JPH04304362A - Ion plating device - Google Patents

Ion plating device

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JPH04304362A
JPH04304362A JP9371591A JP9371591A JPH04304362A JP H04304362 A JPH04304362 A JP H04304362A JP 9371591 A JP9371591 A JP 9371591A JP 9371591 A JP9371591 A JP 9371591A JP H04304362 A JPH04304362 A JP H04304362A
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Japan
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plasma
chamber
shutter member
holder
ion plating
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Torao Tazo
田雑 寅夫
Makoto Suzuki
誠 鈴木
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LIMES KK
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Abstract

PURPOSE:To provide the ion plating device which can surely prevent the infiltration of plasma to a base material side in the preparatory stage far film formation even if the high-density plasma is generated in a vacuum chamber. CONSTITUTION:A shutter 19 constituted of a main shutter member 22 which consists of a bottom plate 20 and a vertical type half frame body 21 integrated with this bottom plate 20 and is freely movable to an arc shape and an auxiliary shutter member 23 which is connected to this vertical type half frame body 21 to constitute a vertical type half frame body shape enclosing a holder 15 and is freely movable forward and backward is disposed within the vacuum chamber 1.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、イオンプレーティング
装置に関する
[Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion plating apparatus.

【0002】0002

【従来の技術】一般にイオンプレーティング装置による
成膜は、通常のCVD法、スパッタ法に比べて基材表面
に密着性の高い被膜を形成できるという特徴を有する。 かかる特徴を持つイオンプレーティング装置による成膜
を基材である構造材に適用した場合、生産性の向上や構
造材の表面粗度に影響されずに表面が平滑な厚い被膜を
成膜する観点から、高速度で成膜することが要望されて
いる。
2. Description of the Related Art In general, film formation using an ion plating apparatus has the characteristic that it is possible to form a film with higher adhesion on the surface of a base material compared to the usual CVD method or sputtering method. When film formation using an ion plating device with such characteristics is applied to a structural material as a base material, it is possible to improve productivity and form a thick film with a smooth surface without being affected by the surface roughness of the structural material. Therefore, there is a demand for high-speed film formation.

【0003】ところで、従来のイオンプレーティング装
置は真空チャンバと、前記チャンバ内の上部付近に配置
された基材ホルダと、前記基材ホルダの下方に円弧状に
移動自在に配置され、前記ホルダに保持された基材に対
して蒸着物質の堆積を遮蔽するための平板状シャッタと
、前記チャンバ内の底部付近に配置された蒸着源と、前
記チャンバの側壁に設けられたプラズマ銃と、前記ホル
ダを挟んで前記プラズマ銃と反対側の前記チャンバ側壁
に設けられ、前記プラズマ銃からのプラズマを前記チャ
ンバ内に引き出すための電極とを具備した構造になって
いる。
By the way, a conventional ion plating apparatus includes a vacuum chamber, a substrate holder disposed near the upper part of the chamber, and a base material holder arranged movably in an arc below the substrate holder. a flat shutter for shielding the held base material from deposition of a vapor deposition material; a vapor deposition source disposed near the bottom of the chamber; a plasma gun provided on a side wall of the chamber; and the holder. The electrode is provided on a side wall of the chamber on the opposite side of the plasma gun, and is used to draw plasma from the plasma gun into the chamber.

【0004】上述した構造のイオンプレーティング装置
において、前記基材ホルダに基材を保持し、シャッタを
移動させて前記基材の下方に位置させた後、チャンバ内
を所定の真空度とし、前記プラズマ銃でプラズマを発生
させ、前記電極によりプラズマを前記チャンバ内に引き
出す。このようなプラズマをチャンバ内に形成した状態
で、前記蒸着源から所望の蒸着物質を蒸発させ、前記プ
ラズマでイオン化する。前記プラズマおよび蒸着物質の
蒸発が安定化する成膜準備完了後、シャッタを移動させ
て前記基材の下方を開放することにより、負電位が印加
された前記基材表面にイオン化蒸着物質を衝突させて所
定の薄膜を形成する。
In the ion plating apparatus having the above-described structure, the substrate is held in the substrate holder, the shutter is moved to be positioned below the substrate, and then the inside of the chamber is brought to a predetermined degree of vacuum. A plasma gun generates plasma, and the electrode draws the plasma into the chamber. With such plasma formed in the chamber, a desired deposition material is evaporated from the deposition source and ionized by the plasma. After the preparation for film formation is completed in which the plasma and evaporation of the vapor deposition material are stabilized, the shutter is moved to open the lower part of the base material, so that the ionized vapor deposition material collides with the surface of the base material to which a negative potential has been applied. A predetermined thin film is formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
造のイオンプレーティング装置では成膜速度を上げるた
めに真空チャンバに生成するプラズマの密度を大きくす
ると、成膜準備段階で前記基材の下方に配置されたシャ
ッタが平板状であるため、プラズマが前記基材に側に回
り込む。その結果、シャッタを開いて成膜した後の薄膜
の膜質が著しく悪化するという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the ion plating apparatus having the above structure, if the density of the plasma generated in the vacuum chamber is increased in order to increase the film formation rate, it is necessary to increase the density of the plasma generated in the vacuum chamber. Since the shutter is shaped like a flat plate, the plasma wraps around the base material. As a result, there was a problem in that the film quality of the thin film formed after opening the shutter was significantly deteriorated.

【0006】本発明は、前記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、真空チャンバ内に高密度のプラズ
マを発生させても成膜準備段階で基材側へのプラズマの
回り込みを確実に防止することが可能なイオンプレーテ
ィング装置を提供しようとするものである。
The present invention was made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and even if high-density plasma is generated in a vacuum chamber, it is possible to ensure that the plasma goes around to the substrate side in the preparation stage for film formation. The purpose of the present invention is to provide an ion plating device that can prevent such problems.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、真空チャンバ
と、前記チャンバ内の上部付近に配置された基材ホルダ
と、前記基材ホルダに保持された基材に対して蒸着物質
の堆積を遮蔽するためのシャッタと、前記チャンバ内の
底部付近に配置された蒸着物質を蒸発する蒸着源と、前
記チャンバの側壁に設けられたプラズマ銃と、前記チャ
ンバの側壁内面近傍に配置され、前記プラズマ銃からの
プラズマを前記チャンバ内に引き出すための対向電極と
を具備したイオンプレーティング装置において、前記シ
ャッタは底板および該底板に一体化された竪形半枠体か
らなり、例えば円弧状に移動自在な主シャッタ部材と、
前記竪形半枠体に連結されて前記ホルダを囲む竪形半枠
体形状をなす例えば前進後退自在な補助シャッタ部材と
から構成されることを特徴とするイオンプレーティング
装置である。
[Means for Solving the Problems] The present invention includes a vacuum chamber, a substrate holder disposed near the upper portion of the chamber, and a method for depositing a vapor deposition substance on the substrate held by the substrate holder. a shutter for shielding; a evaporation source for evaporating a deposition material disposed near the bottom of the chamber; a plasma gun disposed on a side wall of the chamber; In the ion plating apparatus equipped with a counter electrode for drawing plasma from a gun into the chamber, the shutter is composed of a bottom plate and a vertical half frame integrated with the bottom plate, and is movable, for example, in an arc shape. a main shutter member,
The ion plating apparatus is characterized in that it is comprised of an auxiliary shutter member that is connected to the vertical half-frame and surrounds the holder, and is movable forward and backward, for example, in the shape of a vertical half-frame.

【0008】前記蒸着源は、電子ビーム加熱方式、抵抗
加熱方式のもの等を用いることができる。前記蒸着源の
蒸着物質を収納するルツボとしては、蒸着物質を収納す
る単一の穴を有する構造のもの他に、蒸着物質を多数箇
所または環状に収納する構造のものが用いられる。
[0008] As the vapor deposition source, an electron beam heating type, a resistance heating type, or the like can be used. As the crucible for storing the vapor deposition material of the vapor deposition source, a crucible having a structure having a single hole for storing the vapor deposition material, or a crucible having a structure in which the vapor deposition material is stored in multiple locations or in a ring shape can be used.

【0009】本発明に係わるイオンプレーティング装置
は、高速成膜を図る観点から以下に説明する構成とする
ことが望ましい。
The ion plating apparatus according to the present invention preferably has the configuration described below from the viewpoint of high-speed film formation.

【0010】(1) 真空チャンバと、前記チャンバ内
の上部付近に配置された基材ホルダと、前記基材ホルダ
に保持された基材に対して蒸着物質の堆積を遮蔽するた
めの前述した構造のシャッタと、前記チャンバ内の底部
付近に配置され、電子銃で蒸着物質を蒸発する蒸着源と
、前記チャンバの側壁に設けられたプラズマ銃と、前記
チャンバの側壁内面近傍に前記プラズマ銃と同一もしく
はほぼ同一平面内に位置するように、かつ前記プラズマ
銃と対向するように配置され、前記プラズマ銃からのプ
ラズマを前記チャンバ内に引き出すための矩形状の第1
対向電極と、前記チャンバの側壁内面近傍に前記プラズ
マ銃と同一もしくはほぼ同一平面内に位置するように、
かつ前記電子銃からの電子ビーム放出方向に互いに対向
するように配置され、前記プラズマ銃からのプラズマを
前記チャンバ内に引き出すための矩形状の第2、第3の
対向電極と、前記第1〜第3の対向電極に互いに対向す
る面がS極となるようにそれぞれ内蔵された永久磁石と
、前記各対向電極が位置する前記チャンバの側壁外面近
傍にそれぞれ配置され、前記各磁石との関係で磁力を制
御するためのコイルとを具備したイオンプレーティング
装置。
(1) A vacuum chamber, a substrate holder disposed near the upper part of the chamber, and the above-described structure for shielding the substrate held by the substrate holder from deposition of a vapor deposition substance. a shutter located near the bottom of the chamber, a deposition source for evaporating the deposition material with an electron gun, a plasma gun provided on the side wall of the chamber, and a plasma gun identical to the plasma gun located near the inner surface of the side wall of the chamber. Alternatively, a rectangular first plate is disposed substantially in the same plane and facing the plasma gun, and is configured to draw plasma from the plasma gun into the chamber.
a counter electrode located near the inner surface of the side wall of the chamber in the same or substantially the same plane as the plasma gun;
and rectangular second and third opposing electrodes arranged to face each other in the electron beam emission direction from the electron gun and for drawing out plasma from the plasma gun into the chamber; A permanent magnet is built into each of the third opposing electrodes so that the surfaces facing each other serve as south poles, and each of the permanent magnets is arranged near the outer surface of the side wall of the chamber where the opposing electrodes are located, and An ion plating device equipped with a coil for controlling magnetic force.

【0011】(2) 真空チャンバと、前記チャンバ内
の上部付近に配置された基材ホルダと、前記基材ホルダ
に保持された基材に対して蒸着物質の堆積を遮蔽するた
めの前述した構造のシャッタと、前記チャンバ内の底部
付近に配置され、電子銃で蒸着物質を蒸発する蒸着源と
、前記チャンバの側壁に設けられたプラズマ銃と、前記
チャンバの側壁内面近傍に前記プラズマ銃と同一もしく
はほぼ同一平面内に位置するように、かつ前記プラズマ
銃と対向するように配置され、前記プラズマ銃からのプ
ラズマを前記チャンバ内に引き出すための永久磁石を内
蔵した矩形状の第1対向電極と、前記チャンバの側壁内
面近傍に前記プラズマ銃と同一もしくはほぼ同一平面内
に位置するように、かつ前記電子銃からの電子ビーム放
出方向に互いに対向するように配置され、前記プラズマ
銃からのプラズマを前記チャンバ内に引き出すための永
久磁石を内蔵した矩形状の第2、第3の対向電極と、前
記第1〜第3の対向電極の前面および背面を除く周囲に
巻装され、互いに対向する前記各対向電極の面がS極と
なるように前記各対向電極と共に電磁石を構成するコイ
ルとを具備したイオンプレーティング装置。
(2) A vacuum chamber, a substrate holder disposed near the upper part of the chamber, and the above-described structure for shielding the substrate held by the substrate holder from deposition of a vapor deposition substance. a shutter located near the bottom of the chamber, a deposition source for evaporating the deposition material with an electron gun, a plasma gun provided on the side wall of the chamber, and a plasma gun identical to the plasma gun located near the inner surface of the side wall of the chamber. or a rectangular first opposing electrode disposed substantially in the same plane and facing the plasma gun, and containing a permanent magnet for drawing plasma from the plasma gun into the chamber; , are arranged near the inner surface of the side wall of the chamber so as to be located in the same or almost the same plane as the plasma gun, and to face each other in the electron beam emission direction from the electron gun, and to emit plasma from the plasma gun. Rectangular second and third opposing electrodes each having a built-in permanent magnet for drawing out into the chamber; An ion plating apparatus comprising a coil that constitutes an electromagnet together with each of the opposing electrodes so that the surface of each of the opposing electrodes becomes an S pole.

【0012】0012

【作用】本発明によれば、基材ホルダの下方に配置する
シャッタを底板および該底板に一体化された竪形半枠体
からなり、例えば円弧状に移動自在な主シャッタ部材と
、前記竪形半枠体に連結されて前記ホルダを囲む竪形半
枠体形状をなす例えば前進後退自在な補助シャッタ部材
とから構成することによって、真空チャンバ内に高密度
のプラズマを発生させても成膜準備段階で基材側へのプ
ラズマの回り込みを前記主シャッタ部材の底板と、同部
材の竪形半枠体および竪形半枠体形状をなす補助シャッ
タ部材の組合わせによる竪形枠体とにより確実に防止す
ることができる。その結果、前記シャッタを開いて成膜
することにより基材表面に良好な膜質を有する薄膜の高
速成膜できる。
[Operation] According to the present invention, the shutter disposed below the substrate holder is composed of a bottom plate and a vertical half-frame body integrated with the bottom plate, and includes a main shutter member movable in, for example, an arc shape, and By comprising an auxiliary shutter member, for example, which is connected to a vertical half-frame body and surrounds the holder, and which can move forward and backward, film formation is possible even when high-density plasma is generated in the vacuum chamber. In the preparation stage, the plasma is directed around the base material side by a vertical frame formed by a combination of the bottom plate of the main shutter member, a vertical half frame of the main shutter member, and an auxiliary shutter member in the shape of a vertical half frame. This can be reliably prevented. As a result, by opening the shutter and forming a film, a thin film having good film quality can be formed on the surface of the substrate at high speed.

【0013】なお、本発明者らは前記シャッタを前進後
退自在な底板と円弧状に移動自在な竪形枠体とから構成
することを試みた。しかしながら、かかる構造のシャッ
タではホルダに付設された加熱ヒータ、蒸着源の溶融蒸
着物質およびプラズマからの輻射熱により前記底板が変
形するため、前記底板と竪形枠体下端の距離を大きくと
る必要がある。その結果、前記底板と竪形枠体の隙間か
らプラズマが基材に回り込むという問題があった。これ
に対し、本発明に用いられるシャッタは竪形半枠体下端
に底板を一体化した主シャッタ部材を備えた構造になっ
ているため、前記輻射熱による変形量が少なくなり、ま
た前記主シャッタ部材の底板が変形しても、前述したよ
うに底板と竪形枠体から構成したシャッタのようにプラ
ズマが基材が側に回り込むことを回避できる。
[0013] The inventors of the present invention have attempted to construct the shutter from a bottom plate that can move forward and backward, and a vertical frame that can move in an arc. However, in a shutter with such a structure, the bottom plate is deformed by the radiant heat from the heater attached to the holder, the molten vapor deposition material from the vapor deposition source, and the plasma, so it is necessary to provide a large distance between the bottom plate and the lower end of the vertical frame. . As a result, there was a problem in that plasma entered the base material through the gap between the bottom plate and the vertical frame. In contrast, the shutter used in the present invention has a structure in which the main shutter member is integrated with the bottom plate at the lower end of the vertical half-frame body, so the amount of deformation due to the radiant heat is reduced, and the main shutter member Even if the bottom plate is deformed, plasma can be prevented from going around to the side of the base material, as in the case of a shutter constructed of a bottom plate and a vertical frame as described above.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図4を参照し
て詳細に説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

【0015】図1は、本発明のイオンプレーティング装
置を示す概略横断面図、図2は図1のII−II線に沿
う断面図、図3は前記装置によるプラズマの生成を説明
するための斜視図、図4はシャッタを開放した状態を示
す斜視図である。図中の1は、正方形筒状の真空チャン
バであり、このチャンバ1の上部側壁には該チャンバ1
内を所定の真空度に維持するための真空ポンプと連通す
る排気管2が設けられている。また、図中の3は蒸着源
である。この蒸着源3は、前記チャンバ1の底部に設置
されたルツボ4と、前記チャンバ1の側壁下部に設けら
れ、前記ルツボ4に電子ビームを照射するための電子銃
5と、前記ルツボ4の上方付近に配置され、前記電子銃
5からの電子ビームを偏向させて前記ルツボ4内の蒸着
材料に照射するための一対の偏向磁石6とから構成され
ている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an ion plating apparatus of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II--II in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram for explaining plasma generation by the apparatus. Perspective view FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the shutter is opened. 1 in the figure is a square cylindrical vacuum chamber, and the upper side wall of this chamber 1 has the chamber 1
An exhaust pipe 2 is provided which communicates with a vacuum pump for maintaining the interior at a predetermined degree of vacuum. Moreover, 3 in the figure is a vapor deposition source. The vapor deposition source 3 includes a crucible 4 installed at the bottom of the chamber 1, an electron gun 5 installed at the lower side wall of the chamber 1 for irradiating the crucible 4 with an electron beam, and an electron gun 5 located above the crucible 4. It is comprised of a pair of deflecting magnets 6 which are arranged nearby and deflect the electron beam from the electron gun 5 to irradiate the vapor deposition material in the crucible 4 .

【0016】前記チャンバ1の一側壁外面には、プラズ
マ発生源としてのプラズマ銃7が設けられており、前記
プラズマ銃7の後部にはアルゴン(Ar)等の所定のガ
スを導入するための導入管(図示せず)が設けられてい
る。前記プラズマ銃7が設けられた前記チャンバ1の側
壁外面には、絞りコイル8が設けられ、かつ同側壁には
プラズマの絞り部9が設けられている。前記プラズマ銃
7が設けられた前記チャンバ1の一側壁を除く他の3つ
の側壁には、3つの支持軸101 、102 、103
 が前記プラズマ銃7と同一平面内に位置するように貫
通して挿入されている。前記各支持軸101 、102
 、103 の前記チャンバ1内に位置する先端には、
矩形状をなす第1〜第3の対向電極111 、112 
、113 がそれぞれ固定されている。前記第1対向電
極111 は、前記プラズマ銃7に対向して配置されて
いる。前記第2、第3の対向電極112 、113 は
前記電子銃5の電子ビーム放出方向に互いに対向し、か
つ平行となるように配置されている。前記各対向電極1
11 、112 、113 は、互いに対向する面がS
極となるように矩形状の永久磁石121 、122 、
123 が内蔵されている。前記各支持軸101 、1
02 、103 は、前記プラズマ銃7と電気的に接続
され、かつ前記各部材を接続する配線には前記プラズマ
銃7に負電位を印加するための直流電源13が介装され
、プラズマの生成に際して前記プラズマ銃7と前記各対
向電極111 、112 、113 との間で電位勾配
を付与できるようになっている。前記プラズマ銃7が設
けられた前記チャンバ1の一側壁を除く他の3つの側壁
の外面近傍には、3つの空心コイル141 、142 
、143 が前記各対向電極111 、112 、11
3 と対応して配置されている。
A plasma gun 7 as a plasma generation source is provided on the outer surface of one side wall of the chamber 1, and at the rear of the plasma gun 7 is an introduction port for introducing a predetermined gas such as argon (Ar). A tube (not shown) is provided. An aperture coil 8 is provided on the outer surface of the side wall of the chamber 1 in which the plasma gun 7 is provided, and a plasma aperture section 9 is provided on the same side wall. Three support shafts 101 , 102 , 103 are provided on the other three side walls of the chamber 1 except for one side wall where the plasma gun 7 is provided.
is inserted through the plasma gun 7 so as to be located in the same plane as the plasma gun 7. Each of the support shafts 101 and 102
, 103 located in the chamber 1 includes:
First to third counter electrodes 111, 112 having a rectangular shape
, 113 are each fixed. The first counter electrode 111 is arranged to face the plasma gun 7. The second and third opposing electrodes 112 and 113 are arranged so as to face and be parallel to each other in the electron beam emission direction of the electron gun 5. Each of the counter electrodes 1
11 , 112 , 113 have mutually opposing surfaces S
Rectangular permanent magnets 121, 122,
123 is built-in. Each of the support shafts 101, 1
02 and 103 are electrically connected to the plasma gun 7, and a DC power supply 13 for applying a negative potential to the plasma gun 7 is interposed in the wiring that connects each of the members. A potential gradient can be applied between the plasma gun 7 and each of the opposing electrodes 111 , 112 , 113 . Three air-core coils 141 and 142 are located near the outer surface of three side walls other than one side wall of the chamber 1 where the plasma gun 7 is provided.
, 143 are the respective counter electrodes 111 , 112 , 11
It is placed in correspondence with 3.

【0017】前記チャンバ1内のシート状プラズマ生成
領域の上方近傍には、基材を保持するためのホルダ15
が配設されており、かつ該ホルダ15は回転軸16によ
り支持、吊下されている。前記回転軸16は、可変電源
17に接続され、前記回転軸16を通して前記ホルダ1
5に負電圧が印加されるようになっている。前記チャン
バ1の側壁下部には、反応ガスの導入管18が連結され
ている。
A holder 15 for holding a base material is located near the upper part of the sheet-like plasma generation area in the chamber 1.
is provided, and the holder 15 is supported and suspended by a rotating shaft 16. The rotating shaft 16 is connected to a variable power source 17, and the rotating shaft 16 is connected to the holder 1 through the rotating shaft 16.
A negative voltage is applied to the terminal 5. A reaction gas introduction pipe 18 is connected to the lower side wall of the chamber 1 .

【0018】前記ホルダ15の下方には、シャッタ19
が配置されている。前記シャッタ19は、図3および図
4に示すように前記ホルダ15の下方に配置される円形
状の底板20および該底板20に一体化された竪形半円
筒状枠体21からなる主シャッタ部材22と、前記主シ
ャッタ部材22の前記竪形半円筒枠体21に組み合わさ
れて前記ホルダ15を囲む竪形半円筒枠体形状をなす補
助シャッタ部材23とから構成されている。前記主シャ
ッタ部材22は、前記チャンバ1の上壁から延出された
L形アーム24により円弧状に移動できるようになって
いる。前記補助シャッタ部材23は、前記チャンバ1の
側壁から延出された駆動ロッド25により前進後退でき
るようになっている。
A shutter 19 is provided below the holder 15.
is located. The shutter 19 is a main shutter member consisting of a circular bottom plate 20 disposed below the holder 15 and a vertical semi-cylindrical frame 21 integrated with the bottom plate 20, as shown in FIGS. 3 and 4. 22, and an auxiliary shutter member 23 which is combined with the vertical semi-cylindrical frame 21 of the main shutter member 22 and forms a vertical semi-cylindrical frame that surrounds the holder 15. The main shutter member 22 can be moved in an arc by an L-shaped arm 24 extending from the upper wall of the chamber 1. The auxiliary shutter member 23 can be moved forward and backward by a drive rod 25 extending from the side wall of the chamber 1.

【0019】次に、前述したイオンプレーティング装置
の作用を詳細に説明する。
Next, the operation of the above-mentioned ion plating apparatus will be explained in detail.

【0020】まず、ホルダ15に基材26を保持し、蒸
着源3のルツボ4内に所望の蒸着物質を収容する。つづ
いて、シャッタ19の主シャッタ部材22をL形アーム
24により移動させると共に補助シャッタ部材23を駆
動ロッド25により前進させて前記主シャッタ部材22
の竪形半円筒枠体21と竪形半円筒枠体形状をなす補助
シャッタ部材23の開放端を互いに当接させて前記ホル
ダ15の下方を前記底板20で、前記ホルダ15の外周
を前記竪形半円筒枠体21と竪形半円筒枠体形状をなす
補助シャッタ部材23で囲む。ひきつづき、図示しない
真空ポンプを作動して排気管2を通して真空チャンバ1
内のガスを排気して前記チャンバ1内を所定の真空度と
する。
First, the base material 26 is held in the holder 15, and a desired vapor deposition substance is placed in the crucible 4 of the vapor deposition source 3. Subsequently, the main shutter member 22 of the shutter 19 is moved by the L-shaped arm 24, and the auxiliary shutter member 23 is advanced by the drive rod 25.
The open ends of the vertical semi-cylindrical frame 21 and the auxiliary shutter member 23 having the shape of the vertical semi-cylindrical frame are brought into contact with each other, and the lower part of the holder 15 is placed on the bottom plate 20, and the outer periphery of the holder 15 is placed on the vertical side. It is surrounded by a semi-cylindrical frame 21 and an auxiliary shutter member 23 having a vertical semi-cylindrical frame shape. Continuing, operate the vacuum pump (not shown) to pass the exhaust pipe 2 into the vacuum chamber 1.
The gas inside the chamber 1 is evacuated to bring the inside of the chamber 1 to a predetermined degree of vacuum.

【0021】次いで、可変電源17から回転軸16及び
ホルダ15を通して前記基材26に負電圧を印加し、前
記回転軸16によりホルダ15を回転させながら、電子
銃5から電子ビームを放出し、一対の偏向磁石6により
前記電子ビームを走査させ、前記ルツボ4内に収容した
蒸着物質に照射して溶融、蒸発させる。同時に、プラズ
マ銃7にアルゴンガス等を供給し、前記プラズマ銃7よ
りプラズマを生成させると、前記プラズマ銃7に対向し
て配置され、電源13により前記プラズマ銃7との間で
電位勾配を持たせた第1〜第3の対向電極111 、1
12 、113 によりプラズマ27がチャンバ1内に
絞り部9を通して引き出される。この時、前記各対向電
極111 、112 、113 は互いに対向する面が
S極となるように矩形状の永久磁石121 、122 
、123 が内蔵され、かつ前記対向電極111 、1
12 、113 の背面(チャンバ1の側壁外面近傍)
に空心コイル141 、142、143 が配置されて
いるため、図3に示すようにホルダ15の下方近傍に前
記各磁石121 、122 、123 の背面のN極か
ら対向面のS極に向かう強力な水平方向の磁場(磁束密
度)B1 、B2 、B3 が発生する。 このような磁場が発生すると、前記プラズマ銃7から引
き出されたプラズマ27は前記各磁束密度B1 、B2
 、B3 に絡まって前記各磁石121 、122 、
123 に引き込まれるため、プラズマ量の損失を招く
ことなく、前記ホルダ15の下方近傍にプラズマ密度の
高いシート状プラズマが形成される。また、前記空心コ
イル141 、142 、143 への供給電流量を調
節することにより、さらに強力な磁場が発生され、一層
高密度化されたシート状プラズマが形成される。しかも
、前記空心コイル141 、142 、143 への供
給電流量を調節により前記シート状プラズマ27の平面
形状が制御される。かかるシート状プラズマ27の形成
において、前記第2、第3の対向電極112 、113
 は前記電子銃5の電子ビーム放出方向に互いに対向す
るように配置されているため、前記電子銃5からの電子
ビームの放出方向が前記第2、第3の対向電極112 
、113 に内蔵された永久磁石122 、123 の
磁場に影響されて変動されるのを防止される。なお、前
記シート状プラズマ27の生成に際し、磁束密度は前記
ルツボ4の中心と前記ホルダ15中心とを結ぶ線と前記
プラズマ銃7および各対向電極111 、112 、1
13 で形成される面との交点が最小となり、前記交点
から前記磁石121 、122 、123 に向かうに
従って磁束密度が増大する。つまり、前記シート状プラ
ズマ27の密度は前記交点で最小となり、前記交点から
前記磁石121 、122 、123 に向かうに従っ
て増大する。
Next, a negative voltage is applied from the variable power source 17 to the base material 26 through the rotating shaft 16 and the holder 15, and while the holder 15 is rotated by the rotating shaft 16, an electron beam is emitted from the electron gun 5. The electron beam is scanned by a deflecting magnet 6 and irradiated onto the deposited material contained in the crucible 4 to melt and evaporate it. At the same time, when argon gas or the like is supplied to the plasma gun 7 and plasma is generated from the plasma gun 7, the plasma gun 7 is placed opposite to the plasma gun 7, and a potential gradient is created between the plasma gun 7 and the plasma gun 7 by the power source 13. The first to third counter electrodes 111, 1
12 , 113 , the plasma 27 is drawn into the chamber 1 through the constriction part 9 . At this time, the respective opposing electrodes 111 , 112 , 113 are rectangular permanent magnets 121 , 122 such that the surfaces facing each other serve as south poles.
, 123 are built-in, and the counter electrodes 111 , 1
12 and 113 (near the outer surface of the side wall of chamber 1)
Since the air-core coils 141 , 142 , 143 are arranged in the holder 15 as shown in FIG. Horizontal magnetic fields (magnetic flux densities) B1, B2, and B3 are generated. When such a magnetic field is generated, the plasma 27 extracted from the plasma gun 7 has the respective magnetic flux densities B1 and B2.
, B3, each of the magnets 121, 122,
123 , sheet-like plasma with high plasma density is formed near the bottom of the holder 15 without causing loss of plasma amount. Further, by adjusting the amount of current supplied to the air-core coils 141, 142, 143, a stronger magnetic field is generated, and a sheet-like plasma with a higher density is formed. Moreover, the planar shape of the sheet-shaped plasma 27 can be controlled by adjusting the amount of current supplied to the air-core coils 141 , 142 , 143 . In forming such sheet-like plasma 27, the second and third opposing electrodes 112 and 113
are arranged to face each other in the electron beam emission direction of the electron gun 5, so that the electron beam emission direction from the electron gun 5 is aligned with the second and third opposing electrodes 112.
, 113 are prevented from being influenced by the magnetic fields of permanent magnets 122 , 123 built in. In addition, when generating the sheet-like plasma 27, the magnetic flux density is determined by the line connecting the center of the crucible 4 and the center of the holder 15, the plasma gun 7, and each of the opposing electrodes 111, 112, 1.
The intersection point with the plane formed by 13 is the minimum, and the magnetic flux density increases from the intersection point toward the magnets 121 , 122 , and 123 . That is, the density of the sheet plasma 27 becomes minimum at the intersection, and increases from the intersection toward the magnets 121 , 122 , 123 .

【0022】このようなプラズマ密度の高いシート状プ
ラズマ27を前記ホルダ15(基材19)の下方近傍に
形成すると、前記蒸着源3により蒸気化された蒸着物質
が前記プラズマ27内に上昇する過程で効率よくイオン
化される。かかる成膜の準備段階において、前記ホルダ
15下面に保持された基材26は下方が前記シャッタ1
9の前記底板20で、外周が前記竪形半円筒枠体21と
竪形半円筒枠体形状をなす補助シャッタ部材23で囲ま
れているため、前記基材26側に前記プラズマ27が回
り込むのを確実に防止される。
When such a sheet-like plasma 27 with a high plasma density is formed near the bottom of the holder 15 (substrate 19), a process in which the vaporized deposition material vaporized by the vapor deposition source 3 rises into the plasma 27 occurs. is efficiently ionized. In the preparatory stage of film formation, the base material 26 held on the lower surface of the holder 15 has its lower side facing the shutter 1.
Since the outer periphery of the bottom plate 20 of No. 9 is surrounded by the vertical semi-cylindrical frame 21 and the auxiliary shutter member 23 having a vertical semi-cylindrical frame shape, the plasma 27 is prevented from going around to the base material 26 side. will be reliably prevented.

【0023】成膜準備が終了した後、シャッタ19の主
シャッタ部材22をL形アーム24により円弧状に移動
させると共に補助シャッタ部材23を駆動ロッド25に
より後退させて図4に示すように前記ホルダ15の基材
26を開放すると、前記イオン化された蒸着物質(正イ
オンの蒸着物質)は、前記負電圧が印加された基材26
側に加速、衝突されて所定の被膜が前記基材26表面に
成膜される。
After the preparation for film formation is completed, the main shutter member 22 of the shutter 19 is moved in an arc shape by the L-shaped arm 24, and the auxiliary shutter member 23 is retreated by the drive rod 25, so that the holder is moved as shown in FIG. When the No. 15 base material 26 is opened, the ionized deposition material (positive ion deposition material) is transferred to the base material 26 to which the negative voltage has been applied.
A predetermined film is formed on the surface of the base material 26 by being accelerated and collided with the base material 26.

【0024】したがって、上述した本発明のイオンプレ
ーティング装置によればホルダ15下面に保持された基
材26の下方近傍にプラズマ密度の高いシート状プラズ
マ27を形成できる。かかるシート状プラズマ27の形
成(成膜準備段階)において、前記基材ホルダ15の下
方に配置するシャッタ19を底板20および該底板20
に一体化された竪形半円筒枠体21からなり、L形アー
ム24により円弧状に移動自在な主シャッタ部材22と
、前記竪形半円筒枠体21に連結されて前記ホルダを囲
む竪形半円筒枠体形状をなし、駆動ロッド25により前
進後退自在な補助シャッタ部材23とから構成すること
によって、前記基材26側への前記プラズマ27の回り
込みを前記主シャッタ部材22の底板20と、同部材2
2の竪形半円筒枠体21および竪形半円筒枠体形状をな
す補助シャッタ部材23の連結で形成された竪形円筒枠
体とにより確実に防止することができる。その結果、前
記シャッタ19を開いて成膜することにより前記基材2
6表面に良好な膜質を有する薄膜の高速成膜できる。
Therefore, according to the ion plating apparatus of the present invention described above, a sheet-like plasma 27 with high plasma density can be formed near the bottom of the base material 26 held on the lower surface of the holder 15. In the formation of the sheet-like plasma 27 (film formation preparation stage), the shutter 19 disposed below the base material holder 15 is connected to the bottom plate 20 and the bottom plate 20.
The main shutter member 22 is composed of a vertical semi-cylindrical frame 21 integrated with the main shutter member 22, which is movable in an arc shape by an L-shaped arm 24, and a vertical semi-cylindrical frame 21 that is connected to the vertical semi-cylindrical frame 21 and surrounds the holder. The auxiliary shutter member 23 has a semi-cylindrical frame shape and can be moved forward and backward by a drive rod 25, thereby preventing the plasma 27 from going around to the base material 26 side. Same member 2
This can be reliably prevented by the vertical semi-cylindrical frame formed by connecting the vertical semi-cylindrical frame 21 of No. 2 and the auxiliary shutter member 23 having a vertical semi-cylindrical frame shape. As a result, by opening the shutter 19 and forming a film, the base material 2
6. Thin films with good film quality can be formed at high speed on the surface.

【0025】なお、前記実施例では主シャッタ部材を構
成する竪形半枠体および補助シャッタ部材の形状を半円
筒枠体としたが、これに限定されない。例えば、竪形半
四角筒枠体としてもよい。また、竪形半円筒枠体の補助
シャッタ部材の開閉動作は円弧状の回転運動で行なって
もよい。
[0025] In the above embodiment, the shape of the vertical half frame and the auxiliary shutter member constituting the main shutter member are semi-cylindrical frames, but the present invention is not limited to this. For example, it may be a vertical half-square cylindrical frame. Further, the opening/closing operation of the auxiliary shutter member of the vertical semi-cylindrical frame may be performed by an arcuate rotational movement.

【0026】前記実施例では、矩形状の永久磁石を対向
電極に内蔵させたが、長楕円形状の永久磁石を対向電極
に内蔵させてもよい。特に、プラズマ銃に投入するプラ
ズマ電流を高めて成膜速度をより高める場合には、長楕
円形状の永久磁石を対向電極に内蔵させることが好まし
い。
In the above embodiment, a rectangular permanent magnet is built into the opposing electrode, but an oblong permanent magnet may be built into the opposing electrode. In particular, when increasing the plasma current supplied to the plasma gun to further increase the film formation rate, it is preferable to incorporate an oblong permanent magnet in the opposing electrode.

【0027】前記実施例では、ルツボに収容された蒸着
物質のみからなる被膜の形成に適用した例を説明したが
、図2に示すように真空チャンバ1に連結したガス導入
管18を通して反応ガス、例えば窒素ガスを前記チャン
バ1内に導入することによって金属窒化物被膜を形成す
ることも可能である。
In the above embodiment, an example was explained in which the film was formed from only the vapor deposited material contained in the crucible, but as shown in FIG. 2, the reaction gas, For example, it is also possible to form a metal nitride coating by introducing nitrogen gas into the chamber 1.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば真空
チャンバ内に高密度のプラズマを発生させても成膜準備
段階で基材側へのプラズマの回り込みを確実に防止でき
、ひいては基材表面に良好な膜質を有する薄膜の高速成
膜することが可能なイオンプレーティング装置を提供す
ることができる。
As described in detail above, according to the present invention, even if high-density plasma is generated in a vacuum chamber, it is possible to reliably prevent the plasma from going around to the substrate side in the film formation preparation stage, and as a result, the plasma It is possible to provide an ion plating apparatus capable of rapidly forming a thin film with good film quality on the surface of a material.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例を示すイオンプレーティング
装置の概略横断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ion plating apparatus showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のII−II線に沿う断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1.

【図3】図1のイオンプレーティング装置によるシート
状プラズマの形成を説明するための斜視図。
FIG. 3 is a perspective view for explaining the formation of sheet-like plasma by the ion plating apparatus of FIG. 1;

【図4】図1のイオンプレーティング装置におけるシャ
ッタを開放した状態を示す斜視図。
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the shutter of the ion plating apparatus of FIG. 1 is opened.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真空チャンバ、3…蒸着源、4…ルツボ、4a…穴
、5…電子銃、7…プラズマ銃、111 、112 、
113 …対向電極、121 、122 、123 …
永久磁石、141 、142 、143 …空心コイル
、15…ホルダ、17…可変電源、18…ガス導入管、
19…シャッタ、20…底板、21…竪形半円筒状枠体
、22…主シャッタ部材、23…補助シャッタ部材、2
6…基材、27…シート状プラズマ。
1... Vacuum chamber, 3... Evaporation source, 4... Crucible, 4a... Hole, 5... Electron gun, 7... Plasma gun, 111, 112,
113...Counter electrode, 121, 122, 123...
Permanent magnet, 141, 142, 143... air core coil, 15... holder, 17... variable power supply, 18... gas introduction tube,
19...Shutter, 20...Bottom plate, 21...Vertical semi-cylindrical frame, 22...Main shutter member, 23...Auxiliary shutter member, 2
6... Base material, 27... Sheet-like plasma.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  真空チャンバと、前記チャンバ内の上
部付近に配置された基材ホルダと、前記基材ホルダに保
持された基材に対して蒸着物質の堆積を遮蔽するための
シャッタと、前記チャンバ内の底部付近に配置された蒸
着物質を蒸発する蒸着源と、前記チャンバの側壁に設け
られたプラズマ銃と、前記チャンバの側壁内面近傍に配
置され、前記プラズマ銃からのプラズマを前記チャンバ
内に引き出すための対向電極とを具備したイオンプレー
ティング装置において、前記シャッタは底板および該底
板に一体化された竪形半枠体からなる主シャッタ部材と
、前記竪形半枠体に連結されて前記ホルダを囲む竪形半
枠体形状をなす補助シャッタ部材とから構成されること
を特徴とするイオンプレーティング装置。
1. A vacuum chamber, a substrate holder disposed near an upper part of the chamber, a shutter for shielding the substrate held by the substrate holder from deposition of a vapor deposition substance, and the a deposition source for evaporating a deposition material disposed near the bottom of the chamber; a plasma gun disposed on the side wall of the chamber; and a plasma gun disposed near the inner surface of the side wall of the chamber for directing plasma from the plasma gun into the chamber. In the ion plating apparatus, the shutter includes a main shutter member consisting of a bottom plate and a vertical half-frame body integrated with the bottom plate, and a main shutter member connected to the vertical half-frame body. An ion plating apparatus comprising: an auxiliary shutter member having a vertical half-frame shape surrounding the holder;
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