JP4503701B2 - 蒸着装置及び薄膜デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜の蒸着装置に係り、特に、イオン銃とニュートラライザを備えた蒸着装置、及びこの蒸着装置を用いた薄膜デバイスの製造方法に関する。
なお、本明細書中において、電気的にフローティングとは、他の部材とは電気的に絶縁されている状態をいうものとする。

従来から、真空容器内で基板表面に向けて薄膜材料を蒸発させる際に、基板上に堆積した蒸着層にイオンを照射することによって緻密化を行う蒸着装置（イオンアシスト蒸着装置）が知られている。このような蒸着装置では、イオン銃で比較的低エネルギーのガスイオンを基板に照射すると共に、ニュートラライザによって基板に中和電子（電子）を照射することで、ガスイオンによる基板上の電荷の偏りを中和しつつ、ガスイオンの運動エネルギーによって緻密な膜を作製することができる（例えば、特許文献１，２）。

特許文献１，２に示された技術では、図４のように、複数の蒸発源１３４，１３６から高屈折物質と低屈折物質とを交互に蒸発、積層させて多層膜からなる反射防止膜を得ることができる。このような技術においては、高屈折物質と低屈折物質のそれぞれの成膜の際に、イオン銃１３８から照射したアルゴンイオンや酸素イオンによって基板１１４に付着した蒸発物質を緻密化すると共に、ニュートラライザ１４０より照射した中和電子によって基板などが帯電することを防いでいる。

特開Ｈ１０−１２３３０１号公報 特開２００７−２４８８２８号公報

しかしながら、上記特許文献１若しくは２に示された技術によれば、全ての基板にイオンを照射しようとすると、イオン銃から照射されたイオンの一部が真空容器１００の壁面に衝突する現象を避けることができなかった。そのため、真空容器１００の壁面に付着していた物質がイオンの衝突により飛散して、成膜中の基板に異物として付着する成膜不良が発生していた。

また、イオン銃から照射されるイオンの照射範囲を制御することが困難であるため、イオン銃から照射されたイオンの一部は、基板に到達する前にニュートラライザから照射された電子と反応して中和される現象が生じていた。このため、基板に到達する前に中和されるイオンや電子を有効に活用することができず、さらに中和されるイオン量に対応して、余分なイオン電流を消費していた。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、イオン銃から照射されるイオンの照射範囲を制御し、清浄度が高く且つ高精度の光学フィルターを製造することができる蒸着装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、イオン銃とニュートラライザを高効率に活用し、光学フィルターの製造コストの低減を図ることができる蒸着装置を提供することにある。

上記課題は、請求項１の蒸着装置によれば、接地された真空容器と、該真空容器内に支持された基板ホルダと、該基板ホルダに保持可能な基板と、該基板と所定距離離間して対向する蒸着手段と、前記基板に対してイオンを照射するイオン銃と、前記基板に対して電子を照射するニュートラライザと、を備える蒸着装置において、前記ニュートラライザは、電子照射口を前記基板の方向へ向けて配設されるとともに、前記イオン銃は、前記真空容器内部の、前記基板ホルダが配設される側と反対方向側に、イオン照射口が前記基板に対向する状態で配設されており、前記イオン銃の前記イオン照射口から前記基板ホルダへ向かう位置には、イオンの照射範囲を規制する照射イオンガイド部材が、前記イオン照射口から照射された前記イオンの拡散範囲を縮小するように配設されており、前記照射イオンガイド部材は、前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記照射イオンガイド部材は筒状に形成され、前記イオン銃から照射されるイオンが、筒状部分の内側を挿通可能に配設されることにより解決される。

このように、本発明に係る蒸着装置には、イオン銃から照射されるイオンの照射範囲を規制する照射イオンガイド部材が備えられるており、この照射イオンガイド部材は、真空容器に対して電気的にフローティングされている。このため、照射イオンガイド部材のイオンが通過する側は、イオンの照射に伴いイオンと同じ電荷に帯電し、照射イオンガイド部材と反発する方向にイオンが誘導される。よって、イオンの照射範囲を規制すると共に照射範囲の変化を抑制し、真空容器内側の壁面に衝突するイオンを減少させることができる。こうして、本発明に係る蒸着装置によれば、基板に付着する異物を減少させることができ、清浄度が高く且つ高精度の光学フィルターを作製することができる。

より詳細には、請求項２のように、前記ニュートラライザの前記電子照射口から前記基板ホルダへ向かう位置には、電子の照射範囲を規制する照射電子ガイド部材が、前記電子照射口から照射された前記電子の拡散範囲を縮小するように配設されており、前記照射電子ガイド部材は、前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記照射電子ガイド部材は筒状に形成され、前記ニュートラライザから照射される電子が、筒状部分の内側を挿通可能に配設されると好適である。
このように、本発明に係る蒸着装置には、ニュートラライザから照射される電子の照射範囲を規制する照射電子ガイド部材が更に備えられており、この照射電子ガイド部材は真空容器に対して電気的にフローティングされている。このため、ニュートラライザから照射される電子の照射範囲を有効に規制することができる。そのため、イオン銃から照射されたイオン若しくは照射イオンガイド部材と、ニュートラライザから照射された電子とが反応して中和することを抑制でき、イオン銃から照射されたイオンやニュートラライザから照射された電子のロスを抑制することができる。また、イオン銃から照射されたイオン若しくは照射イオンガイド部材と、電子との反応が少ないため、真空容器内での電位構造の偏りやイオンの照射範囲の偏りを防止することができる。従って、イオン銃とニュートラライザを高効率に活用し、光学フィルターの製造コストの低減を図ることができる。

さらに具体的には、照射イオンガイド部材及び照射電子ガイド部材の少なくとも一方は、筒状に形成され、イオン銃から照射されるイオン若しくは、ニュートラライザから照射される電子が、筒状部分の内側を挿通可能に配設されるとさらに好適である。
このように、照射イオンガイド部材及び照射電子ガイド部材の少なくとも一方は、筒状に形成され、照射されるイオン若しくは電子が、筒状部分の内側を挿通可能に配設されることで、イオン若しくは電子が、照射イオンガイド部材及び照射電子ガイド部材の一端の開口部から照射方向に向けて正確に放出されると共に、照射されるイオン若しくは電子の密度を高くすることができるため、基板に付着する異物の低減させることができる。また、併せて、イオンの照射範囲の変化をより効果的に抑制することができ、また、より緻密な光学フィルターを作製することができる。

また、照射イオンガイド部材は、板状に形成され、イオン銃から照射されるイオンの一部を遮蔽する位置に配設することもできる。
このように、照射イオンガイド部材を板状に形成し、イオン銃から照射されるイオンの一部を遮蔽する位置に配設されることで、簡単な構造でありながら、照射されるイオンの密度を高くすることができ、より緻密な光学フィルターを作製することができる。

さらに、請求項３のように、前記ニュートラライザの前記電子照射口から前記基板ホルダへ向かう位置には、電子の照射範囲を規制する照射電子ガイド部材が、前記電子照射口から照射された前記電子の拡散範囲を縮小するように配設され、前記照射電子ガイド部材は、前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記照射電子ガイド部材は筒状に形成され、前記ニュートラライザから照射される電子が、筒状部分の内側を挿通可能に配設され、前記照射イオンガイド部材及び前記照射電子ガイド部材の少なくとも一方は、内側部材と外側部材とからなる二重構造を有し、前記内側部材と前記外側部材は、間隙を有して並設されると共に、それぞれに対して電気的にフローティングされると好適である。
このように、照射イオンガイド部材及び照射電子ガイド部材の少なくとも一方は、内側部材と外側部材とからなる二重構造を有しており、内側部材と外側部材は間隙を有して並設されると共にそれぞれに対して電気的にフローティングされている。よって、イオン銃若しくはニュートラライザから照射されるイオン若しくは電子に近い内側部材が帯電し、外側部材は内側部材とは逆側に帯電する。つまり、内側部材と外側部材とが逆の電荷に帯電されることになり、照射イオンガイド部材若しくは照射電子ガイド部材はより大きな電荷を蓄積できる。このため、電位構造が変化しにくくなり、イオン若しくは電子の照射範囲をより安定させることがでる。よって、イオン銃とニュートラライザの高効率な活用、及び、光学フィルターの製造コストの低減を図ることができる。

具体的には、請求項４のように、前記真空容器は、前記真空容器から電気的にフローティングされた内壁を備えると好適である。
このように、本発明に係る真空容器は、真空容器から電気的にフローティングされた内壁を備えているため、成膜時に成膜物質が真空容器の内壁への付着によって経時的に内壁の状態が変化したとしても、電位構造の変化を抑制することができる。このため、電位構造の経時的変化、すなわち、成膜条件の経時的な変化を防止することができる。

また、請求項５のように前記ニュートラライザは、前記イオン銃と離間した位置に配設されると好適である。
このように、本発明に係るニュートラライザは、イオン銃と離間した位置に配設されている。よって、イオン銃から照射されたイオンと、ニュートラライザから照射された電子とが、基板に到達する前に反応して中和されることを抑制できるため、イオン銃から照射されたイオンやニュートラライザから照射された電子のロスを抑制でき、真空容器内での電位構造の偏りやイオンの照射範囲の偏りが発生しない。従って、成膜条件の経時的な変化を抑制することができ、予備的な成膜処理を行う必要のない生産性の高い蒸着装置を提供することができる。

前記課題は、請求項６に係る薄膜デバイスの製造方法によれば、接地された真空容器と、該真空容器内に支持された基板ホルダと、該基板ホルダに保持可能な基板と、該基板と所定距離離間して対向する蒸着手段と、前記真空容器内部の、前記基板ホルダが配設される側と反対方向側に、イオン照射口が前記基板に対向する状態で配設される、前記基板に対してイオンを照射するためのイオン銃と、前記真空容器の側面側に配設され、前記基板に対して電子を照射するためのニュートラライザと、前記蒸着手段の蒸着物質照射口及び前記イオン銃のイオン照射口の直近に各々配設されるシャッタと、前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記イオン銃の前記イオン照射口から前記基板ホルダへ向かう位置に、前記イオン照射口から照射された前記イオンの拡散範囲を縮小するように配設された筒状の照射イオンガイド部材と、前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記ニュートラライザの前記電子照射口から前記基板ホルダへ向かう位置に、前記電子照射口から照射された前記電子の拡散範囲を縮小するように配設された筒状の照射電子ガイド部材と、を備えた蒸着装置を使用し、前記基板ホルダに前記基板を配設する配設工程と、前記基板ホルダを所定回転数で回転させ、前記真空容器内の圧力を所定値に設定し、前記基板温度を所定値に加温する設定工程と、前記イオン銃及び前記蒸着手段をアイドル運転状態とする準備工程と、前記シャッタを開放することにより前記蒸着物質を前記基板へと照射する蒸着工程と、を行い、該蒸着工程においては、前記イオン銃より前記基板に向けて、筒状の前記照射イオンガイド部材の内側を通過したイオンが照射されると同時に、前記基板ホルダに近接して配設されるとともに、前記イオン銃と所定距離離間して配設される前記ニュートラライザから、前記基板へと向けて、筒状の前記照射電子ガイド部材の内側を通過した電子が照射されることにより解決される。
このように、本発明に係る蒸着装置により本製造方法により作製された薄膜デバイスは、製造コストが比較的低廉でありながら優れた特性を有している。

本発明によれば、照射方向に向けて正確にイオンを照射することができるため、基板に付着する異物を低減することができるとともに、イオンの照射範囲の変化などをより効果的に抑制することがきる。
また、イオン銃とニュートラライザを高効率に活用し、光学フィルターの製造コストの低減を図ることができる。
更に、本発明によれば、基板に付着する異物を低減することができるとともに、イオンの照射範囲の変化をより効果的に抑制することができる。このため、より緻密な光学フィルターを作製することができる。
また、本発明によれば、イオン若しくは電子の照射範囲をより安定させることができ、イオン銃とニュートラライザを高効率に活用し、光学フィルターの製造コストの低減を図ることができる。
更に、本発明によれば、イオン銃から照射されたイオンやニュートラライザから照射された電子のロスを少なくすることができ、成膜条件の経時的な変化を抑制すると共に製造コストを低減できる。
また、本発明によれば、イオン銃から照射されたイオンやニュートラライザから照射された電子をロスすることを防止し、低コスト化を図ることができる。
更に、薄膜デバイスの製造方法によれば、優れた特性を有する薄膜デバイスが得られる。

本発明の第１の実施形態に係る蒸着装置の概念図である。 実施例１と比較例１の光学フィルターの透過率を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る蒸着装置の概念図である。 従来の蒸着装置の概念図である。

１，２ 蒸着装置
１０，１００ 真空容器
１２ 基板ホルダ
１４，１１４ 基板
１８ 水晶モニタ
１９ 膜厚検出部
３０ 内壁
３４，３６，１３４，１３６ 蒸発源
３４ａ，３６ａ，３８ａ シャッタ
３８，１３８ イオン銃
４０，１４０ ニュートラライザ
５０ 照射イオンガイド部材
５２ 照射電子ガイド部材
Ｔ 透過率
λ 波長

以下に、本発明の一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，配置等は発明を具体化した一例であって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。

（第１の実施形態）
図１により、本発明の第１の実施形態に係る蒸着装置１の構成を説明する。
図１は第１の実施形態に係る蒸着装置１の概念図である。
本実施形態に係る蒸着装置１は、真空容器１０、基板ホルダ１２、蒸発源３４，３６、イオン銃３８、ニュートライザ４０、照射イオンガイド部材５０、照射電子ガイド部材５２、を主要構成として形成される。

本実施形態に係る真空容器１０は、公知の成膜装置で通常用いられる縦置き円筒状のステンレス製容器であり、接地されて接地電位とされている。
なお、この真空容器１０の内側は、図示しない排気手段によって所定の圧力（例えば３×１０^―２〜１０^−４ Ｐａ程度）に排気されるよう構成されている。

本実施形態に係る基板ホルダ１２は、ドーム状（略半球面状）に形成されたステンレス製の部材であり、真空容器１０内の上側に、垂直軸回りに回転可能に保持される。
この基板ホルダ１２は、図示しないモータの出力軸に対して同軸状に接続されている。
また、基板ホルダ１２の下面には、多数の基板１４が成膜面を下向きにして固定されている。

更に、基板ホルダ１２は、不図示のモータ（真空容器１０の外側に固定されている）の出力軸に、碍子などの不図示の絶縁物質を介して支持されており、真空容器１０に対して電気的にフローティングされている。
また、基板ホルダ１２の中心に設けられた穴部には膜厚検出装置が配設されている。本実施形態では、膜厚検出装置として公知の水晶モニタ１８が設けられている。水晶モニタ１８は、その表面に薄膜が付着することによる共振周波数の変化から物理膜厚を膜厚検出部１９で検出する。もちろん、膜厚検出装置として水晶モニタ１８と公知の光学モニタとを併設して膜厚を測定する構成としてもよい。

この基板ホルダ１４に装着される基板１４は、光透過性を有する材料で形成されており、その表面に誘電体膜や吸収膜が成膜によって付着される。本実施形態では基板１４として円板状のものを用いているが、形状としてはこれに限定されず、表面に薄膜を形成できるものであれば、例えばレンズ形状、円筒状、円環状といった他の形状でもよい。

本実施形態に係る蒸発源３４，３６は、電子ビーム加熱方式によって、高屈折率物質や低屈折率物質を加熱して蒸発させるための装置であり、真空容器１０内の下側に配設される。
本実施形態においては、蒸発源３４は高屈折率物質の蒸発手段として構成されるとともに、蒸発源３６は低屈折率物質の蒸発手段として構成される。
また、蒸発源３４，３６及び後述するイオン銃３８の上方には、開閉操作可能なシャッタ３４ａ，３６ａ，３８ａが取り付けられている。これらシャッタ３４ａ，３６ａ，３８ａは不図示のコントローラにより適宜開閉制御される。

なお、本実施形態において成膜される光学フィルターは、高屈折率物質と低屈折率物質とを交互に積層させることにより成膜を行っているが、一種類若しくは複数種類の蒸発物質からなる光学フィルターの成膜に対しても本発明は適用可能であり、その場合は、蒸発源の数や配置を適宜変更可能である。
更に、本実施形態において作製する光学フィルターの具体例として、短波長透過フィルター（ＳＷＰＦ）を挙げているが、これ以外にも、長波長透過フィルター、バンドパスフィルター、ＮＤフィルターなどの薄膜デバイスについても適用可能である。

本実施形態に係るイオン銃３８は、イオン（ｉｏｎ）を基板１４に向かって放出する装置であり、反応ガス（例えばＯ_２）や希ガス（例えばＡｒ）のプラズマから帯電したイオン（Ｏ_２ ^＋，Ａｒ^＋）を引き出して、加速電圧により加速して射出する。

また、本実施形態に係るニュートラライザ４０は、電子（ｅ⁻）を基板１４に向かって放出するものであり、Ａｒなど希ガスのプラズマから電子を引き出し、加速電圧で加速して電子を放出する。ここから射出される電子は、基板１４表面に付着したイオンを中和する。
本実施形態に係る蒸着装置１では、ニュートラライザ４０は真空容器１０の側面側に配設されており、イオン銃３８と所定距離離隔して位置している。
また、従来のこの種の装置に比して、本実施形態に係るニュートラライザ４０は、イオン銃３８と所定距離離隔すると共に基板ホルダ１２に近接する位置に配置される。

本実施形態に係る照射イオンガイド部材５０は、イオン銃３８のイオン照射口の近傍に配設される略筒状、より具体的にはラッパ状に形成されたステンレス製の部材であり、イオン銃３８と離間する側の端部の開口幅が大きく形成されている。照射イオンガイド部材５０は、取り付け治具と碍子を介して真空容器１０の下面側に取り付けられ、真空容器１０に対して電気的にフローティングされている。そして、イオン銃３８から照射されるイオンが、照射イオンガイド部材５０の筒状部分を挿通するように配設されている。

本実施形態に係る照射電子ガイド部材５２は、ニュートラライザ４０の電子照射口の近傍に配設される略筒状のステンレス製の部材であり、上述した照射イオンガイド部材５０と近似した形状を有している。そして、ニュートラライザ４０から照射される電子が、照射電子ガイド部材５２の筒状部分を挿通するように配設される。真空容器１０に取り付け治具と碍子を介して取り付けられ、真空容器１０に対して電気的にフローティングされている。

ここで、照射イオンガイド部材５０の効果について説明する。
イオン銃３８からイオンが照射されて、照射イオンガイド部材５０の内側をイオンが通過すると、その内面側がイオンの電荷に応じて帯電する。本実施形態においては、イオンとしてＯ_２ ^＋を用いているため、照射イオンガイド部材５０の内側はプラスに帯電する。
このため、イオン銃３８から照射されたＯ_２ ^＋は、プラス側に帯電された照射イオンガイド部材５０の内側面と反発して、照射イオンガイド部材５０の開口方向に誘導される。
このように、狙いの方向に放出されるイオンが増加する一方、狙いをはずれて真空容器１０の内壁面などの壁面に衝突するイオンが減少する。このため、壁面に付着していた付着物がイオンの衝突により飛散して、基板１４に異物として付着することを抑制することができる。

また、照射イオンガイド部材５０には、イオン銃３８から照射されるイオンの密度を上げる効果がある。
これは、フローティング処理によって帯電した部材にイオンが反射されて、照射イオンガイド部材５０の開口部に誘導されることによる。すなわち、従来の照射イオンガイド部材５０を備えない蒸着装置では、周辺方向に照射され散逸していたイオンを狙いの方向に放出することができるため、その分、照射されるイオンの密度を上げることができる。

このように、照射イオンガイド部材５０を通過して照射されるイオンの密度が高くなることから、基板１４に付着した蒸着物質の緻密化を効率よく行うことができるようになる。
このため、照射イオンガイド部材５０を備えた蒸着装置１によって作製した光学フィルターは緻密になり光学特性が向上する。具体的には、光学フィルターに入射した可視光線の吸収率が低下し、透過率を向上させた高精度な光学フィルターを作製することができる。
もちろん、処理時間の短縮を図ることも可能であり、この場合、生産性及び低コスト化を図ることができる。

次に、照射電子ガイド部材５２の効果について説明する。
ニュートラライザ４０から照射された電子が、筒状の照射電子ガイド部材５２の内側を通過すると、その内面側がマイナスに帯電する。このため、ニュートラライザ４０から照射された電子は、電子と同じマイナス側に帯電された照射電子ガイド部材５２の内側面と反発し、照射電子ガイド部材５２の開口方向に誘導される。
こうして、狙いの方向に放出される電子が増加する一方、照射方向から外れて散逸する電子が減少するため、イオン銃３８から照射され基板１４に向かうイオンの中和に電子が消費されることや、照射イオンガイド部材５０に帯電された電荷の中和に電子が消費されることを抑制することができる。すなわち、照射電子ガイド部材５２を備えることによって、イオン銃３８や、照射イオンガイド部材５０をより効率的に使用することができる。

上述した蒸着装置１は、照射イオンガイド部材５０と照射電子ガイド部材５２を備えることにより、基板１４に付着した蒸着物質を緻密化して透過率の高い光学フィルターを作製できると共に、イオンの照射によるチャンバ壁面からの異物の飛散を防止して、成膜不良を低減することができる。また、照射電子ガイド部材５２を備えることによって、イオン銃３８から照射されて基板１４に向かうイオンや、照射イオンガイド部材５０に帯電された電荷などの不必要な中和を防止できるため、イオン銃３８や、照射イオンガイド部材５０をより効率的に使用することができる。

以下に、本実施形態に係る蒸着装置１の動作について説明する。
まず、真空容器１０内の基板ホルダ１２に基板１４をセットし、真空容器１０内を所定圧力まで排気する。
そして、基板ホルダ１２を所定回転数で回転させると共に、不図示の電気ヒータによって基板１４の温度を所定温度に加温する。
次いで、イオン銃３８のイオン源を、直ちにイオンの照射可能なアイドル運転状態とする。同時に、蒸発源３４，３６を直ちに蒸発粒子を放出できる状態としておく（つまり、シャッタ３４ａ，３６ａの開動作を行うことにより直ちに蒸発粒子が放出できる状態としておく）。
このような操作を行い、基板ホルダ１２の回転数と基板１４の温度が所定の条件に達したことを確認した後、蒸着工程を実行する。

蒸着工程においては、高屈折率物質（例えば、Ｔａ_２Ｏ_５やＴｉＯ_２）を放出する蒸発源３４と、低屈折率物質（例えば、ＳｉＯ_２）を放出する蒸発源３６のシャッタ開閉を制御して、高屈折率物質と低屈折率物質を交互に基板１４に向かって放出する。これらの蒸着物質を放出する間、イオン銃３８のシャッタ３８ａを開動作して放出したイオン（例えば、Ｏ_２ ^＋）を基板１４に衝突させることによって、基板１４に付着した蒸着物質を緻密化する。この操作を所定回数繰り返すことにより多層膜を形成する。

通常、イオンの照射により、基板ホルダ１２に電荷の偏りが生じる。しかし、本蒸着装置１では、この基板ホルダ１２の電荷の偏りを、ニュートラライザ４０から基板ホルダ１２に向かって電子を照射することで中和している。
このとき、照射イオンガイド部材５０及び照射電子ガイド部材５２の効果により、イオン銃３８から放出されるイオン及びニュートラライザ４０から放出される電子を基板ホルダ１２に向けて正確に照射することができる。
このため、従来、真空容器１０の壁面に衝突して損失していたイオン及び電子を、基板１４に確実に照射して有効に利用することができる。この結果、イオンの照射によるチャンバ壁面からの異物の飛散を防止して、成膜不良を低減することができる。更に、従来の装置での成膜条件と同じパワーをイオン銃３８に印加して成膜を行うと、基板１４上では、より高いイオン電流密度を達成することが可能となり、従来よりも短時間で成膜を行うことができる。
また、従来の成膜条件よりも低いパワーであっても、従来と同等のイオン電流密度を基板１４上で達成することが可能となり、従来よりも低応力の膜を作製できる。

また、ニュートラライザ４０を基板ホルダ１２に近い位置に配設することで、基板ホルダ１２の、イオン銃３８から照射されたイオンが付着する領域に向かって、正確に電子を照射することができる。
更に、ニュートラライザ４０はイオン銃３８と離れた位置に配設されているために、イオン銃３８から基板１４に向かって移動中のイオンとニュートラライザ４０から放出された電子とが直接反応することが少なく、効率よく基板ホルダ１２の電荷を中和することができる。

上述した第１の実施形態において、照射イオンガイド部材５０は、略筒状に形成されているが、他の形状であってもよく、中空な角柱状、若しくはリング状であってもよい。また、イオン銃３８の上部を部分的に遮蔽する板状（シャッター状）の部材（遮蔽部材）として構成してもよい。
例えば、電気的にフローティングされた板状の遮蔽部材によって、イオン銃３８の照射口を所定の割合遮蔽すると、フローティング処理によって帯電した遮蔽部材にイオンは衝突することができず、遮蔽されていない開口部から放出されることとなる。そのため、第２の実施形態の照射イオンガイド部材５０と同様に、イオン銃３８から照射されるイオンの密度を向上させることができる。すなわち、フローティングされた遮蔽部材によって部分的に遮蔽されたイオン銃３８の照射口から放出されたイオンを、基板１４に衝突させることによって、基板１４に付着した蒸着物質の緻密化を効率よく行うことができる。なお、イオン銃３８の照射口を遮蔽する割合は、１０〜７０％とすることができ、特に３０％程度とすると好適である。

また、上述の蒸着装置１において、照射イオンガイド部材５０及び照射電子ガイド部材５２を、ステンレス製の２重構造として構成するとより効果的である。
例えば、照射イオンガイド部材５０を、内側に取り付けられる内側部材と、この内側部材を覆うように外側に取り付けられる外側部材とから構成し、これら内側部材と外側部材を僅かな隙間を有して並設させると共に、それぞれに対して電気的にフローティングしておく。このとき、内側部材と外側部材とは、碍子などの絶縁部材を介して取り付けることによってフローティングするとよい。
このように照射イオンガイド部材５０を構成すると、内側部材と外側部材とでコンデンサとしての特性を有するようになる。すなわち、イオン銃３８から照射されるイオンに近い内側部材がイオンの電荷側に帯電し、外側部材は内側部材とは逆側に帯電する。こうして、内側部材と外側部材とが電気的に対極の電荷に帯電されることになり、照射イオンガイド部材５０は大きな電荷を蓄積できるため、電子が照射されても電位構造が変化しにくくなり、イオンの照射範囲をより安定させることができる。
もちろん、照射電子ガイド部材５２においても同様の構造とすることで、照射電子ガイド部材５２の電位構造をより安定させることができる。

図１に示した蒸着装置１を使用して成膜を行った実施例１について、従来の蒸着装置（図４参照）により成膜を行った比較例１及び比較例２と比較して説明する。
ここで、従来装置は、本実施形態に係る蒸着装置１の照射イオンガイド部材５０及び照射電子ガイド部材５２を備えず、ニュートラライザ１４０がイオン銃１３８の近傍に配設された装置である（図４参照）。
実施例１及び比較例１，比較例２において作製した多層膜は、高屈折率物質としてＴａ_２Ｏ_５、低屈折率物質としてＳｉＯ_２を用いている。また、実施例１及び比較例１，比較例２のいずれにおいても、３７層からなる、短波長透過フィルター（Ｓｈｏｒｔ Ｗａｖｅ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ ：ＳＷＰＦ)の多層膜（総膜厚：３３００ｎｍ）を、チャンバメンテナンス後の１バッチ目に成膜したものである。
作製したＳＷＰＦ多層膜の光学特性の測定結果を図２に示した。また、成膜中に基板１４上に付着した異物の密度を比較した。

（実施例１）
まず、実施例１について説明する。
実施例1の成膜条件は以下の通りである。
基板：ＢＫ７（屈折率ｎ＝１．５２）
基板温度：１５０℃
膜材料： Ｔａ_２Ｏ_５（高屈折率膜），ＳｉＯ_２（低屈折率膜）
Ｔａ_２Ｏ_５の成膜速度： ０．７ｎｍ／ｓｅｃ
ＳｉＯ_２の成膜速度： １．０ｎｍ／ｓｅｃ
Ｔａ_２Ｏ_５蒸発時のイオン銃条件
導入ガス：酸素６０ｓｃｃｍ
イオン加速電圧：１０００Ｖ
イオン電流：１０００ｍＡ
ＳｉＯ_２蒸発時のイオン銃条件
導入ガス：酸素６０ｓｃｃｍ
イオン加速電圧：１０００Ｖ
イオン電流：１０００ｍＡ
ニュートラライザの条件
加速電圧：３０Ｖ
ニュートラライザ電流：２０００ｍＡ
放電ガス：アルゴン１０ｓｃｃｍ

上述した実施例１で作製されたＳＷＰＦ多層膜に付着した異物について、検鏡観察を行った。
検鏡観察は、基板ホルダ１２の外周側に取り付けられた基板１４について行った。照射されたイオンによって飛散する異物は、壁面から基板ホルダ１２の外周側に付着しやすいためである。検鏡観察の結果、実施例１で作製されたＳＷＰＦ多層膜には、２個／ｃｍ^２の密度で異物が付着していた。

（比較例１）
比較例1の成膜条件は以下の通りである。実施例1と比べて、イオン電流値が異なっている。
なお、比較例１で作製されたＳＷＰＦ多層膜には、１５個／ｃｍ^２の密度で異物が付着していた。
基板：ＢＫ７（屈折率ｎ＝１．５２）
基板温度：１５０℃
膜材料： Ｔａ_２Ｏ_５（高屈折率膜），ＳｉＯ_２（低屈折率膜）
Ｔａ_２Ｏ_５の成膜速度： ０．７ｎｍ／ｓｅｃ
ＳｉＯ_２の成膜速度： １．０ｎｍ／ｓｅｃ
Ｔａ_２Ｏ_５蒸発時のイオン銃条件
導入ガス：酸素６０ｓｃｃｍ
イオン加速電圧：１０００Ｖ
イオン電流：１２００ｍＡ
ＳｉＯ_２蒸発時のイオン銃条件
導入ガス：酸素６０ｓｃｃｍ
イオン加速電圧：１０００Ｖ
イオン電流：１２００ｍＡ
ニュートラライザの条件
加速電圧：３０Ｖ
ニュートラライザ電流：２０００ｍＡ
放電ガス：アルゴン１０ｓｃｃｍ

（比較例２）
比較例２の成膜条件は以下の通りである。従来装置を使用して、実施例1と同じ条件での成膜を行った。また、比較例１と比べてイオン電流値が異なる。
なお、比較例１で作製されたＳＷＰＦ多層膜には、１３個／ｃｍ^２の密度で異物が付着していた。
基板：ＢＫ７（屈折率ｎ＝１．５２）
基板温度：１５０℃
膜材料： Ｔａ_２Ｏ_５（高屈折率膜），ＳｉＯ_２（低屈折率膜）
Ｔａ_２Ｏ_５の成膜速度： ０．７ｎｍ／ｓｅｃ
ＳｉＯ_２の成膜速度： １．０ｎｍ／ｓｅｃ
Ｔａ_２Ｏ_５蒸発時のイオン銃条件
導入ガス：酸素６０ｓｃｃｍ
イオン加速電圧：１０００Ｖ
イオン電流：１０００ｍＡ
ＳｉＯ_２蒸発時のイオン銃条件
導入ガス：酸素６０ｓｃｃｍ
イオン加速電圧：１０００Ｖ
イオン電流：１０００ｍＡ
ニュートラライザの条件
加速電圧：３０Ｖ
ニュートラライザ電流：２０００ｍＡ
放電ガス：アルゴン１０ｓｃｃｍ

上述した実施例１及び比較例１及び比較例２において作製したＳＷＰＦ多層膜のイオン照射条件と、基板上の異物密度について表１に示す。なお、表１では、イオン照射条件のうち実施例１と比較例１及び比較例２で条件が相違するイオン電流のみを示した。

まず、光学特性を図２に基づいて比較する。
図２は、作製したＳＷＰＦ多層膜に、４００〜８００ｎｍの可視光領域の波長λを照射し、その透過率Ｔを、波長λに対してプロットしたものである。
図２によれば、実施例１において作製された多層膜及び比較例１での多層膜は、透過率Ｔが測定された波長λの全範囲（４００〜８００ｎｍ）に渡り、いずれも設計値とほぼ同等の透過率Ｔを示している。
一方、比較例２において作製されたＳＷＰＦ多層膜は、波長λが４００〜５００ｎｍの範囲で、実施例１での多層膜に比べて透過率Ｔが低い値を示している。

具体的には、波長λ＝４００ｎｍでの透過率Ｔで比較すると、設計値９５．１％に対して、実施例１でのＳＷＰＦ多層膜の透過率Ｔは９３．５％、比較例１でのＳＷＰＦ多層膜の透過率Ｔは９３．６％、比較例２でのＳＷＰＦ多層膜の透過率Ｔは８６．６％であった。
波長λ＝５００ｎｍでの透過率Ｔで比較すると、設計値９４．８％に対して、実施例１でのＳＷＰＦ多層膜の透過率Ｔは９３．９％、比較例１でのＳＷＰＦ多層膜の透過率Ｔは９４．０％、比較例２でのＳＷＰＦ多層膜の透過率Ｔは８９．６％であった。
また、波長λが５２０〜７８０ｎｍの範囲内においては、実施例１及び比較例１，比較例２でのＳＷＰＦ多層膜はいずれもほぼ透過率ゼロであった。

実施例１のＳＷＰＦ多層膜は、比較例１のＳＷＰＦ多層膜と比べてイオン電流値を低く設定したにも関わらず、透過率Ｔに関して良好な光学特性を有していた。これは、照射イオンガイド部材５０の効果によって、照射されるイオンの密度低下が抑えられたためであると考えられる。また、実施例１と比較例１とのＳＷＰＦ多層膜の透過率Ｔは、ほぼ同等の光学特性を有していた。すなわち、比較例１でのイオン電流値は１２００ｍＡであったのに対し、実施例１でのイオン電流値は１０００ｍＡであることから、照射イオンガイド部材５０と照射電子ガイド部材５２を備えることにより、イオン電流値を１５〜２０％低くすることができると考えられる。
一方、比較例１と比べて、イオン電流値を低く設定した比較例２では、透過率Ｔの低下が認められた。これは、イオン電流値を低く設定したため、照射されるイオンの密度が低くなり、基板１４に積層された蒸着物質を緻密化する効果が減少したためであると考えられる。

次に、成膜したＳＷＰＦ多層膜（基板１４）上に付着した異物の密度を比較すると、実施例１は２個／ｃｍ^２であったのに対し、比較例１は１５個／ｃｍ^２、比較例２は１３個／ｃｍ^２、であった。
比較例１では、基板１４上に多くの異物が確認された。これは、真空容器１０の壁面にイオン銃３８から照射されたイオンが照射されているためである。
また、比較例２は、比較例１に比べてイオン電流値を低く設定したため、基板１４上に付着した異物の数はやや減少しているものの、依然として多くの異物が確認された。これは、イオン銃３８から照射されたイオンの照射範囲は、比較例１と変わらないためである。
上述の比較例１及び比較例２と比べて実施例１では、基板１４上に確認された異物が著しく減少した。これは、照射イオンガイド部材５０の効果によって、照射されるイオンの照射範囲が規制されたことにより、真空容器１０の壁面に照射されるイオンが減少したためである。

（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態に係る蒸着装置２の概念図である。
なお、以下の各実施の形態において、第１の実施の形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施形態に係る蒸着装置２は、第１の実施形態に係る蒸着装置１の真空容器１０の内側に内壁３０が取り付けられた構成である。また、蒸着装置２においては、ニュートラライザ４０は、内壁３０に設けられた開口部の内側に配置されると共に、真空容器１０の側面に直接取り付けられていて、内壁３０と直接接触しない構成となっている。

この真空容器１０の内側に備えられる内壁３０は、真空容器１０の内側の側面と上面に沿って配設された略円筒状の部材であり、真空容器１０に対して電気的にフローティングされている。また、内壁３０は、後述する基板ホルダ１２の上側と周方向の側面を取り囲むように配設されている。
また、この内壁３０は、接地電位にある真空容器１０の内側面とは、碍子などの不図示の絶縁部材を介して固定されている。このように、真空容器１０と絶縁することで内壁３０のフローティング処理がなされている。
なお、内壁３０は、真空容器１０と同じステンレス製の部材で形成されており、内側の面には、シリカなどのセラミックでコーティングされた不図示のセラミックシートが貼り付けられている。

このように、内壁３０を真空容器１０に対して電気的にフローティングすることで、成膜条件が経時的に変化する現象が解決された。特に真空容器１０内の清掃などのチャンバメンテナンスを行った後の成膜条件の経時的変化の防止に効果がある。
また、内壁３０は、基板ホルダ１２の上側と側面側を取り囲んで配設されているため、内側の全面に渡って電位構造の変化を防ぐことができる。

なお、内壁３０の内側にセラミックシートを貼り付けることにより、内壁３０の絶縁性を高めて、絶縁性を有する蒸着物質が部分的に付着した場合の内壁３０及び真空容器１０内の電位状態の変動をさらに小さくする効果が期待できる。
但し、セラミックシートを有さない構成としてもよい。この場合においても、内壁３０がフローティング処理されているため、内壁３０への蒸着物質の付着による電位構造の変化を小さな範囲に抑えることができる。

ここで、内壁３０のフローティング化による成膜工程への影響について考察する。
従来の蒸着装置（図４参照）では、成膜装置のメンテナンス（チャンバメンテナンス）によって、真空容器１００の内面（チャンバ内壁）に付着した絶縁性の蒸着物質が取り除かれると、チャンバメンテナンス後、チャンバ内壁はチャンバ本体と導通して接地電位となる。
このため、メンテナンス後の成膜では、電子がチャンバ内壁に吸収されてしまう。
一方、高屈折率膜や低屈折率膜などの誘電体膜を完全に酸化させるためには、酸素イオン（Ｏ_２ ^＋）のみではなく、電子（ｅ⁻）も十分に供給されることが必要である。チャンバ内壁がチャンバ本体と通電状態にあるときは、基板上の誘電体膜は十分な電子を受け取ることができず、完全に酸化するに至らない。
また、成膜を行うことによりチャンバ内壁に絶縁性の蒸発物質が付着するため、真空容器内の電位構造が徐々に変化する。

本実施形態に係る蒸着装置２（図２参照）のように、真空容器１０の内側を２重とし、その内壁３０をフローティング化することにより、チャンバメンテナンス後においても、内壁３０は真空容器１０に対して通電状態にはならない。従って、真空容器１０内の電位構造が徐々に変化することがなく、チャンバメンテナンス直後から安定した成膜ができる。
このため、従来、イオンアシスト蒸着法による成膜で行っていた捨てバッチ（チャンバメンテナンスを実施した後に、チャンバ内壁の電位状態が安定するまで成膜を行うこと）の実施が不要となった。

上述した蒸着装置２によって作製した光学フィルターの光学特性を測定すると、フローティングされた内壁３０を有していない蒸着装置で作製した光学フィルターと比べて、透過率Ｔの向上が認められた。
内壁３０を電気的にフローティングしたことによる透過率Ｔの向上は、以下のような理由に基づくと考察される。
真空容器１０に配設される内壁３０のフローティング化により、メンテナンス後に内壁３０から吸収される電子の量が少なくなる。そのため、基板１４表面に十分な電子が供給され、高屈折率膜や低屈折率膜などの誘電体膜を完全に酸化させることができるようになり、成膜された組織の均一性が向上する。こうして、膜組織が良好な均一性を有することで、屈折率の変動が少なく、光の吸収係数が一定以下で安定する膜を得ることができる。

また、従来、膜厚検出装置として水晶モニタ１８と公知の光学モニタとを併設して、膜厚を測定していた。しかし、本実施形態による蒸着装置１によれば、チャンバメンテナンス後にも真空容器１０内の電位構造が変化しなくなり、成膜条件の経時的変化、特に、イオン銃３８から照射されるイオンの照射範囲の変化が生じなくなるため、成膜速度も安定し水晶モニタ１８のみでの膜厚測定であっても高精度な膜厚測定が可能となる。

なお、基板ホルダ１２を電気的にフローティングしない状態で配設しても、チャンバメンテナンス後の１バッチ目で成膜したＳＷＰＦ多層膜の光学特性は、基板ホルダ１２を電気的にフローティングした装置で作製したＳＷＰＦ多層膜とほぼ同様の結果となった。
基板ホルダ１２のフローティング化に比べて、内壁３０のフローティング化の方が成膜条件に与える影響が大きいためであると考えられる。

もちろん、蒸着装置２は、蒸着装置１と同様に、照射イオンガイド部材５０及び照射電子ガイド部材５２が設けられているため、第１の実施形態に係る蒸着装置１が有する効果を併せて有している。

また、上述した実施形態において、内壁３０は、基板ホルダ１２の周囲を囲う略円筒状に形成されているが、イオン銃３８から照射されるイオンが衝突する範囲をカバーする形状であれば他の形状としてもよい。例えば、基板ホルダ１２の周辺に配置される複数の板状部材として構成することもできる。
内壁３０及び照射イオンガイド部材５０若しくは照射電子ガイド部材５２は、ステンレス製であるが、他の材料から構成してもよい。例えば、アルミニウム合金製、セラミック製などとすることができる。

上述した第１の実施形態及び第２の実施形態において、照射イオンガイド部材５０は、略筒状に形成されているが、他の形状であってもよく、中空な角柱状、若しくはリング状であってもよい。

Claims (6)

1. 接地された真空容器と、
   該真空容器内に支持された基板ホルダと、
   該基板ホルダに保持可能な基板と、
   該基板と所定距離離間して対向する蒸着手段と、
   前記基板に対してイオンを照射するイオン銃と、
   前記基板に対して電子を照射するニュートラライザと、を備える蒸着装置において、
   前記ニュートラライザは、電子照射口を前記基板の方向へ向けて配設されるとともに、前記イオン銃は、前記真空容器内部の、前記基板ホルダが配設される側と反対方向側に、イオン照射口が前記基板に対向する状態で配設されており、
   前記イオン銃の前記イオン照射口から前記基板ホルダへ向かう位置には、イオンの照射範囲を規制する照射イオンガイド部材が、前記イオン照射口から照射された前記イオンの拡散範囲を縮小するように配設されており、
   前記照射イオンガイド部材は、前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記照射イオンガイド部材は筒状に形成され、前記イオン銃から照射されるイオンが、筒状部分の内側を挿通可能に配設されることを特徴とする蒸着装置。
2. 前記ニュートラライザの前記電子照射口から前記基板ホルダへ向かう位置には、電子の照射範囲を規制する照射電子ガイド部材が、前記電子照射口から照射された前記電子の拡散範囲を縮小するように配設されており、
   前記照射電子ガイド部材は、前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記照射電子ガイド部材は筒状に形成され、前記ニュートラライザから照射される電子が、筒状部分の内側を挿通可能に配設されることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記ニュートラライザの前記電子照射口から前記基板ホルダへ向かう位置には、電子の照射範囲を規制する照射電子ガイド部材が、前記電子照射口から照射された前記電子の拡散範囲を縮小するように配設され、
   前記照射電子ガイド部材は、前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記照射電子ガイド部材は筒状に形成され、前記ニュートラライザから照射される電子が、筒状部分の内側を挿通可能に配設され、
   前記照射イオンガイド部材及び前記照射電子ガイド部材の少なくとも一方は、内側部材と外側部材とからなる二重構造を有し、
   前記内側部材と前記外側部材は、間隙を有して並設されると共に、それぞれに対して電気的にフローティングされることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
4. 前記真空容器は、前記真空容器から電気的にフローティングされた内壁を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
5. 前記ニュートラライザは、前記イオン銃と離間した位置に配設されることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
6. 接地された真空容器と、
   該真空容器内に支持された基板ホルダと、
   該基板ホルダに保持可能な基板と、
   該基板と所定距離離間して対向する蒸着手段と、
   前記真空容器内部の、前記基板ホルダが配設される側と反対方向側に、イオン照射口が前記基板に対向する状態で配設される、前記基板に対してイオンを照射するためのイオン銃と、
   前記真空容器の側面側に配設され、前記基板に対して電子を照射するためのニュートラライザと、
   前記蒸着手段の蒸着物質照射口及び前記イオン銃のイオン照射口の直近に各々配設されるシャッタと、
   前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記イオン銃の前記イオン照射口から前記基板ホルダへ向かう位置に、前記イオン照射口から照射された前記イオンの拡散範囲を縮小するように配設された筒状の照射イオンガイド部材と、
   前記真空容器に対して電気的にフローティングされているとともに、前記ニュートラライザの前記電子照射口から前記基板ホルダへ向かう位置に、前記電子照射口から照射された前記電子の拡散範囲を縮小するように配設された筒状の照射電子ガイド部材と、を備えた蒸着装置を使用し、
   前記基板ホルダに前記基板を配設する配設工程と、
   前記基板ホルダを所定回転数で回転させ、前記真空容器内の圧力を所定値に設定し、前記基板温度を所定値に加温する設定工程と、
   前記イオン銃及び前記蒸着手段をアイドル運転状態とする準備工程と、
   前記シャッタを開放することにより前記蒸着物質を前記基板へと照射する蒸着工程と、を行い、
   該蒸着工程においては、
   前記イオン銃より前記基板に向けて、筒状の前記照射イオンガイド部材の内側を通過したイオンが照射されると同時に、
   前記基板ホルダに近接して配設されるとともに、前記イオン銃と所定距離離間して配設される前記ニュートラライザから、前記基板へと向けて、筒状の前記照射電子ガイド部材の内側を通過した電子が照射されることを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。

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