JP5825781B2

JP5825781B2 - 反射防止膜形成方法及び反射防止膜形成装置

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Publication number: JP5825781B2
Application number: JP2010281489A
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Inventors: 村上　泰夫; 泰夫村上
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Publication date: 2015-12-02
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Description

本発明は、カメラやビデオ等の光学機器に使用される光学素子に、反射防止膜を形成する反射防止膜形成方法及び反射防止膜形成装置に関する。

光学素子の製造において、光反射を抑制し光学系全体の透過率を増加させたり、光学系の像のコントラストを向上させたりすることを目的として、光学素子の表面に金属酸化膜からなる反射防止膜を堆積させることが工業的に実用化されている。

反射防止膜の形成方法として、真空蒸着法、スパッタ法等の物理気相成長法や化学気相成長法がある。近年、光学特性の仕様要求が高まっており、光学素子の表面に堆積させる反射防止膜の膜厚分布の均一性を向上させる要求が高くなっている。また、広角対応のために光学素子の曲率が小さくなる傾向にあり、光学素子の表面に堆積させる反射防止膜の膜厚分布を低下させる要因となっている。

従来、光学素子に反射防止膜を構成する薄膜を形成する際に膜厚を均一にする方法として、堆積粒子と光学素子の位置を制御する方法が知られていた。また、光学素子に金属酸化膜を真空蒸着法やスパッタ法にて形成し、イオンビームを用いて所定の膜厚分布まで金属酸化膜をエッチングする方法も知られていた（特許文献１参照）。

ここで、反射防止膜をスパッタ法で形成する場合は、金属酸化膜を光学素子に堆積させることが一般的である。そして、金属ターゲットをプロセス中に酸化させてスパッタする場合は、無酸素雰囲気下でスパッタする場合に比べて成膜速度が１／１０程度も遅くなることが知られている。そこで、金属膜を光学素子に堆積させた後、酸素ラジカルビームを照射して酸化処理を行うプロセスが、近年工業化されてきた（特許文献２参照）。

特表平３−５０２２１１号公報特開平１１−２５６３２７号公報

ところで、広角化に対応した光学素子の凹面は曲率が小さくなっている。つまり、凹面の周縁部は、中央部に対して傾斜が大きくなっている。このような光学素子にスパッタ装置を用いて反射防止膜を形成する際に、凹面にスパッタ粒子が入射する方向からこの光学素子を見ると、光学素子の周縁部は入射角度が大きくなることを示している。つまり、凹面の周縁部における単位面積当たりのスパッタ粒子の入射量が中央部よりも減少するため、周縁部の膜厚が中央部の膜厚よりも小さくなる。

図７に従来の成膜方法を示す。図７（ａ）には、光学素子５２の凹面５２ａに、酸化雰囲気下で金属をスパッタ成膜することによって得られた金属酸化膜５５が示されている。そして、図７（ｂ）に示すように、エッチングガス５８を用いて所定の膜厚にエッチングしている。

しかし、図７に示した従来の成膜方法では、凹面５２ａの周縁部の膜厚が凹面５２ａの中央部の膜厚よりも小さくなる。したがって、光学素子５２の凹面５２ａにおける膜厚差を小さくするために、周縁部の膜厚まで中央部の膜をエッチングする必要があり、非効率な作業となっている。また、凹面５２ａの周縁部における傾斜が大きくなるに従って、凹面５２ａの周縁部において所定の膜厚にすることが困難な作業となる。

さらには、近年の光学素子に求められる膜仕様が厳しくなり、反射防止膜の形成領域が光学特性に必要な領域から拡大し、意匠性も求められるようになっている。つまり、製品に組み込まれた状態で、外観より目視できる領域まで膜仕様が規定されるようになってきた。このことは、光学素子の凹面における光学有効面以外の箇所にも薄膜を形成することが重要になっていることを示している。

そこで、本発明は、効率的に反射防止膜を形成することができる反射防止膜形成方法及び反射防止膜形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明の反射防止膜形成方法は、金属ターゲットから放出されたスパッタ粒子を、光学素子の凹面に蒸着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再度、前記光学素子の凹面に蒸着させて前記凹面の金属膜の膜厚差を小さくす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う酸化処理工程と、を繰り返し行うことにより金属酸化膜を形成することを特徴とする。
本発明の反射防止膜形成方法は、凹面を有する光学素子の前記凹面の周縁部を支持部材で遮蔽しながら支持して前記凹面に反射防止膜を形成する反射防止膜形成方法であって、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蒸着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再度、前記光学素子の凹面に蒸着させて前記凹面の金属膜の膜厚差を小さくす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う酸化処理工程と、を繰り返し行うことにより金属酸化膜を形成することを特徴とする。

また、本発明の反射防止膜形成装置は、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蒸着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蒸着させて前記凹面の金属膜の膜厚差を小さくす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、前記スパッタ装置、前記再スパッタ装置及び前記酸化処理装置は、同一の前記真空チャンバの内部に配置されており、前記ホルダは、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、前記同一の真空チャンバの内部に設けられていることを特徴とする。
また、本発明の反射防止膜形成装置は、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の前記凹面の周縁部を支持部材で遮蔽しながら支持するホルダと、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蒸着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蒸着させて前記凹面の金属膜の膜厚差を小さくす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、前記スパッタ装置、前記再スパッタ装置及び前記酸化処理装置は、同一の前記真空チャンバの内部に配置されており、前記ホルダは、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、前記同一の真空チャンバの内部に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、光学素子の凹面に形成された金属膜が、イオンビームにより再スパッタされる。このとき、光学素子の凹面の中央部から周縁部に向かうに連れてイオンビームの入射角度が大きくなるため、周縁部のイオンビームの単位面積当たりの照射量が少なくなる。つまり、主に凹面の中央部のイオンビームの単位面積当たりの照射量が多く、主に凹面の中央部に成膜された金属膜がスパッタされる。そして、凹面の中央部から放出されたスパッタ粒子が凹面の周縁部に蒸着され、光学素子の凹面に形成される金属膜の膜厚を均一にすることができる。そして、金属膜が酸化処理されて反射防止膜を構成する薄膜が形成されるので、金属酸化物を直接光学素子の凹面に堆積させる場合よりも成膜に要する時間を短縮させることができる。このように、短時間で効率的に均一な膜厚の反射防止膜を形成することができる。

本発明の第１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る。反射防止膜を構成する金属酸化膜を成膜するための各工程を示す説明図であり、（ａ）はスパッタ処理工程、（ｂ）は再スパッタ処理工程、（ｃ）は酸化処理工程を示している。光学素子の凹面の周縁部近傍にマスクが形成されている場合に、反射防止膜を構成する金属酸化膜を成膜するための各工程を示す説明図であり、（ａ）はスパッタ処理工程、（ｂ）は再スパッタ処理工程、（ｃ）は酸化処理工程を示している。本発明の第２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、（ａ）は反射防止膜形成装置の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本発明の第３実施形態に係る反射防止膜形成装置の断面図である。本発明の実施例に係る反射防止膜形成装置にて反射防止膜を形成した際の反射防止膜の膜厚分布を、比較例及び従来例と比較した図である。従来例の反射防止膜を構成する金属酸化膜を形成する各工程を示す説明図であり、（ａ）は金属酸化膜をスパッタ法により形成する工程、（ｂ）は金属酸化膜をエッチングする工程を示している。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１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る。図１に示す反射防止膜形成装置１００は、真空チャンバ１と、ホルダとしての基板ホルダ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。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。

スパッタ装置４のスパッタ源５は、金属ターゲット５ａを有し、真空チャンバ１の内部に配置されている。この金属は例えばＳｉである。希ガスであるＡｒガス等がスパッタ源５の近傍に供給され、放電によりＡｒイオンが生成される。このＡｒイオンが金属ターゲット５ａに衝突することで、金属ターゲット５ａからスパッタ粒子ｓが放出される。

再スパッタ装置６のイオン源７は、真空チャンバ１の内部に配置され、希ガスであるＡｒガス等をイオン化させ、Ａｒイオンからなるイオンビームｉをイオン源７の外部に引き出して放射する。酸化処理装置８の酸素ラジカル源９は、真空チャンバ１の内部に配置され、酸素ラジカルからなる酸素ラジカルビームｒを酸素ラジカル源９の外部に引き出して放射する。

基板ホルダ３は、複数の光学素子２を支持するように構成されており、支持している光学素子２の凹面がスパッタ源５の金属ターゲット５ａ、イオン源７及び酸素ラジカル源９に選択的に対向するように、真空チャンバ１の内部に移動可能に配置されている。なお、基板ホルダ３は、複数の光学素子２を支持するものとしたが、１つの光学素子２を支持するように構成されていてもよい。

そして、スパッタ装置４は、基板ホルダ３が金属ターゲット５ａに対向する位置に移動しているときに動作し、基板ホルダ３に支持されている光学素子２の凹面にスパッタ粒子ｓを放出し、光学素子２の凹面にＳｉからなる金属膜を成膜する。また、再スパッタ装置６は、基板ホルダ３がイオン源７に対向する位置に移動しているときに動作し、基板ホルダ３に支持されている光学素子２の凹面に成膜された金属膜にＡｒイオンからなるイオンビームｉを照射し、金属膜をスパッタする。また、酸化処理装置８は、基板ホルダ３が酸素ラジカル源９に対向する位置に移動しているときに動作し、基板ホルダ３に支持されている光学素子２の凹面に成膜された金属膜に酸素ラジカルビームｒを照射し、金属膜を酸化させて金属酸化膜を形成する。つまり、基板ホルダ３は、光学素子２の凹面が金属ターゲット５ａ、イオン源７及び酸素ラジカル源９に択一的に対向するように、光学素子２を移動可能に支持している。

本第１実施形態では、基板ホルダ３は水平方向に直線移動可能に真空チャンバ１の内部に設けられており、光学素子２は基板ホルダ３とともに移動する。例えば、基板ホルダ３は、不図示の直線レールに沿って移動するように、不図示のモータ等の駆動機構により駆動される。そして、金属ターゲット５ａ、イオン源７及び酸素ラジカル源９は、基板ホルダ３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。このように、真空チャンバ１の内部に金属ターゲット５ａ、イオン源７及び酸素ラジカル源９を配置しているので、基板ホルダ３を移動させることで、光学素子２を金属ターゲット５ａ、イオン源７及び酸素ラジカル源９に順次対向するように移動させることができる。これにより、真空チャンバ１を開放することなく光学素子２を各装置４，６，８間で移動させることができるので、成膜が容易となる。

次に、本第１実施形態の反射防止膜形成装置１００を用いて反射防止膜を構成する金属酸化膜の形成処理手順について、図１及び図２を参照しながら説明する。

まず、図１に示す真空チャンバ１を大気解放させた後に、基板ホルダ３に光学素子２を設置する。そして、基板ホルダ３を、真空チャンバ１内に配置したスパッタ源５の金属ターゲット５ａに対向する位置に待機させる。あるいは、図示していないが、ロードロック（ＬＬ）室から基板ホルダ３を真空チャンバ１の内部に投入してもよい。

次に、不図示の真空ポンプを用いて真空チャンバ１を１．０×１０^−３Ｐａ以下程度まで真空引きを行い、希ガスのＡｒなどをスパッタ源５の近傍に供給し、放電を生じさせる。スパッタ源５の金属ターゲット５ａの表面に付着した汚染物を除去するためのプレスパッタが必要な場合には、金属ターゲット５ａと基板ホルダ３の間にシャッターを設ける。この放電により、金属ターゲット５ａからはスパッタ粒子ｓが放出され、図２（ａ）に示すように、対向する光学素子２の凹面２ａにスパッタ粒子ｓが蒸着し、金属膜１１が形成される（スパッタ処理工程）。

このとき、図２（ａ）に示すように、光学素子２の凹面２ａには、金属膜１１が余弦則に従って、中央部が相対的に厚く、周縁部が相対的に薄く形成される。つまり、凹面２ａの中央部から周縁部に向かって膜厚が薄くなるように金属膜１１が形成される。

次に、図１に示すイオン源７に対向する位置に基板ホルダ３を移動させ、スパッタ処理工程にて形成された金属膜１１に、イオン源７から引き出したＡｒイオンからなるイオンビームｉを照射する。このイオンビームｉは、光学素子２の凹面２ａ全体に照射される。そして、図２（ｂ）に示すように、イオンビームｉにより金属膜１１からはスパッタ粒子ｓａが放出され、スパッタ粒子ｓａが再度、光学素子２の凹面２ａに蒸着される（再スパッタ処理工程）。

この再スパッタ処理工程では、凹面２ａの中央部及び周縁部の膜厚が所定の分布になるまで、再スパッタ処理、つまり光学素子２に付着した金属膜１１にイオンビームｉの照射を行う。このとき、図２（ｂ）に示すように、光学素子２の凹面２ａの中央部から周縁部に向かうに連れてイオンビームｉの入射角度が大きくなり、イオンビームの単位面積当たりの照射量が減少する。したがって、イオンビームｉの照射量は、主に凹面２ａの中央部が多くなり、凹面２ａに成膜された金属膜１１のうち、主に凹面２ａの中央部に対応する部分がスパッタされる。そして、金属膜１１からはスパッタ粒子ｓａが放出され、スパッタ粒子ｓａが凹面２ａの周縁部に再付着する。この現象を再スパッタと呼ぶ。この再スパッタ処理により、光学素子２の凹面２ａには、膜厚が均一となった金属膜１１Ａが形成される。

次に、図１に示す酸素ラジカル源９に対向する位置に基板ホルダ３を移動させ、酸素ラジカル源９から酸素ラジカルビームｒを引き出して、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ｒを照射する。これにより金属膜１１Ａに酸化処理を施し、図２（ｃ）に示すように、金属酸化膜１５を形成する（酸化処理工程）。本第１実施形態では、金属膜１１ＡはＳｉで構成されているので、金属酸化膜１５はＳｉＯ_２で構成されている。

この一連のスパッタ処理工程、スパッタ再処理工程及び酸化処理工程のプロセスは、金属膜１１Ａが酸素ラジカルビームｒにより酸化できる程度の膜厚の範囲（おおよそ数ｎｍ以下）で行い、金属酸化膜１５が所定の膜厚になるまで繰り返す。一般的には反射防止膜は金属酸化膜による多層膜構成をとっており、各層に対しても、スパッタ処理工程、再スパッタ処理工程及び酸化処理工程の各プロセスを所定の膜厚になるまで繰り返す。

以上、本第１実施形態によれば、再スパッタ処理工程において、再スパッタ装置６により、凹面２ａの中央部から放出されたスパッタ粒子ｓａが凹面２ａの周縁部に蒸着される。これにより、光学素子２の凹面２ａに形成される金属膜１１Ａの膜厚が均一となる。そして、酸化処理工程において、酸化処理装置８により、金属膜１１Ａが酸化処理されて反射防止膜を構成する金属酸化膜１５の薄膜が形成されるので、金属酸化物を直接光学素子の凹面に堆積させる場合よりも成膜に要する時間を短縮させることができる。このように、短時間で効率的に均一な膜厚の反射防止膜を形成することができ、所望の光学特性を容易に得ることが可能となる。

ここで、光学素子２の凹面２ａの周縁部には、光学素子２の支持部材やマスク等で遮蔽され、スパッタ処理工程にて金属膜１１が成膜されない場合がある。図３に、光学素子２の凹面２ａの周縁部近傍にマスク２６が形成されている場合の各工程を示している。

図３（ａ）に、スパッタ処理工程にて金属膜２１を形成時にマスク２６の近傍である光学素子２の凹面２ａの周縁部に金属膜が形成されない領域２８が生じた場合を示している。この図３（ａ）に示すように金属膜が形成されない領域２８があっても、図３（ｂ）に示すように、イオンビームｉによる再スパッタ効果により、再びスパッタされたスパッタ粒子ｓａにより、凹面２ａの周縁部にも金属膜が成膜される。その後に図３（ｃ）のように、酸化処理工程にて酸化処理を行えば、マスク２６により陰になり膜が形成されなかった領域も含めて金属酸化膜２５の膜厚分布の向上が可能となる。このように、光学素子２の凹面２ａの周縁部が遮蔽され、スパッタ処理工程において凹面２ａの周縁部が未成膜状態となる場合でも、再スパッタ処理工程にて金属膜の未付着部分が発生するのを抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る反射防止膜形成装置について説明する。図４は、本発明の第２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４（ａ）は反射防止膜形成装置の正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

本第２実施形態の反射防止膜形成装置１００Ａは、図４（ａ）に示すように、真空チャンバ３１と、真空チャンバ３１の内部に配置され、複数の光学素子２を支持する基板ホルダ３３Ａと、基板ホルダ３３Ａを支持する回転ホルダ３３Ｂとを備えている。

回転ホルダ３３Ｂは、図４（ｂ）に示すように、複数の基板ホルダ３３Ａを支持可能に構成されており、本第２実施形態では、２つの基板ホルダ３３Ａを支持可能に構成されている。

回転ホルダ３３Ｂは、円盤状に形成され、中心に回転軸３２が固定されており、この回転軸３２を中心に回転するように真空チャンバ３１の内部に配置されている。そして、２つの基板ホルダ３３Ａは、回転軸３２を中心に点対称配置されている。これら基板ホルダ３３Ａ及び回転ホルダ３３Ｂにより、光学素子２を支持するホルダが構成されている。

ここで、回転ホルダ３３Ｂが回転することにより回転軸３２を中心として基板ホルダ３３Ａが回転移動するので、光学素子２は回転軸３２を中心として回転移動可能に基板ホルダ３３Ａを介して回転ホルダ３３Ｂに支持されている。

また、反射防止膜形成装置１００Ａは、図４（ａ）に示すように、複数のスパッタ源３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを有するスパッタ装置３４と、イオン源３７を有する再スパッタ装置３６と、酸素ラジカル源３９を有する酸化処理装置３８とを備えている。

各スパッタ源３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃは、それぞれＳｉ等の金属ターゲット３５ａ，３５ｂ，３５ｃを有し、真空チャンバ３１の内部に配置されている。また、イオン源３７及び酸素ラジカル源３９も真空チャンバ３１の内部に配置されている。

そして、金属ターゲット３５ａ，３５ｂ，３５ｃ、イオン源３７及び酸素ラジカル源３９は、回転移動する光学素子２に対向するように、回転ホルダ３３Ｂの回転軸３２を中心とする円周上に、間隔をあけて配置されている。

金属膜を成膜するスパッタ源３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃは、光学素子２の反射防止膜として必要な種類の数だけ配置させることができる。本第２実施形態では、図４（ａ）に示すように、３種のスパッタ源を配置させている。スパッタ処理の圧力とイオン源３７あるいは酸素ラジカル源３９との処理圧力に差がある場合には、図４（ａ）に示すように、圧力調整壁４０を配置する。

以上の反射防止膜形成装置１００Ａを用いて反射防止膜を構成する金属酸化膜を形成する手順について説明する。ここで、反射防止膜の多層膜構成における各層の膜厚はそれぞれ数ｎｍから数十ｎｍ程度必要なため、各層を形成するには、複数回処理を繰り返す必要がある。

本第２実施形態では、まず、いずれかの金属ターゲット３５ａ，３５ｂ，３５ｃに光学素子２の凹面を対向させ、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の凹面に蒸着させて金属膜を形成する（スパッタ処理工程）。

次に、回転ホルダ３３Ｂを回転させ回転軸３２を中心に光学素子２を回転移動させて、光学素子２をイオン源３７に対向させ、イオン源３７からＡｒイオンからなるイオンビームを引き出して光学素子２の凹面に形成された金属膜に照射する。これにより、金属膜からはスパッタ粒子が放出され、再度、光学素子２の凹面に蒸着させる（再スパッタ処理工程）。

次に、回転ホルダ３３Ｂを回転させ回転軸３２を中心に光学素子２を回転移動させて、光学素子２を酸素ラジカル源３９に対向させ、酸素ラジカル源３９から酸素ラジカルビームを引き出して光学素子２の凹面に形成された金属膜に照射する。これにより、金属酸化膜を形成する（酸化処理工程）。

以上、本第２実施形態によれば、再スパッタ処理工程において、再スパッタ装置３６により、光学素子２の凹面の中央部から放出されたスパッタ粒子が凹面の周縁部に蒸着される。これにより、光学素子２の凹面に形成される金属膜の膜厚が均一となる。そして、酸化処理工程において、酸化処理装置３８により、金属膜が酸化処理されて反射防止膜を構成する金属酸化膜の薄膜が形成されるので、金属酸化物を直接光学素子の凹面に堆積させる場合よりも成膜に要する時間を短縮させることができる。このように、短時間で効率的に均一な膜厚の反射防止膜を形成することができ、所望の光学特性を容易に得ることが可能となる。

また、光学素子２の凹面の周縁部が遮蔽され、スパッタ処理工程において凹面の周縁部が未成膜状態となる場合でも、再スパッタ処理工程にて金属膜の未付着部分が発生するのを抑制することができる。

更に、本第２実施形態では、次の金属酸化膜を成膜する場合には、スパッタ処理工程、再スパッタ処理工程及び酸化処理工程を順次行えばよいが、これらの工程を繰り返し行う際に、光学素子２の移動を単に回転ホルダ３３Ｂを順方向に回転させるだけでよい。つまり、光学素子２を酸素ラジカル源３９から次のスパッタ源３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃに移動させる動作が効率的である。そして、スパッタ源３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ、イオン源３７及び酸素ラジカル源３９を、回転軸３２を中心とする円の周上に配置しているので、真空チャンバ１を小型化することができ、ひいては装置１００Ａを小型化することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る反射防止膜形成装置について説明する。上記第２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、本第３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５は、本発明の第３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、本第３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。

本第３実施形態の反射防止膜形成装置１００Ｂは、図５に示すように、上記第２実施形態と同様、光学素子２の一方の凹面に対向するように、スパッタ源３５Ａ，３５Ｂ，…、イオン源（不図示）及び酸素ラジカル源３９が配置されている。更に、反射防止膜形成装置１００Ｂは、光学素子２の他方の凹面に対向するように、スパッタ源４５Ａ，４５Ｂ，…、イオン源（不図示）及び酸素ラジカル源４９が配置されている。

そして、上記第２実施形態と同様、スパッタ処理工程、再スパッタ処理工程及び酸化処理工程を順次実行することにより、光学素子２の両面に反射防止膜を形成することができる。この反射防止膜形成装置１００Ｂによれば、光学素子２の処理面を反転することなく、両面にスパッタ処理、再スパッタ処理及び酸化処理が可能となり、処理時間の短縮化が図れる。

次に、上記第１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。図２（ａ）のように、金属膜１１の形成は、Ａｒ雰囲気下、０．２ＰａでＳｉからなる金属ターゲット５ａに投入電力１．０ｋＷの直流通電を行い、スパッタ成膜した。光学素子２としては直径２５ｍｍの曲率半径が１０ｍｍのものを使用し、金属ターゲット５ａから５０ｍｍ離れたところに設置した。その後図２（ｂ）のように、イオン源を用いてＡｒイオンビームｉを０．５ｋｅＶで照射した。Ａｒイオンビームｉは形成されたＳｉの金属膜１１をスパッタ（この現象を再スパッタとする）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の周縁部に再付着させた。

その後、有磁場型マイクロ波励起ラジカル源（投入電力２００Ｗ）にて酸素ラジカルビームｒを照射させて金属膜１１Ａの表面のＳｉを酸化させた。反射防止膜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外周部に向けて１ｍｍ刻みで観察し、評価した。その結果を実施例として図６に示す。図６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縁部に再スパッタ（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。

（比較例）
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として図６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。

図６のように光学素子の中心部の膜厚が最も厚く、中心部より離れるにつれて、膜厚分布が余弦則（ｃｏｓ則）にしたがって減少する。光学素子の中心からの距離が９ｍｍのところで、膜厚は最大５０％程度低下している。

（従来例）
従来例として、酸化膜を堆積した後に光学素子をＣＦ_４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。その結果を従来例として図６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。

以上、本実施例によれば、光学素子に金属膜を形成した後に、イオン照射により再スパッタを行い、その後、酸化処理を行えば、光学素子表面の膜厚分布の均一化が図れ、光学特性を向上させることができる。

１…真空チャンバ、２…光学素子、２ａ…凹面、３…基板ホルダ、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…基板ホルダ、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

金属ターゲットから放出されたスパッタ粒子を、光学素子の凹面に蒸着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再度、前記光学素子の凹面に蒸着させて前記凹面の金属膜の膜厚差を小さくす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う酸化処理工程と、
を繰り返し行うことにより金属酸化膜を形成することを特徴とする反射防止膜形成方法。
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蒸着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蒸着させて前記凹面の金属膜の膜厚差を小さくす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、
前記スパッタ装置、前記再スパッタ装置及び前記酸化処理装置は、同一の前記真空チャンバの内部に配置されており、前記ホルダは、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、前記同一の真空チャンバの内部に設けられていることを特徴とする反射防止膜形成装置。
前記ホルダは、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２に記載の反射防止膜形成装置。
前記ホルダは、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２に記載の反射防止膜形成装置。
凹面を有する光学素子の前記凹面の周縁部を支持部材で遮蔽しながら支持して前記凹面に反射防止膜を形成する反射防止膜形成方法であって、
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蒸着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再度、前記光学素子の凹面に蒸着させて前記凹面の金属膜の膜厚差を小さくす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う酸化処理工程と、
を繰り返し行うことにより金属酸化膜を形成することを特徴とする反射防止膜形成方法。
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の前記凹面の周縁部を支持部材で遮蔽しながら支持するホルダと、
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蒸着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蒸着させて前記凹面の金属膜の膜厚差を小さくす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、
前記スパッタ装置、前記再スパッタ装置及び前記酸化処理装置は、同一の前記真空チャンバの内部に配置されており、前記ホルダは、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、前記同一の真空チャンバの内部に設けられていることを特徴とする反射防止膜形成装置。
前記ホルダは、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６に記載の反射防止膜形成装置。