JPH03226569A - イオンプレーティング装置 - Google Patents

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］ 本発明は、イオンプレーティング装置の改良に関する。

［従来の技術］ 従来のイオンプレーティング装置としては、真空チャン
バ内に配置したルツボ中の成膜材料に電子ビーム等を照
射して蒸発させ、プラズマ銃によりプラズマを前記チャ
ンバ内に導入して前記蒸発した成膜材料をイオン化して
チャンバ上部に配置したホルダの基材表面に成膜する構
造のものが知られている。なお、プラズマ導入口には絞
りコイルが設けられ、該コイルによりプラズマを絞って
プラズマ密度を高めている。

〔発明が解決しようとする課題コ 上述した構造のイオンプレーティング装置において、成
膜速度を上げるためには成膜材料の蒸発量を増加させる
と共に、プラズマ銃のビーム電流を増し、かつ絞りコイ
ルの磁場でプラズマを集束して高密度のプラズマをチャ
ンバ内に生成する必要かある。しかしながら、プラズマ
銃のビーム電流を増大させると共にコイルでプラズマを
絞るとプラズマ密度か上り基材温度が上昇する。その結
果、耐熱性の高い材料からなる基材しが成膜てきず、基
材の材質が制約されるという問題かあった。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、基材温度の過度な上昇を招くことなく、成膜速度
を向上し得るイオンプレーティング装置を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、真空チャンバと、このチャンバ内の上部付近
に配置された基材ホルダと、前記チャンバ内の底部付近
に配置された蒸着源と、前記チャンバの側壁に設けられ
たプラズマ銃と、前記チャンバ側壁に配置され、前記プ
ラズマ銃からプラズマを前記チャン・＼内に引き出して
前記ホルダに保持された基材表面に集束させるための対
向電極と、前記チャンバ内のプラズマ導入口付近に配置
され、前記プラズマ銃から引出されたプラズマが通るプ
ラス電位の円筒状電極又は内部に冷却水が流通する管状
コイル仮外側に捲回したプラス電位の円筒状電極と、前
記電極をプラス電位とするための電源とを具備したこと
を特徴とするイオンプレーティング２置である。

［作用］ 本発明によれば、真空チャンバ内のプラズマ導入口付近
に円筒状電極をプラズマ銃から引出されたプラズマが通
るように配置し、この電極の外側に内部に冷却水が流通
する管状コイルを捲回すると共に該コイルをプラス電位
にするための電源を設けることによって、チャンバ内に
高密度のプラズマを生成するためにプラズマ銃の出力を
高くしても対向電極でチャンバ内に引き出されたプラズ
マが前記円筒状電極を通過する間にその中の電子が前記
円筒状電極で捕捉され、プラスイオンの多いプラズマを
ホルダに保持された基材側に導入できる。前記プラスイ
オンの温度は、電子の温度より低いため、基材の温度上
昇を抑制できる。従って、基材温度の過度な上昇を招く
ことなく、つまり基材の材質か制限されることなく、成
膜速度を向上したイオンプレーティング装置を得ること
かできる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。

第１図は、本実施例で使用するイオンプレーティング装
置を不す概略断面図である。図中の　Ｉは、真空チャツ
バてあり、このチャンバｌの下部側壁には該チャンバ１
内を所定の真空度に維持するための真空ポンプと連通す
る排気管（図示せず）が設けられている。また、図中の
２は蒸着源である。

この蒸着源２は、前記チャンバ１の底部に設置されたル
ツボ３と、前記チャンバｌの下部側壁に設けられ、前記
ルツボ３に電子ビームを照射するための電子銃４と、前
記ルツボ３の上方付近に配置され、前記電子銃４からの
電子ビームを偏向させて前記ルツボ３内の蒸着材料に照
射するための偏向コイル５とから構成されている。

また、前記チャンバ】内の外側壁にはプラズマ発生源と
してのプラズマ銃６が設けられており、該プラズマ銃６
の後部はアルゴン（Ａｒ）等の所定のガスを導入するた
めの導入管（図示せず）か設けられている。なお、プラ
ズマ銃６が設けられた前記チャンバ　１の側壁にはプラ
ズマの絞り部７が設けられている。また、前記プラズマ
銃６の前記チャンバ】との連結付近及び該プラズマ銃６
と対向するチャンバ１の外側壁部分には、プラズマ銃６
から引出されたプラズマの拡散を防ぐための円筒状磁石
８ａ、８ｂが夫々設けられている。前記プラズマ銃６の
設置箇所とほぼ同一平面上に位置するチャンバ　１の側
壁には対向電極９が設けられている。この対向電極９は
、接地されている。

前記チャンバｌ内のプラズマ導入口である絞り部７付近
には、円筒状電極１０が前記プラズマ銃６から引き出さ
れたプラズマが通過するように配置されている。前記円
筒状電極１０の外周には、管状コイル１１が捲回され、
かつ該コイル１１の内部には冷却水が流通される。また
、前記管状コイル１１は電源１２に接続され、該電源１
２によりコイル１１をプラス電位としている。更に、前
記チャンバ１内のプラズマ生成領域近傍には基材を保持
するためのホルダ１３か配設されており、かつ該ホルダ
１３は回転軸１４により支持、吊下されている。前記回
転軸１４は、口Ｊ変電源１５に接続されて負電圧が印加
されるようになっている。

次に、本発明のイオンプレーティング装置による薄膜形
成について説明する。

まず、ホルダ１３に基材ＩＢを保持し、蒸着源２のルツ
ボ３内に所定の成膜材料を収容した後、図示しない真空
ポンプを作動して真空チャンバ　！内のガスを排気管を
通して排気してチャンバ１内を所定の真空度とする。つ
づいて、可変電源１５がら回転軸１４及びホルダ１３を
通して基材１６に負電圧を印加しながら、電子銃４から
電子ビームを放出し、偏向コイル５により該電子ビーム
をルツボ３内に収容した成膜材料に照射して溶融、蒸発
させる。

同時に、プラズマ銃６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６よりプラズマを生成す
ると、該プラズマ銃６に対向して配置され、かつ接地さ
れた対向電極９によりブラ、ズマ１７がチャンバｌ内に
絞り部７を通して引き出される。この時、前記絞り部７
付近に円筒状電極ｌＯを配置し、この電極１０の外側に
内部に冷却水が流れる管状コイル１１を捲回すると共に
該コイル１１をプラス電位にするための電源１２を設け
ることによって、チャンバｌ内に引き出されたプラズマ
１７が前記円筒状電極ＩＯを通過する間にその中の電子
が前記円筒状電極１０側に捕捉され、プラスイオンの多
いプラズマをホルダ１３に保持された基材ｌＢ側に導入
される。また、前記プラスイオンの温度は電子の温度よ
り低いため、基材１６の温度上昇が抑制される。

このようなプラスイオンの多いプラズマ１７をチャンバ
１内に生成すると、前記蒸着源２により蒸気化された成
膜材料が該プラズマ１７内に上昇する過程で効率よくイ
オン化される。イオン化された成膜材料は、前記負電圧
が印加された基材１６側に加速、衝突して所定の薄膜が
形成される。

従って、上述した本発明のイオンプレーティング装置に
よれば、チャンバ１内に高密度のプラズマを生成するた
めにプラズマ銃６の出力を高くしても対向電極９でチャ
ンバ１内に引き出されたプラズマか円筒状電極１ｏを通
過する間にその中の電子か前記円筒状電極１ｏ側に捕捉
され、プラスイオンの多いプラズマ１７をホルダ１３に
保持された基材１６側に導入できるため、基材１６温度
の過度な上昇を招く二となく、つまり基材ＩＢの材質が
制限されることなく、成膜速度を向上できる。

また、プラズマのイオン密度を高めることができるため
、成膜速度を上げても、良好な膜質を有する薄膜を形成
することができる。

なお、上記実施例ではルツボに収容された成膜材料のみ
からなる薄膜の形成に適用した例を説明したか、真空チ
ャンバに窒素等の導入管を設け、成膜材？−ｉの蒸気化
、プラズマの生成工程において前記導べ管を通して窒素
をチャンバ内に導入することによって窒化物の薄膜を形
成することが可能となる。

：発明の効果ｊ 以上詳述した如く、本発明によれば基材温度の過度な上
昇を招くことなく、成膜速度を向上でき、ひいては比較
的耐熱性の低い基材に対しても所定の薄膜を効率よく形
成し得るイオンプレーティング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すイオンプレーティング
装置の概略断面図である。 ｌ・・・真空チャンバ、２・・・蒸着源、３・・・ルツ
ボ、６・・・プラズマ銃、９・・・対向電極、１０・・
・円筒状電極、１１・・・管状コイル、１２・・・電源
、１３・・・ホルダ、１６・・・基材、１７・・・プラ
ズマ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空チャンバと、このチャンバ内の上部付近に配置され
   た基材ホルダと、前記チャンバ内の底部付近に配置され
   た蒸着源と、前記チャンバの側壁に設けられたプラズマ
   銃と、前記チャンバ側壁に配置され、前記プラズマ銃か
   らプラズマを前記チャンバ内に引き出して前記ホルダに
   保持された基材表面に集束させるための対向電極と、前
   記チャンバ内のプラズマ導入口付近に配置され、前記プ
   ラズマ銃から引出されたプラズマが通るプラス電位の円
   筒状電極又は内部に冷却水が流通する管状コイルを外側
   に捲回したプラス電位の円筒状電極と、前記電極をプラ
   ス電位とするための電源とを具備したことを特徴とする
   イオンプレーティング装置。