JPH07258833A - アーク放電プラズマによる被膜の形成方法 - Google Patents
アーク放電プラズマによる被膜の形成方法Info
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- JPH07258833A JPH07258833A JP5600294A JP5600294A JPH07258833A JP H07258833 A JPH07258833 A JP H07258833A JP 5600294 A JP5600294 A JP 5600294A JP 5600294 A JP5600294 A JP 5600294A JP H07258833 A JPH07258833 A JP H07258833A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】アーク放電プラズマを用いて被膜を基体上に被
覆するときに、プラズマ流を垂直に蒸着材料に入射させ
て均一な厚みの被膜を形成する方法を提供する。 【構成】減圧した雰囲気が調節できる成膜室にプラズマ
発生源２と、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および１４と、ハースと、ハ
ースに取り付けられアーク放電プラズマ流を下方に曲げ
る磁場形成手段８とを有する蒸発手段を用いる方法で、
ハースに水平磁場を発生させる第２の磁場形成手段を取
付ける。
覆するときに、プラズマ流を垂直に蒸着材料に入射させ
て均一な厚みの被膜を形成する方法を提供する。 【構成】減圧した雰囲気が調節できる成膜室にプラズマ
発生源２と、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および１４と、ハースと、ハ
ースに取り付けられアーク放電プラズマ流を下方に曲げ
る磁場形成手段８とを有する蒸発手段を用いる方法で、
ハースに水平磁場を発生させる第２の磁場形成手段を取
付ける。
Description
【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源により得られるアーク放電
プラズマを用いて、蒸着源から飛び出た蒸着粒子を基体
に有効に付着させるとともに、大きい面積の基体に均一
な厚みの被膜を形成する方法に関し、とりわけ低抵抗の
透明導電膜を基体上に抵抗分布よく形成するのに好適に
用いられる方法に関する。
ンの如き放電プラズマ発生源により得られるアーク放電
プラズマを用いて、蒸着源から飛び出た蒸着粒子を基体
に有効に付着させるとともに、大きい面積の基体に均一
な厚みの被膜を形成する方法に関し、とりわけ低抵抗の
透明導電膜を基体上に抵抗分布よく形成するのに好適に
用いられる方法に関する。
【０００２】従来、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ガン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。
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ガン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。
【０００３】従来技術に開示されているアーク放電プラ
ズマガンとハースとを有する蒸発手段を用いて基体上に
被膜を被覆する方法では、放電プラズマ流がハースに到
達する途中、その進行方向に対して、右側に湾曲（この
現象はプラズマのベクトルＥとベクトルＢの外積方向へ
のドリフトと呼ばれ、以下単にドリフトと記述する）し
てハースへ収束するため、ハースへの入射方向がハース
に対して垂直方向に維持できなくなる。そのため、ハー
スの上方に飛び出す蒸発粒子数が少く、効率良く蒸着原
料をハース上方の基体に被覆することは困難であるとい
う問題点があった。ベクトルＥとベクトルＢの外積方向
へのドリフトについて説明する。一様磁界Ｂと一様な直
流電界Ｅが存在する場合の荷電粒子のドリフトを考え
る。この時の様子を図１に示す。電界が存在する場合の
荷電粒子の運動方程式は、
ズマガンとハースとを有する蒸発手段を用いて基体上に
被膜を被覆する方法では、放電プラズマ流がハースに到
達する途中、その進行方向に対して、右側に湾曲（この
現象はプラズマのベクトルＥとベクトルＢの外積方向へ
のドリフトと呼ばれ、以下単にドリフトと記述する）し
てハースへ収束するため、ハースへの入射方向がハース
に対して垂直方向に維持できなくなる。そのため、ハー
スの上方に飛び出す蒸発粒子数が少く、効率良く蒸着原
料をハース上方の基体に被覆することは困難であるとい
う問題点があった。ベクトルＥとベクトルＢの外積方向
へのドリフトについて説明する。一様磁界Ｂと一様な直
流電界Ｅが存在する場合の荷電粒子のドリフトを考え
る。この時の様子を図１に示す。電界が存在する場合の
荷電粒子の運動方程式は、
【０００４】
【数１】 で与えられる。 ｑs：荷電粒子の電荷量 これを解くと
【０００５】
【数２】 を得ることができる。この式から、ドリフト方向は電荷
の符号に無関係であり、プラズマ全体がＥ方向とＢ方向
の外積方向へドリフトすることがわかる。この場合は電
界を考えているが、
の符号に無関係であり、プラズマ全体がＥ方向とＢ方向
の外積方向へドリフトすることがわかる。この場合は電
界を考えているが、
【０００６】
【数３】 により、一般的な力Ｆによるドリフトに拡張できる。
【０００７】特開平２−２２８４６９号公報に記載の方
法では、プラズマ流をハースの上で直角に曲げている。
この時荷電粒子には、遠心力がはたらく（図１
（ａ））。この遠心力を上述の一般的な力Ｆとみなすこ
とができる。よって、ベクトルＦ×ベクトルＢ方向にプ
ラズマはドリフトする（図１（ｂ））。
法では、プラズマ流をハースの上で直角に曲げている。
この時荷電粒子には、遠心力がはたらく（図１
（ａ））。この遠心力を上述の一般的な力Ｆとみなすこ
とができる。よって、ベクトルＦ×ベクトルＢ方向にプ
ラズマはドリフトする（図１（ｂ））。
【０００８】ハース内の大部分の蒸着源は、プラズマの
入射する方向に依存して蒸発するので、蒸着源が膜とし
て、ハース上方の基体に付着する割合は小さくなり、こ
れは、蒸着源の利用効率が極めて低いことを意味する。
一方、特開平１−２７９７４８号に開示されている放電
プラズマ流の真空槽内に導き出される方向がそれぞれ同
じプラズマ流を複数組用いる方法では、発生するプラズ
マの相互干渉により、各々のプラズマが乱され、そのた
め個々のプラズマの個々のハースへの任意の収束状態を
つくりだすことが困難であった。そのため、蒸発粒子の
飛び出す方向がそれぞれ異なり、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。
入射する方向に依存して蒸発するので、蒸着源が膜とし
て、ハース上方の基体に付着する割合は小さくなり、こ
れは、蒸着源の利用効率が極めて低いことを意味する。
一方、特開平１−２７９７４８号に開示されている放電
プラズマ流の真空槽内に導き出される方向がそれぞれ同
じプラズマ流を複数組用いる方法では、発生するプラズ
マの相互干渉により、各々のプラズマが乱され、そのた
め個々のプラズマの個々のハースへの任意の収束状態を
つくりだすことが困難であった。そのため、蒸発粒子の
飛び出す方向がそれぞれ異なり、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。
【０００９】本発明の第１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２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内に略水平方向に放電プ
ラズマ流として引き出す磁気コイル４および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７に
取り付けられ前記アーク放電プラズマ流を下方に曲げる
磁場形成手段８とを有する蒸発手段を用いて、前記アー
ク放電プラズマ流を前記ハース内に充填した蒸着原料に
収束入射させて前記蒸着原料を蒸発させ、前記ハースの
上方に保持した基体表面に被膜を形成する方法におい
て、前記プラズマ発生源から引き出された直後のアーク
放電プラズマ流と同一方向の水平磁場を形成させる第２
の磁場形成手段２４を前記ハースに取付けたことを特徴
とするアーク放電プラズマによる被膜の形成方法であ
る。
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２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内に略水平方向に放電プ
ラズマ流として引き出す磁気コイル４および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７に
取り付けられ前記アーク放電プラズマ流を下方に曲げる
磁場形成手段８とを有する蒸発手段を用いて、前記アー
ク放電プラズマ流を前記ハース内に充填した蒸着原料に
収束入射させて前記蒸着原料を蒸発させ、前記ハースの
上方に保持した基体表面に被膜を形成する方法におい
て、前記プラズマ発生源から引き出された直後のアーク
放電プラズマ流と同一方向の水平磁場を形成させる第２
の磁場形成手段２４を前記ハースに取付けたことを特徴
とするアーク放電プラズマによる被膜の形成方法であ
る。
【００１０】本発明の第２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２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内に略水平方向に放電プ
ラズマ流として引き出す磁気コイル４および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７に
取り付けられ前記アーク放電プラズマ流を下方に曲げる
磁場形成手段８とを有する蒸発手段を用いて、前記アー
ク放電プラズマ流を前記ハース７内に充填した蒸着原料
に収束入射させて前記蒸着原料を蒸発させ、前記ハース
７の上方に保持した基体表面に被膜を形成する方法にお
いて、前記蒸発手段を２組、それぞれのプラズマ発生源
から引き出された直後のアーク放電プラズマ流の引き出
し方向が平行で、かつ、対向するようにしたことを特徴
とするアーク放電プラズマを用いた被膜の形成方法であ
る。
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２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内に略水平方向に放電プ
ラズマ流として引き出す磁気コイル４および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７に
取り付けられ前記アーク放電プラズマ流を下方に曲げる
磁場形成手段８とを有する蒸発手段を用いて、前記アー
ク放電プラズマ流を前記ハース７内に充填した蒸着原料
に収束入射させて前記蒸着原料を蒸発させ、前記ハース
７の上方に保持した基体表面に被膜を形成する方法にお
いて、前記蒸発手段を２組、それぞれのプラズマ発生源
から引き出された直後のアーク放電プラズマ流の引き出
し方向が平行で、かつ、対向するようにしたことを特徴
とするアーク放電プラズマを用いた被膜の形成方法であ
る。
【００１１】成膜室６内に導き出される方向が１８０度
異なる前記プラズマ流を生成する蒸着手段を櫛状に設置
することによる前記２つのプラズマ流の自己誘導磁場に
より、ハースの真上で９０度下方に曲げられた後のプラ
ズマ流にローレンツ力が働き、上記プラズマ流のドリフ
トが打ち消され、プラズマ流がハースに垂直に入射す
る。これによりハースの上方に設置した基体に蒸着源を
有効に付着させ、また大面積の基体に制御良く均一に膜
を形成することが可能である。
異なる前記プラズマ流を生成する蒸着手段を櫛状に設置
することによる前記２つのプラズマ流の自己誘導磁場に
より、ハースの真上で９０度下方に曲げられた後のプラ
ズマ流にローレンツ力が働き、上記プラズマ流のドリフ
トが打ち消され、プラズマ流がハースに垂直に入射す
る。これによりハースの上方に設置した基体に蒸着源を
有効に付着させ、また大面積の基体に制御良く均一に膜
を形成することが可能である。
【００１２】本発明の第１においては、ハース下部に水
平方向の磁場を発生させる第２の磁場手段を設けること
により、プラズマ流と磁場の相互作用により、プラズマ
流をハースに垂直に入射させることができる。
平方向の磁場を発生させる第２の磁場手段を設けること
により、プラズマ流と磁場の相互作用により、プラズマ
流をハースに垂直に入射させることができる。
【００１３】本発明の第２においては、プラズマ発生源
から真空槽へ導き出す隣合うプラズマ流の方向を１８０
度異なるようにすることにより、互いにそれぞれのプラ
ズマ流から発生する自己誘導磁場により他方のプラズマ
流をハースに垂直に入射させることができる。
から真空槽へ導き出す隣合うプラズマ流の方向を１８０
度異なるようにすることにより、互いにそれぞれのプラ
ズマ流から発生する自己誘導磁場により他方のプラズマ
流をハースに垂直に入射させることができる。
【００１４】以下に、本発明を実施例に従って説明す
る。図２は本発明の第１により、図３は本発明の第２に
より、それぞれ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
１３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。図３ではこの
機構が、反対側にも櫛形になるよう設けられている。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。例えば、図
４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１７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ＬａＢ
6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１９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。
る。図２は本発明の第１により、図３は本発明の第２に
より、それぞれ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
１３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。図３ではこの
機構が、反対側にも櫛形になるよう設けられている。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。例えば、図
４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１７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ＬａＢ
6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１９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。
【００１５】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。
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。
【００１６】図２において、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、９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。そして、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に引き出された放電プラズマ流１
３を蒸着原料が充填されたハース内に導くために、ハー
ス７の底部に設けた永久磁石８の垂直磁場により、成膜
室６内で下方に約９０゜に曲げられ、永久磁石２４の水
平磁場Ｂhにより、Ｅ×Ｂのドリフトはローレンツ力で
打ち消され、プラズマ流は前記ハースに垂直に収束入射
し、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。
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、９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。そして、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に引き出された放電プラズマ流１
３を蒸着原料が充填されたハース内に導くために、ハー
ス７の底部に設けた永久磁石８の垂直磁場により、成膜
室６内で下方に約９０゜に曲げられ、永久磁石２４の水
平磁場Ｂhにより、Ｅ×Ｂのドリフトはローレンツ力で
打ち消され、プラズマ流は前記ハースに垂直に収束入射
し、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。
【００１７】また、図３においては、プラズマ流の真空
槽内に導き出される方向が１８０度異なり、かつ、基体
の進行方向に対し、直交する方向に２つのハース７が設
置されている（その配置が図５に示される）。それぞれ
のプラズマ流のＥ×Ｂドリフトは、お互いに他方のプラ
ズマ流の形成する自己誘導磁場Ｂｓによるローレンツ力
に打ち消され、前記ハースに垂直に収束入射し、蒸発原
料を加熱蒸発する。図６は、プラズマに他方のプラズマ
流による自己誘導磁場ＢSがかかった瞬間ローレンツ力
とプラズマ流の曲がりとの関係を示す。
槽内に導き出される方向が１８０度異なり、かつ、基体
の進行方向に対し、直交する方向に２つのハース７が設
置されている（その配置が図５に示される）。それぞれ
のプラズマ流のＥ×Ｂドリフトは、お互いに他方のプラ
ズマ流の形成する自己誘導磁場Ｂｓによるローレンツ力
に打ち消され、前記ハースに垂直に収束入射し、蒸発原
料を加熱蒸発する。図６は、プラズマに他方のプラズマ
流による自己誘導磁場ＢSがかかった瞬間ローレンツ力
とプラズマ流の曲がりとの関係を示す。
【００１８】実施例１ 実施例１に用いた成膜装置の断面図を図２に示す。成膜
室６内を真空排気ポンプによって２×１０-5Ｔｏｒｒ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、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、２４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生起させた。図２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８により９０゜下方に
曲げられ、そして、ハースの下部に取り付けられた永久
磁石２４によりＥ×Ｂドリフトが一番大きくなる点で、
プラズマの導き出される方向に水平磁場Ｂhを発生さ
せ、Ｅ×Ｂドリフトを打ち消し、この水平磁場とプラズ
マ流の相互作用により、ハースにプラズマ流を垂直に収
束入射させ錫をドープした酸化インジウム蒸着原料を加
熱蒸発させた。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１０
ｃｍ角、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を図５に示した成
膜装置の上面断面図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７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膜の膜厚みの測定は、図５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。図８に、上記の方法で得たＩＴＯ膜の膜厚分布を示
す。ハース真上で膜厚は最大となっており、それを中心
として、膜厚が対称になっていた。よって、プラズマ流
はハースに垂直に収束入射している。
室６内を真空排気ポンプによって２×１０-5Ｔｏｒｒ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、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、２４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生起させた。図２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８により９０゜下方に
曲げられ、そして、ハースの下部に取り付けられた永久
磁石２４によりＥ×Ｂドリフトが一番大きくなる点で、
プラズマの導き出される方向に水平磁場Ｂhを発生さ
せ、Ｅ×Ｂドリフトを打ち消し、この水平磁場とプラズ
マ流の相互作用により、ハースにプラズマ流を垂直に収
束入射させ錫をドープした酸化インジウム蒸着原料を加
熱蒸発させた。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１０
ｃｍ角、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を図５に示した成
膜装置の上面断面図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７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膜の膜厚みの測定は、図５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。図８に、上記の方法で得たＩＴＯ膜の膜厚分布を示
す。ハース真上で膜厚は最大となっており、それを中心
として、膜厚が対称になっていた。よって、プラズマ流
はハースに垂直に収束入射している。
【００１９】実施例２ 実施例２に用いた成膜装置の断面図を図３に示す。成膜
室６内を真空排気ポンプによって２×１０-5Ｔｏｒｒ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、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生起させた。図３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８により９０゜下方に
曲げられる。この時、プラズマのＥ×Ｂドリフトが存在
するが、それぞれのプラズマ流により発生された自己誘
導磁場Ｂｓにより、前記ドリフトは打ち消され（図
６）、ハースにプラズマ流は垂直に収束入射され、錫を
ドープした酸化インジウム蒸着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１０ｃｍ角、厚さ
１．１ｍｍのガラス基板を図５に示した成膜装置の上面
断面図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５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５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。
室６内を真空排気ポンプによって２×１０-5Ｔｏｒｒ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、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生起させた。図３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８により９０゜下方に
曲げられる。この時、プラズマのＥ×Ｂドリフトが存在
するが、それぞれのプラズマ流により発生された自己誘
導磁場Ｂｓにより、前記ドリフトは打ち消され（図
６）、ハースにプラズマ流は垂直に収束入射され、錫を
ドープした酸化インジウム蒸着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１０ｃｍ角、厚さ
１．１ｍｍのガラス基板を図５に示した成膜装置の上面
断面図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５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５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。
【００２０】また、それぞれのハースから蒸発した蒸着
粒子による膜厚分布を調べるため、必要に応じそれぞれ
のハースに蒸着原料の代わりに高融点材料をおき、それ
ぞれ単独での膜厚分布を調べた結果を図９に示す。図９
（ａ）は、図５の基板進行方向に対して左側の蒸着手段
により成膜された膜厚分布であり、図９（ｂ）は同様の
右側の蒸着手段により成膜された膜厚分布である。それ
ぞれは実施例１と同様の膜厚分布をもっている。
粒子による膜厚分布を調べるため、必要に応じそれぞれ
のハースに蒸着原料の代わりに高融点材料をおき、それ
ぞれ単独での膜厚分布を調べた結果を図９に示す。図９
（ａ）は、図５の基板進行方向に対して左側の蒸着手段
により成膜された膜厚分布であり、図９（ｂ）は同様の
右側の蒸着手段により成膜された膜厚分布である。それ
ぞれは実施例１と同様の膜厚分布をもっている。
【００２１】図１０（ａ），（ｂ）に両方で成膜したと
きのＩＴＯ膜の膜厚分布と、抵抗率分布をそれぞれ示
す。膜厚±５％以内、かつ抵抗率１．５×１０-4Ω・ｃ
ｍ以上１．８×１０-4Ω・ｃｍ以下のＩＴＯ膜を成膜で
きる範囲は、基体左端から１０ｃｍの位置から７０ｃｍ
の位置までの６０ｃｍ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６０ｃｍの基板に膜厚±５％以内、かつ
抵抗率１．５×１０-4Ω・ｃｍ以上１．８×１０-4Ω・
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。
きのＩＴＯ膜の膜厚分布と、抵抗率分布をそれぞれ示
す。膜厚±５％以内、かつ抵抗率１．５×１０-4Ω・ｃ
ｍ以上１．８×１０-4Ω・ｃｍ以下のＩＴＯ膜を成膜で
きる範囲は、基体左端から１０ｃｍの位置から７０ｃｍ
の位置までの６０ｃｍ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６０ｃｍの基板に膜厚±５％以内、かつ
抵抗率１．５×１０-4Ω・ｃｍ以上１．８×１０-4Ω・
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。
【００２２】比較例１ 実施例１で設けたハース下部の永久磁石２４を取り除い
たことの他は、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を図１１に示す。ハー
ス真上で膜厚は最大値となっていない。また、ハースの
真上を中心として、その左右で対称となっていなかっ
た。
たことの他は、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を図１１に示す。ハー
ス真上で膜厚は最大値となっていない。また、ハースの
真上を中心として、その左右で対称となっていなかっ
た。
【００２３】比較例２ 比較例１で用いた蒸着手段を図１２のように（特開平１
−２７９７４８号に開示されているのと同じように）引
きだした直後のプラズマ流が同一方向になるように２つ
併置し、実施例１と同じ成膜条件で成膜した時の膜厚、
抵抗率分布を図１３（ａ）、（ｂ）に示す。膜厚±５％
以内、かつ抵抗率１．５×１０-4Ω・ｃｍ以上１．８×
１０-4Ω・ｃｍ以下のＩＴＯ膜を成膜できる範囲は、基
体左側から２０ｃｍの位置から４３ｃｍの位置の２３ｃ
ｍの範囲であることがわかった。したがって、一辺が２
３ｃｍ以内の基板で膜厚±５％以内、かつ抵抗率１．５
×１０-4Ω・ｃｍ以上１．８×１０-4Ω・ｃｍ以下のＩ
ＴＯ膜を成膜することができる。これは、実施例２に比
べ、均一な膜を成膜できる基板の面積が小さくなったこ
とを意味する。
−２７９７４８号に開示されているのと同じように）引
きだした直後のプラズマ流が同一方向になるように２つ
併置し、実施例１と同じ成膜条件で成膜した時の膜厚、
抵抗率分布を図１３（ａ）、（ｂ）に示す。膜厚±５％
以内、かつ抵抗率１．５×１０-4Ω・ｃｍ以上１．８×
１０-4Ω・ｃｍ以下のＩＴＯ膜を成膜できる範囲は、基
体左側から２０ｃｍの位置から４３ｃｍの位置の２３ｃ
ｍの範囲であることがわかった。したがって、一辺が２
３ｃｍ以内の基板で膜厚±５％以内、かつ抵抗率１．５
×１０-4Ω・ｃｍ以上１．８×１０-4Ω・ｃｍ以下のＩ
ＴＯ膜を成膜することができる。これは、実施例２に比
べ、均一な膜を成膜できる基板の面積が小さくなったこ
とを意味する。
【００２４】本発明によれば、プラズマ流をハースに垂
直に収束入射することができ、ハースの真上を中心に蒸
着源が蒸発するため、有効に、蒸着源から飛び出た蒸着
粒子を上方の基体に付着させるとともに、膜厚分布を制
御しやすく、膜厚分布のよい被膜を大面積の基体に被覆
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。
直に収束入射することができ、ハースの真上を中心に蒸
着源が蒸発するため、有効に、蒸着源から飛び出た蒸着
粒子を上方の基体に付着させるとともに、膜厚分布を制
御しやすく、膜厚分布のよい被膜を大面積の基体に被覆
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１】プラズマ流のＵＲガンから、ハースまでの様子
を示した図である。
を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施に用いた成膜装置の一部断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の第２の実施に用いた成膜装置の一部断
面図である。
面図である。
【図４】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。
面図である。
【図５】本発明の実施例２で用いた成膜装置の一部平面
図である。
図である。
【図６】ハースへのプラズマ流の収束状態を説明する図
である。
である。
【図７】本発明の実施例１で用いた成膜装置の一部平面
図である。
図である。
【図８】実施例１で得られた被膜の膜厚分布を示す図で
ある。
ある。
【図９】実施例２で得られたそれぞれの蒸発手段より得
られた被膜の膜厚分布を示す図である。
られた被膜の膜厚分布を示す図である。
【図１０】実施例２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。
分布を示す図である。
【図１１】比較例１で得られた被膜の膜厚分布を示す図
である。
である。
【図１２】比較例２で用いた成膜装置の一部平面図であ
る。
る。
【図１３】比較例２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。
分布を示す図である。
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、２４
・・・・永久磁石
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、２４
・・・・永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀口 智則 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 (4)
- 【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２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内に略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および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７に取り付けられ前記
アーク放電プラズマ流を下方に曲げる磁場形成手段８と
を有する蒸発手段を用いて、前記アーク放電プラズマ流
を前記ハース内に充填した蒸着原料に収束入射させて前
記蒸着原料を蒸発させ、前記ハースの上方に保持した基
体表面に被膜を形成する方法において、前記プラズマ発
生源から引き出された直後のアーク放電プラズマ流と同
一方向の水平磁場を形成させる第２の磁場形成手段２４
を前記ハースに取付けたことを特徴とするアーク放電プ
ラズマによる被膜の形成方法。 - 【請求項２】前記蒸発手段を複数組、それぞれのプラズ
マ発生源から引き出された直後のアーク放電プラズマ流
の引き出し方向が互いに平行となるように配置し、前記
基体を前記プラズマ発生源から引き出された直後の方向
と平行な方向に移動させる請求項１に記載のアーク放電
プラズマによる被膜の形成方法。 - 【請求項３】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２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内に略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および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７に取り付けられ前記
アーク放電プラズマ流を下方に曲げる磁場形成手段８と
を有する蒸発手段を用いて、前記アーク放電プラズマ流
を前記ハース７内に充填した蒸着原料に収束入射させて
前記蒸着原料を蒸発させ、前記ハース７の上方に保持し
た基体表面に被膜を形成する方法において、前記蒸発手
段を２組、それぞれのプラズマ発生源から引き出された
直後のアーク放電プラズマ流の引き出し方向が平行で、
かつ、対向するようにしたことを特徴とするアーク放電
プラズマを用いた被膜の形成方法。 - 【請求項４】前記基体を、前記プラズマ発生源から引き
出した直後のアーク放電プラズマ流の前記引き出し方向
に移動させる請求項３に記載のアーク放電プラズマを用
いた被膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6056002A JP2874548B2 (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | アーク放電プラズマによる被膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6056002A JP2874548B2 (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | アーク放電プラズマによる被膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07258833A true JPH07258833A (ja) | 1995-10-09 |
| JP2874548B2 JP2874548B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=13014870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6056002A Expired - Fee Related JP2874548B2 (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | アーク放電プラズマによる被膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2874548B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016073796A1 (en) * | 2014-11-05 | 2016-05-12 | Solarcity Corporation | System and method for efficient deposition of transparent conductive oxide |
| TWI558275B (zh) * | 2012-04-12 | 2016-11-11 | 中外爐工業股份有限公司 | 電漿產生裝置、蒸氣沈積裝置及電漿產生方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0633955U (ja) * | 1992-10-09 | 1994-05-06 | 住友重機械工業株式会社 | イオンプレーティング装置 |
| JPH07138743A (ja) * | 1993-11-17 | 1995-05-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | イオンプレーティング装置 |
-
1994
- 1994-03-25 JP JP6056002A patent/JP2874548B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0633955U (ja) * | 1992-10-09 | 1994-05-06 | 住友重機械工業株式会社 | イオンプレーティング装置 |
| JPH07138743A (ja) * | 1993-11-17 | 1995-05-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | イオンプレーティング装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI558275B (zh) * | 2012-04-12 | 2016-11-11 | 中外爐工業股份有限公司 | 電漿產生裝置、蒸氣沈積裝置及電漿產生方法 |
| WO2016073796A1 (en) * | 2014-11-05 | 2016-05-12 | Solarcity Corporation | System and method for efficient deposition of transparent conductive oxide |
| US9460925B2 (en) | 2014-11-05 | 2016-10-04 | Solarcity Corporation | System and apparatus for efficient deposition of transparent conductive oxide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2874548B2 (ja) | 1999-03-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |