JPH0543785B2 - - Google Patents

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JPH0543785B2
JPH0543785B2 JP62106427A JP10642787A JPH0543785B2 JP H0543785 B2 JPH0543785 B2 JP H0543785B2 JP 62106427 A JP62106427 A JP 62106427A JP 10642787 A JP10642787 A JP 10642787A JP H0543785 B2 JPH0543785 B2 JP H0543785B2
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Kazuya Saito
Yoshuki Yuike
Konosuke Inagawa
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    • 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
    • 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
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • 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
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C23C14/0647—Boron nitride

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、耐摩耗性や耐蝕性の要求される品物
に反応蒸着膜、例えば立方晶窒化硼素膜を形成す
る装置に関するものである。
［従来の技術］ 従来反応蒸着による立方晶窒化硼素膜の形成技
術としては、例えば特開昭61−204370号公報、特
願昭60−185827号および特願昭60−215186号明細
書に記載されたものを挙げることができ、特開昭
61−204370号公報には、ホローカソード放電によ
つて生じるプラズマ中に多量に存在する電子の一
部を電界により反応ガス導入口に引き込み、反応
ガスを活性化して化成蒸着における反応性を高め
る方法が開示されている。
また、特願昭60−185827号明細書には、反応ガ
ス導入ノズルに直流または交流バイアス電圧を印
加して高密度のプラズマを生成し、被処理物に高
周波バイアス電圧を印加して高密度のプラズマか
らイオンを被処理物へ入射させて立方晶窒化硼素
膜を形成する活性化ノズルを用いた方法が開示さ
れている。
さらに、特願昭60−215186号明細書には、活性
化ノズルに直流または交流バイアス電圧を印加し
て高密度のプラズマを生成し、被処理物に高周波
バイアス電圧を印加し、窒素化水素化合物ガス等
の反応ガスを放電基体ガスと混合してまたは同時
に上記活性化ノズルを介して導入するようにした
立方晶窒化硼素膜形成方法が開示されている。
上記の第２および第３の方法はいずれもガス導
入ノズルにバイアスをかけることによりガス導入
ノズルの先端に高密度プラズマを発生させ、一方
被処理物には高周波バイアスをかけ、その高密度
プラズマからイオンを入射させて立方晶窒化硼素
膜を形成するようにされている。
［発明が解決しようとする問題点］ このような従来の方法では活性化ノズルと被処
理物に対する高周波バイアスとを併用することに
より立方晶窒化硼素膜を形成することはできる
が、活性化ノズルを用いて立方晶窒化硼素膜を形
成する場合、活性化ノズルから遠い被処理物の部
位上ではプラズマ密度が減少してしまうため、立
方晶窒化硼素膜の形成される領域を大きくするこ
とができない。そのためこのような方法を生産装
置に実施する際には被処理物の寸法にもよるが活
性化ノズルの数を増して大面積化しなければなら
ず、実際の生産装置としては装置の寸法や製造コ
スト等の点から十分に適応するに至つてない。
そこで、本発明は、上記の問題点を解決するた
め、被処理物の近くに均一で高密度のプラズマを
集中させて反応蒸着膜の形成できる領域を大きく
取れるようにして実際の生産装置として十分に適
用できる反応蒸着膜の形成装置を提供することに
ある。
［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明による反
応蒸着膜の形成装置は、真空槽内に、反応蒸着膜
の形成される被処理物と、膜形成元素の蒸発源
と、反応ガス導入装置とを設け、また上記被処理
物に高周波バイアスをかける高周波バイアス装置
と、上記被処理物に向つて電子ビームを供給する
電子ビーム発生装置と、上記電子ビーム発生装置
からの電子ビームを上記被処理物の近くで均一に
分散かつトラツプさせる磁場を発生する磁場発生
装置とを有し、上記被処理物の近くに均一で高密
度のプラズマを形成することを特徴としている。
また、本発明の別の形態によれば、反応ガス導
入装置に直流または交流バイアスをかけて反応ガ
ス導入装置から真空槽内に導入される反応ガスを
活性化するバイアス装置が設けられる。
［作用］ 従つて、本発明による反応蒸着膜の形成装置で
は、電子ビーム発生装置により被処理物に向つて
低エネルギで大電流の電子ビームが供給され、被
処理物の近くに入射した電子ビームは磁場発生装
置によつて形成された磁場の作用で被処理物の大
きさに合わせて均一に分散されしかも磁力線にト
ラツプされ、電子の不必要な発散を避ける。これ
により被処理物の近くに均一で高密度のプラズマ
が形成され得る。
［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。
第１図には本発明の一実施例を示し、１は真空
槽で、この真空槽１内には硼素蒸気を発生するホ
ローカソード放電型蒸発源（図面にはハースのみ
を示す）２が設けられ、このホローカソード放電
型蒸発源２に対向して立方晶窒化硼素膜の形成さ
れることになる被処理物３が挿置され、この被処
理物３は容量結合型マツチング要素４を介して高
周波電源５に接続され、高周波バイアス電圧がか
かるようにされている。また被処理物３の裏側に
は被処理物を加熱するためのヒータ６が配置され
ている。ホローカソード放電型蒸発源２の横方に
は、N2やNH3等の反応ガスを真空槽１内に導入
する反応ガス導入ノズル７が設けられ、この反応
ガス導入ノズル７の横方には被処理物３に向つて
電子ビームを供給するホローカソード放電型電子
銃８が設けられ、このホローカソード放電型電子
銃８はその先端部に隣接して電子ビーム形成用マ
グネツト９を備え、この電子ビーム形成用マグネ
ツト９はホローカソード放電型電子銃８から発生
された電子ビームを磁力線にトラツプさせて効率
良く被処理物３に入射させるように作用する。ま
たホローカソード放電型電子銃８はホローカソー
ド放電用電源１０に接続されている。
さらに、被処理物３の近傍には電子トラツプ用
マグネツト１１が設けられ、この電子トラツプ用
マグネツト１１は、ホローカソード放電型電子銃
８から被処理物３に入射された電子ビームを立方
晶窒化硼素膜を形成すべき被処理物３に合わせて
電子を均一に分散させると同時に磁力線にトラツ
プさせて電子の不必要な発散を避けるようにす
る。
このように構成した図示装置の動作において、
ホローカソード放電型蒸発源２からは硼素が蒸発
され、反応ガス導入ノズル７を介してN2ガスが
真空槽１内に導入される。ホローカソード放電型
電子銃８を作動させ、電子ビーム形成用マグネツ
ト９に電流を流して励磁させることにより、ホロ
ーカソード放電型電子銃８から発生された電子ビ
ームは電子ビーム形成用マグネツト９により磁場
の作用で集束されて被処理物３に入射する。一
方、被処理物３の近くに設けられた電子トラツプ
用マグネツト１１の励磁電流を調整することによ
り、入射してきた電子ビームは被処理物３に合わ
せて均一に分散かつトラツプされ、符号１２で示
すように被処理物３の大きさに合つた高密度プラ
ズマ領域を形成する。この状態において被処理物
３に容量結合型マツチング要素４を介して高周波
電源５により高周波バイアスを印加することによ
つて、被処理物３上に立方晶窒化硼素膜が形成さ
れ得る。
第２図には本発明の変形実施例を示し、この場
合には、プラズマ形成用電子ビームは被処理物に
対して横方向から導入するようにされており、第
１図の装置と対応する部分は同じ符号で示す。
すなわちホローカソード放電型電子銃８は真空
槽１の側壁に被処理物３に向つて水平に設けら
れ、被処理物３は図示したように垂直に挿置さ
れ、この被処理物３の左右両側に二つの電子トラ
ツプ用マグネツト１３が配置され、これららの電
子トラツプ用マグネツト１３は電子ビーム形成用
マグネツト９による磁場の作用で集束されて入射
してきた電子ビームを均一に分散かつトラツプし
て符号１４で示すように被処理物３を包む高密度
のプラズマを形成させる。
この変形実施例の動作も第１図に示す実施例の
場合と実質的に同様である。
ところで、図示実施例では、蒸発源としてホロ
ーカソード放電型のものを用いているが、他の蒸
発源、例えば高圧電子ビーム型蒸発源を用いるこ
ともできる。
また、ホローカソード放電型電子銃の代わりに
バケツト型プラズマ銃を用いることも可能であ
る。
さらに、図示実施例では、立方晶窒化硼素膜を
形成することについて説明してきたが、当然図示
装置は他の反応蒸着膜を形成するのにも応用でき
ることが理解されるべきである。
なお、図示装置において、反応ガス導入ノズル
に適当な直流または交流バイアスをかけて反応ガ
スを一部イオン化すると共に中性の励起状態に活
性化するいわゆる活性化ノズルとして構成しても
良く、その場合には形成膜の析出速度を向上させ
ることができる。
［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明による装置に
おいては、被処理物の近傍にその全体にわたつて
均一で高密度のプラズマを形成することによつて
有効コーテイング面積を大きく取ることができる
と同時に高速成膜が可能となり、その結果実際の
生産装置として十分適応できる成膜装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す概略線図、第
２図は本発明の変形実施例を示す概略線図であ
る。 図中、１：真空槽、２：蒸発源、３：被処理
物、５：高周波バイアス電源、７：反応ガス導入
ノズル、８：ホローカソード放電型電子銃、９：
電子ビーム形成用マグネツト、１０：ホローカソ
ード放電用電源、１１：電子トラツプ用マグネツ
ト、１２：高密度プラズマ領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 真空槽内に、反応蒸着膜の形成される被処理
    物と、膜形成元素の蒸発源と、反応ガス導入装置
    とを設け、また上記被処理物に高周波バイアスを
    かける高周波バイアス装置と、上記被処理物に向
    つて電子ビームを供給する電子ビーム発生装置
    と、上記電子ビーム発生装置からの電子ビームを
    上記被処理物の近くで均一に分散かつトラツプさ
    せる磁場を発生する磁場発生装置とを有し、上記
    被処理物の近くに均一で高密度のプラズマを形成
    することを特徴とする反応蒸着膜の形成装置。 ２ 真空槽内に、反応蒸着膜の形成される被処理
    物と、膜形成元素の蒸発源と、反応ガス導入装置
    とを設け、また上記被処理物に高周波バイアスを
    かける高周波バイアス装置と、上記反応ガス導入
    装置に直流または交流バイアスをかけて導入され
    る反応ガスを活性化させるバイアス装置と、上記
    被処理物に向つて電子ビームを供給する電子ビー
    ム発生装置と、上記電子ビーム発生装置からの電
    子ビームを上記被処理物の近くで均一に分散かつ
    トラツプさせる磁場を発生する磁場発生装置とを
    有し、上記被処理物の近くに均一で高密度のプラ
    ズマを形成することを特徴とする反応蒸着膜の形
    成装置。
JP62106427A 1987-05-01 1987-05-01 反応蒸着膜の形成装置 Granted JPS63274762A (ja)

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US07/185,863 US4941430A (en) 1987-05-01 1988-04-25 Apparatus for forming reactive deposition film
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JPH0543785B2 true JPH0543785B2 (ja) 1993-07-02

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