TWI836150B - 成膜方法及成膜裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係在成膜室(2a)的內部至少設置蒸鍍材料及基板(S)，藉由排氣及/或供給不會改變上述蒸鍍材料組成的氣體，將成膜室(2a)內部的包含基板(S)的第1區域(A)設定為0.05~100Pa的氣氛壓力，將成膜室(2a)內部的包含蒸鍍材料的第2區域(B)設定為0.05Pa以下的氣氛壓力，以此狀態，藉由真空蒸鍍法，在第2區域(B)使蒸鍍材料蒸發，在第1區域(A)對基板(S)成膜蒸發的蒸鍍材料，同時在第1區域(A)對基板(S)照射離子。
Description
本發明係關於成膜方法及成膜裝置，特別是關於使用離子束輔助真空蒸鍍方法的成膜方法及成膜裝置。
使用於作為攝像元件的CCD或CMOS，由於與銀鹽照相軟片相比，在表面的光反射較強烈，故容易發生耀光或鬼影。此外，在曲率半徑小的透鏡，由於光線的入射角度會根據位置不同而大大地不同，故在透鏡表面的傾斜較大的部分無法保持低反射率。再者，在如LCD等的平面顯示器，由於外光因顯示器表面的光反射而映入會成為問題，故施有抗耀光處理，惟顯示器的高密度化被進展，則穿透液晶的光會在抗耀光處理的表面做散射，而成為影像高解析度化的阻礙。為減低如此的基板表面的反射，需要成膜低折射率的表面層(非專利文獻1)。
［先前技術文獻］
［專利文獻］
［非專利文獻1］反射降低技術的新開展(菊田久雄著，日本光學會會誌「光學」第40卷第1號，2011年1月)
［發明所欲解決的課題］
已知在折射率1.5的玻璃上，使用折射率為1.38氟化鎂等的低折射材料形成表面層。但是，即使是使用1.38的低折射率材料，還有1.4%的反射殘留。而現行，並不存在1.1~1.2等的低折射率薄膜材料。此外，亦對低折射率的膜，要求提升不會簡單地剝落的機械的強度。
本發明所欲解決的課題，係在於提供可將低折射率的膜以高機械強度形成的成膜方法及成膜裝置。
［用於解決課題的手段］
本發明係藉由一種成膜方法，其係在成膜室的內部至少設置蒸鍍材料及被蒸鍍物，藉由排氣及/或供給不會改變上述蒸鍍材料組成的氣體，將上述成膜室內部的包含上述被蒸鍍物的第1區域的氣氛壓力設定為0.05~100Pa，將上述成膜室內部的包含上述蒸鍍材料的第2區域的氣氛壓力設定為0.05Pa以下(惟，由於第1區域的壓力≠第2區域的壓力，故第1區域的氣氛壓力為0.05Pa時，第2區域的氣氛壓力低過0.05Pa。以下相同。)，以此狀態，藉由真空蒸鍍法，在上述第2區域使上述蒸鍍材料蒸發，在上述第1區域對上述被蒸鍍物成膜上述蒸發的蒸鍍材料，同時在上述第1區域對上述被蒸鍍物照射離子，解決上述課題。
此外，本發明係藉由一種成膜裝置，其具備：
至少可設置蒸鍍材料及被蒸鍍物的成膜室；
藉由排氣及/或供給不會改變上述蒸鍍材料組成的氣體，使上述成膜室內部的包含上述被蒸鍍物的第1區域的氣氛壓力設定為0.05~100Pa，同時將上述成膜室內部的包含上述蒸鍍材料的第2區域的氣氛壓力設定為0.05Pa以下的壓力設定裝置；
藉由真空蒸鍍法對上述被蒸鍍物成膜上述蒸鍍材料時，對上述被蒸鍍物照射離子的離子源；
在氣氛壓力設定為0.05Pa以下的上述第2區域使上述蒸鍍材料蒸發，在氣氛壓力設定為0.05~100Pa的上述第1區域，在上述被蒸鍍物成膜上述蒸發的蒸鍍材料的控制裝置，解決上述課題。
［發明的效果］
根據本發明，可將成膜室的包含蒸鍍材料的第2區域設定為0.05Pa以下的氣氛壓力，故可真空蒸鍍，而另一方面可將成膜室的包含被蒸鍍物的第1區域設定為0.05~100Pa的氣氛壓力，邊對被蒸鍍物照射離子邊進行真空蒸鍍，故可形成機械性強度高、低折射率的膜。
＜＜第1實施形態＞＞
以下，基於圖面說明本發明的實施形態。圖1係表示關於本發明的成膜裝置的第1實施形態的真空蒸鍍裝置1的概略剖面圖；圖2係沿著圖1的II-II線的向視圖。再者，真空蒸鍍裝置1係實施關於本發明的成膜方法的裝置。
本實施形態的真空蒸鍍裝置1，具備：框體2，其係構成實質上成為密閉空間的成膜室2a；第1排氣裝置3，其係用於將成膜室2a的內部全體減壓；第2排氣裝置4，其係將成膜室2a內部的第2區域B局部減壓；基板支架5，其保持被蒸鍍物的基板S；蒸鍍機構6；遮蔽部件7，其係將包含保持在基板支架5的基板S的第1區域A，遮蔽一部分第1排氣裝置3及/或第2排氣裝置4的減壓作用；噴嘴8及氣體供給源9，其係對第1區域A導入既定氣體；及控制裝置10，其係邊控制成膜室2a的內部氣氛壓力，使蒸鍍材料蒸發，執行將蒸發的蒸鍍材料對基板S成膜的控制。
本實施形態的真空蒸鍍裝置1，具有：上面(頂面)；下面(底面)；及複數側面的箱形，或以具有上面(頂面)；下面(底面)；曲面狀側面的筒形所構成的框體2，該框體2內部，實質上構成作為密閉空間的成膜室2a。在圖1所示的真空蒸鍍裝置1的姿勢，為方便將框體2的上側的面稱為上面，下側的面稱為下面，側邊的面稱為側面，惟此僅為方便說明框體2，與設在框體2的第1排氣裝置3、基板支架5、及蒸鍍機構6的相對的位置關係的定義，並非絕對地定義實際上所設置的真空蒸鍍裝置1的姿勢。
例如，圖1所示實施形態的真空蒸鍍裝置1，將基板支架5與蒸鍍機構6，以上下方向(垂直方向)配置，惟本發明的成膜方法及成膜裝置，並非限定於該配置，亦可將基板支架5與蒸鍍機構6，配置在左右方向、水平方向，或傾斜方向。此外，圖1所示實施形態的真空蒸鍍裝置1，由於將基板支架5與蒸鍍機構6，以上下方向(垂直方向)配置，故以其佈局的關係，將第1排氣裝置3配置在框體2的側面，將第2排氣裝置4配置在框體2的下面，惟本發明的成膜方法及成膜裝置並非限定於該配置，第1排氣裝置3及第2排氣裝置4，亦可對框體2配置在適當處。
第1排氣裝置3，係如圖1所示，經由閘閥3a設置在框體2的側面的大致中央。閘閥3a，係開閉第1排氣裝置3與成膜室2a的密封閥，將成膜室2a減壓時開啟閘閥3a。另一方面，經由未示於圖的開口部，將基板S投入成膜室2a時，或從成膜室2a取出完成成膜的基板S時等，將閘閥3a關閉。作為第1排氣裝置3，可舉出渦輪分子幫浦(TMP)或定壓幫浦(CP)，以具有可將成膜室2a的內部減壓到0.01Pa以下的額定能力為佳。
第2排氣裝置4，係如圖1所示，係在框體2的下面，經由閘閥4a設在蒸鍍機構6的正下方。閘閥4a，係開閉第2排氣裝置4與成膜室2a的密封閥，將成膜室2a內部減壓時開啟閘閥4a。另一方面，經由未示於圖的開口部，將基板S投入成膜室2a時，或從成膜室2a取出完成成膜的基板S時等，將閘閥4a關閉。作為第2排氣裝置4，可舉出渦輪分子幫浦(TMP)或定壓幫浦(CP)等，以具有可將成膜室2a之中，包含蒸鍍機構6的第2區域B減壓到0.01Pa以下的額定能力為佳。
在成膜室2a的內部，板狀的基板支架5以旋轉軸5b懸架，旋轉軸5b亦可轉動地支持在框體2的上面。然後，基板支架5，可藉由驅動部5c旋轉的旋轉軸5b為中心轉動。基板支架5的基板保持面5a，保持成為蒸鍍材料的蒸鍍對象的基板S。再者，保持在基板支架5的基板S數量，並無限定，可為1片，亦可為多片。此外，亦可省略驅動部5c作成非轉動的基板支架5。在圖1所示第1實施形態，為了可在基板支架5的基板保持面5a保持複數基板S，使複數基板S位在蒸鍍機構6的正上方的方式設置基板支架5。
在成膜室2a內部的下面附近，設有蒸鍍機構6。本實施形態的蒸鍍機構6，係由電子束蒸鍍源組成，具備：填充蒸鍍材料的坩鍋6a；及對充填在坩鍋6a的蒸鍍材料照射電子束的電子槍6b。此外，在坩鍋6a的上方，可移動地設置開閉該坩鍋6a的上部開口的檔板6c。對保持在基板支架5的基板S進行成膜處理時，起動電子槍6b使填充在坩鍋6a的蒸鍍材料加熱蒸發的同時，打開檔板6c，使蒸發的蒸鍍材料附著在基板S。再者，圖1所示符號6d，係麥士納捕捉器的冷卻管線圈，將成膜室2a內部真空排氣時，有效去除從基板S所釋放的水分。使用在本實施形態的真空蒸鍍裝置1的蒸鍍材料，並無特別限定，可使用SiO2
、MgF2
、Al2
O3
、ZrO2
、Ta2
O5
、TiO2
、Nb2
O5
或者HfO2
等。
再者，蒸鍍機構6作為蒸鍍源，取代電子槍(電子束加熱)，亦可使用電阻加熱。電阻加熱，係在發熱體的兩端施加電壓，藉由流通的電流的焦耳熱加熱的方法。可使用於作為發熱體的是鎢、鉭、鉬等的高熔點金屬、或碳、氮化硼、硼化鈦混合燒給體等。發熱體，亦可按照蒸鍍物質，加工成適當的形狀而使用，亦可並用耐熱性的坩鍋。
在本實施形態的真空蒸鍍裝置1，將保持在基板支架5的基板S，以包圍包括該基板支架5的位置，固定遮蔽部件7。本實施形態的遮蔽部件7，係形成為上面及下面為開放的筒狀，掌管將第1排氣裝置3及/或第2排氣裝置4對成膜室2a的排氣遮蔽一部分的功能。即，如圖1所示，將遮蔽部件7所包圍的，包含基板S的區域稱為第1區域A，則以第1排氣裝置3及/或第2排氣裝置4，將成膜室2a內部的氣體排氣時，藉由將該第1區域A的氣體排氣部分遮蔽，降低第1區域A的減壓效果。遮蔽部件7的橫截面，可為圓形、橢圓形、多角形的任一形狀，可按照基板支架5的形狀設定。
在本實施形態的真空蒸鍍裝置1，在包含保持在基板支架5的基板S的第1區域A，具備：導入不會改變既定的惰性氣體或蒸鍍材料組成的活性氣體的噴嘴8及氣體供給源9。噴嘴8，亦可如圖1所示，例如貫通遮蔽部件7固定。氣體供給源9，係用於供給成膜室2a的內部氣氛氣體，例如氬氣或其他惰性氣體或即使是活性氣體但不會改變蒸鍍材料組成的氣體等的供給源。噴嘴8及氣體供給源9，其唯一的目的係相對於周遭的壓力增加第1區域A的氣氛壓力，並非供給反應性氣體生成反應的膜。因此，蒸鍍材料為SiO2
時，即使是氧氣等的活性氣體，亦不會改變蒸鍍材料SiO2
的組成的活性氣體，亦可導入第1區域A。蒸鍍材料為SiO2
時的氧氣，雖然多少會與形成的SiO2
膜反應，但即使反應只會變成SiO2
，並不會改變更成膜的蒸鍍材料SiO2
的組成。在圖1，顯示1個噴嘴8及氣體供給源9，惟亦可為1個或複數氣體供給源9連接複數噴嘴8，從該複數噴嘴8對第1區域A噴付既定氣體。再者，成膜室2a的內部為惰性氣體氣氛或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體氣氛。
控制裝置10，掌管第1排氣裝置3的ON/OFF、閘閥3a的開閉、第2排氣裝置4的ON/OFF、閘閥4a的開閉、包含基板支架5的驅動部5c的ON/OFF的轉速控制、包含檔板6c的開閉的蒸鍍機構6的起動控制、包含噴嘴8的ON/OFF的氣體流量控制、包含第1離子源11A或第2離子源11B的ON/OFF的起動控制等。然後，在將成膜室2a內部控制成既定氣氛壓力的狀態，執行真空蒸鍍法的成膜控制。
在成膜室2a內部的下面附近，在蒸鍍機構6的側邊的第2區域B，設置第1離子源11A。第1離子源11A，係藉由離子輔助蒸鍍機構6對基板S的成膜處理的離子輔助用離子源。第1離子源11A的離子束的照射範圍，係基板支架5的基板保持面5a的全部或一部分的既定範圍。保持在本實施形態的基板支架5的基板保持面5a的基板S的一部分，由於會隨著基板支架5的轉動會一時被遮蔽部件7遮隱，故離子束係對不會被遮蔽部件7遮蔽的範圍從第1離子源11A照射離子束。
在本實施形態，作為第1離子源11A，使用例如，在從電漿引出離子利用格子狀電極的離子源，所謂考夫曼型離子源。考夫曼型離子源的運作壓力為0.02Pa以下。雖省略圖示，惟考夫曼型的第1離子源11A，具備：框體；配置在框體內的陽極及燈絲；配置在框體外的磁場產生用磁鐵；配置在框體的開口部，與框體保持同電位的簾柵電極；配置在簾柵電極外側的簾柵狀加速電極。對框體內供給氧氣等的反應性氣體或氬等惰性氣體，對陽極施加正的電位，加熱燈絲，則會發生放電，藉由放電所產生的電子與氣體的衝撞，在框體內生成電漿。生成的電漿，藉由配置在框體外部的磁鐵的磁場高密度化。以此狀態，對加速電極施加負的電位，則從電漿引出離子通過簾柵電極，被加速而照射到基板S。
藉由對以蒸鍍機構6對基板S沉積的蒸鍍膜照射離子束，可得緻密而強度高，表面平滑的膜。再者，亦可在第1離子源11A的上方，設置遮蔽離子對基板S照射的檔板，或用於調整離子的指向性的調整板等。此外，為了將第1離子源11A所照射的正離子而帶電的基板S中和，亦可在成膜室2a內設置用於對基板S照射負的電子的中和器。再者，第1離子源11A，並非限定於考夫曼型離子源，只要運作壓力在第2區域B的氣氛壓力的0.05Pa以下，則亦可使用考夫曼型以外的形式的離子源。
第1離子源11A，由於係運作壓力為0.05Pa以下的考夫曼型離子源，故設置在第2區域B，惟亦可取而代之，將運作壓力為0.05~l00Pa的端部霍爾(End-Hall)型離子源(以下，亦稱為第2離子源11B)，設在成膜室2a內部的蒸鍍機構6與基板支架5之間，更詳言之，係在蒸鍍機構6的上方而在基板支架5的下方的位置。此位置，由於第1區域A的氣氛壓力設定在0.05~100Pa，第2區域B的氣氛壓力設定在0.05Pa以下，故進入端部霍爾型離子源的運作壓力範圍的可能性較大。在圖1，將第2離子源11B以一點虛線表示。第2離子源11B，亦與第1離子源11A同樣，藉由離子輔助蒸鍍機構6對基板S的成膜處理的離子源。
雖省略圖示，端部霍爾的第2離子源11B，具備：底面側被堵塞，上面側開口的圓筒形狀的框體；配置在底面側的磁鐵；配置在磁鐵上方的圓板狀陽極；及配置在陽極上方的陰極。在陽極，設成上面的開口較下面大，可使圓錐形狀的電漿生成部貫通。在框體內，供給氧等的反應性氣體或氬等的惰性氣體，供給的氣體，通過框體內導入陽極的電漿生成部。以此狀態，在陽極與陰極之間施可電壓，則從陰極向陽極供給電子，藉由電子與氣體的衝撞在電漿生成部內生成電漿。此外，從陰極供給的電子，被磁石的磁場將軌道彎曲而增大移動距離，故增加與氣體的衝撞剖面積而將電漿高密度化。包含在電漿的離子，被陰極引出，加速而照射在基板S。
特別是端部霍爾型第2離子源11B，與考夫曼型第1離子源11A相比，可縮短與基板S的距離，故可抑制因離子移動距離長而降低能量。故可以較考夫曼型第1離子源11A更高的能量對基板S照射離子，而可形成機械性強度更高的薄膜。
接著說明作用。
本實施形態的真空蒸鍍裝置1及使用此的成膜方法，係將基板安裝在基板支架5的基板保持面5a，將框體2密閉之後，打開閘閥3a起動第1排氣裝置3，將該第1排氣裝置3的設定值例如設定為0.01Pa，將成膜室2a內部全體減壓。與此相前後，打開閘閥4a起動第2排氣裝置4，將該第2排氣裝置4的設定值例如設定為0.01Pa，將包含蒸鍍機構6的第2區域B局部減壓。再者，此時亦可驅動驅動部5c使基板支架5以既定的轉速開始旋轉。
過了一段時間，成膜室2a的內部，從常壓被減壓，包含保持在基板支架5的基板S的第1區域A，由於藉由遮蔽部件7一部分遮蔽第1排氣裝置3及/或第2排氣裝置4對全體排氣的同時，在包含保持在基板支架5的基板S的第1區域A，從氣體供給源9經由噴嘴8導入惰性氣體或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體，故包含保持在基板支架5的基板S的第1區域A的氣氛壓力，會變得比成膜室2a內部的一般區域高壓。對此，以遮蔽部件7的減壓抑制效果無法到達的包含蒸鍍機構6及第1離子源11a的第2區域B的氣氛壓力，由於以第2排氣裝置4進行局部排氣，故會變得比成膜室2a內部的一般區域更低壓。
藉由該等第1排氣裝置3、第2排氣裝置4、遮蔽部件7、噴嘴8及氣體供給源9的作用，較佳的是當第2區域B的氣氛壓力為0.05Pa以下，第1區域A的氣氛壓力為0.05~100Pa，則起動蒸鍍機構6的電子槍6b，將填充在坩鍋6a的蒸鍍材料加熱使之蒸發，同時打開檔板6c使蒸發的蒸鍍材料附著在基板S。再者，雖省略圖示，分別在第1區域A及第2區域B設有檢測氣氛壓力的壓力感測器，藉由控制裝置10讀取該壓力感測器的輸出訊號，執行蒸鍍機構6的檔板6c的開閉控制。
此外，第1離子源11A，與蒸鍍機構6的起動同時，或在蒸鍍機構6的起動之前或之後開始動作，向基板S照射離子。第1離子源11A，由於係運作壓力為0.05Pa以下的考夫曼型離子源，可以第2區域B的氣氛壓力適切地運作。再者，取代第1離子源11A設置第2離子源11B時，第2離子源11B係運作壓力為0.05-100Pa的端部霍爾型離子源，故以第1區域A或其附近的氣氛壓力可適切地運作。
藉由從第1離子源11A所照射的離子的動能，將以蒸鍍機構6蒸發而浮游的蒸鍍材料加速押付到基板S，使沉積在基板S的薄膜表面緻密化。藉此，形成在基板S表面的薄膜，密著性、緻密性及機械性強度會變高。
圖3係表示圖1所示第1區域A及第2區域B的氣氛壓以及第1排氣裝置3及第2排氣裝置4的設定壓力的圖表，縱軸係表示壓力的對數。如同圖所示，使包含蒸鍍機構6的第2區域B為0.05Pa以下的理由，是因為氣氛壓力較此高則蒸鍍材料無法蒸發。另一方面，使包含基板S的第1區域A為0.05Pa以上的理由，是因為氣氛壓力較此低則無法得到低折射率薄膜，使包含基板S的第1區域A為100Pa以下的理由，是因為氣氛壓力較此高則蒸鍍材料無法到達基板S而無法成膜。在本實施形態，只要使包含蒸鍍機構6的第2區域B為0.05Pa以下，包含基板S的第1區域A為0.05~100Pa即可，故第1排氣裝置3及第2排氣裝置4的設定壓力，與來自噴嘴8及氣體供給源9的氣體供給量並無特別限定。
如以上，根據本實施形態的真空蒸鍍裝置1及使用此之成膜方法，由於將包含蒸鍍機構6的第2區域B的氣氛壓力設定為可蒸鍍的壓力(較佳的是接近上限的範圍的壓力)，另一方面使包含基板S的第1區域A的氣氛壓力相對高壓，故可藉由真空蒸鍍法得到低折射率的薄膜。此外，由於使用可在第2區域B內運作的第1離子源11A或可在較此高壓的區域運作的第2離子源11B，進行輔助，故與不進行離子輔助的情形相比，可提升薄膜的機械性強度。
再者，上述基板S，相當於本發明的被蒸鍍物。
上述第1排氣裝置3、上述第2排氣裝置4、上述遮蔽部件7、上述噴嘴8及上述供給源9，相當於本發明的壓力設定裝置，上述第1排氣裝置3及上述第2排氣裝置4，相當於本發明的減壓裝置，上述遮蔽部件7、上述噴嘴8及上述氣體供給源9，相當於本發明的增壓裝置，上述噴嘴8及上述氣體供給源9，相當於本發明的氣體供給裝置，上述第1排氣裝置3、上述遮蔽部件7、上述噴嘴8及上述氣體供給源9，相當於本發明的第1減壓裝置，上述第2排氣裝置4，相當於本發明的第2減壓裝置。
<<第2實施形態>>
圖4係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置1的第2實施形態的概略縱剖面圖。本實施形態的真空蒸鍍裝置1，與圖1~2所示第1實施形態的真空蒸鍍裝置1相比，差在沒有設置遮蔽部件7這點。本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第1區域A的氣氛壓力設定在0.05~100Pa即可，故遮蔽部件7，例如可按照第1排氣裝置3、第2排氣裝置4、噴嘴8及氣體供給源9的構成或能力而省略。此外，作為離子
源，僅圖示第1離子源11A，惟亦可與第1實施形態同樣，取代第1離子源11A，在成膜室2a內部的第1區域A、或成膜室2a內部的蒸鍍機構6與基板支架5之間，更詳言之，係在蒸鍍機構6的上方而在基板支架5的下方的位置，設置第2離子源。關於其他的構成，由於與第1實施形態的構成相同，在此援用第1實施形態的記載。再者，從噴嘴8及氣體供給源9，供給氬氣、其他的惰性氣體、或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體，成膜室2a的內部為惰性氣體氣氛或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體氣氛這幾點係相同。
<<第3實施形態>>
圖5係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置1的第3實施形態的概略縱剖面圖。本實施形態的真空蒸鍍裝置1，與圖1~2所示第1實施形態的真空蒸鍍裝置1相比，差在沒有設置噴嘴8及氣體供給源9這點。
此外，本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第1區域A的氣氛壓力設定在0.05~100Pa即可，故噴嘴8及氣體供給源9，可例如按照第1排氣裝置3、第2排氣裝置4、遮蔽部件7的構成或能力而省略。惟，雖不使用作為生成壓力梯度手段的噴嘴8及氣體供給源9，從未示於圖的氣體供給系對成膜室2a內提供氬氣、其他的惰性氣體、或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體，藉此使成膜室2a的內部為惰性氣體氣氛或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體氣氛。此外，作為離子源，僅圖示第1離子源11A，惟亦可與第1實施形態同樣，取代第1離子源11A，在成膜室2a內部的第1區域A、或成膜室2a內部的蒸鍍機構6與基板支架5之間，更詳言之，係在蒸鍍機構6的上方而在基板支架5的下方的位置，設置第2離子源。關於其他的構成，由於與第1實施形態的構成相同，在此援用第1實施形態的記載。
<<第4實施形態>>
圖6係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置1的第4實施形態的概略縱剖面圖。本實施形態的真空蒸鍍裝置1，與圖1~2所示第1實施形態的真空蒸鍍裝置1相比，差在沒有設置第2排氣裝置4這點。再者，從噴嘴8及氣體供給源9，供給氬氣、其他的惰性氣體、或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體，成膜室2a的內部為惰性氣體氣氛或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體氣氛這幾點係相同。
本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第2區域B的氣氛壓力設定為0.05Pa以下即可，故第2排氣裝置4，可例如按照第1排氣裝置3、遮蔽部件7、噴嘴8及氣體供給源9的構成或能力而省略。此外，作為離子源，僅圖示第1離子源11A，惟亦可與第1實施形態同樣，取代第1離子源11A，在成膜室2a內部的第1區域A、或成膜室2a內部的蒸鍍機構6與基板支架5之間，更詳言之，係在蒸鍍機構6的上方而在基板支架5的下方的位置，設置第2離子源。關於其他的構成，由於與第1實施形態的構成相同，在此援用第1實施形態的記載。
＜＜第5實施形態＞＞
圖7係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置1的第5實施形態的概略縱剖面圖。本實施形態的真空蒸鍍裝置1，與圖1~2所示第1實施形態的真空蒸鍍裝置1相比，差在沒有設置遮蔽部件7這點及沒有設置第2排氣裝置4這點。本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第1區域A的氣氛壓力設定在0.05~100Pa即可，故遮蔽部件7，可例如按照第1排氣裝置3、噴嘴8及氣體供給源9的構成或能力而省略。此外，本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第2區域B的氣氛壓力設定為0.05Pa以下即可，故第2排氣裝置4，可例如按照第1排氣裝置3、噴嘴8及氣體供給源9的構成或能力而省略。此外，作為離子源，僅圖示第1離子源11A，惟亦可與第1實施形態同樣，取代第1離子源11A，在成膜室2a內部的第1區域A、或成膜室2a內部的蒸鍍機構6與基板支架5之間，更詳言之，係在蒸鍍機構6的上方而在基板支架5的下方的位置，設置第2離子源。關於其他的構成，由於與第1實施形態的構成相同，在此援用第1實施形態的記載。再者，從噴嘴8及氣體供給源9，供給氬氣、其他的惰性氣體、或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體，成膜室2a的內部為惰性氣體氣氛或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體氣氛這幾點係相同。
＜＜第6實施形態＞＞
圖8係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置1的第6實施形態的概略縱剖面圖。本實施形態的真空蒸鍍裝置1，與圖1~2所示第1實施形態的真空蒸鍍裝置1相比，差在沒有設置第2排氣裝置4這點及沒有設置噴嘴8及氣體供給源9這點。
本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第1區域A的氣氛壓力設定在0.05~100Pa即可，故噴嘴8及氣體供給源9，可例如按照第1排氣裝置3、遮蔽部件7的構成或能力而省略。惟，雖不使用作為生成壓力梯度手段的噴嘴8及氣體供給源9，從未示於圖的氣體供給系對成膜室2a內提供氬氣、其他的惰性氣體、或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體，藉此使成膜室2a的內部為惰性氣體氣氛或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體氣氛。此外，本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第2區域B的氣氛壓力設定為0.05Pa以下即可，故第2排氣裝置4，可例如按照第1排氣裝置3、遮蔽部件7的構成或能力而省略此外，作為離子源，僅圖示第1離子源11A，惟亦可與第1實施形態同樣，取代第1離子源11A，在成膜室2a內部的第1區域A、或成膜室2a內部的蒸鍍機構6與基板支架5之間，更詳言之，係在蒸鍍機構6的上方而在基板支架5的下方的位置，設置第2離子源。關於其他的構成，由於與第1實施形態的構成相同，在此援用第1實施形態的記載。
＜＜第7實施形態＞＞
圖9係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置1的第7實施形態的概略縱剖面圖。本實施形態的真空蒸鍍裝置1，與圖1~2所示第1實施形態的真空蒸鍍裝置1相比，差在遮蔽部件7的構成、第1排氣裝置3及閘閥3a的設定位置、沒有設置第2排氣裝置4、及作為離子源設置第2離子源11B這幾點。
在本實施形態的真空蒸鍍裝置1，第1排氣裝置3，係如圖9所示，經由閘閥3a設置在框體2的下面，即蒸鍍機構6的附近。閘閥3a係開閉第1排氣裝置3與成膜室2a的氣密閥。
此外，在本實施形態的真空蒸鍍裝置1，成膜室2a的內部，將遮蔽部件7固定在包含保持在基板支架5的基板S的第1區域A，與包含蒸鍍機構6的第2區域B之間。本實施形態的遮蔽部件7，其係以中央為圓形、橢圓形或矩形等開口的板部件所構成，掌管遮蔽第1排氣裝置3對成膜室2a的一部分排氣功能。即，如圖9所示，若將包含保持在基板支架5的基板S的區域稱為第1區域A，則以第1排氣裝置3將成膜室2a的內部氣體排氣時，藉由部分遮蔽該第1區域A的氣體排氣，降低第1區域A的減壓效果。
在本實施形態的真空蒸鍍裝置1，由於在包含保持在基板支架5的基板S的第1區域A，與包含蒸鍍機構6的第2區域B之間，固定遮蔽部件7，故若將僅可以第2區域B的氣氛壓力運作的第1離子源11A設置在第2區域B，則離子束的一部分會被遮蔽部件7遮住，而有降低效率下降之虞。因此，在比遮蔽部件7接近基板支架5的位置配置第2離子源11B。
本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第2區域B的氣氛壓力設定為0.05Pa以下即可，故第2排氣裝置4，可例如按照第1排氣裝置3、遮蔽部件7、噴嘴8及氣體供給源9的構成或能力而省略。關於其他的構成，由於與第1實施形態的構成相同，在此援用第1實施形態的記載。再者，從噴嘴8及氣體供給源9，供給氬氣、其他的惰性氣體、或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體，成膜室2a的內部為惰性氣體氣氛或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體氣氛這幾點係相同。
＜＜第8實施形態＞＞
圖10係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置1的第8實施形態的概略縱剖面圖。本實施形態的真空蒸鍍裝置1，與圖1~2所示第1實施形態的真空蒸鍍裝置1相比，差在第1排氣裝置3及閘閥3a的設定位置、沒有設置遮蔽部件7這點與沒有設置第2排氣裝置4這點。第1排氣裝置3及閘閥3a的設定位置，由於與圖9的第7實施形態相同，故將該記載援用於此。
在本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第1區域A的氣氛壓力設定在0.05~100Pa即可，故遮蔽部件7，例如按照第1排氣裝置3、噴嘴8及氣體供給源9的構成或能力而省略。此外，本發明的成膜方法及成膜裝置，由於只要可將第2區域B的氣氛壓力設定為0.05Pa以下即可，故第2排氣裝置4，可例如按照第1排氣裝置3、噴嘴8及氣體供給源9的構成或能力而省略。此外，作為離子源，僅圖示第1離子源11A，惟亦可與第1實施形態同樣，取代第1離子源11A，在成膜室2a內部的第1區域A、或成膜室2a內部的蒸鍍機構6與基板支架5之間，更詳言之，係在蒸鍍機構6的上方而在基板支架5的下方的位置，設置第2離子源。關於其他的構成，由於與第1實施形態的構成相同，在此援用第1實施形態的記載。再者，從噴嘴8及氣體供給源9，供給氬氣、其他的惰性氣體、或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體，成膜室2a的內部為惰性氣體氣氛或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體氣氛這幾點係相同。
＜＜第9實施形態＞＞
圖11係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置1的第9實施形態的概略縱剖面圖。本實施形態的真空蒸鍍裝置1，與圖1~2所示第1實施形態的真空蒸鍍裝置1相比，差在遮蔽部件7的構成、沒有設置噴嘴8及氣體供給源9這點、第1排氣裝置3及閘閥3a的設定位置、沒有設置第2排氣裝置4這點、及作為離子源設置第2離子源11B這點。遮蔽部件7的構成、第1排氣裝置3及閘閥3a的設定位置、及第2離子源11B的構成，由於與圖9的第7實施形態相同，故將該記載援用於此。
本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第1區域A的氣氛壓力設定在0.05~100Pa即可，故噴嘴8及氣體供給源9，可例如按照第1排氣裝置3、遮蔽部件7的構成或能力而省略。惟雖不使用作為生成壓力梯度手段的噴嘴8及氣體供給源9，從未示於圖的氣體供給系對成膜室2a內提供氬氣、其他的惰性氣體、或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體，藉此使成膜室2a的內部為惰性氣體氣氛或不會改變蒸鍍材料組成的活性氣體氣氛。此外，本發明的成膜方法及成膜裝置，只要可將第2區域B的氣氛壓力設定為0.05Pa以下即可，故第2排氣裝置4，可例如按照第1排氣裝置3、遮蔽部件7的構成或能力而省略。關於其他的構成，由於與第1實施形態的構成相同，在此援用第1實施形態的記載。
在上述的第1實施形態~第9實施形態，雖係表示以完成裝載在基板支架5的基板S的成膜，則將成膜室2a恢復到大氣壓氣氛，取出成膜後基板S，同時裝載成膜前的基板S的所謂批次式生產模式的真空蒸鍍裝置1，惟亦可係在成膜室2a經由隔離閥連接裝載室，將裝載基板S的基板支架5，經由裝載室搬出/搬入的所謂連續生產模式的真空蒸鍍裝置1。
此外，在上述第1實施形態~第9實施形態，作為形成蒸鍍膜的被成膜物，例示半導體晶圓或玻璃基板等，將此裝載於基板支架5，惟亦可係如長條膜等的捲繞成捲筒狀的被成膜物。捲繞成捲筒狀的被成膜物的情形，亦可取代基板支架5，設置支持成膜前的捲筒將膜送出的送出側輥輪，及捲取成膜後的膜的捲取側輥輪。
＜＜光學薄膜＞＞
藉由上述各實施形態的成膜方法所得的膜，並無特別限定，惟折射率為1.38以下，鉛筆硬度為2B以上的膜，可利用於作為光學薄膜。此外，藉由上述各實施形態的成膜方法所得的光學薄膜等的膜，並無特別限定，可由單一的光學薄膜等的膜構成，或亦可適用於光學薄膜等的多層膜。將藉由本實施形態的成膜方法所得的光學薄膜等的膜，適用於多層膜時，可將本實施形態的膜適用於最下層、中間層或最表面的任一者。再者，亦可在本實施形態的成膜方法所得的光學薄膜等的膜表面形成有機膜。
［實施例］
＜＜實施例1＞＞
使用圖4的真空蒸鍍裝置1，在玻璃製的基板S(SCHOTT公司製N-BK7，板厚1.0mm， 30mm，折射率n:1.5168)的一面，目標膜厚為500nm，成膜SiO2
膜。作為此時候的成膜條件，圖1所示蒸鍍機構6的坩鍋6a與基板S的垂直方向的距離為35~70cm，第1區域A的目標真空度為1Pa、第2區域B的目標真空度為0.001Pa。此外，作為蒸鍍材料使用SiO2，電子槍6b的電流量為170mA。此外，基板S加熱為200℃。此外，作為離子源使用考夫曼型第1離子源11A，輸出設定為加速電壓0.5kV，加速電流0.2A。
對所得SiO2
膜，使用分光光譜儀(日立高科技公司製U-4100)測定光譜穿透率及光譜反射率，以穿透率與反射率算出成膜後的膜的折射率，同時對相同的膜進行鉛筆硬度試驗(遵照JIS K5600 塗料一般試驗方法 4.4划痕硬度(鉛筆法)。)。再者，折射率係表示在波長550nm的折射率。將該結果示於表1。
在使用於實施例1的真空蒸鍍裝置1，停止從噴嘴8的惰性氣體的供給，使成膜室2a內部全體的真空度為0.001Pa，進行真空蒸鍍的成膜以外以與實施例1同樣的條件成膜。將所得SiO2
膜的鉛筆硬度、及在波長550nm的折射率示於表1。
[表1]
| 鉛筆硬度 | 折射率 | |
| 實施例1 | F | 1.364 |
| 比較例1 | 9H | 1.457 |
＜＜討論＞＞
如比較例1的結果，以先前習知的真空蒸鍍法在玻璃製基板表面形成SiO2
膜，則形成與成膜材料SiO2
本身的折射率1.46大致相等的膜。對此，如實施例1的結果，使第1區域A的氣氛壓力為0.05~100Pa，第2區域B的壓力為0.05Pa以下進行真空蒸鍍法，則形成比SiO2
本身的折射率1.46低的折射率1.31~1.41的膜。此外，一般認為低折射率膜的機械強度低，在實施例1，形成鉛筆硬度試驗的結果為F的膜。
1:真空蒸鍍裝置
2:框體
2a:成膜室
3:第1排氣裝置
3a:閘閥
4:第2排氣裝置
5:基板支架
5a:基板保持面
5b:旋轉軸
5c:驅動部
6:蒸鍍機構
6a:坩鍋
6b:電子槍
6c:檔板
6d:麥士納捕捉器
7:遮蔽部件
8:噴嘴
9:氣體供給源
10:控制裝置
11A:第1離子源
11B:第2離子源
A:第1區域
B:第2區域
S:基板
［圖1］係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置的第1實施形態的概略縱剖面圖。
［圖2］係沿著圖1的II-II線的向視圖。
［圖3］係表示圖1所示第1區域A及第2區域B的氣氛壓以及第1排氣裝置及第2排氣裝置的設定壓力的圖表(縱軸為壓力的對數)。
［圖4］係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置的第2實施形態的概略縱剖面圖。
［圖5］係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置的第3實施形態的概略縱剖面圖。
［圖6］係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置的第4實施形態的概略縱剖面圖。
［圖7］係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置的第5實施形態的概略縱剖面圖。
［圖8］係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置的第6實施形態的概略縱剖面圖。
［圖9］係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置的第7實施形態的概略縱剖面圖。
［圖10］係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置的第8實施形態的概略縱剖面圖。
［圖11］係表示關於本發明的真空蒸鍍裝置的第9實施形態的概略縱剖面圖。
1:真空蒸鍍裝置
2:框體
2a:成膜室
3:第1排氣裝置
3a:閘閥
4:第2排氣裝置
5:基板支架
5a:基板保持面
5b:旋轉軸
5c:驅動部
6:蒸鍍機構
6a:坩鍋
6b:電子槍
6c:檔板
6d:麥士納捕捉器
7:遮蔽部件
8:噴嘴
9:氣體供給源
10:控制裝置
11A:第1離子源
11B:第2離子源
A:第1區域
B:第2區域
S:基板
Claims (14)
- 一種成膜方法，其係在成膜室的內部至少設置蒸鍍材料及被蒸鍍物，藉由排氣及/或供給不會改變上述蒸鍍材料組成的氣體，將上述成膜室內部的包含上述被蒸鍍物的第1區域的氣氛壓力設定為0.05~100Pa，將上述成膜室內部的包含上述蒸鍍材料的第2區域的氣氛壓力設定為0.05Pa以下，但上述第1區域的氣氛壓力與上述第2區域的氣氛壓力不相等，以此狀態，藉由真空蒸鍍法，在上述第2區域使上述蒸鍍材料蒸發，在上述第1區域對上述被蒸鍍物成膜上述蒸發的蒸鍍材料，同時在上述第1區域對上述被蒸鍍物照射離子。
- 如請求項1之成膜方法，其中上述離子，係從設置在上述第2區域的運作壓力為0.05Pa以下的第1離子源照射。
- 如請求項1之成膜方法，其中上述離子，係從設置在上述第1區域的運作壓力為0.05~100Pa的第2離子源照射。
- 如請求項1至3項之任何一項之成膜方法，其形成折射率為1.38以下，鉛筆硬度為2B以上的膜。
- 如請求項1至3項之任何一項之成膜方法，其中上述蒸鍍材料為SiO2。
- 一種成膜裝置，其具備：至少可設置蒸鍍材料及被蒸鍍物的成膜室；藉由排氣及/或供給不會改變上述蒸鍍材料組成的氣體，使上述成膜室內部的包含上述被蒸鍍物的第1區域的氣氛壓力設定為0.05~100Pa，同時將上述成膜室內部的包含上述蒸鍍材料的第2區域的氣氛壓力設定為0.05Pa以下的壓力設定裝置，但上述第1區域的氣氛壓力與上述第2區域的氣氛壓力不相等； 藉由真空蒸鍍法對上述被蒸鍍物成膜上述蒸鍍材料時，對上述被蒸鍍物照射離子的離子源；在氣氛壓力設定為0.05Pa以下的上述第2區域使上述蒸鍍材料蒸發，在氣氛壓力設定為0.05~100Pa的上述第1區域，在上述被蒸鍍物成膜上述蒸發的蒸鍍材料的控制裝置。
- 如請求項6之成膜裝置，其中上述離子源，係設置在上述第2區域的運作壓力為0.05Pa以下的第1離子源。
- 如請求項7之成膜裝置，其中上述離子源，係設置在上述第1區域的運作壓力為0.05~100Pa的第2離子源。
- 如請求項6至8之任何一項之成膜裝置，其中上述壓力設定裝置，包含：減壓裝置，其係將上述成膜室內部全體，減壓為可蒸鍍的氣氛壓力；增壓裝置，其係將上述成膜室內部的包含上述被蒸鍍物的第1區域的氣氛壓力，對上述成膜室內部的氣氛壓力局部增壓。
- 如請求項9之成膜裝置，其中上述增壓裝置，包含：氣體供給裝置，其係對上述成膜室內部的上述第1區域供給惰性氣體。
- 如請求項9之成膜裝置，其中上述增壓裝置，包含：遮蔽部件，其係遮蔽一部分上述減壓裝置對上述第1區域的減壓作用。
- 如請求項6至8之任何一項之成膜裝置，其中上述壓力設定裝置，包含：第1減壓裝置，其係將上述成膜室內部的包含上述第1區域的全體，減壓成可以蒸鍍的氣氛壓力；第2減壓裝置，其係將上述成膜室內部的包含上述蒸鍍材料的第2區域，局部地減壓成可以蒸鍍的壓力。
- 如請求項12之成膜裝置，其中上述第1減壓裝置，包含：氣體供給裝置，其係對上述成膜室內部的上述第1區域供給惰性氣體。
- 如請求項12之成膜裝置，其中上述第1減壓裝置，包含：遮蔽部件，其係遮蔽一部分上述第1減壓裝置及/或上述第2減壓裝置對上述第1區域的減壓作用。
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