JPH0860360A

JPH0860360A - 光学薄膜の製造方法およびその製造装置

Info

Publication number: JPH0860360A
Application number: JP6190623A
Authority: JP
Inventors: Makiko Ooyamaguchi; まき子大山口; Koichi Sasagawa; 孝市笹川; Kanemi Onizuka; 兼美鬼塚
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-08-12
Filing date: 1994-08-12
Publication date: 1996-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】基板の選択に制限されるようなことが無く、
所望の耐環境性、耐久性を有し、かつ膜損失量の少ない
光学薄膜を効率良く製造（成膜）することを目的とす
る。【構成】所定の圧力に設定された第１の真空空間中に
アーク放電によりプラズマを生成し、プラズマを第１の
真空空間よりも低い圧力に設定された第２の真空空間に
設置された蒸着物質に照射することにより第２の真空空
間中で基板に成膜を行うアーク放電型イオンプレーティ
ングによる光学薄膜の製造方法において、第２の真空空
間中に設置された蒸発物質の載置手段と前記基板との間
にバイアス電圧を印加し、蒸着対象物近傍の空間は前記
載置に対し負の電位を有し、前記バイアス電圧をＥとす
るとき、０＜｜Ｅ｜≦２５０（Ｖ）に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アーク放電型イオンプ
レーティング装置で製造する光学薄膜の製造方法および
製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射防止膜や反射増加膜という光
学薄膜を製造（成膜）する際は、真空蒸着によって薄膜
を形成させ、製造していた。この真空蒸着とは、真空内
で蒸着源を加熱して蒸発した分子を基板上に吸着（堆
積）させることで成膜を行うものである。

【０００３】近年、より高品質な（耐久性や光学特性が
良い等）光学薄膜を成膜するために、プラズマ雰囲気中
で蒸着による成膜を行うイオンプレーティング法が開発
されている。このイオンプレーティング法では、蒸発源
から蒸発した物質をプラズマ状態にしてその一部の原子
をイオン化するとともに、電界を与えてこのイオンを基
板に衝突させることで基板上に成膜を行うものである。
イオンプレーティング法は、プラズマの生成方法と蒸発
源の仕組みにより、更にいくつかの方法に分けることが
できる。

【０００４】例えば、（イ）真空容器内に高周波励起電
圧を印加してグロー放電を起すことにより成膜が行われ
る空間（プラズマ雰囲気）を形成し、膜の基板に対する
密着性や、蒸着膜そのものの密度を向上させる高周波型
イオンプレーティング法。（ロ）真空容器内にホローカソードを導入してアーク放
電を起こすホローカソード型イオンプレーティング法。

【０００５】（ハ）プラズマ領域と成膜領域の間に電子
ビーム加速領域を設けた電子ビーム励起イオン源と蒸発
源を溶融するための電子ビームとを併用したイオンプレ
ーティング法（特開平５−２９５５２７号記載の技術）（ニ）低圧アーク放電でプラズマ雰囲気を形成し、電子
ビームで蒸発源を溶融蒸発したイオンプレーティング方
法（特開昭６１−２０１７６９号記載の技術）。

【０００６】（ホ）プラズマ生成装置の陰極を、ＬａＢ
₆（六ホウ化ランタン）からなる主陰極とこのＬａＢ₆よ
り熱容量の小さい物質からなる補助陰極とで構成した複
合型陰極を用いて、プラズマ雰囲気を発生させる生成装
置により、プラズマを生成する方法（以下、アーク放電
型プラズマ生成法という）（特公平２−５０５７７号記
載の技術）が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、所望の耐環境性（耐熱性、耐湿性）、耐久性
かつ膜損失量の低い薄膜が得られ難く、また、殊にイオ
ンプレーティング法での薄膜形成においては、真空蒸着
法に比べて低真空度中で薄膜形成が行われるため、薄膜
の膜密度が低くなるという問題があった。

【０００８】また、この問題を解決しようとするため、
従来は基板を加熱することによって、薄膜と基板との密
着性を向上させ、薄膜の膜密度を低下させる要因となる
水蒸気等が薄膜に吸収されないようにし、所望の耐環境
性、耐久性、膜損失量の低い光学薄膜を得ようとした。
しかし、この方法では、基板を加熱するために耐熱性に
優れた材料の基板を選択しなければならなかった。ま
た、この方法でも十分な耐環境性、耐久性、膜損失量が
低い光学薄膜が得られなかった。

【０００９】よって、本発明は、このような問題を鑑み
てなされたもので、基板を加熱しないことで基板の選択
に制限されるようなことが無く、所望の耐環境性、耐久
性を有し、かつ膜損失量の少ない光学薄膜を効率良く製
造（成膜）することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、所定の圧力に設定された第１の真空空間中にアー
ク放電によりプラズマを生成し、該プラズマを前記第１
の真空空間よりも低い圧力に設定された第２の真空空間
に設置された蒸着物質に照射することにより該第２の真
空空間中で基板に成膜を行うアーク放電型イオンプレー
ティングによる光学薄膜の製造方法において、前記第２
の真空空間中に設置された前記蒸発物質の載置手段と前
記基板との間にバイアス電圧を印加し、前記蒸着対象物
近傍の空間は前記載置に対し負の電位を有し、前記バイ
アス電圧をＥとするとき、０＜｜Ｅ｜≦２５０（Ｖ）に
設定した（請求項１の発明）。

【００１１】また、上記目的を達成するための製造装置
として、プラズマを生成するプラズマ生成手段と、基板
を支持する基板支持手段と、蒸発物を支持する複数の凹
部を有する蒸発物るつぼと、該るつぼの所定の凹部にの
み前記プラズマが照射されるように該るつぼ上部に設置
された遮蔽手段と、前記基板支持手段と蒸発物るつぼを
所定の真空空間に包含するための真空容器と、該真空容
器内を所定の真空度に設定するための排気手段および前
記蒸発物るつぼの近傍に配置された磁界発生手段と、前
記蒸発物の近傍に反応ガスを放出する反応ガス放出手段
とを有するイオンプレーティング装置で、さらに、前記
蒸発物るつぼと前記基板との間にバイアス電圧を印加
し、該バイアス電圧をＥとすると０＜｜Ｅ｜≦２５０
（Ｖ）を満足し、かつ、前記基板が前記蒸発物るつぼに
対して負の電位を有するよう配向した電圧印加手段とで
構成した。

【００１２】

【作用】本発明者らの研究によると、所定の圧力に設定
された第１の真空空間中でアーク放電によりプラズマを
生成し、このプラズマを前記第１の真空空間よりも低い
圧力に設定された第２の真空空間に導入する圧力勾配型
プラズマ生成手段を用いたアーク放電型イオンプレーテ
ィングによって光学薄膜を製造する際に、前記第２の真
空空間中に設置された蒸発物質を載置する載置手段と基
板との間にバイアス電圧Ｅを０＜｜Ｅ｜≦２５０（Ｖ）
の範囲内で、かつ基板に負の電位を印加すると、基板を
加熱しなくとも良好な光学薄膜が製造できることを見い
だした。

【００１３】この方法は、酸化チタン、酸化珪素の光学
薄膜、または酸化チタンと酸化珪素の多層膜について用
いる場合に特に効果を奏する。だが、本発明は、これら
の物質にだけ限定されるものではない。ちなみに、酸化
チタンと酸化珪素で形成した光学薄膜を例に挙げて、こ
の発明によって作用を説明する。

【００１４】第１の真空空間内において生成されたプラ
ズマが第２の真空空間に導入されることにより、蒸発物
質として載置されたチタンや珪素が蒸発し、チタンイオ
ン（Ｔｉ⁴⁺やＴｉ³⁺など）や珪素イオン（Ｓｉ⁴⁺など）
に変化する。また、このときに、第２の真空空間にＯ₂
等の反応ガスを導入する。蒸発したチタンや珪素は、蒸
発物を載置した載置手段と蒸着基板との間に印加された
バイアスによる電界により加速され、一部のイオンは反
応ガスと反応しながら、基板に衝突する。この時、高エ
ネルギーを有しているチタンイオンや珪素イオンは基板
上で既に堆積している酸化珪素もしくは酸化チタンに影
響を与える。バイアス電圧を印加せずに低温で成膜され
た薄膜は、非晶質になり易いが、本発明では、この高エ
ネルギーイオンの衝突により、低温成膜にもかかわら
ず、酸化チタンの結晶化が進んでいたと考えられ、本方
法で成膜した光学薄膜は、実際に密度の高いものが生成
されている。

【００１５】また、本発明により製造した光学薄膜の基
板との密着性についても、バイアス電圧を印加しないも
のに比べ、バイアス電圧を印加したものが密着性がよい
ものが得られた。さらに、本発明により製造した酸化チ
タンと酸化珪素を交互に積層した多層膜では、バイアス
電圧の印加することにより界面の拡散が抑制されてい
た。このことは酸化チタンと酸化珪素との界面にある拡
散層において、チタンと珪素が結合したチタンシリサイ
ド（ＴｉＳｉ₂）か、または、組成比が異なる酸化チタ
ン（ＴｉＯ_x）や酸化珪素（ＳｉＯ_x）が生成されたた
めと考えられる。

【００１６】ちなみに、バイアス電圧が上記の範囲以外
のところで行ったときは、良好な光学薄膜が得られなか
った。特にバイアス電圧を２５０Ｖより大きい電圧で印
加した場合、光学薄膜の表面が滑らかにならず、非常に
荒れた状態で成膜された。また、酸化チタンと酸化珪素
との多層膜は、酸化チタンと酸化珪素の界面が非常に荒
れたものとなった。この状態の光学薄膜については、膜
損失量の小さいものが得られなかった。

【００１７】ところで、バイアス電圧を印加して製造し
た光学薄膜について、高温化において耐久試験を行った
結果、透過率または反射率のピークの波長の変化が少な
い薄膜が得られた。このように、基板を加熱しなくと
も、界面の均一性や基板との密着性が向上し、かつ光学
薄膜の膜密度が向上したため、膜損失量が少なく、耐環
境性の良い光学薄膜が製造（成膜）できたと考えられ
る。

【００１８】ちなみに、本出願の膜損失量は、次の式
（１）より得た。

【００１９】

【数１】Ａ_f＝１−（Ｔ_m×（１−Ｒ_m×Ｒ₀）／（１−Ｒ_m−Ｒ₀））・・・（１）Ｔ_m：片面コート後の透過率（実測値）Ｒ_m：片面コート後の反射率（実測値）Ｒ₀：基板の反射率（実測値）この様にしてコート後の透過率、コートした面の反射
率、基板の反射率を測定し、膜損失量を計算した。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明を実施する際、薄膜製造に使
用した薄膜形成装置（アーク放電型イオンプレーティン
グ装置）の概略断面図の一例である。この薄膜形成装置
は、蒸着膜を形成するための所望の圧力に制御可能な真
空容器６内に、複数の蒸着物を別々に入れられるよう複
数の凹部の形状を有する蒸発物るつぼ１９、一部分に切
り欠きを有した蒸発源カバー２０、蒸発物るつぼ１９を
載置し、かつ回転可能なるつぼ保持手段７、蒸発物るつ
ぼ１９の真下でかつ蒸発源カバー２０の切り欠きの真下
に設置されたプラズマ収束用永久磁石８、蒸発した蒸着
物が付着する基板１２を支持する回転可能な基板ホルダ
１８、基板１２上に形成された蒸着薄膜の膜厚を測定す
る膜厚モニタ１７、蒸発物るつぼ１９の蒸着物から蒸発
した蒸着物が基板１２に到達するのを防ぐシャッタ１５
を有している。

【００２１】また、真空容器６には、蒸発物るつぼ１９
内の蒸着物を加熱するため、および真空容器６内にプラ
ズマ雰囲気を形成するプラズマを生成するプラズマ生成
手段（電子銃）５０、プラズマ生成手段５０により生成
されたプラズマ雰囲気の幅を制御する空芯コイル１４、
プラズマ生成手段５０と蒸発物るつぼ１９間で電位を持
たしプラズマを発生させるための主放電電源５、基板１
２と蒸発物るつぼ１９間で電位を持たすバイアス電源１
１、真空容器６内の気体を排気する排気口９、真空容器
６内に反応ガスを供給する反応ガス供給口１０を設けて
いる。

【００２２】排気口９の排気先には、トラップを備えた
油拡散ポンプと油回転ポンプ、補助ポンプ、粗引きバル
ブ（図示せず）およびメインバルブ１６等の排気手段を
備えている。本実施例での真空容器６は、ステンレス製
（ＳＵＳ３０４）でできている。蒸発物るつぼ１９は、
導電物質でできている。この蒸発物るつぼ１９は、主放
電電源５によりプラズマ生成手段５０に対して高い電位
を有しており、プラズマ生成手段５０の陽極を兼ねてい
る。プラズマ生成手段５０で生成したプラズマが蒸発る
つぼ１９に到達して、そのプラズマのエネルギーによっ
て蒸着物を溶融する。この蒸発物るつぼ１９は、２つの
凹部１９ａ、１９ｂを有し、２種類の物質を混入せず別
々の入れられるようになっている。また、蒸発物るつぼ
１９と基板１２とは、バイアス電源１１によりバイアス
電圧が印加されており、蒸発物るつぼ１９は、基板１２
に対して正の電位を持っている。

【００２３】るつぼ保持手段７は、蒸発物るつぼ１９と
機械的に一体になっている。るつぼ保持手段７は、モー
タ等の回転駆動手段（図示せず）により回転する。るつ
ぼ保持手段７が回転することにより蒸発物るつぼ１９も
一緒に回転する。このるつぼ保持手段７はテフロン等の
絶縁物でできている。このるつぼ保持手段７の内部構造
は、蒸発物るつぼ１９と主放電電源５およびバイアス電
源１１とが導通するよう導線等によってに電気的に導通
させている。しかし、電気的に導通していても、プラズ
マ生成手段５０から発生するプラズマに対し、影響を与
えない構造をとっている。また、るつぼ保持手段７は水
冷機構を有しており、これによってるつぼ保持手段７を
冷却している（図示せず）。

【００２４】プラズマ生成手段５０は、「真空第２５号
第１０巻」に記載されているような、複合陰極を用いた
圧力勾配型プラズマ生成装置を使用した。このプラズマ
生成手段５０は主に、ガス導入口１と、一端に配置され
た陰極部２、環状の永久磁石を内蔵した第１の中間電極
３、第２の空芯コイルを内蔵した第２の中間電極４等で
構成されている。この陰極部２と陰極部２に対し陽極の
特性を持つ蒸発物るつぼ７との間に中間電極３、４を配
置することで、空間的にプラズマ生成手段５０の空間を
陰極側、真空容器６内の空間を陽極側とに分けると共
に、陰極側の圧力を陽極側よりも高い圧力に維持した状
態でプラズマを生成するようにしている。このプラズマ
生成手段５０によるプラズマの発生の機構は次の通りで
ある。ガス導入口１よりガス（本実施例では、Ａｒガス
を使用している。）をプラズマ生成手段５０に導入し、
それによりプラズマ生成室５１の圧力は１Ｔｏｒｒ程度
となる。一方、このプラズマ生成手段５０に対する陽極
である蒸発物るつぼ１９とるつぼ保持手段７の近傍は、
排気口９にある排気手段により１０^-1〜１０^-4Ｔｏｒｒ
程度の希望する圧力に設定する。このように陰極側の圧
力を陽極側の圧力より高い圧力にする。この状態で、主
放電電源５によって直流電圧を印加する。プラズマ生成
手段５０と蒸発るつぼ１９との間に放電が起こる。この
放電によって電子を含むプラズマがプラズマ生成室５１
で生成され、中間電極３、中間電極４およびプラズマ生
成手段５０に対して陽極である蒸発物るつぼ１９により
真空容器６内にそのプラズマが引き出される。そして、
プラズマ収束用永久磁石８によって、プラズマが収束さ
れ蒸発物るつぼ１９に到達し、真空容器６内に図１の点
線のようにプラズマ雰囲気１３が形成される。

【００２５】この様に、成膜が行われる真空容器６内を
高真空（低圧力）に保ちながら、プラズマを生成する箇
所は低真空（高圧力）にできるため、プラズマ生成のた
めに安定な放電を行うことができる。また、真空容器６
とプラズマ生成室５１との圧力差により、陰極部２に対
するイオンの逆流が無いため、イオンの衝突による陰極
の損傷を防止できる。また、このプラズマ生成手段５０
の特徴としては他に、陰極からの熱電子放出が低下し難
い、陰極の寿命が長い、大電流放電が可能などの利点を
有する。さらに、真空容器６内に反応ガスを導入しても
このガスがプラズマ生成室５１に入り込む恐れがないと
いう特徴がある。

【００２６】膜厚モニタ１７は、水晶振動子からなって
おり、常時、成膜レートや膜厚を監視できる。真空容器
６には、容器６内を所望の圧力に設定するための排気手
段を有する排気口９と、反応ガス供給口１０とが設けら
れている。この反応ガス供給口１０には、反応ガスを容
器６内に導入するための反応ガス供給手段（図示せず）
が接続されている。

【００２７】次に、この薄膜形成装置（アーク放電型イ
オンプレーティング装置）を用いて酸化チタン（ＴｉＯ
₂）と酸化珪素（ＳｉＯ₂）の多層膜を製造（成膜）する
過程について説明する。まず、基板１２として光学研磨
した所望の円形の石英ガラスを用意し、この基板１２を
基板ホルダ１８に取り付ける。そして、蒸発物るつぼ１
９の一つの凹部１９ａにチタン（Ｔｉ）を、他のシリコ
ン（Ｓｉ）を載置する。その後、メインバルブ１６の開
度を調整しながら排気口９にある排気手段によって、真
空容器６内の圧力が１×１０^-6Ｔｏｒｒになるように設
定する。そして、るつぼ保持手段７の回転駆動手段であ
るモータを駆動して、チタンが載置された蒸発るつぼ１
９の凹部１９ａが蒸発源カバー２０の切り欠きの下部に
位置するように所定量回転させる。

【００２８】その後、プラズマ生成手段５０において
は、ガス導入口１からの放電ガスであるＡｒガスを導入
する。その結果、プラズマ生成室５１の圧力（ガス圧）
は約１Ｔｏｒｒ程度に維持される。また、排気口９にあ
る排気手段により、真空容器６内の蒸発るつぼ１９の近
傍領域の圧力が約２×１０^-3Ｔｏｒｒとなるように設定
する。その後に、主放電電源５によりプラズマ生成室５
１とるつぼ保持手段７との間に約６００Ｖの直流電圧を
印加する。この時、プラズマ生成手段５０のプラズマ生
成室５１付近でアーク放電が生じ、このアーク放電によ
り放電ガスがプラズマ化される。

【００２９】生成されたプラズマは、第１の中間電極３
および第２の中間電極４によりプラズマ生成室５１から
真空容器６内に引き出される。このプラズマは、これら
中間電極３、４や空芯コイル１４によって円柱状に収束
され、プラズマ雰囲気１３として真空容器６内に導かれ
る。真空容器６内に導かれたプラズマ雰囲気１３は、る
つぼ保持手段７近傍に設置されたプラズマ収束用磁石８
の磁場によって進路を変えられ、蒸発源カバー２０の切
り欠きを通り抜けて、蒸発物るつぼ１９の一つの凹部１
９ａに達する。そして、この凹部１９ａに載置された蒸
着物（チタン）を溶融・蒸発させる。

【００３０】本実施例では、蒸発源カバー２０の切り欠
きと蒸発物るつぼ１９のほぼ真下にプラズマ集束用磁石
８が位置しているので、プラズマ生成手段５０により生
成されたプラズマは、蒸発源カバー２０の切り欠きの真
下にある蒸着物に集中して照射される。よって、例え蒸
発物るつぼ１９に２種類以上の物質が載置されていても
蒸発源カバー２０の切り欠きの真下にある蒸着物のみを
選択的に蒸発することが出来る。

【００３１】蒸発物るつぼ１９の蒸着物が蒸発した時
は、真空容器６内の圧力が５×１０^-4Ｔｏｒｒとなるよ
うに排気口９の排気手段やメインバルブ１６の開口度を
制御しておく。一方、反応ガス供給手段によって、反応
ガス供給口１０から酸素ガス（Ｏ₂）を所望の流量（本
実施例では、８５ｃｃ／ｍｉｎ）で容器６内に導入す
る。

【００３２】なお、この時、反応ガスの導入後も容器６
内の圧力が５×１０^-4Ｔｏｒｒに維持されるようにメイ
ンバルブ１６の開口度や排気手段を調整しておく。蒸発
した物質（チタン）および反応ガス（酸素ガス）はプラ
ズマ雰囲気１３中を通ることによりイオン化される。そ
の後、シャッタ１５を開き、バイアス電源１１により蒸
発物るつぼ１９と基板１２との間に直流の電圧（バイア
ス）を印加する。この時、基板１２は負の電位を印加す
る。このときのバイアス電圧は０〜２５０Ｖ（０Ｖは含
まない）までの範囲内でバイアス電圧を印加する。イオ
ン化された蒸発した蒸着物および反応ガスは、負の電位
に保たれた基板１２上に到達する。その結果、この基板
１２表面には薄膜状の酸化チタン（ＴｉＯ₂）が形成さ
れる。

【００３３】なお、薄膜の形成中は、膜厚モニタ１７に
よって薄膜の膜厚と成膜レート（蒸発速度）を測定でき
るので、所定の膜厚となったら、シャッター１５を閉じ
て成膜を止める。この様にして多層膜の一層分が基板１
２上に形成される。この酸化チタンからなる層が十分に
形成できたら、次に、酸化ケイ素（ＳｉＯ ₂）の層を形
成する作業を行う。

【００３４】まず、シャッタ１５を閉じると共に、るつ
ぼ保持手段７の回転駆動手段であるモータを駆動して、
シリコン（Ｓｉ）が載置された凹部１９ｂを蒸発源カバ
ー２０の切り欠きの下部に位置するように所定量回転さ
せる。その後の工程は、酸化チタンを成膜した時と同じ
工程を行う。以上のようにして、蒸発物るつぼ１９に載
置したチタンとシリコンを交互に溶融・蒸発させて、基
板１２上に酸化チタンからなる層と酸化珪素からなる層
の多層膜を作製することができる。

【００３５】次に本実施例の薄膜形成装置（アーク放電
型イオンプレーティング装置）を用いて前記製造方法に
より作製した多層膜についての実施例を示す。この多層
膜は、酸化チタンと酸化珪素の薄膜を交互に１２層づつ
積層し製造（成膜）させたものである。各層の膜厚は、
使用する光の波長をλとした時、λ／４となるように設
定した。この多層膜の成膜条件を以下に示す。

【００３６】真空容器内の到達圧力（真空度）：１×１０^-6Ｔｏｒｒ成膜時の真空容器内の圧力（真空度）：５×１０^-4Ｔｏｒｒ反応ガス（Ｏ₂）流量：８５ｃｃ／ｍｉｎ蒸着源：チタン（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）成膜速度：０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃ基板温度：１２０℃以下バイアス値：７５Ｖまた、比較例として、同じ装置で、且つバイアス値以外
は同じ条件で製造した酸化チタンと酸化珪素の多層膜を
挙げた。比較例では、バイアス電圧を印加せずに酸化チ
タンと酸化珪素の多層膜を製造したバイアスを印加した
製造した多層膜とバイアスを印加しないで製造した多層
膜それぞれについて、光を照射し、その時の透過率と反
射率を分光光度計を用いて測定した。測定光は、波長４
００〜７５０ｎｍである。そして、透過率と反射率の値
より膜損失量を前述の（１）の式より計算し、その結果
を図２に記した。バイアスを印加して製造した多層膜に
ついては、黒丸（●）で示し、バイアスを印加しないで
製造した多層膜については、白丸（○）で示した。図２
については、横軸は光の波長を、縦軸は各波長における
膜損失量を示している。

【００３７】図２で示しているように、バイアス電圧を
印加して製造した多層膜の方が格段に膜損失量が少ない
ことが分かる。４００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域では、
バイアス電圧を印加していない状態で製造した多層膜の
膜損失量は、だいたい４％より大きい値を示している。
また、バイアス電圧を印加して製造した多層膜は、１％
未満の値を示す。

【００３８】この時の、バイアス電圧を印加して製造し
た酸化チタンと酸化珪素の光学薄膜の酸化チタンと酸化
珪素の界面は、酸化チタンと酸化珪素の拡散層が１０ｎ
ｍ以下であった。ちなみに、バイアス電圧を印加せずに
製造した酸化チタンと酸化珪素の光学薄膜は、２０ｎｍ
〜３０ｎｍの拡散層が存在していた。要するに、本実施
例で挙げた薄膜製造装置で、２５０Ｖ以下にバイアス電
圧を印加して且つ本実施例で挙げた蒸着条件で行うと、
酸化チタンと酸化珪素の多層膜の界面の拡散層は、小さ
いものができ、膜損失量の小さいものができた。

【００３９】また、基板と蒸着した薄膜の密着性につい
ても、バイアス電圧を印加せずに製造した光学薄膜に比
べて、バイアス電圧を印加した光学薄膜は、基板との密
着性が良いものが得られた。次に、バイアスを掛けて製
造した多層膜とバイアスを掛けないで製造した多層膜と
で、耐熱試験（３００℃高温槽中に２４時間放置：室温
にて１時間放置後に分光光度計で測定）前後での反射率
がピークである波長の変化を調べた。その結果、バイア
スを掛けて製造した多層膜の反射率の波長の変化量は１
ｎｍ以下であるのに対し、バイアスを掛けないで製造し
た多層膜の反射率の波長の変化量は、４〜５ｎｍであっ
た。ちなみに、ＥＢ蒸着で蒸着した場合は、耐熱試験後
の反射率の波長の変化量は、３〜５ｎｍである。この様
にバイアスを掛けて製造した多層膜は、耐環境性に対し
ても優れた性質を持っていることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、膜損失
量はほとんど無く、耐久性、耐環境性に優れた光学薄膜
を得ることができ、成膜時に基板を加熱する必要がない
ため、熱に弱い材料からなる基板上にも光学薄膜を形成
することができる。さらに、基板加熱するための装置が
不要となるため成膜に用いる薄膜形成装置の構成が簡単
になるという利点も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明にかかる一実施例である薄膜形成装
置（アーク放電型イオンプレーティング装置）の概略断
面図である。

【図２】は、バイアス電圧をを印加して生成した場合と
バイアス電圧を印加せずに生成した場合により得られた
酸化チタンと酸化珪素の多層膜について、各波長毎に膜
損失量を計測した結果について示した図である。

【符号の説明】

１ガス導入口２陰極部３第１の中間電極４第２の中間電極５主放電電源６真空容器７るつぼ保持手段８プラズマ収束用永久磁石９排気口１０反応ガス供給口１１バイアス電源１２基板１４空芯コイル１５シャッタ１６メインバルブ１７膜厚モニタ１８基板ホルダ１９蒸発物るつぼ２０絶縁カバー５０プラズマ生成手段５１プラズマ生成室以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の圧力に設定された第１の真空空間
中にアーク放電によりプラズマを生成し、該プラズマを前記第１の真空空間よりも低い圧力に設定
された第２の真空空間に設置された蒸着物質に照射する
ことにより、該第２の真空空間中で基板に成膜を行うア
ーク放電型イオンプレーティングによる光学薄膜の製造
方法において、前記第２の真空空間中に設置された前記蒸発物質の載置
手段と前記基板との間にバイアス電圧を印加し、前記基
板近傍の空間は前記載置に対し負の電位を有し、前記バ
イアス電圧をＥとするとき、０＜｜Ｅ｜≦２５０（Ｖ）を満足することを特徴する光学薄膜の製造方法。
【請求項２】プラズマを生成するプラズマ生成手段
と、基板を支持する基板支持手段と、蒸発物を支持する
複数の凹部を有する蒸発物るつぼと、該るつぼの所定の
凹部にのみ前記プラズマが照射されるように該るつぼ上
部に設置された遮蔽手段と、前記基板支持手段と蒸発物
るつぼを所定の真空空間に包含するための真空容器と、
該真空容器内を所定の真空度に設定するための排気手段
および前記蒸発物るつぼの近傍に配置された磁界発生手
段と、前記蒸発物の近傍に反応ガスを放出する反応ガス
放出手段とを有するイオンプレーティング装置におい
て、前記蒸発物るつぼと前記基板との間にバイアス電圧を印
加し、該バイアス電圧をＥとすると、０＜｜Ｅ｜≦２５０（Ｖ）を満足し、かつ、前記基板が前記蒸発物るつぼに対して負の電位を
有するよう配向した電圧印加手段を有することを特徴す
る光学薄膜の製造装置。