JP2016065279A - Film deposition system - Google Patents

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史 新野
Chikashi Shinno
史 新野
吉田　誠
Makoto Yoshida
吉田　　誠
鈴木　義雄
Yoshio Suzuki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition system which is of a CVD method using arc discharge DC plasma and can highly precisely control a film thickness.SOLUTION: A film deposition system includes a plasma generating chamber 2 which generates arc discharge DC plasma 17, a film deposition chamber 3 which produces one or more films 43 on a film deposition object 40 by using plasma 17 introduced from the plasma generating chamber 2 and one or more material gases, and a shutter 8 which is arranged between the plasma generating chamber 2 and the film deposition chamber 3 and blocks the introduction of the plasma 17 into the film deposition chamber 3. The film deposition system is constituted such that the film deposition chamber 3 has an opening 3a, the plasma generating chamber 2 is connected to the opening 3a, and the shutter 8 blocks the opening 3a.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高密度なアーク放電直流プラズマと材料ガスを用いて、薄膜を成膜する成膜システムに関する。   The present invention relates to a film forming system for forming a thin film using high-density arc discharge DC plasma and a material gas.

高密度な直流アーク放電プラズマを用いた成膜方法が知られている。例えば、特許文献１には、直流アーク放電プラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いることにより、ヘキサメチルジシロキサンを材料ガスとしてＳｉＯ２薄膜を成膜する方法が開示されている。特許文献２には、複数の真空処理室にそれぞれゲートバルブを介してプラズマガンを取り付け、プラズマガンから真空処理室にアーク放電プラズマを引き出して、薄膜形成用原料ガスを供給することにより、多層膜を連続成膜する方法が開示されている。 A film forming method using high-density DC arc discharge plasma is known. For example, Patent Document 1 discloses a method of forming a SiO 2 thin film using hexamethyldisiloxane as a material gas by using a direct-current arc discharge plasma CVD (chemical vapor deposition) method. In Patent Document 2, plasma guns are respectively attached to a plurality of vacuum processing chambers via gate valves, arc discharge plasma is drawn from the plasma guns to the vacuum processing chambers, and a raw material gas for forming a thin film is supplied. A method for continuously forming a film is disclosed.

また、特許文献３には、成膜チャンバーとプラズマチャンバーとを仕切りバルブを挟んで連結し、プラズマチャンバーから成膜チャンバー内に直流アーク放電プラズマを引き出して、成膜チャンバー内の蒸発源に導いて蒸発源を蒸発させて、基板に薄膜を形成する技術が開示されている。特許文献３の技術では、プラズマの発生開始時には、成膜チャンバーとプラズマチャンバーの間の仕切りバルブを閉じ、プラズマチャンバー内でプラズマを発生させ、プラズマのアイドリング状態を形成する。成膜時には、仕切りバルブを開放して成膜チャンバー内にプラズマを導き、蒸発源にプラズマを照射して成膜を行い、成膜終了後には、放電電流を低下させた後、仕切りバルブを閉め、プラズマチャンバー内でプラズマを継続させてアイドリング状態にする。この間成膜チャンバー内を大気圧に戻し、成膜チャンバー内の基板を交換している。基板交換後は、成膜チャンバー内を排気し、仕切りバルブを開き、再びプラズマを成膜チャンバー内の蒸発源に導いて、成膜を行う。このように、プラズマチャンバー内でプラズマをアイドリング状態に維持することができるため、基板交換のたびにプラズマ発生させる必要がなく、成膜効率が向上する。   In Patent Document 3, a film forming chamber and a plasma chamber are connected with a partition valve interposed therebetween, and direct-current arc discharge plasma is drawn from the plasma chamber into the film forming chamber and led to an evaporation source in the film forming chamber. A technique for forming a thin film on a substrate by evaporating an evaporation source is disclosed. In the technique of Patent Document 3, at the start of plasma generation, the partition valve between the film forming chamber and the plasma chamber is closed, and plasma is generated in the plasma chamber to form an idle state of plasma. During film formation, the partition valve is opened, plasma is introduced into the film formation chamber, the film is formed by irradiating the evaporation source with plasma, and after completion of film formation, the discharge current is reduced and then the partition valve is closed. Then, the plasma is continued in the plasma chamber to be in an idling state. During this time, the inside of the film forming chamber is returned to atmospheric pressure, and the substrate in the film forming chamber is replaced. After replacing the substrate, the inside of the film forming chamber is evacuated, the partition valve is opened, and the plasma is again guided to the evaporation source in the film forming chamber to perform film formation. As described above, since the plasma can be maintained in an idling state in the plasma chamber, it is not necessary to generate plasma every time the substrate is replaced, and the film formation efficiency is improved.

特開２０１３−１５９８１６号公報JP 2013-159816 A 特開平８−１４４０５９号公報JP-A-8-144059 特許第４０３８４７３号公報Japanese Patent No. 4038473

直流アーク放電プラズマを用いてＣＶＤ法で成膜する場合、成膜速度を大きく（例えば、数十Å／sec）することができ、薄膜の製造効率が高い。一方、光学薄膜は、膜厚が光学特性に大きな影響を与えるため、膜厚を適切な厚さに制御することが要求される。例えば、数百Åの膜厚に対して、数十Å以下の膜厚精度が要求される。このため、直流アーク放電プラズマによりＣＶＤを行う場合、数十Å／secの成膜速度で膜が堆積している最中に、秒のオーダーで堆積を停止させる技術が必要である。   When a film is formed by a CVD method using DC arc discharge plasma, the film formation rate can be increased (for example, several tens of liters / sec), and the production efficiency of the thin film is high. On the other hand, since an optical thin film has a great influence on optical characteristics, it is required to control the film thickness to an appropriate thickness. For example, a film thickness accuracy of several tens of mm or less is required for a film thickness of several hundreds of mm. For this reason, when performing CVD by DC arc discharge plasma, a technique for stopping the deposition on the order of seconds is required while the film is being deposited at a deposition rate of several tens of liters / sec.

蒸着法やスパッタ法等においては、基板の前にシャッターを配置することにより、成膜を瞬時に遮る技術が広く用いられているが、ＣＶＤ法は、材料ガスがシャッターを回り込むため、瞬時に成膜を遮ることはできない。   In the vapor deposition method and the sputtering method, a technique for instantly blocking the film formation by placing a shutter in front of the substrate is widely used. However, since the material gas flows around the shutter, the CVD method is instantaneously performed. The membrane cannot be blocked.

特許文献１および２には、アーク放電プラズマＣＶＤ法を用いて膜厚を制御する技術については開示されていない。特許文献３は、蒸着源をプラズマで加熱する蒸着法の技術である。また、特許文献３には、成膜終了後にプラズマを弱めてアイドリング状態にすることが開示されているが、膜厚の制御方法については開示されていない。   Patent Documents 1 and 2 do not disclose a technique for controlling the film thickness using the arc discharge plasma CVD method. Patent Document 3 is a technique of a vapor deposition method in which a vapor deposition source is heated with plasma. Further, Patent Document 3 discloses that the plasma is weakened to be in an idling state after the film formation is completed, but a method for controlling the film thickness is not disclosed.

本発明の目的は、アーク放電直流プラズマを用いたＣＶＤ法であって、高精度に膜厚を制御できる成膜システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a film forming system that is a CVD method using arc discharge DC plasma and that can control the film thickness with high accuracy.

上記目的を達成するために、本発明では、アーク放電直流プラズマを発生するプラズマ発生室と、プラズマ発生室から導入されたプラズマ及び一以上の材料ガスを用いてプラズマＣＶＤにより成膜対象に一以上の膜を形成する成膜室と、プラズマ発生室及び前記成膜室の間に配置され、プラズマの成膜室へ導入を遮断するシャッターとを備える。成膜室は開口を有し、プラズマ発生室は開口に接続され、シャッターは開口を遮蔽する構成である。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a plasma generation chamber for generating an arc discharge DC plasma, and one or more film formation targets by plasma CVD using plasma and one or more material gases introduced from the plasma generation chamber. And a shutter that is disposed between the plasma generation chamber and the film formation chamber and blocks introduction of the plasma into the film formation chamber. The film formation chamber has an opening, the plasma generation chamber is connected to the opening, and the shutter is configured to shield the opening.

本発明によれば、アーク放電プラズマを用いたＣＶＤ法でありながら、高精度に膜厚を制御できる。   According to the present invention, it is possible to control the film thickness with high accuracy while being a CVD method using arc discharge plasma.

実施形態の成膜システムの全体構成の概略を説明する図。The figure explaining the outline of the whole structure of the film-forming system of embodiment. 実施形態で成膜される増反射膜を備えた物品の断面図。Sectional drawing of the articles | goods provided with the reflective reflection film formed into a film in embodiment. 実施形態の成膜システムと、閉じた状態のシャッターの断面構造を示す説明図。Explanatory drawing which shows the cross-section of the film-forming system of embodiment, and the shutter of the closed state. 実施形態の成膜システムと、開いた状態のシャッターの断面構造を示す説明図。Explanatory drawing which shows the cross-section of the film-forming system of embodiment, and the shutter of the open state. （ａ）図３のＡ−Ａ’断面図、（ｂ）図４のＢ−Ｂ’断面図。(A) A-A 'sectional view of FIG. 3, (b) B-B' sectional view of FIG. 実施形態の制御部の成膜動作を示すフロー図。The flowchart which shows the film-forming operation | movement of the control part of embodiment. 実施形態において酸素を導入するか否かによる増反射膜の反射率の差異を示すグラフ。The graph which shows the difference in the reflectance of an increased reflective film by whether oxygen is introduce | transduced in embodiment. 実施例の増反射ミラーの反射率スペクトル。The reflectance spectrum of the increase reflection mirror of an Example.

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、成膜システムの構成を示す図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a film forming system.

本実施形態の成膜システム１は、アーク放電直流プラズマ１７を発生するプラズマ発生室２と、プラズマ発生室２から導入されたプラズマ１７及び一以上の材料ガスを用いてプラズマＣＶＤにより成膜対象４０に一以上の膜４３を形成する成膜室３と、プラズマ発生室２及び成膜室３の間に配置され、プラズマ１７の成膜室３へ導入を遮断するシャッター８とを備える。成膜室３は開口３ａを有し、プラズマ発生室２は開口３ａに接続され、シャッター８は開口３ａを遮蔽する構成である。   The film forming system 1 according to this embodiment includes a plasma generation chamber 2 that generates an arc discharge DC plasma 17, a plasma 17 that is introduced from the plasma generation chamber 2, and one or more material gases. And a shutter 8 that is disposed between the plasma generation chamber 2 and the film formation chamber 3 and blocks introduction of the plasma 17 into the film formation chamber 3. The film formation chamber 3 has an opening 3a, the plasma generation chamber 2 is connected to the opening 3a, and the shutter 8 is configured to shield the opening 3a.

このように、開口３ａをシャッターで遮蔽することにより、プラズマ１７を遮断することができるため、材料ガスが成膜室３に残存していても、プラズマＣＶＤは瞬時に停止する。よって、成膜速度の大きいアーク放電直流プラズマを用いたＣＶＤ法でありながら、高精度に膜厚を制御できる。   Thus, since the plasma 17 can be shut off by shielding the opening 3a with the shutter, the plasma CVD is instantaneously stopped even if the material gas remains in the film forming chamber 3. Therefore, the film thickness can be controlled with high accuracy even though the CVD method uses arc discharge DC plasma having a high film formation rate.

また、この構造では、シャッター８の遮蔽後も、プラズマ発生室２内でプラズマ１７を維持することが可能であるため、シャッター８を開くことにより、プラズマＣＶＤを再開できる。このとき、異なる材料ガスを導入することにより、例えば、図２のように材質の異なる膜４４を、膜４３の上に積層することができる。   In this structure, since the plasma 17 can be maintained in the plasma generation chamber 2 even after the shutter 8 is shielded, the plasma CVD can be resumed by opening the shutter 8. At this time, by introducing different material gases, for example, films 44 of different materials can be stacked on the film 43 as shown in FIG.

本実施形態の成膜システムについて具体的に説明する。プラズマ発生室２は、プラズマガン容器１１に、カソード５、中間電極６、アノード７をプラズマ引き出し軸（不図示）に沿って順に配置した構造である。図１では、中間電極６が１つのみの例を示すが、中間電極６は複数配置することも可能である。カソード５、中間電極６、アノード７は、不図示のガイシによって相互に絶縁されている。カソード５は、アーク放電に適した公知のカソード構造である。カソード５には放電ガスの導入口４が備えられている。中間電極６、アノード７は、それぞれ中央に所定の径の貫通孔（不図示）を有している。この貫通孔が、プラズマガン容器１１の圧力を成膜室３よりも陽圧に維持し、圧力勾配を形成する。   The film forming system of this embodiment will be specifically described. The plasma generation chamber 2 has a structure in which a cathode 5, an intermediate electrode 6, and an anode 7 are sequentially arranged in a plasma gun container 11 along a plasma extraction axis (not shown). Although FIG. 1 shows an example in which only one intermediate electrode 6 is provided, a plurality of intermediate electrodes 6 can be arranged. The cathode 5, the intermediate electrode 6, and the anode 7 are insulated from each other by an insulator (not shown). The cathode 5 has a known cathode structure suitable for arc discharge. The cathode 5 is provided with a discharge gas inlet 4. The intermediate electrode 6 and the anode 7 each have a through hole (not shown) having a predetermined diameter at the center. This through-hole maintains the pressure of the plasma gun container 11 at a positive pressure rather than the film forming chamber 3 to form a pressure gradient.

カソード５とアノード７には、直流電源１９が接続されている。中間電極６は、適切な抵抗値のホーロ抵抗１８を介して直流電源１９の正極と接続されている。カソード５からアノード７に近づくにつれて高い電位に設定されることで、プラズマを引き出す。中間電極６には、磁石（不図示）が内蔵されている。磁石は磁界を発生し、プラズマを集束させる。これによりプラズマは中間電極６、アノード７の貫通孔（不図示）を通過する。   A DC power source 19 is connected to the cathode 5 and the anode 7. The intermediate electrode 6 is connected to the positive electrode of the direct current power source 19 through a hollow resistor 18 having an appropriate resistance value. Plasma is extracted by setting the potential higher as it approaches the anode 7 from the cathode 5. The intermediate electrode 6 contains a magnet (not shown). The magnet generates a magnetic field and focuses the plasma. As a result, the plasma passes through the through holes (not shown) of the intermediate electrode 6 and the anode 7.

また、アノード７よりも成膜室３側には、空芯コイル９が配置されている。空芯コイル９の形成する磁界は、プラズマ１７をプラズマガン容器１１の中心軸方向に収束させ高密度化する。また、プラズマ１７は、中間電極６の形成する電位勾配と、空芯コイル９の形成する磁界によって加速され、成膜室３内の空間に引き出される。   Further, an air-core coil 9 is disposed on the film forming chamber 3 side with respect to the anode 7. The magnetic field formed by the air-core coil 9 converges the plasma 17 in the direction of the central axis of the plasma gun container 11 to increase the density. Further, the plasma 17 is accelerated by the potential gradient formed by the intermediate electrode 6 and the magnetic field formed by the air-core coil 9 and is drawn out to the space in the film forming chamber 3.

成膜室３は、チャンバー２５を有しており、チャンバー２５に設けられた開口３ａにプラズマ発生室２のプラズマガン容器１１が接続されている。シャッター８は、開口３ａを遮蔽することができる。開口３ａの位置は、チャンバー２５内にプラズマ１７を導入することができる位置であればよく、例えば、図１のようにチャンバー２５の側面に設けてもよいし、図３に示すようにチャンバー２５の上面に設けてもよい。なお、図１の構造は、プラズマ発生室２の開口３ａ側の位置（アノード７と空芯コイル９との間）に、シャッター８を配置していると表現することも可能である。   The film formation chamber 3 has a chamber 25, and the plasma gun container 11 of the plasma generation chamber 2 is connected to an opening 3 a provided in the chamber 25. The shutter 8 can shield the opening 3a. The position of the opening 3a may be a position where the plasma 17 can be introduced into the chamber 25. For example, the opening 3a may be provided on the side surface of the chamber 25 as shown in FIG. 1, or as shown in FIG. You may provide in the upper surface of. The structure of FIG. 1 can also be expressed as a shutter 8 disposed at a position on the opening 3a side of the plasma generation chamber 2 (between the anode 7 and the air core coil 9).

シャッター８の構造を、図３〜図５を用いてさらに説明する。図３および図４にシャッター８の断面図を、図５（ａ），（ｂ）にシャッター８の上面図を示す。ただし、図３および図５（ａ）は、シャッター８が閉じた（開口３ａが遮蔽された）状態であり、図４および図５（ｂ）は、シャッター８が開いた状態を示す。シャッター８は、チャンバー２５の開口３ａを覆う形状を有する遮蔽部材８１と、遮蔽部材８１をプラズマ発生室２および成膜室３の外側からスライドさせて開口３ａまで移動させる動作をガイドするガイド部８２と、遮蔽部材８１をガイド部８２に沿って移動させる駆動部８３とを備える。   The structure of the shutter 8 will be further described with reference to FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views of the shutter 8, and FIGS. 5A and 5B are top views of the shutter 8. FIG. 3 and 5A show a state where the shutter 8 is closed (the opening 3a is shielded), and FIGS. 4 and 5B show a state where the shutter 8 is opened. The shutter 8 includes a shielding member 81 having a shape that covers the opening 3a of the chamber 25, and a guide portion 82 that guides an operation of sliding the shielding member 81 from the outside of the plasma generation chamber 2 and the film forming chamber 3 to the opening 3a. And a drive unit 83 that moves the shielding member 81 along the guide unit 82.

ガイド部８２は、遮蔽部材８１がスライド可能な空間を形成する直方体形状の容器であり、開口３ａに対応する貫通口を備えている。貫通口は、プラズマガン容器１１およびチャンバー２５とそれぞれ気密を維持可能なように連結されている。   The guide part 82 is a rectangular parallelepiped container that forms a space in which the shielding member 81 is slidable, and includes a through-hole corresponding to the opening 3a. The through hole is connected to the plasma gun container 11 and the chamber 25 so as to maintain airtightness.

遮蔽部材８１としては、２枚の円盤８１ａ、８１ｂを、間隙調整部材８１ｃを挟んで対向配置した構成のものを用いる。間隙調整部材８１ｃは、軸８７を介して駆動部８３に接続されている。これにより、駆動部８３が、軸８７を長手方向に移動させることにより、遮蔽部材８１をスライドさせ、開口３ａを遮蔽することができる。また、間隙調整部材８１ｃは、伸縮可能な構造を有し、２枚の円盤８１ａ，８１ｂの間隔を調整可能である。軸８７内には、間隙調整部材８１ｃの伸縮を制御する機構が内蔵されている。   As the shielding member 81, one having a configuration in which two disks 81a and 81b are arranged to face each other with the gap adjusting member 81c interposed therebetween is used. The gap adjusting member 81 c is connected to the drive unit 83 via the shaft 87. Thereby, the drive part 83 can slide the shielding member 81 by moving the axis | shaft 87 to a longitudinal direction, and can shield the opening 3a. The gap adjusting member 81c has a structure that can be expanded and contracted, and can adjust the interval between the two disks 81a and 81b. A mechanism for controlling expansion and contraction of the gap adjusting member 81c is built in the shaft 87.

遮蔽部材８１の成膜室３側の面（円盤８１ｂの外側の面）の周囲には、Ｏリング９３が配置されている。遮蔽部材８１により開口３ａを遮蔽した状態で、間隙調整部材８１ｃが伸長して円盤８１ａ，８１ｂの間隔を押し広げると、遮蔽部材８１のＯリング９３が開口３ａの周囲に押し付けられて、成膜室３の開口３ａがＯリング９３により気密に遮蔽される。   An O-ring 93 is disposed around the surface of the shielding member 81 on the film forming chamber 3 side (the surface on the outer side of the disk 81b). In a state where the opening 3a is shielded by the shielding member 81, when the gap adjusting member 81c expands and widens the space between the disks 81a and 81b, the O-ring 93 of the shielding member 81 is pressed around the opening 3a to form a film. The opening 3a of the chamber 3 is hermetically shielded by the O-ring 93.

一方、遮蔽部材８１のプラズマ発生室２側の面（円盤８１ａ）には、プラズマ発生室２のプラズマガン容器１１内を真空排気するための排気口８４が複数個設けられている。排気口８４は、円盤８１ａを貫通し、円盤８１ａと円盤８１ｂとの間の間隙（排気経路８５）に連結されている。ガイド部８２には排気管８６が挿入され、排気管８６は真空ポンプ（不図示）に直接、もしくはバイパス経路１０および成膜室３を介して接続されている。これにより、シャッター８を閉じた状態（遮蔽部材８１で開口３ａをふさいだ状態）で、プラズマ発生室２内を、排気口８４、排気経路８５、ガイド部８２内の空間、および、排気管８６を介して排気し、所定の真空度に維持することができる。しかも、シャッター８よりもプラズマ発生室２側にアノード７があるため、シャッター８を閉じた状態で、プラズマをプラズマ発生室２内の空間に閉じ込めて維持することができる。なお、排気管８６をバイパス経路１０および成膜室３を介して真空ポンプに接続した場合には、一つの真空ポンプで成膜室３とプラズマ発生室２を排気することができ、装置構成を簡素化することができる。   On the other hand, a plurality of exhaust ports 84 for evacuating the inside of the plasma gun container 11 of the plasma generation chamber 2 are provided on the surface (disc 81a) of the shielding member 81 on the plasma generation chamber 2 side. The exhaust port 84 passes through the disk 81a and is connected to a gap (exhaust path 85) between the disk 81a and the disk 81b. An exhaust pipe 86 is inserted into the guide portion 82, and the exhaust pipe 86 is connected to a vacuum pump (not shown) directly or via the bypass path 10 and the film forming chamber 3. As a result, in the state where the shutter 8 is closed (the opening 3 a is blocked by the shielding member 81), the inside of the plasma generation chamber 2, the space in the exhaust port 84, the exhaust path 85, the guide portion 82, and the exhaust pipe 86 Can be evacuated and maintained at a predetermined degree of vacuum. In addition, since the anode 7 is located closer to the plasma generation chamber 2 than the shutter 8, the plasma can be confined and maintained in the space in the plasma generation chamber 2 with the shutter 8 closed. When the exhaust pipe 86 is connected to the vacuum pump via the bypass path 10 and the film formation chamber 3, the film formation chamber 3 and the plasma generation chamber 2 can be exhausted with a single vacuum pump. It can be simplified.

駆動部８３としては、軸８７を連結されたピストン（不図示）と、シリンダー（不図示）と、シリンダー内に圧縮空気を送り込んでピストンを瞬時に移動させることにより遮蔽部材８１を開閉する圧縮空気導入部（不図示）とを有するものを用いることができる。制御部２１は、圧縮空気導入部の動作を制御することにより、ピストンおよび軸８７を移動させる。これにより、遮蔽部材８１は、ガイド部８２に沿ってスライドし、開口３ａを遮蔽した状態と、開いた状態とを実現できる。この構造では、遮蔽部材８１を圧縮空気の力で移動させるため、瞬時（例えば、１秒以内）に遮蔽部材８１を開口３ａまで移動させ、開口３ａを遮蔽することができる。   The drive unit 83 includes a piston (not shown) coupled to a shaft 87, a cylinder (not shown), and compressed air that opens and closes the shielding member 81 by feeding compressed air into the cylinder and instantaneously moving the piston. What has an introduction part (not shown) can be used. The control unit 21 moves the piston and the shaft 87 by controlling the operation of the compressed air introduction unit. Thereby, the shielding member 81 can slide along the guide part 82, and can implement | achieve the state which shielded the opening 3a, and the open state. In this structure, since the shielding member 81 is moved by the force of compressed air, the shielding member 81 can be moved to the opening 3a instantaneously (for example, within 1 second) to shield the opening 3a.

なお、制御部２１がシャッター８を閉める指示を出し、シャッター８が閉まり終わるまでの時間は、その間に形成される膜の厚さが、第一膜４３の厚さの１０％以内、好ましくは５％以内に収まることが望ましい。駆動部８３は、制御部２１の指示下で、上記時間を実現できるように遮蔽部材８１を移動させる。例えば、シャッター８が閉まり終わるまでの時間は、２秒以内であることが望ましく、１秒以内であることがより望ましい。   The controller 21 gives an instruction to close the shutter 8 and the time until the shutter 8 finishes closing is such that the thickness of the film formed during that time is within 10% of the thickness of the first film 43, preferably 5 It is desirable to be within%. The drive part 83 moves the shielding member 81 so that the said time can be implement | achieved under the instruction | indication of the control part 21. FIG. For example, the time until the shutter 8 finishes closing is preferably within 2 seconds, and more preferably within 1 second.

一方、成膜室３のチャンバー２５内には、成膜対象４０を支持する基板ホルダー１２と、材料ガス導入管１３〜１５とが配置されている。材料ガス導入管１３〜１５は、図１に模式的に示したように、チャンバー２５の壁面近傍から材料ガスを噴出する構成であってもよいし、図３、図４のように、噴出治具９１等を介して、プラズマ１７の周囲に均等に材料ガスを噴出する構成にしてもよい。また、チャンバー２５にはチャンバー２５内の空気を排除して所望する圧力まで減圧するための排気口１６が設けられ、排気口１６は外部に配置された真空ポンプ（不図示）に接続されている。   On the other hand, in the chamber 25 of the film forming chamber 3, the substrate holder 12 that supports the film forming target 40 and the material gas introduction pipes 13 to 15 are arranged. The material gas introduction pipes 13 to 15 may be configured to eject material gas from the vicinity of the wall surface of the chamber 25 as schematically shown in FIG. 1, or as shown in FIGS. 3 and 4. The material gas may be uniformly ejected around the plasma 17 through the tool 91 or the like. Further, the chamber 25 is provided with an exhaust port 16 for eliminating the air in the chamber 25 and reducing the pressure to a desired pressure, and the exhaust port 16 is connected to a vacuum pump (not shown) arranged outside. .

材料ガス導入管１３から１５は、成膜室３へ材料ガスの供給を行う。材料ガス供給の開始又は停止は、制御部２１が材料ガス導入管１３〜１５の開閉バルブ（電磁弁等、不図示）の開閉動作を制御することにより制御される。ここでは、一例として、材料ガス導入管１３から酸素ガスを、材料ガス導入管１４からＴｉ系ガスを、材料ガス導入管１５からＳｉ系ガスを供給する。   The material gas introduction pipes 13 to 15 supply the material gas to the film forming chamber 3. The start or stop of the material gas supply is controlled by the control unit 21 controlling the opening / closing operation of the opening / closing valves (solenoid valves and the like, not shown) of the material gas introduction pipes 13 to 15. Here, as an example, oxygen gas is supplied from the material gas introduction pipe 13, Ti gas is supplied from the material gas introduction pipe 14, and Si gas is supplied from the material gas introduction pipe 15.

モニタ部２２は、成膜中の膜に光２３を照射する光源２２ａと、膜による光２３の反射光２４の強度を検出する光検出部２２ｂを備える。制御部２１は、成膜中の膜４３が増反射膜である場合、膜４３の反射率（反射光強度）が極大に到達したことを検出することにより所望の膜厚に達したと判断することができる。すなわち、膜４３の膜厚方向の光路長が光２３の波長において１／４波長に達したと判断することができる。   The monitor unit 22 includes a light source 22a that irradiates light 23 onto a film being formed, and a light detection unit 22b that detects the intensity of reflected light 24 of the light 23 from the film. When the film 43 being formed is a reflection-enhancing film, the control unit 21 determines that the desired film thickness has been reached by detecting that the reflectance (reflected light intensity) of the film 43 has reached a maximum. be able to. That is, it can be determined that the optical path length in the film thickness direction of the film 43 has reached ¼ wavelength at the wavelength of the light 23.

光源２２ａが光を照射する膜４３は、成膜対象４０上に形成される膜であってもよいし、成膜対象４０の近傍に配置された膜厚モニタ用基板９２上に、成膜対象４０と同時に成膜された膜４３であってもよい。   The film 43 irradiated with light from the light source 22a may be a film formed on the film formation target 40, or may be formed on the film thickness monitor substrate 92 disposed in the vicinity of the film formation target 40. The film 43 formed simultaneously with the film 40 may be used.

光源２２ａが照射する光の波長は、形成する増反射膜が反射すべき波長と一致していることが望ましく、単色光（ＬＥＤ光やレーザー光）を用いることができる。白色光を反射する増反射膜を成膜する場合には、中心波長（例えば波長５６０ｎｍ）の単色光を照射する。   The wavelength of the light emitted from the light source 22a preferably matches the wavelength that should be reflected by the increased reflection film to be formed, and monochromatic light (LED light or laser light) can be used. In the case of forming an increased reflection film that reflects white light, monochromatic light having a central wavelength (for example, a wavelength of 560 nm) is irradiated.

制御部２１は、成膜中に、光検出部２２ｂの検出値を受け取って、その時間微分値を算出し、時間微分値がゼロになった場合には、反射率が極大に到達した（膜厚方向の光路長が１／４波長に達した）と判断し、シャッター８を閉じ、成膜を停止させることができる。   The control unit 21 receives the detection value of the light detection unit 22b during film formation, calculates the time differential value thereof, and when the time differential value becomes zero, the reflectance reaches a maximum (film thickness). The optical path length in the thickness direction has reached ¼ wavelength), and the shutter 8 can be closed to stop the film formation.

また、モニタ部２２は、成膜中の薄膜の厚さを測定できるものであればどのような構成であってもよく、反射光で測定するものに限られるものではない。例えば、水晶振動子等の他の公知の膜厚計を用いて膜厚を測定してもよい。   The monitor unit 22 may have any configuration as long as it can measure the thickness of the thin film during film formation, and is not limited to the one that measures with reflected light. For example, the film thickness may be measured using another known film thickness meter such as a crystal resonator.

次に、本実施形態の成膜システムの各部の動作を図６のフローを用いて説明する。ここでは、一例として、図２のように表面に予めＡｌ等の金属反射膜４２を備えた成膜対象４０上に、ＳｉＯｘ（０＜ｘ≦２）からなる第一膜４３と、ＴｉＯｙ（０＜ｙ≦２）からなる第二膜４４とを成膜する場合を例に説明する。第一膜４３および第二膜は、いずれも白色光の中心波長５６０ｎｍの光に対する膜厚方向の光路長が、１／４波長となるように形成する。これにより、第一膜４３と第二膜４４の２層構造の増反射膜を形成する。   Next, the operation of each part of the film forming system of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, as an example, a first film 43 made of SiOx (0 <x ≦ 2) and a TiOy (0) are formed on a film formation target 40 having a surface provided with a metal reflection film 42 of Al or the like in advance as shown in FIG. The case where the second film 44 made of <y ≦ 2) is formed will be described as an example. Both the first film 43 and the second film are formed such that the optical path length in the film thickness direction with respect to the light having the center wavelength of 560 nm of white light is ¼ wavelength. As a result, a two-layered enhanced reflection film of the first film 43 and the second film 44 is formed.

制御部２１は、内蔵されたメモリに予め格納されたプログラムを読み込んで実行することにより、各部の動作を以下のように制御する。なお、成膜室３内には、予め成膜対象４０が配置され、成膜室３およびプラズマ発生室２内は所定の真空度に排気されているとして説明する。   The control unit 21 reads and executes a program stored in advance in a built-in memory, thereby controlling the operation of each unit as follows. In the following description, it is assumed that the film formation target 40 is disposed in advance in the film formation chamber 3 and the film formation chamber 3 and the plasma generation chamber 2 are evacuated to a predetermined degree of vacuum.

制御部２１は、シャッター８の駆動部８３に遮蔽部材８１を開口３ａの位置まで移動させた後、間隙調整部材８１ｃを伸長させるように、駆動部８３に指示する。これにより、遮蔽部材８１は、開口３ａを覆う位置まで移動した後、円盤８１ａ，８１ｂの間隔を間隙調整部材８１ｃが押し広げ、Ｏリング９３を開口３ａの周囲に押し付ける。よって、シャッター８は、図３、図５（ａ）のように、開口３ａを閉じた状態となる。プラズマ発生室２内は、遮蔽部材８１の排気口８４から排気されているので、所定の真空度に維持され、プラズマを生成することができる状態である。制御部２１は、この状態でプラズマ発生室２においてプラズマ１７の発生を開始する（ステップ１）。具体的には、制御部２１は、放電ガス導入口４を開にし、プラズマ発生室２にＡｒガス、Ｈｅガス等の放電ガスを導入し、直流電源１９からカソード５、中間電極６、およびアノード７に電圧を印加させる。これにより、カソード５とアノード７間にグロー放電を生じさせる。その後、グロー放電をアーク放電に移行させ、アーク放電直流プラズマ１７を生成する。この状態では、シャッター８は閉状態であるため、アーク放電直流プラズマ１７は、シャッター８によりプラズマ発生室２に閉じ込められている。   The control unit 21 instructs the drive unit 83 to extend the gap adjustment member 81c after moving the shielding member 81 to the position of the opening 3a by the drive unit 83 of the shutter 8. Thereby, after the shielding member 81 has moved to a position covering the opening 3a, the gap adjusting member 81c expands the distance between the disks 81a and 81b, and presses the O-ring 93 around the opening 3a. Therefore, the shutter 8 is in a state in which the opening 3a is closed as shown in FIGS. 3 and 5A. Since the inside of the plasma generation chamber 2 is exhausted from the exhaust port 84 of the shielding member 81, the plasma generation chamber 2 is maintained at a predetermined degree of vacuum and can generate plasma. In this state, the control unit 21 starts generating the plasma 17 in the plasma generation chamber 2 (step 1). Specifically, the control unit 21 opens the discharge gas inlet 4, introduces a discharge gas such as Ar gas or He gas into the plasma generation chamber 2, and supplies the cathode 5, the intermediate electrode 6, and the anode from the DC power source 19. A voltage is applied to 7. Thereby, a glow discharge is generated between the cathode 5 and the anode 7. Thereafter, the glow discharge is changed to arc discharge, and arc discharge DC plasma 17 is generated. In this state, since the shutter 8 is in a closed state, the arc discharge DC plasma 17 is confined in the plasma generation chamber 2 by the shutter 8.

制御部２１は、材料ガス導入管１３、１５の開閉バルブ（不図示）に、開状態を指示する（ステップ２）。材料ガス導入管１５からは、第一膜４３の材料ガス、例えば、Ｓｉ系ガス（例えば、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ））が成膜室３内へ供給され、材料ガス導入管１３からＯ２ガスが成膜室３内へ供給される。一例として、制御部２１は、Ｏ２ガスを流量１０〜１００ｓｃｃｍ程度導入した後、ニードルバルブの開度で所定の圧力になるようにＨＭＤＳＯの流量を適宜調整する。 The control unit 21 instructs the open / close valves (not shown) of the material gas introduction pipes 13 and 15 to open (step 2). A material gas for the first film 43, for example, Si-based gas (for example, hexamethyldisiloxane (HMDSO)) is supplied from the material gas introduction pipe 15 into the film forming chamber 3, and O 2 is supplied from the material gas introduction pipe 13. A gas is supplied into the film forming chamber 3. As an example, after introducing O 2 gas at a flow rate of about 10 to 100 sccm, the control unit 21 appropriately adjusts the flow rate of HMDSO so that a predetermined pressure is obtained by opening the needle valve.

制御部２１は、予め定めた所定の時間が経過するまで待機する（ステップ３）。これにより、発生したプラズマが安定するのを待つ。所定の時間が経過したならば、制御部２１は、シャッター８の駆動部８３に、シャッター８を開にするよう指示する（ステップ４）。駆動部８３は、間隙調整部材８１ｃにより円盤８１ａと８１ｂの間隔を狭めた後、圧縮空気により駆動されるピストンの動作によって、瞬時（例えば１秒以内）に開状態（図４および図５（ｂ））にする。これにより、プラズマ発生室２のアーク放電直流プラズマ１７は、開口３ａを通過して成膜室３内に引き出される（例えば、放電電流１０〜５０Ａ程度）。直流アーク放電プラズマは高密度であるため、ステップ２で供給された材料ガスを大量に励起し、プラズマ重合反応を生じさせる。これにより、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯｘの堆積が大きな成膜速度（例えば、数十Å／sec）で開始される。これにより、第一膜４３の成膜が行われる。   The control unit 21 waits until a predetermined time elapses (step 3). This waits for the generated plasma to stabilize. If the predetermined time has elapsed, the control unit 21 instructs the drive unit 83 of the shutter 8 to open the shutter 8 (step 4). The drive portion 83 narrows the distance between the disks 81a and 81b by the gap adjusting member 81c, and then is instantaneously opened (for example, within 1 second) by the operation of the piston driven by the compressed air (FIG. 4 and FIG. 5B). )). Thereby, the arc discharge DC plasma 17 in the plasma generation chamber 2 passes through the opening 3a and is drawn into the film formation chamber 3 (for example, a discharge current of about 10 to 50 A). Since the direct-current arc discharge plasma has a high density, the material gas supplied in step 2 is excited in a large amount to cause a plasma polymerization reaction. Thereby, the deposition of SiOx by the plasma CVD method is started at a high film formation rate (for example, several tens of liters / sec). Thereby, the first film 43 is formed.

第一膜４３の成膜を行いながら、制御部２１は、モニタ部２２の出力により、成膜中の第一膜４３の厚さをモニタする（ステップ５）。例えば、光源２２ａから所望の波長（５６０ｎｍ）の光２３を第一膜４３に照射し、反射光２４を検出する。制御部２１は、モニタ部２２の検出した膜厚データを収集し（ステップ６）、第一膜４３が所望の厚さに到達したかどうか判断する（ステップ７）。例えば、制御部２１は、光検出部２２ｂが検出した光の強度のデータを時間微分し、時間微分値がゼロに到達したならば、極大値に到達したと判断し、シャッター８の駆動部８３に閉じるように指示する（ステップ８）。これにより、駆動部８３は、遮蔽部材８１を瞬時に開口３ａまで移動させ、間隙調整部材８１ｃにより円盤８１ａと円盤８１ｂの間隔を押し広げてＯリング９３を開口３ａの周囲に押し付け、開口３ａを閉じる。シャッター８が閉じた瞬間にプラズマ１７は、プラズマ発生室２に閉じ込められ、成膜室３内からは消失する。よって、成膜室３における材料ガスのプラズマ重合反応は、材料ガスの供給が継続していても、瞬時に停止するため、成膜も瞬時に停止する。これにより、第一膜４３は、膜厚方向の光路長が、５６０ｎｍの光のλ／４に到達した時点で、精度よく成膜を停止させることができる。   While the first film 43 is being formed, the control unit 21 monitors the thickness of the first film 43 being formed by the output of the monitor unit 22 (step 5). For example, the first film 43 is irradiated with light 23 having a desired wavelength (560 nm) from the light source 22a, and the reflected light 24 is detected. The control unit 21 collects the film thickness data detected by the monitor unit 22 (step 6), and determines whether or not the first film 43 has reached a desired thickness (step 7). For example, the control unit 21 performs time differentiation on the light intensity data detected by the light detection unit 22b. If the time differentiation value reaches zero, the control unit 21 determines that the maximum value has been reached, and the driving unit 83 of the shutter 8. (Step 8). As a result, the driving unit 83 instantaneously moves the shielding member 81 to the opening 3a, widens the space between the disk 81a and the disk 81b by the gap adjusting member 81c, and presses the O-ring 93 around the opening 3a. close up. At the moment when the shutter 8 is closed, the plasma 17 is confined in the plasma generation chamber 2 and disappears from the film formation chamber 3. Therefore, the plasma polymerization reaction of the material gas in the film formation chamber 3 stops instantaneously even if the supply of the material gas is continued, so that the film formation also stops instantaneously. Thereby, the film formation of the first film 43 can be accurately stopped when the optical path length in the film thickness direction reaches λ / 4 of the light of 560 nm.

以上で、第一膜４３の成膜は終了する。このとき、プラズマ１７は、プラズマ発生室２内で継続している。制御部２１は、第一膜４３の材料を供給する材料ガス導入管１５及び酸素ガスを供給する材料ガス導入管１３の開閉バルブ（不図示）を閉にするよう指示する（ステップ９）。制御部２１は、所定の時間待機し、排気口１６から材料ガスが排気されるのを待つ（ステップ１０）。   This completes the formation of the first film 43. At this time, the plasma 17 continues in the plasma generation chamber 2. The control unit 21 instructs to close the open / close valves (not shown) of the material gas introduction pipe 15 that supplies the material of the first film 43 and the material gas introduction pipe 13 that supplies the oxygen gas (step 9). The controller 21 waits for a predetermined time and waits for the material gas to be exhausted from the exhaust port 16 (step 10).

次に、制御部２１は、材料ガス導入管１４及び１３の開閉バルブを開にするよう指示する（ステップ１１）。これにより、材料ガス導入管１４から第二膜の材料（例えば、Ｔｉ系ガス（例えば、ＴｉＣｌ４））及び材料ガス導入管１３から酸素ガスの供給が開始される。例えば、最初にＯ２ガス流量１０〜１００ｓｃｃｍ導入し、ＴｉＣｌ４流量が所定の圧力になるようにニードルバルブの開度で圧力を調整する。制御部２１は、所定の時間待機し、成膜室３内に第二膜４４の材料が十分供給されるのを待つ（ステップ１２）。 Next, the control unit 21 instructs the open / close valves of the material gas introduction pipes 14 and 13 to open (step 11). Thereby, supply of the material of the second film (for example, Ti-based gas (for example, TiCl 4 )) and the oxygen gas from the material gas introduction tube 13 is started from the material gas introduction tube 14. For example, first, an O 2 gas flow rate of 10 to 100 sccm is introduced, and the pressure is adjusted by the opening of the needle valve so that the TiCl 4 flow rate becomes a predetermined pressure. The control unit 21 waits for a predetermined time and waits for the material of the second film 44 to be sufficiently supplied into the film forming chamber 3 (step 12).

所定の時間が経過したならば、制御部２１は、シャッター８を開にするように駆動部８３に指示する（ステップ１３）。これにより、瞬時にシャッター８が開き、プラズマ発生室２で維持されていたプラズマ１７が成膜室３に導入される。これにより、第二膜４３の材料ガスは、プラズマ励起により酸素と化学反応して、プラズマＣＶＤ法により、第一膜４３の上に第二膜４４（例えば、ＴｉＯ２のようなＴｉＯｙ）が堆積される。制御部２１は、成膜中の第二膜４４の反射光の強度を受け取って、時間微分値を求め、時間微分値がゼロになった場合、極大値に達し、所望の膜厚になったとしてシャッター８を閉める（ステップ１４〜１７）。ステップ１４〜１７の動作は、ステップ５〜８と同様である。 If the predetermined time has elapsed, the control unit 21 instructs the drive unit 83 to open the shutter 8 (step 13). As a result, the shutter 8 is instantly opened, and the plasma 17 maintained in the plasma generation chamber 2 is introduced into the film formation chamber 3. Thereby, the material gas of the second film 43 chemically reacts with oxygen by plasma excitation, and the second film 44 (for example, TiOy such as TiO 2 ) is deposited on the first film 43 by the plasma CVD method. Is done. The control unit 21 receives the intensity of the reflected light of the second film 44 during film formation, obtains a time differential value, and when the time differential value becomes zero, it reaches a maximum value and reaches a desired film thickness. Then, the shutter 8 is closed (steps 14 to 17). The operations in steps 14 to 17 are the same as those in steps 5 to 8.

これにより、プラズマ１７は、プラズマ発生室２に閉じ込められ、成膜室３からプラズマ１７が消失するため、第二膜４４の成膜は瞬時に停止する。その後、第二膜の材料ガスと酸素ガスの供給をそれぞれ停止させ（ステップ１８）、第二膜４４の材料ガスが排気されるまで所定の時間待機する（ステップ１９）。   Thereby, the plasma 17 is confined in the plasma generation chamber 2 and the plasma 17 disappears from the film formation chamber 3, so that the film formation of the second film 44 is instantaneously stopped. Thereafter, the supply of the material gas and oxygen gas of the second film is stopped (step 18), and a predetermined time is waited until the material gas of the second film 44 is exhausted (step 19).

以上により、第一膜４３および第二膜４４をそれぞれ反射率が最大となる膜厚（１／４波長）で成膜対象４０上に積層することができる。その後、制御部２１は、基板搬送手段（不図示）を制御し、成膜が終了した基板を成膜室３から搬出し、新しい成膜対象４０を成膜室３に搬入する（ステップ２０）。   By the above, the 1st film | membrane 43 and the 2nd film | membrane 44 can be laminated | stacked on the film-forming object 40 by the film thickness (1/4 wavelength) which respectively has the maximum reflectance. Thereafter, the control unit 21 controls the substrate transfer means (not shown), carries out the substrate on which film formation has been completed, from the film formation chamber 3, and carries a new film formation target 40 into the film formation chamber 3 (step 20). .

本実施形態より、シャッター８の開閉で、成膜室３へ導入されるプラズマ１７を遮断することにより、成膜の開始および停止を瞬時に実現できる。プラズマ１７の遮断により、成膜室３中に残存する材料ガスがあっても、膜形成を瞬時に停止することができるため、膜厚を精度よく制御することができる。   According to the present embodiment, the start and stop of film formation can be instantaneously realized by shutting off the plasma 17 introduced into the film formation chamber 3 by opening and closing the shutter 8. Even if there is a material gas remaining in the film forming chamber 3 by shutting off the plasma 17, the film formation can be stopped instantaneously, so that the film thickness can be accurately controlled.

また、成膜中に、所望の波長の光を照射して膜厚を検出するので、所望の波長にて所望の光学特性（例えば、最大の反射率）を与える最適な膜厚で膜を形成することができる。例えば、５６０ｎｍ等の所望の波長にて、反射性等の所望の光学特性を有する最適な膜厚に薄膜の厚さを制御できる。よって、酸化度合いによって反射特性が変化する第一及び第二膜４３，４４であっても、どのような酸化度合かを測定する必要なく、常に最適な光学特性（最大の反射率）が得られる膜厚で成膜することができる。   In addition, during film formation, the film thickness is detected by irradiating light of a desired wavelength, so that the film is formed with an optimal film thickness that gives desired optical characteristics (for example, maximum reflectance) at the desired wavelength. can do. For example, the thickness of the thin film can be controlled to an optimum film thickness having desired optical characteristics such as reflectivity at a desired wavelength such as 560 nm. Therefore, even with the first and second films 43 and 44 whose reflection characteristics change depending on the degree of oxidation, optimum optical characteristics (maximum reflectivity) can always be obtained without measuring the degree of oxidation. The film can be formed with a film thickness.

これを具体的に説明する。図７に、ＳｉＯｘ成膜時の酸素の有無による図２の構成の増反射膜の反射率の違いを示す。膜構造は、ＰＣ（ポリカーボネート）基板４１／Ａｌの反射金属膜４２／ＳｉＯｘからなる第一膜４３／ＴｉＯｙからなる第二膜４４を積層した構造である。膜厚は、Ａｌが８０ｎｍ、ＳｉＯｘが９４ｎｍ、ＴｉＯｙが５９ｎｍとした。ＳｉＯｘからなる第一膜４３に酸素を１００ｓｃｃｍ入れて成膜した場合（Ｏ２：１００）と、酸素を入れずに成膜した場合（Ｏ２：なし）の反射率の違いは、図７のグラフの通りである。図７からわかるように、同じ膜厚でありながら、可視光域の反射率は大きく異なり、白色光の中心波長５６０ｎｍにおいても反射率は異なっている。しかし、本実施形態では図６のフローのステップ６，７およびステップ１５，１６において、反射率の極大値で成膜を停止させるため、ＳｉＯｘがどんな酸化度合でも、所望の波長にて最も高い反射率（増反射効果）の厚さの膜を成膜できる。 This will be specifically described. FIG. 7 shows the difference in reflectivity of the enhanced reflection film having the configuration shown in FIG. 2 depending on the presence or absence of oxygen during SiOx film formation. The film structure is a structure in which a PC (polycarbonate) substrate 41 / Al reflective metal film 42 / first film 43 made of SiOx / second film 44 made of TiOy is laminated. The film thickness was 80 nm for Al, 94 nm for SiOx, and 59 nm for TiOy. The difference in reflectance between the case where the first film 43 made of SiOx is formed with 100 sccm of oxygen (O 2 : 100) and the case where the film is formed without oxygen (O 2 : none) is shown in FIG. As shown in the graph. As can be seen from FIG. 7, the reflectance in the visible light region is greatly different even though the film thickness is the same, and the reflectance is also different at the center wavelength of white light of 560 nm. However, in this embodiment, in steps 6 and 7 and steps 15 and 16 of the flow of FIG. 6, since the film formation is stopped at the maximum value of the reflectance, the highest reflection at the desired wavelength regardless of the degree of oxidation of SiOx. A film having a thickness of the rate (increased reflection effect) can be formed.

上記実施形態では、２種類の膜４３，４４を積層したが、これに限定されるものではなく、１層であってもよい、また、３種類以上の膜を積層してもよい。   In the above embodiment, the two types of films 43 and 44 are stacked. However, the present invention is not limited to this. One layer may be used, or three or more types of films may be stacked.

本実施形態を用いて製造される増反射膜を備えた物品は、自動車灯体用リフレクター、集光型太陽電池のリフレクター、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）スキャナーミラー、又はストロボ用リフレクター兼トリガー電極等に適用できる。   Articles provided with the reflection-increasing film manufactured using this embodiment include reflectors for automobile lamps, reflectors for concentrating solar cells, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) scanner mirrors, reflectors and trigger electrodes for strobes, etc. Applicable to.

上記実施形態では、増反射膜を成膜したが、これに限定されるものではなく、他の光学薄膜、例えば、干渉膜や、反射防止膜、光学フィルター、ハーフミラーを成膜することも可能である。その場合、薄膜の反射率が極小値あるいは所望の反射率に到達した時に所望の膜厚に達したと判断してもよい。   In the above embodiment, the reflective reflection film is formed. However, the present invention is not limited to this, and other optical thin films such as an interference film, an antireflection film, an optical filter, and a half mirror can be formed. It is. In that case, it may be determined that the desired film thickness has been reached when the reflectance of the thin film reaches a minimum value or a desired reflectance.

＜実施例１＞
本発明の実施例について説明する。実施例では、図２のように、ポリカーボネート（ＰＣ）の基材４１の上にＡｌの反射金属膜４２、ＳｉＯｘ（０＜ｘ≦２）からなる第一膜４３、ＴｉＯｙ（０＜ｙ≦２）からなる第二膜４４を順に積層した増反射ミラーを製造した。ＰＣの基材４１の上に、Ａｌの反射金属膜４２が予めスパッタ法等により成膜されたものを用意した。 <Example 1>
Examples of the present invention will be described. In the embodiment, as shown in FIG. 2, an Al reflective metal film 42, a first film 43 made of SiOx (0 <x ≦ 2), and TiO y (0 <y ≦) are formed on a polycarbonate (PC) substrate 41. An intensifying reflection mirror in which the second film 44 made of 2) was sequentially laminated was manufactured. An Al reflective metal film 42 was previously formed on a PC substrate 41 by sputtering or the like.

ＳｉＯｘの第一増反射層４３とＴｉＯｙの第二増反射層４４を図１の装置を用いて直流アーク放電プラズマＣＶＤ法により成膜した。シャッター８を閉めた状態で、放電電流２０Ａでプラズマを発生させ、流量 １００ｓｃｃｍのＯ２を供給し、表１の圧力になるように導入したＨＭＤＳＯの流量を適宜調整した後、シャッター８を開けて成膜室３にプラズマを導入し、成膜を開始させた。成膜中の第一膜４３に５６０ｎｍのＬＥＤ光を照射し、反射光の時間微分値が最大になったら、シャッターを閉じた。これにより、ＳｉＯｘからなる第一膜４３を成膜した。続けて、流量 １００ｓｃｃｍのＯ２を供給し、表１の圧力になるように導入したＴｉＣｌ４との流量を適宜調整した後、シャッター８を開けて、成膜室３にプラズマを導入し、成膜を開始させた。成膜中の第二膜４４に５６０ｎｍのＬＥＤ光を照射し、反射光が極大値になったら、シャッター８を閉じた。これにより、ＴｉＯｙからなる第二膜４４を成膜した。 A first SiO x reflective layer 43 and a second TiO y reflective layer 44 were formed by DC arc discharge plasma CVD using the apparatus shown in FIG. With the shutter 8 closed, plasma is generated with a discharge current 20A, O 2 at a flow rate of 100 sccm is supplied, and the flow rate of HMDSO introduced so as to be the pressure shown in Table 1 is appropriately adjusted, and then the shutter 8 is opened. Plasma was introduced into the film formation chamber 3 to start film formation. The first film 43 during film formation was irradiated with LED light of 560 nm, and when the time differential value of the reflected light reached the maximum, the shutter was closed. Thereby, the first film 43 made of SiO x was formed. Subsequently, after supplying O 2 at a flow rate of 100 sccm and adjusting the flow rate with TiCl 4 introduced so as to be the pressure shown in Table 1, the shutter 8 is opened to introduce plasma into the film formation chamber 3. The membrane was started. The second film 44 being formed was irradiated with 560 nm LED light, and when the reflected light reached the maximum value, the shutter 8 was closed. Thereby, the second film 44 made of TiO y was formed.

表１に、作成された反射鏡の膜材料、膜厚、ガス圧、成膜速度をまとめた。
表１中の膜厚は触針段差計（ブルカー社製 Ｄｅｋｔａｋ（登録商標））により測定した。また、表１中の成膜速度は触針段差計により測定した膜厚値と膜厚時間より算出した。 Table 1 summarizes the film material, film thickness, gas pressure, and film formation rate of the created reflector.
The film thicknesses in Table 1 were measured with a stylus step meter (Dektak (registered trademark) manufactured by Bruker). Moreover, the film-forming speed | rate in Table 1 was computed from the film thickness value measured with the stylus profilometer, and the film thickness time.

Figure 2016065279
Figure 2016065279

作成された増反射層の成膜速度は、ＳｉＯｘ薄膜が４．７ ｎｍ／ｓｅｃ、ＴｉＯｙ薄膜が３．０ ｎｍ／ｓｅｃであった。これらの成膜速度は真空蒸着法によって成膜した成膜速度より速い。図１の装置の場合、プラズマ密度が１０１２／ｃｍ３と高いため、チャンバー内にはＲＦ（高周波）プラズマなどを使用した場合より多くのＳｉイオン、Ｔｉイオン、酸素ラジカルなどの活性種が存在するため、真空蒸着はもとより、ＲＦプラズマなどを用いた場合と比較しても速い成膜速度が得られたと考えられる。 The film-forming speeds of the created reflective layer were 4.7 nm / sec for the SiO x thin film and 3.0 nm / sec for the TiO y thin film. These film formation speeds are faster than the film formation speeds formed by the vacuum evaporation method. In the case of the apparatus of FIG. 1, since the plasma density is as high as 10 12 / cm 3 , there are more active species such as Si ions, Ti ions, oxygen radicals, etc. in the chamber than when RF (radio frequency) plasma is used. Therefore, it is considered that a high film formation rate was obtained in comparison with the case of using RF plasma as well as vacuum deposition.

図１の装置は、シャッター８を閉めてプラズマを遮断することにより、速い成膜速度を達成しながら、精度よく膜厚の制御を行うことができる。   The apparatus shown in FIG. 1 can control the film thickness with high accuracy while achieving a high film formation speed by closing the shutter 8 and shutting off the plasma.

図８に、本実施例で製造した増反射膜を備えたミラーの反射率スペクトルの測定結果を示す。図８からわかるように、実施例のミラーは、５６０ｎｍ付近を中心に、可視光領域の大部分でＡｌのみの場合よりも高い反射率を得られた。可視光領域での反射率は約９０％以上であった。   In FIG. 8, the measurement result of the reflectance spectrum of the mirror provided with the reflective reflection film manufactured in the present Example is shown. As can be seen from FIG. 8, the mirror of the example has a higher reflectance than the case of Al alone in most of the visible light region centering around 560 nm. The reflectance in the visible light region was about 90% or more.

１・・・成膜システム、２・・・プラズマ発生室、３・・・成膜室、８・・・シャッター、１３〜１５・・・材料ガス導入管、１７・・・プラズマ、２１・・・制御部、２２・・・モニタ部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming system, 2 ... Plasma generation chamber, 3 ... Film-forming chamber, 8 ... Shutter, 13-15 ... Material gas introduction pipe, 17 ... Plasma, 21 ...・ Control part, 22 ... Monitor part

Claims (6)

アーク放電直流プラズマを発生するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室から導入された前記プラズマ及び一以上の材料ガスを用いてプラズマＣＶＤにより成膜対象に一以上の膜を形成する成膜室と、前記プラズマ発生室及び前記成膜室の間に配置され、前記プラズマの成膜室へ導入を遮断するシャッターとを備え、
前記成膜室は開口を有し、前記プラズマ発生室は前記開口に接続され、前記シャッターは前記開口を遮蔽する構成であることを特徴とする成膜システム。 A plasma generation chamber for generating arc discharge direct current plasma; a film formation chamber for forming one or more films on a film formation target by plasma CVD using the plasma and one or more material gases introduced from the plasma generation chamber; A shutter disposed between the plasma generation chamber and the film formation chamber, the shutter for blocking introduction of the plasma into the film formation chamber;
The film formation chamber has an opening, the plasma generation chamber is connected to the opening, and the shutter is configured to shield the opening. 請求項１に記載の成膜システムであって、前記シャッターは、前記開口を覆う形状を有する遮蔽部材と、前記遮蔽部材をプラズマ発生室および成膜室の外側からスライドさせて前記開口まで移動させる動作をガイドするガイド部と、前記遮蔽部材を前記ガイド部に沿って移動させる駆動部とを備えることを特徴とする成膜システム。   2. The film forming system according to claim 1, wherein the shutter includes a shielding member having a shape covering the opening, and the shielding member is slid from outside the plasma generation chamber and the film forming chamber to move to the opening. A film forming system, comprising: a guide unit that guides the operation; and a drive unit that moves the shielding member along the guide unit. 請求項２に記載の成膜システムであって、前記遮蔽部材は、前記プラズマ発生室側の面に排気口が形成され、前記遮蔽部材の内部には、前記排気口に連結された排気経路が設けられ、
前記プラズマ発生室は、前記シャッターを閉じた状態では、前記遮蔽部材の前記排気口および排気経路を介して排気されることを特徴とする成膜システム。 3. The film forming system according to claim 2, wherein the shielding member has an exhaust port formed on a surface on the plasma generation chamber side, and an exhaust path connected to the exhaust port is provided inside the shielding member. Provided,
The plasma generation chamber is evacuated through the exhaust port and the exhaust path of the shielding member when the shutter is closed. 請求項２に記載の成膜システムであって、前記駆動部は、前記遮蔽部材に連結されたピストンを含み、前記ピストンの動作により前記遮蔽部材を前記ガイド部に沿ってスライドさせることを特徴とする成膜システム。   3. The film forming system according to claim 2, wherein the driving unit includes a piston connected to the shielding member, and the shielding member is slid along the guide unit by the operation of the piston. Film forming system. 請求項２に記載の成膜システムであって、前記ガイド部は、前記プラズマ発生室と成膜室にそれぞれ気密を保って連結された容器であり、前記遮蔽部材は、前記容器内に配置されていることを特徴とする成膜システム。   3. The film forming system according to claim 2, wherein the guide portion is a container connected to the plasma generation chamber and the film forming chamber in an airtight manner, and the shielding member is disposed in the container. A film forming system characterized by 請求項２に記載の成膜システムであって、前記膜の膜厚を検出するモニタ部と、前記モニタ部および前記シャッターを制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記モニタ部の検出結果により、前記膜の膜厚が所望の膜厚に達したと判断した場合、前記シャッターに前記プラズマの遮断を指示し、前記プラズマの遮断により成膜を停止させることを特徴とする成膜システム。

The film forming system according to claim 2, further comprising: a monitor unit that detects a film thickness of the film; and a control unit that controls the monitor unit and the shutter.
When the control unit determines that the film thickness has reached a desired film thickness based on the detection result of the monitor unit, the control unit instructs the shutter to block the plasma, and the film is formed by blocking the plasma. A film forming system characterized by being stopped.

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