JPH06330293A

JPH06330293A - イオンプレーティング法および装置

Info

Publication number: JPH06330293A
Application number: JP5124557A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sasagawa; 孝市笹川; Katsuhide Kawamata; 克英川又; Makiko Ooyamaguchi; まき子大山口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-05-27
Filing date: 1993-05-27
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】基板の汚染、不純物の混入を防止して膜の良品
率を向上させる。【構成】グロー放電からアーク放電を生じさせることで
生成したプラズマ２３を蒸発物に照射し、該蒸発物をイ
オン化することで成膜を行なうイオンプレーティング法
において、成膜が行われる空間の圧力を、グロー放電を
起こす段階、アーク放電を起こす段階および膜が形成さ
れる段階、の３つの段階についてそれぞれ所定の値に設
定する。前記空間の圧力の設定は、この空間を排気する
排気手段２２の排気量を調整することで行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成方法の一種で
あるイオンプレーティング法に関し、特に、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
み合わせたプラズマ生成手段を使用するイオンプレーテ
ィング法において有用となるものである。

【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、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。イオンプレーティン
グ法は、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、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に取り付け
た例（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）も提案されている（特開昭58-7377
0）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
なＵＲイオンプレーティング装置では、プラズマを生成
する際に放電状態が不安定になる現象が起きていた。そ
して、このような不安定な状態で成膜を行なうと、基板
が汚染したり膜中に不純物が取り込まれていた。そのた
め、ＵＲイオンプレーティング装置による成膜では膜の
良品率が低いという問題があった。本発明は、このよう
な問題を解決することを目的とする。

【０００５】

【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、グロー放電からアーク放電を生じさせることで
生成したプラズマを蒸発物に照射し、該蒸発物をイオン
化することで成膜を行なうイオンプレーティング法にお
いて、成膜が行われる空間の圧力を、グロー放電を起こ
す段階、アーク放電を起こす段階および膜が形成される
段階（成膜段階）、の３段階についてそれぞれ所定の値
に設定するようにした（請求項１）。また、成膜が行わ
れる空間の排気を行なう排気手段の排気量を調整するこ
とで、該空間の圧力を所定の値に設定するようにした
（請求項２）。そのために、プラズマを生成するプラズ
マ生成手段、基板を支持する基板支持手段、蒸発物を支
持する蒸発物るつぼ、前記基板支持手段と蒸発物るつぼ
とを収容する真空容器、および前記真空容器内を所定の
圧力に設定する排気手段とを有するイオンプレーティグ
装置において、前記排気手段に排気量を調整する排気量
調整手段を設けた装置を提供する（請求項３）。さら
に、前記真空容器内の圧力を測定する圧力測定手段と制
御手段とを設けて、前記測定手段で得られた結果をもと
に前記排気量調整手段を制御して前記真空容器内を所定
の圧力に設定するようにした装置を提供する（請求項
４）。

【０００６】

【作用】本発明者らの研究によれば、ＵＲイオンプレー
ティング装置における放電状態（放電の安定さ）は、成
膜が行われる空間（以下、成膜空間という）の圧力に依
存する。そして、前述のようなＵＲイオンプレーティン
グ装置の成膜過程においては、グロー放電時、アーク放
電時および成膜時の各段階に対して、前記成膜空間を適
当な圧力に設定すれば、安定した放電状態が得られるこ
とが分かった。各段階における圧力は、グロー放電時は
数Torr〜10^-3Torr、特に２×10^-3Torr付近、アーク放電
時は８×10^-4Torr付近に設定すると好ましい結果が得ら
れる。成膜時の圧力は、成膜する膜の種類によって異な
るが、概ね10^-4Torr台の圧力に設定すると好ましい結果
が得られる。

【０００７】また、本発明では、前記成膜空間の排気を
行なう排気手段の排気量を調整することで該空間の圧力
を所定の値に設定する。そのため、反応性イオンプレー
ティング法を用いる場合、前記空間に導入する反応性ガ
スの流量を一定量に維持しておくことができる。その結
果、蒸発物と反応性ガスとの反応量が一定の値で安定す
るので、成膜された膜の構成物質の成分比や膜厚の再現
性を向上させることが可能となる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例であるＵＲ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。こ
のＵＲイオンプレーティング装置は、蒸発物を設置する
凹部を複数有する蒸発物るつぼ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
達するのを防ぐ遮蔽手段１６およびこれら各構成要件が
設置された空間（成膜空間）を所定の真空度に維持する
ステンレス（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
物を過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、前記成膜空間の圧力を
測定する圧力計２４とを備えている。なお、基板ホルダ
１４およびこれに載置される基板１３の電位と蒸発物る
つぼ１０との電位差を任意に設定するためのバイアス電
源を設けてもよい。

【０００９】蒸発物るつぼ１０は、蒸発物を設置するた
めの複数の凹部１と回転機構（図示せず）とを有してい
る。そして、この回転機構で凹部１の位置を変えること
により、プラズマ２３をこれらの凹部に載置された蒸発
物に選択的に照射できるように構成されている。カバー
４には、１つの凹部に載置された蒸発物にのみプラズマ
２３が照射されるよう切り欠け（図示せず）が設けられ
ており、プラズマ２３はこの切り欠け部分を通って選択
された蒸発物に照射される。蒸発物るつぼ１０はプラズ
マ生成手段３０の陽極も兼ねている。

【００１０】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２組の排気手段と、反応性ガス供給
口２０が設けられている。この反応性ガス供給口２０に
は、所定量の反応性ガスを容器１７内に導入する反応性
ガス供給手段２５が接続されている。プラズマ生成手段
３０は真空容器１７の壁面に設置され、この生成手段３
０によって生成されたプラズマ流が容器１７内の空間に
導入される。

【００１１】前記２組の排気手段は、各々、真空容器１
７に設けられた排気口２１ａ、２１ｂと、この排気口２
１ａ、２１ｂにそれぞれ接続されたトラップを有する油
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２２ａ、２２ｂ
により構成される。この排気手段は、前記ポンプ自体で
の排気量は常に一定量に維持され、真空容器１７内に対
する排気量はメインバルブ２２の開口面積を変えること
で調整される。これら両排気手段は、図２に示すよう
に、プラズマ生成手段３０に対向するように並列に配置
される。なお、図２では排気手段のメインバルブ２２の
みを図示してある。図３は、各メインバルブ２２ａ、２
２ｂの構成を示す概略平面図である。メインバルブ２２
ａ、２２ｂは、それぞれ真空容器１７の排気口２１に続
く直径10インチの円形の開口部４４と、開口部４４を開
閉するバルブプレート４２と、このプレート４２を移動
させるステッピングモータを備えた排気量調整部４３と
で構成される。調整部４３のステッピングモータを駆動
してプレート４２を所定量移動させることで、開口部４
４の面積を変えて排気量を調整できる。

【００１２】遮蔽手段１６は、シャッタ１６ａとシャッ
タ駆動部１６ｂとを備え、駆動部１６ｂを駆動すること
でシャッタ６ａの開閉を行なう。駆動部１６ｂの駆動力
には圧縮空気を用いた。プラズマ生成手段３０には、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
置を用いた。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。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３
２、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３５と
を有している。また、アーク放電時の放電電流を測定す
る放電電流測定手段２６が設けられている。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３２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３２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。ガス導入口３６は放電ガス（キャリア
ガス）としてArガスを供給する放電ガス供給手段３７に
接続され、所定の流量の放電ガスを補助陰極付近に導入
することができる。

【００１３】また、本実施例のＵＲイオンプレーティン
グ装置は、制御手段５０を備えており、この制御手段５
０によって放電ガス供給手段３７、主放電電源３５、シ
ャッタ駆動部１６ｂ、反応性ガス供給手段２５、排気量
調整部４３、蒸発物るつぼ１０に設けられた前記回転機
構、シャッタ駆動部１６ｂおよび基板ホルダ１４を制御
することで、成膜過程が自動化されている。圧力計２
４、放電電流測定手段２６および膜厚モニタ１５で測定
された値は、それぞれコントローラ５０に送られる。コ
ントローラ５０はこれらの測定結果と膜の種類（蒸発物
および反応性ガスの種類）と所望の膜厚とに基づいて、
プラズマの発生状態と出力の調整、反応性ガスと放電ガ
スの流量の調整、基板１３と蒸発物るつぼ１０間の電位
差の調整、前記排気手段による排気量の調整、シャッタ
１６ａの開閉、プラズマ２３を照射する蒸発物の選択等
を行なう。

【００１４】ここで、プラズマ生成手段３０による放電
過程（プラズマ生成過程）を説明する。油拡散ポンプと
油回転ポンプに接続されたメインバルブ２２ａ、２２ｂ
を共に全開とし、真空容器１７内の圧力が１×10^-6Torr
程度になるように設定する。この後、陰極部３１のガス
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３１の近傍領域のガス圧を１Torr程度に
維持する。また、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の近傍領域の圧力を約２×
10^-3Torrに設定する。圧力を設定する際は、コントロー
ラ５０で排気量調整部４３を制御してメインバルブ２２
の開口度を設定する。開口度の設定は、各バルブプレー
ト４２をそれぞれ所定量だけ移動させることで行なう。
この時、全開時の開口部２１の開口面積に対する割合を
開口度とすると、一方のメインバルブ２２ａは開口度を
０（完全に閉じた状態）にし、他方のメインバルブ２２
ｂを開口度を約 2/3に設定した。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17
00℃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し、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。

【００１５】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LaB₆
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る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。そのた
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は有している
が、最終的な大電流密度の熱電子放射による温度上昇に
は極めて弱いため、熱的消耗が激しく寿命が短いという
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、イオンの集積効率を高
めている。

【００１６】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（成膜空間内）の圧力を10^-1Torr〜10^-4
Torr程度の希望する値に設定してプラズマを生成するこ
とができる。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の安定な放
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ないため、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。

【００１７】以下、本実施例のＵＲイオンプレーティン
グ装置による多層膜の製造（成膜）過程について説明す
る。コントローラ５０には、あらかじめ多層膜の１層当
たりの膜厚と成膜レート（成膜速度）と積層数とを入力
しておく。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１の１つに蒸
発物としてチタン（Ti）を、他の１つにシリコン（Si）
を載置し、前記チタンが載置された凹部１が蒸発源カバ
ー４の切り欠けの下部に位置するように前記回転機構に
より蒸発物るつぼ１０を回転させる。この後、排気量調
整部４３によりバルブプレート４２を移動させてメイン
バルブ２２ａ、２２ｂを全開にする。そして、圧力計２
４によって容器１７内の圧力を測定しながら排気を行
い、真空容器１７内の圧力を１×10^-6Torr（到達圧力）
に設定する。容器１７内の圧力が１×10^-6Torrになって
いることを確認した後、コントローラ５０による自動制
御を開始する。図４および図５は、自動制御過程を説明
するフローチャート図である。

【００１８】自動制御が開始されると（ステップ１０
０）、ＵＲイオンプレーティング装置のインターロック
を確認する（ステップ１０５）。ここでは、冷却水の量
やシャッタ１６ａを駆動するための圧縮空気の量と圧力
および容器１７の真空度などが所定の値になっているか
否かの確認を行なう。所定値を満たしているとステップ
１１０に進み、そうでないときは所定値となるように調
整する。ステップ１１０では、コントローラ５０により
排気量調整部４３を制御してメインバルブ２２の開口度
を設定する。開口度の設定は、各バルブプレート４２を
それぞれ所定量だけ移動させることで行なう。ここで
は、一方のメインバルブ２２ａの開口度を０（完全に閉
じた状態）にし、他方のメインバルブ２２ｂの開口度を
約 2/3に設定する。次いで、プラズマ生成手段３０の放
電ガス供給手段３７により、陰極部３１のガス導入口３
６から放電ガス（Ar）を所定（20cc/min）の流量で生成
手段３０内部に導入する（ステップ１１５）。この時、
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。この後、圧力計２４によ
って容器１７内の圧力を測定する（ステップ１２０）。
ステップ１２５では、ステップ１２０での測定値が所定
の値（第１の設定圧力：２×10^-3Torr）になっているか
否かを判断し、設定値になっていればステップ１３５に
進む。そうでない場合は、ステップ１３０で所定時間待
つ。この間に排気手段による排気が進行するので、所定
の待ち時間の後、ステップ１２０に戻って圧力計２４に
より再度真空容器１７内の圧力を測定する。この動作は
容器１７内の圧力が第１の設定圧力になるまで繰り返さ
れる。ステップ１３５では、主放電電源３５により陰極
部３１と陽極１０との間に所定の電圧（ 600Ｖ）を印加
して放電を開始する。これにより、プラズマ生成手段３
０の陰極部３１付近でグロー放電が起きる。この後、前
述のように放電がグロー放電からアーク放電に移行し
（ステップ１４０）、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。真空容器１７内に導かれたプラズマ２３は、陽極
（るつぼ）１０近傍に設置されたプラズマ収束用磁石１
２の磁場によって進路を変えられ、蒸発物カバー４に形
成された切り欠けを通って蒸発物るつぼ１０に形成され
たチタンが載置された凹部１に達する。前記切り欠けの
位置のほぼ真下にプラズマ集束用磁石１２が配置されて
いるので、プラズマ２３は選択された蒸発物（ここでは
チタン）に集中して照射され、このチタンを蒸発させ
る。次いで、コントローラ５０により排気量調整部４３
を制御して、メインバルブ２２ａの開口度を０（完全に
閉じた状態）、メインバルブ２２ｂを開口度を約 1/3に
設定する（ステップ１４５）。この後、圧力計２４によ
って容器１７内の圧力を測定する（ステップ１５０）。
ステップ１５５では、ステップ１５０での測定値が所定
の値（第２の設定圧力：８×10^-4Torr）になっているか
否かを判断し、設定値になっていればステップ１６５に
進む。そうでない場合は、ステップ１６０で所定時間待
った後、ステップ１５０に戻って圧力計２４により再度
真空容器１７内の圧力を測定する。この動作は容器１７
内の圧力が第２の設定圧力になるまで繰り返される。ス
テップ１６５では、放電電流測定手段２６でアーク放電
時の電流を測定し、この値が設定値であるか否かを判断
し、設定値であればステップ１７５に進む。設定値でな
い場合は、プラズマの状態が異常であるとして、ステッ
プ１１０の状態まで戻ってメインバルブ２２の開口度を
設定し直す。ステップ１７５では、コントローラ５０に
より反応性ガス供給手段２５を介して反応性ガス供給口
２０から酸素ガス（O₂）を所望の流量（85 CC/分）で容
器１７内に導入する。これにより、蒸発物から蒸発した
物質（チタン）と酸素とが反応する。反応性ガスの導
入を開始した後ステップ１８０に進み、コントローラ５
０により排気量調整部４３を制御して、メインバルブ２
２ａの開口度を 1/2、メインバルブ２２ｂを開口度を１
（全開）に設定する。この後、圧力計２４によって容器
１７内の圧力を測定する（ステップ１８５）。ステップ
１９０では、ステップ１８５での測定値が所定の値（第
３の設定圧力：３×10^-4Torr）になっているか否かを判
断し、設定値になっていればステップ２００に進む。そ
うでない場合は、ステップ１９５で所定時間待った後、
ステップ１８５に戻って圧力計２４により再度真空容器
１７内の圧力を測定する。この動作を容器１７内の圧力
が第３の設定圧力になるまで繰り返す。ステップ２００
では、コントローラ５０によりシャッタ駆動部１６ｂを
駆動してシャッタ１６ａを開くと共に、基板ホルダ１４
を回転させてこのホルダに支持された基板１３に自転お
よび公転運動を与える。シャッタ１６ａを開くことで、
蒸発した物質（チタン）および反応性ガス（酸素ガス）
はプラズマ中を通ってイオン化され、基板１３上に到達
する。そして、この基板１３表面に薄膜状の酸化チタン
（TiO₂）が形成される。ステップ２１０では、膜厚モニ
タ１５により成膜レート（成膜速度）を測定し、測定結
果をコントローラ５０に送る。ステップ２１５では、膜
厚モニタ１５により基板１３上に形成中の膜（酸化チタ
ン膜）の厚さを測定する。測定された成膜レート、膜厚
の結果は表示できるようにしておいてもよい。ステップ
２２０では、膜厚が所定の値になっているか否かを判断
し、所定値になっていればステップ２３０に進む。そう
でない場合は、ステップ２２５で所定時間待った後、ス
テップ２１５に戻って再度膜の厚さを測定する。この動
作を所定の膜厚になるまで繰り返す。膜厚が所定の値に
達するとシャッタ駆動部１６ｂによりシャッタ６ａを閉
じる（ステップ２３０）。こうして、多層膜の一層分が
基板１３上に形成される。

【００１９】ステップ２３５では、基板１３上に形成さ
れた膜の層数が所定の値であるか否かを判断する。所定
の層数になっていればステップ２４５に進み、成膜を終
了させる。膜の層数が所定値でない場合は、ステップ２
４０に進む。ステップ２４０では、次に成膜する膜の種
類に応じて蒸発物と反応性ガスを選択する。本実施例で
は酸化チタン層上に酸化ケイ素（SiO₂）からなる層を成
膜するので、コントローラ５０は、蒸発物るつぼ１０に
設けられた前記回転機構を駆動して、シリコンが載置さ
れた凹部１が蒸発源カバー４の切り欠けの下部に位置す
るように設定する。反応性ガスの種類は酸化チタンの成
膜時と同様酸素を用いたが、異なるガスを使用する場合
は反応性ガス供給手段２５で切替えるようにする。この
後、ステップ１６５に戻る。ステップ１６５以下の制御
過程は、酸化チタン膜の成膜と同様なので説明を省略す
る。

【００２０】以上のようにして、蒸発物るつぼ１０に載
置したチタンとシリコンに交互にプラズマ２３を照射し
て一層ずつ交互に成膜し、酸化チタンからなる層と酸化
ケイ素からなる層を交互に15層ずつ積層された多層膜を
基板１３上に形成（製造）した。各層の膜厚は、使用す
る光の波長（本実施例では 500nm）をλとした時、λ／
４となるように設定した。本実施例の成膜条件を以下に
示す。真空容器内（成膜空間）の到達圧力：１×10^-6Torr グロー放電時の真空容器内の圧力：２×10^-3Torr（第
１の設定圧力）アーク放電時の真空容器内の圧力：８×10^-4Torr（第
２の設定圧力）成膜時の真空容器内の圧力：３×10^-4Torr（第
３の設定圧力）反応性ガス（O₂）流量：85 CC/min 蒸発物：チタン（Ti）、シ
リコン（Si）成膜速度：0.3 〜 0.5nm／se
c 基板温度：150 ℃以下形成された多層膜の一層ごとの膜厚を調べたところ、所
望の膜厚に対する変位量（誤差）はそれぞれ１〜２％
で、ほぼ均一な膜厚が得られたことが分かった。また、
基板の汚染や膜中の不純物は見られなかった。本実施例
で製造（成膜）された多層膜に光を照射し、その時の透
過率を分光光度計を用いて測定した。この結果を図３に
示す。測定光には測定波長 340〜700nm の光を用いた。
図３において、横軸は光の波長を、縦軸は各波長におけ
る透過率を示す。図３から判るように、本実施例で得ら
れた多層膜は計算値とほぼ同等な特性が得られた。

【００２１】なお、本実施例で用いたＵＲイオンプレー
ティング装置に基板ホルダ１４およびこれに載置される
基板１３の電位と蒸発物るつぼ１０との電位差を任意に
設定するバイアス電源を設けてもよい。電位差を適宜設
定することで膜の性質を変えることができる。また、こ
の場合も制御手段５０によってバイアス電源を制御する
ようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明では、ＵＲイオン
プレーティング法による成膜過程の各段階について成膜
が行われる空間の圧力を適切な値に設定したので、プラ
ズマ生成時の放電の状態を安定させることができる。そ
の結果、基板の汚染、不純物の膜への混入といった現象
が起き難くなり、膜の良品率が向上する。

【００２３】また、前記空間の排気を行なう排気手段の
排気量を調整してこの空間の圧力を所定の値に設定する
ので、反応性イオンプレーティング法を用いる際に、前
記空間に導入する反応性ガスの量を一定量に維持するこ
とができる。そのため、成膜する膜の構成物質の成分比
および膜厚の再現性を向上させることができる。さら
に、排気手段、反応性ガスの効率的利用が可能になると
いう利点も有する。

【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概略
断面図である。

【図２】は、図１の装置を矢印Ａ方向から見た概略平面
図である。

【図３】は、本実施例のイオンプレーティング装置の排
気手段の構成を示す概略平面図である。

【図４】は、本発明の実施例の成膜過程を説明するため
のフローチャート図である。

【図５】は、本発明の実施例の成膜過程を説明するため
のフローチャート図である。

【図６】は、実施例で製造（成膜）した多層膜の光学特
性の一例を示すグラフである。

【主要部分の符号の説明】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遮蔽手段１７真空容器２１排気口２２メインバルブ２３プラズマ２４圧力計２５反応性ガス供給手段３０プラズマ生成手段３１陰極部３５主放電電源３６放電ガス供給手段４２バルブプレート４３排気量調整部５０コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グロー放電からアーク放電を生じさせる
ことで生成したプラズマを蒸発物に照射し、該蒸発物を
イオン化することで成膜を行なうイオンプレーティング
法において、成膜が行われる空間の圧力を、グロー放電を起こす段
階、アーク放電を起こす段階および膜が形成される段
階、の３つの段階についてそれぞれ所定の値に設定する
ことを特徴とするイオンプレーティング法。
【請求項２】請求項１記載のイオンプレーティング法
において、前記空間の排気を行なう排気手段の排気量を調整するこ
とで該空間の圧力を所定の値に設定することを特徴とす
るイオンプレーティング法。
【請求項３】プラズマを生成するプラズマ生成手段、
基板を支持する基板支持手段、蒸発物を支持する蒸発物
るつぼ、前記基板支持手段と蒸発物るつぼとを収容する
真空容器、および前記真空容器内を所定の圧力に設定す
る排気手段とを有するイオンプレーティグ装置におい
て、前記排気手段が排気量を調整する排気量調整手段を備え
ていることを特徴とするイオンプレーティング装置。
【請求項４】請求項３記載のイオンプレーティング装
置において、前記真空容器内の圧力を測定する圧力測定手段と、該測
定手段で得られた結果をもとに前記排気量調整手段を制
御して前記真空容器内を所定の圧力に設定する制御手段
とを有することを特徴とするイオンプレーティング装
置。