JP4735291B2 - 成膜方法 - Google Patents
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Description
ここでは、成膜基板が搭載された基板ドームと真空槽の間に高周波電圧を印加して真空槽内のガスをプラズマ化し、陽イオンを生成して基板に衝突させる真空蒸着装置について説明する。
図2(b)と(d)に示すように、2層目を形成する際には、1層目のVDCの影響を受けて、VDCが1層目の蒸着材料のVDCから2層目の蒸着材料のVDCに変化するという現象が起きる。1層の形成中にVDCの値が変化すると、形成膜の厚み方向の屈折率が変化してしまう。また、1バッチで複数層の蒸着を繰り返す場合には、図示はしないが、1バッチ内の各層の形成中にVDCが減少する現象が起きる。さらに、バッチ処理を繰り返すうちに、図2(a)、(b)と(c)、(d)に示すように、VDCが全体として低下してしまう。
このため、高周波電力を基板ドームに供給する成膜方法では、比較的熱に弱いタイプの基板上に成膜することが困難であった。
また、この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、耐熱温度の低い基板でも成膜が可能な成膜方法を提供することを他の目的とする。
真空槽と該真空槽内に配置される電極との間に高周波電圧を印加して、真空槽内に供給されたガスをイオン化し、該イオンにより第1の蒸発源からの蒸着粒子の基板への付着をアシストして成膜し、高周波電力の印加により前記真空槽と前記電極との間に発生するセルフバイアス電圧を検出し、検出したセルフバイアス電圧と前記第1の蒸発源用の目標値との偏差が小さくなるように高周波電力を制御し、蒸発源を前記第1の蒸発源から、前記第1の蒸発源とは材料の異なる第2の蒸発源に変更し、セルフバイアス電圧の目標値を第1の蒸発源用の目標値から第2の蒸発源用の目標値に切り替え、真空槽と該真空槽内に配置される電極との間に高周波電圧を印加して、真空槽内に供給されたガスをイオン化し、該イオンにより第2の蒸発源からの蒸着粒子の基板への付着をアシストして成膜し、高周波電力の印加により前記真空槽と前記電極との間に発生するセルフバイアス電圧を検出し、検出したセルフバイアス電圧と前記第2の蒸発源用の目標値との偏差が小さくなるように高周波電力を制御する、ことを実行することにより、基板上に前記第1の蒸発源からの蒸着粒子の堆積膜と前記第2の蒸発源からの蒸着粒子の堆積膜との積層膜を含む膜を形成する、
ことを特徴とする。
また、前記蒸発源の切り替え及びセルフバイアス電圧の目標値の切り替えと、切り替え後の蒸発源及びセルフバイアス電圧の目標値による成膜処理と、を繰り返し、基板上に前記第1の蒸発源からの蒸着粒子の堆積膜と前記第2の蒸発源からの蒸着粒子の堆積膜との積層膜を、複数層形成する、ようにしてもよい。
本実施の形態の光学薄膜用真空蒸着装置11は、図1に示すように、基板ドーム21と、基板ドーム回転機構23と、真空槽30と、ガス導入口31と、給電部32と、基板加熱用ヒーター33と、蒸着材料34を充填する坩堝35と、電子銃36と、シャッター37と、ニュートラライザ38と、排気口39と、を備える。
ガス導入口31は、真空槽30内部にアルゴン(Ar)、酸素(O2)等の放電ガス、プロセスガス、等、任意のガスを導入する。
給電部32は、回転する基板ドーム21に高周波電圧を印加する。
基板加熱用ヒーター33は、成膜基板22を加熱する。
蒸着材料34は、例えば、シリコン(Si)やニオブ(Nb)の酸化物等である。
坩堝35には、プロセスに応じた種類の蒸着材料が充填されている。
電子銃36は、坩堝35内の蒸着材料34に電子を衝突させ、蒸発温度まで加熱する。
ニュートラライザ38は、放電の着火と基板のチャージアップを防止するために電子を放出する。
排気口39は、真空ポンプなどの排気装置に接続され、真空槽30内のガスを排気する。
制御対象であるVDCの目標値は必要に応じて適宜設定すればよい。例えば、予め実験などによりVDCの値と、その条件で形成される膜の屈折率及び密着力との相関を求めておき、所望の屈折率、所望の密着力を得るために必要なVDCの目標値を適宜選択して設定するようにすればよい。なお、VDCの目標値は、成膜期間中、一定値である必要はなく、適宜変動させてもよい。
まず、基板ドーム21に成膜基板22を設置する。続いて、蒸発源には形成する膜に応じた蒸着材料34であるNb2O5を充填した坩堝35aとSiO2を充填した坩堝35bを配置しておく。
続いて、また、ガス導入口31から真空槽30内にAr,O2等のガスを導入する。ガス流量を安定させ、例えば真空槽30内の圧力を10−2Pa程度の真空状態に維持する。
また、電子銃36から電子ビームを坩堝35a内のNb2O5蒸着材料34へ照射し、蒸着材料34を蒸発温度まで昇温させる。
成膜処理が終了すると、シャッター37を閉じると共に電子銃36、基板加熱用ヒーター33、高周波電源41、ガスの導入、およびニュートラライザ38などを停止させる。冷却後、真空槽30内に大気を導入した後、薄膜が形成された成膜基板22を取り出す。
22 成膜基板
23 基板ドーム回転機構
30 真空槽
31 ガス導入口
32 給電部
33 基板加熱用ヒーター
34 蒸着材料
35 坩堝
36 電子銃
37 シャッター
38 ニュートラライザ
39 排気口
41 高周波電源
42 VDC検出回路
43 制御回路
Claims (2)
- 真空槽と該真空槽内に配置される電極との間に高周波電圧を印加して、真空槽内に供給されたガスをイオン化し、該イオンにより第1の蒸発源からの蒸着粒子の基板への付着をアシストして成膜し、高周波電力の印加により前記真空槽と前記電極との間に発生するセルフバイアス電圧を検出し、検出したセルフバイアス電圧と前記第1の蒸発源用の目標値との偏差が小さくなるように高周波電力を制御し、
蒸発源を前記第1の蒸発源から、前記第1の蒸発源とは材料の異なる第2の蒸発源に変更し、セルフバイアス電圧の目標値を第1の蒸発源用の目標値から第2の蒸発源用の目標値に切り替え、
真空槽と該真空槽内に配置される電極との間に高周波電圧を印加して、真空槽内に供給されたガスをイオン化し、該イオンにより第2の蒸発源からの蒸着粒子の基板への付着をアシストして成膜し、高周波電力の印加により前記真空槽と前記電極との間に発生するセルフバイアス電圧を検出し、検出したセルフバイアス電圧と前記第2の蒸発源用の目標値との偏差が小さくなるように高周波電力を制御する、
ことを実行することにより、基板上に前記第1の蒸発源からの蒸着粒子の堆積膜と前記第2の蒸発源からの蒸着粒子の堆積膜との積層膜を含む膜を形成する、
ことを特徴とする成膜方法。 - 前記蒸発源の切り替え及びセルフバイアス電圧の目標値の切り替えと、切り替え後の蒸発源及びセルフバイアス電圧の目標値による成膜処理と、を繰り返し、
基板上に前記第1の蒸発源からの蒸着粒子の堆積膜と前記第2の蒸発源からの蒸着粒子の堆積膜との積層膜を、複数層形成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の成膜方法。
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