JP2000290771A - Production of thin film and thin film producing device - Google Patents

Production of thin film and thin film producing device

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JP2000290771A
JP2000290771A JP11100770A JP10077099A JP2000290771A JP 2000290771 A JP2000290771 A JP 2000290771A JP 11100770 A JP11100770 A JP 11100770A JP 10077099 A JP10077099 A JP 10077099A JP 2000290771 A JP2000290771 A JP 2000290771A
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plasma
thin film
material supply
potential
supply unit
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JP11100770A
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Japanese (ja)
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Kazuhiro Fukushima
和宏 福島
Takayoshi Saito
隆義 斎藤
Naoto Kikuchi
直人 菊地
Eiji Kusano
英二 草野
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for accelerating ionized material grains to the surface of a base material without being restricted by the shape and electrical conductivity of the base material and a holding method in the conventional thin film forming technique. SOLUTION: As to the method for producing a thin film, plasma 42 is generated in the space between a material feeding part 2 and a base material 31 in a vessel 1 capable of being evacuated to vacuum, and, while the electric potential of plasma is controlled by the electric potential of an electrode installed in the space the same as that of the plasma, film formation is executed. Moreover, as to the thin film producing device, the inside of the vessel 1 capable of evacuation is provided with the material feeding part 2 and the base material holding part 3 respectively one by one, moreover, the space between the material feeding part and the base material holding part is provided with a plasma generating means 4, and, furthermore, the space same as that of the plasma 42 generated by the plasma generating means is provided with an electrode 5 for controlling the plasma potential.

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】本発明は、薄膜の製造方法お
よびこれを実現するのに適した薄膜製造装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film manufacturing method and a thin film manufacturing apparatus suitable for realizing the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、スパッタリングやプラズマ支援蒸
着などの薄膜形成プロセスにおいて、イオン化した材料
粒子を電界を用いて基材表面に加速し、密着性や膜質を
改善する技術がバイアススパッタ(細川、小林:「部品
・デバイスのための薄膜技術入門」、総合電子出版、第
1版、1992年、p108)やイオンプレ−ティング
(細川、小林:「部品・デバイスのための薄膜技術入
門」、総合電子出版、第1版、1992年、p112)
という名称で広く知られている。そして、イオン化した
材料粒子を基材表面に加速する方法としては、(1)基
材に電圧を印加する方法、(2)基材の背後に電圧を印
加した電極を配置する方法、および(3)基材と材料供
給部との間に電圧を印加したメッシュ状のグリッド電極
を配置する方法などが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a thin film forming process such as sputtering or plasma-assisted deposition, a technique of accelerating ionized material particles to a substrate surface using an electric field to improve adhesion and film quality has been known as bias sputtering (Hosokawa, Kobayashi). : "Introduction to Thin Film Technology for Components and Devices", Sogo Denshi Publishing, 1st edition, 1992, p108) and ion plating (Hosokawa and Kobayashi: "Introduction to Thin Film Technology for Components and Devices", Sogo Denshi Publishing 1st edition, 1992, p112)
It is widely known by the name. As a method for accelerating the ionized material particles to the surface of the substrate, (1) a method of applying a voltage to the substrate, (2) a method of arranging an electrode to which a voltage is applied behind the substrate, and (3) A method of arranging a mesh-like grid electrode to which a voltage is applied between a base material and a material supply unit is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
イオン化した材料粒子を基材表面に加速する方法におい
ては、それぞれ下記のような課題がある。
However, the conventional methods for accelerating ionized material particles to the surface of a substrate have the following problems.

【0004】まず、前記(1)の基材に電圧を印加する
方法では、導電性材料への成膜に適用が限られる。ま
た、前記(2)の基材の背後に電圧を印加した電極を配
置する方法では、立体的な形状の基材への成膜に適用す
ることが困難となる。また、前記(1)および(2)の
方法共に、基材を導電性の部材で保持する場合はこれを
装置筐体と絶縁する必要が有り、保持機構に回転、冷却
および加熱などの機構を付加することを困難にする。さ
らに、前記(3)の基材と材料供給部との間に電圧を印
加したグリッド電極を配置する方法では、グリッド電極
が基材に付着しようとする材料の進路を妨げ膜の均一性
を損なうことがある。また、メッシュ状のグリッド電極
に材料が付着し、目詰まりをおこすため、工業的な長時
間の成膜に適用することが極めて困難である。
First, the method (1) of applying a voltage to a substrate is limited in application to film formation on a conductive material. In the method (2) of disposing an electrode to which a voltage is applied behind a substrate, it is difficult to apply the method to film formation on a substrate having a three-dimensional shape. In both of the methods (1) and (2), when the base material is held by a conductive member, it is necessary to insulate the base material from the device housing. The holding mechanism includes a mechanism such as rotation, cooling, and heating. Make it difficult to add. Further, in the method (3) of disposing the grid electrode to which a voltage is applied between the base material and the material supply unit, the grid electrode hinders the course of the material to be attached to the base material, thereby impairing the uniformity of the film. Sometimes. In addition, since the material adheres to the mesh grid electrode and causes clogging, it is extremely difficult to apply the method to industrial long-time film formation.

【0005】そこで、本発明では上記の課題を解決し、
基材の形状や導電性および保持方法に制約されずに、イ
オン化した材料粒子を基材表面に加速する方法を工業的
に実現することを目的とする。
Accordingly, the present invention solves the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to industrially realize a method for accelerating ionized material particles to the surface of a substrate without being limited by the shape, conductivity, and holding method of the substrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の構成からなる。すなわち、 [1]真空に排気可能な容器内で、材料供給部と基材と
の間でプラズマを生成し、前記プラズマと同一空間に設
置された電極の電位で前記プラズマの電位を制御しなが
ら成膜を行うことを特徴とする、薄膜の製造方法。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following constitution. That is, [1] a plasma is generated between a material supply unit and a substrate in a container that can be evacuated to a vacuum, and the potential of the plasma is controlled by the potential of an electrode installed in the same space as the plasma. A method for producing a thin film, comprising forming a film.

【0007】材料供給部と基材との間でプラズマを生成
する方法としては、材料供給部と基材との間に電極を設
置し電圧を印加する方法や、また、電極を用いずにマイ
クロ波などの電磁波を投入する方法などが挙げられる
が、本発明ではいずれの方法を用いてもよい。また、前
記プラズマと同一空間に設置された電極は、プラズマを
生成または生成を支援するためのものとは別に設置する
ことができる。また、プラズマの電位の制御は、前記プ
ラズマと同一空間に設置された電極に電源を接続して行
なうことができる。なお、プラズマの電位を制御する電
位は−300〜+300程度が効果的でよい。−300
V未満では電極がイオンでたたかれて消耗し、また+3
00Vを超える場合は加速した材料イオンのエネルギ−
が大きすぎて膜に損傷を与える可能性が高くなる傾向を
示す。
As a method of generating plasma between the material supply unit and the base material, a method of installing an electrode between the material supply unit and the base material and applying a voltage, or a method of using a micrometer without using an electrode. Although a method of inputting an electromagnetic wave such as a wave may be mentioned, any method may be used in the present invention. In addition, the electrodes installed in the same space as the plasma may be installed separately from those for generating or supporting the generation of plasma. Further, the control of the potential of the plasma can be performed by connecting a power supply to an electrode provided in the same space as the plasma. Note that the potential for controlling the potential of the plasma is preferably about -300 to +300. −300
If the voltage is less than V, the electrode is worn by being hit by ions, and +3
If it exceeds 00V, the energy of the accelerated material ion
Tend to be too large to increase the possibility of damaging the membrane.

【0008】[2]材料供給量、プラズマ密度およびプ
ラズマ電位をそれぞれ独立に制御しながら成膜すること
を特徴とする、前記[1]に記載の薄膜の製造方法。
[2] The method for producing a thin film according to [1], wherein the film is formed while controlling the material supply amount, the plasma density and the plasma potential independently.

【0009】材料供給量やプラズマ密度を変えると、プ
ラズマ電位が影響を受けることがあるが、プラズマと同
一空間に設置された電極の電位により所望の値に制御す
る。プラズマ電位の所望の値は、プロセスによって異な
るが、+数V〜+200Vの範囲が効果的かつ十分であ
り好ましい。
When the material supply amount or the plasma density is changed, the plasma potential may be affected. However, the plasma potential is controlled to a desired value by the potential of an electrode provided in the same space as the plasma. The desired value of the plasma potential varies depending on the process, but a range of + several V to +200 V is preferable because it is effective and sufficient.

【0010】本発明は、プラズマの電位を制御すること
により、プラズマ中の成膜材料イオを基材に入射させる
運動エネルギーを制御できるので、通常低温では成膜が
困難な材料でも容易に成膜可能となる。具体的には、ダ
イヤモンドやダイヤモンドライクカーボンおよびタング
ステン、シリコン、チタン、などの炭化物、窒素化物、
酸化物またはホウ化物の作製に適している。また、膜物
性が膜の結晶性に敏感な酸化インジウムおよび/または
酸化亜鉛を用いる透明導電膜の作製にも適している。
According to the present invention, the kinetic energy at which the film-forming material ions in the plasma are incident on the substrate can be controlled by controlling the potential of the plasma. It becomes possible. Specifically, carbides such as diamond and diamond-like carbon and tungsten, silicon, titanium, nitrides,
Suitable for making oxides or borides. It is also suitable for manufacturing a transparent conductive film using indium oxide and / or zinc oxide whose film properties are sensitive to the crystallinity of the film.

【0011】[3]表面のシ−ト抵抗が10↑8Ω/□
以上の基材に薄膜を形成することを特徴とする、前記
[1]または[2]に記載の薄膜製造方法。
[3] The sheet resistance of the surface is 10/8 Ω / □
The method for producing a thin film according to the above [1] or [2], wherein a thin film is formed on the above substrate.

【0012】表面のシ−ト抵抗が10↑8Ω/□以上の
基材の例としては、酸化物や高分子などの材料から成る
もので、特に導電性を付与する工夫をしていないものが
該当する。具体的には、ガラス、紙、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリプロピレン、ポリイミドなどが挙げら
れる。また、基材の形状や大きさには特に制約はなく、
板、帯、繊維、粉体のいずれでも良い。本発明はプラズ
マの電位で材料イオンの加速電界を制御するため、基材
に電圧を印加する必要がなく、表面のシ−ト抵抗が10
↑8Ω/□以上の基材への成膜に適している。
An example of a substrate having a surface sheet resistance of 10 @ 8 .OMEGA ./. Quadrature. Or more is made of a material such as an oxide or a polymer, and is not particularly devised to impart conductivity. Applicable. Specific examples include glass, paper, polyethylene terephthalate, polypropylene, and polyimide. In addition, the shape and size of the base material are not particularly limited,
Any of plate, band, fiber and powder may be used. In the present invention, since the accelerating electric field of the material ions is controlled by the potential of the plasma, it is not necessary to apply a voltage to the substrate, and the sheet resistance of the surface is 10%.
Suitable for film formation on a substrate of ↑ 8Ω / □ or more.

【0013】なお、シート抵抗はJISK−6911に
定義されているもので、四探針法を用いて測定される値
である。
The sheet resistance is defined by JIS K-6911, and is a value measured using a four-point probe method.

【0014】[4]表面の少なくとも一部が有機物から
なる基材に薄膜を作成することを特徴とする、前記
[1]〜[3]のいずれかに記載の薄膜の製造方法。
[4] The method for producing a thin film according to any one of [1] to [3], wherein the thin film is formed on a substrate whose surface is at least partially made of an organic substance.

【0015】有機物の例としては、ポリエチレンテレフ
タレ−ト、ポリプロピレンおよびポリイミドなどが挙げ
られる。本発明では、プラズマの電位で材料イオンの加
速電界を制御するため、薄膜との密着性を確保すること
が困難な有機物表面への薄膜作成に適している。
Examples of the organic substance include polyethylene terephthalate, polypropylene and polyimide. In the present invention, since the accelerating electric field of material ions is controlled by the potential of the plasma, the present invention is suitable for forming a thin film on the surface of an organic material in which it is difficult to secure adhesion to the thin film.

【0016】[5]真空に排気可能な容器内に、材料供
給部および基材保持部を少なくとも一つずつ備え、かつ
前記材料供給部と前記基材保持部との間の空間にプラズ
マ生成手段を備え、さらに前記プラズマ生成手段で生成
されるプラズマと同一空間に、プラズマ電位制御用電極
を備えることを特徴とする薄膜製造装置。
[5] At least one material supply section and at least one substrate holding section are provided in a container capable of being evacuated to a vacuum, and plasma generating means is provided in a space between the material supply section and the substrate holding section. And a plasma potential controlling electrode is provided in the same space as the plasma generated by the plasma generating means.

【0017】材料供給部と基材との間でプラズマを生成
する手段(プラズマ生成手段)としては、材料供給部と
基材との間に電圧を印加する電極を設置したり、また、
マイクロ波などの電磁波を材料供給部と基材との間の空
間に投入する手段などが挙げられるが、本発明ではいず
れの方法を用いてもよい。また、前記プラズマと同一空
間に設置された電極は、プラズマを生成または生成を支
援するためのものとは別に設置することができる。ま
た、プラズマの電位を制御するために、前記プラズマと
同一空間に設置された電極に電源を接続することができ
る。
As means for generating plasma between the material supply unit and the base material (plasma generation means), an electrode for applying a voltage between the material supply unit and the base material is provided,
Means for injecting electromagnetic waves such as microwaves into the space between the material supply unit and the base material may be mentioned, but any method may be used in the present invention. In addition, the electrodes installed in the same space as the plasma may be installed separately from those for generating or supporting the generation of plasma. In addition, a power supply can be connected to an electrode installed in the same space as the plasma in order to control the potential of the plasma.

【0018】[6]プラズマ電位制御用電極が、材料供
給部から供給される材料が基材表面付着するまでの進路
を妨げないように配置されていることを特徴とする、前
記[5]に記載の薄膜製造装置。
[6] The electrode according to [5], wherein the plasma potential control electrodes are arranged so as not to hinder the course of the material supplied from the material supply unit until the material adheres to the substrate surface. The thin film manufacturing apparatus according to the above.

【0019】材料供給部から供給される材料の進路を妨
げないプラズマ電位制御用電極の配置としては、基材表
面における成膜領域の輪郭を囲むリング状の電極を配置
すると、プラズマ電位を均一に制御し易いので好まし
い。
As the arrangement of the plasma potential control electrode which does not hinder the course of the material supplied from the material supply section, if a ring-shaped electrode surrounding the contour of the film formation region on the surface of the substrate is arranged, the plasma potential can be made uniform. It is preferable because it is easy to control.

【0020】[7]材料供給部として、抵抗加熱、誘導
加熱、電子ビ−ム加熱、プラズマビ−ム加熱およびレ−
ザ−アブレ−ションのうち少なくとも一つの方式の蒸発
源を備えてなることを特徴とする、前記[5]または
[6]に記載の薄膜製造装置。
[7] The material supply unit includes resistance heating, induction heating, electron beam heating, plasma beam heating, and laser beam heating.
The thin film manufacturing apparatus according to the above [5] or [6], further comprising at least one type of evaporation source of the abrasion.

【0021】抵抗加熱はタングステンなどのヒーターに
電流を流して加熱し、この熱で材料を加熱する方法であ
る。電子ビーム加熱は電子ビームを蒸発させたい材料表
面に磁界や電界により加速および収束して照射すること
により加熱する方法である。プラズマビーム加熱は、プ
ラズマビーム加熱は、プラズマのイオンおよび/または
電子を蒸発させたい材料表面に磁界や電界により加速お
よび集束して照射することにより加熱する方法である。
Resistance heating is a method in which a current is passed through a heater such as tungsten to heat the material, and the heat is used to heat the material. Electron beam heating is a method of heating a material surface on which an electron beam is to be evaporated by accelerating, converging, and irradiating the material surface with a magnetic field or an electric field. Plasma beam heating is a method of heating by accelerating, focusing, and irradiating the surface of a material from which ions and / or electrons of plasma are to be evaporated with a magnetic field or an electric field.

【0022】レ−ザ−アブレ−ションとは、レ−ザ−の
エネルギ−により固体の原子結合を切断、加熱して材料
を蒸発させる手段である。
Laser abrasion is means for breaking the atomic bonds of a solid by the energy of the laser and heating the material to evaporate the material.

【0023】[8]材料供給部として、直流カソ−ドス
パッタ源または交流カソ−ドスパッタ源を備えてなるこ
とを特徴とする、前記[5]または[6]に記載の薄膜
製造装置。
[8] The thin film producing apparatus according to [5] or [6], wherein the material supply unit is provided with a DC cathode sputter source or an AC cathode sputter source.

【0024】直流カソードスパッタ源とはカソードに直
流電圧のみを印加するもので、交流カソードスパッタ源
はカソードに交流または直流重畳した交流電圧を印加す
るものである。
The DC cathode sputter source applies only a DC voltage to the cathode, and the AC cathode sputter source applies an AC or DC superimposed AC voltage to the cathode.

【0025】ここでいう交流カソ−ドスパッタ源には、
材料を保持するカソ−ドに印加する交流に直流を重畳し
たものも含める。
The AC cathode sputtering source referred to here includes:
Also includes a superposition of a direct current on an alternating current applied to a cathode holding a material.

【0026】[9]材料供給部として、ガスノズルを備
えてなることを特徴とする、前記[5]または[6]に
記載の薄膜製造装置。
[9] The apparatus for producing a thin film according to the above [5] or [6], wherein a gas nozzle is provided as the material supply section.

【0027】ここでいうガスノズルとは、真空に排気可
能な容器内に気体を導入する機構のことである。
The gas nozzle is a mechanism for introducing a gas into a container that can be evacuated to a vacuum.

【0028】[10]基材保持部が、連続シ−ト体の搬
送機構を備えてなることを特徴とする、前記[5]〜
[9]のいずれかに記載の薄膜の製造装置。
[10] The above-mentioned [5] to [5], wherein the base material holding section is provided with a transport mechanism for a continuous sheet body.
The apparatus for producing a thin film according to any one of [9].

【0029】連続シ−ト体の搬送機構の例としては、巻
き取り機構が挙げられる。連続シ−ト体の搬送機構に往
復搬送機構を備えると多層膜などの成膜が容易となり好
ましい。
An example of a continuous sheet conveying mechanism is a winding mechanism. It is preferable to provide a reciprocating transport mechanism in the transport mechanism for the continuous sheet body, since a multilayer film or the like can be easily formed.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態の一例を図を用いて説明する。なお、本発明の実施
の形態はこの限りではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment of the present invention is not limited to this.

【0031】図1は、本発明の薄膜の製造方法および薄
膜製造装置の一例を説明するための概念図である。図1
において、真空に排気可能な容器1の内部に、材料21
がセットされた材料供給部2と、基材31がセットされ
た機材保持部3と、プラズマ42を生成するためのプラ
ズマ生成手段4とプラズマ生成用電源41から成るプラ
ズマ生成手段と、さらにプラズマ電位制御用電極5が備
えられている。また、材料供給部2にはスパッタ用直流
電源6が接続されている。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining an example of a thin film manufacturing method and a thin film manufacturing apparatus according to the present invention. FIG.
In the container 1, the material 21 is evacuated to a vacuum.
, A material holding unit 3 on which a base material 31 is set, a plasma generation unit 4 including a plasma generation unit 4 for generating a plasma 42 and a plasma generation power supply 41, and a plasma potential A control electrode 5 is provided. Further, a DC power supply 6 for sputtering is connected to the material supply unit 2.

【0032】材料21にはカソ−ド電源6が接続されて
おり、負の電圧が印加されている。これによりプラズマ
中の正イオン(例えばアルゴンイオン)が材料21に向
かって加速され、材料21から粒子をたたき出し(スパ
ッタし)、材料蒸気22を発生させる。なお、プラズマ
生成手段4を用いなくても材料をスパッタするためのプ
ラズマは生成できるが、プラズマ生成手段4はスパッタ
用のプラズマを支援する他に、材料蒸気22をイオン化
する役割がある。イオン化された材料蒸気22を含むプ
ラズマ42の電位は、プラズマ電位制御用電極5を介し
てプラズマ電位制御用電源51で制御されている。基材
表面とプラズマ4との間にはイオンシ−スによる電位差
が形成され、イオン化された材料蒸気22はこの電位差
により基材表面に向かって加速される。このとき、基材
背後に接地電位の導体を配置すると、プラズマ4との間
の電位差を安定且つ均一に形成し易くなるので好まし
い。
A cathode power supply 6 is connected to the material 21, and a negative voltage is applied. As a result, positive ions (eg, argon ions) in the plasma are accelerated toward the material 21, and particles are sputtered from the material 21 (sputtering) to generate a material vapor 22. Although plasma for sputtering a material can be generated without using the plasma generating means 4, the plasma generating means 4 has a role of ionizing the material vapor 22 in addition to supporting the plasma for sputtering. The potential of the plasma 42 containing the ionized material vapor 22 is controlled by a plasma potential control power supply 51 via the plasma potential control electrode 5. A potential difference is formed between the substrate surface and the plasma 4 due to the ion sheath, and the ionized material vapor 22 is accelerated toward the substrate surface by the potential difference. At this time, it is preferable to dispose a conductor having a ground potential behind the base material, because it is easy to stably and uniformly form a potential difference with the plasma 4.

【0033】[0033]

【実施例】[実施例]図1の材料蒸気22が基材31表
面に到達する領域の中心に、エネルギ−分析器付き四重
極質量分析装置を設置し、基材31表面に入射するイオ
ンの運動エネルギ−を測定した。なお、エネルギ−分析
器付き四重極質量分析装置は接地電位とした。
EXAMPLE A quadrupole mass spectrometer equipped with an energy analyzer was installed at the center of the region where the material vapor 22 of FIG. Kinetic energy was measured. The quadrupole mass spectrometer equipped with an energy analyzer was set to the ground potential.

【0034】測定の手順は以下の通りである。まず、真
空に排気可能な容器1内を一旦10↑−5Pa以下に排
気した後、0.3までアルゴンガスを導入し、スパッタ
用直流電源6から0.3Aの電流を材料供給部2に投入
してプラズマ42を生成した。そして、プラズマ生成手
段(電極)4に13.56MHzで200Wの電力を投
入し、プラズマ電位制御用電極5に+30、50、7
0、80、120V印加して、単位時間あたりにエネル
ギ−分析器付き四重極質量分析装置に入射する質量数4
8のチタン正イオンの数を計測した。
The procedure of the measurement is as follows. First, after evacuating the inside of the container 1 that can be evacuated to a vacuum once to 10 ° -5 Pa or less, an argon gas is introduced up to 0.3, and a current of 0.3 A is supplied to the material supply unit 2 from the DC power supply 6 for sputtering. As a result, a plasma 42 was generated. Then, a power of 200 W at 13.56 MHz is applied to the plasma generation means (electrode) 4, and +30, 50, 7 are applied to the plasma potential control electrode 5.
0, 80, and 120 V applied, and the number of masses 4 incident on a quadrupole mass spectrometer with an energy analyzer per unit time
The number of titanium positive ions of 8 was measured.

【0035】このときの測定結果を図2に示す。縦軸は
単位あたりの質量数48のチタンイオンのカウント数を
対数表示したもの、横軸はイオンの運動エネルギ−をe
V(エレクトロンボルト)で表したものである。このよ
うに、図2からプラズマ電位制御用電極5に印加する電
位を+30、50、70、80、120Vと増加するに
従って、チタンイオンの運動エネルギ−が高エネルギ−
側にシフトしていることが判る。すなわち、図2は、プ
ラズマ電位制御用電極5でプラズマ42の電位を制御す
ることで、基材31に入射するイオンの運動エネルギ−
を制御できることを示している。
FIG. 2 shows the measurement results at this time. The vertical axis represents the logarithm of the count number of titanium ions having a mass number of 48 per unit, and the horizontal axis represents the kinetic energy of the ion as e.
It is represented by V (electron volt). Thus, as the potential applied to the plasma potential control electrode 5 is increased from +30, 50, 70, 80, and 120 V from FIG. 2, the kinetic energy of the titanium ions becomes higher.
You can see that it has shifted to the side. That is, FIG. 2 shows that the potential of the plasma 42 is controlled by the plasma potential control electrode 5 so that the kinetic energy of the ions incident on the base material 31 is reduced.
Can be controlled.

【0036】[比較例]プラズマ電位制御用電極5をプ
ラズマ電位制御用電源51から外して浮動電位とし、他
の条件を実施例と同じにした場合のチタンイオンの運動
エネルギ−の分布を図2に破線で示す。このように、図
2は、チタンイオンのピ−クエネルギ−は、25eV程
度と実施例のいずれの条件よりも低くなっており、結晶
化し難い膜の形成時には材料粒子の運動エネルギ−が不
足し、膜質が低下する可能性が大きいことを示してい
る。
COMPARATIVE EXAMPLE FIG. 2 shows the distribution of kinetic energy of titanium ions when the plasma potential control electrode 5 is removed from the plasma potential control power supply 51 to make it a floating potential and other conditions are the same as in the embodiment. Is shown by a broken line. Thus, FIG. 2 shows that the peak energy of titanium ions is about 25 eV, which is lower than any of the conditions of the embodiment, and the kinetic energy of the material particles is insufficient at the time of forming a film that is difficult to crystallize. This indicates that the possibility that the film quality is deteriorated is large.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、従来の薄膜作成技術に
おいて基材の形状や導電性および保持方法に制約されず
に、イオン化した材料粒子を基材表面に加速する方法を
工業的に実現することができる。
According to the present invention, a method for industrially accelerating ionized material particles to the surface of a substrate without being restricted by the shape, conductivity and holding method of the substrate in the conventional thin film forming technology is realized. can do.

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

【図1】 本発明の薄膜の製造方法および薄膜製造装置
の一例を説明するための概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining an example of a thin film manufacturing method and a thin film manufacturing apparatus of the present invention.

【図2】 実施例および比較例におけるチタン正イオン
の数を測定した結果を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the results of measuring the number of titanium positive ions in Examples and Comparative Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 :真空に排気可能な容器 2 :材料供給部 21:材料 22:材料蒸気 3 :基材保持部 31:基材 4 :プラズマ生成手段 41:プラズマ生成用電源 42:プラズマ 5 :プラズマ電位制御用電極 51:プラズマ電位制御用電源 6 :スパッタ用直流電源 1: Container that can be evacuated to vacuum 2: Material supply unit 21: Material 22: Material vapor 3: Substrate holding unit 31: Substrate 4: Plasma generation means 41: Power supply for plasma generation 42: Plasma 5: For plasma potential control Electrode 51: Power supply for plasma potential control 6: DC power supply for sputtering

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Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空に排気可能な容器内で、材料供給部
と基材との間でプラズマを生成し、前記プラズマと同一
空間に設置された電極の電位で前記プラズマの電位を制
御しながら成膜を行なうことを特徴とする薄膜の製造方
法。
1. A plasma is generated between a material supply unit and a substrate in a container that can be evacuated to a vacuum, and the potential of the plasma is controlled by the potential of an electrode provided in the same space as the plasma. A method for producing a thin film, comprising forming a film.
【請求項2】 材料供給量、プラズマ密度およびプラズ
マ電位をそれぞれ独立に制御しながら成膜することを特
徴とする請求項1記載の薄膜の製造方法。
2. The method for producing a thin film according to claim 1, wherein the film is formed while controlling a material supply amount, a plasma density and a plasma potential independently.
【請求項3】 表面のシ−ト抵抗が10↑8Ω/□以上
の基材に薄膜を作成することを特徴とする請求項1また
は2記載の薄膜の製造方法。
3. The method for producing a thin film according to claim 1, wherein the thin film is formed on a base material having a surface sheet resistance of 10 @ 8 .OMEGA ./. Quadrature. Or more.
【請求項4】 表面の少なくとも一部が有機物からなる
基材に薄膜を形成することを特徴とする請求項1〜3の
いずれかに記載の薄膜の製造方法。
4. The method for producing a thin film according to claim 1, wherein the thin film is formed on a substrate whose surface is at least partially made of an organic substance.
【請求項5】 真空に排気可能な容器内に、材料供給部
および基材保持部を少なくとも一つずつ備え、かつ前記
材料供給部と前記基材保持部との間の空間にプラズマ生
成手段を備え、さらに前記プラズマ生成手段で生成され
るプラズマと同一空間に、プラズマ電位制御用電極を備
えてなることを特徴とする薄膜製造装置。
5. A container that can be evacuated to a vacuum, has at least one material supply unit and at least one substrate holding unit, and has a plasma generating unit in a space between the material supply unit and the substrate holding unit. And a plasma potential control electrode in the same space as the plasma generated by the plasma generating means.
【請求項6】 プラズマ電位制御用電極が、材料供給部
から供給される材料が基材表面付着するまでの進路を妨
げないように配置されていることを特徴とする請求項5
記載の薄膜製造装置。
6. The plasma potential controlling electrode is arranged so as not to hinder the course of the material supplied from the material supply unit until it adheres to the substrate surface.
The thin film manufacturing apparatus according to the above.
【請求項7】 材料供給部として、抵抗加熱、誘導加
熱、電子ビ−ム加熱、プラズマビ−ム加熱およびレ−ザ
−アブレ−ションのうち少なくとも一つの方式の蒸発源
を備えていることを特徴とする請求項5または6記載の
薄膜製造装置。
7. A material supply unit comprising an evaporation source of at least one of resistance heating, induction heating, electron beam heating, plasma beam heating, and laser abrasion. The thin film manufacturing apparatus according to claim 5 or 6, wherein
【請求項8】 材料供給部として、直流カソ−ドスパッ
タ源または交流カソ−ドスパッタ源を備えていることを
特徴とする請求項5または6記載の薄膜製造装置。
8. The thin film manufacturing apparatus according to claim 5, wherein a DC cathode sputtering source or an AC cathode sputtering source is provided as the material supply unit.
【請求項9】 材料供給部として、ガスノズルを備える
ことを特徴とする請求項5または6記載の薄膜製造装
置。
9. The thin-film manufacturing apparatus according to claim 5, wherein a gas nozzle is provided as the material supply unit.
【請求項10】 基材保持部が、連続シ−ト体の搬送機
構を備えていることを特徴とする請求項5〜9のいずれ
かに記載の薄膜製造装置。
10. The thin-film manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the substrate holding section includes a continuous sheet conveying mechanism.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2261948A2 (en) 2006-09-28 2010-12-15 Fujifilm Corporation Plasma discharge film-forming apparatus and method

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