JPS63459A - 真空ア−ク蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、真空容器内でカソードにおけるアーク放電
を利用して基板にカソード物質を被着させる真空アーク
蒸着装置に関し、特に基板の清浄化手段の改良に関する
。

〔従来の技術〕

第３図は、従来の真空アーク１着装置の一例を示す概略
図である。真空容器２内に、所望の組成のカソード８と
それに対向するように基板１２保持用のホルダ１０が設
けられている。真空容器２内は、図示しない真空ポンプ
によって排気口４を介して所定の真空度に排気される。

また真空容器２内には、ガス導入口６を介して図示しな
いガス源から所定のガスＧが導入される。カソード８と
真空容器２間には、両者間にアーク放電を誘起するアー
ク電源１４が接続されている。ホルダｌＯと真空容器２
間には、ホルダ１０上の基板１２に例えば数百Ｖ〜１０
０ＯＶ程度の負電圧を印加する直流電源１６が接続され
ている。尚、アーク放電起動用のトリガ等は図示を省略
している。

膜形成に際しては、基板１２に例えば−２００ｖ程度の
電圧を印加しておき、カソード８と真空容器２間にアー
ク放電を起こさせると、それによってカソード物質が溶
融あるいはイオン化して前方に飛散し、負電位の基板１
２に引きつけられてその表面に被着して膜が形成される
。

その場合、カソード物質の例えば窒化物、炭化物、酸化
物等の膜を形成するには、真空容器２内にガスＧとして
、例えば窒素ガス、炭化水素系ガス、酸素ガス等の反応
性ガスを、真空容器２内が例えば１０−２〜１０−’Ｔ
ｏ　ｒ　ｒ程度になるようにそれぞれ導入する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような膜形成法においては、基板１２と膜との密
着性が問題となるため、基板１２の清浄化のための種々
の前処理手段が検討されている。

例えば、成膜の前に、基板１２に例えば−１０００ｖ程
度のバイアス電圧をかけながら、１０−”Ｔｏｒｒ台の
高真空中でアーク放電させてイオン化したカソード物質
を基板１２に衝突させ、そのエネルギーで基板１２上の
汚染物質をスパッタさせて基板１２の清浄化を行う（即
ちボンバード処理する）という考えがある。

しかしこの方法では、スパッタクリーニングだけでなく
、大きな溶融粒子も同時に基板１２に入射して付着する
ため、膜の密着性に多少問題が残る。また粒子の粗い膜
となるため、耐食性、耐摩耗性等の膜特性も劣り、電子
材料部品等のように緻密な膜を必要とするものには適用
できない等、現状では適用範囲が限定されている。

一方、そのような欠点を除くためには、基板１２の清浄
化手段として、上述した１０−’Ｔｏｒｒ台でのカソー
ド物質のイオンによるボンバード処理に代えて、不活性
ガスのグロー放電によるイオンボンバードを行うことが
考えられるが、上記のような従来装置では５Ｘ１０−”
Ｔｏｒｒ程度以上の圧力でないとグロー放電は生じず、
そうすると圧力が高いため不純物も多くなり、またグロ
ー領域が必然的に広がってホルダ１０の支持物等の他の
物も不必要にスパッタされるため、基板１２の清浄化は
十分に行えないという問題がある。

そこでこの発明は、上記のような各問題点を解決した真
空アーク１着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〕

この発明の真空アーク蒸着装置は、真空容器内にカソー
ドとそれに対向する基板保持用のホルダを有し、カソー
ドにおけるアーク放電を利用してホルダ上の基板にカソ
ード物質を被着させるよう構成した装置において、真空
容器内であってホルダの背後に磁石を設け、それによっ
てホルダの前方にホルダ面にほぼ沿う方向の磁界を発生
させるようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

真空容器中に不活性ガス等を導入し、基板に電圧を印加
してグロー放電を生じさせると、基板前方に磁界が存在
するため、基板からの二次電子が当該磁界にトラップさ
れてプラズマ密度が高くなる。その結果、従来と違って
例えば１０−’〜１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度の低真空域でも
グロー放電が維持され、基板の雰囲気ガスイオンによる
スパッタクリーニングが可能になる。しかも、グローが
磁界の存在する基板近傍に集中するため、他の物を不必
要にスパッタすることもない。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例に係る真空アーク蒸着装置
のホルダ回りを部分的に示す断面図であり、第２図は第
１図の磁石をその概略磁界と共に示す正面図である。第
３図と同一または同等部分には同一符号を付してその説
明を省略する。

この実施例においては、前述したようなホルダｌＯの背
面に、例えばアルミナ等の絶縁物１８を介して非磁性体
から成る容器２０を設け、その中に例えばリング状の永
久磁石２２を収納しており、それによってホルダ１０の
前方、即ち基板１２の前方に、ホルダ面にほぼ沿う方向
の磁界２３　（第２図参照）を発生させるようにしてい
る。磁界２３の強さは、例えば数百ガウス程度である。

その結果、基板１２に直流電源１６から電圧を印加する
と、それによる電界と磁界２３とがほぼ直行するように
なる。

尚、容器２０内には、真空容器２外から冷却パイプ２４
を介して例えば水、液体窒素等の冷却媒体Ｗを供給して
、永久磁石２２等を冷却できるようにしている。

上記のような装置の動作例を説明すると、基板１２の前
処理、即ち清浄化に際しては、真空容器２内にガスＧと
してアルゴン等の不活性ガスや窒素ガスを導入し、基板
１２に直流電源１６から例えば数百Ｖ程度の直流電圧を
印加して、基板１２の近傍にグロー放電を生じさせると
、基板１２の前方には磁界２３が存在するため、基板１
２からの二次電子が磁界２３にトラップ（捕捉）されて
プラズマ密度が高くなる。

その結果、従来と違って例えば１０−’〜１０４Ｔ　ｏ
　ｒ　ｒ程度の低真空域でもグロー放電が維持され、基
板１２は雰囲気ガスイオンでスパッタクリーニングされ
る。またグローが磁界２３の存在する基板１２の近傍に
集中するため、ホルダ１０の支持物等の他の物を不必要
にスパッタすることもなく、雰囲気ガスが汚れる心配も
ない。それゆえ、基板１２の清浄化が良好に行われる。

尚、清浄化後の基板１２に対する膜形成は、例えば前述
した従来の場合と同様にして行う。

しかも上記のように１０−４〜１０−’Ｔｏｒｒ台の不
活性ガスや窒素ガスで基板１２のスパッタクリーニング
を行えば、従来のカソード物質によるボンバード処理と
違って、大きな溶融粒子が基板１２に付着することもな
く、そのため膜の密着性が向上すると共に緻密な膜がで
きる。その結果、本装置による膜形成が有効な商品領域
も広がる。

尚、永久磁石２２回りの構造は必ずしも上記例のような
ものに限られるものではなく、また永久磁石２２の代わ
りにそれと同様の磁界を発生させる電磁石を用いても良
いのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、基板近傍のプラズマ密
度を高めることによって、低真空域でグロー放電による
基板のスパッタクリーニングを行うことができ、しかも
グローが基板近傍に集中するため他の物を不必要にスパ
ッタすることもなく、それゆえ基板の清浄化を良好に行
うことができる。

その結果、基板に対する密着性、緻密さ等の優れた膜形
成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る真空アーク蒸着装
置のホルダ回りを部分的に示す断面図である。第２図は
、第１図の磁石をその概略磁界と共に示す正面図である
。第３図は、従来の真空アーク蒸着装置の一例を示す概
略図である。 ２・・・真空容器、８・・・カソード、１０・・・ホル
ダ、１２・・・基板、１４・・・アーク電源、１６・・
・直流電源、２２・・・永久磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内にカソードとそれに対向する基板保持
   用のホルダを有し、カソードにおけるアーク放電を利用
   してホルダ上の基板にカソード物質を被着させるよう構
   成した装置において、真空容器内であってホルダの背後
   に磁石を設け、それによってホルダの前方にホルダ面に
   ほぼ沿う方向の磁界を発生させるようにしたことを特徴
   とする真空アーク蒸着装置。