JPH1192921A - 成膜用ホロー陰極装置 - Google Patents
成膜用ホロー陰極装置Info
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- JPH1192921A JPH1192921A JP9254890A JP25489097A JPH1192921A JP H1192921 A JPH1192921 A JP H1192921A JP 9254890 A JP9254890 A JP 9254890A JP 25489097 A JP25489097 A JP 25489097A JP H1192921 A JPH1192921 A JP H1192921A
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Abstract
定した放電を得られて高速で高品質の成膜を行えるホロ
ー陰極装置を提供すること 【解決手段】真空処理室１内に設けた不活性ガスが流通
する金属パイプ８の先端に筒形の高融点金属からなるホ
ロー陰極９を取り付け、該ホロー陰極と成膜材料を収め
たハース６とを直流電源１３を介して接続し、該ホロー
陰極とハース間に放電を生じさせ、該ホロー陰極内から
の熱電子により該成膜材料７を蒸発させて基材に成膜を
施す装置に於いて、該ホロー陰極の先端部をカートリッ
ジ式の着脱自在の高融点金属パイプ１５にて構成し、該
高融点金属パイプの内部にLaB6からなる筒形パイプ１６
を設けた。高融点金属パイプの外周を電位的に浮遊させ
た炭素カバー１８で覆い、該ホロー陰極の残部を絶縁物
１７で覆う。
Description
放電を利用してイオンプレーティング法により薄膜を成
膜するために使用されるホロー陰極装置に関する。
電の１種としてホロー陰極を使用したホロー陰極放電が
知られており、成膜材料の蒸気をイオン化して基材に成
膜するイオンプレーティング法の成膜に使用されてい
る。その１例は図１に示す如くであり、真空処理室ａ内
に引き込んだ不活性ガスが流通する金属パイプｂの先端
にＬ字形のTa、Mo、Ｗ等の高融点金属からなるホロー陰
極ｃを溶接により取り付け、該ホロー陰極ｃと金属等の
成膜材料ｄを収めた銅製ハースｅとを直流電源ｆに接続
し、真空ポンプｇを接続した真空排気管ｈを介して該真
空処理室ａ内を真空排気したのち不活性ガスを導入し、
直流電源ｆから該ホロー陰極ｃ及びハースｅに通電して
その間にホロー陰極放電を発生させる。該ハースｅ内の
成膜材料ｄはホロー陰極ｃの内部から放出される熱電子
により加熱蒸発され、ホロー陰極放電によりイオン化さ
れて支持台ｉに支持した上方の基材ｊに付着し、薄膜が
形成される。該ホロー陰極ｃの寸法は、外径２０ｍｍ、
内径１４ｍｍ、長さ２００ｍｍ程度で、その内部には比
較的低温で多量に熱電子を放出するLaB6の円筒が装着さ
れる。
料ｄを用意して金属酸化物の薄膜を形成する装置を示
し、ガスノズルｋから基材ｊに向けて酸素ガスを噴射
し、該基材ｊ上で金属蒸気と酸素ガスを反応させて成膜
を行う。その反応効果を高めるため、該基材ｊをチムニ
ーｌで覆い、反応温度を調整するための赤外線ヒーター
ｍが設けられる。図示の装置で形成される金属酸化物膜
の例として、MgO、TiO2、ZrO2、SiO2等の誘電体材料、I
n2O3-SiO2（通称ITO）の透明導電材料、Al2O3等の絶縁
材料がある。
電を継続すると蒸発材料が基材以外の部分、特にホロー
陰極の外周面に厚く付着し、その付着形状が突起状にな
るとホロー陰極の先端ノズル部とハースの間で発生して
いた放電がその突起とハースとの間で発生するようにな
り、放電不安定になり、成膜速度も不安定になる。従来
は、一定時間の成膜時間が経過すると、成膜を止めホロ
ー陰極に付着した蒸着物を取り除くメンテナンスを行っ
ていたが、完全に除去するには時間が掛かるため運転効
率が低下し、付着物が残存すると短時間に放電不安定を
生じて高品質の膜を形成できない不都合があった。
行え、長時間安定した放電を得られて高速で高品質の成
膜を行えるホロー陰極装置を提供することを目的とする
ものである。
内に設けた不活性ガスが流通する金属パイプの先端に筒
形の高融点金属からなるホロー陰極を取り付け、該ホロ
ー陰極と成膜材料を収めたハースとを直流電源を介して
接続し、該ホロー陰極とハース間に放電を生じさせ、該
ホロー陰極内からの熱電子により該成膜材料を蒸発させ
て基材に成膜を施す装置に於いて、該ホロー陰極の先端
部を着脱自在のカートリッジ式の高融点金属パイプにて
構成し、該高融点金属パイプの内部にLaB6からなる筒形
パイプを設けることにより、上記の目的を達成するよう
にした。該ホロー陰極を構成する該高融点金属パイプの
外周を電位的に浮遊させた炭素カバーで覆い、該ホロー
陰極の残部を絶縁物で覆うことが好ましく、該ホロー陰
極及び高融点金属パイプをTaにて形成すると共に該炭素
カバーをアルミナの碍子を介して該高融点金属パイプの
外周に固定し、該ホロー陰極の残部の部分をアルミナで
覆うことが有利である。
き説明すると、図３は金属酸化膜を成膜する装置に適用
した例を示し、同図に於いて符号１は真空ポンプ２に接
続された真空排気管３を設けた真空処理室、４は該真空
処理室１の上方に支持台５に支持して設けた成膜を施さ
れる基材、６は該基材４の下方にこれと対向して設けた
銅製のハースを示す。該ハース６の内部には金属等の成
膜材料７が収められ、該真空処理室１を内外に伸びて内
部にＡｒガスが流通する金属パイプ８に、該成膜材料７
に熱電子を照射してこれを加熱蒸発させるホロー陰極９
が取り付けられる。１０はチムニー１１で囲まれた基材
４に向けて酸素ガスを吹き出すガスノズルで、酸素ガス
は赤外線ヒーター１２で温度調節された該基材４の表面
でハース６から蒸発する金属蒸気と反応して金属酸化物
の膜を形成する。該ホロー陰極９及びハース６には直流
電源１３を接続し、該ホロー陰極９とハース６の間にア
ーク放電を発生させると、ホロー陰極９内に設けたLaB6
から熱電子がハース６内の成膜材料７に向けて放射さ
れ、該成膜材料７が蒸発し、基材４が成膜される。
属で形成されるが、該ホロー陰極９の先端部に、図４に
見られるようにネジ１４を形成してこれにTa等の高融点
金属のパイプ１５をカートリッジ式の着脱自在に螺着
し、該パイプ１５の内部にLaB6の円筒パイプ１６を設
け、メンテナンスに際しては該ネジ１４を回して蒸発金
属が付着した該高融点金属パイプ１５及びスパッタによ
り消耗した円筒パイプ１６を取り外し、別個に用意した
新たな高融点金属パイプ１５及び円筒パイプ１６と交換
して簡単にメンテナンスを終了できる。
に、アルミナ等の絶縁物１７で覆うことで、金属蒸発物
がホロー陰極本体９ａの外周に付着することが防止で
き、該絶縁物１７に付着しても付着箇所とハース６との
インピーダンスが∞であるため、付着箇所とハース間で
放電は生じることがなく、ホロー陰極９の先端とハース
６との間で放電を安定に発生させることができる。ま
た、放電中は高融点金属パイプ１５とその内部の円筒パ
イプ１６が１５００℃に達するもので、この環境では該
高融点金属パイプ１５をアルミナの絶縁物１７で覆うと
Taの高融点金属パイプ１５と絶縁物１７とが反応を生じ
て好ましくない。そのため、高融点金属パイプ１５にア
ルミナの碍子１９を介して電位的に浮遊させた着脱自在
のグラファイトの炭素カバー１８で覆うようにした。該
炭素カバー１８は導電体であるが、碍子１９で高融点金
属パイプ１５を電気的に絶縁して浮遊状態にされている
ので、該炭素カバー１８に金属蒸発物が付着してもその
付着箇所とハース６との間で異常放電が生じることがな
く、ホロー陰極９の先端とハース間で安定に放電を継続
できる。尚、ホロー陰極９は、その作動中、先端部分は
１５００℃以上になるが、その後方部分は１０００℃以
下であるから後方部分をアルミナの絶縁物で覆っても高
融点金属パイプ１５との反応を生じる不都合はない。
例に於いて、例えばハース６内にＭｇの成膜材料７を収
容し、該ハースから４００ｍｍ離れた基材４にＭｇＯの
膜を形成する場合、該真空処理室１内を２×１０-6Torr
に排気し、ホロー陰極９を介してArガスを分圧で５×１
０-4Torrになるように導入すると共にガスノズル１０か
ら酸素ガスを分圧で５×１０-5Torrになるように導入す
る。そして赤外線ヒーター１２により１５０℃に基材４
を加熱し、ホロー陰極９及びハース６に直流電源１３か
ら２４Ｖ×４００Ａの電力を投入する。図４、図５のい
ずれのホロー陰極であっても基材４の表面には４００Å
／secの析出速度でMgOを成膜できた。また、この成膜条
件では従来のものは成膜時間が２０時間になると放電不
安定になったが、図４の実施例では成膜時間が３００時
間を超えても放電が不安定になることがなく、図５のも
のでは成膜時間が１０００時間を超えても放電不安定を
生じなかった。これらの実施例ではメンテナンスの際に
は炭素カバー１８と高融点金属パイプ１５を取り外して
別個に用意したこれと同形同構造のものと交換され、そ
の作業時間は従来のメンテナンス時間よりも１／３に短
縮できた。
ー陰極の先端部を着脱自在の高融点金属パイプにて構成
し、該高融点金属パイプの内部にLaB6からなる円筒パイ
プを設けたので、該高融点金属パイプの周囲に付着物が
多くなったときや内部のLaB6の円筒パイプが消耗したと
きに簡単に交換でき、該ホロー陰極を構成する該高融点
金属パイプの外周を電位的に浮遊させた炭素カバーで覆
い、該ホロー陰極の残部を絶縁物で覆ったので、付着物
が多くなっても放電不安定が生じにくく、高品質の成膜
をでき長時間に亘り成膜を行え、メンテナンスも容易で
生産性が向上する等の効果がある。
側面図
料、８ 金属パイプ、９ホロー陰極、１０ ガスノズ
ル、１３ 直流電源、１５ 高融点金属パイプ、１６
LaB6の円筒パイプ、１７ 絶縁物、１８ 炭素カバー、
１９ 碍子、
Claims (3)
- 【請求項１】真空処理室内に設けた不活性ガスが流通す
る金属パイプの先端に筒形の高融点金属からなるホロー
陰極を取り付け、該ホロー陰極と成膜材料を収めたハー
スとを直流電源を介して接続し、該ホロー陰極とハース
間に放電を生じさせ、該ホロー陰極内からの熱電子によ
り該成膜材料を蒸発させて基材に成膜を施す装置に於い
て、該ホロー陰極の先端部を着脱自在の高融点金属パイ
プにて構成し、該高融点金属パイプの内部にLaB6からな
る筒形パイプを設けたことを特徴とする成膜用ホロー陰
極装置。 - 【請求項２】上記ホロー陰極を構成する上記高融点金属
パイプの外周を電位的に浮遊させた炭素カバーで覆い、
該ホロー陰極の残部を絶縁物で覆ったことを特徴とする
請求項１に記載の成膜用ホロー陰極装置。 - 【請求項３】上記ホロー陰極及び高融点金属パイプをTa
にて形成すると共に上記炭素カバーをアルミナの碍子を
介して該高融点金属パイプの外周に固定し、該ホロー陰
極の残部の部分をアルミナで覆ったことを特徴とする請
求項２に記載の成膜用ホロー陰極装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25489097A JP4082628B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 成膜用ホロー陰極装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25489097A JP4082628B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 成膜用ホロー陰極装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1192921A true JPH1192921A (ja) | 1999-04-06 |
| JP4082628B2 JP4082628B2 (ja) | 2008-04-30 |
Family
ID=17271271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25489097A Expired - Lifetime JP4082628B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 成膜用ホロー陰極装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4082628B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112696328A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-23 | 中国电子科技集团公司第十二研究所 | 一种高可靠性电推进用空心阴极结构 |
-
1997
- 1997-09-19 JP JP25489097A patent/JP4082628B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112696328A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-23 | 中国电子科技集团公司第十二研究所 | 一种高可靠性电推进用空心阴极结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4082628B2 (ja) | 2008-04-30 |
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