JPH04318161A - イオンプレーティング装置 - Google Patents
イオンプレーティング装置Info
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- JPH04318161A JPH04318161A JP10833491A JP10833491A JPH04318161A JP H04318161 A JPH04318161 A JP H04318161A JP 10833491 A JP10833491 A JP 10833491A JP 10833491 A JP10833491 A JP 10833491A JP H04318161 A JPH04318161 A JP H04318161A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸発物質と反応して化
合物を生成する反応性ガスが導入されるイオンプレーテ
ィング装置に関するものである。
合物を生成する反応性ガスが導入されるイオンプレーテ
ィング装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術とその問題点】被処理物の表面に蒸着材をコ
ーティングするイオンプレーティング方は、皮膜の密着
性が良く、超硬質皮膜や黄金色皮膜などを容易に得るこ
とができ、生産性も大きいなどの利点があるために、各
方面で広く利用されている。現在、最も多く利用されて
いるのは、ＴｉＮ を主としたＴｉ（Ｎ、Ｃ、Ｏ）の混
合膜あるいは多層膜であり、これらの膜は黄金色をはじ
めとして様々な色調を有して美しく、硬くて耐摩耗性や
耐食性に優れているので、筆記具や時計、眼鏡などの装
飾をはじめ、切削工具や金型などにも利用されている。 このように、チタン化合物であるＴｉＮ をコーティン
グするためには、窒素ガスやアンモニアなどがイオンプ
レーティング装置に導入される。そして、蒸発物質であ
るチタンと反応性ガスである窒素などが反応してＴｉＮ
が生成されるが、この反応は、気相中の蒸発物質や反
応性ガスが活性化されたり、イオン化されたりすると進
行する。
ーティングするイオンプレーティング方は、皮膜の密着
性が良く、超硬質皮膜や黄金色皮膜などを容易に得るこ
とができ、生産性も大きいなどの利点があるために、各
方面で広く利用されている。現在、最も多く利用されて
いるのは、ＴｉＮ を主としたＴｉ（Ｎ、Ｃ、Ｏ）の混
合膜あるいは多層膜であり、これらの膜は黄金色をはじ
めとして様々な色調を有して美しく、硬くて耐摩耗性や
耐食性に優れているので、筆記具や時計、眼鏡などの装
飾をはじめ、切削工具や金型などにも利用されている。 このように、チタン化合物であるＴｉＮ をコーティン
グするためには、窒素ガスやアンモニアなどがイオンプ
レーティング装置に導入される。そして、蒸発物質であ
るチタンと反応性ガスである窒素などが反応してＴｉＮ
が生成されるが、この反応は、気相中の蒸発物質や反
応性ガスが活性化されたり、イオン化されたりすると進
行する。
【０００３】蒸発物質と反応して化合物を生成するため
に反応性ガスが導入されるイオンプレーティング装置に
は、様々な方式があるが、蒸発物質をプラズマ化し、そ
こに反応性ガスを導入してイオンプレーティングを行う
方式と、反応性ガスおよび／または放電用ガスをプラズ
マ化し、それにより蒸発物質をプラズマ化する方式に大
別される。つまり、いずれにしても、蒸発物質か反応性
ガスのいずれかを先ずプラズマ化してそのエネルギーで
他方をプラズマ化している。
に反応性ガスが導入されるイオンプレーティング装置に
は、様々な方式があるが、蒸発物質をプラズマ化し、そ
こに反応性ガスを導入してイオンプレーティングを行う
方式と、反応性ガスおよび／または放電用ガスをプラズ
マ化し、それにより蒸発物質をプラズマ化する方式に大
別される。つまり、いずれにしても、蒸発物質か反応性
ガスのいずれかを先ずプラズマ化してそのエネルギーで
他方をプラズマ化している。
【０００４】ところで最近は、より良質な皮膜を安定的
に再現性よく成膜することが要求されるようになった。 しかしながら、前述の方式では、先にプラズマ化された
方はエネルギーが奪われるので励起が低下し、このエネ
ルギーでプラズマ化する方の励起も不十分になりやすい
。従って、蒸発物質および反応性ガスのイオン化率が十
分ではなく、これらの要求に対応できない状況になりつ
つある。
に再現性よく成膜することが要求されるようになった。 しかしながら、前述の方式では、先にプラズマ化された
方はエネルギーが奪われるので励起が低下し、このエネ
ルギーでプラズマ化する方の励起も不十分になりやすい
。従って、蒸発物質および反応性ガスのイオン化率が十
分ではなく、これらの要求に対応できない状況になりつ
つある。
【０００５】
【発明の目的】そこで本発明は、蒸発物質および反応性
ガスのイオン化率が大きくて、より良質な皮膜を安定的
に再現性よく成膜することができるイオンプレーティン
グ装置を提供することを目的とする。
ガスのイオン化率が大きくて、より良質な皮膜を安定的
に再現性よく成膜することができるイオンプレーティン
グ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の構成とその作用】本発明のイオンプレーティン
グ装置は、蒸発物質および蒸発物質と反応して化合物を
生成する反応性ガスをそれぞれプラズマ化することを特
徴とする。
グ装置は、蒸発物質および蒸発物質と反応して化合物を
生成する反応性ガスをそれぞれプラズマ化することを特
徴とする。
【０００７】すなわち、蒸発物質か反応性ガスのいずれ
かを先ずプラズマ化してそのエネルギーで他方をプラズ
マ化するのではなく、それぞれをプラズマ化するので、
蒸発物質および反応性ガスのイオン化率が大きくなり、
より良質な皮膜を安定的に再現性よく成膜することがで
きる。
かを先ずプラズマ化してそのエネルギーで他方をプラズ
マ化するのではなく、それぞれをプラズマ化するので、
蒸発物質および反応性ガスのイオン化率が大きくなり、
より良質な皮膜を安定的に再現性よく成膜することがで
きる。
【０００８】
【実施例】図１はイオン化電極を有するアーク放電型の
イオンプレーティング装置の一例を模式的に示したもの
であるが、真空容器１内は図示略の減圧装置によって高
真空に排気されている。真空容器１内の上部に配置され
た基板２には多数の被処理物（図示せず）が取り付けら
れるが、この基板２には負の電圧が印加されている。坩
堝５内には、蒸発物質Ｍが充填され、電子銃４が坩堝５
の近傍に配置されている。そして、坩堝５と基板２の間
に正の電圧が印加されたイオン化電極３が配置されてい
る。反応性ガスＧは、導入管 １１ から導入され、反
応後に排気管 １２から排出されるが、導入管 １１
の出口に図示略の高周波発振器に接続された高周波コイ
ル６が配置されており、反応性ガスＧを独自にプラズマ
化するようになっている。なお、イオン化電極３に代え
て、ホローカソード方式、プローブ電極方式、熱電子方
式などでプラズマ化することも可能であり、高周波コイ
ル６に代えて直流グロー放電やマイクロ波なども使用で
き、更には溶解方式は高周波や抵抗加熱によっても行う
ことが出来る。また、反応性ガスのプラズマ化は導入管
の途中においても可能である。
イオンプレーティング装置の一例を模式的に示したもの
であるが、真空容器１内は図示略の減圧装置によって高
真空に排気されている。真空容器１内の上部に配置され
た基板２には多数の被処理物（図示せず）が取り付けら
れるが、この基板２には負の電圧が印加されている。坩
堝５内には、蒸発物質Ｍが充填され、電子銃４が坩堝５
の近傍に配置されている。そして、坩堝５と基板２の間
に正の電圧が印加されたイオン化電極３が配置されてい
る。反応性ガスＧは、導入管 １１ から導入され、反
応後に排気管 １２から排出されるが、導入管 １１
の出口に図示略の高周波発振器に接続された高周波コイ
ル６が配置されており、反応性ガスＧを独自にプラズマ
化するようになっている。なお、イオン化電極３に代え
て、ホローカソード方式、プローブ電極方式、熱電子方
式などでプラズマ化することも可能であり、高周波コイ
ル６に代えて直流グロー放電やマイクロ波なども使用で
き、更には溶解方式は高周波や抵抗加熱によっても行う
ことが出来る。また、反応性ガスのプラズマ化は導入管
の途中においても可能である。
【０００９】しかして、電子銃４によって溶融した蒸発
物質Ｍはイオン化電極３によってプラズマ化され、反応
性ガスＧと反応してその化合物の皮膜が基板２に取り付
けられた被処理物に蒸着される。このとき、反応性ガス
Ｇが予めプラズマ化されているので、蒸発物質Ｍと反応
するときに蒸発物質Ｍの励起が低下せず、反応性ガスＧ
と蒸発物質Ｍはともにイオン化率が低下しない。従って
、良質な皮膜を安定的に再現性よく成膜することができ
る。
物質Ｍはイオン化電極３によってプラズマ化され、反応
性ガスＧと反応してその化合物の皮膜が基板２に取り付
けられた被処理物に蒸着される。このとき、反応性ガス
Ｇが予めプラズマ化されているので、蒸発物質Ｍと反応
するときに蒸発物質Ｍの励起が低下せず、反応性ガスＧ
と蒸発物質Ｍはともにイオン化率が低下しない。従って
、良質な皮膜を安定的に再現性よく成膜することができ
る。
【００１０】かかるイオンプレーティング装置において
、蒸発物質Ｍにチタン、反応性ガスＧに窒素を使用して
成膜した例を挙げる。 イオン化電圧 ３０Ｖイオン化電流
７０Ａ基板電圧
５００Ｖ高周波電力（２５ＫＨｚ） １Ｋ
Ｗ窒素導入圧 ５×１０−４Ｔｏｒｒ窒素流
量 １５０ＳＣＣＭこの結果、
明るくて濃い金色のＴｉＮ 皮膜が生成された。因みに
、反応性ガスＧを独自にプラズマ化する高周波コイル６
を有しない従来の装置を使用し、前記と同じ条件で成膜
したところ、窒素流量は１２０ＳＣＣＭであり、反応性
ガスＧを独自にプラズマ化すると窒素流量が増加するこ
とが認められた。これは、イオン化率が向上してチタン
と窒素の反応が活発に進行していることを示している。
、蒸発物質Ｍにチタン、反応性ガスＧに窒素を使用して
成膜した例を挙げる。 イオン化電圧 ３０Ｖイオン化電流
７０Ａ基板電圧
５００Ｖ高周波電力（２５ＫＨｚ） １Ｋ
Ｗ窒素導入圧 ５×１０−４Ｔｏｒｒ窒素流
量 １５０ＳＣＣＭこの結果、
明るくて濃い金色のＴｉＮ 皮膜が生成された。因みに
、反応性ガスＧを独自にプラズマ化する高周波コイル６
を有しない従来の装置を使用し、前記と同じ条件で成膜
したところ、窒素流量は１２０ＳＣＣＭであり、反応性
ガスＧを独自にプラズマ化すると窒素流量が増加するこ
とが認められた。これは、イオン化率が向上してチタン
と窒素の反応が活発に進行していることを示している。
【００１１】図２は、高周波で反応性ガスＧと蒸発物質
Ｍをプラズマ化するイオンプレーティング装置を模式的
に示す。つまり、図１に示す装置において、イオン化電
極３に代えて高周波コイル６を配置し、溶解方式を抵抗
加熱で行っているが、予め蒸発物質Ｍをプラズマ化する
ためにプローブ電極７が坩堝５の上に配置されている。 なお、プローブ電極７に代えて、イオン化電極や熱電子
を使用することも可能であり、更には抵抗線によって蒸
気温度を高める方式も可能である。
Ｍをプラズマ化するイオンプレーティング装置を模式的
に示す。つまり、図１に示す装置において、イオン化電
極３に代えて高周波コイル６を配置し、溶解方式を抵抗
加熱で行っているが、予め蒸発物質Ｍをプラズマ化する
ためにプローブ電極７が坩堝５の上に配置されている。 なお、プローブ電極７に代えて、イオン化電極や熱電子
を使用することも可能であり、更には抵抗線によって蒸
気温度を高める方式も可能である。
【００１２】図２に示す装置において、蒸発物質Ｍにチ
タン、反応性ガスＧに窒素およびメタンガスを使用して
成膜した例を挙げる。 高周波電力（２５ＫＨｚ） ２ＫＷプローブ電
極の電圧 ６０Ｖプローブ電極の電流
５０Ａ基板電圧
１ＫＶガス導入圧力 ５×１
０−４Ｔｏｒｒ窒素流量
１２０ＳＣＣＭメタン流量
１２ＳＣＣＭこの結果、明るくて濃いピンクゴールド
のＴｉ（ＮＣ）皮膜が生成された。因みに、プローブ電
極７を有しない従来の装置を使用し、前記と同じ条件で
成膜したところ、窒素流量が１００ＳＣＣＭ、メタン流
量が１０ＳＣＣＭであり、蒸発物質Ｍを予めプラズマ化
すると窒素およびメタンの流量が増加し、反応が活発に
進行することが認められた。
タン、反応性ガスＧに窒素およびメタンガスを使用して
成膜した例を挙げる。 高周波電力（２５ＫＨｚ） ２ＫＷプローブ電
極の電圧 ６０Ｖプローブ電極の電流
５０Ａ基板電圧
１ＫＶガス導入圧力 ５×１
０−４Ｔｏｒｒ窒素流量
１２０ＳＣＣＭメタン流量
１２ＳＣＣＭこの結果、明るくて濃いピンクゴールド
のＴｉ（ＮＣ）皮膜が生成された。因みに、プローブ電
極７を有しない従来の装置を使用し、前記と同じ条件で
成膜したところ、窒素流量が１００ＳＣＣＭ、メタン流
量が１０ＳＣＣＭであり、蒸発物質Ｍを予めプラズマ化
すると窒素およびメタンの流量が増加し、反応が活発に
進行することが認められた。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のイオンプ
レーティング装置は、蒸発物質および蒸発物質と反応し
て化合物を生成する反応性ガスをそれぞれプラズマ化す
るので、蒸発物質および反応性ガスのイオン化率が大き
くなり、より良質な皮膜を安定的に再現性よく成膜する
ことができる。
レーティング装置は、蒸発物質および蒸発物質と反応し
て化合物を生成する反応性ガスをそれぞれプラズマ化す
るので、蒸発物質および反応性ガスのイオン化率が大き
くなり、より良質な皮膜を安定的に再現性よく成膜する
ことができる。
【図１】本発明実施例の模式図である。
【図２】他の実施例の模式図である。
１ 真空容器
２ 基板
３ イオン化電極
４ 電子銃
５ 坩堝
６ 高周波コイル
７ プローブ電極
Ｍ 蒸発物質
Ｇ 反応性ガス
Claims (1)
- 【請求項１】 蒸発物質および蒸発物質と反応して化
合物を生成する反応性ガスをそれぞれプラズマ化するこ
とを特徴とするイオンプレーティング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10833491A JPH04318161A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | イオンプレーティング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10833491A JPH04318161A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | イオンプレーティング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04318161A true JPH04318161A (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=14482063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10833491A Pending JPH04318161A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | イオンプレーティング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04318161A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5622567A (en) * | 1992-11-30 | 1997-04-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin film forming apparatus using laser |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP10833491A patent/JPH04318161A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5622567A (en) * | 1992-11-30 | 1997-04-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin film forming apparatus using laser |
| GB2272912B (en) * | 1992-11-30 | 1997-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | Thin Film forming apparatus using laser |
| US5760366A (en) * | 1992-11-30 | 1998-06-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin film forming apparatus using laser and magnetic field |
| US6033741A (en) * | 1992-11-30 | 2000-03-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin film forming apparatus using laser |
| US6110291A (en) * | 1992-11-30 | 2000-08-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin film forming apparatus using laser |
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