JPH04365854A - イオンプレーティング装置 - Google Patents
イオンプレーティング装置Info
- Publication number
- JPH04365854A JPH04365854A JP13925491A JP13925491A JPH04365854A JP H04365854 A JPH04365854 A JP H04365854A JP 13925491 A JP13925491 A JP 13925491A JP 13925491 A JP13925491 A JP 13925491A JP H04365854 A JPH04365854 A JP H04365854A
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- Japan
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- electron beam
- forming material
- hearth
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性や耐蝕性、装
飾的価値、電磁気的特性、光学的特性を要求される金属
あるいは非金属の物体の表面に、例えばTiN、TiC
、TiCN、Al2O3、c−BN、Si3N4、Si
O2等を形成するイオンプレーティング装置に関する。
飾的価値、電磁気的特性、光学的特性を要求される金属
あるいは非金属の物体の表面に、例えばTiN、TiC
、TiCN、Al2O3、c−BN、Si3N4、Si
O2等を形成するイオンプレーティング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ホローカソード電子銃の電子ビー
ム発生装置を備えたイオンプレーティング装置として、
図1或いは図2に示すように、真空室a内に被処理物b
と成膜材料cとの間にバイアス電源dによりバイアスを
かけ、両者の間に電離空間eを形成させると共に、その
電離空間eに対向させてホローカソード型電子銃fを設
け、該電子銃fの外周と成膜材料cを収めたハースgの
周囲とに夫々集束コイルh,iを設けた構成のものが知
られている(特公昭51−20170号、特公昭51−
13471号公報参照)。これらの図に於いて、jは反
応ガスを真空室a内へ導入する導入口を示し、電子銃f
から供給される電子ビームkをハースg内の成膜材料c
に照射して該成膜材料cを蒸発させると共にその蒸発物
をイオン化又は活性化し、同時にイオン化又は活性化し
た反応ガスと共に電離空間e中を輸送して被処理物bに
膜として付着させる。
ム発生装置を備えたイオンプレーティング装置として、
図1或いは図2に示すように、真空室a内に被処理物b
と成膜材料cとの間にバイアス電源dによりバイアスを
かけ、両者の間に電離空間eを形成させると共に、その
電離空間eに対向させてホローカソード型電子銃fを設
け、該電子銃fの外周と成膜材料cを収めたハースgの
周囲とに夫々集束コイルh,iを設けた構成のものが知
られている(特公昭51−20170号、特公昭51−
13471号公報参照)。これらの図に於いて、jは反
応ガスを真空室a内へ導入する導入口を示し、電子銃f
から供給される電子ビームkをハースg内の成膜材料c
に照射して該成膜材料cを蒸発させると共にその蒸発物
をイオン化又は活性化し、同時にイオン化又は活性化し
た反応ガスと共に電離空間e中を輸送して被処理物bに
膜として付着させる。
【0003】このとき、電子ビームkは、電子銃f近傍
の集束コイルhとハースgの周囲の集束コイルiにより
集束され、電子ビームkが成膜材料cに照射されるよう
に軌道が決定される。また、蒸発しイオン化された成膜
材料cおよび反応ガスのイオンとプラズマは、集束コイ
ルh,iにより形成される磁場によって拘束され、電離
空間eを通って被処理物bへ輸送される。
の集束コイルhとハースgの周囲の集束コイルiにより
集束され、電子ビームkが成膜材料cに照射されるよう
に軌道が決定される。また、蒸発しイオン化された成膜
材料cおよび反応ガスのイオンとプラズマは、集束コイ
ルh,iにより形成される磁場によって拘束され、電離
空間eを通って被処理物bへ輸送される。
【0004】こうしたイオンプレーティングの作動時に
於いて、集束コイルhは、電子銃fの電子放出面から安
定した電子放出を行なわせることと、電子銃fから放出
された電子ビームkを成膜材料cの直上にまで輸送する
役割を営み、また、集束コイルiは、電子ビームkを適
度に集束させ、ビームを効率よく成膜材料cに入射させ
ることと、電子銃fの集束コイルhとの合成磁場により
電子ビームkを成膜材料cに偏向させる役割を営む。こ
れらの役割は、成膜材料cを効率よく安定して蒸発させ
ることを主目的としている。集束コイルh,iによって
形成される磁場の磁束線を図3に示す。
於いて、集束コイルhは、電子銃fの電子放出面から安
定した電子放出を行なわせることと、電子銃fから放出
された電子ビームkを成膜材料cの直上にまで輸送する
役割を営み、また、集束コイルiは、電子ビームkを適
度に集束させ、ビームを効率よく成膜材料cに入射させ
ることと、電子銃fの集束コイルhとの合成磁場により
電子ビームkを成膜材料cに偏向させる役割を営む。こ
れらの役割は、成膜材料cを効率よく安定して蒸発させ
ることを主目的としている。集束コイルh,iによって
形成される磁場の磁束線を図3に示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のイオンプレーテ
ィング装置では、集束コイルh,iは、上記のように成
膜材料cを効率よく安定して蒸発させることを主目的と
して設計されているため、蒸発しイオン化した成膜材料
cのイオン、反応ガスのイオン及びそのプラズマは、集
束コイルh,iによって形成された磁場によりハースg
の中心軸のまわりに拘束されるものの、電子ビームkの
集束性及び軌道に影響を及ぼすことなく任意に上記イオ
ン及びプラズマの分布を制御できない欠点があった。そ
のため、被処理物bに付着する成膜材料cの効率を損な
うことなく任意の膜厚分布の膜や化合物膜の場合には組
成が均一な膜を形成することが困難であった。
ィング装置では、集束コイルh,iは、上記のように成
膜材料cを効率よく安定して蒸発させることを主目的と
して設計されているため、蒸発しイオン化した成膜材料
cのイオン、反応ガスのイオン及びそのプラズマは、集
束コイルh,iによって形成された磁場によりハースg
の中心軸のまわりに拘束されるものの、電子ビームkの
集束性及び軌道に影響を及ぼすことなく任意に上記イオ
ン及びプラズマの分布を制御できない欠点があった。そ
のため、被処理物bに付着する成膜材料cの効率を損な
うことなく任意の膜厚分布の膜や化合物膜の場合には組
成が均一な膜を形成することが困難であった。
【0006】例えば、図4に示すように、電子ビームk
の集束性及び軌道に影響を及ぼすことなく集束コイルh
,iによる磁場を大きくすると、Aで示すように被処理
物bへの付着効率が40%程度と大きくなるが、その膜
厚分布は±50%程度の不均一さを生じ、一方、集束コ
イルh,iによる磁場を小さくすると、Bで示すように
膜厚分布は±15%程度に均一になるが、付着効率は5
%程度の小さなものになる。更に、化合物膜形成に必要
な十分高い密度のプラズマを均一に被処理物bの近傍に
形成できないため、例えばTiN膜をFeの被処理物b
に形成した場合、場所により、図5に示すように、Ti
N膜のX線回折強度が被処理物bのFeに比べて非常に
小さい膜が形成される場合がある。
の集束性及び軌道に影響を及ぼすことなく集束コイルh
,iによる磁場を大きくすると、Aで示すように被処理
物bへの付着効率が40%程度と大きくなるが、その膜
厚分布は±50%程度の不均一さを生じ、一方、集束コ
イルh,iによる磁場を小さくすると、Bで示すように
膜厚分布は±15%程度に均一になるが、付着効率は5
%程度の小さなものになる。更に、化合物膜形成に必要
な十分高い密度のプラズマを均一に被処理物bの近傍に
形成できないため、例えばTiN膜をFeの被処理物b
に形成した場合、場所により、図5に示すように、Ti
N膜のX線回折強度が被処理物bのFeに比べて非常に
小さい膜が形成される場合がある。
【0007】本発明は、上記の従来のイオンプレーティ
ング装置の欠点を解決するもので、電子ビームの集束性
及び軌道に影響を及ぼすことなく蒸発しイオン化された
蒸発物質のイオン、反応ガスイオン及びそのプラズマの
分布を任意に制御することにより、被処理物に付着する
成膜材料の付着効率を損なうことなくしかも任意の膜厚
分布で膜を形成でき、化合物膜の場合には組成が均一な
膜を形成できるイオンプレーティング装置を提供するこ
とを目的とするものである。
ング装置の欠点を解決するもので、電子ビームの集束性
及び軌道に影響を及ぼすことなく蒸発しイオン化された
蒸発物質のイオン、反応ガスイオン及びそのプラズマの
分布を任意に制御することにより、被処理物に付着する
成膜材料の付着効率を損なうことなくしかも任意の膜厚
分布で膜を形成でき、化合物膜の場合には組成が均一な
膜を形成できるイオンプレーティング装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、真空室内に
、蒸着膜が形成される被処理物と、該真空室内の下方に
設けられた成膜材料を溶解させるハースと、ガス導入口
とを設け、該被処理物にはこれに直流バイアスをかける
直流バイアス装置が接続され、更に、該ハースに向けて
電子ビームを供給する電子ビーム発生装置と、該電子ビ
ーム発生装置から供給される電子を効率よく成膜材料へ
照射させると共に蒸発する成膜材料と導入ガスをイオン
化するための磁場を形成する集束コイルを備えたイオン
プレーティング装置に於いて、該ハースから蒸発する成
膜材料のイオンと導入ガスのイオン及びプラズマを、該
電子ビームの軌道と集束性に影響を及ぼすことなく被処
理物に向けて誘導すると共に、該被処理物の表面での蒸
着膜の膜厚分布を制御する第2集束コイルを設けること
により、上記の目的を達成するようにした。
、蒸着膜が形成される被処理物と、該真空室内の下方に
設けられた成膜材料を溶解させるハースと、ガス導入口
とを設け、該被処理物にはこれに直流バイアスをかける
直流バイアス装置が接続され、更に、該ハースに向けて
電子ビームを供給する電子ビーム発生装置と、該電子ビ
ーム発生装置から供給される電子を効率よく成膜材料へ
照射させると共に蒸発する成膜材料と導入ガスをイオン
化するための磁場を形成する集束コイルを備えたイオン
プレーティング装置に於いて、該ハースから蒸発する成
膜材料のイオンと導入ガスのイオン及びプラズマを、該
電子ビームの軌道と集束性に影響を及ぼすことなく被処
理物に向けて誘導すると共に、該被処理物の表面での蒸
着膜の膜厚分布を制御する第2集束コイルを設けること
により、上記の目的を達成するようにした。
【0009】
【作用】電子ビーム発生装置からの電子ビームが集束コ
イルにより誘導されてハース内の成膜材料を照射すると
、該成膜材料が蒸発してイオン化すると共に真空室内に
導入した不活性ガス或いは反応ガスのプラズマとイオン
が発生し、これらのイオンとプラズマはバイアスがかけ
られた被処理物の表面に蒸着膜或いは反応蒸着膜として
付着する。該ハースと被処理物との間の電離空間と、該
被処理物の背後とに夫々独立して設けた第2集束コイル
を制御することにより、電子ビームの集束性及び軌道に
影響を及ぼさずに、成膜材料のイオン、導入ガスのイオ
ン及びそのプラズマの分布を任意に制御する磁場を形成
することが出来、被処理物に付着する成膜材料の付着効
率を損なわずに任意の膜厚分布で成膜し、化合物膜の場
合は組成が均一な膜を成膜することが出来る。
イルにより誘導されてハース内の成膜材料を照射すると
、該成膜材料が蒸発してイオン化すると共に真空室内に
導入した不活性ガス或いは反応ガスのプラズマとイオン
が発生し、これらのイオンとプラズマはバイアスがかけ
られた被処理物の表面に蒸着膜或いは反応蒸着膜として
付着する。該ハースと被処理物との間の電離空間と、該
被処理物の背後とに夫々独立して設けた第2集束コイル
を制御することにより、電子ビームの集束性及び軌道に
影響を及ぼさずに、成膜材料のイオン、導入ガスのイオ
ン及びそのプラズマの分布を任意に制御する磁場を形成
することが出来、被処理物に付着する成膜材料の付着効
率を損なわずに任意の膜厚分布で成膜し、化合物膜の場
合は組成が均一な膜を成膜することが出来る。
【0010】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づき説明すると、
図6に於いて、符号1は真空室を示し、該真空室1内の
上方には蒸着膜が形成される被処理物2が適当な手段で
設けられ、該被処理物2の下方にはこれとの間で直流バ
イアス装置3により直流バイアスがかけられたハース4
が設けられる。更に、該真空室1内には、成膜材料10
を収めたハース4に向けて電子を照射するホローカソー
ド電子銃で構成された電子ビーム発生装置5と、不活性
ガス或いは反応ガスを導入するガス導入口6とが設けら
れる。該電子ビーム発生装置5の近傍には集束コイル7
が設けられ、ハース4の周囲には集束コイル8が設けら
れる。11は真空ポンプに接続される真空排気口である
。
図6に於いて、符号1は真空室を示し、該真空室1内の
上方には蒸着膜が形成される被処理物2が適当な手段で
設けられ、該被処理物2の下方にはこれとの間で直流バ
イアス装置3により直流バイアスがかけられたハース4
が設けられる。更に、該真空室1内には、成膜材料10
を収めたハース4に向けて電子を照射するホローカソー
ド電子銃で構成された電子ビーム発生装置5と、不活性
ガス或いは反応ガスを導入するガス導入口6とが設けら
れる。該電子ビーム発生装置5の近傍には集束コイル7
が設けられ、ハース4の周囲には集束コイル8が設けら
れる。11は真空ポンプに接続される真空排気口である
。
【0011】こうした構成は従来のものと略同様で、電
子ビーム発生装置5からの電子ビーム9は集束コイル7
によりハース4の直上へと誘導され、ハース4の周囲の
集束コイル8により集束されてハース4内の成膜材料1
0を蒸発させ、その蒸発材料は該ハース4の上方に発生
するガス導入口6からのガスによるプラズマによりイオ
ン化され、該ガスが反応ガスの場合には該蒸発材料が反
応して被処理物2に膜状に付着するが、本発明に於いて
は、該ハース4から蒸発する成膜材料10のイオンと導
入ガスのイオン及びプラズマを、該電子ビーム9の軌道
と集束性に影響を及ぼすことなく被処理物2に向けて誘
導すると共に、該被処理物2の表面での蒸着膜の膜厚分
布を制御する第2集束コイル13を設けた。
子ビーム発生装置5からの電子ビーム9は集束コイル7
によりハース4の直上へと誘導され、ハース4の周囲の
集束コイル8により集束されてハース4内の成膜材料1
0を蒸発させ、その蒸発材料は該ハース4の上方に発生
するガス導入口6からのガスによるプラズマによりイオ
ン化され、該ガスが反応ガスの場合には該蒸発材料が反
応して被処理物2に膜状に付着するが、本発明に於いて
は、該ハース4から蒸発する成膜材料10のイオンと導
入ガスのイオン及びプラズマを、該電子ビーム9の軌道
と集束性に影響を及ぼすことなく被処理物2に向けて誘
導すると共に、該被処理物2の表面での蒸着膜の膜厚分
布を制御する第2集束コイル13を設けた。
【0012】該第2集束コイル13は、該被処理物2と
ハース4との間の電離空間12と、被処理物2の背後と
に夫々独立して磁場強度が制御できるようにした環状の
コイル13a,13bで構成され、成膜材料10を蒸発
させる時にこれらのコイル13a,13bの磁場を調整
し、例えば図7に示すような磁場を形成することができ
る。イオンは磁場の強さに反比例した回転半径(ラーマ
ー半径)で回転しながら磁束線に沿って運動することが
知られているが、ハース4から蒸発したイオン化された
成膜材料10のイオン、導入ガスイオン、及びこれらの
プラズマは、まず第2集束コイル13aにより形成され
る磁場により拘束される。このとき該コイル13aによ
る磁場は、電子ビーム9の集束性及び軌道に影響を及ぼ
さない。更に第2集束コイル13a,13bによる磁場
を適当に合成することにより、被処理物2の被付着面上
で均一な磁場を形成しておくと、上記イオン及びそれら
のプラズマは被処理物2の被付着面に均一に誘導される
。その結果、被処理物2に付着する成膜材料10の付着
効率を損なうことなく厚さが均一な膜を形成することが
でき、反応ガスを導入して化合物膜を形成するときには
膜厚のみでなく組成も均一な膜を形成することができる
。
ハース4との間の電離空間12と、被処理物2の背後と
に夫々独立して磁場強度が制御できるようにした環状の
コイル13a,13bで構成され、成膜材料10を蒸発
させる時にこれらのコイル13a,13bの磁場を調整
し、例えば図7に示すような磁場を形成することができ
る。イオンは磁場の強さに反比例した回転半径(ラーマ
ー半径)で回転しながら磁束線に沿って運動することが
知られているが、ハース4から蒸発したイオン化された
成膜材料10のイオン、導入ガスイオン、及びこれらの
プラズマは、まず第2集束コイル13aにより形成され
る磁場により拘束される。このとき該コイル13aによ
る磁場は、電子ビーム9の集束性及び軌道に影響を及ぼ
さない。更に第2集束コイル13a,13bによる磁場
を適当に合成することにより、被処理物2の被付着面上
で均一な磁場を形成しておくと、上記イオン及びそれら
のプラズマは被処理物2の被付着面に均一に誘導される
。その結果、被処理物2に付着する成膜材料10の付着
効率を損なうことなく厚さが均一な膜を形成することが
でき、反応ガスを導入して化合物膜を形成するときには
膜厚のみでなく組成も均一な膜を形成することができる
。
【0013】本発明に基づくイオンプレーティング装置
により成膜材料10としてTiを用意し、ガス導入口6
からN2ガスを導入してFeの被処理物2に形成したT
iN膜の膜厚分布とX線回折強度を夫々図8、図9に示
した。これにより明らかなように、膜厚分布は±5%程
度、付着効率は約50%で、X線回折強度の大きいもの
が得られる。尚、被処理物2の被付着面が比較的小さい
場合や、膜を被処理物2の一部分に局所的に形成したい
場合には、第2集束コイル13の磁場を制御して、蒸発
イオン、反応ガスイオン、及びそれらのプラズマを必要
な方向に図10のように誘導することも可能である。
により成膜材料10としてTiを用意し、ガス導入口6
からN2ガスを導入してFeの被処理物2に形成したT
iN膜の膜厚分布とX線回折強度を夫々図8、図9に示
した。これにより明らかなように、膜厚分布は±5%程
度、付着効率は約50%で、X線回折強度の大きいもの
が得られる。尚、被処理物2の被付着面が比較的小さい
場合や、膜を被処理物2の一部分に局所的に形成したい
場合には、第2集束コイル13の磁場を制御して、蒸発
イオン、反応ガスイオン、及びそれらのプラズマを必要
な方向に図10のように誘導することも可能である。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明では、集束コイルで
制御した電子ビームにより直流バイアスをかけながらイ
オンプレーティングを行なう装置に於いて、ハースから
蒸発する成膜材料のイオンと導入ガスのイオン及びプラ
ズマを、被処理物に向けて誘導して蒸着膜の膜厚分布を
制御する第2集束コイルを設けたので、被処理物の被着
面に任意の磁場を形成することができ、任意の膜厚分布
で付着効率良く成膜を行なえ、化合物膜の場合には組成
が均一な膜を形成することができる等の効果がある。
制御した電子ビームにより直流バイアスをかけながらイ
オンプレーティングを行なう装置に於いて、ハースから
蒸発する成膜材料のイオンと導入ガスのイオン及びプラ
ズマを、被処理物に向けて誘導して蒸着膜の膜厚分布を
制御する第2集束コイルを設けたので、被処理物の被着
面に任意の磁場を形成することができ、任意の膜厚分布
で付着効率良く成膜を行なえ、化合物膜の場合には組成
が均一な膜を形成することができる等の効果がある。
【図1】 従来のイオンプレーティング装置の截断側
面図
面図
【図2】 他の従来例の截断側面図
【図3】 従来のイオンプレーティング装置の集束コ
イルにより形成される磁場の線図
イルにより形成される磁場の線図
【図4】 従来のイオンプレーティング装置による成
膜速度分布図
膜速度分布図
【図5】 従来のイオンプレーティング装置によるT
iN膜の形成不良状態を示すX線回折強度の線図
iN膜の形成不良状態を示すX線回折強度の線図
【図6
】 本発明の実施例のイオンプレーティング装置の截
断側面図
】 本発明の実施例のイオンプレーティング装置の截
断側面図
【図7】 本発明の実施例による磁場の線図
【図8】
本発明の実施例による成膜速度分布図
本発明の実施例による成膜速度分布図
【図9】
本発明の実施例によるTiN膜のX線回折強度の線図
本発明の実施例によるTiN膜のX線回折強度の線図
【図10】 本発明の他の実施例による成膜速度制御
の説明図
の説明図
1 真空室 2 被処理物
3 直流バイアス装置
3 直流バイアス装置
Claims (3)
- 【請求項1】 真空室内に、蒸着膜が形成される被処
理物と、該真空室内の下方に設けられた成膜材料を溶解
させるハースと、ガス導入口とを設け、該被処理物には
これに直流バイアスをかける直流バイアス装置が接続さ
れ、更に、該ハースに向けて電子ビームを供給する電子
ビーム発生装置と、該電子ビーム発生装置から供給され
る電子を効率よく成膜材料へ照射させると共に蒸発する
成膜材料と導入ガスをイオン化するための磁場を形成す
る集束コイルを備えたイオンプレーティング装置に於い
て、該ハースから蒸発する成膜材料のイオンと導入ガス
のイオン及びプラズマを、該電子ビームの軌道と集束性
に影響を及ぼすことなく被処理物に向けて誘導すると共
に、該被処理物の表面での蒸着膜の膜厚分布を制御する
第2集束コイルを設けたことを特徴とするイオンプレー
ティング装置。 - 【請求項2】 上記第2集束コイルを、ハースと被処
理物との間の電離空間と、該被処理物の背後とに夫々独
立に制御可能な2つの集束コイルで構成したことを特徴
とする請求項1に記載のイオンプレーティング装置。 - 【請求項3】 上記ガス導入口から反応ガスを真空室
内に導入するようにし、上記第2集束コイルの電流を制
御して被処理物の表面に形成される反応蒸着膜の組成分
布を制御したことを特徴とする請求項1に記載のイオン
プレーティング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13925491A JPH04365854A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | イオンプレーティング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13925491A JPH04365854A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | イオンプレーティング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04365854A true JPH04365854A (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=15241026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13925491A Pending JPH04365854A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | イオンプレーティング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04365854A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0720206A1 (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-03 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
| JP2008522026A (ja) * | 2004-11-26 | 2008-06-26 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 被膜付製品およびその製造方法 |
| JP2008522021A (ja) * | 2004-11-04 | 2008-06-26 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 被覆製品及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-06-11 JP JP13925491A patent/JPH04365854A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0720206A1 (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-03 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
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