(57)【要約】【課題】  光学薄膜を成膜する際のパーティクルを抑えることが可能な光学薄膜の成膜装置及びその装置の制御方法を提供する。【解決手段】  真空チャンバの内周面に、その周面に基材を保持することが可能な回転ドラムを備え、前記回転ドラムの周方向に、防着板により区割された金属ターゲットをスパッタリングするための成膜領域と、スパッタリングされた金属薄膜を酸化するための酸化領域とを備え、前記各領域に基材を通過させ、前記基材上に光学薄膜を成膜するための装置であって、前記防着板に温度制御手段を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバの内周面に、その周面に基材を保持することが可能な回転ドラムを備え、前記回転ドラムの周方向に、防着板により区割された金属ターゲットをスパッタリングするための成膜領域と、スパッタリングされた金属薄膜を酸化するための酸化領域とを備え、前記各領域に基材を通過させ、前記基材上に光学薄膜を成膜するための装置であって、前記防着板に温度制御手段を備えることを特徴とする光学薄膜の成膜装置。
【請求項２】
前記金属ターゲットと前記基材とが対向する際の互いの間隔が１２０ｍｍ〜３００ｍｍとなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光学薄膜の成膜装置。
【請求項３】
真空チャンバの内周面に、その周面に基材を保持することが可能な回転ドラムを備え、前記回転ドラムの周方向に、防着板により区割された金属ターゲットをスパッタリングするための成膜領域と、前記金属薄膜を酸化するための酸化領域とを備え、前記各領域に基材を通過させ、前記基材上に光学薄膜を成膜するための装置の制御方法であって、前記金属ターゲットをスパッタリングする際に、前記防着板の温度を１００℃から４００℃の範囲に調整することを特徴とする光学薄膜の成膜装置の制御方法。
【請求項４】
前記金属ターゲットと前記基材とが対向する際の互いの間隔が１２０ｍｍ〜３００ｍｍとなるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の光学薄膜の成膜装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ターゲットのスパッタリングと、スパッタリングされた金属薄膜の酸化とを繰り返して基材上に光学薄膜を成膜するための成膜装置とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転ドラムに保持された基材上に金属薄膜を成膜し、これを酸素プラズマで酸化して酸化膜とし、それを交互に繰り返して金属酸化膜を形成する方法は、高品位な光学薄膜を形成する方法として実用化されている（例えば、特許文献１）。
この光学薄膜は、光学フィルターとして使用され、最近では、高性能・多機能化の要求が高まっているため、膜特性に対する要求が厳しいものとなってきている。その中で、パーティクル、ピンホール等が原因により発生する、膜中のコンタミや欠陥は大きな問題となっており、生産において歩留まりを低下させる主原因となっている。
ところで、特許文献１に開示される装置の場合、通常、スパッタされた材料が飛散することを避けるために、成膜領域を区割するようにして、ターゲットの両側方から回転ドラム側方向に防着板を立設するようにしている。
しかしながら、防着板と回転ドラムとの間を通過した酸素が金属スパッタ粒子と反応して、剥離しやすい酸化物質（絶縁物）となって防着板に付着し、チャージアップにより剥離することにより、パーティクルが発生するという問題があった。
このパーティクルを抑制するために、防着板にＡｌを溶射して、酸化物質の剥離を低減する方法が考えられるが、プラズマ放電の時間に応じてパーティクルの発生量は増加するために十分な抑制効果が得られなかった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０６８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、光学薄膜を成膜する際のパーティクルを抑えることが可能な光学薄膜の成膜装置及びその装置の制御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】
【０００５】
上記課題を解決すべく、本発明者等は鋭意検討の結果、以下の解決手段を見いだした。
即ち、本発明の光学薄膜の成膜装置は、請求項１に記載の通り、真空チャンバの内周面に、その周面に基材を保持することが可能な回転ドラムを備え、前記回転ドラムの周方向に、防着板により区割された金属ターゲットをスパッタリングするための成膜領域と、スパッタリングされた金属薄膜を酸化するための酸化領域とを備え、前記各領域に基材を通過させ、前記基材上に光学薄膜を成膜するための装置であって、前記防着板に温度制御手段を設けたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の光学薄膜の成膜装置において、前記金属ターゲットと前記基材とが対向する際の互いの間隔が１２０ｍｍ〜３００ｍｍとなるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の光学薄膜の成膜装置の制御方法は、請求項３に記載の通り、真空チャンバの内周面に、その周面に基材を保持することが可能な回転ドラムを備え、前記回転ドラムの周方向に、防着板により区割された金属ターゲットをスパッタリングするための成膜領域と、前記金属薄膜を酸化するための酸化領域とを備え、前記各領域に基材を通過させ、前記基材上に光学薄膜を成膜するための装置の制御方法であって、前記金属ターゲットをスパッタリングする際に、前記防着板の温度を１００℃から４００℃の範囲に調整することを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の光学薄膜の成膜装置の制御方法において、前記金属ターゲットと前記基材とが対向する際の互いの間隔が１２０ｍｍ〜３００ｍｍとなるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、成膜により発生するパーティクルレベルを著しく低減させることができる。これによりコンタミ、膜欠陥の少ない高品位の金属酸化膜の成膜を実現させることができ、生産における歩留まりの向上へもつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の成膜装置の概略構成を示すもので、真空チャンバ１の略中央部には、基材支持手段２を備えた回転ドラム３が配置され、その回転方向に順に、第１成膜領域４、酸化領域５及び第２成膜領域６が配置される。
スパッタリングを行う第１成膜領域４は、２台の電極からなるスパッタカソード７と、前記スパッタカソード７の回転ドラム３側に配置されたＴａ等から構成される細長片形状のターゲット８と、前記スパッタカソード７に交流電圧を印加するためのＡＣ電源９と、Ａｒガス等を導入するためのＡｒガス導入系１０から構成される。同様にスパッタリングを行う第２成膜領域６は、２台の電極からなるスパッタカソード１１と、Ｓｉ等から構成されるターゲット１２と、前記スパッタカソード１１に交流電圧を印加するためのＡＣ電源１３と、第２成膜領域４においてＡｒガス等を導入するためのガス導入系１４から構成される。尚、各成膜領域４，６のターゲット８，１２の両側方には回転ドラム２側に向けて防着板１５，１６を立設している。また、酸化領域５は、酸化プラズマ源１７と、Ａｒ及びＯ２ガス導入系１８を備えている。
【０００８】
上記防着板１５，１６には、図示しないが、シースヒーターやランプヒーター等の温度調整手段を備えている。これにより、少なくとも、スパッタリングによる成膜過程において、防着板１５，１６を１００℃〜４００℃に温度調整を行う。
【０００９】
上記装置により、基材１９を回転ドラム３の基材支持手段２に固定し、第１成膜領域４において、スパッタリングにより単原子層程度の金属膜を成膜し、酸化領域５により該金属膜の酸化を行い、更にその上に、第２成膜領域６において、同様に単原子層程度の金属膜を成膜し、酸化領域５により該金属膜の酸化を行い、交互に金属酸化膜を積層して光学薄膜を得る。
本発明では、前記スパッタリングにより単原子層程度の金属膜を成膜する際に、防着板１５，１６を１００℃〜４００℃の範囲に、その温度を調整する。これにより、プラズマ発生時に、防着板１５，１６が急激に温度上昇することがないため、防着板１５，１６と、これに付着した酸化物質との熱膨張係数の差に起因する酸化物質の剥離を抑えることが可能となる。
また、ターゲット８，１２と基材１９とが対向する際の互いの間隔が１２０ｍｍ〜３００ｍｍとすることが好ましい。理由は明らかではないが、この範囲内であれば、防着板１５，１６の温度制御を行う際に、パーティクルの発生をより抑えることができることがわかっているためである。
【００１０】
尚、本発明における金属膜の成膜は、スパッタリングによるものであれば特に制限はなく、ＥＣＲスパッタ方式、ターゲットの裏面に磁石を配置してスパッタを行うマグネトロンスパッタ方式、ＤＣ電源を使用するのがＤＣマグネトロンスパッタ方式、ＲＦ電源を使用するのがＲＦマグネトロンスパッタ方式等を採用することができる。
【００１１】
前記金属ターゲット８，１２としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｂ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃａから選択された少なくとも１種の元素を含有するものを使用することができる。
また、上記ターゲット８，１２の寸法は、特に制限するものではないが、例えば、短手方向は１２０ｍｍ〜１４５ｍｍとすることができ、長手方向の長さは６００〜９００ｍｍとすることができる。また、その形状は、矩形状、或いは、楕円形状等があるが、楕円形状の場合は、幅が短い方を短手方向とし、長い方を長手方向とする。
【実施例】
【００１２】
次に、本発明の実施例について比較例とともに説明する。
（実施例１）
図１に示す構造の成膜装置を使用して、第１成膜領域４において、短手方向の長さ１４５ｍｍ、長手方向の長さ６４０ｍｍの矩形状のＳｉＯ２ターゲット８を、真空チャンバ内を０．１５Ｐａとして、７．０ｋＷでスパッタリングを行い、直径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス製基材１９に５００ÅのＳｉＯ２膜を成膜した。
尚、成膜期間中は、防着板１５の温度を２８０℃となるように調整を行った。また、ターゲット８と基材１９とが対向する際の間隔を２００ｍｍとした。
【００１３】
（比較例１）
防着板１５の温度調整を行わなかった以外は、実施例１と同様に成膜を行った。
【００１４】
（実施例２）
図１に示す構造の成膜装置を使用して、第１成膜領域４において、短手方向の長さ１４５ｍｍ、長手方向の長さ６４０ｍｍの矩形状のＳｉターゲット８を、真空チャンバ内を０．１５Ｐａとして、７．０ｋＷでスパッタリングを行うようにし、第２の成膜領域６において、短手方向の長さ４５０ｍｍ、長手方向の長さ６４０ｍｍの矩形状のＮｂターゲット１２を、真空チャンバ内を０．１５Ｐａとして、７．０ｋＷでスパッタリングを行うようにし、幅直径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス製基材にＳｉＯ２膜とＮｂ２Ｏ５膜とを交互に合計３５層積層した。
尚、成膜期間中は、防着板１５，１６の温度をそれぞれ２８０℃、２３０℃となるように調整を行った。また、ターゲット８，１２と基材１９とが対向する際の間隔を２００ｍｍとした。
【００１５】
（比較例２）
防着板１５，１６の温度調整を行わなかった以外は、実施例２と同様に成膜を行った。
【００１６】
図２に、実施例１及び比較例１の成膜の際に真空チャンバ内１に発生したパーティクルをパーティクルカウンタによって測定した結果（左側）と、実施例２及び比較例２で得られた光学薄膜の成膜後のパーティクル密度を測定した結果（右側）を示す。
【００１７】
実施例１は、５μｍ以上の粒径のパーティクルの発生を殆ど抑えることができているのに対して、比較例１は、１．０００個／ｃｍ２程度の割合でパーティクルが生じていることがわかった。
実施例２は、５μｍ以上の粒径のパーティクル密度が０．０１０個／ｃｍ２程度であるのに対して、比較例２は、５μｍ以上の粒径のパーティクル密度が１０．０００を超えた。
【００１８】
上記結果から、本実施例１及び２は、成膜過程におけるパーティクルの発生を有効に防ぐことができ、得られた光学薄膜は優れた光学特性を備えることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、光学薄膜の分野をはじめとして、広く成膜の分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態を説明するための真空チャンバ内の断面図
【図２】（左側）実施例１及び比較例１の成膜の際に真空チャンバ内１に発生したパーティクルをパーティクルカウンタによって測定した結果を示すグラフ、（右側）実施例２及び比較例２で得られた光学薄膜の成膜後のパーティクル密度を測定した結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００２１】
１  真空チャンバ
２  基材支持手段
３  回転ドラム
４  第１の成膜領域
５  酸化領域
６  第２の成膜領域
７  スパッタカソード
８  ターゲット
９  ＡＣ電源
１０  Ａｒガス導入系
１１  スパッタカソード
１２  ターゲット
１３  ＡＣ電源
１４  Ａｒガス導入系
１５  防着板
１６  防着板
１７  酸化プラズマ源
１８  Ａｒ及びＯ２ガス導入系
１９  基材
【図１】
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【図２】
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