JPH06108237A - 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
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- JPH06108237A JPH06108237A JP25709092A JP25709092A JPH06108237A JP H06108237 A JPH06108237 A JP H06108237A JP 25709092 A JP25709092 A JP 25709092A JP 25709092 A JP25709092 A JP 25709092A JP H06108237 A JPH06108237 A JP H06108237A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 対向電極の表面に絶縁膜が成膜されにくく、
長時間にわたって安定してプラズマ内の電子を呼び寄せ
ることができ、長時間にわたり安定して良質な絶縁膜を
基板上に成膜することができるイオンプレーティング装
置を提供する。 【構成】 真空チャンバー１内で膜材料６を溶解・蒸発
させて基板８に向かう蒸発流７を形成し、真空チャンバ
ー１内に反応ガス２１を導入し、プラズマ銃１４により
蒸発流と交差するプラズマ１５を発生させ、対向電極１
６によりプラズマ内の電子を呼び寄せて蒸発流及び反応
ガスを正にイオン化し、イオン化した蒸発流及び反応ガ
スを負に印加した基板８に衝突・凝固させて基板上に絶
縁膜を成膜するイオンプレーティング装置において、対
向電極の電極面を１０-3torr以上の不活性ガス２２で覆
うガス膜装置３０を備える。
長時間にわたって安定してプラズマ内の電子を呼び寄せ
ることができ、長時間にわたり安定して良質な絶縁膜を
基板上に成膜することができるイオンプレーティング装
置を提供する。 【構成】 真空チャンバー１内で膜材料６を溶解・蒸発
させて基板８に向かう蒸発流７を形成し、真空チャンバ
ー１内に反応ガス２１を導入し、プラズマ銃１４により
蒸発流と交差するプラズマ１５を発生させ、対向電極１
６によりプラズマ内の電子を呼び寄せて蒸発流及び反応
ガスを正にイオン化し、イオン化した蒸発流及び反応ガ
スを負に印加した基板８に衝突・凝固させて基板上に絶
縁膜を成膜するイオンプレーティング装置において、対
向電極の電極面を１０-3torr以上の不活性ガス２２で覆
うガス膜装置３０を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はイオンプレーティング装
置に係わり、更に詳しくは、絶縁膜を成膜するイオンプ
レーティング装置に用いるプラズマ銃用対向電極に関す
る。
置に係わり、更に詳しくは、絶縁膜を成膜するイオンプ
レーティング装置に用いるプラズマ銃用対向電極に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】イオンプレーティング(ion plating)
は、加熱蒸発させた蒸発原子及び／又は反応原子をイオ
ン化し、負に印加した素地基板上に衝突させ凝固させる
成膜方法である。かかるイオンプレーティングを行う従
来のイオンプレーティング装置は、例えば図３に示すよ
うに、ルツボ５を内部に備えた真空チャンバー１、ルツ
ボに電子ビーム４を照射する電子銃３、プラズマ１５を
発生するプラズマ銃１４、プラズマ内の電子を呼び寄せ
る対向電極１６、反応ガス２１を導入する反応ガス導入
ノズル１３、等を備え、基板８を負に印加し、電子銃３
により電子ビーム４をルツボ５に照射してルツボ内の膜
材料６を溶解・蒸発させて膜材料６の蒸発流７を形成
し、プラズマ銃１４によりプラズマ１５を発生させ対向
電極１６により電子を呼び寄せて蒸発流７及び反応ガス
２１を正にイオン化し、イオン化した蒸発流７及び反応
ガス２１を負に印加した基板８に衝突させ凝固させて基
板上に絶縁膜を成膜していた。
は、加熱蒸発させた蒸発原子及び／又は反応原子をイオ
ン化し、負に印加した素地基板上に衝突させ凝固させる
成膜方法である。かかるイオンプレーティングを行う従
来のイオンプレーティング装置は、例えば図３に示すよ
うに、ルツボ５を内部に備えた真空チャンバー１、ルツ
ボに電子ビーム４を照射する電子銃３、プラズマ１５を
発生するプラズマ銃１４、プラズマ内の電子を呼び寄せ
る対向電極１６、反応ガス２１を導入する反応ガス導入
ノズル１３、等を備え、基板８を負に印加し、電子銃３
により電子ビーム４をルツボ５に照射してルツボ内の膜
材料６を溶解・蒸発させて膜材料６の蒸発流７を形成
し、プラズマ銃１４によりプラズマ１５を発生させ対向
電極１６により電子を呼び寄せて蒸発流７及び反応ガス
２１を正にイオン化し、イオン化した蒸発流７及び反応
ガス２１を負に印加した基板８に衝突させ凝固させて基
板上に絶縁膜を成膜していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
イオンプレーティング装置では、基板に成膜される絶縁
膜は、基板以外に対向電極１６の表面にも成膜され、こ
れにより対向電極１６の導電性が成膜の進行と共に低下
する問題点があった。このため、プラズマ１５が不安定
或いは維持できなくなり、プラズマによる蒸発流及び反
応ガスのイオン化が極端に低下する問題点があった。こ
の結果、イオンプレーティングが実質的に行われずに単
なる蒸着となり、基板に形成される絶縁膜の膜質が悪化
し（緻密でなくポーラスとなる、結晶化が不十分とな
る、硬度が低下する、など）、かつ絶縁膜と基板との密
着力が低下する問題点があった。更に、かかる現象が極
めて短時間、例えば数分から十数分で生じるため、事実
上、プラズマ銃の長時間にわたる安定運転が不可能であ
る問題点があった。
イオンプレーティング装置では、基板に成膜される絶縁
膜は、基板以外に対向電極１６の表面にも成膜され、こ
れにより対向電極１６の導電性が成膜の進行と共に低下
する問題点があった。このため、プラズマ１５が不安定
或いは維持できなくなり、プラズマによる蒸発流及び反
応ガスのイオン化が極端に低下する問題点があった。こ
の結果、イオンプレーティングが実質的に行われずに単
なる蒸着となり、基板に形成される絶縁膜の膜質が悪化
し（緻密でなくポーラスとなる、結晶化が不十分とな
る、硬度が低下する、など）、かつ絶縁膜と基板との密
着力が低下する問題点があった。更に、かかる現象が極
めて短時間、例えば数分から十数分で生じるため、事実
上、プラズマ銃の長時間にわたる安定運転が不可能であ
る問題点があった。
【０００４】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明は、
対向電極の表面に絶縁膜が成膜されにくく、長時間にわ
たって安定してプラズマ内の電子を呼び寄せることがで
き、長時間にわたり安定して良質な絶縁膜を基板上に成
膜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。
るために創案されたものである。すなわち、本発明は、
対向電極の表面に絶縁膜が成膜されにくく、長時間にわ
たって安定してプラズマ内の電子を呼び寄せることがで
き、長時間にわたり安定して良質な絶縁膜を基板上に成
膜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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、真空チ
ャンバー内で膜材料を溶解・蒸発させて基板に向かう蒸
発流を形成し、真空チャンバー内に反応ガスを導入し、
プラズマ銃により前記蒸発流と交差するプラズマを発生
させ、対向電極により前記プラズマ内の電子を呼び寄せ
て前記蒸発流及び前記反応ガスを正にイオン化し、イオ
ン化した蒸発流及び反応ガスを負に印加した基板に衝突
・凝固させて基板上に絶縁膜を成膜するイオンプレーテ
ィング装置において、前記対向電極の電極面で１０-3to
rr以上の圧力となるように前記電極面を不活性ガスで覆
うガス膜装置を備える、ことを特徴とするイオンプレー
ティング装置が提供される。
ャンバー内で膜材料を溶解・蒸発させて基板に向かう蒸
発流を形成し、真空チャンバー内に反応ガスを導入し、
プラズマ銃により前記蒸発流と交差するプラズマを発生
させ、対向電極により前記プラズマ内の電子を呼び寄せ
て前記蒸発流及び前記反応ガスを正にイオン化し、イオ
ン化した蒸発流及び反応ガスを負に印加した基板に衝突
・凝固させて基板上に絶縁膜を成膜するイオンプレーテ
ィング装置において、前記対向電極の電極面で１０-3to
rr以上の圧力となるように前記電極面を不活性ガスで覆
うガス膜装置を備える、ことを特徴とするイオンプレー
ティング装置が提供される。
【０００６】本発明の実施例によれば、前記ガス膜装置
は、対向電極の電極面に設けられたガス吹出孔と、前記
対向電極の内部を通して前記ガス吹出孔に不活性ガスを
供給するガス供給装置とからなり、これにより不活性ガ
スを対向電極の内部からガス吹出孔を通して対向電極の
電極面に吹き出させる、ことが好ましい。また、前記ガ
ス膜装置は、対向電極の電極面に沿って不活性ガスを流
すように設けられたガスノズルと、該ガスノズルに不活
性ガスを供給するガス供給装置とからなり、これにより
不活性ガスを対向電極の電極面に沿って吹き付ける、こ
とが好ましい。更に、前記不活性ガスはアルゴンガスで
ある、ことが好ましい。
は、対向電極の電極面に設けられたガス吹出孔と、前記
対向電極の内部を通して前記ガス吹出孔に不活性ガスを
供給するガス供給装置とからなり、これにより不活性ガ
スを対向電極の内部からガス吹出孔を通して対向電極の
電極面に吹き出させる、ことが好ましい。また、前記ガ
ス膜装置は、対向電極の電極面に沿って不活性ガスを流
すように設けられたガスノズルと、該ガスノズルに不活
性ガスを供給するガス供給装置とからなり、これにより
不活性ガスを対向電極の電極面に沿って吹き付ける、こ
とが好ましい。更に、前記不活性ガスはアルゴンガスで
ある、ことが好ましい。
【０００７】
【作用】本発明は真空チャンバー内で前記蒸発流や反応
ガスの原子もしくは分子同士が衝突するまでの原子もし
くは分子の平均移動距離（平均自由行程）が、通常のイ
オンプレーティング装置内の圧力（例えば５×１０-4to
rr）では長く（例えば５００ｍｍ）、１０-3torr以上の
圧力では短い（例えば５０ｍｍ以下）、ことに着眼した
ものである。
ガスの原子もしくは分子同士が衝突するまでの原子もし
くは分子の平均移動距離（平均自由行程）が、通常のイ
オンプレーティング装置内の圧力（例えば５×１０-4to
rr）では長く（例えば５００ｍｍ）、１０-3torr以上の
圧力では短い（例えば５０ｍｍ以下）、ことに着眼した
ものである。
【０００８】すなわち、本発明の構成によれば、ガス膜
装置により対向電極の電極面で１０ -3torr以上の圧力と
なるように前記電極面を不活性ガスで覆っているので、
真空に近い圧力（例えば５×１０-4torr）を通過して対
向電極に近づいた前記蒸発流や反応ガスの原子もしくは
分子は、不活性ガス内で直ちに不活性ガスのガス原子
（分子）と衝突して跳ね返される。従って、絶縁膜を成
膜する蒸発流や反応ガスの原子もしくは分子は対向電極
の表面に到達しにくく、絶縁膜は対向電極の表面にほん
んど成膜されない。これにより、対向電極の導電性を長
時間にわたり維持することができ、プラズマ銃によるプ
ラズマが長時間にわたり安定し、プラズマによる蒸発流
及び反応ガスのイオン化も安定して行われ、緻密で結晶
化が十分であり、硬度が高く、基板との密着力が高い、
良質の絶縁膜を、基板上に長時間にわたり成膜すること
ができる。
装置により対向電極の電極面で１０ -3torr以上の圧力と
なるように前記電極面を不活性ガスで覆っているので、
真空に近い圧力（例えば５×１０-4torr）を通過して対
向電極に近づいた前記蒸発流や反応ガスの原子もしくは
分子は、不活性ガス内で直ちに不活性ガスのガス原子
（分子）と衝突して跳ね返される。従って、絶縁膜を成
膜する蒸発流や反応ガスの原子もしくは分子は対向電極
の表面に到達しにくく、絶縁膜は対向電極の表面にほん
んど成膜されない。これにより、対向電極の導電性を長
時間にわたり維持することができ、プラズマ銃によるプ
ラズマが長時間にわたり安定し、プラズマによる蒸発流
及び反応ガスのイオン化も安定して行われ、緻密で結晶
化が十分であり、硬度が高く、基板との密着力が高い、
良質の絶縁膜を、基板上に長時間にわたり成膜すること
ができる。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明によるイオンプレーティング装
置の全体構成図であり、図２は本発明によるイオンプレ
ーティング装置の別の全体構成図である。なお図１ない
し図３において、共通する部品には同一の符合を付して
使用する。
明する。図１は、本発明によるイオンプレーティング装
置の全体構成図であり、図２は本発明によるイオンプレ
ーティング装置の別の全体構成図である。なお図１ない
し図３において、共通する部品には同一の符合を付して
使用する。
【００１０】図１及び図２において、本発明によるイオ
ンプレーティング装置は、真空チャンバー１内で膜材料
６を溶解・蒸発させて基板８に向かう蒸発流７を形成
し、真空チャンバー１内に反応ガス２１を導入し、プラ
ズマ銃１４により前記蒸発流７と交差するプラズマ１５
を発生させ、対向電極１６により前記プラズマ１５内の
電子を呼び寄せて前記蒸発流７及び前記反応ガス２１を
正にイオン化し、イオン化した蒸発流７及び反応ガス２
１を負に印加した基板８に衝突・凝固させて基板８上に
絶縁膜を成膜するようになっている。
ンプレーティング装置は、真空チャンバー１内で膜材料
６を溶解・蒸発させて基板８に向かう蒸発流７を形成
し、真空チャンバー１内に反応ガス２１を導入し、プラ
ズマ銃１４により前記蒸発流７と交差するプラズマ１５
を発生させ、対向電極１６により前記プラズマ１５内の
電子を呼び寄せて前記蒸発流７及び前記反応ガス２１を
正にイオン化し、イオン化した蒸発流７及び反応ガス２
１を負に印加した基板８に衝突・凝固させて基板８上に
絶縁膜を成膜するようになっている。
【００１１】すなわち、図１及び図２において、真空チ
ャンバー１は、図示しない真空ポンプにより真空排気２
され、チャンバー内をイオンプレーティングに適した圧
力、例えば５×１０-4torrに保持されている。本発明に
よるイオンプレーティング装置は、電子銃３を備え、こ
の電子銃３は電子ビーム４を発生し、これをルツボ５に
照射して蒸発材料６を溶解・蒸発させ、蒸発した蒸発材
料６により蒸発流７を形成するようになっている。
ャンバー１は、図示しない真空ポンプにより真空排気２
され、チャンバー内をイオンプレーティングに適した圧
力、例えば５×１０-4torrに保持されている。本発明に
よるイオンプレーティング装置は、電子銃３を備え、こ
の電子銃３は電子ビーム４を発生し、これをルツボ５に
照射して蒸発材料６を溶解・蒸発させ、蒸発した蒸発材
料６により蒸発流７を形成するようになっている。
【００１２】更に本発明によるイオンプレーティング装
置は、蒸発流７及び反応ガス２１をイオン化する手段と
して、プラズマ銃１４、収束コイル１７、対向電極１
６、収束コイル１８、絶縁部１９、及び対向電極用電源
２０を備えている。プラズマ銃１４は、正イオンと電子
の共存したプラズマ１５を発生させる。対向電極１６
は、プラズマ銃１４のほぼ対向する位置に設置され、絶
縁部１９を介して真空チャンバー１から絶縁されてい
る。又、対向電極１６は、対向電極用電源２０により真
空チャンバー１より相対的に正（プラス）の電圧に印加
され、プラズマ１５の内の電子を対向電極１６に呼び寄
せ、プラズマを通過した蒸発流７及び反応ガス２１を正
イオンにイオン化するようになっている。
置は、蒸発流７及び反応ガス２１をイオン化する手段と
して、プラズマ銃１４、収束コイル１７、対向電極１
６、収束コイル１８、絶縁部１９、及び対向電極用電源
２０を備えている。プラズマ銃１４は、正イオンと電子
の共存したプラズマ１５を発生させる。対向電極１６
は、プラズマ銃１４のほぼ対向する位置に設置され、絶
縁部１９を介して真空チャンバー１から絶縁されてい
る。又、対向電極１６は、対向電極用電源２０により真
空チャンバー１より相対的に正（プラス）の電圧に印加
され、プラズマ１５の内の電子を対向電極１６に呼び寄
せ、プラズマを通過した蒸発流７及び反応ガス２１を正
イオンにイオン化するようになっている。
【００１３】収束コイル１７、１８はプラズマが広がら
ないようプラズマを収束させる磁場を発生する。この収
束コイル１７、１８は、図示のようにプラズマ銃側と対
向電極側の両方に設けるのがよい。なお対向電極側の収
束コイル１８は、対向電極の図示しない内部に設けても
よい。以上の構成によりプラズマ銃１４から出たプラズ
マ１５を蒸発流７に照射すると、プラズマ１５のうちの
主として電子が蒸発流７及び反応ガス２１と衝突する際
に蒸発流７及び反応ガス２１を正イオンにイオン化す
る。
ないようプラズマを収束させる磁場を発生する。この収
束コイル１７、１８は、図示のようにプラズマ銃側と対
向電極側の両方に設けるのがよい。なお対向電極側の収
束コイル１８は、対向電極の図示しない内部に設けても
よい。以上の構成によりプラズマ銃１４から出たプラズ
マ１５を蒸発流７に照射すると、プラズマ１５のうちの
主として電子が蒸発流７及び反応ガス２１と衝突する際
に蒸発流７及び反応ガス２１を正イオンにイオン化す
る。
【００１４】基板８は、高周波電源１１により高周波用
整合装置１０を介して高周波（例えば１３．５６ＭＨ
ｚ）が印加されている。基板８自体は絶縁物でも導電体
でもよいが、絶縁物が基板８に成膜されるため、絶縁物
の表面に負の電圧が印加できるように高周波が印加され
る。高周波用整合装置１０は、絶縁物の表面に負の電圧
を効果的に印加できるように負荷側のインピーダンスを
整合させるマッチング装置である。なお、基板８を一定
温度に維持し、成膜条件を安定にするためにヒータ１２
を設けるのがよい。
整合装置１０を介して高周波（例えば１３．５６ＭＨ
ｚ）が印加されている。基板８自体は絶縁物でも導電体
でもよいが、絶縁物が基板８に成膜されるため、絶縁物
の表面に負の電圧が印加できるように高周波が印加され
る。高周波用整合装置１０は、絶縁物の表面に負の電圧
を効果的に印加できるように負荷側のインピーダンスを
整合させるマッチング装置である。なお、基板８を一定
温度に維持し、成膜条件を安定にするためにヒータ１２
を設けるのがよい。
【００１５】真空チャンバー１内には、反応ガス導入ノ
ズル１３を介して反応ガス２１が導入される。反応ガス
２１は、例えばアルミナＡl2Ｏ3 を基板８に成膜する場
合には酸素（Ｏ2 ）である。蒸発材料６はアルミニウム
（Ａｌ）もしくはアルミナ（Ａl2Ｏ3 ）とし、反応ガス
２１として酸素Ｏ2 を導入してアルミナ（Ａl2Ｏ3 ）を
基板上に成膜する。なお、基板上にできるアルミナのア
ルミニウムと酸素との比率は必ずしも２：３ではなく、
厳密には、Ａｌx Ｏy と表示すべきであるが、ここでは
単にＡl2Ｏ3 と表示する。
ズル１３を介して反応ガス２１が導入される。反応ガス
２１は、例えばアルミナＡl2Ｏ3 を基板８に成膜する場
合には酸素（Ｏ2 ）である。蒸発材料６はアルミニウム
（Ａｌ）もしくはアルミナ（Ａl2Ｏ3 ）とし、反応ガス
２１として酸素Ｏ2 を導入してアルミナ（Ａl2Ｏ3 ）を
基板上に成膜する。なお、基板上にできるアルミナのア
ルミニウムと酸素との比率は必ずしも２：３ではなく、
厳密には、Ａｌx Ｏy と表示すべきであるが、ここでは
単にＡl2Ｏ3 と表示する。
【００１６】本発明のイオンプレーティング装置は、更
に、前記対向電極１６の電極面を１０-3torr以上の不活
性ガス２２で覆うガス膜装置３０を備えている。図１に
おいて、ガス膜装置３０は、対向電極１６の電極面に設
けられた複数のガス吹出孔２３と、対向電極１６の内部
を通してガス吹出孔２３に不活性ガスを供給するガス供
給装置すなわち不活性ガス導入ノズル２４とからなる。
これにより不活性ガス２２を対向電極の内部からガス吹
出孔２３を通して対向電極１６の前面から電極面にシャ
ワー状に吹き出させることができる。
に、前記対向電極１６の電極面を１０-3torr以上の不活
性ガス２２で覆うガス膜装置３０を備えている。図１に
おいて、ガス膜装置３０は、対向電極１６の電極面に設
けられた複数のガス吹出孔２３と、対向電極１６の内部
を通してガス吹出孔２３に不活性ガスを供給するガス供
給装置すなわち不活性ガス導入ノズル２４とからなる。
これにより不活性ガス２２を対向電極の内部からガス吹
出孔２３を通して対向電極１６の前面から電極面にシャ
ワー状に吹き出させることができる。
【００１７】また図２において、ガス膜装置３０は、対
向電極１６の電極面に沿って不活性ガスを流すように設
けられたガスノズル２５と、このガスノズル２５に不活
性ガス２２を供給するガス供給装置すなわち不活性ガス
導入ノズル２４とからなる。これにより不活性ガス２２
を対向電極１６の電極面に沿って吹き付けることができ
る。
向電極１６の電極面に沿って不活性ガスを流すように設
けられたガスノズル２５と、このガスノズル２５に不活
性ガス２２を供給するガス供給装置すなわち不活性ガス
導入ノズル２４とからなる。これにより不活性ガス２２
を対向電極１６の電極面に沿って吹き付けることができ
る。
【００１８】不活性ガス２２の圧力は、１０-3torr以上
であることが好ましく、１０-2torr以上であることが特
に好ましい。真空チャンバー内でガス分子同士が衝突す
るまでのガス分子の移動距離は、通常のイオンプレーテ
ィング装置内の圧力、すなわち約５×１０-4torrでは５
００ｍｍ前後であり、１０-3torrでは約５０ｍｍ、１０
-2torrでは約５ｍｍ、１０-1torrでは約０．５ｍｍであ
る。従って、ガス膜装置３０における不活性ガス２２の
圧力を、少なくとも１０-3torr以上とすることにより対
向電極に近ずいたガス分子を、圧力の高い不活性ガスの
ガス分子と衝突させて跳ね返すことができる。
であることが好ましく、１０-2torr以上であることが特
に好ましい。真空チャンバー内でガス分子同士が衝突す
るまでのガス分子の移動距離は、通常のイオンプレーテ
ィング装置内の圧力、すなわち約５×１０-4torrでは５
００ｍｍ前後であり、１０-3torrでは約５０ｍｍ、１０
-2torrでは約５ｍｍ、１０-1torrでは約０．５ｍｍであ
る。従って、ガス膜装置３０における不活性ガス２２の
圧力を、少なくとも１０-3torr以上とすることにより対
向電極に近ずいたガス分子を、圧力の高い不活性ガスの
ガス分子と衝突させて跳ね返すことができる。
【００１９】不活性ガス２２は、ヘリウム（Ｈｅ）、ネ
オン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）等のガスであり、特に
分子量が大きく安価なアルゴンガスが好ましい。これに
より対向電極に近ずいたガス分子を、分子量の大きい不
活性ガスのガス分子との衝突により確実に跳ね返すこと
ができる。なお、不活性ガス２２の代わりに反応ガス２
１を直接用いてもよいが、不活性ガスより効果が弱い。
オン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）等のガスであり、特に
分子量が大きく安価なアルゴンガスが好ましい。これに
より対向電極に近ずいたガス分子を、分子量の大きい不
活性ガスのガス分子との衝突により確実に跳ね返すこと
ができる。なお、不活性ガス２２の代わりに反応ガス２
１を直接用いてもよいが、不活性ガスより効果が弱い。
【００２０】図１に示す装置を用い、蒸発材料６として
Ａl2Ｏ3 （酸化アルミニウム）、反応ガス２１として酸
素（Ｏ2 ）を用いてイオンプレーティング試験を実施し
た。最初の真空排気のみの時は、１０-6torr台まで排気
し、その後、蒸発材料６を電子銃３により蒸発させ、反
応ガス導入ノズル１３より酸素（Ｏ2 ）を導入し、５×
１０-4torrの圧力下で成膜させた。プラズマ銃１４の出
力は、６０Ｖ×１５０Ａであり、対向電極用電源２０は
数Ｖ（ボルト）であった。電子銃３は約６ＫＷ、基板８
に印加された電圧は−１００〜−２００Ｖであった。
又、ヒーター１２により基板８を５００°Ｃに加熱し
た。
Ａl2Ｏ3 （酸化アルミニウム）、反応ガス２１として酸
素（Ｏ2 ）を用いてイオンプレーティング試験を実施し
た。最初の真空排気のみの時は、１０-6torr台まで排気
し、その後、蒸発材料６を電子銃３により蒸発させ、反
応ガス導入ノズル１３より酸素（Ｏ2 ）を導入し、５×
１０-4torrの圧力下で成膜させた。プラズマ銃１４の出
力は、６０Ｖ×１５０Ａであり、対向電極用電源２０は
数Ｖ（ボルト）であった。電子銃３は約６ＫＷ、基板８
に印加された電圧は−１００〜−２００Ｖであった。
又、ヒーター１２により基板８を５００°Ｃに加熱し
た。
【００２１】上記試験の結果、長時間（２時間以上）に
わたりプラズマ銃からのプラズマが安定して維持でき、
蒸発流７及び反応ガス２１のイオン化も長時間維持で
き、膜質が良く基板８との密着力も良いアルミナの絶縁
膜を成膜することができた。また、対向電極はプラズマ
に曝されるために高温になり易いが、上記試験の結果、
不活性ガスの吹き出し／吹き付けにより、冷却が併せて
行われる付随した効果が得られた。更に、本発明による
イオンプレーティング装置を基板に負の電圧を印加しな
いで用いても、イオン化した蒸発流や反応ガスが基板上
で成膜されるため、イオン化する手段を持たない単なる
「蒸着」に較べると、非常に良い膜質が得られた。
わたりプラズマ銃からのプラズマが安定して維持でき、
蒸発流７及び反応ガス２１のイオン化も長時間維持で
き、膜質が良く基板８との密着力も良いアルミナの絶縁
膜を成膜することができた。また、対向電極はプラズマ
に曝されるために高温になり易いが、上記試験の結果、
不活性ガスの吹き出し／吹き付けにより、冷却が併せて
行われる付随した効果が得られた。更に、本発明による
イオンプレーティング装置を基板に負の電圧を印加しな
いで用いても、イオン化した蒸発流や反応ガスが基板上
で成膜されるため、イオン化する手段を持たない単なる
「蒸着」に較べると、非常に良い膜質が得られた。
【００２２】
【発明の効果】上述したように本発明は真空チャンバー
内でガス分子同士が衝突するまでのガス分子の移動距離
が、通常のイオンプレーティング装置内の圧力（例えば
５×１０-4torr）では長く（例えば５００ｍｍ）、１０
-3torr以上の圧力では短い（例えば５０ｍｍ）、ことを
利用する新規な着眼に基ずくものである。
内でガス分子同士が衝突するまでのガス分子の移動距離
が、通常のイオンプレーティング装置内の圧力（例えば
５×１０-4torr）では長く（例えば５００ｍｍ）、１０
-3torr以上の圧力では短い（例えば５０ｍｍ）、ことを
利用する新規な着眼に基ずくものである。
【００２３】すなわち、本発明によれば、ガス膜装置に
より対向電極の電極面を１０-3torr以上の不活性ガスで
覆っているので、真空に近い圧力（例えば５×１０-4to
rr）を通過して対向電極に近ずいた前記蒸発流や反応ガ
スの原子もしくは分子は、不活性ガス内で直ちに不活性
ガスのガス原子（分子）と衝突して跳ね返される。従っ
て、絶縁膜を成膜する蒸発流や反応ガスの原子もしくは
分子は対向電極の表面に到達しにくく、絶縁膜は対向電
極の表面にほんんど成膜されない。これにより、対向電
極の導電性を長時間にわたり維持することができ、プラ
ズマ銃によるプラズマが長時間にわたり安定し、プラズ
マによる蒸発流及び反応ガスのイオン化も安定して行わ
れ、緻密で結晶化が十分であり、硬度が高く、基板との
密着力が高い、良質の絶縁膜を、基板上に長時間にわた
り成膜することができる。
より対向電極の電極面を１０-3torr以上の不活性ガスで
覆っているので、真空に近い圧力（例えば５×１０-4to
rr）を通過して対向電極に近ずいた前記蒸発流や反応ガ
スの原子もしくは分子は、不活性ガス内で直ちに不活性
ガスのガス原子（分子）と衝突して跳ね返される。従っ
て、絶縁膜を成膜する蒸発流や反応ガスの原子もしくは
分子は対向電極の表面に到達しにくく、絶縁膜は対向電
極の表面にほんんど成膜されない。これにより、対向電
極の導電性を長時間にわたり維持することができ、プラ
ズマ銃によるプラズマが長時間にわたり安定し、プラズ
マによる蒸発流及び反応ガスのイオン化も安定して行わ
れ、緻密で結晶化が十分であり、硬度が高く、基板との
密着力が高い、良質の絶縁膜を、基板上に長時間にわた
り成膜することができる。
【００２４】従って要約すれば、本発明により、対向電
極の表面に絶縁膜が成膜されにくく、長時間にわたって
安定してプラズマ内の電子を呼び寄せることができ、長
時間にわたり安定して良質な絶縁膜を基板上に成膜する
ことができる。
極の表面に絶縁膜が成膜されにくく、長時間にわたって
安定してプラズマ内の電子を呼び寄せることができ、長
時間にわたり安定して良質な絶縁膜を基板上に成膜する
ことができる。
【図１】本発明によるイオンプレーティング装置の全体
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明によるイオンプレーティング装置の別の
部分構成図である。
部分構成図である。
【図３】従来のイオンプレーティング装置の全体構成図
である。
である。
１ 真空チャンバー ２ 真空排気 ３ 電子銃 ４ 電子ビーム ５ ルツボ ６ 蒸発材料 ７ 蒸発流 ８ 基板 ９ 絶縁部 １０ 高周波用整合装置 １１ 高周波電源 １２ 基板ヒーター １３ 反応ガス導入ノズル １４ プラズマ銃 １５ プラズマ １６ 対向電極 １７ 収束コイル １８ 収束コイル １９ 絶縁部 ２０ 対向電極用電源 ２１ 反応ガス ２２ 不活性ガス ２３ 吹出孔 ２４ 不活性ガス導入ノズル ２５ ガスノズル
Claims (4)
- 【請求項１】 真空チャンバー内で膜材料を溶解・蒸発
させて基板に向かう蒸発流を形成し、真空チャンバー内
に反応ガスを導入し、プラズマ銃により前記蒸発流と交
差するプラズマを発生させ、対向電極により前記プラズ
マ内の電子を呼び寄せて前記蒸発流及び前記反応ガスを
正にイオン化し、イオン化した蒸発流及び反応ガスを負
に印加した基板に衝突・凝固させて基板上に絶縁膜を成
膜するイオンプレーティング装置において、 前記対向電極の電極面で１０-3torr以上の圧力となるよ
うに前記電極面を不活性ガスで覆うガス膜装置を備え
る、ことを特徴とするイオンプレーティング装置。 - 【請求項２】 前記ガス膜装置は、対向電極の電極面に
設けられたガス吹出孔と、前記対向電極の内部を通して
前記ガス吹出孔に不活性ガスを供給するガス供給装置と
からなり、これにより不活性ガスを対向電極の内部から
ガス吹出孔を通して対向電極の電極面に吹き出させる、
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】 前記ガス膜装置は、対向電極の電極面に
沿って不活性ガスを流すように設けられたガスノズル
と、該ガスノズルに不活性ガスを供給するガス供給装置
とからなり、これにより不活性ガスを対向電極の電極面
に沿って吹き付ける、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４】 前記不活性ガスはアルゴンガスである、
ことを特徴とする請求項２又は３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 |
|---|---|---|---|
| JP25709092A JP3617056B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | イオンプレーティング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25709092A JP3617056B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | イオンプレーティング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108237A true JPH06108237A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3617056B2 JP3617056B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=17301607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25709092A Expired - Fee Related JP3617056B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | イオンプレーティング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3617056B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280621A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-09-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザーモジュール、ペルチェモジュールおよびペルチェモジュール一体型ヒートスプレッダー |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP25709092A patent/JP3617056B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280621A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-09-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザーモジュール、ペルチェモジュールおよびペルチェモジュール一体型ヒートスプレッダー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3617056B2 (ja) | 2005-02-02 |
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