JP2005076095A - 薄膜形成装置及び薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した成膜プロセスを実現することによって、高密度な薄膜を、再現性よく、高い成膜速度で形成できることが可能な薄膜形成装置を提供する。
【解決手段】 真空槽１１内で原料Ｓａ，Ｓｂを加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置１に関する。薄膜形成装置１は、基体保持手段１３と、原料を蒸発させて原料蒸発物を発生させる蒸着源３０ａ，３０ｂと、基体に向けてイオンを照射するためのイオン照射手段６０と、を備える。また、蒸着源３０ａ，３０ｂの上方位置Ｐａ，Ｐｂにプラズマを発生させることにより蒸着源３０ａ，３０ｂから蒸発した原料蒸発物を励起するために、プラズマ電極１７ａ，１７ｂと、励起電源２６ａ，２６ｂと、蒸着源３０ａ，３０ｂから発生した原料蒸発物がプラズマ電極１７ａ，１７ｂ極に付着するのを抑制するための付着抑制部１８ａ，１８ｂと、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は薄膜の製造方法および蒸着装置に係り、特に真空槽内で原料を加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。

薄膜、例えば光学薄膜を形成する技術として、イオンビームアシスト蒸着法（以下、「ＩＡＤ」という。）が知られている。ＩＡＤでは、例えばイオン銃を用いて、基板に向けてイオンビームを照射しながら蒸着を行う。ＩＡＤによる成膜では、イオンの運動エネルギーを利用した高密度の薄膜を作成することに主眼がおかれ、蒸着材料の反応性に関しては、成膜速度とイオン電流密度の関係から従属的に制御する成膜が行われていた。

このＩＡＤでは、次の特徴が見られた。
（１） 成膜中にイオンを同時に照射することにより、その運動エネルギーが蒸着物質の形成の助けとなって、高密度の薄膜を形成することができる。
（２） イオン銃でのプラズマ生成プロセスと成膜プロセスが空間的に分離されているため、異なる材料による汚染を少なくすることが可能である。また、成膜プロセス中のプロセス環境の変化を少なくすることができ、成膜プロセスの再現性が高い。
（３） イオン銃によって照射するイオンのイオンエネルギーと、イオン電流密度を独立に制御できる。
（４） ニュートライザを併用することにより、異常放電を減じることが可能である。
（５） イオン電流密度を高めることで、成膜速度を早くすることが可能である。
（６） 成膜を比較的低圧力で行うことが可能であり、圧力の制御範囲が広い。

一方で、ＩＡＤでは、成膜速度を上げるためにはイオン電流密度を高くする必要があるため、一般的には、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２等の高屈折率（Ｈｉｇｈ Ｉｎｄｅｘ）材料の成膜速度を上げることが難しいという欠点もあった。

薄膜を形成する技術としては、上記のＩＡＤの他に、イオンプレーティング法（以下、「ＩＰ」という。）も知られている。ＩＰでは、例えば蒸着源と基板との間にプラズマを発生させる励起手段を設けて、この励起手段によってプラズマを発生させながら蒸着を行う。ＩＰによる成膜では、蒸着材料の反応がプラズマ中の電子，ラジカルの化学反応によって、つまりプラズマ密度の制御によって直接的に制御され、反応性が高い。

このＩＰでは、次の特徴が見られた。
（１） プラズマ中の活性種（ラジカル）をプラズマ強度で制御することにより、光学的吸収の少ない光学薄膜を形成することが可能である。
（２） プラズマ制御のためのパラメータが少ない。
（３） 成膜コストが安価である。
（４） 良質の（例えば、光学的吸収の少ない）薄膜を高速で形成することが可能である。

一方で、特にＲＦイオンプレーティングといわれるようなＩＰでは、高周波を用いる励起手段を用いて、蒸着源と基板とのほぼ中間位置、或いは基板近くでプラズマを発生させ、光学的吸収の少ない薄膜の形成が試みられていたが、高密度のプラズマを形成することが困難であった。また、励起手段の電極や、基板での異常放電を抑えることが困難であった。

以上のようなＩＡＤとＩＰの特徴を生かしつつ、各々の欠点を補完するために、ＩＡＤとＩＰとを同時に使用することにより、高密度な光学薄膜を高い成膜速度で行う技術が知られている（特許文献１，特許文献２）。

特開昭６０−２５１２６９号公報（第２−３頁、第１図） 特開平７−３７６６６号公報（第４頁、図１）

しかしながら、例えばＲＦイオンプレーティングを行った場合に、原料が蒸発することで発生した原料蒸発物等が高周波放電を行うＲＦ電極に付着することがある。プラズマを発生させる電極に原料蒸発物が付着すると、これを原因として異常放電が生じる。この現象は、代表的な低屈折率（Ｌｏｗ Ｉｎｄｅｘ）材料であるＳｉＯ_２等を蒸着する場合において顕著である。すなわち、プラズマを発生させる電極に原料蒸発物が付着すると、この付着した原料蒸発物にイオンが滞留して異常放電が発生しやすくなる。異常放電の発生は、安定したプラズマの発生の妨げとなり、成膜プロセスを不安定にするという問題があった。

さらに、複数の蒸着源に対応して複数の励起手段を設けて、各蒸着源，励起手段を用いた成膜を交互に行う際に、各励起手段でのプラズマの発生・消失が、成膜プロセスの安定化に悪影響を及ぼすことがある。すなわち、一方の蒸着源，励起手段を用いて蒸着を行っている最中に他方の蒸着源に対応する励起手段でのプラズマを消しておいて、この他方の蒸着源，励起手段で蒸着を開始する際に当該励起手段でのプラズマを発生させることを繰り返すと、成膜プロセス中にプラズマの発生・消失が起きる。この成膜プロセス中のプラズマの発生・消失は、成膜プロセスを不安定にして、成膜の再現性を悪くする等の原因になっていた。このプラズマの発生・消失による成幕プロセスの不安定化の要因の１つには、プラズマの発生時に真空槽の壁面から不純物が発生するというプラズマと真空槽との相互作用が考えられる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、安定した成膜プロセスを実現することによって、高密度な薄膜を、再現性よく、高い成膜速度で形成できるとともに、光学的吸収，応力，散乱等の膜質を高精度で制御することが可能な薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の薄膜形成装置は、真空槽内で原料を加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置において、前記真空槽内に配置されて前記基体を保持するための基体保持手段と、原料を蒸発させて原料蒸発物を発生させる蒸着源と、該蒸着源の上方位置にプラズマを形成させることにより該蒸着源から蒸発した原料蒸発物を励起するための励起手段と、前記基体に向けてイオンを照射するためのイオン照射手段と、を備え、前記励起手段が、前記真空槽内に配置されたプラズマ電極と、該プラズマ電極に電力を印加するための励起電源と、前記蒸着源から発生した原料蒸発物が前記プラズマ電極に付着するのを抑制するための付着抑制部と、を有して構成されたことを特徴とする。

このように、励起手段と、イオン照射手段とを備えているため、高密度で良好な薄膜を高速で形成することが可能となる。また、付着抑制部を備えているため、プラズマ電極への原料蒸発物の付着を原因とする異常放電の発生を抑制することが可能となる。異常放電の発生を抑制することで、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

請求項２に記載の薄膜形成装置は、請求項１に記載の薄膜形成装置において、前記プラズマ電極が、前記励起電源からの高周波電力の印加を受けて高周波放電によりプラズマを形成させる高周波コイルで構成されるとともに、前記蒸着源の直上の空間を囲繞するように配置されたことを特徴とする。

このように、構成することにより、電力をプラズマ電極へ効率的に供給することができる。また、蒸着源の直上の必要な空間でプラズマを発生させることが可能となるため、プラズマと真空槽との相互作用を少なくして、プラズマプロセスの安定化が可能となる。

上記課題を解決するために、請求項３に記載の薄膜形成装置は、真空槽内で原料を加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置において、前記真空槽内に配置されて前記基体を保持するための基体保持手段と、原料を蒸発させて原料蒸発物を発生させる少なくとも２つの蒸着源と、該蒸着源のうちの少なくとも１つの蒸着源の上方位置にプラズマを発生させることにより当該蒸着源から蒸発した原料蒸発物を励起するための励起手段と、前記基体に向けてイオンを照射するためのイオン照射手段と、を備え、前記励起手段が、前記真空槽内に配置されたプラズマ電極と、該プラズマ電極に電力を印加するための励起電源と、前記蒸着源のうちの少なくとも１つから発生した原料蒸発物が前記プラズマ電極に付着するのを抑制するための付着抑制部と、を有して構成されたことを特徴とする。

このように、励起手段と、イオン照射手段とを備えているため、高密度で良好な薄膜を高速で形成することが可能となる。また、付着抑制部を備えているため、少なくとも２つ設けられた蒸着源のうちの１つから発生した原料蒸発物のプラズマ電極への付着を抑制して、プラズマ電極への原料蒸発物の付着を原因とする異常放電の発生を抑制することが可能となる。異常放電の発生を抑制することで、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

請求項４に記載の薄膜形成装置は、請求項３に記載の薄膜形成装置において、前記プラズマ電極が、前記励起電源からの高周波電力の印加を受けて高周波放電によりプラズマを形成させる高周波コイルで構成されるとともに、前記蒸着源のうちの少なくとも１つの蒸着源に対応して該蒸着源の直上の空間を囲繞するように配置され、前記付着抑制部が、前記蒸着源のうちの少なくとも１つから発生した原料蒸発物が他の蒸発源に対応して配置された前記高周波コイルに付着するのを抑制するように構成されたことを特徴とする。

このように構成することにより、電力をプラズマ電極へ効率的に供給することができる。また、蒸着源の直上の必要な空間でプラズマを発生させることが可能となるため、プラズマと真空槽との相互作用を少なくして、プラズマプロセスの安定化が可能となる。さらに、少なくとも２つ設けられた蒸着源のうちの１つから発生した原料蒸発物が、他の蒸着源の直上の空間を囲繞するように配置された高周波コイルに付着するのを抑制することが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項５に記載の薄膜形成装置は、真空槽内で原料を加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置において、前記真空槽内に配置されて前記基体を保持するための基体保持手段と、原料を蒸発させて原料蒸発物を発生させる少なくとも２つの蒸着源と、該少なくとも２つの蒸着源それぞれの上方位置にプラズマを発生させることにより当該蒸着源から蒸発した原料蒸発物を励起するための励起手段と、前記基体に向けてイオンを照射するためのイオン照射手段と、を備え、前記励起手段が、前記真空槽内に配置されたプラズマ電極と、該プラズマ電極に電力を印加するための励起電源と、前記蒸着源のうちの少なくとも１つから発生した原料蒸発物が前記プラズマ電極に付着するのを抑制するための付着抑制部と、を有して構成され前記プラズマ電極が、前記少なくとも２つの蒸着源のいずれか１つに対応して配置された第１のプラズマ電極と、他の蒸着源の１つに対応して配置された第２のプラズマ電極と、で構成され、前記付着抑制部が、前記蒸着源のうちの少なくとも１つから発生した原料蒸発物が前記第１のプラズマ電極及び前記第２のプラズマ電極のうち少なくともいずれか一方に付着するのを抑制するように構成されたことを特徴とする。

このように、少なくとも２つの蒸着源それぞれの上方位置にプラズマを発生させる励起手段と、イオン照射手段とを備えているため、各蒸着源で発生する原料蒸発物を励起して、高密度で良好な薄膜を高速で形成することが可能となる。特に、例えば光学多層薄膜では２種以上の原料の原料蒸発物を励起して多層薄膜を形成する場合もあるが、そのような場合にも、高密度で良好な薄膜を高速で形成することが可能となる。また、付着抑制部を備えているため、少なくとも２つ設けられた蒸着源のうちの１つから発生した原料蒸発物が第１のプラズマ電極及び第２のプラズマ電極のうち少なくともいずれか一方へ付着するのを抑制して、第１のプラズマ電極や第２のプラズマ電極への原料蒸発物の付着を原因とする異常放電の発生を抑制することが可能となる。異常放電の発生を抑制することで、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

請求項６に記載の薄膜形成装置は、請求項５に記載の薄膜形成装置において、前記励起電源が、前記記第１のプラズマ電極に電力を印加するための第１の励起電源と、前記第２のプラズマ電極に電力を印加するための第２の励起電源と、で構成され、前記第１のプラズマ電極と前記第２のプラズマ電極に前記励起電源から供給する電力を独立に制御するための電力制御手段を備えることを特徴とする。

このように電力制御手段を備えることにより、第１のプラズマ電極と第２のプラズマ電極とでそれぞれ発生させるプラズマを独立に制御して、各蒸着源で発生する原料蒸発物に適したプラズマを各蒸着源の上方位置に安定して形成することが可能となる。これにより、第１のプラズマ電極と第２のプラズマ電極を用いた成膜を、安定した成膜プロセスで実現することすることが可能となる。

請求項７に記載の薄膜形成装置は、請求項６に記載の薄膜形成装置において、前記第１のプラズマ電極に前記第１の励起電源から印加する所定の周波数の電力の位相と、前記第２のプラズマ電極に前記第２の励起電源から印加する所定の周波数の電力の位相とを制御するための位相制御手段を備えることを特徴とする。

このように、位相制御手段を備えることで、第１の励起電源で印加する電力の周波数と第２の励起電源で印加する電力の周波数とが緩衝することにより発生するうなりを抑制することが可能となる。これにより、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

請求項８に記載の薄膜形成装置は、請求項１，請求項３，請求項５ないし請求項７のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置において、前記付着抑制部が、前記プラズマ電極を取り囲むように設けられた被覆部材であることを特徴とする。

このように構成することにより、簡素な構成で、プラズマ電極への原料蒸発物の付着を抑制することが可能となる。

請求項９に記載の薄膜形成装置は、請求項２又は請求項４に記載の薄膜形成装置において、前記付着抑制部が、前記高周波コイルの内周側及び外周側を取り囲むように設けられた被覆部材で構成されたことを特徴とする。

このように構成することにより、簡素な構成で、高周波コイルの内周及び外周への原料蒸発物の付着を抑制することが可能となる。また、高周波コイルで発生させたプラズマを、高周波コイルの内側の比較的閉じられた空間に発生させることとが可能となる。これにより、原料蒸発物を効率的に励起することが可能となる。

請求項１０に記載の薄膜形成装置は、請求項２又は請求項４に記載の薄膜形成装置において、前記被覆部材が、前記高周波コイルの内周側に設けられた内側被覆部材と、前記プラズマ電極の外周側に設けられた外側被覆部材とで構成され、前記内側被覆部材が絶縁体で形成され、前記外側被覆部材が導電体で形成され、前記外側被覆部材が接地されていることを特徴とする。

このように構成することにより、内側被覆部材によって、高周波コイルによるプラズマの発生を妨げることなく、高周波コイルの内周への原料蒸発物の付着を抑制することが可能となる。また、高周波コイルで発生させたプラズマを、高周波コイルの内側の比較的閉じられた空間に発生させることとが可能となる。これにより、原料蒸発物を効率的に励起することが可能となる。また、外側被覆部材によって、高周波コイルの外周への原料蒸発物の付着を抑制することが可能となる。さらに、外側被覆部材によって、高周波コイルの外側でプラズマが発生することを防止して、プラズマを高周波コイルの内側の空間に限定的に発生させることが可能となり、プラズマと真空槽との相互作用をより少なくすることが可能となる。

請求項１１に記載の薄膜形成装置は、請求項２又は請求項４に記載の薄膜形成装置において、前記付着抑制部が、前記高周波コイルの少なくとも内周側を取り囲むように設けられた被覆部材で構成され、該被覆部材が、前記高周波コイルの内周側に設けられた第１の内側被覆部材と、該第１の内側被覆部材と所定の間隔をもって配置された第２の内側被覆部材とを有して構成されていることを特徴とする。

内側被覆部材によって、高周波コイルによるプラズマの発生を妨げることなく、高周波コイルの内周への原料蒸発物の付着を抑制することが可能となる。また、高周波コイルで発生させたプラズマを、高周波コイルの内側の比較的閉じられた空間に発生させることとが可能となる。これにより、原料蒸発物を効率的に励起することが可能となる。さらに、第１の内側被覆部材と第２の内側被覆部材とが所定の間隔をもって配置されているため、その間隔を利用して、内側被覆部材に付着した原料蒸発物やイオンの影響を最小限に抑えながら、高周波放電によるプラズマを安定して持続できる。

上記課題を解決するために、請求項１２に記載の薄膜形成装置は、真空槽内で原料を加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置において、前記真空槽内に配置されて前記基体を保持するための基体保持手段と、原料を蒸発させて原料蒸発物を発生させる蒸着源と、該蒸着源の上方位置にプラズマを形成させることにより該蒸着源から蒸発した原料蒸発物を励起するための励起手段と、前記基体に向けてイオンを照射するためのイオン照射手段と、を備え、前記励起手段が、前記真空槽内に配置されたプラズマ電極と、該プラズマ電極に所定の周波数で電力を印加するための励起電源と、を有して構成され、前記プラズマ電極に対して前記励起電源からの所定の周波数の電力を該所定の周波数の周期よりも長い周期で間欠的に印加する異常放電防止手段を備えたことを特徴とする。

このように励起手段と、イオン照射手段とを備えているため、高密度で良好な薄膜を高速で形成することが可能となる。また、異常放電防止手段を備えているため、プラズマ電極に原料蒸発物が付着しても、この付着した原料蒸発物にイオンが滞留することを抑制することで異常放電の発生を抑制することが可能となる。異常放電の発生を抑制することで、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項１３に記載の薄膜形成装置は、請求項１乃至請求項１２のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置において、前記蒸着源で発生させた原料蒸発物が前記基板に到達することを一時的に妨げるための蒸着停止手段を備え、該蒸着停止手段は、シャッタ部材と、該シャッタ部材を前記プラズマ電極と前記基体保持手段との間に位置させることが可能なシャッタ部材駆動部と、を備えたことを特徴とする。

このように構成することで、前記蒸着源で発生させた原料蒸発物が前記基板に到達することを一時的に妨げながら、励起手段によって蒸着源の上方位置にプラズマを形成させることが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項１４に記載の薄膜形成方法は、真空槽内の蒸着源に充填した原料を加熱することで原料蒸発物を発生させ、プラズマを発生させるための励起手段によって前記蒸着源の上方の空間にプラズマを発生させるとともに、イオンを照射するためのイオン照射手段によって前記基体に向けてイオンを照射しながら、前記基体に対して蒸着を行うことで薄膜を形成させる薄膜形成方法において、前記原料蒸発物が前記励起手段に付着することを抑制しながら前記基体に対して蒸着を行うことを特徴とする。

このように、原料の蒸発物が励起手段に付着することを抑制しながら蒸着を行うため、励起手段への原料蒸発物の付着を原因とする異常放電の発生を抑制することが可能となる。異常放電の発生を抑制することで、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項１５に記載の薄膜形成方法は、真空槽内の蒸着源に充填した原料を加熱することで原料蒸発物を発生させ、プラズマを発生させるための励起手段によって前記蒸着源の上方の空間にプラズマを発生させるとともに、イオンを照射するためのイオン照射手段によって前記基体に向けてイオンを照射しながら、前記基体に対して蒸着を行うことで薄膜を形成させる薄膜形成方法において、前記励起手段によって前記蒸着源の直上の限定的な空間にプラズマを発生させながら前記基体に対して蒸着を行うことを特徴とする。

このように、蒸着を行うことで、蒸着源の直上の必要な空間でプラズマを発生させることが可能となるため、プラズマと真空槽との相互作用を少なくして、プラズマプロセスの安定化が可能となる。また、原料蒸発物を効率的に励起することが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項１６に記載の薄膜形成方法は、真空槽内の蒸着源に充填した原料を加熱することで原料蒸発物を発生させ、プラズマを発生させるための励起手段によって前記蒸着源の上方の空間にプラズマを発生させるとともに、イオンを照射するためのイオン照射手段によって前記基体に向けてイオンを照射しながら、前記基体に対して蒸着を行うことで薄膜を形成させる薄膜形成方法において、前記励起手段によるプラズマの発生を、前記真空槽内に設置されたプラズマ電極に対して所定の周波数の電力を印加することで放電により行うとともに、前記励起手段によるプラズマの発生の際に、前記プラズマ電極に対して前記所定の周波数の電力を該所定の周波数の周期よりも長い周期で間欠的に印加することを特徴とする。

このように、薄膜を形成させることで、励起手段に原料蒸発物が付着しても、この付着した原料蒸発物にイオンが滞留することを抑制することで異常放電の発生を抑制することが可能となる。異常放電の発生を抑制することで、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

上記課題を解決するために、請求項１７に記載の薄膜形成方法は、真空槽内に第１の蒸着源と第２の蒸着源を備えた薄膜形成装置を用いて基体に薄膜を形成させる薄膜形成方法において、前記第１の蒸着源に充填した第１の原料を加熱するともに、プラズマを発生させるための励起手段によって前記第１の蒸着源の直上の空間にプラズマを発生させながら前記基体に対して蒸着を行う第１蒸着工程と、前記第２の蒸着源に充填した第２の原料を加熱して前記基体に対して蒸着を行う第２蒸着工程と、を行い、前記第２の蒸着工程の最中に前記第１の蒸着源の直上の空間でプラズマを維持するとともに、前記第１蒸着工程及び前記第２蒸着工程の少なくともいずれか１つの工程において、前記真空槽内にイオンを照射するイオン照射手段によって前記基体に向けてイオンを照射することを特徴とする。

このように、第２の蒸着工程の最中に第１の蒸着源の直上の空間でプラズマを維持するため、成膜プロセス中に、プラズマの発生・消失を原因として、真空槽内の雰囲気等が急変することを回避し、成膜プロセスを安定化することが可能となる。また、成膜に必要なプロセス時間を短縮することが可能となる。

請求項１８に記載の薄膜形成方法は、請求項１７に記載の薄膜形成方法において、前記第２の原料の原料蒸発物が前記励起手段に付着することを抑制しながら前記第２蒸着工程を行うことを特徴とする。

このように、第２の原料の原料蒸発物が励起手段に付着することを抑制しながら第２の蒸着工程を行うため、第２の蒸着工程で励起手段への原料蒸発物の付着を抑制し、励起手段への原料蒸発物の付着を原因とする異常放電の発生を抑制することが可能となる。異常放電の発生を抑制することで、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

請求項１９に記載の薄膜形成方法は、請求項１７に記載の薄膜形成方法において、前記第１の原料の原料蒸発物が前記励起手段に付着することを抑制しながら前記第１蒸着工程を行い、プラズマを発生させるための励起手段によって前記第２の蒸着源の直上の空間にプラズマを発生させるとともに、前記第２の原料の原料蒸発物が前記励起手段に付着することを抑制しながら前記第２蒸着工程を行うことを特徴とする。

このように、原料蒸発物が励起手段に付着することを抑制しながら第１の蒸着工程及び第２の蒸着工程を行うため、第１の蒸着工程及び第２の蒸着工程で、励起手段への原料蒸発物の付着を抑制し、励起手段への原料蒸発物の付着を原因とする異常放電の発生を抑制することが可能となる。異常放電の発生を抑制することで、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

請求項２０に記載の薄膜形成方法は、請求項１９に記載の薄膜形成方法において、前記第１蒸着工程では、前記第１の蒸着源に対応して設けられた第１の励起手段によって、前記第１の蒸着源の直上の空間にプラズマを発生させ、前記第２蒸着工程では、前記第２の蒸着源に対応して設けられた第２の励起手段によって、前記第２の蒸着源の直上の空間にプラズマを発生させ、前記第１の原料の原料蒸発物が前記第２の励起手段に付着することを抑制しながら前記第１蒸着工程を行い、前記第２の原料の原料蒸発物が前記第１の励起手段に付着することを抑制しながら前記第２蒸着工程を行うことを特徴とする。

このように、第１の原料の原料蒸発物が第２の励起手段に付着することを抑制しながら第１蒸着工程を行い、第２の原料の原料蒸発物が第１の励起手段に付着することを抑制しながら第２蒸着工程を行うため、第１の蒸着工程で第２の励起手段に原料蒸発物が付着すること、第２の蒸着工程で第１の励起手段に原料蒸発物が付着することを、抑制することが可能となる。

請求項２１に記載の薄膜形成方法は、請求項１７乃至請求項２０のうちいずれか1つに記載の薄膜形成方法において、前記第１蒸着工程と前記第２蒸着工程との少なくともいずれか１つの工程において、前記イオン照射手段によって反応性ガスのイオンを照射することを特徴とする。

このように、反応性ガスのイオンを照射することで、基板に到達した原料蒸発物が反応性ガスのイオンビームによって叩かれるため、緻密な薄膜を形成することが可能となる。

請求項２２に記載の薄膜形成方法は、請求項１７乃至請求項２１のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法において、前記第１蒸着工程と前記第２蒸着工程とを同時期に行うことを特徴とする。

以上のように、本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法によれば、高密度で良好な薄膜を高速で形成することが可能となる。また、異常放電の発生を抑制して、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。また、プラズマと真空槽との相互作用を少なくして、プラズマプロセスの安定化が可能となる。

また、本発明の薄膜形成装置によれば、第１のプラズマ電極と第２のプラズマ電極を用いた成膜を、安定した成膜プロセスで実現することすることが可能となる。また、本発明の薄膜形成装置によれば、うなりの発生を抑制することで、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

また、本発明の薄膜形成方法によれば、第２の蒸着工程の最中に第１の蒸着源の直上の空間でプラズマを維持するため、成膜プロセス中に、プラズマの発生・消失を原因として真空槽内の雰囲気等が急変することを回避し、成膜プロセスを安定化することが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材，部材の配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。

図１は、本実施形態の薄膜形成装置の概略構成を示す説明図である。図２，図３は、本実施形態の付着抑制部を示す図である。図４は、本実施形態の薄膜形成装置における制御手段の機能を説明するブロック図である。

図１に示した本実施形態の蒸着装置１は、本発明の薄膜形成装置の一例である。蒸着装置１は、真空槽１１と、基板（不図示）を保持するための基板ホルダ１３と、蒸着源３０ａ，３０ｂと、励起手段（高周波コイル１７ａ，１７ｂ等）と、イオン銃６０と、蒸着停止手段（シャッタ５１ａ，５１ｂ等）と、を有して構成される。基板は、本発明の基体に相当するものである。本発明の基体に相当するものは、本実施形態のように板状の基板に限らず、円柱状，円管状等の部材であってもよい。基板ホルダ１３は、本発明の基体保持手段に相当するものである。蒸着源３０ａは、本発明の第１の蒸着源に相当する。蒸着源３０ｂは、本発明の第２の蒸着源に相当する。イオン銃６０は、本発明のイオン照射手段に相当する。

真空槽１１は、公知の蒸着装置で通常用いられるようなステンレス製の容器であり、概ね直方体の形状をしている。真空槽１１には、排気用の配管１１ａが接続され、配管１１ａを介して接続された真空ポンプ１２によって、真空槽１１内が減圧される。また、真空槽１１には、槽内にガスを導入するためのガス導入管１１ｂが設けられている。ガス導入管１１ｂには、ガスボンベ４１が接続され、ガスボンベ４１から真空槽１１内に酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等のガスを供給できるようになっている。ガスボンベ４１からのガスの流量はマスフローコントローラ４２で調整される。なお、本実施形態では、ガス導入管１１ｂのガス排出口が後述のプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂに向くように、ガス導入管１１ｂが配置される。

さらに、真空槽１１の内壁には、補正板１５が立設されている。補正板１５は、板状の部材である。この補正板１５は、蒸着源３０ａ，３０ｂから発生する原料蒸発物や、イオン銃６０から照射されるイオンビームが、基板ホルダ１３に配置される基板に均一に、又は所望の分布で到達するようにするためのものである。補正板１５の形状は、基板の配置や、蒸着源３０ａ，３０ｂと基板ホルダ１３との相対的な位置や、形成させようとする薄膜の膜厚分布等に応じて種々の形状が採用される。

基板ホルダ１３は、薄膜を形成させる基板を保持するためのものであり、本実施形態の基板ホルダ１３は、ドーム形状を有している。ドーム形状をした基板ホルダ１３の内側面には複数枚の基板が配設され、真空槽１１の底面に配置された蒸着源３０ａ，３０ｂと、基板とが対向するようになっている。すなわち、基板ホルダ１３は、真空槽１１の上部に蒸着源３０ａ，３０ｂに対向して設けられている。また、基板ホルダ１３は、基板が蒸着源３０ａ，３０ｂに対向した状態で公転するように、モータ（不図示）によって回転させられる。また、基板ホルダ１３の上部には、ヒーター１４が配置され、ヒーター１４に接続したヒーター電源２４によって基板を熱することができるようになっている。なお、基板ホルダ１３には、温度を測定するための熱伝対１３ａ（図４参照）が設けられている。

蒸着源３０ａ，３０ｂは、真空槽１１の底面に設けられる。本実施形態の蒸着源３０ａ，３０ｂは、電子ビーム蒸着源であり、水冷した坩堝に充填された蒸着原料に電子ビームを照射することにより、蒸着原料を蒸発させるように構成されている。本実施形態では、真空槽１１内に蒸着源３０ａと蒸着源３０ｂが設けられ、複数の蒸着源を用いて成膜することが可能とされている。蒸着源３０ａは、薄膜の原料を保持する坩堝３１ａと、坩堝３１ａに充填された原料に照射する電子ビームを発生させるための電子銃３２ａとを備えている。蒸着源３０ｂも、蒸着源３０ａと同様に、坩堝３１ｂと、電子銃３２ｂとを備えている。なお、本実施形態の坩堝３１ａ，３１ｂは、全体形状が概ね立方体又は直方体をしており、上面に凹部を備えているものである。

電子銃３２ａには電子銃電源２５ａが接続され、電子銃３２ｂには電子銃電源２５ｂが接続されている。電子銃電源２５ａ，２５ｂによって電子銃３２ａ，３２ｂに電力を供給することで、電子銃３２ａ，３２ｂから電子ビームを発生させて、この電子ビームによって、坩堝３１ａ，３１ｂ内の蒸着原料が加熱される。加熱された蒸着原料の蒸発物である原料蒸発物は、真空槽１１内に拡散し、その一部が基板ホルダ１３に保持された基板に付着して薄膜を形成する。

なお、蒸着源として、抵抗過熱蒸発源や、高周波加熱蒸発源を用いたり、レーザービームを用いた蒸着源を用いたりすることもできる。抵抗過熱蒸発源は、蒸着原料が充填されたヒータやボードに通電することで発生する電熱を利用して蒸着原料の蒸発を行う蒸着源である。高周波加熱蒸発源は、アルミナ等の坩堝に充填した蒸着原料を高周波コイルによる高周波誘導で加熱して蒸着原料の蒸発を行う蒸着源である。

次に、本発明の励起手段について説明する。本実施形態では、励起手段は、高周波コイル１７ａ，１７ｂと、高周波電源２６ａ，２６ｂと、マッチング回路２９ａ，２９ｂと、カバー部材１８ａ，１８ｂとを有して構成される。
高周波コイル１７ａ，１７ｂは、本発明のプラズマ電極に相当し、高周波コイル１７ａが第１のプラズマ電極に相当し、高周波コイル１７ｂが第２のプラズマ電極に相当する。高周波コイル１７ａ，１７ｂは、銅製等の管材が螺旋状に形成された部材である。高周波コイル１７ａ，１７ｂは、蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍に設けられ、蒸着源３０ａ，３０ｂの直上の空間を囲繞する。このとき、高周波コイル１７ａ，１７ｂは、高周波コイル１７ａ，１７ｂの螺旋状部分の中心軸が蒸着源３０ａ，３０ｂと基板ホルダ１３を結ぶ方向を向き、蒸着源３０ａ，３０ｂから基板ホルダ１３を臨むことができるように配設される。

高周波コイル１７ａにはマッチング回路２９ａを介して高周波電源２６ａが接続され、高周波コイル１７ｂにはマッチング回路２９ｂを介して高周波電源２６ｂが接続され、高周波コイル１７ａ，１７ｂに高周波の電力が印加されるようになっている。高周波電源２６ａ，２６ｂは、１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を出力するものである。なお、高周波電源２６ａ，２６ｂは、本発明の励起電源に相当する。また、高周波電源２６ａが本発明の第１の励起電源に相当し、高周波電源２６ｂが本発明の第２の励起電源に相当する。

この高周波電源２６ａ，２６ｂによって、高周波コイル１７ａ，１７ｂに高周波電力を印加して、高周波コイル１７ａ，１７ｂからの高周波放電によってプラズマを発生させることが可能である。プラズマを発生させる場合、まず、真空ポンプ１２で真空槽１１内を減圧して、必要に応じてガスボンベ４１からガスを真空槽１１内に導入する。その後、高周波電源２６ａ，２６ｂで高周波コイル１７ａ，１７ｂに高周波電力を印加することで、蒸着源３０ａの直上の高周波コイル１７ａで囲われた空間であるプラズマ生成空間Ｐａと、蒸着源３０ｂの直上の高周波コイル１７ｂで囲われた空間であるプラズマ生成空間Ｐｂと、それぞれにプラズマを発生させることができる。

本実施形態の蒸着装置１では、高周波電源２６ａが高周波コイル１７ａに対応して設けられ、高周波電源２６ｂが高周波コイル１７ｂに対応して設けられることで、高周波コイル１７ａに対する電力供給と高周波コイル１７ｂに対する電力供給を独立に制御可能な構成にしている。これにより、プラズマ生成空間Ｐａとプラズマ生成空間Ｐｂのプラズマを独立に制御して、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂで安定したプラズマを発生可能にしている。

また、本実施形態では、高周波コイル１７ａ，１７ｂを蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍に設けて、高周波コイル１７ａ，１７ｂで囲われた比較的閉ざされたプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂにプラズマを発生させる構成にしているため、次の効果がある。すなわち、高周波電源２６ａ，２６ｂによって電子銃３２ａ，３２ｂで坩堝３１ａ，３１ｂ内の原料を加熱・蒸発させながら、高周波電源２６ａ，２６ｂによって高周波コイル１７ａ，１７ｂに高周波電圧を印加することで、蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍にある原料蒸発物（蒸着雲）をプラズマ化することができる。

蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍且つ直上のプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂは、原料蒸発物の密度が高い場所であり、この場所にプラズマを生成させることにより、原料蒸発物を効率よく励起して、そのエネルギー順位を高くすることができる。電子銃３２ａ，３２ｂで発生させる電子ビームの効果によっても、原料蒸発物が若干励起されることは、従来から知られているが、本実施形態では、これに加えて、高周波コイル１７ａ，１７ｂを蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍に配置して、蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍且つ直上のプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂにプラズマを生成させることによって、積極的に原料蒸発物をプラズマ化することを可能にしている。

また、本実施形態では、高周波コイル１７ａ，１７ｂを、基板（基板ホルダ１３）から離間させて、蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍に設けることで、高周波コイル１７ａ，１７ｂで発生させるプラズマの荷電粒子が基板や基板に形成する薄膜に悪影響を与えないように、また基板近傍で異常放電が生じないようにしている。さらに、蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍に高周波コイル１７ａ，１７ｂを設けて、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂにプラズマを発生させる構成とすることで、真空槽１１の側壁面へのプラズマの影響を少なくして、真空槽壁面から不純物が発生するというプラズマと真空槽との相互作用を減らしている。

さらに、高周波電源２６ａ，２６ｂには、位相シフタ２７を接続する。位相シフタは、うなり（ビート）を防止することができるように設けられているものである。高周波電源２６ａで印加する高周波電力と、高周波電源２６ｂで印加する高周波電力の周波数には、僅かな差がある場合がある。このように周波数に僅かな差がある場合に、高周波電源２６ａ，２６ｂから同時期に電力を供給して高周波コイル１７ａ，１７ｂで高周波放電を行うと、うなりが発生することがある。位相シフタ２７は、高周波電源２６ａの高周波電力と、高周波電源２６ｂの高周波電力の位相を調整するものである。本実施形態では、位相シフタで位相を調整することで、うなりの発生を防止できる構成にしている。うなりの発生を防止することで、高周波コイル１７ａ，１７ｂで安定した高周波放電を可能にして、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂで安定したプラズマを発生可能にしている。

カバー部材１８ａ，１８ｂは、高周波コイル１７ａ，１７ｂを覆うように設けられている部材である。カバー部材１８ａ，１８ｂは、本発明の付着抑制部や、被覆部材に相当する。カバー部材１８ａ，１８ｂは、高周波コイル１７ａ，１７ｂの内周側及び外周側を取り囲むように設けられる。カバー部材１８ａ，１８ｂで高周波コイル１７ａ，１７を覆う構成にすることで、高周波コイル１７ａ，１７を覆うだけの簡素な構成で、原料蒸発物の高周波コイル１７ａ，１７ｂへの付着を抑制することが可能となる。

図２は、カバー部材１８ａの一例を示す。図２の（Ａ）は、カバー部材１８ａの平面図である。図２の（Ｂ）は、図２の（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。なお、図２には、高周波コイル１７ａや、ガスボンベ４１から真空槽１１内にガスを供給するガス導入管１１ｂも示している。本実施形態のカバー部材１８ａは、高周波コイル１７ａの内周側から高周波コイル１７ａを覆う内周被覆部材１８ａ_１と、高周波コイル１７ａの外周側と下側，上側から高周波コイル１７ａを覆う外周被覆部材１８ａ_２とで構成され、高周波コイル１７ａの内周側と外周側とを覆うものである。

図２に示すように、本実施形態の内周被覆部材１８ａ_１は、高周波コイル１７ａの内側に配置するために、高周波コイル１７ａの内径よりも小さな径を有する円筒状の部材である。本実施形態の外周被覆部材１８ａ_２は、高周波コイル１７ａの外周側に位置する円筒状の側壁面Ｗ１と、高周波コイル１７ａの上側に位置する環状の上壁面Ｗ２と、高周波コイル１７ａの下側に位置する環状の下壁面Ｗ３とで構成され、側壁面Ｗ１と上壁面Ｗ２、側壁面Ｗ１と下壁面Ｗ３がそれぞれ一体に形成されている。外周被覆部材１８ａ_２の下壁面Ｗ３には、高周波コイル１７ａを通すための挿通孔ｈｏが設けられている。挿通孔ｈｏを側壁面Ｗ１に設けるようにしてもよい。なお、内周被覆部材１８ａ_１と外周被覆部材１８ａ_２の間や、挿通孔ｈｏでの外周被覆部材１８ａ_２と高周波コイル１７ａの間に僅かに隙間を設けたり、内周被覆部材１８ａ_１や外周被覆部材１８ａ_２に微小な排気孔を設けたりして、内周被覆部材１８ａ_１と外周被覆部材１８ａ_２とで囲われた空間を排気等できるようにしておくのが好ましい。

本実施形態では、外周被覆部材１８ａ_２は、図示しない支柱を介して真空層１１に固定される。内周被覆部材１８ａ_１は、外周被覆部材１８ａ_２の下壁面Ｗ３に形成された支持溝ｍに嵌合されて、支持される。内周被覆部材１８ａ_１と外周被覆部材１８ａ_２の支持の方法は、これに限らず、内周被覆部材１８ａ_１も支柱を介して真空槽１１に固定したり、外周被覆部材１８ａ_２に内周被覆部材１８ａ_１をネジ等で取り付けたり、係合させたり等してもよい。内周被覆部材１８ａ_１を支柱で真空槽１１に固定して、外周被覆部材１８ａ_２を内周被覆部材１８ａ_１に支持させてもよい。

本実施形態では、内周被覆部材１８ａ_１は、絶縁体で形成される。内周被覆部材１８ａ_１を形成する絶縁体としては、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢＮ、ＭｇＯ・ＳｉＯ_２等又はこれらを主成分とするものが考えられる。内周被覆部材１８ａ_１を絶縁体で形成することにより、高周波コイル１７ａ，１７ｂの内側でのプラズマの発生が、内周被覆部材１８ａ_１によって妨げられることなく、好適である。

外周被覆部材１８ａ_２は、導電体で形成され、接地される。外周被覆部材１８ａ_１を形成する導電体としては、例えばステンレス、ニッケル、銅、モリブデン等が考えられる。本実施形態では、導電体からなる外周被覆部材１８ａ_２を接地する。外周被覆部材１８ａ_２を接地することで、高周波コイル１７ａの外側にプラズマが発生することを防止して、プラズマを高周波コイル１７ａの内側の限定的な空間に発生させることが可能となる。言い換えると、プラズマを高周波コイル１７ａの内側に限定的に発生させることが可能となる。これにより、プラズマと真空槽１１との相互作用をより少なくして、安定した成膜を実現することが可能となる。

カバー部材１８ｂも、上記カバー部材１８ａと同様に、絶縁体で形成された内周被覆部材１８ｂ_１及び導電体で形成された外周被覆部材１８ｂ_２で構成され、外周被覆部材１８ｂ_２が接地される。また、内周被覆部材１８ｂ_１や外周被覆部材１８ｂ_２の形状も、図２で示した内周被覆部材１８ａ_１や外周被覆部材１８ａ_２の形状と同様である。なお、内周被覆部材１８ａ_１，１８ｂ_１が、本発明の内側被覆部材に相当し、外周被覆部材１８ａ_２，１８ｂ_２が、本発明の外側被覆部材に相当する。

本発明の付着抑制部や、被覆部材に相当するものとしては、上記のカバー部材１８ａ、１８ｂの例の他に、次に説明するカバー部材１１８ａ，１１８ｂのような構成としてもよい。
図３は、カバー部材１１８ａを示す。図示は省略するが、カバー部材１１８ｂも、このカバー部材１１８ａと同様の構成とすることができる。図３の（Ａ）は、カバー部材１１８ａの平面図である。図３の（Ｂ）は、図３の（Ａ）におけるＹ−Ｙ断面図である。なお、図３には、高周波コイル１７ａや、ガス導入管１１ｂも示している。本実施形態のカバー部材１１８ａは、高周波コイル１７ａの内周側から高周波コイル１７ａを覆う内周被覆部材１１８ａ_１と、高周波コイル１７ａの外周側と下側，上側から高周波コイル１７ａを覆う外周被覆部材１１８ａ_２とで構成され、高周波コイル１７ａの内周側と外周側とを覆うものである。内周被覆部材１１８ａ_１が、本発明の内側被覆部材に相当し、外周被覆部材１１８ａ_２が、本発明の外側被覆部材に相当する。

図３に示すように、本実施形態の内周被覆部材１１８ａ_１は、本発明の第２の内側被覆部材に相当する内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄと、本発明の第１の内側被覆部材に相当する内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕで構成される。内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄ、内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕは、いずれも高周波コイル１７ａの内側に配置するために、高周波コイル１７ａの内径よりも小さな径を有する円筒状の部材である。本実施形態では、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄが、内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕの径よりもさらに小さい径を有する。本実施形態の外周被覆部材１１８ａ_２は、上記の図２に示した外周被覆部材１８ａ_２と同様の形状を備える。ただし、外周被覆部材１１８ａ_２の上壁面には係合部ｈａ_２を備える。なお、本実施形態において、係合部ｈａ_２は、外周被覆部材１１８ａ_２の上壁面端部に設けられた段差である。

本実施形態では、外周被覆部材１１８ａ_２は、図示しない支柱を介して真空層１１に固定される。内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄは、外周被覆部材１１８ａ_２の下壁面Ｗ３に形成された支持溝ｍに嵌合されて、支持される。内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕは、内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕの上端に形成された係合片ｈａ_１を、外周被覆部材１１８ａ_２の上壁面に形成された係合部ｈａ_２に係合させることで、支持される。さらに、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄは、少なくともその一部が内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕの内側に挿入されて、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄと内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕとが、少なくとも一部で重なり合うように配置される。このとき、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄと内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕとの間に所定の間隔（数ミリ程度）ができるように、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄ、内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕの径が定められている。なお、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄ，内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕと外周被覆部材１８ａ_２の支持の方法は、上記に限らず、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄ，内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕをネジ等で取り付けてもよい。

図３の例では、上記のように、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄと内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕとの間に所定の間隔ができるように、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄ，内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕが配置されている。このように内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄと内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕとの間に間隔を設けることで、その間隔を利用して、内周被覆部材１１８ａ_１に付着した原料蒸発物やイオンの影響を最小限に抑えながら、プラズマ生成空間Ｐａで高周波放電によるプラズマを安定して持続できる。

内周被覆部材１１８ａ_１は、上記の内周被覆部材１８ａ_１の場合と同様に絶縁体で形成されるのが好ましい。しかし、内周被覆部材１１８ａ_１では、内周下側被覆部材１１８ａ_１＿ｄと内周上側被覆部材１１８ａ_１＿ｕとの間に間隔を設け、その間隔を利用して高周波放電を行うことが可能なため、ステンレス、ニッケル、銅、モリブデン等の導電体で内周被覆部材１１８ａ_１を形成することも可能である。外周被覆部材１１８ａ_２は、上記の外周被覆部材１１８ａ_２と同様に、導電体で形成され、接地される。

次に、本発明の蒸着停止手段について説明する。本発明の蒸着停止手段は、本実施形態では、シャッタ５１ａ，５１ｂと、回転棒５２ａ，５２ｂと、シャッタ駆動モータ５３ａ，５３ｂと、で構成される。なお、シャッタ５１ａ，５１ｂが、本発明のシャッタ部材に相当し、回転棒５２ａ，５２ｂ及びシャッタ駆動モータ５３ａ，５３ｂが、本発明のシャッタ部材駆動部に相当する。
シャッタ５１ａは、プラズマ生成空間Ｐａ上部を覆う大きさの板状をした部材である。シャッタ５１ｂは、プラズマ生成空間Ｐｂの上部を覆う大きさの板状をした部材である。本実施形態のシャッタ５１ａには回転棒５２ａを介してシャッタ駆動モータ５３ａ（図４参照）が連結され、シャッタ５１ｂには回転棒５２ｂを介してシャッタ駆動モータ５３ｂ（図４参照）が連結されている。シャッタ駆動モータ５３ａを駆動させることで、回転棒５２ａが回転する。シャッタ５１ａは、この回転棒５２ａの回転にともなって、プラズマ生成空間Ｐａの上部を覆う位置と、覆わない位置との間で移動するようになっている。シャッタ５１ｂもシャッタ５１ａと同様に、プラズマ生成空間Ｐｂの上部を覆う位置と、覆わない位置との間で移動する。

シャッタ５１ａ，５１ｂがプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂの上部を覆わない位置にあるときには、原料蒸発物がプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂから基板ホルダ１３の方向へ移動して基板に到達することが可能となる。シャッタ５１ａ，５１ｂがプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂの上部を覆う位置にあるときには、原料蒸発物がプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂから基板ホルダ１３の方向へ移動して基板に到達することが一時的に妨げられる。なお、本実施形態では、シャッタ５１ａ，５１がプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂの上部を覆う位置にあるときでも、ガス導入管１１ｂからのガスや、蒸着源３０ａ，３０ｂからの原料蒸発物がプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂに供給されることが妨げられることがないため、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂでプラズマを持続させることが比較的容易となっている。

次に、本発明のイオン照射手段に相当するイオン銃６０について説明する。イオン銃６０は、真空槽１１内で基板に向けてイオンビームを照射するためのものである。なお、上述の励起手段（高周波コイル１７ａ，１７ｂ，高周波電源２６ａ，２６ｂ等）でプラズマを発生させることによっても、真空槽１１内にイオンを生じ、このイオンが基板に達することもある。しかし、上述の励起手段は、蒸発雲を積極的に励起するためのものである。本発明のイオン照射手段は、これとは異なり、基板に向けて高エネルギーのイオンを照射するために、上述の励起手段とは別に設けられるものである。

イオン銃６０には、ガスボンベ６１が配管を介して接続され、このガスボンベ６１から酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等のガスが、イオン銃６０に導入できるように構成されている。ガスボンベ６１からのガスの流量はマスフローコントローラ６３で調整される。イオン銃６０に導入されたガスは、イオン銃６０でイオン化・励起され、イオン化・励起されたガスがイオンビームとして真空槽１１内に照射されることとなる。そのため、イオン銃６０には、ガスのイオン化・励起、イオンの加速等のための電力を供給するイオン銃電源６２が接続されている。また、イオン銃６０には、空間電荷を中和するためにニュートラライザ機能が備わっている。イオン銃６０としては、例えば、高周波放電型（Ｆｒｅｅｍａｎ）型、熱電子衝撃（Ｋａｕｆｍａｎ）型、マイクロ波型、冷陰極型等のイオン銃を用いることができる。

イオン銃６０のイオンビームを照射する部分にはシャッタ６４が設けられている。本実施形態のシャッタ６４には回転棒６５を介してシャッタ駆動モータ６６（図４参照）が連結されている。シャッタ駆動モータ６６を駆動させることで、回転棒６５が回転する。シャッタ６４は、この回転棒６５の回転にともなって、イオン銃６０の上部を覆う位置と、覆わない位置との間で移動する。シャッタ６４がイオン銃６０の上部を覆わない位置にあるときには、イオンビームが基板ホルダ１３の方向へ移動して基板に到達することが可能となる。シャッタ６４がイオン銃６０の上部を覆う位置にあるときには、イオンビームが基板ホルダ１３の方向へ移動して基板に到達することが一時的に妨げられる。

蒸着装置１には、さらに、形成された薄膜の膜厚を監視するために、投光器７１、受光器７２、モニタ７３、モニタマスク７４、投光側ミラー７５、受光側ミラー７６が設けられている。投光器７１から発せられた光は投光側ミラー７５で反射してモニタ７３に達する。モニタ７３で反射した光は、受光側ミラー７６を介して受光器７２に達する。受光器７２で受ける光の変化量から、モニタ７３に形成された薄膜の膜圧を監視する。

本実施形態では、モニタ７３の蒸着源３０ａ，３０ｂ側には板状のモニタマスク７４が設けられている。モニタマスク７４には穴が設けられ、モニタ７３には、このモニタマスク７４の穴に対応する位置にだけ薄膜が形成される。したがって、モニタマスク７４を回転させる等により、穴の位置を移動させれば、同じモニタ７３の異なる位置に薄膜を形成させることができる。したがって、例えば、薄膜を積層させる場合等には、薄膜の各層の形成を開始する際に、モニタマスク７４の穴の位置を移動させて新しい場所に薄膜を形成させるようにすれば、層毎の膜厚を正確に監視することが可能となる。

図４は、蒸着装置１の制御手段の機能を説明するブロック図である。制御装置８０は、各種の制御をおこなうＣＰＵ，ＣＰＵの動作プログラムを記憶するＲＯＭ，ＣＰＵの動作で必要に応じて情報の記憶を行うＲＡＭ等で構成される。制御装置８０は、受光器７２、熱伝対１３ａ等からの検出信号等の入力を受ける。また、制御装置８０は、ヒーター電源２４、電子銃電源２５ａ，２５ｂ、高周波電源２６ａ，２６ｂ、位相シフタ２７、イオン銃電源６２、シャッタ駆動モータ５３ａ，５３ｂ、マスフローコントローラ４２，６３の制御等を統括的に行うものである。電子銃電源２５ａ，２５ｂを制御する制御装置８０が、本発明の電力制御手段に相当する。また、位相シフタ２７や、位相シフタ２７を制御する制御装置８０が本発明の位相制御手段に相当する。

制御装置８０は、外部からのスイッチ等の操作に応じて、又は予め定められた制御プログラムに従って、各種の制御を行う。例えば、成膜中等に熱伝対１３ａからの信号を受けて、基板（基板ホルダ１３）を所望の温度に維持するように、ヒーター電源２４の出力を調整する。また、制御装置８０は、受光器７２からの信号を受けて、所定の膜厚の薄膜が基板に蒸着されたことを検知すると、シャッタ駆動モータ５３ａ，５３ｂ等を制御して、蒸着の中断等を行う。また、成膜の状況に応じて、制御装置８０から高周波電源２６ａ，２６ｂ、位相シフタ２７、マスフローコントローラ４２，６３等へ制御信号を与える構成にして、制御装置８０を介してプラズマ状態の調整を行う。

以下に、上述の本実施形態の蒸着装置１を用いて、２種類の薄膜（例えば、屈折率の相違する２種類の薄膜）を交互に積層させた薄膜を形成する方法について説明する。

まず、坩堝３１ａに原料Ｓａを充填し、坩堝３１ｂに原料Ｓｂを充填する。原料Ｓａは、本発明の第１の原料に相当する。原料Ｓｂは、本発明の第２の原料に相当する。本実施形態では、坩堝３１ａと坩堝３１ｂに、それぞれ異なる原料を充填して、２種類の薄膜を交互に積層させた薄膜を形成する。例えば、原料Ｓａとして酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を、原料Ｓｂとして酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を使用する。次いで、基板ホルダ１３に基板を保持させて、真空槽１１内に配置する。この状態で、真空槽１１内を所定の圧力まで減圧する。例えば、約１×１０^−３Ｐａ以下に調整する。この段階では、シャッタ５１ａ，５１ｂはプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂの上部を覆う位置にあり、シャッタ６４はイオン銃６０の上部を覆う位置にある。

真空槽１１内が所定の圧力で安定したら、マスフローコントローラ４２を制御して、ガスボンベ４１から、所定流量で必要なガスを真空槽１１内に導入する。例えば、約５０ｃｃｍ（ｓｃｃｍは、０℃，１ａｔｍにおける、１分間あたりの流量を表すもので、ｃｍ^３/ｍｉｎに等しい。）で、酸素ガスを真空槽１１内に導入する。勿論、必要なければ、ガスボンベ４１からのガス導入を行わなくてもよい。

また、マスフローコントローラ６３を制御してイオン銃６０にガスを導入し、イオン銃電源６２からイオン銃に電力を供給して、イオン銃６０に導入したガスのイオンをイオンビームとして真空槽１１内へ照射する。この時点では、シャッタ６４をイオン銃６０の上部を覆う位置に配置しておく。イオン銃６０によるイオンビームの真空槽１１内への照射は、後述の原料Ｓａの蒸着の最中、及び原料Ｓｂの蒸着の最中に亘って行われる。なお、イオン銃６０に導入するガスは、形成する薄膜の構成元素等に応じて適宜都合のよいものを選ぶ。例えば、酸素ガス，窒素ガス等の反応性ガスを導入するようにする。反応性ガスのイオンを基板に形成する薄膜に照射することで、反応性ガスのイオンビームの運動エネルギーを薄膜に与えて、緻密な薄膜を形成することが可能となる。

続いて、電子銃電源２５ａ，２５ｂによって電子銃３２ａ，３２ｂに対する電力供給を開始する。なお、この時点では、蒸着は未だ開始しないため、電子銃３２ａ，３２ｂに対する電力供給は必要最小限で維持する。次に、シャッタ駆動モータ６６を駆動させることで、シャッタ６４をイオン銃６０の上部を覆わない位置へ移動させることで、イオンビームを真空槽１１内の基板に向けて照射する。また、このようにシャッタ６４を移動させるとともに、高周波電源２６ａ，２６ｂによって高周波コイル１７ａ，１７ｂに電力を供給して、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂでプラズマを発生させる。

制御装置８０によって、ガス流量や、高周波コイル１７ａ，１７ｂに供給する電力等を調整することで、プラズマ生成空間Ｐａとプラズマ生成空間Ｐｂそれぞれに、待機状態のプラズマを発生させて、この状態を維持する。本実施形態では、高周波コイル１７ａ，１７ｂに対して、プラズマが消えない程度の電力を供給するように調整して、待機状態のプラズマを維持する。また、高周波コイル１７ａ，１７ｂに供給する電力の位相は、位相シフタ２７によって調整する。待機状態のプラズマが安定したところで、その後、本発明の第１蒸着工程に相当する工程として、原料Ｓａの蒸着を開始する。

原料Ｓａの蒸着では、先ず、電子銃３２ａに供給する電力を所定の値に上げて、電子ビームを原料Ｓａに照射して、原料Ｓａの蒸発物である原料蒸発物Ｓａ’を発生させる。これと同時期に、高周波コイル１７ａに供給する電力を上げて、プラズマ生成空間Ｐａに原料Ｓａ蒸着時のプラズマを発生させる。原料Ｓａ蒸着時のプラズマは、待機状態のプラズマよりもプラズマ密度が高い状態のプラズマである。そして、プラズマ生成空間Ｐａで原料Ｓａ蒸着時のプラズマを安定させたら、シャッタ駆動モータ５３ａを制御して、シャッタ５１ａをプラズマ生成空間Ｐａの上部を覆わない位置に移動させる。これにより、プラズマ生成空間Ｐａを通過した原料蒸発物Ｓａ’が基板ホルダ１３の方向へ移動して、その一部が基板に付着することで、原料Ｓａの蒸着が行われる。本実施形態では、カバー部材１８ａ，１８ｂで覆われた高周波コイル１７ａ，１７ｂを備えた蒸着装置１を用いて原料Ｓａの蒸着を行うことで、高周波コイル１７ａ，１７ｂへの原料蒸発物Ｓａ’の付着を抑制しながら原料Ｓａの蒸着を行う。

原料Ｓａの蒸着が行われている間、制御装置８０は、受光器７２からの信号を監視する。制御装置８０は、受光器７２からの信号によって、所望の膜厚の薄膜が基板に形成されたことを確認すると、シャッタ駆動モータ５３ａを制御してシャッタ５１ａをプラズマ生成空間Ｐａの上部を覆う位置に移動させる。このようにシャッタ５１ａを移動させることで、原料蒸発物Ｓａ’が基板ホルダ１３の方向へ移動することを妨げて、原料Ｓａの蒸着を終了する。次いで、電子銃３２ａに供給する電力を下げるとともに、高周波コイル１７ａに供給する電力を下げて、プラズマ生成空間Ｐａで待機状態のプラズマを維持する。

次に、本発明の第２蒸着工程に相当する工程として、原料Ｓｂの蒸着を開始する。原料Ｓｂの蒸着では、先ず、電子銃３２ｂに供給する電力を所定の値に上げて、電子ビームを原料Ｓｂに照射して、原料Ｓｂの蒸発物である原料蒸発物Ｓｂ’を発生させる。これと同時期に、高周波コイル１７ｂに供給する電力を上げて、プラズマ生成空間Ｐｂに原料Ｓｂ蒸着時のプラズマを発生させる。原料Ｓｂ蒸着時のプラズマは、待機状態のプラズマよりもプラズマ密度が高い状態のプラズマである。そして、プラズマ生成空間Ｐｂで原料Ｓｂ蒸着時のプラズマを安定させたら、シャッタ駆動モータ５３ｂを制御して、シャッタ５１ｂをプラズマ生成空間Ｐｂの上部を覆わない位置に移動させる。これにより、プラズマ生成空間Ｐｂを通過した原料蒸発物Ｓｂ’が基板ホルダ１３の方向へ移動して、その一部が基板に付着することで、原料Ｓｂの蒸着が行われる。本実施形態では、カバー部材１８ａ，１８ｂで覆われた高周波コイル１７ａ，１７ｂを備えた蒸着装置１を用いて原料Ｓｂの蒸着を行うことで、高周波コイル１７ａ，１７ｂへの原料蒸発物Ｓｂ’の付着を抑制しながら原料Ｓｂの蒸着を行う。

原料Ｓｂの蒸着が行われている間も、制御装置８０は、受光器７２からの信号を監視する。制御装置８０は、受光器７２からの信号によって、所望の膜厚の薄膜が基板に形成されたことを確認すると、シャッタ駆動モータ５３ｂを制御してシャッタ５１ｂをプラズマ生成空間Ｐｂの上部を覆う位置に移動させる。このようにシャッタ５１ｂを移動させることで、原料蒸発物Ｓｂ’が基板ホルダ１３の方向へ移動することを妨げて、原料Ｓｂの蒸着を終了する。次いで、電子銃３２ｂに供給する電力を下げるとともに、高周波コイル１７ｂに供給する電力を下げて、プラズマ生成空間Ｐｂで待機状態のプラズマを維持する。

上述の原料Ｓａの蒸着、原料Ｓｂの蒸着を繰り返すことで、積層数を増やした薄膜を形成することができる。

本実施形態の蒸着装置１を用いて、上記のように薄膜を形成することで、以下の効果を奏する。

本実施形態では、高周波電源２６によって高周波コイル１７ａ，１７ｂに電力を供給して、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂでプラズマを発生させる前に、予め、イオン銃６０からイオンビームを真空槽１１内に照射している。予め、イオンビームを真空槽１１内に照射することで、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂにプラズマが発生するきっかけとなるイオン，電子を多量に存在させておくことができる。従来は、高周波コイルを用いて（ＲＦ誘導結合型で）プラズマを発生させるために、３×１０^−２Ｐａ程度の圧力が必要であった。しかし、本実施形態のように、プラズマが発生するきっかけとなるイオン，電子を多量に存在させ、比較的閉じた空間であるプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂにプラズマを発生させることで、従来よりも低い圧力でプラズマをプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂに発生させることが可能となる。また、従来は、プラズマを維持させるために、３．０×１０^−２Ｐａ以上の圧力が必要であったが、本実施形態では、イオン銃６０からイオン等が供給されるため、２．０×１０^−２Ｐａ程度の低い圧力でプラズマを維持させることができる。これにより、従来に比べて広い圧力範囲で薄膜の形成をすることが可能になる。

本実施形態では、高周波コイル１７ａ，１７ｂでプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂにプラズマを発生させながら蒸着を行うことで、原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’は、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂで励起される。従って、高周波コイル１７ａ，１７ｂを設けない場合に比べて、ガスボンベ４１から供給された反応性ガス等と原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’とを反応させ易くなる。このように原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’が反応性ガスと反応し易くなれば、原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’と反応性ガスを充分に反応させながら、薄膜の形成速度（成膜速度）を上昇させることができる。特に本実施形態では、ガス導入管１１ｂのガス排出口がプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂに向くようにガス導入管１１ｂが配置されているため、原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’と反応性ガスを充分に反応させ易くなっている。

例えば、形成させる薄膜が酸化物である場合には、ガスボンベ４１からプラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂに反応性ガスとして酸素ガスを供給すれば、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂを通過した原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’を酸素ガスと反応させやすくなる。このように原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’が酸素ガスと反応し易くなれば、原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’と反応性ガスを充分に反応させながら、薄膜の形成速度を上昇させて、酸素欠損の少ない薄膜を形成することができる。

一方で、高周波電源２６で供給する電力を調整したり、ガスボンベ４１から供給するガス流量を調整したりすることで、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂのプラズマ中における励起種の密度を調整できるため、原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’と反応性ガスとの反応し易さの程度を変化させて、基板に形成する膜質を高精度に制御できる。

また、基板に到達した原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’は、基板面上でイオン銃６０から照射されたイオンビームによって叩かれるため、緻密な薄膜を形成することができる。さらに、蒸着装置１によれば、高周波電源２６ａ，２６ｂの制御と、イオン銃電源６２の制御とを独立に行うことができるため、成膜プロセス条件をきめ細かく調整することができ、形成する薄膜の性能を精密に制御することができる。

また、本実施形態では、カバー部材１８ａ，１８ｂが設けられているため、高周波コイル１７ａ，１７ｂに原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’が付着することを抑制することができる。特に、本実施形態では、カバー部材１８ａ，１８ｂが高周波コイル１７ａ，１７ｂの内周側及び外周側を取り囲むように設けられているため、坩堝３１ａの中から発生した原料蒸発物Ｓａ’が高周波コイル１７ｂの外周側に付着することや、坩堝３１ｂの中から発生した原料蒸発物Ｓｂ’が高周波コイル１７ａの外周側に付着することを抑制することができる。高周波コイル１７ａ，１７ｂへの原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’の付着を抑制することにより、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂにおけるプラズマを安定させることができる。

また、本実施形態では、原料Ｓｂの蒸着が行われている間、すなわち、プラズマ生成空間Ｐｂで原料Ｓｂ蒸着時のプラズマを発生させているときに、プラズマ生成空間Ｐａではプラズマが消えないように、待機状態のプラズマを維持する。また、原料Ｓａの蒸着が行われている間、すなわち、プラズマ生成空間Ｐａで原料Ｓａ蒸着時のプラズマを発生させているときに、プラズマ生成空間Ｐｂではプラズマが消えないように、待機状態のプラズマを維持する。すなわち、高周波コイル１７ａに対する電力供給と高周波コイル１７ｂに対する電力供給を独立に制御して、プラズマ生成空間Ｐａ，Ｐｂで成膜中は常にプラズマが維持されているように構成して、プラズマの発生・消失を原因とする真空槽１１内の雰囲気等の急変を回避することで、成膜プロセスを安定化し、再現性良く同質の薄膜を形成することが可能となっている。

以上のように本実施形態の蒸着装置１を用いて薄膜を形成することで、安定したプラズマ状態の実現により、成膜プロセスを安定させることができ、均一で良質な薄膜を再現性よく形成することができる。

次に、本実施形態の蒸着装置１を用いて、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）と酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）の薄膜を積層させた薄膜を形成した実験例を示す。

本実験は、蒸着装置（１），蒸着装置（２），蒸着装置（３）を用いて薄膜を形成する実験を行っている。蒸着装置（１），蒸着装置（２）は、イオン銃６０を備えているが、本実施形態の蒸着装置１に比べて、高周波コイル１７ａ，１７ｂや高周波電源２６ａ，２６ｂを備えていない蒸着装置である。なお、蒸着装置（１）は、株式会社シンクロン製，形式ＳＩＤ−１１００Ｄを用いている。蒸着装置（２）は、株式会社シンクロン製，形式ＳＩＤ−１３５０Ｄを用いている。蒸着装置（３）は、本実施形態の蒸着装置１と同様の構成を備える蒸着装置であり、高周波コイル１７ａ，１７ｂ、カバー部材１８ａ，１８ｂ、高周波電源２６、位相シフタ２７、マッチング回路２９ａ，２９ｂを備えている点等を除いては、蒸着装置（２）と同様である。

本実験例では、高周波コイル１７ａ，１７ｂとして、銅製の管材（管径６．３５φ）を螺旋状に二重に巻いたものを用いた。高周波コイル１７ａ，１７ｂの外径は２３０φであるである。この高周波コイル１７ａ，１７ｂを、蒸着源３０ａ，３０ｂに充填された原料原料から約１５０ｍｍの位置に設けた。因みに、高周波コイル１７ａ，１７ｂと基板ホルダ１３とは、約９００ｍｍ離間させている。このように、高周波コイル１７ａ，１７ｂを配置することで、高周波コイル１７ａ，１７ｂを蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍に設けている。なお、高周波コイル１７ａ，１７ｂを配置する蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍の位置としては、本実験例の上記値に限らず、本実験例の高周波コイル１７ａ，１７ｂを用いるのであれば、蒸着源３０ａ，３０ｂから１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度の距離であってもよい。

蒸着装置（１），（２），（３）は、いずれも、蒸着源を２つ備え、本実験では、一方の蒸着源に酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を充填して、他方の蒸着源に酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を充填して、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）と酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を交互に、各５０層程度を積層させた薄膜を形成した。蒸着装置（３）を用いた実験では、上記実施形態の薄膜形成方法で薄膜を形成した。

表１は、本実験例の結果を示す。

表１中の「基板ドーム径」は、基板ホルダ１３に相当する基板ホルダのドームの直径を示している。表１中の「排気時間」は、蒸着開始前に、真空槽内を６．０×１０^−４Ｐａまで減圧するのに要する時間を示している。表１中の「成膜後の待機時間」は、イオン銃６０の保護のために、全ての層の成膜が全て終了した後に蒸着装置を待機させておくのに必要な時間を示している。表１中の「成膜時間」は、１層目の蒸着開始から最後の層の蒸着を終了させるまでに要した時間を示している。表１中の「成膜速度」は、薄膜が形成される速度で、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）と酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）それぞれについての成膜速度を示している。表１中の「サイクル時間」は、成膜のために必要な全体の時間であり、上記「排気時間」，「成膜後の待機時間」，「成膜時間」を足し合わせた時間を示している。表１中の「生産性」は、蒸着装置（１）を用いて薄膜を形成した場合の生産量を基準として、各蒸着装置での薄膜の生産量を示している。なお、いずれの装置を用いた場合も、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の蒸着を１層終了してから、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）の蒸着を開始するまでには、約２分の待ち時間を設け、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）の蒸着を１層終了してから、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の蒸着を開始するまでには、約１分の待ち時間を設けた。

いずれの装置を用いた場合も、基板温度を成膜中約２５０℃に保ち、イオン銃６０には酸素ガスを約５０ｓｃｃｍで導入し、イオン銃６０の加速電圧は約１０００Ｖ，加速電流は約１２００ｍＡである。

蒸着装置（３）を用いた製膜では、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）蒸着時のプラズマを発生させるために約１ｋＷの電力を高周波コイル１７ａに供給し、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）蒸着時のプラズマを発生させるために約１ｋＷの電力を高周波コイル１７ｂに供給した。待機状態のプラズマは、約２００Ｗの電力を高周波コイル１７ａ，１７ｂに供給することで維持した。蒸着装置（３）におけるカバー部材１８ａ，１８ｂの内周被覆部材１８ａ_１，１８ｂ_１は、溶融石英から形成したものである。

上記表１の結果からわかるように、上記した本実施形態の蒸着装置１と同様の蒸着装置（３）を用いて、本実施形態の薄膜形成方法によって薄膜を形成した場合に、成膜速度が速く、また生産性に優れることがわかる。

なお、蒸着装置（２）を用いた場合の生産性の値が、蒸着装置（１）を用いた場合の生産性の値よりも大きくなっているのは、基板ドーム径の値が大きいことにともなって、多くの基板を基板ドームに配置して一度に成膜できる薄膜の面積が広いことに起因する。

図５，図６は、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）の薄膜を形成させた実験結果を示す。なお、図５，図６に示す実験結果は、上記の蒸着装置（３）を用いて、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）の層だけで構成される薄膜を形成させた場合の実験結果を示す。すなわち、蒸着源に酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を充填して薄膜を形成した。

図５は、上記の蒸着装置（３）を用いて形成した酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）薄膜の屈折率を示した表である。図５で示した表は、各基板に形成した酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）薄膜について、４００，４５０，５００，５５０，６００，６５０，７００ｎｍの波長に対する屈折率を示している。「１」〜「９」番の各基板は、基板ホルダ１３の回転中心から順番に、１２５，１８２．５，２４０，２９７．５，３５５，４１２．５，４７０，５２１．５，５８５ｍｍの距離に配置されたものである。また、図５には、各波長について、屈折率の標準偏差σ，平均値Ａｖ，変動係数ＣＶを示している。

図６は、上記の蒸着装置（３）を用いて形成した酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）薄膜の分光特性を示している。
表１，図５，図６の実験結果から、上記の蒸着装置（３）を用いて薄膜を形成することで、基板ホルダ１３に対する基板の配置位置による屈折率等のばらつきが少ない良好な薄膜を高速で成膜できることがわかる。

以上に説明した実施形態は、例えば、以下の（ａ）〜（ｋ）のように、改変することもできる。なお、以下の説明において、上記実施形態と同一部材は同一の符号を用いて示しており、その説明は上記と同様であるので省略する。

（ａ） 上記実施形態では、本発明の付着抑制部や被覆部材に相当するカバー部材１８ａ，１８ｂは、高周波コイル１７ａ，１７ｂを内周側から覆うための内周被覆部材１８ａ_１，１８ｂ_１と、高周波コイル１７ａを外周側と下側，上側から覆うための外周被覆部材１８ａ_２，１８ｂ_２とで構成した。しかし、カバー部材１８ａ，１８ｂの構成はこれに限定されるものではない。例えば、内周被覆部材１８ａ_１，１８ｂ_１が高周波コイル１７ａ，１７ｂを内周側及び上側から覆うように構成し、外周被覆部材１８ａ_２，１８ｂ_２が高周波コイル１７ａ，１７ｂを外周側及び下側から覆うように構成してもよい。また、上記実施形態では、外周被覆部材１８ｂ_２，１８ａ_２を導電体で形成したが、絶縁体で形成するように構成しても、原料蒸発物の高周波コイル１７ａ，１７ｂへの付着を抑制することが可能である。

（ｂ） 上記実施形態では、原料Ｓａの蒸着の後に、原料Ｓｂの蒸着を行うことで、２種類の薄膜を交互に積層させた薄膜を形成する場合について説明した。しかし、原料Ｓａの蒸着と原料Ｓｂの蒸着とを同時期に行うことで、原料Ｓａと原料Ｓｂを混合させた薄膜を形成することもできる。すなわち、プラズマ生成空間Ｐａにおける原料Ｓａ蒸着時のプラズマの発生と、プラズマ生成空間Ｐａにおける原料Ｓｂ蒸着時のプラズマの発生とを同時期に行い、原料Ｓａの蒸着と原料Ｓｂの蒸着とを同時期に行うこともできる。

（ｃ） 上記実施形態では、原料Ｓａの蒸着を行うときや、原料Ｓｂの蒸着を行うときには、シャッタ６４がイオン銃６０の上部を覆わない位置にあって、イオンビームを基板に向けて照射していた。しかし、原料Ｓａの蒸着を行うとき、又は原料Ｓｂの蒸着を行うときのいずれか一方において、シャッタ６４をイオン銃６０の上部を覆う位置へ移動させておくこともできる。すなわち、原料Ｓａの蒸着を行うとき、又は原料Ｓｂの蒸着を行うときのいずれか一方において、イオンビームを基板に向けて照射しないようにすることもできる。

（ｄ） 上記実施形態では、高周波コイル１７ａ，１７ｂと蒸着源３０ａ，３０ｂを備えたが、高周波コイル１７ｂ，蒸着源３０ｂを備えないように構成することもできる。
また、この場合には、蒸着源３０ａにおける坩堝３１ａの構造を図７，図８に示すように改変して、蒸着源３０ａに代えて蒸着源１３０を用いることができる。図７は、蒸着装置１を改変した本発明の薄膜形成装置に相当する蒸着装置１０１の概略構成を示す説明図である。図８は、坩堝３１ａの構造を説明する説明図であり、坩堝３１ａを基板ホルダ１３の方からみた図である。

図７に示す蒸着装置１０１は、真空槽１１の底面に坩堝１３１を備える。坩堝１３１は、その全体形状が概ねドーナツ状をしており、上面に原料を保持するための環状に形成された凹部１３１ａを備えている（図８参照）。図８に示す例では、凹部１３１ａは、連続した環状に形成されているが、凹部１３１ａを、環状に間欠的に形成してもよい。蒸着装置１０１には、坩堝１３１を回転させる機構が備えられている。図７に示す例では、坩堝１３１を回転させる機構として、坩堝１３１を支持するとともに回転させる回転軸１３１ｂを備える。回転軸１３１ｂは、図８の矢印Ｒで示す方向に、坩堝駆動モータ（不図示）によって回転駆動される。

蒸着装置１０１の高周波コイル１７ａは、蒸着源１３０の近傍に設けられ、ドーナツ状をした坩堝１３１直上で、電子銃３２ａに近い側の一部の空間を囲繞するように配置されている。高周波コイル１７ａに電力を供給することによって、蒸着源１３０直上の高周波コイル１７ａで囲われた空間であるプラズマ生成空間にプラズマを発生させることができる。電子銃３２ａからの電子ビームは、坩堝１３１の凹部１３１ａに充填される原料のうち、高周波コイル１７ａの直下に位置する原料に照射される。

上記蒸着装置１０１を使用して、原料Ｓａの蒸着の後に原料Ｓｂの蒸着を行うことで、２種類の薄膜を交互に積層させた薄膜を形成する場合について説明する。まず、坩堝１３１には、原料Ｓａ及び原料Ｓｂを充填する。このとき、例えば、図８に示すように、原料Ｓａ及び原料Ｓｂが環状に交互に配置するように充填される。この状態で、真空槽１１内を所定の圧力まで減圧する。この段階では、原料Ｓａが高周波コイル１７ａの直下に位置し、シャッタ５１ａはプラズマ生成空間の上部を覆う位置にあり、シャッタ６４はイオン銃６０の上部を覆う位置にある。

真空槽１１内が所定の圧力で安定したら、マスフローコントローラ４２を制御して、必要なガスを真空槽１１内に導入する。そして、イオン銃電源６２からイオン銃に電力を供給して、イオン銃６０に導入したガスのイオンをイオンビームとして真空槽１１内へ照射する。この時点では、シャッタ６４をイオン銃６０の上部を覆う位置に配置しておく。イオンビームの真空槽１１内への照射は、後述の原料Ｓａの蒸着の最中、及び原料Ｓｂの蒸着の最中に亘って行われる。続いて、電子銃３２ａに対する電力供給を開始する。なお、この時点では、蒸着は未だ開始しないため、電子銃３２ａに対する電力供給は必要最小限で維持する。

次に、シャッタ６４をイオン銃６０の上部を覆わない位置へ移動させて、イオンビームを真空槽１１内の基板に向けて照射する。また、このようにシャッタ６４を移動させるとともに、高周波コイル１７ａに電力を供給してプラズマ生成空間でプラズマを発生させる。

制御装置８０によって、ガス流量や、高周波コイル１７ａに供給する電力等を調整することで、プラズマ生成空間に、待機状態のプラズマを発生させて、この状態を維持する。待機状態のプラズマが安定したところで、その後、原料Ｓａの蒸着を開始する。その後、原料Ｓａの蒸着を上記の実施形態と同様に行う。原料Ｓａの蒸着を終了すると、電子銃３２ａに供給する電力を下げるとともに、高周波コイル１７ａに供給する電力を下げて、プラズマ生成空間で待機状態のプラズマを維持する。

次に、原料Ｓｂの蒸着を開始するために、坩堝駆動モータ（不図示）を駆動させて、原料Ｓｂが高周波コイル１７ａの直下に位置するように、坩堝１３１を回転させる。続いて、プラズマ生成空間でプラズマが安定したら、その後、原料Ｓｂの蒸着を原料Ｓａの蒸着の場合と同様に行う。原料Ｓｂの蒸着を終了すると、電子銃３２ａに供給する電力を下げるとともに、高周波コイル１７ａに供給する電力を下げて、プラズマ生成空間で待機状態のプラズマを維持する。

更に、上述の原料Ｓａの蒸着、原料Ｓｂの蒸着を繰り返す場合には、坩堝駆動モータ（不図示）を駆動させて、原料Ｓａが高周波コイル１７ａの直下に位置するように、坩堝１３１を回転させる。そして、上述の原料Ｓａの蒸着、原料Ｓｂの蒸着を繰り返す。

本実施形態のように蒸着装置１０１を用いて薄膜の形成を行う場合には、上記実施形態の蒸着装置１を用いる場合に比べて、原料の種類を容易に増減させることができる。すなわち、蒸着装置１を用いる場合には、原料の種類の増加に応じて、蒸着源，高周波コイル等の設置数を増加させる必要があるが、蒸着装置１０１を用いる場合には、坩堝１３１に複数の原料を並べれば、坩堝１３１や高周波コイルの数を増加する必要がない。

（ｅ） 図４の破線で示したように、プラズマの状態をモニタするためのプラズマモニタ９０を設け、このプラズマモニタ９０からの信号を制御装置８０が受付けるように構成してもよい。これにより、プラズマモニタ９０からの信号に基づいて、プラズマの状態を判別しながら成膜を行うことが可能になる。例えば、プラズマモニタ９０からの成膜中の信号に基づいて、プラズマの状態を判断し、必要に応じて所望のプラズマ状態になるように、高周波電源２６ａ，２６ｂ、マスフローコントローラ４２，６３等の制御を行う。

（ｆ） 図９は、蒸着装置１を改変した本発明の薄膜形成装置に相当する蒸着装置２０１の概略構成を示す説明図である。上記の蒸着装置１では、蒸着源３０ａの直上の空間だけを囲うように高周波コイル１７ａが設けられ、蒸着源３０ｂの直上の空間だけを囲繞するように高周波コイル１７ｂが設けられていた。しかし、図９のように改変することができる。すなわち、図９の蒸着装置２０１では、高周波コイル１７ａ，高周波コイル１７ｂの代わりに、真空槽１１内に本発明のプラズマ電極に相当する高周波コイル２１７を設けて、高周波コイル２１７が、蒸着源３０ａ及び蒸着源３０ｂの直上の空間を囲繞する構成となっている。この構成によっても、原料蒸発物Ｓａ’，Ｓｂ’は、高周波コイル２１７に囲われた空間で励起されることによって、酸素ガス等と反応し易くなる。なお、蒸着装置２０１も、上記実施形態のカバー部材１８ａ又は、カバー部材１１８ａに相当するカバー部材２１８を備え、カバー部材２１８が高周波コイル２１７を覆っている。

（ｇ） 上記の蒸着装置１では、蒸着源３０ａ，３０ｂの直上の空間を囲繞するように高周波コイル１７ａ，１７ｂが設けられ、カバー部材１８ａ，１８ｂが高周波コイル１７ａ，１７ｂを覆っていた。蒸着源３０ｂからの原料蒸発物Ｓｂ’を励起する必要があるが、蒸着源３０ａからの原料蒸発物Ｓａ’を励起する必要がない場合等には、高周波コイル１７ａ，カバー部材１８ａを設けずに、高周波コイル１７ｂ，カバー部材１８ｂだけを設けた構成としてもよい。

（ｈ） 図１０は、蒸着装置１を改変した本発明の薄膜形成装置に相当する蒸着装置３０１の概略構成を示す説明図である。上記の蒸着装置１では、蒸着源３０ａ，３０ｂの直上の空間を囲繞するように高周波コイル１７ａ，１７ｂが設けられ、カバー部材１８ａ，１８ｂが高周波コイル１７ａ，１７ｂを覆っていた。しかし、図１０のように改変することができる。すなわち、図１０の蒸着装置３０１では、高周波コイル１７ａ、カバー部材１８ａ，１８ｂを設けずに、高周波コイル１７ｂだけを設ける。そして、蒸着源３０ａと高周波コイル１７ｂとの間を仕切る仕切り壁３１８を、真空槽１１内の底面に立設した構成とする。この場合、仕切り壁３１８が、本発明の付着抑制部に相当する。

上記蒸着装置３０１は、蒸着源３０ａからの原料蒸発物Ｓａ’を励起する必要がない場合等に用いられるために、高周波コイルに１７ａを設けずに、高周波コイルに１７ｂだけを設けている。また、蒸着装置３０１は、蒸着源３０ｂからの原料蒸発物Ｓｂ’が高周波コイルに１７ｂに付着し難い物質である場合等に用いられるために、カバー部材１８ｂを設けていない。また、蒸着装置３０１では、蒸着源３０ａからの原料蒸発物Ｓａ’が高周波コイルに１７ｂに付着するのを抑制するために、仕切り壁３１８を設けている。ここで、仕切り壁３１８は、板状部材で、ステンレス等の導電体で形成し、仕切り壁３１８を接地するとよい。

（ｉ） 上記実施形態では、本発明の励起手段に相当する構成として高周波コイル１７ａ，１７ｂ，２１７を用いて、所謂ＲＦ誘導結合型でプラズマを発生させる構成としていた。プラズマの発生の方法には、ＲＦ誘導結合型の他にも、ＲＦ容量結合型、熱電子衝撃型や、マイクロ波を用いた方法等がある。本発明の励起手段は、これらのプラズマの発生の方法に応じて上記実施形態と異なる構成とすることができる。

図１１は、ＲＦ容量結合型でプラズマを発生させる場合の励起手段を備えた蒸着装置４０１の概略構成を示す説明図である。図１１に示すように、ＲＦ容量結合型でプラズマを発生させる場合には、蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍に、本発明のプラズマ電極に相当するプラズマ発生電極４１７ａ，４１７ｂを設け、さらに、プラズマ発生電極４１７ａ，４１７ｂに本発明の励起電源に相当する高周波電源４２６ａ，４２６ｂを接続する。プラズマ発生電極４１７ａは対向する一対の平板状の電極で構成されており、蒸着源３０ａの直上の空間を囲繞するように、当該一対の平板状の電極が対向して設けられている。プラズマ発生電極４１７ｂも、上記プラズマ発生電極４１７ａと同様に、一対の平板状の電極が対向して蒸着源３０ｂの直上の空間を囲繞するように設けられている。高周波電源４２６ａ，４２６ｂは、プラズマ発生電極４１７ａ，４１７ｂに１００ＫＨｚ〜５０ＭＨｚの高周波電力を印加するものであり、高周波電源４２６ａ，４２６ｂによってプラズマ発生電極４１７ａ，４１７ｂへ電力を供給することで、蒸着源３０ａ，３０ｂの直上の空間にプラズマを発生させる。蒸着装置４０１でも、上記の仕切り壁３１８に相当するものを設けて、蒸着源３０ａからの原料蒸発物がプラズマ発生電極４１７ｂに付着するのを抑制したり、蒸着源３０ｂからの原料蒸発物がプラズマ発生電極４１７ａに付着するのを抑制したりすることができる。なお、プラズマ発生電極４１７ａとプラズマ発生電極４１７ｂのいずれか一方のみ設けるようにすることもできる。

図１２は、熱電子衝撃型でプラズマを発生させる場合の励起手段を備えた蒸着装置５０１の概略構成を示す説明図である。図１２に示すように、熱電子衝撃型でプラズマを発生させる場合には、蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍に、熱陰極５１７ａ，５１７ｂを設け、さらに、熱陰極５１７ａ，５１７ｂに本発明の励起電源に相当する熱陰極電源５２６ａ，５２６ｂを接続する。熱陰極５１７ａ，５１７ｂは、タングステン、トリウム−タングステンで形成されるフィラメントである。熱陰極５１７ａ，５１７ｂは、蒸着源３０ａ，３０ｂの近傍に設けられる。熱陰極電源５２６ａ，５２６ｂによって熱陰極５１７ａ，５１７ｂへ電力を供給することで、熱陰極５１７ａ，５１７ｂが熱電子を放出し、蒸着源３０ａ，３０ｂの直上の空間にプラズマを発生させる。蒸着装置５０１でも、上記の仕切り壁３１８に相当するものを設けて、蒸着源３０ａからの原料蒸発物が熱陰極５１７ｂに付着するのを抑制したり、蒸着源３０ｂからの原料蒸発物が熱陰極５１７ａに付着するのを抑制したりすることができる。なお、熱陰極５１７ａと熱陰極５１７ｂのいずれか一方のみ設けるようにすることもできる。

マイクロ波を用いたプラズマ発生装置を用いる場合には、概ね蒸着装置１の場合と同様の構成であるが、高周波電源２６ａ，２６ｂの代わりに、マイクロ波電源を用いる。マイクロ波電源では、２．４５ＧＨｚのマクロ波を印加して、蒸着源３０ａ，３０ｂの直上の空間にプラズマを発生させる。なお、高周波コイル１７ａ，１７ｂの形状等をマイクロ波の放電のために適宜変更する。

（ｊ） 上記した蒸着装置１，１０１，２０１ではカバー部材１８ａ，１８ｂ，２１８が設けられ、蒸着装置３０１，４０１，５０１では仕切り壁３１８が設けられ、この構成によって、原料蒸発物等が、高周波コイル１７ａ，１７ｂ，２１７、プラズマ発生電極４１７ａ，４１７ｂ、熱陰極５１７ａ，５１７ｂへ付着するのを抑制していた。カバー部材１８ａ，１８ｂ，２１８や仕切り壁３１８を設けない場合や、カバー部材１８ａ，１８ｂ，２１８や仕切り壁３１８を設けても、僅かに蒸着原料が高周波コイル等に付着する場合には、異常放電を抑制するために、高周波電源２６ａ，２６ｂ，４２６ａ，４２６ｂや、熱陰極電源５２６ａ，５２６ｂ、又は制御装置８０に異常放電防止手段を備えるように構成することができる。

異常放電防止手段は、高周波コイル１７ａ，１７ｂ，２１７、プラズマ発生電極４１７ａ，４１７ｂ、熱陰極５１７ａ，５１７ｂ（以下「高周波コイル１７ａ等」という）に対して、高周波電源２６ａ，２６ｂ，４２６ａ，４２６ｂ、熱陰極電源５２６ａ，５２６ｂ（以下「高周波電源２６ａ等」という）で印加する電力の周波数の周期１／Ｆよりも長い周期１／ｆで、高周波電源２６ａ等からの周波数Ｆの電力を印加する手段である。例えば、振動子を用いて高周波電源２６ａ等で印加する電力の周波数Ｆよりも低い周波数ｆを発生させて、高周波コイル１７ａ等に対して、高周波電源２６ａ等からの周波数Ｆの電力を、周期１／Ｆよりも長い周期１／ｆで間欠的に印加する。例えば、高周波電源２６ａ，２６ｂの周波数Ｆ（＝１３．５６ＭＨｚ）に対しては、それよりも低い周波数１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ、好ましくは１０〜１００ｋＨｚの周波数の周期で、高周波電源２６ａ，２６ｂからの電力が間欠的に供給されるようにする。具体的には、図１３に示すような電力を印加する。

図１３は、プラズマ電極に印加される電圧を示している。縦軸が電圧で、横軸が時間である。図１３の（Ａ）が、本実施形態の異常放電防止手段を備えない場合、図１３の（Ｂ）が、本実施形態の異常放電防止手段を備えた場合である。本実施形態では、図３の（Ｂ）で示すように、異常放電防止手段を用いて、高周波コイル１７ａ等のプラズマ電極に対して、プラズマを発生させるための周波数Ｆの電力を、周期１／ｆで間欠的に印加して、プラズマ電極への電力の供給が休止されるような開放時間Ｔを周期１／ｆで設ける。プラズマ電極に原料蒸発物が付着して、この付着した原料蒸発物にイオンが滞留しそうになっても、このようにプラズマ電極に対して電力を印加することで、プラズマを発生させるための周波数Ｆの電力が途切れる開放時間Ｔにイオンが開放される。イオンが開放されれば、プラズマ電極に付着した原料蒸発物にイオンが滞留しなくなり、原料蒸発物にイオンが滞留することを要因として発生する異常放電の発生を抑制して、安定した成膜プロセスを実現することが可能となる。

（ｋ） 上記実施形態では、坩堝３１ａ，３１ｂに充填する原料として酸化ケイ素（ＳｉＯ_２），酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を用いているが、これに限定されるものではない。坩堝３１ａ，３１ｂに充填する原料として、アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），スズ（Ｓｎ），クロム（Ｃｒ），タンタル（Ｔａ），テルル（Ｔｅ），鉄（Ｆｅ），マグネシウム（Ｍｇ），ハフニウム（Ｈｆ），ニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ），インジウム・スズ（Ｉｎ−Ｓｎ）などの金属を用いることもできる。また、これらの金属の化合物，例えば、Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＨｆＯ_２等を用いることもできる。なお、坩堝３１ａ，３１ｂに保持する原料を同一のものとしてもよいことは勿論である。

これらの原料を用いた場合、ガスボンベ４１，６１から供給するガスを適宜、酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等に代えることで、Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＳｉＯ_２，Ｎｂ_２Ｏ_５，ＨｆＯ_２，ＭｇＦ_２等の光学膜ないし絶縁膜、ＩＴＯ等の導電膜、Ｆｅ_２Ｏ_３などの磁性膜、ＴｉＮ，ＣｒＮ，ＴｉＣなどの超硬膜を形成することができる。

本発明に係る薄膜形成装置の概略構成を示す説明図である。 図２は、付着抑制部を示す図である。 図３は、付着抑制部を示す図である。 本発明に係る薄膜形成装置の制御手段の機能を説明するブロック図である。 図５は、本発明に係る薄膜形成装置を用いて薄膜を形成させた場合の実験結果を示す。 図６は、本発明に係る薄膜形成装置を用いて薄膜を形成させた場合の実験結果を示す。 別の実施形態に係る薄膜形成装置の概略構成を示す説明図である。 坩堝の構造の説明する説明図である。 別の実施形態に係る薄膜形成装置の概略構成を示す説明図である。 別の実施形態に係る薄膜形成装置の概略構成を示す説明図である。 別の実施形態に係る薄膜形成装置の概略構成を示す説明図である。 別の実施形態に係る薄膜形成装置の概略構成を示す説明図である。 プラズマ電極に印加される電圧を示している。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１ 蒸着装置
１１ 真空槽
１１ａ 配管
１１ｂ ガス導入管
１２ 真空ポンプ
１３ 基板ホルダ
１３ａ 熱伝対
１４ ヒーター
１５ 補正板
１７ａ，１７ｂ，２１７ 高周波コイル
１８ａ，１８ｂ，１１８ａ，１１８ｂ，２１８ カバー部材
１８ａ１，１８ｂ１，１１８ａ１ 内周被覆部材
１８ａ２，１８ｂ２，１１８ａ２ 外周被覆部材
２４ ヒーター電源
２５ａ，２５ｂ 電子銃電源
２６ａ，２６ｂ，４２６ａ，４２６ｂ 高周波電源
２７ 位相シフタ
２９ａ，２９ｂ マッチング回路
３０ａ，３０ｂ，１３０ 蒸着源
３１ａ，３１ｂ，１３１ 坩堝
３２ａ，３２ｂ 電子銃
４１，６１ ガスボンベ
４２，６３ マスフローコントローラ
５１ａ，５１ｂ，６４ シャッタ
５２ａ，５２ｂ，６５ 回転棒
５３ａ，５３ｂ，６６ シャッタ駆動モータ
６０ イオン銃
６２ イオン銃電源
７１ 投光器
７２ 受光器
７３ モニタ
７４ モニタマスク
７５ 投光側ミラー
７６ 受光側ミラー
８０ 制御装置
９０ プラズマモニタ
１１８ａ１＿ｄ 内周下側被覆部材
１１８ａ１＿ｕ 内周上側被覆部材
１３１ａ 凹部
１３１ｂ 回転軸
３１８ 仕切り壁
４１７ａ，４１７ｂ プラズマ発生電極
５１７ａ，５１７ｂ 熱陰極
５２６ａ，５２６ｂ 熱陰極電源
ｈａ１ 係合片
ｈａ２ 係合部
ｈｏ 挿通孔
ｍ 支持溝
Ｐａ，Ｐｂ プラズマ生成空間
Ｓａ，Ｓｂ 原料
Ｓａ’，Ｓｂ’ 原料蒸発物
Ｗ１ 側壁面
Ｗ２ 上壁面
Ｗ３ 下壁面

Claims (22)

1. 真空槽内で原料を加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置において、
   前記真空槽内に配置されて前記基体を保持するための基体保持手段と、
   原料を蒸発させて原料蒸発物を発生させる蒸着源と、
   該蒸着源の上方位置にプラズマを形成させることにより該蒸着源から蒸発した原料蒸発物を励起するための励起手段と、
   前記基体に向けてイオンを照射するためのイオン照射手段と、を備え、
   前記励起手段が、前記真空槽内に配置されたプラズマ電極と、該プラズマ電極に電力を印加するための励起電源と、前記蒸着源から発生した原料蒸発物が前記プラズマ電極に付着するのを抑制するための付着抑制部と、を有して構成されたことを特徴とする薄膜形成装置。
2. 前記プラズマ電極が、前記励起電源からの高周波電力の印加を受けて高周波放電によりプラズマを形成させる高周波コイルで構成されるとともに、前記蒸着源の直上の空間を囲繞するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
3. 真空槽内で原料を加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置において、
   前記真空槽内に配置されて前記基体を保持するための基体保持手段と、
   原料を蒸発させて原料蒸発物を発生させる少なくとも２つの蒸着源と、
   該蒸着源のうちの少なくとも１つの蒸着源の上方位置にプラズマを発生させることにより当該蒸着源から蒸発した原料蒸発物を励起するための励起手段と、
   前記基体に向けてイオンを照射するためのイオン照射手段と、を備え、
   前記励起手段が、前記真空槽内に配置されたプラズマ電極と、該プラズマ電極に電力を印加するための励起電源と、前記蒸着源のうちの少なくとも１つから発生した原料蒸発物が前記プラズマ電極に付着するのを抑制するための付着抑制部と、を有して構成されたことを特徴とする薄膜形成装置。
4. 前記プラズマ電極が、前記励起電源からの高周波電力の印加を受けて高周波放電によりプラズマを形成させる高周波コイルで構成されるとともに、前記蒸着源のうちの少なくとも１つの蒸着源に対応して該蒸着源の直上の空間を囲繞するように配置され、
   前記付着抑制部が、前記蒸着源のうちの少なくとも１つから発生した原料蒸発物が他の蒸発源に対応して配置された前記高周波コイルに付着するのを抑制するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載薄膜形成装置。
5. 真空槽内で原料を加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置において、
   前記真空槽内に配置されて前記基体を保持するための基体保持手段と、
   原料を蒸発させて原料蒸発物を発生させる少なくとも２つの蒸着源と、
   該少なくとも２つの蒸着源それぞれの上方位置にプラズマを発生させることにより当該蒸着源から蒸発した原料蒸発物を励起するための励起手段と、
   前記基体に向けてイオンを照射するためのイオン照射手段と、を備え、
   前記励起手段が、前記真空槽内に配置されたプラズマ電極と、該プラズマ電極に電力を印加するための励起電源と、前記蒸着源のうちの少なくとも１つから発生した原料蒸発物が前記プラズマ電極に付着するのを抑制するための付着抑制部と、を有して構成され
   前記プラズマ電極が、前記少なくとも２つの蒸着源のいずれか１つに対応して配置された第１のプラズマ電極と、他の蒸着源の１つに対応して配置された第２のプラズマ電極と、で構成され、
   前記付着抑制部が、前記蒸着源のうちの少なくとも１つから発生した原料蒸発物が前記第１のプラズマ電極及び前記第２のプラズマ電極のうち少なくともいずれか一方に付着するのを抑制するように構成されたことを特徴とする薄膜形成装置。
6. 前記励起電源が、前記記第１のプラズマ電極に電力を印加するための第１の励起電源と、前記第２のプラズマ電極に電力を印加するための第２の励起電源と、で構成され、
   前記第１のプラズマ電極と前記第２のプラズマ電極に前記励起電源から供給する電力を独立に制御するための電力制御手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形成装置。
7. 前記第１のプラズマ電極に前記第１の励起電源から印加する所定の周波数の電力の位相と、前記第２のプラズマ電極に前記第２の励起電源から印加する所定の周波数の電力の位相とを制御するための位相制御手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の薄膜形成装置。
8. 前記付着抑制部が、前記プラズマ電極を取り囲むように設けられた被覆部材であることを特徴とする請求項１，請求項３，請求項５ないし請求項７のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
9. 前記付着抑制部が、前記高周波コイルの内周側及び外周側を取り囲むように設けられた被覆部材で構成されたことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の薄膜形成装置。
10. 前記被覆部材が、前記高周波コイルの内周側に設けられた内側被覆部材と、前記プラズマ電極の外周側に設けられた外側被覆部材とで構成され、
    前記内側被覆部材が絶縁体で形成され、前記外側被覆部材が導電体で形成され、
    前記外側被覆部材が接地されていることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の薄膜形成装置。
11. 前記付着抑制部が、前記高周波コイルの少なくとも内周側を取り囲むように設けられた被覆部材で構成され、
    該被覆部材が、前記高周波コイルの内周側に設けられた第１の内側被覆部材と、該第１の内側被覆部材と所定の間隔をもって配置された第２の内側被覆部材とを有して構成されていることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の薄膜形成装置。
12. 真空槽内で原料を加熱して生じた原料蒸発物を基体に付着させて薄膜を形成させる薄膜形成装置において、
    前記真空槽内に配置されて前記基体を保持するための基体保持手段と、
    原料を蒸発させて原料蒸発物を発生させる蒸着源と、
    該蒸着源の上方位置にプラズマを形成させることにより該蒸着源から蒸発した原料蒸発物を励起するための励起手段と、
    前記基体に向けてイオンを照射するためのイオン照射手段と、を備え、
    前記励起手段が、前記真空槽内に配置されたプラズマ電極と、該プラズマ電極に所定の周波数で電力を印加するための励起電源と、を有して構成され、
    前記プラズマ電極に対して前記励起電源からの所定の周波数の電力を該所定の周波数の周期よりも長い周期で間欠的に印加する異常放電防止手段を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
13. 前記蒸着源で発生させた原料蒸発物が前記基板に到達することを一時的に妨げるための蒸着停止手段を備え、
    該蒸着停止手段は、シャッタ部材と、該シャッタ部材を前記プラズマ電極と前記基体保持手段との間に位置させることが可能なシャッタ部材駆動部と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のうちいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
14. 真空槽内の蒸着源に充填した原料を加熱することで原料蒸発物を発生させ、プラズマを発生させるための励起手段によって前記蒸着源の上方の空間にプラズマを発生させるとともに、イオンを照射するためのイオン照射手段によって前記基体に向けてイオンを照射しながら、前記基体に対して蒸着を行うことで薄膜を形成させる薄膜形成方法において、
    前記原料蒸発物が前記励起手段に付着することを抑制しながら前記基体に対して蒸着を行うことを特徴とする薄膜形成方法。
15. 真空槽内の蒸着源に充填した原料を加熱することで原料蒸発物を発生させ、プラズマを発生させるための励起手段によって前記蒸着源の上方の空間にプラズマを発生させるとともに、イオンを照射するためのイオン照射手段によって前記基体に向けてイオンを照射しながら、前記基体に対して蒸着を行うことで薄膜を形成させる薄膜形成方法において、
    前記励起手段によって前記蒸着源の直上の限定的な空間にプラズマを発生させながら前記基体に対して蒸着を行うことを特徴とする薄膜形成方法。
16. 真空槽内の蒸着源に充填した原料を加熱することで原料蒸発物を発生させ、プラズマを発生させるための励起手段によって前記蒸着源の上方の空間にプラズマを発生させるとともに、イオンを照射するためのイオン照射手段によって前記基体に向けてイオンを照射しながら、前記基体に対して蒸着を行うことで薄膜を形成させる薄膜形成方法において、
    前記励起手段によるプラズマの発生を、前記真空槽内に設置されたプラズマ電極に対して所定の周波数の電力を印加することで放電により行うとともに、
    前記励起手段によるプラズマの発生の際に、前記プラズマ電極に対して前記所定の周波数の電力を該所定の周波数の周期よりも長い周期で間欠的に印加することを特徴とする薄膜形成方法。
17. 真空槽内に第１の蒸着源と第２の蒸着源を備えた薄膜形成装置を用いて基体に薄膜を形成させる薄膜形成方法において、
    前記第１の蒸着源に充填した第１の原料を加熱するともに、プラズマを発生させるための励起手段によって前記第１の蒸着源の直上の空間にプラズマを発生させながら前記基体に対して蒸着を行う第１蒸着工程と、
    前記第２の蒸着源に充填した第２の原料を加熱して前記基体に対して蒸着を行う第２蒸着工程と、を行い、
    前記第２の蒸着工程の最中に前記第１の蒸着源の直上の空間でプラズマを維持するとともに、
    前記第１蒸着工程及び前記第２蒸着工程の少なくともいずれか１つの工程において、前記真空槽内にイオンを照射するイオン照射手段によって前記基体に向けてイオンを照射することを特徴とする薄膜形成方法。
18. 前記第２の原料の原料蒸発物が前記励起手段に付着することを抑制しながら前記第２蒸着工程を行うことを特徴とする請求項１７に記載の薄膜形成方法。
19. 前記第１の原料の原料蒸発物が前記励起手段に付着することを抑制しながら前記第１蒸着工程を行い、
    プラズマを発生させるための励起手段によって前記第２の蒸着源の直上の空間にプラズマを発生させるとともに、前記第２の原料の原料蒸発物が前記励起手段に付着することを抑制しながら前記第２蒸着工程を行うことを特徴とする請求項１７に記載の薄膜形成方法。
20. 前記第１蒸着工程では、前記第１の蒸着源に対応して設けられた第１の励起手段によって、前記第１の蒸着源の直上の空間にプラズマを発生させ、
    前記第２蒸着工程では、前記第２の蒸着源に対応して設けられた第２の励起手段によって、前記第２の蒸着源の直上の空間にプラズマを発生させ、
    前記第１の原料の原料蒸発物が前記第２の励起手段に付着することを抑制しながら前記第１蒸着工程を行い、
    前記第２の原料の原料蒸発物が前記第１の励起手段に付着することを抑制しながら前記第２蒸着工程を行うことを特徴とする請求項１９に記載の薄膜形成方法。
21. 前記第１蒸着工程と前記第２蒸着工程との少なくともいずれか１つの工程において、前記イオン照射手段によって反応性ガスのイオンを照射することを特徴とする請求項１７乃至請求項２０のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法。
22. 前記第１蒸着工程と前記第２蒸着工程とを同時期に行うことを特徴とする請求項１７乃至請求項２１のうちいずれか１つに記載の薄膜形成方法。

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