JPH0273970A - Formation of thin film - Google Patents

Formation of thin film

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JPH0273970A
JPH0273970A JP22473688A JP22473688A JPH0273970A JP H0273970 A JPH0273970 A JP H0273970A JP 22473688 A JP22473688 A JP 22473688A JP 22473688 A JP22473688 A JP 22473688A JP H0273970 A JPH0273970 A JP H0273970A
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JP
Japan
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target
film
arc discharge
plasma flow
plasma
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JP22473688A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuji Oyama
卓司 尾山
Takeshi Harano
原納 猛
Satoru Takagi
悟 高木
Koichi Suzuki
巧一 鈴木
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a thin film on a base body arranged oppositely to a target by accelerating the ions in a nearly columnar plasma flow caused by arc discharge toward the target held at electric potential negative for the plasma flow and performing sputtering. CONSTITUTION:Magnetic field 7 is formed by two or more blank-core coils 6 and a high-density plasma flow caused by arc discharge is drawn into a vacuum chamber 3 from a plasma generating source 1. Both a target 10 and a base body 9 are arranged so as to pinch the plasma flow 11 and sputtering voltage is impressed to the target 10 from a sputtering power source 12 so that the target 10 is made negative for the plasma 11. Therefore an electrically- conductive transparent film low in specific resistance can be coated even on an organic film, etc., which can not be heated. Further erosion of the target is made more uniform and the utilizing effect of the target is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野] 本発明は、アーク放電プラズマ流を利用した薄膜形成方
法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a thin film forming method using arc discharge plasma flow.

[従来の技術] 無機ガラスや有機物フィルムなどの透明基板にコーティ
ングされた錫を含む酸化インジウム、フッ素を含む酸化
錫、アンチモンを含む酸化錫、アルミニウムを含む酸化
亜鉛などの酸化物透明導電膜は、液晶やEl−などの表
示用デバイスの透明電極として利用されており、その典
型例が、錫を添加した酸化インジウム膜(ITO)であ
る。従来、低比抵抗(2XIO−’Ωcm)のITO膜
は、基板」二での反応性、および、結晶性を高めるため
に、無機ガラス基板を300〜400℃に加熱し、電子
ビーム蒸着(EB蒸着)法、あるいは第2図に示すよう
なりCマグネトロンスパッタ法によって成膜されていた
[Prior Art] Transparent conductive oxide films such as indium oxide containing tin, tin oxide containing fluorine, tin oxide containing antimony, and zinc oxide containing aluminum are coated on transparent substrates such as inorganic glass or organic films. It is used as a transparent electrode for display devices such as liquid crystals and El-, and a typical example thereof is an indium oxide film (ITO) added with tin. Conventionally, ITO films with low resistivity (2XIO-'Ωcm) have been produced by heating an inorganic glass substrate to 300 to 400°C and using electron beam evaporation (EBB) to increase the reactivity and crystallinity of the substrate. The film was formed by a vapor deposition method, or a C magnetron sputtering method as shown in FIG.

[発明の解決しようとする課題] 一方、有機物を基板とする場合や液晶カラーデイスプレ
ーの基板となるカラーフィルターを付けた無機ガラスに
ITO膜をコーティングする場合にも、EB蒸着、ある
いはDCマグネトロンスパッタ法によって成膜されてい
る。しかし、これらの基板は200℃以上に加熱できな
いため、基板上でのインジウムと酸素の反応、結晶化は
充分に行われず、低比抵抗の11゛0膜は、実現できな
かった(≧4 X In−’Ωcm)。そのため、基板
加熱の代替手法としてイオンプレティングなどのプラズ
マを利用した活性化手法も用いられているが、EB蒸着
をベースとしたイオンブレーティングやマグネトロンス
パッタリングは、いわゆるグロー放電を利用し、プラズ
マを形成しているため、ガス、あるいは原料物質の電離
度は1%程度と低く、r =t oなどの透明電導性酸
化物を効率よく形成するのに必要な、化学的に活性なイ
オン、中性活性種の数は十分ではない。そのため、膜質
の改善は多少なされるものの、基板を300〜400℃
に加熱した場合のような、低比抵抗で透明な膜はできに
くい。したがって、低いシート抵抗を得るためには、膜
厚を厚くし、かつ透明性を得るために成膜速度を非常に
遅くしなければならず、高温基体への成膜に比べても、
非常に長い成膜時間を要するという欠点を何していた。
[Problems to be Solved by the Invention] On the other hand, EB evaporation or DC magnetron sputtering is also used when an organic material is used as a substrate or when coating an ITO film on inorganic glass with a color filter that is used as a substrate for a liquid crystal color display. The film is formed by the method. However, since these substrates cannot be heated above 200°C, the reaction and crystallization of indium and oxygen on the substrate cannot take place sufficiently, making it impossible to achieve a low resistivity 11゛0 film (≧4X In-'Ωcm). Therefore, activation methods using plasma such as ion plating are also used as an alternative method for heating the substrate, but ion blating and magnetron sputtering based on EB evaporation utilize so-called glow discharge to generate plasma. As a result, the degree of ionization of the gas or raw material is as low as about 1%, and the chemically active ions and intermediates necessary to efficiently form transparent conductive oxides such as r = t o. The number of sexually active species is not sufficient. Therefore, although the film quality is improved to some extent, the substrate temperature is 300 to 400℃.
It is difficult to form a transparent film with low resistivity, such as when heated to . Therefore, in order to obtain low sheet resistance, the film thickness must be increased, and in order to obtain transparency, the film formation rate must be extremely slow, and even compared to film formation on a high-temperature substrate,
What was the drawback of requiring a very long film formation time?

[問題点を解決するための手段] 本発明の目的は、従来技術の有していた前述の欠点を解
消しようとするものであり、透明で比抵抗の低い導電性
酸化物等の薄膜を従来に比較して、著しく9い成膜速度
で成膜できる薄膜形成方法を新たに提供するものである
[Means for Solving the Problems] The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art. The present invention provides a new thin film forming method that can form a film at a significantly faster film forming rate than that of the previous method.

即ち、本発明は、011述の問題点を解決すべくなされ
たものであり、アーク放電によって発生した略円柱状の
アーク放電プラズマ流中イオンを、該略円柱状のアーク
放電プラズマ流に対して負の電位に保たれたターゲット
に加速してスパッタリングを行い、該略円柱状のアーク
放電プラズマ流を挟んで該ターゲットと対向して配置し
た基体上に薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方
法を提供するものである。
That is, the present invention was made in order to solve the problems mentioned in 011, and it is an object of the present invention to direct ions in a substantially cylindrical arc discharge plasma flow generated by arc discharge to the substantially cylindrical arc discharge plasma flow. Thin film formation characterized by performing accelerated sputtering on a target kept at a negative potential and forming a thin film on a substrate placed facing the target with the substantially cylindrical arc discharge plasma flow in between. The present invention provides a method.

第1図は本発明の方法によってコーティングを行うにあ
たって用いる装置の一例を示したものである。
FIG. 1 shows an example of an apparatus used for coating according to the method of the present invention.

本発明においては、アーク放電によるプラズマ流を用い
る。かかるアーク放電プラズマ流は、アーク放電プラズ
マ流発生源1とアノード2の間て、プラズマ発生用直流
電源4を印加してアーク放電を行うことで生成される。
In the present invention, a plasma flow generated by arc discharge is used. Such an arc discharge plasma flow is generated by applying a DC power source 4 for plasma generation between the arc discharge plasma flow generation source 1 and the anode 2 to perform arc discharge.

かかるアーク放電プラズマ流発生源1としては、複合陰
極型プラズマ発生装置、又は、圧力勾配型プラズマ発生
装置、又は両者を組み合わせたプラズマ発生装置が好ま
しい。このようなプラズマ発生装置については、真空第
25巻第10号(1982年発行)に記載されている。
The arc discharge plasma flow generation source 1 is preferably a composite cathode type plasma generation device, a pressure gradient type plasma generation device, or a plasma generation device combining both. Such a plasma generator is described in Shinku Vol. 25, No. 10 (published in 1982).

複合陰極型プラズマ発生装置とは、熱容量の小さい補助
陰極と、L a B6からなる主陰極とをイfし、該補
助陰極に初期放電を集中させ、それを利用して主陰極L
aneを加熱し、主陰極fan。が最終陰極としてアー
ク放電を行うようにしたプラズマ発生装置である。例え
ば第3図のような装置が挙げられる。補助陰極としては
W、Ta、Moなどの高融点金属のコイル又はバイブ状
のものが挙げられる。
A composite cathode type plasma generator consists of an auxiliary cathode with a small heat capacity and a main cathode made of L a B6, concentrates the initial discharge on the auxiliary cathode, and uses it to generate the main cathode L.
ane and main cathode fan. This is a plasma generating device in which the final cathode is used to generate arc discharge. For example, a device as shown in FIG. 3 can be mentioned. The auxiliary cathode may be a coil or a vibrator made of a high melting point metal such as W, Ta, or Mo.

このような複合陰極型プラズマ発生袋j〃においては、
熱容量の小さな補助陰極52を集中的に初期放電で加熱
し、初期陰極として動作させ、間接的に1.aBeの主
陰極51を加熱し、最終的にはL a B aの主陰極
51によるアーク放電へと移行させる方式であるので、
補助陰極52が2500’C以上の高温になって寿命に
影響する以前にL a B aの主陰極51が1500
℃〜1800℃に加熱され、大電子流放出可能になるの
で、補助陰極52のそれ以上の温度上昇が避けられると
いう点が大きな利点である。
In such a composite cathode type plasma generation bag,
The auxiliary cathode 52, which has a small heat capacity, is intensively heated by the initial discharge, operates as an initial cathode, and indirectly achieves 1. Since the method heats the main cathode 51 of aBe and ultimately transitions to arc discharge by the main cathode 51 of L a B a,
Before the auxiliary cathode 52 reaches a high temperature of 2,500'C or more, which affects its life, the main cathode 51 of L a B a reaches 1,500'C.
C. to 1800.degree. C. and can emit a large current of electrons, which has a great advantage in that further temperature rise of the auxiliary cathode 52 can be avoided.

又、圧力勾配型プラズマ発生装置とは、陰極と陽極の間
に中間電極を介在させ、陰極領域をI Torr程度に
、そして陽極領域を10−’Torr程度に保って放電
を行うものであり、陽極領域からのイオン逆流による陰
極の損傷がない上に、中間電極のない放電形式のものと
比較して、放電電子流をつくりだすだめのキャリアガス
のガス効率が飛躍的に高く、大電流放電が可能であると
いう利点を有している。
A pressure gradient plasma generator is one in which an intermediate electrode is interposed between the cathode and the anode, and discharge is performed while maintaining the cathode region at about I Torr and the anode region at about 10 Torr. In addition to not damaging the cathode due to ion backflow from the anode region, the gas efficiency of the carrier gas used to create the discharge electron flow is dramatically higher than in discharge types without an intermediate electrode, and large current discharge is possible. It has the advantage of being possible.

複合陰極型プラズマ発生装置と、圧力勾配型プラズマ発
生装置とは、それぞれ上記のような利点を有しており、
両者を組み合わせたプラズマ発生装置、即ち、陰極とし
て複合陰極を用いると共に中間電極も配したプラズマ発
生装置は、上記利点を同時に得ることができるので本発
明のアーク放電プラズマ流発生源lとして大変好ましい
The composite cathode type plasma generator and the pressure gradient type plasma generator each have the above-mentioned advantages.
A plasma generating device that combines both, that is, a plasma generating device that uses a composite cathode as a cathode and also has an intermediate electrode, is very preferable as the arc discharge plasma flow source 1 of the present invention because it can simultaneously obtain the above advantages.

第1図にはアーク放電プラズマ発生源lとして第3図の
ような複合陰極2Iと、環状永久磁石を含む第1中間電
極2Z、空芯フィルを含む第2中間電極を有する第2中
間電極23を有するものを用いた場合を示した。
FIG. 1 shows a composite cathode 2I as shown in FIG. 3 as an arc discharge plasma generation source l, a first intermediate electrode 2Z including an annular permanent magnet, and a second intermediate electrode 23 having a second intermediate electrode including an air core fill. The case is shown in which a device with .

本発明においては、プラズマ発生源lとアット2を、両
者の間にスパッタリング領域5が位置するように配置し
、2個以上の空芯コイル6によってプラズマ発生源lか
らアノード2方向に向かう磁場7を形成し、プラズマ発
生源1から発生したアーク放電による高密度のプラズマ
流を真空室3に引き出す。
In the present invention, the plasma generation source 1 and the at 2 are arranged so that the sputtering region 5 is located between them, and the magnetic field 7 directed from the plasma generation source 1 toward the anode 2 by two or more air-core coils 6. is formed, and a high-density plasma flow due to arc discharge generated from the plasma generation source 1 is drawn into the vacuum chamber 3.

そして、アーク放電プラズマ流11を挟むようにターゲ
ット10と基体9を配置し、ターゲット0がシートプラ
ズマ11に対して負になるように、ターゲット10にス
パッタリング電源12によってスパタリング電圧を印加
する。
Then, the target 10 and the base 9 are arranged to sandwich the arc discharge plasma flow 11, and a sputtering voltage is applied to the target 10 by the sputtering power source 12 so that the target 0 becomes negative with respect to the sheet plasma 11.

ガス導入口13からは、放電用ガスが導入される。又、
真空室3は、排気手段によって1O−3Torr程度又
はそれ以下に保たれることが望ましい。
A discharge gas is introduced from the gas inlet 13. or,
It is desirable that the vacuum chamber 3 is maintained at a pressure of about 10-3 Torr or less by an exhaust means.

本発明において略円柱状プラズマ流とは、断面が、円形
又は略円形、だ円等、例えば第4図に示したような略円
形であるプラズマ流を言う。
In the present invention, a substantially cylindrical plasma flow refers to a plasma flow whose cross section is circular, approximately circular, oval, etc., for example, approximately circular as shown in FIG. 4.

本発明において用いられるターゲットIOとしては、金
属、合金、これらの酸化物、硼化物、炭化物、珪化物あ
るいはこれらのうち1又は2種類以上を含む混合物から
なるターゲットが使用でき、特に限定されるものではな
いが、金属酸化物膜を形成する場合には、金属酸化物タ
ーゲットを用いると、製膜条件の制御が容易で良質の膜
が得られるので好ましい。特に、錫な含む酸化インジウ
ム膜を形成する場合には、非常に低抵抗の膜が得られる
という理由から錫を5〜10重量%含む酸化インジウム
ターゲットが好ましい。
As the target IO used in the present invention, targets made of metals, alloys, their oxides, borides, carbides, silicides, or mixtures containing one or more of these can be used, and there are no particular limitations. However, when forming a metal oxide film, it is preferable to use a metal oxide target because the film forming conditions can be easily controlled and a high quality film can be obtained. In particular, when forming an indium oxide film containing tin, an indium oxide target containing 5 to 10% by weight of tin is preferred because a film with very low resistance can be obtained.

又、本発明においては、ガス導入口13から真空室3へ
導入される放電用ガスとしては、特に限定されないが、
Ar、lleなどの不活性ガスが好ましい。不活性ガス
としてlleを用いると、lleは原子半径が小さいの
で、膜中に混入しても、内部応力発生の原因とはなりに
くいので、内部応力の大きい膜、例えば、TiN膜など
を形成する場合には有利である。又、真空室3内のガス
雰囲気は、スパッタリングガスとしての八「などの不活
性ガスの他に、第1図には図示していないが、真空室3
に設けられたガス導入手段により、反応ガスとして0□
、 N2などを、0〜40体積%添加してもよい。
Further, in the present invention, the discharge gas introduced into the vacuum chamber 3 from the gas inlet 13 is not particularly limited, but may include the following:
Inert gases such as Ar and lle are preferred. When lle is used as an inert gas, since lle has a small atomic radius, it is unlikely to cause internal stress even if it is mixed into the film, so a film with large internal stress, such as a TiN film, is formed. It is advantageous in some cases. The gas atmosphere inside the vacuum chamber 3 includes, in addition to an inert gas such as a sputtering gas, a gas atmosphere inside the vacuum chamber 3, which is not shown in FIG.
0□ as a reaction gas by the gas introduction means provided in
, N2, etc. may be added in an amount of 0 to 40% by volume.

本発明において薄膜を形成する基体9としては、ガラス
、プラスチック、金属からなる基体やフィルムなどが使
用でき、特に限定されるものではないが、耐熱性の低い
もの、例えば、プラスチックからなる基板又はフィルム
あるいはあらかじめ有機高分子膜を有するガラス板例え
ば、カラーフィルター膜を有する液晶カラーデイスプレ
ー用ガラス基板などにも十分に適用できる。
In the present invention, the substrate 9 on which the thin film is formed can be a substrate or film made of glass, plastic, metal, etc., and is not particularly limited, but materials with low heat resistance, such as a substrate or film made of plastic, can be used. Alternatively, the present invention can be sufficiently applied to a glass plate having an organic polymer film in advance, for example, a glass substrate for a liquid crystal color display having a color filter film.

又、本発明において基体9上に形成される薄膜としては
、金属膜、合金膜、金属の酸化物、窒化物、硼化物、珪
化物、あるいはこれらのうち1又は2種類以−1を含む
混合物からなる薄膜等が形成でき、特に限定されるもの
ではないが、本発明の方法は、低抵抗で高透過率の透明
導電膜を得るのに最適である。かかる透明導電膜として
は、錫を含む酸化インジウム膜、アンチモンを含んだ酸
化錫膜、アルミニウムを含んだ酸化亜鉛膜等が好適な例
として挙げられる。
In the present invention, the thin film formed on the substrate 9 may be a metal film, an alloy film, a metal oxide, a nitride, a boride, a silicide, or a mixture containing one or more of these. Although not particularly limited, the method of the present invention is optimal for obtaining a transparent conductive film with low resistance and high transmittance. Suitable examples of such a transparent conductive film include an indium oxide film containing tin, a tin oxide film containing antimony, and a zinc oxide film containing aluminum.

本発明の方法は、液晶表示素子等のデイスプレー用の透
明電極、太陽電池等の電極、熱線反射ガラス、電磁遮蔽
ガラス、低放射率(Low−EmissiviLy)ガ
ラス等の製造にも適用できる。
The method of the present invention can also be applied to the production of transparent electrodes for displays such as liquid crystal display elements, electrodes for solar cells, heat ray reflective glass, electromagnetic shielding glass, low-emissivity glass, and the like.

本発明において、製膜中、基体9は静止していても良い
し、搬送されても良い。特に、第1図において、紙面の
手前から裏側へ垂直に向かう方向、又は、裏側から手前
へ垂直に向かう方向に搬送しながら、スパッタリングを
行なうと、装置の配置の点でも有利であり、連続して製
膜を行なうことができるので好ましい。
In the present invention, during film formation, the substrate 9 may be stationary or may be transported. In particular, in Fig. 1, it is advantageous in terms of equipment arrangement to carry out sputtering while conveying the paper vertically from the front to the back side, or from the back side to the front. This is preferable because film formation can be carried out using the same method.

本発明においては、アーク放電プラズマ流発生源1に印
加する直流電源4や、中間電極22.23に内蔵された
環状永久磁石や空芯コイルの電流などを調整すれば、直
径3 cm” 10cm、長さ30cm〜2m程度の円
柱状アーク放電プラズマ流を容易に形成できる。
In the present invention, by adjusting the DC power supply 4 applied to the arc discharge plasma flow generation source 1, the annular permanent magnet built in the intermediate electrode 22, 23, the current of the air core coil, etc., the diameter can be reduced to 3 cm", 10 cm, A cylindrical arc discharge plasma flow with a length of approximately 30 cm to 2 m can be easily formed.

また、本発明において、アーク放電プラズマ流11表面
と基体9の間の距離は1〜30cm程度であることが好
ましい。これより近づけると基体の温度が大幅に−L昇
してしまい、耐熱性の弱い基体には適用できなくなる。
Further, in the present invention, the distance between the surface of the arc discharge plasma flow 11 and the base body 9 is preferably about 1 to 30 cm. If the distance is closer than this, the temperature of the substrate will rise significantly by -L, making it impossible to apply it to substrates with weak heat resistance.

又、これより離すとスパッタリングによってターゲット
からたたきだされた粒子が有効に基体に付着しなくな1
す る。
Furthermore, if the distance is greater than this, the particles ejected from the target by sputtering will no longer adhere to the substrate effectively.
do.

又、本発明において、アーク放電プラズマ流11表面と
タープ・ントlOの間の距離は1〜10cm程度である
ことが好ましい。これより近づけるとターゲットの温度
が大幅に」二芹してしまい、低融点のターゲットが使用
できなくなる。又、これより離すとスパッタリングパワ
ーが有効に投入されなくなってしまう。
Further, in the present invention, it is preferable that the distance between the surface of the arc discharge plasma flow 11 and the tarp 10 is about 1 to 10 cm. If it is brought closer than this, the temperature of the target will drop significantly, making it impossible to use a target with a low melting point. Furthermore, if the distance is greater than this, the sputtering power will not be applied effectively.

本発明においては、1000〜10000人/分程度の
成膜速度が得られ、マグネトロスパッタリング等の従来
の成膜方法に比べ2〜5倍程度の高速で良質の膜が成膜
できる。
In the present invention, a film formation rate of about 1,000 to 10,000 persons/min can be obtained, and a high-quality film can be formed at a speed about 2 to 5 times faster than conventional film formation methods such as magnetrosputtering.

例えば、錫を含む酸化インジウムのターゲットを用いて
! T O膜を製膜する場合、2000〜5000人/
分程度の製膜速度で比抵抗3 X In−’Ω・cm以
下の低抵抗のITO膜が得られる。
For example, with an indium oxide target containing tin! When forming a TO film, 2000 to 5000 people/
An ITO film with a low resistance of 3 x In-'Ω·cm or less can be obtained at a film forming speed of about 1 minute.

[作用] 本発明において、使用されるプラズマは、アーク放電を
利用しているため、従来のマグネトロンスパッタやイオ
ンブレーティングに利用されているグロー放電型プラズ
マに比べ て、プラズマの密度が50〜100倍高く、ガスの電離
度は、数十%となり、イオン密度、電子密度、中性活性
種密度も非常に高い。このような高密度のプラズマにタ
ーゲットと基板を対向させ、プラズマに対して、ターゲ
ットに負の電圧を印加すると、ターゲット方向に非常に
多数のイオンを取り出すことが可能となり、従来のマグ
ネトロンスパッタリングに比較して、2〜5倍の高速ス
パッタリングを実現できる。さらに、酸素、アルゴン等
の雰囲気ガスの多くは、反応性の高いイオンや中性の活
f1状態を取り、加えてスパッタリングされた粒子や酸
素原子等の反応ガス粒子も基板に到達する前に、高密度
のアーク放電プラズマ流の中を通り、反応性の高いイオ
ンや中性の活性種となる。その結果、基板」−での反応
性が高まり、基板加熱がなくとも、比抵抗の低い透明導
電膜が、従来よりも高速の成膜速度で実現できる。
[Function] Since the plasma used in the present invention utilizes arc discharge, the density of the plasma is 50 to 100% higher than that of the glow discharge type plasma used in conventional magnetron sputtering and ion blating. The degree of ionization of the gas is several tens of percent higher, and the ion density, electron density, and neutral active species density are also extremely high. By placing the target and substrate facing each other in such high-density plasma and applying a negative voltage to the target, it is possible to extract a large number of ions in the direction of the target, compared to conventional magnetron sputtering. By doing so, it is possible to realize sputtering that is 2 to 5 times faster. Furthermore, many of the atmospheric gases such as oxygen and argon take highly reactive ions and neutral active f1 states, and in addition, sputtered particles and reactive gas particles such as oxygen atoms also It passes through a high-density arc discharge plasma flow and becomes highly reactive ions and neutral active species. As a result, the reactivity at the substrate is increased, and a transparent conductive film with low resistivity can be realized at a faster deposition rate than before, even without heating the substrate.

[実施例] 実施例1 第1図に示すような複合陰極21を有する圧力勾配型の
アーク放電プラズマ流発生源1を配置した第1図のよう
なスバ・ンタリング装置を用い、ターゲット10として
錫を75重量%添加した酸化インジウムの焼結体(l 
OcmX 40cm)を使用し、加熱していないノンア
ルカリガラス基板(旭硝子社製ANガラス(商品名) 
、 10cmX30cm) J−に1′「O膜を以下の
方法によりコーティングした。
[Example] Example 1 Using a suba-interning apparatus as shown in FIG. 1 in which a pressure gradient type arc discharge plasma flow source 1 having a composite cathode 21 as shown in FIG. A sintered body of indium oxide containing 75% by weight of
A non-alkali glass substrate (AN glass manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. (product name)
, 10 cm x 30 cm) J- was coated with 1'O film by the following method.

まず、真空室3内を] X 10−’Torr以下に排
気した後、プラズマ発生源1に13からアルゴンガスを
導入し、放電電流を 180Aに設定し、円柱状アーク
放電プラズマ流11を発生させた。この後、スパッタリ
ング圧力がI X 10−”Torrで、酸素分圧が2
%になるように、アルゴン、および酸素ガスを真空室3
内に導入した。ここで、ターゲットにスパッタリング電
源12により一400■のスパッタリング電圧を印加し
、基板静止の状態で1分間ITO膜を成膜した。夕〜ゲ
ット10とアーク放電プラズマ流11間は約1cm、ア
ーク放電プラズマ流11と基板9間は約1cm、ターゲ
ット10と基板9間は約8cmであった。この時のスパ
ッタリング電流は、8Δであり、成膜中の基板温度上昇
は200℃以下であった。コーディングされたITO膜
の特性は、膜厚: 300Q人、比抵抗:  2.8X
 10”’Ωcm、波長550nmでの透過率二87%
であった。
First, the inside of the vacuum chamber 3 is evacuated to below] Ta. After this, the sputtering pressure was I x 10-” Torr and the oxygen partial pressure was 2
% of argon and oxygen gas in vacuum chamber 3.
introduced within. Here, a sputtering voltage of 1,400 μm was applied to the target by the sputtering power source 12, and an ITO film was formed for 1 minute while the substrate was stationary. The distance between the target 10 and the arc discharge plasma flow 11 was approximately 1 cm, the distance between the arc discharge plasma flow 11 and the substrate 9 was approximately 1 cm, and the distance between the target 10 and the substrate 9 was approximately 8 cm. The sputtering current at this time was 8Δ, and the substrate temperature increase during film formation was 200° C. or less. The characteristics of the coded ITO film are: film thickness: 300Q, resistivity: 2.8X
Transmittance 287% at 10''Ωcm and wavelength 550nm
Met.

[比較例] 実施例1と同程度のターゲットサイズを持つ第2図のよ
うなりCマグネトロンスパッタリング装置を用い、ター
ゲット32として、実施例1と同様の錫を7.5重■%
添加した酸化インジウムの焼結体を使用し、実施例1と
同様のガラス基板上にITO膜を以下の方法によりコー
ティングした。
[Comparative Example] Using a C magnetron sputtering apparatus as shown in FIG. 2 having a target size similar to that of Example 1, 7.5% by weight of tin as in Example 1 was used as the target 32.
Using the added indium oxide sintered body, an ITO film was coated on the same glass substrate as in Example 1 by the following method.

まず、スパッタリング装置内を] X IQ−’Tor
r以下に排気した後、スパッタリング圧力が1×IO−
’Torrで、酸素分圧が2%になるように、アルゴン
、および酸素ガスをスパッタリングチャンバー内にガス
導入口35から導入した。ここで、ターゲット32に−
400Vのスパッタリング電圧をスパッタリング電源3
4により印加し、基板静止の状態で1分間ITO膜を成
膜した。この時のスパッタリング電流は、 3.0Aで
あった。ターゲット32と基板31間は約8cmであり
、成膜中の基板温度上昇は+50’C以Fであった。
First, inside the sputtering equipment] X IQ-'Tor
After evacuation to below r, the sputtering pressure is 1×IO-
Argon and oxygen gases were introduced into the sputtering chamber through the gas inlet 35 at a pressure of 2.5 Torr and an oxygen partial pressure of 2%. Here, target 32 -
Sputtering power supply 3 with sputtering voltage of 400V
4, and an ITO film was formed for 1 minute with the substrate stationary. The sputtering current at this time was 3.0A. The distance between the target 32 and the substrate 31 was about 8 cm, and the temperature of the substrate increased by +50'C or more during film formation.

コーティングされたITO膜の特性は、膜厚:1800
人、比抵抗:  7.2X 10−4Ωcm、波長55
0nmでの透過率二80%であった。
The characteristics of the coated ITO film are: film thickness: 1800
Person, specific resistance: 7.2X 10-4Ωcm, wavelength 55
The transmittance at 0 nm was 280%.

以上のように、本発明による薄膜形成方法は、従来のD
Cマグネトロンスパッタ法に比較して、1.5〜5倍の
高速成膜速度で、比抵抗の低い透明導電性酸化物被膜が
形成できる。
As described above, the thin film forming method according to the present invention is similar to the conventional D
A transparent conductive oxide film with low resistivity can be formed at a deposition rate 1.5 to 5 times faster than C magnetron sputtering.

[発明の効果] 本発明は、加熱のできない有機フィルムや有機膜のコー
ティングされた無機ガラス基板等にもマグネトロンスパ
ッタリング等の従来の成膜方法に比べ、1.5〜5倍の
成膜速度で、従来法による膜と同等か、あるいはそれ以
下の比抵抗を持つ透明導電膜がコーティングできるとい
う優れた効果を有する。さらに、本発明では、マグネト
ロンスパッタリングのようにターゲット裏面にマグネッ
トを使用していないので、ターゲットのエロージョンは
、より均一になり、タゲットの利用効率も向」ニすると
いう優れた効果も有する。
[Effects of the Invention] The present invention can be applied to organic films that cannot be heated, inorganic glass substrates coated with organic films, etc. at a film formation rate 1.5 to 5 times faster than conventional film formation methods such as magnetron sputtering. This method has an excellent effect in that a transparent conductive film can be coated with a specific resistance equal to or lower than that of a film made by conventional methods. Furthermore, unlike magnetron sputtering, the present invention does not use a magnet on the back surface of the target, so it has the excellent effect of making the erosion of the target more uniform and improving the utilization efficiency of the target.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の方法によってコーティングを行う為に
用いる装置の一例を示す断面図、第2図は従来のマグネ
トロンスパッタリング法の為の装置の一例を示す断面図
、第3図は本発明におけるプラズマ発生源の陰極として
の複合陰極の一例を示す断面図、第4図は本発明におい
て用いられる略円柱状アーク放電プラズマ流断面の例を
示す断面図である。 1:アーク放電プラズマ流発生源 2ゴノード 3:真空室 4:プラズマ発生用直流電源 5ニスバツタリング領域 6:空芯コイル 7:空芯コイルによって作られる磁場の方向9:基 体 10:ターゲット 11:アーク放電プラズマ流 12ニスバツタリング電源 13:ガス導入口 21:複合陰極 22:環状永久磁石を内蔵した第1中間電極23:空芯
コイルを内蔵した第2中間電極31:基 板 32:ターゲット 33:永久磁石 34ニスバツタリング電源 35:ガス導入口 36:プラズマ 37:エロージョン領域 51 : LaBa主陰極 52: 53: 54: 55: 56: 57: 58: Taバイブの補助陰極 陰極を保護するためのWからなる円板 Moからなる円筒 Moからなる円板状の熱シールド 冷却水 ステンレスからなる陰極支持台 ガス導入口 第 図 手続補正書 平成1年12月
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an apparatus used for coating according to the method of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of an apparatus for a conventional magnetron sputtering method, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a composite cathode as a cathode of a plasma generation source. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a substantially cylindrical arc discharge plasma flow cross section used in the present invention. 1: Arc discharge plasma flow source 2 Gonode 3: Vacuum chamber 4: DC power supply for plasma generation 5 Varnish buttering area 6: Air core coil 7: Direction of magnetic field created by the air core coil 9: Base 10: Target 11: Arc Discharge plasma flow 12 Varnish buttering power source 13: Gas inlet 21: Composite cathode 22: First intermediate electrode 23 with built-in annular permanent magnet: Second intermediate electrode 31 with built-in air core coil: Substrate 32: Target 33: Permanent magnet 34 Varnish buttering power source 35: Gas inlet 36: Plasma 37: Erosion area 51: LaBa main cathode 52: 53: 54: 55: 56: 57: 58: Ta vibe auxiliary cathode Disc made of W for protecting the cathode Cylinder made of Mo. Disc-shaped heat shield made of Mo. Cooling water. Cathode support stand made of stainless steel. Gas inlet. Diagram. Procedure amendment. December 1999.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、アーク放電によって発生した略円柱状のアーク放電
プラズマ流中のイオンを、該略円柱状のアーク放電プラ
ズマ流に対して負の電位に保たれたターゲットに加速し
てスパッタリングを行い、該略円柱状のアーク放電プラ
ズマ流を挟んで該ターゲットと対向して配置した基体上
に薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。 2、透明又は半透明の基体上に透明導電膜を形成するこ
とを特徴とする請求項1記載の薄膜形成方法。
[Claims] 1. Ions in a substantially cylindrical arc discharge plasma flow generated by arc discharge are accelerated to a target maintained at a negative potential with respect to the substantially cylindrical arc discharge plasma flow. A method for forming a thin film, comprising performing sputtering to form a thin film on a substrate disposed facing the target with the substantially cylindrical arc discharge plasma stream in between. 2. The thin film forming method according to claim 1, wherein the transparent conductive film is formed on a transparent or semitransparent substrate.
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