JPH07254315A - 被膜の形成方法 - Google Patents

被膜の形成方法

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JPH07254315A
JPH07254315A JP4255094A JP4255094A JPH07254315A JP H07254315 A JPH07254315 A JP H07254315A JP 4255094 A JP4255094 A JP 4255094A JP 4255094 A JP4255094 A JP 4255094A JP H07254315 A JPH07254315 A JP H07254315A
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JP
Japan
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plasma
hearth
film
substrate
magnetic field
Prior art date
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Pending
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JP4255094A
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English (en)
Inventor
Etsuo Ogino
悦男 荻野
Tetsuro Yoshii
哲朗 吉井
Toshiaki Anzaki
利明 安崎
Naoto Horiguchi
直人 堀口
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アーク放電プラズマを用いて、大きい面積の基
体に均一な厚みの被膜を形成する方法を提供すること。 【構成】2つのプラズマ発生源を、それぞれから引き出
す放電プラズマ流の引き出し方向が対向するように配置
し、さらに基体を水平方向でプラズマの引き出し方向と
直交する方向に移動させながら被膜の被覆を行う。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
【0001】本発明は、たとえば複合陰極型プラズマガ
ンの如き放電プラズマ発生手段により得られるアーク放
電プラズマを用いて、基体に均一な厚みの被膜を形成す
る方法、とりわけ大きな面積の基体に低抵抗の透明導電
膜を形成するのに好適な方法に関する。
【従来の技術】
【0002】従来より、減圧された容器内で基体にスズ
を添加した酸化インジウム透明導電膜を被覆する方法と
して、真空蒸着法、スパッタリング法等が知られている
が、これらの方法では、被覆される基体の温度が300
℃以下では、抵抗率が2×10-4Ωcm以下の低抵抗率
を有する透明導電膜を被覆することは困難であった。基
体の温度が300℃以下で、上記低抵抗率を有する透明
導電膜を被覆する方法として、特開平2−228469
号公報に、複合陰極型プラズマから発生したプラズマ
を、蒸着原料が充填されたハースに収束させ、ハース内
の蒸着原料を加熱蒸発させる方法が開示されている。ま
た、大面積の基体へ膜を均一に被覆する方法として、複
数のプラズマガンとそれと同数のハースを設置して行う
方法が、特開平1−279748号公報に開示されてい
る。
【発明が解決しようとする課題】
【0003】特開平2−228469号に開示されてい
るアーク放電プラズマガンとハースとからなる蒸発手段
を一組用いて被膜を被覆する方法では、ハースからの蒸
発流の広がりに限りがあるため大きな面積の基体に全面
に均一な膜を被覆することが困難であるという問題点が
あった。一方、特開平1−279748号に開示されて
いるプラズマ流の真空槽内へ導き出される方向を同じよ
うにした蒸発手段を複数組用いる方法では、発生するプ
ラズマ流の相互干渉により、各々のプラズマが乱され、
そのため個々のプラズマを、それぞれのハースへ制御さ
れた状態で収束させることが困難であった。そのため、
大面積の基体に均一に膜を形成することは困難であっ
た。
【課題を解決するための手段】
【0004】本発明は、減圧した雰囲気が調節できる成
膜室6の側壁部に設置したプラズマ発生源2と、前記プ
ラズマ発生源内で発生させた不活性ガスを含むアーク放
電プラズマを成膜室6内に水平方向に放電プラズマ流と
して引き出す磁気コイル4、14と、成膜室6の底部に
設けられたハース7と前記ハースに取り付けられ前記ア
ーク放電プラズマ流を下方のハース7内に導く磁場形成
手段8とを有する蒸発手段を用い、前記ハース内に充填
した蒸着材料を蒸発させてハース7の上方に保持された
基体表面に蒸着材料を含む物質の被膜を形成する方法に
おいて、前記蒸発手段を2組、プラズマ発生源からの放
電プラズマ流の引き出し方向が対向するように配置し、
かつ、前記基体の保持は水平方向で前記プラズマの引き
出し方向と直交する方向に移動させるようにしたことを
特徴とする被膜の形成方法である。
【作用】
【0005】1つの真空容器内に同時に複数の高密度プ
ラズマ流を発生させると、高密度プラズマ流が形成する
自己誘導磁場により、互いにプラズマ流が影響を受け、
ハース内に収束させるべき収束位置がハース中心から外
れ、そのため各々のハースからの蒸発原料の蒸発量、蒸
発方向の分布が異なり、各々のハースからの蒸発を同じ
にすることができなくなる。本発明においては、前記高
密度アーク放電プラズマ流の真空槽内に導き出される方
向がそれぞれ180度異なるプラズマ流となるようにし
ているので、自己誘導磁場に基因するプラズマ流の相互
干渉が無い。これにより、各ハースからの蒸発量、蒸発
方向を同じにすることができる。
【実施例】
【0006】以下に、本発明を実施例に従って説明す
る。図1は本発明によりITO透明導電膜を基体上に形
成するのに用いた成膜装置の断面図である。アーク放電
プラズマは、アーク放電プラズマ発生源2と底部に永久
磁石8を有しアノードとして作用する蒸着原料をその中
に入れたハース7との間で、プラズマ発生用直流電源5
によってアーク放電を行うことで生成される。かかるア
ーク放電プラズマ発生源2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)に記載されているものを用いることが
できる。例えば、図2のような装置が挙げられる。複合
陰極型プラズマ発生装置は、熱容量の小さい補助陰極1
7と、ホウ化ランタン(LaB6)からなる主陰極18
とを有し、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。補助陰極としてはW,Ta,Mo等の高融点金
属のパイプ状のものが挙げられる。主陰極18は円筒1
9に接して設けられ、補助陰極17は円板状熱シールド
22を介して保持されている。円筒19の先端には、タ
ングステンWからなる円板23が設けられている。水冷
機構が設けられた陰極支持台20の中心部に設けられた
放電ガス導入口21からプラズマ発生用のガスが導入さ
れ、そのガスは円板23の開口部を通過して成膜室6内
に導かれ、排気口9を経て成膜室6外に排気ポンプによ
り排気される。
【0007】また、圧力勾配型プラズマ発生装置は、陰
極と陽極との間に中間電極を介在させ、陰極領域を1t
orr程度に、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出すためのキャリ
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。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と
もに中間電極も配したプラズマ発生装置は、上記利点を
同時に得ることが出来るので本発明のアーク放電プラズ
マ発生源として好ましい。
【0008】本発明に用いた成膜装置の断面図を図1に
示す。放電陰極としてのプラズマ発生源2、永久磁石3
を内蔵した第1中間電極11、磁気コイル4を内蔵した
第2中間電極12、大口径磁気コイル14を成膜室6の
側壁に設置し、成膜室の底部に永久磁石8を下部に設け
たハース7を設け、これらを一組として一つの蒸着手段
とした。ハース7は放電プラズマ13の陽極として、プ
ラズマ発生源2は陰極として作用する。上記蒸着手段を
二つ、前記放電プラズマ流13の真空槽内に導き出され
る方向が、向かい合うように設置した 。磁気コイル4
により形成された水平磁場によって成膜室6内に引き出
された二つの放電プラズマ流13、13を蒸着原料が充
填されたハース内に導くために、それぞれハース7、7
の底部に設けた永久磁石8、8の垂直磁場により、成膜
室6内で下方に約90゜に曲げ、蒸着原料を加熱蒸発す
る。基体15の背面に基体加熱機構16が設けられてい
る。
【0009】実施例1 成膜室6内を真空排気ポンプによって2×10-5Tor
rの圧力に排気した後、ガラス基板15を200℃に加
熱した状態で、放電ガス導入パイプ1から放電ガスとし
てアルゴン(Ar)ガスを約30sccmを導入し、互
いに向き合って設置された2つのプラズマ発生装置にそ
れぞれ100Aの電流を供給し、ハ−ス7と永久磁石8
により構成された2つの電極との間でアーク放電プラズ
マを2つ生起させた。図1に示すように、プラズマ流は
ハースであるアノード電極の真上でハース下に取り付け
られた永久磁石により90゜下方に曲げられ蒸発原料を
加熱蒸発させる。なお、成膜中は酸素ガスを反応性ガス
導入口10より約50sccm導入した。基板15は1
0cm角、厚さ1.1mmのガラス基板を図3の基板進
行方向に対して垂直方向に横1列に8枚並べて配置し
た。そして、基板を図3に示す方向に一定速度で移動さ
せ、ITO膜を成膜した。また、得られたITO膜の膜
厚みと比抵抗の値の測定は、図3の左端のガラス基板の
左端をゼロ位置として一定間隔毎に行った。
【0010】図4(a)および図4(b)に、上記の方
法で得たITO膜の膜厚分布、抵抗率分布をそれぞれ示
す。±5%以内の膜厚分布を得ることができるのは、基
体左端から20cmの位置から70cmの位置の50c
mの範囲であることがわかった。1.5×10-4Ω・c
m以上2.0×10-4Ω・cm以下の抵抗率が得られる
範囲は基体左端から13cmの位置から70cmの位置
の57cmの間の範囲であることがわかった。したがっ
て、膜厚±5%以内、かつ抵抗率1.5×10-4Ω・c
m以上2.0×10-4Ω・cm以下のITO膜を成膜で
きる範囲は、基体左端から20cmの位置から70cm
の位置までの50cmの範囲であることがわかった。基
板進行方向に対しては、膜厚、抵抗率分布がなかったこ
とから、一辺が50cmの基板に膜厚±5%以内、かつ
抵抗率1.5×10-4Ω・cm以上2.0×10-4Ω・
cm以下の均一および均質なITO膜を成膜することが
できる。
【0011】比較例1 比較例1で用いた成膜装置の上から見た平面図を図5に
示す。プラズマ流の真空槽内へ導き出される方向が同じ
である蒸発手段を2組用いている。そして、それ以外は
実施例1と同じようにしてITOの成膜を行った。得ら
れた膜の膜厚分布および抵抗率分布をそれぞれ図6
(a)および(b)に示す。実施例1と同様、膜厚±5
%以内、かつ抵抗率1.5×10-4Ω・cm以上2.0
×10-4Ω・cm以下のITO膜を成膜することができ
る範囲は、基体左側から26cmの位置から46cmの
位置の20cmの範囲であることがわかった。したがっ
て、一辺が20cmの基板で膜厚±5%以内、かつ抵抗
率1.5×10-4Ω・cm以上2.0×10-4Ω・cm
以下のITO膜を成膜することができ、これは、実施例
1に比較して、均一な膜を成膜できる基体の面積が小さ
くなったことを意味する。
【発明の効果】
【0012】本発明によれば、より大きい面積の基体に
膜厚みを均一に被覆することができる。また、ITO膜
を成膜するにあたっては、抵抗率分布のよい被膜をより
大きい面積の基体に被覆することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に用いた成膜装置の一部断面図で
ある。
【図2】本発明に用いた放電プラズマ発生源の一例の断
面図である。
【図3】本発明に用いた成膜装置の一部平面図である。
【図4】実施例1で得られた被膜の膜厚分布と抵抗率分
布を示す図である。
【図5】比較例1で用いた成膜装置の一部平面図であ
る。
【図6】比較例1で得られた被膜の膜厚分布と抵抗率分
布を示す図である。
【符号の説明】
1・・・・・放電ガス導入口、2・・・・・プラズマ発
生源、3・・・・・永久磁石、4・・・・・磁気コイル
、5・・・・・放電電源、6・・・・・成膜室、7・
・・・・ハース、8・・・・・永久磁石、9・・・・・
排気ポンプ、10・・・・反応性ガス導入口、11・・
・・第1中間電極、12・・・・第2中間電極、13・
・・・プラズマ流、14・・・・大口径磁気コイル、1
5・・・・基体、16・・・・基体加熱機構、17・・
・・Taパイプの補助陰極、18・・・・LaB6主陰
極、19・・・・Moからなる円筒、20・・・・ステ
ンレスからなる陰極支持台、21・・・・放電ガス導入
口、22・・・・Moからなる円板状の熱シールド、2
3・・・・陰極を保護するためのWからなる円板、
フロントページの続き (72)発明者 堀口 直人 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】減圧した雰囲気が調節できる成膜室6の側
    壁部に設置したプラズマ発生源2と、前記プラズマ発生
    源内で発生させた不活性ガスを含むアーク放電プラズマ
    を成膜室6内に水平方向に放電プラズマ流として引き出
    す磁気コイル4、14と、成膜室6の底部に設けられた
    ハース7と前記ハースに取り付けられ前記アーク放電プ
    ラズマ流を下方のハース7内に導く磁場形成手段8とを
    有する蒸発手段を用い、前記ハース内に充填した蒸着材
    料を蒸発させてハース7の上方に保持された基体表面に
    蒸着材料を含む物質の被膜を形成する方法において、前
    記蒸発手段を2組、プラズマ発生源からの放電プラズマ
    流の引き出し方向が対向するように配置し、かつ、前記
    基体の保持は水平方向で前記プラズマの引き出し方向と
    直交する方向に移動させるようにしたことを特徴とする
    被膜の形成方法。
JP4255094A 1994-03-14 1994-03-14 被膜の形成方法 Pending JPH07254315A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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