JPS5847465B2 - 多陽極方式の熱陰極放電型イオンプレ−テイング装置 - Google Patents
多陽極方式の熱陰極放電型イオンプレ−テイング装置Info
- Publication number
- JPS5847465B2 JPS5847465B2 JP10691976A JP10691976A JPS5847465B2 JP S5847465 B2 JPS5847465 B2 JP S5847465B2 JP 10691976 A JP10691976 A JP 10691976A JP 10691976 A JP10691976 A JP 10691976A JP S5847465 B2 JPS5847465 B2 JP S5847465B2
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- ion plating
- substrate
- anode
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱陰極放電型イオンプレーテイング装置の改良
に係り、熱陰極の対極として２ヶ以上の陽極を設けるこ
とによって強度や分布の優れたガス放電プラズマを形成
させうる量産に適した熱陰極放電型イオンプレーテイン
グ装置を提供することを目的としている。
に係り、熱陰極の対極として２ヶ以上の陽極を設けるこ
とによって強度や分布の優れたガス放電プラズマを形成
させうる量産に適した熱陰極放電型イオンプレーテイン
グ装置を提供することを目的としている。
従来からイオンプレーテイング特に反応性イオンプレー
テイングは活性化雰囲気であるガス放電プラズマ中で導
入した活性ガスと真空蒸着物質と域いは真空蒸着物質同
志を反応させ電界を印加した基板上に反応生戊物膜を得
る技術として広く知られ活性化雰囲気であるところのガ
ス放電プラズマの形成方法や基板への電界の印加方法に
よって、マトツクス方式、多陰極方式、高周波励起方式
、熱陰極放電方式など多くの方式が発明されていた。
テイングは活性化雰囲気であるガス放電プラズマ中で導
入した活性ガスと真空蒸着物質と域いは真空蒸着物質同
志を反応させ電界を印加した基板上に反応生戊物膜を得
る技術として広く知られ活性化雰囲気であるところのガ
ス放電プラズマの形成方法や基板への電界の印加方法に
よって、マトツクス方式、多陰極方式、高周波励起方式
、熱陰極放電方式など多くの方式が発明されていた。
一般に従来のイオンプレーテイング装置では、活性化雰
囲気であるところのガス放電プラズマを主として蒸発源
と基板の間で形成させ、該ガス放電プラズマ中で導入ガ
スや蒸発粒子を励起或いは活性化して反応させ電界を印
加した基板上に該反応になる化合物膜を得ることからな
る過程に重点が置かれ、従ってガス放電プラズマの形成
電極など主なる機能機構が基板より蒸発源側に設けられ
ている例が大部分であった。
囲気であるところのガス放電プラズマを主として蒸発源
と基板の間で形成させ、該ガス放電プラズマ中で導入ガ
スや蒸発粒子を励起或いは活性化して反応させ電界を印
加した基板上に該反応になる化合物膜を得ることからな
る過程に重点が置かれ、従ってガス放電プラズマの形成
電極など主なる機能機構が基板より蒸発源側に設けられ
ている例が大部分であった。
近年無公害プロセスの表面処理法として上記イオンプレ
ーテイング特に硬質、耐食性膜を与える反応性イオンプ
レーテイングを装飾用外装部品や耐食、耐摩耗部品など
に応用する試みがなされ、これ等部品を大量に処理しう
る量産的なイオンプレーテイング装置の開発が望まれて
いた。
ーテイング特に硬質、耐食性膜を与える反応性イオンプ
レーテイングを装飾用外装部品や耐食、耐摩耗部品など
に応用する試みがなされ、これ等部品を大量に処理しう
る量産的なイオンプレーテイング装置の開発が望まれて
いた。
しかしながら従来技術によるイオンプレーテイング装置
は反応によって形威される化合物膜の成膜速度が低く又
、量産的な広い面積を有する基板上でほぼ同質の生戊膜
を与える有効処理面積が小さいために量産的処理能力が
劣りこのため量産には不適な装置が大部分であり、成膜
速度や有効処理面積と密接な関係を有するところのガス
放電プラズマの強度や分布を改良する必要があった。
は反応によって形威される化合物膜の成膜速度が低く又
、量産的な広い面積を有する基板上でほぼ同質の生戊膜
を与える有効処理面積が小さいために量産的処理能力が
劣りこのため量産には不適な装置が大部分であり、成膜
速度や有効処理面積と密接な関係を有するところのガス
放電プラズマの強度や分布を改良する必要があった。
従来技術になるイオンプレーテイング装置でも熱陰極放
電型のイオンプレーテイング装置は、１０−４Ｔｏｒｒ
以下の低真空下で熱陰極より対極の陽極に放出された多
量の熱電子によって形成されるガス放電プラズマが強度
が大きく又熱陰極直近から陽極までの広い領域にわたっ
て比較的均一に分布し、熱陰極及び陽極の構成機構や相
互配置を工夫することによって量産に適した方式を設定
できる可能性があった。
電型のイオンプレーテイング装置は、１０−４Ｔｏｒｒ
以下の低真空下で熱陰極より対極の陽極に放出された多
量の熱電子によって形成されるガス放電プラズマが強度
が大きく又熱陰極直近から陽極までの広い領域にわたっ
て比較的均一に分布し、熱陰極及び陽極の構成機構や相
互配置を工夫することによって量産に適した方式を設定
できる可能性があった。
しかしながら従来の熱陰極放電型イオンプレーテイング
装置は他の方式の装置と同様に前述したような基板と蒸
発源の間で主なるガス放電プラズマを形成させるプロセ
スを重視しており、この種のプロセスによっては量産的
な広い面積を有する基板に対して強度や分布の優れたガ
ス放電プラズマを形成することは困難であった。
装置は他の方式の装置と同様に前述したような基板と蒸
発源の間で主なるガス放電プラズマを形成させるプロセ
スを重視しており、この種のプロセスによっては量産的
な広い面積を有する基板に対して強度や分布の優れたガ
ス放電プラズマを形成することは困難であった。
本発明は量産的な反応性イオンプレーテイングの過程で
は、ガス放電プラズマを蒸発源と基板の間のみならず基
板全体を包むように形成させる過程における成膜速度や
有効処理面積が増大されるという現象に基づき、熱陰極
の対極であるところの陽極を多数化して蒸発源と基板の
間だけでなく蒸発源に対して基板の反対側などに設け強
度や分布の優れた主なるガス放電プラズマを蒸発源から
基板周囲にわたる広い領域に形成させることによって量
産に適した熱陰極放電型イオンプレーテイング装置の提
供を可能ならしめたものである。
は、ガス放電プラズマを蒸発源と基板の間のみならず基
板全体を包むように形成させる過程における成膜速度や
有効処理面積が増大されるという現象に基づき、熱陰極
の対極であるところの陽極を多数化して蒸発源と基板の
間だけでなく蒸発源に対して基板の反対側などに設け強
度や分布の優れた主なるガス放電プラズマを蒸発源から
基板周囲にわたる広い領域に形成させることによって量
産に適した熱陰極放電型イオンプレーテイング装置の提
供を可能ならしめたものである。
以下本発明の詳細を図崩及び実施例に従って説明する。
本発明による装置は第１図及び第２図に示すように真空
室１、排気系２、ガス導入系３、蒸発源４及び該蒸発源
の作動電源Ｂ、基板６及び該基板の作動電源Ｋ、熱陰極
５及び該熱陰極の作動電源Ｆ、陽極７−１、７−２、７
−３及び該陽極の作動電源Ａからなっている。
室１、排気系２、ガス導入系３、蒸発源４及び該蒸発源
の作動電源Ｂ、基板６及び該基板の作動電源Ｋ、熱陰極
５及び該熱陰極の作動電源Ｆ、陽極７−１、７−２、７
−３及び該陽極の作動電源Ａからなっている。
本発明の特色である多陽極７−１〜７−３は最小２ヶの
陽極、つまり蒸発源と基板の間の陽極７−１及び基板上
方の陽極７−３からなり、更にガス放電プラズマの強度
や分布を細かく調節するための基板近傍の陽極７２やそ
の他（図示せず）からなり各々の陽極負荷抵抗Ｒ， ，
Ｒ２， Ｒ３を通して電源Ａに接続されている。
陽極、つまり蒸発源と基板の間の陽極７−１及び基板上
方の陽極７−３からなり、更にガス放電プラズマの強度
や分布を細かく調節するための基板近傍の陽極７２やそ
の他（図示せず）からなり各々の陽極負荷抵抗Ｒ， ，
Ｒ２， Ｒ３を通して電源Ａに接続されている。
又該多陽極は一般に中空円筒、中空角筒、リングなどか
らなる中空状形状を有しており更に該中空中心軸を基板
と蒸発源の中心軸にほぼ合致して設けられており、又各
々の陽極は蒸発源と基板を結ぶ線上の蒸発粒子及び基板
に対して該陽極を露出させるところの開口部を有する電
子反射板８によって周囲を覆われており、一般的には該
電子反射板は真空室と同電位に置かれている。
らなる中空状形状を有しており更に該中空中心軸を基板
と蒸発源の中心軸にほぼ合致して設けられており、又各
々の陽極は蒸発源と基板を結ぶ線上の蒸発粒子及び基板
に対して該陽極を露出させるところの開口部を有する電
子反射板８によって周囲を覆われており、一般的には該
電子反射板は真空室と同電位に置かれている。
本発明による装置例第１図〜第３図には記載しなかった
がシャッター、真空度測定端子など一般的な真空蒸着装
置に不可欠な機構を本発明になる装置にも含まれている
。
がシャッター、真空度測定端子など一般的な真空蒸着装
置に不可欠な機構を本発明になる装置にも含まれている
。
本発明になる装置は真空室１を排気系２によって排気後
、ガス導入系３より少くとも１種のガスを導入して該真
空室をＩＸＩＯ−４〜５Ｘ１０−２Ｔｏｒｒに維持し、
熱陰極５及び該作動電源Ｆを作動させて熱電子を放出さ
せしかるのち陽極７−１〜７−３に該電源Ａを作動させ
負荷可変抵抗Ｒ１〜Ｒ３をＲ１〉Ｒ２〉Ｒ３に設定し該
負荷抵抗を通して＋３０〜＋５００Ｖの電位を印加し熱
陰極放電になるガス放電プラズマを該真空室内に発生さ
せ、基板６に該電源Ｋによって−１０Ｖ〜−ＩＫＶの電
位を印加したのち、蒸発源４及び該電源Ｂを作動させて
被蒸発物を加熱蒸発させることによって作動されイオン
プレーテイングの過程がなされる。
、ガス導入系３より少くとも１種のガスを導入して該真
空室をＩＸＩＯ−４〜５Ｘ１０−２Ｔｏｒｒに維持し、
熱陰極５及び該作動電源Ｆを作動させて熱電子を放出さ
せしかるのち陽極７−１〜７−３に該電源Ａを作動させ
負荷可変抵抗Ｒ１〜Ｒ３をＲ１〉Ｒ２〉Ｒ３に設定し該
負荷抵抗を通して＋３０〜＋５００Ｖの電位を印加し熱
陰極放電になるガス放電プラズマを該真空室内に発生さ
せ、基板６に該電源Ｋによって−１０Ｖ〜−ＩＫＶの電
位を印加したのち、蒸発源４及び該電源Ｂを作動させて
被蒸発物を加熱蒸発させることによって作動されイオン
プレーテイングの過程がなされる。
又本発明による装置では陽極電源Ａの出力を増減するこ
とによってガス放電プラズマの強度に関連のある熱陰極
放電電流が変化でき、更に負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ３及び電子
反射板の開口部の広さや方向を調節することによってガ
ス放電プラズマの分布を変えることができる。
とによってガス放電プラズマの強度に関連のある熱陰極
放電電流が変化でき、更に負荷抵抗Ｒ１〜Ｒ３及び電子
反射板の開口部の広さや方向を調節することによってガ
ス放電プラズマの分布を変えることができる。
本発明になる装置の他の例は第３図に示すように特別な
熱陰極を必要とせず蒸発源４上の被蒸発物５が熱陰極と
して作動される点に特徴があり、該装置は被蒸発物を加
熱蒸発させる時に熱電子放出が起り該熱電子によるガス
放電プラズマを適用する他は上記装置と同じように作動
される。
熱陰極を必要とせず蒸発源４上の被蒸発物５が熱陰極と
して作動される点に特徴があり、該装置は被蒸発物を加
熱蒸発させる時に熱電子放出が起り該熱電子によるガス
放電プラズマを適用する他は上記装置と同じように作動
される。
実施例 １
第１図の装置を作動させ、５Ｘ１０ ’Ｔｏｒｒの窒素
ガス雰囲下で常に陽極電流が２ＯＡとなるように調節し
てチタンの反応性イオンプレーテイングを行い該過程で
使用する陽極７−１〜７−３の数を変化させたところ、
基板電流密度は７−１，７−１ ． ７−２、？−１
，７−２ ，７−３の各々について０．８ｍＡＡ、０．
９ ｍＡ／ｃｒｉＹ、１． ２ ｍＡ／祠であり、基
板に生成されたチタンのチツ化物のＮ ／ Ｔ ｉのモ
ル比は各々０．４、０．５、０．７であた。
ガス雰囲下で常に陽極電流が２ＯＡとなるように調節し
てチタンの反応性イオンプレーテイングを行い該過程で
使用する陽極７−１〜７−３の数を変化させたところ、
基板電流密度は７−１，７−１ ． ７−２、？−１
，７−２ ，７−３の各々について０．８ｍＡＡ、０．
９ ｍＡ／ｃｒｉＹ、１． ２ ｍＡ／祠であり、基
板に生成されたチタンのチツ化物のＮ ／ Ｔ ｉのモ
ル比は各々０．４、０．５、０．７であた。
実施例 ２
第２図の装置を作動させてＩ Ｘ １ ０−２Ｔｏｒｒ
の窒素雰囲気化で陽極電流が常に２ＯＡとなるように調
節してジルコニウムの反応性イオンプレーテイングを行
い該過程で使用する陽極７−１〜７３の数を変化させた
ところ、基板中心部及び基板端部で形成されたジルコニ
ウムの窒化物のＮ／ｚｒのモル比は陽極７−１単独の場
合、中心部で０．６端部で０、７であった。
の窒素雰囲気化で陽極電流が常に２ＯＡとなるように調
節してジルコニウムの反応性イオンプレーテイングを行
い該過程で使用する陽極７−１〜７３の数を変化させた
ところ、基板中心部及び基板端部で形成されたジルコニ
ウムの窒化物のＮ／ｚｒのモル比は陽極７−１単独の場
合、中心部で０．６端部で０、７であった。
更に陽極７−１に陽極７−２及び７−３を併用したとこ
ろ該モル比は各々０．８であった。
ろ該モル比は各々０．８であった。
実施例 ３
第３図の装置を作動させＩ Ｘ １ ０ ”Ｔｏｒｒ
の酸素雰囲気下で常に陽極電流が１５Ａとなるように調
節してチタンの反応性イオンプレーテイングを行い該過
程で使用する陽極７−１〜７−３の数を変化させたとこ
ろ、基板電流密度は陽極７−１，７−１ ，７−２ ，
７−３の各々について０．６ｍＡ／ｃｒｉｔ．， ０
．８ｍＡ／ｉであり、更に基板に生戒された酸化物膜の
平均の酸素チタンのモル比は各々０．７、０．９であっ
た。
の酸素雰囲気下で常に陽極電流が１５Ａとなるように調
節してチタンの反応性イオンプレーテイングを行い該過
程で使用する陽極７−１〜７−３の数を変化させたとこ
ろ、基板電流密度は陽極７−１，７−１ ，７−２ ，
７−３の各々について０．６ｍＡ／ｃｒｉｔ．， ０
．８ｍＡ／ｉであり、更に基板に生戒された酸化物膜の
平均の酸素チタンのモル比は各々０．７、０．９であっ
た。
本発明による装置は実施例１、３で示されたようにガス
放電プラズマの強度と密接な関連のあるところの基板電
流密度や反能の進行度を増加でき、更に実施例２に示す
ようにガス放電プラズマの分布と密接な関連のあるとこ
ろの基板上の位置の差による反応の進行度の差を減少す
ることができ、強度や分布が優れ蒸発源から基板周囲に
わたる広い領域にガス放電プラズマを形戒することがで
きる。
放電プラズマの強度と密接な関連のあるところの基板電
流密度や反能の進行度を増加でき、更に実施例２に示す
ようにガス放電プラズマの分布と密接な関連のあるとこ
ろの基板上の位置の差による反応の進行度の差を減少す
ることができ、強度や分布が優れ蒸発源から基板周囲に
わたる広い領域にガス放電プラズマを形戒することがで
きる。
従って本発明が量産的な反能性イオンプレーテイングの
過程では主なるガス放電プラズマを蒸発源から基板周囲
にわたって形成させると該過程の或膜速度や有効処理面
積が増加される現象に基づいており、本発明になる装置
によって強度や分布の優れたガス放電プラズマを形成し
うる量産に適した装置を提供することを可能ならしめた
ものである。
過程では主なるガス放電プラズマを蒸発源から基板周囲
にわたって形成させると該過程の或膜速度や有効処理面
積が増加される現象に基づいており、本発明になる装置
によって強度や分布の優れたガス放電プラズマを形成し
うる量産に適した装置を提供することを可能ならしめた
ものである。
本発明の装置は実施例にも示されたようにガス放電プラ
ズマを安定して形威しうるＩ Ｘ １ ０−４Ｔｏｒｒ
以下の低真空で導入ガスとし少くとも１種のアルコンな
どの不活性ガスや窒素、酸素などの活性ガスを使用して
一般的なイオンプレーテイングや反応性イオンプレーテ
イングを行うことができる。
ズマを安定して形威しうるＩ Ｘ １ ０−４Ｔｏｒｒ
以下の低真空で導入ガスとし少くとも１種のアルコンな
どの不活性ガスや窒素、酸素などの活性ガスを使用して
一般的なイオンプレーテイングや反応性イオンプレーテ
イングを行うことができる。
本発明の装置において多陽極の各々の負荷抵抗は各陽極
間に電位勾配を与えることを目的としており概して熱陰
極からの各陽極の距離の順序の逆に抵抗を増加させ、該
抵抗値になる電位勾配によってプラズマの分布を変化で
き、更に該抵抗に替えて各々専用の陽電極電源を与える
こともできる。
間に電位勾配を与えることを目的としており概して熱陰
極からの各陽極の距離の順序の逆に抵抗を増加させ、該
抵抗値になる電位勾配によってプラズマの分布を変化で
き、更に該抵抗に替えて各々専用の陽電極電源を与える
こともできる。
本発明の異質な装置例であるところの第３図の装置は被
蒸発物を熱陰極として作動させる方式であるが該装置に
は実施例２で適用されたチタン以外にも一般にＩ Ｘ
Ｉ Ｆ２Ｔｏｒｒの蒸気圧を写える温度でリチャードソ
ン、ダッシュマンの式の電子放出量が１ ｘ １ ０−
５Ａ／ｉ以上であるところの金属、合金、化合物を適用
することができる。
蒸発物を熱陰極として作動させる方式であるが該装置に
は実施例２で適用されたチタン以外にも一般にＩ Ｘ
Ｉ Ｆ２Ｔｏｒｒの蒸気圧を写える温度でリチャードソ
ン、ダッシュマンの式の電子放出量が１ ｘ １ ０−
５Ａ／ｉ以上であるところの金属、合金、化合物を適用
することができる。
本発明は強度や分布の優れたガス放電プラズマを形威し
つる量産に適した装置の実現を可能とし、更に本発明に
なる多陽極方式を採用することによって熱電子の発生源
を有し該熱電子の放電になるガス放電プラズマを導入ガ
スや蒸発粒子の活性化雰囲気として利用する全ての方式
の装置において該ガス放電プラズマの強度や分布を改良
することを可能ならしめその効果には甚大なるものがあ
る。
つる量産に適した装置の実現を可能とし、更に本発明に
なる多陽極方式を採用することによって熱電子の発生源
を有し該熱電子の放電になるガス放電プラズマを導入ガ
スや蒸発粒子の活性化雰囲気として利用する全ての方式
の装置において該ガス放電プラズマの強度や分布を改良
することを可能ならしめその効果には甚大なるものがあ
る。
第１図及び第２図は本発明になる多陽極方式の熱陰極放
電型イオンプレーテイング装置の１例で熱陰極を有する
方式の装置の構成図、第３図は本発明になる多陽極方式
の熱陰極放電型イオンプレーテイング装置の１例で被蒸
発物を熱陰極として作動させる装置の構或図を示す。 １・・・・・・真空室、６・・・・・・基板、Ｒ１〜Ｒ
３・・・・・・負荷抵抗、４・・・・・・蒸発源、８・
・・・・・電子反射板。
電型イオンプレーテイング装置の１例で熱陰極を有する
方式の装置の構成図、第３図は本発明になる多陽極方式
の熱陰極放電型イオンプレーテイング装置の１例で被蒸
発物を熱陰極として作動させる装置の構或図を示す。 １・・・・・・真空室、６・・・・・・基板、Ｒ１〜Ｒ
３・・・・・・負荷抵抗、４・・・・・・蒸発源、８・
・・・・・電子反射板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱陰極放電型のイオンプレーテイング装置において
少くとも１ヶからなる熱陰極と該熱陰極と対極する陽極
が２ヶ以上設けられていることを特徴とした多陽極方式
の熱陰極放電型イオンプレーテイング装置。 ２ 陽極の少くとも１ヶが蒸発源と基板の間に設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多
陽極方式の熱陰極放電型イオンプレーテイング装置。 ３ 陽極の少くとも１ヶが蒸発源に対して基板の反対側
に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の多陽極方式の熱陰極放電型イオンプレーテイン
グ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10691976A JPS5847465B2 (ja) | 1976-09-07 | 1976-09-07 | 多陽極方式の熱陰極放電型イオンプレ−テイング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10691976A JPS5847465B2 (ja) | 1976-09-07 | 1976-09-07 | 多陽極方式の熱陰極放電型イオンプレ−テイング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5332887A JPS5332887A (en) | 1978-03-28 |
| JPS5847465B2 true JPS5847465B2 (ja) | 1983-10-22 |
Family
ID=14445822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10691976A Expired JPS5847465B2 (ja) | 1976-09-07 | 1976-09-07 | 多陽極方式の熱陰極放電型イオンプレ−テイング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5847465B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61166772U (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-16 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608598A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-17 | Kubota Ltd | 断熱タンクの断熱壁への粉末充填方法 |
| JPH05295527A (ja) * | 1991-08-08 | 1993-11-09 | Rikagaku Kenkyusho | イオンプレーティング装置 |
-
1976
- 1976-09-07 JP JP10691976A patent/JPS5847465B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61166772U (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-16 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5332887A (en) | 1978-03-28 |
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