JPH09143744A

JPH09143744A - プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH09143744A
Application number: JP7310762A
Authority: JP
Inventors: Tadahiko Saito; 忠彦斉藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【課題】熱が伝わる部分に曲面が含まれている対象物で
あっても、この曲面に一様に、しかも効率よく熱を伝え
ながら薄膜形成が行えるプラズマＣＶＤ装置を提供す
る。【解決手段】反応炉４内に設けられた２つの電極（基板
保持電極２、高周波電極３）と、基板保持電極２に載置
された伝熱部材５と、基板保持電極２を加熱するヒータ
ーとを備える。伝熱部材５は、対象物１の凸面と略同一
形状に自身の一部が形成されている。ヒーターで基板保
持電極２を加熱しながら、前記２つの電極の間にプラズ
マを発生させ、対象物１に薄膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応炉内に設けら
れた電極Ａ、Ｂの間に配置された対象物の前記電極Ａに
対面しない表面から当該対象物に熱を加えつつ、前記電
極Ａ、Ｂの間にプラズマを発生させ、前記対象物に薄膜
を形成するプラズマＣＶＤ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高真空中で薄膜材料を加熱蒸発させ、こ
の蒸発粒子を目的の対象物に沈着させて薄膜を形成する
成膜方法は、一般的に真空蒸着法と呼ばれており、現在
様々な分野で実用化されている。例えば、レンズやミラ
ーに施される表面処理用の光学薄膜の形成にも用いられ
ている。

【０００３】しかしながら、真空蒸着法は、手軽に実施
できるという利点がある反面、対象物表面での蒸着粒子
のエネルギーが低いために、薄膜の充填密度があまり高
くならないという欠点を持つ。

【０００４】したがって、蒸着膜をコーティングされた
対象物を実際に使用する際に、周囲の環境の変化によっ
て膜中の細孔に水分が可逆的に凝縮し、その出入りの為
に膜の屈折率が変動してしまうという問題がある。特
に、人工衛星用カメラなど、宇宙空間に曝される装置に
組み込まれる光学素子の場合、その使用環境が大きく変
化するため、これを見越した膜設計が必要となる。

【０００５】一方、プラズマＣＶＤ法によって作製され
た膜は、充填密度がバルクに近く、吸水率や水蒸気透過
率が非常に小さいことが知られている。

【０００６】プラズマＣＶＤ装置は、例えば、図５に示
すように構成される。この従来例は、半導体ウエハに薄
膜を堆積するための装置で、対象物である半導体ウエハ
２１が、基板保持電極２に保持されている。基板保持電
極２には、特に図示しないが半導体ウエハ２１を加熱す
るためのヒーターが内蔵されている。基板保持電極２に
対向する高周波電極３には、高周波電源７が接続されて
いる。反応炉４の内部は、高真空状態に保たれている。
このプラズマ装置は、基板保持電極２と高周波電極３の
間に反応ガスを供給しつつ、高周波電源７を用いてこれ
ら２つの電極間にプラズマを発生させ、前記ヒーターで
半導体ウエハ２１を加熱しながら当該ウエハ上に薄膜を
形成する。薄膜の堆積速度は、プラズマ強度や反応ガス
濃度のほか、基板温度が影響するので、このように半導
体ウエハ２１を加熱しながら薄膜形成を行えば、膜厚を
より正確に制御することができる。

【０００７】さて、最近では、レンズやミラーに施され
る表面処理用の光学薄膜の形成作業に、このようなプラ
ズマＣＶＤ装置を導入しようとする試みが為されてい
る。

【０００８】プラズマＣＶＤ装置で形成された薄膜は、
前述したように、充填密度がバルクに近く、吸水率や水
蒸気透過率が非常に小さいので、この薄膜を備えた光学
部品においては、環境変化による光学特性の変動が小さ
くなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマＣＶＤ装置は、あくまでも半導体ウエハ専用で
あって、曲面をもった光学部品等に適していない。

【００１０】このような問題点を鑑み、本発明の目的
は、熱が伝わる部分に曲面が含まれている対象物であっ
ても、この曲面に一様に、しかも効率よく熱を伝えなが
ら薄膜形成を行うことができるプラズマＣＶＤ装置を提
供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の態様によれば、反応炉内に設けられた
電極Ａ、Ｂの間に配置された対象物の前記電極Ａに対面
しない表面から当該対象物に熱を加えつつ、前記電極
Ａ、Ｂの間にプラズマを発生させ、前記対象物に薄膜を
形成するプラズマＣＶＤ装置において、前記電極Ｂを加
熱するヒーターと、前記電極Ｂに接触した状態で当該電
極Ｂと前記対象物の間に配置された伝熱部材とを備え、
前記伝熱部材は、前記電極Ａに対面しない表面に含まれ
る曲面と略同一形状に自身の一部が形成されていること
を特徴とするプラズマＣＶＤ装置が提供される。

【００１２】上記目的を達成するための本発明の第２の
態様によれば、第１の態様において、前記対象物の前記
電極Ａに対面しない表面は、凸面または凹面であること
を特徴とするプラズマＣＶＤ装置が提供される。

【００１３】上記目的を達成するための本発明の第３の
態様によれば、第１または第２の態様において、前記伝
熱部材は、複数の伝熱ブロックから成ることを特徴とす
るプラズマＣＶＤ装置が提供される。

【００１４】上記目的を達成するための本発明の第４の
態様によれば、第１、第２または第３の態様において、
前記対象物は、光学素子であることを特徴とするプラズ
マＣＶＤ装置が提供される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態と
してのプラズマＣＶＤ装置を図面を参照しながら説明す
る。

【００１６】図１には、本実施形態のプラズマＣＶＤ装
置が示されている。このプラズマＣＶＤ装置は、反応炉
４の内部に平行に設けられた２つの電極（基板保持電極
２、高周波電極３）と、基板保持電極２に載置された伝
熱部材５とを備える。薄膜が形成される対象物１は、凸
レンズであり、基板保持電極２に載置されたホルダー６
に保持されている。基板保持電極２の内部には、ヒータ
ー（図示省略）が組み込まれている。本実施形態のヒー
ターは、通電によって発熱するコイルであり、この熱に
よって基板保持電極２の温度が上昇する。高周波電極３
には、高周波電源７が接続されている。基板保持電極
２、高周波電極３、及び、反応炉４のそれぞれは、金属
（例えばステンレス）で形成されており、このうち、基
板保持電極２及び反応炉４が接地されている。もちろ
ん、これらの構成は、本発明の一例に過ぎない。また、
高周波電極３は、いわゆるガスシャワー電極であり、外
部から供給された反応ガスを、凸レンズ１に向けて送出
することができる。伝熱部材５の下面は、基板保持電極
２に直接接触している。また、伝熱部材５と凸レンズ１
との間には、僅かだが隙間がある。凸レンズ１をはじめ
光学素子の表面は傷付きやすいので、伝熱部材５が凸レ
ンズ１に接触しないよう、これらを離間させている。な
お、半導体ウエハ等が対象物の場合は、伝熱部材５で直
接、対象物を保持してもよい。

【００１７】伝熱部材５の詳細な構成は、図２に示され
ている。

【００１８】伝熱部材５は、同図に示すように、３枚の
中空円盤（伝熱ブロック５ａ、５ｂ、５ｃ）が積み重な
ったものである。伝熱ブロック５ａ〜５ｃのそれぞれの
内径は、各伝熱ブロックを積み重ねて伝熱部材５を構成
した場合に当該伝熱部材５の内側形状が、凸レンズ１の
下面の形状に等しくなるように設定している。伝熱ブロ
ック５ａ〜５ｃの素材には、熱伝導率が高く、反応炉内
での反応に対して安定なものが用いられる。本実施形態
では、各伝熱ブロックをカーボングラファイトで作製し
ている。もちろん、アルミニウムや銅を用いても構わな
い。なお、これら３つの素材は、機械加工が容易であ
る。各伝熱ブロックの間にペースト等を塗布して各伝熱
ブロック間の熱伝導率を高めるようにしてもよい。

【００１９】なお、片面が凸面で反対面が凹面のレンズ
（図４参照）が対象物の場合は、図３に示すような伝熱
部材１５を用いればよい。

【００２０】伝熱部材１５は、外径が異なる３枚の円盤
（伝熱ブロック１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が積み重なっ
たものである。伝熱ブロック１５ａ、１５ｂ、１５ｃの
素材については、伝熱部材５と同様なことが言えるので
説明を省略する。

【００２１】以上説明したように本実施形態によれば、
基板保持電極２に接触した状態で当該基板保持電極２と
対象物１の間に配置される伝熱部材の一部が、対象物１
の、高周波電極３に対面しない表面に含まれる曲面と略
同一形状に形成されているので、基板保持電極２の熱を
対象物に効率よく伝えることができる。また、曲面全体
に熱が一様に伝わるので、対象物の温度むらも低減され
る。

【００２２】

【実施例】つぎに、図１のプラズマＣＶＤ装置を用いた
薄膜形成作業の具体的な実施例について説明する。な
お、対象物１、ホルダー６、及び、伝熱部材５に代え
て、ここでは、図４に示す、対象物１１、ホルダー１
６、及び、伝熱部材２５を用いることとする。高周波電
源５の周波数は１３．５６ＭＨｚである。

【００２３】基板保持電極２及び高周波電極３は、それ
ぞれ、直径２００ｍｍの金属板である。電極間隔は、１
５０ｍｍである。対象物１１は、片面が凸面で反対面が
凹面のガラス製レンズである。レンズ１１の各面の曲率
半径は等しく、７０ｍｍである。レンズ１１の直径は、
１００ｍｍである。ホルダー１６は、ジルコニアセラミ
ック製の直方体ブロックであり、側面に円柱状のピン１
６ａが設けられている。基板保持電極２上には、４つの
ホルダー１６が四角形状に設置されている。この際、ホ
ルダー１６のピン１６ａは、それぞれ内側に向かうよう
に配され、レンズ１１は、これらのピンに支持されてい
る。レンズ１１の凹面と基板保持電極２との距離は、最
も近いところで７ｍｍ、最も遠いところで２７ｍｍであ
る。レンズ１１と基板保持電極２との間の空間には、カ
ーボングラファイト製の５つの伝熱ブロック２５ａ〜２
５ｅが配置されている。伝熱ブロック２５ａ〜２５ｅ
は、それぞれ、カーボングラファイト製の中空円盤であ
り、具体的な形状は、図６に示す通りである。

【００２４】各伝熱ブロックと前記凹面とは、隙間をあ
けて対面しており、その距離は、５ｍｍ以内に設定され
ている。

【００２５】ここで、反応炉４内を真空にし、基板保持
電極２のヒータに電流を流して加熱した。このときのヒ
ータ温度は、３５０℃である。つぎに、高周波電極３に
形成された複数の小孔から、薄膜原料であるテトラエチ
ルオルソシリケートの蒸気と酸素ガスを送出しながら、
高周波電極３に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給
し、レンズ１１の凸面に酸化珪素膜を形成した。この酸
化珪素膜の膜厚分布を調べたところ、ばらつきは、面内
で±５％以内であり、良好な薄膜を得る得ることができ
た。なお、反応炉４内は、最初、１×１０^-5Torr以下に
排気して真空状態にし、原料ガスの導入時には、１×１
０^-2Torrに保ちつつ、上記薄膜形成を行った。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、熱が伝わる部分に曲面
が含まれている対象物であっても、この曲面に一様に、
しかも効率よく熱を伝えながら薄膜を形成することがで
きる。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のプラズマＣＶＤ装置の概
略を示す構成図。

【図２】本発明の一実施形態の伝熱部材（その１）の斜
視図。

【図３】本発明の一実施形態の伝熱部材（その２）の斜
視図。

【図４】本発明の一実施例の伝熱部材（その３）と対象
物の配置に関する説明図。

【図５】従来のプラズマＣＶＤ装置の概略を示す構成
図。

【図６】本発明の一実施例の伝熱部材（その３）の寸法
を示した図表。

【符号の説明】

１、１１、２１：対象物、２：基板保持電極、３：
高周波電極、４：反応炉、５、１５、２５：伝熱部
材、６、１６：ホルダー、７：高周波電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応炉内に設けられた電極Ａ、Ｂの間に配
置された対象物の前記電極Ａに対面しない表面から当該
対象物に熱を加えつつ、前記電極Ａ、Ｂの間にプラズマ
を発生させ、前記対象物に薄膜を形成するプラズマＣＶ
Ｄ装置において、前記電極Ｂを加熱するヒーターと、前記電極Ｂに接触した状態で当該電極Ｂと前記対象物の
間に配置された伝熱部材とを備え、前記伝熱部材は、前記電極Ａに対面しない表面に含まれ
る曲面と略同一形状に自身の一部が形成されていること
を特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】請求項１において、前記対象物の前記電極Ａに対面しない表面は、凸面また
は凹面であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記伝熱部材は、複数の伝熱ブロックから成ることを特
徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】請求項１、２または３において、前記対象物は、光学素子であることを特徴とするプラズ
マＣＶＤ装置。