JPH06264227A

JPH06264227A - イオンプレーティング装置

Info

Publication number: JPH06264227A
Application number: JP5053325A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Umeda; 俊郎梅田; Koichi Sasagawa; 孝市笹川; Katsuhide Kawamata; 克英川又
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】膜製造（成膜）時の効率を向上させる。【構成】プラズマ２３を発生させるプラズマ生成手段
３０、基板１３を支持する基板支持手段１４、蒸発物を
支持する蒸発物るつぼ１０、および前記蒸発物と基板１
３との間に電圧を印加する電圧印加手段１９とを有する
イオンプレーティング装置において、前記蒸発物の近傍
に不活性ガスを放出する不活性ガス供給手段２４を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成装置の一種で
あるイオンプレーティング装置に関するもので、特に、
プラズマ生成手段に圧力勾配型プラズマ生成手段と複合
陰極型プラズマ生成手段とを組み合わせた手段を用いた
イオンプレーティング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオンプレーティング法は真空蒸着の一
種であり、蒸着物質の基板への付着（成膜）にイオン作
用を用いる薄膜形成方法である。この方法では蒸発物か
ら蒸発した原子をイオン化してプラズマを生成すると共
に、適当な電界を与えてこのイオンを基板に衝突させる
ことで基板上に前記蒸着物質からなる薄膜を形成する。
この方法は、真空蒸着に比べて耐食性、絶縁性、基板へ
の付着性が向上する他、堆積密度の高密度化が可能とな
るという利点を有している。イオンプレーティング法
は、プラズマの生成方法と蒸発源の構成によりさらにい
くつかの方法に分けられる。例えば、真空容器内で高周
波励起電圧を印加してグロー放電を起こすことでプラズ
マを生成し、これにより薄膜の性質を操作するようにし
た高周波型イオンプレーティング法や、真空容器内にホ
ローカソードを導入してアーク放電を起こし、これによ
りプラズマを生成するホローカソード型イオンプレーテ
ィング法などが知られている。

【０００３】また、最近ではプラズマ生成手段として、
陰極と陽極の間に中間電極を設けて陰極が設置された領
域の圧力を１Torr程度、陽極が設置された領域の圧力を
10^-3Torr程度に設定して放電を行なう圧力勾配型プラズ
マ生成手段が提案されている。この圧力勾配型プラズマ
生成手段は、（イ）イオンが陽極側から陰極側に逆流し
て陰極が損傷する恐れが少ない、（ロ）大電流で放電す
ることができる、という利点を有している。さらに、陰
極部を熱容量の小さい補助陰極とLaB₆からなる主陰極と
で構成した複合陰極とした複合陰極型プラズマ生成手段
も提案されている。この生成手段では、補助陰極に初期
放電を集中させて主陰極を加熱し、最終的にこの主陰極
によってアーク放電が行われるように構成されたもの
で、これにより大電流の放出が可能となるものである。
さらに、これら圧力勾配型プラズマ生成手段と複合陰極
型プラズマ生成手段とを組み合わせたプラズマ生成手段
も提案されており、このプラズマ生成手段をイオンプレ
ーティング装置（以下、このような装置を「ＵＲイオン
プレーティング装置」という）に取り付けた例も提案さ
れている（特公平２−50577 ）。

【０００４】ところで、イオンプレーティング法の一種
として、成膜の際に真空容器内に反応ガスを供給してこ
の反応ガスと蒸発した物質との反応物（酸化物、窒化物
等の化合物）を成膜する反応性イオンプレーティング法
が知られている。例えば、酸化アルミニウム（Al₂O₃）
を成膜する場合、蒸発物にAlを用いてこれを蒸着源に載
置し、反応ガスとして酸素ガス（O₂）を導入していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のようなイオンプ
レーティング法で使用する蒸発物は、通常、その表面が
周囲の気体（例えば、酸素）と反応して化合物（酸化
物）を形成している。このような化合物は、蒸発物に対
して導電性の悪化、融点の上昇といった現象を起こすた
め、化合物が形成された蒸発物をそのままの状態で成膜
に使用すると成膜状態が不安定になっていた。例えば、
前記ＵＲイオンプレーティング装置のようにプラズマを
蒸発物に照射する方法を用いると、プラズマがより導電
性の良い蒸発物周辺やプラズマ収束用の磁石等に向かっ
てしまい、蒸発物の温度を融点まで上げることが難しく
なる。また、成膜された膜中に化合物を原因とする不純
物が取り込まれることがあり、そのために膜質が低下す
るという問題があった。そこで、従来のイオンプレーテ
ィング装置では、蒸発物が載置された蒸着源と基板との
間にシャッタを配置していた。そして、シャッタを閉じ
た状態で、蒸発物にイオンビームやプラズマを照射して
表面の化合物を蒸発させる作業（以下、除去作業とい
う）を行い、化合物が除去されて安定した状態になった
後、前記シャッタを開いて所望の物質からなる膜を基板
上に成膜させていた。しかし、通常のイオンプレーティ
ング装置では、蒸発物が載置される空間は大気圧よりも
低い圧力に設定されているが、この状態でも蒸発物を放
置しておくとその表面は周囲の気体と反応して化合物を
形成する。そのため、一旦イオンビームやプラズマの照
射を止めると蒸発物表面に徐々に化合物が形成されてし
まうため、次に成膜を行なう時は再度、前記除去作業を
実施しなければならず効率が悪かった。また、蒸着源に
複数の蒸発物を載置して基板上にこれら蒸発物を交互に
積層させて多層膜を成膜する場合があるが、その際に反
応性イオンプレーティング法を用い、さらに成膜中に反
応ガスを真空容器内に導入したまま蒸発物の種類を切り
換えると、この反応ガスと蒸発させない状態にある蒸発
物とが反応してこの蒸発物の表面に化合物が形成されて
いた。この場合、反応性ガスの導入を蒸発物の切り換え
の度に停止させればよいが、成膜時は真空容器内の反応
性ガスの分圧を所定の値に設定する必要があり、導入の
度に反応性ガスの分圧を所定の値で安定させようとする
と時間を要し効率が悪い。さらに、形成された化合物が
絶縁物であると、蒸発物を蒸発させることができなくな
る問題もあった。本発明は、以上のような問題を解決す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的のために、本発
明では、プラズマを発生させるプラズマ生成手段、基板
を支持する基板支持手段、蒸発物を支持する凹部を複数
有する蒸発物るつぼ、該るつぼの所定の凹部にのみ前記
プラズマか照射されるように該るつぼ上部に設置された
遮蔽手段、前記蒸発物と基板との間に電圧を印加する電
圧印加手段、前記基板支持手段と蒸発物るつぼを所定の
真空空間に包含するための真空容器、該真空容器内を所
定の真空度に設定するための排気手段、前記真空容器内
に反応ガスを供給するガス供給手段および前記蒸発物る
つぼの近傍に配置された磁界発生手段を有するイオンプ
レーティング装置において、前記蒸発物の近傍に不活性
ガスを放出する手段を設けた。

【０００７】

【作用】本発明では成膜を行わない時に蒸発物近傍に不
活性ガスを放出するため、蒸発物の周辺は不活性ガスが
多く存在するようになる。その結果、蒸発物と反応しや
すい気体（例えば、酸素、窒素など）はこの蒸発物周辺
から大部分が排除されるので、蒸発物の表面に形成され
る化合物の量（膜厚）は従来よりも少なくなる。そのた
め、再度成膜を行なう際に前述のように蒸発物表面の化
合物を蒸発させる除去作業を行っても、その作業時間は
従来よりも短くて済む。また、化合物の形成量が少ない
ため、この化合物が絶縁物の場合でもある程度の導電性
を確保することができる。

【０００８】なお、不活性ガスとしては、アルゴン、ネ
オン等の希ガス族を用いることができる。また、その流
量は特に限定されるものではないが、0.05〜0.5 cc/s程
度が好ましい。

【０００９】

【実施例１】図１は、本発明の一実施例を示すイオンプ
レーティング装置の概略断面図であり、圧力勾配型プラ
ズマ生成手段と複合陰極型プラズマ生成手段とを組み合
わせたプラズマ生成手段を備えた「ＵＲイオンプレーテ
ィング装置」と呼ばれる装置である。以下、図１に従っ
て本発明のイオンプレーティング装置を説明する。

【００１０】このＵＲイオンプレーティング装置は、蒸
発物るつぼ１０と蒸発源カバー４からなる蒸発源１１、
プラズマ収束用磁石１２、基板１３を支持する回転可能
な基板ホルダ１４、基板１３上に形成された薄膜の膜厚
を測定する水晶振動子からなる膜厚モニタ１５、蒸発源
１１からの蒸発粒子が基板１３に到達するのを防ぐシャ
ッタ１６およびこれら各構成要件が設置された空間を所
定の真空度に維持するステンレス鋼（SUS304）製の真空
容器１７とを備えている。さらに、真空容器１７に取り
付けられた前記蒸発物を加熱する電子を含むプラズマを
生成するプラズマ生成手段（電子銃）３０と、この生成
手段３０と真空容器１７との接続部に配置されたプラズ
マに外部から磁場を与えるための空芯コイル１８と、基
板ホルダ１４およびこれに載置される基板１３の電位が
蒸発物るつぼ１０の電位に対して負の電位となるように
設定するバイアス電源１９と、を備えている。蒸発物る
つぼ１０は、プラズマ生成手段３０の陽極も兼ねてお
り、また、バイアス電源１９によって基板ホルダ１４よ
り高電位となるように電圧を印加される。

【００１１】真空容器１７には、容器１７内を所望の圧
力に設定するための排気手段、反応ガス供給口２０およ
び不活性ガス供給手段２４が設けられている。不活性ガ
ス供給手段２４は、ガス供給管２５、導入バルブ２６お
よび供給源２７とを備えている。反応ガス供給口２０に
は、反応ガスを容器１７内に導入するための反応ガス供
給手段（図示せず）が接続されている。また、不活性ガ
ス供給手段２４は、ガス供給管２５、導入バルブ２６、
ガス供給源２７とを備えている。前記排気手段は、真空
容器１７に設けられた排気口２１とこの排気口２１に接
続されたトラップを備えた油拡散ポンプと油回転ポン
プ、補助バルブ、粗引きバルブ（共に図示せず）および
メインバルブ２２等から構成される。プラズマ収束用磁
石１２は、蒸発源１１の蒸発源カバー４に形成された切
り欠け４ａに対してるつぼ１０の支持部１を介して対向
する位置に配置してあり、これにより支持部１の凹部１
ａに載置された蒸発物にプラズマが集中して照射される
ようにしている（図２参照）。この磁石１２は永久磁石
でも電磁石でも構わない。

【００１２】図２は、本装置の蒸発源１１付近の構成を
示す部分断面図、図３は図２の斜視図である。なお、図
３では蒸発源カバー４を省略して図示していない。蒸発
源１１は、蒸発物るつぼ１０と蒸発源カバー４により構
成される。蒸発物るつぼ１０は、蒸発物を設置する４ヶ
所の凹部１ａ〜１ｄが設けられた支持部１、支持部１の
中心を回転中心として回転させる回転軸およびモータ
（共に図示せず）を有する本体２とを備えている。支持
部１の内部には冷却水の流路８が設けてあり、過熱を防
止できるようになっている。支持部１の上部には円板状
の蒸発源カバー４が設置されている。この蒸発源カバー
４には、凹部１ａ〜１ｄのうちの１つにのみプラズマ
（プラズマ流）２３が照射されるように、この凹部の大
きさに合わせた大きさの切り欠け４ａを設けてある。こ
のカバー４はカバー支持体７を介して本体２に取り付け
られている。このような構成の蒸発源１１において、る
つぼ本体２内のモータを駆動して回転軸を回転させる
と、支持部１はこの回転軸を回転中心として回転する。
一方、蒸発源カバー４は一端を本体２に固定されている
ので回転しない。従って、支持部１に形成された複数の
凹部の各位置とカバー４に形成された切り欠け４ａの位
置をもとに支持部１の回転量を設定し、所望の蒸発物が
載置された凹部がカバー４の切り欠け４ａの下部に位置
するように支持部１を回転させればこの蒸発物にだけプ
ラズマを照射することができる。蒸発源カバー４は、凹
部１ａに載置された蒸発物との間隔ができるだけ狭く
（本実施例では３mm程度）なるように設置し、蒸発させ
る以外の蒸発物にプラズマが照射され難いようにしてあ
る。

【００１３】不活性ガス供給手段２４は、ガス供給管２
５、不活性ガスの供給量を制御するための導入バルブ２
６、不活性ガスを蓄えておくガス供給源２７とを備えて
いる。この供給手段２４は、プラズマ流２３が照射され
た直後の蒸発物の周囲に不活性ガスを放出するように設
置してある。本実施例では、蒸発源カバー４の切り欠け
４ａの下部付近、つまり図２においてプラズマ２３が照
射される位置にある凹部１ａに支持される蒸発物と、次
の蒸発物（凹部１ｂに設置されているとする）にプラズ
マ２３を照射するために支持部１を矢印方向に回転させ
た時にそれまでプラズマ２３が照射されていた蒸発物が
移動する位置（図３では凹部１ｄに相当）の周囲にガス
供給管２５の放出口２５ａを配置してある。これは、蒸
発物の温度が高い方が周囲の気体と反応し易いことか
ら、プラズマが照射されて温度が高い状態にある蒸発物
の周囲に対して重点的に不活性ガスを放出するように設
定したためである。従って、化合物の形成量をより少な
くするために、全ての蒸発物に対して不活性ガスが放出
されるように設定しても構わない。

【００１４】プラズマ２３が照射される位置にある蒸発
物に対して不活性ガスを放出するための供給管２５の先
端は、図３に示すようにリング状に形成してリング部２
５ｂとし、このリング部２５ｂの内周側に複数の放出口
２５ａを設けた。そして、このリング部２５ｂの外径を
蒸発物るつぼ１０の各凹部の外径よりも大きく設定し
て、成膜の際に凹部に支持された蒸発物にプラズマ２３
を照射する時にプラズマの流れを妨げないようにしてあ
る。一方、図３の凹部１ｄの位置にある蒸発物に対して
不活性ガスを放出するための供給管は、図３に示すよう
に単に先端部に開口を設けて放出口２５ａとしてあり、
この供給管を同様に導入バルブを介して供給源に接続し
てある。なお、これら２つの供給管は導入バルブおよび
供給源を共有していてもよいし、それぞれ独立した構成
としてもよい。

【００１５】本実施例のプラズマ生成手段３０は、前述
のように複合陰極を用いた圧力勾配型プラズマ生成装置
を使用した。この圧力勾配型プラズマ生成装置について
は「真空第25号第10巻」に記載されている。このプラズ
マ生成手段３０は、一端に配置された陰極部３１、石英
管３２、第１の中間電極３３、第２の中間電極３４、前
記蒸発物るつぼを兼ねる陽極１０、および主放電電源３
５とを有している。両中間電極３３、３４はリング状に
形成されており、この両中間電極３３、３４と石英管３
２とによって、真空容器１７に接続する空間が形成され
る。この空間のうち、特に陰極部３１に接する石英管３
２内の空間がプラズマ生成室となり、密閉状態を維持で
きるようになっている。プラズマ生成手段３０と真空容
器１７とは、図示していない絶縁被覆を介して接続され
ている。陰極部３１は、熱容量の小さいTa（タンタル）
からなるパイプ状の補助陰極と、LaB₆（六ホウ化ランタ
ン）からなる円板状の主陰極（共に図示せず）を有し、
補助陰極はガス導入口３６に接続されている。

【００１６】ここで、プラズマ生成手段３０による放電
過程を説明する。陰極部３１のガス導入口３６から放電
ガス（キャリアガス）としてArガスを導入し、陰極部３
１の近傍領域のガス圧を１Torr程度に維持する。一方、
前記排気手段により、真空容器１７内の陽極（蒸発物る
つぼ）１０の近傍領域の圧力が２×10^-3Torr程度となる
ように設定する。そして、この状態で主放電電源３５に
より陰極部３１と陽極１０との間に600 Ｖ前後の直流電
圧を印加する。これにより、まず、前記補助陰極の先端
にグロー放電（１Ａ以下）を発生させる。このグロー放
電（初期放電）によって、補助陰極の先端がArガスの電
離による逆流イオンの衝突によって加熱される。その結
果、補助陰極先端は熱電子を放出するようになり、放電
電圧が徐々に低下して放電電流が増加する。補助陰極の
先端が2000℃以上に加熱されると、放電電圧は70Ｖ前
後、放電電流は30Ａ以上に達することが可能になる。こ
の状態で２〜３分すると、補助陰極先端の放射熱により
主陰極が1700℃程度に間接的に加熱される。加熱された
主陰極からは大電流の熱電子放出が発生するため、この
主陰極が放電を生じさせる陰極として機能するようにな
る。この時点で、放電はアーク放電（最大 250Ａ程度）
となり、補助陰極の温度は低下する。そのため、この補
助陰極の熱による損傷（消耗）は回避される。

【００１７】始めから主陰極をグロー放電のAr逆流イオ
ンによって直接加熱しない理由は、主陰極を構成するLa
B₆が低密度物質（比重4.6 ）で、高速逆流イオンによっ
てスパッタリングされてしまう恐れがあるからである。
しかし、LaB₆は熱電子放射特性が極めて良く、融点より
著しく低い温度でも大電流密度の熱電子放出ができるた
め、大電流放電でも熱的消耗が小さく、長寿命であると
いう利点を有する。これに対し補助陰極を構成するTa
は、高密度物質（比重16.7）で前記初期放電によって生
じるスパッタリング作用に対する耐久性を有するが、最
終的な大電流密度の熱電子放射による温度上昇には極め
て弱く、熱的消耗が激しいため短寿命であるという欠点
を有する。本実施例で用いたプラズマ生成手段３０は、
陰極部３１を初期放電時のスパッタリング作用に強いTa
からなる補助陰極と、最終の熱電子放射温度に強いLaB₆
からなる主陰極とを組合わせた複合型LaB₆陰極としたこ
とで両者の欠点を補い合い、イオンの集積効率が高めて
いる。

【００１８】また、本実施例のプラズマ生成手段３０
は、陰極部３１と陽極１０との間に中間電極３３、３４
を配置することでこれら陰極と陽極間の空間を陰極側と
陽極側とに分けると共に、陰極側の圧力を陽極側よりも
高い圧力に維持した状態でプラズマを生成するように構
成されている。そのため、例えば、陰極側の圧力を１To
rr程度、陽極側の圧力を10^-1〜10^-4Torr程度の希望する
値に設定してプラズマを生成することが可能である。こ
れにより、成膜が行われる真空容器１７内を高真空に保
ちながらプラズマ生成のために安定な放電を行なうこと
ができる。また、圧力差により前記主陰極に対するイオ
ンの逆流がほとんど無いため、イオンの衝突による陰極
の損傷を防止できる。また、陰極からの熱電子放出が低
下し難い、陰極の寿命が長くなる、大電流放電が可能と
なる等の利点を有する。さらに、反応性イオンプレーテ
ィングを行なう際に反応ガスを真空容器１７内に導入し
ても反応ガスが前記プラズマ生成室に入り込む恐れがな
い。

【００１９】図４は、本装置のシャッタ１６の構成を示
す斜視図である。なお、図１と同一機能を有する構成要
件は同一符号を付してその説明を省略する。また、シャ
ッタの構成と直接関係のない構成要件は省略してある。
図４に示すシャッタ１６は、ステンレス鋼（SUS304）製
の遮蔽板４１、支持アーム４２、シャッタ回転軸４３と
を備えている。遮蔽板４１は図４に示すように略半円筒
状に形成されており、真空容器１７に設けられたプラズ
マ導入口４４から導かれたプラズマ流２３が蒸発物に達
するまでの流路を、この流路が大体覆われるようにその
形状、寸法および設置位置を決めてある。遮蔽板４１の
一端には支持アーム４２が固定され、さらにこの支持ア
ーム４２がシャッタ回転軸４３の一端に固定されてい
る。シャッタ回転軸４３は、真空容器１７の気密性を妨
げないような適当なシール機構を介してその他端が容器
１７の外部に位置している。そして、この回転軸４３を
図に示すように外部から回転（駆動）することで、遮蔽
板４１を回転移動させることができるようになってい
る。回転軸は手動で駆動させてもよいし、モータ等によ
って駆動するようにしてもよい。なお、シャッタ１６
は、遮蔽板４１の設置位置が微調整できるように構成し
ておくとよい。

【００２０】シャッタ１６を上記のように構成したの
で、本実施例では、プラズマ生成手段３０の中間電極３
３、３４および空芯コイル１８によって円柱状に収束さ
れた状態でプラズマ導入口４４から真空容器１７内に導
かれるプラズマ流２３に対し、その流路のほとんどシャ
ッタ１６の遮蔽板４１により覆うことができる。そのた
め、蒸発源１１で蒸発した粒子の基板１３への付着を防
止できる他、プラズマ流２３が周囲の気体をイオン化し
てこのイオンが基板に付着する現象も防ぐことが可能と
なる。また、成膜に際して前記蒸発粒子を基板１３へ付
着させる時は、回転軸４３を駆動させることで遮蔽板４
１をこの蒸発粒子の進路上から回避させることができ
る。その際、遮蔽板４１の形状をプラズマ流２３の形状
に対応させて半円筒状にしたので、遮蔽板４１の回避ス
ペースは小さくて済む。そのため、蒸発粒子あるいは前
記イオンの発生する領域が広くなるような（例えば、真
空容器内の真空度が低い）場合でも、遮蔽板４１の寸法
を大きくすることでこれら粒子あるいは物質の基板への
付着を防止し易くなる。また、可動部が少ないので前記
蒸発粒子等の付着によって可動部が動かなくなるという
現象も起こり難い。そのため、メンテナンスが楽になる
という利点も有する。

【００２１】以下、本実施例のＵＲイオンプレーティン
グ装置を用いて多層膜を製造（成膜）する過程について
説明する。まず、基板１３として光学研磨した直径30mm
の円形の石英ガラスを用意し、この基板１３を基板ホル
ダ１４に取り付ける。そして、蒸発物るつぼ１０（プラ
ズマ生成手段３０の陽極を兼ねる）の凹部１ａの１つに
チタン（Ti）を他の１つにシリコン（Si）を載置する。
その後、メインバルブ２０の開度を調整しながら前記排
気手段によって真空容器１７内の圧力が１×10 ^-6Torrに
なるように設定する。そして、蒸発源１１のるつぼ本体
２内のモータを駆動して支持部１のチタンが載置された
凹部１が蒸発源カバー４の切り欠け４ａの下部に位置す
るように回転軸を介して支持部１を所定量回転させる。
この状態で、主放電電極３５により陰極部３１と陽極
（るつぼ）１０との間に約600 Ｖの直流電圧を印加して
プラズマを生成する。この時、前述のようにプラズマ生
成手段３０においては、陰極部３１のガス導入口３６か
らの放電ガス（Ar）の導入により、陰極部３１の近傍領
域（前記第１の真空空間）のガス圧は約１Torr程度に維
持される。また、前記排気手段によって真空容器１７内
の陽極（るつぼ）１０の近傍領域の圧力が約２×10^-3To
rrとなるように設定する。これにより、プラズマ生成手
段３０の陰極部３１付近でアーク放電が生じ、前記放電
ガスがプラズマ化される。生成されたプラズマは、第１
の中間電極３３および第２の中間電極３４により前記プ
ラズマ生成室から陽極１０側（真空容器１７内部側）に
引き出される。このプラズマは、中間電極や空芯コイル
１８によって円柱状に収束され、プラズマ流２３として
真空容器１７内に導かれる。そして、陽極（るつぼ）１
０近傍に設置されたプラズマ収束用磁石１２の磁場によ
って進路を変えられ、蒸発物カバー４に形成された切り
欠け４ａを通って蒸発物るつぼ１０の支持部１に形成さ
れた凹部１ａに達する。そして、この凹部１ａに載置さ
れた蒸発物（チタン）を蒸発させる。なお、このチタン
は表面が周囲の気体と反応して化合物を形成している
（主に酸化チタン）。本実施例の場合、チタン（凹部１
ａ）のほぼ真下にプラズマ収束用磁石１２が位置してい
るので、プラズマはチタンに集中して照射される。な
お、プラズマ流２３を容器１７内に導入する前に、シャ
ッタ回転軸４３を駆動して遮蔽板４１がプラズマ流２３
の流路を覆う位置に移動させ、シャッタ１６を閉じた状
態にしておく。また、プラズマ流２３を導入する際は、
メインバルブ２２の開度を調整して真空容器１７の圧力
が５×10^-4Torrとなるように前記排気手段を制御してお
く。さらに、前記反応ガス供給手段により反応ガス供給
口２０から酸素ガス（O₂）を所望の流量（85 CC/分）で
容器１７内に導入し、蒸発物から蒸発した物質（チタ
ン）と反応させる。なお、反応ガスの導入後も容器１７
内の圧力が５×10^-4Torrに維持されるようにメインバル
ブ２２の開度を調整しておく。

【００２２】蒸発物（チタン）が蒸発を開始してもこの
蒸発物の表面に形成された化合物がプラズマ流２３の照
射によってほとんど蒸発するまではシャッタ１６を閉じ
たままにしておき、前記のように除去作業を行なう。そ
して、化合物がほとんど蒸発したことを確認したら、シ
ャッタ回転軸４３を駆動して遮蔽板４１をプラズマ流２
３の流路から退避させてシャッタ１６を開いた状態にす
る。シャッタ１６を開くと、蒸発した物質（チタン）お
よび反応ガス（酸素ガス）はプラズマ中を通ることでイ
オン化し、互いに反応してバイアス電源１９により負の
電位に保たれた基板１３上に到達する。その結果、この
基板１３表面には薄膜状の酸化チタン（TiO₂）が形成さ
れる。なお、薄膜の形成中は、膜厚モニタ１５によって
薄膜の膜厚と成膜レート（蒸発速度）を測定できるの
で、所定の膜厚となった時点で成膜を止めればよい。こ
の時点で、多層膜の一層分が基板１３上に形成される。
成膜を終了する時は、まず、前述のようにシャッタ１６
を閉じた状態にする。そして、プラズマ生成手段３０に
よって生成されるプラズマの出力を下げると共に、不活
性ガス供給手段２４の導入バルブ２６の開度を調節して
供給管２５に設けられた放出口２５ａから流量約 0.08
cc/sでアルゴンガスを放出する（図２、３において矢印
２８で示す）。この時、反応ガス供給口２０からは酸素
ガス（O₂）が放出されたままになっているが、この酸素
ガスは放出されたアルゴンガスによって蒸発物の周囲か
ら排除される。そのため、アルゴンガスが放出される蒸
発物の表面では、酸素ガスや他の気体等と反応して形成
される化合物の量がごく少量となる。

【００２３】次に、酸化チタン層の上に酸化ケイ素（Si
O₂）の層を形成する。アルゴンガスを放出したままの状
態で蒸発源１１のるつぼ本体２内のモータを駆動し、支
持部１のシリコンが載置された凹部が蒸発源カバー４の
切り欠け４ａの下部に位置するように回転軸を介して支
持部１を所定量回転させる。これにより、今までプラズ
マ流２３が照射されていたチタンは図３の凹部１ｄの位
置に移動する。そして、導入バルブ２６を閉めてアルゴ
ンガスの放出を止めると共に、プラズマ流２３の出力を
元の状態まで上げる。蒸発物であるシリコンの表面に形
成された化合物がプラズマ流２３の照射によってほとん
ど蒸発したことを確認したら（除去作業終了後）、前述
のようにシャッタ１６を開いた状態にする。これによ
り、蒸発した物質（シリコン）および反応ガス（酸素ガ
ス）がプラズマ中を通ることでイオン化されてバイアス
電源１９により負の電位に保たれた基板１３上に到達す
る。そして、酸化チタン層上に酸化シリコン（SiO₂）層
が形成される。

【００２４】以下、同様にして基板１３上に酸化チタン
からなる層と酸化ケイ素からなる層が交互に15層ずつ積
層された多層膜を製造（成膜）した。その際、蒸発物の
表面にはほとんど化合物が形成されていないため、再度
プラズマ流２３を照射する際に除去作業を行ってもその
作業時間は従来よりも短くて済んだ。そのため、多層膜
の製造に要した時間も短くなり、製造効率が向上した。
なお、各層の厚さは、使用する光の波長をλとした時、
λ／４となるように設定してある。本実施例の成膜条件
を以下に示す。

【００２５】真空容器内の到達圧力（真空度）：１
×10^-6Torr 成膜時の真空容器内の圧力（真空度）：５×10^-4Torr 反応ガス（O₂）流量：85 CC/分蒸着源：チタン（Ti）、
シリコン（Si）成膜速度：0.2 〜0.3 nm／
sec 基板温度：150 ℃以下

【００２６】

【実施例２】図５は、不活性ガス供給手段の別の構成を
示す概略平面図、図６はそのＡＡ断面図である。なお、
図示した以外の構成要件は実施例１と同様のものとし、
その説明を省略する。本実施例ではガス供給管２５が蒸
発源カバー４を支持し、このカバー４内に不活性ガスの
供給路が形成されている。この供給路は、蒸発物るつぼ
１０の凹部１ａ〜１ｄに不活性ガスを放出できるように
凹部１ｂ〜１ｄの上部を通るように形成され、それぞれ
対応する位置に放出口２５ａが設けてある。また、プラ
ズマ流２３が照射される位置にある凹部１ａについて
は、供給路の端部をそのまま放出口２５ａとした。な
お、放出口２５ａは、実施例１のように凹部１ａ、１ｄ
の位置に対応する箇所だけに設けてもよい。また、供給
路の形状は図に示すものに限定されるものではなく、カ
バー４全体を空洞化して内部全体が供給路となるように
してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明では、蒸発源の周
囲に不活性ガスを供給する手段を設けたので、蒸発物と
反応しやすい気体（例えば、酸素、窒素など）はこの蒸
発物周辺から大部分を排除することができる。そのた
め、蒸発物の表面に形成される化合物の量は従来よりも
少なくなり、成膜を行なう際に除去作業を行なってもそ
の作業時間は短くて済む。その結果、成膜作業に要する
時間も短くなり、膜の製造効率が向上する。このこと
は、多層膜を製造する場合に特に有効となる。

【００２８】また、化合物の形成量が少ないため、この
化合物が絶縁物の場合でも導電性を確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明のイオンプレーティング装置の構成
を示す概略断面図である。

【図２】は、図１のイオンプレーティング装置の蒸発源
付近の構成を示す部分断面図である。

【図３】は、図１のイオンプレーティング装置の蒸発源
付近の構成を示す斜視図である。

【図４】は、実施例のイオンプレーティング装置で使用
したシャッタの構成を示す概略斜視図である。

【図５】は、本発明の他の実施例を示す概略平面図であ
る。

【図６】は、図５のＡＡ断面図である。

【主要部分の符号の説明】

１支持部２るつぼ本体４蒸発源カバー７カバー支持体１０蒸発物るつぼ（プラズマ生成手段の陽極を兼ね
る）１１蒸発源１２プラズマ収束用磁石１３基板１４基板ホルダ１６シャッタ１７真空容器２４不活性ガス供給手段２５ガス供給管２６導入バルブ２７ガス供給源２８アルゴンガス（不活性ガス）３０プラズマ生成手段３１陰極部４１遮蔽板４２支持アーム４３シャッタ回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマを発生させるプラズマ生成手
段、基板を支持する基板支持手段、蒸発物を支持する凹
部を複数有する蒸発物るつぼ、該るつぼの所定の凹部に
のみ前記プラズマか照射されるように該るつぼ上部に設
置された遮蔽手段、前記蒸発物と基板との間に電圧を印
加する電圧印加手段、前記基板支持手段と蒸発物るつぼ
を所定の真空空間に包含するための真空容器、該真空容
器内を所定の真空度に設定するための排気手段および前
記蒸発物るつぼの近傍に配置された磁界発生手段を有す
るイオンプレーティング装置において、前記蒸発物の近傍に不活性ガスを放出する手段を設けた
ことを特徴とするイオンプレーティング装置。