JPS60106964A - 超微粒子膜の形成法並に装置 - Google Patents

超微粒子膜の形成法並に装置

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JPS60106964A
JPS60106964A JP21169583A JP21169583A JPS60106964A JP S60106964 A JPS60106964 A JP S60106964A JP 21169583 A JP21169583 A JP 21169583A JP 21169583 A JP21169583 A JP 21169583A JP S60106964 A JPS60106964 A JP S60106964A
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film
oxidizing gas
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Chikara Hayashi
林 主税
Seiichirou Gashiyuu
賀集 誠一郎
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Japan Science and Technology Agency
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation

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  • Organic Chemistry (AREA)
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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】 本発明は、超微粒子膜の形成法並に装置に関する0 発明@は、先に、特願昭57−196085号により超
微粒子を基材等のベース面にスプレーノズルによシ吹付
けその膜を形成せしめる方法を提案したが、その超微粒
子膜は大気にてらされると急速に酸化し温度が上昇し、
燃焼する場合がめる。従ってその超微粒子としては、予
め徐酸化処理した超微粒子を使用し、その膜形成上行な
うことが考えられる。しかし乍ら、かかる徐酸化処理し
た超微粒子を使用し1上記の方法で膜を形成した場合、
更にその膜に加熱処理を行ない比抵抗をできるだけ小さ
くした膜とした場合でも、例えばN1超微粒子膜の比抵
抗は1.2 X 10−3Ω−αでちり、これ以下の比
抵抗の膜を得ることは困難である。従って、徐酸化しな
い新鮮な活性表面をもつ金属超微粒子を使用し、比抵抗
の著しく小さい超微粒子膜を酸化されずに形成すること
が望まれる。
本発明の目的は、か\る新鮮な活性表面をもつ超微粒子
でも、酸素、水蒸気により酸化されることなしに、安全
に、その超微粒子膜を形成し得る方法を提供したもので
、非酸化性ガスの雰囲気とした金属蒸気生成用容器内で
金属材料全加熱蒸発して超微粒子に生成せしめ、これを
搬送管を介して該非酸化性ガスと共に蒸着処理容器内に
導入し、該蒸着容器内で、搬送管の先端のノズルより超
微粒子をその非酸化性ガスの噴気を介してその超微粒子
を被処理ベース面に吠付は該面に超微粒子の膜を付着形
成せしめることを特徴とする。
更に、本発明の他の目的は、前記の方法を実施する膜形
成装置を提供するもので、内部に金属材料の加熱装置を
もち、且つ非酸化性ガスを導入されるようにし友金属蒸
気生成用容器と旭該容器よシ導出する先端にノズルをも
つ搬送管と、内部に該搬送管のノズルをもつ先端部と、
被処理部材をセットする設置部とを備え)且つ非酸化性
ガスを導入されるようにした蒸着処理容器とS該金属蒸
気生成用容器と該蒸着処理容器とに接続する排気真空装
置とから成る。
次に本発明の方法並に装置の1例を添付図面につき説明
する〇 図面で(1)は、金属蒸気生成用容器を示し、該容器(
1)内には、金属材料1の加熱装置としてプラズマアー
ク用電源(2)に接続するプラズマTh −チ(3)を
設け、これに対向して金属材料&を上面に収容した水冷
銅ハース(4)とを有する。該容器(11は、列部の非
酸化性ガス源(5)に供給管(6)を介し接続し1該容
器(1)内に非酸化性ガスを供給するようにする0更に
1該容器(11は一外部の真空ポンプ(7〕に排気用導
管(8)を介し接続し、容器(1)内金適宜のガス圧に
保持し得るようにした。(9)は供給管(6)に介入し
た調節弁、仕りは排気用導管(8)に介入した調節弁を
示す。該非酸化性ガス源(511′t、、Ar、 He
 などの不活性ガス源(5a)と、不活性ガスとN、な
どの活性ガスとの混合ガス源(5b)と、不活性ガスと
H8などの還元性ガス源との混合ガス源(50)との3
種から成り、供給管(6)は、その途中で分岐しfcs
つの分岐管(6aJ (6b)C60)k介して夫々の
ガス源(5a)(5b) (,5c)に接続せしめ、そ
の任意のガス源を撰択し容器(1)内に供給し得るよう
にした。 n(C21(t3は、夫々分岐管に介入した
開閉弁を示すO該不活性ガス源(5a)の分岐管(6&
)からはt−チ(2)に接続する導管Iが分岐している
。住ωは該導管Iに介入した調節弁を示す0該容器(1
)の上面には、覗き窓←Q1真閂計測定子αη、圧力計
α榎が設けられているO該容器(1)には、前記のガス
供給管(6)と反対側Ka置して搬送管部を気@に接続
して設ける。
該搬送管−はその先端にノズルw’e有し、その先端部
は蒸着処理容器Qv内に気密に導入し、そのノズルcA
ヲ下向きに垂直に設ける。該ノズル(イ)は、適宜の保
持具(図示しないンにより所定位置に保持し1或は遠隔
操作によシ可動に保持する。該容器C’lJ内には1そ
のノズル(至)下面にペース移動装置(24t−設け1
その上面にガラス板等の被処理部材ベースb’lノズル
(イ)に対面させて設置する。該搬送管(11には、該
容器(1)と該容器CI!υとの間の空間に延びる中間
部にmm*c!31を介入する。該容器C1υは1b部
の非醸化性ガス源Q4)に供給管(ハ)を介し接続し、
該容器(21)内に非酸化性ガスを供給するようにする
。更に該容器CI)は1b部に前記の真空ポンプ(7)
に排気用導管@を介し接続し、容器QXl内を適宜のガ
ス圧に保持するようにした。@は、供給管(ハ)に介入
した調節弁を示す。該非酸化性ガス源(24)は、Ar
5)Isなどの不活性ガス源(24aJと、不活性ガス
とN、などの活性ガスとの混合ガス源(24りと、不活
性ガスと馬などの還元性ガスとの混合ガス源(24a)
とから成シS該供給管@は1その途中で分岐した3つの
分岐管(25aJ (25b) (25c)を介して夫
々のガスfp (24aJ (24bJ (24o)に
接続せしめ、その任意のガス#tを選択し容器圓内に供
給し得るようにしたO(ハ)c2■(至)は夫々分岐管
囮介入した開閉弁を示す。
該容器(2υの上面には、真空計測定子6υ及び圧力計
(ハ)が設けられている。(ハ)は、容器(ハ)内に設
けたベース5面に形成される超微粒子膜の赤外線等の加
熱装置を示す。
上記の本発明装置全使用し、次のように超微粒子の膜を
ベース5面に吹付は形成する。即ち1咳金属蒸気生成用
容器(1)内に、例えば、不活性ガス源(5りより該供
給管(6)を介して不活性ガスを導入する1方真窒ポン
プ(7)全作動し、その真空パル1ao+t−適宜に調
節して排気を行ない該容器(1)内に不活性ガス圧を例
えば常圧又は常圧以上の比較的高圧の例えば1.1at
mの不活性ガス雰囲気に維持する。この状態で、プラズ
マ電源(21′(i:作動し、プラズマ[−チ(3)と
水冷銅ハース(3)との間でプラズマアーク放電を生ゼ
しめ−そのハース(2)内の所望の金属材料aを溶解す
る。
該金属材料aとは金属又はその合金を総称する。
加熱温度は1プラズマア一クm源(2)の圧力調整器等
を介して適宜にその金属材料の融点以上に加熱し、溶解
金属を蒸発させる。1方、真空ポンプ(71を作動し、
容器(1)内を一旦排気真空とした後・調節弁ucJ)
f、HmL、て容器(1)内を不活性ガスの圧力が常圧
又はこれより高い圧力例えば1.1atmに維持する1
方容器C〃内を排気し真空減圧下例えば0.6 atm
に維持し、容器(1)内の気圧よシ低圧に保持する。こ
の状態で、搬送管(19の弁(ハ)を開けば翫該容器(
1)内の不活性ガスの比較的高圧と該容器(2υ内の不
活性ガスの比較的低圧との圧力差によシ、該容器(1)
内の不活性ガスは生成した金属蒸気の超微粒子全件ない
該搬送管Qt内に流入しその先端のノズル(社)より勢
い良く噴出し、その担持した超微粒子をその下面に予め
置かれたベースbの上面に吹き付け、該ベース5面上に
例えば該移動装置四の移動によシ、線状の超微粒子膜を
形成せしめ、その後の両容器(1)Qυ内の圧力調節は
それぞれのガス供給量と真空排気で行なう。容器(1)
内での超微粒子の生成から容器(2υ円でのその膜形成
までの時間は10秒以内でめった。弁(21開くと、そ
の圧力差で、容器(1)内の不活性ガスは生成した金属
蒸気の超微粒子全件ない搬送管o9内に勢い良く流入し
該容器0υ内でその搬送管←1の先端のノズル(2)よ
り噴出せしめ、その担持した超微粒子をその下面にセッ
トしたベースbの面に吠き付け1移動装置(27J全一
定速度で移動するときは、所定の線状の超微粒子膜を形
成することができる0この膜は1容器(1)内の排気真
空下に加え、ノズル(7)よシ噴出する不活性ガスでの
雰囲気に包まれるので1酸化なく、その活性状態の超微
粒子の連続した膜となり、その比抵抗は著しく減少した
ものが、容易且つ円滑に得られることとなる。而して更
に比抵抗を小さくする必要がある場合−加熱装置缶によ
シその股を加熱し超微粒子の焼結を行なう。この結果、
ベース面への固着性も向上する効果をともなう。尚、そ
の加熱時等その処理容器12U内の非酸化性雰囲気が要
求される場合は〜例えば不活性ガスfi(24aJよシ
ネ活性ガスを供給管(25+を介して適宜容器(1)内
に供給するようにする。
容器+1)と容器CI!11内のガス圧の差は、容器I
2υ内も非酸化性ガスのガス圧が常圧又はそれ以上の圧
力に保つようにしてもよく1この場合は、真空ポンプ(
7)により容器シv内の空気金除去し排気tつ鵞けて1
方非酸化性ガス源(財)よシガスを容器CI!v内に供
給し1その非酸化性ガスによりその圧力が常圧又はそれ
以上に維持するように保持するようにし、1方容器(1
)内の非酸化性ガスの圧力をか−る容器c!v内の該ガ
ス圧よりも高く設足する。これは真空パルプtlQl、
−を夫々調節することにより達成される。図面では、真
空ボン7 (71’ii−共用したが1勿論島各別に設
けるようにしてもよい。非酸化性ガスのうち、不活性ガ
スとN!の混合ガス及び不活性ガスとH3との混合ガス
は夫々超微粒子の生成時に窒素ガスが存在すると高温の
超微粒子の表面との反応で窒化膜が形成される。水素ガ
スの存在では、高温の超微粒子表面の酸化を防止するに
役立つ。
尚1図示しないが、N、などの活性ガス単独のガス源或
はN3などの還元性ガス単独のガス源を設けてもよい。
このように形成した膜を形成したベースを外部に取9出
すには、予め、容器Qυの開閉弁(図示しない〕を徐々
に開けて膜の表面を徐酸化することが好ましい。
実施例1 金属蒸気生成用容器内の水冷銅ハース内に15.39の
N1塊をチャージし1該容器内を高真空(くI Pa 
s 7−6 X 10 )−ル】に排気したのち、アル
ゴンガスを導入し、1.1 atm (0,11叶a)
の圧力に保つ。蒸着処理容器内はベース移動装置上にペ
ースをセットし、該容器内を高真空(〈I Pa、7.
6X10 )−ルンに排気後、アルゴンガスを導入して
0,6 atm (・0.06 MPa 、 456ト
ール)の圧力に保つ。直流電源に接続した19X”マト
ーチに高周波を印加し、パイロットアークを発生させた
のち、仝トーチと水冷鋼ハース間に直流電圧を印加して
例えば電圧52V@流50ムのプラズマアーク放WLヲ
移行し、水冷銅るつぼ内のN1を溶解せしめる。1方容
器(1)内には11/1nixでアルゴンガスを流入し
つ!け真空ポンプosIfi弁t−81itliシて常
時L1 *trrrのガス圧を保つようにする。放m關
始後約30秒経過するとNi溶湯面からN1蒸気が発生
し、煙状のN1超微粒子の生成が目視できる。放亀捌始
後1分後に搬送管のパルプ′t−開き、該容器からアル
ゴンガスと共に生成N1超微粒子を蒸着処理容器内に搬
送しノズルよりスライドグラスのペース上面にスプレー
する◎ペースは30■層の速度で移動し一スプレー時間
2分間で長さ60■の超微粒子膜を形成し友。その膜の
幅は041111厚さ#′14.1声謂であった◎こO
形成膜を大気中に取り出し電気抵抗を測定した所、5.
8×10 Ω・aを示した。この値は、前記特許出願の
方法で1アルゴン雰囲気中で徐酸化処理N1超微粒子の
膜を形成し1その後500°Cに加熱した膜の比抵抗値
の約りであった。
実施例2 金属部材としてT1ヲ使用し1プラズマ電圧34V仝電
流50Aで加熱蒸発し1生成用呈容器内atm (0,
04MPa、 504 )−ルンとした以外は、実施例
1と同じ条件で笑施し、長さ61m5幅0.5閣厚さ3
.8戸−の膜を形成した・この比抵抗は6.5Ωαで導
通性の膜として得られた。
不法は、上記の他、Mbs Ta5Zrs Hls M
o、 Wなどの高融点金属、1・、00などの遷移金属
、Aノ、Orなどの活性金属、Ags Ouなどの導電
金属、Au、Ptなどの貴金属などの種々の金属、又は
その合金等によりその超微粒子膜の形成が可能である。
尚1上記のプラズマアーク加熱以外に、加熱装置として
、アーク加熱−高周波銹導加熱、抵抗加熱、レーザー加
熱などが使用できる・このように本発明によるときは、
金属蒸発生成用容器と蒸着処理容器とこれら容器を接続
する搬送管とから成シ、該金属蒸発生成用容器内で生成
せしめた金属部材の蒸気t%該容器内に導入した非酸化
性ガスと共に該容器内と蒸着処理容器内との圧力の差を
利用して該搬送管を介して該蒸着処理容器に導入しその
搬送管の先端のノズルよシそのガスによりベース面に吠
き付けるようにしたので一ペース向には酸化されない超
微粒子の膜が形成し得られ、比抵抗の比較的低い膜が得
られる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図面は不法を実施する装置の1例の線図である0 (1)−・・金属蒸発生成用器 (3)・・・金属材料
加熱装置a・・・金属材料 (5)−・・非酸化性ガス
源 (7)・・・真空ポンプ (19−・・搬送管 翰
・・・ノズルシト・・蒸着処理容器 特許出鳳人 新手技、ツ術ミ・梶1発【事、゛業、団同
上 林 主税 同 上 賀 集 誠一部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 を非酸化性ガスの雰囲気とした金属蒸気生成用容器内で
    金属材料を加熱蒸発して超微粒子に生成せしめNこれを
    搬送管を介して該非酸化性ガスと共に蒸着処理容器内に
    導入し1該蒸着容器内で搬送管の先端のノズルより超微
    粒子をその非酸化性ガスの噴気を介してその超微粒子を
    被処理ベース面に吹付は咳面に超微粒子の膜を付着形成
    せしめることを特徴とする超微粒子膜の形成法◎ 2該金属蒸気生成用容器内と蒸着処理容器内とのガス圧
    の差を利用して生成金属蒸気を搬送管を介して蒸着処理
    容器内に圧送又は吸引搬送すると共にノズルより噴気せ
    しめるようにしたことを特徴とする特rf諸求の範囲1
    項に記載の形成法。 五内部に金属材料の加熱装置をもち1且つ非酸化性ガス
    を導入されるようにした金属蒸気生成用容器と、該容器
    より導出する先端にノズルをもつ搬送管と1内部に該搬
    送管のノズルをもつ先端部と、被処理部材をセットする
    設置部とを備え、且つ非酸化性ガスを導入されるように
    した蒸着処理容器と、該金属蒸気生成用容器と該蒸着処
    理容器とに接続する排気真空装置とから成る超微粒子膜
    の形成装置。
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