(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にＩＴＯを収納したるつぼと、被成膜体が配置されるとともに、接地された真空チャンバと、プラズマビームを生成しこのプラズマビームを真空チャンバ内に送るプラズマガンと、プラズマガンにより生成したプラズマビームを磁場により軌道および／あるいは形状を制御させてるつぼ内のＩＴＯに照射させ、このＩＴＯを被成膜体に蒸着させる収束コイルと、真空チャンバ内のうちプラズマガン側にプラズマビーム外周を取囲んで設けられ、ＩＴＯに照射されたプラズマビームから生じる反射電子流が帰還する電子帰還電極とを備え、プラズマガンと電子帰還電極との間に、プラズマビームの経路と反射電子流の経路とを分離する絶縁管が設けられ、絶縁管は電気的に浮遊状態となって電子帰還電極の内側に配置されるとともに、内側を流れるプラズマビームに対して略平行に延びる真空成膜装置を用いたＩＴＯ膜形成方法において、
るつぼ内にＩＴＯを収納する工程と、
プラズマガンを作動させてプラズマビームを生成し、このプラズマビームをプラズマビームの経路を通ってるつぼ内のＩＴＯに照射する工程と、
プラズマビームがＩＴＯに照射した際生じる反射電子流をプラズマビームの経路と絶縁管を介して分離された反射電子流の経路を通って帰還電極に戻すとともに、るつぼから蒸発するＩＴＯをイオン化して被成膜体に蒸着させてＩＴＯ膜を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするＩＴＯ膜形成方法。
【請求項２】
被成膜体はガラス基板であることを特徴とする請求項１記載のＩＴＯ膜形成方法。
【請求項３】
被成膜体は合成樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１記載のＩＴＯ膜形成方法。
【請求項４】
被成膜体はカラーフィルタであることを特徴とする請求項１記載のＩＴＯ膜形成方法。
【請求項５】
るつぼ内から蒸発するＩＴＯを被成膜体に蒸着させる際、蒸発するＩＴＯに対して酸素を供給することを特徴とする請求項１記載のＩＴＯ膜形成方法。
【請求項６】
内部にＳｉＯｘ（ｘ＝０〜２）を収納したるつぼと、被成膜体が配置されるとともに、接地された真空チャンバと、プラズマビームを生成したこのプラズマビームを真空チャンバ内に送るプラズマガンと、プラズマガンにより生成したプラズマビームを磁場により軌道および／あるいは形状を制御させてるつぼ内のＳｉＯｘに照射させ、このＳｉＯｘを被成膜体に蒸着させる収束コイルと、真空チャンバ内のうちプラズマガン側にプラズマビーム外周を取囲んで設けられ、ＳｉＯｘに照射されたプラズマビームから生じる反射電子流が帰還する電子帰還電極とを備え、プラズマガンと電子帰還電極との間に、プラズマビームの経路と反射電子流の経路とを分離する絶縁管が設けられ、絶縁管は電気的に浮遊状態となって電子帰還電極の内側に配置されるとともに、内側を流れるプラズマビームに対して略平行に延びた真空成膜装置を用いたＳｉＯｘ膜形成方法において、
るつぼ内にＳｉＯｘを収納する工程と、
プラズマガンを作動させてプラズマビームを生成し、このプラズマビームをプラズマビームの経路を通ってるつぼ内のＳｉＯｘに照射する工程と、
プラズマビームがＳｉＯｘに照射した際生じる反射電子流をプラズマビームの経路と絶縁管を介して分離された反射電子流の経路を通って帰還電極に戻すとともに、るつぼから蒸発するＳｉＯｘをイオン化して被成膜体に蒸着させてＳｉＯｘ膜を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするＳｉＯｘ膜形成方法。
【請求項７】
被成膜体はガラス基板であることを特徴とする請求項６記載のＳｉＯｘ膜形成方法。
【請求項８】
被成膜体は合成樹脂フィルムであることを特徴とする請求項６記載のＳｉＯｘ膜形成方法。
【請求項９】
るつぼ内から蒸発するＳｉＯｘを被成膜体に蒸着させる際、蒸発するＳｉＯｘに対して酸素を供給することを特徴とする請求項６記載のＳｉＯｘ膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＴＯからなる薄膜を被成膜体上に形成するＩＴＯ膜形成方法、およびＳｉＯｘからなる薄膜を被成膜体上に形成するＳｉＯｘ膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より被成膜体上にＩＴＯ膜またはＳｉＯｘ膜を形成するため、被成膜体が配置された真空チャンバと、プラズマビームを生成し、このプラズマビームを真空チャンバ内に送るプラズマガンと、プラズマガンから生成されたプラズマビームを収束させる収束コイルとを備えた真空成膜装置が用いられている。
【０００３】
このような真空成膜装置において、プラズマガンから生成されたプラズマビームは真空チャンバ内に送られ、真空チャンバ内に設置されたるつぼ内のＩＴＯまたはＳｉＯｘからなる成膜材料に照射する。プラズマビームが照射した成膜材料は蒸発した後、基板上に蒸着して薄膜を形成する。この場合、真空チャンバ内のるつぼは電気的に浮遊状態にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の真空成膜装置によりるつぼを電気的に浮遊状態として薄膜を形成する場合、チャージアンプにより、るつぼ及び成膜材料の表面が電気的に絶縁された状態となり、真空チャンバ内で通電不能となる。この結果、電極各部がチャージアップする現象が時間経過とともに進行する。このため、プラズマビームに対する連続的な安定制御ができなくなり、成膜の安定性が損なわれるという問題が生じる。すなわち、このような現象が生じた場合、プラズマビームから生じた反射電子流は通電不能となった部分に入射しようとするが反射され、イオンとの結合により電気的に中和されるか、最終的に電気的帰還が可能な場所に到達するまで電子の反射は繰り返されることとなる。このように反射電子流が不安定な状態となると、浮遊プラズマが発生し、被成膜体、例えば、基板、フィルム、カラーフィルタ等の成膜が不十分となり、膜質も悪化する。
【０００５】
また、真空チャンバ内には、プラズマビームを制御するための磁場が存在しており、反射電子の動きはこの磁場により制約を受ける。したがって、プラズマガンを使用して成膜材料からなる薄膜を連続的、かつ安定して形成するためには、磁場分布状態が最適で、かつ成膜材料が付着しにくい位置に適正に反射電子流を戻す電子帰還電極を設ける必要がある。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、プラズマビームが成膜材料に照射されて生成した真空チャンバ内の反射電子流を適正に電子帰還電極に戻すことにより、真空チャンバ内でプラズマビームを安定して形成し、これによって被成膜体上にＩＴＯの薄膜を安定して形成することができるＩＴＯ膜形成方法、およびＳｉＯｘの薄膜を安定して形成することができるＳｉＯｘ膜形成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部にＩＴＯを収納したるつぼと、被成膜体が配置されるとともに、接地された真空チャンバと、プラズマビームを生成しこのプラズマビームを真空チャンバ内に送るプラズマガンと、プラズマガンにより生成したプラズマビームを磁場により軌道および／あるいは形状を制御させてるつぼ内のＩＴＯに照射させ、このＩＴＯを被成膜体に蒸着させる収束コイルと、真空チャンバ内のうちプラズマガン側にプラズマビーム外周を取囲んで設けられ、ＩＴＯに照射されたプラズマビームから生じる反射電子流が帰還する電子帰還電極とを備え、プラズマガンと電子帰還電極との間に、プラズマビームの経路と反射電子流の経路とを分離する絶縁管が設けられ、絶縁管は電気的に浮遊状態となって電子帰還電極の内側に配置されるとともに、内側を流れるプラズマビームに対して略平行に延びた真空成膜装置を用いたＩＴＯ膜形成方法において、るつぼ内にＩＴＯを収納する工程と、プラズマガンを作動させてプラズマビームを生成し、このプラズマビームをプラズマビームの経路を通ってるつぼ内のＩＴＯに照射する工程と、プラズマビームがＩＴＯに照射した際生じる反射電子流をプラズマビームの経路と絶縁管を介して分離された反射電子流の経路を通って帰還電極に戻すとともに、るつぼから蒸発するＩＴＯをイオン化して被成膜体に蒸着させてＩＴＯ膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とするＩＴＯ膜形成方法、および内部にＳｉＯｘ（ｘ＝０〜２）を収納したるつぼと、被成膜体が配置されるとともに、接地された真空チャンバと、プラズマビームを生成しこのプラズマビームを真空チャンバ内に送るプラズマガンと、プラズマガンにより生成したプラズマビームを磁場により軌道および／あるいは形状を制御させてるつぼ内のＳｉＯｘに照射させ、このＳｉＯｘを被成膜体に蒸着させる収束コイルと、真空チャンバ内のうちプラズマガン側にプラズマビーム外周を取囲んで設けられ、ＳｉＯｘに照射されたプラズマビームから生じる反射電子流が帰還する電子帰還電極とを備え、プラズマガンと電子帰還電極との間に、プラズマビームの経路と反射電子流の経路とを分離する絶縁管が設けられ、絶縁管は電気的に浮遊状態となって電子帰還電極の内側に配置されるとともに、内側を流れるプラズマビームに対して略平行に延びた真空成膜装置を用いたＳｉＯｘ膜形成方法において、るつぼ内にＳｉＯｘを収納する工程と、プラズマガンを作動させてプラズマビームを生成し、このプラズマビームをプラズマビームの経路を通ってるつぼ内のＳｉＯｘに照射する工程と、プラズマビームがＳｉＯｘに照射した際生じる反射電子流をプラズマビームの経路と絶縁管を介して分離された反射電子流の経路を通って帰還電極に戻すとともに、るつぼから蒸発するＳｉＯｘをイオン化して被成膜体に蒸着させてＳｉＯｘ膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とするＳｉＯｘ膜形成方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について説明する。図１、図２、図１３および図１４は本発明の一実施の形態を示す図である。
【０００９】
まず図２により、本発明によるＩＴＯ膜形成方法およびＳｉＯｘ膜形成方法を行なう真空成膜装置１０が組込まれたシステム全体の概略について説明する。まずテーブル５１上に設けられた基板（被成膜体）１３がロードロック室５２内に搬送され、このロードロック室５２内で加熱装置５２ａにより加熱されるようになっている。この場合、ロードロック室５２は、真空ポンプ５３により吸引される。
【００１０】
ロードロック室５２内の基板１３は、次に真空成膜装置１０の上方部分５４に搬送され、この真空成膜装置１０の上方部分５４内において、搬送される基板１３の下面に薄膜が形成されるようになっている。なお、基板１３の搬送速度は搬送速度計５４ａによって測定される。また真空成膜装置１０は真空チャンバ１２と、プラズマガン１１とを備えている。さらに真空チャンバ１２には真空ポンプ５４Ａによって吸引され、さらに真空チャンバ１２には質量分析計５５が接続されている。
【００１１】
次に図１により真空成膜装置１０について詳述する。真空成膜装置１０は、上述のように真空ポンプ５４Ａにより吸引されるとともに接地された真空チャンバ１２と、真空チャンバ１２に短管部１２Ａを介して取付けられるとともに、プラズマビーム２２を生成し、このプラズマビーム２２を真空チャンバ１２内に供給するプラズマガン１１とを備えている。また真空チャンバ１０の上方部分５４には、ロードロック室５２から搬送された基板１３が配設されている。この場合、基板１３は、例えば、低アルカリガラス（コーニング社製  １７３７ガラス  ５５０×６５０×０．９ｔ）のようなガラス材からなり、液晶カラーフィルタ６５上にＩＴＯ膜６１を形成して液晶ディスプレイ用カラーフィルタ６２を作製する為に用いられる（図１３（ａ））。
【００１２】
また、フィルム１３ａ（東レ（株）製  ルミラーＳ−１０  厚み１２μｍ、幅６００ｍｍ、長さ５０００ｍ）上にＳｉＯ膜６３を形成してバリアフィルム６４を作製するために用いられる（図１３（ｂ））。
【００１３】
図１に示すようにプラズマガン１１は、放電電源１４のマイナス側に接続された環状の陰極１５と、放電電源１４のプラス側に抵抗を介して接続された環状の第１中間電極１６および第２中間電極１７とを有し、陰極１５側から放電ガス（Ａｒ）が供給され、この放電ガスをプラズマ状態にして第２中間電極１７から真空チャンバ１２内に向けて流出させるようになっている。
【００１４】
また、真空チャンバ１２と第２中間電極１７との間の短管部１２Ａの外側には、この短管部１２Ａを包囲するように収束コイル１８が設けられている。この収束コイル１８はプラズマビーム２２を磁場により軌道および／あるいは形状を制御するものであり、このような制御としてはプラズマビーム２２の収束、平らな形状にすること、およびるつぼ内に引込む等の制御が考えられる。また真空チャンバ１２内の下部には、電気的に浮遊状態にあるるつぼ１９が配置されており、このるつぼ１９上に薄膜の材料となる成膜材料２０が収納されている。さらに、るつぼ１９の内部にはるつぼ用磁石２１が設けられている。
【００１５】
また図に示すように、短管部１２Ａ内にプラズマガン１１の出口部から絶縁管１が突設され、この絶縁管１はプラズマビーム２２の周囲を取囲み、プラズマガン１１から電気的に浮遊状態となっている。また真空チャンバ１２に連結された短管部１２Ａ内に、絶縁管１の外周側を取巻くとともに、放電電源１４のプラス側に接続され、プラズマガン１１の出口部よりも高い電位状態となる電子帰還電極２が設けられている。なお、前記絶縁管１としては、たとえば、セラミック製短管が採用される。
【００１６】
さらにまた、真空チャンバ１２の内面には、真空チャンバ１２から電気的に浮遊状態となる防着板４０が設けられている。この防着板４０はＳＵＳ板からなり、後述するプラズマビーム２が成膜材料（ＩＴＯ）２０に照射した場合に生じる反射電子流３が真空チャンバ１２へ帰還して接地されることを防止するものである。なお、防着板４０を設ける代わりに、真空チャンバ１２内面に反射電子流が真空チャンバ１２へ帰還することを防止するための絶縁コーティング膜（図示せず）を設けてもよい。
【００１７】
また真空チャンバ１２内には、基板１３近傍に基板１３上に形成される薄膜の形成速度を測定する成膜速度計４１が設けられ、また成膜速度計４１の下方には真空チャンバ１２内の真空度および成膜真空度を各々測定する真空計４２が設けられている。さらに、真空チャンバ１２内のるつぼ１９近傍には、酸素供給管４３が設けられている。
【００１８】
さらに放電電源１４には、プラズマガン１１の電流値および電圧値を各々測定するプラズマガン電流計４５およびプラズマガン電圧計４６が接続され、また電子帰還電極２には電子帰還電極電流を測定する電子帰還電極電流計４７が接続されている。さらにまた真空チャンバ１２とアース６０との間には、真空チャンバ１２からの接地電流を測定する接地電流計４８が設けられている。
【００１９】
なお、上述したプラズマガン電流計４５、プラズマガン電圧計４６、電子帰還電極電流計４７、接地電流計４８、成膜速度計４１、真空計４２および搬送速度計５４ａからの測定値は、測定値収集ユニット４４内に収集され、この測定値収集ユニット４４において、上述した測定値を一括して収納し、成膜工程を適切に管理することができるようになっている。
【００２０】
（ＩＴＯ膜形成方法）
次にこのような構成からなる真空成膜装置１０を用いたＩＴＯ膜形成方法について説明する。
まず予め、るつぼ１９内にＩＴＯのペレットからなる成膜材料２０が収納される。またロードロック室５２内で加熱装置５２ａにより例えば１９０°まで加熱された基板１３が真空チャンバ１２内に導入される。次に放電電源１４によってプラズマガン１１が作動して、プラズマガン１１の第２中間電極１７からＩＴＯからなる成膜材料２０に向けてプラズマビーム２２が形成され、プラズマビーム２２が成膜材料２０に照射される。この場合、るつぼ１９内の成膜材料２０が蒸発し、蒸発した成膜材料２０はイオン化して基板１３の下面に蒸着し、基板１３の下面にＩＴＯの薄膜６１（図１３（ａ））が形成される。この間、プラズマビーム２２に対して、収束コイル１８はプラズマビーム２２の横断面を収縮させる作用を行ない、またるつぼ用磁石２１はプラズマビーム２２の焦点合わせおよびプラズマビーム２２を曲げさせる作用を行なう。また、プラズマビーム２２がるつぼ１９内の成膜材料２０に照射され、成膜材料２０が蒸発する際、同時に酸素供給管４３から蒸発する成膜材料（ＩＴＯ）２０に対して酸素を供給し、蒸発するＩＴＯの酸素濃度を高める。
【００２１】
このようにしてカラーフィルタ６４上にＩＴＯの薄膜６１を形成することにより、液晶ディスプレイ用カラーフィルタ６２を作製することができる（図１３（ａ））。ここでＩＴＯについて詳述する。
【００２２】
ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）は、Ｉｎ2 Ｏ3 の粉末（数μｍ程度）と、ＳｎＯ2 の粉末（数μｍ程度）とを混合して焼結することにより作られる。またＩＴＯの薄膜６１は８５％以上の可視光透過率を有する透明導電性薄膜となっている。ＩＴＯの薄膜６１は、このため帯電防止特性に優れ、電極あるいは電源波シールドとして機能する。
【００２３】
なお、ＩＴＯの薄膜６１はガラス基板１３上で抵抗率１．２〜１．４×１０-4Ω・ｍの値をとることができ、最適値として抵抗率１．０５×１０-4Ω・ｍの値をとることができる。またＩＴＯの薄膜６１は後述する合成樹脂フィルム１３ａ（図１３（ｂ））上において抵抗率３×１０-4Ω・ｍの値をとることができる。
これに対して通常のスパッタリングにより基板上に形成されたＩＴＯ薄膜は、２．０×１０-4Ω・ｍの抵抗率を有し、かつ基板を３００°以上に加熱することが要求される。
【００２４】
次に図１４（ａ）により、るつぼ１９から蒸発するＩＴＯに対して酸素供給管４３から酸素を供給した場合のＩＴＯの薄膜６１の特性について説明する。
【００２５】
図１４（ａ）に示すように、酸素流量を増加させてＩＴＯの酸素をリッチにしていくと、ＩＴＯの薄膜６１の抵抗率（Ω・ｍ）は徐々に低下した後で上昇し（図１４（ａ）の○印）、可視光透過率（％）は徐々に上昇して平坦化する（図１４（ａ）の□印）。図１４（ａ）の結果から明らかなように、酸素供給管４３からの酸素流量を変化させることにより、所望の抵抗率（Ω・ｍ）または可視光透過率（％）を有するＩＴＯの薄膜６１を得ることができる。
【００２６】
ところでプラズマビーム２２がるつぼ１９内の成膜材料（ＩＴＯ）２０に照射されると、プラズマビーム２２が成膜材料２０から反射して反射電子流３が生じる。この場合、真空チャンバ１２内面には真空チャンバ１２から電気的に浮遊する防着板４０が設けられているので、防着板４０により反射電子流３の真空チャンバ１２側への帰還が妨げられる。このため大部分の反射電子流３をプラズマビーム２２の外側を通して電子帰還電極２側へ確実に帰還させることができる。
【００２７】
次に反射電子流３の流れについてさらに詳述する。図１に示すように、電子帰還電極２はるつぼ１９から離れた位置に設けられているため、るつぼ１９上から蒸発した成膜材料２０が電子帰還電極２に付着しにくくなっている。また、プラズマガン１１から出たプラズマビーム２２と電子帰還電極２との間に両者を遮る絶縁管１が設けられているので、このプラズマビーム２２が電子帰還電極２に入射して、陰極１５と電子帰還電極２との間で異常放電が発生するのを防止するようになっている。このため、反射電子流３はプラズマビーム２２の外側の、プラズマビーム２２とは分離した経路に沿って電子帰還電極２まで延びて形成され、プラズマビーム２２が連続的かつ安定して持続される。この持続時間は絶縁管１および電子帰還電極２を設けない場合に比して倍以上となり、飛躍的に向上することが確認されている。また、絶縁管１を設けて、異常放電の発生を防止して、プラズマビーム２２の電子帰還電極２への流れ込みによる電力ロスを減少させるようにした結果、プラズマガン１１から照射するプラズマビーム２２が同一の場合、約２０％だけ成膜速度（材料蒸発量）が向上した。さらに、電子帰還電極２を収束コイル１８に近い位置に設けることにより装置全体が、小型化される。
（ＳｉＯｘ膜形成方法）
次に真空成膜装置１０を用いたＳｉＯｘ膜形成方法について説明する。
ＳｉＯｘ膜形成方法は、るつぼ１９内にＳｉＯｘ（酸化珪素）のペレットからなる成膜材料を収納する点が異なるのみであり、他に上述したＩＴＯ膜形成方法と略同一である。
【００２８】
すなわち上述したＩＴＯ膜形成方法と略同一の方法により基板１３上にＳｉＯｘの薄膜６３を形成することによってバリアフィルム６４を作製することができる（図１３（ｂ））。ここでＳｉＯｘの薄膜６３について詳述する。
【００２９】
ＳｉＯｘの薄膜６３は、蒸発源としてＳｉＯｘ（０≦ｘ≦２）の粉末（３〜５ｍｍφ）を用いて成膜されたＳｉＯｘ（１．５≦ｘ≦２）を主体とする薄膜である。このＳｉＯｘの薄膜６３の酸素量が上記範囲を下回ると、酸素欠乏による透過率の低下が発生する（図１４（ｂ））。なお、ＳｉＯｘの粉末としては、焼結された石英の粉末が考えられ、ＳｉＯｘの薄膜６３は、透明性および酸素、水蒸気に対する高いガリバリア性を有する。
【００３０】
またＳｉＯｘの薄膜６３は、ＳｉＯ2 の薄膜６３の主たる構成要素である珪素および酸素の他に、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、ナトリウム、チタン、ジルコニウム、イットリウム等の金属や、炭素、ホウ素、窒素、フッ素等の非金属元素が含まれていても構わない。
【００３１】
このようなＳｉＯｘの薄膜６３は、上述のように透明性を有し、波長６３３ｎｍにおける屈折率が１．４８〜１．５１の範囲内にあるようなＳｉＯｘの薄膜からなっている。上記の屈折率とは、光学的測定、すなわち、エリプソメトリー法、あるいは、分光特性測定によって得られるものである。また、屈折率は測定光の波長による依存性をもつので、本発明でいう屈折率は、測定光の波長が６３３ｎｍであるときの屈折率をいう。
【００３２】
ここで、上記のような可視光領域の屈折率は、対象としている媒体中の光散乱能よって決定される。光散乱は、電子によって生じるため、ある原子の光散乱能は、その原子に帰属する電子の数や状態によって決まり、原子の種類によってほぼ一定の値になる。したがって、媒体の屈折率は、媒体中に含まれている原子の一原子当たりの光散乱能と、光散乱を生じさせる原子を単位体積当たりに含まれる量に比例する。すなわち、単位体積当たりに含まれる原子の数が一定であれば、その原子の構成比率（媒体の化学組成）によって屈折率が決まる。例えば、珪素と酸素の場合、珪素の方が光散乱能が高いため、珪素が多く、酸素が少ない場合に屈折率が高くなる。また、媒体の化学組成が一定であれば、単位体積当たり含まれる原子の数が多いほど、すなわち、原子間の距離が短く緻密な状態を形成しているほど、屈折率は高くなる。
【００３３】
図１４（ｂ）に示すようにＳｉＯを材料に用いた場合、酸素流量が高くなって酸素濃度が上昇すると、可視透過率は上昇する。一方、図１４（ｂ）に示すように酸素流量が減少して酸素濃度が低下すると、化学組成に変化が生じ、酸素に対する珪素の比率が増大して珪素の酸化度が減少することになり、このような珪素の酸化度の減少は、ＳｉＯｘの薄膜６３の可視光に対する吸収係数の上昇をまねき、ＳｉＯｘの薄膜６３に着色を生じるので好ましくない。
【００３４】
ＳｉＯｘの薄膜６３の膜厚としては、例えば、５０〜３０００Ａ程度、好ましくは、１００〜１０００Ａ程度の範囲内で任意に選択して設定することができる。
【００３５】
次に図３および図４により、真空成膜装置１０の変形例について説明する。図３および図４において、図１および図２に示す装置と同一の部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３６】
図３および図４に示すように、真空チャンバ１２には一対のプラズマガン１１が連結され、各プラズマガン１１から発生するプラズマビーム２２の横断面を収縮させるため、各プラズマビーム２２に対して同極性同志（Ｎ極同志、或いはＳ極同志）のシート状磁石４，４が電子帰還電極２の前方に設けられている。
【００３７】
このようにシート状磁石４，４を設けることにより、成膜材料２０に入射するプラズマビーム２２をシート状にし、成膜材料２０に対する広巾の蒸発源を形成することができる。このため広巾基板１３に対して適切に薄膜を形成することができる。
【００３８】
図５〜図１１は、真空成膜装置１０の他の変形例を示すプラズマガン１１および真空チャンバ１２の短管部１２Ａの図である。図５〜図１１において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
図５および図６に示す実施の形態は、電子帰還電極２にその表面に付着する成膜材料２０を払拭して、除去する旋回式ワイパ５を設け、電子帰還電極２の表面を反射電子帰還のために良好な状態を長期間保てるようにしたものである。
【００４０】
図７に示す実施の形態は、電子帰還電極２のプラズマガン１１とは反対の側の面６を凹凸形状に形成して、反射電子帰還のための表面積を増大させたものである。
【００４１】
図８に示す実施の形態は、真空チャンバ１２の短管部１２Ａの真空チャンバ１２内側開口部に、バッフルプレート７を設けたものである。このバッフルプレート７は例えば格子状に、多数の貫通部７ａを全面にわたって万遍なく散在させ、かつ、中央部にプラズマビーム２２の通過口７ｂを設けたものであり、電子帰還電極２の表面に達するガス状態の成膜材料２０の量を減少させるようにしたものである。なお、このバッフルプレート７は、前述したワイパ５とともに、或いは凹凸の面６を有する真空成膜装置１０にも適用できる。
【００４２】
これら図５〜図８に示す構成により、より一層、プラズマビームを連続安定して形成することができるようになる。
【００４３】
なお、真空成形装置１０は、電子帰還電極２あるいは絶縁管１の配設位置と断面形状について、前述した各実施形態に示すものに限定するものではない。これら電子帰還電極２あるいは絶縁管１の配置位置については、プラズマビーム２２を取り巻くとともに、短管部１２Ａ内であればよく、例えば、図９に示すように、電子帰還電極２および絶縁管１を短管部１２Ａ内の真空チャンバ１２内側に片寄らせて配置してもよい。また断面形状についても、この図９に示す例では、電子帰還電極２の断面形状を矩形とし、絶縁管１をプラズマガン１１側にフランジを有する筒体形状とするのが好ましい。
【００４４】
このような構成により、さらに一層反射電子を効率よく捕捉できるようになる。
【００４５】
図１０は、電子帰還電極２内に水冷用ジャケット２３を形成し、この水冷用ジャケット２３の入口部に冷却水流入管２４を接続するとともに、その出口部に冷却水流出管２５を接続して、電子帰還電極２を水冷構造としたものである。
【００４６】
また、図１１は、図８に示すバッフルプレート７内に水冷用ジャケット２６を形成し、この水冷用ジャケット２６の入口部に冷却水流入管２７を接続するとともに、その出口部に冷却水流出管２８を接続して、バッフルプレート７を水冷構造としたものである。
【００４７】
図１０および図１１において、電子帰還電極２およびバッフルプレート７のそれぞれの温度上昇を抑制することができ、投入可能放電電力を増大させ、成膜速度を向上させ得るようになっている。
【００４８】
なお、前述した各実施形態において、絶縁管１はプラズマガン１１に対して電気的に浮遊状態に保たれていれば、その材料は、導電性物質か否かは問わない。
次に図１２により真空成形装置の他の変形例について説明する。図１２に示す実施の形態は、電子帰還電極２の構成が異なるのみであり、他は図１および図２に示す実施の形態と同一である。
【００４９】
図１２に示すように、電子帰還電極２は内部にコイル（又は永久磁石）２ａを有し、プラズマガン１１から発生するプラズマビーム２２を電子帰還電極２に接触することなく通過させるようになっている。また電子帰還電極２は、内部にヒータ２ｂを有し、電子帰還電極２の表面に付着する成膜材料２０を加熱除去するようになっている。なお、電子帰還電極２が反射電子流３の帰還によって加熱され、一定温度が保持される場合はヒータ２ｂを設ける必要はない。さらにまた図１２に示すように、電子帰還電極２のコイル（又は永久磁石）２ａの外側には、コイル（又は永久磁石）２ａを保護するため、水冷ジャケット２ｃおよび真空断熱層２ｄが設けられている。
【００５０】
次に図１２において、電子帰還電極２の表面に付着する成膜材料２０を加熱除去する作用について説明する。電子帰還電極２が加熱されると、表面に付着する成膜材料２０が蒸発して除去される。但し電子帰還電極２は一般に無酸化銅からなっているが、成膜材料２０がＭｇＯの場合融点が１３００℃以上となるため、無酸化銅を用いることはできず、この場合は電子帰還電極２として高融点金属のＭｏ又はＷを用いる。
【００５１】
また電子帰還電極２を付着した成膜材料２０が蒸発するまで加熱する場合、電子帰還電極２内のコイル（又は永久磁石）２ａの性能が低下するが、上述のようにコイル（又は永久磁石）２ａの外側に水冷用ジャケット２ｃおよび真空断熱層２ｄを設けることにより、コイル（又は永久磁石）２ａの性能低下を防止することができる。
【００５２】
なお、上記実施の形態において、被成膜体として基板１３を用いた例を示したが、これに限らず被成膜体として供給ローラ６７ａから繰り出され、コーティングドラム６６を経て巻取ローラ６７ｂに巻取られる合成樹脂フィルム１３ａを用いてもよい（図１５）。図１５に示すように、真空チャンバ１２内が仕切板６５により仕切られており、仕切板６５より上方にコーティングドラム６６が設けられている。なお、図１５に示す真空成膜装置１０は、基板１３の代わりにコーティングドラム６６に巻付けられた合成樹脂フィルム１３ａを用いる点が異なるのみであり、他は図１に示す真空成膜装置と略同一である。
【００５３】
図１５においてコーティングドラム６６に例えばＰＥＴフィルムのような合成樹脂フィルム１３ａが巻付けられ、このフィルム１３ａの下面にＩＴＯの薄膜６１またはＳｉＯｘの薄膜６３を形成することができる。
【００５４】
また被成膜体としてカラーフィルムを用いてもよい。
【００５５】
【実施例】
次に本発明の実施例について説明する。本実施例は図１５に示す実施の形態において、合成樹脂フィルム１３ａ上にＳｉＯｘの薄膜を形成するものである。
【００５６】
（実施例１）
合成樹脂フィルム１３ａとしてロール状の二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ（株）製ルミラーＳ−１０、厚み１２μｍ、幅６００ｍｍ、長さ５０００ｍ）を準備し、これを図１５に示されるような真空チャンバ１２内に装着した。次に、真空チャンバ１２内を、油回転ポンプおよび油拡散ポンプからなる真空ポンプ５４により、到達真空度１．０×１０-5Ｔｏｒｒまで減圧した。
また、蒸発源としてＳｉＯ2 （高純度化学研究所（株）製、純度９９．５％、粒径３〜５ｍｍ）を準備し、るつぼ１９上に載置した。
【００５７】
次に、真空チャンバ１２内にＡｒガスを流量４０ｓｃｃｍで導入し、真空ポンプ５４と真空チャンバ１２との間にあるバルブの開閉度を制御することにより、成膜時の真空チャンバ１２内の圧力を８．０×１０-4Ｔｏｒｒに保った。そして、アルゴンガスを導入したホローカソード型プラズマガンを用い、るつぼ１９上の蒸発源にプラズマ流を収束させて照射することにより蒸発させ、高密度プラズマにより蒸発分子をイオン化させて、フィルム１３ａ上にＳｉＯｘ（ｘ＝１．５）の薄膜６３を形成した。フィルム１３ａの走行速度は、ＳｉＯｘの薄膜６３の膜厚が５００Ａとなるように１０ｍ／分に設定した。また、ＳｉＯｘの薄膜６３の膜厚は、蛍光Ｘ線分析装置（理学電気（株）製ＲＩＸ−３１００）を用いて測定した。これにより、フィルム１３ａ上にＳｉＯｘの薄膜６３を形成した。
【００５８】
（実施例２）
蒸発源としてＳｉＯ（高純度化学研究所（株）製、純度９９．５％、粒径３〜５ｍｍ）を使用し、真空チャンバ１２内にＡｒ＋Ｏ2ガスを流量２０＋３０ｓｃｃｍで導入し、成膜時の真空チャンバ１２内の圧力を８．０×１０-4Ｔｏｒｒとし、また、ＳｉＯｘの薄膜６３の膜厚が５００Ａとなるように、フィルム１３ａの走行速度を１０ｍ／分に設定した他は、実施例１と同様にして、ＳｉＯｘの薄膜６３を形成した。形成したＳｉＯｘの薄膜６３の組成はＳｉＯｘ（ｘ＝１．５）であった。
【００５９】
（実施例３）
蒸発源としてＳｉ（高純度化学研究所（株）製、純度９９．９９９％、粒径３〜５μｍ）を使用し、真空チャンバ１２内にＡｒ＋Ｏ2ガスを流量２０＋４０ｓｃｃｍで導入し、成膜時の真空チャンバ１２内の圧力を８．０×１０-4Ｔｏｒｒとし、また、ＳｉＯｘの薄膜６３の膜厚が５００Ａとなるように、フィルム１３ａの走行速度を５ｍ／分に設定した他は、実施例１と同様にして、ＳｉＯｘの薄膜６３を得た。形成したＳｉＯｘの薄膜６３の組成はＳｉＯｘ（ｘ＝１．５）であった。
【００６０】
（実施例４）
合成樹脂フィルム１３ａとしてロール状の二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ（株）製ルミラーＳ−１０、厚み１２μｍ、幅６００ｍｍ、長さ５０００ｍ）を準備し、これを真空チャンバ１２内に装着した。次に、真空チャンバ１２内を、油回転ポンプおよび油拡散ポンプからなる真空ポンプ５４により、到達真空度１０×１０-5Ｔｏｒｒまで減圧した。
【００６１】
また、蒸発源としてＳｉＯ2 （高純度化学研究所（株）製、純度９９．５％、粒径３〜５ｍｍ）を準備し、銅製るつぼ１９内に載置した。
【００６２】
（評価）
上記のようにして作製した合成樹脂フィルム上のＳｉＯｘ薄膜について、屈折率を下記のようにして測定し、結果を下記の表１に示した。
【００６３】
屈折率
エリプソメトリー（Ｊｏｂｉｎ  Ｙｖｏｎ社製  ＵＶＩＳＥＬ）を用いて可視光域全域において測定し、波長６３３ｎｍにおける測定値を屈折率とした。
【００６４】
また、上記のようにして作製したＳｉＯｘの薄膜について、下記の条件で酸素透過率、水蒸気透過率、および後加工適性・充填包装適性を測定、評価して、結果を下記の表１に示した。
【００６５】
酸素透過率
酸素ガス透過率測定装置（モダンコントロール社製ＯＸＴＲＡＮ２／２０）を用いて、温度２３℃、湿度５０％ＲＨで測定した。
【００６６】
酸素バリア性の実用レベル：６．０ｃｃ／ｍ2 ・ｄａｙ・ａｔｍ以下
水蒸気透過率
水蒸気透過率測定装置（（モダンコントロール社製ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ３／３１）を用いて、温度３８℃、湿度１００％ＲＨで測定した。
【００６７】
水蒸気バリア性の実用レベル：６．０ｇ／ｍ2 ・ｄａｙ・ａｔｍ以下
後加工適性・充填包装適性
２液硬化型ポリウレタン系樹脂の７％溶液からなる接着剤を使用し、作製した合成樹脂フィルム上のＳｉＯｘの薄膜上に接着剤層（厚み１μｍ）を形成した。次いで、このプラスマー層上に、低密度ポリエチレンを押し出しコートして、厚み６０μｍのヒートシール性樹脂層を形成して積層材を作製した。次に、各積層材を使用し、製袋機により製袋して３方シール型のプラスチック袋を製造し、このプラスチック袋に醤油を充填した後、開口部を熱融着して充填包装製品を製造した。この一連の加工における適性を下記基準で評価して、後加工適性・充填包装適性とした。
【００６８】
合成樹脂フィルム上にＳｉＯｘの薄膜を形成したもの（実施例１−４）はいずれも優れたバリア性と後加工適性、充填包装適性を有し、透明性にも優れることが確認された。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プラズマビームをＩＴＯまたはＳｉＯｘに照射することにより生成した真空チャンバ内の反射電子流を確実に電子帰還電極に戻すことができる。このため、真空チャンバ内においてプラズマビームを安定して形成することができ、これによって被成膜体上にＩＴＯまたはＳｉＯｘの薄膜を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＩＴＯ膜形成方法およびＳｉＯｘ膜形成方法を行なう真空成膜装置を示す図。
【図２】真空成膜装置が組込まれたシステム全体を示す図。
【図３】真空成膜装置の変形例を示す図である。
【図４】図３に示す真空成膜装置におけるシート状磁石の前後のプラズマビームの状態を示す図である。
【図５】真空成膜装置の他の変形例を示すプラズマガン、および真空チャンバの短管部の図である。
【図６】図５に示す電子帰還電極を前方側から見た図である。
【図７】真空成膜装置の他の変形例を示すプラズマガン、および真空チャンバの短管部の図である。
【図８】真空成膜装置の他の変形例を示すプラズマガン、および真空チャンバの短管部の図である。
【図９】真空成膜装置の他の変形例を示すプラズマガン、および真空チャンバの短管部の図である。
【図１０】真空成膜装置の電子帰還電極を示す図である。
【図１１】真空成膜装置のバッフルプレートを示す図である。
【図１２】真空成膜装置の他の変形例を示す図である。
【図１３】ＰＤＰパネルを示す図である。
【図１４】酸素流量に対するＩＴＯ膜とＳｉＯｘ膜の特性を示す図。
【図１５】真空成膜装置の他の変形例を示す図。
【符号の説明】
１  絶縁管
２  電子帰還電極
２ａ  コイル又は永久磁石
２ｂ  ヒータ
３  反射電子流
４  シート状磁石
１１  プラズマガン
１２  真空チャンバ
１２Ａ  短管部
１３  基板
１３ａ  合成樹脂フィルム
１４  放電電源
１５  陰極
１６  第１中間電極
１７  第２中間電極
１８  収束コイル
１９  るつぼ
２０  成膜材料
２１  るつぼ用磁石
２２  プラズマビーム
４０  防着板
４１  成膜速度計
４２  真空計
４３  酸素供給管
４４  測定値収集ユニット
４５  プラズマガン電流計
４６  プラズマガン電圧計
４７  電子帰還電極電流計
４８  接地電流計
６１  ＩＴＯの薄膜
６２  液晶ディスプレイ用カラーフィルタ
６３  ＳｉＯｘの薄膜
６４  バリアフイルム
６５  カラーフィルター
６６  コーティングドラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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