JPS595732Y2 - イオンプレ−ティング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、イオンプレーテイング装置に関する。

従来、高真空型アーク放電式イオンプレーテイング装置
に用いるイオン化装置には、蒸発源の蒸発材料を蒸発さ
せ、蒸発源とその近傍に設けたイオン化電極との間にア
ーク放電を発生させ、蒸発粒子をイオン化するものであ
った。

このような装置では、蒸発材料に導体またはこれに近い
半導体（例えばシリコン）を用いると、自由端子の供給
が円滑に運んでイオン化電極と蒸発源との間にアーク放
電を容易に形戒維持できるので、蒸発粒子のイオン化率
は５０乃至８０％と非常に高いが、蒸発物に絶縁物また
はこれに近い半導体（例えば硼素）を用いると、自由端
子の供給が円滑に運ばず、アーク放電を形戊維持できず
、蒸発粒子のイオン化率は数％以下と非常に小さかった
。

この考案は、絶縁物またはこれに近い半導体の蒸発粒子
のイオン化率を高められるイオンプレーテイング装置を
提供することを目的とする。

以下、この考案を図示の１実施例に基づいて説明する。

図において、１は真空槽で、その内部下方には電子銃部
２が設けられ、３は電子銃部２のるつぼ、４はるつぼ３
に収容した硼素のような蒸発材料、５は蒸発材料４に電
子衝撃を与える電子を発生するフィラメント、６はフィ
ラメントに例えば８．５ Ｖ、５０ Ａの電圧、電流を
供結する電源である。

７はイオン化電極で、るつぼ３から後述する基板１０へ
向う蒸気径路の外方にあって、るつぼ２に近い位置、例
えば４．５ｃｍの距離に配置され、この電極７にはるつ
ぼ３に対して２０乃至２００■、例えば７５Ｖの正の電
圧が電源９によって印加される。

基板１０は真空槽１内の上方に、るつぼ３と対面するよ
うに例えば１９ ｃｍの間隔を隔てて配置され、るつぼ
２に対して２０乃至１０００Ｖ、例えば２００ Ｖの負
の電圧が電源１１によって印加される。

基板１０は回転軸１２の下端に取付けられ、回転軸１２
は真空槽１の土壁を気密に貫通して外界に伸延し、モー
タ１３に結合される。

なお、１４は基板１０加熱用ヒータ、１５は基板１０と
るつぼ３との間に設けたシャツタ、１６は真空槽排気用
配管である。

２０は放電管で、真空槽１の外方に設けられており、こ
の管２０の軸線の延長線上に位置するガス導入管２２を
有し、この導入管２０は真空槽１を気密に貫通し、るつ
ぼ３の上方１ｃｍの位置に伸延七ている。

この放電管２０内には流量調整弁２４を介して、アルゴ
ン、チッソのようなガスが送り込まれる。

２６はこのガスをイオン化するための放電電極で、放電
管２０の管壁にその軸線上にその先端がるつは゛３の中
心から８乃至１２．５ｃｍ隔たるように配置されており
、この電極２６にはるつぼ２に対して２０乃至１０００
Ｖの正の電圧が電源２８によって印加される。

３０は磁石で、放電管２０内にその軸線に平行で放電電
極２６側に向かう２ＧＯガウスの磁束を発生するように
放電管２０の外周囲に設けられている。

この装置によって基板１０に硼素を蒸着させる場合につ
いて述べる。

まず配管１６を介して真空槽１内を１０−５｝−ル程度
に排気し、流量調整弁２４を調整し、放電管２０内に３
４ｃｃ／分の流量でアルゴンガスを送り込み、放電管２
０内の圧力を１０−２乃至１０−３｝−ルとし、放電電
極２６に正の電圧を印加し、フィラメント５を２０００
℃以上に加熱して電子を放出させ、るつぼ３の蒸発材料
４に電子衝撃を与えて蒸発材料を０．０３ ｇ／分の割
合で蒸発させると共に、イオン化電極７に正の７５Ｖの
電圧を印加する。

蒸気圧が１０−２乃至１０−３｝−ルになると、蒸発材
料４およびフィラメント５からイオン化電極７に電子が
向う。

このとき、電子は蒸発粒子と衝突を繰返し、その方向は
いろいろな向きとなるが、ほぼイオン化電極７に向う。

しかしそのうちのいくつかはガス導入管２２に向う。

このとき放電電極２６には正の電圧が印加されているの
で、これら電子は放電管２０内に飛び込む。

放電管２０内に飛び込んだ電子は、放電管２０内のアル
ゴンガスの粒子に衝突し、アルゴンガスの粒子をアルゴ
ンイオンと電子とに電離する。

このアルゴンイオンは放電管の外周壁側すなわち磁石３
０に向い、アルゴンガス粒子に衝突し、アルゴンイオン
と電子とに電離する。

この時生じた電子は磁束と直交しらせん運動しながら放
電電極２６側に向いつつ、次々に別のアルゴン粒子に衝
突し、これらをアルゴンイオンと電子とに電離し、この
電子もらせん運動をしながら電極２６側に向い、新たに
アルゴン粒子を電離していく。

このようにして、放電管２０内にアルゴンイオンが生或
される。

これらアルゴンイオルは、放電管２０と真空槽１との圧
力差によってガス導入管２２を介してるつぼ３とイオン
化電極７との間に流出する。

流出したアルゴンイオンは、るつぼ３からの蒸発粒子と
衝突し、これを蒸発粒子イオンと電子とに電離する。

よって、フィラメント５及びるつぼ３の蒸発材料から発
生する電子に、上記蒸発粒子とアルゴンイオンとの衝突
によって発生した電子が加えられるので、るつぼ３とイ
オン化電極７との間の電子数は増大する。

これら電子の大部分はイオン化電極７に向いアーク放電
が形或されるが、その一部はガス導入管２２を介して放
電管２０内に飛び込み、上述したのと同様にアルゴンを
イオン化し、るつぼ２とイオン化電極７との間に供給し
てアーク放電を形或し、蒸発粒子をイオン化する。

よって、益々るつぼ３とイオン化電極７との間の電子数
は増大する。

これらを短期間に繰返し、るつぼ３とイオン化電極７と
の間のアーク放電が定常化し、蒸発粒子のイオン化が定
常化する。

このとき、基板１０をモータ１３によって回転させてお
き、かつ基板１０に２０乃至ｉｏｏｏ ｖの負電圧を印
加しておき、シャツタ１５を開けば、イオン化された蒸
発粒子は大きな運動エネルギ（５０乃至２０００ ｅＶ
）を持って基板１０に到達し、イオンプレーテイングが
なされる。

このようなイオンプレーテイング装置では、るつぼ３と
イオン化電極７との間に存在する蒸発粒子に、この蒸発
粒子の発生の際に生じた電子を用いて生戒したアルゴン
イオンを衝突させて、るつぼ３とイオン化電極７の間に
アーク放電を生じさせて蒸発粒子をイオン化しているの
で、絶縁物やこれに近い半導体を蒸発材料に使用した際
にも容易にイオン化できる。

ちなみに従来の高真空型アーク放電式イオンプレーテイ
ング装置で蒸発材料に硼素を用いた場合、イオン化電極
には１乃至２ｍＡの電流しか流れず、蒸発材料は余りイ
オン化されず、形戒された被膜は３０Ｗの超音波振動を
与えると５分以内に剥離したが、この装置で蒸発材料に
硼素を、ガスにアルゴンガスをそれぞれ用い、放電管２
０の電位差を１００■、電流を６Ａ・にすると、イオン
化電極７に流れる電流は１０乃至４ＯＡと４桁も増大し
、蒸発材料は充分にイオン化され、形或された被膜は３
０Ｗの超音波振動を５時間与えても剥離は生じなかった
。

上記の実施例では、蒸発材料を電子銃を用いて蒸発させ
たが、他に抵抗加熱式によって蒸発させてもよい。

また放電管２０は真空槽１の外部に設けたが、真空槽内
を気密に区画し、その区画部分に放電管２０を設けても
よい。

【図面の簡単な説明】

図はこの考案によるイオンプレーテイング装置を実施し
たイオンプレーテイング装置の概略構或図である。 ２・・・・・・電子銃（蒸発源）、７・・・・・・イオ
ン化電極、１０・・・・・・基板（被蒸着物）、２０・
・・・・・放電管、２２・・・・・・ガス導入通路、２
６・・・・・・放電電極、３０・・・・・・磁石（磁界
発生装置）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 蒸発材料から粒子を蒸発させる蒸発源と、上記蒸発粒子
   を通じてアーク放電を生じて上記蒸発粒子をイオン化す
   るイオン化電極と、上記イオン化された蒸発粒子が被着
   する被蒸着物とを真空室内に設けてなるイオンプレーテ
   イング装置において、上記真空室に隣接して設けられ内
   部に上記真空室内の圧力より大きな圧力のガスが供給さ
   れる放電管と、この放電管から上記蒸発源と上記イオン
   化電極との間に伸延している通路と、上記放電管内に上
   記通路を介して上記アーク放電によって生じた電子を引
   き込み上記ガスを通じて放電させるように上記放電管内
   に上記通路と対向配置され上記蒸発源に対して正の電圧
   が印加される放電電極と、上記放電時に発生した電子を
   回転運動させながら上記放電電極に向わせる磁界を発生
   させるように上記放電管の外周に配置した磁界発生装置
   とを設けたイオンプレーテイング装置。