JP2009007636A - 低屈折率膜及びその成膜方法、並びに反射防止膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応性スパッタリング法によりMgF2−SiO2からなる低屈折率膜を基板11上に成膜する低屈折率膜の成膜方法において、MgF2−SiO2の焼結体であるターゲット4Aを用い、不活性ガスとO2の混合ガス雰囲気下で前記基板11とターゲット4Aとの間に周波数20〜90kHzの交流電圧を印加してスパッタ成膜する。
【選択図】図1
Description
また、前記混合ガスのO2流量比が10〜70%であるとよい。
本発明の低屈折率膜によれば、膜面内の光学特性が均一な低屈折率膜を提供することができる。
本発明の反射防止膜によれば、膜面内で均一で優れた反射防止機能を示す反射防止膜を提供することができる。
図1に示すように、反応性スパッタリング装置SEは、真空槽1内の上部に、薄膜が形成される基板11を保持する基板ホルダ5と、基板ホルダ5を回転駆動するための駆動手段6とを備えている。また、真空槽1は、該真空槽1内を排気するための真空ポンプ(図示せず)が接続されており、真空槽1内を任意の真空度に調整できるように構成されている。
これにより、真空槽1内は前記不活性ガスとO2ガスとの混合雰囲気となり、ターゲット4がスパッタガスによってスパッタリングされることとなる。
(S11)基板11を基板ホルダ5に保持させ、ターゲット4をスパッタ電極3の所定位置に配置する。
(S12)真空槽1内を真空排気し内部を所定圧力以下にするとともに、基板ホルダ5を回転させる。
(S13)スパッタガス、O2ガスを真空槽1内に導入する。このとき、O2ガスとスパッタガスとが所定の流量比となるようにそれぞれのガス流量を調整しながら導入し、所定圧力とする。O2流量比は、例えば10〜70%が望ましく、2〜50%が最も適切である。
(S14)つぎに、スパッタ電極3に電力を投入する。このとき、交流電圧を印加するが、その周波数は20〜90kHzが望ましく、とくに90kHzが最も適切である。これにより、ターゲット4上にはプラズマが発生し、該ターゲット4のスパッタが開始される。
(S15)スパッタリング状態が安定したら、基板ホルダ5上の基板11に成膜を開始し、所定膜厚のMgF2−SiO2からなる低屈折率膜を得る。
(実施例1)
図1に示した反応性スパッタリング装置SEを用い本発明の低屈折率膜の成膜方法により、低屈折率膜を成膜した例を示す。なお、スパッタ条件はターゲット4A:MgF2−SiO2焼結体(MgF2:SiO2=70:30at%)、スパッタガス:Ar、反応性ガス:O2を共通条件として、真空槽1内の背圧を5×10-4Pa以下にしてArガスを導入しプレスパッタを行った後、以下の成膜条件で低屈折率膜を作製した。なお、(O2ガス流量比)=(O2ガス流量)/{(O2ガス流量)+(Arガス流量)}×100(%)とした。
・基板11:透明ガラス基板
・O2ガス流量比:0,20,40,50,100%
・AC電源周波数:90kHz
・投入電力:400W
・全圧:0.37〜0.39Pa
・基板11:透明ガラス基板
・ターゲット4A:MgF2−SiO2焼結体(MgF2:SiO2=70:30at%)
・O2ガス流量比:0,20,50%
・RF電源周波数:13.56MHz
・投入電力:300W
・全圧:0.39Pa
(1)成膜条件1(試料No.9〜11)
・基板11:透明ガラス基板
・ターゲット4A:MgF2−SiO2焼結体(MgF2:SiO2=70:30at%)
・導入混合ガス:Ar+CF4
・ガス流量(Ar/CF4):160/40,100/100,0/200sccm(CF4ガス流量比としてそれぞれ20,50,100%)
・AC電源周波数:90kHz
・投入電力:400W
・全圧:0.4〜0.43Pa
・基板11:透明ガラス基板
・ターゲット4A:MgF2−SiO2焼結体(MgF2:SiO2=70:30at%)
・導入混合ガス:Ar+O2+CF4
・ガス流量(Ar/O2/CF4):100/10/90,100/30/70,100/70/30sccm
・AC電源周波数:90kHz
・投入電力:400W
・全圧:0.4Pa
・基板11:透明ガラス基板
・ターゲット4A:MgF2−SiO2焼結体(MgF2:SiO2=70:30at%)
・導入混合ガス:Ar+CO2
・ガス流量(Ar/CO2):160/40,100/100,0/200sccm(CO2ガス流量比としてそれぞれ20,50,100%)
・AC電源周波数:90kHz
・投入電力:400W
・全圧:0.38〜0.39Pa
・基板11:透明ガラス基板
・ターゲット4A:MgF2−SiO2焼結体(MgF2:SiO2=70:30at%)
・導入混合ガス:Ar+CF4
・ガス流量(Ar/CF4):100/100,0/200sccm(CF4ガス流量比としてそれぞれ50,100%)
・RF電源周波数:13.56MHz
・投入電力:300W
・全圧:0.42〜0.45Pa
図1に示した反応性スパッタリング装置SEを用い、反射防止膜を成膜した例を示す。
ここでは、以下の順番でそれぞれの成膜条件に基づいて、図4に示す構成の反射防止膜を作製した。
(2)密着層;SiOx
・スパッタターゲット:Bドープされた多結晶Si
・スパッタガス:Ar
・反応性ガス:O2
(3)高屈折率層a;Nb2O5
・スパッタターゲット:金属Nb
・スパッタガス:Ar
・反応性ガス:CO2
・膜厚:25nm
(4)低屈折率層a;MgF2−SiO2
・スパッタターゲット4A:MgF2−SiO2焼結体(MgF2:SiO2=70:30at%)
・スパッタガス:Ar
・反応性ガス:O2
・成膜条件:実施例1の試料No.4の条件と同じ
・膜厚:40nm
(5)高屈折率層b;Nb2O5
・スパッタターゲット:金属Nb
・スパッタガス:Ar
・反応性ガス:CO2
・膜厚:30nm
(6)低屈折率層b;MgF2−SiO2
・スパッタターゲット4A:MgF2−SiO2焼結体(MgF2:SiO2=70:30at%)
・スパッタガス:Ar
・反応性ガス:O2
・成膜条件:実施例1の試料No.4の条件と同じ
・膜厚:115nm
Claims (5)
- 反応性スパッタリング法によりMgF2−SiO2からなる低屈折率膜を基板上に成膜する低屈折率膜の成膜方法において、
MgF2−SiO2の焼結体であるターゲットを用い、不活性ガスとO2の混合ガス雰囲気下で前記基板とターゲットとの間に周波数20〜90kHzの交流電圧を印加してスパッタ成膜することを特徴とする低屈折率膜の成膜方法。 - 前記ターゲットにおけるSiO2含有率が5〜80mol%であることを特徴とする請求項1に記載の低屈折率膜の成膜方法。
- 前記混合ガスのO2流量比が10〜70%であることを特徴とする請求項1に記載の低屈折率膜の成膜方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の低屈折率膜の成膜方法により成膜されてなることを特徴とする低屈折率膜。
- 基板上に高屈折率層と、請求項4に記載の低屈折率膜からなる低屈折率層とが積層されてなることを特徴とする反射防止膜。
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