JPS62202077A - High-frequency ion plating device - Google Patents

High-frequency ion plating device

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JPS62202077A
JPS62202077A JP4437286A JP4437286A JPS62202077A JP S62202077 A JPS62202077 A JP S62202077A JP 4437286 A JP4437286 A JP 4437286A JP 4437286 A JP4437286 A JP 4437286A JP S62202077 A JPS62202077 A JP S62202077A
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JP
Japan
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frequency
ion plating
coils
plating apparatus
frequency excitation
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JP4437286A
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Japanese (ja)
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Tatsuhiko Shimizu
達彦 清水
Takao Mitsui
三井 隆男
Minoru Yamamoto
稔 山元
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Abstract

PURPOSE:To eliminate interference action between the coils and to contrive stabilization of plasma by symmetrizing plural coils for exciting high-frequency wave and identifying both the densities of plasma generated in the coils and the phase of high-frequency wave. CONSTITUTION:A high-frequency ion plating device is composed of a vacuum vapor deposition chamber 1, the evaporation sources 3 provided therein, a supporting base 4 holding a material 41 to be treated, a DC electric power source 9 for acceleration impressing voltage between the base 4 and the evaporation sources 3, the coils 5 for exciting high-frequency wave, a matching box 7, and a high-frequency electric power source 8 impressing electric power to the coils 5 via the matching box. The above-mentioned coils 5 mutually have the positional relation of point symmetry in plane sight and are mutually parallel connected to the above-mentioned electric power source 8 via the above- mentioned box 7.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は透明電導膜としての酸化インジウム、黄金色の
ための窒化チタンなどの@膜を形成するのに利用される
高周波イオンプレーティング装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a high frequency ion plating apparatus used to form a film of indium oxide as a transparent conductive film, titanium nitride for a golden color, etc. It is something.

[従来の技術] 高周波励起による高周波イオンプレーティング方式は、
たとえば直流印加方式などの他の蒸発粒子のイオン化方
式と比較してイオン化効率が高いこと、被処理物(以下
基板という)の温度の上昇や逆スパツタが少ないこと、
従ってプラスチック類のコーティングにも使用できるこ
と、プラズマCVDなど反応性イオンプレーティングが
容易であること、など多くの優れた特徴を有するため、
近年利用の動きが高まっている。
[Conventional technology] High frequency ion plating method using high frequency excitation is
For example, the ionization efficiency is higher than that of other ionization methods for evaporated particles such as direct current application methods, and there is less temperature rise and back spatter on the object to be processed (hereinafter referred to as the substrate).
Therefore, it has many excellent features such as being able to be used for coating plastics and being easy to perform reactive ion plating such as plasma CVD.
Its use has been increasing in recent years.

この高周波イオンプレーティングの機構を第4図に示づ
代表的な高周波イオンプレーティング装置で説明する。
The mechanism of this high frequency ion plating will be explained using a typical high frequency ion plating apparatus shown in FIG.

この従来のi置は、真空蒸着室100と、真空蒸着室1
00内に設けられ、蒸発用電力が電源101によって供
給される蒸発源102と、蒸発源102に対向する位置
に設けられた基板103と、蒸発源102と基板103
との間に直流電界を印加する加速用直流電源104と、
蒸発源102と基板103との間で軸心が蒸発源102
と基板103を結ぶ直線と略一致する用に設けられた高
周波励起用コイル105と、コイル105にマツチング
ボックス106を介して高周波電力を供給する高周波電
源107とから構成されている。
This conventional i-position consists of a vacuum deposition chamber 100 and a vacuum deposition chamber 1.
00, an evaporation source 102 to which evaporation power is supplied by a power supply 101, a substrate 103 provided at a position facing the evaporation source 102, and an evaporation source 102 and a substrate 103.
an accelerating DC power supply 104 that applies a DC electric field between the
The axis between the evaporation source 102 and the substrate 103 is the evaporation source 102.
It is comprised of a high frequency excitation coil 105 that is provided to substantially coincide with a straight line connecting the substrate 103 and a high frequency power source 107 that supplies high frequency power to the coil 105 via a matching box 106.

上記のように構成された従来の高周波イオンプレーティ
ング装置では、まず真空蒸着室100が高真空とされた
後ガス導入管108よりアルゴンガスなどが導入され、
一般に10−4丁orr以下の圧力とされる。次にコイ
ル105にマツチングボックス106を介して高周波電
力が供給されると、ガス中に存在する僅かな電子が、ガ
ス分子あるいは蒸発源102で蒸発した蒸発粒子と衝突
しながら高周波電場のエネルギーを吸収して次第に加速
され、ついにガス分子あるいは蒸発粒子を電離して電子
を放出する。その電子もまた加速されて他のガス分子、
蒸発粒子を電離してイオン化する。そしてイオンは捕捉
状態となり、コイル周辺のイオン密度が上昇してイオン
源の状態となる。
In the conventional high-frequency ion plating apparatus configured as described above, first, the vacuum deposition chamber 100 is brought to a high vacuum, and then argon gas or the like is introduced from the gas introduction pipe 108.
Generally, the pressure is 10 −4 orr or less. Next, when high-frequency power is supplied to the coil 105 via the matching box 106, the few electrons present in the gas collide with gas molecules or evaporation particles evaporated in the evaporation source 102, and absorb the energy of the high-frequency electric field. It is absorbed, gradually accelerated, and finally ionizes gas molecules or evaporated particles and releases electrons. The electrons are also accelerated to other gas molecules,
Ionizes and ionizes the evaporated particles. Then, the ions enter a trapped state, and the ion density around the coil increases, resulting in an ion source state.

そしてイオンは加速用直流電源の陰極に接続されている
基板103に加速されて衝突する。こういう過程で放電
が行なわれ、ガスイオンは基板103表面を清浄化し、
蒸発粒子は基板103表面に蒸着する。
The ions are then accelerated and collide with the substrate 103 connected to the cathode of the acceleration DC power source. During this process, discharge occurs, and gas ions clean the surface of the substrate 103.
The evaporated particles are deposited on the surface of the substrate 103.

ここで高周波電力を有効に装置内に供給するためにマツ
チング操作が必要であり、通常入射波と反射波の電力比
が10対1以上となるようにされ、またマツチングはガ
ス圧の差による放電抵抗の変動幅とコイルの形状、およ
び装置内の幾何学的配置により決定される。
Here, a matching operation is necessary to effectively supply high-frequency power into the device, and usually the power ratio of the incident wave and the reflected wave is 10:1 or more. It is determined by the range of resistance variation, the shape of the coil, and the geometry within the device.

また、より大型の基板上に均一に′faIIIIを形成
するために、蒸発源を例えば2個など複数個設け、同時
に蒸発させる装置が提案されている。
Furthermore, in order to uniformly form 'faIII on a larger substrate, an apparatus has been proposed in which a plurality of evaporation sources, for example two, are provided and the evaporation sources are simultaneously evaporated.

例えば特公昭57−41807号公報では、第5図に概
略を示すように、2個の蒸発源201.202の両方を
覆う径の大きな一つのコイル203を配置した装置を開
示している。
For example, Japanese Patent Publication No. 57-41807 discloses a device in which a single coil 203 with a large diameter is arranged to cover both of two evaporation sources 201 and 202, as schematically shown in FIG.

また特開昭58−.141382号公報では、第6図に
概略を示すように、2個の蒸発源301.302にそれ
ぞれコイル303.304を配置し、別々の高周波電源
305.306により高周波電力を供給する装置を開示
している。
Also, JP-A-58-. Publication No. 141382 discloses a device in which coils 303 and 304 are arranged in two evaporation sources 301 and 302, respectively, and high-frequency power is supplied by separate high-frequency power sources 305 and 306, as schematically shown in FIG. ing.

さらに昭和60年9月10日から東京科学技術館にて開
催された85年真空総合展においては、第7図に概略を
示すように、2個の蒸発源401.402に直列状態に
連続する2個のコイル403.404を配置した装置が
展示されている。
Furthermore, at the 1985 General Vacuum Exhibition held at the Tokyo Science and Technology Museum from September 10, 1985, two evaporation sources 401 and 402 were connected in series, as shown schematically in Figure 7. A device with two coils 403 and 404 is on display.

【発明が解決しようとする問題点] 上記した従来の複数個の蒸発源をもつ高周波イオンプレ
ーティング装置では、均一な膜質の薄膜を得るにはまだ
十分とは言えなかった。なお、膜質とは膜厚、結晶性な
どのことをいう。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional high-frequency ion plating apparatus described above having a plurality of evaporation sources is not yet sufficient to obtain a thin film with uniform film quality. Note that film quality refers to film thickness, crystallinity, etc.

例えば第5図に示すような径の大きなコイルを用いる装
置では、プラズマは安定するが部分的にプラズマの密度
が異なり、@膜の膜質が不均一となる場合がある。また
第6図に示すような、?!故個のコイルにそれぞれ高周
波電力が供給されている装置では、それぞれの高周波の
位相を一致させることが難しく、コイルの電場が互いに
干渉しあってプラズマ状態が不安定となり、マツチング
が困難である。さらに第7図に示すような連続したコイ
ルを用いた装置では、プラズマは高密度となるものの、
各コイルが直列に配置されているために、各コイルに生
ずるプラズマ密度に差が生じて膜質が不均一となる場合
があった。
For example, in an apparatus using a coil with a large diameter as shown in FIG. 5, although the plasma is stable, the density of the plasma differs locally, and the quality of the film may become non-uniform. Also, as shown in Figure 6? ! In a device in which high-frequency power is supplied to each individual coil, it is difficult to match the phases of the respective high-frequency waves, and the electric fields of the coils interfere with each other, making the plasma state unstable and making matching difficult. Furthermore, in a device using continuous coils as shown in Figure 7, although the plasma becomes high density,
Since the coils are arranged in series, the plasma density generated in each coil may differ, resulting in non-uniform film quality.

本発明は上記不具合に鑑みて成されたものであり、大型
の基板に対しても均一な膜質の薄膜形成が可能な高周波
イオンプレーティング装置を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a high frequency ion plating apparatus that is capable of forming a thin film of uniform quality even on a large substrate.

[問題点を解決するための手段] 本発明の高周波イオンプレーティング装置は、高周波イ
オンプレーティング装置本体と、該本体内に設けられた
真空蒸着室と、該真空蒸着室内に設けられた複数の蒸発
源と、該真空蒸着室内で該蒸発源に対向する位置に設け
られ、被処理物が保持される支持台と、該蒸発源と該支
持台との間に印加される加速用直流電源と、各該蒸発源
と該支持台との間に設けられ、少なくとも各該蒸発源と
該支持台とを結ぶ直線が軸方向に貫通するように設けら
れた複数個の高周波励起用コイルと、該真空蒸着室外に
設けられマツチング回路をもつマツチングボックスと、
該高周波励起用コイルに該真空蒸着室外から該マツチン
グボックスを介して高周波励起用電力を供給する高周波
電源と、からなる高周波イオンプレーティング装置にお
いて、前記複数個の該高周波励起用コイルは平面視で互
いに点対称の位置関係となっており、単一の該マツチン
グボックスを介して単一の咳高周波電源に相互に並列に
接続されていることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The high frequency ion plating apparatus of the present invention includes a high frequency ion plating apparatus main body, a vacuum deposition chamber provided within the main body, and a plurality of high frequency ion plating apparatuses provided within the vacuum deposition chamber. An evaporation source, a support stand provided at a position facing the evaporation source in the vacuum evaporation chamber and holding a processed object, and an accelerating DC power source applied between the evaporation source and the support stand. , a plurality of high-frequency excitation coils provided between each of the evaporation sources and the support base so that at least a straight line connecting each of the evaporation sources and the support base passes through in the axial direction; a matching box installed outside the vacuum deposition chamber and having a matching circuit;
In a high-frequency ion plating apparatus comprising a high-frequency power source that supplies high-frequency excitation power to the high-frequency excitation coil from outside the vacuum deposition chamber via the matching box, the plurality of high-frequency excitation coils are arranged in a plan view. They are located in a point-symmetrical position with respect to each other, and are connected in parallel to a single cough high-frequency power source via a single matching box.

真空蒸着室は従来と同様に、例えばペルジャーと、ペル
ジャーの開口を気密に覆う底板と、などから構成され、
真空ポンプなどにより高真空とされる。その材質、形状
などは従来のものと同一であってよい。また真空M着室
には一般にはアルゴンガスなどのイオン化ガス導入部が
設けられ、その真空度は従来と同様に一般には1O−4
Torr以下の圧力とされる。また蒸発源の蒸発手段と
して電子W*法を採用すれば、イオン化ガスを導入しな
くとも蒸発粒子をイオン化することができ、高真空イオ
ンプレーティングも可能である。またプラズマCVDな
どを実施する場合には、反応性ガスの導入部を設けるこ
ともできる。
As in the past, the vacuum deposition chamber is composed of, for example, a Pel jar and a bottom plate that airtightly covers the opening of the Pel jar.
A high vacuum is created using a vacuum pump, etc. Its material, shape, etc. may be the same as conventional ones. In addition, the vacuum M chamber is generally provided with an ionized gas introduction section such as argon gas, and the degree of vacuum is generally 1O-4 as in the past.
The pressure is assumed to be less than Torr. Further, if the electron W* method is employed as the evaporation means of the evaporation source, the evaporated particles can be ionized without introducing an ionized gas, and high vacuum ion plating is also possible. Further, when performing plasma CVD or the like, a reactive gas introduction section may be provided.

蒸発源は蒸着すべき物質を加熱などにより蒸発粒子とす
る部位であり、従来と同様にスパイラル型、ボート型、
ボックス型、るつぼ型などの形状の蒸発源を抵抗加熱法
で加熱する、あるいは陽極材料衝撃型、電子線加熱型、
磁場偏向型などの型・式による電子衝撃法で蒸気化する
、などの方法を採用することができる。
The evaporation source is a part where the substance to be evaporated becomes evaporated particles by heating, etc., and as in the past, it is a spiral type, boat type,
A box-shaped, crucible-shaped, etc.-shaped evaporation source is heated by resistance heating method, anode material impact type, electron beam heating type, etc.
Methods such as vaporization using an electron impact method using a type/type such as a magnetic field deflection type can be adopted.

支持台は従来と同様に基板を保持する部位であり、加速
用直流電源の陰極に接続される。ところでこの加速用直
流電源は、発生したイオンを基板へ向けて加速するため
のものであり、従来と同様に基板と蒸発源との間に、基
板が陰極に蒸発源が陽極になるように3KV以下の電圧
を印加する、などとすることができる。
The support table is a part that holds the substrate as in the conventional case, and is connected to the cathode of the acceleration DC power source. By the way, this accelerating DC power source is for accelerating the generated ions toward the substrate, and as in the past, a 3KV voltage is applied between the substrate and the evaporation source so that the substrate becomes the cathode and the evaporation source becomes the anode. The following voltages may be applied.

高周波励起用コイルは従来と同様に、銅などからなる線
状部材をコイル状に巻上げて形成されたものであり、一
般に巻数2〜5、コイル径20〜40cmなどとされる
The high frequency excitation coil is formed by winding a wire member made of copper or the like into a coil shape, as in the past, and generally has a winding number of 2 to 5 and a coil diameter of 20 to 40 cm.

マツチングボックスは高周波電力を装置内に有効に供給
するためのマツチング操作を行うためのものであり、従
来と同様の構成とすることができる。そして入射波と反
射波の電力比が10対1以下となるようにマツチングす
ることが望ましい。
The matching box is for performing a matching operation for effectively supplying high frequency power into the apparatus, and can have the same configuration as the conventional one. It is desirable to match the incident wave so that the power ratio of the reflected wave is 10:1 or less.

このマツチングはガス圧の差による放電抵抗の変動幅と
高周波励起用コイルの形状、および装置内の幾何学的配
置によって決定される。
This matching is determined by the variation range of the discharge resistance due to the difference in gas pressure, the shape of the high-frequency excitation coil, and the geometric arrangement within the device.

高周波電源はマツチングボックスを介して高周波励起用
コイルに供給され、従来と同様に周波数が13.56M
Hz、電力100〜1000Wの高周波電力を供給する
The high frequency power is supplied to the high frequency excitation coil via the matching box, and the frequency is 13.56M as before.
Hz, high frequency power of 100 to 1000 W is supplied.

本発明の最大の特徴は、上記高周波励起用コイルを複数
個用いて複a個の蒸発源の位置にそれぞれ配置し、それ
ぞれの高周波励起用コイルは平面視で互いに点対称の位
置関係となっており、単一のマツチングボックスを介し
て単一の高周波電源に相互に並列に接続されているとこ
ろにある。
The greatest feature of the present invention is that a plurality of the above-mentioned high-frequency excitation coils are arranged at the positions of a plurality of evaporation sources, and the high-frequency excitation coils are positioned in a point-symmetrical relationship with respect to each other in plan view. and are mutually connected in parallel to a single high frequency power supply via a single matching box.

高周波励起用コイルの数は、2本、3本など自由に選ぶ
ことができる。この高周波励起用コイルはそれぞれリア
クタンスの異なるものを用いることもできるが、プラズ
マ密度を一層均一とするためには、リアクタンスの同一
のものを用いることが望ましい。なお、それぞれの高周
波励起用コイルは、上記電極を中心に互いに点対称の位
置関係にある。このように配置すれば、それぞれの高周
波励起用コイルに土するプラズマの干渉が最少となり、
また各高周波励起用コイルと真空蒸着室内壁などとの距
離を同じにすることもできるので、基板に形成される薄
膜の膜質も一層均一となる。
The number of high-frequency excitation coils can be freely selected, such as two or three. These high-frequency excitation coils may have different reactances, but in order to make the plasma density more uniform, it is desirable to use coils with the same reactance. Note that the respective high-frequency excitation coils are located in a point-symmetrical position with respect to the electrode. By arranging them in this way, the interference of the plasma on each high-frequency excitation coil will be minimized.
Furthermore, since the distance between each high-frequency excitation coil and the wall of the vacuum deposition chamber can be made the same, the quality of the thin film formed on the substrate becomes even more uniform.

[作用] 本発明の高周波イオンプレーティング装置では、まずそ
れぞれの高周波励起用コイルにマツチングボックスを介
して高周波電力が供給される。そして高周波励起により
ガス、および蒸発源で蒸発した蒸発粒子がイオン化して
プラズマが発生する。
[Function] In the high frequency ion plating apparatus of the present invention, high frequency power is first supplied to each high frequency excitation coil via a matching box. The high-frequency excitation ionizes the gas and the evaporated particles evaporated in the evaporation source, generating plasma.

ここでそれぞれの高周波励起用コイルは平面視で互いに
点対称の位置関係となっており、単一のマツチングボッ
クスを介して単一の高周波電源に接続され、かつ蒸発源
と支持台との間で相互に並列に接続されている。従って
それぞれの高周波励起用コイルに供給される高周波の位
相は同一であり、リアクタンスも同一であれば発生する
プラズマの密度も同一となる。そして生成したイオンは
加速出直W&電源により加速され、基板に衝突すると、
ガスイオンは基板表面を清浄化し、蒸発粒子のイオンに
より基板には薄膜が形成される。
Here, the respective high-frequency excitation coils are positioned point-symmetrically with respect to each other in a plan view, and are connected to a single high-frequency power source via a single matching box, and between the evaporation source and the support base. are connected in parallel with each other. Therefore, if the phases of the high-frequency waves supplied to the respective high-frequency excitation coils are the same, and the reactances are also the same, the density of the generated plasma will also be the same. The generated ions are accelerated by the W & power source and collide with the substrate.
The gas ions clean the substrate surface, and the ions of the evaporated particles form a thin film on the substrate.

[発明の効果] 本発明の高周波イオンプレーティング装置によれば、そ
れぞれの高周波励起用コイルに供給される高周波電力は
同一となるので、それぞれの高周波励起用コイルに発生
するプラズマの密度を同一とすることができる。またそ
れぞれの高周波励起用コイルに供給される高周波の位相
が同一であるので、高周波励起用コイルどうしの干渉作
用がほとんどなくプラズマの安定化を図ることができる
[Effects of the Invention] According to the high-frequency ion plating apparatus of the present invention, the high-frequency power supplied to each high-frequency excitation coil is the same, so the density of plasma generated in each high-frequency excitation coil can be made to be the same. can do. Furthermore, since the phases of the high frequency waves supplied to the respective high frequency excitation coils are the same, there is almost no interference between the high frequency excitation coils, and the plasma can be stabilized.

さらに高周波励起用コイルはそれぞれの蒸発源に設けら
れるので、その径は充分小さくでき高密度のプラズマを
得ることができる。従ってこれらの効果により、本発明
の高周波イオンプレーティング装置を用いれば、大型の
基板に対しても均一な膜質の薄膜を形成することができ
る。
Furthermore, since the high-frequency excitation coil is provided at each evaporation source, its diameter can be made sufficiently small and high-density plasma can be obtained. Therefore, due to these effects, by using the high frequency ion plating apparatus of the present invention, a thin film of uniform quality can be formed even on a large substrate.

[実施例] (実施例1) 以下実施例により具体的に説明する。[Example] (Example 1) This will be explained in detail below using Examples.

第1図に本発明の一実施例の高周波イオンプレーティン
グ装置を示す。この装置は、ペルジャー1と、ペルジャ
ー1の開口を気密に覆う底板2と、ベルジ?−1内で底
板2に固定された2個のるつぼ(蒸発源)3と、それぞ
れのるつぼ3の垂直方向上方に設けられた支持台4と、
支持台4の下表面に保持された基板41と、それぞれの
るつぼ3と基板41との間に設けられ軸中心線がるつぼ
3に鉛直にまじわる2個の高周波励起用コイル5と、底
板2外部からるつぼ3に抵抗加熱法により蒸発用電力を
供給する蒸発用電源6と、底板2外部よりマツチングボ
ックス7を介して高周波励起用コイルに5接続され、高
周波励起用コイル5に総量600Wの高周波電力を供給
する高周波電源8と、るつぼ3と基板41との間に加速
用電界を印加する500vの加速用直流1[9と、から
構成される。なお、るつぼ3には酸化チタン(Tilt
)が入れられている。また底板2には図示しない真空ポ
ンプに連通ずる排気口21、および図示しないアルゴン
がズボンベに連通するガス導入口22が設けられている
FIG. 1 shows a high frequency ion plating apparatus according to an embodiment of the present invention. This device includes a pelger 1, a bottom plate 2 that airtightly covers the opening of the pelger 1, and a bell jar. - two crucibles (evaporation sources) 3 fixed to the bottom plate 2 in the interior, and a support stand 4 provided vertically above each crucible 3;
A substrate 41 held on the lower surface of the support base 4, two high-frequency excitation coils 5 provided between each crucible 3 and the substrate 41 and whose axial center lines intersect perpendicularly to the crucible 3, and the bottom plate 2 externally. An evaporation power source 6 supplies power for evaporation to the crucible 3 using a resistance heating method, and a high frequency excitation coil 5 is connected from the outside of the bottom plate 2 via a matching box 7, and a total of 600 W of high frequency power is supplied to the high frequency excitation coil 5. It is composed of a high frequency power source 8 that supplies electric power, and a 500 V acceleration DC 1 [9 that applies an acceleration electric field between the crucible 3 and the substrate 41. Note that crucible 3 contains titanium oxide (Tilt).
) is included. The bottom plate 2 is also provided with an exhaust port 21 that communicates with a vacuum pump (not shown), and a gas inlet 22 that communicates argon (not shown) with a gas cylinder.

本実施例の特色をなす高周波励起用コイル5は、底板2
中夫に設けられた1本の電極51がら略Y字状に分岐し
、その巻き方向、端部形状は第2図に平面図を示すよう
に左右対称となっており、2個の高周波励起用コイル5
の巻き数は同一で同一のリアクタンスを有している。
The high-frequency excitation coil 5, which is a feature of this embodiment, is connected to the bottom plate 2.
One electrode 51 provided in the middle shaft branches into a substantially Y-shape, and its winding direction and end shape are symmetrical as shown in the plan view in FIG. 2, and two high-frequency excitation Coil 5
have the same number of turns and the same reactance.

上記のように構成された本実施例の高周波イオンプレー
ティング装置の使用方法を以下に説明する。
A method of using the high frequency ion plating apparatus of this embodiment configured as described above will be explained below.

まず排気口21よりペルジャー1内の空気を排気し、高
真空とする。そしてガス導入口22よりアルゴンガスを
ペルジャー1内に導入し、ペルジャー1内を1O−4T
orrの圧力とする。次に蒸発用電源6によりるっぽ3
が加熱されると同時に、高周波励起用コイル5にマツチ
ングボックス6を介して高周波電源8から総1i600
Wの高周波電力が供給される。するとペルジャー1内に
なんらかの理由で存在する僅かな電子が、アルゴンガス
分子あるいはるつぼ3で蒸発した蒸発粒子と衝突しなが
ら高周波電場のエネルギーを吸収して次第に加速され、
ついにアルゴンガス分子あるいは蒸発粒子を電離して電
子を放出する。その電子もまた加速されて他のアルゴン
ガス分子あるいは蒸発粒子を電離してイオン化する。そ
してイオンは捕捉状態となり、コイル5周辺のイオン密
度が上昇してイオン源の状態となる。そしてイオンは加
速用直流電源9の陰極に接続されている基板41に加速
されて衝突する。こういう過程で放電が行なわれ、ガス
イオンは基板41表面を清浄化し、蒸発粒子が基板41
表面に蒸着する。
First, the air inside the Pelger 1 is exhausted from the exhaust port 21 to create a high vacuum. Then, argon gas is introduced into the Pel jar 1 from the gas inlet 22, and the inside of the Pel jar 1 is heated to 1O-4T.
orr pressure. Next, Rupo 3 is powered by evaporation power source 6.
At the same time, a total of 1i600
High frequency power of W is supplied. Then, the few electrons that exist in Pelger 1 for some reason collide with argon gas molecules or evaporated particles evaporated in crucible 3, absorb the energy of the high-frequency electric field, and gradually accelerate.
Finally, the argon gas molecules or evaporated particles are ionized and emit electrons. The electrons are also accelerated and ionize other argon gas molecules or evaporated particles. Then, the ions enter a trapped state, and the ion density around the coil 5 increases, resulting in an ion source state. The ions are then accelerated and collide with the substrate 41 connected to the cathode of the acceleration DC power source 9. During this process, discharge occurs, gas ions clean the surface of the substrate 41, and evaporated particles clean the surface of the substrate 41.
Deposit on the surface.

ここで2個の高周波励起用コイル5は1本の電極51か
ら分岐して並列に設けられている。従って2個の高周波
励起用コイル5に供給される高周波の位相は同一となる
ので、高周波励起用コイル5どうしの干渉がなく、安定
したプラズマ状態となり、マツチングが容易である。そ
して2個の高周波励起用コイルで生ずるプラズマの密度
はほとんど同一であり、基板4に均一で結晶性の良い膜
質の薄膜を形成することができた。
Here, the two high-frequency excitation coils 5 are branched from one electrode 51 and provided in parallel. Therefore, the phases of the high frequency waves supplied to the two high frequency excitation coils 5 are the same, so there is no interference between the high frequency excitation coils 5, a stable plasma state is achieved, and matching is easy. The densities of the plasma generated by the two high-frequency excitation coils were almost the same, and a uniform thin film with good crystallinity could be formed on the substrate 4.

なお、プラズマ密度はイオン電流量と比例するので、プ
ラズマ密度はファラデイーカップでイオン電流量を測定
することで評価した。高周波電力を600W印加した場
合の本実施例の高周波励起用コイル5によるイオン電流
量は50μAであったが、第5図に示す従来の大型の高
周波励起用コイルに600W印加した場合の約1.5倍
であり、第6図に示す二つの高周波励起用コイルにそれ
ぞれ300W印加した場合のイオン電流量とほとんど同
一であった。
Note that since the plasma density is proportional to the amount of ion current, the plasma density was evaluated by measuring the amount of ion current with a Faraday cup. The amount of ion current generated by the high-frequency excitation coil 5 of this embodiment when 600 W of high-frequency power was applied was 50 μA, but about 1.0 μA when 600 W was applied to the conventional large-scale high-frequency excitation coil shown in FIG. This was five times as much as the ion current amount when 300 W was applied to each of the two high-frequency excitation coils shown in FIG.

(実施例2) 本実施例は高周波励起用コイル1oを3個用い、第3図
に平面図を示すように1本の電極11がらそれぞれ分岐
して3個の蒸発源12の位置に配置され、電極11を中
心として平面視で点対称に配置されていること以外は実
施例1と同様である。
(Example 2) In this example, three high-frequency excitation coils 1o are used, and as shown in the plan view in FIG. , are the same as in Example 1 except that they are arranged point-symmetrically in plan view with respect to the electrode 11.

本実施例の高周波イオンプレーティング装置では、実施
例1の装置に比べ、一層大型の基板に均一な膜質の薄膜
を形成することができる。
The high frequency ion plating apparatus of this embodiment can form a thin film of uniform quality on a larger substrate than the apparatus of the first embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図は本発明の一実論例の高周波イオン
プレーティング装置に係わる図であり、第1図はその概
略裁断正面図、第2図は高周波励起用コイルの平面図で
ある。第3図は本発明の他の実施例の高周波イオンプレ
ーティング装置に係わり、高周波励起用コイルの配置状
態を示す裁断平面図である。゛第4図、第5図、第6図
および第7図はそれぞれ従来の高周波イオンプレーティ
ング装置を示す概略裁断正面図である。 1・・・ペルジャー(真空蒸着室) 2・・・底板3.
12・・・るつぼ(蒸発源)  4・・・支持台5.1
1・・・高周波励起用コイル 6・・・蒸発用電源7・
・・マツチングボックス    8・・・高周波M源9
・・・加速用直流電源     10.51・・・電極
21・・・排気口 22・・・ガス導入口 41・・・
基板第3図 1フ 第4図 第6図 手続補正書く自発)       5 昭和61年5月7日 持訂庁長官  宇  賀  道  部  殿1、事件の
表示                6昭和61年特
許願第044372号 2、発明の名称 高周波イオンプレーティング装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 愛知県フ田市トヨタ町1番地 (320) トヨタ自動車株式会社 代表考 松 本  清くはか1名) 4、代理人 〒450愛知県名古層市中村区名駅 3丁目3番の4 児玉ビル(電話<052>583−9720)、補正の
対象 明細−の特許請求の範囲の摺及び、 明細書の発明の詳細な説明の摺 、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲の欄の「該本位内」とあ
るを「該本体内」と別紙の通り補正します。 (2)明細1の第5頁の第6行目から7行目にある「通
常入射波と反則波の電力比が10対1以上とJとあるを
[通常入射波と反射波の比(入射波/反射波)が10以
上に」と補正します (3)明m復の第10頁の第4行目から5(1目にある
1入射波と反射波の電力比が10対1以下」とあるを[
入射波と反射波の比(入射波/反射波)が10以1Jと
補正します。 別紙 2、特許請求の範囲 (1)高周波イオンプレーティング装置本体と、該本体
内に設けられた真空蒸着室と、 該真空蒸着室内に設けられた複数の蒸発源と、M真空M
着室内で該蒸発源に対向する位置に段けられ、被処理物
が保持される支持台と、各該蒸発源と該支持台との間に
加速用電界を印加する加速用直流電源と、 各該蒸発源と該支持台との間に設けられ、少なくとも各
該蒸発源と該支持台とを結ぶ直線が軸方向に貫通するよ
うに設けられた複数個の高周波励起用コイルと、 該真空蒸着室外に設けられマツチング回路をもつマツチ
ングボックスと、 咳高周波励起用コイルに該真空蒸着室外から該マツチン
グボックスを介して高周波励起用電力を供給する高周波
電源と、からなる高周波イオンプレーティング装置にお
いて、 前記複数個の該高周波励起用コイルは平面視で互いに点
対称の位置関係となっており、単一の該マツチングボッ
クスを介して単一の該高周波電源に相互に並列に接続さ
れていることを特徴とする高周波イオンプレーティング
装置。 (2)それぞれの高周波励起用コイルのリアクタンスは
周一である特許請求の範囲第1項記載の高周波イオンプ
レーティング装置。 (3)高周波励起用コイルは2個設けられている特許請
求の範囲第1項記載の高周波イオンプレーティング装置
。 (4)高周波励起用コイルは3個設けられている特許請
求の範囲第1項記載の高周波イオンプレーティング装置
1 and 2 are diagrams relating to a high-frequency ion plating apparatus as a practical example of the present invention, FIG. 1 is a schematic cutaway front view thereof, and FIG. 2 is a plan view of a high-frequency excitation coil. . FIG. 3 is a cutaway plan view showing the arrangement of high-frequency excitation coils in a high-frequency ion plating apparatus according to another embodiment of the present invention. 4, 5, 6, and 7 are schematic cutaway front views showing conventional high-frequency ion plating apparatuses, respectively. 1... Pelger (vacuum deposition chamber) 2... Bottom plate 3.
12... Crucible (evaporation source) 4... Support stand 5.1
1... Coil for high frequency excitation 6... Power source for evaporation 7.
...Matching box 8...High frequency M source 9
...Acceleration DC power supply 10.51...Electrode 21...Exhaust port 22...Gas inlet port 41...
Board (Figure 3, Figure 1, Figure 4, Figure 6, voluntary amendment to the procedure) 5 May 7, 1986, Director General of the Office of Corrections, Mr. Uga Michibu, 1, Indication of the incident 6, 1986 Patent Application No. 044372, 2, Name of the invention: High-frequency ion plating device 3, Relationship with the person making the amendment Patent applicant: 1 Toyota-cho, Futa City, Aichi Prefecture (320) Toyota Motor Corporation Representative: Kiyohaka Matsumoto (1 person) 4. Agent Kodama Building, 3-3-4 Meieki, Nakamura-ku, Nagostrata City, Aichi Prefecture 450 (telephone: <052> 583-9720), the description of the subject matter of the amendment - the scope of the claims, and the details of the invention in the description. (1) In the scope of claims column of the specification, the phrase "within the main body" is amended to read "within the main body" as shown in the attached sheet. (2) On page 5 of Specification 1, lines 6 to 7, it states that ``The power ratio of the normal incident wave and the reflected wave is 10:1 or more''. (3) From the 4th line of page 10 of Akira Moku, the power ratio of the incident wave and the reflected wave is 10 to 1. below” is written [
The ratio of incident wave and reflected wave (incident wave/reflected wave) is corrected to 10 or more and 1J. Attachment 2, Claims (1) A high-frequency ion plating apparatus main body, a vacuum deposition chamber provided within the main body, a plurality of evaporation sources provided within the vacuum deposition chamber, and M vacuum M
a support stand arranged at a position facing the evaporation source in the arrival chamber and holding the object to be processed; an accelerating DC power source that applies an accelerating electric field between each of the evaporation sources and the support stand; a plurality of high-frequency excitation coils provided between each evaporation source and the support base so that at least a straight line connecting each evaporation source and the support base passes through in the axial direction; and the vacuum A high-frequency ion plating device comprising: a matching box provided outside the vacuum deposition chamber and having a matching circuit; and a high-frequency power source that supplies high-frequency excitation power to a cough high-frequency excitation coil from outside the vacuum deposition chamber via the matching box. In the above, the plurality of high-frequency excitation coils are positioned in a point-symmetrical relationship with each other in a plan view, and are mutually connected in parallel to the single high-frequency power source via the single matching box. A high-frequency ion plating device characterized by: (2) The high-frequency ion plating apparatus according to claim 1, wherein the reactance of each high-frequency excitation coil is equal to one. (3) The high-frequency ion plating apparatus according to claim 1, wherein two high-frequency excitation coils are provided. (4) The high frequency ion plating apparatus according to claim 1, wherein three high frequency excitation coils are provided.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)高周波イオンプレーティング装置本体と、該本位
内に設けられた真空蒸着室と、 該真空蒸着室内に設けられた複数の蒸発源と、該真空蒸
着室内で該蒸発源に対向する位置に設けられ、被処理物
が保持される支持台と、 各該蒸発源と該支持台との間に加速用電界を印加する加
速用直流電源と、 各該蒸発源と該支持台との間に設けられ、少なくとも各
該蒸発源と該支持台とを結ぶ直線が軸方向に貫通するよ
うに設けられた複数個の高周波励起用コイルと、 該真空蒸着室外に設けられマッチング回路をもつマッチ
ングボックスと、 該高周波励起用コイルに該真空蒸着室外から該マッチン
グボックスを介して高周波励起用電力を供給する高周波
電源と、からなる高周波イオンプレーティング装置にお
いて、 前記複数個の該高周波励起用コイルは平面視で互いに点
対称の位置関係となつており、単一の該マッチングボッ
クスを介して単一の該高周波電源に相互に並列に接続さ
れていることを特徴とする高周波イオンプレーティング
装置。
(1) A high-frequency ion plating apparatus main body, a vacuum evaporation chamber provided within the main body, a plurality of evaporation sources provided within the vacuum evaporation chamber, and a position facing the evaporation sources within the vacuum evaporation chamber. a support stand provided to hold the object to be processed; an accelerating DC power source that applies an accelerating electric field between each evaporation source and the support stand; and between each evaporation source and the support stand; a plurality of high-frequency excitation coils provided so that at least a straight line connecting each of the evaporation sources and the support stand passes through in the axial direction; and a matching box provided outside the vacuum evaporation chamber and having a matching circuit. , a high-frequency ion plating apparatus comprising: a high-frequency power source that supplies high-frequency excitation power to the high-frequency excitation coil from outside the vacuum deposition chamber via the matching box; A high-frequency ion plating apparatus characterized in that the high-frequency ion plating apparatuses are arranged in a point-symmetrical positional relationship with respect to each other, and are mutually connected in parallel to the single high-frequency power source via the single matching box.
(2)それぞれの高周波励起用コイルのリアクタンスは
同一である特許請求の範囲第1項記載の高周波イオンプ
レーティング装置。
(2) The high frequency ion plating apparatus according to claim 1, wherein the reactances of the respective high frequency excitation coils are the same.
(3)高周波励起用コイルは2個設けられている特許請
求の範囲第1項記載の高周波イオンプレーティング装置
(3) The high-frequency ion plating apparatus according to claim 1, wherein two high-frequency excitation coils are provided.
(4)高周波励起用コイルは3個設けられている特許請
求の範囲第1項記載の高周波イオンプレーティング装置
(4) The high frequency ion plating apparatus according to claim 1, wherein three high frequency excitation coils are provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02263347A (en) * 1989-04-03 1990-10-26 Sanyo Electric Co Ltd Rotary cylinder device

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