JPH08134637A - 光学薄膜の製造方法 - Google Patents
光学薄膜の製造方法Info
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- JPH08134637A JPH08134637A JP6279204A JP27920494A JPH08134637A JP H08134637 A JPH08134637 A JP H08134637A JP 6279204 A JP6279204 A JP 6279204A JP 27920494 A JP27920494 A JP 27920494A JP H08134637 A JPH08134637 A JP H08134637A
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Abstract
学薄膜を生産性良く安全に形成する。 【構成】 少なくとも金属酸フッ化物(MFx Oy ;M
は金属)を含むターゲットをスパッタリングすることに
より、金属酸フッ化物からなる光学薄膜を基板上に形成
する。金属酸フッ化物は、通常の金属フッ化物に比べて
スパッタ時のフッ素の解離が少なく、製造された膜は光
吸収が生じにくくなる。さらに、スパッタガスとして特
殊なフッ素系のガスを用いる必要がなく、生産性や安全
性を損なうことがない。
Description
れる反射防止膜やハーフミラー、干渉フィルターなどの
光学薄膜の製造方法に係り、より詳しくはスパッタリン
グ法による光学薄膜の製造方法に関する。
フィルターなどの光学薄膜を光学部品に形成する場合、
真空中で膜材料を加熱して蒸発させ、基板上に付着させ
る真空蒸着法が主に使用されてきた。しかし、近年にな
り、上記光学薄膜を成形する際においても、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−ティングの要
求が高まってきた。
SiO2 やTiO2 などの金属酸化物が一般的である
が、この他に屈折率が低い等の理由により、MgF2 な
どの金属フッ化物がしばしば用いられている。ところ
が、MgF2 などの金属フッ化物は真空蒸着法により容
易に良質な膜が成形できるのに対し、スパッタリング法
においては、スパッタリングを行う際にフッ素(F)が
解離しやすく、形成した膜に可視光の吸収が生じやすい
という問題がある。
を含有するガスを用いることにより、解離したフッ素を
補充するという技術が検討されている。このような試み
は、例えば特開平4−289165号公報に開示されて
いる。この公報によれば、金属フッ化物をスパッタする
際、スパッタガスとして不活性ガスとフッ素ガスまたは
フッ素ガス含有化合物ガスとの混合ガスを用い、金属フ
ッ化物の膜を形成している。
で用いられているフッ素ガスやフッ素含有化合物ガスな
どのフッ素系ガスは、極めて腐食性が高く、真空チャン
バーやポンプ、真空油などを劣化させてしまう恐れがあ
った。また、人体にも有害で、特別な排ガス処理装置が
必要である等、生産性や安全性において問題があった。
なされたもので、スパッタリング法により、光吸収の少
ない光学薄膜を生産性良く安全に形成することができる
光学薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
解決するために、以下のように構成した。請求項1の発
明は、スパッタリング法により光学薄膜を製造するにあ
たり、少なくとも金属酸フッ化物(MFx Oy ;Mは金
属)を含むターゲットをスパッタリングすることによ
り、光学薄膜を基板上に形成することとした。ここで、
フッ素(F)と酸素(O)の金属に対する組成比(xお
よびy)は、特に限定されるものではない。また、本発
明では、金属酸フッ化物に他の金属酸フッ化物や金属酸
化物などを、本発明の効果を享受し得る範囲で混合して
も良く、また他の金属酸化物や金属などからなる層と組
み合わせて多層の光学薄膜を構成しても一向に構わな
い。
酸フッ化物の金属をMgとした。本発明の金属酸フッ化
物を構成する金属は、特に限定をする必要はなく、L
i,Na,Mg,Al,Ca,Ga,Sr,Y,In,
Ba,Pb,La,Ce,Nd,Sm,Dy,Yb等、
さまざまなものが適用可能であるが、膜の屈折率や耐久
性などを勘案すると、特に金属がMgである時に有効で
ある。
防止膜、反射増加膜、ハーフミラー、ビームスプリッタ
ー、干渉フィルター、位相膜等をさし、特に限定される
ものではない。
は、マグネトロンスパッタリング、高周波(RF)スパ
ッタリング、低周波(LF)スパッタリング、二極スパ
ッタリング、ECRスパッタリング、イオンビームスパ
ッタリング(IBS)等をさし、特に限定されるもので
はない。
ッ化物(MFx Oy ;Mは金属)を含むターゲットを用
いて、金属酸フッ化物からなる光学薄膜を製造する。金
属酸フッ化物は、通常の金属フッ化物に比べてスパッタ
時のフッ素の解離が少なく、製造された膜は光吸収が生
じにくくなる。これは、金属に結合している酸素(O)
が同じく金属に結合しているフッ素(F)の解離を抑え
る作用があるからである。
Oy ;Mは金属)を含むターゲットを用いて得られる金
属酸フッ化物の膜は、通常の金属フッ化物の膜に近い屈
折率有し、光学特性や耐久性においても金属フッ化物と
同等以上の性能を有しているので、従来の金属フッ化物
と同様に光学薄膜に用いることができる。さらに、スパ
ッタガスとして特殊なフッ素系のガスを用いる必要がな
く、生産性や安全性を損なうことがない。
する金属を、特にMgとした場合、スパッタリングによ
り得られる膜は、特に屈折率が低い(n≦1.4)とと
もに耐久性が高く、光学薄膜に有効である。
Fx Oy (x=1.8,y=0.1)を用い、ガラス基
板上にMFx Oy からなる単層の反射防止膜を形成し
た。上記ターゲットのMgFx Oy は、MgF2 を真空
中で熱酸化するなどして、容易に製造することができ
る。
装置を示す概略構成図である。スパッタリング装置のチ
ャンバー1は三槽構造となっており、基板をセットする
第一槽2、基板上に成膜を行う第二槽3および成膜した
基板を取り出す第三槽4から構成される、いわゆるイン
ライン式の装置である。第一槽2と第二槽3はゲートバ
ルブ5および第二槽3と第三槽4はゲートバルブ6でそ
れぞれ仕切られている。第二槽3には、ガス導入バルブ
7を備えたガス導入口8が設けられており、ガス導入バ
ルブ7を開くことによりArガスなどのスパッタガスを
第二槽3内に外部から導入することができるようになっ
ている。また、第二槽3内には、マグネトロンを使用し
たカソードが設けられ、4インチのターゲット9を取り
付け得るようになっている。ターゲット9のカソードに
は、RF電源10が備えられている。さらに、ターゲッ
ト9と基板ホルダ12で保持されたガラス基板11の間
には、ターゲット9からの粒子を遮るためのシャッタ1
3が開閉自在に設けられている。
槽3および第三槽4内を移動自在に設けられており、第
一槽2でガラス基板11を保持させた後、第二槽3内で
ターゲット9と対向する位置に移動させてガラス基板1
1上に成膜した後、第三槽4に移動させ得るようになっ
ている。なお、排気系は図示を省略してあるが、排気系
はロータリーポンプとターボ分子ポンプとからなってい
る。
してMgFx Oy (x=1.8,y=0.1)をカソー
ドに取り付け、MgFx Oy をスパッタする際には、真
空槽内を十分に排気した後、ガス導入バルブ7を徐々に
開いてガス導入口8から分圧が2PaのArガスを導入
し、RF電源10の投入電力を400Wとする。このよ
うにすることで、RFマグネトロンスパッタリング法に
より、ガラス基板11上にMgFx Oy 膜を形成するこ
とができる。
明する。まず、硝材LaSK01((株)オハラ製、屈
折率n=1.76)からなるガラス基板11を基板ホル
ダ12に保持し、第一槽1内にセットする。槽内を図示
を省略した排気系のターボ分子ポンプにより1×10-3
Paまで排気した後、ゲートバルブ5を開き、基板ホル
ダ12とともにガラス基板11を第二槽3内の所定位置
に送る。
バルブ5を閉じ、シャッタ13を開き、光学的膜厚nd
=130nmのMgFx Oy 膜をガラス基板11上に形
成した後、シャッタ13を閉じる。続いて、ゲートバル
ブ6を開き、ガラス基板11を基板ホルダ12とともに
第三槽4に送る。
後、ゲートバルブ6を閉じ、第三槽4を大気圧にリーク
してガラス基板11を基板ホルダ12とともに取り出
す。このようにして、ガラス基板11上にMgFx Oy
からなる単層の反射防止膜を形成することができる。本
実施例の成膜条件等を表1にまとめて示す。
Fx Oy のターゲットを用いているため、通常の金属フ
ッ化物であるMgF2 をターゲットに用いた場合に比べ
て、スパッタ時のフッ素の解離が少なく、形成した膜の
光吸収が生じない。これは、Mgに結合している酸素
(O)が同じくMgに結合しているフッ素(F)の解離
を抑える作用があるからである。
られるMgFx Oy の膜は、通常のMgF2 の膜の屈折
率(n=1.38)に近い、低い屈折率(n=1.3
9)を有し、光学特性や耐久性においてもMgF2 と同
等以上の性能を有している。また、本実施例では、スパ
ッタガスとして特殊なフッ素系のガスを用いておらず、
生産性や安全性を損なうことがない。
反射特性を図2に示す。図2に示すように、MgFx O
y からなる反射防止膜は、単層で良好な反射防止効果が
得られていることがわかる。また、光吸収は可視域で
0.3%以下であり、実用上何ら問題はなかった。
ば、MgFx Oy のターゲットをスパッタリングするこ
とにより、反射防止膜を形成したので、光吸収の少ない
反射防止膜をスパッタリング法により生産性良く安全に
製造することができる。また、本実施例では、特に金属
がMgなので、膜の屈折率が低く、良好な反射防止膜が
得られる他、耐久性も高い。
る反射防止膜を単層で形成した例を示したが、これに限
られないことはいうまでもない。例えば、TiO2 やT
a2O5 のような酸化物などと組み合わせた2〜6層程
度の反射防止膜や、その他ハーフミラー、干渉フィルタ
ー等でも、同様の手法で光吸収のない良好な光学薄膜を
製造することができた。また、基板11もガラスに限ら
れず、例えばポリカーボネートやアモルファスポリオレ
フィンなどのプラスチックにも適用でき、同様の効果が
得られた。その他、スパッタリング装置も本実施例のよ
うなインライン式の装置でなく、バッチ式のものを用い
ても同様の効果を有する反射防止膜を製造することがで
きた。
におけるターゲット9のMgFx Oy (x=1.8,y
=0.1)に代え、表2に示す材質のターゲットを用
い、実施例1で使用したスパッタリング装置により、実
施例1と同じ成膜条件でガラス基板上に金属酸フッ化物
の膜からなる反射防止膜を形成した。すなわち、実施例
2ではMgFx Oy (x=1.4,y=0.3)、実施
例3ではAlFx Oy (x=2.4,y=0.3)、実
施例4ではCaFx Oy (x=1.6,y=0.2)、
実施例5ではSrFx Oy (x=1.8,y=0.
1)、実施例6ではInF x Oy (x=2.4,y=
0.3)、実施例7ではGaFx Oy (x=2.4,y
=0.3)、実施例8ではMgFx Oy (x=1.4,
y=0.3)とAlF x Oy (x=2.4,y=0.
3)の混合物をターゲットの材質に用いた。
属酸フッ化物あるいはそれらを含む混合物のターゲット
を用いているため、通常の金属フッ化物に比べて、スパ
ッタ時のフッ素の解離が少なく、膜の光吸収が生じない
金属酸フッ化物の膜が得られる。
られる金属酸フッ化物の膜は、通常の金属フッ化物の膜
の屈折率に近い屈折率を有し、スパッタガスとして特殊
なフッ素系のガスを用いておらず、生産性や安全性を損
なうことがない。
場合にも、実施例1と同様、表2に示すように光吸収の
少ない光学薄膜をスパッタリング法により、生産性良く
安全に製造することができた。
〜6を、表3に示す。比較例はターゲット材質を金属フ
ッ化物に変え、本発明の各実施例と同じ膜厚、ガス圧、
投入電力で成膜した。
2に、比較例2は実施例3に、比較例3は実施例4に、
比較例4は実施例5、比較例5は実施例6、比較例6は
実施例7に対応するもので、各比較例で形成した各膜
は、いずれの場合も本発明の各実施例で形成した膜より
も、光吸収が著しく大きかった。
によれば、少なくとも金属酸フッ化物(MFx Oy ;M
は金属)を含むターゲットをスパッタリングすることに
より、光学薄膜を形成することとしたので、光吸収の少
ない光学薄膜をスパッタリング法により生産性良く安全
に製造することができる。
構成する金属をMgとしたので、屈折率が低く、耐久性
が高い光学薄膜をスパッタリング法により生産性良く安
全に製造することができる。
用いるスパッタリング装置を概略的に示す構成図であ
る。
反射特性を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 スパッタリング法により光学薄膜を製造
するにあたり、少なくとも金属酸フッ化物(MF
x Oy ;Mは金属)を含むターゲットをスパッタリング
することにより、光学薄膜を基板上に形成することを特
徴とする光学薄膜の製造方法。 - 【請求項2】 上記金属酸フッ化物の金属はMgである
ことを特徴とする請求項1記載の光学薄膜の製造方法。
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- 1994-11-14 JP JP27920494A patent/JP3625876B2/ja not_active Expired - Fee Related
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