JPH01184267A - 絶縁膜コーティング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、反応性蒸着法を用いる絶縁膜コーティング
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の反応性真空アーク蒸着法においては、真空槽内に
酸素ガスを導入して槽内の圧力を５×１０−４〜５　Ｘ
　１０−２ｔｏｒｒとし、真空槽内に設置された陰極に
アーク放電を発生させ陰極物質、たとえばＡＩを蒸発、
イオン化し、前記酸素ガスと反応させて、陰極に対向配
置した基板の表面にＡ１□０３等の酸化物からなる絶縁
膜を形成させていた。このとき、前記基板には表面のチ
ャージアップを防止するために高周波電圧が印加される
。

前記陰極物質としては、ＡＩのほかに、たとえばＳｎ、
　Ｉｎ、　Ｓｉ等があげられ、それぞれ５ｎＯ７，Ｔｒ
ＬｚＯ＋。

ＳｉＯ２等の酸化物絶縁膜を形成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる従来の反応性蒸着法においては、コーティング開
始後数分間は安定したアーク放電が得られるが、陰極表
面に酸素が吸収されて絶縁性の酸化物膜が形成されるた
め、アーク電流が流れ難くなり、アークが不安定となり
、ついには消滅するようになる。

したがって、コーティング時間が数分間程度に限られる
ため、ミクロンオーダーの厚い絶縁膜を基板に形成させ
ることができず、せいぜい数千人程度の厚さのものしか
得られなかった。

したがって、この発明の目的は、反応性蒸着法によって
酸化物からなる絶縁膜の厚膜コーティングを可能にした
絶縁膜コーティング方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の絶縁膜コーティング方法は、真空槽内に導入
した酸素ガスと、陰極からアーク放電によって蒸発、イ
オン化した陰極物質との反応によって生成される酸化物
からなる絶縁膜の基板へのコーティング工程と、前記基
板を前記陰極から隔離した状態で陰極に高真空中または
不活性ガス中でアーク放電を発生させる陰極清浄化工程
とを交互に繰り返すものである。

第１図はこの発明の方法を実施するための真空アーク放
電型ＰＶＤ装置の概略図であり、真空ポンプ８によって
排気される真空槽１内の両側部に陰極２，２が設置され
る。真空槽１のほぼ中央部には基板ボルダ４上に立設し
た基板５が配置される。基板ボルダ４は上面に仕切り板
６が設けられ、この仕切り板６によって仕切られた一方
の基板ホルダ４上に基板５が取付けられる。基板ホルダ
４は回転モータ７によって回転可能に保持され、かつ高
周波電源１０が接続される。

前記各陰極２．２は真空槽１の壁面を陽極とするアーク
電源３に接続され、真空槽１と陰極３との間でアーク放
電を起こさせ、陰極３から陰極物質（たとえば八１など
）を蒸発、イオン化させる。

また、真空槽１にはガス導入口９が設けられ、このガス
導入口９にそれぞれアルゴンガスポンへ１１および酸素
ガスボンへ１２が接続され、真空槽１内にそれぞれのガ
スを導入可能にする。

かかるＰＶＤ装置を用いて基板５への絶縁膜の蒸着を行
うには、有機溶剤等で洗浄した基板５を真空槽１内に装
着し、真空槽１内を真空引きしたのち、酸素ガスホンへ
１２より酸素ガスを真空槽１内に約５　Ｘ　１０−’−
５Ｘ　１０−２Ｌｏｒｒ導入する。

ついで、高周波電源１０より周波数１３．５６　Ｍｌｌ
ｚの高周波出力５０〜５００Ｗを基板５に印加して高周
波グロー放電を発生させ、ざらに基板５と対向した陰極
２に対して図示しないトリガを接触離間させてアーク電
源３により陰極２と真空槽１との間にアーク放電を発生
させ、陰極物質を蒸発、イオン化し、前記酸素ガスと反
応させて生成物である酸化物の絶縁膜を基板５の表面に
コーティングする。

アーク放電開始後、陰極２の表面に酸化物の被膜が形成
されアーク放電が不安定ないしアークが消滅した時点で
コーティングを停止し、酸素ガスの導入を止めて真空槽
１内を真空引きし、高真空中（約１０−５ｔｏｒｒ以下
）またはＡｒガスボンベ１１より導入した計ガス雰囲気
中（約１０−４〜ｌ０−３ｔｏｒｒ）でアーク放電させ
陰極２の表面の酸化物被膜を除去清浄化したのち、再び
前述のコーティング工程を繰り返す。ただし、Ａｒガス
に代えてＮｅ。

Ｋｒ等の他の不活性ガスを使用してもよい。

なお、陰極清浄化工程においては、アーク放電によって
陰極物質が蒸発、イオン化されて基板５に付着するので
、これを防止するために、たとえば第１図に示すように
、コーテイング後、基板ホルダ４を回転させて仕切り板
６で基板５を酸化物被膜除去の対象となる陰極２から隔
離するようにする。また、他の方法として、陰極２と基
板５との間にシャッタ（図示せず）を設けて、陰極清浄
化工程中はシャッタによって基板５を隔離し、基板５へ
の蒸発イオンの付着を防くようにしてもよい。

〔作用］ このように、この発明では、基板への酸化物絶縁膜のコ
ーティング中に陰極の表面に酸化物被膜が生成され、ア
ークが不安定ないし消滅しても、次の陰極清浄化工程に
よって陰極表面の酸化物被膜が除去されるため、再びコ
ーティング工程を開始することができる。したがって、
基板へのコーティング工程と陰極清浄化工程とを交互に
繰り返すことにより、所望の膜厚の絶縁膜を得ることが
可能となる。

また、前記陰極表面の清浄化は、真空槽内に陰極を装着
したままアーク放電により酸化物を除去して行われるた
め、陰極表面の清浄化のために、陰極を真空槽から取り
出す必要がなく、作業性が向上する。

〔実施例〕

実施例１：　第１図に示すＰＶＤ装置を用いて、以下の
工程により基板の表面にＡｌ２Ｏ３の絶縁膜を形成させ
た。ここで、基板として高速度鋼を用い、陰極として純
度９９．９％の＾ｌを使用した。

コーティング工程 真空槽内に酸素ガスを５　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ導入し
、基板に周波数１３．５６ＭＨｚの高周波出力１００Ｗ
を印加し、陰極にアーク電流６０Ａでアーク放電を発生
させてＡＩを蒸発、イオン化し、酸素ガスと反応させて
陰極の表面にＡｌ２Ｏ３のコーティングを行った。コー
ティング時間は５分間である。

陰極清浄化工程 基板ホルダを１８０°回転させて仕切り板によって基板
を陰極から隔離し、真空槽内の圧力を１０−５ｔｏｒｒ
以下に下げたのち、陰極にアーク電流６０Ａでアーク放
電を発生させ、陰極表面の酸化物被膜を除去した。この
処理時間は５分間である。

ついで、上記コーティング工程→陰極清浄化工程→コー
ティング工程を同条件で繰り返して、高速度鋼基板に厚
さ１．６μｍのＡｌ２Ｏ，絶縁膜を形成させることがで
きた。

実施例２：　陰極清浄化工程において、基板ホルダを１
８０°回転させて仕切板によって基板を陰極から隔離し
、真空槽内の圧力を１０−５ｔｏｒｒ以下に下げたのち
、計ガスを導入して圧力を１×１Ｏ−３Ｌｏｒｒとし、
陰極にアーク電流６０Ａでアーク放電させ、陰極表面の
酸化物を除去したほかは実施例１と同様にしてＡ１□０
．ｌの絶縁厚膜を形成させた。なお、上記処理時間は５
分間である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、コーティング工程で生成した陰極表
面の酸化物被膜がアーク放電による陰極清浄化工程によ
って除去されるため、再びコーティング工程を開始する
ことができる。したがって、コーティング工程と陰極清
浄化工程とを交互に繰り返すことにより、所望の膜厚の
絶縁膜を得ることが可能となる。

また、前記陰極表面の清浄化は、真空槽内に陰極を装着
したままアーク放電によって行われるため、陰極表面の
清浄化のために、陰極を真空槽から取り出す必要がなく
、作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明において使用する真空アーク蒸着型Ｐ
ＶＤ装置の概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 真空槽内に設置した陰極に真空アーク放電を生じさせて
   陰極物質を蒸発、イオン化し、真空槽内に導入した酸素
   ガスと反応させて、前記陰極に対向配置された基板に陰
   極物質の酸化物からなる絶縁膜をコーティングする絶縁
   膜コーティング方法において、 前記絶縁膜のコーティング工程と、前記基板を前記陰極
   から隔離した状態で陰極に高真空中または不活性ガス中
   でアーク放電を発生させる陰極清浄化工程とを交互に繰
   り返すことを特徴とする絶縁膜コーティング方法。