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JP2877058B2 - Film formation method - Google Patents

Film formation method

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Publication number
JP2877058B2
JP2877058B2 JP7348012A JP34801295A JP2877058B2 JP 2877058 B2 JP2877058 B2 JP 2877058B2 JP 7348012 A JP7348012 A JP 7348012A JP 34801295 A JP34801295 A JP 34801295A JP 2877058 B2 JP2877058 B2 JP 2877058B2
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JP
Japan
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film
cathode
arc
gas
titanium nitride
Prior art date
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Application number
JP7348012A
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Japanese (ja)
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Inventor
治男 平塚
陽 土居
孝也 石井
浩 村上
潔 緒方
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、いわゆるアーク
式イオンプレーティング法によって、基材上に、密着性
および表面の平滑性に優れた膜を形成する膜形成方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming method for forming a film having excellent adhesion and surface smoothness on a substrate by a so-called arc ion plating method.

【0002】[0002]

【従来の技術】アーク式イオンプレーティング法は、陰
極におけるアーク放電を利用して陰極物質を蒸発させる
アーク式蒸発源を用いて、当該陰極物質またはそれと雰
囲気ガス等との反応生成物を、基材に負のバイアス電圧
を印加した状態で基材上に堆積させ、膜を形成する方法
である。
2. Description of the Related Art The arc-type ion plating method uses an arc-type evaporation source for evaporating a cathode material by utilizing an arc discharge at a cathode, and uses a reaction product of the cathode material or an atmospheric gas or the like based on the cathode material. In this method, a film is formed by depositing a material on a base material while applying a negative bias voltage to the material.

【0003】イオンプレーティング法は、切削工具、機
械部品等に対する硬質薄膜形成法として広く利用されて
いるが、その内でも特にアーク式イオンプレーティング
法は、形成される膜の密着性に優れているという特長を
有している。これは、アーク式蒸発源から蒸発させられ
る陰極物質中には、イオン化した粒子が大きな割合で含
まれており、それを基材に印加したバイアス電圧によっ
て基材に向けて加速して基材に衝突させることができる
からである。
[0003] The ion plating method is widely used as a method of forming a hard thin film on cutting tools, mechanical parts, and the like. Among them, the arc type ion plating method is particularly excellent in the adhesion of the formed film. There is a feature that there is. This is because the cathode material evaporated from the arc evaporation source contains a large proportion of ionized particles, which are accelerated toward the base material by the bias voltage applied to the base material and accelerated toward the base material. This is because they can collide.

【0004】その他、アーク式イオンプレーティング法
は、るつぼ中で金属を溶融・蒸発させる方式の蒸発源を
用いる通常のイオンプレーティング法と比較して、互い
に異種金属から成る陰極を有する複数台の蒸発源を配置
したり、雰囲気中に導入する反応ガス種を連続的に変化
させること等によって、容易に多種の膜を連続的に積層
形成することができるという特長を有している。
In addition, the arc type ion plating method is different from the ordinary ion plating method using an evaporation source of melting and evaporating a metal in a crucible, in which a plurality of cathodes having different kinds of cathodes are used. By arranging the evaporation source or continuously changing the type of the reaction gas introduced into the atmosphere, it has the feature that many kinds of films can be easily and continuously laminated.

【0005】このようなアーク式イオンプレーティング
法によって、例えば切削工具、機械部品等を構成する基
材の表面を、耐摩耗性、摺動性等に優れた膜で被覆する
ことが従来から行われている。そのような膜の例とし
て、TiAlN膜、TiCN膜、CrN膜等がある。
[0005] By such an arc ion plating method, the surface of a base material constituting, for example, a cutting tool, a machine component, or the like has been conventionally coated with a film having excellent wear resistance, sliding properties, and the like. Have been done. Examples of such a film include a TiAlN film, a TiCN film, and a CrN film.

【0006】その場合、上記のような膜を基材の表面に
直に形成するよりも、例えば図13に示す例のように、
まず基材2上に窒化チタン(TiN)膜4を下地層とし
て形成し、その上に所望の膜6を形成する方が、膜6の
基材2に対する密着力がより向上することが知られてい
る。
In this case, rather than forming the above-mentioned film directly on the surface of the base material, for example, as shown in FIG.
First, it is known that forming a titanium nitride (TiN) film 4 as a base layer on the base material 2 and forming a desired film 6 thereon further improves the adhesion of the film 6 to the base material 2. ing.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、密着性
に優れた膜を形成することができるアーク式イオンプレ
ーティング法を用い、しかも窒化チタン膜4を下地層と
して介在させることによって、膜6の密着力を向上させ
ることはできるけれども、膜6の表面粗度が悪い(即ち
膜6の表面粗度が大きくて平滑性が悪い)という問題が
ある。
As described above, the film is formed by using the arc ion plating method capable of forming a film having excellent adhesion and by interposing the titanium nitride film 4 as a base layer. Although the adhesion of the film 6 can be improved, there is a problem that the surface roughness of the film 6 is poor (that is, the surface roughness of the film 6 is large and the smoothness is poor).

【0008】これは、アーク式蒸発源においては、アー
ク放電によって陰極表面が局所的に高温になり、それに
よって陰極表面が溶融して陰極物質が蒸発するのである
が、このとき、陰極からは細かい陰極物質と共に大きな
塊の陰極物質(これはドロップレットと呼ばれる)も同
時に蒸発し、これが基材表面に付着して膜の表面粗度を
悪化させるからである。とりわけ、アルミニウム等の低
融点金属を蒸発させる場合、そのドロップレットのサイ
ズは大きく、かつその量も多くなり、膜の表面粗度は一
層悪くなる。
In the arc type evaporation source, the surface of the cathode is locally heated by arc discharge, whereby the surface of the cathode is melted and the cathode material evaporates. This is because a large mass of the cathode material (which is called a droplet) evaporates together with the cathode material, which adheres to the substrate surface and deteriorates the surface roughness of the film. In particular, when evaporating a low melting point metal such as aluminum, the size of the droplet is large and the amount thereof is large, and the surface roughness of the film is further deteriorated.

【0009】また、TiCN膜等の形成に用いられるメ
タン等の炭化水素系の反応ガスを利用する場合には、膜
表面に付着したドロップレットを核として炭化物が成長
して、巨大粒子を形成し、これが膜の表面粗度を一層悪
化させる。
When a hydrocarbon-based reaction gas such as methane used for forming a TiCN film or the like is used, carbide grows with droplets attached to the film surface as nuclei to form giant particles. This further deteriorates the surface roughness of the film.

【0010】そこでこの発明は、アーク式イオンプレー
ティング法によって、基材の表面に、密着性および表面
粗度の両方に優れた膜を形成することができる膜形成方
法を提供することを主たる目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a film forming method capable of forming a film excellent in both adhesiveness and surface roughness on the surface of a substrate by an arc ion plating method. And

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の膜形成方法は、陽極を兼ねる真空容器内
において、陰極におけるアーク放電を利用して陰極物質
を蒸発させる1台以上のアーク式蒸発源を用いて、基材
に負のバイアス電圧を印加した状態で、まず基材上に下
地層として窒化チタン膜を形成し、その後その上に窒化
チタン膜とは異種の膜を1層以上形成する膜形成方法に
おいて、前記窒化チタン膜の形成を、チタンから成る陰
の側方の周囲を取り囲んでいて当該陰極に向いた複数
のガス吹出し口を有するリング状部を有し、かつ当該リ
ング状部が抵抗を介して前記真空容器に電気的に接続さ
れているガス吹付け機構を備えるアーク式蒸発源を用い
て、その陰極にガス吹付け機構から窒素ガスを吹き付け
ながら行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for forming a film according to the present invention comprises a method for forming a film in a vacuum vessel serving also as an anode .
In a state where a negative bias voltage is applied to the base material using one or more arc evaporation sources that evaporate the cathode material by utilizing arc discharge at the cathode, first, titanium nitride is formed as a base layer on the base material. Forming a film, and then forming one or more films different from the titanium nitride film thereon, wherein the formation of the titanium nitride film is performed by surrounding a periphery of a side of a cathode made of titanium. Multiple facing the cathode
A ring-shaped part having a gas outlet of
Ring-shaped part is electrically connected to the vacuum vessel via a resistor.
An arc evaporation source having a gas spraying mechanism is used, and nitrogen gas is blown from the gas blowing mechanism to the cathode.

【0012】上記方法によれば、窒化チタン膜の形成時
にアーク式蒸発源のチタンから成る陰極に窒素ガスを吹
き付けると、アーク放電の陰極点が陰極表面に多数生
じて陰極近傍でアーク分岐が生じる、陰極表面で陰極
構成物質と窒素ガスとが反応して陰極表面に元の陰極構
成物質よりも高融点の化合物、即ちこの場合は窒化チタ
ンが形成されてそれが陰極表面での溶融部の広がりを抑
える、等の作用によって、陰極表面での粗大な溶融部の
形成が抑制され、大きな塊の陰極物質の飛散が防止され
る。その結果、基材上に表面粗度の良好な、即ち平滑性
の良好な窒化チタン膜が形成される。
According to the above method, when a nitrogen gas is blown onto the titanium-made cathode of the arc-type evaporation source during the formation of the titanium nitride film, a large number of cathode spots of arc discharge are formed on the cathode surface and arc branching occurs near the cathode. The cathode constituent reacts with the nitrogen gas on the cathode surface to form a compound having a higher melting point than the original cathode constituent on the cathode surface, that is, in this case, titanium nitride is formed, which spreads the molten portion on the cathode surface. The formation of a coarse molten portion on the surface of the cathode is suppressed by such actions as suppressing the scattering of a large lump of the cathode material. As a result, a titanium nitride film having good surface roughness, that is, good smoothness, is formed on the substrate.

【0013】このような表面粗度の良好な窒化チタン膜
を下地層として形成し、その上に所望の膜を形成するこ
とにより、当該膜の形成時にアーク式蒸発源の陰極に必
ずしも反応性ガスを吹き付けなくても、表面粗度の良好
な膜を形成することができる。これは、下地層の表面粗
度を良好なものにすると、その上に他の膜を形成する場
合に、巨大粒子の成長する核が存在しないため、下地層
の良好な表面粗度がその上の膜の表面粗度にも反映され
る等の理由によるものと考えられる。
By forming a titanium nitride film having such a good surface roughness as a base layer and forming a desired film thereon, a reactive gas is not necessarily formed on the cathode of the arc evaporation source during the formation of the film. Without spraying, a film having good surface roughness can be formed. This is because if the surface roughness of the underlayer is good, the nuclei for the growth of giant particles do not exist when another film is formed thereon. It is considered that the reason is that it is also reflected on the surface roughness of the film.

【0014】以上のような作用によって、アーク式イオ
ンプレーティング法によって、基材の表面に、密着性お
よび表面粗度の両方に優れた膜を形成することができ
る。
According to the above-described operation, a film excellent in both adhesion and surface roughness can be formed on the surface of the substrate by the arc ion plating method.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】ガス吹付け機構を有するアーク式
蒸発源の一例が、特開昭63−18056号公報に開示
されている。このアーク式蒸発源は、そのトリガ電極が
パイプ状をしていてガス吹付け機構を兼ねている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of an arc evaporation source having a gas blowing mechanism is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-18056. This arc type evaporation source has a trigger electrode in the shape of a pipe and also serves as a gas blowing mechanism.

【0016】前述した下地層としての窒化チタン膜4の
形成に、このようなガス吹付け機構を有するアーク式蒸
発源を用いても良いけれども、図1に示すようなガス吹
付け機構を有するアーク式蒸発源10を用いる方がより
好ましい。
An arc evaporation source having such a gas spraying mechanism may be used for forming the titanium nitride film 4 as the underlayer described above, but an arc having a gas blowing mechanism as shown in FIG. 1 may be used. It is more preferable to use the evaporation source 10.

【0017】このアーク式蒸発源10は、陰極12と陽
極を兼ねる真空容器50との間で真空アーク放電を生じ
させて、陰極物質14を蒸発させるものであるが、陰極
12の前面12aを含む領域に反応性ガス48を吹き付
けるガス吹付け機構40を備えている点に特徴を有して
いる。
The arc type evaporation source 10 is for generating a vacuum arc discharge between the cathode 12 and the vacuum vessel 50 also serving as an anode to evaporate the cathode material 14, and includes a front surface 12a of the cathode 12. It is characterized in that a gas blowing mechanism 40 for blowing a reactive gas 48 into the region is provided.

【0018】詳述すると、陰極12は、所望の材料から
成り、前述した窒化チタン膜4の形成時はチタンから成
るものをこの陰極12として用いる。この陰極12は、
この例では非磁性金属から成るフランジ16に取り付け
られており、このフランジ16は絶縁物20を介して非
磁性金属から成る取付板22に取り付けられており、こ
の取付板22は絶縁物24を介して真空容器50に取り
付けられている。真空容器50は接地されている。
More specifically, the cathode 12 is made of a desired material. When the above-described titanium nitride film 4 is formed, the cathode 12 is made of titanium. This cathode 12
In this example, it is attached to a flange 16 made of a non-magnetic metal, and the flange 16 is attached via an insulator 20 to a mounting plate 22 made of a non-magnetic metal. To the vacuum vessel 50. The vacuum vessel 50 is grounded.

【0019】フランジ16の背面部には、陰極12の前
面付近におけるアークの状態を制御する磁界を生じさせ
る磁石(より具体的には永久磁石)18が取り付けられ
ている。
A magnet (more specifically, a permanent magnet) 18 for generating a magnetic field for controlling the state of the arc near the front surface of the cathode 12 is attached to the rear surface of the flange 16.

【0020】フランジ16ひいては陰極12と真空容器
50との間には、陰極12側を負側にして、直流のアー
ク電源34が接続されている。
A direct current arc power supply 34 is connected between the flange 16 and thus the cathode 12 and the vacuum vessel 50 with the cathode 12 side being the negative side.

【0021】陰極12の前面12a近傍には、矢印Aの
ように駆動される、アーク点弧用のトリガ電極28が設
けられており、それと真空容器50との間には電流制限
用の抵抗32が接続されている。
In the vicinity of the front surface 12a of the cathode 12, an arc ignition trigger electrode 28 driven as shown by an arrow A is provided, and a current limiting resistor 32 is provided between the trigger electrode 28 and the vacuum vessel 50. Is connected.

【0022】陰極12の側方の周囲は、アークを広げる
ために、即ち陰極12とそれからある程度離れたところ
の真空容器50との間でアーク放電させるために、リン
グ状で非磁性金属から成るシールド板26で覆われてお
り、このシールド板26は支柱27および抵抗30を介
して真空容器50に接続されている。
The side periphery of the cathode 12 is a ring-shaped shield made of a non-magnetic metal in order to spread the arc, that is, to cause an arc discharge between the cathode 12 and the vacuum vessel 50 at a distance from the cathode 12. The shield plate 26 is covered by a plate 26, and is connected to a vacuum vessel 50 via a column 27 and a resistor 30.

【0023】ガス吹付け機構40は、この例では、シー
ルド板26の内周部に取り付けられていて、陰極12の
前面12aに向いた複数のほぼ均等に配置されたガス吹
出し口46を有するリング状部44と、このリング状部
44に反応性ガス48を供給するガス供給パイプ42と
を備えている。このガス供給パイプ42に、ガス源から
流量調節器(いずれも図示省略)を経由して反応性ガス
48が供給される。
In this example, the gas blowing mechanism 40 is mounted on the inner periphery of the shield plate 26 and has a plurality of substantially uniformly arranged gas blowing ports 46 facing the front surface 12a of the cathode 12. And a gas supply pipe 42 for supplying a reactive gas 48 to the ring-shaped portion 44. A reactive gas 48 is supplied to the gas supply pipe 42 from a gas source via a flow controller (both not shown).

【0024】ガス供給パイプ42およびリング状部44
は、シールド板26と同電位にされている。このように
すると、陰極12とガス供給パイプ42およびリング状
部44との間で異常な放電が起こるのを防止することが
できる。これは、アーク電源34の正側(即ち陽極兼用
の真空容器50側)とガス供給パイプ42等との間には
抵抗30が介在することになるので、陰極12からガス
供給パイプ42等へ放電が起ころうとしても、それが抵
抗30によって阻止されるからである。
Gas supply pipe 42 and ring-shaped portion 44
Are set to the same potential as the shield plate 26. By doing so, it is possible to prevent abnormal discharge from occurring between the cathode 12 and the gas supply pipe 42 and the ring-shaped portion 44. This is because the resistor 30 is interposed between the positive side of the arc power supply 34 (that is, the side of the vacuum vessel 50 also serving as an anode) and the gas supply pipe 42 and the like, so that the discharge from the cathode 12 to the gas supply pipe 42 and the like. Is to be prevented by the resistor 30.

【0025】反応性ガス48は、陰極12を構成する物
質と反応して化合物、より具体的には陰極物質よりも融
点の高い化合物を作るものであれば良く、例えば窒素ガ
ス、炭化水素系ガス、酸素ガス等である。より具体的を
示せば、前述した窒化チタン膜4を形成する場合は、陰
極12がチタンで反応性ガス48が窒素ガスであり、こ
の場合は両者が化合して窒化チタン(TiN)が形成さ
れる。
The reactive gas 48 may be any as long as it reacts with the material constituting the cathode 12 to produce a compound, more specifically, a compound having a higher melting point than the cathode material. , Oxygen gas and the like. More specifically, when the above-described titanium nitride film 4 is formed, the cathode 12 is titanium and the reactive gas 48 is nitrogen gas. In this case, the two are combined to form titanium nitride (TiN). You.

【0026】このアーク式蒸発源10においては、トリ
ガ電極28を陰極12の前面12aに接触させて最初の
火花を発生させた後、トリガ電極28を陰極12より引
き離すと、陰極12の前面12aと陽極を兼ねる真空容
器50との間にアーク放電が発生してそれが持続され、
それによって陰極12の前面12aが溶融されてそこか
ら陰極物質14が蒸発する。
In the arc type evaporation source 10, after the trigger electrode 28 is brought into contact with the front surface 12 a of the cathode 12 to generate the first spark, the trigger electrode 28 is separated from the cathode 12. An arc discharge occurs between the vacuum vessel 50 also serving as the anode and the arc discharge is maintained,
Thereby, the front surface 12a of the cathode 12 is melted, from which the cathode material 14 evaporates.

【0027】その際、ガス吹付け機構40のガス吹出し
口46から、陰極12の前面12aを含む領域に反応性
ガス48を吹き付けながら陰極12においてアーク放電
を生じさせると、アーク放電の陰極点が陰極表面に多
数生じて陰極12の前面12a近傍でアーク分岐が生じ
る、陰極12の前面12aで陰極構成物質と反応性ガ
ス48とが反応して陰極前面12aに元の陰極構成物質
よりも高融点の化合物が形成されてそれが陰極前面12
aでの溶融部の広がりを抑える、等の作用によって、陰
極前面12aでの粗大な溶融部の形成が抑制され、大き
な塊の陰極物質14の飛散が防止される。その結果、基
材上に表面粗度の良好な、即ち平滑性の良好な膜を形成
することができる。
At this time, when an arc discharge is generated in the cathode 12 while blowing the reactive gas 48 from the gas outlet 46 of the gas blowing mechanism 40 to the region including the front surface 12a of the cathode 12, the cathode point of the arc discharge is changed. A large number of arcs occur on the surface of the cathode 12 to cause arc branching near the front surface 12a of the cathode 12. The cathode constituent material and the reactive gas 48 react on the front surface 12a of the cathode 12 and have a higher melting point than the original cathode constituent material on the cathode front surface 12a. Of the cathode front surface 12
By suppressing the spread of the melted portion at a, the formation of a coarse melted portion at the cathode front surface 12a is suppressed, and the scattering of a large lump of the cathode material 14 is prevented. As a result, a film having good surface roughness, that is, a film having good smoothness, can be formed on the substrate.

【0028】従って、前述した下地層としての窒化チタ
ン膜4の形成を、このようなアーク式蒸発源10を用い
たアーク式イオンプレーティング法によって行うと、即
ち基材2に負のバイアス電圧を印加した状態で、チタン
から成る陰極12の前面12aに反応性ガス48として
窒素ガスを吹き付けながら行うと、ドロップレットの飛
散を防止して、基材2上に表面粗度の良好な窒化チタン
膜4を形成することができる。そして基材2上にこのよ
うな表面粗度の良好な窒化チタン膜4を下地層として形
成し、更にその上に前述したTiAlN膜、TiCN
膜、CrN膜等の窒化チタン膜4とは異種の所望の膜6
をアーク式イオンプレーティング法で形成することによ
り、当該膜6の形成時にアーク式蒸発源10の陰極12
に必ずしも反応性ガス48を吹き付けなくても、表面粗
度の良好な膜6を形成することができる。これは、下地
層の表面粗度を良好なものにすると、その上に他の膜6
を形成する場合に、巨大粒子の成長する核が存在しない
ため、下地層の良好な表面粗度がその上の膜6の表面粗
度にも反映される等の理由によるものと考えられる。
Therefore, when the above-described titanium nitride film 4 as an underlayer is formed by an arc ion plating method using such an arc evaporation source 10, a negative bias voltage is applied to the substrate 2. By applying nitrogen gas as a reactive gas 48 to the front surface 12a of the cathode 12 made of titanium in a state where the titanium nitride film is applied, droplets are prevented from scattering and a titanium nitride film having a good surface roughness is formed on the base material 2. 4 can be formed. Then, a titanium nitride film 4 having such a good surface roughness is formed as a base layer on the base material 2, and the above-described TiAlN film, TiCN
Desired film 6 different from titanium nitride film 4 such as film, CrN film, etc.
Is formed by the arc type ion plating method, so that the cathode 12 of the arc type evaporation source 10 is formed when the film 6 is formed.
The film 6 having good surface roughness can be formed without necessarily spraying the reactive gas 48. This is because if the surface roughness of the underlayer is made good, another film 6
This is considered to be because the formation of giant particles does not have nuclei for growing giant particles, so that the good surface roughness of the underlying layer is also reflected on the surface roughness of the film 6 thereon.

【0029】また、基材2上に形成する窒化チタン膜4
および膜6の密着性は、いずれの膜もアーク式イオンプ
レーティング法を用いて形成するので、前述したような
理由からいずれも良好なものとなる。
The titanium nitride film 4 formed on the substrate 2
The adhesion of the film 6 and the film 6 are both excellent because the films are formed by using the arc-type ion plating method for the reasons described above.

【0030】以上の結果、アーク式イオンプレーティン
グ法によって、基材2の表面に、密着性および表面粗度
の両方に優れた膜6を形成することができる。
As a result, a film 6 having both excellent adhesion and surface roughness can be formed on the surface of the substrate 2 by the arc ion plating method.

【0031】その結果、上記のような膜形成方法を、例
えば、ドリル、超硬チップ等の切削工具やその他の機械
部品等の表面を耐摩耗性等の特性を有する膜で被覆する
ことに用いれば、当該切削工具や機械部品の寿命を大幅
に延ばすことが可能になる。
As a result, the film forming method as described above is used for coating the surface of a cutting tool such as a drill or a carbide tip or other mechanical parts with a film having characteristics such as wear resistance. If this is the case, the life of the cutting tool or the mechanical component can be greatly extended.

【0032】なお、上の膜6の形成時は、アーク式蒸発
源10の陰極12に反応性ガス48を吹き付けても良い
し、吹き付けなくても良い。反応性ガス48を吹き付け
ない場合は、このアーク式蒸発源10は従来型のアーク
式蒸発源と同じになる。但し反応性ガス48を吹き付け
る方が、膜6の形成時においても前述したような理由か
らドロップレットの飛散が防止されるので、膜6の表面
粗度をより一層向上させることができる。
When the upper film 6 is formed, the reactive gas 48 may or may not be sprayed on the cathode 12 of the arc evaporation source 10. When the reactive gas 48 is not blown, the arc evaporation source 10 is the same as a conventional arc evaporation source. However, spraying the reactive gas 48 prevents droplets from being scattered even when the film 6 is formed for the above-described reason, so that the surface roughness of the film 6 can be further improved.

【0033】また、下地層上の膜6の表面粗度が良好に
なる結果、更にその上にそれとは異種の膜を形成する場
合も、下の膜6の良好な表面粗度が反映される結果、そ
の膜の表面粗度も良好なものになる。また、その膜の密
着性は、アーク式イオンプレーティング法を用いるので
勿論良い。膜6上に複数の異種膜を積層する場合も同様
である。
Further, as a result that the surface roughness of the film 6 on the underlayer becomes good, when a film different from the film 6 is further formed thereon, the good surface roughness of the film 6 below is reflected. As a result, the surface roughness of the film becomes good. The adhesion of the film is of course good because the arc ion plating method is used. The same applies when a plurality of different kinds of films are stacked on the film 6.

【0034】また、前述した、トリガ電極がガス吹付け
機構を兼ねているアーク式蒸発源では、トリガ電極の先
端部のガス吹出し口が常に陰極の前方に位置しているた
め、当該アーク式蒸発源を使用するにつれて、ガス吹出
し口に陰極物質が付着してガス吹出し口が塞がり、陰極
への安定した反応ガスの供給が困難になるので、頻繁に
トリガ電極を交換しなければならないという課題があっ
たが、上記アーク式蒸発源10では、トリガ電極28を
パイプ状にしてそこから反応ガスを吹き付ける必要はな
いので、その先端部が陰極物質14によって塞がるとい
う問題は生じない。しかも、ガス吹付け機構40のガス
吹出し口46を、陰極12の前方を避けて、陰極12の
側方近傍に配置しているので、アーク放電によって陰極
12の前面12aから蒸発する陰極物質14が当該ガス
吹出し口46に付着してガス吹出し口46を塞ぐ可能性
も少ない。従って、部品交換やガス吹出し口46の清掃
等の作業が減るので、メンテナンスに要する時間が短縮
されると共に、交換部品の低減を図ることができる。
In the above-mentioned arc-type evaporation source in which the trigger electrode also serves as a gas blowing mechanism, the gas outlet at the tip of the trigger electrode is always located in front of the cathode, so that the arc-type evaporation source is not used. As the source is used, the cathode material adheres to the gas outlet and closes the gas outlet, making it difficult to supply a stable reactant gas to the cathode. However, in the arc-type evaporation source 10, there is no need to make the trigger electrode 28 into a pipe shape and spray the reaction gas from the trigger electrode 28, so that the problem that the tip end portion is blocked by the cathode material 14 does not occur. In addition, since the gas outlet 46 of the gas blowing mechanism 40 is arranged near the side of the cathode 12 avoiding the front of the cathode 12, the cathode material 14 evaporating from the front surface 12a of the cathode 12 by arc discharge. It is unlikely that the gas outlet 46 adheres to the gas outlet 46 and closes the gas outlet 46. Accordingly, operations such as replacement of parts and cleaning of the gas outlet 46 are reduced, so that the time required for maintenance is shortened and replacement parts can be reduced.

【0035】次に、より具体的な実施例を幾つか説明す
る。
Next, some more specific embodiments will be described.

【0036】〈実施例1〉図2に示すように、真空容器
50の互いに向かい合った二つの壁面に、前述したアー
ク式蒸発源10を1機ずつ設置したアーク式イオンプレ
ーティング装置において、各陰極12はTi金属とし
た。基材2は、鏡面研磨された板状の高速度鋼を用い、
これをホルダ52に取り付け、それにバイアス電源54
から負のバイアス電圧を印加するようにした。
<Embodiment 1> As shown in FIG. 2, in the arc-type ion plating apparatus in which the above-mentioned arc-type evaporation sources 10 are installed one by one on two opposite walls of a vacuum vessel 50, each cathode 12 was Ti metal. The base material 2 is a mirror-polished plate-shaped high-speed steel,
This is attached to a holder 52, and a bias power supply 54
, A negative bias voltage is applied.

【0037】まず、基材2上に下地のTiN膜を形成し
た。その方法は、各蒸発源10のガス吹付け機構40
(図1参照。以下同じ)からそれぞれ500ml/mi
nの窒素ガスを陰極12に吹き付けながら、各100A
の電流のアーク放電によって、−200Vのバイアス電
圧が印加された基材2にTiN膜を形成した。更にその
下地のTiN膜の上に、吹き付けガス中にメタンガス
(CH4 )を200ml/minで加えることによっ
て、TiCN膜を3μm積層した。この実施例1では、
下地層のTiN膜の厚さをそれぞれ0.05、0.1、
0.5、1.0、2.0、3.0、5.0μmとして、
その上に3μmのTiCN膜を積層した7例について検
討した。なお、陰極12に反応性ガスを吹き付ける場
合、真空容器50内にその壁面から吹き付けガスと同種
の反応性ガス56を導入しても良いし、導入しなくても
良いが、この実施例では導入しなかった(以下も同
様)。
First, an underlying TiN film was formed on the substrate 2. The method uses a gas blowing mechanism 40 of each evaporation source 10.
(See FIG. 1; the same applies hereinafter) from 500 ml / mi
n while blowing nitrogen gas to the cathode 12
The TiN film was formed on the substrate 2 to which the bias voltage of -200 V was applied by the arc discharge of the current of. Further, a methane gas (CH 4 ) was added at 200 ml / min into the spray gas on the underlying TiN film to form a 3 μm-thick TiCN film. In the first embodiment,
The thicknesses of the underlying TiN films are 0.05, 0.1,
0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0 μm,
Seven examples in which a 3 μm TiCN film was laminated thereon were examined. When a reactive gas is blown onto the cathode 12, a reactive gas 56 of the same kind as the blown gas may or may not be introduced into the vacuum vessel 50 from the wall thereof. Did not (the same applies to the following).

【0038】図3は、上記7例のTiN膜の各膜厚の場
合のTiCN膜の表面粗度(最大表面粗さRmax)を
示したものである。同図中には比較例として、アーク式
蒸発源10を、そのガス吹付け機構40を用いずに(即
ち陰極12に反応性ガス48を吹き付けずに)、真空容
器50の壁面から反応性ガス56を導入するだけの従来
型のアーク式蒸発源として用いて成膜した、下地のTi
N膜が無いもの(比較例1)と、下地のTiN膜が2μ
mのもの(比較例2)とにTiCN膜を3μm積層した
例を示している。
FIG. 3 shows the surface roughness (maximum surface roughness Rmax) of the TiCN film for each thickness of the TiN film of the above seven examples. In the figure, as a comparative example, the arc-type evaporation source 10 is supplied with the reactive gas from the wall surface of the vacuum vessel 50 without using the gas blowing mechanism 40 (that is, without blowing the reactive gas 48 on the cathode 12). Underlayer Ti, which was formed using a conventional arc-type evaporation source in which only 56 was introduced.
No N film (Comparative Example 1) and underlayer TiN film of 2 μm
This shows an example in which a 3 m thick TiCN film is stacked on the substrate of Comparative Example 2 (Comparative Example 2).

【0039】図3から、上記実施例1においては、特に
下地層の厚さが0.1μm以上では、TiN膜の表面粗
度が1.5μm程度以下となり、表面粗度の改善に際立
った効果が見られることが分かる。0.05μmの厚さ
の下地層で表面粗度の改善効果が低いのは、TiN膜の
一様な成長が不十分なことに起因しているものと思われ
る。また、TiN膜の厚さが2μm以上で、僅かながら
表面粗度が上昇するのは、下地のTiN膜は平滑な膜と
はいえ、その膜厚の増加と共に下地の表面粗度が幾分悪
くなるからであると考えられる。
From FIG. 3, it can be seen that, in the first embodiment, particularly when the thickness of the underlayer is 0.1 μm or more, the surface roughness of the TiN film becomes about 1.5 μm or less, which is a remarkable effect on the improvement of the surface roughness. Can be seen. The low effect of improving the surface roughness with the underlayer having a thickness of 0.05 μm is considered to be due to insufficient uniform growth of the TiN film. Further, the reason why the surface roughness slightly increases when the thickness of the TiN film is 2 μm or more is that although the underlying TiN film is a smooth film, the surface roughness of the underlying is somewhat deteriorated as the film thickness increases. It is thought that it becomes.

【0040】図4は、スクラッチ試験法による基材上の
膜の密着強度(臨界密着強度)を示したものである。下
地層のTiN膜の厚さが0.1μm以上では、実施例1
の各膜は比較例2よりも大きな密着強度を示している。
特に、TiN膜の厚さが1μm以上では50Nを超えて
おり、極めて密着性が良いことが分かる。この結果か
ら、基材上の膜の密着性は、下地層の密着性に依存して
いると考えられる。その密着強度の傾向は、表面粗度と
同様の傾向を示しており、表面粗度が良いことが、スク
ラッチ試験による密着性も良いといえる結果となってい
る。
FIG. 4 shows the adhesion strength (critical adhesion strength) of the film on the substrate by the scratch test method. Example 1 when the thickness of the TiN film of the underlayer was 0.1 μm or more
Each film has a higher adhesion strength than Comparative Example 2.
In particular, when the thickness of the TiN film is 1 μm or more, it exceeds 50 N, indicating that the adhesion is extremely good. From this result, it is considered that the adhesion of the film on the substrate depends on the adhesion of the underlayer. The tendency of the adhesion strength shows the same tendency as the surface roughness, and it can be said that good surface roughness means good adhesion by a scratch test.

【0041】以上の結果から、下地層の上に形成される
膜の密着性および表面粗度を向上させる効果を十分に上
げるためには、下地層のTiN膜の膜厚は、0.1μm
〜5μmの範囲内にするのが好ましいことが分かる。
From the above results, in order to sufficiently enhance the effect of improving the adhesion and the surface roughness of the film formed on the underlayer, the thickness of the TiN film of the underlayer must be 0.1 μm.
It can be seen that it is preferable to set the thickness within a range of about 5 μm.

【0042】〈実施例2〉高速度鋼ドリルに実施例1と
同一条件でTiCN/TiN積層膜を被覆し(実施例
2)、同様に、アーク式蒸発源10をガス吹き付けを行
わない従来型のアーク式蒸発源として用いて被覆したド
リル(比較例3)とで切削寿命を比較した。比較は、下
地層のTiN膜の膜厚が2μmのもので行った。基材の
ドリルは、10mmφ、被削材は、25mm厚のプレハ
ードン鋼(HRC=40)を使用した。切削条件は、回
転数1000回転/min、送り0.12mm/rev
で、油性切削油を使用した。切削寿命は、貫通試験で焼
き付くまでとした。図5は、その切削寿命を切削長で示
したものである。実施例2のものは、比較例3に比べて
ほぼ2倍の寿命をもっている。これから、表面粗度およ
び密着性の両方が良好な膜を得ることによって、切削工
具の切削寿命を大幅に延ばすことができることが分か
る。
<Example 2> A high-speed steel drill was coated with a TiCN / TiN laminated film under the same conditions as in Example 1 (Example 2). The cutting life was compared with that of a drill (Comparative Example 3) coated as an arc-type evaporation source. The comparison was performed when the thickness of the underlying TiN film was 2 μm. The base material drill used was 10 mmφ, and the work material was 25 mm thick pre-hardened steel (HRC = 40). The cutting conditions were as follows: rotation speed 1000 rotations / min, feed 0.12 mm / rev.
And oily cutting oil was used. The cutting life was set to the time of burning in the penetration test. FIG. 5 shows the cutting life as a cutting length. The device of Example 2 has a life almost twice as long as that of Comparative Example 3. This shows that the cutting life of the cutting tool can be significantly extended by obtaining a film having both good surface roughness and good adhesion.

【0043】〈実施例3〉真空容器50の互いに向かい
合った二つの壁面に、前述したアーク式蒸発源10を2
機ずつ、合計4機設置したアーク式イオンプレーティン
グ装置において、各壁のアーク式蒸発源10の陰極12
をTiとTiAl(Ti0.5Al0.5 )とにして、基材
2は板状の超硬合金とし、まずTi陰極を有する対向す
る二つのアーク式蒸発源10を使用して、各500ml
/minの窒素ガスをそれぞれのガス吹付け機構40か
らTi陰極に吹き付けながら、各100Aの電流のアー
ク放電によって、−200Vのバイアス電圧が印加され
た基材2上にTiN膜をまず0.1μm形成し、その後
その上に、TiAl陰極を有する対向する二つのアーク
式蒸発源10をガス吹き付けを行わない従来型のアーク
式蒸発源として使用して、真空容器50の壁面から反応
性ガス56として窒素ガスを導入しながら、TiAlN
膜を3μm積層した。
<Embodiment 3> The above-mentioned arc type evaporation source 10 is provided on two opposite wall surfaces of the vacuum vessel 50.
In the arc-type ion plating apparatus in which a total of four units are installed, the cathode 12 of the arc-type evaporation source 10 on each wall is provided.
To Ti and TiAl (Ti 0.5 Al 0.5 ), the base material 2 is a plate-shaped cemented carbide, and first, using two opposed arc evaporation sources 10 having a Ti cathode, each 500 ml
/ Min nitrogen gas is blown from each gas spraying mechanism 40 to the Ti cathode, and a TiN film is first formed on the substrate 2 to which a bias voltage of -200 V is applied by 0.1 μm by arc discharge with a current of 100 A. Formed and then used as a reactive gas 56 from the walls of the vacuum vessel 50 using two opposing arc-type evaporation sources 10 having a TiAl cathode as conventional arc-type evaporation sources without gas spraying. While introducing nitrogen gas, TiAlN
The film was laminated at 3 μm.

【0044】このようにして得られたこの実施例3のT
iAlN/TiN積層膜の表面の光学顕微鏡写真を図6
に示す。図7および図8は比較例である。図7は、各ア
ーク式蒸発源10をガス吹き付けを行わない従来型のア
ーク式蒸発源として用いて形成した、実施例3と同じ膜
厚構成のTiAlN/TiN積層膜(比較例4)、図8
は、各アーク式蒸発源10を同じく従来型のアーク式蒸
発源として用いて形成した膜厚は同一のTiAlN単層
膜(比較例5)の表面の光学顕微鏡写真である。両比較
例の場合は、真空容器50の壁面から反応性ガス56と
して窒素ガスを導入した。図6の実施例3の膜は、比較
例4および5のものに比べて、表面の巨大粒子の大きさ
も量も抑制されて、良好な表面粗度を持つことが分か
る。また、この実施例3の膜のスクラッチ試験法による
膜の密着強度は、60Nであった。これに対して比較例
4、5のそれは、それぞれ38N、43Nであった。こ
のことから、実施例3の膜が、表面粗度だけでなく密着
力においても優れていることが分かる。
The T of the third embodiment thus obtained was
FIG. 6 shows an optical micrograph of the surface of the iAlN / TiN laminated film.
Shown in 7 and 8 are comparative examples. FIG. 7 is a diagram showing a TiAlN / TiN laminated film (Comparative Example 4) having the same film thickness as in Example 3 formed by using each of the arc-type evaporation sources 10 as a conventional arc-type evaporation source that does not spray gas. 8
Is an optical microscope photograph of the surface of a TiAlN single layer film (Comparative Example 5) having the same film thickness formed by using each of the arc evaporation sources 10 as a conventional arc evaporation source. In the case of both comparative examples, nitrogen gas was introduced as a reactive gas 56 from the wall surface of the vacuum vessel 50. It can be seen that the film of Example 3 in FIG. 6 has better surface roughness because the size and amount of the giant particles on the surface are suppressed as compared with those of Comparative Examples 4 and 5. Further, the adhesion strength of the film of Example 3 by a scratch test was 60 N. On the other hand, those of Comparative Examples 4 and 5 were 38N and 43N, respectively. This indicates that the film of Example 3 is excellent not only in surface roughness but also in adhesion.

【0045】〈実施例4〉実施例3のTiAlN/Ti
N積層膜を超硬合金のフライスカッター用チップに被覆
し(実施例4)、それと同様のフライスカッター用チッ
プに比較例4と同じ条件で被覆した比較例6との切削摩
耗試験による比較を実施した。被削材はS48C材を使
用した。切削条件は、切削速度200m/min、送り
0.25mm/rev、切り込み2.0mmで乾式で行
った。摩耗の進行は、逃げ面の摩耗量を計測した。その
結果を図9に示す。実施例4では、比較例6に比べてほ
ぼ1/3の摩耗であり、耐摩耗特性が大幅に向上してい
ることが分かる。
Embodiment 4 TiAlN / Ti of Embodiment 3
The N laminated film was coated on a cemented carbide milling cutter tip (Example 4), and a similar milling cutter tip was coated under the same conditions as Comparative Example 4 by comparison with Comparative Example 6 by a cutting wear test. did. The work material used was S48C material. The cutting conditions were a dry speed of 200 m / min, a feed of 0.25 mm / rev, and a cut of 2.0 mm. The progress of wear was measured by measuring the amount of wear on the flank. FIG. 9 shows the result. In Example 4, the abrasion was about 1/3 of that in Comparative Example 6, indicating that the abrasion resistance was significantly improved.

【0046】〈実施例5〉実施例3の場合と同一の装置
を使用して、TiAl陰極に換えてCr陰極を設置し、
鏡面研磨された高速度綱の基材2に、まず、対向する二
つのアーク式蒸発源10のTi陰極に窒素ガスを吹き付
けながら、バイアス電圧−200V、各100Aのアー
ク放電によって、TiN膜を2μm形成し、更にその上
に、Cr陰極を有する対向する二つのアーク式蒸発源1
0をガス吹き付けを行わない従来型のアーク式蒸発源と
使用して、真空容器50の壁面から反応性ガス56とし
て窒素ガスを導入しながら、3μmのCrN膜を積層し
た。このようにして得られた実施例5のCrN/TiN
積層膜表面の光学顕微鏡写真を図10に示す。比較例と
して、各アーク式蒸発源10をガス吹き付けを行わない
従来型のアーク式蒸発源として使用して形成した5μm
のCrN単層膜(比較例7)、同じく各アーク式蒸発源
10を従来型のものとして使用して形成した、実施例5
と同じ膜厚構成のCrN/TiN積層膜(比較例8)の
表面の光学顕微鏡写真をそれぞれ図10、図11に示
す。両比較例の場合は、真空容器50の壁面から反応性
ガス56として窒素ガスを導入した。表面粗度は、実施
例5のものが極めて良好で、次いで、比較例7、比較例
8のものの順である。表面粗度の測定値は、それぞれ最
大表面粗さで1.2、1.8、2.9μmであった。こ
れから、CrNの下地層であるTiN膜の表面粗度を改
善することによって、CrN単層の場合よりも表面を平
滑にすることができることが分かる。スクラッチ試験法
による密着強度は、それぞれ、58、57、54Nで、
この場合は大きな改善はみられなかった。
<Embodiment 5> Using the same apparatus as in Embodiment 3, a Cr cathode was installed in place of the TiAl cathode,
First, a TiN film was formed to a thickness of 2 μm by arc discharge at a bias voltage of −200 V and 100 A each while blowing nitrogen gas onto the Ti cathodes of two opposing arc-type evaporation sources 10 on the mirror-polished high-speed steel base material 2. And two opposing arc-type evaporation sources 1 having a Cr cathode thereon.
0 was used as a conventional arc-type evaporation source without gas spraying, and a 3 μm CrN film was laminated while introducing nitrogen gas as a reactive gas 56 from the wall surface of the vacuum vessel 50. The thus obtained CrN / TiN of Example 5
An optical microscope photograph of the surface of the laminated film is shown in FIG. As a comparative example, 5 μm formed by using each arc-type evaporation source 10 as a conventional arc-type evaporation source without gas spraying
Example 5 formed by using the CrN single layer film of Comparative Example 7 (Comparative Example 7), and similarly using each arc-type evaporation source 10 as a conventional type.
10 and 11 show optical micrographs of the surface of the CrN / TiN laminated film (Comparative Example 8) having the same film thickness configuration as that of FIG. In the case of both comparative examples, nitrogen gas was introduced as a reactive gas 56 from the wall surface of the vacuum vessel 50. The surface roughness of Example 5 was very good, followed by Comparative Example 7 and Comparative Example 8. The measured values of the surface roughness were 1.2, 1.8, and 2.9 μm in maximum surface roughness, respectively. From this, it can be seen that by improving the surface roughness of the TiN film as the CrN underlayer, the surface can be made smoother than in the case of the CrN single layer. The adhesion strength according to the scratch test method was 58, 57, and 54N, respectively.
In this case, no significant improvement was observed.

【0047】なお、下地層のTiN膜の上に1層以上形
成する膜は、上記TiAlN膜、TiCN膜、CrN膜
に限らず、それらと同様に耐摩耗性被膜として用いられ
ている、元素周期表の4A族、5A族または6A族の窒
化物、炭化物または炭窒化物から成る膜でも良い。
The film to be formed on the underlayer TiN film is not limited to the above-mentioned TiAlN film, TiCN film, and CrN film. It may be a film made of a nitride, carbide or carbonitride of the group 4A, 5A or 6A shown in the table.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、下地層
としての窒化チタン膜の形成を、チタンから成る陰極を
有するアーク式蒸発源を用いてその陰極に窒素ガスを吹
き付けながら行うことによって、基材上に表面粗度の良
好な窒化チタン膜を形成することができる。そしてこの
ような表面粗度の良好な窒化チタン膜の上にそれとは異
種の膜を形成することにより、当該膜の形成時にアーク
式蒸発源の陰極に必ずしも反応性ガスを吹き付けなくて
も、表面粗度の良好な膜を形成することができる。その
結果、アーク式イオンプレーティング法によって、基材
の表面に、密着性および表面粗度の両方に優れた膜を形
成することができる。しかも、上記のようなリング状部
を有するガス吹付け機構を備えるアーク式蒸発源を用い
るので、ガス吹付け機構のガス吹出し口が陰極物質によ
って塞がれる可能性が少なく、従って部品交換やガス吹
出し口の清掃等の作業を低減することができる。更に、
ガス吹付け機構のリング状部は、抵抗を介して陽極兼用
の真空容器に接続されているので、陰極とリング状部と
の間で異常な放電が起こるのを防止することができる。
As described above, according to the present invention, the formation of a titanium nitride film as an underlayer is performed by using an arc evaporation source having a cathode made of titanium while blowing nitrogen gas on the cathode. In addition, a titanium nitride film having good surface roughness can be formed on a substrate. By forming a different kind of film on such a titanium nitride film having a good surface roughness, it is not necessary to spray a reactive gas onto the cathode of the arc evaporation source at the time of forming the film. A film having good roughness can be formed. As a result, a film excellent in both adhesion and surface roughness can be formed on the surface of the substrate by the arc ion plating method. Moreover, the ring-shaped part as described above
Using an arc evaporation source equipped with a gas spraying mechanism having
Therefore, the gas outlet of the gas blowing mechanism is
Is less likely to be blocked due to
Work such as cleaning of the outlet can be reduced. Furthermore,
The ring-shaped part of the gas blowing mechanism also serves as the anode via a resistor
Because it is connected to a vacuum vessel,
An abnormal discharge can be prevented from occurring between the two.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る膜形成方法に使用する、ガス吹
付け機構を有するアーク式蒸発源の一例を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an arc evaporation source having a gas blowing mechanism used in a film forming method according to the present invention.

【図2】図1に示したアーク式蒸発源を2機備えるアー
ク式イオンプレーティング装置の一例を示す概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of an arc ion plating apparatus provided with two arc evaporation sources shown in FIG.

【図3】基材上に形成したTiCN/TiN積層膜の表
面粗度の測定結果の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a measurement result of a surface roughness of a TiCN / TiN laminated film formed on a base material.

【図4】基材上に形成したTiCN/TiN積層膜の密
着強度の測定結果の一例を示す図である。
FIG. 4 is a view showing an example of a measurement result of an adhesion strength of a TiCN / TiN laminated film formed on a base material.

【図5】TiCN/TiN積層膜を被覆したドリルの切
削寿命の測定結果の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a measurement result of a cutting life of a drill coated with a TiCN / TiN laminated film.

【図6】実施例の方法によって形成したTiAlN/T
iN積層膜表面の光学顕微鏡写真であり、倍率は400
倍である。
FIG. 6 shows TiAlN / T formed by the method of the embodiment.
It is an optical microscope photograph of the surface of an iN laminated film, and a magnification is 400.
It is twice.

【図7】比較例の方法によって形成したTiAlN/T
iN積層膜表面の光学顕微鏡写真であり、倍率は400
倍である。
FIG. 7 shows TiAlN / T formed by the method of the comparative example.
It is an optical microscope photograph of the surface of an iN laminated film, and a magnification is 400.
It is twice.

【図8】比較例の方法によって形成したTiAlN単層
膜表面の光学顕微鏡写真であり、倍率は400倍であ
る。
FIG. 8 is an optical microscope photograph of the surface of a TiAlN single layer film formed by the method of the comparative example, and the magnification is 400 times.

【図9】TiAlN/TiN積層膜を被覆したフライス
カッター用チップの切削摩耗試験結果の一例を示す図で
ある。
FIG. 9 is a view showing an example of a cutting wear test result of a milling cutter tip coated with a TiAlN / TiN laminated film.

【図10】実施例の方法によって形成したCrN/Ti
N積層膜表面の光学顕微鏡写真であり、倍率は400倍
である。
FIG. 10 shows CrN / Ti formed by the method of the embodiment.
It is an optical microscope photograph of the surface of an N laminated film, and a magnification is 400 times.

【図11】比較例の方法によって形成したCrN単層膜
表面の光学顕微鏡写真であり、倍率は400倍である。
FIG. 11 is an optical micrograph of the surface of a CrN single layer film formed by the method of the comparative example, and the magnification is 400 times.

【図12】比較例の方法によって形成したCrN/Ti
N積層膜表面の光学顕微鏡写真であり、倍率は400倍
である。
FIG. 12 shows CrN / Ti formed by the method of the comparative example.
It is an optical microscope photograph of the surface of an N laminated film, and a magnification is 400 times.

【図13】基材上に窒化チタン膜を下地層として形成
し、その上に窒化チタン膜とは異種の膜を1層形成した
例を示す概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an example in which a titanium nitride film is formed as a base layer on a base material, and one film different from the titanium nitride film is formed thereon.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 基材 4 窒化チタン膜 6 膜 10 アーク式蒸発源 12 陰極 14 陰極物質 40 ガス吹付け機構 48 反応性ガス 50 真空容器 2 Base material 4 Titanium nitride film 6 Film 10 Arc evaporation source 12 Cathode 14 Cathode material 40 Gas spray mechanism 48 Reactive gas 50 Vacuum container

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 浩 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (72)発明者 緒方 潔 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−306645(JP,A) 実開 平3−125060(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 14/00 - 14/58 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Murakami 47-inch Takanecho Umezu, Kyoto, Kyoto, Japan Nissin Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-6-306645 (JP, A) JP-A-3-125060 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C23C 14/00 -14/58

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 陽極を兼ねる真空容器内において、陰極
におけるアーク放電を利用して陰極物質を蒸発させる1
台以上のアーク式蒸発源を用いて、基材に負のバイアス
電圧を印加した状態で、まず基材上に下地層として窒化
チタン膜を形成し、その後その上に窒化チタン膜とは異
種の膜を1層以上形成する膜形成方法において、前記窒
化チタン膜の形成を、チタンから成る陰極の側方の周囲
を取り囲んでいて当該陰極に向いた複数のガス吹出し口
を有するリング状部を有し、かつ当該リング状部が抵抗
を介して前記真空容器に電気的に接続されているガス吹
付け機構を備えるアーク式蒸発源を用いて、その陰極に
ガス吹付け機構から窒素ガスを吹き付けながら行うこと
を特徴とする膜形成方法。
1. A method for evaporating a cathode material using an arc discharge at a cathode in a vacuum vessel also serving as an anode.
With a negative bias voltage applied to the substrate using at least one or more arc evaporation sources, a titanium nitride film is first formed as a base layer on the substrate, and then a different type of titanium nitride film is formed thereon. In the film forming method for forming one or more films, the formation of the titanium nitride film may be performed by forming a film around the side of a cathode made of titanium.
Multiple gas outlets surrounding the cathode and facing the cathode
And a ring-shaped part having resistance
A gas blower electrically connected to the vacuum vessel via
Using an arc-type evaporation source equipped with an attachment mechanism ,
A film forming method, wherein the method is performed while blowing nitrogen gas from a gas blowing mechanism .
【請求項2】 前記窒化チタン膜の厚さを0.1μm〜
5μmにする請求項1記載の膜形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein said titanium nitride film has a thickness of 0.1 μm or less.
2. The film forming method according to claim 1, wherein the thickness is 5 μm.
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