JPH04143267A - 真空アーク蒸着装置の陽極 - Google Patents
真空アーク蒸着装置の陽極Info
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- JPH04143267A JPH04143267A JP26905790A JP26905790A JPH04143267A JP H04143267 A JPH04143267 A JP H04143267A JP 26905790 A JP26905790 A JP 26905790A JP 26905790 A JP26905790 A JP 26905790A JP H04143267 A JPH04143267 A JP H04143267A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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）
本発明は、真空アーク蒸着装置の改良、特に基材上に絶
縁性物質の被膜を継続的に成膜することを可能とする真
空アーク蒸着装置に関する。
縁性物質の被膜を継続的に成膜することを可能とする真
空アーク蒸着装置に関する。
（従来の技術）
一般的な真空アーク蒸着装置の従来構造を第７図に示す
。この装置により基材（１）を処理物としてその表面上
に絶縁性物質の被膜を成膜するには、排気系（２）によ
り真空化される真空チャンバー（３）内において膜成分
となる金属材料のターゲット（４）を陰極（５）に取付
け、陽極（６）と陰極とをアーク電源（７）に接続しア
ーク放電開始手段（８）により両極間にアーク放電を発
生させ、陰極からターゲット金属の気化およびイオン化
を行わせ、反応ガス系（９）より導入する反応ガスと反
応させ、生成する絶縁性金属化合物をテーブル０ω上の
基材（１）の表面上に堆積させる。
。この装置により基材（１）を処理物としてその表面上
に絶縁性物質の被膜を成膜するには、排気系（２）によ
り真空化される真空チャンバー（３）内において膜成分
となる金属材料のターゲット（４）を陰極（５）に取付
け、陽極（６）と陰極とをアーク電源（７）に接続しア
ーク放電開始手段（８）により両極間にアーク放電を発
生させ、陰極からターゲット金属の気化およびイオン化
を行わせ、反応ガス系（９）より導入する反応ガスと反
応させ、生成する絶縁性金属化合物をテーブル０ω上の
基材（１）の表面上に堆積させる。
この装置では生成される金属化合物は基材表面のみに集
中的に堆積するのではなく、真空チャンバー内のいたる
ところに、また陽極の表面にも堆積する。
中的に堆積するのではなく、真空チャンバー内のいたる
ところに、また陽極の表面にも堆積する。
陽極表面に堆積する金属化合物の膜はその金属化合物が
導電性のものである限りにおいてはアーク放電の継続に
支障を来さないが、絶縁性のものである場合には通電を
困難にして遂にはアーク回路を遮断するので真空アーク
蒸着の続行が不可能となる。
導電性のものである限りにおいてはアーク放電の継続に
支障を来さないが、絶縁性のものである場合には通電を
困難にして遂にはアーク回路を遮断するので真空アーク
蒸着の続行が不可能となる。
先頭の特願昭６３−３２４１４８号はこの問題の１つの
解決手段を与えたもので、第８図に示すように、ターゲ
ット（４）を取付ける電極（１１）を複数設けてアーク
電源〔７）に極性切替手段（１２）を介して接続し、一
定時間毎に極性を切り替えることにより、陽極接続の間
に電極上に堆積する絶縁性金属化合物の膜を陰極接続に
切り替えたときにアークスポットにより蒸発消失させて
通電継続に対する支障がなくなるようにし、基材上への
絶縁性金属化合物の継続成膜が可能なようにしている。
解決手段を与えたもので、第８図に示すように、ターゲ
ット（４）を取付ける電極（１１）を複数設けてアーク
電源〔７）に極性切替手段（１２）を介して接続し、一
定時間毎に極性を切り替えることにより、陽極接続の間
に電極上に堆積する絶縁性金属化合物の膜を陰極接続に
切り替えたときにアークスポットにより蒸発消失させて
通電継続に対する支障がなくなるようにし、基材上への
絶縁性金属化合物の継続成膜が可能なようにしている。
（発明が解決しようとする問題点）
従来技術の一般的な真空アーク蒸着装置では、前記のよ
うに、絶縁性金属化合物をはしめ絶縁性物質については
安定な成膜を長時間継続して実施することができない。
うに、絶縁性金属化合物をはしめ絶縁性物質については
安定な成膜を長時間継続して実施することができない。
第８図に示す真空アーク蒸着装置は極性切り替え操作に
より絶縁性金属化合物の成膜の場合にも長時間アーク放
電の継続を可能として継続的成膜を可能とするが、この
装置は電極の取付位置が限定されるために成膜基材の形
状によっては膜厚むらが発生することが避けられず、特
に連続的に長い板あるいはシート状基材に成膜する場合
には電極切り替え時に顕著な膜厚むらが発生するという
問題があった。
より絶縁性金属化合物の成膜の場合にも長時間アーク放
電の継続を可能として継続的成膜を可能とするが、この
装置は電極の取付位置が限定されるために成膜基材の形
状によっては膜厚むらが発生することが避けられず、特
に連続的に長い板あるいはシート状基材に成膜する場合
には電極切り替え時に顕著な膜厚むらが発生するという
問題があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明は従来技術の真空アーク蒸着装置の前記問題に解
決を与えることを目的としてなされたものであって、そ
の陽極として陽極の有効表面すなわち空間から電子を受
は取る面部分の近傍に磁界を発生させる装置を設けるこ
とを解決手段とするものである。
決を与えることを目的としてなされたものであって、そ
の陽極として陽極の有効表面すなわち空間から電子を受
は取る面部分の近傍に磁界を発生させる装置を設けるこ
とを解決手段とするものである。
具体的には、板状の陽極有効表面の裏側に永久磁石ある
いは電磁コイルを設けて、その発生磁力線が陽極表面材
料を貫通してその有効表面の前方直近の領域に陽極表面
にほぼ平行な磁場を形成した後、再び陽極表面を貫通す
る形のものとする。
いは電磁コイルを設けて、その発生磁力線が陽極表面材
料を貫通してその有効表面の前方直近の領域に陽極表面
にほぼ平行な磁場を形成した後、再び陽極表面を貫通す
る形のものとする。
さらに陽極表面にあられれた磁場の形状について言うと
、陽極前の電場と磁場の影響でドリフトする電子が閉し
たドリフト軌道を形成可能であると良い。この磁場の形
状は、いわゆるマグ不トロンスパ、タリングで採用され
る磁場の形状と基本的に同一である。
、陽極前の電場と磁場の影響でドリフトする電子が閉し
たドリフト軌道を形成可能であると良い。この磁場の形
状は、いわゆるマグ不トロンスパ、タリングで採用され
る磁場の形状と基本的に同一である。
（作用）
真空アーク蒸着装置でターゲット金属の化合物を成膜す
る場合、通常用いる真空チャンバー内雰囲気ガス圧力（
Ｉ Ｘ １０− ’Ｔｏｒｒ、〜１×１０−“Ｔｏｒｒ
、）のもとで本発明の陽極を使用すると、アーク放電電
圧が上昇するのが観察されるとともに陽極の有効表面の
前方近傍の空間では磁界の影響により電子の運動が活性
化しあるいは擾乱されてグロー状のプラズマ発光が発生
するのが観察された。
る場合、通常用いる真空チャンバー内雰囲気ガス圧力（
Ｉ Ｘ １０− ’Ｔｏｒｒ、〜１×１０−“Ｔｏｒｒ
、）のもとで本発明の陽極を使用すると、アーク放電電
圧が上昇するのが観察されるとともに陽極の有効表面の
前方近傍の空間では磁界の影響により電子の運動が活性
化しあるいは擾乱されてグロー状のプラズマ発光が発生
するのが観察された。
このように陽極の有効表面の近傍に磁界の影響によるプ
ラズマが発生している状態のもとでは陽極表面には膜が
堆積し得ないよう番こなることが実験的に確認された。
ラズマが発生している状態のもとでは陽極表面には膜が
堆積し得ないよう番こなることが実験的に確認された。
この様に陽極表面に被膜が堆積されなくなる詳細な機構
は不明であるが、本発明において放電電圧の上昇をとも
なって観察される陽極表面のグロー状の放電中の電子が
放電圧の上昇分に相当するエネルギーを持って衝突する
ことの影響が関係すると推定している。
は不明であるが、本発明において放電電圧の上昇をとも
なって観察される陽極表面のグロー状の放電中の電子が
放電圧の上昇分に相当するエネルギーを持って衝突する
ことの影響が関係すると推定している。
従って絶縁性化合物の成膜時に本発明の陽極を使用すれ
ば陽極表面に絶縁化合物の被膜が堆積することができな
くなり、通常の真空アーク蒸発法で導電性被膜を成膜す
る場合と同様に継続通電により安定して成膜することが
可能となり、また陰極の取付位置も制約が少なくなりシ
ート状基材にもむらなく連続して成膜することが可能と
なる。
ば陽極表面に絶縁化合物の被膜が堆積することができな
くなり、通常の真空アーク蒸発法で導電性被膜を成膜す
る場合と同様に継続通電により安定して成膜することが
可能となり、また陰極の取付位置も制約が少なくなりシ
ート状基材にもむらなく連続して成膜することが可能と
なる。
（実施例）
以下、本発明を第１〜６図を参照し実施例により一層具
体的に説明しその特質を明らかにする。第１図は本発明
の第１実施例の陽極の縦断側面図、第２図はその八方向
矢視正面図で、陽極の有効表面裏側の磁極位置を併示し
た図、第３図はこの実施例の陽極を備える真空アーク蒸
着装置の縦断側面図である。
体的に説明しその特質を明らかにする。第１図は本発明
の第１実施例の陽極の縦断側面図、第２図はその八方向
矢視正面図で、陽極の有効表面裏側の磁極位置を併示し
た図、第３図はこの実施例の陽極を備える真空アーク蒸
着装置の縦断側面図である。
第３図に示すように真空アーク蒸着装置の全体としては
金属化合物膜成膜の従来の構造とほぼ均等で、基材（１
）を被処理物としてその表面上に金属化合物を成膜する
ため排気系（２）により真空化される真空チャンバー（
３）内において、膜成分となる金属材料のターゲット（
４）を陰極（５）に取付け、本発明実施例の陽極（６Ａ
）と陰極（５）とをアーク電源（７）に接続し、アーク
放電開始手段（８）により両極間にアーク放電を発生さ
せ、陰極からターゲット金属の気化およびイオン化を行
わせ、反応ガス系（９）より導入する反応ガスと反応さ
せ、生成金属化合物をテーブル（１０）に取付けた基材
（１）の表面上に堆積させるようになっている。
金属化合物膜成膜の従来の構造とほぼ均等で、基材（１
）を被処理物としてその表面上に金属化合物を成膜する
ため排気系（２）により真空化される真空チャンバー（
３）内において、膜成分となる金属材料のターゲット（
４）を陰極（５）に取付け、本発明実施例の陽極（６Ａ
）と陰極（５）とをアーク電源（７）に接続し、アーク
放電開始手段（８）により両極間にアーク放電を発生さ
せ、陰極からターゲット金属の気化およびイオン化を行
わせ、反応ガス系（９）より導入する反応ガスと反応さ
せ、生成金属化合物をテーブル（１０）に取付けた基材
（１）の表面上に堆積させるようになっている。
この実施例の陽極は（６Ａ）は、第１および２図に示す
ように、前方の有効表面（２０） （空間から電子を受
は取る部分）を含む陽極本体（２１）が熱伝導のよい金
属で箱形につくられ、その内部に冷却水を通流させる構
造となっており、冷却水（２２）の導入導出およびアー
ク電源（７）との接続のためのフィードスルー（２３）
がその背面側に一体に結合され、フィードスルーにより
真空チャンバー（３）を封気状態で貫通し陰極（５）に
対する所定位置に配置される。
ように、前方の有効表面（２０） （空間から電子を受
は取る部分）を含む陽極本体（２１）が熱伝導のよい金
属で箱形につくられ、その内部に冷却水を通流させる構
造となっており、冷却水（２２）の導入導出およびアー
ク電源（７）との接続のためのフィードスルー（２３）
がその背面側に一体に結合され、フィードスルーにより
真空チャンバー（３）を封気状態で貫通し陰極（５）に
対する所定位置に配置される。
箱形の陽極本体の内部には永久磁石（２４）がそのＮ極
およびＳ極を有効表面側に向けて配置され、その磁束は
有効表面を貫通しその前面の近傍に表面と平行な成分を
持つ磁力線（２５）の場が発生する。この磁場形状は陽
極前の電場との作用によって閉じた電子のドリフト軌道
を形成できる。この永久磁石は一体構造のものであって
もよいし、ヨーク等を組み合わせた組合わせ磁石であっ
てもよい。
およびＳ極を有効表面側に向けて配置され、その磁束は
有効表面を貫通しその前面の近傍に表面と平行な成分を
持つ磁力線（２５）の場が発生する。この磁場形状は陽
極前の電場との作用によって閉じた電子のドリフト軌道
を形成できる。この永久磁石は一体構造のものであって
もよいし、ヨーク等を組み合わせた組合わせ磁石であっ
てもよい。
この陽極（６Ａ）を使用すると、アーク放電中に、第３
図に示すように、アーク放電によるプラズマ（２６）と
同時に陽極の有効表面（２０）の近傍にも局部的なプラ
ズマ（２７）が発生し陽極表面上に膜の堆積しない部分
が生ずる。第２図に斜線ハツチングで指摘した部分が膜
の堆積が起こらない局部となる。
図に示すように、アーク放電によるプラズマ（２６）と
同時に陽極の有効表面（２０）の近傍にも局部的なプラ
ズマ（２７）が発生し陽極表面上に膜の堆積しない部分
が生ずる。第２図に斜線ハツチングで指摘した部分が膜
の堆積が起こらない局部となる。
このように陽極表面に膜の堆積しない部分が生ずると、
絶縁性金属化合物を基材に成膜する場合、例えばターゲ
ット（４）材料としてチタンＴｉ、反応ガスとして酸素
０□ を使用し、絶縁性の酸化チタンＴｉＯ□を成膜す
る場合でも、陽極が絶縁性のＴｉＯ２膜で覆われること
がなくなり、従ってアーク通電が阻害されることがなく
、安定して長時間成膜を継続することが可能となる。
絶縁性金属化合物を基材に成膜する場合、例えばターゲ
ット（４）材料としてチタンＴｉ、反応ガスとして酸素
０□ を使用し、絶縁性の酸化チタンＴｉＯ□を成膜す
る場合でも、陽極が絶縁性のＴｉＯ２膜で覆われること
がなくなり、従ってアーク通電が阻害されることがなく
、安定して長時間成膜を継続することが可能となる。
本発明は通常用いられる真空アーク蒸着装置の陽極に前
面磁界発生装置を付属させたものであればよく、種々の
形態で実施できる。
面磁界発生装置を付属させたものであればよく、種々の
形態で実施できる。
例えば第４図に示す変形の第２実施例は平板表面の箱形
の陽極（６Ｂ）の内部に円環形の永久磁石（２４Ｂ）を
２組組込んだものである。第５図および第６図により示
す第３実施例は、円形陰極（５Ｃ）に対しよく用いられ
るコーン形陽極（６Ｃ）の背面に磁場を発生する電磁コ
イル（２８）を取付は陽極の有効表面の前方に磁力線を
発生させるものである。
の陽極（６Ｂ）の内部に円環形の永久磁石（２４Ｂ）を
２組組込んだものである。第５図および第６図により示
す第３実施例は、円形陰極（５Ｃ）に対しよく用いられ
るコーン形陽極（６Ｃ）の背面に磁場を発生する電磁コ
イル（２８）を取付は陽極の有効表面の前方に磁力線を
発生させるものである。
（発明の効果）
前記のように、本発明によると、真空アーク蒸着法の装
置により基材上に絶縁性金属化合物の成膜をする場合に
も、アーク放電を長時間安定して継続して成膜すること
が可能となり、またシート状基材に連続成膜する場合に
も膜厚むらが生じないにようにすることができる。
置により基材上に絶縁性金属化合物の成膜をする場合に
も、アーク放電を長時間安定して継続して成膜すること
が可能となり、またシート状基材に連続成膜する場合に
も膜厚むらが生じないにようにすることができる。
第１図は本発明の第１実施例の真空アーク蒸着装置の陽
極の縦断側面図、第２図はそのＡ方向矢視正面図、第３
図はこの陽極を備える真空アーク蒸着装置の縦断側面図
、第４図は本発明の第２実施例の陽極の斜視図、第５図
は本発明の第３実施例の陽極の縦断側面図、第６図はそ
の半部正面図、第７図は従来技術の１例の真空アーク蒸
着装置の縦断側面図、第８図は従来技術の電極切替手段
を備える真空アーク蒸着装置の縦断側面図である。 （１）・・・基材、（２）・・・排気系、（３）・・・
真空チャンバー（４）新ターゲット、（５）（５ｃ）・
・・陰極、（６） （６Ａ） （６Ｂ）（６Ｇ） （６
Ｄ）・・・陽極、（７）・・・アーク電源、（８）・・
・アーク放電開始手段、（９）・・・反応ガス系、（１
０）・・・テーブル、（１１）・・・電極、（１２）・
・・極性切替手段、（２０）・・・を効表面、（２１）
・・・陽極本体、（２２）・・・冷却水、（２３）・・
・フィードスルー、（２４） （２４Ｂ）・・・永久磁
石、（２５）・・・磁力線、（２６） （２７）・・・
プラズマ、（２８） （２９）・・・コイル。 を澁コイＪし 第４図 第５図 第６図
極の縦断側面図、第２図はそのＡ方向矢視正面図、第３
図はこの陽極を備える真空アーク蒸着装置の縦断側面図
、第４図は本発明の第２実施例の陽極の斜視図、第５図
は本発明の第３実施例の陽極の縦断側面図、第６図はそ
の半部正面図、第７図は従来技術の１例の真空アーク蒸
着装置の縦断側面図、第８図は従来技術の電極切替手段
を備える真空アーク蒸着装置の縦断側面図である。 （１）・・・基材、（２）・・・排気系、（３）・・・
真空チャンバー（４）新ターゲット、（５）（５ｃ）・
・・陰極、（６） （６Ａ） （６Ｂ）（６Ｇ） （６
Ｄ）・・・陽極、（７）・・・アーク電源、（８）・・
・アーク放電開始手段、（９）・・・反応ガス系、（１
０）・・・テーブル、（１１）・・・電極、（１２）・
・・極性切替手段、（２０）・・・を効表面、（２１）
・・・陽極本体、（２２）・・・冷却水、（２３）・・
・フィードスルー、（２４） （２４Ｂ）・・・永久磁
石、（２５）・・・磁力線、（２６） （２７）・・・
プラズマ、（２８） （２９）・・・コイル。 を澁コイＪし 第４図 第５図 第６図
Claims (2)
- （１）基材面上に絶縁性物質を成膜する真空アーク蒸着
装置において、アーク放電の陽極としての有効表面の前
方の近傍に磁界を発生する装置を付属させたことを特徴
とする真空アーク蒸着装置。 - （２）陽極有効表面の裏側に磁界発生装置を備えている
独立した陽極を持つことを特徴とする請求項１に記載の
真空アーク蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26905790A JPH04143267A (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 真空アーク蒸着装置の陽極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26905790A JPH04143267A (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 真空アーク蒸着装置の陽極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04143267A true JPH04143267A (ja) | 1992-05-18 |
Family
ID=17467065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26905790A Pending JPH04143267A (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 真空アーク蒸着装置の陽極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04143267A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012212200A1 (de) | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Mitsubishi Electric Corp. | Energieverwaltungsvorrichtung, Energieverwaltungsverfahren, und Energieverwaltungssystem |
| KR20210105398A (ko) * | 2018-12-21 | 2021-08-26 | 외를리콘 서피스 솔루션즈 아게, 페피콘 | 플라즈마 처리들을 실행하기 위한 플라즈마 소스를 위한 자석 배열체 |
| CN113366600A (zh) * | 2018-12-21 | 2021-09-07 | 欧瑞康表面解决方案股份公司，普费菲孔 | 等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置 |
-
1990
- 1990-10-05 JP JP26905790A patent/JPH04143267A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012212200A1 (de) | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Mitsubishi Electric Corp. | Energieverwaltungsvorrichtung, Energieverwaltungsverfahren, und Energieverwaltungssystem |
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| CN113366600A (zh) * | 2018-12-21 | 2021-09-07 | 欧瑞康表面解决方案股份公司，普费菲孔 | 等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置 |
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