JP2008275919A - Film-depositing method of antireflection layer provided with antifouling layer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、防汚層を備えた反射防止層の成膜方法及び同成膜を行うための成膜装置に関するものである。 The present invention relates to a method for forming an antireflection layer provided with an antifouling layer and a film forming apparatus for performing the film formation.
従来、液晶表示素子等の光学素子には反射防止膜が設けられ、この反射防止膜上に更にシラン化合物を塗布又は真空蒸着して防汚層を設けるようにしている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、シラン化合物は防汚層としての耐久性を発揮する時間があまり長くないという問題があった。
そこで、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を防汚層として設けることが考えられるが、真空蒸着によりPTFE層を成膜しても、膜の品質に問題があり、また、耐久性に問題があることがわかった。
Conventionally, an optical element such as a liquid crystal display element is provided with an antireflection film, and a silane compound is further applied or vacuum deposited on the antireflection film to provide an antifouling layer (for example, Patent Document 1). .
However, the silane compound has a problem that it does not take a long time to exhibit durability as an antifouling layer.
Therefore, it is conceivable to provide polytetrafluoroethylene (PTFE) as an antifouling layer, but even if the PTFE layer is formed by vacuum deposition, there is a problem in the quality of the film and there is a problem in durability. I understood.
そこで、本発明は、光学素子の反射防止層上に、光学素子の視認性を損なうことなく、耐久性の優れた防汚層を備えた反射防止層の成膜方法及び同成膜を行うための装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for forming an antireflection layer having an antifouling layer having excellent durability on the antireflection layer of the optical element, and the same film formation, without impairing the visibility of the optical element. An object of the present invention is to provide an apparatus.
上記課題を解決すべく、本発明者等は鋭意検討の結果、反射防止層上に厚さ10nm以下のTiN層を成膜すれば光学素子の視認性を損なわずに耐久性の優れた防汚層が得られるという知見に基づき、以下の解決手段を見いだした。
即ち、防汚層を備えた反射防止層の成膜方法は、請求項1に記載の通り、基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ10nm以下のTiN膜を防汚層として積層することを特徴とする。
また、請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の成膜方法において、基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ10nm以下のTiN膜をイオンプレーティング法により防汚層として積層することを特徴とする。
また、請求項3に記載の本発明は、請求項1に記載の成膜方法において、基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ10nm以下のTiN膜を対向ターゲットによりスパッタリングして防汚層として積層することを特徴とする。
また、請求項4に記載の本発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の成膜方法において、前記反射防止層を、Si、Ta、Nb及びTiのうちのいずれか2種をそれぞれ主体とするターゲットを、スパッタリングするとともに酸化した金属酸化層を交互に積層することにより成膜することを特徴とする。
また、本発明の防汚層を備えた反射防止層の成膜装置は、請求項5に記載の通り、真空チャンバ内に、基材をその周面に保持することが可能な回転ドラムと、前記回転ドラムの周面に対向する位置に配置された、金属層を成膜するための少なくとも2つのスパッタリング装置と、前記金属層を酸化するための酸化装置を備えた反射防止層成膜手段と、チャンバ内に前記基材を支持するための基材ホルダと、前記基材にイオンプレーティング法により防汚層を形成するための防汚層成膜手段とを、基材搬送手段により接続し、前記基材搬送手段は、前記反射防止層成膜手段と前記防汚層成膜手段との間において、前記基材を外気と遮断した状態で搬送できるように構成したことを特徴とする。
また、請求項6に記載の本発明は、真空チャンバ内に、基材をその周面に保持することが可能な回転ドラムと、前記回転ドラムの周面に対向する位置に配置された、金属層を成膜するための少なくとも2つのスパッタリング装置と、前記金属層を酸化するための酸化装置を備えた反射防止層成膜手段と、チャンバ内に前記基材を支持するための基材ホルダと、前記基材に対向ターゲットをスパッタリングすることにより防汚層を形成するための防汚層成膜手段とを、基材搬送手段により接続し、前記基材搬送手段は、前記反射防止層成膜手段と前記防汚層成膜手段との間において、前記基材を外気と遮断した状態で搬送できるように構成したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied. As a result, if a TiN layer having a thickness of 10 nm or less is formed on the antireflection layer, the antifouling having excellent durability without impairing the visibility of the optical element. Based on the knowledge that a layer can be obtained, the following solutions were found.
That is, the method for forming an antireflection layer provided with an antifouling layer comprises forming an antireflection layer on a substrate and forming TiN having a thickness of 10 nm or less on the antireflection layer as described in
According to a second aspect of the present invention, in the film forming method according to the first aspect, an antireflection layer is formed on a substrate, and a TiN film having a thickness of 10 nm or less is formed on the antireflection layer. It is characterized by being laminated as an antifouling layer by an ion plating method.
According to a third aspect of the present invention, in the film forming method according to the first aspect, an antireflection layer is formed on a substrate, and a TiN film having a thickness of 10 nm or less is formed on the antireflection layer. It is characterized by being laminated as an antifouling layer by sputtering with a counter target.
Further, the present invention according to claim 4 is the film forming method according to any one of
Moreover, the film formation apparatus for the antireflection layer provided with the antifouling layer of the present invention, as described in
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a rotating drum capable of holding a base material on a peripheral surface thereof in a vacuum chamber, and a metal disposed at a position facing the peripheral surface of the rotating drum. At least two sputtering apparatuses for forming a layer, an antireflection layer forming means provided with an oxidizing apparatus for oxidizing the metal layer, and a substrate holder for supporting the substrate in a chamber; The antifouling layer film forming means for forming the antifouling layer by sputtering the counter target on the base material is connected by the base material conveying means, and the base material conveying means is formed by forming the antireflection layer. It is characterized in that the substrate can be transported in a state of being blocked from outside air between the means and the antifouling layer forming means.
本発明によれば、光学素子の視認性を悪くすることなく、耐久性に優れた防汚層を反射防止層上に形成することができる。 According to the present invention, an antifouling layer having excellent durability can be formed on the antireflection layer without deteriorating the visibility of the optical element.
上記の通り、本発明の防汚層を備えた反射防止層の成膜方法は、基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ10nm以下のTiN膜を防汚層として積層するものである。
前記基材としては、特に制限するものではなく、一例として、ガラスやアクリル等の樹脂製の基材を使用することができる。
As described above, the method for forming an antireflection layer having an antifouling layer according to the present invention comprises forming an antireflection layer on a substrate and preventing a TiN film having a thickness of 10 nm or less on the antireflection layer. It is laminated as a dirty layer.
The substrate is not particularly limited, and as an example, a substrate made of resin such as glass or acrylic can be used.
反射防止膜は、無機材料、有機材料の単層又は多層で構成される。無機材料としては、例えば、Si、Ta、Nb、Ti、Zr、Al、Ce、Mg、Y、Sn等が挙げられ、これらの酸化物を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 The antireflection film is composed of a single layer or multiple layers of an inorganic material or an organic material. Examples of the inorganic material include Si, Ta, Nb, Ti, Zr, Al, Ce, Mg, Y, and Sn. These oxides can be used alone or in combination of two or more. .
無機材料は、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、CVD法、飽和溶液中での化学反応により析出させる方法等により成膜をすることができる。
有機材料は、真空蒸着法の他、スピンコート法、ディップコート法等により成膜することができる。
The inorganic material can be formed by, for example, a vacuum deposition method, an ion plating method, a sputtering method, a CVD method, a method of depositing by a chemical reaction in a saturated solution, or the like.
The organic material can be formed by a vacuum deposition method, a spin coating method, a dip coating method, or the like.
上記した反射防止層が形成された基材に、本発明では、厚さ10nm以下のTiN膜を積層する。これにより、反射防止層を通過する光の透過度の低下を抑えた防汚層を形成することができる。厚さが10nmを超えると、光の透過度が低下するためである。厚さが10nmを超えると、透過率を高めるために反射防止層を設けたにもかかわらず、防汚層により透過率を低めることになるからである。
TiN膜を積層する方法については特に制限はないが、イオンプレーティング法又は対向ターゲットをスパッタリングすることが好ましい。イオンプレーティングの特徴としては、密着性がよく、ピンホールが少ないため強固な膜が形成される。また高融点金属の反応性が行える。また、対向ターゲットによれば、反射防止層にダメージを与えずに防汚層を成膜することができるからである。対向ターゲットによる場合、ターゲットをTiとし、成膜圧力を0.05Pa〜1.0Pa程度(導入ガスはArとN2。比率は1:1〜1:2)
In the present invention, a TiN film having a thickness of 10 nm or less is laminated on the base material on which the antireflection layer is formed. Thereby, the antifouling layer which suppressed the fall of the transmittance | permeability of the light which passes an antireflection layer can be formed. This is because when the thickness exceeds 10 nm, the light transmittance decreases. This is because if the thickness exceeds 10 nm, the antifouling layer lowers the transmittance even though an antireflection layer is provided to increase the transmittance.
The method of laminating the TiN film is not particularly limited, but it is preferable to use an ion plating method or sputtering an opposing target. As a feature of ion plating, a strong film is formed because of good adhesion and few pinholes. Moreover, the reactivity of a refractory metal can be performed. Further, according to the facing target, the antifouling layer can be formed without damaging the antireflection layer. In the case of using an opposing target, the target is Ti, and the film forming pressure is about 0.05 Pa to 1.0 Pa (the introduced gas is Ar and N 2, the ratio is 1: 1 to 1: 2).
また、防汚層は、Si、Ta、Nb及びTiのうちのいずれか2種をそれぞれ主体とするターゲットを、スパッタリングするとともに酸化した金属酸化層を交互に積層することにより形成された反射防止層上に形成することが好ましい。 Further, the antifouling layer is formed by alternately stacking oxidized metal oxide layers by sputtering a target mainly composed of any two of Si, Ta, Nb and Ti. It is preferable to form on top.
次に、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図1に示す装置では、反射防止層成膜手段1、防汚層成膜手段2及び基材搬送手段3から構成された装置であり、同図(a)はその平面図、同図(b)は正面図である。
反射防止層成膜手段1は、真空チャンバ4、その略中央部に設けられた回転自在の円筒ドラム5、ターゲット6をスパッタリングするための第1のスパッタリング装置7、酸化プラズマ源やイオンガン等の酸化源を備えた酸化装置8、他のターゲット9をスパッタリングするための第2のスパッタリング装置10を備えている。尚、円筒ドラム5の周面には、基材11を支持するための基材ホルダ12が設けられている。
第1のスパッタリング装置7は、スパッタリングカソード13、AC電源14、ポンプ等を備えたAr等の反応ガス導入系15及びターゲット6と基材11間を遮断可能に構成されたシャッター16を備えている。
第2のスパッタリング装置10は、スパッタリングカソード17、AC電源18及びポンプ等を備えたAr等の反応ガス導入19系及びターゲット9と基材11間を遮断可能に構成されたシャッター20を備えている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The apparatus shown in FIG. 1 is an apparatus composed of an antireflection layer film forming means 1, an antifouling layer film forming means 2, and a base material conveying means 3. FIG. 1 (a) is a plan view thereof, and FIG. ) Is a front view.
The antireflection layer film forming means 1 includes a vacuum chamber 4, a rotatable
The
The second sputtering
前記反射防止層成膜手段1に隣接して、防汚層成膜手段2が設けられる。防汚層成膜手段2には、図2に示されるように、坩堝25とホローカソード26と、その近傍にArガスを導入するためのガス導入系27を備えたイオンプレーティング装置が設けられており、坩堝25の上方に基材11が配置されるように構成されている。
An antifouling layer film forming means 2 is provided adjacent to the antireflection layer film forming means 1. As shown in FIG. 2, the antifouling layer
そして、反射防止層成膜手段1と、防汚層成膜手段2とは、それぞれ、基材搬送手段3により接続される。この基材搬送手段3は、基材11、或いは、基材11を基材ホルダ12とともに、外気と遮断した状態で搬送できるようにトンネル状に構成される。また、図示した基材搬送手段3の途中には、反射防止層成膜手段1の真空チャンバ4内、防汚層成膜手段2のチャンバ21内から基材11等を取り出すことができるようにロボットアーム(図示しない)を設けた室22が設けられている。更に、前記室22には、外から基材11を出し入れ可能とするための仕込み取り出し室23が接続される。
The antireflection layer
上記装置の構成において、まず、反射防止層成膜手段1の円筒ドラム5に基材11を取り付け、所定の圧力となるまで真空排気を行う。
次に、円筒ドラム5を回転させ、第1のスパッタリング装置7により、反応ガス導入系15から反応ガスを導入し、シャッター16を開き、単原子層程度の金属ターゲットをスパッタリングし、酸化装置8により酸化し、第2のスパッタリング装置10において同様に単原子層程度の金属ターゲットをスパッタリングして、酸化装置8により酸化し、基材11上に金属酸化膜の積層体を反射防止層として形成する。
反射防止層が成膜された基材11は、前記ロボットアームにより、基材11単独又は基材ホルダ12とともに、防汚層成膜手段のチャンバ21内に搬送し、イオンプレーティング法又は対向ターゲットをスパッタリングすることにより、基材11にTiN膜を成膜する。
以上の装置の構成により、反射防止層を成膜してから、その表面を汚染することなく防汚層が成膜できるため、高速に反射防止層及び防汚層の成膜が可能となる。
また、前記基材11の搬送経路は、不活性ガス雰囲気下とすることが好ましく、真空雰囲気下とすることがより好ましい。反射防止層の成膜後に、いったん大気に戻して、次いで防汚層の成膜を行なった場合と、本願発明の反射防止層を成膜して直ちに真空搬送し、防汚層の成膜を行なった場合とを比較すると、防汚層の均一性と緻密性に優れていること判明したためである。これは、成膜直後の反射防止層表面は化学的に活性な結合に寄与しないダングリングボンドが存在し、防汚層が島状に成長することを抑えられるためと推察される。
In the configuration of the above apparatus, first, the
Next, the
The
With the above apparatus configuration, after the antireflection layer is formed, the antifouling layer can be formed without contaminating the surface thereof, so that the antireflection layer and the antifouling layer can be formed at high speed.
Moreover, it is preferable that the conveyance path | route of the said
前記防汚層成膜手段2は、イオンプレーティング法によるものを説明したが、図3に示すように、対向して設けられた2枚のターゲット28,28と、その背面に設けられた磁石29,29と、ガス導入系と、各ターゲット28,28に対して垂直方向の位置に基材11を設けるようにして構成された対向ターゲットによるスパッタリング装置を代わりに設けるようにしてもよい。
The antifouling layer
尚、上記実施の形態における成膜時の条件としては、特に制限するものではないが、例えば、真空チャンバ1内の真空度は1×10−5Pa〜1×10−3Pa、円筒ドラム5の回転速度は、101rpm〜250rpmの範囲において行うことができる。
また、第1のスパッタリング装置7及び第2のスパッタリング装置10におけるスパッタリングの条件についても、同様に特に制限するものではないが、例えば、電圧を200V〜800V程度の範囲において行うことができる。
The film forming conditions in the above embodiment are not particularly limited. For example, the degree of vacuum in the
Similarly, the sputtering conditions in the
1 反射防止層成膜手段
2 防汚層成膜手段
3 基材搬送手段
4 真空チャンバ
5 円筒ドラム
6 ターゲット
7 第1のスパッタリング装置
8 酸化装置
9 他のターゲット
10 第2のスパッタリング装置
11 基材
12 基材ホルダ
13 スパッタリングカソード
14 AC電源
15 反応ガス導入系
16 シャッター
17 スパッタリングカソード
18 AC電源
19 反応ガス導入系
20 シャッター
21 チャンバ
22 室
23 仕込み取り出し室
24 原料ガス導入装置
25 坩堝
26 ホローカソード
27 ガス導入系
28 ターゲット
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