JPS6379961A - イオンプレ−テイング装置 - Google Patents

イオンプレ−テイング装置

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Publication number
JPS6379961A
JPS6379961A JP22532486A JP22532486A JPS6379961A JP S6379961 A JPS6379961 A JP S6379961A JP 22532486 A JP22532486 A JP 22532486A JP 22532486 A JP22532486 A JP 22532486A JP S6379961 A JPS6379961 A JP S6379961A
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JP
Japan
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evaporation
vaporization
electron beam
evaporation source
source
Prior art date
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Pending
Application number
JP22532486A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoji Yoshikawa
吉川 洋治
Hideo Shinomiya
篠宮 秀夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP22532486A priority Critical patent/JPS6379961A/ja
Publication of JPS6379961A publication Critical patent/JPS6379961A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/32Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

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〕 この発明はイオンプレーティング装置に関し、特にその
蒸発源の蒸発材に照射する電子ビームのビームスポット
位置を制御して、蒸発材の蒸発分布を均一に保つように
したイオンプレーティング装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、蒸着装置やスパッタリング装置では、水晶発振式
や干渉膜式の膜厚計を用いて、蒸発材の蒸発速度や蒸発
分布を測定して蒸発源の制御を行なっていた。
水晶発振式膜厚計は、水晶振動子を真空槽内に挿入し、
それに付着する蒸発物質の量によって発振周波数が変化
することを利用して膜厚を測定するものである。
蒸発粒子をイオン化して、電界によって被処理物に吸引
付着させて薄膜を形成するイオンプレーティング装置に
おいても、所望の均一な膜厚の薄膜を形成するためには
、蒸発材の有効蒸発量を−定に保ち、且つその分布を均
一に保たなくてはならない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、従来のように膜厚計を用いて蒸発材の蒸
発分布を測定するのでは、複数の膜厚計が必要であるた
めイニシャルコストが高いばかりか、水晶振動子等のセ
ンサに蒸発粒子が付着しである厚さく例えば、蒸発粒子
がA1の場合40μm。
Tiの場合24μm)以上の被膜を形成すると使用でき
なくなるため、その交換部品代と交換作業に要するラン
ニングコストも高く、交換中の装置停止により稼働率も
低下するという問題点があった。
さらに、蒸発材がT i (チタン)等の高融点金属の
場合には、蒸発源からの郁射熱により、またイオンプレ
ーティング装置においては、プラズマや各種電源の影響
によってセンサの設置位置が限定されるため、非常に使
用しにくいばかりか、検出精度もよくなかった。
この発明は、これらの問題点を解決して、従来のような
膜厚計を使用せずに、蒸発源の蒸発材に照射する電子ビ
ームのビームスポット位置を制御して均一な蒸発分布が
得られるようにした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〕
この発明は上記の目的を達成するため、真空槽内に配置
した蒸発源と、この蒸発源の蒸発材に電子ビームを照射
する電子銃と、この電子銃による電子ビームのビームス
ポット位置を制御信号に応じて制御する偏向装置とを備
えたイオンプレーティング装置において、蒸発源の近傍
上方の略同一の高さ位置で互いに略直交する方向に間隔
を置いて配置され、それぞれ蒸発源に対して正の電圧が
印加された2対の検出電極と、その各検出電極に流れる
電流値をそれぞれ検出する電流検出器と、値と比較して
、その結果に基づいて」−記制御信号を発生する制御信
号発生器とを設けたものである。
〔作 用〕
このように構成したイオンプレーティング装置によ九ば
、イオンプレーティング中に各検出電極に流れる電流値
は電子銃のパワーに略比例し、そのビームスポット位置
に応じて変化するため、各対の検出電極ごとの各検出電
流値の差によってその配置方向(互に略直交する方向)
の蒸発分布をそれぞれ検出することができ、その差又は
比がそれぞれ予め設定した値になるように制御信号を発
生して偏向装置を制御することによって、蒸発材の蒸発
分布を所望の状態(通常は均一な状態)に保つことがで
きる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、この発明によるイオンプレーティング装置の
構成を概略的に示す図であり、第2図はその蒸発源付近
の拡大平面図である。
これらの図において、1は真空槽であり、真空ポンプ2
によって排気される。
この真空槽1内には、るつぼ3a内に蒸発材3bを載置
した蒸発源3を下部に設置し、その」二方に薄膜を形成
すべき被処理物(ワーク)4を配置するが、その間にイ
オン化電極5を設けている。
また、蒸発源乙の下側部近傍に電子銃Sが設けられ、蒸
発源3内に第2図に示す電子銃6と蒸発源乙の中心を通
るX軸上で蒸発材31)を挟んで電子銃6と反対側に電
磁コイル7が、電子銃6と蒸発材3bの間でX軸を挟ん
で対称な位置に一対の電磁コイル8a、8bがそれぞれ
段目られている。
さらに、蒸発源3の近傍上方の略同一の高さ位置に、第
2図のX軸方向に間隔を置いて蒸発源3の中心に対して
略対称に一対の検知電極9a、9bを、同様に蒸発源3
の中心を通ってX軸に直交するX軸方向に間隔を置いて
蒸発源3の中心に対して略対称にもう一対の検知電極1
0a、10b(第1図では図示を省略している)を配設
している。
そして、電子銃6は蒸発用電源11からヒータ電流と加
速用高電圧を供給されて電子ビームEBを発生し、それ
を蒸発材3bに照射して蒸発させるが、そのビームスポ
ット位置は、X軸方向の偏向手段である電磁コイル7と
X軸方向の偏向手段である一対の電磁コイル8a、8b
(いずれも蒸発用電源11から偏向電流を供給される)
によって発生される磁界によって制御される。
また、蒸発源3は真空槽1と共にアースされ、被処理物
4には直流電源12により−200〜−300Vの負電
圧が印加され、イオン化電(が5にはイオン化電源13
によって正電圧が印加される。
したがって、蒸発源3で電子銃6によって電子ビームを
照射されて蒸発した蒸発材乙すの粒子は、イオン化電極
5によってイオン化されて正電荷を帯び、負電圧が印加
された被処理物^4の表面に吸引伺着されて薄膜を形成
する。
一方、一対の検出電極9a、9bには、それぞれ定電圧
源14i5によって蒸発源3に対して正の一定電圧が印
加され、その回路にそれぞれ直列に介挿したシャン1〜
抵抗16.17によって、各検出電極9 a +日すに
流れる電流を電圧に変換し、各増幅器18.19によっ
て増幅して、検出電極9a、9bにそれぞれ流れる電流
値の検出信号(電圧信号)Ia、Tbを得る。
これらの定電圧源14,15.シャン1〜抵抗16.1
7.及び増幅器18.19によって2組の電流検出器を
構成している。
図示を省略しているが、もう一対の検出電極10a、1
0b (第2図)に対しても、それぞれ同様な電流検出
器が設【づられでおり、各検出電極10a、10bにそ
れぞれ流れる電流値の検出信号Ic、Tdを得るように
なっている。
このようにして検出した各検出電極9a、9b。
10a、10bに流れる電流値の検出信号Ta。
Ib、  ■c、Tdを制御信号発生器20に入力する
。この制御信号発生器20には、標準値設定器21によ
って予め設定さJtた2つの標準値A x 。
Ayも入力される。
そして、この制御信号発生器20は、例えば第3図に示
すように一苅の差検出器201,202と比較器203
,204からなり、差検出器201は検出信号Ta、I
bの差ΔT x = I a −T l)を検出し、比
較器203はその差ΔIxを標準値Axと比較して、そ
の結果に基づいて制御信号8xを発生する。
一方、差検出器202は検出信号Ic、  Tdの差Δ
I y = T c −I dを検出し、比較器204
はその差Δ■yを標準値A、 yと比較して、その結果
に基づいて制御信号Syを発生する。
これらの制御信号Sx、Syを蒸発用電源11に入力し
て、電磁コイル7及び8a、8bへの偏向電流(励磁電
流)を制御する。
なお、ΔIx、ΔIy、Ax、Ayはいずれも正の場合
と負の場合がある。
蒸発用電源11は、例えば第3図に示すように電源回路
110と、電子銃駆動回路111と、X方向偏向電流供
給回路112及びY方向偏向電流供給回路113によっ
て構成されている。
そして、電子銃駆動回路111は第1図の電子銃6ヘヒ
ータ電流と加速用高電圧を供給し、X方向偏向電流供給
回路112は電磁コイル7に制御信号Sxに応じた偏向
電流を、Y方向偏向電流供給回路113は電磁コイル1
3a、 8bに制御信号Syに応じた偏向電流をそれぞ
れ供給する。
=8− ところで、検出電極9a、9bに流れる電流の和と電子
銃6のパワー(蒸発源3からの蒸発材3bの蒸発粒子の
濃度はこのパワーに依存t ル)との間には、第4図に
示すように比例関係が成立することが判明した。
なお、第4図のデータは、イオン化電極5への印加電圧
が45v、検出電極9a、9bへの印加電圧が25Vで
、蒸発材3)〕がチタン(Ti)の場合の例である。
さらに、検出電極9a、9bにそれぞれ流れる電流値I
a、Tbは、電子銃6から蒸発材3 +〕に照射される
電子ビームEBのX軸方向のビームスポット位置によっ
て、第5図に示すように互いに反比例する関係で変化す
ることが判明した。
なお、第5図のデータは、前述した第4図のデータに対
する条件と同じで、電子鏡のパワーが4KWの場合の例
である。
そこで、予め望ましい蒸発分布になった時に各検出電極
9a、9bに流れる電流値Ta、Ibを検出して、その
差(Ta−Th)を求めて、それを標準値設定器21に
よって標準値Ax(正負がある)として設定しておけば
、制御信号発生器20の比較器203は実際に検出され
る電流値IaとIbの差ΔTx(Ia−Ib)を標準値
Axと比較して、ΔIxをAxと一致させるように制御
信号Sxを発生し、電磁コイル7の磁界を制御してビー
ムスポット位置を移動させる。
例えば、ビームスポット位置が蒸発源3の中心にある時
(第5図に破線で示す)のI a −1bの値がr−0
,5J  であるとして、これを標準値Axとして設定
した場合、実際に検出されたIaとIbによるΔIx(
Ia−Ib)が−0,5より大きい時にはビームスポッ
ト位置が第2図でX軸の中心よりマイナス側にあるので
プラス方向へ移動させ、ΔIxが−0,5より小さい時
にはビームスポット位置がX軸の中心よりプラス側にあ
るのでマイナス方向へ移動させる。
このようにすれば、ビームスポット位置が常に蒸発源乙
の中心になるように制御することができる。
Y軸方向についても、標準値Ayを所望の蒸発分布が得
られる時のΔI y = I c −1dに相当する値
に設定すれば、ビームスポット位置をその時のY軸方向
の位置に常に制御することができる。
この場合、第2図の電磁コイル8a、 8bに供給する
偏向電流の大きさを異ならせることによって、電子ビー
ムをv軸のプラス方向又はマイナス方向に偏向させるこ
とができる。
なお、このビームスポットの制御目標位置は、蒸発源3
の中心位置に限るものではない。
また、標準値Ax、Ayを「0」又はそれに近い値にす
るのが好ましいが、実際には対の電極9aと9b及び1
0aと10bの設置位置や大きさのバラツキ等の各種条
件によりrOJにならない場合が多いので、予め実検に
よって求めるのが望ましい。
さらに、この実施例ではIaとrbの差及びIcとId
の差をそれぞれ標準値Ax、Ayと比較して制御信号S
x、Syを発生するようにしたが、これに代えて、Ia
とIbの比(Ia/Ib)及びIcとIdの比(I c
 / I d、 )をそれぞれ所望の蒸発分布が得られ
た時のこの比に相当する各標準値と比較して制御信号S
x、Syを発生するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明してきたように、この発明によるイオンプレー
ティング装置は、蒸発源の蒸発材に照射する電子ビーム
のビームスポット位置を常に所望の蒸発分布が得られる
位置に制御できるので、被処理物の表面に高品質の薄膜
を形成することができる。
しかも、従来のように高価な膜厚計を使用せず、センサ
等を交換する必要もないので、イニシャルコストもラン
ニングコストも安価で済む。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すイオンプレーティン
グ装置の構成図、 第2図は同じくその蒸発源付近の拡大平面図、第3図は
第1図における蒸発用電源11と制御信号発生器20の
構成例を示すブロック図、=12− 第4図及び第5図はこの実施例の作用説明に供する検出
電極に流れる電流の曲線図である。 1・・・真空槽  2・・・真空ポンプ  3・・・蒸
発源3a・・・るつぼ  3b・・・蒸発材  4・・
・被処理物5・・・イオン化電極   6・・・電子銃
7.88.8b・・・電磁コイル 9a、9b・・・検出電極 (X軸方向の蒸発分布検出用) 10a、10b・・・検出電極 (Y軸方向の蒸発分布検出用) 11・・・蒸発用電源   12・・・直流電源13・
・・イオン化電源  14.15・・定電圧源16.1
7・・・シャント抵抗 18.19・・・増幅器  20・・・制御信号発生器
21・・・標準値設定器 第3図 電子銃6     電      電 電磁     
  磁  磁 8  加        コ 1  速        1        イ  イ
タ  電        ル 極        7fcLrb 電子銃   X方向   Y方向 偏向電流  偏向電流 駆動0路  供給。あ  供給、路 電源回路 110 21      Sx     5y 標  Al 準    比較器   比較器 値 設  Al       姦lχ         2
02    20定                
 Δ1y器 差検出器 201 差検出器 第4図 Al 第5図 IM−・−一一一甲+1−)−4十 l  W    −[]−1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空槽内に配置した蒸発源と、この蒸発源の蒸発材
    に電子ビームを照射する電子銃と、この電子銃による電
    子ビームのビームスポット位置を制御信号に応じて制御
    する偏向装置とを備えたイオンプレーティング装置にお
    いて、 前記蒸発源の近傍上方の略同一の高さ位置で互いに略直
    交する方向に間隔を置いて配置され、それぞれ前記蒸発
    源に対して正の電圧が印加された2対の検出電極と、 その各検出電極に流れる電流値をそれぞれ検出する電流
    検出器と、 前記各対の検出電極ごとに前記電流検出器によつてそれ
    ぞれ検出される電流値の差又は比を予め設定した値と比
    較して、その結果に基づいて前記制御信号を発生する制
    御信号発生器とを設けたことを特徴とするイオンプレー
    ティング装置。
JP22532486A 1986-09-24 1986-09-24 イオンプレ−テイング装置 Pending JPS6379961A (ja)

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