JPS6141764A - 真空ア−ク反応性蒸着法及びその蒸着装置 - Google Patents
真空ア−ク反応性蒸着法及びその蒸着装置Info
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- JPS6141764A JPS6141764A JP16159984A JP16159984A JPS6141764A JP S6141764 A JPS6141764 A JP S6141764A JP 16159984 A JP16159984 A JP 16159984A JP 16159984 A JP16159984 A JP 16159984A JP S6141764 A JPS6141764 A JP S6141764A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/228—Gas flow assisted PVD deposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Analytical 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
トカマク型核融合炉では、プラズマを包む容器壁の部品
に炭化チタンなどを金属表面に蒸着した被覆材料を用い
ている。これらの材料は核融合炉運転中に起きるプラズ
マ異常時の大きな熱流束により表面被覆層に破壊的な損
傷を被る。
に炭化チタンなどを金属表面に蒸着した被覆材料を用い
ている。これらの材料は核融合炉運転中に起きるプラズ
マ異常時の大きな熱流束により表面被覆層に破壊的な損
傷を被る。
これ罠よシ被覆層を失った部品金属は直接グラズマＫ１
１ｌされプラズマ汚染される。従って、損耗箇所を局所
的にその場で修復する技術開発がりを被覆する技術は、
核融合炉のみならず、各種の化学プラント反応装置等の
内面被覆あるいは補修技術としても、その研究開発が要
望されている。
１ｌされプラズマ汚染される。従って、損耗箇所を局所
的にその場で修復する技術開発がりを被覆する技術は、
核融合炉のみならず、各種の化学プラント反応装置等の
内面被覆あるいは補修技術としても、その研究開発が要
望されている。
従来の技術
従来、真空アーク放電を利用したセラミック被覆法は知
られている。その方法として第５図に示すようＫ、陰極
２の端部に絶縁材１１を接触、介在させて陽極１ｏを設
け、全体を真空容器１２内に収容し、その容器内圧基体
を設置し、反応性ガスを容器内に導入し、金属蒸気と反
応性ガスのプラズマ流を基板１３に当て蒸着させていた
。１４は排気口を示す。
られている。その方法として第５図に示すようＫ、陰極
２の端部に絶縁材１１を接触、介在させて陽極１ｏを設
け、全体を真空容器１２内に収容し、その容器内圧基体
を設置し、反応性ガスを容器内に導入し、金属蒸気と反
応性ガスのプラズマ流を基板１３に当て蒸着させていた
。１４は排気口を示す。
このような方法によると、（１）アーク放電を安定化す
るために放電面の面積を大きくする必要がある。
るために放電面の面積を大きくする必要がある。
（２）反応性ガスは真空容器内圧導入するため、アーク
放電を安定化するには反応圧力をある程度高くせざるを
得ない。
放電を安定化するには反応圧力をある程度高くせざるを
得ない。
（３）陰極点の放電面からの逸散を防ぐために、陰極に
接触して絶縁材を用いるため、絶縁材の材料がアークで
蒸発し、蒸着被膜中に不純物としで混入する。また絶縁
材料にセラミックが蒸着し、しばしば短絡トラブルが発
生する。
接触して絶縁材を用いるため、絶縁材の材料がアークで
蒸発し、蒸着被膜中に不純物としで混入する。また絶縁
材料にセラミックが蒸着し、しばしば短絡トラブルが発
生する。
（４）この方法では、核融合炉、化学プラント反応装置
の内壁面の損傷箇所をその場で蒸着補修できない。など
の欠点があった〇 発明の目的 本発明は従来法の真空アーク反応蒸着法の欠点を解消す
べくなされたもので、核融合炉、化学プラント反応装置
の内壁の損傷箇所もその場で、蒸着することが可能で、
しかも真空アーク放電によるイオン化率も高く、高速安
定に、かつ蒸着被膜も汚染させることがなく、トラブル
の発生もない真空アーク反応性蒸着法ならびＫその蒸着
装置を提供するにある。
の内壁面の損傷箇所をその場で蒸着補修できない。など
の欠点があった〇 発明の目的 本発明は従来法の真空アーク反応蒸着法の欠点を解消す
べくなされたもので、核融合炉、化学プラント反応装置
の内壁の損傷箇所もその場で、蒸着することが可能で、
しかも真空アーク放電によるイオン化率も高く、高速安
定に、かつ蒸着被膜も汚染させることがなく、トラブル
の発生もない真空アーク反応性蒸着法ならびＫその蒸着
装置を提供するにある。
発明の構成
（１）真空アーク放電により発生させた金属蒸気
Ｉと反応性ガスのプラズマ流を作り、これを収 １
束輸送して基体上に蒸着させる方法において、放電面に
細孔を有する真空アーク陰極を使用し、該細孔から反応
性ガスを吹出し、かつ真 １極で収束輸送させるこ
とを特徴とする真空アク反応性蒸着法。
Ｉと反応性ガスのプラズマ流を作り、これを収 １
束輸送して基体上に蒸着させる方法において、放電面に
細孔を有する真空アーク陰極を使用し、該細孔から反応
性ガスを吹出し、かつ真 １極で収束輸送させるこ
とを特徴とする真空アク反応性蒸着法。
（２）真空アーク陰極がその放電面に反応性ガス吹出し
用の細孔を設けたものからなり、該陰極の周囲を冷却ジ
ャケットで囲むと共に、放電面を除く陰極全体を高融点
シールドで狭い間隙を隔てて覆い、かつ収束コイルを外
周に設けた陽極を陰極放電面の前方へ設けたことを特徴
とする真空アーク反応性蒸着装置にある。
用の細孔を設けたものからなり、該陰極の周囲を冷却ジ
ャケットで囲むと共に、放電面を除く陰極全体を高融点
シールドで狭い間隙を隔てて覆い、かつ収束コイルを外
周に設けた陽極を陰極放電面の前方へ設けたことを特徴
とする真空アーク反応性蒸着装置にある。
本発明を図面に基づいて説明すると、第１図吐本発明に
おける電極の説明図で、陰極２は水冷ジャケット１によ
って冷却され、その放電面３には開口端をＭするガス出
口４とガス人口５とを結ぶ細孔が設けられている０反応
性ガスは歯極のガス人口５の直前に設けた高周波などに
よるガスプラズマ発生系６により、予めイオン化した後
、ガス人口５から送や込む。
おける電極の説明図で、陰極２は水冷ジャケット１によ
って冷却され、その放電面３には開口端をＭするガス出
口４とガス人口５とを結ぶ細孔が設けられている０反応
性ガスは歯極のガス人口５の直前に設けた高周波などに
よるガスプラズマ発生系６により、予めイオン化した後
、ガス人口５から送や込む。
一方、真空アーク数式の陰極輝点が放電面から逸散する
のを防ぐために、陰極は放電面以外の周囲を、出来るだ
け狭い間隙を隔ててチタンなどの高融点のものからなる
ルールド７で覆われている。陰極２の前方に水冷等によ
り冷却された陽極８の外周に収束コイル９を設け、磁場
によりプラズマビーム径を任意に制御するように構成さ
れている。
のを防ぐために、陰極は放電面以外の周囲を、出来るだ
け狭い間隙を隔ててチタンなどの高融点のものからなる
ルールド７で覆われている。陰極２の前方に水冷等によ
り冷却された陽極８の外周に収束コイル９を設け、磁場
によりプラズマビーム径を任意に制御するように構成さ
れている。
前記構成において、ガス人口５の直前にガスプラズマ発
生系６は必ずしも設けることを必要としない。
生系６は必ずしも設けることを必要としない。
本発明においては陰極５の放電面に反応性ガスの出口の
細孔を設け、これより反応性ガスを導入するため、真空
アークの陰極輝点を開口端周辺部に集中させることがで
き、その放電を高度に安定させることができる。また、
反応性ガスを予めイオン化して導入すると、放電が安定
化し、且つプラズマ反応の効率が上昇し得られ、そのた
め良質のセラミック被膜の高速蒸着をすることができる
。更に放電面以外の陰極の周囲を小間隔を隔ててシール
ドで覆ったため、シールド材料の蒸発や導電性物質の付
着による陰極−陽極間の短絡のトラブルが全くなくなる
。
細孔を設け、これより反応性ガスを導入するため、真空
アークの陰極輝点を開口端周辺部に集中させることがで
き、その放電を高度に安定させることができる。また、
反応性ガスを予めイオン化して導入すると、放電が安定
化し、且つプラズマ反応の効率が上昇し得られ、そのた
め良質のセラミック被膜の高速蒸着をすることができる
。更に放電面以外の陰極の周囲を小間隔を隔ててシール
ドで覆ったため、シールド材料の蒸発や導電性物質の付
着による陰極−陽極間の短絡のトラブルが全くなくなる
。
発明の効果
前記の効果に加え、本発明によると、（１）放電が高度
に安定化するため、放電を持続することができる雰囲気
ガス圧力、放電電流の範囲が広がる。（２）蒸着速度が
同一の放電電流で、従来法と比ベアークの輝点が集中安
定化するため、顕著に増加する。（３）陰極の放電面を
小さくすることが可能なため、小面積の陰極面から蒸着
物質を高密度で放出することができる。従って所望の場
所に局所被覆が可能となる。（４）小断面積を有するシ
リンダー状陰極を採用できるため、陰極材料を機械的Ｋ
かつ連続的に補給することが容易で、現場で蒸着するの
に適する電極構造とすることも容易である。等の優れた
効果を奏し得られる。
に安定化するため、放電を持続することができる雰囲気
ガス圧力、放電電流の範囲が広がる。（２）蒸着速度が
同一の放電電流で、従来法と比ベアークの輝点が集中安
定化するため、顕著に増加する。（３）陰極の放電面を
小さくすることが可能なため、小面積の陰極面から蒸着
物質を高密度で放出することができる。従って所望の場
所に局所被覆が可能となる。（４）小断面積を有するシ
リンダー状陰極を採用できるため、陰極材料を機械的Ｋ
かつ連続的に補給することが容易で、現場で蒸着するの
に適する電極構造とすることも容易である。等の優れた
効果を奏し得られる。
実施例
陰極材料としてＴｉを、反応性ガスとしてＮ、を用より
イオン化して供給した。陰極表面の放電面を写真撮影し
て観察した結果、従来法における反応性ガスを陰極から
離れた場所から導入した場合には、アーク陰極輝点が放
電面全体を動きまわっていたが、本発明のように陰極の
放電面に設けた細孔から導入すると、反応性ガスの導入
前のイオン化操作の有無に係わらず、アーク陰極輝点が
反応性ガス出口周辺のみにあり、蒸着物質が高密度で放
出されることが判った。
イオン化して供給した。陰極表面の放電面を写真撮影し
て観察した結果、従来法における反応性ガスを陰極から
離れた場所から導入した場合には、アーク陰極輝点が放
電面全体を動きまわっていたが、本発明のように陰極の
放電面に設けた細孔から導入すると、反応性ガスの導入
前のイオン化操作の有無に係わらず、アーク陰極輝点が
反応性ガス出口周辺のみにあり、蒸着物質が高密度で放
出されることが判った。
雰囲気ガス圧力と放電電流との関係を示すと第２図の通
りである。図においてＡは従来法、Ｂ、Ｃは本発明の方
法で、Ｂは反応性ガスを予めイオン化せずに導入した場
合、Ｃは反応性ガスを予めイりである。結晶学的に健全
なＴｉＮの格子定数の値は４．２４Ａである。この点を
考慮すると、化学量論組成（Ｔｉ／Ｎ＝１．０）を有す
る被膜の生成する雰囲気ガス圧は３Ｘ１０”〜Ｉ Ｘ
１０−” Ｔｏｒｒの範囲であることがわかる。従来法
によると、この圧力範囲では安定放電が得られないが、
本発明の方法によると、安定放電領域に入り、従って良
質の皮膜を得ることができる。
りである。図においてＡは従来法、Ｂ、Ｃは本発明の方
法で、Ｂは反応性ガスを予めイオン化せずに導入した場
合、Ｃは反応性ガスを予めイりである。結晶学的に健全
なＴｉＮの格子定数の値は４．２４Ａである。この点を
考慮すると、化学量論組成（Ｔｉ／Ｎ＝１．０）を有す
る被膜の生成する雰囲気ガス圧は３Ｘ１０”〜Ｉ Ｘ
１０−” Ｔｏｒｒの範囲であることがわかる。従来法
によると、この圧力範囲では安定放電が得られないが、
本発明の方法によると、安定放電領域に入り、従って良
質の皮膜を得ることができる。
第４図に蒸着速度を示す。図中、Ａは従来法、Ｂ、Ｃは
本発明の方法を示す。Ｂは反応性ガスを予めイオン化せ
ずに導入した場合、Ｃは反応性ガスを予めイオン化して
導入した場合である。図が示すように、本発明の方法に
よると蒸発速度が早いことがわかる。
本発明の方法を示す。Ｂは反応性ガスを予めイオン化せ
ずに導入した場合、Ｃは反応性ガスを予めイオン化して
導入した場合である。図が示すように、本発明の方法に
よると蒸発速度が早いことがわかる。
第１図は本発明における電極の一実施態様図で、第２図
は雰囲気ガス圧力と放電電流との関係図、第３図は本発
明方法によって得られたＴｉＮ皮膜の格子定数と雰囲気
ガス圧との関係図、ｐｃ４図は蒸着速度の比較図、第５
図は従来法における電極概要図を示す。 １：水冷ジャケット ２：陰 極 ３：放電面 ４：反応性ガス出口５：反応性ガ
ス人口 ６：ガスプラズマ発生系７：シールド
８：水冷陽極 ９：収束コイル １ｏ：陽 極 １１：絶縁材 １２：真空容器１３：基 板
１４：排気ロ Ａ線：従来法の場合、Ｂ線：本発明の方法で、予め反応
性ガスをイオン化しない場合、Ｃ線二本発明の方法で、
予め反注ガスをイオン化した場合、
は雰囲気ガス圧力と放電電流との関係図、第３図は本発
明方法によって得られたＴｉＮ皮膜の格子定数と雰囲気
ガス圧との関係図、ｐｃ４図は蒸着速度の比較図、第５
図は従来法における電極概要図を示す。 １：水冷ジャケット ２：陰 極 ３：放電面 ４：反応性ガス出口５：反応性ガ
ス人口 ６：ガスプラズマ発生系７：シールド
８：水冷陽極 ９：収束コイル １ｏ：陽 極 １１：絶縁材 １２：真空容器１３：基 板
１４：排気ロ Ａ線：従来法の場合、Ｂ線：本発明の方法で、予め反応
性ガスをイオン化しない場合、Ｃ線二本発明の方法で、
予め反注ガスをイオン化した場合、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、真空アーク放電により発生させた金属蒸気と反応性
ガスのプラズマ流を作り、これを収束輸送して基体上に
蒸着させる方法において、放電面に細孔を有する真空ア
ーク陰極を使用し、該細孔から反応性ガスを吹出し、か
つ真空アークの放電面を除く陰極全体を高融点のシール
ドで狭い間隙を隔てて覆い、真空アーク陰極輝点を放電
面のガス吹出し口周辺部に集中させたプラズマ流を発生
させ、これを陽極で収束輸送させることを特徴とする真
空アーク反応性蒸着法。 ２、反応性ガスを導入する直前において、反応性ガスを
放電によりイオン化して導入する特許請求の範囲第１項
記載の真空アーク反応性蒸着法。 ３、真空アーク陰極がその放電面に反応性ガス吹出し用
の細孔を設けたものからなり、該陰極の周囲を冷却ジャ
ケットで囲むと共に、放電面を除く陰極全体を高融点シ
ールドで狭い間隙を隔てて覆い、かつ収束コイルを外周
に設けた陽極を陰極放電面の前方へ設けたことを特徴と
する真空アーク反応性蒸着装置。 ４、反応性ガスの入口の直前に反応性ガスプラズマ発生
装置を設けた特許請求の範囲第３項記載の真空アーク反
応性蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16159984A JPS6141764A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | 真空ア−ク反応性蒸着法及びその蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16159984A JPS6141764A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | 真空ア−ク反応性蒸着法及びその蒸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6141764A true JPS6141764A (ja) | 1986-02-28 |
| JPH0225986B2 JPH0225986B2 (ja) | 1990-06-06 |
Family
ID=15738210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16159984A Granted JPS6141764A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | 真空ア−ク反応性蒸着法及びその蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6141764A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318056A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-01-25 | Nissin Electric Co Ltd | ア−ク式蒸発源 |
| JPH01132756A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-25 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性膜被覆方法 |
| JPH01287270A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパッタリング装置 |
| JPH05193916A (ja) * | 1992-01-24 | 1993-08-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 窒化チタン薄膜 |
| US5843293A (en) * | 1995-01-23 | 1998-12-01 | Nissin Electric Co., Ltd. | Arc-type evaporator |
-
1984
- 1984-08-02 JP JP16159984A patent/JPS6141764A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318056A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-01-25 | Nissin Electric Co Ltd | ア−ク式蒸発源 |
| JPH01132756A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-25 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性膜被覆方法 |
| JPH01287270A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパッタリング装置 |
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| US5843293A (en) * | 1995-01-23 | 1998-12-01 | Nissin Electric Co., Ltd. | Arc-type evaporator |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0225986B2 (ja) | 1990-06-06 |
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