蒸镀装置及薄膜装置的制造方法

专利名称：蒸镀装置及薄膜装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及薄膜的蒸镀装置，特别涉及具备离子枪和中和器的蒸镀装置、以及使 用该蒸镀装置的制造薄膜装置的方法。另外，在本说明书中，所谓电气悬浮是指与其它部件电绝缘的状态。
背景技术：
以往，在真空容器内向基板表面蒸发薄膜材料时，已知有通过向堆积在基板上的 蒸镀层照射离子来进行致密化的蒸镀装置(离子辅助蒸镀装置)。在这样的蒸镀装置中，利 用离子枪向基板照射较低能量的气体离子，同时利用中和器向基板照射中和电子(电子)， 由此可中和因气体离子导致的基板上的电荷的偏移，同时利用气体离子的动能来制作致密 的膜(例如专利文献1、2)。在专利文献1、2中所示出的技术中，如图4所示，高折射物质和低折射物质由多个 蒸发源134，136交替蒸发、进行层积，可得到由多层膜构成的防反射膜。在这样的技术中， 在高折射物质与低折射物质的各自成膜时，利用从离子枪138中照射出的氩离子、氧离子 使附着在基板114上的蒸发物质致密化，同时利用从中和器140中照射出的中和电子来防 止基板等带电。专利文献1 日本特开H10-123301号公报专利文献2 日本特开2007-248828号公报

发明内容
然而，根据上述专利文献1或专利文献2所示的技术，如果欲将离子照射到整个 基板上，则不能避免从离子枪中照射出的离子的一部分与真空容器100的壁面相碰撞的现 象。因此，附着在真空容器100的壁面的物质由于离子的碰撞而飞散，作为异物附着在成膜 中的基板上，产生成膜不良。另外，由于难于对从离子枪中照射出的离子的照射范围进行控制，因而会产生如 下现象从离子枪中照射出的离子的一部分在到达基板前与从中和器中照射出的电子发生 反应而中和。因此不能对到达基板前被中和的离子或电子进行有效利用，进而对应于被中 和的离子量消耗了额外的离子电流。鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种蒸镀装置，其能够对从离子枪中照 射出的离子的照射范围进行控制，可制造出高洁净度且高精度的光学过滤器。此外，本发明的其它目的在于提供一种蒸镀装置，其高效率应用离子枪和中和器， 能够谋求光学过滤器的制造成本的降低。对于上述课题，可通过方案1的蒸镀装置来解决，方案1的蒸镀装置具备接地的 真空容器、被支承在该真空容器内的基板支架、能够保持在该基板支架上的基板、离开该基 板规定距离并与该基板相向的蒸镀单元、用于对上述基板照射离子的离子枪、以及用于对 上述基板照射电子的中和器，其中，上述中和器以电子照射口朝向上述基板的方向的方式进行配设，并且，上述离子枪按照离子照射口与上述基板相向的状态配设在上述真空容器 内部的与配设上述基板支架的一侧相反方向的一侧；在从上述离子枪的上述离子照射口朝 向上述基板支架的位置，按照使从上述离子照射口中照射出的上述离子的扩散范围缩小的 方式配设有用于限制离子的照射范围的照射离子导向部件；上述照射离子导向部件相对于 上述真空容器电气悬浮。由此，本发明的蒸镀装置具备用于限制从离子枪中照射出的离子的照射范围的照 射离子导向部件，该照射离子导向部件相对于真空容器电气悬浮。因此，对于照射离子导向 部件的离子通过侧，伴随着离子的照射而带有与离子相同的电荷，将离子引导到与照射离 子导向部件相斥的方向。由此在限制离子的照射范围的同时抑制照射范围的变化，能够减 少与真空容器内侧的壁面相碰撞的离子。因此，通过采用本发明的蒸镀装置，能够减少附着 在基板上的异物，能够制作高洁净度且高精度的光学过滤器。更详细地说，在方案2中，优选在从上述中和器的上述电子照射口朝向上述基板 支架的位置，按照使从上述电子照射口中照射出的上述电子的扩散范围缩小的方式配设有 用于限制电子的照射范围的照射电子导向部件；上述照射电子导向部件相对于上述真空容 器电气悬浮。如此，本发明所述的蒸镀装置进一步具有用于限制从中和器中照射出的电子的照 射范围的照射电子导向部件，该照射电子导向部件相对于真空容器电气悬浮。因此可有效 限制从中和器中照射出的电子的照射范围。因此，可抑制从离子枪中照射出的离子或照射 离子导向部件、与从中和器中照射出的电子发生反应而中和，可抑制从离子枪中照射出的 离子及从中和器中照射出的电子的损失。此外，由于从离子枪中照射出的离子或照射离子 导向部件、与电子的反应少，因而能够防止真空容器内电位结构的偏移或离子的照射范围 的偏移。因此能够高效率利用离子枪和中和器，可谋求光学过滤器的制造成本的降低。进一步具体地，在方案3中，进一步优选在从上述中和器的上述电子照射口朝向 上述基板支架的位置，按照使从上述电子照射口中照射出的上述电子的扩散范围缩小的方 式配设有用于限制电子的照射范围的照射电子导向部件，并且，上述照射电子导向部件相 对于上述真空容器电气悬浮；上述照射离子导向部件和上述照射电子导向部件中的至少一 方形成为筒状，且按照从上述离子枪中照射出的离子或从上述中和器中照射出的电子可插 通筒状部分的内侧的方式配设。如此，通过使照射离子导向部件和照射电子导向部件中的至少一方形成为筒状、 并按照照射出的离子或电子可插通筒状部分的内侧的方式配设，离子或电子可被从照射离 子导向部件和照射电子导向部件一端的开口部朝向照射方向精确地放出，同时可提高照射 出的离子或电子的密度，因而可减少附着在基板上的异物。还同时可更有效地抑制离子的 照射范围的变化，并能够制作更为致密的光学过滤器。另外，在方案4中，优选上述照射离子导向部件形成为板状，并被配设在能遮蔽 从上述离子枪中照射出的离子的一部分的位置。如此，通过使照射离子导向部件形成为板状、并配设在能遮蔽从上述离子枪中照 射出的离子的一部分的位置，尽管结构简单，但也能够提高照射出的离子的密度，能够制作 更为致密的光学过滤器。进一步地，在方案5中，优选在从上述中和器的上述电子照射口朝向上述基板支架的位置，按照使从上述电子照射口中照射出的上述电子的扩散范围缩小的方式配设有用 于限制电子的照射范围的照射电子导向部件，并且，上述照射电子导向部件相对于上述真 空容器电气悬浮；上述照射离子导向部件和上述照射电子导向部件中的至少一方具有由内 侧部件和外侧部件构成的二重结构；上述内侧部件和上述外侧部件按照具有间隙的方式并 行设置，且相对于彼此电气悬浮。如此，照射离子导向部件和照射电子导向部件中的至少一方具有由内侧部件和外 侧部件构成的二重结构；内侧部件和外侧部件按照具有间隙的方式并行设置，并相对于彼 此电气悬浮。因而，靠近从离子枪或中和器中照射出的离子或电子的内侧部件带电，外侧部 件在与内侧部件相反一侧带电。即，内侧部件与外侧部件带有相反的电荷，照射离子导向部 件或照射电子导向部件可以蓄积更多的电荷。因此电位结构不易发生变化，能够使离子或 电子的照射范围更稳定。因而能够高效率利用离子枪和中和器，并能够谋求光学过滤器的 制造成本的降低。具体地说，在方案6中，优选上述真空容器具备与上述真空容器电气悬浮的内壁。如此，对于本发明所述的真空容器，由于其具备与真空容器电气悬浮的内壁，因而 在成膜时即使由于成膜物质附着在真空容器的内壁而使得内壁的状态发生经时变化，也能 够抑制电位结构的变化。因此能够防止电位结构的经时变化，即能够防止成膜条件的经时变化。此外，在方案7中，优选上述中和器被配设在离开上述离子枪的位置。如此，本发明所述的中和器被配设在离开离子枪的位置。由此可以抑制从离子枪 中照射出的离子和从中和器中照射出的电子在到达基板之前发生反应而中和，因而能够抑 制从离子枪中照射出的离子及从中和器中照射出的电子的损失，不会发生真空容器内的电 位结构的偏移或离子的照射范围的偏移。因而可以抑制成膜条件的经时变化，能够提供无 需进行预成膜处理的生产率高的蒸镀装置。上述课题可通过使用方案8的薄膜装置的制造方法而得到解决，在方案8的薄膜 装置的制造方法中使用蒸镀装置，所述蒸镀装置具备接地的真空容器，被支承在该真空容 器内的基板支架，能够保持在该基板支架上的基板，离开该基板规定距离并与该基板相向 的蒸镀单元，用于对所述基板照射离子的、按照离子照射口与所述基板相向的状态配设在 所述真空容器内部的与配设所述基板支架的一侧相反方向的一侧的离子枪，用于对所述基 板照射电子的、配设于所述真空容器的侧面侧的中和器，以分别紧靠所述蒸镀单元的蒸镀 物质照射口和所述离子枪的离子照射口的方式被配设的遮板，按照使从所述离子照射口中 照射出的所述离子的扩散范围缩小的方式配设在从所述离子枪的所述离子照射口朝向所 述基板支架的位置的照射离子导向部件，以及按照使从所述电子照射口中照射出的所述电 子的扩散范围缩小的方式配设在从所述中和器的所述电子照射口朝向所述基板支架的位 置的照射电子导向部件；在所述制造方法中进行如下工序将所述基板配设于所述基板支 架的配设工序，使所述基板支架以规定转数旋转、将所述真空容器内的压力设定为规定值、 将所述基板温度加热到规定值的设定工序，使所述离子枪和所述蒸镀单元处于空转状态的 准备工序，以及通过开放所述遮板使所述蒸镀物质照射到所述基板的蒸镀工序；其中，在所 述蒸镀工序中，由所述离子枪朝向所述基板照射通过了所述照射离子导向部件的离子，同 时，由所述中和器朝向所述基板照射通过了所述照射电子导向部件的电子，所述中和器靠近所述基板支架进行配设并离开所述离子枪规定距离进行配设。如此，利用本发明所述的蒸镀装置，并根据本制造方法制作出的薄膜装置尽管制 造成本较为低廉，但具有优异的特性。通过使用方案1所述的蒸镀装置，可以朝向照射方向精确地照射离子，因而能够 减少附着在基板上的异物，同时能够更为有效地抑制离子的照射范围的变化等。此外，通过使用方案2所述的蒸镀装置，能够高效率利用离子枪和中和器，可谋求 光学过滤器的制造成本的降低。通过使用方案3所述的蒸镀装置，能够减少附着在基板上的异物，同时能够更为 有效地抑制离子的照射范围的变化，因此能够制作出更为致密的光学过滤器。通过使用方案4所述的蒸镀装置，能够制作出更为致密的光学过滤器。通过使用方案5所述的蒸镀装置，能够使离子或电子的照射范围更为稳定，能够 高效率利用离子枪和中和器、谋求光学过滤器的制造成本的降低。通过使用方案6所述的蒸镀装置，能够减少从离子枪中照射出的离子及从中和器 中照射出的电子的损失，能够抑制成膜条件的经时变化，并且能够降低制造成本。通过使用方案7所述的蒸镀装置，能够防止从离子枪中照射出的离子及从中和器 中照射出的电子的损失，谋求低成本化。通过使用方案8所述的薄膜装置的制造方法，可获得具有优异特性的薄膜装置。


图1是本发明的第1实施方式的蒸镀装置的示意图。
图2是示出实施例1和比较例1的光学过滤器的透过率的曲线图。
图3是本发明的第2实施方式的蒸镀装置的示意图。
图4是现有的蒸镀装置的示意图。
符号说明
1、2蒸镀装置
10、100真空容器
12基板支架
14、114基板
18水晶监控器
19膜厚检测部
30内壁
34、36、134、136 蒸发源
34a>36a>38a 遮板
38、138离子枪
40、140中和器
50照射离子导向部件
52照射电子导向部件
T透过率
λ波长
具体实施例方式下面参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。另外，下面说明的部件、配置等 是使发明具体化的一例，并不用于限定本发明，可以根据本发明的宗旨进行各种改变，这自 不必说。(第1实施方式)利用图1对本发明的第1实施方式的蒸镀装置1的构成进行说明。图1是第1实施方式的蒸镀装置1的示意图。本实施方式的蒸镀装置1以真空容器10、基板支架12、蒸发源34，36、离子枪38、 中和器40、照射离子导向部件50、照射电子导向部件52为主要构成来形成。本实施方式的真空容器10为公知的成膜装置中通常使用的纵置圆筒状的不锈钢 制容器，其接地呈接地电位。另外，该真空容器10的内侧按照利用未图示的排气单元进行排气直到规定的压 力(例如3X 10_2 的程度)的方式来构成。本实施方式中的基板支架12是形成为圆顶状(大致半球面状)的不锈钢制的部 件，其被可沿垂直轴系旋转地保持在真空容器10内的上侧。该基板支架12与未图示的马达的输出轴以同轴状连接。另外，在基板支架12的下表面，多个基板14按照成膜面向下的方式固定着。进一步地，基板支架12通过绝缘子等未图示的绝缘物质被支承在未图示的马达 (固定于真空容器10的外侧)的输出轴上，其相对于真空容器10电气悬浮。此外，在设于基板支架12的中心的孔部配设有膜厚检测装置。在本实施方式中， 设有公知的水晶监控器18作为膜厚检测装置。对于水晶监控器18，由于在其表面附着薄膜 而使共振频率发生变化，根据该共振频率的变化在膜厚检测部19检测出物理膜厚。当然， 也可以形成同时设置水晶监控器18和公知的光学监视器来作为膜厚检测装置进行膜厚测 定的构成。安装在该基板支架12上的基板14由具有透光性的材料形成，在其表面通过成膜 而附着介电膜或吸收膜。在本实施方式中，作为基板14使用圆板状的物质，但其形状并不 限于此，只要能够在表面形成薄膜，可以为例如透镜形状、圆筒状、圆环状等其它形状。本实施方式中的蒸发源34，36为用于通过电子束加热方式对高折射率物质及低 折射率物质进行加热以使其蒸发的装置，其配设在真空容器10内的下侧。在本实施方式中，蒸发源34作为高折射率物质的蒸发单元来构成，同时蒸发源36 作为低折射率物质的蒸发单元来构成。此外，在蒸发源34，36及后述的离子枪38的上方安装有可开闭操作的遮板34a， 36a, 38a。这些遮板34a，36a, 38a通过未图示的控制器被控制适时开闭。另外，本实施方式中的经成膜的光学过滤器是通过交替层积高折射率物质和低折 射率物质来进行成膜的，即使对于由一种或多种蒸发物质构成的光学过滤器的成膜，本发 明也是能够适用的，这种情况下可适当变更蒸发源的数目或配置。进一步地，作为本实施方式中制作的光学过滤器的具体例，可以举出短波长带通 滤波器(SWPF)，此外对于长波长带通滤波器、带通过滤器、ND过滤器等薄膜装置也能够适用。本实施方式中的离子枪38为朝向基板14放出离子(ion)的装置，由反应气体(例 如O2)或稀有气体(例如Ar)的等离子体诱导出带电的离子(02+、Ar+)，通过加速电压加速 射出。另外，本实施方式中的中和器40为朝向基板14放出电子(e_)的装置，由Ar等稀 有气体的等离子体诱导出电子，利用加速电压进行加速，放出电子。由此处射出的电子对附 着于基板14表面的离子进行中和。本实施方式中的蒸镀装置1中，中和器40配设在真空容器10的侧面侧，位于与离 子枪38间隔开规定距离的位置。另外，与以往的这种装置相比，本实施方式中的中和器40被配置在与离子枪38间 隔开规定距离且接近于基板支架12的位置。本实施方式中的照射离子导向部件50为配设在离子枪38的离子照射口附近的形 成为大致筒状、更具体地说为喇叭状的不锈钢制的部件，离开离子枪38的一侧的端部的开 口宽度形成得较大。照射离子导向部件50借助安装夹具和绝缘子而被安装在真空容器10 的下面侧，相对于真空容器10电气悬浮。并且，照射离子导向部件50按照从离子枪38中 照射出的离子插通照射离子导向部件50的筒状部分的方式进行配设。本实施方式中的照射电子导向部件52为配设在中和器40的电子照射口附近的大 致为筒状的不锈钢制部件，其具有与上述照射离子导向部件50近似的形状。并且，照射电 子导向部件52按照从中和器40中照射出的电子插通照射电子导向部件52的筒状部分的 方式进行配设。照射电子导向部件52借助安装夹具和绝缘子而被安装在真空容器10上， 相对于真空容器10电气悬浮。此处，对照射离子导向部件50的效果进行说明。若从离子枪38中照射出离子、离子通过照射离子导向部件50的内侧，则其内面侧 对应于离子的电荷带电。在本实施方式中，由于使用O2+作为离子，因而照射离子导向部件 50的内侧带正电。因此，从离子枪38中照射出的O2+与带正电侧的照射离子导向部件50的内侧面相 斥，被引导至照射离子导向部件50的开口方向。如此，向目标方向放出的离子增加，另一方面，偏离目标而与真空容器10的内壁 面等壁面碰撞的离子减少。因此，可以抑制附着在壁面的附着物由于离子的碰撞而飞散并 作为异物附着在基板14上。另外，照射离子导向部件50具有提高从离子枪38中照射出的离子的密度的效果。这是由于，在通过悬浮(7 α—〒4 > 7 )处理而带电的部件上离子发生反射，被 引导至照射离子导向部件50的开口部。即，由于可将以往的不具备照射离子导向部件50 的蒸镀装置中的照射到周边方向而散逸的离子向目标方向放出，因而可相应地提高照射出 的离子的密度。如此，由于通过了照射离子导向部件50所照射出的离子的密度变高，因而能够效 率良好地进行附着在基板14上的蒸镀物质的致密化。因此，利用具备照射离子导向部件50的蒸镀装置1制作的光学过滤器变得致密， 光学特性得到提高。具体地说，能够制作出入射到光学过滤器中的可见光线的吸收率降低、透过率得到提高的高精度的光学过滤器。当然也能够谋求处理时间的缩短，这种情况下，可谋求生产率提高及低成本化。接下来，对照射电子导向部件52的效果进行说明。若从中和器40中照射出的电子通过筒状的照射电子导向部件52的内侧，则其内 面侧带负电。因此，从中和器40中照射出的电子与带有和电子相同的负电的一侧的照射电 子导向部件52的内侧面相斥，被引导至照射电子导向部件52的开口方向。如此，向目标方向放出的电子增加，另一方面，偏离照射方向而散逸的电子减少， 因而能够抑制因中和从离子枪38中照射出的朝向基板14的离子而消耗电子、能够抑制因 中和照射离子导向部件50所带的电荷而消耗电子。即，由于具备照射电子导向部件52，因 而可更有效地使用离子枪38及照射离子导向部件50。对于上述蒸镀装置1，通过具备照射离子导向部件50和照射电子导向部件52，附 着在基板14上的蒸镀物质发生致密化，能够制作出透过率高的光学过滤器，同时能够防止 由于离子的照射而从室壁面飞散出异物，能够降低成膜不良。此外，通过具备照射电子导向 部件52，能够防止从离子枪38中照射出的朝向基板14的离子的不必要的中和、以及照射离 子导向部件50所带的电荷等的不必要的中和，因而能够更有效地使用离子枪38及照射离 子导向部件50。下面对本实施方式中的蒸镀装置1的动作进行说明。首先，在真空容器10内的基板支架12上安放基板14，对真空容器10内进行排气 直至达到规定压力。并且，使基板支架12以规定转数旋转，同时利用未图示的电加热器将基板14的温 度加热到规定温度。接下来，使离子枪38的离子源成为可立即照射离子的空转状态。同时，使蒸发源 34，36成为可立即放出蒸发粒子的状态(即，成为可通过进行遮板34a，36a的开动作而立即 放出蒸发粒子的状态)。进行这样的操作，在确认基板支架12的转数和基板14的温度达到规定的条件以 后，实行蒸镀工序。在蒸镀工序中，对放出高折射率物质(例如T 05、TiO2)的蒸发源34以及放出低 折射率物质(例如SiO2)的蒸发源36的遮板的开闭进行控制，使高折射率物质和低折射率 物质交替地朝向基板14放出。在放出这样的蒸镀物质的期间，进行离子枪38的遮板38a 的开动作而放出的离子(例如O2+)与基板14发生碰撞，从而使附着在基板14上的蒸镀物 质致密化。通过反复进行规定次数的该操作而形成多层膜。通常，通过离子的照射，在基板支架12上发生电荷的偏移。然而，在本蒸镀装置1 中，该基板支架12的电荷的偏移通过由中和器40朝向基板支架12照射电子而得以中和。此时，基于照射离子导向部件50及照射电子导向部件52的效果，能够使从离子枪 38中放出的离子及从中和器40中放出的电子精确地朝向基板支架12照射。因此，能够将以往与真空容器10的壁面发生碰撞而损失的离子及电子确实地照 射至基板14，从而有效地进行利用。其结果，能够防止由于离子的照射而从室壁面飞散出异 物，能够降低成膜不良。进一步地，若向离子枪38施加与以往的装置中的成膜条件相同的 功率进行成膜，则在基板14上能够达到更高的离子电流密度，与以往相比，能够在较短时间内进行成膜。另外，即使功率低于以往的成膜条件，也能够在基板14上达到与以往同等的离子 电流密度，能够制作相比于以往为低应力的膜。另外，通过将中和器40配设在靠近基板支架12的位置，可以向基板支架12的附 着从离子枪38中照射出的离子的区域精确地照射电子。进一步地，由于中和器40配设在离开离子枪38的位置，因而来自离子枪38的朝 向基板14的移动中的离子与由中和器40放出的电子直接发生反应的情况少，能够有效地 中和基板支架12的电荷。在上述第1实施方式中，照射离子导向部件50形成为大致筒状，但其也可以形成 为其它形状，可以为中空的棱柱状、或环状。此外，也可以构成为将离子枪38的上部进行部 分遮蔽的板状(遮板状)部件(遮蔽部件)。例如，若使用电气悬浮的板状的遮蔽部件将离子枪38的照射口遮蔽规定的比例， 则离子不会与通过悬浮处理而带电的遮蔽部件发生碰撞，而从未遮蔽的开口部放出。因此， 与第2实施方式的照射离子导向部件50同样地，能够提高从离子枪38中照射出的离子的 密度。即，从被悬浮的遮蔽部件部分遮蔽的离子枪38的照射口放出的离子与基板14发生 碰撞，由此可效率良好地进行附着在基板14上的蒸镀物质的致密化。另外，对离子枪38的 照射口进行遮蔽的比例可以为10 70%，特别优选为30%左右。此外，在上述蒸镀装置1中，若使照射离子导向部件50及照射电子导向部件52构 成为不锈钢制的2重结构，则更为有效。例如，可使照射离子导向部件50由安装在内侧的内侧部件和安装在外侧以覆盖 该内侧部件的外侧部件来构成，使该内侧部件和外侧部件按照具有微小间隙的方式进行并 行设置，同时使其相对于彼此电气悬浮。此时，内侧部件和外侧部件借助绝缘子等绝缘部件 进行安装而悬浮即可。若如此来构成照射离子导向部件50，则使内侧部件和外侧部件中具有作为电容器 的特性。即，靠近从离子枪38中照射出的离子的内侧部件在离子电荷侧带电，外侧部件在 与内侧部件相反一侧带电。如此，内侧部件和外侧部件在带电方面带极板(对極)电荷，从 而照射离子导向部件50能够蓄积更多的电荷，因而即使照射电子也不易发生电位结构的 变化，可使离子的照射范围更为稳定。当然通过使照射电子导向部件52也具有同样的结构，也能够使照射电子导向部 件52的电位结构更为稳定。与利用以往的蒸镀装置(参照图4)进行成膜的比较例1及比较例2相比较，对使 用图1所示的蒸镀装置1来进行成膜的实施例1进行说明。此处，以往的装置为不具备本实施方式中的蒸镀装置1的照射离子导向部件50及 照射电子导向部件52、并将中和器140配设在离子枪138的附近的装置(参照图4)。在实施例1及比较例1、比较例2中制作的多层膜中，使用Ta2O5作为高折射率物 质、使用SW2作为低折射率物质。此外，在实施例1及比较例1、比较例2中，均将由37层 构成的短波长带通滤波器(Short Wave Pass Filter =SffPF)的多层膜(总膜厚3300nm) 成膜为真空室保养后的第1批次。制作出的SWPF多层膜的光学特性的测定结果如图2所示。另外对在成膜中附着于基板14上的异物的密度进行了比较。(实施例1)首先对实施例1进行说明。实施例1的成膜条件如下所示。基板BK7(折射率η = 1. 52)基板温度150°C膜材料=Ta2O5 (高折射率膜)，SiO2 (低折射率膜)Tei2O5 的成膜速度0. 7nm/secSiO2 的成膜速度1. Onm/secTa2O5蒸发时的离子枪条件导入气体氧60sccm离子加速电压1000V离子电流1000mASiO2蒸发时的离子枪条件导入气体氧60sccm离子加速电压1000V离子电流1000mA中和器的条件加速电压30V中和器电流2000mA放电气体氩IOsccm针对附着在上述实施例1中制作的SWPF多层膜上的异物进行显微镜观察。显微镜观察针对安装在基板支架12的外周侧的基板14进行。这是由于，基于照 射的离子而飞散的异物易于从壁面附着到基板支架12的外周侧。根据显微镜观察的结果， 在实施例1所制作的SWPF多层膜中，异物以2个/cm2的密度附着。(比较例1)比较例1的成膜条件如下所示。与实施例1相比，离子电流值有所不同。另外，在比较例1所制作的SWPF多层膜中，异物以15个/cm2的密度附着。基板BK7(折射率 η = 1. 52)基板温度150°C膜材料Ta205(高折射率膜)，SiO2(低折射率膜)Ta2O5 的成膜速度0. 7nm/secSiO2 的成膜速度1. Onm/secTa2O5蒸发时的离子枪条件导入气体氧60sccm离子加速电压1000V离子电流1200mASiO2蒸发时的离子枪条件导入气体氧60sccm
离子加速电压1000V离子电流1200mA中和器的条件加速电压30V中和器电流2000mA放电气体氩IOsccm(比较例2)比较例2的成膜条件如下所示。使用以往的装置，在与实施例1同样的条件下进 行成膜。另外，与比较例1相比离子电流值有所不同。此外，在比较例2所制作的SWPF多层膜中，异物以13个/cm2的密度附着。基板BK7(折射率 η = 1. 52)基板温度150°C膜材料Τ 05(高折射率膜)，SiO2 (低折射率膜)Tei2O5 的成膜速度0. 7nm/secSiO2 的成膜速度1. Onm/secTa2O5蒸发时的离子枪条件导入气体氧60sccm离子加速电压1000V离子电流1000mASiO2蒸发时的离子枪条件导入气体氧60sccm离子加速电压1000V离子电流1000mA中和器的条件加速电压30V中和器电流2000mA放电气体氩IOsccm表1列出上述实施例1以及比较例1和比较例2中制作的SWPF多层膜的离子照 射条件和基板上的异物密度。另外，在表1中，仅列出了离子照射条件中的在实施例1与比 较例1及比较例2中条件不同的离子电流。[表1]
照射离子/电子导向部件离子电流基板上的异物实施例1有IOOOmA2 个/cm2比较例1无1200mA15 个/cm2比较例2无IOOOmA13 个/cm2首先，基于图2对光学特性进行比较。在图2中，对制作出的SWPF多层膜照射400 800nm的可见光区域的波长λ，将 其透过率T相对于波长λ进行作图。
根据图2，对于实施例1中制作出的多层膜及比较例1中的多层膜，在进行透过率 T测定的波长λ的全部范围Goo SOOnm)中均显示出了与设计值大致相同的透过率Τ。另一方面，对于比较例2中制作出的SWPF多层膜，在波长λ为400 500nm的范 围内，与实施例1中的多层膜相比显示出了透过率T较低的值。具体地说，若对波长λ = 400nm的透过率T进行比较，则相对于设计值95. 1 %， 实施例1中的SWPF多层膜的透过率T为93. 5%、比较例1中的SWPF多层膜的透过率T为 93.6%、比较例2中的SWPF多层膜的透过率T为86.6%。若对波长λ = 500nm的透过率T进行比较，则相对于设计值94. 8 %，实施例1中 的SWPF多层膜的透过率T为93. 9%、比较例1中的SWPF多层膜的透过率T为94. 0%、比 较例2中的SWPF多层膜的透过率T为89. 6%。此外，在波长λ为520 780nm的范围内，实施例1及比较例1、比较例2中的 SffPF多层膜的透过率均大致为零。对于实施例1的SWPF多层膜，尽管与比较例1的SWPF多层膜相比其离子电流值 设定为较低值，但其在透过率T方面仍具有良好的光学特性。据认为，这是由于，基于照射 离子导向部件50的效果，抑制了照射的离子的密度的降低。另外，实施例1与比较例1的 SWPF多层膜的透过率T具有大致相同的光学特性。S卩，比较例1中的离子电流值为1200mA， 相对于此，实施例1中的离子电流值为1000mA，因而可以认为，通过具备照射离子导向部件 50和照射电子导向部件52，可将离子电流值降低15 20 %。另外发现，在与比较例1相比离子电流值设定为较低值的比较例2中，透过率T降 低。据认为，这是由于，通过将离子电流值设定为较低值，照射的离子的密度降低，使层积在 基板14上的蒸镀物质致密化的效果降低。接下来，若对附着在成膜的SWPF多层膜(基板14)上的异物的密度进行比较，则 实施例1中为2个/cm2，相对于此，比较例1中为15个/cm2、比较例2中为13个/cm2。在比较例1中，确认到基板14上的异物多。这是由于，真空容器10的壁面上被照 射了从离子枪38中照射出的离子。另外，在比较例2中，由于相比于比较例1离子电流值设定为较低值，因而尽管附 着在基板14上的异物的数目稍有减少，但依然确认到较多的异物。这是由于，从离子枪38 中照射出的离子的照射范围与比较例1相比并无变化。与上述比较例1及比较例2相比，在实施例1中，基板14上确认到的异物显著减 少。这是由于，基于照射离子导向部件50的效果，照射的离子的照射范围受到了限制，因而 照射到真空容器10的壁面上的离子减少。(第2实施方式)图3为本发明的第2实施方式中的蒸镀装置2的示意图。另外，在以下的各实施形态中，与第1实施方式同样的部件、配置等采用同一符 号，省略其详细说明。本实施方式中的蒸镀装置2采用在第1实施方式的蒸镀装置1的真空容器10的 内侧安装有内壁30的构成。另外，在蒸镀装置2中，中和器40配置在设于内壁30的开口 部的内侧，并且直接安装在真空容器10的侧面，呈与内壁30不直接接触的构成。该真空容器10的内侧所具备的内壁30为沿着真空容器10的内侧的侧面和上表面配设的大致为圆筒状的部件，其相对于真空容器10电气悬浮。另外，内壁30以包围后述 的基板支架12的上侧与圆周方向的侧面的方式设置。此外，该内壁30与处于接地电位的真空容器10的内侧面通过绝缘子等未图示的 绝缘部件固定在一起。如此，通过与真空容器10绝缘，完成内壁30的悬浮处理。另外，对于内壁30，与真空容器10同样地由不锈钢制的部件形成，在内侧面贴附 有被覆了二氧化硅等陶瓷的未图示的陶瓷片。如此，通过使内壁30相对于真空容器10电气悬浮，成膜条件发生经时变化的现象 得以解决。特别具有如下效果防止在进行真空容器10内的清扫等真空室保养后的成膜条 件的经时变化。进一步地，由于内壁30按照包围基板支架12的上侧与侧面侧的方式进行配设，因 而能够防止遍及内侧全面的电位结构的变化。另外，通过在内壁30的内侧贴上陶瓷片，可以期待如下效果提高内壁30的绝缘 性、进一步减小具有绝缘性的蒸镀物质部分附着的情况下的内壁30及真空容器10内的电 位状态的变动。另外，也可以为不具有陶瓷片的构成。即使在这种情况下，由于内壁30经悬浮处 理，因而也能够将蒸镀物质向内壁30附着所致的电位结构的变化控制在很小的范围。此处，针对内壁30的悬浮化对成膜工序的影响进行研究。在以往的蒸镀装置(参照图4)中，若通过进行成膜装置的保养(真空室保养)而 将附着在真空容器100的内表面(室内壁)的绝缘性的蒸镀物质去除，则在真空室保养后， 室内壁与室本体导通，为接地电位。因此，在保养后的成膜中，电子会被室内壁吸收。另一方面，为了使高折射率膜及低折射率膜等介电膜完全氧化，不仅需要充分供 给氧离子(02+)，电子(e_)也需要充分供给。在室内壁处于与室本体通电的状态时，基板上 的介电膜不能接受充分的电子，达不到完全氧化。另外，由于通过进行成膜而在室内壁附着绝缘性的蒸发物质，因而真空容器内的 电位结构缓缓发生变化。如本实施方式中的蒸镀装置2 (参照图2)那样，通过使真空容器10的内侧为2重 结构、使其内壁30悬浮化，即使在真空室保养后，内壁30也不会达到与真空容器10通电的 状态。因此，真空容器10内的电位结构不会缓缓发生变化，在真空室保养后立即形成稳定 的成膜。因而，无需实施以往在利用离子辅助蒸镀法的成膜中所进行的测试批次(在实施 真空室保养后，进行成膜直到室内壁的电位状态达到稳定)。若对利用上述蒸镀装置2制作的光学过滤器的光学特性进行测定，则与利用不具 有悬浮的内壁30的蒸镀装置制作的光学过滤器相比，确认到透过率T的提高。据研究，通过使内壁30电气悬浮而提高了透过率T基于以下理由。由于配设在真空容器10中的内壁30的悬浮化，在保养后由内壁30吸收的电子量 变少。因此，可向基板14表面供给充分的电子、将高折射率膜及低折射率膜等介电膜完全 氧化，从而提高成膜的组织的均一性。如此，膜组织具有良好的均一性，从而能够得到折射 率的变动小、光吸收系数为一定值以下的稳定的膜。
此外，以往同时设置水晶监控器18和公知的光学监视器作为膜厚检测装置，进行 膜厚的测定。然而，通过使用本实施方式的蒸镀装置2，即使在真空室保养后真空容器10内 的电位结构也没有变化，不会发生成膜条件的经时变化，特别是不会发生从离子枪38中照 射出的离子的照射范围的变化，因而成膜速度也很稳定，即使仅用水晶监控器18进行膜厚 测定也能够高精度地进行膜厚测定。另外，即使基板支架12以未电气悬浮的状态进行配设，在真空室保养后的第1批 次中成膜的SWPF多层膜的光学特性也为与利用电气悬浮了基板支架12的装置制作出的 SWPF多层膜大致相同的结果。据认为，这是由于，与基板支架12的悬浮化相比，内壁30的悬浮化对成膜条件的 影响更大。当然，对于蒸镀装置2，与蒸镀装置1同样地，由于设有照射离子导向部件50及照 射电子导向部件52，因而一并具有第1实施方式中的蒸镀装置1所具有的效果。此外，在上述实施方式中，内壁30形成为围着基板支架12的周围的大致圆筒状， 但只要为可以覆盖从离子枪38中照射出的离子发生碰撞的范围的形状，也可以为其它形 状。例如，也可以以配置在基板支架12的周边的多个板状部件的形式构成。内壁30及照射离子导向部件50或照射电子导向部件52为不锈钢制，但也可以由 其它材料构成。例如，可以为铝合金制、陶瓷制等。在上述第1实施方式及第2实施方式中，照射离子导向部件50形成为大致筒状， 但其也可以形成为其它形状，可以为中空的棱柱状、或环状。
权利要求
1.一种蒸镀装置，该蒸镀装置具备接地的真空容器、被支承在该真空容器内的基板 支架、能够保持在该基板支架上的基板、离开该基板规定距离并与该基板相向的蒸镀单元、 用于对所述基板照射离子的离子枪、以及用于对所述基板照射电子的中和器，该蒸镀装置 的特征在于所述中和器按照使电子照射口朝向所述基板的方向的方式进行配设，并且，所述离子 枪按照离子照射口与所述基板相向的状态配设在所述真空容器内部的与配设所述基板支 架的一侧相反方向的一侧；在从所述离子枪的所述离子照射口朝向所述基板支架的位置，按照使从所述离子照射 口中照射出的所述离子的扩散范围缩小的方式配设有用于限制离子的照射范围的照射离 子导向部件；所述照射离子导向部件相对于所述真空容器电气悬浮。
2.如权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于在从所述中和器的所述电子照射口朝向所述基板支架的位置，按照使从所述电子照射 口中照射出的所述电子的扩散范围缩小的方式配设有用于限制电子的照射范围的照射电 子导向部件；所述照射电子导向部件相对于所述真空容器电气悬浮。
3.如权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于在从所述中和器的所述电子照射口朝向所述基板支架的位置，按照使从所述电子照射 口中照射出的所述电子的扩散范围缩小的方式配设有用于限制电子的照射范围的照射电 子导向部件，并且，所述照射电子导向部件相对于所述真空容器电气悬浮；所述照射离子导向部件和所述照射电子导向部件中的至少一方形成为筒状，且按照从 所述离子枪中照射出的离子或从所述中和器中照射出的电子能插通筒状部分的内侧的方 式配设。
4.如权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，所述照射离子导向部件形成为板状，且 被配设在能遮蔽从所述离子枪中照射出的离子的一部分的位置。
5.如权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，在从所述中和器的所述电子照射口朝 向所述基板支架的位置，按照使从所述电子照射口中照射出的所述电子的扩散范围缩小的 方式配设有用于限制电子的照射范围的照射电子导向部件，并且，所述照射电子导向部件 相对于所述真空容器电气悬浮；所述照射离子导向部件和所述照射电子导向部件中的至少一方具有由内侧部件和外 侧部件构成的二重结构；所述内侧部件和所述外侧部件按照具有间隙的方式并行设置，且相对于彼此电气悬浮。
6.如权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，所述真空容器具备相对于所述真空容 器电气悬浮的内壁。
7.如权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，所述中和器被配设在离开所述离子枪 的位置。
8.一种薄膜装置的制造方法，该制造方法的特征在于在该方法中使用蒸镀装置，所述蒸镀装置具备接地的真空容器，被支承在该真空容器内的基板支架，能够保持在该基板支架上的基板，离开该基板规定距离并与该基板相向的蒸镀单元，用于对所述基板照射离子的离子枪，该离子枪按照离子照射口与所述基板相向的状态 配设在所述真空容器内部的与配设所述基板支架的一侧相反方向的一侧，用于对所述基板照射电子的中和器，该中和器配设于所述真空容器的侧面侧， 遮板，该遮板以分别紧靠所述蒸镀单元的蒸镀物质照射口和所述离子枪的离子照射口 的方式配设，照射离子导向部件，该照射离子导向部件按照使从所述离子照射口中照射出的所述离 子的扩散范围缩小的方式配设在从所述离子枪的所述离子照射口朝向所述基板支架的位 置，以及照射电子导向部件，该照射电子导向部件按照使从所述电子照射口中照射出的所述电 子的扩散范围缩小的方式配设在从所述中和器的所述电子照射口朝向所述基板支架的位 置；在所述制造方法中进行如下工序 将所述基板配设于所述基板支架的配设工序，使所述基板支架以规定转数旋转、将所述真空容器内的压力设定为规定值、将所述基 板温度加热到规定值的设定工序，使所述离子枪和所述蒸镀单元处于空转状态的准备工序，以及 通过开放所述遮板使所述蒸镀物质照射到所述基板的蒸镀工序； 其中，在所述蒸镀工序中，由所述离子枪朝向所述基板照射通过了所述照射离子导向 部件的离子，同时，由所述中和器朝向所述基板照射通过了所述照射电子导向部件的电子， 所述中和器靠近所述基板支架进行配设并离开所述离子枪规定距离进行配设。
全文摘要
本发明提供一种能够抑制成膜条件的经时变化的蒸镀装置(1)。所述蒸镀装置(1)具备被支承在接地的真空容器(10)内的基板支架(12)、保持在基板支架(12)上的基板(14)、离开基板(14)并与基板(14)相向的蒸发源(34，36)、对基板(14)照射离子的离子枪(38)、以及对基板(14)照射电子的中和器(40)，其中，离子枪(38)及中和器(40)分别安装有照射离子导向部件(50)及照射电子导向部件(52)。
文档编号G02B5/28GK102076879SQ20098012462
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月16日 优先权日2008年6月30日
发明者塩野一郎, 姜友松, 本多博光, 村田尊则 申请人:株式会社新柯隆