JPS5974279A - 金属薄膜の蒸着被覆装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属薄膜の蒸着被覆方法およびその装置に関す
るものである。

近年、各種の製品に金属または金属酸化物を蒸着被覆し
てこれら製品の特性向上が図られている。

たとえば第１図に示すように各種製品からなる被蒸着体
１００の表面に金属酸化物を蒸着被覆しく２００）各種
製品の目的に応じた特性向上が図られている。すなわち
、被蒸着体１００が可視光透過性ガラス体である場合に
は光学特性、特に光の低吸収率、高屈折率、高反射率の
特性向上が得られ、熱線じゃへいガラス等として建築物
、車両、冷蔵庫等のガラスに用いられ冷房負荷低減によ
る省エネルギ効果が図られ、また白熱電球に蒸着するこ
とによりこの電球の発光効率の向上が図られる。

また絶縁体に金属酸化物を蒸着被覆することにより誘電
率および絶縁性の向上を図ることが可能である。

更に、金属あるいはプラスチック材料を含む各種材料か
ら成る製品の表面に金属酸化物を蒸着被覆することによ
り耐蝕性、耐熱性、耐摩耗性等の特性向上を図ることが
可能である。

また第２図に示すように被蒸着体１００の表面に金属酸
化物蒸着薄膜２００ａ、金属蒸着薄膜２００＋）、金属
酸化物薄膜薄ｗＡ２００ｃを順々に形成して被蒸着体表
面を多層被膜により被覆することが行われ”（いる。こ
のように金属酸化物薄膜２００ａ　、２０Ｏｃ間に金属
薄膜２００ｂをサンドイツヂ状に形成することにより、
この金属薄膜２００ｂを電気導体として活用することが
可能でありたとえば表示素子の透明導体、或いは車両窓
ガラスの曇止め用ヒータとして利用されている。

これらの金属酸化物蒸着薄膜或いは金属蒸着薄膜は蒸着
被覆方法によって大幅な特性の優劣が生じることとなる
。

すなわち前記金属酸化物蒸着Ｍｌｌ！２００は酵素欠損
が少いことが重要でありこの酸素欠損が少い程光学特性
、誘電率、耐久性等の特性向上を図ることができる。ま
た金属蒸着薄膜２００ｂは透過光の低吸収率、光の高反
射率、低電気抵抗等の特性向上を得るために良好な耐酸
性を有することが必要である。

しかしながら、従来、金属或いは金属酸化物を被蒸着体
に蒸着被覆する方法は主としてスパッタ又は蒸発にＪ：
る蒸着により行われでいた。

このスパッタ蒸着はスパッタリングガス、例えばアルゴ
ンと酸素との混合ガス等の酸素雰囲気中で行われており
、上記金属酸化物蒸着薄膜の酸素欠損を減らすことは可
能であるが、成ＩＩ！、？速度が著しく低下し、またこ
の成膜速度を最適値に保持するためには微妙なガス混合
調整を行わなければならないという面倒があった。また
スパッタ時に活性な酸素プラズマが発生しこのＭ素プラ
ズマがイオンゲージやゴム製パツキン或いはリング等蒸
着被覆装置の各種部品の劣化を招くという欠点があった
。

また、第２図に示す金Ｒ酸化物と金属との多層蒸着薄膜
をスパッタ蒸着により形成する場合には金属酸化物蒸着
薄膜の形成に対しては前述した欠点を伴うばかりでなく
、金属を蒸着づる場合にはこのスパッタ蒸着が酸素を含
む雰囲気中で行なわれるため金属の蒸着時に酸化作用が
行われ金属蒸着薄膜の光吸収率及び電気抵抗が増大する
という欠点があった。

−方、蒸着薄膜を金属または金属酸化物の蒸発により形
成する場合は、被蒸発材を蒸着槽内に保持し、この被蒸
発材をヒータ或いは高エネルギ電子ビーム等で加熱する
ことにより被蒸発材の蒸気を被蒸着体に蒸着し前記蒸着
薄膜の形成が行われている。

しかしながら、この種の方法においＣは、例えば金属酸
化物を蒸発蒸着する場合には金属と酸素との蒸気圧が異
なるため金属酸化物中の酸素の割合が金属に比較して極
めて小さく、またこの蒸発作用がほぼ真空状態で行われ
るため蒸着部の酸化がされにくく、このため酸素欠損量
の少ない金部酸化物蒸着薄膜を形成することが極めて困
難であり、この結果前述した緒特性の優れた薄膜を形成
することが困難であるという欠点があった。

本発明は上述した従来の課題に鑑み為されたものであり
、その目的は被蒸着体に金属酸化物又は金属の何れの薄
膜の形成に対しても薄膜の高特性化を図ることができる
金属薄膜の蒸着被覆方法およびその装置を提供すること
にある。

上記目的を達成するために本発明の第１の方法は被蒸着
体に金属または金属酸化物をスパッタ蒸着すると共にこ
の蒸着部にイオンビームを照射して所望のイオンを前記
蒸着部に注入し、スパッタ蒸着とイオンビーム照射とを
別個独立に制御することを特徴とし、また本発明の第２
の方法は被蒸着体に金属または金属酸化物のスパッタ蒸
着と金属または金属酸化物の蒸発による蒸着とを交Ｕに
行うと共に各蒸着部にイオンビームを照射して所望のイ
オンを前記各蒸着部に注入し、スパッタ蒸着及び蒸発に
よる蒸着とイオンビーム照射とを別個独立に制御するこ
とを特徴とする。

更に本発明の第１の装置は被蒸着体を蒸着槽内に保持づ
る保持部と、被蒸着体にスパッタ面を臨まｌ金属または
金属酸化物を前記被蒸着体表面にスパッタ蒸着するスパ
ッタ装置と、前記被蒸着体の所定部位に向けてイオンビ
ームを指向制御して照射するイオンビーム照射装置とを
含み、被蒸着体に蒸着された金属または金属酸化物の蒸
着部にイオンを注入することを特徴とし、更にまた本発
明の第２の装置は被蒸着体を蒸着槽内の保持する保持部
と、被蒸着体にスパッタ面を臨まけ金属または金属酸化
物を前記被蒸着体表面にスパッタ蒸着するスパッタ装置
と、被蒸着体に蒸発面を臨まけ金属または金属酸化物を
前記被蒸着体表面に蒸発して蒸着する蒸発装置と、前記
被蒸着体の所定部位に向けてイオンビームを指向制御し
て照射するイオンど一ム照射装置とを含み、被蒸着体に
蒸着された金属または金属酸化物の蒸着部にイオンを注
入することを特徴とする。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。

第３図には本発明に係る金属薄膜の蒸着被覆方法を適用
するための本発明に係る金属薄膜の蒸着被覆装置が示さ
れている。

本発明において特徴的なことは金属または金属酸化物の
蒸着薄膜をスパッタ蒸着のみによるのではなく、このス
パッタ蒸着部に所望のイオンビームを注入して形成する
構成としたことである。

本実施例第３図装置において、蒸着槽１０には被蒸着体
１２を保持する保持部１４が配設されている。

また、前記被蒸着体１２にスパッタ面１６を臨ませて前
記被蒸着体１２に金属又は金属酸化物をスパッタ蒸着す
るスパッタ装置１８が設けられており、一方蒸着槽１０
の前方位置には前記被蒸着体１２の所定部位に向けてイ
オンビームを照射Ｊるイオンビーム照射装置２０が設け
られており、前記スパッタ装置のスパッタ作用どイオン
ビーム照射装置２０のイオンビーム照射作用により前記
被蒸着体１２の表面に金属または金属酸化物の所望の蒸
着薄膜が形成される。

すなわち、前記スパッタ装置１８はマグネトロンスバッ
タ源２２とスパッタターゲット２４とから構成されてｄ
５す、マグネトロンスパッタ源２２ニＲＩＴまたはＤＣ
電力を投入することによりスパッタターゲット２４から
金属または金属酸化物のスパッタ蒸着が行われ被蒸着体
１２に所望の金属または金属酸化物の蒸着簿膜が形成さ
れる。

一方イオンビーム照則装置２０はイオン源２Ｇとこのイ
オン源から蒸着槽１０にイオンを導くイオン通路管２８
とこの１１２通路管２８の入口近傍にイオンビームを引
出すイオンビーム引出電極３０を有しでおり、前記イオ
ン通路管２８の出口側にはイオンビームを加速するため
のイオンビーム加速電極３２が設けられている。更に前
記イオンビーム加速電極３２の近傍にはオリフィス３４
が設けられており、このオリフィス３４によりイオンビ
ームを所望の径に絞り、かつ蒸着槽１０及び通路管２８
との間に圧力差を維持することが可能である。

そして更にイオン通路管２８の出口側における蒸着槽１
０内にはイオンビームの進路を制御するためのイオンビ
ーム偏向器３６が設けられイオンビームが所望部位に沿
って偏向走査されている。

そして本実施例装置においてはイオンビームのイオン供
給量、イオン加速エネルギ、イオンビームの指向方向を
制御する図示されていない制御装置が設けられている。

そしてこの制御装Ｕはスパッタ装置と別個独立に制御さ
れ、この制御装置の駆動によりイオン注入濃度を連続的
に或いは段階的に変化することが可能である。

従って本実施例装置によればイオンビーム引出し電１１
３０によってイオン源２６から引出されたイオンがイオ
ンビーム加速電極３２およびイオンビーム偏向器３６に
よって加速ルミ制御されて被蒸着体１２の所定部位に照
射される。

前記蒸着槽１０、イオン通路管２８、イオン源２６には
排気系３８ａ　、　３８ｂ　、　３８Ｃ／）＜ａＱけら
れておりこれら排気系３８ａ　、３８ｂ　、３８ｃの排
気作用によりイオン源２６、イオン通路管２８、蒸着槽
１０の内部は低圧状態に保持される。

本発明に係る金属薄膜の蒸着被覆装置は上記構成からな
り、以下この装置を利用して本発明に係る金属薄膜の蒸
着被覆方法について説明づる。

本第１実施例においては被蒸着体１２に車両用可６１ガ
ラス基（ルが使用されており、先ずこの被蒸着体１２に
金属酸化物、本実施例にｄ３いては２ＰＩｌ化チタンを
単層蒸着する場合には排気系３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、
の排気作用を行い蒸着槽１０、通路管２８１．（７１ン
源２６をそれぞれ所望の圧力に低圧化、本第１実施例に
おいては蒸、着槽１０よりも通路管２８およびイオン源
２６を低圧化する。

そして蒸着１１０内には、アルゴン、キセノン等の不活
性ガスが導入されこの不活性ガス雰囲気中でマグネ１〜
ロンスパツタにより金属酸化物のスパッタ蒸着を行なう
。

すな４つちマグネトロンスパッタ源２２にＲＦまたはＤ
Ｃ電力が投入されスパッタターゲラ１〜の２酸化チタン
がスパッタ蒸発し被蒸着体１２にこの蒸着薄膜が形成さ
れる。このときイオンビーム引出電極３０およびイオン
ビーム加速電極３２に所望の電圧が印加され、これによ
りイオン源２６からイオンビームの密度が１０〜１０個
／Ｃｌ１１２　　・ｓｅａであり、また酸素圧力が高く
設定された酸素イオンビームが引出し加速されこの酸素
ビームがイオンビーム偏向器３６によって指向制御され
る。

そして被蒸着体１２に形成された金属酸化物の蒸着部に
酸素イオンが所定部位に直径１０〜’　ｃｍ〜１ｃｍの
範囲で可変設定される所望径のビームで照射され、これ
により前記蒸着部に酸素イオンが注入される結果、酸素
欠損の少い金属酸化物蒸着薄膜すなわち２酸化チタン蒸
着薄膜を形成することが可能であり、本実施例において
ガラス基板に可視光透過性熱線しヤへい膜を形成するこ
とが可能となる。

上述の如く、本実施例における金属酸化物の単層蒸着１
１１９の形成においては酸素イオンビームを集中照射す
るため照射部で酸素イオンの密度が高く、このため金属
酸化物の蒸着成膜速度を高く維持することが可能である
。

また金属酸化物の蒸着部への酸素イオンの注入を酸素イ
オンビームの集中照射により行うため蒸着槽内に酸素イ
オンが人毎拡散することが防止される結果、装置に使用
されているゴムパツキン等の部品の劣化を回避づること
ができる。

更に本第１実施例においてはスパッタ源２２が配設され
た蒸＠槽１ｏよりもイオン源２６が低圧であるにもかか
わらず酸素の圧力が高く設定されてＬ４３す、このため
加速された酸素イオンは蒸着槽１０内の空間を迅速に通
過してスパッタ魚着部へｔ′ｌちに注入される結果、気
体分子として蒸着槽１０内の平均酸素濃度（酸素分圧）
を高めることがほどんとない。

更にまた本第１実施例において、蒸着槽１ｏ内よりもイ
オン通Ｍ管２８内の方が低圧であるためオリンフィス３
４を通し−ｃＭ素分子が蒸着１１０内へ自然侵入するこ
とが極めて少く、このためスパッタリングに悪影響を及
ぼすことがなく良好なスハッ）１蒸首を行い得る。

次に被蒸着体１２に多槽の薄膜を形成する第２実施例の
場合には次のように行われる。この多層膜の形成におい
−Ｃ１蒸着槽１ｏ、イオン通路管２８、及びイオン源２
６内が低圧に保持されること及びイオンビームの密度、
イオンビームの径を所定範囲に設定できることは第１実
施例と同様であるが本実施例が第１実施例と異なる点は
、前記イオンビームにより金属薄膜を形成するためにイ
オンｉｔ！２６に金属イオン、本実施例においては銀イ
オンが注入されていることであり、またイオンビーム成
膜を行うために、蒸着槽１０内が不活性ガスと酸素との
混合ガスによって満されることである。

この多層蒸着薄膜の形成はｌｌＯ素を含む雰囲気中で金
属酸化物のスパッタ蒸着を行い金属酸化物簿膜を形成す
る第１の成膜工程と、前記金属酸化物簿膜に金属イオン
を照射して金属酸化物金属薄膜中に金属薄膜を形成する
第２の成膜工程とを含んでおり、そのうちの第１の成膜
工程においては、マグネトロンスパッタ源２２のスパッ
タ作用により金属酸化物、本実施例においては、２酸化
チタンがスパッタ蒸着されこの蒸着薄膜が前記被蒸着体
１２に成膜される。

そして次に第２の成膜工程においては前記２酸化チタン
のスパッタ蒸着と同時に金属イオンの前記２酸化チタン
蒸着部への照射注入が行われる。

Ｃ１なわち、イオンビーム引出電極３０、イオンビーム
加速電極３２、及びイオンビーム飼向器３６の作用によ
りイオン源２６から銀イオンが前記金属酸化物薄１１１
Ｊの所定部位に照射され２酸化チタン蒸着部位に銀イオ
ンの注入作用が行なわれる。この結果被蒸着体１２に２
酸化チタン蒸着膜と銀薄膜どの２層薄設が形成される。

次に銀イオンの照射作動を停止し２酸化チタンのスパッ
タ蒸着のみを所定時間行うことにより被蒸着体１２上に
２酸化チタン薄膜、銀薄膜、２ｗｉ化チクチタン薄膜成
る３層の蒸着薄膜が形成され、これによりガラス基板に
多層の可視光透過性熱線じゃへい喚を形成することが可
能どなる。

この第２実施例によればスパッタ蒸着を酸素を含む雰囲
気中で行うため金属酸化物蒸着薄膜の酸素欠損を少くす
ることが可能でありまた金属鰺膜はイオンビームの照射
注入により行われるため銀イオンの薄膜薄膜の酸化が防
止され各種特性のすぐれた薄膜を形成することが可能で
ある。

本実施例において、蒸着槽１０内が酸素を含む雰囲気に
さらされでいるにもかかわらず銀薄膜の酸化が防止され
るのはこの銀薄膜の形成がイオン注入により行われてい
るからである。

すなわち、イオンはスパッタ蒸猶された２酸化チタン蒸
着膜の所定深さまで照射侵入してその注入が行われるた
めこの注入部位において、イオンが２酸化ブタン蒸＠膜
により保護され雰囲気中の酸素ａ３よび酸素プラズマと
の接触が防止される結果、銀薄膜の酸化が防止される。

またこの銀薄膜は２酸化ヂモ れないことが分光特性のコンビコータシミュレーション
の結果確認ができた。

一般に、膜内にイオンを注入することの膜内に歪が発生
することが知られているが、本実施例においては銀およ
び２酸化チタンの膜厚が薄く、かつ２酸化チタンの蒸着
成膜とイオン注入を同時に行っているため膜応力による
歪の発生が緩和され、本実施例においては上記歪の発生
が認められず良好な３層薄＋１Ｒを形成することができ
た。

本箱１、第２実施例において特徴的なことは金属酸化物
のスパッタ蒸着をマグネトロンスパッタ型のスパッタ源
により行っていることである。このためスパッタ時に発
生ずるプラズマを磁場によってターゲラ１へ近傍に集束
させてプラズマの高密度化を図ることが可能であり、こ
れによりプラズマが蒸着槽１０からイオン源２６に流入
することが防止されイオンの照割作動を妨害することが
なくまたプラズマの高密度化を図ることにより照射イオ
ンのプラズマ内への通過が回避されイオン注入によって
スパッタ作用が妨害されるという不都合を防止ぐぎる。

また、前記のごとくプラズマの高密度化が図られるため
酸素イオンのプラズマが蒸着槽１０内に拡散することが
防止され蒸着槽１０に使用されているゴムパツキン等の
劣化を防止することができる。

また本箱１、第２実施例においてイオン源２６の作動圧
がスパッタ装置の作動圧よりも低いためイオン源２６の
圧力が蒸着槽１０のスパッタ圧力よりも低圧化されてお
り、この両者の差圧に対応して蒸着槽１０内のガスがイ
オン通路管２８を通って排気系３８ｂから自然排出する
ことが可能でありこのため例えば本箱１、第２実施例に
おいて蒸着槽１０内の圧力が２Ｘ１０−３〜６　Ｘ　１
０−３Ｔ　ｏｒｒであっても通路管２８の圧力は２　Ｘ
　１０’〜６Ｘ１０　　Ｔｏｒｒに保持できる如く蒸着
槽１０と通路管２８との圧力を差圧保持することが可能
であり、また被蒸着体１２にイオンビームが衝突するこ
とによって発生する蒸着槽１０内の圧力の上昇を押える
ことが可能である。

さらに本実施例装置には前述したごとくイオンビームの
イオン供給量、イオン加速エネルギ、イオンビームの指
向方向の各制御装置が設けられており、このため例えば
イオンビームのイオン供給量およびイオンビームの加速
エネルギーを制御すること、すなわちイオン源２６内の
イオン濃度の制御およびイオンビーム引出電極３０およ
びイオンビーム加速電極３２を制御することにより本第
１第２実施例においてはイオンビーム密度を１０〜１０
１８個／Ｃｍ２　　・ｓｅｃの範囲に、またイオンのエ
ネルギを数１００ｅＶ〜数ＭｅＶの範囲にそれぞれ設定
でき、これらの所望の制御により蒸着ｌｌＱ内のイオン
注入量を連続的に或いは断続的に適宜変化することが可
能であり、これにより第４図に承りように金属酸化物薄
膜において表面からの距離に応じて光屈折率を適宜変化
させることがで２■、これにより例えば蒸着膜内にレー
ザ光等を導く光通路を形成することも可能となる。

また同様に多槽蒸Ｗ　ＩＩｐの場合には金属イオンの注
入濃度を変化することが可能であり、これにより第５図
に示すＪ：うに金属酸化物蒸着薄膜と金属薄膜との境界
を区画することなく金属の濃度を基板表面からの距離に
応じて連続的に変化することが可能であり、このように
形成することにより金属酸化物蒸着薄膜と金属薄膜との
境界を不明瞭どし、これにより蒸着薄膜の蒸着強さを高
める仁とが可能となる。

本第１第２実施例において、イオンの供給エネルギ、り
なわち主としてイオン注入の加速電圧は金属酸化物蒸着
薄膜表面からのイオン注入深さ、イオン注入量およびそ
の分布等を考慮して決定される。

通常は金属酸化物のスパッタ蒸着作用とイオン注入作用
が同時に行われるため時間の経過と共にスパッタ蒸着膜
厚が増加することとなり、この膜厚増加分だけイオンが
所定の注入部位に達づるまでの蒸着膜を通過する距離が
長くなる。このため時間の経過に伴ってイオン注入エネ
ルギを徐々に増大、すなわちイオン加速電圧を徐々に増
大させイオンが所定の注入部位に到達できるようにイオ
ン供給］ニネルギの制御が行われている。

他方、イオンの注入を金属酸化物蒸着膜の表面あるいは
極く浅い部分に行うときには低エネルギイオンビームを
用いてイオンの注入が１ｊわれ、例えば金属酸化物蒸着
膜の表面部位に酸素イオンビームを注入する場合は被蒸
着体１００の基板上に蒸着する酸素欠損構造の金属酸化
物薄膜表面に酸素を供給し基板上の酸素濃度を高くする
ことができると共に蒸着した薄膜のスパッタ収率を低く
押えることが可能である。このＩＩ層薄膜の形成に際し
ての酸素イオン注入条件は特に蒸着膜のスパッタ成Ｊｌ
！；！速瘍と酸素欠損量が考慮される。

またイオンビームの指向制御、すなわらイオンビーム偏
向器３６を制御することによりイオンビームを蒸着部に
一様に或いは特定の部位に集中的に照射することが可能
であり、これにより蒸着薄膜内にイオン濃度を集中的に
高めた通路或いはその逆にイオン濃度を低くした通路を
形成することがＩＩＪ能である。

たとえば第６図に示すように金属酸化物の蒸着部内に酸
素欠損量のづくない高屈折率領域を網目状に形成して光
回路３００を形成することが可能であり、またその逆に
酸素欠損量の多い電気伝導性領域を網目状に形成して電
気回路を形成することが可能となる。また金属酸化物蒸
着薄膜と金属薄膜との多層蒸着薄膜を形成する場合おい
て（メ第７図に示すように２Ｍ化チタン蒸着薄膜内に銀
の濃度の高い通路を形成することが可能でありこれによ
りこの銀濃度が高い部分を縦横に設けて電気回路３０２
を形成することが可能であり、この回路３０２を熱線ヒ
ータ入り曇止めガラス等に利用すると好適である。

本発明に係る金属薄膜の蒸着被覆方法及び装置に関覆る
構成は上述のごとくであり、以下スパッタ蒸着による本
発明の具体的な実施例について説明する。

実施例■ ターゲットと基板との距離：１５ｃｍ 被蒸着体：縦５ＣｍＸ横５ｃｍｘ厚さＱ、８ｍｍの石英
ガラス ターゲット材：直径５．７ｃｍの２酸化チタン（Ｔ！　
０２　）焼結ターゲット 蒸着槽及びイオン源雰囲気： アルゴンガス３　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒスパツタリング
電カニ５００Ｗ−ＲＦ 注入イオン量： 酸素イオン（０２”）　１　Ｘ　１０　　個／秒加速エ
ネルギ＝５００〜１０００Ｖ 薄膜の形成速度＝１人／秒 イオンビーム径：被蒸着体表面上で直径１ｃｍビーム操
作方法：蒸着部全体を１秒の周期で走査、なお被蒸着体
の加熱また は冷却は行わず、また膜質の 均一化を図るため被蒸着体を １０秒の周期で回転させた。

結果 １７分間の成膜作用によって厚さ約１０００人の２酸化
チタン薄膜が得られた。

可視光吸収率： 波長５０００人で吸収率０．１％以下 屈折率：２．５ 酸素欠陥量：１％以下（ラグホード後方散乱法）本実施
例の２酸化チタン蒸＠薄膜は熱処理（空気中、１０００
°Ｃ２４時間）した後においても吸収率の変化は全く認
められなかった。この蒸着薄膜は低吸収率、高屈折率に
勝れておりレーザ用多層膜反射鏡等の形成に極めて有効
である。

次に本実施例１における主要な構成要件を欠くた場合を
比較例として示し実施例Ｔとの比較によってその効果を
明確にする。

これらの比較例はいずれもスパッタ蒸着部における酸素
イオンの注入を酸素イオンビームの照射により行うとい
う本実施例■の特有の構成を欠いたものである。

比較例■ 成膜条件：実施例と同一の装置を使用 イオン源からの酸素イオンビーム 照射を停止させて２酸化チタン薄膜 をアルゴンガス雰囲気中でスパッタ 形成した。

他の成膜条件は実施例■と同一 結果 成膜速度：１人／秒 可視光吸収率二波長５０００人で吸収率２％以下 屈折率＝２．２ 酸素欠損ｍ：１〜２％（ラグホード後方散乱法）本比較
例■は酸素イオンの注入を行っていないため酸素欠損量
が多く光学特性が本実施例■の結果よりも劣っているの
が理解される。

比較例■ 成膜条件：２酸化チタン薄膜をアルゴン酸素混合ガス（
アルゴン：酸素混合比９ｏ： １０）雰囲気中でスパッタ蒸着 他の条１４は比較例■と同一 結果 成膜速度＝０．３〜０．４人／秒 可視光吸収率：膜圧１０００人で吸収率０．１％以下 屈折率：２．５ 比較例■は混合ガスに酸素を含むため酸素欠損量が少く
、このため良好な光特性を有している。

しかし酸素イオンど一ムの照射が行われないため成膜速
度が著しく遅く、生産性に欠けるという欠点がある。

実施例■ 第１工程：被蒸着体への２酸化チタンの蒸着形成工程。

ターゲットと被蒸着体間の距ｌＩｌ：１５ｃｍ被蒸着体
：縦５　ｃｍｘ横５Ｃ１ｌｌ×厚さ０．８ｍｍの石英ガ
ラス ターゲット材：２酸化チタン（Ｔ！　０２）スパッタ雰
囲気：アルゴン酸素混合ガス（混合比アルゴン９０対酸
素１０の 割合） スパッタリング圧力＝３　Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒスパッ
タ電カニ出力５００Ｗ−ＲＦ 成膜速度＝１人／分 成膜時間ニア分。

第２工程 ２酸化チモ ２酸化チタンのスパッタ蒸着を中断することなく銀イオ
ンの注入を同時に行った。

注入イオンｍ：銀イオンＩ　Ｘ　”Ｉ　Ｏ１５個／秒イ
オン加速エネルギー：５００〜ｉ　ｏｏｏｖイオンビー
ム径：蒸着部で直径１　ｃ＋ｎイオンビーム走査方法：
蒸着郡全体を１秒の周期で走査 被蒸着体の加熱または冷却：実施せず なお膜質の均一化を図るため被蒸着体全体を１０秒の周
期で回転させた。

イオン注入時間：３分３０秒。

第３玉程 イオン注入を中止しＴ！　０２の成膜のみ行う。

スパッタ時間：３０秒 その他の条件は第１工程と同様である。

結果 第１工程の結果 Ｔ！　０２膜厚：４２０人 屈折率＝２．４以上 吸収率二波長５００人で１％以下 酸素欠損量１％以下（後方散乱法） なお成膜後の熱酸化（空気中、１０００’Ｃ１２４時間
）によって吸収率の変化がまったくみとめられなかった
。

第２工程の結果 銀の蒸着膜厚：１５０人 銀蒸着膜の基板表面からの距離：３６０Ａ〜１０Ａ 第３工程終了後の結果 ガラス基板上に２酸化チタン、銀、２酸化チタンの３層
摸が得られた。

第１ｍ２１？ｉ化チタン蒸着薄膜の厚さ：３６０人第２
層銀薄膜の厚さ：１５〇八 第３＠２酸化チタン蒸着薄唆の厚さ：３６０Ａ電導性：
約２Ω／平方 光学特性：第８図に示す通りである。

この第８図によれば、酸素欠損量の少い２酸化チタン層
が得られるため良好な可視光透過率が得られ、また銀薄
膜の酸化が防止されているので高い熱線反射（熱線じゃ
へい）を可能にし−でいる。

次に本実施例■における主要な構成要件を欠いた場合を
比較例として示し実施例■との比較によってその効果を
明確にする。

これらの比較例はいずれもスパッタ蒸着部における銀イ
オンの注入を銀イオンど一ムの照射により行うという本
実施例■の特有の構成を欠いたものである。

比較例■ 成膜条件および方法： Ａｃ＋１の作成を実施例■のイオン源を用いること’Ｘ
　＜　Ａ　Ｑターグツ１へのＤＣスパッタを用い、他の
条件はほぼ実施例■と同様 Ｔ！（）ｚ第１層：３６０．Ａ（ＲＦスパッタ）ＡＣＩ
層：１５０人（ＤＣスパッタ） Ｔ！０２第２層＝３６０人（ＲＦスパッタ）結果 光学特性：第９図に示す通りである。

電導性：２００Ω、／平方 本比較例１においてはスパッタ蒸着された銀の薄膜が第
３Ｍ形成時における２酸化チタンのスパッタ蒸着時に酸
化され、この結果本実施例■と比較すると光学特性およ
び電導性が極めて劣っていることが理解される。

比較例２ 成膜条件および方法：２酸化チタンのスパッタをアルガ
ス雰囲気（３Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒ　）で行う以外比較
例■と同様である。

結果 光学特性：第１０図に示す通り この比較例２においては各層の成膜を酸素を含まない雰
囲気で行うため、銀薄膜の酸化が防止されるが、２酸化
チタン蒸着簿膜中の酸素欠損量が多いためＴ！　０２層
の屈折率が低く（２，’Ｏ〜２．３）Ｔｉ　０２層の可
視吸収が多かった（膜厚１０００人で吸収率１〜２０％
）このため、可視領域における反射防止が不充分となり
、可視吸収が多く、可視透過率が低下する欠点が生じた
。

なお、このような光学的特性の低下を防止するためには
、事前に２１ｆ化ブタンターゲツトのならし処理、例え
ばアルゴン酸素混合ガス中での予備スパッタ処理、を必
要とする等予備処理が面倒であるという欠点がある。

かかる予備処理を省略すると成膜回数を重ねるにつれて
２酸化チタンの蒸着膜質が徐々に低下するという弊害が
ある。

ｌ述したように、本実施例■により２酸化チタン、銀、
２酸化チタンで３層蒸肴Ｓｌ！が形成されることとなる
が、本実施例■は酸素雰囲気中において２酸化チタンの
スパッタが行われるため２酸化チタン蒸着薄膜の酸素欠
損ｍが少くまた銀蒸着簿膜の形成は銀イオンビームの注
入作用により行うためこの銀蒸着薄膜酸化作用が防止さ
れ極めて高特性の蒸着薄膜を形成することができる。

以上説明したように本発明によれば被蒸着体表面に酸素
欠損の少ない金属酸化物蒸着薄膜及びほとんど酸化され
ない金属蒸着薄膜を形成することがｊｌ能Ｃありこれに
より光学特性、誘電率及び耐久性等の各種特性にすぐれ
た蒸着薄膜を形成することが可能である。

なお、上述の各実施例において金属に銀を、金属酸化物
に２酸化チタンを、それぞれ使用した例を示したが本実
施例は伯の金属および金Ｂ酸化物を使用することも可能
である。

なお、多層蒸着薄膜の形成において、蒸着装膜をスパッ
タ蒸着と蒸発による蒸着とを交互に打つて形成し、これ
ら各蒸着部に所望のイオン注入を行い多層の蒸着薄膜を
形成することか可能である。

第１図には多層蒸着膜をスパッタ蒸着と蒸発による蒸着
とを交互に行って形成する発明の第３実施例の装置が示
され、本発明の第１、第２実施例における第３図装置と
同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。

第１１図装置において特徴的なことは、スパッタ装置１
８の近傍位置に被蒸発材４０を蒸発する蒸発装置４２が
設けられていることである。

この蒸発装Ｍ４０には金属又は金属酸化物から成る被蒸
発材４２を被蒸着体１２に臨ませて収容づるルツボ４４
又はボート、が配設されており、またこのルツボ４４に
収容された被蒸発ＩＪ　４２を蒸発する図示されていな
い加熱装置が設けられでいる。

前記加熱装置はヒータ等の電熱器或いは被蒸発材４０の
近傍位置に設けられこの被蒸発材４０を加熱蒸発する高
エネルギ電子ビーム発生装置等から成り、これらの加熱
装置により被蒸発材４０の蒸発が行われ被蒸着体１２の
表面に蒸発蒸着薄膜をスパッタ蒸着薄膜と交互に形成す
ることが可能となる。従ってこれにより、たとえばスパ
ッタターゲット２４と被蒸発材４０どを異質材料とし、
スパッタの容易な材料をスパッタタゲート２４に、蒸発
の容易な材料を被蒸発材４０にそれぞれ選択し、これら
の蒸着により変化に富んだ多層蒸着薄膜を形成すること
が可能である。

本第３実施例においては被蒸発材４０の蒸発に際し蒸着
槽１０の真空度を１０−１〜１０”　Ｔｏｒｒの圧力に
維持しで行われる。

一般的に真空度をを１０”　Ｔ　ｏｒｒという超真空Ｆ
トにするのは困難であるが、本第３実施例にあっては蒸
着４＋ｆｆ　１０の外周部にヒータ４６を配設し、この
ヒータ４６により蒸着槽１０内を昇温しなから刊気を行
い、前記超真空汗の容易な実現を計っている。

本第３実施例は前述したように第１又は第２実施例にお
けるスパッタ蒸着薄膜と蒸発蒸着膜とを交互における行
ってイオン注入による多層蒸着薄膜を形成するものであ
るが、このうち第１、第２実施例におけるスパッタ蒸着
１１１１９の形成及びイオンの照射制御については詳述
したのでその説明を省略し、以下本第３実施例における
蒸発蒸着薄膜のイオン注入層の具体的形成例を示す。

（１）前処理工程 本第３実施例においては蒸着薄膜の被蒸着体への密着強
度を高めるため蒸着薄膜の形成に先たち前処理、すなわ
ち被蒸着体にアルゴンガスのイオン照射を行った。

前処理条件：蒸着層内を１０９Ｔｏｒｒの真空圧にしビ
ーム径１ｍｍφのアルゴンイ オンビームを１０００ｅＶの加速 エネルギで１　ｃｍｘ　１　ｃｍの被蒸着体領域に１０
分間照射した。

このときのアルゴンイオンの照 開缶は１０　個／　ｃｍ２　　・ｓｅｃであった。

前処理の結果 基板表面の汚染層が除去され基板表面が活性化された。

（２）蒸発蒸着及びイオン注入工稈 被蒸発材と基板との距離：３０ｃｍ 被蒸着体：縦５ｃｍｘ横５　ＣＩＩＩＸ厚さ０．８ｍｍ
の鉄合金 被蒸発材：金属チタン（水冷されたルツボに収容されて
いる。） 蒸着層真空度：約１×１０ＢＴｏｒｒ〜２Ｘ１ｏ８Ｏｒ
ｒ 蒸発加熱方法：金属チタンに電子ビームを照射して加熱
蒸発させた。

チタンの成膜速度：１人／　Ｓｅｃ イオン注入方法：チタンの蒸発と窒素イオンの注入とを
同時実施 窒素イオンの注入条件 注入イオンｆｉ：　１Ｘ１０　　個／ｃｍ２−　ＳｅＧ
注入エネルギ＝５００ｅＶ イオンビーム径：１＋ｎｍφ イオンビーム走査領域：１ｃｍｘ１ｃｍなお膜質の均一
化を図るため被蒸着体を５０回／分の周期で回転させた
。

結果 約２時間の成膜によって約８０００人の窒化チタンの蒸
着薄膜が形成された。

この蒸着薄膜のＸ線光電子分光スペクトルの特性が第２
図に示され、また窒化チタン蒸着薄膜のスパッタ除去を
徐々に行って求められた窒化チタン蒸着薄膜のＡ−ジェ
電子分析結果が第、１３図に示されている。

第１２図の特性結果によれば本実施例の窒化チタン蒸着
薄膜は化学量論組成に形成それているのが明確であり、
本第３実施例により極めて良好な蒸着薄膜が形成される
。

また第１３図から明らかなように蒸着薄膜中のチタンと
窒素との比率が一定であり、従って第３実施例力法によ
り均質な窒化チタン蒸着薄膜を形成することが可能であ
り、被蒸着体の所望の特性向上を図ることができる。

本第３実施例においては窒化チタン蒸着膜に更にイオン
注入を伴ったスパッタ蒸着層が形成され被蒸着体に多層
蒸着薄膜が形成される。

なお第３実施例において、窒化チタン蒸着薄膜の蒸発成
膜例を示したが他の化合物を蒸発により成膜形成するこ
とちり能である。

以上説明したように本発明によれば、被蒸着体にイオン
注入による所望のＭ着薄膜を形成することがｅぎ、これ
により各種製品の目的に応じた特性向上図ることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は被蒸着体に単層の蒸着薄膜を形成した例を示す
断面図、 第２図は被蒸着体に多層の蒸ｔＩＭａｉｌを形成した例
をを示す断面図、 第３図は本発明に係る金属ｗＪ膜の蒸着被覆装置を示ず
構成図、 第４図は膜厚に体応して酸素含有温度を適宜変化させた
場合の膜厚と屈折率の関係を示す特性図、第５図は金属
酸化物蒸着膜に表面からの距離に対応して銀濃度を適宜
変化させた場合の表面からの距離と銀原子濃度との関係
を示す特性図、第６図は金属酸化物蒸着部位内に酸素イ
オンビームの照射指向制御を行い、この金属酸化物熱着
薄膜内に光回路を形成した例を示づ一斜視図、第７図は
金属酸化物蒸着部位に銀イオンビームの照射指向制御を
行い金属酸化物蒸着薄膜内に電気回路を構成した例を示
４斜視図、 第８図は本発明に係る方法および装置により形成した３
層蒸着薄膜の波長に対する透過率及び反射率の特性図、 第９図は金属薄膜をアルゴン雰囲気中でのスパッタ蒸着
により形成した場合の３層薄膜の波長に対する透過率及
び反則率の特性図、 第１０図は酸素を含まない雰囲気中で成膜した３層薄膜
の波長に対する透過率及び反射率の特性図、 第１１図は本発明の第３実施例の装置を示す構成図、 第１２図は本発明の第３実施例により形成した窒化チタ
ン蒸８１膜のＸ線光電子分光スペクトル特性図、 第１３図は本発明の第２の方法により形成した窒化チタ
ン蒸着薄膜のＡ−ジエ電子分析結果を７ｉ（（特異図で
ある。 １０　・・・　蒸着槽、 １２　・・・　被蒸着体、 ２００．２００ａ、２００ｃ・・・金属酸化物蒸着薄膜
、 ２００ｂ　・・・　金属蒸着簿膜、 １４　・・・　保持部、 １６　・・・　スパッタ面、 １８　・・・　スパッタ装置、 ２０　・・・　イオンビーム照射装置、２４　・・・　
スパッタターゲット、 ４０　・・・　被蒸発材、 ４２　・・・　蒸発装置。 代理人　弁理士　古田研二 （外１名） 第４図 第５図 ％ 第６図 第７図 ＠咽Ｊ＃鉛嶋゛ゐＷ騙蕾 第１１図 第１２図 一幻ト矛エネルギ　（ｅＶｌ→

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）被蒸着体に金属または金属酸化物をスパッタ蒸着
   すると共にこの蒸着部にイオンビームを照射【ノー（所
   望のイオンを前記蒸着部に注入し、スパッタ蒸着とイオ
   ンビーム照射とを別個独立に制御づることを特徴とづる
   金属薄膜の蒸着被覆方法。 （２、特許請求の範囲（１）記載の方法において、金属
   蒸着部に照射りるイオンビームはＦｌη累イオンビーム
   から成り、スパッタ金属と前記イオンビームとを同時に
   供給して酸素欠損の少い金属酸化物薄膜を形成すること
   を特徴とする金属薄膜の蒸着被覆方法。 （３〉特許請求の範囲（１）記載の方法において、酸素
   を含む雰囲気中で金属酸化物のスパッタ蒸着を行い金属
   酸化物薄膜を形成する第１の成膜工程と、前記金属酸化
   物薄膜に金属イオンを照射注入して金属酸化物薄膜中に
   金属薄膜を形成する第２の成膜工程とを含み、被蒸着体
   に金属酸化物薄膜と金属薄膜との多層膜を形成づ−るこ
   とを特徴とする金属薄膜の蒸着被覆方法。 （４）特許請求の範囲（１）記載の方法において、被蒸
   着体はガラス基板からなり、該ガラス基板上に金属酸化
   物薄膜を可視光透過性熱線じゃへい膜として形成するこ
   とを特徴とする金属薄膜の蒸着被覆方法。 （５）被蒸着体に金属または金属酸化物のスパッタ蒸着
   と金属または金属酸化物の蒸発による蒸着とを交Ｕに行
   うと共に各蒸着部にイオンビームを照射して所望のイオ
   ンを前記各蒸着部に注入し、前記各蒸着どイオンビーム
   照射どを別個独立に制御することを特徴とする金属薄膜
   の蒸着被覆方法。 （６）被蒸着体を蒸＠槽内に保持する保持部と、被蒸着
   体にスパッタ面を臨まぜ金属または金属酸化物を前記被
   蒸着体表面にスパッタ蒸着するスパッタ装置と、前記被
   蒸着体の所定部位に向けてイオンビームを指向制御して
   照射するイオンビーム照射装置とを含み、被蒸着体に蒸
   着された金属または金属酸化物の蒸着部にイオンを注入
   することを特徴とり−る金属薄膜の蒸着被覆装置。 （７）特許請求の範囲（６）記載の蒸着被覆装置におい
   て、スパッタ装置はスパッタ時に発生するプラズマを磁
   場によって集束制御するマグネトロン型のスパッタ装置
   からなることを特徴とする金属７７Ｎ膜の蒸着被覆装置
   。 （８）被蒸着体を魚信構内に保持する保持部ど、被蒸着
   体にスパッタ而を臨ませ金属または金属酸化物を前記被
   蒸着体表面にスパッタ蒸着するスパッタ装置と、被蒸着
   体に蒸発面を臨まぽ金属または金属酸化物を前記被蒸着
   体表面に蒸発して蒸着する蒸発装置と、前記被蒸着体の
   所定部位に向けて一イΔンビームを指向制御して照射す
   るイオンビーム照射装置とを含み、被蒸着体に蒸着され
   た金属または金属酸化物の蒸着部にイオンを注入するこ
   とを特徴とする金属薄膜の蒸着被覆装置。 （９）特許請求の範囲（８）記載の蒸着被覆装置におい
   て、スパッタ装置はスパッタ時に発生するプラズマを磁
   場によって集束制御するマグストロン型のスパッタ装置
   からなることを特徴とＪる金属薄膜の蒸着被覆装置。