JP2007154274A - Fluoride film depositing method using cluster beam and optical element using fluoride film obtained by the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for depositing a fluoride film by a cluster beam which is low in optical absorption not only in a visible but in UV region as well even without execution of high-temperature heating of a substrate, is dense and is high in environmental durability. <P>SOLUTION: The fluoride film is formed as follows by using the film deposition method by a vacuum vapor deposition method and the cluster beam. When depositing the fluoride film, a fluoride film material is vacuum evaporated from a resistance heating board 3 while a synthetic quartz substrate 7 is irradiated with the cluster ion beam from a cluster ion beam source 5 to thereby form the fluoride film on the synthetic quartz substrate 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はクラスタを用いた薄膜形成方法により製造される素子に関するものである。詳細には弗化物膜を用いた光学素子の製造に関するものである。   The present invention relates to an element manufactured by a thin film forming method using clusters. Specifically, the present invention relates to the manufacture of optical elements using fluoride films.

従来、弗化物膜を用いた素子の製造において、様々な薄膜の形成方法が利用されている。
弗化物膜は、酸化物膜よりもバンドギャップエネルギーが大きく紫外領域の短波長の光に対しても光学吸収が少ないため、紫外光に対する反射防止膜やミラーなどの光学素子に使用することができる。
また、MgF2などは、可視光に対しても屈折率が低いため光学設計上においても大変有
用である。
現在、これらの形成方法として真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法やスパッタリング法などが提案されている。
しかし、例えば真空蒸着法では緻密性、機械的強度、環境耐久性などにおいて優れた膜を得るには基板加熱が必要である。
ところが、この基板加熱はしばしば基板の形状変形、膜応力の増加による膜の剥離やクラックの発生、また生産スループット低下などの問題を招いてしまう場合が多い。
Conventionally, various thin film forming methods have been used in the manufacture of devices using fluoride films.
A fluoride film has a larger band gap energy than an oxide film and has less optical absorption even for light having a short wavelength in the ultraviolet region. Therefore, it can be used for an optical element such as an antireflection film or a mirror for ultraviolet light. .
MgF 2 and the like are very useful in optical design because they have a low refractive index with respect to visible light.
Currently, vacuum deposition methods, ion-assisted deposition methods, ion plating methods, sputtering methods, and the like have been proposed as these forming methods.
However, for example, in vacuum deposition, substrate heating is necessary to obtain a film excellent in denseness, mechanical strength, environmental durability, and the like.
However, this substrate heating often causes problems such as deformation of the substrate, film peeling or cracking due to an increase in film stress, and a reduction in production throughput.

また、例えばイオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法やスパッタリング法などでは、基板加熱を行わなくても緻密で機械的強度などに優れた膜を得ることができる。
しかし、これらの方法では、高エネルギーのイオンや電子によってフッ素の解離やカラーセンターなどのダメージが起きてしまい、光学吸収の小さい膜を得ることは困難である。これら以外の薄膜の形成方法として、特許文献1や特許文献2などに開示されているように、クラスタビームを利用したものがある。
クラスタビームは基板、膜に衝突する際にクラスタが分解される。そのため、クラスタサイズ(構成する粒子の個数)を大きくすることで、それぞれの構成粒子をエネルギーの低いものとすることが可能である。
このため、基板や膜で解離などが起きることを抑えられる可能性が高い。
酸化物膜では、例えば、特許文献3においてクラスタビームによる薄膜形成方法が提案されている。
特許第3352842号公報 特公平07−065166号公報 特開2004−43874号公報
Further, for example, in the ion assist deposition method, ion plating method, sputtering method, etc., a dense film having excellent mechanical strength can be obtained without heating the substrate.
However, in these methods, high energy ions and electrons cause fluorine dissociation and color center damage, and it is difficult to obtain a film with low optical absorption. As other thin film forming methods, there are methods using a cluster beam as disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and the like.
When the cluster beam collides with the substrate and the film, the cluster is decomposed. Therefore, by increasing the cluster size (the number of constituent particles), each constituent particle can have low energy.
Therefore, there is a high possibility that dissociation or the like occurs in the substrate or film.
For oxide films, for example, Patent Document 3 proposes a thin film forming method using a cluster beam.
Japanese Patent No. 3352842 Japanese Patent Publication No. 07-065166 JP 2004-43874 A

しかしながら、上記従来例のクラスタビームを用いた薄膜の形成方法は、酸化物膜の形成方法である。
すなわち、従来のクラスタビームを用いた薄膜の形成方法においては、光学吸収が低く、環境耐久性が高い、等の良好な弗化物膜の形成方法については、未だ達成されていない。例えば、第65回応用物理学会秋季講演会予稿集P543において、LaF3、MgF2を電子銃により蒸発させ、SF6のクラスタビームを基板や膜に照射しながら形成するもの
が発表されている。
しかし、この方法では、消衰係数が10-3台というような光学吸収がきわめて高い膜であり、光学素子として用いることは困難である。
このように、光学吸収が低く、環境耐久性が高い、等の良好な弗化物膜の形成方法は未だ達成されておらず、その実現が望まれている。
本発明は、上記課題に鑑み、基板の高温加熱を行わなくても、可視だけでなく紫外領域においても光学吸収が低く、緻密で、環境耐久性が高いクラスタビームによる弗化物膜の形成方法を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、上記弗化物膜の形成方法によって得られた弗化物膜によって構成された光学素子を提供することを目的とするものである。
However, the method for forming a thin film using the cluster beam in the above-described conventional example is a method for forming an oxide film.
That is, in the conventional method for forming a thin film using a cluster beam, an excellent method for forming a fluoride film such as low optical absorption and high environmental durability has not yet been achieved. For example, in the 65th JSAP Autumn Meeting Preliminary Proceedings P543, LaF 3 and MgF 2 are vaporized by an electron gun and formed while irradiating a cluster beam of SF 6 on a substrate or film.
However, this method is a film having extremely high optical absorption such as an extinction coefficient of 10 −3 , and is difficult to use as an optical element.
Thus, a satisfactory method for forming a fluoride film such as low optical absorption and high environmental durability has not yet been achieved, and its realization is desired.
In view of the above problems, the present invention provides a method for forming a fluoride film by a cluster beam that has low optical absorption, is dense, and has high environmental durability, not only in the visible but also in the ultraviolet region, without performing high-temperature heating of the substrate. It is intended to provide.
Another object of the present invention is to provide an optical element composed of a fluoride film obtained by the above-described method for forming a fluoride film.

本発明は、上記課題を解決するため、つぎのように構成したクラスタビームを用いた弗化物膜の形成方法、及び該方法により得られた弗化物膜によって構成された光学素子を提供するものである。
本発明のクラスタビームを用いた弗化物膜の形成方法は、つぎの工程を有することを特徴としている。
すなわち、上記クラスタビームを基板に照射しながら、抵抗加熱による真空蒸着法によって弗化物膜材料を真空蒸発させ、前記基板上に弗化物膜を形成する工程を有することを特徴としている。
また、本発明は、前記弗化物膜材料として、GdF3、LaF3、NdF3、DyF3、PdF3、MgF2、AlF3、NaF3、LiF、CaF2、BaF2、のいずれかを用いることを特徴としている。
あるいは、SrF2、ErF3、SmF3、CeF3、Na3AlF6、Na5Al314、YbF3、ErF3、TbF3のいずれかを用いることを特徴としている。
その際、それらいずれかとの混合物を用いるようにしてもよい。
また、本発明は、前記基板上に弗化物膜を形成するに際して、前記弗化物膜材料としてLaF3を用い、
前記基板に堆積されるその弗化物分子の数をx、前記の基板および弗化物膜に照射されるクラスタビームを構成する原子の個数をそれぞれaとするとき、
つぎの関係式(1)を満たし、前記基板上に前記膜材料による弗化物膜を形成することを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for forming a fluoride film using a cluster beam configured as follows, and an optical element configured by the fluoride film obtained by the method. is there.
The method for forming a fluoride film using a cluster beam of the present invention is characterized by having the following steps.
That is, it is characterized by having a step of forming a fluoride film on the substrate by evaporating the fluoride film material by vacuum evaporation by resistance heating while irradiating the substrate with the cluster beam.
In the present invention, any one of GdF 3 , LaF 3 , NdF 3 , DyF 3 , PdF 3 , MgF 2 , AlF 3 , NaF 3 , LiF, CaF 2 , and BaF 2 is used as the fluoride film material. It is characterized by that.
Alternatively, any one of SrF 2 , ErF 3 , SmF 3 , CeF 3 , Na 3 AlF 6 , Na 5 Al 3 F 14 , YbF 3 , ErF 3 , and TbF 3 is used.
In that case, you may make it use the mixture with either of them.
Further, in the present invention, when forming a fluoride film on the substrate, LaF 3 is used as the fluoride film material,
When the number of the fluoride molecules deposited on the substrate is x, and the number of atoms constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the fluoride film is a, respectively,
The following relational expression (1) is satisfied, and a fluoride film made of the film material is formed on the substrate.

また、本発明は、前記基板上に弗化物膜を形成するに際して、前記弗化物膜材料としてMgF2、LiF、BaF2、GdF3、NdF3、DyF3、PdF3、CaF2、SrF2、ErF3、SmF3、CeF3、YbF3、TbF3、ErF3のいずれかを用い、
前記基板に堆積されるそれら弗化物分子の数をx、前記の基板および弗化物膜に照射されるクラスタビームを構成する原子の個数をそれぞれaとするとき、
つぎの関係式(2)を満たし、前記基板上に前記膜材料による弗化物膜を形成することを特徴としている。
Further, according to the present invention, when a fluoride film is formed on the substrate, the fluoride film material is MgF 2 , LiF, BaF 2 , GdF 3 , NdF 3 , DyF 3 , PdF 3 , CaF 2 , SrF 2 , ErF 3 , SmF 3 , CeF 3 , YbF 3 , TbF 3 , or ErF 3 is used,
When the number of the fluoride molecules deposited on the substrate is x and the number of atoms constituting the cluster beam irradiated on the substrate and the fluoride film is a, respectively,
The following relational expression (2) is satisfied, and a fluoride film made of the film material is formed on the substrate.

また、本発明は、前記基板上に弗化物膜を形成するに際して、前記弗化物膜材料としてMgF2を用い、
前記基板に堆積されるそれら弗化物分子の数をx、前記の基板および弗化物膜に照射されるクラスタビームを構成する原子の個数をそれぞれaとするとき、
つぎの関係式(3)を満たし、前記基板上に平均表面粗さが1.0nm以下の前記膜材料による弗化物膜を形成することを特徴としている。
Further, the present invention uses MgF 2 as the fluoride film material when forming a fluoride film on the substrate,
When the number of the fluoride molecules deposited on the substrate is x and the number of atoms constituting the cluster beam irradiated on the substrate and the fluoride film is a, respectively,
The following relational expression (3) is satisfied, and a fluoride film made of the film material having an average surface roughness of 1.0 nm or less is formed on the substrate.

また、本発明は、前記基板上に弗化物膜を形成するに際して、前記弗化物膜材料としてAlF3、NaF3、Na3AlF6、Na5Al314のいずれかを用い、
前記基板に堆積されるそれら弗化物分子の数をx、前記の基板および弗化物膜に照射されるクラスタビームを構成する原子の個数をそれぞれaとするとき、
つぎの関係式(4)を満たし、前記基板上に前記膜材料による弗化物膜を形成することを特徴としている。
Further, the present invention uses any one of AlF 3 , NaF 3 , Na 3 AlF 6 , and Na 5 Al 3 F 14 as the fluoride film material when forming a fluoride film on the substrate,
When the number of the fluoride molecules deposited on the substrate is x and the number of atoms constituting the cluster beam irradiated on the substrate and the fluoride film is a, respectively,
The following relational expression (4) is satisfied, and a fluoride film made of the film material is formed on the substrate.

また、本発明は、前記の基板および弗化物膜に照射されるクラスタビームを構成するそれぞれの原子のエネルギーが、3〜50eV/atmであることを特徴としている。
また、本発明は、前記クラスタビームが、希ガス原子によって構成されることを特徴としている。
また、本発明は、膜の形成後において、これらの弗化物膜にUV光照射を行い光改質によって前記弗化物膜の光学吸収を低下させる工程を有することを特徴としている。
また、本発明の光学素子は、上記したいずれかに記載の弗化物膜の形成方法によって得られた弗化物膜で構成されていることを特徴としている。
Further, the present invention is characterized in that the energy of each atom constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the fluoride film is 3 to 50 eV / atm.
In addition, the present invention is characterized in that the cluster beam is composed of rare gas atoms.
In addition, the present invention is characterized in that after the film is formed, the fluoride film is irradiated with UV light to reduce optical absorption of the fluoride film by photo-modification.
The optical element of the present invention is characterized in that it is composed of a fluoride film obtained by any of the above-described methods for forming a fluoride film.

本発明によれば、基板の高温加熱を行わなくても、可視だけでなく紫外領域においても光学吸収が低く、緻密で、環境耐久性が高いクラスタビームによる弗化物膜の形成方法を実現することができる。
また、上記弗化物膜の形成方法によって得られた弗化物膜で構成された光学素子を実現することができる。
According to the present invention, it is possible to realize a method for forming a fluoride film by a cluster beam that has low optical absorption, is dense, and has high environmental durability, not only in the visible but also in the ultraviolet region, without heating the substrate at a high temperature. Can do.
In addition, an optical element composed of a fluoride film obtained by the above-described method for forming a fluoride film can be realized.

上記構成により、基板の高温加熱を行わなくても、可視だけでなく紫外領域においても光学吸収が低く、緻密で、環境耐久性が高いクラスタビームによる弗化物膜の形成方法を実現することができる。
それは、本発明者らのつぎのような知見に基づくものである。
本発明者らは、鋭意検討した結果、真空蒸着法による膜形成方法とクラスタビームを用いたつぎのような手法を見出した。
具体的には、抵抗加熱による真空蒸着法を用いることで、弗素欠損などの解離が光学特性に対して無視できる非常に少ない程度で弗化物材料を蒸発させて、膜を基板に堆積していく。そして、その際にクラスタビームを照射する。
例えば、弗化物膜材料がLaF3ならば、基板に堆積されるLaF3膜分子の数をx、その際に基板および膜に照射されるクラスタビームを構成する原子の個数をそれぞれaとすると、
これらの間に、
With the above configuration, it is possible to realize a method for forming a fluoride film by a cluster beam that has low optical absorption, is dense, and has high environmental durability, not only in the visible but also in the ultraviolet region, without heating the substrate at a high temperature. .
This is based on the following knowledge of the present inventors.
As a result of intensive studies, the present inventors have found a film forming method using a vacuum deposition method and the following method using a cluster beam.
Specifically, by using a vacuum evaporation method using resistance heating, the fluoride material is evaporated to such an extent that dissociation of fluorine defects and the like is negligible with respect to the optical characteristics, and the film is deposited on the substrate. . At that time, a cluster beam is irradiated.
For example, if the fluoride film material is LaF 3 , the number of LaF 3 film molecules deposited on the substrate is x, and the number of atoms constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the film at that time is a, respectively.
Between these,

という関係式を満たすようにして、基板上に弗化物膜材料による弗化物膜を形成する。
また、クラスタビームを構成する原子のエネルギーが3〜20eV/atmとする。
また、クラスタビームの構成原子に化学的に安定な希ガスを用いることで、例えこれらが膜中に取り込まれるなどしても膜の光学吸収が増加しないようにする。これらにより、まず、蒸発時の材料における弗素欠損などの解離を防ぐことができる。
そして、膜形成中に起こるイオン、電子によるダメージを抑えることができる。さらに、基板の高温加熱が無いにもかかわらず、可視だけでなく紫外領域においても光学吸収が低く、緻密で、平滑でありそして環境耐久性が有る弗化物膜を得ることが可能となる。
そして、このようにして形成された弗化物膜は、光学素子、半導体素子などに有効に利用することが可能である。
A fluoride film made of a fluoride film material is formed on the substrate so as to satisfy the following relational expression.
Further, the energy of atoms constituting the cluster beam is 3 to 20 eV / atm.
Further, by using a chemically stable rare gas for the constituent atoms of the cluster beam, even if these are taken into the film, the optical absorption of the film is not increased. By these, first, dissociation such as fluorine deficiency in the material during evaporation can be prevented.
Further, damage caused by ions and electrons occurring during film formation can be suppressed. Furthermore, despite the fact that the substrate is not heated at high temperature, it is possible to obtain a fluoride film that has low optical absorption not only in the visible but also in the ultraviolet region, is dense, smooth, and has environmental durability.
The fluoride film thus formed can be used effectively for optical elements, semiconductor elements, and the like.

つぎに、上記した本発明のクラスタビームによる弗化物膜の形成方法に用いられる膜形成装置について説明する。
図1に、本実施の形態における薄膜形成装置の一例を示す。
図1において、1は真空チャンバー、2は真空バルブ、3は抵抗加熱ボード、4は抵抗加熱機構、5はクラスイオンタビーム源、6は基板ドーム、7は合成石英基板、8は膜厚モニター、9はシャッターである。
本発明の実施形態における膜形成装置において、真空チャンバー1には、弗化物膜材料を蒸発するための抵抗加熱機構4と材料が入れられる抵抗加熱ボード3が設けられている。この真空チャンバー1は、真空バルブ2を介して2.0×10-5Paまで真空排気される。
さらに、真空チャンバー1内には、基板7を戴置するための回転可能な基板ドーム6が設けられ、膜厚を制御するために膜厚モニター8とシャッター9が設けられている。
そして、抵抗加熱機構4の抵抗加熱ボード3から蒸発された膜材料が合成石英基板7上で形成される際に、クラスタイオンビーム源5からクラスタビームが基板7に向かって照射しながら、薄膜を形成するように構成されている。
Next, a film forming apparatus used in the above-described method for forming a fluoride film using a cluster beam according to the present invention will be described.
FIG. 1 shows an example of a thin film forming apparatus in this embodiment.
In FIG. 1, 1 is a vacuum chamber, 2 is a vacuum valve, 3 is a resistance heating board, 4 is a resistance heating mechanism, 5 is a class ion beam source, 6 is a substrate dome, 7 is a synthetic quartz substrate, and 8 is a film thickness monitor. , 9 are shutters.
In the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention, the vacuum chamber 1 is provided with a resistance heating mechanism 4 for evaporating the fluoride film material and a resistance heating board 3 into which the material is put. The vacuum chamber 1 is evacuated to 2.0 × 10 −5 Pa through a vacuum valve 2.
Further, in the vacuum chamber 1, a rotatable substrate dome 6 for placing the substrate 7 is provided, and a film thickness monitor 8 and a shutter 9 are provided for controlling the film thickness.
Then, when the film material evaporated from the resistance heating board 3 of the resistance heating mechanism 4 is formed on the synthetic quartz substrate 7, the cluster ion beam source 5 irradiates the cluster beam toward the substrate 7 while applying the thin film. It is configured to form.

図2にクラスタイオンビーム源5の詳細図を示す。
図2において、10はノズル、11はクラスタ生成室、12はスキマー、13はバルブ、14はイオン化室、15はバルブ、16はフィラメント、17は加速電極、18は加速室、19はサイズ分離室である。
本発明の実施形態におけるクラスタイオンビーム源5は、クラスタ生成室11、クラスタのイオン化室14および加速室18、クラスタのサイズ分離室19の各室を備えている。生成室11には、断熱膨張によって導入ガスをクラスタ化するためのノズル10を有し、そのクラスタはスキマー12を介して、イオン化室14および加速室18に取り出される。
イオン化室14では、クラスタはフィラメント16を用いた電子衝突によりイオン化され、加速室18で加速電極17により加速される。
加速されたクラスタイオンビームは、サイズ分離室19でマグネットによる磁場偏向などにより、不要なサイズのクラスタを排除されてから基板7に照射される。
ここで、クラスタ生成室11やイオン化室14を、バルブ13、15を介して作動排気することで、真空チャンバー1の真空度が過剰に上昇しないように構成されている。
FIG. 2 shows a detailed view of the cluster ion beam source 5.
In FIG. 2, 10 is a nozzle, 11 is a cluster generation chamber, 12 is a skimmer, 13 is a valve, 14 is an ionization chamber, 15 is a valve, 16 is a filament, 17 is an acceleration electrode, 18 is an acceleration chamber, and 19 is a size separation chamber. It is.
The cluster ion beam source 5 in the embodiment of the present invention includes a cluster generation chamber 11, a cluster ionization chamber 14 and an acceleration chamber 18, and a cluster size separation chamber 19. The generation chamber 11 has a nozzle 10 for clustering the introduced gas by adiabatic expansion, and the cluster is taken out to the ionization chamber 14 and the acceleration chamber 18 via the skimmer 12.
In the ionization chamber 14, the clusters are ionized by electron collision using the filament 16 and accelerated by the acceleration electrode 17 in the acceleration chamber 18.
The accelerated cluster ion beam is applied to the substrate 7 after eliminating clusters of unnecessary size by a magnetic field deflection by a magnet in the size separation chamber 19.
Here, the cluster generation chamber 11 and the ionization chamber 14 are operated and exhausted through valves 13 and 15 so that the degree of vacuum of the vacuum chamber 1 does not increase excessively.

上記構成の薄膜形成装置によって、つぎのように薄膜を形成する。
このようなクラスタイオンビーム源5を用い、Arガスをノズル10から噴出させて、A
rクラスタを断熱膨張により生成する。このArクラスタを電子衝突によりイオン化する。
そして、加速電極17によりこのクラスタイオンをビームとして引き出し加速する。
真空チャンバー1において、上記のクラスタイオンビームを合成石英基板7に照射しながら、抵抗加熱ボード3から弗化物膜材料を真空蒸発させて合成石英基板7上に弗化物薄膜を形成する。
The thin film is formed as follows by the thin film forming apparatus having the above configuration.
Using such a cluster ion beam source 5, Ar gas is ejected from the nozzle 10, and A
r clusters are generated by adiabatic expansion. This Ar cluster is ionized by electron impact.
Then, this cluster ion is extracted as a beam and accelerated by the acceleration electrode 17.
In the vacuum chamber 1, the fluoride film material is vacuum evaporated from the resistance heating board 3 while irradiating the above-described cluster ion beam onto the synthetic quartz substrate 7, thereby forming a fluoride thin film on the synthetic quartz substrate 7.

以下に、本発明の実施例について説明する。以下の各実施例においては、図1及び図2に示す薄膜形成装置を用いて、つぎのように弗化物膜を形成した。
[実施例1]
実施例1においては、つぎのように弗化物膜を形成した。
まず、クラスタイオンビーム源5において、Arガスをノズル10から噴出させて、Arクラスタを断熱膨張により生成する。このArクラスタを電子衝突によりイオン化する。そして、加速電極17によりこのクラスタイオンをビームとして引き出し加速する。
真空チャンバー1において、上記のクラスタイオンビームを合成石英基板7に照射しながら、抵抗加熱ボード3からLaF3を真空蒸発させて合成石英基板7上に膜厚260nm
のLaF3膜を形成した。
その際、LaF3膜分子の数をx、基板および膜に照射されるクラスタビームを構成する
Ar原子の個数をaとする場合、
a/x=3.4
である。
Examples of the present invention will be described below. In each of the following examples, a fluoride film was formed as follows using the thin film forming apparatus shown in FIGS.
[Example 1]
In Example 1, a fluoride film was formed as follows.
First, in the cluster ion beam source 5, Ar gas is ejected from the nozzle 10 to generate Ar clusters by adiabatic expansion. This Ar cluster is ionized by electron impact. Then, this cluster ion is extracted as a beam and accelerated by the acceleration electrode 17.
In the vacuum chamber 1, LaF 3 is vacuum evaporated from the resistance heating board 3 while irradiating the above-described cluster ion beam onto the synthetic quartz substrate 7 to form a film thickness of 260 nm on the synthetic quartz substrate 7.
A LaF 3 film was formed.
At that time, when the number of LaF 3 film molecules is x and the number of Ar atoms constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the film is a,
a / x = 3.4
It is.

図3に、本実施例におけるクラスタビームを構成する原子のエネルギーが3〜20eV/atmである場合のLaF3膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す。
図3から、均質で光学Lossがほとんどみられないことが判る。
このLaF3膜の消衰係数は、193nmの光に対して0.0001と小さいものであっ
た。
また、図4にこのLaF3膜を60℃90%の高温高湿環境耐久試験を1000時間行っ
た結果を示す。
波長シフトが1nm未満であった。
また、このLaF3膜の表面粗さをAFMにより測定した結果、平均表面粗さは0.7n
mであった。
このように基板を加熱することなく、可視だけでなく紫外領域においても光学吸収が低く、緻密で環境耐久性が高いLaF3膜を得ることができた。
また、
a/x=5.0
での場合においても同様に、均質で、193nmの光に対する消衰係数が0.0001と小さく、平均表面粗さは0.7nm程度のLaF3膜得ることができた。
FIG. 3 shows the spectral characteristics of the synthetic quartz substrate on which the LaF 3 film is formed when the energy of atoms constituting the cluster beam in this embodiment is 3 to 20 eV / atm.
It can be seen from FIG. 3 that the optical loss is homogeneous and hardly visible.
The extinction coefficient of this LaF 3 film was as small as 0.0001 for 193 nm light.
FIG. 4 shows the results of conducting a high temperature and high humidity environment durability test of this LaF 3 film at 60 ° C. and 90% for 1000 hours.
The wavelength shift was less than 1 nm.
Moreover, as a result of measuring the surface roughness of the LaF 3 film by AFM, the average surface roughness was 0.7 n.
m.
Thus, without heating the substrate, it was possible to obtain a dense LaF 3 film having low optical absorption not only in the visible but also in the ultraviolet region, and having high environmental durability.
Also,
a / x = 5.0
In the same manner, a LaF 3 film having a uniform extinction coefficient with respect to 193 nm light as small as 0.0001 and an average surface roughness of about 0.7 nm could be obtained.

また、図5に、実施例1との比較例として、
a/x=2.0
とした場合のLaF3膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す。
図5から、反射特性から不均質でポーラスな膜となってしまっていることが判る。
Moreover, in FIG. 5, as a comparative example with Example 1,
a / x = 2.0
The spectral characteristics of the synthetic quartz substrate on which the LaF 3 film is formed are shown.
From FIG. 5, it can be seen from the reflection characteristics that the film is inhomogeneous and porous.

[実施例2]
実施例2においては、つぎのように弗化物膜を形成した。
まず、クラスタイオンビーム源5において、Arガスをノズル10から混合して噴出させて、Arクラスタを断熱膨張により生成する。
このArクラスタを電子衝突によりイオン化する。そして、加速電極17によりこのクラ
スタイオンをビームとして引き出し加速する。
真空チャンバー1において、上記のクラスタイオンビームを合成石英基板7に照射しながら、抵抗加熱ボード3からMgF2を真空蒸発させて合成石英基板7上に、膜厚430n
mのMgF2膜を形成した。
その際、MgF2膜分子の数をx、基板および膜に照射されるクラスタビームを構成する
Ar原子の個数をそれぞれaとする場合、
a/x=2.1
である。
[Example 2]
In Example 2, a fluoride film was formed as follows.
First, in the cluster ion beam source 5, Ar gas is mixed and ejected from the nozzle 10, and an Ar cluster is generated by adiabatic expansion.
This Ar cluster is ionized by electron impact. Then, this cluster ion is extracted as a beam and accelerated by the acceleration electrode 17.
In the vacuum chamber 1, while the synthetic quartz substrate 7 is irradiated with the cluster ion beam, MgF 2 is vacuum evaporated from the resistance heating board 3 to form a film thickness of 430 n on the synthetic quartz substrate 7.
m MgF 2 film was formed.
At that time, when the number of MgF 2 film molecules is x and the number of Ar atoms constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the film is a, respectively,
a / x = 2.1
It is.

図6に、本実施例におけるクラスタビームを構成する原子のエネルギーが3〜20eV/atmである場合のMgF2膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す。
図6に示す反射特性から、均質であることが判る。
また、このMg2膜の消衰係数は193nmの光に対して0.0001と小さいものであ
った。
また、このMgF2膜の波長193nmにおける平均的な屈折率は1.40であった。
FIG. 6 shows the spectral characteristics of the synthetic quartz substrate on which the MgF 2 film is formed when the energy of atoms constituting the cluster beam in this embodiment is 3 to 20 eV / atm.
It can be seen from the reflection characteristics shown in FIG.
The extinction coefficient of this Mg 2 film was as small as 0.0001 with respect to 193 nm light.
The average refractive index of this MgF 2 film at a wavelength of 193 nm was 1.40.

また、図7に、実施例2との比較例として、
a/x=1.5
での場合のMgF2膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す。
図7に示す反射特性から、不均質でポーラスな膜となってしまっていることが判る。
また、このMgF2膜の波長193nmにおける平均的な屈折率は1.36と低く、緻密
でないものであった。
Moreover, in FIG. 7, as a comparative example with Example 2,
a / x = 1.5
The spectral characteristic of the synthetic quartz substrate in which the MgF2 film | membrane in the case of 1 is formed is shown.
It can be seen from the reflection characteristics shown in FIG. 7 that the film is inhomogeneous and porous.
Further, the average refractive index of the MgF 2 film at a wavelength of 193 nm was as low as 1.36 and was not dense.

[実施例3]
実施例3においては、つぎのように弗化物膜を形成した。
まず、クラスタイオンビーム源5において、Arガスをノズル10から混合して噴出させて、Arクラスタを断熱膨張により生成する。
このArクラスタを電子衝突によりイオン化する。そして、加速電極17によりこのクラスタイオンをビームとして引き出し加速する。
真空チャンバー1において、上記のクラスタイオンビームを合成石英基板7に照射しながら、抵抗加熱ボード3からMgF2を真空蒸発させて合成石英基板7上に膜厚430nm
のMgF2膜を形成した。
その際、MgF2膜分子の数をx、基板および膜に照射されるクラスタビームを構成する
Ar原子の個数をaとする場合のそれらの比、
a/x
に対するMgF2膜の平均表面粗さを図8に示す。
比が3.1以上であると平均表面粗さが0.9nm以下と表面が平滑となる。
[Example 3]
In Example 3, a fluoride film was formed as follows.
First, in the cluster ion beam source 5, Ar gas is mixed and ejected from the nozzle 10, and an Ar cluster is generated by adiabatic expansion.
This Ar cluster is ionized by electron impact. Then, this cluster ion is extracted as a beam and accelerated by the acceleration electrode 17.
In the vacuum chamber 1, while the synthetic quartz substrate 7 is irradiated with the cluster ion beam, MgF 2 is vacuum evaporated from the resistance heating board 3 to form a film thickness of 430 nm on the synthetic quartz substrate 7.
An MgF 2 film was formed.
At that time, the ratio when the number of MgF 2 film molecules is x and the number of Ar atoms constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the film is a,
a / x
FIG. 8 shows the average surface roughness of the MgF 2 film against the above.
When the ratio is 3.1 or more, the surface becomes smooth with an average surface roughness of 0.9 nm or less.

また、図9にこのa/xが3.1の場合のMgF膜のAFM像を示す。また、図10にこのa/xが2.1の場合のMgF膜のAFM像を示す。
また、このa/xが3.1の場合と2.1の場合のMgF2膜を60℃90%の高温高湿
環境耐久試験を1000時間行った結果を図11に示す。
a/xが2.1の場合は波長シフトが3nm以上であるが、3.1の場合では波長シフトが1nm未満で環境耐久性に優れた膜であった。
このようにa/xを3.1以上とすることで、緻密に加えて、より平滑で環境耐久性が高いMgF2膜を得ることができる。
FIG. 9 shows an AFM image of the MgF 2 film when a / x is 3.1. FIG. 10 shows an AFM image of the MgF 2 film when a / x is 2.1.
In addition, FIG. 11 shows the results of performing a high-temperature and high-humidity environment durability test at 60 ° C. and 90% for 1000 hours on the MgF 2 film in the cases where a / x is 3.1 and 2.1.
When a / x is 2.1, the wavelength shift is 3 nm or more, but when 3.1, the wavelength shift is less than 1 nm and the film has excellent environmental durability.
Thus, by setting a / x to 3.1 or more, it is possible to obtain a MgF 2 film that is smoother and has higher environmental durability in addition to being dense.

[実施例4]
実施例4においては、つぎのように弗化物膜を形成した。
まず、クラスタイオンビーム源5において、Arガスをノズル10から噴出させて、Ar
クラスタを断熱膨張により生成する。
このArクラスタを電子衝突によりイオン化する。そして、加速電極17によりこのクラスタイオンをビームとして引き出し加速する。
真空チャンバー1において、上記のクラスタイオンビームを合成石英基板7に照射しながら、抵抗加熱ボード3からLaF3またはMgF2を真空蒸発させる。
そして、合成石英基板7上に基板側からMgF2、LaF3、MgF2の順にそれぞれ光学
的膜厚で0.5λ、0.25λ、0.25λのMgF2膜、LaF3膜、MgF2膜の各膜
を形成した。対象中心波長λは193nmである。
その際、LaF3膜分子の数をx、MgF2膜分子の数をy、基板および膜に照射されるクラスタビームを構成するAr原子の個数をaとする場合、
a/x=3.4
a/y=3.1
である。
図12に、本実施例におけるクラスタビームを構成する原子のエネルギーが3〜20eV/atmである場合の反射止膜の光学特性を示す。
透過率の高い反射防止膜となっている。
[Example 4]
In Example 4, a fluoride film was formed as follows.
First, in the cluster ion beam source 5, Ar gas is ejected from the nozzle 10, and Ar
Clusters are generated by adiabatic expansion.
This Ar cluster is ionized by electron impact. Then, this cluster ion is extracted as a beam and accelerated by the acceleration electrode 17.
In the vacuum chamber 1, LaF 3 or MgF 2 is vacuum evaporated from the resistance heating board 3 while irradiating the synthetic quartz substrate 7 with the cluster ion beam.
Then, MgF 2 film, LaF 3 film, and MgF 2 film having optical thicknesses of 0.5λ, 0.25λ, and 0.25λ in order of MgF 2 , LaF 3 , and MgF 2 on the synthetic quartz substrate 7 from the substrate side, respectively. Each film was formed. The target center wavelength λ is 193 nm.
At that time, when the number of LaF 3 film molecules is x, the number of MgF 2 film molecules is y, and the number of Ar atoms constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the film is a,
a / x = 3.4
a / y = 3.1
It is.
FIG. 12 shows the optical characteristics of the antireflection film when the energy of atoms constituting the cluster beam in this example is 3 to 20 eV / atm.
It is an antireflection film with high transmittance.

[実施例5]
実施例5においては、つぎのように弗化物膜を形成した。
まず、クラスタイオンビーム源5において、Arガスをノズル10から混合して噴出させて、Arクラスタ断熱膨張により生成する。
このArクラスタを電子衝突によりイオン化する。そして、加速電極17によりこのクラスタイオンをビームとして引き出し加速する。
真空チャンバー1において、上記のクラスタイオンビームを合成石英基板7に照射しながら、抵抗加熱ボード3からMgF2を真空蒸発させて合成石英基板7上に膜厚340nm
のMgF2膜を形成する。
その際、MgF2膜分子の数をy、その際に基板および膜に照射されるクラスタビームを
構成するAr原子の個数をaとする場合、つぎのとおりである。
[Example 5]
In Example 5, a fluoride film was formed as follows.
First, in the cluster ion beam source 5, Ar gas is mixed and ejected from the nozzle 10, and is generated by Ar cluster adiabatic expansion.
This Ar cluster is ionized by electron impact. Then, this cluster ion is extracted as a beam and accelerated by the acceleration electrode 17.
In the vacuum chamber 1, while the synthetic quartz substrate 7 is irradiated with the cluster ion beam, MgF 2 is vacuum evaporated from the resistance heating board 3 to form a film thickness of 340 nm on the synthetic quartz substrate 7.
An MgF 2 film is formed.
At this time, when the number of MgF 2 film molecules is y and the number of Ar atoms constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the film is a, the following is performed.

その際におけるクラスタビームを構成する原子のエネルギーが3〜20eV/atmである場合のMgF2膜の消衰係数は、193nmの光に対して0.0002と小さいもの
であった。
また、このMgF2膜にUV光を照射して光改質を行った後の消衰係数は193nmの光
に対して0.0001とさらに小さいものとなった。
図13に、UV光を照射して光改質を行った後のMgF2膜が形成された合成石英基板の
分光特性を示す。
また、このMgF2膜の平均表面粗さは0.9nmであった。
In this case, the extinction coefficient of the MgF 2 film when the energy of atoms constituting the cluster beam is 3 to 20 eV / atm was as small as 0.0002 with respect to 193 nm light.
Further, the extinction coefficient after the UVF was irradiated to the MgF 2 film and the photo-modification was performed was as small as 0.0001 with respect to the light of 193 nm.
FIG. 13 shows the spectral characteristics of the synthetic quartz substrate on which the MgF 2 film is formed after photo-modification by irradiating UV light.
The average surface roughness of this MgF 2 film was 0.9 nm.

また、図14に、比較例として、クラスタビームを構成する原子のエネルギーが〜3eV/atmのMgF2膜の表面粗さをAFMにより測定した結果を示す。
平均表面粗さは2.3nmと粗いものであった。
また、図15に、比較例として、クラスタビームを構成する原子のエネルギーが〜200eV/atmとした場合を示す。
MgF2膜の消衰係数は193nmの光に対して0.0018と大きいものであった。
また、このMgF2膜にUV光を照射して光改質を行ってもほとんど回復しなかった。
FIG. 14 shows a result of measuring the surface roughness of an MgF 2 film having an energy of atoms of ˜3 eV / atm as a comparative example by AFM as a comparative example.
The average surface roughness was as rough as 2.3 nm.
FIG. 15 shows a case where the energy of atoms constituting the cluster beam is set to 200 eV / atm as a comparative example.
The extinction coefficient of the MgF 2 film was as large as 0.0018 with respect to 193 nm light.
Further, even when the MgF 2 film was irradiated with UV light and subjected to photo-modification, it was hardly recovered.

[実施例6]
実施例6においては、つぎのように弗化物膜を形成した。
まず、クラスタイオンビーム源5において、Arガスをノズル10から噴出させて、Arクラスタを断熱膨張により生成する。
このArクラスタを電子衝突によりイオン化する。そして、加速電極17によりこのクラスタイオンをビームとして引き出し加速する。
真空チャンバー1において、上記のクラスタイオンビームを合成石英基板7に照射しながら、抵抗加熱ボード3からAlF3を真空蒸発させて合成石英基板7上に膜厚430nm
のAlF3膜を形成する。
その際、AlF3膜分子の数をx、基板および膜に照射されるクラスタビームを構成する
Ar原子の個数をaとする場合、
a/x=1.4
である。
その際におけるクラスタビームを構成する原子のエネルギーは3〜20eV/atmである。
この場合の合成石英上に形成されたAlF3膜にスコッチテープテストを行ったが、膜が
基板から剥がれるといった問題は見られず、密着性の良い膜が形成されていた。
また比較例として、
a/x=1.0
である場合に合成石英上に形成されたAlF3膜に対して同様にスコッチテープテストを
行った。
膜が基板から剥がれる場合があり、密着性の良い膜とはいえないものであった。
[Example 6]
In Example 6, a fluoride film was formed as follows.
First, in the cluster ion beam source 5, Ar gas is ejected from the nozzle 10 to generate Ar clusters by adiabatic expansion.
This Ar cluster is ionized by electron impact. Then, this cluster ion is extracted as a beam and accelerated by the acceleration electrode 17.
In the vacuum chamber 1, while irradiating the synthetic quartz substrate 7 with the cluster ion beam, AlF 3 is vacuum evaporated from the resistance heating board 3 to form a film thickness of 430 nm on the synthetic quartz substrate 7.
An AlF 3 film is formed.
At that time, when the number of AlF 3 film molecules is x and the number of Ar atoms constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the film is a,
a / x = 1.4
It is.
In this case, the energy of atoms constituting the cluster beam is 3 to 20 eV / atm.
In this case, a Scotch tape test was performed on the AlF 3 film formed on the synthetic quartz. However, there was no problem that the film peeled off from the substrate, and a film having good adhesion was formed.
As a comparative example,
a / x = 1.0
The Scotch tape test was similarly performed on the AlF 3 film formed on the synthetic quartz.
The film may be peeled off from the substrate and cannot be said to be a film with good adhesion.

本発明の実施の形態におけるクラスタビームによる弗化物膜の形成方法に用いられる薄膜形成装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the thin film formation apparatus used for the formation method of the fluoride film | membrane by the cluster beam in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における薄膜形成装置のクラスタイオンビーム源の詳細構成を示す図。The figure which shows the detailed structure of the cluster ion beam source of the thin film formation apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施例1におけるLaF3膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す図。It shows the spectral characteristics of the synthetic quartz substrate LaF 3 film is formed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1におけるLaF3膜の高温高湿環境耐久試験の結果を示す図。Shows the results of high-temperature and high-humidity environment endurance test of LaF 3 film in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1との比較例におけるLaF3膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す図。It shows the spectral characteristics of the synthetic quartz substrate LaF 3 film formed in the comparative example with Example 1 of the present invention. 本発明の実施例2におけるMgF2膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す図。It shows the spectral characteristics of the synthetic quartz substrate that MgF 2 film is formed in Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施例2との比較例におけるMgF2膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す図。It shows the spectral characteristics of the synthetic quartz substrate that MgF 2 film was formed in the comparative example of Example 2 of the present invention. 本発明の実施例3におけるMgF2膜の平均表面粗さを示す図。It shows the average surface roughness of the MgF 2 film in the third embodiment of the present invention. 本発明の実施例3におけるa/xが3.1の場合のMgF2膜のAFM像を示す図。It shows an AFM image of MgF 2 film when a / x is 3.1 in Example 3 of the present invention. 本発明の実施例3におけるa/xが2.1の場合のMgF膜のAFM像を示す図。It shows an AFM image of MgF 2 film when a / x is 2.1 in Example 3 of the present invention. 本発明の実施例3におけるMgF2膜の高温高湿環境耐久試験の結果を示す図。Shows the results of high-temperature and high-humidity environment endurance test of MgF 2 film in the third embodiment of the present invention. 本発明の実施例4における反射止膜の光学特性を示す。The optical characteristic of the anti-reflective film in Example 4 of this invention is shown. 本発明の実施例5におけるMgF2膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す図。It shows the spectral characteristics of the synthetic quartz substrate that MgF 2 film is formed in Embodiment 5 of the present invention. 本発明の実施例5との比較例におけるMgF2膜の表面粗さをAFMにより測定した結果を示す図。It shows the results of the surface roughness of the MgF 2 film was measured by AFM in the comparative example of Example 5 of the present invention. 本発明の実施例5との比較例におけるMgF2膜が形成された合成石英基板の分光特性を示す図。It shows the spectral characteristics of the synthetic quartz substrate that MgF 2 film was formed in the comparative example of Example 5 of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:真空チャンバー
2:真空バルブ
3:抵抗加熱ボード
4:抵抗加熱機構
5:クラスタイオンビーム源
6:基板ドーム
7:基板
8:膜厚モニター
9:シャッター
10:ノズル
11:クラスタ生成室
12:スキマー
13:バルブ
14:イオン化室
15:バルブ
16:フィラメント
17:加速電極
18:加速室
19:サイズ分離室


















1: Vacuum chamber 2: Vacuum valve 3: Resistance heating board 4: Resistance heating mechanism 5: Cluster ion beam source 6: Substrate dome 7: Substrate 8: Film thickness monitor 9: Shutter 10: Nozzle 11: Cluster generation chamber 12: Skimmer 13: Valve 14: Ionization chamber 15: Valve 16: Filament 17: Acceleration electrode 18: Acceleration chamber 19: Size separation chamber


















Claims (10)

クラスタビームを用いた弗化物膜の形成方法であって、
上記クラスタビームを基板に照射しながら、抵抗加熱による真空蒸着法によって弗化物膜材料を真空蒸発させ、前記基板上に弗化物膜を形成する工程を有することを特徴とする弗化物膜の形成方法。
A method of forming a fluoride film using a cluster beam,
A method for forming a fluoride film, comprising the step of: evaporating a fluoride film material by vacuum evaporation using resistance heating while irradiating the substrate with the cluster beam to form a fluoride film on the substrate. .
前記弗化物膜材料が、GdF、LaF、NdF、DyF、PdF、MgF、AlF、NaF、LiF、CaF、BaF、SrF、ErF、SmF、CeF、NaAlF、NaAl14、YbF、ErF、TbFのいずれか、
または、それらいずれかとの混合物であることを特徴とする請求項1に記載の弗化物膜の形成方法。
The fluoride film material is GdF 3 , LaF 3 , NdF 3 , DyF 3 , PdF 3 , MgF 2 , AlF 3 , NaF 3 , LiF, CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , ErF 3 , CeF 3 , CeF 3 , CeF 3, , One of Na 3 AlF 6 , Na 5 Al 3 F 14 , YbF 3 , ErF 3 , TbF 3 ,
2. The method for forming a fluoride film according to claim 1, wherein the fluoride film is a mixture thereof.
前記基板上に弗化物膜を形成するに際して、前記弗化物膜材料としてLaFを用い、
前記基板に堆積されるその弗化物分子の数をx、前記の基板および弗化物膜に照射されるクラスタビームを構成する原子の個数をそれぞれaとするとき、
つぎの関係式(1)を満たし、前記基板上に前記膜材料による弗化物膜を形成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の弗化物膜の形成方法。
When forming a fluoride film on the substrate, LaF 3 is used as the fluoride film material,
When the number of the fluoride molecules deposited on the substrate is x, and the number of atoms constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the fluoride film is a, respectively,
3. The method of forming a fluoride film according to claim 1, wherein a fluoride film made of the film material is formed on the substrate while satisfying the following relational expression (1).
前記基板上に弗化物膜を形成するに際して、前記弗化物膜材料としてMgF、LiF、BaF、GdF、NdF、DyF、PdF、CaF、SrF、ErF、SmF、CeF、YbF、TbF、ErFのいずれかを用い、
前記基板に堆積されるそれら弗化物分子の数をx、前記の基板および弗化物膜に照射されるクラスタビームを構成する原子の個数をそれぞれaとするとき、
つぎの関係式(2)を満たし、前記基板上に前記膜材料による弗化物膜を形成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の弗化物膜の形成方法。
In forming a fluoride film on the substrate, the fluoride film material may be MgF 2 , LiF, BaF 2 , GdF 3 , NdF 3 , DyF 3 , PdF 3 , CaF 2 , SrF 2 , ErF 3 , SmF 3 , Any one of CeF 3 , YbF 3 , TbF 3 , ErF 3 is used,
When the number of the fluoride molecules deposited on the substrate is x and the number of atoms constituting the cluster beam irradiated on the substrate and the fluoride film is a, respectively,
3. The method of forming a fluoride film according to claim 1, wherein a fluoride film made of the film material is formed on the substrate while satisfying the following relational expression (2).
前記基板上に弗化物膜を形成するに際して、前記弗化物膜材料としてMgFを用い、
前記基板に堆積されるそれら弗化物分子の数をx、前記の基板および弗化物膜に照射されるクラスタビームを構成する原子の個数をそれぞれaとするとき、
つぎの関係式(3)を満たし、前記基板上に平均表面粗さが1.0nm以下の前記膜材料による弗化物膜を形成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の弗化物膜の形成方法。
When forming a fluoride film on the substrate, MgF 2 is used as the fluoride film material,
When the number of the fluoride molecules deposited on the substrate is x and the number of atoms constituting the cluster beam irradiated on the substrate and the fluoride film is a, respectively,
3. The fluoride film according to claim 1, wherein a fluoride film made of the film material satisfying the following relational expression (3) and having an average surface roughness of 1.0 nm or less is formed on the substrate. Method for forming a chemical film.
前記基板上に弗化物膜を形成するに際して、前記弗化物膜材料としてAlF、NaF、NaAlF、NaAl14のいずれかを用い、
前記基板に堆積されるそれら弗化物分子の数をx、前記の基板および弗化物膜に照射さ
れるクラスタビームを構成する原子の個数をそれぞれaとするとき、
つぎの関係式(4)を満たし、前記基板上に前記膜材料による弗化物膜を形成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の弗化物膜の形成方法。
When forming a fluoride film on the substrate, any one of AlF 3 , NaF 3 , Na 3 AlF 6 , and Na 5 Al 3 F 14 is used as the fluoride film material,
When the number of the fluoride molecules deposited on the substrate is x and the number of atoms constituting the cluster beam irradiated on the substrate and the fluoride film is a, respectively,
3. The method of forming a fluoride film according to claim 1, wherein a fluoride film made of the film material is formed on the substrate while satisfying the following relational expression (4).
前記の基板および弗化物膜に照射されるクラスタビームを構成するそれぞれの原子のエネルギーが、3〜50eV/atmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の弗化物膜の形成方法。 The fluoride according to any one of claims 1 to 6, wherein the energy of each atom constituting the cluster beam irradiated to the substrate and the fluoride film is 3 to 50 eV / atm. Method for forming a film. 前記クラスタビームが、希ガス原子によって構成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の弗化物膜の形成方法。   8. The method for forming a fluoride film according to claim 1, wherein the cluster beam is composed of rare gas atoms. 前記基板上に弗化物膜を形成する工程における弗化物膜の形成中、または弗化物膜の形成後において、これらの弗化物膜にUV光照射を行い光改質によって前記弗化物膜の光学吸収を低下させる工程を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の弗化物膜の形成方法。   During or after the formation of the fluoride film in the step of forming the fluoride film on the substrate, these fluoride films are irradiated with UV light and optically modified by optical modification of the fluoride film. The method for forming a fluoride film according to any one of claims 1 to 8, further comprising a step of reducing the temperature. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の弗化物膜の形成方法によって得られた弗化物膜で構成されていることを特徴とする光学素子。   An optical element comprising a fluoride film obtained by the method for forming a fluoride film according to any one of claims 1 to 9.
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