JPH09316648A - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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Publication number
JPH09316648A
JPH09316648A JP8136862A JP13686296A JPH09316648A JP H09316648 A JPH09316648 A JP H09316648A JP 8136862 A JP8136862 A JP 8136862A JP 13686296 A JP13686296 A JP 13686296A JP H09316648 A JPH09316648 A JP H09316648A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
counter electrode
optical member
gas
plasma cvd
Prior art date
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Pending
Application number
JP8136862A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadahiko Saito
忠彦 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP8136862A priority Critical patent/JPH09316648A/ja
Publication of JPH09316648A publication Critical patent/JPH09316648A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532Electrodes
    • H01J37/32541Shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面が曲面の光学部材にも均一な膜厚の薄膜
を成膜できるプラズマCVD装置を提供する。 【解決手段】 高周波電極1に対向してヒーターを内蔵
した対向電極2を設け、対向電極2上に支持ブロック3
を設けて、支持ブロック3の円柱状突起3a上にレンズ
4を載置する。対向電極2には、原料蒸気を含まないア
ルゴン等のガスをレンズ4の裏面側に導入するガス導入
口5を形成する。レンズ4と円柱状突起3aとは点接触
となり、ヒーターにより加熱された対向電極2からの熱
伝導は少なく、レンズ4の加熱は、対向電極2表面から
の輻射による加熱が主となり、レンズ4の温度分布は一
様となる。また、対向電極2とレンズ4裏面との間の空
間に膜原料蒸気の回り込みを防止するために、ガス導入
口5から原料蒸気を含まないガスを成膜中にレンズ4の
裏面側に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ,ミラー,
プリズム等の光学部材に薄膜を形成するプラズマCVD
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レンズ等の光学部材への薄膜形成
には、真空蒸着法が用いられている。真空蒸着法では、
高真空中で薄膜材料を加熱蒸発させ、この蒸発粒子を光
学部材表面に堆積させて薄膜を形成する。ところが、蒸
発粒子は蒸発源より光学部材へと直進するのに対して、
光学部材表面は曲面である。このため、光学部材表面に
は蒸発粒子が垂直に入射する部位と、斜めに入射する部
位(いわゆる斜め蒸着となる)とが生じ、垂直入射部位
の膜厚は厚く、斜め入射部位の膜厚は薄くなり、光学部
材表面の膜厚分布が不均一となってしまう。また、斜め
蒸着による膜の強度は弱いという問題もあった。
【0003】これに対し、シリコンウェハ等の半導体基
板への成膜に用いられているプラズマCVD法は、ガス
分子により散乱されため粒子がランダムにウェハに入射
するので、付き回りが良く膜厚の均一性に優れており、
プラズマCVD法を、光学部材への薄膜形成に適用する
ことが考えられる。
【0004】プラズマCVD装置は薄膜原料ガスの分解
反応を促進するエネルギーとしてプラズマを用いる方式
で、反応容器中に置かれた2枚の平行平板電極間に高周
波を印加してプラズマを励起し、同時にこの空間に薄膜
原料となるガスを導入して活性化し、反応生成物を基板
上に薄膜として堆積させるものである。シリコンウェハ
等の基板は、高周波電極に対向して設けられた対向電極
の上に密着しておかれ、形成される膜の耐久性や密着
性,絶縁強度などを改善するために、基板は対向電極内
に配置されたヒーターによって加熱される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、加熱
ヒーターを内蔵した平板型の対向電極を有するプラズマ
CVD装置を用いて、シリコンウェハ等の半導体基板上
に成膜する際には、これらの基板を直接対向電極上に密
着させて置き、接触面を介した熱伝導により基板を加熱
する。半導体基板は均一な厚さの平板であること、比較
的に熱伝導率が高くかつ熱容量が小さいことにより、対
向電極面の加熱温度分布が一様に制御されていれば、基
板の温度分布も一様になる。
【0006】しかしながら、光学レンズの場合、レンズ
の表面形状は曲面であり、熱源である平板型の対向電極
上に密着させることができない。しかも、レンズ材料と
して用いられるガラス等は熱伝導率が低く厚みも大きい
ため、対向電極との接触面からの熱伝導により加熱しよ
うとすると、レンズ内に大きな温度勾配が生じ、これに
よって成膜面の温度むらやレンズの歪みなどが生じてし
まう。成膜面の温度むらは原料蒸気の反応速度に影響し
て膜成長速度のむらとなって現れ、またレンズの歪みは
それ自体光学特性に非常に大きな悪影響を与える。ま
た、仮に、対向電極をレンズ面と一致する曲面に加工す
れば両者を密着させることは可能になるが、両者の接触
の結果、精密に研磨されたレンズ表面に傷が付いたり汚
れ等が付着してしまい、光学部品としての機能を果たさ
なくなるという問題が生じる。
【0007】本発明は、表面が曲面の光学部材にも均一
な膜厚の薄膜を成膜できるプラズマCVD装置を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマCVD
装置は、高周波電極と、この高周波電極に対向して設け
られた対向電極と、この対向電極を加熱するヒーター
と、前記対向電極上に薄膜が形成される光学部材を複数
箇所で支持する支持部材とを備えたものである。
【0009】光学部材は、支持部材により複数箇所で支
持され、対向電極とは離間した非接触の状態で設置され
る。従って、対向電極からの熱伝導による加熱は、光学
部材を複数箇所で支持する支持部材を介して間接的に加
熱されるのにとどまり、光学部材は主に対向電極からの
輻射により加熱される。このため、光学部材は輻射熱に
より均一に加熱され、光学部材の表面温度は一様とな
り、均一な膜厚の薄膜が形成される。
【0010】上記において、支持部材が円柱状支持部を
有し、この円柱状支持部により光学部材を支持するよう
にするのが好ましい。こうすると、曲面形状の光学部材
表面が円柱状支持部により点接触で支持されるようにな
り、対向電極から支持部材を通じて光学部材に伝えられ
る熱伝導による熱量を大幅に減少できる。更に、支持部
材を熱絶縁性物質で形成すると、対向電極からの熱伝導
による入熱をより低減できる。また、支持部材が光学部
材の周縁部側を支持するようにすると、対向電極から光
学部材への輻射を、支持部材が遮蔽ないし吸収すること
を軽減でき、光学部材表面に均一な輻射がなされる。
【0011】また、上記において、対向電極側に、前記
光学部材裏面への膜の付着を防止すべく、光学部材の裏
面側に薄膜原料ガスを含まないガスを導入するためのガ
ス導入系を設けるのが好ましい。ガス導入系から光学部
材の裏面側に薄膜原料ガスを含まないガスを導入する
と、このガスにより、光学部材の薄膜が形成される表面
側から裏面側への薄膜原料ガス等の回り込みを阻止で
き、光学部材裏面への膜付着を防止できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るプラズマC
VD装置の一実施形態を図1を用いて説明する。図1は
プラズマCVD装置の主要部の構造を示すもので、これ
らは、成膜時には減圧状態に保たれる反応室(図示せ
ず)内に収納されている。高周波電圧が印可される高周
波電極1の下方には、高周波電極1に平行に対向電極2
が設けられている。対向電極2には図示省略の加熱用の
ヒーターが内蔵されている。対向電極2上には、光学部
材としてのレンズ4を支持する支持ブロック3が対向電
極2周縁の円周上に沿って等間隔に3個設置されてい
る。支持ブロック3の側面には、円柱状突起(ないしピ
ン)3aが延出して形成されており、各支持ブロック3
の円柱状突起3aがそれぞれ対向電極2の中心を向くよ
うに設けられている。支持ブロック3は熱絶縁性物質で
形成されている。熱絶縁性物質として、ジルコニアセラ
ミックス、アルミナ、石英ガラスが挙げられる。レンズ
4は、これら支持ブロック3の円柱状突起3a上に支え
られて、対向電極2の上方に設置される。対向電極2の
上面には、原料蒸気を含まないアルゴン等のガスを成膜
中にレンズ4の裏面側に噴出ないし導入するための小孔
からなるガス導入口5が形成されており、ガス導入口5
は反応室外部のガス導入機構に接続されている。高周波
電極1の下面には、薄膜原料蒸気を含むガスを導入する
ための複数の小孔(図示省略)が形成されている。
【0013】次に、この実施形態の動作を説明する。レ
ンズ4は、その周辺において支持ブロック3の円柱状突
起3aにより支えられるが、このとき両者の接触は点接
触となり、ヒーターにより加熱された対向電極2からの
熱伝導によるレンズ4の加熱は最小に抑えられる。さら
に、支持ブロック3の材質がジルコニアセラミックスな
どの熱絶縁性物質からなるので、熱伝導による入熱は極
めて小さくなる。レンズ4への熱伝導が抑えられた結
果、温度が均一に保たれている対向電極2表面からの輻
射による加熱が主となり、レンズ4は均一に加熱され
る。
【0014】支持ブロック3の円柱状突起3aが、それ
ぞれ対向電極2の中心を向くように取り付けられている
ので、径の異なる複数のレンズを同じ支持ブロック上に
載置することができる。また、支持ブロック3がレンズ
4周縁部に設置されているので、対向電極2からレンズ
4への輻射を支持ブロック3の円柱状突起3aが遮蔽し
て妨げるのを軽減できる。なお、対向電極2からの輻射
を妨げないように、支持ブロック3に対して円柱状突起
3aをネジ機構等によって伸縮自在に取り付け、レンズ
4の径にあわせて支持ブロック3より延出される円柱状
突起3aの長さを調整できるようにしてもよい。また、
支持ブロック3をガラス等の透明部材で形成して、対向
電極2からの輻射を透過する構造としてもよい。
【0015】実際に成膜するときには、高周波電極1に
高周波電圧を印加してプラズマを励起すると同時に、高
周波電極1の下面にあけられた小孔から膜原料蒸気を含
むガスを導入する。これによりガス中の原料蒸気が活性
化され、高周波電極1下部に配置されたレンズ4上に反
応生成物が薄膜として堆積する。
【0016】ところが、本発明のように対向電極2とレ
ンズ4との熱伝導を極力遮断した構造とした場合には、
対向電極2とレンズ4とが離れることとなり、この隙間
に原料蒸気あるいは活性化された反応中間体が侵入して
レンズ4裏面(背面)にも薄膜が一部堆積することが避
けられない。レンズのように透過光を利用する光学部品
へコーティングを施す場合、表面だけでなく裏面も光が
透過するため、回り込みによる膜付着は部品の光学特性
に多大な悪影響を及ぼす。レンズ裏面に膜が堆積する原
因は、対向電極2とレンズ4裏面との間の空間に膜原料
蒸気が回り込むことにある。そこで、対向電極2に設け
られたガス導入口5から、原料蒸気を含まないアルゴン
あるいは窒素などのガスを、成膜中にレンズ4の裏面側
に導入する。この導入ガスにより、高周波電極1側から
の原料蒸気の流入を阻止し、レンズ4裏面への膜堆積を
防止できる。
【0017】なお、上記支持ブロック3は、直方体形の
ものであるが、対向電極2とレンズ4との間の隙間を覆
うようなリング状(あるいは一体ではなくリングを分割
した形状)の支持ブロックを用いて、薄膜原料蒸気等の
侵入を抑えるようにしてもよい。この場合、リング状の
支持ブロックの内周面は熱線を反射する構造とするのが
よい。また、上記支持ブロック3はレンズ4を載置して
支持しているが、レンズ等の光学部材の端面を挟むよう
にして支持部材で支持するようにしてもよい。また、光
学部材としては、レンズに限らず、プリズムやミラーで
もよく、また曲面形状でなく、平板状の光学部材にも勿
論適用できる。また、光学部材の材質は、ガラス、プラ
スチックなど特に制限はない。
【0018】
【実施例】次に、プラズマCVD装置の具体的な実施例
を説明する。高周波電極1と対向電極2の直径120m
m、電極1,2間の距離50mmのコールドウォール平
行平板型プラズマCVD装置を用いた。
【0019】一辺10mmで高さ5mmの直方体の上面
中央に直径3mm,高さ5mmの円柱状突起3aを設け
た支持ブロック3を、ジルコニア系マシナブルセラミッ
クス(熱伝導率約0.005 cal/cm・sec・℃)を材料として
機械加工により製作し、対向電極2の円周上に3個配置
した。対向電極2には直径約1mmのガス導入口5を約
2cm間隔で全面に設け、装置外に設置したガスボンベ
からアルゴンガスを導入した。高周波電極1はガスシャ
ワー型であり、対向電極2と同様のガス導入口から薄膜
原料であるテトラエチルオルソシリケート(TEOS)
蒸気と、炭素分を酸化除去するための酸化剤としての酸
素ガスとを混合して導入した。レンズ4として直径10
5mmで片面が凸面、反対側が凹面のガラス製レンズを
用意し、凸面を上にして支持ブロック3の円柱状突起3
aに載せる形で設置した。
【0020】対向電極2内に設置されたヒーターを50
0℃に加熱し、レンズ4の温度が定常状態に達した後、
高周波電極1に周波数13.56メガヘルツの高周波電
圧を印加してプラズマを発生させ、レンズ4の凸面に酸
化珪素薄膜を堆積させた。このとき、レンズ4の温度分
布に基づく薄膜の膜厚むらやレンズの歪みは認められな
かった。また、レンズ4裏面(凹面)への膜付着も認め
られなかった。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、光学部材は対向電極から離間させて支持部材
により支持されているため、対向電極からの熱伝導は、
光学部材を複数箇所で支持する支持部材を介して間接的
に伝熱されるわずかな熱量であり、光学部材は主に対向
電極からの輻射により加熱される。従って、熱伝導によ
って曲面表面を有する光学部材に温度むらが生じること
を抑制でき、光学部材を輻射熱により均一に加熱できる
ので、光学部材の表面温度は一様となり、均一な膜厚・
膜物性の薄膜が得られる。
【0022】上記において、支持部材が円柱状支持部を
有し、この円柱状支持部により光学部材を支持するよう
にすると、曲面形状の光学部材表面が円柱状支持部によ
り点接触で支持されることとなり、対向電極から支持部
材を通じて光学部材に伝えられる熱伝導を大幅に減少で
きる。更に、支持部材を熱絶縁性物質で形成すると、対
向電極からの熱伝導による入熱をより低減できる。ま
た、支持部材が光学部材の周縁部側を支持するようにす
ると、対向電極から光学部材への輻射を、支持部材が遮
蔽したり吸収したりするのを軽減でき、光学部材表面に
均一な輻射がなされる。
【0023】また、上記において、対向電極側に、光学
部材の裏面側に薄膜原料ガスを含まないガスを導入する
ためのガス導入系を設け、ガス導入系から光学部材の裏
面側に薄膜原料ガスを含まないガスを導入すれば、この
ガスにより、光学部材の薄膜が形成される表面側から裏
面側への薄膜原料ガス等の回り込みを阻止でき、光学部
材裏面への膜付着を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプラズマCVD装置の主要部を示
す斜視図である。
【符号の説明】
1 高周波電極 2 対向電極 3 支持ブロック(支持部材) 3a 円柱状突起 4 レンズ 5 ガス導入口

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波電極と、この高周波電極に対向し
    て設けられた対向電極と、この対向電極を加熱するヒー
    ターと、前記対向電極上に薄膜が形成される光学部材を
    複数箇所で支持する支持部材とを備えたことを特徴とす
    るプラズマCVD装置。
  2. 【請求項2】 前記支持部材が円柱状支持部を有するこ
    とを特徴とする請求項1記載のプラズマCVD装置。
  3. 【請求項3】 前記支持部材が熱絶縁性物質からなるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマCVD装
    置。
  4. 【請求項4】 前記支持部材が前記光学部材の周縁部側
    を支持していることを特徴とする請求項1乃至3のいず
    れか一項記載のプラズマCVD装置。
  5. 【請求項5】 前記対向電極側に、前記光学部材裏面へ
    の膜の付着を防止する手段を設けたことを特徴とする請
    求項1乃至4のいずれか一項記載のプラズマCVD装
    置。
  6. 【請求項6】 前記光学部材裏面への膜の付着を防止す
    る手段が、光学部材の裏面側に薄膜原料ガスを含まない
    ガスを導入するためのガス導入系であることを特徴とす
    る請求項5記載のプラズマCVD装置。
JP8136862A 1996-05-30 1996-05-30 プラズマcvd装置 Pending JPH09316648A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1223231A1 (de) * 2001-01-05 2002-07-17 Carl Zeiss Semiconductor Manufacturing Technologies Ag Vorrichtung zur Aufnahme eines optischen Elementes aus einem kristallinen Material während eines Aufdampfprozesses

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1223231A1 (de) * 2001-01-05 2002-07-17 Carl Zeiss Semiconductor Manufacturing Technologies Ag Vorrichtung zur Aufnahme eines optischen Elementes aus einem kristallinen Material während eines Aufdampfprozesses

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