特許 5769857 成膜方法及び成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5769857

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】成膜方法及び成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/22 20060101AFI20150806BHJP

   C23C 14/48 20060101ALI20150806BHJP

   C23C 14/24 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/22 A

   C23C14/48 D

   C23C14/24 J

【請求項の数】9

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2014-194494(P2014-194494)

(22)【出願日】2014年9月24日

(62)【分割の表示】特願2013-536339(P2013-536339)の分割

【原出願日】2012年9月26日

(65)【公開番号】特開2015-34348(P2015-34348A)

(43)【公開日】2015年2月19日

【審査請求日】2014年10月21日

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2011/072586

(32)【優先日】2011年9月30日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2012/053099

(32)【優先日】2012年2月10日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2012/069714

(32)【優先日】2012年8月2日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390007216

【氏名又は名称】株式会社シンクロン

(74)【代理人】

【識別番号】100111419

【弁理士】

【氏名又は名称】大倉 宏一郎

(72)【発明者】

【氏名】林 達也

(72)【発明者】

【氏名】姜 友松

(72)【発明者】

【氏名】長江 亦周

(72)【発明者】

【氏名】宮内 充祐

(72)【発明者】

【氏名】佐守 真悟

【審査官】 安齋 美佐子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／０１８８７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６１−２８８０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３２５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０７１６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３３０９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０６３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６１７１４６２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 Hyun Ju Cho and Chang Kwon Hwangbo，Optical inhomogeneity and microstructure of ZrO2 thin films prepared by ion-assisted deposition，APPLIED OPTICS，１９９６年１０月 １日，Vol. 35, No. 28，pp.5545-5552

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基体を保持するための基体保持面を持つ基体保持手段が真空容器内に、鉛直軸回りに回転可能に配設された成膜装置において、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量（ただし他の基体群に対する成膜材料の付着量がゼロの場合を除く）の成膜材料を付着させることが可能となる構成で前記真空容器内に設置された成膜手段と、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群のみにエネルギー粒子を照射させることが可能となる構成、配置及び／又は向きで前記真空容器内に設置された照射手段とを、有し、
前記成膜手段は、前記真空容器内に設置された成膜源を有し、該成膜源は、前記基体保持手段の回転中心である鉛直軸が延びる方向に沿った基準線に対して、前記成膜源の中心と前記基体保持手段の外縁の最遠点とを結ぶ線の成す角度が６０度以上となる位置に配置してあり、
前記基体保持面に複数の基体を保持させた状態で前記基体保持手段を回転させながら前記成膜手段による成膜材料の付着とともに、前記照射手段によるエネルギー粒子の照射が行われるよう制御することにより、前記成膜材料からなり、アシスト効果が与えられた薄膜を複数の基体のすべてに堆積させるようにした成膜装置。

【請求項2】

複数の基体を保持するための基体保持面を持つ基体保持手段が真空容器内に、鉛直軸回りに回転可能に配設された成膜装置において、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量（ただし他の基体群に対する成膜材料の付着量がゼロの場合を除く）の成膜材料を付着させることが可能となる構成で前記真空容器内に設置された成膜手段と、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなり、かつ前記成膜手段により前記他の基体群に対するよりも多い量の成膜材料が付着する前記特定の基体群と重複しない基体群のみにエネルギー粒子を照射させることが可能となる構成、配置及び／又は向きで前記真空容器内に設置された照射手段とを、有し、
前記成膜手段は、前記真空容器内に設置された成膜源を有し、該成膜源は、前記基体保持手段の回転中心である鉛直軸が延びる方向に沿った基準線に対して、前記成膜源の中心と前記基体保持手段の外縁の最遠点とを結ぶ線の成す角度が６０度以上となる位置に配置してあり、
前記基体保持面に複数の基体を保持させた状態で前記基体保持手段を回転させながら前記成膜手段による成膜材料の付着とともに、前記照射手段によるエネルギー粒子の照射が行われるよう制御することにより、前記成膜材料からなり、アシスト効果が与えられた薄膜を複数の基体のすべてに堆積させるようにした成膜装置。

【請求項3】

複数の基体を保持するための基体保持面を持つ基体保持手段が真空容器内に、鉛直軸回りに回転可能に配設された成膜装置において、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量（ただし他の基体群に対する成膜材料の付着量がゼロの場合を除く）の成膜材料を付着させることが可能となる構成で前記真空容器内に設置された成膜手段と、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなり、かつ前記成膜手段により前記他の基体群に対するよりも多い量の成膜材料が付着する前記特定の基体群の少なくとも一部と重複する基体群のみにエネルギー粒子を照射させることが可能となる構成、配置及び／又は向きで前記真空容器内に設置された照射手段とを、有し、
前記成膜手段は、前記真空容器内に設置された成膜源を有し、該成膜源は、前記基体保持手段の回転中心である鉛直軸が延びる方向に沿った基準線に対して、前記成膜源の中心と前記基体保持手段の外縁の最遠点とを結ぶ線の成す角度が６０度以上となる位置に配置してあり、
前記基体保持面に複数の基体を保持させた状態で前記基体保持手段を回転させながら前記成膜手段による成膜材料の付着とともに、前記照射手段によるエネルギー粒子の照射が行われるよう制御することにより、前記成膜材料からなり、アシスト効果が与えられた薄膜を複数の基体のすべてに堆積させるようにした成膜装置。

【請求項4】

複数の基体を保持するための基体保持面を持つ基体保持手段が真空容器内に、鉛直軸回りに回転可能に配設された成膜装置において、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量（ただし他の基体群に対する成膜材料の付着量がゼロの場合を除く）の成膜材料を付着させることが可能となる構成で前記真空容器内に設置された成膜手段を有し、
前記成膜手段は、前記真空容器内に設置された成膜源を有し、該成膜源は、前記基体保持手段の回転中心である鉛直軸が延びる方向に沿った基準線に対して、前記成膜源の中心と前記基体保持手段の外縁の最遠点とを結ぶ線の成す角度が６０度以上となる位置に配置してあり、
前記基体保持面に複数の基体を保持させた状態で前記基体保持手段を回転させながら前記成膜手段による成膜材料の付着を行うことにより、前記成膜材料からなる薄膜を複数の基体のすべてに堆積させるようにした成膜装置。

【請求項5】

請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置において、前記照射手段は、前記基体保持面に保持する複数の基体の半分以下に対してエネルギー粒子が照射可能となる配置で、前記真空容器内に配置されていることを特徴とする成膜装置。

【請求項6】

請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置において、前記照射手段は、前記基体保持面に保持する複数の基体の５０％以上８０％以下に対してエネルギー粒子が照射可能となる配置で、前記真空容器内に配置されていることを特徴とする成膜装置。

【請求項7】

請求項１〜３、５及び６のいずれかに記載の成膜装置において、前記照射手段は、加速電圧が５０〜１５００Ｖのイオンビームを照射可能なイオン源で構成してある、成膜装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれかに記載の成膜装置において、前記基体保持手段は、その鉛直軸周りに３〜１００ｒｐｍの速度で回転するように制御されることを特徴とする成膜装置。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれかに記載の成膜装置において、前記基体保持面は前記成膜手段よりも上側に配置してあり、一度に処理する複数の基体を保持可能に構成してあることを特徴とする成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に光学薄膜や機能性薄膜などの各種成膜に適した成膜方法及び成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光学レンズや光学フィルタなどの光学材料に用いられる光学薄膜（反射防止膜を含む）の分野では、その光学特性の僅かな低下により最終製品としての特性が著しく低下することになる。したがって、光学薄膜に対する光学特性（例えば光透過率など）の向上が望まれている。
また以下に示す工程を経ることによって、機能性薄膜の一例としての防汚膜を成膜する技術が知られている（特許文献１）。その方法は、まず基板ホルダの基板保持面の全体に亘って処理対象である複数の基板を保持させた後、該基板ホルダを真空チャンバ内で回転させる。次にこの回転を維持した状態で、複数の基板のすべてにイオンを連続して照射（イオンの全面照射）した後、イオン照射によって表面凹凸が形成された基板のすべてに、防汚膜の形成原料からなる成膜材料を蒸発させて付着させる（成膜材料の全面供給）。以上の工程により、複数の基板すべての凹凸形成面に防汚膜を堆積させる方法である。この手法によれば、実用に耐えうる耐摩耗性を備えた防汚膜を成膜することができるが（特許文献１の段落００２９）、近年、防汚膜に対する耐摩耗性のさらなる向上が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−９０４５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の一側面によれば、各種薄膜の諸性能をより高めうる成膜方法及び成膜装置を提供する。本発明の他の側面によれば、光学特性がより高められた光学薄膜を効率よく成膜することができる成膜方法及び成膜装置を提供する。本発明のさらに他の側面によれば、耐摩耗性がより高められた、撥水、撥油、防汚などの諸特性を持つ機能性薄膜を効率よく成膜することができる成膜方法及び成膜装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の観点によれば、回転している基体保持手段の基体保持面に保持された複数の基体のすべてに薄膜を堆積させる成膜方法において、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群（例えばＡ３に属する基体群）に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量の、前記薄膜の成膜材料を付着させる成膜手段を用い、
複数の基体を前記基体保持面に保持させた状態で前記基体保持手段を回転させながら前記成膜手段を継続して作動させることにより、移動しているすべての或いは一部の各基体に対する前記成膜材料の付着量を時間とともに変化させながら、移動しているすべての基体に成膜材料を付着させ、前記成膜材料からなる前記薄膜を堆積させることを特徴とした成膜方法が提供される。

【0006】

本発明では、基体保持手段の回転に伴って移動している複数の基体のすべてに薄膜を堆積させるにあたり、部分供給される成膜材料に対して、エネルギー粒子を照射することによるアシスト効果を与えてもよい。エネルギー粒子の照射は、回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体（例えばＡ１に属する基体群）への全面照射でもよい。しかしながら本発明では、回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群（例えばＡ２に属する基体群）のみに照射する部分照射が好ましい。

【0007】

すなわち本発明の第２の観点によれば、回転している基体保持手段の基体保持面に保持された複数の基体のすべてに薄膜を堆積させる成膜方法において、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群（例えばＡ３に属する基体群）に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量の、前記薄膜の成膜材料を付着させる成膜手段と、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群（例えばＡ２に属する基体群）のみにエネルギー粒子を照射させる照射手段とを用い、
複数の基体を前記基体保持面に保持させた状態で前記基体保持手段を回転させながら前記成膜手段と前記照射手段を継続して作動させることにより、移動しているすべての或いは一部の各基体に対する前記成膜材料の付着量を時間とともに変化させながら、移動しているすべての基体に成膜材料を付着させ、かつすべての或いは一部の各基体に対して、一時的に、前記エネルギー粒子が照射されない時間を確保しながら、移動している基体に付着した成膜材料にエネルギー粒子を照射させ、前記成膜材料からなり、アシスト効果が与えられた前記薄膜を堆積させることを特徴とした成膜方法が提供される。

【0008】

本発明の照射手段は、下記（１）、（２）の少なくともいずれかなどとして用いられる。好ましくは、少なくとも下記（１）として用いる。
（１）薄膜堆積時にアシスト効果を与えるための、成膜手段の作動とともに作動させる成膜アシスト手段、
（２）成膜対象である各基体の表面をクリーニングするための、成膜手段の作動開始前に作動させるクリーニング手段。

【0009】

本発明の第２の観点による成膜方法において、前記成膜手段により前記他の基体群に対するよりも多い量の成膜材料が付着する前記特定の基体群（Ａ３に属する基体群）は、前記照射手段により薄膜堆積時にアシスト効果を与えるエネルギー粒子が照射される前記特定の基体群（Ａ２に属する基体群）と同一配置でもよい。また別配置とすることもできる。さらに一方の基体群（Ａ２に属する基体群又はＡ３に属する基体群）が他方の基体群（Ａ３に属する基体群又はＡ２に属する基体群）の少なくとも一部と重複する配置とすることもできる。「少なくとも一部と重複」とは、一方の基体群が他方の基体群のすべてと重複する場合を含む趣旨である。

【0010】

本発明において、加速電圧が５０〜１５００Ｖのエネルギー粒子を用いることができ、及び／又は、照射電流が５０〜１５００ｍＡのエネルギー粒子を用いることができる。本発明において、少なくとも酸素を含むエネルギー粒子を用いることができる。エネルギー粒子として、イオン源から照射されるイオンビームのほか、プラズマ源から照射されるプラズマなども用いることができる。

【0011】

本発明によれば、複数の基体を保持するための基体保持面を持つ基体保持手段が真空容器内に、鉛直軸回りに回転可能に配設された成膜装置において、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群（例えばＡ３に属する基体群）に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量の成膜材料を付着させることが可能となる構成で前記真空容器内に設置された成膜手段と、
回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群（例えばＡ２に属する基体群）のみにエネルギー粒子を照射させることが可能となる構成、配置及び／又は向きで前記真空容器内に設置された照射手段とを有する成膜装置が提供される。

【0012】

本発明では、補正板などの遮蔽板の遮蔽効果に頼らず成膜源のみで成膜手段を構成することができる。この場合、放出される成膜材料が、回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体（例えばＡ１に属する基体群）の半分以下（あるいは５０％以上８０％以下）に対して、残りの基体群に対するよりも多い量の成膜材料が付着可能となるように、成膜源を真空容器内下方の略中央配置から端側へ寄せて配置すればよい。

【0013】

真空容器内下方の端側に寄せて成膜源を配置する場合、基体保持手段の回転中心である鉛直軸が延びる方向に沿った基準線に対して、成膜源の中心と基体保持手段の外縁の最遠点とを結ぶ線の成す角度が４０度以上となる位置に、成膜源を配置することができる。

【0014】

本発明において、照射手段は、回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体（例えばＡ１に属する基体群）の半分以下（あるいは５０％以上８０％以下）に対してエネルギー粒子が照射される配置で真空容器内に配設することができる。

【0015】

本発明において、照射手段は、加速電圧が５０〜１５００Ｖのエネルギー粒子、及び／又は、照射電流が５０〜１５００ｍＡのエネルギー粒子を照射可能な照射源で構成することができる。照射源としては、イオンビームを照射するイオン源や、プラズマを照射するプラズマ源などが挙げられる。

【0016】

本発明の成膜装置において、前記成膜手段により前記他の基体群に対するよりも多い量の成膜材料が付着する前記特定の基体群（Ａ３に属する基体群）は、前記照射手段によりエネルギー粒子が照射される前記特定の基体群（Ａ２に属する基体群）と同一配置でもよい。また別配置とすることもできる。さらに一方の基体群（Ａ２に属する基体群又はＡ３に属する基体群）が他方の基体群（Ａ３に属する基体群又はＡ２に属する基体群）の少なくとも一部と重複する配置とすることもできる。「少なくとも一部と重複」とは、一方の基体群が他方の基体群のすべてと重複する場合を含む趣旨である。

【0017】

本発明において、基体保持手段を回転させる回転手段をさらに有し、照射手段は、基体保持手段の回転する軸線に対して該照射手段からエネルギー粒子が照射される軸線が、６度以上７０度以下の角度を有するように真空容器の内部に配設することができる。本発明において、照射手段は、真空容器の側面側に配設することができ、また照射手段は、成膜の際に基体保持面に保持される基体から照射手段までの距離が平均自由行程以下になるように配設することができる。本発明において、照射手段は、少なくとも取り付け角度が調整可能な支持手段を介して真空容器の側面に取り付けることもできる。

【0018】

本発明において、基体保持手段は、平板状又はドーム状、或いは角錐状をなしており、その一方の面から他方の面まで貫通する貫通孔が形成されている場合には、成膜の際に基体保持面に保持される基体は、貫通孔を塞ぐように基体保持手段に保持することができる。本発明において、基体及び基体保持手段を加熱するための加熱手段をさらに備えることもできる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によると、回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量の成膜材料を付着させることが可能となる構成で真空容器内に設置された成膜手段を用いる。そして、複数の基体を基体保持面に保持させた状態で基体保持手段を回転させながら成膜手段を継続して作動させる（成膜材料の部分供給）。これにより、移動しているすべての或いは一部の各基体に対する前記成膜材料の付着量を時間とともに変化させながら、複数の基体のすべてに、前記成膜材料からなる薄膜を堆積させる。
本発明によれば、移動しているすべての或いは一部の各基体に対して成膜材料が時間的にパルス状に高密度で供給される。このパルス状に密度の高い成膜材料の供給により、各基体表面のエネルギー状態の活性化が促進される。この後、多粒子間の相互作用を通して各基体の表面は熱平衡状態へと到達する（thermalization）確率が高くなる。これにより、回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体に多い量の成膜材料を付着（成膜材料の全面供給）させる従来手法と比較して、基体とその上に堆積する薄膜との間での結合力をより高めることができ、その結果、複数の基体のすべてに諸性能（機能性薄膜における耐摩耗性、光学薄膜における光学特性）に優れた薄膜を形成することができる。

【0020】

本発明の好ましい態様によると、特定の前記成膜手段に加え、さらに、回転している基体保持手段の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群のみにエネルギー粒子を照射させる照射手段を用いる。そして、複数の基体を基体保持面に保持させた状態で基体保持手段を回転させながら成膜手段と照射手段の両手段を継続して作動させる（成膜材料の部分供給とエネルギー粒子の部分照射）。これにより、移動しているすべての或いは一部の各基体に対する成膜材料の付着量を時間とともに変化させながら、かつすべての或いは一部の各基体に対して、一時的に、エネルギー粒子が照射されない時間を確保しながら、複数の基体のすべてに、前記成膜材料からなり、アシスト効果が与えられた前記薄膜を堆積させる。
この態様によれば、上記成膜材料の部分供給による効果に加え、移動しているすべての或いは一部の各基体に対してエネルギー粒子が時間的にパルス状に高密度で照射される。成膜材料の部分供給とともに、このパルス状に密度の高いエネルギー粒子を照射することにより、各基体表面のエネルギー状態の活性化促進に加え、各基体表面に堆積する成膜粒子のエネルギー状態の活性化も促進され、各基体の表面に堆積した成膜粒子が熱平衡状態へと到達する確率がより一層高くなる。その結果、複数の基体のすべてに、諸性能（前出）に優れた薄膜を形成することがより一層容易になることが期待できる。

【0021】

なお、本発明において、単一の成膜バッチで処理する複数の基体は基体保持手段の基体保持面の全体に亘って設置されることもあるし、あるいは基体保持面の一部分のみに設置されることもある。ここで「基体保持面の全体に亘り」とは、基体保持面の一部（例えば外縁付近など）のみに基体を保持する場合を排除する趣旨である。
また本発明において「パルス状」とは次の意味で用いる。すなわち、成膜手段が作動している間は常に基体保持手段に向けて成膜材料が供給されてはいるが、移動している複数の各基体の一部（例えば「基準基体Ｘ」とする）に着目した場合、継続して供給される成膜材料は、その付着量が時間とともに変化し、ある時間は基準基体Ｘに対して多く付着し、その後のある時間は基準基体Ｘに対して少ない量しか付着されない。照射手段が作動している間は常に基体保持手段に向けてエネルギー粒子が照射されてはいるが、移動している複数の各基体の一部（基準基体Ｙ。このＹは上記Ｘと同一であるか否かは問わない）に着目した場合、継続して照射されるエネルギー粒子は、ある時間だけ基準基体Ｙに照射され、その後のある時間は基準基体Ｙに照射されない。つまり基準基体Ｙに対してエネルギー粒子が照射されない時間帯が存在する。

【0022】

成膜材料に関して言えば、移動しているすべての或いは一部の各基体に対し、継続して供給される成膜材料の時間あたりの付着量が変化する状態を「パルス状」と定義する。エネルギー粒子に関して言えば、移動しているすべての或いは一部の各基体に対し、継続して照射されるエネルギー粒子が、ある時間だけ照射され、その後のある時間は照射されない状態を「パルス状」と定義する。

【0023】

「成膜材料の部分供給」は、移動しているすべての基体の少なくとも一部に対する成膜材料の時間あたりの付着量の、最大値と最小値の比（最大値／最小値）が５超となるように行うことができる。このように、最大値と最小値の比（最大値／最小値）が５超となるような成膜材料の部分供給は、例えば、基体保持手段の回転中心である鉛直軸が延びる方向（鉛直方向）に沿った基準線に対して、成膜手段の中心と基体保持手段の外縁の最遠点とを結ぶ線の成す角度（θ１）が４０度以上となるように成膜手段を配置することにより実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は本発明の一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ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3】図３は図２の断面図に相当し、基板ホルダが中心を基準に回転したとき、該基板ホルダの中心から半径方向に所定距離、離間した測定点が移動する軌跡を示す図である。

【図4】図４は図２の領域Ａ２での、図３の測定点におけるイオン照射の状態を示すグラフである。

【図5】図５は図２に対応する他の形態を示す断面図である。

【図6】図６は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図６は実験例４（実施例）において成膜材料の供給領域を基板ホルダに対する位置関係で示した概要図でもある。

【図7】図７は図６の断面図に相当し、基板ホルダが中心を基準に回転したとき、該基板ホルダの中心から半径方向に所定距離、離間した各測定点Ａ〜Ｃが移動する軌跡を示す図である。

【図8】図８は図６の領域Ａ１での、図７の各測定点Ａ〜Ｃにおける成膜材料の蒸発物供給の状態を示すグラフである。図８は実験例１（実施例）において、図６の領域Ａ１での、図７の各測定点Ａ〜Ｃにおける成膜材料の蒸発物供給の状態を示すグラフでもある。

【図9】図９は図６に対応する他の形態を示す断面図である。

【図10】図１０は図２の第２領域（Ａ２）と図６の第１領域（Ａ３）の、他の配置例を示す断面図である。

【図11】図１１は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図12】図１２は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図13】図１３は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図14】図１４は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図15】図１５は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図16】図１６は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図17】図１７は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図18】図１８は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図19】図１９は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図20】図２０は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図21】図２１は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図22】図２２は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図23】図２３は図１０に対応する他の配置例を示す断面図である。

【図24】図２４は実験例１−１，７，７−１（実施例）においてイオンビームの照射領域を基板ホルダに対する位置関係で示した概要図である。

【図25】図２５は本発明の比較例（実験例６，８）で使用した従来構成の成膜装置を正面から見た断面図である。

【図26】図２６は実験例６，８（比較例）において成膜材料の供給領域を基板ホルダに対する位置関係で示した概要図である。

【図27】図２７は実験例７，７−１（実施例）及び実験例８（比較例）の各例で作製した光学フィルタ薄膜サンプルについて、波長域４５０〜５５０ｎｍでの透過率Ｔと反射率Ｒの和（Ｒ＋Ｔ）の値の平均値を示すグラフである。

【符号の説明】

【0025】

１，１ａ…成膜装置、１０…真空容器、１２…基板ホルダ（基体保持手段）、１４…基板（基体）、３４…蒸着源（成膜源、成膜手段）、３４ａ，３８ａ…シャッタ、３４ｂ…坩堝、３８…イオン源（エネルギー粒子照射手段）、３８ｂ…調整壁、４４…アタッチメント（支持手段）、５０…水晶モニタ、５１…膜厚検出部、５２…コントローラ、５３…電気ヒータ、５４…温度センサ。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、上記発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
図１に示すように、本例の成膜装置１は、縦置き円筒状の真空容器１０を含む。

【0027】

真空容器１０は、公知の成膜装置で通常用いられるような概ね円筒の形状を有するステンレス製の容器であり、接地電位とされている。真空容器１０には、排気口（不図示。本実施形態では図１に向かって右側）が設けられており、この排気口を介して真空ポンプ（不図示）が接続されている。真空ポンプを作動させることで、真空容器１０の内部が所定圧力（例えば１０^−４〜３×１０^−２Ｐａ程度）に排気されるようになっている。真空容器１０には、内部にガスを導入するためのガス導入管（不図示）が形成されている。真空容器１０には、扉（不図示。本実施形態では図１に向かって左側）を介して、ロードロック室（不図示）が接続されていてもよい。

【0028】

真空容器１０の内部の上方には、基板ホルダ１２が保持されている。基板ホルダ１２（基体保持手段）は、垂直軸回りに回転可能に保持されるドーム状に形成されたステンレス製の部材であり、モータ（不図示。回転手段）の出力軸（不図示。回転手段）に連結されている。

【0029】

基板ホルダ１２の下面（基体保持面）には、成膜の際に、複数の基板１４が支持される。なお、本実施形態の基板ホルダ１２の中心には、開口が設けられており、ここに水晶モニタ５０が配設されている。水晶モニタ５０は、その表面に蒸着物質（成膜材料の蒸発物）が付着することによる共振周波数の変化から、基板１４表面に形成される物理膜厚を膜厚検出部５１で検出する。膜厚の検出結果は、コントローラ５２に送られる。

【0030】

真空容器１０の内部の上方には、基板ホルダ１２を上方から包み込むように電気ヒータ５３（加熱手段）が配設されている。基板ホルダ１２の温度は、熱電対などの温度センサ５４で検出され、その結果はコントローラ５２に送られる。

【0031】

コントローラ５２は、膜厚検出部５１からの出力に基づいて、後述する蒸着源３４のシャッタ３４ａ及びイオン源３８のシャッタ３８ａの開閉状態を制御し、基板１４へ形成される薄膜の膜厚を適切に制御する。また、コントローラ５２は、温度センサ５４からの出力に基づいて、電気ヒータ５３を制御し、基板１４の温度を適切に管理する。なお、コントローラ５２は、後述のイオン源３８及び蒸着源３４の作動開始や作動停止についても管理する。

【0032】

真空容器１０の内部の側面側には、エネルギー粒子を照射するための照射手段が配設されている。照射手段の一例としてのイオン源３８は、主として、蒸着源３４（後述。以下同じ）の作動開始による成膜材料の供給とともにイオンビーム（ｉｏｎ ｂｅａｍ）を照射し、基板上に堆積する薄膜にイオンアシスト効果を与える目的で使用される成膜アシスト装置としてのエネルギー粒子照射装置である。なお、イオン源３８は、蒸着源３４の作動開始前にイオンビームを基板１４に向けて照射し、基板１４の表面をクリーニングする目的で使用することもできる。

【0033】

イオン源３８は、反応ガス（例えばＯ_２）や希ガス（例えばＡｒ）のプラズマから、正に帯電したイオン（Ｏ_２^＋，Ａｒ^＋）を引き出し、加速電圧により加速して基板１４に向けて射出する。イオン源３８の上方には、イオン源３８から基板１４に向かうイオンビームを遮断する位置に開閉操作可能に設けられたシャッタ３８ａが備えられている。シャッタ３８ａは、コントローラ５２から指令により適宜開閉制御される。

【0034】

本例のイオン源３８は、例えば図２に示すように、モータからの出力を受けて垂直軸回りに回転する基板ホルダ１２が作動を停止（回転停止）しているときの、該基板ホルダ１２に向けて作動させた場合に、前記基体保持面の一部の領域である第２領域（図２の太い実線で囲まれる領域Ａ２）のみに向けてイオンビームを部分的に照射可能となるような構成（例えば電極の曲率）、配置及び／又は向きで配置されている。

【0035】

すなわち本例では、イオン源３８によるイオンビームの照射領域（Ａ２）が、回転停止しているときの基板ホルダ１２の基体保持面である下面全域（図２の二点波線で囲まれる領域Ａ１）より小さくなるように、イオン源３８が配置される（Ａ２＜Ａ１）。特にＡ２≦（（１／２）×Ａ１）、つまり基板ホルダ１２の下面全域の半分以下となるようにイオン源３８を配置することが好ましい。なお、特に（（１／２）×Ａ１）≦Ａ２≦（（４／５）×Ａ１）、つまり基板ホルダ１２の下面全域の５０％以上８０％以下となるようにイオン源３８を配置することが好ましい場合もある。

【0036】

イオン源３８をこのように配置し、継続して作動させることで、基板ホルダ１２の回転に伴って移動する複数の基板１４に対して、一時的に、イオン源３８からのイオンビームが照射されない時間が確保される（イオンビームの部分照射）。なお本例のイオン部分照射を所定時間、継続することで、最終的には、回転途中の基板ホルダ１２に保持されるすべての基板１４に対してイオンビームを照射することが可能となる。

【0037】

基板ホルダ１２のイオン照射面側の中心の位置を（ｘ，ｙ）＝（０，０）としたとき、基板ホルダ１２が回転することによって前記中心から前記イオン照射面側の半径方向に所定距離、離間した任意ポイントである測定点（図３参照）が移動する軌跡と、ｘ軸とが、ｘ＞０部分で交わる点を基準点（測定位置＝０度）とする。このとき、基板ホルダ１２が回転することによって前記任意ポイントが前記軌跡上を反時計回りに移動する位置と前記中心とを結ぶ直線が、ｘ軸（ただしｘ＞０に限る）に対してなす角度（ｘ１。図３ではθと表示）を０度〜３６０度のＸ軸とし、各ｘ１でのイオン電流密度（ｙ１）を０μＡ／ｃｍ^２〜７０μＡ／ｃｍ^２のＹ軸に取ったＸＹ平面に、ｘ１とｙ１の値をプロットしたグラフを図４に示す。この図４のグラフは、図２に示す領域Ａ２での上記測定点におけるイオン照射の状態を示している。なお、図４における測定では、イオンが照射されていない領域に於けるイオン電流密度の測定値として０μＡ／ｃｍ^２を得ているが、装置の内部構造や電位構造によっては、負電位に印加されたイオン電流の測定素子に、例えば、照射エネルギーを消失した正電荷のイオンが微量に流入することで、５μＡ／ｃｍ^２程度の「ノイズ電流」が観測されることがある。

【0038】

図４に示すように、測定位置によって測定点でのイオン電流密度が変動していることが理解できる。これは、基板ホルダ１２が回転することによって軌跡上を移動する測定点について、測定位置によってイオンが照射されたり照射されなかったりしていることを意味している。この例の測定点は、イオンの照射が８０°の位置から開始され、１８０°前後で最大密度を記録し、２３０°の位置で終了している。図４の結果から、回転周期に沿ってパルス状にイオン照射が実現されていることが理解できる。

【0039】

なお、イオン源３８がイオンビームを部分的に照射する第２領域は、図２の態様のほかに、例えば図５の太い実線で囲まれる領域Ａ２’でもよい。ただし、図５の態様では、基板ホルダ１２の回転軸（図中、「×」を参照）近傍に保持される特定の基板１４と、基板ホルダ１２の外周近傍に保持される別の基板１４との間で、イオンビームの相対的な照射時間が異なることがある。この場合、基板ホルダ１２に保持されるすべての基板１４の特性が均一化されないこともある。従って本例では、図２に示すように基板ホルダ１２の回転軸である回転中心を含まない領域にイオンビームを照射することができるようイオン源３８を配置することが望ましい。基板ホルダ１２の回転中心を含まないような閉曲線で囲まれる領域（例えば楕円領域）とすることで、イオンビームのパルス照射が実現される。

【0040】

図１に戻り、本例では、シャッタ３８ａの上方には、イオン源３８から引き出されるイオンの指向性を調整するための調整壁３８ｂ，３８ｂを設けてもよい。これを設けることで、上述したイオン源３８の配置如何を問わずに、イオンビームを基板ホルダ１２の所定領域（例えば図２の領域Ａ２や、図５の領域Ａ２’など）に照射させることができる。

【0041】

本例のイオン源３８は、真空容器１０の側面に、支持装置としてのアタッチメント４４を介して取り付けられている。

【0042】

イオン源３８を真空容器１０の側面側に取り付けることで、これが蒸着源３４と同様に、真空容器１０の内部下方に配置される場合と比較して、イオン源３８から照射されるイオンビームが短い飛行距離で基板１４に到達する。その結果、基板１４に衝突する際のイオンの運動エネルギーの低下を抑えることができる。また、高い運動エネルギーを保った状態のイオンビームを斜め方向から基板１４表面に衝突させることで、基板１４表面に対するイオンアシスト効果やイオンクリーニング効果をより大きく発現させることができ、基板１４表面の不純物原子が効果的に除去される結果、基板１４表面の原子と、蒸着により飛来してきた成膜材料分子との結合が促進され、その上に成膜される薄膜の諸性能が向上すると考えられる。

【0043】

本例のイオン源３８は、蒸着源３４の配置位置よりも、イオン源３８の本体長さ分以上、基板１４に近い位置に配置されている。また、イオン源３８の取り付けが容易となるように、真空容器１０の側面の一部が傾斜して形成されているが、イオン源３８を取り付ける位置は任意である。なお、イオン源３８の取り付け位置は、真空容器１０の内部側面に限定されず、蒸着源３４と同様に、真空容器１０の内部下方であってもよい。いずれにしても、基板ホルダ１２に保持される基板１４の一部にイオンビームを照射可能となるような位置に取り付けられる。

【0044】

アタッチメント４４（支持手段）は、イオン源３８の支持装置であって真空容器１０の側面に取り付けられている。アタッチメント４４は、真空容器１０側に固定されるブラケット（不図示）と、イオン源３８側をブラケットに対して傾斜可能に支持するピン（不図示）と、イオン源３８の傾きを所定位置で固定するネジからなる制動部材（不図示）とを備える。そのため、イオン源３８の取り付け角度を任意に調節することができる。また、真空容器１０側にブラケットを配設し、これを位置調整可能なベースプレート（不図示）に固定することにより、取り付け角度のみならず、高さ方向、半径方向の位置を調整可能に構成されている。なお、高さ方向、半径方向の位置調整は、ベースプレートを上下方向及び半径方向に移動させることで行う。

【0045】

イオン源３８の取り付け高さｈ及び半径方向の位置の変更により、イオン源３８と基板１４とを適切な距離に調整することができ、取り付け角度の変更により、基板１４に衝突するイオンビームの入射角度や位置を調整することができる。イオン源３８の高さ方向、半径方向の位置、及び取り付け角度の調整により、イオンビームのロスを最小限に抑え、イオン源３８の照射領域（例えば図２のＡ２、図５のＡ２’）に対してイオン電流密度が均一な分布となるように調整する。

【0046】

イオン源３８の取り付け角度θは、イオンビームを照射する軸線と、基板ホルダ１２の回転軸線とのなす角度のことである。この角度が大きすぎても、小さすぎても、イオンビーム照射による、薄膜へのイオンアシスト効果や、基板１４表面のクリーニング効果が減少するおそれがあり、薄膜の諸性能向上の効果が減少、或いは無くなるおそれがある。

【0047】

本例において、イオン源３８の取り付け角度θが６〜７０度の角度範囲であるときに、最終的に、基板１４表面に成膜される薄膜の諸性能を、より一層向上させることができることが期待される。

【0048】

また、イオン源３８からのイオンビームが基板１４に到達可能な範囲であれば、基板１４表面に斜め方向からイオンビームを入射させる方法は、基板１４とイオン源３８との距離に依存しない。

【0049】

なお、上記の取り付け角度θは、基板ホルダ１２や真空容器１０の大きさ若しくは成膜材料によって適宜変更可能なことはもちろんである。

【0050】

取り付け高さｈは、イオン源３８と基板１４との距離が適切になるように設定される。取り付け高さｈが高すぎると、取り付け角度θが大きくなりすぎ、一方、取り付け高さｈが低すぎると基板１４とイオン源３８との距離が長くなるとともに取り付け角度θが小さくなりすぎる。よって、取り付け高さｈは、適切な取り付け角度θを得ることができる位置である必要がある。

【0051】

イオン源３８と基板１４との距離は、平均自由行程１と同等若しくはそれ以下であることが望ましい。例えば、平均自由行程１＝５００ｍｍであれば、イオン源３８と基板１４との距離も５００ｍｍ以下にすることが望ましい。イオン源３８と基板１４との距離を平均自由行程１以下とすることで、イオン源３８から放出されたイオンの半数以上を無衝突状態で基板１４に衝突させることができる。高いエネルギーを有したままイオンビームを基板１４に照射することができるため、その後に成膜される薄膜の諸性能向上の効果が大きい。

【0052】

ここで、“イオン源３８と基板１４の距離”とは、イオン源３８の中心とイオン源３８の中心から基板ホルダ１２の成膜面側の中心までの距離をいう。同様に、“蒸着源３４と基板１４の距離”とは、蒸着源３４の中心と蒸着源３４の中心から基板ホルダ１２の成膜面側の中心までの距離をいう。また、“イオン源３８の本体長さ”とはイオン源３８（イオン銃）の電極からイオンプラズマ放電室の底部までの距離である。

【0053】

イオン源３８の取り付け位置は、真空容器１０の側面側の位置には限定されず、アタッチメント４４によって真空容器１０の側面の壁面から離間した位置でもよい。アタッチメント４４は半径方向にもイオン源３８の位置を調整することができるため容易にこのような配置にすることができる。この場合、より近い位置から、基板１４に対してイオンビームを照射することができるため、より低いエネルギー（消費電力）でもイオン部分照射の効果が得られる。

【0054】

なお、イオン源３８を底部に設置してもよい。この場合、底部に台座を設置して台座の上にイオン源３８を取り付ければよい。また、イオン源３８を真空容器１０の側面に取り付けることにより、蒸着源３４と基板の間に配置される膜厚補正板（不図示）によって、イオンビームの照射が妨げられることがなくなるため、イオンのロスが減少するので好ましい。

【0055】

真空容器１０の内部の側面側には、ニュートラライザ４０が配設されている。本例のニュートラライザ４０は、イオン源３８を成膜アシスト装置として用いる場合に作動させる第２の成膜アシスト装置である。蒸着源３４から基板１４に向けて移動する成膜材料は、イオン源３８から照射される正イオン（イオンビーム）の衝突エネルギーにより、基板１４の表面に高い緻密性でかつ強固に付着する。このとき、基板１４はイオンビームに含まれる正イオンにより正に帯電する。なお、イオン源３８から射出された正のイオン（例えばＯ_２^＋）が基板１４に蓄積することにより、基板１４全体が正に帯電する現象（チャージアップ）が起こる。チャージアップが発生すると、正に帯電した基板１４と他の部材との間で異常放電が起こり、放電による衝撃で基板１４表面に形成された薄膜（絶縁膜）が破壊されることがある。また、基板１４が正に帯電することで、イオン源３８から射出される正のイオンによる衝突エネルギーが低下するため、薄膜の緻密性、付着強度などが減少することもある。このような不都合を解消し、基板１４に蓄積した正の電荷を電気的に中和（ニュートラライズ）させるために、本例のごとくニュートラライザ４０を配設することができる。

【0056】

本例のニュートラライザ４０は、イオン源３８によるイオンビームの照射中に、電子（ｅ⁻）を基板１４に向けて放出する成膜アシスト装置であり、Ａｒなどの希ガスのプラズマから電子を引き出し、加速電圧で加速して電子を射出する。ここから射出される電子は、基板１４表面に付着したイオンによる帯電を中和する。

【0057】

本例において、ニュートラライザ４０は、イオン源３８から所定距離を離間させて配設してある。なお、ニュートラライザ４０の上方には、ニュートラライザ４０から放出される電子の指向性を調整するための調整壁（図示省略。例えば調整壁３８ｂを参照）が設けてあってもよい。

【0058】

ニュートラライザ４０の配置は、基板１４に電子を照射して中和できる位置であればよく、イオン源３８と同様に、電子を基板ホルダ１２に保持されるすべての基板１４に対して、その一部に照射することができる配置でもよいし、あるいは、蒸着源３４と同様に、電子を基板１４の全部に照射可能な配置であってもよい。

【0059】

ニュートラライザ４０は、基板１４に電子を照射して中和できる位置に配置してあればよい。本例では、ニュートラライザ４０を基板ホルダ１２に近い位置に配設している。このように配設することで、イオン源３８から照射されたイオンが付着する基板ホルダ１２の領域に向かって正確に電子を照射することができる。

【0060】

また、ニュートラライザ４０はイオン源３８と所定の距離離れた位置に配設されると、イオン源３８から基板１４に向かって移動中のイオンと直接反応することが少なく、効率よく基板ホルダ１２の電荷を中和することができる。そのため、従来の蒸着装置よりもニュートラライザ４０に印加される電流値を低い値にしても好適に基板ホルダ１２を中和することができる。基板１４表面に十分な電子を供給することができるため、例えば、高屈折率膜や低屈折率膜などの誘電体膜を完全に酸化させることができる。

【0061】

本例では、イオン源３８及びニュートラライザ４０がそれぞれ１つずつで構成されているが、これらが複数ずつ配置される構成とすることもできる。例えば、回転する基板ホルダ１２の回転方向に沿ってイオン源３８とニュートラライザ４０が複数設けられる構成としてもよい。このような構成とすることで、大きなサイズの基板ホルダ１２を備える大型の成膜装置にもより効果的に適用することができる。

【0062】

本例において、真空容器１０の内部の下方には、成膜手段としての成膜源が配設されている。成膜源の一例としての蒸着源３４は、本例では抵抗加熱方式（直接加熱方式や間接加熱方式など）の蒸着源である。蒸着源３４は、成膜材料を載せるためのくぼみを上部に備えた坩堝（ボート）３４ｂと、坩堝３４ｂから基板１４方向へ放出される成膜材料の蒸発物のすべてを遮断する位置に開閉可能に設けられたシャッタ３４ａとを備える。シャッタ３４ａは、コントローラ５２からの指令により適宜開閉制御される。

【0063】

直接加熱方式は、金属製のボートに電極を取り付けて電流を流し、直接、金属製のボートを加熱してボート自体を抵抗加熱器とし、この中に入れた成膜材料を加熱する。間接加熱方式は、ボートが直接の熱源ではなく、ボートとは別に設けられた加熱装置、例えば遷移金属などのレアメタルなどからなる蒸着フィラメントに電流を流すことにより加熱する方式である。

【0064】

坩堝３４ｂに成膜材料を載せた状態で、ボート自体あるいはボートとは別に設けられた加熱装置により、成膜材料を加熱し、この状態でシャッタ３４ａを開くと、坩堝３４ｂから成膜材料の蒸発物が基板１４方向へ真空容器１０の内部を移動し、最終的にはすべての各基板１４の表面に付着する。

【0065】

なお、蒸着源３４は、抵抗加熱方式に限らず、電子ビーム加熱方式の蒸着源であってもよい。蒸着源３４が電子ビーム加熱方式である場合、その蒸着源３４は、上記同様、坩堝３４ｂ及びシャッタ３４ａのほか、成膜材料に電子ビーム（ｅ⁻ ）を照射し、これを蒸発させる電子銃及び電子銃電源（ともに不図示）をさらに備えるようにすればよい。

【0066】

本例の蒸着源３４は、例えば図６に示すように、モータからの出力を受けて垂直軸回りに回転する基板ホルダ１２が作動を停止（回転停止）しているときの、該基板ホルダ１２に向けて作動させた場合に、前記基体保持面の一部の領域である第１領域（図６の太い実線で囲まれる領域Ａ３）に対して、該第１領域以外の他の領域（残領域）よりも多い量の成膜材料の蒸発物を部分的に供給可能とするために、容器１０内下方の略中央配置から端側へ寄せて配置されている。

【0067】

すなわち本例では、蒸着源３４による成膜材料の供給領域（Ａ３）が、回転停止しているときの基板ホルダ１２の基体保持面である下面全域（図６の二点波線で囲まれる領域Ａ１）より小さくなるように、蒸着源３４が配置される（Ａ３＜Ａ１）。特にＡ３≦（（１／２）×Ａ１）、つまり基板ホルダ１２の下面全域の半分以下となるように蒸着源３４を配置することが好ましい。なお、特に（（１／２）×Ａ１）≦Ａ３≦（（４／５）×Ａ１）、つまり基板ホルダ１２の下面全域の５０％以上８０％以下となるように蒸着源３４を配置することが好ましい場合もある。

【0068】

蒸着源３４を容器１０内の端側へ寄せて配置し、継続して作動させることで、基板ホルダ１２の回転に伴って移動する複数の基板１４に対して、蒸着源３４からの成膜材料の供給量を時間とともに変化させる（成膜材料の部分供給）。なお本例の成膜材料の部分供給を所定時間、継続することで、最終的には、回転途中の基板ホルダ１２に保持されるすべての基板１４に対して成膜材料を供給することが可能となる。

【0069】

本例において、蒸着源３４は、基板ホルダ１２の回転中心である鉛直軸が延びる方向（鉛直方向）に沿った基準線に対して、蒸着源３４の中心と基板ホルダ１２の外縁の最遠点Ｐとを結ぶ線の成す角度（θ１）が、好ましくは４０度以上、より好ましくは６０度以上となる位置に配置されることが好ましい。基準線に対する角度θ１が上記角度以上となるように蒸着源３４を配置することで、成膜材料の部分供給（好ましくは、移動しているすべての基板１２の少なくとも一部に対する成膜材料の時間あたりの付着量の、最大値と最小値の比（最大値／最小値）が５超（特に６以上）となるように行うこと）が可能となる。

【0070】

本例において、基板ホルダ１２の成膜面側の直径を「ドーム径Ｄ１」、基板ホルダ１２の成膜面側の中心から蒸着源３４の中心までの距離を「高さＤ２」、前記基準線から蒸着源３４の中心までの最短距離を「オフセットＤ３」としたとき、一例として、Ｄ１を例えば１０００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度、Ｄ２を例えば５００ｍｍ〜１５００ｍｍ程度、Ｄ３を例えば１００ｍｍ〜８００ｍｍ程度に、それそれぞれ設計することができる。

【0071】

なお、基板ホルダ１２の成膜面側の中心の位置を（ｘ，ｙ）＝（０，０）としたとき、基板ホルダ１２が回転することによって前記中心から前記成膜面側の半径方向に所定距離、離間した任意ポイントである測定点Ａ〜Ｃ（図７参照）が移動する各軌跡と、ｘ軸とが、ｘ＞０部分で交わる点を基準点（測定位置＝０度）とする。このとき、基板ホルダ１２が回転することによって測定点Ａ〜Ｃが各軌跡上を反時計回りに移動する位置と前記中心とを結ぶ直線が、ｘ軸（ただしｘ＞０に限る）に対してなす角度（ｘ１。図７ではθと表示）を０度〜３６０度のＸ軸とし、各ｘ１での成膜レート（ｙ２）を０．０５ｎｍ／秒〜０．８５ｎｍ／秒のＹ軸に取ったＸＹ平面に、ｘ１とｙ２の値をプロットしたグラフを図８に示す。この図８のグラフは、図６に示す領域Ａ１での各測定点Ａ〜Ｃにおける成膜材料の蒸発物供給の各状態を示している。

【0072】

図８に示すように、測定位置によって各測定点での成膜レートが変動していることが理解できる。これは、基板ホルダ１２が回転することによって各軌跡上を移動する各測定点について、測定位置によって蒸発物がパルス状に付着したり付着しなかったりしていることを意味している。なお、図８に示す成膜材料の蒸発物供給の状態は、後述する実験例１の条件で成膜した場合の例である。図６の領域Ａ３は、後述する実験例４の条件で成膜した場合に、多い量の蒸発物が付着するエリアの例である。

【0073】

なお、蒸着源３４が成膜材料を部分的に供給する第１領域は、図６の態様のほかに、例えば図９の太い実線で囲まれる領域Ａ３’がある。なお、図６の態様では、基板ホルダ１２の回転軸（図中、「×」を参照）近傍に保持される特定の基板１４と、基板ホルダ１２の外周近傍に保持される別の基板１４との間で、成膜材料の相対的な供給時間が異なることがある。この場合、基板ホルダ１２に保持されるすべての基板１４上に堆積する薄膜の特性が均一化されないこともある。従って本例では、図９に示すように基板ホルダ１２の回転軸である回転中心を含まない領域に成膜材料を供給することができるよう蒸発源３４の配置を調整することが望ましい。基板ホルダ１２の回転中心を含まないような閉曲線で囲まれる領域（例えば楕円領域）とすることで、成膜材料のパルス供給が実現される。
図２及び図６に示すように、イオンビームの照射領域である第２領域（Ａ２）と成膜材料の供給領域である第１領域（Ａ３）とは別配置でもよいし、あるいは同一配置とすることもできる。また図２及び図６に示すように、第２領域（Ａ２）と第１領域（Ａ３）とは、一方が他方の一部又は全部と重複する配置とすることもできる。
なお、第２領域（Ａ２）と第１領域（Ａ３）の配置例を、図１０〜図２３に示す。この中で、より好ましい配置は図１１、図１４の場合である。

【0074】

＜＜第２実施形態＞＞
次に、成膜装置１を用いた成膜方法の一例（光学薄膜の成膜方法）を説明する。
本例では、光学薄膜の一例として、光学フィルタ薄膜を成膜する場合を例示する。本例において成膜される光学フィルタ薄膜は、高屈折率物質と低屈折率物質とを交互に積層させて成摸しているが、一種類若しくは複数種類の蒸発物質（成膜材料）からなる光学フィルタの成膜に対しても本発明は適用でき、その場合、蒸着源３４の数や配置を適宜変更可能である。

【0075】

なお、本例にて作製する光学フィルタの具体例として、短波長透過フィルタ（SWPF）と赤外線カットフィルタを挙げているが、これ以外にも、長波長透過フィルタ、バンドパスフィルタ・ＮＤフィルタなどの薄膜デバイスについても適用可能である。

【0076】

本例では蒸着源３４として、電子ビーム加熱方式の蒸着源を用いる（電子銃、電子銃電源は不図示。第１実施形態の蒸着源３４の説明を参照）。本例において、蒸着源３４のボートに充填する光学薄膜を形成するための成膜材料としては、高屈折率物質（例えばＴａ_２Ｏ_５やＴｉＯ_２）や低屈折率物質（例えばＳｉＯ_２）などが用いられる。

【0077】

（１）まず、基板ホルダ１２の下面（基体保持面）に、複数の基板１４をその成膜面が下向きになる状態でセットする。基板ホルダ１２にセットする基板１４（基体）は、形状が例えば板状やレンズ状などに加工されたガラスやプラスチックや金属で構成することができる。なお、基板１４は、固定前あるいは固定後に、湿式洗浄しておくことが好ましい。

【0078】

（２）次に、基板ホルダ１２を真空容器１０の内部にセットした後、真空容器１０内を例えば１０^−４〜１０^−２Ｐａ程度にまで排気する。真空度が１０^−４Ｐａより低いと、真空排気に時間を要し過ぎて生産性を低下させるおそれがある。一方、真空度が１０^−２Ｐａより高いと、成膜が不十分となることがあり、膜の特性が劣化するおそれがある。

【0079】

（３）次に、電気ヒータ５３に通電して発熱させ、基板ホルダ１２を所定速度（後述）で回転させる。この回転により複数の基板１４の温度と成膜条件を均一化させる。

【0080】

コントローラ５２は、基板１４の温度が、例えば常温〜１２０℃、好ましくは５０〜９０℃になったことを温度センサ５４の出力により判定すると、成膜工程に入る。基板温度が常温未満では成膜される薄膜の密度が低く、十分な膜耐久性が得られない傾向がある。基板温度が１２０℃を超えると基板１４としてプラスチック基板を用いている場合に、その基板１４の劣化や変形が起きる可能性がある。なお、無加熱成膜が好適な材料を用いる場合には常温で成膜することもある。本例では、成膜工程に入る前に、イオン源３８をアイドル運転状態としておく。また、蒸着源３４も、シャッタ３４ａの開動作によって直ちに成膜材料を拡散（放出）できるように準備しておく。

【0081】

（４）次に、コントローラ５２は、シャッタ３４ａを開き、回転途中の個々の基板１４に対して、成膜材料を供給する（成膜材料の部分供給）。これとともに本例では、コントローラ５２は、イオン源３８の照射電力（パワー）をアイドル状態から所定の照射電力に増大させ、シャッタ３８ａを開き、回転途中の個々の基板１４に対してイオンビームを照射する（イオンビームの部分照射）。つまり成膜材料のイオンビームアシスト蒸着（ＩＡＤ：Ion-beam Assisted Deposition method）を開始させる。このとき、ニュートラライザ４０の作動も開始させる。
すなわち本例では、回転途中の各基板１４の成膜面に対し、蒸着源３４から成膜材料を飛散させる工程と、イオン源３８から引き出される導入ガス（ここでは酸素）のイオンビームを照射する工程と、電子を照射する工程とが並行して行われる（成膜処理）。

【0082】

本例では、蒸着源３４とイオン源３８とニュートラライザ４０とを同時に継続して作動させることで、基板ホルダ１２の回転に伴って移動する複数の基板１４に対して、蒸着源３４からの成膜材料の供給量を時間とともに変化させながら、かつイオン源３８からのイオンビームとニュートラライザ４０からの電子とが照射されない時間を確保しながら（成膜材料の部分供給とイオンビームの部分照射）、アシスト効果が与えられた光学フィルター薄膜をすべての基板１４の表面に堆積させる。
すなわち、基板ホルダ１２の回転に伴って移動するすべての基板１４に対し、蒸着源３４から成膜材料の蒸発物を所定時間（Ｔ３。後述）の間、パルス状に放出して成膜処理を行う（成膜材料の部分供給）。さらに本例では、こうした成膜材料の部分供給は、斜めからの部分照射によるイオンビームの成膜アシストを伴う。以上が本例の特徴である。

【0083】

本発明の他の例では、イオン源３８のシャッタ３８ａを開かず（閉状態）、成膜材料の部分供給のみによって、光学フィルター薄膜をすべての基板１４の表面に堆積させることもできる。

【0084】

本例において、基板ホルダ１２に向けた蒸着源３４による成膜材料の蒸発物の全放出時間を「Ｔ３」とし、基板ホルダ１２に保持される１枚あたりの基板１４に対する前記蒸発物の付着時間を「Ｔ４」とし、かつ領域Ａ３を領域Ａ１の半分に設定した場合、Ｔ４はＴ３の半分となる。つまり、基板ホルダ１２に向けた蒸発物の放出を、例えば２０００秒（Ｔ３）、行ったとしても、１枚あたりの基板１４に対して、１０００秒（Ｔ４）しか、蒸発物の付着が行われないことになる。

【0085】

本例では、成膜材料の供給が部分供給可能となるように蒸着源３４が配置されている（Ａ３＜Ａ１）。特に、Ａ３≦（（１／２）×Ａ１）となる構成で蒸着源３４を配置することで、Ｔ４≦（（１／２）×Ｔ３）となるように成膜材料を供給することが好ましい。また、（（１／２）×Ａ１）≦Ａ３≦（（４／５）×Ａ１）、つまり成膜材料の部分供給が基板ホルダ１２の下面全域の５０％以上８０％以下となるように蒸着源３４を配置することで、（（１／２）×Ｔ３）≦Ｔ４≦（（４／５）×Ｔ３）となるように成膜材料を部分供給することが好ましい場合もある。

【0086】

なお、Ａ３≦（（１／２）×Ａ１）となるように蒸着源３４を配置するとともに、基板ホルダ１２の回転速度を変動させることで、Ｔ４≦（（１／２）×Ｔ３）となるように成膜材料を供給することもできる。また、（（１／２）×Ａ１）≦Ａ３≦（（４／５）×Ａ１）となるように蒸着源３４を配置するとともに、基板ホルダ１２の回転速度を変動させることで、（（１／２）×Ｔ３）≦Ｔ４≦（（４／５）×Ｔ３）となるように成膜材料を供給することもできる。

【0087】

イオンビームの部分照射による成膜アシスト条件は、以下の通りである。
イオン源３８へ導入するガス種としては、少なくとも酸素を含んでいればよい。場合によってはさらにアルゴンを含んだ、アルゴンと酸素との混合ガスとする。上記ガス種の導入量（混合ガスである場合には合計導入量）は、例えば１ｓｃｃｍ以上、好ましくは５ｓｃｃｍ以上、より好ましくは２０ｓｃｃｍ以上であり、かつ例えば１００ｓｃｃｍ以下、好ましくは７０ｓｃｃｍ以下、より好ましくは５０ｓｃｃｍ以下である。「ｓｃｃｍ」とは、「ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ／ｍｉｎｕｔｅｓ」の略で、０℃、１０１．３ｋＰａ（１気圧）における１分間あたりに流れるガスの体積を示す。

【0088】

イオンの加速電圧（Ｖ）は、例えば５０Ｖ以上、好ましくは１００Ｖ以上、より好ましくは２００Ｖ以上であって、例えば１５００Ｖ以下、好ましくは１２００Ｖ以下、より好ましくは６００Ｖ以下、さらに好ましくは４００Ｖ以下である。
イオンの照射電流（Ｉ）は、例えば５０ｍＡ以上、好ましくは１００ｍＡ以上、より好ましくは２００ｍＡ以上、さらに好ましくは３００ｍＡ以上であって、例えば１０００ｍＡ以下、好ましくは８００ｍＡ以下、より好ましくは６００ｍＡ以下である。

【0089】

本例において、アシスト効果を与える場合の、基板ホルダ１２に向けたイオン源３８によるイオンビームの全照射（全アシスト）時間を「Ｔ５」としたとき、本例では該Ｔ５を、蒸着源３４による成膜材料の蒸発物の全放出時間（Ｔ３）と同一にすることもできるし、あるいは異ならせることもできる。Ｔ５とともに、１枚あたりの基板１４に対するイオンビームの実照射（実アシスト）時間を「Ｔ６」とし、かつ領域Ａ２を領域Ａ１の半分に設定した場合、Ｔ６はＴ５の半分となる。つまり、基板ホルダ１２に向けた蒸発物の放出とともにアシスト効果を与えるためのイオンビームの照射を、該蒸発物の放出時間（Ｔ３）と同様の、例えば６００秒（Ｔ５）、行ったとしても、１枚あたりの基板１４に対して、３００秒（Ｔ６）しか、アシスト効果を与えるためのイオンビームの実照射が行われないことになる。

【0090】

本例では、イオンビームの照射が部分照射可能となるようにイオン源３８が配置されている（Ａ２＜Ａ１）。特に、Ａ２≦（（１／２）×Ａ１）となるようにイオン源３８を配置することで、Ｔ６≦（（１／２）×Ｔ５）となるようにイオンビームを照射し、成膜アシストすることが好ましい。また、（（１／２）×Ａ１）≦Ａ２≦（（４／５）×Ａ１）、つまりイオンビームの部分照射が基板ホルダ１２の下面全域の５０％以上８０％以下となるようにイオン源３８を配置することで、（（１／２）×Ｔ５）≦Ｔ６≦（（４／５）×Ｔ５）となるようにイオンビームを部分照射し、成膜アシストすることが好ましい場合もある。

【0091】

なお、Ａ２≦（（１／２）×Ａ１）となるようにイオン源３８を配置するとともに、基板ホルダ１２の回転速度を変動させることで、Ｔ６≦（（１／２）×Ｔ５）となるようにイオンビームを照射することもできる。また、（（１／２）×Ａ１）≦Ａ２≦（（４／５）×Ａ１）となるようにイオン源３８を配置するとともに、基板ホルダ１２の回転速度を変動させることで、（（１／２）×Ｔ５）≦Ｔ６≦（（４／５）×Ｔ５）となるようにイオンビームを照射することもできる。

【0092】

本例では、基板ホルダ１２の回転に伴って、該基板ホルダ１２に保持されるすべての基板１４のうちの任意の基板（基準基板）が、Ａ３領域に入ってから出ていくまでの時間を「ｔ３」とし、Ａ３領域を出てから次にＡ３領域に入る直前までの時間を「ｔ４」としたとき、ｔ３＜ｔ４となるように、Ａ３領域の大きさ、配置、及び／又は、基板ホルダ１２の回転速度を決定することが好ましい。ｔ３＜ｔ４、つまり基準基板に対し、成膜材料が供給されている時間が、成膜材料が供給されていない時間よりも短くなるように、Ａ３領域の大きさ等を設定することで、より効率的で適切な成膜材料の供給が可能となる。
またこれに加え、基板ホルダ１２の回転に伴って、前記基準基板が、Ａ２領域に入ってから出ていくまでの時間を「ｔ５」とし、Ａ２領域を出てから次にＡ２領域に入る直前までの時間を「ｔ６」としたとき、ｔ５＜ｔ６となるように、Ａ２領域の大きさ、配置、及び／又は、基板ホルダ１２の回転速度を決定することが好ましい。ｔ５＜ｔ６、つまり基準基板に対し、照射されている時間がイオン照射されていない時間よりも短くなるように、Ａ２領域の大きさ等を設定することで、より効率的で適切なイオン照射による成膜アシストが可能となる。
ちなみに、ｔ３とｔ４の合計（ｔ３＋ｔ４）及びｔ５とｔ６の合計（ｔ５＋ｔ６）は、基板ホルダ１２が一回転する時間であり、本例では、好ましくは０．６秒〜２０秒程度に設定される。つまり基板ホルダ１２の回転速度は３〜１００ｒｐｍ程度に設定される。好ましくは５〜６０ｒｐｍ、より好ましくは１０〜４０ｒｐｍで基板ホルダ１２を回転させることもできる。

【0093】

ニュートラライザ４０の作動条件は、以下の通りである。
ニュートラライザ４０へ導入するガス種としては、例えばアルゴンである。上記ガス種の導入量は、例えば１０〜１００ｓｃｃｍ、好ましくは３０〜５０ｓｃｃｍである。電子の加速電圧は、例えば２０〜８０Ｖ、好ましくは３０〜７０Ｖである。電子電流は、イオン電流以上の電流が供給されるような電流であればよい。

【0094】

蒸着源３４が成膜材料の蒸発物を放出する間、イオン源３８のシャッタ３８ａを開動作して放出したイオンを基板１４に衝突させることによって、基板１４に付着した成膜材料の表面を平滑化すると共に緻密化する。この操作を所定回数繰り返すことにより多層膜を形成することができる。イオンビームの照射により基板１４に電荷の偏りが生じるが、この電荷の偏りは、ニュートラライザ４０から基板１４に向けて電子を照射することで中和している。このようにして、基板１４の成膜面に薄膜が所定厚みで形成される。

【0095】

（５）コントローラ５２は、基板１４の上に形成される薄膜の膜厚を水晶モニタ５０により監視し続け、所定の膜厚になると成膜を停止する。これにより、複数の基板１４の表面に光学フィルター薄膜が所定膜厚で成膜され、光学フィルターが得られる。なお、コントローラ５２は、成膜を停止する際に、シャッタ３４ａ及びシャッタ３８ａを閉じる。

【0096】

本例による成膜装置１を用いた成膜方法によると、回転している基板ホルダ１２の基体保持面に保持されるすべての基板１４の一部にあたる複数の基板１４からなる特定の基体群（領域Ａ３に属する基体群）に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量の成膜材料を付着させることが可能となる構成で真空容器１０内に設置された蒸着源３４を用いる。またこれに加え、同じく回転している基板ホルダ１２の基体保持面に保持されるすべての基体の一部にあたる複数の基体からなる特定の基体群（領域Ａ２に属する基体群）のみにイオンビームを照射させるイオン源３８を用いる。

【0097】

そして、本例では、複数の基板１４を基体保持面の全体に亘り保持させた状態で基板ホルダ１２を鉛直軸回りに回転させながら蒸着源３４とイオン源３８の双方を継続して作動させる（成膜材料の部分供給とイオンビームの部分照射）。
なお、多い量の成膜材料が付着する成膜材料の付着領域Ａ３は、基板ホルダ１２の下面全域Ａ１よりも小さい（Ａ３＜Ａ１）。イオンビームの照射領域Ａ２は、基板ホルダ１２の下面全域Ａ１よりも小さい（Ａ２＜Ａ１）。

【0098】

以上の継続作動により、移動しているすべての或いは一部の各基板１４に対する成膜材料の付着量を時間とともに変化させる。これとともにすべての或いは一部の各基板１４に対して、一時的に、イオンビームが照射されない時間を確保しながら、各基板１４の表面に、成膜材料からなり、アシスト効果が与えられた薄膜を堆積させる。
パルス状に密度の高い成膜材料の供給により、各基板１４の表面のエネルギー状態の活性化が促進される。この後、多粒子間の相互作用を通して各基板１４の表面は熱平衡状態へと到達する確率が高くなる。これにより、回転している基体保持手段の基体保持面の全体に亘り保持されるすべての基体に多い量の成膜材料を付着（成膜材料の全面供給）させる従来手法と比較して、基板１４とその上に堆積する薄膜との間での結合力をより高めることができ、その結果、複数の基板１４のすべてに諸性能（本例では、光学薄膜における光学特性）に優れた薄膜を形成することができる。
これに加え、パルス状に密度の高いイオンビームの同時照射により、上述した各基板１４の表面のエネルギー状態の活性化促進に加え、各基板１４の表面に堆積する成膜粒子のエネルギー状態の活性化も促進される。これにより、各基板１４の表面に堆積した成膜粒子が熱平衡状態へと到達する確率がより一層高くなる。その結果、複数の基板１４のすべてに、諸性能（前出）により一層優れた薄膜を形成することができる。

【0099】

特に本例では、成膜材料の部分供給とともに、アシスト効果を与えるイオンビームを部分照射するので、成膜材料が付着している間、各基板１４に対してイオンビームが照射されていない時間が確保される。基板１４表面に堆積された蒸着層を構成する分子（蒸着分子）は、アシスト効果を与えるイオンビームが照射されている間は、そのイオンビームによって化学反応（酸化）が促進されるが、その一方でイオンビームから受ける運動エネルギーによって表面がマイグレーション（物理励起）されるとの不都合を生じうる。本例では、基板１４に対してイオンビームに照射されていない間に、イオンビームの照射によって表面がマイグレーションされた蒸着分子を基板１４上の安定な位置（安定サイト）に静止させる（落ち着かせる）ことができる。
安定サイトに静止した蒸着分子に対してその後再びイオンが照射されても、静止した蒸着分子が安定サイトから動き出すことはなく、結果として緻密で良質な薄膜が得られることになるものと考えられる。すなわち、薄膜が緻密になり、且つ、組成的な均一性が向上すると共に、薄膜組織の歪みの低減を図ることができる。こうして、成膜された組織が良好な均一性を有することで、屈折率の変動が少なく、光の吸収係数が一定以下で安定する光学フィルタを得ることができる。

【0100】

なお、アシスト効果を与えるイオンビームを、基板ホルダ１２の基板保持面全域に、つまりすべての基板１４に対して連続して照射した場合（全面照射）、基板１４表面に堆積された蒸着分子は、基板１４上の安定サイトに静止する前に再度、励起されてしまう。連続してイオンビームが照射されているからである。その結果、前記蒸着分子を安定サイトに静止させることが困難となり、これによって薄膜の緻密が阻害されるのではないかと考えられる。

【0101】

すなわち本例による成膜装置１を用いた成膜方法によれば、回転している基板ホルダ１２の基体保持面に保持されるすべての基板１４の一部にあたる複数の基板１４からなる特定の基体群（領域Ａ３に属する基体群）に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量の成膜材料を付着させながら、同じく回転している基板ホルダ１２の基体保持面に保持されるすべての基板１４の一部にあたる複数の基板１４からなる特定の基体群（領域Ａ２に属する基体群）のみにアシスト効果を与えるイオンビームを部分照射するので、アシスト効果を与えるイオンビームの照射を回転している基板ホルダ１２の基体保持面に保持されるすべての基板１４（領域Ａ１に属する基体群）に行う全面照射の場合と比較して、薄膜の緻密化が一層促進され、結果として高いイオンアシストの効果を得ることができる。

【0102】

＜＜第３実施形態＞＞
次に、成膜装置１を用いた成膜方法の他の例（機能性薄膜の成膜方法）を説明する。
本例では、機能性薄膜の一例として、有機物で構成される防汚膜を成膜する場合を例示する。なお、防汚膜は、撥水性、撥油性を有する膜であり、油汚れの付着を防止する機能を有する。ここで、「油汚れの付着を防止する」とは、単に油汚れが付着しないだけでなく、たとえ付着しても簡単に拭き取れることを意味する。すなわち、防汚膜は撥油性を維持する。

【0103】

本例において、蒸着源３４のボートに充填する防汚膜を形成するための成膜材料の形態は、特に限定されず、例えば、（ａ）多孔質セラミックに疎水性反応性有機化合物を含浸させたものや、（ｂ）金属繊維又は細線の塊に疎水性反応性有機化合物を含浸させたものを用いることができる。これらは、多量の疎水性反応性有機化合物を素早く吸収し、蒸発させることができる。多孔質セラミックは、ハンドリング性の観点からペレット状で用いることが好ましい。

【0104】

金属繊維又は細線としては、例えば鉄、白金、銀、銅などが挙げられる。金属繊維又は細線は、十分な量の疎水性反応性有機化合物を保持できるように絡みあった形状のもの、例えば織布状や不織布状のものを用いることが好ましい。金属繊維又は細線の塊の空孔率は、疎水性反応性有機化合物をどの程度保持するかに応じて決定することができる。

【0105】

成膜材料として、金属繊維又は細線の塊を用いる場合、これを一端が開放した容器内に保持することが好ましい。容器内に保持した金属繊維又は細線の塊もペレットと同視することができる。容器の形状は特に限定されないが、クヌーセン型、末広ノズル型、直筒型、末広筒型、ボート型、フィラメント型等が挙げられ、成膜装置１の仕様によって適宜選択することができる。容器の少なくとも一端は開放されており、開放端から疎水性反応性有機化合物が蒸発するようになっている。容器の材質としては、銅、タングステン、タンタル、モリブデン、ニッケル等の金属、アルミナ等のセラミック、カーボン等が使用可能であり、蒸着装置や疎水性反応性有機化合物によって適宜選択する。

【0106】

多孔質セラミックペレット、及び容器に保持した金属繊維又は細線の塊からなるペレットのいずれも、サイズは限定されない。
多孔質セラミック又は金属繊維又は細線の塊に疎水性反応性有機化合物を含浸させる場合、まず疎水性反応性有機化合物の有機溶媒溶液を作製し、浸漬法、滴下法、スプレー法等により溶液を多孔質セラミック又は金属繊維又は細線に含浸させた後、有機溶媒を揮発させる。疎水性反応性有機化合物は反応性基（加水分解性基）を有するので、不活性有機溶媒を使用するのが好ましい。

【0107】

不活性有機溶媒としては、フッ素変性脂肪族炭化水素系溶剤（パーフルオロヘプタン、パーフルオロオクタン等）、フッ素変性芳香族炭化水素系溶剤（ｍ−キシレンヘキサフロライド、ベンゾトリフロライド等）、フッ素変性エーテル系溶剤（メチルパーフルオロブチルエーテル、パーフルオロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）等）、フッ素変性アルキルアミン系溶剤（パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリペンチルアミン等）、炭化水素系溶剤（トルエン、キシレン等）、ケトン系溶剤（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）等が挙げられる。これらの有機溶媒は単独でも２種以上を混合しても良い。疎水性反応性有機化合物溶液の濃度は限定的ではなく、疎水性反応性有機化合物を含浸する担体の形態に応じて、適宜設定することができる。

【0108】

本例では、第２実施形態の（１）〜（３）の各作業を行う。ただし本例では（３）においてイオン源３８とニュートラライザ４０は作動させず、蒸着源３４のみを、シャッタ３４ａの開動作によって直ちに成膜材料を拡散（放出）できるように準備する。

【0109】

（４）次に、コントローラ５２は、シャッタ３４ａを開き、防汚膜を形成するための成膜材料の抵抗加熱方式による真空蒸着を行う（成膜処理）。なお本例において、成膜材料の加熱は、抵抗加熱方式に限定されず、ハロゲンランプ、シーズヒータ、電子ビーム、プラズマ電子ビーム、誘導加熱等を用いることもできる。
すなわち本例では、回転途中の各基板１４の成膜面に対し、蒸着源３４から成膜材料を例えば３〜２０分（Ｔ３）の間、飛散させ、成膜処理を行う（成膜材料の部分供給）。その結果、個々の基板１４表面には防汚膜が、所定厚み（例えば１〜５０ｎｍ）で形成される。

【0110】

（５）第２実施形態と同様に、コントローラ５２は、基板１４上に形成される薄膜の膜厚を水晶モニタ５０により監視し続け、所定の膜厚になると蒸着を停止する。これにより、複数の基板１４の表面に防汚膜が所定膜厚で成膜され、防汚膜基材が得られる。なお、コントローラ５２は、成膜を停止する際に、シャッタ３８ａを閉じる。シャッタ３４ａは終始閉じられたままである。

【0111】

本例による成膜装置１を用いた成膜方法によると、回転している基板ホルダ１２の基体保持面に保持されるすべての基板１４の一部にあたる複数の基板１４からなる特定の基体群（領域Ａ３に属する基体群）に対して、該基体群以外の他の基体群に対するよりも多い量の成膜材料を付着させることが可能となる構成で真空容器１０内に設置された蒸着源３４を用いる。

【0112】

そして、複数の基板１４を基体保持面の全体に亘り保持させた状態で基板ホルダ１２を鉛直軸回りに回転させながら蒸着源３４を継続して作動させる（成膜材料の部分供給）。

【0113】

これにより、移動しているすべての或いは一部の各基板１４に対する蒸着源３４からの成膜材料の付着量を時間とともに変化させながら、複数の基板１４のすべてに、成膜材料からなる薄膜を堆積させる。
パルス状に密度の高い成膜材料の供給により、各基板１４の表面のエネルギー状態の活性化が促進される。この後、多粒子間の相互作用を通して各基板１４の表面は熱平衡状態へと到達する確率が高くなる。これにより、回転している基体保持手段の基体保持面の全体に亘り保持されるすべての基体に多い量の成膜材料を付着（成膜材料の全面供給）させる従来手法と比較して、基板１４とその上に堆積する薄膜との間での結合力をより高めることができる。その結果、複数の基板１４のすべてに諸性能（本例では、機能性薄膜としての防汚膜の耐摩耗性など）に優れた薄膜を形成することができる。

【0114】

本例で成膜される防汚膜は、１ｋｇ／ｃｍ^２の荷重によるスチールウール＃００００を、１０００回（好ましくは２０００回）を超えて往復させても油性ペンによるインクを拭き取れるように、その耐摩耗性がより高められている。

【0115】

なお、防汚膜の成膜手順は上記手順に限定されない。例えば、真空容器１０の内部下方に、蒸着源３４以外の蒸着源（例えば電子ビーム加熱方式など）を配設し、この別途配設した蒸着源（図示省略）により基板ホルダ１２に保持されたすべての基板１４の表面にＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３などの無機膜を数ｎｍ程度で成膜（好ましくは部分供給）した後、蒸着源３４を作動させて該無機膜上に防汚膜を成膜してもよい。この態様によっても、上述した従来手法と比較して、得られる防汚膜の耐摩耗性がより高められる。

【0116】

＜＜その他の実施形態＞＞
なお、上述した第２実施形態や第３実施形態では、成膜材料の部分供給に先立ち、コントローラ５２を介して、イオン源３８の照射電力（パワー）をアイドル状態から所定の照射電力に増大させてシャッタ３８ａを開き、回転途中の個々の基板１４に対してイオンビームを照射してもよい（成膜開始前の、イオンビームの部分照射による基板１４表面のクリーニング）。このとき、ニュートラライザ４０の作動も開始させる。

【0117】

成膜開始前に行うイオンビームの部分照射によるクリーニング条件は、第２実施形態の成膜アシスト条件（前出）と同じ条件で行ってもよいし、異なる条件で行うこともできる。
ただし、イオンの加速電圧（Ｖ）は、例えば５０Ｖ以上、好ましくは５００Ｖ以上、より好ましくは７００Ｖ以上であって、例えば１５００Ｖ以下、好ましくは１３００Ｖ以下、より好ましくは１２００Ｖ以下とする。イオンの照射電流（Ｉ）は、例えば５０ｍＡ以上、好ましくは２００ｍＡ以上、より好ましくは４００ｍＡ以上であって、例えば１５００ｍＡ以下、好ましくは１３００ｍＡ以下、より好ましくは１２００ｍＡ以下とする。
ニュートラライザ４０の作動条件は、第２実施形態の成膜アシスト（前出）における場合と同じ条件で行ってもよいし、異なる条件で行うこともできる。

【実施例】

【0118】

次に、上記発明の実施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。

【0119】

各実験例において、Ｔ３，Ｔ４は成膜時における時間を意味し、特にＴ３は基板ホルダに向けた成膜材料の蒸発物の全放出時間、Ｔ４は１枚あたりの基板に対する前記蒸発物の付着時間である。Ｔ５，Ｔ６は上記成膜時のイオンアシストの時間を意味し、特にＴ５は基板ホルダに向けたイオンビームの全照射（全アシスト）時間、Ｔ６は１枚あたりの基板に対するイオンビームの実照射（実アシスト）時間である。Ｔ１，Ｔ２はクリーニング時における時間を意味し、特にＴ１は基板ホルダに向けたイオンビームの全照射時間、Ｔ２は１枚あたりの基板に対するイオンビームの照射時間である。

【0120】

《実験例１〜５》
各例では、図１に示す成膜装置１（蒸着源３４をオフセット。ドーム径Ｄ１、高さＤ２、オフセットＤ３、角度θ１の設計値は表１参照）を準備し、下記条件で成膜して防汚膜サンプルを得た。なお、基板としてＢＫ７（屈折率ｎ＝１．５２）を用い、基板ホルダの回転速度（ＲＳ）を３０ｒｐｍとした。

【0121】

防汚膜の成膜については、成膜開始時の基板温度を１００℃とし、成膜条件を以下とした。
・成膜材料：キャノンオプトロン社製の撥油剤（商品名：ＯＦ−ＳＲ、成分名：含フッ素有機珪素化合物）。
・Ｔ３：５００秒（実験例１〜５）。
・Ｔ４：１００秒（実験例１，実験例１−１）、８０秒（実験例２）、２９０秒（実験例３）、２３０秒（実験例４）、３６０秒（実験例５）。

【0122】

なお、実験例４の成膜材料の供給領域（Ａ３）を基板ホルダ１２に対する位置関係で示した様子を図６に示す。また実験例１において、図６に示す、基板ホルダ１２の下面全域に相当する領域Ａ１での各測定点Ａ〜Ｃにおける成膜材料の蒸発物供給の各状態を図８のグラフに示す。
図８に示すように、測定位置によって各測定点での成膜レートが変動していることが理解できる。これは、基板ホルダ１２が回転することによって各軌跡上を移動する各測定点について、測定位置によって蒸発物が付着したり付着しなかったりしていることを意味している。各測定点ごとにレート最大値を示す位置（例えば測定点Ｃでは９０°の位置）に、図６の領域Ａ３に相当する蒸着物付着エリアの中心付近が存在する。

【0123】

実験例１−１における、基板クリーニングに関するイオン照射（イオンビームの部分照射）については、照射開始時の基板温度を１００℃とし、イオン源の条件を以下とした。
・導入ガス種及び導入量：Ｏ_２を５０ｓｃｃｍ。
・イオン加速電圧：１０００Ｖ。
・照射イオン電流：５００ｍＡ。
・Ｔ１：３００秒、Ｔ２：１１０秒。
・基板ホルダの中心から５６０ｍｍオフセットした位置に保持される基板を基準基板としたとき、その基準基板に対する、基板クリーニング時のイオン照射の割合：３５％。

【0124】

実験例１−１における、ニュートラライザの条件は以下とした。
・導入ガス種及び導入量：Ａｒを１０ｓｃｃｍ、
・電子電流：１Ａ。

【0125】

なお、実験例１−１のイオンビームの照射領域（Ａ２）を基板ホルダ１２に対する位置関係で示した様子を図２４に示す。

【0126】

《実験例６》
本例では、図２５に示す成膜装置１ａ（蒸着源３４による成膜材料の供給領域とイオン源（図示省略。ニュートラライザも同様に省略）によるイオンビームの照射領域が基板ホルダ１２の基板セット面の全域である従来の成膜装置。Ｄ１〜Ｄ３及びθ１の各設計値は表１参照）を準備した。この成膜装置１ａを用いて、実験例１〜５と同一条件で成膜して防汚膜サンプルを得た。なお、本例で用いた成膜装置１ａにおいて、成膜材料の供給領域（Ａ３）を基板ホルダ１２に対する位置関係で示した様子を図２６に示す。
・Ｔ３：５００秒、Ｔ４：５００秒。

【0127】

《実験例７，実験例７−１》
各例では、実験例１と同一の成膜装置を準備し、下記条件で、光学フィルタ薄膜サンプルを作製した。光学フィルタ薄膜サンプルは、高屈折率膜と低屈折率膜との２７層からなる短波長透過フィルタ（Short Wave Pass Filter ： SWPF）の多層膜である。基板としてＢＫ７（屈折率ｎ＝１．５２）を用い、基板ホルダの回転速度（ＲＳ）を３０ｒｐｍとした。

【0128】

光学フィルタ薄膜の成膜については、成膜開始時の基板温度を１００℃とし、成膜条件を以下とした。

【0129】

・成膜材料：Ｔａ_２Ｏ_５（高屈折率膜）と、ＳｉＯ_２（低屈折率膜）。
・Ｔａ_２Ｏ_５の成膜速度：０．５ｎｍ／秒。
・Ｔａ_２Ｏ_５蒸発物の、Ｔ３：２２６０秒、Ｔ４：１６２０秒。
・ＳｉＯ_２の成膜速度：１．０ｎｍ／秒。
・ＳｉＯ_２蒸発物の、Ｔ３：１５００秒、Ｔ４：１０７５秒。

【0130】

光学フィルタ薄膜の成膜に際し、アシスト効果を与えるイオン照射については、照射開始時の基板温度を１００℃とし、出力条件を以下とした。
・導入ガス種及び導入量：Ｏ_２を５０ｓｃｃｍ。
・イオン加速電圧：３００Ｖ。
・照射イオン電流：５００ｍＡ。
・Ｔａ_２Ｏ_５成膜時の、Ｔ５：２２６０秒、Ｔ６：７５０秒。
・ＳｉＯ_２成膜時の、Ｔ５：１５００秒、Ｔ６：５００秒。

【0131】

ニュートラライザの条件は以下とした。
・導入ガス種及び導入量：Ａｒを１０ｓｃｃｍ、
・電子電流：１Ａ。

【0132】

実験例７−１における、基板クリーニングに関するイオン照射（イオンビームの部分照射）については、イオン源による出力を以下の条件とした。
・導入ガス種及び導入量：Ｏ_２を５０ｓｃｃｍ。
・イオン加速電圧：３００Ｖ。
・照射イオン電流：５００ｍＡ。
・Ｔ１：３００秒、Ｔ２：１００秒。
・基板ホルダの中心から５６０ｍｍオフセットした位置に保持される基板を基準基板としたとき、その基準基板に対するイオン照射の割合：３５％。

【0133】

実験例７−１における、基板クリーニングに関するニュートラライザの条件は以下とした。
・導入ガス種及び導入量：Ａｒを１０ｓｃｃｍ、
・電子電流：１Ａ。

【0134】

《実験例８》
本例では、実験例６と同様、図２５に示す成膜装置１ａを準備した。この成膜装置１ａを用いて、実験例７と同一条件で成膜して光学フィルタ薄膜サンプルを得た。
・Ｔａ_２Ｏ_５蒸発物の、Ｔ３：２２６０秒、Ｔ４：２２６０秒。
・Ｔａ_２Ｏ_５成膜時の、Ｔ５：２２６０秒、Ｔ６：２２６０秒。
・ＳｉＯ_２蒸発物の、Ｔ３：１５００秒、Ｔ４：１５００秒。
・ＳｉＯ_２成膜時の、Ｔ５：１５００秒、Ｔ６：１５００秒。

【0135】

【表1】

【0136】

《最大擦傷往復回数の評価》
実験例１〜６で得られた防汚膜サンプルの最大擦傷往復回数を測定することによって該サンプルの耐摩耗性を評価した。具体的には、各例の防汚膜サンプルの表面に、１ｃｍ^２のスチールウール＃００００を載せ、１ｋｇ／ｃｍ^２の荷重をかけた状態で、５０ｍｍの直線上を１往復１秒の速さで擦傷試験を行った。この擦傷試験の往復１００回毎に、試験面（防汚膜面）に、油性マジックペン（有機溶媒型マーカー、商品名：マッキー極細、セブラ社製）で線を描き、この有機溶媒型インクによる線を乾燥布で拭き取れる最大擦傷往復回数を測定した。

【0137】

その結果、実験例１サンプルの最大擦傷往復回数は３０００回であった。実験例２〜５についても同様に、最大擦傷往復回数は３０００回であった。これに対し、成膜材料を全面供給して形成した実験例６サンプルの最大擦傷往復回数は１０００回であり、実験例１及び実験例２〜５の各サンプルと比較して耐摩耗性の劣化が確認できた。ただし、「最大擦傷往復回数：１０００回」であっても、十分に耐摩耗性があり、十分に実用に耐えうるものと判断される。
なお、成膜材料の部分供給に先立ち、イオンビームの部分照射によって基板表面をクリーニングして形成した実験例１−１サンプルの最大擦傷往復回数は３５００回であり、実験例１及び実験例２〜５と比較してさらに耐摩耗性が優れていることが確認できた。

【0138】

《水接触角の評価》
実験例１〜６で得られた防汚膜サンプルの水接触角を測定することによって該サンプルの耐摩耗性を評価した。具体的には、各例の防汚膜サンプルの表面に、１ｃｍ^２のスチールウール＃００００を載せ、１ｋｇ／ｃｍ^２の荷重をかけた状態で、５０ｍｍの直線上を１往復１秒の速さで２０００回、擦傷を行った後、ＪＩＳ−Ｒ３２５７のぬれ性試験に準拠した方法で、防汚膜上の水に対する接触角を測定した。より具体的には、試験台に防汚膜サンプルを載置し、擦傷後の防汚膜側に蒸留水を滴下し、静置した状態で水滴の接触角を市販の測定機（ＤＭ５００、協和界面科学社製）を用いて測定した。

【0139】

その結果、実験例１サンプルの水接触角は１０１度であった。実験例２〜５の各サンプルの水接触角は１０１度（実験例２）、９９度（実験例３）、１００度（実験例４）、９８度（実験例５）であった。これに対し、実験例６サンプルの水接触角は５１度であり、実験例１及び実験例２〜５の各サンプルと比較して耐摩耗性の劣化が確認できた。
なお、実験例１−１サンプルの水接触角は１０３度であり、実験例１及び実験例２〜５と比較してさらに耐摩耗性が優れていることが確認できた。

【0140】

《分光特性の評価》
実験例７，７−１，８で得られた光学フィルタ薄膜サンプルの透過分光特性（透過率Ｔ）と反射分光特性（反射率Ｒ）を測定し、その和（Ｒ＋Ｔ）をグラフ化し、特に波長域４５０〜５５０ｎｍでの（Ｒ＋Ｔ）値の平均値をプロット化することによって該サンプルの分光特性を評価した。結果を図２７に示す。
その結果、実験例７及び実験例７−１はいずれも、可視光領域の全般で吸収が確認されなかった。特に４５０ｎｍから５５０ｎｍの波長域での（Ｒ＋Ｔ）値については、実験例７では９９．５％以上であり、薄膜（多層膜）での吸収がほとんどなく、良好な光学特性を持つ薄膜であることが確認できた。実験例７−１では、実験例７の結果以上の９９．８％の値が得られ、極めて良好な光学特性を持つ薄膜を形成できていることが確認できた。
これに対し、実験例８では、可視光領域の全般で一部、吸収が確認された。特に４５０ｎｍから５５０ｎｍの波長域での（Ｒ＋Ｔ）値が９９．１％であり、薄膜（多層膜）での吸収が少し見られ、実験例７及び実験例７−１と比較した場合に光学特性の劣化が確認できた。

【0141】

なお、各実験例での処理形式と評価結果を表２にまとめた。

【0142】

【表2】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】