JPH0499265A - 化合物の高速蒸着方法及び装置 - 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］ 本発明は、セラミックス等の化合物を高速で真空蒸着す
る方法に関する。

［従来の技術］ 化合物膜を基体表面に形成させる方法として、原料ガス
と反応性ガスとを真空雰囲気で反応させて、得られた化
合物を基体表面に蒸着させる方法が知られている。

この真空蒸着法では、第２図に示した設備構成をもつ蒸
着装置を使用することが、たとえば［金属表面技術Ｊ　
Ｖｏｌ、３５　（１９８４１第１０頁に紹介されている
。

すなわち、真空チャンバー１内に装入したルツボ２の上
方に、アーク発生用の電極３を配置している。電源４か
も正の電圧が電極３に印加され、ルツボ２と電極３との
間にアーク５が発生する。

ルツボ２に充填されている被蒸発材料６は、電子ビーム
ガン７から出射された電子ビーム８によって加熱され、
蒸気化する。この被蒸発材オ°４６の水気は、アーク５
によって一部又は全部がイオン化した活性状態になる。

真空チャンバー１の下部壁或いは側壁にガス導入管９が
装着されており１反応性ガス１０が真空チャンバー１の
内部に送り込まれる。導入された反応性ガス１０は、空
間中及び基板１１上で活性状態の蒸気と反応し、化合物
が基板１１に蒸着する。このとき、化合物の蒸着を安定
した条件下で円滑に行わせるため、基板１１の近傍にヒ
ータ１２を配置し、基板１１の温度を一定に維持してい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の蒸着装置では、このようにアーク５による被蒸発
材料６の蒸気のイオン化から独立して、反応性ガスｌＯ
を真空チャンバー１に導入している。そのため、導入さ
れた反応性ガス１０は、励起或いはイオン化されないま
まの状態で、イオン化された被蒸発材料６の蒸気と接触
する。したかって、被蒸発材料６の蒸気と反応性ガス１
０との反応性が低く、化合物の生成速度が小さい。その
結果、この生成速度に律速されて、低い蒸看速１すで基
板１１上に化合物膜が形成される。

本発明は、このような問題を解消するために案出された
ものであり、被蒸発材料の蒸気と接触する反応性ガスを
アークによって予め励起或いはイオン化することにより
、反応性ガスの活性度を１−げ、高い蒸着速度で化合物
膜を形成することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の高速蒸着方法は、その目的を達成するため、真
空チャンバーの内部に配置したルツボに相対的に正の電
圧を印加し、前記ルツボの上方に配置した電極と前記ル
ツボの間で発生させたアーク放電によって前記ルツボか
ら蒸発した蒸気の部又は全部をイオン化し、前記ルツボ
内の蒸発面に向けて反応性ガスを吐出し、前記イオン化
した蒸気と前記反応性ガスと反応させて化合物を生成し
、該化合物を被蒸着基体に蒸着させることを特徴とする
。

ここで、反応性ガスは、ルツボの上方に配置された電極
から前記ルツボに向けて吐出することもできる。

また、この方法で使用する蒸着装置は、真空チャンバー
内に配置され、被蒸発材料が充填されたルツボと、該ル
ツボの上方に配置され、前記被蒸発材料の蒸発面に向け
て反応性ガスを吐出するガス導入管と、該ガス導入管の
先端に装着され、前記ルツボとの間にアーク放電を発生
させる電極とを備えており、前記ガス導入管から吐出さ
れた反応性ガスが前記アーク放電によって活性化される
ことを特徴とする。

［作　用］ 本発明においては、最もアーク放電が強い場所であるル
ツボ内の被蒸発材料の蒸発面に向けて、反応性ガスが吐
出される。吐出された反応性ガスは、アーク放電によっ
て励起及びイオン化さｔｌ、活性化される。そのため、
被ｇ発材）」の蒸気と１．−応性ガスとの間の反応が活
発に行われ、化合物の生成速度が上昇する。その結果、
基板に形成される化合物膜の蒸着速度も大きなものとな
る。

［実施例］ 以下、金色のＴｉＮをステンレス鋼５ＬＪＳ３０４製の
基板に蒸着した実施例により、本発明を具体的に説明す
る。

本実施例においては、第１図に示した設備構成をもつ蒸
着装置を使用した。なお、この蒸着装置が第２図の蒸着
装置と異なるところは、反応付ガス１０の導入が先端に
電極３を装着したガス導入管９を介し行われる点である
。その他の箇所は、第２図の設備構成と同様であるので
、説明を省略する。

真空チャンバー】の内部を３Ｘ１０−５１−−ルまで真
空排気した後、ガス導入管９からルツボ２に充填された
被蒸発材料６の蒸発面に向けて、反応性ガス１０として
Ｎ２ガスを吐出した。そして、電子ビームガン７によっ
て、被蒸発材料６であるＴ１を加熱蒸発させた。また、
電源４から４０Ｘ′の電圧を電極３に印加し、電極３と
ルツボ２との間にアーク５を発生させた。

他方、ＴｉＮが蒸着されるステンレス鋼ｓ　ｕ　５３０
４製の基板１１は、大地電位に維持した。また、ヒータ
１２によって、基板１１を温度４００℃に加熱保持した
。

被蒸発材！′４６から蒸発した蒸気は、アーク５によっ
てイオン化された。このイオン化した蒸気と反応性ガス
１０とを反応させ、基板１１にＴｉＮを蒸着した。得ら
れたＴｉＮの色調を調査し、ＣＩ　ＥＬａｂ表示系にお
いて標準光ＣでＬ≧７５−２≦ａ≦１．ｂ≧３０の条件
を満足するものを金色のＴｉＮとした。そして、これら
条件を満足できる蒸着速度のうち、最も大きな蒸着速度
及び窒素分圧を調べた。その結果を、第１表に示ず。

第１表：　窒素分圧と蒸着速度との関係なお、第１表に
おける従来法は、第２図に示すように真空チャンバー１
の底壁に取り付けたガス導入管９から反応性ガス１０を
導入しながら真空蒸着を行ったときの窒素分圧と蒸着速
度との関係を示す。

第１表から明らかなように、本発明法による場合、従来
法に比較して蒸着速度が２０％以上大きくなっている。

この蒸着速度が上昇する傾向は、真空チャンバー１に導
入する窒素ガスの流量か大きくなるほど、顕著に現れる
。

なお、以上の実施例においては、ガス導入管９の先端に
電極３を装着した蒸着装置を使用した。

このように電極３を配置するとき、真空チャンバ１内の
所定箇所に電極３を保持する専用の機構が不要となるの
で、設備の簡略化も図られる。しかも、アーク５の中心
に沿って反応性ガス１０か流動するため、アーク５によ
る励起・イオン化か効率よ（行われる。

しかし、本発明はこれに拘束されるものではなく、反応
性ガス１０を被蒸発材料６の蒸発面に向けて吐出する限
り、ガス導入管９から独立した専用の保持機構によって
電極３を真空チャンバー１内の所定位置に位置決めする
方式を採用することもできる。また、ＴｉＮに代えて、
ＴｉＣ，ＴｉＯ，ＺｒＮ、ＴａＣ，Ａｌ２Ｎ等の他のセ
ラミックス材料も、同様な装置を使用して真空蒸着する
ことができる。

［発明の効果コ 以上に説明したように、本発明においては、アークが照
射されている被蒸発材料の蒸発面に向けて反応性ガスを
吐出することにより、反応性ガスを励起及びイオン化し
て活性度を高め、被蒸発材料の蒸気との反応を活発に行
わせている。その結果、目的とする化合物の生成速度か
上昇し、刈谷を高速度で行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例で使用した蒸着装置の概略を示し
、第２図は従来の蒸着装置を示す。 第 図 図 １　真空チャ／ハ 反応性ガス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空チャンバーの内部に配置したルツボに相対的
   に正の電圧を印加し、前記ルツボの上方に配置した電極
   と前記ルツボの間で発生させたアーク放電によって前記
   ルツボから蒸発した蒸気の一部又は全部をイオン化し、
   前記ルツボ内の蒸発面に向けて反応性ガスを吐出し、前
   記イオン化した蒸気と前記反応性ガスと反応させて化合
   物を生成し、該化合物を被蒸着基体に蒸着させることを
   特徴とする化合物の高速蒸着方法。
2. （２）請求項１記載の反応性ガスを、ルツボの上方に配
   置された電極から前記ルツボに向けて吐出することを特
   徴とする化合物の高速蒸着方法。
3. （３）真空チャンバー内に配置され、被蒸発材料か充填
   されたルツボと、該ルツボの上方に配置され、前記被蒸
   発材料の蒸発面に向けて反応性ガスを吐出するガス導入
   管と、該ガス導入管の先端に装着され、前記ルツボとの
   間にアーク放電を発生させる電極とを備えており、前記
   ガス導入管から吐出された反応性ガスが前記アーク放電
   によって活性化されることを特徴とする化合物の真空蒸
   着装置。