JPH03173776A - プラズマｃｖｄ装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は大量生産に適したプラズマＣＶＤ装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来のプラズマＣＶＤ装置には、内外円筒電極を用い、
内側円筒電極にコーティングを施す基材を設置し、該内
側円筒電極に高周波電源と直流電源のそれぞれの一方の
端子を接続するとともに他方のそれぞれの端子を接地し
、外側円筒電極を接地する方式を採用しているものがあ
る。

基材が設置される側の内側円筒電極に高周波と直流を印
加するのは、対向する外側円筒電極に対し、負の電位を
保持させ、蒸着膜の生成をより効果的ならしめるためで
ある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来の装置では、基材は面積の小さな内側円筒電
極に取り付けられるため、真空容量に比較してチャージ
量が少ないという問題があった。

また、原料ガスは、これら内外円筒電極が配置される真
空容器の前記内外円筒電極の中心軸上を通るパイプの上
端より吹き出されるため、真空容器の上部と下部では原
料ガスの成分が異なり、コーテイング膜の膜厚、膜質に
はばらつきが見られるという欠点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決する目的でなされたものであっ
て、真空容器内で同軸二重円筒状に配置された内外側円
筒電極間にグロー放電を生ぜしめ、原料ガスによって、
基材にコーティングを行う方式のプラズマＣＶＤ装置に
おいて、前記真空容器内に供給される原料ガスは内外側
円筒電極の中心軸上に位置するパイプの長さ方向にわた
って、−様に半径方向に吹き出すようにし、内側円筒電
極はメツシュ構造となして高周波を印加し、外側円筒電
極には直流電圧を印加し、前記外側円筒電極の内側に基
材を同電位で取り付けるように構成したものである。

以下、第１図に示す実施例について本発明の説明をする
。第１図（イ）は本発明装置の横断面を示し、同（ロ）
は縦断面を示している。

図において１は真空容器であり、この真空容器ｌの内側
に内側円筒電極３と外側円筒電極４が同軸二重円筒状に
配置される。内側円筒電極３は金属製のメツシュ！！よ
りなり、外側円筒電極４は金属板を加工したものよりな
る。これら内外側の円筒電極の中心軸上に原料ガス供給
パイプ２が配置される。図において示しているように、
原料ガス供給パイプ２は二重管よりなり、内側のパイプ
８、外側のパイプ９とも、内側円筒電極３の下端より上
端に至る間において、多数の細孔１０がパイプｓ、ｅ！
Ｄ外周面に形成されており、この内側のパイプ８、外側
のパイプ８よりそれぞれ原料ガスが供給されるとき、原
料ガスは、細孔ｌＯより、円周、高さを問わず半径方向
に均一に供給できる構成をとる。

高周波電源６の一方の端子は内側円筒電極３に接続され
、他方の端子は接地される。また、直流電源７の負端子
は外側円筒電極４に接続され、正端子は接地される。そ
してコーティングを施す基材５は外側円筒電極４の内側
に近接して設置される。

内側円筒電極３と外側円筒電極４と間に印加される高周
波電源６により真空引きされた真空容器１内でグロー放
電が生じ、原料ガス供給パイプ２の細孔！０より吹出さ
れる原料ガスは内側円筒電極３のメツシュ１！の網目を
通り抜は励起イオン化された後、外側円筒電極４と同電
位に設置された基材５の表面に到達する。

［作用］ 中心軸上に配置されたガス供給パイプ２より吹出された
原料ガスはすでに述べたように、メツシュ１１の網目を
通って基材５の方に至るが、このメ、シュ１１は原料ガ
スの流れをさまたげてはならない。ガスの流れ易さに影
響するのは、メツシュ１１の金属部分の面積率と考えら
れる。そこでメ、シェの全面積に対する金属部分の面積
率を変えて実験を行った。その結果を表１に示す。

表　　１ 表１より、金属部分が５％以上４０％以下のメツシュを
用いるとガスが真空引きした真空容器内にほぼ均一に流
れることが分った。ここで、金属部分の面積率５％とい
うのはメツシュの強度を維持できる下限であり、４０％
という値はメツシュの存在がガスの流れを妨げはじめる
値である。また、目の粗いメツシュを用いると二つの円
筒電極間の電場の均一性が悪くなる。内側円筒電極と外
側円筒電極の半径が１．ｒ２として、メツシュの目の一
辺が（ｒｓ−ｒｓ）／１０以下にすると、基材の外観上
、均一にコーティングされる。このように、真空引きし
た真空容器に一様に原料ガスを供給し、電場の均一化を
行うことにより同一バッチでは、上部から下部まで基材
５上に均一な膜厚、膜質ともばらつきは約ｌＯ％米温で
おさまる。膜厚のばらつき（分散）については表１の下
段に示している。

一方、基材５を径の大きい外側円筒電極４に取り付ける
ことにより、チャージ量がｒ２／ｒ＋倍に増え、コスト
低減に寄与する。

更に基材５が取り付けである外側円筒電極に内側円筒電
極より負の電位を印加することで密着性の高い膜が得ら
れる。

また、外側円筒電極をコーティングを施す金属面を有す
るパイプ状基材で置換すると該パイプ内側にコーティン
グを施すことができる。

［試験例］ 以下に本発明装置によるＴＩＮ膜コーティングの試作例
を示す。

高さ約８ＯＯ■■、内径２５０龍のつり鐘型の真空容器
の中に、直径２０Ｇ鰭の外側円筒電極と直径８０箇嘗の
メツシュ状の内側円筒電極を配置し、中心軸上に各外周
面に多数の細孔がある二重パイプよりなる原料ガス供給
パイプを組み込んだ。メツシュの金属部分の面積率３２
％で網目の１辺が２龍のものを用いた。

１辺３０−ｍ、厚さ３關の基材５Ｋ１１９を外側円筒電
極と同電位にセットした後、０．０５Ｔｏｒｒまで真空
引きし、外部ヒーターにより所定の温度まで昇温する。

Ａｒガス０．３Ｔｏｒｒまで導入し、内側円筒電極を接
地し、外側円筒電極及び基材にマイナス１０００Ｖを印
加して直流放電により表面クリーニングを行なう。次に
原料ガスＴＩＣｊ４、Ｎ１１３を導入し、内側円筒電極
に１ｋＷの高周波、外側電極及び基材にマイナスｔｏｏ
ｖの電位を印加してプラズマＣＶＤコーティングを行な
う。コーティング終了後、外部ヒーターを切り、室温ま
で冷却する。

このようにして基材５ＫＩＩ９のＴＩＮを成膜した結果
、５±０．４１と均一な膜厚でのコーティングができた
。外観も−様な光沢を示しており、密着性はスクラッチ
テストで（３５Ｇ±２０）ｇＷであり、良好な結果を得
ることができた。

また、原料ガスにＣＨ４及びＴｌＣ１４を用いて同様に
試験を行ったところ、均一な膜厚を有するτＩＧの膜を
得ることができた。

［発明の効果］ 本発明の装置によれば、外側円筒電極側に近接してコー
ティングを施す基材を設置するようにしているので、そ
のチャージ量を上げることができ、膜質のバラツキも小
さくすることができる。

従って大量生産に適し、工具等のセラミックコーティン
グ等に好適である。

また、この装置はパイプ内面等のコーティングにも、外
側円筒電極に置換して金属面を有するパイプを設置すれ
ば耐腐食膜をコーティングすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示し、（イ）図は実施例装置
の横断面を示し、（Ｕ）図は同縦断面を示す。 １・・・真空容器、２・・・原料ガス供給パイプ、３・
・・内側円筒電極、４・・・外側円筒電極、５・・・基
材、６・・・高周波電源、７・・・直流電源、８．９・
・・パイプ、重０・・・パイプの外周面の細孔、■・・
・メツシュ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同軸二重円筒状に配置された外側円筒電極と内側
   円筒電極との間にグロー放電を生ぜしめる方式のプラズ
   マＣＶＤ装置において、前記両円筒電極の中心軸上に位
   置する原料ガス供給パイプは該パイプの外面において該
   パイプの長さ方向において半径方向に一様に原料ガスを
   吹き出す構造をとり、前記内側円筒電極は、メッシュ構
   造で、高周波が印加され、前記外側円筒電極は前記内側
   円筒電極に対し負の電位が印加されることを特徴とする
   プラズマＣＶＤ装置。
2. （２）メッシュの全面積に対する金属部分の面積率が５
   ％以上、４０％以下とし、内側円筒電極と外側円筒電極
   の半径をそれぞれｒ＿１，ｒ＿２として、メッシュの一
   辺を（ｒ＿２−ｒ＿１）／１０以下とすることを特徴と
   する請求項（１）のプラズマＣＶＤ装置。
3. （３）外側円筒電極をコーティングされるパイプ状基材
   で置換したことを特徴とする請求項（１）によるプラズ
   マＣＶＤ装置。