JPH07140301A - 光学部材の製造方法及び光学部材 - Google Patents
光学部材の製造方法及び光学部材Info
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- JPH07140301A JPH07140301A JP5312509A JP31250993A JPH07140301A JP H07140301 A JPH07140301 A JP H07140301A JP 5312509 A JP5312509 A JP 5312509A JP 31250993 A JP31250993 A JP 31250993A JP H07140301 A JPH07140301 A JP H07140301A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 屈折率１．４７程度という低い屈折率の光学
膜を、ターゲットにＳｉを用いた反応性スパッタリング
により安定して得る。 【構成】 シリコンをターゲットとし、フッ素原子を含
むガスを他のガスと同時に用いて、反応性スパッタリン
グにより基板上にＳｉＯ2 膜を形成する。フッ素は、タ
ーゲット表面の酸化を防ぎ、成膜速度、プラズマを安定
にする。
膜を、ターゲットにＳｉを用いた反応性スパッタリング
により安定して得る。 【構成】 シリコンをターゲットとし、フッ素原子を含
むガスを他のガスと同時に用いて、反応性スパッタリン
グにより基板上にＳｉＯ2 膜を形成する。フッ素は、タ
ーゲット表面の酸化を防ぎ、成膜速度、プラズマを安定
にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反応性スパッタリング
法によりＳｉＯ2 等のＳｉの化合物を成膜する光学部材
の製造方法及びその製法により成膜した光学膜を有する
光学部材に関する。
法によりＳｉＯ2 等のＳｉの化合物を成膜する光学部材
の製造方法及びその製法により成膜した光学膜を有する
光学部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、反射防止膜やハーフミラーなどの
光学薄膜を光学部品に形成する場合、成膜材料を電子ビ
ームなどで加熱して基板に付着させる真空蒸着法が主に
使われてきた。しかし、近年になり、より生産性の効率
化が求められてきていることから、これら光学薄膜にお
いても、真空蒸着法に比較して大量生産性・工程の省力
化・品質の安定化・低コスト化などの面で有利なスパッ
タリング法によるコ−ティングの要求が高まってきた。
光学薄膜を光学部品に形成する場合、成膜材料を電子ビ
ームなどで加熱して基板に付着させる真空蒸着法が主に
使われてきた。しかし、近年になり、より生産性の効率
化が求められてきていることから、これら光学薄膜にお
いても、真空蒸着法に比較して大量生産性・工程の省力
化・品質の安定化・低コスト化などの面で有利なスパッ
タリング法によるコ−ティングの要求が高まってきた。
【０００３】スパッタリング法に適した低屈折率物質と
してはＳｉＯ2 が多く用いられており、高速で成膜する
ことができることや大面積基板にも適用可能なことから
ＤＣスパッタリング法が用いられていることが多い。こ
の場合、ＢやＰをドープして導電性をもたせたＳｉをタ
ーゲットとし、酸素等を含むガスを導入しながらスパッ
タリングすることになる。しかし、ターゲットを使用す
るにつれてターゲット表面が酸化してしまい、このため
成膜速度が変化したりプラズマが不安定になったりする
という問題が生じる。この問題はＳｉＯ2 の成膜に限ら
ず、Ｓｉ3 Ｎ4等の他の化合物を同様の手法にて成膜す
る場合にも発生する。すなわち、Ｓｉ3Ｎ4 を成膜する
場合にはターゲット表面が窒化してしまうことにより同
様の問題が生じる。これを解決するため、従来、例えば
特開平２−１１３２０１号公報に示すように、ＳｉとＡ
ｌとの混合物をターゲットとして用いる方法が知られて
いる。
してはＳｉＯ2 が多く用いられており、高速で成膜する
ことができることや大面積基板にも適用可能なことから
ＤＣスパッタリング法が用いられていることが多い。こ
の場合、ＢやＰをドープして導電性をもたせたＳｉをタ
ーゲットとし、酸素等を含むガスを導入しながらスパッ
タリングすることになる。しかし、ターゲットを使用す
るにつれてターゲット表面が酸化してしまい、このため
成膜速度が変化したりプラズマが不安定になったりする
という問題が生じる。この問題はＳｉＯ2 の成膜に限ら
ず、Ｓｉ3 Ｎ4等の他の化合物を同様の手法にて成膜す
る場合にも発生する。すなわち、Ｓｉ3Ｎ4 を成膜する
場合にはターゲット表面が窒化してしまうことにより同
様の問題が生じる。これを解決するため、従来、例えば
特開平２−１１３２０１号公報に示すように、ＳｉとＡ
ｌとの混合物をターゲットとして用いる方法が知られて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平２
−１１３２０１号公報の方法を用いた場合、屈折率が
１．５４〜１．６２となり、これを低屈折率層として用
いても充分な光学特性が得られないことが多い。ＳｉＯ
2 のみの屈折率は１．４７程度であり、反射防止膜やエ
ッジフィルター等の光学部材の場合、この程度の屈折率
でないと必要な光学特性を得ることができない。
−１１３２０１号公報の方法を用いた場合、屈折率が
１．５４〜１．６２となり、これを低屈折率層として用
いても充分な光学特性が得られないことが多い。ＳｉＯ
2 のみの屈折率は１．４７程度であり、反射防止膜やエ
ッジフィルター等の光学部材の場合、この程度の屈折率
でないと必要な光学特性を得ることができない。
【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、屈折率１．４７程度という低い屈折率
の膜を、Ｓｉをターゲットに用いたスパッタリング法に
より安定して得られるようにした光学部材の製造方法及
び光学部材を提供することを目的とする。
なされたもので、屈折率１．４７程度という低い屈折率
の膜を、Ｓｉをターゲットに用いたスパッタリング法に
より安定して得られるようにした光学部材の製造方法及
び光学部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の光学部材の製造方法は、シリコンをター
ゲットとし、フッ素原子を含むガスを他のガスと同時に
用いて、反応性スパッタリングにより基板上に光学膜層
を形成することとした。また、本発明の光学部材は、上
記製造方法によって成膜した光学膜層を、少なくとも１
層以上含む光学膜を設けて構成した。
めに、本発明の光学部材の製造方法は、シリコンをター
ゲットとし、フッ素原子を含むガスを他のガスと同時に
用いて、反応性スパッタリングにより基板上に光学膜層
を形成することとした。また、本発明の光学部材は、上
記製造方法によって成膜した光学膜層を、少なくとも１
層以上含む光学膜を設けて構成した。
【０００７】
【作用】本発明にあっては、ＢやＰをドープして導電性
をもたせたＳｉをターゲットとし、プロセスガスとし
て、Ｏ2 やＣＯ2 など酸素原子を含むガスを使用して、
スパッタリング法による成膜を行うことにより、基板上
にＳｉＯ2 膜を形成することができる。さらに、フッ素
原子を含むガスを上記プロセスガス中に混ぜることによ
り、フッ素がターゲット表面に形成されるＳｉＯ2 をエ
ッチングしながらスパッタリングするので、ターゲット
表面に酸化物が形成されることがなく、したがって成膜
速度が変化したりプラズマが不安定になったりするとい
う問題点が生じることがない。また、形成された膜はＳ
ｉＯ2 であるので、その屈折率は１．４７程度であり、
これを低屈折率層として用いて充分な光学特性を有する
光学部材を得ることができる。なお、フッ素を混合する
量は特に規定しないが、全プロセスガス中の１／２０程
度の少量でも充分な効果が得られる。
をもたせたＳｉをターゲットとし、プロセスガスとし
て、Ｏ2 やＣＯ2 など酸素原子を含むガスを使用して、
スパッタリング法による成膜を行うことにより、基板上
にＳｉＯ2 膜を形成することができる。さらに、フッ素
原子を含むガスを上記プロセスガス中に混ぜることによ
り、フッ素がターゲット表面に形成されるＳｉＯ2 をエ
ッチングしながらスパッタリングするので、ターゲット
表面に酸化物が形成されることがなく、したがって成膜
速度が変化したりプラズマが不安定になったりするとい
う問題点が生じることがない。また、形成された膜はＳ
ｉＯ2 であるので、その屈折率は１．４７程度であり、
これを低屈折率層として用いて充分な光学特性を有する
光学部材を得ることができる。なお、フッ素を混合する
量は特に規定しないが、全プロセスガス中の１／２０程
度の少量でも充分な効果が得られる。
【０００８】なお、以上の屈折率の部分以外の効果につ
いては、ＳｉＯ2 膜の場合だけでなく、Ｓｉ3 Ｎ4 膜等
の他の化合物薄膜を形成する場合にも同様である。した
がって、本発明はこれら他のＳｉ化合物を成膜する場合
にも適用できることはいうまでもない。
いては、ＳｉＯ2 膜の場合だけでなく、Ｓｉ3 Ｎ4 膜等
の他の化合物薄膜を形成する場合にも同様である。した
がって、本発明はこれら他のＳｉ化合物を成膜する場合
にも適用できることはいうまでもない。
【０００９】
【実施例１】本発明の実施例１の光学部材は、ガラス基
板上にＳｉＯ2 膜からなる単層の反射防止膜を形成して
構成した。反射防止膜の光学的膜厚ｎｄは１３０ｎｍと
した。
板上にＳｉＯ2 膜からなる単層の反射防止膜を形成して
構成した。反射防止膜の光学的膜厚ｎｄは１３０ｎｍと
した。
【００１０】上記反射防止膜の形成は以下のように行っ
た。屈折率１．８１のガラス基板を真空槽内にセット
し、１×１０-4Ｐａまで排気した後、それぞれ分圧が２
×１０-1Ｐａ、１×１０-1Ｐａ、５×１０-2ＰａのＡ
ｒ、Ｏ2 、ＣＦ4 ガスを真空槽内に導入した。そして、
基板加熱は行わず、Ｂをドープして導電性をもたせたＳ
ｉをターゲットに使用して投入電力２００ＷのＤＣスパ
ッタリング法にて、ガラス基板上にＳｉＯ2 膜の成膜を
行った。この成膜中のプラズマをプラズマモニターによ
って観察したところ、フッ素及び酸素プラズマが存在し
ていることが確認できた。
た。屈折率１．８１のガラス基板を真空槽内にセット
し、１×１０-4Ｐａまで排気した後、それぞれ分圧が２
×１０-1Ｐａ、１×１０-1Ｐａ、５×１０-2ＰａのＡ
ｒ、Ｏ2 、ＣＦ4 ガスを真空槽内に導入した。そして、
基板加熱は行わず、Ｂをドープして導電性をもたせたＳ
ｉをターゲットに使用して投入電力２００ＷのＤＣスパ
ッタリング法にて、ガラス基板上にＳｉＯ2 膜の成膜を
行った。この成膜中のプラズマをプラズマモニターによ
って観察したところ、フッ素及び酸素プラズマが存在し
ていることが確認できた。
【００１１】この膜の屈折率は１．４７であり充分な反
射防止効果が得られた。また、成膜速度が変化したりプ
ラズマが不安定になったりするという問題点が生じるこ
とはなかった。プラズマ中に存在するフッ素によりター
ゲット表面の酸化を防止することができたと考えられ
る。図１に、本実施例の分光反射率を実線で、従来のＳ
ｉ−Ａｌをターゲットに用いて反射防止膜を形成した場
合を比較例として破線で示す。本実施例のほうがはるか
に優れた特性を有していることがわかる。
射防止効果が得られた。また、成膜速度が変化したりプ
ラズマが不安定になったりするという問題点が生じるこ
とはなかった。プラズマ中に存在するフッ素によりター
ゲット表面の酸化を防止することができたと考えられ
る。図１に、本実施例の分光反射率を実線で、従来のＳ
ｉ−Ａｌをターゲットに用いて反射防止膜を形成した場
合を比較例として破線で示す。本実施例のほうがはるか
に優れた特性を有していることがわかる。
【００１２】
【実施例２】本発明の実施例２の光学部材は、ポリカー
ボネート製基板上に５層の反射防止膜を設けて構成し
た。膜構成は、基板側からＳｉＯ2 （０．０５λ）／Ｚ
ｒＯ2（０．０６λ）／ＳｉＯ2 （０．０９λ）／Ｚｒ
Ｏ2 （０．５０λ）／ＳｉＯ2（０．２３λ）とした。
ここでカッコ内は光学的膜厚、ただし設計波長λ＝５５
０ｎｍである。
ボネート製基板上に５層の反射防止膜を設けて構成し
た。膜構成は、基板側からＳｉＯ2 （０．０５λ）／Ｚ
ｒＯ2（０．０６λ）／ＳｉＯ2 （０．０９λ）／Ｚｒ
Ｏ2 （０．５０λ）／ＳｉＯ2（０．２３λ）とした。
ここでカッコ内は光学的膜厚、ただし設計波長λ＝５５
０ｎｍである。
【００１３】上記反射防止膜の形成は以下のように行っ
た。ポリカーボネート基板を真空槽内にセットし、３×
１０-4Ｐａまで排気した後、それぞれ分圧が２×１０-1
Ｐａ、２×１０-1Ｐａ、２×１０-2ＰａのＫｒ、Ｃ
Ｏ2 、ＳＦ6 ガスを真空槽内に導入した。そして、Ｓｉ
Ｏ2 層を形成するためにＰをドープして導電性をもたせ
たＳｉをターゲットに使用し、投入電力５００ＷのＤＣ
スパッタリング法にて成膜を行った。また、ＺｒＯ2 層
を形成するために、Ｚｒをターゲットに使用し、投入電
力５００ＷのＤＣスパッタリング法にて成膜を行った。
た。ポリカーボネート基板を真空槽内にセットし、３×
１０-4Ｐａまで排気した後、それぞれ分圧が２×１０-1
Ｐａ、２×１０-1Ｐａ、２×１０-2ＰａのＫｒ、Ｃ
Ｏ2 、ＳＦ6 ガスを真空槽内に導入した。そして、Ｓｉ
Ｏ2 層を形成するためにＰをドープして導電性をもたせ
たＳｉをターゲットに使用し、投入電力５００ＷのＤＣ
スパッタリング法にて成膜を行った。また、ＺｒＯ2 層
を形成するために、Ｚｒをターゲットに使用し、投入電
力５００ＷのＤＣスパッタリング法にて成膜を行った。
【００１４】実施例２による反射防止膜の反射率を図２
に示す。本実施例の場合も、実施例１の場合と同じよう
に成膜速度が変化したりプラズマが不安定になったりす
るという問題が生じることはなかった。なお、フッ素原
子を含むガスとしてＦ2 やＨＦ、ＣＨＦ3 、ＮＦ3 等を
用いても同様の効果が得られた。
に示す。本実施例の場合も、実施例１の場合と同じよう
に成膜速度が変化したりプラズマが不安定になったりす
るという問題が生じることはなかった。なお、フッ素原
子を含むガスとしてＦ2 やＨＦ、ＣＨＦ3 、ＮＦ3 等を
用いても同様の効果が得られた。
【００１５】
【実施例３】本発明の実施例３では、ガラス基板上に４
層の光学膜を設けた無偏光タイプのハーフミラーを形成
した。膜構成は、基板側からＳｉ3 Ｎ4 （０．１λ）／
Ａｇ（２８Å）／Ｓｉ3 Ｎ4 （０．１８λ）／ＳｉＯ2
（０．１λ）とした。ここでカッコ内は光学的膜厚、た
だし設計波長λ＝５５０ｎｍである。
層の光学膜を設けた無偏光タイプのハーフミラーを形成
した。膜構成は、基板側からＳｉ3 Ｎ4 （０．１λ）／
Ａｇ（２８Å）／Ｓｉ3 Ｎ4 （０．１８λ）／ＳｉＯ2
（０．１λ）とした。ここでカッコ内は光学的膜厚、た
だし設計波長λ＝５５０ｎｍである。
【００１６】上記光学膜の形成は以下のように行った。
屈折率１．５２のガラス基板を真空槽内にセットし、１
×１０-4Ｐａまで排気した。ターゲットにはＢをドープ
して導電性をもたせたＳｉを使用した。それぞれ分圧が
３×１０-1Ｐａ、２×１０-1Ｐａ及び３×１０-2Ｐａの
Ａｒ、Ｎ2 及びＣＦ4 ガスを真空槽内に導入して投入電
力２００ＷのＤＣスパッタリング法にてＳｉ3 Ｎ4 層の
成膜を行った。また、３×１０-1ＰａのＡｒガスを真空
槽内に導入して投入電力２００ＷのＤＣスパッタリング
法にてＡｇ層の成膜を行った。そして、それぞれ分圧が
３×１０-1Ｐａ、１×１０-1Ｐａ、３×１０-2ＰａのＡ
ｒ、Ｏ2 、ＣＦ4 ガスを真空槽内に導入して投入電力２
００ＷのＤＣスパッタリング法にてＳｉＯ2 層の成膜を
行った。
屈折率１．５２のガラス基板を真空槽内にセットし、１
×１０-4Ｐａまで排気した。ターゲットにはＢをドープ
して導電性をもたせたＳｉを使用した。それぞれ分圧が
３×１０-1Ｐａ、２×１０-1Ｐａ及び３×１０-2Ｐａの
Ａｒ、Ｎ2 及びＣＦ4 ガスを真空槽内に導入して投入電
力２００ＷのＤＣスパッタリング法にてＳｉ3 Ｎ4 層の
成膜を行った。また、３×１０-1ＰａのＡｒガスを真空
槽内に導入して投入電力２００ＷのＤＣスパッタリング
法にてＡｇ層の成膜を行った。そして、それぞれ分圧が
３×１０-1Ｐａ、１×１０-1Ｐａ、３×１０-2ＰａのＡ
ｒ、Ｏ2 、ＣＦ4 ガスを真空槽内に導入して投入電力２
００ＷのＤＣスパッタリング法にてＳｉＯ2 層の成膜を
行った。
【００１７】実施例３によるハーフミラーを図３に示
す。本実施例の場合も、成膜速度が変化したりプラズマ
が不安定になったりするという問題点が生じることはな
かった。プラズマ中に存在するフッ素によりターゲット
表面の酸化及び窒化を防止することができた。
す。本実施例の場合も、成膜速度が変化したりプラズマ
が不安定になったりするという問題点が生じることはな
かった。プラズマ中に存在するフッ素によりターゲット
表面の酸化及び窒化を防止することができた。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｓｉをターゲットとし反応性スパッタリングによりＳｉ
Ｏ2 膜等のＳｉの化合物膜を形成する際、ターゲット表
面に酸化物が形成されることがなく、成膜速度が変化し
たりプラズマが不安定になったりするという問題点が生
じることがない。また、酸化物を形成した場合、形成さ
れた膜はＳｉＯ2 であるのでその屈折率は１．４７程度
であり、これを低屈折率層として用いて充分な光学特性
を有する光学部材を得ることができる。
Ｓｉをターゲットとし反応性スパッタリングによりＳｉ
Ｏ2 膜等のＳｉの化合物膜を形成する際、ターゲット表
面に酸化物が形成されることがなく、成膜速度が変化し
たりプラズマが不安定になったりするという問題点が生
じることがない。また、酸化物を形成した場合、形成さ
れた膜はＳｉＯ2 であるのでその屈折率は１．４７程度
であり、これを低屈折率層として用いて充分な光学特性
を有する光学部材を得ることができる。
【図１】本発明の実施例１の光学部材と従来の光学部材
の分光反射率を示す図である。
の分光反射率を示す図である。
【図２】本発明の実施例２による反射防止膜の反射率を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明の実施例３によるハーフミラーの反射率
を示す図である。
を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコンをターゲットとし、フッ素原子
を含むガスを他のガスと同時に用いて、反応性スパッタ
リングにより基板上に光学膜層を形成することを特徴と
する光学部材の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の製造方法によって成膜し
た光学膜層を、少なくとも１層以上含む光学膜を設けた
ことを特徴とする光学部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5312509A JPH07140301A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 光学部材の製造方法及び光学部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5312509A JPH07140301A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 光学部材の製造方法及び光学部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07140301A true JPH07140301A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=18030082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5312509A Withdrawn JPH07140301A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 光学部材の製造方法及び光学部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07140301A (ja) |
-
1993
- 1993-11-18 JP JP5312509A patent/JPH07140301A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |