JPH0361363A - Ion plating device - Google Patents
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- JPH0361363A JPH0361363A JP19674789A JP19674789A JPH0361363A JP H0361363 A JPH0361363 A JP H0361363A JP 19674789 A JP19674789 A JP 19674789A JP 19674789 A JP19674789 A JP 19674789A JP H0361363 A JPH0361363 A JP H0361363A
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
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に関し、特に複雑
形状の基材表面に薄膜を形成するためのイオンプレーテ
ィング装置に係わる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an ion plating apparatus, and particularly to an ion plating apparatus for forming a thin film on the surface of a substrate having a complex shape.
[従来の技術及び課8]
例えば各種の金属、セラミックス等からなる構造材料に
おいては、その基材表面を硬質化したり、光沢性等を付
与する目的で各種の金属薄膜を成膜することが行なわれ
ている。かかる基+4上への成膜に際しては、従来より
次のような膜厚制御方法が採用されている。[Prior Art and Section 8] For example, in structural materials made of various metals, ceramics, etc., various metal thin films are formed for the purpose of hardening the surface of the base material or imparting gloss. It is. When forming a film on such a base +4, the following film thickness control method has conventionally been adopted.
■膜厚センサ方式
真空チャンバ内に配置したルツボ中の蒸着材料に電子ビ
ーム等を照射して蒸発させ、その蒸発量を膜厚センサで
検出し、前記電子ビームの出力を調節して前記チャンバ
内に配置した基材全体に均一な薄膜を形成する。■Film thickness sensor method The material to be deposited in a crucible placed in a vacuum chamber is irradiated with an electron beam or the like to evaporate, the amount of evaporation is detected by a film thickness sensor, and the output of the electron beam is adjusted to A uniform thin film is formed over the entire substrate placed on the substrate.
■真空チャンバ内に配置したルツボの上方に配置した基
材ホルダを自転又は自公転させることにより基材の中心
部と周辺部との蒸着量の差を小さくして基材全体に均一
な薄膜を形成する。■ By rotating or revolving the base material holder placed above the crucible placed in the vacuum chamber, the difference in the amount of vapor deposition between the center and peripheral parts of the base material is reduced and a uniform thin film is created over the entire base material. Form.
しかしながら、前記■の膜厚センサ方式や■の基材の回
転方式では全体の平均膜厚を制御できるものの、任意個
所での膜厚制御を行うことができない。このため、複雑
形状の基材表面に均一な膜厚の薄膜を形成することが困
難となる。However, although the film thickness sensor method (2) and the base material rotation method (2) can control the overall average film thickness, it is not possible to control the film thickness at any arbitrary location. For this reason, it becomes difficult to form a thin film with a uniform thickness on the surface of a complex-shaped base material.
このようなことから、複雑形状の基材表面に薄膜を形成
する方法として、ホロカソード方式、反応性イオンプレ
ーティング方式、プラズマ銃方式が知られている。しか
しながら、各方式には次のような問題があった。For this reason, the hollow cathode method, the reactive ion plating method, and the plasma gun method are known as methods for forming a thin film on the surface of a complex-shaped base material. However, each method has the following problems.
前記ホロカソード方式では、放電部分の負電圧が高いた
め、穴が開口されたり、コ字型状の基材ではホロカソー
ド現象により基材電圧が所定の70%程度に低下するた
め、成膜できたとしても付着力が非常に低くなる。しか
し、かかる方式では前記形状の基伺に対して膜厚の均一
化はもとより部分的な膜厚制御も行うことができない。In the above-mentioned hollow cathode method, since the negative voltage at the discharge part is high, a hole may be opened, and in the case of a U-shaped substrate, the substrate voltage decreases to about 70% of the predetermined value due to the hollow cathode phenomenon. The adhesion force is also very low. However, with this method, it is not possible to make the film thickness uniform with respect to the basic shape of the shape, and it is not possible to perform partial film thickness control.
前記反応性イオンプレーティング方式では、イオン化電
極(+)が下方にあるため、穴が開口されたり、コ字型
状の基材ではホロカソード現象により基材電圧が大幅に
低下し、成膜しても良好な膜質にならない。In the reactive ion plating method, since the ionization electrode (+) is located at the bottom, the substrate voltage may be significantly reduced due to the hollow cathode phenomenon in the case of a hole being opened or a U-shaped substrate. Also, the film quality is not good.
前記プラズマ銃方式では、プラズマ銃より真空チャンバ
圧力を低くできるため、ホロカソード現象による基材電
圧の低下を抑制できるものの、チャンバ内においてプラ
ズマが一定の横方向に形成されるため、基材に形成され
た穴やコ字状部では影を生じ、内側深くまでプラズマが
導入されず、前記穴等が浅い形状の基材しか成膜できな
い。In the plasma gun method, since the vacuum chamber pressure can be lower than that of the plasma gun, it is possible to suppress the drop in the base material voltage due to the holocathode phenomenon, but since the plasma is formed in a fixed horizontal direction within the chamber, Shadows are created in the holes and U-shaped portions, and the plasma is not introduced deep inside, and a film can only be formed on substrates with shallow holes.
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、穴が開口されたり、コ字型等の複雑形状の基材表
面に薄膜を均一に成膜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。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and provides an ion plating apparatus that can uniformly form a thin film on the surface of a substrate with holes or a complex shape such as a U-shape. This is what I am trying to do.
[課題を解決するための手段]
本発明に係わるイオンプレーティング装置は、真空チャ
ンバと、このチャンバ内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
ャンバ内にプラズマを導入するためのプラズマ発生源と
、前記チャンノくの中心に対して同心円状に配置され、
前記プラズマ発生源から前記チャンバ内に引き出された
プラズマを前記ホルダに保持された基材表面に集束させ
るための磁石を内蔵した複数の対向電極と、これら対向
電極をそれぞれ回転揺動させると共に、内部に前記各対
向電極の磁石を冷却するための冷却水流路が形成された
管部材を有する駆動機構とを具備したことを特徴とする
ものである。[Means for Solving the Problems] An ion plating apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber, a substrate holder disposed within the chamber, a deposition source disposed near the bottom of the chamber, and the a plasma generation source for introducing plasma into the chamber; and a plasma generation source arranged concentrically with respect to the center of the chamber,
A plurality of counter electrodes each having a built-in magnet for focusing the plasma drawn into the chamber from the plasma generation source onto the surface of the base material held in the holder, each of which is rotated and oscillated, and an internal and a drive mechanism having a pipe member in which a cooling water flow path for cooling the magnets of each of the opposing electrodes is formed.
また、本発明に係わるイオンプレーティング装置は前記
真空チャンバ内に磁石を前記基材ホルダに保持された基
材周囲を囲むように配置したことを特徴とするものであ
る。Further, the ion plating apparatus according to the present invention is characterized in that a magnet is arranged in the vacuum chamber so as to surround the base material held by the base material holder.
更に、本発明に係わるイオンプレーティング装置は前記
基材ホルダは、回転自在な構造になっており、かつ前記
駆動機構は前記ホルダの回転に同期して前記対向電極の
回転揺動させる構造を有することを特徴とするものであ
る。Furthermore, in the ion plating apparatus according to the present invention, the substrate holder has a rotatable structure, and the drive mechanism has a structure to rotate and swing the counter electrode in synchronization with the rotation of the holder. It is characterized by this.
[作用]
本発明によれば、真空チャンバの中心に対して同心円状
に配置された複数の対向電極を駆動機構により回転揺動
させて、基材ホルダに保持された基材に対して所望の位
置関係及び所望角度で傾斜対向させ、かつ各対向電極に
内蔵した磁石から磁界を発生させることによって、プラ
ズマ発生源から該チャンバ内に導入されたプラズマを前
記各対向電極により前記基材表面に高密度で集束させる
ことができ、同時にプラズマを基材表面に対して多方向
から照射できる。このため、チャンバ内に配置された蒸
着源から蒸発された蒸着材料を前記プラズマにより効率
よくイオン化できると共に、該イオン化された蒸着材料
を基材に対して多方向から導入できる。また、前記駆動
機構の管部材内部に冷却水流路を形成することによって
、該流路を通して高温のプラズマに曝される対向電極内
部の磁石を冷却できるため、該磁石の磁力を長期間に亘
って安定的に維持できる。従って、ホルダに保持された
複雑形状の基材に対してイオン化された蒸着材料の廻り
込み性が良好となるため、基材表面全体に均一な厚さの
薄膜を効率よくかつ長期間に亘って安定的に成膜できる
イオンプレーティング装置を得ることができる。[Operation] According to the present invention, a plurality of opposing electrodes arranged concentrically with respect to the center of a vacuum chamber are rotated and swung by a drive mechanism, and a desired target is applied to a substrate held in a substrate holder. Plasma introduced into the chamber from a plasma generation source is raised to the surface of the base material by each of the opposed electrodes by generating a magnetic field from a magnet built into each of the opposed electrodes. It is possible to focus the plasma with high density, and at the same time, the plasma can be irradiated onto the substrate surface from multiple directions. Therefore, the evaporation material evaporated from the evaporation source disposed in the chamber can be efficiently ionized by the plasma, and the ionized evaporation material can be introduced into the base material from multiple directions. Furthermore, by forming a cooling water flow path inside the tube member of the drive mechanism, it is possible to cool the magnet inside the counter electrode that is exposed to high-temperature plasma through the flow path, so that the magnetic force of the magnet can be maintained for a long period of time. Can be maintained stably. Therefore, the ionized vapor deposition material can easily penetrate into the complex-shaped base material held in the holder, allowing a thin film of uniform thickness to be efficiently and over a long period of time over the entire surface of the base material. An ion plating apparatus capable of stably forming a film can be obtained.
また、前記真空チャンバ内に磁石を前記基材ホルダに保
持された基材を周囲を囲むように配置することによって
、ホルダに例えば穴が開口された複雑形状の基材を保持
した場合、前記対向電極及びプラズマによりイオン化さ
れた蒸着材料を前記磁石の磁界により前記基材の穴内面
に効率よく絞り込むことができるため、基材の表面のみ
ならず穴内面にも均一な厚さの薄膜を成膜できる。Furthermore, by arranging magnets in the vacuum chamber so as to surround the base material held by the base material holder, if the holder holds a complex-shaped base material with holes, for example, the opposite The evaporation material ionized by the electrode and plasma can be efficiently focused on the inner surface of the hole of the base material by the magnetic field of the magnet, so that a thin film with a uniform thickness is formed not only on the surface of the base material but also on the inner surface of the hole. can.
更に、前記基材ホルダを回転自在な構造とし、かつ前記
駆動機構を該ホルダの回転に同期して前記対向電極の回
転揺動させる構造とすることによって、チャンバ内にプ
ラズマ発生源から引き出されたプラズマの密度及び形状
を前記ホルダに保持された基材の形状(外面形状)に即
応して制御できるため、複雑形状の基材表面全体により
一層均−な厚さの薄膜を効率よく成膜できる。Furthermore, the substrate holder is configured to be rotatable, and the drive mechanism is configured to rotate and oscillate the counter electrode in synchronization with the rotation of the holder. Since the density and shape of the plasma can be controlled in response to the shape (outer surface shape) of the base material held in the holder, a thin film with a more even thickness can be efficiently formed over the entire surface of a complex-shaped base material. .
[実施例]
以下、本発明の実施例を第1図〜第3図を参照して説明
する。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
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、第2図は第1図の概略横断面図、
第3図は第1図の対向電極及びその駆動機構を示す断面
図である。図中のiは、真空チャンバであり、このチャ
ンバlの下部側壁には該チャンバl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ずるυ1:
気管2が設けられている。また、図中の3は蒸着源であ
る。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ion plating apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of FIG. 1,
FIG. 3 is a sectional view showing the counter electrode of FIG. 1 and its driving mechanism. i in the figure is a vacuum chamber, and the lower side wall of this chamber l communicates with a vacuum pump (not shown) for maintaining the inside of the chamber l at a predetermined degree of vacuum υ1:
A trachea 2 is provided. Moreover, 3 in the figure is a vapor deposition source.
この蒸着源3は、前記チャンバ lの底部に設置された
ルツボ4と、前記チャンバlの下部側壁に設けられ、前
記ルツボ4に電子ビームを照射するための電子銃5と、
前記ルツボ4の上方付近に配置され、前記電子銃5から
の電子ビームを偏向させて前記ルツボ4内の蒸着材料に
照射するための偏向コイル6とから構成されている。This vapor deposition source 3 includes a crucible 4 installed at the bottom of the chamber 1, an electron gun 5 installed at the lower side wall of the chamber 1 for irradiating the crucible 4 with an electron beam,
The deflection coil 6 is arranged near the upper part of the crucible 4 and is configured to deflect the electron beam from the electron gun 5 and irradiate the vapor deposition material in the crucible 4 with the deflection coil 6.
また、前記チャンバl内の外側壁にはプラズマ発生源と
してのプラズマ銃7が設けられており、該プラズマ銃7
の後部は窒素(N2)等の所定のガス8を導入するため
の導入管(図示せず)が設けられている。なお、プラズ
マ銃7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9が設けられている。前記プラズマ銃7の前記
チャンバlとの連結付近及び該プラズマ銃7と対向する
チャンバlの外側壁部分には、プラズマ銃7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10a 、
lObが夫々設けられている。そして、前記チャンバ
1の側壁には対向電極を回転揺動させるための複数台(
例えば5台)の駆動機横置が前記プラズマ銃7の設置箇
所とほぼ同一平面上に位置する貫通して設けられている
。Further, a plasma gun 7 as a plasma generation source is provided on the outer wall of the chamber l.
An inlet pipe (not shown) for introducing a predetermined gas 8 such as nitrogen (N2) is provided at the rear of the unit. Note that a plasma constriction section 9 is provided on the side wall of the chamber 1 in which the plasma gun 7 is provided. A cylindrical magnet 10a for preventing the plasma drawn from the plasma gun 7 from diffusing is installed near the connection of the plasma gun 7 with the chamber 1 and on the outer wall of the chamber 1 facing the plasma gun 7.
lOb is provided respectively. On the side wall of the chamber 1, there are a plurality of units (
For example, five (5) horizontal drive units are installed penetratingly and located on substantially the same plane as the installation location of the plasma gun 7.
前記駆動機構11は、第3図に示すように前記チャンバ
lの側壁1aに取着された環状支持板12を備えている
。この支持板12のチャンバi外側の面には筒状支持部
材13が図示17ないネジにより固定されている。この
支持部材13には、水平方向駆動管14がOリング15
及びこれを保持(7たフランジ16を介して軸支されて
いる。前記駆動管14の前記チャンバ側壁1aと反対側
の端部付近には、ネジ17が切り込まれており、かつ前
記前記筒状支持部材13から挿着された止めビン18が
嵌合される満19が形成されている。前記駆動管14の
ネジ17には、移動ハンドル20のネジ部21が螺合さ
れ、かつ該ハンドル20の前面は前記筒状支持部材13
の後端面に当接されている。つまり、前記ハンドル20
を回転させることによってこのネジ部21とネジ17を
介して螺合され、溝19に止めピン18が押入された前
記駆動管I4が筒状支持部材13に沿って水平方向に移
動されるようになっている。The drive mechanism 11 includes an annular support plate 12 attached to the side wall 1a of the chamber 1, as shown in FIG. A cylindrical support member 13 is fixed to the surface of the support plate 12 on the outside of the chamber i by screws 17 (not shown). This support member 13 has an O-ring 15 attached to the horizontal drive tube 14.
A screw 17 is cut into the vicinity of the end of the drive tube 14 on the side opposite to the chamber side wall 1a, and A hole 19 is formed into which a stop pin 18 inserted from the support member 13 is fitted.A threaded portion 21 of a movable handle 20 is screwed into the thread 17 of the drive tube 14, and The front surface of 20 is the cylindrical support member 13
It is in contact with the rear end surface of. That is, the handle 20
By rotating the drive tube I4, which is screwed together with the threaded portion 21 through the screw 17 and has the stop pin 18 pushed into the groove 19, is moved horizontally along the cylindrical support member 13. It has become.
前記水平方向駆動管14内には、回転管22が軸受23
を介して回転自在に軸支されている。なお、前記駆動管
14の両端側の前記回転管22の外周面には該駆動管1
4の水平方向への駆動に伴って前記回転管22を同方向
に駆動させるための止め輪24が設けられている。前記
回転管22の先端側(チャンバlの内部側)は、屈曲さ
れ、その先端には対向電極25が固定されている。この
対向電極25は、円板形状をなし、かつリング状の永久
磁石26が内蔵されている。前記回転管22の後端側の
外周面には、キー溝27が形成されており、かつ該回転
管22には該#27に係合される歯車28が取り付けら
れている。Inside the horizontal drive tube 14, a rotary tube 22 is provided with a bearing 23.
It is rotatably supported via the shaft. Note that the drive tube 1 is provided on the outer circumferential surface of the rotary tube 22 at both ends of the drive tube 14.
A retaining ring 24 is provided for driving the rotary tube 22 in the same direction as the rotating tube 4 is driven in the horizontal direction. The distal end side (inside the chamber I) of the rotary tube 22 is bent, and a counter electrode 25 is fixed to the distal end. This counter electrode 25 has a disk shape and has a ring-shaped permanent magnet 26 built therein. A key groove 27 is formed on the outer peripheral surface of the rear end of the rotary tube 22, and a gear 28 that is engaged with the #27 is attached to the rotary tube 22.
この歯車28には、パルスモータ29、軸30により回
転される歯車3Iが噛合されている。なお、前記パルス
モータ29は後述するホルダに保持、回転される基材の
表面形状に沿うように該基材の回転に同期して駆動する
ようになっている。A gear 3I rotated by a pulse motor 29 and a shaft 30 is meshed with this gear 28. The pulse motor 29 is driven in synchronization with the rotation of the base material so as to follow the surface shape of the base material being held and rotated by a holder, which will be described later.
前記回転管22)中心には、該回転管22の両端に設け
た環状支持具32で支持された冷却水の往路となる円筒
33が挿入され、かつ該円833外周面と前記回転管2
2の内面との間に復路となる筒状空間34を形成してい
る。前記円筒33の先端側は、前記対向電極25内に形
成された永久磁石の冷却用流路(図示せず)の人口側と
連通され、かつ前記筒状空間34は前記冷却用流路の出
口側と連通されている。また、前記回転管22の後端面
及び後端近傍の外周面にはそれぞれ回転ジヨイント35
.36が連結されている。一方のジヨイント35には、
冷却水供給管37が、他方のジヨイント36には冷却水
排出管38が連結されている。A cylinder 33 is inserted into the center of the rotary tube 22) and is supported by annular supports 32 provided at both ends of the rotary tube 22, and serves as an outgoing path for cooling water.
A cylindrical space 34, which serves as a return path, is formed between the inner surface of the tube and the inner surface of the tube. The tip side of the cylinder 33 communicates with the artificial side of a permanent magnet cooling channel (not shown) formed in the counter electrode 25, and the cylindrical space 34 is connected to the exit of the cooling channel. communicated with the side. Further, a rotation joint 35 is provided on the rear end surface of the rotary tube 22 and on the outer circumferential surface near the rear end.
.. 36 are connected. One joint 35 has
A cooling water supply pipe 37 is connected to the other joint 36, and a cooling water discharge pipe 38 is connected to the other joint 36.
また、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39が配設されており、かつ
該ホルダ39は回転軸4oにより支持、吊下されている
。前記ホルダ39は、前記可変電源41に接続されて負
電圧が印加されるようになっている。Further, a holder 39 for holding a base material is disposed near the plasma generation region in the chamber 1, and the holder 39 is supported and suspended by a rotating shaft 4o. The holder 39 is connected to the variable power source 41 so that a negative voltage is applied thereto.
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。Next, thin film formation using the ion plating apparatus of the present invention will be explained.
■第4図に示す複雑形状を有する808304製の基材
42を用意した。この基材42は、中心のリング部43
の左右に平板部44a 、 44bが取り付けられ、か
つ一方の平板部44aの下面にはコ字型ブロック部45
の背面が接合された構造になっている。つづいて、前記
複雑形状の基材42を真空チャンバ1内のホルダ39に
保持し、一方ルツボ4内に所定の蒸着材料4Bを収容す
る。(2) A base material 42 made of 808304 and having a complicated shape as shown in FIG. 4 was prepared. This base material 42 has a central ring portion 43
Flat plate portions 44a and 44b are attached to the left and right sides of the plate, and a U-shaped block portion 45 is attached to the lower surface of one of the flat plate portions 44a.
It has a structure in which the back side of the body is joined. Subsequently, the complex-shaped base material 42 is held in the holder 39 in the vacuum chamber 1, while a predetermined vapor deposition material 4B is accommodated in the crucible 4.
■各部動機構11のハンドル20を回転させる。これに
より、該ハンドル20のネジ部21とネジ17を介して
螺合され、溝19に止めピンI8が挿入された水平方向
駆動管14は筒状支持部材13に沿って水平方向に前進
(又は後退)する。前記駆動管14の前進に伴って止め
輪24を介して該駆動管14に係合されたその内側の回
転管22も同方向に移動し、該回転管22先端の対向電
極25はチャンバl内の所定位置まで移動する。この後
、冷却水供給管37から冷却水の往路である円筒33を
通して対向電極25内の冷却用流路(図示せず)に供給
して内蔵した永久磁石26を冷却し、冷却後の水は復路
としての筒状空間34及び排出管38を通して排出する
。■ Rotate the handle 20 of each part movement mechanism 11. As a result, the horizontal drive tube 14, which is screwed together with the threaded portion 21 of the handle 20 via the screw 17 and has the stop pin I8 inserted into the groove 19, moves horizontally along the cylindrical support member 13 (or fall back. As the drive tube 14 moves forward, the inner rotary tube 22 engaged with the drive tube 14 via the retaining ring 24 also moves in the same direction, and the opposing electrode 25 at the tip of the rotary tube 22 moves in the chamber l. Move to the specified position. After that, the cooling water is supplied from the cooling water supply pipe 37 to the cooling channel (not shown) in the counter electrode 25 through the cylinder 33, which is the outward path of the cooling water, to cool the built-in permanent magnet 26, and the cooled water is It is discharged through the cylindrical space 34 and the discharge pipe 38 as a return path.
■真空ポンプ(図示せず)を作動してチャンバl内のガ
スを排気管2を通して排気して所定の真空度とする。つ
づいて、電子銃5から電子ビームを放出し、偏向コイル
6により該電子ビームをルツボ4内に収容した蒸着材料
46に照射して溶融、蒸発させる。(2) Operate a vacuum pump (not shown) to exhaust the gas in the chamber 1 through the exhaust pipe 2 to achieve a predetermined degree of vacuum. Subsequently, the electron gun 5 emits an electron beam, and the deflection coil 6 irradiates the electron beam onto the vapor deposition material 46 housed in the crucible 4 to melt and evaporate it.
■プラズマ銃7にプラズマ発生ガスとしてのN28を供
給することにより、絞り部9を通してチャンバl内にプ
ラズマ47を引き出すと共に、円筒状磁石1(la 、
I[lbの磁界によりチャンバl内の所定領域に集束
させる。同時に、回転軸4oによりホルダ39及びこれ
に保持された基材42を回転させ、かつ可変電源41か
ら基材42に負電圧が印加しながら、各制御機構11の
パルスモータ29を前記基材42の回転に同期して回転
させる。これにより、パルスモータ29に軸着された情
30の歯車31が回転し、これに噛合された歯車28が
回転管22を回転し、その先端の屈曲部に固定された各
対向電極25の位置と向きを前記基材42の表面形状に
沿うようにその回転に同期して回転揺動する。(2) By supplying N28 as a plasma generating gas to the plasma gun 7, the plasma 47 is drawn out into the chamber l through the constriction part 9, and the cylindrical magnet 1 (la,
A magnetic field of I[lb focuses on a predetermined area within the chamber I. At the same time, while rotating the holder 39 and the base material 42 held thereon by the rotating shaft 4o and applying a negative voltage to the base material 42 from the variable power source 41, the pulse motor 29 of each control mechanism 11 is connected to the base material 42. Rotate in synchronization with the rotation of. As a result, the gear 31 of the information 30 pivotally attached to the pulse motor 29 rotates, and the gear 28 meshed with this rotates the rotary tube 22, and the position of each counter electrode 25 fixed to the bent portion at the tip thereof is rotated. It rotates and oscillates in synchronization with the rotation of the base material 42 so that its direction follows the surface shape of the base material 42.
このようなチャンバ l内へのプラズマ47の生成、可
変電源41から基材42への負電圧の印加により、前記
プラズマ47中のプラスイオンが負電圧のホルダ39に
保持された基材42に引っ張られ、そのイオンは基材4
2に加速、衝突される。この時、前述した駆動機構11
により回転揺動する対向電極25内の永久磁石26の磁
界によって前記プラズマ47が基材42の表面形状に即
応して集束される。つまり、第4図に示す基材42にお
いて平板部44bに対してはプラズマ密度を弱めるよう
に対向電極25を下方へ向け、コ字型ブロック部45に
対してはコ字部内面にプラズマが入るように対向電極2
5の面を該ブロック部45と対峙させる。こうした基材
42の各部材形状に即応して密度が制御されたプラズマ
47鎮域に前述したルツボ3により蒸発された蒸着材料
が到達すると、イオン化される。プラズマ47中のプラ
スイオン化された蒸着材料は、前記各対向電極25の永
久磁石26からの磁界と負電圧が印加されたホルダ39
の吸引ハこより前記基材42の全体に亘って均一かつ効
率よく加速、衝突される。その結果、平板部44b1コ
字型ブロック部45を含む基材42全体に均一膜厚の薄
膜を効率よく成膜することができる。By generating such a plasma 47 in the chamber 1 and applying a negative voltage from the variable power supply 41 to the base material 42, the positive ions in the plasma 47 are attracted to the base material 42 held by the holder 39 with a negative voltage. and the ions are transferred to the base material 4
Accelerates and collides with 2. At this time, the drive mechanism 11 described above
The plasma 47 is focused in accordance with the surface shape of the base material 42 by the magnetic field of the permanent magnet 26 in the counter electrode 25 which rotates and oscillates. That is, in the base material 42 shown in FIG. 4, the counter electrode 25 is directed downward to weaken the plasma density with respect to the flat plate portion 44b, and the plasma enters the inner surface of the U-shaped block portion 45. Counter electrode 2
5 faces the block portion 45. When the vapor deposition material evaporated by the crucible 3 described above reaches the plasma 47 quenching area whose density is controlled in accordance with the shape of each member of the base material 42, it is ionized. The positively ionized vapor deposition material in the plasma 47 is transferred to the holder 39 to which the magnetic field from the permanent magnet 26 of each counter electrode 25 and a negative voltage are applied.
The suction force is uniformly and efficiently accelerated and collided over the entire base material 42. As a result, a thin film having a uniform thickness can be efficiently formed over the entire base material 42 including the flat plate portion 44b1 and the U-shaped block portion 45.
また、上記構造のイオンプレーティング装置において対
向電極25を回転揺動するための駆動機構IIの回転管
22内に冷却水の往路及び復路を形成することによって
、高温のプラズマ中に曝される対向電極25内の永久磁
石26を極めて簡単な構造で冷却でき、前記永久磁石2
6からプラズマを集束するための磁界を長期間に亘って
安定的に発生することができる。In addition, in the ion plating apparatus having the above structure, by forming an outward path and a return path for the cooling water in the rotary tube 22 of the drive mechanism II for rotating and oscillating the opposing electrode 25, it is possible to The permanent magnet 26 inside the electrode 25 can be cooled with an extremely simple structure.
6, it is possible to stably generate a magnetic field for focusing plasma over a long period of time.
次に、本発明の別の実施例を第5図を参照して説明する
。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第5図に示すイオンプレーティング装置は、基材ホルダ
39′で保持された基材(例えば円筒状基材)42°を
囲むように円筒状の電磁石48を配置した構造になって
いる。The ion plating apparatus shown in FIG. 5 has a structure in which cylindrical electromagnets 48 are arranged to surround a base material (for example, a cylindrical base material) 42° held by a base material holder 39'.
かかる構成によれば、チャンバl内に引き出したプラズ
マ47を対向電極25内の永久磁石26により基材42
′側に集束できると共に、基材42′周囲の円筒状の電
磁石48により円筒状基材42′ 内に棒状に絞り込む
ことができる。その結果、円筒状基材42゛ の外周面
のみならず、内周面にもイオン化された蒸着材料を導入
できるため、基材42′ 全体に均一な膜厚の薄膜を成
膜できる。According to this configuration, the plasma 47 drawn into the chamber 1 is transferred to the base material 42 by the permanent magnet 26 in the counter electrode 25.
It is possible to focus the light on the cylindrical base material 42' side and narrow it into a rod shape inside the cylindrical base material 42' by the cylindrical electromagnet 48 around the base material 42'. As a result, the ionized vapor deposition material can be introduced not only to the outer circumferential surface of the cylindrical substrate 42' but also to the inner circumferential surface, so that a thin film having a uniform thickness can be formed over the entire substrate 42'.
また、前述した第5図に示すイオンプレーティング装置
により曲目筒の内面に薄膜を成膜する場合は円筒状の電
磁石48の形状をそれに合った曲内筒形にすることによ
って均一な薄膜を形成するできる。In addition, when forming a thin film on the inner surface of a curved cylinder using the ion plating apparatus shown in FIG. I can do it.
なお、上記実施例では対向電極に永久磁石を内蔵したが
、永久磁石に代えて電磁石を用いてもよい。In addition, in the above embodiment, a permanent magnet was built into the opposing electrode, but an electromagnet may be used instead of the permanent magnet.
[発明の効果]
以上詳述した如く、本発明によれば穴が開口されたり、
コ字型等の複雑形状の基材表面に薄膜を長期間に亘って
安定的に、かつ均一に成膜し得るイオンプレーティング
装置を提供できる。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, holes are opened,
It is possible to provide an ion plating apparatus that can stably and uniformly form a thin film over a long period of time on the surface of a base material having a complicated shape such as a U-shape.
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、第2図は第1図の概略横断面図、第
3図は第1図のイオンプレーティング装置の要部断面図
、第4図は本実施例で用いた基材を示す斜視図、第5図
は本発明の他の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、3・・・蒸着源、4・・・ルツ
ボ、7・・・プラズマ銃、貝・・・駆動機構、14・・
・水平方向駆動管、20・・・ハンドル、22・・・回
転管、25・・・対向電極、26・・・永久磁石、29
・・・パルスモータ、33・・・円筒(冷却水の往路)
、34・・・筒状空間(冷却水の復路)、37・・・供
給管、38・・・排出管、39.39′ ・・・ボルダ
、42.42゛ ・・・基材、44a 、 44b・・
・平板部、45・・・コ字型ブロック部、46・・・蒸
着材料、47・・・プラズマ、48・・・円筒状の電磁
石。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an ion plating apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of FIG. 1, and FIG. 4 are perspective views showing the base material used in this example, and FIG. 5 is a schematic sectional view of an ion plating apparatus showing another example of the present invention. 1... Vacuum chamber, 3... Evaporation source, 4... Crucible, 7... Plasma gun, Shellfish... Drive mechanism, 14...
・Horizontal drive tube, 20... Handle, 22... Rotating tube, 25... Counter electrode, 26... Permanent magnet, 29
...Pulse motor, 33...Cylinder (outgoing path of cooling water)
, 34... Cylindrical space (return path of cooling water), 37... Supply pipe, 38... Discharge pipe, 39.39'... Boulder, 42.42゛... Base material, 44a, 44b...
- Flat plate part, 45... U-shaped block part, 46... Vapor deposition material, 47... Plasma, 48... Cylindrical electromagnet.
Claims (3)
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、前記チャンバ内にプラズマを導入するためのプ
ラズマ発生源と、前記チャンバの中心に対して同心円状
に配置され、前記プラズマ発生源から前記チャンバ内に
引き出されたプラズマを前記ホルダに保持された基材表
面に集束させるための磁石を内蔵した複数の対向電極と
、これら対向電極をそれぞれ回転揺動させると共に、内
部に前記各対向電極の磁石を冷却するための冷却水流路
が形成された管部材を有する駆動機構とを具備したこと
を特徴とするイオンプレーティング装置。(1) a vacuum chamber, a substrate holder disposed within the chamber, a deposition source disposed near the bottom of the chamber, a plasma generation source for introducing plasma into the chamber, and a substrate holder disposed within the chamber; a plurality of opposing electrodes arranged concentrically with respect to the center of the holder and containing magnets for focusing plasma drawn into the chamber from the plasma generation source onto the surface of the base material held by the holder; An ion plating apparatus comprising: a drive mechanism that rotates and oscillates each of the opposing electrodes and has a tube member in which a cooling water flow path for cooling the magnets of each of the opposing electrodes is formed.
持された基材周囲を囲むように配置したことを特徴とす
る請求項1記載のイオンプレーティング装置。(2) The ion plating apparatus according to claim 1, wherein a magnet is arranged in the vacuum chamber so as to surround the base material held by the base material holder.
、かつ前記駆動機構は前記ホルダの回転に同期して前記
対向電極を回転揺動させる構造を有することを特徴とす
る請求項1又は2記載のイオンプレーティング装置。(3) The substrate holder has a rotatable structure, and the drive mechanism has a structure that rotates and swings the counter electrode in synchronization with the rotation of the holder. Or the ion plating apparatus according to 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19674789A JPH0361363A (en) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | Ion plating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19674789A JPH0361363A (en) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | Ion plating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361363A true JPH0361363A (en) | 1991-03-18 |
| JPH0548303B2 JPH0548303B2 (en) | 1993-07-21 |
Family
ID=16362937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19674789A Granted JPH0361363A (en) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | Ion plating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0361363A (en) |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP19674789A patent/JPH0361363A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0548303B2 (en) | 1993-07-21 |
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