JPS608303B2 - 基板のイオンによる清浄化および被覆の方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は基板をイオン的に清浄化してからその基板に冷
陰極放電で被着を生じさせる方法および装置に関するも
のである。

発明の背景 冷陰極放電での真空彼着方法は大別して２種類に分ける
ことができる。

スパッタリング法、これは最もよく知られていて長く使
用されて釆た方法であるが、この方法は陰極となるター
ゲットを形成している物質の原子を、そのターゲットを
、生成したガスのイオンで叩き出し、それら原子を基板
に凝縮することからなる。その他の方法では、陽極とな
るターゲットの形成物質を蒸発させ、高電位の陰極を形
成すべく接続されていて、従って蒸発物質の被着と同時
に、冷陰極放電で生じた不活性ガスのイオンによる強い
衝撃を受ける基板に蒸発粒子を析出させる、基板を清浄
化するこのイオン衝撃の故に、電源は清浄化で除去され
る以上の粒子を生じさせねばならない。この第２の方法
は第１のものよりも大きな利点を有している。基板の、
イオン衝撃による清浄化および基板への粒子の投射によ
り彼着物にはスパッタリングで生成した被着に比べはる
かに良好な粘着性が与えられる。ターゲットの物質は電
子銃等の手段で高速蒸発させ得るので、基板の受けるク
リーニングにも椀わらず、スパッタリングによる被着速
度よりも高い被着速度が得られる。しかしながらこの後
者の利点はその方法の使用を特定状況に限定してしまう
。この点で例えば、蒸発した物質を上から下へと送る、
あるいは広い表面に被着を生じさせるのが困難である。
従って、この彼着方法をばらばらな加工片に使用する必
要がある場合には大きな困難にふくつかってしまう。そ
れは、それら加工片をターゲット下方に置いたバスケッ
ト内に置いた場合、物質のほとんどは、バスケットに入
っている加工片にではなく、バスケットそのものに彼着
してしまうからである。上記の不都合を克服するために
、蒸発した物質の凝縮温度よりも高い温度にまで加熱し
たターゲット偏向スクリーンを設置して蒸気を下に向わ
せる方法が提案された。

ところがこの方法によれば効率が下る一方、エネルギー
消費が著しく増大してしまう。更に、極めて反応性の高
い金属もしくは、低蒸気圧の金属と共にそのようなスク
リンを使用することは不可能である。従来、弱く分極化
された導電性基板への被着にもスパッタリング法が用い
られて来た。

ターゲットのスパッタリングの基礎原理も基板の清浄化
の基礎原理も同一であるから、基板の清浄化は被着を必
要とする場合には絶対に非常に緩慢でなければならない
。このために、基板は数十ボルト、せいぜい２００Ｖ‘
こ分極されるのでイオン衝撃が低効率となり、粘着性も
、基板のイオン的清浄化を伴なう冷陰極放電式被着形成
方法で得られる基板の強いイオン衝撃で結果する粘着性
とは比べものにならない。その上、被着速度は特にバラ
物への析出の場合に極めて低くなる。磁界を生じさせる
ことにより袷陰極式放電をより強くすることができるこ
とはすでに知られたる事実である。

この現象はベニング放電として知られているもので、陰
極から放出された２次電子を強制した磁界内でらせん状
軌跡を横断させ、発生ガスの原子で生じるイオン化衝突
の可能性を増大するのに用いられる。放電を著しく強め
ると陰極のスパッタリングが加速されるが、これは特に
被覆被着の際に有益である。

円筒状のマグネトロンを使用すれば、その円筒内に基板
を置かねばならないという不都合が起る。

しかしこの制約はマグネトロンを開放して平形陰極の背
後に閉ループ形状の永久磁石を燈し、て、いわゆる平形
マグネトロンを形成すれば克服できる。平形マグネトロ
ンの使用はすでに、基板のイオン的清浄化を伴なう冷陰
極放電式被着形成方法、すなわち一般にイオンめつき法
として知られている方法の枠内で考えられたことがあっ
た。

しかし、この用途においては、２種類の放電、すなわち
基板の囲りにおける放電と平形マグネトロンの表面に隣
接して極めて局部的に行なわれる放電にはある特定の注
意が必要である。すなわち、これら２種類の放電の相互
作用を減じるもしくは抑制するのに２個の陰極間の格子
（グリツド）を設置することもできるが、それら格子は
スパッタリングされた金属を急速に装荷され、それによ
り経過の効率、従ってその基本的利点の片方が漸次低下
するという不利益を伴なつている。発明の目的本発明の
目的の１つは、一般的に前述した基板をイオンにより清
浄化し被覆する改良された方法であって、ターゲット電
極上のスパッタリング放電およびそれにともなう対向す
る陰極上のグロー放電の磁気的強化を利用するものを提
供することにある。

本発明の目的の他の１つは、前述の方法を実行する能率
的な装置を提供することにある。

発明の概要 本発明の第１の形態においては、基板のイオンによる清
浄化および被覆方法であって、該方法が下記の各段階、
すわなち、希薄化されたガス雰囲気を包含する導電性外
被内において基板を陰極のすぐ近傍に配置する段階、該
陰極を該外被に対して充分に負にバィアスし、グロー放
電を発生させ、該陰極に隣接して陪空間を形成させつつ
、該基板を清浄化する段階、被覆材料の１つのターゲッ
ト電極を付勢し、該陰極を該外被内において該晴空間を
越えて該陰極の電圧絶対値よりも低い電圧絶対値の或る
負電圧に直面させ、該ターゲット電極と該外被の間にス
パッタリング放電を発生させる段階であって、核陰極と
該ターゲット電極の間の電位差は該ターゲット電極に放
電電流を発生させるに充分であり該放電電流の大きさは
該陰極が存在しないとき該ターゲット電極を同様に付勢
するときに発生する放電電流の大きさと実質的に等しい
ものであるもの、磁界を、磁力線を該陰極に対向する側
面上で閉鎖させつつ該ターゲット電極と交差するように
形成させ、該ターゲット電極から放出される２次電子の
循環のための無限軌道を形成させる段階であって、該グ
ロー放電による基板の侵蝕量を超過するよう該基板に向
う被覆材料のイオンの放出量を増大させ、それにより被
覆材料の被着体が該基板上に構築されるものを具備する
基板のイオンによる清浄化および被覆方法が提供される
。

また本発明の第２の形態においては、基板のイオンによ
る清浄化および被覆装置であって、該装置が、イオン化
室を形成する導電性外被であって該室内に希薄化ガス雰
囲気を維持するための循環手段を備えるもの、該外被か
ら絶縁された、該室内に存在する陰極、該外被と該陰極
の間に接続された第１の直流電源であって、該第１の直
流電源は該陰極を該外被に相対的に負電位に維持するも
のであり、該負電位は該外被と該陰極の間にグロー放電
を発生させるに充分なものであり、該室内における該陰
極のすぐ近傍に配置された基板のイオンによる清浄化が
実現し、該陰極に隣接して賭空間が形成されるもの、被
覆材料を担持するに通した一般的に平板状のターゲット
電極であって、該外被から絶縁された関係において該階
空間を越えた位置において、該室内に該陰極に対向して
配置されたもの該ターゲット電極と該外被の間に接続さ
れた第２の直流電源であって、該第２の直流電源は、該
外被に対し該ターゲット電極を、該陰極よりも小なる負
電位であるが該ターゲット電極と該外被の間にスパッタ
ＩＪング放電を発生させるには充分高い或る負電位にバ
イアスするためのものであり、該第１および第２の直流
電源は、該夕ーゲット電極と該陰極の間に該陰極が存在
しない場合に該第２の直流電源により発生させられる放
電電流値に実質的に等しい放電電流を該ターゲット電極
に発生させるに充分な値の電位差を維持するように適合
されているもの、および、該ターゲット電極に隣穣し談
陰極から遠隔の位置にある該ターゲット電極の表面上の
同０線に沿うて指向させられたＮ極およびＳ極をもつ磁
気的手段であって、磁力線が該陰極対向する側面におい
て閉鎖する磁界を発生させ、該ターゲット電極から放出
される２次電子の循環用の無限軌道を形成させ、該基板
に向かっての被覆材料のイオンの放出量の増大をもたら
し、該グロー放電による基板の侵蝕量を超過するように
し、それにより該被覆材料の被着体が該基板上に構築さ
れるもの、を具備する基板のイオンによる清浄化および
被覆装置が提供される。

本発明の方法はマグネトロンを用いてスパッタリング被
看する上での全ての利点を兼ね備えている。

すなわち、いかなる金属もしくは合金および導電性物質
でも一般に被着可能である。マグネトロンの放電の圧力
への依存度は極くわずかであり、基板はターゲットから
の活発な電子の衝撃にても加熱されることがない。基板
のイオン的清浄化と組合わされた彼着の場合、マグネト
ロン源は特別な利点を有する。

すなわち、マグネトロン源は現在知られているもののう
ちでも、ターゲットの物質が相を通過せず、しかも結果
として被看を上から下に向って生じさせる点で唯一の大
出力の源である。この点において、基板が清浄化を受け
るので、その清浄化で除去されるよりはるかに多く粒子
を生じさせる１個のマグネトロン源でイオン被着させる
ことができるのである。ターゲット表面上に磁界が生じ
なければ、スパッタリングは実際には基板の清浄化と等
しくなってしまい殆んど被着は生じないであろう。固体
源を使用できる事実により、殆んどの場合に基板の主た
る加熱源となる鰭射加熱を除くことができる。最後であ
るが、電子銃等によるターゲットのその他の加熱手段は
ターゲットの表面積を極めて狭い焦点に制限し、その焦
点の大きさは走査法でほんのわずかであるのが増すこと
ができるが、平形マグネトロン源は実際には無限のター
ゲット表面積の得られるような構造にできることを付言
しておく。実施例の記述 次に添付図面に従い、本発明を更に詳細に説明する。

第１図は大地接続された気密ハウジング１を示している
。

このハウジング１は開□２を通じて例えばターボ分子形
の真空ポンプ２Ａに接続されている。ハウジング１には
１個もしくはそれ以上の精密弁４，４′で制御される１
本もしくはそれ以上の導管３，３′を経てアルゴン源（
図示せず）も接続されている。更に、２個の絶縁された
平行な電極５，６が互いに向き合って設けられている。
電極５はイオンめつきすべき加工片もしくは基板Ｓを担
持するようにされた板で形成されているが、電極６のほ
うは基板Ｓに析出させるべき物質を供給するターゲット
を構成している。電極６、すなわちターゲット６はハウ
ジング１から絶縁された箱７の閉止体となっており、そ
の内面は永久磁石で形成されたりング８が担持している
。上記磁石リングの横断面は馬蹄形状をなしており、そ
の２つの端は磁石の２つの極を形成している。こうして
配置形成により、その磁石からの磁力線がターゲット６
の表面に諭状チャンネルを形成する。上記箱７の内部は
第１導管９を通じて冷小源と運通しており、この箱７か
ら水を放出するのに導管１０が用いられる。このように
水が循環することによりターゲット６が冷却される。電
極５は直流電源ＡＩの陰極に、また電極（ターゲット）
６は別の直流電源Ａ２の陰極と、それぞれ接続されてい
る。こうして電極５，６は２個の陰極を構成している。
陽極のほうはこの実施例においてはハウジング１の壁で
形成されている。これら２個の陰極間の距離は陰極５の
階空間が陰極６に触れない程度である。すなわち、この
距離は一般には５０乃至７仇奴である。箱７の壁を貫通
している回転軸１２には着脱自在のスクリン１１が固着
されており、このスクリンは陰極５，６に平行な平面上
に移動させられてそれら陰極間に位置させられ得る。

上記スクリンの目的は基板の初期清浄化の間、蒸発金属
でターゲット６の汚染されるのを防ぐことにある。ハウ
ジング１の内部圧力を測定するのが圧力計１３である。
２つの放電、すなわち、電極５で担持する基板の放電と
、電極６で形成される、マグネトロンの磁界内に極めて
局部化された放電の作用について以下に詳しく述べる。

平形マグネトロンで行なうスパッタリングは単純スパッ
タリングよりも高次の規模で行なわれ、圧力に左右され
ることが殆んどなく、また強制真空蒸着で得られる析出
よりも濃密な析出が得られる１０‐３Ｔｏｍよりも低い
圧力で行ない得るけれども、これらの低圧力は普通の条
件下では基板を清浄化するに十分な強さの放電を生じさ
せることができない。第７図は２個の陰極の直ぐ近くで
２つの放電が同時に生じることにより特に圧力が１げび
ｏｎ以下の時は基板の放電電流が大幅に大きくなること
を説明するための比較説明図である。

この点に関し、曲線Ａは「マグネトロン放電がなく、陰
極間距離が７仇駁の場合において９０地面積の基板上に
アルゴン圧力の関数として放電電流（ｍＡ）が生じるこ
とを示すものである。基板の対地雷圧は−２．５ｋＶで
ある。曲線Ｂが示しているのは同じ基板上における放電
電流の発生であるが、これは４仇ｈＡ／のの電流密度で
生じるマグネトロン放電の作用を受けた場合のものであ
る。

尚、このマグネトロン放電の作用は１０汀ｏｒｒ以下で
特に大きいが、曲線Ａの場合で上記圧力以降では放電電
流密度は余りに小さすぎて基板の有効衝撃を確保し得な
い程度になってしまう。第７図に示すところによれば、
マグネトロン放電の発生で、基板のみにおける放電で通
常許容される圧力よりも低い圧力においてでも基板の有
効衝撃が可能となることが鱗る。第８図は電極間距離５
０肌、マグネトロン電圧３００乃至５００Ｖの場合にお
けるマグネトロンのターゲット（電極）６の働きに対す
る分極された基板の影響を示すものである。

別の曲線は４種類の圧力、すなわち曲線Ａに対する２×
１０‐２Ｔｏｎ、曲線Ｂに対する１×１０‐２Ｔｏｎ、
曲線Ｃに対する６×１０‐ＩＴｏｒｒ、曲線Ｄに対する
４×１０‐２Ｔｏｎの場合の基板電圧（Ｖ）の関数とし
ての放電電流（Ａ）の発生を示している。尚、マグネト
ロン表面の放電の強さはマグネトロン電圧に基板電圧が
近づくと最小になる。この影響は圧力が低くなればなる
ほどそれだけ顕著になる。付言すれば、約１０‐汀ｏｒ
ｒの圧力では破壊すら生じるが、基板電庄を上昇させる
と、陰極５の階空間が陰極６に接触しないように注意す
ればマグネトロンは再起動させられる。すると、放電は
その初期の強さに復帰する。永久磁石マグネトロンでは
磁界の小構成部が基板までも延びることがあり、それに
より放電強さが局部的に変更されてその結果清浄化が不
均一となってしまうおそれがある。

これを避けるのに、永久磁石ではなく、基板の清浄化の
間励磁されない電磁石を用いてもよい。次に本発明の方
法および装置による被看過程を概説する。

但し、この実施例においては永久磁石８が用いられてい
るのでターゲット６の表面の磁界は永久磁界である点に
注意されたい。ハウジング１は真空ポンプＩＡにより １０‐５Ｔｏｒｒ以下の圧力まで真空化され、弁４によ
りハウジング内にアルゴン圧力が生じさせられる。

陰極には２乃至球Ｖの直流負電圧が印加されるがその間
スクリン１１は基板のイオン的清浄化中ターゲット６を
保護する為に２個の電極５，６の間に保持されている。
４０×１０‐３Ｔｏｎの圧力においては代表的には１乃
至３ｈＡ／地の密度の放電電流が観察され、放電開始後
最初の数分間は漸次増大する。

上記の放電電流が安定状態（その初期値の約５０％）に
達すると、圧力は約５×１０‐３Ｔｏｎまで下′降し、
ターゲット６には４００乃至６００Ｖの負電圧が印加さ
れるが、その一方ではスクリンはその軸１２を回転させ
ることにより陰極５，６の間から取除かれる。

ターゲット（電極）６と大地との間の放電電流はターゲ
ット６の約３０乃至６肌Ａ／地の密度であるが、基板Ｓ
を支持している陰極５と大地との間の放電電流はその密
度がスクリン除去時に約１０％だけ増大するけれど、タ
ーゲット６のそれに比べ約１／１０にとどまる。

上記本発明の装置は、導電性もしくは非導電性のいずれ
かの基板に導電性物質を被着させるのに用いることがで
き、これについては後程説明する。

ここでは以上に述べた方法の特に興味深い応用例のうち
数例を挙げて説明する。

例１ この例１においてはターゲット６には純チタンを、基板
には軟鋼板片を、またガスには極めて純度の高いアルゴ
ンのガスを使用した。

析出速度は毎Ｗ／ので約２００Ａ／ｍｉｎとした。２０
Ｗ／地の電力では１．２分でｌｒｍの析出が得られた。

析出物の対垂直引張り粘着力は５ｋ９／めで、また同析
出物の多孔度は、塩頃霧腐蝕試験で確認したところ、ゼ
ロであった。例２ この例ではターゲット６に、Ｆｅ，Ｃｒ，ＡＩ．Ｙの合
金を用いたが、この合金は秀れた耐蝕性を備えているの
でガスタービンの羽根にも使用できるものである。

今日までのところ、イオンめつき法は合金に対してはそ
の成分が十分な同様の蒸気圧を有しているものにのみ応
用できたものであり、従ってマグネトロン源は、基板の
イオン的清浄化を伴なう冷陰極放電式被着の全ての固有
利点、特に粘着性の利点を有する新分野を拓〈ものであ
る。第１図に例示した基板とは著しく異なる点であるが
、タービン羽根からなる基板の場合は、タービン羽根の
活性部分が固体部分から少なくとも１肌離れる一方で電
極５と接触するように配置されねばならない。前記と同
じようにアルゴン雰囲気内でのイオン的清浄化の後、電
流は安定化したが、その清浄化中同一ガス圧が維持され
た。

基板の、ターゲット６とは向き合っていない表面上の被
看物の針入度をより良くするために、前掲例におけるよ
りも高い圧力、例えば２×１０汀ｏｒｒを維持した。例
３この例は純窒素雰囲気内において純チタン夕−ゲット
から窒化チタンを反応被着させる例である。

上記の目的では、第１図に示す装置に精密弁４′で制御
されまた指示割合のＮ２娘に後続された第２導管３′を
装着する必要があった。

サンプルを担持する電極を構成している板５の下には放
熱器１４を設けた。前記と同様にハウジング内に純アル
ゴンの圧力２０×１０‐３乃至３０×１０‐３ＴＯｍを
生じさせ、次に弁４′を閉じたままに保ちながらサンプ
ルを放熱器１４で４５０乃至６００００に加熱し、大地
から絶縁されかつサンプルの空胴に挿入された熱電対（
図示せず）で温度調節を行ないながらイオン的清浄化を
行なつた。

所要湿度に達すると、イオン的清浄化は停止され、ター
ゲット６は分極化され、スクリン１１は傍らに移動させ
られる。

この時弁４′が閉じられたままの状態で２分間純チタン
が析出する。次に弁４′が開けられ、弁４のほうが閉じ
られ、その結果ハウジング内の雰囲気が漸次Ｎ２に変化
し、チタン元素の代りに、イエロー・ゴールド色を特長
とするＴＩＮが彼着する。次に圧力を１×１０‐３乃至
５×１０‐坪ｏｎに下降させ、全析出過程に亘つてその
値に維持した。

アルゴン雰囲気から窒素雰囲気に転換する間に純Ｔｉと
ＴＩＮとの間に中間層が形成され、このため被着物の完
全な粘着が確保された。化学量論的条件下で、軟鋼、不
銭鋼あるいはステラィト合金に得た被着物は硬度が約２
５００ｒＨＶ、色がイエロー・ゴールドであり、この色
の濃淡は最大１０００Ａ／ｍｉｎで行ない得る被着中に
おける基板の温度に応じて変化した。

上記結果は、第７図に関連して説明したように、マグネ
トロン放電で例え圧力が５×１０‐汀ｏｒｒ以下の時で
も基板の清浄化が可能であることから得られるものであ
る。

この点で、より高い圧力で試験を実施してみたが、それ
によれば、高圧の場合、基板表面のＴＩＮは量が少なく
てしかも黒色粉末状となり、これが被着物の見栄えを損
うことが判明した。マグネト。ンが用いられない場合、
基板の清浄化を維持するためには圧力を上げる必要があ
るが、その結果被着物の所望見栄えが得られなくなるで
あろう。試験を行なっている間に発見されたことである
が、１×１０‐２Ｔｏｒｒ以下の窒素雰囲気圧力で安定
した放電を維持するにはターゲットを約７００ｑｏ以上
に熱し、この上限温度をターゲットを形成している金属
の融点に固定することが必要である。

上記の必要性を回避するのに、マグネトロンとターゲッ
トとの間の電気的接触を維持する一方で、それらの間に
空間を設けてマグネトロンの磁石が冷却してもターゲッ
トの加熱が阻止されることのないように配慮した。約２
０Ｗ／のにも達し得るところの被看過程中に消費される
電力でターゲットの温度は約７００℃以上に昇った。放
電は初期においては不安定であったが、ターゲットの温
度が上言己の温度を越えるにつれて漸次安定した。第９
図は窒素雰囲気中における放電の電流／電圧特性の比較
説明図である。

−点鎖線曲線はチタンターゲットが１×１０‐２Ｔｏｍ
、２×１０−をｒｏｍの圧力では冷却する場合に対応し
ている。上記の圧力２×１０‐ＩＴｏｒｒ以下ではもは
や放電は起らない。図中、実線の曲線はターゲットが加
熱される場合に対応している。圧力が１×１０‐３Ｔｏ
ｍに下降すると、曲線の傾斜は増々負の値になるが、抵
抗を直列に接続することで補償できる。この例では上記
抵抗の値は約５０である。種々の金属を窒素雰囲気の中
で反応被着してそれら金属の窒化物を得ることもできる
。

上記にチタンについて述べた条件に近い条件下で使用で
きると考えられる最も興味深い金属としてジルコン，タ
ンタル，ニオブ，タングステン，モリブデン，バナジウ
ム，クロム，アルミニウム等が挙げられる。第２図に示
す装置の、第１図の装贋との基本的相違点は「被着が下
から上へと生じ、基板がターゲット６と相対的に移動し
得ることである。

第２図の装置でも第亀図の装置のものと同一の要素は第
１図に使用のものと同じ参照数字が付されており、参照
数字に“ａ”の付されている要素は第１図に示すものと
は同じではないが「使用目的は同じである。ハウジング
蔓ａは２つのチヤンバ１５，１６を備えている。

これらは各々多数の堆積された基板Ｓを収容するように
作られており、基板はこの例ではガラス板である。搬送
機構（図示せず）が設けられていてこれらのガラス板Ｓ
をチャンバ１５から１６へと送り、その時それらガラス
板はターゲット６の前を、またガラス板Ｓの通路を横切
るように張設された針金格子５ａで形成された陰極の後
部を通過するように送られる。チヤンバ１５の上方には
抵抗ヒータ１４ａが設けられており「これは基板Ｓを予
熱するのに用いられる。変形例として、チャンバ１５，
１６の代りに、連続製造が可能なようにガラス板の挿入
、抽出を行ない得る２個のロックチヤンバを使用するこ
とができる。陰極ターゲット６は格子５ａの下に置かれ
、従って第１図の実施例の場合の位置とは反対の位置を
占めている。

陰極で閉じられた箱７の内部は水で冷却されるのでなく
、空気で冷却される。導管９，１０はそれぞれ空気の流
入、流出に用いられる。しかしこの冷却方式は水冷式よ
りも効率的ではなく、ターゲット６は２００ｑ０を越え
る温度に達してしまう。かかる温度はＬｎ，Ｓｎ等の金
属およびそれらの合金を液状に維持するに十分な高さで
ある。マグネトロン源が設けられているので、ターゲッ
トは磁界部域内においてのみ消費される。第２図に示す
ような特定の例においては、ターゲットの物質を溶融状
態に保ってターゲットの消費を等化するのが望ましいか
も知れない。しかしながら、これは第１図の装置の場合
には明らかに不可能である。前記の実施例の場合のよう
に、ハウジングｉａは大地に接続されていて一種の陽極
となっており、電極６ａ，６は陰極を構成していて２個
の直流電源の陰極にそれぞれ接続されており、格子５ａ
を付喫する電源ＡＩ６ま水Ｖ乃至５ｋＶの間で調整可能
であるが「陰極ターゲット６を付勢する電源Ａ２は２０
０Ｖと６００Ｖとの間で可調整である。

第２図に示す装置の２使用例について以下に説明する。
なお「一般にマグネトロン源は極めて広い表面の処理を
可能にするものである。しかしながらし ターゲットの
スパッタリングが起るのは磁界部域内であるので、一般
的には均一被着を得るべく基板を移動させるのが好まし
い。例４ ターゲット６はＴＩＮ等の導電化合物で作ったものを用
いた。

ガラス板からなる基板Ｓは抵抗ヒーター４ａで３００ｏ
ｏの温度で加熱した。

その後、それらガラス板を定速でチャンバ１５からチャ
ンバ１６へ、格子５ａの後部を通過させて搬送した。２
×１０‐３Ｔｏｍの圧力と１３Ｗ／地の電力とで３００
△／ｍｉｎの速度で被着を行なったところ「基板Ｓを毎
分ターゲットの１個分の長さだけ移動させることにより
３００Ａの被着物を得た。

こうして得た被看物は太陽光線の赤外線範囲（０．８ｒ
ｍ以下）内でも強い反射性を示したが、太陽光線スペク
トルの可視部分における透明度は４０乃至６０％であっ
た。

基板である上記ガラス板はスイス国特許第５５８７６３
号の発明の主題をなしているものに相応している。例５
この例ではターゲット６に、重量部数８０のｌｎと２０
のＳｎとからなる合金を用いた。

使用ガスはＡｒ＋０２の混合気であるが、これらの割合
はターゲットへの電力、従って被着速度に応じて決まる
（例３参照）。ガラス板は予熱しなし、で、最終の所望
厚みに相応した速度で移動させた。

ハウジングｌａのチャンバ１５を出たガラス板には不透
明の金属的外観を呈した層を塗布した。

それらガラス板を３００ｑｏの炉内で５乃至２０分間架
空加熱すると析出物は透明化した。析出物の抵抗率は厚
みが２０００△の場合で１０Ｑ肌であった。可視領域に
おけるその平均透明度は８０％を越えた。これは同期発
電機で２０Ｖを印放される、加熱される窓として自動車
に用いることができる。第３図，第４図に示す装置は固
体ターゲットを使用してそれを基板に析出することがで
きる点で特に利益のある実施例である。

上記目的で、本発明の装置のハウジングｌａの内部には
大地から絶縁した軸受２０内で松転する軸１９によりド
ラムが回転自在に取付けられている。

このドラムは減速機付モータＭにより回転させられる。
輪状永久磁石８ｂが背部に固定されている陰極ターゲッ
ト６ｂで閉じられた箱７ｂは大地から絶縁された軸受２
２内に取付けたロッド２１によりハウジングｌｂ内に軸
方向に取付けられている。上記ロッド２１中には冷小源
に接続されるべきダクト９ｂと、箱７ｂからの冷却水の
出口ダクト１０ｂとが貴設されている。ドラム１８の役
割は、バラ物である基板の支持であり、その為に、絶縁
された軸１９を介して高圧電源Ａ，の陰極に接続されて
いる。一方、マグネトロンの陰極ターゲットはロッド２
ｉを通じて第２高圧電源んの陰極に接続されている。大
地に接続されかつハウジングｌｂとは絶縁された電極２
３（第４図参照）は陰極６ｂ，１８による２重放電を生
じさせる陽極として働く。

ハウジングｌｂとは絶縁されかつ絶縁された結線２５に
よりドラム１８の電位にまで昇圧される填材２４はハウ
ジングｌｂの一部を占め、放電の生じ得る空間を画して
いる。軸受２２の回りにはスクリン１１ｂが回転自在に
取付けられてし、て、ドラム１８の電位を保持している
。前記の諸実施例の場合と同じく、閉口２ｂはハウジン
グｌｂを真空ポンプ２ａに接続するものであり、その一
方導管３ｂおよび精密弁４が、ハウジング内にガスを送
入するのに設けられている。

そのガス圧の圧力は弁４の自動制御系（図示せず）を作
動させ得る圧力計１３により制御される。以上に述べた
装置は、ドラム１８が回転して基板Ｓであるバラ物加工
片を転勤させることを除いては、前記の装置の場合と全
く同様に動作する。

例６この例ではターゲット６ｂにＡｕを用い、ドラ１８
には電気的コネクタに対する小ねじ、ピンもしくは小プ
ラグ、あるいはその他の小部品Ｓを装入した。

１０‐３Ｔｏｎ以下の圧力にまで排気した後、好ましく
は圧力計１３の制御を受ける弁４でＡｒ雰囲気を２ｘｌ
ｏ‐汀ｏｒｒに維持した。

２ｋＶの負電圧をドラムの軸１９、填材２４、更にはタ
ーゲット６ｂと部品Ｓとの間に置かれたスクリーン１１
ｂにそれぞれ印加した。

次に部品Ｓを１び分間クリーニングにかけたが、これは
ドラム１８を１０乃至３仇ｐｍの速度で回転させながら
行なった。最後にスクリーン１１ｂを回転させながら填
材２４と箱７ｂとの間の位置まで退避させ、４００乃至
７００Ｖの負電圧を、箱７ｂを支持しているロッド２１
に印加し、そして圧力を５×１げびｏｒｒまで下降させ
た。Ａｕの被着速度はターゲット電力が３０Ｗ／地の時
の不動基板に対する２〃ｍ／ｍｉｎ‘こ相応するもので
あった。基板（小部品、バラもの）を移動させ、部分的
に重なり合わせたところ、その析出速度は負荷の程度に
従って約０．２仏ｍ／ｍｉｎｉこまで下げることができ
た。第５図は前記装置の変形例を示しているが、この例
ではハウジングｌｃが傾斜させられている。

ドラム１８ｃは絶縁ローラ１７に取付けられており、ロ
ーラのうち１個（１７ａ）はモータＭに駆動される。ハ
ウジングｌｃの上位端部はローダ２６と接続され、下端
は塗布済加工片のコレクタ２７と接続されている。ドラ
ムが傾斜していることおよびドラムの回転速度によりハ
ウジング内の加工片滞在時間が決まる。連続動作を行な
うので、陰極６の活性部は、ローダ２６に隣接したドラ
ム部分を基板のイオンクリーニングの為に保留できるよ
うに、ドラム１８ｃよりも短くなければならない。従っ
て、磁石８ｃはドラム１８ｃの上端までは延びていない
。第６図はマグネトロン陰極を図示したものであるが、
これは４種類の物質を選択的に被着させ得る多ターゲッ
ト６，，６２，６３，６４の形に作られている。

この例では、永久磁石の代りにそれぞれ電磁石８，，８
２，８３，８４が使用されており、これら電磁石はどの
ターゲットを使用するかに従って選択的に励磁される。
例７ この例は、例３において触れたような太陽光線の赤外線
範囲での反射度の高いガラスを、例３と例５との組合せ
で製造することに関している。

先ず、例５に準じてｌｎ＋Ｓｎの混合酸化物の７００△
以下の極めて薄い秦膜を被着させてガラス面の導電化を
確保し、次にそのガラス面を例３に準じてチタンの反応
被着に付した。そのために、ガラス板を、ｌｎ十Ｓｎの
被着に用いたものから厳密に絶縁したハウジング内に置
き、酸素による汚染を防いだ。ターゲットには純チタン
、雰囲気として純窒素を使用した。上記の第２被着を透
明導電酸化物の予備被着物上に生じさせるのに、ガラス
板を約３００ｑｏに加熱した。

次にその導電膜を約２００Ｖの負電位に分極化した。こ
れにより格子５ａ（第２図の例参照）の設置が不要とな
った。その次にガラス板を圧力１．１０‐３乃至５．１
０‐３の純Ｎ２の雰囲気内でＴｉターゲットのところを
通過させた。ターゲット電力２０Ｗ／めで、ＴＩＮの被
看速度は約１０００Ａ／ｍｉｎであった。２３０ＡのＴ
ＩＮ膜を得るには基板表面部を約２０秒間ターゲット前
方に滞在させることが必要であった。

こうした「ｌｎ十Ｓｎ膜とＳＩＴ膜との重ね合せは特に
有益であり、例４において得られたものと同等もしくは
それ以上の光学的性質を得ることを可能にした。なお、
付言すれば、本発明の方法は時計部品の処理分野に特に
有益に利用できる。

例えば、ピニオン、スピンドル端、歯部、エスケープメ
ント部品等の耐摩耗硬塗装の分野に利用して極めて有益
である。この点で、本発明の方法の利点の１つはその硬
塗装は、研磨された基板に施してもその研磨された表面
の状態に変化を及ぼすことがない点である。なおまた、
これは無給油金属もしくは合 −金の層を被着すること
にも応用できる。その点では、かかる層の有効性の条件
の１つは基板に対するそれら層の完全な粘着性であり、
従って上記の本発明の方法はこの方面に特に良く応用さ
れる。更に、合金の場合、マグネトロン源は、合金の成
分をそれらの蒸気圧が相異なっているのでそれぞれ蒸着
させるような源よりも有利である。本発明の方法は更に
、時計の側、文字板、バンド等にそれらを引掻き傷から
保護するのに析出塗装を施すのにも応用できる。

そのような塗装はまた従的もしくは主たる目的である装
飾の役割も果す。更に付言すれば、第３図乃至第５図の
装置は通常のスパッタリング法にも使用でき「その場合
、基板は陽極を形成し、そのため高圧Ａ，の電極ではな
く大地に接続される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の第１実施例の断面図、第２図は
本発明の装置の第２実施例の断面図、第３図は本発明の
装置の第３実施例の縦断面図、第４図は第３図の線Ｗ−
Ｎによる横断面、第５図は第４図装置に類似しそれを変
形した装置を示す図、第６図はマグネトロンの変形を示
し、第７図乃至第９図はそれぞれ本発明の説明図である
。 亀・…・・ハウジング、２Ａ…・・・真空ポンプ、４・
・・・・・精密弁、５，６・・・・・・電極、７…・・
・箱、８・・・・・・磁石リング、１１・・・・・・ス
クリン、Ｓ・・・…基板。斤７Ｇ．′ＦソＧ‐２ ＦソＧ‐３ 内，Ｇ．子 斤ｙＧ．ア ＦＪＧ．５ 〇Ｇ．８ ＦソＧ・６ 内丁Ｇ．９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板のイオンによる清浄化および被覆方法であって
   、該方法が下記の各段階、すなわち、希薄化されたガス
   雰囲気を包含する導電性外被内において基板を陰極のす
   ぐ近傍に配置する段階、該陰極を該外被に対して充分に
   負にバイアスし、グロー放電を発生させ、該陰極に隣接
   して暗空間を形成させつつ、該基板を清浄化する段階、
   被覆材料の１つのターゲツト電極を付勢し、該陰極を該
   外被内において該暗空間を越えて該陰極の電圧絶対値よ
   りも低い電圧絶対値の或る負電圧に直面させ、該ターゲ
   ツト電極と該外被の間にスパツタリング放電を発生させ
   る段階であって、該陰極と該ターゲツト電極の間の電位
   差は該ターゲツト電極に放電電流を発生させるに充分で
   あり、該放電電流の大きさは該陰極が存在しないとき該
   ターゲツト電極を同様に付勢するときに発生する放電電
   流の大さと実質的に等しいものであるもの、および磁界
   を、磁力線を該陰極に対向する側面上で閉鎖させつつ該
   ターゲツト電極と交差するように、形成させ、該ターゲ
   ツト電極から放出される２次電子の循環のための無限軌
   道を形成させる段階であって、該グロー放電による基板
   の侵蝕量を超過するよう該基板に向う被覆材料のイオン
   の放出量を増大させ、それにより被覆材料の被着体が該
   基板上に構築されるもの、を具備する基板のイオンによ
   る清浄化および被覆方法。 ２ 該ターゲツト電極の付勢が該グロー放電の開始後ま
   で繰延べられ、基板のイオンによる清浄化のための時間
   間隔が形成される、特許請求の範囲第１項記載の方法。
   ３ 該時間間隔において、該ターゲツト電極と該陰極の
   間に遮蔽が介在させられる、特許請求の範囲第１項記載
   の方法。４ 該希薄化された雰囲気のガス圧力が該時間
   間隔の終末において低下させられる、特許請求の範囲第
   ２項記載の方法。 ５ 該基板を該陰極に直面させるに先立って該基板を予
   加熱する段階をさらに具備する、特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ６ 該基板が該被着を受けるために磁界の近傍に置かれ
   るに先立って、該基板が最初に、イオンによる清浄化の
   ために、該磁界から遠隔の位置において該グロー放電の
   影響を受けさせられる、特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ７ 該希薄化された雰囲気が不活性ガスを包含しており
   、該方法が、該希薄化された雰囲気を該被覆材料と反応
   し得る反応性ガスと混合する段階をさらに具備する、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 該基板上への被覆材料の最初の被着が該不活性ガス
   内で行われ、次いで、該不活性ガスを該反応性ガスと漸
   進的に置換し、該グロー放電およびスパツタリング放電
   を継続させる、特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 該被覆材料が金属であり、該反応性ガスは窒素ガス
   である、特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０ 該被覆材料はチタンであり該基板は鋼で作られ、
   該希薄化された雰囲気は、該最初の被着の立上り期間に
   おいては１０＾−＾２Ｔｏｒｒのオーダーであり窒素ガ
   スの導入につれて１０＾−＾３Ｔｏｒｒのオーダーへと
   圧力低下させられる、特許請求の範囲第９項記載の方法
   。 １１ イオンによる清浄化の期間において、該基板を実
   質的に４５０°から６００℃の温度に加熱する段階をさ
   らに具備する、特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２ 該圧力低下に際して、約７００℃以上の温度レベ
   ルまで該ターゲツトを加熱することを許容する段階をさ
   らに具備する、特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １３ 該不活性ガスがアルゴンであり、該反応性ガスが
   酸素であり、該被覆材料がインジウムと錫の合金であり
   、該基板がガラスである、特許請求の範囲第７項記載の
   方法。 １４ 該被着体の形成後、該基板を空気中において加熱
   し該被着体を透明化する段階をさらに具備する、特許請
   求の範囲第１３項記載の方法。 １５ 該被覆材料が窒化チタンであり、該基板がガラス
   であり、該希薄化された雰囲気が不活性ガスより成り、
   該方法が、該基板を該陰極に直面させるに先立って該基
   板を３００℃のオーダーの温度に予加熱する段階をさら
   に具備する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 １６ 基板のイオンによる清浄化および被覆装置であっ
   て、該装置が、イオン化室を形成する導電性外被であっ
   て、該室内に希薄化ガス雰囲気を維持するための循環手
   段を備えるもの、該外被から絶縁された、該室内に存在
   する陰極、該外被と該陰極の間に接続された第１の直流
   電源であって、該第１の直流電源は該陰極を該外被に相
   対的に負電位に維持するものであり、該負電位は該外被
   と該陰極の間にグロー放電を発生させるに充分なもので
   あり、該室内における該陰極のすぐ近傍に配置された基
   板のイオンによる清浄化が実現し、該陰極に隣接して暗
   空間が形成されるもの、被覆材料を担持するに適した一
   般的に平板状のターゲツト電極であって、該外被から絶
   縁された関係において該暗空間を越えた位置において、
   該室内に該陰極に対向して配置されたもの、該ターゲツ
   ト電極と該外被の間に接続された第２の直流電源であっ
   て、該第２の直流電源は、該外被に対し該ターゲツト電
   極を、該陰極よりも小なる負電位であるが該ターゲツト
   電極と該外被の間にスパツタリング放電を発生させるに
   は充分高い或る負電位にバイアスするためのものであり
   、該第１および第２の直流電源は、該ターゲツト電極と
   該陰極の間に該陰極が存在しない場合に該第２の直流電
   源により発生させられる放電電流値に実質的に等しい放
   電電流を該ターゲツト電極に発生させるに充分な値の電
   位差を維持するように適合されているもの、および、該
   ターゲツト電極に隣接し該陰極から遠隔の位置にある該
   ターゲツト電極の表面上の同心線に沿うて指向させられ
   たＮ極およびＳ極をもつ磁気的手段であって、磁力線が
   該陰極対向する側面において閉鎖する磁界を発生させ、
   該ターゲツト電極から放出される２次電子の循環用の無
   限軌道を形成させ、該基板に向かっての被覆材料のイオ
   ンの放出量の増大をもたらし、該グロー放電による基板
   の侵蝕量を超過するようにし、それにより該被覆材料の
   被着体が該基板上に構築されるもの、を具備する基板の
   イオンによる清浄化および被覆装置。 １７ 該室内に配置された箱体であって、１つの側面が
   該ターゲツト電極により閉鎖され、冷却流体循環用の入
   口および出口手段を備えるものをさらに具備し、該磁気
   的手段は該箱体内に配置されている、特許請求の範囲第
   １６項記載の装置。 １８ 該磁気的手段がドーナツ形状の永久磁石を具備す
   る、特許請求の範囲第１６項記載の装置。 １９ 該室内において該ターゲツト電極と該陰極の間に
   選択的に介在させることができる遮蔽手段をさらに具備
   する、特許請求の範囲第１６項記載の装置。 ２０ 該陰極が、該ターゲツト電極の下方に配置され、
   該基板の支持体を形成する上面を有する、特許請求の範
   囲第１６項記載の装置。 ２１ 該陰極が該ターゲツト電極の上方に配置され、該
   装置が、該室内において該基板を該陰極の近傍に保持す
   る支持手段をさらに具備する、特許請求の範囲第１６項
   記載の装置。 ２２ 該陰極がグリツド形状のものであり、該支持手段
   が該グリツドの上方に配置されている、特許請求の範囲
   第２１項記載の装置。 ２３ 該陰極が一般的に水平軸上に中心を置くドラム形
   のものであり、該装置が該ドラムを該軸のまわりに回転
   させる駆動手段を具備し、該ターゲツト電極および該磁
   気的手段は該ドラム内に非回転式に配置されている、特
   許請求の範囲第１６項記載の装置。 ２４ 該軸が水平に対し或る角度をなして傾斜しており
   、該外被が、両端において、ドラム底と該ターゲツト電
   極の間の該室を通っての基板部品の連続的通過を可能な
   らしめるための、ドラム底の上昇縁部の近傍における入
   口およびドラム底の下降縁部の近傍における出口を有す
   る、特許請求の範囲第２３項記載の装置。 ２５ 該磁気的手段が該ドラムの入口側から軸方向に隔
   離されており、導入される基板部品がイオンによる清浄
   化のみを受ける領域を形成させる、特許請求の範囲第２
   ４項記載の装置。