JPH0747818B2 - 真空放電を制御する方法 - Google Patents
真空放電を制御する方法Info
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- JPH0747818B2 JPH0747818B2 JP1046698A JP4669889A JPH0747818B2 JP H0747818 B2 JPH0747818 B2 JP H0747818B2 JP 1046698 A JP1046698 A JP 1046698A JP 4669889 A JP4669889 A JP 4669889A JP H0747818 B2 JPH0747818 B2 JP H0747818B2
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- arc discharge
- voltage
- pulse
- anode
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32055—Arc discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
- C23C14/325—Electric arc evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/52—Generating plasma using exploding wires or spark gaps
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、真空放電を制御する方法に関するもので、
導電性材料、特に種々の応用に供する金属を蒸着する所
謂陰極アーク蒸着の形で、例えば反応性プラズマの固体
被覆のために使用される。この種の蒸着系は上から下に
向けて蒸着することができ、蒸着速度が高いことで優れ
ている。
導電性材料、特に種々の応用に供する金属を蒸着する所
謂陰極アーク蒸着の形で、例えば反応性プラズマの固体
被覆のために使用される。この種の蒸着系は上から下に
向けて蒸着することができ、蒸着速度が高いことで優れ
ている。
真空アーク放電に起因する蒸着構造とその作用は、種々
説明され、広く公知である（例えば、VDI-Zeitschrift
129,1987,1,84）。
説明され、広く公知である（例えば、VDI-Zeitschrift
129,1987,1,84）。
この蒸着の機能は、真空容器中で蒸着しようとする比較
的広い導電性電極とこの電極に対して絶縁して配設した
陽極の間に公知の方法でアークを点火させることに基づ
いている。更に、通常陽極点火電極を陰極に接触させて
いる。点火させるため、特別な高周波プラズマ又は集束
レーザビームを採用することも提唱されている（ヨーロ
ツパ特許第211413号公報）。
的広い導電性電極とこの電極に対して絶縁して配設した
陽極の間に公知の方法でアークを点火させることに基づ
いている。更に、通常陽極点火電極を陰極に接触させて
いる。点火させるため、特別な高周波プラズマ又は集束
レーザビームを採用することも提唱されている（ヨーロ
ツパ特許第211413号公報）。
アーク放電は、電圧が20Vから50Vの場合数10Aから100A
の間の電流が流れ、所謂陰極スポットになって陰極に接
続し、そこで融解材料損傷を与える。直径が数μｍのこ
の陰極スポットではエネルギ密度が非常に高いので、極
端に早く加熱され、陰極材料の溶融状蒸着及びイオン化
をもたらす。この場合、プラズマ中の荷電粒子は高いエ
ネルギと密度を有する。
の間の電流が流れ、所謂陰極スポットになって陰極に接
続し、そこで融解材料損傷を与える。直径が数μｍのこ
の陰極スポットではエネルギ密度が非常に高いので、極
端に早く加熱され、陰極材料の溶融状蒸着及びイオン化
をもたらす。この場合、プラズマ中の荷電粒子は高いエ
ネルギと密度を有する。
上記の真空アーク放電の原理での問題の一つは、陰極ス
ポットが完全に確率的で制御不能に陰極表面上を移動す
ることから生じている。この非常に早い移動はアークの
不安定に繋がり、更にアークが折れ曲がり、絶縁物、シ
ールド材等の陰極の近くの構造体に損傷を与える。この
問題を排除するために、アークを陰極表面に制限する内
容を有する提案が既に提唱されている。西独特許第3528
677号公報では、アークを案内する磁場が提示されてい
る。また西独特許第3345493号公報には電子放出係数の
低い特別な材料から成る抑制装置が採用されている。
ポットが完全に確率的で制御不能に陰極表面上を移動す
ることから生じている。この非常に早い移動はアークの
不安定に繋がり、更にアークが折れ曲がり、絶縁物、シ
ールド材等の陰極の近くの構造体に損傷を与える。この
問題を排除するために、アークを陰極表面に制限する内
容を有する提案が既に提唱されている。西独特許第3528
677号公報では、アークを案内する磁場が提示されてい
る。また西独特許第3345493号公報には電子放出係数の
低い特別な材料から成る抑制装置が採用されている。
これ等の提唱に共通することは、陰極スポットの移動に
影響を及ぼすが、アーク又は陰極スポットの移動が陰極
上で決まっているように制御できないことにある。それ
故、アークの折れ曲がりを阻止する安全性がない。磁場
の大きさは、例えば溶融領域を確実に制限するためには
必ずしも充分でない。電気的に活性な制限法は放電作業
の間、蒸着によって働かせることができない。しかし、
一般にこの種の変形によって、溶融が生じる陰極領域が
制限される。従って、陰極での材料利用率とこの方法の
有効性とが低下する。上記真空アーク放電蒸着のその他
の欠点は、所謂液滴と呼ばれる液滴形成を防止する問題
が未だに未解決である点にある。
影響を及ぼすが、アーク又は陰極スポットの移動が陰極
上で決まっているように制御できないことにある。それ
故、アークの折れ曲がりを阻止する安全性がない。磁場
の大きさは、例えば溶融領域を確実に制限するためには
必ずしも充分でない。電気的に活性な制限法は放電作業
の間、蒸着によって働かせることができない。しかし、
一般にこの種の変形によって、溶融が生じる陰極領域が
制限される。従って、陰極での材料利用率とこの方法の
有効性とが低下する。上記真空アーク放電蒸着のその他
の欠点は、所謂液滴と呼ばれる液滴形成を防止する問題
が未だに未解決である点にある。
液滴は、比較的大きな物質粒子であって、陰極作用、特
に陰極上のスポットが種々の大きさの制御不能な速度に
よって生じている。これ等の液滴が基板に当たると被膜
形成を阻止し、被膜の品質を低下させる。それ故、基板
と被膜が部分的に使用不能になる。
に陰極上のスポットが種々の大きさの制御不能な速度に
よって生じている。これ等の液滴が基板に当たると被膜
形成を阻止し、被膜の品質を低下させる。それ故、基板
と被膜が部分的に使用不能になる。
しかしながら、真空アーク放電蒸着による多層被膜を作
製するには、種々の材料を一個の蒸発体から蒸発させる
場合：相当困難になる。
製するには、種々の材料を一個の蒸発体から蒸発させる
場合：相当困難になる。
西独特許第3152736号公報には、異なる大きさの陰極の
傾斜を有する金属の多層被膜から成るアーク金属蒸発体
用の陰極が説明してある。それ等の多層被膜は、陰極の
傾斜が陰極の幾何学軸からその端部に向けて少なくなる
ように配設してある。異なった陰極傾斜を介して陰極ス
ポットの固有な動きと共に磁場の相互作用により、一枚
の二層被膜を作製できる。しかしながら、再現性を持っ
て決めた個々の被膜成分を付着させることは不可能であ
る。
傾斜を有する金属の多層被膜から成るアーク金属蒸発体
用の陰極が説明してある。それ等の多層被膜は、陰極の
傾斜が陰極の幾何学軸からその端部に向けて少なくなる
ように配設してある。異なった陰極傾斜を介して陰極ス
ポットの固有な動きと共に磁場の相互作用により、一枚
の二層被膜を作製できる。しかしながら、再現性を持っ
て決めた個々の被膜成分を付着させることは不可能であ
る。
米国特許第4,596,716号公報には、蒸着すべき材料の二
つの電極が陰極と陽極として選択的にしかも交互に接続
できる真空放電蒸着用の装置が記載されている。しかし
ながら、この種の装置では純粋な単層を付着させるこが
できない。何故なら、切換の後物理的に避けがたい陰極
から陽極への材料の移動が生じ、後で一緒に蒸発するか
らである。特に、非常に薄い光学被膜を作製する場合、
これ等の汚れは擾乱を与える。
つの電極が陰極と陽極として選択的にしかも交互に接続
できる真空放電蒸着用の装置が記載されている。しかし
ながら、この種の装置では純粋な単層を付着させるこが
できない。何故なら、切換の後物理的に避けがたい陰極
から陽極への材料の移動が生じ、後で一緒に蒸発するか
らである。特に、非常に薄い光学被膜を作製する場合、
これ等の汚れは擾乱を与える。
この発明の課題は、陰極上のスポットの移動を確実に制
御して液滴の形成を低減し、陰極材料の利用度を高め、
しかも多層被膜を作製できる方法を提供することにあ
る。
御して液滴の形成を低減し、陰極材料の利用度を高め、
しかも多層被膜を作製できる方法を提供することにあ
る。
上記の課題は、この発明により、陽極と陰極の間の電圧
をパルス状に印加し、最大電圧時毎にレーザーパルスを
陰極表面上に局所的に定めて当てることによって解決し
ている。この場合、陽極と陰極の間の電圧は、通常アー
ク放電が自己点火するのに必要な電圧以下に置かれてい
る。この場合、電圧の最低値は確実にアーク放電を消弧
させる値になっている。通常のアーク放電蒸着の場合に
は、電圧の最大値は100Vになり、最小値は10Vになる。
アーク放電の燃焼時間は、陰極材料と陰極の表面状態に
依存して数μｓの領域に設定されている。スポットの時
間間隔（パルス）当たりに変換される出力を決めるに
は、真空アーク放電の電流供給回路を適切に設計するこ
とによって可能になる。
をパルス状に印加し、最大電圧時毎にレーザーパルスを
陰極表面上に局所的に定めて当てることによって解決し
ている。この場合、陽極と陰極の間の電圧は、通常アー
ク放電が自己点火するのに必要な電圧以下に置かれてい
る。この場合、電圧の最低値は確実にアーク放電を消弧
させる値になっている。通常のアーク放電蒸着の場合に
は、電圧の最大値は100Vになり、最小値は10Vになる。
アーク放電の燃焼時間は、陰極材料と陰極の表面状態に
依存して数μｓの領域に設定されている。スポットの時
間間隔（パルス）当たりに変換される出力を決めるに
は、真空アーク放電の電流供給回路を適切に設計するこ
とによって可能になる。
導電性表面で電圧の最大値に到達する時点で、この発明
による強収斂レーザパルスを導入することによって、そ
の位置にプラズマが発生する。プラズマの先端面は、ア
ーク放電蒸発体の陽極に達し、陽極と陰極上のレーザビ
ームの衝突位置の間に真空放電を点火させることにな
る。この場合、レーザのパルス期間は、陽極と陰極の間
の電圧が低下して初めて消弧する真空アークの燃焼期間
に比べて短い。パルス継続周期は、広い範囲に選択で
き、しかもレーザの出力と、アーク放電蒸着体のパルス
用エネルギを設定するため必要となる時間とによっての
み決まる。
による強収斂レーザパルスを導入することによって、そ
の位置にプラズマが発生する。プラズマの先端面は、ア
ーク放電蒸発体の陽極に達し、陽極と陰極上のレーザビ
ームの衝突位置の間に真空放電を点火させることにな
る。この場合、レーザのパルス期間は、陽極と陰極の間
の電圧が低下して初めて消弧する真空アークの燃焼期間
に比べて短い。パルス継続周期は、広い範囲に選択で
き、しかもレーザの出力と、アーク放電蒸着体のパルス
用エネルギを設定するため必要となる時間とによっての
み決まる。
この発明によれば、レーザパルスが陰極上で衝突する位
置は二つの点火パルスの間で適当な手段（例えば、回転
鏡又は揺動鏡）によって変更され、陰極表面は一様にな
いしは一定のパターンに従って走査される。従って、陰
極は材料源として最大に利用され、溶融形状を決める必
要に応じて形成される。例えば、陰極の上記溶融形状
を、陰極を均すために必要な全時間間隔にわたって蒸着
特性を一定に維持するか、あるいはそれお狙って変更す
るように形成することができる。更に、陰極スポットの
移動を制御することによって、陰極領域からアークの飛
び出させないことを保証することができる。
置は二つの点火パルスの間で適当な手段（例えば、回転
鏡又は揺動鏡）によって変更され、陰極表面は一様にな
いしは一定のパターンに従って走査される。従って、陰
極は材料源として最大に利用され、溶融形状を決める必
要に応じて形成される。例えば、陰極の上記溶融形状
を、陰極を均すために必要な全時間間隔にわたって蒸着
特性を一定に維持するか、あるいはそれお狙って変更す
るように形成することができる。更に、陰極スポットの
移動を制御することによって、陰極領域からアークの飛
び出させないことを保証することができる。
この発明の解決策によって、初めて陰極上でスポットの
移動を確実に制御できる。この場合、液滴の形成は大幅
に低減できる。結局、陰極材料を全表面にわたって利用
できる。更に、この制御性によって蒸発速度と蒸着特性
を大幅な制御が達成される。
移動を確実に制御できる。この場合、液滴の形成は大幅
に低減できる。結局、陰極材料を全表面にわたって利用
できる。更に、この制御性によって蒸発速度と蒸着特性
を大幅な制御が達成される。
種々の蒸着材料に多層膜を作製するためには、パスルが
印加している間陰極のスポット予測される最大移動値が
ターゲットの端部までの最小間隔より短く、作製する個
々の被膜の膜厚がアーク放電の数によってターゲットに
対して、ないしは対応する材料上で決まるように、アー
ク放電を多数のターゲットの一つの中心に対して選択的
に点火し、パルス間隔、つまりアーク放電の燃焼間隔を
選択する。
印加している間陰極のスポット予測される最大移動値が
ターゲットの端部までの最小間隔より短く、作製する個
々の被膜の膜厚がアーク放電の数によってターゲットに
対して、ないしは対応する材料上で決まるように、アー
ク放電を多数のターゲットの一つの中心に対して選択的
に点火し、パルス間隔、つまりアーク放電の燃焼間隔を
選択する。
個々の材料を変えることは、点火位置を変えることによ
って簡単にできる。種々の蒸着物質の数は基本的には自
由である。それ等の材料を共通の陰極ターゲット保持台
に設置すると有利である。点火後は、アーク放電の陰極
スポットが直接ターゲット蒸発の下で物理的に制御不能
な動き、移動とも呼ばれる、をターゲット表面上で始め
る。陰極スポットの移動とターゲット上での半径方向の
端部間隔に応じて、アーク放電のパルス間隔ないしは燃
焼間隔はアーク電圧の低下によって、アーク陰極スポッ
トの移動距離がターゲット上の最短距離より短いように
決定される。これによって、陰極ターゲット支持台の直
ぐ近くに他のターゲット材料があっても、一個のアーク
放電パルス内でこの一つのターゲットの材料のみが蒸発
することが保証される。
って簡単にできる。種々の蒸着物質の数は基本的には自
由である。それ等の材料を共通の陰極ターゲット保持台
に設置すると有利である。点火後は、アーク放電の陰極
スポットが直接ターゲット蒸発の下で物理的に制御不能
な動き、移動とも呼ばれる、をターゲット表面上で始め
る。陰極スポットの移動とターゲット上での半径方向の
端部間隔に応じて、アーク放電のパルス間隔ないしは燃
焼間隔はアーク電圧の低下によって、アーク陰極スポッ
トの移動距離がターゲット上の最短距離より短いように
決定される。これによって、陰極ターゲット支持台の直
ぐ近くに他のターゲット材料があっても、一個のアーク
放電パルス内でこの一つのターゲットの材料のみが蒸発
することが保証される。
一パルスの間で蒸発する量は、通常被膜の技術的な作製
にとって低すぎる。それ故、同じターゲットにアーク放
電のパルスを何回連続して点火させ、何時点火位置を変
えてアーク放電を他のターゲットに点火させるかが技術
的に必要になる。
にとって低すぎる。それ故、同じターゲットにアーク放
電のパルスを何回連続して点火させ、何時点火位置を変
えてアーク放電を他のターゲットに点火させるかが技術
的に必要になる。
一個のアーク放電のパルスに対するパルス時間は非常に
異なり、材料とそれに基づく陰極スポットの移動速度と
ターゲットの量に応じて調整される。通常の大きさで
は、パルス時間は数ミリセカンドになる。
異なり、材料とそれに基づく陰極スポットの移動速度と
ターゲットの量に応じて調整される。通常の大きさで
は、パルス時間は数ミリセカンドになる。
大きなクレーターを防止するため、ターゲット上で点火
位置を放電から放電に応じて一回の放電パルスの間、平
均移動距離より短い距離の範囲で変えると有利である。
位置を放電から放電に応じて一回の放電パルスの間、平
均移動距離より短い距離の範囲で変えると有利である。
この製造管理によって、種々の導電性材料の多層膜を可
変できる膜厚と高い純度で非常に良好に作製できる。
変できる膜厚と高い純度で非常に良好に作製できる。
一回のアーク放電パルスの場合には比較的少ない蒸着量
のため、アーク放電がそれに向かって燃焼するターゲッ
トを常時交換する場合、それが単なる多層膜であって
も、可能な混合層も実際に作製できる。
のため、アーク放電がそれに向かって燃焼するターゲッ
トを常時交換する場合、それが単なる多層膜であって
も、可能な混合層も実際に作製できる。
この発明による製造法に無関係に、作業雰囲気は不活性
ないしは活性であってもよく、それに応じて、基板に付
着させた層は変わる。
ないしは活性であってもよく、それに応じて、基板に付
着させた層は変わる。
この発明を以下に一例でより詳しく説明することにす
る。
る。
例Ｉ 高真空蒸着設備に、水冷したターゲット陰極とリング状
の陽極から成る冷陰極蒸着装置が組み込んである。この
蒸着装置の電流供給部は、最大負荷電流100Aの場合100V
の点火電圧が数μｍのパスル間隔で行われるように設計
されている。
の陽極から成る冷陰極蒸着装置が組み込んである。この
蒸着装置の電流供給部は、最大負荷電流100Aの場合100V
の点火電圧が数μｍのパスル間隔で行われるように設計
されている。
上端電圧に達すると同時に、出力密度107W/cm2のNd-YAG
レーザパルスを陰極表面上に当てる。こうして、この発
明による真空アーク放電が点火し、下端しきい値電圧に
達するまで燃焼する。レーザパルスの期間は、500ns
で、真空アーク放電の燃焼期間は約10μｓになる。パル
ス周期はこの例では10Hzになる。
レーザパルスを陰極表面上に当てる。こうして、この発
明による真空アーク放電が点火し、下端しきい値電圧に
達するまで燃焼する。レーザパルスの期間は、500ns
で、真空アーク放電の燃焼期間は約10μｓになる。パル
ス周期はこの例では10Hzになる。
レーザビームを陰極表面に導入するには、集束系と二軸
の回りにプログラムして偏向させることのできる揺動鏡
とレーザー導入窓によって行っている。それ故、陰極表
面はプログラムで点状に走査できる。陰極がグラファイ
ト状の炭素で作製されている上記の製法を用いて、0.5g
/mの蒸発速度を得る。陰極から10cmの間隔に配設してあ
る基板上には、大部分がsp3結合を有し、ダイヤモンド
特性を示す炭素被膜が付着する。
の回りにプログラムして偏向させることのできる揺動鏡
とレーザー導入窓によって行っている。それ故、陰極表
面はプログラムで点状に走査できる。陰極がグラファイ
ト状の炭素で作製されている上記の製法を用いて、0.5g
/mの蒸発速度を得る。陰極から10cmの間隔に配設してあ
る基板上には、大部分がsp3結合を有し、ダイヤモンド
特性を示す炭素被膜が付着する。
例II 個々の単一層被膜を高純度にして、基板上にタングステ
ンカーバイトの多層被膜を形成することが目的である。
この種の蒸着膜は、例えばＸ線反射鏡に必要である。
ンカーバイトの多層被膜を形成することが目的である。
この種の蒸着膜は、例えばＸ線反射鏡に必要である。
真空アーク放電蒸着装置と基板装置を有する公知の実施
例の高真空蒸着設備では、この発明の製造方法が実現さ
れる。必要な点火装置として、レーザービームを異なる
二つの陰極ターゲット（ＷとＣ）の中心に選択的に指向
させる組込反射系を有するレーザービーム装置がある。
例の高真空蒸着設備では、この発明の製造方法が実現さ
れる。必要な点火装置として、レーザービームを異なる
二つの陰極ターゲット（ＷとＣ）の中心に選択的に指向
させる組込反射系を有するレーザービーム装置がある。
陰極ターゲットは、陽極リングによって取り囲まれてい
る共通の陰極ホルダー上に設置してある。タングステン
・ターゲットは150mm直径を有し、カーボン・ターゲッ
トは40mmの直径を有する。これ等の材料は、その材料特
有な陰極スポットの速度と可能なアーク電圧切換速度に
調節される。他の技術上必要な予備調整過程に無関係
に、この発明の方法は以下の様に行われる。
る共通の陰極ホルダー上に設置してある。タングステン
・ターゲットは150mm直径を有し、カーボン・ターゲッ
トは40mmの直径を有する。これ等の材料は、その材料特
有な陰極スポットの速度と可能なアーク電圧切換速度に
調節される。他の技術上必要な予備調整過程に無関係
に、この発明の方法は以下の様に行われる。
第一被膜として、基板上にＷ被膜を付着させる。更に陽
極と陰極の間に、100Vの電圧を印加し、アーク電流は点
火後80Aになるように電流を供給する。上に与えた電圧
では、未だ自動点火が生じない。タングステン・ターゲ
ット板の中心にレーザパルスを向け、このことが局所的
なプラズマ形成に導くと、初めてアーク放電が点火す
る。陰極スポットがターゲット上で無制御状態で移動を
開始し、その場合ターゲットが蒸発する。陰極スポット
がターゲットの端部に達する前に、この発明によればア
ーク電圧が50V以下に低下して、アーク放電が消弧す
る。アーク放電の燃焼期間は10msに調節される。従っ
て、膜厚は約0.1nmになる。技術的な制約のあるタング
ステン被膜の膜厚はこの種のパルスの繰り返しを要求す
る。これに次いで、同じ方法でアーク放電レーザーパル
スをカーボン・ターゲットの中心に向け、そこでアーク
放電が点火する。電子的な経費を低減するため、この場
合でも燃焼期間を10msに調節する。付着させたＣ被膜
は、約0.1nmになり、アーク放電パルスは充分である。
全体の被膜を形成するためには、全部で60W−Ｃ連続膜
が順次蒸着される。個々の被膜の間には、遷移領域が析
出しない。
極と陰極の間に、100Vの電圧を印加し、アーク電流は点
火後80Aになるように電流を供給する。上に与えた電圧
では、未だ自動点火が生じない。タングステン・ターゲ
ット板の中心にレーザパルスを向け、このことが局所的
なプラズマ形成に導くと、初めてアーク放電が点火す
る。陰極スポットがターゲット上で無制御状態で移動を
開始し、その場合ターゲットが蒸発する。陰極スポット
がターゲットの端部に達する前に、この発明によればア
ーク電圧が50V以下に低下して、アーク放電が消弧す
る。アーク放電の燃焼期間は10msに調節される。従っ
て、膜厚は約0.1nmになる。技術的な制約のあるタング
ステン被膜の膜厚はこの種のパルスの繰り返しを要求す
る。これに次いで、同じ方法でアーク放電レーザーパル
スをカーボン・ターゲットの中心に向け、そこでアーク
放電が点火する。電子的な経費を低減するため、この場
合でも燃焼期間を10msに調節する。付着させたＣ被膜
は、約0.1nmになり、アーク放電パルスは充分である。
全体の被膜を形成するためには、全部で60W−Ｃ連続膜
が順次蒸着される。個々の被膜の間には、遷移領域が析
出しない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウエルネル・フライシエル ドイツ連邦共和国、ドレスデン、ウインタ ー ベルクストラーセ、76エフ (72)発明者 ウオルフガング・ポムペ ドイツ連邦共和国、ドレスデン、ホー・チ ー・ミン・ストラーセ、140 (72)発明者 ハンス・ヨハヒム・シヤイベ ドイツ連邦共和国、ドレスデン、レーウエ ンハイネル・ストラーセ、38 (72)発明者 ペーター・ジームロート ドイツ連邦共和国、ベルリン、フリードリ ッヒ ストラーセ、122 (72)発明者 エーベルハルト・シユタイクマン ドイツ連邦共和国、ドレスデン、パプスト ドルフエル・ストラーセ、53 (56)参考文献 特表 昭58−500069（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】陰極表面の陰極スポットの位置の影響を用
いて真空アーク放電を制御する方法において、陽極と陰
極との間に電圧をパルス的に印加し、最大電圧が生じる
毎にレーザー・パルスを陰極表面上に局所的に決めて指
向させることを特徴とする方法。 - 【請求項２】陽極と陰極の間の最大電圧は、アーク放電
の自動点火電圧以下であることを特徴とする請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】陽極と陰極間の最小電圧は、アーク放電の
最小燃焼電圧以下であることを特徴とする請求項１記載
の方法。 - 【請求項４】レーザーパルスの衝突位置の順序は、規則
正しく、ないしは所定のパターンに従って陰極表面上で
行われることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項５】多層被膜を作製するため、アーク放電は多
数のターゲットの一つの中心に対して選択的に点火さ
れ、そのパルスの間陰極スポットの予測される最大移動
値がターゲット端部までの最短間隔より短く、次いで他
のアーク放電が同じ様に同じ又は他のターゲットに対し
て点火するようにアーク放電のパルス期間を調節してあ
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項６】付着させる被膜の膜厚はアーク放電パルス
の数によって制御されることを特徴とする請求項５記載
の方法。
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| DD23C/316234-8 | 1988-05-31 |
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-
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