JPH083735A - 薄膜作製方法 - Google Patents

薄膜作製方法

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JPH083735A
JPH083735A JP13313794A JP13313794A JPH083735A JP H083735 A JPH083735 A JP H083735A JP 13313794 A JP13313794 A JP 13313794A JP 13313794 A JP13313794 A JP 13313794A JP H083735 A JPH083735 A JP H083735A
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JP
Japan
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thin film
film
substrate
cathode
plasma flow
Prior art date
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Pending
Application number
JP13313794A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Suzuki
義雄 鈴木
Makoto Yoshida
吉田  誠
Satoshi Okada
智 岡田
Chikashi Shinno
史 新野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス等の基板上に薄膜を形成する薄膜作製
方法において、表面が平滑で品質の高い薄膜が得られる
ようにする。 【構成】 カソード2からのアーク放電により放電プラ
ズマ流13を発生させ、このプラズマ流13を磁気回路
8によって真空容器6内に設置したハース(アノード)
7上の蒸発材料15に導く。そして、イオンプレーティ
ング成膜法により、上記プラズマ流13が当たった部分
から蒸発した材料を基板12に付着させる。その際、基
板12の温度を200℃以下にして成膜を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特にイオンプレーティ
ング成膜法を用いて基板に薄膜を形成する薄膜作製方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のスパッタリング法を用いた
成膜装置の概略を示す構成図である。同図中、101は
真空ポンプで排気される真空槽、102は不活性ガスを
導入するためのガス導入口、103はターゲットに取り
付けたカソード、104はカソード103に対向して設
けられたアノードで、基板105を保持する基板ホルダ
ーなどとして形成されている。106は放電用の高圧電
源、107はカソード103を水冷する冷却水の配管を
通すための絶縁体である。
【0003】スパッタリングは、まず10-4Pa程度に
排気された真空槽101に0.1Pa程度までになるよ
うに不活性ガス(主にAr)をガス導入口102から入
れ、ターゲットに取り付けたカソード103及びこれと
対向するアノード104の間に直流あるいは交流の高電
圧(数百V)を印加して、グロー放電を起こさせる。そ
して、放電によってプラスにイオン化された不活性ガス
は、カソード103にあるターゲットに入射し、ターゲ
ット材をスパッタリングし、基板105上に必要とする
薄膜を形成する、また、図4は従来の電子ビーム蒸着法
を用いた成膜装置の概略を示す構成図である。同図中、
110はガスを導入するバルブ、111はシャッター、
112は基板ホルダー、113は基板ホルダー112を
回転させるモーター、114は水晶モニターである。
【0004】電子ビーム蒸着は、電子銃からの電子ビー
ムを加速して試料表面に照射することにより、高融点金
属であるMo,Ta,Wをはじめ、石英,アルミナ,I
TO,ZnOなどの酸化物を蒸着するのに用いられてい
る。蒸発源としては、電子ビーム発生用のフィラメント
(W),ビームを偏向させる磁気回路,蒸発材料を置く
水冷されたアノードからなる。また電子は、数KV(1
0〜20KWクラスの電源)で加速され、アノードにお
いた蒸発材料を加熱蒸発させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の薄膜作製方法(スパッタリング,電子ビー
ム蒸着法)で成膜した膜(例えばITO膜)は、研磨し
た平滑なガラス等の基板に例えば200nm程度の膜厚
の成膜を行った場合でも、膜表面に10nm(スパッタ
リング膜)から数十nm(電子ビーム蒸着膜)の凹凸が
見られる。特に、基板温度が高温になると基板上に付い
た膜が結晶成長し、凹凸が助長される。また膜厚が厚く
なるに従い、初め多結晶もしくはアモルファス状態であ
ったものが、膜表面に針状,円錐状,ドーム状など種々
の形状が現われることもある。
【0006】このような膜表面は、各種光学膜{バンド
パスフィルタ,エッジフィルタ,反射鏡,反射防止膜等
(単層,多層含む)}ではエッジのだれ,反射率の低
下,逆に透過率の低下につながる。またディスプレー
(液晶ディスプレー,プラズマディスプレー,エレクト
ロルミネッセンスディスプレー,有機EL,半導体等)
や電子部品(集積回路,抵抗チップ)などに用いた場
合、凸部への電界の集中や、更に上に成膜した膜の成膜
ムラ(特に膜厚が薄い場合下地が表面に露出する)が起
こり、電気的なリークや断線等が起こる。
【0007】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、表面が平滑な薄膜が得られ、各種光学
膜や機能膜として特性の優れたものが得られる薄膜作製
方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜作製方法
は、アーク放電を用いたイオンプレーティング成膜法に
より、薄膜を付着させる基板の温度を200℃以下にし
て該基板に成膜させるようにしたものである。
【0009】
【作用】本発明の薄膜作製方法においては、アーク放電
を用いたイオンプレーティング成膜法で、且つ基板温度
が200℃以下で成膜が行われ、作製された膜の表面が
平滑になる。
【0010】
【実施例】図1は本発明に係る薄膜作製方法を用いた成
膜装置(イオンプレーティング装置)の構成図である。
同図において、1は不活性ガスを導入するガス導入口、
2はカソード、3は環状永久磁石、4は空芯コイル、5
はカソード2に接続された放電用の高圧の直流電源、6
は真空容器、7は真空容器6内に設置されたハース(ア
ノード)で、冷却水により水冷されるようになってい
る。
【0011】8は永久磁石を用いた磁気回路で、ハース
7と一体的に設けられている。9は真空排気のための排
気口、10は反応ガスの導入口、12はハース7の上方
に配置された基板、13はアーク放電によって生じた放
電プラズマ流、14は収束用の補助空芯コイル、15は
ハース7上に置かれた蒸発材料である。
【0012】上記の装置は、真空容器6の中にアーク放
電用のカソード2と蒸発材料15を載置したハース7と
がある距離と角度を持って配置された構成となってい
る。そして、蒸発材料15を蒸発させる際には、先ず1
-6Torr〜10-7Torrに排気した真空容器6内
にカソード2の後部のガス導入口1からAr等の不活性
ガスを導入し、真空容器6を10-4Torr〜10-3
orr台の圧力にした後、カソード2とハース7間に直
流電源5により高電圧を与えて放電させる。
【0013】この時、カソード2から出た放電プラズマ
流13は、磁力線に沿って流れ、ハース7の内部の磁気
回路8のN極に向かって落ちる。そして、この放電プラ
ズマ流13が落ちる位置に置かれた蒸発材料15は、放
電プラズマ流13が当たる数平方センチメートルの部分
が昇華、あるいは加熱溶融後に蒸発する。またハース7
上には、ある適当な距離を置いて上記蒸発した材料を付
着させる基板12が配置されている。
【0014】ここで、実際の成膜に際しては、カソード
−アノード間で電流130A、電圧58Vのアーク放電
をさせ、アノード(ハース7)に置いた蒸発材料{IT
O(Indium Tin Oxide)ペレット}15を蒸発させた。ま
た基板12にはガラス基板を用いた。そして、その基板
温度を25〜300℃まで変え、表面の平滑性をSTM
(Scanning Tunnering Microscope) で測定した。図4に
その測定結果である基板温度と膜表面の粗さ(nm)の
関係を示す。
【0015】図4から200℃以下で特に平滑な表面が
見られることがわかる。同様に測定した従来のスパッタ
法の膜はRa(1μm×1μm面内の平均粗さ):3.
704nm,Rmax(最高凸部,最低凹部):29.
681、また電子ビーム蒸着法の膜はRa:8.26
2,Rmax:77.425であり、これに比べて表面
の荒れは1/2から1/数十になり、アーク放電を使っ
たイオンプレーティング膜は平滑性において非常に優れ
ていることがわかる。
【0016】このように、アーク放電を使ったイオンプ
レーティング成膜法で、且つ基板温度を200℃以下に
して作製した薄膜は、表面が平滑で特性が優れているた
め、例えば光学膜の一種であるバンドパスフィルタに使
用すれば、エッジがシャープな光学特性が得られ、各種
のミラー(アルミ鏡,他の金属,誘電体,セラミック材
料を使っても良い)に使えば、反射された像は乱れのな
い高品位な像が得られる。
【0017】また、電子デバイス(例えば集積回路)に
使用すれば、従来のスパッタリング法では得られないシ
ャープなエッチングパターンが得られる。
【0018】また、液晶ディスプレーに使用される透明
電極(STN:Super Twisted Nematic 用)に使用すれ
ば、セルギャップが狭い液晶ディスプレーでもショート
や凸部への電界の集中がなく、欠陥の少ない高品位な画
像が得られる。更に、凹凸のある透明電極に比べ膜が緻
密になり、同じ膜厚でもより低抵抗な電極が得られる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アーク
放電を用いたイオンプレーティング成膜法で、且つ基板
温度を200℃以下で成膜するようにしたので、表面が
平滑な薄膜が得られ、各種光学膜や機能膜として特性の
優れたものが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す構成図
【図2】 一実施例の基板温度と表面の粗さの関係を示
す図
【図3】 従来例を示す構成図
【図4】 他の従来例を示す構成図
【符号の説明】
2 カソード 5 直流電源 6 真空容器 7 ハース(アノード) 8 磁気回路 12 基板 13 放電プラズマ流 15 蒸発材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新野 史 茨城県つくば市天久保2−11−1 コーポ りぶる203号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アーク放電を用いたイオンプレーティン
    グ成膜法により、薄膜を付着させる基板の温度を200
    ℃以下にして該基板に成膜させることを特徴とする薄膜
    作製方法。
JP13313794A 1994-06-15 1994-06-15 薄膜作製方法 Pending JPH083735A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100356565B1 (ko) * 1997-01-14 2002-12-18 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 증가된 박막 성장 속도로 산화 마그네슘 박막을 형성할 수 있는박막 성장 방법 및 장치
DE19950852B4 (de) * 1998-10-22 2005-03-24 Stanley Electric Co. Ltd. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer dünnen Schicht mit niedrigem Widerstand
USRE41747E1 (en) 2001-01-25 2010-09-21 Kyocera Optec Co., Ltd. Metal film and metal film-coated member, metal oxide film and metal oxide film-coated member, thin film forming apparatus and thin film forming method for producing metal film and metal oxide film
CN115491642A (zh) * 2022-09-23 2022-12-20 研博智创任丘科技有限公司 一种电弧蒸发镀膜装置

Citations (1)

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JPH02240250A (ja) * 1989-03-14 1990-09-25 Asahi Glass Co Ltd 導電性カラーフィルター基板及びコーティング方法

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980106