JPH0277573A - ホローカソード式長尺物連続イオンプレーティング装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属或いは非金属の帯状や線状の長尺物の表
面に、例えばＴＩＮ　、　ＴＩＣＮ，　　Ａ１２０，、
ｃ−ＢＮＳＳ　ｉ３　Ｎ４等を高速で連続的にイオンプ
レーティングにより形成し、該長尺物に耐摩耗性や耐食
性、装飾的価値或いは電磁気的特性を付与するに使用さ
れるホローカソード式長尺物連続イオンプレーティング
装置に関する。

（従来の技術） 従来、金属或いは非金属の長尺物に連続的にイオンプレ
ーティングにより薄膜を形成する装置として、例えば第
１図に見られるように、反応ガスの導入管ｄを備えた高
真空の処理室ａ内で長尺物ｂを移動させ、該長尺物ｂに
バイアス電源ｆから負電圧を与えると共に該長尺物ｂに
対向して設けたハースｅに正電圧を与え、該ハ−スｅ内
の被蒸発物ｇをホローカソードｈからの電子ビームｉに
より該導入管ｄから導入した反応ガス中へ蒸発させ、該
長尺物すの表面に薄膜を形成するようにしたものが知ら
れている（特公昭５ｌ−２０１７０）。これに於いては
、ハースｅの周囲に電子ビームｉを集束させるための集
束コイルｊを設け、その磁場により電子ビームｌを被蒸
発物ｇに積極的に照射し、ハースｅの前方に高密度プラ
ズマを得て被蒸発物ｇを活性化するように構成されてい
る。

第１図示の例では、ホローカソードｈの電子ビームｉの
放射口は、長尺物すとハースｅを結ぶ線上から外れた側
方に設けられているが、第２図示のように放射口を長尺
物すとハースｅを結ぶ線上に設け、電子ビームｉをハー
スｅの被蒸発物ｇに集束させるようにしたものも長尺物
のイオンプレーティングを対象とするものではないが、
知られている（特公昭５ｌ−１３４７１）。

また、第１図示の場合、ガス導入管ｄから導入される反
応ガスはホローカソードｈからの電子ビームｉにより活
性化され、活性化された反応ガスの成分が長尺物すの表
面に活性化された被蒸発物ｇの蒸気と共に突入して薄膜
を形成するが、反応ガスの活性化のために第３図示のよ
うにガス導入管ｄにバイアス電源ｋから直流或いは交流
電圧を与え、該ガス導入管ｄの先端に高密度プラズマを
発生させることも、長尺物のイオンプレーティングでは
ないが、行なわれている（特開昭８２−４７４７２号公
報）。

（発明が解決しようとする課題） 第１図に示す装置或いは該装置のホローカソードｈを第
２図示のようにハースｅの直上に設けるように改良した
装置では長尺物ａに成膜する上で必要な高速成膜能力に
欠ける。これは、ホローカソードｈによるホローカソー
ド放電により被蒸発物ｇの活性化は可能であるが、ガス
導入管ｄより導入される反応ガスの活性化が十分でなく
、これと被蒸発物ｇとで化合物膜を形成するには活性化
エネルギーが不足であることが原因である。活性化エネ
ルギーが不足している場合、Ｐｅの長尺物の表面に形成
したＴＩＮの薄膜は、第４図のＸ線回折によるｎ１定で
分るように、強度が非常に小さく、平滑で高密度の膜の
構造は得られない。

また第３図示のようにガス導入管ｄに電圧を与えてその
先端に高密度プラズマを発生せしめることにより、処理
室ａに導入される反応ガスを活性化することは可能であ
り、これを第１図示の装置に適用することも可能である
が、反応ガス活性化のための特別の電源設備と、特殊な
導入管が必要で高価になり、しかもその制御のためのシ
ステムが複雑になって大量生産を行なう長尺物のイオン
プレーティング装置としては好ましくない。

本発明は長尺物に連続的に高速でイオンプレーティング
による成膜を行なえる構成簡単で制御の容易な装置を提
供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明では、反応ガスを導入するガス導入管を備えた高
真空の処理室内を移動する長尺物に負電圧を与え、該長
尺物に対向して正電圧を与えたハースを設け、該ハース
内の被蒸発物をホローカソードからの電子ビームにより
該導入管から導入した反応ガス中へ蒸発させて該長尺物
の表面にイオンプレーティングを施すようにしたものに
於いて、該ホローカソードを該長尺物とハースの中間に
設け、該ホローカソードの周囲から長尺物の近傍まで集
束コイルを設けて該ホローカソードからの電子ビームの
一部を該長尺物の方向へ誘導し、該長尺物の近傍にプラ
ズマを形成することにより、前記目的を達成するように
した。

（作　用） 処理室内のハースに被蒸発物例えばＴ１を収め、該処理
室内を高真空に排気したのちガス導入管から例えばＮ２
ガスの反応ガスを導入して圧力調整し、該ハースに正電
圧を与えると共に長尺物に負電圧を与え、ホローカソー
ドを作動させる。

ハース内の被蒸発物はホローカソードからの電子ビーム
により溶解されて蒸発し、その蒸気はハース前方に生ず
るプラズマによってイオン化され該プラズマによりイオ
ン化された反応ガスのイオンと共に負電位の長尺物の表
面に突入し、例えばＴＩＮの薄膜が形成される。

こうした作用は従来のものと同様であるが、長尺物を移
動させ乍ら順次その表面に高速でイオンプレーティング
の成膜を行なうには反応ガスの活性化エネルギーが不足
で、平滑で高密度の膜を高速で形成出来ない。

そこで本発明に於いては、ホローカソードを長尺物とハ
ースの中間に設けると共に該ホローカソードの周囲から
長尺物の近傍まで集束コイルを設け、該ホローカソード
から放出される電子ビームの一部を該集束コイルにより
該長尺物の方向へ誘導するようにし、該長尺物の近傍に
プラズマを形成するようにした。このプラズマによって
長尺物の近傍で反応ガスが活性化され、多量の反応ガス
のイオンが長尺物へ突入し、高速で平滑且つ密告性の良
い膜を形成することが出来る。

（実施例） 本発明の実施例を図面第５図につき説明するに、同図に
於いて符号（１）は真空ポンプに接続される真空排気口
（２）を備えた処理室、（３）は該処理室（１）内を移
動する帯状或いは線状の金属の長尺物を示し、該長尺物
（３）はコイル状に繰出ローラー　（４ａ）に巻かれ、
これより繰出されて反対側の巻取ローラー（４ｂ）に巻
取られる。該処理室（１）の両側に真空ポンプに接続さ
れる真空排気口（５）　（５）とシールローラー（６）
　（６）を有する差圧室（ｌａ）（ｌａ）及びバイアス
電源（８）に接続されたバイアス給電ローラー（７）　
（７）を有するバイアス給電室（ｌｂ）（ｌｂ）を夫々
設け、該シールローラー（６）　（６）及びバイアス給
電ローラー（７）　（７）を介して長尺物（３）が移動
するようにし、該処理室（１）内の高真空を維持すると
共に長尺物（３）にバイアス電ＦＡ（８）からの負電位
が与えられるようにした。（９）はばねＧＧで弾発され
て長尺物（３）を給電ローラー（７）に押圧する押圧ロ
ールである。

該処理室（１）には、Ｎ２、ＮＨ３，０２等の反応ガス
を単独で或いは不活性ガスと共に外部のガス源から導入
するガス導入管０ｖ、長尺物（３）と対向するハース○
の、電子ビーム電源■からの通電で作動するホローカソ
ード０３及び該ハース（ＩＺの周囲にホローカソードＱ
３からの電子ビームｃＩ＠を該ハースＯＤに集束させる
加熱集束コイルＣｌ５）が設けられる。■はハース（１
２１内に収められた被蒸発物である。

以上の構成は従来のものも備えるところであるが、本発
明に於いては、該ホローカソード０３を長尺物（３）と
ハース（＋２１の中間に設け、該ホローカソード（１３
の周囲から長尺物（３）の近傍までに亘り集束コイル（
ＩＯを設けるようにし、該ホローカソード（１３から放
射される電子ビームの一部（′！力が該集束コイルｑｅ
の磁界により誘導されて長尺物（３）の表面近傍に高密
度のプラズマが発生するようにした。

該ホローカソードｑ９は、第５図示の場合その放射口（
１３ａ）をハースＱ’ｂに向けて設け、第６図示のよう
に放射口（１３ａ）からハースに向けてメインの電子ビ
ーム（’ｌΦを得、カソード側面（１３ｂ）から放出さ
れる電子を磁場（Ｉｅにより集束して長尺物の方向へ向
かうサブのビーム（ＩＤを得られるようにしたが、第７
図示のように、複数個例えば２個の放射口（１３ａ）（
１３ａ）を設け、そのうちの一つをハースｑツに向けて
メインの電子ビームｑΦを得、他の一つを長尺物（３）
の方向に向けてサブの電子ビーム０７）が得られるよう
に構成することも可能であり、各放射口（１３ａ）（１
３ａ）の面積の設定により必要な強さの電子ビームを得
ることが出来る。

また集束コイル（ＩＯは加熱集束コイルｑ９を延長して
形成するものとし、電源（１ｇ）からの通電により作動
するようにした。

その作動を説明するに、ハース（ＩＺ内に例えばＴ１の
被蒸発物■を収め、処理室（１）内を高真空に排気した
のちガス導入管（Ｉｔ）から例えばＮ２ガスをＡ「ガス
と混合して導入し、処理室（１）内の圧力を調整する。

次いで電子ビーム電源σからの通電によりホローカソー
ド（′１３を作動させ、ｅｅの長尺物（３）に負電位を
与えると共にハースｑツに正電位を与える。これにより
被蒸発物■はハース■から蒸発し、その蒸発物は長尺物
（３）とハースａのとの間のプラズマ中に於いて反応ガ
スと共に活性化され、負電位の長尺物（３）の表面に付
着し、ＴＩＮの薄膜が形成される。この間該長尺物（３
）は繰出ローラー（４ａ）と巻取ローラー（４ｂ）の共
動により処理室（１）内を移動し、送り込まれる新たな
長尺物（３）の表面に順次ＴＩＮの膜が形成される。こ
の成膜に於いて反応ガスの活性化エネルギーが。

不足すると平滑で密着性の良い膜を高速で成膜すること
が出来ないが、該ホローカソード（Ｉりを長尺物（３）
とハース（Ｉｂの間に介在させ、更にホローカソード０
の周囲から長尺物（３）の近傍まで集束コイルＩＩＧを
設けることにより、ホローカソードａ３の７１４’ビー
ムの１部（＋７１が長尺物（３）の方向に誘導されてそ
の表面近傍に高密度プラズマを発生するので、反応ガス
はその高密度プラズマによって活性化エネルギーを与え
られ、長尺物（３）の表面に多量に突入し、平滑で密着
性の良い膜を２〜３＃ｍ／ｎ＋Ｉｎの高速で成膜するこ
とが出来る。

該長尺物（３）の表面に本発明の装置により形成したＴ
ＩＮの薄膜を、Ｘ線回折により分析した結果は第８図示
の如くであり、その密着性も良好であった。

尚、被蒸発物が絶縁物の場合、第５図のバイアス電［（
８）にＲＦ電源が使用される。

（発明の効果） 以上のように本発明によるときは、ホローカソードを移
動する長尺物とハースの間に位置させ、該ホローカソー
ドの電子ビームの１部を該長尺物の方向へ集束コイルに
より誘導して長尺物の近傍に高密度プラズマを発生させ
るようにしたので、通常のガス導入管を使用し、特別の
電源を設備することなく反応ガスに活性化エネルギーを
与えて移動する長尺物に高速で成膜を行なえ、量産設備
として制御が容易でしがも安価に製作出来る等の効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のホローカソード式長尺物連続イオンプレ
ーティング装置の断面線図、第２図及び第３図は従来の
他のホローカソード式イオンプレーティング装置の断面
線図、第４図は第１図示の装置で高速成膜したＴＩＮ薄
膜のＸ線回、折図第５図は本発明の実施例の断面線図、
第６図は第５図の要部の拡大説明線図、第７図は本発明
の他の実施例の拡大説明線図、第８図は本発明の装置で
高速成膜したＴＩＮ薄膜のＸ線回折図である。 （１）・・・処理室　　　　　　　（３）・・・長尺物
０・・・ガス導入管　　　　　１り・・・ハースａ３・
・・ホローカソード　　ａΦ（ＩＦ）・・・電子ビーム
ａｅ・・・集束コイル　　　　　■・・・被蒸発物＋Ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反応ガスを導入するガス導入管を備えた高真空の処
   理室内を移動する長尺物に負電圧を与え、該長尺物に対
   向して正電圧を与えたハースを設け、該ハース内の被蒸
   発物をホローカソードからの電子ビームにより該導入管
   から導入した反応ガス中へ蒸発させて該長尺物の表面に
   イオンプレーティングを施すようにしたものに於いて、
   該ホローカソードを該長尺物とハースの中間に設け、該
   ホローカソードの周囲から長尺物の近傍まで集束コイル
   を設けて該ホローカソードからの電子ビームの一部を該
   長尺物の方向へ誘導し、該長尺物の近傍にプラズマを形
   成することを特徴とするホローカソード式長尺物連続イ
   オンプレーティング装置。 ２、前記ホローカソードは電子ビームの放射口を複数個
   有することを特徴とする前記請求項１に記載のホローカ
   ソード式長尺物連続イオンプレーティング装置。