成膜方法及び成膜装置
【課題】十分な特性を備えたフッ化物材料の薄膜を効率的に基板上に形成することができる成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜装置１は、蒸着処理領域３０Ａ及びプラズマ処理領域６０Ａの各領域間で、基板Ｓを繰り返し移動させる回転ドラム４及び基板保持板４ａと、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を蒸着処理領域３０Ａに導入された基板Ｓに付着させる蒸着手段３０と、反応性ガスのプラズマをプラズマ処理領域６０Ａに導入された基板Ｓに接触させることにより、基板Ｓに付着した蒸着原料の蒸発物を処理するプラズマ処理手段６０とを真空チャンバ２内に少なくとも有する。この成膜装置１を用いて基板Ｓ上にフッ化物材料の薄膜を形成する。
【解決手段】成膜装置１は、蒸着処理領域３０Ａ及びプラズマ処理領域６０Ａの各領域間で、基板Ｓを繰り返し移動させる回転ドラム４及び基板保持板４ａと、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を蒸着処理領域３０Ａに導入された基板Ｓに付着させる蒸着手段３０と、反応性ガスのプラズマをプラズマ処理領域６０Ａに導入された基板Ｓに接触させることにより、基板Ｓに付着した蒸着原料の蒸発物を処理するプラズマ処理手段６０とを真空チャンバ２内に少なくとも有する。この成膜装置１を用いて基板Ｓ上にフッ化物材料の薄膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ化マグネシウムなどのフッ化物材料は反射防止膜として有用であることが知られている。また、スパッタリング法は、高速で成膜が可能であり、また、緻密な膜が容易に得られることから、産業上、好適な成膜方法であることも知られている。
【０００３】
しかしながら、フッ化物材料のターゲットを用いてスパッタリング法でフッ化物材料の薄膜を成膜すると、成膜速度（厚み換算での堆積速度）が非常に低く（例えば０．０１ｎｍ／秒程度以下）、しかも成膜後の薄膜中でフッ素原子が著しく欠損し、十分な特性を得ることができない。
【０００４】
これに対し、金属ターゲットを用いてスパッタリング法でフッ化物材料の薄膜を成膜すると、プラズマ中に遊離したフッ素原子がスパッタリング装置の真空容器の内壁や真空排気用の配管を腐食させるとともに、真空容器の内部を大気開放するときに真空容器の内壁からフッ素原子が遊離し、人体に悪影響を与えるとの問題を生じうる。
【０００５】
そこで、スパッタリング法では成膜が不適なフッ化物材料などの薄膜材料を、抵抗加熱や電子銃を用いて蒸着する方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、この方法では、成膜対象である基板を３００℃近くにまで加熱しないと、実用に耐えられる硬度や密着性を持つ反射防止膜を基板上に形成することはできない。その結果、耐熱温度が低いプラスチック基板などには、この種の反射防止膜を成膜することは困難であった。
【０００７】
このような問題を解決する技術として、基板を加熱せず、基板の表面に電子線照射を行いながら、フッ化マグネシウムなどのフッ化物材料の薄膜を基板上に成膜する手法が提案されている（特許文献１）。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１０２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の技術では、成膜速度を高めることができるものの（例えば０．２ｎｍ／秒程度以上）、基板上に形成されるフッ化物材料の薄膜中でのフッ素原子の解離を十分に防止することができず、依然として十分な特性を得ることができなかった。
【００１０】
発明が解決しようとする課題は、十分な特性を備えたフッ化物材料の薄膜を効率的に基板上に形成することができる成膜方法を提供することである。また、この方法を実現するのに適した成膜装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下の解決手段では、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【００１２】
第１の発明に係る成膜方法は、基板（Ｓ）上にフッ化物材料の薄膜を形成する成膜方法であって、真空を維持した状態で、第１の領域（３０Ａ）及び第１の領域とは異なる第２の領域（６０Ａ）の各領域間で、基板（Ｓ）を繰り返し移動させる第１の工程と、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を第１の領域（３０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に付着させる第２の工程と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に付着した蒸着原料の蒸発物を処理する第３の工程と、第２の工程及び第３の工程を必要数繰り返し、基板（Ｓ）上にフッ化物材料の薄膜を形成する第４の工程とを、有する。
【００１３】
第１の発明に係る成膜装置（１）は、基板（Ｓ）上にフッ化物材料の薄膜を形成する成膜装置であって、第１の領域（３０Ａ）及び第１の領域とは異なる第２の領域（６０Ａ）の各領域間で、基板（Ｓ）を繰り返し移動させる基板保持移動手段（４ａ）と、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を第１の領域（３０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に付着させる蒸着手段（３０）と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に付着した蒸着原料の蒸発物を処理するプラズマ処理手段（６０）とを、真空容器（２）内に少なくとも有する。
【００１４】
上記発明において、第１の領域（３０Ａ）及び第２の領域（６０Ａ）は、基板保持移動手段（４ａ）を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されていてもよい。
【００１５】
上記発明において、真空容器（２）内のプラズマ処理手段（６０）が配置される近傍には、真空容器（２）内の差動排気を行う差動排気手段（１５ａ，２４）が設置してあってもよい。
【００１６】
上記発明において、基板保持移動手段（４ａ）は、真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）に交差する方向（Ｚ）に沿った軸線（Ｚ１）を中心に回転可能な回転体（４）の外周に設けられており、蒸着手段（３０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）の下方に設けられており、プラズマ処理手段（６０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）の上方に設けられており、基板保持移動手段（４ａ）の上端からプラズマ処理手段（６０）までの距離をＤ１とし、基板保持移動手段（４ａ）の下端から蒸着手段（３０）までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の４倍以上であってもよい。
【００１７】
第２の発明に係る成膜方法は、基板（２）上に高屈折率材料の薄膜とフッ化物材料の薄膜を形成する成膜方法であって、真空を維持した状態で、第１の領域（３０Ａ）、第１の領域とは異なる第２の領域（６０Ａ）並びに第１の領域及び第２の領域の何れとも異なる第３の領域（８０Ａ）の各領域間で、基板（Ｓ）を繰り返し移動させる第１の工程と、高屈折率材料のターゲットをスパッタすることにより、第３の領域（８０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に超薄膜を形成する第２の工程と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に形成された超薄膜の膜組成を変換させる第３の工程と、第２の工程及び第３の工程を必要数繰り返し、基板（Ｓ）上に高屈折率材料の薄膜を形成する第４の工程と、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を第１の領域（３０Ａ）に導入された基板（Ｓ）の高屈折材料の薄膜上に付着させる第５の工程と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に付着した蒸着原料の蒸発物を処理する第６の工程と、第５の工程及び第６の工程を必要数繰り返し、基板（Ｓ）に形成された高屈折率材料の薄膜上にフッ化物材料の薄膜を形成する第７の工程とを、有する。
【００１８】
第２の発明に係る成膜装置（１ａ）は、基板（Ｓ）上に高屈折率材料の薄膜とフッ化物材料の薄膜を形成する成膜装置であって、第１の領域（３０Ａ）、第１の領域とは異なる第２の領域（６０Ａ）並びに第１の領域及び第２の領域の何れとも異なる第３の領域（８０Ａ）の各領域間で、基板（Ｓ）を繰り返し移動させる基板保持移動手段（４ａ）と、高屈折率材料のターゲットをスパッタすることにより、第３の領域（８０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に超薄膜を形成するスパッタ手段（８０）と、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を第１の領域（３０Ａ）に導入された基板（Ｓ）又は基板（Ｓ）に形成された膜組成変換後の高屈折率材料の薄膜上に付着させる蒸着手段（３０）と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に形成された超薄膜の反応処理と基板（Ｓ）に付着した蒸着原料の蒸発物の処理を行うプラズマ処理手段（６０Ａ）とを、真空容器（２）内に少なくとも有する。
【００１９】
上記発明において、第１の領域（３０Ａ）、第２の領域（６０Ａ）及び第３の領域（８０Ａ）は、基板保持移動手段（４ａ）を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されていてもよい。
【００２０】
上記発明において、真空容器（２）内のプラズマ処理手段（６０）が配置される近傍には、真空容器（２）内の差動排気を行う差動排気手段（１５ａ，２４）が設置してあってもよい。
【００２１】
上記発明において、基板保持移動手段（４ａ）は、真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）に交差する方向（Ｚ）に沿った軸線（Ｚ１）を中心に回転可能な回転体（４）の外周に設けられており、スパッタ手段（８０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）の側方に設けられており、蒸着手段（８０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）の下方に設けられており、プラズマ処理手段（６０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも鉛直方向（Ｘ）の上方に設けられており、基板保持移動手段（４ａ）の上端からプラズマ処理手段（６０）までの距離をＤ１とし、基板保持移動手段（４ａ）の下端から蒸着手段（３０）までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の少なくとも４倍以上であってもよい。
【００２２】
上記発明において、スパッタ手段（８０）は、鉛直方向（Ｘ）の一側方に設けられた第１のスパッタ手段（２０）と、鉛直方向（Ｘ）の他側方に設けられた第２のスパッタ手段（２０）で構成されていてもよい。
【００２３】
この発明でいう「超薄膜」とは、超薄膜が複数回堆積されて最終的な薄膜となることから、この「薄膜」との混同を防止するために用いた用語であり、最終的な「薄膜」より十分薄いという意味である。
【発明の効果】
【００２４】
上記発明によれば、第１の領域と第２の領域の間で基板を繰り返し移動させながら、基板に対して蒸着原料の蒸発物の付着とプラズマ処理を繰り返すので、基板上に形成されるフッ化物材料の薄膜中でのフッ素原子の解離を十分に防止することができる。その結果、十分な特性（例えば硬度が高いなど）を備えたフッ化物材料の薄膜を効率的に基板上に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
《第１実施形態》
《成膜装置》
図１に示すように、本実施形態に係る成膜装置１は真空チャンバ２を有する。真空チャンバ２（真空容器）は、公知の成膜装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、ほぼ直方体形状をした中空体である。真空チャンバ２には、扉を介して、ロードロック室が接続されていてもよい。ロードロック室を備えていると、真空チャンバ２内の真空状態を保持した状態で、後述する基板Ｓの搬入出を行うことが可能となる。なお、真空チャンバ２は、必ずしもロードロック室を備えるロードロック方式である必要はなく、ロードロック室を設けないシングルチャンバ方式を採用することも可能である。また、複数の真空室を備えたマルチチャンバ方式を採用することもできる。
【００２７】
真空チャンバ２の内部には、回転ドラム４が設置してある。回転ドラム４（回転体）は、成膜対象である基板Ｓを真空チャンバ２の内部で保持するための筒状の部材である。
【００２８】
図２に示すように、回転ドラム４は、複数の基板保持板４ａと、フレーム４ｂと、基板保持板４ａ及びフレーム４ｂを締結する締結具４ｃとを備えている。基板保持板４ａ（基板保持移動手段）は、ステンレススチール製の平板状部材で、基板Ｓを保持するための複数の基板保持孔を基板保持板４ａの長手方向に沿って板面中央部に一列に備えている。基板Ｓは、基板保持板４ａの基板保持孔に収納され、脱落しないようにネジ部材等を用いて基板保持板４ａに固定される。また、基板保持板４ａの長手方向（Ｚ方向）の両端部には、締結具４ｃを挿通可能なネジ穴が板面に設けられている。
【００２９】
フレーム４ｂは、例えばステンレススチール製からなり、上下（Ｘ方向）に配設された２つの環状部材で構成されている。フレーム４ｂの各環状部材には、基板保持板４ａのネジ穴と対応する位置にネジ穴が設けられている。基板保持板４ａとフレーム４ｂは、例えばボルト及びナットからなる締結具４ｃを用いて固定される。
【００３０】
なお、本実施形態では、回転ドラム４は、平板状の基板保持板４ａを複数配置しているため横断面が多角形をした多角柱状をしているが、この多角柱状に限定されず、円筒状や円錐状であってもよい。
【００３１】
本実施形態の回転ドラム４は、真空チャンバ２の内部と、扉を介して真空チャンバ２に接続されたロードロック室との間を移動できるように構成されている。すなわち、回転ドラム４は、真空チャンバ２の内部とロードロック室との間に設置されたレールに沿って、真空チャンバ２の内部とロードロック室との間を移動する。回転ドラム４は、円筒の筒方向（Ｚ方向）の中心軸線Ｚ１が真空チャンバ２の前後方向（Ｚ方向）になるように真空チャンバ２の内部に配設される。
【００３２】
本実施形態では、基板保持板４ａをフレーム４ｂに取り付ける際やフレーム４ｂから取り外す際には、回転ドラム４はロードロック室に搬送されて、このロードロック室内で基板保持板４ａがフレーム４ｂに着脱される。一方、成膜の際には、回転ドラム４は真空チャンバ２内部に搬送され、真空チャンバ２内で回転可能な状態とされる。
【００３３】
回転ドラム４の後面中心部は、モータ回転軸４０ａの前面と係合する形状になっている。回転ドラム４とモータ回転軸４０ａとは、モータ回転軸４０ａの中心軸線と回転ドラム４の中心軸線Ｚ１とが一致するよう位置決めされ、両者が係合することにより連結されている。回転ドラム４後面のモータ回転軸４０ａと係合する面は、絶縁部材で構成されている。これにより、基板Ｓの異常放電を防止することが可能となる。また、真空チャンバ２とモータ回転軸４０ａとの間は、Ｏリングで気密が保たれている。
【００３４】
真空チャンバ２の内部の真空状態を維持した状態で、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることで、モータ回転軸４０ａが回転する。この回転に伴って、モータ回転軸４０ａに連結された回転ドラム４は軸線Ｚ１を中心に回転する。各基板Ｓは回転ドラム４上に保持されているため、回転ドラム４が回転することで軸線Ｚ１を公転軸として公転する。
【００３５】
回転ドラム４の前面にはドラム回転軸４２が設けられており、回転ドラム４の回転に伴ってドラム回転軸４２も回転する。真空チャンバ２の前壁面（Ｚ方向）には孔部が形成されており、ドラム回転軸４２はこの孔部を貫通して真空チャンバ２の外部に通じている。孔部の内面には軸受が設けられており、回転ドラム４の回転をスムーズに行えるようにしている。真空チャンバ２とドラム回転軸４２との間は、Ｏリングで気密が保たれている。
【００３６】
《蒸着処理領域、蒸着手段》
図１に戻り、本実施形態では、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）の下方には、蒸着処理領域３０Ａが設けられている。蒸着処理領域３０Ａ（第１の領域）は、蒸着法により、基板Ｓの表面にフッ化物材料の薄膜を形成する領域である。フッ化物材料は、通常、酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）よりも屈折率の低い薄膜材料である。フッ化物材料としては、例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）、ＣａＦ２ 、ＬｉＦ、Ｌａ２ Ｆ３ などが挙げられる。
【００３７】
蒸着処理領域３０Ａの下方（真空チャンバ２の内底壁）には、蒸着手段３０が設けられている。蒸着手段３０は、本実施形態では電子ビーム蒸着源である場合を例示する。
【００３８】
本実施形態の蒸着手段３０は、フッ化物材料を含む蒸着原料を保持する坩堝３２と、坩堝３２に充填された蒸着原料に照射する電子ビームを発生させる電子銃３４とを備えている。
【００３９】
坩堝３２には水冷可能に配管が施されている。坩堝３２に充填された蒸着原料に電子ビームを照射することにより、蒸着原料を蒸発させることができるようになっている。
【００４０】
電子銃３４には電子銃電源３５が接続されている。電子銃電源３５によって電子銃３４に電力を供給することで、電子銃３４から電子ビームを発生させて、この電子ビームによって坩堝３２に充填された蒸着原料が加熱される。
【００４１】
本実施形態では、坩堝３２の上方には、シャッタ３６が移動可能に配置してあり、坩堝３２内の蒸着原料が十分に加熱され、蒸着処理の準備が整った後に開放されるようになっている。
【００４２】
蒸着処理領域３０Ａの下方には、排気用の配管２３が接続されており、この配管２３には蒸着処理領域３０Ａを排気するための真空ポンプ２４（差動排気手段）が接続されている。真空ポンプ２４とコントローラ（図示省略）によって蒸着処理領域３０Ａ内の真空度を調節することができるようになっている。
【００４３】
蒸着処理領域３０Ａに相当する真空チャンバ２の測方（Ｚ方向）には、扉３が設けられており、扉３はスライド又は回動することで開閉する。扉３の外側には、別途、ロードロック室が接続されていてもよい。
【００４４】
本実施形態では、蒸着手段３０として、抵抗過熱蒸発源や、高周波加熱蒸発源を用いたり、レーザービームを用いた蒸着源を用いることもできる。抵抗過熱蒸発源は、蒸着原料が充填されたヒータやボードに通電することで発生する電熱を利用して蒸着原料の蒸発を行う蒸着源である。高周波加熱蒸発源は、アルミナ等の坩堝に充填した蒸着原料を高周波コイルによる高周波誘導で加熱して蒸着原料の蒸発を行う蒸着源である。
【００４５】
また、蒸着処理領域３０Ａ内にイオンビーム照射手段（図示省略）を設け、イオンビーム照射手段からイオンビームを、基板保持板４ａ（図２参照）に保持された基板Ｓに向けて照射しながら成膜を行うこともできる。イオンビーム照射手段としては、直流型、高周波型、マイクロ波型といった各種のイオン源を用いることができる。このようにイオンビーム照射手段を用いて成膜を行うことで、高いエネルギーをもつイオンの補助を行いながら蒸着を行うことができる。
【００４６】
また、蒸着処理領域３０Ａの回転ドラム４手前付近に、膜厚補正板（図示省略）を配置してもよい。膜厚補正板は、板状の部材である。この膜厚補正板は、蒸着手段３０から発生する原料蒸発物が、基板保持板４ａ（図２参照）に保持された基板Ｓに均一に、又は所望の分布で到達するようにするためのものであり、基板保持板４ａと蒸着手段３０との間に位置するように設置される。膜厚補正板の形状は、基板の配置や、基板保持板４ａと蒸着手段３０との相対的な位置や、形成させようとする薄膜の膜厚分布等に応じて種々の形状を採用することができる。
【００４７】
《プラズマ処理領域、プラズマ発生手段》
本実施形態では、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）に配置される上内壁には、回転ドラム４へ面した位置に、仕切壁１４が立設されている。仕切壁１４は、例えば真空チャンバ２と同じ構成部材であるステンレススチールなどで構成される。仕切壁１４は、上下左右に一つずつ配設された平板部材により構成されており、真空チャンバ２の上内壁面から回転ドラム４に向けて四方を囲んだ状態となっている。これにより、プラズマ処理領域６０Ａが真空チャンバ２の内部で区画される。すなわち、本実施形態では、回転ドラム４を挟んで、蒸着処理領域３０Ａとは反対の方向（真空チャンバ２の鉛直方向の上方。略１８０°の方向）に、蒸着処理領域３０Ａと空間的に分離された位置に、プラズマ処理領域６０Ａが設けられている。
【００４８】
真空チャンバ２の上内壁は、外方（上方）に突出した横断面凸状をしており、突出した壁面には、プラズマ処理領域６０Ａに面するようにプラズマ発生手段６０が設けられている。したがって、プラズマ処理領域６０Ａは、真空チャンバ２の内壁面と、仕切壁１４と、回転ドラム４の外周面と、プラズマ発生手段６０により囲繞された領域に形成されている。
【００４９】
プラズマ処理領域６０Ａ（第２の領域）は、蒸着処理領域３０Ａでの蒸着手段３０により基板Ｓに付着した蒸着原料の蒸発物をプラズマ処理し、緻密化させた薄膜を形成する領域である。これにより、基板Ｓ上に形成される蒸着膜の耐久性が向上する。具体的には、例えば膜硬度などを高めることができる。
【００５０】
図３に示すように、プラズマ処理領域６０Ａに対応する真空チャンバ２の上壁面には、プラズマ発生手段６０を設置するための開口２ａが形成されている。また、プラズマ処理領域６０Ａには配管７５ａが接続されている。配管７５ａの一端にはマスフローコントローラ７２が接続されており、このマスフローコントローラ７２は更に酸素ガスボンベ７１に接続されている。このため、プラズマ処理領域６０Ａ内に酸素ガスボンベ７１から酸素ガスを供給することが可能となっている。
【００５１】
本実施形態のプラズマ発生手段６０（プラズマ処理手段）は、ケース体６１と、誘電体板６２と、アンテナ６３と、マッチングボックス６４と、高周波電源６５とを備える。
【００５２】
ケース体６１は、真空チャンバ２の壁面に形成された開口２ａを塞ぐ形状を備え、ボルトで真空チャンバ２の開口２ａを塞ぐように固定されている。ケース体６１が真空チャンバ２の壁面に固定されることで、プラズマ発生手段６０は真空チャンバ２の壁面に取り付けられている。本実施形態において、ケース体６１はステンレスで形成されている。
【００５３】
誘電体板６２は、板状の誘電体で形成されている。本実施形態において、誘電体板６２は石英で形成されているが、誘電体板６２の材質としてはこのような石英だけではなく、Ａｌ２ Ｏ３ 等のセラミックス材料で形成されたものでもよい。誘電体板６２は、固定枠でケース体６１に固定されている。誘電体板６２がケース体６１に固定されることで、ケース体６１と誘電体板６２によって囲繞された領域にアンテナ収容室６１Ａが形成される。
【００５４】
ケース体６１に固定された誘電体板６２は、開口２ａを介して真空チャンバ２の内部（プラズマ処理領域６０Ａ）に臨んで設けられている。このとき、アンテナ収容室６１Ａは、真空チャンバ２の内部と分離している。すなわち、アンテナ収容室６１Ａと真空チャンバ２の内部とは、誘電体板６２で仕切られた状態で独立した空間を形成している。また、アンテナ収容室６１Ａと真空チャンバ２の外部は、ケース体６１で仕切られた状態で独立の空間を形成している。本実施形態では、このように独立の空間として形成されたアンテナ収容室６１Ａの中に、アンテナ６３が設置されている。なお、アンテナ収容室６１Ａと真空チャンバ２の内部、アンテナ収容室６１Ａと真空チャンバ２の外部との間は、それぞれＯリングで気密が保たれている。
【００５５】
本実施形態では、配管１６ａ−１から配管１６ａ−２が分岐している。この配管１６ａ−２はアンテナ収容室６１Ａに接続されており、アンテナ収容室６１Ａの内部を排気して真空状態にする際の排気管としての役割を備えている。
【００５６】
配管１６ａ−１には、真空ポンプ１５ａ（差動排気手段）から真空チャンバ２の内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ２が設けられている。また、配管１６ａ−２には、真空ポンプ１５ａからアンテナ収容室６１Ａの内部に連通する位置にバルブＶ３が設けられている。バルブＶ２，Ｖ３のいずれかを閉じることで、アンテナ収容室６１Ａの内部と真空チャンバ２の内部との間での気体の移動は阻止される。真空チャンバ２の内部の圧力や、アンテナ収容室６１Ａの内部の圧力は、真空計で測定される。
【００５７】
本実施形態では、成膜装置１（図１参照）に制御装置を備えている。この制御装置には、真空計の出力が入力される。制御装置は、入力された真空計の測定値に基づいて、真空ポンプ１５ａによる排気を制御して、真空チャンバ２の内部やアンテナ収容室６１Ａの内部の真空度を調整する機能を備える。本実施形態では、制御装置がバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の開閉を制御することで、真空チャンバ２の内部とアンテナ収容室６１Ａの内部を同時に、又は独立して排気できる。
【００５８】
本実施形態では、真空ポンプ１５ａを適切に制御することで、成膜領域での成膜雰囲気を安定化することができる。
【００５９】
アンテナ６３は、高周波電源６５から電力の供給を受けて真空チャンバ２の内部（プラズマ処理領域６０Ａ）に誘導電界を発生させ、プラズマ処理領域６０Ａにプラズマを発生させる手段である。アンテナ６３は、銅で形成された円管状の本体部と、本体部の表面を被覆する銀で形成された被覆層を備えている。すなわち、アンテナ６３の本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い銅で円管状に形成し、アンテナ６３の表面を銅よりも電気抵抗の低い銀で被覆している。これにより、高周波に対するアンテナ６３のインピーダンスを低減して、アンテナ６３に電流を効率よく流すことによりプラズマを発生させる効率を高めている。
【００６０】
本実施形態の成膜装置１（図１参照）では、高周波電源６５からアンテナ６３に周波数１〜２７ＭＨｚの交流電圧を印加して、プラズマ処理領域６０Ａに反応性ガスのプラズマを発生させるように構成されている。
【００６１】
アンテナ６３は、マッチング回路を収容するマッチングボックス６４を介して高周波電源６５に接続されている。マッチングボックス６４内には、図示しない可変コンデンサが設けられている。
【００６２】
アンテナ６３は、導線部を介してマッチングボックス６４に接続されている。導線部はアンテナ６３と同様の素材からなる。ケース体６１には、導線部を挿通するための挿通孔が形成されており、アンテナ収容室６１Ａ内側のアンテナ６３と、アンテナ収容室６１Ａ外側のマッチングボックス６４とは、挿通孔に挿通される導線部を介して接続される。導線部と挿通孔との間にはシール部材が設けられ、アンテナ収容室６１Ａの内外で気密が保たれる。
【００６３】
アンテナ６３と回転ドラム４との間には、イオン消滅手段としてのグリッド６６が設けられていてもよい。グリッド６６は、アンテナ６３で発生したイオンの一部や電子の一部を消滅させるためのものである。グリッド６６は、導電体からなる中空部材であり、アースされている。中空部材からなるグリッド６６の内部に冷却媒（例えば冷却水）を流すために、グリッド６６の端部には冷却媒を供給するホースが接続されている。
【００６４】
また、プラズマ処理領域６０Ａの内部及びその周辺には、反応性ガス供給手段７０が設けられている。本実施形態の反応性ガス供給手段７０は、反応性ガスとしての酸素ガスを貯蔵する酸素ガスボンベ７１と、酸素ガスボンベ７１より供給される酸素ガスの流量を調整するマスフローコントローラ７２と、酸素ガスをプラズマ処理領域６０Ａに導入する配管７５ａとを備えている。なお、反応性ガスは、酸素ガスに限定されず、窒素ガス、フッ素ガス、オゾンガスなどであってもよい。
【００６５】
図１及び図２に戻り、本実施形態では、モータ４０によって回転ドラム４が回転すると、回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓが公転して、蒸着処理領域３０Ａに面する位置とプラズマ処理領域６０Ａに面する位置との間を繰り返し移動することになる。そして、このように基板Ｓが公転することで、蒸着処理領域３０Ａでの蒸着処理と、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理とが順次繰り返し行われて、基板Ｓの表面に薄膜が形成される。
【００６６】
特に、酸素ガスボンベ７１から配管７５ａを通じて酸素ガスがプラズマ処理領域６０Ａに導入された状態で、アンテナ６３に高周波電源６５から電力が供給されると、プラズマ処理領域６０Ａ内のアンテナ６３に面した領域にプラズマが発生し、基板Ｓの表面に形成された蒸着膜が緻密化されて十分な特性を持つ薄膜となる。
【００６７】
本実施形態では、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）に沿った回転ドラム４の上端からプラズマ処理手段６０までの距離をＤ１とし、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）に沿った回転ドラム４の下端から蒸着手段３０までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の４倍以上となるように、プラズマ処理手段６０と蒸着手段３０を配置することが好ましい。このように配置することにより、プラズマ処理手段６０が蒸着物質により汚染されないようにすることができる。
【００６８】
《成膜方法》
次に、成膜装置１を用いた本実施形態の成膜方法の一例を説明する。
【００６９】
本実施形態では、基板Ｓの上に、ＭｇＦ２ の薄膜を形成する場合を例示する。
【００７０】
（１）図１〜図３に示すように、まず、真空チャンバ２の外で回転ドラム４に基板Ｓをセットし、真空チャンバ２のロードロック室内に収容する。その後、レールに沿って回転ドラム４を真空チャンバ２の内部に移動させる。これととともに、坩堝３２に蒸着原料を充填して加熱する。そして、真空チャンバ２内を密閉し、真空ポンプ１５ａを用いて真空チャンバ２内を、例えば約１×１０−３Ｐａ以下程度にまで減圧する。このとき、基板Ｓを加熱することを要しない（室温）。ただし、例えば２２０℃以下程度、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下であって、好ましくは５０℃以上程度の低温であれば、基板Ｓを加熱してもよい。
【００７１】
基板Ｓとしては、耐熱温度が高いガラス材料を用いることができるが、本実施形態では耐熱温度が低いプラスチック材料も用いることができる。本実施形態では基板Ｓを加熱することを要しないからである。
【００７２】
ガラス材料とは、酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）で形成された材料であり、具体的には、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなどが挙げられる。
【００７３】
プラスチック材料としては、例えばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート−ポリエチレンテレフタレート共重合体、ポリカーボネート−ポリブチレンテレフタレート共重合体、アクリル（ＰＭＭＡも含む）、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンからなる群より選択される樹脂材料、またはこれらの材料とガラス繊維及び／又はカーボン繊維との混合物などが挙げられる。
【００７４】
基板Ｓの形状は、円板状に限らず、表面に薄膜を形成できる他の形状、例えばレンズ形状、円筒状、円環状といった形状であってもよい。
【００７５】
本実施形態では、蒸着原料として、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）を用いる。ただし、これに限定されないことは勿論である。
【００７６】
（２）次に、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させる（第１の工程）。
【００７７】
回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、例えば２５ｒｐｍ以上、好ましくは３０ｒｐｍ以上、より好ましくは５０ｒｐｍ以上で選択される。ＲＳの値を小さくしすぎると、１枚の基板Ｓに対する蒸着処理時間が長くなり、その結果、基板Ｓに形成される薄膜の膜厚が厚くなって、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理を十分に行うことができない傾向がある。これに対し、ＲＳの値を大きく過ぎると、１枚の基板Ｓに対する蒸着処理時間が短くなり、各基板Ｓ上に堆積する粒子数が少なくなって薄膜の膜厚が薄くなり過ぎ、作業効率に影響を与えるおそれもある。このため、ＲＳの上限は、好ましくは２５０ｒｐｍ、より好ましくは２００ｒｐｍ、さらに好ましくは１００ｒｐｍである。
【００７８】
（３）次に、電子銃電源３５によって電子銃３４に対する電力供給を開始する。このとき、シャッタ３６が開放されると、加熱された蒸着原料の蒸発物は、蒸着処理領域３０Ａに拡散し、その一部が、回転中の基板保持板４ａに保持された基板Ｓに付着し、所定厚みの膜形成が行われる（第２の工程）。本実施形態では、蒸着時の成膜レートは、例えば０．１ｎｍ／秒以上、好ましくは０．２〜０．４ｎｍ／秒である。
【００７９】
（４）次に、蒸着処理を行った後には、回転ドラム４の回転駆動によって回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓを、蒸着処理領域３０Ａに面する領域からプラズマ処理領域６０Ａに面する領域に移動させる。プラズマ処理領域６０Ａに面する領域に基板を移動させるには、本実施形態では、回転ドラム４を軸線Ｚ１の回りに回転させることにより行う。
【００８０】
本実施形態では、プラズマ処理領域６０Ａで、蒸着処理されたフッ化マグネシウムの蒸発物の緻密化を行う。
【００８１】
プラズマ処理領域６０Ａには、酸素ガスボンベ７１から配管７５ａを通じて酸素ガスを導入するとともに、この状態でアンテナ６３に高周波電源６５から電力を供給し、プラズマ処理領域６０Ａ内のアンテナ６３に面した領域にプラズマを発生させる。なお、プラズマ処理領域６０Ａの圧力は、０．０７〜１Ｐａに維持する。プラズマ中には、酸素ガスの活性種が存在し、この酸素ガスの活性種は、プラズマ処理領域６０Ａに導かれる。
【００８２】
そして、回転ドラム４が回転して、フッ化マグネシウムの蒸着物が付着した基板Ｓが、プラズマ処理領域６０Ａに面する領域に導入されると、プラズマ処理領域６０Ａでは、蒸着処理されたフッ化マグネシウム蒸発物を緻密化させる工程を行う（第３の工程）。すなわち、フッ化マグネシウムの蒸着物を酸素ガスの活性種に接触させて、膜の緻密化を行う。
【００８３】
（５）以上のように、基板Ｓが公転することで、蒸着処理領域３０Ａでの蒸着処理と、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理とが順次繰り返されることにより、基板Ｓの表面にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）からなる薄膜が所定厚みで形成される（第４の工程）。
【００８４】
成膜装置１を用いた本実施形態の成膜方法によれば、蒸着処理領域３０Ａとプラズマ処理領域６０Ａの間で基板Ｓを繰り返し移動させながら、基板Ｓに対して蒸着原料の蒸発物であるフッ化マグネシウムの付着とプラズマ処理による緻密化を繰り返すので、基板Ｓ上に形成される膜中でのフッ素原子の解離を十分に防止することができる。その結果、十分な硬度（引いては耐久性）を備えたＭｇＦ２ 薄膜を効率的に基板Ｓ上に形成することができる。
【００８５】
《第２実施形態》
本実施形態では、上述した第１実施形態と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
《成膜装置》
図４に示すように、本実施形態に係る成膜装置１ａは、第１実施形態の成膜装置１（図１参照）の構成要素の他に、スパッタ手段８０と、スパッタガス供給手段９０とをさらに備えている。図中では、プラズマ発生手段６０と同様にスパッタ手段８０も破線で、反応性ガス供給手段７０と同様にスパッタガス供給手段９０も一点鎖線で表示している。
【００８７】
《スパッタ領域、スパッタ手段》
本実施形態では、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）の測方には、回転ドラム４へ面した位置に仕切壁１２が立設されている。仕切壁１２は、真空チャンバ２と同じステンレススチール製の部材である。仕切壁１２は、上下左右に一つずつ配設された平板部材により構成されており、真空チャンバ２の内壁面から回転ドラム４に向けて四方を囲んだ状態となっている。これにより、スパッタ領域８０Ａが真空チャンバ２の内部で区画される。
【００８８】
真空チャンバ２の側壁は、外方に突出した横断面凸状をしており、突出した壁面にはスパッタ手段８０（第１のスパッタ手段、第２のスパッタ手段）が設けられている。
【００８９】
スパッタ領域８０Ａ（第３の領域）は、真空チャンバ２の内壁面と、仕切壁１２と、回転ドラム４の外周面と、スパッタ手段８０（第１のスパッタ手段）により囲繞された領域に形成されている。スパッタ領域８０Ａでは、基板Ｓの表面に膜原料物質を付着させるスパッタ処理が行われる。
【００９０】
スパッタ領域８０Ｂは、スパッタ領域８０Ａから回転ドラム４の回転軸を中心として１８０°離間した位置に、スパッタ領域８０Ａと同様の構成で配置されている。本実施形態では、回転ドラム４を挟んで、スパッタ領域８０Ａとは反対の方向（真空チャンバ２のＹ方向。略１８０°の方向）に、スパッタ領域８０Ａと空間的に分離された位置に、スパッタ領域８０Ｂが設けられている。すなわち、本実施形態では、蒸着処理領域３０Ａ、プラズマ処理領域６０Ａ及びスパッタ領域８０Ａ，８０Ｂは何れも、回転ドラム４を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されている。
【００９１】
モータ４０（図２参照）によって回転ドラム４が回転すると、回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓが公転して、スパッタ領域８０Ａに面する位置とプラズマ処理領域６０Ａに面する位置との間を繰り返し移動することになる。そして、このように基板Ｓが公転することで、スパッタ領域８０Ａでのスパッタ処理と、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理とが順次繰り返し行われて、基板Ｓの表面に薄膜が形成される。
【００９２】
以下では、スパッタ領域８０Ａについて説明し、これと同様の構成のスパッタ領域２０Ｂの説明を省略する。
【００９３】
図５に示すように、スパッタ手段８０（第１のスパッタ手段）は、一対のターゲット８２ａ，８２ｂと、ターゲット８２ａ，８２ｂを保持する一対のスパッタ電極８１ａ，８１ｂと、スパッタ電極８１ａ，８１ｂに電力を供給する交流電源８４と、交流電源８４からの電力量を調整する電力制御手段としてのトランス８３により構成される。
【００９４】
真空チャンバ２の壁面は外方に突出しており、この突出部の内壁にスパッタ電極８１ａ，８１ｂが側壁を貫通した状態で配設されている。このスパッタ電極８１ａ，８１ｂは、接地電位にある真空チャンバ２に絶縁部材を介して固定されている。
【００９５】
本実施形態のターゲット８２ａ，８２ｂは、膜原料物質を平板状に形成したものであり、後述するように回転ドラム４の側面に対向するようにスパッタ電極８１ａ，８１ｂにそれぞれ保持される。本実施形態では、ターゲット８２ａ，８２ｂとして、低屈折率物質としてのケイ素（Ｓｉ）、中屈折率物質としてのアルミニウム（Ａｌ）、高屈折率物質としてのチタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）などが用いられる。本実施形態では、Ｚｒターゲットを用いる場合を例示する。
【００９６】
スパッタ電極８１ａ，８１ｂは、複数の磁石が所定の方向に配置された構造を有している。スパッタ電極８１ａ，８１ｂは、トランス８３を介して交流電源８４に接続され、両電極に１ｋ〜１００ｋＨｚの交番電界が印加できるように構成されている。スパッタ電極８１ａ，８１ｂには、ターゲット８２ａ，８２ｂがそれぞれ保持されている。ターゲット８２ａ，８２ｂの形状は平板状であり、図２に示されるように、ターゲット８２ａ，８２ｂの長手方向が回転ドラム４の回転軸線Ｚ１と平行になるように設置されている。
【００９７】
スパッタ領域８０Ａの周辺にはアルゴン等のスパッタガスを供給するスパッタガス供給手段９０が設けられている。スパッタガス供給手段９０は、スパッタガス貯蔵手段としてのスパッタガスボンベ９２と、スパッタガス供給路としての配管９５ａ及び配管９５ｃと、スパッタガスの流量を調整するスパッタガス流量調整手段としてのマスフローコントローラ９１とを備えている。
【００９８】
スパッタガスとしては、例えばアルゴンやヘリウム等の不活性ガスが挙げられる。
【００９９】
スパッタガスボンベ９２とマスフローコントローラ９１は、いずれも真空チャンバ２の外部に設けられている。マスフローコントローラ９１は、スパッタガスを貯蔵する単一のスパッタガスボンベ９２に配管９５ｃを介して接続されている。マスフローコントローラ９１は、配管９５ａに接続されており、配管９５ａの一端は真空チャンバ２の側壁を貫通してスパッタ領域８０Ａ内のターゲット８２ａ，８２ｂの近傍に延びている。
【０１００】
配管９５ａの先端部は、ターゲット８２ａ，８２ｂの下部中心付近に配設され、その先端にはターゲット８２ａ，８２ｂの前面中心方向に向けて導入口９５ｂが開口している。
【０１０１】
マスフローコントローラ９１は、ガスの流量を調節する装置であり、スパッタガスボンベ９２からのガスが流入する流入口と、スパッタガスを配管９５ａへ流出させる流出口と、ガスの質量流量を検出するセンサと、ガスの流量を調整するコントロールバルブと、流入口より流入したガスの質量流量を検出するセンサと、センサにより検出された流量に基づいてコントロールバルブの制御を行う電子回路とを備えている。電子回路には、外部から所望の流量を設定することが可能となっている。
【０１０２】
スパッタガスボンベ９２からのスパッタガスは、マスフローコントローラ９１により流量を調節されて配管９５ａ内に導入される。配管９５ａに流入したスパッタガスは、導入口９５ｂよりスパッタ領域８０Ａに配置されたターゲット８２ａ，８２ｂの前面に導入される。
【０１０３】
スパッタ領域８０Ａにスパッタガス供給手段９０からスパッタガスが供給されて、ターゲット８２ａ，８２ｂの周辺が不活性ガス雰囲気になった状態で、スパッタ電極８１ａ，８１ｂに交流電源８４から交番電極が印加されると、ターゲット８２ａ，８２ｂ周辺のスパッタガスの一部は電子を放出してイオン化する。スパッタ電極８１ａ，８１ｂに配置された磁石によりターゲット８２ａ，８２ｂの表面に漏洩磁界が形成されるため、この電子はターゲット８２ａ，８２ｂの表面近傍に発生した磁界中を、トロイダル曲線を描きながら周回する。この電子の軌道に沿って強いプラズマが発生し、このプラズマに向けてスパッタガスのイオンが加速され、ターゲット８２ａ，８２ｂに衝突することでターゲット８２ａ，８２ｂの表面の原子や粒子（ターゲット８２ａ，８２ｂがジルコニウムの場合はジルコニウム原子やジルコニウム粒子）が叩き出される。このジルコニウム原子やジルコニウム粒子は薄膜の原料である膜原料物質であり、基板Ｓの表面に付着して超薄膜が形成される。
【０１０４】
《プラズマ処理領域》
本実施形態のプラズマ処理領域６０Ａでは、上述した第１実施形態の機能に加えて、スパッタ領域８０Ａで基板Ｓの表面に付着した超薄膜を反応処理して、膜原料物質の化合物又は不完全化合物からなる薄膜の形成を行う。
【０１０５】
図３に示すように、酸素ガスボンベ７１から配管７５ａを通じて酸素ガスがプラズマ処理領域６０Ａに導入された状態で、アンテナ６３に高周波電源６５から電力が供給されると、プラズマ処理領域６０Ａ内のアンテナ６３に面した領域にプラズマが発生し、基板Ｓの表面に形成された膜原料物質からなる超薄膜が反応処理されて膜原料物質の酸化物又は不完全酸化物となる。具体的には、反応性ガス供給手段７０から酸素ガスが導入され、膜原料物質であるジルコニウム（Ｚｒ）が酸化されてジルコニウムの完全酸化物である酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）又は不完全酸化物（ＺｒＯｘ（ここで、０＜ｘ＜２））が生成する。
【０１０６】
《成膜方法》
次に、成膜装置１ａを用いた本実施形態の成膜方法の一例を説明する。
【０１０７】
本実施形態では、２つのスパッタ領域８０Ａ，２０Ｂのうち、一方のスパッタ領域８０Ａのみを作動させて、基板Ｓの上に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）の薄膜を形成し、次に、ＺｒＯ２ の薄膜の上に、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）の薄膜を形成する場合を例示する。
【０１０８】
《スパッタリング》
（１）まず、第１実施形態の（１）と同様に、真空チャンバ２の外で回転ドラム４に基板Ｓをセットして真空チャンバ２のロードロック室内に収容した後、レールに沿って回転ドラム４を真空チャンバ２の内部に移動させる。これととともに、スパッタ領域８０Ａにおけるターゲット８２ａ，８２ｂを各スパッタ電極８１ａ，８１ｂに保持させる。そして、真空チャンバ２内を密閉し、真空ポンプ１５ａを用いて真空チャンバ２内を、例えば約５×１０−４Ｐａ以下程度にまで減圧する。
【０１０９】
基板Ｓとしては、ガラス材料やプラスチック材料が用いられる。ターゲット８２ａ，８２ｂを構成する材料としては、本実施形態ではジルコニウム（Ｚｒ）が用いられる。
【０１１０】
（２）次に、第１実施形態の（２）と同様に、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させる（第１の工程）。
【０１１１】
回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、例えば２５ｒｐｍ以上、好ましくは３０ｒｐｍ以上、より好ましくは５０ｒｐｍ以上で選択される。ＲＳの値を小さくしすぎると、１枚の基板Ｓに対するスパッタ時間が長くなり、その結果、基板Ｓに形成される薄膜の膜厚が厚くなって、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理を十分に行うことができない傾向がある。これに対し、ＲＳの値を大きく過ぎると、１枚の基板Ｓに対するスパッタ時間が短くなり、各基板Ｓ上に堆積する粒子数が少なくなって薄膜の膜厚が薄くなり過ぎ、作業効率に影響を与えるおそれもある。このため、ＲＳの上限は、好ましくは２５０ｒｐｍ、より好ましくは２００ｒｐｍ、さらに好ましくは１００ｒｐｍである。
【０１１２】
（３）次に、スパッタ領域８０Ａ内にスパッタガス供給手段９０からアルゴンガスを導入した状態で、交流電源８４からスパッタ電極８１ａ，８１ｂに電力を供給して、ターゲット８２ａ，８２ｂをスパッタする。アルゴンガスの流量は、２５０〜１０００ｓｃｃｍ程度の範囲内で適切な流量を設定する。この状態で、回転ドラム４を回転させて基板Ｓをスパッタ領域８０Ａに搬送し、基板Ｓの表面に膜原料物質であるジルコニウム（Ｚｒ）の堆積物（超薄膜）を形成する（第２の工程）。このとき、基板Ｓを加熱することを要しない（室温）。ただし、例えば２２０℃以下程度、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下であって、好ましくは５０℃以上程度の低温であれば、基板Ｓを加熱してもよい。
【０１１３】
なお、回転ドラム４とターゲット８２ａ，８２ｂとの間に移動式又は回転式の遮蔽板を設けて、第２の工程の開始及び停止を行ってもよい。この場合、第２の工程の開始前は、遮蔽板の位置を、ターゲット８２ａ，８２ｂから移動する膜原料物質が基板Ｓに到着しない遮断位置に配置し、第２の工程の開始時に、ターゲット８２ａ，８２ｂから移動する膜原料物質が基板Ｓに到着する非遮断位置に移動させる。
【０１１４】
（４）次に、プラズマ処理領域６０Ａの内部に反応性ガス供給手段７０から酸素ガスを導入した状態で、高周波電源６５からアンテナ６３に交流電圧を印加して、プラズマ処理領域６０Ａの内部に酸素ガスのプラズマを発生させる。この状態で、回転ドラム４を回転させ、基板Ｓをプラズマ処理領域６０Ａに搬送する。プラズマ処理領域６０Ａの内部では、酸素ガスのプラズマが発生しているため、基板Ｓの表面に付着した膜原料物質のジルコニウム（Ｚｒ）は、この酸素ガスと反応して中間薄膜である酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）となる（第３の工程）。第２の工程と同様に、第３の工程でも基板Ｓを加熱することを要しない（室温）。ただし、例えば２２０℃以下程度、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下であって、好ましくは５０℃以上程度の低温であれば、基板Ｓを加熱してもよい。
【０１１５】
第３の工程の時間は、例えば１〜６０分程度の範囲内で適切な時間とする。酸素ガスの流量についても同様に、７０〜５００ｓｃｃｍ程度、高周波電源６５から供給される電力も、１．０〜５．０ｋＷの範囲内で適宜決定する。プラズマ処理領域６０Ａに導入される酸素ガスの圧力（成膜圧力）は、０．３〜０．６Ｐａ程度が好ましい。酸素ガスの流量はマスフローコントローラ７２で、高周波電源６５から供給される電力はマッチングボックス６４で、それぞれ調整することができる。なお、「ｓｃｃｍ」は、０℃、１０１３２５Ｐａにおける１分間あたりの流量を表すもので、ｃｍ３ ／ｍｉｎに等しい。
【０１１６】
本実施形態では、回転ドラム４を連続して回転させて、第２の工程と第３の工程を順次繰り返すことで中間薄膜を複数積層し、所望の厚さのＺｒＯ２ 薄膜を形成する（第４の工程）。
【０１１７】
《蒸着》
（５）次に、スパッタ領域８０Ａとプラズマ処理領域６０Ａの作動を停止した後、蒸着プロセス領域３０Ａを作動させる。具体的には、坩堝３２に蒸着原料を充填して加熱する。そして、真空チャンバ２内を密閉し、真空ポンプ１５ａを用いて真空チャンバ２内を、例えば約５×１０−４Ｐａ以下程度にまで減圧する。
【０１１８】
本実施形態では、蒸着原料として、ＭｇＦ２ を用いる。ただし、これに限定されないことは勿論である。
【０１１９】
（６）次に、上記（２）と同様に、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させる。
【０１２０】
回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、上記（２）と同様の条件で回転させる。
【０１２１】
（７）次に、第１実施形態の（３）と同様に、真空チャンバ２の内部が所定圧力で安定したらマスフローコントローラ２７を制御して、ガスボンベ２６から所定流量で必要なガスを真空チャンバ２の内部（蒸着処理領域３０Ａ）に導入する。
【０１２２】
（８）次に、第１実施形態の（４）と同様に、電子銃電源３５によって電子銃３４に対する電力供給を開始し、シャッタ３６が開放されると、加熱された蒸着原料の蒸発物は、蒸着プロセス領域３０Ａに拡散し、その一部が、回転中の基板保持板４ａに保持された基板Ｓに形成されたＺｒＯ２ 薄膜の上に付着し、所定厚みの膜形成が行われる（第５の工程）。本実施形態では、蒸着時の成膜レートは、例えば０．１ｎｍ／秒以上、好ましくは０．２〜０．４ｎｍ／秒である。
【０１２３】
（９）次に、第１実施形態の（５）と同様に、回転ドラム４の回転駆動によって回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓを、蒸着処理領域３０Ａに面する領域からプラズマ処理領域６０Ａに面する領域に移動させ、ここで蒸着処理されたフッ化マグネシウムの緻密化を行う（第６の工程）。
【０１２４】
本実施形態では、回転ドラム４を連続して回転させて、第５の工程と第６の工程を順次繰り返すことで、基板Ｓに形成されたＺｒＯ２ 薄膜の上に所望厚さのＭｇＦ２ 薄膜を形成する（第７の工程）。
【０１２５】
高屈折率物質としてのＺｒＯ２ は、約２５０℃を超えると柱状組織となって白濁し、光学特性が低下する傾向にある。このため、基板を３００℃近くにまで加熱することがある抵抗加熱や電子銃を用いた蒸着法では、光学特性を低下させることなしに、基板上にＺｒＯ２ 薄膜を形成することは困難である。従って、基板上にＺｒＯ２ 薄膜を形成するには、基板温度を低温に保持しても成膜が可能なスパッタリング法が適していると考えられる。
【０１２６】
一方、ＭｇＦ２ 薄膜は、低屈折物質として知られており、上述したように反射防止膜として有用であるが、スパッタリング法を用いてＭｇＦ２ 薄膜を成膜すると、成膜速度が厚み換算で非常に低く（例えば０．０１ｎｍ／秒程度以下）、しかも成膜後のＭｇＦ２ 薄膜中でＦが著しく欠損し、十分な硬度を得ることができない。従って、基板上にＭｇＦ２ 薄膜を形成するには、基板温度を３００℃近くにまで加熱し、十分な特性（硬度）を得ることが可能な蒸着法が適していると考えられる。
【０１２７】
通常、反射防止材料は、基板上に高屈折率材料からなる薄膜を形成し、この上に低屈折率材料からなる薄膜を形成することにより構成される。従って、基板上にＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜を形成するには、基板上に、まずスパッタリング法で基板上にＺｒＯ２ 薄膜を形成した後、基板に形成されたＺｒＯ２ 薄膜の上に蒸着法でＭｇＦ２ 薄膜を形成することになる。
【０１２８】
しかしながら、上述したように、高屈折率物質としてのＺｒＯ２ は約２５０℃を超えると柱状組織となって白濁し、光学特性が低下する傾向にあるので、基板上にスパッタリング法でＺｒＯ２ 薄膜を形成した後、このＺｒＯ２ 薄膜の上に、十分な特性を持つＭｇＦ２ 薄膜を形成することは困難である。なぜならば、十分な特性を備えたＭｇＦ２ 薄膜を形成するには、基板温度を３００℃近くにまで加熱する必要があり、このように基板を加熱して基板温度が２５０℃を超えたところでＺｒＯ２ 薄膜は柱状組織となって白濁し、光学特性（例えば透過率や反射率など）が低下するからである。
【０１２９】
すなわち、従来の手法では、十分な特性（光学特性も含む）を持つＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜を基板上に形成することはできなかった。
【０１３０】
これに対し、成膜装置１ａを用いた本実施形態の成膜方法によれば、上述したように、スパッタ処理及びプラズマ処理（第２の工程〜第４の工程）と、蒸着処理及びプラズマ処理（第５の工程から第７の工程）とのいずれも、基板Ｓを加熱することを要しない。従って、単一の装置で、十分な特性（光学特性も含む）を持つＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜を基板Ｓ上に形成することができる。すなわち、基板Ｓ上にＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜とを共存させることが可能となる。
【０１３１】
なお、本実施形態では、基板Ｓ上に、ＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜の２層を形成する場合を例示しているが、ＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜の間に、酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）薄膜を形成させることもできる。この場合、スパッタ領域２０Ｂに設置されるスパッタ手段８０（第２のスパッタ手段）のターゲット８２ａ，８２ｂを構成する材料としてケイ素（Ｓｉ）を用いればよい。さらにこの場合、基板Ｓ上に、ＺｒＯ２ 薄膜とＳｉＯ２ 薄膜を交互に各２層づつ形成し、３層目のＺｒＯ２ 薄膜を形成した後、最後に、ＭｇＦ２ 薄膜を形成した６層構造、あるいはそれ以上の多層構造とすることもできる。
【０１３２】
なお、スパッタ領域８０Ａ，８０Ｂにおけるターゲット８２ａ，８２ｂを構成する材料として、ジルコニウム（Ｚｒ）とケイ素（Ｓｉ）に限定されず、それ以外に、例えばニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、テルル（Ｔｅ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、インジウム・スズ（Ｉｎ−Ｓｎ）などの各種金属を用いることができる。また、単一種類の金属に限られるものではなく、複数種類の金属をターゲットとして使用してもよい。また、これらの金属の化合物、例えば、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＺｒＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ 、ＨｆＯ２ 等を用いることもできる。
【実施例】
【０１３３】
次に、発明の実施の形態をより具体化した実施例を挙げ、発明をさらに詳細に説明する。
【０１３４】
《実験例１》
（１）本例では、マグネトロンスパッタを行う構成の図４及び図５に示す成膜装置１ａを準備した。回転ドラム４としては、断面が円形（直径＝９００ｍｍ）の中空円筒体を用い、この回転ドラム４の外周に基板Ｓを保持させ、ターゲット８２ａ，８２ｂを各スパッタ電極８１ａ，８１ｂに保持させた後、真空槽４内を０．１Ｐａに減圧した。基板Ｓとしては、形状が凸状で、寸法がφ５０で、材質がガラスのものを用いた。こうした基板Ｓを回転ドラム４の外周に、６個（鉛直方向）×６列（周方向）で配置した。スパッタ領域８０Ａにおけるターゲット８２ａ，８２ｂとしては、縦６７０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚み６ｍｍの平板状で、材質がＺｒのターゲットを用い、スパッタ領域２０Ｂにおけるターゲット８２ａ，８２ｂとしては、同じ寸法で同じ形状の、材質がＳｉのターゲットを用いた。蒸着原料としては、ＭｇＦ２ を用いた。
【０１３５】
（２）次に、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させた。回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、１００ｒｐｍとした。
【０１３６】
（３）次に、真空チャンバ２内の圧力が安定した後に、スパッタ領域８０Ａ内の圧力を０．２Ｐａに調整した。次に、スパッタ領域８０Ａ内にスパッタガス供給手段９０からアルゴンガスを２００ｓｃｃｍ程度の流量で導入し、この状態で、交流電源８４からスパッタ電極８１ａ，８１ｂに電力を供給して、ターゲット８２ａ，８２ｂをスパッタした（スパッタ条件は、投入電力：２ｋＷ、基板温度：室温）。この状態で、回転ドラム４を回転させて基板Ｓをスパッタ領域８０Ａに搬送し、基板Ｓの表面に膜原料物質であるジルコニウム（Ｚｒ）を堆積させた。スパッタ時の成膜レートは、０．３５ｎｍ／秒であった。
【０１３７】
（４）次に、プラズマ処理領域６０Ａの内部に反応性ガス供給手段７０から酸素ガスを１００ｓｃｃｍ程度の流量で導入し、この状態で、高周波電源６５からアンテナ６３に周波数１３．５６ＭＨｚの交流電圧を印加して、プラズマ処理領域６０Ａの内部に酸素ガスのプラズマを発生させた（投入電力：１．５ｋＷ）。この状態で、回転ドラム４を回転させ、基板Ｓをプラズマ処理領域６０Ａに搬送した。プラズマ処理領域６０Ａの内部では、酸素ガスのプラズマが発生しているため、基板Ｓの表面に付着した膜原料物質のジルコニウム（Ｚｒ）は、この酸素ガスと反応して中間薄膜である酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）に変換させた。
【０１３８】
本例では、回転ドラム４を連続して回転させて、（３）と（４）を繰り返すことで基板Ｓ上に厚さ１２ｎｍのＺｒＯ２ 薄膜を形成した。
【０１３９】
（５）次に、スパッタ領域８０Ａ内の作動を停止し、スパッタ領域２０Ｂ内の圧力を０．２Ｐａに調整した。次に、スパッタ領域２０Ｂ内にスパッタガス供給手段９０からアルゴンガスを２００ｓｃｃｍ程度の流量で導入し、この状態で、交流電源８４からスパッタ電極８１ａ，８１ｂに電力を供給して、ターゲット８２ａ，８２ｂをスパッタした（スパッタ条件は、投入電力：３ｋＷ、基板温度：室温）。この状態で、回転ドラム４を回転させて基板Ｓをスパッタ領域２０Ｂに搬送し、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜と形成されたＺｒＯ２ 薄膜の表面に膜原料物質であるケイ素（Ｓｉ）を堆積させた。スパッタ時の成膜レートは、０．３７ｎｍ／秒であった。
【０１４０】
（６）次に、回転ドラム４を回転させ、基板Ｓをプラズマ処理領域６０Ａに搬送し、基板Ｓの表面に付着した膜原料物質のケイ素（Ｓｉ）を酸素ガスと反応させて酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）に変換させた。
【０１４１】
本例では、回転ドラム４を連続して回転させて、（５）と（６）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜と形成されたＺｒＯ２ 薄膜の表面に、厚さ４６ｎｍのＳｉＯ２ 薄膜を形成した。
【０１４２】
（７）次に、スパッタ領域２０Ｂ内の作動を停止し、（３）と（４）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜と形成されたＳｉＯ２ 薄膜の表面に、厚さ３８ｎｍのＺｒＯ２ 薄膜を形成した。
【０１４３】
（８）次に、（５）と（６）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜→ＺｒＯ２ 薄膜と形成されたＺｒＯ２ 薄膜の表面に、厚さ３５ｎｍのＳｉＯ２ 薄膜を形成した。
【０１４４】
（９）次に、スパッタ領域２０Ｂ内の作動を停止し、（３）と（４）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜と形成されたＳｉＯ２ 薄膜の表面に、厚さ３４ｎｍのＺｒＯ２ 薄膜を形成した。
【０１４５】
（１０）次に、スパッタ領域８０Ａとプラズマ処理領域６０Ａの作動を停止した後、蒸着プロセス領域３０Ａを作動させた。具体的には、坩堝３２に蒸着原料としてのＭｇＦ２ を充填し、電子ビームにて加熱し、真空チャンバ２内を密閉し、真空ポンプ１５ａを用いて真空チャンバ２内を約１×１０−３Ｐａ程度にまで減圧した。
【０１４６】
（１１）次に、上記（２）と同様に、モータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させた。回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、上記（２）と同様の条件で回転させた。
【０１４７】
（１２）次に、真空チャンバ２の内部が所定圧力で安定したらマスフローコントローラ２７を制御して、ガスボンベ２６から酸素を５０ｓｃｃｍ程度の流量で導入した。
【０１４８】
（１３）次に、電子銃電源３５によって電子銃３４に対する電力供給を開始し、その後、シャッタ３６を開放して、蒸着原料の蒸発物を蒸着プロセス領域３０Ａに拡散させ、その一部を、基板Ｓの最外に形成されたＺｒＯ２ 薄膜の上に付着させた。蒸着時の成膜レートは、０．１５ｎｍ／秒であった。
【０１４９】
（１４）次に、回転ドラム４の回転駆動によって回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓを、蒸着処理領域３０Ａからプラズマ処理領域６０Ａに移動させ、ここで蒸着処理されたフッ化マグネシウムの緻密化を行った。
【０１５０】
本例では、回転ドラム４を連続して回転させて、（１０）〜（１３）と（１４）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜→ＺｒＯ２ 薄膜と形成されたＺｒＯ２ 薄膜の表面に、厚さ１０８ｎｍのＭｇＦ２ 薄膜を形成し、本例の反射防止基材サンプルを得た。
【０１５１】
《実験例２》
本例では、回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）を２０ｒｐｍに減速し、ＺｒＯ２ 薄膜、ＳｉＯ２ 薄膜及びＭｇＦ２ 薄膜のいずれの薄膜も蒸着手段３０のみを用いて（基板温度：８０℃）、実験例１と同様の層構造となるように形成し、本例の反射防止基材サンプルを得た。各薄膜の厚さは次の通りであった。基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜（１６ｎｍ）→ＳｉＯ２ 薄膜（３７ｎｍ）→ＺｒＯ２ 薄膜（６０ｎｍ）→ＳｉＯ２ 薄膜（１６ｎｍ）→ＺｒＯ２ 薄膜（４９ｎｍ）→ＭｇＦ２ 薄膜（１００ｎｍ）。
【０１５２】
《実験例３》
基板温度を３００℃とした以外は、実験例２と同じ条件で本例の反射防止基材サンプルを得た。なお、各薄膜の厚さについては実験例２と同じであった。
【０１５３】
《評価》
まず、ＪＩＳ−Ｋ５４００（１９９０）に準拠した方法で、各サンプル表面の鉛筆引っかき値（鉛筆硬度）を測定した。その結果、実験例２のサンプルは測定値が４Ｈであり、十分な膜強度を有していないことが確認できた。その理由は、基板温度が低かったことによるものと推測される。これに対し、実験例１と実験例３のサンプルは測定値が９Ｈ以上であり、良好な鉛筆硬度を有することが確認できた。その理由は、ＭｇＦ２ 薄膜を形成する際の基板温度が十分に高かったからであると推測される。
【０１５４】
次に、煮沸させた純水に各サンプルを５時間、浸漬した後の各サンプルの状態（耐環境性）を目視により確認した。その結果、実験例２のサンプルはＭｇＦ２ 薄膜が消失しており、耐環境性に劣っていることが確認できた。その理由は、基板温度が低かったことにより、膜強度が劣っていたため剥がれ落ちたものと推測される。これに対し、実験例１と実験例３のサンプルは特に変化はなかった。その理由は、ＭｇＦ２ 薄膜を形成する際の基板温度が十分に高く、十分な膜強度を有していたことによるものと推測される。
【０１５５】
次に、実験例１と実験例３の各サンプルの透過率と反射率を、日立分光器Ｕ−４１００を用いて測定した。結果を図６及び図７に示す。これらの図に示すように、透過率も反射率も、実験例３のサンプルは、実験例１のサンプルと比較した劣っていることが確認できた。実験例３のサンプルが劣っている理由は、基板温度３００℃でＭｇＦ２ 薄膜を形成したので、ＺｒＯ２ 薄膜が白濁してしまった結果、光学特性が低下したものと推測される。
【０１５６】
以上より、実験例１で得られた反射防止基材サンプルの有用性が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】図１は第１実施形態に係る成膜装置を正面から見た断面図である。
【図２】図２は図１の成膜装置を側面から見た要部断面図である。
【図３】図３は図１の成膜装置のプラズマ処理領域周辺を拡大した説明図である。
【図４】図４は第２実施形態に係る成膜装置を正面から見た断面図である。
【図５】図５は図４の成膜装置のスパッタ領域周辺を拡大した説明図である。
【図６】図６は実験例１と実験例３で得られた反射防止基材サンプルの透過率を示すグラフである。
【図７】図７は実験例１と実験例３で得られた反射防止基材サンプルの反射率を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５８】
１，１ａ…成膜装置
１２，１４…仕切壁
１５ａ，２４…真空ポンプ（差動排気手段）
１６ａ−１，１６ａ−２，２３，７５ａ，９５ａ，９５ｃ…配管
Ｖ１〜Ｖ３…バルブ
２…真空チャンバ（真空容器）
２ａ…開口
２５…ガス導入管
２６…ガスボンベ
２７，７２…マスフローコントローラ
３０Ａ…蒸着処理領域（第１の領域）
３０…蒸着手段
３２…坩堝
３４…電子銃
３５…電子銃電源
３６…シャッタ
４…回転ドラム（回転体）
４ａ…基板保持板（基板保持移動手段）
４ｂ…フレーム
４ｃ…締結具
４０…モータ
４０ａ…モータ回転軸
４２…ドラム回転軸
６０Ａ…プラズマ処理領域（第２の領域）
６０…プラズマ発生手段（プラズマ処理手段）
６１Ａ…アンテナ収容室
６１…ケース体
６２…誘電体板
６３…アンテナ
６４…マッチングボックス
６５…高周波電源
７０…反応性ガス供給手段
７１…酸素ガスボンベ
８０Ａ…スパッタ領域（第３の領域）
８０…スパッタ手段
８１ａ，８１ｂ…スパッタ電極
８２ａ，８２ｂ…ターゲット
８３…トランス
８４…交流電源
９０…スパッタガス供給手段
９２…スパッタガスボンベ
９５ｂ…導入口
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ化マグネシウムなどのフッ化物材料は反射防止膜として有用であることが知られている。また、スパッタリング法は、高速で成膜が可能であり、また、緻密な膜が容易に得られることから、産業上、好適な成膜方法であることも知られている。
【０００３】
しかしながら、フッ化物材料のターゲットを用いてスパッタリング法でフッ化物材料の薄膜を成膜すると、成膜速度（厚み換算での堆積速度）が非常に低く（例えば０．０１ｎｍ／秒程度以下）、しかも成膜後の薄膜中でフッ素原子が著しく欠損し、十分な特性を得ることができない。
【０００４】
これに対し、金属ターゲットを用いてスパッタリング法でフッ化物材料の薄膜を成膜すると、プラズマ中に遊離したフッ素原子がスパッタリング装置の真空容器の内壁や真空排気用の配管を腐食させるとともに、真空容器の内部を大気開放するときに真空容器の内壁からフッ素原子が遊離し、人体に悪影響を与えるとの問題を生じうる。
【０００５】
そこで、スパッタリング法では成膜が不適なフッ化物材料などの薄膜材料を、抵抗加熱や電子銃を用いて蒸着する方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、この方法では、成膜対象である基板を３００℃近くにまで加熱しないと、実用に耐えられる硬度や密着性を持つ反射防止膜を基板上に形成することはできない。その結果、耐熱温度が低いプラスチック基板などには、この種の反射防止膜を成膜することは困難であった。
【０００７】
このような問題を解決する技術として、基板を加熱せず、基板の表面に電子線照射を行いながら、フッ化マグネシウムなどのフッ化物材料の薄膜を基板上に成膜する手法が提案されている（特許文献１）。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１０２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の技術では、成膜速度を高めることができるものの（例えば０．２ｎｍ／秒程度以上）、基板上に形成されるフッ化物材料の薄膜中でのフッ素原子の解離を十分に防止することができず、依然として十分な特性を得ることができなかった。
【００１０】
発明が解決しようとする課題は、十分な特性を備えたフッ化物材料の薄膜を効率的に基板上に形成することができる成膜方法を提供することである。また、この方法を実現するのに適した成膜装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下の解決手段では、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【００１２】
第１の発明に係る成膜方法は、基板（Ｓ）上にフッ化物材料の薄膜を形成する成膜方法であって、真空を維持した状態で、第１の領域（３０Ａ）及び第１の領域とは異なる第２の領域（６０Ａ）の各領域間で、基板（Ｓ）を繰り返し移動させる第１の工程と、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を第１の領域（３０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に付着させる第２の工程と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に付着した蒸着原料の蒸発物を処理する第３の工程と、第２の工程及び第３の工程を必要数繰り返し、基板（Ｓ）上にフッ化物材料の薄膜を形成する第４の工程とを、有する。
【００１３】
第１の発明に係る成膜装置（１）は、基板（Ｓ）上にフッ化物材料の薄膜を形成する成膜装置であって、第１の領域（３０Ａ）及び第１の領域とは異なる第２の領域（６０Ａ）の各領域間で、基板（Ｓ）を繰り返し移動させる基板保持移動手段（４ａ）と、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を第１の領域（３０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に付着させる蒸着手段（３０）と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に付着した蒸着原料の蒸発物を処理するプラズマ処理手段（６０）とを、真空容器（２）内に少なくとも有する。
【００１４】
上記発明において、第１の領域（３０Ａ）及び第２の領域（６０Ａ）は、基板保持移動手段（４ａ）を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されていてもよい。
【００１５】
上記発明において、真空容器（２）内のプラズマ処理手段（６０）が配置される近傍には、真空容器（２）内の差動排気を行う差動排気手段（１５ａ，２４）が設置してあってもよい。
【００１６】
上記発明において、基板保持移動手段（４ａ）は、真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）に交差する方向（Ｚ）に沿った軸線（Ｚ１）を中心に回転可能な回転体（４）の外周に設けられており、蒸着手段（３０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）の下方に設けられており、プラズマ処理手段（６０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）の上方に設けられており、基板保持移動手段（４ａ）の上端からプラズマ処理手段（６０）までの距離をＤ１とし、基板保持移動手段（４ａ）の下端から蒸着手段（３０）までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の４倍以上であってもよい。
【００１７】
第２の発明に係る成膜方法は、基板（２）上に高屈折率材料の薄膜とフッ化物材料の薄膜を形成する成膜方法であって、真空を維持した状態で、第１の領域（３０Ａ）、第１の領域とは異なる第２の領域（６０Ａ）並びに第１の領域及び第２の領域の何れとも異なる第３の領域（８０Ａ）の各領域間で、基板（Ｓ）を繰り返し移動させる第１の工程と、高屈折率材料のターゲットをスパッタすることにより、第３の領域（８０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に超薄膜を形成する第２の工程と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に形成された超薄膜の膜組成を変換させる第３の工程と、第２の工程及び第３の工程を必要数繰り返し、基板（Ｓ）上に高屈折率材料の薄膜を形成する第４の工程と、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を第１の領域（３０Ａ）に導入された基板（Ｓ）の高屈折材料の薄膜上に付着させる第５の工程と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に付着した蒸着原料の蒸発物を処理する第６の工程と、第５の工程及び第６の工程を必要数繰り返し、基板（Ｓ）に形成された高屈折率材料の薄膜上にフッ化物材料の薄膜を形成する第７の工程とを、有する。
【００１８】
第２の発明に係る成膜装置（１ａ）は、基板（Ｓ）上に高屈折率材料の薄膜とフッ化物材料の薄膜を形成する成膜装置であって、第１の領域（３０Ａ）、第１の領域とは異なる第２の領域（６０Ａ）並びに第１の領域及び第２の領域の何れとも異なる第３の領域（８０Ａ）の各領域間で、基板（Ｓ）を繰り返し移動させる基板保持移動手段（４ａ）と、高屈折率材料のターゲットをスパッタすることにより、第３の領域（８０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に超薄膜を形成するスパッタ手段（８０）と、フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を第１の領域（３０Ａ）に導入された基板（Ｓ）又は基板（Ｓ）に形成された膜組成変換後の高屈折率材料の薄膜上に付着させる蒸着手段（３０）と、反応性ガスのプラズマを第２の領域（６０Ａ）に導入された基板（Ｓ）に接触させることにより、基板（Ｓ）に形成された超薄膜の反応処理と基板（Ｓ）に付着した蒸着原料の蒸発物の処理を行うプラズマ処理手段（６０Ａ）とを、真空容器（２）内に少なくとも有する。
【００１９】
上記発明において、第１の領域（３０Ａ）、第２の領域（６０Ａ）及び第３の領域（８０Ａ）は、基板保持移動手段（４ａ）を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されていてもよい。
【００２０】
上記発明において、真空容器（２）内のプラズマ処理手段（６０）が配置される近傍には、真空容器（２）内の差動排気を行う差動排気手段（１５ａ，２４）が設置してあってもよい。
【００２１】
上記発明において、基板保持移動手段（４ａ）は、真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）に交差する方向（Ｚ）に沿った軸線（Ｚ１）を中心に回転可能な回転体（４）の外周に設けられており、スパッタ手段（８０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）の側方に設けられており、蒸着手段（８０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも真空容器（２）の鉛直方向（Ｘ）の下方に設けられており、プラズマ処理手段（６０）は、基板保持移動手段（４ａ）よりも鉛直方向（Ｘ）の上方に設けられており、基板保持移動手段（４ａ）の上端からプラズマ処理手段（６０）までの距離をＤ１とし、基板保持移動手段（４ａ）の下端から蒸着手段（３０）までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の少なくとも４倍以上であってもよい。
【００２２】
上記発明において、スパッタ手段（８０）は、鉛直方向（Ｘ）の一側方に設けられた第１のスパッタ手段（２０）と、鉛直方向（Ｘ）の他側方に設けられた第２のスパッタ手段（２０）で構成されていてもよい。
【００２３】
この発明でいう「超薄膜」とは、超薄膜が複数回堆積されて最終的な薄膜となることから、この「薄膜」との混同を防止するために用いた用語であり、最終的な「薄膜」より十分薄いという意味である。
【発明の効果】
【００２４】
上記発明によれば、第１の領域と第２の領域の間で基板を繰り返し移動させながら、基板に対して蒸着原料の蒸発物の付着とプラズマ処理を繰り返すので、基板上に形成されるフッ化物材料の薄膜中でのフッ素原子の解離を十分に防止することができる。その結果、十分な特性（例えば硬度が高いなど）を備えたフッ化物材料の薄膜を効率的に基板上に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
《第１実施形態》
《成膜装置》
図１に示すように、本実施形態に係る成膜装置１は真空チャンバ２を有する。真空チャンバ２（真空容器）は、公知の成膜装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、ほぼ直方体形状をした中空体である。真空チャンバ２には、扉を介して、ロードロック室が接続されていてもよい。ロードロック室を備えていると、真空チャンバ２内の真空状態を保持した状態で、後述する基板Ｓの搬入出を行うことが可能となる。なお、真空チャンバ２は、必ずしもロードロック室を備えるロードロック方式である必要はなく、ロードロック室を設けないシングルチャンバ方式を採用することも可能である。また、複数の真空室を備えたマルチチャンバ方式を採用することもできる。
【００２７】
真空チャンバ２の内部には、回転ドラム４が設置してある。回転ドラム４（回転体）は、成膜対象である基板Ｓを真空チャンバ２の内部で保持するための筒状の部材である。
【００２８】
図２に示すように、回転ドラム４は、複数の基板保持板４ａと、フレーム４ｂと、基板保持板４ａ及びフレーム４ｂを締結する締結具４ｃとを備えている。基板保持板４ａ（基板保持移動手段）は、ステンレススチール製の平板状部材で、基板Ｓを保持するための複数の基板保持孔を基板保持板４ａの長手方向に沿って板面中央部に一列に備えている。基板Ｓは、基板保持板４ａの基板保持孔に収納され、脱落しないようにネジ部材等を用いて基板保持板４ａに固定される。また、基板保持板４ａの長手方向（Ｚ方向）の両端部には、締結具４ｃを挿通可能なネジ穴が板面に設けられている。
【００２９】
フレーム４ｂは、例えばステンレススチール製からなり、上下（Ｘ方向）に配設された２つの環状部材で構成されている。フレーム４ｂの各環状部材には、基板保持板４ａのネジ穴と対応する位置にネジ穴が設けられている。基板保持板４ａとフレーム４ｂは、例えばボルト及びナットからなる締結具４ｃを用いて固定される。
【００３０】
なお、本実施形態では、回転ドラム４は、平板状の基板保持板４ａを複数配置しているため横断面が多角形をした多角柱状をしているが、この多角柱状に限定されず、円筒状や円錐状であってもよい。
【００３１】
本実施形態の回転ドラム４は、真空チャンバ２の内部と、扉を介して真空チャンバ２に接続されたロードロック室との間を移動できるように構成されている。すなわち、回転ドラム４は、真空チャンバ２の内部とロードロック室との間に設置されたレールに沿って、真空チャンバ２の内部とロードロック室との間を移動する。回転ドラム４は、円筒の筒方向（Ｚ方向）の中心軸線Ｚ１が真空チャンバ２の前後方向（Ｚ方向）になるように真空チャンバ２の内部に配設される。
【００３２】
本実施形態では、基板保持板４ａをフレーム４ｂに取り付ける際やフレーム４ｂから取り外す際には、回転ドラム４はロードロック室に搬送されて、このロードロック室内で基板保持板４ａがフレーム４ｂに着脱される。一方、成膜の際には、回転ドラム４は真空チャンバ２内部に搬送され、真空チャンバ２内で回転可能な状態とされる。
【００３３】
回転ドラム４の後面中心部は、モータ回転軸４０ａの前面と係合する形状になっている。回転ドラム４とモータ回転軸４０ａとは、モータ回転軸４０ａの中心軸線と回転ドラム４の中心軸線Ｚ１とが一致するよう位置決めされ、両者が係合することにより連結されている。回転ドラム４後面のモータ回転軸４０ａと係合する面は、絶縁部材で構成されている。これにより、基板Ｓの異常放電を防止することが可能となる。また、真空チャンバ２とモータ回転軸４０ａとの間は、Ｏリングで気密が保たれている。
【００３４】
真空チャンバ２の内部の真空状態を維持した状態で、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることで、モータ回転軸４０ａが回転する。この回転に伴って、モータ回転軸４０ａに連結された回転ドラム４は軸線Ｚ１を中心に回転する。各基板Ｓは回転ドラム４上に保持されているため、回転ドラム４が回転することで軸線Ｚ１を公転軸として公転する。
【００３５】
回転ドラム４の前面にはドラム回転軸４２が設けられており、回転ドラム４の回転に伴ってドラム回転軸４２も回転する。真空チャンバ２の前壁面（Ｚ方向）には孔部が形成されており、ドラム回転軸４２はこの孔部を貫通して真空チャンバ２の外部に通じている。孔部の内面には軸受が設けられており、回転ドラム４の回転をスムーズに行えるようにしている。真空チャンバ２とドラム回転軸４２との間は、Ｏリングで気密が保たれている。
【００３６】
《蒸着処理領域、蒸着手段》
図１に戻り、本実施形態では、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）の下方には、蒸着処理領域３０Ａが設けられている。蒸着処理領域３０Ａ（第１の領域）は、蒸着法により、基板Ｓの表面にフッ化物材料の薄膜を形成する領域である。フッ化物材料は、通常、酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）よりも屈折率の低い薄膜材料である。フッ化物材料としては、例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）、ＣａＦ２ 、ＬｉＦ、Ｌａ２ Ｆ３ などが挙げられる。
【００３７】
蒸着処理領域３０Ａの下方（真空チャンバ２の内底壁）には、蒸着手段３０が設けられている。蒸着手段３０は、本実施形態では電子ビーム蒸着源である場合を例示する。
【００３８】
本実施形態の蒸着手段３０は、フッ化物材料を含む蒸着原料を保持する坩堝３２と、坩堝３２に充填された蒸着原料に照射する電子ビームを発生させる電子銃３４とを備えている。
【００３９】
坩堝３２には水冷可能に配管が施されている。坩堝３２に充填された蒸着原料に電子ビームを照射することにより、蒸着原料を蒸発させることができるようになっている。
【００４０】
電子銃３４には電子銃電源３５が接続されている。電子銃電源３５によって電子銃３４に電力を供給することで、電子銃３４から電子ビームを発生させて、この電子ビームによって坩堝３２に充填された蒸着原料が加熱される。
【００４１】
本実施形態では、坩堝３２の上方には、シャッタ３６が移動可能に配置してあり、坩堝３２内の蒸着原料が十分に加熱され、蒸着処理の準備が整った後に開放されるようになっている。
【００４２】
蒸着処理領域３０Ａの下方には、排気用の配管２３が接続されており、この配管２３には蒸着処理領域３０Ａを排気するための真空ポンプ２４（差動排気手段）が接続されている。真空ポンプ２４とコントローラ（図示省略）によって蒸着処理領域３０Ａ内の真空度を調節することができるようになっている。
【００４３】
蒸着処理領域３０Ａに相当する真空チャンバ２の測方（Ｚ方向）には、扉３が設けられており、扉３はスライド又は回動することで開閉する。扉３の外側には、別途、ロードロック室が接続されていてもよい。
【００４４】
本実施形態では、蒸着手段３０として、抵抗過熱蒸発源や、高周波加熱蒸発源を用いたり、レーザービームを用いた蒸着源を用いることもできる。抵抗過熱蒸発源は、蒸着原料が充填されたヒータやボードに通電することで発生する電熱を利用して蒸着原料の蒸発を行う蒸着源である。高周波加熱蒸発源は、アルミナ等の坩堝に充填した蒸着原料を高周波コイルによる高周波誘導で加熱して蒸着原料の蒸発を行う蒸着源である。
【００４５】
また、蒸着処理領域３０Ａ内にイオンビーム照射手段（図示省略）を設け、イオンビーム照射手段からイオンビームを、基板保持板４ａ（図２参照）に保持された基板Ｓに向けて照射しながら成膜を行うこともできる。イオンビーム照射手段としては、直流型、高周波型、マイクロ波型といった各種のイオン源を用いることができる。このようにイオンビーム照射手段を用いて成膜を行うことで、高いエネルギーをもつイオンの補助を行いながら蒸着を行うことができる。
【００４６】
また、蒸着処理領域３０Ａの回転ドラム４手前付近に、膜厚補正板（図示省略）を配置してもよい。膜厚補正板は、板状の部材である。この膜厚補正板は、蒸着手段３０から発生する原料蒸発物が、基板保持板４ａ（図２参照）に保持された基板Ｓに均一に、又は所望の分布で到達するようにするためのものであり、基板保持板４ａと蒸着手段３０との間に位置するように設置される。膜厚補正板の形状は、基板の配置や、基板保持板４ａと蒸着手段３０との相対的な位置や、形成させようとする薄膜の膜厚分布等に応じて種々の形状を採用することができる。
【００４７】
《プラズマ処理領域、プラズマ発生手段》
本実施形態では、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）に配置される上内壁には、回転ドラム４へ面した位置に、仕切壁１４が立設されている。仕切壁１４は、例えば真空チャンバ２と同じ構成部材であるステンレススチールなどで構成される。仕切壁１４は、上下左右に一つずつ配設された平板部材により構成されており、真空チャンバ２の上内壁面から回転ドラム４に向けて四方を囲んだ状態となっている。これにより、プラズマ処理領域６０Ａが真空チャンバ２の内部で区画される。すなわち、本実施形態では、回転ドラム４を挟んで、蒸着処理領域３０Ａとは反対の方向（真空チャンバ２の鉛直方向の上方。略１８０°の方向）に、蒸着処理領域３０Ａと空間的に分離された位置に、プラズマ処理領域６０Ａが設けられている。
【００４８】
真空チャンバ２の上内壁は、外方（上方）に突出した横断面凸状をしており、突出した壁面には、プラズマ処理領域６０Ａに面するようにプラズマ発生手段６０が設けられている。したがって、プラズマ処理領域６０Ａは、真空チャンバ２の内壁面と、仕切壁１４と、回転ドラム４の外周面と、プラズマ発生手段６０により囲繞された領域に形成されている。
【００４９】
プラズマ処理領域６０Ａ（第２の領域）は、蒸着処理領域３０Ａでの蒸着手段３０により基板Ｓに付着した蒸着原料の蒸発物をプラズマ処理し、緻密化させた薄膜を形成する領域である。これにより、基板Ｓ上に形成される蒸着膜の耐久性が向上する。具体的には、例えば膜硬度などを高めることができる。
【００５０】
図３に示すように、プラズマ処理領域６０Ａに対応する真空チャンバ２の上壁面には、プラズマ発生手段６０を設置するための開口２ａが形成されている。また、プラズマ処理領域６０Ａには配管７５ａが接続されている。配管７５ａの一端にはマスフローコントローラ７２が接続されており、このマスフローコントローラ７２は更に酸素ガスボンベ７１に接続されている。このため、プラズマ処理領域６０Ａ内に酸素ガスボンベ７１から酸素ガスを供給することが可能となっている。
【００５１】
本実施形態のプラズマ発生手段６０（プラズマ処理手段）は、ケース体６１と、誘電体板６２と、アンテナ６３と、マッチングボックス６４と、高周波電源６５とを備える。
【００５２】
ケース体６１は、真空チャンバ２の壁面に形成された開口２ａを塞ぐ形状を備え、ボルトで真空チャンバ２の開口２ａを塞ぐように固定されている。ケース体６１が真空チャンバ２の壁面に固定されることで、プラズマ発生手段６０は真空チャンバ２の壁面に取り付けられている。本実施形態において、ケース体６１はステンレスで形成されている。
【００５３】
誘電体板６２は、板状の誘電体で形成されている。本実施形態において、誘電体板６２は石英で形成されているが、誘電体板６２の材質としてはこのような石英だけではなく、Ａｌ２ Ｏ３ 等のセラミックス材料で形成されたものでもよい。誘電体板６２は、固定枠でケース体６１に固定されている。誘電体板６２がケース体６１に固定されることで、ケース体６１と誘電体板６２によって囲繞された領域にアンテナ収容室６１Ａが形成される。
【００５４】
ケース体６１に固定された誘電体板６２は、開口２ａを介して真空チャンバ２の内部（プラズマ処理領域６０Ａ）に臨んで設けられている。このとき、アンテナ収容室６１Ａは、真空チャンバ２の内部と分離している。すなわち、アンテナ収容室６１Ａと真空チャンバ２の内部とは、誘電体板６２で仕切られた状態で独立した空間を形成している。また、アンテナ収容室６１Ａと真空チャンバ２の外部は、ケース体６１で仕切られた状態で独立の空間を形成している。本実施形態では、このように独立の空間として形成されたアンテナ収容室６１Ａの中に、アンテナ６３が設置されている。なお、アンテナ収容室６１Ａと真空チャンバ２の内部、アンテナ収容室６１Ａと真空チャンバ２の外部との間は、それぞれＯリングで気密が保たれている。
【００５５】
本実施形態では、配管１６ａ−１から配管１６ａ−２が分岐している。この配管１６ａ−２はアンテナ収容室６１Ａに接続されており、アンテナ収容室６１Ａの内部を排気して真空状態にする際の排気管としての役割を備えている。
【００５６】
配管１６ａ−１には、真空ポンプ１５ａ（差動排気手段）から真空チャンバ２の内部に連通する位置にバルブＶ１、Ｖ２が設けられている。また、配管１６ａ−２には、真空ポンプ１５ａからアンテナ収容室６１Ａの内部に連通する位置にバルブＶ３が設けられている。バルブＶ２，Ｖ３のいずれかを閉じることで、アンテナ収容室６１Ａの内部と真空チャンバ２の内部との間での気体の移動は阻止される。真空チャンバ２の内部の圧力や、アンテナ収容室６１Ａの内部の圧力は、真空計で測定される。
【００５７】
本実施形態では、成膜装置１（図１参照）に制御装置を備えている。この制御装置には、真空計の出力が入力される。制御装置は、入力された真空計の測定値に基づいて、真空ポンプ１５ａによる排気を制御して、真空チャンバ２の内部やアンテナ収容室６１Ａの内部の真空度を調整する機能を備える。本実施形態では、制御装置がバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の開閉を制御することで、真空チャンバ２の内部とアンテナ収容室６１Ａの内部を同時に、又は独立して排気できる。
【００５８】
本実施形態では、真空ポンプ１５ａを適切に制御することで、成膜領域での成膜雰囲気を安定化することができる。
【００５９】
アンテナ６３は、高周波電源６５から電力の供給を受けて真空チャンバ２の内部（プラズマ処理領域６０Ａ）に誘導電界を発生させ、プラズマ処理領域６０Ａにプラズマを発生させる手段である。アンテナ６３は、銅で形成された円管状の本体部と、本体部の表面を被覆する銀で形成された被覆層を備えている。すなわち、アンテナ６３の本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い銅で円管状に形成し、アンテナ６３の表面を銅よりも電気抵抗の低い銀で被覆している。これにより、高周波に対するアンテナ６３のインピーダンスを低減して、アンテナ６３に電流を効率よく流すことによりプラズマを発生させる効率を高めている。
【００６０】
本実施形態の成膜装置１（図１参照）では、高周波電源６５からアンテナ６３に周波数１〜２７ＭＨｚの交流電圧を印加して、プラズマ処理領域６０Ａに反応性ガスのプラズマを発生させるように構成されている。
【００６１】
アンテナ６３は、マッチング回路を収容するマッチングボックス６４を介して高周波電源６５に接続されている。マッチングボックス６４内には、図示しない可変コンデンサが設けられている。
【００６２】
アンテナ６３は、導線部を介してマッチングボックス６４に接続されている。導線部はアンテナ６３と同様の素材からなる。ケース体６１には、導線部を挿通するための挿通孔が形成されており、アンテナ収容室６１Ａ内側のアンテナ６３と、アンテナ収容室６１Ａ外側のマッチングボックス６４とは、挿通孔に挿通される導線部を介して接続される。導線部と挿通孔との間にはシール部材が設けられ、アンテナ収容室６１Ａの内外で気密が保たれる。
【００６３】
アンテナ６３と回転ドラム４との間には、イオン消滅手段としてのグリッド６６が設けられていてもよい。グリッド６６は、アンテナ６３で発生したイオンの一部や電子の一部を消滅させるためのものである。グリッド６６は、導電体からなる中空部材であり、アースされている。中空部材からなるグリッド６６の内部に冷却媒（例えば冷却水）を流すために、グリッド６６の端部には冷却媒を供給するホースが接続されている。
【００６４】
また、プラズマ処理領域６０Ａの内部及びその周辺には、反応性ガス供給手段７０が設けられている。本実施形態の反応性ガス供給手段７０は、反応性ガスとしての酸素ガスを貯蔵する酸素ガスボンベ７１と、酸素ガスボンベ７１より供給される酸素ガスの流量を調整するマスフローコントローラ７２と、酸素ガスをプラズマ処理領域６０Ａに導入する配管７５ａとを備えている。なお、反応性ガスは、酸素ガスに限定されず、窒素ガス、フッ素ガス、オゾンガスなどであってもよい。
【００６５】
図１及び図２に戻り、本実施形態では、モータ４０によって回転ドラム４が回転すると、回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓが公転して、蒸着処理領域３０Ａに面する位置とプラズマ処理領域６０Ａに面する位置との間を繰り返し移動することになる。そして、このように基板Ｓが公転することで、蒸着処理領域３０Ａでの蒸着処理と、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理とが順次繰り返し行われて、基板Ｓの表面に薄膜が形成される。
【００６６】
特に、酸素ガスボンベ７１から配管７５ａを通じて酸素ガスがプラズマ処理領域６０Ａに導入された状態で、アンテナ６３に高周波電源６５から電力が供給されると、プラズマ処理領域６０Ａ内のアンテナ６３に面した領域にプラズマが発生し、基板Ｓの表面に形成された蒸着膜が緻密化されて十分な特性を持つ薄膜となる。
【００６７】
本実施形態では、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）に沿った回転ドラム４の上端からプラズマ処理手段６０までの距離をＤ１とし、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）に沿った回転ドラム４の下端から蒸着手段３０までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の４倍以上となるように、プラズマ処理手段６０と蒸着手段３０を配置することが好ましい。このように配置することにより、プラズマ処理手段６０が蒸着物質により汚染されないようにすることができる。
【００６８】
《成膜方法》
次に、成膜装置１を用いた本実施形態の成膜方法の一例を説明する。
【００６９】
本実施形態では、基板Ｓの上に、ＭｇＦ２ の薄膜を形成する場合を例示する。
【００７０】
（１）図１〜図３に示すように、まず、真空チャンバ２の外で回転ドラム４に基板Ｓをセットし、真空チャンバ２のロードロック室内に収容する。その後、レールに沿って回転ドラム４を真空チャンバ２の内部に移動させる。これととともに、坩堝３２に蒸着原料を充填して加熱する。そして、真空チャンバ２内を密閉し、真空ポンプ１５ａを用いて真空チャンバ２内を、例えば約１×１０−３Ｐａ以下程度にまで減圧する。このとき、基板Ｓを加熱することを要しない（室温）。ただし、例えば２２０℃以下程度、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下であって、好ましくは５０℃以上程度の低温であれば、基板Ｓを加熱してもよい。
【００７１】
基板Ｓとしては、耐熱温度が高いガラス材料を用いることができるが、本実施形態では耐熱温度が低いプラスチック材料も用いることができる。本実施形態では基板Ｓを加熱することを要しないからである。
【００７２】
ガラス材料とは、酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）で形成された材料であり、具体的には、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなどが挙げられる。
【００７３】
プラスチック材料としては、例えばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート−ポリエチレンテレフタレート共重合体、ポリカーボネート−ポリブチレンテレフタレート共重合体、アクリル（ＰＭＭＡも含む）、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンからなる群より選択される樹脂材料、またはこれらの材料とガラス繊維及び／又はカーボン繊維との混合物などが挙げられる。
【００７４】
基板Ｓの形状は、円板状に限らず、表面に薄膜を形成できる他の形状、例えばレンズ形状、円筒状、円環状といった形状であってもよい。
【００７５】
本実施形態では、蒸着原料として、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）を用いる。ただし、これに限定されないことは勿論である。
【００７６】
（２）次に、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させる（第１の工程）。
【００７７】
回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、例えば２５ｒｐｍ以上、好ましくは３０ｒｐｍ以上、より好ましくは５０ｒｐｍ以上で選択される。ＲＳの値を小さくしすぎると、１枚の基板Ｓに対する蒸着処理時間が長くなり、その結果、基板Ｓに形成される薄膜の膜厚が厚くなって、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理を十分に行うことができない傾向がある。これに対し、ＲＳの値を大きく過ぎると、１枚の基板Ｓに対する蒸着処理時間が短くなり、各基板Ｓ上に堆積する粒子数が少なくなって薄膜の膜厚が薄くなり過ぎ、作業効率に影響を与えるおそれもある。このため、ＲＳの上限は、好ましくは２５０ｒｐｍ、より好ましくは２００ｒｐｍ、さらに好ましくは１００ｒｐｍである。
【００７８】
（３）次に、電子銃電源３５によって電子銃３４に対する電力供給を開始する。このとき、シャッタ３６が開放されると、加熱された蒸着原料の蒸発物は、蒸着処理領域３０Ａに拡散し、その一部が、回転中の基板保持板４ａに保持された基板Ｓに付着し、所定厚みの膜形成が行われる（第２の工程）。本実施形態では、蒸着時の成膜レートは、例えば０．１ｎｍ／秒以上、好ましくは０．２〜０．４ｎｍ／秒である。
【００７９】
（４）次に、蒸着処理を行った後には、回転ドラム４の回転駆動によって回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓを、蒸着処理領域３０Ａに面する領域からプラズマ処理領域６０Ａに面する領域に移動させる。プラズマ処理領域６０Ａに面する領域に基板を移動させるには、本実施形態では、回転ドラム４を軸線Ｚ１の回りに回転させることにより行う。
【００８０】
本実施形態では、プラズマ処理領域６０Ａで、蒸着処理されたフッ化マグネシウムの蒸発物の緻密化を行う。
【００８１】
プラズマ処理領域６０Ａには、酸素ガスボンベ７１から配管７５ａを通じて酸素ガスを導入するとともに、この状態でアンテナ６３に高周波電源６５から電力を供給し、プラズマ処理領域６０Ａ内のアンテナ６３に面した領域にプラズマを発生させる。なお、プラズマ処理領域６０Ａの圧力は、０．０７〜１Ｐａに維持する。プラズマ中には、酸素ガスの活性種が存在し、この酸素ガスの活性種は、プラズマ処理領域６０Ａに導かれる。
【００８２】
そして、回転ドラム４が回転して、フッ化マグネシウムの蒸着物が付着した基板Ｓが、プラズマ処理領域６０Ａに面する領域に導入されると、プラズマ処理領域６０Ａでは、蒸着処理されたフッ化マグネシウム蒸発物を緻密化させる工程を行う（第３の工程）。すなわち、フッ化マグネシウムの蒸着物を酸素ガスの活性種に接触させて、膜の緻密化を行う。
【００８３】
（５）以上のように、基板Ｓが公転することで、蒸着処理領域３０Ａでの蒸着処理と、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理とが順次繰り返されることにより、基板Ｓの表面にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）からなる薄膜が所定厚みで形成される（第４の工程）。
【００８４】
成膜装置１を用いた本実施形態の成膜方法によれば、蒸着処理領域３０Ａとプラズマ処理領域６０Ａの間で基板Ｓを繰り返し移動させながら、基板Ｓに対して蒸着原料の蒸発物であるフッ化マグネシウムの付着とプラズマ処理による緻密化を繰り返すので、基板Ｓ上に形成される膜中でのフッ素原子の解離を十分に防止することができる。その結果、十分な硬度（引いては耐久性）を備えたＭｇＦ２ 薄膜を効率的に基板Ｓ上に形成することができる。
【００８５】
《第２実施形態》
本実施形態では、上述した第１実施形態と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
《成膜装置》
図４に示すように、本実施形態に係る成膜装置１ａは、第１実施形態の成膜装置１（図１参照）の構成要素の他に、スパッタ手段８０と、スパッタガス供給手段９０とをさらに備えている。図中では、プラズマ発生手段６０と同様にスパッタ手段８０も破線で、反応性ガス供給手段７０と同様にスパッタガス供給手段９０も一点鎖線で表示している。
【００８７】
《スパッタ領域、スパッタ手段》
本実施形態では、真空チャンバ２の鉛直方向（Ｘ方向）の測方には、回転ドラム４へ面した位置に仕切壁１２が立設されている。仕切壁１２は、真空チャンバ２と同じステンレススチール製の部材である。仕切壁１２は、上下左右に一つずつ配設された平板部材により構成されており、真空チャンバ２の内壁面から回転ドラム４に向けて四方を囲んだ状態となっている。これにより、スパッタ領域８０Ａが真空チャンバ２の内部で区画される。
【００８８】
真空チャンバ２の側壁は、外方に突出した横断面凸状をしており、突出した壁面にはスパッタ手段８０（第１のスパッタ手段、第２のスパッタ手段）が設けられている。
【００８９】
スパッタ領域８０Ａ（第３の領域）は、真空チャンバ２の内壁面と、仕切壁１２と、回転ドラム４の外周面と、スパッタ手段８０（第１のスパッタ手段）により囲繞された領域に形成されている。スパッタ領域８０Ａでは、基板Ｓの表面に膜原料物質を付着させるスパッタ処理が行われる。
【００９０】
スパッタ領域８０Ｂは、スパッタ領域８０Ａから回転ドラム４の回転軸を中心として１８０°離間した位置に、スパッタ領域８０Ａと同様の構成で配置されている。本実施形態では、回転ドラム４を挟んで、スパッタ領域８０Ａとは反対の方向（真空チャンバ２のＹ方向。略１８０°の方向）に、スパッタ領域８０Ａと空間的に分離された位置に、スパッタ領域８０Ｂが設けられている。すなわち、本実施形態では、蒸着処理領域３０Ａ、プラズマ処理領域６０Ａ及びスパッタ領域８０Ａ，８０Ｂは何れも、回転ドラム４を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されている。
【００９１】
モータ４０（図２参照）によって回転ドラム４が回転すると、回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓが公転して、スパッタ領域８０Ａに面する位置とプラズマ処理領域６０Ａに面する位置との間を繰り返し移動することになる。そして、このように基板Ｓが公転することで、スパッタ領域８０Ａでのスパッタ処理と、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理とが順次繰り返し行われて、基板Ｓの表面に薄膜が形成される。
【００９２】
以下では、スパッタ領域８０Ａについて説明し、これと同様の構成のスパッタ領域２０Ｂの説明を省略する。
【００９３】
図５に示すように、スパッタ手段８０（第１のスパッタ手段）は、一対のターゲット８２ａ，８２ｂと、ターゲット８２ａ，８２ｂを保持する一対のスパッタ電極８１ａ，８１ｂと、スパッタ電極８１ａ，８１ｂに電力を供給する交流電源８４と、交流電源８４からの電力量を調整する電力制御手段としてのトランス８３により構成される。
【００９４】
真空チャンバ２の壁面は外方に突出しており、この突出部の内壁にスパッタ電極８１ａ，８１ｂが側壁を貫通した状態で配設されている。このスパッタ電極８１ａ，８１ｂは、接地電位にある真空チャンバ２に絶縁部材を介して固定されている。
【００９５】
本実施形態のターゲット８２ａ，８２ｂは、膜原料物質を平板状に形成したものであり、後述するように回転ドラム４の側面に対向するようにスパッタ電極８１ａ，８１ｂにそれぞれ保持される。本実施形態では、ターゲット８２ａ，８２ｂとして、低屈折率物質としてのケイ素（Ｓｉ）、中屈折率物質としてのアルミニウム（Ａｌ）、高屈折率物質としてのチタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）などが用いられる。本実施形態では、Ｚｒターゲットを用いる場合を例示する。
【００９６】
スパッタ電極８１ａ，８１ｂは、複数の磁石が所定の方向に配置された構造を有している。スパッタ電極８１ａ，８１ｂは、トランス８３を介して交流電源８４に接続され、両電極に１ｋ〜１００ｋＨｚの交番電界が印加できるように構成されている。スパッタ電極８１ａ，８１ｂには、ターゲット８２ａ，８２ｂがそれぞれ保持されている。ターゲット８２ａ，８２ｂの形状は平板状であり、図２に示されるように、ターゲット８２ａ，８２ｂの長手方向が回転ドラム４の回転軸線Ｚ１と平行になるように設置されている。
【００９７】
スパッタ領域８０Ａの周辺にはアルゴン等のスパッタガスを供給するスパッタガス供給手段９０が設けられている。スパッタガス供給手段９０は、スパッタガス貯蔵手段としてのスパッタガスボンベ９２と、スパッタガス供給路としての配管９５ａ及び配管９５ｃと、スパッタガスの流量を調整するスパッタガス流量調整手段としてのマスフローコントローラ９１とを備えている。
【００９８】
スパッタガスとしては、例えばアルゴンやヘリウム等の不活性ガスが挙げられる。
【００９９】
スパッタガスボンベ９２とマスフローコントローラ９１は、いずれも真空チャンバ２の外部に設けられている。マスフローコントローラ９１は、スパッタガスを貯蔵する単一のスパッタガスボンベ９２に配管９５ｃを介して接続されている。マスフローコントローラ９１は、配管９５ａに接続されており、配管９５ａの一端は真空チャンバ２の側壁を貫通してスパッタ領域８０Ａ内のターゲット８２ａ，８２ｂの近傍に延びている。
【０１００】
配管９５ａの先端部は、ターゲット８２ａ，８２ｂの下部中心付近に配設され、その先端にはターゲット８２ａ，８２ｂの前面中心方向に向けて導入口９５ｂが開口している。
【０１０１】
マスフローコントローラ９１は、ガスの流量を調節する装置であり、スパッタガスボンベ９２からのガスが流入する流入口と、スパッタガスを配管９５ａへ流出させる流出口と、ガスの質量流量を検出するセンサと、ガスの流量を調整するコントロールバルブと、流入口より流入したガスの質量流量を検出するセンサと、センサにより検出された流量に基づいてコントロールバルブの制御を行う電子回路とを備えている。電子回路には、外部から所望の流量を設定することが可能となっている。
【０１０２】
スパッタガスボンベ９２からのスパッタガスは、マスフローコントローラ９１により流量を調節されて配管９５ａ内に導入される。配管９５ａに流入したスパッタガスは、導入口９５ｂよりスパッタ領域８０Ａに配置されたターゲット８２ａ，８２ｂの前面に導入される。
【０１０３】
スパッタ領域８０Ａにスパッタガス供給手段９０からスパッタガスが供給されて、ターゲット８２ａ，８２ｂの周辺が不活性ガス雰囲気になった状態で、スパッタ電極８１ａ，８１ｂに交流電源８４から交番電極が印加されると、ターゲット８２ａ，８２ｂ周辺のスパッタガスの一部は電子を放出してイオン化する。スパッタ電極８１ａ，８１ｂに配置された磁石によりターゲット８２ａ，８２ｂの表面に漏洩磁界が形成されるため、この電子はターゲット８２ａ，８２ｂの表面近傍に発生した磁界中を、トロイダル曲線を描きながら周回する。この電子の軌道に沿って強いプラズマが発生し、このプラズマに向けてスパッタガスのイオンが加速され、ターゲット８２ａ，８２ｂに衝突することでターゲット８２ａ，８２ｂの表面の原子や粒子（ターゲット８２ａ，８２ｂがジルコニウムの場合はジルコニウム原子やジルコニウム粒子）が叩き出される。このジルコニウム原子やジルコニウム粒子は薄膜の原料である膜原料物質であり、基板Ｓの表面に付着して超薄膜が形成される。
【０１０４】
《プラズマ処理領域》
本実施形態のプラズマ処理領域６０Ａでは、上述した第１実施形態の機能に加えて、スパッタ領域８０Ａで基板Ｓの表面に付着した超薄膜を反応処理して、膜原料物質の化合物又は不完全化合物からなる薄膜の形成を行う。
【０１０５】
図３に示すように、酸素ガスボンベ７１から配管７５ａを通じて酸素ガスがプラズマ処理領域６０Ａに導入された状態で、アンテナ６３に高周波電源６５から電力が供給されると、プラズマ処理領域６０Ａ内のアンテナ６３に面した領域にプラズマが発生し、基板Ｓの表面に形成された膜原料物質からなる超薄膜が反応処理されて膜原料物質の酸化物又は不完全酸化物となる。具体的には、反応性ガス供給手段７０から酸素ガスが導入され、膜原料物質であるジルコニウム（Ｚｒ）が酸化されてジルコニウムの完全酸化物である酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）又は不完全酸化物（ＺｒＯｘ（ここで、０＜ｘ＜２））が生成する。
【０１０６】
《成膜方法》
次に、成膜装置１ａを用いた本実施形態の成膜方法の一例を説明する。
【０１０７】
本実施形態では、２つのスパッタ領域８０Ａ，２０Ｂのうち、一方のスパッタ領域８０Ａのみを作動させて、基板Ｓの上に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）の薄膜を形成し、次に、ＺｒＯ２ の薄膜の上に、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２ ）の薄膜を形成する場合を例示する。
【０１０８】
《スパッタリング》
（１）まず、第１実施形態の（１）と同様に、真空チャンバ２の外で回転ドラム４に基板Ｓをセットして真空チャンバ２のロードロック室内に収容した後、レールに沿って回転ドラム４を真空チャンバ２の内部に移動させる。これととともに、スパッタ領域８０Ａにおけるターゲット８２ａ，８２ｂを各スパッタ電極８１ａ，８１ｂに保持させる。そして、真空チャンバ２内を密閉し、真空ポンプ１５ａを用いて真空チャンバ２内を、例えば約５×１０−４Ｐａ以下程度にまで減圧する。
【０１０９】
基板Ｓとしては、ガラス材料やプラスチック材料が用いられる。ターゲット８２ａ，８２ｂを構成する材料としては、本実施形態ではジルコニウム（Ｚｒ）が用いられる。
【０１１０】
（２）次に、第１実施形態の（２）と同様に、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させる（第１の工程）。
【０１１１】
回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、例えば２５ｒｐｍ以上、好ましくは３０ｒｐｍ以上、より好ましくは５０ｒｐｍ以上で選択される。ＲＳの値を小さくしすぎると、１枚の基板Ｓに対するスパッタ時間が長くなり、その結果、基板Ｓに形成される薄膜の膜厚が厚くなって、プラズマ処理領域６０Ａでのプラズマ処理を十分に行うことができない傾向がある。これに対し、ＲＳの値を大きく過ぎると、１枚の基板Ｓに対するスパッタ時間が短くなり、各基板Ｓ上に堆積する粒子数が少なくなって薄膜の膜厚が薄くなり過ぎ、作業効率に影響を与えるおそれもある。このため、ＲＳの上限は、好ましくは２５０ｒｐｍ、より好ましくは２００ｒｐｍ、さらに好ましくは１００ｒｐｍである。
【０１１２】
（３）次に、スパッタ領域８０Ａ内にスパッタガス供給手段９０からアルゴンガスを導入した状態で、交流電源８４からスパッタ電極８１ａ，８１ｂに電力を供給して、ターゲット８２ａ，８２ｂをスパッタする。アルゴンガスの流量は、２５０〜１０００ｓｃｃｍ程度の範囲内で適切な流量を設定する。この状態で、回転ドラム４を回転させて基板Ｓをスパッタ領域８０Ａに搬送し、基板Ｓの表面に膜原料物質であるジルコニウム（Ｚｒ）の堆積物（超薄膜）を形成する（第２の工程）。このとき、基板Ｓを加熱することを要しない（室温）。ただし、例えば２２０℃以下程度、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下であって、好ましくは５０℃以上程度の低温であれば、基板Ｓを加熱してもよい。
【０１１３】
なお、回転ドラム４とターゲット８２ａ，８２ｂとの間に移動式又は回転式の遮蔽板を設けて、第２の工程の開始及び停止を行ってもよい。この場合、第２の工程の開始前は、遮蔽板の位置を、ターゲット８２ａ，８２ｂから移動する膜原料物質が基板Ｓに到着しない遮断位置に配置し、第２の工程の開始時に、ターゲット８２ａ，８２ｂから移動する膜原料物質が基板Ｓに到着する非遮断位置に移動させる。
【０１１４】
（４）次に、プラズマ処理領域６０Ａの内部に反応性ガス供給手段７０から酸素ガスを導入した状態で、高周波電源６５からアンテナ６３に交流電圧を印加して、プラズマ処理領域６０Ａの内部に酸素ガスのプラズマを発生させる。この状態で、回転ドラム４を回転させ、基板Ｓをプラズマ処理領域６０Ａに搬送する。プラズマ処理領域６０Ａの内部では、酸素ガスのプラズマが発生しているため、基板Ｓの表面に付着した膜原料物質のジルコニウム（Ｚｒ）は、この酸素ガスと反応して中間薄膜である酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）となる（第３の工程）。第２の工程と同様に、第３の工程でも基板Ｓを加熱することを要しない（室温）。ただし、例えば２２０℃以下程度、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下であって、好ましくは５０℃以上程度の低温であれば、基板Ｓを加熱してもよい。
【０１１５】
第３の工程の時間は、例えば１〜６０分程度の範囲内で適切な時間とする。酸素ガスの流量についても同様に、７０〜５００ｓｃｃｍ程度、高周波電源６５から供給される電力も、１．０〜５．０ｋＷの範囲内で適宜決定する。プラズマ処理領域６０Ａに導入される酸素ガスの圧力（成膜圧力）は、０．３〜０．６Ｐａ程度が好ましい。酸素ガスの流量はマスフローコントローラ７２で、高周波電源６５から供給される電力はマッチングボックス６４で、それぞれ調整することができる。なお、「ｓｃｃｍ」は、０℃、１０１３２５Ｐａにおける１分間あたりの流量を表すもので、ｃｍ３ ／ｍｉｎに等しい。
【０１１６】
本実施形態では、回転ドラム４を連続して回転させて、第２の工程と第３の工程を順次繰り返すことで中間薄膜を複数積層し、所望の厚さのＺｒＯ２ 薄膜を形成する（第４の工程）。
【０１１７】
《蒸着》
（５）次に、スパッタ領域８０Ａとプラズマ処理領域６０Ａの作動を停止した後、蒸着プロセス領域３０Ａを作動させる。具体的には、坩堝３２に蒸着原料を充填して加熱する。そして、真空チャンバ２内を密閉し、真空ポンプ１５ａを用いて真空チャンバ２内を、例えば約５×１０−４Ｐａ以下程度にまで減圧する。
【０１１８】
本実施形態では、蒸着原料として、ＭｇＦ２ を用いる。ただし、これに限定されないことは勿論である。
【０１１９】
（６）次に、上記（２）と同様に、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させる。
【０１２０】
回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、上記（２）と同様の条件で回転させる。
【０１２１】
（７）次に、第１実施形態の（３）と同様に、真空チャンバ２の内部が所定圧力で安定したらマスフローコントローラ２７を制御して、ガスボンベ２６から所定流量で必要なガスを真空チャンバ２の内部（蒸着処理領域３０Ａ）に導入する。
【０１２２】
（８）次に、第１実施形態の（４）と同様に、電子銃電源３５によって電子銃３４に対する電力供給を開始し、シャッタ３６が開放されると、加熱された蒸着原料の蒸発物は、蒸着プロセス領域３０Ａに拡散し、その一部が、回転中の基板保持板４ａに保持された基板Ｓに形成されたＺｒＯ２ 薄膜の上に付着し、所定厚みの膜形成が行われる（第５の工程）。本実施形態では、蒸着時の成膜レートは、例えば０．１ｎｍ／秒以上、好ましくは０．２〜０．４ｎｍ／秒である。
【０１２３】
（９）次に、第１実施形態の（５）と同様に、回転ドラム４の回転駆動によって回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓを、蒸着処理領域３０Ａに面する領域からプラズマ処理領域６０Ａに面する領域に移動させ、ここで蒸着処理されたフッ化マグネシウムの緻密化を行う（第６の工程）。
【０１２４】
本実施形態では、回転ドラム４を連続して回転させて、第５の工程と第６の工程を順次繰り返すことで、基板Ｓに形成されたＺｒＯ２ 薄膜の上に所望厚さのＭｇＦ２ 薄膜を形成する（第７の工程）。
【０１２５】
高屈折率物質としてのＺｒＯ２ は、約２５０℃を超えると柱状組織となって白濁し、光学特性が低下する傾向にある。このため、基板を３００℃近くにまで加熱することがある抵抗加熱や電子銃を用いた蒸着法では、光学特性を低下させることなしに、基板上にＺｒＯ２ 薄膜を形成することは困難である。従って、基板上にＺｒＯ２ 薄膜を形成するには、基板温度を低温に保持しても成膜が可能なスパッタリング法が適していると考えられる。
【０１２６】
一方、ＭｇＦ２ 薄膜は、低屈折物質として知られており、上述したように反射防止膜として有用であるが、スパッタリング法を用いてＭｇＦ２ 薄膜を成膜すると、成膜速度が厚み換算で非常に低く（例えば０．０１ｎｍ／秒程度以下）、しかも成膜後のＭｇＦ２ 薄膜中でＦが著しく欠損し、十分な硬度を得ることができない。従って、基板上にＭｇＦ２ 薄膜を形成するには、基板温度を３００℃近くにまで加熱し、十分な特性（硬度）を得ることが可能な蒸着法が適していると考えられる。
【０１２７】
通常、反射防止材料は、基板上に高屈折率材料からなる薄膜を形成し、この上に低屈折率材料からなる薄膜を形成することにより構成される。従って、基板上にＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜を形成するには、基板上に、まずスパッタリング法で基板上にＺｒＯ２ 薄膜を形成した後、基板に形成されたＺｒＯ２ 薄膜の上に蒸着法でＭｇＦ２ 薄膜を形成することになる。
【０１２８】
しかしながら、上述したように、高屈折率物質としてのＺｒＯ２ は約２５０℃を超えると柱状組織となって白濁し、光学特性が低下する傾向にあるので、基板上にスパッタリング法でＺｒＯ２ 薄膜を形成した後、このＺｒＯ２ 薄膜の上に、十分な特性を持つＭｇＦ２ 薄膜を形成することは困難である。なぜならば、十分な特性を備えたＭｇＦ２ 薄膜を形成するには、基板温度を３００℃近くにまで加熱する必要があり、このように基板を加熱して基板温度が２５０℃を超えたところでＺｒＯ２ 薄膜は柱状組織となって白濁し、光学特性（例えば透過率や反射率など）が低下するからである。
【０１２９】
すなわち、従来の手法では、十分な特性（光学特性も含む）を持つＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜を基板上に形成することはできなかった。
【０１３０】
これに対し、成膜装置１ａを用いた本実施形態の成膜方法によれば、上述したように、スパッタ処理及びプラズマ処理（第２の工程〜第４の工程）と、蒸着処理及びプラズマ処理（第５の工程から第７の工程）とのいずれも、基板Ｓを加熱することを要しない。従って、単一の装置で、十分な特性（光学特性も含む）を持つＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜を基板Ｓ上に形成することができる。すなわち、基板Ｓ上にＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜とを共存させることが可能となる。
【０１３１】
なお、本実施形態では、基板Ｓ上に、ＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜の２層を形成する場合を例示しているが、ＺｒＯ２ 薄膜とＭｇＦ２ 薄膜の間に、酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）薄膜を形成させることもできる。この場合、スパッタ領域２０Ｂに設置されるスパッタ手段８０（第２のスパッタ手段）のターゲット８２ａ，８２ｂを構成する材料としてケイ素（Ｓｉ）を用いればよい。さらにこの場合、基板Ｓ上に、ＺｒＯ２ 薄膜とＳｉＯ２ 薄膜を交互に各２層づつ形成し、３層目のＺｒＯ２ 薄膜を形成した後、最後に、ＭｇＦ２ 薄膜を形成した６層構造、あるいはそれ以上の多層構造とすることもできる。
【０１３２】
なお、スパッタ領域８０Ａ，８０Ｂにおけるターゲット８２ａ，８２ｂを構成する材料として、ジルコニウム（Ｚｒ）とケイ素（Ｓｉ）に限定されず、それ以外に、例えばニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、テルル（Ｔｅ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニッケル・クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、インジウム・スズ（Ｉｎ−Ｓｎ）などの各種金属を用いることができる。また、単一種類の金属に限られるものではなく、複数種類の金属をターゲットとして使用してもよい。また、これらの金属の化合物、例えば、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＺｒＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ 、ＨｆＯ２ 等を用いることもできる。
【実施例】
【０１３３】
次に、発明の実施の形態をより具体化した実施例を挙げ、発明をさらに詳細に説明する。
【０１３４】
《実験例１》
（１）本例では、マグネトロンスパッタを行う構成の図４及び図５に示す成膜装置１ａを準備した。回転ドラム４としては、断面が円形（直径＝９００ｍｍ）の中空円筒体を用い、この回転ドラム４の外周に基板Ｓを保持させ、ターゲット８２ａ，８２ｂを各スパッタ電極８１ａ，８１ｂに保持させた後、真空槽４内を０．１Ｐａに減圧した。基板Ｓとしては、形状が凸状で、寸法がφ５０で、材質がガラスのものを用いた。こうした基板Ｓを回転ドラム４の外周に、６個（鉛直方向）×６列（周方向）で配置した。スパッタ領域８０Ａにおけるターゲット８２ａ，８２ｂとしては、縦６７０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚み６ｍｍの平板状で、材質がＺｒのターゲットを用い、スパッタ領域２０Ｂにおけるターゲット８２ａ，８２ｂとしては、同じ寸法で同じ形状の、材質がＳｉのターゲットを用いた。蒸着原料としては、ＭｇＦ２ を用いた。
【０１３５】
（２）次に、真空チャンバ２の後部に設けられたモータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させた。回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、１００ｒｐｍとした。
【０１３６】
（３）次に、真空チャンバ２内の圧力が安定した後に、スパッタ領域８０Ａ内の圧力を０．２Ｐａに調整した。次に、スパッタ領域８０Ａ内にスパッタガス供給手段９０からアルゴンガスを２００ｓｃｃｍ程度の流量で導入し、この状態で、交流電源８４からスパッタ電極８１ａ，８１ｂに電力を供給して、ターゲット８２ａ，８２ｂをスパッタした（スパッタ条件は、投入電力：２ｋＷ、基板温度：室温）。この状態で、回転ドラム４を回転させて基板Ｓをスパッタ領域８０Ａに搬送し、基板Ｓの表面に膜原料物質であるジルコニウム（Ｚｒ）を堆積させた。スパッタ時の成膜レートは、０．３５ｎｍ／秒であった。
【０１３７】
（４）次に、プラズマ処理領域６０Ａの内部に反応性ガス供給手段７０から酸素ガスを１００ｓｃｃｍ程度の流量で導入し、この状態で、高周波電源６５からアンテナ６３に周波数１３．５６ＭＨｚの交流電圧を印加して、プラズマ処理領域６０Ａの内部に酸素ガスのプラズマを発生させた（投入電力：１．５ｋＷ）。この状態で、回転ドラム４を回転させ、基板Ｓをプラズマ処理領域６０Ａに搬送した。プラズマ処理領域６０Ａの内部では、酸素ガスのプラズマが発生しているため、基板Ｓの表面に付着した膜原料物質のジルコニウム（Ｚｒ）は、この酸素ガスと反応して中間薄膜である酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）に変換させた。
【０１３８】
本例では、回転ドラム４を連続して回転させて、（３）と（４）を繰り返すことで基板Ｓ上に厚さ１２ｎｍのＺｒＯ２ 薄膜を形成した。
【０１３９】
（５）次に、スパッタ領域８０Ａ内の作動を停止し、スパッタ領域２０Ｂ内の圧力を０．２Ｐａに調整した。次に、スパッタ領域２０Ｂ内にスパッタガス供給手段９０からアルゴンガスを２００ｓｃｃｍ程度の流量で導入し、この状態で、交流電源８４からスパッタ電極８１ａ，８１ｂに電力を供給して、ターゲット８２ａ，８２ｂをスパッタした（スパッタ条件は、投入電力：３ｋＷ、基板温度：室温）。この状態で、回転ドラム４を回転させて基板Ｓをスパッタ領域２０Ｂに搬送し、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜と形成されたＺｒＯ２ 薄膜の表面に膜原料物質であるケイ素（Ｓｉ）を堆積させた。スパッタ時の成膜レートは、０．３７ｎｍ／秒であった。
【０１４０】
（６）次に、回転ドラム４を回転させ、基板Ｓをプラズマ処理領域６０Ａに搬送し、基板Ｓの表面に付着した膜原料物質のケイ素（Ｓｉ）を酸素ガスと反応させて酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）に変換させた。
【０１４１】
本例では、回転ドラム４を連続して回転させて、（５）と（６）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜と形成されたＺｒＯ２ 薄膜の表面に、厚さ４６ｎｍのＳｉＯ２ 薄膜を形成した。
【０１４２】
（７）次に、スパッタ領域２０Ｂ内の作動を停止し、（３）と（４）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜と形成されたＳｉＯ２ 薄膜の表面に、厚さ３８ｎｍのＺｒＯ２ 薄膜を形成した。
【０１４３】
（８）次に、（５）と（６）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜→ＺｒＯ２ 薄膜と形成されたＺｒＯ２ 薄膜の表面に、厚さ３５ｎｍのＳｉＯ２ 薄膜を形成した。
【０１４４】
（９）次に、スパッタ領域２０Ｂ内の作動を停止し、（３）と（４）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜と形成されたＳｉＯ２ 薄膜の表面に、厚さ３４ｎｍのＺｒＯ２ 薄膜を形成した。
【０１４５】
（１０）次に、スパッタ領域８０Ａとプラズマ処理領域６０Ａの作動を停止した後、蒸着プロセス領域３０Ａを作動させた。具体的には、坩堝３２に蒸着原料としてのＭｇＦ２ を充填し、電子ビームにて加熱し、真空チャンバ２内を密閉し、真空ポンプ１５ａを用いて真空チャンバ２内を約１×１０−３Ｐａ程度にまで減圧した。
【０１４６】
（１１）次に、上記（２）と同様に、モータ４０を駆動させることにより回転ドラム４の回転を開始させた。回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）は、上記（２）と同様の条件で回転させた。
【０１４７】
（１２）次に、真空チャンバ２の内部が所定圧力で安定したらマスフローコントローラ２７を制御して、ガスボンベ２６から酸素を５０ｓｃｃｍ程度の流量で導入した。
【０１４８】
（１３）次に、電子銃電源３５によって電子銃３４に対する電力供給を開始し、その後、シャッタ３６を開放して、蒸着原料の蒸発物を蒸着プロセス領域３０Ａに拡散させ、その一部を、基板Ｓの最外に形成されたＺｒＯ２ 薄膜の上に付着させた。蒸着時の成膜レートは、０．１５ｎｍ／秒であった。
【０１４９】
（１４）次に、回転ドラム４の回転駆動によって回転ドラム４の外周面に保持された基板Ｓを、蒸着処理領域３０Ａからプラズマ処理領域６０Ａに移動させ、ここで蒸着処理されたフッ化マグネシウムの緻密化を行った。
【０１５０】
本例では、回転ドラム４を連続して回転させて、（１０）〜（１３）と（１４）を繰り返すことで、基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜→ＺｒＯ２ 薄膜→ＳｉＯ２ 薄膜→ＺｒＯ２ 薄膜と形成されたＺｒＯ２ 薄膜の表面に、厚さ１０８ｎｍのＭｇＦ２ 薄膜を形成し、本例の反射防止基材サンプルを得た。
【０１５１】
《実験例２》
本例では、回転ドラム４の回転速度（ＲＳ）を２０ｒｐｍに減速し、ＺｒＯ２ 薄膜、ＳｉＯ２ 薄膜及びＭｇＦ２ 薄膜のいずれの薄膜も蒸着手段３０のみを用いて（基板温度：８０℃）、実験例１と同様の層構造となるように形成し、本例の反射防止基材サンプルを得た。各薄膜の厚さは次の通りであった。基板Ｓ→ＺｒＯ２ 薄膜（１６ｎｍ）→ＳｉＯ２ 薄膜（３７ｎｍ）→ＺｒＯ２ 薄膜（６０ｎｍ）→ＳｉＯ２ 薄膜（１６ｎｍ）→ＺｒＯ２ 薄膜（４９ｎｍ）→ＭｇＦ２ 薄膜（１００ｎｍ）。
【０１５２】
《実験例３》
基板温度を３００℃とした以外は、実験例２と同じ条件で本例の反射防止基材サンプルを得た。なお、各薄膜の厚さについては実験例２と同じであった。
【０１５３】
《評価》
まず、ＪＩＳ−Ｋ５４００（１９９０）に準拠した方法で、各サンプル表面の鉛筆引っかき値（鉛筆硬度）を測定した。その結果、実験例２のサンプルは測定値が４Ｈであり、十分な膜強度を有していないことが確認できた。その理由は、基板温度が低かったことによるものと推測される。これに対し、実験例１と実験例３のサンプルは測定値が９Ｈ以上であり、良好な鉛筆硬度を有することが確認できた。その理由は、ＭｇＦ２ 薄膜を形成する際の基板温度が十分に高かったからであると推測される。
【０１５４】
次に、煮沸させた純水に各サンプルを５時間、浸漬した後の各サンプルの状態（耐環境性）を目視により確認した。その結果、実験例２のサンプルはＭｇＦ２ 薄膜が消失しており、耐環境性に劣っていることが確認できた。その理由は、基板温度が低かったことにより、膜強度が劣っていたため剥がれ落ちたものと推測される。これに対し、実験例１と実験例３のサンプルは特に変化はなかった。その理由は、ＭｇＦ２ 薄膜を形成する際の基板温度が十分に高く、十分な膜強度を有していたことによるものと推測される。
【０１５５】
次に、実験例１と実験例３の各サンプルの透過率と反射率を、日立分光器Ｕ−４１００を用いて測定した。結果を図６及び図７に示す。これらの図に示すように、透過率も反射率も、実験例３のサンプルは、実験例１のサンプルと比較した劣っていることが確認できた。実験例３のサンプルが劣っている理由は、基板温度３００℃でＭｇＦ２ 薄膜を形成したので、ＺｒＯ２ 薄膜が白濁してしまった結果、光学特性が低下したものと推測される。
【０１５６】
以上より、実験例１で得られた反射防止基材サンプルの有用性が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】図１は第１実施形態に係る成膜装置を正面から見た断面図である。
【図２】図２は図１の成膜装置を側面から見た要部断面図である。
【図３】図３は図１の成膜装置のプラズマ処理領域周辺を拡大した説明図である。
【図４】図４は第２実施形態に係る成膜装置を正面から見た断面図である。
【図５】図５は図４の成膜装置のスパッタ領域周辺を拡大した説明図である。
【図６】図６は実験例１と実験例３で得られた反射防止基材サンプルの透過率を示すグラフである。
【図７】図７は実験例１と実験例３で得られた反射防止基材サンプルの反射率を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５８】
１，１ａ…成膜装置
１２，１４…仕切壁
１５ａ，２４…真空ポンプ（差動排気手段）
１６ａ−１，１６ａ−２，２３，７５ａ，９５ａ，９５ｃ…配管
Ｖ１〜Ｖ３…バルブ
２…真空チャンバ（真空容器）
２ａ…開口
２５…ガス導入管
２６…ガスボンベ
２７，７２…マスフローコントローラ
３０Ａ…蒸着処理領域（第１の領域）
３０…蒸着手段
３２…坩堝
３４…電子銃
３５…電子銃電源
３６…シャッタ
４…回転ドラム（回転体）
４ａ…基板保持板（基板保持移動手段）
４ｂ…フレーム
４ｃ…締結具
４０…モータ
４０ａ…モータ回転軸
４２…ドラム回転軸
６０Ａ…プラズマ処理領域（第２の領域）
６０…プラズマ発生手段（プラズマ処理手段）
６１Ａ…アンテナ収容室
６１…ケース体
６２…誘電体板
６３…アンテナ
６４…マッチングボックス
６５…高周波電源
７０…反応性ガス供給手段
７１…酸素ガスボンベ
８０Ａ…スパッタ領域（第３の領域）
８０…スパッタ手段
８１ａ，８１ｂ…スパッタ電極
８２ａ，８２ｂ…ターゲット
８３…トランス
８４…交流電源
９０…スパッタガス供給手段
９２…スパッタガスボンベ
９５ｂ…導入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にフッ化物材料の薄膜を形成する成膜方法であって、
真空を維持した状態で、第１の領域及び前記第１の領域とは異なる第２の領域の各領域間で、前記基板を繰り返し移動させる第１の工程と、
前記フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を前記第１の領域に導入された前記基板に付着させる第２の工程と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に付着した前記蒸着原料の蒸発物を処理する第３の工程と、
前記第２の工程及び前記第３の工程を必要数繰り返し、前記基板上に前記フッ化物材料の薄膜を形成する第４の工程とを、有する成膜方法。
【請求項２】
基板上にフッ化物材料の薄膜を形成する成膜装置であって、
第１の領域及び前記第１の領域とは異なる第２の領域の各領域間で、前記基板を繰り返し移動させる基板保持移動手段と、
前記フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を前記第１の領域に導入された前記基板に付着させる蒸着手段と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に付着した前記蒸着原料の蒸発物を処理するプラズマ処理手段とを、真空容器内に少なくとも有する成膜装置。
【請求項３】
請求項２記載の成膜装置であって、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板保持移動手段を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の成膜装置であって、
前記真空容器内の前記プラズマ処理手段が配置される近傍には、前記真空容器内の差動排気を行う差動排気手段が設置してあることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項２〜４の何れか一項記載の成膜装置であって、
前記基板保持移動手段は、前記真空容器の鉛直方向に交差する方向に沿った軸線を中心に回転可能な回転体の外周に設けられており、
前記蒸着手段は、前記基板保持移動手段よりも前記真空容器の鉛直方向の下方に設けられており、
前記プラズマ処理手段は、前記基板保持移動手段よりも前記真空容器の前記鉛直方向の上方に設けられており、
前記基板保持移動手段の上端から前記プラズマ処理手段までの距離をＤ１とし、前記基板保持移動手段の下端から前記蒸着手段までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の４倍以上であることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
基板上に高屈折率材料の薄膜とフッ化物材料の薄膜を形成する成膜方法であって、
真空を維持した状態で、第１の領域、前記第１の領域とは異なる第２の領域並びに前記第１の領域及び前記第２の領域の何れとも異なる第３の領域の各領域間で、前記基板を繰り返し移動させる第１の工程と、
前記高屈折率材料のターゲットをスパッタすることにより、前記第３の領域に導入された前記基板に超薄膜を形成する第２の工程と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に形成された前記超薄膜の膜組成を変換させる第３の工程と、
前記第２の工程及び前記第３の工程を必要数繰り返し、前記基板上に前記高屈折率材料の薄膜を形成する第４の工程と、
前記フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を前記第１の領域に導入された前記基板の前記高屈折材料の薄膜上に付着させる第５の工程と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に付着した前記蒸着原料の蒸発物を処理する第６の工程と、
前記第５の工程及び前記第６の工程を必要数繰り返し、前記基板に形成された前記高屈折材料の薄膜上に前記フッ化物材料の薄膜を形成する第７の工程とを、有する成膜方法。
【請求項７】
基板上に高屈折率材料の薄膜とフッ化物材料の薄膜を形成する成膜装置であって、
第１の領域、前記第１の領域とは異なる第２の領域並びに前記第１の領域及び前記第２の領域の何れとも異なる第３の領域の各領域間で、前記基板を繰り返し移動させる基板保持移動手段と、
前記高屈折率材料のターゲットをスパッタすることにより、前記第３の領域に導入された前記基板に超薄膜を形成するスパッタ手段と、
前記フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を前記第１の領域に導入された前記基板又は前記基板に形成された膜組成変換後の高屈折率材料の薄膜上に付着させる蒸着手段と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に形成された前記超薄膜の反応処理と前記基板に付着した前記蒸着原料の蒸発物の処理を行うプラズマ処理手段とを、真空容器内に少なくとも有する成膜装置。
【請求項８】
請求項７記載の成膜装置であって、
前記第１の領域、前記第２の領域及び前記第３の領域は、前記基板保持移動手段を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の成膜装置であって、
前記真空容器内の前記プラズマ処理手段が配置される近傍には、前記真空容器内の差動排気を行う差動排気手段が設置してあることを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れか一項記載の成膜装置であって、
前記基板保持移動手段は、前記真空容器の鉛直方向に交差する方向に沿った軸線を中心に回転可能な回転体の外周に設けられており、
前記スパッタ手段は、前記基板保持移動手段よりも前記真空容器の前記鉛直方向の側方に設けられており、
前記蒸着手段は、前記基板保持移動手段よりも前記真空容器の前記鉛直方向の下方に設けられており、
前記プラズマ処理手段は、前記基板保持移動手段よりも前記鉛直方向の上方に設けられており、
前記基板保持移動手段の上端から前記プラズマ処理手段までの距離をＤ１とし、前記基板保持移動手段の下端から前記蒸着手段までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の少なくとも４倍以上であることを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の成膜装置であって、
前記スパッタ手段は、前記鉛直方向の一側方に設けられた第１のスパッタ手段と、前記鉛直方向の他側方に設けられた第２のスパッタ手段で構成されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項１】
基板上にフッ化物材料の薄膜を形成する成膜方法であって、
真空を維持した状態で、第１の領域及び前記第１の領域とは異なる第２の領域の各領域間で、前記基板を繰り返し移動させる第１の工程と、
前記フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を前記第１の領域に導入された前記基板に付着させる第２の工程と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に付着した前記蒸着原料の蒸発物を処理する第３の工程と、
前記第２の工程及び前記第３の工程を必要数繰り返し、前記基板上に前記フッ化物材料の薄膜を形成する第４の工程とを、有する成膜方法。
【請求項２】
基板上にフッ化物材料の薄膜を形成する成膜装置であって、
第１の領域及び前記第１の領域とは異なる第２の領域の各領域間で、前記基板を繰り返し移動させる基板保持移動手段と、
前記フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を前記第１の領域に導入された前記基板に付着させる蒸着手段と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に付着した前記蒸着原料の蒸発物を処理するプラズマ処理手段とを、真空容器内に少なくとも有する成膜装置。
【請求項３】
請求項２記載の成膜装置であって、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記基板保持移動手段を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の成膜装置であって、
前記真空容器内の前記プラズマ処理手段が配置される近傍には、前記真空容器内の差動排気を行う差動排気手段が設置してあることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項２〜４の何れか一項記載の成膜装置であって、
前記基板保持移動手段は、前記真空容器の鉛直方向に交差する方向に沿った軸線を中心に回転可能な回転体の外周に設けられており、
前記蒸着手段は、前記基板保持移動手段よりも前記真空容器の鉛直方向の下方に設けられており、
前記プラズマ処理手段は、前記基板保持移動手段よりも前記真空容器の前記鉛直方向の上方に設けられており、
前記基板保持移動手段の上端から前記プラズマ処理手段までの距離をＤ１とし、前記基板保持移動手段の下端から前記蒸着手段までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の４倍以上であることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
基板上に高屈折率材料の薄膜とフッ化物材料の薄膜を形成する成膜方法であって、
真空を維持した状態で、第１の領域、前記第１の領域とは異なる第２の領域並びに前記第１の領域及び前記第２の領域の何れとも異なる第３の領域の各領域間で、前記基板を繰り返し移動させる第１の工程と、
前記高屈折率材料のターゲットをスパッタすることにより、前記第３の領域に導入された前記基板に超薄膜を形成する第２の工程と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に形成された前記超薄膜の膜組成を変換させる第３の工程と、
前記第２の工程及び前記第３の工程を必要数繰り返し、前記基板上に前記高屈折率材料の薄膜を形成する第４の工程と、
前記フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を前記第１の領域に導入された前記基板の前記高屈折材料の薄膜上に付着させる第５の工程と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に付着した前記蒸着原料の蒸発物を処理する第６の工程と、
前記第５の工程及び前記第６の工程を必要数繰り返し、前記基板に形成された前記高屈折材料の薄膜上に前記フッ化物材料の薄膜を形成する第７の工程とを、有する成膜方法。
【請求項７】
基板上に高屈折率材料の薄膜とフッ化物材料の薄膜を形成する成膜装置であって、
第１の領域、前記第１の領域とは異なる第２の領域並びに前記第１の領域及び前記第２の領域の何れとも異なる第３の領域の各領域間で、前記基板を繰り返し移動させる基板保持移動手段と、
前記高屈折率材料のターゲットをスパッタすることにより、前記第３の領域に導入された前記基板に超薄膜を形成するスパッタ手段と、
前記フッ化物材料を含む蒸着原料の蒸発物を前記第１の領域に導入された前記基板又は前記基板に形成された膜組成変換後の高屈折率材料の薄膜上に付着させる蒸着手段と、
反応性ガスのプラズマを前記第２の領域に導入された前記基板に接触させることにより、前記基板に形成された前記超薄膜の反応処理と前記基板に付着した前記蒸着原料の蒸発物の処理を行うプラズマ処理手段とを、真空容器内に少なくとも有する成膜装置。
【請求項８】
請求項７記載の成膜装置であって、
前記第１の領域、前記第２の領域及び前記第３の領域は、前記基板保持移動手段を挟んで、互いに空間的に分離された位置に配置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の成膜装置であって、
前記真空容器内の前記プラズマ処理手段が配置される近傍には、前記真空容器内の差動排気を行う差動排気手段が設置してあることを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れか一項記載の成膜装置であって、
前記基板保持移動手段は、前記真空容器の鉛直方向に交差する方向に沿った軸線を中心に回転可能な回転体の外周に設けられており、
前記スパッタ手段は、前記基板保持移動手段よりも前記真空容器の前記鉛直方向の側方に設けられており、
前記蒸着手段は、前記基板保持移動手段よりも前記真空容器の前記鉛直方向の下方に設けられており、
前記プラズマ処理手段は、前記基板保持移動手段よりも前記鉛直方向の上方に設けられており、
前記基板保持移動手段の上端から前記プラズマ処理手段までの距離をＤ１とし、前記基板保持移動手段の下端から前記蒸着手段までの距離をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の少なくとも４倍以上であることを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の成膜装置であって、
前記スパッタ手段は、前記鉛直方向の一側方に設けられた第１のスパッタ手段と、前記鉛直方向の他側方に設けられた第２のスパッタ手段で構成されていることを特徴とする成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−７１２５（Ｐ２０１０−７１２５Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６７３６４（Ｐ２００８−１６７３６４）
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（３９０００７２１６）株式会社シンクロン (52)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（３９０００７２１６）株式会社シンクロン (52)
【Ｆターム（参考）】
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