JPH0533304B2 - - Google Patents

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JPH0533304B2
JPH0533304B2 JP61132417A JP13241786A JPH0533304B2 JP H0533304 B2 JPH0533304 B2 JP H0533304B2 JP 61132417 A JP61132417 A JP 61132417A JP 13241786 A JP13241786 A JP 13241786A JP H0533304 B2 JPH0533304 B2 JP H0533304B2
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JP
Japan
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evaporation
evaporated
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vacuum chamber
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JP61132417A
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JPS62287068A (ja
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Masayasu Tanjo
Yasuo Suzuki
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、金属シートの表面に薄膜を形成す
るイオンビーム蒸着装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より、金属シートの表面に薄膜を形成して
シート表面の改質(硬度向上、耐摩耗性向上、耐
食性向上、摩擦係数低減、色調光沢改善)を行つ
ている。
このような薄膜の形成は、第3図に示すイオン
ビーム蒸着装置により行つている。図において、
40は鋼板等の金属シートからなる被蒸着部材で
あり、真空槽42内をローラ44により矢印方向
に水平移動する。また、真空槽42内には、被蒸
着部材40の下方において、被蒸着部材40の搬
送方向に蒸発源46,48とイオン源50,52
とが交互に並んで設けられている。蒸発源46,
48は、電子銃(図示せず)から電子ビームを照
射して容器46a,48a内の蒸着材料(例えば
Ti)54を電子ビーム加熱することで蒸着材料
54を蒸気化させるものである。また、イオン源
50,52は、例えばN等の元素のイオンを被蒸
着部材40に向けて加速して照射し、例えばイオ
ン注入を行うものである。
次に、被蒸着部材40の下面に薄膜を形成する
動作を説明する。
まず、蒸発源46より蒸発した蒸着材料が被
蒸着部材40の下面に蒸着し、厚さ300Å程度
の蒸着層を形成する。
次に、イオン源50よりで形成した蒸着層
に向けて30KeV程度のエネルギをもつたNイ
オンを照射して蒸着層に注入し、被蒸着部材4
0の下面にTiNと被蒸着部材40の構成原子
とが混合したミキシング層を形成する。
さらに、、と同様にして、蒸発源48に
よる蒸着とイオン源52による低エネルギ(数
KeV)のイオン注入とによりで形成したミ
キシング層上にさらにTiN層を形成し、被蒸
着部材40に所望の厚さのTiN薄膜を形成す
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、このように構成されたイオンビーム蒸
着装置によると、蒸発源46,48およびイオン
源50,52が水平に搬送される被蒸着部材40
の下方に配設されているので、蒸発源46,48
から蒸発した蒸着材料54がイオン源50,52
内にごみとして落下し、イオン源50,52が汚
れやすく、イオン源50,52の洗浄に手間がか
かるという問題があつた。また、被蒸着部材40
を水平に搬送するので、蒸発源46,48ならび
にイオン源50,52の上方における被蒸着部材
40がたるまないように、可能な限り蒸発源46
ならびにイオン源52の前後におけるローラ44
の間隔を狭くする必要がある。そのため、蒸発源
46,48から蒸発した蒸着材料54がローラ4
4に付着し、ローラ44の清浄にも手間がかかる
という問題があつた。
この発明の目的は、イオン源に蒸発した蒸着材
料がごみとして落下しにくく、かつ搬送手段にも
付着しにくくなり、保守が容易に行なえるイオン
ビーム蒸着装置を提供することである。
〔問題を解決するための手段〕
この発明のイオンビーム蒸着装置は、真空槽
と、この真空槽内でシート状の被蒸着部材を垂直
に搬送する搬送手段と、前記真空槽内において前
記被蒸着部材の側方に前記被蒸着部材に蒸発面が
対向した状態に設けられ、陰極となる蒸着材料お
よび陽極となる前記真空槽間のアーク放電による
発熱で蒸着材料を蒸発させるとともにアークプラ
ズマにより蒸発した蒸着材料をイオン化する蒸発
源と、前記真空槽と前記被蒸着部材との間にバイ
アス電圧を印加し前記イオン化した蒸着材料を前
記被蒸着部材に引付けるバイアス電源と、前記蒸
発源と前記被蒸着部材の搬送方向下手側において
前記真空槽内に設けられ前記被蒸着部材の表面に
蒸着した蒸着層にイオンを照射するイオン源とを
備えたものである。
〔作用〕
この発明の構成によれば、被蒸着部材を垂直に
搬送して被蒸着部材の側方に蒸発源とイオン源を
配置したので、蒸発した蒸着材料がごみとしてイ
オン源に落下しにくくなる。
また、蒸発源の蒸発面を被蒸着部材に対向さ
せ、蒸発源において陰極となる蒸着材料および陽
極となる真空槽間のアーク放電による発熱で蒸着
材料を蒸発させるとともにアークプラズマにより
蒸発した蒸着材料をイオン化し、さらにバイアス
電源によつてイオン化した蒸着材料を被蒸着部材
に引付けるようにしたことによつて、蒸発源から
蒸発した蒸発材料を効率よく被蒸着部材に蒸着さ
せることができ、被蒸着部材を垂直に搬送するこ
とによる蒸着効率の低下の問題は生じない。この
ように、蒸発源の蒸発面を被蒸着面に対向させる
ことができるのは、蒸着材料の全体が溶融するの
ではなく、蒸着材料の表面のアーク放電によつて
生じるアークスポツトの部分のごく少量のみが高
温になつて溶融し、蒸着面を立てても溶融した蒸
着材料が垂れ落ちることがないからである。
さらに、被蒸着部材を垂直に搬送するようにし
たので、被蒸着部材がたるんだりせず、蒸発源な
らびにイオン源の前後における搬送手段の間隔を
大きく取ることができる。したがつて蒸発源から
蒸発した蒸着材料が搬送手段に付着しにくくな
る。このように、蒸発した蒸着材料がごみとして
イオン源に落下しにくく、かつ搬送手段にも付着
しにくくなり、保守が容易に行なえる。
しかも、蒸着材料の溶融は、アーク放電によつ
て行うので、蒸着材料は放電した部分しか溶融し
ない。したがつて、蒸発源を被蒸着部材の側方に
配置しても蒸発材料がこぼれたりしない。
〔実施例〕
この発明の一実施例を第1図および第2図に基
づいて説明する。このイオンビーム蒸着装置は、
第1図に示すように、真空槽10内にシート状の
被蒸着部材14を搬送手段12により垂直に搬送
し、真空槽10内で被蒸着部材14の側方に蒸発
源16a,16b,16c,16dを設け、各蒸
発源16a〜16dの被蒸着部材14の搬送方向
下手側において真空槽10内にイオン源18a,
18b,18c,18dを設けたものである。
蒸発源16a〜16dは、被蒸着部材14の側
方に位置した陰極24a,24b,24c,24
dとなる蒸着材料および陽極となる真空槽10間
のアーク放電による発熱で蒸着材料からなる陰極
24a,24b,24c,24dを蒸発させると
ともにアークプラズマにより蒸発した蒸着材料を
イオン化するものである。イオン化した蒸着材料
は、バイアス電源34により真空槽10と被蒸着
部材14との間に印加したバイアス電圧により被
蒸着部材14に引付けられる。
また、イオン源18a〜18dは、被蒸着部材
14の表面に蒸着した蒸着層にイオンを照射し
て、例えばこのイオンを注入するものである。
真空槽10は金属等の導電性材料からなり、上
下に補助真空槽20,22が形成されており、真
空槽10内を所定の真空度に維持している。被蒸
着部材14は金属シート等からなり、真空槽10
に設けたローラからなる搬送手段12によつて、
真空槽10内を上から下へ垂直に搬送される。
蒸発源16a〜16dとイオン源18a〜18
dは、真空槽10内において被蒸着部材14の両
側に並設されている。被蒸着部材14の片側に
は、真空槽10の上から下に並んで蒸発源16
a、イオン源18a、蒸発源16b、イオン源1
8bが設けられており、被蒸着部材14の片面に
薄膜を形成する。また、被蒸着部材14の他側に
は、真空槽10の上から下に並んで蒸発源16
c、イオン源18c、蒸発源16d、イオン源1
8dが設けられており、被蒸着部材14の他面に
薄膜を形成する。各蒸発源16a〜16dは、真
空槽10に固定されたTi等の蒸着材料でできた
陰極24a〜24dと、陰極24a〜24dの中
央部に設けたトリガ電極26a〜26dと、陰極
24a〜24dに負極を接続し正極を陽極である
真空槽10およびトリガ電極26a〜26dに接
続したアーク電源28a〜28dと、このアーク
電源28a〜28dとトリガ電極26a〜26d
との間に設けた抵抗30a〜30dと、陰極24
a〜24dを接地電位にある真空槽10より絶縁
するための絶縁物31a〜31dとから構成され
ている。また、イオン源18a〜18dは、例え
ばNイオンをマルチアパーチヤ32a〜32dか
ら引き出して加速し被蒸着部材14に照射するも
のである。なお、バイアス電源34は、負極を被
蒸着部材14に接し正極を真空槽10に接続した
直流の電源からなる。また、第2図は、イオンビ
ーム蒸着装置の要部斜視図を示している。
次に、被蒸着部材14の両面に薄膜を形成する
動作について説明する。なお、被蒸着部材14の
両面はそれぞれ同様にして薄膜形成を行うので、
第1図の被蒸着部材14の紙面方向左側面につい
てのみ説明し、右側面についてはその説明を省略
する。
まず、図示しない駆動源につながれた一つま
たは複数個の搬送手段12を駆動して被蒸着部
材14を上から下へ搬送する。
蒸発源16aより蒸着材料を蒸気化して被蒸
着部材14の表面に蒸着し、厚さ300Å程度の
蒸着層を形成する。蒸着材料の蒸着は、次のよ
うにして行う。まず、トリガ電極26aと陰極
24aとの間にアーク放電が起きて蒸着材料が
蒸発し、さらにこの蒸発した蒸着材料を介して
蒸着材料からなる陰極24aと陽極である真空
槽10との間にアーク放電が発生して蒸着材料
が蒸発してイオン化する。蒸発してイオン化し
た蒸着材料は、バイアス電源34によるバイア
ス電圧によつて、被蒸着部材14の表面に引付
けられ被蒸着部材14の側面に蒸着して、Ti
の蒸着層を形成する。
イオン源18aよりで形成した蒸着層に向
けて例えば30KeVのエネルギをもつたNイオ
ンを照射して蒸着層に注入し、被蒸着部材14
の表面にTiNと被蒸着部材14の構成原子と
が混合したミキシング層を形成する。
次に、蒸発源16bより蒸発材料を蒸気化
し、で形成したミキシング層に蒸着する。
さらに、イオン源18bより低エネルギ(例
えば数KeV)のNイオンを照射して注入し、
被蒸着部材14に所望の厚さのTiN薄膜を形
成する。
なお、蒸発源16a,16bからの蒸気化した
Ti、およびイオン源18a,18bからのNイ
オンは、或る拡がりを有して被蒸着部材14に到
達するので、被蒸着部材14の表面には、Tiの
蒸着とNイオンの照射とが同時に行われる部分が
ある。
以上のようにして、被蒸着部材14の両面に
TiN薄膜を形成する。
このように構成されたイオンビーム蒸着装置に
よると、被蒸着部材14を垂直に搬送し、蒸発源
16a〜16dおよびイオン源18a〜18dを
被蒸着部材14の側方に配置したので、蒸発した
蒸着材料がイオン源18a〜18dに落下しにく
くなる。また、被蒸着部材14を垂直に搬送する
ようにしたので、被蒸着部材14がたるんだりせ
ず、蒸発源16a,16cならびにイオン源18
b,18dの前後における搬送手段12の間隔を
大きく取ることができる。したがつて、蒸発源1
6a〜16dから蒸発した蒸着材料が搬送手段1
2に付着しにくくなる。このように、蒸発した蒸
着材料がごみとしてイオン源18a〜18dに落
下しにくく、かつ搬送手段12にも付着しにくく
なり、清浄等の保守が容易に行なえる。
しかも、蒸着材料の溶融は、アーク放電によつ
て行うので、蒸着材料は放電した部分しか溶融し
ない。したがつて、蒸発源16a〜16dを被蒸
着部材14の側方に配置しても蒸着材料がこぼれ
たりしない。
また、被蒸着部材14を垂直に搬送し、被蒸着
部材14の両側に各々蒸発源16a〜16dおよ
びイオン源18a〜18dを並設して被蒸着部材
14の両側面に薄膜を形成できるようにしたの
で、真空槽10内を1度上から下へ搬送するだけ
で被蒸着部材14の両側面の薄膜形成が行え、薄
膜形成作業が容易に行なえる。
また、TiNの反応を起こすために必要な十分
なエネルギを持つてイオン源18a〜18dから
被蒸着部材14にイオンが照射されるので、被蒸
着部材14をあらかじめ余熱しておく必要がな
く、低温状態で薄膜形成が行なえる。
なお、前記実施例では、被蒸着部材14の両側
にそれぞれ2組ずつ蒸発源とイオン源を配置した
ものであつたが、被蒸着部材14の片側に設けた
ものや、蒸発源およびイオン源を1組ずつ設けた
ものでもよい。また、蒸発源による蒸着作業の前
に、イオン源による被蒸着部材14の表面のクリ
ーニングと活性化を行つてもよい。さらに、本実
施例では被蒸着部材14の表面にTiNなどの金
属窒化物の薄膜を形成したが、蒸発源でAlを蒸
着しイオン源でArイオンを照射して被蒸着部材
14の表面にAlの薄膜を形成したり、あるいは
蒸発源からTiを蒸発させイオン源でCイオンを
照射してTiCに金属炭化物の薄膜を形成できるこ
とは勿論である。
〔発明の効果〕
この発明のイオンビーム蒸着装置によれば、被
蒸着部材を垂直に搬送して被蒸着部材の側方に蒸
発源とイオン源を配置したので、蒸発した蒸着材
料がごみとしてイオン源に落下しにくくなる。
また、蒸発源の蒸発面を被蒸着部材に対向させ
蒸発源において蒸着材料となる陰極と陽極となる
真空槽間のアーク放電による発熱で蒸着材料を蒸
発させるとともにアークプラズマにより蒸発した
蒸着材料をイオン化し、さらにバイアス電源によ
つてイオン化した蒸着材料を被蒸着部材に引付け
るようにしたことによつて、蒸発源から蒸発した
蒸着材料を効率よく被蒸着部材に蒸着させること
ができ、被蒸着部材を垂直に搬送することによる
蒸着効率の低下の問題は生じない。
さらに、被蒸着部材を垂直に搬送するようにし
たので、被蒸着部材がたるんだりせず、蒸発源な
らびにイオン源の前後における搬送手段の間隔を
大きく取ることができる。したがつて、蒸発源か
ら蒸発した蒸着材料が搬送手段に付着しにくくな
る。このように、蒸発した蒸着材料がごみとして
イオン源に落下しにくく、かつ搬送手段にも付着
しにくくなり、保守が容易に行なえるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の概略図、第2図
はその要部斜視図、第3図は従来例の斜視図であ
る。 10……真空槽、12……搬送手段、14……
被蒸着部材、16a〜16d……蒸発源、18a
〜18d……イオン源、26a〜26d……トリ
ガ電極、34……バイアス電源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空槽と、 この真空槽内でシート状の被蒸着部材を垂直に
    搬送する搬送手段と、 前記真空槽内において前記被蒸着部材の側方に
    前記被蒸着部材に蒸発面が対向した状態に設けら
    れ、陰極となる蒸着材料および陽極となる前記真
    空槽間のアーク放電による発熱で蒸着材料を蒸発
    させるとともにアークプラズマにより蒸発した蒸
    着材料をイオン化する蒸発源と、 前記真空槽と前記被蒸着部材との間にバイアス
    電圧を印加し前記イオン化した蒸着材料を前記被
    蒸着部材に引付けるバイアス電源と、 前記蒸発源の前記被蒸着部材の搬送方向下手側
    において前記真空槽内に設けられ前記被蒸着部材
    の表面に蒸着した蒸着層にイオンを照射するイオ
    ン源とを備えたイオンビーム蒸着装置。
JP13241786A 1986-06-06 1986-06-06 イオンビ−ム蒸着装置 Granted JPS62287068A (ja)

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