薄膜形成方法及び薄膜形成装置
【課題】薄膜形成後の基板の湾曲が少ない光学物品の薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供する。
【解決手段】薄膜形成装置は、基板Ｓを保持する基板ホルダ１３と、基板ホルダを挟んで成膜プロセス領域２０、反応プロセス領域６０のそれぞれ反対側に形成された成膜プロセス領域３０，反応プロセス領域７０と、を備え、基板の反対側の面に同時に薄膜を形成するが、この薄膜の膜厚は、基板の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定され、薄膜の内部応力による基板の湾曲を相殺しつつ、基板の両面に薄膜を形成する。
【解決手段】薄膜形成装置は、基板Ｓを保持する基板ホルダ１３と、基板ホルダを挟んで成膜プロセス領域２０、反応プロセス領域６０のそれぞれ反対側に形成された成膜プロセス領域３０，反応プロセス領域７０と、を備え、基板の反対側の面に同時に薄膜を形成するが、この薄膜の膜厚は、基板の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定され、薄膜の内部応力による基板の湾曲を相殺しつつ、基板の両面に薄膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜形成方法及び薄膜形成装置に係り、特に薄膜を形成した後の基板の湾曲が少ない光学物品を提供することが可能な薄膜形成方法及び薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング等の物理蒸着により、基板表面に光学薄膜を形成させて干渉フィルタ、例えば反射防止フィルタ、ハーフミラー、各種バンドパスフィルタ、ダイクロイックフィルタなどの光学製品を製造したり、各種装飾品の表面に色付けコートを行って特定の光学特性を有する装飾品を製造することが一般的に行われている。
【０００３】
このような光学製品は、真空容器内でガラス等の基板表面にターゲットから飛来する物質が付着することで形成される。
ところで、気相からの凝集によって基板表面に薄膜が形成された場合、この薄膜には内部応力が発生する。内部応力とは、物体の内部に考えた任意の単位面積を通して、その両側の物体部分が互いに相手に及ぼす力をいう。通常、内部応力には熱応力と真応力が含まれる。熱応力とは、薄膜と基板との間や薄膜と薄膜の間の物質間での熱膨張率の相違により発生する応力である。一方、真応力とは、薄膜表面や基板との界面付近での原子配列と薄膜内部の原子配列の相違により生じる応力である。内部応力は、その種類により、薄膜の中心方向へ向かって収縮しようとする圧縮応力と、薄膜の外方向へ向かって伸張しようとする伸張応力に大別される。
【０００４】
例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は圧縮応力を有しており、酸化ケイ素からなる薄膜は膜の中心方向に向かって収縮しようとする力が働く。このため、酸化ケイ素膜を片面に被覆した基板では基板が薄膜側に湾曲するという現象が知られている。特に、近年では０．５ｍｍ以下の薄い基板を用いて薄膜形成が行われているため、内部応力による基板の湾曲は特に大きく、フィルタ等の製品の光学特性に大きな影響を及ぼしている。
【０００５】
薄膜の内部応力による湾曲を防止するため、薄膜が形成された基板の裏面に薄膜の内部応力と釣り合う内部応力を有する薄膜を形成することで、基板の湾曲を補正することが従来から行われていた。例えば特許文献１には、基板の片面に高反射ミラー層を形成し、その後高反射ミラー層の引張応力に釣り合う内部応力を有するＭｇＦ２反射層を基板の裏面に蒸着することで、基板の湾曲を補正した光学部材が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６２−０１８８８１号公報（第３頁、図３）
【０００７】
このような光学部材は通常、まず片面に薄膜形成を行い、その後これを反転して裏面に薄膜を形成することにより作成される。従来の薄膜形成装置では、片面に薄膜を形成した後に、基板が保持された基板ホルダを真空容器から外へ搬出し、基板を反転してセットしなおし、その後再度基板ホルダを真空容器内に搬入して、基板の裏面に薄膜を形成していた。
また、基板を反転させる反転機構を真空容器内に設けて、基板の片面に薄膜形成処理を行った後に基板を反転して、裏面に薄膜形成処理を行う技術も知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように基板ホルダを真空容器の外へ搬出する場合にあっては、一旦真空容器内の真空状態を解除して基板ホルダを取り出し、その後、再度真空容器内を脱気して真空状態にしなければならないため、基板ホルダの搬入出や真空容器の排気等に時間がかかり、製造プロセスに時間がかかるといった不都合があった。また、成膜した基板を大気中に曝すため、基板表面が汚染される恐れもあった。
また、反転機構を備えた薄膜形成装置にあっては、基板ホルダを真空容器外に搬出したり、真空容器内を再度真空状態にするといった手間を省略することが可能であるが、真空中で基板を反転させるための複雑な反転機構が必要となり、また、反転機構に付着した汚れが基板を反転する際に剥離して、薄膜表面を汚染するという恐れもあった。
【０００９】
更に、上記の技術では、基板の片面に薄膜を形成した後にこの裏面に別の薄膜を形成しているため、基板の片面に薄膜を形成した時点で、形成された薄膜の内部応力によりすでに基板が湾曲している。この基板を反転して基板の裏面に薄膜を形成して湾曲を補正しようとしても、一旦湾曲した基板を平坦な基板に戻すことは容易でなく、また、一旦湾曲した基板を湾曲方向と逆の応力を加えることで再度湾曲させるため、基板表面に形成した薄膜が剥離しやすいといった不都合があった。
また、湾曲した面に薄膜を形成するため、基板表面で膜厚分布に偏りが生じるといった不都合もあった。例えば、凹状に湾曲した基板に薄膜を形成した場合、基板の中央部に比べて外周部ほど膜厚が大きくなってしまい、均一な膜厚が得られないという不都合があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、薄膜を形成した後の基板の湾曲が少ない光学製品を提供することが可能な薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、請求項１の薄膜形成方法によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、前記基体の両面に対して夫々スパッタにより中間薄膜の形成を略同時に行う中間薄膜形成工程と、前記基体の両面に形成された中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、前記基体の一方の面には、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されること、により解決される。
【００１２】
このように、請求項１の薄膜形成方法によれば、基体の一方の面には、反対側の面に形成された薄膜の応力による湾曲を相殺する薄膜を略同時に形成するが、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定している。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。また、従来の薄膜形成方法のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間や不都合を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
さらに、請求項１の薄膜形成方法によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、同時に反対側の面にも略同時に薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力による基体の湾曲を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成方法と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【００１３】
上記課題は、請求項２の薄膜形成方法によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、前記基体の両面に対して夫々スパッタにより第一の中間薄膜の形成を略同時に行う第一中間薄膜形成工程と、前記基体の両面に対して夫々スパッタにより前記第一の中間薄膜の屈折率と異なる屈折率を有する第二の中間薄膜の形成を略同時に行う第二中間薄膜形成工程と、前記基体の両面に形成された前記第一の中間薄膜及び前記第二の中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、前記基体の一方の面には、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されること、により解決される。
【００１４】
このように、請求項２の薄膜形成方法によれば、成膜プロセス領域において基体の両面に屈折率の異なる二種類の中間薄膜を略同時に形成し、反応プロセス領域においてこの中間薄膜と反応性ガスを反応させて薄膜を形成することで、中間屈折率を有する薄膜を形成している。この際、基体の一方の面には、反対側の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成しているが、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定される。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。また、従来の薄膜形成方法のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に、基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
さらに、請求項２の薄膜形成方法によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、反対側の面にも略同時に薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成方法と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【００１５】
また、請求項３の薄膜形成方法によれば、請求項１又は２の要件に加えて、前記膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの設定をすることにより設定するとよい。
【００１６】
このように、請求項３の薄膜形成方法によれば、ターゲットへの供給電力，遮蔽板の開度，成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の少なくともいずれかを調整することで、所望の膜厚を有する薄膜を形成することが可能となる。従って、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。
【００１７】
また、請求項４の薄膜形成装置によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、前記第一の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成されるように、前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御すること、により解決される。
【００１８】
このように、請求項４の薄膜形成装置によれば、基体ホルダの両側に夫々第一および第二の成膜プロセス領域を設けて基体の両面に中間薄膜を形成し、反応プロセス領域においてこの中間薄膜と反応性ガスを反応させて薄膜を形成している。この際、基体の一方の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成されるように、第二の成膜プロセス領域及び第二の反応プロセス領域を制御している。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。そして、従来の薄膜形成装置のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に、基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
また、請求項４の薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、反対側の面にも薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成装置と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【００１９】
また、請求項５の薄膜形成装置によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、前記第一の成膜プロセス領域および前記第二の成膜プロセス領域と空間的に分離された領域に形成され、且つ前記第一の成膜プロセス領域と同じ側に形成された第三の成膜プロセス領域と、前記第一乃至第三の成膜プロセス領域と空間的に分類された領域に形成され、前記基体ホルダを挟んで前記第三の成膜プロセス領域と反対側に配置された第四の成膜プロセス領域と、前記第一乃至第四の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、前記第一乃至第四の成膜プロセス領域および前記第一の反応プロセス領域と空間的に分離されると共に、前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に形成され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、前記第二の成膜プロセス領域，前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成するように、前記第二の成膜プロセス領域，前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御すること、により解決される。
【００２０】
このように、請求項５の薄膜形成装置によれば、成膜プロセス領域において基体の両面に屈折率の異なる二種類の中間薄膜を形成し、反応プロセス領域においてこの中間薄膜と反応性ガスを反応させて薄膜を形成することで、中間屈折率を有する薄膜を形成している。この際、基体の一方の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成するように第二の成膜プロセス領域，第四の成膜プロセス領域及び第二の反応プロセス領域を制御している。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。
また、従来の薄膜形成装置のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に、基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
さらに、請求項５の薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、もう反対側の面にも薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成装置と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【００２１】
さらに請求項６の薄膜形成装置によれば、請求項３又は４の要件に加え、前記基体の湾曲を相殺する薄膜の膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの決定により設定されるように構成されると好適である。
このように請求項６の薄膜形成装置によれば、ターゲットへの供給電力，遮蔽板の開度，成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の少なくともいずれかを調整することが可能となり、所望の膜厚を有する薄膜を形成することが可能となる。従って、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を、反対側の面に対して形成している。このため、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
また、本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、反対側の面にも薄膜を形成している。すなわち、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００２４】
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示すものであり、図１は本発明における薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図２は図１の薄膜形成装置を矢視Ａ方向から見た部分断面図、図３は図１の薄膜形成装置を矢視Ｂ方向から見た部分断面図である。また、図４は本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図５は本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図６は本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を側面から見た部分断面図である。
なお、マグネトロンスパッタ電極３２，５２およびアンテナ７１については、図１，図４及び図５の上面図では本来は見えないものであるが、発明の理解を容易にするため、図中に点線で示してある。
【００２５】
本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行う薄膜形成装置を用いているが、スパッタの種類としてはこのようなマグネトロンスパッタに限定されるものでなく、マグネトロン放電を用いない２極スパッタ等の公知のスパッタを行う薄膜形成装置を用いることもできる。
【００２６】
本実施形態の薄膜形成装置１では、目的の膜厚よりも薄い薄膜をスパッタで作成し、プラズマ処理を行うことを繰り返すことで目的の膜厚の薄膜を基板上に形成することができる。本実施形態では、スパッタとプラズマ処理によって平均０．０１〜１.５ｎｍの膜厚の薄膜を基板表面に形成する薄膜形成処理を基板ホルダ１３の回転毎に繰り返すことで、目的とする数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の膜厚の薄膜を形成する。
【００２７】
本実施形態の薄膜形成装置１は、図１および図２に示すように、真空容器１１と、基板ホルダ１３と、モータ１７と、第一のスパッタ手段２０Ａと、第二のスパッタ手段３０Ａと、第三のスパッタ手段４０Ａと、第四のスパッタ手段５０Ａと、第一のプラズマ発生手段６０Ａと、第二のプラズマ発生手段７０Ａとを主要な構成要素として備えている。
【００２８】
真空容器１１は、公知の薄膜形成装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、多角形状をした中空体である。真空容器１１の側壁には基板ホルダ１３を搬入出するための入出口１１ｄが形成されている。入出口１１ｄは後述する基板ホルダ１３を真空容器１１の内部の出し入れ可能な大きさに形成されており、入出口１１ｄの外側の壁面には、この入出口１１ｄを被覆可能な大きさの扉１６が設けられている。真空容器１１の上方には扉１６を収容する扉収納容器（不図示）が接続されており、扉１６は、真空容器１１の内部と扉収納室の内部との間でスライドすることで開閉する。真空容器１１の外壁と扉１６との間はゴムなどの弾性部材（不図示）が設けられており、真空容器１１内の気密を保持している。
【００２９】
なお、本実施形態の真空容器１１は、真空室を一つ備えたシングルチャンバ方式を採用しているが、入出口１１ｄの外側にロードロック室を設けたものを採用することも可能である。このようなロードロック室を採用した薄膜形成装置では、真空容器内の真空状態を保持した状態で基板の搬入出を行うことが可能となるため、基板を搬出する毎に真空容器内を脱気して真空状態にする手間を省くことが可能となり、高い作業効率で成膜処理を行うことができる。
また、複数の真空室を備え、それぞれの真空室で独立に薄膜形成を行うことが可能なマルチチャンバ方式を採用することも可能である。
【００３０】
真空容器１１の壁面には排気用の開口が３箇所設けられており、それぞれ配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃに接続されている。これらの配管には真空容器１１内を排気するための真空ポンプ（不図示）が接続されている。後述する第一の成膜プロセス領域２０および第二の成膜プロセス領域３０と、第一の反応プロセス領域６０および第二の反応プロセス領域７０との間には開口１１ａが設けられており、配管１５ａはこの開口１１ａを通じて真空容器１１の内部と連通している。
【００３１】
また、後述する第三の成膜プロセス領域４０および第四の成膜プロセス領域５０と、第一の反応プロセス領域６０および第二の反応プロセス領域７０との間には開口１１ｂが設けられており、配管１５ｂはこの開口１１ａを通じて真空容器１１の内部と連通している。また、第一の反応プロセス領域６０および第二の反応プロセス領域７０の側面に位置する壁面には開口１１ｃが設けられており、配管１５ｃは開口１１ｃを通じて真空容器１１の内部と連通している。
【００３２】
基板ホルダ１３は、基板Ｓを真空容器１１内で保持するための円板状の部材であり、本発明の基体ホルダに相当する。基板ホルダ１３は、基板Ｓを保持するための円形の開口を複数備えており、基板Ｓはそれぞれこの開口に収容される。開口に保持された基板Ｓは、保持具１３ａにより脱落しないように保持される。保持具１３ａは内部に開口を有するドーナツ状の部材で、開口の直径が基板Ｓの直径よりも小さくなるように形成されている。
【００３３】
保持具１３ａには２箇所にネジ穴が形成されており、基板ホルダ１３の開口の周辺部にも保持具１３ａのネジ穴に相当する位置にネジ穴が設けられている。基板Ｓは基板ホルダ１３の開口に収容された後、保持具１３ａで両面から狭持されることで保持される。保持具１３ａはボルト１３ｂにより基板ホルダ１３に固定される。
なお、基板ホルダとしては、本実施形態のような円板状のものに限定されず、例えば平板状のものであってもよい。
【００３４】
基板ホルダ１３は、真空容器１１内部と真空容器１１の外部との間を移動できるように構成されている。本実施形態では、真空容器１１の側面にレール（不図示）が設置されており、基板ホルダ１３は、このレールに沿って真空容器１１内部の中央部に搬送される。基板ホルダ１３は真空容器１１の外部においてレールに載置され、入出口１１ｄを通過して真空容器１１内の中央部へ搬入される。
【００３５】
真空容器１１の内壁の中央下面および中央上面には、基板ホルダ１３を保持するための下側支持部材１４−１および上側支持部材１４−２がそれぞれ設けられている。下側支持部材１４−１は真空容器１１の下部内壁の中央部に設置されており、上側支持部材１４−２は真空容器１１の上部内壁の中央部に設置されている。
【００３６】
下側支持部材１４−１には複数の突起１４−１ａが設けられている。突起１４−１ａは、中央に配置された円形状の突起と、その周辺に配設された複数の爪状の突起により構成される。突起１４−１ａは、下側支持部材１４−１内に設けられた油圧シリンダ１４−１ｂの下部に固定されており、図示しない油圧ポンプにより油圧シリンダ１４−１ｂが駆動されることで上下に移動可能となっている。同様に、上側支持部材１４−２にも突起１４−２ａが設けられている。
【００３７】
下側支持部材１４−１と同様に、上側支持部材４１−２の突起１４−２ａは、中央に配置された円形状の突起と、その周辺に配設された複数の爪状の突起により構成される。突起１４−２ａは、上側支持部材１４−１内に設けられた油圧シリンダ１４−２ｂの上部に固定されており、図示しない油圧ポンプにより油圧シリンダ１４−２ｂが駆動されることで上下に移動可能となっている。
【００３８】
一方、基板ホルダ１３の中央部には、基板ホルダ１３の両面にそれぞれ複数の凹部が形成されている。凹部は、基板ホルダ１３の中心に円形の凹みと、その周辺に配置された複数の小さな凹みから形成されており、この凹部は、下側支持部材１４−１および上側支持部材１４−２にそれぞれ設けられた複数の突起１４−１ａおよび突起１４−２ａと係合する形状となっている。
【００３９】
真空容器１１の中央部に搬入された基板ホルダ１３は、下側支持部材１４−１および上側支持部材１４−２により狭持されることで真空容器１１内に設置される。下側支持部材１４−１の突起１４−１ａは、油圧シリンダ１４−１ｂにより上方へ移動して、基板ホルダ１３の下面中央部に設けられた凹部と係合する。また、上側支持部材１４−２の突起１４−２ａは、油圧シリンダ１４−２ｂにより下方へ移動して、基板ホルダ１３の上面中央部に設けられた凹部と係合する。それぞれの油圧シリンダにより突起１４−１ａおよび突起１４−２ａは基板ホルダ１３方向へ付勢され、下側支持部材１４−１および上側支持部材１４−２が協働して、基板ホルダ１３が脱落しないように基板ホルダ１３を狭持する。
【００４０】
真空容器１１の外部下側には、モータ１７が設けられている。モータ１７の回転軸１７ａは、真空容器１１の下壁面を貫通して、下側支持部材１４−１と接続されている。基板ホルダ１３は、真空容器１１内の真空状態を維持した状態で、真空容器１１の下部に設けられたモータ１７を駆動させることによって回転軸１７ａを中心に回転する。各基板Ｓは、基板ホルダ１３上に保持されているため、基板ホルダ１３が回転することで、回転軸１７ａを中心として公転する。回転軸１７ａと下部支持部材１４との接合部は絶縁部材で構成されている。これにより、基板における異常放電を防止することが可能となる。
【００４１】
基板Ｓは、本発明の基体に相当するものである。基板Ｓはガラス製の円板状部材で、その表面には薄膜形成処理により薄膜が形成される。基体としては本実施形態のような円板状のものに限定されず、レンズ状のものや管状のものなどを用いることもできる。また、基板Ｓの材質も、本実施形態のようなガラス製に限定されず、例えば水晶、サファイア、シリコン、ゲルマニウム、プラスチック等であってもよい。
【００４２】
次に、基板Ｓの表面に薄膜を形成する第一のスパッタ手段２０Ａ、第二のスパッタ手段３０Ａ、第三のスパッタ手段４０Ａおよび第四のスパッタ手段５０Ａについて説明する。本例の薄膜形成装置１では、成膜プロセス領域（２０，３０，４０，５０）が４室（ゾーン）、反応プロセス領域（６０，７０）が２室（ゾーン）設けられている。成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０は、スパッタを行って中間薄膜を形成するために設けられており、反応プロセス領域６０，７０は、中間薄膜にプラズマ処理を行って最終薄膜を形成するために設けられている。
【００４３】
真空容器１１の側壁には、矩形状の開口１１ｅ〜１１ｊが形成され、この開口１１ｅ〜１１ｊの各端部辺から基板ホルダ１３へ向けてステンレススチール製の仕切壁１８ａ〜１８ｆが突出するように配設されている。また、開口１１ｅ〜１１ｈを塞ぐように基板ホルダ１３の外周面に対向してスパッタ手段２０Ａ，３０Ａ，４０Ａ，５０Ａが設けられている。また、真空容器１１の開口１１ｉ，１１ｊを塞ぐように基板ホルダ１３の外周面に対向してプラズマ発生手段６０Ａ，７０Ａが設けられている。
【００４４】
このように、成膜プロセス領域２０は、４側面からなる仕切壁１８ａ，基板ホルダ１３の下面，スパッタ手段２０Ａに囲繞されて形成されている。成膜プロセス領域３０は仕切壁１８ｂ，基板ホルダ１３の上面，スパッタ手段３０Ａに囲繞されて形成され、成膜プロセス領域４０は仕切壁１８ｃ，基板ホルダ１３の下面，スパッタ手段４０Ａに囲繞されて形成され、成膜プロセス領域５０は仕切壁１８ｄ，基板ホルダ１３の上面，スパッタ手段５０Ａに囲繞されて形成されている。
また、反応プロセス領域６０は、仕切壁１８ｅ，基板ホルダ１３の下面，プラズマ発生手段６０Ａに囲繞されて形成されている。反応プロセス領域７０は、仕切壁１８ｆ，基板ホルダ１３の上面，プラズマ発生手段６０Ａに囲繞されて形成されている。
【００４５】
このように成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０および反応プロセス領域６０，７０は、それぞれ空間的に分離した領域に形成されている。本実施形態では、図１および図２に示されるように、成膜プロセス領域２０，成膜プロセス領域４０および反応プロセス領域６０は真空容器１１の下側にそれぞれ配設されている。また、成膜プロセス領域３０，成膜プロセス領域５０および反応プロセス領域７０は真空容器１１の上側にそれぞれ配設されている。
【００４６】
また、成膜プロセス領域２０および成膜プロセス領域３０は、基板ホルダ１３を挟んで略対向する位置に配設されている。また、成膜プロセス領域４０および成膜プロセス領域５０は、基板ホルダ１３を挟んで略対向する位置に配設されている。また、反応プロセス領域６０および反応プロセス領域７０は、基板ホルダ１３を挟んで略対向する位置に配置されている。ただし、成膜プロセス領域２０，４０および反応プロセス領域７０の位置としてはこのように成膜プロセス領域３０，５０および反応プロセス領域６０に略対向する位置に限定されず、多少ずれた位置に配置されていてもよい。
【００４７】
成膜プロセス領域４０，５０は、基板ホルダ１３の中心軸線を中心にして成膜プロセス領域２０，３０から約９０度回転させた位置に設けられている。また、反応プロセス領域６０，７０は、基板ホルダ１３の中心軸線を中心にして成膜プロセス領域２０，３０から約９０度回転させた位置で、かつ基板ホルダ１３の中心軸線Ｚを中心にして成膜プロセス領域２０，３０に対向する位置に設けられている。
【００４８】
モータ１７によって基板ホルダ１３が回転させられると、基板ホルダ１３の板面に保持された基板Ｓが公転して、基板Ｓの下面側は、スパッタ手段２０Ａ，４０Ａ（成膜プロセス領域２０，４０）に面した位置とプラズマ発生手段６０Ａ（反応プロセス領域６０）に面した位置との間を、この順に繰り返し回転移動する。また、基板Ｓの上面側は、スパッタ手段３０Ａ，５０Ａ（成膜プロセス領域３０，５０）に面した位置と、プラズマ発生手段７０Ａ（反応プロセス領域７０）に面した位置との間を、この順に繰り返し回転移動する。
【００４９】
成膜プロセス領域２０には、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留するスパッタガスボンベ２７と、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ２９からの配管が導かれていて、成膜プロセス領域２０に不活性ガスと反応性ガスを供給可能な構成となっている。スパッタガスボンベ２７からの不活性ガスの流量や、反応性ガスボンベ２９からの反応性ガスの流量は、マスフローコントローラ２６，２８によってそれぞれ調整される。
【００５０】
また、成膜プロセス領域３０，４０，５０も成膜プロセス領域２０と同様に構成されており、成膜プロセス領域３０にはスパッタガスボンベ３７、反応性ガスボンベ３９、マスフローコントローラ３６，３８が設けられており、成膜プロセス領域４０にはスパッタガスボンベ４７、反応性ガスボンベ４９、マスフローコントローラ４６，４８が設けられており、成膜プロセス領域５０にはスパッタガスボンベ５７、反応性ガスボンベ５９、マスフローコントローラ５６，５８が設けられている。反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等が用いられる。
【００５１】
成膜プロセス領域２０には、基板ホルダ１３の下面に対向するように、本発明のスパッタ手段２０Ａが配設されている。スパッタ手段２０Ａは、一対のマグネトロンスパッタ電極２２とトランス２４を介して接続された交流電源２５から構成される。マグネトロンスパッタ電極２２は、真空容器１１の開口１１ｅを塞ぐように設けられた電極設置板２３に、不図示の絶縁部材を介して固定されている。マグネトロンスパッタ電極２２には、一対のターゲット２１が保持される。本実施例の交流電源２５は、１ｋ〜１００ｋＨｚの交番電界をマグネトロンスパッタ電極２２の両方の電極上に保持されたターゲット２１に印加する。
本例のターゲット２１は、基板に対向して所定の面積を有するように膜原料物質を平板状に形成したものであり、基板ホルダ１３の下面に対向するように保持される。ターゲットの材質としては任意のもの、例えば、ケイ素、ニオブ、チタン、アルミニウム、ゲルマニウム等を採用することが可能である。
【００５２】
成膜プロセス領域３０，４０，５０も成膜プロセス領域２０と同様に構成されており、成膜プロセス領域３０には一対のマグネトロンスパッタ電極３２を有するスパッタ手段３０Ａが設けられ、このマグネトロンスパッタ電極３２は電極設置板３３に固定されトランス３４および交流電源３５に接続されている。また、図３に示されるように、成膜プロセス領域４０には一対のマグネトロンスパッタ電極４２を有するスパッタ手段４０Ａが設けられ、このマグネトロンスパッタ電極４２は電極設置板４３に固定されトランス４５および交流電源４４に接続されている。また、成膜プロセス領域５０には一対のマグネトロンスパッタ電極５２を有するスパッタ手段５０Ａが設けられ、このマグネトロンスパッタ電極５２は電極設置板５３に固定されトランス５５および交流電源５４に接続されている。したがって、各ターゲットに対して、独立して電力を供給することができ、これにより各ターゲットに対してスパッタによる成膜レートを独立して調整できる。
【００５３】
ターゲット３１，４１，５１も、ターゲット２１と同様に基板に対向して所定の面積を有するように膜原料物質を平板状に形成したものであり、基板ホルダ１３の外周面に対向するように保持される。これらのターゲットには、基板上に形成する薄膜の屈折率に応じて膜原料物質が選択される。また、実施に際しては、本発明では必ずしも全ての成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０にターゲットを配置しなくてもよく、三以上の成膜プロセス領域に異なる膜原料物質からなるターゲットを配置して成膜処理を行えばよい。
【００５４】
次に、反応プロセス領域について説明する。反応プロセス領域６０では、プラズマ処理が行われ、成膜プロセス領域２０，４０で形成された中間薄膜に不活性ガスを混入した反応性ガスの活性種（ラジカル，イオン等）を照射して、中間薄膜と反応性ガスの活性種とを反応させて複合金属の化合物に変換する処理を行う。
【００５５】
プラズマ発生手段６０Ａは、反応プロセス領域６０に供給される不活性ガスと反応性ガスをプラズマ状態にするためのものである。反応プロセス領域６０には、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留する不活性ガスボンベ６７と、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ６９からの配管が導かれていて、反応プロセス領域６０に不活性ガスと反応性ガスを供給可能な構成となっている。不活性ガスボンベ６７からの不活性ガスの流量や、反応性ガスボンベ６９からの反応性ガスの流量は、マスフローコントローラ６６，６８によって調整される。
【００５６】
マスフローコントローラはガスの流量を調節する装置である。マスフローコントローラは、ガスボンベからのガスが流入する流入口と、ガスを真空容器１１側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主要な構成要素として備えている。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。
【００５７】
流入口よりマスフローコントローラ内に送入されたガスの質量流量は、センサにより検出される。センサの下流にはコントロールバルブが設けられており、コントロールバルブは、センサで検出した流量と、設定された基準値とを比較し、ガスの流量が基準値に近づくようにコントロールバルブの制御を行う。
【００５８】
本実施形態のプラズマ発生手段６０は、開口１１ｉを塞ぐように設けられた誘電体板６２と、この誘電体板６２の外側に渦巻き状に配設されたアンテナ６１とを備えて構成されている。誘電体板６２は、板状の誘電体で形成されているものであり、本例では石英で形成されている。誘電体板６２は、反応プロセス領域６０を介して基板ホルダ１３に対向するように設けられている。開口１１ｉの外壁には、ケース体６３が取り付けられており、アンテナ６１はケース体６３に収納されている。ケース体６３と誘電体板６２はボルトなどで固定されており、両部材間にはＯリングなどが設けられて、内部の気密が保たれている。すなわち、アンテナ６１を収容するアンテナ収容室が形成されている。
【００５９】
本実施形態では、アンテナ収容室の内部を排気して真空状態にするために、アンテナ収容室に排気用の配管（不図示）が接続されている。配管には、真空ポンプ（不図示）が接続されており、アンテナ収容室は真空ポンプによって真空状態となっている。
【００６０】
アンテナ６１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に電気的に接続されている。アンテナ６１は、高周波電源６５から電力の供給を受けて、反応プロセス領域６０に誘導電界を発生させ、プラズマを発生させるためのものである。
【００６１】
プラズマ発生処理としては、まず真空ポンプ（不図示）を作動させて、真空容器１１の内部を１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度まで減圧し、所定の真空状態を保持した状態で、反応性ガスボンベ６９からの反応性ガスを真空容器１１内へ導入する。その後は、真空容器１１の内部が１０−２Ｐａ〜１０Ｐａを維持するように、適宜調整等を行う。
そして、真空容器１１内を上記所定の圧力に保持した状態で、高周波電源６５からアンテナ６１に１３．５６ＭＨｚの電圧を印加してプラズマを発生させる。このようにして反応プロセス領域６０にプラズマを発生させて、このプラズマによって、基板ホルダ１３に保持された基板上の薄膜に対してプラズマ処理を行う。
【００６２】
反応プロセス領域７０も同様に、プラズマ処理が行われ、成膜プロセス領域２０，４０で形成された中間薄膜に不活性ガスを混入した反応性ガスの活性種（ラジカル，イオン等）を照射して、中間薄膜と反応性ガスの活性種とを反応させて複合金属の化合物に変換する処理を行う。
【００６３】
同様に、本実施形態のプラズマ発生手段７０Ａも、開口１１ｊを塞ぐように設けられた誘電体板７２と、この誘電体板７２の外側に渦巻き状に配設されたアンテナ７１とを備えて構成されている。開口１１ｉの外壁には、ケース体７３が取り付けられており、アンテナ７１はケース体７３に収納されている。ケース体７３と誘電体板７２はボルトなどで固定されており、アンテナ収容室が形成されている。
また、アンテナ収容室には、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留する不活性ガスボンベ７７と、それぞれのガスの流量を調背するマスフローコントローラ７６，７８が設けられており、それぞれのガスは配管を通じてアンテナ収容室に導入される。
【００６４】
次に、薄膜形成装置１を用いて混合膜を形成する処理について説明する。
本例の薄膜形成装置１では、上述のように４つの成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０があり、これらにそれぞれ異なる材料からなるターゲット２１，３１，４１，５１を配置することが可能である。そして、上記複数のターゲットによって、基板に複数の光学材料からなる混合膜を形成することができる。
【００６５】
ここでは、４つの成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０のうち、成膜プロセス領域２０，３０に関しては同じ材料（膜原料物質）、成膜プロセス領域４０，５０についても同じ材料を用いた場合について説明する。具体的には、ターゲット２１，３１に低屈折率膜形成材料としてケイ素（Ｓｉ）を用い、ターゲット４１，５１に高屈折率膜材料としてニオブ（Ｎｂ）を用いた例について述べる。本実施形態では、低屈折率材料であるケイ素と高屈折率材料であるニオブを交互に積層して、中間屈折率を有する薄膜を形成する。基板の両面にそれぞれ中間屈折率を有する薄膜を同時に形成し、最終的に基板の両面に略同じ膜厚の薄膜を形成している。
【００６６】
まず、膜厚設定工程として、基板Ｓの一方の面に形成する薄膜の膜厚および屈折率を任意に設定する。この設定膜厚に応じて、各ターゲット２１，３１，４１，５１から基板へ向けて供給される膜原料物質の供給量を決定するための条件が設定される。供給量を決定するための条件は、各ターゲットに供給する電力の大きさ、成膜時間、ターゲットの面積比等である。
【００６７】
続いて、薄膜形成工程として、ターゲット２１，３１，４１，５１をマグネトロンスパッタ電極２２，３２，４２，５２に保持させる。この状態で、真空容器１１の内部を１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空状態にする。そして、真空容器１１の外部で基板ホルダ１３に基板Ｓを保持させる。続いて、基板ホルダ１３を図示しないレールに載置して真空容器１１内の中央部に搬入する。真空容器１１内の所定の位置に移動したら、下側支持部材１４−１及び下側支持部材１４−２の油圧シリンダ１４−１ｂ，１４−２ｂを駆動させて、それぞれの突起１４−１ａ，１４−２ａを基板ホルダ１３の中央部に形成された凹部に係合させる。次に、扉１６を閉じて真空ポンプを作動させて真空容器１１の内部の排気を行い、１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空状態にする。
【００６８】
真空容器１１の内部は上述の所定の圧力に減圧されており、この状態でモータ１７を作動させて基板ホルダ１３を回転させる。その後、真空容器１１の内部の圧力が安定した後に、成膜プロセス領域２０の圧力を、１．０×１０−１Ｐａ〜１．３Ｐａに調整する。
【００６９】
次に、スパッタガスボンベ２７，反応性ガスボンベ２９から成膜プロセス領域２０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ２６，２８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域２０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源２５からマグネトロンスパッタ電極２２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット２１に対してスパッタを行う。スパッタによってターゲット２１からはその面積に略比例して膜原料物質が基板へ向けて供給される。これにより、基板の膜形成面にケイ素或いは不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２））からなる中間薄膜が形成される（中間薄膜形成工程）。
【００７０】
基板の膜形成面には、基板ホルダ１３の回転にともなってマグネトロンスパッタ電極２２に面する位置（すなわちターゲット２１に面する位置）を通過するときに中間薄膜が形成される。
【００７１】
成膜プロセス領域２０においてケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成すると同時に、成膜プロセス領域３０においても同様の操作によりケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成する。成膜プロセス領域３０での薄膜形成は、まず、スパッタガスボンベ３７，反応性ガスボンベ３９から成膜プロセス領域３０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ３６，３８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域３０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源３５からマグネトロンスパッタ電極３２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット３１に対してスパッタを行う。
【００７２】
次に、スパッタガスボンベ２７，反応性ガスボンベ２９から成膜プロセス領域２０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ２６，２８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域２０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源２５からマグネトロンスパッタ電極２２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット２１に対してスパッタを行う。スパッタによってターゲット２１からはその面積に略比例して膜原料物質が基板へ向けて供給される。これにより、基板の膜形成面にケイ素或いは不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２））からなる中間薄膜が形成される（中間薄膜形成工程）。
【００７３】
次に、成膜プロセス領域４０，５０について説明する。成膜プロセス領域４０では、ニオブ或いは不完全酸化ニオブの中間薄膜が形成される。成膜プロセス領域４０で中間薄膜が形成されると同時に、成膜プロセス領域５０においても同様の操作によりニオブ或いは不完全酸化ニオブの中間薄膜が形成される。成膜プロセス領域４０での薄膜形成は、まず、スパッタガスボンベ４７，反応性ガスボンベ４９から成膜プロセス領域４０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ４６，４８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域４０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源４４からマグネトロンスパッタ電極４２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット４１に対してスパッタを行う。
【００７４】
続いて、スパッタガスボンベ４７，反応性ガスボンベ４９から成膜プロセス領域４０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ４６，４８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域４０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源４４からマグネトロンスパッタ電極４２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット４１に対してスパッタを行う。スパッタによってターゲット４１からはその面積に略比例して膜原料物質が基板へ向けて供給される。これにより、基板の膜形成面にニオブ或いは不完全酸化ニオブからなる中間薄膜が形成される（中間薄膜形成工程）。
【００７５】
基板の膜形成面には、基板ホルダ１３の回転にともなってマグネトロンスパッタ電極４２に面する位置（すなわちターゲット２１に面する位置）を通過するときに中間薄膜が形成される。
【００７６】
成膜プロセス領域４０においてケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成すると同時に、成膜プロセス領域５０においても同様の操作によりケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成する。成膜プロセス領域５０での薄膜形成は、まず、スパッタガスボンベ５７，反応性ガスボンベ５９から成膜プロセス領域５０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ５６，５８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域５０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。
【００７７】
次に、交流電源５４からマグネトロンスパッタ電極５２に所定の周波数を有する交流電圧を印加することにより、ターゲット５１に対してスパッタを行う。ここで、印加する交流電圧の周波数は、１０ｋ〜１ＭｋＨｚであることが好ましい。これは、印加交流電圧の周波数が１０ｋＨｚよりも低いと異常放電が発生しやすくなり、薄膜形成を安定して行うことが困難となる。一方、１ＭｋＨｚよりも高いとマッチングボックスによる成膜レートの調整が困難となり、好ましくない。
【００７８】
次に、反応プロセス領域６０，７０におけるプラズマ処理について説明する。反応プロセス領域６０には、反応性ガスボンベ６９から反応性ガスとして酸素ガスを導入するとともに、不活性ガスボンベ６７から不活性ガスとしてアルゴンガスが導入されている。また、アンテナ６１には１３．５６ＭＨｚの高周波電圧が印加され、プラズマ発生手段６０Ａによって反応プロセス領域６０にプラズマを発生させている。このとき、反応プロセス領域６０の圧力は、０．７×１０−１〜１．０Ｐａに維持される。
【００７９】
基板ホルダ１３の回転にともなって、各ターゲット２１，３１，４１，５１による中間薄膜が形成された基板Ｓが、反応プロセス領域６０を通過すると、反応プロセス領域６０では、中間薄膜をプラズマ処理によって酸化反応させる処理が行われる。
すなわち、プラズマ発生手段６０Ａによって反応プロセス領域６０に酸素ガスのプラズマを発生させ、この酸素ガスのプラズマで、例えば成膜プロセス領域２０で形成されたケイ素或いは不完全酸化ケイ素を酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化ケイ素或いは酸化ケイ素に変換する。また、成膜プロセス領域４０で形成されたニオブ或いは不完全酸化ニオブを酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化ニオブ或いは酸化ニオブに変換する。これにより、基板上に混合膜である最終薄膜が形成される（最終薄膜形成工程）。
【００８０】
このように、基板が真空容器１１内で回転することにより、成膜プロセス領域２０，３０では基板表面にケイ素や不完全ケイ素酸化物が、成膜プロセス領域４０，５０では基板表面にニオブや不完全ニオブ酸化物が積層した中間薄膜が形成され、反応プロセス領域６０，７０では形成された中間薄膜をプラズマ処理して混合膜である最終薄膜が形成される。したがって、基板が回転するにともなって次第に最終薄膜が積層され、所定の時間、成膜処理を行うことによって、所望の膜厚の混合膜を得ることができる。
【００８１】
なお、反応プロセス領域でのプラズマ処理は、成膜プロセス領域２０,３０での中間薄膜の形成と成膜プロセス領域４０，５０での中間薄膜の形成がされた後に両中間薄膜に対して同時に反応プロセス領域６０，７０でプラズマ処理を行ってもよいが、成膜プロセス領域２０,３０で中間薄膜を形成した後、成膜プロセス領域４０，５０では中間薄膜の形成を行わずに反応プロセス領域６０，７０でプラズマ処理を行ってもよい。また、成膜プロセス領域２０,３０で中間薄膜の形成を行わず、成膜プロセス領域４０，５０で中間薄膜の形成を行った後に反応プロセス領域６０，７０でプラズマ処理を行ってもよい。
このように、成膜プロセス領域で形成される中間薄膜の厚さを制御することにより、所望の屈折率を有する薄膜を形成することが可能となる。
【００８２】
ここで、基板Ｓの一方の面には、反対側の面で形成される薄膜の内部応力による基板の湾曲を相殺する薄膜を形成するように、成膜プロセス領域および反応プロセス領域を制御して薄膜形成を行う。例えば、基板Ｓの両面に同じ種類の薄膜を形成する場合は、基板Ｓの両面に形成される薄膜の膜厚が同じになるように薄膜を形成すると、基板両面に形成された薄膜の内部応力による基板の湾曲は相殺される。従って、薄膜の内部応力による基板の湾曲は最小となる。
【００８３】
一方、基板Ｓの両面にそれぞれ異なる種類の薄膜を形成する場合には、基板Ｓの一方の面に形成される薄膜の種類や膜厚によって、反対側の面に形成される薄膜の膜厚が決定される。例えば、バンドパスフィルタを作成する場合、基板Ｓの一方の面に短波長透過フィルタを形成し、反対側の面に長波長透過フィルタを形成する。この場合において、例えば基板Ｓの一方の面にＮｂ２Ｏ５とＳｉＯ２を積層した薄膜（Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２の膜厚比０．５６）からなる短波長透過フィルタを３．７μｍ形成した場合、基板Ｓの反対側の面にはＮｂ２Ｏ５とＳｉＯ２を積層した薄膜（Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２の膜厚比０．１７）からなる長波長透過フィルタを３．５μｍ形成すれば両薄膜の内部応力による基板の湾曲は相殺されることとなる。従って、薄膜の内部応力による基板の湾曲は最小となる。
【００８４】
膜厚の調整は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力を調整することで行われる。すなわち、図１および図２に示す交流電源２５からトランス２４へ供給される電力を調整することにより、成膜プロセス領域２０に設置されたターゲットへの供給電力の調整を行い、ターゲットから基板Ｓに付着する膜原料物質の量を調整することが可能となる。例えば、交流電源２５からトランス２４に供給される電力が大きくなると、ターゲットへの供給電力が大きくなり、ターゲットから基板Ｓに飛翔する膜原料物質の量が増加する。逆に、交流電源２５からトランス２４に供給される電力が小さくなると、ターゲットへの供給電力が小さくなり、ターゲットから基板Ｓに飛翔する膜原料物質の量が減少する。このように、交流電源２５からトランス２４へ供給される電力を調整することにより、所望の膜厚を有する薄膜を基板表面に形成することが可能となる。
【００８５】
同様に、交流電源３５，４５，５５からトランス３４，４４，５４へ供給される電力をそれぞれ調整することにより、成膜プロセス領域３０，４０，５０に設置されたターゲットへの供給電力の調整を行い、各ターゲットから基板Ｓに付着する膜原料物質の量を調整することが可能となる。これにより、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。
【００８６】
また、ターゲットと基板Ｓとの間に膜原料物質を遮蔽する遮蔽板を設け、この遮蔽板の開度を調整することで、基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整することも可能である。例えば、図６の薄膜形成装置では、基板Ｓとターゲット２１との間に遮蔽板８１が設けられている。遮蔽板８１は回転軸８２を介して真空容器１１の外に設けられたモータ８３の回転軸と接続されている。従って、モータ８３を回動して遮蔽板８１の位置を移動することにより、ターゲット２１の前面を遮蔽する面積を調整することができる。すなわち、モータ８３を駆動して遮蔽板８１の開度を調整することで、基板Ｓの表面に付着する膜原料物質の量を調整することが可能となる。これにより、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。
【００８７】
同様に、成膜プロセス領域３０では、基板Ｓとターゲット３１との間に遮蔽板９１を設け、この遮蔽板９１を、回転軸９２を介してモータ９３と接続している。遮蔽板９１の開度を調整することで、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。
また、図示しないが、成膜プロセス領域４０，５０にも同様に、ターゲットと基板Ｓとの間に遮蔽板を設けて、基板の表面に形成される膜厚を調整することが可能となる。
【００８８】
更に、各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量を調整することで、基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整することが可能となる。例えば、成膜プロセス領域２０には、スパッタガスボンベ２７からアルゴンガスなどのスパッタガス、反応性ガスボンベ２９からは酸素ガスなどの反応性ガスが供給されるが、それぞれマスフローコントローラ２６，２８でガス流量を調整することで、成膜プロセス領域２０に供給されるガス流量を調整し、これにより基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整することが可能となる。
マスフローコントローラによりガス流量を調整するには、マスフローコントローラの内部に設けられた電子回路に、オペレータが所望の流量を設定することで調整することが可能となる。
【００８９】
本発明の薄膜形成装置では、成膜プロセス領域２０，３０での中間薄膜形成や成膜プロセス領域４０，５０での中間薄膜形成、また、反応プロセス領域６０，７０での最終薄膜の形成を同時に行うことで、基板の一方の面に形成された薄膜による内部応力によって生じる基板の湾曲を、基板の反対側の面に形成される薄膜の内部応力による湾曲で相殺しつつ、基板を平坦に保った状態で薄膜の形成を行っている。従って、基板の一方の面に薄膜を形成した後で基板を反転して反対側の面に薄膜を形成する従来技術と比較して、基板に湾曲が生じにくく、光学特性に優れた光学製品を提供することが可能となる。
【００９０】
なお、上記実施形態では、異なる屈折率を有するターゲットを備えた成膜プロセス領域を複数設けて中間薄膜を形成し、反応プロセス領域で中間薄膜を最終薄膜に変換する反応性薄膜形成装置について説明したが、本発明の薄膜形成方法はこのような薄膜形成装置にのみ適用できるものでなく、他の薄膜形成装置においても実施できる。例えば、図４に示すように、成膜プロセス領域２０，３０のみを有し、反応プロセス領域や、異なる種類のターゲットを備えた他の成膜プロセス領域を備えていない薄膜形成装置においても実施できる。
また、図５に示すように、一種類のターゲットを備えた成膜プロセス領域２０，３０と、反応プロセス領域６０，７０とを備えた薄膜形成装置においても実施できる。
【００９１】
所望の膜厚の混合膜を形成する工程が終了すると、真空容器１１内の真空状態を解除して扉１６を開ける。そして、基板ホルダ１３を真空容器１１の外へ搬出する。
本例の薄膜形成装置１では、上記のように異なる２種類の膜原料物質をそれぞれターゲット２１，３１およびターゲット４１，５１に用いることができるため、最大で２つの膜原料物質を元にして中間屈折率を有する混合膜を形成することができる。
【００９２】
以下に、本発明の薄膜形成方法を実施して基板に薄膜形成を行った実施例と、これに対する比較例を示す。実施例および比較例いずれの場合も、光学用ガラス製の直径３０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの円板状の基板を用いて薄膜形成を行った。
（実施例）
まず、実施例では、本例の薄膜形成装置１を用い、第一の膜原料物質としてケイ素（Ｓｉ）を成膜プロセス領域２０，３０のターゲット２１，３１として用いた。また、第二の膜原料物質としてニオブ（Ｎｂ）を成膜プロセス領域４０，５０のターゲット４１，５１として用いた。上記真空装置を用いて成膜処理を行い、基板上にＳｉ，Ｎｂに基づくＳｉＯ２（屈折率：1．４６），Ｎｂ２Ｏ５（屈折率：２．３５）を組成とした混合膜を基板の両面に略同じ最終膜厚となるように形成した。
【００９３】
本実施例のスパッタ条件は以下のとおりである。
（１）成膜プロセス領域２０，３０条件
投入電力：０．２〜２ｋＷ
成膜プロセスゾーン内圧力：０．２〜２Ｐａ
アルゴンガス流量：１００〜５００ｓｃｃｍ
印加交流電圧周波数：１０〜１００ｋＨｚ
（２）成膜プロセス領域４０，５０条件
投入電力：０．２〜２ｋＷ
成膜プロセスゾーン内圧力：０．２〜２Ｐａ
アルゴンガス流量：１００〜５００ｓｃｃｍ
印加交流電圧周波数：１０〜１００ｋＨｚ
（３）反応プロセス領域６０，７０条件
投入電力：０．２〜２ｋＷ
反応プロセス領域内圧力：０．２〜２Ｐａ
酸素ガス流量：２０〜２００ｓｃｃｍ
【００９４】
（比較例）
比較例では、成膜プロセス領域２０，４０と反応プロセス領域６０においてのみスパッタリングによる中間薄膜形成および中間薄膜に対する酸化処理を行い、基板の片面のみに薄膜の形成を行った。スパッタ圧力その他の条件については、上記実施例と同じである。形成された薄膜は、基板の表面側に４．７μｍ、裏面側では０μｍであった。
【００９５】
湾曲度の測定は、レーザー光を薄膜表面に照射して、反射する光の位置を観測する手法で行った。本例では、基板の中央（すなわち、測定位置０ｍｍ地点）を基準として、その周辺±１０ｍｍまでの複数の位置における基板の湾曲度を測定することで行った。
【００９６】
図７に、実施例および比較例に記載の方法で得られた基板の湾曲度を測定した結果を示す。図中の実線で表された曲線は実施例の結果、破線で表された曲線は比較例の結果を表している。
この図で示すとおり、基板の片面のみに薄膜形成を行った比較例では、４０μｍ以上の湾曲が見られたのに対し、両面同時に薄膜形成を行った実施例では、半径１０ｍｍの範囲で湾曲度が５μｍ以下であった。つまり、基板の片面のみに薄膜を形成した場合と比較して、両面に同時に薄膜を形成した場合では、基板の湾曲の度合いが大幅に少なくなることがわかる。
【００９７】
以上のように、本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装置によれば、基板の片面に形成された薄膜の応力を相殺する応力を有する薄膜を基板の裏面に形成するため、基板の表面に形成された薄膜の応力によって基板が湾曲するという不都合を減少することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明における薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。
【図２】図１の薄膜形成装置を矢視Ａ方向から見た部分断面図である。
【図３】図１の薄膜形成装置を矢視Ｂ方向から見た部分断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を側面から見た部分断面図である。
【図７】実施例および比較例に記載の方法で得られた基板の湾曲度を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９９】
１ 薄膜形成装置
１１ 真空容器
１１ 真空容器
１１ａ 開口
１１ｂ 開口
１１ｃ 開口
１１ｄ 入出口
１１ｅ 開口
１１ｆ 開口
１１ｉ 開口
１１ｊ 開口
１３ 基板ホルダ（基体ホルダ）
１３ａ 保持具
１３ｂ ボルト
１４−１ 下側支持部材
１４−１ａ 突起
１４−１ｂ 油圧シリンダ
１４−２ 下部支持部材
１４−２ａ 突起
１５ａ 配管
１５ｂ 配管
１５ｃ 配管
１６ 扉
１７ モータ
１７ａ 回転軸
１８ａ 仕切壁
１８ｂ 仕切壁
１８ｃ 仕切壁
１８ｄ 仕切壁
１８ｅ 仕切壁
１８ｆ 仕切壁
２０ 成膜プロセス領域（第一の成膜プロセス領域）
２０Ａ スパッタ手段
２１ ターゲット
２２ マグネトロンスパッタ電極
２３ 電極設置板
２４ トランス
２５ 交流電源
２６ マスフローコントローラ
２７ スパッタガスボンベ
２８ マスフローコントローラ
２９ 反応性ガスボンベ
３０ 成膜プロセス領域（第二の成膜プロセス領域）
３１ ターゲット
３２ マグネトロンスパッタ電極
３３ 電極設置板
３４ トランス
３５ 交流電源
３６ マスフローコントローラ
３７ スパッタガスボンベ
３８ マスフローコントローラ
３９ 反応性ガスボンベ
４０ 成膜プロセス領域（第三の成膜プロセス領域）
４０Ａ スパッタ手段
４１ ターゲット
４２ マグネトロンスパッタ電極
４３ 電極設置板
４４ 交流電源
４５ トランス
４６ マスフローコントローラ
４７ スパッタガスボンベ
４８ マスフローコントローラ
４９ 反応性ガスボンベ
５０ 成膜プロセス領域（第四の成膜プロセス領域）
５０Ａ スパッタ手段
５１ ターゲット
５２ マグネトロンスパッタ電極
５３ 電極設置板
５４ 交流電源
５５ トランス
５６ マスフローコントローラ
５７ スパッタガスボンベ
５８ マスフローコントローラ
５９ 反応性ガスボンベ
６０ 反応プロセス領域（第一の反応プロセス領域）
６０Ａ プラズマ発生手段
６１ アンテナ
６２ 誘電体板
６３ ケース体
６４ マッチングボックス
６５ 高周波電源
６６ マスフローコントローラ
６７ 不活性ガスボンベ
６８ マスフローコントローラ
６９ 反応性ガスボンベ
７０ 反応プロセス領域（第二の反応プロセス領域）
７０Ａ プラズマ発生手段
７１ アンテナ
７２ 誘電体板
７３ ケース体
７６ マスフローコントローラ
７７ 不活性ガスボンベ
７８ マスフローコントローラ
７９ 反応性ガスボンベ
８１ 遮蔽板
８２ 回転軸
８３ モータ
９１ 遮蔽板
９２ 回転軸
９３ モータ
Ｓ 基板（基体）
Ｚ 中心軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜形成方法及び薄膜形成装置に係り、特に薄膜を形成した後の基板の湾曲が少ない光学物品を提供することが可能な薄膜形成方法及び薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング等の物理蒸着により、基板表面に光学薄膜を形成させて干渉フィルタ、例えば反射防止フィルタ、ハーフミラー、各種バンドパスフィルタ、ダイクロイックフィルタなどの光学製品を製造したり、各種装飾品の表面に色付けコートを行って特定の光学特性を有する装飾品を製造することが一般的に行われている。
【０００３】
このような光学製品は、真空容器内でガラス等の基板表面にターゲットから飛来する物質が付着することで形成される。
ところで、気相からの凝集によって基板表面に薄膜が形成された場合、この薄膜には内部応力が発生する。内部応力とは、物体の内部に考えた任意の単位面積を通して、その両側の物体部分が互いに相手に及ぼす力をいう。通常、内部応力には熱応力と真応力が含まれる。熱応力とは、薄膜と基板との間や薄膜と薄膜の間の物質間での熱膨張率の相違により発生する応力である。一方、真応力とは、薄膜表面や基板との界面付近での原子配列と薄膜内部の原子配列の相違により生じる応力である。内部応力は、その種類により、薄膜の中心方向へ向かって収縮しようとする圧縮応力と、薄膜の外方向へ向かって伸張しようとする伸張応力に大別される。
【０００４】
例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は圧縮応力を有しており、酸化ケイ素からなる薄膜は膜の中心方向に向かって収縮しようとする力が働く。このため、酸化ケイ素膜を片面に被覆した基板では基板が薄膜側に湾曲するという現象が知られている。特に、近年では０．５ｍｍ以下の薄い基板を用いて薄膜形成が行われているため、内部応力による基板の湾曲は特に大きく、フィルタ等の製品の光学特性に大きな影響を及ぼしている。
【０００５】
薄膜の内部応力による湾曲を防止するため、薄膜が形成された基板の裏面に薄膜の内部応力と釣り合う内部応力を有する薄膜を形成することで、基板の湾曲を補正することが従来から行われていた。例えば特許文献１には、基板の片面に高反射ミラー層を形成し、その後高反射ミラー層の引張応力に釣り合う内部応力を有するＭｇＦ２反射層を基板の裏面に蒸着することで、基板の湾曲を補正した光学部材が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６２−０１８８８１号公報（第３頁、図３）
【０００７】
このような光学部材は通常、まず片面に薄膜形成を行い、その後これを反転して裏面に薄膜を形成することにより作成される。従来の薄膜形成装置では、片面に薄膜を形成した後に、基板が保持された基板ホルダを真空容器から外へ搬出し、基板を反転してセットしなおし、その後再度基板ホルダを真空容器内に搬入して、基板の裏面に薄膜を形成していた。
また、基板を反転させる反転機構を真空容器内に設けて、基板の片面に薄膜形成処理を行った後に基板を反転して、裏面に薄膜形成処理を行う技術も知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように基板ホルダを真空容器の外へ搬出する場合にあっては、一旦真空容器内の真空状態を解除して基板ホルダを取り出し、その後、再度真空容器内を脱気して真空状態にしなければならないため、基板ホルダの搬入出や真空容器の排気等に時間がかかり、製造プロセスに時間がかかるといった不都合があった。また、成膜した基板を大気中に曝すため、基板表面が汚染される恐れもあった。
また、反転機構を備えた薄膜形成装置にあっては、基板ホルダを真空容器外に搬出したり、真空容器内を再度真空状態にするといった手間を省略することが可能であるが、真空中で基板を反転させるための複雑な反転機構が必要となり、また、反転機構に付着した汚れが基板を反転する際に剥離して、薄膜表面を汚染するという恐れもあった。
【０００９】
更に、上記の技術では、基板の片面に薄膜を形成した後にこの裏面に別の薄膜を形成しているため、基板の片面に薄膜を形成した時点で、形成された薄膜の内部応力によりすでに基板が湾曲している。この基板を反転して基板の裏面に薄膜を形成して湾曲を補正しようとしても、一旦湾曲した基板を平坦な基板に戻すことは容易でなく、また、一旦湾曲した基板を湾曲方向と逆の応力を加えることで再度湾曲させるため、基板表面に形成した薄膜が剥離しやすいといった不都合があった。
また、湾曲した面に薄膜を形成するため、基板表面で膜厚分布に偏りが生じるといった不都合もあった。例えば、凹状に湾曲した基板に薄膜を形成した場合、基板の中央部に比べて外周部ほど膜厚が大きくなってしまい、均一な膜厚が得られないという不都合があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、薄膜を形成した後の基板の湾曲が少ない光学製品を提供することが可能な薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、請求項１の薄膜形成方法によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、前記基体の両面に対して夫々スパッタにより中間薄膜の形成を略同時に行う中間薄膜形成工程と、前記基体の両面に形成された中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、前記基体の一方の面には、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されること、により解決される。
【００１２】
このように、請求項１の薄膜形成方法によれば、基体の一方の面には、反対側の面に形成された薄膜の応力による湾曲を相殺する薄膜を略同時に形成するが、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定している。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。また、従来の薄膜形成方法のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間や不都合を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
さらに、請求項１の薄膜形成方法によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、同時に反対側の面にも略同時に薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力による基体の湾曲を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成方法と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【００１３】
上記課題は、請求項２の薄膜形成方法によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、前記基体の両面に対して夫々スパッタにより第一の中間薄膜の形成を略同時に行う第一中間薄膜形成工程と、前記基体の両面に対して夫々スパッタにより前記第一の中間薄膜の屈折率と異なる屈折率を有する第二の中間薄膜の形成を略同時に行う第二中間薄膜形成工程と、前記基体の両面に形成された前記第一の中間薄膜及び前記第二の中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、前記基体の一方の面には、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されること、により解決される。
【００１４】
このように、請求項２の薄膜形成方法によれば、成膜プロセス領域において基体の両面に屈折率の異なる二種類の中間薄膜を略同時に形成し、反応プロセス領域においてこの中間薄膜と反応性ガスを反応させて薄膜を形成することで、中間屈折率を有する薄膜を形成している。この際、基体の一方の面には、反対側の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成しているが、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定される。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。また、従来の薄膜形成方法のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に、基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
さらに、請求項２の薄膜形成方法によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、反対側の面にも略同時に薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成方法と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【００１５】
また、請求項３の薄膜形成方法によれば、請求項１又は２の要件に加えて、前記膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの設定をすることにより設定するとよい。
【００１６】
このように、請求項３の薄膜形成方法によれば、ターゲットへの供給電力，遮蔽板の開度，成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の少なくともいずれかを調整することで、所望の膜厚を有する薄膜を形成することが可能となる。従って、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。
【００１７】
また、請求項４の薄膜形成装置によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、前記第一の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成されるように、前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御すること、により解決される。
【００１８】
このように、請求項４の薄膜形成装置によれば、基体ホルダの両側に夫々第一および第二の成膜プロセス領域を設けて基体の両面に中間薄膜を形成し、反応プロセス領域においてこの中間薄膜と反応性ガスを反応させて薄膜を形成している。この際、基体の一方の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成されるように、第二の成膜プロセス領域及び第二の反応プロセス領域を制御している。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。そして、従来の薄膜形成装置のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に、基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
また、請求項４の薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、反対側の面にも薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成装置と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【００１９】
また、請求項５の薄膜形成装置によれば、真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、前記第一の成膜プロセス領域および前記第二の成膜プロセス領域と空間的に分離された領域に形成され、且つ前記第一の成膜プロセス領域と同じ側に形成された第三の成膜プロセス領域と、前記第一乃至第三の成膜プロセス領域と空間的に分類された領域に形成され、前記基体ホルダを挟んで前記第三の成膜プロセス領域と反対側に配置された第四の成膜プロセス領域と、前記第一乃至第四の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、前記第一乃至第四の成膜プロセス領域および前記第一の反応プロセス領域と空間的に分離されると共に、前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に形成され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、前記第二の成膜プロセス領域，前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成するように、前記第二の成膜プロセス領域，前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御すること、により解決される。
【００２０】
このように、請求項５の薄膜形成装置によれば、成膜プロセス領域において基体の両面に屈折率の異なる二種類の中間薄膜を形成し、反応プロセス領域においてこの中間薄膜と反応性ガスを反応させて薄膜を形成することで、中間屈折率を有する薄膜を形成している。この際、基体の一方の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を、基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成するように第二の成膜プロセス領域，第四の成膜プロセス領域及び第二の反応プロセス領域を制御している。このように、薄膜の応力は、形成される薄膜の種類および膜厚により決定されるため、基体の一方の面に形成される薄膜の種類および膜厚が設定されると、これに基づいて基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚も決定される。従って、基板の片面に形成される薄膜の膜厚を調整することにより、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。
また、従来の薄膜形成装置のように、基体の一方の面に薄膜を形成させた後に、基体を反転して反対側の面に薄膜を形成させるという手間を省略しつつ、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
さらに、請求項５の薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、もう反対側の面にも薄膜を形成している。このため、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、薄膜形成により湾曲した基体を反転して裏面に薄膜を形成する従来の薄膜形成装置と比較して、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【００２１】
さらに請求項６の薄膜形成装置によれば、請求項３又は４の要件に加え、前記基体の湾曲を相殺する薄膜の膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの決定により設定されるように構成されると好適である。
このように請求項６の薄膜形成装置によれば、ターゲットへの供給電力，遮蔽板の開度，成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の少なくともいずれかを調整することが可能となり、所望の膜厚を有する薄膜を形成することが可能となる。従って、薄膜の応力による基体の湾曲がより少ない、優れた光学特性を有する光学製品を容易に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に形成された薄膜の応力による基体の湾曲を相殺する薄膜を、反対側の面に対して形成している。このため、薄膜の応力による基体の湾曲が少ない、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
また、本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装置によれば、基体の一方の面に薄膜を形成しつつ、反対側の面にも薄膜を形成している。すなわち、基体表面に形成される薄膜の応力を相殺しつつ薄膜を積層するため、基体を略平坦に保ったまま薄膜形成を行うことが可能となる。従って、優れた光学特性を有する光学製品を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００２４】
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示すものであり、図１は本発明における薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図２は図１の薄膜形成装置を矢視Ａ方向から見た部分断面図、図３は図１の薄膜形成装置を矢視Ｂ方向から見た部分断面図である。また、図４は本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図５は本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図、図６は本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を側面から見た部分断面図である。
なお、マグネトロンスパッタ電極３２，５２およびアンテナ７１については、図１，図４及び図５の上面図では本来は見えないものであるが、発明の理解を容易にするため、図中に点線で示してある。
【００２５】
本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行う薄膜形成装置を用いているが、スパッタの種類としてはこのようなマグネトロンスパッタに限定されるものでなく、マグネトロン放電を用いない２極スパッタ等の公知のスパッタを行う薄膜形成装置を用いることもできる。
【００２６】
本実施形態の薄膜形成装置１では、目的の膜厚よりも薄い薄膜をスパッタで作成し、プラズマ処理を行うことを繰り返すことで目的の膜厚の薄膜を基板上に形成することができる。本実施形態では、スパッタとプラズマ処理によって平均０．０１〜１.５ｎｍの膜厚の薄膜を基板表面に形成する薄膜形成処理を基板ホルダ１３の回転毎に繰り返すことで、目的とする数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の膜厚の薄膜を形成する。
【００２７】
本実施形態の薄膜形成装置１は、図１および図２に示すように、真空容器１１と、基板ホルダ１３と、モータ１７と、第一のスパッタ手段２０Ａと、第二のスパッタ手段３０Ａと、第三のスパッタ手段４０Ａと、第四のスパッタ手段５０Ａと、第一のプラズマ発生手段６０Ａと、第二のプラズマ発生手段７０Ａとを主要な構成要素として備えている。
【００２８】
真空容器１１は、公知の薄膜形成装置で通常用いられるようなステンレススチール製で、多角形状をした中空体である。真空容器１１の側壁には基板ホルダ１３を搬入出するための入出口１１ｄが形成されている。入出口１１ｄは後述する基板ホルダ１３を真空容器１１の内部の出し入れ可能な大きさに形成されており、入出口１１ｄの外側の壁面には、この入出口１１ｄを被覆可能な大きさの扉１６が設けられている。真空容器１１の上方には扉１６を収容する扉収納容器（不図示）が接続されており、扉１６は、真空容器１１の内部と扉収納室の内部との間でスライドすることで開閉する。真空容器１１の外壁と扉１６との間はゴムなどの弾性部材（不図示）が設けられており、真空容器１１内の気密を保持している。
【００２９】
なお、本実施形態の真空容器１１は、真空室を一つ備えたシングルチャンバ方式を採用しているが、入出口１１ｄの外側にロードロック室を設けたものを採用することも可能である。このようなロードロック室を採用した薄膜形成装置では、真空容器内の真空状態を保持した状態で基板の搬入出を行うことが可能となるため、基板を搬出する毎に真空容器内を脱気して真空状態にする手間を省くことが可能となり、高い作業効率で成膜処理を行うことができる。
また、複数の真空室を備え、それぞれの真空室で独立に薄膜形成を行うことが可能なマルチチャンバ方式を採用することも可能である。
【００３０】
真空容器１１の壁面には排気用の開口が３箇所設けられており、それぞれ配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃに接続されている。これらの配管には真空容器１１内を排気するための真空ポンプ（不図示）が接続されている。後述する第一の成膜プロセス領域２０および第二の成膜プロセス領域３０と、第一の反応プロセス領域６０および第二の反応プロセス領域７０との間には開口１１ａが設けられており、配管１５ａはこの開口１１ａを通じて真空容器１１の内部と連通している。
【００３１】
また、後述する第三の成膜プロセス領域４０および第四の成膜プロセス領域５０と、第一の反応プロセス領域６０および第二の反応プロセス領域７０との間には開口１１ｂが設けられており、配管１５ｂはこの開口１１ａを通じて真空容器１１の内部と連通している。また、第一の反応プロセス領域６０および第二の反応プロセス領域７０の側面に位置する壁面には開口１１ｃが設けられており、配管１５ｃは開口１１ｃを通じて真空容器１１の内部と連通している。
【００３２】
基板ホルダ１３は、基板Ｓを真空容器１１内で保持するための円板状の部材であり、本発明の基体ホルダに相当する。基板ホルダ１３は、基板Ｓを保持するための円形の開口を複数備えており、基板Ｓはそれぞれこの開口に収容される。開口に保持された基板Ｓは、保持具１３ａにより脱落しないように保持される。保持具１３ａは内部に開口を有するドーナツ状の部材で、開口の直径が基板Ｓの直径よりも小さくなるように形成されている。
【００３３】
保持具１３ａには２箇所にネジ穴が形成されており、基板ホルダ１３の開口の周辺部にも保持具１３ａのネジ穴に相当する位置にネジ穴が設けられている。基板Ｓは基板ホルダ１３の開口に収容された後、保持具１３ａで両面から狭持されることで保持される。保持具１３ａはボルト１３ｂにより基板ホルダ１３に固定される。
なお、基板ホルダとしては、本実施形態のような円板状のものに限定されず、例えば平板状のものであってもよい。
【００３４】
基板ホルダ１３は、真空容器１１内部と真空容器１１の外部との間を移動できるように構成されている。本実施形態では、真空容器１１の側面にレール（不図示）が設置されており、基板ホルダ１３は、このレールに沿って真空容器１１内部の中央部に搬送される。基板ホルダ１３は真空容器１１の外部においてレールに載置され、入出口１１ｄを通過して真空容器１１内の中央部へ搬入される。
【００３５】
真空容器１１の内壁の中央下面および中央上面には、基板ホルダ１３を保持するための下側支持部材１４−１および上側支持部材１４−２がそれぞれ設けられている。下側支持部材１４−１は真空容器１１の下部内壁の中央部に設置されており、上側支持部材１４−２は真空容器１１の上部内壁の中央部に設置されている。
【００３６】
下側支持部材１４−１には複数の突起１４−１ａが設けられている。突起１４−１ａは、中央に配置された円形状の突起と、その周辺に配設された複数の爪状の突起により構成される。突起１４−１ａは、下側支持部材１４−１内に設けられた油圧シリンダ１４−１ｂの下部に固定されており、図示しない油圧ポンプにより油圧シリンダ１４−１ｂが駆動されることで上下に移動可能となっている。同様に、上側支持部材１４−２にも突起１４−２ａが設けられている。
【００３７】
下側支持部材１４−１と同様に、上側支持部材４１−２の突起１４−２ａは、中央に配置された円形状の突起と、その周辺に配設された複数の爪状の突起により構成される。突起１４−２ａは、上側支持部材１４−１内に設けられた油圧シリンダ１４−２ｂの上部に固定されており、図示しない油圧ポンプにより油圧シリンダ１４−２ｂが駆動されることで上下に移動可能となっている。
【００３８】
一方、基板ホルダ１３の中央部には、基板ホルダ１３の両面にそれぞれ複数の凹部が形成されている。凹部は、基板ホルダ１３の中心に円形の凹みと、その周辺に配置された複数の小さな凹みから形成されており、この凹部は、下側支持部材１４−１および上側支持部材１４−２にそれぞれ設けられた複数の突起１４−１ａおよび突起１４−２ａと係合する形状となっている。
【００３９】
真空容器１１の中央部に搬入された基板ホルダ１３は、下側支持部材１４−１および上側支持部材１４−２により狭持されることで真空容器１１内に設置される。下側支持部材１４−１の突起１４−１ａは、油圧シリンダ１４−１ｂにより上方へ移動して、基板ホルダ１３の下面中央部に設けられた凹部と係合する。また、上側支持部材１４−２の突起１４−２ａは、油圧シリンダ１４−２ｂにより下方へ移動して、基板ホルダ１３の上面中央部に設けられた凹部と係合する。それぞれの油圧シリンダにより突起１４−１ａおよび突起１４−２ａは基板ホルダ１３方向へ付勢され、下側支持部材１４−１および上側支持部材１４−２が協働して、基板ホルダ１３が脱落しないように基板ホルダ１３を狭持する。
【００４０】
真空容器１１の外部下側には、モータ１７が設けられている。モータ１７の回転軸１７ａは、真空容器１１の下壁面を貫通して、下側支持部材１４−１と接続されている。基板ホルダ１３は、真空容器１１内の真空状態を維持した状態で、真空容器１１の下部に設けられたモータ１７を駆動させることによって回転軸１７ａを中心に回転する。各基板Ｓは、基板ホルダ１３上に保持されているため、基板ホルダ１３が回転することで、回転軸１７ａを中心として公転する。回転軸１７ａと下部支持部材１４との接合部は絶縁部材で構成されている。これにより、基板における異常放電を防止することが可能となる。
【００４１】
基板Ｓは、本発明の基体に相当するものである。基板Ｓはガラス製の円板状部材で、その表面には薄膜形成処理により薄膜が形成される。基体としては本実施形態のような円板状のものに限定されず、レンズ状のものや管状のものなどを用いることもできる。また、基板Ｓの材質も、本実施形態のようなガラス製に限定されず、例えば水晶、サファイア、シリコン、ゲルマニウム、プラスチック等であってもよい。
【００４２】
次に、基板Ｓの表面に薄膜を形成する第一のスパッタ手段２０Ａ、第二のスパッタ手段３０Ａ、第三のスパッタ手段４０Ａおよび第四のスパッタ手段５０Ａについて説明する。本例の薄膜形成装置１では、成膜プロセス領域（２０，３０，４０，５０）が４室（ゾーン）、反応プロセス領域（６０，７０）が２室（ゾーン）設けられている。成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０は、スパッタを行って中間薄膜を形成するために設けられており、反応プロセス領域６０，７０は、中間薄膜にプラズマ処理を行って最終薄膜を形成するために設けられている。
【００４３】
真空容器１１の側壁には、矩形状の開口１１ｅ〜１１ｊが形成され、この開口１１ｅ〜１１ｊの各端部辺から基板ホルダ１３へ向けてステンレススチール製の仕切壁１８ａ〜１８ｆが突出するように配設されている。また、開口１１ｅ〜１１ｈを塞ぐように基板ホルダ１３の外周面に対向してスパッタ手段２０Ａ，３０Ａ，４０Ａ，５０Ａが設けられている。また、真空容器１１の開口１１ｉ，１１ｊを塞ぐように基板ホルダ１３の外周面に対向してプラズマ発生手段６０Ａ，７０Ａが設けられている。
【００４４】
このように、成膜プロセス領域２０は、４側面からなる仕切壁１８ａ，基板ホルダ１３の下面，スパッタ手段２０Ａに囲繞されて形成されている。成膜プロセス領域３０は仕切壁１８ｂ，基板ホルダ１３の上面，スパッタ手段３０Ａに囲繞されて形成され、成膜プロセス領域４０は仕切壁１８ｃ，基板ホルダ１３の下面，スパッタ手段４０Ａに囲繞されて形成され、成膜プロセス領域５０は仕切壁１８ｄ，基板ホルダ１３の上面，スパッタ手段５０Ａに囲繞されて形成されている。
また、反応プロセス領域６０は、仕切壁１８ｅ，基板ホルダ１３の下面，プラズマ発生手段６０Ａに囲繞されて形成されている。反応プロセス領域７０は、仕切壁１８ｆ，基板ホルダ１３の上面，プラズマ発生手段６０Ａに囲繞されて形成されている。
【００４５】
このように成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０および反応プロセス領域６０，７０は、それぞれ空間的に分離した領域に形成されている。本実施形態では、図１および図２に示されるように、成膜プロセス領域２０，成膜プロセス領域４０および反応プロセス領域６０は真空容器１１の下側にそれぞれ配設されている。また、成膜プロセス領域３０，成膜プロセス領域５０および反応プロセス領域７０は真空容器１１の上側にそれぞれ配設されている。
【００４６】
また、成膜プロセス領域２０および成膜プロセス領域３０は、基板ホルダ１３を挟んで略対向する位置に配設されている。また、成膜プロセス領域４０および成膜プロセス領域５０は、基板ホルダ１３を挟んで略対向する位置に配設されている。また、反応プロセス領域６０および反応プロセス領域７０は、基板ホルダ１３を挟んで略対向する位置に配置されている。ただし、成膜プロセス領域２０，４０および反応プロセス領域７０の位置としてはこのように成膜プロセス領域３０，５０および反応プロセス領域６０に略対向する位置に限定されず、多少ずれた位置に配置されていてもよい。
【００４７】
成膜プロセス領域４０，５０は、基板ホルダ１３の中心軸線を中心にして成膜プロセス領域２０，３０から約９０度回転させた位置に設けられている。また、反応プロセス領域６０，７０は、基板ホルダ１３の中心軸線を中心にして成膜プロセス領域２０，３０から約９０度回転させた位置で、かつ基板ホルダ１３の中心軸線Ｚを中心にして成膜プロセス領域２０，３０に対向する位置に設けられている。
【００４８】
モータ１７によって基板ホルダ１３が回転させられると、基板ホルダ１３の板面に保持された基板Ｓが公転して、基板Ｓの下面側は、スパッタ手段２０Ａ，４０Ａ（成膜プロセス領域２０，４０）に面した位置とプラズマ発生手段６０Ａ（反応プロセス領域６０）に面した位置との間を、この順に繰り返し回転移動する。また、基板Ｓの上面側は、スパッタ手段３０Ａ，５０Ａ（成膜プロセス領域３０，５０）に面した位置と、プラズマ発生手段７０Ａ（反応プロセス領域７０）に面した位置との間を、この順に繰り返し回転移動する。
【００４９】
成膜プロセス領域２０には、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留するスパッタガスボンベ２７と、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ２９からの配管が導かれていて、成膜プロセス領域２０に不活性ガスと反応性ガスを供給可能な構成となっている。スパッタガスボンベ２７からの不活性ガスの流量や、反応性ガスボンベ２９からの反応性ガスの流量は、マスフローコントローラ２６，２８によってそれぞれ調整される。
【００５０】
また、成膜プロセス領域３０，４０，５０も成膜プロセス領域２０と同様に構成されており、成膜プロセス領域３０にはスパッタガスボンベ３７、反応性ガスボンベ３９、マスフローコントローラ３６，３８が設けられており、成膜プロセス領域４０にはスパッタガスボンベ４７、反応性ガスボンベ４９、マスフローコントローラ４６，４８が設けられており、成膜プロセス領域５０にはスパッタガスボンベ５７、反応性ガスボンベ５９、マスフローコントローラ５６，５８が設けられている。反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガス等が用いられる。
【００５１】
成膜プロセス領域２０には、基板ホルダ１３の下面に対向するように、本発明のスパッタ手段２０Ａが配設されている。スパッタ手段２０Ａは、一対のマグネトロンスパッタ電極２２とトランス２４を介して接続された交流電源２５から構成される。マグネトロンスパッタ電極２２は、真空容器１１の開口１１ｅを塞ぐように設けられた電極設置板２３に、不図示の絶縁部材を介して固定されている。マグネトロンスパッタ電極２２には、一対のターゲット２１が保持される。本実施例の交流電源２５は、１ｋ〜１００ｋＨｚの交番電界をマグネトロンスパッタ電極２２の両方の電極上に保持されたターゲット２１に印加する。
本例のターゲット２１は、基板に対向して所定の面積を有するように膜原料物質を平板状に形成したものであり、基板ホルダ１３の下面に対向するように保持される。ターゲットの材質としては任意のもの、例えば、ケイ素、ニオブ、チタン、アルミニウム、ゲルマニウム等を採用することが可能である。
【００５２】
成膜プロセス領域３０，４０，５０も成膜プロセス領域２０と同様に構成されており、成膜プロセス領域３０には一対のマグネトロンスパッタ電極３２を有するスパッタ手段３０Ａが設けられ、このマグネトロンスパッタ電極３２は電極設置板３３に固定されトランス３４および交流電源３５に接続されている。また、図３に示されるように、成膜プロセス領域４０には一対のマグネトロンスパッタ電極４２を有するスパッタ手段４０Ａが設けられ、このマグネトロンスパッタ電極４２は電極設置板４３に固定されトランス４５および交流電源４４に接続されている。また、成膜プロセス領域５０には一対のマグネトロンスパッタ電極５２を有するスパッタ手段５０Ａが設けられ、このマグネトロンスパッタ電極５２は電極設置板５３に固定されトランス５５および交流電源５４に接続されている。したがって、各ターゲットに対して、独立して電力を供給することができ、これにより各ターゲットに対してスパッタによる成膜レートを独立して調整できる。
【００５３】
ターゲット３１，４１，５１も、ターゲット２１と同様に基板に対向して所定の面積を有するように膜原料物質を平板状に形成したものであり、基板ホルダ１３の外周面に対向するように保持される。これらのターゲットには、基板上に形成する薄膜の屈折率に応じて膜原料物質が選択される。また、実施に際しては、本発明では必ずしも全ての成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０にターゲットを配置しなくてもよく、三以上の成膜プロセス領域に異なる膜原料物質からなるターゲットを配置して成膜処理を行えばよい。
【００５４】
次に、反応プロセス領域について説明する。反応プロセス領域６０では、プラズマ処理が行われ、成膜プロセス領域２０，４０で形成された中間薄膜に不活性ガスを混入した反応性ガスの活性種（ラジカル，イオン等）を照射して、中間薄膜と反応性ガスの活性種とを反応させて複合金属の化合物に変換する処理を行う。
【００５５】
プラズマ発生手段６０Ａは、反応プロセス領域６０に供給される不活性ガスと反応性ガスをプラズマ状態にするためのものである。反応プロセス領域６０には、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留する不活性ガスボンベ６７と、反応性ガスを貯留する反応性ガスボンベ６９からの配管が導かれていて、反応プロセス領域６０に不活性ガスと反応性ガスを供給可能な構成となっている。不活性ガスボンベ６７からの不活性ガスの流量や、反応性ガスボンベ６９からの反応性ガスの流量は、マスフローコントローラ６６，６８によって調整される。
【００５６】
マスフローコントローラはガスの流量を調節する装置である。マスフローコントローラは、ガスボンベからのガスが流入する流入口と、ガスを真空容器１１側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主要な構成要素として備えている。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。
【００５７】
流入口よりマスフローコントローラ内に送入されたガスの質量流量は、センサにより検出される。センサの下流にはコントロールバルブが設けられており、コントロールバルブは、センサで検出した流量と、設定された基準値とを比較し、ガスの流量が基準値に近づくようにコントロールバルブの制御を行う。
【００５８】
本実施形態のプラズマ発生手段６０は、開口１１ｉを塞ぐように設けられた誘電体板６２と、この誘電体板６２の外側に渦巻き状に配設されたアンテナ６１とを備えて構成されている。誘電体板６２は、板状の誘電体で形成されているものであり、本例では石英で形成されている。誘電体板６２は、反応プロセス領域６０を介して基板ホルダ１３に対向するように設けられている。開口１１ｉの外壁には、ケース体６３が取り付けられており、アンテナ６１はケース体６３に収納されている。ケース体６３と誘電体板６２はボルトなどで固定されており、両部材間にはＯリングなどが設けられて、内部の気密が保たれている。すなわち、アンテナ６１を収容するアンテナ収容室が形成されている。
【００５９】
本実施形態では、アンテナ収容室の内部を排気して真空状態にするために、アンテナ収容室に排気用の配管（不図示）が接続されている。配管には、真空ポンプ（不図示）が接続されており、アンテナ収容室は真空ポンプによって真空状態となっている。
【００６０】
アンテナ６１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に電気的に接続されている。アンテナ６１は、高周波電源６５から電力の供給を受けて、反応プロセス領域６０に誘導電界を発生させ、プラズマを発生させるためのものである。
【００６１】
プラズマ発生処理としては、まず真空ポンプ（不図示）を作動させて、真空容器１１の内部を１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度まで減圧し、所定の真空状態を保持した状態で、反応性ガスボンベ６９からの反応性ガスを真空容器１１内へ導入する。その後は、真空容器１１の内部が１０−２Ｐａ〜１０Ｐａを維持するように、適宜調整等を行う。
そして、真空容器１１内を上記所定の圧力に保持した状態で、高周波電源６５からアンテナ６１に１３．５６ＭＨｚの電圧を印加してプラズマを発生させる。このようにして反応プロセス領域６０にプラズマを発生させて、このプラズマによって、基板ホルダ１３に保持された基板上の薄膜に対してプラズマ処理を行う。
【００６２】
反応プロセス領域７０も同様に、プラズマ処理が行われ、成膜プロセス領域２０，４０で形成された中間薄膜に不活性ガスを混入した反応性ガスの活性種（ラジカル，イオン等）を照射して、中間薄膜と反応性ガスの活性種とを反応させて複合金属の化合物に変換する処理を行う。
【００６３】
同様に、本実施形態のプラズマ発生手段７０Ａも、開口１１ｊを塞ぐように設けられた誘電体板７２と、この誘電体板７２の外側に渦巻き状に配設されたアンテナ７１とを備えて構成されている。開口１１ｉの外壁には、ケース体７３が取り付けられており、アンテナ７１はケース体７３に収納されている。ケース体７３と誘電体板７２はボルトなどで固定されており、アンテナ収容室が形成されている。
また、アンテナ収容室には、不活性ガスとしてのアルゴンガスを貯留する不活性ガスボンベ７７と、それぞれのガスの流量を調背するマスフローコントローラ７６，７８が設けられており、それぞれのガスは配管を通じてアンテナ収容室に導入される。
【００６４】
次に、薄膜形成装置１を用いて混合膜を形成する処理について説明する。
本例の薄膜形成装置１では、上述のように４つの成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０があり、これらにそれぞれ異なる材料からなるターゲット２１，３１，４１，５１を配置することが可能である。そして、上記複数のターゲットによって、基板に複数の光学材料からなる混合膜を形成することができる。
【００６５】
ここでは、４つの成膜プロセス領域２０，３０，４０，５０のうち、成膜プロセス領域２０，３０に関しては同じ材料（膜原料物質）、成膜プロセス領域４０，５０についても同じ材料を用いた場合について説明する。具体的には、ターゲット２１，３１に低屈折率膜形成材料としてケイ素（Ｓｉ）を用い、ターゲット４１，５１に高屈折率膜材料としてニオブ（Ｎｂ）を用いた例について述べる。本実施形態では、低屈折率材料であるケイ素と高屈折率材料であるニオブを交互に積層して、中間屈折率を有する薄膜を形成する。基板の両面にそれぞれ中間屈折率を有する薄膜を同時に形成し、最終的に基板の両面に略同じ膜厚の薄膜を形成している。
【００６６】
まず、膜厚設定工程として、基板Ｓの一方の面に形成する薄膜の膜厚および屈折率を任意に設定する。この設定膜厚に応じて、各ターゲット２１，３１，４１，５１から基板へ向けて供給される膜原料物質の供給量を決定するための条件が設定される。供給量を決定するための条件は、各ターゲットに供給する電力の大きさ、成膜時間、ターゲットの面積比等である。
【００６７】
続いて、薄膜形成工程として、ターゲット２１，３１，４１，５１をマグネトロンスパッタ電極２２，３２，４２，５２に保持させる。この状態で、真空容器１１の内部を１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空状態にする。そして、真空容器１１の外部で基板ホルダ１３に基板Ｓを保持させる。続いて、基板ホルダ１３を図示しないレールに載置して真空容器１１内の中央部に搬入する。真空容器１１内の所定の位置に移動したら、下側支持部材１４−１及び下側支持部材１４−２の油圧シリンダ１４−１ｂ，１４−２ｂを駆動させて、それぞれの突起１４−１ａ，１４−２ａを基板ホルダ１３の中央部に形成された凹部に係合させる。次に、扉１６を閉じて真空ポンプを作動させて真空容器１１の内部の排気を行い、１０−２Ｐａ〜１０Ｐａ程度の真空状態にする。
【００６８】
真空容器１１の内部は上述の所定の圧力に減圧されており、この状態でモータ１７を作動させて基板ホルダ１３を回転させる。その後、真空容器１１の内部の圧力が安定した後に、成膜プロセス領域２０の圧力を、１．０×１０−１Ｐａ〜１．３Ｐａに調整する。
【００６９】
次に、スパッタガスボンベ２７，反応性ガスボンベ２９から成膜プロセス領域２０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ２６，２８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域２０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源２５からマグネトロンスパッタ電極２２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット２１に対してスパッタを行う。スパッタによってターゲット２１からはその面積に略比例して膜原料物質が基板へ向けて供給される。これにより、基板の膜形成面にケイ素或いは不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２））からなる中間薄膜が形成される（中間薄膜形成工程）。
【００７０】
基板の膜形成面には、基板ホルダ１３の回転にともなってマグネトロンスパッタ電極２２に面する位置（すなわちターゲット２１に面する位置）を通過するときに中間薄膜が形成される。
【００７１】
成膜プロセス領域２０においてケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成すると同時に、成膜プロセス領域３０においても同様の操作によりケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成する。成膜プロセス領域３０での薄膜形成は、まず、スパッタガスボンベ３７，反応性ガスボンベ３９から成膜プロセス領域３０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ３６，３８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域３０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源３５からマグネトロンスパッタ電極３２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット３１に対してスパッタを行う。
【００７２】
次に、スパッタガスボンベ２７，反応性ガスボンベ２９から成膜プロセス領域２０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ２６，２８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域２０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源２５からマグネトロンスパッタ電極２２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット２１に対してスパッタを行う。スパッタによってターゲット２１からはその面積に略比例して膜原料物質が基板へ向けて供給される。これにより、基板の膜形成面にケイ素或いは不完全酸化ケイ素（ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２））からなる中間薄膜が形成される（中間薄膜形成工程）。
【００７３】
次に、成膜プロセス領域４０，５０について説明する。成膜プロセス領域４０では、ニオブ或いは不完全酸化ニオブの中間薄膜が形成される。成膜プロセス領域４０で中間薄膜が形成されると同時に、成膜プロセス領域５０においても同様の操作によりニオブ或いは不完全酸化ニオブの中間薄膜が形成される。成膜プロセス領域４０での薄膜形成は、まず、スパッタガスボンベ４７，反応性ガスボンベ４９から成膜プロセス領域４０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ４６，４８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域４０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源４４からマグネトロンスパッタ電極４２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット４１に対してスパッタを行う。
【００７４】
続いて、スパッタガスボンベ４７，反応性ガスボンベ４９から成膜プロセス領域４０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ４６，４８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域４０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。次に、交流電源４４からマグネトロンスパッタ電極４２に周波数１〜１００ＫＨｚの交流電圧を印加することにより、ターゲット４１に対してスパッタを行う。スパッタによってターゲット４１からはその面積に略比例して膜原料物質が基板へ向けて供給される。これにより、基板の膜形成面にニオブ或いは不完全酸化ニオブからなる中間薄膜が形成される（中間薄膜形成工程）。
【００７５】
基板の膜形成面には、基板ホルダ１３の回転にともなってマグネトロンスパッタ電極４２に面する位置（すなわちターゲット２１に面する位置）を通過するときに中間薄膜が形成される。
【００７６】
成膜プロセス領域４０においてケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成すると同時に、成膜プロセス領域５０においても同様の操作によりケイ素或いは不完全酸化ケイ素の中間薄膜を形成する。成膜プロセス領域５０での薄膜形成は、まず、スパッタガスボンベ５７，反応性ガスボンベ５９から成膜プロセス領域５０に、スパッタ用の不活性ガスであるアルゴンガス，反応性ガスである酸素ガスを、マスフローコントローラ５６，５８で流量を調整しながら導き、成膜プロセス領域５０でスパッタを行うための雰囲気を調整する。
【００７７】
次に、交流電源５４からマグネトロンスパッタ電極５２に所定の周波数を有する交流電圧を印加することにより、ターゲット５１に対してスパッタを行う。ここで、印加する交流電圧の周波数は、１０ｋ〜１ＭｋＨｚであることが好ましい。これは、印加交流電圧の周波数が１０ｋＨｚよりも低いと異常放電が発生しやすくなり、薄膜形成を安定して行うことが困難となる。一方、１ＭｋＨｚよりも高いとマッチングボックスによる成膜レートの調整が困難となり、好ましくない。
【００７８】
次に、反応プロセス領域６０，７０におけるプラズマ処理について説明する。反応プロセス領域６０には、反応性ガスボンベ６９から反応性ガスとして酸素ガスを導入するとともに、不活性ガスボンベ６７から不活性ガスとしてアルゴンガスが導入されている。また、アンテナ６１には１３．５６ＭＨｚの高周波電圧が印加され、プラズマ発生手段６０Ａによって反応プロセス領域６０にプラズマを発生させている。このとき、反応プロセス領域６０の圧力は、０．７×１０−１〜１．０Ｐａに維持される。
【００７９】
基板ホルダ１３の回転にともなって、各ターゲット２１，３１，４１，５１による中間薄膜が形成された基板Ｓが、反応プロセス領域６０を通過すると、反応プロセス領域６０では、中間薄膜をプラズマ処理によって酸化反応させる処理が行われる。
すなわち、プラズマ発生手段６０Ａによって反応プロセス領域６０に酸素ガスのプラズマを発生させ、この酸素ガスのプラズマで、例えば成膜プロセス領域２０で形成されたケイ素或いは不完全酸化ケイ素を酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化ケイ素或いは酸化ケイ素に変換する。また、成膜プロセス領域４０で形成されたニオブ或いは不完全酸化ニオブを酸化反応させて、所望の組成の不完全酸化ニオブ或いは酸化ニオブに変換する。これにより、基板上に混合膜である最終薄膜が形成される（最終薄膜形成工程）。
【００８０】
このように、基板が真空容器１１内で回転することにより、成膜プロセス領域２０，３０では基板表面にケイ素や不完全ケイ素酸化物が、成膜プロセス領域４０，５０では基板表面にニオブや不完全ニオブ酸化物が積層した中間薄膜が形成され、反応プロセス領域６０，７０では形成された中間薄膜をプラズマ処理して混合膜である最終薄膜が形成される。したがって、基板が回転するにともなって次第に最終薄膜が積層され、所定の時間、成膜処理を行うことによって、所望の膜厚の混合膜を得ることができる。
【００８１】
なお、反応プロセス領域でのプラズマ処理は、成膜プロセス領域２０,３０での中間薄膜の形成と成膜プロセス領域４０，５０での中間薄膜の形成がされた後に両中間薄膜に対して同時に反応プロセス領域６０，７０でプラズマ処理を行ってもよいが、成膜プロセス領域２０,３０で中間薄膜を形成した後、成膜プロセス領域４０，５０では中間薄膜の形成を行わずに反応プロセス領域６０，７０でプラズマ処理を行ってもよい。また、成膜プロセス領域２０,３０で中間薄膜の形成を行わず、成膜プロセス領域４０，５０で中間薄膜の形成を行った後に反応プロセス領域６０，７０でプラズマ処理を行ってもよい。
このように、成膜プロセス領域で形成される中間薄膜の厚さを制御することにより、所望の屈折率を有する薄膜を形成することが可能となる。
【００８２】
ここで、基板Ｓの一方の面には、反対側の面で形成される薄膜の内部応力による基板の湾曲を相殺する薄膜を形成するように、成膜プロセス領域および反応プロセス領域を制御して薄膜形成を行う。例えば、基板Ｓの両面に同じ種類の薄膜を形成する場合は、基板Ｓの両面に形成される薄膜の膜厚が同じになるように薄膜を形成すると、基板両面に形成された薄膜の内部応力による基板の湾曲は相殺される。従って、薄膜の内部応力による基板の湾曲は最小となる。
【００８３】
一方、基板Ｓの両面にそれぞれ異なる種類の薄膜を形成する場合には、基板Ｓの一方の面に形成される薄膜の種類や膜厚によって、反対側の面に形成される薄膜の膜厚が決定される。例えば、バンドパスフィルタを作成する場合、基板Ｓの一方の面に短波長透過フィルタを形成し、反対側の面に長波長透過フィルタを形成する。この場合において、例えば基板Ｓの一方の面にＮｂ２Ｏ５とＳｉＯ２を積層した薄膜（Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２の膜厚比０．５６）からなる短波長透過フィルタを３．７μｍ形成した場合、基板Ｓの反対側の面にはＮｂ２Ｏ５とＳｉＯ２を積層した薄膜（Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２の膜厚比０．１７）からなる長波長透過フィルタを３．５μｍ形成すれば両薄膜の内部応力による基板の湾曲は相殺されることとなる。従って、薄膜の内部応力による基板の湾曲は最小となる。
【００８４】
膜厚の調整は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力を調整することで行われる。すなわち、図１および図２に示す交流電源２５からトランス２４へ供給される電力を調整することにより、成膜プロセス領域２０に設置されたターゲットへの供給電力の調整を行い、ターゲットから基板Ｓに付着する膜原料物質の量を調整することが可能となる。例えば、交流電源２５からトランス２４に供給される電力が大きくなると、ターゲットへの供給電力が大きくなり、ターゲットから基板Ｓに飛翔する膜原料物質の量が増加する。逆に、交流電源２５からトランス２４に供給される電力が小さくなると、ターゲットへの供給電力が小さくなり、ターゲットから基板Ｓに飛翔する膜原料物質の量が減少する。このように、交流電源２５からトランス２４へ供給される電力を調整することにより、所望の膜厚を有する薄膜を基板表面に形成することが可能となる。
【００８５】
同様に、交流電源３５，４５，５５からトランス３４，４４，５４へ供給される電力をそれぞれ調整することにより、成膜プロセス領域３０，４０，５０に設置されたターゲットへの供給電力の調整を行い、各ターゲットから基板Ｓに付着する膜原料物質の量を調整することが可能となる。これにより、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。
【００８６】
また、ターゲットと基板Ｓとの間に膜原料物質を遮蔽する遮蔽板を設け、この遮蔽板の開度を調整することで、基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整することも可能である。例えば、図６の薄膜形成装置では、基板Ｓとターゲット２１との間に遮蔽板８１が設けられている。遮蔽板８１は回転軸８２を介して真空容器１１の外に設けられたモータ８３の回転軸と接続されている。従って、モータ８３を回動して遮蔽板８１の位置を移動することにより、ターゲット２１の前面を遮蔽する面積を調整することができる。すなわち、モータ８３を駆動して遮蔽板８１の開度を調整することで、基板Ｓの表面に付着する膜原料物質の量を調整することが可能となる。これにより、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。
【００８７】
同様に、成膜プロセス領域３０では、基板Ｓとターゲット３１との間に遮蔽板９１を設け、この遮蔽板９１を、回転軸９２を介してモータ９３と接続している。遮蔽板９１の開度を調整することで、所望の膜厚を有する薄膜を形成することができる。
また、図示しないが、成膜プロセス領域４０，５０にも同様に、ターゲットと基板Ｓとの間に遮蔽板を設けて、基板の表面に形成される膜厚を調整することが可能となる。
【００８８】
更に、各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量を調整することで、基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整することが可能となる。例えば、成膜プロセス領域２０には、スパッタガスボンベ２７からアルゴンガスなどのスパッタガス、反応性ガスボンベ２９からは酸素ガスなどの反応性ガスが供給されるが、それぞれマスフローコントローラ２６，２８でガス流量を調整することで、成膜プロセス領域２０に供給されるガス流量を調整し、これにより基板表面に形成される薄膜の膜厚を調整することが可能となる。
マスフローコントローラによりガス流量を調整するには、マスフローコントローラの内部に設けられた電子回路に、オペレータが所望の流量を設定することで調整することが可能となる。
【００８９】
本発明の薄膜形成装置では、成膜プロセス領域２０，３０での中間薄膜形成や成膜プロセス領域４０，５０での中間薄膜形成、また、反応プロセス領域６０，７０での最終薄膜の形成を同時に行うことで、基板の一方の面に形成された薄膜による内部応力によって生じる基板の湾曲を、基板の反対側の面に形成される薄膜の内部応力による湾曲で相殺しつつ、基板を平坦に保った状態で薄膜の形成を行っている。従って、基板の一方の面に薄膜を形成した後で基板を反転して反対側の面に薄膜を形成する従来技術と比較して、基板に湾曲が生じにくく、光学特性に優れた光学製品を提供することが可能となる。
【００９０】
なお、上記実施形態では、異なる屈折率を有するターゲットを備えた成膜プロセス領域を複数設けて中間薄膜を形成し、反応プロセス領域で中間薄膜を最終薄膜に変換する反応性薄膜形成装置について説明したが、本発明の薄膜形成方法はこのような薄膜形成装置にのみ適用できるものでなく、他の薄膜形成装置においても実施できる。例えば、図４に示すように、成膜プロセス領域２０，３０のみを有し、反応プロセス領域や、異なる種類のターゲットを備えた他の成膜プロセス領域を備えていない薄膜形成装置においても実施できる。
また、図５に示すように、一種類のターゲットを備えた成膜プロセス領域２０，３０と、反応プロセス領域６０，７０とを備えた薄膜形成装置においても実施できる。
【００９１】
所望の膜厚の混合膜を形成する工程が終了すると、真空容器１１内の真空状態を解除して扉１６を開ける。そして、基板ホルダ１３を真空容器１１の外へ搬出する。
本例の薄膜形成装置１では、上記のように異なる２種類の膜原料物質をそれぞれターゲット２１，３１およびターゲット４１，５１に用いることができるため、最大で２つの膜原料物質を元にして中間屈折率を有する混合膜を形成することができる。
【００９２】
以下に、本発明の薄膜形成方法を実施して基板に薄膜形成を行った実施例と、これに対する比較例を示す。実施例および比較例いずれの場合も、光学用ガラス製の直径３０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの円板状の基板を用いて薄膜形成を行った。
（実施例）
まず、実施例では、本例の薄膜形成装置１を用い、第一の膜原料物質としてケイ素（Ｓｉ）を成膜プロセス領域２０，３０のターゲット２１，３１として用いた。また、第二の膜原料物質としてニオブ（Ｎｂ）を成膜プロセス領域４０，５０のターゲット４１，５１として用いた。上記真空装置を用いて成膜処理を行い、基板上にＳｉ，Ｎｂに基づくＳｉＯ２（屈折率：1．４６），Ｎｂ２Ｏ５（屈折率：２．３５）を組成とした混合膜を基板の両面に略同じ最終膜厚となるように形成した。
【００９３】
本実施例のスパッタ条件は以下のとおりである。
（１）成膜プロセス領域２０，３０条件
投入電力：０．２〜２ｋＷ
成膜プロセスゾーン内圧力：０．２〜２Ｐａ
アルゴンガス流量：１００〜５００ｓｃｃｍ
印加交流電圧周波数：１０〜１００ｋＨｚ
（２）成膜プロセス領域４０，５０条件
投入電力：０．２〜２ｋＷ
成膜プロセスゾーン内圧力：０．２〜２Ｐａ
アルゴンガス流量：１００〜５００ｓｃｃｍ
印加交流電圧周波数：１０〜１００ｋＨｚ
（３）反応プロセス領域６０，７０条件
投入電力：０．２〜２ｋＷ
反応プロセス領域内圧力：０．２〜２Ｐａ
酸素ガス流量：２０〜２００ｓｃｃｍ
【００９４】
（比較例）
比較例では、成膜プロセス領域２０，４０と反応プロセス領域６０においてのみスパッタリングによる中間薄膜形成および中間薄膜に対する酸化処理を行い、基板の片面のみに薄膜の形成を行った。スパッタ圧力その他の条件については、上記実施例と同じである。形成された薄膜は、基板の表面側に４．７μｍ、裏面側では０μｍであった。
【００９５】
湾曲度の測定は、レーザー光を薄膜表面に照射して、反射する光の位置を観測する手法で行った。本例では、基板の中央（すなわち、測定位置０ｍｍ地点）を基準として、その周辺±１０ｍｍまでの複数の位置における基板の湾曲度を測定することで行った。
【００９６】
図７に、実施例および比較例に記載の方法で得られた基板の湾曲度を測定した結果を示す。図中の実線で表された曲線は実施例の結果、破線で表された曲線は比較例の結果を表している。
この図で示すとおり、基板の片面のみに薄膜形成を行った比較例では、４０μｍ以上の湾曲が見られたのに対し、両面同時に薄膜形成を行った実施例では、半径１０ｍｍの範囲で湾曲度が５μｍ以下であった。つまり、基板の片面のみに薄膜を形成した場合と比較して、両面に同時に薄膜を形成した場合では、基板の湾曲の度合いが大幅に少なくなることがわかる。
【００９７】
以上のように、本発明の薄膜形成方法および薄膜形成装置によれば、基板の片面に形成された薄膜の応力を相殺する応力を有する薄膜を基板の裏面に形成するため、基板の表面に形成された薄膜の応力によって基板が湾曲するという不都合を減少することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明における薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。
【図２】図１の薄膜形成装置を矢視Ａ方向から見た部分断面図である。
【図３】図１の薄膜形成装置を矢視Ｂ方向から見た部分断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を上面から見た部分断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態おける薄膜形成装置を側面から見た部分断面図である。
【図７】実施例および比較例に記載の方法で得られた基板の湾曲度を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９９】
１ 薄膜形成装置
１１ 真空容器
１１ 真空容器
１１ａ 開口
１１ｂ 開口
１１ｃ 開口
１１ｄ 入出口
１１ｅ 開口
１１ｆ 開口
１１ｉ 開口
１１ｊ 開口
１３ 基板ホルダ（基体ホルダ）
１３ａ 保持具
１３ｂ ボルト
１４−１ 下側支持部材
１４−１ａ 突起
１４−１ｂ 油圧シリンダ
１４−２ 下部支持部材
１４−２ａ 突起
１５ａ 配管
１５ｂ 配管
１５ｃ 配管
１６ 扉
１７ モータ
１７ａ 回転軸
１８ａ 仕切壁
１８ｂ 仕切壁
１８ｃ 仕切壁
１８ｄ 仕切壁
１８ｅ 仕切壁
１８ｆ 仕切壁
２０ 成膜プロセス領域（第一の成膜プロセス領域）
２０Ａ スパッタ手段
２１ ターゲット
２２ マグネトロンスパッタ電極
２３ 電極設置板
２４ トランス
２５ 交流電源
２６ マスフローコントローラ
２７ スパッタガスボンベ
２８ マスフローコントローラ
２９ 反応性ガスボンベ
３０ 成膜プロセス領域（第二の成膜プロセス領域）
３１ ターゲット
３２ マグネトロンスパッタ電極
３３ 電極設置板
３４ トランス
３５ 交流電源
３６ マスフローコントローラ
３７ スパッタガスボンベ
３８ マスフローコントローラ
３９ 反応性ガスボンベ
４０ 成膜プロセス領域（第三の成膜プロセス領域）
４０Ａ スパッタ手段
４１ ターゲット
４２ マグネトロンスパッタ電極
４３ 電極設置板
４４ 交流電源
４５ トランス
４６ マスフローコントローラ
４７ スパッタガスボンベ
４８ マスフローコントローラ
４９ 反応性ガスボンベ
５０ 成膜プロセス領域（第四の成膜プロセス領域）
５０Ａ スパッタ手段
５１ ターゲット
５２ マグネトロンスパッタ電極
５３ 電極設置板
５４ 交流電源
５５ トランス
５６ マスフローコントローラ
５７ スパッタガスボンベ
５８ マスフローコントローラ
５９ 反応性ガスボンベ
６０ 反応プロセス領域（第一の反応プロセス領域）
６０Ａ プラズマ発生手段
６１ アンテナ
６２ 誘電体板
６３ ケース体
６４ マッチングボックス
６５ 高周波電源
６６ マスフローコントローラ
６７ 不活性ガスボンベ
６８ マスフローコントローラ
６９ 反応性ガスボンベ
７０ 反応プロセス領域（第二の反応プロセス領域）
７０Ａ プラズマ発生手段
７１ アンテナ
７２ 誘電体板
７３ ケース体
７６ マスフローコントローラ
７７ 不活性ガスボンベ
７８ マスフローコントローラ
７９ 反応性ガスボンベ
８１ 遮蔽板
８２ 回転軸
８３ モータ
９１ 遮蔽板
９２ 回転軸
９３ モータ
Ｓ 基板（基体）
Ｚ 中心軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、
前記基体の両面に対して夫々スパッタにより中間薄膜の形成を略同時に行う中間薄膜形成工程と、
前記基体の両面に形成された中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、
前記基体の一方の面に、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、
前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、
前記基体の両面に対して夫々スパッタにより第一の中間薄膜の形成を略同時に行う第一中間薄膜形成工程と、
前記基体の両面に対して夫々スパッタにより前記第一の中間薄膜の屈折率と異なる屈折率を有する第二の中間薄膜の形成を略同時に行う第二中間薄膜形成工程と、
前記基体の両面に形成された前記第一の中間薄膜及び前記第二の中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、
前記基体の一方の面に、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、
前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項３】
前記膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの決定により設定されることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、
該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、
前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、
前記第一の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、
前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、
前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成されるように、前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、
該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、
前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、
前記第一の成膜プロセス領域および前記第二の成膜プロセス領域と空間的に分離された領域に形成され、且つ前記第一の成膜プロセス領域と同じ側に形成された第三の成膜プロセス領域と、
前記第一乃至第三の成膜プロセス領域と空間的に分離された領域に形成され、前記基体ホルダを挟んで前記第三の成膜プロセス領域と反対側に配置された第四の成膜プロセス領域と、
前記第一乃至第四の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、
前記第一乃至第四の成膜プロセス領域および前記第一の反応プロセス領域と空間的に分離されると共に、前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に形成され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、
前記第二の成膜プロセス領域，前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成するように、前記第二の成膜プロセス領域，前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
前記基体の湾曲を相殺する薄膜の膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの決定により設定されることを特徴とする請求項４又は５記載の薄膜形成装置。
【請求項１】
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、
前記基体の両面に対して夫々スパッタにより中間薄膜の形成を略同時に行う中間薄膜形成工程と、
前記基体の両面に形成された中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、
前記基体の一方の面に、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、
前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた薄膜形成方法であって、
前記基体の両面に対して夫々スパッタにより第一の中間薄膜の形成を略同時に行う第一中間薄膜形成工程と、
前記基体の両面に対して夫々スパッタにより前記第一の中間薄膜の屈折率と異なる屈折率を有する第二の中間薄膜の形成を略同時に行う第二中間薄膜形成工程と、
前記基体の両面に形成された前記第一の中間薄膜及び前記第二の中間薄膜に夫々反応性ガスを反応させて略同時に薄膜を形成する反応工程と、
前記基体の一方の面に、前記基体の反対側の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を形成する工程と、を備え、
前記基体の反対側の面に形成される薄膜の膜厚は、前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項３】
前記膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの決定により設定されることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、
該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、
前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、
前記第一の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、
前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、
前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成されるように、前記第二の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】
真空容器内の成膜プロセス領域に配設されたターゲットに対してスパッタを行うことで基体に中間薄膜を形成させ、前記真空容器内の反応プロセス領域において前記中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記真空容器内に設置され、前記基体を保持する基体ホルダと、
該基体ホルダの片面側に配置され、前記基体の一方の面に中間薄膜を形成する第一の成膜プロセス領域と、
前記基体ホルダを挟んで前記第一の成膜プロセス領域と反対側に配置され、前記基体の反対側の面に中間薄膜を形成する第二の成膜プロセス領域と、
前記第一の成膜プロセス領域および前記第二の成膜プロセス領域と空間的に分離された領域に形成され、且つ前記第一の成膜プロセス領域と同じ側に形成された第三の成膜プロセス領域と、
前記第一乃至第三の成膜プロセス領域と空間的に分離された領域に形成され、前記基体ホルダを挟んで前記第三の成膜プロセス領域と反対側に配置された第四の成膜プロセス領域と、
前記第一乃至第四の成膜プロセス領域と空間的に分離され、前記基体の一方の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第一の反応プロセス領域と、
前記第一乃至第四の成膜プロセス領域および前記第一の反応プロセス領域と空間的に分離されると共に、前記基体ホルダを挟んで前記第一の反応プロセス領域と反対側に形成され、前記基体の反対側の面に形成された中間薄膜と反応性ガスとを反応させて薄膜を形成する第二の反応プロセス領域と、を備え、
前記第二の成膜プロセス領域，前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域において、前記一方の面に形成される薄膜による基体の湾曲を相殺する薄膜を前記反対側の面に形成される薄膜の膜厚が前記基体の一方の面に形成された薄膜の種類及び膜厚に基づいて決定して形成するように、前記第二の成膜プロセス領域，前記第四の成膜プロセス領域及び前記第二の反応プロセス領域を制御することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
前記基体の湾曲を相殺する薄膜の膜厚は、成膜プロセス領域に設置された各ターゲットへの供給電力の設定、前記各ターゲットから基体へ向けて供給される膜原料物質を遮蔽する遮蔽板の開度の設定、前記各ターゲットを各成膜プロセス領域に供給されるガスの流量の設定、のうち少なくともいずれかの決定により設定されることを特徴とする請求項４又は５記載の薄膜形成装置。
【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２０１１−１０２４３６（Ｐ２０１１−１０２４３６Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８６２２（Ｐ２０１０−２８８６２２）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【分割の表示】特願２００４−３２４１９２（Ｐ２００４−３２４１９２）の分割
【原出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【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２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【分割の表示】特願２００４−３２４１９２（Ｐ２００４−３２４１９２）の分割
【原出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【出願人】（３９０００７２１６）株式会社シンクロン (52)
【Ｆターム（参考）】
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