SE466855B - Apparat foer bildande av reaktiv belaeggningsfilm paa en foer belaeggning avsedd kropp - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 466 855 2 I både det andra ovan beskrivna förfarandet (nr 47472/1987) och i det tredje förfarandet (nr 77454/1987) läggs förspänningen på gasinföringsmunstycket, så att plasma med hög densitet bildas intill den öppna delen på gasinföringsmunstycket, medan rf-förspänningen på- läggs den för beläggning avsedda kroppen, och joner v utsänds mot kroppen från plasmat med hög densitet i syfte att bilda en kubisk bornitridfilm på kroppen.

Den kubiska bornitridfilmen kan bildas på kroppen, exempelvis en del eller ett verktyg, med hjälp av ovan nämnda förfaranden, i vilka ett aktiveringsmunstycke används och en rf-förspänning pâläggs den för beläggning avsedda kroppen. Plasmadensiteten är emellertid låg i områden intill en del partier på kroppen som befinner sig längre bort från aktiveringsmunstycket. Följaktligen kan området, i vilket den kubiska bornitridfilmen bildas, inte ökas på den för beläggning avsedda kroppen. När ovan nämnda förfaranden används i en verklig tillverk- ningsapparat, bör antalet aktiveringsmunstycken ökas för bildande av den kubiska bornitridfilmen på ett till- räckligt stort område av kroppen. Kostnaden resp storleken för en sådan tillverkningsapparat blir följaktligen hög resp stor. _ Det är följaktligen ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en apparat för bildande av en reaktiv beläggningsfilm, varvid plasma med hög densitet enhetligt kan koncentreras till en för beläggning avsedd kropp och varvid den reaktiva beläggningsfilmen kan bildas på ett stort område av kroppen.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en apparat för bildande av en reaktiv beläggningsfilm som är lämplig för användning i en till- verkningsapparat både med tanke på kostnad och storlek. , Enligt en aspekt på föreliggande uppfinning åstad- kommes en apparat för bildande av en reaktiv beläggnings- film innefattande: (A) ett organ för uppbärande av en för beläggning avsedd kropp i en vakuumkammare; (B) 10 15 20 25 30 35 466 855 3 en förångningskälla för ett grundämne eller grundämnen (C) ett organ för införing av en reaktionsgas i vakuumkam- för bildande av den reaktiva beläggningsfilmen; maren; (D) ett förspänningsorgan för påläggning av en högfrekvent förspänning eller en förspänning på radio- frekvens (rf) på kroppen; (E) en elektronstrålegenerator för sändning av elektronstrålar mot kroppen; och (F) en magnetfältgenerator, vilken alstrar magnetfält som fördelar elektronstrålarna från elektronstrålegeneratorn enhetligt över ett område intill kroppen och fångar dem i detta område, så att plasma med hög densitet enhet- ligt kan bildas i området intill kroppen.

Enligt en annan aspekt på föreliggande uppfinning åstadkommes en apparat för bildande av en reaktiv belägg- ningsfilm innefattande: (A) ett organ för uppbärande av en för beläggning avsedd kropp i en vakuumkammare; (B) en förångningskälla för ett grundämne eller grundämnen (C) ett organ för införing av en reaktionsgas i vakuumkam- för bildande av den reaktiva beläggningsfilmen; maren; (D) ett första förspänningsorgan för påläggning av en högfrekvent förspänning eller en förspänning på radiofrekvens (rf) på kroppen; (E) ett andra förspän- ningsorgan för påläggning av en likströmsförspänning eller en växelströmsförspänning på gasinföringsorganet för aktivering av reaktionen; (F) en elektronstråle- generator för sändning av elektronstrålar mot kroppen; och (G) en magnetfältgenerator, vilken alstrar magnetfält som fördelar elektronstrålarna från elektronstrålegene- ratorn enhetligt över ett område intill kroppen och fångar dem i detta område, så att plasma med hög densitet enhetligt kan bildas i området intill kroppen. Ändamålen ovan och andra ändamål, egenskaper och fördelar med föreliggande uppfinning beskrivs närmare i det följande med hjälp av föredragna utföringsformer enligt uppfinningen och med hänvisning till bifogade ritningar. 10 15 20 25 30 35 466 855 4 Fig 1 är en schematisk tvärsektionsvy genom en apparat för bildande av en kubisk bornitridfilm såsom reaktiv beläggningsfilm enligt en första utföringsform av uppfinningen. _ Fig 2 är en schematisk tvärsektionsvy av en apparat för bildande av en kubisk bornitridfilm såsom reaktiv beläggningsfilm enligt en andra utföringsform av upp- finningen.

Såsom framgår av fig 1 är en förångningskälla 2 av hålkatodurladdningstyp för alstring av borånga anord- nad i en vakuumtank eller -kammare 1. Endast en härd visas i fig l för förångningskällan 2, och denna innehål- ler bor B. Elektronstrålar EB, som illustreras av strecka- de linjer, uppvärmer och förångar bor i förångnings- källans 2 härd.

EB-generatorn kan vara utformad som ett separat element ovanför härden.

Ett substrat 3, på vilket en kubisk bornitridfilm skall bildas, är anordnad ovanför förångningskällan 2 och uppbärs av ett ej visat stödorgan. En högfrekvens- eller rf-effektkälla 5 är via en anpassningskrets 4 av kapacitiv kopplingstyp, som innefattar kondensatorer och en induktansspole, kopplad till substratet 3 för ' att tillföra detta en högfrekvens- eller rf-förspänning.

Dessutom är en uppvärmningsapparat 6 anordnad på baksidan av substratet 3 för uppvärmning av detta. Ett reaktions- gasinföringsmunstycke 7 för införing av en reaktionsgas såsom N och NH3 2 om förångningskällan 2 av hålkatodurladdningstyp. Dess- i vakuumtanken 1 är anordnat vid sidan utom är en elektronkanon 8 av hålkatodurladdningstyp för utsändning av elektronstrålar mot substratet 3 an- ordnad vid sidan om reaktionsgasinföringsmunstycket 7 och har vid sin övre ände en magnet 9 för formning av elektronstrålarna. Elektronerna fångas av magnetens 9 magnetflöde, och således riktas elektronstrålarna effektivt mot substratet 3. En effektkälla 10 är kopp- lad till elektronkanonen 8 av hålkatodurladdningstyp. 10 15 20 25 30 35 »ß O\ C7\ CI) LT! 01 5 En magnet ll för infångning av elektroner är anord- nad nära substratet 3 så att elektronstrålarna från elektronkanonen enhetligt fördelas i beroende av stor- leken på substratet 3, på vilket en kubisk bornitrid- film skall bildas, och elektronerna hindras från onödig spridning utåt av det magnetiska flödets infångnings- verkan. Dessutom är en utströmningsöppning 20 anordnad i sidoväggen på vakuumtanken 1, vilken öppning är kopplad till ett ej visat utströmningssystem.

I det följande beskrivs funktionen av apparaten i fig l.

Bor förångas i förångningskällan 2 av hålkatod- urladdningstyp. N2-gas förs in i vakuumtanken 1 från reaktionsgasinföringsmunstycket 7. Elektronkanonen 8 av hålkatodurladdningstyp aktiveras. Ström matas genom magneten 9 för formning av elektronstrålarna. Magneten 9 aktiveras sålunda för att alstra ett magnetflöde.

Elektronstrålarna från elektronkanonen 8 konvergeras av magnetflödet och riktas mot substratet 3. En akti- veringsström till magneten ll, som är anordnad nära substratet 3, inställs så att elektronstrålarna från elektronkanonen 8 enhetligt fördelas beroende på sub- stratets 3 storlek tack vare magnetflödets infångnings- verkan. Således bildas ett plasmaområde med hög densi- tet, vilket indikeras av hänvisningssiffran 12, i beroende av storleken på substratet 3. I detta läge tillförs den högfrekventa förspänningen substratet 3 via anpass- ningskretsen 4 av kapacitiv kopplingstyp från den hög- frekventa effektkällan 5. Pâ så sätt bildas en jämn kubisk bornitridfilm på substratet 3. Den effektiva beläggningsytan kan ökas jämfört med den kända tekniken.

Dessutom kan filmen bildas med högre hastighet.

Fig 2 visar en apparat för bildande av en kubisk bornitridfilm enligt en andra utföringsform av uppfin- ningen. De delar som i fig 2 motsvarar dem i fig 1 be- tecknas med samma hänvisningssiffror och beskrivs inte närmare. 10 15 20 25 30 35 466 855 6 I denna utföringsform är elektronkanonen 8 anordnad på sidan av vakuumtanken l, och elektronstrålarna för bildande av plasmat införs från sidan i förhållande till substratet 3. Elektronkanonen 8 av hålkatodurladd- ningstyp är således anordnad väsentligen parallellt med substratets 3 yta, som är vertikalt anordnad, vilket framgår av fig 2. Magneter l3a och l3b är anordnade på vänster resp höger sida om substratet 3. Elektron- strålarna från elektronkanonen 8 konvergeras medelst magnetens 9 magnetflöde och riktas mot substratet 3.

De fördelas enhetligt med avseende på substratet 3 av magneternas l3a och l3b magnetiska infångningsverkan.

Således bildas ett plasmaområde med hög densitet, vilket indikeras av hänvisningssiffran 14, i syfte att täcka substratet 3. Övriga funktioner och effekter av apparaten i fig 2 motsvarar dem för apparaten i fig 1. Apparaterna i fig l och fig 2 är båda mycket lämpliga för tillverk- ningsapparater både med tanke på kostnad och storlek.

Uppfinningen begränsas inte till de två ovan be- skrivna utföringsformerna utan endast av omfånget på de följande patentkraven.

I utföringsformerna ovan är exempelvis förångnings- källan 2 av hålkatodurladdningstyp. Den kan istället vara av annan typ, t ex av högspänningselektronstråle- typ.

I utföringsformerna ovan är elektronkanonen 8 dess- utom av hålkatodurladdningstyp. Den kan istället vara av annan typ, exempelvis en plasmakanon av bucket-typ (bucket-type plasma gun).

I utföringsformerna ovan bildas en kubisk bornitrid- film på substratet 3. Det inses emellertid att apparaten i fig 1 eller 2 även kan användas för bildande av andra reaktiva beläggningsfilmer.

En likströmskälla 30, som i fig l visas med strecka- de linjer, kan anslutas till reaktionsgasinföringsmun- stycket 7 för âstadkommande av en likströmsförspänning.

Alternativt kan en växelströmsförspänning pâläggas reak- 466 855 7 tionsgasinföringsmunstycket 7. Givetvis kan en likströms- eller växelströmsförspänning påläggas det i fig 2 visade munstycket 7. Reaktionsgasen joniseras delvis och exci- teras neutralt av likströms- eller växelströmsförspän- ningen, som påläggs munstycket 7. Munstycket 7 kan således vara ett aktiveringsmunstycke. I så fall kan filmbelägg- ningshastigheten ökas.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 466 855 8 PATENTKRAV

1. l. Apparat för bildande av en reaktiv beläggningsfilm innefattande ett organ för uppbärande av en för beläggning avsedd kropp (3) i en vakuumkammare (1), en föràngnings- källa (2) för ett grundämne eller grundämnen för bildande av den reaktiva beläggningsfilmen, ett organ (7) för in- föring av en reaktionsgas i vakuumkammaren och ett för- spänningsorsgan (5) för pàläggning av en högfrekvent för- spänning eller en förspänning på radiofrekvens (rf) på k ä n n e t e c k n a d av en elektronkanon (8) av hàlkatodurladdningstyp riktad mot kroppen för sändning av elektronstràlar mot kroppen (3), varvid elektronstrà- larna formas medelst en magnet (9), och av en magnetfälts- generator (ll; l3a, 13b), vilken är anordnad att omge kroppen och alstrar ett magnetfält som fördelar elektron- strålarna från elektronkanonen enhetligt över hela området intill kroppens yta och fångar dem i detta område, så att plasma med hög densitet enhetligt kan bildas i hela områ- det intill kroppens yta. kroppen;

2. Apparat för bildande av en reaktiv beläggningsfilm enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att en lik- strömsförspänning eller växelströmsförspänning påläggs gasinföringsorganet (7) för aktivering av reaktionsgasen.

3. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att magnetfältsgeneratorn (11; l3a, l3b) är anordnad att omge de yttre kanterna på den plattliknande kroppen.

4. Apparat enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att magnetfältsgeneratorn (l3a, l3b) innefattar tvâ element, vilka är anordnade på motsatta sidor om den plattliknande kroppen (3).

5. Apparat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att elektronstràlen är riktad mot ytan på den platt- liknande kroppen. 10 15 20 25 30 35 466 855 9

6. Apparat enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att elektronstrálen väsentligen är parallell med ytan på den plattliknande kroppen.

7. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att föràngningskällan är en härd (2), som innefattar en beståndsdel av den reaktiva beläggningsfilmen är anordnad i vakuumkammaren mitt emot kroppen.

8. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att ett uppvärmningsaggregat är anordnat bakom kroppen sett från härden.

9. Apparat enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d 2, sà“ att reaktionsbeläggningsfilmen är en film av kubisk bor- av att beståndsdelen är bor och reaktionsgasen är N nitrid.