(57)【要約】【課題】  複数の材料から形成される混合膜を基板上に効率良く形成することができる成膜方法を提供すること。【解決手段】  基板２上に、第１のターゲット５の成分と、第２のターゲット４の成分とが混合された混合膜を成膜する方法であって、ＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）を主成分とする第１のターゲット５にＤＣ電圧を印加またはＡＣ電圧を印加し、基板２上に第１のターゲット５の成分をスパッタする第１のスパッタ工程と、第１のターゲットと屈折率が異なる材料からなる第２のターゲット４を基板２上にスパッタする第２のスパッタ工程とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１のターゲットの成分と、第２のターゲットの成分とが混合された混合膜を成膜する方法であって、
ＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）を主成分とする前記第１のターゲットにＤＣ電圧を印加またはＡＣ電圧を印加し、前記基板上に前記第１のターゲットの成分をスパッタする第１のスパッタ工程と、
前記第１のターゲットと屈折率が異なる材料からなる前記第２のターゲットを前記基板上にスパッタする第２のスパッタ工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記第１のターゲットが、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｗ、Ｌａ、ＡＬのいずれか、またはこれら成分の酸化物のいずれかを成分として含むことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
基板上に、多層膜を成膜する方法であって、
前記多層膜のうち少なくとも一層が前記混合膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記第１のターゲットと前記第２のターゲットとが配設される領域に前記ターゲットを互いに分離して仕切る仕切り部材が配置され、
前記仕切り部材により、前記第１のターゲットのスパッタと前記第２のターゲットのスパッタとが、それぞれ独立した雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の成膜方法。
【請求項５】
前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットにより混合膜を形成する際、投入する電流、投入する電圧、導入するガス量、前記基板と各ターゲットとの距離の少なくとも１つを調節することにより、前記混合膜における前記第１のターゲットの成分と前記第２のターゲットの成分との混合割合を調整することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項６】
前記第１のターゲットおよび前記第２のターゲットと前記基板との間に、前記ターゲットの材料が通過可能な開口部を有する制限部材が配置され、
前記制限部材には、前記開口部の開口面積を調整する調整部材が設けられ、
前記調整部材により前記開口部の面積を調整することにより、前記混合膜における前記第１のターゲットの成分と前記第２のターゲットの成分との混合割合を調整することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項７】
酸素イオンを導入するイオンアシスト部を配置し、
前記イオンアシスト部により前記混合膜の酸化を促進することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記第２のターゲットの成分が、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣのいずれか、またはこれら２種類以上の混合物であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタなどの光学薄膜の成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の波長帯域の光を遮断し、その他の波長の光を透過させる光学フィルタはマイナスフィルタと呼ばれ、一般に基板上に高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層させた多層膜として製作されている。
このような光学フィルタにおいて、膜の屈折率を膜厚方向に周期的かつ連続的に変化させるとともに、その屈折率分布をＷａｖｅｌｅｔ（波束）と呼ばれる屈折率分布とした場合、透過帯域における光の透過率の周期的な変動（リップル）を原理的になくすことができる。また同時に、上述の多層膜の層数と増やすことにより、光の透過帯域と阻止帯域との境界の立ち上がりを急峻にすることができる。
【０００３】
しかし、Ｗａｖｅｌｅｔの屈折率分布を有する多層膜は屈折率を連続的に変化させるため、その製造が困難であった。そこで、多層膜の製造を容易化するため、所定の屈折率を有する薄膜を積層させることにより、屈折率を細かい階段状に変化させ、Ｗａｖｅｌｅｔの屈折率分布に近似させた各種の多層膜が提案されている。すなわち、このようなリップルのない良好な特性を示す光学フィルタを得るためには、所定屈折率の膜を形成することが必要となる。
【０００４】
上述のような所定屈折率の薄膜を形成するために、異なる屈折率の材料を混合して所定屈折率の薄膜（混合膜）を形成する方法が検討されている。この混合膜の形成にあたっては、真空蒸着法と比較して、大面積基板への成膜が可能で、薄膜形成装置内の雰囲気を安定させやすく、成膜レートが安定しているスパッタリング法が採用される傾向にある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３２９０６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１においては、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）と二酸化チタン（ＴｉＯ２）との組成比を所定の比率にすることで所定屈折率の薄膜を積層させ、屈折率を細かい階段状に変化させる技術が記載されている。具体的には、融解シリカと焼結酸化チタンのターゲットを用いてＲＦ電圧を印加することによるスパッタにより混合膜を形成している。
【０００６】
しかしながら、この方法では形成される混合膜の屈折率の上限は、ＴｉＯ２のみで形成されたときの２．４程度までである。これにより、多層膜の設計自由度が下がり、多層膜を光学フィルタとして用いた場合、リップルが発生したり、阻止帯域の幅が狭くなったりする可能性があった。このような不具合を回避するために、多層膜の層数を増やすことが行われているが、層数を増やすことにより工程数が増えるため、生産性が低下するという問題があった。
【０００７】
また、上述の方法では、焼結酸化チタンターゲットにＲＦ電圧を印加することによりＴｉＯ２をスパッタしている。しかし、一般にＲＦ電圧を印加することによるスパッタは成膜速度が遅い傾向があった。このため混合膜成膜時においてもＴｉＯ２の成膜速度が遅く、混合膜の成膜速度が遅くなって、生産性が低下するという問題があった。
【０００８】
あるいは、所定屈折率の薄膜を成膜する他の一般的な方法である、金属チタン（Ｔｉ）をターゲットとする反応性ＤＣスパッタを、アルゴンガスおよび酸素ガス等を導入した雰囲気下で行い、チタン酸化物とチタン酸化物よりも屈折率の低い材料とからなる所定屈折率の混合膜を成膜することができる。この方法によれば、チタン酸化物膜の成膜速度は、上述のＲＦ電圧を印加することによるスパッタの成膜速度よりも速いため、生産性の低下を防止することができる。
【０００９】
しかしながら、この方法ではチタン酸化物膜が結晶化しやすいため、膜密度が低くなったり、膜表面が粗くなったりする恐れがあった。すると、チタン酸化物膜の結晶粒界に水分が混入しやすく、経時的にチタン酸化物膜の光学特性が変化しやすくなり耐久性が低下するなど、結晶化に起因するさまざまな問題があった。これらの結晶化に起因する問題は、混合膜においても解消されることがなかった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、複数の材料から形成される混合膜を基板上に効率良く形成することができる成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、以下の手段を採用する。
本発明の成膜方法は、基板上に、第１のターゲットの成分と、第２のターゲットの成分とが混合された混合膜を成膜する方法であって、ＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）を主成分とする前記第１のターゲットにＤＣ電圧を印加またはＡＣ電圧を印加し、前記基板上に前記第１のターゲットの成分をスパッタする第１のスパッタ工程と、前記第１のターゲットと屈折率が異なる材料からなる前記第２のターゲットを前記基板上にスパッタする第２のスパッタ工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
すなわち、本発明の成膜方法は、第１のターゲットを用いて第１のスパッタを行い、第２のターゲットを用いて第２のスパッタを行うことにより、所定の屈折率を有する混合膜を形成する成膜方法である。混合膜の屈折率は、第１のターゲットから形成される高屈折率膜と、第２のターゲットから形成される低屈折率膜との混合割合によって２つの屈折率の間の屈折率を有する膜が形成されることになる。
【００１３】
また、従来の方法では、ＴｉＯ２は導電性がないため、ターゲットとして使用した場合、成膜速度が速いＤＣスパッタあるいはＡＣスパッタは適用できず、成膜速度は遅いが導電性のないターゲットにも適用できるＲＦスパッタを適用せざるを得なかった。しかし、本発明の成膜方法は、第１のターゲットが、ＴｉＯ２よりも酸素含有量が少なく、酸素欠損を有するＴｉＯｘ（０＜ｘ＜２）を主成分としているため、導電性を有し、その結果、第１のターゲットを用いて、ＲＦスパッタよりも成膜速度の速いＤＣスパッタまたはＡＣスパッタを行うことができ、混合膜の生産性を向上させることができる。
ＤＣスパッタにおいては、例えば、異常放電防止ユニットを併用することにより、アーキングを防止して高電力を投入することができる。ＡＣスパッタにおいては、アーキングを防止するとともに、より高速な成膜や、大面積への成膜が可能となる。
【００１４】
また、本発明の成膜方法により形成された混合膜はアモルファスであるため、結晶化に起因するさまざまな不具合を防止することができる。具体的には、結晶化による膜密度低下や、膜の表面が粗くなることを防止することができる。また、結晶粒界に水分が混入することが防止でき、経時的に光学特性が変化しやすくなり耐久性が劣化するといった不具合を防止することができる。
【００１５】
また、第１のターゲットから成膜された膜は、ガス導入量や酸素ガス導入割合や投入電力などの成膜条件を最適化することにより、その屈折率を、ＴｉＯ２ターゲットを用いて形成された膜の屈折率２．４よりも高い２．５以上とすることができる。
さらに、混合膜の成膜中に成膜条件を変更することにより、混合膜の膜特性や混合割合を調節して、屈折率が連続的に変化する混合膜を成膜することができる。
【００１６】
また、本発明の成膜方法は、前記第１のターゲットが、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｗ、Ｌａ、ＡＬのいずれか、またはこれら成分の酸化物のいずれかを成分として含むことが望ましい。
この成膜方法によれば、第１のターゲットにＮｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｗ、Ｌａ、Ａｌのいずれか、またはこれら成分の酸化物のいずれかをその成分として含ませることにより、第１のターゲットは屈折率の高い材料となり、成膜速度も速くなる。したがって、第１のターゲットおよび第２のターゲットから形成される混合膜も、より広い範囲の屈折率を有する膜を、より速く成膜することができる。このような金属あるいは金属酸化物を第１のターゲットに含有させることにより、混合膜の光学特性や、機械的、化学的特性を改善することができるとともに、その生産性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の成膜方法は、基板上に、多層膜を成膜する方法であって、前記多層膜のうち少なくとも一層が前記混合膜であることが望ましい。
この成膜方法によれば、任意の屈折率を有する混合膜を含む多層膜が形成できるため、従来の方法のように、所定の屈折率からなる高屈折率層と低屈折率層とを繰り返し成膜した多層膜ではリップル等の問題が発生していたが、この問題を解消したフィルター等を形成することができる。
【００１８】
また、本発明の成膜方法は、前記第１のターゲットと前記第２のターゲットとが配設される領域に前記ターゲットを互いに分離して仕切る仕切り部材が配置され、前記仕切り部材により、前記第１のターゲットのスパッタと前記第２のターゲットのスパッタとが、それぞれ独立した雰囲気下で行われることが望ましい。
【００１９】
この成膜方法によれば、仕切り部材を設けることにより、仕切り部材により仕切られた雰囲気下ごとに各ターゲットの成膜条件を設定することが可能となる。すなわち、一般的な各ターゲットから飛散する材料が、他のターゲットを成膜したり、各ターゲット上に発生するプラズマが混在したりすることを防止する仕切り部材では避けることができなかったガス導入量等の条件の他方の領域に対する影響を避けることが可能となる。したがって、どちらかのターゲット付近に導入する酸素ガス量を増やせば、隣接するターゲット付近のガス量もいくらか増加するので、成膜レートに変化が生じてしまうが、仕切り部材により一方のターゲットのガス条件を変更しても、他方のターゲット付近には影響を与えないので、成膜条件の設定が容易になる。
【００２０】
また、本発明の成膜方法は、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットにより混合膜を形成する際、投入する電流、投入する電圧、導入するガス量、前記基板と各ターゲットとの距離の少なくとも１つを調節することにより、前記混合膜における前記第１のターゲットの成分と前記第２のターゲットの成分との混合割合を調整することが望ましい。
【００２１】
この成膜方法によれば、投入する電流、投入する電圧、導入するガス量、基板と各ターゲットとの距離電力といった成膜時の条件変更して、各ターゲットから基板に成膜される成膜速度を制御することにより、第１のターゲットの成分と第２のターゲットの成分との混合割合を調整する。ところで、電力を上げることにより、成膜速度を上げるという良い変化がある反面、酸化反応が追いつかず酸化の度合いが減少して、屈折率が高くなるという変化や、吸収が増加するという悪い変化が生じる。また、ガス導入量を調整して酸化ガス割合を減らすと成膜速度は速くなり、屈折率が高くなるという良い変化がある反面、吸収は増加するという悪い変化が生じる。さらに、基板とターゲットとの距離を近づければ、成膜速度は速くなるという良い変化がある反面、成膜できる面積が狭くなったり、膜厚分布が均一でなくなるなど悪い変化が生じる。ここで、投入する電流、投入する電圧、導入するガス量、基板と各ターゲットとの距離の少なくとも１つを調節することにより、これらの変化の中で所望の最適な組み合わせを選択することができるため、光学的な特性、耐久性、生産性を加味した最適な膜を形成することが可能になる。
【００２２】
また、本発明の成膜方法は、前記第１のターゲットおよび前記第２のターゲットと前記基板との間に、前記ターゲットの材料が通過可能な開口部を有する制限部材が配置され、前記制限部材には、前記開口部の開口面積を調整する調整部材が設けられ、前記調整部材により前記開口部の面積を調整することにより、前記混合膜における前記第１のターゲットの成分と前記第２のターゲットの成分との混合割合を調整することが望ましい。
【００２３】
この成膜方法によれば、成膜条件を変えることなく開口部の開口面積のみを変化させることができる。ところで、反応性スパッタにおいて、酸素ガスやアルゴンガスの流量を変化させると、成膜速度だけでなく吸収や膜密着性等が変化するので、リニアな制御が困難であり、また、電力を変化させると成膜速度にヒステリアスな変化が生じたりするため、リニアな制御が困難である。しかしながら、制限部材及び調整部材を備えることにより、プラズマ状態自体の変化を起こさないため、成膜レートをリニアに制御することが可能になる。
【００２４】
また、本発明の成膜方法は、酸素イオンを導入するイオンアシスト部を配置し、前記イオンアシスト部により前記混合膜の酸化を促進することが望ましい。
この成膜方法によれば、イオンアシスト部により形成される混合膜の酸化を促進することができるので、本来酸素不足で成膜レートは速いけれども、吸収が発生するような条件においても、吸収が発生しない成膜を形成することが可能であり、成膜速度が速くなるという効果がある。
【００２５】
また、本発明の成膜方法は、前記第２のターゲットの成分が、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣのいずれか、またはこれら２種類以上の混合物であることが望ましい。
この成膜方法によれば、Ｓｉを用いたＤＣスパッタ、ＳｉＯ２を用いたＲＦスパッタ、ＳｉＣを用いたＤＣスパッタもしくはＲＦスパッタにより、反応ガスＯ２を用いて基板上にＳｉＯ２を形成するような条件でスパッタを行い、第１のターゲットと第２のターゲットとの混合膜を形成する。すなわち、ＳｉＯ２は低屈折率材料の中でも吸収がなく、様々な条件で結晶化しにくいため、緻密な膜を成膜することが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明においては以下の効果を奏する。
本発明の成膜方法によれば、屈折率が２．５以上の高屈折率から低屈折材料の屈折率までの間の任意の屈折率膜を容易にかつ安定して得ることができるため、効率の良いフィルター等を形成することができる。また、第１のターゲットにＤＣ電圧を印加することにより高速に成膜することができるため、生産性を向上させることが可能になる。さらに、形成された膜は非晶質となるため、結晶化による様々な不具合を回避することができ、良好な特性を有する膜を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本発明の成膜方法を実施するための薄膜形成装置１００について説明する。薄膜形成装置１００は、図１及び図２に示すように、真空チャンバ１内に配設された光学ガラス平板からなる基板２と、この基板２に対向する同一平面上の同一円周上位置にそれぞれ配設されたスパッタリングターゲットであるＳｉＯ２ターゲット（第２のターゲット）４と、ＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット（第１のターゲット）５とを備えており、これらのターゲットをそれぞれスパッタリングして基板２上に薄膜を形成する装置である。この薄膜形成装置１００は、図２に示すように、各ターゲット４，５に電力を印加する電源１６，２０と、ターゲット４及びターゲット５に対向する位置で回転する基板回転機構９とを備えている。
【００２８】
各ターゲット４，５は、マグネトロンカソード１０，１１上に配置されている。これにより、マグネトロンカソード１０は、交流電源１６に接続されこの交流電源１６から電力が印加されるようになっており、マグネトロンカソード１１は、直流電源２０に接続されこの直流電源２０から電力が印加されるようになっている。
ここで、ＳｉＯ２は低屈折率を有する材料として、ＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）は高屈折率を有する材料として使用する。
【００２９】
基板回転機構９は、図２に示すように、基板２が配設されるヤトイ３と、真空チャンバ１の上部から内部に貫通された回転軸９ａを有しヤトイ３を備える回転部材３８と、回転部材３８を回転させる回転モータ（図示略）とを備えている。また、基板２は、各ターゲット４，５から約１０５ｍｍ対向した位置に配されている。また、回転モータＭは、回転部材３８を１０ｒｐｍ以上の速度で回転させることが可能となっている。
【００３０】
さらに、基板回転機構９は、各ターゲット４，５の中心上方交互に基板２を通過させるように回転を行うものである。
また、基板２と各ターゲット４，５との間には、スパッタリングによってターゲット４，５から飛散された被成膜物を遮断するＳｉＯ２ターゲット４側のシャッター６及びＴｉＯｘターゲット５側のシャッター７が備えられている。また、基板２の成膜の開始と終了は、駆動系（図示略）によりシャッター６，７の開閉で行うようになっている。
【００３１】
真空チャンバ１内には、各ターゲット４，５間に配設されて、これらが配設される領域を互いに分離して仕切る防着板（仕切り部材）３６と、この防着板３６に対して垂直に固定された上部防着板（仕切り部材）３７とが備えられている。
この防着板３６は排気を妨げない高さとなっており、防着板３６と上部防着板３７とにより、回転部材３８への不要な成膜を防着するようになっている。
上部防着板３７には、図１に示すように、Ｓｉターゲット４及びＮｂターゲット５に対向する位置に設けられた開放部３９及び開放部４０が形成されている。この開放部３９，４０は、各ターゲット４，５の直径より若干大きい径で形成されているため、各ターゲット４，５より飛散した被成膜物が基板２に到達するようになっている。なお、図２に示すように、防着板３６は真空チャンバ１の底面に接合されていて、防着板３６と上部防着板３７とは直接接合されていない。ターゲット４の周囲の空間とターゲット５の周囲の空間とは、防着板３６と上部防着板３７との隙間を通じて繋がっている構成になっている。
【００３２】
また、防着板３６に隣接した位置にガス導入口１３，１４，１７，１８が設けられている。これらガス導入口のうち導入口１３，１７は、導入されるＡｒガスの放出部がターゲット４及びターゲット５に近接した位置に配されており、導入口１４，１８は、Ｏ２ガスの放出部がシャッター６，７の上方の回転部材３８に近い位置に配されている。これらにより、真空チャンバ１内にＡｒガス及びＯ２ガスを導入するようになっている。
【００３３】
また、防着板３６と上部防着板３７と真空チャンバ１の側壁１ａと真空チャンバ１の底面１ｂとによって仕切られた成膜空間（スパッタリング空間）が形成されている。このそれぞれの成膜空間内と、上部防着板３７の上部とを同時に排気する主排気口８がターゲット４，５に対して対称の位置となるように真空チャンバ１の側壁１ａに設置されている。
また、ターゲット４側の成膜空間内を排気するように補助排気口６０が、ターゲット４を挟んでガス導入口１３，１４に向かい合うように真空チャンバ１の側壁１ａに設置されている。補助排気口６０はバルブ６０Ａの開閉により排気の動作を行うようになっている。
一方、ターゲット５側の成膜空間内を排気するように補助排気口５９が、ターゲット５を挟んでガス導入口１７，１８に向かい合うように真空チャンバ１の側壁１ａに設置されている。補助排気口５９はバルブ５９Ａの開閉により排気の動作を行うようになっている。
【００３４】
なお、ガス導入口１３，１４，１７，１８とターゲット４，５及び補助排気口５９，６０との位置関係は、ガス導入口１３とターゲット４と補助排気口６０、ガス導入口１７とターゲット５と補助排気口５９とがそれぞれ防着板３６を挟んで対象位置で一直線上に配されていることが好ましいが、本実施例の効果としてこれに限定することはない。
【００３５】
次に、以上の構成からなる薄膜形成装置１００を用いて、光学薄膜を形成する本発明の成膜方法について説明する。
基板２及びヤトイ３を回転させる回転部材３８の回転数は５０ｒｐｍ以上の高速回転が好ましく、本実施形態では、５０ｒｐｍで成膜を行った。
まず、所定の屈折率（例えば１．５２）を有する光学ガラス平板からなる基板２をヤトイ３にセットし、回転部材３８に配置する。ＳｉO２ターゲット４及びＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５等をセットし、バルブ８Aを開いた状態にし、所定の圧力（例えば７×１０-5Ｐａ）まで真空チャンバ１内を粗引きポンプ４２及び高真空ポンプ４３で排気する。このとき、第１，第２のバルブ５９A，６０Aは閉じた状態とし、補助排気口５９，６０からの排気は行わない。
【００３６】
その後、主排気口８のバルブ８Aは開いた状態のまま、補助排気口５９，６０のバルブ５９A，６０Aを全開にし、補助排気を行う。全バルブを開いた後、ＡｒガスをＳｉＯ２ターゲット４用のガス導入口１３から真空計１５においてトータル圧力が４×１０-１Ｐａとなるまで導入し、さらに、引き続きＯ２ガスをガス導入口１４から圧力５×１０-１Ｐａとなるまで導入する。
続いて、交流電源１６から３００Ｗの交流電力を印加し、ＳｉO２ターゲット４のＳｉO２上にプラズマを発生させる。これにより、３分間後に成膜準備が完了する。
【００３７】
同時にTｉＯｘ（ｘ＝１．９）の成膜準備も以下の手順で行う。
ＡｒガスをTｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５用のガス導入口１７から真空計１９において圧力が７×１０−１Ｐａとなるまで、引き続きＯ２ガスをガス導入口１８から圧力が１．０Ｐａとなるまで導入する。続いて、直流電源２０から３００ｗの直流電力を印加し、TｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５のTｉＯｘ（ｘ＝１．９）上にプラズマを発生させる。これにより、３分間後に成膜準備が完了する。
【００３８】
そして、成膜準備で印加した各印加電力から、ＳｉO２ターゲット４に印加する印加電力と、TｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５に印加する印加電力とを混合膜の屈折率に応じてそれぞれ設定した後に、ＳｉO２ターゲット４及びTｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５直上の各シャッター６，７を同時に開く。これにより、生成されたプラズマによってＳｉO２ターゲット４から弾き飛ばされたＳｉO２が、直上の開放部３９を通過して基板２表面に到達する。同様に、TｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５から弾き飛ばされたTｉＯｘ（ｘ＝１．９）が、直上の開放部４０を通過して基板２表面に到達する。
所定の時間経過後、各シャッター６，７を同時に閉じることによって成膜が終了し、光学素子２ａが得られる。
【００３９】
本実施形態に係る成膜方法によれば、ＳｉO２ターゲット４を交流電圧印加によるスパッタを行った後、TｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５をスパッタして、これらの混合膜を基板２上に形成しているため、混合膜はアモルファスとなり、結晶化に起因する種種の不具合は発生しなくなる。
【００４０】
次に、本発明に係る第２実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る薄膜形成装置１００と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る薄膜形成装置１００において、第１実施形態と異なる点は、第２実形態では、TｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５に代えて、TｉＯｘ（ｘ＝０．９）ターゲット５を主成分とし、Nｂの酸化物Nｂ2O５を約５％含有している点である。
【００４１】
次に、以上の構成からなる薄膜形成装置１００を用いて、光学薄膜を形成する本発明の成膜方法について説明する。
第１実施形態と同様に基板２及びヤトイ３を回転数５０ｒｐｍで回転させ、真空チャンバ１を所定の圧力（ここでは７×１０-5Ｐａ）まで真空引きを行った後、TｉＯｘ（ｘ＝０．９）ターゲット５側にAｒガスを圧力が７×１０-１Paとなるまで導入し、O２ガスを０．９Pａとなるまで導入する。直流電源２０から３００Wの電力を印加し、TｉＯｘ（ｘ＝０．９）ターゲット５の上にプラズマを発生させて３分間後に成膜準備が完了する。同時にSｉO２ターゲット４にもArガスを圧力４×１０-１Ｐａとなるまで導入し、O２ガスを４．１×１０-１Ｐａとなるまで導入する。次いで、交流電源１６から４００W電力を印加し、Sｉ０２ターゲット４の上にプラズマを発生させて３分間後に成膜準備が完了する。シャッター６，７を同時に開き、成膜を開始する。２００ｎｍの膜厚に到達したところで、シャッター６，７を同時に閉じ、成膜を完了する。
【００４２】
本実施形態に係る成膜方法によれば、ＴｉＯｘ（ｘ＝０．９）ターゲット５を主成分とし、Nｂの酸化物Nｂ2O５を約５％含有しているため、酸素が少ない状態で成膜させることができるため、より高速に成膜することができる。
【００４３】
次に、本発明に係る第３実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。
本実施形態に係る薄膜形成装置２００において、第１実施形態と異なる点は、第１実形態の防着板３６に代えて、上部防着板３７と接合して空間を分ける仕切り部材として防着板（仕切り部材）３６Ａを備えている点である。
【００４４】
防着板３６Ａは、各ターゲットの周囲を空間的に仕切る部材となっている。また、この防着板３６Ａは、図３及び図４に示すように、上部防着板３７及び真空チャンバ１の側面に隙間なく接することで真空チャンバ１を空間的に分離している。厳密には上部方着板３７の開放部３９及び開放部４０を通して上部でつながっているが、回転部材３８は上部防着板３７を覆うような位置に配されている。これにより、上部防着板３７と回転部材３８との隙間は０．５ｍｍ程度でできており、ターゲット４側の空間とターゲット５側の空間でガスの相互流入は少ない構成になっている。
【００４５】
本実施形態に係る成膜方法によれば、常に各ターゲット４，５には個別の条件でガスが導入されているため、一方のターゲットを有する空間のガス条件を変更しても、他方のターゲットを有する空間に影響を与えることはほとんどなく、独立にガス条件を設定することができる。また、第１実施形態においては、本実施形態に比べて空間的に分離されていないので、一方のガス条件を変更すると、他方に若干の影響を与えることになる。例えば、ターゲット４側の酸素ガス導入量を減らすと、ターゲット５側の酸素がやや少なめになり、ターゲット５側の成膜時に吸収が発生する条件になるという不都合が生じる。この場合、ターゲット５側の酸素ガス導入量を少し増やして補うといった調整が必要になる。また、場合によっては成膜レートの変化があり、条件の微調整が発生する。
【００４６】
なお、本実施形態では、防着板３６Ａにより空間的な分離が十分できる場合に効果がある。例えば、基板２やヤトイ３の形状により隙間が数ｃｍになってしまったり、その他の原因により他の部位で空間的につながっていて、ガスの流入がある場合については、効果が得られない。
【００４７】
次に、本発明に係る第４実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。
本実施形態に係る薄膜形成装置３００において、第３実施形態と異なる点は、各ターゲット４，５のシャッター６，７と回転する基板２との間にスパッタリング材料の基板への到達範囲を規定する遮蔽板８，９を有する点である。
【００４８】
遮蔽板８，９の開閉は多層を成膜する場合は層と層との間に行う。この遮蔽板８，９の開閉の原点はＳｉＯ２，ＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）共に各ターゲット中心を通る垂直線上の遮蔽板８，９の面と交差する点とし、開度設定は遮蔽板８，９の開閉原点に対して両側に開く構成とした。この開き方は基板２の回転方向（図６で示す矢印Ａ方向）に垂直な方向となっている。
【００４９】
ターゲット４側の遮蔽板８は、図６に示すように、開口制限を与える部材として機能する一対の遮蔽板（制限部材）８Ａ，８Ｂの一端部を取り付けてそれぞれ直線運動可能にするボールネジ２１，２４と、この直線方向に一対の遮蔽板８Ａ，８Ｂをガイドするガイド部材２２，２５と、ボールネジ２１，２４を所定の速度で回転駆動させるサーボモータ（調整部材）２３，２６とを備えている。同様にターゲット５側の遮蔽板９は、一対の遮蔽板（制限部材）９Ａ，９Ｂの一端部を取り付けてそれぞれ直線運動可能にするボールネジ２７，３０と、ガイド部材２９，３１と、サーボモータ（調整部材）２８，３２とを備えている。また、遮蔽板８，９は、一対の遮蔽板８Ａ，８Ｂまたは９Ａ，９Ｂの閉口位置を確認する位置センサ３３を備えている。これらの位置センサ３３は、原点位置として電気的に検出するものである。また、各サーボモータは、遮蔽板８Ａ，８Ｂ及び遮蔽板９Ａ，９Ｂにより形成され各ターゲット４，５の材料が通過可能な開口部８ａ及び９ａの開口幅（開口面積）を調整可能となっている。
【００５０】
次に、以上の構成からなる薄膜形成装置３００を用いて、光学薄膜を形成する本発明の成膜方法について説明する。
まず、各ターゲットの遮蔽板８Ａ，８Ｂ及び遮蔽板９Ａ，９Ｂを調整し、開口部８ａ，９ａを表１に示す条件に設定する。そして、基板２及びヤトイ３を回転数２００ｒｐｍで回転させ、真空チャンバ１を所定の圧力（ここでは３×１０-5Ｐａ）まで真空引きを行った後、ターゲット４側にはＡｒガスを７×１０-１Ｐａまで導入し、続いて、Ｏ２ガスを９×１０-１Ｐａまで導入してＲＦ電圧２５０Ｗを印加する。また、ターゲット５側には、Ａｒガスを６×１０-１Ｐａ導入し、続いて、Ｏ２ガスを７×１０-１Ｐａまで導入してＤＣ電圧４００Ｗを印加する。２分間ほどプレスパッタした後、基板２上に成膜を開始した。ＮＯ．１〜ＮＯ．５までそれぞれの条件下でＳｉＯ２開口部とＴｉＯｘ開口部とを変化させて成膜を実施することにより、基板２には表１に示す屈折率及び成膜速度からなる膜が得られた。
【００５１】
【表１】
2005298929.tif 000003
【００５２】
本実施形態に係る成膜方法によれば、開口部８ａ，９ａを変更して成膜条件を変更することにより、プラズマ状態への影響が少なくレートをリニアに変更できるという利点がある。例えば、電力を変更すると、レート以外にヒステリシスや吸収といった変化がある。また、ガスを変更すると、レート以外に吸収の発生が生じる。また、距離の変更では、レート以外に分布の変化がある。このようなことを補正するには制御する項目が多くなるという欠点があったが、開口部８ａ，９ａをパラメータとすることでこういった欠点を解消することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、遮蔽板８，９の開閉は多層を行う場合は層と層との間に行ったが、成膜中に遮蔽板８，９の開閉を行うことも可能である。この場合、遮蔽板８，９の開閉により混合割合が変化するので、屈折率が膜厚に対して連続的に変化する任意屈折率を形成することも可能である。
【００５４】
次に、本発明に係る第５実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。
本実施形態に係る薄膜形成装置４００において、第４実施形態と異なる点は、基板２の回転軌道上の直下にイオン照射機構（イオンアシスト部）６６を配置している点である。
イオン照射機構６６は、図７及び図８に示すように、ターゲット４（ＳｉＯ２）とターゲット５（ＴｉＯｘ）（ｘ＝１．９）を仕切る略Ｙ字型の防着板３６Ａと、上方の上部防着板３７とで形成された空間に配置されると共に、上部防着板３７に形成された開口３７ａから、回転中の基板２に対してイオン照射できるようになっている。これは、開口３７ａが、図８に示すように、イオン照射機構６６のイオン照射部の大きさと略一致しているからである。
【００５５】
イオン照射機構６６が配置される空間は、各ターゲット４，５が配置される空間よりも高真空となるように、高真空ポンプ４３と連結された排気口に接続されている。そして、この空間内でイオン照射機構６６は、電源６４から供給される電力によって駆動される。また、異常放電を防止する目的からマイナスイオンを供給するニュートラライザー６７をイオン照射機構６６の脇に設置し、操作用電源６５で操作するようになっている。
【００５６】
次に、以上の構成からなる薄膜形成装置４００を用いて、光学薄膜を形成する本発明の成膜方法について説明する。
まず、各ターゲットの遮蔽板８Ａ，８Ｂ及び遮蔽板９Ａ，９Ｂを調整し、開口部を表２に示す条件に設定する。そして、基板２及びヤトイ３を回転数１２０ｒｐｍで回転させ、真空チャンバ１を所定の圧力（ここでは２×１０-5Ｐａ）まで真空引きを行った後、ターゲット４側にはＡｒガスを６×１０-１Ｐａまで導入し、続いて、Ｏ２ガスを７×１０-１Ｐａまで導入してＲＦ電圧２５０Ｗを印加し、３分間ほどプレスパッタした。ターゲット５側には、Ａｒガスを８×１０-１Ｐａまで導入して、続いてＯ２ガスを９×１０-１Ｐａ導入して、ＤＣ電圧４００Ｗを印加し、３分ほどプレスパッタした。この工程と同時にニュートラライザー６７にガス導入口（図示略）からＡｒガスを７×１０-１Ｐａまで導入し、１５０Ａの電流を印加し、電子線を引き出しイオン照射機構６６周辺に電子を供給する。イオン照射機構６６の内部にＯ２ガス１５ｓｃｃｍ流し、イオン照射機構６６に５００Ｗの電力を印加してＯ２をイオン化して照射の準備をした。そして、成膜を開始した。
ＮＯ．１〜ＮＯ．５までそれぞれの条件下でＳｉＯ２開口部とＴｉＯｘ開口部を変化させて成膜を実施することにより、基板２には表２に示す屈折率及び成膜速度からなる膜が得られた。
【００５７】
【表２】
2005298929.tif 000004
【００５８】
第４実施形態と比較すると、屈折率はやや高めの１．４７から２．４７の任意の屈折率が得られた。また、第４実施形態と同様の屈折率２．１８の膜と比較すると、本実施形態の方が成膜速度が速くなっている。
【００５９】
本実施形態に係る成膜方法によれば、イオン照射機構６６により形成される混合膜の酸化を促進することができるので、本来酸素不足では成膜レートが速いが、吸収が発生するような条件においても、吸収が発生しない薄膜を形成することが可能であり、成膜速度が速くなるという効果がある。一般に反応性スパッタにおいては、酸素ガスの導入量を少なくすると成膜速度が速くなるという利点はあるが、混合膜においては吸収が発生するという欠点があり光学特性が劣化する。そのため、吸収が光学特性上問題のないレベルまで酸素ガスを少なくした条件の中で成膜速度をあげるといった取り組みを行っている。
【００６０】
また、表２中のＮＯ．１，ＮＯ．３，ＮＯ．５の同じ条件で屈折率２．５４，１，９５，１．４７の薄膜を各５バッチずつ成膜して屈折率のばらつきを確認したところ、条件１は２．５４±０．０３，条件３は１．９５±０．０３，条件５は１．４７±０．０２となった。したがって、第１実施形態で行った実施例１と比較して、屈折率±０．０３の範囲内とおよそ半分のばらつき範囲で、任意の屈折率膜についての再現性が得られた。
【００６１】
次に、本発明に係る第６実施形態について、図９を参照して説明する。
本実施形態に係る薄膜形成装置５００において、第４実施形態と異なる点は、ターゲット４としてＳｉＯ２を用いたが、これに代えて、ＭｇＦ２を用いることと、ターゲット４とマグネトロンカソード１０との間にはＳｉＯ２からなる断熱板８０を換装していることである。
【００６２】
次に、以上の構成からなる薄膜形成装置５００を用いて、光学薄膜を形成する本発明の成膜方法について説明する。
まず、基板２及びヤトイ３を回転数１２０ｒｐｍで回転させ、真空チャンバ１を所定の圧力（例えば５×１０-5Ｐａ）まで真空引きを行った後、ターゲット４側にはＡｒガスを７×１０-１Ｐａまで導入し、続いて、Ｏ２ガスを９×１０-１Ｐａまで導入してＲＦ電圧２００Ｗを印加した。そして、ターゲット５側にはＡｒガスを５×１０-１Ｐａまで導入し、続いて、Ｏ２ガスを６×１０-１Ｐａまで導入してＤＣ電圧３５０Ｗを印加し、３分間ほどプレスパッタした。
【００６３】
その後、ＮＯ．１〜ＮＯ．５までそれぞれの条件下でＳｉＯ２開口部とＴｉＯｘ開口部を変化させて成膜を実施することにより、基板２には表３に示す屈折率及び成膜速度からなる膜が得られた。
【００６４】
【表３】
2005298929.tif 000005
【００６５】
本実施形態に係る成膜方法によれば、低屈折率ターゲットとしてＭｇＦ２を用いているため、低屈折率の幅が１．３８という低い屈折率から２．５３という高い屈折率までを形成できるようになる。これにより、特性の良いフィルター等を形成することが可能になる。また、通常ＭｇＦ２をターゲットとしてスパッタで膜を形成するとフッ素が乖離して吸収膜が形成されてしまい、光学特性としての利用が難しい。しかしながら、本実施形態では、断熱板８０を介しているため、ターゲット４が高い表面温度を維持することにより蒸着に近い現象を起こし、フッ素の乖離を抑えることができる。これにより、基板２上に吸収の少ないＭｇＦ２からなる低屈折膜を形成することができ、ターゲット５との混合膜を基板上に成膜することが可能になる。
【００６６】
次に、本発明に係る第７実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。
本実施形態に係る薄膜形成装置６００において、第５実施形態と異なる点は、ターゲット４としてＳｉからなるターゲットを備えている点、ターゲット５に加えてＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット６８を備えている点，防着板（仕切り部材）３６Ｂの形状及び補助排気口７０を備えている点である。
【００６７】
ターゲット４には、図１０に示すように、電力を供給する直流電源１６が備えられている。
防着板３６Ｂは、ターゲット４，５，６８を仕切る略Ｙ字形の形状になっている。また、上部防着板３７には、ターゲット６８の上方に位置する箇所に、ターゲット６８の直径より若干大きい径で形成され開放部６９が設けられている。これにより、ターゲット６８より飛散した被成膜物が基板２に到達するようになっている。
また、開放部６９の上部には遮蔽板（図示略）が配されている。この遮蔽板は図６に示す遮蔽板８，９と同様の開口機構を有していて、ターゲット６８の材料が通過可能な開口幅を調整可能となっている。
補助排気口７０は、バルブ７０Ａの開閉により排気の動作を行うようになっている。
【００６８】
次に、以上の構成からなる薄膜形成装置６００を用いて、光学薄膜を形成する本発明の成膜方法について説明する。
まず、第５実施形態と同様にして基板２及びヤトイ３を回転させ、真空チャンバ１の真空引きを行った後、ターゲット４側にはＡｒガスを７×１０-１Ｐａまで導入し、続いて、Ｏ２ガスを１．１Ｐａまで導入してＤＣ電圧３５０Ｗを印加し、３分間ほどプレスパッタした。そして、ターゲット５及びターゲット６８側にはＡｒガスを４×１０-１Ｐａまで導入し、続いて、Ｏ２ガスを５×１０-１Ｐａまで導入してＤＣ電圧４００Ｗを印加し、３分間ほどプレスパッタした。その後、同時にシャッター６，７，７を開けて成膜を開始する。
【００６９】
本実施形態に係る成膜方法によれば、第１実施形態の薄膜形成装置１００により行った実施例１での屈折率が２．４９になる膜を形成した場合の成膜速度は１．１ｎｍ／ｍｉｎであるのに対し、成膜速度は２ｎｍ／ｍｉｎであり、速い速度で成膜が可能である。また、ターゲット５，６８にはＡＣ電圧を印加することも可能であり、この場合も同様の効果を得ることができる。なお、ＡＣスパッタにおいてはアーキング防止すると共に、より高速な成膜や大面積の成膜が可能となる。また、比較的高屈折率な混合膜を得る場合、ＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）のターゲットを２個備えているため、成膜速度を速くすることができ、生産性が向上する。
なお、比較的高屈折率な膜の形成に限らず、比較的低屈折率な膜を形成する場合には、ターゲット６８に代えて、Ｓｉ，ＳｉＯ２，ＳｉＣ等からなるターゲットを２個搭載する構成にすることにより、比較的低屈率な膜を速い成膜速度で得ることができる。
【００７０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第１実施形態において、バルブ５９A，６０Aを全開／全閉のバルブに変えてコンダクタンス・バルブとし、ガス圧に合わせて可変としても本実施形態の効果を妨げることはない。
【００７１】
また、回転部材３８と上部防着板３７との距離は近いほど防着板としての効果が高く、０．５ｍｍ〜３０ｍｍが好ましい。０．５ｍｍ未満の距離だと成膜開始のできる排気到達まで時間がかかるが、回転部材３８と上部防着板３７とが正確に水平出しがしてあれば問題はない。一方、回転部材３８と上部防着板３７との距離が３０mmより長い距離である場合、他の成膜空間への導入ガス流入の可能性があるが、上部防着板３７に設けられた開放部３９，４０の大きさを基板２の径より小さくならない程度に小さくする方向で調整することにより、回転部材３８と上部防着板３７との距離を５０mmまでとることができる。また、スパッタリング放電（放電を発生させる投入パワーに依存する）を遮ることがなければ、さらに距離を長くすることが可能となる。
【実施例１】
【００７２】
上記第１実施形態に基づいて基板２上に混合膜からなる光学薄膜を形成した結果を以下に示す。
成膜準備の印加電力から各々表４の５種類（NO．１〜NO．５）の条件の印加電力の１つに調整し、シャッター６，７を同時に開き、成膜を開始する。そして、２００nｍの膜厚に到達したところでシャッター６，７を同時に閉じ、成膜を完了する。このようにして、５種類の条件をそれぞれの印加電力で、基板２をそれぞれ交換しながら、混合膜を成膜した。このときの、５種類の条件で電力を印加したときに得られた基板２上に成膜された膜の屈折率と成膜速度の関係を表４に示す。
【００７３】
【表４】
2005298929.tif 000006
【００７４】
表４中のNO．2〜NO．４の同じ条件で屈折率２．４１，１，９０，１．６１を各５バッチずつ成膜して屈折率のばらつきを確認したところ、条件２は２．４１±０．０４，条件３は１．９０±０．０３，条件４は１．６１±０．０３となった。したがって、１．４６〜２．５３の範囲内の屈折率が任意に得られ、また、同じ条件で繰り返し再現性については、ばらつきが各屈折率±０．０５の範囲内と安定した屈折率を得ることができる。さらに、成膜された膜を分析したところ結晶性は見られず、アモルファスであった。
【００７５】
本実施例１による成膜速度は、屈折率が２．４１の膜を形成する場合、１．１ｎｍ／ｍｉｎであった。本発明の効果を確認するため、比較として、図１と同様の構成で同じ屈折率を得るために、TｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５の代わりにＴｉＯ２及び高周波電源２０を用いてＲＦ電圧を印加する従来の成膜方法を示す。
【００７６】
第１実施形態と同様にして、ＳｉO２ターゲット４のＳｉO２上にプラズマを発生させて、３分間後に成膜準備が完了する。続いて、第１実施形態と同様にして、ガス導入口１８から圧力が１．０Ｐａとなるまで導入する。次いで、高周波電源２０から４００Wの電力を印加し、ターゲット５のTｉＯ２上にプラズマを発生させ、３分間後に成膜準備が完了する。
この結果、成膜された膜の屈折率は２．４１であり、このときの、成膜速度は０．３ｎｍ／ｍｉｎであった。この従来の方法と比較すると、本実施例１では成膜速度が速く、生産性に優れていると言える。
【実施例２】
【００７７】
上記第１実施形態に基づいて基板２上に、図１２に示す横軸に膜厚、縦軸に屈折率に示す設計値にしたがって、任意屈折率により順次積層してノッチフィルターを形成する。
本実施例２では第１実施形態に示される成膜方法により形成された混合膜を含む多層膜を形成する。具体的には、ＳｉＯ２ターゲット４にＲＦ電圧２８０Ｗを印加して、ＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５にＤＣ電圧２００Ｗを印加して形成した屈折率１．５からＳｉＯ２ターゲット４にＲＦ電圧１８０Ｗを印加して、ＴｉＯｘ（ｘ＝１．９）ターゲット５にＤＣ電圧３００Ｗを印加して形成した屈折率２．３の間の屈折率を有する膜を形成する。これは、屈折率１．５２の基板上に多層膜を形成して、もう一枚の屈折率１．５２の基板に接合した状態を示している。基本的には、低屈折率層と高屈折率層とを繰り返す構成となっている。すなわち、屈折率１．５から屈折率２．３を繰り返す層があり、その前後を、基板から徐々に屈折率１．５に近づけて行く低屈折率層と、基板から徐々に屈折率２．３に近づけていく高屈折率層を繰り返す層からなる構成となっている。なお、繰り返し層の両付近の層はリップルが少なくなるように屈折率が最適化された設計となっている。このようにして得られた多層膜の特性を横軸に波長、縦軸に透過率として図１３に示す。
【００７８】
本実施例２によれば、阻止帯域の両側には、ほとんどリップルは発生していない。本発明の効果を確認するため、比較として、従来の方法により、図１４に示すように、高屈折率側が２．３のＴｉＯ２と、低屈折率側の屈折率が１．４６のＳｉＯ２を積層する構成の設計値にしたがって成膜を行う。図１４においても、屈折率１．５２の基板上に多層膜を形成して、もう一枚の屈折率１．５２の基板に接合した状態を示している。この従来の方法では、ノッチフィルターの阻止帯域の両側にリップルを極力低減するための各層の膜厚を最適化している。こうして得られた多層膜特性は、図１５に示すように、従来の一般的な成膜方法で得られるフィルターでは、阻止帯域の両側のリップルが発生してしまう。したがって、本実施例では従来の一般的な方法と比較して、リップルが少ない良好な特性をえることができる。
【実施例３】
【００７９】
上記第２実施形態に基づいて基板２上に混合膜からなる光学薄膜を形成した結果を以下に示す。
基板２上に成膜された膜の屈折率は２．４１であった。このときの成膜速度は１．６ｎｍ／ｍｉｎであった。本発明の効果を確認するため、比較として、図１と同様の構成で同じ屈折率を得るために、TｉＯ２ターゲット５にＲＦ電圧を印加し成膜を行うと、０．３ｎｍ／ｍｉｎであった。したがって、従来の方法と比較すると成膜速度が速く、生産性に優れていることが言える。なお、Ｎｂの酸化物以外に、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｗ、Ｌａ及びＡｌからなる酸化物を含有した場合において同様の効果を得ることができる。また、第１実施形態と同様の構成で屈折率２．４１の膜を形成する場合、成膜速度は１．１ｎｍ／ｍｉｎであった。本実施例２では、ターゲットは酸化しやすく、酸素が少なくても良いため成膜速度が速く、より高速な成膜が可能である。
【実施例４】
【００８０】
上記第３実施形態に基づいて基板２上に混合膜からなる光学薄膜を形成した結果を以下に示す。
本実施例では、ＳｉＯ２ターゲット４あるいはＴｉＯｘ（ｘ＝０．２）ターゲット５に導入するガスを変化させることにより屈折率を制御した。
まず、基板２及びヤトイ３を回転数８０ｒｐｍで回転させ、真空チャンバ１に所定の圧力（４×１０-５Ｐａ）まで真空引きを行った後、ターゲット４側には表５のＮＯ．１に示す条件でガスを導入してＲＦ電圧４００Ｗを印加する。ターゲット５にも同様に表５のＮＯ．１に示す条件でガスを導入してＤＣ電圧４００Ｗを印加する。これにより、表５のＮＯ．１に示す屈折率の混合膜が得られた。また、同様にして、表５のＮＯ．２，ＮＯ．３に示す条件で、同様の電力を印加して、それぞれの屈折率の膜が得られた。
【００８１】
【表５】
2005298929.tif 000007
【００８２】
ガス条件と成膜速度あるいはガス条件と吸収との間には、酸素ガスの割合を減らすと成膜速度は速くなり、屈折率が高くなるという変化がある反面、吸収は増加すると言う悪い変化がある。また、電力，電流，電圧のいずれかを上げれば成膜速度は上がり、電力，電流，電圧のいずれかを下げれば成膜速度は下がるという変化がある。これらの現象は混合膜にも反映されるので、所望の光学特性に応じてパラメータを選択すればよい。また、ターゲットと基板との距離を近づければ、成膜速度は速くなるという変化がある反面、成膜できる面積が狭くなり、分布も生じてくるという悪い変化もある。こういう変化を所望の光学特性に応じて利用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態における薄膜形成装置のターゲット配置を示す平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視における第１実施形態の薄膜形成装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における薄膜形成装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態における薄膜形成装置のＳｉＯ２ターゲット，ＴｉＯｘターゲット及び防着板の斜視図である。
【図５】本発明の第４実施形態における薄膜形成装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態における薄膜装置においてＳｉＯ２ターゲットとＴｉＯｘターゲットとに対応する遮蔽板を示す平面図である。
【図７】本発明の第５実施形態における薄膜形成装置のターゲット配置を示す平面図である。
【図８】本発明の第５実施形態における薄膜形成装置において防着板を示す斜視図である。
【図９】本発明の第６実施形態における薄膜形成装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態における薄膜形成装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態における薄膜形成装置において防着板を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施例における基板に成膜する膜の設計値であり、縦軸に屈折率、横軸に膜厚を示す。
【図１３】本発明の第２実施例における成膜された基板の透過率を示す。
【図１４】本発明の第２実施例における従来の方法により基板に成膜する膜の設計値であり、縦軸に屈折率、横軸に膜厚を示す。
【図１５】本発明の第２実施例における従来の方法により成膜された基板の透過率を示す。
【符号の説明】
【００８４】
２  基板
４  ＳｉＯ２ターゲット（第２のターゲット）
５  ＴｉＯｘターゲット（第１のターゲット）
８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂ  一対の遮蔽板（制限部材）
８ａ，９ａ  開口部
２３，２６，２８，３２  サーボモータ（調整部材）
３６  防着板（仕切り部材）
３７  上部防着板（仕切り部材）
６６  イオン照射機構（イオンアシスト部）
【図１】
2005298929.tif 000008
【図２】
2005298929.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005298929.tif 000012
【図６】
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【図７】
2005298929.tif 000014
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2005298929.tif 000019
【図１３】
2005298929.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
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