JPH0617240A

JPH0617240A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH0617240A
Application number: JP41220990A
Authority: JP
Inventors: Hideto Kitakado; 英人北角; Wasaburo Ota; 和三郎太田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】〔目的〕構造が簡単で、蒸着物質が絶縁体である場合で
あっても、アノードが蒸着物質によって覆われることが
なく安定的なグロー放電を維持できる薄膜形成装置を提
供する。〔構成〕熱電子を発生させるフィラメント４と対電極６
の電位に対し正電位とされるアノード５を蒸発源３と対
電極１２に対して垂直方向に延びる状態に配置する。ま
たアノード５を平板によって構成し、この平板をその平
面部が対電極６の方向と蒸発源の方向に向くように配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ蒸着による薄膜
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板等の表面に蒸着を施し薄膜を
形成する薄膜形成装置では、形成された薄膜の基板に対
する密着性が悪かったり、耐熱性のない基板に薄膜を形
成することが困難であった。かかる問題に対処するた
め、ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ，６９（１９８
０）６３から６８には、ＡｃｔｉｖａｔｅｄＲｅａｃ
ｔｉｖｅＥｖａｐｏｒｔｉｏｎ（以下、ＡＲＥとい
う。）と呼ばれる方法を用いる装置では、ガスおよび蒸
発物質の活性化のために、蒸発物質の蒸発方向に対し垂
直に電界をかけ、プラズマを発生させている。かかる装
置は、基板に対し密着性がよい薄膜を形成でき、また耐
熱性の低いプラスチックなどの基板にも応用できる。ま
た、特公平１ー５３３５１号公報に示されている薄膜形
成装置のように真空槽内に活性ガスまたは不活性ガスお
よびこれらの混合ガスを導入し、さらに直流電源を用
い、しかも網状の電極を用いることによって、蒸発物質
の蒸発方向と同一方向に電界をかけプラズマを発生させ
ることによって薄膜の基板に対する密着性を向上させて
いる。またこの薄膜形成装置では、プラズマプロセスを
低温下で行うことが可能であることから耐熱性の低いプ
ラスチックなどの基板にも薄膜の形成ができるようにな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ＡＲＥ法では、熱
電子発生用のエミッタ（フィラメント）とアノードとの
間隔が広いため、エミッタとアノードとの間に強い電界
を加えることが困難な構造となっており、密度の高いプ
ラズマを得ることができない。そこで、コイルを用いる
ことによって磁場を形成し、プラズマを基板付近の狭い
空間に磁気的に閉じ込め、プラズマの密度を高めてい
る。したがって装置の構造が複雑なものとなる欠点があ
る。特公平１ー５３３５１号公報に示されている薄膜形
成装置では、グリッドが蒸発源の真上に配置されている
ため、蒸着物質が絶縁体あるいは半導体である場合に、
グリッドが蒸着物質によって覆われてしまい、安定的な
グロー放電が維持できないという問題があった。本発明
は、上記従来の問題点に着目してなされたものであり、
構造が簡単で、蒸着物質が絶縁体である場合であって
も、グリッドが蒸着物質によって覆われることがなく安
定的なグロー放電を維持できる薄膜形成装置を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、活性ガスまた
は不活性ガスあるいは活性ガスと不活性ガスとの混合ガ
スを導入する真空槽と、前記真空槽内において蒸着物質
を蒸発させる蒸発源と、前記真空槽内に配置され蒸着物
質が蒸着される被蒸着材を前記蒸発源に対向する姿勢に
保持し、しかも前記蒸発源と同電位とされる対電極とを
有する薄膜形成装置において、前記蒸発源と前記対電極
との間に熱電子を発生させるフィラメントおよび前記対
電極の電位に対し正電位とされるアノードが備えられ、
前記アノードと前記フィラメントが前記蒸発源と前記対
電極に対して垂直方向に延びる状態に配置され、かつ前
記アノードが複数の平板によって構成され、この平板の
平面部が前記蒸発源の方向と前記対電極の方向を向くよ
うに配置されていることを特徴とする薄膜形成装置薄膜
形成装置である。

【０００５】

【作用】本発明では、真空槽に活性ガスまたは不活性ガ
スあるいは活性ガスと不活性ガスとの混合ガスが導入さ
れ、真空槽内において蒸発源によって蒸着物質が蒸発さ
せられる。また被蒸着材を蒸発源に対向する姿勢に保持
する対電極が、蒸発源と同電位とされ、さらにフィラメ
ントが蒸発源と対電極との間に熱電子を発生させ、アノ
ードがフィラメントおよび対電極の電位に対し正電位と
される。アノードとフィラメントは蒸発源と対電極に対
し垂直に配置されているので、アノードに対電極および
フィラメントに対して正電位の電圧を印加すると、フィ
ラメントから放出された熱電子は、蒸発源から対電極の
方向に対して垂直に進行しアノードへ到達する。蒸発源
によって蒸発させられた蒸着物質は、その一部がフィラ
メントから発生した熱電子またはイオン化されたガスに
よって正イオンにイオン化される。このイオン化された
蒸発物質はアノードから対電極に向かう電界の作用によ
り被蒸着材の方向へ加速され、薄膜の被蒸着材に対する
密着力が向上する。またアノードが、複数の平板によっ
て構成され、この平板の平面部が蒸発源方向と対電極方
向を向くように配置されているので、蒸発物質またはそ
の反応生成物はアノードの蒸発源方向の片面のみが覆わ
れるだけである。従って蒸発物質またはその反応生成物
が絶縁体であっても、アノード全面が絶縁体に覆われる
ことがないため、安定なグロー放電を維持することがで
きる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。図において符号１はベースプレートを示し、こ
のベースプレート１上にはパッキン２１を介してベルジ
ャー２が取り付けられ、真空槽５１が形成されている。
図示は省略するが、真空槽５１内を１０のマイナス６乗
Ｔｏｒｒ台とする真空装置と、真空槽５１内に活性ガス
または不活性ガスおよび活性ガスと不活性ガスの混合ガ
スを導入するガス導入装置が設けられている。

【０００７】ベースプレート１には支持体兼用電極３
０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３
８、３９が貫入されている。これら支持体兼用電極３
０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３
８、３９の貫通部は真空槽５１内の気密状態を保つよう
になっており、また支持体兼用電極３０、３１、３２、
３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９とベースプ
レート１とは、電気的に絶縁されている。

【０００８】支持体兼用電極３３と支持体兼用電極３４
との間、ならびに支持体兼用電極３６と支持体兼用電極
３７との間にはタングステン、モリブデン等によって構
成された抵抗加熱式の蒸発源３が渡設されている。蒸発
源３は抵抗加熱式のものの他、電子ビーム蒸発源など、
従来の真空蒸着装置に用いられているものを使用しても
よい。

【０００９】支持体兼用電極３５はベースプレート１の
中心に位置しており、この支持低兼用電極３５にはアノ
ード５が取り付けられている。このアノード５は複数の
平板を一定の間隔をおいて枠材に固定して構成されてい
る。アノードを構成する平板は平面部を上下方向に向
け、蒸発源３によって蒸発させられた蒸着物質の蒸発方
向（移動方向）に直交するように配置され、アノード５
は対電極６に対して垂直方向へ延びている。支持体兼用
電極３１と支持体兼用電極３２との間にはフィラメント
４が渡設されている。また支持体兼用電極３８と支持体
兼用電極３９との間にはフィラメント４が渡設されてい
る。フィラメント４は互いに対向して配置され、対電極
６に対し垂直な姿勢となっている。フィラメント４はタ
ングステン製のワイヤによって形成されている。フィラ
メント４はアノード５を中心として等距離に複数、配置
され、対電極６に対して垂直方向へ延びている。

【００１０】対電極６の下面には被蒸着材としての基板
７が保持される。対電極６は支持体兼用電極３０に接触
していおり、また図示しない手段によって回転するよう
になっている。

【００１１】支持体兼用電極３３と支持体兼用電極３７
は蒸発用電源８を介して接続され、さらに支持体兼用電
極３４と支持体兼用電極３６は接続されている。支持体
兼用電極３０は直流電圧電源１０の負極に、支持体兼用
電極３５は直流電圧電源１０の正極に接続されている。
支持体兼用電極３１はフィラメント用電源９の負極に接
続され、支持体兼用電極３８はフィラメント用電源９の
正極に接続されている。支持体兼用電極３２と支持体兼
用電極３９は接続されている。なお図中の接地は必ずし
も行う必要はない。なお上記の電極は成膜をプロセスを
制御するための種々のスイッチを介して電源と接続され
ているが、図では省略する。

【００１２】次に薄膜形成装置の動作について説明す
る。基板７を対電極６の下面に保持させる。また蒸着物
質を蒸発源３に保持させる。蒸着物質は形成する薄膜に
よって決定されるが、アルミニウムやシリコンを使用す
る。真空排気装置によって真空槽５１内は１０のマイナ
ス６乗Ｔｏｒｒ台の圧力とされる。不活性ガスまたは活
性ガスが１０のマイナス２乗Ｔｏｒｒから１０のマイナ
ス４乗Ｔｏｒｒの圧力で導入される。なお必要に応じて
活性ガスまたは不活性ガスあるいは活性ガスと不活性ガ
スとの混合ガスを使用する。例えば導入ガスに酸素を用
いれば酸化アルミニウムや酸化シリコンなどの酸化物に
よって構成される薄膜を形成することが可能である。

【００１３】次いで電源８、９、１０を作動させ、蒸発
源３によって蒸着物質を蒸発させる。アノード８を正の
電位とし、対電極１２を負の電位とする。さらにフィラ
メント４に電流が流され、フィラメント４は抵抗加熱に
よって発熱し、熱電子を放出する。アノード５をフィラ
メント４に対し数十ボルト程度の電圧を印加し、放電さ
せる。かかる放電によってプラズマ密度が高くなり、蒸
着物質の反応性が向上することになる。蒸発した蒸発物
質の粒子は拡がりをもって基板７の方向へ飛行する。そ
してその蒸発物質の一部はフィラメント４から放出され
た熱電子との衝突によって、外殻電子がはじきだされ正
イオンにイオン化される。

【００１４】このように一部イオン化された蒸着物質は
アノードを通過するが、その際、アノード近傍において
振動運動する熱電子との衝突によってさらにイオン化さ
れる。このようにして正イオンにイオン化された蒸発物
質は、アノード５と対電極６との間に形成されている電
界の作用によって加速され、対電極６に向かって飛行
し、基板７に高エネルギーをもった状態で衝突し、付着
し薄膜が形成される。

【００１５】アノード５とフィラメント４は上記の姿勢
に配置され、またアノード５は上記の構造であるので、
上記薄膜形成動作において、アノード５を構成する平板
の蒸発源３側の面は蒸発物質である絶縁体によって覆わ
れてしまうが、平板の対電極６側の面は蒸発物質である
絶縁体によって覆われない。またアノード５がベースプ
レート１の中央に配置されているので、アノード５とフ
ィラメント４との距離を小さくすることができる。した
がってアノード５とフィラメント４間に電圧を印加する
ことによってプラズマ密度を向上させることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、蒸着物質
の反応性が高く、しかも構造が簡単で低コストの薄膜形
成装置が実現できる。また蒸着物質が絶縁体である場合
でも、アノードが蒸着物質によって覆われることがなく
安定的なグロー放電を維持できる薄膜形成装置を提供す
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる薄膜形成装置の構成を
示す図である。

【符号の説明】１ベースプレート２ベルジャー３蒸発源４フィラメント５アノード６対電極７基板８蒸発用電源９フィラメント用電源１０直流電圧電源５１真空槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性ガスまたは不活性ガスあるいは活性ガ
スと不活性ガスとの混合ガスを導入する真空槽と、前記
真空槽内において蒸着物質を蒸発させる蒸発源と、前記
真空槽内に配置され蒸着物質が蒸着される被蒸着材を前
記蒸発源に対向する姿勢に保持し、しかも前記蒸発源と
同電位とされる対電極とを有する薄膜形成装置におい
て、前記蒸発源と前記対電極との間に熱電子を発生させ
るフィラメントおよび前記対電極の電位に対し正電位と
されるアノードが備えられ、前記アノードと前記フィラ
メントが前記蒸発源と前記対電極に対して垂直方向に延
びる状態に配置され、かつ前記アノードが、複数の平板
によって構成され、この平板の平面部が前記蒸発源の方
向と前記対電極の方向を向くように配置されていること
を特徴とする薄膜形成装置。