JPS58221271A - イオンプレ−テイング法による被膜形成方法 - Google Patents

イオンプレ−テイング法による被膜形成方法

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JPS58221271A
JPS58221271A JP57105155A JP10515582A JPS58221271A JP S58221271 A JPS58221271 A JP S58221271A JP 57105155 A JP57105155 A JP 57105155A JP 10515582 A JP10515582 A JP 10515582A JP S58221271 A JPS58221271 A JP S58221271A
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    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32422—Arrangement for selecting ions or species in the plasma
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
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    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678—Of metal

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】 本発明はイオンブレーティング法による被膜形成方法に
関する。
蒸発源からの蒸発物質蒸気とガス導入口からの導入ガス
とをイオン化手段によりイオン化し、蒸発源に対して負
電位にある基板の表面に金属、合金、化合物などの被膜
を形成する方法がイオングレーティング法として知られ
ている。
この方法においては、蒸発物質のイオンおよび導入ガス
イオンにより基板表面は常にボンバードされながら同時
に被膜物質の堆積が行われる。　　。
したがって付着力の弱い粒子はボンバードされて再蒸発
し、付着力の強い粒子のみによって被膜が形成さ九るた
めに、通常の蒸着と比較して極めて密着力に優れた高密
度の被膜が得られるが、その反面、成膜速度は通常の蒸
着と比較して小さい。
また、高密度の被膜においては応力が緩和されにくいた
め被膜の成長とともに残留応力が蓄積され、これが破壊
的な剥離の原因となるので膜厚を充分な厚さにすること
が制約されるという難点がある。
そこで密着力の必要とされる成膜の初期段階にのみイオ
ンブレーティング法を採用し、以後は通常の蒸着に切り
換えて被膜を成長させる方法が提案さ汎ている（特開昭
４８−１０３４７１、特開昭５０−１３３９３６、特開
昭５ｌ−９７５４４）。
しかしながら、通常の蒸着では蒸発物質蒸気が活性化さ
扛ないので、特・に化合物膜を形成する場合には反応性
が不充分であり、目的とする膜質の被膜が得られない。
また、通常の蒸着は比較的高真空中で行わ肛るため蒸気
の回り込みが少なく、複雑な立体形状の基板面に均一な
膜厚の被膜を形成することが困難である。
本発明の目的は従来技術における上記の欠点を排除する
ことであり、そのため本発明においては基板の電位とは
独立に作動するイオン化手段を備えたイオンブレーティ
ング装置を用い、イオンブレーティング法による被膜形
成、の初期および末期には基板に印加する電位を蒸砿源
に対して負電位とし、中間期には基板を浮遊電位とする
ようにした。以下、実施例に基づき図面を参照して説明
する。
第１図は本発明の被膜形成方法に用いるイオンブレーテ
ィング装置の構成を示す模式的断面図である。
排気系１により排気される真空室２の内部に、蒸発源駆
動電源３により駆動されて接地電位にある蒸発源４が配
置されており、ここから蒸発物質５が蒸発する。
蒸発源４の上方には、多数の基板６を保持した回動式の
基板ホルダー７が配置され、電源スィッチ８およびカソ
ード電源９を介して接地電位に対して負電位が印加され
るように構成されている。
蒸発源４の近傍にはガス導入口１０が開口しており、フ
ィラメント加熱電源１１により駆動されて接地電位にあ
る熱電子発生フィラメント１２と、アノード電源１５Ｖ
ｃより正電位が印加される陽電極１６．１４とがイオン
化手段を構成している。
以下、窒化チタン被膜を形成する場合を例に挙げて本発
明の詳細な説明する。
排気系１を通じて１０’ｔｏｒｒ前後に排気された真空
室２内に、ガス導入口１０を通じてアルゴンガスを導入
しガス圧を１０”ｔｏｒｒ前後に保持てる。
この状態で熱電子発生フィラメント１２および一対の陽
電極１６．１４を駆動すると、フィラメント１２から放
射され陽電極１６．１４により加速される電子流により
アルゴンガスが放電してイオン化し、真空室２内には放
電ガスプラズマが充満１−る。
ここで電源スィッチ８を閉じて基板乙に負電位を印加す
ると、基板表面は正に帯電したアルゴンイオンによりボ
ンバードさ九て清浄化さｔしる。
次に導入ガスをアルゴン窒素混合ガスに切り換え、蒸発
源４を駆動して蒸発物質５としてチタンを蒸発させると
、チタン蒸気および窒素ガスはイオン化して活性状態と
なり、窒化チタン化合物を形成して基板表面に堆積１−
る。
この工程においては、基板６には蒸発源４に対して負電
位が印加さ力、ているので、基板表面は導入ガスイオン
およびチタンイオンによりボンバードされながら窒化チ
タン化合物が堆積てる。したがって極めて密着力に優肛
た高密度の膜が形成されるが、その成膜速度は０．０１
μ／　ｍｉｎ程度である。
この工程を１０分間継続して約０．１μの被膜を形成し
たのち、電源スィッチ８を開いて基板６の電位を浮遊電
位とする。
この場合、熱電子発生フィラメント１２と、基板ホルダ
ー７の上下に配置さｒした一対の陽電極１６．１４とか
らなるイオン化手段は、基板の電位とは独立に作動して
いるので、イオン化効率はほとんど変化せず、一対の陽
電極１６．１４の間の空間すなわち基板ホルダー７の近
傍には均一な密度のプラズマが維持さ！している。一方
、浮遊状態にある基板電位は周囲のプラズマ電位とほぼ
同電位となるので、イオンによるボンバード効果は少な
い。し、たがってこの工程においては充分に活性化され
反応性の高められた窒化チタン被膜が効率的に形成さｆ
し、その成膜速度は０．０５μ／　ｍｉｎ程度となる。
この中間工程において約０５μの被膜を形成したのち、
再度基板電位を負電位に設定して高密度膜を約０１μ被
覆する。この最終工程において、基板に印加する負電位
を調整して被膜の光沢ならびに色調をコントロールする
。
第２図は」二記実施例において形成した窒化チタニウム
被膜の構成を模式的に示す断面図である。
基板６０表面に被覆された窒化チタン被膜２゜は三層構
造となっており、下層２１および上層２６は基板６を負
電位として形成した比較的高密度の膜であり、その膜厚
はそれぞれ約０．１μである。
中間層２２は基板６を浮遊電位として形成した比較的低
密度の膜であり、その膜厚は約０５μである。
このようにして構成された窒化チタン被膜においては、
下層２１により充分な密着性が基板６との界面で確保さ
ｒしており、比較的低密度の中間層２２により応力が緩
和されて必要な膜厚が得ら扛、上１層２３により表面硬
度と耐摩耗性が確保さｎると同時に被膜の光沢、色調が
調整さｒしる。
このような被膜は耐摩耗性装飾部品あるいは工具類に極
めて有用である。
以上の実施例は窒化チタン被膜を形成する反応性イオン
ブレーティング法について述べたものであるが、本発明
の方法は例えばクロム被膜、コバルト被膜のような残留
応力の蓄積し易い金属被膜、合金被膜あるいは化合物被
膜の形成法として汎用性のある被膜形成方法であること
は明らかである。
また、用いる装置のイオン化手段としては第１図に例示
したものに限らず、高周波励起方式、多陰極方式など他
の方式を採用し得るが、基板を浮遊電位とした状態でも
イオン化手段が充分に機能するためには、基板電位とは
独立して駆動されるイオン化手段が好ましい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の被膜形成方法に用いるイオンブレーテ
ィング装置の構成を例示する模式的断面図、第２図は本
発明の実施例における被膜の構成を模式的に示す断面図
である。 ４・・・・・・蒸発源、５・・・・・・蒸発物質、６・
・・・・基板、８・・・・・・電源スィッチ、９・・・
・・・カソード電源、１０・・・・・・ガス導入口、 １２・・・・・・イオン化手段としての熱電子発生フィ
ラメント、 １６．１４・・・・・・イオン化手段としての陽電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）蒸発源からの蒸発物質蒸気とガス導入口からの導
    入ガスとをイオン化手段によりイオン化し、蒸発源に対
    して負電位を印加し得る基板の表面に蒸発物質被膜ある
    いは蒸発物質と導入ガスとの化合物被膜を形成するイオ
    ンブレーティング法において、被膜形成の初期および末
    期には基板に印加する電位を蒸発源に対して負電位とし
    、中間期には基板を浮遊電位とすることを特徴とするイ
    オンブレーティング法による被膜形成方法。
  2. （２）　　イオン化手段が基板に対して蒸発源側に配置
    された熱電子発生フィラメントと、基板に対し、て蒸発
    源側およびその反対側に配置さｆした一対の陽電極とに
    より構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項に記載のイオンブレーティング法による被膜形成方
    法。
JP57105155A 1982-06-18 1982-06-18 イオンプレ−テイング法による被膜形成方法 Granted JPS58221271A (ja)

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