JPH08109471A - Production of thin film - Google Patents

Production of thin film

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JPH08109471A
JPH08109471A JP6275840A JP27584094A JPH08109471A JP H08109471 A JPH08109471 A JP H08109471A JP 6275840 A JP6275840 A JP 6275840A JP 27584094 A JP27584094 A JP 27584094A JP H08109471 A JPH08109471 A JP H08109471A
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raw material
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accelerated
sputtering
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Takeshi Kawamata
健 川俣
Nobuaki Mitamura
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Abstract

PURPOSE: To produce an optical thin film at a high speed by bombarding steam generated from a film raw material with accelerated ions and allowing the accelerated film raw material to arrive at the substrate. CONSTITUTION: The inside of a vacuum tank 1 is exhausted, and a gas of Ar or the like is introduced therein from a gas introducing port 6. A Ti sheet 3 as a film raw material is heated to about 1200 deg.C, and Ti steam is made present in the vicinity of the upper direction of the sheet 3. At the time of applying the accelerated Ar ions from an ion gun 5, Ti steam is sputtered. Then, at the time of opening a shutter 7, a Ti film is formed on a substrate 2. Thus, the film forming rate is accelerated. The adhesion and hardness of the formed film are sufficient. As the film raw material, granular SiO and MgF2 as well as the Si sheet 3 can be utilized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、高速で薄膜を製造す
る方法、特にスパッタリング法を用いて高速で光学薄膜
を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a thin film at a high speed, and more particularly to a method for producing an optical thin film at a high speed by using a sputtering method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、薄膜を形成する場合、手法の容易
さや成膜速度の速さなどの点から、真空蒸着法が多く用
いられてきた。反射防止膜やハーフミラー、エッジフィ
ルタなどの光学薄膜を形成する場合にもこれは同じであ
る。一方、近年になり、光学薄膜やその他の薄膜におい
ても、真空蒸着法に比較して自動化・省力化・大面積基
板への適用性などの点で有利なスパッタリング法による
コーティングの要求が高まってきた。しかし、スパッタ
リング法は真空蒸着法と比較して成膜速度が遅いという
点で工業的な普及がやや遅れていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, when forming a thin film, a vacuum vapor deposition method has been widely used because of the ease of the method and the speed of film formation. This is the same when forming an optical thin film such as an antireflection film, a half mirror, or an edge filter. On the other hand, in recent years, even for optical thin films and other thin films, there is an increasing demand for coating by a sputtering method, which is advantageous in terms of automation, labor saving, and applicability to a large area substrate as compared with the vacuum deposition method. . However, the sputtering method has been slightly delayed in industrial diffusion in that the film formation rate is slower than that of the vacuum evaporation method.

【0003】光学薄膜にスパッタリング法を適用した例
としては、例えば特開平4−223401号公報があ
る。同公報によれば、スパッタリングすると光吸収ので
やすいMgF2 にSiを添加したものをターゲットとす
るなどにより、光吸収のほとんどない低屈折率膜を形成
することができる。
An example of applying a sputtering method to an optical thin film is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-223401. According to the publication, a low-refractive-index film that hardly absorbs light can be formed by using a target such as MgF 2 which easily absorbs light when sputtering and added Si.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の従来
技術では、2.8W/cm2 の高周波電力を投入しても、成
膜速度は最高で10nm/分以下であり、成膜速度が遅い
というスパッタリング法の欠点を解消できていない。
However, in the conventional technology of the related art, the film forming rate is 10 nm / min or less at the maximum even when a high frequency power of 2.8 W / cm 2 is applied, and the film forming rate is slow. The drawbacks of the sputtering method have not been solved.

【0005】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、スパッタリング法により薄膜を高速に形
成することのできる薄膜の製造方法を提供することを目
的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a thin film manufacturing method capable of forming a thin film at a high speed by a sputtering method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記問題点
を解決するために、固体状の膜原料の温度を上昇せし
め、膜原料から発生した蒸気に、加速されたイオンを衝
突させることにより、イオンに衝突され加速された膜原
料が基板に到達し、基板上に膜を形成することとした。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the temperature of a solid film raw material is raised, and the vapor generated from the film raw material is caused to collide with accelerated ions. The film raw material accelerated by being bombarded by the ions reaches the substrate to form a film on the substrate.

【0007】また本発明では、粒径0.1〜10mmの顆
粒状の膜原料の表面を、プラズマにより加熱せしめ、膜
原料から発生した蒸気に、加速されたイオンを衝突させ
ることにより、加速された膜原料が基板に到達し、基板
上に膜を形成することとした。
Further, in the present invention, the surface of the granular film raw material having a particle size of 0.1 to 10 mm is heated by plasma, and the accelerated ions are collided with the vapor generated from the film raw material to accelerate. The film raw material reaches the substrate to form a film on the substrate.

【0008】また本発明では、粒径0.1〜10mmの顆
粒状のMgF2 をターゲットとし、少なくとも酸素を含
むガスを導入しながら、2W/cm2 以上の高周波電力をタ
ーゲットに投入してターゲット上にプラズマを発生せし
め、プラズマによりターゲット表面の温度を上昇させ、
ターゲットおよびターゲットからの蒸気の双方をスパッ
タリングすることにより基板上に膜を形成することとし
た。
Further, in the present invention, granular MgF 2 having a particle size of 0.1 to 10 mm is used as a target, and a high frequency power of 2 W / cm 2 or more is applied to the target while introducing a gas containing at least oxygen. Generate a plasma on the top, raise the temperature of the target surface by the plasma,
It was decided to form a film on the substrate by sputtering both the target and vapor from the target.

【0009】[0009]

【作用】[Action]

(請求項1の作用)従来のスパッタリング法では、イオ
ンがターゲットに衝突した際、ターゲット内の原子・分
子間結合を切ってターゲットから原子・分子を飛び出さ
せる必要があり、加速されたイオンのエネルギーの一部
は原子・分子間結合を切ることに費やされてしまうため
に、スパッタ収率が低くなり、その結果、成膜速度が遅
くなるという欠点があった。これに対して本発明では、
固体状の膜原料をそのままスパッタリングするのではな
く、膜原料を加熱し原料の上部に存在する蒸気にイオン
を衝突させることになるので、加速されたイオンのエネ
ルギーは全てスパッタリングに使われるためにスパッタ
収率が高くなり、その結果、従来法と比較して成膜速度
を著しく速くすることができる。
(Operation of claim 1) In the conventional sputtering method, when the ions collide with the target, it is necessary to break the bonds between the atoms and molecules in the target and eject the atoms and molecules from the target. Since a part of them is spent for breaking the bonds between atoms and molecules, the sputtering yield is lowered, and as a result, there is a drawback that the film forming rate is slowed down. On the other hand, in the present invention,
The solid film raw material is not directly sputtered, but the film raw material is heated to cause the ions to collide with the vapor existing above the raw material, so all the accelerated ion energy is used for sputtering. The yield is high, and as a result, the film formation rate can be significantly increased as compared with the conventional method.

【0010】(請求項2の作用)またこのような状態
は、顆粒状の膜原料をプラズマにより加熱することで比
較的容易につくりだすことができる。というのは、顆粒
には多量のエッジが存在するが、このエッジ部に電場・
磁場が集中し加熱されやすくなるからである。また、顆
粒は熱伝導が悪いために、加熱されやすいからである。
顆粒状原料の特にエッジ部周辺が局部的に加熱され蒸気
圧が高まると、スパッタ収率が急激に上昇することにな
る。尚、このとき顆粒の大きさは、あまり小さすぎると
チャンバ内で舞い上がりパーティクルとなるため、粒径
0.1mm以上の方がよく、望ましくは0.5mm以上が良
い。また、顆粒が大きすぎるとエッジ部が少なくなり、
電場・磁場の集中による効果が小さくなるため、粒径1
0mm以下、望ましくは5mm以下が良い。顆粒の大きさ、
形状は均一である必要はない。
(Operation of Claim 2) Further, such a state can be produced relatively easily by heating the granular film raw material with plasma. Because there are many edges in the granules, an electric field
This is because the magnetic field concentrates and is easily heated. Also, the granules are poor in heat conduction and are therefore easily heated.
If the vapor pressure rises due to local heating of the granular raw material, especially around the edges, the sputter yield will rise sharply. At this time, if the size of the granules is too small, they will rise up in the chamber and become particles, so the particle size is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.5 mm or more. Also, if the granules are too large, the edges will decrease,
Particle size is 1 because the effect of concentration of electric and magnetic fields is reduced.
It should be 0 mm or less, preferably 5 mm or less. Granule size,
The shape does not have to be uniform.

【0011】(請求項3の作用)従来技術にあげたMg
2 のスパッタリングの場合、前述の理由から粒径0.
1〜10mmの顆粒状原料をターゲットとして用い、高周
波スパッタリングを行う。このとき、MgF2 顆粒は高
周波により発生したプラズマにより加熱されるが、投入
電力とターゲットの温度とは相関があり、2W/cm2 以上
の高周波電力を投入したとき、MgF2 顆粒の温度は7
00℃以上になり蒸気圧が十分に高まるので、この状態
でスパッタリングを行うようにすると良い。尚、このと
き、蒸気だけでなく、ターゲットである顆粒状のMgF
2 も同時にスパッタリングされることになるが、成膜速
度という点では特に問題はない。投入電力とスパッタ収
率との関係は実施例3にて詳細に説明する。
(Operation of claim 3) Mg mentioned in the prior art
In the case of F 2 sputtering, the grain size is 0.
High frequency sputtering is performed using a granular raw material of 1 to 10 mm as a target. At this time, the MgF 2 granules are heated by the plasma generated by the high frequency, but there is a correlation between the applied power and the temperature of the target, and when the high frequency power of 2 W / cm 2 or more is applied, the temperature of the MgF 2 granules is 7
Since the temperature is higher than 00 ° C. and the vapor pressure is sufficiently increased, it is advisable to perform sputtering in this state. At this time, not only the steam but also the target granular MgF
2 is also sputtered at the same time, but there is no particular problem in terms of film formation rate. The relationship between the input power and the sputtering yield will be described in detail in Example 3.

【0012】光学的な用途の場合、光吸収が小さいこと
が望ましいが、固体状のMgF2 をスパッタリングした
場合にその大部分はMgとFとに解離し、基板上にはF
が不足した状態の膜が形成され、光吸収が生じてしま
う。一方、加熱されて発生した蒸気はMgF2 分子の状
態となっており、分子に加速されたイオンが衝突した場
合にその分子の大部分は解離することなく分子状のまま
基板上に到達するので、形成された薄膜に光吸収が生じ
にくい。本発明の場合のように、蒸気だけでなく顆粒状
のMgF2 も同時にスパッタリングされる場合、多少光
吸収が生じるので、実用上問題ないレベルまで光吸収を
減らすために、酸素を含むガスを導入しながらスパッタ
リングすると良い。このとき、酸素は解離したMgと結
びつき、光吸収を減らす効果を有する。
For optical applications, it is desirable that light absorption is small, but when solid MgF 2 is sputtered, most of it is dissociated into Mg and F, and F on the substrate.
The film is formed in a state of insufficient light absorption and light absorption occurs. On the other hand, the vapor generated by heating is in the state of MgF 2 molecules, and when the accelerated ions collide with the molecules, most of the molecules reach the substrate in the molecular state without being dissociated. Light absorption is less likely to occur in the formed thin film. When not only vapor but also granular MgF 2 is simultaneously sputtered as in the case of the present invention, some light absorption occurs. Therefore, in order to reduce the light absorption to a level where there is no practical problem, a gas containing oxygen is introduced. It is good to sputter while. At this time, oxygen combines with dissociated Mg and has an effect of reducing light absorption.

【0013】[0013]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る薄膜
の製造方法の実施例を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the thin film manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0014】(実施例1)本実施例で用いる成膜装置を
図1に示す。真空槽1の上方には基板2が載置されてい
る。膜原料であるTiの板3は電源4により電流を流し
抵抗加熱法により所望の温度に加熱できるようになって
いる。イオンガン5は板3に向けられており、イオンを
板3に衝突させてスパッタし、スパッタされた粒子が基
板2に到達し薄膜を形成するように配置されている。
Example 1 A film forming apparatus used in this example is shown in FIG. A substrate 2 is placed above the vacuum chamber 1. The Ti plate 3 which is a film raw material can be heated to a desired temperature by a resistance heating method by passing an electric current from a power source 4. The ion gun 5 is directed to the plate 3, and is arranged so that ions are made to collide with the plate 3 to sputter, and the sputtered particles reach the substrate 2 to form a thin film.

【0015】3×10-5Paまで真空槽1内を排気した
後、Arガスをガス導入口6から5×10-4Paまで導入
する。電源4にてTi板3を1200℃になるように加
熱する。このとき、Tiの蒸気圧は10-4Pa台であり、
板3の上方近傍にTi蒸気が存在するようになる。続い
て、イオンガン5から加速電圧0.9kVで加速したA
rイオンを照射すると、Ti蒸気がスパッタリングされ
る。ここでシャッタ7をあけると基板2上にTi膜が形
成される。
After evacuating the vacuum chamber 1 to 3 × 10 -5 Pa, Ar gas is introduced from the gas inlet 6 to 5 × 10 -4 Pa. The Ti plate 3 is heated by the power source 4 to 1200 ° C. At this time, the vapor pressure of Ti is in the order of 10 −4 Pa,
Ti vapor comes to exist near the upper part of the plate 3. Subsequently, the ion gun 5 accelerated with an accelerating voltage of 0.9 kV A
Upon irradiation with r ions, Ti vapor is sputtered. Here, when the shutter 7 is opened, a Ti film is formed on the substrate 2.

【0016】この方法により形成した場合、成膜速度は
200nm/分と極めて速い。また、膜の密着性や硬度も
十分なものであった。
When formed by this method, the film formation rate is extremely high at 200 nm / min. Further, the adhesion and hardness of the film were sufficient.

【0017】(比較例)板3に電流を流さず加熱しない
他は実施例1と同様にスパッタリングした場合(従来の
スパッタリング法)、成膜速度は8nm/分となり、実施
例と比較して1/20以下になってしまう。また、イオ
ンガンを用いず、板3の温度を1400℃程度まで上昇
させた場合(従来の真空蒸着法)、成膜速度は100nm
/分程度以上になるが、膜の密着性が著しく低く、実用
レベルにない。
(Comparative Example) When sputtering was performed in the same manner as in Example 1 except that no current was applied to the plate 3 and heating was performed (conventional sputtering method), the film formation rate was 8 nm / min, which was 1 nm as compared with the example. It will be less than / 20. Moreover, when the temperature of the plate 3 is raised to about 1400 ° C. without using an ion gun (conventional vacuum deposition method), the deposition rate is 100 nm.
/ Min or more, but the adhesion of the film is extremely low and not at a practical level.

【0018】(実施例2)本実施例で用いる成膜装置を
図2に示す。真空槽11の上方には基板12が設置され
ている。膜原料である粒径1〜10mmのSiO顆粒13
は、Cu製の皿14に入れてマグネトロンカソード15
上に載置されている。カソード15はスパッタリング用
DC電源16と接続されている。真空槽11の側面には
ガス導入口17がある。
(Embodiment 2) A film forming apparatus used in this embodiment is shown in FIG. A substrate 12 is installed above the vacuum chamber 11. SiO granule 13 with a particle size of 1-10 mm, which is the raw material for the film
Put the magnetron cathode 15 in a Cu dish 14
It is placed on top. The cathode 15 is connected to a DC power source 16 for sputtering. A gas inlet 17 is provided on the side surface of the vacuum chamber 11.

【0019】1×10-4Paまで真空槽11内を排気した
後、O2 ガスをガス導入口17から2×10-1Paまで導
入する。DC電源16から400Wの電力をマグネトロ
ンカソード15に供給し、プラズマを発生させる。この
プラズマにより、SiO顆粒13は加熱され、約800
℃になり、顆粒13の上方近傍にSiO蒸気が存在する
ようになる。ここで、シャッタ18をあけると基板12
上にSiO膜が形成される。
After evacuating the vacuum chamber 11 to 1 × 10 -4 Pa, O 2 gas is introduced from the gas inlet 17 to 2 × 10 -1 Pa. Electric power of 400 W is supplied from the DC power supply 16 to the magnetron cathode 15 to generate plasma. This plasma heats the SiO granules 13 to about 800
C., and SiO vapor is present near the upper part of the granule 13. Here, when the shutter 18 is opened, the substrate 12
A SiO film is formed on top.

【0020】上記方法により薄膜を形成した場合、成膜
速度は160nm/分と極めて速い。また、膜の密着性や
硬度も十分なものであり、また、膜密度が高くてガスバ
リア性に優れたものであった。
When a thin film is formed by the above method, the film formation speed is extremely high at 160 nm / min. Further, the adhesion and hardness of the film were sufficient, and the film density was high and the gas barrier property was excellent.

【0021】(実施例3)本実施例で用いる成膜装置を
図3に示す。真空槽11の上方には基板12が設置され
自転可能になっている。膜原料である粒径3〜5mmのM
gF2 顆粒13は、石英製の皿14に入れて直径4イン
チ(約100mm)のマグネトロンカソード15上に載置
されている。カソード15はスパッタリング用RF電源
20と接続されている。真空槽11の側面にはガス導入
口17,19がある。
(Embodiment 3) FIG. 3 shows a film forming apparatus used in this embodiment. A substrate 12 is installed above the vacuum chamber 11 so that it can rotate. Membrane particle size M of 3-5 mm
The gF 2 granules 13 are placed in a quartz dish 14 and placed on a magnetron cathode 15 having a diameter of 4 inches (about 100 mm). The cathode 15 is connected to the RF power source 20 for sputtering. Gas inlets 17 and 19 are provided on the side surface of the vacuum chamber 11.

【0022】不図示のヒータにより、BK系の光学ガラ
スである基板12を100℃に加熱しながら、1×10
-4Paまで真空槽11内を排気する。その後、O2 ガスを
ガス導入口19から1×10-1Paまで導入する。RF電
源20から電力をマグネトロンカソード15に供給し、
プラズマを発生させる。このプラズマにより、MgF2
顆粒13は加熱されるとともに、スパッタリングされ
る。ここで、基板12を回転させ、シャッタ18をあけ
ると、基板12上にMgF2 膜が形成される。
While heating the substrate 12, which is BK optical glass, to 100 ° C. by a heater (not shown), 1 × 10
The inside of the vacuum chamber 11 is evacuated to -4 Pa. Then, O 2 gas is introduced from the gas inlet 19 to 1 × 10 −1 Pa. Power is supplied from the RF power source 20 to the magnetron cathode 15,
Generate plasma. This plasma causes MgF 2
The granules 13 are heated and sputtered. Here, when the substrate 12 is rotated and the shutter 18 is opened, the MgF 2 film is formed on the substrate 12.

【0023】ここで、投入電力を変えたときに顆粒13
の表面温度と、基板12上の成膜速度とがどのように変
化するかを図4に示す。投入電力が300W(すなわち
3.8W/cm2 )以上になると、表面温度が約700℃に
まで上昇し、成膜速度が急激に速くなっていることがわ
かる。この温度でMgF2 顆粒は蒸気圧が高まりはじ
め、MgF2 顆粒の上部に蒸気が存在するようになり、
蒸気がスパッタされるようになるからである。
Here, when the input power is changed, the granules 13 are
FIG. 4 shows how the surface temperature of the film changes with the film formation rate on the substrate 12. It can be seen that when the applied power is 300 W (that is, 3.8 W / cm 2 ) or more, the surface temperature rises up to about 700 ° C., and the film formation rate rapidly increases. MgF 2 granules initially increased vapor pressure at this temperature, it come to exist vapor on top of MgF 2 granules,
This is because vapor comes to be sputtered.

【0024】比較例として、MgF2 顆粒13の代わり
にMgF2 焼結体を用いて同様の実験を行った結果を図
5に示す。焼結体を用いた場合、顆粒の場合のようにエ
ッジ部がないため電場・磁場が集中することがなく、投
入電力を大きくしても加熱されにくく、あまり温度は上
昇しない。すなわち、通常行われているスパッタリング
の状態であり、成膜速度が著しく遅く、実用的でない。
As a comparative example, FIG. 5 shows the results of the same experiment using a MgF 2 sintered body instead of the MgF 2 granules 13. In the case of using a sintered body, unlike the case of granules, since there is no edge portion, the electric field and magnetic field do not concentrate, and even if the applied power is increased, it is difficult to heat and the temperature does not rise so much. That is, it is a state of sputtering that is usually performed, and the film formation rate is extremely low, which is not practical.

【0025】本実施例の製造方法により形成した膜は、
基板との密着性や、耐擦傷性に優れており、十分実用に
耐えるものであった。また、比較例と比べて光吸収が小
さく、特に投入電力が400W以上の場合、可視域(波
長400〜700nm)での吸収が1%以下となり、CR
T、液晶などの表示素子や光学レンズへの反射防止膜と
して使用できるものであった。
The film formed by the manufacturing method of this embodiment is
The adhesiveness to the substrate and the scratch resistance were excellent, and it was sufficiently practical. In addition, the light absorption is smaller than that of the comparative example, and especially when the input power is 400 W or more, the absorption in the visible region (wavelength 400 to 700 nm) becomes 1% or less, and CR
It can be used as an antireflection film for display elements such as T and liquid crystals and optical lenses.

【0026】なお、本実施例で用いる顆粒の粒径を0.
1mmなどのさらに小さいものとすると、エッジ効果がさ
らに高まり2W/cm2 程度の投入電力でも、蒸気が発生し
始め、高速で成膜することが可能になる。
The particle size of the granules used in this example is 0.
If the size is made smaller, such as 1 mm, the edge effect will be further enhanced, and even with an applied power of about 2 W / cm 2 , vapor will start to be generated and a film can be formed at high speed.

【0027】(実施例4)実施例3と同じ装置を用い
た。プラスチック製の基板をセットした。基板加熱はし
なかった。ガス導入口17からO2 を5×10-2Paにな
るまで導入し、次にガス導入口19からArを5×10
-1Paになるまで導入した。投入電力500Wでスパッタ
リングを行い、わずか12秒で基板上に光学的膜厚λ/
4の膜を形成することができた。
(Example 4) The same apparatus as in Example 3 was used. A plastic substrate was set. The substrate was not heated. O 2 was introduced from the gas inlet 17 to 5 × 10 −2 Pa, then Ar was introduced from the gas inlet 19 to 5 × 10 5.
It was introduced until it became -1 Pa. Sputtering is performed with an input power of 500 W, and the optical film thickness λ / is formed on the substrate in only 12 seconds.
The film of No. 4 could be formed.

【0028】本実施例で形成した膜は、可視域で1〜2
%程度の光吸収があるものの、屈折率は1.4以下で反
射防止効果にすぐれており、密着性や擦傷性も十分で、
サングラスやゴーグルなどの反射防止膜として用いるこ
とが可能である。
The film formed in this example has a thickness of 1 to 2 in the visible range.
Although it has a light absorption of about%, the refractive index is 1.4 or less, which is excellent in the antireflection effect, and the adhesiveness and scratch resistance are sufficient.
It can be used as an antireflection film for sunglasses and goggles.

【0029】(実施例5)実施例3と同じ装置を用い
た。La系の光学ガラス製基板をセットした。基板加熱
はしなかった。ガス導入口19からCO2 を2Paになる
まで導入した。投入電力800Wでスパッタリングを行
い、わずか3秒で基板上に光学的膜厚λ/4の膜を形成
することができた。
(Example 5) The same apparatus as in Example 3 was used. A La-based optical glass substrate was set. The substrate was not heated. CO 2 was introduced from the gas inlet 19 to 2 Pa. Sputtering was performed with an applied power of 800 W, and a film having an optical film thickness of λ / 4 could be formed on the substrate in only 3 seconds.

【0030】本実施例で形成した膜は、可視域で光吸収
が1%以下だった。質量の大きいCO2 を用いたため、
これまでの実施例以上に高速で膜を形成できた。
The film formed in this example had a light absorption of 1% or less in the visible region. Since CO 2 with a large mass was used,
The film could be formed at a higher speed than in the above examples.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように本発明の薄膜の製造
方法によれば、固体状の膜原料をそのままスパッタリン
グするのではなく、膜原料を加熱し原料の上部に存在す
る蒸気にイオンを衝突させるので、加速されたイオンの
エネルギーは全てスパッタリングに使われるためにスパ
ッタ収率が高くなり、その結果、従来法と比較して、成
膜速度を著しく速くすることができる。
As described above, according to the method for producing a thin film of the present invention, the solid film raw material is not directly sputtered, but the film raw material is heated and ions are made to collide with the vapor existing above the raw material. As a result, all of the accelerated ion energy is used for sputtering, so that the sputtering yield is high, and as a result, the film formation rate can be significantly increased as compared with the conventional method.

【0032】しかもこのような状態は、顆粒状の膜原料
をプラズマにより加熱することで比較的容易につくりだ
すことができる。
Moreover, such a state can be produced relatively easily by heating the granular film raw material with plasma.

【0033】特に、MgF2 のスパッタリングの場合、
2W/cm2 以上の高周波電力を投入したとき、MgF2
粒の温度は700℃以上になり蒸気圧が十分に高まるの
で、この状態でスパッタリングを行うようにすると高速
で成膜することが可能である。
Particularly in the case of sputtering MgF 2 ,
When a high frequency power of 2 W / cm 2 or more is applied, the temperature of the MgF 2 granules becomes 700 ° C. or more, and the vapor pressure is sufficiently increased. Therefore, if sputtering is performed in this state, high speed film formation is possible. is there.

【0034】この場合、蒸気はMgF2 分子の状態とな
っており、分子に加速されたイオンが衝突した場合にそ
の分子の大部分は解離することなく分子状のまま基板上
に到達するので、形成された薄膜に光吸収が生じにく
く、さらに酸素を含むガスを導入することで光吸収をな
くすことができるという効果もある。
In this case, the vapor is in the state of MgF 2 molecules, and when the accelerated ions collide with the molecules, most of the molecules reach the substrate in the molecular state without being dissociated. Light absorption is less likely to occur in the formed thin film, and there is an effect that light absorption can be eliminated by introducing a gas containing oxygen.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1による薄膜の製造方法に用い
られる成膜装置を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a film forming apparatus used in a method of manufacturing a thin film according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2による薄膜の製造方法に用い
られる成膜装置を示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a film forming apparatus used in a thin film manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3による薄膜の製造方法に用い
られる成膜装置を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a film forming apparatus used in a thin film manufacturing method according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の薄膜の製造方法において、投入電力に
対する顆粒の表面温度と成膜速度との関係を示すグラフ
である。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the surface temperature of granules and the film formation rate with respect to the input power in the method for producing a thin film of the present invention.

【図5】比較例の製造方法において、投入電力に対する
顆粒の表面温度と成膜速度との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the surface temperature of granules and the film formation rate with respect to the input power in the manufacturing method of the comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空槽 2 基板 3 板 4 電源 5 イオンガン 6 ガス導入口 7 シャッタ 11 真空槽 12 基板 13 顆粒 14 皿 15 マグネトロンカソード 16 スパッタリング用DC電源 17 ガス導入口 18 シャッタ 19 ガス導入口 20 スパッタリング用RF電源 1 Vacuum Tank 2 Substrate 3 Plate 4 Power Supply 5 Ion Gun 6 Gas Inlet 7 Shutter 11 Vacuum Tank 12 Substrate 13 Granule 14 Dish 15 Magnetron Cathode 16 Sputtering DC Power 17 Gas Inlet 18 Shutter 19 Gas Inlet 20 Sputtering RF Power

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体状の膜原料の温度を上昇せしめ、前
記膜原料から発生した蒸気に、加速されたイオンを衝突
させることにより、前記イオンに衝突され加速された前
記膜原料が基板に到達し、基板上に膜を形成することを
特徴とする薄膜の製造方法。
1. The temperature of a solid film raw material is raised and the vapor generated from the film raw material is caused to collide with accelerated ions so that the film raw material collided by the ions and accelerated reaches a substrate. And then forming a film on the substrate.
【請求項2】 粒径0.1〜10mmの顆粒状の膜原料の
表面を、プラズマにより加熱せしめ、前記膜原料から発
生した蒸気に、加速されたイオンを衝突させることによ
り、前記膜原料が基板に到達し、基板上に膜を形成する
ことを特徴とする薄膜の製造方法。
2. The surface of a granular film raw material having a particle size of 0.1 to 10 mm is heated by plasma, and the vapor generated from the film raw material is caused to collide with accelerated ions, whereby the film raw material is produced. A method of manufacturing a thin film, which comprises reaching a substrate and forming a film on the substrate.
【請求項3】 粒径0.1〜10mmの顆粒状のMgF2
をターゲットとし、少なくとも酸素を含むガスを導入し
ながら、2W/cm2 以上の高周波電力をターゲットに投入
してターゲット上にプラズマを発生せしめ、前記プラズ
マにより前記ターゲット表面の温度を上昇させ、前記タ
ーゲットおよび前記ターゲットからの蒸気の双方をスパ
ッタリングすることにより基板上に膜を形成することを
特徴とする光学薄膜の製造方法。
3. Granular MgF 2 having a particle size of 0.1 to 10 mm
Target, and while introducing a gas containing at least oxygen, high-frequency power of 2 W / cm 2 or more is applied to the target to generate plasma on the target, and the temperature of the target surface is raised by the plasma, And a film is formed on the substrate by sputtering both vapor from the target.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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