JPH08246138A - 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

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JPH08246138A
JPH08246138A JP7044573A JP4457395A JPH08246138A JP H08246138 A JPH08246138 A JP H08246138A JP 7044573 A JP7044573 A JP 7044573A JP 4457395 A JP4457395 A JP 4457395A JP H08246138 A JPH08246138 A JP H08246138A
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JP
Japan
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crucible
chamber
electrons
plasma
ion plating
Prior art date
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Pending
Application number
JP7044573A
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English (en)
Inventor
Sadatoshi Kobuna
定俊 小鮒
Kazutoshi Kusakabe
和利 日下部
Yasushi Shimizu
康司 清水
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ルツボ部分における放電を防止し、精密な成
膜を安定的に行うことができるイオンプレーティング装
置を実現する。 【構成】 チャンバー1内で形成されたプラズマ中の電
子がルツボ2の方向に向かうが、この電子は、アース電
極23に衝突して放電し、ルツボ2の表面がプラズマ中
の電子によってチャージアップすることは防止される。
また、フィラメント4から発生した電子ビームが材料3
に衝突し、材料3から反射電子や2次電子が発生する
が、これら反射電子や2次電子はルツボ2に接近して設
けられたアース電極23に向かうことになり、ルツボ2
の表面がチャージアップすることはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸発した材料粒子に電
子を照射してイオン化し、イオン化粒子を基板に付着さ
せるようにしたイオンプレーティング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、従来のイオンプレーティング装
置を示しており、1は真空チャンバーである。真空チャ
ンバー1の下部には、ルツボ2が配置され、その中に被
蒸発材料3が入れられている。4はフィラメント、5は
高圧電源であり、このフィラメント4から発生した電子
ビームは、図示していない磁石により270°偏向さ
れ、ルツボ2中の被蒸発材料3に照射される。チャンバ
ー1の上部には、イオン化された蒸発材料が付着させら
れる基板6aが取り付けられている基板ホルダー6bが
配置される。チャンバー1の側部には、ニードルバルブ
7を有した反応ガス供給管8が備えられている。
【0003】更に、チャンバー1には、プラズマ電子銃
9が設けられている。このプラズマ電子銃9には、ラン
タニウムヘキサボライドの如き熱陰極10、中間電極1
1、放電電極12、環状直流コイル13、ニードルバル
ブ14を有したアルゴンガス供給管15、熱陰極電源1
6、放電安定化抵抗17、放電電源18、中間電極負荷
抵抗19より構成されている。なお、基板ホルダー6b
と接地電位の蒸発源(ルツボ2)との間には、直流ある
いは高周波電源20が設けられ、イオン化蒸発粒子を効
率良く基板6a方向に導くようにしている。また、21
はチャンバー1内を排気するための排気ポンプに接続さ
れた排気管である。
【0004】上記した構成において、まず、チャンバー
1内部とプラズマ電子銃9の内部を10-5Torr以下にま
で排気する。その後、プラズマ電子銃9のアルゴンガス
供給管15に設けられているニードルバルブ14を徐々
に開け、アルゴンガスを電子銃9内に導入する。そし
て、熱陰極電源16をオンにし、熱陰極電流を熱陰極定
格温度にまで徐々に増加させ、熱陰極16から電子を放
出させる。次に、放電電源18をオンとし、放電電圧を
中間電極11と放電電極12との間に印加すると、両電
極間に放電が発生し、放電電流が流れる。
【0005】この放電による電子がアルゴンガス分子と
衝突し、アルゴンガス分子を電離し、この電離が進行す
ることにより電子励起のプラズマPが発生する。なお、
この時のアルゴンガスの流量と放電電圧とは、パッショ
ンの法則に従った放電が開始される値に調整される。ま
た、プラズマ電子銃9内で発生したプラズマPは、環状
の直流コイル13による磁場により発散が防止され、中
心方向に集束される。
【0006】このプラズマP中で生成した電子は、直進
し、真空チャンバー1の内部に向け加速される。なお、
図示していないが、放電電極12とチャンバー1との間
には加速電極が設けられ、プラズマP中の電子を効率良
く引き出すようにしている。真空チャンバー1内では、
フィラメント4を加熱させて電子を放出させ、ルツボ2
中の被蒸発材料3に電子が照射されている。材料3は電
子の照射によって加熱され、蒸発させられる。
【0007】この蒸発した材料は、真空チャンバー1内
でプラズマ電子銃9からの電子と衝突し、イオン化,活
性化されプラズマが生成される。このプラズマ中のイオ
ン化された材料は、基板6aに引き寄せられて該基板6
aに付着しイオンプレーティングが行われる。なお、ル
ツボ2内の材料3の蒸発と同時に、供給管8より反応ガ
スを供給すれば、蒸発材料と反応ガスとの反応に基づく
物質を基板に付着させることができる。例えば、蒸発物
質がシリコンで、反応ガスが酸素ガスの場合、基板に
は、二酸化シリコン(SiO2 )がイオンプレーティン
グされる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記したイオンプレー
ティング装置で、ルツボ2内の材料3の一か所にフイラ
メント4からの電子ビームが照射されるのを防ぐため、
ルツボ2を回転させた状態で電子ビームを材料3に照射
する方式が用いられている。この方式において、装置の
動作中にルツボ2にチャージアップが発生し、その結
果、ルツボ2と他の箇所との間で放電が生じ、銅製のル
ツボ2が蒸発する現象が発生することが判明した。
【0009】この銅製のルツボ材料が蒸発すると、銅の
蒸気が成膜材料の蒸気の中に含まれてしまい、純粋な成
膜ができなくなる。また、ルツボ2と他の箇所との放電
により、プラズマが乱され、成膜の安定性に悪影響を及
ぼす。
【0010】上記ルツボ2のチャージアップの原因であ
るが、ルツボを導電性の銅などの材料で形成し、接地電
位としているものの、ルツボ自体が回転する構造である
ため、十分にアースが取れず、ルツボがフローティング
電位に近い状態となることが考えられる。また、成膜材
料として、SiO2 などの絶縁性物質を用いた場合、こ
の物質の蒸気が銅製のルツボ2に付着し、ルツボ表面が
絶縁物質で覆われることも考えられる。
【0011】そのため、プラズマ中の電子がルツボ2の
表面に引き寄せられてチャージアップしたり、材料3へ
電子ビームを照射した結果生じた反射電子や2次電子が
ルツボに向かい衝突してチャージアップすることが考え
られる。
【0012】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、ルツボ部分における放電を防止
し、精密な成膜を安定的に行うことができるイオンプレ
ーティング装置を実現するにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に基づく
イオンプレーティング装置は、チャンバーと、チャンバ
ー内に設けられその上に蒸発材料が載せられるルツボ
と、ルツボを回転させる手段と、蒸発材料に向け電子ビ
ームを照射するための電子銃と、蒸発しイオン化された
材料が付着される基板と、チャンバーの側部に設けら
れ、チャンバー内の蒸発材料をイオン化するための電子
ビームを発生するプラズマ電子銃と、チャンバー内のル
ツボの周囲に配置されたアース電極とを備えたことを特
徴としている。
【0014】請求項2の発明に基づくイオンプレーティ
ング装置は、ルツボの深さが、その上に載せる蒸発材料
の厚さの1/2以上であることを特徴としている。請求
項3の発明に基づくイオンプレーティング装置は、チャ
ンバー内に形成されるプラズマを覆うようにフローティ
ング電位板が設けられたことを特徴としている。
【0015】
【作用】請求項1の発明に基づくイオンプレーティング
装置は、ルツボの周囲にアース電極を配置し、電子を吸
収する。
【0016】請求項2の発明に基づくイオンプレーティ
ング装置は、ルツボの周囲にアース電極を配置し、電子
を吸収すると共に、ルツボの深さを材料の厚さの1/2
以上とする。
【0017】請求項3の発明に基づくイオンプレーティ
ング装置は、ルツボの周囲にアース電極を配置し、電子
を吸収すると共に、チャンバー内のプラズマを覆うよう
にフローティング電位板を配置する。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図2は、本発明に基づくイオンプレーティ
ング装置を示しており、図1の従来装置と同一部分は同
一番号が付されている。この実施例において、ルツボ2
は回転台22上に載せられており、図示していないが、
チャンバー1外部に設けられたモータによって回転させ
られるように構成されている。ルツボ2上には蒸発材料
(例えばSiO2 )3が載せられており、この材料3に
はフィラメント4からの電子ビームが照射される。ま
た、ルツボ2の周囲には、アース電極23が配置されて
いる。
【0019】図3はこのルツボ部分の平面図を示してお
り、ルツボ2を取り囲むようにアース電極23が配置さ
れている。この図3で24はフィラメント4からの電子
ビームEを270°回転させるための永久磁石の磁極片
である。また、25は冷却パイプであり、アース電極2
3の裏面にろう付けされている。パイプ25には冷却水
が流され、アース電極23は冷却される。図4はルツボ
2と材料3の断面を示しており、ルツボ2の材料3を載
せる部分の側壁部の高さ(ルツボ2の深さ)Hは、8m
mとされている。また、材料3の高さhは7mmあるい
は15mmである。
【0020】再び図2において、チャンバー1内のプラ
ズマ発生領域を囲むように、円筒状のフローティング電
位板26が配置されている。フローティング電位板26
は、発生したプラズマを一定の領域内に閉じ込めること
に効果を有し、チャンバー1の壁部に碍子27を介して
取り付けられている。また、この円筒状のフローティン
グ電位板26には、ルツボ2上の材料からの蒸気が通過
でき、プラズマ電子銃9からの電子ビームがチャンバー
1の中心部に向かえるように、更には、チャンバー1内
の排気を効率良く行うなどのために、数箇所に開口が設
けられている。このような構成の動作を次に説明する。
【0021】まず、基板6aへのイオンプレーティング
の動作は、図1の従来装置と同様に行われる。この際、
チャンバー1内で形成されたプラズマ中の電子がルツボ
2の方向に向かうが、この電子は、アース電極23に衝
突して放電し、ルツボ2の表面がプラズマ中の電子によ
ってチャージアップすることは防止される。また、フィ
ラメント4から発生した電子ビームが材料3に衝突し、
材料3から反射電子や2次電子が発生するが、これら反
射電子や2次電子はルツボ2に接近して設けられたアー
ス電極23に向かうことになり、ルツボ2の表面がチャ
ージアップすることはない。
【0022】また、ルツボ2の深さHをその上に載せる
蒸発材料3の厚さhの1/2以上とすると、ルツボ2と
他の箇所との間のグロー放電が極端に少なくなることが
確かめられた。蒸発材料として良く用いられるオプトロ
ン社製のSiO2 を用いる場合、その厚さは7mmある
いは15mmであるため、ルツボ2の深さHは8mm以
上とすれば良い。
【0023】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、単一のルツボの
中に材料を載せ、そのルツボを回転させる構造について
説明したが、ターレット式の円形のルツボ支持体上に複
数のルツボを取り付けると共に、各ルツボ自体をそれぞ
れ独立に回転させる構造にも本発明を適用することがで
きる。その場合、複数のルツボを支持体を回転させるこ
とによって順に電子ビームが照射される位置に配置し、
支持体の回転を停止させて電子ビームが照射されるルツ
ボをその照射される間回転させる。また、図2のプラズ
マ電子銃は、図1に示した構造以外のプラズマ電子銃を
用いることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
基づくイオンプレーティング装置は、ルツボの周囲にア
ース電極を配置し、電子を吸収するように構成したの
で、ルツボにチャージアップが発生することを防止で
き、ルツボが蒸発することはない。従って、イオンプレ
ーティングによる成膜に不純物が混入せず、形成される
膜の質を向上させることができる。また、ルツボと他の
箇所との間の放電が生じないので、チャンバー内のプラ
ズマを安定に維持することができる。
【0025】更に、異常放電を気にする必要がなくなっ
たので、高いレートで成膜を行うことができる。例え
ば、従来であれば、2nm/secまでの成膜レートが
限界であったが、本発明により、10nm/secまで
の成膜が可能となった。
【0026】請求項2の発明に基づくイオンプレーティ
ング装置は、ルツボの周囲にアース電極を配置し、電子
を吸収すると共に、ルツボの深さを材料の厚さの1/2
以上とするように構成したので、よりルツボのチャージ
アップを防ぐことができる。
【0027】請求項3の発明に基づくイオンプレーティ
ング装置は、ルツボの周囲にアース電極を配置し、電子
を吸収すると共に、チャンバー内のプラズマを覆うよう
にフローティング電位板を配置するように構成したの
で、プラズマ密度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のイオンプレーティング装置を示す図であ
る。
【図2】本発明に基づくイオンプレーティング装置の一
実施例を示す図である。
【図3】図2の実施例に用いられたルツボ、アース電極
部分の平面図である。
【図4】図2の実施例に用いられたルツボと材料の断面
図である。
【符号の説明】
1 真空チャンバー 2 ルツボ 3 被蒸発材料 4 フィラメント 6a 基板 8 反応ガス供給管 9 プラズマ電子銃 22 回転台 23 アース電極 24 磁極片 25 冷却パイプ 26 フローティング電位板 27 碍子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバーと、チャンバー内に設けられ
    その上に蒸発材料が載せられるルツボと、ルツボを回転
    させる手段と、蒸発材料に向け電子ビームを照射するた
    めの電子銃と、蒸発しイオン化された材料が付着される
    基板と、チャンバーの側部に設けられ、チャンバー内の
    蒸発材料をイオン化するための電子ビームを発生するプ
    ラズマ電子銃と、チャンバー内のルツボの周囲に配置さ
    れたアース電極とを備えたイオンプレーティング装置。
  2. 【請求項2】 ルツボの深さは、その上に載せる蒸発材
    料の厚さの1/2以上である請求項1記載のイオンプレ
    ーティング装置。
  3. 【請求項3】 チャンバー内には、その中に形成される
    プラズマを覆うようにフローティング電位板が設けられ
    た請求項1あるいは請求項2記載のイオンプレーティン
    グ装置。
JP7044573A 1995-03-03 1995-03-03 イオンプレーティング装置 Pending JPH08246138A (ja)

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JP7044573A JPH08246138A (ja) 1995-03-03 1995-03-03 イオンプレーティング装置

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JP7044573A JPH08246138A (ja) 1995-03-03 1995-03-03 イオンプレーティング装置

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JPH08246138A true JPH08246138A (ja) 1996-09-24

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JP7044573A Pending JPH08246138A (ja) 1995-03-03 1995-03-03 イオンプレーティング装置

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JP (1) JPH08246138A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1026723A3 (en) * 1999-02-01 2001-03-28 Chugai Ro Co., Ltd. Vacuum coating forming device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1026723A3 (en) * 1999-02-01 2001-03-28 Chugai Ro Co., Ltd. Vacuum coating forming device

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020514