JPS626746B2 - - Google Patents
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- JPS626746B2 JPS626746B2 JP57234165A JP23416582A JPS626746B2 JP S626746 B2 JPS626746 B2 JP S626746B2 JP 57234165 A JP57234165 A JP 57234165A JP 23416582 A JP23416582 A JP 23416582A JP S626746 B2 JPS626746 B2 JP S626746B2
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- 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
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Description
産業上の利用分野
本発明は多元同時スパツタリング装置、特に複
数個のマグネトロンスパツタ装置を用い被蒸着体
に多元蒸着薄膜を形成するスパツタリング装置に
関する。 従来技術 近年、各種の製品に例えば金属または金属酸化
物から成る薄膜を蒸着被覆してこれら製品の特性
向上が図られている。 第１図にはこのような製品の一例が示されてお
り、製品すなわち被蒸着体１０の表面にその製品
の目的に応じた薄膜１００が蒸着被覆され製品の
特性向上が図られている。従つて、被蒸着体１０
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、熱線遮蔽ガラスとして建築物、
車両、冷蔵庫等のガラスに用いられ冷房負荷低減
による省エネルギを図ることができ、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、誘電率及び絶縁性の向上を
図ることが可能である。 更に、金属あるいはプラスチツク材料を含む各
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１０の表面
に金属酸化物蒸着薄膜１００ａ、金属蒸着薄膜１
００ｂ、金属酸化物蒸着薄膜１００ｃ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
とが行われている。このように金属酸化物薄膜１
００ａ，１００ｃ間に金属薄膜１００ｂをサンド
イツチ状に形成することにより、この金属薄膜１
００ｂを電気導体として活用することが可能であ
り、例えば表示素子の透明導体、あるいは車両窓
ガラスの曇り止め用ヒータとして利用することが
可能である。 このような薄膜の蒸着方法として、従来より薄
膜をスパツタ蒸着するスパツタリング法が周知で
あり、各種製品の薄膜蒸着に幅広く用いられてい
る。このスパツタリング法は、スパツタ源及びス
パツタターゲツト等から成るスパツタ装置を用
い、このスパツタ装置に供給するスパツタ電力を
制御することにより、スパツタターゲツトから金
属または金属酸化物のスパツタ蒸着を行い被蒸着
体に所望の金属または金属酸化物の蒸着薄膜を形
成するものであり、同様に被蒸着体に薄膜を蒸着
する真空蒸着法に比べ、被蒸着体への薄膜の密着
性が高く、蒸着膜の密度が高い等の長所を有する
ため、単一組成の薄膜、例えばTiO2またはSiO2
薄膜等の蒸着に極めて優れている。 しかし、従来のスパツタリング法は、複数の成
分から成る薄膜、例えばTiO2及びSiO2の混合成
分から成る多元蒸着薄膜を作成するに際しては、
スパツタ装置のスパツタターゲツトに多元系ター
ゲツト、例えばTiO2及びSiO2の複合化合物から
成るターゲツトを用いる方法、または第３図に示
すごとく、複数個のターゲツトを同一平面内に設
け被蒸着体を回転しながら成膜する多元回転スパ
ツタリング方法等が用いられているため、その膜
組成の制御を必ずしも容易に行うことができない
という欠点があつた。 すなわち、前者の多元系ターゲツトを用いる方
法では、ターゲツトとして合金または加合物のい
ずれのターゲツトを用いる場合でも、作成したタ
ーゲートが極めてもろかつたり、非常に硬かつた
りしてターゲツト作成が非常に困難であるばかり
でなく、ターゲツト構成元素間の選択スパツタリ
ングによりターゲツト組成とできた薄膜の組成と
が一致せず、薄膜の組成構造を良好に制御するこ
とが難しいという問題があつた。 また、後者の多元回転スパツタリング方法で
は、蒸着槽内に設けられた回転円板に被蒸着体を
取付け、蒸着槽内にて被蒸着体を所定の円軌動に
沿つて移動させるとともに、複数のスパツタ装置
を被蒸着体の円軌動に向け対向配置し、円板が回
転し被蒸着体が各スパツタ装置上を通過する毎に
スパツタ装置から供給されるプラズマ流を被蒸着
体上に繰返して照射し多元蒸着薄膜を形成してい
た。従つて、例えばSiO2ターゲツトを有するス
パツタ装置とTiO2ターゲツトを有するスパツタ
装置とを用いれば、被蒸着体上にはSiO2とTiO2
の混合成分から成る多元蒸着薄膜が形成される。 しかし、このような従来の多元回転スパツタリ
ング法では、被蒸着体を円軌動に沿い移動させつ
つ、すなわち被蒸着体を各スパツタ装置の上空を
順次通過させつつプラズマ流を照射し多元蒸着薄
膜を形成しているため、各スパツタ装置から供給
されるプラズマ成分を被蒸着体上に同時に間断な
く照射させることができないという欠点があつ
た。 このため、例えばSiO2ターゲツトを有するス
パツタ装置とTiO2ターゲツトを有するスパツタ
装置とを用いて被蒸着体上にSiO2とTiO2の混合
成分から成る多元蒸着薄膜を形成しても、微視的
に見れば被蒸着体上に形成される多元蒸着薄膜は
SiO2層とTiO2層とが交互に積層される組成構造
となるため薄膜の組成構造を良好に制御すること
が難しく、特にその膜厚方向に均一な膜組成を得
ることができないという問題があつた。 このように、多元蒸着薄膜を形成するにあたり
均一な被膜組成を得ることができないということ
は、薄膜の特性の低下を招くため、その有効な対
策が必要となる。 もちろん、被蒸着体の取付円板の回転速度をス
パツタ成膜速度に比べて充分早くするか、または
取付円板の回転速度に比べスパツタ成膜速度を充
分遅くすれば、理論的には多元蒸着薄膜の組成構
造を均一組成に近づけることが可能である。しか
し、前者のように真空中で円板を高速回転させつ
つ薄膜を形成することは技術的に非常に困難で今
だ実用化の例はなく、また後者の場合にはスパツ
タ成膜速度の低下が生産性の低下を招くという点
で問題がある。 また、このような従来の複数のスパツタ装置を
用いる方法では、被蒸着体がスパツタ装置とスパ
ツタ装置の間を移動するのに所定の時間を必要と
するため、この間に周囲の雰囲気からのガス吸着
が生じ、薄膜の密着性、機械的強度の低下を招く
ばかりでなく不純物の混入をも招くことになる。
このような不純物の混入は、TiO2やSiO2のよう
に比較的安定なターゲツト材料を用いたスパツタ
装置を使用した場合にはそれ程問題がないが、活
性な金属、合金類ターゲツトを用いたスパツタ装
置を使用した場合には、薄膜中に酸化物、窒化
物、炭化物、水酸化物等の代合物の析出を伴い電
気的、光学的特性の低下を招くという欠点があつ
た。 発明の目的 本発明はこのような従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、優れた特性を有する多
元蒸着薄膜を被蒸着体上に簡単に被覆することの
可能な多元同時スパツタリング方法及び装置を提
供することにある。 発明の構成 また、本発明の装置は、被蒸着体を蒸着槽内に
固定保持する保持部と、被蒸着体にそのスパツタ
面を臨ませ被蒸着体に向けプラズマ流を供給する
複数の異るマグネトロンスパツタ装置と、各スパ
ツタ装置から供給されるプラズマ流の相互干渉を
防止する遮蔽板と、を有し、プラズマ流の相互干
渉を防止しつつ各スパツタ装置から供給されるプ
ラズマ流を被蒸着体上に同時に間断なく照射し多
元蒸着薄膜を形成することを特徴とする。 更に、本発明の装置は、各スパツタ装置から供
給される各プラズマ流にそのインピーダンスに応
じた熱電子を注入するフイラメントと、を有し、
熱電子の注入により各プラズマ放電を安定化させ
つつ各スパツタ装置から供給されるプラズマ流を
被蒸着体上に同時に間断なく照射し多元蒸着薄膜
を形成することを特徴とする。 実施例 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。第３図には本発明の装置の好適な実施例が
示されている。 本発明の装置は、複数個の異るマグネトロンス
パツタ装置のスパツタ面を被蒸着体に臨ませ各ス
パツタ装置から供給されるプラズマ流被蒸着体に
同時に間断なく照射し、被蒸着体に複数の成分か
ら成る多元蒸着薄膜を形成している。 このようにすることにより、被蒸着体上に膜厚
方向の組成構造が良好に制御された多元蒸着薄膜
を形成することが可能となる。 すなわち、各スパツタ装置のスパツタ面を被蒸
着体の同一領域に臨ませ、各スパツタ装置のスパ
ツタ電力を独立に制御することにより、被蒸着体
表面にその膜厚方向に対し組成構成が均一な単層
構造をもつ多元蒸着薄膜を形成することができ
る。同様に、各スパツタ装置のスパツタ電力の制
御により、被蒸着体表面に膜厚方向に対し組成構
造が連続的に変化する単層構造をもつ多元蒸着薄
膜を形成することも可能であり、更に膜厚方向に
対し組成構造が連続的に変化する多層構造をもつ
多元蒸着薄膜を形成することも可能である。 また、各スパツタ装置のスパツタ面を被蒸着体
の異る領域に臨ませ、各スパツタ装置のスパツタ
電力を独立に制御することにより、被蒸着体上に
２次元的に異る組成構造をもつ多元蒸着薄膜を形
成することも可能である。 このため、本発明の装置においては、第３図に
示すごとく、被蒸着体１０を蒸着槽１２内に固定
保持する保持部１４と、被蒸着体１０にそのスパ
ツタ面１６を臨ませ被蒸着体１０に向けプラズマ
流を供給する複数の異るマグネトロンスパツタ装
置１８とを備えている。 実施例において、保持部１４は、その一端に被
蒸着体１０を保持する棒状体に形成され、その他
端を蒸着槽１２の天井中央部分に設けられたベロ
ーズ２０のフランジ２２に固定されている。従つ
て被蒸着体１０は、ベローズ２０を上下させ、回
転させ、更には傾斜させることにより蒸着槽１２
内の所望位置に位置調整することができる。 また、実施例において、マグネトロンスパツタ
装置１８は２組設けられており、各スパツタ装置
１８ａ，１８ｂはそれぞれマグネトロンスパツタ
源２４ａ，２４ｂとスパツタターゲツト２６ａ，
２６ｂとから形成されている。そして、このスパ
ツタ装置１８ａ，１８ｂはそのマグネトロンスパ
ツタ源２４ａ，２４ｂにRFまたはDC電力（スパ
ツタ電力）を投入することによりスパツタターゲ
ツト２６ａ，２６ｂをスパツタ蒸発させ被蒸着体
１０に向けプラズマ流を照射する。 本発明においては、各スパツタ装置１８ａ，１
８ｂはそのスパツタ面１６ａ，１６ｂがそれぞれ
被蒸着体１０に向け指向されているため、各スパ
ツタ源２４ａ，２４ｂのスパツタ電力を各々独立
して制御することにより、各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂのスパツタターゲツト２６ａ，２６ｂ
から複数のプラズマ流が被蒸着体１０に向け同時
に間断なく照射され、被蒸着体１０上に多元蒸着
薄膜１００が形成される。 これら各スパツタ装置１８ａ，１８ｂは蒸着槽
１２の底面に設けられたベローズ２８ａ，２８ｂ
のフランジ３０ａ，３０ｂ部分に取付けられてお
り、各ベローズ２８ａ，２８ｂを上下させ、回転
させ、更に傾斜させること等によりそのスパツタ
面１６ａ，１６ｂを被蒸着体１０の所望の領域に
向け臨ませることが可能となる。従つて、実施例
の装置では、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂのス
パツタ面１６ａ，１６ｂを被蒸着体１０の同一領
域に臨ませることも可能であり、また必要に応じ
異つた領域へ臨ませることも可能である。 また、本実施例においては、スパツタ蒸着をマ
グネトロンスパツタによつて行つているため、ス
パツタ時に各ターゲツト２６ａ，２６ｂから発生
するプラズマを磁場によつてターゲツト近傍に集
中させプラズマの高密度化を図り、スパツタ蒸着
の高密度化を図ることが可能となる。 しかし、本発明においては各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂのターゲツト２６ａ，２６ｂが被蒸着
体１０に指向して配設されていることから、各タ
ーゲツト近傍に発生するプラズマ間の相互干渉を
避けることができず、これをそのまま放置すれば
各スパツタ装置１８ａ，１８ｂを同時作動させる
場合に発生するプラズマが不安定となり、被蒸着
体１０上に形成される多元蒸着薄膜１００の成膜
速度及び膜質が不均一となり、更に極端な場合に
は各ターゲツトからのプラズマ放電が停止するこ
とがある。 このため、本発明の他の特徴的事項は、このよ
うな多元同時スパツタ成膜時に発生するプラズマ
の相互干渉を有効に防止し放電の安定化を図るた
め、プラズマ流の相互干渉を防止する遮蔽板３２
を設けたことにある。 実施例において、この遮蔽板３２は各スパツタ
装置１８ａ，１８ｂ間を仕切るように設けられて
おり、各ターゲツト２６ａ，２６ｂから発生する
プラズマを遮断しその相互干渉を防止している。
更に、この遮蔽板３２はプラズマの相互干渉を防
止するばかりでなく、各スパツタターゲツト２６
ａ，２６ｂから蒸発する物質による相互汚染を防
止するという果も発揮する。 更に、本発明の他の特徴的事項は、このように
各ターゲツト２６ａ，２６ｂからのプラズマ放電
の安定化を図るため、これら各ターゲツト２６
ａ，２６ｂから供給される各プラズマ流にそのイ
ンピーダンスに応じた熱電子を注入するフイラメ
ント３４を設けたことにある。 実施例において、このフイラメント３４は各ス
パツタ装置１８ａ，１８ｂのスパツタ面１６ａ，
１６ｂの近傍に設けられている。そして、図示し
ないインピーダンス検出手段により各ターゲツト
２６ａ，２６ｂから供給されるプラズマのインピ
ーダンスをそれぞれ電気的に検出している。この
ようにして、各フイラメント３４ａ，３４ｂから
各プラズマに注入する熱電子のドーズ量をプラズ
マのインピーダンスに応じてフイードバツク制御
し、プラズマの安定した放電を可能としている。
特に、このようなフイラメント３４ａ，３４ｂの
点火はプラズマの放電開始すなわちプラズマの発
生を容易かつ安定して行う上で極めて有効であ
る。 このように、本発明の装置によれば、複数のマ
グネトロンスパツタ装置１８ａ，１８ｂを用い被
蒸着体１０上に多元蒸着薄膜１００を多元同時ス
パツタ成膜するにあたり、各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂからプラズマ流を安定して供給するこ
とができるため、多元蒸着薄膜１００を簡単かつ
安定して形成することが可能である。 なお、実施例の装置においては、蒸着槽１２内
を所望のスパツタリング雰囲気に設定するため、
ガス導入系３６とガス排気系３８とがそれぞれ設
けられている。 本発明に係る多元薄膜のスパツタリング装置は
以上の構成から成り、以下にこの装置を利用して
行う本発明のスパツタリング蒸着方法を説明す
る。 まず、被蒸着体１０の保持部１４を保持するベ
ローズ２０及び各スパツタ装置１８ａ，１８ｂを
保持するベローズ２８ａ，２８ｂにより、各スパ
ツタ装置１８ａ，１８ｂのスパツタ面１６ａ，１
６ｂが被蒸着体１０に指向するよう各スパツタ装
置１８ａ，１８ｂと被蒸着体１０の相対位置関係
を調整する。 これに続いて、ガス排気系３８から蒸着槽１２
内を１×10-7TORRまで排気し、その後ガス導入
系３６から例えばアルゴン等の不活性ガスまたは
活性ガスとの混合ガス、例えばアルゴンと酸素ま
たはアルゴンと窒素等の混合ガスを５×
10-3TORRまで導入し、蒸着槽１２内に所定のス
パツタリング雰囲気を形成する。 そして、蒸着槽１２内にこのようなスパツタリ
ング雰囲気を形成した後、各フイラメント３４
ａ，３４ｂを点火するとともに各スパツタ装置１
８ａ，１８ｂにスパツタ電力を投入し、そのター
ゲツト２６ａ，２６ｂから被蒸着体１０に向けた
プラズマ流の供給を開始する。 このようにして、各スパツタ装置１８ａ，１８
ｂのターゲツト２６ａ，２６ｂから被蒸着体１０
に向け複数のプラズマ流を同時に供給すると、被
蒸着体１０上にはこれら複数のプラズマ流が同時
に間断なく照射され、膜厚方向に均一な組成構造
を有する多元蒸着薄膜が形成される。 ここににおいて、各スパツタ装置１８ａ，１８
ｂへの投入電力と被蒸着体１０へのスパツタ成膜
速度との関係を予め求めておけば、各スパツタ装
置１８ａ，１８ｂへの投入電力を独立して制御す
ることにより多元蒸着薄膜１００を構成する成分
比率を任意の値に調整することが可能となる。 また本発明によれば、各スパツタ装置１８ａ，
１８ｂから供給されるプラズマ流間の相互干渉を
遮蔽板３２により有効に防止し、更に熱電子放出
フイラメント３４を併用することによりプラズマ
を極めて安定なものとすることができるため、各
スパツタ装置１８ａ，１８ｂから被蒸着体１０に
向け供給されるプラズマ流を安定して制御し、被
蒸着体１０上に形成される多元蒸着薄膜１００を
優れた特性のものとすることができる。 従つて、本発明によれば、各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂのスパツタ面１６ａ，１６ｂを被蒸着
体１０の同一領域に指向させかつ各スパツタ装置
１８ａ，１８ｂにスパツタ電力を間断なく投入す
ることにより、被蒸着体１０上に各ターゲツト２
６ａ，２６ｂからのプラズマ流を同時に間断なく
照射することができ、その結果被蒸着体１０上に
膜厚方向の組成構造が３次元的に良好に制御され
た多元蒸着薄膜１００を形成することができる。 すなわち、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂに投
入するスパツタ電力を一定に制御すれば、被蒸着
体１０上には全領域にわたつて組成構造が均一な
単層構造の多元蒸着薄膜１００を形成することが
でき、また、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂに投
入するスパツタ電力を変化させることにより被蒸
着体１０上には、膜厚方向に対し組成構造が連続
的に変化する単層構造をもつ多元蒸着薄膜１００
あるいは膜厚方向に対し組成構造が連続的に変化
する多層構造をもつ多元蒸着薄膜１００を形成す
ることができる。 しかも、本発明のスパツタリング方法及び装置
によれば、被蒸着体１０上に各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂからのプラズマ流が間断なく連続して
照射され多元蒸着薄膜１００が形成されるため、
形成された多元蒸着薄膜１００内には、従来の多
元回転スパツタリング方法及び装置により形成さ
れた薄膜のごとく、周囲の雰囲気からのガス吸着
層等の組成構造を異にする異常層を含むことがな
いため、形成された多元蒸着薄膜１００は優れた
密着性、機械的強度及び電気的、光学的特性を有
することになる。 また、本発明に係るスパツタリング方法及び装
置によれば、従来の多元回転スパツタリング方法
及び装置に比し、優れた特性を有する均一な多元
蒸着薄膜を成膜速度を低下することなく形成する
ことができ高い生産性を発揮することが可能とな
る。 また、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂのスパツ
タ面１６ａ，１６ｂを被蒸着体１０の異る領域に
指向させ、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂにスパ
ツタ電力を間断なく投入することにより、被蒸着
体１０上に、膜厚方向には均一であるが２次元的
には異る組成構造を持つ多元蒸着薄膜１００を形
成することができる。 次に、本発明の具体的な実施例について説明す
る。 実施例 １ 本実施例は、TiO2及びSiO2の２元同時スパツ
タ成膜により被蒸着体１０上にTiO2及びSiO2か
らなる２元蒸着薄膜１００を形成するものであ
る。 ここにおいて、本発明の特徴を明確にするた
め、本実施例の２元同時スパツタリング方法及び
装置の説明は第４図に示す従来の２元回転スパツ
タリング方法及び装置と対比して説明する。な
お、第４図に示す従来装置は、被蒸着体１０の保
持部１４が、蒸着槽１２にその回転軸４０が回転
自在に取付けられた回転円板４２をもつて形成さ
れ、この回転円板４２に取付けられた被蒸着体１
０を円板４２を回転することにより所定の円軌動
に沿つて移動させている。そして、この被蒸着体
１０の円軌動に向けそのスパツタ面１６ａ，１６
ｂを臨ませて２組の異るマグネトロンスパツタ装
置１８ａ，１８ｂを設け、被蒸着体１０が各スパ
ツタ装置１８ａ，１８ｂの上空を通過する際その
ターゲツト２６ａ，２６ｂからプラズマ流を照射
し、被蒸着体１０上に多元蒸着薄膜１００を形成
するものである。 以下に本実施例に係る２元同時スパツタリング
方法及び装置を従来の２元回転スパツタリング方
法及び装置と対比して説明する。 第３図に示す本発明のスパツタリング装置と第
４図に示す従来の装置による共通実験条件 ターゲツト２６ａ，２６ｂと、被蒸着体１０との
距離：15cm 被蒸着体１０：５cm×５cm×５mmの石英ガラス ターゲツト２６ａ：直径10cmのTiO2焼結材 ターゲツト２６ｂ：直径10cmのSiO2焼結材 蒸着槽１２内の雰囲気：５×10-3TORRアルゴン
ガス スパツタ電力：200ワツト、350ワツト、500ワツ
ト 第４図に示す従来装置特有の実験条件 ターゲツト２６ａとターゲツト２６ｂとの距離：
20cm 回転円板４２：直径20cmの円周上に被蒸着体１０
を取付け毎分60回転で回転する 比 較 第５図には第３図に示す本発明の装置によるス
パツタ電力とTiO2膜、SiO2膜の成膜速度との関
係が示されており、同図中２００はTiO2成膜速
度を表わしており、３００はSiO2成膜速度特性
を表わしている。この特性曲線からも明らかなご
とく、TiO2成膜速度及びSiO2成膜速度は各スパ
ツタ装置１８ａ，１８ｂへの投入電力と比例し、
また各スパツタ装置１８ａ，１８ｂへの投入電力
が同じであればSiO2の方がTiO2の約２倍の成膜
速度を有することが理解される。 なお、第４図に示す従来装置を用い、TiO2タ
ーゲツト２６ａ、SiO2ターゲツト２６ｂのスパ
ツタ面１６ａ，１６ｂの真上に被蒸着体１０をそ
れぞれ固定して同一の条件のもとでSiO2膜及び
TiO2膜を成膜した場合においても第５図に示す
と同じ成膜特性が得られた。 第６図には、第３図に示す本発明の装置及び第
４図に示す従来装置を用いてSiO2及びTiO2の２
元蒸着薄膜のスパツタ成膜を行つた場合の実験結
果が示されており、図中４００は本発明の装置に
よる実験結果を示すものであり５００は従来装置
による実験結果を示すものである。なおこの実験
においては前述した実験条件にも表わしたごとく
各スパツタ装置１８ａ，１８ｂに供給する投入電
力をそれぞれRF500ワツトに設定し、各ターゲツ
ト２６ａ，２６ｂと被蒸着体１０との距離を等し
いものとした。 この実験結果からも明らかなごとく、本発明に
よれば第５図に示すTiO2及びSiO2の成膜速度を
犠牲にせず２元同時スパツタ成膜を行うことが可
能であり、第４図に示す従来装置に比しその成膜
速度が約10倍程度まで向上し生産性が飛躍的に向
上することが理解される。 更に、本発明の２元同時スパツタリング法と従
来の２元回転スパツタリング法との本質的な相違
は、このような多元蒸着薄膜１００の成膜速度の
向上に止まらず、このようなスパツタ法によつて
形成される多元蒸着薄膜１００の膜特性を極めて
優れたものにすることができる点にある。 すなわち、第６図に示すデータを得るための実
験条件の下で、第４図に示す従来の２元回転スパ
ツタリング装置により２元蒸着薄膜１００を形成
すると、この２元蒸着薄膜１００の形成はミクロ
的に見ると、被蒸着体１０がスパツタ装置１８ａ
の真上を通過する0.1秒間の間にTiO2が0.1Ａ〓堆積
しその後の0.4秒間は周囲の雰囲気からのガス吸
着が生じ、被蒸着体１０がスパツタ装置１８ｂの
真上を通過する次の0.1秒間の間にSiO2が0.2Ａ〓堆
積するという過程が繰返され、TiO2とSiO2から
成る２元蒸着薄膜１００の成膜が進むことにな
る。 従つて、ミクロ的に見れば、従来装置によつて
形成される２元蒸着薄膜１００はその膜厚方向に
組成の変動が生じ均一な膜特性を得ることができ
ないという致命的な欠陥があるとともに、TiO2
の蒸着とSiO2の蒸着との間にそれぞれ0.4秒間と
いう蒸着の起らない時間が存在することから、こ
の間に周囲の雰囲気からのガス吸着が避けられな
い。 気体分子運動論の教えるところによれば、この
0.4秒間の間に３×10-3TORRの圧力下では、室
温で例えば残留ガス中のH2O分子が毎秒４×1017
個／cm2の割合で衝突しその一部が膜物質と表面反
応を起し、TiO2膜とSiO2膜との間に常に一定の
残留ガス吸着層を生起せしめる。このように多元
蒸着薄膜１００の形成途中で周囲の雰囲気からの
ガス吸着が生じると、多元蒸着薄膜の密着性、機
械的強度の低下を招くばかりでなく不純物の混入
をも招き、膜特性の低下を引起すことになる。そ
して、このような不純物の混入は、ターゲツト２
６ａ，２６ｂにTiO2、SiO2のような比較的安定
したターゲツト材料を用いた場合にはそれ程問題
はないが、これらターゲツト材料として活性な金
属、合金類を用いた場合には膜中に酸化物、窒化
物、炭化物、水酸化物等の積出を伴い膜の電気
的、光学的特性の低下を引起す原因となる。 これに比し、第３図に示す本発明の装置による
２元同時スパツタリング法では、各ターゲツト２
６ａ，２６ｂから供給されるプラズマ流を時間的
なずれなく同時に被蒸着体１０上に照射し２元蒸
着薄膜を完全同時に成膜することができるため、
被蒸着体１０上にその膜厚方向に対し組成の変動
がない均一な２元蒸着薄膜１００を形成すること
ができ、その膜特性を極めて優れたものとするこ
とができる。更に、本発明の同時スパツタリング
法では、TiO2及びSiO2連続して間断なく蒸着さ
せ２元蒸着薄膜１００を形成するため、その膜形
成の途中で周囲の雰囲気からのガス吸着が発生す
ることがなく、形成された２元蒸着薄膜１００は
従来の２元回転スパツタリング法により形成され
た２元蒸着薄膜に比し密着性、機械的強度に優
れ、更に不純物等が混入することもない。 なお、従来の２元回転スパツタリング法によつ
ても、被蒸着体１０を取付けた回転円板４２の回
転速度を速くすれば被蒸着体１０上に形成される
２元蒸着薄膜１００の膜厚方向への組成変動をあ
る程度抑制できるが、技術的な問題から回転円板
の回転速度は50〜60rpmが限度であり、その膜特
性の改善には限界がある。 以上のことからも明らかなごとく、本発明の多
元同時スパツタリング法によれば、従来の多元回
転スパツタリング法に比し被蒸着体１０上に膜厚
方向に組成変動の全くない純度の高い多元蒸着薄
膜１００を形成可能であることが理解される。 実施例 ２ 本実施例においては、第３図に示す本発明の装
置を用い被蒸着体１０上にTiO2及びSiO2から成
る２元蒸着薄膜１００を形成し、その屈折率を測
定した。 実験条件 ターゲツト２６ａ，２６ｂと被蒸着体１０との距
離：15cm 被蒸着体１０：コーニングガラス No.7059 ５cm
×５cm×５mm ターゲツト２６ａ：直径10cmのTiO2焼結材 ターゲツト２６ｂ：直径10cmのSiO2焼結材 蒸着槽１２内の雰囲気：５×10-3TORRアルゴン
数個のマグネトロンスパツタ装置を用い被蒸着体
に多元蒸着薄膜を形成するスパツタリング装置に
関する。 従来技術 近年、各種の製品に例えば金属または金属酸化
物から成る薄膜を蒸着被覆してこれら製品の特性
向上が図られている。 第１図にはこのような製品の一例が示されてお
り、製品すなわち被蒸着体１０の表面にその製品
の目的に応じた薄膜１００が蒸着被覆され製品の
特性向上が図られている。従つて、被蒸着体１０
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、熱線遮蔽ガラスとして建築物、
車両、冷蔵庫等のガラスに用いられ冷房負荷低減
による省エネルギを図ることができ、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、誘電率及び絶縁性の向上を
図ることが可能である。 更に、金属あるいはプラスチツク材料を含む各
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１０の表面
に金属酸化物蒸着薄膜１００ａ、金属蒸着薄膜１
００ｂ、金属酸化物蒸着薄膜１００ｃ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
とが行われている。このように金属酸化物薄膜１
００ａ，１００ｃ間に金属薄膜１００ｂをサンド
イツチ状に形成することにより、この金属薄膜１
００ｂを電気導体として活用することが可能であ
り、例えば表示素子の透明導体、あるいは車両窓
ガラスの曇り止め用ヒータとして利用することが
可能である。 このような薄膜の蒸着方法として、従来より薄
膜をスパツタ蒸着するスパツタリング法が周知で
あり、各種製品の薄膜蒸着に幅広く用いられてい
る。このスパツタリング法は、スパツタ源及びス
パツタターゲツト等から成るスパツタ装置を用
い、このスパツタ装置に供給するスパツタ電力を
制御することにより、スパツタターゲツトから金
属または金属酸化物のスパツタ蒸着を行い被蒸着
体に所望の金属または金属酸化物の蒸着薄膜を形
成するものであり、同様に被蒸着体に薄膜を蒸着
する真空蒸着法に比べ、被蒸着体への薄膜の密着
性が高く、蒸着膜の密度が高い等の長所を有する
ため、単一組成の薄膜、例えばTiO2またはSiO2
薄膜等の蒸着に極めて優れている。 しかし、従来のスパツタリング法は、複数の成
分から成る薄膜、例えばTiO2及びSiO2の混合成
分から成る多元蒸着薄膜を作成するに際しては、
スパツタ装置のスパツタターゲツトに多元系ター
ゲツト、例えばTiO2及びSiO2の複合化合物から
成るターゲツトを用いる方法、または第３図に示
すごとく、複数個のターゲツトを同一平面内に設
け被蒸着体を回転しながら成膜する多元回転スパ
ツタリング方法等が用いられているため、その膜
組成の制御を必ずしも容易に行うことができない
という欠点があつた。 すなわち、前者の多元系ターゲツトを用いる方
法では、ターゲツトとして合金または加合物のい
ずれのターゲツトを用いる場合でも、作成したタ
ーゲートが極めてもろかつたり、非常に硬かつた
りしてターゲツト作成が非常に困難であるばかり
でなく、ターゲツト構成元素間の選択スパツタリ
ングによりターゲツト組成とできた薄膜の組成と
が一致せず、薄膜の組成構造を良好に制御するこ
とが難しいという問題があつた。 また、後者の多元回転スパツタリング方法で
は、蒸着槽内に設けられた回転円板に被蒸着体を
取付け、蒸着槽内にて被蒸着体を所定の円軌動に
沿つて移動させるとともに、複数のスパツタ装置
を被蒸着体の円軌動に向け対向配置し、円板が回
転し被蒸着体が各スパツタ装置上を通過する毎に
スパツタ装置から供給されるプラズマ流を被蒸着
体上に繰返して照射し多元蒸着薄膜を形成してい
た。従つて、例えばSiO2ターゲツトを有するス
パツタ装置とTiO2ターゲツトを有するスパツタ
装置とを用いれば、被蒸着体上にはSiO2とTiO2
の混合成分から成る多元蒸着薄膜が形成される。 しかし、このような従来の多元回転スパツタリ
ング法では、被蒸着体を円軌動に沿い移動させつ
つ、すなわち被蒸着体を各スパツタ装置の上空を
順次通過させつつプラズマ流を照射し多元蒸着薄
膜を形成しているため、各スパツタ装置から供給
されるプラズマ成分を被蒸着体上に同時に間断な
く照射させることができないという欠点があつ
た。 このため、例えばSiO2ターゲツトを有するス
パツタ装置とTiO2ターゲツトを有するスパツタ
装置とを用いて被蒸着体上にSiO2とTiO2の混合
成分から成る多元蒸着薄膜を形成しても、微視的
に見れば被蒸着体上に形成される多元蒸着薄膜は
SiO2層とTiO2層とが交互に積層される組成構造
となるため薄膜の組成構造を良好に制御すること
が難しく、特にその膜厚方向に均一な膜組成を得
ることができないという問題があつた。 このように、多元蒸着薄膜を形成するにあたり
均一な被膜組成を得ることができないということ
は、薄膜の特性の低下を招くため、その有効な対
策が必要となる。 もちろん、被蒸着体の取付円板の回転速度をス
パツタ成膜速度に比べて充分早くするか、または
取付円板の回転速度に比べスパツタ成膜速度を充
分遅くすれば、理論的には多元蒸着薄膜の組成構
造を均一組成に近づけることが可能である。しか
し、前者のように真空中で円板を高速回転させつ
つ薄膜を形成することは技術的に非常に困難で今
だ実用化の例はなく、また後者の場合にはスパツ
タ成膜速度の低下が生産性の低下を招くという点
で問題がある。 また、このような従来の複数のスパツタ装置を
用いる方法では、被蒸着体がスパツタ装置とスパ
ツタ装置の間を移動するのに所定の時間を必要と
するため、この間に周囲の雰囲気からのガス吸着
が生じ、薄膜の密着性、機械的強度の低下を招く
ばかりでなく不純物の混入をも招くことになる。
このような不純物の混入は、TiO2やSiO2のよう
に比較的安定なターゲツト材料を用いたスパツタ
装置を使用した場合にはそれ程問題がないが、活
性な金属、合金類ターゲツトを用いたスパツタ装
置を使用した場合には、薄膜中に酸化物、窒化
物、炭化物、水酸化物等の代合物の析出を伴い電
気的、光学的特性の低下を招くという欠点があつ
た。 発明の目的 本発明はこのような従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、優れた特性を有する多
元蒸着薄膜を被蒸着体上に簡単に被覆することの
可能な多元同時スパツタリング方法及び装置を提
供することにある。 発明の構成 また、本発明の装置は、被蒸着体を蒸着槽内に
固定保持する保持部と、被蒸着体にそのスパツタ
面を臨ませ被蒸着体に向けプラズマ流を供給する
複数の異るマグネトロンスパツタ装置と、各スパ
ツタ装置から供給されるプラズマ流の相互干渉を
防止する遮蔽板と、を有し、プラズマ流の相互干
渉を防止しつつ各スパツタ装置から供給されるプ
ラズマ流を被蒸着体上に同時に間断なく照射し多
元蒸着薄膜を形成することを特徴とする。 更に、本発明の装置は、各スパツタ装置から供
給される各プラズマ流にそのインピーダンスに応
じた熱電子を注入するフイラメントと、を有し、
熱電子の注入により各プラズマ放電を安定化させ
つつ各スパツタ装置から供給されるプラズマ流を
被蒸着体上に同時に間断なく照射し多元蒸着薄膜
を形成することを特徴とする。 実施例 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。第３図には本発明の装置の好適な実施例が
示されている。 本発明の装置は、複数個の異るマグネトロンス
パツタ装置のスパツタ面を被蒸着体に臨ませ各ス
パツタ装置から供給されるプラズマ流被蒸着体に
同時に間断なく照射し、被蒸着体に複数の成分か
ら成る多元蒸着薄膜を形成している。 このようにすることにより、被蒸着体上に膜厚
方向の組成構造が良好に制御された多元蒸着薄膜
を形成することが可能となる。 すなわち、各スパツタ装置のスパツタ面を被蒸
着体の同一領域に臨ませ、各スパツタ装置のスパ
ツタ電力を独立に制御することにより、被蒸着体
表面にその膜厚方向に対し組成構成が均一な単層
構造をもつ多元蒸着薄膜を形成することができ
る。同様に、各スパツタ装置のスパツタ電力の制
御により、被蒸着体表面に膜厚方向に対し組成構
造が連続的に変化する単層構造をもつ多元蒸着薄
膜を形成することも可能であり、更に膜厚方向に
対し組成構造が連続的に変化する多層構造をもつ
多元蒸着薄膜を形成することも可能である。 また、各スパツタ装置のスパツタ面を被蒸着体
の異る領域に臨ませ、各スパツタ装置のスパツタ
電力を独立に制御することにより、被蒸着体上に
２次元的に異る組成構造をもつ多元蒸着薄膜を形
成することも可能である。 このため、本発明の装置においては、第３図に
示すごとく、被蒸着体１０を蒸着槽１２内に固定
保持する保持部１４と、被蒸着体１０にそのスパ
ツタ面１６を臨ませ被蒸着体１０に向けプラズマ
流を供給する複数の異るマグネトロンスパツタ装
置１８とを備えている。 実施例において、保持部１４は、その一端に被
蒸着体１０を保持する棒状体に形成され、その他
端を蒸着槽１２の天井中央部分に設けられたベロ
ーズ２０のフランジ２２に固定されている。従つ
て被蒸着体１０は、ベローズ２０を上下させ、回
転させ、更には傾斜させることにより蒸着槽１２
内の所望位置に位置調整することができる。 また、実施例において、マグネトロンスパツタ
装置１８は２組設けられており、各スパツタ装置
１８ａ，１８ｂはそれぞれマグネトロンスパツタ
源２４ａ，２４ｂとスパツタターゲツト２６ａ，
２６ｂとから形成されている。そして、このスパ
ツタ装置１８ａ，１８ｂはそのマグネトロンスパ
ツタ源２４ａ，２４ｂにRFまたはDC電力（スパ
ツタ電力）を投入することによりスパツタターゲ
ツト２６ａ，２６ｂをスパツタ蒸発させ被蒸着体
１０に向けプラズマ流を照射する。 本発明においては、各スパツタ装置１８ａ，１
８ｂはそのスパツタ面１６ａ，１６ｂがそれぞれ
被蒸着体１０に向け指向されているため、各スパ
ツタ源２４ａ，２４ｂのスパツタ電力を各々独立
して制御することにより、各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂのスパツタターゲツト２６ａ，２６ｂ
から複数のプラズマ流が被蒸着体１０に向け同時
に間断なく照射され、被蒸着体１０上に多元蒸着
薄膜１００が形成される。 これら各スパツタ装置１８ａ，１８ｂは蒸着槽
１２の底面に設けられたベローズ２８ａ，２８ｂ
のフランジ３０ａ，３０ｂ部分に取付けられてお
り、各ベローズ２８ａ，２８ｂを上下させ、回転
させ、更に傾斜させること等によりそのスパツタ
面１６ａ，１６ｂを被蒸着体１０の所望の領域に
向け臨ませることが可能となる。従つて、実施例
の装置では、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂのス
パツタ面１６ａ，１６ｂを被蒸着体１０の同一領
域に臨ませることも可能であり、また必要に応じ
異つた領域へ臨ませることも可能である。 また、本実施例においては、スパツタ蒸着をマ
グネトロンスパツタによつて行つているため、ス
パツタ時に各ターゲツト２６ａ，２６ｂから発生
するプラズマを磁場によつてターゲツト近傍に集
中させプラズマの高密度化を図り、スパツタ蒸着
の高密度化を図ることが可能となる。 しかし、本発明においては各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂのターゲツト２６ａ，２６ｂが被蒸着
体１０に指向して配設されていることから、各タ
ーゲツト近傍に発生するプラズマ間の相互干渉を
避けることができず、これをそのまま放置すれば
各スパツタ装置１８ａ，１８ｂを同時作動させる
場合に発生するプラズマが不安定となり、被蒸着
体１０上に形成される多元蒸着薄膜１００の成膜
速度及び膜質が不均一となり、更に極端な場合に
は各ターゲツトからのプラズマ放電が停止するこ
とがある。 このため、本発明の他の特徴的事項は、このよ
うな多元同時スパツタ成膜時に発生するプラズマ
の相互干渉を有効に防止し放電の安定化を図るた
め、プラズマ流の相互干渉を防止する遮蔽板３２
を設けたことにある。 実施例において、この遮蔽板３２は各スパツタ
装置１８ａ，１８ｂ間を仕切るように設けられて
おり、各ターゲツト２６ａ，２６ｂから発生する
プラズマを遮断しその相互干渉を防止している。
更に、この遮蔽板３２はプラズマの相互干渉を防
止するばかりでなく、各スパツタターゲツト２６
ａ，２６ｂから蒸発する物質による相互汚染を防
止するという果も発揮する。 更に、本発明の他の特徴的事項は、このように
各ターゲツト２６ａ，２６ｂからのプラズマ放電
の安定化を図るため、これら各ターゲツト２６
ａ，２６ｂから供給される各プラズマ流にそのイ
ンピーダンスに応じた熱電子を注入するフイラメ
ント３４を設けたことにある。 実施例において、このフイラメント３４は各ス
パツタ装置１８ａ，１８ｂのスパツタ面１６ａ，
１６ｂの近傍に設けられている。そして、図示し
ないインピーダンス検出手段により各ターゲツト
２６ａ，２６ｂから供給されるプラズマのインピ
ーダンスをそれぞれ電気的に検出している。この
ようにして、各フイラメント３４ａ，３４ｂから
各プラズマに注入する熱電子のドーズ量をプラズ
マのインピーダンスに応じてフイードバツク制御
し、プラズマの安定した放電を可能としている。
特に、このようなフイラメント３４ａ，３４ｂの
点火はプラズマの放電開始すなわちプラズマの発
生を容易かつ安定して行う上で極めて有効であ
る。 このように、本発明の装置によれば、複数のマ
グネトロンスパツタ装置１８ａ，１８ｂを用い被
蒸着体１０上に多元蒸着薄膜１００を多元同時ス
パツタ成膜するにあたり、各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂからプラズマ流を安定して供給するこ
とができるため、多元蒸着薄膜１００を簡単かつ
安定して形成することが可能である。 なお、実施例の装置においては、蒸着槽１２内
を所望のスパツタリング雰囲気に設定するため、
ガス導入系３６とガス排気系３８とがそれぞれ設
けられている。 本発明に係る多元薄膜のスパツタリング装置は
以上の構成から成り、以下にこの装置を利用して
行う本発明のスパツタリング蒸着方法を説明す
る。 まず、被蒸着体１０の保持部１４を保持するベ
ローズ２０及び各スパツタ装置１８ａ，１８ｂを
保持するベローズ２８ａ，２８ｂにより、各スパ
ツタ装置１８ａ，１８ｂのスパツタ面１６ａ，１
６ｂが被蒸着体１０に指向するよう各スパツタ装
置１８ａ，１８ｂと被蒸着体１０の相対位置関係
を調整する。 これに続いて、ガス排気系３８から蒸着槽１２
内を１×10-7TORRまで排気し、その後ガス導入
系３６から例えばアルゴン等の不活性ガスまたは
活性ガスとの混合ガス、例えばアルゴンと酸素ま
たはアルゴンと窒素等の混合ガスを５×
10-3TORRまで導入し、蒸着槽１２内に所定のス
パツタリング雰囲気を形成する。 そして、蒸着槽１２内にこのようなスパツタリ
ング雰囲気を形成した後、各フイラメント３４
ａ，３４ｂを点火するとともに各スパツタ装置１
８ａ，１８ｂにスパツタ電力を投入し、そのター
ゲツト２６ａ，２６ｂから被蒸着体１０に向けた
プラズマ流の供給を開始する。 このようにして、各スパツタ装置１８ａ，１８
ｂのターゲツト２６ａ，２６ｂから被蒸着体１０
に向け複数のプラズマ流を同時に供給すると、被
蒸着体１０上にはこれら複数のプラズマ流が同時
に間断なく照射され、膜厚方向に均一な組成構造
を有する多元蒸着薄膜が形成される。 ここににおいて、各スパツタ装置１８ａ，１８
ｂへの投入電力と被蒸着体１０へのスパツタ成膜
速度との関係を予め求めておけば、各スパツタ装
置１８ａ，１８ｂへの投入電力を独立して制御す
ることにより多元蒸着薄膜１００を構成する成分
比率を任意の値に調整することが可能となる。 また本発明によれば、各スパツタ装置１８ａ，
１８ｂから供給されるプラズマ流間の相互干渉を
遮蔽板３２により有効に防止し、更に熱電子放出
フイラメント３４を併用することによりプラズマ
を極めて安定なものとすることができるため、各
スパツタ装置１８ａ，１８ｂから被蒸着体１０に
向け供給されるプラズマ流を安定して制御し、被
蒸着体１０上に形成される多元蒸着薄膜１００を
優れた特性のものとすることができる。 従つて、本発明によれば、各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂのスパツタ面１６ａ，１６ｂを被蒸着
体１０の同一領域に指向させかつ各スパツタ装置
１８ａ，１８ｂにスパツタ電力を間断なく投入す
ることにより、被蒸着体１０上に各ターゲツト２
６ａ，２６ｂからのプラズマ流を同時に間断なく
照射することができ、その結果被蒸着体１０上に
膜厚方向の組成構造が３次元的に良好に制御され
た多元蒸着薄膜１００を形成することができる。 すなわち、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂに投
入するスパツタ電力を一定に制御すれば、被蒸着
体１０上には全領域にわたつて組成構造が均一な
単層構造の多元蒸着薄膜１００を形成することが
でき、また、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂに投
入するスパツタ電力を変化させることにより被蒸
着体１０上には、膜厚方向に対し組成構造が連続
的に変化する単層構造をもつ多元蒸着薄膜１００
あるいは膜厚方向に対し組成構造が連続的に変化
する多層構造をもつ多元蒸着薄膜１００を形成す
ることができる。 しかも、本発明のスパツタリング方法及び装置
によれば、被蒸着体１０上に各スパツタ装置１８
ａ，１８ｂからのプラズマ流が間断なく連続して
照射され多元蒸着薄膜１００が形成されるため、
形成された多元蒸着薄膜１００内には、従来の多
元回転スパツタリング方法及び装置により形成さ
れた薄膜のごとく、周囲の雰囲気からのガス吸着
層等の組成構造を異にする異常層を含むことがな
いため、形成された多元蒸着薄膜１００は優れた
密着性、機械的強度及び電気的、光学的特性を有
することになる。 また、本発明に係るスパツタリング方法及び装
置によれば、従来の多元回転スパツタリング方法
及び装置に比し、優れた特性を有する均一な多元
蒸着薄膜を成膜速度を低下することなく形成する
ことができ高い生産性を発揮することが可能とな
る。 また、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂのスパツ
タ面１６ａ，１６ｂを被蒸着体１０の異る領域に
指向させ、各スパツタ装置１８ａ，１８ｂにスパ
ツタ電力を間断なく投入することにより、被蒸着
体１０上に、膜厚方向には均一であるが２次元的
には異る組成構造を持つ多元蒸着薄膜１００を形
成することができる。 次に、本発明の具体的な実施例について説明す
る。 実施例 １ 本実施例は、TiO2及びSiO2の２元同時スパツ
タ成膜により被蒸着体１０上にTiO2及びSiO2か
らなる２元蒸着薄膜１００を形成するものであ
る。 ここにおいて、本発明の特徴を明確にするた
め、本実施例の２元同時スパツタリング方法及び
装置の説明は第４図に示す従来の２元回転スパツ
タリング方法及び装置と対比して説明する。な
お、第４図に示す従来装置は、被蒸着体１０の保
持部１４が、蒸着槽１２にその回転軸４０が回転
自在に取付けられた回転円板４２をもつて形成さ
れ、この回転円板４２に取付けられた被蒸着体１
０を円板４２を回転することにより所定の円軌動
に沿つて移動させている。そして、この被蒸着体
１０の円軌動に向けそのスパツタ面１６ａ，１６
ｂを臨ませて２組の異るマグネトロンスパツタ装
置１８ａ，１８ｂを設け、被蒸着体１０が各スパ
ツタ装置１８ａ，１８ｂの上空を通過する際その
ターゲツト２６ａ，２６ｂからプラズマ流を照射
し、被蒸着体１０上に多元蒸着薄膜１００を形成
するものである。 以下に本実施例に係る２元同時スパツタリング
方法及び装置を従来の２元回転スパツタリング方
法及び装置と対比して説明する。 第３図に示す本発明のスパツタリング装置と第
４図に示す従来の装置による共通実験条件 ターゲツト２６ａ，２６ｂと、被蒸着体１０との
距離：15cm 被蒸着体１０：５cm×５cm×５mmの石英ガラス ターゲツト２６ａ：直径10cmのTiO2焼結材 ターゲツト２６ｂ：直径10cmのSiO2焼結材 蒸着槽１２内の雰囲気：５×10-3TORRアルゴン
ガス スパツタ電力：200ワツト、350ワツト、500ワツ
ト 第４図に示す従来装置特有の実験条件 ターゲツト２６ａとターゲツト２６ｂとの距離：
20cm 回転円板４２：直径20cmの円周上に被蒸着体１０
を取付け毎分60回転で回転する 比 較 第５図には第３図に示す本発明の装置によるス
パツタ電力とTiO2膜、SiO2膜の成膜速度との関
係が示されており、同図中２００はTiO2成膜速
度を表わしており、３００はSiO2成膜速度特性
を表わしている。この特性曲線からも明らかなご
とく、TiO2成膜速度及びSiO2成膜速度は各スパ
ツタ装置１８ａ，１８ｂへの投入電力と比例し、
また各スパツタ装置１８ａ，１８ｂへの投入電力
が同じであればSiO2の方がTiO2の約２倍の成膜
速度を有することが理解される。 なお、第４図に示す従来装置を用い、TiO2タ
ーゲツト２６ａ、SiO2ターゲツト２６ｂのスパ
ツタ面１６ａ，１６ｂの真上に被蒸着体１０をそ
れぞれ固定して同一の条件のもとでSiO2膜及び
TiO2膜を成膜した場合においても第５図に示す
と同じ成膜特性が得られた。 第６図には、第３図に示す本発明の装置及び第
４図に示す従来装置を用いてSiO2及びTiO2の２
元蒸着薄膜のスパツタ成膜を行つた場合の実験結
果が示されており、図中４００は本発明の装置に
よる実験結果を示すものであり５００は従来装置
による実験結果を示すものである。なおこの実験
においては前述した実験条件にも表わしたごとく
各スパツタ装置１８ａ，１８ｂに供給する投入電
力をそれぞれRF500ワツトに設定し、各ターゲツ
ト２６ａ，２６ｂと被蒸着体１０との距離を等し
いものとした。 この実験結果からも明らかなごとく、本発明に
よれば第５図に示すTiO2及びSiO2の成膜速度を
犠牲にせず２元同時スパツタ成膜を行うことが可
能であり、第４図に示す従来装置に比しその成膜
速度が約10倍程度まで向上し生産性が飛躍的に向
上することが理解される。 更に、本発明の２元同時スパツタリング法と従
来の２元回転スパツタリング法との本質的な相違
は、このような多元蒸着薄膜１００の成膜速度の
向上に止まらず、このようなスパツタ法によつて
形成される多元蒸着薄膜１００の膜特性を極めて
優れたものにすることができる点にある。 すなわち、第６図に示すデータを得るための実
験条件の下で、第４図に示す従来の２元回転スパ
ツタリング装置により２元蒸着薄膜１００を形成
すると、この２元蒸着薄膜１００の形成はミクロ
的に見ると、被蒸着体１０がスパツタ装置１８ａ
の真上を通過する0.1秒間の間にTiO2が0.1Ａ〓堆積
しその後の0.4秒間は周囲の雰囲気からのガス吸
着が生じ、被蒸着体１０がスパツタ装置１８ｂの
真上を通過する次の0.1秒間の間にSiO2が0.2Ａ〓堆
積するという過程が繰返され、TiO2とSiO2から
成る２元蒸着薄膜１００の成膜が進むことにな
る。 従つて、ミクロ的に見れば、従来装置によつて
形成される２元蒸着薄膜１００はその膜厚方向に
組成の変動が生じ均一な膜特性を得ることができ
ないという致命的な欠陥があるとともに、TiO2
の蒸着とSiO2の蒸着との間にそれぞれ0.4秒間と
いう蒸着の起らない時間が存在することから、こ
の間に周囲の雰囲気からのガス吸着が避けられな
い。 気体分子運動論の教えるところによれば、この
0.4秒間の間に３×10-3TORRの圧力下では、室
温で例えば残留ガス中のH2O分子が毎秒４×1017
個／cm2の割合で衝突しその一部が膜物質と表面反
応を起し、TiO2膜とSiO2膜との間に常に一定の
残留ガス吸着層を生起せしめる。このように多元
蒸着薄膜１００の形成途中で周囲の雰囲気からの
ガス吸着が生じると、多元蒸着薄膜の密着性、機
械的強度の低下を招くばかりでなく不純物の混入
をも招き、膜特性の低下を引起すことになる。そ
して、このような不純物の混入は、ターゲツト２
６ａ，２６ｂにTiO2、SiO2のような比較的安定
したターゲツト材料を用いた場合にはそれ程問題
はないが、これらターゲツト材料として活性な金
属、合金類を用いた場合には膜中に酸化物、窒化
物、炭化物、水酸化物等の積出を伴い膜の電気
的、光学的特性の低下を引起す原因となる。 これに比し、第３図に示す本発明の装置による
２元同時スパツタリング法では、各ターゲツト２
６ａ，２６ｂから供給されるプラズマ流を時間的
なずれなく同時に被蒸着体１０上に照射し２元蒸
着薄膜を完全同時に成膜することができるため、
被蒸着体１０上にその膜厚方向に対し組成の変動
がない均一な２元蒸着薄膜１００を形成すること
ができ、その膜特性を極めて優れたものとするこ
とができる。更に、本発明の同時スパツタリング
法では、TiO2及びSiO2連続して間断なく蒸着さ
せ２元蒸着薄膜１００を形成するため、その膜形
成の途中で周囲の雰囲気からのガス吸着が発生す
ることがなく、形成された２元蒸着薄膜１００は
従来の２元回転スパツタリング法により形成され
た２元蒸着薄膜に比し密着性、機械的強度に優
れ、更に不純物等が混入することもない。 なお、従来の２元回転スパツタリング法によつ
ても、被蒸着体１０を取付けた回転円板４２の回
転速度を速くすれば被蒸着体１０上に形成される
２元蒸着薄膜１００の膜厚方向への組成変動をあ
る程度抑制できるが、技術的な問題から回転円板
の回転速度は50〜60rpmが限度であり、その膜特
性の改善には限界がある。 以上のことからも明らかなごとく、本発明の多
元同時スパツタリング法によれば、従来の多元回
転スパツタリング法に比し被蒸着体１０上に膜厚
方向に組成変動の全くない純度の高い多元蒸着薄
膜１００を形成可能であることが理解される。 実施例 ２ 本実施例においては、第３図に示す本発明の装
置を用い被蒸着体１０上にTiO2及びSiO2から成
る２元蒸着薄膜１００を形成し、その屈折率を測
定した。 実験条件 ターゲツト２６ａ，２６ｂと被蒸着体１０との距
離：15cm 被蒸着体１０：コーニングガラス No.7059 ５cm
×５cm×５mm ターゲツト２６ａ：直径10cmのTiO2焼結材 ターゲツト２６ｂ：直径10cmのSiO2焼結材 蒸着槽１２内の雰囲気：５×10-3TORRアルゴン
【表】
屈折率測定：エリソメータ
上記実験条件のもとで、第１図に示すよう被蒸
着体１０の表面にTiO2及びSiO2から成る２元蒸
着薄膜１００を形成した。 第７図にはこのようにして形成された２元蒸着
薄膜のスパツタ電力投入比と薄膜の屈折率との関
係が示されており、同図からも明らかなごとく各
スパツタ装置１８ａ，１８ｂへの投入電力比、す
なわちSiO2へのTiO2の添加とともに薄膜の屈折
率が1.45〜1.96まで変化することが理解される。
従つて、前述した第５図に示す投入電力と成膜速
度との関係が分れば、1.45〜1.96までの屈折率を
有する透明な２元蒸着薄膜１００が成膜速度の低
下なく任意に形成することができる。 このようにして本発明の多元同時スパツタリン
グ法により形成した多元蒸着薄膜１００は、従来
の２元回転スパツタ法により作成した多元蒸着薄
膜に比べNaOH、H2Oに対する耐蝕性が極めて優
れていることが実験により確認された。このこと
からも、本発明に係る多元同時スパツタ法は極め
て優れた効果を有することが理解される。 なお、以上説明した実施例においてはいずれも
多元蒸着薄膜をSiO2及びTiO2により形成したも
のを示したが、本発明はこれに限らず他の成分か
ら成る多元蒸着薄膜を形成する上でも極めて有効
である。 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、多元同
時スパツタ時に発生するプラズマの相互干渉を遮
蔽板を用いて有効に防止し放電の安定化を図るこ
とができ、更にスパツタ装置から供給される各プ
ラズマ流にそのインピーダンスに応じた熱電子を
注入するフイラメントを併用することにより、プ
ラズマの安定した放電を可能とし、特にプラズマ
の放電開始時におけるプラズマの発生をより容易
にかつ安定して行うことが可能となる。 この結果、本発明によれば、各スパツタ装置か
ら被蒸着体に向け供給されるプラズマ流を安定し
て制御し、その組成構造が良好に制御された純度
の高い膜特性を有する多元蒸着薄膜を、成膜速度
を損なうことなく形成することが可能となる。
上記実験条件のもとで、第１図に示すよう被蒸
着体１０の表面にTiO2及びSiO2から成る２元蒸
着薄膜１００を形成した。 第７図にはこのようにして形成された２元蒸着
薄膜のスパツタ電力投入比と薄膜の屈折率との関
係が示されており、同図からも明らかなごとく各
スパツタ装置１８ａ，１８ｂへの投入電力比、す
なわちSiO2へのTiO2の添加とともに薄膜の屈折
率が1.45〜1.96まで変化することが理解される。
従つて、前述した第５図に示す投入電力と成膜速
度との関係が分れば、1.45〜1.96までの屈折率を
有する透明な２元蒸着薄膜１００が成膜速度の低
下なく任意に形成することができる。 このようにして本発明の多元同時スパツタリン
グ法により形成した多元蒸着薄膜１００は、従来
の２元回転スパツタ法により作成した多元蒸着薄
膜に比べNaOH、H2Oに対する耐蝕性が極めて優
れていることが実験により確認された。このこと
からも、本発明に係る多元同時スパツタ法は極め
て優れた効果を有することが理解される。 なお、以上説明した実施例においてはいずれも
多元蒸着薄膜をSiO2及びTiO2により形成したも
のを示したが、本発明はこれに限らず他の成分か
ら成る多元蒸着薄膜を形成する上でも極めて有効
である。 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、多元同
時スパツタ時に発生するプラズマの相互干渉を遮
蔽板を用いて有効に防止し放電の安定化を図るこ
とができ、更にスパツタ装置から供給される各プ
ラズマ流にそのインピーダンスに応じた熱電子を
注入するフイラメントを併用することにより、プ
ラズマの安定した放電を可能とし、特にプラズマ
の放電開始時におけるプラズマの発生をより容易
にかつ安定して行うことが可能となる。 この結果、本発明によれば、各スパツタ装置か
ら被蒸着体に向け供給されるプラズマ流を安定し
て制御し、その組成構造が良好に制御された純度
の高い膜特性を有する多元蒸着薄膜を、成膜速度
を損なうことなく形成することが可能となる。
第１図は被蒸着体上に形成された単層蒸着薄膜
の説明図、第２図は被蒸着体上に形成された多層
蒸着薄膜の説明図、第３図は本発明に係る多元同
時スパツタリング方法及び装置の好適な実施例を
示す説明図、第４図は従来の多元回転スパツタリ
ング装置の説明図、第５図及び第６図は第３図に
示す本発明の装置及び第４図に示す従来装置の成
膜特性図、第７図は本発明の装置により形成され
た多元蒸着薄膜の屈折率を表わす特性図である。 １０……被蒸着体、１２……蒸着槽、１４……
保持部、１６……スパツタ面、１８……スパツタ
装置、３２……遮蔽板、３４……フイラメント、
１００……多元蒸着薄膜。
の説明図、第２図は被蒸着体上に形成された多層
蒸着薄膜の説明図、第３図は本発明に係る多元同
時スパツタリング方法及び装置の好適な実施例を
示す説明図、第４図は従来の多元回転スパツタリ
ング装置の説明図、第５図及び第６図は第３図に
示す本発明の装置及び第４図に示す従来装置の成
膜特性図、第７図は本発明の装置により形成され
た多元蒸着薄膜の屈折率を表わす特性図である。 １０……被蒸着体、１２……蒸着槽、１４……
保持部、１６……スパツタ面、１８……スパツタ
装置、３２……遮蔽板、３４……フイラメント、
１００……多元蒸着薄膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被蒸着体を蒸着槽内に固定保持する保持部
と、 被蒸着体にそのスパツタ面を臨ませ被蒸着体に
向けプラズマ流を供給する複数の異るマグネトロ
ンスパツタ装置と、 各スパツタ装置から供給されるプラズマ流の相
互干渉を防止する遮蔽板と、 を有し、プラズマ流の相互干渉を防止しつつ各ス
パツタ装置から供給されるプラズマ流を被蒸着体
上に同時に間断なく照射し多元蒸着薄膜を形成す
ることを特徴する多元同時スパツタリング装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の装置において、各ス
パツタ装置は、そのスパツタ面が被蒸着体の同一
領域に対向配置され、被蒸着体上に均一な組成構
造をもつ多元蒸着薄膜を形成するよう各スパツタ
電力が制御可能に形成されて成ることを特徴とす
る多元同時スパツタリング装置。 ３ 特許請求の範囲１記載の装置において、各ス
パツタ装置は、そのスパツタ面が被蒸着体の同一
領域に対向配置され、被蒸着体上に膜厚方向に対
し組成構造が連続的に変化する単層構造の多元蒸
着薄膜を形成するよう各スパツタ電力が制御可能
に形成されて成ることを特徴とする多元同時スパ
ツタリング装置。 ４ 特許請求の範囲１記載の装置において、各ス
パツタ装置は、そのスパツタ面が被蒸着体の同一
領域に対向配置され、被蒸着体上に膜厚方向に対
し組成構造が連続的に変化する多層構造の多元蒸
着薄膜を形成するよう各スパツタ電力が制御可能
に形成されて成ることを特徴とする多元同時スパ
ツタリング装置。 ５ 特許請求の範囲１記載の装置において、被蒸
着体上に組成構造が２次元的に異る多元蒸着薄膜
を形成するために、各スパツタ装置は、そのスパ
ツタ面が被蒸着体の異る領域に対向配置されて成
ることを特徴とする多元同時スパツタリング装
置。 ６ 特許請求の範囲１記載の装置において、前記
スパツタ装置は、スパツタ面を被蒸着体の所望位
置へ向け臨ませることができるよう、蒸着槽に設
けられたベローズを用いて進退、回転及び傾斜自
在に形成されて成ることを特徴とする多元同時ス
パツタリング装置。 ７ 被蒸着体を蒸着槽内に固定保持する保持部
と、 被蒸着体にそのスパツタ面を臨ませ被蒸着体に
向けプラズマ流を供給する複数の異るマグネトロ
ンスパツタ装置と、 各スパツタ装置から供給されるプラズマ流の相
互干渉を防止する遮蔽板と、 各スパツタ装置から供給される各プラズマ流に
そのインピーダンスに応じた熱電子を注入するフ
イラメントと、 を有し、プラズマ流の相互干渉を防止しつつ熱電
子の注入により各プラズマ放電を安定化させ、各
スパツタ装置から供給されるプラズマ流を被蒸着
体上に同時に間断なく照射し多元蒸着薄膜を形成
することを特徴とする多元同時スパツタリング装
置。 ８ 特許請求の範囲７記載の装置において、各ス
パツタ装置は、そのスパツタ面が被蒸着体の同一
領域に対向配置され、被蒸着体上に均一な組成構
造をもつ多元蒸着薄膜を形成するよう各スパツタ
電力が制御可能に形成されて成ることを特徴とす
る多元同時スパツタリング装置。 ９ 特許請求の範囲７記載の装置において、各ス
パツタ装置は、そのスパツタ面が被蒸着体の同一
領域に対向配置され、被蒸着体上に膜厚方向に対
し組成構造が連続的に変化する単層構造の多元蒸
着薄膜を形成するよう各スパツタ電力が制御可能
に形成されて成ることを特徴とする多元同時スパ
ツタリング装置。 １０ 特許請求の範囲７記載の装置において、各
スパツタ装置は、そのスパツタ面が被蒸着体の同
一領域に対向され、被蒸着体上に膜厚方向に対し
組成構造が連続的に変化する多層構造の多元蒸着
薄膜を形成するよう各スパツタ電力が制御可能に
形成されて成ることを特徴とする多元同時スパツ
タリング装置。 １１ 特許請求の範囲７記載の装置において、被
蒸着体上に組成構造が２次元的に異る多元蒸着薄
膜を形成するために、各スパツタ装置は、そのス
パツタ面が被蒸着体の異る領域に対向配置さて成
ることを特徴とする多元同時スパツタリング装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57234165A JPS59123768A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 多元同時スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57234165A JPS59123768A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 多元同時スパッタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59123768A JPS59123768A (ja) | 1984-07-17 |
| JPS626746B2 true JPS626746B2 (ja) | 1987-02-13 |
Family
ID=16966676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57234165A Granted JPS59123768A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 多元同時スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59123768A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8334369D0 (en) * | 1983-12-23 | 1984-02-01 | Ion Tech Ltd | Sputter deposition of alloys & c |
| JPS61153274A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパツタ装置 |
| JPH02232366A (ja) * | 1989-03-06 | 1990-09-14 | Ulvac Corp | スパッタ装置 |
| US5346600A (en) * | 1992-08-14 | 1994-09-13 | Hughes Aircraft Company | Plasma-enhanced magnetron-sputtered deposition of materials |
| GB0127251D0 (en) * | 2001-11-13 | 2002-01-02 | Nordiko Ltd | Apparatus |
| EP1624502B1 (en) | 2004-08-04 | 2015-11-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting element, display device, and electronic appliance |
| US7745989B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-06-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Light emitting element, light emitting device, and electronic apparatus |
| JP5132092B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2013-01-30 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 発光素子の製造方法 |
| JP2015110814A (ja) * | 2013-12-06 | 2015-06-18 | 信越化学工業株式会社 | スパッタ成膜方法、スパッタ装置、フォトマスクブランクの製造方法及びフォトマスクブランク |
| CN105420679B (zh) * | 2015-11-16 | 2018-04-03 | 江苏中腾石英材料科技有限公司 | 一种孪生对靶磁控溅射制备覆铜陶瓷基板的装置及方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5379776A (en) * | 1976-12-24 | 1978-07-14 | Ulvac Corp | Sputtering apparatus |
-
1982
- 1982-12-28 JP JP57234165A patent/JPS59123768A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59123768A (ja) | 1984-07-17 |
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