JPH05295526A - Vapor deposition method and vapor deposition device - Google Patents
Vapor deposition method and vapor deposition deviceInfo
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- JPH05295526A JPH05295526A JP12971392A JP12971392A JPH05295526A JP H05295526 A JPH05295526 A JP H05295526A JP 12971392 A JP12971392 A JP 12971392A JP 12971392 A JP12971392 A JP 12971392A JP H05295526 A JPH05295526 A JP H05295526A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜を形成するための
蒸着方法および蒸着装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor deposition method and a vapor deposition apparatus for forming a thin film.
【0002】[0002]
【従来の技術】大電流、低電圧プラズマガンは、100
V程度の低い電圧で、大電流の電子ビームを供給でき、
供給される電子のエネルギーが100eV程度と低いた
めに反応ガスや蒸着原料を高密度で、かつイオン化、活
性化することができる。2. Description of the Related Art A high current, low voltage plasma gun is 100
It is possible to supply a high-current electron beam at a voltage as low as V,
Since the energy of the supplied electrons is as low as about 100 eV, the reaction gas and the vapor deposition material can be ionized and activated with high density.
【0003】すなわち、蒸着原料を高速で蒸発できるだ
けでなく、蒸発空間に蒸着原料の反応性の非常に高いプ
ラズマを形成でき、低温基板上でも高速度で、しかも種
々の特性に優れた性能を持つ薄膜が高速で形成できると
いう特徴を持つ(特開平2−240250号公報参
照)。That is, not only the vapor deposition material can be vaporized at high speed, but also highly reactive plasma of the vapor deposition material can be formed in the vaporization space, which has high performance even on a low temperature substrate and has excellent performances in various characteristics. The thin film can be formed at high speed (see Japanese Patent Laid-Open No. 240250/1990).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原料ハ
ースを固定したまま成膜を続けると、膜厚を含めた成膜
バッチ間(本明細書において、“成膜バッチ”とは、プ
ラズマガン電源を入れ、基板を導入して成膜を行い、プ
ラズマガン電源を止めるまでの1成膜処理のことをい
う)の薄膜特性は比較的安定しているが、原料の有効利
用面積が小さくなるばかりでなく、原料の補給が容易に
できない。すなわち、蒸着原料補給のために成膜を中止
したり、蒸着空間を大気に開放しなければならず、連続
成膜バッチ数に限りがあるという欠点を有していた。However, when film formation is continued with the raw material hearth being fixed, the film formation batches including the film thickness (in this specification, "film formation batch" means a plasma gun power supply). (It means 1 film forming process from putting in the substrate, forming the film, and stopping the plasma gun power supply.) The thin film characteristics are relatively stable, but the effective use area of the raw material is not only small. There is no easy way to replenish the raw materials. That is, there is a drawback in that the number of continuous film forming batches is limited because it is necessary to stop the film forming to replenish the evaporation material and to open the evaporation space to the atmosphere.
【0005】一方、原料ハースを単純に並進運動させる
ことも考えられるが、これにより原料の有効利用面積も
広がり、原料補給も容易となり、上記の問題点を解決で
きる反面、成膜中、あるいは成膜バッチ間で、成膜速度
や薄膜特性が大きく変動してしまうという欠点を有して
いた。On the other hand, it may be possible to simply move the raw material hearth in a translational manner, but this increases the effective use area of the raw material and facilitates the replenishment of the raw material, while the above problems can be solved. It has a drawback that the film forming rate and the thin film characteristics vary greatly between film batches.
【0006】すなわち、大電流電子ビームが高い電子密
度を持ち、原料ハースは、高密度のプラズマを形成する
ためのアノードとしても機能するために、この原料ハー
スを単純に並進運動させると電子ビームやプラズマの境
界条件が大きく変動することになり、それに伴って、電
子ビームやプラズマの特性や空間分布が大きく変動し、
成膜速度や薄膜特性が大きく変動するという欠点を有し
ていた。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る。That is, since the high current electron beam has a high electron density and the source hearth also functions as an anode for forming a high density plasma, if the source hearth is simply translated, an electron beam or The boundary conditions of the plasma will change significantly, and along with that, the characteristics and spatial distribution of the electron beam and plasma will also change greatly,
It has a drawback that the film forming speed and the thin film characteristics vary greatly. The object of the present invention is to eliminate the aforementioned drawbacks of the prior art.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、電子ビームを発生す
ることによりプラズマ流を形成可能なプラズマガンを用
いて蒸着原料を加熱し、プラズマ流に関して蒸着原料と
反対側の基体上に薄膜を形成する蒸着方法であって、蒸
着原料を保持する原料ハースを基体とほぼ垂直な回転軸
の周りに回転させるとともに、蒸着原料の原料ハースの
回転軸からずれた位置にプラズマ流を導くことを特徴と
する蒸着方法を新たに提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, in which an evaporation source is heated by using a plasma gun capable of forming a plasma flow by generating an electron beam. , A vapor deposition method for forming a thin film on a substrate on the side opposite to a vapor deposition raw material with respect to a plasma flow, in which a raw material hearth holding the vapor deposition raw material is rotated around a rotation axis substantially vertical to the base, and the vapor source raw material hearth is rotated. To newly provide a vapor deposition method characterized by guiding a plasma flow to a position deviated from the rotation axis of.
【0008】本発明はまた、電子ビームを発生すること
によりプラズマ流を形成可能なプラズマガンと、プラズ
マガンによるプラズマ流に関して、薄膜を形成する基体
の位置と反対側に配置した基体とほぼ垂直な回転軸の周
りに回転可能な、蒸着原料を保持する原料ハースと、原
料ハースの回転軸からずれた位置に、プラズマ流を導く
ための磁場形成手段とを有することを特徴とする蒸着装
置を提供する。The present invention also provides a plasma gun capable of forming a plasma flow by generating an electron beam, and a plasma flow generated by the plasma gun, which is substantially perpendicular to the substrate arranged on the side opposite to the position of the substrate on which the thin film is formed. A vapor deposition apparatus comprising: a raw material hearth that holds a vapor deposition raw material that is rotatable around a rotation axis; and a magnetic field forming unit that guides a plasma flow at a position deviated from the rotation axis of the raw material hearth. To do.
【0009】図1(a)は本発明の蒸着装置の一例の概
念的断面図、図1(b)は図1(a)の装置の蒸着室の
概念的平面図である。1はプラズマガン、3は蒸着原
料、4は蒸着原料3を保持する原料ハース(以下、単に
ハースともいう)、6は薄膜を形成する基体である。FIG. 1 (a) is a conceptual sectional view of an example of the vapor deposition apparatus of the present invention, and FIG. 1 (b) is a conceptual plan view of the vapor deposition chamber of the apparatus of FIG. 1 (a). Reference numeral 1 is a plasma gun, 3 is a vapor deposition raw material, 4 is a raw material hearth for holding the vapor deposition raw material 3 (hereinafter, also simply referred to as hearth), and 6 is a substrate for forming a thin film.
【0010】図2は、原料ハース4の周辺部をさらに詳
細に説明する斜視図(部分的断面図を含む)である。本
発明の原料ハースには、蒸着室壁45の大気側から電流
導入端子47によって放電電流が、また、冷却水導入パ
イプ46とハース冷却水通路44によって冷却水が供給
される。ハース4の回転駆動力48は、回転駆動モータ
ー(図示せず)に接続された回転シャフト43によって
導入され、回転軸41の周りに回転可能とされている。
回転軸41は、基体上に均一に薄膜を形成するために、
基体あるいは基体を含む平面とほぼ垂直であることが好
ましい。FIG. 2 is a perspective view (including a partial sectional view) for explaining the peripheral portion of the raw material hearth 4 in more detail. To the raw material hearth of the present invention, a discharge current is supplied from the atmosphere side of the vapor deposition chamber wall 45 by the current introduction terminal 47, and cooling water is supplied by the cooling water introduction pipe 46 and the hearth cooling water passage 44. The rotary driving force 48 of the hearth 4 is introduced by a rotary shaft 43 connected to a rotary driving motor (not shown), and is rotatable around the rotary shaft 41.
The rotating shaft 41 is used to form a thin film uniformly on the substrate.
It is preferably substantially perpendicular to the substrate or the plane containing the substrate.
【0011】ハース4直下に置かれる磁石5は、プラズ
マガンによる電子ビームを束縛し、蒸着原料42上に収
束するような磁力線14を形成するための磁場形成手段
の1つであり、磁力線の向きが上下方向になるように設
置され、かつ蒸着原料42上のハースの回転軸41から
ずれた位置(電子ビームスポット12)に電子ビームを
照射できるような位置に設置される。このような電子ビ
ームに沿って、プラズマ流9が形成される。The magnet 5 placed directly under the hearth 4 is one of magnetic field forming means for binding the electron beam from the plasma gun and forming the magnetic force line 14 that converges on the vapor deposition material 42. Are arranged so as to be in the vertical direction, and are installed at positions where electron beams can be irradiated to a position (electron beam spot 12) deviated from the rotation axis 41 of the hearth on the vapor deposition material 42. A plasma stream 9 is formed along such an electron beam.
【0012】ハースの回転方法としては、成膜中に、任
意の速度、回転方向で、連続的に、あるいは間欠的に回
転させる方法と、成膜中はハースを停止させ、成膜バッ
チ終了後に任意の角度だけ回転させる方法とがあり、ど
ちらの方法を選択してもよい。As the method for rotating the hearth, a method of continuously or intermittently rotating the film at an arbitrary speed and a rotating direction during film formation, and a method of stopping the hearth during film formation and after completion of the film formation batch There is a method of rotating it by an arbitrary angle, and either method may be selected.
【0013】ハースの形状は、回転時に蒸着室壁や電子
ビームに対して相対位置が変化しないように、回転軸と
垂直な断面の形状が円形であることが最も好ましい。ま
た、五角形以上の外角形でもよい。四角形や三角形であ
ると、プラズマの空間分布等の安定化に影響することが
ある。Most preferably, the shape of the hearth is circular in cross section perpendicular to the axis of rotation so that the relative position does not change with respect to the vapor deposition chamber wall and the electron beam during rotation. Further, it may be an external polygon having a pentagon shape or more. A quadrangle or a triangle may affect the stabilization of the plasma spatial distribution and the like.
【0014】本発明に用いられる電子ビームの供給源で
あるプラズマガン1としては、アーク放電型プラズマガ
ンや、ホローカソード型プラズマガン等、電子ビームを
発生できるものであればよいが、なかでも非常に密度の
高い電子ビーム、およびそれによりプラズマを容易に供
給できるアーク放電型のプラズマガン1を用いるのが好
ましい。The plasma gun 1 which is a source of the electron beam used in the present invention may be an arc discharge type plasma gun, a hollow cathode type plasma gun or the like as long as it can generate an electron beam. It is preferable to use an arc discharge type plasma gun 1 which can easily supply a high-density electron beam and thereby plasma.
【0015】かかるアーク放電型プラズマガン1として
は、複合陰極型プラズマ発生装置、または、圧力勾配型
プラズマ発生装置、または、両者を組合せたプラズマ発
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 type plasma gun 1 is preferably a composite cathode type plasma generator, a pressure gradient type plasma generator, or a plasma generator in which both are combined. Such a plasma generator is described in "Vacuum", Vol. 25, No. 10 (published in 1982).
【0016】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LaB6 からなる主陰極とを有し、
該補助陰極に初期放電を集中させ、短時間で加熱し、そ
れを利用して主陰極LaB6 を加熱し、主陰極LaB6
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、図3のような装置が挙げられ
る。The composite cathode type plasma generator has an auxiliary cathode having a small heat capacity and a main cathode made of LaB 6 ,
Concentrating the initial discharge to the auxiliary cathode is heated in a short time, by using it to heat the main cathode LaB 6, the main cathode LaB 6
Is a plasma generator that performs arc discharge as the final cathode. For example, a device as shown in FIG.
【0017】補助陰極52としては、W、Ta、Moな
どの高融点金属のコイル、またはパイプ状のものが挙げ
られる。53は陰極を保護するためのW等からなる円
板、54はMo等からなる円筒、55はMo等からなる
円板状の熱シールド、56は冷却水、57はステンレス
等からなる陰極支持台、58はガス導入口である。The auxiliary cathode 52 may be a coil made of a refractory metal such as W, Ta or Mo, or a pipe-shaped one. Reference numeral 53 is a disk made of W or the like for protecting the cathode, 54 is a cylinder made of Mo or the like, 55 is a disk-shaped heat shield made of Mo or the like, 56 is cooling water, and 57 is a cathode support base made of stainless steel or the like. , 58 are gas inlets.
【0018】このような複合陰極型プラズマ発生装置に
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La
B6の主陰極51を加熱し、最終的にはLaB6 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℃以上の高温になって寿命
に影響する以前にLaB6 の主陰極51が1500℃〜
1800℃に加熱され、大電子ビームが放出可能とな
り、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 compound cathode type plasma generator, the auxiliary cathode 52 having a small heat capacity is intensively heated by the initial discharge to operate as the initial cathode and indirectly La.
Before the auxiliary cathode 52 reaches a high temperature of 2500 ° C. or more and affects its life, it is a method of heating the B 6 main cathode 51 and finally shifting to arc discharge by the LaB 6 main cathode 51. The main cathode 51 of LaB 6 is 1500 ° C ~
It is a great advantage that it is heated to 1800 ° C., a large electron beam can be emitted, and a further temperature rise of the auxiliary cathode 52 can be avoided.
【0019】また、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、陰極領域を数T
orr程度に、そして陽極領域を10-3Torr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の
逆流による陰極の損傷がないうえに、中間電極のない放
電形式のものと比較して、放電電子ビームをつくりだす
ためのキャリアガスのガス効率が極めて高く、大電流放
電が可能であるという利点を有している。The pressure gradient type plasma generator is
An intermediate electrode is interposed between the cathode and the anode, and the cathode area is several Ts.
The discharge is performed at about orr and the anode region is maintained at about 10 -3 Torr, and there is no damage to the cathode due to backflow of ions from the anode region. In addition, the gas efficiency of the carrier gas for producing the discharge electron beam is extremely high, and there is an advantage that a large current discharge is possible.
【0020】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、両者を組合せたプラズマ発生装置、すなわ
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ガン1として大変
好ましい。The composite cathode type plasma generator and the pressure gradient type plasma generator have the above-mentioned advantages, respectively, and a plasma generator in which both are combined, that is, a composite cathode is used as a cathode and an intermediate electrode is used. The plasma generator having the above arrangement is also preferable as the arc discharge plasma gun 1 of the present invention because it can obtain the above advantages at the same time.
【0021】図1を参照しながら、蒸着室10の構成を
以下に説明する。磁場形成手段の1つである空芯コイル
2によって、プラズマガンの軸方向に磁場を形成し、そ
の際形成する磁場の向きはガンの出力方向とする。ま
た、プラズマガン1の軸を中心とし、基体6と反対側に
蒸着原料3とハース4を配置する。また、電子ビームお
よびこれにより発生したプラズマ流をハース4方向に曲
げる目的でハース4の直下に磁石5を配置し、空芯コイ
ル2と磁石5により磁力線14を形成し、この磁力線に
沿って電子ビームを屈曲させる。The structure of the vapor deposition chamber 10 will be described below with reference to FIG. A magnetic field is formed in the axial direction of the plasma gun by the air-core coil 2 which is one of the magnetic field forming means, and the direction of the magnetic field formed at that time is the output direction of the gun. Further, the vapor deposition material 3 and the hearth 4 are arranged on the side opposite to the substrate 6 with the axis of the plasma gun 1 as the center. In addition, a magnet 5 is arranged immediately below the hearth 4 for the purpose of bending the electron beam and the plasma flow generated by the electron beam in the direction of the hearth 4, and a magnetic force line 14 is formed by the air-core coil 2 and the magnet 5, and an electron is generated along the magnetic force line. Bend the beam.
【0022】この場合、プラズマガン1から出たプラズ
マ流をハース上に効率よく収束させるために、ハース側
がS極、ハースから遠いほうがN極となるように磁石5
を配置する。そしてプラズマガン1に対してハース4が
陽極になるようにプラズマガン電源7による電圧を印加
して、プラズマ流9の中の主に電子ビームによる電子ビ
ームスポット12において蒸着原料3を加熱蒸発させ
る。In this case, in order to efficiently focus the plasma flow emitted from the plasma gun 1 on the hearth, the magnet 5 is arranged so that the hearth side has the S pole and the side farther from the hearth has the N pole.
To place. Then, a voltage is applied from the plasma gun power source 7 to the plasma gun 1 so that the hearth 4 becomes an anode, and the vapor deposition material 3 is heated and vaporized in the electron beam spot 12 mainly in the plasma stream 9 by the electron beam.
【0023】また、基体6はハース4と対向するように
配置する。このとき、基体を加熱ヒーター11によって
加熱してもよく、基体バイアス電源8により、直流、あ
るいはRFの基体バイアス電圧を印加してもよい。反応
性蒸着を行う場合には、反応ガス13を導入する。The base 6 is arranged so as to face the hearth 4. At this time, the substrate may be heated by the heater 11 or the substrate bias power source 8 may apply a DC or RF substrate bias voltage. When performing the reactive deposition, the reaction gas 13 is introduced.
【0024】また、プラズマガン、原料ハース、磁場形
成手段の組合せを図1のように、基体と平行に2組以上
並べて設けて、より大きな基体に均一に薄膜形成を行え
るようにしてもよい。この場合、複数の原料ハースの回
転方向は特に限定されないが、基体の中央に関してでき
るだけ対称としたほうが均一な薄膜形成のためには好ま
しい。Further, as shown in FIG. 1, two or more sets of a plasma gun, a raw material hearth and a magnetic field forming means may be provided in parallel with each other so as to uniformly form a thin film on a larger substrate. In this case, the rotation directions of the plurality of raw material hearths are not particularly limited, but it is preferable to make the center of the substrate as symmetrical as possible for forming a uniform thin film.
【0025】[0025]
【作用】本発明では、蒸発空間に反応性の非常に高いプ
ラズマを形成でき、低温基体上でも高速度でしかも優れ
た特性を持つ薄膜が高速で形成できる。これに加え、成
膜速度や薄膜特性の変動なく、蒸着原料の有効利用と原
料の供給が容易に行えることを特徴とする。According to the present invention, extremely reactive plasma can be formed in the evaporation space, and a thin film having excellent characteristics can be formed at high speed even on a low temperature substrate. In addition to this, it is characterized in that the vapor deposition raw material can be effectively used and the raw material can be easily supplied without changing the film forming rate and the thin film characteristics.
【0026】本装置では、ハースがその回転軸の周りに
回転し、電子ビームは蒸着原料上のハースの回転軸より
ずれた位置に照射されるため、蒸着原料は、ハースの回
転に沿ってドーナツ状に消費される。このため、原料の
有効利用面積が大きくなり、原料充填頻度が減少するだ
けでなく、原料ハース上に電子ビームの照射されていな
い領域49(原料供給位置)を確保できるため、蒸着中
であっても、この領域49に容易に蒸着原料を供給でき
る。In this apparatus, the hearth rotates around its rotation axis, and the electron beam is irradiated to a position on the vapor deposition material that is deviated from the rotation axis of the hearth. Therefore, the vapor deposition material is a donut along the rotation of the hearth. Is consumed in the form of. Therefore, not only is the effective use area of the raw material increased, the raw material filling frequency is reduced, but also the region 49 (raw material supply position) where the electron beam is not irradiated can be secured on the raw material hearth, so that it is possible during vapor deposition. Also, the vapor deposition material can be easily supplied to this region 49.
【0027】さらに、放電のための陽極としても機能す
る原料ハースは、回転軸と垂直な断面が円形状の形状を
有し、その回転軸上で回転するのみであるため、蒸着室
の壁や電子ビームに対してその相対位置は、変化しな
い。従って、特に、大電流電子ビームや高密度プラズマ
の特性や空間分布の安定化にとって重要な境界条件の変
動はない。その結果、成膜速度や薄膜特性の変動を低減
することができる。Further, the raw material hearth, which also functions as an anode for discharge, has a circular cross section perpendicular to the rotation axis and only rotates on the rotation axis. Its relative position with respect to the electron beam does not change. Therefore, there are no fluctuations in the boundary conditions that are particularly important for stabilizing the characteristics and spatial distribution of the high-current electron beam and the high-density plasma. As a result, it is possible to reduce variations in the film formation rate and thin film characteristics.
【0028】さらに、該ハースの回転速度を変化させる
ことによって、プラズマガン電流による成膜速度の制御
とは独立に、成膜速度を制御することができる。すなわ
ち、ガン電流のみで成膜速度を変化させようとするとそ
れにともなって、プラズマ特性も大きく変動してしまう
が、ガン電流を一定に保ったままで、該ハースの回転速
度を変化させることによって、大きなプラズマ特性の変
動なく成膜速度を制御できる。Further, by changing the rotation speed of the hearth, the film formation speed can be controlled independently of the control of the film formation speed by the plasma gun current. That is, if the film forming speed is changed only by the gun current, the plasma characteristics are also greatly changed, but by changing the rotation speed of the hearth with the gun current kept constant, The film formation rate can be controlled without changing the plasma characteristics.
【0029】この理由として、蒸着原料が電子ビームに
より加熱される一方で、ハース冷却水により冷却されて
いるために、ハースの回転速度を増加させることによっ
て、正味の加熱時間が短くなり、その結果、蒸着原料の
温度が低下し、原料の蒸発速度が低下するためと考えら
れる。The reason for this is that while the vapor deposition material is heated by the electron beam and is cooled by the hearth cooling water, increasing the rotation speed of the hearth shortens the net heating time, and as a result, It is considered that this is because the temperature of the vapor deposition material decreases and the evaporation rate of the material decreases.
【0030】[0030]
(実施例1)図3に示すような複合陰極型かつ圧力勾配
型のプラズマガンと図2のような回転ハースを配置した
図1のような蒸着装置を用い、蒸着原料として、錫が
7.5重量%添加された酸化インジウムの焼結体を粉砕
し、使用した。基体としては、200℃に加熱されたノ
ンアルカリガラス(旭硝子製ANガラス)を用いた。(Embodiment 1) Tin was used as a vapor deposition raw material by using a vapor deposition apparatus as shown in FIG. 1 in which a composite cathode type and pressure gradient type plasma gun as shown in FIG. 3 and a rotary hearth as shown in FIG. 2 were arranged. A sintered body of indium oxide added at 5% by weight was crushed and used. As the substrate, non-alkali glass (AN glass manufactured by Asahi Glass) heated to 200 ° C. was used.
【0031】まず、蒸着室内を1×10-5Torr以下
に排気した後、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスを、
ガス圧が1×10-3Torrになるように導入し、プラ
ズマガン電源による放電電流を250Aに固定し、高密
度プラズマを発生させた。その後、上記ガラス基板を搬
送速度45cm/分で搬送し、膜厚2500ÅのITO
(インジウム−錫酸化物)膜を成膜した。First, after evacuation of the vapor deposition chamber to 1 × 10 -5 Torr or less, a mixed gas of argon gas and oxygen gas is added.
It was introduced so that the gas pressure was 1 × 10 −3 Torr, the discharge current by the plasma gun power source was fixed at 250 A, and high density plasma was generated. After that, the above glass substrate was conveyed at a conveying speed of 45 cm / min, and ITO having a film thickness of 2500 Å was conveyed.
A (indium-tin oxide) film was formed.
【0032】図4、図5に、ハースを0度の位置に停止
させて成膜した場合(□)、成膜後ハースを0度の位置
より120度回転させた位置に停止させて成膜した場合
(+)、成膜後ハースを0度の位置より240度回転さ
せた位置に停止させて成膜した場合(◇)の規格化膜厚
分布と規格化比抵抗分布(ハースが0度の位置の場合の
膜厚と比抵抗に対する相対値を規格化膜厚および規格化
比抵抗という)の変化を示す。それぞれの測定は、基板
の進行方向と垂直な幅方向60cmの範囲で行った。In FIGS. 4 and 5, when the hearth is stopped at a position of 0 degrees to form a film (□), after the film is formed, the hearth is stopped at a position rotated by 120 degrees from the position of 0 degrees to form a film. (+), The standardized film thickness distribution and standardized specific resistance distribution (hearth of 0 degrees after deposition) were stopped when the hearth was rotated 240 degrees from the 0 degree position to form the film (◇). The relative value with respect to the film thickness and the specific resistance at the position of is referred to as a normalized film thickness and a standardized specific resistance). Each measurement was performed within a range of 60 cm in the width direction perpendicular to the traveling direction of the substrate.
【0033】比抵抗値190〜150μΩcmと良好な
電気特性を示す薄膜が得られるだけでなく、図4、図5
に示されるように、ハースの停止位置による膜厚分布と
比抵抗分布の変動は、後述の比較例に比較して半分以下
となる。従って、ハースを回転させながら成膜した場
合、進行方向での諸特性の変動は小さいだけでなく、成
膜中においても原料供給が容易となることがわかる。In addition to obtaining a thin film having a specific resistance value of 190 to 150 μΩcm and good electrical characteristics, FIG.
As shown in, the fluctuations in the film thickness distribution and the specific resistance distribution depending on the stop position of the hearth are less than half as compared with the comparative example described later. Therefore, it is understood that when the film is formed while rotating the hearth, not only the fluctuations in various characteristics in the traveling direction are small, but also the raw material is easily supplied during the film formation.
【0034】(実施例2)図3に示すような複合陰極型
かつ圧力勾配型のプラズマガンと図2のような回転ハー
スを配置した図1のような蒸着装置を用い、蒸着原料と
して、錫が7.5重量%添加された酸化インジウムの焼
結体を粉砕し、使用した。基体としては、200℃に加
熱されたノンアルカリガラス(旭硝子製ANガラス)を
用いた。(Embodiment 2) A compound cathode type and pressure gradient type plasma gun as shown in FIG. 3 and a rotary hearth as shown in FIG. A sintered body of indium oxide containing 7.5% by weight was crushed and used. As the substrate, non-alkali glass (AN glass manufactured by Asahi Glass) heated to 200 ° C. was used.
【0035】まず、成膜室内を1×10-5Torr以下
に排気した後、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスを、
ガス圧が1×10-3Torrになるように導入し、放電
電流を250Aに固定し、高密度プラズマを発生させ
た。その後、上記ガラス基板を搬送速度45cm/分で
搬送し、ITO膜を成膜した。First, the film forming chamber is evacuated to 1 × 10 −5 Torr or less, and then a mixed gas of argon gas and oxygen gas is added.
The gas was introduced so that the gas pressure was 1 × 10 −3 Torr, the discharge current was fixed at 250 A, and high density plasma was generated. Then, the glass substrate was conveyed at a conveying speed of 45 cm / min to form an ITO film.
【0036】図6にハースの回転速度に対する成膜速度
の変化の様子を示す。また図7にハースの回転速度に対
するプラズマ密度の変化の様子を示す。なお、プラズマ
密度は、ラングミュアープローブを用いて、蒸着領域の
中心で、かつ基板下10cmの位置で測定した。以上に
示すように、ハースの回転速度を増加させることによっ
て、プラズマ密度をほとんど変化させずに、成膜速度を
制御できることがわかる。FIG. 6 shows how the film forming speed changes with respect to the rotational speed of the hearth. FIG. 7 shows how the plasma density changes with the rotational speed of the hearth. The plasma density was measured using a Langmuir probe at the center of the vapor deposition region and at a position 10 cm below the substrate. As shown above, it can be seen that by increasing the rotation speed of the hearth, the film formation speed can be controlled without changing the plasma density.
【0037】(実施例3)図3に示すような複合陰極型
かつ圧力勾配型のプラズマガンと図2のような回転ハー
スを配置した図1のような蒸着装置を用い、蒸着原料と
して、錫が7.5重量%添加された酸化インジウムの焼
結体を粉砕し、使用した。基体としては、200℃に加
熱されたノンアルカリガラス(旭硝子製ANガラス)を
用いた。(Embodiment 3) A compound cathode type plasma gun as shown in FIG. 3 and a pressure gradient type plasma gun and a rotary hearth as shown in FIG. A sintered body of indium oxide containing 7.5% by weight was crushed and used. As the substrate, non-alkali glass (AN glass manufactured by Asahi Glass) heated to 200 ° C. was used.
【0038】まず、成膜室内を1×10-5Torr以下
に排気した後、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスを、
ガス圧が1×10-3Torrになるように導入し、さら
に、回転ハースの回転速度を0.1回転/分に固定し、
次に、プラズマガン電源による放電電流を250Aに固
定し、高密度プラズマを発生させた。その後、上記ガラ
ス基板を搬送速度45cm/分で搬送し、膜厚2500
ÅのITO膜を成膜した。以上の成膜バッチを9回行っ
た。First, after evacuation of the film forming chamber to 1 × 10 −5 Torr or less, a mixed gas of argon gas and oxygen gas is added.
It was introduced so that the gas pressure was 1 × 10 −3 Torr, and the rotational speed of the rotary hearth was fixed at 0.1 rpm.
Next, the discharge current from the plasma gun power supply was fixed at 250 A, and high density plasma was generated. After that, the glass substrate is conveyed at a conveying speed of 45 cm / min, and a film thickness of 2500
An ITO film of Å was formed. The above film forming batch was performed 9 times.
【0039】図8、図9に成膜バッチ間で基板幅方向で
の規格化膜厚分布と規格化比抵抗分布(第9バッチの膜
厚と比抵抗に対する相対値を規格化膜厚及び規格化比抵
抗という)の比較を示す。それぞれの測定は、基板の進
行方向と垂直な幅方向60cmの範囲で行った。また、
図10に成膜バッチ間で基板進行方向での規格化膜厚分
布の比較を示す。測定は、基板の進行方向60cmの範
囲で行った。8 and 9, the normalized film thickness distribution and the normalized specific resistance distribution in the substrate width direction between the film forming batches (the relative values for the film thickness and the specific resistance of the ninth batch are the normalized film thickness and the standard value). (Compared to specific resistance)). Each measurement was performed within a range of 60 cm in the width direction perpendicular to the traveling direction of the substrate. Also,
FIG. 10 shows a comparison of normalized film thickness distributions in the substrate traveling direction between film forming batches. The measurement was performed within a range of 60 cm in the traveling direction of the substrate.
【0040】比抵抗値180〜160μΩcmと良好な
電気特性を示す薄膜が得られるだけでなく、図8、図9
および図10に示されるように、基板幅方向と進行方向
での膜厚分布と比抵抗分布の変動は、本発明の回転ハー
スを回転させながら成膜することによって、後述のハー
スを並進運動させた比較例に比較して半分以下に改善で
きる。また、成膜中においても、ハース上の電子ビーム
が照射されていない部分への蒸着原料供給は、非常に容
易であった。In addition to obtaining a thin film having a specific resistance value of 180 to 160 μΩcm and good electrical characteristics, FIG.
As shown in FIG. 10 and FIG. 10, the fluctuations in the film thickness distribution and the resistivity distribution in the substrate width direction and the advancing direction cause the hearth to be described later to move in translation by forming the film while rotating the rotary hearth of the present invention. It can be improved to less than half as compared with the comparative example. Further, even during the film formation, it was very easy to supply the vapor deposition material to the portion of the hearth which was not irradiated with the electron beam.
【0041】(比較例)図3に示すような複合陰極型か
つ圧力勾配型のプラズマガンを配置した図1のような蒸
着装置を用い、蒸着原料として、錫が7.5重量%添加
された酸化インジウムの焼結体を粉砕し使用した。ただ
しこの例では、図2のような回転ハースは用いずに、基
板の進行方向と平行方向に並進運動ができる原料ハース
を用いた。成膜基板としては、あらかじめ200℃に加
熱されたノンアルカリガラス(旭硝子製ANガラス)を
用いた。(Comparative Example) Using a vapor deposition apparatus as shown in FIG. 1 in which a composite cathode type and pressure gradient type plasma gun as shown in FIG. 3 was arranged, tin was added in an amount of 7.5% by weight as a vapor deposition raw material. A sintered body of indium oxide was crushed and used. However, in this example, a rotary hearth as shown in FIG. 2 was not used, but a raw hearth capable of translational movement in a direction parallel to the traveling direction of the substrate was used. As the film formation substrate, non-alkali glass (AN glass manufactured by Asahi Glass) preheated to 200 ° C. was used.
【0042】まず、成膜室内を1×10-5Torr以下
に排気した後、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスを、
ガス圧が1×10-3Torrになるように導入し、放電
電流を250Aに固定し、高密度プラズマを発生させ
た。その後、上記ガラス基板を搬送速度45cm/分で
搬送し、膜厚2500ÅのITO膜を成膜した。First, the film forming chamber is evacuated to 1 × 10 −5 Torr or less, and then a mixed gas of argon gas and oxygen gas is added.
The gas was introduced so that the gas pressure was 1 × 10 −3 Torr, the discharge current was fixed at 250 A, and high density plasma was generated. Then, the glass substrate was conveyed at a conveying speed of 45 cm / min to form an ITO film having a film thickness of 2500 Å.
【0043】図11、図12にハースをガン寄りの位置
に停止させて成膜した場合(□)、ハースを中央の位置
に停止させて成膜した場合(+)、ガンと反対側の位置
に停止させて成膜した場合(◇)の規格化膜厚分布と規
格化比抵抗分布(ハースをガン寄りの位置とした場合の
膜厚と比抵抗に対する相対値を規格化膜厚および規格化
比抵抗という)の変化を示す。それぞれの測定は、基板
の進行方向と垂直な幅方向60cmの範囲で行った。In FIGS. 11 and 12, when the hearth is stopped near the gun for film formation (□), when the hearth is stopped at the center position for film formation (+), the position opposite to the gun is shown. Normalized film thickness distribution and standardized resistivity distribution when film is stopped at (◇) (Relative values for film thickness and resistivity when hearth is located near the gun are standardized film thickness and standardization) The change in the specific resistance). Each measurement was performed within a range of 60 cm in the width direction perpendicular to the traveling direction of the substrate.
【0044】比抵抗値190〜160μΩcmと良好な
電気特性を示す薄膜が得られるが、図11、図12に示
されるように、ハースの停止位置によって、膜厚分布や
比抵抗の分布が大きく変動する。特に、ハースを並進さ
せながら成膜した場合には、この変動が進行方向での諸
特性の大きな変動となって現れる。Although a thin film having a specific resistance value of 190 to 160 μΩcm and excellent electric characteristics can be obtained, as shown in FIGS. 11 and 12, the film thickness distribution and the specific resistance distribution fluctuate greatly depending on the stop position of the hearth. To do. In particular, when a film is formed while translating the hearth, this fluctuation appears as a large fluctuation in various characteristics in the traveling direction.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明は、少なくとも一組のプラズマガ
ンと原料ハースを有する蒸着装置において、低温基板上
でも高速度でしかも優れた特性を持つ薄膜を容易に、し
かも、成膜速度や薄膜特性の変動なく成膜できること、
また、蒸着原料の有効利用と原料の供給が容易に行える
という優れた効果を有する。とくに、成膜バッチ間で蒸
着容器の大気開放を行わないインライン型の蒸着装置に
おいては、蒸着原料の供給のための大気開放頻度の減少
の点から本発明のようなハースを用いることは非常に好
ましい。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, in a vapor deposition apparatus having at least one set of plasma gun and raw material hearth, a thin film having high speed and excellent characteristics can be easily formed on a low temperature substrate, and the film forming speed and the thin film characteristics can be improved. Film formation without fluctuation of
Further, it has an excellent effect that the vapor deposition material can be effectively used and the material can be easily supplied. In particular, in an in-line type vapor deposition apparatus in which the vapor deposition container is not opened to the atmosphere between film forming batches, it is extremely difficult to use the hearth as in the present invention from the viewpoint of reducing the frequency of opening to the atmosphere for supplying the vapor deposition material. preferable.
【0046】また、二組以上のプラズマガンとハースを
組み合わせることによって、1m×1m以上の大面積に
薄膜特性を低下させることなく成膜できるという効果も
有する。さらに、該ハースの回転速度を変化させること
によって、ガン電流による成膜速度の制御とは独立に、
成膜速度を制御できるという効果も有する。Further, by combining two or more sets of plasma guns and hearths, it is possible to form a film on a large area of 1 m × 1 m or more without deteriorating thin film characteristics. Further, by changing the rotation speed of the hearth, independently of the control of the film forming speed by the gun current,
It also has the effect of controlling the film formation rate.
【0047】特に、反応性の低い元素同志の反応性蒸着
においては、大電流電子ビームを投入し、プラズマ密度
を高めた上で、該ハースの回転速度を増加させ、原料の
蒸着速度を低下させることによって、通常の反応性蒸着
では、得られにくい化合物薄膜が得られるという効果も
有する。Particularly, in reactive vapor deposition of elements having low reactivity, a high-current electron beam is introduced to increase the plasma density, and then the rotational speed of the hearth is increased to reduce the vapor deposition rate of the raw material. This also has the effect of obtaining a compound thin film that is difficult to obtain by ordinary reactive vapor deposition.
【図1】(a)は本発明の蒸着装置の一例の概念的断面
図、(b)は(a)の装置の蒸着室の概念的平面図1A is a conceptual cross-sectional view of an example of a vapor deposition apparatus of the present invention, and FIG. 1B is a conceptual plan view of a vapor deposition chamber of the apparatus of FIG.
【図2】本発明における原料ハースおよびその周辺部の
斜視図(部分的断面図を含む)FIG. 2 is a perspective view (including a partial cross-sectional view) of the raw material hearth and its peripheral portion according to the present invention.
【図3】本発明で用いるアーク放電型のプラズマガンの
例の断面図FIG. 3 is a sectional view of an example of an arc discharge type plasma gun used in the present invention.
【図4】実施例1におけるITO膜の膜厚分布を示すグ
ラフFIG. 4 is a graph showing the film thickness distribution of the ITO film in Example 1.
【図5】実施例1におけるITO膜の比抵抗分布を示す
グラフFIG. 5 is a graph showing the resistivity distribution of the ITO film in Example 1.
【図6】実施例2におけるハースの回転速度に対する成
膜速度の変化を示すグラフFIG. 6 is a graph showing changes in the film formation rate with respect to the rotational speed of the hearth in Example 2.
【図7】実施例2におけるハースの回転速度に対するプ
ラズマ密度の変化を示すグラフFIG. 7 is a graph showing changes in plasma density with respect to the rotational speed of the hearth in Example 2.
【図8】実施例3におけるITO膜の基板幅方向の膜厚
分布を示すグラフFIG. 8 is a graph showing the film thickness distribution of the ITO film in the substrate width direction in Example 3.
【図9】実施例3におけるITO膜の基板幅方向の比抵
抗分布を示すグラフFIG. 9 is a graph showing the resistivity distribution of the ITO film in the substrate width direction in Example 3.
【図10】実施例3におけるITO膜の基板進行方向の
膜厚分布を示すグラフFIG. 10 is a graph showing the film thickness distribution of the ITO film in the substrate traveling direction in Example 3.
【図11】比較例におけるITO膜の膜厚分布を示すグ
ラフFIG. 11 is a graph showing a film thickness distribution of an ITO film in a comparative example.
【図12】比較例におけるITO膜の比抵抗分布を示す
グラフFIG. 12 is a graph showing a specific resistance distribution of an ITO film in a comparative example.
1:プラズマガン 2:空芯コイル 3:蒸着原料 4:原料ハース 5:磁石 6:基体 7:プラズマガン電源 8:基体バイアス電源 9:プラズマ流 10:蒸着室 11:加熱ヒーター 12:電子ビームスポット 13:反応ガス 14:磁場形成手段2、5により形成される磁力線 41:ハースの回転軸 42:蒸着原料 43:回転シャフト 44:ハース冷却水通路 45:蒸着室壁 46:冷却水導入パイプ 47:電流導入端子 48:回転駆動力 49:原料供給位置 51:LaB6 主陰極 52:補助陰極 53:陰極を保護するためのW等からなる円板 54:Mo等からなる円筒 55:Mo等からなる円板状の熱シールド 56:冷却水 57:ステンレス等からなる陰極支持台 58:ガス導入口1: Plasma gun 2: Air core coil 3: Evaporation raw material 4: Raw material hearth 5: Magnet 6: Substrate 7: Plasma gun power supply 8: Substrate bias power supply 9: Plasma flow 10: Deposition chamber 11: Heating heater 12: Electron beam spot 13: Reaction gas 14: Magnetic field lines formed by the magnetic field forming means 2 and 5 41: Hearth rotation axis 42: Vapor deposition material 43: Rotation shaft 44: Hearth cooling water passage 45: Vapor deposition chamber wall 46: Cooling water introduction pipe 47: Current introduction terminal 48: Rotational driving force 49: Raw material supply position 51: LaB 6 main cathode 52: Auxiliary cathode 53: Disk made of W or the like for protecting the cathode 54: Cylinder made of Mo or the like 55: Made of Mo or the like Disc-shaped heat shield 56: Cooling water 57: Cathode support made of stainless steel 58: Gas inlet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢上 輝行 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町松原1160番 地 エイ・ジー・テクノロジー株式会社内 (72)発明者 室伏 光寿 神奈川県横浜市鶴見区末広町1丁目1番地 旭硝子株式会社京浜工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Teruyuki Yagami 1160 Matsubara, Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa AZ Technology Co., Ltd. 1-chome Asahi Glass Co., Ltd. Keihin factory
Claims (6)
流を形成可能なプラズマガンを用いて蒸着原料を加熱
し、プラズマ流に関して蒸着原料と反対側の基体上に薄
膜を形成する蒸着方法であって、蒸着原料を保持する原
料ハースを基体とほぼ垂直な回転軸の周りに回転させる
とともに、蒸着原料の原料ハースの回転軸からずれた位
置にプラズマ流を導くことを特徴とする蒸着方法。1. A vapor deposition method in which a vapor deposition raw material is heated by using a plasma gun capable of forming a plasma flow by generating an electron beam to form a thin film on a substrate opposite to the vapor deposition raw material with respect to the plasma flow. A vapor deposition method comprising: rotating a raw material hearth holding a vapor deposition raw material around a rotation axis substantially vertical to a substrate and guiding a plasma flow to a position deviated from the rotation axis of the raw material hearth of the vapor deposition raw material.
な断面の形状が円形であることを特徴とする請求項1の
蒸着方法。2. The vapor deposition method according to claim 1, wherein a cross section of the raw hearth perpendicular to the rotation axis of the raw hearth has a circular shape.
より、薄膜の成膜速度を制御することを特徴とする請求
項1または2の蒸着方法。3. The vapor deposition method according to claim 1, wherein the film forming rate of the thin film is controlled by changing the rotation speed of the raw material hearth.
流を形成可能なプラズマガンと、プラズマガンによるプ
ラズマ流に関して、薄膜を形成する基体の位置と反対側
に配置した、基体とほぼ垂直な回転軸の周りに回転可能
な、蒸着原料を保持する原料ハースと、原料ハースの回
転軸からずれた位置に、プラズマ流を導くための磁場形
成手段とを有することを特徴とする蒸着装置。4. A plasma gun capable of forming a plasma flow by generating an electron beam, and a rotary shaft arranged on the side opposite to the position of the base on which the thin film is formed with respect to the plasma flow by the plasma gun and substantially perpendicular to the base. A vapor deposition apparatus comprising: a raw material hearth that holds a vapor deposition raw material that is rotatable around a substrate; and a magnetic field forming unit that guides a plasma flow at a position deviated from the rotation axis of the raw material hearth.
な断面の形状が円形であることを特徴とする請求項4の
蒸着装置。5. The vapor deposition apparatus according to claim 4, wherein the shape of the cross section of the raw hearth perpendicular to the rotation axis of the raw hearth is circular.
と原料ハースと磁場形成手段の組合せを、基体と平行に
2組以上有することを特徴とする蒸着装置。6. The vapor deposition apparatus according to claim 4 or 5, wherein two or more sets of a combination of a plasma gun, a raw material hearth, and a magnetic field forming means are provided in parallel with a substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12971392A JPH05295526A (en) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Vapor deposition method and vapor deposition device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12971392A JPH05295526A (en) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Vapor deposition method and vapor deposition device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05295526A true JPH05295526A (en) | 1993-11-09 |
Family
ID=15016372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12971392A Withdrawn JPH05295526A (en) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Vapor deposition method and vapor deposition device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05295526A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007197827A (en) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Hamamatsu Photonics Kk | Rotary target type electron beam assisted irradiation laser abrasion film formation apparatus and rotary target type electron beam irradiation film formation apparatus |
JP2010106320A (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Toppan Printing Co Ltd | Vapor deposition apparatus |
US7781032B2 (en) * | 2006-02-09 | 2010-08-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for depositing a thin film |
CN102912234A (en) * | 2012-11-05 | 2013-02-06 | 南京钢铁股份有限公司 | Manufacturing method for strain ageing resistant E36 level large thickness ship plate steel |
JP2014231629A (en) * | 2013-05-29 | 2014-12-11 | 住友重機械工業株式会社 | Plasma evaporation device |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP12971392A patent/JPH05295526A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007197827A (en) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Hamamatsu Photonics Kk | Rotary target type electron beam assisted irradiation laser abrasion film formation apparatus and rotary target type electron beam irradiation film formation apparatus |
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JP2010106320A (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Toppan Printing Co Ltd | Vapor deposition apparatus |
CN102912234A (en) * | 2012-11-05 | 2013-02-06 | 南京钢铁股份有限公司 | Manufacturing method for strain ageing resistant E36 level large thickness ship plate steel |
JP2014231629A (en) * | 2013-05-29 | 2014-12-11 | 住友重機械工業株式会社 | Plasma evaporation device |
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Legal Events
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