JPH0735570B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPH0735570B2 JPH0735570B2 JP13241986A JP13241986A JPH0735570B2 JP H0735570 B2 JPH0735570 B2 JP H0735570B2 JP 13241986 A JP13241986 A JP 13241986A JP 13241986 A JP13241986 A JP 13241986A JP H0735570 B2 JPH0735570 B2 JP H0735570B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はPVD法（物理的蒸着法）を用いて薄膜を形成
する薄膜形成装置に関するもので、特に筒形部品の筒内
面へ薄膜を形成する薄膜形成装置に係る。
する薄膜形成装置に関するもので、特に筒形部品の筒内
面へ薄膜を形成する薄膜形成装置に係る。
従来から、金属窒化物，金属炭化物等の薄膜を部品の表
面に形成することにより部品表面の改質（硬度向上，耐
摩耗性向上，耐食性向上，摩擦係数低減，色調光沢改善
等）が行われている。このための薄膜形成方法としてPV
D法があり、このPVD法の中にはアーク放電を利用した電
気アーク蒸着法がある。
面に形成することにより部品表面の改質（硬度向上，耐
摩耗性向上，耐食性向上，摩擦係数低減，色調光沢改善
等）が行われている。このための薄膜形成方法としてPV
D法があり、このPVD法の中にはアーク放電を利用した電
気アーク蒸着法がある。
この電気アーク蒸着法を使用した薄膜形成装置の一例
は、第２図に示すように、金属製の真空槽１内の略中央
に金属製の円筒形の被コーティング材２を真空槽１と電
気的に絶縁して配置するとともに、カソードプレート3a
の中央部に例えばTiからなる蒸発材料3bを装着した蒸発
源３を真空槽１の側壁に設けた貫通孔1aに真空槽１と電
気的に絶縁して配置し、さらにトリガ電極（図示せず）
を真空槽１と電気的に絶縁しかつ蒸発源３と対向するよ
うに配置している。この場合、蒸発源３は被コーティン
グ材２の開口に臨むように配置される。
は、第２図に示すように、金属製の真空槽１内の略中央
に金属製の円筒形の被コーティング材２を真空槽１と電
気的に絶縁して配置するとともに、カソードプレート3a
の中央部に例えばTiからなる蒸発材料3bを装着した蒸発
源３を真空槽１の側壁に設けた貫通孔1aに真空槽１と電
気的に絶縁して配置し、さらにトリガ電極（図示せず）
を真空槽１と電気的に絶縁しかつ蒸発源３と対向するよ
うに配置している。この場合、蒸発源３は被コーティン
グ材２の開口に臨むように配置される。
また、真空槽１には、真空ポンプ（図示せず）と、Arな
どの不活性ガスまたはN2などの反応性ガスを供給するガ
ス供給部（図示せず）が設けられている。
どの不活性ガスまたはN2などの反応性ガスを供給するガ
ス供給部（図示せず）が設けられている。
さらに、蒸発源３のカソードプレート3aにアーク電源５
の陰極を接続するとともに真空槽１にアーク電源５の陽
極を接続し、真空槽１にバイアス電源６の陽極を接続す
るとともに被コーティング材２にバイアス電源６の陰極
を接続している。
の陰極を接続するとともに真空槽１にアーク電源５の陽
極を接続し、真空槽１にバイアス電源６の陽極を接続す
るとともに被コーティング材２にバイアス電源６の陰極
を接続している。
この薄膜形成装置は、アーク電源５によるアーク放電用
電圧によって蒸発源３と真空槽１の内壁との間でアーク
放電を行わせる。通常は、蒸発源３と真空槽１との間で
直接放電が開始せず、放電を起動させるとともに放電を
維持させる機能を果たすトリガ電極をトリガ駆動装置
（図示せず）によって蒸発源３に一旦接触させて電流を
流し、この後引き離すことにより、種火となるアークが
蒸発源３とトリガ電極との間で点弧し、このアークによ
って蒸発源３に十分なエネルギが与えられ、蒸発源３か
らTiなどの金属が蒸発してイオン化され、アークが蒸発
源３と真空槽１の内壁間へ移行する。このアークによっ
て定常的に蒸発源３の蒸発材料3bの表面のアークスポッ
トから金属蒸気が発生してイオン化されてプラズマを形
成しボンバード処理を施す。
電圧によって蒸発源３と真空槽１の内壁との間でアーク
放電を行わせる。通常は、蒸発源３と真空槽１との間で
直接放電が開始せず、放電を起動させるとともに放電を
維持させる機能を果たすトリガ電極をトリガ駆動装置
（図示せず）によって蒸発源３に一旦接触させて電流を
流し、この後引き離すことにより、種火となるアークが
蒸発源３とトリガ電極との間で点弧し、このアークによ
って蒸発源３に十分なエネルギが与えられ、蒸発源３か
らTiなどの金属が蒸発してイオン化され、アークが蒸発
源３と真空槽１の内壁間へ移行する。このアークによっ
て定常的に蒸発源３の蒸発材料3bの表面のアークスポッ
トから金属蒸気が発生してイオン化されてプラズマを形
成しボンバード処理を施す。
この後ガス供給部からN2等の反応ガスが真空槽１内へ送
り込まれると、N2等もイオン化されることになり、金属
イオン粒子と反応ガスイオン粒子の混在したコーティン
グ用のプラズマが形成されることになる。破線で囲んだ
斜線部Ａはプラズマ領域を示している。
り込まれると、N2等もイオン化されることになり、金属
イオン粒子と反応ガスイオン粒子の混在したコーティン
グ用のプラズマが形成されることになる。破線で囲んだ
斜線部Ａはプラズマ領域を示している。
そして、このプラズマ中のイオン粒子が真空槽１と被コ
ーティング材２との間に与えられたバイアス電圧によっ
て円筒形の被コーティング材２の方に引きよせられ、円
筒形の被コーティング材２の筒内面に例えばチタンと窒
素との反応物である窒化チタン（TiN）薄膜が形成され
る。
ーティング材２との間に与えられたバイアス電圧によっ
て円筒形の被コーティング材２の方に引きよせられ、円
筒形の被コーティング材２の筒内面に例えばチタンと窒
素との反応物である窒化チタン（TiN）薄膜が形成され
る。
なお、蒸発源３のカソードプレート3aには蒸発材料3bと
同軸に位置するドーナツ形の永久磁石７が埋込まれてお
り、この永久磁石７による磁場によってアークスポット
を移動させ、蒸発材料3bの表面から一様に金属蒸気が発
生するようにしている。矢印Ｂは永久磁石７による磁力
線を示している。一点鎖線Ｃは、バイアス電源６による
被コーティング材２と真空槽１との間の等電位線を示し
ている。
同軸に位置するドーナツ形の永久磁石７が埋込まれてお
り、この永久磁石７による磁場によってアークスポット
を移動させ、蒸発材料3bの表面から一様に金属蒸気が発
生するようにしている。矢印Ｂは永久磁石７による磁力
線を示している。一点鎖線Ｃは、バイアス電源６による
被コーティング材２と真空槽１との間の等電位線を示し
ている。
第２図に示した従来の薄膜形成装置では、円筒形の被コ
ーティング材２の筒内面への薄膜形成は、ガス圧にもよ
るが、20〜40mTorrにおいて、開口から概略被コーティ
ング材２の内径と同程度の深さまで、すなわち開口周辺
だけしか行えない（薄膜形成部位をクロスハッチングで
示している）。この理由は以下のとおりである。すなわ
ち、第２図において、等電位線（一点鎖線Ｃで示す）を
見るとわかるように、円筒形の被コーティング材２の開
口の周辺に強い電場が現われ、奥にはないので、充分な
ボンバード処理あるいはイオン粒子の引き寄せを行えな
い。
ーティング材２の筒内面への薄膜形成は、ガス圧にもよ
るが、20〜40mTorrにおいて、開口から概略被コーティ
ング材２の内径と同程度の深さまで、すなわち開口周辺
だけしか行えない（薄膜形成部位をクロスハッチングで
示している）。この理由は以下のとおりである。すなわ
ち、第２図において、等電位線（一点鎖線Ｃで示す）を
見るとわかるように、円筒形の被コーティング材２の開
口の周辺に強い電場が現われ、奥にはないので、充分な
ボンバード処理あるいはイオン粒子の引き寄せを行えな
い。
この発明の目的は、筒形の被コーティング材の筒内面全
面に薄膜を形成することができる薄膜形成装置を提供す
ることである。
面に薄膜を形成することができる薄膜形成装置を提供す
ることである。
この発明の薄膜形成装置は、金属製の真空槽と、この真
空槽内にこの真空槽と電気的絶縁状態で配置された金属
製の筒形の被コーティング材と、前記真空槽内に前記真
空槽と電気的絶縁状態でかつ前記被コーティング材の開
口に臨むように配置されたアーク放電型の蒸発源と、こ
の蒸発源にアーク放電用電圧を印加するアーク電源と、
前記被コーティング材と前記真空槽との間にバイアス電
圧を印加するバイアス電源と、前記真空槽と電気的接続
状態に設けられ、かつ前記被コーティング材の筒内空間
へ前記蒸発源が臨む開口と反対側の開口から進退自在に
挿入される可動の金属製の柱体とを備えている。
空槽内にこの真空槽と電気的絶縁状態で配置された金属
製の筒形の被コーティング材と、前記真空槽内に前記真
空槽と電気的絶縁状態でかつ前記被コーティング材の開
口に臨むように配置されたアーク放電型の蒸発源と、こ
の蒸発源にアーク放電用電圧を印加するアーク電源と、
前記被コーティング材と前記真空槽との間にバイアス電
圧を印加するバイアス電源と、前記真空槽と電気的接続
状態に設けられ、かつ前記被コーティング材の筒内空間
へ前記蒸発源が臨む開口と反対側の開口から進退自在に
挿入される可動の金属製の柱体とを備えている。
この発明の構成によれば、真空槽と電気的接触状態に金
属製の可動の柱体を設け、この柱体を被コーティング材
の筒内空間へ進退自在に挿入する構成であるため、真空
槽と同電位の柱体が被コーティング材の筒内空間の電場
を歪ませ、柱体の先端付近の等電位線の間隔を狭くす
る、すなわち電場を強くすることができ、柱体の先端付
近における被コーティング材の筒内面に対し充分なボン
バード処理あるいはイオン粒子の引き寄せを行うことが
でき、その部分に薄膜を効率良く形成することができ
る。したがって柱体の先端を順次被コーティング材の中
心軸方向に移動させることにより被コーティング材の筒
内面全面にわたって一様に薄膜を形成することができ
る。
属製の可動の柱体を設け、この柱体を被コーティング材
の筒内空間へ進退自在に挿入する構成であるため、真空
槽と同電位の柱体が被コーティング材の筒内空間の電場
を歪ませ、柱体の先端付近の等電位線の間隔を狭くす
る、すなわち電場を強くすることができ、柱体の先端付
近における被コーティング材の筒内面に対し充分なボン
バード処理あるいはイオン粒子の引き寄せを行うことが
でき、その部分に薄膜を効率良く形成することができ
る。したがって柱体の先端を順次被コーティング材の中
心軸方向に移動させることにより被コーティング材の筒
内面全面にわたって一様に薄膜を形成することができ
る。
この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。この
薄膜形成装置は、第１図に示すように、金属製の真空槽
一内の略中央に金属製の円筒形の被コーティング材２を
真空槽１と電気的に絶縁して配置するとともに、カソー
ドプレート3aの中央部に例えばTiからなる蒸発材料3bを
装着した蒸発源３を真空槽１の側壁に設けた貫通孔1aに
真空槽１と電気的に絶縁して配置し、さらにトリガ電極
（図示せず）を真空槽１と電気的に絶縁しかつ蒸発源３
と対向するように配置している。この場合、蒸発源３は
被コーティング材２の開口に臨むように配置される。
薄膜形成装置は、第１図に示すように、金属製の真空槽
一内の略中央に金属製の円筒形の被コーティング材２を
真空槽１と電気的に絶縁して配置するとともに、カソー
ドプレート3aの中央部に例えばTiからなる蒸発材料3bを
装着した蒸発源３を真空槽１の側壁に設けた貫通孔1aに
真空槽１と電気的に絶縁して配置し、さらにトリガ電極
（図示せず）を真空槽１と電気的に絶縁しかつ蒸発源３
と対向するように配置している。この場合、蒸発源３は
被コーティング材２の開口に臨むように配置される。
また、真空槽１には、真空ポンプ（図示せず）と、Arな
どの不活性ガスまたはN2などの反応性ガスを供給するガ
ス供給部（図示せず）が設けられている。
どの不活性ガスまたはN2などの反応性ガスを供給するガ
ス供給部（図示せず）が設けられている。
さらに、蒸発源３のカソードプレート3aにアーク電源５
の陰極を接続するとともに真空槽１にアーク電源５の陽
極を接続し、真空槽１にバイアス電源６の陰極を接続す
るとともに被コーティング材２にバイアス電源６の陰極
を接続している。
の陰極を接続するとともに真空槽１にアーク電源５の陽
極を接続し、真空槽１にバイアス電源６の陰極を接続す
るとともに被コーティング材２にバイアス電源６の陰極
を接続している。
また、真空槽１の外面には、被コーティング材２の中心
軸と巻軸が略平行となる状態で被コーティング材２を包
囲する磁界発生用コイル４を巻装している。
軸と巻軸が略平行となる状態で被コーティング材２を包
囲する磁界発生用コイル４を巻装している。
また、真空槽１における貫通孔1aを設けた側壁と対向す
る側壁に貫通孔1aと同軸に貫通孔1bを形成し、この貫通
孔1bに金属製の円柱体などの柱体８を通し、さらにこの
柱体８を被コーティング材２の筒内空間へ蒸発源３が臨
む開口と反対側の開口から進退自在に挿入している。こ
の場合、柱体８は、真空槽１と電気的に接続され、真空
槽１と同電位になっている。なお、真空槽１と柱体８と
の間にはシール部材（図示せず）が設けられており、真
空槽１内の真空は確保されている。また、第１図におい
て、破線で囲んだ斜線部Ａ′はプラズマ領域を示し、矢
印Ｂ′は磁界発生用コイル４による磁力線を示し、一点
鎖線Ｃ′は、バイアス電源６による被コーティング材２
と真空槽１および柱体８との間の等電位線を示してい
る。
る側壁に貫通孔1aと同軸に貫通孔1bを形成し、この貫通
孔1bに金属製の円柱体などの柱体８を通し、さらにこの
柱体８を被コーティング材２の筒内空間へ蒸発源３が臨
む開口と反対側の開口から進退自在に挿入している。こ
の場合、柱体８は、真空槽１と電気的に接続され、真空
槽１と同電位になっている。なお、真空槽１と柱体８と
の間にはシール部材（図示せず）が設けられており、真
空槽１内の真空は確保されている。また、第１図におい
て、破線で囲んだ斜線部Ａ′はプラズマ領域を示し、矢
印Ｂ′は磁界発生用コイル４による磁力線を示し、一点
鎖線Ｃ′は、バイアス電源６による被コーティング材２
と真空槽１および柱体８との間の等電位線を示してい
る。
この実施例の薄膜形成装置は、真空槽１と電気的接触状
態に金属製の可動の柱体８を設け、この柱体８を被コー
ティング材２の筒内空間へ進退自在に挿入する構成であ
るため、真空槽１と同電位の柱体８が被コーティング材
２の筒内空間の電場を歪ませ、柱体８の先端付近の等電
位線（一点鎖線Ｃ′）の間隔を狭くする、すなわち電場
を強くすることができ、柱体８の先端付近における被コ
ーティング材２の筒内面に対し充分なボンバード処理あ
るいはイオン粒子の引き寄せを行うことができ、その部
分に薄膜を効率良く形成することができる。第１図にお
ける被コーティング材２のクロスハッチング部分が蒸着
部位を示している。
態に金属製の可動の柱体８を設け、この柱体８を被コー
ティング材２の筒内空間へ進退自在に挿入する構成であ
るため、真空槽１と同電位の柱体８が被コーティング材
２の筒内空間の電場を歪ませ、柱体８の先端付近の等電
位線（一点鎖線Ｃ′）の間隔を狭くする、すなわち電場
を強くすることができ、柱体８の先端付近における被コ
ーティング材２の筒内面に対し充分なボンバード処理あ
るいはイオン粒子の引き寄せを行うことができ、その部
分に薄膜を効率良く形成することができる。第１図にお
ける被コーティング材２のクロスハッチング部分が蒸着
部位を示している。
したがって柱体８の先端を順次被コーティング材２の中
心軸方向に移動させることにより被コーティング材２の
筒内面全面にわたって一様に良く薄膜を形成することが
できる。
心軸方向に移動させることにより被コーティング材２の
筒内面全面にわたって一様に良く薄膜を形成することが
できる。
また、被コーティング材２の中心軸と巻軸が平行となる
状態で被コーティング材２を磁界反応用コイル４で包囲
したため、磁界発生用コイル４による磁力線（矢印Ｂ′
で示す）が筒形の被コーティング材２の筒内空間を通る
ことになり、イオン粒子が減速されにくく、被コーティ
ング材２の筒内空間の奥まで入りやすくなる。
状態で被コーティング材２を磁界反応用コイル４で包囲
したため、磁界発生用コイル４による磁力線（矢印Ｂ′
で示す）が筒形の被コーティング材２の筒内空間を通る
ことになり、イオン粒子が減速されにくく、被コーティ
ング材２の筒内空間の奥まで入りやすくなる。
なお、上記実施例は、被コーティング材２が円筒形であ
ったが、これに限らず角筒形であっても同様に筒内面に
薄膜を形成できる。
ったが、これに限らず角筒形であっても同様に筒内面に
薄膜を形成できる。
この発明の薄膜形成装置によれば、真空槽と電気的接触
状態に金属製の可動の柱体を設け、この柱体を被コーテ
ィング材の筒内空間へ進退自在に挿入する構成であるた
め、真空槽と同電位の柱体が被コーティング材の筒内空
間の電場を歪ませ、柱体の先端付近の等電位線の間隔を
狭くする、すなわち電場を強くすることができ、柱体の
先端付近における被コーティング材の筒内面に対し充分
なボンバード処理あるいはイオン粒子の引き寄せを行う
ことができ、その部分に薄膜を効率良く形成することが
できる。したがって柱体の先端を順次被コーティング材
の中心軸方向に移動させることにより被コーティング材
の筒内面全面にわたって一様に薄膜を形成することがで
きる。
状態に金属製の可動の柱体を設け、この柱体を被コーテ
ィング材の筒内空間へ進退自在に挿入する構成であるた
め、真空槽と同電位の柱体が被コーティング材の筒内空
間の電場を歪ませ、柱体の先端付近の等電位線の間隔を
狭くする、すなわち電場を強くすることができ、柱体の
先端付近における被コーティング材の筒内面に対し充分
なボンバード処理あるいはイオン粒子の引き寄せを行う
ことができ、その部分に薄膜を効率良く形成することが
できる。したがって柱体の先端を順次被コーティング材
の中心軸方向に移動させることにより被コーティング材
の筒内面全面にわたって一様に薄膜を形成することがで
きる。
第１図はこの発明の一実施例の薄膜形成装置を示す概略
断面図、第２図は従来の薄膜形成装置の一例を示す概略
断面図である。 １…真空槽、２…被コーティング材、３…蒸発源、４…
磁界発生用コイル、５…アーク電源、６…バイアス電
源、８…柱体
断面図、第２図は従来の薄膜形成装置の一例を示す概略
断面図である。 １…真空槽、２…被コーティング材、３…蒸発源、４…
磁界発生用コイル、５…アーク電源、６…バイアス電
源、８…柱体
Claims (1)
- 【請求項１】金属製の真空槽と、この真空槽内にこの真
空槽と電気的絶縁状態で配置された金属製の筒形の被コ
ーティング材と、前記真空槽内に前記真空槽と電気的絶
縁状態でかつ前記被コーティング材の開口に臨むように
配置されたアーク放電型の蒸発源と、この蒸発源にアー
ク放電用電圧を印加するアーク電源と、前記被コーティ
ング材と前記真空槽との間にバイアス電圧を印加するバ
イアス電源と、前記真空槽と電気的接続状態に設けら
れ、かつ前記被コーティング材の筒内空間へ前記蒸発源
が臨む開口と反対側の開口から進退自在に挿入される可
動の金属製の柱体とを備えた薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13241986A JPH0735570B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13241986A JPH0735570B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62290867A JPS62290867A (ja) | 1987-12-17 |
| JPH0735570B2 true JPH0735570B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=15080935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13241986A Expired - Fee Related JPH0735570B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735570B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022097286A1 (ja) * | 2020-11-06 | 2022-05-12 | 貴嗣 飯塚 | 成膜装置、成膜ユニット及び成膜方法 |
-
1986
- 1986-06-06 JP JP13241986A patent/JPH0735570B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62290867A (ja) | 1987-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |