JPS58133370A - 物理蒸着における被処理物の放電処理方法 - 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】 この発明は、物理蒸着における被処理物の放電処理方法
に関するものである。

反応性イオンブレーティング等の物理蒸着法においては
、その蒸着による被処理物の被覆を行う前の放電洗浄法
として、ｉｏ　　ｔｏｒｒ程度の不活性ガス（アルゴン
等）中で、被処理物に−１０００Ｖ〜−２０００Ｖの直
流電圧を印加し、グロー放電を生じさせ、イオン化した
アルゴンの被処理物へのイオン衝撃によって清浄化を行
っているが、しかし、この方法は洗浄過程を終了した後
に蒸着過程に移る際、洗浄用ガスの排気と反応ガスの導
入及びその圧力調整の操作が必要で、その薗がロスタイ
ムとなるし、また、被処理物に流れ込む電流密度は、０
１　ｍ　Ａ／ａｓ２のオーダーであって清浄化の効率が
良くない。また、例えば、窒化チタンを被処理物である
鋼材上に被覆する場合、耐摩耗性や密着性を向上させる
ためにも、予め鋼材の表面を窒化して硬化しておくこと
が望ましいが、上述のグロー放電条件では被処理物の濃
度上昇も小さい（約１２０℃以下）ので、例えば２００
℃程度で被覆したい場合には、被処理物用に別の加熱源
（ヒーター）を必要とし、これらの点の改良が望まれて
いる。

この発明は上記のごとき事情に鑑みてなされたものであ
って、洗浄過程の終了後、蒸着過程に移る際の上記のロ
スタイムを無くし、被処理物に流れ込む電流密度を上げ
て清浄化効率を向上させることができ、また被処理物の
温度を別の加熱源を必要とすることなしに、容易に上昇
させることができ、さらに、蒸着後の蒸着膜の成分調整
等の後処理にも利用することができる放電処理方法を提
供することを目的とするものである。

この目的に対応して、この発明の物８１１１着における
被処理物の放電処理方法は、物１１１着の前若しくは俵
において、蒸着時とほぼ同じ反応ガス雰囲気内で熱フィ
ラメントにより熱電子を放出させて放電を引起こし、こ
れによってイオン化した反応ガス内で被処理物を放電処
理することを特徴としている。

以下、この発明の詳細を一実施例について説明する。

第１図には蒸着装置が示されている。蒸着＠ｗ１は、気
書構造の蒸着槽２を備え、蒸着槽２の内部に蒸発１ｌＩ
３、電子ビーム発生装置４、熱フィラメント５、放電活
性化電極６が配設され、かつ、蒸着及び前後処理の対象
である被処理物７が位置する。熱フィラメント５、放電
活性化電極６、及び被処理物７には、それぞれヒーター
加熱電ｉ１８、放電活性化用極用電１１９、直流電１ｌ
ｉ１１が接続する。この様な蒸着装置１の構成は、従来
から用いられているものと興ならない。この発明の処理
方法はこの様な蒸着装置において次の操作によって実施
する。まず、蒸着槽２を排気シたのち、蒸着時に用いる
反応ガスを蒸着時とほぼ同じ圧力にな、るように導入す
る。すなわち、酸化物、窒化物、□炭化物の躾を生成す
るときのガス圧力は１０−＋〜１０−３ｔｏｒｒである
から、この場合に蒸着槽２に導入されるガス圧力もこれ
とほぼ同圧力である。

次に被処理物７に数百〜数千ボルトの負電圧を印加する
。熱フィラメント５を１０ボルト程度、’５０アンペア
程度で白熱化し、熱フィラメント５に対して放電活性化
用電極に２０〜１００ボルト程度の正電位をブえ、熱電
子放出による放電を生じさせる。このとき、放電により
反応ガスの一部が解離し、正イオンとなって加速され、
＾いエネルギーで被処理物７に衝突する。そのため被処
理物表面上の汚染物、吸着物等は放電処理される。

このようにして被処理物の前処理が終了したのち、次に
本来の蒸着が行われることになる。　　　　−この発明
の放電処理方法では、動作圧力が蒸着時のガス圧力と同
じであるから、さらに同じ種類のガスを使用すれば、放
電洗浄から蒸着プロセスに移る際に、ガスパルプの切替
やガス圧力の調整が不要となる。このためガスの置換や
圧力調整に要す・る時間を省略することができるととも
に、蒸着前のガス導入や閤整段剛での被処理物の汚染に
対する対策も必要としない。また、この発明の放電処理
方法では、１０　　ｔｏｒｒのガス圧力を必要とした従
来のグロー放電処理に比べて、動作圧力が本来の蒸着の
雰囲気と同じ雰囲気を使用するため、動作圧力が、１０
−４〜１０　　ｔｏｒｒと一桁以上低く、そのために、
原子分子の衝突平均自由行程はｉ０１以上のオーダーと
なり、直流電場によって加速されたイオンは、他の分子
原子との衝突によるエネルギー損失がほとんどなく、被
処理物印加電圧によって決められる＾いエネルギーで被
処理物に衝突する。このため被処理物の表向が良好に清
浄化されるだけでなく、一部のガスイオンは被処理物表
面下に注入される。

したがって、被処理物に、例えば窒化物の被膜を形成す
る場合、予め窒素ガスを用いて窒素を被処理物の表面に
ある程度注入しておけば、窒化物被膜との密着性を＾く
することができる。

第２図には、この発明によって被処理物の表面に窒素を
注入した結果が、従来の処理方法によるものと比較して
示されているが、５ＵＳ３０４を被−運動としその表面
を窒素中で放電洗浄後、オージェ電子分光法により、窒
素の、鉄に対する相対ピーク強度の深さ方向の変化を測
定したものであるが、ＳＵＳの表面に従来のグロー放電
処理によるよりも、多くの窒素がより深くまで存在して
いることがわかる。さらに放電プラズマから被処理物へ
のエネルギー移行により、被処理物は加熱される。すな
わち、第３図に一例を示すように、放電開始後、１５分
程度で１５０’Ｃ〜２００’Ｃに達する。したがって、
この様な瀧ｉで被膜を形成する場合には、加熱ヒーター
を必要としない。

また第４図には、従来の処理方法とこの発明の処理方法
による被処理物印加電圧と被処理物に流れ込む電流量を
示しているが、従来の処理方法と比べてこの発明の処理
方法では、被処理物電流量が敵十〜百倍も増加すること
が分る。さらにまた、この発明の処理方法は蒸着後の後
処理としても利用することができる。例えば、１被処理
物にアルミニウム被膜を形成した場合、酸素ガスを洗浄
用ガスとして被膜にａｍを注入し、化学量論的なアルミ
ナＡｌ２Ｏ３に組成を調整することもできる。

また、この発明は被処理物の表面を硬化させるための処
理方法としても利用することができる。

ｊ１５１１にはその表面硬化の効果なが示されているす
なわちエチレンガスを反応ガスとして、被処理物をダイ
ス鋼５ＫＤ１１として前述の方法でイオン衝撃を行った
。この場合に、被処理物の表面の一部をマスク１３でＩ
［うて、その部分にはイオン衝撃がなされないようにし
た。その結果、イオンＩｉ撃された部分は未処理のもの
に比べて第５図のグラフの刺繍で示すごとくビッカース
硬度が鳥くなりていることが明らかになった。

以上の説明から明らかな通り、この発明によれば物理蒸
着の前若しくは慢において、洗浄過程の終了後、蒸着過
程に移る際のガス置換のロスタイムを無くし、被処理物
に流れ込む電流密度を上げて清浄化効串を向上させるこ
とができ、また被処理物の温度を、別の加熱源を必要と
することなしに容易に上昇させることができ、さらに、
蒸着後の蒸着被膜の組成などを調整する後処理にも利用
できる放電処理方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施に使用する蒸着装置の一例を示
す構成説明図、第２図は被処理物の表面に存在する窒素
の蟲を示すグラフ、第３図は被処理物の温度上昇の状−
態を示すグラフ、第４図は被処理物電流と被処理物印加
電圧との関係を示すグラフ、及び第５図は被処理物の表
面硬化の効果を示すグラフである。 １・・・蒸着装置　　２・・１１槽　　３・・・蒸発源
４・・・電子ビーム発生装置　　５・・・熱フィラメン
ト６・・・放電活性化電極　　７・・・被処理物８・・
・ヒーター加熱源　９・・・放電活性化電極用電源１１
・・・直擁電朦 放電開始ヨリの時間経過（令） 第４図 ネｉｘβ、王！Ｅｐ力ロ電／Ｅ　（Ｖ）第５図 ２２０’Ｃエチ「ンん玉里 し 手続補正書（方式） 、　事件の表示 昭和６７年特許願第　１４６３８　　　　号発明の名称 物理蒸着における被処理物の放電処理方法、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住　　所　　東京都千代田区霞が関１丁目３番１号１１
４）氏　　名　　工業技術院長　　　　石　坂　誠　−
指定代理人　　〒３０５ 補正命令の日付

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物Ｉ！蒸着の前若しくは後において、前記蒸着時、　と
   ほぼ同じ反応ガス雰囲気内で熱フィラメントにより熱電
   子を放出させて放電を引き起こし、これ□、によってイ
   オン化した反応ガス内で被処理物をイオン衝撃すること
   を特徴とする物理蒸着における被処理物の放電処理方法
   。