JPH0214422B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0214422B2 JPH0214422B2 JP61206861A JP20686186A JPH0214422B2 JP H0214422 B2 JPH0214422 B2 JP H0214422B2 JP 61206861 A JP61206861 A JP 61206861A JP 20686186 A JP20686186 A JP 20686186A JP H0214422 B2 JPH0214422 B2 JP H0214422B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- nitrogen gas
- coating
- tin
- hcd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、HCD型イオンプレーテイングによ
りTiNを基板上にコーテイングし、装飾性、密
着性、耐摩耗性に優れた膜を再現性よく得る方法
に関するものである。
りTiNを基板上にコーテイングし、装飾性、密
着性、耐摩耗性に優れた膜を再現性よく得る方法
に関するものである。
従来の技術
表面に付加価値、付加機能を持たせるために塗
装、あるいは電気メツキなどが広く行われてき
た。しかし塗装、電気メツキとして適用できる対
象物質には限界があり、表面に付加した場合種々
の優れた特性を示すことが知られながら、実用化
されない物質も多く知られていた。
装、あるいは電気メツキなどが広く行われてき
た。しかし塗装、電気メツキとして適用できる対
象物質には限界があり、表面に付加した場合種々
の優れた特性を示すことが知られながら、実用化
されない物質も多く知られていた。
一方、最近のドライコーテイングによる表面改
質技術の目覚しい発展に伴い、ほとんどあらゆる
物質がコーテイング可能となつた。とりわけ、
TiNは物質色として塗装性に優れた金色を有し、
しかも非常に高硬度であるため、工具の長寿命化
のほか時計部品や台所用品に広く応用されるよう
になつた。これらのコーテイングは、主として
HCD型（ホローカソードデイスチヤージ型）イ
オンプレーテイング法で行われている。
質技術の目覚しい発展に伴い、ほとんどあらゆる
物質がコーテイング可能となつた。とりわけ、
TiNは物質色として塗装性に優れた金色を有し、
しかも非常に高硬度であるため、工具の長寿命化
のほか時計部品や台所用品に広く応用されるよう
になつた。これらのコーテイングは、主として
HCD型（ホローカソードデイスチヤージ型）イ
オンプレーテイング法で行われている。
HCD型イオンプレーテイング法では、被覆材
料であるチタンメタルのイオン化量と、反応窒素
ガスのイオン化量が化学量論的に適当でないと装
飾性に大きな影響を与える。しかしながら、この
化学量論の制御は一般に難しいものであり、
TiNコーテイングをHCD型イオンプレーテイン
グで行う場合、同一方法で行なつていても必ずし
も同じ色をしたTiN膜が得られるとは限らない。
この大きな原因の１つは、蒸発源のチタンメタル
が度重なるバツチ数のためにしだいに窒化、ある
いは酸化作用を受け抵抗値が変るため、ホローカ
ソード間で電圧−電流特性が変わることにあると
考えられる。
料であるチタンメタルのイオン化量と、反応窒素
ガスのイオン化量が化学量論的に適当でないと装
飾性に大きな影響を与える。しかしながら、この
化学量論の制御は一般に難しいものであり、
TiNコーテイングをHCD型イオンプレーテイン
グで行う場合、同一方法で行なつていても必ずし
も同じ色をしたTiN膜が得られるとは限らない。
この大きな原因の１つは、蒸発源のチタンメタル
が度重なるバツチ数のためにしだいに窒化、ある
いは酸化作用を受け抵抗値が変るため、ホローカ
ソード間で電圧−電流特性が変わることにあると
考えられる。
従来、これを制御し再現性よくTiN装飾性金
色を得るためにチタンメタルの早期交換を行い、
チタンの変性が起こる前に、既に経験的に得られ
たHCDガン出力、及び反応窒素ガス量などの条
件に従つて対処してきた。しかしながら、このよ
うな方法では、チタンの歩留り、更には操業効率
に問題を与えてきた。
色を得るためにチタンメタルの早期交換を行い、
チタンの変性が起こる前に、既に経験的に得られ
たHCDガン出力、及び反応窒素ガス量などの条
件に従つて対処してきた。しかしながら、このよ
うな方法では、チタンの歩留り、更には操業効率
に問題を与えてきた。
発明が解決しようとする問題点
本発明が、HCD型イオンプレーテイングによ
りTiNをコーテイングする際にチタンメタルの
イオン化量と反応窒素ガスのイオン化量を特定範
囲内に制御することによつて上記問題点を解決
し、装飾性、密着性、耐摩耗性、加工性、耐候
性、耐錆性に優れたTiN膜を再現性よく得るこ
とを可能にしたものである。
りTiNをコーテイングする際にチタンメタルの
イオン化量と反応窒素ガスのイオン化量を特定範
囲内に制御することによつて上記問題点を解決
し、装飾性、密着性、耐摩耗性、加工性、耐候
性、耐錆性に優れたTiN膜を再現性よく得るこ
とを可能にしたものである。
問題点を解決するための手段
本発明は、基板表面上にTiNコーテイングを
施す際、反応窒素ガス流量（SCCM）に対する
HCDガンのエミツシヨン電流(A)の比を１を超え
て2.5以下とすることにより、チタンメタルのイ
オン化量と窒素ガスのイオン化量を化学量論的に
適当に制御することを特徴としたイオンプレーテ
イングによるコーテイング方法である。
施す際、反応窒素ガス流量（SCCM）に対する
HCDガンのエミツシヨン電流(A)の比を１を超え
て2.5以下とすることにより、チタンメタルのイ
オン化量と窒素ガスのイオン化量を化学量論的に
適当に制御することを特徴としたイオンプレーテ
イングによるコーテイング方法である。
HCD型イオンプレーテイングによるTiNコー
テイングは、蒸発源にチタンメタルを用いこれを
HCDガンで溶融、イオン化を行なわしめ、活性
化されたチタン蒸気中に反応ガスとして窒素を導
入して、気相中でTiNを生成させ、基板上にコ
ーテイングする方法である。ここで基板としては
たとえば金属、セラミツクス、プラステイツク、
紙などが挙げられ、またその形状は平面状であつ
ても、曲面状であつてもよく、特に限定するもの
ではない。
テイングは、蒸発源にチタンメタルを用いこれを
HCDガンで溶融、イオン化を行なわしめ、活性
化されたチタン蒸気中に反応ガスとして窒素を導
入して、気相中でTiNを生成させ、基板上にコ
ーテイングする方法である。ここで基板としては
たとえば金属、セラミツクス、プラステイツク、
紙などが挙げられ、またその形状は平面状であつ
ても、曲面状であつてもよく、特に限定するもの
ではない。
HCDガンの出力と導入する反応窒素ガス流量
の２つのパラメータを用いることで、生成する
TiN膜の物性を望むものにすることができる。
このとき、得られる成膜速度は２のパラメータに
より必然的に決るものであり、この成膜速度でモ
ーターが可能である。
の２つのパラメータを用いることで、生成する
TiN膜の物性を望むものにすることができる。
このとき、得られる成膜速度は２のパラメータに
より必然的に決るものであり、この成膜速度でモ
ーターが可能である。
この２つのパラメータによつて決まる成膜速度
と得られるTiNxの色の領域の関係を第１図に示
す。図中〇は金色、△は無色、×は黒褐色を示し
た点である。このうち、黒褐色領域は導入する窒
素ガス流量（SCCM）に対するホローカソードガ
ン出力(A)の比が１以下の領域であり（成膜速度は
18Å／Ｓ以下）、窒素リツチな膜である。
と得られるTiNxの色の領域の関係を第１図に示
す。図中〇は金色、△は無色、×は黒褐色を示し
た点である。このうち、黒褐色領域は導入する窒
素ガス流量（SCCM）に対するホローカソードガ
ン出力(A)の比が１以下の領域であり（成膜速度は
18Å／Ｓ以下）、窒素リツチな膜である。
また無色領域は該比が３以上の領域であり（成
膜速度は35Å／Ｓ以上）、チタンリツチからチタ
ンメタルに近い膜である。この２領域で得られる
膜はいずれも耐摩耗性、密着性に乏しいものであ
る。一方、金色領域では該比が１を越えて2.5以
下の領域であり（成膜速度は20Å／Ｓ以上、32
Å／Ｓ以下）、化学量論的にTiNに近い領域で、
装飾性、密着性、耐摩耗性に優れた膜が得られ
る。
膜速度は35Å／Ｓ以上）、チタンリツチからチタ
ンメタルに近い膜である。この２領域で得られる
膜はいずれも耐摩耗性、密着性に乏しいものであ
る。一方、金色領域では該比が１を越えて2.5以
下の領域であり（成膜速度は20Å／Ｓ以上、32
Å／Ｓ以下）、化学量論的にTiNに近い領域で、
装飾性、密着性、耐摩耗性に優れた膜が得られ
る。
第１図から分かるように、工業上利用価値のあ
る膜を得るためには、導入する反応窒素ガス流量
（SCCM）に対するHCDガンエミツシヨン電流の
比は１を超えて2.5以下にする必要がある。特に、
1.5以上、２以下が望ましい。
る膜を得るためには、導入する反応窒素ガス流量
（SCCM）に対するHCDガンエミツシヨン電流の
比は１を超えて2.5以下にする必要がある。特に、
1.5以上、２以下が望ましい。
また、加工性、生産性を加味すると膜厚は1μm
以下が望ましい。この膜厚であれば、装飾性、密
着性、耐摩耗性の他、加工性、耐候性、耐錆性に
も優れた特性が得られる。
以下が望ましい。この膜厚であれば、装飾性、密
着性、耐摩耗性の他、加工性、耐候性、耐錆性に
も優れた特性が得られる。
次に本発明の実施例について述べる。
実施例
チヤンバー内を100℃に加熱し、油拡散ポンプ
によつて５×10-6torr以下に排気してチヤンバー
内の水分、及び不要ガスの除去を行なつた後、
HCDガンからチヤンバー内にアルゴンガスを導
入（20SCCM）し、３×10-3torrの真空度に保つ
た。
によつて５×10-6torr以下に排気してチヤンバー
内の水分、及び不要ガスの除去を行なつた後、
HCDガンからチヤンバー内にアルゴンガスを導
入（20SCCM）し、３×10-3torrの真空度に保つ
た。
HCDガンを作動させ、エミツシヨン電流を
140Aに設定後、反応窒素ガスをマスフローコン
トローラを通じて80SCCMの流量（反応窒素ガス
流量に対するエミツシヨン電流の比140／80＝
1.75）で導入した。このときの成膜速度は、膜厚
モーターによれば平均で24Å／Ｓであつた。
140Aに設定後、反応窒素ガスをマスフローコン
トローラを通じて80SCCMの流量（反応窒素ガス
流量に対するエミツシヨン電流の比140／80＝
1.75）で導入した。このときの成膜速度は、膜厚
モーターによれば平均で24Å／Ｓであつた。
ステンレス鋼上に5000Åまで堆積させて得られ
た膜は、装飾性に優れた黄金色（L*＝90、a*＝
−10、b*＝54）を呈し、硬度でも1800Hvと非常
に硬いことがわかつた、また、海岸の非常に厳し
い条件下での曝露試験（１ケ月）でもほとんど色
あせ、変色、発錆等の変化は認められなかつた。
た膜は、装飾性に優れた黄金色（L*＝90、a*＝
−10、b*＝54）を呈し、硬度でも1800Hvと非常
に硬いことがわかつた、また、海岸の非常に厳し
い条件下での曝露試験（１ケ月）でもほとんど色
あせ、変色、発錆等の変化は認められなかつた。
比較例 １
実施例と同様の実験を、HCDガン出力200A、
反応窒素ガス流量10SCCM（反応窒素ガス流量に
対するエミツシヨン電流の比200／20＝10）で行
なつたところ、成膜速度で40Å／Ｓであり、ま
た、得られた膜（5000Å）は無色を呈した。この
膜は、硬度で300Hvと軟かく、また、曲げ加工に
より容易に剥離現象が認められた。
反応窒素ガス流量10SCCM（反応窒素ガス流量に
対するエミツシヨン電流の比200／20＝10）で行
なつたところ、成膜速度で40Å／Ｓであり、ま
た、得られた膜（5000Å）は無色を呈した。この
膜は、硬度で300Hvと軟かく、また、曲げ加工に
より容易に剥離現象が認められた。
比較例 ２
実施例と同様の実験を、HCDガン出力100A、
反応窒素ガス流量200SCCM（反応窒素ガス流量に
対するエミツシヨン電流の比100／200＝0.5）で
行なつたところ、成膜速度で10Å／Ｓであり、ま
た、得られた膜（5000Å）は黒褐色を呈した。こ
の膜は、硬度で230Hvと軟かく、また、曲げ加工
により容易に剥離現象が認められた。
反応窒素ガス流量200SCCM（反応窒素ガス流量に
対するエミツシヨン電流の比100／200＝0.5）で
行なつたところ、成膜速度で10Å／Ｓであり、ま
た、得られた膜（5000Å）は黒褐色を呈した。こ
の膜は、硬度で230Hvと軟かく、また、曲げ加工
により容易に剥離現象が認められた。
発明の効果
本発明により、従来問題とされていたTiNコ
ーテイングの再現性を容易に実現し、かつ、装飾
性、密着性、耐摩耗性、耐候性等に優れたコーテ
イングが可能となる、このことから、高品質な
TiN膜を生産性よく得ることができる。
ーテイングの再現性を容易に実現し、かつ、装飾
性、密着性、耐摩耗性、耐候性等に優れたコーテ
イングが可能となる、このことから、高品質な
TiN膜を生産性よく得ることができる。
第１図は、TiNコーテイング条件の装飾性金
色に及ぼす影響を説明する図である。横軸に反応
窒素ガス流量（SCCM）に対するホローカソード
ガン出力(A)の比、縦軸に成膜速度（Å／Ｓ）をと
つている。
色に及ぼす影響を説明する図である。横軸に反応
窒素ガス流量（SCCM）に対するホローカソード
ガン出力(A)の比、縦軸に成膜速度（Å／Ｓ）をと
つている。
Claims (1)
- １ 基板表面に、TiNをHCD型イオンプレーテ
イング法によりコーテイングするに際し、反応窒
素ガス流量（SCCM）に対するHCDガンのエミ
ツシヨン電流(A)の比を、１を超えて2.5以下にし
てコーテイングするイオンプレーテイングによる
コーテイング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20686186A JPS6362865A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | イオンプレ−テイングによるコ−テイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20686186A JPS6362865A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | イオンプレ−テイングによるコ−テイング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362865A JPS6362865A (ja) | 1988-03-19 |
| JPH0214422B2 true JPH0214422B2 (ja) | 1990-04-09 |
Family
ID=16530256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20686186A Granted JPS6362865A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | イオンプレ−テイングによるコ−テイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6362865A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5938442U (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | 深水 正元 | スライドマガジン |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP20686186A patent/JPS6362865A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6362865A (ja) | 1988-03-19 |
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