JPH0517866A - Arc type evaporating source - Google Patents
Arc type evaporating sourceInfo
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- JPH0517866A JPH0517866A JP19866991A JP19866991A JPH0517866A JP H0517866 A JPH0517866 A JP H0517866A JP 19866991 A JP19866991 A JP 19866991A JP 19866991 A JP19866991 A JP 19866991A JP H0517866 A JPH0517866 A JP H0517866A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば薄膜形成装置
等に用いられるものであって、炭素カソードにおけるア
ーク放電を利用して炭素を蒸発させるアーク式蒸発源に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc type evaporation source for use in, for example, a thin film forming apparatus, which vaporizes carbon by utilizing arc discharge in a carbon cathode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種のアーク式蒸発源の従来例を図３
に示す。2. Description of the Related Art A conventional example of this type of arc evaporation source is shown in FIG.
Shown in.
【０００３】炭素カソード２は、銅製の裏金６にねじ４
によって固定され、カソード取付板８に取り付けられ、
アノード兼用の真空容器１６にパッキン１８によって絶
縁して取り付けられている。炭素カソード２と真空容器
１６間には、給電棒１２等を介して、アーク電源２０が
接続される。カソード取付板８の背面部には、アークス
ポットの動きを制御するための永久磁石１０が設けられ
ている。また、炭素カソード２の前面部周囲には、図示
しない抵抗によってアースされたシールド板１４が設け
られている。The carbon cathode 2 has a copper backing 6 and a screw 4
Fixed by, and attached to the cathode mounting plate 8,
The vacuum container 16 also serving as an anode is insulated and attached by a packing 18. An arc power source 20 is connected between the carbon cathode 2 and the vacuum container 16 via a power feeding rod 12 or the like. A permanent magnet 10 for controlling the movement of the arc spot is provided on the back surface of the cathode mounting plate 8. Further, a shield plate 14 which is grounded by a resistor (not shown) is provided around the front surface of the carbon cathode 2.
【０００４】このアーク式蒸発源の動作例を説明する
と、トリガ駆動装置２４によってトリガ２２の先端部を
炭素カソード２に接触させて最初の火花を発生させた後
当該トリガ２２を炭素カソード２より引き離すと、炭素
カソード２とアノード兼用の真空容器１６との間にアー
ク放電が発生・持続し、その熱によって炭素カソード２
の一部分が溶融してそこから炭素２ａがイオンあるいは
中性粒子として蒸発飛散する。従って例えば、この炭素
カソード２に対向するように基板を配置しておけば、炭
素２ａがその表面に付着して炭素系の膜が形成される。Explaining the operation example of this arc type evaporation source, the trigger driving device 24 brings the tip of the trigger 22 into contact with the carbon cathode 2 to generate the first spark, and then the trigger 22 is separated from the carbon cathode 2. And the arc discharge is generated and maintained between the carbon cathode 2 and the vacuum container 16 which also serves as the anode, and the heat thereof causes the carbon cathode 2
Part of the carbon is melted and carbon 2a evaporates and scatters as ions or neutral particles. Therefore, for example, if the substrate is arranged so as to face the carbon cathode 2, the carbon 2a adheres to the surface thereof to form a carbon-based film.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のようなアーク式
蒸発源においては、通常の金属カソードの場合は、永久
磁石１０の磁界によるアーク放電の制御がうまく行なえ
るけれども、炭素カソード２の場合は、理由は定かでな
いが、永久磁石１０の磁界によってアーク放電における
アークスポットの動きを制御することができない。その
ため、炭素カソード２の前面部におけるアークスポット
の移動があまりなく、アーク放電しやすい１〜２個所か
らしか炭素カソード２が蒸発飛散しない。In the above arc type evaporation source, in the case of the ordinary metal cathode, the arc discharge can be well controlled by the magnetic field of the permanent magnet 10, but in the case of the carbon cathode 2, Although the reason is not clear, the movement of the arc spot in the arc discharge cannot be controlled by the magnetic field of the permanent magnet 10. Therefore, the arc spot does not move much on the front surface of the carbon cathode 2, and the carbon cathode 2 evaporates and scatters only from one or two places where arc discharge easily occurs.
【０００６】その結果、炭素カソード２の有効利用がで
きないばかりでなく、炭素カソード２の局部加熱により
大きな固まりの中性粒子が飛散し、これが原因で所望の
膜、例えばアモルファスカーボン膜や絶縁性カーボン
（ｉ−カーボン）膜等のダイヤモンド状カーボン膜が得
られないという問題が起きていた。As a result, not only the carbon cathode 2 cannot be effectively utilized, but large particles of neutral particles are scattered due to local heating of the carbon cathode 2, which causes a desired film such as an amorphous carbon film or an insulating carbon film. There has been a problem that a diamond-like carbon film such as an (i-carbon) film cannot be obtained.
【０００７】そこでこの発明は、炭素カソードを有効に
利用することができ、しかも大きな固まりの粒子が飛散
するのを抑制することができるようにしたアーク式蒸発
源を提供することを主たる目的とする。[0007] Therefore, the main object of the present invention is to provide an arc type evaporation source capable of effectively utilizing a carbon cathode and suppressing the scattering of large lumps of particles. ..
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のアーク式蒸発源は、前述したような炭素
カソードとして細長い棒状のものを用い、かつこの炭素
カソードを送り出すカソード送り装置を設けたことを特
徴とする。In order to achieve the above object, the arc type evaporation source of the present invention uses an elongated rod-shaped carbon cathode as described above, and is provided with a cathode feeding device for feeding the carbon cathode. It is characterized by
【０００９】[0009]
【作用】上記構成によれば、炭素カソードが細いので、
その先端部におけるアークスポットの移動があまりなく
てもカソード先端部の全面を有効に利用することができ
る。しかも、炭素カソードが細いので、供給エネルギー
（即ちアーク電流）が少なくてもその先端部の温度を適
度に上げることができ、それによって過剰なエネルギー
が局部的に集中するのを避けることができるので、大き
な固まりの粒子が飛散するのを抑制することができる。
また、炭素カソードをその消耗度に応じてカソード送り
装置によって前方に送り出すことができるので、長時間
運転が可能である。According to the above construction, since the carbon cathode is thin,
Even if the arc spot does not move much at the tip, the entire surface of the cathode tip can be effectively used. Moreover, since the carbon cathode is thin, the temperature at the tip of the carbon cathode can be appropriately raised even if the supplied energy (that is, the arc current) is small, so that excessive energy can be prevented from being locally concentrated. It is possible to suppress the scattering of large lumps of particles.
Further, since the carbon cathode can be fed forward by the cathode feeding device according to the degree of its consumption, it can be operated for a long time.
【００１０】[0010]
【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るアーク式
蒸発源を示す断面図である。図２は、図１のカソード押
え装置およびカソード送り装置の部分を後方から見て示
す拡大図である。図３の従来例と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との
相違点を主に説明する。1 is a sectional view showing an arc evaporation source according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view showing a part of the cathode pressing device and the cathode feeding device of FIG. 1 as viewed from the rear. The same or corresponding portions as those of the conventional example of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the differences from the conventional example will be mainly described below.
【００１１】従来例の炭素カソード２は直径が約６０ｍ
ｍあったが、この実施例ではそれに対応するものとし
て、細長い（例えば直径が５〜２０ｍｍ程度の）棒状の
炭素カソード３２を用いている。そしてこの炭素カソー
ド３２を、カソード押え装置４６およびカソード受け６
８によって支持すると共に、カソード送り装置５６によ
って前方に送り出すようにしている。The conventional carbon cathode 2 has a diameter of about 60 m.
However, in this embodiment, a long and thin (for example, a diameter of about 5 to 20 mm) rod-shaped carbon cathode 32 is used in this embodiment. The carbon cathode 32 is connected to the cathode retainer 46 and the cathode receiver 6
8 and the cathode feeding device 56 feeds it forward.
【００１２】詳述すると、前述したようなアノード兼用
の真空容器１６に電気絶縁および真空シール用のパッキ
ン１８を介して支持板３４を取り付け、これに電気絶縁
および真空シール用のパッキン３６を介してフランジ３
８を取り付けており、前記炭素カソード３２はこのフラ
ンジ３８を前後動自在に貫通している。このフランジ３
８の前方部には前述したのと同様のシールド板１４が設
けられており、内部には冷却水通路４０が設けられてい
る。More specifically, the support plate 34 is attached to the above-described vacuum container 16 also serving as the anode via the packing 18 for electrical insulation and vacuum sealing, and the packing 36 for electrical insulation and vacuum sealing is attached thereto. Flange 3
8 is attached, and the carbon cathode 32 penetrates through the flange 38 so as to be movable back and forth. This flange 3
A shield plate 14 similar to the one described above is provided in the front part of 8, and a cooling water passage 40 is provided inside.
【００１３】このフランジ３８の真空容器１６外側部分
に、カソード押え装置４６およびカソード送り装置５６
が設けられており、炭素カソード３２周りの真空の保持
は真空カバー４４によって行うようにしている。The cathode pressing device 46 and the cathode feeding device 56 are provided on the outer side of the vacuum container 16 of the flange 38.
The vacuum cover 44 holds the vacuum around the carbon cathode 32.
【００１４】カソード押え装置４６は、この例では、ハ
ンドル４８、真空保持用のベローズ５２を用いたフィー
ドスルー５０および炭素カソード３２を上から押さえる
二つの上部ローラ５４を備えている。The cathode retainer 46, in this example, comprises a handle 48, a feedthrough 50 using a vacuum holding bellows 52, and two upper rollers 54 for holding the carbon cathode 32 from above.
【００１５】カソード送り装置５６は、この例では、炭
素カソード３２を下から支える二つの下部ローラ５８、
それに連結された歯車６０、それに噛み合う歯車６２お
よびこの歯車６２にフィードスルー６４を通して連結さ
れたつまみ６６を備えている。The cathode feeding device 56 is, in this example, two lower rollers 58 for supporting the carbon cathode 32 from below,
A gear 60 connected to the gear 60, a gear 62 meshing with the gear 60, and a knob 66 connected to the gear 62 through a feedthrough 64 are provided.
【００１６】またこの例では、真空カバー４４内の何個
所かに、炭素カソード３２を受けるカソード受け６８を
設けており、しかもこのカソード受け６８上に複数本
（この例では本使用用が１本、補充用が最大２本）の炭
素カソード３２を乗せておくことができる。Further, in this example, cathode receivers 68 for receiving the carbon cathodes 32 are provided at several places inside the vacuum cover 44, and a plurality of cathode receivers 68 are provided on the cathode receiver 68 (in this example, one for this use is used). , A maximum of two carbon cathodes 32 for replenishment can be placed.
【００１７】炭素カソード３２に対するアーク電源２０
からのアーク電流の供給は、フランジ３８の先端部内で
あって炭素カソード３２を取り囲むように配置した何個
かのカーボンブラシ４２により、フランジ３８を経由し
て行う。Arc power supply 20 for carbon cathode 32
The arc current is supplied through the flange 38 by some carbon brushes 42 arranged in the tip of the flange 38 so as to surround the carbon cathode 32.
【００１８】このアーク式蒸発源の使い方の一例を説明
すると、カソード押え装置４６のハンドル４８を引き上
げて図２のようにカソード受け６８の先端部で１本の炭
素カソード３２を受けた状態でハンドル４８を離すと、
真空カバー４４の内外の圧力差によって上部ローラ５４
が内向きに押し付けられ、それによって炭素カソード３
２は上部ローラ５４と下部ローラ５８との間に挟まれ
る。An example of how to use this arc type evaporation source will be explained. The handle 48 of the cathode pressing device 46 is pulled up to handle the carbon cathode 32 at the tip of the cathode receiver 68 as shown in FIG. Release 48,
Due to the pressure difference between the inside and outside of the vacuum cover 44, the upper roller 54
Are pressed inwardly, whereby the carbon cathode 3
2 is sandwiched between an upper roller 54 and a lower roller 58.
【００１９】その状態で、カソード送り装置５６のつま
み６６を所定方向に回すと、歯車６０、６２を介して下
部ローラ５８が回り、それによって炭素カソード３２を
前方に（即ち真空容器１６内側に）送り出すことができ
る。勿論、逆転もできる。In that state, when the knob 66 of the cathode feeding device 56 is rotated in a predetermined direction, the lower roller 58 is rotated through the gears 60 and 62, whereby the carbon cathode 32 is moved forward (that is, inside the vacuum container 16). Can be sent out. Of course, it can be reversed.
【００２０】このようにして炭素カソード３２を適当に
（例えば炭素カソード３２の先端部がシールド板１４か
ら適当に出る程度に）送り出した状態で、従来例と同様
に、トリガ駆動装置２４によって炭素カソード３２の先
端部にトリガ２２を接触させて最初の火花を発生させた
後当該トリガ２２を炭素カソード３２より引き離すと、
炭素カソード３２の先端部とアノード兼用の真空容器１
６との間にアーク放電が発生・持続し、その熱によって
炭素カソード３２の一部分が溶融してそこから炭素３２
ａがイオンあるいは中性粒子として蒸発飛散する。従っ
て例えば、この炭素カソード３２の先端部に対向するよ
うに基板を配置しておけば、炭素３２ａがその表面に付
着して炭素系の膜が形成される。In this manner, with the carbon cathode 32 being properly sent out (for example, to such an extent that the tip of the carbon cathode 32 comes out of the shield plate 14), the carbon cathode is driven by the trigger driving device 24 as in the conventional example. When the trigger 22 is brought into contact with the tip portion of 32 to generate the first spark and then the trigger 22 is separated from the carbon cathode 32,
Vacuum container 1 that also serves as the tip of the carbon cathode 32 and the anode
An arc discharge is generated and maintained between 6 and 6, and the heat causes a part of the carbon cathode 32 to melt and the carbon 32
a is evaporated and scattered as ions or neutral particles. Therefore, for example, if the substrate is arranged so as to face the tip of the carbon cathode 32, the carbon 32a adheres to the surface thereof to form a carbon-based film.
【００２１】上記の場合、炭素カソード３２が細いの
で、その先端部におけるアークスポットの数が少なくて
も、当該炭素カソード３２の先端部の全面を有効に利用
することができる。従って、従来の大径の炭素カソード
２の場合と蒸発量の差は殆どない。しかも、炭素カソー
ド３２が細いので、供給エネルギー（即ちアーク電流）
が少なくてもその先端部の温度を適度に上げることがで
き、それによって過剰なエネルギーが局部的に集中する
のを避けることができるので、大きな固まりの中性粒子
やイオン化粒子が飛散するのを抑制することができる。
従ってこのようなアーク式蒸発源を用いれば、従来困難
であった、純粋なアモルファスカーボン膜や絶縁性カー
ボン膜等のダイヤモンド状カーボン膜を得ることが可能
になる。In the above case, since the carbon cathode 32 is thin, the entire front end portion of the carbon cathode 32 can be effectively used even if the number of arc spots at the tip portion is small. Therefore, there is almost no difference in the evaporation amount from the case of the conventional large-diameter carbon cathode 2. Moreover, since the carbon cathode 32 is thin, the supplied energy (ie, arc current)
The temperature of the tip can be raised moderately even if the amount is small, thereby avoiding local concentration of excess energy, so that neutral particles or ionized particles of large lumps can be prevented from scattering. Can be suppressed.
Therefore, by using such an arc evaporation source, it becomes possible to obtain a diamond-like carbon film such as a pure amorphous carbon film or an insulating carbon film, which has been difficult in the past.
【００２２】また、炭素カソード３２をその消耗度に応
じてカソード送り装置５６によって前方に連続的に送り
出すことができるので、長時間運転が可能であり、生産
性も向上する。Further, since the carbon cathode 32 can be continuously fed forward by the cathode feeding device 56 according to the degree of consumption thereof, it can be operated for a long time and the productivity is improved.
【００２３】なお、カソード送り装置５６のつまみ６６
の代わりにモータを設ける等して、カソード送り装置５
６を電動式にし、それによって炭素カソード３２を自動
的に送り出すようにしても良い。A knob 66 of the cathode feeding device 56
A motor is provided instead of the cathode feeding device 5
6 may be motorized, whereby the carbon cathode 32 is automatically delivered.
【００２４】また、この実施例のようにカソード受け６
８上に複数本の炭素カソード３２を乗せておき、それを
順次所定位置まで転がせるようにすれば、真空を破らな
くても長時間運転が可能になり好ましいが、必ずしもそ
のようにしなくても良い。Further, as in this embodiment, the cathode receiver 6
It is preferable that a plurality of carbon cathodes 32 are placed on 8 and can be sequentially rolled to a predetermined position because long-time operation is possible without breaking the vacuum, but it is not always necessary to do so. good.
【００２５】また、トリガ駆動装置２４は上記例のよう
なものに限定されるものではなく、例えばトリガ２２を
旋回させるようなものでも良い。Further, the trigger driving device 24 is not limited to the one as in the above example, but may be, for example, a device for turning the trigger 22.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、炭素カ
ソードが細いので、その先端部におけるアークスポット
の数が少なくても、カソード先端部の全面を有効に利用
することができる。しかも、炭素カソードが細いので、
過剰なエネルギーが局部的に集中するのを避けることが
でき、それによって大きな固まりの粒子が飛散するのを
抑制することができる。その結果、より純粋なダイヤモ
ンド状カーボン膜の成膜等が可能になる。また、炭素カ
ソードをその消耗度に応じてカソード送り装置によって
前方に送り出すことができるので、長時間運転が可能で
ある。As described above, according to the present invention, since the carbon cathode is thin, the entire front surface of the cathode can be effectively used even if the number of arc spots at the tip is small. Moreover, since the carbon cathode is thin,
It is possible to avoid the excessive energy from being locally concentrated, and thereby to suppress the scattering of large lumps of particles. As a result, a more pure diamond-like carbon film can be formed. Further, since the carbon cathode can be fed forward by the cathode feeding device according to the degree of its consumption, it can be operated for a long time.
【図１】 この発明の一実施例に係るアーク式蒸発源を
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an arc evaporation source according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１のカソード押え装置およびカソード送り
装置の部分を後方から見て示す拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view showing a portion of a cathode pressing device and a cathode feeding device of FIG. 1 when viewed from the rear side.
【図３】 従来のアーク式蒸発源の一例を示す概略断面
図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional arc evaporation source.
１６ 真空容器 ２０ アーク電源 ２２ トリガ ３２ 炭素カソード ４４ 真空カバー ４６ カソード押え装置 ５４ 上部ローラ ５６ カソード送り装置 ５８ 下部ローラ ６８ カソード受け 16 Vacuum Container 20 Arc Power Supply 22 Trigger 32 Carbon Cathode 44 Vacuum Cover 46 Cathode Holding Device 54 Upper Roller 56 Cathode Feeder 58 Lower Roller 68 Cathode Receiver
Claims (1)
して炭素を蒸発させるアーク式蒸発源において、前記炭
素カソードとして細長い棒状のものを用い、かつこの炭
素カソードを送り出すカソード送り装置を設けたことを
特徴とするアーク式蒸発源。Claim: What is claimed is: 1. An arc evaporation source for evaporating carbon by utilizing arc discharge in a carbon cathode, wherein a long and slender rod-shaped one is used as the carbon cathode, and a cathode feeding device for feeding the carbon cathode. An arc evaporation source characterized by being provided with.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19866991A JPH0517866A (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Arc type evaporating source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19866991A JPH0517866A (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Arc type evaporating source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0517866A true JPH0517866A (en) | 1993-01-26 |
Family
ID=16395078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19866991A Pending JPH0517866A (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Arc type evaporating source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0517866A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-07-11 JP JP19866991A patent/JPH0517866A/en active Pending
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