JPH06172998A - 薄膜製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の異種蒸着材料をそれぞれ基板の成膜面
に蒸着して各蒸着材料の薄膜をそれぞれ製造する場合に
おいて、各蒸着材料の薄膜それぞれの膜厚分布を均一に
する。 【構成】 ＺｒＯ₂ を真空度１×１０^-4ｔｏｒｒで蒸着
するとき膜厚分布が均一となる形状に設定した膜厚分布
補正板３を準備しておく。この膜厚分布補正板３を真空
槽１の壁面に固定し、基板を基板ホルダー２の下面の中
央孔２Ａからずらした部位に保持し、半径方向に並べた
のち、排気口６より真空吸引して１×１０^-6ｔｏｒｒ以
下の真空度とした真空槽１内へ給気口７より酸素ガスを
導入し、基板ホルダー２を回転しつつ５×１０^-5ｔｏｒ
ｒの真空度の酸素ガス雰囲気中でＳｉＯ₂ を蒸着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の異種材料をそれ
ぞれ基板の成膜面に蒸着する方法および装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大面積基板用の蒸着装置は、その
真空槽のサイズが大きいために蒸発源と基板間の距離も
長くなり、小型の真空槽と同様の真空度で蒸着を行う
と、蒸発分子と残留ガスとの衝突確率が増大して散乱が
生じ、膜厚分布が不均一になる。特に、複数の異種蒸着
材料を蒸着する場合、同一の真空度で各蒸着材料を蒸着
すると、蒸着材料の種類によって前記散乱の状態が異な
るため、膜厚分布が各蒸着材料毎に異なってしまうとい
う問題点があった。

【０００３】さらに、小面積基板用の小型の真空槽で蒸
着を行う場合においても、低い真空度で蒸着を行うと前
記と同様の散乱が生じ、膜厚分布が不均一になるという
問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
技術の有する問題点に鑑みてなされたものであって、複
数の異種蒸着材料をそれぞれ基板の成膜面に蒸着して各
蒸着材料の薄膜をそれぞれ製造する場合において、各蒸
着材料の薄膜それぞれの膜厚分布を均一にすることがで
きる薄膜製造方法および装置を実現することを目的とす
るものである。

【０００５】また、複数の異種蒸着材料を基板の成膜面
に順次蒸着することにより多層の薄膜を製造する場合に
おいて、膜厚分布を均一にすることができる薄膜製造方
法および装置を実現することを第２の目的とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の薄膜製造方法は、複数の異種蒸着材料をそ
れぞれ基板の成膜面に蒸着することにより各蒸着材料の
薄膜をそれぞれ製造する方法において、前記異種蒸着材
料の内の一つの蒸着材料について、その固有の真空度に
おいて膜厚分布が均一となるように形状を設定した膜厚
分布補正板を蒸発源と前記基板との間に配設し、各蒸着
材料毎の固有の真空度でそれぞれ蒸着することを特徴と
するものである。

【０００７】また、複数の異種蒸着材料を基板の成膜面
に順次蒸着することにより多層の薄膜を製造する方法に
おいて、各蒸着材料毎にそれぞれ膜厚分布が均一となる
ように形状を設定した固有の膜厚分布補正板を準備して
おき、各蒸着材料毎にその固有の膜厚分布補正板を蒸発
源と前記基板との間に配設し、同一の真空度で順次蒸着
することもできる。

【０００８】さらに、本発明の薄膜製造装置は、真空槽
と、真空槽に配設された基板ホルダーおよび蒸発源とを
備えた複数の異種蒸着材料を順次蒸着するための蒸着装
置において、前記蒸発源と基板ホルダーとの間に、各蒸
着材料毎にそれぞれ膜厚分布が均一となるように形状を
設定した固有の膜厚分布補正板の内の一つを配置するた
めの膜厚分布補正板選択手段が設けられたことを特徴と
するものである。

【０００９】

【作用】異種蒸着材料の内の一つの蒸着材料について固
有の真空度において膜厚分布が均一となるように形状を
設定した膜厚分布補正板と、各蒸着材料毎の固有の真空
度との相互作用によって、各蒸着材料毎に散乱の影響が
解消されて膜厚分布が均一なものとなる。

【００１０】また、請求項２に係る発明では、各蒸着材
料毎にそれぞれ設定した固有の形状の膜厚分布補正板を
蒸発源と基板ホルダーとの間に配設し、同一の真空度で
順次蒸着することによって、各蒸着材料毎に散乱の影響
が解消されて膜厚分布が均一なものとなる。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照しつつ説明す
る。

【００１２】先ず、本発明の第１実施例について説明す
る。

【００１３】図１は、第１実施例の実施に用いる第１の
真空蒸着装置の説明図である。

【００１４】第１の真空蒸着装置は、図１に示すよう
に、図示しない真空発生源に接続される排気口６および
図示しないガス供給源に接続される給気口７をもつ真空
槽１と、真空槽１の上部に配設された図示しない回転駆
動手段により回転されるドーム状の基板ホルダー２と、
基板ホルダー２の中央孔２Ａに位置するように配設され
た膜厚制御用の光学式膜厚モニター５と、真空槽１の下
部に配設された蒸発源である電子ビーム源４と、基板ホ
ルダー２と電子ビーム源４の間に配設された膜厚分布補
正板３とを備えている。

【００１５】ちなみに、基板ホルダー２は、直径１００
０ｍｍ、電子ビーム源４と基板ホルダー２の間の距離１
５００ｍｍ、膜厚分布補正板３は真空槽１の底面から１
０００ｍｍの高さの部位に固定されている。真空槽１の
壁面に固定された膜厚分布補正板３と基板ホルダー２、
光学式膜厚モニター５の配置関係は、図２に示すよう
に、基板ホルダー２の中央孔２Ａに配置されている光学
式膜厚モニター５が、膜厚分布補正板３からの影響を受
けないように、膜厚分布補正板３は、基板ホルダー２の
中心から半径方向５０〜６００ｍｍの間で有効となるよ
うに配置されている。 膜厚分布補正板３の平面形状
は、基板ホルダー２の中心から半径方向へ５０〜５００
ｍｍの範囲で、蒸着された薄膜の膜厚分布が均一となる
ように、蒸発材料の蒸発分布と電子ビーム源４と、基板
ホルダー２の下面に保持された基板間の幾何学的配置に
より決定するが、本実施例では、ＺｒＯ₂ を真空度１×
１０^-4ｔｏｒｒで蒸着するときに膜厚分布が均一となる
形状に設定した。

【００１６】上述の如く形状を設定した膜厚分布補正板
３を真空槽１の壁面に固定し、直径３０ｍｍの基板を基
板ホルダー２の下面の中央孔２Ａからずらした部位に保
持し、半径方向に並べたのち、排気口６より真空吸引し
て１×１０^-6ｔｏｒｒ以下の真空度とした真空槽１内へ
給気口７より酸素ガスを導入し、基板ホルダー２を１２
ｒｐｍで回転させながら５×１０^-5ｔｏｒｒの真空度の
酸素ガス雰囲気中でＳｉＯ₂ を基板の成膜面に蒸着し、
第１実施例のサンプルを製造した。

【００１７】本実施例のサンプルに対し、比較例として
１．５×１０^-4ｔｏｒｒの酸素ガス雰囲気とした以外は
第１実施例と同様に製造した比較例１のサンプル、２．
５×１０^-4ｔｏｒｒの酸素ガス雰囲気とした以外は第１
実施例と同様に製造した比較例２のサンプルについてそ
れぞれ膜厚分布を測定し、設計膜厚分布と比較した結果
を図３に示す。

【００１８】図３から明らかなように、基板ホルダー２
の中心から半径方向に１００〜５００ｍｍの位置におけ
る膜厚分布は、第１実施例のサンプルでは設計膜厚分布
に対し±１％以内の分布であるのに対し、比較例１およ
び２の各サンプルは基板ホルダー２の中心部から外周部
へ行くにかけて設計膜厚分布とは大きく異なってしまっ
ている。

【００１９】同様にして、ＺｒＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂
Ｏ₃ ，ＭｇＦ₂ それぞれの薄膜を製造し、基板ホルダー
２の半径方向５０〜５００ｍｍの位置の膜厚分布を測定
し、±２％以内となる固有の真空度を求めた結果を表１
に示す。

【００２０】

【表１】 比較例として、１．５×１０^-4ｔｏｒｒの酸素ガス雰囲
気とした以外は上記と同様に、ＺｒＯ₂ ，ＳｉＯ₂ ，Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ それぞれの薄膜を製造し、膜厚分布を測定した
結果を図４に示す。図４から明らかなように、この比較
例の場合同一真空度の酸素ガス雰囲気で蒸着したにもか
かわらず、膜厚分布が蒸着材料の種類によって異なるこ
とがわかる。

【００２１】本実施例において、膜厚分布補正板の形状
を設定するのにＺｒＯ₂ を選択したのは、次の理由によ
る。

【００２２】一般に、酸化物からなる膜はその光吸収量
を下げるため酸素ガス雰囲気中で反応蒸着を行うことが
知られており、上記蒸着材料の中で、ＺｒＯ₂ が光吸収
量を下げるために必要酸素量が最も多いからである。

【００２３】次に、大型基板用の蒸着装置についても実
験したので、その結果について説明する。

【００２４】図５は、本実験に用いた第２の真空蒸着装
置の説明図である。

【００２５】図５に示すように、第２の真空蒸着装置
は、図示しない真空発生源に接続される排気口１６およ
び図示しないガス供給源に接続される給気口１７をもつ
真空槽１１と、真空槽１１の上部に配設された回転駆動
部１２Ａによって回転される基板ホルダー１２と、真空
槽１１の下部に配設された蒸発源である電子ビーム源１
４と、回転駆動部１３Ａによって回転される膜厚分布補
正板１３と前記基板ホルダー１２の近傍に配設された光
学式膜厚モニター１５とを備えている。ちなみに、基板
ホルダー１２は最大直径１３００ｍｍの基板Ｗ₂ を保持
可能であり、電子ビーム源１４と基板Ｗ₂ の間の距離は
１７００ｍｍ、電子ビーム源１４と膜厚分布補正板１３
の間の距離は５００ｍｍである。

【００２６】また、膜厚分布補正板１３は、その平面形
状は図６に示すとおりのもので、同形状の補正板要素１
３ａを中心部から放射状に突設し、中心部を回転駆動部
１３Ａに固定して回転させるように構成されたものであ
る。

【００２７】上記第２の真空蒸着装置により、直径１３
００ｍｍの基板Ｗ₂ を基板ホルダー１２の下面に保持さ
せ、回転駆動部１２Ａにより基板ホルダー１２を１０ｒ
ｐｍで回転させると同時に回転駆動部１３Ａにより膜厚
分布補正板１３を１３ｒｐｍで回転させながら、表２に
示す各蒸着材料毎にそれぞれ薄膜を製造した。

【００２８】排気口１６より真空吸引して５×１０^-7ｔ
ｏｒｒ以下の真空度とした真空槽１１内へ、給気口１７
より酸化物の場合は酸素ガス、フッ化物の場合は不活性
ガスであるアルゴンガスを導入し、これらのガス圧を変
えて各蒸着材料毎に蒸着を行い、それぞれ薄膜を製造
し、各サンプルを得た。

【００２９】この各サンプルについてその膜厚分布を測
定し、膜厚分布が±２％以内となったときの真空度を表
２に示す。

【００３０】

【表２】 次に、本発明の第２実施例について説明する。

【００３１】図７は、第２実施例の実施に使用した第３
の真空蒸着装置の説明図である。

【００３２】第７に示すように、第３の真空蒸着装置
は、図示しない真空発生源に接続される排気口２６およ
び図示しないガス供給源に接続される給気口２７をもつ
真空槽２１と、真空槽２１の上部に配設された基板ホル
ダー２２と、基板ホルダー２２の中央孔２２Ａに位置す
るように配設された膜厚制御用の光学式膜厚モニター２
５と、真空槽２１の下部に配設された蒸発源である電子
ビーム源２４と、基板ホルダー２２と電子ビーム源２４
の間にあって、回転軸２８を介して回転自在に支持され
た形状の異なる４個の膜厚分布補正板２３Ａ〜２３Ｄを
備えた膜厚分布補正板選択手段２３と、膜厚分布補正板
選択手段２３を覆い、真空槽２１の真空状態を保持する
ための補助槽２１Ａとを備えている。

【００３３】ここで、４個の膜厚分布補正板２３Ａ〜２
３Ｄは、４種類の蒸発材料のそれぞれについて膜厚分布
が均一となるように形状を設定した。この第３の真空蒸
着装置では、回転軸２８を介して回転自在に支持された
形状の異なる４個の膜厚分布補正板２３Ａ〜２３Ｄを備
えた膜厚分布補正板選択手段２３により、各蒸着材料毎
にそれぞれ形状を設定した固有の膜厚分布補正板の内の
一つを選択配置するように構成した。

【００３４】前記膜厚分布補正板の数は４個に限らず蒸
着材料の種類の数に対応して適宜増減することができ
る。また、本実施例に限らず、真空槽の側壁に各膜厚分
布補正板を着脱自在に取付けることができる支持手段を
設けておき、前記膜厚分布補正板を交換して支持するよ
うに構成することもできる。

【００３５】図７に示す第３の真空蒸着装置により、直
径３０ｍｍの基板を基板ホルダー２２の下面に並べて保
持させ、排気口２６より真空吸引して、１×１０^-6ｔｏ
ｒｒの真空度とした真空槽２１へ給気口２７より酸素ガ
スを導入し、１×１０^-4ｔｏｒｒの酸素ガス雰囲気中で
ＴｉＯ₂ ，ＺｒＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＳｉＯ₂ の４種類の
蒸着材料について順次蒸着を行った。このとき、前記４
種類の蒸着材料毎にその固有の膜厚分布補正板を選択配
置してそれぞれ蒸着を行った。

【００３６】前記高反射膜の膜構成は中心波長１０６４
ｎｍ、１／４波長光学膜厚の交互層で基板／（ＳｉＯ₂
／ＴｉＯ₂ ）⁵ （ＳｉＯ₂ ／ＺｒＯ₂ ）³ （ＳｉＯ₂ ／
Ａｌ₂ Ｏ₃ ）³ ／空気である。

【００３７】本実施例の高反射膜の膜厚分布を測定した
ところ基板ホルダーの中心から半径方向へ１０００ｍｍ
内の位置において±１％以内であり、各材料毎の薄膜の
膜厚分布とほぼ同一となった。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載するような効果を奏する。

【００３９】複数の異種蒸着材料をそれぞれ基板の成膜
面に蒸着して製造した薄膜それぞれの膜厚分布が均一と
なる。

【００４０】また、請求項２に係る発明では、膜厚分布
が均一な複数の異種蒸着材料からなる多層の薄膜を簡単
に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に用いる第１の真空蒸着装置の説
明図である。

【図２】図１に示す第１の真空蒸着装置における膜厚分
布補正板と基板ホルダー等の配置関係を示す説明図であ
る。

【図３】第１実施例のサンプルと、これに対する比較例
のサンプルそれぞれの半径方向の膜厚分布を示すグラフ
である。

【図４】異なる蒸着材料を同一の真空度および同一の膜
厚分布補正板を用いて蒸着した場合の各蒸着材料毎の半
径方向の膜厚分布を示すグラフである。

【図５】本発明の実施に用いる第２の真空蒸着装置の説
明図である。

【図６】図５に示す第２の真空蒸着装置における膜厚分
布補正板と基板ホルダー等との配置関係を示す説明図で
ある。

【図７】本発明の実施に用いる第３の真空蒸着装置の説
明図である。

【図８】図７に示す第３の真空蒸着装置における膜厚分
布補正板と基板ホルダーとの配置関係を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１，１１，２１ 真空槽 ２，１２，２２ 基板ホルダー ３，１３，２３Ａ〜２３Ｄ 膜厚分布補正板 ４，１４，２４ 電子ビーム源 ５，１５，２５ 光学式膜厚モニター ６，１６，２６ 排気口 ７，１７，２７ 給気口 ２３ 膜厚分布補正板選択手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤村 秀彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 沢村 光治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の異種蒸着材料をそれぞれ基板の成
   膜面に蒸着することにより各蒸着材料の薄膜をそれぞれ
   製造する方法において、 前記異種蒸着材料の内の一つの蒸着材料について、その
   固有の真空度において膜厚分布が均一となるように形状
   を設定した膜厚分布補正板を蒸発源と前記基板との間に
   配設し、各蒸着材料毎の固有の真空度でそれぞれ蒸着す
   ることを特徴とする薄膜製造方法。
2. 【請求項２】 複数の異種蒸着材料を基板の成膜面に順
   次蒸着することにより多層の薄膜を製造する方法におい
   て、 各蒸着材料毎にそれぞれ膜厚分布が均一となるように形
   状を設定した固有の膜厚分布補正板を準備しておき、各
   蒸着材料毎にその固有の膜厚分布補正板を蒸発源と前記
   基板との間に配設し、同一の真空度で順次蒸着すること
   を特徴とする薄膜製造方法。
3. 【請求項３】 蒸着材料が酸化物であるときには、酸素
   ガス雰囲気中で蒸着することを特徴とする請求項１また
   は２記載の薄膜製造方法。
4. 【請求項４】 蒸着材料がフッ化物であるときには、不
   活性ガス雰囲気中で蒸着することを特徴とする請求項１
   または２記載の薄膜製造方法。
5. 【請求項５】 真空槽と、真空槽に配設された基板ホル
   ダーおよび蒸発源とを備えた複数の異種蒸着材料を順次
   蒸着するための蒸着装置において、前記蒸発源と基板ホ
   ルダーとの間に、各蒸着材料毎にそれぞれ膜厚分布が均
   一となるように形状を設定した固有の膜厚分布補正板の
   内の一つを配置するための膜厚分布補正板選択手段が設
   けられたことを特徴とする薄膜製造装置。