JPS6362872A

JPS6362872A - 薄膜形成方法

Info

Publication number: JPS6362872A
Application number: JP20736786A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Oka; 岡　和貴; Yasumitsu Watanabe; 渡辺　康光; Hiroichi Yamamoto; 博一山本; Michihiro Yamashita; 山下　満弘
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1986-09-03
Filing date: 1986-09-03
Publication date: 1988-03-19

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】（産業上の利用分野）真空下における化合物薄膜形成において、高反応性、高
速成膜性を目的とする。

（従来の技術）（発明が解決しようとする問題点）真空
下において薄膜を形成する手段として、真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンブレーティング法、ＣＶＤ法に
大別される。王者の中では。

イオンブレーティング法が化合物薄膜を高速で作る際に
は最も適している。イオンブレーティング法には、■マ
トツクス法、■ＲＦ励起法、■多陰極法、■ホローカソ
ード法、■バイアスプローブ法、■低圧力プラズマ蒸着
法、■クラスターイオンビーム法、■組み合わせ法２等
がある。マトツクス法とは、マトツクスによって最初に
考案されたイオンブレーティング法であり、基板に高電
圧をかけ、不活性ガスを導入しながら物質を蒸発させる
方法である。ＲＦ励起方式とは、高周波電界により励起
された不活性ガスとの間でイオン化され、そのプラズマ
空間に物質を蒸発させる方法である。ガス圧が１０−’
Ｔｏｒｒ程度という圧力領域で成膜されるため、よりク
リーンな膜が得られる。

多陰極法とは、複数の熱陰極を設け、この熱陰極から出
る熱電子を蒸発物質に衝突させてイオン化する方法であ
る。ホローカソード法とは、カソードガンに不活性ガス
を導入してプラズマ電子ビームを発生させ、物質を蒸発
させながらイオン化する仕組みである。大電流低電圧の
ガンである為。

通常の電子銃蒸発源とは逆になる。物質を融解しながら
イオン化する為、イオン化率も高く１反応性も良い。バ
イアスプローブ法は、活性化反応蒸着法またはパンシャ
ー法とも呼ばれ、基板と蒸発源の間にプラスに印加され
たバイアスプローブを置いたものである。低圧力プラズ
マ蒸着法とは。

バイアスプローブ法のバイアスプローブの代わりに、基
板側にプラスの電圧を印加する方法である。

クラスターイオンビーム法とは、蒸発源に密閉型の容器
を用い、蒸発された粒子が細かいノズルより数個〜数百
側の原子や分子の集まったクラスターイオンとなって基
板に衝突して、膜形成する。

組み合わせ法とは、多目的のイオンブレーティングので
きるように予め各種の電極および電源等をつけておき、
前述の■〜■の方法を２〜３つ組み合わせることにより
成膜する。しかしながら、このような従来のイオンブレ
ーティング法では高度に電離した電離気体を得ることが
できず、必然的に化合物薄膜を高速で成膜することは困
難である。

よって、特に化合物薄膜を高速で高機能性のものを生産
する技術がないのが現状であり、この種の薄膜の大泉化
を遅らせる一因となっている。

また、半導体形成においてイオン注入の技術が開発され
、多くのイオン源も開発されている。例えば、特開昭６
１−９３５３４によれば、排気することのできる室とイ
オンを形成するための材料を気体の状態で上記室に導入
する手段と、この気体の媒体をプラズマ状態へと励起で
きるようにこの気体媒体に交流電磁界を付与する手段と
、プラズマからイオンを抽出するように電界を付与する
手段とを備えたイオン源において、上記室の壁を高い温
度に維持する手段と、上記室内でプラズマにソレノイド
磁界もしくは半径方向多極磁界を付与する手段とを具備
したことを特徴とするイオン源が開発されている。この
種のイオン源は、大規模集積回路の製造が主目的である
ため、イオンブレーティング法としてのイオン源として
は不向きである。すなわち、高度に電離した高密度の電
離気体をつくるには不十分である。よって、この種の従
来の技術を駆使しても、高速に化合物薄膜を作るのは困
難である。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、前記薄膜形成方法の欠点を解消するため
鋭意研究を進めた結果、プラズマ銃により形成された電
離気体と、電子銃、誘導加熱または抵抗加熱により蒸発
された物質が、基板上で同時に混合され、化合物薄膜が
形成されることにより、従来のイオンブレーティング法
では達しえない高速成膜が可能となることを見出し２本
発明に到達したのである。

すなわち１本発明は、圧力勾配型プラズマ銃により形成
された電離気体を拡散することなしに基板上に導き、蒸
発された原子状および２または分子状の金属または化合
物と基板上で同時に混合するのである。

以下９図面を参照して本発明を具体的に説明する。

まず、プラズマ銃内（１）に不活性ガスおよび。

または反応性ガスを導入し、真空度を０．１〜１０Ｔｏ
ｒｒの範囲に保ち、高周波電界（２）を印加する。

好ましくは、真空度を１〜３　Ｔｏｒｒの範囲に保つの
が良い。不活性ガスのみをプラズマ銃内（１）に導入す
る際には１反応性ガスを電離気体流内に途中で導入して
も良い。高周波電界（２）の代わりに、プラズマ銃内（
１）に熱陰極を設けても良い。

高周波電界または熱陰極により電離された高密度電離気
体は、第１電極（３）と第２電極（４）の間の電場をコ
ントロールすることにより、電離気体の加速または減速
を行う。第１電極（３）は永電磁石からなり、第２電極
（４）は電磁石からなる。更に、電離気体を遠方まで導
き出すために大きな電磁石（５）を設ける。このように
形成された電離気体は、前述の方法によりペルジャー（
９）内に導かれ、永久磁石（６）またはＤＣバイアス（
７）によって基板上に導かれる。ペルジャー（９）は、
予め１０−’〜１０−’Ｔｏｒｒに排気しである。ただ
し、成膜時にはペルジャー内は１０”’〜１０−’Ｔｏ
ｒｒである。更に、電子銃（８）、誘導加熱または抵抗
加熱により蒸発された物質が、基板上で電離気体と同時
に混合され、化合物薄膜を高速に形成する。

このように、プラズマ銃により予め形成された電離気体
と、電子銃、誘導加熱または抵抗加熱により蒸発された
物質が、基板上で同時に混合されることにより、化合物
薄膜を高速に形成することが可能となったのである。つ
まり、プラズマ銃により形成された高密度電離気体を拡
散することなく閉じ込め、導くために、電場、磁場によ
って制御し、高密度の電離気体と蒸発源より飛ばされた
物質を基板上で混合することにより９反応性が従来の方
法に比較して格段に増加し、高反応性が得られるのであ
る。よって１本発明による薄膜形成方法は、従来の方法
と比較して数百倍の成膜速度が得られ、化合物薄膜の高
速化を可能ならしめることは明らかである。

（実施例）以下に実施例を示して１本発明を図面を参照して具体的
に説明する。

実施例１プラズマ銃内（１）にアルゴンガスおよび酸素ガス（流
量比：アルゴン：酸素＝３：１０）を導入して、プラズ
マ銃内真空度を３　Ｔｏｒｒに保ち、電圧２ｋＶ、周波
数１３．５６ＭＨｚの高周波電界（２）を８００Ｗ印加
した。このように高周波電界により電離された高密度電
離気体を、第１電極（３）。

第２電極（４）および電磁石（５）により拡散すること
なく導き出した。第１電極（３）は、Ｎ極同士が向かい
合った位置に配置され１個々の永久磁石は３にガウスで
あり９両者の中心付近で３００ガウスの磁場を形成する
。第２電極（４）は電磁石からなり、電流２０Ａを印加
することにより。

中心で３００ガウスの磁場を形成する。第２電極（４）
より大きな直径をもつ電磁石（５）は、高密度電離気体
を遠方まで導き出すために用いられ。

電流３０Ａを印加することにより、中心で３００ガウス
の磁場を形成する。このように形成された高密度電離気
体は、前述の方法によりペルジャー（９）内に導かれ、
永久磁石（６）およびＤＣバイアス（７）によって基板
上に導かれた。ペルジャー（９）は予め１０−ｈＴｏｒ
ｒに排気し、成膜時にはアルゴンガスをペルジャー内に
導入し、１０４Ｔ　ｏ、ｒ　ｒにしである。永久磁石（
６）は５００ガウスのものを用い、ＤＣバイアス（７）
は基板に一５０Ｖ印加した。基板として、フィルム厚１
００μｍのポリエステルフィルムを用い、これをアセト
ン中で超音波洗浄を行った後、ボンバード処理（流量比
：アルゴンガス：酸素＝１０：３．真空度；４　Ｘ　１
０−２Ｔｏｒｒ）を行った。次に、電子銃（８）により
インジウム錫合金母材を加熱蒸発させ、膜厚０．０５μ
ｍの透明導電薄膜を、成膜速度５００人／Ｓの連続巻き
取り方式により形成した。ただし、蒸発母材は純度９９
．９９％、インジウムと錫の重量百分率が９５：５のも
のを用いた。

得られた透明導電性フィルムの表面抵抗および光線透過
率を測定した。ただし１表面抵抗の測定はに一７５０Ｒ
Ｄ抵抗率測定器（共和理研製）。

光線透過率の測定はダブルビーム分光光度計ＵＶ−１９
０（島津製作所）を用い、空気をリファレンスとした。

５００人／Ｓという高速成膜下においても９表面抵抗１
５０Ω／口、光ｖＡ透過率８３％（無処理フィルム８６
％、５５０ｎｍで測定）という優れた透明導電性フィル
ムが得られ、大幅な高速成膜が可能となったのである。

実施例２実施例１同様に、プラズマ銃を用いて透明導電性フィル
ムを作成した。ただし、実施例１で電離気体を作成する
ために用いた高周波電界（２）の代わりに、熱陰極（１
０）を用いた。熱陰極材料としてはタンタルを用い、Ｉ
ＯＡ、１００Ｖ印加した。また、実施例２では、プラズ
マ銃内に酸素ガスを導入することができないので、ペル
ジャー内のアルゴンプラズマ流内の途中で酸素ガスを導
入した。

得られた透明導電性フィルムは、５００人／Ｓという高
速成膜下においても１表面抵抗１４０Ω／口、光線透過
率８３％（無処理フィルム８６％。

５５０ｎｍで測定）という優れたものであり、実施例１
同様、大幅な高速成膜が可能となったのである。

（発明の効果）本発明によれば９次の効果を得ることができる。

（１）従来の化合物薄膜を形成する方法と比較して、２
桁以上の成膜速度が得られる。

（２）従来の化合物薄膜を形成する方法と比較して、大
幅なコストダウンが可能となる。

プラズマ銃により予め形成された電離気体と。

電子銃、誘導加熱または抵抗加熱により蒸発された物質
が、基板上で同時に混合し、化合物薄膜を形成すること
により、従来の方法と比較して大幅な高速成膜が可能と
なり、かつ高機能性のものを安価に生産する技術が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は９本発明の製造装置を模式的に示した
ものである。１：プラズマ銃　　　２：高周波電界３：第１電極　　　　４：第２電極５：電磁石　　　　　６：永久磁石７：ＤＣバイアス　　８：電子銃９：ベルジャ−１０：熱陰極特許出願人　　ユニ亭力株式会社〆７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プラズマ銃により薄膜を形成するに際し、真空容
器本体の外側に設けられたプラズマ銃内に反応性ガスお
よび、または不活性ガスを導入し、低真空度側であるプ
ラズマ銃内と高真空度側である真空容器本体内に圧力勾
配を設け、プラズマ銃容器本体に高周波電界を印加する
ことにより、または、プラズマ銃容器本体内に熱陰極を
設けることにより、電離気体を作り出し、これら電離気
体を拡散することなく真空容器本体内に導くため、電場
および、または磁場によって制御し、さらに、これら予
め形成された電離気体と、電子銃、誘導加熱または抵抗
加熱により蒸発された原子状および、または分子状の金
属または化合物が効率よく混合されるため、基板上に電
場および、または磁場を設けることにより化合物薄膜を
高速に形成することを特徴とする薄膜形成方法。