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JP2011102436A - Thin film deposition method and thin film deposition system - Google Patents

Thin film deposition method and thin film deposition system Download PDF

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JP2011102436A
JP2011102436A JP2010288622A JP2010288622A JP2011102436A JP 2011102436 A JP2011102436 A JP 2011102436A JP 2010288622 A JP2010288622 A JP 2010288622A JP 2010288622 A JP2010288622 A JP 2010288622A JP 2011102436 A JP2011102436 A JP 2011102436A
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JP
Japan
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thin film
substrate
film
process region
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010288622A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ekishu Nagae
亦周 長江
Yusho Kyo
友松 姜
Takeshi Sakurai
武 桜井
Ichiro Shiono
一郎 塩野
Masafumi Yamazaki
雅史 山崎
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.)
Shincron Co Ltd
Original Assignee
Shincron Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Shincron Co Ltd filed Critical Shincron Co Ltd
Priority to JP2010288622A priority Critical patent/JP2011102436A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film deposition method for an optical article in which the bending of a substrate after the deposition of thin films is reduced, and to provide a thin film deposition method. <P>SOLUTION: The thin film deposition system includes: a substrate holder 13 holding a substrate S; and a film deposition process region 30 and a reaction process region 70 formed on the sides respectively opposite to a film deposition process region 20 and a reaction process region 60 with the substrate holder therebetween, and deposits thin films simultaneously on the faces of the opposite sides in the substrate. The film thickness of the thin films is decided based on the kind and film thickness of the thin film deposited on either side of the substrate, and the thin films are deposited on both the sides of the substrate while offsetting the curving of the substrate caused by the internal stress of the thin films. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は薄膜形成方法及び薄膜形成装置に係り、特に薄膜を形成した後の基板の湾曲が少ない光学物品を提供することが可能な薄膜形成方法及び薄膜形成装置に関する。   The present invention relates to a thin film forming method and a thin film forming apparatus, and more particularly to a thin film forming method and a thin film forming apparatus capable of providing an optical article with less bending of a substrate after the thin film is formed.

スパッタリング等の物理蒸着により、基板表面に光学薄膜を形成させて干渉フィルタ、例えば反射防止フィルタ、ハーフミラー、各種バンドパスフィルタ、ダイクロイックフィルタなどの光学製品を製造したり、各種装飾品の表面に色付けコートを行って特定の光学特性を有する装飾品を製造することが一般的に行われている。   An optical thin film is formed on the substrate surface by physical vapor deposition such as sputtering to produce optical products such as interference filters such as anti-reflection filters, half mirrors, various bandpass filters, dichroic filters, and coloring on the surface of various decorative products. It is common practice to produce a decorative article having specific optical properties by coating.

このような光学製品は、真空容器内でガラス等の基板表面にターゲットから飛来する物質が付着することで形成される。
ところで、気相からの凝集によって基板表面に薄膜が形成された場合、この薄膜には内部応力が発生する。内部応力とは、物体の内部に考えた任意の単位面積を通して、その両側の物体部分が互いに相手に及ぼす力をいう。通常、内部応力には熱応力と真応力が含まれる。熱応力とは、薄膜と基板との間や薄膜と薄膜の間の物質間での熱膨張率の相違により発生する応力である。一方、真応力とは、薄膜表面や基板との界面付近での原子配列と薄膜内部の原子配列の相違により生じる応力である。内部応力は、その種類により、薄膜の中心方向へ向かって収縮しようとする圧縮応力と、薄膜の外方向へ向かって伸張しようとする伸張応力に大別される。
Such an optical product is formed by a substance flying from a target adhering to the surface of a substrate such as glass in a vacuum vessel.
By the way, when a thin film is formed on the substrate surface by aggregation from the gas phase, internal stress is generated in the thin film. The internal stress refers to the force exerted by the object parts on both sides of each other through an arbitrary unit area considered inside the object. Usually, internal stress includes thermal stress and true stress. The thermal stress is a stress generated by a difference in coefficient of thermal expansion between the thin film and the substrate or between the thin film and the thin film. On the other hand, the true stress is a stress generated by a difference between an atomic arrangement in the vicinity of the thin film surface or the interface with the substrate and an atomic arrangement in the thin film. The internal stress is roughly classified into a compressive stress that tends to shrink toward the center of the thin film and an extension stress that tends to stretch toward the outer direction of the thin film depending on the type.

例えば、酸化ケイ素(SiO2)は圧縮応力を有しており、酸化ケイ素からなる薄膜は膜の中心方向に向かって収縮しようとする力が働く。このため、酸化ケイ素膜を片面に被覆した基板では基板が薄膜側に湾曲するという現象が知られている。特に、近年では0.5mm以下の薄い基板を用いて薄膜形成が行われているため、内部応力による基板の湾曲は特に大きく、フィルタ等の製品の光学特性に大きな影響を及ぼしている。   For example, silicon oxide (SiO 2) has a compressive stress, and a thin film made of silicon oxide exerts a force that tends to shrink toward the center of the film. For this reason, the phenomenon that the substrate is curved to the thin film side is known in the case of a substrate coated with a silicon oxide film on one side. In particular, since thin films are formed using a thin substrate having a thickness of 0.5 mm or less in recent years, the curvature of the substrate due to internal stress is particularly large, greatly affecting the optical characteristics of products such as filters.

薄膜の内部応力による湾曲を防止するため、薄膜が形成された基板の裏面に薄膜の内部応力と釣り合う内部応力を有する薄膜を形成することで、基板の湾曲を補正することが従来から行われていた。例えば特許文献1には、基板の片面に高反射ミラー層を形成し、その後高反射ミラー層の引張応力に釣り合う内部応力を有するMgF2反射層を基板の裏面に蒸着することで、基板の湾曲を補正した光学部材が開示されている。   In order to prevent the bending due to the internal stress of the thin film, it has been conventionally performed to correct the bending of the substrate by forming a thin film having an internal stress that balances the internal stress of the thin film on the back surface of the substrate on which the thin film is formed. It was. For example, in Patent Document 1, a highly reflective mirror layer is formed on one surface of a substrate, and then an MgF2 reflective layer having an internal stress commensurate with the tensile stress of the highly reflective mirror layer is deposited on the back surface of the substrate, thereby bending the substrate. A corrected optical member is disclosed.

特公昭62−018881号公報(第3頁、図3)Japanese Examined Patent Publication No. 62-018881 (page 3, FIG. 3)

このような光学部材は通常、まず片面に薄膜形成を行い、その後これを反転して裏面に薄膜を形成することにより作成される。従来の薄膜形成装置では、片面に薄膜を形成した後に、基板が保持された基板ホルダを真空容器から外へ搬出し、基板を反転してセットしなおし、その後再度基板ホルダを真空容器内に搬入して、基板の裏面に薄膜を形成していた。
また、基板を反転させる反転機構を真空容器内に設けて、基板の片面に薄膜形成処理を行った後に基板を反転して、裏面に薄膜形成処理を行う技術も知られている。
Such an optical member is usually produced by first forming a thin film on one surface and then inverting it to form a thin film on the back surface. In a conventional thin film forming apparatus, after forming a thin film on one side, the substrate holder holding the substrate is unloaded from the vacuum vessel, the substrate is inverted and set again, and then the substrate holder is loaded again into the vacuum vessel. A thin film was formed on the back surface of the substrate.
There is also known a technique in which a reversing mechanism for reversing the substrate is provided in the vacuum vessel, and after performing a thin film forming process on one side of the substrate, the substrate is reversed and a thin film forming process is performed on the back side.

上記のように基板ホルダを真空容器の外へ搬出する場合にあっては、一旦真空容器内の真空状態を解除して基板ホルダを取り出し、その後、再度真空容器内を脱気して真空状態にしなければならないため、基板ホルダの搬入出や真空容器の排気等に時間がかかり、製造プロセスに時間がかかるといった不都合があった。また、成膜した基板を大気中に曝すため、基板表面が汚染される恐れもあった。
また、反転機構を備えた薄膜形成装置にあっては、基板ホルダを真空容器外に搬出したり、真空容器内を再度真空状態にするといった手間を省略することが可能であるが、真空中で基板を反転させるための複雑な反転機構が必要となり、また、反転機構に付着した汚れが基板を反転する際に剥離して、薄膜表面を汚染するという恐れもあった。
When the substrate holder is carried out of the vacuum vessel as described above, the vacuum state in the vacuum vessel is once released, the substrate holder is taken out, and then the inside of the vacuum vessel is again evacuated to a vacuum state. Therefore, it takes time to carry in / out the substrate holder and exhaust the vacuum vessel, and there is a disadvantage that it takes time for the manufacturing process. In addition, since the deposited substrate is exposed to the atmosphere, the substrate surface may be contaminated.
In addition, in a thin film forming apparatus equipped with a reversing mechanism, it is possible to omit the trouble of carrying the substrate holder out of the vacuum vessel or evacuating the vacuum vessel again. A complicated reversing mechanism for reversing the substrate is required, and dirt attached to the reversing mechanism may be peeled off when the substrate is reversed to contaminate the thin film surface.

更に、上記の技術では、基板の片面に薄膜を形成した後にこの裏面に別の薄膜を形成しているため、基板の片面に薄膜を形成した時点で、形成された薄膜の内部応力によりすでに基板が湾曲している。この基板を反転して基板の裏面に薄膜を形成して湾曲を補正しようとしても、一旦湾曲した基板を平坦な基板に戻すことは容易でなく、また、一旦湾曲した基板を湾曲方向と逆の応力を加えることで再度湾曲させるため、基板表面に形成した薄膜が剥離しやすいといった不都合があった。
また、湾曲した面に薄膜を形成するため、基板表面で膜厚分布に偏りが生じるといった不都合もあった。例えば、凹状に湾曲した基板に薄膜を形成した場合、基板の中央部に比べて外周部ほど膜厚が大きくなってしまい、均一な膜厚が得られないという不都合があった。
Furthermore, in the above technique, since a thin film is formed on one side of the substrate and then another thin film is formed on the back surface, when the thin film is formed on one side of the substrate, the substrate is already subjected to the internal stress of the formed thin film. Is curved. Even if this substrate is inverted and a thin film is formed on the back surface of the substrate to correct the curvature, it is not easy to return the curved substrate to a flat substrate, and the curved substrate is reverse to the bending direction. Since it is curved again by applying stress, there is a disadvantage that the thin film formed on the substrate surface is easily peeled off.
Further, since the thin film is formed on the curved surface, there is a disadvantage that the film thickness distribution is uneven on the substrate surface. For example, when a thin film is formed on a concavely curved substrate, the film thickness becomes larger at the outer peripheral portion than at the central portion of the substrate, and there is a disadvantage that a uniform film thickness cannot be obtained.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、薄膜を形成した後の基板の湾曲が少ない光学製品を提供することが可能な薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a thin film forming method and a thin film forming apparatus capable of providing an optical product with less bending of a substrate after forming the thin film. There is.

上記課題は、請求項1の薄膜形成方法によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、前記基体の両面に対して夫々スパッタにより中間薄膜の形成を略同時に行う中間薄膜形成工程と、前記基体の両面に形成された中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、前記基体の一方の面には、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されること、により解決される。   According to the thin film forming method of the first aspect, the object is to form an intermediate thin film on the substrate by sputtering the target disposed in the film forming process region in the vacuum container, A thin film forming method using a sputtering apparatus for forming a thin film by reacting the intermediate thin film with a reactive gas in a reaction process region, wherein the intermediate thin film is formed substantially simultaneously by sputtering on both sides of the substrate. An intermediate thin film forming step, a reaction step of reacting a reactive gas with each of the intermediate thin films formed on both surfaces of the substrate to form a thin film substantially simultaneously, and one surface of the substrate on the opposite side of the substrate Forming a thin film that counteracts the curvature of the substrate by the thin film formed on the surface, and the thickness of the thin film formed on the opposite surface of the substrate is formed on one surface of the substrate Thin Type and it is determined based on the film thickness, it is solved by.

このように、請求項1の薄膜形成方法によれば、基体の一方の面には、反対側の面に形成された薄膜の応力による湾曲を相殺する薄膜を略同時に形成するが、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定している。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。また、従来の薄膜形成方法のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間や不都合を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
さらに、請求項1の薄膜形成方法によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、同時に反対側の面にも略同時に薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力による基体の湾曲を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成方法と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
Thus, according to the thin film forming method of the first aspect, the thin film that cancels the curvature due to the stress of the thin film formed on the opposite surface is formed almost simultaneously on one surface of the substrate. The thickness of the thin film formed on the side surface is determined based on the type and thickness of the thin film formed on one surface of the base. As described above, since the stress of the thin film is determined by the type and film thickness of the thin film to be formed, when the type and film thickness of the thin film formed on one surface of the base are set, the base is determined based on this. The film thickness of the thin film formed on the opposite surface is also determined. Therefore, by adjusting the film thickness of the thin film formed on one side of the substrate, it is possible to easily obtain an optical product having excellent optical characteristics with less bending of the substrate due to the stress of the thin film. In addition, as in the conventional thin film formation method, it eliminates the trouble and inconvenience of forming a thin film on one surface of the substrate and then inverting the substrate to form a thin film on the opposite surface. It is possible to provide an optical product having excellent optical characteristics with less curvature of the substrate.
Furthermore, according to the thin film forming method of the first aspect, the thin film is formed on the one surface of the substrate while the thin film is formed on the opposite surface at the same time. For this reason, since the thin films are stacked while canceling the curvature of the base due to the stress of the thin film formed on the surface of the base, it is possible to form the thin film while keeping the base substantially flat. Accordingly, the present invention provides an optical product having superior optical characteristics in which the substrate is less bent by the stress of the thin film than the conventional thin film forming method in which the curved substrate is inverted by forming the thin film and the thin film is formed on the back surface. It becomes possible.

上記課題は、請求項2の薄膜形成方法によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、前記基体の両面に対して夫々スパッタにより第一の中間薄膜の形成を略同時に行う第一中間薄膜形成工程と、前記基体の両面に対して夫々スパッタにより前記第一の中間薄膜の屈折率と異なる屈折率を有する第二の中間薄膜の形成を略同時に行う第二中間薄膜形成工程と、前記基体の両面に形成された前記第一の中間薄膜及び前記第二の中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、前記基体の一方の面には、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されること、により解決される。   According to the thin film forming method of claim 2, the object is to form an intermediate thin film on a substrate by performing sputtering on a target disposed in a film forming process region in the vacuum container, A thin film formation method using a sputtering apparatus for forming a thin film by reacting the intermediate thin film with a reactive gas in a reaction process region, wherein the first intermediate thin film is formed on both surfaces of the substrate by sputtering. A first intermediate thin film forming step performed substantially simultaneously and a second intermediate thin film forming substantially simultaneously the second intermediate thin film having a refractive index different from the refractive index of the first intermediate thin film by sputtering on both surfaces of the substrate. A thin film forming step, a reaction step in which a reactive gas is reacted with each of the first intermediate thin film and the second intermediate thin film formed on both surfaces of the substrate to form a thin film substantially simultaneously, and the base A thin film formed on the opposite surface of the substrate, and a thin film formed on the opposite surface of the substrate is formed on the opposite surface of the substrate. The thickness is solved by being determined based on the type and thickness of the thin film formed on one surface of the substrate.

このように、請求項2の薄膜形成方法によれば、成膜プロセス領域において基体の両面に屈折率の異なる二種類の中間薄膜を略同時に形成し、反応プロセス領域においてこの中間薄膜と反応性ガスを反応させて薄膜を形成することで、中間屈折率を有する薄膜を形成している。この際、基体の一方の面には、反対側の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成しているが、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定される。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。また、従来の薄膜形成方法のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に、基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
さらに、請求項2の薄膜形成方法によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、反対側の面にも略同時に薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成方法と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
Thus, according to the thin film forming method of claim 2, two kinds of intermediate thin films having different refractive indexes are formed almost simultaneously on both surfaces of the substrate in the film forming process region, and the intermediate thin film and the reactive gas are formed in the reaction process region. Is reacted to form a thin film, thereby forming a thin film having an intermediate refractive index. At this time, a thin film is formed on one surface of the substrate to offset the curvature of the substrate due to the stress of the thin film formed on the opposite surface, but the thin film formed on the opposite surface of the substrate. The thickness is determined based on the type and thickness of the thin film formed on one surface of the substrate. As described above, since the stress of the thin film is determined by the type and film thickness of the thin film to be formed, when the type and film thickness of the thin film formed on one surface of the base are set, the base is determined based on this. The film thickness of the thin film formed on the opposite surface is also determined. Therefore, by adjusting the film thickness of the thin film formed on one side of the substrate, it is possible to easily obtain an optical product having excellent optical characteristics with less bending of the substrate due to the stress of the thin film. In addition, as in the conventional thin film forming method, after the thin film is formed on one surface of the substrate, the substrate is inverted by forming the thin film on the opposite surface by inverting the substrate. It is possible to provide an optical product having excellent optical characteristics with a small curvature.
Further, according to the thin film forming method of the second aspect, the thin film is formed almost simultaneously on the opposite surface while forming the thin film on the one surface of the substrate. For this reason, since the thin films are stacked while canceling the stress of the thin film formed on the surface of the base, it is possible to form the thin film while keeping the base substantially flat. Accordingly, the present invention provides an optical product having superior optical characteristics in which the substrate is less bent by the stress of the thin film than the conventional thin film forming method in which the curved substrate is inverted by forming the thin film and the thin film is formed on the back surface. It becomes possible.

また、請求項3の薄膜形成方法によれば、請求項1又は2の要件に加えて、前記膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの設定をすることにより設定するとよい。   Further, according to the thin film forming method of claim 3, in addition to the requirements of claim 1 or 2, the film thickness is determined by setting power supplied to each target installed in the film forming process region, from each target. At least one of setting of the opening degree of the shielding plate for shielding the film raw material supplied to the substrate and setting of the flow rate of the gas supplied to each film forming process region for each target is set. It is good to set by.

このように、請求項3の薄膜形成方法によれば、ターゲットへの供給電力,遮蔽板の開度,成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の少なくともいずれかを調整することで、所望の膜厚を有する薄膜を形成することが可能となる。従って、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。   Thus, according to the thin film forming method of claim 3, a desired power can be obtained by adjusting at least one of the power supplied to the target, the opening of the shielding plate, and the flow rate of the gas supplied to the film forming process region. A thin film having a film thickness can be formed. Therefore, it is possible to easily obtain an optical product having excellent optical characteristics with less bending of the substrate due to the stress of the thin film.

また、請求項4の薄膜形成装置によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、前記第一の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成されるように、前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御すること、により解決される。   According to the thin film forming apparatus of claim 4, the intermediate thin film is formed on the substrate by performing sputtering on the target disposed in the film forming process area in the vacuum container, and the reaction process in the vacuum container is performed. A thin film forming apparatus for forming a thin film by reacting the intermediate thin film with a reactive gas in a region, the base holder being installed in the vacuum vessel and holding the base, and disposed on one side of the base holder A first film-forming process region for forming an intermediate thin film on one surface of the substrate, and the first film-forming process region on the opposite side of the substrate, with the substrate holder interposed therebetween. A second film-forming process region for forming an intermediate thin film on the surface, and the intermediate thin film formed on one surface of the substrate, which is spatially separated from the first film-forming process region, reacts with the reactive gas. To form a thin film A first reaction process region is disposed on the opposite side of the first reaction process region across the substrate holder, and an intermediate thin film formed on the surface opposite to the substrate is reacted with a reactive gas. A second reaction process region for forming a thin film, and in the second film formation process region and the second reaction process region, a thin film that cancels the curvature of the substrate due to the thin film formed on the one surface The second film forming process so that the film thickness of the thin film formed on the opposite surface is determined based on the type and film thickness of the thin film formed on the one surface of the substrate. This is solved by controlling the area and the second reaction process area.

このように、請求項4の薄膜形成装置によれば、基体ホルダの両側に夫々第一および第二の成膜プロセス領域を設けて基体の両面に中間薄膜を形成し、反応プロセス領域においてこの中間薄膜と反応性ガスを反応させて薄膜を形成している。この際、基体の一方の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成されるように、第二の成膜プロセス領域及び第二の反応プロセス領域を制御している。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。そして、従来の薄膜形成装置のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に、基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
また、請求項4の薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、反対側の面にも薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成装置と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
Thus, according to the thin film forming apparatus of claim 4, the first and second film forming process regions are provided on both sides of the substrate holder to form the intermediate thin film on both surfaces of the substrate. The thin film is formed by reacting the thin film with a reactive gas. At this time, the thin film formed on the opposite surface of the substrate was formed on one surface of the substrate to cancel the curvature of the substrate due to the stress of the thin film formed on one surface of the substrate. The second film formation process region and the second reaction process region are controlled so as to be determined and formed based on the type and film thickness of the thin film. As described above, since the stress of the thin film is determined by the type and film thickness of the thin film to be formed, when the type and film thickness of the thin film formed on one surface of the base are set, the base is determined based on this. The film thickness of the thin film formed on the opposite surface is also determined. Therefore, by adjusting the film thickness of the thin film formed on one side of the substrate, it is possible to easily obtain an optical product having excellent optical characteristics with less bending of the substrate due to the stress of the thin film. Then, as in a conventional thin film forming apparatus, after the thin film is formed on one surface of the substrate, the trouble of reversing the substrate and forming a thin film on the opposite surface is eliminated, and the substrate due to the stress of the thin film It is possible to provide an optical product having excellent optical characteristics with a small curvature.
According to the thin film forming apparatus of the fourth aspect, the thin film is formed on the opposite surface while the thin film is formed on the one surface of the substrate. For this reason, since the thin films are stacked while canceling the stress of the thin film formed on the surface of the base, it is possible to form the thin film while keeping the base substantially flat. Accordingly, the present invention provides an optical product having superior optical characteristics in which the substrate is less bent by the stress of the thin film as compared with the conventional thin film forming apparatus that inverts the curved substrate by forming the thin film and forms the thin film on the back surface. It becomes possible.

また、請求項5の薄膜形成装置によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、前記第一の成膜プロセス領域および前記第二の成膜プロセス領域と空間的に分離された領域に形成され、且つ前記第一の成膜プロセス領域と同じ側に形成された第三の成膜プロセス領域と、前記第一乃至第三の成膜プロセス領域と空間的に分類された領域に形成され、前記基体ホルダを挟んで前記第三の成膜プロセス領域と反対側に配置された第四の成膜プロセス領域と、前記第一乃至第四の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、前記第一乃至第四の成膜プロセス領域および前記第一の反応プロセス領域と空間的に分離されると共に、前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に形成され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、前記第二の成膜プロセス領域,前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成するように、前記第二の成膜プロセス領域,前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御すること、により解決される。   According to the thin film forming apparatus of claim 5, the intermediate thin film is formed on the substrate by performing sputtering on the target disposed in the film forming process region in the vacuum container, and the reaction process in the vacuum container is performed. A thin film forming apparatus for forming a thin film by reacting the intermediate thin film with a reactive gas in a region, the base holder being installed in the vacuum vessel and holding the base, and disposed on one side of the base holder A first film-forming process region for forming an intermediate thin film on one surface of the substrate, and the first film-forming process region on the opposite side of the substrate, with the substrate holder interposed therebetween. A second film forming process region for forming an intermediate thin film on the surface, and a region spatially separated from the first film forming process region and the second film forming process region; and Deposition process area A third film formation process region formed on the same side as the first film formation region and a region spatially classified as the first to third film formation process regions. A fourth film formation process region disposed on the opposite side of the film process region; and an intermediate thin film spatially separated from the first to fourth film formation process regions and formed on one surface of the substrate. A first reaction process region that reacts with a reactive gas to form a thin film; and the first to fourth film formation process regions and the first reaction process region are spatially separated from each other; A second reaction process region formed on the opposite side of the first reaction process region across the holder and forming a thin film by reacting an intermediate thin film formed on the opposite surface of the substrate with a reactive gas A second film forming process. A thin film formed on the opposite side of the thin film that cancels the curvature of the substrate by the thin film formed on the one surface in the region, the fourth film formation process region, and the second reaction process region The second film-forming process region, the fourth film-forming process region, and the second so that the thickness is determined and formed based on the type and film thickness of the thin film formed on one surface of the substrate. This is solved by controlling the reaction process area.

このように、請求項5の薄膜形成装置によれば、成膜プロセス領域において基体の両面に屈折率の異なる二種類の中間薄膜を形成し、反応プロセス領域においてこの中間薄膜と反応性ガスを反応させて薄膜を形成することで、中間屈折率を有する薄膜を形成している。この際、基体の一方の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成するように第二の成膜プロセス領域,第四の成膜プロセス領域及び第二の反応プロセス領域を制御している。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。
また、従来の薄膜形成装置のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に、基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
さらに、請求項5の薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、もう反対側の面にも薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成装置と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
Thus, according to the thin film forming apparatus of claim 5, two kinds of intermediate thin films having different refractive indexes are formed on both surfaces of the substrate in the film forming process region, and the intermediate thin film reacts with the reactive gas in the reaction process region. By forming a thin film, a thin film having an intermediate refractive index is formed. At this time, the thin film formed on the opposite surface of the substrate was formed on one surface of the substrate to cancel the curvature of the substrate due to the stress of the thin film formed on one surface of the substrate. The second film forming process region, the fourth film forming process region, and the second reaction process region are controlled so as to be determined and formed based on the type and film thickness of the thin film. As described above, since the stress of the thin film is determined by the type and film thickness of the thin film to be formed, when the type and film thickness of the thin film formed on one surface of the base are set, the base is determined based on this. The film thickness of the thin film formed on the opposite surface is also determined. Therefore, by adjusting the film thickness of the thin film formed on one side of the substrate, it is possible to easily obtain an optical product having excellent optical characteristics with less bending of the substrate due to the stress of the thin film.
In addition, as in the conventional thin film forming apparatus, after forming a thin film on one surface of the substrate, the substrate is reversed by the stress of the thin film while eliminating the trouble of inverting the substrate and forming a thin film on the opposite surface. It is possible to provide an optical product having excellent optical characteristics with a small curvature.
Further, according to the thin film forming apparatus of the fifth aspect, the thin film is formed on one surface of the base while the thin film is formed on the other surface. For this reason, since the thin films are stacked while canceling the stress of the thin film formed on the surface of the base, it is possible to form the thin film while keeping the base substantially flat. Accordingly, the present invention provides an optical product having superior optical characteristics in which the substrate is less bent by the stress of the thin film as compared with the conventional thin film forming apparatus that inverts the curved substrate by forming the thin film and forms the thin film on the back surface. It becomes possible.

さらに請求項6の薄膜形成装置によれば、請求項3又は4の要件に加え、前記基体の湾曲を相殺する薄膜の膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの決定により設定されるように構成されると好適である。
このように請求項6の薄膜形成装置によれば、ターゲットへの供給電力,遮蔽板の開度,成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の少なくともいずれかを調整することが可能となり、所望の膜厚を有する薄膜を形成することが可能となる。従って、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。
Furthermore, according to the thin film forming apparatus of the sixth aspect, in addition to the requirements of the third or fourth aspect, the film thickness of the thin film that cancels the curvature of the substrate is the power supply to each target installed in the film forming process region. At least one of setting, setting of an opening degree of a shielding plate that shields a film raw material supplied from each target toward the substrate, and setting a flow rate of gas supplied from each target to each film forming process region It is preferable to be configured to be set by such determination.
As described above, according to the thin film forming apparatus of the sixth aspect, it is possible to adjust at least one of the power supplied to the target, the opening of the shielding plate, and the flow rate of the gas supplied to the film forming process region. It is possible to form a thin film having a film thickness of. Therefore, it is possible to easily obtain an optical product having excellent optical characteristics with less bending of the substrate due to the stress of the thin film.

本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を、反対側の面に対して形成している。このため、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
また、本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、反対側の面にも薄膜を形成している。すなわち、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
According to the thin film forming method and the thin film forming apparatus of the present invention, the thin film that cancels the curvature of the substrate due to the stress of the thin film formed on one surface of the substrate is formed on the opposite surface. For this reason, it becomes possible to provide an optical product having excellent optical characteristics with less curvature of the substrate due to the stress of the thin film.
Further, according to the thin film forming method and the thin film forming apparatus of the present invention, the thin film is formed on one surface of the substrate while the thin film is formed on the opposite surface. That is, since the thin films are stacked while canceling the stress of the thin film formed on the surface of the substrate, it is possible to form the thin film while keeping the substrate substantially flat. Therefore, it is possible to provide an optical product having excellent optical characteristics.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that members, arrangements, and the like described below do not limit the present invention, and it goes without saying that various modifications can be made in accordance with the spirit of the present invention.

図1乃至図3は本発明の一実施形態を示すものであり、図1は本発明における薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図2は図1の薄膜形成装置を矢視A方向から見た部分断面図、図3は図1の薄膜形成装置を矢視B方向から見た部分断面図である。また、図4は本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図5は本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図6は本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を側面から見た部分断面図である。
なお、マグネトロンスパッタ電極32,52およびアンテナ71については、図1,図4及び図5の上面図では本来は見えないものであるが、発明の理解を容易にするため、図中に点線で示してある。
1 to 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partial sectional view of the thin film forming apparatus according to the present invention as viewed from above. FIG. 2 shows the thin film forming apparatus of FIG. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the thin film forming apparatus of FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a thin film forming apparatus according to another embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the thin film formation apparatus according to another embodiment of the present invention as viewed from above. These are the fragmentary sectional views which looked at the thin film formation apparatus in other embodiments of the present invention from the side.
The magnetron sputter electrodes 32 and 52 and the antenna 71 are not originally visible in the top views of FIGS. 1, 4 and 5, but are shown by dotted lines in the drawings for easy understanding of the invention. It is.

本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行う薄膜形成装置を用いているが、スパッタの種類としてはこのようなマグネトロンスパッタに限定されるものでなく、マグネトロン放電を用いない2極スパッタ等の公知のスパッタを行う薄膜形成装置を用いることもできる。   In this embodiment, a thin film forming apparatus that performs magnetron sputtering, which is an example of sputtering, is used. However, the type of sputtering is not limited to such magnetron sputtering, and bipolar sputtering that does not use magnetron discharge or the like. A known thin film forming apparatus that performs sputtering can also be used.

本実施形態の薄膜形成装置1では、目的の膜厚よりも薄い薄膜をスパッタで作成し、プラズマ処理を行うことを繰り返すことで目的の膜厚の薄膜を基板上に形成することができる。本実施形態では、スパッタとプラズマ処理によって平均0.01〜1.5nmの膜厚の薄膜を基板表面に形成する薄膜形成処理を基板ホルダ13の回転毎に繰り返すことで、目的とする数nm〜数百nm程度の膜厚の薄膜を形成する。   In the thin film forming apparatus 1 of the present embodiment, a thin film having a target thickness can be formed on a substrate by repeatedly forming a thin film having a thickness smaller than the target thickness by sputtering and performing plasma treatment. In the present embodiment, a thin film forming process for forming a thin film having an average thickness of 0.01 to 1.5 nm on the substrate surface by sputtering and plasma processing is repeated for each rotation of the substrate holder 13, so that the desired number of nm to A thin film having a thickness of about several hundred nm is formed.

本実施形態の薄膜形成装置1は、図1および図2に示すように、真空容器11と、基板ホルダ13と、モータ17と、第一のスパッタ手段20Aと、第二のスパッタ手段30Aと、第三のスパッタ手段40Aと、第四のスパッタ手段50Aと、第一のプラズマ発生手段60Aと、第二のプラズマ発生手段70Aとを主要な構成要素として備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the thin film forming apparatus 1 of the present embodiment includes a vacuum vessel 11, a substrate holder 13, a motor 17, a first sputtering unit 20A, a second sputtering unit 30A, The third sputtering unit 40A, the fourth sputtering unit 50A, the first plasma generation unit 60A, and the second plasma generation unit 70A are provided as main components.

真空容器11は、公知の薄膜形成装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、多角形状をした中空体である。真空容器11の側壁には基板ホルダ13を搬入出するための入出口11dが形成されている。入出口11dは後述する基板ホルダ13を真空容器11の内部の出し入れ可能な大きさに形成されており、入出口11dの外側の壁面には、この入出口11dを被覆可能な大きさの扉16が設けられている。真空容器11の上方には扉16を収容する扉収納容器(不図示)が接続されており、扉16は、真空容器11の内部と扉収納室の内部との間でスライドすることで開閉する。真空容器11の外壁と扉16との間はゴムなどの弾性部材(不図示)が設けられており、真空容器11内の気密を保持している。   The vacuum vessel 11 is made of stainless steel, which is usually used in a known thin film forming apparatus, and is a polygonal hollow body. An entrance / exit 11 d for carrying in / out the substrate holder 13 is formed on the side wall of the vacuum vessel 11. The entrance / exit 11d is formed in such a size that a substrate holder 13 (to be described later) can be taken in and out of the inside of the vacuum vessel 11, and a door 16 having a size capable of covering the entrance / exit 11d is provided on a wall surface outside the entrance / exit 11d. Is provided. A door storage container (not shown) for storing the door 16 is connected above the vacuum container 11, and the door 16 opens and closes by sliding between the interior of the vacuum container 11 and the interior of the door storage chamber. . An elastic member (not shown) such as rubber is provided between the outer wall of the vacuum vessel 11 and the door 16 to keep the inside of the vacuum vessel 11 airtight.

なお、本実施形態の真空容器11は、真空室を一つ備えたシングルチャンバ方式を採用しているが、入出口11dの外側にロードロック室を設けたものを採用することも可能である。このようなロードロック室を採用した薄膜形成装置では、真空容器内の真空状態を保持した状態で基板の搬入出を行うことが可能となるため、基板を搬出する毎に真空容器内を脱気して真空状態にする手間を省くことが可能となり、高い作業効率で成膜処理を行うことができる。
また、複数の真空室を備え、それぞれの真空室で独立に薄膜形成を行うことが可能なマルチチャンバ方式を採用することも可能である。
In addition, although the single chamber system provided with one vacuum chamber is employ | adopted for the vacuum vessel 11 of this embodiment, what provided the load lock chamber outside the entrance / exit 11d is also employable. In a thin film forming apparatus employing such a load lock chamber, it is possible to carry in / out the substrate while maintaining the vacuum state in the vacuum vessel, so the vacuum vessel is deaerated each time the substrate is carried out. Thus, it is possible to save the time and effort to form a vacuum, and the film forming process can be performed with high work efficiency.
It is also possible to employ a multi-chamber system that includes a plurality of vacuum chambers and can form a thin film independently in each vacuum chamber.

真空容器11の壁面には排気用の開口が3箇所設けられており、それぞれ配管15a,15b,15cに接続されている。これらの配管には真空容器11内を排気するための真空ポンプ(不図示)が接続されている。後述する第一の成膜プロセス領域20および第二の成膜プロセス領域30と、第一の反応プロセス領域60および第二の反応プロセス領域70との間には開口11aが設けられており、配管15aはこの開口11aを通じて真空容器11の内部と連通している。   Three openings for exhaust are provided on the wall surface of the vacuum vessel 11 and are connected to the pipes 15a, 15b, and 15c, respectively. These pipes are connected to a vacuum pump (not shown) for exhausting the inside of the vacuum vessel 11. An opening 11a is provided between a first film forming process region 20 and a second film forming process region 30, which will be described later, and a first reaction process region 60 and a second reaction process region 70. 15a communicates with the inside of the vacuum vessel 11 through the opening 11a.

また、後述する第三の成膜プロセス領域40および第四の成膜プロセス領域50と、第一の反応プロセス領域60および第二の反応プロセス領域70との間には開口11bが設けられており、配管15bはこの開口11aを通じて真空容器11の内部と連通している。また、第一の反応プロセス領域60および第二の反応プロセス領域70の側面に位置する壁面には開口11cが設けられており、配管15cは開口11cを通じて真空容器11の内部と連通している。   Further, an opening 11b is provided between a third film forming process region 40 and a fourth film forming process region 50, which will be described later, and a first reaction process region 60 and a second reaction process region 70. The pipe 15b communicates with the inside of the vacuum vessel 11 through the opening 11a. Moreover, the opening 11c is provided in the wall surface located in the side surface of the 1st reaction process area | region 60 and the 2nd reaction process area | region 70, and the piping 15c is connected with the inside of the vacuum vessel 11 through the opening 11c.

基板ホルダ13は、基板Sを真空容器11内で保持するための円板状の部材であり、本発明の基体ホルダに相当する。基板ホルダ13は、基板Sを保持するための円形の開口を複数備えており、基板Sはそれぞれこの開口に収容される。開口に保持された基板Sは、保持具13aにより脱落しないように保持される。保持具13aは内部に開口を有するドーナツ状の部材で、開口の直径が基板Sの直径よりも小さくなるように形成されている。   The substrate holder 13 is a disk-shaped member for holding the substrate S in the vacuum vessel 11, and corresponds to the substrate holder of the present invention. The substrate holder 13 includes a plurality of circular openings for holding the substrate S, and each of the substrates S is accommodated in the openings. The substrate S held in the opening is held by the holding tool 13a so as not to drop off. The holder 13a is a donut-shaped member having an opening inside, and is formed so that the diameter of the opening is smaller than the diameter of the substrate S.

保持具13aには2箇所にネジ穴が形成されており、基板ホルダ13の開口の周辺部にも保持具13aのネジ穴に相当する位置にネジ穴が設けられている。基板Sは基板ホルダ13の開口に収容された後、保持具13aで両面から狭持されることで保持される。保持具13aはボルト13bにより基板ホルダ13に固定される。
なお、基板ホルダとしては、本実施形態のような円板状のものに限定されず、例えば平板状のものであってもよい。
Screw holes are formed in two places on the holder 13a, and screw holes are also provided at positions corresponding to the screw holes of the holder 13a on the periphery of the opening of the substrate holder 13. After being accommodated in the opening of the substrate holder 13, the substrate S is held by being held from both sides by the holder 13a. The holder 13a is fixed to the substrate holder 13 by bolts 13b.
Note that the substrate holder is not limited to a disk-like one as in the present embodiment, and may be, for example, a plate-like one.

基板ホルダ13は、真空容器11内部と真空容器11の外部との間を移動できるように構成されている。本実施形態では、真空容器11の側面にレール(不図示)が設置されており、基板ホルダ13は、このレールに沿って真空容器11内部の中央部に搬送される。基板ホルダ13は真空容器11の外部においてレールに載置され、入出口11dを通過して真空容器11内の中央部へ搬入される。   The substrate holder 13 is configured to be movable between the inside of the vacuum vessel 11 and the outside of the vacuum vessel 11. In the present embodiment, a rail (not shown) is installed on the side surface of the vacuum vessel 11, and the substrate holder 13 is transported along the rail to the central portion inside the vacuum vessel 11. The substrate holder 13 is placed on the rail outside the vacuum vessel 11, passes through the inlet / outlet 11 d, and is carried into the central portion in the vacuum vessel 11.

真空容器11の内壁の中央下面および中央上面には、基板ホルダ13を保持するための下側支持部材14−1および上側支持部材14−2がそれぞれ設けられている。下側支持部材14−1は真空容器11の下部内壁の中央部に設置されており、上側支持部材14−2は真空容器11の上部内壁の中央部に設置されている。   A lower support member 14-1 and an upper support member 14-2 for holding the substrate holder 13 are provided on the center lower surface and the center upper surface of the inner wall of the vacuum vessel 11, respectively. The lower support member 14-1 is installed at the center of the lower inner wall of the vacuum vessel 11, and the upper support member 14-2 is installed at the center of the upper inner wall of the vacuum vessel 11.

下側支持部材14−1には複数の突起14−1aが設けられている。突起14−1aは、中央に配置された円形状の突起と、その周辺に配設された複数の爪状の突起により構成される。突起14−1aは、下側支持部材14−1内に設けられた油圧シリンダ14−1bの下部に固定されており、図示しない油圧ポンプにより油圧シリンダ14−1bが駆動されることで上下に移動可能となっている。同様に、上側支持部材14−2にも突起14−2aが設けられている。   The lower support member 14-1 is provided with a plurality of protrusions 14-1a. The protrusion 14-1a includes a circular protrusion disposed at the center and a plurality of claw-shaped protrusions disposed around the protrusion. The protrusion 14-1a is fixed to a lower portion of a hydraulic cylinder 14-1b provided in the lower support member 14-1, and moves up and down when the hydraulic cylinder 14-1b is driven by a hydraulic pump (not shown). It is possible. Similarly, the upper support member 14-2 is also provided with a protrusion 14-2a.

下側支持部材14−1と同様に、上側支持部材41−2の突起14−2aは、中央に配置された円形状の突起と、その周辺に配設された複数の爪状の突起により構成される。突起14−2aは、上側支持部材14−1内に設けられた油圧シリンダ14−2bの上部に固定されており、図示しない油圧ポンプにより油圧シリンダ14−2bが駆動されることで上下に移動可能となっている。   Similar to the lower support member 14-1, the protrusion 14-2a of the upper support member 41-2 is composed of a circular protrusion disposed at the center and a plurality of claw-shaped protrusions disposed around the protrusion. Is done. The protrusion 14-2a is fixed to an upper portion of a hydraulic cylinder 14-2b provided in the upper support member 14-1, and can be moved up and down by being driven by a hydraulic pump (not shown). It has become.

一方、基板ホルダ13の中央部には、基板ホルダ13の両面にそれぞれ複数の凹部が形成されている。凹部は、基板ホルダ13の中心に円形の凹みと、その周辺に配置された複数の小さな凹みから形成されており、この凹部は、下側支持部材14−1および上側支持部材14−2にそれぞれ設けられた複数の突起14−1aおよび突起14−2aと係合する形状となっている。   On the other hand, a plurality of recesses are formed on both sides of the substrate holder 13 at the center of the substrate holder 13. The recess is formed of a circular recess at the center of the substrate holder 13 and a plurality of small recesses arranged around the recess, and the recesses are respectively formed on the lower support member 14-1 and the upper support member 14-2. The plurality of protrusions 14-1a and protrusions 14-2a are provided to be engaged with each other.

真空容器11の中央部に搬入された基板ホルダ13は、下側支持部材14−1および上側支持部材14−2により狭持されることで真空容器11内に設置される。下側支持部材14−1の突起14−1aは、油圧シリンダ14−1bにより上方へ移動して、基板ホルダ13の下面中央部に設けられた凹部と係合する。また、上側支持部材14−2の突起14−2aは、油圧シリンダ14−2bにより下方へ移動して、基板ホルダ13の上面中央部に設けられた凹部と係合する。それぞれの油圧シリンダにより突起14−1aおよび突起14−2aは基板ホルダ13方向へ付勢され、下側支持部材14−1および上側支持部材14−2が協働して、基板ホルダ13が脱落しないように基板ホルダ13を狭持する。   The substrate holder 13 carried into the central portion of the vacuum vessel 11 is installed in the vacuum vessel 11 by being sandwiched between the lower support member 14-1 and the upper support member 14-2. The protrusion 14-1 a of the lower support member 14-1 is moved upward by the hydraulic cylinder 14-1 b and is engaged with a recess provided in the center portion of the lower surface of the substrate holder 13. Further, the protrusion 14-2a of the upper support member 14-2 is moved downward by the hydraulic cylinder 14-2b, and engages with a recess provided at the center of the upper surface of the substrate holder 13. The protrusions 14-1a and 14-2a are biased toward the substrate holder 13 by the respective hydraulic cylinders, and the lower support member 14-1 and the upper support member 14-2 cooperate to prevent the substrate holder 13 from falling off. Thus, the substrate holder 13 is pinched.

真空容器11の外部下側には、モータ17が設けられている。モータ17の回転軸17aは、真空容器11の下壁面を貫通して、下側支持部材14−1と接続されている。基板ホルダ13は、真空容器11内の真空状態を維持した状態で、真空容器11の下部に設けられたモータ17を駆動させることによって回転軸17aを中心に回転する。各基板Sは、基板ホルダ13上に保持されているため、基板ホルダ13が回転することで、回転軸17aを中心として公転する。回転軸17aと下部支持部材14との接合部は絶縁部材で構成されている。これにより、基板における異常放電を防止することが可能となる。   A motor 17 is provided on the outside lower side of the vacuum vessel 11. The rotating shaft 17a of the motor 17 penetrates the lower wall surface of the vacuum vessel 11 and is connected to the lower support member 14-1. The substrate holder 13 rotates around the rotation shaft 17a by driving a motor 17 provided in the lower part of the vacuum vessel 11 while maintaining the vacuum state in the vacuum vessel 11. Since each board | substrate S is hold | maintained on the board | substrate holder 13, when the board | substrate holder 13 rotates, it revolves around the rotating shaft 17a. The joint between the rotating shaft 17a and the lower support member 14 is formed of an insulating member. As a result, abnormal discharge in the substrate can be prevented.

基板Sは、本発明の基体に相当するものである。基板Sはガラス製の円板状部材で、その表面には薄膜形成処理により薄膜が形成される。基体としては本実施形態のような円板状のものに限定されず、レンズ状のものや管状のものなどを用いることもできる。また、基板Sの材質も、本実施形態のようなガラス製に限定されず、例えば水晶、サファイア、シリコン、ゲルマニウム、プラスチック等であってもよい。   The substrate S corresponds to the substrate of the present invention. The substrate S is a glass disk-like member, and a thin film is formed on the surface thereof by a thin film forming process. The substrate is not limited to a disk-like one as in this embodiment, and a lens-like one or a tubular one can also be used. The material of the substrate S is not limited to glass as in the present embodiment, and may be, for example, quartz, sapphire, silicon, germanium, plastic, or the like.

次に、基板Sの表面に薄膜を形成する第一のスパッタ手段20A、第二のスパッタ手段30A、第三のスパッタ手段40Aおよび第四のスパッタ手段50Aについて説明する。本例の薄膜形成装置1では、成膜プロセス領域(20,30,40,50)が4室(ゾーン)、反応プロセス領域(60,70)が2室(ゾーン)設けられている。成膜プロセス領域20,30,40,50は、スパッタを行って中間薄膜を形成するために設けられており、反応プロセス領域60,70は、中間薄膜にプラズマ処理を行って最終薄膜を形成するために設けられている。   Next, the first sputtering unit 20A, the second sputtering unit 30A, the third sputtering unit 40A, and the fourth sputtering unit 50A that form a thin film on the surface of the substrate S will be described. In the thin film forming apparatus 1 of this example, the film forming process regions (20, 30, 40, 50) are provided with four chambers (zones), and the reaction process regions (60, 70) are provided with two chambers (zones). The film formation process regions 20, 30, 40, and 50 are provided for performing sputtering to form an intermediate thin film, and the reaction process regions 60 and 70 perform plasma treatment on the intermediate thin film to form a final thin film. It is provided for.

真空容器11の側壁には、矩形状の開口11e〜11jが形成され、この開口11e〜11jの各端部辺から基板ホルダ13へ向けてステンレススチール製の仕切壁18a〜18fが突出するように配設されている。また、開口11e〜11hを塞ぐように基板ホルダ13の外周面に対向してスパッタ手段20A,30A,40A,50Aが設けられている。また、真空容器11の開口11i,11jを塞ぐように基板ホルダ13の外周面に対向してプラズマ発生手段60A,70Aが設けられている。   Rectangular openings 11e to 11j are formed on the side wall of the vacuum vessel 11, and stainless steel partition walls 18a to 18f project from the end sides of the openings 11e to 11j toward the substrate holder 13. It is arranged. Sputtering means 20A, 30A, 40A, and 50A are provided facing the outer peripheral surface of the substrate holder 13 so as to close the openings 11e to 11h. Plasma generating means 60A and 70A are provided facing the outer peripheral surface of the substrate holder 13 so as to close the openings 11i and 11j of the vacuum vessel 11.

このように、成膜プロセス領域20は、4側面からなる仕切壁18a,基板ホルダ13の下面,スパッタ手段20Aに囲繞されて形成されている。成膜プロセス領域30は仕切壁18b,基板ホルダ13の上面,スパッタ手段30Aに囲繞されて形成され、成膜プロセス領域40は仕切壁18c,基板ホルダ13の下面,スパッタ手段40Aに囲繞されて形成され、成膜プロセス領域50は仕切壁18d,基板ホルダ13の上面,スパッタ手段50Aに囲繞されて形成されている。
また、反応プロセス領域60は、仕切壁18e,基板ホルダ13の下面,プラズマ発生手段60Aに囲繞されて形成されている。反応プロセス領域70は、仕切壁18f,基板ホルダ13の上面,プラズマ発生手段60Aに囲繞されて形成されている。
As described above, the film forming process region 20 is formed so as to be surrounded by the partition wall 18a having four side surfaces, the lower surface of the substrate holder 13, and the sputtering means 20A. The film formation process region 30 is formed by being surrounded by the partition wall 18b, the upper surface of the substrate holder 13, and the sputtering means 30A, and the film formation process region 40 is formed by being surrounded by the partition wall 18c, the lower surface of the substrate holder 13, and the sputtering means 40A. The film formation process region 50 is formed so as to be surrounded by the partition wall 18d, the upper surface of the substrate holder 13, and the sputtering means 50A.
The reaction process region 60 is formed so as to be surrounded by the partition wall 18e, the lower surface of the substrate holder 13, and the plasma generating means 60A. The reaction process region 70 is formed by being surrounded by the partition wall 18f, the upper surface of the substrate holder 13, and the plasma generating means 60A.

このように成膜プロセス領域20,30,40,50および反応プロセス領域60,70は、それぞれ空間的に分離した領域に形成されている。本実施形態では、図1および図2に示されるように、成膜プロセス領域20,成膜プロセス領域40および反応プロセス領域60は真空容器11の下側にそれぞれ配設されている。また、成膜プロセス領域30,成膜プロセス領域50および反応プロセス領域70は真空容器11の上側にそれぞれ配設されている。   As described above, the film formation process regions 20, 30, 40, and 50 and the reaction process regions 60 and 70 are formed in spatially separated regions. In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the film forming process region 20, the film forming process region 40, and the reaction process region 60 are disposed below the vacuum vessel 11, respectively. Further, the film forming process region 30, the film forming process region 50, and the reaction process region 70 are respectively disposed on the upper side of the vacuum vessel 11.

また、成膜プロセス領域20および成膜プロセス領域30は、基板ホルダ13を挟んで略対向する位置に配設されている。また、成膜プロセス領域40および成膜プロセス領域50は、基板ホルダ13を挟んで略対向する位置に配設されている。また、反応プロセス領域60および反応プロセス領域70は、基板ホルダ13を挟んで略対向する位置に配置されている。ただし、成膜プロセス領域20,40および反応プロセス領域70の位置としてはこのように成膜プロセス領域30,50および反応プロセス領域60に略対向する位置に限定されず、多少ずれた位置に配置されていてもよい。   In addition, the film formation process region 20 and the film formation process region 30 are disposed at substantially opposite positions with the substrate holder 13 interposed therebetween. In addition, the film formation process region 40 and the film formation process region 50 are disposed at substantially opposing positions with the substrate holder 13 interposed therebetween. Further, the reaction process region 60 and the reaction process region 70 are arranged at positions substantially facing each other with the substrate holder 13 interposed therebetween. However, the positions of the film forming process regions 20 and 40 and the reaction process region 70 are not limited to the positions substantially opposite to the film forming process regions 30 and 50 and the reaction process region 60 as described above, and are arranged at slightly shifted positions. It may be.

成膜プロセス領域40,50は、基板ホルダ13の中心軸線を中心にして成膜プロセス領域20,30から約90度回転させた位置に設けられている。また、反応プロセス領域60,70は、基板ホルダ13の中心軸線を中心にして成膜プロセス領域20,30から約90度回転させた位置で、かつ基板ホルダ13の中心軸線Zを中心にして成膜プロセス領域20,30に対向する位置に設けられている。   The film forming process regions 40 and 50 are provided at positions rotated about 90 degrees from the film forming process regions 20 and 30 around the central axis of the substrate holder 13. The reaction process regions 60 and 70 are formed at positions that are rotated about 90 degrees from the film formation process regions 20 and 30 about the central axis of the substrate holder 13 and about the central axis Z of the substrate holder 13. It is provided at a position facing the film process regions 20 and 30.

モータ17によって基板ホルダ13が回転させられると、基板ホルダ13の板面に保持された基板Sが公転して、基板Sの下面側は、スパッタ手段20A,40A(成膜プロセス領域20,40)に面した位置とプラズマ発生手段60A(反応プロセス領域60)に面した位置との間を、この順に繰り返し回転移動する。また、基板Sの上面側は、スパッタ手段30A,50A(成膜プロセス領域30,50)に面した位置と、プラズマ発生手段70A(反応プロセス領域70)に面した位置との間を、この順に繰り返し回転移動する。   When the substrate holder 13 is rotated by the motor 17, the substrate S held on the plate surface of the substrate holder 13 revolves, and the lower surface side of the substrate S is sputtered 20A, 40A (deposition process regions 20, 40). Between the position facing the surface and the position facing the plasma generating means 60A (reaction process region 60) in this order. Further, the upper surface side of the substrate S is in this order between the position facing the sputtering means 30A, 50A (deposition process regions 30, 50) and the position facing the plasma generating means 70A (reaction process region 70) in this order. Repeatedly rotate.

成膜プロセス領域20には、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留するスパッタガスボンベ27と、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ29からの配管が導かれていて、成膜プロセス領域20に不活性ガスと反応性ガスを供給可能な構成となっている。スパッタガスボンベ27からの不活性ガスの流量や、反応性ガスボンベ29からの反応性ガスの流量は、マスフローコントローラ26,28によってそれぞれ調整される。   Pipes from a sputtering gas cylinder 27 that stores an argon gas as an inert gas and a reactive gas cylinder 29 that stores a reactive gas are led to the film forming process area 20. The gas and the reactive gas can be supplied. The flow rate of the inert gas from the sputtering gas cylinder 27 and the flow rate of the reactive gas from the reactive gas cylinder 29 are adjusted by the mass flow controllers 26 and 28, respectively.

また、成膜プロセス領域30,40,50も成膜プロセス領域20と同様に構成されており、成膜プロセス領域30にはスパッタガスボンベ37、反応性ガスボンベ39、マスフローコントローラ36,38が設けられており、成膜プロセス領域40にはスパッタガスボンベ47、反応性ガスボンベ49、マスフローコントローラ46,48が設けられており、成膜プロセス領域50にはスパッタガスボンベ57、反応性ガスボンベ59、マスフローコントローラ56,58が設けられている。反応性ガスとしては、例えば酸素ガス,窒素ガス,弗素ガス,オゾンガス等が用いられる。   The film formation process areas 30, 40, and 50 are configured in the same manner as the film formation process area 20, and a sputtering gas cylinder 37, a reactive gas cylinder 39, and mass flow controllers 36 and 38 are provided in the film formation process area 30. A sputtering gas cylinder 47, a reactive gas cylinder 49, and mass flow controllers 46 and 48 are provided in the film forming process area 40, and a sputtering gas cylinder 57, a reactive gas cylinder 59, and mass flow controllers 56 and 58 are provided in the film forming process area 50. Is provided. As the reactive gas, for example, oxygen gas, nitrogen gas, fluorine gas, ozone gas or the like is used.

成膜プロセス領域20には、基板ホルダ13の下面に対向するように、本発明のスパッタ手段20Aが配設されている。スパッタ手段20Aは、一対のマグネトロンスパッタ電極22とトランス24を介して接続された交流電源25から構成される。マグネトロンスパッタ電極22は、真空容器11の開口11eを塞ぐように設けられた電極設置板23に、不図示の絶縁部材を介して固定されている。マグネトロンスパッタ電極22には、一対のターゲット21が保持される。本実施例の交流電源25は、1k〜100kHzの交番電界をマグネトロンスパッタ電極22の両方の電極上に保持されたターゲット21に印加する。
本例のターゲット21は、基板に対向して所定の面積を有するように膜原料物質を平板状に形成したものであり、基板ホルダ13の下面に対向するように保持される。ターゲットの材質としては任意のもの、例えば、ケイ素、ニオブ、チタン、アルミニウム、ゲルマニウム等を採用することが可能である。
In the film forming process region 20, the sputtering means 20 </ b> A of the present invention is disposed so as to face the lower surface of the substrate holder 13. The sputtering means 20 </ b> A includes an AC power supply 25 connected to a pair of magnetron sputtering electrodes 22 through a transformer 24. The magnetron sputtering electrode 22 is fixed to an electrode installation plate 23 provided so as to close the opening 11e of the vacuum vessel 11 via an insulating member (not shown). A pair of targets 21 are held on the magnetron sputter electrode 22. The AC power supply 25 of this embodiment applies an alternating electric field of 1 k to 100 kHz to the target 21 held on both electrodes of the magnetron sputter electrode 22.
The target 21 of this example is formed by forming a film raw material in a flat plate shape so as to face a substrate and have a predetermined area, and is held so as to face the lower surface of the substrate holder 13. Any material can be used as the target material, for example, silicon, niobium, titanium, aluminum, germanium, or the like.

成膜プロセス領域30,40,50も成膜プロセス領域20と同様に構成されており、成膜プロセス領域30には一対のマグネトロンスパッタ電極32を有するスパッタ手段30Aが設けられ、このマグネトロンスパッタ電極32は電極設置板33に固定されトランス34および交流電源35に接続されている。また、図3に示されるように、成膜プロセス領域40には一対のマグネトロンスパッタ電極42を有するスパッタ手段40Aが設けられ、このマグネトロンスパッタ電極42は電極設置板43に固定されトランス45および交流電源44に接続されている。また、成膜プロセス領域50には一対のマグネトロンスパッタ電極52を有するスパッタ手段50Aが設けられ、このマグネトロンスパッタ電極52は電極設置板53に固定されトランス55および交流電源54に接続されている。したがって、各ターゲットに対して、独立して電力を供給することができ、これにより各ターゲットに対してスパッタによる成膜レートを独立して調整できる。   The film forming process regions 30, 40, 50 are also configured in the same manner as the film forming process region 20, and the film forming process region 30 is provided with a sputtering means 30 A having a pair of magnetron sputter electrodes 32. Is fixed to the electrode installation plate 33 and connected to a transformer 34 and an AC power source 35. Further, as shown in FIG. 3, a sputtering means 40A having a pair of magnetron sputtering electrodes 42 is provided in the film forming process region 40, and this magnetron sputtering electrode 42 is fixed to an electrode installation plate 43, and a transformer 45 and an AC power source. 44. Further, a sputtering means 50 A having a pair of magnetron sputtering electrodes 52 is provided in the film forming process region 50, and this magnetron sputtering electrode 52 is fixed to an electrode installation plate 53 and connected to a transformer 55 and an AC power supply 54. Therefore, power can be supplied independently to each target, and thereby the film formation rate by sputtering can be independently adjusted for each target.

ターゲット31,41,51も、ターゲット21と同様に基板に対向して所定の面積を有するように膜原料物質を平板状に形成したものであり、基板ホルダ13の外周面に対向するように保持される。これらのターゲットには、基板上に形成する薄膜の屈折率に応じて膜原料物質が選択される。また、実施に際しては、本発明では必ずしも全ての成膜プロセス領域20,30,40,50にターゲットを配置しなくてもよく、三以上の成膜プロセス領域に異なる膜原料物質からなるターゲットを配置して成膜処理を行えばよい。   Similarly to the target 21, the targets 31, 41, 51 are formed by forming a film raw material into a flat plate shape so as to face the substrate and have a predetermined area, and are held so as to face the outer peripheral surface of the substrate holder 13. Is done. For these targets, a film material is selected according to the refractive index of the thin film formed on the substrate. In practice, in the present invention, it is not always necessary to place targets in all the film forming process regions 20, 30, 40, 50, and targets made of different film raw materials are arranged in three or more film forming process regions. Then, a film formation process may be performed.

次に、反応プロセス領域について説明する。反応プロセス領域60では、プラズマ処理が行われ、成膜プロセス領域20,40で形成された中間薄膜に不活性ガスを混入した反応性ガスの活性種(ラジカル,イオン等)を照射して、中間薄膜と反応性ガスの活性種とを反応させて複合金属の化合物に変換する処理を行う。   Next, the reaction process area will be described. In the reaction process region 60, plasma processing is performed, and the intermediate thin film formed in the film formation process regions 20 and 40 is irradiated with reactive species (radicals, ions, etc.) of a reactive gas mixed with an inert gas. The thin film and the reactive species of the reactive gas are reacted to convert to a composite metal compound.

プラズマ発生手段60Aは、反応プロセス領域60に供給される不活性ガスと反応性ガスをプラズマ状態にするためのものである。反応プロセス領域60には、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留する不活性ガスボンベ67と、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ69からの配管が導かれていて、反応プロセス領域60に不活性ガスと反応性ガスを供給可能な構成となっている。不活性ガスボンベ67からの不活性ガスの流量や、反応性ガスボンベ69からの反応性ガスの流量は、マスフローコントローラ66,68によって調整される。   The plasma generating means 60A is for bringing the inert gas and the reactive gas supplied to the reaction process region 60 into a plasma state. In the reaction process region 60, piping from an inert gas cylinder 67 that stores argon gas as an inert gas and a reactive gas cylinder 69 that stores reactive gas is led, and the reaction process region 60 has an inert gas. And reactive gas can be supplied. The flow rate of the inert gas from the inert gas cylinder 67 and the flow rate of the reactive gas from the reactive gas cylinder 69 are adjusted by the mass flow controllers 66 and 68.

マスフローコントローラはガスの流量を調節する装置である。マスフローコントローラは、ガスボンベからのガスが流入する流入口と、ガスを真空容器11側へ流出させる流出口と、ガスの質量流量を検出するセンサと、ガスの流量を調整するコントロールバルブと、流入口より流入したガスの質量流量を検出するセンサと、センサにより検出された流量に基づいてコントロールバルブの制御を行う電子回路とを主要な構成要素として備えている。電子回路には外部から所望の流量を設定することが可能となっている。   A mass flow controller is a device that adjusts the flow rate of a gas. The mass flow controller includes an inlet through which a gas from a gas cylinder flows in, an outlet through which the gas flows out to the vacuum vessel 11, a sensor for detecting a mass flow rate of the gas, a control valve for adjusting the gas flow rate, and an inlet. A sensor for detecting the mass flow rate of the gas that has flowed in and an electronic circuit for controlling the control valve based on the flow rate detected by the sensor are provided as main components. A desired flow rate can be set to the electronic circuit from the outside.

流入口よりマスフローコントローラ内に送入されたガスの質量流量は、センサにより検出される。センサの下流にはコントロールバルブが設けられており、コントロールバルブは、センサで検出した流量と、設定された基準値とを比較し、ガスの流量が基準値に近づくようにコントロールバルブの制御を行う。   The mass flow rate of the gas sent into the mass flow controller from the inlet is detected by a sensor. A control valve is provided downstream of the sensor, and the control valve compares the flow rate detected by the sensor with a set reference value and controls the control valve so that the gas flow rate approaches the reference value. .

本実施形態のプラズマ発生手段60は、開口11iを塞ぐように設けられた誘電体板62と、この誘電体板62の外側に渦巻き状に配設されたアンテナ61とを備えて構成されている。誘電体板62は、板状の誘電体で形成されているものであり、本例では石英で形成されている。誘電体板62は、反応プロセス領域60を介して基板ホルダ13に対向するように設けられている。開口11iの外壁には、ケース体63が取り付けられており、アンテナ61はケース体63に収納されている。ケース体63と誘電体板62はボルトなどで固定されており、両部材間にはOリングなどが設けられて、内部の気密が保たれている。すなわち、アンテナ61を収容するアンテナ収容室が形成されている。   The plasma generating means 60 of the present embodiment includes a dielectric plate 62 provided so as to close the opening 11i, and an antenna 61 disposed in a spiral shape on the outside of the dielectric plate 62. . The dielectric plate 62 is formed of a plate-like dielectric, and is formed of quartz in this example. The dielectric plate 62 is provided so as to face the substrate holder 13 with the reaction process region 60 interposed therebetween. A case body 63 is attached to the outer wall of the opening 11 i, and the antenna 61 is housed in the case body 63. The case body 63 and the dielectric plate 62 are fixed with bolts or the like, and an O-ring or the like is provided between both members to keep the inside airtight. That is, an antenna housing chamber for housing the antenna 61 is formed.

本実施形態では、アンテナ収容室の内部を排気して真空状態にするために、アンテナ収容室に排気用の配管(不図示)が接続されている。配管には、真空ポンプ(不図示)が接続されており、アンテナ収容室は真空ポンプによって真空状態となっている。   In the present embodiment, an exhaust pipe (not shown) is connected to the antenna accommodation chamber in order to evacuate the interior of the antenna accommodation chamber to a vacuum state. A vacuum pump (not shown) is connected to the piping, and the antenna housing chamber is in a vacuum state by the vacuum pump.

アンテナ61は、マッチング回路を収容するマッチングボックス64を介して高周波電源65に電気的に接続されている。アンテナ61は、高周波電源65から電力の供給を受けて、反応プロセス領域60に誘導電界を発生させ、プラズマを発生させるためのものである。   The antenna 61 is electrically connected to a high frequency power supply 65 via a matching box 64 that accommodates a matching circuit. The antenna 61 is for receiving power from the high frequency power supply 65 to generate an induction electric field in the reaction process region 60 to generate plasma.

プラズマ発生処理としては、まず真空ポンプ(不図示)を作動させて、真空容器11の内部を10−2Pa〜10Pa程度まで減圧し、所定の真空状態を保持した状態で、反応性ガスボンベ69からの反応性ガスを真空容器11内へ導入する。その後は、真空容器11の内部が10−2Pa〜10Paを維持するように、適宜調整等を行う。
そして、真空容器11内を上記所定の圧力に保持した状態で、高周波電源65からアンテナ61に13.56MHzの電圧を印加してプラズマを発生させる。このようにして反応プロセス領域60にプラズマを発生させて、このプラズマによって、基板ホルダ13に保持された基板上の薄膜に対してプラズマ処理を行う。
As the plasma generation process, first, a vacuum pump (not shown) is operated to depressurize the inside of the vacuum vessel 11 to about 10-2 Pa to 10 Pa, and while maintaining a predetermined vacuum state, Reactive gas is introduced into the vacuum vessel 11. Thereafter, adjustment or the like is appropriately performed so that the inside of the vacuum vessel 11 maintains 10-2 Pa to 10 Pa.
Then, in a state where the inside of the vacuum vessel 11 is maintained at the predetermined pressure, a voltage of 13.56 MHz is applied from the high frequency power supply 65 to the antenna 61 to generate plasma. In this way, plasma is generated in the reaction process region 60, and plasma processing is performed on the thin film on the substrate held by the substrate holder 13 by this plasma.

反応プロセス領域70も同様に、プラズマ処理が行われ、成膜プロセス領域20,40で形成された中間薄膜に不活性ガスを混入した反応性ガスの活性種(ラジカル,イオン等)を照射して、中間薄膜と反応性ガスの活性種とを反応させて複合金属の化合物に変換する処理を行う。   Similarly, the reaction process region 70 is subjected to plasma treatment, and the intermediate thin film formed in the film formation process regions 20 and 40 is irradiated with active species (radicals, ions, etc.) of a reactive gas mixed with an inert gas. Then, the intermediate thin film and the active species of the reactive gas are reacted to convert to a composite metal compound.

同様に、本実施形態のプラズマ発生手段70Aも、開口11jを塞ぐように設けられた誘電体板72と、この誘電体板72の外側に渦巻き状に配設されたアンテナ71とを備えて構成されている。開口11iの外壁には、ケース体73が取り付けられており、アンテナ71はケース体73に収納されている。ケース体73と誘電体板72はボルトなどで固定されており、アンテナ収容室が形成されている。
また、アンテナ収容室には、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留する不活性ガスボンベ77と、それぞれのガスの流量を調背するマスフローコントローラ76,78が設けられており、それぞれのガスは配管を通じてアンテナ収容室に導入される。
Similarly, the plasma generating means 70A of the present embodiment is also provided with a dielectric plate 72 provided so as to close the opening 11j, and an antenna 71 disposed in a spiral shape outside the dielectric plate 72. Has been. A case body 73 is attached to the outer wall of the opening 11 i, and the antenna 71 is housed in the case body 73. The case body 73 and the dielectric plate 72 are fixed with bolts or the like, and an antenna accommodating chamber is formed.
The antenna housing chamber is provided with an inert gas cylinder 77 for storing argon gas as an inert gas, and mass flow controllers 76 and 78 for adjusting the flow rates of the respective gases. It is introduced into the antenna accommodation room.

次に、薄膜形成装置1を用いて混合膜を形成する処理について説明する。
本例の薄膜形成装置1では、上述のように4つの成膜プロセス領域20,30,40,50があり、これらにそれぞれ異なる材料からなるターゲット21,31,41,51を配置することが可能である。そして、上記複数のターゲットによって、基板に複数の光学材料からなる混合膜を形成することができる。
Next, a process for forming a mixed film using the thin film forming apparatus 1 will be described.
In the thin film forming apparatus 1 of the present example, there are four film forming process regions 20, 30, 40, and 50 as described above, and targets 21, 31, 41, and 51 made of different materials can be arranged on these, respectively. It is. A mixed film made of a plurality of optical materials can be formed on the substrate by the plurality of targets.

ここでは、4つの成膜プロセス領域20,30,40,50のうち、成膜プロセス領域20,30に関しては同じ材料(膜原料物質)、成膜プロセス領域40,50についても同じ材料を用いた場合について説明する。具体的には、ターゲット21,31に低屈折率膜形成材料としてケイ素(Si)を用い、ターゲット41,51に高屈折率膜材料としてニオブ(Nb)を用いた例について述べる。本実施形態では、低屈折率材料であるケイ素と高屈折率材料であるニオブを交互に積層して、中間屈折率を有する薄膜を形成する。基板の両面にそれぞれ中間屈折率を有する薄膜を同時に形成し、最終的に基板の両面に略同じ膜厚の薄膜を形成している。   Here, of the four film forming process regions 20, 30, 40, 50, the same material (film raw material) is used for the film forming process regions 20, 30, and the same material is used for the film forming process regions 40, 50. The case will be described. Specifically, an example in which silicon (Si) is used as the low refractive index film forming material for the targets 21 and 31 and niobium (Nb) is used as the high refractive index film material for the targets 41 and 51 will be described. In this embodiment, a thin film having an intermediate refractive index is formed by alternately stacking silicon, which is a low refractive index material, and niobium, which is a high refractive index material. A thin film having an intermediate refractive index is simultaneously formed on both surfaces of the substrate, and finally a thin film having substantially the same film thickness is formed on both surfaces of the substrate.

まず、膜厚設定工程として、基板Sの一方の面に形成する薄膜の膜厚および屈折率を任意に設定する。この設定膜厚に応じて、各ターゲット21,31,41,51から基板へ向けて供給される膜原料物質の供給量を決定するための条件が設定される。供給量を決定するための条件は、各ターゲットに供給する電力の大きさ、成膜時間、ターゲットの面積比等である。   First, as the film thickness setting step, the film thickness and refractive index of the thin film formed on one surface of the substrate S are arbitrarily set. In accordance with the set film thickness, conditions for determining the supply amount of the film raw material supplied from the targets 21, 31, 41, 51 toward the substrate are set. Conditions for determining the supply amount are the magnitude of power supplied to each target, the film formation time, the area ratio of the target, and the like.

続いて、薄膜形成工程として、ターゲット21,31,41,51をマグネトロンスパッタ電極22,32,42,52に保持させる。この状態で、真空容器11の内部を10−2Pa〜10Pa程度の真空状態にする。そして、真空容器11の外部で基板ホルダ13に基板Sを保持させる。続いて、基板ホルダ13を図示しないレールに載置して真空容器11内の中央部に搬入する。真空容器11内の所定の位置に移動したら、下側支持部材14−1及び下側支持部材14−2の油圧シリンダ14−1b,14−2bを駆動させて、それぞれの突起14−1a,14−2aを基板ホルダ13の中央部に形成された凹部に係合させる。次に、扉16を閉じて真空ポンプを作動させて真空容器11の内部の排気を行い、10−2Pa〜10Pa程度の真空状態にする。   Subsequently, the targets 21, 31, 41, 51 are held on the magnetron sputtering electrodes 22, 32, 42, 52 as a thin film forming step. In this state, the inside of the vacuum vessel 11 is brought to a vacuum state of about 10-2 Pa to 10 Pa. Then, the substrate S is held on the substrate holder 13 outside the vacuum vessel 11. Subsequently, the substrate holder 13 is placed on a rail (not shown) and carried into the central portion of the vacuum vessel 11. When it moves to a predetermined position in the vacuum vessel 11, the hydraulic cylinders 14-1b and 14-2b of the lower support member 14-1 and the lower support member 14-2 are driven, and the protrusions 14-1a and 14 are respectively driven. -2a is engaged with a recess formed in the center of the substrate holder 13. Next, the door 16 is closed and the vacuum pump is operated to evacuate the inside of the vacuum vessel 11 to obtain a vacuum state of about 10-2 Pa to 10 Pa.

真空容器11の内部は上述の所定の圧力に減圧されており、この状態でモータ17を作動させて基板ホルダ13を回転させる。その後、真空容器11の内部の圧力が安定した後に、成膜プロセス領域20の圧力を、1.0×10−1Pa〜1.3Paに調整する。   The inside of the vacuum vessel 11 is depressurized to the above-described predetermined pressure, and in this state, the motor 17 is operated to rotate the substrate holder 13. Thereafter, after the pressure inside the vacuum vessel 11 is stabilized, the pressure in the film forming process region 20 is adjusted to 1.0 × 10 −1 Pa to 1.3 Pa.

次に、スパッタガスボンベ27,反応性ガスボンベ29から成膜プロセス領域20に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス,反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ26,28で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域20でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源25からマグネトロンスパッタ電極22に周波数1〜100KHzの交流電圧を印加することにより、ターゲット21に対してスパッタを行う。スパッタによってターゲット21からはその面積に略比例して膜原料物質が基板へ向けて供給される。これにより、基板の膜形成面にケイ素或いは不完全酸化ケイ素(SiOx(0<x<2))からなる中間薄膜が形成される(中間薄膜形成工程)。   Next, argon gas, which is an inert gas for sputtering, and oxygen gas, which is a reactive gas, are adjusted from the sputtering gas cylinder 27 and the reactive gas cylinder 29 to the film forming process region 20 while the mass flow controllers 26 and 28 adjust the flow rate. Then, the atmosphere for performing sputtering in the film forming process region 20 is adjusted. Next, sputtering is performed on the target 21 by applying an AC voltage having a frequency of 1 to 100 KHz from the AC power source 25 to the magnetron sputtering electrode 22. By sputtering, the film material is supplied from the target 21 toward the substrate substantially in proportion to the area. As a result, an intermediate thin film made of silicon or incomplete silicon oxide (SiOx (0 <x <2)) is formed on the film forming surface of the substrate (intermediate thin film forming step).

基板の膜形成面には、基板ホルダ13の回転にともなってマグネトロンスパッタ電極22に面する位置(すなわちターゲット21に面する位置)を通過するときに中間薄膜が形成される。   On the film forming surface of the substrate, an intermediate thin film is formed when passing through a position facing the magnetron sputtering electrode 22 (that is, a position facing the target 21) as the substrate holder 13 rotates.

成膜プロセス領域20においてケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成すると同時に、成膜プロセス領域30においても同様の操作によりケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成する。成膜プロセス領域30での薄膜形成は、まず、スパッタガスボンベ37,反応性ガスボンベ39から成膜プロセス領域30に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス,反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ36,38で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域30でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源35からマグネトロンスパッタ電極32に周波数1〜100KHzの交流電圧を印加することにより、ターゲット31に対してスパッタを行う。   At the same time as forming an intermediate thin film of silicon or incomplete silicon oxide in the film forming process region 20, an intermediate thin film of silicon or incomplete silicon oxide is formed in the film forming process region 30 by the same operation. In forming the thin film in the film formation process region 30, first, argon gas, which is an inert gas for sputtering, and oxygen gas, which is a reactive gas, are mass-flowed from the sputtering gas cylinder 37 and the reactive gas cylinder 39 to the film formation process region 30. The controller 36, 38 guides the flow rate while adjusting the atmosphere for sputtering in the film forming process region 30. Next, sputtering is performed on the target 31 by applying an AC voltage having a frequency of 1 to 100 KHz from the AC power source 35 to the magnetron sputtering electrode 32.

次に、スパッタガスボンベ27,反応性ガスボンベ29から成膜プロセス領域20に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス,反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ26,28で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域20でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源25からマグネトロンスパッタ電極22に周波数1〜100KHzの交流電圧を印加することにより、ターゲット21に対してスパッタを行う。スパッタによってターゲット21からはその面積に略比例して膜原料物質が基板へ向けて供給される。これにより、基板の膜形成面にケイ素或いは不完全酸化ケイ素(SiOx(0<x<2))からなる中間薄膜が形成される(中間薄膜形成工程)。   Next, argon gas, which is an inert gas for sputtering, and oxygen gas, which is a reactive gas, are adjusted from the sputtering gas cylinder 27 and the reactive gas cylinder 29 to the film forming process region 20 while the mass flow controllers 26 and 28 adjust the flow rate. Then, the atmosphere for performing sputtering in the film forming process region 20 is adjusted. Next, sputtering is performed on the target 21 by applying an AC voltage having a frequency of 1 to 100 KHz from the AC power source 25 to the magnetron sputtering electrode 22. By sputtering, the film material is supplied from the target 21 toward the substrate substantially in proportion to the area. As a result, an intermediate thin film made of silicon or incomplete silicon oxide (SiOx (0 <x <2)) is formed on the film forming surface of the substrate (intermediate thin film forming step).

次に、成膜プロセス領域40,50について説明する。成膜プロセス領域40では、ニオブ或いは不完全酸化ニオブの中間薄膜が形成される。成膜プロセス領域40で中間薄膜が形成されると同時に、成膜プロセス領域50においても同様の操作によりニオブ或いは不完全酸化ニオブの中間薄膜が形成される。成膜プロセス領域40での薄膜形成は、まず、スパッタガスボンベ47,反応性ガスボンベ49から成膜プロセス領域40に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス,反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ46,48で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域40でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源44からマグネトロンスパッタ電極42に周波数1〜100KHzの交流電圧を印加することにより、ターゲット41に対してスパッタを行う。   Next, the film forming process areas 40 and 50 will be described. In the film forming process region 40, an intermediate thin film of niobium or incomplete niobium oxide is formed. At the same time as the intermediate thin film is formed in the film formation process region 40, an intermediate thin film of niobium or incomplete niobium oxide is formed in the film formation process region 50 by the same operation. In forming the thin film in the film formation process region 40, first, argon gas, which is an inert gas for sputtering, and oxygen gas, which is a reactive gas, are mass-flowed from the sputtering gas cylinder 47 and the reactive gas cylinder 49 to the film formation process region 40. The controller 46, 48 guides the flow rate while adjusting the atmosphere for performing sputtering in the film forming process region 40. Next, sputtering is performed on the target 41 by applying an AC voltage having a frequency of 1 to 100 KHz from the AC power source 44 to the magnetron sputtering electrode 42.

続いて、スパッタガスボンベ47,反応性ガスボンベ49から成膜プロセス領域40に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス,反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ46,48で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域40でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源44からマグネトロンスパッタ電極42に周波数1〜100KHzの交流電圧を印加することにより、ターゲット41に対してスパッタを行う。スパッタによってターゲット41からはその面積に略比例して膜原料物質が基板へ向けて供給される。これにより、基板の膜形成面にニオブ或いは不完全酸化ニオブからなる中間薄膜が形成される(中間薄膜形成工程)。   Subsequently, argon gas, which is an inert gas for sputtering, and oxygen gas, which is a reactive gas, are adjusted from the sputtering gas cylinder 47 and the reactive gas cylinder 49 to the film forming process region 40 while adjusting the flow rate by the mass flow controllers 46 and 48. Then, the atmosphere for performing sputtering in the film forming process region 40 is adjusted. Next, sputtering is performed on the target 41 by applying an AC voltage having a frequency of 1 to 100 KHz from the AC power source 44 to the magnetron sputtering electrode 42. By sputtering, the film material is supplied from the target 41 toward the substrate substantially in proportion to the area. Thereby, an intermediate thin film made of niobium or incomplete niobium oxide is formed on the film forming surface of the substrate (intermediate thin film forming step).

基板の膜形成面には、基板ホルダ13の回転にともなってマグネトロンスパッタ電極42に面する位置(すなわちターゲット21に面する位置)を通過するときに中間薄膜が形成される。   On the film forming surface of the substrate, an intermediate thin film is formed when passing through a position facing the magnetron sputtering electrode 42 (that is, a position facing the target 21) as the substrate holder 13 rotates.

成膜プロセス領域40においてケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成すると同時に、成膜プロセス領域50においても同様の操作によりケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成する。成膜プロセス領域50での薄膜形成は、まず、スパッタガスボンベ57,反応性ガスボンベ59から成膜プロセス領域50に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス,反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ56,58で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域50でスパッタを行うための雰囲気を調整する。   At the same time as forming an intermediate thin film of silicon or incomplete silicon oxide in the film forming process region 40, an intermediate thin film of silicon or incomplete silicon oxide is also formed in the film forming process region 50 by the same operation. In forming the thin film in the film forming process region 50, first, argon gas, which is an inert gas for sputtering, and oxygen gas, which is a reactive gas, are mass-flowed from the sputtering gas cylinder 57 and the reactive gas cylinder 59 to the film forming process region 50. The controller 56, 58 guides the flow rate while adjusting the atmosphere for performing sputtering in the film forming process region 50.

次に、交流電源54からマグネトロンスパッタ電極52に所定の周波数を有する交流電圧を印加することにより、ターゲット51に対してスパッタを行う。ここで、印加する交流電圧の周波数は、10k〜1MkHzであることが好ましい。これは、印加交流電圧の周波数が10kHzよりも低いと異常放電が発生しやすくなり、薄膜形成を安定して行うことが困難となる。一方、1MkHzよりも高いとマッチングボックスによる成膜レートの調整が困難となり、好ましくない。   Next, sputtering is performed on the target 51 by applying an AC voltage having a predetermined frequency from the AC power source 54 to the magnetron sputtering electrode 52. Here, the frequency of the AC voltage to be applied is preferably 10 k to 1 MHz. This is because abnormal discharge tends to occur when the frequency of the applied AC voltage is lower than 10 kHz, and it is difficult to stably form a thin film. On the other hand, if it is higher than 1 MkHz, it is difficult to adjust the film forming rate by the matching box, which is not preferable.

次に、反応プロセス領域60,70におけるプラズマ処理について説明する。反応プロセス領域60には、反応性ガスボンベ69から反応性ガスとして酸素ガスを導入するとともに、不活性ガスボンベ67から不活性ガスとしてアルゴンガスが導入されている。また、アンテナ61には13.56MHzの高周波電圧が印加され、プラズマ発生手段60Aによって反応プロセス領域60にプラズマを発生させている。このとき、反応プロセス領域60の圧力は、0.7×10−1〜1.0Paに維持される。   Next, plasma processing in the reaction process regions 60 and 70 will be described. In the reaction process region 60, oxygen gas is introduced as a reactive gas from a reactive gas cylinder 69, and argon gas is introduced as an inert gas from an inert gas cylinder 67. A high frequency voltage of 13.56 MHz is applied to the antenna 61, and plasma is generated in the reaction process region 60 by the plasma generating means 60A. At this time, the pressure in the reaction process region 60 is maintained at 0.7 × 10 −1 to 1.0 Pa.

基板ホルダ13の回転にともなって、各ターゲット21,31,41,51による中間薄膜が形成された基板Sが、反応プロセス領域60を通過すると、反応プロセス領域60では、中間薄膜をプラズマ処理によって酸化反応させる処理が行われる。
すなわち、プラズマ発生手段60Aによって反応プロセス領域60に酸素ガスのプラズマを発生させ、この酸素ガスのプラズマで、例えば成膜プロセス領域20で形成されたケイ素或いは不完全酸化ケイ素を酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化ケイ素或いは酸化ケイ素に変換する。また、成膜プロセス領域40で形成されたニオブ或いは不完全酸化ニオブを酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化ニオブ或いは酸化ニオブに変換する。これにより、基板上に混合膜である最終薄膜が形成される(最終薄膜形成工程)。
As the substrate holder 13 rotates, the substrate S on which the intermediate thin film is formed by the targets 21, 31, 41, 51 passes through the reaction process region 60. In the reaction process region 60, the intermediate thin film is oxidized by plasma treatment. A reaction process is performed.
That is, plasma of oxygen gas is generated in the reaction process region 60 by the plasma generating means 60A, and, for example, silicon or incomplete silicon oxide formed in the film forming process region 20 is oxidized with this oxygen gas plasma, and desired. To incomplete silicon oxide or silicon oxide of the composition Further, niobium or incomplete niobium oxide formed in the film forming process region 40 is oxidized to be converted into incomplete niobium oxide or niobium oxide having a desired composition. Thereby, the final thin film which is a mixed film is formed on a board | substrate (final thin film formation process).

このように、基板が真空容器11内で回転することにより、成膜プロセス領域20,30では基板表面にケイ素や不完全ケイ素酸化物が、成膜プロセス領域40,50では基板表面にニオブや不完全ニオブ酸化物が積層した中間薄膜が形成され、反応プロセス領域60,70では形成された中間薄膜をプラズマ処理して混合膜である最終薄膜が形成される。したがって、基板が回転するにともなって次第に最終薄膜が積層され、所定の時間、成膜処理を行うことによって、所望の膜厚の混合膜を得ることができる。   As described above, when the substrate is rotated in the vacuum vessel 11, silicon or incomplete silicon oxide is formed on the substrate surface in the film formation process regions 20 and 30, and niobium or non-oxide is formed on the substrate surface in the film formation process regions 40 and 50. An intermediate thin film in which complete niobium oxide is laminated is formed, and in the reaction process regions 60 and 70, the formed intermediate thin film is subjected to plasma treatment to form a final thin film that is a mixed film. Accordingly, the final thin film is gradually laminated as the substrate rotates, and a film having a desired film thickness can be obtained by performing the film forming process for a predetermined time.

なお、反応プロセス領域でのプラズマ処理は、成膜プロセス領域20,30での中間薄膜の形成と成膜プロセス領域40,50での中間薄膜の形成がされた後に両中間薄膜に対して同時に反応プロセス領域60,70でプラズマ処理を行ってもよいが、成膜プロセス領域20,30で中間薄膜を形成した後、成膜プロセス領域40,50では中間薄膜の形成を行わずに反応プロセス領域60,70でプラズマ処理を行ってもよい。また、成膜プロセス領域20,30で中間薄膜の形成を行わず、成膜プロセス領域40,50で中間薄膜の形成を行った後に反応プロセス領域60,70でプラズマ処理を行ってもよい。
このように、成膜プロセス領域で形成される中間薄膜の厚さを制御することにより、所望の屈折率を有する薄膜を形成することが可能となる。
The plasma treatment in the reaction process region is performed simultaneously on both intermediate thin films after the formation of the intermediate thin film in the film formation process regions 20 and 30 and the formation of the intermediate thin film in the film formation process regions 40 and 50. Plasma processing may be performed in the process regions 60 and 70. However, after forming the intermediate thin film in the film formation process regions 20 and 30, the reaction process region 60 is not formed in the film formation process regions 40 and 50 without forming the intermediate thin film. , 70 may perform plasma treatment. Alternatively, the intermediate thin film may not be formed in the film forming process regions 20 and 30, and the intermediate thin film may be formed in the film forming process regions 40 and 50 and then the plasma process may be performed in the reaction process regions 60 and 70.
As described above, it is possible to form a thin film having a desired refractive index by controlling the thickness of the intermediate thin film formed in the film forming process region.

ここで、基板Sの一方の面には、反対側の面で形成される薄膜の内部応力による基板の湾曲を相殺する薄膜を形成するように、成膜プロセス領域および反応プロセス領域を制御して薄膜形成を行う。例えば、基板Sの両面に同じ種類の薄膜を形成する場合は、基板Sの両面に形成される薄膜の膜厚が同じになるように薄膜を形成すると、基板両面に形成された薄膜の内部応力による基板の湾曲は相殺される。従って、薄膜の内部応力による基板の湾曲は最小となる。   Here, the deposition process region and the reaction process region are controlled on one surface of the substrate S so as to form a thin film that cancels the curvature of the substrate due to the internal stress of the thin film formed on the opposite surface. Thin film formation is performed. For example, when the same kind of thin film is formed on both surfaces of the substrate S, if the thin film is formed so that the thickness of the thin film formed on both surfaces of the substrate S is the same, the internal stress of the thin film formed on both surfaces of the substrate S The curvature of the substrate due to is canceled out. Accordingly, the curvature of the substrate due to the internal stress of the thin film is minimized.

一方、基板Sの両面にそれぞれ異なる種類の薄膜を形成する場合には、基板Sの一方の面に形成される薄膜の種類や膜厚によって、反対側の面に形成される薄膜の膜厚が決定される。例えば、バンドパスフィルタを作成する場合、基板Sの一方の面に短波長透過フィルタを形成し、反対側の面に長波長透過フィルタを形成する。この場合において、例えば基板Sの一方の面にNb2O5とSiO2を積層した薄膜(Nb2O5/SiO2の膜厚比0.56)からなる短波長透過フィルタを3.7μm形成した場合、基板Sの反対側の面にはNb2O5とSiO2を積層した薄膜(Nb2O5/SiO2の膜厚比0.17)からなる長波長透過フィルタを3.5μm形成すれば両薄膜の内部応力による基板の湾曲は相殺されることとなる。従って、薄膜の内部応力による基板の湾曲は最小となる。   On the other hand, when different types of thin films are formed on both surfaces of the substrate S, the thickness of the thin film formed on the opposite surface depends on the type and thickness of the thin film formed on one surface of the substrate S. It is determined. For example, when creating a bandpass filter, a short wavelength transmission filter is formed on one surface of the substrate S, and a long wavelength transmission filter is formed on the opposite surface. In this case, for example, when a short wavelength transmission filter made of a thin film (Nb2O5 / SiO2 film thickness ratio 0.56) in which Nb2O5 and SiO2 are laminated is formed on one surface of the substrate S, the opposite side of the substrate S is formed. If a long-wavelength transmission filter made of a thin film (Nb2O5 / SiO2 film thickness ratio 0.17) in which Nb2O5 and SiO2 are laminated is formed on this surface, the curvature of the substrate due to the internal stress of both thin films is canceled out. It becomes. Accordingly, the curvature of the substrate due to the internal stress of the thin film is minimized.

膜厚の調整は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力を調整することで行われる。すなわち、図1および図2に示す交流電源25からトランス24へ供給される電力を調整することにより、成膜プロセス領域20に設置されたターゲットへの供給電力の調整を行い、ターゲットから基板Sに付着する膜原料物質の量を調整することが可能となる。例えば、交流電源25からトランス24に供給される電力が大きくなると、ターゲットへの供給電力が大きくなり、ターゲットから基板Sに飛翔する膜原料物質の量が増加する。逆に、交流電源25からトランス24に供給される電力が小さくなると、ターゲットへの供給電力が小さくなり、ターゲットから基板Sに飛翔する膜原料物質の量が減少する。このように、交流電源25からトランス24へ供給される電力を調整することにより、所望の膜厚を有する薄膜を基板表面に形成することが可能となる。   The film thickness is adjusted by adjusting the power supplied to each target installed in the film forming process area. That is, by adjusting the power supplied from the AC power source 25 shown in FIGS. 1 and 2 to the transformer 24, the power supplied to the target installed in the film forming process region 20 is adjusted, and the target is transferred from the target to the substrate S. It is possible to adjust the amount of the film raw material adhering. For example, when the power supplied from the AC power supply 25 to the transformer 24 increases, the power supplied to the target increases, and the amount of film raw material flying from the target to the substrate S increases. Conversely, when the power supplied from the AC power supply 25 to the transformer 24 is reduced, the power supplied to the target is reduced, and the amount of film raw material flying from the target to the substrate S is reduced. In this way, by adjusting the electric power supplied from the AC power supply 25 to the transformer 24, a thin film having a desired film thickness can be formed on the substrate surface.

同様に、交流電源35,45,55からトランス34,44,54へ供給される電力をそれぞれ調整することにより、成膜プロセス領域30,40,50に設置されたターゲットへの供給電力の調整を行い、各ターゲットから基板Sに付着する膜原料物質の量を調整することが可能となる。これにより、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。   Similarly, by adjusting the power supplied from the AC power supplies 35, 45, 55 to the transformers 34, 44, 54, the power supplied to the targets installed in the film forming process regions 30, 40, 50 is adjusted. This makes it possible to adjust the amount of film raw material attached to the substrate S from each target. Thereby, a thin film having a desired film thickness can be formed.

また、ターゲットと基板Sとの間に膜原料物質を遮蔽する遮蔽板を設け、この遮蔽板の開度を調整することで、基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整することも可能である。例えば、図6の薄膜形成装置では、基板Sとターゲット21との間に遮蔽板81が設けられている。遮蔽板81は回転軸82を介して真空容器11の外に設けられたモータ83の回転軸と接続されている。従って、モータ83を回動して遮蔽板81の位置を移動することにより、ターゲット21の前面を遮蔽する面積を調整することができる。すなわち、モータ83を駆動して遮蔽板81の開度を調整することで、基板Sの表面に付着する膜原料物質の量を調整することが可能となる。これにより、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。   It is also possible to adjust the film thickness of the thin film formed on the substrate surface by providing a shielding plate for shielding the film raw material between the target and the substrate S and adjusting the opening of the shielding plate. is there. For example, in the thin film forming apparatus of FIG. 6, a shielding plate 81 is provided between the substrate S and the target 21. The shielding plate 81 is connected to a rotating shaft of a motor 83 provided outside the vacuum vessel 11 via a rotating shaft 82. Therefore, the area for shielding the front surface of the target 21 can be adjusted by rotating the motor 83 to move the position of the shielding plate 81. That is, by driving the motor 83 and adjusting the opening degree of the shielding plate 81, the amount of film raw material adhering to the surface of the substrate S can be adjusted. Thereby, a thin film having a desired film thickness can be formed.

同様に、成膜プロセス領域30では、基板Sとターゲット31との間に遮蔽板91を設け、この遮蔽板91を、回転軸92を介してモータ93と接続している。遮蔽板91の開度を調整することで、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。
また、図示しないが、成膜プロセス領域40,50にも同様に、ターゲットと基板Sとの間に遮蔽板を設けて、基板の表面に形成される膜厚を調整することが可能となる。
Similarly, in the film forming process region 30, a shielding plate 91 is provided between the substrate S and the target 31, and the shielding plate 91 is connected to the motor 93 via the rotation shaft 92. By adjusting the opening degree of the shielding plate 91, a thin film having a desired film thickness can be formed.
In addition, although not shown in the drawing, it is possible to adjust the film thickness formed on the surface of the substrate by providing a shielding plate between the target and the substrate S in the film forming process regions 40 and 50 as well.

更に、各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量を調整することで、基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整することが可能となる。例えば、成膜プロセス領域20には、スパッタガスボンベ27からアルゴンガスなどのスパッタガス、反応性ガスボンベ29からは酸素ガスなどの反応性ガスが供給されるが、それぞれマスフローコントローラ26,28でガス流量を調整することで、成膜プロセス領域20に供給されるガス流量を調整し、これにより基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整することが可能となる。
マスフローコントローラによりガス流量を調整するには、マスフローコントローラの内部に設けられた電子回路に、オペレータが所望の流量を設定することで調整することが可能となる。
Furthermore, the film thickness of the thin film formed on the substrate surface can be adjusted by adjusting the flow rate of the gas supplied to each film forming process region. For example, a sputtering gas such as an argon gas is supplied from the sputtering gas cylinder 27 and a reactive gas such as an oxygen gas is supplied from the reactive gas cylinder 29 to the film forming process region 20, and the gas flow rate is controlled by the mass flow controllers 26 and 28, respectively. By adjusting, it is possible to adjust the flow rate of the gas supplied to the film forming process region 20, thereby adjusting the film thickness of the thin film formed on the substrate surface.
In order to adjust the gas flow rate by the mass flow controller, the operator can adjust the gas flow rate by setting a desired flow rate in an electronic circuit provided in the mass flow controller.

本発明の薄膜形成装置では、成膜プロセス領域20,30での中間薄膜形成や成膜プロセス領域40,50での中間薄膜形成、また、反応プロセス領域60,70での最終薄膜の形成を同時に行うことで、基板の一方の面に形成された薄膜による内部応力によって生じる基板の湾曲を、基板の反対側の面に形成される薄膜の内部応力による湾曲で相殺しつつ、基板を平坦に保った状態で薄膜の形成を行っている。従って、基板の一方の面に薄膜を形成した後で基板を反転して反対側の面に薄膜を形成する従来技術と比較して、基板に湾曲が生じにくく、光学特性に優れた光学製品を提供することが可能となる。   In the thin film forming apparatus of the present invention, intermediate thin film formation in the film forming process regions 20 and 30, intermediate thin film formation in the film forming process regions 40 and 50, and final thin film formation in the reaction process regions 60 and 70 are simultaneously performed. By doing so, the curvature of the substrate caused by the internal stress caused by the thin film formed on one surface of the substrate is offset by the curvature caused by the internal stress of the thin film formed on the opposite surface of the substrate, and the substrate is kept flat. In this state, the thin film is formed. Therefore, compared with the prior art in which a thin film is formed on one surface of a substrate and then the substrate is inverted to form a thin film on the opposite surface, an optical product that is less likely to be curved and has excellent optical characteristics. It becomes possible to provide.

なお、上記実施形態では、異なる屈折率を有するターゲットを備えた成膜プロセス領域を複数設けて中間薄膜を形成し、反応プロセス領域で中間薄膜を最終薄膜に変換する反応性薄膜形成装置について説明したが、本発明の薄膜形成方法はこのような薄膜形成装置にのみ適用できるものでなく、他の薄膜形成装置においても実施できる。例えば、図4に示すように、成膜プロセス領域20,30のみを有し、反応プロセス領域や、異なる種類のターゲットを備えた他の成膜プロセス領域を備えていない薄膜形成装置においても実施できる。
また、図5に示すように、一種類のターゲットを備えた成膜プロセス領域20,30と、反応プロセス領域60,70とを備えた薄膜形成装置においても実施できる。
In the above embodiment, a reactive thin film forming apparatus has been described in which a plurality of film formation process regions having targets having different refractive indexes are provided to form an intermediate thin film, and the intermediate thin film is converted into a final thin film in the reaction process region. However, the thin film forming method of the present invention can be applied not only to such a thin film forming apparatus but also to other thin film forming apparatuses. For example, as shown in FIG. 4, the present invention can also be implemented in a thin film forming apparatus that has only film formation process regions 20 and 30 and does not have a reaction process region or other film formation process regions with different types of targets. .
Further, as shown in FIG. 5, the present invention can also be implemented in a thin film forming apparatus including film forming process regions 20 and 30 provided with one type of target and reaction process regions 60 and 70.

所望の膜厚の混合膜を形成する工程が終了すると、真空容器11内の真空状態を解除して扉16を開ける。そして、基板ホルダ13を真空容器11の外へ搬出する。
本例の薄膜形成装置1では、上記のように異なる2種類の膜原料物質をそれぞれターゲット21,31およびターゲット41,51に用いることができるため、最大で2つの膜原料物質を元にして中間屈折率を有する混合膜を形成することができる。
When the process of forming a mixed film having a desired film thickness is completed, the vacuum state in the vacuum vessel 11 is released and the door 16 is opened. Then, the substrate holder 13 is carried out of the vacuum container 11.
In the thin film forming apparatus 1 of this example, two different types of film source materials can be used for the targets 21 and 31 and the targets 41 and 51, respectively, as described above. A mixed film having a refractive index can be formed.

以下に、本発明の薄膜形成方法を実施して基板に薄膜形成を行った実施例と、これに対する比較例を示す。実施例および比較例いずれの場合も、光学用ガラス製の直径30mm、厚さ0.3mmの円板状の基板を用いて薄膜形成を行った。
(実施例)
まず、実施例では、本例の薄膜形成装置1を用い、第一の膜原料物質としてケイ素(Si)を成膜プロセス領域20,30のターゲット21,31として用いた。また、第二の膜原料物質としてニオブ(Nb)を成膜プロセス領域40,50のターゲット41,51として用いた。上記真空装置を用いて成膜処理を行い、基板上にSi,Nbに基づくSiO2(屈折率:1.46),Nb2O5(屈折率:2.35)を組成とした混合膜を基板の両面に略同じ最終膜厚となるように形成した。
Below, the Example which implemented the thin film formation method of this invention and formed the thin film on the board | substrate, and the comparative example with respect to this are shown. In both Examples and Comparative Examples, thin film formation was performed using a disk-shaped substrate made of optical glass having a diameter of 30 mm and a thickness of 0.3 mm.
(Example)
First, in the examples, the thin film forming apparatus 1 of this example was used, and silicon (Si) was used as the targets 21 and 31 of the film forming process regions 20 and 30 as the first film raw material. Further, niobium (Nb) was used as the target 41 and 51 in the film forming process regions 40 and 50 as the second film source material. A film forming process is performed using the vacuum apparatus, and a mixed film composed of SiO2 (refractive index: 1.46) and Nb2O5 (refractive index: 2.35) based on Si and Nb is formed on both sides of the substrate. They were formed to have substantially the same final film thickness.

本実施例のスパッタ条件は以下のとおりである。
(1)成膜プロセス領域20,30条件
投入電力:0.2〜2kW
成膜プロセスゾーン内圧力:0.2〜2Pa
アルゴンガス流量:100〜500sccm
印加交流電圧周波数:10〜100kHz
(2)成膜プロセス領域40,50条件
投入電力:0.2〜2kW
成膜プロセスゾーン内圧力:0.2〜2Pa
アルゴンガス流量:100〜500sccm
印加交流電圧周波数:10〜100kHz
(3)反応プロセス領域60,70条件
投入電力:0.2〜2kW
反応プロセス領域内圧力:0.2〜2Pa
酸素ガス流量:20〜200sccm
The sputtering conditions of this example are as follows.
(1) Film formation process region 20 and 30 conditions Input power: 0.2 to 2 kW
Deposition process zone pressure: 0.2-2 Pa
Argon gas flow rate: 100-500 sccm
Applied AC voltage frequency: 10 to 100 kHz
(2) Film formation process region 40, 50 conditions Input power: 0.2 to 2 kW
Deposition process zone pressure: 0.2-2 Pa
Argon gas flow rate: 100-500 sccm
Applied AC voltage frequency: 10 to 100 kHz
(3) Reaction process region 60, 70 conditions Input power: 0.2-2 kW
Reaction process area pressure: 0.2 to 2 Pa
Oxygen gas flow rate: 20 to 200 sccm

(比較例)
比較例では、成膜プロセス領域20,40と反応プロセス領域60においてのみスパッタリングによる中間薄膜形成および中間薄膜に対する酸化処理を行い、基板の片面のみに薄膜の形成を行った。スパッタ圧力その他の条件については、上記実施例と同じである。形成された薄膜は、基板の表面側に4.7μm、裏面側では0μmであった。
(Comparative example)
In the comparative example, the intermediate thin film was formed by sputtering and the intermediate thin film was oxidized only in the film forming process regions 20 and 40 and the reaction process region 60, and the thin film was formed only on one side of the substrate. The sputtering pressure and other conditions are the same as in the above embodiment. The formed thin film was 4.7 μm on the front surface side of the substrate and 0 μm on the back surface side.

湾曲度の測定は、レーザー光を薄膜表面に照射して、反射する光の位置を観測する手法で行った。本例では、基板の中央(すなわち、測定位置0mm地点)を基準として、その周辺±10mmまでの複数の位置における基板の湾曲度を測定することで行った。   The curvature was measured by irradiating the surface of the thin film with laser light and observing the position of the reflected light. In this example, the measurement was performed by measuring the degree of curvature of the substrate at a plurality of positions up to ± 10 mm around the center of the substrate (that is, at a measurement position of 0 mm).

図7に、実施例および比較例に記載の方法で得られた基板の湾曲度を測定した結果を示す。図中の実線で表された曲線は実施例の結果、破線で表された曲線は比較例の結果を表している。
この図で示すとおり、基板の片面のみに薄膜形成を行った比較例では、40μm以上の湾曲が見られたのに対し、両面同時に薄膜形成を行った実施例では、半径10mmの範囲で湾曲度が5μm以下であった。つまり、基板の片面のみに薄膜を形成した場合と比較して、両面に同時に薄膜を形成した場合では、基板の湾曲の度合いが大幅に少なくなることがわかる。
In FIG. 7, the result of having measured the curvature of the board | substrate obtained by the method as described in an Example and a comparative example is shown. In the figure, the curve represented by the solid line represents the result of the example, and the curve represented by the broken line represents the result of the comparative example.
As shown in this figure, in the comparative example in which the thin film was formed only on one side of the substrate, a curvature of 40 μm or more was observed, whereas in the example in which the thin film was simultaneously formed on both sides, the degree of curvature was within a radius of 10 mm. Was 5 μm or less. That is, it can be seen that the degree of curvature of the substrate is greatly reduced when the thin film is formed on both sides simultaneously as compared with the case where the thin film is formed only on one side of the substrate.

以上のように、本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装置によれば、基板の片面に形成された薄膜の応力を相殺する応力を有する薄膜を基板の裏面に形成するため、基板の表面に形成された薄膜の応力によって基板が湾曲するという不都合を減少することが可能となる。   As described above, according to the thin film forming method and thin film forming apparatus of the present invention, a thin film having a stress that cancels the stress of the thin film formed on one surface of the substrate is formed on the back surface of the substrate. It is possible to reduce the disadvantage that the substrate is bent by the stress of the thin film.

本発明における薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which looked at the thin film formation apparatus in the present invention from the upper surface. 図1の薄膜形成装置を矢視A方向から見た部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which looked at the thin film formation apparatus of FIG. 1 from arrow A direction. 図1の薄膜形成装置を矢視B方向から見た部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which looked at the thin film formation apparatus of FIG. 1 from the arrow B direction. 本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which looked at the thin film formation apparatus in other embodiments of the present invention from the upper surface. 本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which looked at the thin film formation apparatus in other embodiments of the present invention from the upper surface. 本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を側面から見た部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which looked at the thin film formation apparatus in other embodiments of the present invention from the side. 実施例および比較例に記載の方法で得られた基板の湾曲度を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the curvature of the board | substrate obtained by the method as described in an Example and a comparative example.

1 薄膜形成装置
11 真空容器
11 真空容器
11a 開口
11b 開口
11c 開口
11d 入出口
11e 開口
11f 開口
11i 開口
11j 開口
13 基板ホルダ(基体ホルダ)
13a 保持具
13b ボルト
14−1 下側支持部材
14−1a 突起
14−1b 油圧シリンダ
14−2 下部支持部材
14−2a 突起
15a 配管
15b 配管
15c 配管
16 扉
17 モータ
17a 回転軸
18a 仕切壁
18b 仕切壁
18c 仕切壁
18d 仕切壁
18e 仕切壁
18f 仕切壁
20 成膜プロセス領域(第一の成膜プロセス領域)
20A スパッタ手段
21 ターゲット
22 マグネトロンスパッタ電極
23 電極設置板
24 トランス
25 交流電源
26 マスフローコントローラ
27 スパッタガスボンベ
28 マスフローコントローラ
29 反応性ガスボンベ
30 成膜プロセス領域(第二の成膜プロセス領域)
31 ターゲット
32 マグネトロンスパッタ電極
33 電極設置板
34 トランス
35 交流電源
36 マスフローコントローラ
37 スパッタガスボンベ
38 マスフローコントローラ
39 反応性ガスボンベ
40 成膜プロセス領域(第三の成膜プロセス領域)
40A スパッタ手段
41 ターゲット
42 マグネトロンスパッタ電極
43 電極設置板
44 交流電源
45 トランス
46 マスフローコントローラ
47 スパッタガスボンベ
48 マスフローコントローラ
49 反応性ガスボンベ
50 成膜プロセス領域(第四の成膜プロセス領域)
50A スパッタ手段
51 ターゲット
52 マグネトロンスパッタ電極
53 電極設置板
54 交流電源
55 トランス
56 マスフローコントローラ
57 スパッタガスボンベ
58 マスフローコントローラ
59 反応性ガスボンベ
60 反応プロセス領域(第一の反応プロセス領域)
60A プラズマ発生手段
61 アンテナ
62 誘電体板
63 ケース体
64 マッチングボックス
65 高周波電源
66 マスフローコントローラ
67 不活性ガスボンベ
68 マスフローコントローラ
69 反応性ガスボンベ
70 反応プロセス領域(第二の反応プロセス領域)
70A プラズマ発生手段
71 アンテナ
72 誘電体板
73 ケース体
76 マスフローコントローラ
77 不活性ガスボンベ
78 マスフローコントローラ
79 反応性ガスボンベ
81 遮蔽板
82 回転軸
83 モータ
91 遮蔽板
92 回転軸
93 モータ
S 基板(基体)
Z 中心軸線

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin film formation apparatus 11 Vacuum vessel 11 Vacuum vessel 11a Opening 11b Opening 11c Opening 11d Inlet / outlet 11e Opening 11f Opening 11i Opening 11j Opening 13 Substrate holder (base holder)
13a Holder 13b Bolt 14-1 Lower support member 14-1a Protrusion 14-1b Hydraulic cylinder 14-2 Lower support member 14-2a Protrusion 15a Piping 15b Piping 15c Piping 16 Door 17 Motor 17a Rotating shaft 18a Partition wall 18b Partition wall 18c Partition wall 18d Partition wall 18e Partition wall 18f Partition wall 20 Film formation process region (first film formation process region)
20A Sputtering means 21 Target 22 Magnetron sputtering electrode 23 Electrode installation plate 24 Transformer 25 AC power supply 26 Mass flow controller 27 Sputtering gas cylinder 28 Massflow controller 29 Reactive gas cylinder 30 Deposition process area (second deposition process area)
31 Target 32 Magnetron Sputtering Electrode 33 Electrode Installation Plate 34 Transformer 35 AC Power Supply 36 Mass Flow Controller 37 Sputtering Gas Cylinder 38 Massflow Controller 39 Reactive Gas Cylinder 40 Deposition Process Area (Third Deposition Process Area)
40A Sputtering means 41 Target 42 Magnetron sputter electrode 43 Electrode installation plate 44 AC power supply 45 Transformer 46 Mass flow controller 47 Sputter gas cylinder 48 Mass flow controller 49 Reactive gas cylinder 50 Deposition process area (fourth film formation process area)
50A Sputtering means 51 Target 52 Magnetron sputter electrode 53 Electrode installation plate 54 AC power supply 55 Transformer 56 Mass flow controller 57 Sputter gas cylinder 58 Mass flow controller 59 Reactive gas cylinder 60 Reaction process area (first reaction process area)
60A Plasma generating means 61 Antenna 62 Dielectric plate 63 Case body 64 Matching box 65 High frequency power supply 66 Mass flow controller 67 Inactive gas cylinder 68 Mass flow controller 69 Reactive gas cylinder 70 Reaction process area (second reaction process area)
70A Plasma generating means 71 Antenna 72 Dielectric plate 73 Case body 76 Mass flow controller 77 Inactive gas cylinder 78 Mass flow controller 79 Reactive gas cylinder 81 Shielding plate 82 Rotating shaft 83 Motor 91 Shielding plate 92 Rotating shaft 93 Motor S Substrate (base)
Z center axis

Claims (6)

真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、
前記基体の両面に対して夫々スパッタにより中間薄膜の形成を略同時に行う中間薄膜形成工程と、
前記基体の両面に形成された中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、
前記基体の一方の面に、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、
前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されることを特徴とする薄膜形成方法。
Sputtering is performed on the target disposed in the film forming process area in the vacuum vessel to form an intermediate thin film on the substrate, and the intermediate thin film and the reactive gas are reacted in the reaction process area in the vacuum vessel. A thin film forming method using a sputtering apparatus for forming a thin film,
An intermediate thin film forming step of forming the intermediate thin film substantially simultaneously by sputtering on both sides of the substrate;
A reaction step of reacting a reactive gas with each of the intermediate thin films formed on both surfaces of the substrate to form the thin films substantially simultaneously;
Forming on one surface of the substrate a thin film that cancels out the curvature of the substrate by the thin film formed on the surface opposite to the substrate; and
A method of forming a thin film, characterized in that the film thickness of the thin film formed on the opposite surface of the substrate is determined based on the type and film thickness of the thin film formed on one surface of the substrate.
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、
前記基体の両面に対して夫々スパッタにより第一の中間薄膜の形成を略同時に行う第一中間薄膜形成工程と、
前記基体の両面に対して夫々スパッタにより前記第一の中間薄膜の屈折率と異なる屈折率を有する第二の中間薄膜の形成を略同時に行う第二中間薄膜形成工程と、
前記基体の両面に形成された前記第一の中間薄膜及び前記第二の中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、
前記基体の一方の面に、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、
前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されることを特徴とする薄膜形成方法。
Sputtering is performed on the target disposed in the film forming process area in the vacuum vessel to form an intermediate thin film on the substrate, and the intermediate thin film and the reactive gas are reacted in the reaction process area in the vacuum vessel. A thin film forming method using a sputtering apparatus for forming a thin film,
A first intermediate thin film forming step of forming the first intermediate thin film substantially simultaneously by sputtering on both sides of the substrate;
A second intermediate thin film forming step of forming the second intermediate thin film having a refractive index different from the refractive index of the first intermediate thin film by sputtering on both surfaces of the substrate, substantially simultaneously,
A reaction step of reacting a reactive gas with the first intermediate thin film and the second intermediate thin film formed on both sides of the substrate to form thin films substantially simultaneously;
Forming on one surface of the substrate a thin film that cancels out the curvature of the substrate by the thin film formed on the surface opposite to the substrate; and
A method of forming a thin film, characterized in that the film thickness of the thin film formed on the opposite surface of the substrate is determined based on the type and film thickness of the thin film formed on one surface of the substrate.
前記膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの決定により設定されることを特徴とする請求項1又は2記載の薄膜形成方法。   The film thickness is determined by setting the power supplied to each target installed in the film forming process area, setting the opening of a shielding plate that shields the film raw material supplied from the target toward the substrate, and each target. The thin film forming method according to claim 1, wherein: is set by determining at least one of a setting of a flow rate of a gas supplied to each film forming process region. 真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、
該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、
前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、
前記第一の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、
前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、
前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成されるように、前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御することを特徴とする薄膜形成装置。
Sputtering is performed on the target disposed in the film forming process area in the vacuum vessel to form an intermediate thin film on the substrate, and the intermediate thin film and the reactive gas are reacted in the reaction process area in the vacuum vessel. A thin film forming apparatus for forming a thin film,
A substrate holder installed in the vacuum vessel and holding the substrate;
A first film forming process region disposed on one side of the substrate holder and forming an intermediate thin film on one surface of the substrate;
A second film-forming process region disposed on the opposite side of the first film-forming process region across the substrate holder, and forming an intermediate thin film on the surface on the opposite side of the substrate;
A first reaction process region that is spatially separated from the first film formation process region and forms a thin film by reacting an intermediate thin film formed on one surface of the substrate with a reactive gas;
A second reaction that is disposed on the opposite side of the first reaction process region with the substrate holder in between, and forms a thin film by reacting an intermediate thin film formed on the opposite surface of the substrate with a reactive gas. A process area, and
In the second film formation process region and the second reaction process region, the thin film formed on the opposite surface has a thin film that cancels the curvature of the substrate due to the thin film formed on the one surface. The second film formation process region and the second reaction process region are controlled so as to be determined and formed based on the type and film thickness of the thin film formed on one surface of the substrate. A thin film forming apparatus.
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、
該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、
前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、
前記第一の成膜プロセス領域および前記第二の成膜プロセス領域と空間的に分離された領域に形成され、且つ前記第一の成膜プロセス領域と同じ側に形成された第三の成膜プロセス領域と、
前記第一乃至第三の成膜プロセス領域と空間的に分離された領域に形成され、前記基体ホルダを挟んで前記第三の成膜プロセス領域と反対側に配置された第四の成膜プロセス領域と、
前記第一乃至第四の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、
前記第一乃至第四の成膜プロセス領域および前記第一の反応プロセス領域と空間的に分離されると共に、前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に形成され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、
前記第二の成膜プロセス領域,前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成するように、前記第二の成膜プロセス領域,前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御することを特徴とする薄膜形成装置。
Sputtering is performed on the target disposed in the film forming process area in the vacuum vessel to form an intermediate thin film on the substrate, and the intermediate thin film and the reactive gas are reacted in the reaction process area in the vacuum vessel. A thin film forming apparatus for forming a thin film,
A substrate holder installed in the vacuum vessel and holding the substrate;
A first film forming process region disposed on one side of the substrate holder and forming an intermediate thin film on one surface of the substrate;
A second film-forming process region disposed on the opposite side of the first film-forming process region across the substrate holder, and forming an intermediate thin film on the surface on the opposite side of the substrate;
A third film formed in a region spatially separated from the first film forming process region and the second film forming process region and formed on the same side as the first film forming process region Process areas,
A fourth film forming process formed in a region spatially separated from the first to third film forming process regions and disposed on the opposite side of the third film forming process region with the substrate holder interposed therebetween. Area,
A first reaction process region which is spatially separated from the first to fourth film formation process regions and forms a thin film by reacting an intermediate thin film formed on one surface of the substrate with a reactive gas; ,
The substrate is spatially separated from the first to fourth film forming process regions and the first reaction process region, and is formed on the opposite side of the first reaction process region with the substrate holder interposed therebetween. A second reaction process region for forming a thin film by reacting an intermediate thin film formed on the opposite surface of the substrate with a reactive gas,
In the second film formation process region, the fourth film formation process region, and the second reaction process region, a thin film that cancels the curvature of the substrate due to the thin film formed on the one surface is disposed on the opposite surface. The second film forming process region and the fourth component are formed so that the thickness of the thin film formed on the first substrate is determined based on the type and thickness of the thin film formed on one surface of the substrate. A thin film forming apparatus for controlling a film process region and the second reaction process region.
前記基体の湾曲を相殺する薄膜の膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの決定により設定されることを特徴とする請求項4又は5記載の薄膜形成装置。

The film thickness of the thin film that cancels the curvature of the substrate is set by the power supply to each target installed in the film forming process region, and the shielding plate that shields the film raw material supplied from each target toward the substrate. 6. The thin film forming apparatus according to claim 4, wherein the thin film forming apparatus is set by determining at least one of an opening degree setting and a flow rate setting of a gas supplied to each film forming process region for each target. .

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