(57)【要約】【課題】成膜条件の設定を容易にかつ短時間で効率よく行うことが可能な成膜条件の設定方法を提供する。【解決手段】成膜装置の真空槽１内において、薄膜形成材料を含む蒸発源装置２０と基材２との間に、切り欠き部を有するマスク６を配置する。この切り欠き部に対応する基材２の領域に所定の成膜条件で薄膜を形成した後、基材２を回転させて切り欠き部に対応する領域をずらすとともに、前記成膜条件とは異なる条件で、この切り欠き部に対応する領域に新たに薄膜を形成する。このようにして、同一の基材２の表面に連続して異なる成膜条件で複数の薄膜を形成した後、基材２を真空槽１の外部に取り出して各膜の特性の評価を行って最適な成膜条件を決める。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内に膜形成材料を含む蒸発源装置と基材とを対向するように配置するとともに、前記蒸発源装置と前記基材との間に、所定の形状の切り欠き部を有するマスクを配置し、
第１の成膜条件で前記マスクの切り欠き部に対応する前記基材の領域に第１の膜を形成し、その後、前記第１の膜を形成した前記基材の領域を前記切り欠き部の位置からずらし、前記第１の成膜条件とは異なる第２の成膜条件で前記切り欠き部に対応する前記基材の領域に第２の膜を形成することにより成膜条件の設定を行うことを特徴とする成膜条件の設定方法。
【請求項２】
前記マスクを所定の方向に所定角度回転させることにより、前記第１の膜を形成した前記基材の領域を前記切り欠き部の位置からずらす請求項１記載の成膜条件の設定方法。
【請求項３】
前記基材を所定の方向に所定角度回転させることにより、前記第１の膜を形成した前記基材の領域を前記切り欠き部の位置からずらす請求項１記載の成膜条件の設定方法。
【請求項４】
成膜装置の成膜条件を設定する際に、真空槽内に対向するように配置された膜形成材料を含む蒸発源装置と基材との間に配置され、任意の形状の切り欠き部を有することを特徴とする成膜条件設定用マスク。
【請求項５】
前記切り欠き部がほぼ矩形である請求項４記載の成膜条件設定用マスク。
【請求項６】
全体が円形であり、前記切り欠き部の切り込みの深さが半径以下である請求項４記載の成膜条件設定用マスク。
【請求項７】
請求項２記載の成膜条件の設定方法を実施する自動成膜条件設定機構であって、前記マスクを回転させる自動回転駆動装置と、前記自動回転駆動装置を制御して前記マスクの回転方向および回転角度を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする自動成膜条件設定機構。
【請求項８】
請求項３記載の成膜条件の設定方法を実施する自動成膜条件設定機構であって、前記基材を回転させる自動回転駆動装置と、前記自動回転駆動装置を制御して前記基材の回転方向および回転角度を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする自動成膜条件設定機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜装置における成膜条件の設定方法および成膜条件の設定に用いるマスクならびに自動成膜条件設定機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の成膜装置として、薄膜形成材料を含む蒸発源を真空槽内に配置し、この材料を加熱源を用いて加熱して蒸発させるとともにこれを成膜対象たる基材の表面に析出させて薄膜を形成するように構成されたものがある。
【０００３】
この成膜装置において安定して良好な薄膜を形成するために、成膜条件の設定が行われる。ここで、成膜条件の設定とは、様々な条件で成膜を行って最適な条件を探すことである。成膜条件とは、例えば、薄膜形成材料の蒸発速度、真空槽内の真空度、基材の温度、加熱源の出力等である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
成膜装置における成膜条件の設定、すなわち最適な成膜条件を見つけるためには、成膜条件を様々に変え、各条件下において実際に成膜を行って得られた膜の特性を評価して成膜条件の良否を判断する。このため、何度も一連の成膜作業を繰り返し行う必要がある。また、膜の特性を評価するには真空槽から膜を取り出すため、ある成膜条件下で成膜した膜を取り出した後に成膜条件を変えて再び成膜を行うには、成膜工程前の真空引きおよび加熱といった工程が再度必要になるとともに、成膜工程後の冷却、大気導入といった工程が再度必要になる。このような成膜工程以外の工程は、長い時間を要する。このため、各成膜条件毎にその都度これらの工程を行ってそれぞれ膜を形成する前記成膜条件の設定には、非常に長い時間を要する。以上のことから、成膜条件の設定には、長い時間と手間を要するので、作業効率が低い。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、成膜条件の設定を容易にかつ短時間で効率よく行うことが可能な成膜条件の設定方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る成膜条件の設定方法は、真空槽内に膜形成材料を含む蒸発源装置と基材とを対向するように配置するとともに、前記蒸発源装置と前記基材との間に、所定の形状の切り欠き部を有するマスクを配置し、第１の成膜条件で前記マスクの切り欠き部に対応する前記基材の領域に第１の膜を形成し、その後、前記第１の膜を形成した前記基材の領域を前記切り欠き部の位置からずらし、前記第１の成膜条件とは異なる第２の成膜条件で前記切り欠き部に対応する前記基材の領域に第２の膜を形成することにより成膜条件の設定を行うものである（請求項１）。
【０００７】
かかる構成によれば、異なる成膜条件で同一の基材に連続して第１の膜と第２の膜とをそれぞれ異なる領域に形成することができるため、従来のように各成膜条件毎に個々の基材を用いて一連の成膜作業を行う必要がなくなり、特に、成膜工程前における真空引き、加熱、および、成膜工程後における冷却、大気導入を複数回の成膜工程につき１回で済ませることが可能となる。したがって、この方法により第１および第２の膜を形成した基材を真空槽の外部に取り出してこれらの膜の特性を評価することにより、成膜条件の設定を容易にかつ短時間で効率よく行うことが可能となる。
【０００８】
前記マスクを所定の方向に所定角度回転させることにより、前記第１の膜を形成した前記基材の領域を前記切り欠き部の位置からずらしてもよく、あるいは、前記基材を所定の方向に所定角度回転させることにより、前記第１の膜を形成した前記基材の領域を前記切り欠き部の位置からずらしてもよい（請求項２，３）。
【０００９】
かかる構成によれば、マスクまたは基材を回転させることにより、容易に切り欠き部の位置をずらすことが可能となる。したがって、第１の膜を形成した基材の領域とは異なる領域に容易にかつ速やかに連続して第２の膜を形成することが可能となる。
【００１０】
本発明に係る成膜条件設定用マスクは、成膜装置の成膜条件を設定する際に、真空槽内に対向するように配置された膜形成材料を含む蒸発源装置と基材との間に配置され、任意の形状の切り欠き部を有する（請求項４）。
【００１１】
かかる構成のマスクを用いて成膜を行うと、マスクで被覆された基材の領域には膜が形成されず、切り欠き部に対応する基材の領域のみに選択的に膜を形成することができる。このため、マスクの切り欠き部とこれに対応する基材の領域とを連続して相対的にずらすとともに、各位置において各々成膜条件を変化させて膜を形成することにより、同一の基材のそれぞれ異なる領域に連続して異なる成膜条件で複数の膜を形成することができる。したがって、このようなマスクを用いて成膜装置の成膜条件の設定を行うことにより、従来のように各成膜条件毎に個々の基材を用いて一連の成膜作業を行う必要がなくなり、特に、成膜工程前における真空引き、加熱、および、成膜工程後における冷却、大気導入を複数回の成膜工程につき１回で済ませることが可能となる。それゆえ、成膜条件の設定を容易にかつ短時間で効率よく行うことが可能となる。
【００１２】
前記切り欠き部がほぼ矩形であってもよく（請求項５）、また、全体が円形であり、前記切り欠き部の切り込みの深さが半径以下であってもよい（請求項６）。
【００１３】
かかる構成は、複数種類の膜形成材料を用いて多層膜を形成する際に好ましい。
【００１４】
本発明に係る自動成膜条件設定機構は、請求項２記載の成膜条件の設定方法を実施する自動成膜条件設定機構であって、前記マスクを回転させる自動回転駆動装置と、前記自動回転駆動装置を制御して前記マスクの回転方向および回転角度を制御する制御装置とを備えたものである（請求項７）。
【００１５】
かかる構成によれば、制御装置により自動回転駆動装置を制御して、所定方向に所定角度ずつマスクを回転させることが可能となる。それにより、請求項２において記載した効果を得ることが可能となる。
【００１６】
本発明に係る自動成膜条件設定機構は、請求項３記載の成膜条件の設定方法を実施する自動成膜条件設定機構であって、前記基材を回転させる自動回転駆動装置と、前記自動回転駆動装置を制御して前記基材の回転方向および回転角度を制御する制御装置とを備えたものである（請求項８）。
【００１７】
かかる構成によれば、制御装置により自動回転駆動装置を制御して、所定方向に所定角度ずつ基材を回転させることが可能となる。それにより、請求項３において記載した効果を得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態に係る成膜条件の設定方法に使用する成膜装置の構成を示す模式図である。ここでは、成膜装置として、イオンプレーティング装置について説明する。
【００２０】
図１に示すように、イオンプレーティング装置は、導電性部材からなる真空槽１内に、薄膜形成材料およびこの材料を蒸発させるための加熱源（ともに図示せず）を含む蒸発源装置２０が配設されている。例えば、加熱源としては、電子銃が用いられる。この蒸発源装置２０に対向するように、導電性の部材からなり、成膜対象たる基材２を背面側から保持する円板状の基材ホルダ３が配置されている。また、基材ホルダ３と蒸発源装置２０との間には、平面視において基材２がその外形内に位置するように、成膜条件の設定を行う際に用いる円板状のマスク６が配置されている。このマスク６は、成膜時において基材２以外の部分に膜が形成されるのを防止する、すなわち膜が汚れとして付着するのを防止するために真空槽１内部の上部に設けられたカバー部材７の段差部内に収納されており、カバー部材７の段差部底面にはめ込まれて支持されている。ここでは、マスク６の中心が基材ホルダ３および回転軸４の中心と一致するようにマスク６が配置されいる。
【００２１】
基材ホルダ３の背面中央部には、導電性の部材からなる回転軸４が真空槽１の壁部を貫通して外部に延びるように配設されている。回転軸４の真空槽壁部貫通部分から先端に至る部分（以下、突出部と呼ぶ）は、回転駆動装置たるモータ７に接続されている。このモータ７により、回転軸４が回転する。モータ７の回転は、制御装置１１により制御されている。制御装置１１には、ロータリエンコーダ１２が検出した回転角度および回転方向の情報が伝達される。
【００２２】
回転軸４は、接触子（図示せず）およびケーブルを通じて、直流ブロッキングコンデンサＣｏおよびマッチング回路（ＭＮ）８を介して高周波電源（ＲＦ）９に接続されるとともに、高周波ブロッキング用チョークコイルＬｏを介して直流電源（ＤＣ）１０に接続されている。この高周波電源９、直流電源１０および真空槽１はそれぞれ接地されている。
【００２３】
図２は、図１のマスク６の平面図である。図２に示すように、マスク６は、所定部分がほぼ矩形状に除去された円板状であり、その中心Ａが、前述のように基材ホルダ３および回転軸４の中心と一致するように配設されている。以下においては、このほぼ矩形状に除去された部分を切り欠き部６ａと呼ぶ。切り欠き部６ａの切り込み深さ、すなわち長手方向の長さは、マスク６の半径よりも小さく設定されている。このようなマスク６は、例えば、アルミニウムやステンレスから構成される。
【００２４】
次に、以上のように構成されたイオンプレーティング装置における成膜条件の設定方法について説明する。
【００２５】
図１において、モータ５を停止して静止させた状態の基材ホルダ３に、基材２を取り付ける。そして、所定の成膜条件（これを成膜条件ａと呼ぶ）に設定し、排気により真空槽１内を真空状態とした後、高周波電源（ＲＦ）９および直流電源（ＤＣ）１０を動作させる。すると、高周波電力および直流電力がケーブルを介して接触子（図示せず）に供給され、この接触子に接触している回転軸４に伝達される。それにより、基材ホルダ３と真空槽１との間に高周波電力および直流電圧が与えられ、真空槽１内にプラズマが形成されるとともに、真空槽１から基材ホルダ３に向かう直流電界が形成される。
【００２６】
次いで、蒸発源装置２０の加熱源たる電子銃（図示せず）から電子ビームを出射させ、薄膜形成材料（図示せず）に電子ビームを照射して加熱する。加熱により、薄膜形成材料は溶融し、蒸発する。すると、蒸発した薄膜形成材料が高周波電力により発生したプラズマにより励起されて、この励起された薄膜形成材料が、上記直流電界により加速され、基材２の表面に衝突して付着する。それにより、基材２の表面に薄膜が形成される。
【００２７】
ここで、前述のように、蒸発源装置２０と基材２との間にはマスク６が配置されているため、基材２に向かって加速された薄膜形成材料は、このマスク６によって遮られる。このため、マスク６で被覆された基材２の領域には薄膜が形成されない。一方、マスク６の切り欠き部６ａが設けられた部分に対応する基材２の領域では、切り欠き部６ａを薄膜形成材料が通過して基材２の表面に付着するため、この領域には薄膜が形成される。それにより、図３に示すように、基材２の表面に、マスク６の切り欠き部６ａの形状に対応したほぼ矩形状の薄膜１５ａが形成される。
【００２８】
上記のようにして基材２の表面に薄膜１５ａを形成した後、真空槽１内の真空度を保つとともに高周波電源９および直流電源１０を動作させたまま、かつ薄膜形成材料を加熱したままの状態で、成膜条件を、薄膜１５ａ形成時の成膜条件ａとは異なる条件（これを成膜条件ｂと呼ぶ）に設定する。そして、成膜条件ｂの下、制御装置１１により、基材２が基材ホルダ３とともに所定方向に所定角度回転するようにモータ５を制御駆動させて回転軸４を回転させる。ここでは、図３に示すように、矢印の方向に９０度基材２を回転させる。なお、回転方向および回転角の検知はロータリエンコーダ１２により行われる。それにより、薄膜１５ａが形成された基材２の領域が切り欠き部６ａの位置からずれ、代わりに、薄膜が形成されていない基材２の領域が切り欠き部６ａの下部にくる。そして、この切り欠き部６ａの下部にきた基材２の領域に、新たに成膜条件ｂの下、上記と同様にして薄膜形成材料が付着し、薄膜１５ｂ（図３）が形成される。
【００２９】
以下、同様にして、真空槽１内の真空度を保つとともに高周波電源９および直流電源１０を動作させたまま、かつ薄膜形成材料を加熱したままの状態で、成膜条件をそれぞれ異なる条件（これを成膜条件ｃおよび成膜条件ｄと呼ぶ）に設定するとともに、各成膜条件ｃ，ｄの下、制御装置１１により基材２を図３中の矢印の方向にそれぞれ９０度ずつ回転させてマスク６の切り欠き部６ａ下にくる基材２の領域を移動させ、基材２の各領域に薄膜１５ｃおよび薄膜１５ｄを形成する。
【００３０】
以上のようにして、基材２の表面に、それぞれ異なる成膜条件ａ、成膜条件ｂ、成膜条件ｃおよび成膜条件ｄで薄膜１５ａ、薄膜１５ｂ、薄膜１５ｃおよび薄膜１５ｄを連続して形成した後、高周波電源９、直流電源１０および加熱源（図示せず）を停止させ、放冷して基材２を冷却する。そして、真空槽１内に大気を導入して真空槽１から基材２を取り出し、薄膜１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの膜特性の評価を行って、どの成膜条件が最適であるかを決定する。
【００３１】
以上のような本実施の形態の方法によれば、同一の基材２を用いて異なる成膜条件で連続して繰り返し成膜を行うことができるため、従来のように各成膜条件ごとに個々の基材を用いて一連の成膜作業を行う必要がなくなり、特に、成膜工程前における真空引き、加熱、および、成膜工程後における冷却、大気導入を、複数回の成膜工程につき１回で済ますことが可能になる。したがって、成膜条件の設定を容易にかつ短時間で行うことが可能となる。
【００３２】
上記においては、制御装置１１によりモータ５を制御駆動させて回転軸４を介して自動的に基材２を回転させているが、例えば、手動で回転軸４を回転させることにより基材２を回転させる構成であってもよい。
【００３３】
また、上記においては、マスク６を固定したままで基材２を回転させてマスク６の切り欠き部６ａに対応する基材２の領域をずらしているが、基材２を固定したままでマスク６を回転させることによりマスク６の切り欠き部６ａに対応する基材２の領域をずらしてもよい。この場合、マスク６の回転を可能とするような支持機構が設けられるとともに、マスク６の回転駆動装置が設けられる。さらに、回転以外の方法、例えばマスク自体を直線方向に移動させることにより、切り欠き部６ａに対応する基材２の領域をずらしてもよい。
【００３４】
また、マスクの切り欠き部の形状は、本実施の形態の形状に限定されるものではない。例えば、図４は、本実施の形態の変形例において用いられるマスクの平面図である。このように扇形状の切り欠き部６ｂが設けられたマスク６’を用いた場合においても、上記と同様の効果が得られる。
【００３５】
なお、複数の薄膜形成材料を用いて多層膜を形成する場合には、加熱源等との位置関係の点から、切り欠き部の形状は本実施の形態のようにほぼ矩形であることが好ましい。また、１種類の薄膜形成材料を用いて単層膜を形成する場合には、切り欠き部の形状は任意の形状であってもよい。
【００３６】
さらに、上記においては、切り欠き部の切り込み深さ、すなわち長手方向の長さが、マスクの半径内に収まるように設定されているが、前記深さがマスクの半径よりも大きい切り欠き部が設けられてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下のような効果を奏する。
（１）異なる成膜条件で同一の基材のそれぞれ異なる領域に連続して複数の膜を形成することができるため、従来のように各成膜条件毎に個々の基材を用いて一連の成膜作業を行う必要がなくなり、特に、成膜工程前における真空引き、加熱、および、成膜工程後における冷却、大気導入を複数回の成膜工程につき１回で済ませることが可能となる。したがって、成膜条件の設定を容易にかつ短時間で効率よく行うことが可能となる。
（２）マスクを所定の方向に所定角度回転させるか、あるいは、基材を所定の方向に所定角度回転させることにより、所定の成膜条件下で膜を形成した基材の領域を前記切り欠き部の位置からずらすとすると、容易に切り欠き部の位置をずらすことが可能となる。したがって、所定の成膜条件下で膜を形成した基材の領域とは異なる領域に、容易にかつ速やかに連続して他の成膜条件下で膜を形成することが可能となる。
（３）切り欠き部がほぼ矩形であり、また、全体が円形でかつ切り欠き部の切り込みの深さが半径以下であるとすると、複数種類の膜形成材料を用いて多層膜を成膜する際の成膜条件を設定する際に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜条件の設定方法において用いる成膜装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の成膜装置において用いられるマスクの平面図である。
【図３】図２のマスクを用いて薄膜が形成された基材の平面図である。
【図４】実施の形態の変形例において用いられるマスクの平面図である。
【符号の説明】
１　真空槽
２　基材
３　基材ホルダ
４　回転軸
５　モータ
６，６’　マスク
６ａ，６ｂ　切り欠き部
７　カバー部材
８　マッチング回路
９　高周波電源
１０直流電源
１１制御装置
１２ロータリエンコーダ
２０蒸発源装置
【図１】
2004018892.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004018892.tif 000006