JP2014002293A - 金属酸化膜形成方法、金属酸化膜形成装置および反射防止膜付き光学素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 金属ターゲットから放出されたスパッタ粒子を、光学素子2の凹面2aに蒸着させて金属膜11を形成する(スパッタ処理工程)。次に、スパッタ処理工程にて形成された金属膜にイオンビームiを照射して、金属膜11から放出されたスパッタ粒子saを再度、光学素子2の凹面2aに蒸着させて金属膜11Aを形成する(再スパッタ処理工程)。このとき、主に凹面2aの中央部の金属がスパッタされて、スパッタ粒子saが凹面2aの周縁部に蒸着される。次に、再スパッタ処理工程にて形成された金属膜11Aに、酸素ラジカルビームを照射して酸化処理を行い、金属酸化膜15を形成する(酸化処理工程)。
【選択図】 図2
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る金属酸化膜形成装置の概略構成を示す説明図である。図1に示す金属酸化膜からなる反射防止膜を形成する反射防止膜形成装置100は、真空チャンバ1と、ホルダとしてのワークホルダ3と、スパッタ源5を有するスパッタ装置4と、イオン源7を有する再スパッタ装置6と、酸素ラジカル源9を有する酸化処理装置8とを備えている。2は成膜される光学素子であり、ワークホルダ3が支持している。スパッタ成膜、イオン処理およびラジカル処理の圧力差が必要な場合は、図1のように圧力調整壁10にて仕切られていることが望ましい。
次に、第1の実施形態に係る反射防止膜形成装置100にて、光学素子2の凹面2aに反射防止膜を構成する金属酸化膜を、図2に示した成膜プロセスに従って成膜した。
次に、図2(b)のように、有磁場型マイクロ波励起ラジカル源(投入電力200W)、Arガス流量(2sccm)に加速電極を追加されたものをイオン源としてArイオンビームiを1.0keVで照射した。イオン源と光学素子2の距離は150mmとした。Arイオンビームiは形成されたSi膜の金属膜11をスパッタさせ、光学素子2の側面方向にスパッタ粒子saとして光学素子2の凹面2aの周辺部に再付着させた。本記載のイオンビームの条件は、ガス種や照射エネルギーを変化させることによって、金属膜の再スパッタ条件を変化できるため、再スパッタする金属膜およびレンズ形状によって最適な条件を指定することができる。(再スパッタ処理工程)。
光学素子の膜厚は光学素子の断面を透過型電子顕微鏡にて中心より周縁部に向けて1mm刻みで観察し、評価した。その結果を実施例として図4に示す。図4に示すように光学素子の中心部の金属膜が除去され、その除去された粒子が周辺部に再スパッタ(再付着)したことにより、膜厚分布の均一化され、6%程度に分布に抑制された。また、光学特性については、反射率測定計にて形成した膜の吸収率および反射率を波長350〜700nmにて計測を行い、石英ガラス(SiO2)と同等の光学特性である吸収率0%、反射率7%であることを確認した。本条件では酸化可能な金属膜11の膜厚は、0.4nm以下であることが判明した。しかし、酸化するラジカル源の照射量を増加することによって酸化できる最大膜厚は増加させることができる。したがって、本条件は数値を規定するものではない。
スパッタ処理工程及び酸化処理工程を実施し、再スパッタ処理工程を実施しなかった場合の結果を比較例1として図4に示す。図2(a)に示したArおよび酸素雰囲気下0.2Pa(流量比1:1)でSiターゲットを投入電力1.0kWにて直流スパッタ成膜し、その膜厚分布を実施例と同じ条件で測定した。
比較例2として、酸化膜を堆積した後に光学素子をCF4ガスで誘導結合型エッチング装置にエッチング処理を行い、その膜厚分布を実施例と同じ条件で測定した。その結果を比較例2として図4に示す。エッチング処理により、光学素子の中心部の膜厚が除去されるが、周縁部の膜厚と比較すると最大25%程度の分布がある。
次に、本発明の第2の実施形態に係る金属酸化膜形成装置について説明する。図5は、本発明の第2の実施形態に係る反射防止膜形成装置の概略構成を示す説明図であり、図5(a)は反射防止膜形成装置の正面図、図5(b)は図5(a)のA−A線に沿う断面図である。ただし理解を容易にするためにワークホルダ33Aおよびワークホルダ33Aに取り付けられた光学素子2は図5(b)に記載している。
次に、発明の第3の実施形態に係る金属酸化膜形成装置について説明する。第2の実施形態では、光学素子の片面に反射防止膜を成膜する場合について説明したが、第3の実施形態では、光学素子の両面に反射防止膜を成膜する場合について説明する。図6は、本発明の第3の実施形態に係る反射防止膜形成装置の断面図である。なお、第3の実施形態では、光学素子の両面が凹面である場合を対象としている。なお第3の実施形態を示す図6において、第2の実施形態を示す図5(b)と同じ部材には同じ符号を付している。
2 光学素子
2a 凹面
3 ワークホルダ
4 スパッタ装置
5a 金属ターゲット
6 再スパッタ装置
7 イオン源
8 酸化処理装置
9 酸素ラジカル源
31 真空チャンバ
32 回転軸
33A ワークホルダ
33B 回転ホルダ
34 スパッタ装置
35a,35b,35c 金属ターゲット
36 再スパッタ装置
37 イオン源
38 酸化処理装置
39 酸素ラジカル源
100,100A,100B 反射防止膜形成装置
Claims (8)
- 金属ターゲットから放出されたスパッタ粒子を、ワークの凹面に堆積させて金属膜を形成するスパッタ処理工程と、前記スパッタ処理工程にて形成された金属膜にイオンビームを照射して、前記金属膜から放出されたスパッタ粒子を前記光学素子の凹面に再度、堆積させる再スパッタ処理工程と、前記再スパッタ処理工程にて形成された金属膜に、酸素ラジカルビームを照射して酸化処理を行い金属酸化膜とする酸化処理工程と、を備えたことを特徴とする金属酸化膜形成方法。
- 前記ワークは光学素子であり、金属酸化膜は反射防止膜であることを特徴とする金属酸化膜形成方法。
- 真空チャンバと、前記真空チャンバの内部に配置され、凹面を有する光学素子を支持するワークホルダと、前記真空チャンバの内部に配置された金属ターゲットを有し、前記金属ターゲットから放出されたスパッタ粒子を、前記光学素子の凹面に堆積させて金属膜を形成するスパッタ装置と、前記真空チャンバの内部に配置されたイオン源を有し、前記イオン源からイオンビームを引き出して前記スパッタ装置により形成された金属膜に照射し、前記金属膜から放出されたスパッタ粒子を再度、前記光学素子の凹面に堆積させる再スパッタ装置と、前記真空チャンバの内部に配置された酸素ラジカル源を有し、前記酸素ラジカル源から酸素ラジカルビームを引き出して前記再スパッタ装置により形成された金属膜に照射する酸化処理装置と、を備え、
前記ワークホルダは、前記光学素子が前記金属ターゲット、前記イオン源及び前記酸素ラジカル源に選択的に対向するように移動可能に設けられていることを特徴とする金属酸化膜形成装置。 - 前記ワークホルダの前記光学素子の周縁部にはマスクが配置されており、スパッタ装置におけるスパッタ粒子が、前記光学素子の周縁部に堆積するのを抑制していることを特徴とする請求項3記載の金属酸化膜形成装置。
- 前記ワークホルダは、前記光学素子を直線移動可能に支持し、前記金属ターゲット、前記イオン源及び前記酸素ラジカル源は、前記光学素子の移動方向と平行な直線上に間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の金属酸化膜形成装置。
- 前記ワークホルダは、前記光学素子を回転移動可能に支持し、前記金属ターゲット、前記イオン源及び前記酸素ラジカル源は、前記ワークホルダにより回転移動する前記光学素子に対向するように、前記ワークホルダの回転軸を中心とする円周上に間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の金属酸化膜形成装置。
- 前記ワークホルダは、両面に少なくとも1つの前記光学素子を回転移動可能に支持しており、前記金属ターゲット、前記イオン源及び前記酸素ラジカル源は、前記光学素子のそれぞれと対向するように、前記ワークホルダを介して対向して配置されていることを特徴とする請求項5または6に記載の金属酸化膜形成装置。
- 金属ターゲットから放出されたスパッタ粒子を、光学素子の凹面に堆積させて金属膜を形成するスパッタ処理工程と、前記スパッタ処理工程にて形成された金属膜にイオンビームを照射して、前記金属膜から放出されたスパッタ粒子を前記光学素子の凹面に再度、堆積させる再スパッタ処理工程と、前記再スパッタ処理工程にて形成された金属膜に、酸素ラジカルビームを照射して酸化処理を行い金属酸化膜とする酸化処理工程とを経ることで、光学素子の凹面に反射防止膜を形成することを特徴とする反射防止膜付き光学素子の製造方法。
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