JPH0317904B2 - - Google Patents

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JPH0317904B2
JPH0317904B2 JP56020495A JP2049581A JPH0317904B2 JP H0317904 B2 JPH0317904 B2 JP H0317904B2 JP 56020495 A JP56020495 A JP 56020495A JP 2049581 A JP2049581 A JP 2049581A JP H0317904 B2 JPH0317904 B2 JP H0317904B2
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physical vapor
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Hisashi Shimada
Tooru Arai
Junji Endo
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Toyota Central R&D Labs Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C14/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物理的蒸着によつて物体の表面に対
して金属、無機物質及び有機物質の表面処理を行
うことによつて、物体表面の耐候性、耐摩性、耐
食性及び機能性を与えることを目的とする。
真空蒸着、スパツタリング及びイオンプレーテ
イングなどの物理的蒸着によつて、物体の表面を
コーテイングすることにより耐摩、耐候、耐食性
の付加または向上させたり、或いは反射率を上げ
たりまた遮光性をもたせたりすることは盛んに行
われている。
しかし従来の方法では、真空槽の中に被コーテ
イング物質を設置することによつて処理を行つて
いるので被コーテイング物質の大きさの限界があ
る。即ち、大きな物質に対してはそれより著しく
巨大な真空槽と排気設備を必要とする。このた
め、しばしば物理的蒸着のコストは上がり、或い
は大き過ぎる物体の場合には物理的蒸着による表
面処理は不可能となる。
本発明はこの不都合を取り除くもので、表面処
理を必要とする部分はかならずしも物体の全面に
施す必要はないこと、真空を必要とする空間もか
ならずしも広い空間を必要としないこと、等多く
の条件を積み重ね、本発明を完成したものであ
る。
すなわち、本発明の物理的蒸着装置は接地電位
とした被処理物体と、該被処理物体の表面に脱着
可能な開口部を一端に設け、該開口部には真空シ
ール部材を有する真空用容器と、該容器内で、前
記物体の表面と対向する位置に配置し、前記物体
に蒸着物を放出するためのターゲツト電極と、該
ターゲツト電極と前記物体との間に配置するとと
もに該ターゲツト電極に対しおよび該物体に対し
正電位とし、前記ターゲツト電極との間、および
前記物体との間で放電状態を同時に維持させるバ
イアス用電極と、前記容器の壁に設けた気体排出
用の排気孔とを具備し、エツチング、スパツタリ
ング及びイオンプレーテイングを同時に行う構成
にしたことを特徴とするものである。
この物理的蒸着装置は、被処理物体の表面処理
を必要とする表面を含む部分に真空シール部材を
接触させ、装置の容器と被処理物の該部分でそれ
らの内部に密閉空間を形成する。そして、物理的
蒸着に必要な、電極、排気孔を容器内に設けたも
のである。
加えて、本願発明は手軽で取り扱いが簡単であ
り、携帯用にできているため、被処理物体の面積
が大きくても順次必要な部分を蒸着することが可
能であることから、複雑な形状を有する被処理物
体表面でも蒸着可能である利点を有する。
この物理的蒸着装置の容器は、装置の本体とも
なるので、物理的蒸着に必要な電極、排気孔を有
するとともに、被処理物体と一体化して真空室を
形成する真空容器となるものである。この容器は
大気圧(1気圧)の圧力に耐える強度を有するも
のであればよく、金属、セラミツクス等で作るこ
とができる。容器の全体、あるいは一部をガラス
等の透明体で形成することにより表面処理そのも
のを観察でき便利である。容器の形状は電極等を
収納するに十分な凹部を有する一端開口のもので
よい。
上記容器の開口端には真空シール部材が組み付
けられている。真空シール部材は被処理物体と容
器を一体化し、気密性を保持するものである。真
空シール部材はゴムとかシリコーン樹脂ペースト
のような軟質物質で作られる。この形状は被処理
物体の表面形状に合わせて作るのが好ましい。こ
れにはシリコーン樹脂のような成形用材料が有利
に利用できる。また、被処理物体が平面に近いも
のであればゴム製のオウリング(Oリング)のよ
うなものを使用することができる。また、シール
部の被処理物体の表面が粗くシールが困難な場合
には、ペースト状の真空グリース等を活用するこ
ともできる。
容器の内部にはスパツタリング用のターゲツト
電極を設ける。この電極以外にバイアス用電極を
設ける。このバイアス用電極を設けたことによ
り、前記バイアス用電極と前記被処理物体との間
に放電状態を維持させ、使用前および使用中にお
いて該被処理物体表面をクリーニングすることが
できる(エツチング技術)。
さらに、前記バイアス用電極とターゲツト電極
との間に放電状態を維持させ、前記真空容器内中
に存在する気体をイオン化し、該イオンをターゲ
ツト電極に衝突させて、該ターゲツト電極を構成
する蒸着物質を打ち出すことができる(スパツタ
ー技術)。
しかも、前記ターゲツト電極より打ち出された
中性の蒸発物質は前記バイアス用電極と被処理物
体との間の放電状態領域に入り、ここで蒸発物質
は活性化(一部はイオン化)されるとともに外部
電圧により加速され、被処理物体表面に衝突的に
到達し付着する。出来る処理膜は緻密でしかも密
着力の大きなものである。(イオンプレーテイン
グ技術)。
すなわち、エツチング、イオンプレーテイング
及びバイアススパツタリングのよい点がすべて満
足させることができる。
その結果被処理物体表面と処理膜との間に強固
な結合を達成することができる。
容器には、気体排出用の排気孔を必要とする。
この排気孔により容器内部を減圧にし、物理的蒸
着を可能にするものである。また、物理的蒸着を
特定雰囲気下で実施するため特定ガスの導入用導
入孔を容器に設けることができる。
さらに、本装置を被処理物体に固定するため、
クランプ、磁石を用いたクランプ等の固定部材を
設けることは好ましいことである。
次に具体例を示す。
第1図に、被処理物体として大きな金型Aの上
側の一面を表面処理するための装置の正面図を示
す。この装置は真空用容器1として円筒状で透明
のガラス管11の上端に金属製の蓋12をパツキ
ング13を介して取り付けたものである。この容
器1の内部の中央にはターゲツト電極2が蓋12
の内側中央に固定され、その端子21が蓋12の
外側に設けられている。また、バイアス用電極3
は、ターゲツト電極2の下方に位置し、リング状
である。バイアス用電極3は蓋12の縁部から下
方に伸びる支柱31に保持され、その端子32は
蓋12の外側に設けられている。
さらに本装置の電気的結線図を第3図に示す。
金型Aを接地電位とする。そして該接地電位と
した一方は第1のスイツチ7を介して第1の電源
8の負電極8aに接続する。該電源8の正電極8
bはバイアス用電極3に接続するとともに一方は
第2のスイツチ9を介して第2の電源80の正電
極80aに接続する。そして、該電源80の負電
極80bにはターゲツト電極2に接続してなる構
成である。前記容器1の蓋12には、さらに排気
用の排気孔4が設けられ、これに排気用パイプ4
1により真空ポンプに連結される。さらに、この
蓋12にはガス導入孔5が設けられ、これにガス
導入パイプ51が固定されている。
ガラス管11の下部開口端にはゴム製のパツキ
ングよりなる真空シール部材6が設けられ、この
真空シール部材6が金型Aの表面に接し、気密的
にシールする。これにより、容器1内は密閉され
る。この装置で金型Aの表面の処理を実施するに
は、まず、真空シール部材6と金型Aの表面が気
密的にシールされているかを確認する。その後真
空ポンプ(図示せず)により排気孔4を通して容
器1内の空気を排気する。そして、ガス導入孔よ
り所定のガスを所定量供給し、容器1内の雰囲気
を管理し、ターゲツト電極2と金型Aおよびバイ
アス用電極3の間に電圧を印加する。すなわち、
前記ターゲツト電極2には負電位を印加し、前記
バイアス用電極3には正電位を印加する。そして
前記金型Aは接地電位としたのである。しかし
て、前記バイアス用電極3とターゲツト電極2と
の間、および前記バイアス用電極3と金型Aとの
間に放電状態をおこし、同時に維持することによ
り容器内に存在する気体をイオン化し、該イオン
を前記ターゲツト電極2に衝突させることにより
蒸発物質を放出する。該放出した蒸発物質は前記
バイアス用電極と金型Aとの間の放電状態領域に
入り、ここで蒸発物質は活性化されるとともに外
部電圧により加速され金型A表面に蒸発物質を付
着させ処理膜を形成する。なお、金型Aの表面が
よごれている場合はあらかじめ、金型Aとバイア
ス用電極3との間に放電を生じさせ金型A表面を
クリーニングする。また、蒸着中においても前記
金型Aと前記バイアス用電極3との間には放電状
態が維持されているので金型A表面のクリーニン
グが行われる。このように、本装置は非常に小型
であり、移動可能で大型金型のような従来処理が
困難であつた被処理物体の表面処理が可能であ
る。また、この装置では、容器1のガラス管11
が透明であるため、表面処理の様子を観察しなが
ら実施できる利点がある。
なお、第1図に示したものと同型で、円筒底面
のない内径130mm高さ55mmの円筒形真空槽を用い
て、プレス用金型に対してスパツタリングによる
コーテイングを行つた。金型は十分研摩されて鏡
面状態にされた。上記真空槽を金型面上にセツト
し、5×10-5 Tprrまで排気した後、アルゴンを真
空槽内に導入して0.07Tprrに保持した。
次に0.07Tprrのアルゴン雰囲気中で、金型を接
地電位とし、バイアス用電極を正電位とし、電圧
2kv、電流0.005Aによる放電によつて前清浄用エ
ツチング処理を5分間行つた。ひきつづき、前記
バイアス用電極と金型との間での放電状態を維持
してクリーニングしながら、さらにターゲツト電
極に負電位を印加し、蒸着を行う。しかして金型
表面上には蒸着による金のコーテイングを行つ
た。この装置に於けるスパツタリング条件と結果
は次に示す通りであつた。
ターゲツトと金型面間距離 25mm イオン化電圧 DC 1.4kv 電流 10mA アルゴン圧力 0.07Tprr 堆積時間 8min 金の膜厚分布中心 中心より60mmの点 520Å 400Å 第2図に他の具体例を示す。この装置は被処理
物体とした物体Bの下側の面に真空蒸着を施すも
ので、金属製の容器10を本体とする。この容器10
は一端開口の円形カンでその側壁に、内部中央に
設けた加熱蒸発のための電極(図示せず)の端子
22、排気パイプ42、ガス導入パイプ52、お
よびのぞき窓14が設けられている。
この容器10の開口端にはゴム製のパツキング
よりなる真空シール部材60が設けられている。
さらに、この容器10を物体Bの下側の面に固定
するスタンド15が組み合わされており、このス
タンド15により容器10は物体Bの下側の面に
押圧保持される。
この装置で物体Bの下側の面の表面処理を実施
するには、容器10をスタンド15を用いて第2
図のように物体Bの下側の面に固定する。次に排
気パイプ42より容器10内の空気を排気し、さ
らにガス導入パイプより所定のガスを導入し容器
10内の雰囲気を調節する。その後端子22より
電極に電流を流し、蒸発用のルツボあるいはフイ
ラメントを加熱し、金属を蒸発させそれを物体B
の下面に蒸着させるものである。表面処理はのぞ
き窓14より観察しながら実施できる。なお、こ
の具体例の電極を通常の物理的蒸着装置として公
知の他の蒸着用電極、スパツタリング用電極、イ
オンプレーテイング用電極に代えることもでき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置の具体例を示す正面図、
第2図は他の具体例の斜視図、第3図は本発明の
装置の具体例の電気的結線図である。 図中、1,10…容器、2…電極、3…バイア
ス用電極、4…排気孔、5…ガス導入孔、6,6
0…真空シール部材、7…第1のスイツチ、8…
第1の電源、9…第2のスイツチ、80…第2の
電源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 接地電位とした被処理物体と、 該被処理物体の表面に脱着可能な開口部を一端
    に設け、該開口部には真空シール部材を有する真
    空用容器と、 該容器内で、 前記物体の表面と対向する位置に配置し、前記
    物体に蒸着物を放出するためのターゲツト電極
    と、 該ターゲツト電極と前記物体との間に配置する
    とともに該ターゲツト電極に対しおよび該物体に
    対し正電位とし、前記ターゲツト電極との間、お
    よび前記物体との間で放電状態を同時に維持させ
    るバイアス用電極と、 前記容器の壁に設けた気体排出用の排気孔と、
    を具備し、エツチング、スパツタリングおよびイ
    オンプレーテイングを同時に行う構成にしたこと
    を特徴とする物理的蒸着装置。 2 排気孔と独立に気体導入のための導入孔を容
    器の壁に設けた特許請求の範囲第1項記載の物理
    的蒸着装置。 3 容器壁の少なくとも一部が透明である特許請
    求の範囲第1項記載の物理的蒸着装置。 4 容器を固定するための固定部材を具備する特
    許請求の範囲第1項記載の物理的蒸着装置。
JP56020495A 1981-02-12 1981-02-12 Physical vapor deposition device Granted JPS57134559A (en)

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CA000396090A CA1177638A (en) 1981-02-12 1982-02-11 Apparatus for physical vapor deposition
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JPS57134559A JPS57134559A (en) 1982-08-19
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GB (1) GB2093072B (ja)

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