JPH01294332A - イオン源 - Google Patents

イオン源

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JPH01294332A
JPH01294332A JP63124771A JP12477188A JPH01294332A JP H01294332 A JPH01294332 A JP H01294332A JP 63124771 A JP63124771 A JP 63124771A JP 12477188 A JP12477188 A JP 12477188A JP H01294332 A JPH01294332 A JP H01294332A
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JP
Japan
Prior art keywords
ion
cathode
arc discharge
ion source
arc
Prior art date
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Pending
Application number
JP63124771A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiro Nakahigashi
孝浩 中東
Yasunori Ando
靖典 安東
Kiyoshi Ogata
潔 緒方
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.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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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、炭素膜の成膜などに適用されるイオン源に
関するものである。     ゛【従来の技術〕 たとえば、ダイヤモンド膜を成膜対象に成膜する場合、
真空アーク放電型PVD装置のアーク放電用の陰極に炭
素電極を設け、アーク放電によりその炭素を蒸発させ、
これによって成膜対象に蒸着していた(特願昭62−4
3861号)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、炭素電極を陰極としたアーク放電およびそのア
ーク放電による炭素の蒸発が非常に不安定である。その
ためアーク放電電力を大きくシ難いので蒸着速度を大き
くできない、また炭素電極が消耗品であるため連続運転
時間が短く連続ラインでの使用が困難であるという欠点
があった。
したがって、この発明の目的は、アーク放電を安定化で
き、成膜速度を大きくでき、かつ連続運転時間を長くす
ることができるイオン源を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明のイオン源は、ガス導入口およびイオン流出口
を有するとともに内壁をアノードとしたイオン源室と、
このイオン源室内において前記内壁に対して絶縁して配
設されたカソードと、前記アノードと前記カソードとの
間にアーク電圧を印加するアーク電源を有しかつ前記カ
ソードに接触離間可能に設けられたアーク点弧用のトリ
ガ電極を有するアーク放電手段と、前記アーク放電によ
りイオン化される原料ガスを前記ガス導入口より前記イ
オン源室内に供給するガス供給手段と、前記イオン流出
口に配設された引出電極を有し前記イオン源室内のイオ
ンを前記イオン流出口より流出させる電圧を前記引出電
極に印加する引出taを有するイオン引出手段とを備え
たものである。
この発明の他のイオン源は、ガス導入口およびイオン流
出口を有し前記ガス導入口およびイオン流出口の間を連
通穴を有する仕切り板で仕切きるとともに前記仕切り板
の前記イオン流出口側の内壁をアノードとしたイオン源
室と、このイオン源室の前記仕切り板の前記ガス導入口
側で前記連通穴の縁部にすき間を残して塞ぐように配設
されたカソードと、前記アノードと前記カソードとの間
にアーク電圧を印加するアーク電源を有しかつ前記カソ
ードに接触離間可能に設けられたアーク点弧用のトリガ
電極を有するアーク放電手段と、前記アーク放電により
イオン化される原料ガスを前記ガス導入口より前記イオ
ン源室内に供給するガス供給手段と、前記イオン流出口
に配設された引出電極を有し前記イオン源室内のイオン
を前記イオン流出口より流出させる電圧を前記引出電極
に印加する引出電源を有するイオン引出手段とを備えた
ものである。
この発明のさらに他のイオン源は、前記構成において、
前記イオン流出口の開口方向に磁界を発生するコイルを
前記イオン源室の外周に巻回している。
〔作用〕
この発明のイオン源によれば、原料ガスをアーク放電に
よりイオン化するため、電極の材料として高融点の低蒸
気圧のものを適用できるので、アーク放電を安定化する
ことができ、かつ連続運転が可能になる。またアーク放
電電力と原料ガスのガス圧およびガス流量により原料ガ
スの分解速度を容易に増すことができるため、成膜速度
を大きくすることができる。
この発明の他のイオン源によれば、前記効果に加えて、
仕切り板によりアークがカソードの側面に移動するのを
防止できるとともにアーク放電の安定化を促進でき、仕
切り板とカソードとの間のすき間を通して放電領域に効
率的に原料ガスを供給できるので分解効率がよく、また
原料ガスがカソードの周囲を流れるのでカソードを冷却
でき、カソードの消耗を低減することができる。
この発明のさらに他のイオン源によれば、前記作用効果
に加えて、コイルより発生した磁界によりイオンが加速
されるので原料ガスへの衝突により原料ガスの分解がよ
り促進されるとともに、アーク放電の陰極点の運動が速
くなるので局部的な温度上昇が抑えられ、さらにイオン
をイオン流出口より外部へ誘導できる。
〔実施例〕
この発明の第1の実施例を第1図に基づいて説明する。
すなわち、このイオン源は、イオン源室1と、アーク放
電手段2と、ガス供給手段3と。
イオン引出手段7からなる。
イオン源室lは、ガス導入口19およびイオン流出口4
を有するとともに内壁をアノード10としている。この
イオン源室1は筒状であって一端のイオン流出口4が成
膜チャンバ5の接続口に取付けられている。イオン流出
口4の口径はイオン源室1の内径よりも小さくしている
。またイオン源室lの他端はセラミック、テフロンシー
ト、パイトンゴム等の電気的な絶縁体6を介した導電性
を有する端板13により閉塞されている。
アーク放電手段2は、イオン源室lの内壁に対して絶縁
配設されたカソード9を有するとともにアノード10と
カソード9との間にアーク電圧を印加するアーク電源2
aを有しかつカソード9に接触離間可能に設けられたア
ーク点弧用のトリガ1fi15を有する。カソード9は
平板状であって、端板13の中央部に突出状態に取付け
られている。
このカソード9はMo、W等の高融点で低蒸気圧の金属
を実Aid例としている。トリガ電極15はイオン源室
10周壁にシール部材14を介して回転可能に貫通して
いる。トリガ電極15は制御手段(図示せず)の制御に
より回転され、トリガ電極15の回転によりトリガ電極
15の先端がカソード9に接触したり離間する。トリガ
電極15もカソード9と同電極材料を適用している。ア
ーク電源2aの負掻側はカソード9のある端板13に接
続され、正極側はアノードlOに接続されるとともに電
流制限抵抗26を介してトリガ電極15に接続されてい
る。なお、アノード10は成膜チャンバ5の壁とともに
アースされている。
ガス供給手段3はアーク放電によりイオン化される原料
ガスをガス導入口19よりイオン源室l内に供給する。
このガス供給手段3は、原料ガスを充填したボンベ16
と、ガス圧およびガス流量G II 御するマスフロー
コントローラ17と、バルブ18を有する。
原料ガスの例として、つぎの表に示すものがある。
イオン引出手段7は、イオン流出口4に配設された引出
電極7aを有しイオン源室1内のイオンをイオン流出口
4より流出させる電圧を引出電極7aに印加する引出電
源8を有する。引出電極7aはイオン流出口4に絶縁体
6と同様の材料からなる絶縁体12を介して設けられ、
引出電源8によリイオン源室lに対して負にバイアスさ
れ、引出電圧を制御することによりイオン流出口4から
流出するイオンXのエネルギを制御するものである。
20はイオン源室lの外周に巻かれてイオン流出口4の
開口方向に磁界を発生するコイルであり、原料ガスの分
解速度を促進し、カソード9の局部的な温度上昇を抑え
るものである。
成膜チャンバ5において、21は基板などの成膜対象物
、30は正および負の直流電源31.31’とその切換
スイッチ32とからなる直流バイアス回路である。33
はマツチングボックス34と高周波電源35とからなる
高周波バイアス回路である。
前記成膜対象物21および堆積される膜が導電性の場合
には、直流バイアス回路30のバイアス電圧を制御する
ことにより、イオンXの成膜対象物21への入射エネル
ギーを制御することができ′る。
他方、前記成膜対象物21または堆積される膜の少なく
とも一方が半導体または絶縁物の場合にはイオンXが成
膜対象物21または堆積膜上べ照射されると、チャージ
アンプ現象が発生し、絶縁破壊やイオンXのエネルギー
の制御が不可能となるので、前記高周波バイアス回路3
3を用いるのが好ましい、なお、36は高周波フィルタ
で、直流電源31.31’に高周波電圧が印加され、こ
れが破壊されるのを防止するために設けるのが好ましい
、37はスイッチである。イオン源室1およびカソード
9の周辺は、温度上昇を伴うため、必要に応じて冷却水
等により冷却することが望ましい。
動作について説明する。バルブ18を開き、マスフロー
コントローラ17を制御して、たとえばメタンガス等の
炭化水素ガスあるいは炭化水素ガス+H2ガスの混合ガ
スの原料ガスを、イオン源室1内に導入する。イオン源
室1内をl +wTorr〜500Torrのガス圧に
保持した状態で、アーク放電させる。これはトリガ電極
15を電極9に接触させ、アーク電源2aのアーク電圧
を印加して30^〜100A程度の電流を流し、ついで
トリガt8i15を回転してカソード9から引き離すと
、アークが点弧してアーク放電が発生する。このときカ
ソード9およびトリガ電極15が高融点の低蒸気圧の金
属からなるためアーク放電の電力では蒸発せず、またア
ーク放電は原料ガス中での放電であるため安定化する0
発生したアーク放電はカソード9とアノードlOの間で
維持される。
このように、導入した原料ガス中でのアーク放電により
原料ガスが分解され、イオン引出手段7によりイオンX
がイオン流出口4より外部へ流出し、成膜チャンバ5内
に流入する。こうして成膜対象21の表面に炭素が堆積
する成膜が行われる。
この場合、アーク放電中にコイル20に通電し、イオン
流出口4の開口方向に磁界を発生することにより、イオ
ンが加速されて原料ガスに衝突するので、アーク放電に
よるプラズマの発生したがって原料ガスの分解がより促
進される。しかもカソード9上に発生するアーク放電の
陰極点の運動が速くなり、したがってカソード9上での
局部的な温度上昇が抑えられる。また発生したプラズマ
をイオン源室1の外側へ導く効果がある。
さらに、イオン引出手段7によりイオン流出口4より流
出するプラズマ中のイオンXのエネルギを制御すること
ができる。
この実施例によれば、原料ガスをアーク放電によりイオ
ン化するため、電極材料として高融点の低蒸気圧のもの
を適用できるので、7−り放電を安定化することができ
、かつ連続運転が可能になる。またアーク放電電力と原
料ガスのガス圧およびガス流量により原料ガスの分解速
度を容易に増すことができるため、成膜速度を大きくす
ることができる。
またこの実施例は、原料ガスが混合ガスの場合、混合ガ
スの流量比を変えることにより膜質を変化することがで
きる。
またイオンの引出電極7aの引出電圧を調整することに
よりイオン流出口4から流出するイオンのエネルギを変
えることができ、これにより膜質の制御が容易になる。
この発明の第2の実施例を第2図に示す、すなわち、こ
のイオン源は、イオン源室1のガス導入口19およびイ
オン流出口4の間を連通穴27を有する仕切り板2日で
仕切っている。また仕切り板28のイオン流出口4側の
内壁をアノード10としている。さらにイオン源室1の
仕切り板28のガス導入口19側で連通穴27の縁部に
約0.5〜3鶴程度のすき間29を残して塞ぐようにカ
ソード9を配置している。
この実施例では、仕切り板28によりアークがカソード
9の側面に移動するのを防止できるとともにアーク放電
の安定化を促進でき、仕切り板28とカソード9との間
のすき間を通して放電領域に効率的に原料ガスを供給で
きるので分解効率がよく、また原料ガスがカソード9の
周囲を流れるのでカソード9を冷却でき、カソード9の
消耗を低減することができる。
なお、その他は第1の実施例と同様であるが、アーク電
源2aの電流制限抵抗26をカソード9側に接続し、引
出電極7aを成膜チャンバ5の外側に設けている点が異
なる。
〔発明の効果〕
この発明のイオン源によれば、原料ガスをアーク放電に
よりイオン化するため、電極の材料として高融点の低蒸
気圧のものを適用できるので、アーク放電を安定化する
ことができ、かつ連続運転が可能になる。またアーク放
電電力と原料ガスのガス圧およびガス流量により原料ガ
スの分解速度を容易に増すことができるため、成膜速度
を大きくすることができるという効果がある。
この発明の他のイオン源によれば、前記効果に加えて、
仕切り板によりアークがカソードの側面に移動するのを
防止できるとともにアーク放電の安定化を促進でき、仕
切り板とカソードとの間のすき間を通して放119X域
に効率的に原料ガスを供給できるので分解効率がよく、
また原料ガスがカソードの周囲を流れるのでカソードを
冷却でき、カソードの消耗を低減することができるとい
う効果がある。
この発明のさらに他のイオン源によれば、前記作用効果
に加えて、コイルより発生した磁界によリイオンが加速
されるので原料ガスへの衝突により原料ガスの分解がよ
り促進されるとともに、アーク放電の陰極点の運動が速
くなるので局部的な温度上昇が抑えられ、さらにイオン
をイオン流出口より外部へ誘導できるという効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例の説明図、第2図は第
2の実り一例の説明図である。 l・・・イオン源室、2・・・アーク放電手段、2a・
・・アーク電源、3・・・ガス供給手段、4・・・イオ
ン流出口、7・・・イオン引出手段、7a・・・引出電
極、8・・・引出電源、9・・・カソード、lO・・・
アノード、15・・・トリガ電橋、19・・・ガス導入
口4−m−イオンは出口 30   3丁 /    7 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ガス導入口およびイオン流出口を有するとともに
    内壁をアノードとしたイオン源室と、このイオン源室内
    において前記内壁に対して絶縁して配設されたカソード
    と、前記アノードと前記カソードとの間にアーク電圧を
    印加するアーク電源を有しかつ前記カソードに接触離間
    可能に設けられたアーク点弧用のトリガ電極を有するア
    ーク放電手段と、前記アーク放電によりイオン化される
    原料ガスを前記ガス導入口より前記イオン源室内に供給
    するガス供給手段と、前記イオン流出口に配設された引
    出電極を有し前記イオン源室内のイオンを前記イオン流
    出口より流出させる電圧を前記引出電極に印加する引出
    電源を有するイオン引出手段とを備えたイオン源。
  2. (2)ガス導入口およびイオン流出口を有し前記ガス導
    入口およびイオン流出口の間を連通穴を有する仕切り板
    で仕切きるとともに前記仕切り板の前記イオン流出口側
    の内壁をアノードとしたイオン源室と、このイオン源室
    の前記仕切り板の前記ガス導入口側で前記連通穴の縁部
    にすき間を残して塞ぐように配設されたカソードと、前
    記アノードと前記カソードとの間にアーク電圧を印加す
    るアーク電源を有しかつ前記カソードに接触離間可能に
    設けられたアーク点弧用のトリガ電極を有するアーク放
    電手段と、前記アーク放電によりイオン化される原料ガ
    スを前記ガス導入口より前記イオン源室内に供給するガ
    ス供給手段と、前記イオン流出口に配設された引出電極
    を有し前記イオン源室内のイオンを前記イオン流出口よ
    り流出させる電圧を前記引出電極に印加する引出電源を
    有するイオン引出手段とを備えたイオン源。
  3. (3)前記イオン流出口の開口方向に磁界を発生するコ
    イルを前記イオン源室の外周に巻回している特許請求の
    範囲第(1)項または第(2)項記載のイオン源。
JP63124771A 1988-05-20 1988-05-20 イオン源 Pending JPH01294332A (ja)

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JP63124771A JPH01294332A (ja) 1988-05-20 1988-05-20 イオン源

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03194833A (ja) * 1989-12-25 1991-08-26 Akira Oota イオンビーム照射装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62165839A (ja) * 1986-01-16 1987-07-22 Nissin Electric Co Ltd イオン源用ア−クチヤンバ−装置
JPS6318056A (ja) * 1986-07-10 1988-01-25 Nissin Electric Co Ltd ア−ク式蒸発源
JPS6386864A (ja) * 1986-09-29 1988-04-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> イオン源

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62165839A (ja) * 1986-01-16 1987-07-22 Nissin Electric Co Ltd イオン源用ア−クチヤンバ−装置
JPS6318056A (ja) * 1986-07-10 1988-01-25 Nissin Electric Co Ltd ア−ク式蒸発源
JPS6386864A (ja) * 1986-09-29 1988-04-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> イオン源

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03194833A (ja) * 1989-12-25 1991-08-26 Akira Oota イオンビーム照射装置

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