JP3954044B2 - プラズマアシスト蒸着装置及びその制御方法 - 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。
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。
特開平８−６８９０２号公報
特開平９−２５６１４８号公報
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。
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、プラズマアシスト蒸着装置の防着板に接続した抵抗を流れる電流の電流値を測定して、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。
請求項１に記載の発明は、蒸着物質が基板以外に蒸着するのを防止するために設置される防着板と、一方の端子が前記防着板に接続され他方の端子がアースに接続される抵抗と、前記抵抗を流れる電流の電流値を測定するための電流値測定手段を有するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法であって、前記基板上に第１の蒸着膜を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ、及び、前記電流値測定手段により前記抵抗に流れる電流の電流値ａを測定するステップと、前記第１の蒸着膜の成膜以降に成膜される第２の蒸着膜を成膜する前の前記抵抗に流れる電流の電流値ｂを前記電流値測定手段により測定するステップと、前記第２の蒸着膜を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙを、Ｙ＝（ｂ／ａ）Ｘの式により求めるステップと、求めたガス流量Ｙに基づいて、コントロール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Ｙにより基板上に前記第２の蒸着膜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。
請求項２に記載の発明は、前記第１の蒸着膜が、前記基板上に成膜される１層目の蒸着膜であ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。
請求項３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ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマアシスト蒸着装置の制御方法である。
請求項４に記載の発明は、蒸着物質が基板以外に蒸着するのを防止するために設置される防着板と、一方の端子が前記防着板に接続され他方の端子がアースに接続される抵抗と、前記抵抗を流れる電流の電流値を測定するための電流値測定手段を有するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法であって、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と前記抵抗に流れる電流の電流値ａ１を前記電流値測定手段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と前記抵抗に流れる電流の電流値ａ２を前記電流値測定手段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抵抗に流れる電流の電流値ｂ１を前記電流値測定手段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、コントロール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抵抗に流れる電流の電流値ｂ２を前記電流値測定手段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、コントロール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。
請求項５に記載の発明は、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、前記蒸着物質が前記基板以外に蒸着するのを防止するために設置される防着板と、一方の端子が前記防着板に接続され他方の端子がアースに接続される抵抗と、前記基板上に形成される第１の蒸着膜を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘを測定するガス流量測定手段と、前記第１の蒸着膜を成膜する前の前記抵抗に流れる電流の電流値ａ、及び、前記第１の蒸着膜の成膜以降に形成される第２の蒸着膜を成膜する前の前記抵抗に流れる電流の電流値ｂを測定する電流値測定手段と、前記電流値測定手段が測定した電流値ａ及びｂと、前記ガス流量測定手段が測定したガス流量Ｘの値を用いて、前記第２の蒸着膜を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙを求めるガス流量演算手段と、前記ガス流量演算手段が求めたガス流量Ｙに基づいて、コントロールガス供給口を制御してガス流量を制御するガス流量制御手段と、前記ガス流量制御手段が制御するガス流量Ｙにより、基板上に前記第２の蒸着膜の成膜を行う成膜手段と、を有することを特徴とするプラズマアシスト蒸着装置である。
請求項１に記載の発明によれば、第１の蒸着膜を成膜する際のコントロールガスのガス流量及び抵抗に流れる電流の電流値、及び、第２の蒸着膜を成膜する際の抵抗に流れる電流の電流値を測定し、それらの値を用いて第２の蒸着膜を成膜する際のコントロールガスのガス流量を求めるようにした。よって、第１の蒸着膜の成膜を行う際のコントロールガスのガス流量及び抵抗に流れる電流の電流値を、第２の蒸着膜の成膜を行う際に反映させることができ、第２の蒸着膜以降の膜質を第１の蒸着膜の膜質と均一にすることができる。
また、請求項１に記載の発明によれば、コントロールガスのガス流量Ｙを、Ｙ＝（ｂ／ａ）Ｘの式により求めることにしたので、第２の蒸着膜を成膜する際の条件を第１の蒸着膜の成膜を行う際の条件と同一にすることができる。よって、第１の蒸着膜と第２の蒸着膜の膜質を均一にすることができ、基板上に形成する光学多層膜フィルタの完成度を向上させることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、第１の蒸着膜を、基板上に成膜される１層目の蒸着膜としたので、１層目以降の成膜の全工程において、同一の条件で成膜することが可能となる。よって、基板上に形成する光学多層膜フィルタの完成度を更に向上させることができる。
また、請求項３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ようにした。よって、基板上に質のよい酸化膜を形成することができる。
また、請求項４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抵抗を流れる電流の電流値を基にして、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。
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、抵抗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。
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、抵抗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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
また、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。
なお、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）を使用する場合について説明する。
基板６に成膜する際には、ガス供給口から供給される酸素と、プラズマガン２から放出されるＡｒプラズマ中の電子とが反応して、プラズマアシスト蒸着装置１内では以下の（１）の生成式で示される反応が起こると考えられる。
なお、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）を使用する場合について説明する。
基板６に成膜する際には、ガス供給口から供給される酸素と、プラズマガン２から放出されるＡｒプラズマ中の電子とが反応して、プラズマアシスト蒸着装置１内では以下の（１）の生成式で示される反応が起こると考えられる。
本発明の実施形態によるプラズマアシスト蒸着装置１の防着板７には、抵抗９が取り付けられる。抵抗９の一方の端子は防着板に接続されるとともに、抵抗９の他方の端子はアースに接続される。防着板７を抵抗９を介してアースに接続することにより、抵抗９を介さないで防着板７を直接アースに接続する場合に比べて、プラズマアシスト蒸着装置１内に生成するプラズマの状態が不安定となることを防止することができる。
なお、基板ドーム５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。
なお、基板ドーム５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。
プラズマガン２のアノード２ｂからは、プラズマアシスト蒸着装置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。更に、アノード２ｂから放出される電子の一部は、防着板７に到達する。防着板７に到達した電子は、抵抗９を介してアースに流れる。
抵抗９に流れる電流の電流値は、電流計など（図示省略）を用いて測定することができる。抵抗９に流れる電流の電流値を測定し、その電流値に基づいて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流量を制御することにより、基板ドーム５付近の電子密度を制御することができる。
以下に、抵抗９に流れる電流の電流値を測定することにより、プラズマアシスト蒸着装置１内の基板ドーム５付近の電子密度を把握して、コントロールガス供給口から供給されるコントロールガスの流量を制御する方法について説明する。
抵抗９に流れる電流の電流値は、電流計など（図示省略）を用いて測定することができる。抵抗９に流れる電流の電流値を測定し、その電流値に基づいて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流量を制御することにより、基板ドーム５付近の電子密度を制御することができる。
以下に、抵抗９に流れる電流の電流値を測定することにより、プラズマアシスト蒸着装置１内の基板ドーム５付近の電子密度を把握して、コントロールガス供給口から供給されるコントロールガスの流量を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内の状態に応じて、防着板７に到達する電子数は変化する。防着板７に到達する電子数が変化すれば、抵抗９を流れる電流の電流値が変化する。抵抗９を流れる電流を電流計などによって測定することにより、プラズマアシスト蒸着装置１内の電子密度を把握することが可能となる。測定した電流値に基づいて、コントロールガス供給口から供給するコントロールガスの流量を制御するようにすれば、基板６上に成膜する膜質を制御することが可能となる。
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、その時の抵抗９を流れる電流の電流値を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、その時の抵抗９を流れる電流の電流値を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。
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３（Ａ）、（Ｂ）に示す。
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）の表に記載されているシャント電圧とは、プラズマアシスト蒸着装置１を用いて成膜する際に、抵抗９を流れる電流を電圧値として測定した値を意味する。
ＳｉＯ２成膜時においては、ＳｉＯ２の１層目を成膜する直前の抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧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成膜直前の抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧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。
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）の表に記載されているシャント電圧とは、プラズマアシスト蒸着装置１を用いて成膜する際に、抵抗９を流れる電流を電圧値として測定した値を意味する。
ＳｉＯ２成膜時においては、ＳｉＯ２の１層目を成膜する直前の抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧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成膜直前の抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧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。
一方、ＴｉＯ２成膜時においては、ＴｉＯ２の１層目を成膜する直前の抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧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成膜直前の抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧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。
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。
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、抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧を、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。
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、抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧を、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。
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、抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧を、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。
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。
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、抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧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）。
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）。
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、抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧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）。
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、抵抗９を流れる電流の電圧変換値であるシャント電圧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）。
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。
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。
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。
また、本実施形態では、プラズマアシスト蒸着装置１の防着板７に抵抗９を接続することにより、抵抗９を流れる電流を測定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プラズマアシスト蒸着装置１内の側壁に抵抗９を接続することにより、抵抗９を流れる電流の電流値を測定して、コントロールガスの流量を制御するようにしても構わない。
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。
また、本実施形態では、プラズマアシスト蒸着装置１の防着板７に抵抗９を接続することにより、抵抗９を流れる電流を測定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プラズマアシスト蒸着装置１内の側壁に抵抗９を接続することにより、抵抗９を流れる電流の電流値を測定して、コントロールガスの流量を制御するようにしても構わない。
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、電流値）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、電流値）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。
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、電流値）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。
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、電流値）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。
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、電流値）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。
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。
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。
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・・・抵抗
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・・・抵抗
Claims (5)
- 蒸着物質が基板以外に蒸着するのを防止するために設置される防着板と、一方の端子が前記防着板に接続され他方の端子がアースに接続される抵抗と、前記抵抗を流れる電流の電流値を測定するための電流値測定手段を有するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法であって、
前記基板上に第１の蒸着膜を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘ、及び、前記電流値測定手段により前記抵抗に流れる電流の電流値ａを測定するステップと、
前記第１の蒸着膜の成膜以降に成膜される第２の蒸着膜を成膜する前の前記抵抗に流れる電流の電流値ｂを前記電流値測定手段により測定するステップと、
前記第２の蒸着膜を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙを、Ｙ＝（ｂ／ａ）Ｘの式により求めるステップと、
求めたガス流量Ｙに基づいて、コントロール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Ｙにより基板上に前記第２の蒸着膜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。 - 前記第１の蒸着膜が、前記基板上に成膜される１層目の蒸着膜であ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。
- 前記コントロールガスとして酸素を使用することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマアシスト蒸着装置の制御方法。
- 蒸着物質が基板以外に蒸着するのを防止するために設置される防着板と、一方の端子が前記防着板に接続され他方の端子がアースに接続される抵抗と、前記抵抗を流れる電流の電流値を測定するための電流値測定手段を有するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法であって、
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と前記抵抗に流れる電流の電流値ａ１を前記電流値測定手段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と前記抵抗に流れる電流の電流値ａ２を前記電流値測定手段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抵抗に流れる電流の電流値ｂ１を前記電流値測定手段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、コントロール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抵抗に流れる電流の電流値ｂ２を前記電流値測定手段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、コントロール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。 - 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、
前記蒸着物質が前記基板以外に蒸着するのを防止するために設置される防着板と、
一方の端子が前記防着板に接続され他方の端子がアースに接続される抵抗と、
前記基板上に形成される第１の蒸着膜を成膜する前のコントロールガスのガス流量Ｘを測定するガス流量測定手段と、
前記第１の蒸着膜を成膜する前の前記抵抗に流れる電流の電流値ａ、及び、前記第１の蒸着膜の成膜以降に形成される第２の蒸着膜を成膜する前の前記抵抗に流れる電流の電流値ｂを測定する電流値測定手段と、
前記電流値測定手段が測定した電流値ａ及びｂと、前記ガス流量測定手段が測定したガス流量Ｘの値を用いて、前記第２の蒸着膜を成膜する際のコントロールガスのガス流量Ｙを求めるガス流量演算手段と、
前記ガス流量演算手段が求めたガス流量Ｙに基づいて、コントロールガス供給口を制御してガス流量を制御するガス流量制御手段と、
前記ガス流量制御手段が制御するガス流量Ｙにより、基板上に前記第２の蒸着膜の成膜を行う成膜手段と、を有することを特徴とするプラズマアシスト蒸着装置。
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