JPH0811823B2 - イオンプレ−テイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔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係り、特にプ
ラズマ形成部の構造に関する。

〔従来技術およびその問題点〕

真空蒸着装置内に低圧ガスを導入し、電磁界を印加し
てプラズマを発生せしめ、該プラズマに蒸発源から蒸発
された粒子をイオン化し、基板上に成膜せしめるイオン
プレーティング法は、蒸発粒子中にかなりのイオンが含
まゑているため、物理的に加速、集束が可能で密着性の
高い膜を得ることができる等の優れた性質を有してお
り、幅広い分野で利用されている。

このイオンプレーティング法で用いられるイオンプレ
ーティング装置は、例えば、第４図に示すごとく、真空
排気後チャンバー100内に、低圧ガスを導入し、プラズ
マ発生室101からターゲット102に向けて導入せしめられ
たプラズマＰ中に側面からるつぼ103内の蒸発材料104に
電子銃105からの電子ビームEBをあてることによって蒸
発せしめられたる蒸発粒子EPを衝突せしめ、この衝突に
よる電荷の交換で、蒸発粒子がイオン化されて、被膜を
形成すべき処理母材Ｓへの到達が促進され良好な被膜の
形成がなされるようにしたものである。この時に低圧ガ
スのイオン化も生じる。

ところでこのような装置では、通常、軸方向の磁場 によって作られる円柱プラズマが用いられている。この
磁場 が強い場合は、第５図（ａ）および（ｂ）に示すごとく
大幅に集束されて径の小さいプラズマが形成される。従
って、均一なプラズマの形成される有効面積が小さいた
めに、大面積母材の処理が不可能であるという問題があ
る。

また、この磁場 が弱い場合、第６図（ａ）および（ｂ）に示す如くプラ
ズマが大きく広がり、母材と接触したりするため良質の
膜を得ることができないという問題があった。この場合
も、依然として大面積母材の処理を行なう場合は、場所
によって蒸発原子のイオン化率が異なり、均一な膜を得
ることができないという問題がある。

そこで、イオン化率を均一にするため、プラズマをシ
ート状にしたシートプラズマを用いる方法が提案されて
いる（特願57−158625）。この場合、処理母材が平板で
ある場合は良いが、厚みのある母材を用いる場合は周囲
へのプラズマの回り込みが悪く、均一な成膜ができない
という欠点がある。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、大面積
にわたって均一で膜質の良好な被膜を形成することがで
きるイオンプレーティング装置を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、イオンプレーティング装置におい
て、プラズマ発生手段のプラズマ出口の前記処理母材側
にのみ磁石を配設して、プラズマを圧縮し、前記処理母
材と蒸発源との間で、前記プラズマの処理母材に対向す
る面が広げられて前記処理母材と平行な偏平面をなすと
ともに、蒸発源側では前記円柱状の一部をそのまま残
し、前記プラズマの軸が前記処理母材と平行となる円柱
状プラズマを形成するようにしている。

〔作用〕

これにより、円柱状のプラズマの処理母材方向に向う
（ｙ）成分が該磁石によって圧縮され偏平となるため、
プラズマと母材の接触を防ぐことができると共にプラズ
マ部からのイオンの走行距離を大面積にわたって十分に
厚くかつ一定にすることにより、大面積にわたって均一
で良質の良好な成膜が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細
に説明する。

第１図は、本発明実施例のイオンプレーティング装置
の概要図である。

このイオンプレーティング装置は、主室１とプラズマ
発生室２と、プラズマ発生室で生起せしめられたプラズ
マの集束を制御し前記主室１内に、被膜を形成すべき処
理母材Ｓ側が偏平面となる円柱状のプラズマを前記主室
内に形成するプラズマ制御部３と、前記主室１内の蒸発
源に電子ビームを照射電子銃４とからなり、電子ビーム
のエネルギーによって蒸発源から生起せしめられる蒸発
粒子を前記プラズマ中でイオン化し、加速せしめて負の
バイアス電位を印加された処理母材Ｓ上に被膜を形成す
るようにしたものである。

前記主室１は、真空チャンバー５内に蒸発源としての
アルミニウム等の蒸発材料を収納してなるるつぼ６と、
負のバイアス電位を印加された処理母材Ｓが相対向して
配設されてなり、両者の間に、処理母材側が偏平な面を
なし軸方向が処理母材Ｓの被膜形成面に平行である円柱
状のプラズマＰが形成されるように構成されている。７
はプラズマ制御のためのターゲットである。

また、前記プラズマ制御部３は、第２図に部分拡大図
を示す如く、プラズマ発生室２で生起せしめられたプラ
ズマを集束して導くべく周囲に２個の空心コイル8a,8b
の配設された連結部９と、この連結部と処理母材Ｓとの
配設されたプラズマを偏平化する棒磁石10と、さらにそ
の前方に配設されたプラズマを円柱状に集束せしめる磁
場を形成する大口径コイル11とからなり、主室１内
に、処理母材Ｓ側が偏平面をなし、軸方向が処理母材と
平行となるようにプラズマを集束せしめて導くものであ
る。第３図（ａ），（ｂ）および（ｃ）に、このプラズ
マの上面図、側面図および断面図を示す。ここでは説明
のためにプラズマの軸方向をＺ軸、偏平面と平行な方向
をｘ軸、として示す。

なお、処理母材Ｓはホルダ（図示せず）を介して負の
バイアス電位に保持されているものとする。

この装置を用いたイオンプレーティング操作は以下に
示す如くである。

まず、真空チャンバー５内を真空排気した後、所望の
低圧ガスを導入し、安定化させる。

続いて、プラズマ発生室でプラズマを生起せしめ、主
室１内で第３図（ａ），（ｂ）および（ｃ）に示したよ
うな処理母材側から偏平面となった円柱状のプラズマを
形成せしめるように、プラズマ制御部３を駆動する。

この後、電子銃４によってるつぼ６内の蒸着材料を照
射して蒸発せしめる。

このようにして形成された蒸発粒子は、上記プルズマ
内で衝突によって効率良くイオン化される。

そして、このイオンが負電位にある処理母材上にひき
つけられイオンプレーティング膜を形成する。

このようにして形成されたイオンプレーティング膜
は、大面積にわたって均一で膜質の優れたものとなる。

すなわち、この装置では円柱状のプラズマがｘ軸方向
にひろげられかつ、ｙ方向に圧縮され、処理母材との距
離が大面積にわたって等しくなっているため、大面積に
わたって均一なイオンプレーティング膜が形成される。

また、プラズマと処理母材との接触もなくかつｙ方向
（イオンの飛翔方向）の厚さもシートプラズマに比べて
はるかに厚いためイオン化効率も良く、極めて膜質の優
れたイオンプレーティング膜を得ることができる。

なお、実施例では、偏平化のための磁石を１本の棒磁
石で構成したが、複数個の磁石を直列に配設してもよ
く、また、ここで使用する磁石は、電磁石でも永久磁石
でもよい。

〔発明の効果〕 以上説明してきたように、本発明のイオンプレーティ
ング装置によれば、イオンプレーティング膜を形成すべ
き処理母材とほぼ平行な偏平面を有しかつ軸がこの偏平
面に平行であるような円柱状のプラズマを形成すべく、
プラズマ発生手段の出口の片側に磁石を配設しているた
め、大面積にわたって均一で膜質の優れたイオンプレー
ティング膜の形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例のイオンプレーティング装置を
示す図、第２図は、同装置の要部説明図、第３図
（ａ），（ｂ）および（ｃ）は同装置で形成されるプラ
ズマの形状を示す図、第４図は、従来のイオンプレーテ
ィング装置を示す図、第５図（ａ），（ｂ）および第６
図（ａ），（ｂ）は従来のイオンプレーティング装置で
用いられる円柱プラズマの例を示す図である。 100……チャンバー、101……プラズマ発生室、102……
ターゲット、Ｐ……プラズマ、103……るつぼ、104……
蒸発材料、105……電子銃、EB……電子ビーム、Ｓ……
処理母材、１……主室、２……プラズマ発生室、３……
プラズマ制御部、４……電子銃、５……真空チャンバ
ー、６……るつぼ、７……ターゲット、8a、8b……空心
コイル、９……連結部、10……棒磁石、11……大口径コ
イル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマ発生手段と、プラズマ制御部と、
   蒸発源とを具備し、 プラズマ発生手段によって生起せしめられ、プラズマ制
   御部で円柱状に集束せしめられた円柱プラズマの側面に
   蒸発源から蒸発せしめられた蒸発粒子あるいは反応性ガ
   ス粒子を衝突せしめてイオン化し、被膜を形成すべき処
   理母材上にこのイオンを加速して到着せしめることによ
   り被膜を形成するイオンプレーティング装置において、 前記プラズマ発生手段の出口の前記処理母材側にのみ磁
   石を配設して、プラズマを圧縮し、 前記処理母材と蒸発源との間で、前記プラズマの処理母
   材に対向する面が広げられて前記処理母材と平行な偏平
   面をなすとともに、蒸発源側では前記円柱状の一部をそ
   のまま残し、前記プラズマの軸が前記処理母材と平行と
   なる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。