JPS589155B2 - イオンプレ−テイングソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空中で基板上に被膜を生成させるイオンプレ
ーテイング装置に関するものである。

真空中で基板上に被膜を生成させる方法には、真空蒸着
とスパッタリングによるものとがあるが、蒸着物質をエ
ネルギー的にみた場合、前者は加熱温度が２３００°Ｋ
の場合でも約０．２ｅＶ、後者は平均１０ｅＶ程度であ
って蒸着物質は殆んど中性の原子又は分子である。

これに対し、蒸着物質の蒸発源と被膜を生成させる基板
との間に電圧を印加して蒸発物質を積極的にイオン化し
、これを加速して基板に射突させると、従来の真空蒸着
又はスパッタリングによる被膜よりはるかに強固で密着
力のすぐれた被膜のえられることが１９６３年米国のＭ
ＡＴＴＯＸによって発表され、これをイオンプレーテイ
ング法と称している。

このイオンプレーティング法には直流グロー放電による
ものと、高周波グロー放電によるものとがあって、それ
ぞれ長短があり、用途によって使い分けているが、これ
らに共通した点は、基板上に被膜を生成させる際、蒸発
物質の蒸発源と基板との間に設ける蒸気遮蔽板の配置お
よび電位が基板上に生成される被膜に大きく影響する。

第１図は高周波グロー放電を用いた従来のイオンプレー
テイング装置である。

同図において、１は真空容器、２は蒸発物質３の蒸発源
で例えば抵抗加熱式のボートよりなり電源４によって加
熱される。

６は被膜生成用の基板５を保持する保持板で、マスト７
によって支持されている。

８はボート２と基板５の間に設けられた高周波電極で、
９はその高周波電源である。

１０は高周波電極８と基板５との間に高電圧を印加する
直流電源で、そのいづれの側を負電位にしてもよいが、
この実施例では基板６の側を負電位とする。

１１は反応ガス導入管、１２はそのバリアプルリークバ
ルブである。

１３はマスト７、高周波電極８およびボート２の支持体
が真空容器１０台板１４を貫通する部分に設けた絶縁ブ
ツシング、１５は図示してない真空ポンプによる排気口
である。

１６は高周波電極８とボート２の間に設けた遮蔽板で、
シャッター窓１７を有する。

１８はシャッター窓１７を開閉するシャッター板で、１
９はその操作棒である。

ボート２はその一端が接地されている。遮蔽板１６およ
びシャッター板１８は接地する場合と接地しない場合が
あるが、この実施例においては接地電位にあるものとす
る。

真空容器内の空気を排気した後、高周波電源９をたとえ
ば１３．５６ＭＨｚで動作させると高周波電極８とシャ
ッター板１８との間にグロー放電が発生する。

目的に応じて反応ガス導入管１１からパルブ１２を調節
して、例えばアルゴンガスを導入し、真空容器１内を１
０−３〜１０−４Ｔｏｒｒに保持すると、基板５の表面
はアルゴンイオンの射突によりクリーニングされる。

そして電源４によりボート２を加熱すると蒸発物質３が
蒸発するのでシャッター板１８を開くと、蒸発物質３の
一部が高周波電界によってイオン化され、直流電源１０
によって加速され、基板５に吸引される。

ところで、この装置はシャツタ｛１８を開くと容器内の
電界に急峻な変化が生じ、その結果、グロー放電の状態
が瞬時変化する。

したがって、アルゴンイオンと蒸発物質イオンとの割合
を所定の値に制御しようとするとき、シャッター板開放
前にアルゴンイオンの量を調整してもシャッター板を開
放したときの電界の変化によってアルゴンイオンの量が
変化する。

そしてシャッター板開放と同時に蒸発物質のイオンが含
まれるのでアルゴンイオンと蒸発物質イオンとの適正な
割合を作業開始前に設定することが困難となる。

このことは導入するガスがＮ２，Ｏ２，Ｃ２Ｈ２のよう
な反応性ガスで蒸発物質との間の化学反応によって被膜
を生成させようとする場合に著しい障害となる。

たとえばＮ２とＴｉとによってＴｉＮの被膜を生成しよ
うとする場合に初期にＴｉ２Ｎ３の被膜が発生して純粋
のＴｉＮがえられないことである。

本発明は以上のような障害のないイオンプレーテイング
装置とすることを目的とするものであって、蒸発物質を
加熱蒸発させる蒸発源と被膜を生成させる基板との間に
グロー放電を発生させる電極を備えた真空容器内におい
て、前記基板の前面にこれと近接して遮蔽板を設け、該
遮蔽板のシャッター窓を開閉するシャッター板を前記基
板とほぼ同電位に保持することを特徴とする。

以下、その実施例を第２図および第３図について説明す
る。

第２図において、１ないし１５は第１図のものと，同等
であるからその説明を省略する。

２０は本発明のシャッター板で、基板５の前面にスタン
ド２１によって支持された遮蔽板２２のシャッター窓２
３を開閉する。

このシャッター板２０ぱ絶縁性物質よりなる支柱２４と
アーム２５によって結合されている。

２６は支柱２４に続く操作棒で、該操作棒２６を回動す
ることによってシャッター板２０は第３図に点線で示す
ように水平方向に移動し、シャッター窓２３を開閉する
。

なおシャッター板２０および遮蔽板２２は導線２７によ
って基板５と同電位が与えてある。

本発明の装置は以上の構成を有するので、真空容器１内
の空気を排気口１５から排気して１０−５〜１０−６Ｔ
ｏｒｒ程度の真空にした後、パルブ１２を調節して反応
ガス例えばＮ２を導入管１１から真空容器１内に導入し
、５×１０−４Ｔｏｒｒ程度にする。

そして高周波電源９をスイッチインして高周波電極８と
ボート２との間に高周波グロー放電を発生させる。

しかる後、ボート２を電源４で加熱し、蒸発物質３例え
ばＴｉを蒸発させる。

このときＴｉＮの生成に最適の条件かえられるよう高周
源電源９、電源４、パルブ１２を調整し、調整が終って
からシャーター窓２３を開くと基板５にＴｉＮの被膜を
生成させることができる。

従来の装置（第１図）はシャッター板が高周波電極８と
ボート２との間にあっただめ、シャッター板の開閉によ
って高周波グロー放電の状態が変化して、前述のように
、最初から反応ガスと蒸発物質を適正な割合に設定する
ことが困難であったが、本発明の装置（第２図）はシャ
ッター板２０を基板５の前面にこれと近接して配置し、
かつ、これと同電位に保持してあるのでその開閉は高周
波電界に影響がなく、したがって、最初に設定した適正
の反応ガスイオンの量と蒸発物質イオンの量とによって
良質の被膜を生成することができる。

なお、以上高周波グロー放電の場合について述べたが、
低周波グロー放電および直流グロー放亀の場合にも、本
発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図：従来のイオンプレーテイング装置の縦断面図、
第２図二本発明の実施例の縦断面図、第３図：第２図の
シャッター板の平面図。 記号１・・・真空容器、２・・・光源（ボート）、３・
・・蒸発物質、４・・・電源、５・・・基板、６・・・
保持板、７・・・マスト、８・・・高周波電極、９・・
・高周波電源、１０・・・直流電源、１１・・・反応ガ
ス導入管、１２・・・パルブ、１３・・・プツシング、
１４・・・台板、１５・・・排気口、２０・・・シャッ
ター板、２１・・・スタンド、２２・・・遮蔽板、２３
・・・シャッター窓、２４・・・支柱、２５・・・アー
ム、２６・・・操作棒、２７・・・導線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １蒸発物質を加熱蒸発させる蒸発源と被膜を生成させる
   基板との間にグロー放電を発生させる電極を備えた真空
   容器内において、前記基板の前面にこれと近接して遮蔽
   板を設け、この遮蔽板のシャッター窓を開閉するシャッ
   ター板を前記基板とほソ同電位に保持することを特徴と
   するイオンプレーテイング装置。