(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームスパッタ成膜装置用のイオンガンであって、
イオンを引き出すグリッドを２組有し、各組のグリッドは大径の穴と小径の穴とが均等に配列形成された同一形状の２枚のグリッド板よりなり、それら２枚のグリッド板はイオンの引き出し方向において互いの大径の穴が重なるように配置され、
一方の組のグリッドと他方の組のグリッドは上記イオンの引き出し方向において互いの大径の穴と小径の穴とが重なるように配置され、
それら２組のグリッドの一側にシャッタが対向配置され、
そのシャッタは移動可能とされて、第１の位置において対向する最近傍のグリッド板の小径の穴のみを全て塞ぎ、第２の位置において上記対向する最近傍のグリッド板の大径の穴のみを全て塞ぐ構造とされていることを特徴とするイオンガン。
【請求項２】
真空チャンバ内に、イオンガンと、複数のターゲットを保持できるターゲットホルダと、基板を保持する基板ホルダとが配置されてなるイオンビームスパッタ成膜装置において、
上記イオンガンがイオンを引き出すグリッドを２組有し、各組のグリッドは大径の穴と小径の穴とが均等に配列形成された同一形状の２枚のグリッド板よりなり、それら２枚のグリッド板はイオンの引き出し方向において互いの大径の穴が重なるように配置され、一方の組のグリッドと他方の組のグリッドは上記イオンの引き出し方向において互いの大径の穴と小径の穴とが重なるように配置され、それら２組のグリッドの一側にシャッタが対向配置され、そのシャッタは移動可能とされて、第１の位置において対向する最近傍のグリッド板の小径の穴のみを全て塞ぎ、第２の位置において上記対向する最近傍のグリッド板の大径の穴のみを全て塞ぐ構造とされ、
上記シャッタに駆動手段が連結され、
その駆動手段により、上記真空チャンバの真空を破ることなく、上記シャッタが駆動される構成とされていることを特徴とするイオンビームスパッタ成膜装置。
【請求項３】
請求項２記載のイオンビームスパッタ成膜装置において、
上記ターゲットホルダはターゲットを２個保持できる構造とされ、
そのターゲットホルダに保持される各ターゲット材料と上記２組のグリッドの各組の構成材料が同じものとされていることを特徴とするイオンビームスパッタ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はイオンビームスパッタ成膜装置とそれに用いるイオンガンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオンビームスパッタ成膜装置は例えば数百eVから数KeV のエネルギーを持つイオンビームをイオンガンによって生成し、そのイオンビームをターゲットに照射してターゲット材料をスパッタアウトさせ、そのスパッタアウトしたターゲット材料を基板上に堆積させることにより、基板上に所望の薄膜を形成することができるものである。
【０００３】
異種材料の多層膜を積層形成する場合は、例えばそれら材料のターゲットをターゲットホルダに予め取り付けておき、ターゲットホルダを回転させてターゲットを切り換えることにより、真空を破ることなく、連続して成膜することができる。
図５は上記のような構成を有するイオンビームスパッタ成膜装置を模式的に示したものであり、図中、１１は真空チャンバ、１２はイオンガン、１３は回転機構（図示せず）を備えたターゲットホルダ、１４は基板ホルダを示し、１５，１６はターゲット、１７は基板を示す、なお、矢印１８はイオンビームを示し、矢印１９は粒子のスパッタアウト方向を示す。
【０００４】
図６はイオンガン１２の概略構造を示したものであり、イオンガン１２はその筒体２１の内部で生成したイオンをグリッド２２によって引き出す構造となっており、これによりイオンが加速されてイオンビーム１８とされる。なお、図中、２３はＲＦコイル、２４はガス導入口を示す。
グリッド２２は一般にスクリーングリッド２２ａと加速用グリッド２２ｂとの２枚１組によって構成されており、これらグリッド２２ａ，２２ｂは従来においては共に例えばカーボンやモリブデン等の材料によって形成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したグリッドを構成する材料は成膜過程において薄膜中に混入するため、ターゲット材料とグリッド材料とが異なる場合には、グリッド材料は不純物として薄膜中に混入することになる。
従って、例えば２種類の材料よりなる多層膜を形成する場合、従来のイオンガンにおいては仮に積層する一方の材料とグリッド材料とを一致させたとしても、他方の材料によって形成された薄膜中にはグリッド材料が不純物として混入することになる。
【０００６】
このような不純物の混入は多層膜の用途によっては大きな問題となり、例えば多層膜光学素子においてはその光学性能の低下が問題となる。
多層膜光学素子は屈折率の異なる数種類の物質の積層構造からなるもので、使用する波長によって用いる材料と膜の厚さが選定され、例えば紫外線〜可視〜赤外線の領域ではＳｉＯ2 とＴｉＯ2 あるいはＴａ2 Ｏ5 といった誘電体材料が使用されているが、このような物質にモリブデンなどの物質が混入すると、吸収損失の大きい膜となってしまい、光学性能が低下してしまう。
【０００７】
図７は一例として、ガラス基板上にモリブデンが混入しているＳｉＯ2 膜を成膜したサンプルの透過分光特性を示したものであり、グラフ中、実線で示したガラス基板の透過分光特性から点線で示したサンプルの透過分光特性を引いたものが、このＳｉＯ2 膜の吸収損失となり、図に示したように大きな吸収損失が存在している。
【０００８】
この発明の目的は上述した問題点に鑑み、真空を破ることなく、ターゲット材料に合わせてイオンガンのグリッドを切り換えることができるようにしたイオンビームスパッタ成膜装置を提供することにあり、さらにそれに用いるイオンガンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、イオンビームスパッタ成膜装置用のイオンガンは、イオンを引き出すグリッドを２組有し、各組のグリッドは大径の穴と小径の穴とが均等に配列形成された同一形状の２枚のグリッド板よりなり、それら２枚のグリッド板はイオンの引き出し方向において互いの大径の穴が重なるように配置され、一方の組のグリッドと他方の組のグリッドは上記イオンの引き出し方向において互いの大径の穴と小径の穴とが重なるように配置され、それら２組のグリッドの一側にシャッタが対向配置され、そのシャッタは移動可能とされて、第１の位置において対向する最近傍のグリッド板の小径の穴のみを全て塞ぎ、第２の位置において上記対向する最近傍のグリッド板の大径の穴のみを全て塞ぐ構造とされる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、真空チャンバ内にイオンガンと、複数のターゲットを保持できるターゲットホルダと、基板を保持する基板ホルダとが配置されてなるイオンビームスパッタ成膜装置において、イオンガンがイオンを引き出すグリッドを２組有し、各組のグリッドは大径の穴と小径の穴とが均等に配列形成された同一形状の２枚のグリッド板よりなり、それら２枚のグリッド板はイオンの引き出し方向において互いの大径の穴が重なるように配置され、一方の組のグリッドと他方の組のグリッドは上記イオンの引き出し方向において互いの大径の穴と小径の穴とが重なるように配置され、それら２組のグリッドの一側にシャッタが対向配置され、そのシャッタは移動可能とされて、第１の位置において対向する最近傍のグリッド板の小径の穴のみを全て塞ぎ、第２の位置において上記対向する最近傍のグリッド板の大径の穴のみを全て塞ぐ構造とされ、上記シャッタに駆動手段が連結され、その駆動手段により、真空チャンバの真空を破ることなく、シャッタが駆動される構成とされる。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、ターゲットホルダがターゲットを２個保持できる構造とされ、そのターゲットホルダに保持される各ターゲット材料と上記２組のグリッドの各組の構成材料が同じものとされる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明によるイオンガンの一実施例の構成概要を示したものであり、この例ではイオンガン３１は異なる材料よりなる２組のグリッド３２，３３を有するものとされ、さらにそれら２組のグリッド３２，３３の内側にシャッタ３４を有するものとされる。
【００１３】
グリッド３２はスクリーングリッド３２ａと加速用グリッド３２ｂとの２枚１組によって構成され、同様にグリッド３３もスクリーングリッド３３ａと加速用グリッド３３ｂとの２枚１組によって構成されている。
図２Ａ，Ｂはこれら２組のグリッド３２，３３の形状を示したものであり、一方の組のスクリーングリッド３２ａと加速用グリッド３２ｂとは同一形状とされて図２Ａに示したような形状とされ、即ち円板状の板面に多数の大径の穴３５と小径の穴３６とが縦横に交互に均等に配列形成されたものとなっている。
【００１４】
一方、他方の組のスクリーングリッド３３ａと加速用グリッド３３ｂも同一形状とされて図２Ｂに示したような形状とされ、円板状の板面に多数の大径の穴３５と小径の穴３６とが縦横に交互に均等に配列形成されたものとなっている。なお、これら２組のグリッド３２，３３は重ね合わせた時、互いの大径の穴３５と小径の穴３６とが重なるように形成されており、つまり大径の穴３５の位置と小径の穴３６の位置とが逆に形成されている。
【００１５】
図２Ｃはシャッタ３４の形状を示したものであり、シャッタ３４はこの例では矩形板状とされて、その板面に大径の穴３５が配列形成されたものとなっている。このシャッタ３４の大径の穴３５の位置はグリッド３２の大径の穴３５の位置と対応しており、さらに下側に一列多く形成されている。
グリッド３２と３３は図１に示したように、スクリーングリッド３２ａと３３ａとが重ね合わされ、加速用グリッド３２ｂと３３ｂとが重ね合わされて筒体３７に取り付けられる。なお、図１中、３８はこれらスクリーングリッド３２ａ，３３ａと加速用グリッド３２ｂ，３３ｂとを絶縁離間するための碍子を示し、３９はこれら２組のグリッド３２，３３を一体に固定するセラミックネジを示す。また、４１はＲＦコイル、４２はガス導入口を示す。
【００１６】
シャッタ３４はスクリーングリッド３３ａと対向して配置され、そのスクリーングリッド３３ａの板面と平行に移動可能とされる。シャッタ３４の下端にはシャッタ３４を駆動するためのシャフト４３が取り付けられており、シャフト４３はベローズ４４を介して筒体３７の外部に導出されている。
図３はシャッタ３４の位置によって使用するグリッド３２，３３が切り換えられる様子を示したものであり、シャッタ３４は図３Ａに示した第１の位置において対向するスクリーングリッド３３ａの小径の穴３６を全て塞ぐと共に、大径の穴３５がスクリーングリッド３３ａの大径の穴３５と対向する状態となり、よってこの状態ではグリッド３２によってイオンビーム１８が引き出されることになる。
【００１７】
一方、グリッド３３を使用する場合は、シャッタ３４を図３Ｂに示したように矢印方向に下げる。この下げた第２の位置においては、シャッタ３４は対向するスクリーングリッド３３ａの大径の穴３５を全て塞ぎ、つまりグリッド３２の小径の穴３６を全て塞ぐことになり、大径の穴３５がスクリーングリッド３３ａの小径の穴３６と対向する状態となってグリッド３３が使用される。なお、図３Ｃは図３Ａの状態を一部拡大して示したものである。
【００１８】
上記のような構造とされたイオンガン３１によれば、２組のグリッド３２，３３を切り換え使用することができ、かつその切り換えを簡易に行うことができる。
図４は上述したイオンガン３１を具備するイオンビームスパッタ成膜装置の構成を模式的に示したものであり、図５と対応する部分には同一符号を付けてある。
【００１９】
イオンガン３１のシャッタ３４に取り付けられているシャフト４３はこの例では真空チャンバ１１の外部に導出されて、駆動手段４５に連結されている。駆動手段４５は例えばウォームギアを備えたモータ等によって構成され、この駆動手段４５を作動させることにより、シャッタ３４を駆動することができ、つまり真空チャンバ１１の真空を破ることなく、シャッタ３４を移動させてグリッド３２，３３を切り換えられるものとなっている。なお、図４中、４６はベローズを示す。
【００２０】
この図４に示したイオンビームスパッタ成膜装置によれば、成膜したい物質に応じて、つまりターゲット材料に応じて使用するグリッドを簡易に切り換えることができる。従って、２組のグリッド３２，３３をターゲットホルダ１３に保持される２個のターゲット１５，１６とそれぞれ同じ材料で構成し、ターゲット１５，１６の切り換えに合わせてグリッド３２，３３を切り換えて使用するようにすれば、成膜された膜内にグリッド材料が不純物として混入するといった問題を解消することができる。
【００２１】
今、このイオンビームスパッタ成膜装置でＳｉＯ2 膜とＴｉＯ2 膜との積層構造からなる多層膜光学素子を形成する場合を一例として挙げれば、グリッド３２をＳｉで形成し、グリッド３３をＴｉで形成することにより、グリッド材料が薄膜中に不純物として混入するのを防止することができ、よって良好な光学性能を有する多層膜光学素子を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によるイオンガンによれば、例えば取り付け、取り外しといった面倒な作業を伴うことなく、２組のグリッドを簡易に切り換えて使用することができる。
また、この発明によるイオンビームスパッタ成膜装置によれば、真空を破ることなく、イオンガンの２組のグリッドを切り換えて使用することができ、よって例えば異種材料の積層膜を連続成膜によって形成するような場合に、それらのターゲット材料と同じ材料で２組のグリッドを構成し、ターゲット材料に合わせて使用するグリッドを切り換えるようにすれば、グリッド材料が膜中に不純物として混入するのを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の一実施例を説明するための図。
【図２】Ａは図１におけるグリッド３２の正面図、Ｂはグリッド３３の正面図、Ｃはシャッタ３４の正面図。
【図３】シャッタによるグリッドの切り換えを示す図、Ａはグリッド３２を使用する場合、Ｂはグリッド３３を使用する場合を示し、ＣはＡの部分拡大図を示す。
【図４】請求項２の発明の一実施例を説明するための図。
【図５】従来のイオンビームスパッタ成膜装置の概要を示す図。
【図６】従来のイオンガンの構成概要を示す図。
【図７】ターゲット材料（不純物）混入によるＳｉＯ2 膜の透過分光特性の低下を説明するためのグラフ。
【図１】
0004175723.tif 000002
【図２】
0004175723.tif 000003
【図３】
0004175723.tif 000004
【図４】
0004175723.tif 000005
【図５】
0004175723.tif 000006
【図６】
0004175723.tif 000007
【図７】
0004175723.tif 000008