JPH0234775A - 真空成膜装置 - 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〕 本発明は減圧されたチャンバー内で基体に被膜を形成す
る真空成膜装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、基体に被膜を形成させる真空成膜装置としては、
真空蒸着装置やスパッタリング装置がある。真空蒸着装
置は、気密チャンバー内に成膜ずべき材料を入れたるつ
ぼを配置し、これを電気的に抵抗加熱する手段もしくは
加速された熱電子を照射する手段と気密チャンバーを真
空に排気するポンプからなるものであり、すでに反射防
止膜やフィルター、ミラーといった比較的小さな基体に
光学多層膜を形成した製品の製造に実用化されている。

またスパッタリング装置は気密チャンバー内に陰極とし
て成膜すべき材料を配置し、この陰極とチャンバーもし
くは陽極間に高電圧、低電流の直流、もしくは高周波の
電力を投入して、グロー放電を生起させる電源と気密チ
ャンバーを真空に排気するポンプからなるものであり、
熱線反射機能を有する被膜等を形成する装置として広く
普及している。近年気密チャンバー内に陰極として成膜
すべき材料を配置し、この陰極とチャンバーもしくは陽
極間に低電圧、高電流の電力を投入して、アーク放電を
生起させる電源と気密チャンバーを真空に排気するポン
プからなるいわゆる真空アーク蒸着装置あるいはアーク
イオンブレーティング装置（たとえば米国特許３，６２
５，８４８および米国特許３，７８３，２３１）が実用
に供されてきた。これら従来の技術はそれぞれに固有の
長所、短所を有している。例えば、真空蒸着法は成膜速
度が早く、またプラズマを用いないので光学的な、膜厚
の精密な制御が容易である０反面、蒸発源が小さいため
大きな面積の基体に均一な被膜を形成するのが難しいと
いう欠点を有する。一方、スパッタリング法は高融点材
料の成膜が容易であり、さらに広い面積の基体に均一な
被膜を形成できるが、成膜速度が遅いという欠点がある
。一方真空アーク蒸着による被膜形成は、真空蒸着とス
パッタリング法の両方の長所をかねそなえた方法で、大
きな面積の基体に均一にかつ速い成膜速度で被膜を形成
できるが、膜厚制御が難しいという問題点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の成膜装置は真空蒸着源を存する真空蒸着装置やス
パッタリングカソードを有するスパッタリング装置など
、単一の膜形成法により被膜を基体に付着する真空成膜
装置が知られている。しかし基体上に形成される被膜が
単一の層からでなく、二層以上の多層膜で構成されてい
る例は少くなくない。そのような場合、ある層はスパッ
タリングカソードを用いて形成するのが、工業的有用性
たとえば膜厚制御がし易いという点から最適であり、他
の層は真空アーク蒸着ソースを用いて形成するほうがた
とえば付着レートという点から有利となる場合がある。

しかしながら従来の装置では異なる層を連続的に異なる
成膜装置で形成するというようなことは実質上不可能で
あった。例えば精密に洗浄した基板にスパッタリング装
置を用いて、第−層の膜を形成し一旦成膜装置から取り
出して再び精密に洗浄し、第２層の膜を真空アーク蒸着
装置により形成するというような複雑な手段を取らざる
を得す、このような方法は工業的に極めて不利な方法で
あった。本発明は二層以上の構成からなる被膜をとくに
大きな面積の基体に均一に能率良く被覆するために上記
した問題点を解決しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記した従来技術の欠点を解決するためになさ
れたものであって、減圧されたチャンバー内で基体に被
膜を形成する真空成膜装置において、一体の真空槽に少
くとも１つのスパッリングカソードと少くとも１つの真
空アーク放電用陰極を設置した別々の気密チャンバーを
並置した真空成膜装置、あるいは同一の気密チャンバー
内に少くとも１つのスパッタリングカソードと少くとも
１つの真空アーク放電用陰極を並置した真空成膜装置で
ある。

同一の気密チャンバーにスパッタリングカソードと真空
アーク放電用陰極を並置する場合はその間にプラズマの
干渉を防ぐための遮へい板を設けると両者の放電が安定
して行われる。代表的な断熱被膜は熱放射率が小さいＡ
ｇやＡｕのような貴金属を利用するものであり、通常貴
金属の耐久性を増大させるために誘電体の保護膜をつけ
る。誘電体の保護膜としては、膜の緻密さや耐摩耗性と
いった特性を考え合せると、酸化チタンのような緻密な
酸化物が望ましい。ここで貴金属の膜厚は５０〜２００
人であるのがふつうで、金属のこのような厚みの膜を形
成する手段としてはスパッタリング法が最適である。一
方探護膜としての酸化チタンの膜厚は少くとも３００Å
以上であることが耐久性の点から考えて望ましい。しか
しながら酸化チタンはスパッタリング法によると著しく
成膜速度が遅いという欠点があるため、生産性の点で耐
久性を犠牲にして成膜速度の早い酸化亜鉛や酸化錫がも
っばら用いられている。ところが真空アーク蒸着法を用
いれば、酸化チタンも速い成膜速度で成膜できるので、
本発明の真空成膜装置を用いれば、酸化チタン保護膜と
貴金属を利用した断熱被膜付ガラスを生産性を低下させ
ることなく製造することができる。

〔作　用〕

本発明によれば、一体の真空槽もしくは同一の気密チャ
ンバー内にスパッタリング法に基くカソードと真空アー
ク蒸着法に基く真空アーク放電用陰極を並置した真空成
膜装置となっているため、それぞれの成膜方法の利点を
活かした多層構成の被膜の形成が容易に行うことが可能
となる。すなわち従来減圧したチャンバー内で別々の原
理に基く成膜法を利用して二層以上の構成からなる被膜
を形成しようとすれば、−旦減圧されたチャンバーから
取出し、再び別の減圧されたチャンバー内にセットして
次の成膜を行うという非能率的な手段をとっていたが、
本発明によれば減圧されたチャンバー内で連続的に、被
膜を構成する各層に適した成膜法により成膜が可能とな
る。

実施例１ 以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。第１
図は本発明に基く真空成膜装置の１例であり、この装置
は３室２，３．４からなる一体のアースされた真空槽１
を基礎構造とし、真空槽の第２の部屋３の底部には電気
絶縁体５を介してスパッタリング用カソード６と真空ア
ーク蒸着用陰極７を設置し、直流電源８．９にスイッチ
１０１１を介して接続している。真空アーク蒸着用陰極
には、アーク放電を生起させるためのトリガー１６がス
イッチ１７を介して直流電源に接続されている。真空槽
の内部には移送機構である搬送ベルト１８が設置されて
おり、基体１９が搬送ベルトに乗ってスパッタリング用
カソードまたは真空アーク蒸着用陰極の前面を通過する
間に被膜が形成される。形成すべき被膜の厚さは搬送ベ
ルトの移動速度とスパッタリング用カソードまたは真空
アーク蒸着用陰極に投入される電力を調節することによ
って変えられる。各気密室間の移動はゲートバルブ２０
．２１を開閉することによって可能となるような機構が
備えられている。またスパッタリング用カソードと真空
アーク蒸着用陰極の間には、真空槽１と電気的に同電位
の遮へい板２２を設置した。以上のような構成の真空成
膜装置の使用について断熱被膜付ガラスの製造を例にと
って以下に述べる。

先ず、スパッタリング用カソード６の上面にＡｇ２３を
スパッタリングターゲットとして取付け、アーク蒸着用
カソード７の上面にはＴｉ２４を蒸着ソースとして取付
ける。基板ホルダー２５にガラス基板１９を保持し、こ
のホルダーを真空槽の第１の部屋２にセットする。真空
槽のそれぞれの部屋をそれぞれの部屋に直結されている
ポンプ（図示しない）で１（１”Ｐａまで減圧した後、
ゲートバルブ２０．２１を開とした。次いでバルブ１２
を開けてガス供給管１４よりアルゴンガスを供給し真空
槽内の圧力が０．５Ｐａになるようにバッフルバルブ（
図示されていない）を調節した。そしてスイッチｌＯを
オンにしてカソード６にｔ源８から０．８　Ａの電流を
流しスパッタリングを開始した。そして搬送ベルト１８
を１５００ｍ／分の速度で走行しガラス基板１９をカソ
ード６の上方を通過させて第３の部屋４まで送った。そ
してスイッチ１０をオフとしてスパッタリングを終了し
バルブ１２も閉とした。次にバルブ１３を開けてガス供
給管１５よりアルゴンガス５０体積％、酸素ガス５０体
積％を供給し、バッフルバルブを調節して真空槽内の圧
力が０．５Ｐａとした。そしてスイッチ１１をオンにし
て、次いでトリガシ１６のスイッチ１７をオンにしてカ
ソード７に１０ＯＡの電流を流しアーク放電を生起させ
た。このときの放電電圧は２０Ｖであった。その後搬送
ベルト１８を６００ｆｌ／分の速度で走行し、ガラス基
板１９をカソード７の上方を通過させ第１の部屋２に送
った。そうして搬送ベルトの走行を停止し、カソード７
のスイッチ１１をオフとして放電を停止し、ガスの導入
バルブ１３を閉とし、ゲートバルブ２０．２１を閉とし
た。そして、真空槽の第１の部屋２と第３の部屋４を大
気圧に戻し、第１の部屋からＡｇと酸化チタン被膜を形
成したガラス基板をとりだし、第３の部屋には基板ホル
ダーに別のガラス基板をセットして再び真空ポンプによ
って減圧を開始した。以上のような手続により第２図に
示すようなガラス基板に順次Ａｇ　、　ＴｉＯ□の２層
を形成した断熱ガラスを得た。Ａｇ層の厚味は約１００
人、Ｔｉｏｚ層の厚味は約３５０人であった。

実施例２ 第３図は実施例１と同じ機能を有するものは同じ番号で
示しである本発明に基く真空成膜装置の１例であり、こ
の装置は真空排気ポンプ（図示しない）に接続された５
室２６．２７．２８，２９゜３０からなる一体のアース
された真空槽１を基礎構造とし、５室は開閉可能なバル
ブ３３，３４゜３５．３６によりつながる。真空槽の第
２室２７の底部には実施例１と同様のスパッタリング法
による膜形成を行うのに必要なスパッタリング用陰極、
ガス導入系、および陰極用電源が設置されている。また
第４室は真空アーク蒸着法により膜形成を行うのに必要
な真空アーク蒸着用陰極、ガス導入系、陰極用電源が設
置されている。気密室２６の搬送ベルトにセットされた
被膜を付着させようとするガラス基板４３をのせた基板
ホルダー２５は気密室２６と２７が同一圧力に調整され
たときバルブ３３を開き第２気密室２７に移送され、そ
の後バルブ３３を閉じて、基板ホルダーを６００鶴／分
で移送しながら、実施例１と同様の操作により、被膜を
形成する。更に気密室２７と２８を同一圧力に調節後パ
ルプ３４を開き基板ホルダーを気密室２８に送り込む。

以下同様の手順で真空アーク蒸着法による第２の層を気
密室２９で実施例１と同様の操作でガラス基体４３の上
に形成する。かくしてガラス基板にガラス側から順にＡ
ｇ層（膜厚約１１０人）　、ＴｉＯ□層（膜厚約３５０
人）の２Ｎからなる断熱膜付ガラスを得た。

実施例３ 図４は本発明の他の実施形態を示すもので、実施例〕お
よび実施例２がロードロック式であるのに対し、バッチ
形式の場合を示す。５１はスパッタリング用陰極であり
、５２は真空アーク蒸着用陰極、５３はガラス基板、５
５はガス導入パイプ、５４はバルブである。その他の各
部品の番号は実施例１と機能的に同じものを同じ番号で
示しである。ガラス基板５３を基板支持台５５の上にの
せ、容器内をいったん１Ｏ−３Ｐａまで真空排気後ガス
導入パイプからＡｒガスを導入し０．５Ｐａとし、実施
例１と同じようにしてまずガラス基板上にＡｇ膜を被覆
し、その後アルゴンガス５０体積％、酸素ガス５０体積
％に変更して実施例１と同じようにしてＴｉＯ２膜を被
覆しＡｇ層約１３０人、Ｔｉｏｚ層約４００人からなる
断熱被覆付ガラスを得た。

〔発明の効果〕

本発明によれば従来不可能であったスパッタリング法に
よる成膜と真空アーク蒸着法による成膜を一体の真空槽
もしくは同一の気密チャンバーの中で連続的に行うこと
が可能となり、それぞれの成膜手段の長所を生かした二
層以上の構成からなる被膜の形成が容易に作成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略断面図であり、第
２図は第１図の装置を用いて製造された断熱被膜付ガラ
スの断面図である。第３図は本発明の第２の実施例の概
略断面図、第４図は本発明の第３の実施例の概略断面図
である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）スパッタリング用陰極とアーク放電起電用トリガ
   ーを有する真空アーク放電用陰極と該スパッタリング用
   陰極と真空アーク放電用陰極との夫々の表面に設けられ
   たターゲットの夫々に対向する位置に、該夫々のターゲ
   ット材質を含む被膜を付着する基体を支持する基体支持
   体とを、減圧された雰囲気ガスの調節が可能な真空槽内
   に設けるとともに、該スパッタリング用陰極と該真空ア
   ーク放電用陰極とには、夫々スパッタリング用電源とア
   ーク放電用電源とを接続した真空成膜装置。
2. （２）該スパッタリング陰極と該真空アーク放電用陰極
   との間の空間部分にプラズマの干渉を防ぐための遮へい
   板を設置したことを特徴とする特許請求の範囲の第１項
   記載の真空成膜装置。
3. （３）被膜を付着する基体支持体を該陰極の表面に設け
   られたターゲットの表面に平行に横切るように移動させ
   る移送機構が設けられた特許請求の範囲の第１項または
   第２項記載の真空成膜装置。
4. （４）該スパッタリング用陰極と該真空アーク放電用陰
   極とを開閉が可能な弁で分離されたことを特徴とする特
   許請求の範囲の第２項または第３項記載の真空成膜装置
   。