JPH07116595B2 - Ion plating evaporator - Google Patents
Ion plating evaporatorInfo
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- JPH07116595B2 JPH07116595B2 JP61191231A JP19123186A JPH07116595B2 JP H07116595 B2 JPH07116595 B2 JP H07116595B2 JP 61191231 A JP61191231 A JP 61191231A JP 19123186 A JP19123186 A JP 19123186A JP H07116595 B2 JPH07116595 B2 JP H07116595B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、イオンプレーティングにおける金属、無機
物、有機ポリマー等の蒸発源物質、特に、絶縁性の蒸発
源物質の蒸発装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an evaporation source substance such as a metal, an inorganic substance, and an organic polymer in ion plating, and particularly to an evaporation device for an insulating evaporation source substance.
（背景技術） 様々な形状と材質とからなる物品の表面に金属、無機
物、セラミックス、有機ポリマーなどの薄膜を形成する
方法および装置は、いわゆるイオンプレーティング技術
としてすでに広く知られている。この技術は、装飾品、
絶縁膜、硬質保護膜、光学機能膜、電子デバイスなどの
分野に広く応用されてもいる。(Background Art) A method and apparatus for forming a thin film of metal, inorganic material, ceramics, organic polymer or the like on the surface of an article having various shapes and materials is already widely known as so-called ion plating technology. This technology is
It is also widely applied in the fields of insulating films, hard protective films, optical functional films, electronic devices, and the like.
このイオンプレーティングは、真空容器内において薄膜
形成用の蒸発源物質を蒸発させ、蒸発粒子をグロー放電
によってイオン化して薄膜を形成するものであり、その
型式としては、ホロカソード型のもの、高周波励起型の
もの、あるいは圧力勾配型のプラズマガンを用いるもの
等のアーク放電方式およびグロー放電方式などが知られ
ている。This ion plating is to evaporate the evaporation source material for forming a thin film in a vacuum container and ionize the evaporated particles by glow discharge to form a thin film. Arc discharge method, glow discharge method, and the like, such as those using a pressure gradient type plasma gun, are known.
これらのイオンプレーティング技術は、薄膜の形成技術
としては優れたものであるが、良質な均一薄膜の形成、
グロー放電プラズマの安定性、あるいは生産効率などの
面では、今後さらに改善すべき点がある。Although these ion plating techniques are excellent as thin film forming techniques, they can form high-quality uniform thin films,
In terms of the stability of the glow discharge plasma or the production efficiency, there are points to be further improved in the future.
特に、このイオンプレーティングについての近年の課題
は、薄膜形成材料の多様化、高機能化への要望に対処す
るためには、薄膜形成材料として産業の関心の高いセラ
ミックス、プラスチック等の絶縁材料の薄膜形成が必ず
しも容易ではないという現状にある。In particular, a recent problem with this ion plating is that in order to meet the demand for diversification and high functionality of thin film forming materials, the use of insulating materials such as ceramics and plastics, which are of great industrial interest as thin film forming materials, The present situation is that thin film formation is not always easy.
これまでのイオンプレーティング技術では、蒸発源物質
の蒸発に抵抗加熱や高周波誘導加熱の手段を用いるもの
があるが、この手段の場合には蒸発速度の制御が困難で
あり、このため、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス
をプラズマイオン化した粒子を蒸発源物質に照射して蒸
発とイオン化を行うことが一般的であった。In the conventional ion plating technology, there is one that uses means of resistance heating or high frequency induction heating for evaporation of the evaporation source substance, but in the case of this means, it is difficult to control the evaporation rate. It was common to evaporate and ionize by irradiating the evaporation source material with particles obtained by plasma ionizing an inert gas such as helium.
しかしながら、このイオン粒子による蒸発とイオン化の
方法には重大な問題があった。蒸発源物質として絶縁性
物質を用いる場合には、アルゴン、ヘリウムなどのプラ
ズマイオンが絶縁物質の表面にチャージアップされてし
まうために蒸発が困難であったからである。However, there are serious problems in the method of evaporation and ionization by the ionic particles. This is because when an insulating material is used as the evaporation source material, it is difficult to evaporate because plasma ions such as argon and helium are charged up on the surface of the insulating material.
このため、抵抗加熱等の外部手段を設けたとしても、優
れた品質の薄膜を均一に形成するための必須の条件であ
る蒸発速度の均一制御は困難であった。Therefore, even if an external means such as resistance heating is provided, it is difficult to uniformly control the evaporation rate, which is an essential condition for uniformly forming a thin film of excellent quality.
この問題は、アルゴン等のイオン粒子を直接的に蒸発源
物質に照射するホロカソードイオンプレーティングおよ
び圧力勾配型プラズマガンによるイオンプレーティング
の場合には特に重大であった。This problem was particularly serious in the case of the hollow cathode ion plating in which ion particles such as argon are directly irradiated on the evaporation source material and the ion plating by the pressure gradient type plasma gun.
（発明の目的） この発明は、以上のとおりの事情を鑑みてなされたもの
であり、従来のイオンプレーティングの問題を解決した
新しいタイプのイオンプレーティング技術、特に絶縁物
質の薄膜形成に有用な、新規な蒸発イオン化装置を提供
することを目的としている。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above circumstances, and is useful for a new type of ion plating technology that solves the problems of conventional ion plating, particularly for forming a thin film of an insulating material. , Is intended to provide a new evaporative ionization device.
（発明の開示） この発明のイオンプレーティング蒸発装置は、導電性部
材、たとえば銅製のハースに底面のみが該ハースの溝部
内平面に接するように蒸発源物質を保持する耐熱・伝熱
性のるつぼを装着したことを特徴としている。DISCLOSURE OF THE INVENTION The ion plating evaporator of the present invention is provided with a heat-resistant and heat-conducting crucible that holds an evaporation source substance so that only the bottom surface of the hearth made of copper is in contact with the inner surface of the groove of the hearth. It is characterized by being attached.
添付した図面に沿ってこの発明の装置について説明す
る。第１図は、この発明のイオンプレーティング蒸発装
置の一例を示したものである。The device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an example of the ion plating evaporator of the present invention.
この例においては、イオンプレーティング用の真空室内
に設置されたハース（１）は、たとえば銅製などの導電
性の部材によって形成する。このハースの上面にはるつ
ぼ（２）の装着用の溝部（３）が設けられている。るつ
ぼ（２）は、この溝部（３）の内平面（４）とのみ、そ
の底面（５）が接している。るつぼ（２）は、溝部の内
側壁（６）とは接していない。この内側壁（６）とるつ
ぼ（２）との間には、間隔が置かれている。In this example, the hearth (1) installed in the vacuum chamber for ion plating is formed of a conductive member such as copper. A groove (3) for mounting the crucible (2) is provided on the upper surface of the hearth. The bottom surface (5) of the crucible (2) is in contact only with the inner plane (4) of the groove (3). The crucible (2) is not in contact with the inner wall (6) of the groove. A space is provided between the inner wall (6) and the crucible (2).
るつぼ（２）には蒸発源物質が装入される。The crucible (2) is charged with an evaporation source substance.
ハース（１）には、水冷手段、空冷手段などの冷却手段
を適宜に設けることができる。また、プラズマの収束を
促すために、ハースに磁界を印加する電磁石手段を設け
てもよい。もちろん永久磁石でもよい。The hearth (1) may be appropriately provided with a cooling means such as a water cooling means or an air cooling means. Further, electromagnet means for applying a magnetic field to the hearth may be provided in order to promote the convergence of the plasma. Of course, it may be a permanent magnet.
第２図は、この第１図に示した装置の例を断面図として
示したものである。FIG. 2 is a sectional view showing an example of the apparatus shown in FIG.
これまでのイオンプレーティング方法およびその装置で
は、蒸発源物質として、SiO、MgF、TiO2、WO3などの無
機化合物、あるいはポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リエステル、ポリフェニルなど有機ポリマー等の絶縁物
を用いる場合、これらの物質をるつぼに装入してプラズ
マを照射しても、プラズマは、これら絶縁物質によって
チャージアップされてしまう。このため、蒸発およびイ
オン化は困難であった。In the conventional ion plating method and its apparatus, when an inorganic compound such as SiO, MgF, TiO 2 or WO 3 or an insulator such as an organic polymer such as polyethylene, polypropylene, polyester or polyphenyl is used as the evaporation source substance. Even if these substances are charged into the crucible and irradiated with plasma, the plasma is charged up by these insulating substances. Therefore, evaporation and ionization were difficult.
これに対して、上記したようなこの発明の装置において
は、絶縁物質の場合にも蒸発とイオン化が可能になる。On the other hand, in the device of the present invention as described above, evaporation and ionization are possible even in the case of an insulating material.
すなわち、たとえばホロカソード、もしくは圧力勾配型
プラズマガンによって生成させたアルゴンイオンのプラ
ズマは、第２図に示したように、流線αに沿って、ハー
ス（１）の内側壁（６）とるつぼ（２）との間のすき間
に入り込む。耐熱性で、かつ伝熱性のるつぼ（２）は全
周壁から熱を蒸発源物質に伝える。このため、蒸発源物
質は局所的に蒸発することなく、全体的に加熱されて、
るつぼ表面より均一に蒸発する。That is, for example, a plasma of argon ions generated by a hollow cathode or a pressure gradient type plasma gun is, as shown in FIG. 2, along the streamline α, the inner wall (6) of the hearth (1) and the crucible (6). 2) Enter the gap between and. The heat-resistant and heat-conducting crucible (2) transfers heat from the entire peripheral wall to the evaporation source material. Therefore, the evaporation source material is heated as a whole without locally evaporating,
Evaporates more uniformly than the crucible surface.
また、蒸発した粒子は、プラズマ流と交差してイオン化
される。Also, the vaporized particles cross the plasma stream and are ionized.
るつぼ（２）については、耐熱性を有するとともに、伝
熱性であることが望ましい。このようなるつぼ材料とし
ては、たとえば、炭素製あるいはBN、Al2O3等によって
これに内面処理したものとすることが特に好ましい。The crucible (2) preferably has heat resistance and heat conductivity. As such a crucible material, it is particularly preferable to use, for example, a carbon material or one whose inner surface is treated with BN, Al 2 O 3, or the like.
ハース（１）の内側壁（６）とるつぼ（２）との間隔が
不十分な場合は、プラズマは、十分にこのすき間に入り
込まないで、ハース（１）の表面にのみ収束し、るつぼ
への電熱は良好なものとならない。また逆に、すき間が
大きすぎても、蒸発源物質の蒸発のための電熱は良好と
ならない。If the distance between the inner wall (6) of the hearth (1) and the crucible (2) is insufficient, the plasma does not sufficiently enter this gap and converges only on the surface of the hearth (1) to the crucible. The electric heat of is not good. On the contrary, if the gap is too large, the electric heat for evaporation of the evaporation source material will not be good.
このため、蒸発源物質の種類、量に応じて、るつぼの素
材および形状に応じて、このすき間を適宜な幅に選択す
ることが必要となる。Therefore, it is necessary to select the gap to have an appropriate width depending on the type and amount of the evaporation source substance and the material and shape of the crucible.
蒸発およびイオン化を効率的に行うためには、プラズマ
を効果的に収束するために、ハースに磁界を印加するの
が効果的である。この場合、ハースのプラズマ収束領域
はＳ極に、反対側はＮ極に印加するのが好ましい。In order to efficiently vaporize and ionize, it is effective to apply a magnetic field to the hearth in order to effectively focus the plasma. In this case, it is preferable to apply the Haas plasma converging region to the S pole and the opposite side to the N pole.
（発明の効果） この発明の装置により、以上のとおり、絶縁性材料の蒸
発およびイオン化が可能になり、しかもその制御も容易
となる。このような効果は、これまでのイオンプレーテ
ィング技術からは全く予期しえなかったことである。(Effects of the Invention) As described above, the apparatus of the present invention makes it possible to vaporize and ionize an insulating material, and also to control it easily. Such an effect is completely unexpected from the conventional ion plating technology.
第１図はこの発明の蒸発装置の例を示した斜視図であ
る。また第２図は、この第１図の例を、断面図として示
したものである。 図中の番号は次のものを示している。 １……ハース、２……るつぼ ３……ハース溝部、４……ハース溝部内平面 ５……るつぼ底面、６……ハース溝部内側面FIG. 1 is a perspective view showing an example of an evaporator of the present invention. Further, FIG. 2 shows the example of FIG. 1 as a sectional view. The numbers in the figure indicate the following. 1 ... hearth, 2 ... crucible 3 ... hearth groove, 4 ... hearth groove inner plane 5 ... crucible bottom, 6 ... hearth groove inner side
Claims (4)
ハース溝部内平面に接するように蒸発源物質を保持する
耐熱・伝熱性のるつぼを装着したことを特徴とするイオ
ンプレーティング蒸発装置。1. An ion-plating evaporation device, wherein a heat-resistant and heat-conducting crucible holding an evaporation source substance is attached to a hearth made of a conductive member so that only the bottom surface contacts the inner surface of the hearth groove.
第１項記載のイオンプレーティング蒸発装置。2. The ion plating evaporator according to claim 1, wherein the hearth is provided with water cooling means.
範囲第１項または第２項記載のイオンプレーティング蒸
発装置。3. The ion plating evaporator according to claim 1 or 2, wherein the hearth is provided with magnetic field applying means.
等の被覆材によって内面処理したものである特許請求の
範囲第１項、第２項または第３項記載のイオンプレーテ
ィング装置。4. The crucible is made of carbon or BN, Al 2 O 3
The ion plating device according to claim 1, 2 or 3, wherein the inner surface is treated with a coating material such as.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP61191231A JPH07116595B2 (en) | 1986-08-15 | 1986-08-15 | Ion plating evaporator |
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Publications (2)
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| JPS6347361A JPS6347361A (en) | 1988-02-29 |
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1986
- 1986-08-15 JP JP61191231A patent/JPH07116595B2/en not_active Expired - Fee Related
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