JPH0559539A - イオンプレーテイング装置 - Google Patents
イオンプレーテイング装置Info
- Publication number
- JPH0559539A JPH0559539A JP24463191A JP24463191A JPH0559539A JP H0559539 A JPH0559539 A JP H0559539A JP 24463191 A JP24463191 A JP 24463191A JP 24463191 A JP24463191 A JP 24463191A JP H0559539 A JPH0559539 A JP H0559539A
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- Japan
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- electrode
- magnetic field
- discharge
- electrons
- crucible
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低圧力で、しかも低電圧で放電を発生させる
ことができると共に、放電電流を大きくすることのでき
るイオンプレーティング装置を提供する。 【構成】 蒸発材料４に電子ビームＥを照射して蒸発さ
せ、ガス供給装置１１より反応ガスを導入した状態で、
電極１３に電圧を印加しこの電極とルツボ３間で放電を
発生させることにより蒸発粒子や反応ガスをイオン化す
る。このとき、電極に埋め込んだ相対向するように配置
された永久磁石１４Ａ乃至１４Ｄと１５Ａ乃至１５Ｄに
よりこの電極の内側に一方向の磁界Ｂ１を発生させる。
これによりルツボ３と電極１３間に張り出し磁界Ｂ２が
形成される為、蒸発材料からの電子が偏向されながら電
極に到達し多数のイオンが発生する。その為、低圧力
で、かつ低電圧にて放電を開始することができる。又、
電極への電子が到達する部分の磁界Ｂ１はほとんどのも
のが電子の進行軌道と略平行となる為、効率良く電子を
電極に導くことができる。
ことができると共に、放電電流を大きくすることのでき
るイオンプレーティング装置を提供する。 【構成】 蒸発材料４に電子ビームＥを照射して蒸発さ
せ、ガス供給装置１１より反応ガスを導入した状態で、
電極１３に電圧を印加しこの電極とルツボ３間で放電を
発生させることにより蒸発粒子や反応ガスをイオン化す
る。このとき、電極に埋め込んだ相対向するように配置
された永久磁石１４Ａ乃至１４Ｄと１５Ａ乃至１５Ｄに
よりこの電極の内側に一方向の磁界Ｂ１を発生させる。
これによりルツボ３と電極１３間に張り出し磁界Ｂ２が
形成される為、蒸発材料からの電子が偏向されながら電
極に到達し多数のイオンが発生する。その為、低圧力
で、かつ低電圧にて放電を開始することができる。又、
電極への電子が到達する部分の磁界Ｂ１はほとんどのも
のが電子の進行軌道と略平行となる為、効率良く電子を
電極に導くことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、蒸発物質をイオン化
し、基板上に衝突させて成膜を行うイオンプレーティン
グ装置に関する。
し、基板上に衝突させて成膜を行うイオンプレーティン
グ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】 近時、膜質の向上や反応ガスのイオン
化促進を図るために、イオンプレーティング装置が広く
使用されている。
化促進を図るために、イオンプレーティング装置が広く
使用されている。
【０００３】図７はかかるイオンプレーティング装置の
従来例を示す構成概略図であり、１は容器で、その内部
は真空ポンプ２により真空に保たれる。３は容器の底部
に置かれたルツボで、蒸発材料４が収容されている。５
はこのルツボの側壁に設けられた電子銃、６はこのルツ
ボの上方に相対向するように配置された基板で、ホルダ
７に着脱可能に保持されている。８はこのホルダ（基
板）に負の電圧を印加するための直流電源である。９は
前記ルツボ３と基板６との間に配置された筒状の電極
で、イオン化電源１０より正の電圧が印加される。１１
はガス供給装置である。
従来例を示す構成概略図であり、１は容器で、その内部
は真空ポンプ２により真空に保たれる。３は容器の底部
に置かれたルツボで、蒸発材料４が収容されている。５
はこのルツボの側壁に設けられた電子銃、６はこのルツ
ボの上方に相対向するように配置された基板で、ホルダ
７に着脱可能に保持されている。８はこのホルダ（基
板）に負の電圧を印加するための直流電源である。９は
前記ルツボ３と基板６との間に配置された筒状の電極
で、イオン化電源１０より正の電圧が印加される。１１
はガス供給装置である。
【０００４】かかる構成において、真空ポンプ２により
容器１内を例えば１０−５〜１０− ６Torr程度に排気す
る。つぎに、ガス供給装置１１からＮ２やＯ２等の反応
ガス（Ａｒガスでも良い）を、容器内が１０−４Torr程
度になるまでこの容器内に導入する。そして、図示外の
電子銃電源及び偏向器を作動させることにより電子銃５
からの電子ビームＥを偏向させルツボ３内の蒸発材料４
にあててこの蒸発材料を蒸発させる。この状態におい
て、電極９にイオン化電源１０より正の電圧を印加する
と、前記電子ビームの蒸発材料への照射により発生する
二次電子や反射電子が電極に向けて加速され、この電極
に到達した電子の数に相当するぶんの電流がルツボ３と
電極９間に流れる。そして、この電極に印加する電圧を
上昇させると、ルツボと電極間に流れる電流が急激に上
昇して放電が発生する。この放電により蒸発粒子や反応
ガスがイオン化され、イオン化された蒸発粒子及び反応
ガスはホルダ７に印加された負の直流電圧により加速さ
れて基板６方向に向い、この基板上に衝突，付着する。
このとき、蒸発粒子と反応ガスが化合して蒸着膜を形成
する。このように放電を発生させることにより蒸発粒子
や反応ガスをイオン化すれば、効率の良い薄膜形成を行
うことができる。
容器１内を例えば１０−５〜１０− ６Torr程度に排気す
る。つぎに、ガス供給装置１１からＮ２やＯ２等の反応
ガス（Ａｒガスでも良い）を、容器内が１０−４Torr程
度になるまでこの容器内に導入する。そして、図示外の
電子銃電源及び偏向器を作動させることにより電子銃５
からの電子ビームＥを偏向させルツボ３内の蒸発材料４
にあててこの蒸発材料を蒸発させる。この状態におい
て、電極９にイオン化電源１０より正の電圧を印加する
と、前記電子ビームの蒸発材料への照射により発生する
二次電子や反射電子が電極に向けて加速され、この電極
に到達した電子の数に相当するぶんの電流がルツボ３と
電極９間に流れる。そして、この電極に印加する電圧を
上昇させると、ルツボと電極間に流れる電流が急激に上
昇して放電が発生する。この放電により蒸発粒子や反応
ガスがイオン化され、イオン化された蒸発粒子及び反応
ガスはホルダ７に印加された負の直流電圧により加速さ
れて基板６方向に向い、この基板上に衝突，付着する。
このとき、蒸発粒子と反応ガスが化合して蒸着膜を形成
する。このように放電を発生させることにより蒸発粒子
や反応ガスをイオン化すれば、効率の良い薄膜形成を行
うことができる。
【０００５】ところで、近時、上述した放電をできるだ
け低い圧力雰囲気中で、しかもできるだけ低い放電電圧
で発生させると共に、放電電流の大きな状態で薄膜形成
を行うことが要求されている。このような要求を満足す
るために、一般には図８に示すように電極９近傍に永久
磁石１２を組み込むことにより磁界を形成し、この磁界
により蒸発材料からの電子を偏向させて蒸発粒子と衝突
とする回数をできるだけ多くしてイオンを発生させるに
なした装置が提案されている。しかし、かかる装置にお
いては、同図に示すように円筒状電極９の外周近傍に例
えば８個の磁石１２Ａ乃至１２Ｈを等間隔にかつ放射状
に配置すると共に、各磁石は互いに隣り合う極性の向き
が逆になるように配置されている。そのため、電極９内
部に形成される磁界は、符号Ｈで示すようにこの電極内
壁の近傍だけに分布（このような磁界分布を多極磁界と
称す）する。
け低い圧力雰囲気中で、しかもできるだけ低い放電電圧
で発生させると共に、放電電流の大きな状態で薄膜形成
を行うことが要求されている。このような要求を満足す
るために、一般には図８に示すように電極９近傍に永久
磁石１２を組み込むことにより磁界を形成し、この磁界
により蒸発材料からの電子を偏向させて蒸発粒子と衝突
とする回数をできるだけ多くしてイオンを発生させるに
なした装置が提案されている。しかし、かかる装置にお
いては、同図に示すように円筒状電極９の外周近傍に例
えば８個の磁石１２Ａ乃至１２Ｈを等間隔にかつ放射状
に配置すると共に、各磁石は互いに隣り合う極性の向き
が逆になるように配置されている。そのため、電極９内
部に形成される磁界は、符号Ｈで示すようにこの電極内
壁の近傍だけに分布（このような磁界分布を多極磁界と
称す）する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 このような磁石配置
によれば、各磁石によって形成される磁界は電極内に形
成され多極磁界Ｈと各磁石の直下に形成される張り出し
磁界であって、電極の中央部直下に位置するルツボ３の
直上にはほとんどの張り出し磁界は存在しない。そのた
め、蒸発材料からの電子は磁界の影響を受けることが非
常に少なくイオンの発生量が非常に少ない。その結果、
放電の開始にあたって、容器内の圧力を低くしたり、放
電電圧を低くすることに限界ある。そのため、放電電源
として比較的大きな電源を必要とする。
によれば、各磁石によって形成される磁界は電極内に形
成され多極磁界Ｈと各磁石の直下に形成される張り出し
磁界であって、電極の中央部直下に位置するルツボ３の
直上にはほとんどの張り出し磁界は存在しない。そのた
め、蒸発材料からの電子は磁界の影響を受けることが非
常に少なくイオンの発生量が非常に少ない。その結果、
放電の開始にあたって、容器内の圧力を低くしたり、放
電電圧を低くすることに限界ある。そのため、放電電源
として比較的大きな電源を必要とする。
【０００７】一方、各磁石によって形成されるほとんど
の磁界は蒸発材料４から電極９に向かう電子に対して直
交ように分布しているため、電子を電極から遠ざける方
向に作用し、磁界が電子の進行方向と略平行となる８つ
の磁石１２Ａ乃至１２Ｈが置かれている部分においての
み、電子が電極に到達することになる。その結果、電極
に到達する電子の量が非常に少なくなるため、所望の放
電電流を得ることと安定な放電を維持する必要から電極
９に印加する電圧を増大させなければならず、さらに大
型の電源が必要となりコストアップを避けることができ
ない。
の磁界は蒸発材料４から電極９に向かう電子に対して直
交ように分布しているため、電子を電極から遠ざける方
向に作用し、磁界が電子の進行方向と略平行となる８つ
の磁石１２Ａ乃至１２Ｈが置かれている部分においての
み、電子が電極に到達することになる。その結果、電極
に到達する電子の量が非常に少なくなるため、所望の放
電電流を得ることと安定な放電を維持する必要から電極
９に印加する電圧を増大させなければならず、さらに大
型の電源が必要となりコストアップを避けることができ
ない。
【０００８】そこで、本発明はかかる点に鑑み、低圧力
で、しかも低電圧で放電を発生させることができると共
に、放電電流を大きくすることの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。
で、しかも低電圧で放電を発生させることができると共
に、放電電流を大きくすることの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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
め、本発明のイオンプレーティングはルツボ内に収容さ
れた蒸発物質を加熱蒸発するための手段と、前記ルツボ
に対向するように置かれかつホルダに保持された基板
と、前記ルツボと基板との間に置かれた正の電圧が印加
された環状電極とを備え、前記ルツボと環状電極間で放
電させることにより蒸発物質をイオン化するようになし
た装置において、前記環状電極の内側に一方向の磁場を
形成したことを特徴とするものである。
め、本発明のイオンプレーティングはルツボ内に収容さ
れた蒸発物質を加熱蒸発するための手段と、前記ルツボ
に対向するように置かれかつホルダに保持された基板
と、前記ルツボと基板との間に置かれた正の電圧が印加
された環状電極とを備え、前記ルツボと環状電極間で放
電させることにより蒸発物質をイオン化するようになし
た装置において、前記環状電極の内側に一方向の磁場を
形成したことを特徴とするものである。
【００１０】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
説する。
説する。
【００１１】
【実施例】 図１は本発明に係るイオンプレーティング
装置の一例を示す構成概略図、図２は本発明で使用され
る電極の平面図であり、図７及び図８と同一番号は同一
構成要素を示すものである。
装置の一例を示す構成概略図、図２は本発明で使用され
る電極の平面図であり、図７及び図８と同一番号は同一
構成要素を示すものである。
【００１２】即ち本実施例においては、リング状の電極
１３の内部にその左右、つまり中心Ｏを通る直線ＡＡを
中心にして夫々５個の永久磁石１４Ａ，１４Ｂ，１４
Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅと１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５
Ｄ，１５Ｅとが対象に配置する。また、相対向する各磁
石の磁極は右側がＮ極で、左側の磁極がＳ極となるよう
になしている。さらに、この電極の内部にはガス通路が
形成されていてパイプ１６を介してガス供給装置１１に
接続されており、この電極の内側内壁にはガスを噴出さ
せるための多数の穴１７が形成してある。１８はこの電
極の下部に固定された冷却用パイプで、一端は図示外の
冷却水供給口に、また、他端は排出口に夫々接続されて
いる。
１３の内部にその左右、つまり中心Ｏを通る直線ＡＡを
中心にして夫々５個の永久磁石１４Ａ，１４Ｂ，１４
Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅと１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５
Ｄ，１５Ｅとが対象に配置する。また、相対向する各磁
石の磁極は右側がＮ極で、左側の磁極がＳ極となるよう
になしている。さらに、この電極の内部にはガス通路が
形成されていてパイプ１６を介してガス供給装置１１に
接続されており、この電極の内側内壁にはガスを噴出さ
せるための多数の穴１７が形成してある。１８はこの電
極の下部に固定された冷却用パイプで、一端は図示外の
冷却水供給口に、また、他端は排出口に夫々接続されて
いる。
【００１３】今、図２で示すように電極１３内に４個の
磁石１４Ａ乃至１４Ｅと１５Ａ乃至１５Ｅとを対称に組
み込めば、電極の内側には右から左に向かう一方向の磁
界Ｂ１が形成される。また、このような磁場を形成する
ように各磁石を配置すれば、図３に示すようにこの電極
１３の直下、つまりこの電極とルツボ３との間に張り出
し磁界Ｂ２が形成される。そこで、まず、電極に向かう
電子ｅが張り出し磁界Ｂ２の影響を受けて直進すること
なく偏向されながら電極に到達するため、電子が蒸発粒
子と衝突する回数が増大し、イオンが多数発生する。こ
れにより低い圧力でもって、しかも電極への印加電圧が
低い状態で放電を行わせることができる。図４はガス圧
力に対する放電開始電圧の関係を示した実験結果であ
り、丸印は本発明の一方向の磁界を使用、三角印は従来
の多極磁界を使用、四角印は磁界を使用しない場合を夫
々示したものである。同図から明らかなように本発明の
如く一方向の磁界を形成したものを使用すれば、無磁界
や多極磁界を用いる場合に比べて低いガスの圧力雰囲気
中において低い印加電圧でもって放電を開始することが
できることが明瞭である。
磁石１４Ａ乃至１４Ｅと１５Ａ乃至１５Ｅとを対称に組
み込めば、電極の内側には右から左に向かう一方向の磁
界Ｂ１が形成される。また、このような磁場を形成する
ように各磁石を配置すれば、図３に示すようにこの電極
１３の直下、つまりこの電極とルツボ３との間に張り出
し磁界Ｂ２が形成される。そこで、まず、電極に向かう
電子ｅが張り出し磁界Ｂ２の影響を受けて直進すること
なく偏向されながら電極に到達するため、電子が蒸発粒
子と衝突する回数が増大し、イオンが多数発生する。こ
れにより低い圧力でもって、しかも電極への印加電圧が
低い状態で放電を行わせることができる。図４はガス圧
力に対する放電開始電圧の関係を示した実験結果であ
り、丸印は本発明の一方向の磁界を使用、三角印は従来
の多極磁界を使用、四角印は磁界を使用しない場合を夫
々示したものである。同図から明らかなように本発明の
如く一方向の磁界を形成したものを使用すれば、無磁界
や多極磁界を用いる場合に比べて低いガスの圧力雰囲気
中において低い印加電圧でもって放電を開始することが
できることが明瞭である。
【００１４】つぎに、電極１３への電子が到達する部分
における磁界Ｂ１は、図３から明らかなようにほとんど
のものが電子の進行軌道と略平行となるため、効率良く
電子を電極に導くことができ、放電電圧を高くすること
なく所望の放電電流を得ることができる。図５は電極１
３に印加する電圧に対する電極に流れる電流の関係を示
した実験結果であり、丸印は本発明の一方向の磁界を使
用、三角印は従来の多極磁界を使用、四角印は磁界を使
用しない場合を夫々示したものである。同図から明らか
なように本発明の如く一方向の磁界を形成したものを使
用すれば、無磁界や多極磁界を用いる場合に比べて低い
放電電圧にて大きな放電電流が得られることが明瞭であ
る。
における磁界Ｂ１は、図３から明らかなようにほとんど
のものが電子の進行軌道と略平行となるため、効率良く
電子を電極に導くことができ、放電電圧を高くすること
なく所望の放電電流を得ることができる。図５は電極１
３に印加する電圧に対する電極に流れる電流の関係を示
した実験結果であり、丸印は本発明の一方向の磁界を使
用、三角印は従来の多極磁界を使用、四角印は磁界を使
用しない場合を夫々示したものである。同図から明らか
なように本発明の如く一方向の磁界を形成したものを使
用すれば、無磁界や多極磁界を用いる場合に比べて低い
放電電圧にて大きな放電電流が得られることが明瞭であ
る。
【００１５】尚、前述の説明は本発明の一例であり、実
施にあたっては幾多の変形が考えられる。例えば上記実
施例では環状の電極内に一方向の磁界を形成するために
永久磁石を使用したが、この各永久磁石に代えて電磁石
を使用しても良い。また、図６に示すように電極１３に
直接コイル１９Ａ，１９Ｂを巻回しても良い。ここで、
電極内に形成する磁界の方向は、その磁界方向を蒸発材
料を照射する電子ビームの進行方向と逆になるように設
定した場合に、放電開始時におけるガス圧力と印加電圧
を一番低くすることができることを実験にて確認でき
た。
施にあたっては幾多の変形が考えられる。例えば上記実
施例では環状の電極内に一方向の磁界を形成するために
永久磁石を使用したが、この各永久磁石に代えて電磁石
を使用しても良い。また、図６に示すように電極１３に
直接コイル１９Ａ，１９Ｂを巻回しても良い。ここで、
電極内に形成する磁界の方向は、その磁界方向を蒸発材
料を照射する電子ビームの進行方向と逆になるように設
定した場合に、放電開始時におけるガス圧力と印加電圧
を一番低くすることができることを実験にて確認でき
た。
【００１６】また、上記実施例では電子銃からの電子ビ
ームを約２７０°偏向させて蒸発材料に照射する場合を
示したが、電子銃と蒸発材料とを略同一平面内において
電子ビームを１８０°偏向さて蒸発材料に照射したりあ
るいは電子ビームを偏向させることなく直接蒸発材料に
照射するようにしても良く、さらには、電子ビームを使
用しないで加熱コイルやレーザ等の既知の加熱手段を使
用しても良い。
ームを約２７０°偏向させて蒸発材料に照射する場合を
示したが、電子銃と蒸発材料とを略同一平面内において
電子ビームを１８０°偏向さて蒸発材料に照射したりあ
るいは電子ビームを偏向させることなく直接蒸発材料に
照射するようにしても良く、さらには、電子ビームを使
用しないで加熱コイルやレーザ等の既知の加熱手段を使
用しても良い。
【００１７】さらに、上記実施例では電極に直流電圧を
印加させて放電を発生させたが、高周波電圧を印加して
も良い。
印加させて放電を発生させたが、高周波電圧を印加して
も良い。
【００１８】さらに、上記実施例では電極の形状とし
て、円形のものを使用したが、楕円や四角形のものを使
用しても良い。
て、円形のものを使用したが、楕円や四角形のものを使
用しても良い。
【００１９】
【発明の効果】 以上のようになせば、低圧力で、しか
も低電圧で放電を発生させることができると共に、放電
電流を大きくすることのできるイオンプレーティング装
置を提供することができる。
も低電圧で放電を発生させることができると共に、放電
電流を大きくすることのできるイオンプレーティング装
置を提供することができる。
【図１】 本発明本発明に係るイオンプレーティング装
置の一例を示す構成概略図である。
置の一例を示す構成概略図である。
【図２】 本発明で使用される電極の平面図である。
【図３】 本発明の動作を説明するための図である。
【図４】 ガス圧力に対する放電開始電圧との関係を示
す図である。
す図である。
【図５】 電極への印加電圧に対する電極に流れる放電
電圧との関係を示す図である。
電圧との関係を示す図である。
【図６】 本発明の他の例を示す平面図である。
【図７】 従来例を説明するための構成概略図である。
【図８】 従来例を説明するための構成概略図である。
１：容器 ２：真空ポンプ ３：ルツボ ４：蒸発材料
５：電子銃 ６：基板７：ホルダ ８：電源 ９，１
３：電極 １０：イオン電源１１：ガス供給装置１２Ａ
乃至１２Ｈ，１４Ａ乃至１４Ｄ，１５Ａ乃至１５Ｄ：永
久磁石 １６，１８：パイプ １７：穴 １９Ａ，１９
Ｂ：コイル
５：電子銃 ６：基板７：ホルダ ８：電源 ９，１
３：電極 １０：イオン電源１１：ガス供給装置１２Ａ
乃至１２Ｈ，１４Ａ乃至１４Ｄ，１５Ａ乃至１５Ｄ：永
久磁石 １６，１８：パイプ １７：穴 １９Ａ，１９
Ｂ：コイル
Claims (1)
- 【請求項１】 ルツボ内に収容された蒸発物質を加熱蒸
発するための手段と、前記ルツボに対向するように置か
れかつホルダに保持された基板と、前記ルツボと基板と
の間に置かれた正の電圧が印加された環状電極とを備
え、前記ルツボと環状電極間で放電させることにより蒸
発物質をイオン化するようになした装置において、前記
環状電極の内側に一方向の磁場を形成したことを特徴と
するイオンプレーティング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24463191A JPH0559539A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | イオンプレーテイング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24463191A JPH0559539A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | イオンプレーテイング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559539A true JPH0559539A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=17121627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24463191A Withdrawn JPH0559539A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | イオンプレーテイング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0559539A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8300221B2 (en) | 2007-11-14 | 2012-10-30 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Minute measuring instrument for high speed and large area and method thereof |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP24463191A patent/JPH0559539A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8300221B2 (en) | 2007-11-14 | 2012-10-30 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Minute measuring instrument for high speed and large area and method thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |