JPH04272171A - アーク式蒸発源 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば薄膜形成装置
等に用いられるものであって、カソードにおけるアーク
放電を利用してカソード物質を蒸発させるアーク式蒸発
源に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のアーク式蒸発源の従来例を図２
に示す。

【０００３】このアーク式蒸発源は、基本的には、所望
の組成をしたカソード２とアノード１０とで構成されて
いる。アノード１０は、薄膜形成装置の真空容器で兼用
する場合もある。

【０００４】カソード２は、非磁性体から成るカソード
ホルダ４によって支持されており、このカソードホルダ
４内には冷却水８が供給される。このカソード２、カソ
ードホルダ４とアノード１０との間には絶縁物１６が設
けられている。またこのカソードホルダ４の背面部には
、後述するアーク２０の状態を制御する等のための磁石
６が取り付けられている。

【０００５】カソード２の周囲には、それとの間に隙間
をあけて、金属製のシールド板１２が設けられており、
このシールド板１２は抵抗１８を介してアースされてい
る。１４はシールド板１２をアノード１０から支持する
ための絶縁物である。

【０００６】このアーク式蒸発源の動作例を説明すると
、カソードホルダ４とアノード１０との間にアーク電源
を接続して、図示しないトリガをカソード２に接触させ
て最初の火花を発生させた後に当該トリガをカソード２
より引き放すと、カソード２とアノード１０との間にア
ーク放電（２０はそのアークを模式的に示す）が発生し
、それによってカソード２が局部的に溶融してそこから
カソード物質２ａが蒸発する。

【０００７】上記の場合、シールド板１２はカソード２
と同電位になり（何故なら、両者間に電位差があるとそ
こにアーク２０が飛び、その電流が抵抗１８に流れてシ
ールド板１２の電位が上昇し、結局、両者は同電位にな
る）、絶縁物１６はこのシールド板１２によってカバー
されているのでこの絶縁物１６の沿面上を放電すること
はなく、シールド板１２の外側のアノード１０とカソー
ド２との間の空間でアーク放電が起こる。即ちシールド
板１２は、絶縁物１６の沿面での放電防止と、このシー
ルド板１２を大きくすることによりアーク放電領域を広
げる働きをする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記アーク
式蒸発源においては、カソード２がある程度消耗すると
それを交換しなければならないため、長時間連続使用す
ることができないという問題がある。例えば、従来例で
は１日程度でカソード２の交換をしなければならない。

【０００９】また、カソード物質２ａの蒸発レートを高
めるためやカソード２の寿命を長くするためにカソード
２を大きくすると、それに伴ってシールド板１２も大き
くしなければならず、従って全体の外径寸法が非常に大
きくなるという問題もある。

【００１０】そこでこの発明は、小型でしかも長時間連
続使用可能なアーク式蒸発源を提供することを主たる目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、この発明のアーク式蒸発源は、耐熱性絶縁物から成る
筒状のシールド材と、このシールド材内に前後動可能に
収納されたカソードと、このカソードを支持するもので
あって一部分が前記シールド材内に前後動可能に収納さ
れておりかつ内部に冷却水が通されるカソードホルダと
、前記シールド材の先端部近傍の外側を同シールド材と
の間に隙間をあけて取り囲むように設けられたアノード
と、少なくとも前記シールド材およびカソードホルダを
支持するための支持板と、この支持板と前記シールド材
の下部およびカソードホルダとの間に、シールド材に対
しては密接しカソードホルダに対してはその前後動を許
容するように設けられた絶縁物と、前記支持板とカソー
ドホルダとの間に設けられていてこの両者間を、電気的
に絶縁した状態でしかもカソードホルダの前後動を許容
する状態で真空シールする真空シール部とを備えること
を特徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、絶縁物製の筒状のシールド
材内にカソードを収納しており、しかもこのシールド材
の下部と絶縁物とは密接しているので、カソードと支持
板間の沿面距離は非常に長く、その間で沿面放電が発生
することはない。即ち、この絶縁物製で筒状のシールド
材が従来例の平板状で大きなシールド板と同様の働きを
しており、このようなシールド材を用いることにより、
当該アーク式蒸発源の外径寸法が小さくなり、小型化が
可能になった。

【００１３】また、カソードホルダを前方に動かすこと
により、シールド材内でカソードをその消耗に応じて前
方に動かすことができ、それによってカソードの前面部
とアノードとの間の位置関係を、カソードが消耗しても
良好な状態に保つことができるので、長時間の連続使用
が可能になる。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るアーク式
蒸発源を示す断面図である。

【００１５】このアーク式蒸発源は、従来例の金属製の
シールド板１２の代わりに、耐熱性絶縁物（例えばＳｉ
３Ｎ４　、ＢＮ等のセラミックス）から成る筒状（例え
ば円筒状）のシールド材３２を備えている。そしてこの
シールド材３２内に、所望の組成をしたカソード２２を
、前後動可能に（即ち図中矢印Ｅ方向に移動可能に。以
下同じ）収納している。

【００１６】このシールド材３２内には、カソード２２
を支持する非磁性金属製のカソードホルダ２４の一部分
が前後動可能に収納されており、カソード２２はこのカ
ソードホルダ２４の先端部にねじ２６によって取り付け
られている。２８は防水用のパッキンである。このカソ
ードホルダ２４の内部には、冷却水５８が通される。そ
のため、この例ではカソードホルダ２４の一端部に、冷
却水５８の供給および排出用のコネクタ５４および５６
を有するフランジ５２が取り付けられている。またカソ
ードホルダ２４の一端部に、給電用の端子部６０が設け
られている。また、このカソードホルダ２４のシールド
材３２内に位置する部分の背面部には、それと共に動く
ようにリング状の磁石３０が取り付けれらている。

【００１７】このカソードホルダ２４を含む全体は、支
持板４２によって支持される。この支持板４２は、薄膜
形成装置の真空容器で兼用しても良い。この支持板４２
の図中上側が真空側、下側が大気圧側になる。

【００１８】この支持板４２には、この実施例ではフラ
ンジ部４４ａと筒状部４４ｂとから成る絶縁物４４の筒
状部４４ｂが貫通されている。この絶縁物４４のフラン
ジ部４４ａには前記シールド材３２の下部が密接されて
おり、筒状部４４ｂ内には前記カソードホルダ２４が前
後動可能に通されている。シールド材３２の外側には支
持筒３８が設けられており、その内面部とシールド材３
２の外面部には互いに当接するリング状または何個所か
の突部４０および３４がそれぞれ設けられており、この
実施例ではこの支持筒３８を支持板４２に固定すること
でシールド材３２を絶縁物４４のフランジ部４４ａに密
接させるようにしている。

【００１９】シールド材３２の先端部近傍の外側には、
当該シールド材３２をそれとの間に隙間をあけて取り囲
むように、リング状のアノード３６が設けられており、
これは前記支持筒３８によって支持されている。このア
ノード３６、支持筒３８および支持板４２は全て金属製
であって電気的につながっている。

【００２０】支持板４２とカソードホルダ２４との間に
は、両者間を、電気的に絶縁した状態で、しかもカソー
ドホルダ２４の前後動を許容する状態で真空シールする
真空シール部４６が設けられている。この真空シール部
４６は、この実施例では、絶縁物４７内に真空シール用
のパッキン４８および５０を設けたものである。

【００２１】このアーク式蒸発源の動作例を説明すると
、従来例と同様、端子部６０と支持板４２との間にアー
ク電源を接続して、かつ支持板４２の図中上側を所定の
真空に保った状態で、図示しないトリガをカソード２２
の前面部に接触させて最初の火花を発生させた後に当該
トリガをカソード２２より引き離すと、カソード２２と
アノード３６との間でアーク放電（２０はそのアークを
模式的に示す）が発生し、それによってカソード２２の
前面部が局部的に溶融してそこからカソード物質２２ａ
が蒸発する。従って例えば、このカソード物質２２ａを
対象物に入射させることによって、その表面に薄膜を形
成することができる。

【００２２】磁石３０は、従来例の磁石６と同様、上記
の場合のアーク２０の状態を制御する等のために設けら
れている。また、カソードホルダ２４内に冷却水５８を
流すのは、アーク２０によるカソード２２の表面のみの
局部的な加熱を行い、カソード２２の全体が加熱されな
いようにするためと、パッキン２８の保護のためである
。

【００２３】このアーク式蒸発源では、絶縁物製で筒状
のシールド材３２内にカソード２２を収納しており、し
かもこのシールド材３２の下部と絶縁物４４とは密接し
ているので、カソード２２と支持板４２との間の沿面距
離は非常に長く、その間で沿面放電が発生することはな
い。ちなみにこのシールド材３２は電気的にフロートし
ているので、その電位は、それとカソード２２との間の
静電容量Ｃ１　と、それと支持板４２との間の静電容量
Ｃ２　とで決まり、当然Ｃ１　≫Ｃ２　なので、カソー
ド２２の電位とほぼ同じになる。

【００２４】即ち、この絶縁物製で筒状のシールド材３
２が従来例の平板状で大きなシールド板１２と同じ働き
をしており、このようなシールド材３２を用いることに
より、当該アーク式蒸発源の外径寸法が小さくなり、小
型化が可能になった。

【００２５】例えば、従来例ではカソード２の外径Ａが
６５ｍｍφしかないのにシールド板１２の外径Ｂが２６
６ｍｍφもあったのに対して、この実施例ではカソード
２２の外径Ｃを９０ｍｍφにしてもアノード３６の外径
Ｄは１３０ｍｍφで済んだ。従って、この実施例では、
全体の外径寸法を大きくすることなくカソード２２を大
きくすることができるので、それによって全体の小型化
を実現しつつ、蒸発レートを高めかつカソード２２の寿
命を長くすることができる。

【００２６】しかも、カソードホルダ２４を前方に押し
出すことにより、シールド材３２内でカソード２２をそ
の消耗に応じて前方に押し出すことができ、それによっ
てこのカソード２２の前面部とアノード３６との位置関
係を、カソード２２が消耗しても良好な状態に保つこと
ができるので、当該アーク式蒸発源の長時間の連続使用
が可能になる。例えば、連続使用可能時間は、カソード
２２の厚さを適当に選べば、従来例の何倍にもなる。カ
ソード２２を動かす場合、磁石３０はカソードホルダ２
４に取り付けられているのでそれと共に動く。シールド
材３２は支持筒３８で押さえられているので動くことは
ない。また、カソードホルダ２４を動かしても、真空シ
ール部４６を設けているので、真空漏れが生じることは
ない。

【００２７】なお、上記実施例とは違って、アノード３
６を薄膜形成装置の真空容器で兼ねさせ、この真空容器
から、支持筒３８を介して、当該アーク式蒸発源全体を
支持するようにしても良い。その場合は、支持板４２は
図示例のものよりも小さくて良い。

【００２８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、カソー
ドを耐熱性絶縁物から成る筒状のシールド材内に収納す
る等の構造を採用しているので、従来例に比べてカソー
ドを大きくしても全体の外径寸法を小さくすることがで
き、それによって蒸発レートを高めたりカソードの寿命
を長くしつつ全体を小型化することができる。しかも、
カソードの消耗に応じてそれをシールド材内で前方に動
かすことができるので、長時間の連続使用が可能になる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の一実施例に係るアーク式蒸発源
を示す断面図である

【図２】　　従来のアーク式蒸発源の一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

２２　　カソード ２４　　カソードホルダ ３２　　シールド材 ３６　　アノード ４２　　支持板 ４４　　絶縁物 ４６　　真空シール部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　耐熱性絶縁物から成る筒状のシールド
   材と、このシールド材内に前後動可能に収納されたカソ
   ードと、このカソードを支持するものであって一部分が
   前記シールド材内に前後動可能に収納されておりかつ内
   部に冷却水が通されるカソードホルダと、前記シールド
   材の先端部近傍の外側を同シールド材との間に隙間をあ
   けて取り囲むように設けられたアノードと、少なくとも
   前記シールド材およびカソードホルダを支持するための
   支持板と、この支持板と前記シールド材の下部およびカ
   ソードホルダとの間に、シールド材に対しては密接しカ
   ソードホルダに対してはその前後動を許容するように設
   けられた絶縁物と、前記支持板とカソードホルダとの間
   に設けられていてこの両者間を、電気的に絶縁した状態
   でしかもカソードホルダの前後動を許容する状態で真空
   シールする真空シール部とを備えることを特徴とするア
   ーク式蒸発源。