JP2002363745A

JP2002363745A - スパッタによる膜の形成方法、光学部材、およびスパッタ装置

Info

Publication number: JP2002363745A
Application number: JP2001174088A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Sawamura; 光治沢村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-12-18
Also published as: US20050016834A1; US20020185369A1

Abstract

(57)【要約】【課題】緻密で特性のよい多層膜を、低コストで自動
的かつ連続的にインライン式に形成する。【解決手段】スパッタ室２内に、第１のＴｉ部材４、
第１のＳｉ部材５、第２のＴｉ部材６、Ｔａ部材７、第
２のＳｉ部材８が接合され、カソード電極として作用す
る貼り合せターゲット２０が設けられている。基板９と
貼り合わせターゲット２０との間に電力を供給し、基板
９および基板ホルダ１０を矢印方向に移動させる。基板
９は、移動に伴って、貼り合わせターゲット２０の第１
のＴｉ部材４、第１のＳｉ部材５、第２のＴｉ部材６、
Ｔａ部材７、第２のＳｉ部材８と順次対向し、スパッタ
リングが行われる。基板９の表面には、ＴｉＯ₂膜、Ｓ
ｉＯ₂膜、ＴｉＯ₂膜、Ｔａ₂Ｏ₅膜、ＳｉＯ₂膜からなる
多層薄膜が形成される。各層の膜厚は、基板９と貼り合
わせターゲット２０との間に介在する膜厚補正板１１に
よって調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラや液晶プロ
ジェクター等の光学機器に用いられる反射防止膜を含む
光学部材と、それを形成するための膜の形成方法および
スパッタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学機器用の光学部材に設けられ
ている反射防止膜の多くは、真空蒸着法で形成されてい
る。真空蒸着法は、膜厚制御モニターによる精度の高い
膜厚制御が可能であり、電子銃を用いて高速で成膜で
き、大型の真空装置を用いて大量に容易に処理できると
いった利点を有している。ただし、真空蒸着法により形
成された膜は、緻密さに乏しい。

【０００３】一方、磁性膜、電極膜、透明導電膜、保護
膜等の形成のために、従来よりスパッタ法が広く用いら
れている。これは、成膜速度が遅いという欠点があるも
のの、変動要因が少なく制御し易く、時間制御により比
較的安定して所望の膜が得られるという利点を有してい
る。そしてこのスパッタ法は、緻密な膜を形成できると
いう利点を有しているので、近年では、真空蒸着法の代
わりに、ダイクロイック膜や反射防止膜等の光学用多層
膜の形成のためにも用いられている。例えば、特公平７
−１１１４８２号公報には、スパッタ膜からなる反射防
止膜が開示されている。

【０００４】特公平７−１１１４８２号公報には、イン
ライン式の反応性直流スパッタ装置により形成された５
層反射防止膜の例が示されている。この反射防止膜は、
１層目が７．５ｎｍのＴｉＯ₂膜、２層目が３９．５ｎ
ｍのＳｉＯ₂膜、３層目が１０１．５ｎｍのＴａ₂Ｏ
₅膜、４層目が１８ｎｍのＴｉＯ₂膜、５層目が９６ｎｍ
のＳｉＯ₂膜から構成されている。この例では、膜厚が
厚い３層目の層を、比較的成膜速度の速いＴａ₂Ｏ₅によ
り形成し、製造工程の時間短縮を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】大面積の光学部材を大
量生産するためには、一定条件での連続成膜に適したイ
ンライン式（自動的かつ連続的な生産ラインを構成す
る）のスパッタ装置が用いられることが好ましい。そし
て通常は、目標生産量と目標工程時間に応じて、スパッ
タ装置の装置構成、具体的にはスパッタ室の数またはス
パッタ装置の台数が決定する。

【０００６】スパッタ装置において、多層膜を形成する
場合や、成膜速度の遅い材料をターゲットとして用いる
場合には、複数のターゲットが用いられる。このように
複数のターゲットを用いる場合、複数のスパッタ装置を
用いたり、スパッタ装置に複数のスパッタ室を設けるこ
とがある。個々のターゲットに対応して複数のスパッタ
装置または複数のスパッタ室を設ける場合、各スパッタ
装置または各スパッタ室にそれぞれ１つずつ電源を設け
る必要があり、装置コストが高くなる。また、一つのス
パッタ室に複数のターゲットを設ける場合であっても、
ターゲットの数に応じて複数の電源が必要となるので、
やはり装置コストが高くなる。

【０００７】特に、小規模生産（小面積の基板を用いた
り、少量生産を行ったり、複数膜種を生成する場合な
ど）においては、複数の電源を設けて装置コストが上昇
することに伴う製品（光学部材等）の製造コストの上昇
が顕著であるため、インライン式スパッタ装置が採用さ
れることは少ない。このような場合は、１つの基板に対
し異なる膜をスパッタする度に逐一セッティングを行
う、インライン式でない面倒な非連続処理が行われる。
あるいは、どうしてもスパッタ法により形成しないと膜
の目標特性（緻密さなど）が得られないという場合でな
ければ、スパッタ法でなく真空蒸着法などの代替方法に
より膜の形成が行われる。

【０００８】このように、従来は、緻密で特性のよい多
層膜を自動的かつ連続的に形成するためにインライン式
のスパッタ装置を用いる場合、複数の電源を有すること
に伴い装置コストが高く、ひいては生産コストが高くな
るという欠点がある。

【０００９】そこで本発明の目的は、低コストで、多層
膜を自動的かつ連続的に形成するようにインライン式に
用いることが可能なスパッタ装置および膜の形成方法を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、スパッタ室内
に投入された基板をスパッタ室内で移動させ、スパッタ
室内を移動中の基板に薄膜を形成する膜の形成方法にお
いて、スパッタ室内に、異なる材料からなる複数の部材
が貼り合わされた貼り合わせターゲットを配置し、貼り
合わせターゲットをカソード電極としてスパッタを行
い、基板の表面に多層薄膜を形成することを特徴とす
る。

【００１１】これにより、単一のターゲットにより任意
の多層膜を形成することができ、大幅な装置コストの削
減が可能であり、十分な膜特性を有する膜が形成でき、
さらに、インライン式に自動的かつ連続的な処理が可能
である。

【００１２】具体的には、基板表面に、貼り合わせター
ゲットを構成する異なる材料からなる複数の部材にそれ
ぞれ対応する薄膜を順次積層することにより、多層薄膜
を形成する。そして、基板に形成する多層薄膜の各層に
それぞれ求められる屈折率および膜厚に応じて、貼り合
わせターゲットを構成する複数の部材のそれぞれの材料
および大きさを選択することが好ましい。

【００１３】貼り合せターゲットの一部と、基板の移動
経路との間に膜厚補正板を介在させ、膜厚補正板に覆わ
れた部分の貼り合わせターゲットを構成する部材に基づ
く、多層薄膜の層の膜厚を調整することもできる。これ
により、膜厚を制御して、同一材料で膜厚の異なる層を
形成することができる。

【００１４】多層薄膜は、各層の境界部に、異なる材料
が混合した領域を含んでいてもよい。この場合、この領
域は屈折率が変化する屈折率傾斜部であり、この領域を
所望の構成とすることにより、任意の膜特性が得られ
る。

【００１５】貼り合わせターゲットに対し単一の電源か
ら電力を供給することが好ましい。ターゲットと電源が
いずれも１つであるため、装置コストは非常に低く抑え
られる。

【００１６】貼り合わせターゲットは金属とＳｉからな
り、これをカソード電極として反応性直流スパッタを行
うものであってもよい。金属は、高屈折率材であるＴ
ｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ等や、低屈折率材であるＡｌが用
いられる。また、Ｓｉは低屈折率材として用いられる。

【００１７】前記したいずれかの膜の形成方法は、光学
部材の反射防止膜の形成に適している。この反射防止膜
を、屈折率の異なる複数の層からなる多層薄膜とする。

【００１８】本発明のスパッタ装置は、複数の基板が連
続的に投入されるスパッタ室と、スパッタ室内に配置さ
れた、異なる材料からなる複数の部材が貼り合わされた
貼り合わせターゲットとを含む。

【００１９】基板に屈折率の異なる複数の層からなる多
層薄膜を形成するために、貼り合わせターゲットは、多
層薄膜の各層に要求される屈折率および膜厚に応じて選
択された材料および大きさの前記複数の部材が順に積層
された構成である。

【００２０】貼り合せターゲットの一部と基板の移動経
路との間に介在する膜厚補正板や、貼り合わせターゲッ
トに電力を供給する単一の電源をさらに含んでいてもよ
い。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。ただし、本発明はこれらの
実施形態に限定されるものではない。

【００２２】（第１の実施形態）図１に、本発明の第１
の実施形態のインライン式スパッタ装置の模式図が示さ
れている。図１に示すように、このスパッタ装置は、搬
入室１とスパッタ室２と搬出室３とから構成されてお
り、搬入室１から未処理の基板９が随時スパッタ室２内
に投入され、スパッタ室２内にてスパッタ膜形成が行わ
れ、処理済の基板９は搬出室３に排出される。

【００２３】スパッタ室２の中には、カソード電極とし
て作用する貼り合せターゲット２０が設けられている。
貼り合せターゲットは、異なる材料からなる複数の部材
が接合されて一体化された構成である。本実施形態の貼
り合わせターゲット２０は、第１のＴｉ部材４、第１の
Ｓｉ部材５、第２のＴｉ部材６、Ｔａ部材７、第２のＳ
ｉ部材８が順次接合され、スパッタ室２の長手方向の大
部分に亘って延びている。

【００２４】複数の基板ホルダ１０は、基板を保持し、
図示しない搬送機構により矢印方向に搬送される。基板
ホルダ１０の搬送経路が、基板の移動経路となる。この
搬送機構は、搬入室１、スパッタ室２、搬出室３の３室
に亘って基板ホルダ１０を搬送させ得るものであり、各
室の境界に位置するゲートバルブ１３ａ，１３ｂをまた
いで基板ホルダ１０を同一速度で直進させる。なお、基
板ホルダ１０は、基板９が搭載された状態で矢印方向に
移動した後、詳述しないが、基板９を搭載しない状態で
搬入室１側に（矢印と反対の方向に）復帰するような循
環運動を連続的に行う。

【００２５】このスパッタ装置には、スパッタ室２用排
気手段（図示せず）と、搬入室１および搬出室３共用の
排気手段（図示せず）とが設けられている。本実施形態
では、搬入室１と搬出室２の排気のタイミングを同期さ
せる構成である。そして、基板ホルダ１０がスパッタ室
２に出入りするときには、搬入室１とスパッタ室２と搬
出室３とが同一圧力に保たれ、搬入室１からスパッタ室
２へ基板ホルダ１０が進入するのと同時に、スパッタ室
２から搬出室３へ別の基板ホルダ１０が移動する構成に
なっている。

【００２６】搬入室１、スパッタ室２、搬出室３には、
ガス導入手段（図示せず）が設けられている。また、貼
り合わせターゲット２０と接続されている単一の電源
（図示せず）が設けられている。

【００２７】基板９の移動経路、すなわち基板ホルダ１
０の搬送経路と、貼り合わせターゲット２０との間に
は、形成すべき多層薄膜２１の構成に応じた任意の位置
に膜厚補正板１１が設けられている。なお、便宜上、後
述する第２の実施形態における多層薄膜形成に用いられ
る膜厚補正板１１は、破線で図示している。また、貼り
合わせターゲット２０の、搬入室１側および搬出室３側
の端部付近には、基板ホルダ１０の搬送経路との間に介
在する遮蔽板１２が設けられている。

【００２８】具体的には、本実施形態においては、直径
１５０ｍｍの円形の基板ホルダ１０と、長さ１３５０ｍ
ｍ×幅２５０ｍｍの貼り合わせターゲット２０を用い、
この基板ホルダ１０に搭載された基板９と、貼り合わせ
ターゲット２０との間の間隔が８０ｍｍになるように配
置されている。そして、基板ホルダ１０は、２．１ｍｍ
／ｓｅｃの速度で搬送される。

【００２９】ガス導入手段は、各室とも、Ａｒガス導入
とＯ₂ガス導入の２系統設けられており、流量比が一定
で全圧制御されるものである。電源は１０ＫＷの直流電
源であり、運転中（成膜処理中）は常時ＯＮ状態であ
る。

【００３０】このスパッタ装置において、直径１１０ｍ
ｍの円板状のホウケイ酸クラウンガラス（ＢＫ７）から
なる基板に、スパッタを行った。

【００３１】このスパッタ工程について図１，２を参照
して詳細に説明する。図２においては、多数の基板９が
連続的に処理されるうちの５枚の基板９について示して
いる。本実施形態では、搬入室１と搬入室３は同じタイ
ミングで同じように排気およびガス導入が行われるの
で、共通のタイムチャートで示している。また、ゲート
バルブ１３ａと１３ｂは同じタイミングで同じように開
閉するので、共通のタイムチャートで示している。

【００３２】まず、基板９を基板ホルダ１０に搭載して
搬入室１内にセットし、搬入室１を外気に開放して図示
しない排気手段により排気する。そして、図示しないガ
ス導入手段により、各室１，２，３にＡｒガスとＯ₂ガ
スを導入する。少なくとも搬入室１とスパッタ室２と
が、圧力０．５ＰａおよびＯ₂分圧２０％の一定の状態
（スパッタ雰囲気）になったところで、ゲートバルブ１
３ａを開いて、基板９を搭載した基板ホルダ１０を搬入
室１からスパッタ室２へ搬送する。

【００３３】スパッタ室２内において、図示しない電源
によって、基板９と貼り合わせターゲット２０とに８Ｋ
Ｗの直流の電力を供給して、スパッタリングを行う。ス
パッタ室２への進入直後は、貼り合わせターゲット２０
のうちの第１のＴｉ部材４が基板と対向するため、この
第１のＴｉ部材４をターゲットとしてスパッタリングが
行われ、図３に示すように、基板９の表面にＴｉＯ₂膜
（ＴｉＯ₂リッチの膜）１４が形成される。なお、基板
９の移動経路と貼り合わせターゲット２０との間に膜厚
補正板１１が設けられており、この膜厚補正板１１によ
って貼り合わせターゲット２０が基板９に対して遮蔽さ
れる分だけ、形成される膜１４の膜厚が薄くなる。

【００３４】電源から基板９と貼り合わせターゲット２
０との間に電力を供給し続けつつ、基板９および基板ホ
ルダ１０を矢印方向に移動させる。それに伴って、第１
のＴｉ部材４の次に第１のＳｉ部材５が、基板９と対向
する。そこで、この第１のＳｉ部材５をターゲットとし
てスパッタリングが行われ、ＴｉＯ₂膜１４の上にＳｉ
Ｏ₂膜（ＳｉＯ₂リッチの膜）１５が形成される。これ
は、実質的に、Ｔｉターゲットによるスパッタリングの
終了後、ＴｉターゲットからＳｉターゲットに取り替え
て再度スパッタリングを行うのと同じことである。

【００３５】その後も同様に、電源から電力を供給しつ
つ基板９を移動させ、第１のＳｉ部材４に続いて、第２
のＴｉ部材６、Ｔａ部材７、第２のＳｉ部材８が、基板
９と対向する。順次これらをターゲットとしてスパッタ
リングが行われ、ＳｉＯ₂膜１５の上に、ＴｉＯ₂膜（Ｔ
ｉＯ₂リッチの膜）１６、Ｔａ₂Ｏ₅膜（Ｔａ₂Ｏ₅リッチ
の膜）１７、ＳｉＯ₂膜（ＳｉＯ₂リッチの膜）１８が形
成される。こうして、図３に示すように、基板９の表面
に、ＴｉＯ₂膜１４、ＳｉＯ₂膜１５、ＴｉＯ₂膜１６、
Ｔａ₂Ｏ₅膜１７、ＳｉＯ₂膜１８が順に積層された構成
の多層薄膜２１、本実施形態では屈折率分布が変化して
いる反射防止膜が形成される。

【００３６】なお、膜厚補正板１１が設けられている個
所では、その分だけ形成される膜の膜厚が薄くなる。す
なわち、各膜１４〜１８の膜厚は、スパッタ時間を決定
する基板ホルダ１０の搬送速度や、スパッタ圧などのス
パッタ条件に加え、貼り合わせターゲット２０を構成す
る各部材４〜８の大きさと、各部材４〜８に対応して設
けられている膜厚補正板１１の位置および大きさによっ
て決定される。また、各膜１４〜１８の境界部分には、
貼り合わせターゲット２０を構成する各部材４〜８のう
ちの隣り合う２つの部材の材料が混合している領域１９
が形成される。しかも、この領域１９内で、両部材の材
料の比率が徐々に変化している。したがって、この多層
薄膜２１の各層間の屈折率の変化は連続的である（図
４，５参照）。

【００３７】こうして、スパッタ室２内で基板９表面へ
の多層薄膜２１の形成が行われた後、ゲートバルブ１３
ｂを開いて、基板９および基板ホルダ１０を、スパッタ
室２から搬出室３へ搬送する。このとき、搬出室３内
は、スパッタ室内２と実質的に同じスパッタ雰囲気であ
る。そして、ゲートバルブ１３ｂを閉じ、搬出室３を外
気に開放してから、基板９を外部に取り出す。

【００３８】以上の説明は、１個の基板９に対して行わ
れる処理を経時的に説明したものであるが、本実施形態
では、インライン式のスパッタ装置を用い、図２に示す
ように、基板９を次々に投入して連続的に大量生産を行
う。すなわち、前記したように基板９の処理を行ってい
る途中で、次の基板９の処理を開始する。具体的には、
最初の基板９を搬入室１からスパッタ室２に投入する
と、ゲートバルブ１３ａを閉じて、搬入室１を外気に開
放して次の基板９を搬入室１に投入する。それ以降も、
先行する基板９をスパッタ室２に投入すると、次の基板
９を搬入室１内でセットする。

【００３９】１枚目の基板９のスパッタリングが開始さ
れてから後は、スパッタ装置が稼動している間、スパッ
タ室２内では常にいずれかの基板９に対してスパッタリ
ングが行われているので、常にスパッタ雰囲気（スパッ
タ圧０．５Ｐａ、Ｏ₂分圧２０％）に保たれる。このス
パッタ雰囲気を維持するため、搬入室１からスパッタ室
２に新たな基板９を搬送するためにゲートバルブ１３ａ
を開放する際には搬入室１を前もってスパッタ雰囲気と
同じ雰囲気にしておき、スパッタ室２から搬出室３に処
理済の基板９を搬送するためにゲートバルブ１３ｂを開
放する際には搬出室３を前もってスパッタ雰囲気と同じ
雰囲気にしておく。すなわち、ゲートバルブ１３ａ，１
３ｂを開く前に、予め搬入室１または搬出室３を、排気
手段によって一旦排気した後、ガス導入手段によってＡ
ｒガスとＯ₂ガスを適量だけ導入する。

【００４０】図２に示すように、本実施形態において、
１枚の基板９の処理の全工程（基板ホルダ１０の搬入か
ら搬出まで）に要する時間は約２０分３０秒である。し
かし、前記したように、基板９をスパッタ室２に投入す
る度に、次の基板９を搬入室１内でセットするようにす
ることにより、スパッタ室２内では常時３つ以上の基板
９が並行して処理されるので、１つの基板９あたりの処
理時間は約５分になり、大幅な効率化が達成できる。

【００４１】以上説明した本実施形態のスパッタ方法
は、複数のターゲット、具体的には、第１のＴｉターゲ
ット、第１のＳｉターゲット、第２のＴｉターゲット、
Ｔａターゲット、第２のＳｉターゲットの５つのターゲ
ット、または少なくともＴｉターゲット、Ｓｉターゲッ
ト、Ｔａターゲットの３つのターゲットを用い、それに
対応してターゲットと同数の電源を用いてスパッタリン
グを行うのと実質的に同様な多層薄膜２１の形成が行え
る。

【００４２】図４には、このようにして基板上に積層さ
れた多層薄膜２１である反射防止膜の、基板９中心にお
ける膜厚と屈折率との関係が示されている。縦軸は屈折
率を示し、横軸は膜厚補正板１１がない場合にスパッタ
リングにより形成される膜厚を示す。ただし、図４中で
実線に囲まれた領域は膜厚補正板１１により遮蔽されて
実際には成膜が行われなかった部分であり、実際の膜厚
は図４の横軸に記されているよりも小さい。本実施形態
における反射防止膜２１（図３参照）の実際の膜厚と屈
折率との関係は、図５に実線で示されている。このよう
に本実施形態では、膜厚補正板１１を用いて、任意の層
の膜厚を任意の量だけ薄くしている。こうして、前記し
た通り、基板９上には、貼り合せターゲット２０に対応
して、ＴｉＯ₂層１４、ＳｉＯ₂層１５、ＴｉＯ₂層１
６、Ｔａ₂Ｏ₅層１７、ＳｉＯ₂層１８を含み各層の境界
に混合領域１９を有する、屈折率分布が連続的に変化す
る５層構造の反射防止膜（多層薄膜）２１が形成されて
いる。

【００４３】図６には、この反射防止膜２１の特性が示
されている。図６の縦軸は反射率（％）であり、横軸は
波長（ｎｍ）である。本実施形態により形成された反射
防止膜２１は、従来の高屈折率膜と低屈折率膜の５層構
造の反射防止膜と異なり、各層１４〜１８間に、異なる
材料が混合した領域１９を含む連続膜であるが、従来と
同等の反射防止特性を得ることができる。

【００４４】また、図７には、この反射防止膜２１の膜
厚分布が示されている。図面中、横軸は基板９中心から
の距離、縦軸は膜厚比である。図面中に表示されている
「Ｒ１６００／５」のＲ１６００は基板９表面の凸形状
を示す曲率半径を示しており、本実施形態では、曲率半
径＝１６００ｍｍなので、実質的に平板とみなすことが
できる。また、その後の「／５」は、成膜面中心から搬
送方向に５ｍｍ離れた位置で、搬送方向に垂直な方向の
膜厚分布を測定したことを示している。本実施形態で
は、直径１５０ｍｍの基板ホルダ１０内の成膜有効範囲
は、破線で示す、中心から＋５５ｍｍ〜−５５ｍｍの範
囲である。この成膜有効範囲内で、膜厚分布は±５％以
内であり、距離±２５ｍｍ程度の位置において、必要と
する反射防止特性に対応する膜厚となるように設定すれ
ば、この膜厚の誤差は許容範囲内であり、投入電力によ
り調整可能な範囲内である。

【００４５】（第２の実施形態）次に本発明の第２の実
施形態について説明する。第１の実施形態と同様な部分
については説明を省略する。

【００４６】第１の実施形態と同様にして、図１に示す
スパッタ装置により、直径１１０ｍｍ、曲率半径２００
ｍｍの凸レンズ状の、ＬａＳＦ０₃からなる基板９の表
面に、多層薄膜である反射防止膜２２（図８参照）を積
層した。

【００４７】図９には、本実施形態において基板９上に
積層された反射防止膜２２の、基板９中心における膜厚
と屈折率との関係が示されている。縦軸は屈折率を示
し、横軸は膜厚補正板１１がない場合にスパッタリング
により形成される膜厚を示す。ただし、図面中で破線に
囲まれた領域は膜厚補正板１１（図１に破線で図示）に
より遮蔽されて実際には成膜が行われなかった部分であ
り、実際の膜厚は図９の横軸に記されているよりも小さ
い。本実施形態における実際の膜厚と屈折率との関係
は、図５に破線で示されている。このように本実施形態
では、膜厚補正板１１を用いて、任意の層の膜厚を任意
の量だけ薄くしている。こうして、図８に示すように、
基板９上には、貼り合せターゲット２０に対応して、Ｔ
ｉＯ₂層１４、ＳｉＯ₂層１５、ＴｉＯ₂層１６、Ｔａ₂Ｏ
₅層１７、ＳｉＯ₂層１８を含み各層の境界に混合領域１
９を有する、屈折率分布が連続的に変化する５層構造の
反射防止膜２２が形成されている。図５の実線と破線と
を対比したり、図３と図８とを対比することにより、第
１の実施形態により形成された多層薄膜２１と、第２の
実施形態により形成された多層薄膜２２とでは、各層の
膜厚が異なっていることが判る。これは、第１の実施形
態と第２の実施形態とでは、膜厚補正板１１の数やその
位置および大きさが異なっているからである。このよう
に、膜厚補正板１１の数、位置、大きさを調整すること
により、各層の膜厚を任意に増減することができる。

【００４８】図１０には、この反射防止膜２２の特性が
示されている。図１０の縦軸は反射率（％）であり、横
軸は波長（ｎｍ）である。本実施形態により形成された
反射防止膜２２は、従来の高屈折率膜と低屈折率膜の５
層構造の反射防止膜と異なり、各層間に異なる材料が混
合した領域１９を含む連続膜であるが、従来と同等の反
射防止特性を得ることができる。

【００４９】また、図１１には、この反射防止膜２２の
膜厚分布が示されている。図面中、横軸は基板中心から
の距離、縦軸は、図７に示す第１の実施形態の反射防止
膜２１と同じ基準で表示した膜厚比である。図面中に表
示されている「Ｒ２００／５」は、基板９が曲率半径＝
２００ｍｍの凸レンズ状で、成膜面中心から搬送方向に
５ｍｍ離れた位置で測定した、搬送方向に垂直な方向の
膜厚分布であり、同様に、「Ｒ２００／２５」は、同じ
基板９で、成膜面中心から搬送方向に２５ｍｍ離れた位
置で測定した、搬送方向に垂直な方向の膜厚分布であ
り、「Ｒ２００／４５」は、同じ基板９で、成膜面中心
から搬送方向に４５ｍｍ離れた位置で測定した、搬送方
向に垂直な方向の膜厚分布であり、「Ｒ２００／５０」
は、同じ基板９で、成膜面中心から搬送方向に５０ｍｍ
離れた位置で測定した、搬送方向に垂直な方向の膜厚分
布であり、「Ｒ２００／５５」は、同じ基板９で、成膜
面中心から搬送方向に５５ｍｍ離れた位置で測定した、
搬送方向に垂直な方向の膜厚分布である。本実施形態で
は、成膜中心から５５ｍｍ離れた部分で最も膜厚が薄
く、中心と比べて約−１０％であった。しかし、中心か
ら５０ｍｍ以内の領域内での膜厚分布はほぼ±５％以内
であり、実用上は問題ない。

【００５０】

【発明の効果】本発明によると、異なる材料からなる複
数の部材が貼り合わせられた貼り合わせターゲットを用
いることにより、１つのターゲットおよび１つの電源に
よって任意の多層薄膜の形成が可能である。しかも、本
発明のスパッタ装置は、インライン式に用いて、自動的
かつ連続的に基板への多層薄膜形成が可能であり、形成
された多層薄膜は十分な膜特性を有している。したがっ
て、従来は生産コストの高さからインライン式の生産が
行われ難かった小規模生産においても、低コストでイン
ライン式の生産が容易に可能である。

【００５１】所望の多層薄膜を形成することは、多層薄
膜の各層にそれぞれ求められる屈折率および膜厚に応じ
て、貼り合わせターゲットを構成する複数の部材のそれ
ぞれの材料および大きさを選択することにより、容易に
可能になる。さらに、貼り合せターゲットの一部と、基
板の移動経路との間に膜厚補正板を介在させることによ
り、多層薄膜の層の膜厚をより細かく任意に調整するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタ装置を示す模式図である。

【図２】本発明のスパッタ方法を示すタイムチャートで
ある。

【図３】本発明の第１の実施形態により形成された多層
薄膜を示す拡大図である。

【図４】本発明の第１の実施形態により形成された多層
薄膜の膜厚と屈折率の関係を示すグラフである。

【図５】本発明の第１の実施形態により形成された多層
薄膜の膜厚と屈折率の関係と、第２の実施形態により形
成された多層薄膜の膜厚と屈折率の関係とを対比して示
すグラフである。

【図６】本発明の第１の実施形態により形成された多層
薄膜の反射防止特性を示すグラフである。

【図７】本発明の第１の実施形態により形成された多層
薄膜の膜厚分布を示すグラフである。

【図８】本発明の第２の実施形態により形成された多層
薄膜を示す拡大図である。

【図９】本発明の第２の実施形態により形成された多層
薄膜の膜厚と屈折率の関係を示すグラフである。

【図１０】本発明の第２の実施形態により形成された多
層薄膜の反射防止特性を示すグラフである。

【図１１】本発明の第２の実施形態により形成された多
層薄膜の膜厚分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１搬入室２スパッタ室３搬出室４第1のＴｉ部材（貼り合せターゲットを構成
する部材）５第１のＳｉ部材（貼り合せターゲットを構成
する部材）６第２のＴｉ部材（貼り合せターゲットを構成
する部材）７Ｔａ部材（貼り合せターゲットを構成する部
材）８第２のＳｉ部材（貼り合せターゲットを構成
する部材）９基板１０基板ホルダ１１膜厚補正板１２遮蔽板１３ａ，１３ｂゲートバルブ１４ＴｉＯ₂膜（ＴｉＯ₂リッチの膜）１５ＳｉＯ₂膜（ＳｉＯ₂リッチの膜）１６ＴｉＯ₂膜（ＴｉＯ₂リッチの膜）１７Ｔａ₂Ｏ₅膜（Ｔａ₂Ｏ₅リッチの膜）１８ＳｉＯ₂膜（ＳｉＯ₂リッチの膜）１９異なる材料が混合した領域２０貼り合せターゲット２１，２２多層薄膜（反射防止膜）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタ室内に投入された基板を前記ス
パッタ室内で移動させ、前記スパッタ室内を移動中の前
記基板に薄膜を形成する膜の形成方法において、スパッタ室内に、異なる材料からなる複数の部材が貼り
合わされた貼り合わせターゲットを配置し、前記貼り合
わせターゲットをカソード電極としてスパッタを行い、
前記基板の表面に多層薄膜を形成することを特徴とする
膜の形成方法。
【請求項２】前記基板表面に、前記貼り合わせターゲ
ットを構成する前記異なる材料からなる複数の部材にそ
れぞれ対応する薄膜を順次積層することにより、前記多
層薄膜を形成する、請求項１に記載の膜の形成方法。
【請求項３】前記基板に形成する前記多層薄膜の各層
にそれぞれ求められる屈折率および膜厚に応じて、前記
貼り合わせターゲットを構成する前記複数の部材のそれ
ぞれの材料および大きさを選択する、請求項２に記載の
膜の形成方法。
【請求項４】前記貼り合せターゲットの一部と、前記
基板の移動経路との間に膜厚補正板を介在させ、前記膜
厚補正板に覆われた部分の前記貼り合わせターゲットを
構成する部材に基づく前記多層薄膜の層の膜厚を調整す
る、請求項２または３に記載の膜の形成方法。
【請求項５】前記多層薄膜は、各層の境界部に、異な
る材料が混合した領域を含む、請求項１〜４のいずれか
１項に記載の膜の形成方法。
【請求項６】前記貼り合わせターゲットに対し単一の
電源から電力を供給する、請求項１〜５のいずれか１項
に記載の膜の形成方法。
【請求項７】前記貼り合わせターゲットは金属とＳｉ
からなり、これをカソード電極として反応性直流スパッ
タを行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の膜の形
成方法。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の膜
の形成方法によって形成された反射防止膜を有する光学
部材。
【請求項９】前記反射防止膜が、屈折率の異なる複数
の層からなる多層薄膜である、請求項８に記載の光学部
材。
【請求項１０】複数の基板が連続的に投入されるスパ
ッタ室と、前記スパッタ室内に配置された、異なる材料からなる複
数の部材が貼り合わされた貼り合わせターゲットとを含
む、スパッタ装置。
【請求項１１】前記基板に屈折率の異なる複数の層か
らなる多層薄膜を形成するために、前記貼り合わせター
ゲットは、前記多層薄膜の各層に要求される屈折率およ
び膜厚に応じて選択された材料および大きさの前記複数
の部材が順に積層された構成である、請求項１０に記載
のスパッタ装置。
【請求項１２】前記貼り合せターゲットの一部と前記
基板の移動経路との間に介在する膜厚補正板をさらに含
む、請求項１０または１１に記載のスパッタ装置。
【請求項１３】前記貼り合わせターゲットに電力を供
給する単一の電源をさらに含む、請求項１０〜１２のい
ずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項１４】前記貼り合わせターゲットは金属とＳ
ｉからなる、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の
スパッタ装置。