JPS63213664A - イオンプレ−テイング装置 - 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〕 本発明は電子電気デバイスに用いる半導体、磁性体、絶
縁膜、各種機械要素に用いる耐食、耐熱、耐摩耗、潤滑
皮膜の作成に適用できるイオンプレーティング装置に関
する。

〔従来の技術〕

蒸着とイオン打込みを並用した薄膜作成装置は高い密着
性が得られ、また従来法では作成できない化合物薄膜の
コーティングが可能な装置と言われている。この装置の
特徴は蒸着とイオン打ち込みを交互または同時に行なう
ことにあシ、不活性ガスイオンを用いると生成した＃膜
と基材の境界に両者の原子の混合層が生成し高い密着性
を示す。

また窒素ガスなどの反応ガスイオンビームを用いると蒸
発金属と反応ガスとの化合物薄膜が作成できる。

しかし、現在使用されている装置では薄膜材料あるいは
その一部の加熱方法として電子ビーム加熱などの真空加
熱法を用いておシ、したがって蒸発粒子のフジカル化、
イオン化などの活性化はほとんど起こっておらず、また
蒸発粒子の運動エネルギーは１　ｅＶ以下である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の装置では蒸発物質を電子ビーム加熱などの加熱蒸
発法を用いているため、蒸発粒子のフジカル化、イオン
化などの活性化は殆んどなされてなく、また蒸発粒子の
運動エネルギーは１　ｅＶ以下であるため、反応性が低
く、付着力の強い良質の皮膜を作成することが困難であ
る。

〔発明の目的〕

本発明は蒸発粒子の活性化度、運動エネルギーが大幅に
増加し得て、イオンプレーティング法に較べ付着力の高
い皮膜形成が可能な蒸着装置を提供しようとするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は蒸発物質を加熱蒸発させる手段と、反応ガスを
導入しプラズマを発生させる手段と、基板と蒸発源の間
に電圧を印加する手段からなるイオンデレーティング装
置と、前記基板にイオンを照射する電子サイクロトロン
共鳴イオン源を備えてなることを特徴とするイオンプｖ
　−ティング装置である。

すなわち、本発明は■金属、半金属の蒸発、基材への堆
積方法にイオンプレーティング法を用い、蒸発粒子のイ
オン化などの活性化を促進し、さらに基板にバイアス電
圧を印加することによりイオン化している粒子の運動エ
ネルギーを増加させうるようにした点、及び■上記イオ
ンプレーティング法に電子サイクロトン共鳴イオン源（
Ｅｌｅｃｔｔｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅ５ｏｎａ
ｎｃｅ　）によるイオン打込みを併用した点を新規とす
るものである。

〔作用〕

蒸発粒子の活性化度、運動エネルギーが１００〜１００
０ｅＶと従来法よシ高く、粒子の化学的活性度が高いた
め打ち込まれたイオンとの反応性が高く、また密着性の
さらに高い良質な皮膜の作成が可能となる。

〔実施態様〕

以下、本発明のＥＣＲイオン源を並用したイオンプレー
ティングによる蒸着装置の一夾施態様を第１図によって
説明する。

第１図において、１；基材ホルダ、２；冷却水、３；基
材、４：真空容器、５；シャッタ、６；／Ｌ／ツボ、７
；金属蒸気、８：電子ビーム、９：材料金ｆｉ、１０：
ホロカソード型プラズマガン、１１；イオンビーム、１
２；イオン引キ出し加速用グリッドｓ　１３；電子制御
用グリッド、１４；絶縁用がいし、１５；電子制御用電
源、１６：イオン発生容器、１７；矩形導波管、１８；
反応性ガス、１９：反応性ガス導入口、２０；磁場印加
用電磁石、２１；イオン加速用電源、２２；バイアス電
源、２５：石英ガラス、２４：ガス導入口である。

金属蒸発源はルツボ６とホロカソード型プラズマガン１
０で構成され、ルツボ６の中に入れた材料金属９にホロ
カソード型プラズマガン１０よシ発生させた電子ビーム
８によシ加熱し、金属蒸発７を発生させる。またＥＣＲ
イオン源はイオン発生容器１６とイオン引き出し加速装
置（該装置はイオン引き出し加速用グリッド１２とイオ
ン加速用電源２１よすなる）とで構成される。また基材
ホルダ１にはバイアス電源２２が接続されＤＣ負バイア
スもしくはＲＦバイアスの印加が可能なようにされてい
る。

真空容器４中を予備排気した後にガス導入口２４よシ反
応ガスを導入し、ホロカソード型プラズマガン１０を作
動させるとイオン化したあるいは高度に活性化された金
属蒸気７の原子が高い運動エネルギーをもって基材５に
付着する。

またイオン照射はイオン発生容器１６内に反応性ガス１
８を導入し、磁場印加弔電磁石２０によシ、イオン発生
容器１６内に磁界を作シマイクロ波（２，４５０）Ｔ、
　）を矩形導波管１７によυ石英ガラス２３を通して導
入すると、磁界とマイクワ波の相互作用によシ、ヤヒ子
サイクロトロン共鳴現象が起こシ多量の高エネルギー電
子が発生し、反応性ガス１８を効率的にイオン化させる
。こうして発生したイオンはイオン引き出し加速用グリ
ッド１２によシ、真空容器４ヘイオンビーム１１という
形で導かれる。また真空容器４内への電子の流出は電子
制御用グリッド１５によシ阻止する。

１１　Ｍはホロカソード型プラズマガン１０．イオン源
を作動させ、安定な金属蒸気７、イオンビーム１１が得
られた所でシャッター５を開き、イオンプレーティング
とイオン打ち込みを同時または交互に行ない作般される
。

第１図における蒸発源とイオン源の配置を変えた（上の
実施帳様を第２図に示す。第１図と同一符号は同一のも
のも示す。この装置ではイオンビーム、蒸発粒子が基材
にほぼ垂直に入射するため均一の皮膜が作成できる。

また他の実施態様を第５図に示す。第５図において６は
カソード、１０はアーク放１イ用電γ原、２５はシール
ドで、他の符号は第１図、第２図と同一である。

この嘘様は、金属蒸発にアーク放電を用いたもので材料
金属９をアノードとし、カソード６間にアーク放電を起
こし材料金属９を蒸発させるとともに、イオン化もしく
は活性化するようにしたものである。

第３図における蒸発源、イオン源の配置を変えた実施態
様を第４図に示す。第３図と同−符−号は同一のものを
示す。この態様は、第１図と第２図との関係と同様に、
第５図のものよりも皮膜の均一化が可能となる。

〔実施例１〕 第１図の装置を用いたＳｉＣ皮膜のコーティング例を示
す。この場合蒸発金属をＳｉ、反応ガスを０２迅とした
。作成条件を表１に示す。

表　　１ また得られた皮膜の硬度、付着力を従来のイオンプレー
ティング法（第１図でＥＣＲイオン源ない方法）で作成
した皮膜の値と比較した結果を第５図及び第６図に示す
。この図からビッカース硬度はほぼ同じであるが、スク
ラッチ試験の臨界荷Ｍ（スクラッチで皮膜の剥離する荷
重）よシ評価した付着力は従来法よシ優れた値を示した
。

〔実施例２〕 次に第５図の装置を用いてＴｉＮをコーティングした例
を示す。蒸発金属として、Ｔｉを、反応ガスとしてＩＪ
Ｈｓを用いた、作成条件を表２に示す。

表　　２ 又、得られた皮膜の硬度と付着力測定結果を従来のイオ
ンプレーティングで作製した皮膜と対比して、第７図及
び第８図に示す。この結果、硬度はほぼ同等であったが
、スクラッチ試験における臨界荷重には差が見られ、本
発明製造による皮膜はより高い臨界荷重を示し、付着力
が良好なことが明らかとなった。

〔発明の効果〕

ＥＣＲイオン源を並用したイオンプレーティング装置を
用いることにより、蒸発粒子の活性化変、運動エネルギ
ーが大幅に増加し、従来のイオンプレーティング法に較
べ付着力の高い皮膜が作成可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第４図は本発明装置のｙ（施態様を示す図で、
第１図、第２図はＥＣＲイオン源を併用したホロカソー
ド型イオンデレーティング装置、第５図、第４図はＥＣ
Ｒイオ／源を併用した７−り放電イオンプレーティング
装置を夫々示す。 第５図、第６図は第１図の本発明装置を用いたＳｉＣ皮
膜コーティングと従来のイオンプレーティング装置を用
いたＳ１皮Ｐ＋”Ｓコーティングの物性を対比して示す
図表、第７図、第８図は第３図の本発明装置を用いたＴ
ｉＮ　Ｊ３ｉ、膜コーティングと従来のイオンデレーテ
ィング装置を用いたＴｉＮ皮膜コーティングの物性を対
比して示した図表である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸発物質を加熱蒸発させる手段と、反応ガスを導入しプ
   ラズマを発生させる手段と、基板と蒸発源の間に電圧を
   印加する手段からなるイオンプレーティング装置と、前
   記基板にイオンを照射する電子サイクロトロンに共鳴イ
   オン源を備えてなることを特徴とするイオンプレーテイ
   ング装置。