JPS62158861A - イオンプレ−テイング装置 - Google Patents

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】 「産業上の利用分野」 本発明はイオンプレーティング装置に係り、特に、大形
の対象物に均一な被膜を形成することができるイオンプ
レーティング装置に関する。

「従来の技術およびその問題点」 第３図はイオンプレーティング装置の京理を示すもので
ある。

すなわち、高真空環境下に置かれた電子銃ｌから、第３
図矢印（イ）で示すように電子線を照射するとともに、
この電子線を磁力により湾曲させて、直流電源２の陽極
に接続された水冷ルツボ３に導き、該水冷ルツボ３内の
蒸着原料４を溶解するとともに、プラスに印加しながら
蒸発させ、第３図矢印（ロ）で示すように上昇させる。

このようにして蒸着原料４を蒸発させると、同じく高真
空環境下で前記直流電源２の陰極に接続された被処理物
５の表面に、蒸発した蒸着原料４と、高真空環境下に供
給されたガス分子６とが反応しながら被膜となって固着
されるようになっている。

ところで、上記原理に基づくイオンプレーティングにお
いては、水冷ルツボ３と被処理物６との相対的な位置関
係によって、第３図鎖線Ａで示すように、被膜の厚さに
差が生じる。すなわち、被処理物５の表面の任意の点Ｐ
と水冷ルツボ３の中心とを結ぶ線分と、前記水冷ルツボ
３の中心を通る鉛直線とのなす角度をθとすると、水冷
ルツボ３の鉛直上方位置における被膜の厚さと前記２点
における被膜の厚さとの間に １　：ｃｏｓ”θ　ただし　ｎ＝３〜４（実験値）・・
・・・（１）式 の関係が成立する。

したがって、特に大形の（長尺状の）物体にイオンプレ
ーティングを施す場合には、一定の厚さの被膜を得るた
めに特別の配慮か必要になる。

第４図は上記原理に基づいて長尺状の物体にイオンプレ
ーティングを施す装置の一従来例を示すものである。

この装置は、被処理物５を収容する真空槽７内に、前記
被処理物５の長手方向に沿って一定の相互間隔をおいて
複数の電子銃ｌ・１・・・・・・および水冷ルツボ３を
配置し、これらの水冷ルツボ３に収容された蒸着原料を
蒸発させながらイオン化して被処理物５に被膜を形成す
るようにしたちのである。

そして、このように構成されたイオンプレーティング装
置にあっては、各ルツボ３から発生したイオンが上記（
１）式に従って、それぞれ図中二点鎖線Ａで示す如く分
布し、これらを合成すると、その被膜の厚さは、図中破
線Ｂで示すような分布を持つことが予想される。

しかしながら、上記方式の装置においては、次のような
問題が生じる。

１）膜質すなわち膜の硬さ、付着性等の性質は、イオン
化した原料が被処理物に飛び込んで来る入射角度によっ
て異なるものであるから、蒸発源（水冷ルツボ）が固定
の場合、各蒸発源の直上部と中間部とでは膜質に差が生
じる。

２）前記（り式におけろ定数ｎは、理論上、蒸発率の関
数であるから、蒸発率が変化すれば膜厚分布ら変化する
ことになり、したがって、各蒸発源の蒸発率を正確な比
率で設定することが雉しい。

３）　イオンプレーティングにおいては、蒸発した分子
をイオン化するために何等かの放電現象（例えば高周波
法、アーク放電法、ホローカソード法）を利用する必要
があるが、蒸発率の相異によりイオン化率が影響を受け
て、蒸発率が低下するとイオン化率が低下してしまう傾
向がある。したがって、前記２）で述べたように膜厚分
布を一定にするために各蒸発源の蒸発率を変化させると
、イオン化率にも影響が及んで膜質の相異が生じる。

４）被処理物の大きさに応じて蒸発源の設置数、あるい
は相互間隔を調整する必要があるため、被処理物の寸法
に対する融通性に欠ける。

そこで、第５図に示す池の従来例のように、単独の蒸発
源（水冷ルツボ）３を被処理物５の長手方向に沿って、
図中実線で示す位置と鎖線で示す位置との間で移動させ
て膜厚および膜質を一定に推持することが考えられるが
、この方式には、次のような問題がある。

すなわち、蒸発源３を移動させる速度は、できるだけ大
きいことが望ましいが、蒸発源３を移動させるための機
械的な駆動機構の移動速度には限界がある。また、いか
に移動速度を大きくしたとして乙、蒸発した分子によっ
て膜が形成されろ速度とは比較にならない程速く、した
がって、蒸発Ｒ３が被処理物５の直下にある場合と遠ざ
かった場合とでは、依然として蒸発分子の入射密度に差
がある。さらに、移動速度が大きいと、水冷ルツボ（蒸
発源）３に貯留されている溶融状態の蒸発原料が振動し
てルツボの外に飛散してしまうなどの問題が生ずる。

そこで、第５図の例の方式に代えて、被処理物を移動さ
せる方式が考えられるが、この場合にも、移動速度には
制限があるから、依然として、蒸発分子の入射密度の差
を解消することはできない。

また、一般に被処理物は蒸発源より大形であるから、大
規模な移動機構が必要になるとともに、その作動に多大
なエネルギーを要するという問題がある。

さらに、真空槽内においては、被処理物の周囲のいかな
る部分においてもガスの密度が一定であるから、蒸発源
から発生した蒸発分子の入射角度により、ガス分子と蒸
発分子との数の比率が変動し、これにより、膜質が不均
一になるという問題がめる。

本発明は上記の事情に鑑みて提案されたもので、長尺物
にＭ質および膜厚が均一なイオンプレーティングを施す
ことができ、かつ設備的およびエネルギー的なコストの
低いイオンプレーティング装置を提供することを目的と
するものである。

Ｕ問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明は、真空槽内に、被処
理物の長手方向に沿って移動自在な移動フレームを設け
、該移動フレームに、その移動方向に沿って相互に間隔
をおいて複数の蒸発源を設けるようにしたものである。

「作用」 前記複数の蒸発源は、個々の蒸発源の膜厚分布を互いに
補正しながら均一な被膜を形成することができ、さらに
、前記蒸発源相互の間隔を一定に維持しながら移動させ
ることにより、蒸発源を複数設けることにより補正し得
ない不均一を補正することができる。

「実施例」 以下、第１図および第２図を参照して本発明の一実施例
を説明する。なお、図中従来例と共通の部分には同一符
号を付し、説明を簡略化する。

図中符号８は、真空槽７外に設けられた駆動装置（図示
路）により水平方向に移動操作されるシリンダーである
。このシリンダ−８は、真空槽７を貫通させて設けられ
ており、真空槽７とシリンダー８との間には、０リング
、オイルシール等からなるソール機構９が設けられて、
これらの間を摺動自在にシールしている。

まｆこ、前記シリンダー８の先端には、フランジ１０か
設けられており、該フランジ１０に固着されたフランジ
１１を介して移動フレーム１２が連結されている。該移
動フレーム１２には、複数の蒸発源（水冷ルツボ）３・
３が搭載されており、該蒸発源３・３は、蒸発率、電子
銃の加速電圧、エミッンヨン電流、イオン化のための電
流、電圧等の各種パラメータを同一としてそれぞれ蒸発
原料を発生させるようになっている。前記蒸発源３の間
には、移動フレーム１２の移動方向に沿って相互に間隔
があけられており、そして、この間隔Ｑは、下記の如く
決定されるようになっている。

ずなわら、両蒸発源３は、それぞれ、第２図鎖線Ａで示
すような膜厚分布を有しており、この膜厚分布曲線を合
成した結果が、第２図破線Ｂで示す如き曲線（被処理物
に対向する部分がほぼ水平な（差が１０％以内の）曲線
）となるよう、両者の相互間隔が設定されている。

上記蒸発源３・３の下部にはそれぞれ電子銃１１が設け
られており、これらの電子銃１−１はについてら、前記
移動フレーム１２に支持されて蒸発源３・３とともに移
動するようになっている。

また、蒸発源３の上方には、水平な遮蔽板１３・１３が
設けられており、これらの遮蔽ｌｆｆ１１３によって、
蒸発物質が広がる範囲を一定以内に制限することにより
、被処理物に大きな角度で入射する分子を排除するよう
にして膜質の均一化を図るようにしている。

さろに、符号１４は、前記電子銃ｌを真空槽７外の電源
に接続するリード線（図示路）、および水冷ルツボ３を
真空槽７外の水源に接続する配管（図示路）等の接続体
であって、この接続体１４は、シリンダー８の外部では
、移動フレーム１２に沿って固定状態に布設され、シリ
ンダーシリンダー８の内部に収容された部分においては
、ケーブルベア等の機構を利用して、あるいはそれ自身
の可撓性により、蒸発源３の移動に追従されるようにな
っている。

すなわち、電気ケーブルの絶縁被覆として使用されろゴ
ム、プラスチック等は、真空環境に置かれると、含有し
ている何機溶剤等をガス化させなから槽内に放出してイ
オンプレーティングに悪影響を与える性質があるから、
真空槽７の内部では、裸線を用いる必要がある。しかし
ながら、電子銃ｌには、６〜ｌ０ＫＶという高圧が加わ
っているから、電子銃ｌの移動を見込んで裸線にたるみ
を持たせろと、移動に伴う引き回し経路の変化により、
裸線と真空槽７の壁面との間に異常放電が生しろおそれ
がある。したがって、真空槽７の内部では裸線にたるみ
を持たせずに配線を行い、シリンダー８内に引き込んだ
後、被覆ケーブルを使用しかつ所定のたるみを持たせて
移動に追従させるようになっている。

また、配管についても、配線の場合と同様の趣旨から、
真空槽７内では金属管等を使用して、移動フレーム１２
に固定した状態で配管を行い、シリンダー８内に引き込
んだ後、ゴム、合成樹脂等を使用したフレキンプルな配
管＋オ料を使用して移動に追従させるようになっている
。

以上のように構成されたイオンプレーティング装置は、
二つの蒸発源３・３から蒸着原料を蒸発させなからシリ
ンダー８を軸線方向に駆動して、移動フレームＩ２に搭
載された蒸発源３・３を同方向に移動させながらブレー
ティング原料を蒸発させて、イオンプレーティングを行
う。

「発明の変形実施例」 （ｉ）　　蒸発源３の移動動作は、一過性の動作であっ
てもオソレート動作であってら良く、必要とされる被膜
の厚さ等の条件に応じて繰り返しの回数を調整すること
が必要である。

（１１）蒸発源の移動速度については、一定であっても
よいが、移動速度を変化させることも有効である。すな
わち、膜厚が厚い部分では移動速度を速め、薄い部分で
は移動速度を低下させるなどの調整を行うことにより、
さらに均一な膜厚を得ることができる。

（ｉｉｉ）　　１処理物が例えばパイプ状の物体である
場合には、蒸発源の移動とともに、被処理物を回転させ
ることにより、その周囲に均一に被膜を形成することが
できる。

ｌｖ）　　蒸発源と電子銃とは、必ずしも同一の移動フ
レームに搭載オろ必要はなく、例えば、移動フレームと
別個に設けられたレール等に電子銃を移動自在に支持さ
せ、このように支持された電子銃を移動フレームに機械
的に連結することによって、連動して移動さけるように
してらよい。

璽発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明は、真空槽内に、
被処理物の長手方向に沿って移動自在な移動フレームを
設け、該移動フレームに、その移動方向に沿って相互に
間隔をおいて複数の蒸発源を設けろようにしたものであ
るから、複数の蒸発源からそれぞれ発生した蒸発京科の
…巣作用により、均一な膜厚および膜質を実現し、さら
に、蒸発源を移動させろことにより、被処理物の寸法に
対する融通性を高めることができるという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は断面図、第２図は膜厚分布を示す図表、第３図
はイオンプレーティングの卯理の説明図、第４図は第３
図の原理に基づいてイオンプレーティングを行う装置の
一従来例を示す断面図、第５図は同じく他の従来例を示
す断面図である。 ｌ・・・・・′電子銃、３・・・・・蒸発源、４・・・
・蒸発原料、５・・・・被処理物、６・・・・・ガス分
子、７・　真空槽、８・・・・・・シリンダー、９・・
・・・・シールｔ１９ｔＬＩＯ・・・・・１２・・・・
・移動フレーム、１３　・・・・遮蔽板、Ｉ・１・・・
・・接続体。 出願人石用島播磨重工業昧式会社 代理人弁理士志賀正式−゛′；・ □　・Ｘ　づ５ 第２図 第８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽内で電子銃から蒸発源に電子線を照射して
   発生させたイオン化蒸発物質を前記真空槽内の被処理物
   の表面に被覆するようにしたイオンプレーティング装置
   において、前記真空槽内に、被処理物の長手方向に沿っ
   て移動自在な移動フレームを設け、該移動フレームに、
   その移動方向に沿って相互に間隔をおいて複数の蒸発源
   を設けたことを特徴とするイオンプレーティング装置。
2. （２）前記蒸発源は、互いに同一の条件で原料を蒸発さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオ
   ンプレーティング装置。
3. （３）前記複数の蒸発源の上方に、該蒸発源から蒸発さ
   せられた原料が外方に拡散する範囲を規制する遮蔽板を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項および第
   ２項記載のイオンプレーティング装置。
4. （４）前記移動フレームは、真空槽を貫通して設けられ
   かつ貫通部分で真空槽との間が気密にシールされた中空
   状のシリンダーに駆動されて移動し、該シリンダーは、
   前記真空槽とともに真空部を囲む境界の一部をなし、該
   シリンダーの内部で真空環境から遮断された中空部には
   、前記蒸発源に冷却水を供給する配管、および、電子銃
   に電力を供給する配線が内蔵されたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項記載のイオンプレーテ
   ィング装置。