JPS62287068A

JPS62287068A - イオンビ−ム蒸着装置

Info

Publication number: JPS62287068A
Application number: JP13241786A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Tanjiyou; 正安丹上; Yasuo Suzuki; 泰雄鈴木
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1987-12-12
Also published as: JPH0533304B2

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】３、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９耐食性向上、摩擦
係数低減２色調光沢改善）を行っている。

このような薄膜の形成は、第３図に示すイオンビーム蒸
着装置により行っている。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、被落着部材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（図示セず）から電子ビームを照射して
容器４６ａ、４８ａ内の蔑着材料（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。　　２゜ ■　まず、蒸発源４６より蒸発した層着材料が被蒸着部
材４０の下面に蒸着し、厚さ３００人程度の蒸着層を形
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ったＮイオンを照射し
て蒸着層に注入し、被蒸着部材４゜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Ｔ
ｉＮ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〕

シカシ、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５ｏ、５２が
水平に搬送される被蒸着部材４゜の下方に配設されてい
るので、蒸発源４６．４８から苺発した蒸着材料５４が
イオン源５０．５２内にごみとして落下し、イオン−５
５ｏ、ｓ２が汚れやすく、イオン源５０．５２の清浄に
手間がかかるという問題があった。また、被蒸着部材４
０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４４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った。

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設
けられ蒸着材料をアーク放電により蒸発させてイオン化
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、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すせず、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。

したがっ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、蒸着材料の熔融は、アーク放電によって行うの
で、蒸着材料は放電した部分しか熔融しない。したがっ
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ｌＯ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
した蒸着材料からなる陰極２４ａ、２４ｂ。

２４ｃ、２４ｄをアーク放電により蒸発しイオン化する
ものである。イオン化した貫着材料は、バイアス電源３
４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に引イ・ｊけられる
。

また、イオン源１８８〜１８ｄ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によって、真空槽１０内を上から下へ垂直に搬
送される。

蒸発源１６１〜＋６ｄとイオンｔＡｌ　８　ａ　〜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
の一ヒから下に並んで蒸発源１６ａ、イオン源ｉａａ、
蒸発源１６ｂ、イオン源＋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
１６Ｃ，イオン源１８ｃ、范発源＋６ｄ、イオン源１８
ｄ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］　６　ａ−１６ｄは、真空槽１０に
固定されたＴ１等の蒸着材料でできた陰極２４ａ〜２４
ｄと、陰極２４２〜２４ｄ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２４ａ〜２４
ｄ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１８８〜１８ｄば、例えばＮイオンをマルチアパーチ
ャ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１Ｍ３４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Ｉ４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１
４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」二か
ら下へ搬送する。

■　蒸発源＋６ａより菌着材料を蒸気化して被蒸着部材
１４の表面に蒸着し、厚さ３００人程度の芸着層を形成
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って、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■　イオン源１８ａより■で
形成した蒸着ｌ響に向けて例えば３０Ｋｅ■のエネルギ
をもったＮイオンを照射して蒸着層に注入し、被蒸着部
材Ｉ４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ｉｌ＋ａｂより低エネルギ（例えば
数にθＶ）のＮイオンを照射して注入し、被蒸着部材１
４に所望の厚さのＴＩＮ薄股薄膜成する。

以上のようにして、被蒸着部材１４の両面にＴ　ｉ　Ｎ
ｉ股を形成する。

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１６８〜＋６ｄ
およびイオン源］　８ａ　−］　８　ｄを被蒸着部材１
４の側方に配置したので、蒸発した蒸着材料がイオン源
１８ａ〜＋８ｄに落ドしにくくなる。また、被蒸着部材
１４を垂直に］峠送するようにしたので、被蒸着部材１
４がたるんだすせず、蒸発源１６ａ、１６ｃならびにイ
オン源１８ｂ。

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。したがって、蒸発１ＪｊＡ１６　ａ〜１
６ｄから叢発した蒸着材料が搬送手段１２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１８８〜１８ｄに落下しに＜＜、かつ搬送手段１
２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、蒸着材料の熔融は、アーク放電によって行うの
で、蒸着材料は放電した部分しか溶融しない。したがっ
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１８
ａ−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番こ必要な十分なエネ
ルギを持ってイオン源１８ａ〜１８ｄから被蒸着部材１
４にイオンが照射されるので、被茎着部材１４をあらか
じめ余熱しておく必要がなく、低温状態で薄膜成形が行
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組ずつ蒸発源をイオン源を配置したものであったが
、被芸着部材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ってもよい。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ＡＩ！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Ａ７！の薄膜を形成したり、あるいは蒸発源からＴｉ
ｔ−蒸発させイオン源でＣイオンを照射してＴｉｃの金
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、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すせず、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。したがって、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
＜＜、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−’Ｉｆ発源、１８ａ　〜１
８ｄ・・・イオン源、２６ａ〜２６ｄ・・・トリガ電極
、３４・・・バイアス電源第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

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
着部材の側方に設けられ蒸着材料をアーク放電により蒸
発させて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。