
分野（摩擦係数の低減、研摩に対する摩耗の低減）、化
学工業分野（ＷＪ食耐性の増加）、マイクロエレクトロ
ニクス分野（欠陥の低減、導電性の増加〉、装飾用コー
ティング等の形成への応用で重要である。大粒子放出の
低減は重要であり、イオン打ち込み、イオン室化法、イ
オン化ちり除去、イオンエッチング、及びイオン化微小
機械加工等のイオン化技術用の強力なイオン源として陰
極点を有するアーク放電の効果的利用が可能になる。
本発明の要点は、図面に基づいて明らかにされる．本発
明に基づく方法の例は、第６図に図解される装置の機能
の説明と関連して説明される。
明に基づく方法の例は、第６図に図解される装置の機能
の説明と関連して説明される。
第ｌ図は、窒素ガスＮ２の場合の、チタニウム製陰極で
の窒素ガスの部分的圧力ＰＨ２に対する反応ガスの吸着
される流率５φＮ２の推移をグラフで表わす．堰及び突
起物のない平面陰極の場合は、１’ｌ”Ｏｍａ＋の印の
曲線で表わされ、その曲線には明瞭な最大値が存在しな
いという特徴がある。この曲線の推移は、反応用加熱中
に起きる二つの主過程により生じる．基板及び真空室の
内壁上の圧縮された層内の反応ガスの吸収による過程及
び陰極の蒸発表面上の化合物の形成に起因する陰極から
の蒸発速度のゆるやかな低減による過程である。
の窒素ガスの部分的圧力ＰＨ２に対する反応ガスの吸着
される流率５φＮ２の推移をグラフで表わす．堰及び突
起物のない平面陰極の場合は、１’ｌ”Ｏｍａ＋の印の
曲線で表わされ、その曲線には明瞭な最大値が存在しな
いという特徴がある。この曲線の推移は、反応用加熱中
に起きる二つの主過程により生じる．基板及び真空室の
内壁上の圧縮された層内の反応ガスの吸収による過程及
び陰極の蒸発表面上の化合物の形成に起因する陰極から
の蒸発速度のゆるやかな低減による過程である。
本発明に基づく堰を備えた陰極に適用した場合、すなわ
ち幅ｆ＝５０ｍｍである陰極底部上に高さｈ一５ｍｍで
ある堰を備えた場合には、他の現象が起きる。すなわち
この場合では堰の高さ，ｈは陰極の幅の０．１倍になる
よう作られている。この場合の曲線の推移はｈ＝５ｍｍ
の印が付された曲線であり、反応ガスＰ．２の部分圧力
が低いＰ Ｈ２ ＜ Ｐ ｃＴの範囲では、ｈ＝０１の
曲線の推移と実質的には類似している。しかしながら臨
界圧力ｐｅｒの場合にはゞφＮ２の急激な低下が生じる
．これは大粒子が仰制されて放出される範囲に、アーク
放電が遷移したことによる．このような範囲においては
、蒸発速度全体の低下、すなわち圧縮層でのガスの吸収
の低下が生じる。圧力がＰ Ｈ２ ＞ Ｐ ｃｒの場合
、大粒子の放出が抑制された状態でのアーク放電が生じ
、これにより基板にコーティングされる層の品質に好影
響を与える。臨界圧力ｐｃｒは、吸収される窒素ガスの
流率の急激な低下から決定される所定の蒸着状態にある
。３φＮ，のＰ．に対する依、存の質的推移、すなわち
大粒子の抑制された放出が行なわれる範囲へのアーク放
電の遷移も、部分圧力がＰａの１２倍までは、内部ガス
の存在に依存しない。
ち幅ｆ＝５０ｍｍである陰極底部上に高さｈ一５ｍｍで
ある堰を備えた場合には、他の現象が起きる。すなわち
この場合では堰の高さ，ｈは陰極の幅の０．１倍になる
よう作られている。この場合の曲線の推移はｈ＝５ｍｍ
の印が付された曲線であり、反応ガスＰ．２の部分圧力
が低いＰ Ｈ２ ＜ Ｐ ｃＴの範囲では、ｈ＝０１の
曲線の推移と実質的には類似している。しかしながら臨
界圧力ｐｅｒの場合にはゞφＮ２の急激な低下が生じる
．これは大粒子が仰制されて放出される範囲に、アーク
放電が遷移したことによる．このような範囲においては
、蒸発速度全体の低下、すなわち圧縮層でのガスの吸収
の低下が生じる。圧力がＰ Ｈ２ ＞ Ｐ ｃｒの場合
、大粒子の放出が抑制された状態でのアーク放電が生じ
、これにより基板にコーティングされる層の品質に好影
響を与える。臨界圧力ｐｃｒは、吸収される窒素ガスの
流率の急激な低下から決定される所定の蒸着状態にある
。３φＮ，のＰ．に対する依、存の質的推移、すなわち
大粒子の抑制された放出が行なわれる範囲へのアーク放
電の遷移も、部分圧力がＰａの１２倍までは、内部ガス
の存在に依存しない。
第２図は、本発明に基づく陰極１の主要な実施例を表わ
し、この実施例では陰極は二個の部分より成っている。
し、この実施例では陰極は二個の部分より成っている。
一つの部分は、蒸発表面を有する陰極１の底部２により
形成され、もう一つの部分は、囲う形の堰３により形成
される。陰極１は、幅Ｌを有し、８３は高さｈを有して
いる。電圧を有する堰３は、プラズマを電気的に陰極１
の蒸発表面上に保持する。
形成され、もう一つの部分は、囲う形の堰３により形成
される。陰極１は、幅Ｌを有し、８３は高さｈを有して
いる。電圧を有する堰３は、プラズマを電気的に陰極１
の蒸発表面上に保持する。
第３図は、陰極１の底部２の表面に対して垂直方向に堰
３に挿入して取り付けられる陰極１を表わしている。陰
極１の底部２上の蒸発する材料の喪失は、陰極１全体を
必要な位置まで進めることで補正される．陰極１及び堰
３の両方共に、同一材料で作られても良く、又は堰３が
陰極ｌの底部２の材料より陰８ｉ！電圧が低下する材料
で作られてもよく、更に堰３が強磁性体材料で作られて
も良い。堰３は陰８ｉ！１と電気的に接続されていても
、陰極１から絶縁されていてもどちらでも良い。
３に挿入して取り付けられる陰極１を表わしている。陰
極１の底部２上の蒸発する材料の喪失は、陰極１全体を
必要な位置まで進めることで補正される．陰極１及び堰
３の両方共に、同一材料で作られても良く、又は堰３が
陰極ｌの底部２の材料より陰８ｉ！電圧が低下する材料
で作られてもよく、更に堰３が強磁性体材料で作られて
も良い。堰３は陰８ｉ！１と電気的に接続されていても
、陰極１から絶縁されていてもどちらでも良い。
第４図は、円板のような平らな筐体で形成される陰極１
を表わしており、囲う形の堰３に取り付けられ、陰極１
の底部２は堰３にしっがりと接続される。この配置は、
特に底部２の蒸発により生じる材料の喪失が遅い大きな
表面の陰極１に適している． 第５図は、大型の陰極に特に適した実施例を表わしてい
る．陰極の底部２には、冷却陰極ブロックｌ６の一部で
ある突起物４が備わっており、陰極ｌの底部２には、突
起物４に対応する穴が形成されている． 第６図は、基板上に層をコーティングするための装置を
表わしでおり、真空ボンブ６及び作用ガス供給部７を有
する真空室５で構成されている．真空室５の壁面には、
大粒子の放出を低減してアーク放電陰極１を蒸発させる
ための装置８が収容されている．皿状の陰極１は、アー
ク放電の間陰極の熱を奪い取って放出する冷却陰極ブロ
ック１６に固定されている．陰極１は、電源１０に接続
されている．補助電源工Ｉは、陽極９と真空室５の金属
壁の間の電圧を保持する．金属製の真空室５又は基板！
３でも、ｌＩＩ極として使用してかまわない．真空室５
の内部のイオンｌ２の移動に影響を与えるため、コイル
１７により磁界を形或することができる．層をコーティ
ングする基板１３は、バイアス源１５の電圧を有する取
り付け部工４に固定されている。陰極１には、磁界源１
８が備わっており、これは電磁石又は永久磁石で形成さ
れている。
を表わしており、囲う形の堰３に取り付けられ、陰極１
の底部２は堰３にしっがりと接続される。この配置は、
特に底部２の蒸発により生じる材料の喪失が遅い大きな
表面の陰極１に適している． 第５図は、大型の陰極に特に適した実施例を表わしてい
る．陰極の底部２には、冷却陰極ブロックｌ６の一部で
ある突起物４が備わっており、陰極ｌの底部２には、突
起物４に対応する穴が形成されている． 第６図は、基板上に層をコーティングするための装置を
表わしでおり、真空ボンブ６及び作用ガス供給部７を有
する真空室５で構成されている．真空室５の壁面には、
大粒子の放出を低減してアーク放電陰極１を蒸発させる
ための装置８が収容されている．皿状の陰極１は、アー
ク放電の間陰極の熱を奪い取って放出する冷却陰極ブロ
ック１６に固定されている．陰極１は、電源１０に接続
されている．補助電源工Ｉは、陽極９と真空室５の金属
壁の間の電圧を保持する．金属製の真空室５又は基板！
３でも、ｌＩＩ極として使用してかまわない．真空室５
の内部のイオンｌ２の移動に影響を与えるため、コイル
１７により磁界を形或することができる．層をコーティ
ングする基板１３は、バイアス源１５の電圧を有する取
り付け部工４に固定されている。陰極１には、磁界源１
８が備わっており、これは電磁石又は永久磁石で形成さ
れている。
装置の動作を、窒化チタニウム層を形成するための本発
明に基づく方法の具体例で説明する．高さ５ｍ―の囲う
形の堰３を有する直径５０開の円形陰極１は、チタニウ
ムからできている．窒素ガスが反応ガスとして使用され
る．基板１３は、１５０ｍｍ離れた取り付け部１４上に
置がれる．アーク放電電流は７５Ａであり、反応ガス圧
は、堆積中は０．５Ｐａの値に維持される．窒化チタニ
ウム層は、金相学的に研磨された基板上に約４μｍの厚
さに０．１μ輸／分の速度でコートされる．形成された
窒化チタニウム層は、約０．０５Ｒａの表面粗さを有し
た。これに比べて、従来の方法で形或した窒化チタニウ
ム層は、より高い約０．５Ｒａ程度の粗さを有している
． 〔発明の効果〕 本発明により、大粒子が放出されないため表面の性質が
良好な層が効率よく形成することが可能な蒸発源が可能
になる．
明に基づく方法の具体例で説明する．高さ５ｍ―の囲う
形の堰３を有する直径５０開の円形陰極１は、チタニウ
ムからできている．窒素ガスが反応ガスとして使用され
る．基板１３は、１５０ｍｍ離れた取り付け部１４上に
置がれる．アーク放電電流は７５Ａであり、反応ガス圧
は、堆積中は０．５Ｐａの値に維持される．窒化チタニ
ウム層は、金相学的に研磨された基板上に約４μｍの厚
さに０．１μ輸／分の速度でコートされる．形成された
窒化チタニウム層は、約０．０５Ｒａの表面粗さを有し
た。これに比べて、従来の方法で形或した窒化チタニウ
ム層は、より高い約０．５Ｒａ程度の粗さを有している
． 〔発明の効果〕 本発明により、大粒子が放出されないため表面の性質が
良好な層が効率よく形成することが可能な蒸発源が可能
になる．
第１図は、反応ガスの部分圧力を変えた時の陰極への影
響を表゛わすグラフ． 第２．３．４．５図は、陰極の各種構造例の断面を表わ
す図． 第６図は、陰極点を有するアーク放電陰極を蒸発させて
基板上に層をコーティングするための装置を表わす． 図において、 １・・・陰極、 ３・・・堰、 ５・・・真空室、 ７・・・吸入口、 ９・・・陽極、 １１・・・補助電源、 １３・・・基板、 １５・・・バイアス源、 １７・・・コイル、 ２・・・Ｆｊ１ｍ底部、 ４・・・突起物、 ６・・・真空ポンプ、 ８・・・陰極蒸発装置、 ＩＯ・・・電源、 １２・・・イオン、 １４・・・取り付け部、 １６・・・冷却陰極ブロック、 １８・・・磁界源．
響を表゛わすグラフ． 第２．３．４．５図は、陰極の各種構造例の断面を表わ
す図． 第６図は、陰極点を有するアーク放電陰極を蒸発させて
基板上に層をコーティングするための装置を表わす． 図において、 １・・・陰極、 ３・・・堰、 ５・・・真空室、 ７・・・吸入口、 ９・・・陽極、 １１・・・補助電源、 １３・・・基板、 １５・・・バイアス源、 １７・・・コイル、 ２・・・Ｆｊ１ｍ底部、 ４・・・突起物、 ６・・・真空ポンプ、 ８・・・陰極蒸発装置、 ＩＯ・・・電源、 １２・・・イオン、 １４・・・取り付け部、 １６・・・冷却陰極ブロック、 １８・・・磁界源．
Claims (12)
- １．陰極材料は、反応性又は不活性ガスの存在する真空
状態において、移動する陰極点内の陰極蒸発表面から蒸
発し、大粒子の放出を減少させた陰極点を有するアーク
放電陰極を蒸発させる方法であって、 蒸発陰極表面は、反応ガスにより臨界値より大きな部分
的圧力が加えられるように影響され、同時にプラズマが
陰極蒸発表面上に電気的に保持されることを特徴とする
アーク放電陰極を蒸発させる方法。 - ２．陰極点及びプラズマは、磁界により陰極蒸発表面上
で更に影響を受けることを特徴とする請求項の１に記載
の方法。 - ３．冷却陰極ブロック内の陰極、及び陽極で構成される
請求項の１に記載の方法を実行するための装置であって
、 陰極（１）は、二個の部分で形成され、 該部分の一方は、蒸発表面（２）を有する陰極の底部で
形成され、 該部分の他方は、陰極の底部の幅の０．０５倍以上の高
さの陰極を囲む堰（３）で形成されていることを特徴と
する装置。 - ４．陰極の底部では、突起物が相互の最小間隔の０．０
５倍以上の高さで形成されていることを特徴とする請求
項の３に記載の装置。 - ５．突起物は、陰極ブロック（１６）の一部を形成し、
陰極の底部では突起物（４）に対応する穴が形成されて
いることを特徴とする請求項の３又は４のいずれか１項
に記載の装置。 - ６．陰極の底部（２）は、陰極の堰（３）及び突起物に
対して挿入されるよう形成されていることを特徴とする
請求項の３又は４のいずれか１項に記載の装置。 - ７．陰極の底部及び陰極の堰は、同一の材料で作られて
おり、強固に接続されていることを特徴とする請求項の
３に記載の装置。 - ８．陰極の堰（３）及び／又は突起物（４）は、陰極の
底部（２）の材料より高い陰極の電圧降下を生じる材料
で作られていることを特徴とする請求項の３又は４のい
ずれか１項に記載の装置。 - ９．陰極の堰（３）及び／又は突起物は、強磁性体材料
で作られていることを特徴とする請求項の３又は４のい
ずれか１項に記載の装置。 - １０．堰（３）及び突起物（４）は、陰極の底部（２）
と電気的に接続されていることを特徴とする請求項の３
又は４のいずれか１項に記載の装置。 - １１．陰極の堰（３）及び／又は突起物（４）は、陰極
の底部（２）から電気的に絶縁されていることを特徴と
する請求項の３又は４のいずれか１項に記載の装置。 - １２．陰極（１）は、磁界源（１８）を備えていること
を特徴とする請求項の３から１１のいずれか１項に記載
の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS5288-89 | 1989-09-13 | ||
| CS528889A CS275226B2 (en) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | Method of arc discharge's cathode vaporization with cathode spots and macroparticles' reduced emission and device for realization of this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170664A true JPH03170664A (ja) | 1991-07-24 |
Family
ID=5397497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24017590A Pending JPH03170664A (ja) | 1989-09-13 | 1990-09-12 | 大粒子の放出を減少させた陰極点を有するアーク放電陰極蒸発方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0417780A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03170664A (ja) |
| CS (1) | CS275226B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69226360T2 (de) * | 1991-03-25 | 1999-02-25 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation, Campbell | Makroteilchenfilter in lichtbogenquelle |
| IT1253065B (it) * | 1991-12-13 | 1995-07-10 | Unicoat Srl | Vaporizzatore ad arco voltaico |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2106545B (en) * | 1981-02-23 | 1985-06-26 | Rimma Ivanovna Stupak | Consumable cathode for electric-arc evaporator of metal |
| US4512867A (en) * | 1981-11-24 | 1985-04-23 | Andreev Anatoly A | Method and apparatus for controlling plasma generation in vapor deposition |
| GB2150947A (en) * | 1983-12-07 | 1985-07-10 | Vac Tec Syst | Evaporation arc stabilization for non-permeable targets utilizing permeable stop ring |
| DE3672819D1 (de) * | 1985-09-30 | 1990-08-23 | Union Carbide Corp | Vorrichtung und verfahren zum beschichten in einer vakuumkammer durch lichtbogendampfniederschlag. |
-
1989
- 1989-09-13 CS CS528889A patent/CS275226B2/cs unknown
-
1990
- 1990-09-12 JP JP24017590A patent/JPH03170664A/ja active Pending
- 1990-09-13 EP EP19900117648 patent/EP0417780A3/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0417780A2 (en) | 1991-03-20 |
| CS275226B2 (en) | 1992-02-19 |
| EP0417780A3 (en) | 1991-05-02 |
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