JPS6357760A - ホロ−カソ−ドガン型イオンプレ−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、基板上に金属やセラミックスをコーティング
するイオンプレーティング装置に関するものである。

従来の技術 ホローカソードガンを使って、金属の溶融、及びイオン
化を行ない、これに反応ガスを導入して気相中で反応さ
せる活性化反応性イオンプレーティング法によって、た
とえばセラミックコーティングが行われてきた。金属と
してＡ９、Ｔｉ、Ｚｒ、　Ｃｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏなど、
反応ガスとしてＮ２、Ｃ２Ｈ，，０２、Ｈ，Ｓなどが使
用されている。ホローカソードガンは低電圧−大電流の
特徴を持ち、高いイオン化率が得られるということで現
在でも広く用いられている（例えば特開昭５５−１００
９７５号公報）。

ホローカソード（Ｉ（ＣＤ）ガン型イオンプレーティン
グ法による固定式の気相セラミックコーティングにおい
ては、蒸発源と基板の間の距離は、目的とする膜を得る
ための重要な製造条件の一つと考えられる。しかしなが
ら、これまでの製造装置の多くはホローカソードガンを
チャンバーに固定する型式であるため、蒸発源と基板の
間の距離を一定にして、他の条件（例えば、ホローカソ
ード電流や反応ガス分圧等）を変えることにより、目的
とする膜を得てきた。− 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、蒸発源と基板の間を一定にする固定方式
では膜質は良好なものが得られるが、生産性即ち成膜速
度を考慮したものではなかった。

即ち、蒸発源と基板の間の距離を一定にしだ場合、ホロ
ーカソード電流と反応ガス分圧を適当に変えること１こ
よって、目的とするコーテイング膜を得る条件が得られ
るが、これらの条件は一般に最大の成膜速度を与える条
件ではない、また、膜厚の均一性の面でも満足するもの
ではなかった。

本発明の［（目的は、基板をＨＣＤ型イオンプレーティ
ング装置で連続的にコーティングするに際し、コーテイ
ング物質の持つ特有の最も望ましい物理特性が得られる
Ｍｌ成をもった膜が、最も高効率、即ち供給源に対する
成膜収率が岐もよいところで、また最大の成膜速度で１
９られ、均一性にも優れた膜を得る装置を提供しようと
するものである。本発明では基板の通板側をｉｓ（動に
することは困難であることから、］入入着；）側をｉｉ
ｆ動にして蒸発源とノ、（板との間の距離を任意に設定
できる装置とした。

問題点を解決するための手段 未発り１は、基板に金属やセラミックスをイオンプレー
ティング法により連続的にコーティング処理を行なう装
置において、ホローカソードガンの位置を基板に対して
可動式１こして、）入発源から基板までの距離を自由に
変えられるようにしたことを４’ｉ′６ｊ、とじたホロ
ーカソードガン型イオンプレーティング装置である。

作用 蒸３′ｉ！！源から基板までの距離を変えるために、基
板側ではなく蒸発源側であるホローカソードガン部を可
動式とした。装置の概略の１例を第１図に示し、これに
基づき以下説明する。

操作室ｌはｌ＆板２を連続的に通板するためスリット３
を有し、その基板２の蒸着面裏側には、基板２を所定の
温度まで昇温させるシースヒータ４を有する。ホローカ
ッ−Ｆガン５及び７に発金属を自動的に供給することの
できる、！入発金属供給フィーダ７は基板２に対して距
離を自由に変えられるよう可動式となっている。

可動の方法は、真空を保つ機構であればどのようなもの
でもよい。例えば、第１図に示すようにリング状のパツ
キンで漏れのないようにネジで駆動する方法でもよい。

６は／Ａ発、イオン化された金属との反応に使うカスを
導入する反応ガス導入パイプである。この時の蒸発源と
基板の間の距離は、用いる金属、反応ガスの種類等に応
じて最適値が決定される。

以下、窒化チタンコーティングを例に説明する。

ホローカソードガンの出力を１７ＯＡ、反応ガス（窒素
）圧を８　Ｘ　ｌｏ−３ｔｏｒｒに固定し、ホローカソ
ードガン部分（蒸発源）から基板までの距離を変えると
、ｌ　０ｃｍ以下ではホローカソードガンの熱で基板部
分が過熱され、その熱応力が原因となるためかコーティ
ング皮１１りは剥離してしまう、また、３５ｃｍ以にで
は、イオン化または他の励起状態となった反応活性なチ
タンがフ１（板まで届かず、）１（板上での窒素との反
応が有効に行なわれないため、チタンリンチの無色に近
い膜しか（１）られす、該物質の特長である装飾性黄金
色、及び高硬度の膜は得られない。

従って、ホローカソードガン部分（蒸発源）とス（板ま
での距離は１０ｃ＋ａを越えて３５ｃ１１未満でなくて
は゛ならない。特にこの場合、２５ｃｍが最も効果的で
あるが、この最適距離はホローカソードガンノ出力（電
流（ヒ１）及び反応窒素ガス分圧を変えることにより多
少変化する。以−Ｌ述べた条件はＴｉＮコーティングに
関しては膜質、成膜速度ともに最適イ１６を′ｊ−える
ものであり　（成膜速度２８人／５ｅｃ）、すこしずら
したところでの条件、例えば蒸発源から基板までの距離
を２０ｃｍにした時、ホローカソードガン出力１５５Ａ
、反応ガス圧６　Ｘ　１０−　ｔｏｒｒで膜質に関して
は最適条件をｌ−えるが、成膜速度は２５人／ｓｅｃと
１０％程度劣る結果を与える。

また、成膜する物質を変えた場合、用いる金属の融点、
イオン化ポテンシャルなどの違いから、前記の範囲が変
化し、最適距離はホローカソードガンの出力、反応カス
圧に応じて決定される。

また、ノ、ζ板はステンレス等の金属に限らず、−般′
にパッチ設備においてＨＣＤ型イオンプレーティング法
が利用１１Ｔ能なものであれば非金属、例えば覗ｆ九に
１プラスチ−、グでも滴Ｉ六がｎｆ　ｊ計である。

次に本発明の実施例について述べる。

実施例１ 第１図に示すイオンプレーティング装置において、ホロ
ーカソードガンに導入するアルゴンガスの流量を２Ｏ５
ＣＣＭ、反応ガスとして窒素ガスを８０ＳＣ（：Ｍ流し
て、作業雰囲気圧力をＩ　Ｘ　１Ｏ−２ｔｏｒｒ　　に
保った。基板としてステンレスを用いて、スリット（３
）を通じて操作室（１）にＯ，１ｍ／ｓｉｎ　、の通板
速度で導入し、これをシースヒーター（４）により１０
０℃に加熱しながらホローカソード電流１７０Ａで蒸着
を行った。このとき、ホローカソードガンの位置は基板
から２５ｃＪｉれたところに設定した。

生成したＴｉＮ膜は装飾性金色を呈し、硬度２０００Ｈ
マ以上、曝露による耐候性も優れたものであった。また
、１７００人／ｗｉｎ、の成膜速度を得た。

実施例？ 実施例１で行なった実験と同一の手順で、ホローカソー
ドガン出力、反応窒素ガス圧、蒸発源から基板までの距
離を変えて、膜質（色、光沢、硬さ、密若性、耐候性）
、及び成膜速度について評価、検討を行なった結果を第
１表に示す。

（以下余白） 発明の効果 蒸発源部であるホローカソードガン部を可動式とし、基
板までの距離を可変とすることにより、コーテイング物
質の膜質を改善し、成膜速度の増大を達成した。特に、
この場合のように生産性の高い連続コーティングプロセ
スにおいて操業効率を１０〜５０％向上させるものであ
る。また、基板、被覆体（金属、ガス）についても特別
な制限はなく、バー２千設備で可能な組み合わせならば
全てここで述べたコーティングが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はホローカソードガンを可動式とした連続ＨＣＤ
型活性化反応性イオンブレーテインク装置を説明する断
面図である。 １・・・操作室、２・・・基板、３−・・スリット、４
・ｓｏシースヒータ、５・−１可動式ホローカソードガ
ン、６・・・反応ガス導入パイプ、７・・拳蒸発金属供
給フィーダ、８・・・０リング、９・・拳駆動装置、１
０・・番全屈、　１１ψ・・反応ガス、１２−・・排気
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板を連続的にコーティングする形式の装置であって、
   ホローカソードガンの位置が基板に対して可動式である
   ホローカソードガン型イオンプレーティング装置。