JPH07197251A - 金属弗化物膜の形成方法および光学部材 - Google Patents

金属弗化物膜の形成方法および光学部材

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JPH07197251A
JPH07197251A JP35296593A JP35296593A JPH07197251A JP H07197251 A JPH07197251 A JP H07197251A JP 35296593 A JP35296593 A JP 35296593A JP 35296593 A JP35296593 A JP 35296593A JP H07197251 A JPH07197251 A JP H07197251A
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JP
Japan
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film
forming
substrate
metal fluoride
sputtering
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JP35296593A
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English (en)
Inventor
Yoshiki Nitta
佳樹 新田
Bunji Akimoto
文二 秋元
Kazunari Tokuda
一成 徳田
Nobuyoshi Toyohara
延好 豊原
Nobuaki Mitamura
宣明 三田村
Hiroshi Ikeda
浩 池田
Takeshi Kawamata
健 川俣
Toshiaki Oimizu
利明 生水
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属弗化物膜を短時間に形成することができ
る金属弗化物膜の形成方法を提供するとともに、この金
属弗化物膜を利用した光学部材を提供する。 【構成】 金属弗化物をスパッタリング法により成膜す
る方法において、金属のターゲット3をDCスパッタリ
ングした後、基板2の加熱および弗素ガスの導入を行っ
て、金属弗化物膜を形成する。また、この形成方法によ
り成膜した層を、少なくとも1層以上含めて光学部材を
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属弗化物膜の形成方
法およびその金属弗化物膜を利用した光学部材に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、光学膜として利用されている材料
のうち、弗化マグネシウム、弗化アルミニウム、弗化バ
リウム、弗化セリウムや弗化カルシウムなどの金属弗化
物は、真空蒸着法により成膜されていた。ところが、真
空蒸着法では蒸発材料の連続的な供給が困難であるな
ど、自動化に不向きな点や、バッチ式であるために、多
品種少量生産に対応しきれない等の点から、これらの点
に対して有利なスパッタリング法への転換が要望されて
いる。しかしながら、ターゲットに金属弗化物を用いて
スパッタリング法により成膜を行うとプラズマ中で弗素
が解離して基板には吸収が多い膜が形成されてしまうと
いう欠点があった。
【0003】これに対して、特開平4−289165号
公報に提案されているアルカリ土類金属弗化物膜の形成
方法によると、スパッタガスとして不活性ガスと弗素ガ
スまたは弗素含有化合物ガスとの混合ガスとの混合ガス
を用いて不活性ガスプラズマでの弗素を補充することで
アルカリ土類金属弗化物膜を形成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の方法で成膜を行うと、RFスパッタリング法で
あるために成膜レートが遅く、また弗素含有化合物ガス
により弗素を補充しているとはいえ、弗素の解離は存在
する。このため、吸収の少ない膜が得られ、また成膜レ
ートは速くても分あたり数nmと非常に遅く、生産性が
低いという問題があった。
【0005】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、金属弗化物膜を短時間に形成することが
できる金属弗化物膜の形成方法を提供するとともに、こ
の金属弗化物膜を利用した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】上記課題を解決するため
に、本発明は、金属弗化物をスパッタリング法により成
膜する方法において、金属ターゲット、例えばマグネシ
ウム、アルミニウム、バリウム、セリウム、カルシウム
等をAr、He等の不活性ガスによりDCスパッタリン
グした後、基板を加熱して弗素ガスを導入することによ
り基板上に金属弗化物膜を形成することとした。
【0007】また、上記形成方法による金属弗化物膜を
少なくとも1層以上設けて他の誘電体あるいは金属等の
膜と共に構成することによって、反射防止膜、フィルタ
ー、ミラー等の光学部材を構成することとした。
【0008】
【作用】本発明においては、ターゲットが金属であるた
めに、DCスパッタリング法による成膜が可能である。
すなわち、RFスパッタリング法に比較して電力消費の
効率の高いDCスパッタリング法により成膜すること
で、基板上への金属膜形成の成膜レートを、従来の分あ
たり数nm以下から、分あたり数百から数千nmに向上
することができる。また、金属ターゲットを用いている
ので、弗素の解離という問題は生じない。金属膜形成後
は、基板加熱および弗素ガス導入により金属膜を弗化し
て基板上に金属弗化物膜を形成する。これにより、これ
まで1時間あるいはそれ以上かかっていた成膜時間をト
ータルで30分程度まで短縮することが可能となる。
【0009】
【実施例1】図1に示すように、チャンバー1内に屈折
率1.52のガラスからなる基板2をセットして、アル
ミニウムからなるターゲット3を用い、排気口10を介
して装置外の真空排気装置系により1×10-3Paまで
排気した後、2×10-1PaのArガスをガス導入口4
よりチャンバー1内に導入した。基板2を250℃で加
熱し、投入電力1kWのDCスパッタリングを11秒行
い、基板2上に膜厚110nmのアルミニウム膜8を形
成した。この時、成膜レートは10nm/secであっ
た。その後、導入ガスを排気して1×10-3Paを維持
し、基板2を400℃に加熱し、2000Paの弗素ガ
スをガス導入口5よりチャンバー1内に導入した。その
状態で20分維持し、アルミニウム膜8を弗化して基板
2上に弗化アルミニウム膜を形成した。形成された弗化
アルミニウム膜厚は130nmである。
【0010】図2に本実施例によって形成された膜の分
光反射特性を示す。また、本実施例における一連の工程
時間は35分であった。これに対し、弗化物をRFスパ
ッタリングする従来の方法によると約1時間かかった。
本実施例の形成方法によると、DCスパッタリング法に
より金属膜を形成することで、成膜レートの速い工程と
なり、生産性が向上する。
【0011】
【実施例2】本実施例においては、図3に示すように、
成膜処理装置は金属形成用のチャンバー1と弗化処理槽
11で構成されている。チャンバー1と弗化処理槽11
内には回動可能なアーム14が設置されていて、チャン
バー1内に取り付けられている基板2をアーム14に取
り付けられている3つのつめ15を作動させて掴み、回
動動作によりゲートバルブ12を通過して弗化処理槽1
1内に基板2を移動することができるようになってい
る。
【0012】実施例1と同様にして、チャンバー1内に
屈折率1.52のガラスからなる基板2をセットして、
マグネシウムからなるターゲット3を用い、排気口10
を介して装置外の真空排気装置系により1×10-3Pa
まで排気した後、2×10-1PaのArガスをガス導入
口4よりチャンバー1内に導入した。基板2を300℃
で加熱し、投入電力1.2kWのDCスパッタリングを
6秒行い、基板2上にマグネシウム膜17を120nm
形成した。この時、成膜レートは20nm/secであ
った。それからゲートバルブ12を開き、アーム14を
回動させて、つめ15で基板2を保持した後、再びアー
ム14を回動させてゲートバルブ12を通過して基板2
を弗化処理槽11内に移動させ、ゲートバルブ12を閉
めて、チャンバー1とは空間的に切りはなした。また、
基板2を弗化処理槽11に移動する際、チャンバー1内
には次に成膜する他の基板2が運び込まれている。弗化
処理槽11内を排気口16を介して装置外の真空排気装
置系により1×10-3Paまで排気し、基板2を450
℃に加熱し、5000Paの弗素ガスをガス導入口18
より弗化処理槽11内に導入した。その状態で15分維
持して、マグネシウム膜17を弗化して基板2上に弗化
マグネシウム膜を形成した。形成された弗化マグネシウ
ム膜厚は135nmである。
【0013】図4に本実施例によって形成された膜の分
光反射特性を示す。また、本実施例における一連の工程
時間は30分であった。これに対し、弗化物をRFスパ
ッタリングする従来の方法によると約1時間の工程であ
った。本実施例においては、実施例1と同様の効果を得
るだけでなく、低屈折光学膜材料として一般的に利用さ
れている弗化マグネシウムをスパッタリングで成膜する
ことができるために、膜設計上自由度が広くなる。ま
た、弗化処理槽を設けているので成膜サイクルが向上す
る。
【0014】
【実施例3】本実施例においては、3種類のターゲット
を用いることを除いて基本的に成膜装置については実施
例1のものと同一である。まず、アルミナターゲットを
Arガスによりスパッタリングして、基板2上に130
nm成膜した後、ZrO2 、Ta2 5 混合ターゲット
をArガスによりスパッタリングして基板2上にZrO
2 、Ta2 5 混合層を260nm成膜した。その後、
マグネシウムターゲットをセットして、1×10-3Pa
まで排気した後、2×10-1PaのArガスを真空槽に
導入した。基板2を250℃で加熱し、投入電力1kW
のDCスパッタリングを5.75秒行い、基板2上にマ
グネシウム膜を115nm形成した。この時、成膜レー
トは20nm/secであった。その後、1×10-3
aまで排気して、基板2を450℃に加熱し、5000
0PaのF2 ガスを真空槽に導入した。その状態で20
分維持して、マグネシウム膜を弗化して基板2上に弗化
マグネシウム膜を形成した。形成された弗化マグネシウ
ムの膜厚は130nmである。
【0015】図5は本実施例によって形成された膜の分
光反射特性を示す。また、本実施例における一連の工程
時間は40分であった。これに対し、弗化物をRFスパ
ッタリングする従来の方法によると約70分の工程であ
った。本実施例においては、実施例1と同様の効果を得
るだけでなく、多層膜の成膜もスパッタリングにより成
膜できるために、特性の良好な反射防止膜、フィルタ
ー、ミラー等においても利用できる。
【0016】
【実施例4】本実施例においては、図6に示すように、
複数の成膜用の真空槽と弗化処理槽が分割ユニット化さ
れて、ゲートバルブを介してひとつの成膜ライン22を
形成している。ロードロック23aおよびロードロック
23bはそれぞれ搬入、取り出し用である。ゲートバル
ブ12を介してロードロック23a、成膜槽24、予備
排気室25、弗化処理槽26およびロードロック23b
が連結されている。パレット20は図示を省略した搬送
システムによりロードロック23aから、成膜槽24、
予備排気室25、弗化処理槽26を通りロードロック2
3bまで順次送り出す構成である。成膜槽24内にはア
ルミナからなるターゲット27、ZrO 2 、TiO2
合物からなるターゲット28およびアルミニウムからな
るターゲット29がパレット20に対向するように取り
付けられている。
【0017】パレット20には複数の被成膜用基板(図
示省略)が取り付けられている。また、ロードロック2
3aには図示を省略した排気装置、成膜槽24には図示
を省略した排気装置およびArガス導入装置、予備排気
室25には図示を省略した排気装置、弗化処理槽26に
は図示を省略した排気装置および弗素ガス導入装置、ロ
ードロック23bには図示を省略した排気装置が取り付
けられていてそれぞれ排気、ガス導入を行う構成になっ
ている。
【0018】次いで一連の工程を説明する。まず、パレ
ット20を搬入用のロードロック23aからゲートバル
ブ12を通過して成膜槽24内に入れた。250℃で加
熱して、Arガスによりアルミナからなるターゲット2
7をスパッタリングしてアルミナを130nm成膜し
た。次に、ZrO2 ・TiO2 混合膜を260nm形成
した。それから、投入電力1kWでアルミニウムからな
るターゲット29のDCスパッタリングを22秒行い、
アルミニウム膜を110nm形成した。この時、成膜レ
ートは5nm/secであった。次に、パレット20を
ゲートバルブ12を通過して予備排気室25に入れ排気
を行った後、次のゲートバルブ12を通過して弗化処理
槽26に入れた。弗化処理槽26内は450℃に加熱さ
れていて、1×10-5Paの弗素ガスで満たされてい
る。約12分程度、弗化処理槽26で前記状態を維持し
た後、パレット20をゲートバルブ12、ロードロック
23bを介して成膜ライン22から外部に取り出し、一
連の成膜を終了した。この時、パレット20は1つでは
なく、複数のパレット20が順次成膜ライン22を通過
するものである。また、このとき形成された弗化アルミ
ニウムの膜厚は130nmである。
【0019】図7に本実施例によって形成された膜の分
光反射特性を示す。また、本実施例における一連の工程
時間は50分であった。これに対し、弗化物をRFスパ
ッタリングする従来の方法によると約80分の工程であ
った。本実施例においては、実施例3と同様の効果を得
るだけでなく、バッチ式ではなく連続式であるために、
多種少量生産にも十分に対応が可能である。また、装置
そのものが小型であるので、設備投資費用の削減、省ス
ペース、省エネルギーが可能であり、また装置構成が分
割ユニット化されているので成膜条件や生産規模に対し
て最適な装置構成を組むことも可能である。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明の金属弗化物膜の
形成方法によれば、成膜レートの速いスパッタリング工
程となって、生産性が高くなり、これを利用した光学部
材を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1で用いたスパッタリング装置
を示す概略構成図である。
【図2】同実施例1で得た膜の分光反射特性図である。
【図3】本発明の実施例2で用いたスパッタリング装置
を示す概略構成図である。
【図4】同実施例2で得た膜の分光反射特性図である。
【図5】本発明の実施例3で得た膜の分光反射特性図で
ある。
【図6】本発明の実施例4の成膜ラインを示す正面図で
ある。
【図7】同実施例4で得た膜の分光反射特性図である。
【符号の説明】
1 チャンバー 2 基板 3,27,28,29 ターゲット 4,5,18 ガス導入口 8 アルミニウム膜 10,16 排気口 11,26 弗化処理槽 17 マグネシウム膜 22 成膜ライン 24 成膜槽 25 予備排気室
フロントページの続き (72)発明者 豊原 延好 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 三田村 宣明 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 池田 浩 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 川俣 健 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 生水 利明 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属弗化物をスパッタリング法により成
    膜する方法において、金属ターゲットをDCスパッタリ
    ングした後、基板加熱および弗素ガス導入を行うことを
    特徴とする金属弗化物膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の形成方法により成膜した
    層を、少なくとも1層以上含むことを特徴とする光学部
    材。
JP35296593A 1993-12-29 1993-12-29 金属弗化物膜の形成方法および光学部材 Withdrawn JPH07197251A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005100954A (ja) * 2003-08-22 2005-04-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法ならびに薄膜

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005100954A (ja) * 2003-08-22 2005-04-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法ならびに薄膜
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Effective date: 20010306