JPH02232365A - 薄膜形成方法および薄膜形成装置 - 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】 発明の技術分野 本発明は、基材上への薄膜形成方法およびその際用いら
れる薄膜形成装置に関し、さらに詳しくは、イオンプレ
ーティング法により基材上に該基材との密着性に優れた
薄膜を形成しうるような薄膜形成方法および薄膜形成装
置に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 記録媒体あるいは半導体製造プロセスなどの分野におい
て、基材上に薄膜を形成する必要性が高まっている。ま
たこのような分野ばかりでなく、包装材料、建築材料な
どの分野においても、基材上に薄膜を形成する必要性が
高まっている。

基材上へ薄膜を形成するための方法としては、従来、真
空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法などが
知られている。このうち真空蒸着法は、基材と蒸着薄膜
との密着強度が小さいという問題点があった。

このような真空蒸着法の問題点を解決して、基材との密
着性に優れた薄膜を得るため、基材に直流電圧を印加し
、１　０−１ｔｏｒｒ程度の真空度で放電を発生させて
蒸発粒子をイオン化させなから成膜を行なう直流イオン
ブレーティング法が開発されている。また蒸発源と基材
との間に高周波電圧を印加したコイルを設け、１０　〜
１　０　”−”ｔｏｒｒ程度の真空条件下で蒸発粒子を
イオン化させなから成膜を行なう高周波イオンブレーテ
ィング法が開発されている。このような直流イオンプレ
ーティング法あるいは高周波イオンプレーティング法に
よれば、蒸発粒子はイオン化されているため、イオン化
されていない蒸発粒子よりも基材上へ強く衝突し、基材
に密着強度に優れた薄膜を形成することができる。

しかしながら、さらに基材との密着強度に優れた薄膜を
形成しうるような薄膜形成方法の出現が望まれていた。

なお、スバッタ法によれば、基材との密着性に優れた薄
膜を形成しうろことが知られているが、スバッタ法では
、真空蒸着法あるいはイオンブレーティング法と比較し
て成膜速度が小さいという問題点があった。

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術における問題点を解決
しようとするものであって、基材との密着強度に優れた
薄膜を大きな成膜速度で形成しうるような薄膜形成方法
およびその際用いられる薄膜形成装置を提供することを
目的としている。

発明の概要 本発明に係る薄膜形成方法は、基材部に高周波電圧を印
加して放電を生じさせるとともに、基材部近傍に磁界を
印加しながら、基材部近傍の真空度を１×１０　〜６　
Ｘ　１　０−５〜６×１０−４ｔｏｒｒに保ってイオン
ブレーティング法により、薄膜を基材上に彼着させるこ
とを特徴としている。

また本発明に係る薄膜形成装置は、真空槽と、加熱装置
を備えた蒸発源支持部と、基材支持部と、基材部への高
周波電圧印加手段と、基材支持部に支持される基材近傍
への磁界印加手段とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、基材に薄膜を成膜させるに際して、基
材部に高周波電圧を印加して放電を生じさせるとともに
、基材部近傍に磁界を印加しながら、基材部近傍の真空
度をＩＸＩＯ−５〜６×１　０−５〜６×１０−４ｔｏ
ｒｒに保ってイオンブレーティング法によって薄膜を基
材上に被着させているため、基材との密着強度に優れた
薄膜を大きな成膜速度で彼着させることができる。

発明の具体的説明 以下本発明に係る薄膜形成方法およびその際用いられる
薄膜形成装置について、具体的に説明する。

本発明では、基材部に高周波電圧を印加して放電を生じ
させるとともに、基材部近傍に磁界を印加しながら、基
材部近傍の真空度をＩＸ１．０＝〜６　Ｘ　ｉ　Ｏ−５
〜６×１０−４ｔｏｒｒに保ってイオンブレーティング
法により、薄膜を基材上に彼着させているが、以下に本
発明に係る薄膜形成方法について、図面を参照しながら
説明する。

第１図には、薄膜を形成する際に用いられる薄膜形成装
置を示す。この薄膜形成装置１では、真空槽２の内部上
方に、基材支持部３が設けられており、この基材支持部
３には、薄膜が彼着される基材４が取付けられるように
なっている。また真空槽２の内部下方には、加熱源５を
備えた蒸発源支持部６が設けられており、この蒸発源支
持部６の中央部には蒸着材料７が保持されている。

本発明では、このような基材支持部３に高周波電圧印加
手段８たとえば高周波電源が接続されて、基材支持部３
および基材４に高周波電圧を印加できるようになってい
る。

また本発明で用いられる薄膜形成装置１は、基材支持部
３に支持される基材４の近傍に磁界を印加しうる磁界印
加手段９が設けられている。この磁界印加手段９は、た
とえばＮ極とＳ極とからなる一対の磁石であっても、あ
るいは一対のコイルであってもよい。

また磁界印加手段９は、第２図に示すように、基材支持
部３上に設けられた磁石であってもよい。

ここで本明細書では、基材部とは、基材支持部３と基材
４との両者あるいはこのいずれか一方を意味している。

なお第１図には、本発明に係る薄膜形成方法で用いられ
る装置の一例を示すが、本発明では第１図に示す装置以
外の装置を用いることもできることは云うまでもない。

上記のような薄膜形成装置を用いて、成膜する際には、
ＩＸＩＯ　　〜６Ｘ１０−５〜６×１０−４ｔｏｒｒ好
ましくは２．　　６　Ｘ　１　０’　〜２　Ｘ　１　０
−５〜６×１０−４ｔｏｒｒさらに好ましくは２．　　
６　Ｘ　１　０−５〜１．　　５　Ｘ　１　０−５〜６
×１０−４ｔｏｒｒ程度の真空度であることが望ましい
。この真空度は、薄膜形成部近傍での値であり、薄膜形
成部近傍とは、放電領域から直線距離で１０〜１００師
離れた領域を意味し、またこれらの間には排気抵抗の大
きな遮蔽物が介在していないものとする。

本発明では、上記のような真空条件下に保持するために
、真空槽２内にアルゴンガス、窒素ガスなどの気体を導
入してもよく、また残留ガスによってもよい。

また真空槽２内にアルゴンガス、窒素ガスなどを導入し
ながら真空ボンブで吸引して、上記のような真空条件に
保つことが好ましい。

この高周波電圧とは、１００ＫＨｚ以上の周波数を有す
る電圧を意味し、この高周波電圧はマッチングボックス
（図示せず）を経て基材４に直接印加してもよく、また
基材支持部３に印加してもよい。本発明では、上記のよ
うな高周波電圧だけを基材部に印加してもよく、また高
周波電圧を直流電圧に重畳させながら基材部に印加して
もよい。

本発明では、上記のように高周波電圧を単独であるいは
直流電圧に重畳させて基材部に印加するが、基材部に高
周波電圧を印加すると放電か生ずる。そしてこの際基材
部に生ずる直流成分の電圧すなわち直流電圧Ｖ，。が０
．２〜８ＫＶ好ましくは０．４〜６．ＯＫＶの範囲とな
るようにする。

この直流電圧ｖＤｏは、高周波電圧のみを印加した場合
であっても、また高周波電圧を直流電圧に重畳させて印
加した場合であっても、上記の範囲であることが好まし
い。

基材部に誘起される直流電圧が０．２〜８ＫＶであると
、放電の安定性を保つことができ、基材への蒸発粒子の
衝突エネルギーが大きくなり、安定性および密着強度に
優れた薄膜が得られ、しかも熱損傷が小さい。

また基材部近傍に印加される磁界は、１０〜２０００ガ
ウス好ましくは２００〜６００ガウス程度の強さである
ことが好ましい。

このように本発明では、基材部近傍に磁界を印加してい
るが、基材部近傍とは、基材と蒸発源との距離をｇとし
た場合に、基材から１／３ｇ程度の距離までの空間を意
味している。

基材部近傍に印加される磁界を上記のような範囲とする
ことによって、イオン化した蒸着物質の運動を制翻でき
ると推定され、これによってさらに薄膜と基材との密着
性をさらに、向上させることができる。

本発明では、基材４は、金属、ガラスなどの無機材料で
あってもよく、またプラスチックなどの有機材料であっ
てもよい。さらにこの基材４は、フィルム状であっても
よく、基材４がフィルムである場合には、第３図に示す
ような薄膜形成装置を用いることができる。すなわち、
第３図に示す薄膜形成装置２０では、真空槽２の内部上
方に、送り出しコア２１、巻取りコア２２および基材支
持部としてのクーリングキャン２３が設けられており、
また真空ｔｌ　２の内部下方には蒸着源支持部２４が設
けられており、この蒸着源支持部２４には蒸着材料２５
が充填されている。この蒸着材２５は加熱装置（図示せ
ず）たとえばヒータ、電子銃により加熱されるようにな
っている。またフィルム基材４は、送り出しコア２１か
ら送り出されて、クーリングキャン２３の外周面を巻回
し、巻取りコア２２に巻取られるようになっている。

さらにこのクーリングキャン２３には、マ・ソチングボ
ックス（図示せず）を経て高周波電源８が接続され、ク
ーリングキャン２３に高周波電圧を印加できるようにな
っている。

このような薄膜形成装置２０を用いる場合には、クーリ
ングキャンのみに高周波電圧を印加すればよい。

そしてこの薄膜形成装置２０では、基材支持部としての
クーリングキャン２３の近傍に磁界を印加しうる磁界印
加手段９が設けられており、この磁界印加手段９は、一
対の磁石あるいはコイルであることができる。

なおこの真空槽２は、真空槽２内に不活性ガスを供給す
るためのガス流入口２６を有していてもよい。

上記のように本発明では、基材部全体に高周波電圧を印
加してもよく、また基材部の一部に高周波電圧を印加し
てもよい。

基材４上に成膜される薄膜は、どのような薄膜であって
もよい。

このように基材部に高周波電圧を印加して放電するとと
もに、基材部近傍に磁界を印加しながら、基材部近傍の
真空度をＩ×１０　〜６Ｘ１０５〜６×１０−４ｔｏｒ
ｒに保って、イオンブレーティング法により薄膜を基材
上に被着させると、蒸発粒子はイオン化して基材へ大き
な衝撃エネルギーを伴って衝撃し、基材との密着強度に
優れた薄膜が基材上に形成される。この際基材上への成
膜速度も充分に大きくすることができる。

発明の効果 本発明によれば、基材に薄膜を成膜させるに際して、基
材部に高周波電圧を印加して放電を生じさせるとともに
、基材部近傍に磁界を印加しながら、基材部近傍の真空
度をＩＸ１０−５〜６×１　０−５〜６×１０−４ｔｏ
ｒｒに保ってイオンブレーティング法により薄膜を基材
上に被着させると、基材との密着強度に優れた薄膜を大
きな成膜速度で彼着させることができる。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。

実施例１ 厚さ１．１ｍｍ，１３０φのポリカーボネート基材を真
空槽内に取付けるとともに、蒸着源としてのＡｕを蒸着
ボート内に載置した。次いで真空槽を真空度２．　　５
　Ｘ　１　０５〜６×１０−４ｔｏｒｒまで排気し、次
いでアルゴンガスを真空度が４　Ｘ　１　０−５ｔｏｒ
ｒになるまで導入した。

このような基材部に、１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を
、ＶＤＣが１．ＩＫＶとなるように印加して放電させる
とともに３００ガウスの磁界を印加しながら、Ａｕ膜を
６００人の膜厚で基材上に形成した。

このようにして基材上に成膜したＡ．　ｕ膜の剥離強度
を、第４図に示すような装置を用いて測定した。すなわ
ち第４図では基材４は支持台１０に接着剤層１１を介し
て固着され、接着強度ｉ’ｌＦＪ定棒１２は接着剤層１
１を介してＡｕ膜１３に接着され、この接着強度測定棒
１２を上方に引上げてＵ−ゲージにより、Ａｕ膜の剥離
強度を測定した。

結果を表１に示す。

実施例２ 実施例１において、厚さ１．．　　１ｍｍ，　１　２　
０φのポリカーボネート基材を用い、真空槽の真空度を
２．　　５　Ｘ　１　０５〜６×１０−４ｔｏｒｒまで
排気し、次いでアルゴンガスを真空度が５．　　５　Ｘ
　１　０−５ｔｏｒｒになるまで導入し、１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電圧を直流電圧と重畳させて基材に印加す
るとともに４００ガウスの磁界を印加しながら、ＶＤｏ
を２．ＯＫＶとなるようにして、Ｔ１膜を３６００人の
膜厚で形成した以外は、実施例１と同様にした。

結果を表１に示す。

実施例３ フィルム基材上に薄膜を形成しうるようなクーリングキ
ャンを有する真空槽を用いて、真空槽の内部を８．　　
６　Ｘ　１　０＝ｔｏｒｒまで排気し、次いでアルゴン
ガスを真空度が７．　６　ｘ　１　０−５ｔｏｒｒにな
るまで導入した。このクーリングキャンに１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電圧と直流電圧とを重畳させてｖＤｃが２
．ＯＫＶとなるように印加し放電させるとともに４００
ガウスの磁界を印加しながら、厚さ５０μｍのＰＰＡフ
ィルム上にＣｕ膜を１．８μｍの膜厚で形成した。

このようにして形成されたＣｕ膜の剥離強度を実施例１
と同様にして測定した。

結果を表１に示す。

比較例１ 実施例１において、真空槽を２．５Ｘ１０−６ｔｏｒｒ
まで排気し、アルゴンガスを６．７Ｘ１０５〜６×１０
−４ｔｏｒｒになるまで導入し、直流電圧を１．２ＫＶ
印加し、放電させた以外は、実施例１と同様にして、Ａ
ｕ膜を６００人の膜厚で形成した。

このようにして形成されたＡｕ膜の剥離強度を実施例１
と同様にしてｎ１定した。

結果を表１に示す。

比較例２ 実施例１と同様な基材および真空槽を用いて、真空槽内
に高周波電圧を印加できるステンレスパイプを加工した
コイルを基材と蒸発物との間に設置し、基材を接地させ
て３．　４　Ｘ　１　０−６ｔｏｒｒまで排気した後、
アルゴンガスを６．　　５　Ｘ　１　０−５〜６×１０
−４ｔｏｒｒまで導入し、１３．５６ＭＨｚの高周波電
圧をステンレスパイプに０．５ＫＷ印加し、放電させ、
Ａｕ膜を６００人の膜厚で形成した。

このようにして形成されたＡｕ膜の剥離強度を実施例１
と同様にして測定した。

結果を表１に示す。

表 表１において、実施例２〜３および比較例１〜２の剥離
強度は、実施例１の剥離強度を１００とした場合の相対
値である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は、本発明に係る薄膜形成方法に用
いる装置であり、第２図は磁界を印加するための手段で
あり、第４図は、薄膜の基材への密着強度を測定する方
法を説明する図である。 １・・・薄膜形成装置　　　２・・・真空槽３・・・基
材支持部　　　　４・・・基材５・・・加熱源 ８・・・高周波電源 １３・・・薄膜 ７・・・蒸着材料 ９・・・磁界印加手段 ２３・・・クーリングキャン 第　　１ 図 第　　２ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基材部に高周波電圧を印加して放電を生じさせると
   ともに、基材部近傍に磁界を印加しながら、基材部近傍
   の真空度を１×１０＾−＾５〜６×１０＾−＾４ｔｏｒ
   ｒに保ってイオンプレーティング法により、薄膜を基材
   上に被着させることを特徴とする薄膜形成方法。 ２）真空槽と、加熱装置を備えた蒸発源支持部と、基材
   支持部と、基材部への高周波電圧印加手段と、基材支持
   部に支持される基材近傍への磁界印加手段とを備えたこ
   とを特徴とする薄膜形成装置。