JPH05209269A - Plasma scanning apparatus in thin film forming device - Google Patents

Plasma scanning apparatus in thin film forming device

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JPH05209269A
JPH05209269A JP1484492A JP1484492A JPH05209269A JP H05209269 A JPH05209269 A JP H05209269A JP 1484492 A JP1484492 A JP 1484492A JP 1484492 A JP1484492 A JP 1484492A JP H05209269 A JPH05209269 A JP H05209269A
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plasma
film forming
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雅男 上出
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昌徳 新谷
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Abstract

PURPOSE:To provide a plasma scanning apparatus controlling the converging position of a plasma beam to the anode and capable of properly adjusting the condition of film forming. CONSTITUTION:In a thin film forming apparatus in which a plasma beam P generated by a plasma gun 10 is extracted into a vacuum vessel 2 by a magnetic field formed by a hollow coil 12, and this plasma beam P is converged on the anode 7 by a magnetic field formed by a magnet 8, an annular body 13 made of magnetic material provided with an electromagnets Ma and Mb concentrically confronted with the hollow coil 12 are deposited, and a power source 16 and a power source controller 17 are connected to the electromagnets Ma and Mb.

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、プラズマガンで発生し
たプラズマビームを陽極に集束させて材料の成膜を行う
薄膜形成装置におけるプラズマ走査装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma scanning apparatus in a thin film forming apparatus for forming a material by focusing a plasma beam generated by a plasma gun on an anode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、真空蒸着,イオンプレーティン
グ,プラズマCVD等の薄膜形成装置にプラズマビーム
が使用されている。たとえば、図8に示す物理蒸着式薄
膜形成装置100では、圧力勾配型プラズマガン101
で発生したプラズマビーム102は、中空コイル103
で形成される磁界によって真空容器104内に引き出さ
れ、陽極である坩堝105下方の永久磁石106で形成
される磁界の作用によって上記坩堝105に収容されて
いる蒸着材料107部に集束し、この蒸着材料107を
加熱する。上記プラズマビーム102で加熱された蒸着
材料107は蒸発し、プラズマビーム102の領域を通
過する際に一部電離させられ、材料ホルダ108に保持
されている被成膜材料109と衝突してこの被成膜材料
の表面に膜を形成する。なお、上記被成膜材料109が
接地電位の場合は真空蒸着となり、負電荷の場合はイオ
ンプレーティングとなる。また、長尺薄板の被成膜材料
にプラズマCVDあるいはイオンプレーティング等によ
り連続成膜する場合、2つの細長い永久磁石110,1
11をそれらのN極がプラズマビーム102を挟んで対
向するように配置し、上記プラズマビーム102をシー
ト化させて成膜が行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a plasma beam has been used in a thin film forming apparatus such as vacuum deposition, ion plating and plasma CVD. For example, in the physical vapor deposition type thin film forming apparatus 100 shown in FIG.
The plasma beam 102 generated in
Is drawn out into the vacuum container 104 by the magnetic field formed by the above, and is focused on the vapor deposition material 107 portion accommodated in the crucible 105 by the action of the magnetic field formed by the permanent magnet 106 below the crucible 105 serving as the anode, and this vapor deposition is performed. The material 107 is heated. The vapor deposition material 107 heated by the plasma beam 102 evaporates, is partially ionized when passing through the region of the plasma beam 102, and collides with the film formation material 109 held in the material holder 108 to cause this film formation material 109 to collide. A film is formed on the surface of the film forming material. When the film forming material 109 has a ground potential, vacuum deposition is performed, and when the film forming material 109 is negatively charged, ion plating is performed. In the case of continuously forming a film on a long thin film forming material by plasma CVD, ion plating, or the like, two elongated permanent magnets 110, 1
11 are arranged so that their N poles face each other across the plasma beam 102, and the plasma beam 102 is formed into a sheet to form a film.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の薄膜形成装置100では、陽極に集束するプラズマ
ビーム102の形状および集束領域は中空コイル103
で形成される磁界や陽極部に位置する永久磁石106に
より形成される磁界等によって決定されるが、これらの
磁界は常に一定状態となっているので、プラズマビーム
102の形状および集束領域は常に不変であった。
However, in the above-mentioned conventional thin film forming apparatus 100, the shape and the focusing area of the plasma beam 102 focused on the anode are hollow coils 103.
Although it is determined by the magnetic field formed by the magnetic field, the magnetic field formed by the permanent magnet 106 located in the anode part, and the like, since these magnetic fields are always constant, the shape of the plasma beam 102 and the focusing region are always unchanged. Met.

【0004】そのため、被成膜材料109表面の膜厚分
布を均一化させるためには、被成膜材料109を回転さ
せる以外に方法がなく、特に、被成膜材料109が長尺
薄板の場合は被成膜材料を回転させることもできず、実
質的に均一な厚さの膜を形成することは不可能であると
いう問題点を有していた。
Therefore, in order to make the film thickness distribution on the surface of the film forming material 109 uniform, there is no method other than rotating the film forming material 109, especially when the film forming material 109 is a long thin plate. Has a problem that it is impossible to rotate the material to be deposited and it is impossible to form a film having a substantially uniform thickness.

【0005】さらに、複数のプラズマガンを並設して成
膜を行う場合、中空コイル等の寸法上の制約から、プラ
ズマガンを十分接近させることができないために、各プ
ラズマビームの境界部が完全に別れて均一な成膜分布が
得られないという問題点を有していた。
Further, when a plurality of plasma guns are arranged side by side to form a film, the plasma guns cannot be sufficiently brought close to each other due to the dimensional restrictions of the hollow coil and the like, so that the boundary portion of each plasma beam is completely formed. However, there is a problem that a uniform film formation distribution cannot be obtained.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
プラズマビームの集束位置を任意に変化させることが可
能な薄膜形成装置のプラズマ走査装置を提供することを
目的としてなされたもので、中空コイルと同心円的に対
向する電磁石を備えた磁性材製環状体を配設し、上記電
磁石に電源および電源制御装置を接続したものである。
なお、上記対向する電磁石は上記磁性材料製環状体の内
側に複数対個設けてもよい。また、上記磁性材料製環状
体に該環状体の中心を軸として回転する回転機構を備え
てもよい。
Therefore, the present invention has been made for the purpose of providing a plasma scanning apparatus of a thin film forming apparatus capable of arbitrarily changing the focusing position of the plasma beam. A magnetic material annular body having an electromagnet concentrically opposed to the coil is disposed, and a power source and a power source control device are connected to the electromagnet.
A plurality of pairs of the facing electromagnets may be provided inside the magnetic material annular body. Further, the magnetic material annular body may be provided with a rotating mechanism that rotates about the center of the annular body.

【0007】[0007]

【作用】上記プラズマ走査装置では、真空容器内に引き
出されたプラズマビームは、陽極に集束する途中で、上
記電源および電源制御装置によって動作する電磁石で形
成される磁束の方向に偏向させられる。また、対向する
電磁石に印加する電流の方向を変更すると、上記磁束の
方向が変化してプラズマビームの陽極に対する集束位置
が移動する。さらに、対向する電磁石に印加する電流の
大きさを変化させると、磁束密度が変化してプラズマビ
ームの偏向量が電流変化に従って変化する。
In the above plasma scanning device, the plasma beam drawn into the vacuum container is deflected in the direction of the magnetic flux formed by the electromagnet operated by the power supply and the power supply control device while converging on the anode. Further, when the direction of the current applied to the facing electromagnet is changed, the direction of the magnetic flux is changed and the focusing position of the plasma beam with respect to the anode is moved. Further, when the magnitude of the current applied to the opposing electromagnets is changed, the magnetic flux density is changed and the deflection amount of the plasma beam is changed according to the current change.

【0008】電磁石を複数対個設けたものでは、電流を
印加する電磁石対を切り換えると、プラズマビームの陽
極に対する集束位置が多段階に変化する。また、環状体
に回転機構を設けたものでは、この環状体を回転させる
と、プラズマビームの収束位置が陽極上で円運動をしな
がら連続的に移動する。
In the case where a plurality of pairs of electromagnets are provided, the focusing position of the plasma beam with respect to the anode changes in multiple steps when the pair of electromagnets to which a current is applied is switched. Further, in the case where the annular body is provided with the rotating mechanism, when the annular body is rotated, the converging position of the plasma beam continuously moves while making a circular motion on the anode.

【0009】[0009]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図1は本発明に係る物理蒸着式薄膜形
成装置1におけるプラズマ走査装置の第1実施例を示
し、真空容器2は図示しない真空排気装置によって排気
口3より内部の空気が吸引排気され、物理蒸着に適正な
真空度(約10-1Pa〜10-2Pa)に保たれている。
被成膜材料5を保持する材料ホルダ4は真空容器2の上
部に配置されており、この材料ホルダ4は接地電位でも
負電位でも構わない。蒸着材料7を収容した坩堝6(陽
極)は真空容器2内の下部に配置されている。永久磁石
8は坩堝6の下方に配置されており、S極が上方に向け
てある。真空容器2の側壁から外方に突出するプラズマ
発射部9の側壁にはプラズマガン10が設けてあり、こ
のプラズマガン10には、例えばアルゴン、水素等のプ
ラズマ発生用ガス11が供給されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of a plasma scanning device in a physical vapor deposition type thin film forming apparatus 1 according to the present invention. The vacuum container 2 has a vacuum exhaust device (not shown) sucking and exhausting the internal air from an exhaust port 3 to perform physical vapor deposition. The proper vacuum degree (about 10 -1 Pa to 10 -2 Pa) is maintained.
The material holder 4 for holding the film-forming material 5 is arranged above the vacuum container 2, and the material holder 4 may be at ground potential or negative potential. The crucible 6 (anode) containing the vapor deposition material 7 is arranged in the lower portion of the vacuum container 2. The permanent magnet 8 is arranged below the crucible 6, and the S pole is directed upward. A plasma gun 10 is provided on the side wall of the plasma emission part 9 protruding outward from the side wall of the vacuum container 2, and a plasma generating gas 11 such as argon or hydrogen is supplied to the plasma gun 10. ..

【0010】中空コイル12は図示しない直流電源に接
続され、プラズマ発射部9を囲むように配置されてい
る。磁性材料からなるリング13は、図2に示すよう
に、内周部に対向する1組の鉄心部14a,14bを設
け、この鉄心部14a,14bにコイル15a,15b
を巻回して電磁石部Ma,Mbを形成したもので、プラ
ズマ発射部9を囲むように上記中空コイル12と同心円
的に配置されている。また、上記コイル15a,15b
はそれぞれ電源16に接続され、電源制御装置17から
の信号に基づいてコイル15a,15に対する電源16
の出力電流が調整されるようになっている。
The hollow coil 12 is connected to a DC power source (not shown) and is arranged so as to surround the plasma emission unit 9. As shown in FIG. 2, the ring 13 made of a magnetic material is provided with a pair of iron core portions 14a and 14b facing each other on the inner peripheral portion, and the coils 15a and 15b are provided on the iron core portions 14a and 14b.
Is wound around to form electromagnets Ma and Mb, which are arranged concentrically with the hollow coil 12 so as to surround the plasma emission part 9. Also, the coils 15a and 15b
Are connected to a power supply 16 respectively, and the power supply 16 for the coils 15a and 15 is based on a signal from the power supply control device 17.
The output current of is adjusted.

【0011】上記構成を有する物理蒸着式薄膜形成装置
1では、プラズマガン10で発生したプラズマビームP
は、中空コイル12で形成される磁界によって真空容器
2の内部に引き出され、坩堝6下方の永久磁石8で形成
される磁界によって蒸着材料7に集束し、この蒸着材料
7を加熱する。その結果、加熱された部分の蒸着材料7
は蒸発し、プラズマビームPの領域を通過する際に一部
電離し、材料ホルダ4に保持されている被成膜材料5と
衝突してその表面に膜を形成する。なお、蒸着の際に、
例えば窒素、酸素等の反応ガス18を真空容器2内に導
入してもよい。
In the physical vapor deposition type thin film forming apparatus 1 having the above structure, the plasma beam P generated by the plasma gun 10 is generated.
Is drawn out into the vacuum chamber 2 by the magnetic field formed by the hollow coil 12, is focused on the vapor deposition material 7 by the magnetic field formed by the permanent magnet 8 below the crucible 6, and heats the vapor deposition material 7. As a result, the vapor deposition material 7 of the heated portion
Evaporates and is partially ionized when passing through the region of the plasma beam P and collides with the film-forming material 5 held in the material holder 4 to form a film on the surface thereof. In addition, at the time of vapor deposition,
For example, a reaction gas 18 such as nitrogen or oxygen may be introduced into the vacuum container 2.

【0012】上記真空容器2内に引き出されたプラズマ
ビームPは、リング13の中を通過する際に偏向させる
ことができる。例えば、電磁石Ma,Mbのコイル15
a,15bに電流を印加し、電磁石Mbから電磁石Ma
に向かってプラズマビームPを横断する垂直上向きの磁
束を有する磁界を形成すると、真空容器2内に引き出さ
れたプラズマビームPは上記磁界によって、点線で示す
プラズマビームPaのように垂直上向きに偏向させられ
る。次に、この垂直上向きに偏向させられたプラズマビ
ームPaは、永久磁石8の作る磁束により坩堝6に向か
って偏向させられる。ここで、プラズマビームPaはプ
ラズマビームPの上方を移動することからプラズマビー
ムPよりも永久磁石8から受ける磁力が弱いので、上記
プラズマビームPの集束位置よりも図上右側つまりプラ
ズマガン10側から見てより遠くで蒸着材料7に集束す
る。
The plasma beam P drawn into the vacuum chamber 2 can be deflected when passing through the ring 13. For example, the coil 15 of the electromagnets Ma and Mb
When a current is applied to a and 15b, the electromagnet Mb moves from the electromagnet Ma
When a magnetic field having a vertically upward magnetic flux traversing the plasma beam P is formed toward, the plasma beam P drawn into the vacuum container 2 is vertically upwardly deflected by the magnetic field as a plasma beam Pa shown by a dotted line. Be done. Next, the plasma beam Pa deflected vertically upward is deflected toward the crucible 6 by the magnetic flux generated by the permanent magnet 8. Here, since the plasma beam Pa moves above the plasma beam P, the magnetic force received from the permanent magnet 8 is weaker than that of the plasma beam P. Therefore, from the right side in the drawing, that is, from the side of the plasma gun 10 with respect to the focusing position of the plasma beam P. Focus on the vapor deposition material 7 at a further distance from the sight.

【0013】一方、コイル15a,15bに逆方向の電
流を印加し、電磁石Maから電磁石Mbに向かう垂直下
向きの磁束を有する磁界を形成すると、真空容器2内に
引き出されたプラズマビームPは上記磁界によって、一
点鎖線で示すプラズマビームPbのように垂直下向きに
偏向させられる。次に、この垂直下向きに偏向させられ
てプラズマビームPbは、永久磁石8の作る磁束により
坩堝6に向かって偏向させられる。ここで、プラズマビ
ームPbはプラズマビームPの下方を移動することから
プラズマビームPよりも永久磁石8から受ける磁力が強
いので、プラズマビームPの集束位置よりも図上左側、
つまりプラズマガン10側から見てより近くで蒸着材料
7に集束する。
On the other hand, when a reverse current is applied to the coils 15a and 15b and a magnetic field having a vertically downward magnetic flux from the electromagnet Ma to the electromagnet Mb is formed, the plasma beam P drawn into the vacuum chamber 2 has the above magnetic field. Thus, it is deflected vertically downward like a plasma beam Pb indicated by a chain line. Next, the plasma beam Pb deflected vertically downward is deflected toward the crucible 6 by the magnetic flux generated by the permanent magnet 8. Here, since the plasma beam Pb moves below the plasma beam P, the magnetic force received from the permanent magnet 8 is stronger than that of the plasma beam P.
That is, it is focused on the vapor deposition material 7 closer to the plasma gun 10 side.

【0014】したがって、電源制御装置17からの信号
に基づいて電源16からコイル15a,15bに印加す
る電流の印加方向を周期的に切り換えることにより、プ
ラズマビームPの蒸着材料7に対する集束位置を前後方
向で変化させて、蒸着材料7の溶解面積を拡大して被成
膜材料5に対する成膜面積を調整することができる。ま
た、コイル15a,15bに印加する電流の方向と大き
さを変化させることにより、つまりコイル15a,15
bの印加電流を例えば正弦波的に変化させることによ
り、プラズマビームPの収束位置を連続的に変化させる
ことができる。
Therefore, the focusing position of the plasma beam P with respect to the vapor deposition material 7 is changed in the front-back direction by periodically switching the application direction of the current applied from the power supply 16 to the coils 15a and 15b based on the signal from the power supply control device 17. It is possible to adjust the film formation area for the film formation target material 5 by increasing the dissolution area of the vapor deposition material 7 by changing the value. Also, by changing the direction and magnitude of the current applied to the coils 15a, 15b, that is, the coils 15a, 15b
By changing the applied current of b in a sinusoidal wave, for example, the convergence position of the plasma beam P can be continuously changed.

【0015】図3は本発明の第2実施例を示す。この図
はリング13をプラズマガン10側から見た図で、リン
グ13の内周部には、上記電磁磁石Ma,Mbのほか
に、鉄心部14c,14dが左右にそれぞれ形成され、
これら鉄心部14c,14dにそれぞれコイル15c,
15dを巻回して電磁石Mc,Mdが形成されている。
また、コイル15c,15dは別の電源16’に接続さ
れ、電源制御装置17’からの信号に基づいてコイル1
5c,15dに電流を出力するようになっている。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. This figure is a view of the ring 13 as seen from the plasma gun 10 side. In addition to the above-mentioned electromagnetic magnets Ma and Mb, iron core portions 14c and 14d are formed on the left and right sides of the inner circumference of the ring 13.
These iron cores 14c and 14d have coils 15c and
The electromagnets Mc and Md are formed by winding 15d.
Further, the coils 15c and 15d are connected to another power source 16 ', and the coil 1 is based on the signal from the power source control device 17'.
The current is output to 5c and 15d.

【0016】上記4つの電磁石Ma,Mb,Mc,Md
を有するリング13を設けた物理蒸着式薄膜形成装置で
は、図4に示すように、時刻T0〜T1において、電源1
6’の出力をオフするとともに、電源16から電磁石M
a,Mbのコイル15a,15bにそれぞれ電流I1
印加して電磁石Mbから電磁石Maに向かう磁束を形成
すると、プラズマビームPは垂直上方に偏向し、プラズ
マガン10側から見て遠くで蒸着材料7に集束する。
The above four electromagnets Ma, Mb, Mc, Md
In physical vapor deposition thin-film formation apparatus provided with a ring 13 having, as shown in FIG. 4, at time T 0 through T 1, power supply 1
The output of 6'is turned off, and the electromagnet M from the power supply 16 is turned off.
When a current I 1 is applied to the coils 15a and 15b of a and Mb to form a magnetic flux from the electromagnet Mb to the electromagnet Ma, the plasma beam P is deflected vertically upward, and the deposition material is distant from the plasma gun 10 side. Focus on 7.

【0017】次に、時刻T1〜T2において、電源16か
らコイル15a,15bに対する出力をオフするととも
に、電源16’からコイル15c,15dにそれぞれ電
流I1を印加して電磁石Mcから電磁石Mdに向かう磁
束を形成すると、プラズマビームPは進行方向に向かっ
て左側に偏向させられ、プラズマビームPの集束位置が
蒸着材料7上で同方向に移動する。
Next, from time T 1 to T 2 , the power supply 16 turns off the outputs to the coils 15a and 15b, and the power supply 16 'applies currents I 1 to the coils 15c and 15d, respectively, so that the electromagnet Mc moves to the electromagnet Md. When a magnetic flux directed toward is formed, the plasma beam P is deflected to the left in the traveling direction, and the focus position of the plasma beam P moves on the vapor deposition material 7 in the same direction.

【0018】続いて、時刻T2〜T3において、電源1
6’の出力をオフするとともに、電源16からコイル1
5a,15bにそれぞれ電流−I1を印加して電磁石M
aから電磁石Mbに向かう磁束を形成すると、プラズマ
ビームPはプラズマガン10側から見てより近くで蒸着
材料7に集束する。
Subsequently, at time T 2 to T 3 , the power supply 1
The output of 6'is turned off, and the power source 16 turns the coil 1
Applying current -I 1 to each of 5a and 15b, electromagnet M
When the magnetic flux from a toward the electromagnet Mb is formed, the plasma beam P is focused on the vapor deposition material 7 closer to the plasma gun 10 side.

【0019】そして、時刻T3〜T4において、電源16
からコイル15a,15bに対する出力をオフするとと
もに、電源16’からコイル15c,15dにそれぞれ
電流−I1を印加して電磁石Mdから電磁石Mcに向か
う磁束を形成すると、プラズマビームPは進行方向に向
かって右側に偏向させられ、プラズマビームPの集束位
置が同方向に移動する。
Then, at times T 3 to T 4 , the power source 16
When the output from the power supply 16 'to the coils 15a and 15b is turned off and a current -I 1 is applied from the power supply 16' to the coils 15c and 15d to form a magnetic flux from the electromagnet Md to the electromagnet Mc, the plasma beam P moves in the traveling direction. And is deflected to the right, and the focus position of the plasma beam P moves in the same direction.

【0020】このように、上記T0〜T4のサイクルを繰
り返すことによってプラズマビームPの集束位置、すな
わち蒸着材料7の溶解位置を連続的に変化させ、被成膜
材料5に対する成膜面積を拡大することができる。
As described above, by repeating the cycle of T 0 to T 4 , the focusing position of the plasma beam P, that is, the melting position of the vapor deposition material 7 is continuously changed, and the film formation area for the film formation material 5 is changed. Can be expanded.

【0021】なお、本実施例では、コイル15a,15
bを電源16に接続し、コイル15c,15dを別の電
源16’に接続するものとしたが、コイル15c,15
dも電源16に接続し、コイル15a,15bに対する
出力とコイル15c,15dに対する出力を電源制御装
置17の出力信号に基づいて切り換えるようにしてもよ
い。
In the present embodiment, the coils 15a, 15
b is connected to the power source 16 and the coils 15c and 15d are connected to another power source 16 '.
It is also possible to connect d to the power supply 16 and switch the output to the coils 15a and 15b and the output to the coils 15c and 15d based on the output signal of the power supply control device 17.

【0022】また、プラズマビームPの偏向量および集
束位置の振れ幅、並びに集束位置での滞留時間は電源1
6,16’の出力を調整することによって任意に調整す
ることができる。
The amount of deflection of the plasma beam P, the swing width of the focusing position, and the residence time at the focusing position are determined by the power source 1
It can be arbitrarily adjusted by adjusting the outputs of 6, 16 '.

【0023】さらに、上記第1実施例ではリング13の
内側に1組の電磁石Ma,Mbを設けた場合を説明し、
第2実施例ではリング13の内側に2組の電磁石部M
a,Mbと電磁石部Mc,Mdを設けた場合について説
明したが、リング13には更に多数組の電磁石を設けて
よく、電磁石の数が多くなるほどプラズマビームPの集
束位置を細かく移動させて成膜制御性を高めることがで
きる。
Further, in the first embodiment described above, a case where a pair of electromagnets Ma and Mb are provided inside the ring 13 will be described.
In the second embodiment, two sets of electromagnet parts M are provided inside the ring 13.
Although the case where a, Mb and the electromagnets Mc, Md are provided has been described, a larger number of sets of electromagnets may be provided in the ring 13, and the focusing position of the plasma beam P may be finely moved as the number of electromagnets increases. The film controllability can be improved.

【0024】さらにまた、電源16,16’は直流電源
である必要はなく、直流電源と交流電源の両方を備え、
直流に交流を重畳した電流を印加するようにしてもよ
い。
Furthermore, the power supplies 16 and 16 'do not have to be DC power supplies, but include both DC power supplies and AC power supplies,
You may make it apply the electric current which superimposed the alternating current on the direct current.

【0025】第3実施例の物理蒸着式薄膜形成装置を図
5,6に示す。この物理蒸着装置では、1組の電磁石M
a,Mbを有するリング13の外周部にギヤ部23が形
成されている。また、制御装置21に駆動制御されるモ
ータ20の駆動軸に連結したウォーム22が上記ギヤ部
23に噛合させてある。以上の構成を有する物理蒸着式
薄膜形成装置では、コイル15a,15bに電流を印加
して電磁石Maと電磁石Mbの間に磁束を形成した状態
でモータ20を駆動すると、リング13が回転し、プラ
ズマビームPの偏向方向が連続的に変化してプラズマビ
ームPの蒸着材料7に対する集束位置が連続的に変化す
る。なお、リング13の回転速度を位置によって変化さ
せたり、特定の位置で一時的に停止させたりすることに
より、被成膜材料5における特定の場所の成膜を厚くす
ることも可能である。
The physical vapor deposition type thin film forming apparatus of the third embodiment is shown in FIGS. In this physical vapor deposition device, a set of electromagnets M
A gear portion 23 is formed on the outer peripheral portion of the ring 13 having a and Mb. A worm 22 connected to a drive shaft of a motor 20 which is drive-controlled by a control device 21 is meshed with the gear portion 23. In the physical vapor deposition type thin film forming apparatus having the above configuration, when the motor 20 is driven in a state where a current is applied to the coils 15a and 15b to form a magnetic flux between the electromagnets Ma and Mb, the ring 13 rotates and plasma is generated. The deflection direction of the beam P continuously changes, and the focus position of the plasma beam P with respect to the vapor deposition material 7 continuously changes. By changing the rotation speed of the ring 13 depending on the position or temporarily stopping it at a specific position, it is possible to thicken the film formation at a specific place on the film formation material 5.

【0026】第4実施例の物理蒸着式薄膜形成装置を図
7に示す。この装置は、プラズマガン10を左右に2台
並設しており、一方のリング13では電磁石Ma,Mb
が左右に配置され、他方のリング13’では電磁石M
a’,Mb’が左右に配置されており、図中左側のリン
グ13では左側の電磁石Maから右側の電磁石Mbに向
かって磁束が形成され、図中右側のリング13’では右
側の電磁石Mb’から左側の電磁石Ma’に向かって磁
束が形成されている。したがって、左側のプラズマガン
から発射されたプラズマビームPは図上右側に偏向し、
右側のプラズマビームから発射されたプラズマビーム
P’は図上左側に偏向して、それぞれのプラズマビーム
P,P’が蒸着材料の同一領域に集束する。そのため、
蒸着材料7の蒸発が促進され、成膜速度が上昇する。
The physical vapor deposition type thin film forming apparatus of the fourth embodiment is shown in FIG. In this apparatus, two plasma guns 10 are arranged side by side, and one ring 13 has electromagnets Ma, Mb.
Are arranged on the left and right, and the electromagnet M is arranged on the other ring 13 '.
a ′ and Mb ′ are arranged on the left and right, a magnetic flux is formed from the left electromagnet Ma to the right electromagnet Mb in the left ring 13 in the figure, and a right electromagnet Mb ′ is formed in the right ring 13 ′ in the figure. A magnetic flux is formed from to the electromagnet Ma 'on the left side. Therefore, the plasma beam P emitted from the plasma gun on the left side is deflected to the right side in the figure,
The plasma beam P ′ emitted from the plasma beam on the right side is deflected to the left side in the figure, and the respective plasma beams P and P ′ are focused on the same region of the vapor deposition material. for that reason,
The evaporation of the vapor deposition material 7 is promoted, and the film formation rate is increased.

【0027】なお、被成膜材料5が長尺薄板で長手方向
に板幅が変化する場合、板幅の変化に応じてコイル15
a,15bおよび/またはコイル15a’,15b’に
対する電流値を変化させることによって、蒸着材料7の
蒸発面積を変化させて、被成膜材料5に最適な蒸発面積
を確保することができる。
When the film-forming material 5 is a long thin plate and the plate width changes in the longitudinal direction, the coil 15 is changed in accordance with the change in the plate width.
By changing the current values for a and 15b and / or the coils 15a ′ and 15b ′, it is possible to change the evaporation area of the vapor deposition material 7 and secure the optimum evaporation area for the film formation material 5.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る薄膜形成装置におけるプラズマ走査装置では、対向
する電磁石を備えた磁性材製環状体を中空コイルと同心
円的に配設するとともに、上記電磁石を電源および電源
制御装置に接続している。
As is apparent from the above description, in the plasma scanning apparatus in the thin film forming apparatus according to the present invention, the magnetic material annular body having the facing electromagnets is concentrically arranged with the hollow coil, and The electromagnet is connected to a power supply and a power supply control device.

【0029】したがって、本発明の薄膜形成装置によれ
ば、電源制御装置からの信号に基づいて電源の出力、例
えば電磁石のコイルに対する印加電流の大きさまたは方
向を調整することにより、陽極に対するプラズマビーム
の集束位置,滞留時間を調整し、被成膜材料に対する成
膜面積,膜厚,膜厚分布等を自由に調整することができ
る。また、長さ方向で板幅が変化する長尺薄板を連続成
膜する場合でも、その板幅に応じてプラズマビームの集
束領域を調整でき、適正な膜厚分布および膜厚を確保す
ることができる。さらに、プラズマガンを並設して成膜
を行う場合、中空コイル等の寸法上の制約を受けること
なくプラズマガンを十分近づけて複数のプラズマビーム
を同一領域に集束でき、成膜速度の上昇を図ることがで
きる。
Therefore, according to the thin film forming apparatus of the present invention, the output of the power source, for example, the magnitude or the direction of the applied current to the coil of the electromagnet is adjusted based on the signal from the power source control unit, whereby the plasma beam to the anode is adjusted. It is possible to freely adjust the film formation area, film thickness, film thickness distribution, etc. for the material to be film-formed by adjusting the focusing position and the residence time. Further, even when a long thin plate whose plate width changes in the length direction is continuously formed, the focusing region of the plasma beam can be adjusted according to the plate width, and an appropriate film thickness distribution and film thickness can be secured. it can. Furthermore, when plasma guns are installed side by side for deposition, the plasma guns can be brought close enough to focus multiple plasma beams in the same area without being restricted by the dimensions of the hollow coil, etc., and the deposition rate can be increased. Can be planned.

【0030】また、環状体の内側に複数対個の電磁石を
設けたものでは、これら電磁石対を順番に動作させるこ
とによりプラズマビームの集束位置を細かく変化させる
ことができ、より細かな膜厚制御が可能となる。
Further, in the case where a plurality of pairs of electromagnets are provided inside the annular body, the focusing position of the plasma beam can be finely changed by operating these electromagnet pairs in order, so that the film thickness can be controlled more finely. Is possible.

【0031】さらに、環状体の回転機構を有するもので
は、この環状体の回転状態を制御することによりプラズ
マビームの集束位置を陽極上で連続的あるいは間欠的に
変化させることができ、より細かな膜厚制御が可能とな
る。
Further, in the case of having the rotating mechanism of the annular body, the focusing position of the plasma beam can be continuously or intermittently changed on the anode by controlling the rotating state of the annular body, and thus it is possible to perform finer adjustment. The film thickness can be controlled.

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

【図1】 本発明に係る薄膜形成装置の概略構成を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus according to the present invention.

【図2】 環状体の正面図である。FIG. 2 is a front view of an annular body.

【図3】 環状体の他の実施例を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing another embodiment of the annular body.

【図4】 コイルに印加する電流の変化を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a change in current applied to a coil.

【図5】 薄膜形成装置の他の実施例の概略構成を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the thin film forming apparatus.

【図6】 環状体を回転させる機構を示す概略構成図で
ある。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a mechanism for rotating an annular body.

【図7】 並設したプラズマガンから発射したプラズマ
ビームの正面図である。
FIG. 7 is a front view of plasma beams emitted from juxtaposed plasma guns.

【図8】 従来の薄膜形成装置の概略構成を示す断面図
である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional thin film forming apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…真空容器、10…プラズマガン、12…中空コイ
ル、13…リング、14a,14b…鉄心部、15a,
15b…コイル、16…電源、17…電源制御装置、P
…プラズマビーム、Ma,Mb…電磁石。
2 ... Vacuum container, 10 ... Plasma gun, 12 ... Hollow coil, 13 ... Ring, 14a, 14b ... Iron core part, 15a,
15b ... Coil, 16 ... Power supply, 17 ... Power supply control device, P
... Plasma beam, Ma, Mb ... Electromagnet.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマガンで発生したプラズマビーム
を中空コイルで形成された磁界によって真空容器内に引
き出し、このプラズマビームを磁石で形成された磁界に
よって陽極に集束させるようにした薄膜形成装置におい
て、上記中空コイルと同心円的に対向する電磁石を備え
た磁性材製環状体を配設し、上記電磁石に電源および電
源制御装置を接続したことを特徴とする薄膜形成装置に
おけるプラズマ走査装置。
1. A thin film forming apparatus in which a plasma beam generated by a plasma gun is drawn into a vacuum chamber by a magnetic field formed by a hollow coil, and the plasma beam is focused on an anode by a magnetic field formed by a magnet, A plasma scanning device in a thin film forming apparatus, wherein a magnetic material annular body having an electromagnet concentrically opposed to the hollow coil is disposed, and a power source and a power source control device are connected to the electromagnet.
【請求項2】 上記対向する電磁石が上記磁性材料製環
状体に複数対個設けてあることを特徴とする請求項1の
薄膜形成装置におけるプラズマ走査装置。
2. The plasma scanning device in the thin film forming apparatus according to claim 1, wherein a plurality of pairs of the facing electromagnets are provided on the magnetic material annular body.
【請求項3】 上記磁性材料製環状体が該環状体の中心
を軸として回転する回転機構を備えていることを特徴と
する請求項1または請求項2のいずれかの薄膜形成装置
におけるプラズマ走査装置。
3. The plasma scanning in the thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the magnetic material annular body is provided with a rotating mechanism that rotates about a center of the annular body. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013218881A (en) * 2012-04-09 2013-10-24 Chugai Ro Co Ltd Plasma generator and vapor deposition device and vapor deposition method
CN111945117A (en) * 2019-05-16 2020-11-17 住友重机械工业株式会社 Film forming apparatus

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