JP2005139549A

JP2005139549A - Thin film deposition apparatus, thin film deposition method, and optical element

Info

Publication number: JP2005139549A
Application number: JP2004221665A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Toyohara; 延好豊原
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2005-06-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film deposition apparatus suitable for depositing a mixed film or a multilayered film formed of a plurality of materials under an optimum condition on an object for film deposition, a thin film deposition method by the apparatus, and an optical element deposited by the thin film deposition method. <P>SOLUTION: The thin film deposition apparatus 10 has a plurality of sputtering sources having targets comprising at least either selected from two or more same materials and two or more different materials and disposed inside a chamber 12, and is provided with a film deposition condition set part capable of setting different film deposition conditions to the respective sputtering sources. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、反射防止膜や干渉フィルタ等の光学薄膜を成膜する薄膜形成装置、及びこの薄膜形成装置による薄膜形成方法、並びにこの薄膜形成方法によって作製される光学素子に関する。 The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming an optical thin film such as an antireflection film and an interference filter, a thin film forming method using the thin film forming apparatus, and an optical element manufactured by the thin film forming method.

カメラ、顕微鏡等の光学機器には、反射防止膜や干渉フィルタ等の光学薄膜が多数用いられている。これらの光学薄膜は、単層から１００層以上のものまで様々であるが、所望の光学特性を得るためには、各層の膜厚を正確に制御することが重要となる。 Many optical thin films such as antireflection films and interference filters are used in optical devices such as cameras and microscopes. These optical thin films vary from a single layer to 100 or more layers. In order to obtain desired optical characteristics, it is important to accurately control the film thickness of each layer.

レンズ等に設けられる反射防止膜は、例えば、レンズへの入射光の波長がλ＝５２０ｎｍの場合、膜厚λ／４を有する中間屈折率の層、膜厚λ／２を有する高屈折率の層、膜厚λ／４を有する低屈折率の層を基板側から順に積層することで、４２０ｎｍから６５０ｎｍの範囲において１％以下の分光反射率特性を得ることができる。
また、薄膜形成装置上の制約から、基板上に２種類の薄膜材料しか成膜できない場合、基板側の中間屈折率を高屈折率材料あるいは低屈折材料に置き換え、トータルで４層ないし５層とすることで同様の特性を得ることができることも知られている。しかしながら、４層〜５層と膜数を多くする成膜では、各層の膜厚を特に正確にする必要が生じるため、一般的に積層数が増えるにつれて膜厚制御の難易度が高くなる。 For example, when the wavelength of light incident on the lens is λ = 520 nm, the antireflection film provided on the lens or the like has an intermediate refractive index layer having a film thickness λ / 4 and a high refractive index film having a film thickness λ / 2. By laminating a layer and a low refractive index layer having a film thickness λ / 4 sequentially from the substrate side, a spectral reflectance characteristic of 1% or less can be obtained in the range of 420 nm to 650 nm.
In addition, when only two types of thin film materials can be formed on the substrate due to restrictions on the thin film forming apparatus, the intermediate refractive index on the substrate side is replaced with a high refractive index material or a low refractive material, and a total of 4 to 5 layers is obtained. It is also known that similar characteristics can be obtained by doing so. However, in the film formation in which the number of films is increased to 4 to 5 layers, it is necessary to make the film thickness of each layer particularly accurate, so that the difficulty of controlling the film thickness generally increases as the number of layers increases.

この場合の成膜技術としては大きく分けて真空蒸着法とスパッタリング法があげられる。真空蒸着法は大量生産に適しており、大面積基板への成膜や真空装置内における雰囲気及び成膜速度の安定性を重視する場合にはスパッタリング法が適している。こうした背景から、混合膜の成膜にあたってはスパッタリング法を採用する傾向がある。 In this case, the film forming technique is roughly classified into a vacuum deposition method and a sputtering method. The vacuum deposition method is suitable for mass production, and the sputtering method is suitable for the case where film formation on a large-area substrate or stability in the atmosphere and the film formation speed in the vacuum apparatus is important. From such a background, the sputtering method tends to be employed in forming the mixed film.

このスパッタリング法を用いて上記光学薄膜を成膜する薄膜形成装置としては、基板と複数のターゲットとを、混合膜を作製するのに最適な距離となるように配設し、各ターゲットへの印加電力を制御することによって基板上に所望の混合膜を成膜するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１に記載の薄膜形成装置は、混合膜を作製する際、装置本体の下部に設けられた排気口１つのみで、２つのターゲット物質を配置した薄膜形成装置内の排気が行われている。
特開２００２−２６６０７１号公報 As a thin film forming apparatus for depositing the optical thin film by using this sputtering method, a substrate and a plurality of targets are arranged at an optimum distance for producing a mixed film, and applied to each target. There is one in which a desired mixed film is formed on a substrate by controlling electric power (see, for example, Patent Document 1).
In the thin film forming apparatus described in Patent Document 1, when producing a mixed film, the exhaust in the thin film forming apparatus in which two target materials are arranged is performed by only one exhaust port provided in the lower part of the apparatus main body. ing.
JP 2002-266071 A

しかしながら、特許文献１に記載の薄膜形成装置では、２つの異なる材料を同じ基板位置で成膜することから、ターゲット間における成膜圧力に差をつけるのが困難なため、導入ガス成膜条件が限られ、２つの材料どちらかの成膜条件に引っ張られてしまい、成膜速度、吸収を考慮した各材料に最適な条件で成膜できない問題もあった。そのため、得られた膜の屈折率が不安定となっていた。 However, in the thin film forming apparatus described in Patent Document 1, since two different materials are formed at the same substrate position, it is difficult to make a difference in film formation pressure between targets. There is also a problem that the film cannot be formed under the optimum conditions for each material in consideration of the film forming speed and the absorption because the film is pulled by the film forming conditions of one of the two materials. Therefore, the refractive index of the obtained film was unstable.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数の材料から形成される混合膜や多層膜を最適な条件にて、被成膜対象物上に成膜するのに好適な薄膜形成装置、及びこの装置による薄膜形成方法、並びにこの薄膜形成方法によって成膜された光学素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is a thin film suitable for forming a mixed film or a multilayer film formed of a plurality of materials on an object to be formed under optimum conditions. It is an object of the present invention to provide a forming apparatus, a thin film forming method using the apparatus, and an optical element formed by the thin film forming method.

本発明の薄膜形成装置は、チャンバ内に配設された２つ以上の同一材料と２つ以上の異なる材料とのうち少なくとも一方を含むターゲットを有する複数のスパッタリング源を有し、それぞれの前記スパッタリング源に異なる成膜条件を設定可能な成膜条件設定部を備えることを特徴とする。 The thin film forming apparatus of the present invention includes a plurality of sputtering sources having a target including at least one of two or more identical materials and two or more different materials disposed in a chamber, and each of the sputtering sources. A film forming condition setting unit capable of setting different film forming conditions as a source is provided.

この薄膜形成装置によれば、成膜条件設定部を備えることにより、スパッタリング源ごとに最適な条件に設定することができる。また、例えば２つの同一の材料のターゲットを有する場合においても、単一のターゲットのみに比べ、倍にして被成膜対象物を形成することができるとともに、同一のターゲットで同時に成膜しつつも、片方のみの成膜条件の調整により、微細比での混合膜を被成膜対象物上に形成できる。 According to this thin film forming apparatus, it is possible to set optimum conditions for each sputtering source by providing the film forming condition setting unit. In addition, for example, even when two targets of the same material are used, a film formation target can be formed twice as compared with a single target, and a film can be formed simultaneously with the same target. By adjusting only one of the film forming conditions, a mixed film at a fine ratio can be formed on the object to be formed.

本発明の薄膜形成装置は、チャンバ内に配設された２つ以上の同一材料と２つ以上の異なる材料とのうち少なくとも一方を含むターゲットを有する複数のスパッタリング源を有し、該スパッタリング源ごとに真空計及びガス導入口を前記スパッタリング源の近傍に有し、それぞれの前記スパッタリング源ごとに異なるガス種を導入可能であり、導入する前記ガスの圧力をスパッタリング源ごとに設定可能な成膜条件設定部を備えることを特徴とする。 The thin film forming apparatus of the present invention includes a plurality of sputtering sources having a target including at least one of two or more identical materials and two or more different materials disposed in a chamber. The film forming conditions include a vacuum gauge and a gas inlet in the vicinity of the sputtering source, a different gas type can be introduced for each sputtering source, and the pressure of the introduced gas can be set for each sputtering source. A setting unit is provided.

この薄膜形成装置によれば、成膜条件設定部を備えることにより、スパッタリング源ごと導入するガスの圧力を設定することが可能になるため、スパッタリング源ごとに最適な条件に設定することができる。また、例えば２つの同一の材料のターゲットを有する場合においても、単一のターゲットのみに比べ、倍にして被成膜対象物を形成することができるとともに、同一のターゲットで同時に成膜しつつも、片方のみのガスの圧力の調整により、微細比での混合膜を被成膜対象物上に形成できる。なお、ターゲット近傍とは、ターゲットを有するカソード部周辺と防着板及びチャンバ壁で仕切られた空間とターゲットに対向する被成膜対象物周辺とを含む。 According to this thin film forming apparatus, by providing the film forming condition setting unit, it is possible to set the pressure of the gas to be introduced for each sputtering source, so that the optimum conditions can be set for each sputtering source. In addition, for example, even when two targets of the same material are used, a film formation target can be formed twice as compared with a single target, and a film can be formed simultaneously with the same target. By adjusting the pressure of only one of the gases, a mixed film at a fine ratio can be formed on the deposition target. Note that the vicinity of the target includes the vicinity of the cathode portion having the target, the space partitioned by the deposition plate and the chamber wall, and the periphery of the deposition target facing the target.

本発明の薄膜形成装置は、チャンバ内に配設された被成膜対象物と、該被成膜対象物に対向して配設された２つ以上の同一材料と２つ以上の異なる材料とのうち少なくとも一方を含むターゲットを有する複数のスパッタリング源と、該スパッタリング源に対向する位置で回転する対象物回転機構とを有する薄膜形成装置であって、前記チャンバ内の全空間に連通されて排気する主排気手段と、前記スパッタリング源と前記対象物回転機構とが配設されるスパッタリング空間のうち少なくとも一つのターゲットに対応するスパッタリング空間に接続されている補助排気手段とを有することを特徴とする。 The thin film forming apparatus of the present invention includes an object to be formed disposed in a chamber, two or more identical materials and two or more different materials disposed to face the object to be deposited. A thin film forming apparatus having a plurality of sputtering sources having a target including at least one of the target and a target rotating mechanism that rotates at a position facing the sputtering source, and is exhausted by communicating with the entire space in the chamber. And an auxiliary exhaust means connected to a sputtering space corresponding to at least one of the sputtering spaces in which the sputtering source and the object rotation mechanism are disposed. .

この薄膜形成装置によれば、チャンバ内を排気する主排気手段とは別にスパッタリング位置近傍に補助排気手段が備えられているので、スパッタリングを行うために必要なプロセスガスをターゲット近傍に流しプラズマを発生させた際、過剰となるガスをチャンバ外に排気させることが可能となる。したがって、チャンバ内を最適な条件下に保ちながら、複数の材料の混合膜を被成膜基板上に成膜を形成することができ、また、任意の屈折率を有する膜を被成膜対象物に成膜することが可能となる。 According to this thin film forming apparatus, an auxiliary exhaust means is provided in the vicinity of the sputtering position in addition to the main exhaust means for exhausting the inside of the chamber, so that the process gas necessary for performing sputtering flows near the target to generate plasma. When this is done, excess gas can be exhausted out of the chamber. Therefore, it is possible to form a mixed film of a plurality of materials on a deposition target substrate while keeping the inside of the chamber under optimum conditions, and to form a film having an arbitrary refractive index on the deposition target object. It becomes possible to form a film.

また、本発明の薄膜形成装置は、前記ターゲット間に配設されて前記ターゲットが配設される領域を互いに分離して仕切る第１の防着部材と前記ターゲットから被成膜対象物に向けて材料が飛散する最大領域を規定する第２の防着部材とからなる防着板を備えていることが好ましい。
この薄膜形成装置によれば、ターゲットを互いに分離して仕切る第１，第２の防着板が備えられているので、第１，第２の防着板で仕切られた各ターゲット内で到達真空度はほぼ等しくなるように主排気手段から排気することが可能となる。また、隣接するターゲット同士の材料が混入されてしまうことが抑制できる。 In the thin film forming apparatus of the present invention, the first deposition member which is disposed between the targets and separates and partitions the region where the targets are disposed, and the target from the target toward the deposition target. It is preferable to provide an adhesion-preventing plate comprising a second adhesion-preventing member that defines the maximum region in which the material scatters.
According to this thin film forming apparatus, the first and second deposition preventing plates that separate and divide the target from each other are provided, so that the ultimate vacuum is reached in each target partitioned by the first and second deposition preventing plates. It is possible to exhaust from the main exhaust means so that the degrees are substantially equal. Moreover, it can suppress that the material of adjacent targets mixes.

また、本発明の薄膜形成装置は、前記補助排気手段が、前記チャンバと前記防着板とによって形成された仕切り空間に連通されていることが好ましい。
この薄膜形成装置によれば、各仕切り空間ごとに補助排気を行うことができるため、成膜する際に他の仕切り空間に影響を及ぼさずに成膜状態を保持することが可能となる。 In the thin film forming apparatus of the present invention, it is preferable that the auxiliary exhaust means is communicated with a partition space formed by the chamber and the deposition preventing plate.
According to this thin film forming apparatus, since the auxiliary exhaust can be performed for each partition space, it is possible to maintain the film formation state without affecting other partition spaces during film formation.

また、本発明の薄膜形成装置は、前記複数のターゲットの数に比例して、１ターゲットにつき、導入されるガスが少なくともアルゴンガス１系統以上及び酸素ガス１系統以上を備えるが好ましい。
この薄膜形成装置によれば、ガス導入系を複数のターゲットの数に比例して、１ターゲットにつき、導入されるガスが少なくともアルゴンガス１系統以上、酸素ガス１系統以上を備えていることにより、ターゲットにおけるアルゴンガスによるプラズマ発生と、被成膜対象物における酸素ガスによる形成膜の酸化促進とを同時にかつことなる配置で置くなうことができる。 In the thin film forming apparatus of the present invention, it is preferable that the introduced gas includes at least one argon gas system or more and one oxygen gas system or more for each target in proportion to the number of the plurality of targets.
According to this thin film forming apparatus, the gas introduced into the target is proportional to the number of the plurality of targets, and the introduced gas has at least one argon gas system or more and one oxygen gas system or more per target. Plasma generation by argon gas at the target and promotion of oxidation of the formed film by oxygen gas at the deposition target can be placed simultaneously and in different arrangements.

本発明の薄膜形成方法は、上記本発明の薄膜形成装置により前記被成膜対象物に成膜する方法であって、前記スパッタリング源から前記対象物回転機構に配置された被成膜基板上に２つ以上の材料を成膜することにより混合膜を作製する工程を有することを特徴とする。
この薄膜形成方法によれば、複数の異なる材料のターゲットからの材料の混合比を変えることにより、膜厚方向に任意の屈折率分布を有する多層膜を形成することができ、所望する分光特性の被成膜対象物を得ることができる。 The thin film formation method of the present invention is a method of forming a film on the film formation target by the thin film formation apparatus of the present invention, and is formed on a film formation substrate disposed in the target rotation mechanism from the sputtering source. It has the process of producing a mixed film by depositing two or more materials.
According to this thin film formation method, a multilayer film having an arbitrary refractive index distribution in the film thickness direction can be formed by changing the mixing ratio of materials from a plurality of different material targets. An object to be deposited can be obtained.

また、本発明の薄膜形成方法は、前記チャンバ内を主排気手段により高真空に排気し、前記補助排気手段により補助排気し、前記被成膜基板上に成膜することが好ましい。
この薄膜形成方法によれば、チャンバ内を主排気手段により高真空に排気し、補助排気手段により補助排気しながら、スパッタリング源の領域が互いに分離して仕切られた防着板とチャンバによって仕切られた仕切り空間内に、スパッタリング用のガスと反応用のガスとのうち少なくとも一方を導入し、スパッタリング源にプラズマを起こすために、例えば、直流または交流の電圧，電流，電力，高周波のいずれかを印加し、プラズマが安定する所定の時間の後、被成膜対象物を保持する対象物回転機構を回転させ、それまで被成膜対象物とスパッタリング源とを遮っていたシャッターを開けて被成膜対象物上に形成することができる。
また、混合膜を被成膜形成物上に形成する場合は、チャンバ空間内のすべてを高真空に排気し、スパッタリング源の領域が互いに分離して仕切られた防着板とチャンバとによって仕切られたしきり空間内に、スパッタリング用のガスと反応用のガスとのうち少なくとも一方を導入し、個々のスパッタリング源に直流電圧印加あるいは高周波印加し、プラズマが安定する所定の時間の後、被成膜対象物を保持する対象物回転機構を回転させ、それまで被成膜対象物と個々のスパッタリング源とを遮っていたシャッターを同時に開けて被成膜対象物上に形成する。
被成膜形成物が各ターゲット上を通過する際に、被成膜形成物上に材料が堆積するが、被成膜形成物を保持する対象物回転機構が高速で回転することが望ましく５０ｒｐｍ以上で回転することで層として堆積することなく複数の材料が混合しつつ被成膜対象物上に堆積する。
上記手法により、各材料の最適な条件で２つ以上の材料を同時に成膜することで、被成膜対象物上に混合膜を作製できる。
スパッタリング源に配置されるターゲット材料には、主に金属で構成された導電性材料、酸化物やフッ化物といった絶縁性材料のいずれを用いることも可能である。 In the thin film forming method of the present invention, it is preferable that the inside of the chamber is evacuated to a high vacuum by a main evacuation unit, and the auxiliary evacuation unit is evacuated to form a film on the deposition target substrate.
According to this thin film forming method, the chamber is evacuated to a high vacuum by the main evacuation means, and the auxiliary source is evacuated by the auxiliary evacuation means, while the sputtering source region is partitioned by the separation prevention plate and the chamber. In order to introduce at least one of a sputtering gas and a reaction gas into the partition space and generate a plasma in the sputtering source, for example, one of DC, AC voltage, current, power, and high frequency is applied. After a predetermined time for the plasma to stabilize, rotate the object rotation mechanism that holds the film formation target, and open the shutter that had previously blocked the film formation target and the sputtering source. It can be formed on a film object.
When the mixed film is formed on the film formation target, the entire chamber space is evacuated to a high vacuum, and the sputtering source region is separated from each other by the separation plate and the chamber. At least one of a sputtering gas and a reaction gas is introduced into the space, and a DC voltage or a high frequency is applied to each sputtering source. The object rotating mechanism that holds the object is rotated, and the shutter that has been blocking the object to be formed and the individual sputtering sources is simultaneously opened to form the object on the object to be formed.
As the film formation passes over each target, material is deposited on the film formation, but it is desirable that the object rotation mechanism that holds the film formation rotates at a high speed of 50 rpm or more. The plurality of materials are mixed and deposited on the deposition target object without being deposited as a layer.
By the above method, a mixed film can be formed on a deposition target object by simultaneously depositing two or more materials under optimum conditions for each material.
As a target material disposed in the sputtering source, any of a conductive material mainly made of metal and an insulating material such as oxide or fluoride can be used.

本発明の光学素子は、上記本発明の薄膜形成方法により前記被成膜対象物上に複数の薄膜を成膜されてなることを特徴とする。
この光学素子によれば、上述した薄膜形成装置及び薄膜形成方法を用いて薄膜が形成されるので、任意の屈折率分布を有する多層膜が形成された光学素子を得ることが可能となる。また、光学素子を設計する段階での高性能化及び生産する上での制御性の向上が得られ、その結果、高性能の分光特性及び品質を有する反射防止膜や干渉フィルタ等を備えたレンズ等の光学素子を得ることができる。 The optical element of the present invention is characterized in that a plurality of thin films are formed on the film formation target by the thin film forming method of the present invention.
According to this optical element, since a thin film is formed using the above-described thin film forming apparatus and thin film forming method, an optical element in which a multilayer film having an arbitrary refractive index distribution is formed can be obtained. In addition, a lens having an anti-reflection film, an interference filter, etc. having high-performance spectral characteristics and quality can be obtained with high performance at the stage of designing optical elements and improved controllability in production. Etc. can be obtained.

本発明においては以下の効果を奏する。
本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法によれば、補助排気手段と防着板とを設け、補助排気手段により、防着板により仕切られたターゲットが配設された領域の過剰となるガスをチャンバ外に排気させることが可能となる。したがって、防着板により仕切られた複数のターゲット材料をターゲット毎に最適なスパッタリング条件で基板上に成膜できるので、任意の屈折率膜を容易かつ安定的に得ることができる。 The present invention has the following effects.
According to the thin film forming apparatus and the thin film forming method of the present invention, the auxiliary exhaust unit and the deposition plate are provided, and the auxiliary exhaust unit allows an excess gas in the region where the target partitioned by the deposition plate is disposed. It is possible to evacuate out of the chamber. Therefore, since a plurality of target materials partitioned by the deposition preventive plate can be formed on the substrate under optimum sputtering conditions for each target, an arbitrary refractive index film can be obtained easily and stably.

さらに、本発明の光学素子によれば、ターゲット材料として異なる光学特性を有する材料を使用することによって、これらの材料から構成される薄膜が積層された、または混合された薄膜が成膜されたものが得られるので、任意の屈折率を用いて優れた分光特性、例えば、反射防止膜やフィルターといった高品質のレンズ等を得ることができる。 Furthermore, according to the optical element of the present invention, by using materials having different optical characteristics as target materials, thin films composed of these materials are laminated or mixed thin films are formed. Therefore, it is possible to obtain an excellent spectral characteristic using an arbitrary refractive index, for example, a high-quality lens such as an antireflection film or a filter.

次に、本発明の第１実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
本実施形態に係る薄膜形成装置１０は、図１及び図２に示すように、チャンバ１２内に配設された光学ガラス平板からなる基板（被成膜対象物）１４と、この基板１４に対向する同一平面上の同一円周上位置にそれぞれ配設されたＳｉターゲット１６及びＮｂターゲット１８を有するスパッタリング源と、該スパッタリング源に対向する位置で回転する基板回転機構（対象物回転機構）２０と、チャンバ１２内を排気する排気手段５０とを備えており、これらのターゲットをそれぞれスパッタリングして基板１４上に薄膜を形成する装置である。この薄膜形成装置１０は、各ターゲット１６，１８に直流電力を印加する直流電源２２，２４と、基板１４に高周波電力を印加する高周波電源２６と、それぞれのスパッタリング源に異なる成膜条件を設定可能な成膜条件設定部とを備えている。ここで、成膜条件設定部とは後述する防着板４０と上部防着板４２とガス導入口７０，７２，７４，７６と真空計７８，８０とを設定するユニットのことである。
各ターゲット１６，１８はそれぞれ電源２２，２４に接続されており、リング状に配設されたマグネトロンカソード２８上に水冷されている。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the thin film forming apparatus 10 according to the present embodiment opposes a substrate 14 (film formation target) 14 made of an optical glass flat plate disposed in a chamber 12. A sputtering source having an Si target 16 and an Nb target 18 respectively disposed at the same circumferential position on the same plane, and a substrate rotating mechanism (object rotating mechanism) 20 that rotates at a position facing the sputtering source; And an exhaust means 50 for exhausting the inside of the chamber 12, and an apparatus for forming a thin film on the substrate 14 by sputtering each of these targets. The thin film forming apparatus 10 can set different film forming conditions for each sputtering source and DC power sources 22 and 24 for applying DC power to the targets 16 and 18, a high frequency power source 26 for applying high frequency power to the substrate 14, and the respective sputtering sources. A film forming condition setting unit. Here, the film forming condition setting unit is a unit for setting a deposition plate 40, an upper deposition plate 42, gas inlets 70, 72, 74, 76, and vacuum gauges 78, 80, which will be described later.
The targets 16 and 18 are connected to power sources 22 and 24, respectively, and are water-cooled on a magnetron cathode 28 disposed in a ring shape.

基板回転機構２０は、図２に示すように、基板１４が配設されるヤトイ３０と、チャンバ１２の上部から内部に貫通された回転軸３２を有しヤトイ３０を備える回転部材３４と、回転部材３４を回転させる回転モータＭとを備えている。また、基板１４は、各ターゲット１６，１８から約１０５ｍｍ対向した位置に配されている。また、回転モータＭは、回転部材３４を毎分１０回転以上の速度で回転させることが可能となっている。 As shown in FIG. 2, the substrate rotating mechanism 20 includes a yato 30 on which the substrate 14 is disposed, a rotating member 34 having a rotating shaft 32 penetrating from the upper part of the chamber 12 to the inside, and a rotating member 34. And a rotation motor M that rotates the member 34. Further, the substrate 14 is disposed at a position facing the targets 16 and 18 by about 105 mm. Further, the rotary motor M can rotate the rotating member 34 at a speed of 10 revolutions per minute or more.

さらに、基板回転機構２０は、各ターゲット１６，１８が配設されている同一円周上に基板１４を回転移動させるようになっている。
また、基板１４と各ターゲット１６，１８との間には、スパッタリングによってターゲット１６，１８から飛散された被成膜物を遮断するＳｉターゲット１６側のシャッター３６及びＮｂターゲット１８側のシャッター３８が備えられている。また、基板１４の成膜の開始と終了は、駆動系（図示略）によりシャッター３６，３８の開閉で行うようになっている。 Further, the substrate rotation mechanism 20 rotates the substrate 14 on the same circumference where the targets 16 and 18 are disposed.
Further, a shutter 36 on the Si target 16 side and a shutter 38 on the Nb target 18 side are provided between the substrate 14 and each of the targets 16 and 18 to block the film-deposited material scattered from the targets 16 and 18 by sputtering. It has been. The start and end of film formation on the substrate 14 is performed by opening and closing the shutters 36 and 38 by a drive system (not shown).

チャンバ１２内には、各ターゲット１６，１８間に配設されて、これらが配設される領域を互いに分離して仕切る防着板（第１の防着板）４０と、この防着板４０に対して垂直に固定された上部防着板（第２の防着板）４２とが備えられている。
この防着板４０は排気を妨げない高さとなっており、防着板４０と上部防着板４２とにより、回転部材３４への不要な成膜を防着するようになっている。
上部防着板４２には、図３に示すように、Ｓｉターゲット１６及びＮｂターゲット１８に対向する位置に設けられた開放部４４及び開放部４６が形成されている。この開放部４４，４６は、各ターゲット１６，１８の直径より若干大きい径で形成されている。
また、防着板４０と上部防着板４２とチャンバ１２の側壁１２ａとチャンバの底面１２ｂとによって、成膜空間（スパッタリング空間）が形成されている。 In the chamber 12, an anti-adhesion plate (first anti-adhesion plate) 40 that is arranged between the targets 16 and 18 and separates and divides the regions where these targets are arranged, and the anti-adhesion plate 40. And an upper deposition preventing plate (second deposition preventing plate) 42 fixed perpendicularly to each other.
The deposition preventing plate 40 has a height that does not hinder the exhaust, and the deposition preventing plate 40 and the upper deposition preventing plate 42 prevent unnecessary film formation on the rotating member 34.
As shown in FIG. 3, the upper deposition preventing plate 42 is formed with an opening 44 and an opening 46 provided at positions facing the Si target 16 and the Nb target 18. The open portions 44 and 46 are formed with a diameter slightly larger than the diameter of each target 16 and 18.
A deposition space (sputtering space) is formed by the deposition preventing plate 40, the upper deposition preventing plate 42, the side wall 12a of the chamber 12, and the bottom surface 12b of the chamber.

排気手段５０は、図１及び図２に示すように、チャンバ１２の側壁１２ａに設けられており、チャンバ１２内を低圧にするためにチャンバ１２内の全空間に連通されて排気する主排気手段５２と、各ターゲット１６，１８と基板回転機構２０とが配設される成膜空間に接続されている補助排気手段５４とを備えている。また、主排気手段５２及び補助排気手段５４は、粗引きポンプ６２を有する真空ホンプ６０に接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust means 50 is provided on the side wall 12 a of the chamber 12, and is connected to the entire space in the chamber 12 so as to reduce the pressure in the chamber 12. 52, and an auxiliary exhaust means 54 connected to a film formation space in which the targets 16 and 18 and the substrate rotation mechanism 20 are disposed. The main exhaust means 52 and the auxiliary exhaust means 54 are connected to a vacuum pump 60 having a roughing pump 62.

主排気手段５２は、チャンバ１２の側壁１２ａに形成されたチャンバ内全空間（各成膜空間と上部防着板４２の上部空間）の気体を排気する主排気口５２ａと、高真空ポンプ６０に接続される排気管５２ｂと、排気量を調節するバルブ５２ｃとを備えている。また、主排気口５２ａは、Ｓｉターゲット１６及びＮｂターゲット１８に対して対称の位置に配置されている。
補助排気手段５４は、各ターゲット１６，１８に対応する成膜空間に設けられており、Ｓｉターゲット１６を有する成膜空間を主に排気する第1の補助排気手段５６と、Ｎｂターゲット１８を有する成膜空間を主に排気する第２の補助排気手段５８とを備えている。 The main exhaust means 52 is connected to the main exhaust port 52 a for exhausting the gas in the entire space in the chamber (the respective film formation spaces and the upper space of the upper deposition plate 42) formed on the side wall 12 a of the chamber 12, and the high vacuum pump 60. An exhaust pipe 52b to be connected and a valve 52c for adjusting the exhaust amount are provided. Further, the main exhaust port 52 a is disposed at a symmetrical position with respect to the Si target 16 and the Nb target 18.
The auxiliary exhaust means 54 is provided in a film formation space corresponding to each of the targets 16 and 18, and includes a first auxiliary exhaust means 56 that mainly exhausts the film formation space having the Si target 16, and the Nb target 18. And a second auxiliary exhaust means 58 for mainly exhausting the film formation space.

第1の補助排気手段５６は、Ｓｉターゲット１６が配されている成膜空間に接するチャンバ１２の側壁１２ａに形成された第１の補助排気口５６ａと、高真空ポンプ６０に接続される第１の排気管５６ｂと、排気量を調節する第１のバルブ５６ｃとを備えている。また、第２の補助排気手段５８は、Ｎｂターゲット１８が配されている成膜空間に接するチャンバ１２の側壁１２ａに形成された第２の補助排気口５８ａと、高真空ポンプ６０に接続される第２の排気管５８ｂと、排気量を調節する第２のバルブ５８ｃとを備えている。
第１，第２のバルブ５６ｃ，５８ｃは、全開／全閉を行うものになっている。 The first auxiliary exhaust means 56 is connected to the first auxiliary exhaust port 56 a formed in the side wall 12 a of the chamber 12 in contact with the film formation space where the Si target 16 is arranged, and the first vacuum exhaust 60. Exhaust pipe 56b and a first valve 56c for adjusting the exhaust amount. The second auxiliary exhaust means 58 is connected to the second auxiliary exhaust port 58 a formed in the side wall 12 a of the chamber 12 in contact with the film forming space where the Nb target 18 is disposed, and the high vacuum pump 60. A second exhaust pipe 58b and a second valve 58c for adjusting the exhaust amount are provided.
The first and second valves 56c and 58c are fully opened / closed.

さらに、チャンバ１２内には、各ターゲット１６，１８が配設されている各成膜空間内のターゲット１６，１８の近傍にＡｒガスを導入するガス導入口７０，７２と、シャッター３６，３８の上方に設けられ基板回転機構近傍にＯ_２ガスを導入するガス導入口７４，７６と、シャッター３６，３８と上部防着板４２との間のチャンバ１２の側壁１２ａに真空計７８，８０とが設置されている。
ここで、Ａｒガスの導入口７０とＳｉターゲット１６と第１の補助排気口５６ａ及びＡｒのガス導入口７２とＮｂターゲット１８と第2の補助排気口５８ａとが防着板４０を挟んで対称位置で一直線上に配されていることが望ましい。 Further, in the chamber 12, there are provided gas introduction ports 70 and 72 for introducing Ar gas in the vicinity of the targets 16 and 18 in the respective film formation spaces in which the targets 16 and 18 are disposed, and shutters 36 and 38. Gas inlets 74 and 76 for introducing O ₂ gas in the vicinity of the substrate rotation mechanism provided above, and vacuum gauges 78 and 80 on the side wall 12a of the chamber 12 between the shutters 36 and 38 and the upper deposition preventing plate 42. is set up.
Here, the Ar gas introduction port 70, the Si target 16, the first auxiliary exhaust port 56 a, and the Ar gas introduction port 72, the Nb target 18, and the second auxiliary exhaust port 58 a are symmetric with respect to the deposition preventing plate 40. It is desirable to be arranged in a straight line at the position.

次に、以上の構成からなる本実施形態の薄膜形成装置１０によって、ＳｉＯ_２とＮｂ_２Ｏ_５とを混合し、ＳｉＯ_２の屈折率とＮｂ_２Ｏ_５の屈折率との間の、任意の屈折率を有する光学薄膜を形成する薄膜形成方法について説明する。
まず、所定の屈折率（例えば１．５２）を有する光学ガラス平板からなる基板１４、Ｓｉターゲット１６及びＮｂターゲット１８等をセットし、バルブ５２ｃを開いた状態にし、所定の圧力（例えば７×１０^-5Ｐａ）までチャンバ１２内を粗引きポンプ６２及び高真空ポンプ６０で排気する。このとき、第１，第２のバルブ５６ｃ，５８ｃは閉じた状態とし、各シャッター３６，３８も閉じた状態とする。
また、回転モータＭを駆動して、基板１４とともに回転部材３４を毎分５０回転させる。これにより、回転部材３４が回転し、基板１４は２点鎖線に示す軌跡を描いて回転する。 Next, SiO ₂ and Nb ₂ O ₅ are mixed by the thin film forming apparatus 10 of the present embodiment having the above configuration, and an arbitrary value between the refractive index of SiO _{2 and} the refractive index of Nb ₂ O ₅ is obtained. A thin film forming method for forming an optical thin film having a refractive index will be described.
First, the substrate 14 made of an optical glass plate having a predetermined refractive index (for example, 1.52), the Si target 16, the Nb target 18, and the like are set, the valve 52c is opened, and a predetermined pressure (for example, 7 × 10) is set. ^The inside of the chamber 12 is evacuated by the roughing pump 62 and the high vacuum pump 60 until ^-5 Pa). At this time, the first and second valves 56c and 58c are closed, and the shutters 36 and 38 are also closed.
Further, the rotation motor M is driven to rotate the rotating member 34 together with the substrate 14 50 times per minute. Thereby, the rotation member 34 rotates, and the board | substrate 14 rotates drawing the locus | trajectory shown to a dashed-two dotted line.

その後、バルブ５２ｃは開いた状態のまま、第１，第２のバルブ５６ｃ，５８ｃを開いた状態にし、各成膜空間に設けられている第１，第２の補助排気手段５６，５８により補助排気を行う。そして、ＡｒガスをＳｉターゲット１６用のガス導入口７０から真空計７８において圧力が４×１０^-１Ｐａとなるまで導入し、さらに、引き続きＯ_２ガスをガス導入口７４から圧力５×１０^-１Ｐａとなるまで導入する。
続いて、電源２２から３００Ｗの直流電力を印加し、Ｓｉターゲット１６のＳｉ上にプラズマを発生させる。これにより、３分間後にＳｉＯ_２膜の成膜準備が完了する。 Thereafter, the valve 52c is kept open, the first and second valves 56c and 58c are opened, and assistance is provided by the first and second auxiliary exhaust means 56 and 58 provided in each film formation space. Exhaust. Then, Ar gas is introduced from the gas inlet 70 for the Si target 16 in the vacuum gauge 78 until the pressure reaches 4 × 10 ⁻¹ Pa. Further, O ₂ gas is continuously introduced from the gas inlet 74 to a pressure of 5 × 10 ⁻ Introduce until ¹ Pa.
Subsequently, DC power of 300 W is applied from the power source 22 to generate plasma on Si of the Si target 16. Thus, the preparation for forming the SiO ₂ film is completed after 3 minutes.

同時にＮｂ_２Ｏ_５の成膜準備も以下の手順で行う。
ＡｒガスをＮｂターゲット１８用のガス導入口７２から真空計８０において圧力が７×１０^−１Ｐａとなるまで、引き続きＯ_２ガスをガス導入口７６から圧力が１．０Ｐａとなるまで導入する。続いて、電源２４から３００ｗの直流電力を印加し、Ｎｂターゲット１８のＮｂ上にプラズマを発生させる。これにより、３分間後にＮｂ_２Ｏ_５膜の成膜準備が完了する。 At the same time, Nb ₂ O ₅ is prepared for film formation by the following procedure.
Ar gas is introduced from the gas inlet 72 for the Nb target 18 until the pressure reaches 7 × 10 ⁻¹ Pa in the vacuum gauge 80, and then O ₂ gas is introduced from the gas inlet 76 until the pressure reaches 1.0 Pa. Subsequently, 300 W of DC power is applied from the power supply 24 to generate plasma on Nb of the Nb target 18. Thereby, the film formation preparation of the Nb ₂ O ₅ film is completed after 3 minutes.

そして、成膜準備で印加した各印加電力から、Ｓｉターゲット１６に印加する印加電力と、Ｎｂターゲット１８に印加する印加電力とを混合膜の屈折率に応じてそれぞれ設定した後に、Ｓｉターゲット１６及びＮｂターゲット１８直上の各シャッター３６，３８を同時に開く。これにより、生成されたプラズマによってＳｉターゲット１６から弾き飛ばされたＳｉが、直上の開放部４４を通過して基板１４表面に到達する。同様に、Ｎｂターゲット１８から弾き飛ばされたＮｂが、直上の開放部４６を通過して基板１４表面に到達する。
所定の時間経過後、各シャッター３６，３８を同時に閉じることによって成膜が終了し、光学素子１４ａが得られる。 Then, after setting the applied power applied to the Si target 16 and the applied power applied to the Nb target 18 according to the refractive index of the mixed film, from each applied power applied in the film formation preparation, The shutters 36 and 38 immediately above the Nb target 18 are opened simultaneously. As a result, Si blown off from the Si target 16 by the generated plasma passes through the open portion 44 immediately above and reaches the surface of the substrate 14. Similarly, Nb blown off from the Nb target 18 passes through the opening 46 directly above and reaches the surface of the substrate 14.
After a predetermined time elapses, the shutters 36 and 38 are closed simultaneously to complete the film formation, and the optical element 14a is obtained.

本実施形態に係る薄膜形成装置によれば、各成膜空間に第１，第２の補助排気手段５６，５８を設けることにより、プラズマを発生させた際、各成膜空間において過剰となるガスをチャンバ１２外に排気させることが可能となる。したがって、チャンバ１２内を最適な条件下に保ちながら、複数の材料の混合膜を被成膜基板上に成膜を形成することが可能となる。
また、防着板４０及び上部防着板４２を設けることにより、発生するプラズマの互いの干渉が抑制された状態で２つ以上の材料を同時に成膜することができ、基板１４上に混合膜を作製できる。
なお、本実施形態に用いた薄膜形成装置１０では、図２に示す補助排気口５６ａ，５８ａの位置を、図４に示すように、防着板４２を挟んで上側に位置する基板回転機構２０側と、下側に位置するターゲット１６，１８側の両方を排気する位置にしても良い。この場合、成膜開始前の排気の際、主排気系を用いると同時にバルブ５６ｃ，５８ｃを全開とすることで、排気を補助し、より効果的に高真空に排気することができる。また、成膜中にガス導入口７０，７２，７４，７６から導入するガスのうち、過剰のガスを排気することができる。 According to the thin film forming apparatus according to this embodiment, when the plasma is generated by providing the first and second auxiliary exhaust means 56 and 58 in each film formation space, an excess gas is generated in each film formation space. Can be exhausted out of the chamber 12. Accordingly, it is possible to form a mixed film of a plurality of materials on the deposition target substrate while keeping the inside of the chamber 12 under optimum conditions.
Further, by providing the deposition preventing plate 40 and the upper deposition preventing plate 42, two or more materials can be simultaneously formed in a state where the mutual interference of the generated plasma is suppressed, and the mixed film is formed on the substrate 14. Can be produced.
In the thin film forming apparatus 10 used in the present embodiment, the position of the auxiliary exhaust ports 56a and 58a shown in FIG. 2 is set at the upper side of the substrate rotation mechanism 20 with the deposition preventing plate 42 interposed therebetween as shown in FIG. Both the side and the targets 16 and 18 located below may be exhausted. In this case, at the time of evacuation before the start of film formation, by using the main evacuation system and simultaneously opening the valves 56c and 58c, the evacuation is assisted and the evacuation can be more effectively evacuated. Moreover, excess gas can be exhausted among the gases introduced from the gas inlets 70, 72, 74, and 76 during film formation.

また、本実施形態に用いた薄膜形成装置１０は、これに限らない。例えば、図５に示すような、円筒型の対象物移動機構２５２を有した薄膜成膜装置２００でも、同様にＳｉ，Ｎｂをターゲット材料に用いてＳｉＯ_２，Ｎｂ_２Ｏ_５膜及びこれの混合膜を基板１４上に形成することができる。この薄膜形成装置２００では、対象物回転機構２５２の回転軸に対して対象の位置にターゲット２５０，２５１が位置している。また、対象物移動機構２５２は、基板１４を複数保持するようになっており、回転モータＭにより回転し、ターゲット２５０，２５１に対向する位置を交互に通過する。なお、対象物移動機構２５２の両端が開いているので、各ターゲット２５０，２５１と不図示の防着板４０，４２で仕切られた空間を、主排気系及び補助排気系で排気するのに支障はない。 Further, the thin film forming apparatus 10 used in the present embodiment is not limited to this. For example, in a thin film deposition apparatus 200 having a cylindrical object moving mechanism 252 as shown in FIG. 5, SiO ₂ and Nb ₂ O ₅ films and a mixture thereof are similarly used using Si and Nb as target materials. A film can be formed on the substrate 14. In the thin film forming apparatus 200, the targets 250 and 251 are located at target positions with respect to the rotation axis of the target object rotating mechanism 252. The object moving mechanism 252 holds a plurality of substrates 14, is rotated by the rotation motor M, and alternately passes through positions facing the targets 250 and 251. Since both ends of the object moving mechanism 252 are open, it is difficult to exhaust the space partitioned by the targets 250 and 251 and the non-illustrated deposition plates 40 and 42 with the main exhaust system and the auxiliary exhaust system. There is no.

また、主排気手段２６５により高真空に排気した後、主排気手段と同一のポンプに接続している補助排気手段２５９，２６０に設けられた補助排気口２５９ｃ，２６０ｃを全開にし、排気を開始しつつ、ガス導入系２６１，２６２よりＡｒガスを、ガス導入系２６３，２６４よりＯ_２ガスを各々各仕切られた空間に所定圧力まで導入する。ターゲット２５０，２５１を有する不図示のカソードは不図示の電源に接続されており、各ターゲットに印加する電力によって飛散する各々の材料のうち、防着板２５７の開口に応じた量が基板１４上に各々あるいは交互に堆積し、単一膜あるいは混合膜を形成する。成膜の開始、及び終了は不図示の駆動機構を有するシャッター２５６の開閉によって行われる。
なお、薄膜形成装置２００では、円筒型の対象物移動機構２５２の回転軸が横に位置し、基板１４が縦方向に回転するように示されているが、これに限らず回転軸が縦に位置し、基板１４が横方向に回転する薄膜形成装置であっても同様の効果が得られる。 Further, after exhausting to high vacuum by the main exhaust means 265, the auxiliary exhaust ports 259c, 260c provided in the auxiliary exhaust means 259, 260 connected to the same pump as the main exhaust means are fully opened, and exhaust is started. On the other hand, Ar gas is introduced from the gas introduction systems 261 and 262 and O ₂ gas is introduced from the gas introduction systems 263 and 264 to each partitioned space up to a predetermined pressure. A cathode (not shown) having targets 250 and 251 is connected to a power source (not shown), and among the materials scattered by the power applied to each target, an amount corresponding to the opening of the deposition preventing plate 257 is on the substrate 14. To form a single film or a mixed film. The start and end of film formation are performed by opening and closing a shutter 256 having a drive mechanism (not shown).
In the thin film forming apparatus 200, it is shown that the rotation axis of the cylindrical object moving mechanism 252 is positioned horizontally and the substrate 14 is rotated in the vertical direction. The same effect can be obtained even if the thin film forming apparatus is positioned and the substrate 14 is rotated in the lateral direction.

また、第１実施形態として、スパッタリング源にプラズマを起こすためにＳｉターゲット，Ｎｂターゲットに電力を印加したが、印加するパラメータは電流，あるいは電圧でも良く、本発明の効果を妨げない。また、直流電源を交流電源に代えても良いし、高周波電源の代えて高周波電力を印加しても本発明の効果を妨げることはない。
また、第１実施形態として、ガス導入口７０，７２，７４，７６を防着板４０及び上部防着板４２で仕切られた空間内に配置しているが、反応用ガス７４，７６は仕切り空間外、例えば基板回転機構２０と上部防着板４２との間に位置しても本発明の効果を妨げることはない。
また、ガス導入口７０，７２，７４，７６より導入するガスについて、所望の圧力になるように設定したが、導入する量すなわち流量で設定しても本発明の効果を妨げることはない。
また、成膜条件設定部として、防着板４０と上部防着板４２とガス導入口７０，７２，７４，７６と真空計７８，８０とを示したが、これに限らず、いずれかであっても構わない。 In the first embodiment, power is applied to the Si target and the Nb target in order to generate plasma in the sputtering source. However, the applied parameter may be current or voltage, and does not hinder the effect of the present invention. Further, the DC power source may be replaced with an AC power source, and even if high frequency power is applied instead of the high frequency power source, the effect of the present invention is not hindered.
In the first embodiment, the gas introduction ports 70, 72, 74, and 76 are disposed in a space partitioned by the deposition preventing plate 40 and the upper deposition preventing plate 42. However, the reaction gases 74 and 76 are partitioned. Even if it is located outside the space, for example, between the substrate rotation mechanism 20 and the upper deposition preventing plate 42, the effect of the present invention is not hindered.
Further, the gas introduced from the gas inlets 70, 72, 74, and 76 is set to have a desired pressure. However, even if the amount to be introduced, that is, the flow rate is set, the effect of the present invention is not hindered.
Moreover, although the deposition plate 40, the upper deposition plate 42, the gas inlets 70, 72, 74, 76 and the vacuum gauges 78, 80 are shown as the film formation condition setting unit, the present invention is not limited to this. It does not matter.

次に、本発明に係る第２実施形態について、図６を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る薄膜形成装置１０と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る薄膜形成装置９０において、第１実施形態と異なる点は、第１実形態では、補助排気手段５４として第１，第２の補助排気手段５６，５８の２つを備えているのに対し、第２実施形態では、これに加えて、第３の補助排気手段９２及び第４の補助排気手段９４を備えている点である。 Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In each embodiment described below, portions having the same configuration as those of the thin film forming apparatus 10 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The thin film forming apparatus 90 according to the present embodiment is different from the first embodiment in that in the first embodiment, the auxiliary exhaust means 54 includes two auxiliary exhaust means 56 and 58. On the other hand, in the second embodiment, in addition to this, a third auxiliary exhaust means 92 and a fourth auxiliary exhaust means 94 are provided.

第３，第４の補助排気手段９２，９４は、チャンバ１２の上部１２ｃに第３，第４の排気口９２ａ，９４ａと、高真空ポンプ９６に接続される第３，第４の排気管９２ｂ，９４ｂと、排気量を調節する第３，第４のバルブ９２ｃ，９４ｃとを備えている。また、高真空ポンプ９６は、ロータリポンプ（図示略）によりポンプ内を排気するようになっている。 The third and fourth auxiliary exhaust means 92 and 94 are provided in the upper portion 12c of the chamber 12 with the third and fourth exhaust ports 92a and 94a and the third and fourth exhaust pipes 92b connected to the high vacuum pump 96, respectively. , 94b and third and fourth valves 92c, 94c for adjusting the exhaust amount. The high vacuum pump 96 exhausts the inside of the pump by a rotary pump (not shown).

次に、以上の構成からなる本実施形態の薄膜形成装置９０によって、ＳｉＯ_２とＮｂ_２Ｏ_５とを混合し、ＳｉＯ_２の屈折率とＮｂ_２Ｏ_５の屈折率との間の、任意の屈折率を有する光学薄膜を形成する薄膜形成方法について説明する。
まず、第１，第２のバルブ５６ｃ，５８ｃの全開と同時に第３，第４のバルブ９２ｃ，９４ｃも全開にする。第１実施形態と同様にＳｉＯ_２及びＮｂ_２Ｏ_５の成膜準備をした後、基板１４への成膜を行う。成膜中、基板１４に近い位置に配置されているガス導入口７４，７６から導入されるＯ_２ガスを第３，第４の補助排気口９２ａ，９４ａにより排気する。その後は、基板１４の表面にＳｉＯ_２とＮｂ_２Ｏ_５とが所定の膜厚及び所定の混合率にて混合された薄膜が形成される。
所定の時間経過後、各シャッター３６，３８を同時に閉じることによって成膜が終了して光学素子１４ｂが得られる。 Next, SiO ₂ and Nb ₂ O ₅ are mixed by the thin film forming apparatus 90 of the present embodiment configured as described above, and an arbitrary value between the refractive index of SiO _{2 and} the refractive index of Nb ₂ O ₅ is obtained. A thin film forming method for forming an optical thin film having a refractive index will be described.
First, the third and fourth valves 92c and 94c are fully opened simultaneously with the first and second valves 56c and 58c being fully opened. Similarly to the first embodiment, after preparing the film formation of SiO ₂ and Nb ₂ O ₅ , the film formation on the substrate 14 is performed. During the film formation, the O ₂ gas introduced from the gas introduction ports 74 and 76 disposed near the substrate 14 is exhausted by the third and fourth auxiliary exhaust ports 92a and 94a. Thereafter, a thin film in which SiO ₂ and Nb ₂ O ₅ are mixed at a predetermined film thickness and a predetermined mixing ratio is formed on the surface of the substrate 14.
After a predetermined time elapses, the shutters 36 and 38 are simultaneously closed to complete the film formation and obtain the optical element 14b.

すなわち、薄膜形成装置９０によれば、Ｏ_２ガスが各ターゲット１６，１８へ流入することを防ぐことができ、かつ、Ｏ_２ガスを基板１４側へ引き寄せることができるため、上記第１実施形態の薄膜形成装置１０に比べ、より効率的に成膜が可能となる。 That is, according to the thin film forming apparatus 90, the O ₂ gas can be prevented from flowing into the targets 16 and 18, and the O ₂ gas can be drawn toward the substrate 14, so that the first embodiment described above. Compared to the thin film forming apparatus 10, film formation can be performed more efficiently.

次に、本発明に係る第３実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。
第３実施形態と上記第１実施形態との異なる点は、第３実施形態の薄膜形成装置１００では基板１４の回転軌道上の直下にイオン照射機構１０２，Ａｌ_２Ｏ_３ターゲット１０４及び第５の補助排気手段１０６を備えている点及び防着板１０８，上部防着板１１０の形状が異なる点である。 Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The difference between the third embodiment and the first embodiment is that in the thin film forming apparatus 100 of the third embodiment, the ion irradiation mechanism 102, the Al ₂ O ₃ target 104, and the fifth The auxiliary exhaust means 106 is provided, and the shape of the deposition preventing plate 108 and the upper deposition preventing plate 110 is different.

第５の補助排気手段１０６は、図７に示すように、Ａｌ_２Ｏ_３ターゲット１０４が配されている成膜空間に接するチャンバ１２の側壁１２ａに形成された第５の補助排気口１０６ａと、高真空ポンプ６０に接続される第５の排気管１０６ｂと、排気量を調節する第５のバルブ１０６ｃとを備えている。
防着板１０８は、図８に示すように、Ｓｉターゲット１６，Ｎｂターゲット１８，Ａｌ_２Ｏ_３ターゲット１０４及びイオン照射機構１０２が配設される領域を互いに分離して仕切るように形成されている。また、上部防着板（防着板）１１０には、各ターゲット１６，１８，１０４に対向する位置に設けられた開放部４４，４６，１１２が形成されている。この開放部４４，４６，１１２は、各ターゲット１６，１８，１０４の直径より若干大きい径で形成されている。 As shown in FIG. 7, the fifth auxiliary exhaust means 106 includes a fifth auxiliary exhaust port 106a formed on the side wall 12a of the chamber 12 in contact with the film formation space where the Al ₂ O ₃ target 104 is disposed, A fifth exhaust pipe 106b connected to the high vacuum pump 60 and a fifth valve 106c for adjusting the exhaust amount are provided.
As shown in FIG. 8, the deposition preventing plate 108 is formed so as to separate and partition the regions where the Si target 16, the Nb target 18, the Al ₂ O ₃ target 104, and the ion irradiation mechanism 102 are arranged. . In addition, the upper protection plate (protection plate) 110 is formed with open portions 44, 46, 112 provided at positions facing the targets 16, 18, 104. The open portions 44, 46, 112 are formed with a diameter slightly larger than the diameter of each target 16, 18, 104.

このイオン照射機構１０２は、チャンバ１２内の主排気口５２ａ近傍位置に配設され、電源１１４から供給される電力によって駆動される。
また、イオン照射機構１０２による異常放電を防止するため、イオン照射機構１０２の近傍には、電子をチャンバ１２内に供給するニュートラライザー１１６が、操作用電源１１８によって駆動されるように配設されている。 The ion irradiation mechanism 102 is disposed near the main exhaust port 52 a in the chamber 12 and is driven by electric power supplied from the power source 114.
In order to prevent abnormal discharge by the ion irradiation mechanism 102, a neutralizer 116 that supplies electrons into the chamber 12 is disposed in the vicinity of the ion irradiation mechanism 102 so as to be driven by the operation power source 118. Yes.

次に、以上の構成からなる本実施形態の薄膜形成装置１００による薄膜形成方法について説明する。
第１，第２，第５の補助排気手段５６，５８，１０６により補助排気を行いながら、上記第１実施形態と同様の方法にてＳｉターゲット１６のＳｉ上、Ｎｂターゲット１８のＮｂ上、及びＡｌ_２Ｏ_３ターゲット１０４のＡｌ_２Ｏ_３上にプラズマをそれぞれ発生させる。 Next, a thin film forming method by the thin film forming apparatus 100 of the present embodiment having the above configuration will be described.
While performing auxiliary exhaust by the first, second, and fifth auxiliary exhaust means 56, 58, 106, on the Si of the Si target 16, the Nb of the Nb target 18, Plasmas are respectively generated on the Al ₂ O _{3 of the} Al ₂ O ₃ target 104.

そして、ニュートラライザー１１６にＡｒガスを１０ｓｃｃｍ（標準状態に換算して毎分１０ｃｍ^３）導入し、１５０Ａの電力を印加して電子線を引き出してイオン照射機構１０２周辺に電子を供給する。同時に、イオン照射機構１０２の内部にＯ_２ガスを１５ｓｃｃｍ（標準状態に換算して毎分１５ｃｍ^３）導入し、イオン照射機構１０２に５００ｗの電力を印加してＯ_２をイオン化した後、回転している基板１４に向けてこれを照射する。 Then, Ar gas is introduced into the neutralizer 116 at 10 sccm (10 cm ^{3 /} min converted to the standard state), 150 A power is applied, an electron beam is drawn out, and electrons are supplied to the periphery of the ion irradiation mechanism 102. At the same time, 15 sccm of O ₂ gas (15 cm ^{3 /} min converted to the standard state) is introduced into the ion irradiation mechanism 102, and 500 W of power is applied to the ion irradiation mechanism 102 to ionize O ₂ and then rotate. This is radiated toward the substrate 14 that is present.

その後は、再び第１実施形態と同様に成膜を開始する。
すると、基板１４の表面にＳｉＯ_２とＮｂ_２Ｏ_５とが所定の膜厚及び所定の混合率にて混合された薄膜が形成される。
所定の時間経過後、各シャッターを同時に閉じることによって成膜が終了して光学素子１４ｃが得られる。
その後、この光学素子１４ｃの混合膜の上に、Ａｌ_２Ｏ_３上のシャッターを開いてＡｌ_２Ｏ_３膜を形成すると、多層膜を形成できる。なお、Ｓｉ，Ｎｂ，Ａｌ_２Ｏ_３の各上のシャッターを同時に開き及び同時に閉じると３種の材料からなる混合膜を得ることもできる。 After that, the film formation is started again as in the first embodiment.
Then, a thin film in which SiO ₂ and Nb ₂ O ₅ are mixed at a predetermined film thickness and a predetermined mixing ratio is formed on the surface of the substrate 14.
After a predetermined time has elapsed, the shutters are simultaneously closed to complete the film formation and obtain the optical element 14c.
Then, on the mixed film of the optical element 14c, by opening the shutter on the _Al 2 _{O 3} to form _Al 2 _{O 3} film, can form a multilayer film. If the shutters on each of Si, Nb, and Al ₂ O ₃ are simultaneously opened and closed, a mixed film made of three materials can be obtained.

この薄膜形成装置１００によれば、各成膜空間に第１，第２，第５の補助排気手段５６，５８，１０６を設けることにより、各成膜空間における真空度を調節することができ、最適な条件で基板１４に成膜することが可能となる。また、基板に成膜した膜中にイオンエネルギーを付加するので、２つ以上のターゲットより成膜された膜を緻密にするとともに材料同士のアンカー効果を付与することができ、密着力の大きい安定した成膜を得ることができる。 According to the thin film forming apparatus 100, by providing the first, second, and fifth auxiliary exhaust means 56, 58, and 106 in each film formation space, the degree of vacuum in each film formation space can be adjusted, It is possible to form a film on the substrate 14 under optimum conditions. In addition, since ion energy is added to the film formed on the substrate, the film formed from two or more targets can be made dense and the anchor effect between the materials can be imparted, and stable with high adhesion. Film formation can be obtained.

また、イオン照射機構１０２を用いずに、高周波電源２６により基板１４に高周波を印加した場合でも、基板１４とチャンバ１２との間にプラズマが発生し、このプラズマ中を各ターゲットから弾き出された成膜材料が通過することによってイオンエネルギーが付与されることになり、本実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。 Further, even when a high frequency is applied to the substrate 14 by the high frequency power supply 26 without using the ion irradiation mechanism 102, plasma is generated between the substrate 14 and the chamber 12, and the plasma is ejected from each target. By passing the membrane material, ion energy is applied, and the same actions and effects as in the present embodiment can be obtained.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記第１，第２実施形態では、Ａｒガスの導入口７０とＳｉターゲット１６と第１の補助排気口５６ａ及びＡｒガスの導入口７２とＮｂターゲット１８と第2の補助排気口５８ａとが防着板４０を挟んで対称位置で一直線上に配されているとしたが、これに限るものではない。
また、薄膜形成装置１００によれば、第１，第２のバルブ５６ｃ，５８ｃを全閉、全開のみでなく、各成膜空間のガスの使用の有無及びガス導入圧に応じて使用するバルブの選択が可能である。
また、第１，第２のバルブ５６ｃ，５８ｃに代えて、コンダクタンスバルブを用いても良い。これにより、各成膜空間のガス導入圧に応じてコンダクタンスバルブの開度により排気速度を調整することが可能となる。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the first and second embodiments, the Ar gas introduction port 70, the Si target 16, the first auxiliary exhaust port 56a, the Ar gas introduction port 72, the Nb target 18, and the second auxiliary exhaust port 58a are prevented. Although it has been arranged on a straight line at a symmetrical position across the landing plate 40, it is not limited to this.
Further, according to the thin film forming apparatus 100, the first and second valves 56c and 58c are not only fully closed and fully opened, but also the valves used depending on the presence / absence of gas in each film formation space and the gas introduction pressure. Selection is possible.
In addition, a conductance valve may be used instead of the first and second valves 56c and 58c. As a result, the exhaust speed can be adjusted by the opening of the conductance valve in accordance with the gas introduction pressure in each film formation space.

上記各実施形態において、補助排気手段５４は、主排気手段５２と同一の高真空ポンプ６０に接続されている構成としたが、これに代えて、主排気手段５２と異なる高真空ポンプ６０に接続する構成であっても良い。これにより、高真空ポンプ６０に異なる真空度及びガス排気という負荷を与えることなく、各材料の最適な条件で、２つ以上の材料を同時に成膜することができる。この場合、主排気手段５２に接続される高真空ポンプ６０に比べ、補助排気手段５４に接続される高真空ポンプは小型であって良い。
また、回転部材３４と上部防着板４２との距離は近いほど（防着板４０の高さで決定される）効果が高く、０．５ｍｍから３０ｍｍが好ましい。これにより、各ターゲットにより発生したプラズマの干渉を防ぐことが可能となる。ここで、回転部材３４と上部防着板４２との距離が０．５ｍｍ未満の距離である場合、成膜開始のできる排気到達時間がかかるが、回転部材３４と上部防着板４２との位置関係が正確に水平だししてあれば問題はない。回転部材３４と上部防着板４２との距離が３０mmより長い距離である場合、他の成膜空間への導入ガス流入の可能性があるが、上部防着板４２に設けられた開放部４４，４６の大きさを基板１４の径より小さくならない程度に小さくする方向で調整することにより、回転部材３４と上部防着板４２との距離を５０mmまでとることができる。また、スパッタリング放電（放電を発生させる投入電力等に依存する）を遮ることがなければ、さらに距離を長くすることが可能となる。 In each of the above embodiments, the auxiliary exhaust means 54 is connected to the same high vacuum pump 60 as the main exhaust means 52, but instead, connected to a high vacuum pump 60 different from the main exhaust means 52. It may be configured to do so. Thus, two or more materials can be simultaneously formed under optimum conditions for each material without applying different vacuum degrees and gas exhaust loads to the high vacuum pump 60. In this case, the high vacuum pump connected to the auxiliary exhaust means 54 may be smaller than the high vacuum pump 60 connected to the main exhaust means 52.
In addition, the closer the distance between the rotating member 34 and the upper protection plate 42, the higher the effect (determined by the height of the protection plate 40), and 0.5 to 30 mm is preferable. Thereby, it becomes possible to prevent the interference of the plasma generated by each target. Here, when the distance between the rotating member 34 and the upper deposition preventing plate 42 is less than 0.5 mm, it takes an exhaust time to start the film formation. There is no problem as long as the relationship is exactly level. When the distance between the rotating member 34 and the upper deposition preventing plate 42 is longer than 30 mm, there is a possibility that the introduced gas flows into another deposition space, but the opening 44 provided in the upper deposition preventing plate 42. , 46 is adjusted in such a direction that it does not become smaller than the diameter of the substrate 14, the distance between the rotating member 34 and the upper deposition preventing plate 42 can be set to 50 mm. In addition, the distance can be further increased if the sputtering discharge (which depends on the input power for generating the discharge) is not blocked.

また、Ｓｉターゲット１６，Ｎｂターゲット１８の導入ガス及び成膜準備の順序を入れ替えてＳｉターゲット１６の成膜準備を後にしても、先に成膜準備をしているＮｂターゲット１８を成膜するために設定した真空度１．０Ｐａを示し、成膜空間へのガス導入が他の成膜空間の真空度に影響を及ぼさないことが分かった。
また、薄膜形成装置が有するマグネトロンカソード２８をリング状に配設しているが、各ターゲットが同一円周上に位置するように配設されていれば長方形状のものでも構わない。
さらに、上記実施形態では、２つまたは３つのターゲットを配設しているが、ターゲット数が４つ以上であっても仕切部材や防着板を増減することによって、同様の作用・効果が得られる。 Further, even if the order of the Si target 16 and the Nb target 18 introduced gas and film formation preparation is changed to prepare the film formation of the Si target 16 later, the Nb target 18 that has been prepared for film formation is formed. Therefore, the degree of vacuum set to 1.0 Pa was shown, and it was found that introduction of gas into the film formation space did not affect the vacuum degree of other film formation spaces.
Further, although the magnetron cathode 28 included in the thin film forming apparatus is arranged in a ring shape, a rectangular shape may be used as long as the targets are arranged on the same circumference.
Furthermore, in the above embodiment, two or three targets are provided, but even if the number of targets is four or more, the same actions and effects can be obtained by increasing or decreasing the number of partition members and deposition prevention plates. It is done.

上記第１実施形態に基づいて基板１４上に混合膜からなる光学薄膜を形成した結果を以下に示す。
各ターゲットへの印加電力の設定及び成膜時間で形成された光学素子１４ａの薄膜中におけるＮｂ_２Ｏ_５の占める割合と波長５００ｎｍにおける薄膜の屈折率との関係を表１及び図９に示す。 The result of forming an optical thin film made of a mixed film on the substrate 14 based on the first embodiment is shown below.
Table 1 and FIG. 9 show the relationship between the ratio of Nb ₂ O ₅ in the thin film of the optical element 14a formed by setting the power applied to each target and the film formation time and the refractive index of the thin film at a wavelength of 500 nm.

図９に示すように、１．４６〜２．３７の範囲内の屈折率が任意に得ることができる。
また、表１に示す条件３，４，５を各５バッチずつ成膜して屈折率のばらつきを確認したところ、条件３は１．９６±０．０４，条件４は１．８０±０．０３，条件５は１．６１±０．０３となった。したがって、同じ条件で繰り返し再現性については、ばらつきが各屈折率±０．０４の範囲内と安定した屈折率を得ることができる。 As shown in FIG. 9, a refractive index within the range of 1.46 to 2.37 can be obtained arbitrarily.
In addition, when five batches of conditions 3, 4 and 5 shown in Table 1 were formed and the variation in refractive index was confirmed, condition 3 was 1.96 ± 0.04 and condition 4 was 1.80 ± 0.00. 03, Condition 5 was 1.61 ± 0.03. Therefore, with regard to reproducibility under the same conditions, it is possible to obtain a stable refractive index with variations within the range of each refractive index ± 0.04.

上記第１実施形態に対し、基板１４を一方の面が平面とし、他方の面が曲率半径が５０ｍｍで屈折率が１．７３５のカメラ用のレンズ基板上に光学薄膜を形成した結果を以下に示す。
まず、レンズ基板の平面側を成膜面となるようにターゲット側に向けて、ヤトイ３０にセットする。そして、第１実施形態と同様にＳｉターゲット１６及びＮｂターゲット１８の成膜準備が完了した後、表２に示すような、印加電力の設定及び成膜時間で３層の光学薄膜で成膜した結果を表２及び図１０に示す。 The result of forming an optical thin film on a lens substrate for a camera having a substrate 14 with one surface being flat and the other surface having a radius of curvature of 50 mm and a refractive index of 1.735 with respect to the first embodiment is as follows. Show.
First, the lens substrate is set on the YAT 30 so that the plane side of the lens substrate faces the target side so as to be the film formation surface. Then, after the preparation for film formation of the Si target 16 and the Nb target 18 was completed in the same manner as in the first embodiment, the film was formed with three layers of optical thin films with the setting of applied power and the film formation time as shown in Table 2. The results are shown in Table 2 and FIG.

表２に示すように、曲率を有する基板上に３層の構成で図１０に示すような反射率特性を有する反射防止膜を付加することができる。
また、同じ条件で繰り返し再現性については、ばらつきが各屈折率±０．０５の範囲内の安定した屈折率を得ることができる。さらに、波長が４２０nｍから６５０nｍの範囲において０．５％以下の反射率に抑えることが可能となる。 As shown in Table 2, an antireflection film having a reflectance characteristic as shown in FIG. 10 can be added in a three-layer structure on a substrate having a curvature.
In addition, regarding reproducibility under the same conditions, it is possible to obtain a stable refractive index with variations within the range of each refractive index ± 0.05. Furthermore, the reflectance can be suppressed to 0.5% or less in the wavelength range of 420 nm to 650 nm.

上記第２実施形態に基づいて実際に基板１４上に光学薄膜を形成した結果を以下に示す。
電源２２，２４からの印加される電力は表３に示すように調節して形成された光学素子１４ｂの薄膜中におけるＮｂ_２Ｏ_５の占める割合と波長５００ｎｍにおける薄膜の屈折率との関係を表３及び図１１に示す。 The result of actually forming the optical thin film on the substrate 14 based on the second embodiment will be described below.
As shown in Table 3, the power applied from the power sources 22 and 24 represents the relationship between the ratio of Nb ₂ O ₅ in the thin film of the optical element 14b formed by adjustment and the refractive index of the thin film at a wavelength of 500 nm. 3 and FIG.

図１１に示すように、１．４６〜２．３７の範囲内の屈折率が任意に得ることができる。
また、表３に示す条件３，４，５を各５バッチずつ成膜して屈折率のばらつきを確認したところ、条件３は１．９６±０．０４，条件４は１．８０±０．０４，条件５は１．６１±０．０３となった。したがって、同じ条件で繰り返し再現性については、ばらつきが各屈折率±０．０４の範囲内と安定した屈折率を得ることができる。
また、第１実施形態に比べ、各マグネトロンカソード２８に投入する電力が４／５の値で同様の結果が得られるため、低電力化を図ることができる。 As shown in FIG. 11, a refractive index within the range of 1.46 to 2.37 can be arbitrarily obtained.
In addition, when the conditions 3, 4 and 5 shown in Table 3 were formed in 5 batches and the refractive index variation was confirmed, condition 3 was 1.96 ± 0.04 and condition 4 was 1.80 ± 0.00. 04, Condition 5 was 1.61 ± 0.03. Therefore, with regard to reproducibility under the same conditions, it is possible to obtain a stable refractive index with variations within the range of each refractive index ± 0.04.
In addition, compared with the first embodiment, the same result is obtained when the electric power supplied to each magnetron cathode 28 is 4/5, so that the power can be reduced.

本実施例では、上記第２実施形態におけるターゲット１０４のＡｌ_２Ｏ_３をターゲット１８と同一のターゲットＮｂに変更し、ターゲット１０４に高周波電力を供給する電源をターゲット１８と同じ電源に替える。この構成の場合、２つのＮｂのターゲット１８，２０共に同じ導入ガス圧、投入電力の成膜条件とすることで、Ｎｂ_２Ｏ_５膜を倍にして基板１４に形成することができる。すなわち、本実施例では、基板１４に混合膜を形成するうち、Ｎｂ_２Ｏ_５の占める割合の高い高屈折率混合膜については、第１実施形態に比べて短い成膜時間で形成が可能となった。この結果を表４に示す。 In this example, Al ₂ O ₃ of the target 104 in the second embodiment is changed to the same target Nb as the target 18, and the power source for supplying high frequency power to the target 104 is changed to the same power source as the target 18. In the case of this configuration, the Nb ₂ O ₅ film can be doubled and formed on the substrate 14 by setting the two Nb targets 18 and 20 to have the same introduction gas pressure and input power film formation conditions. That is, in this example, among the formation of the mixed film on the substrate 14, the high refractive index mixed film in which the proportion of Nb ₂ O ₅ is high can be formed in a shorter film formation time than in the first embodiment. became. The results are shown in Table 4.

表４に示すように、屈折率２．３７は第２実施形態と比べて倍の成膜速度で成膜が可能となり、屈折率２．１９と屈折率２．３７との間の屈折率２．２７を用意に作成することができた。 As shown in Table 4, a refractive index of 2.37 can be formed at a film formation speed twice that of the second embodiment, and a refractive index of 2 between a refractive index of 2.19 and a refractive index of 2.37. .27 was prepared.

本発明の効果を確認するため、上記第１実施形態において、防着板４０及び上部防着板４２を取り外すとともに補助排気手段５４のバルブ５６ｃ，５８ｃを全閉した。また、防着板４０及び上部防着板４２を取り外していることで、Ｓｉターゲット１６上とＮｂターゲット１８上との雰囲気は等しくなり、ガス導入口７０，７４からガスの導入は行わないものとする。それ以外の条件は同一として基板１４上に薄膜を形成した。
その結果、成膜速度０．５ｎｍ／ｓｅｃにて波長５００ｎｍでの屈折率が１．４６のＳｉＯ_２膜が得られた。
また、成膜速度０．４５ｎｍ／ｓｅｃと第１実施形態による実施例に比べて０．１５ｎｍ／ｓｅｃ増加した速度にて、波長５００ｎｍでの屈折率が２．３９のＮｂ_２Ｏ_５膜が得られた。ただし、光学的膜厚１３０ｎｍの膜に対して、波長５００ｎｍで０．５％の吸収率を有するものであった。
なお、成膜準備完了時、２つのターゲット上で生じる放電は一つの大きな放電のようにターゲット上で見られた。 In order to confirm the effect of the present invention, in the first embodiment, the protection plate 40 and the upper protection plate 42 are removed and the valves 56c and 58c of the auxiliary exhaust means 54 are fully closed. Further, by removing the deposition preventing plate 40 and the upper deposition preventing plate 42, the atmosphere on the Si target 16 and the Nb target 18 becomes equal, and no gas is introduced from the gas inlets 70 and 74. To do. A thin film was formed on the substrate 14 under the same conditions.
As a result, a SiO ₂ film having a refractive index of 1.46 at a wavelength of 500 nm was obtained at a deposition rate of 0.5 nm / sec.
Further, an Nb ₂ O ₅ film having a refractive index of 2.39 at a wavelength of 500 nm was obtained at a film formation speed of 0.45 nm / sec, which is an increase of 0.15 nm / sec compared with the example according to the first embodiment. It was. However, it had an absorptance of 0.5% at a wavelength of 500 nm with respect to a film having an optical thickness of 130 nm.
When the film formation preparation was completed, the discharge generated on the two targets was seen on the target like one large discharge.

次に、Ｎｂターゲット１８にプラズマを発生して成膜準備状態としたままＳｉターゲット１６上に位置するシャッター３６のみ開とし、ＳｉＯ_２膜を基板１４上に成膜した。その結果、薄膜の屈折率は１．４８と高めになり，成膜速度は０．３５ｎｍ／ｓｅｃと低下した。
成膜後、光学素子１４ａとＳｉターゲット１６を取り外してそれぞれ膜分析を行ったところ、ターゲット上のエロージョンの範囲の周辺にＮｂが観測された。これは、Ｓｉターゲット１６上とＮｂターゲット１８上とに発生した２つの放電が干渉しあうことによって膜条件が変化するとともに、ターゲットの汚染が生じたことを裏付けるものであった。 Next, only the shutter 36 positioned on the Si target 16 was opened while plasma was generated on the Nb target 18 to be in a film formation preparation state, and a SiO ₂ film was formed on the substrate 14. As a result, the refractive index of the thin film increased to 1.48, and the film formation rate decreased to 0.35 nm / sec.
After film formation, the optical element 14a and the Si target 16 were removed and film analysis was performed. As a result, Nb was observed around the erosion range on the target. This confirmed that the film conditions were changed by the interference between the two discharges generated on the Si target 16 and the Nb target 18, and that the target was contaminated.

本発明の第１実施形態における薄膜形成装置のターゲット配置を示す平面図である。It is a top view which shows target arrangement | positioning of the thin film forming apparatus in 1st Embodiment of this invention. 図１のＸ−Ｘ線矢視における第１実施形態の薄膜形成装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the thin film formation apparatus of 1st Embodiment in the XX arrow of FIG. 本発明の第１実施形態における薄膜形成装置のＳｉターゲット，Ｎｂターゲット及び防着板の斜視図である。It is a perspective view of Si target, Nb target, and a deposition prevention board of a thin film formation device in a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態における薄膜形成装置の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the thin film forming apparatus in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態における薄膜形成装置の他の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the other modification of the thin film forming apparatus in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態における薄膜形成装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the thin film formation apparatus in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態における薄膜形成装置のターゲット配置を示す平面図である。It is a top view which shows target arrangement | positioning of the thin film forming apparatus in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態における薄膜形成装置に用いられる防着板の斜視図である。It is a perspective view of the adhesion prevention board used for the thin film forming apparatus in 3rd Embodiment of this invention. 本発明における実施例１において表１に対応する薄膜構成材料と屈折率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thin film constituent material corresponding to Table 1 in Example 1 in this invention, and a refractive index. 本発明における実施例２において表２の膜厚で得られる分光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral reflectance characteristic obtained by the film thickness of Table 2 in Example 2 in this invention. 本発明における実施例３において表３に対応する薄膜構成材料と屈折率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thin film structural material corresponding to Table 3, and refractive index in Example 3 in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０，９０，１００薄膜形成装置
１２チャンバ
１４基板（被成膜対象物）
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ光学素子
１６Ｓｉターゲット（ターゲット）
１８Ｎｂターゲット（ターゲット）
２０基板回転機構（対象物回転機構）
４０防着板（第１の防着板）
４２上部防着板（第２の防着板）
５２主排気手段
５４，５６，５８，９２，９４，１０６補助排気手段
１０４Ａｌ_２Ｏ_３ターゲット（ターゲット）

10, 90, 100 Thin film forming apparatus 12 Chamber 14 Substrate (film formation target)
14a, 14b, 14c Optical element 16 Si target (target)
18 Nb target (target)
20 Substrate rotation mechanism (object rotation mechanism)
40 Anti-adhesion plate (first anti-adhesion plate)
42 Upper protective plate (second protective plate)
52 Main exhaust means 54, 56, 58, 92, 94, 106 Auxiliary exhaust means 104 Al ₂ O ₃ target (target)

Claims

チャンバ内に配設された２つ以上の同一材料と２つ以上の異なる材料とのうち少なくとも一方を含むターゲットを有する複数のスパッタリング源を有し、それぞれの前記スパッタリング源に異なる成膜条件を設定可能な成膜条件設定部を備えることを特徴とする薄膜形成装置。 A plurality of sputtering sources having a target including at least one of two or more identical materials and two or more different materials disposed in a chamber, and different film forming conditions are set for each of the sputtering sources A thin film forming apparatus comprising a possible film forming condition setting unit.

チャンバ内に配設された２つ以上の同一材料と２つ以上の異なる材料とのうち少なくとも一方を含むターゲットを有する複数のスパッタリング源を有し、該スパッタリング源ごとに真空計及びガス導入口を前記ターゲットの近傍に有し、それぞれの前記スパッタリング源ごとに異なるガス種を導入可能であり、導入する前記ガスの圧力をスパッタリング源ごとに設定可能な成膜条件設定部を備えることを特徴とする薄膜形成装置。 A plurality of sputtering sources each having a target including at least one of two or more identical materials and two or more different materials disposed in the chamber, each of which includes a vacuum gauge and a gas inlet; A deposition condition setting unit is provided in the vicinity of the target, which can introduce different gas types for each of the sputtering sources and can set the pressure of the gas to be introduced for each sputtering source. Thin film forming equipment.

チャンバ内に配設された被成膜対象物と、該被成膜対象物に対向して配設された２つ以上の同一材料と２つ以上の異なる材料とのうち少なくとも一方を含むターゲットを有する複数のスパッタリング源と、該スパッタリング源に対向する位置で回転する対象物回転機構とを有する薄膜形成装置であって、
前記チャンバ内の全空間に連通されて排気する主排気手段と、
前記スパッタリング源と前記対象物回転機構とが配設されるスパッタリング空間のうち少なくとも一つのターゲットに対応するスパッタリング空間に接続されている補助排気手段とを有することを特徴とする薄膜形成装置。 A target including at least one of a deposition target disposed in the chamber and two or more identical materials and two or more different materials disposed to face the deposition target. A thin film forming apparatus having a plurality of sputtering sources and an object rotation mechanism that rotates at a position facing the sputtering sources,
Main exhaust means for exhausting in communication with the entire space in the chamber;
A thin film forming apparatus, comprising: an auxiliary exhaust unit connected to a sputtering space corresponding to at least one target among the sputtering spaces in which the sputtering source and the object rotation mechanism are disposed.

前記ターゲット間に配設されて前記ターゲットが配設される領域を互いに分離して仕切る第１の防着部材と前記ターゲットから被成膜対象物に向けて材料が飛散する最大領域を規定する第２の防着部材とからなる防着板を備えていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜形成装置。 A first deposition member that is disposed between the targets and separates and partitions the region where the target is disposed, and a first region that defines a maximum region where material is scattered from the target toward the deposition target. The thin film forming apparatus according to claim 3, further comprising an adhesion preventing plate comprising two adhesion preventing members.

前記補助排気手段が、前記チャンバと前記防着板とによって形成された仕切り空間に連通されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜形成装置。 The thin film forming apparatus according to claim 4, wherein the auxiliary exhaust unit communicates with a partition space formed by the chamber and the deposition preventing plate.

前記複数のターゲットの数に比例して、１ターゲットにつき、導入されるガスが少なくともアルゴンガス１系統以上及び酸素ガス１系統以上を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。 6. The apparatus according to claim 1, wherein the gas introduced into each target includes at least one argon gas system or more and one oxygen gas system or more in proportion to the number of the plurality of targets. The thin film forming apparatus according to the item.

請求項３から請求項６のいずれか1項に記載の薄膜形成装置により前記被成膜対象物に成膜する方法であって、
前記スパッタリング源から前記対象物回転機構に配置された被成膜基板上に２つ以上の材料を成膜することにより混合膜を作製する工程を有することを特徴とする薄膜形成方法。 A method of forming a film on the object to be formed by the thin film forming apparatus according to any one of claims 3 to 6,
A method for forming a thin film, comprising: forming a mixed film by depositing two or more materials on a deposition target substrate disposed in the object rotation mechanism from the sputtering source.

前記チャンバ内を前記主排気手段により高真空に排気し、前記補助排気手段により補助排気し、前記被成膜基板上に成膜することを特徴とする請求項７に記載の薄膜形成方法。 8. The thin film forming method according to claim 7, wherein the inside of the chamber is evacuated to a high vacuum by the main evacuation unit and is evacuated by the auxiliary evacuation unit to form a film on the deposition target substrate.

請求項７または請求項８に記載の薄膜形成方法により、前記被成膜対象物上に複数の薄膜を成膜されてなることを特徴とする光学素子。

An optical element comprising a plurality of thin films formed on the deposition target object by the thin film forming method according to claim 7 or 8.