JPH02194172A - コーティング方法 - 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】 童ｍた」 本発明は、特に線材、棒材、管材などの連続コーティン
グに好適に採用されるコーティング方法に関する。

の　　　び　　が　　しようとする 近年、真空蒸着法、イオンブレーティング法、スパッタ
リング法などのドライブレーティング法が数多く開発さ
れ、従来の電気メツキ、無電解メツキ等の湿式法による
成膜法と比べて種々材質の被処理物にメツキが可能で使
用可能な被処理物の範囲が大幅に広がること、湿式法で
は達成できないメツキが可能なこと、高機能メツキや薄
膜形成が可能なことなどの利点があるため、ドライブレ
ーティング法は急速な広がりを見せており、半導体、オ
プトエレクトロニクス、記録材、家電、自動車、工具、
装飾品をはじめ、産業の殆ど全分野に及ぶキーテクノロ
ジーとなっている。

しかしながら、ドライブレーティング法は、真空系を用
いるので装置が高価、複雑なものになり。

またメツキ形成速度が必ずしも速くない等、工業的見地
からはなお大きな問題をかかえているが。

特に被処理物が繊維、ワイヤー、ストランド、その他の
線材、棒材、管材などの場合には、その外周表面に成膜
する際にメツキ材料がこれらの被処理物に捕集される効
率が面材に比べて悪く、被処理物（線材、棒材、管材等
）の外周表面に均一な膜厚でコーティングすることが困
難である上、毎分数十ｍ以上という高速でコーティング
しようとすれば装置の巨大化などの問題が生じる。

即ち、従来のスパッタリング装置は、スパッタリング装
置本体内にターゲットと被処理物とが互に対向して配置
され、ターゲットはカソードとして直流電源又は高周波
電源と接続されているものであるが、かかる装置を用い
てメツキを行なう場合、被処理物が線材、棒材、管材な
どであると、被処理物のターゲット対向面側にはターゲ
ット原子が付着して成膜が行なわれるが、裏面側には十
分にターゲット原子が付着せず、均一にメツキがされ難
く、裏面にも十分な成膜を行なうためには、ターゲット
対向面にメツキを施した後、被処理物を回転して上記裏
面にメツキをターゲットと対向させ、再度メツキを行な
わなければならない問題がある上、ターゲット原子（メ
ツキ材料）の大部分は被処理物に捕集されず、飛散して
失われるので、ターゲツト材の利用効率が極めて悪いと
いう問題がある。

この事情は、ドライブレーティング法として真空蒸着法
、イオンブレーティング法等を採用した場合も同じであ
る。

従って、線材、棒材、管材などを効率良く、しかも均一
にかつ経済的にドライメツキする方法が望まれる。

わずかにこの目的に沿うものとしては、従来、同軸中空
スパッタリング法が知られている。この方法は、円筒状
容器の内壁にターゲットを貼り付けてカソードとし、必
要に応じて該円筒状容器の外部から磁場をかけ、該容器
内に配置された被処理物上にドライメツキを施すもので
、この際被処理物を連続的に軸方向に移動させつつメツ
キを行なうことができ、膜厚の均一性やターゲツト材の
利用効率は良好であるが、ターゲットの交換、作成が面
倒で、コスト的にも高価となる欠点がある。

また、一対のターゲットを対向配置し、その間に被処理
物を配置してスパッタリングを行なうことは有効な手段
である（特願昭６２−１３９４４６号）が、この方法も
両ターゲットから飛び出した原子が被処理物方向以外に
両側方にも向うため、飛び出した原子の捕集効率がなお
低いものである。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、線材。

棒材、管材などの被処理物を効率よくかつ均一にドライ
コーティングし得、しかもターゲツト材の利用効率、飛
び出した原子の捕集効率もよく、経済性にも優れたコー
ティング方法を提供することを目的とする。

ｒ！ｓ、Ｉ！ｆを　　するための 本発明は、上記目的を達成するため、被処理物と所定間
隔離間（て４個のターゲットを該被処理物の上下左右に
配設して、これら４個のターゲットから飛び出した原子
をそれぞれ被処理物に付着させると共に、被処理物に未
付着の原子を上下左右のいずれかのターゲットに再付着
させることを特徴とするコーティング方法を提供する。

この場合１本発明は線材、棒材、管材のコーティングに
好適に採用することができるが、この際複数本の線材、
棒材又は管材を互に所定間隔離間して配設し、これら複
数本の線材、棒材又は管材を同時に表面処理するように
することができ、また被処理物を連続して移動すること
により被処理物を連続的にコーティングするようにする
ことが有効である。なお、線材、棒材、管材の断面形状
は特に制限されない。

また、本発明はスパッタリング法、特にマグネトロンス
パッタリング法に好適に適用することができるが、この
際４個のターゲットの背後に磁石をそれぞれ互に対向す
るターゲットの磁石の同一極が対向するように配置し、
これら互に対向するターゲット表面近傍に形成される磁
力線を互に反発させた状態でコーティングを行なうよう
にすることが好ましい。

■−里 本発明によれば、４個のターゲットを被処理物と所定間
隔離間して被処理物の上下左右に配置して、これらター
ゲットから飛び出した原子をそれぞれ被処理物に付着さ
せて成膜を行なうようにしたことにより、被処理物の上
下左右に配置されたターゲットからそれぞれ同時に被処
理物全体にターゲット原子が付着するように作用するも
ので、被処理物が線材、棒材、管材であっても効率的に
かつ均一にドライメツキが施されると共に、被処理物に
付着されなかったターゲット原子は一つのターゲットか
ら他のターゲットに到達して付着し、再利用されるため
、ターゲツト材の使用効率が高まるもので、原子の捕集
効率が非常に良いものである。この場合、被処理物を連
続して移動しながらコーティングを行なうこと、また被
処理物として複数本の線材、棒材又は管材をコーティン
グする場合、これらを互に所定間隔離間して配設し。

これら複数本の線材、棒材又は管材を同時にコーティン
グするようにすることが生産性の見地から好ましい。

また、本発明をマグネトロンスパッタリング法に適用す
る際、４個のターゲットの背後にそれぞれ磁石を互に対
向するターゲットの磁石の同一極が対向するように配置
し、これら互に対向するターゲット表面近傍に形成され
る磁力線を互に反発させた状態でコーティングを行なう
ことにより、各ターゲットの表面近傍に濃密なプラズマ
領域が形成されるので、スパッタ速度が増大すると共に
。

スパッタの侵食消耗が均一化してスパッタの利用効率が
更に増大するものである。

以下１本発明の実施例につき図面を参照して説明する。

失胤且 第１図は本発明の実施に用いる装置の一例を示すもので
、図中１はマグネトロンスパッタリング装置本体であり
、この本体１内に４個のターゲット２ａ、２ｂ、２ｃ、
２ｄが被処理物３を囲むように該被処理物３の上下左右
に被処理物３と所定間隔離間して配置されているもので
ある。

ここで、マグネトロンスパッタリング法は、第２図に示
したように、ターゲット２の背後に磁石（永久磁石又は
電磁石）４を配置したもので、この磁石４の配置により
ターゲット２表面近傍に破線で示したような磁力線が形
成される。そして、ターゲット２に負の電位を与えると
、電子は磁力線に沿ってサイクロイド高速運動し、アル
ゴン等の希ガスなどと衝突してこれをイオンと電子とに
分離して高密度プラズマ化領域をターゲット近傍に形成
すると共に、プラズマ中の正イオンは負の電位が与えら
れているターゲット２と非弾性衝突してターゲツト材原
子を叩き出し、上述したように叩き出されたターゲット
原子が被処理物に付着して膜形成が行なわれるものであ
るが、このようなマグネトロンスパッタリング法による
膜形成において、膜形成速度を支配する要因の一つはい
かにターゲット２近傍に効率よく濃密なプラズマ域を作
り出すかであり、そのためには磁力線のターゲット平行
成分を増大することが効果がある。また、ターゲット２
はメツキの進行につれて第２図中−点鎖線で示したよう
に侵食が一部に集中していれば断面が円錐状に侵食消耗
し、その頂部がターゲット２の裏面に到達した場合はタ
ーゲット２を交換しなければならないが、磁力線のター
ゲット平行成分が増大してプラズマの濃密領域がターゲ
ット２近傍に形成された場合には、スパッタ速度が向上
し、かつターゲットが断面皿形状に侵食消耗してターゲ
ットの消耗の仕方がより均一化され、ターゲツト材の利
用効率が高まるものである。

而して、第１図に示したように、かかるマグネトロンス
パッタリング法′において、４個のターゲット２ａ、２
ｂ、２ｃ、２ｄの背後にそれぞれ磁石４ａ、４ｂ、４ｃ
、４ｄを互に対向するターゲット２ａと２ｂ及び２ｃと
２ｄの磁石４ａと４ｂ及び４ｃと４ｄの同一極（即ちＳ
極とＳ極、Ｎ極とＮ極）が対向するように配置した場合
、ターゲット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面近傍に形成
される磁力線が互に反発してこれら磁力線のターゲット
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに対する平行成分が増大し、こ
れによって両ターゲット２ａ、２ｂ。

２ｃ、２ｄ表面にプラズマの濃密領域が形成されるもの
である。

なお、この例にあっては、ターゲット２ａ。

２ｂ、２ｃ、２ｄはカソードとし、被処理物３はアノー
ドとして直流高圧電源に接続することもできるが、本発
明は高周波スパッタリング法にも好適に適用でき、この
場合は高周波電源が用いられる。

上記装置を用いて被処理物３にメツキを行なう場合は、
常法に従って本体１内を高真空に排気し゛た後、アルゴ
ンガスを導入しく通常１×１０−３〜Ｉ　Ｘ　１０−’
Ｔｏｒｒ程度）１次いでターゲット２ａ。

２ｂ、２ｃ、２ｄに直流又は高周波を印加してグロー放
電を起こさせ、プラズマを生成させるもので、これによ
り、このプラズマ中のアルゴンイオンがターゲット２ａ
、２ｂ、２ｃ、２ｄをそれぞれ叩いてこれらターゲット
２ａ、２ｂ、２ｃｔ２ｄからターゲット物質を構成する
原子を飛び出させ、これらターゲット原子が被処理物表
面に付着することにより、成膜が行なわれるものである
。

この場合、被処理物３の上下左右にはそれぞれターゲッ
ト２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが配置され、被処理物３の上
下左右からターゲット原子が被処理物３全体に付着して
くるので、被処理物３が線材、棒材、管材であってもこ
れらの外周面に均一なメツキ膜が迅速に形成されると共
に、被処理物３を連続的に移動させることにより、連続
コーティングも可能となる。また、一つのターゲット２
ａから飛び出したターゲット原子は被処理物３に捕集さ
れなかったとしても、反対側及び両側方のターゲット２
ｂ、２ｃ、２ｄに到達して捕集され、再利用されるので
、ターゲツト材の利用効率が高まるものである。

ここで、被処理物として線材、棒材、管材を用いた場合
には、対向するターゲット２ａ、２ｂ。

２ｃ、２ｄ間に複数の被処理物を互に所定間隔離間させ
て配置し、同時に複数の被処理物をメツキするようにす
ることが好ましく、これにより生産性を高めることがで
きると共に、ターゲット原子の被処理物への付着効率を
高めることができる。

従って、この第１図に示す実施例によれば、成膜速度が
向上すると共に、ターゲット２ａ、２ｂ。

２ｃ、２ｄが図中−点鎖線で示すように断面皿形状に侵
食消耗するので、ターゲットの利用効率が増大し、寿命
が長くなるものである。

またこの場合、磁石４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとして電磁
石を使用し、これら電磁石に与える電流を周期的、パル
ス的又はランダムに変化し、電磁石により形成される磁
界を周期的、パルス的又はランダムに変化させることに
より、ターゲット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ表面近傍の磁
界の分布を変化させることができ、これによってターゲ
ット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの侵食消耗をより均一化し
てターゲット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの利用効率の増大
、長寿命化を更に図ることができると共に、被処理物３
に対してより均一なメツキを施すことを可能にするもの
である。

見肌勿募果 以上説明したように１本発明によれば、４個のターゲッ
トを被処理物の上下左右−↓こ配置して、これらターゲ
ットから飛び出した原子をそれぞれ被処理物に付着させ
て成膜を行なうようにしたことにより、被処理物を効率
よくかつ均一にドライコーティングすることができ、し
かも飛散原子の捕集も無駄なく行なわれ、ターゲツト材
の利用効率もよく、更に装置構成も比較的簡単で経済的
にも優れたものであって、特に本発明は線材、棒材、管
材等のコーティングに好適に採用し得、例えばグラスフ
ァイバー上へのアルミニウムなどの均一コーティング、
プラスチックチューブ外周面への金属や金属酸化物、金
属窒化物等のコーティング。

スチールコードや有機繊維コード上へのコバルトコーテ
ィング、銅線、カーボンファイバー等への超電導金属、
金属間化合物、超電導セラミックスのコーティングなど
を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いるマグネトロンスパッタリ
ング方式による装置例の概略断面図、第２図は従来のマ
グネトロンスパッタリング方式の装置を示す概略断面図
である。 １・・・スパッタリング装置本体 ２　ａ　、　２　ｂ　、　２　ｃ　、　２　ｄ　・−・
ターゲット３・・・被処理物 ４　ａ　、　４　ｂ　、　４　ｃ　、　４　ｄ　−磁石
出願人　　株式会社　ブリデストン 代理人　　弁理士　小　島　隆　司 第１図 手 続 補 正 書 （自　発） 平成元年３月１５日 平成１年特許願第１１６８０号 ２、発明の名称 コーティング方法 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被処理物と所定間隔離間して４個のターゲットを該
   被処理物の上下左右に配設して、これら４個のターゲッ
   トから飛び出した原子をそれぞれ被処理物に付着させる
   と共に、被処理物に未付着の原子を上下左右のいずれか
   のターゲットに再付着させることを特徴とするコーティ
   ング方法。