JP2002097569A - 真空表面加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 必要によりガスを導入した真空雰囲気下
で蒸発源１２から蒸発させ、該蒸発物を被処理物１４に
到達させて真空蒸着等により被処理物１４の表面加工を
行なう真空表面加工法。ドロップレットＤを、蒸発源１
２と被処理物１４との間にシールド板１６を配置して、
ドロップレットＤが記被処理物１４に付着するのを防止
する。この際、シールド板１６によって被処理物１４へ
の到達が防御（阻害）される蒸発荷電粒子等Ｃを、磁界
Ｍを利用してシールド板１６を迂回させて被処理物１４
に到達可能とする。 【効果】 蒸発源からドロップレットを発生するプラズ
マ中において成膜や注入などの表面処理を行なう際、ド
ロップレットが被処理物に付着するのを防止するために
シールド板を被処理物前面に配置したときに、成膜速度
を増加し、かつ均一成膜速度分布を実現することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空中でターゲッ
ト（原料）を蒸発させ、薄膜形成（真空蒸着）や異種物
質注入（真空注入）などによる表面改質等の表面処理を
行なうのに好適な真空表面加工法に関する。

【０００２】

【背景技術】電子デバイス、光学フィルタ、光・磁気記
憶媒体などの製造や各種機械材料の表面機能強化には、
薄膜創製技術が必要不可欠である。

【０００３】薄膜創製技術を大別すると、湿式成膜法
（スピンコーティングやディップコーティング）、化学
気相蒸着法（ＣＶＤ法：chemical vapor deposition
）、及び物理気相蒸着法（ＰＶＤ法：Physical vapor
deposition ）がある。

【０００４】ＰＶＤ法の場合、真空中において原材料を
蒸発させて、その蒸発物を基板に堆積させることで薄膜
を形成する。化合物薄膜を形成する場合には、真空中に
微量の反応性ガスを導入する（反応性蒸着）。原材料の
蒸発法には、抵抗加熱蒸発、スパッタ蒸発、電子ビーム
蒸発、イオンビーム蒸発、プラズマビーム蒸発、クラス
タビーム蒸発、レーザーアブレーション蒸発、真空アー
ク蒸発などがある。

【０００５】ＰＶＤ法における原材料の蒸発の際、副生
物（副生成物：バイプロダクト）として、蒸発物の原子
・分子（イオンを含む）レベルよりはるかに大きい直径
数百ミクロンからサブミクロン（０．１〜１０００μ
ｍ）の大きさの原材料微粒子（ドロップレット）が蒸発
源から発生し、飛散する場合がある。該ドロップレット
の発生は、真空アーク法において特に顕著であり、レー
ザーアブレーション法でも度々発生し、その他の手法で
も皆無ではない。該ドロップレットが被処理物に付着す
ると、表面の均一性、平坦性が失われ、被処理物に対す
る所望の表面処理、すなわち、所望の特性改善若しくは
機能付与・発現ができない。

【０００６】ドロップレットの問題を解決する方法の一
つにシールド法がある（米国特許明細書第４，５１１，
５９３号明細書）。この手法は、蒸発源から発生するド
ロップレットが直進運動するのを利用し、蒸発源と被処
理物との間に防御体（シールド板）を配置して、該ドロ
ップレットが被処理物に到達（付着）するのを防止する
ものである。国内では、真空アーク法により硬質膜であ
るアモルファスカーボン膜を形成するために、該シール
ド法を応用する技術が提案されている（特開平１０−２
５５６５号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ドロップレッ
トの問題を解決するための上記シールド法では、シール
ド板はドロップレット（微粒子）だけでなく成膜に寄与
する蒸発源からの蒸発物質（イオン、原子・分子レベル
の）もシールドしてしまうため、該シールド板の影にあ
たる位置に配置した被処理物の被処理面における成膜速
度は通常１／３以下に減少する。また、シールド板の中
心軸上における成膜速度と中心軸から離れた位置におけ
る成膜速度が異なるため、被処理物における膜厚分布が
均一でないという問題点も発生し易かった。

【０００８】

【発明の開示】本発明は、蒸発物質がプラズマ化してい
る場合、若しくはイオンを含んでいる場合の上記シール
ド法において、磁界を利用した手法により、成膜速度の
向上及び膜厚分布の均一化を実現するための方法及びそ
の方法に使用する装置を提供するものである。すなわ
ち、下記構成により、上記課題を解決するものである。

【０００９】必要によりガスを導入した真空雰囲気下で
蒸発源から蒸発させ、該蒸発物を被処理物に到達させて
真空蒸着又は真空注入により被処理物の表面加工を行な
う真空表面加工法において、蒸発源から蒸発物とともに
副生する微粒子（以下「ドロップレット」という。）
を、蒸発源と被処理物との間にシールドを配置して、ド
ロップレットが被処理物に付着するのを防止するに際し
て、シールドによって被処理物への到達が防御（阻害）
される蒸発荷電粒子等を、磁界を利用してシールドを迂
回させて被処理物の被処理面に到達可能とすることを特
徴とする。

【００１０】磁界によって容易に軌道を変化するプラズ
マ及びイオンの特性を利用し、装置内若しくは外部に配
置した磁界発生装置によって、蒸発荷電粒子等を被処理
物の被処理面に所望の形態で到達させるとともに、成膜
速度を向上させ、かつ、膜厚分布を均一にすることがで
きる。

【００１１】上記構成において、通常、磁界発生装置を
基板及び／又は蒸発源の近傍に設けて磁界を発生させ
る。そして、磁界発生装置を少なくとも蒸発源近傍に設
けることが、本発明の効果を担保し易い。そして、磁界
発生装置を蒸発源の近傍にも設けた場合は、蒸発荷電粒
子等の蒸発源の横方向への拡散を阻止でき、結果的に基
板への蒸発荷電粒子等の到達量をさらに増大させること
ができる。

【００１２】そして、被処理物及び蒸発源の近傍に設け
る磁界発生装置が少なくとも被処理物及び蒸発源の一方
側において複数個とすることが望ましい。被処理物に到
達する荷電粒子における量の増加及び均一化を図ること
ができる。

【００１３】また、被処理物の被処理面側をマスキング
して表面加工を行なうことにより、成膜速度が一定の部
位のみを利用することが可能となる。さらに、マスキン
グを真空容器内に隔壁を設けて行なうことにより、被処
理物を面方向に順次移動させることにより、大きな被処
理面積に対しても対応可能となる。

【００１４】被処理物の被処理面に向けてイオンを放射
するイオン銃によりシールド板を兼ねる構成にすること
により、結晶性の高い成膜を被処理面に形成可能とな
る。

【００１５】蒸発源からの蒸発を、蒸発源を陰極とした
真空アーク放電により行なうことが、蒸発物に荷電性
（イオン性）のものが多く、本発明の磁界による蒸発物
の制御がより確実となる。

【００１６】また、シールド板に反磁性体又は反強磁性
体を用いると、その内部に外部磁界と反対方向に磁界を
生じるため、外部から印加した磁界の一部はシールド板
を避けるように（迂回するように）分布する。このた
め、プラズマおよびイオンも磁力線に沿ってシールド板
を迂回するように輸送されるため、成膜効率の向上およ
び均一膜厚化が容易となる。

【００１７】さらに、シールド板に完全反磁性体（超伝
導体）を用いると、マイスナー効果によって、外部磁界
は完全にシールド板をシールド板を避けるように（迂回
するように）分布する。したがって、成膜効率の向上お
よび均一膜厚化がより容易となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は図示の構成
に限定されるわけではなく、さまざまな設計変更が可能
であることは勿論である。

【００１９】図１は、本発明の一実施形態である真空蒸
着法に使用する装置の概略モデル図である。真空排気系
及び雰囲気ガス導入系は省略してある（以下同様であ
る。）。

【００２０】本実施形態は、真空中（通常、１００〜１
０^-6Ｐａ）において、電子ビーム、イオンビーム、クラ
スタービーム、スパッタ放電（直流スパッタ、セルフス
パッタ、マグネトロンスパッタ、ＲＦスパッタなど）、
レーザービーム（レーザアブレーション）若しくは真空
アークなどを用い、蒸発源から蒸発物質を発生させ、被
処理物の被処理面に薄膜を形成する若しくは被処理物表
層に蒸発物質を注入する装置である。

【００２１】ターゲット（蒸発源）１２から発生するド
ロップレットＤが被処理物（基板）１４の表面に付着
（到達）するのを防止（阻止）するために、シールド板
（通常、円板状）１６が配置してある。

【００２２】ターゲットからの蒸発に伴って、プラズマ
やイオンが発生する。すなわち、蒸発物質の中には、蒸
発源からのイオン、原子、分子、更には電子、場合によ
ってはそれらに加え雰囲気ガスのイオン、原子及び分子
が含まれている。以下、これらの粒子の内、荷電してい
るものを「蒸発荷電粒子等Ｃ」という。

【００２３】図１のように被処理物１４の近傍にリング
状（ドーナツ状）の第一磁界発生装置１８を配置し、処
理空間に磁界（磁場）を形成すると、第一磁界Ｍ１が形
成する磁力線に絡むように蒸発荷電粒子等が被処理物
（基板）１４の被処理面１４ａにが引き寄せられる。従
って、第一磁界Ｍ１がない場合に比して、蒸発荷電粒子
等Ｃの被処理物１４の被処理面１４ａに対する到達量が
増して、成膜速度を増大させることができる。

【００２４】ここでは、被処理物（被処理材、基材とも
いう。）の形態は平板状の基板１４としたが、平板状に
限らず、湾曲状、さらには、立体成形物等であれば特に
限定されない。また、被処理物の材質も、鉄系、非鉄系
の金属（合金含む。）、セラミックス、プラスチック
ス、ゴム等、特に限定されない。

【００２５】上記シールド板１６の材質としては、通
常、非磁性のステンレスや金属（Ａｌ，Ｃｕ，真鍮な
ど）、ガラス、セラミックス、などを用いる。

【００２６】このとき第一磁界発生装置の出力は、第二
磁界発生装置の有無、及び、蒸発荷電粒子等の密度、基
板までの距離等により異なるが、表面磁束密度で０．１
〜１０００ｍＴ（テスラ）とする。

【００２７】被処理物である基板１４と磁界の位置関係
は特に厳密に限定されるわけではなく、個々の装置、磁
界の強さおよび磁界強さの分布、イオンの密度などによ
り、最適配置が異なる。

【００２８】更に、リング状の第二磁界発生装置２２を
ターゲット（蒸発源）１２近傍に配置すると、ターゲッ
ト（蒸発源）１２近傍で発生したイオン等を、シールド
板１６を迂回して被処理物方向に導くことがより確実に
できる。第二磁界Ｍ２により蒸発荷電粒子等の横方向へ
の広がりを、図例の如く、円錐台状（テーパ状）Ｔに絞
り込むことができるためである。これにより、横方向へ
の蒸発荷電粒子等Ｃの逸散を抑制することができ、当該
磁界が存在しない場合に比して、被処理物に対する到達
量がより増大して、成膜速度が増加することとなる。

【００２９】このとき、基板１４及び蒸発源１２の各近
傍に配置された第一・第二磁界発生装置１８、２２で形
成される合成磁界Ｍ１・Ｍ２を、通常、図例の如くミラ
ー形（第一・第二磁界発生装置１８及び２２の磁界の方
向が同じ）とする。これにより、直線状磁界がシールド
板１６を迂回するように形成されて、蒸発荷電粒子等の
流れが蒸発源１２と基板１４との間に絞り込まれる結果
となり、被処理物に対する到達比率が増大する。なお、
カスプ形（第一・第二磁界発生装置１８及び２２の磁界
の方向が逆）としてもよいが、その場合は、磁界がシー
ルド板の部位で扁平筒状に広がり、結果として蒸発荷電
粒子等の逸散が若干発生するため、ミラー形に比しての
被処理物に対する到達比率が低減する。また、蒸発物質
の流れに対し、磁界（磁力線）の方向（Ｎ→Ｓ）は、順
方向でも逆方向でもよい。

【００３０】このとき第二磁界発生装置の出力は、第一
磁界発生装置の有無、蒸発荷電粒子等の密度、及び蒸発
源／基板間距離により異なるが、表面磁束密度で０．１
〜１０００ｍＴとする。

【００３１】磁界発生装置１８、２２は、電磁コイルや
汎用の永久磁石を利用することができる。該磁界発生装
置１８、２２は、装置本体である真空容器（チャンバ
ー）２４内に配置してもよいし、真空容器２４外でもよ
い。ただし、真空容器２４の外に配置する場合には、真
空容器２４を透磁率の高い非磁性体（ガラス、セラミッ
ク、ステンレスなど）とする。

【００３２】蒸発物質中の荷電粒子（イオン）を増大さ
せるため、蒸発空間において、直流プラズマ、交流プラ
ズマ、ＲＦプラズマ、パルスプラズマ、パーストプラズ
マ、マイクロ波プラズマ、ヘリコン波プラズマ、表面波
プラズマなどのプラズマを発生させてやると、より効果
的である。

【００３３】また、基板１４に負のバイアス電圧を印加
すると、基板１４に入射する陽イオンのエネルギーを増
加することができ、その結果、結晶形あるいは配向性の
制御、化学組成の制御、膜密度の向上、密着性の改善が
できる。バイアス電圧の印加は、例えば、図例の如く、
基板１４に基板固定盤１５を介して、バイアス電源１７
により行なう。なお、図例中、２０は絶縁導入端子であ
る。

【００３４】なお、バイアス電圧は、ＲＦバイアス、パ
ルスバイアス、バイポーラバイアス等であってもよい。
このときのバイアス電圧は、バイアス方式、被処理物の
種類、要求表面処理特性、磁場の強さ・分布等による
が、通常、５Ｖ〜１０ｋＶとする。

【００３５】図２は、本発明を真空アーク放電（プラズ
マ）による蒸着装置に適用した一概略モデル図である。
図例では、陰極１２が、蒸発源でありかつプラズマ発生
源である陰極アーク法である（陽極は不活性で蒸発しな
い。）。また、この陰極１２の蒸発点からは大量のドロ
ップレットＤが発生する。従って、この真空アーク蒸発
装置においては陰極（蒸発源）１２と基板１４との間に
シールド板（円板または矩形の）１６が配置してある。
真空容器２４Ａは、導体で形成され陽極とされている。
なお、陽極を積極的に蒸発させる陽極アーク法にも本発
明は適用可能である。ここで、陽極アーク法とは、陰極
（第一電極）と陽極（第二電極）との間の真空放電によ
りプラズマを発生させて、該プラズマを利用して基板に
対して蒸着等の加工をする方法のことである（特願２０
００−１３３７２０号参照、出願時未公開）。

【００３６】真空アーク放電としては、通常、反応性ガ
ス導入・排出経路は省略してあるが、反応性ガスを導入
する反応性真空アーク放電とする。このときの真空雰囲
気の圧力は、１０〜１０^-5Ｐａとする。

【００３７】上記、反応性ガスとして、Ｎ₂ 、Ｏ₂ 、Ｈ
₂ 、ＣＨ₄ 、Ｃ₂ Ｈ₂ 、Ｃ₂ Ｈ₄ 、Ｃ₂ Ｈ₆ 、ＣＯ、Ｃ
Ｏ₂ の群から選択される１種又は２種以上を使用する。
そして、それらと非反応性ガスとして希ガスを混合させ
てもよい。真空雰囲気の圧力を１００〜１０^-6Ｐａとす
る。

【００３８】また、陰極としては、通常、金属固体、又
は炭素やシリコンなどの導電性固体、又はＴｉＡｌやＡ
ｌＳｉなどの合金固体、又はＴｉＮ、ＴｉＯ₂ 、ＺｎＯ
などの導電性セラミックスのいずれか又はそれらの混合
物を使用する。

【００３９】なお、シールド板１６に、陽イオンが付着
しないように正のバイアス電圧を印加してもよいが、成
膜速度の増加に対してさほど効果は無い。このバイアス
電圧のシールド板１６への印加により、シールド板１６
に向かって真空容器（チャンバー）２４Ａ内の電子（電
離）が流れて、この電子の流れに誘因されて陽イオンが
シールド板１６に向かうためである。すなわち、バイア
ス電圧の印加のための装置構成を複雑化するのに見合う
成膜速度の増加効果が期待できない。

【００４０】この概略モデル図では、それぞれ棒状の第
一磁界発生装置１８Ａと第二磁界発生装置２２Ａとの間
に、蒸発源である陰極１２、シールド板１６、及び基板
１４を挟んでいる。磁界が無い場合には、陰極１２で発
生したはあらゆる方向に拡散するが、このような磁界下
では、蒸発荷電粒子等Ｃは、図示のようにシールド板１
６を迂回して基板１４へ到達する。

【００４１】従って、磁界が無い場合と比して、成膜速
度を増大させることができる。上記の場合と同様、第一
・第二磁界発生装置１８Ａ及び２２Ａの磁界との合成磁
界はミラー形となることが望ましい。また、磁界発生装
置１８Ａ、２２Ａは、装置本体である真空容器２４Ａの
外部へ配置してもよい。

【００４２】シールド効果があり、かつ成膜速度が一定
である領域を利用するために、それ以外の部分をマスク
するか、図例の如く、あるいはマスク効果（ただし透磁
性を有する）を有するようなマスキング用隔壁２６を装
置内に配備してもよい。ここで隔壁２６の材質として
は、特に限定されないが、ステンレス、耐熱樹脂（熱可
塑性、熱硬化性）、セラミックス等を好適に使用でき
る。

【００４３】隔壁２６を利用した場合には、基板１４を
二次元的（面方向）に動かすことにより、大きなサイズ
の、すなわち大きな被処理面を備えた基板１４への蒸着
を、被処理面に対して部分的に順次行なうことにより、
マスキングをつけ替えることなく対応が可能となる。

【００４４】基板１４に電圧（特に高電圧）を印加（図
１のバイアス印加と同様であるので図示は省略する。）
することで、真空アークプラズマ中の蒸発荷電粒子等
（陽イオン）を基板１４の表層へ注入することも可能で
ある。ここで印加する電圧の範囲は、通常、５Ｖ〜１０
ｋＶとする。

【００４５】蒸発源１２及び基板１４における各第一・
第二磁界発生装置は、それぞれ複数個用いてもよい。

【００４６】図３はそれぞれ２個ずつ用いた場合の概略
装置構成を示している。

【００４７】第一・第二磁界発生装置を、それぞれ２個
（それぞれ、円筒状１８、２２及び棒状１８Ａ、２２Ａ
のものを１個づつ）複数個用いることで、第一磁界Ｍ
１，Ｍ１’及び第二磁界Ｍ２，Ｍ２’の存在により、タ
ーゲット（蒸発源）１２から基板１４へ到達するの量が
増加させることができるとともに、基板１４の表面１４
ａに到達する蒸発荷電粒子等の量の分布の均一化が容易
となる。

【００４８】通常、シールド板を配置すると、中心付近
の成膜速度が減少する。一方、磁界でイオンを収束する
と、中心付近の付近の成膜速度が増加する。そして、中
心付近の成膜速度を可及的に均一化するためには、複数
の磁界発生装置によりイオンの広がり角度及び磁束密度
の平準化が容易となる。なお、リング状の磁界発生装置
（電磁コイル）は、大型化が容易でありかつ広範囲にお
けるイオンの収束が容易であるのに対し、棒状の磁界発
生装置は、汎用の永久磁石が利用でき装置が簡単とな
る。

【００４９】従って、従来のシールド法に比べて成膜速
度が向上し、かつ、均一な膜厚分布が得られる。

【００５０】図４は、シールド板の位置に、薄型のイオ
ン銃１６Ａを配置した装置の概略モデル図である。磁界
発生装置、真空容器などの図示は省略した。

【００５１】シールド板をイオン銃１６Ａで兼ねること
により、イオン銃自体がドロップレットを捕捉するシー
ルドの役目を果たしている。ターゲット（蒸発源）１２
からとイオン銃から飛行するイオンは、基板（被処理
物）１４の被処理面１４ａに対して略垂直に到達するた
め、結晶配向性の良い膜が得られるという利点がある。

【００５２】図５は、シールド板として完全反磁性体
（超伝導体）１６Ｂを用いた場合の作用モデル図であ
る。真空容器、ガス導入系、排気系などの図示は省略し
た。

【００５３】図例においては、同軸で直列的に配された
蒸発源１２、シールド板１６Ｂ、および基板（非処理
物）１４に対して、外部磁界発生器１８Ｃによって印加
する構成である。この外部磁界発生器１８Ｃは、第一磁
界発生装置を蒸発源１２Ｂ側まで伸ばして、第二次磁界
発生装置を兼ねている構成である。図例中、Ｄはドロッ
プレットである。

【００５４】シールド板１６Ｂとして完全反磁性体を用
いると、マイスナー効果によって、外部から印加した磁
界はシールド板を避けるように（迂回するように）分布
する。その結果、プラズマおよびイオンも磁力線に沿っ
てシールド板を迂回するように輸送されるため、成膜効
率の向上および均一膜厚化が容易となる。ここで、「マ
イスナー効果(Meissner effect) 」とは、「超伝導状態
にある金属では臨界磁場Ｈ_c をこえない外部磁場を加え
ても内部では磁束Ｂ＝０であり、磁力線が内部へ入らな
い。すなわち超伝導体は、磁化率が−（１／４）π（透
磁率が０）に等しいという完全反磁性体（perfect diam
agnetism) を示す現象。」のことである（長倉他編「岩
波理化学辞典第５版」（1998-2-20 ）岩波、ｐ1332参
照）。なお、上記説明ではマイスナー効果を金属につい
て説明してあるが、超電導状態が得られる金属酸化物に
ついても、当然、マイスナー効果が発生する。

【００５５】シールド板１６Ｂとして完全反磁性体を用
いると、シールド板１６Ｂには磁力線が通過しないた
め、プラズマイオンの輸送効率が改善され、その結果、
成膜速度が向上する。

【００５６】具体的な装置の部分概念図を図６に示す。

【００５７】シールド板（超伝導材板材）１６の超伝導
状態を維持するために、薄い円筒状のクライオスタット
（cryostat: 低温恒温装置）３０に封入する。真空表面
加工（プロセス）を行う真空容器２４Ｂの外部には、汎
用の液体窒素のデュワーびん(Dewar Vessel:低温液体用
魔法瓶) ３２およびエバポレータ(Evaporator ：蒸発
器) ３４を設け、液体窒素蒸気をシールド板１６をクラ
イオスタット３０に供給し、超伝導材料をマイスナー効
果が生じる温度まで冷却可能としたものである。

【００５８】上記超伝導材料としては、特に限定されな
いが、イットリウム系酸化物超伝導材料（ＹＢａ₂ Ｃｕ
₃ Ｏ₇ ：Ｙ１２３相（ＹＢＣＯ）、（Ｙ，Ｃａ）Ｂａ₂
Ｃｕ ₄ Ｏ₈ ：Ｙ１２４相）、ビスマス系酸化物超伝導材
料（Ｂｉ₂ Ｓｒ₂ ＣａＣｕ₂Ｏ₈ ：Ｂｉ−２２１２相
（Ｂｉ，Ｐｂ）₂ Ｓｒ₂ Ｃａ₂ Ｃｕ₃ Ｏ₁₀：Ｂｉ−２２
２３相（ＢＳＣＣＯ））、タリウム系酸化物超伝導材料
（Ｔｌ₂ Ｂ₂ ＣａＣｕ₂Ｏ₈ ：Ｔｌ−２２１２相、Ｔｌ₂
Ｂ₂ Ｃａ₂ Ｃｕ₃ Ｏ₁₀：Ｔｌ−２２２３相（Ｔｌ，Ｐ
ｂ）₁ （Ｓｒ，Ｂａ）₂ Ｃａ₂ Ｃｕ₃ Ｏ₉ ：Ｔｌ−１２
２３相）などを挙げることができる。

【００５９】なお、反磁性体、反強磁性体についても、
その内部に外部磁界と反対方向の磁界が生じることか
ら、外部磁界の一部をシールド板を迂回するように変形
させることができ、その結果、成膜速度の改善に寄与で
きる。当然、改善効果は、外部磁界を迂回できる能力に
比例して、完全反磁性体＞反強磁性体＞反磁性体の順で
ある。反強磁性体や反磁性体を用いた場合には、シール
ド板を低温冷却しなくてもよいので、装置を簡便にする
ことができる。

【００６０】上記反磁性体としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ｃ等を、反強磁性体としては、Ｂｉ，Ｂｉ系合金、
ＭｎＯ，Ｃｒ₂ Ｏ₃ ，ＦｅＳ，ＦｅＣｌ₂ ，ＭｎＡｓ，
Ｃｒ，Ｃｏ，ＣｏＯ，ＮｉＯ，ＲｈＭｎ，ＩｒＭｎ等を
それぞれ挙げることができる。

【００６１】

【実験例】本発明の効果を確認するために行なった、実
験結果の一例を以下に示す。

【００６２】図２に示す真空アーク蒸着装置を用い、Ｔ
ｉＮ膜を合成し、基板１４の被処理面１４ａにおける成
膜速度分布を計測した。

【００６３】なお、陰極（蒸発源）１２Ａ、基板１４及
びシールド板１６は、それぞれ下記仕様のものを使用し
た。

【００６４】陰極…材質： Ｔｉ製、大きさ：６４mmφ
×４０mmｔ 被処理物…材質：ポリエステル製、２０mm幅×１４０mm
長さ×０．１mmｔ シールド板…材質：ステンレス製、大きさ：６４mmφ×
１mmｔ そして、陰極１２とシールド板１６との距離を１００m
m、シールド板１６と基板１４との距離を１００mmとし
た。導入ガスにはＮ₂ を用いた。雰囲気圧力は０．８Ｐ
ａ、アーク電流は３０Ａとした。

【００６５】第一磁界発生装置１８Ａとしてネオジウム
磁石（表面磁束密度：約３００ｍＴ）を用い、基板１４
をその表面磁束密度：８ｍＴとなるような位置に配置し
た。第二磁界発生装置２２Ａとしてフェライト磁石（表
面磁束密度：約４０ｍＴ）を用い、陰極（蒸発源）１２
Ａをその表面磁束密度：１ｍＴとなるような位置に配置
した。

【００６６】成膜速度分布を示す図７から、従来のシー
ルド法を用いた場合は、中心における成膜速度が約６ｎ
ｍ／min であり、シールド法を用いない場合の成膜速度
約２０ｎｍ／min の約１／４しかない。これに対し、本
発明を適用した場合には、成膜速度は約２３ｎｍ／min
となり、従来のシールド法の約５倍の成膜速度が得ら
れ、更には、シールドを用いない場合の成膜速度をも超
過していることが分かる。

【００６７】また、本発明を適用した場合には、半径凡
そ２０mmの範囲で均一な成膜速度分布が得られているこ
とも分かる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、蒸発源からドロップレ
ットを発生するプラズマ中において成膜や注入などの表
面処理を行なう際、ドロップレットが被処理物に付着す
るのを防止するためにシールド板を被処理物前面に配置
したときに、成膜速度を増加し、かつ均一成膜速度分布
を実現する方法および装置を提供することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空表面加工法における真空蒸着装置
の概略モデル図

【図２】同じく真空アーク蒸着装置の概略モデル図

【図３】同じく磁界印加装置を２個づつ配置した例を示
すモデル図

【図４】同じくイオン銃でシールド板を兼ねる例を示す
要部モデル図

【図５】シールド板として完全反磁性体（超伝導体）を
用いた場合の作用モデル図

【図６】同じくシールド板の具体的な配置概念図

【図７】本発明、従来例及びシールド板無しにおける成
膜速度分布を示すグラフ図

【符号の説明】 １２…ターゲット（蒸発源） １２Ａ…陰極（蒸発源） １４、１４Ａ…基板（被処理物） １４ａ…被処理物の被処理面 １６…シールド板 １８…第一磁界発生装置（被処理物近傍におけるリング
状の） １８Ａ…第一磁界発生装置（被処理物近傍における棒状
の） ２２…第二磁界発生装置（蒸発源近傍におけるリング状
の） ２２Ａ…第二磁界発生装置（蒸発源近傍における棒状
の） ２４…縦形真空容器 ２４Ａ…横形真空容器 ２６…マスキング用隔壁 ２８…イオン銃 Ｄ…ドロップレット Ｃ…蒸発荷電粒子等 Ｍ１，Ｍ１’…第一磁界 Ｍ２，Ｍ２’…第二磁界

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G075 AA24 BA05 BC01 BC02 BC04 BD14 CA42 CA47 FB02 FC13 4K029 AA11 BA60 CA01 CA10 DB17 DB20 5F103 AA01 AA02 BB14 BB15 DD30 HH04 HH05 NN05 RR10

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 必要によりガスを導入した真空雰囲気下
   で蒸発源から蒸発させ、該蒸発物を被処理物の被処理面
   に到達させて真空蒸着又は真空注入により被処理物の表
   面加工を行なう真空表面加工法において、 前記蒸発源から前記蒸発物とともに副生する微粒子（以
   下「ドロップレット」という。）を、前記蒸発源と被処
   理物との間にシールドを配置して、前記ドロップレット
   が前記被処理物に付着するのを防止するに際して、 前記シールドによって前記被処理物の被処理面への到達
   が防御（阻害）される蒸発荷電粒子等を、磁界を利用し
   て前記シールドを迂回させて被処理物に到達可能とする
   ことを特徴とする真空表面加工法。
2. 【請求項２】 磁界発生装置を前記被処理物及び／又は
   前記蒸発源の近傍に設けて前記磁界を発生させることを
   特徴とする請求項１記載の真空表面加工法。
3. 【請求項３】 前記磁界発生装置を少なくとも前記蒸発
   源の近傍に設けることを特徴とする請求項２記載の真空
   表面加工法。
4. 【請求項４】 前記被処理物及び蒸発源の近傍に設ける
   前記磁界発生装置が少なくとも被処理物及び蒸発源の一
   方側において複数個とすることを特徴とする請求項２記
   載の真空表面加工法。
5. 【請求項５】 前記被処理物の被処理面側をマスキング
   して前記表面加工を行なうことを特徴とする請求項１記
   載の真空表面加工法。
6. 【請求項６】 前記マスキングを真空容器内に隔壁を設
   けて行なうことを特徴とする請求項５記載の真空表面加
   工法。
7. 【請求項７】 前記被処理物に向けてイオンを放射する
   イオン銃により前記シールド板を兼ねることを特徴とす
   る請求項１記載の真空表面加工法。
8. 【請求項８】 前記蒸発源からの蒸発を、前記蒸発源を
   陰極とした真空アーク放電又はレーザアブレーションに
   より行なうことを特徴とする請求項１記載の真空表面加
   工法。
9. 【請求項９】 前記シールド板が反磁性体（反強磁性体
   ・完全反磁性体を含む。）ことを特徴とする請求項１記
   載の真空表面加工法。
10. 【請求項１０】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８又は９記載の真空蒸着法に使用可能な構成若しくは設
    備を備えていることを特徴とする真空表面加工装置。
11. 【請求項１１】 真空蒸着装置がイオン注入装置を兼ね
    ることを特徴とする請求項１０記載の真空表面加工装
    置。