JPH048507B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光学薄膜作成方法、特に基板との付
着力および反射、透過、半透過などの光学特性に
優れた光学薄膜を作成する方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、光学的な薄膜を作成する手段としては、
第２図に示すような一種の真空蒸着装置を用いる
方法がある。

第２図は、従来の光学薄膜作成方法にて用いら
れる真空蒸着装置を示す。

同図において、１は光学薄膜の材料となる蒸着
材料、２は基板、３はるつぼ（坩堝）、４はるつ
ぼ加熱装置、５はシヤツター、６は真空排気用ポ
ンプ、９は真空容器を示す。

この装置を用いて光学薄膜を作成するには、先
ず、ポンプ６によつて容器９内を真空排気した
後、加熱装置４に通電してるつぼ３内の蒸着材料
を加熱・蒸発させる。この状態でシヤツター５を
開けると、るつぼ３の上方に設置された基板２の
表面に光学薄膜が蒸着されるようになる。そし
て、薄膜が所定の膜厚まで蒸着が行われた段階
で、シヤツター５を閉じる。このようにして所望
の薄膜を得るようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述したごとき従来の光学薄膜
作成方法では、光学薄膜の蒸着を材料の加熱蒸発
だけで行つていたので、加熱蒸発された材料が基
板２に到達するときのエネルギーが低く、0.1〜
1eV程度しかなかつた。このため、その基板２に
蒸着された薄膜の付着力が弱くて剥離しやすく、
例えば粘着テープなどによつても剥離されてしま
うものであつた。つまり、従来の方法で作成され
た光学薄膜は、その耐久性などの信頼性に問題が
あつた。

また、上述した従来の方法では、作成される光
学薄膜の光学特性を、その材料の種類と厚さによ
つてぐらいしか変化させることができず、例え
ば、反射・透過・半透過といつた光学特性も、一
定の限られた範囲の薄膜しか得られなかつた。こ
のため、この種の光学薄膜は、その用途が限られ
ていた。

この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、基板との付着力が強い信頼性の高
い光学薄膜を得るとともに、光学特性を広範囲に
変化させることができるようにし、これによりそ
の用途を拡大させることのできる光学薄膜作成方
法を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光学薄膜作成方法では、光学薄
膜の形成を一種のクラスタイオンプレーテイング
装置を用いて行う。この場合、膜が形成される初
期だけ、高加速電圧を印加しながら膜の形成を行
う。この後は、比較的低い所定の加速電圧によつ
て所定の厚さまで膜を堆積させることを行う。

〔作用〕

膜の形成初期に高加速電圧を加えることによ
り、イオンの打ち込み、基板のクリーニング、ク
ラスタのマイグレーシヨンなどの効果が得られ
る。これらの効果によつて、基板との付着力の強
い膜部分が薄く形成される。この後、予め設定さ
れる任意の加速条件でもつて所定の厚さまで膜を
堆積させることにより、所定の光学特性を持ち、
かつ基板との付着力が強い光学薄膜を作成するこ
とができる。このとき、その後半の膜形成時にお
ける加速条件を選ぶことにより、形成される膜の
光学特性を様々に可変制御することができる。こ
れにより、光学薄膜の光学特性を広範囲に変化さ
せて、その用途を拡大させることができるように
なる。

〔実施例〕

以下、この発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

なお、図において従来と同一あるいは相当する
部分は同一符合を用いて示す。

第１図はこの発明による光学薄膜作成方法にて
使用されるクラスタイオンプレーテイング装置の
構成を示す。

同図において、１は蒸着材料、２は基板、３は
上部に小孔を有する半密閉形状のるつぼ、４は電
気ヒータによるるつぼ加熱装置、７は電子放射
源、８は加速電極、９は真空容器を示す。

次に、上述したクラスタイオンプレーテイング
装置を用いた光学薄膜の形成方法について説明す
る。

先ず、ポンプ６によつて真空容器９内を
10^-6Torr程度に排気した後、加熱装置４に通電
してるつぼ３内の蒸着材料１を加熱する。るつぼ
３の内部の蒸気圧が1Torr前後になると、蒸着材
料１がるつぼ３の上部小孔から噴出する。このと
き、るつぼ３の内外の圧力差により、蒸発した材
料は断熱膨張して、500〜1000個の原子からなる
クラスタを形成する。このクラスタのうち、一部
は電子放射源７から発生される電子シヤワーによ
つてイオン化される。イオン化されたクラスタ
は、加速電極８から加速エネルギーを与えられて
基板２に到達する。また、中性のクラスタは、る
つぼ３からの噴出エネルギー（約120eV）によつ
て基板２に到達する。これにより、いずれのクラ
スタも基板２に達して膜を形成するようになる。

ここで、膜形成の初期のみに10KV以下の高加
速電圧（３〜5KV）を上記電極８から印加する
と、この加速電圧によつて高いエネルギーを与え
られたクラスタイオンが基板２に衝突する。この
高エネルギーを与えられたクラスタイオンの衝突
により、基板のクリーニング効果、表面活性化効
果などが生じ、これらの効果によつて基板２との
付着力が強い極薄の膜下地が形成される。

以上のようにして基板２との付着力の強い膜下
地が1μm以下の厚さに形成されたならば、次は、
加速電圧を低くして所定厚さまでの膜の堆積・成
長の工程を行う。これにより、基板２との付着力
が強い光学薄膜を所定の厚さに形成することがで
きる。また、その後半の膜形成時における加速条
件を選ぶことにより、形成される膜の光学特性を
様々に可変制御することができる。これにより、
光学薄膜の光学特性を広範囲に変化させて、その
用途を拡大させることができるようになる。

以下、上述した方法による光学薄膜形成の具体
例を示す。

具体例 １ 銅（Cu）基板２上に金（Au）の光学薄膜を蒸
着・形成する場合において、膜厚０〜500Åまで
の下地層を5KVの加速電圧で作成した。この後、
所定の膜厚（この例では3000Å）までを0.5KVの
加速電圧で作成した。この方法で作成されたAu
の薄膜の基板に対する付着力は、エポキシ系の接
着剤の接合強度を越えることができた。もちろ
ん、粘着テープなどではがすことができなかつ
た。また、その光学特性は、波長10.6μmにおけ
る反射率が、従来の真空蒸着法では98.9％程度で
あつたが、ここでは99.2％以上を得ることができ
た。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、蒸着材料を膜
の形成初期だけ一旦高エネルギーに加速し、その
後比較的低エネルギーの加速で所定の厚さまで膜
の堆積させる構成により、基板との付着力が強い
信頼性の高い光学薄膜を得られるようになるとと
もに、光学特性を広範囲に変化させることができ
るようになり、これによりその用途を拡大させる
ことができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にて使用されるクラスタイオ
ンプレーテイング装置の構成を示す図、第２図は
従来の光学薄膜作成方法にて使用されていた真空
蒸着装置の構成を示す図である。 図において、１は蒸着材料、２は基板、３はる
つぼ、４はるつぼ加熱装置、６は真空排気用ポン
プ、７は電子放射源、８は加速電極、９は真空容
器である。なお、各図中同一符合は同一または相
当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空雰囲気中にて蒸発させられた蒸着材料を
   部分的にクラスタイオン化させるとともに、この
   クラスタイオン化された蒸着材料をイオン化され
   ていない材料とともに所定のエネルギーに加速し
   て基板に蒸着させるとともに、上記蒸着材料を、
   膜の形成初期のみに高加速電圧により一旦高エネ
   ルギーに加速して基板に衝突させ、その後は比較
   的低エネルギーの加速で所定の膜厚まで基板に堆
   積させることを特徴とする光学薄膜作成方法。 ２ 初期の高エネルギーの加速によつて形成され
   る膜の厚さが1μm以下であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光学薄膜作成方法。 ３ 膜の形成初期に印加される加圧電圧が10KV
   以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の光学薄膜作成方法。 ４ 銅基板に金蒸着膜を形成する光学薄膜作成方
   法にあつて、膜形成初期の加速電圧として３〜
   5KVを与え、これにより500〜1000Åまでの極薄
   膜を形成し、この後約0.5KVの加速電圧を所定の
   膜厚に達するまで与えることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載
   の光学薄膜作成方法。