JP3954043B2 - Plasma assist vapor deposition apparatus and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、均一な膜質の蒸着膜を成膜するためのプラズマアシスト蒸着装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a plasma assisted vapor deposition apparatus for forming a vapor deposition film having a uniform film quality and a control method thereof.
従来、プラズマを使用した成膜装置であるプラズマアシスト蒸着装置に関する技術として、特許文献１や特許文献２に記載されている技術が知られている。絶縁物の蒸着物質を基板上に成膜する場合、プラズマアシスト蒸着装置の内壁は金属であるため、成膜処理が進むにつれてプラズマアシスト蒸着装置の内壁にも絶縁物である蒸着物質が付着していく。
プラズマアシスト蒸着装置の内壁に蒸着物質が付着すると、装置内の電磁場の状態が変化してしまう。プラズマの分布は、周囲の電磁場等の状態によって大きく影響されるため、成膜が進むにつれてプラズマの状態が変化すると、成膜している蒸着膜の性質（屈折率など）にも影響を与え、所望の膜質が得られないという問題があった。
When the deposition material adheres to the inner wall of the plasma assist vapor deposition apparatus, the state of the electromagnetic field in the apparatus changes. Since the plasma distribution is greatly affected by the surrounding electromagnetic field and other conditions, changing the plasma state as the film progresses affects the properties of the deposited film (refractive index, etc.) There was a problem that desired film quality could not be obtained.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、プラズマガンのアノード付近の発光をモニタして、コントロールガスのガス流量を制御することにより、プラズマアシスト蒸着装置内のプラズマの状態を一定に保ち、均一な膜質の蒸着膜を形成するプラズマアシスト蒸着装置及びその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to monitor the light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun and control the gas flow rate of the control gas, thereby controlling the plasma in the plasma assisted deposition apparatus. An object of the present invention is to provide a plasma-assisted vapor deposition apparatus and a control method therefor that maintain a constant state and form a vapor deposition film having a uniform film quality.
請求項１に記載の発明は、プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度を測定する発光モニタを有し、基板上に蒸着物質を蒸着するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法において、第１の蒸着物質の１層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ１と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ａ１を前記発光モニタにより測定するステップと、第２の蒸着物質の１層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ２と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ａ２を前記発光モニタにより測定するステップと、第１の蒸着物質のｎ１（ｎ１は２以上の整数）層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ｂ１を前記発光モニタにより測定するステップと、第１の蒸着物質のｎ１層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙ１（ｎ１）を、Ｙ１（ｎ１）＝（ｂ１／ａ１）Ｘ１の式により求めるステップと、求めたガス流量Ｙ１（ｎ１）に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御するステップと、前記ガス流量Ｙ１により基板上に第１の蒸着物質の成膜を行うステップと、第２の蒸着物質のｎ２（ｎ２は２以上の整数）層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ｂ２を前記発光モニタにより測定するステップと、第２の蒸着物質のｎ２層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙ２（ｎ２）を、Ｙ２（ｎ２）＝（ｂ２／ａ２）Ｘ２の式により求めるステップと、求めたガス流量Ｙ２（ｎ２）に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御するステップと、前記ガス流量Ｙ２により基板上に第２の蒸着物質の成膜を行うステップとを有するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a control method for a plasma-assisted vapor deposition apparatus having a light emission monitor for measuring light emission intensity in the vicinity of an anode of a plasma gun and depositing a vapor deposition material on a substrate. Measuring the gas flow rate X1 of the control gas and the emission intensity a1 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun with the light emission monitor before forming the first layer, and forming the first layer of the second vapor deposition material A step of measuring the gas flow rate X2 of the control gas before filming and the light emission intensity a2 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun by the light emission monitor, and the n1 (n1 is an integer of 2 or more) layer of the first vapor deposition material Measuring the emission intensity b1 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before forming the film with the emission monitor; The flow rate Y1 (n1) of the control gas when forming the n1 layer of the deposition material is obtained by the equation Y1 (n1) = (b1 / a1) X1, and the obtained gas flow rate Y1 (n1) Based on this, the step of controlling the gas supply port to control the gas flow rate, the step of depositing the first vapor deposition material on the substrate by the gas flow rate Y1, and the second vapor deposition material n2 (n2 is 2) (Integer) The step of measuring the emission intensity b2 of light emission near the anode of the plasma gun before depositing the layer with the emission monitor and the control when depositing the n2 layer of the second vapor deposition material The gas flow rate Y2 (n2) is determined by the equation Y2 (n2) = (b2 / a2) X2, and the gas flow rate is controlled by controlling the gas supply port based on the determined gas flow rate Y2 (n2). Control And-up, a control method of a plasma-assisted deposition apparatus and a step of forming a film of a second deposition material on the substrate by the gas flow rate Y2.
請求項２に記載の発明は、前記コントロールガスとして酸素を使用するとともに、前記発光モニタが７７７ｎｍの光の発光強度を測定することを特徴とする請求項１に記載のプラズマアシスト蒸着装置の制御方法である。
The invention according to
請求項３に記載の発明は、プラズマガンを用いて基板上に蒸着物質を蒸着するプラズマアシスト蒸着装置において、前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度を測定する発光モニタと、第１の蒸着物質の１層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ１と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ａ１を前記発光モニタにより測定する第１の測定手段と、第２の蒸着物質の１層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ２と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ａ２を前記発光モニタにより測定する第２の測定手段と、第１の蒸着物質のｎ１（ｎ１は２以上の整数）層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ｂ１を前記発光モニタにより測定する第１の発光強度測定手段と、第１の蒸着物質のｎ１層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙ１（ｎ１）を、Ｙ１（ｎ１）＝（ｂ１／ａ１）Ｘ１の式により求める第１のガス流量演算手段と、求めたガス流量Ｙ１（ｎ１）に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御する第１のガス流量制御手段と、前記ガス流量Ｙ１により基板上に第１の蒸着物質の成膜を行う第１の成膜手段と、第２の蒸着物質のｎ２（ｎ２は２以上の整数）層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ｂ２を前記発光モニタにより測定する第２の発光強度測定手段と、第２の蒸着物質のｎ２層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙ２（ｎ２）を、Ｙ２（ｎ２）＝（ｂ２／ａ２）Ｘ２の式により求める第２のガス流量演算手段と、求めたガス流量Ｙ２（ｎ２）に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御する第２のガス流量制御手段と、前記ガス流量Ｙ２により基板上に第２の蒸着物質の成膜を行う第２の成膜手段とを有するプラズマアシスト蒸着装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a plasma assisted vapor deposition apparatus for depositing a vapor deposition material on a substrate using a plasma gun, a light emission monitor for measuring the light emission intensity in the vicinity of the anode of the plasma gun, and a first vapor deposition. A first measuring means for measuring the gas flow rate X1 of the control gas before forming the first layer of the substance and the emission intensity a1 of the emission near the anode of the plasma gun by the emission monitor; A second measuring means for measuring the gas flow rate X2 of the control gas before forming the first layer and the emission intensity a2 of the emission near the anode of the plasma gun by the emission monitor; and n1 ( n1 is an integer of 2 or more) The emission intensity b1 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before film formation is measured by the emission monitor. The first light emission intensity measuring means and the gas flow rate Y1 (n1) of the control gas when forming the n1th layer of the first vapor deposition material are expressed by the equation Y1 (n1) = (b1 / a1) X1. First gas flow rate calculation means to be obtained, first gas flow rate control means for controlling the gas flow rate based on the obtained gas flow rate Y1 (n1), and the gas flow rate Y1 on the substrate. And a first film forming means for forming the first vapor deposition material, and light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before forming the n2 (n2 is an integer of 2 or more) layer of the second vapor deposition material. The second emission intensity measuring means for measuring the emission intensity b2 of the gas by the emission monitor, and the gas flow rate Y2 (n2) of the control gas when forming the n2 layer of the second vapor deposition material is defined as Y2 (n2) = (B2 / a2) The second calculated by the formula of X2 Based on the calculated gas flow rate Y2 (n2), a second gas flow rate control unit for controlling the gas flow rate by controlling the gas supply port, and a second flow rate control unit on the substrate by the gas flow rate Y2. A plasma assisted vapor deposition apparatus having a second film forming unit for forming a film of a vapor deposition material.
請求項４に記載の発明は、前記コントロールガスとして酸素を使用するとともに、前記発光モニタが７７７ｎｍの光の発光強度を測定することを特徴とする請求項３に記載のプラズマアシスト蒸着装置である。 The invention according to
請求項１に記載の発明によれば、複数の蒸着物質を基板上に成膜する際に、蒸着物質の成膜を行う際にそれぞれの蒸着物質の１層目のコントロールガスのガス流量と発光強度を基にして、ｎ１層目及びｎ２層目のコントロールガスのガス流量を決定するようにした。よって、蒸着物質ごとに均一な成膜を行うことが可能となり、完成度の高い光学多層膜フィルタを形成することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, when a plurality of vapor deposition materials are formed on the substrate, the gas flow rate and light emission of the control gas of the first layer of each vapor deposition material when the vapor deposition materials are formed. Based on the strength, the gas flow rates of the control gas in the n1 and n2 layers were determined. Therefore, it is possible to form a uniform film for each vapor deposition substance, and it is possible to form an optical multilayer filter with a high degree of completion.
また、請求項２に記載の発明によれば、コントロールガスとして酸素を使用するとともに、発光モニタにより７７７ｎｍの光の発光強度を測定することができるようにしたので、酸素ラジカルに起因する７７７ｎｍの発光強度を検知することができる。よって、７７７ｎｍの発光強度を基にしてプラズマアシスト蒸着装置内における電子密度分布を把握することにより、基板ドーム近辺のプラズマの状態を一定に保つことができる。 According to the second aspect of the present invention, oxygen is used as a control gas, and the emission intensity of light at 777 nm can be measured by a light emission monitor, so that light emission at 777 nm caused by oxygen radicals can be measured. The intensity can be detected. Therefore, by grasping the electron density distribution in the plasma-assisted vapor deposition apparatus based on the emission intensity of 777 nm, the plasma state in the vicinity of the substrate dome can be kept constant.
また、請求項３に記載の発明によれば、複数の蒸着物質を基板上に成膜する際に、蒸着物質の成膜を行う際にそれぞれの蒸着物質の１層目のコントロールガスのガス流量と発光強度を基にして、ｎ１層目及びｎ２層目のコントロールガスのガス流量を決定するようにした。よって、蒸着物質ごとに均一な成膜を行うことが可能となり、完成度の高い光学多層膜フィルタを形成することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, when a plurality of vapor deposition materials are formed on the substrate, the gas flow rate of the control gas in the first layer of each vapor deposition material is formed when the vapor deposition materials are formed. Based on the emission intensity, the gas flow rate of the control gas in the n1 and n2 layers was determined. Therefore, it is possible to form a uniform film for each vapor deposition substance, and it is possible to form an optical multilayer filter with a high degree of completion.
また、請求項４に記載の発明によれば、コントロールガスとして酸素を使用するとともに、発光モニタにより７７７ｎｍの光の発光強度を測定することができるようにしたので、酸素ラジカルに起因する７７７ｎｍの発光強度を検知することができる。よって、７７７ｎｍの発光強度を基にしてプラズマアシスト蒸着装置内における電子密度分布を把握することにより、基板ドーム近辺のプラズマの状態を一定に保つことができる。 According to the invention described in
図２は、本実施形態によるプラズマアシスト蒸着装置１の構造を示す断面図である。
プラズマアシスト蒸着装置１は、プラズマガン２、ルツボ３ａ及び３ｂ、回転機構部４、基板ドーム５、防着板７、ビューポート８、発光モニタ９により構成される。
本実施形態では、ＳｉＯ２とＴｉＯ２の２つの蒸着膜を交互に基板６上に成膜する場合について説明する。
プラズマアシスト蒸着装置１の下部には、プラズマガン２が設置される。プラズマアシスト蒸着装置１外のプラズマガン２内部では、Ａｒ（アルゴン）ガスのプラズマが生成される。生成されたＡｒプラズマは、プラズマアシスト蒸着装置１外のプラズマガン２内部のコイル、及び、プラズマアシスト蒸着装置１内のプラズマガン２内部のコイル２ａを用いて磁場を制御することにより、アノード２ｂを介してプラズマアシスト蒸着装置１内に導かれる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the plasma-assisted
The plasma assist
In the present embodiment, a case where two vapor deposition films of SiO 2 and TiO 2 are alternately formed on the substrate 6 will be described.
A
プラズマアシスト蒸着装置１の下部には、基板６にＳｉＯ２（二酸化ケイ素）膜を成膜する際の原料となる蒸着材料（例えばＳｉＯ２など）が入ったルツボ３ａと、ＴｉＯ２（二酸化チタン）膜を成膜する際の原料となる蒸着材料（例えばＴｉ３Ｏ５など）が入ったルツボ３ｂがそれぞれ設置されている。
ルツボ（３ａ、３ｂ）内の蒸着材料は、ＥＢ（Electron-Beam）ガン（図示省略）から発せられる電子により熱せられ、プラズマアシスト蒸着装置１内に蒸発して拡散していく。なお、ルツボ３ａ、３ｂの上部には、それぞれシャッタ３ｃ、３ｄが設けられている。シャッタ３ｃ、３ｄを開閉することによりルツボ３ａ、３ｂ内の蒸着物質をプラズマアシスト蒸着装置１内に拡散させるかどうかを制御することができるようになっている。
Below the plasma-assisted
The vapor deposition material in the crucibles (3a, 3b) is heated by electrons emitted from an EB (Electron-Beam) gun (not shown) and is evaporated and diffused in the plasma assist
一方、プラズマアシスト蒸着装置１の上部には、回転機構部４が設けられる。また、回転機構部４の先端には、基板ドーム５が取り付けられる。基板ドーム５には、蒸着膜を形成する基板６が複数取り付けられる。基板ドーム５は、回転機構部４を軸として回転できるようになっている。このような構成にすることにより、基板６を取り付ける基板ドーム５の位置の違いによる蒸着膜の成膜条件の差を是正することができる。
なお、プラズマアシスト蒸着装置１の側面は、金属で形成されるが、蒸着膜を形成する際に蒸着物質がプラズマアシスト蒸着装置１の側壁に付着するという問題がある。この問題を解決するために、プラズマアシスト蒸着装置１の側壁には防着板７が取り付けられている。
On the other hand, a
In addition, although the side surface of the plasma assist
防着板７にも蒸着物質が付着するが、防着板７は、プラズマアシスト蒸着装置１の側壁とは異なり取り外せるようになっているため、防着板７を交換することにより付着した蒸着物質のクリーニングを行うことが可能となっている。
また、プラズマアシスト蒸着装置１の側面であって、プラズマガン２のアノード２ｂの高さに相当する部分には、プラズマアシスト蒸着装置１内部におけるプラズマガン２のアノード２ｂ付近の発光状態を観察するためのビューポート８が形成される。
Although the deposition material adheres to the
Further, in order to observe the light emission state in the vicinity of the
プラズマアシスト蒸着装置１のビューポート８の外側には、プラズマガン２のアノード２ｂ付近の発光における特定波長の光を観測するための発光モニタ９が設置される。発光モニタ９では、入射する光の発光強度を測定できるようになっている。
なお、本実施形態によるプラズマアシスト蒸着装置１には、プラズマアシスト蒸着装置１内に供給するコントロールガスのガス流量を制御することが可能なガス供給口（図示省略）が設けられる。
本実施形態では、ガス供給口からプラズマアシスト蒸着装置１に供給するコントロールガスとしてＯ２（酸素）を使用するとともに、発光モニタ９として、７７７ｎｍの波長の光の発光強度を測定できる機器を使用する場合について説明する。
なお、基板ドーム５、防着板７はフローティング電位に保たれるとともに、プラズマアシスト蒸着装置１の内壁、プラズマガン２のアノード２ｂはアース電位に保たれる。
A light emission monitor 9 for observing light of a specific wavelength in light emission near the
Note that the plasma assist
In the present embodiment, O 2 (oxygen) is used as a control gas supplied from the gas supply port to the plasma-assisted
The
プラズマガン２のアノード２ｂからは、プラズマアシスト装置１内に電子が放出される。アノード２ｂから放出される電子の一部は基板６が取り付けられる基板ドーム５に到達する。また、アノード２ｂから放出される電子の一部は、基板ドーム５に到達せずにプラズマガン２のアノード２ｂに戻る。プラズマガン２のアノード２ｂ付近の発光強度は、プラズマアシスト装置１の他の部分の領域の発光強度に比べて大きいため、アノード２ｂ付近の発光強度を観測することにより、プラズマアシスト装置１内の状態を容易に把握することができる。
以下に、ビューポート８からプラズマアシスト蒸着装置１内におけるプラズマガン２のアノード２ｂ付近の特定波長の発光強度を測定することにより、プラズマアシスト蒸着装置１内の電子密度を計算して、制御する方法について説明する。
プラズマアシスト蒸着装置１で、基板６上に成膜処理を行う際に、ビューポート８を介して、発光モニタ９で観測される発光スペクトルの例を図３に示す。図３からわかるように、７７７ｎｍに特徴的なピークが現れている。このピークは酸素ラジカルに起因するピークであり、以下の式（１）の生成式に基づくものであると考えられる。
Electrons are emitted into the plasma assist
Hereinafter, a method for calculating and controlling the electron density in the plasma assist
FIG. 3 shows an example of an emission spectrum observed by the emission monitor 9 via the view port 8 when the plasma assist
ここで、プラズマアシスト蒸着装置１から発光される光のうち、７７７ｎｍの光に着目して、酸素流量をいろいろと変化させた場合の関係を図４に示す。図４からわかるように、発光強度は、酸素流量にほぼ比例して増加している。よって、酸素流量を制御することにより、式（１）で表される酸素ラジカルの生成を制御することができ、結果としてプラズマアシスト蒸着装置１内の電子密度を制御することが可能となる。
Here, FIG. 4 shows the relationship when the oxygen flow rate is changed in various ways by paying attention to the light of 777 nm out of the light emitted from the plasma assist
次に、酸素流量を決定する方法について説明する。第１層目を成膜する直前の酸素流量をＸ（ｓｃｃｍ）とし、その時の発光強度をａとする。また、第ｎ層目（ｎは２以上の整数）を成膜する直前の酸素流量をＹ（ｓｃｃｍ）とし、その時の発光強度をｂとする。第１層目と第ｎ層目の膜質を均一にするためには、第ｎ層目における酸素流量を以下の式（２）により求めればよい。 Next, a method for determining the oxygen flow rate will be described. Let the oxygen flow rate immediately before forming the first layer be X (sccm), and the emission intensity at that time be a. Further, the oxygen flow rate immediately before forming the n-th layer (n is an integer of 2 or more) is Y (sccm), and the emission intensity at that time is b. In order to make the film quality of the first layer and the n-th layer uniform, the oxygen flow rate in the n-th layer may be obtained by the following equation (2).
上記の式（２）を用いてＳｉＯ２膜の４層と、ＴｉＯ２膜の３層とを交互に成膜した場合の測定データを図５（Ａ）、（Ｂ）に示す。
ＳｉＯ２成膜時においては、ＳｉＯ２の１層目を成膜する直前の発光強度と酸素流量を測定しておき、２〜４層目のＳｉＯ２を成膜する際に、１層目のＳｉＯ２成膜直前の発光強度と酸素流量のデータを参照して、式（２）を用いてそれぞれ酸素流量を算出し、制御を行う。
Measurement data in the case where four layers of SiO 2 film and three layers of TiO 2 film are alternately formed using the above formula (2) are shown in FIGS.
At the time of forming the SiO 2 film, the emission intensity and the oxygen flow rate immediately before forming the first layer of SiO 2 are measured, and when the second to fourth layers of SiO 2 are formed, the first layer is formed. With reference to the data of the emission intensity and the oxygen flow rate immediately before the SiO 2 film formation, the oxygen flow rate is calculated using the equation (2), and control is performed.
一方、ＴｉＯ２成膜時においては、ＴｉＯ２の１層目を成膜する直前の発光強度と酸素流量を測定しておき、２、３層目のＴｉＯ２を成膜する際に、１層目のＴｉＯ２成膜直前の発光強度と酸素流量のデータを参照して、式（２）を用いてそれぞれ酸素流量を算出し、制御を行う。
このように、ＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜の成膜する際の酸素流量を、それぞれの膜の１層目成膜直前における条件を基準として算出することにより、１層目と同じ膜質の蒸着膜を形成することができ、各層で膜質にばらつきのない均質な膜を基板６上に成膜することが可能となる。
On the other hand, when forming the TiO 2 film, the emission intensity and the oxygen flow rate immediately before forming the first layer of TiO 2 are measured, and when forming the second and third layers of TiO 2 , one layer is formed. With reference to the data of the emission intensity and the oxygen flow rate immediately before the formation of the TiO 2 of the eye, the oxygen flow rate is calculated using Equation (2), and control is performed.
Thus, by calculating the oxygen flow rate when forming the SiO 2 film and the TiO 2 film on the basis of the conditions immediately before the first layer of each film, the deposited film having the same film quality as the first layer is obtained. It is possible to form a uniform film on the substrate 6 with no variation in film quality in each layer.
次に、本実施形態によるプラズマアシスト蒸着装置１を使用して成膜する場合の制御の流れを図１のフローチャートを参照して説明する。
１層目をＳｉＯ２とする場合には、始めに、ＳｉＯ２膜を成膜する直前の酸素供給口から供給される酸素流量、及び、発光モニタ９で検出される７７７ｎｍの波長の発光強度を、それぞれ記録しておく（ステップＳ０１）。
そして、図示していないＥＢガンによりルツボ３ａ内のＳｉＯ２成膜用の蒸着材料を蒸気化した後で、ルツボ３ａのシャッタ３ｃを開くことにより、基板６上にＳｉＯ２膜の成膜を開始する（ステップＳ０２）。
第１層目のＳｉＯ２膜を所定の膜厚に成膜した後で、ＳｉＯ２成膜用の蒸着材料のルツボ３ａのシャッタ３ｃを閉じる。
Next, the flow of control when forming a film using the plasma-assisted
When the first layer is made of SiO 2 , first, the oxygen flow rate supplied from the oxygen supply port immediately before forming the SiO 2 film and the emission intensity at a wavelength of 777 nm detected by the emission monitor 9 are set. Each is recorded (step S01).
Then, after vaporizing the deposition material for SiO 2 film formation in the
After the first layer of SiO 2 film is formed to a predetermined thickness, the
次に、基板６上に成膜した第１層目のＳｉＯ２膜の上にＴｉＯ２膜を成膜する場合について説明する。始めに、ＴｉＯ２膜を成膜する直前の酸素供給口から供給される酸素流量、及び、発光モニタ９で検出される７７７ｎｍの波長の発光強度を、それぞれ記録しておく（ステップＳ０３）。
そして、ＥＢガンによりルツボ３ｂ内のＴｉＯ２成膜用の蒸着材料を蒸気化した後で、ルツボ３ｂのシャッタ３ｄを開くことにより、基板６上にＴｉＯ２膜の成膜を開始する（ステップＳ０４）。
第１層目のＴｉＯ２膜を所定の膜厚に成膜した後で、ＴｉＯ２成膜用の蒸着材料のルツボ３ｂのシャッタ３ｄを閉じる。
次に、成膜を終了するかの判断を行う（ステップＳ０５）。成膜を終了する場合には、ステップＳ０５において「ＹＥＳ」と判断され、プラズマアシスト蒸着装置１の運転を止め、成膜処理を終了する。一方、ＳｉＯ２膜を複数積層する場合には、ステップＳ０５において「ＮＯ」と判断され、ステップＳ０６に進む。
Next, a case where a TiO 2 film is formed on the first SiO 2 film formed on the substrate 6 will be described. First, the oxygen flow rate supplied from the oxygen supply port immediately before forming the TiO 2 film and the emission intensity at a wavelength of 777 nm detected by the emission monitor 9 are recorded (step S03).
Then, after an evaporation material for the TiO 2 film in the
After the first layer of TiO 2 film is formed to a predetermined thickness, the
Next, it is determined whether or not film formation is to be terminated (step S05). When the film formation is to be ended, “YES” is determined in step S05, the operation of the plasma assist
成膜を続ける場合には、再度ＥＢガンによりルツボ３ａ内のＳｉＯ２成膜用の蒸着材料を蒸気化した後で、ＳｉＯ２成膜用の蒸着材料のルツボ３ａのシャッタ３ｃを開き、基板６上にＳｉＯ２膜の成膜を開始する。この時、ステップＳ０１で記録しておいた、１層目のＳｉＯ２膜を生成する直前の酸素流量と、発光モニタ９で検出した７７７ｎｍの波長の発光強度のデータとを用いて、式（２）から２層目のＳｉＯ２膜を形成する際の酸素流量を決定する（ステップＳ０６）。
ステップＳ０６で決定した酸素流量をプラズマアシスト蒸着装置１内に流して基板ドーム５の近辺の電子密度を一定に保つことにより、１層目のＳｉＯ２膜と同質な膜質のＳｉＯ２膜を成膜する（ステップＳ０７）。
When the film formation is continued, the vapor deposition material for SiO 2 film formation in the
By flowing the oxygen flow rate determined in step S06 into the plasma-assisted
次に、成膜を終了するかの判断を行う（ステップＳ０８）。成膜を終了する場合には、ステップＳ０８において「ＹＥＳ」と判断され、プラズマアシスト蒸着装置１の運転を止め、成膜処理を終了する。一方、ＴｉＯ２膜を複数積層する場合には、ステップＳ０８において「ＮＯ」と判断され、ステップＳ０９に進む。
成膜を続ける場合には、ＳｉＯ２成膜用の蒸着材料が入っているルツボ３ａのシャッタ３ｃを閉じ、再度ＥＢガンによりルツボ３ｂ内のＴｉＯ２成膜用の蒸着材料を蒸気化した後で、ＴｉＯ２成膜用の蒸着材料が入っているルツボ３ｂのシャッタ３ｄを開き、基板６上にＴｉＯ２膜の成膜を開始する。この時、ステップＳ０３で記録しておいた、１層目のＴｉＯ２膜を生成する直前の酸素流量と、発光モニタ９で検出した７７７ｎｍの波長の発光強度のデータとを用いて、式（２）から２層目のＴｉＯ２膜を形成する際の酸素流量を決定する（ステップＳ０９）。
Next, it is determined whether or not film formation is to be terminated (step S08). When the film formation is to be ended, “YES” is determined in step S08, the operation of the plasma assist
When continuing the film formation, the
ステップＳ０９で決定した酸素流量をプラズマアシスト蒸着装置１内に流して基板ドーム５の近辺の電子密度を一定に保つことにより、１層目のＴｉＯ２膜と同質な膜質のＴｉＯ２膜を成膜する（ステップＳ１０）。
以後、ＳｉＯ２膜を成膜する工程（ステップＳ０６、Ｓ０７）と、ＴｉＯ２膜を成膜する工程（ステップＳ０９、Ｓ１０）を繰り返す。基板６上に所望の多層膜が形成されたところで、ステップＳ０５又はＳ０８で「ＹＥＳ」と判定し、プラズマアシスト蒸着装置１による成膜処理を終了する。
By flowing the oxygen flow rate determined in step S09 into the plasma assisted
Thereafter, the process of forming the SiO 2 film (steps S06 and S07) and the process of forming the TiO 2 film (steps S09 and S10) are repeated. When a desired multilayer film is formed on the substrate 6, “YES” is determined in step S05 or S08, and the film forming process by the plasma assist
なお、上述した実施形態では、プラズマアシスト蒸着装置１内にコントロールガスを供給するためのガス供給口（図示省略）からＯ２（酸素）を供給することにより、基板６上に酸化膜を形成する場合について説明した。しかし、プラズマアシスト蒸着装置１内に供給するガスは酸素に限定されるものではなく、コントロールガスとして酸素の他にも、Ｎ２（窒素）、ＣＨ４（メタン）、Ｈ２（水素）を用いることもできる。例えば、コントロールガスとして窒素を使用すれば、基板６上に窒化膜が形成される。
また、コントロールガスの他に不活性ガスであるＡｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｋｒ（クリプトン）などをプラズマアシスト蒸着装置１内に供給することにより、コントロールガスの分圧を制御することもできる。
コントロールガスに酸素以外のガスを使用する場合には、ガス供給口から供給するガスに特有の発光波長を発光モニタ９で観測してプラズマアシスト蒸着装置１内のガス流量を決定することにより、本発明の実施形態の場合と同様に基板６上に質の高い蒸着膜を成膜することが可能である。
In the above-described embodiment, an oxide film is formed on the substrate 6 by supplying O 2 (oxygen) from a gas supply port (not shown) for supplying a control gas into the plasma assist
In addition to the control gas, an inert gas such as Ar (argon), He (helium), Kr (krypton) or the like may be supplied into the plasma assist
When a gas other than oxygen is used as the control gas, the emission wavelength peculiar to the gas supplied from the gas supply port is observed with the emission monitor 9 to determine the gas flow rate in the plasma assist
また、上述した実施形態では、ある特定の基板６に対する成膜過程において、基板６上に成膜する１層目の蒸着膜を成膜する際の成膜条件（酸素流量、発光強度）を測定し、１層目以降の蒸着膜の成膜時に１層目の成膜条件を参照して、その基板６上に成膜される蒸着膜の膜質に限り均一とする場合について説明した。
しかし、このような構成に限定されるものではない。例えば、以前に成膜した基板６の任意の層における蒸着膜を成膜する際の成膜条件（酸素流量、発光強度）を記録しておき、その蒸着膜の成膜以降に基板ドーム５に取り付ける基板６に成膜する際に、その成膜条件を参照することもできる。
このような構成にすれば、プラズマアシスト蒸着装置１の基板ドーム５に基板６を取り付けて成膜を行った後、別の基板６を基板ドーム５に取り付けて成膜を行う場合であっても、基板６に成膜する蒸着膜の膜質を、前回基板６に成膜した蒸着膜の膜質と均一にすることが可能となる。
In the above-described embodiment, in the film forming process on a specific substrate 6, the film forming conditions (oxygen flow rate, light emission intensity) when forming the first vapor deposition film to be formed on the substrate 6 are measured. Then, the case where the film quality of the vapor deposition film formed on the substrate 6 is made uniform has been described with reference to the film formation conditions of the first layer at the time of film formation of the first and subsequent vapor deposition films.
However, it is not limited to such a configuration. For example, film formation conditions (oxygen flow rate, light emission intensity) when depositing a vapor deposition film on an arbitrary layer of the substrate 6 previously formed are recorded, and the
With such a configuration, even if the substrate 6 is attached to the
従来は、プラズマアシスト蒸着装置１を用いて、基板６に蒸着膜を成膜する工程を何度も繰り返す場合に、成膜処理を繰り返すことによって防着版７にも蒸着膜が形成されるため、プラズマの状態が一定に保たれず、先に成膜した基板６の蒸着膜の膜質と、後で成膜する基板６の蒸着膜の膜質とが、均一にならないという問題があった。
しかし、上記のように任意の成膜工程における成膜条件（酸素流量、発光強度）を参照可能とすることにより、前回、前々回、あるいは更にそれ以前に基板６上に成膜する際の成膜条件を参照して他の基板６に蒸着膜を成膜することができるため、何度でも均一の膜質を有する蒸着膜を基板６上に成膜することができる。よって、以前のように、基板６上に均一な膜質の蒸着膜を成膜するために、頻繁にプラズマアシスト蒸着装置１内の防着板７等のクリーニングを行う必要がなくなる。
Conventionally, when the process of forming a vapor deposition film on the substrate 6 is repeated many times using the plasma-assisted
However, by making it possible to refer to film formation conditions (oxygen flow rate, light emission intensity) in any film formation process as described above, film formation is performed on the substrate 6 last time, two times before, or even before that. Since a vapor deposition film can be formed on another substrate 6 with reference to conditions, a vapor deposition film having a uniform film quality can be formed on the substrate 6 any number of times. Therefore, as before, in order to form a vapor deposition film having a uniform film quality on the substrate 6, it is not necessary to frequently clean the
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して説明したが、具体的な構成についてはこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, specific configurations are not limited to these embodiments, and design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention are possible. Is possible.
ダイクロイックミラーやフィルタ、ＩＲカットフィルタ、エッジフィルタなどを製造する際に使用されるプラズマアシスト蒸着装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a plasma assisted deposition apparatus used when manufacturing a dichroic mirror, a filter, an IR cut filter, an edge filter, and the like.
１・・・プラズマアシスト蒸着装置
２・・・プラズマガン
２ａ・・・コイル
２ｂ・・・アノード
３ａ、３ｂ・・・ルツボ
３ｃ、３ｄ・・・シャッタ
４・・・回転機構部
５・・・基板ドーム
６・・・基板
７・・・防着板
８・・・ビューポート
９・・・発光モニタ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第１の蒸着物質の１層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ１と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ａ１を前記発光モニタにより測定するステップと、
第２の蒸着物質の１層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ２と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ａ２を前記発光モニタにより測定するステップと、
第１の蒸着物質のｎ１（ｎ１は２以上の整数）層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ｂ１を前記発光モニタにより測定するステップと、
第１の蒸着物質のｎ１層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙ１（ｎ１）を、Ｙ１（ｎ１）＝（ｂ１／ａ１）Ｘ１の式により求めるステップと、
求めたガス流量Ｙ１（ｎ１）に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御するステップと、
前記ガス流量Ｙ１により基板上に第１の蒸着物質の成膜を行うステップと、
第２の蒸着物質のｎ２（ｎ２は２以上の整数）層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ｂ２を前記発光モニタにより測定するステップと、
第２の蒸着物質のｎ２層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙ２（ｎ２）を、Ｙ２（ｎ２）＝（ｂ２／ａ２）Ｘ２の式により求めるステップと、
求めたガス流量Ｙ２（ｎ２）に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御するステップと、
前記ガス流量Ｙ２により基板上に第２の蒸着物質の成膜を行うステップと、
を有するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法。 In a control method of a plasma assisted vapor deposition apparatus that has a luminescence monitor that measures luminescence intensity of luminescence near the anode of a plasma gun and deposits a deposition material on a substrate,
Measuring the gas flow rate X1 of the control gas before forming the first layer of the first vapor deposition material and the emission intensity a1 of the emission near the anode of the plasma gun with the emission monitor;
Measuring the gas flow rate X2 of the control gas before forming the first layer of the second vapor deposition material and the emission intensity a2 of the emission near the anode of the plasma gun by the emission monitor;
Measuring the emission intensity b1 of light emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before forming the n1 (n1 is an integer of 2 or more) layer of the first vapor deposition material with the emission monitor;
Obtaining a gas flow rate Y1 (n1) of a control gas when forming the n1th layer of the first vapor deposition material by an equation of Y1 (n1) = (b1 / a1) X1;
Controlling the gas flow rate by controlling the gas supply port based on the obtained gas flow rate Y1 (n1);
Forming a first vapor deposition material on the substrate with the gas flow rate Y1,
Measuring the emission intensity b2 of light emission near the anode of the plasma gun before forming the n2 (n2 is an integer greater than or equal to 2) layer of the second vapor deposition material with the emission monitor;
A step of obtaining a gas flow rate Y2 (n2) of a control gas at the time of forming the second layer of the second vapor deposition material by an expression of Y2 (n2) = (b2 / a2) X2,
Controlling the gas flow rate by controlling the gas supply port based on the obtained gas flow rate Y2 (n2);
Forming a second vapor deposition material on the substrate with the gas flow rate Y2, and
A method for controlling a plasma-assisted vapor deposition apparatus.
前記発光モニタが７７７ｎｍの光の発光強度を測定することを特徴とする請求項１に記載のプラズマアシスト蒸着装置の制御方法。 While using oxygen as the control gas,
The method for controlling a plasma-assisted vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the light emission monitor measures a light emission intensity of light having a wavelength of 777 nm.
前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度を測定する発光モニタと、 A luminescence monitor for measuring the luminescence intensity of the luminescence near the anode of the plasma gun;
第１の蒸着物質の１層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ１と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ａ１を前記発光モニタにより測定する第１の測定手段と、 A first measuring means for measuring the gas flow rate X1 of the control gas before forming the first layer of the first vapor deposition material and the emission intensity a1 of the emission near the anode of the plasma gun by the emission monitor;
第２の蒸着物質の１層目を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ２と前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ａ２を前記発光モニタにより測定する第２の測定手段と、 A second measuring means for measuring a gas flow rate X2 of the control gas before forming the first layer of the second vapor deposition material and a light emission intensity a2 near the anode of the plasma gun by the light emission monitor;
第１の蒸着物質のｎ１（ｎ１は２以上の整数）層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ｂ１を前記発光モニタにより測定する第１の発光強度測定手段と、 First emission intensity measuring means for measuring emission intensity b1 of emission in the vicinity of the anode of the plasma gun before forming the n1 (n1 is an integer of 2 or more) layer of the first vapor deposition material, with the emission monitor; ,
第１の蒸着物質のｎ１層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙ１（ｎ１）を、Ｙ１（ｎ１）＝（ｂ１／ａ１）Ｘ１の式により求める第１のガス流量演算手段と、 A first gas flow rate calculation means for obtaining a gas flow rate Y1 (n1) of a control gas when forming the n1 layer of the first vapor deposition material by an expression of Y1 (n1) = (b1 / a1) X1,
求めたガス流量Ｙ１（ｎ１）に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御する第１のガス流量制御手段と、 First gas flow rate control means for controlling the gas flow rate based on the determined gas flow rate Y1 (n1), and controlling the gas flow rate;
前記ガス流量Ｙ１により基板上に第１の蒸着物質の成膜を行う第１の成膜手段と、 A first film forming means for forming a first vapor deposition material on the substrate by the gas flow rate Y1,
第２の蒸着物質のｎ２（ｎ２は２以上の整数）層目を成膜する前の前記プラズマガンのアノード付近における発光の発光強度ｂ２を前記発光モニタにより測定する第２の発光強度測定手段と、 Second emission intensity measuring means for measuring the emission intensity b2 of the emission near the anode of the plasma gun before forming the n2 (n2 is an integer of 2 or more) layer of the second vapor deposition material; ,
第２の蒸着物質のｎ２層目を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙ２（ｎ２）を、Ｙ２（ｎ２）＝（ｂ２／ａ２）Ｘ２の式により求める第２のガス流量演算手段と、 A second gas flow rate calculating means for obtaining a gas flow rate Y2 (n2) of the control gas when forming the n2th layer of the second vapor deposition material by an equation of Y2 (n2) = (b2 / a2) X2,
求めたガス流量Ｙ２（ｎ２）に基づいて、ガス供給口を制御してガス流量を制御する第２のガス流量制御手段と、 A second gas flow rate control means for controlling the gas flow rate by controlling the gas supply port based on the obtained gas flow rate Y2 (n2);
前記ガス流量Ｙ２により基板上に第２の蒸着物質の成膜を行う第２の成膜手段と、 A second film forming means for forming a second vapor deposition material on the substrate with the gas flow rate Y2,
を有するプラズマアシスト蒸着装置。 A plasma-assisted vapor deposition apparatus.
前記発光モニタが７７７ｎｍの光の発光強度を測定することを特徴とする請求項３に記載のプラズマアシスト蒸着装置。 The plasma-assisted vapor deposition apparatus according to claim 3, wherein the light emission monitor measures a light emission intensity of light having a wavelength of 777 nm.
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