JPH05320906A - 成膜方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来に比べ簡単、安価に、また、著しく生産
性を低下させることなく、基体上に連続的に密着性良好
な膜を形成できる成膜方法及び成膜装置を提供する。 【構成】 成膜すべき基体Ｔを一定方向に連続的に移動
させつつ該基体表面に蒸発源５から所定物質を真空蒸着
させるとともにイオン源４からイオンを照射して該基体
表面に基体材料原子と蒸着物質原子との混合層を形成
し、かくして基体表面の所定部分に一通り混合層を形成
したのち、基体Ｔを前記一定方向と同方向又は反対方向
に連続的に移動させつつ形成された混合層上に蒸発源５
にて所定厚さの膜を真空蒸着形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子材料、金属、ガ
ラス、セラミック等の材料からなる各種基体表面に所望
の膜を連続的に形成する成膜方法及びそれを実施する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高分子材料からなるプリント配線
基板上への配線前駆体である金属膜の形成、ステンレス
スチール板等の基材表面への耐腐食性膜の形成、液晶デ
ィスプレイガラス基板への半導体膜の形成等にあたり、
所定物質を基体表面に真空蒸着させ、成膜することが広
く行われている。

【０００３】かかる真空蒸着成膜はスパッタリング法に
よる成膜等に比べ成膜速度が大きいという利点を有す
る。しかし、真空蒸着による成膜では、基体表面とそれ
に形成された膜との界面における相互付着力が弱く、成
膜後における基体の加工等において該膜が基体から剥落
する等の問題がある。例えば、プリント配線基板として
ポリイミドフィルムを用い、その表面に配線形成用のＡ
ｌ膜を成膜した場合、成膜後該フィルムが高温、低温に
さらされると、該Ａｌ膜が剥がれたり、ステンレススチ
ール板上にその腐食を防止するためのＡｌ膜を成膜した
場合、成膜後該ステンレススチール板を折り曲げ加工、
プレス加工等すると該Ａｌ膜が折れたり、剥がれたりす
るという問題がある。

【０００４】かかる問題を解決するため、従来提案され
ている有力な方法は、基体表面への所定物質の真空蒸着
にイオン照射を併用し、該イオン照射により、基体表面
部に基体材料構成原子と蒸着物質構成原子との密着混合
層（ミキシング層）を形成し、該混合層上に同様な材質
の所定厚さの蒸着膜を密着性良く形成するという方法で
ある。

【０００５】この密着性を高めるためのミキシング層の
形成は成膜する膜厚すべては必要とせず、基体と膜との
界面付近だけをイオン照射し、ミキシング層形成後、真
空蒸着により任意の膜厚まで成膜される。また、かかる
イオン照射併用の真空蒸着成膜において、成膜の能率化
のため、ストリップ状、板状等の基体を連続的に移動さ
せて成膜することも提案されている。

【０００６】図３はそのような連続成膜を実施する装置
例を示しており、この装置によると、図示しない排気装
置により所定成膜真空度に維持可能の真空容器９内が二
つの部分９１、９２に区画される。一方の部分９１には
混合層形成用の所定物質蒸発源９３及びイオン源９４
が、他方の部分９２には混合層上に所定厚さの蒸着膜を
形成するための所定物質蒸発源９５が配置される。基体
９６は一方の部分９１から他方の部分９２へ通され、部
分９１で混合層形成後、部分９２で所定厚さの蒸着膜が
形成される。

【０００７】このように、真空容器９内を二つの成膜部
分９１、９２に分ける理由は、基体の移動速度に合わせ
て成膜条件を定めると、混合層を形成する工程ではイオ
ン照射量に合わせて蒸着速度を小さく調整する必要があ
り、全体の成膜速度を向上させようとすると、混合層を
形成する工程と、その後の蒸着膜を形成する工程では蒸
着速度を大きく異ならせる必要があるからである。

【０００８】このほか、特開昭６０−１４１８６９号公
報に記載の方法及び装置も提案されている。この成膜方
法及び装置によると、基体の送り方向に沿って、真空容
器内に第１イオン源、第１蒸発源、第２イオン源、第２
蒸発源（イオンプレーティング手段を組み合わせること
もある）が配置され、第１イオン源によるイオン照射に
て基体表面の浄化、活性化といった前処理を行い、その
後、第１蒸発源にて、混合層形成用の蒸着膜を形成し、
次に第２イオン源によるイオン照射にて混合層を形成
し、さらに第２蒸発源にて混合層上に所定厚さの蒸着膜
を形成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３や
特開昭６０−１４１８６９号公報に記載の成膜方法及び
装置によると、混合層形成のために最低１台のイオン源
及び１台の蒸発源を要し、さらに、別途蒸着膜形成のた
めの最低１台の蒸発源を要するので、蒸発源数が多くな
り、それだけ成膜コストが高くつくという問題がある。

【００１０】また、特開昭６０−１４１８６９号公報の
方法及び装置によると、混合層形成にあたり、第１蒸発
源にて先に蒸着膜を形成し、そのあとで第２イオン源に
てこれにイオン注入を行うので、該第２イオン源による
イオンエネルギーをそれだけ大きくしなければならな
い。或いは基体の送り速度を大幅に低下させることも考
えられるが、それでは生産性が低下する。

【００１１】そこで本発明は、従来に比べ簡単、安価
に、また、著しく生産性を低下させることなく、基体上
に連続的に密着性良好な膜を形成できる成膜方法及び成
膜装置を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明方法は、成膜すべき基体を一定方向に連続的に移動さ
せつつ該基体表面に蒸発源から所定物質を真空蒸着させ
るとともにイオン源からイオンを照射して該基体表面に
基体材料原子と蒸着物質原子との混合層を形成する工程
と、前記工程により基体表面の所定部分に一通り混合層
を形成したのち、前記基体を前記一定方向と同方向又は
反対方向に連続的に移動させつつ前記形成された混合層
上に前記蒸発源にて所定厚さの膜を真空蒸着形成する工
程とを含むことを特徴とする。

【００１３】また、前記課題を解決する本発明装置は、
成膜すべき基体を連続的に移動させるための手段と、移
動する該基体の表面に所定物質の真空蒸着を行うための
一台の蒸発源と、移動する該基体の表面に向けイオンを
照射するための一台のイオン源とを備え、前記基体の連
続移動手段は、前記蒸発源とイオン源による基体材料原
子と蒸着物質原子との混合層形成工程において該基体を
一定の方向に移動させ、該混合層上に前記蒸発源にて所
定厚さの真空蒸着膜を形成する工程において該基体を前
記混合層形成時における基体移動方向と同一又は反対方
向に移動させるものであることを特徴とする。

【００１４】前記本発明の方法及び装置において基体を
連続的に移動させる手段は種々考えられる。例えば基体
が無端ベルト形態のもののときは、これを回動させる複
数のプーリを含む移動手段が、また、基体が可撓性の帯
状のもののときは、これを往復動させる繰出しリールや
ドラム等と巻取りリールやドラム等を含む移動手段が、
基体が板状のときは、これを往復動させるローラコンベ
ア等の各種コンベアが考えられる。

【００１５】前記本発明の方法及び装置において、混合
層上に所定厚さの蒸着膜を形成する工程における基体の
送り方向は、基体が例えば無端ベルト状のもので回動送
りされる場合は、混合層形成工程における送り方向と同
一でも、反対でもよく、基体が帯状、板状等のもので、
リール装置やコンベア装置等により送られる場合は、混
合層形成時とは反対の方向とすることが考えられる。

【００１６】

【作用】本発明方法及び装置によると、成膜すべき基体
は一定方向に連続的に移動せしめられ、該基体表面に蒸
発源から所定物質が真空蒸着されるとともにイオン源か
らイオンが照射されて該基体表面に基体材料原子と蒸着
物質原子との混合層が形成される。かくして基体表面の
所定部分に一通り混合層を形成されたのち、基体は前記
一定方向と同方向又は反対方向に連続的に移動せしめら
れ、前記形成された混合層上に前記と同じ蒸発源にて所
定厚さの膜が真空蒸着形成される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る成膜方法の１例及びそれ
を実施する成膜装置例を図面を参照して説明する。図１
はかかる成膜装置例の概略構成を示している。図１の成
膜装置は、中央部に成膜真空容器１を備えている。容器
１の一側部には補助真空室１１及び１２が順次接続さ
れ、さらにそれらの外側にリール２が配置されている。
また、容器１の他側部には補助真空室１３、１４が順次
接続され、さらにそれらの外側にリール３が配置されて
いる。

【００１８】リール２には電磁クラッチ等の係脱可能の
継手装置２１を介してモータ２２が連結され、リール３
には電磁クラッチ等の継手装置３１を介してモータ３２
が連結されている。リール２は継手装置２１を係合さ
せ、モータ２２をオンすることで図上時計方向回りに回
転駆動可能であり、リール３は継手装置３１を係合さ
せ、モータ３２をオンすることで図上反時計方向回りに
回転駆動可能である。

【００１９】端部の補助真空室１２、１４と外部との各
隔壁、補助真空室（１１と１２）及び（１３と１４）間
の各隔壁、補助真空室１１、１３と真空容器１との各隔
壁のそれぞれには、リール２、３間に支持されるストリ
ップ状の基体Ｔを通過させ得るできるだけ小さい通孔１
２ａ、１１ａ、１ａ、１ｂ、１３ａ、１４ａが設けてあ
る。なお、図中、１５、１６はそれぞれ基体を案内する
ために容器１内に設けた案内ローラ対である。

【００２０】また、真空容器１、補助真空室１１、１
２、１３、１４にはそれぞれ真空ポンプ接続部１ｃ、１
１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂを設け、これに図示しな
い真空ポンプを接続してあり、これにより容器及び各室
内を真空引きして容器１内を所定の成膜真空度に維持で
きる。真空容器１内には、リール２に近い方にイオン源
４が、リール３に近い方に蒸発源５が配置してあり、こ
れらは、リール２、３に支持されて移動する基体Ｔの表
面移動路に下方から臨んでいる。

【００２１】イオン源４は、ここでは面イオンビームを
基体Ｔ表面に照射できるものである。また、蒸発源５
は、それには限定されないが、ここではエレクトロビー
ムによる蒸発源（ＥＢ蒸発源）である。イオン源４と蒸
発源５は、基体Ｔ表面におけるイオン源４からのイオン
ビーム到達領域の中心と、蒸発源５からの蒸発粒子到達
領域の中心とが略一致するように配置してある。

【００２２】また、蒸発物質が到達できる領域の一部に
蒸着量を計測する膜厚モニター６が配置してあり、イオ
ンが到達できる領域の一部にイオン照射量を計測するビ
ームモニター７が配置してある。イオン源４及び蒸発源
５は、イオン照射量及び蒸着量の制御部５１に接続され
ており、モニター６、７の出力は図示しないラインでこ
こへ入力される。この制御部からの指示により、イオン
源４は混合層形成時、必要適切なイオン照射を行い、蒸
発源５は混合層形成時と混合層上への蒸着膜形成時のそ
れぞれにおいて蒸着量を異ならせる。 以上説明した成
膜装置によると、本発明方法は次のように実施される。

【００２３】リール２には成膜すべきストリップ状の基
体Ｔを予め巻き納めておき、この基体のリード端を前記
補助真空室１１、１２、１３、１４及び真空容器１にお
ける通孔１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１ａ、１ｂ
に通し、もう一つのリール３に連結する。この状態でリ
ール２側の継手装置２１は脱離させておき、リール３側
の継手装置３１は係合させておく。かくして補助真空室
１１、１２、１３、１４及び真空容器１内を図示しない
真空ポンプにて真空引きし、真空容器１内を約１×１０
^-6〜１×１０^-4（Ｔｏｒｒ）の成膜真空度に維持する。

【００２４】かくして、蒸発源５より予めそこへ収容し
た目的の金属の如き物質を蒸発させ、基体Ｔ表面に真空
蒸着させると同時にイオン源４から該表面にアルゴンガ
ス等の不活性ガスのイオンビームを照射する一方、リー
ル３側のモータ３を運転し、基体Ｔをリール２からリー
ル３へ巻き取るようにして基体Ｔを所定速度で連続的に
一定方向に移動させる。

【００２５】かくして、連続的に移動する基体Ｔの表面
に目的物質を真空蒸着させると同時にこれにイオンを照
射し、基体表面上に基体材料構成原子と目的物質構成原
子との混合層を連続的に形成する。この混合層の形成で
は、目的物質の蒸発量及びイオン照射は、イオン源４の
電流密度に対し良好な密着力が得られるような輸送比
（単位時間、単位面積当りに基体表面に到達する蒸着物
質原子の数Ｍとイオンの数Ｎの比Ｍ／Ｎ）を示すように
制御部５１にて調整する。なお、イオン照射時のイオン
種やエネルギー、輸送比、混合層厚は蒸着する物質や基
体の種類によって異なるが、イオンエネルギーは５００
ｅＶ〜２０ＫｅＶ程度、輸送比（Ｍ／Ｎ）は約１０〜１
０００程度、混合層厚１００〜３０００Å程度が好まし
い。この工程により基体上には密着性を高める混合層が
形成される。なお、輸送比（Ｍ／Ｎ）が１０より小さい
と（換言すればイオン照射の割合が大きいと）、基体の
ダメージが大きくなり、密着力が低下するし、１０００
より大きいと（換言すればイオン照射の割合が小さい
と）十分な混合層が形成されない。

【００２６】このようにして基体Ｔの所定部分に一通り
混合層が形成されると、次は、リール３側の継手装置３
１を脱離させ、リール２側の継手装置２１を係合させ、
モータ２２の運転により基体Ｔをリール３からリール２
へ巻き戻し、これにより、基体Ｔを混合層形成工程時と
は反対方向に連続的に移動させる。また、この反対方向
の移動とともに、イオン源４を停止する一方、蒸発源５
を制御部５１からの指示により、前記混合層上に所定厚
さの真空蒸着膜を形成させる蒸発量で運転する。

【００２７】かくして、最初の工程で形成された混合層
上に所定厚さの真空蒸着膜を連続的に形成し、成膜を終
了する。かくして基体Ｔ上に得られた膜は、基体Ｔ材料
との界面に密着性の良い混合層が形成されているので、
全体として、基体Ｔに対し密着性が良い。また、この密
着性良好な膜は、前述のように１台のイオン源と１台の
蒸発源により簡単、安価に得られている。

【００２８】また、基体Ｔは前記両工程のいずれにおい
ても連続的に送られるので、膜の生産性も良好である。
次に、前記装置による成膜の具体例を説明する。 基体Ｔ：ストリップ状のステンレス鋼板 送り速度：両工程とも６ｍ／ｍｉｎ 蒸発源５による蒸着物質：アルミニウム 成膜真空度：５．０×１０^-5Ｔｏｒｒ 混合層形成時の蒸発源５による成膜速度：５００Å／ｓ
ｅｃ 混合層上への蒸発源５による成膜速度：２０００Å／ｓ
ｅｃ イオン源４：イオン種 アルゴンイオン エネルギー ２ＫｅＶ ビーム電流密度 ０．８ｍＡ／ｃｍ² 。

【００２９】基体表面での面イオンビームサイズ 基体
送り方向に１５０ｍｍ、それと直角な方向に70０mm。 混合層形成時の輸送比Ｍ／Ｎ：Ａｌ／Ａｒイオン＝６０ かくして、ステンレス鋼板上に混合層厚が約１０００
Å、Ａｌ膜厚が約１μｍの密着性の良いＡｌ膜が形成さ
れた。

【００３０】このＡｌ膜の密着力をテストするため、比
較例としてイオン照射による混合層形成を行わず、他の
条件は前記具体例と同様にしてＡｌ膜を形成したステン
レス鋼板を準備し、両者を１５０℃の温度に曝し、所定
時間経過ごとにＪＩＳＣ−５０１６に準じてＡｌ膜の引
きはがし強さテストを行ったところ、図２の結果を得
た。図２のグラフにおいて○印ラインは具体例によるＡ
ｌ膜について、□印ラインは比較例について示してい
る。

【００３１】このテスト結果から分かるように、イオン
照射を併用して混合層を形成しなかった比較例では、時
間の経過とともにＡｌ膜の密着力は著しく低下するが、
イオン照射を併用して混合層を形成した本発明に係るＡ
ｌ膜は、時間が経過しても安定した密着力を維持してい
る。なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、他にも種々の態様で実施できる。例えば、リール
２、３は真空容器１内に設置し、補助真空室１１〜１４
を省略してもよい。

【００３２】また、イオン源４からのイオン照射の一部
を混合層形成前の前処理イオン照射に利用してもよい。
この場合は、イオン照射の一部を蒸発粒子の到達しない
前領域に向ければよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、従
来に比べ簡単、安価に、また、著しく生産性を低下させ
ることなく、基体上に連続的に密着性良好な膜を形成で
きる成膜方法及び成膜装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に用いる成膜装置の一例の概
略構成図である。

【図２】ステンレス鋼板上のＡｌ膜の引きはがし強さテ
スト結果を示すグラフである。

【図３】従来例の説明図である。

【符号の説明】 １ 真空容器 １１、１２、１３、１４ 補助真空室 １１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１ａ、１ｂ 基体通
孔 ２、３ リール ２１、３１ 継手装置 ２２、３２ リール駆動モータ ４ イオン源 ５ 蒸発源 ５１ 制御部 ６ 膜厚モニター ７ ビームモニター Ｔ 基体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜すべき基体を一定方向に連続的に移
   動させつつ該基体表面に蒸発源から所定物質を真空蒸着
   させるとともにイオン源からイオンを照射して該基体表
   面に基体材料原子と蒸着物質原子との混合層を形成する
   工程と、前記工程により基体表面の所定部分に一通り混
   合層を形成したのち、前記基体を前記一定方向と同方向
   又は反対方向に連続的に移動させつつ前記形成された混
   合層上に前記蒸発源にて所定厚さの膜を真空蒸着形成す
   る工程とを含むことを特徴とする成膜方法。
2. 【請求項２】 成膜すべき基体を連続的に移動させるた
   めの手段と、移動する該基体の表面に所定物質の真空蒸
   着を行うための一台の蒸発源と、移動する該基体の表面
   に向けイオンを照射するための一台のイオン源とを備
   え、前記基体の連続移動手段は、前記蒸発源とイオン源
   による基体材料原子と蒸着物質原子との混合層形成工程
   において該基体を一定の方向に移動させ、該混合層上に
   前記蒸発源にて所定厚さの真空蒸着膜を形成する工程に
   おいて該基体を前記混合層形成時における基体移動方向
   と同一又は反対方向に移動させるものであることを特徴
   とする成膜装置。