JPH0586474B2 - - Google Patents
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- JPH0586474B2 JPH0586474B2 JP62251569A JP25156987A JPH0586474B2 JP H0586474 B2 JPH0586474 B2 JP H0586474B2 JP 62251569 A JP62251569 A JP 62251569A JP 25156987 A JP25156987 A JP 25156987A JP H0586474 B2 JPH0586474 B2 JP H0586474B2
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- JP
- Japan
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- chamber
- plasma
- film
- forming material
- substrate
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Links
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、イオンプレーテイング装置に関し、
特に基体表面に耐摩耗性、耐熱性、耐食装飾性等
を有する薄膜を形成するためのイオンプレーテイ
ング装置に係わる。
特に基体表面に耐摩耗性、耐熱性、耐食装飾性等
を有する薄膜を形成するためのイオンプレーテイ
ング装置に係わる。
［従来の技術］
イオンプレーテイング法の中でイオン化率が高
く、反応性イオンプレーテイングに適した方法と
して、従来よりホロカソード法が知られている。
この方法は、成膜材料の加熱蒸発にプラズマ電子
ビームを利用したものである。即ち、真空チヤン
バ内に配設された中空陰極にプラズマ源として主
にアルゴンガスを流しながら高周波又はフイラメ
ント等で放電させ、これにより陰極内でプラズマ
を発生する。そして、このプラズマ電子ビームを
チヤンバ内に設置された蒸発源に照射して加熱、
蒸発させると同時に、このプラズマ電子ビームに
よつて蒸発ガスをイオン化する方法である。
く、反応性イオンプレーテイングに適した方法と
して、従来よりホロカソード法が知られている。
この方法は、成膜材料の加熱蒸発にプラズマ電子
ビームを利用したものである。即ち、真空チヤン
バ内に配設された中空陰極にプラズマ源として主
にアルゴンガスを流しながら高周波又はフイラメ
ント等で放電させ、これにより陰極内でプラズマ
を発生する。そして、このプラズマ電子ビームを
チヤンバ内に設置された蒸発源に照射して加熱、
蒸発させると同時に、このプラズマ電子ビームに
よつて蒸発ガスをイオン化する方法である。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、上記ホロカソード法ではプラズ
マ電子ビームの加速電圧が50〜100eVと低く、か
つビームを絞ることができないため、電子ビーム
の照射面積当りのエネルギー密度が低く、Ｗ，
Mo等の高融点金属や化合物の蒸発が困難とな
る。また、同方法では蒸発とイオン化が同時に進
行するため、夫々を成膜条件等を考慮して制御す
ることができない。
マ電子ビームの加速電圧が50〜100eVと低く、か
つビームを絞ることができないため、電子ビーム
の照射面積当りのエネルギー密度が低く、Ｗ，
Mo等の高融点金属や化合物の蒸発が困難とな
る。また、同方法では蒸発とイオン化が同時に進
行するため、夫々を成膜条件等を考慮して制御す
ることができない。
本発明は、上記従来の問題点を解決するために
なされたもので、基体表面に均一膜厚の薄膜を制
御性よくかつ効率よく成形し得るイオンプレーテ
イング装置を提供しようとするものである。
なされたもので、基体表面に均一膜厚の薄膜を制
御性よくかつ効率よく成形し得るイオンプレーテ
イング装置を提供しようとするものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明に係わるイオンプレーテイング装置は、
真空チヤンバと、このチヤンバ内に配設され、成
膜材料を蒸発させるための蒸発手段と、前記チヤ
ンバの外側壁に配設され、前記チヤンバと連通さ
せるための絞り部を有すると共にプラズマ銃を有
し、アルゴンと共に反応ガスとしての水素または
窒素を導入し得るプラズマ発生手段と、先端が前
記チヤンバ内の前記絞り部近傍に位置するように
配設された別の反応ガスを導入するための導入管
と、前記プラズマ発生手段と対峙する前記チヤン
バ内に配設され、前記プラズマ発生手段で発生し
たプラズマを前記チヤンバ内に引出すための対向
電極と、前記チヤンバ内のプラズマ生成領域近傍
に配設され、成膜される基体を保持するためのホ
ルダとを具備したことを特徴とするもである。
真空チヤンバと、このチヤンバ内に配設され、成
膜材料を蒸発させるための蒸発手段と、前記チヤ
ンバの外側壁に配設され、前記チヤンバと連通さ
せるための絞り部を有すると共にプラズマ銃を有
し、アルゴンと共に反応ガスとしての水素または
窒素を導入し得るプラズマ発生手段と、先端が前
記チヤンバ内の前記絞り部近傍に位置するように
配設された別の反応ガスを導入するための導入管
と、前記プラズマ発生手段と対峙する前記チヤン
バ内に配設され、前記プラズマ発生手段で発生し
たプラズマを前記チヤンバ内に引出すための対向
電極と、前記チヤンバ内のプラズマ生成領域近傍
に配設され、成膜される基体を保持するためのホ
ルダとを具備したことを特徴とするもである。
［作用］
本発明のイオンプレーテイング装置によれば、
成膜材料の蒸発とイオン化を別々に行なうことが
できるため、加熱蒸発源を自由に選ぶことがで
き、これによつて任意のの材料の成膜が可能とな
る。しかも、成膜すべき基体近傍でのプラズマ密
度を向上できるため、イオン化率を高め、反応性
を促進できると共に、基体表面に均一膜厚の薄膜
を制御性よくかつ効率よく形成できる。
成膜材料の蒸発とイオン化を別々に行なうことが
できるため、加熱蒸発源を自由に選ぶことがで
き、これによつて任意のの材料の成膜が可能とな
る。しかも、成膜すべき基体近傍でのプラズマ密
度を向上できるため、イオン化率を高め、反応性
を促進できると共に、基体表面に均一膜厚の薄膜
を制御性よくかつ効率よく形成できる。
また、前記プラズマ発生手段をアルゴンと共に
反応ガスとしての水素または窒素を導入し得る構
造にすることによつて、所定の化合物薄膜を形成
する際、前記反応ガスをチヤンバ内に別系統で導
入する場合に比べて導入ガス量を２割り程度減少
させることができる。
反応ガスとしての水素または窒素を導入し得る構
造にすることによつて、所定の化合物薄膜を形成
する際、前記反応ガスをチヤンバ内に別系統で導
入する場合に比べて導入ガス量を２割り程度減少
させることができる。
さらに、別の反応ガスを導入するため導入管を
先端がチヤンバ内の絞り部近傍に位置するように
配設することによつて、前記別の反応ガスを前記
プラズマ発生手段の絞り部近傍に直接導入できる
ため、前記反応ガスのプラズマ中でのイオン化率
を向上することができる。
先端がチヤンバ内の絞り部近傍に位置するように
配設することによつて、前記別の反応ガスを前記
プラズマ発生手段の絞り部近傍に直接導入できる
ため、前記反応ガスのプラズマ中でのイオン化率
を向上することができる。
［発明の実施例］
以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明
する。
する。
図中の１は、真空チヤンバであり、このチヤン
バ１の底部には該チヤンバ１内を所定の真空度に
維持するための図示しない真空ポンプと連通する
排気管２が設けられている。前記チヤンバ１内の
底部付近には、ルツボ３と該ルツボ３内の成膜材
料に電子ビームを照射して蒸発を行なうための
EBガン４とから構成される蒸発手段５が配設さ
れている。また、前記チヤンバ１内の上部付近に
は、対向電極６が垂直状態に配置されている。前
記チヤンバ１の外側壁には、プラズマ発生手段６
が設けられている。このプラズマ発生手段６は、
真空容器７と、該容器７内に配設され外部からア
ルゴンガス等の所定のガスが導入されるプラズマ
銃８と、前記真空容器７が付設された前記チヤン
バ１の側壁に貫通して設けられたプラズマの絞り
部９とから構成されている。前記プラズマ発生手
段６と対向する前記チヤンバ１内の上部付近に
は、垂直状態に保持された対向電極１０が配置さ
れている。この対向電極１０には、該電極１０に
前記プラズマ銃８に対して正電圧を印加するため
の可変直流電源１１が接続され、かつ該電極１０
を冷却するための水（図示せず）が循環されてい
る。つまり、前記対向電極１０に可変直流電源１
１から正電圧を印加することによつて、前記プラ
ズマ発生手段６のプラズマ銃８内で発生したプラ
ズマが前記チヤンバ１内に該発生手段の絞り部９
を通して引出される。また、前記チヤンバ１には
ガス導入管１２がその先端を該チヤンバー１内側
に突出した前記絞り部９近傍に位置するように挿
着されている。前記チヤンバ１内のプラズマ生成
領域近傍には、成膜される基体を保持すると共に
回転させるホルダ１３が配設されている。このホ
ルダ１３には、該ホルダ１３に負電圧を印加する
ための可変直流電源１４が接続されている。ま
た、前記ホルダ１３直上のチヤンバ１内にはヒー
タ１５が配設されている。
バ１の底部には該チヤンバ１内を所定の真空度に
維持するための図示しない真空ポンプと連通する
排気管２が設けられている。前記チヤンバ１内の
底部付近には、ルツボ３と該ルツボ３内の成膜材
料に電子ビームを照射して蒸発を行なうための
EBガン４とから構成される蒸発手段５が配設さ
れている。また、前記チヤンバ１内の上部付近に
は、対向電極６が垂直状態に配置されている。前
記チヤンバ１の外側壁には、プラズマ発生手段６
が設けられている。このプラズマ発生手段６は、
真空容器７と、該容器７内に配設され外部からア
ルゴンガス等の所定のガスが導入されるプラズマ
銃８と、前記真空容器７が付設された前記チヤン
バ１の側壁に貫通して設けられたプラズマの絞り
部９とから構成されている。前記プラズマ発生手
段６と対向する前記チヤンバ１内の上部付近に
は、垂直状態に保持された対向電極１０が配置さ
れている。この対向電極１０には、該電極１０に
前記プラズマ銃８に対して正電圧を印加するため
の可変直流電源１１が接続され、かつ該電極１０
を冷却するための水（図示せず）が循環されてい
る。つまり、前記対向電極１０に可変直流電源１
１から正電圧を印加することによつて、前記プラ
ズマ発生手段６のプラズマ銃８内で発生したプラ
ズマが前記チヤンバ１内に該発生手段の絞り部９
を通して引出される。また、前記チヤンバ１には
ガス導入管１２がその先端を該チヤンバー１内側
に突出した前記絞り部９近傍に位置するように挿
着されている。前記チヤンバ１内のプラズマ生成
領域近傍には、成膜される基体を保持すると共に
回転させるホルダ１３が配設されている。このホ
ルダ１３には、該ホルダ１３に負電圧を印加する
ための可変直流電源１４が接続されている。ま
た、前記ホルダ１３直上のチヤンバ１内にはヒー
タ１５が配設されている。
次に、本発明のイオンプレーテイング装置によ
る薄膜形成について説明する。
る薄膜形成について説明する。
まず、ホルダ１３に基体１６を保持し、蒸発手
段５のルツボ３内に所定の成膜材料１７を収容し
た後、図示しない真空ポンプを作動してチヤンバ
１内のガスを排気管２を通して排気してチヤンバ
１内を所定の真空度（例えば10-3〜10-4torr）と
する。つづいて、EBガン４から電子ビームをル
ツボ３内の成膜材料１７に照射して溶融、蒸発さ
せる。同時に、プラズマ発生手段６のプラズマ銃
８にアルゴン等の所定のプラズマ発生ガスを供給
し、該プラズマ銃８よりプラズマを生成した後、
対向電極１０に可変直流電源１１から所定の正電
圧を印加することにより、前記発生手段６のプラ
ズマをその絞り部９を通してチヤンバ１内に引出
させる。前記蒸発手段５により蒸気化された成膜
材料は、チヤンバ１内へ引出されたプラズマ領域
１８内に上昇してイオン化される。このプラズマ
領域１８中でのイオン化において、ホルダ１３で
保持、回転される基体１６をヒータ１５により所
定温度に加熱すると共に、該ホルダ１３に可変直
流電源１４から所定の負電圧を印加することによ
りプラズマ領域１８中の成膜材料イオンが基体１
６側に加速、衝突して所定の薄膜が形成される。
この時、ホルダ１３はプラズマ領域１８の近傍に
配置されているため、該ホルダ１３で保持された
基体１６はプラズマ密度の高い部分、つまり蒸気
化した成膜材料のイオン化率の高い部分に位置さ
れることになり、効率のよい成膜がなされる。
段５のルツボ３内に所定の成膜材料１７を収容し
た後、図示しない真空ポンプを作動してチヤンバ
１内のガスを排気管２を通して排気してチヤンバ
１内を所定の真空度（例えば10-3〜10-4torr）と
する。つづいて、EBガン４から電子ビームをル
ツボ３内の成膜材料１７に照射して溶融、蒸発さ
せる。同時に、プラズマ発生手段６のプラズマ銃
８にアルゴン等の所定のプラズマ発生ガスを供給
し、該プラズマ銃８よりプラズマを生成した後、
対向電極１０に可変直流電源１１から所定の正電
圧を印加することにより、前記発生手段６のプラ
ズマをその絞り部９を通してチヤンバ１内に引出
させる。前記蒸発手段５により蒸気化された成膜
材料は、チヤンバ１内へ引出されたプラズマ領域
１８内に上昇してイオン化される。このプラズマ
領域１８中でのイオン化において、ホルダ１３で
保持、回転される基体１６をヒータ１５により所
定温度に加熱すると共に、該ホルダ１３に可変直
流電源１４から所定の負電圧を印加することによ
りプラズマ領域１８中の成膜材料イオンが基体１
６側に加速、衝突して所定の薄膜が形成される。
この時、ホルダ１３はプラズマ領域１８の近傍に
配置されているため、該ホルダ１３で保持された
基体１６はプラズマ密度の高い部分、つまり蒸気
化した成膜材料のイオン化率の高い部分に位置さ
れることになり、効率のよい成膜がなされる。
また、次のような操作により基体１６表面に化
合物薄膜を形成することが可能となる。即ち、プ
ラズマ発生手段６のプラズマ銃８にアルゴンガス
と共にH2やN2ガス等の反応ガス導入したり、導
入管１２からO2やCH4ガス等の反応ガスをチヤ
ンバ１の絞り部９近傍に直接導入することによつ
て、対向電極１０でチヤンバ１内に引出されたプ
ラズマ領域１８内で反応ガスがイオン化され、該
反応ガスイオンが前述したように成膜材料イオン
と共に基体１６側に加速、衝突して所定の化合物
薄膜が形成される。
合物薄膜を形成することが可能となる。即ち、プ
ラズマ発生手段６のプラズマ銃８にアルゴンガス
と共にH2やN2ガス等の反応ガス導入したり、導
入管１２からO2やCH4ガス等の反応ガスをチヤ
ンバ１の絞り部９近傍に直接導入することによつ
て、対向電極１０でチヤンバ１内に引出されたプ
ラズマ領域１８内で反応ガスがイオン化され、該
反応ガスイオンが前述したように成膜材料イオン
と共に基体１６側に加速、衝突して所定の化合物
薄膜が形成される。
従つて、上述した本発明のイオンプレーテイン
グ装置によれば次のような作用、効果を発揮でき
る。
グ装置によれば次のような作用、効果を発揮でき
る。
成膜材料の蒸発手段５とプラズマ発生手段６
とを絞り部９により空間的に仕切ることができ
るため、成膜材料の蒸発とプラズマ生成を独立
して制御できる。このため、蒸発手段を自由に
選ぶことができ、成膜材料に制約を受けない。
とを絞り部９により空間的に仕切ることができ
るため、成膜材料の蒸発とプラズマ生成を独立
して制御できる。このため、蒸発手段を自由に
選ぶことができ、成膜材料に制約を受けない。
前記と同様な理由により成膜材料の蒸気及
びプラズマの生成条件を制御できるため、異常
放電を抑制して表面荒れのない薄膜形成が可能
となる。
びプラズマの生成条件を制御できるため、異常
放電を抑制して表面荒れのない薄膜形成が可能
となる。
ホルダを対向電極によりチヤンバ内に引出さ
れたプラズマ領域の近傍に位置させることによ
つて、ホルダで保持された基体はプラズマ密度
の高い部分、つまり蒸気化成膜材料のイオン化
率の高い部分に位置させることができるため、
成膜効率を著しく向上できる。しかも、プラズ
マ領域中で蒸気化した成膜材料がプラズマと衝
突すると、その方向が変化するが、ホルダで保
持された基体はプラズマ密度の高い部分に位置
させることによつて衝突回数が増加してイオン
化した蒸発粒子の回り込み性が良好となるた
め、複雑形状の基体表面にも均一な成膜が可能
となる。
れたプラズマ領域の近傍に位置させることによ
つて、ホルダで保持された基体はプラズマ密度
の高い部分、つまり蒸気化成膜材料のイオン化
率の高い部分に位置させることができるため、
成膜効率を著しく向上できる。しかも、プラズ
マ領域中で蒸気化した成膜材料がプラズマと衝
突すると、その方向が変化するが、ホルダで保
持された基体はプラズマ密度の高い部分に位置
させることによつて衝突回数が増加してイオン
化した蒸発粒子の回り込み性が良好となるた
め、複雑形状の基体表面にも均一な成膜が可能
となる。
前記と同様な理由により基体近傍でのイオ
ン化率が高まり、これによつてH2，N2，O2等
のガスとの反応性が進むため、化合物薄膜の生
成を促進できる。
ン化率が高まり、これによつてH2，N2，O2等
のガスとの反応性が進むため、化合物薄膜の生
成を促進できる。
なお、上記実施例では蒸発手段としてEBガン
を有する構造のものを用いたが、真空チヤンバの
外側壁に電子銃を設け、この電子銃で発生した電
子ビームをチヤンバ内のルツボに偏向コイル等に
より照射するようにしてもよい。
を有する構造のものを用いたが、真空チヤンバの
外側壁に電子銃を設け、この電子銃で発生した電
子ビームをチヤンバ内のルツボに偏向コイル等に
より照射するようにしてもよい。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明によれば成膜材料の
蒸発とイオン化を独立して制御し、同時に基体近
傍のプラズマ密度を上げることが可能となり、基
体表面に均一膜厚の薄膜、又は均一粒子で目的と
した組成からなる化合物薄膜を制御性よくかつ効
率よく形成し得るイオンプレーテイング装置を提
供できる。
蒸発とイオン化を独立して制御し、同時に基体近
傍のプラズマ密度を上げることが可能となり、基
体表面に均一膜厚の薄膜、又は均一粒子で目的と
した組成からなる化合物薄膜を制御性よくかつ効
率よく形成し得るイオンプレーテイング装置を提
供できる。
第１図は、本発明の一実施例を示すイオンプレ
ーテイング装置の概略図である。 １……真空チヤンバ、３……ルツボ、４……
EBガン、５……蒸発手段、６……プラズマ発生
手段、７……真空容器、８……プラズマ銃、９…
…絞り部、１０……対向電極、１３……ホルダ、
１６……基体、１７……成膜材料、１８……プラ
ズマ領域。
ーテイング装置の概略図である。 １……真空チヤンバ、３……ルツボ、４……
EBガン、５……蒸発手段、６……プラズマ発生
手段、７……真空容器、８……プラズマ銃、９…
…絞り部、１０……対向電極、１３……ホルダ、
１６……基体、１７……成膜材料、１８……プラ
ズマ領域。
Claims (1)
- １ 真空チヤンバと、このチヤンバ内に配設さ
れ、成膜材料を蒸発させるための蒸発手段と、前
記チヤンバの外側壁に配設され、前記チヤンバと
連通させるための絞り部を有すると共にプラズマ
銃を有し、アルゴンと共に反応ガスとしての水素
または窒素を導入し得るプラズマ発生手段と、先
端が前記チヤンバ内の前記絞り部近傍に位置する
ように配設された別の反応ガスを導入するための
導入管と、前記プラズマ発生手段と対峙する前記
チヤンバ内に配設され、前記プラズマ発生手段で
発生したプラズマを前記チヤンバ内に引出すため
の対向電極と、前記チヤンバ内のプラズマ生成領
域近傍に配設され、成膜される基体を保持するた
めのホルダとを具備したことを特徴とするイオン
プレーテイング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25156987A JPH0196372A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | イオンプレーティング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25156987A JPH0196372A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | イオンプレーティング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196372A JPH0196372A (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0586474B2 true JPH0586474B2 (ja) | 1993-12-13 |
Family
ID=17224765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25156987A Granted JPH0196372A (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | イオンプレーティング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0196372A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4078084B2 (ja) * | 2002-01-28 | 2008-04-23 | キヤノン株式会社 | イオン化成膜方法及び装置 |
| JP5325525B2 (ja) * | 2008-10-16 | 2013-10-23 | スタンレー電気株式会社 | 薄膜素子の製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63203767A (ja) * | 1987-02-19 | 1988-08-23 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | イオンプレ−テイング装置 |
| JPS63213662A (ja) * | 1986-11-26 | 1988-09-06 | オプチカル コーティング ラボラトリー インコーポレーテッド | 薄膜の真空蒸着のための装置及び方法 |
| JPS63282257A (ja) * | 1987-05-12 | 1988-11-18 | Citizen Watch Co Ltd | イオンプレ−ティング装置 |
| JPS6360300B2 (ja) * | 1982-06-10 | 1988-11-24 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0638399Y2 (ja) * | 1986-10-07 | 1994-10-05 | 石川島播磨重工業株式会社 | プラズマ発生装置 |
-
1987
- 1987-10-07 JP JP25156987A patent/JPH0196372A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6360300B2 (ja) * | 1982-06-10 | 1988-11-24 | ||
| JPS63213662A (ja) * | 1986-11-26 | 1988-09-06 | オプチカル コーティング ラボラトリー インコーポレーテッド | 薄膜の真空蒸着のための装置及び方法 |
| JPS63203767A (ja) * | 1987-02-19 | 1988-08-23 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | イオンプレ−テイング装置 |
| JPS63282257A (ja) * | 1987-05-12 | 1988-11-18 | Citizen Watch Co Ltd | イオンプレ−ティング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0196372A (ja) | 1989-04-14 |
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