JPH03260064A - 電気アーク蒸発器 - Google Patents
電気アーク蒸発器Info
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- JPH03260064A JPH03260064A JP18440090A JP18440090A JPH03260064A JP H03260064 A JPH03260064 A JP H03260064A JP 18440090 A JP18440090 A JP 18440090A JP 18440090 A JP18440090 A JP 18440090A JP H03260064 A JPH03260064 A JP H03260064A
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- magnetic circuit
- evaporation
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32055—Arc discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
- C23C14/325—Electric arc evaporation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、真空中のワークピース及び工具に、窒化物、
炭化物又は窒化物炭化物のような純粋な非磁性金属、合
金、及び粉末のコーティングを施すための蒸発器に関す
る。
炭化物又は窒化物炭化物のような純粋な非磁性金属、合
金、及び粉末のコーティングを施すための蒸発器に関す
る。
［従来の技術］
従来の電気アーク蒸発器は、導電性材料で形成された長
方形の蒸発陰極を有し、この陰極の前部は、高磁気透過
性材料で形成された保護リングによって覆われ、更に窒
化チタニウム及び窒化ボロンのような第２電子の放射量
の少ない第２リングまたは粉末のコーティングにより保
護されている。
方形の蒸発陰極を有し、この陰極の前部は、高磁気透過
性材料で形成された保護リングによって覆われ、更に窒
化チタニウム及び窒化ボロンのような第２電子の放射量
の少ない第２リングまたは粉末のコーティングにより保
護されている。
［発明が解決しようとする課題〕
従来の装置の欠点は、装置の製造に窒化チタン及び窒化
ボロンのような特殊で加工し難い材料が必要なことであ
る。そして、蒸発工程中に保護リングが陰極材料によっ
て覆われてしまうので信頼性が低く、装置の性能か悪い
。
ボロンのような特殊で加工し難い材料が必要なことであ
る。そして、蒸発工程中に保護リングが陰極材料によっ
て覆われてしまうので信頼性が低く、装置の性能か悪い
。
本発明の課題は、長方形の蒸発陰極を有する電気アーク
蒸発器を作成することにある。その装置は、加工が困難
で高価な材料（窒化チタン及び窒化ボロン）を使用する
ことなく、高い信頼性を達成できる。
蒸発器を作成することにある。その装置は、加工が困難
で高価な材料（窒化チタン及び窒化ボロン）を使用する
ことなく、高い信頼性を達成できる。
［課題を解決するための手段］
この課題は、水冷式の長方形状の蒸発陰極を備えた電気
アーク蒸発器によって解決される。本発明では、陰極が
磁気系のＮ極を形成する永久磁石が取付けられている第
１部分の磁気回路により蒸発される。第２部分は、磁気
回路の第１部分に取付けられ、これは磁気系のＳ極を構
成している。
アーク蒸発器によって解決される。本発明では、陰極が
磁気系のＮ極を形成する永久磁石が取付けられている第
１部分の磁気回路により蒸発される。第２部分は、磁気
回路の第１部分に取付けられ、これは磁気系のＳ極を構
成している。
この第２部分は、蒸発陰極の前面から距離り突出し、距
ｌｌＩＣを置いて蒸発陰極の作動しない側部の回りに配
置されている。蒸発陰極の前部には、任意の角度で磁力
線が横切り、蒸発陰極の前面における磁気誘導の水平成
分の最大値は、 Ｂ ｗａｘ−１，，５ｘｌＯ−２７である。磁気回路の
第２部分は、磁気回路における最小抵抗（磁気抵抗）を
有する０、１〜０．５１の絶縁部材により第１部分から
分離されている。さらに、第２部分は、第２抵抗によっ
て真空チャンバから分離されているか、ＲＣグループに
よって接続されている。磁気回路の第２部分は、同時に
磁極と静電スクリーンを構成している。
ｌｌＩＣを置いて蒸発陰極の作動しない側部の回りに配
置されている。蒸発陰極の前部には、任意の角度で磁力
線が横切り、蒸発陰極の前面における磁気誘導の水平成
分の最大値は、 Ｂ ｗａｘ−１，，５ｘｌＯ−２７である。磁気回路の
第２部分は、磁気回路における最小抵抗（磁気抵抗）を
有する０、１〜０．５１の絶縁部材により第１部分から
分離されている。さらに、第２部分は、第２抵抗によっ
て真空チャンバから分離されているか、ＲＣグループに
よって接続されている。磁気回路の第２部分は、同時に
磁極と静電スクリーンを構成している。
［作用］
本発明に係わる長方形の蒸発陰極を有する電気アーク蒸
発器により、電磁場の短絡により蒸発陰極の前部に陰極
点が維持されている時の高い信頼性が得られ、長さの長
い蒸発器が形成可能となる。
発器により、電磁場の短絡により蒸発陰極の前部に陰極
点が維持されている時の高い信頼性が得られ、長さの長
い蒸発器が形成可能となる。
［実施例］
以下図面を参照しながら本発明に係わる長方形の蒸発陰
極を有する電気アーク蒸発器について説明する。
極を有する電気アーク蒸発器について説明する。
本発明に係わる電気アーク蒸発器は、長方形の磁気回路
の第１部分１からなり、この第１部分１は、第１図に示
す直流（ＤＣ）供給源２の陰極に電気的に接続されてい
る。磁気回路の第１部分１の基端部には、蒸発器の磁気
系のＮ極を形成する永久磁石３が配設されている。
の第１部分１からなり、この第１部分１は、第１図に示
す直流（ＤＣ）供給源２の陰極に電気的に接続されてい
る。磁気回路の第１部分１の基端部には、蒸発器の磁気
系のＮ極を形成する永久磁石３が配設されている。
磁気回路の第１部分１は、磁気回路の第２部分４に連続
している。第２部分４は、蒸発陰極５の不作動側面を有
し、面間には距離Ｃか設けられている。
している。第２部分４は、蒸発陰極５の不作動側面を有
し、面間には距離Ｃか設けられている。
磁気回路の第１及び第２部分１．４は、高磁気透過性の
材料で形成され、０．２−０．３１ｍの厚さの薄い絶縁
部材により絶縁されている。この絶縁部材は、磁気回路
の画部分１及び４に実質的な抵抗を作用させる部材で形
成されている。
材料で形成され、０．２−０．３１ｍの厚さの薄い絶縁
部材により絶縁されている。この絶縁部材は、磁気回路
の画部分１及び４に実質的な抵抗を作用させる部材で形
成されている。
蒸発陰極５は、磁気回路の第１部分１に電気的に接続さ
れ、絶縁部材によって磁気回路の第２部分４から電気的
に絶縁されている。蒸発陰極５は、幅Ｂで長さＬの長方
形の形状を有し、コーティング材料で形成されている。
れ、絶縁部材によって磁気回路の第２部分４から電気的
に絶縁されている。蒸発陰極５は、幅Ｂで長さＬの長方
形の形状を有し、コーティング材料で形成されている。
磁気系の第２極としてのＳ極を形成する磁気回路の第２
部分４は、陰極５の蒸発前面の前方に距離り突出してい
る。
部分４は、陰極５の蒸発前面の前方に距離り突出してい
る。
概略図示するように、磁気領域の力線は、蒸発陰極の前
面をある一定の角度で横切っている。永久磁石３は、磁
気誘導の水平成分の最大値かＢ ｓａｗ−１，５ＸｌＯ
−２Ｔとなるように選定されている。
面をある一定の角度で横切っている。永久磁石３は、磁
気誘導の水平成分の最大値かＢ ｓａｗ−１，５ＸｌＯ
−２Ｔとなるように選定されている。
磁気回路の第２部分４は、真空チャンバ９のカバー８に
より独立している。この独立構造９は、絶縁部材１０及
びＲＣグループによるコーティングの適用により達成さ
れ、カバー８は真空チャンバ９に接続され、真空チャン
バ９はこの装置のアノードの部分を構成している。そし
て、カバー８には、電磁接触型の点火（発火）装置１２
か装着されている。
より独立している。この独立構造９は、絶縁部材１０及
びＲＣグループによるコーティングの適用により達成さ
れ、カバー８は真空チャンバ９に接続され、真空チャン
バ９はこの装置のアノードの部分を構成している。そし
て、カバー８には、電磁接触型の点火（発火）装置１２
か装着されている。
コーティングされるワークピース１３は、蒸発陰極５の
前面の前方に、真空チャンバ９内に設置されている。供
給弁１４により真空チャンバ９内に技術的処理に必要な
不活性ガス（アルゴン）または活性ガス（Ｎ２． Ｃ
２Ｈ２，ＣＨ４）の異なるタイプのガスを供給すること
かできる。
前面の前方に、真空チャンバ９内に設置されている。供
給弁１４により真空チャンバ９内に技術的処理に必要な
不活性ガス（アルゴン）または活性ガス（Ｎ２． Ｃ
２Ｈ２，ＣＨ４）の異なるタイプのガスを供給すること
かできる。
第２図には、蒸発陰極５の前面」二に形成された陰極点
の輪郭１５が描かれている。
の輪郭１５が描かれている。
次に、本発明に係わる長方形の陰極をｈ゛オＺ電気アー
ク蒸発器の作用について説明−１Ｉ゛る。
ク蒸発器の作用について説明−１Ｉ゛る。
真空チャンバ９は、２Ｘ １Ｏ−３Ｐａまて減圧され、
供給弁１４によって不活性ガス（アルゴン）及び活性ガ
ス（Ｎ ２ 、ＣＨ４）か５Ｘ１０−１〜ｌ Ｘ １０
−２ Ｐａの圧力を達成するまで供給される。
供給弁１４によって不活性ガス（アルゴン）及び活性ガ
ス（Ｎ ２ 、ＣＨ４）か５Ｘ１０−１〜ｌ Ｘ １０
−２ Ｐａの圧力を達成するまで供給される。
電圧信号をスパーク装置１２に供給することによって、
蒸発陰極５の前面に対する短時間の短絡か発生する。陰
極５の前部への短絡の停止時に、アチ状の放電を特徴と
する陰極点が形成され、このアーチ状の放電は蒸発陰極
の金属蒸気のもととなる。陰極点の特徴は連続した動き
にあり、陰極の移動の結果として、アーク蒸発器の基本
的機能は陰極の前面または作動面上へアークの保持であ
る。
蒸発陰極５の前面に対する短時間の短絡か発生する。陰
極５の前部への短絡の停止時に、アチ状の放電を特徴と
する陰極点が形成され、このアーチ状の放電は蒸発陰極
の金属蒸気のもととなる。陰極点の特徴は連続した動き
にあり、陰極の移動の結果として、アーク蒸発器の基本
的機能は陰極の前面または作動面上へアークの保持であ
る。
本発明に係わる蒸発器における全ての動作について説明
する。
する。
陰極点は金属プラズマの領域を示Ｉ７、この領域は適当
な電磁場によって特徴づけられる。従って、その動作中
にそれは外部領域の最大磁気誘導のための動作原理が知
れられた外部磁場と共に作動可能である。
な電磁場によって特徴づけられる。従って、その動作中
にそれは外部領域の最大磁気誘導のための動作原理が知
れられた外部磁場と共に作動可能である。
蒸発器８内の外側磁場は、永久磁石３及び磁気回路の第
１、第２部分１，４により得ることができる。そして、
その磁場の形状は周知のマグネトロン・システムの形状
の相似形である。磁気回路の第２部分４は陰極５の前面
から距離りの位置に延出され、磁場の磁力線は、 Ｂ ｗａｘ−１，５Ｘｌ０−２Ｔの磁気誘導ベクトルの
水平成分の最大値で、この面をある一定の角度で横切る
。蒸発陰極５の前面にＢ ｍａｗが形成され、陰極点は
外側磁場によって維持され、第２図の輪郭線１５に沿っ
て移動する。蒸発陰極の全幅に亘る図示した輪郭線に沿
って移動し、その陰極点はその蒸発を誘導し、ワーク１
３のコーティング用の金属蒸気を発生させる。磁気系の
そのような形状は、円形の陰極でも達成される。しかし
、長方形の陰極を有する蒸発器は、長いワークピースの
コーティングをより効果的に達成する。本発明に係わる
異なる長さの蒸発器の形成は、蒸発陰極５の長さに対応
する永久磁石３の数によって可能となる。
１、第２部分１，４により得ることができる。そして、
その磁場の形状は周知のマグネトロン・システムの形状
の相似形である。磁気回路の第２部分４は陰極５の前面
から距離りの位置に延出され、磁場の磁力線は、 Ｂ ｗａｘ−１，５Ｘｌ０−２Ｔの磁気誘導ベクトルの
水平成分の最大値で、この面をある一定の角度で横切る
。蒸発陰極５の前面にＢ ｍａｗが形成され、陰極点は
外側磁場によって維持され、第２図の輪郭線１５に沿っ
て移動する。蒸発陰極の全幅に亘る図示した輪郭線に沿
って移動し、その陰極点はその蒸発を誘導し、ワーク１
３のコーティング用の金属蒸気を発生させる。磁気系の
そのような形状は、円形の陰極でも達成される。しかし
、長方形の陰極を有する蒸発器は、長いワークピースの
コーティングをより効果的に達成する。本発明に係わる
異なる長さの蒸発器の形成は、蒸発陰極５の長さに対応
する永久磁石３の数によって可能となる。
アーク蒸発器の多くの特徴的構成および作動状態、例え
ばア＝り放電の最初の点火、陰極の前面及び側面の酸化
物の形成、その他は、蒸発陰極の横、不活性面上に陰極
点を発生させる。これは好ましくない現象であり、技術
的構成の阻害に繋がる。本発明に係わる装置では、陰極
の側面にアク放電か発生することは、距離Ｃ（Ｃ５０ｍ
ｍ）を置いて配置された磁気回路の第２部分４により防
止される。この第２部分４はＲＣグループ１１の媒体を
介して静電スクリーンの一部を構成している。
ばア＝り放電の最初の点火、陰極の前面及び側面の酸化
物の形成、その他は、蒸発陰極の横、不活性面上に陰極
点を発生させる。これは好ましくない現象であり、技術
的構成の阻害に繋がる。本発明に係わる装置では、陰極
の側面にアク放電か発生することは、距離Ｃ（Ｃ５０ｍ
ｍ）を置いて配置された磁気回路の第２部分４により防
止される。この第２部分４はＲＣグループ１１の媒体を
介して静電スクリーンの一部を構成している。
その結果、陰極点が陰極５の側面に発生した時に、磁気
回路の第２部分４は、ＲＣグループ１１のコンデンサの
充電のために陰極５の電位を高める。抵抗Ｒは回路の電
圧を制限し、陰極点の発生を抑制する。磁気回路のの第
２部分４が磁性材料で形成され、磁気系のＳ極を形成し
ている限りでは、それは蒸発陰極５の側面上に発生する
陰極点の磁場で作用し、陰極点を前面に移動させる。従
って、磁気回路の第２部分４は、同時にＳ磁極及び静電
スクリーンの両機能を発揮し、電磁作用により蒸発陰極
５の前面上の陰極点の動作を安定させる。
回路の第２部分４は、ＲＣグループ１１のコンデンサの
充電のために陰極５の電位を高める。抵抗Ｒは回路の電
圧を制限し、陰極点の発生を抑制する。磁気回路のの第
２部分４が磁性材料で形成され、磁気系のＳ極を形成し
ている限りでは、それは蒸発陰極５の側面上に発生する
陰極点の磁場で作用し、陰極点を前面に移動させる。従
って、磁気回路の第２部分４は、同時にＳ磁極及び静電
スクリーンの両機能を発揮し、電磁作用により蒸発陰極
５の前面上の陰極点の動作を安定させる。
もし、真空チャンバ９内に供給弁］−４を介してアルゴ
ン等の不活性ガスを供給すれば、陰極材料の蒸発により
金属蒸気か発生し、ワークピース１３に蒸着し、そこで
、純粋な金属又は合金のコーティングか達成される。も
し、チャンバ内にＮ２゜ＣＨ４，又はそれらの混合ガス
等のガスが供給されれば、活性ガスと陰極の蒸発による
金属蒸気との相互作用により窒化物、炭化物又は窒化物
炭化物のコーティングが達成される。
ン等の不活性ガスを供給すれば、陰極材料の蒸発により
金属蒸気か発生し、ワークピース１３に蒸着し、そこで
、純粋な金属又は合金のコーティングか達成される。も
し、チャンバ内にＮ２゜ＣＨ４，又はそれらの混合ガス
等のガスが供給されれば、活性ガスと陰極の蒸発による
金属蒸気との相互作用により窒化物、炭化物又は窒化物
炭化物のコーティングが達成される。
［発明の効果］
本発明に係わる長方形の蒸発陰極を有する電気アーク蒸
発器の利点は、電磁場の短絡により蒸発陰極の前部に陰
極点が維持されている時の高い信頼性と、長さの長い蒸
発器が形成できることである。
発器の利点は、電磁場の短絡により蒸発陰極の前部に陰
極点が維持されている時の高い信頼性と、長さの長い蒸
発器が形成できることである。
第１図は本発明に係わる電気アーク蒸発器の断面図、第
２図は第１図の矢印Ａ方向から見た図である。
２図は第１図の矢印Ａ方向から見た図である。
Claims (1)
- 長方形の水冷式蒸発陰極を備えた電気アーク蒸発器で
あって、陰極（５）は磁気回路（１，４）により取囲ま
れ、磁気系のＮ極を形成する永久磁石（３）が第１部分
（１）に取付けられ、磁気系のＳ極を形成する第２部分
（４）が第１部分（１）に取付けられ、第２部分（４）
の磁極は蒸発陰極（５）の前部から距離ｈ突出し、その
作動しない側部から距離Ｃを置いて回りに配置され、蒸
発陰極（５）の前部には任意の角度で磁力線が横切り、
蒸発陰極（５）の前面における磁気誘導の水平成分の最
大値は、Ｂ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝１．５ｘ１０＾−＾２Ｔであ
り、磁気回路の第２部分（４）は、磁気回路内において
磁気抵抗を有する０．１〜０．５ｍｍの厚の絶縁部材（
６）により第１部分（１）から絶縁され、さらに第２部
分（４）は、第２絶縁部材（１０）により磁気チャンバ
（９）から絶縁されているが、ＲＣグループ（１１）を
介して接続され、磁気回路の第２部分（４）は同時に磁
極と静電スクリーンとを構成している電気アーク蒸発器
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG89177 | 1989-07-13 | ||
| BG8917789A BG49771A1 (en) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | Electric- bow evaparator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03260064A true JPH03260064A (ja) | 1991-11-20 |
Family
ID=3922103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18440090A Pending JPH03260064A (ja) | 1989-07-13 | 1990-07-13 | 電気アーク蒸発器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03260064A (ja) |
| BG (1) | BG49771A1 (ja) |
| DE (1) | DE4022308A1 (ja) |
| GB (1) | GB2234265A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009256698A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-05 | Kuramoto Seisakusho Co Ltd | スパッタリングカソード及びそれを用いたスパッタ装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9207046U1 (de) * | 1992-05-25 | 1992-07-23 | VTD-Vakuumtechnik Dresden GmbH, O-8017 Dresden | Zündeinrichtung für einen Vakuumbogenentladungsverdampfer |
| DE4223592C2 (de) * | 1992-06-24 | 2001-05-17 | Leybold Ag | Lichtbogen-Verdampfungsvorrichtung |
| JP3287163B2 (ja) * | 1995-01-23 | 2002-05-27 | 日新電機株式会社 | アーク式蒸発源 |
| TWI242049B (en) * | 1999-01-14 | 2005-10-21 | Kobe Steel Ltd | Vacuum arc evaporation source and vacuum arc vapor deposition apparatus |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2727936A (en) * | 1954-11-23 | 1955-12-20 | Westinghouse Electric Corp | Titanium furnace |
| US3783231A (en) * | 1972-03-22 | 1974-01-01 | V Gorbunov | Apparatus for vacuum-evaporation of metals under the action of an electric arc |
| US4512867A (en) * | 1981-11-24 | 1985-04-23 | Andreev Anatoly A | Method and apparatus for controlling plasma generation in vapor deposition |
| US4448659A (en) * | 1983-09-12 | 1984-05-15 | Vac-Tec Systems, Inc. | Method and apparatus for evaporation arc stabilization including initial target cleaning |
| US4559125A (en) * | 1983-09-12 | 1985-12-17 | Vac-Tec Systems, Inc. | Apparatus for evaporation arc stabilization during the initial clean-up of an arc target |
| US4724058A (en) * | 1984-08-13 | 1988-02-09 | Vac-Tec Systems, Inc. | Method and apparatus for arc evaporating large area targets |
| DE3707545A1 (de) * | 1987-02-03 | 1988-08-11 | Balzers Hochvakuum | Anordnung zur stabilisierung eines lichtbogens zwischen einer anode und einer kathode |
-
1989
- 1989-07-13 BG BG8917789A patent/BG49771A1/xx unknown
-
1990
- 1990-07-13 GB GB9015513A patent/GB2234265A/en not_active Withdrawn
- 1990-07-13 DE DE19904022308 patent/DE4022308A1/de not_active Withdrawn
- 1990-07-13 JP JP18440090A patent/JPH03260064A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009256698A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-05 | Kuramoto Seisakusho Co Ltd | スパッタリングカソード及びそれを用いたスパッタ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2234265A (en) | 1991-01-30 |
| BG49771A1 (en) | 1992-02-14 |
| DE4022308A1 (de) | 1991-01-31 |
| GB9015513D0 (en) | 1990-08-29 |
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