JPH07138743A - Ion plating device - Google Patents

Ion plating device

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JPH07138743A
JPH07138743A JP5288163A JP28816393A JPH07138743A JP H07138743 A JPH07138743 A JP H07138743A JP 5288163 A JP5288163 A JP 5288163A JP 28816393 A JP28816393 A JP 28816393A JP H07138743 A JPH07138743 A JP H07138743A
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ion plating
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incident
plasma
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Masaru Tanaka
勝 田中
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Abstract

PURPOSE:To provide the ion plating device of a simple structure capable of forming films of nearly a uniform thickness on the surface of a substrate. CONSTITUTION:This ion plating device is provided with a bar magnet 11a arranged in a hearth 11 as an incident beam direction adjusting means for adjusting the incident direction of a plasma beam on the hearth 11 and an annular permanent magnet 15 disposed near the upper part of the hearth 11 in such a manner that its central axis is aligned to the central axis of the hearth 11. As a result, the cusp magnetic field is formed above the incident surface of the hearth 11 by synthesis of the magnetic lines of force by the bar magnet 11a and the magnetic lines of force by the annular permanent magnet 15, by which the correction of the plasma beam is executed. As a result, the plasma beam is made incident nearly linearly from right above the material to be deposited by evaporation of the hearth 11 by the plasma beam and, therefore, the thin films having the uniform film thickness are formed on the surface of the substrate 12.

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、真空容器内にて材料の
蒸発,イオン化により生成される成膜材料蒸気粒子を基
板の表面にイオンプレーティングにより付着させて金属
膜や合金膜を成膜するイオンプレーティング装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention forms a metal film or an alloy film by depositing film forming material vapor particles generated by evaporation and ionization of a material in a vacuum container on the surface of a substrate by ion plating. The present invention relates to an ion plating device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のイオンプレーティング装
置には、イオンプレーティングを行うために、プラズマ
源としてアーク放電型プラズマ銃を用いたものがある。
このイオンプレーティングにおいては、真空容器内で蒸
気化された材料蒸気をプラズマによりイオン化し、この
成膜材料粒子を真空容器内に設けられた基板の表面に付
着させ、金属膜や合金膜を成膜する。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is an ion plating apparatus of this type using an arc discharge type plasma gun as a plasma source for performing ion plating.
In this ion plating, the material vapor vaporized in the vacuum container is ionized by plasma, and the film forming material particles are attached to the surface of the substrate provided in the vacuum container to form a metal film or an alloy film. To film.

【0003】この為、イオンプレーティング装置は、材
料を溶解させるための加熱用電力源とプラズマを生成す
るためのプラズマ生成手段とを備える。例えば、ルツボ
又はハース内の材料に単一の金属を用いれば、基板の表
面には単一の金属膜が成膜される。又、反応ガスのプラ
ズマを用いた反応イオンプレーティング方法によって化
合物の膜が得られ、又幾つかの異なる金属を用いれば、
基板の表面には合金膜が成膜される。しかも、イオンプ
レーティングにより成膜された膜は、通常の真空蒸着に
よって成膜された膜と比べ、緻密で密着性に優れた膜質
を容易に得られるという利点がある。
Therefore, the ion plating apparatus is provided with a heating power source for melting the material and a plasma generating means for generating plasma. For example, when a single metal is used as the material in the crucible or hearth, a single metal film is formed on the surface of the substrate. Also, a film of the compound can be obtained by the reactive ion plating method using the plasma of the reactive gas, and if several different metals are used,
An alloy film is formed on the surface of the substrate. Moreover, a film formed by ion plating has an advantage that a film quality that is dense and has excellent adhesiveness can be easily obtained, as compared with a film formed by ordinary vacuum deposition.

【0004】ところで、一般に金属を加熱させる手段と
しては、抵抗加熱,誘導加熱,電子銃(EB)による加
熱,アーク放電[例えばホローカソード銃による放電,
圧力勾配型プラズマ銃(浦本ガンとも呼ばれる)による
放電,マルチアーク放電]等が挙げられる。又、プラズ
マを生成する手段としては、DCグロー放電,RF放
電,マイクロ波放電,ECR放電,DCアーク放電等が
挙げられる。
By the way, generally, as means for heating a metal, resistance heating, induction heating, heating by an electron gun (EB), arc discharge [for example, discharge by a hollow cathode gun,
Discharge using a pressure gradient type plasma gun (also called Uramoto gun), multi-arc discharge] and the like. Further, examples of means for generating plasma include DC glow discharge, RF discharge, microwave discharge, ECR discharge, DC arc discharge and the like.

【0005】そこで、イオンプレーティングには、この
ような各加熱手段や各プラズマ生成手段を組み合わせた
種々の方法が提案されている。ここでは工業的利用上の
理由により、EB+RF方式,EB+DCアーク方式,
ホローカソード(HCD)方式,及び圧力勾配型プラズ
マ銃方式を説明する。
Therefore, for the ion plating, various methods have been proposed in which such heating means and plasma generating means are combined. Here, for industrial reasons, EB + RF method, EB + DC arc method,
A hollow cathode (HCD) system and a pressure gradient type plasma gun system will be described.

【0006】EB+RF方式とEB+DCアーク方式と
は、EBを用いて材料を蒸発させ、更にプラズマ発生源
として、それぞれRF放電やDCアーク放電を用いたも
のである。HCD方式は、金属パイプを陰極とし、蒸発
化させる材料を載せたルツボ又はハースを陽極としてア
ーク放電を行わせ、このときに生じる熱とプラズマとに
より金属の蒸気化,イオン化を同時に行わせるものであ
る。圧力勾配型プラズマ銃方式は、基本的にHCD方式
と同様であり、陰極のガンと陽極のルツボ又はハース
(以下は、ルツボのみを用いた場合として説明する)と
の間でアーク放電を行わせ、材料の蒸気化,イオン化を
同時に行わせるものである。
The EB + RF system and the EB + DC arc system are ones in which the material is vaporized by using EB and further RF discharge or DC arc discharge is used as a plasma generation source, respectively. The HCD method uses a metal pipe as a cathode and a crucible or a hearth on which a material to be vaporized is placed as an anode to perform arc discharge, and the heat and plasma generated at this time simultaneously vaporize and ionize the metal. is there. The pressure gradient plasma gun method is basically the same as the HCD method, and arc discharge is performed between the cathode gun and the anode crucible or hearth (hereinafter, described as a case where only the crucible is used). , Vaporization and ionization of materials are performed simultaneously.

【0007】このうち、圧力勾配型プラズマ銃方式は、
他のイオンプレーティング方法に比べ、陰極が長寿命と
なる上、プラズマの形状を磁場により調整制御できる長
所がある。又、圧力勾配型プラズマ銃方式は、酸素ガス
のプラズマを使用しても陰極が損傷せず、しかもイオン
化を図るためのプラズマ発生手段として他のイオンプレ
ーティング方法で別途に要する電極を必要としない。
Of these, the pressure gradient type plasma gun system is
Compared to other ion plating methods, the cathode has a longer life, and the shape of plasma can be adjusted and controlled by a magnetic field. Further, in the pressure gradient type plasma gun method, the cathode is not damaged even when the plasma of oxygen gas is used, and an electrode separately required for another ion plating method is not required as a plasma generating means for achieving ionization. .

【0008】このような理由により、圧力勾配型プラズ
マ銃方式によるイオンプレーティングは、装置を構成す
るに際し、他の方法によるイオンプレーティング装置よ
りも生産性や設備設定の都合等で有利になっている。
For these reasons, the pressure gradient type plasma gun type ion plating is more advantageous than other types of ion plating apparatus in terms of productivity and facility setting when constructing the apparatus. There is.

【0009】図5は、圧力勾配型プラズマ銃方式による
反応イオンプレーティングを採用したイオンプレーティ
ング装置の基本構成を側断面図により示したものであ
る。このイオンプレーティング装置は、内部が真空雰囲
気に保たれ、反応ガスを供給するガス供給口が設けられ
た真空容器10を備えている。この真空容器10内の底
部にはハース11が設けられ、ハース11上には材料が
載せられている。このハース11上の材料(蒸着物質)
は後述するプラズマビームにより溶解,蒸発・イオン化
させられる。また、真空容器10内のほぼ中央には、基
板12がハース11と対向して配置されている。この基
板12の表面には、後述するようにハース11上で蒸発
・イオン化した材料蒸気が付着する。
FIG. 5 is a side sectional view showing the basic construction of an ion plating apparatus which employs reactive ion plating of the pressure gradient type plasma gun system. This ion plating apparatus includes a vacuum container 10 whose inside is kept in a vacuum atmosphere and which is provided with a gas supply port for supplying a reaction gas. A hearth 11 is provided at the bottom of the vacuum container 10, and a material is placed on the hearth 11. Material on this hearth 11 (vapor deposition material)
Is dissolved, evaporated and ionized by the plasma beam described later. A substrate 12 is arranged to face the hearth 11 substantially at the center of the vacuum container 10. The material vapor evaporated and ionized on the hearth 11 adheres to the surface of the substrate 12 as described later.

【0010】又、真空容器10には装着口Fが設けら
れ、この装着口Fには圧力勾配型プラズマ銃(ビーム発
生器)20が装着されている。圧力勾配型プラズマ銃2
0は、所定間隔を有して対向配置された陰極部21と、
永久磁石22とリング状の電磁コイル23を含む中間電
極とを備える。また、真空容器10外の装着口Fの外周
にはステアリングコイル25が設けられている。陰極部
21で生成されたビームは永久磁石22及び電磁コイル
23により収束され、ステアリングコイル25によって
ハース11上に導かれる。この際、真空容器10内のハ
ース11との間にプラズマが生成される。
A mounting port F is provided in the vacuum container 10, and a pressure gradient type plasma gun (beam generator) 20 is mounted in the mounting port F. Pressure gradient type plasma gun 2
0 is a cathode part 21 that is arranged to face each other with a predetermined interval,
A permanent magnet 22 and an intermediate electrode including a ring-shaped electromagnetic coil 23 are provided. A steering coil 25 is provided on the outer periphery of the mounting port F outside the vacuum container 10. The beam generated by the cathode part 21 is converged by the permanent magnet 22 and the electromagnetic coil 23, and is guided onto the hearth 11 by the steering coil 25. At this time, plasma is generated between the hearth 11 inside the vacuum container 10 and the hearth 11.

【0011】尚、ハース11と圧力勾配型プラズマ銃2
0との間には電源回路(図示せず)が接続され、この電
源回路からハース11と圧力勾配型プラズマ銃20とに
電力が供給される。一般に、ハース11は接地され、ハ
ース11に対して圧力勾配型プラズマ銃20の陰極部2
1は負電位にされる。換言すれば、ハース11は圧力勾
配型プラズマ銃20に対して電気的に陽極を形成してい
る。ハース11の内部には、棒磁石11aが埋設されて
いる。
The hearth 11 and the pressure gradient type plasma gun 2
A power supply circuit (not shown) is connected between 0 and 0, and the hearth 11 and the pressure gradient type plasma gun 20 are supplied with power from this power supply circuit. Generally, the hearth 11 is grounded, and the cathode portion 2 of the pressure gradient type plasma gun 20 is connected to the hearth 11.
1 is set to a negative potential. In other words, the hearth 11 electrically forms an anode with respect to the pressure gradient type plasma gun 20. A bar magnet 11 a is embedded in the hearth 11.

【0012】また、基板12は真空容器10の上部に回
転軸13を介して回転自在に取り付けられ、回転軸13
は真空容器10の上面に設置されたモータ14に結合さ
れている。モータ14で回転軸13を回転することによ
り、基板12を回転することができる。基板12は図示
しない電源によりハース11に対して負電位となるよう
に負電圧が印加されている。すなわち、基板12はハー
ス11に対して電気的に陰極を形成している。
The substrate 12 is rotatably attached to the upper portion of the vacuum container 10 via a rotary shaft 13, and the rotary shaft 13
Is connected to a motor 14 installed on the upper surface of the vacuum container 10. The substrate 12 can be rotated by rotating the rotating shaft 13 with the motor 14. A negative voltage is applied to the substrate 12 by a power source (not shown) so that the substrate 12 has a negative potential. That is, the substrate 12 electrically forms a cathode with respect to the hearth 11.

【0013】図6をも参照して、このような構成による
イオンプレーティング装置の動作を説明する。電源回路
によりハース11及び圧力勾配型プラズマ銃20間に電
力を供給すると、真空容器10内でプラズマビームPが
生成さる。この生成されたプラズマPはステアリングコ
イル25によってハース11上に導かれ、ハース11上
の材料(蒸着物質)がこのプラズマビームP中にて蒸発
・イオン化されて成膜材料粒子が生成される。この成膜
材料粒子は、ハース11に対して負電位の基板4に吸引
され、基板4の表面には成膜材料粒子が付着し、成膜さ
れる。
The operation of the ion plating apparatus having such a structure will be described with reference to FIG. When power is supplied between the hearth 11 and the pressure gradient type plasma gun 20 by the power supply circuit, the plasma beam P is generated in the vacuum container 10. The generated plasma P is guided to the hearth 11 by the steering coil 25, and the material (vapor deposition material) on the hearth 11 is evaporated and ionized in the plasma beam P to generate film forming material particles. The film forming material particles are attracted to the substrate 4 having a negative potential with respect to the hearth 11, and the film forming material particles adhere to the surface of the substrate 4 to form a film.

【0014】上述した圧力勾配型プラズマ銃20やHC
D銃等のアーク放電型プラズマ銃を用いたイオンプレー
ティング装置によってイオンプレーティングを行う場
合、図6に示すように、ハース11に対してプラズマビ
ームPが傾いて入射し、ハース11上の蒸着物質が図6
の矢印Gで示すように、ビーム入射方向に飛び出してし
まう。しかも、この飛び出す方向Gは、圧力勾配型プラ
ズマ銃20の陰極部21に流すビーム電流によって変化
するため、蒸着物質の飛び出す方向Gが一定とならな
い。
The pressure gradient type plasma gun 20 and the above-mentioned HC
When performing ion plating by an ion plating device using an arc discharge type plasma gun such as a D gun, as shown in FIG. 6, the plasma beam P is obliquely incident on the hearth 11 and vapor deposition on the hearth 11 is performed. Figure 6
As indicated by the arrow G in FIG. Moreover, since the protruding direction G changes depending on the beam current flowing through the cathode portion 21 of the pressure gradient type plasma gun 20, the protruding direction G of the vapor deposition material is not constant.

【0015】この様子を図7に示す。通常のプラズマビ
ームPは図7の軌跡Bn に沿ってハース11の入射面上
に入射する。すなわち、軌跡Bn に沿う通常のプラズマ
ビームPはハース11の入射面の垂線に対して角度θだ
け傾いて入射する。この傾き角度θはハース11内に埋
め込まれた棒磁石11aの磁力線Ha の影響を受ける。
軌跡Bn に沿う通常のプラズマビームPよりも弱いプラ
ズマビームPの軌跡をBw で示す。この軌跡Bw に沿う
弱いプラズマビームPもハース11内に埋め込まれた棒
磁石11aの磁力線Ha の影響を受ける。
This state is shown in FIG. The ordinary plasma beam P is incident on the incident surface of the hearth 11 along the locus Bn in FIG. That is, the normal plasma beam P along the locus Bn is incident at an angle θ with respect to the normal to the incident surface of the hearth 11. This inclination angle θ is affected by the magnetic force lines Ha of the bar magnet 11a embedded in the hearth 11.
The locus of the plasma beam P weaker than the normal plasma beam P along the locus Bn is shown by Bw. The weak plasma beam P along the locus Bw is also affected by the magnetic field lines Ha of the bar magnet 11a embedded in the hearth 11.

【0016】図8に軌跡Bn に沿って通常のプラズマビ
ームPをハース11の入射面に入射させた時の基板12
での膜厚分布の測定例を示す。このときの測定条件は次
の通りである。基板12として150×150mmのも
のを使用した。また、上述した蒸着物質の飛び出す方向
Gを考慮に入れて、基板12をハース11の真上ではな
く、基板中心Cs をハース中心Ch に対して圧力勾配型
プラズマ銃20から離れる側および図5の手前側にそれ
ぞれ30mmづつずらして配置した。基板12とハース
11間の距離すなわち基板高さを252mmとした。基
板12を格子状に分割し、各分割した空間の中で外周部
を除いた36個の空間を1〜36の番号で区別した。各
空間において、上欄にこの空間の番号Nを、中欄に全空
間でのパーセンテージA(平均約2.8%)を、下欄に
膜厚の実測値B(μm)を示す。
In FIG. 8, the substrate 12 when the normal plasma beam P is incident on the incident surface of the hearth 11 along the locus Bn.
An example of measurement of the film thickness distribution at The measurement conditions at this time are as follows. A substrate 12 having a size of 150 × 150 mm was used. Further, taking the above-mentioned direction G of the vapor deposition material into consideration, the substrate 12 is not directly above the hearth 11 but the substrate center Cs is away from the pressure gradient type plasma gun 20 with respect to the hearth center Ch and in FIG. They were arranged on the front side while being shifted by 30 mm. The distance between the substrate 12 and the hearth 11, that is, the substrate height was 252 mm. The substrate 12 was divided into a lattice shape, and 36 spaces excluding the outer peripheral portion were distinguished by numbers 1 to 36 in each divided space. In each space, the number N of this space is shown in the upper column, the percentage A (average about 2.8%) in the entire space is shown in the middle column, and the actually measured value B (μm) of the film thickness is shown in the lower column.

【0017】図8から明らかなように、基板12上での
膜厚の実測値B(パーセンテージA)は、約2.2μm
(約2.8%)を平均として0.8〜4.0μm(1.
0〜5.1%)の極めて広い範囲で分布している。そし
て、基板中心Cs をハース中心Ch からずらしているに
も拘らず、最も膜厚の厚い所が、圧力勾配型プラズマ銃
20側から離れた手前側(空間の番号Nが24と27)
の部分にある。これは、ハース11に対するプラズマビ
ームPの入射角が傾いている為と考えられる。
As is apparent from FIG. 8, the measured value B (percentage A) of the film thickness on the substrate 12 is about 2.2 μm.
(About 2.8%) as an average of 0.8 to 4.0 μm (1.
It is distributed in a very wide range of 0 to 5.1%). Despite the fact that the substrate center Cs is displaced from the hearth center Ch, the thickest part is the front side (space numbers N are 24 and 27) away from the pressure gradient type plasma gun 20 side.
In the part. It is considered that this is because the incident angle of the plasma beam P with respect to the hearth 11 is inclined.

【0018】このような欠点に対処するため、従来、次
に述べる2つの方法が行われている。ハース11の入
射面上部近傍に電磁コイルを設けてプラズマビームPを
修正する方法(例えば、実願昭4−70552号参
照)。ハース11内の棒磁石11aを傾ける方法。
In order to deal with such a drawback, conventionally, the following two methods have been used. A method of modifying the plasma beam P by providing an electromagnetic coil near the upper part of the incident surface of the hearth 11 (see, for example, Japanese Patent Application No. 4-70552). A method of tilting the bar magnet 11a in the hearth 11.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法では、次に述べるような欠点がある。の方法では、
コイル本体、電流導入系、コイルの冷却系などの設備が
必要で構造が複雑になる。また、プラズマビームPを所
望の方向に修正するためには、電磁コイルに大電流を流
すことができるコイル用電源を使用しなければならな
い。の方法では、棒磁石11aを傾けたとしても磁力
線Ha の影響を受ける為、完全には解決されず、しか
も、棒磁石11aをビーム電流に対応して傾ける機構が
必要となるため、構造が複雑となる。また、ビーム電流
ごとに棒磁石11aの傾き角度を調整しなければならな
いので、制御が困難となる。
However, the above method has the following drawbacks. In the method of
The structure is complicated by the need for equipment such as the coil body, current introduction system, and coil cooling system. Further, in order to correct the plasma beam P in a desired direction, it is necessary to use a coil power supply capable of passing a large current through the electromagnetic coil. In the above method, even if the bar magnet 11a is tilted, it is not completely solved because it is affected by the magnetic field lines Ha, and moreover, a mechanism for tilting the bar magnet 11a corresponding to the beam current is required, so that the structure is complicated. Becomes Moreover, since the tilt angle of the bar magnet 11a must be adjusted for each beam current, control becomes difficult.

【0020】本発明の技術的課題は、基板の表面上にほ
ぼ一定の膜厚の膜を形成できる、簡単な構造のアーク放
電型プラズマ銃を用いたイオンプレーティング装置を提
供することにある。
A technical object of the present invention is to provide an ion plating apparatus using an arc discharge type plasma gun having a simple structure capable of forming a film having a substantially constant film thickness on the surface of a substrate.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ビーム
発生器からプラズマビームを発生させ、プラズマビーム
をハースの入射面に導き、ハース上の蒸着物質を蒸発・
イオン化し、蒸発・イオン化した蒸着物質をハースと対
向して配置された基板の表面に付着させてイオンプレー
ティングを行うイオンプレーティング装置において、ハ
ースに対するプラズマビームの入射方向を調整する入射
ビーム方向調整手段を備え、入射ビーム方向調整手段が
ハース内に配置された棒磁石と、中心軸がハースの中心
軸に合うようにハースの上部近傍に設けらた環状永久磁
石とを有することを特徴とする。
According to the present invention, a plasma beam is generated from a beam generator, the plasma beam is guided to the incident surface of the hearth, and the vapor deposition material on the hearth is vaporized.
In an ion plating device that performs ion plating by depositing ionized, evaporated / ionized vapor deposition material on the surface of a substrate that is placed opposite to the hearth, adjusting the incident beam direction to adjust the incident direction of the plasma beam to the hearth And a means for adjusting the incident beam direction, wherein the means for adjusting the incident beam has a bar magnet disposed in the hearth, and an annular permanent magnet provided near the upper portion of the hearth so that the central axis matches the central axis of the hearth. .

【0022】[0022]

【作用】棒磁石による磁力線と環状永久磁石による磁力
線との合成によって、ハースの入射面上方にカスプ磁場
を形成してプラズマビームの修正を行う。
By combining the magnetic field lines of the bar magnet and the magnetic field lines of the annular permanent magnet, a cusp magnetic field is formed above the entrance surface of the hearth to correct the plasma beam.

【0023】[0023]

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明のイオンプレー
ティング装置について図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following is a detailed description of the ion plating apparatus of the present invention with reference to the drawings.

【0024】図1は本発明の一実施例によるイオンプレ
ーティング装置の基本構成を示した側断面図である。図
示のイオンプレーティング装置は、図5と同様に、圧力
勾配型プラズマ銃方式による反応イオンプレーティング
を採用している。図5に示したものとの相違点は、環状
永久磁石15がハース11の上部近傍に設けられている
ことである。少し詳細に説明すると、環状永久磁石15
は、その中心軸がハース11の中心軸に合うように、ハ
ース11の上部近傍に設けられている。本実施例では、
ハース11の真上に基板12がハース11と対向して配
置されている。
FIG. 1 is a side sectional view showing the basic construction of an ion plating apparatus according to an embodiment of the present invention. The ion plating device shown in the figure employs reactive ion plating by a pressure gradient type plasma gun system, as in FIG. The difference from the one shown in FIG. 5 is that the annular permanent magnet 15 is provided near the upper portion of the hearth 11. Explaining in a little detail, the annular permanent magnet 15
Is provided in the vicinity of the upper portion of the hearth 11 so that its central axis matches the central axis of the hearth 11. In this embodiment,
A substrate 12 is arranged directly above the hearth 11 so as to face the hearth 11.

【0025】このように環状永久磁石15をハース11
の上部近傍に配置すると、図2に示すように、棒磁石1
1aによる磁力線Ha と環状永久磁石15による磁力線
Hbとの合成によって、ハース11の入射面上方にカス
プ磁場Hc が出来る。このカスプ磁場Hc がプラズマビ
ームPの軌道を修正し、プラズマビームPをハース11
上に載っている蒸着物質の真上よりほぼ直線的に入射さ
せることができる。この結果、基板12(図1)の表面
に均一な膜厚の薄膜を形成させることができる。
In this way, the annular permanent magnet 15 is attached to the hearth 11
When placed near the upper part of the bar magnet 1, as shown in FIG.
A cusp magnetic field Hc is formed above the entrance surface of the hearth 11 by combining the magnetic force line Ha generated by the magnetic field 1a and the magnetic field line Hb generated by the annular permanent magnet 15. This cusp magnetic field Hc corrects the trajectory of the plasma beam P, and the plasma beam P is struck by the hearth 11
It is possible to make the incident almost linearly from directly above the vapor deposition material placed thereon. As a result, a thin film having a uniform film thickness can be formed on the surface of the substrate 12 (FIG. 1).

【0026】図3に本発明によるイオンプレーティング
装置において、プラズマビームPをハース11に入射さ
せた時の基板12上で薄膜の膜厚分布の測定例を示す。
このときの測定条件は次の通りである。基板12として
150×150mmのものを使用した。また、基板12
をハース11の真上、すなわち、基板中心Cs とハース
中心Ch とを一致させて配置した。基板12とハース1
1間の距離、すなわち、基板高さを126mmとした。
基板12の回転は行っていない。基板12を格子状に分
割し、各分割した空間の中で外周部を除いた36個の空
間を区別するために、それらに1〜36の番号を付し
た。各空間において、上欄にこの空間の番号Nを、中欄
に全空間でのパーセンテージA(平均約2.8%)を、
下欄に膜厚の実測値B(μm)を示す。
FIG. 3 shows an example of measuring the film thickness distribution of a thin film on the substrate 12 when the plasma beam P is incident on the hearth 11 in the ion plating apparatus according to the present invention.
The measurement conditions at this time are as follows. A substrate 12 having a size of 150 × 150 mm was used. Also, the substrate 12
Was arranged directly above the hearth 11, that is, the substrate center Cs and the hearth center Ch were aligned. Board 12 and hearth 1
The distance between 1 and the substrate height was 126 mm.
The substrate 12 is not rotated. The substrate 12 was divided into a lattice shape, and in order to distinguish 36 spaces excluding the outer peripheral portion in each of the divided spaces, they were numbered 1 to 36. In each space, the number N of this space is shown in the upper column, and the percentage A (average about 2.8%) in the entire space is shown in the middle column.
The actually measured value B (μm) of the film thickness is shown in the lower column.

【0027】図3から明らかなように、基板12上での
膜厚の実測値B(パーセンテージA)は、約2.2μm
(約2.8%)を平均として1.4〜3.0μm(1.
8〜3.9%)の極めて狭い範囲で分布している。すな
わち、基板12の高さが図8の場合に比べて低いにも拘
らず、ほぼ一定の膜厚の薄膜が形成され、平均約2.8
%に近い値が多いことが解る。
As is apparent from FIG. 3, the measured value B (percentage A) of the film thickness on the substrate 12 is about 2.2 μm.
(About 2.8%) on average 1.4 to 3.0 μm (1.
It is distributed in a very narrow range of 8 to 3.9%). That is, although the height of the substrate 12 is lower than that in the case of FIG. 8, a thin film having a substantially constant film thickness is formed, and the average thickness is about 2.8.
It turns out that there are many values close to%.

【0028】尚、実施例のイオンプレーティング装置
は、圧力勾配型プラズマ銃方式によるものとしたが、こ
れに代えてHCD方式にしても同等なイオンプレーティ
ング装置が構成される。又、ハース11に代えてルツボ
を使用することもできる。一体に形成した環状永久磁石
15の代わりに、図4に示すような、多数の小さい棒状
の永久磁石片を環状に配置したもの15aでも良い。こ
の場合、磁力線Hb を均一にするために、環状永久磁石
15aの上下に鉄心を設けた方が好ましい。また、棒磁
石11aに対して環状永久磁石15を上下動可能に設け
るようにしても良い。その具体例としては、環状永久磁
石15を支持しているブラケットの下面にライナを介在
させ、周知の駆動装置(例えば、シリンダ)で環状永久
磁石15を上下方向に駆動させれば良い。
Although the ion plating apparatus of the embodiment is based on the pressure gradient type plasma gun method, an equivalent ion plating apparatus can be constructed by using the HCD method instead. A crucible may be used instead of the hearth 11. Instead of the integrally formed annular permanent magnet 15, a small number of small rod-shaped permanent magnet pieces 15a arranged in an annular shape as shown in FIG. 4 may be used. In this case, in order to make the magnetic force lines Hb uniform, it is preferable to provide iron cores above and below the annular permanent magnet 15a. Further, the annular permanent magnet 15 may be provided so as to be vertically movable with respect to the bar magnet 11a. As a specific example thereof, a liner may be interposed on the lower surface of a bracket that supports the annular permanent magnet 15, and the annular permanent magnet 15 may be vertically driven by a known drive device (for example, a cylinder).

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように、本発明のイオンプレーテ
ィング装置によれば、ハース内に棒磁石を埋設させると
共にハース上の近傍に中心軸を合わせて環状永久磁石を
配置して、ハースの入射面上方にカスプ磁場を形成する
ことにより、プラズマビームをハース上に載っている蒸
着物質の真上より、ほぼ直線的に入射させることができ
る。入射ビーム方向調整手段として棒磁石と環状永久磁
石との組合わせを使用しているので、従来のものと比較
して、次のような利点がある。構造が単純である。
コイル電源を必要としない。環状永久磁石による磁場
は電磁コイルのそれに比較して強力な為、プラズマビー
ムの修正力が大きい。制御の必要性がない。ビーム
電流に対するビーム入射角の影響が少ない。
As described above, according to the ion plating apparatus of the present invention, the bar magnet is embedded in the hearth, and the annular permanent magnet is arranged in the vicinity of the hearth so that the central axis of the bar magnet is aligned. By forming the cusp magnetic field above the incident surface, the plasma beam can be made to enter substantially linearly from directly above the vapor deposition material placed on the hearth. Since the combination of the bar magnet and the annular permanent magnet is used as the incident beam direction adjusting means, it has the following advantages as compared with the conventional one. The structure is simple.
No coil power required. Since the magnetic field generated by the annular permanent magnet is stronger than that generated by the electromagnetic coil, the correction force of the plasma beam is large. There is no need for control. The influence of the beam incident angle on the beam current is small.

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

【図1】本発明の一実施例によるイオンプレーティング
装置の基本構成を示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a basic configuration of an ion plating apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すイオンプレーティング装置に使用さ
れるハース近傍における磁力線の方向を説明するために
示したものである。
FIG. 2 is a view for explaining directions of magnetic force lines in the vicinity of a hearth used in the ion plating apparatus shown in FIG.

【図3】図1に示すイオンプレーティング装置におい
て、プラズマビームをハースに入射させた時の基板上で
薄膜の膜厚分布の測定例を示す図である。
3 is a diagram showing an example of measurement of a film thickness distribution of a thin film on a substrate when a plasma beam is incident on a hearth in the ion plating apparatus shown in FIG.

【図4】本発明のイオンプレーティング装置に使用され
る環状永久磁石の変形例を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a modified example of an annular permanent magnet used in the ion plating apparatus of the present invention.

【図5】従来のイオンプレーティング装置の基本構成を
示す側断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view showing a basic configuration of a conventional ion plating apparatus.

【図6】図5に示す従来のイオンプレーティング装置の
動作原理とその問題点を説明するための図である。
6A and 6B are diagrams for explaining the operating principle of the conventional ion plating apparatus shown in FIG. 5 and its problems.

【図7】図5に示す従来のイオンプレーティング装置に
使用されるハース近傍における磁力線の方向を説明する
ために示したものである。
FIG. 7 is shown for explaining the directions of magnetic force lines near the hearth used in the conventional ion plating apparatus shown in FIG.

【図8】図3に示すイオンプレーティング装置におい
て、プラズマビームをハースに入射させた時の基板上で
薄膜の膜厚分布の測定例を示す図である。
8 is a diagram showing an example of measurement of a film thickness distribution of a thin film on a substrate when a plasma beam is incident on a hearth in the ion plating apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ハース 11a 棒磁石 12 基板 15 環状永久磁石 11 Haas 11a Bar magnet 12 Substrate 15 Annular permanent magnet

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビーム発生器からプラズマビームを発生
させ、該プラズマビームをハースの入射面に導き、該ハ
ース上の蒸着物質を蒸発・イオン化し、該蒸発・イオン
化した蒸着物質を前記ハースと対向して配置された基板
の表面に付着させてイオンプレーティングを行うイオン
プレーティング装置において、 前記ハースに対する前記プラズマビームの入射方向を調
整する入射ビーム方向調整手段を備え、該入射ビーム方
向調整手段が前記ハース内に配置された棒磁石と、中心
軸が前記ハースの中心軸に合うように前記ハースの上部
近傍に設けらた環状永久磁石とを有し、 前記棒磁石による磁力線と前記環状永久磁石による磁力
線との合成によって、前記ハースの入射面上方にカスプ
磁場を形成して前記プラズマビームの修正を行うように
したことを特徴とするイオンプレーティング装置。
1. A plasma beam is generated from a beam generator, the plasma beam is guided to the entrance surface of the hearth, the vapor deposition material on the hearth is vaporized and ionized, and the vaporized and ionized vapor deposition material is opposed to the hearth. In an ion plating apparatus for performing ion plating by adhering to the surface of a substrate that is arranged in the same manner, an ion beam direction adjusting means for adjusting an incident direction of the plasma beam with respect to the hearth is provided, and the incident beam direction adjusting means is provided. A bar magnet disposed in the hearth, and an annular permanent magnet provided near an upper portion of the hearth so that a central axis thereof coincides with a central axis of the hearth. The cusp magnetic field is formed above the entrance surface of the hearth by the combination with the magnetic field line to correct the plasma beam. Ion plating apparatus characterized by.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07258833A (en) * 1994-03-25 1995-10-09 Nippon Sheet Glass Co Ltd Formation of film by arc discharge plasma
EP0720206A1 (en) * 1994-12-28 1996-07-03 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2009280843A (en) * 2008-05-20 2009-12-03 Nachi Fujikoshi Corp Film deposition apparatus
JP2014231630A (en) * 2013-05-29 2014-12-11 住友重機械工業株式会社 Reduction apparatus and reduction method
JP2014231619A (en) * 2013-05-28 2014-12-11 住友重機械工業株式会社 Filming apparatus
WO2016073796A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-12 Solarcity Corporation System and method for efficient deposition of transparent conductive oxide

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07258833A (en) * 1994-03-25 1995-10-09 Nippon Sheet Glass Co Ltd Formation of film by arc discharge plasma
EP0720206A1 (en) * 1994-12-28 1996-07-03 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Plasma processing method and plasma processing apparatus
US5677012A (en) * 1994-12-28 1997-10-14 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2009280843A (en) * 2008-05-20 2009-12-03 Nachi Fujikoshi Corp Film deposition apparatus
JP2014231619A (en) * 2013-05-28 2014-12-11 住友重機械工業株式会社 Filming apparatus
JP2014231630A (en) * 2013-05-29 2014-12-11 住友重機械工業株式会社 Reduction apparatus and reduction method
WO2016073796A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-12 Solarcity Corporation System and method for efficient deposition of transparent conductive oxide
US9460925B2 (en) 2014-11-05 2016-10-04 Solarcity Corporation System and apparatus for efficient deposition of transparent conductive oxide

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