JPS59190357A - 過飽和電子型イオンプレ−テイング法 - Google Patents

過飽和電子型イオンプレ−テイング法

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JPS59190357A
JPS59190357A JP6320983A JP6320983A JPS59190357A JP S59190357 A JPS59190357 A JP S59190357A JP 6320983 A JP6320983 A JP 6320983A JP 6320983 A JP6320983 A JP 6320983A JP S59190357 A JPS59190357 A JP S59190357A
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/32Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • C23C14/541Heating or cooling of the substrates

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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、金属電極の周囲に電子が過剰な状態を作り、
この金属電極に化合物を作る多種類のイオンが到達した
時に、多種類のイオンの共有結合する確率が高いことを
利用した過飽和電子型イオンブレーティング法に関する
ものである。
一般に、金属間化合物やセラミックなどの化合物は、2
種類以上の原子が密着して互いの外植電子が共有結合し
ているものと考えられる。ここで、溶融している金属の
中では沢山の電子が存在するので、簡単に化合物を作る
が、真空中では、原子と電子がそれぞればらばらに存在
するため、原子がイオン状態で接近して密着しても、電
子が不足している場合には化合物を作る確率が低く、ま
た金属は電気的には電子が過不足ない状態にあるため、
中性であり、また金B電極にイオンを集めるために、こ
の金属電子に負の電圧を加えた場合でも、電極の表面で
は電子は過不足ない場態になっているものと考えられ、
その電極にイオンが到達すると、負の電圧を加えた電極
より電子が供給され、その電子によって共有結合ができ
て、合金ができると判断されている。
従って、従来のイオンブレーティング法では、電極の形
、蒸発金属の温度や蒸発の方法、イオンの作り方、原子
の温度を上昇させる励起法(高周波法)などが研究開発
されてきたが、イオンとイオンが結合するだめの条件に
ついては詳細な実験研究は行なわれておらず、未知のも
のであった。
本発明は、上記の点を考慮して電極基板にダイオードを
接続して電極基板から電子が流れないようにし、水冷ル
ツボに第1の電子銃で発生した電子を照射するとともに
、第2の電子銃で発生した電子を電極基板に照射して、
この電極基板の周囲に電子が過剰な状態を作り出し、そ
こに化合物を作る多種類のイオンを到達させることによ
って、共有結合をさせる確率を高くすることを特徴とし
、その目的は真空中でも金属間化合物またはセラミック
などの化合物ができ易い過飽和電子型イオンブレーティ
ング法を提供するものである。以下、図面により本発明
の実施例を詳細に説明する。
まず、木発明者は、一般のイオンブレーティング法にお
いて、非常によいイオンブレーティングが施されている
部分は電子が過剰な状態の所であり、化合物が41“ら
れる電極基板よりも、電子が沢山集まる部分に非常に良
いイオンブレーティングができていることを実験により
確かめた。例えば、電子銃から発射された電子流を磁界
で偏向して水冷ルツボに入れた蒸発金属に照射するよう
にした磁場偏向型電子ビーム炉においても、拘束された
電子が集まる部分において非常に良いイオンブレーティ
ングがでさていることが確認された。従って、本発明は
この良いイオンブレーティングができる状態を真空槽の
中の被加工物である基板f!極の周囲に作ることによっ
て、良い製品を作ることを特徴とするものである。
第1図は、本発明の方法を実施するための溝成図を示し
たもので、1は水冷ルツボであり、この水冷ルツボ]の
上に合金となる金属2が入れられ、この水冷ルツボ1は
直流電源3の正側に接続さ九ている。4は磁場型電子銃
からなる第1の電子銃であり、この第1の電子銃4で発
生した電子は第1の電子@4の照射口の斜め上方に設け
られた外部磁場5で偏向されて金属2に照射される。6
は電極基板であり、この電極基板6に被加工物7が取り
付けられ、また電極基板6はダイオード8のアノードが
接続され、このダイオード8のカソードは直流電源3の
負側に接続されている。9は静電型電子銃からなる第2
の電子銃であり、この第2の電子銃9で発生した電子は
被加工物7に照射される。なお、直流電源3及びダイオ
ード8以外は真空槽10内に設けられている。
次に、木実前例の動作を説明する。まず、第1の電子@
4から発生した電子は磁@5によって偏向され、水冷ル
ツボl上の金属2に照射されると、金属2は溶解して蒸
発するとともにイオン化される。ここで、金属2が蒸発
するときに2次電子が発生するが、この2次電子は外部
磁場5のために偏向され、電極基板6の被加工物7には
到達しない。従って、金属2が蒸発して被加工物7に到
達し、また真空槽内の金属2と化合物を作る気体が第1
の電子銃4からの電子でイオン化されて被加工物7に到
達しても、化合物はでき難いという欠点がある。
そこで、本発明では、第2の電子銃9を設け、この第2
の電子銃9で発生した電子を被加工物7に照射する。こ
こで、電極基板6の被加工物7に照射された電子はダイ
オード8のために直流電源3に流れないので、電極基板
6及び被加工物7の周囲は電子が過飽和の状態になる。
このように被加工物7に電子が照射されると、被加工物
7は焼鈍温度近くまで昇温されるので、被加工物7の表
面が真空中でクリーニングされ、また表面が活性化され
るため、電子が過飽和の状態の中で、蒸発してくる金属
または金属イオンが反応ガスイオンと反応し、被加工物
7全体の組織を変更することなく、被加工物7の表面に
非常に硬度の高い化合物、セラミックまたは合金が作ら
れ、非常に密着性の良いイオンブレーティングを行なう
ことができる。また、第2の電子銃9から電子を照射し
た部分に良いイオンブレーティングが施されるので、被
加工物の所望の部分のイオンブレーティングも可能であ
る。
なお、第2の電子@9から被加工物7に照射される電子
は、この第2の電子銃9のフィラメントとアノード間の
電圧(5000V)まで加速されるが、電極基板6は負
の電圧(2000V)がかかっているので、この負の電
圧以下の電子は電極基板6に到達しないが、これは何の
支障もきたすものではなく、到達しなかった電子は反応
ガスや蒸発金属のイオン化に役立っているものである。
第2図は、本発明の方法を実施するための構成図を示し
たもので、1は水冷ルツボ、2は化合させる金属、3は
直流電源、4は第1の電子銃、6は電極基板、7は被加
工物、8はダイオード、■0は真空槽であり、これらの
構成は前述の実施例と同じであるので、説明は省略する
。11は制御装厘、12は測定電極、13は電流検出器
、14はプラズマ発生装置、15はプラズマ電子銃、1
6はプラズマ用電源、17は反応ガス供給口、18はプ
ラズマ引き出し電極、19はコイル電極である。
次に、本実施例の動作を説明する。まず、プラズマ発生
装W i 4から反応ガスのプラズマ(+イオンと−イ
オンが同数浮遊している状態)を発生するために、反応
ガス供給口17から金属2と化合する反応ガスを供給す
ると、反応ガスはプラズマ電子銃15プラズマ状態とな
り、プラズマ引き出し電極18で引き出され、コイル電
極19で集       1束されて被加工物7に照射
される。このプラズマを被加工物7に照射することは、
前述の実施例において第2の電子銃9から被加工物7に
電子を照射するのと同じ状態になる。
一方、第1の電子銃4は静電型電子銃であり、この第1
の電子銃4で発生した電子が金属2に照射されると、金
属2は蒸発するとともにイオン化さ2する。このイオン
化速度は測定電極12で検出され、この測定電極12に
流れる電流は電流検出器13で検出され、その検出信号
によって制御装M】1は第1の電子銃4に供給する電流
を制御する。
このように構成した本実施例においても、前述の実施例
の第2の電子銃9と同もηに、プラズマ発生装置14で
発生したプラズマを被加工物7に照射することによって
、基板電極6及び被加工物7の周囲に電子の過飽和の状
態を作り、水冷ルツボ1より発生した金属2のイオンと
プラズマ発生装置14で発生した反応ガスイオンとが共
有結合し、被加工物7の表面に非常に硬い化合物の膜を
作ることができる。
なお、上記実施例の説明では、基板電極6及び被加工物
7の周囲に過飽和の電子がある所に反応ガス、イオン及
び金属イオンを送り込んで被加工物7の表面に化合物を
作る説明をしたが、こればかりでなく、被加工物が金属
の場合には、この金属の表面に多くの電子を送り込むと
、電子ビームによって被加工物の表面が加熱されて高温
になり、従って被加工物の表面に吸着しているガスの一
部は金属と反応して化合物を作る(更に高温にすると蒸
発する)が、その時にチタンTiのように化合物を作り
易い金属を少し蒸着し、次に前述のイオンブレーティン
グを行なえば、被加工物の表面に更に硬い膜ができる。
また前述の実施例では、第1の電子銃11として電磁型
の電子銃を使用した例を説明したが、静電型の電子銃で
も同様に使用できることはいうまでもない。更に、本発
明者が提案したイオンブレーティング装置(特願昭57
−151892号参照)においても、本発明の方法のよ
うに被加工物を照射する第2の電子銃を設けることがで
きることはいうまでもない。
以上説明したように、本発明によれば、第2の電子銃及
びプラズマ発生装置によって被加工物の周囲に電子の過
飽和状態を作り、この状態において金属イオン及び反応
ガスイオンを送り込むことにより被加工物の表面に非常
に良いイオンブレーティングを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施するための借成図。 第2図は本発明の他の方法を実施するための栴成図であ
るわ ■・・・水冷ルツボ、2・・・金属、3・・・直流電源
、4・・・第1の電極焼、5・・・外部磁場、6・・・
基板電極、7・・・被加工物、8・・・ダイオード、9
・・・第2の電子銃、10・・・真空槽、11・・・制
御装置、12・・・測定電極、13・・・電流検出器、
14・・・プラズマ発生装置、J5・・・プラズマ電子
銃、16・・・プラズマ用電源、17・・・反応ガス供
胎口、18・・・プラズマ引き出しN ts、19・・
・コイル電極。 第1図 と 第2図 0

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 真空中で2種類以上の原子を結合させてセラミックまた
    は金属間化合物などの化合物を電極基板の被加工物に形
    成するイオンブレーティング法において、真空槽内に前
    記電極基板と水冷ルツボを間隔をあけて設置し、前記電
    極基板をダイオードのアノードに接続し、該ダイオード
    を抵抗を介して電源の負側に接続し、前記水冷ルツボを
    前記電源の正側に接続し、前記電極基板以外の部分に設
    けた第1の電子銃から発生した電子を前記水冷ルツボの
    金属に照射して、該金属のイオン状の原子を発生させる
    とともに、第2の電子銃またはイオン発生装置から発生
    した電子を前記電極基板の前記被加工物に照射し、前記
    電極基板に接続したダイオードによって前記電極基板か
    ら電子が流れないようにし、前記電極基板の周囲に多量
    の電子を浮遊させている状態の中に前記金属のイオン状
    の原子を送り込むことによって、前記電子によってイオ
    ン化された反応性ガスと前記金属の化合物を前記電極基
    板上に形成するか、または前記電子と前記金属及び反応
    性ガスのイオンがほぼ同数存在するプラズマ状態の中で
    、前記イオン量よりも電子の数を多くして、前記電極板
    上に前記反応性ガスと前記金属の化合物を形成すること
    を特徴とする過飽和電子型イオンブレーティング法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS605876A (ja) * 1983-06-23 1985-01-12 Jeol Ltd 成膜装置
JPH0372070A (ja) * 1989-08-11 1991-03-27 Nisshin Steel Co Ltd 化合物の高速蒸着法
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