CN105316628A

CN105316628A - 成膜装置

Info

Publication number: CN105316628A
Application number: CN201510394188.7A
Authority: CN
Inventors: 佐藤贵康; 佐藤羊治; 橘和孝
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2035-07-07
Also published as: CN105316628B; US20160013027A1; DE102015111102A1; JP6044602B2; US9966234B2; JP2016020518A

Abstract

本发明提供了一种成膜装置，其包括筒状蒸发源(1)、封闭构件(2A，2B)和辅助电极(3)。筒状蒸发源(1)配置为将工件(W)容纳在蒸发源(1)的内部空间中。筒状蒸发源(1)配置为通过电弧放电从筒状蒸发源(1)释放离子以便所述离子沉积在工件(W)的表面上。封闭构件(2A，2B)封闭所述内部空间。辅助电极(3)沿着筒状蒸发源(1)的内壁表面设置。辅助电极(3)配置为接地或是被施加以正电压以便所述内部空间的电子流向辅助电极(3)。

Description

成膜装置

技术领域

本发明涉及一种用于例如电弧离子镀方法的成膜装置。

背景技术

电弧离子镀(以下简称为“AIP”)方法为一种离子镀方法，其中使用真空电弧放电来蒸发固体材料。在此方法中，被蒸发材料的电离率高，并且可形成具有优异的附着力的膜。

在AIP方法中，在真空中在作为阴极的靶(蒸发源)与阳极之间引起真空电弧放电的发生以蒸发和离子化靶表面上的材料，离子沉积在向其施加了负偏压的工件表面上，从而形成膜。

在使用AIP方法的用来形成膜的相关技术的成膜装置中，如图6中所示，筒状蒸发源901与封闭构件902的封闭表面形成容器，其中封闭构件允许蒸发源901的内部为封闭的空间。在此呈真空的容器中，使得蒸发源释放离子以在设置于容器中的工件W的表面上形成膜(例如，参见日本专利申请公开第2013-36106号(JP2013-36106A))。

发明内容

在JP2013-36106A公开的成膜装置中，当通过在呈真空的所述容器中使得蒸发源释放离子而在工件的表面上形成薄膜时，可用简单的配置提高成膜效率。在此成膜装置中，作为阴极的蒸发源形成为筒状，并且其开口用封闭构件封闭。例如，封闭构件接地并且起到阳极的作用。因此，所述容器中生成的电子流向封闭构件而产生电流。因此，封闭构件可能被焦耳加热至高温。在此情况下，例如，封闭构件与蒸发源之间的密封材料可能因所述热而劣化。

本发明提供了一种成膜装置，所述成膜装置能够抑制在封闭筒状蒸发源的内部空间的封闭构件中生成的焦耳热。

根据本发明的一个方面，成膜装置包括筒状蒸发源、封闭构件和辅助电极。筒状蒸发源配置为将工件容纳在蒸发源的内部空间中。筒状蒸发源配置为通过电弧放电从所述蒸发源释放离子以便所述离子沉积在工件的表面上。封闭构件封闭所述内部空间。辅助电极沿着筒状蒸发源的内壁表面设置。辅助电极配置为接地或是被施加以正电压以便所述内部空间的电子流向辅助电极。

在根据该方面的成膜装置中，筒状蒸发源的内部空间为由封闭构件封闭的封闭空间，其中自筒状蒸发源的内壁表面生成的离子通过电弧放电而释放。可使用例如适宜的真空装置使得筒状蒸发源的内部空间处于高真空状态。筒状蒸发源的材料根据待在工件上形成的膜的材料来选择而无任何特别的限制。例如，可使用Ti(钛)、Cr(铬)或W(钨)。使用适宜的气体供给措施，例如，可向处于高真空状态的筒状蒸发源的内部空间中供给工艺气体如N₂(氮)、Ar(氩)或烃。

封闭构件通过自外部电源向筒状蒸发源施加放电电压并且自偏置电源向容纳在筒状蒸发源的内部空间中的工件施加偏压而接地。结果使得在作为阴极的筒状蒸发源与作为阳极的封闭构件之间发生电弧放电，以致高密度的电流集中在筒状蒸发源的内壁表面的电弧点上并释放离子。此时，其次，电子发射向筒状蒸发源的内部空间。当离子沉积在筒状蒸发源的内部空间中的工件的表面上而在其上形成膜时，发射向所述内部空间的电子流向封闭构件。

例如，在JP2013-36106A公开的相关技术的成膜装置中，如图6中所示，接地的阳极仅由封闭蒸发源901的封闭构件902形成。因此，阳极的面积不足，因而长期放电可能不稳定。另外，蒸发源901的内部空间的电子e密集地流向封闭构件902而生成电流，以致封闭构件902被焦耳加热。结果，封闭构件902因长期放电而被加热到高温，并且在封闭构件902和蒸发源901之间保持真空的密封构件如O-形环或垫片(特氟龙片材)可能因热而受损。

另一方面，在根据本发明的成膜装置中，使得电子能够从筒状蒸发源的内部空间流动的辅助电极沿着筒状蒸发源的内壁表面设置。即，例如，辅助电极被接地或是被施加以正电压，所述正电压低于筒状蒸发源的电压，以便如封闭构件的情况一样起到阳极的作用。另外，如果不提供辅助电极，则封闭构件将接收一部分流动的电子。结果，流向封闭构件的电子的量减少，在封闭构件中生成的电流的量减少，并且在封闭构件中生成的焦耳热的量可得到抑制。

在根据该方面的成膜装置中，筒状蒸发源可为阴极。封闭构件和辅助电极可为具有内部冷却结构的阳极。结果，阳极的面积因辅助电极而增至比相关技术的大，并且可使得筒状蒸发源的内部空间中的电弧放电稳定。

辅助电极可包括向筒状蒸发源的内部空间供给工艺气体的气体通路。结果，气体通路沿着筒状蒸发源的内壁表面设置使得电子很可能流向其，并且辅助电极及其很可能被加热至较高温度的周围构件被工艺气体主动冷却，这可抑制温度的升高。即，用于供给工艺气体的气体通路起到封闭构件和辅助电极的内部冷却结构的作用。因此，可高效地抑制辅助电极及其周围构件的热变形。另外，可防止在辅助电极附近保持真空的密封构件等的损坏。例如，密封构件如O-形环或垫片的耐热温度可减小。

另外，辅助电极在筒状蒸发源的电弧点附近可具有气体通路的气体排出孔以便工艺气体可被供给到蒸发源的电弧点附近的区域。结果，在处于高真空状态的筒状蒸发源的内部空间中，在电弧点附近的区域中可高效地生成等离子体而使得电弧放电稳定。

这里，例如，当使用Ti或Ti合金作为蒸发源的材料时，可使用含有C₂H₂(乙炔)的工艺气体。结果，很可能在筒状蒸发源的内壁表面上产生熔点比Ti的熔点高的TiC(碳化钛)。由于电弧放电，不仅筒状蒸发源的金属材料的离子而且作为熔融金属颗粒的液滴被释放到筒状蒸发源的内部空间。当这些液滴被引入到工件表面上的膜中时，膜的表面粗糙度可能劣化。然而，当在筒状蒸发源的内壁表面上产生熔点比Ti的熔点高的TiC时，可使得由TiC产生的液滴的颗粒尺寸小于由Ti产生的液滴的颗粒尺寸。相应地，工件上膜的表面粗糙度可减小。

在筒状蒸发源和辅助电极之间可设置屏蔽构件以阻止在其间的放电。当作为阳极的辅助电极沿着作为阴极的筒状蒸发源的内壁表面设置时，阳极和阴极相互足够靠近而引起直接放电。结果，构成筒状蒸发源的金属材料的离子可能低效地沉积在工件的表面上。因此，通过屏蔽构件阻止筒状蒸发源与辅助电极之间的放电，构成筒状蒸发源的金属材料的离子可高效地沉积在工件的表面上。

这里，屏蔽构件可绝缘于筒状蒸发源和辅助电极。例如，屏蔽构件可通过具有电绝缘性的绝缘构件固定到辅助电极、筒状蒸发源或封闭构件。这里，屏蔽构件不接地。结果，屏蔽构件电绝缘于筒状蒸发源和辅助电极以便可使得电位与筒状蒸发源的内部空间的等离子体相同，并且可高效地阻止筒状蒸发源与辅助电极之间的放电。

在根据该方面的成膜装置中，辅助电极如封闭构件的情况一样起到阳极的作用。另外，如果不提供辅助电极，则封闭构件接收一部分流动的电子。结果，与相关技术的成膜装置相比，流向封闭构件的电子的量减少，在封闭构件中生成的电流的量减少，并且在封闭构件中生成的焦耳热的量可得到抑制。

附图说明

本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，且其中：

图1为示意性地示出了根据本发明的成膜装置的一个实施方案的分解透视图；

图2为示出了图1中示出的成膜装置的一部分的放大截面图；

图3A为示出了由TiC产生的液滴的示意图；

图3B为示出了由Ti产生的液滴的示意图；

图4为示出了图2中示出的成膜装置的一个变型例的放大截面图；

图5A为示出了辅助电极的一个变型例的示意性透视图；

图5B为示出了辅助电极的一个变型例的示意性透视图；

图5C为示出了辅助电极的一个变型例的示意性透视图；

图5D为示出了辅助电极的一个变型例的示意性透视图；和

图6为示出了相关技术的成膜装置的放大截面图。

具体实施方式

下文中，将结合附图基于一个实施方案描述根据本发明的成膜装置。

图1为示意性地示出了根据本发明的成膜装置100的一个实施方案的分解透视图。图2为示出了图1中示出的成膜装置100的一部分的放大截面图。

根据本发明的成膜装置100包括：筒状蒸发源1，其具有容纳工件W的内部空间1A；和封闭内部空间1A的封闭构件2A、2B，其中通过电弧放电自蒸发源1释放的离子i沉积在工件W的表面上以在其上形成膜。根据本发明的成膜装置100的主要特征在于，辅助电极3沿着蒸发源1的内壁表面1a设置，其中辅助电极3接地或是被施加以正电压以便蒸发源1的内部空间1A的电子e可流向辅助电极3。下文中，将描述根据本发明的成膜装置100的该实施方案。

例如，蒸发源1形成为筒状并且在其中具有内部空间1A。蒸发源1的材料根据待形成在工件W的表面上的膜的材料来选择。例如，可使用金属材料如Ti(钛)、Cr(铬)或W(钨)。在根据本实施方案的成膜装置100中，Ti用作蒸发源1的材料。蒸发源1连接到外部电源ES。因此，放电电流被供给到蒸发源1，并且金属材料的离子i通过电弧放电释放到内部空间1A。蒸发源1在高度方向上两端处，即在沿中心轴C移动的方向上两端处，均具有开口。蒸发源1不限于筒状。例如，蒸发源1可形成为具有任意横截面形状如椭圆形、矩形或多边形的筒状，或者可形成为仅在一端处具有开口的有底筒状。

封闭构件2A、2B为板形状的构件，其密封筒状蒸发源1的开口以封闭蒸发源1的内部空间1A。封闭构件2A、2B由例如导电金属材料形成。根据本实施方案的成膜装置100包括封闭蒸发源1的上开口和下开口的一对封闭构件2A、2B。具有绝缘性和密封性的绝缘密封构件4设置在上封闭构件2A和蒸发源1之间，并且相同的绝缘密封构件(未示出)设置在下封闭构件2B和蒸发源1之间。结果，上封闭构件和下封闭构件2A、2B和蒸发源1绝缘于彼此并被密封。

上封闭构件和下封闭构件2A、2B分别接地。当蒸发源1形成为有底筒状时，成膜装置100仅包括封闭构件2A或封闭构件2B，所述封闭构件2A或封闭构件2B接地并密封蒸发源1的一端的开口。使用例如适宜的真空装置(未示出)使得由封闭构件2A、2B和绝缘密封构件4封闭为封闭空间的蒸发源1的内部空间1A处于高真空状态。虽然附图中未示出，但在上封闭构件和下封闭构件2A、2B外部径向地设置有电磁线圈或者在上封闭构件2A上面或下封闭构件2B下面设置有电磁线圈。结果，生成在朝向蒸发源1的径向中心的方向上向离子i施加电磁力的磁场，其中离子i被释放到蒸发源1的内部空间1A。

辅助电极3容纳在由封闭构件2A、2B所封闭的蒸发源1的内部空间1A中。辅助电极3由例如导电金属材料或其合金如Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)、或Al(铝)形成。例如，辅助电极3接地或是连接到外部电源以被施加以预定的正电压。结果，蒸发源1的内部空间1A中存在的电子e流向辅助电极3。例如，可使用适宜的方法将辅助电极3固定到上封闭构件2A的下表面。

例如，辅助电极3形成为具有中心轴C的筒状并容纳在蒸发源1的内部空间1A中，其中所述中心轴C平行于蒸发源1的中心轴C。结果，辅助电极3沿着蒸发源1的内壁表面设置。在此实施方案中，辅助电极3如蒸发源1的情况一样为筒状并且具有与蒸发源1共同的中心轴C。辅助电极3设置为在蒸发源1的内壁表面1a附近。例如，设置在蒸发源1内部的辅助电极3的外径控制为蒸发源1的内径的1/2或更大。结果，辅助电极3可被设置为在蒸发源1的内壁表面1a附近。

根据本实施方案的辅助电极3包括向蒸发源1的内部空间1A供给工艺气体G的气体通路3a。气体通路3a在辅助电极3的侧表面的上端处具有气体引入孔3b并且在辅助电极3的下端处具有气体排出孔3c。用于自适宜的气体供给措施(未示出)供给工艺气体G的管5连接到气体引入孔3b。结果，气体通路3a配置为向内部空间1A供给任意的工艺气体G。例如，管5气密地通过绝缘密封构件4并且接合到气体引入孔3b。管5可为蒸发源1的水冷外部。

作为通过管5自气体供给措施向气体引入孔3b供给的工艺气体G，可例如使用气体如N₂(氮)、Ar(氩)或烃。另外，当蒸发源1的材料为例如Ti或Ti合金时，优选工艺气体G含有C₂H₂(乙炔)。由于根据本实施方案的成膜装置100的蒸发源1的材料为Ti，因而工艺气体G含有C₂H₂。

例如，气体通路3a可在辅助电极3的整个周界上具有连续的环形槽形状。或者，可在辅助电极3的整个周界上以预定的间隔将多个气体通路3a设置为平行于辅助电极3的中心轴C。例如，在前一种气体通路3a中，气体排出孔3c可为在辅助电极3的整个周界上的连续环形开口。或者，在后一种气体通路3中，气体排出孔3c可为以预定的间隔设置在辅助电极3的整个周界上的多个开口。

例如，辅助电极3设置为自上封闭构件2A沿着筒状蒸发源1的中心轴向下延伸。结果，辅助电极3在蒸发源1的电弧点AS附近具有气体通路3a的气体排出口3c以便工艺气体G被供给到蒸发源1的电弧点AS附近的区域，即，供给到电弧点AS及其周围区域。

在根据本实施方案的成膜装置100中，屏蔽构件6设置在蒸发源1和辅助电极3之间以阻止在其间的放电。屏蔽构件6由例如金属材料如不锈钢形成。在此实施方案中，屏蔽构件6如蒸发源1和辅助电极3的情况一样形成为筒状并且直径小于蒸发源1的内径而大于辅助电极3的外径。

屏蔽构件6电绝缘于蒸发源1和辅助电极3。具体而言，例如，屏蔽构件6被固定到并保持在蒸发源1与封闭构件2A之间的绝缘密封构件4处。即，屏蔽构件6通过绝缘构件设置在蒸发源1与辅助电极3之间。当估计蒸发源1与辅助电极3之间的放电风险低时，不必提供屏蔽构件6。

下文中，将描述根据本实施方案的成膜装置100的效果。

为了使用成膜装置100在工件W的表面上形成膜，首先，将工件W容纳在蒸发源1的内部空间1A中，并且由上封闭构件和下封闭构件2A、2B通过绝缘密封构件4封闭蒸发源1的内部空间1A。结果，例如，固定到上封闭构件2A的下表面的辅助电极3沿着蒸发源1的内壁表面设置。另外，将固定到绝缘密封构件4的屏蔽构件6设置在蒸发源1与辅助电极3之间。另外，通过适宜的保持结构(未示出)保持工件W并以电绝缘于上封闭构件和下封闭构件2A、2B及蒸发源1的状态连接到偏置电源BS。

接下来，以其中使用真空装置使得蒸发源1的内部空间1A处于高真空状态的状态，通过辅助电极3的气体通路3a将工艺气体G从气体供给措施供给到蒸发源1的内部空间1A。使用偏置电源BS向工件W施加例如-300V至-500V的偏压。使用外部电源ES向蒸发源1施加例如约30V的电压，并向蒸发源1供给约55A的放电电流。另外，将封闭构件2A、2B和辅助电极3接地。

结果，发生电弧放电使得高密度电流集中在蒸发源1的内壁表面1a的电弧点AS上，并且蒸发源1的金属材料的离子i释放并沉积在工件W的表面上而在其上形成膜。当通过电弧放电从蒸发源1释放离子i时，将同时发射电子e。

图6为示出了相关技术的成膜装置900的放大截面图，对应于根据图2中示出的实施方案的成膜装置100的放大截面图。

在此相关技术的成膜装置900中，通过电弧放电从蒸发源901发射的电子e密集地流向封闭构件902而生成电流，以致封闭构件902被焦耳加热。结果，封闭构件902因长期放电而被加热到高温，并且在封闭构件902和蒸发源901之间维持真空的密封构件如O-形环或垫片(特氟龙片材)可能因热而受损。另外，接地的阳极仅由封闭构件902形成。因此，阳极的面积不足，因而长期放电可能不稳定。

另一方面，在根据本实施方案的成膜装置100中，允许电子e从蒸发源1的内部空间1A流动的辅助电极3沿着蒸发源1的内壁表面1a设置。即，辅助电极3被接地以便如封闭构件2A、2B的情况一样起到阳极的作用。另外，如果不提供辅助电极3，则封闭构件2A、2B将接收一部分流动的电子e。结果，与相关技术相比，流向封闭构件2A、2B的电子e的量减少，在封闭构件2A、2B中生成的电流的量减少，并且在封闭构件2A、2B中生成的焦耳热的量可得到抑制。

代替接地，辅助电极3可被施加以低于施加到蒸发源1的电压的正电压。在这种情况下，电子e集中在辅助电极3上使得更大量的电子e可自蒸发源1的内部空间1A流向辅助电极3。

即，在根据本实施方案的成膜装置100中，蒸发源1形成阴极，而封闭构件2A、2B和辅助电极3形成阳极。结果，阳极的面积因辅助电极3而增至比相关技术的大，并且可使得蒸发源1的内部空间1A中的电弧放电稳定。即，辅助电极3作为接地或具有正电位的阳极提供在电弧点AS附近的位置处。结果，电子e平稳地流动，并且电弧放电稳定。

另外，辅助电极3包括向蒸发源1的内部空间1A供给工艺气体G的气体通路3a。结果，气体通路沿着蒸发源1的内壁表面1a设置使得电子e很可能向其流动，并且辅助电极3及其很可能被加热至较高温度的周围构件被工艺气体G主动冷却，这可抑制温度的提高。结果，作为阳极的辅助电极3被空气冷却，可防止绕辅助电极3设置的绝缘密封构件4的损坏和热变形，并且可防止作为阳极的辅助电极3及封闭构件2A、2B的损坏和热变形。即，用于供给工艺气体G的气体通路3a起到封闭构件2A、2B和辅助电极3的内部冷却结构的作用。

起初，在处于高真空状态的蒸发源1的内部空间1A中，不发生通过工艺气体G的对流所致的热传导。然而，通过使得工艺气体G流经作为阳极的辅助电极3的内部，工艺气体G通过对流循环而在辅助电极3中引起热传导，这可抑制辅助电极3的温度的提高。相应地，可高效地抑制辅助电极3及其周围构件如绝缘密封构件4的热变形和损坏。另外，绝缘密封构件4如O-形环或垫片的耐热温度可减小。

此外，向气体通路3a供给工艺气体G的管5在蒸发源1的内部空间中冷却。结果，管5可被冷却，而辅助电极3可通过管5得到冷却。另外，流经管5的内部的工艺气体G得到冷却，因而辅助电极3的冷却效果可因工艺气体G而改善。

辅助电极3在蒸发源1的电弧点AS附近具有气体通路3a的气体排出孔3c以便工艺气体G被供给到蒸发源1的电弧点AS。结果，在处于高真空状态的蒸发源1的内部空间1A中，可在电弧点AS附近的区域中高效地生成等离子体而使得电弧放电稳定。

由于电弧放电，不仅蒸发源1的金属材料的离子i和电子e而且为金属颗粒的液滴也被释放到蒸发源1的内部空间1a，其中所述金属颗粒通过熔融蒸发源1的内壁表面1a的金属材料并散开经熔融的金属材料以使之凝固而获得。当这些液滴被引入到工件W的表面上的膜中时，膜的表面粗糙度可能劣化。

图3A为示出了在蒸发源1的内壁表面1a上由TiC产生的液滴d的示意图。图3B为示出了在蒸发源1的内壁表面1a上由Ti产生的液滴D示意图。

在根据本实施方案的成膜装置100中，通过使用Ti作为蒸发源1的材料，自辅助电极3的气体通路3a供给含有C₂H₂的工艺气体G。C₂H₂被等离子体分解并发生C₂H₂→2C+H₂的反应。因此，在蒸发源1的内壁表面1a上发生Ti+C→TiC的反应，并很可能在蒸发源1的内壁表面1a上产生熔点比Ti的熔点高的TiC。与Ti相比，当在蒸发源1的内壁表面1a上产生TiC时，通过电弧放电而熔融的金属材料的量和范围减小，并且熔池减小。相应地，当在蒸发源1的内壁表面1a上产生TiC时，可使得含未熔化颗粒的液滴d的颗粒尺寸小于由Ti产生的液滴D的颗粒尺寸。

这样，通过减小液滴d的颗粒尺寸，可减小工件W的膜的表面粗糙度。例如，当不含C₂H₂的膜的算术平均粗糙度Ra为约0.1时，通过向其供给C₂H₂，算术平均粗糙度Ra减小至约0.06，并且膜的表面粗糙度可减小约40％。另外，由液滴导致的蒸发源1和封闭构件2A、2B的污染得到抑制，附着的液滴可被容易地移除，并且可减小移除的频次。

作为阳极的辅助电极3沿着作为阴极的蒸发源1的内壁表面1a设置。例如，在阳极和阴极之间生成约30V的电位差。通常，在辅助电极3与蒸发源1之间不发生辉光放电。然而，由于一些异常情况，可能发生辉光放电。当以这种方式发生直接放电时，构成蒸发源1的金属材料的离子i可能低效地沉积在工件W的表面上。

然而，在根据本实施方案的成膜装置100中，屏蔽构件6设置在蒸发源1与辅助电极3之间以阻止在其间的放电。结果，通过屏蔽构件6阻止蒸发源1与辅助电极3之间的放电，构成蒸发源1的金属材料的离子i可被高效地沉积在工件W的表面上。

这里，屏蔽构件6通过具有电绝缘性的绝缘密封构件4固定到辅助电极3和蒸发源1并且不接地。结果，屏蔽构件6电绝缘于蒸发源1和辅助电极3以便可使得电位与蒸发源1的内部空间1A的等离子体相同，并且可高效地阻止蒸发源1与辅助电极3之间的放电。

上文已结合附图基于实施方案详细描述了根据本发明的成膜装置。然而，具体的配置不限于该实施方案，在不偏离本发明的范围的范围内所进行的设计变更等包括在本发明中。

图4为对应于图2的放大截面图，示出了根据上述实施方案的成膜装置100的一个变型例。

根据该变型例的成膜装置200与根据上述实施方案的成膜装置100的不同之处在于，在上封闭构件2A与绝缘密封构件4之间提供了观察窗口7。根据该变型例的成膜装置200的其它配置与根据上述实施方案的成膜装置100的那些相同。因此，相同的部件由相同的附图标记表示，并且将不重复对其的描述。例如，在由金属材料形成的筒状主体部7A的一部分处提供由耐热且半透明的材料形成的观察窗口7。例如，筒状主体部7A和观察窗口7被固定到上封闭构件2A。通过以这种方式提供观察窗口7，可检查工件W的表面上的成膜状态，并且可检查蒸发源1和封闭构件2A、2B的表面的污染状态。

另外，在根据上述实施方案的成膜装置100的上述描述中，筒状辅助电极3包括气体通路3a。然而，辅助电极3的配置不限于上述实施方案的配置。即，辅助电极3可不具有气体通路3a。在这种情况下，可单独地提供向蒸发源1的内部空间1A供给工艺气体G的喷嘴等。

另外，当辅助电极3不包括气体通路3a时，为了改善耐热性，可例如使用以下材料作为辅助电极3的材料：除了Mo(钼)之外的高熔点金属如W(钨)、Ta(钽)或Nb(铌)；其耐热合金如HASTELLOY(商品名)、INCONEL(商品名)或NiCrAlY；和导电陶瓷如WC(碳化钨)、TiN、金属陶瓷或石墨。另外，作为辅助电极3，可使用电极材料如表面镀有高度导电金属如Au、Ag或Cu的Al。

图5A至5D为示出了根据上述实施方案的成膜装置100中包括的辅助电极3的变型例的透视图。

如图5A中所示，可在辅助电极3的外周界上形成多个槽3d。结果，热变形过程中的应变量可减小，并且散热可改善。通过提供多个狭缝代替槽3d，可获得相同的效果。

如图5B中所示，辅助电极3的厚度可在厚度方向上即沿着中心轴C改变。在这种情况下，通过朝向将与等离子体接触的一端即电弧点AS附近的一端增大厚度，可抑制辅助电极3的热变形。

如图5C中所示，可使用例如喷砂来在辅助电极3的表面上形成凸部分和凹部分。结果，辅助电极3的散热可改善。另外，如图5D中所示，代替筒状，辅助电极3可具有其中绕圆设置多个棒形、柱形或针形部分的形状。结果，辅助电极3的散热可改善，并且可抑制使用的材料的量。

在上述实施方案的描述中，筒状蒸发源1的上开口和下开口由封闭构件2A、2B封闭，并且辅助电极3邻近上封闭构件2A设置。然而，辅助电极3可被倒置并固定到下封闭构件2B。另外，辅助电极3可提供在上封闭构件2A和下封闭构件2B二者处。即，可在上封闭构件和下封闭构件2A、2B中的任一处设置辅助电极3。

Claims

1.一种成膜装置，包括：

筒状蒸发源(1)，其配置为将工件(W)容纳在所述筒状蒸发源(1)的内部空间中，所述筒状蒸发源(1)配置为通过电弧放电从所述筒状蒸发源(1)释放离子以便所述离子沉积在所述工件(W)的表面上；

封闭构件(2A，2B)，其配置为封闭所述内部空间；和

辅助电极(3)，其沿着所述筒状蒸发源(1)的内壁表面设置，所述辅助电极(3)配置为接地或是被施加以正电压以便所述内部空间的电子流向所述辅助电极(3)。

2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中

所述筒状蒸发源(1)为阴极，以及

所述封闭构件(2A，2B)和所述辅助电极(3)为具有内部冷却结构的阳极。

3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其中

所述辅助电极(3)包括气体通路(3_a)，所述气体通路(3_a)向所述内部空间供给工艺气体。

4.根据权利要求3所述的成膜装置，其中

所述辅助电极(3)在所述筒状蒸发源(1)的电弧点附近具有所述气体通路(3a)的气体排出孔以便所述工艺气体被供给到所述电弧点附近的区域。

5.根据权利要求4所述的成膜装置，其中

所述筒状蒸发源(1)的材料为钛或钛合金，以及

所述气体通路(3)配置为供给含乙炔的气体作为所述工艺气体。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的成膜装置，还包括：

屏蔽构件(6)，其设置在所述筒状蒸发源(1)和所述辅助电极(3)之间以便阻止在所述筒状蒸发源(1)与所述辅助电极(3)之间的放电。

7.根据权利要求6所述的成膜装置，其中

所述屏蔽构件(6)绝缘于所述筒状蒸发源(1)和所述辅助电极(3)。