CN101495665B - 真空成膜装置以及真空成膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的真空成膜装置(100)具备内部能够减压的真空槽(20)、在真空槽(20)内支持基板(11)的基板托架(12)、对基板托架(12)施加偏压的偏置电源(V1)、在真空槽内，配置在银中添加铋的反射膜用的材料的材料支架(15)、以及从材料支架(15)向基板放出材料，同时在材料放出时使所述材料离子化的材料放出手段，基于偏压使离子化的材料的动能增加，以在基板上堆积材料构成的反射膜，反射膜的反射率基于偏压以及铋的添加量进行调整。

Description

真空成膜装置以及真空成膜方法
技术领域
本发明涉及真空成膜装置以及真空成膜方法，更详细地说，涉及利用真空成膜装置改善在基板上堆积的反射膜的特性的技术。
背景技术
随着光磁盘等记录媒体和灯的反射器等光学零件的高性能化，对这些作为基本功能膜的反射膜的要求也严格起来了。因此，希望开发研究出反射率高，耐受不良的环境条件的性能优异的经济上合适的产品。
虽然作为反射膜材料的银(Ag)，是在可见光区域反射率最高的材料，但是存在着在高温、高湿度的环境条件下变黄、变白混浊，由于环境条件劣化造成反射率下降的缺点。作为应对该缺点的对策，在银中添加铋(Bi)、铜(Cu)、和钕(Nd)等，被认为能够改善耐受不良环境条件的性能，但是银中添加这样的添加物后堆积在基板上的反射膜的初始反射率与纯粹的银(以下简称“纯Ag”)构成的反射膜的初始反射率相比大幅度下降。
因此尝试通过适当调整银与添加物的合金材料中的添加物的添加量(浓度)，用溅射装置将银与添加物的合金材料堆积于基板上，以此改善基板上的溅射膜(反射膜)的初始反射率和对不良环境条件的耐受能力(参照例如作为已有技术例的专利文献1和非专利文献1)。
专利文献1：特开2005-15893号公报(表3)
非专利文献1：神户制钢技报Vol.55、No.1(Apr.2005)P17～P20
发明内容
在非专利文献1中，记载了利用在银中添加的铋等的添加量，可以调整银和铋的合金(以下简称“Ag/Bi合金”)构成的反射膜的初始反射率的技术。但是，在现实上，该神户制钢技报中记载的任何数据都不能够得到在可见光波长的全部区域能够达到与纯Ag构成的反射膜大致相同的水平的初始反射率的Ag/Bi合金反射膜(参照例如非专利文献1的图3)。
在专利文献1，通过减少在银中添加的铋的添加量，使Ag/Bi合金反射膜的初始反射率显示出接近纯Ag构成的反射膜的反射率的数据。例如在该专利文献1的公报的表3，记载有通过将铋的添加量调整为0.01原子％得到的与纯Ag构成的反射膜的反射率(在波长405nm为90.8％)大致同等水平的Ag/Bi合金反射膜的反射率(在波长405nm为90.1％)。
该专利文献1记载的反射率是指相对反射率还是绝对反射率，测定反射率时入射光的角度如何设定，从专利文献1记载的内容中无法直接了解。但是只要把该反射率(在波长405nm为90.1％)的数值看作45°绝对反射率，纯Ag构成的反射膜在波长400nm的初始的45°绝对反射率，根据本发明的发明人等的实验结果，大致为95％左右，因此专利文献1所述的Ag/Bi合金的反射膜没有得到足够水平的反射率。而且在Bi的添加量为0.01原子％的低添加水平的情况下，反射膜是否能够得到合适的耐受不良环境条件的性能还是一个疑问。
本发明是鉴于这样的情况而作出的，其目的在于提供能够达到与纯Ag构成的反射膜大致相同水平的初始反射率，而且能够在基板上堆积在银中添加铋的材料构成的耐受不良环境条件的性能优异的反射膜的真空成膜装置和真空成膜方法。
可以认为，已有技术的例子中记载的Ag/Bi合金反射膜的反射率改善技术中，漏掉了影响Ag/Bi合金反射膜的反射率是否良好的，真空堆积过程中的重要工艺参数。例如作为真空成膜装置，如果假定是离子镀装置，则被漏掉的参数中，有在基板上堆积作为基板上的反射膜的要素的离子化的材料时，增加其动能的功能的基板托架上施加用的偏压。
因此，本发明是基于这样的见解导出的，本发明的真空成膜装置，具备内部能够减压的真空槽、在所述真空槽内支持基板的基板托架、对所述基板托架施加规定的偏压的偏置电源、在所述真空槽内，配置在银中添加铋的反射膜用的材料的材料支架、以及从所述材料支架向基板放出所述材料，同时在所述材料放出时使所述材料离子化的材料放出单元，基于所述偏压使所述离子化的材料的动能增加，以在所述基板上堆积所述材料构成的反射膜，所述反射膜的反射率基于所述偏压以及所述铋的添加量进行调整。
这样，通过适当调整偏压以及适当调整在银中添加铋的反射膜用的材料的铋的添加量，能够在基板上堆积可达到与纯Ag构成的反射膜大致相同水平的初始反射率，而且由该材料构成的耐受环境条件的性能优异的反射膜。
还有，在这里，也可以所述材料支架是贮存所述材料的炉床(hearth)，所述材料放出单元具有发射对所述炉床内的所述材料进行加热，使其蒸发的电子束，同时利用由所述电子束生成的等离子体，使蒸发的所述材料离子化的等离子枪。
借助于此，能够达到与纯Ag构成的反射膜大致同等水平的初始反射率，而且能够得到可在基板上形成由该材料构成的耐受环境条件的性能优异的反射膜的，使用等离子体枪的离子镀装置。
又可以所述真空槽接地时的所述偏压的绝对值调整为50V以上、70V以下。
这样能够得到在整个可见光波长区域，高温和高湿度环境引起的反射率变化量为规定的水平以下的反射膜。
又可以将所述铋的添加量调整为大约0.5重量％。
这样，在将偏压设定为0V的情况下，能够得到在整个可见光波长区域高温和高湿度环境引起的反射率变化量达到1.0％以下的反射膜。
本发明的真空成膜方法，在真空槽内的基板托架上配置基板，在所述真空槽内的材料支架上配置在银中添加铋的反射膜用的材料，使真空槽内部减压，在所述基板托架上施加偏压，向所述基板放出所述材料时，使所述材料离子化，以基于所述偏压使所述材料的动能增加，在所述基板上堆积所述材料构成的反射膜，基于所述偏压和所述铋的浓度调整所述反射膜的反射率。
通过这样适当调整偏压以及适当调整在银中添加铋的反射膜用的材料的铋的添加量，能够在基板上堆积可达到与纯Ag构成的反射膜大致相同水平的初始反射率，而且由该材料构成的耐受环境条件的性能优异的反射膜。
又可以将使所述真空槽接地时所述偏压的绝对值调整为50V以上、70V以下。
这样能够得到在整个可见光波长区域，高温和高湿度环境引起的反射率变化量为规定的水平以下的反射膜。
又可以将所述铋的添加量调整为大约0.5重量％。
这样，在将偏压设定为0V的情况下，能够得到在整个可见光波长区域高温和高湿度环境引起的反射率变化量达到1.0％以下的反射膜。
本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点从参照附图对下述理想的实施形态进行的详细说明中能够清楚了解到。
如果采用本发明，能够达到与纯Ag构成的反射膜大致同等水平的初始反射率，而且能够得到可在基板上堆积由该在银中添加铋的材料构成的耐受环境条件的性能优异的反射膜的，真空成膜装置和真空成膜方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施形态的真空成膜装置的内部的一个结构例的结构图。
图2是表示在可见光波长区域，将Ag/Bi材料构成的反射膜的初始反射率与纯Ag构成的反射膜的反射率进行比较的曲线图。
图3是表示在可见光波长区域，将Ag/Bi材料构成的反射膜的初始反射率与纯Ag构成的反射膜的反射率进行比较的曲线图。
图4是表示在可见光波长区域，Ag/Bi(1.82重量％)反射膜的高温和高湿度环境引起的反射率变化量与基板托架上施加的基板偏压之间的相关关系的直方图。
图5是表示在可见光波长区域，将基板偏压设定为0V的情况下的Ag/Bi材料构成的反射膜的，高温和高湿度环境引起的反射率变化量与铋浓度之间的相关关系的直方图。
图6表示利用扫描电子显微镜(FE-SEM)得到的反射膜表面的观察结果。
图7表示评价反射膜的45°绝对反射率的分光光度计的测定原理。
符号说明
11    硅基板
12    基板托架
13    Ag/Bi材料
15    炉床(hearth)
17    等离子体枪
18    永久磁体
19    盖构件
20    真空槽
20a   排气孔
20b   电子束通过孔
20e   内部
100   真空成膜装置
V1    偏置DC电源
V2    枪DC电源
具体实施方式
下面参照附图对本发明的最佳实施形态进行说明。
图1是表示本发明的实施形态的真空成膜装置的内部的一个结构例的结构图。
在图1中，表示出将硅基板11输送进出用的门(未图示)打开，将基板11设定于基板托架12上，将用于在硅基板11上蒸镀的光学反射膜(金属薄膜)的材料13设定于炉床15(材料支架)上的状态下的真空成膜装置100的内部状况。
作为在这里的真空成膜工艺用的材料13，如上所述，从确保可见光区域的高初始反射率同时确保耐受环境条件的基本性能的考虑，以及材料13容易获得性和经济性的考虑出发，选定在银(Ag)中添加适当浓度的铋(Bi)形成的Ag/Bi材料13(例如Ag和Bi的合金材料)。
真空成膜装置100(在这里是离子镀装置)如图1所示，具有接地状态的真空槽20。该真空槽20的内部20e可以利用设置于真空槽20下方右侧壁的排气孔20a上连接的真空排气装置(未图示)减压。还有，真空槽内部20e能够到达的真空度大约为1×10-3Pa，真空成膜工艺中的真空槽内部20e的真空度大约为2×10-2Pa(通过引入氩气(Ar)，使压力上升)。
在真空槽内部20e上方配设从硅基板11背面对硅基板11加以支持的导电性的基板托架12。搭载该硅基板11的基板托架12连接于能够设定至少0V～数百V范围的直流(DC)电压的偏置DC电源V1的负电压侧端子上。还有，偏置DC电源V1的正电压端子一侧接地。如下所述，借助于此，使得从炉床15蒸发的带正电(离子化)的蒸镀用的粒子在负DC电压(相当于下述基板偏压Bias)的作用下向硅基板11加速。还有，在本实施形态中，硅基板的温度没有受到控制。
在真空槽10的内部20e的下方，配设贮存Ag/Bi材料13的炉床15和材料放出单元。材料放出单元由将硅基板11蒸镀用的Ag/Bi材料13的粒子向位于其上方的硅基板11放出，在该粒子放出时使该粒子离子化的各种设备构成。例如这种材料放出单元具备配设于真空槽20的左侧壁的电子束通过用孔20b，向真空槽20内放出大电流电子束E的等离子体枪17、对等离子体枪17提供规定电力的枪DC电源V2、以及配置于炉床15的背面，使电子束E的方向大约弯曲90°以将该电子束E引向炉床15内的永久磁体18。
等离子体枪17具有引导放电气体(氩气)的可减压的放电空间(未图示)。在该放电空间的适当场所，配设形成并维持电子和Ar+离子构成的高密度氩气放电等离子体用的阴极(未图示)以及中间电极(未图示)。又在放电空间外的适当地方配设将大电流电子引出到真空槽20内用的电磁空心线圈(未图示)。
枪DC电源V2的一个端子(负电压侧)连接于等离子体枪17的阴极上，枪DC电源V2的另一端子(正电压侧)通过具有适当导电性的盖构件19连接于作为阳极的炉床15。借助于此，等离子体枪17形成能够利用基于枪DC电源V2的电压的放电，将电子束E从阴极引向炉床15的结构。然后，利用该电子束E的能量加热炉床15中的Ag/Bi材料13使其蒸发。蒸发的Ag/Bi材料13的颗粒在向硅基板11飞散的过程中的，由电子束E在炉床15近旁生成的等离子体区域，发生电子剥离，形成正离子。借助于此，该颗粒动能增加，倚靠上述偏置DC电源V1，向施加负DC电压的基板托架12加速，其结果是，在硅基板11上能够堆积致密的蒸镀膜。又，对该基板托架12施加负DC电压，如下面所详述，在将Ag/Bi材料13作为光学反射膜材料使用的情况下，对决定反射膜的反射特性有重要的作用。
这样能够在利用电子束E对放入炉床15的Ag/Bi材料13进行加热使其蒸发的同时，用电子束E产生的等离子体高效率地使蒸发的颗粒离子化。
<关于反射膜的初始反射率特性的评价>
下面说明在与对基板托架12施加用的负DC电压、即基板偏压Bias的关系上验证蒸镀Ag/Bi材料13的反射膜的初始反射率特性的结果。
图2和图3是在可见光波长区域将Ag/Bi材料构成的反射膜的初始反射率与纯Ag构成的反射膜的反射率进行比较的曲线图。
在图2中，以横轴表示反射光的“波长”，纵轴表示“45°绝对反射率”，表示在将基板偏压Bias设定为0V的状态下，各种反射膜的这两个因素之间的关系。图2的反射膜选定利用真空成膜装置100(参照图1)，用纯Ag蒸镀得到的反射膜(以下简称纯Ag反射膜)、用添加大约1.82重量百分比(以下将重量百分比简称为wt％)的浓度的铋的市售的将Ag和Bi形成合金的材料利用真空成膜装置100蒸镀得到的反射膜(以下简称Ag/Bi(1.82wt％)反射膜)、以及将放入炉床15(参照图1)的银粒和铋粒物理混合，调整为Bi重量比大约为1wt％的浓度的混合材料，用该混合材料利用真空成膜装置100蒸镀得到的反射膜(以下简称Ag/Bi(1wt％)反射膜)。
在图3中，横轴表示反射光的“波长”，纵轴表示“45°绝对反射率”，与基板偏压Bias为参数，将对于上述Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的两者的关系曲线与纯Ag反射膜的该曲线相比。图3的基板偏压Bias(绝对值)选定为，|Bias|＝0V、30V、70V、100V的电压。
首先参照图7对图2和图3的纵轴的“45°绝对反射率”的测定原理进行说明。
图7表示评价反射膜的45°绝对反射率的分光光度计(株式会社日立高技术制造的型号为“日立分光光度计U-4100”)的测定原理。还有，在这里，具有作为测定器的选件的45°正反射附属装置以及偏振片，该分光光度计的详细情况的说明省略。
作为反射膜的反射率，也指试样的反射光强度与基准反射镜的反射光强度之比的相对反射率，但是用该分光光度计可以测定反射膜的绝对反射率。借助于此，能够对反射膜的反射率进行高精度测定。
在图7中，首先，在没有设定试样的状态下，从光源L发射光，使借助于滤光镜F分光为规定的波长(例如400nm)的光线通过反射镜M1和反射镜M2的光路(参照图7的实线)后，测定该光的强度，这样一来，就能够测定反射镜M1、M2的基线。
接着，在设定试样的状态下使反射镜M1的位置向反射镜M1’的位置移动，使反射镜M2旋转到反射镜M2’的位置。然后，在使上述分光后的光线通过反射镜M1’和反射镜M2’的光路(参照图7的虚线)后，测定该光线的强度。
这两个光路如果都使对入射的反射镜M1、M1’、M2、M2’入射光角度和光路长度相等，就能够测定试样的绝对反射率。还有，绝对反射率的测定通过适当改变经过分光的光线的入射角度θ进行，在本实施形态中，评价入射光角度θ采用45°的45°绝对反射率。
根据图2可以确认，在全部可见光波长领域，Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的初始反射率(参照图2的二点锁线)以及Ag/Bi(1wt％)反射膜的初始反射率(参照图2的虚线)两者都比纯Ag反射膜的初始反射率(参照图2的实线)差。例如波长400nm的纯Ag反射膜的初始反射率大约为94.8％，而波长400nm的Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的初始反射率大约为90.7％，而波长400nm的Ag/Bi(1wt％)反射膜的初始反射率大约为91.6％。
从图3可知，在全部可见光波长区域，基板偏压Bias(绝对值)改变为0V(参照图3的实线)、30V(参照图3的长点线)、70V(参照图3的一点锁线)、以及100V(参照图3的二点锁线)的情况下的Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的初始反射率随着基板偏压Bias(绝对值)的增加，逐渐接近纯Ag反射膜的反射率(图3的短点线)。例如对于波长400nm来说，纯Ag反射膜的初始反射率大约为94.8％，而基板偏压Bias为0V的Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的初始反射率大约为90.7％，该偏压Bias设定为30V时，该初始反射率为大约94.3％，该偏压Bias设定为70V时，该初始反射率为大约94.3％，该偏压Bias设定为100V时该初始反射率大约为94.8％。
可以得出这样的见解，即通过这样施加基板偏压Bias，能够改善Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的初始反射率，而且从改善反射膜的初始反射率的观点考虑，可以认为基板偏压Bias的最佳范围(绝对值)为30V以上。借助于此，能够得到在可见光波长(例如400nm～850nm)的全部区域，反射膜的初始反射率(45°绝对反射率)达到与纯Ag反射膜的反射率大致相等水平的94％以上的Ag/Bi(1.82wt％)反射膜。
还有，从证实由于基板偏压Bias的施加反射膜的初始反射率得到改善的效果的考虑出发，对这样的基板偏压Bias与该反射膜的表面性能以及厚度方向的膜构造的关系进行验证。验证结果将在下面叙述。
<关于反射膜耐受环境条件的性能的评价>
下面说明在与基板偏压Bias以及反射膜的铋浓度的关系上，对高温以及高湿的环境对反射膜的反射率的影响进行验证的结果。
图4是表示在可见光波长区域(例如从蓝色：400nm附近的波长带到红色：大约800nm附近的波长带)，Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的高温和高湿度环境引起的反射率变化量(纵轴)与基板托架上施加的基板偏压(横轴)之间的相互关系的直方图。
图4的横轴的基板偏压Bias(绝对值)选定为|Bias|＝0V、|Bias|＝10V、30V、50V、70V的电压。
图5是表示在可见光波长区域将基板偏压设定为0V的情况下Ag/Bi材料构成的反射膜的高温和高湿度环境引起的反射率变化量(纵轴)与铋浓度(添加量：横轴)之间的相互关系的直方图。还有，对放入炉床15(参照图1)的Ag颗粒与Bi颗粒进行物理混合，以此调整Bi的重量比。在这里，选定完全不含Bi的纯Ag反射膜、铋浓度调整为0.1wt％的反射膜、铋浓度调整为0.5wt％的反射膜、铋浓度调整为1.0wt％的反射膜、以及铋浓度调整为2.0wt％的反射膜。
又，作为测定对象的反射膜在曝露于温度85℃和相对湿度90％的高温高湿度气氛中24小时后，被测定该反射膜的45°反射率。因此图4和图5的纵轴所示的反射率变化量是指从反射膜的初始反射率减去曝露于上述高温和高湿度环境后的反射膜的反射率得到的差值除以该反射膜的初始反射率得到的值(百分率)。因此，意味着该反射率变化量越小(越接近于0)，在高温和高湿度环境中曝露的反射膜的反射率劣化程度越低，反射膜的耐环境性能优异。
从图4可知，高温和高湿度环境引起的Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的反射率变化量因基板偏压Bias(绝对值)而变化。例如，波长400nm的反射膜的反射率变化量在|Bias|＝0V大约为2.9％，在|Bias|＝10V大约为4.4％，在|Bias|＝30V大约为2.3％，在|Bias|＝50V大约为2.5％，以及在|Bias|＝70V大约为0.3％。又，波长600nm的反射膜的反射率变化量在|Bias|＝0V大约为2.7％，在|Bias|＝10V大约为2.0％，在|Bias|＝30V大约为1.4％，在|Bias|＝50V大约为0.4％，以及在|Bias|＝70V大约为0.6％。又，波长800nm的反射膜的反射率变化量在|Bias|＝0V大约为1.4％，在|Bias|＝10V大约为1.8％，在|Bias|＝30V大约为1.3％，在|Bias|＝50V大约为0.1％，以及在|Bias|＝70V大约为0.6％。
根据上述结果，可以认为，从使高温和高湿度环境造成的反射膜的反射率变化量减少的考虑出发，基板偏压Bias的合适的范围(绝对值)存在于50V以上70V以下。
借助于此，可以得到在可见光波长的全部区域高温和高湿度环境造成的反射率变化量在1.0％以下(|Bias|＝70V的情况下)的Ag/Bi(1.82wt％)反射膜。
从图5可知，高温和高湿度环境引起的Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的反射率变化量随着铋浓度而变化。例如波长400nm的反射膜的反射率变化量在0wt％铋浓度的情况下大约为2.2％，在0.1wt％铋浓度的情况下大约为1.0％，在0.5wt％铋浓度的情况下大约为0.1％，在1.0wt％铋浓度的情况下大约为1.1％，以及在2.0wt％铋浓度的情况下大约为3.1％。又，波长600nm的反射膜的反射膜变化量，在0wt％铋浓度的情况下大约为1.0％，在0.1wt％铋浓度的情况下大约为1.4％，在0.5wt％铋浓度的情况下大约为0.05％，在1.0wt％铋浓度的情况下大约为0.4％，以及在2.0wt％铋浓度的情况下大约为1.6％。又，波长800nm的反射膜的反射膜变化量，在0wt％铋浓度的情况下大约为0.9％，在0.1wt％铋浓度的情况下大约为0.7％，在0.5wt％铋浓度的情况下大约为0.05％，在1.0wt％铋浓度的情况下大约为0.6％，以及在2.0wt％铋浓度的情况下大约为1.2％。
根据上述结果，从减少高温和高湿度环境引起的反射膜反射率变化量的观点考虑，铋浓度的最佳数值为0.5wt％左右。借助于此，在将基板偏压Bias设定为0V的情况下，可以得到在可见光波长的全部区域高温和高湿度环境造成的反射率变化量在1.0％以下的Ag/Bi(0.5wt％)反射膜。
如上所述，可以认为通过将基板偏压Bias设定为50V以上、70V以下，同时将Bi浓度设定为0.5wt％，能够形成可以使高温和高湿度环境造成的反射膜的反射率变化量减小的最佳反射膜。
<基板偏压Bias以及Bi浓度与反射膜的表面性能之间的关系>
下面对根据反射膜的表面性能对反射率的影响，验证基板偏压Bias以及反射膜中的Bi浓度与反射膜的表面性能之间的关系的结果进行说明。
图6表示利用扫描电子显微镜(FE-SEM)观察反射膜表面的结果。图6表示将基板偏压Bias(绝对值)设定为0V、30V、70V的情况下的，纯Ag反射膜、Ag/Bi(1wt％)反射膜、Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的表面照片。
根据图6可知，Ag/Bi(1wt％)反射膜以及Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的表面的颗粒直径比纯Ag反射膜的颗粒直径小。而且估计这种情况是使得图2所示的Ag/Bi(1wt％)反射膜和Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的初始反射率比纯Ag反射膜的初始反射率差的原因之一。
又，从图6可以理解，Ag/Bi(1wt％)反射膜和Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的颗粒直径随着基板偏压(绝对值)的增加，变得比纯Ag反射膜颗粒的直径大。而且，可以认为这件事情成为证实由于施加基板偏压Bias，使图3所示的Ag/Bi(1wt％)反射膜和Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的初始反射率逐渐接近纯Ag反射膜的初始反射率这一效果的数据。
<基板偏压Bias以及Bi浓度与反射膜的膜结构之间的关系>
下面对基板偏压Bias以及反射膜中的Bi浓度与反射膜的膜结构之间的关系的验证结果进行说明。
作为反射膜的膜结构，反射膜中的厚度方向的铋浓度分布利用下面的表1所示的测定条件，用X射线光电子分光法(XPS)进行分析。又，反射膜中的含铋膜的厚度测定利用下面表2所示的测定条件，用卢瑟福(ラザフオ一ド)背散射法(RBS)进行分析。还有，纯Ag反射膜、Ag/Bi(1wt％)反射膜和Ag/Bi(1.82wt％)反射膜被选择为XPS分析和RBS分析的测定对象。又，分别将这些反射膜蒸镀于硅基板11时，基板偏压Bias(绝对值)选定为|Bias|＝0V、30V、100V电压。
表1 XPS的测定条件
Figure GSB00000394357600101
表2 RBS的测定条件
  项目   参数
  入射离子的能量   2300KeV
  离子的种类   He+
  散射角   170、120度
  试样电流   20nA
  照射量   20μC
下面叙述利用XPS和RBS方法得到的反射膜的分析结果。
首先，确认XPS分析和RBS分析都不检测纯Ag反射膜中的Bi。
接着，在|Bias|＝0V的电压，检测出在Ag/Bi(1wt％)反射膜的最上表面，作为厚度大约0.2nm的三氧化二铋层(Bi2O3层)，检测出大约3.1原子％浓度的铋，在Ag/Bi(1wt％)反射膜与硅基板11的界面上，作为厚度大约0.25nm的金属铋浓缩层，检测出大约0.3原子％浓度的铋。还有，三氧化二铋层和金属铋浓缩层的厚度，为根据利用RBS方法检测出的铋的面密度(体积密度×厚度)，用公知的文献中记载的体积密度利用模拟导出的推定值。
又，在|Bias|＝0V的电压，Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的最上表面，作为厚度大约0.32nm的三氧化二铋层，检测大约5.3原子％浓度的铋，在Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的与硅基板11的界面上，作为厚度大约0.26nm的金属铋浓缩层，检测出大约0.9原子％浓度的铋。
又，在|Bias|＝30V的电压，在Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的最上表面，作为厚度大约0.2nm的三氧化二铋层，检测出大约3.6原子％浓度的铋，在Ag/Bi(1.82wt％)反射膜与硅基板11的界面上，作为厚度大约1.45nm的金属铋浓缩层，检测出大约3.1原子％浓度的铋。
而且，在|Bias|＝100V的电压，在Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的最上表面，作为厚度大约0.04nm的三氧化二铋层，检测出大约0.8原子％浓度的铋，在Ag/Bi(1.82wt％)反射膜与硅基板11的界面上，作为金属铋浓缩层(但是厚度不能测定)，检测出大约0.8原子％浓度的铋。
如果将上面所述的分析结果加以概括，Ag/Bi(1wt％)反射膜和Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的最上表面和与硅基板11的界面上可以确认有铋浓缩的浓缩层，而且可知这些层的铋浓度和厚度随着基板偏压Bias而变化。例如从上述分析结果可以如下所述理解，即如果基板偏压Bias依序增加，为|Bias|＝0V、30V、100V，则在Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的最上表面上存在的三氧化二铋层中的铋浓度依序减少，大约为5.3原子％浓度、约3.6原子％浓度、约0.8原子％浓度，其厚度依序减少，为约0.32nm、约0.2nm、约0.04nm。该三氧化二铋层作为势垒层对反射膜的耐受环境性能的改善有所贡献，但反之可以推断，如果三氧化二铋层的膜厚过大，则会造成反射膜的初始反射率下降，造成不良影响。因此考虑通过对基板偏压Bias的适当控制以发挥改善Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的初始反射率的效果。同样可以认为，通过适当控制基板偏压Bias，能够发挥对Ag/Bi(1.82wt％)反射膜的反射率变化量的控制效果。
如上所述，如果采用本实施形态的真空成膜装置和真空成膜方法，通过适当调整基板偏压Bias和Ag/Bi材料13的铋浓度，能够达到与纯Ag构成的反射膜大致相同水平的初始反射率，而且能够在硅基板11上堆积Ag/Bi材料13构成的耐受环境性能优异的反射膜。
特别是通过将基板偏压Bias设定在50V以上、70V以下范围并且把Ag/Bi材料13的铋浓度设定在0.5wt％附近，能够得到在可见光波长的全部区域反射膜的初始反射率(45°绝对反射率)达到纯Ag反射膜的反射率大约同等水平、即达到其94％以上的反射膜，以及高温以及高湿度环境造成的反射率变化量在1％以下的适合的反射膜。
还有，迄今为止，作为真空成膜装置100，示例以在硅基板11上加速Ag/Bi材料13的颗粒后蒸镀的离子镀装置，但是本技术除了这样的离子镀装置以外，也可以适用于例如溅射装置。
根据上面所述，对于本领域普通技术人员来说，本发明的许多改进和其他实施形态是显而易见的。从而上述说明只应该解释为示例，是为了向本领域普通技术人员教导本发明的最佳实施形态而提供的。在不脱离本发明的精神的情况下，其结构和/或功能的细节可以有实质性的改变。
工业应用性
本发明的真空成膜装置可以达到与纯Ag构成的反射膜大致相同水平的初始反射率，而且作为能够将由在银中添加铋的材料构成的耐环境性能优异的反射膜堆积于基板上的真空设备是有用的。

Claims (7)

1.一种真空成膜装置，其特征在于，具备
内部能够减压的真空槽、
在所述真空槽内支持基板的基板托架、
对所述基板托架施加规定的偏压的偏置电源、
在所述真空槽内，配置在银中添加铋的反射膜用的材料的材料支架、以及
从所述材料支架向所述基板放出所述材料，同时在所述材料放出时使所述材料离子化的材料放出单元，
基于所述偏压使所述离子化的材料的动能增加，以在所述基板上堆积所述材料构成的反射膜，所述反射膜的反射率基于所述偏压以及所述铋的添加量进行调整。
2.根据权利要求1所述的真空成膜装置，其特征在于，所述材料支架是贮存所述材料的炉床，所述材料放出单元具有发出使所述炉床内的所述材料加热及蒸发的电子束，同时利用由所述电子束生成的等离子体，使蒸发的所述材料离子化的等离子枪。
3.根据权利要求1所述的真空成膜装置，其特征在于，所述真空槽接地时的所述偏压的绝对值调整为50V以上70V以下。
4.根据权利要求1所述的真空成膜装置，其特征在于，所述铋的添加量调整为0.5重量％。
5.一种真空成膜方法，其特征在于，
在真空槽内的基板托架上配置基板，
在所述真空槽内的材料支架上配置在银中添加铋的反射膜用的材料，
使真空槽内部减压，
在所述基板托架上施加偏压，
向所述基板放出所述材料时，使所述材料离子化，以基于所述偏压使所述材料的动能增加，在所述基板上堆积所述材料构成的反射膜，
基于所述偏压和所述铋的添加量调整所述反射膜的反射率。
6.根据权利要求5所述的真空成膜方法，其特征在于，将使所述真空槽接地时所述偏压的绝对值调整为50V以上、70V以下。
7.根据权利要求5所述的真空成膜方法，其特征在于，所述铋的添加量调整为0.5重量％。
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