JPH09184902A

JPH09184902A - 薄膜の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JPH09184902A
Application number: JP7342991A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawamata; 健川俣
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタリングによって薄膜を形成する際の
成膜速度を向上させると共に、膜の品質や基板へのダメ
ージをコントロールする。【解決手段】膜原料３を載置した電極４に高周波電源
７から交流を印加して電極４を負電位にすると共に、こ
の交流の電力により膜原料３上にプラズマを発生させ、
このプラズマにより膜原料３の温度を上昇させながら膜
原料３を正イオンによりスパッタリングして膜原料３の
少なくとも一部を分子状態で跳び出させ、分子状態の膜
原料の荷電粒子の量を制御しながら基板２に入射させて
薄膜を形成する。加速されたイオンのエネルギーのほと
んどをスパッタリングに使用できるため、成膜速度が大
きくなり、荷電粒子の量を制御するため、膜の品質や基
板へのダメージをコントロールできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング法
を用いて薄膜を製造する方法及び装置に関し、特に薄膜
の物性や基板へのダメージをコントロールすることがで
きる薄膜の製造方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜を形成する場合においては、手法の
容易さや成膜速度の速さなどの点から、真空蒸着法が多
く用いられてきた。この真空蒸着法は反射防止膜やハー
フミラー、エッジフィルターなどの光学薄膜を形成する
場合にも使用されている。これに対して、近年、光学薄
膜やその他の薄膜においては、自動化・省力化・大面積
基板への適用性などの点で真空蒸着法に比べて有利なス
パッタリング法によるコーティングの要求が高まってき
た。

【０００３】しかし、スパッタリング法は真空蒸着法と
比較して成膜速度が遅いという欠点がある。金属膜の場
合はそれでも実用レベルにはあるが、その他の膜の場合
には成膜速度が著しく遅いために、工業的な普及が遅れ
がちであった。また、光学薄膜として代表的な低屈折率
物質であるＭｇＦ₂等のフッ化物をスパッタリングする
と、ＭｇとＦとに解離して、膜中ではＦが不足するた
め、可視光の吸収が生じることがあり、スパッタリング
法を光学薄膜に適用する上での大きな障害となってい
た。

【０００４】光学薄膜にスパッタリング法を適用した例
としては、特開平４−２２３４０１号公報記載の方法が
ある。この方法はＭｇＦ₂をスパッタリングすると可視
光の吸収が生じることを考慮してなされたものであり、
ＭｇＦ₂にＳｉを添加したものをターゲットとしてスパ
ッタリングをすることにより光吸収のほとんどない低屈
折率膜を形成している。ところが、この方法では２．８
Ｗ／ｃｍ²の高周波電力を投入しても、成膜速度は最高
で１０ｎｍ／分以下であり、成膜速度が遅いというスパ
ッタリング法の欠点を解消できていない。この程度の成
膜速度では、たとえば可視域に適用される単層の反射防
止膜を形成するのに１０分以上を要し、このため工業的
な普及は困難であると言わざるを得ない。また、この方
法に対する本発明者の追実験によれば、ＭｇＦ₂上にＳ
ｉウエハーを載置したものをターゲットとしてスパッタ
リングをしても、可視域で光吸収が実用上問題ない程度
であって、屈折率が１．４以下のような膜を形成するこ
とはできなかった。

【０００５】これに対し本発明者は、膜原料を載置した
電極に交流を印加することで電極を負電位にすると共
に、この交流の電力により膜原料上にプラズマを発生さ
せ、このプラズマにより膜原料表面の温度を上昇させな
がら、膜原料を正イオンによりスパッタリングすること
により、膜原料の少なくとも一部を分子状態で跳び出さ
せ、この分子状態の膜原料が基板に到達して基板上に膜
を形成することで、光吸収がないフッ化物膜を高速で形
成できることを見いだしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、交流を利用
したスパッタリング法の場合、基板やその上に形成され
る膜に対して、多くの荷電粒子が跳び込み易い特徴があ
る。このようなことから上述した薄膜の形成方法の場
合、この荷電粒子の入射量を制御しないと所望の特性を
有する薄膜が得られにくい場合があることが判明した。

【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、所望の特性を有する薄膜をスパッタリ
ング法により高速で形成することができる方法及び装置
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の方法は、膜原料を載置した第１の電極に交流を印加
して第１の電極を負電位にすると共に、前記交流の電力
により膜原料上にプラズマを発生させ、このプラズマに
より膜原料の温度を上昇させながら膜原料を正イオンに
よりスパッタリングして膜原料の少なくとも一部を分子
状態で跳び出させ、この分子状態の膜原料を基板に到達
させて薄膜を形成する際、基板に入射する荷電粒子の量
を制御することを特徴とする。

【０００９】この方法においては、光学用途に用いられ
る薄膜を形成することを特徴とすることができる。

【００１０】本発明の製造装置は、膜原料が載置され、
負電位に印加される第１の電極と、前記膜原料上にプラ
ズマを発生させて膜原料の温度を上昇させる交流電源手
段と、前記膜原料と対向するように載置される基板と、
この基板に入射する膜原料の荷電粒子の量を制御する手
段と、を備えていることを特徴とする。

【００１１】この装置において、基板に入射する荷電粒
子の量を制御する手段としては、基板を保持する第２の
電極と、この第２の電極にバイアス電圧を印加する手段
と、から構成することができる。

【００１２】又、基板に入射する荷電粒子の量を制御す
る手段としては、前記第１及び第２の電極と別個に設け
られた第３の電極と、この第３の電極に電位を与える手
段と、から構成できる。

【００１３】従来のスパッタリング法では、イオンがタ
ーゲットに衝突する際に、ターゲット内の原子間結合を
切って原子を飛び出させる必要があり、加速されたイオ
ンのエネルギーの一部は原子間結合を切ることに費やさ
れてしまうために、スパッタ収率が低くなり、その結
果、成膜速度が遅くなる欠点があった。本発明では、膜
原料の温度を上昇させておくことであらかじめ結合力を
弱めておいて、イオンを膜原料であるターゲットに衝突
させるので、加速されたイオンのエネルギーの大部分を
スパッタリングに使用できる。このためスパッタ収率が
高くなり、従来法と比較して成膜速度を著しく速くする
ことができる。

【００１４】この場合、膜原料を加熱する手段は適宜に
選択することができるが、スパッタリングを行うため、
膜原料を載置した電極に交流を印加することで電極上に
プラズマが発生して負電位になり、このプラズマにより
膜原料を加熱することができることから、本発明はこの
手段を用いるものである。本発明において交流とは、１
３．５６ＭＨｚの高周波や１０ＫＨｚ程度の中周波をも
含むものである。

【００１５】従来のスパッタリング法では、原子間結合
が切れてターゲットから原子が跳び出すが、本発明では
膜原料の温度を上昇させておくことで、熱振動により結
合力の強い箇所と弱い箇所ができ、跳び出す粒子の形態
が分子となるように制御するものである。ここでの分子
とは、単分子のみではなく、クラスター状に集合体をな
す多分子を含むものである。このようなターゲットから
跳び出す分子の形態は、熱による蒸発分子とほぼ同じに
なると考えることができる。

【００１６】本発明では基板に入射する荷電粒子の量を
制御することから、基板や膜に対する荷電粒子の影響を
コントロールすることができる。荷電粒子とは、膜原料
であるターゲットから跳び出す等により発生する電子
や、導入されたガスや跳び出した膜原料が電子に衝突す
ること等で発生するイオンを指す。これらが基板やその
上に形成された膜に入射すると、基板の温度上昇や変
質、膜の再スパッタや膜組成、内部応力、ステップカバ
レージの変化等をもたらす。例えば、スパッタリング中
に基板の温度が上昇する主要因は基板に流入する電子に
起因するため、温度上昇が好ましくない場合は、基板へ
の電子の流入を抑制するように制御する。本発明では、
基板に入射する荷電粒子の量を成膜途中に必要に応じて
変化させても良いのはもちろんである。

【００１７】基板に入射する荷電粒子の量を制御する手
段は特に限定されるものではなく、複数の手法を併用し
ても良い。最も容易な手段としては、基板を保持する第
２の電極にバイアス電圧を印加することである。バイア
ス電圧を正にすれば電子の流入を増加させて、正イオン
の入射を減少させることができるし、負にすればその逆
も可能である。バイアス電圧を印加するのに加えて、基
板周囲に磁場を形成することで、さらに基板に入射する
荷電粒子を制御することが容易となる。

【００１８】基板に入射する荷電粒子の量を制御する別
の手段として、荷電粒子の基板への入射経路に第３の電
極を配置するようにしても良い。この第３の電極は、膜
原料を載置した第１の電極及び基板を保持する第２の電
極とは別個に設置されるものであり、この電極に電位を
与えることで、基板に入射する荷電粒子を制御すること
が容易になる。その具体的な構造としては、第１、第２
の電極間やその近傍にメッシュ状や棒状等の電極を設
け、この電極の電位を制御することでイオンや電子をト
ラップしたり、加速して、基板に入射する荷電粒子の量
やエネルギーを制御することができる。なお、この第３
の電極は１つである必要はなく、複数設置しても良い。

【００１９】本発明によって作製される薄膜が光学的な
用途の場合、特に薄膜生成プロセスを厳密に制御するこ
とが必要になる。本発明では、ターゲットから跳び出す
粒子が分子状となることから、膜原料と同じ組成の薄膜
を得られやすいが、基板に入射する荷電粒子を制御する
ことでより所望の特性を得られやすくなる。たとえば、
基板の材質がガラス等で加熱することが可能な場合、基
板に多量の電子が流入するようにして基板温度を上昇さ
せながら成膜した方が密度、結晶性、耐久性等の点で良
質な膜が得られる。

【００２０】一方、基板の材質が樹脂等で加熱しない方
が良い場合、基板に流入する電子が少なくなるようにし
て、基板温度が上昇しないようにすることもできる。ま
た、スパッタリング中には膜にイオンが入射するが、そ
の入射量を多くすると、膜が再スパッタされる量が増
え、強く結合した原子のみが残って、膜質が向上した
り、ステップカバレージを向上させる効果がある。一
方、イオンが入射すると基板や膜が損傷する恐れがある
場合、例えば基板の材質が光学ガラスであって、その成
分がイオンの入射により還元されて光吸収を生じやすい
場合や、基板の材質がＰＭＭＡのような樹脂であってイ
オンの入射により表面に変質層が形成されて膜の密着性
が低くなる場合、あるいは、イオンの入射により膜その
ものがダメージを受けやすいフッ化物の場合、本発明で
はイオンの入射量を少なくする。

【００２１】本発明の膜原料については特に制限はな
く、基本的にはどのような材料も適用できる。用途に合
わせた材料、たとえば光学用途の薄膜の場合、フッ化
物、酸化物、窒化物、硫化物等を用いることができる。
特にこれまでスパッタリングにより膜を形成することが
難しいとされてきたＭｇＦ₂等のフッ化物の場合に対し
て、本発明を適用することは多大なる効果を有する。

【００２２】上述した本発明によって作製されたフッ化
物薄膜は、化学量論比に近く可視域で吸収がほとんどな
く、その屈折率は十分に低く、単層でも十分な反射防止
効果を有する。このためレンズやプリズム、光ファイバ
ー、眼鏡、サングラス、ゴーグル等の光学部品やその機
器類、ブラウン管や液晶等の表示素子、各種窓材、スク
リーン等への反射防止膜として使用できる。また、高屈
折率膜と組み合わせた多層構成とすることにより、より
高性能な反射防止膜やその他のハーフミラーやエッジフ
ィルター等の光学薄膜を形成することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１は実施の形態１で用いる成膜装置
を示す。１は真空槽であり、この真空槽１内の上部に
は、光学ガラスからなる基板２が回転可能に配置されて
いる。基板２は可変電源１１に接続されており、この電
源１１によって基板２にはバイアス電圧Ｖ_Bが印加され
る。

【００２４】膜原料３としては、粒径０．５〜２ｍｍの
ＭｇＦ₂顆粒が使用される。このＭｇＦ₂顆粒３は石英
製の皿４に充填されており、この皿４が直径３インチ
（約７５ｍｍ）のマグネトロンカソード５上に載置され
ている。このマグネトロンカソード５は第１の電極を構
成するものである。かかるマグネトロンカソード５はマ
ッチングボックス６を介して、出力１３．５６ＭＨｚの
高周波電源７と接続されている。また、カソードの温度
を一定に保つためにカソードの下面には水温が２５±
０．５℃に制御された冷却水８が流されている。さらに
真空槽１の側面にはガス導入口９が設けられており、カ
ソード５と基板２との間にはシャッター１０が設けられ
ている。

【００２５】上記構造において、光学ガラスである基板
２をセットし、真空度７×１０^-5Ｐａまで真空槽１内を
排気する。その後、Ｎ₂ガスをガス導入口９から１Ｐａ
の真空度となるまで導入する。バイアス電圧Ｖ_Bは＋１
０Ｖ〜−１５Ｖまで５Ｖずつ変化させてそれぞれの電圧
で薄膜を形成する。

【００２６】高周波電源７から５００Ｗの電力をマグネ
トロンカソード５に供給し、プラズマを発生させる。Ｍ
ｇＦ₂顆粒３はこのプラズマにより加熱され、カソード
下面の冷却水８による冷却能と釣り合った温度に保持さ
れるとともに、スパッタリングされる。ここで、基板２
を回転させ、シャッター１１を開放すると、基板２上に
ＭｇＦ₂膜が形成される。そして、この光学的膜厚が１
３０ｎｍとなるようにシャッターを閉じた。

【００２７】成膜中のプラズマ発光スペクトルの波長を
調べたところ、Ｍｇ原子の他にＭｇＦ分子からの発光が
認められ、膜原料の少なくとも一部は分子状態で跳んで
いることが確認された。

【００２８】表１は基板２に印加するバイアス電圧Ｖ_B
が異なるときの結果を示す。バイアス電圧Ｖ_Bが正の場
合が、成膜終了時の基板温度が高くなっている。次に、
成膜された膜に粘着製テープ（商品名「セロハンテー
プ」）を貼り付けた後、９０°方向に強く引き剥がす密
着性試験を実施したが、いずれの条件で製造した膜でも
剥離は生じなかった。また、アルコールにより湿らせた
レンズクリーニング用ペーパーで２０往復強く擦った
後、膜表面を肉眼で観察する耐擦傷性試験を行ったとこ
ろ、基板２がＢＫ７、ＫｚＦＳ４のいずれの硝材の場合
も、バイアス電圧Ｖ _Bが正になるに伴って膜の耐擦傷性
が向上した。これは基板温度が上昇することと相関があ
ると考えられる。

【００２９】続いて、光学的膜厚が１３０ｎｍの場合に
おける波長４００ｎｍでの光吸収率を測定した。その結
果、基板２がＢＫ７の場合、バイアス電圧Ｖ_Bが−１０
Ｖ以上ではいずれも０．５％以下で問題なかったが、−
１５Ｖの場合には１％程度の光吸収が発生した。これは
ＭｇＦ₂膜へのイオン入射により膜の一部がスパッタさ
れ、Ｆが解離したことによる。一方、基板がＫｚＦＳ４
の場合、バイアス電圧Ｖ_Bが０から負になるに伴って光
吸収が増加した。これは上述した膜へのイオン入射によ
る影響の他に、基板へのイオン入射により基板中の成分
であるＰｂＯが還元されることによる。

【００３０】以上の結果を表１に示す。同表において、
「密着性」欄の「○」は剥離がないものを、「×」は剥
離があったものを示す。「耐擦傷性」欄の「○」は傷が
ないものを、「△」は顕微鏡で判別できる程度の傷があ
るものを、「×」は肉眼で判別できる傷があるものを示
す。「光吸収」欄における「○」は０．５％以下の光吸
収を、「△」は０．５〜１．５％の範囲の光吸収を、
「×」は１．５％以上の光吸収を示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】この実施の形態では、以上の光学ガラスの
他に種々の光学ガラス上にＭｇＦ₂膜を形成したが、基
板に正のバイアスを印加することでいずれも優れた特性
の薄膜を形成することができた。さらに、膜材料とし
て、ＭｇＦ₂に代えてＬｉＦ、ＣａＦ₂、ＳｒＦ₂、Ａ
ｌＦ₃、ＧａＦ₃、ＩｎＦ₃を用いて薄膜を形成した
が、いずれも同様の結果が得られた。また、導入するガ
スをＮ₂からＯ₂としてもさらには、これらの混合ガス
としても同様の結果を得ることができた。

【００３３】（実施の形態２）実施の形態１と同一の装
置を用い、同様な方法でガラス製の回折格子上にＭｇＦ
₂膜を形成した。基板２に対するバイアス電圧Ｖ_Bを変
えたときの膜の断面構造を図２に示す。同図において、
２は回折格子からなる基板、１２は基板２に形成された
ＭｇＦ₂の薄膜であり、（ａ）はバイアス電圧Ｖ_Bが正
の場合、（ｂ）はＶ_Bが零の場合、（ｃ）はＶ_Bが負の
場合をそれぞれ示す。バイアス電圧Ｖ_Bが０または正の
場合、ステップカバレージが悪いが、負の場合はステッ
プカバレージが良いことがわかる。これは、バイアス電
圧Ｖ_Bが負の場合、Ｎ⁺等の正イオンが多く入射するこ
とによる効果である。なお、基板２に対してＲＦバイア
スを印加しても同様の結果が得られた。

【００３４】以上のように、基板２に印加するバイアス
電圧を変化させることで、回析格子のような段差のある
基板に対するステップカバレージを改善することが可能
となっている。

【００３５】（実施の形態３）実施の形態１と同一の装
置を使用し、同様な方法でポリカーボネートからなる樹
脂基板上にＭｇＦ₂膜を形成した。成膜中において、基
板のバイアス電圧Ｖ_Bを正にしたままの場合、多量の電
子が流入して基板の温度が上昇し、面形状が変化した
が、バイアス電圧Ｖ_Bが０または負の場合、基板温度の
上昇は抑えられる一方、膜の擦傷性がやや低くなった。
また、膜の内部応力を検査したところ、バイアス電圧Ｖ
_Bが正または０の場合は圧縮応力となっていた。

【００３６】そこで、初めの１０秒間は基板に−１０Ｖ
のバイアス電圧を印加し、その後＋１０Ｖを印加しなが
ら成膜した。その結果、基板温度の上昇が抑えられて面
形状の変化が無く、表面には耐擦傷性の高い膜が形成さ
れていた。また、膜全体の内部応力はほとんど零となっ
ており、７０℃、８０％等の高温高湿下に放置しても、
膜にクラックが生じる等の不具合は無かった。なお、バ
イアス電圧を負から正へと連続的に変化させても同様の
結果が得られた。

【００３７】以上のように、この実施の形態ではバイア
ス電圧を成膜途中に変化させることで所望の特性を有す
る薄膜を形成することができた。

【００３８】（実施の形態４）図３はこの実施の形態の
成膜装置を示し、図１と同一の要素は同一の符号を付し
て対応させてある。この実施の形態では、第２の電極と
してのメッシュアノード１３を配置したものである。こ
のメッシュアノード１３はターゲットとしての膜原料が
充填された皿４を囲むように配置されている。また、メ
ッシュアノード１３は可変電源１４に接続されて、同電
源１４からアノード電圧Ｖ_Aが印加されるようになって
いる。

【００３９】この実施の形態では、ターゲット材料とし
てＳｉＯ₂、ＷＯ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂等の酸化物
を用いた。メッシュアノード１３に加えるアノード電圧
Ｖ_Aを＋５〜１０Ｖ程度に設定すると、基板２に向かう
電子は全てここでトラップされるため、基板２の温度上
昇はほとんどなかった。一方、アノード電圧Ｖ_Aを−５
〜２０Ｖ程度に設定すると、基板２に入射する正イオン
の入射を抑制することができ、基板２のダメージをなく
すことができた。

【００４０】（実施の形態５）図４は実施の形態の成膜
装置を示す。この装置は図３に示す構成に加えて、磁場
発生手段１５を設けるものであり、磁場発生手段１５は
真空槽１の外側に設けられている。磁場発生手段１５に
より基板面と平行な磁場を形成することで、電子が基板
２に入射することを抑止することができる。これと併せ
て、メッシュアノード１３に加えるアノード電圧Ｖ_Aを
−５〜２０Ｖ程度に設定して基板２に入射する正イオン
を抑制することで、基板２に対する荷電粒子の入射をほ
ぼ完全になくすことができる。なお、磁場発生手段１５
は基板２の裏面付近に設置しても同様の効果を得ること
ができるものである。

【００４１】（実施の形態６）図５は実施の形態６の成
膜装置を示す。この装置は図３に示す構成に加えて、第
３の電極としてメッシュアノード１６を設けるものであ
る。このメッシュアノード１６は第２の電極としてのメ
ッシュアノード１３と、基板２との間に配置されてお
り、これにより荷電粒子の基板２への入射経路内に位置
している。かかるメッシュアノード１６は可変電源１７
に接続されており、これによりバイアス電圧Ｖ_Cが印加
される。この場合、メッシュアノード１３、１７へのバ
イアス電圧Ｖ_A、Ｖ_C及び基板２へのバイアス電圧Ｖ_B
は全て独立して電位を設定できるようになっている。こ
のようにすることで、基板に対する荷電粒子の入射をほ
ぼ完全に制御することができる。

【００４２】例えば、バイアス電圧Ｖ_Aをアースに、バ
イアス電圧Ｖ_Cを負電位にすることで、正イオンを加速
して基板２に入射させることができる。さらに、バイア
ス電圧Ｖ_Bも負電位にすることで、基板２に対して電子
の入射が無く、正イオンにより強く叩かれる状況を作り
出すことができる。このような構成は例えば、実施の形
態２のような段差のある基板に対し、ステップカバレー
ジを良くする必要がある場合に非常に有効であった。

【００４３】（実施の形態７）図６は実施の形態７の成
膜装置を示す。この装置は成膜中に基板２が矢印で示す
直線方向に等速で移動するようになっている。又、マグ
ネトロンカソード５が２基、並列状に配置されており、
各マグネトロンカソード５には３０ＫＨｚの交流電源７
から半周期ずらした交流を印加するようになっている。
このマグネトロンカソード５には膜原料であるＭｇＦ₂
顆粒３がそれぞれ載置されている。さらに、棒状の電極
１８がターゲットの横に立設されている。この電極１８
は可変電源１９から電圧Ｖ_Dが印加される。なお、各マ
グネトロンカソード５の下面には冷却水８が流されてい
る。

【００４４】上記構成において、真空槽１内を排気した
後、Ｈ₂及びＯ₂を混合したガスをガス導入口９から
０．１Ｐａになるまで導入する。電極１８の電位Ｖ_Dは
正電位に保ち、電子をトラップするように設定する。交
流電源７から電力をカソード５に供給し、プラズマを発
生させる。このプラズマによりＭｇＦ₂は加熱されると
ともにスパッタされ、基板２上にＭｇＦ₂膜が形成され
る。この方法により薄膜を形成した場合、電子をトラッ
プする電極１８を設置しているため、基板２の温度上昇
は全くなかった。

【００４５】なお、以上説明した本発明の実施の形態に
よれば、以下の如き、構成が得られる。［付記１］膜原料を載置した第１の電極に交流を印加し
て第１の電極を負電位にすると共に、前記交流の電力に
より膜原料上にプラスチックを発生させ、このプラズマ
により膜原料の温度を上昇させながら膜原料を正イオン
によりスパッタリングして膜原料の少なくとも一部を分
子状態で跳び出させ、この分子状態の膜原料の荷電粒子
の量を制御しながら基板に入射させて薄膜を形成するこ
とを特徴とする薄膜の製造方法。［付記２］光学用途に用いられる薄膜を形成することを
特徴とする付記１記載の薄膜の製造方法。［付記３］膜原料が載置され、負電位に印加される第１
の電極と、前記膜原料上にプラズマを発生させて膜原料
の温度を上昇させる交流電源手段と、前記膜原料と対向
するように載置され、正電位に印加される基板と、この
基板に入射する膜原料の荷電粒子の量を制御する手段
と、を備えていることを特徴とする薄膜の製造装置。［付記４］前記基板に入射する荷電粒子の量を制御する
手段が、基板を保持し正電位に印加される第２の電極
と、この第２の電極にバイアス電圧を印加する手段と、
からなることを特徴とする付記３記載の薄膜の製造装
置。［付記５］前記基板に入射する荷電粒子の量を制御する
手段が、前記第１及び第２の電極と別個に設けられた第
３の電極と、この第３の電極に電位を与える手段と、か
らなることを特徴とする付記３記載の薄膜の製造装置。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、固体状の
膜原料をあらかじめ加熱してスパッタリングするもので
あり、加速されたイオンのエネルギーの大部分をスパッ
タリングに使用できるためスパッタ収率が高くなり、そ
の結果従来法と比較して成膜速度を著しく速くすること
ができる。又、基板に入射する荷電粒子の量を制御する
手段を有しているので、膜の品質や基板へのダメージを
コントロールすることができる。これによりＭｇＦ₂に
代表されるフッ化物系の光学膜をスパッタリング法によ
り形成するのに有効に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の成膜装置の断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は実施の形態２によって成膜さ
れた薄膜の断面図である。

【図３】実施の形態４の成膜装置の断面図である。

【図４】実施の形態５の成膜装置の断面図である。

【図５】実施の形態６の成膜装置の断面図である。

【図６】実施の形態７の成膜装置の断面図である。

【符号の説明】

２基板３膜原料５マグネトロンカソード７高周波電源１１可変電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜原料を載置した第１の電極に交流を印
加して第１の電極を負電位にすると共に、前記交流の電
力により膜原料上にプラズマを発生させ、このプラズマ
により膜原料の温度を上昇させながら膜原料を正イオン
によりスパッタリングして膜原料の少なくとも一部を分
子状態で跳び出させ、この分子状態の膜原料を基板に到
達させて薄膜を形成する際、基板に入射する荷電粒子の
量を制御することを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項２】光学用途に用いられる薄膜を形成するこ
とを特徴とする請求項１記載の薄膜の製造方法。
【請求項３】膜原料が載置され、負電位に印加される
第１の電極と、前記膜原料上にプラズマを発生させて膜原料の温度を上
昇させる交流電源手段と、前記膜原料と対向するように載置される基板と、この基板に入射する膜原料の荷電粒子の量を制御する手
段と、を備えていることを特徴とする薄膜の製造装置。
【請求項４】前記基板に入射する荷電粒子の量を制御
する手段が、基板を保持する第２の電極と、この第２の
電極にバイアス電圧を印加する手段と、からなることを
特徴とする請求項３記載の薄膜の製造装置。
【請求項５】前記基板に入射する荷電粒子の量を制御
する手段が、前記第１及び第２の電極と別個に設けられ
た第３の電極と、この第３の電極に電位を与える手段
と、からなることを特徴とする請求項３記載の薄膜の製
造装置。