JPH1068071A

JPH1068071A - 化合物薄膜の形成方法

Info

Publication number: JPH1068071A
Application number: JP24433296A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Murakami; 浩村上; Haruo Hiratsuka; 治男平塚; Takaya Ishii; 孝也石井
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1998-03-10
Anticipated expiration: 2016-08-26
Also published as: JP3758248B2

Abstract

(57)【要約】【課題】イオンボンバード処理方法を改善することに
より、密着力が高くしかも表面の平滑性の高い化合物薄
膜を形成することができる方法を提供する。【解決手段】陰極１６付近に反応性ガス６を供給して
陰極付近のガス圧をその周囲よりも高めるガス供給機構
２４を有するアーク式蒸発源１４ａを用いて、イオンボ
ンバード処理時に、当該アーク式蒸発源１４ａのガス供
給機構２４から反応性ガス６をその陰極１６付近に供給
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば工具、金
型、装飾品等の耐摩耗性を向上させること等に用いられ
るものであって、アーク式蒸発源を用いて、まず基材に
イオンボンバード処理を施し、次に当該基材の表面に化
合物薄膜を形成する方法に関し、より具体的には、その
イオンボンバード処理方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】アーク式蒸発源を用いた薄膜形成方法
は、アーク式イオンプレーティング法と呼ばれており、
アークで直接陰極を溶解させるため、しかもアーク電
流を容易に大きくすることができるため、生産性が高
い、アーク式蒸発源から蒸発させられる陰極物質中に
は、イオン化した粒子が大きな割合で含まれており、そ
れを負バイアス電圧によって基材に向けて加速して基材
に衝突させることができるため、密着性の高い薄膜の形
成が可能である、という利点を有している。

【０００３】これには例えば図２に示すような装置が用
いられる。この装置は、図示しない真空排気装置によっ
て真空排気される真空容器２と、この真空容器２内に設
けられていて基材８を保持するホルダ１０と、この基材
８に向くように真空容器２の壁面に取り付けられた１台
以上の（図示例は２台の）アーク式蒸発源１４とを備え
ている。

【０００４】アーク式蒸発源１４は、金属または合金か
ら成る陰極１６を有していてそれと陽極兼用の真空容器
２（但し陽極を設ける場合もある）との間のアーク放電
によって陰極１６を局部的に溶解させて陰極物質１８を
蒸発させるものである。陰極１６と真空容器２との間に
は、直流のアーク電源２０から、前者を負側にして、例
えば数十Ｖ〜数百Ｖ程度のアーク放電電圧が印加され
る。これによって、陰極１６に例えば数十Ａ〜３００Ａ
程度のアーク電流を流せるようにしている。

【０００５】真空容器２内には、その壁面に設けられた
ガス導入口４から、上記陰極１６を構成する物質と反応
して化合物を形成する反応性ガス６が導入される。

【０００６】ホルダ１０およびそれに保持された基材８
には、直流のバイアス電源２２から０または負のバイア
ス電圧、例えば−２０００Ｖ程度以下の、より具体的に
は０Ｖ〜−１０００Ｖ程度のバイアス電圧が印加され
る。

【０００７】成膜時は、真空容器２内を例えば１×１０
^-5Ｔｏｒｒ以下になるまで真空排気した後、真空容器２
内にガス導入口４から反応性ガス６を導入すると共に、
基材８にバイアス電源２２から例えば−数百Ｖ程度のバ
イアス電圧を印加した状態で、アーク式蒸発源１４にお
いてアーク放電を行わせる。それによって、陰極１６か
ら陰極物質１８が蒸発させられる。この陰極物質１８の
一部はイオン化しており（即ち金属イオンを含んでお
り）、それは、０または負のバイアス電圧が印加された
基材８に引き付けられて衝突すると共に、周りの反応性
ガス６と反応し、それよって基材８の表面に化合物薄膜
が形成される。バイアス電圧が０Ｖであっても、基材８
に負のバイアス電圧を印加した場合と同様に化合物薄膜
が形成されるのは、次の理由による。即ち、アーク放電
熱によって陰極１６が溶融し、金属原子、金属粒子等が
陰極１６から飛び出すが、金属原子は電子と衝突して金
属イオンになり、これが陰極近傍で正の電位のクラウド
を形成するため、基材８に印加されるバイアス電圧が０
Ｖであっても、陰極１６と基材８間で電位勾配が生じ、
この電位勾配によって金属イオンは基材８に向けて引き
つけられ加速されて基材８に衝突すると共に、その際に
周りの反応性ガスと反応し、それによって基材８の表面
に化合物薄膜が形成される。基材８に０Ｖのバイアス電
圧を印加するということは、具体的には、バイアス電源
２２の出力電圧を０Ｖにすることであり、換言すれば基
材８にバイアス電圧を印加しないことであり、従ってこ
の場合はバイアス電源２２を設けずに基材８を単に接地
（アース）しておいても良い。

【０００８】その場合、密着性のより高い薄膜を得るた
めに、上記のような成膜工程の前処理として、イオンボ
ンバード処理が通常は行われる。このイオンボンバード
処理は、真空容器２内を例えば１０^-5〜１０^-6Ｔｏｒｒ
程度に真空排気した状態で真空容器２内に反応性ガス６
を導入しないで、かつ基材８に比較的大きな負のバイア
ス電圧、例えば−１０００Ｖ前後のバイアス電圧を印加
した状態で、アーク式蒸発源１４を働かせてそれから陰
極物質１８を蒸発させてそれに含まれる金属イオンを基
材８にその負バイアス電圧によって引き寄せて基材表面
をスパッタするものである。このイオンボンバード処理
（金属イオンボンバード処理）によれば、金属イオンに
よる基材表面のスパッタ洗浄と加熱効果の両方が得られ
るので、その後に形成する薄膜の密着性が向上する。

【０００９】このイオンボンバード処理後に、基材８に
印加するバイアス電圧をイオンボンバード処理時よりも
小さくして、例えば−２００Ｖ程度に下げて、かつ真空
容器２内に反応性ガス６を導入して、基材表面に化合物
薄膜を形成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記イオンボンバード
処理を長時間行うほど、それによる基材表面のスパッタ
洗浄効果が上がり、得られる薄膜の密着性は向上する。
しかし、イオンボンバード処理時には、アーク式蒸発源
１４の陰極１６から細かい陰極物質１８と共に大きな塊
の（例えば１〜５μｍ程度の大きさの）陰極物質（これ
はドロップレットと呼ばれる）も同時に発生し、これが
基材表面に付着するので、イオンボンバード処理を長時
間行うほど、基材８に付着するドロップレットの数も増
えてしまう。従って、基材８にイオンボンバード処理を
長時間行った後に化合物薄膜を形成すると、多数のドロ
ップレットの付着によって、表面の平滑性の悪い（即ち
表面粗度の悪い）薄膜しか得られなくなる。そのような
薄膜は、摩擦抵抗が大きい。また、ドロップレット部分
の密着性が悪く、これが被膜品の耐摩耗性や耐食性にも
悪影響を及ぼす。

【００１１】従って従来は、密着力の高い薄膜を得るこ
とと、表面の平滑性の高い薄膜を得ることとを両立させ
ることはできなかった。

【００１２】そこでこの発明は、上記のようなイオンボ
ンバード処理方法を改善することによって、密着力が高
くしかも表面の平滑性の高い化合物薄膜を形成すること
ができる方法を提供することを主たる目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の化合物薄膜の
形成方法は、前記アーク式蒸発源として、その陰極付近
に前記反応性ガスを供給して陰極付近のガス圧をその周
囲よりも高めるガス供給機構を有するアーク式蒸発源を
用いて、前記イオンボンバード処理時に、当該アーク式
蒸発源のガス供給機構から反応性ガスをその陰極付近に
供給することを特徴とする。

【００１４】従来のイオンボンバード処理は、反応性ガ
スを導入せずに単なる真空雰囲気中で行われていたた
め、陰極から蒸発した金属イオンのみが負バイアス電圧
を印加した基材に入射していた。

【００１５】これに対してこの発明は、ガス供給機構を
有するアーク式蒸発源を用いて、イオンボンバード処理
時に反応性ガスを陰極付近に供給して陰極付近のガス圧
をその周囲よりも高めるので、陰極付近でのアーク放電
に伴って当該反応性ガスも効率良くイオン化され、それ
によって生成されるガスイオンと陰極から蒸発した金属
イオンとが混じり合ってプラズマ流となって負バイアス
電圧を印加した基材に入射する。従って基材に入射する
イオン量が、従来のイオンボンバード処理時の金属イオ
ンのみの場合よりも増加する。

【００１６】その結果、短時間での基材加熱が可能にな
り、その分イオンボンバード処理時間を短縮することが
できるので、基材に付着するドロップレットの量を低減
することができる。従って、その後に形成する薄膜表面
の平滑性が高くなる。しかも、金属イオンとガスイオン
の両方を用いることによって、従来のイオンボンバード
処理時の金属イオンのみの場合よりも基材に対するスパ
ッタ洗浄効果が増加するので、その後に形成する薄膜の
密着力も高くなる。このようにこの発明によれば、密着
力が高くしかも表面の平滑性の高い化合物薄膜を形成す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る化合物薄
膜の形成方法の実施に用いるアーク式イオンプレーティ
ング装置の一例を示す断面図である。図２の装置と同一
または相当する部分には同一符号を付し、以下において
は前述した従来例との相違点を主に説明する。

【００１８】この装置は、従来例のアーク式蒸発源１４
の代わりに、ガス供給機構２４を有するアーク式蒸発源
１４ａを備えている。ガス供給機構２４は、当該アーク
式蒸発源１４ａの陰極１６付近に、前述した反応性ガス
６を供給して、陰極１６付近のガス圧をその周囲よりも
高めるものである。具体例としては、この例では、ガス
供給機構２４から陰極１６の前面付近に反応性ガス６を
吹き付けるよう構成されている。

【００１９】陰極１６は、前述したように、金属または
合金から成る。例えば、陰極１６は、元素周期表の４Ａ
族金属（即ちＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、５Ａ族金属（即ち
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）もしくは６Ａ族金属（即ちＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ）またはこれらの金属を含んだ合金（例えばＴｉ
Ｚｒに代表されるチタン系合金、ＡｌＴｉに代表される
アルミニウム合金、ＴｉＣｒに代表されるクロム合金
等）から成る。

【００２０】反応性ガス６は、前述したように、陰極１
６を構成する物質と反応して化合物を作るガスであり、
例えば、窒素、酸素および炭素の内の一つ以上の元素を
含むガス、より具体的には、窒素ガス、酸素ガス、炭化
水素系ガスまたはこれらの混合ガスである。また、反応
性ガス６は、窒素ガス、酸素ガス、炭化水素系ガスのよ
うな反応ガスのみであっても良いし、これらと不活性ガ
スとの混合ガス、例えば窒素ガスとアルゴンガス、酸素
ガスとネオンガス等の混合ガスであっても良く、放電の
安定性等に応じて様々な組み合わせが採り得る。不活性
ガスを混合すれば、不活性ガスは、イオン化し易い、
放電を維持し易い、スパッタ効果が高い、という利
点を有しているのでイオンボンバード効果をより高める
ことができる。

【００２１】上記ガス供給機構２４から、成膜処理時に
も、真空容器２内に反応性ガス６を導入することができ
るので、従来例のように真空容器２の壁面にガス導入口
４を設けなくても良いが、当該ガス導入口４を設けてお
いてそれを併用しても良い。その場合、ガス供給機構２
４から導入する反応性ガス６とガス導入口４から導入す
る反応性ガス６とは、通常は互いに同種のものである
が、別種のものとしても良い。

【００２２】上記のようなアーク式蒸発源１４ａを用い
て、成膜の前処理としての前述したイオンボンバード処
理時に、当該アーク式蒸発源１４ａのガス供給機構２４
から反応性ガス６をその陰極１６付近に供給する。それ
によって、陰極１６付近でのアーク放電に伴って当該反
応性ガス６も効率良くイオン化され、それによって生成
されるガスイオンと陰極１６から蒸発した陰極物質１８
中に含まれる金属イオンとが混じり合ってプラズマ流と
なって、負バイアス電圧を印加した基材８に引き寄せら
れて入射する。従って、基材８に入射するイオン量が、
従来のイオンボンバード処理時の金属イオンのみの場合
よりも増加する。

【００２３】基材８に入射するイオン量が増加する結
果、短時間での基材加熱が可能になり、その分イオンボ
ンバード処理時間を短縮することができるので、陰極１
６から仮に従来と同じ量のドロップレットが飛散すると
しても、処理時間が短い分、基材８に付着するドロップ
レットの量を低減することができる。従って、その後に
形成する薄膜表面の平滑性が高くなる（即ち表面粗度が
良好になる）。しかも、金属イオンとガスイオンの両方
を用いることによって、従来のイオンボンバード処理時
の金属イオンのみの場合よりも基材８に対するスパッタ
洗浄効果が増加するので、その後に形成する薄膜の密着
力も高くなる。

【００２４】ちなみに、イオンボンバード処理時に単に
真空容器２内にその壁面に設けられたガス導入口から反
応性ガス６を導入したのでは、陰極１６付近のガス圧を
その周囲よりも高めることができないので、陰極１６付
近において反応性ガス６の効率的なイオン化が行われ
ず、また金属イオンとガスイオンとのプラズマ流が形成
されにくいので、基材８へのドロップレットの付着を低
減させ、かつ基材８をスパッタ洗浄する効果は劣る（後
述する実施例参照）。

【００２５】上記イオンボンバード処理時のガス供給機
構２４から陰極付近への反応性ガス６の供給は、イオン
ボンバード処理の最初から行えば上記効果は最も大きく
なる。但し、必要に応じて、例えば基材８や形成する薄
膜の種類等に応じて、最初は反応性ガス６を供給せずに
従来と同様の金属イオンボンバード処理を行い、その後
（即ちイオンボンバード処理の途中から）反応性ガス６
を陰極付近へ供給して上記のようなイオンボンバード処
理を行っても良く、そのようにしても、従来法よりかは
基材８へのドロップレットの付着が低減し、かつ基材８
のスパッタ洗浄効果が増加する。また、上記最初からお
よび途中からのいずれの場合も、ガス供給機構２４から
陰極付近への反応性ガス６の供給を断続して行っても良
い。

【００２６】上記イオンボンバード処理時に基材８に印
加する負のバイアス電圧は、−４００Ｖ〜−２０００Ｖ
の範囲内が好ましい。−４００Ｖよりも小さいと、スパ
ッタ洗浄効果が小さ過ぎて薄膜の密着性向上が期待でき
ない。−２０００Ｖよりも大きいと、スパッタ作用が強
過ぎて基材８の温度が急上昇し過ぎる。

【００２７】上記イオンボンバード処理時にガス供給機
構２４から一つの陰極１６付近に供給する反応性ガス６
の流量は、１０ｃｃｍ〜１０００ｃｃｍの範囲内が好ま
しい。１０ｃｃｍよりも小さいと、反応性ガス６を陰極
付近に供給する効果は殆ど得られない。１０００ｃｃｍ
よりも大きいと、真空容器２内のガス圧が上昇し過ぎ、
それを防止するためには真空排気設備を大容量化さぜる
を得なくなる。

【００２８】また、ガス供給機構２４から陰極付近に供
給する反応性ガス６が、陰極１６を構成する物質と反応
して当該陰極構成物質そのものよりも融点の高い化合物
を形成する元素を含んでいても良い。例えば、陰極１６
が前述した元素周期表の４Ａ、５Ａもしくは６Ａ族金属
またはそのような金属を含む合金の場合、反応性ガス６
に窒素、酸素および炭素の内の一つ以上の元素を含めて
おいても良く、そのようにすれば、陰極１６の表面に元
よりも高融点の窒化物、酸化物または炭化物等の化合物
が形成される。そのようにすれば、この融点の高い化合
物の存在によって、アークによる溶融部が陰極表面で多
数に分散されるので、陰極表面での粗大溶融部の発生が
抑制され、ドロップレットの発生そのものが抑制され
る。その結果、基材８に付着するドロップレットを一層
低減することができるので、その後に形成する膜表面の
平滑性を一層高めることができる。

【００２９】上記イオンボンバード処理後は、基材８に
印加するバイアス電圧をイオンボンバード処理時よりも
小さく下げて、例えば−２００Ｖ〜−４００Ｖ程度に下
げて、かつ真空容器２内に反応性ガス６を導入して、基
材８の表面に化合物薄膜を形成する成膜処理を行う。こ
のときの反応性ガス６の導入は、前述したように、アー
ク式蒸発源１４ａのガス供給機構２４から行うのが簡単
で良いが、真空容器の壁面にガス導入口４を設けている
場合は、そこから行っても良いし、両者を併用しても良
い。

【００３０】その場合、ガス供給機構２４から陰極付近
に供給する反応性ガス６が、前述したように陰極構成物
質と反応して当該陰極構成物質そのものよりも融点の高
い化合物を形成する元素を含んでいる場合は、成膜処理
時にも、ガス供給機構２４から反応性ガス６を供給する
のが好ましい。そのようにすれば、前述したイオンボン
バード処理時と同様の作用によって、陰極表面での粗大
溶融部の発生を抑制して、成膜処理時にも陰極１６から
のドロップレットの発生を抑制することができるので、
基材８の表面に平滑性の一層高い化合物薄膜を形成する
ことができる。

【００３１】なお、以上では、アーク式蒸発源１４ａま
たは１４が２台のものを例示したが、それに限られるも
のではなく、アーク式蒸発源１４は１台でも良いし３台
以上でも良い。

【００３２】

【実施例】実施例では図１に示した装置を用いて、比較
例では図１または図２に示した装置を用いて、アーク
式蒸発源１４ａ、１４の陰極１６の材料、イオンボン
バード処理時にガス供給機構２４またはガス導入口４か
ら供給するガスの種類および流量、イオンボンバード
処理時に基材８に印加するバイアス電圧、を様々に変え
てイオンボンバード処理を行い、その後成膜処理を行っ
た結果得られた化合物薄膜の最大表面粗さ（Ｒｍａ
ｘ）、平均表面粗さ（Ｒａ）および密着性を示す臨界荷
重（Ｌｃ）を測定した結果を表１にまとめて示す。最大
表面粗さおよび平均表面粗さは値が小さい方が平滑性に
富んでいることを示しており、臨界荷重は値の大きい方
が密着性に富んでいることを示している。

【００３３】いずれの例においても、陰極１６の直径は
１００ｍｍとし、基材８には高速度鋼製平板を用い、真
空容器２内を１×１０^-5Ｔｏｒｒ以下になるまで真空排
気した後に処理を行った。

【００３４】比較例１〜４は、図２に示す装置を用い
て、真空容器２内に反応性ガス６を導入せずに、アーク
電流１２０Ａ、バイアス電圧−１０００Ｖ等（詳しくは
表１参照）にて基材８に対してイオンボンバード処理を
行って、基材８を４００℃まで加熱した。バイアス電圧
が−１０００Ｖのとき、バイアス電源２２に流れる電流
は０．４Ａであり、４００℃に至るのに要した時間は９
分であった。その後、バイアス電圧を−２００Ｖに下げ
た状態で、真空容器２内にガス導入口４から反応性ガス
６として窒素ガスを導入し、真空容器２内のガス圧が１
×１０^-2Ｔｏｒｒになるように調整して、基材８に対し
て３０分間成膜を行った。

【００３５】比較例Ａは、図２に示す装置を用いて、真
空容器２内にその上部のガス導入口４から反応性ガス６
として窒素ガスを１００ｃｃｍ供給しながら、アーク電
流１２０Ａ、バイアス電圧−１０００Ｖにて基材８に対
してイオンボンバード処理を行って、基材８を４００℃
まで加熱した。このとき、バイアス電源２２に流れる電
流は０．６Ａであり、４００℃に至るのに要した時間は
６分であった。その後は、上記比較例と同様に成膜を行
った。

【００３６】実施例１〜１１は、図１に示す装置を用い
て、ガス供給機構２４から陰極付近に反応性ガス６とし
て窒素ガス等を例えば１００ｃｃｍ供給しながら（詳し
くは表１参照）、アーク電流１２０Ａ、バイアス電圧−
１０００Ｖ等（詳しくは表１参照）にて基材８に対して
イオンボンバード処理を行って、基材８を４００℃まで
加熱した。バイアス電圧が−１０００Ｖのとき、バイア
ス電源２２に流れる電流は１．６Ａであり、４００℃に
至るのに要した時間は２．５分に短縮された。その後
は、上記比較例と同様にして成膜を行った。

【００３７】比較例ａおよびｂは、実施例１〜１１と同
様に、図１に示す装置を用いて、ガス供給機構２４から
陰極付近に反応性ガス６を供給しながらイオンボンバー
ド処理を行ったのであるが、比較例ａはイオンボンバー
ド処理時のガス流量が５ｃｃｍと少なすぎる点が、比較
例ｂはイオンボンバード処理時のバイアス電圧が−２０
０Ｖと低すぎる点が、それぞれ実施例１〜１１と異な
る。

【００３８】

【表１】 ○：良、×：不可

【００３９】この表から分かるように、比較例１〜４の
方法によって得られた薄膜は、バイアス電圧が同条件の
実施例１〜３に比べて膜の平滑性および密着力に劣り、
比較例Ａの方法によって得られた薄膜は、バイアス電圧
およびガス流量が同条件の実施例２に比べて膜の平滑性
および密着力に劣り、比較例ａの方法によって得られた
薄膜は、バイアス電圧が同条件の実施例１〜３に比べて
膜の平滑性に劣り、比較例ｂの方法によって得られた薄
膜は、ガス流量が同条件の実施例４〜７に比べて膜の密
着力に劣る。これに対して、実施例１〜１１の方法によ
って得られた薄膜は、膜の平滑性および密着力が著しく
改善されている。

【００４０】

【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。

【００４１】請求項１記載の発明によれば、ガス供給機
構を有するアーク式蒸発源を用いて、イオンボンバード
処理時に反応性ガスを陰極付近に供給して陰極付近のガ
ス圧をその周囲よりも高めるので、陰極付近でのアーク
放電に伴って当該反応性ガスも効率良くイオン化され、
それによって生成されるガスイオンと陰極から蒸発した
金属イオンとが混じり合ってプラズマ流となって負バイ
アス電圧を印加した基材に入射する。従って基材に入射
するイオン量が増加する。その結果、短時間での基材加
熱が可能になり、その分イオンボンバード処理時間を短
縮することができるので、基材に付着するドロップレッ
トの量を低減することができる。従って、その後に形成
する薄膜表面の平滑性が高くなる。しかも、金属イオン
とガスイオンの両方を用いることによって基材に対する
スパッタ洗浄効果が増加するので、その後に形成する薄
膜の密着力も高くなる。このようにこの発明によれば、
密着力が高くしかも表面の平滑性の高い化合物薄膜を形
成することができる。

【００４２】その結果、薄膜の密着力が向上するため、
基材の耐摩耗性向上等を図ることができる。また、薄膜
の平滑性が向上するため、高い寸法精度を必要とする部
品への被膜が可能になる、表面に光沢が生まれ装飾品へ
の利用可能性が増大する、薄膜表面の凹凸が減り摩擦が
低減されるので被膜品の耐摩耗性が向上する、等の更な
る効果を奏することができる。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、ガス供給機
構から陰極付近への反応性ガスの供給をイオンボンバー
ド処理の最初から行うので、基材へのドロップレットの
付着を低減させる効果および基材のスパッタ洗浄効果は
最も大きくなる。従って、密着力および平滑性の極めて
高い化合物薄膜を形成することができる。

【００４４】請求項３記載の発明のようにガス供給機構
から陰極付近への反応性ガスの供給をイオンボンバード
処理の途中から行っても、従来法よりかは基材へのドロ
ップレットの付着を低減させることができ、かつ基材の
スパッタ洗浄効果を高めることができる。従って、密着
力および平滑性の高い化合物薄膜を形成することができ
る。

【００４５】請求項４記載の発明によれば、基材温度の
急上昇や真空排気設備の容量増大を惹き起こすことな
く、密着力および平滑性の高い化合物薄膜を形成するこ
とができる。

【００４６】請求項５記載の発明によれば、アークによ
る溶融部が陰極表面で多数に分散されるので、陰極表面
での粗大溶融部の発生が抑制され、ドロップレットの発
生そのものが抑制される。その結果、基材に付着するド
ロップレットを一層低減することができるので、その後
に形成する膜表面の平滑性を一層高めることができる。

【００４７】請求項６記載の発明によれば、成膜処理時
にも陰極からのドロップレットの発生を抑制することが
できるので、基材の表面に平滑性の一層高い化合物薄膜
を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る化合物薄膜の形成方法の実施に
用いるアーク式イオンプレーティング装置の一例を示す
断面図である。

【図２】従来の化合物薄膜の形成方法の実施に用いるア
ーク式イオンプレーティング装置の一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２真空容器６反応性ガス８基材１０ホルダ１４ａアーク式蒸発源１６陰極１８陰極物質２０アーク電源２２バイアス電源２４ガス供給機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属または合金から成る陰極をアーク放
電によって溶解させるアーク式蒸発源を用いて、まず基
材に負のバイアス電圧を印加した状態で、アーク式蒸発
源から陰極物質を蒸発させてそれに含まれる金属イオン
を基材に負バイアス電圧によって引き寄せて基材表面を
スパッタするイオンボンバード処理を行い、次に基材に
イオンボンバード処理時よりも小さい０または負のバイ
アス電圧を印加した状態で、かつ陰極構成物質と反応し
て化合物を作る反応性ガス雰囲気中で、アーク式蒸発源
から陰極物質を蒸発させてそれと反応性ガスとが反応し
た化合物薄膜を基材表面に形成する成膜処理を行う化合
物薄膜の形成方法において、前記アーク式蒸発源とし
て、その陰極付近に前記反応性ガスを供給して陰極付近
のガス圧をその周囲よりも高めるガス供給機構を有する
アーク式蒸発源を用いて、前記イオンボンバード処理時
に、当該アーク式蒸発源のガス供給機構から反応性ガス
をその陰極付近に供給することを特徴とする化合物薄膜
の形成方法。
【請求項２】前記ガス供給機構から陰極付近への反応
性ガスの供給を、前記イオンボンバード処理の最初から
行う請求項１記載の化合物薄膜の形成方法。
【請求項３】前記ガス供給機構から陰極付近への反応
性ガスの供給を、前記イオンボンバード処理の途中から
行う請求項１記載の化合物薄膜の形成方法。
【請求項４】前記イオンボンバード処理時に基材に印
加するバイアス電圧を−４００Ｖ〜−２０００Ｖの範囲
内にし、かつ前記アーク式蒸発源のガス供給機構からそ
の陰極付近に供給する反応性ガスの流量を１０ｃｃｍ〜
１０００ｃｃｍの範囲内にする請求項１、２または３記
載の化合物薄膜の形成方法。
【請求項５】前記ガス供給機構から陰極付近に供給す
る反応性ガスが、陰極構成物質と反応して当該陰極構成
物質そのものよりも融点の高い化合物を形成する元素を
含んでいる請求項１、２、３または４記載の化合物薄膜
の形成方法。
【請求項６】前記成膜処理時にも、前記アーク式蒸発
源のガス供給機構から反応性ガスをその陰極付近に供給
する請求項５記載の化合物薄膜の形成方法。