JP4030985B2 - 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、プラズマガンからプラズマが放電される際のインピーダンスの値を測定して、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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to measure the impedance value when the plasma is discharged from the plasma gun, and to control the gas flow rate of the control gas, thereby controlling the plasma assist. It is an object of the present invention to provide a plasma-assisted vapor deposition apparatus and a control method therefor, which form a vapor deposition film having a uniform film quality while keeping the plasma state in the vapor deposition apparatus constant.
請求項１に記載の発明は、プラズマガンからプラズマを放電する際の放電電圧の値と放電電流の値に基づいてインピーダンスの値を測定するインピーダンス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、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を測定するとともに、前記インピーダンス測定によりインピーダンスａの値を測定するステップと、第１の蒸着膜の蒸着材料を前記プラズマアシスト蒸着装置内に蒸発させ、前記プラズマガンからプラズマを前記基板に向けて照射し、前記第１の蒸着膜の成膜中は前記ガス流量Ｘをコントロールガス供給口から供給することにより、前記第１の蒸着膜を成膜するステップと、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インピーダンスｂの値を前記インピーダンス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、インピーダンスの値ａ及びｂ、ガス流量Ｘの値を用いて求めるステップと、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、第２の蒸着膜の蒸着材料を前記プラズマアシスト蒸着装置内に蒸発させ、前記プラズマガンからプラズマを前記基板に向けて照射し、前記第２の蒸着膜の成膜中は前記ガス流量Ｙをコントロールガス供給口から供給することにより、前記第２の蒸着膜を成膜するステップとを有する。
The invention described in
また、請求項２に記載の発明は、前記コントロールガスのガス流量Ｙを、Ｙ＝（ａ／ｂ）Ｘの式により求めることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項３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。
The invention described in
また、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ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, oxygen is used as the control gas.
また、請求項５に記載の発明は、プラズマガンからプラズマを放電する際の放電電圧の値と放電電流の値に基づいてインピーダンスの値を測定するインピーダンス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を測定するとともに、インピーダンスの値ａ１を前記インピーダンス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を測定するとともに、インピーダンスの値ａ２を前記インピーダンス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インピーダンスの値ｂ１を前記インピーダンス測定手段により測定するステップと、第１の蒸着物質のｎ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）＝（ａ１／ｂ１）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インピーダンスの値ｂ２を前記インピーダンス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）＝（ａ２／ｂ２）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。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a plasma-assisted vapor deposition apparatus having impedance measuring means for measuring an impedance value based on a discharge voltage value and a discharge current value when discharging plasma from a plasma gun. A step of measuring the gas flow rate X1 of the control gas before forming the first layer of the first vapor deposition material and measuring the impedance value a1 by the impedance measuring means; a second vapor deposition material; A step of measuring the gas flow rate X2 of the control gas before forming the first layer and measuring the impedance value a2 by the impedance measuring means, and n1 of the first vapor deposition material (n1 is an integer of 2 or more) ) Measuring the impedance value b1 before forming the layer by the impedance measuring means; A step of obtaining a gas flow rate Y1 (n1) of the control gas when forming the n-th layer of the
A step of measuring the impedance value b2 before forming the n2 (n2 is an integer of 2 or more) layer of the second vapor deposition material by the impedance measuring means; and forming the n2 layer of the second vapor deposition material The gas supply port is controlled on the basis of the step of obtaining the gas flow rate Y2 (n2) of the control gas by the formula of Y2 (n2) = (a2 / b2) X2 and the obtained gas flow rate Y2 (n2). A step of controlling the gas flow rate and a step of forming a second vapor deposition material on the substrate by the gas flow rate Y2.
また、請求項６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インピーダンスの値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インピーダンスの値ｂを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段が測定したインピーダンスの値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。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a plasma-assisted vapor deposition apparatus for depositing a vapor deposition material on a substrate, wherein the control gas flow rate X before forming the first vapor deposition film formed on the substrate is set. A gas flow rate measuring means to be measured, an impedance value a before forming the first vapor deposition film, and a second vapor deposition film formed after the first vapor deposition film is formed. Using the impedance measuring means for measuring the previous impedance value b, the impedance values a and b measured by the impedance measuring means, and the value of the gas flow rate X measured by the gas flow measuring means, the second A gas flow rate calculating means for obtaining a gas flow rate Y of a control gas when forming the vapor deposition film, and a gas by controlling the control gas supply port based on the gas flow rate Y obtained by the gas flow rate calculating means. A gas flow rate control means for controlling the amount, by a gas flow rate Y of the gas flow rate control means controls, and having a film forming means for forming a film of said second deposition film on the substrate.
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インピーダンスの値、及び、第２の蒸着膜を成膜する際のインピーダンスの値を測定し、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インピーダンスの値を、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。 According to the first aspect of the invention, the gas flow rate and impedance value of the control gas when forming the first vapor deposition film and the impedance value when forming the second vapor deposition film are measured. Then, using these values, the gas flow rate of the control gas when forming the second vapor deposition film was obtained. Therefore, the gas flow rate and impedance value of the control gas when the first vapor deposition film is formed can be reflected when the second vapor deposition film is formed. The film quality can be made uniform with the film quality of the first deposited film.
また、請求項２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＝（ａ／ｂ）Ｘの式により求めることにしたので、第２の蒸着膜ｎ層目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。 According to the second aspect of the present invention, since the gas flow rate Y of the control gas is determined by the equation Y = (a / b) X, the second vapor deposition film nth layer is formed. The conditions at the time can be the same as the conditions at the time of forming the first vapor deposition film. Therefore, the film quality of the first vapor deposition film and the second vapor deposition film can be made uniform, and the completeness of the optical multilayer filter formed on the substrate can be improved.
また、請求項３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。
According to the invention described in
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。
According to the invention of
また、請求項５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インピーダンスの値を基にして、ｎ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 fifth 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 when the vapor deposition materials are formed. Based on the impedance value, the gas flow rate of the control gas in the n-th layer and the n2-th layer 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.
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。
また、本実施形態では、プラズマガン２によりプラズマを生成する際に、放電電圧Ｖの値と放電電流Ｉの値を測定できるようになっている。プラズマガン２のアノード２ｂは、アースに接続されており、プラズマを生成する際に発生する放電電流Ｉは、プラズマガン２のアノード２ｂを介してアースに導かれる。
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
A
In the present embodiment, when the plasma is generated by the
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
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。
Moreover, the plasma assist
In the present embodiment, a case where O 2 (oxygen) is used as a control gas supplied from the gas supply port to the plasma assist
When the film is formed on the
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は、基板６が取り付けられる基板ドーム５及び防着板７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及び防着板７には到達せずにプラズマガン２のアノード２ｂに戻る。
フローティング電極となる基板ドーム５、防着板７、アノード電極であるアノード２ｂそれぞれに対する蒸着膜の着膜による絶縁化が進むに従って、インピーダンスは変化する。着膜による絶縁化が進むと電子が流れ込みにくくなり、電流が流れにくくなるため、電子の行き場がなくなる。その結果、プラズマアシスト蒸着装置１内の電子密度が上昇する。
以下に、プラズマガン２によりプラズマを生成する際のインピーダンスの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。
The substrate dome 5 is maintained at a floating potential, and the inner wall of the plasma assist
Electrons are emitted from the
As the insulation by deposition of the deposited film on the substrate dome 5 serving as the floating electrode, the
Below, by measuring the impedance value when plasma is generated by the
プラズマガン２によりプラズマを生成する際のパラメータとして、放電電圧Ｖと放電電流Ｉを計測する。この放電電圧Ｖと放電電流Ｉの値を用いることにより、以下の式（２）に示すように、理論的なインピーダンスの値を計算することができる。ただし、式（２）において、Ｒはインピーダンスを表すものとする。
The discharge voltage V and the discharge current I are measured as parameters when generating plasma by the
プラズマガン２の放電電圧Ｖと放電電流Ｉの値は、プラズマアシスト蒸着装置１内の状態によって変化するので、式（２）によりインピーダンスの値Ｒを求め、そのインピーダンスの値Ｒを考慮して、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。
Since the values of the discharge voltage V and the discharge current I of the
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、その時のインピーダンスの値を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、その時のインピーダンスの値をｂとする。
前述したように、インピーダンスが上昇するとプラズマアシスト蒸着装置１内の電子密度も上昇するため、プラズマアシスト蒸着装置１内の電子密度を一定に制御するためには、酸素流量を減少させればよい。すなわち、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（３）により求めればよい。
Next, a method for determining the oxygen flow rate will be described. The oxygen flow rate immediately before forming the first layer is X (sccm), and the impedance value at that time is 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 impedance value at that time is b.
As described above, since the electron density in the plasma assisted
上記の式（３）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。
図３は、基板６上にＳｉＯ２膜の各層を成膜する場合（図３（Ａ））と、ＴｉＯ２膜の各層をそれぞれ成膜する場合（図３（Ｂ））のそれぞれの場合について、放電電圧０〜３００Vを０〜５Vに変換した値として測定した放電電圧信号と、放電電流０〜３００Aを０〜６Vに変換した値として測定した放電電流信号を示している。
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）の表におけるインピーダンスの値は、放電電圧信号と放電電流信号の値から式（２）を用いて算出した値である。また、１層目以降の酸素流量の値は、インピーダンスの値と、１層目の酸素流量の値から式（３）を用いて算出した値である。
ＳｉＯ２成膜時においては、ＳｉＯ２の１層目を成膜する直前のインピーダンスの値を測定するとともに、酸素流量を測定しておく。そして、２〜４層目のＳｉＯ２を成膜する際に、１層目のＳｉＯ２成膜直前のインピーダンスの値と酸素流量のデータを参照して、式（３）を用いてそれぞれ酸素流量を算出し、制御を行う。
FIG. 3A and FIG. 3B show measurement data when four layers of SiO 2 film and three layers of TiO 2 film are alternately formed using the above formula (3).
FIG. 3 shows a case where each layer of the SiO 2 film is formed on the substrate 6 (FIG. 3A) and a case where each layer of the TiO 2 film is formed (FIG. 3B). The discharge voltage signal measured as the value which converted discharge voltage 0-300V into 0-5V, and the discharge current signal measured as the value which converted discharge current 0-300A into 0-6V are shown.
Note that the impedance values in the tables of FIGS. 3A and 3B are values calculated from the values of the discharge voltage signal and the discharge current signal using Equation (2). In addition, the value of the oxygen flow rate after the first layer is a value calculated from the impedance value and the value of the oxygen flow rate of the first layer using Equation (3).
At the time of forming the SiO 2 film, the impedance value immediately before forming the first SiO 2 film is measured, and the oxygen flow rate is measured in advance. Then, when forming the second to fourth layers of SiO 2 , the oxygen flow rate is calculated using Equation (3) with reference to the impedance value and the oxygen flow rate data immediately before the first layer of SiO 2 film formation. Is calculated and controlled.
一方、ＴｉＯ２成膜時においては、ＴｉＯ２の１層目を成膜する直前のインピーダンスの値を測定するとともに、酸素流量を測定しておく。そして、２、３層目のＴｉＯ２を成膜する際に、１層目のＴｉＯ２成膜直前のインピーダンスＲの値と酸素流量のデータを参照して、式（３）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, at the time of forming the TiO 2 film, the impedance value immediately before forming the first layer of TiO 2 is measured, and the oxygen flow rate is measured in advance. Then, when the second and third layers of TiO 2 are formed, the values of the impedance R and the oxygen flow rate data immediately before the first layer of TiO 2 are formed are referred to by using equation (3), respectively. The flow rate is calculated and controlled.
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
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、インピーダンスの値を、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 the formation of the SiO 2 film and the impedance value are recorded respectively (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、インピーダンスの値を、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
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、インピーダンスの値のデータとを用いて、式（３）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、プラズマアシスト蒸着装置１内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、インピーダンスの値のデータとを用いて、式（３）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
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。
In the above-described embodiment, an oxide film is formed on the
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
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、インピーダンス）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、インピーダンス）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, the film formation conditions (oxygen flow rate, impedance) when forming the first vapor deposition film formed on the
However, it is not limited to such a configuration. For example, film formation conditions (oxygen flow rate, impedance) when forming a vapor deposition film in an arbitrary layer of the
With such a configuration, even if 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、インピーダンス）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
However, by making it possible to refer to film forming conditions (oxygen flow rate, impedance) in an arbitrary film forming process as described above, film forming conditions for forming a film on 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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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を測定するとともに、前記インピーダンス測定によりインピーダンスａの値を測定するステップと、
第１の蒸着膜の蒸着材料を前記プラズマアシスト蒸着装置内に蒸発させ、前記プラズマガンからプラズマを前記基板に向けて照射し、前記第１の蒸着膜の成膜中は前記ガス流量Ｘをコントロールガス供給口から供給することにより、前記第１の蒸着膜を成膜するステップと、
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インピーダンスｂの値を前記インピーダンス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、インピーダンスの値ａ及びｂ、ガス流量Ｘの値を用いて求めるステップと、
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、
第２の蒸着膜の蒸着材料を前記プラズマアシスト蒸着装置内に蒸発させ、前記プラズマガンからプラズマを前記基板に向けて照射し、前記第２の蒸着膜の成膜中は前記ガス流量Ｙをコントロールガス供給口から供給することにより、前記第２の蒸着膜を成膜するステップと、
を有するプラズマアシスト蒸着装置の制御方法。 A method for controlling a plasma-assisted vapor deposition apparatus having an impedance measuring means for measuring an impedance value based on a discharge voltage value and a discharge current value when discharging plasma from a plasma gun,
With measuring a gas flow rate X of the previous control gas for forming the first deposition layer on a substrate, and measuring the value of the more impedance a said impedance measurements,
The vapor deposition material of the first vapor deposition film is evaporated in the plasma assisted vapor deposition apparatus, plasma is irradiated from the plasma gun toward the substrate, and the gas flow rate X is controlled during the formation of the first vapor deposition film. Forming the first deposited film by supplying from a gas supply port;
Measuring the value of impedance b before forming the second vapor deposition film formed after the formation of the first vapor deposition film by the impedance measuring means;
Obtaining a gas flow rate Y of the control gas when forming the second vapor deposition film using impedance values a and b and a value of the gas flow rate X;
Controlling the gas flow rate by controlling the control gas supply port based on the obtained gas flow rate Y;
The vapor deposition material of the second vapor deposition film is evaporated in the plasma assisted vapor deposition apparatus, plasma is irradiated from the plasma gun toward the substrate, and the gas flow rate Y is controlled during the formation of the second vapor deposition film. Forming the second deposited film by supplying from a gas supply port;
A method for controlling a plasma-assisted vapor deposition apparatus.
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を測定するとともに、インピーダンスの値ａ１を前記インピーダンス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を測定するとともに、インピーダンスの値ａ２を前記インピーダンス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インピーダンスの値ｂ１を前記インピーダンス測定手段により測定するステップと、
第１の蒸着物質のｎ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）＝（ａ１／ｂ１）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インピーダンスの値ｂ２を前記インピーダンス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）＝（ａ２／ｂ２）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。 A method for controlling a plasma-assisted vapor deposition apparatus having an impedance measuring means for measuring an impedance value based on a discharge voltage value and a discharge current value when discharging plasma from a plasma gun,
Measuring the gas flow rate X1 of the control gas before forming the first layer of the first vapor deposition material, and measuring the impedance value a1 by the impedance measuring means;
Measuring the gas flow rate X2 of the control gas before forming the first layer of the second vapor deposition material, and measuring the impedance value a2 by the impedance measuring means;
Measuring the impedance value b1 before forming the n1 (n1 is an integer of 2 or more) layer of the first vapor deposition material by the impedance measuring means;
A step of obtaining a gas flow rate Y1 (n1) of a control gas when forming the n-th layer of the first vapor deposition material by an equation of Y1 (n1) = (a1 / b1) 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 impedance value b2 before forming the n2 (n2 is an integer of 2 or more) layer of the second vapor deposition material by the impedance measuring means;
A step of obtaining a gas flow rate Y2 (n2) of a control gas at the time of forming the n2th layer of the second vapor deposition material by an expression of Y2 (n2) = (a2 / b2) 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インピーダンスの値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インピーダンスの値ｂを測定するインピーダンス測定手段と、
前記インピーダンス測定手段が測定したインピーダンスの値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。 In a plasma assisted vapor deposition apparatus for depositing a vapor deposition material on a substrate,
A gas flow rate measuring means for measuring a gas flow rate X of a control gas before forming the first vapor deposition film formed on the substrate;
The impedance value a before forming the first vapor deposition film and the impedance value b before forming the second vapor deposition film formed after the formation of the first vapor deposition film are measured. Impedance measuring means to
Using the impedance values a and b measured by the impedance measuring unit and the gas flow rate X measured by the gas flow measuring unit, the gas flow rate Y of the control gas when forming the second vapor deposition film Gas flow rate calculation means for obtaining
Gas flow rate control means for controlling the gas flow rate by controlling the control gas supply port based on the gas flow rate Y obtained by the gas flow rate calculation means;
A plasma assisted vapor deposition apparatus comprising: a film deposition unit configured to deposit the second vapor deposition film on a substrate with a gas flow rate Y controlled by the gas flow rate control unit.
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