JPH08269697A - イオンプレーティングによる複合薄膜の形成方法及び複合薄膜形成用イオンプレーティング装置 - Google Patents
イオンプレーティングによる複合薄膜の形成方法及び複合薄膜形成用イオンプレーティング装置Info
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- JPH08269697A JPH08269697A JP10893395A JP10893395A JPH08269697A JP H08269697 A JPH08269697 A JP H08269697A JP 10893395 A JP10893395 A JP 10893395A JP 10893395 A JP10893395 A JP 10893395A JP H08269697 A JPH08269697 A JP H08269697A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 一つのルツボにより複合薄膜の形成を可能と
するイオンプレーティングによる複合薄膜の形成方法及
び装置を提供する。 【構成】 真空チャンバー内に配置された一つのルツボ
中に金属合金又は複数種の金属混合物を収容し、次いで
同ルツボ中の金属合金又は複数種の金属混合物を溶融し
て、それら金属の混合蒸気を発生させ、基板上に複合薄
膜を形成させる。同時に反応ガスを真空チャンバー内に
導入して、金属混合蒸気と反応ガスとの生成物よりなる
複合薄膜を基板上に形成させてもよい。真空チャンバー
内の基板近傍のプラズマ中に存在する金属成分・組成
比、雰囲気ガス成分・組成比等を監視・制御しつつ、基
板上に複合薄膜を形成させることが好ましい。
するイオンプレーティングによる複合薄膜の形成方法及
び装置を提供する。 【構成】 真空チャンバー内に配置された一つのルツボ
中に金属合金又は複数種の金属混合物を収容し、次いで
同ルツボ中の金属合金又は複数種の金属混合物を溶融し
て、それら金属の混合蒸気を発生させ、基板上に複合薄
膜を形成させる。同時に反応ガスを真空チャンバー内に
導入して、金属混合蒸気と反応ガスとの生成物よりなる
複合薄膜を基板上に形成させてもよい。真空チャンバー
内の基板近傍のプラズマ中に存在する金属成分・組成
比、雰囲気ガス成分・組成比等を監視・制御しつつ、基
板上に複合薄膜を形成させることが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンプレーティング
による複合薄膜の形成方法と複合薄膜形成用イオンプレ
ーティング装置に関し、特に一つのルツボにより複合薄
膜の形成を可能としたイオンプレーティングによる複合
薄膜の形成方法及びイオンプレーティング装置に関する
ものである。従来複数個のルツボを必要としたイオンプ
レーテイングによる複合薄膜や傾斜組成薄膜の形成を、
本発明によれば、一つのルツボにて実施可能となり、高
度な機能を持たせた複合薄膜を、より低コストかつ簡単
な方法で提供することができる。
による複合薄膜の形成方法と複合薄膜形成用イオンプレ
ーティング装置に関し、特に一つのルツボにより複合薄
膜の形成を可能としたイオンプレーティングによる複合
薄膜の形成方法及びイオンプレーティング装置に関する
ものである。従来複数個のルツボを必要としたイオンプ
レーテイングによる複合薄膜や傾斜組成薄膜の形成を、
本発明によれば、一つのルツボにて実施可能となり、高
度な機能を持たせた複合薄膜を、より低コストかつ簡単
な方法で提供することができる。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、基板上に優れた性能を有する高付加価値な薄膜形成
のためにイオンプレーティング法等による薄膜の複合化
が盛んに試みられている。しかし、イオンプレーティン
グ法の中でも活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ法）のよう
に、真空中で電子銃により金属を溶解し、蒸着させる成
膜法では、−つのルツボに一種類の金属元素を溶解する
のが一般的である。その方法によると、複数の金属元素
よりなる薄膜を形成するためには、図６に従来方法によ
る複合薄膜形成のためのイオンプレーティング方式の概
説図示するごとく、それぞれの金属種（金属Ａ，金属
Ｂ）の数だけのルツボ２が必要であり、ルツボ２が複数
あることにより、基板３上に対して、均一な組成の金属
蒸気を供給できる面積がどうしても狭小になる問題があ
る。ところで、金型や工具の耐摩耗性を向上させるため
にＴｉＮコーティングが多く採用されているが、そのコ
ーティング層は４００℃以上の雰囲気にさらされると酸
化が始まり使用できなくなってしまう。この欠点を改善
するために、ＴｉＮにＡｌを添加することが推奨される
が、従来の方法ではルツボが二つ、すなわちＴｉルツボ
とＡｌルツボの二つのルツボが必要となり、装置が複雑
で大型になるとともに、その制御も複雑、困難となって
いた。また、その方法では、それぞれの金属によって蒸
発速度が異なるので、これらを制御するには多くの複雑
な設備が必要となる。したがって、現在では複合皮膜を
製造するのに、金属を溶解せずにスパッタリングやアー
ク放電を用いて直接固体金属を気化させる方法が一般的
に用いられるのが現状である。これらの方法では、目的
とする複合膜の組成に合わせた高価なターゲットを準備
する必要があり、また得られる膜の組成も大きく変える
ことはできない。
り、基板上に優れた性能を有する高付加価値な薄膜形成
のためにイオンプレーティング法等による薄膜の複合化
が盛んに試みられている。しかし、イオンプレーティン
グ法の中でも活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ法）のよう
に、真空中で電子銃により金属を溶解し、蒸着させる成
膜法では、−つのルツボに一種類の金属元素を溶解する
のが一般的である。その方法によると、複数の金属元素
よりなる薄膜を形成するためには、図６に従来方法によ
る複合薄膜形成のためのイオンプレーティング方式の概
説図示するごとく、それぞれの金属種（金属Ａ，金属
Ｂ）の数だけのルツボ２が必要であり、ルツボ２が複数
あることにより、基板３上に対して、均一な組成の金属
蒸気を供給できる面積がどうしても狭小になる問題があ
る。ところで、金型や工具の耐摩耗性を向上させるため
にＴｉＮコーティングが多く採用されているが、そのコ
ーティング層は４００℃以上の雰囲気にさらされると酸
化が始まり使用できなくなってしまう。この欠点を改善
するために、ＴｉＮにＡｌを添加することが推奨される
が、従来の方法ではルツボが二つ、すなわちＴｉルツボ
とＡｌルツボの二つのルツボが必要となり、装置が複雑
で大型になるとともに、その制御も複雑、困難となって
いた。また、その方法では、それぞれの金属によって蒸
発速度が異なるので、これらを制御するには多くの複雑
な設備が必要となる。したがって、現在では複合皮膜を
製造するのに、金属を溶解せずにスパッタリングやアー
ク放電を用いて直接固体金属を気化させる方法が一般的
に用いられるのが現状である。これらの方法では、目的
とする複合膜の組成に合わせた高価なターゲットを準備
する必要があり、また得られる膜の組成も大きく変える
ことはできない。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するものであり、下記構成のイオンプレーテ
ィング方法及び装置である。 （１）真空チャンバー内に配置された一つのルツボ中に
金属合金又は複数種の金属混合物を収容し、次いで同ル
ツボ中の金属合金又は複数種の金属混合物を溶融して、
それら金属の混合蒸気を発生させ、その金属混合蒸気の
固化生成物を基板上に形成させることを特徴とするイオ
ンプレーティングによる複合薄膜の形成方法。 （２）真空チャンバー内に配置された一つのルツボ中に
金属合金又は複数種の金属混合物を収容し、次いで同ル
ツボ中の金属合金又は複数種の金属混合物を溶融して、
それら金属の混合蒸気を発生させ、同時に反応ガスを真
空チャンバー内に導入して、金属混合蒸気と反応ガスと
の生成物を基板上に形成させることを特徴とするイオン
プレーティングによる複合薄膜の形成方法。 （３）真空チャンバー内に配置された一つのルツボ中に
金属合金又は複数種の金属粉末を混合収容し、次いで同
ルツボ中の金属合金又は複数種の金属を溶融して、それ
ら金属の混合蒸気を発生させるとともに、その真空チャ
ンバー内の基板近傍のプラズマ中に存在する金属成分・
組成比、雰囲気ガス成分・組成比等を監視・制御しつ
つ、基板上に複合薄膜を形成させることを特徴とするイ
オンプレーティングによる複合薄膜の形成方法。
課題を解決するものであり、下記構成のイオンプレーテ
ィング方法及び装置である。 （１）真空チャンバー内に配置された一つのルツボ中に
金属合金又は複数種の金属混合物を収容し、次いで同ル
ツボ中の金属合金又は複数種の金属混合物を溶融して、
それら金属の混合蒸気を発生させ、その金属混合蒸気の
固化生成物を基板上に形成させることを特徴とするイオ
ンプレーティングによる複合薄膜の形成方法。 （２）真空チャンバー内に配置された一つのルツボ中に
金属合金又は複数種の金属混合物を収容し、次いで同ル
ツボ中の金属合金又は複数種の金属混合物を溶融して、
それら金属の混合蒸気を発生させ、同時に反応ガスを真
空チャンバー内に導入して、金属混合蒸気と反応ガスと
の生成物を基板上に形成させることを特徴とするイオン
プレーティングによる複合薄膜の形成方法。 （３）真空チャンバー内に配置された一つのルツボ中に
金属合金又は複数種の金属粉末を混合収容し、次いで同
ルツボ中の金属合金又は複数種の金属を溶融して、それ
ら金属の混合蒸気を発生させるとともに、その真空チャ
ンバー内の基板近傍のプラズマ中に存在する金属成分・
組成比、雰囲気ガス成分・組成比等を監視・制御しつ
つ、基板上に複合薄膜を形成させることを特徴とするイ
オンプレーティングによる複合薄膜の形成方法。
【０００４】（４）真空チャンバー内に配置された一つ
のルツボ中に金属合金又は複数種の金属粉末を混合収容
し、次いで同ルツボ中の金属合金又は複数種の金属を溶
融して、それら金属の混合蒸気を発生させるとともに、
その真空チャンバー内の基板近傍のプラズマ中に存在す
る金属成分・組成比、反応ガス、雰囲気ガス成分・組成
比等を監視・制御しつつ、前記金属混合蒸気と反応ガス
との生成物を基板上に形成させることを特徴とするイオ
ンプレーティングによる複合薄膜の形成方法。 （５）真空チャンバー内の監視手段が、発光分光分析に
よるものであることを特徴とする前記第３項又は第４項
に記載のイオンプレーティングによる複合薄膜の形成方
法。 （６）真空チャンバー内の監視手段が、質量分析による
ものであることを特徴とする第３項３ないし第５項のい
ずれかに記載のイオンプレーティングによる複合薄膜の
形成方法。 （７）真空チャンバー内に金属合金又は複数種の金属混
合物を収容する一つのルツボを備えるとともに、同チャ
ンバー内の基板近傍のプラズマ中に存在する金属成分・
組成比、反応ガス又は雰囲気ガスの成分・組成比等を監
視・制御するプラズマ監視・制御装置を備えてなること
を特徴とする複合薄膜形成用イオンプレーティング装
置。
のルツボ中に金属合金又は複数種の金属粉末を混合収容
し、次いで同ルツボ中の金属合金又は複数種の金属を溶
融して、それら金属の混合蒸気を発生させるとともに、
その真空チャンバー内の基板近傍のプラズマ中に存在す
る金属成分・組成比、反応ガス、雰囲気ガス成分・組成
比等を監視・制御しつつ、前記金属混合蒸気と反応ガス
との生成物を基板上に形成させることを特徴とするイオ
ンプレーティングによる複合薄膜の形成方法。 （５）真空チャンバー内の監視手段が、発光分光分析に
よるものであることを特徴とする前記第３項又は第４項
に記載のイオンプレーティングによる複合薄膜の形成方
法。 （６）真空チャンバー内の監視手段が、質量分析による
ものであることを特徴とする第３項３ないし第５項のい
ずれかに記載のイオンプレーティングによる複合薄膜の
形成方法。 （７）真空チャンバー内に金属合金又は複数種の金属混
合物を収容する一つのルツボを備えるとともに、同チャ
ンバー内の基板近傍のプラズマ中に存在する金属成分・
組成比、反応ガス又は雰囲気ガスの成分・組成比等を監
視・制御するプラズマ監視・制御装置を備えてなること
を特徴とする複合薄膜形成用イオンプレーティング装
置。
【０００５】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物は比重が小さく高温強度が大
きいことから、新しい耐熱構造材料の一つとして注目さ
れている。そこで以下にＴｉ−Ａｌ合金薄膜及びその窒
化物の形成を行った。該薄膜は、特に高温での耐熱性を
必要とする部材のコーティングとして有望である。図１
に概略構成図を示すイオンプレーティング装置を用い
て、活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ法）により、ＴｉＡｌ
合金薄膜の形成を行った。図中、１は真空チャンバー、
２はルツボ、２ａは電子銃、３は基板、４はプローブ
（イオン化促進用補助電極）、５は反応ガス供給自動調
整弁、６はヒータ、７は発光分光装置、８は質量分析装
置、９は電子銃電源、１０はプラズマ制御装置、１１は
フイラメント電源、１２はフィラメントである。 実施例１：図１に記載のイオンプレーティング装置を用
い、ＴｉＡｌ合金（Ｔｉ７５％，Ａｌ２５％）をルツボ
に入れ、反応ガスとして窒素を導入し、ＥＢエッミッシ
ョン電流１８０ｍＡ、処理圧１．３×１０−４Ｔｏｒ
ｒ，プローブ電圧９０Ｖ，バイアス電圧−５０Ｖ，フィ
ラメント電流２２Ａ，基板温度３５０℃で、３０分間保
持し、活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ法）にてＳＫＨ５１
基板に成膜した。その結果、ＳＫＨ５１基板上に、７０
０℃で１時間酸化雰囲気中でも耐え得る（Ｔｉ．Ａｌ）
Ｎ複合薄膜が形成された。この（Ｔｉ．Ａｌ）Ｎ薄膜の
組成は、Ｔｉ：４９％、Ａｌ：３％、Ｎ：４８％からな
るものであった。
Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物は比重が小さく高温強度が大
きいことから、新しい耐熱構造材料の一つとして注目さ
れている。そこで以下にＴｉ−Ａｌ合金薄膜及びその窒
化物の形成を行った。該薄膜は、特に高温での耐熱性を
必要とする部材のコーティングとして有望である。図１
に概略構成図を示すイオンプレーティング装置を用い
て、活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ法）により、ＴｉＡｌ
合金薄膜の形成を行った。図中、１は真空チャンバー、
２はルツボ、２ａは電子銃、３は基板、４はプローブ
（イオン化促進用補助電極）、５は反応ガス供給自動調
整弁、６はヒータ、７は発光分光装置、８は質量分析装
置、９は電子銃電源、１０はプラズマ制御装置、１１は
フイラメント電源、１２はフィラメントである。 実施例１：図１に記載のイオンプレーティング装置を用
い、ＴｉＡｌ合金（Ｔｉ７５％，Ａｌ２５％）をルツボ
に入れ、反応ガスとして窒素を導入し、ＥＢエッミッシ
ョン電流１８０ｍＡ、処理圧１．３×１０−４Ｔｏｒ
ｒ，プローブ電圧９０Ｖ，バイアス電圧−５０Ｖ，フィ
ラメント電流２２Ａ，基板温度３５０℃で、３０分間保
持し、活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ法）にてＳＫＨ５１
基板に成膜した。その結果、ＳＫＨ５１基板上に、７０
０℃で１時間酸化雰囲気中でも耐え得る（Ｔｉ．Ａｌ）
Ｎ複合薄膜が形成された。この（Ｔｉ．Ａｌ）Ｎ薄膜の
組成は、Ｔｉ：４９％、Ａｌ：３％、Ｎ：４８％からな
るものであった。
【０００６】実施例２：図１に記載のイオンプレーティ
ング装置を用い、ＴｉＡｌ合金（Ｔｉ５２％，Ａｌ４８
％）をルツボに入れ、反応ガスとして窒素を導入し、Ｅ
Ｂエッミッション電流２２０ｍＡ、処理圧２．０×１０
−４Ｔｏｒｒ，プローブ電圧９０Ｖ，バイアス電圧−５
０Ｖ，フィラメント電流２５Ａ，基板温度３５０℃で、
３０分間保持し、活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ法）にて
ＳＫＨ５１基板に成膜した。その間、プラズマ監視・制
御装置により、真空チャンバー１内の基板近傍のプラズ
マ中に存在する金属成分・組成比、反応ガス、雰囲気ガ
ス成分・組成比等を発光分光分析及び質量分析により監
視し、かつ制御しつつ、前記金属混合蒸気と反応ガスと
の生成物を基板上に形成させた。図２に、Ｔｉ，Ａｌ，
Ｎ，及びＮ２の発光スベクトル強度の経時変化を図示し
た発光分光分析法による監視グラフ図を示した。また、
図３にＴｉ＋，Ａｌ＋，Ｎ＋，及びＮ２ ＋のイオン電流
の経時変化を図示した質量分析法による監視グラフ図を
示した。なお、発光分光分析による、基板近傍のプラズ
マ中におけるＴｉとＡｌの存在比率（複数金属種の存在
比率）と、基板上に形成（堆積）された（Ｔｉ，Ａｌ）
Ｎ複合薄膜中のＴｉとＡｌの存在比率（複数金属種の存
在比率）の測定結果は、図４に相関関係線図（検量線と
なりえる）で示すとおりであり、また、質量分析によ
る、基板近傍のプラズマ中におけるＴｉとＡｌの存在比
率（複数金属種の存在比率）と、基板上に形成（堆積）
された（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ複合薄膜中のＴｉとＡｌの存在
比率（複数金属種の存在比率）の測定結果は、図５に相
関関係線図（検量線となりえる）で示すとおりであっ
た。よって、該相関関係線図を利用して、プラズマを監
視・制御すれば、所望の複数金属比率の合金あるいは金
属間化合物を基板上に形成することが容易かつ適確に実
現できる。なお、発光分光分析によれば、プラズマ中の
反応に深く係る励起種の種類とその量が解り、質量分析
によれば、イオンプレーティングで重要となるイオン種
の種類とその量が解るものである。その結果、ＳＫＨ５
１基板上に、７００℃で６時間酸化雰囲気中でも耐え得
る（Ｔｉ．Ａｌ）Ｎ薄膜が形成された。この（Ｔｉ．Ａ
ｌ）Ｎ薄膜の組成は、Ｔｉ：４３％、Ａｌ：１１％、
Ｎ：４６％からなるものであった。
ング装置を用い、ＴｉＡｌ合金（Ｔｉ５２％，Ａｌ４８
％）をルツボに入れ、反応ガスとして窒素を導入し、Ｅ
Ｂエッミッション電流２２０ｍＡ、処理圧２．０×１０
−４Ｔｏｒｒ，プローブ電圧９０Ｖ，バイアス電圧−５
０Ｖ，フィラメント電流２５Ａ，基板温度３５０℃で、
３０分間保持し、活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ法）にて
ＳＫＨ５１基板に成膜した。その間、プラズマ監視・制
御装置により、真空チャンバー１内の基板近傍のプラズ
マ中に存在する金属成分・組成比、反応ガス、雰囲気ガ
ス成分・組成比等を発光分光分析及び質量分析により監
視し、かつ制御しつつ、前記金属混合蒸気と反応ガスと
の生成物を基板上に形成させた。図２に、Ｔｉ，Ａｌ，
Ｎ，及びＮ２の発光スベクトル強度の経時変化を図示し
た発光分光分析法による監視グラフ図を示した。また、
図３にＴｉ＋，Ａｌ＋，Ｎ＋，及びＮ２ ＋のイオン電流
の経時変化を図示した質量分析法による監視グラフ図を
示した。なお、発光分光分析による、基板近傍のプラズ
マ中におけるＴｉとＡｌの存在比率（複数金属種の存在
比率）と、基板上に形成（堆積）された（Ｔｉ，Ａｌ）
Ｎ複合薄膜中のＴｉとＡｌの存在比率（複数金属種の存
在比率）の測定結果は、図４に相関関係線図（検量線と
なりえる）で示すとおりであり、また、質量分析によ
る、基板近傍のプラズマ中におけるＴｉとＡｌの存在比
率（複数金属種の存在比率）と、基板上に形成（堆積）
された（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ複合薄膜中のＴｉとＡｌの存在
比率（複数金属種の存在比率）の測定結果は、図５に相
関関係線図（検量線となりえる）で示すとおりであっ
た。よって、該相関関係線図を利用して、プラズマを監
視・制御すれば、所望の複数金属比率の合金あるいは金
属間化合物を基板上に形成することが容易かつ適確に実
現できる。なお、発光分光分析によれば、プラズマ中の
反応に深く係る励起種の種類とその量が解り、質量分析
によれば、イオンプレーティングで重要となるイオン種
の種類とその量が解るものである。その結果、ＳＫＨ５
１基板上に、７００℃で６時間酸化雰囲気中でも耐え得
る（Ｔｉ．Ａｌ）Ｎ薄膜が形成された。この（Ｔｉ．Ａ
ｌ）Ｎ薄膜の組成は、Ｔｉ：４３％、Ａｌ：１１％、
Ｎ：４６％からなるものであった。
【０００７】実施例３：ＴｉＡｌ合金（Ｔｉ４１％，Ａ
ｌ５９％）をルツボに入れ、ＥＢエッミッション電流２
２０ｍＡ、処理圧１．６×１０−４Ｔｏｒｒ，プローブ
電圧９０Ｖ，バイアス電圧−５０Ｖ，フィラメント電流
２５Ａ，基板温度３５０℃で、３０分間保持し、活性化
反応性蒸着法にてＳＫＨ５１基板に成膜した。その結
果、ＳＫＨ５１基板上に、８００℃で１時間酸化雰囲気
中でも耐え得る（Ｔｉ．Ａｌ）Ｎ薄膜が形成された。こ
の（Ｔｉ．Ａｌ）Ｎ薄膜の組成は、Ｔｉ：４２％、Ａ
ｌ：２２％、Ｎ：３６％からなるものであった。 実施例４：ＴｉＡｌ合金（Ｔｉ５２％，Ａｌ４８％）を
ルツボに入れ、ＥＢエッミッション電流２４０ｍＡ、処
理圧５．１×１０−４Ｔｏｒｒ，プローブ電圧４０Ｖ，
バイアス電圧−１００Ｖ，フィラメント電流ＯＡ，基板
温度３５０℃で、１０分間保持し、活性化反応性蒸着法
にてＳＫＨ５１基板に成膜した。得られた薄膜をＸ線回
折で同定したところ、ＴｉＡｌ（１１１）であることが
明らかとなった。
ｌ５９％）をルツボに入れ、ＥＢエッミッション電流２
２０ｍＡ、処理圧１．６×１０−４Ｔｏｒｒ，プローブ
電圧９０Ｖ，バイアス電圧−５０Ｖ，フィラメント電流
２５Ａ，基板温度３５０℃で、３０分間保持し、活性化
反応性蒸着法にてＳＫＨ５１基板に成膜した。その結
果、ＳＫＨ５１基板上に、８００℃で１時間酸化雰囲気
中でも耐え得る（Ｔｉ．Ａｌ）Ｎ薄膜が形成された。こ
の（Ｔｉ．Ａｌ）Ｎ薄膜の組成は、Ｔｉ：４２％、Ａ
ｌ：２２％、Ｎ：３６％からなるものであった。 実施例４：ＴｉＡｌ合金（Ｔｉ５２％，Ａｌ４８％）を
ルツボに入れ、ＥＢエッミッション電流２４０ｍＡ、処
理圧５．１×１０−４Ｔｏｒｒ，プローブ電圧４０Ｖ，
バイアス電圧−１００Ｖ，フィラメント電流ＯＡ，基板
温度３５０℃で、１０分間保持し、活性化反応性蒸着法
にてＳＫＨ５１基板に成膜した。得られた薄膜をＸ線回
折で同定したところ、ＴｉＡｌ（１１１）であることが
明らかとなった。
【０００８】以上の実施例で挙げられたＴｉ−Ａｌ系金
属間化合物は、比重が小さく高温強度が大きいことか
ら、新しい耐熱構造材料の一つとして注目されている
が、本発明によりＴｉ−Ａｌ系金属間化合物薄膜の形成
が可能なことより、特に高温での耐熱性を必要とする部
材のコーティングとして期待できる。また、形状記憶合
金であるＴｉＮｉ合金の薄膜はマイクロロボット用アク
チュエータとして有望であるが、本発明によりＴｉＮｉ
合金薄膜が大量にかつ高速で製造できる。さらに、磁気
記録媒体として有用なＣｏ−Ｃｒ合金薄膜の製造におい
て、従来はプラズマを用いない方法で製造されている
が、本発明によりプラズマを発生させることで反応が促
進されるとともに、反応の監視（モニタリング）を発光
分光分析法と質量分析法にて行うことができる。以上の
ように本発明によれば、複数の異種金属を用いて各種成
分・組成比の複合薄膜を容易に形成することが可能とな
るため、様々な特性を有する複合薄膜を形成することが
できる。また、従来、ＴｉＮとＴｉＣの長所を備えたＴ
ｉ（Ｃ，Ｎ）複合薄膜の製造において、窒素及び炭素の
量を蒸発源（ルツボ及び電子銃からなる）やガス流量で
制御していたが、本発明の監視・制御方式を適用すれ
ば、Ｔｉ，Ｃ及びＮの供給割合の制御も簡単かつ適確に
実施できる。さらにプラズマの監視・制御を採用する本
発明によれば、傾斜組成の複合薄膜の形成も、一つのル
ツボで容易かつ確実に実施可能となる。
属間化合物は、比重が小さく高温強度が大きいことか
ら、新しい耐熱構造材料の一つとして注目されている
が、本発明によりＴｉ−Ａｌ系金属間化合物薄膜の形成
が可能なことより、特に高温での耐熱性を必要とする部
材のコーティングとして期待できる。また、形状記憶合
金であるＴｉＮｉ合金の薄膜はマイクロロボット用アク
チュエータとして有望であるが、本発明によりＴｉＮｉ
合金薄膜が大量にかつ高速で製造できる。さらに、磁気
記録媒体として有用なＣｏ−Ｃｒ合金薄膜の製造におい
て、従来はプラズマを用いない方法で製造されている
が、本発明によりプラズマを発生させることで反応が促
進されるとともに、反応の監視（モニタリング）を発光
分光分析法と質量分析法にて行うことができる。以上の
ように本発明によれば、複数の異種金属を用いて各種成
分・組成比の複合薄膜を容易に形成することが可能とな
るため、様々な特性を有する複合薄膜を形成することが
できる。また、従来、ＴｉＮとＴｉＣの長所を備えたＴ
ｉ（Ｃ，Ｎ）複合薄膜の製造において、窒素及び炭素の
量を蒸発源（ルツボ及び電子銃からなる）やガス流量で
制御していたが、本発明の監視・制御方式を適用すれ
ば、Ｔｉ，Ｃ及びＮの供給割合の制御も簡単かつ適確に
実施できる。さらにプラズマの監視・制御を採用する本
発明によれば、傾斜組成の複合薄膜の形成も、一つのル
ツボで容易かつ確実に実施可能となる。
【０００９】
【発明の効果】上記のとおり、従来の方法ではルツボが
二つ以上必要となり装置が複雑で大型となり、その制御
も複雑であったイオンプレーティングによる複合薄膜の
形成が、本発明によれば、一つのルツボでイオンプレー
ティングにより容易に複合薄膜を形成することが可能と
なり、かつ装置のコンパクト化が図れる。そして、従来
の単一金属を使用するイオンプレーティング装置を複合
薄膜形成用として兼用できる。
二つ以上必要となり装置が複雑で大型となり、その制御
も複雑であったイオンプレーティングによる複合薄膜の
形成が、本発明によれば、一つのルツボでイオンプレー
ティングにより容易に複合薄膜を形成することが可能と
なり、かつ装置のコンパクト化が図れる。そして、従来
の単一金属を使用するイオンプレーティング装置を複合
薄膜形成用として兼用できる。
【図１】本発明実施例のイオンプレーティング装置の概
略構成図。
略構成図。
【図２】本発明の第２実施例におけるＴｉ，Ａｌ，Ｎ，
及びＮ２の発光スペクトル強度の経時変化を図示した発
光分光分析法による監視グラフ図。
及びＮ２の発光スペクトル強度の経時変化を図示した発
光分光分析法による監視グラフ図。
【図３】Ｔｉ＋，Ａｌ＋，Ｎ＋，及びＮ２ ＋のイオン電
流の経時変化を図示した質量分析法による監視グラフ
図。
流の経時変化を図示した質量分析法による監視グラフ
図。
【図４】発光分光分析による、基板近傍のプラズマ中に
おけるＴｉ／Ａｌスペクトル強度比と、基板上に形成さ
れた（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ複合薄膜中のＴｉ／Ａｌ原子比の
相関図。
おけるＴｉ／Ａｌスペクトル強度比と、基板上に形成さ
れた（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ複合薄膜中のＴｉ／Ａｌ原子比の
相関図。
【図５】質量分析による、基板近傍のプラズマ中におけ
るＴｉ／Ａｌイオン電流比と、基板上に形成された（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎ複合薄膜中のＴｉ／Ａｌ原子比の相関図。
るＴｉ／Ａｌイオン電流比と、基板上に形成された（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎ複合薄膜中のＴｉ／Ａｌ原子比の相関図。
【図６】本発明方法と従来方法による複合薄膜形成のた
めのイオンプレーティング方式の概説図。
めのイオンプレーティング方式の概説図。
１：真空チャンバー， ２：ルツボ，２ａ：電
子銃 ３：基板， ４：プローブ（イオン
化促進用補助電極） ５：反応ガス供給自動調整弁， ６：ヒータ ７：発光分光分析装置， ８：質量分析装置 ９：電子銃電源， １０：プラズマ制御装置 １１：フィラメント電源， １２：フィラメント
子銃 ３：基板， ４：プローブ（イオン
化促進用補助電極） ５：反応ガス供給自動調整弁， ６：ヒータ ７：発光分光分析装置， ８：質量分析装置 ９：電子銃電源， １０：プラズマ制御装置 １１：フィラメント電源， １２：フィラメント
Claims (7)
- 【請求項１】 真空チャンバー内に配置された一つの
ルツボ中に金属合金又は複数種の金属混合物を収容し、
次いで同ルツボ中の金属合金又は複数種の金属混合物を
溶融して、それら金属の混合蒸気を発生させ、その金属
混合蒸気の固化生成物を基板上に形成させることを特徴
とするイオンプレーティングによる複合薄膜の形成方
法。 - 【請求項２】 真空チャンバー内に配置された一つの
ルツボ中に金属合金又は複数種の金属混合物を収容し、
次いで同ルツボ中の金属合金又は複数種の金属混合物を
溶融して、それら金属の混合蒸気を発生させ、同時に反
応ガスを真空チャンバー内に導入して、金属混合蒸気と
反応ガスとの生成物を基板上に形成させることを特徴と
するイオンプレーティングによる複合薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 真空チャンバー内に配置された一つのル
ツボ中に金属合金又は複数種の金属粉末を混合収容し、
次いで同ルツボ中の金属合金又は複数種の金属を溶融し
て、それら金属の混合蒸気を発生させるとともに、その
真空チャンバー内の基板近傍のプラズマ中に存在する金
属成分・組成比、雰囲気ガス成分・組成比等を監視・制
御しつつ、基板上に複合薄膜を形成させることを特徴と
するイオンプレーティングによる複合薄膜の形成方法。 - 【請求項４】 真空チャンバー内に配置された一つのル
ツボ中に金属合金又は複数種の金属粉末を混合収容し、
次いで同ルツボ中の金属合金又は複数種の金属を溶融し
て、それら金属の混合蒸気を発生させるとともに、その
真空チャンバー内の基板近傍のプラズマ中に存在する金
属成分・組成比、反応ガス、雰囲気ガス成分・組成比等
を監視・制御しつつ、前記金属混合蒸気と反応ガスとの
生成物を基板上に形成させることを特徴とするイオンプ
レーティングによる複合薄膜の形成方法 - 【請求項５】 真空チャンバー内の監視手段が、発光分
光分析によるものであることを特徴とする請求項３又は
４に記載のイオンプレーティングによる複合薄膜の形成
方法。 - 【請求項６】 真空チャンバー内の監視手段が、質量分
析によるものであることを特徴とする請求項３ないし５
のいずれかに記載のイオンプレーティングによる複合薄
膜の形成方法。 - 【請求項７】 真空チャンバー内に金属合金又は複数種
の金属混合物を収容する一つのルツボを備えるととも
に、同チャンバー内の基板近傍のプラズマ中に存在する
金属成分・組成比、反応ガス又は雰囲気ガスの成分・組
成比等を監視・制御するプラズマ監視・制御装置を備え
てなることを特徴とする複合薄膜形成用イオンプレーテ
ィング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7108933A JP2790075B2 (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | イオンプレーティングによる複合薄膜の形成方法及び複合薄膜形成用イオンプレーティング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7108933A JP2790075B2 (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | イオンプレーティングによる複合薄膜の形成方法及び複合薄膜形成用イオンプレーティング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08269697A true JPH08269697A (ja) | 1996-10-15 |
| JP2790075B2 JP2790075B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=14497339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7108933A Expired - Fee Related JP2790075B2 (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | イオンプレーティングによる複合薄膜の形成方法及び複合薄膜形成用イオンプレーティング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2790075B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2700344C1 (ru) * | 2019-02-05 | 2019-09-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ОСАЖДЕНИЕМ МУЛЬТИСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Ti - Al |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5278779A (en) * | 1975-12-26 | 1977-07-02 | Takeo Okazaki | Casing parts for time piece |
| JPS53125277A (en) * | 1977-04-07 | 1978-11-01 | Pilot Pen Co Ltd | Ion plating apparatus and method |
| JPS5815652A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-29 | Toshiba Corp | 平面研削方法 |
| JPS59213033A (ja) * | 1983-05-18 | 1984-12-01 | Ulvac Corp | 垂直磁気記録体の製造法 |
| JPS621868A (ja) * | 1985-06-27 | 1987-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜形成装置 |
-
1995
- 1995-03-29 JP JP7108933A patent/JP2790075B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5278779A (en) * | 1975-12-26 | 1977-07-02 | Takeo Okazaki | Casing parts for time piece |
| JPS53125277A (en) * | 1977-04-07 | 1978-11-01 | Pilot Pen Co Ltd | Ion plating apparatus and method |
| JPS5815652A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-29 | Toshiba Corp | 平面研削方法 |
| JPS59213033A (ja) * | 1983-05-18 | 1984-12-01 | Ulvac Corp | 垂直磁気記録体の製造法 |
| JPS621868A (ja) * | 1985-06-27 | 1987-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜形成装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2700344C1 (ru) * | 2019-02-05 | 2019-09-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ОСАЖДЕНИЕМ МУЛЬТИСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Ti - Al |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2790075B2 (ja) | 1998-08-27 |
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