JPH0757313B2 - 反応性プラズマビ−ム製膜装置 - Google Patents
反応性プラズマビ−ム製膜装置Info
- Publication number
- JPH0757313B2 JPH0757313B2 JP61304637A JP30463786A JPH0757313B2 JP H0757313 B2 JPH0757313 B2 JP H0757313B2 JP 61304637 A JP61304637 A JP 61304637A JP 30463786 A JP30463786 A JP 30463786A JP H0757313 B2 JPH0757313 B2 JP H0757313B2
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- JP
- Japan
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- plasma beam
- film forming
- thin film
- evaporation source
- reactive
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/10—Glass or silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
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- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、反応性プラズマビーム製膜装置に関するも
のである。さらに詳しくは、この発明は、反応性プラズ
マビームによって、基板表面に、反応性がコントロール
された酸化物、窒化物、炭化物、硫化物あるいは有機ポ
リマー、それらのハイブリッド化合物等の化合物薄膜を
製造するための装置に関するものである。
のである。さらに詳しくは、この発明は、反応性プラズ
マビームによって、基板表面に、反応性がコントロール
された酸化物、窒化物、炭化物、硫化物あるいは有機ポ
リマー、それらのハイブリッド化合物等の化合物薄膜を
製造するための装置に関するものである。
（背景技術） 金属、ガラス、セラミックス、プラスチック等の基板の
表面に、金属、無機物、あるいは有機ポリマーなどの蒸
着薄膜を形成する方法のひとつとして、蒸発源から蒸発
した成分粒子、またはガスをグロー放電によってプラズ
マ・イオン化して行う、いわゆるイオンプレーティング
と呼ばれている方法が知られている。このイオンプレー
ティング法は、絶縁膜、反射膜、光学フィルム、装飾、
さらには表示素子、電子デバイスなどの多様な分野に応
用されており、機能性薄膜の製造技術として今後一層の
発展が期待されているものである。
表面に、金属、無機物、あるいは有機ポリマーなどの蒸
着薄膜を形成する方法のひとつとして、蒸発源から蒸発
した成分粒子、またはガスをグロー放電によってプラズ
マ・イオン化して行う、いわゆるイオンプレーティング
と呼ばれている方法が知られている。このイオンプレー
ティング法は、絶縁膜、反射膜、光学フィルム、装飾、
さらには表示素子、電子デバイスなどの多様な分野に応
用されており、機能性薄膜の製造技術として今後一層の
発展が期待されているものである。
しかしながら、このイオンプレーティング技術について
は、所望の物性、機能を持った薄膜を製造するために
は、反応装置、反応プロセスにいまだ多くの改善すべき
課題があり、また、その反応については様々な見地から
の検討が必要とされている現状にある。
は、所望の物性、機能を持った薄膜を製造するために
は、反応装置、反応プロセスにいまだ多くの改善すべき
課題があり、また、その反応については様々な見地から
の検討が必要とされている現状にある。
このような課題として、これまでの技術によっては、反
応性を十分にコントロールすることが困難であったこと
があげられる。たとえば、圧電素子であるZnOや光学薄
膜であるTiO2、SiO2、保護膜であるSi3N4、SiC、Al
2O3、EC材料であるWO3などが検討されているが、酸化
物、窒化物、炭化物などの反応性が十分にコントロール
できないために、反応の再現性が悪く、薄膜組成の均一
化、特性の均一化が難しいという問題があった。
応性を十分にコントロールすることが困難であったこと
があげられる。たとえば、圧電素子であるZnOや光学薄
膜であるTiO2、SiO2、保護膜であるSi3N4、SiC、Al
2O3、EC材料であるWO3などが検討されているが、酸化
物、窒化物、炭化物などの反応性が十分にコントロール
できないために、反応の再現性が悪く、薄膜組成の均一
化、特性の均一化が難しいという問題があった。
従来のイオンプレーティング法には、平行平板型、ホロ
カソード型、あるいは高周波励起型などの方式がある
が、これらのいずれの方式、そして装置においても、反
応を制御するためのパラメーターが多く、特に、プラズ
マ状態のコントロールが容易でないために、蒸発速度の
ばらつきにより反応物質の組成が変化しやすく、しか
も、反応性ガス成分との反応が均一に進行しないという
欠点があった。
カソード型、あるいは高周波励起型などの方式がある
が、これらのいずれの方式、そして装置においても、反
応を制御するためのパラメーターが多く、特に、プラズ
マ状態のコントロールが容易でないために、蒸発速度の
ばらつきにより反応物質の組成が変化しやすく、しか
も、反応性ガス成分との反応が均一に進行しないという
欠点があった。
（発明の目的） この発明は、このような事情を鑑みてなされたものであ
り、所望の組成を均一に有する化合物薄膜を、従来法の
ような欠点を克服し、再現性良く、高効率で製造するこ
とのできる反応性プラズマビーム製膜装置を提供するこ
とを目的としている。
り、所望の組成を均一に有する化合物薄膜を、従来法の
ような欠点を克服し、再現性良く、高効率で製造するこ
とのできる反応性プラズマビーム製膜装置を提供するこ
とを目的としている。
（発明の開示） この発明のプラズマビーム製膜装置は、上記の目的を実
現するため、真空室と、該真空室内の基板系と、排気系
と、ガス導入系と、薄膜形成材料の蒸発源と、圧力勾配
型のプラズマビーム発生装置とからなり、ガス導入系と
して、ガス分圧の制御を可能とした反応性ガスの導入装
置を有し、該導入装置により反応性ガスをプラズマビー
ム中に供給し、プラズマビームが蒸発源物質のイオン化
励起を行って基板表面に化合物薄膜を形成するようにし
たことを特徴としている。
現するため、真空室と、該真空室内の基板系と、排気系
と、ガス導入系と、薄膜形成材料の蒸発源と、圧力勾配
型のプラズマビーム発生装置とからなり、ガス導入系と
して、ガス分圧の制御を可能とした反応性ガスの導入装
置を有し、該導入装置により反応性ガスをプラズマビー
ム中に供給し、プラズマビームが蒸発源物質のイオン化
励起を行って基板表面に化合物薄膜を形成するようにし
たことを特徴としている。
この発明の装置に用いるプラズマビーム発生装置は、陰
極と陽極との間に中間電極を介在させて、陰極領域は1T
orr前後に、そして陽極領域は10-3Torr程度に保って放
電を行うものである。この発生装置から放電されるプラ
ズマビームは、磁石手段による磁界によってその形状が
変形可能であり、シート状の平板ビームとすることや、
直進、あるいは偏向させることも自在にできる。しかも
このプラズマビームのイオン化率は、30％以上の高レベ
ルにあり、なおかつ安定しているという重要な特徴を有
している。
極と陽極との間に中間電極を介在させて、陰極領域は1T
orr前後に、そして陽極領域は10-3Torr程度に保って放
電を行うものである。この発生装置から放電されるプラ
ズマビームは、磁石手段による磁界によってその形状が
変形可能であり、シート状の平板ビームとすることや、
直進、あるいは偏向させることも自在にできる。しかも
このプラズマビームのイオン化率は、30％以上の高レベ
ルにあり、なおかつ安定しているという重要な特徴を有
している。
このプラズマビームが、蒸発源物質のイオンン化励起
と、反応性ガスとの反応を誘起する。
と、反応性ガスとの反応を誘起する。
この発明の装置においては、このようなプラズマビーム
発生装置を用い、しかも、該装置によって生成されたプ
ラズマビーム中に反応性ガスをその分圧がコントロール
された状態で供給することを特徴としている。
発生装置を用い、しかも、該装置によって生成されたプ
ラズマビーム中に反応性ガスをその分圧がコントロール
された状態で供給することを特徴としている。
添付した図面に沿って、この発明の製膜装置について詳
しく説明する。
しく説明する。
第１図は、この発明の装置の一例を示した断面図であ
る。この第１図において、真空室（１）は、ベルジャ
（２）によって気密に保たれている。この真空室（１）
は真空ポンプによる排気系（３）によって排気する。ベ
ルジャ（２）には、ガス導入口（４）を設けている。
る。この第１図において、真空室（１）は、ベルジャ
（２）によって気密に保たれている。この真空室（１）
は真空ポンプによる排気系（３）によって排気する。ベ
ルジャ（２）には、ガス導入口（４）を設けている。
薄膜形成時には、まずベルジャ（２）内を排気系（３）
によって排気して、10-6〜10-5Torr程度の真空度にす
る。次いで、ガス導入口（４）より不活性ガスを導入し
て不活性ガス分圧をおよそ10-5〜10-2Torr程度に調整す
る。この不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、水素など
から選択することができる。
によって排気して、10-6〜10-5Torr程度の真空度にす
る。次いで、ガス導入口（４）より不活性ガスを導入し
て不活性ガス分圧をおよそ10-5〜10-2Torr程度に調整す
る。この不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、水素など
から選択することができる。
ベルジャ（２）の内部には、基板（５）およびホルダー
（６）からなる基板系と、薄膜形成のための蒸発源物質
（７）およびハース（８）とともに、プラズマビーム発
生装置（９）を設ける。このプラズマビーム発生装置に
は、プラズマ放電のための不活性ガス導入装置（10）を
設けている。
（６）からなる基板系と、薄膜形成のための蒸発源物質
（７）およびハース（８）とともに、プラズマビーム発
生装置（９）を設ける。このプラズマビーム発生装置に
は、プラズマ放電のための不活性ガス導入装置（10）を
設けている。
アルゴン等の不活性ガスを導入装置（10）から導入して
プラズマビーム発生装置の真空度を1Torr程度になるよ
うにする。次に1KV程度の放電開始電圧を印加してプラ
ズマ放電を生起させ、プラズマビーム（11）を放射させ
る。
プラズマビーム発生装置の真空度を1Torr程度になるよ
うにする。次に1KV程度の放電開始電圧を印加してプラ
ズマ放電を生起させ、プラズマビーム（11）を放射させ
る。
このプラズマビーム（11）は、蒸発源物質（７）に集束
して、蒸発源物質（７）の蒸発とイオン化励起を行う。
プラズマビーム（11）の集束化、安定化のために、磁石
（12）（13）を設けてもよい。この磁石による磁界によ
り、プラズマビームはより効果的に集束する。
して、蒸発源物質（７）の蒸発とイオン化励起を行う。
プラズマビーム（11）の集束化、安定化のために、磁石
（12）（13）を設けてもよい。この磁石による磁界によ
り、プラズマビームはより効果的に集束する。
また、ベルジャ（２）には、反応性ガスの導入装置（1
4）を設ける。この装置（14）は、反応性ガスをプラズ
マビーム中に供給するようにする。供給する位置として
は、対象とする化合物薄膜、蒸発源、ガスの種類によっ
て変更することができる。プラズマビーム発生装置の近
傍に設けてもよいし、あるいは蒸発源近傍に設けてもよ
い。いずれの場合でも、反応性ガスがプラズマビーム中
に供給されるようにする。
4）を設ける。この装置（14）は、反応性ガスをプラズ
マビーム中に供給するようにする。供給する位置として
は、対象とする化合物薄膜、蒸発源、ガスの種類によっ
て変更することができる。プラズマビーム発生装置の近
傍に設けてもよいし、あるいは蒸発源近傍に設けてもよ
い。いずれの場合でも、反応性ガスがプラズマビーム中
に供給されるようにする。
第２図は、基板として高速で移動するフィルムを用いる
装置の例を示している。ロール（15）（16）の間を移動
する過程でフィルム表面に薄膜を形成する。この例にお
いては、反応性ガス導入装置（17）はガスの供給が蒸発
源近傍において行われるようにしている。
装置の例を示している。ロール（15）（16）の間を移動
する過程でフィルム表面に薄膜を形成する。この例にお
いては、反応性ガス導入装置（17）はガスの供給が蒸発
源近傍において行われるようにしている。
第３図は、別の装置の例を示している。この例において
は、プラズマビームは、蒸発源物質（18）に集束しない
で、磁石（19）による磁界によってシート状に変形され
て、基板に平行に直進し、磁石（20）に集束している。
蒸発源物質（18）は、抵抗加熱、電子ビーム照射等によ
って蒸発される。蒸発粒子は、プラズマビームと交叉す
ることによりイオン化励起される。反応性ガスは、導入
装置（21）によってプラズマビーム中に供給している。
は、プラズマビームは、蒸発源物質（18）に集束しない
で、磁石（19）による磁界によってシート状に変形され
て、基板に平行に直進し、磁石（20）に集束している。
蒸発源物質（18）は、抵抗加熱、電子ビーム照射等によ
って蒸発される。蒸発粒子は、プラズマビームと交叉す
ることによりイオン化励起される。反応性ガスは、導入
装置（21）によってプラズマビーム中に供給している。
たとえば、第１図の装置を用いて、SiO2薄膜を形成する
場合には、蒸発源物質としてSiを用い、反応性ガスとし
て酸素を２×10-3Torr分圧で導入する。酸素は酸素プラ
ズマビームとしてSiに照射され、基板上に、均質なSiO2
膜が形成される。
場合には、蒸発源物質としてSiを用い、反応性ガスとし
て酸素を２×10-3Torr分圧で導入する。酸素は酸素プラ
ズマビームとしてSiに照射され、基板上に、均質なSiO2
膜が形成される。
同様に、メタンを５×10-3Torr導入して、SiCの薄膜を
形成することができる。
形成することができる。
Siの蒸発速度は、20〜50A/秒と良好である。反応ガス分
圧のコントロール、さらには基板の加熱などは適宜に行
うことができる。いずれにしても、この発明は、以上の
例に限定されるものではなく、様々な態様が可能であ
る。
圧のコントロール、さらには基板の加熱などは適宜に行
うことができる。いずれにしても、この発明は、以上の
例に限定されるものではなく、様々な態様が可能であ
る。
（発明の効果） この発明の装置により、以上のとおり、反応性薄膜、さ
らにはその多層膜が、均質な組成、良好な特性を有する
ものとして、高効率で製造することが可能となる。
らにはその多層膜が、均質な組成、良好な特性を有する
ものとして、高効率で製造することが可能となる。
第１図、第２図、および第３図は、各々、この発明の一
例を示した断面図である。 図中の番号は次のものを示している。 １……真空室、２……ベルジャ、３……排気系、４……
ガス導入口、５……基板、６……基板ホルダー、７……
蒸発源物質、８……ハース、９……プラズマビーム発生
装置、10……不活性ガス導入装置、11……プラズマビー
ム、12,13……磁石、14……反応性ガス導入装置、15,16
……ロール、17……反応性ガス導入装置、18……蒸発源
物質、19,20……磁石、21……反応性ガス導入装置。
例を示した断面図である。 図中の番号は次のものを示している。 １……真空室、２……ベルジャ、３……排気系、４……
ガス導入口、５……基板、６……基板ホルダー、７……
蒸発源物質、８……ハース、９……プラズマビーム発生
装置、10……不活性ガス導入装置、11……プラズマビー
ム、12,13……磁石、14……反応性ガス導入装置、15,16
……ロール、17……反応性ガス導入装置、18……蒸発源
物質、19,20……磁石、21……反応性ガス導入装置。
Claims (1)
- 【請求項１】真空室と、該真空室内の基板系と、排気系
と、ガス導入系と、薄膜形成材料の蒸発源と、圧力勾配
型のプラズマビーム発生装置とからなり、ガス導入系と
して、ガス分圧の制御を可能とした反応性ガスの導入装
置を有し、該導入装置により反応性ガスをプラズマビー
ム中に供給し、プラズマビームが蒸発源物質のイオン化
励起を行って基板表面に化合物薄膜を形成するようにし
たことを特徴とする反応性プラズマビーム製膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304637A JPH0757313B2 (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | 反応性プラズマビ−ム製膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304637A JPH0757313B2 (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | 反応性プラズマビ−ム製膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63156536A JPS63156536A (ja) | 1988-06-29 |
| JPH0757313B2 true JPH0757313B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=17935434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61304637A Expired - Lifetime JPH0757313B2 (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | 反応性プラズマビ−ム製膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0757313B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5873770A (ja) * | 1981-10-28 | 1983-05-04 | Joshin Uramoto | 磁石とコイルの磁場を利用した高能率イオンプレ−テング装置 |
| JPS61284579A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ集中型ｃｖｄ装置 |
-
1986
- 1986-12-20 JP JP61304637A patent/JPH0757313B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5873770A (ja) * | 1981-10-28 | 1983-05-04 | Joshin Uramoto | 磁石とコイルの磁場を利用した高能率イオンプレ−テング装置 |
| JPS61284579A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ集中型ｃｖｄ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63156536A (ja) | 1988-06-29 |
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