JPH09243802A - 光学薄膜の成膜方法および成膜装置 - Google Patents
光学薄膜の成膜方法および成膜装置Info
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- JPH09243802A JPH09243802A JP8057836A JP5783696A JPH09243802A JP H09243802 A JPH09243802 A JP H09243802A JP 8057836 A JP8057836 A JP 8057836A JP 5783696 A JP5783696 A JP 5783696A JP H09243802 A JPH09243802 A JP H09243802A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光吸収のないＭｇＦ2 膜をスパッタリング法
により高速で形成する光学薄膜の成膜方法および成膜装
置を提供する。 【解決手段】 少なくともＭｇＦ2 を含む材料をターゲ
ット３としたスパッタリング法により基板２上に光学薄
膜を形成する際、放電ガスを真空槽１内に導入し、交流
電力を高周波電源６からターゲット３に印加しプラズマ
９を発生させる。このときターゲット３の温度を赤外放
射温度計１２により測定し、ターゲット３の温度を制御
回路装置１３を介して投入電力、または放電ガス圧力に
フィードバックしてターゲット３の温度を所定の範囲に
保つ。
により高速で形成する光学薄膜の成膜方法および成膜装
置を提供する。 【解決手段】 少なくともＭｇＦ2 を含む材料をターゲ
ット３としたスパッタリング法により基板２上に光学薄
膜を形成する際、放電ガスを真空槽１内に導入し、交流
電力を高周波電源６からターゲット３に印加しプラズマ
９を発生させる。このときターゲット３の温度を赤外放
射温度計１２により測定し、ターゲット３の温度を制御
回路装置１３を介して投入電力、または放電ガス圧力に
フィードバックしてターゲット３の温度を所定の範囲に
保つ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング法
により、ＭｇＦ2 等のフッ化物からなる光学薄膜を成膜
する方法および成膜装置に関する。
により、ＭｇＦ2 等のフッ化物からなる光学薄膜を成膜
する方法および成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、反射防止膜やハーフミラー、エッ
ジフィルターなどの光学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。一方、近年になり、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蒸着法と比較
して成膜速度が遅いという欠点がある。また、光学薄膜
として代表的な低屈折率物であるＭｇＦ2 等のフッ化物
をスパッタリングするとＭｇ等とＦとに解離してしま
い、膜中ではＦが不足するため可視光の吸収が生じてし
まうという欠点があり、このことがスパッタリング法を
光学薄膜に適用する上での大きな障害となっていた。
ジフィルターなどの光学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。一方、近年になり、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蒸着法と比較
して成膜速度が遅いという欠点がある。また、光学薄膜
として代表的な低屈折率物であるＭｇＦ2 等のフッ化物
をスパッタリングするとＭｇ等とＦとに解離してしま
い、膜中ではＦが不足するため可視光の吸収が生じてし
まうという欠点があり、このことがスパッタリング法を
光学薄膜に適用する上での大きな障害となっていた。
【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。ここでは、ＭｇＦ2 をスパッタリングすると可視光
の吸収が生じてしまうこと、ＭｇＦ2 にＳｉを添加した
ものをターゲットとしてスパッタリングをすることによ
り光吸収のほとんど無い低屈折率膜を形成すること等が
開示されている。
としては、例えば特開平４−２２３４０１号公報があ
る。ここでは、ＭｇＦ2 をスパッタリングすると可視光
の吸収が生じてしまうこと、ＭｇＦ2 にＳｉを添加した
ものをターゲットとしてスパッタリングをすることによ
り光吸収のほとんど無い低屈折率膜を形成すること等が
開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
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。こ
の成膜装置では、例えば可視域に適用される単層の反射
防止膜を形成するのに１０分以上の時間を要してしま
い、工業的な普及は困難であると言わざるを得ない。
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。こ
の成膜装置では、例えば可視域に適用される単層の反射
防止膜を形成するのに１０分以上の時間を要してしま
い、工業的な普及は困難であると言わざるを得ない。
【０００５】また、我々の追実験によれば、上記従来例
に従い板状のＭｇＦ2 上にウエハーを載置したものをタ
ーゲットとしてスパッタリングしてみても、可視域で光
吸収が実用上問題無い程度であって、屈折率が１．４以
下となるような膜を形成することはできなかった。
に従い板状のＭｇＦ2 上にウエハーを載置したものをタ
ーゲットとしてスパッタリングしてみても、可視域で光
吸収が実用上問題無い程度であって、屈折率が１．４以
下となるような膜を形成することはできなかった。
【０００６】本発明は、上記したような問題点に鑑みて
なされたものであり、光吸収のないＭｇＦ2 膜をスパッ
タリング法により高速で形成する光学薄膜の成膜方法お
よび該方法を実現できる成膜装置を提供することを目的
とする。
なされたものであり、光吸収のないＭｇＦ2 膜をスパッ
タリング法により高速で形成する光学薄膜の成膜方法お
よび該方法を実現できる成膜装置を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のように構成した。請求項１の発明
は、少なくともフッ化物を含む材料をターゲットとした
スパッタリング法により基板上に光学薄膜を形成する方
法において、スパッタリング中の前記ターゲットの温度
を測定し、この測定結果に基づいて前記ターゲットの温
度を制御しつつ成膜することとした。
に、本発明は以下のように構成した。請求項１の発明
は、少なくともフッ化物を含む材料をターゲットとした
スパッタリング法により基板上に光学薄膜を形成する方
法において、スパッタリング中の前記ターゲットの温度
を測定し、この測定結果に基づいて前記ターゲットの温
度を制御しつつ成膜することとした。
【０００８】請求項２の発明は、少なくともフッ化マグ
ネシウム（ＭｇＦ2 ）を含む材料をターゲットとしたス
パッタリング法により基板上に光学薄膜を形成する装置
において、放電ガスを成膜室に導入する手段と、交流電
力をターゲットに印加しプラズマを発生させる手段と、
ターゲットの温度を測定する手段と、前記ターゲット温
度の測定結果を投入電力、または放電ガス圧力にフィー
ドバックする手段とを有することとした。
ネシウム（ＭｇＦ2 ）を含む材料をターゲットとしたス
パッタリング法により基板上に光学薄膜を形成する装置
において、放電ガスを成膜室に導入する手段と、交流電
力をターゲットに印加しプラズマを発生させる手段と、
ターゲットの温度を測定する手段と、前記ターゲット温
度の測定結果を投入電力、または放電ガス圧力にフィー
ドバックする手段とを有することとした。
【０００９】請求項３の発明は、少なくともフッ化マグ
ネシウム（ＭｇＦ2 ）を含む材料をターゲットとしたス
パッタリング法により基板上に光学薄膜を形成する装置
において、交流電力をターゲットに投入しプラズマを発
生させる手段と、ターゲットの温度を測定する手段と、
前記ターゲット温度が所定の温度になるように加熱する
手段とを有することとした。
ネシウム（ＭｇＦ2 ）を含む材料をターゲットとしたス
パッタリング法により基板上に光学薄膜を形成する装置
において、交流電力をターゲットに投入しプラズマを発
生させる手段と、ターゲットの温度を測定する手段と、
前記ターゲット温度が所定の温度になるように加熱する
手段とを有することとした。
【００１０】請求項４の発明は、少なくともフッ化マグ
ネシウム（ＭｇＦ2 ）を含む材料をターゲットとし、放
電ガスを成膜室に導入しつつ交流電力をターゲットに印
加することによりプラズマを発生させ、スパッタリング
法により基板上に光学薄膜を形成する方法において、タ
ーゲットの温度を測定し、このターゲット温度が所定の
温度になるように投入電力、またはガス圧力を変化させ
ることとした。
ネシウム（ＭｇＦ2 ）を含む材料をターゲットとし、放
電ガスを成膜室に導入しつつ交流電力をターゲットに印
加することによりプラズマを発生させ、スパッタリング
法により基板上に光学薄膜を形成する方法において、タ
ーゲットの温度を測定し、このターゲット温度が所定の
温度になるように投入電力、またはガス圧力を変化させ
ることとした。
【００１１】請求項５の発明は、少なくともフッ化マグ
ネシウム（ＭｇＦ2 ）を含む材料をターゲットとし、放
電ガスを成膜室に導入しつつ交流電力をターゲットに投
入することによりプラズマを発生させ、スパッタリング
法により基板上に光学薄膜を形成する方法において、タ
ーゲットの温度を測定し、このターゲット温度が所定の
温度になるようにターゲットを加熱手段により加熱する
こととした。
ネシウム（ＭｇＦ2 ）を含む材料をターゲットとし、放
電ガスを成膜室に導入しつつ交流電力をターゲットに投
入することによりプラズマを発生させ、スパッタリング
法により基板上に光学薄膜を形成する方法において、タ
ーゲットの温度を測定し、このターゲット温度が所定の
温度になるようにターゲットを加熱手段により加熱する
こととした。
【００１２】次に、請求項１の作用を説明する。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間結合を切ってターゲットから
原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間結合を切ることにより費やされ
るために、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。一方、膜原料であるタ
ーゲットの温度を上昇させておくことで予め結合力を弱
めておいて、イオンをターゲットに衝突させると、加速
されたイオンのエネルギーの大部分はスパッタリングに
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こ
とが判明した。また、膜原料である少なくともフッ化物
を含むターゲットの温度を上昇させておくと熱振動によ
り結合力の強い箇所と弱い箇所ができ、跳び出す粒子の
形態が膜原料と同じＦと結合した分子状態となる場合が
生じる。このため、基板上にはＦが不足していない膜が
形成され、光吸収がない光学薄膜を成膜することができ
る。
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間結合を切ってターゲットから
原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間結合を切ることにより費やされ
るために、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。一方、膜原料であるタ
ーゲットの温度を上昇させておくことで予め結合力を弱
めておいて、イオンをターゲットに衝突させると、加速
されたイオンのエネルギーの大部分はスパッタリングに
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こ
とが判明した。また、膜原料である少なくともフッ化物
を含むターゲットの温度を上昇させておくと熱振動によ
り結合力の強い箇所と弱い箇所ができ、跳び出す粒子の
形態が膜原料と同じＦと結合した分子状態となる場合が
生じる。このため、基板上にはＦが不足していない膜が
形成され、光吸収がない光学薄膜を成膜することができ
る。
【００１３】請求項２、４の作用を説明する。請求項２
の発明にあっては、請求項１と同様に、成膜速度を著し
く速くすることができる。また、従来のスパッタリング
法では、原子間結合が切れてターゲットからＭｇやＦと
いった原子が跳び出すが、一方膜原料であるターゲット
の温度を上昇させておくと熱振動により結合力の強い箇
所と弱い箇所ができ、跳び出す粒子の形態がＭｇＦ2 分
子となる場合が生じる。この場合には従来と異なり、可
視域で光吸収がないＭｇＦ2 膜を形成することができ
る。
の発明にあっては、請求項１と同様に、成膜速度を著し
く速くすることができる。また、従来のスパッタリング
法では、原子間結合が切れてターゲットからＭｇやＦと
いった原子が跳び出すが、一方膜原料であるターゲット
の温度を上昇させておくと熱振動により結合力の強い箇
所と弱い箇所ができ、跳び出す粒子の形態がＭｇＦ2 分
子となる場合が生じる。この場合には従来と異なり、可
視域で光吸収がないＭｇＦ2 膜を形成することができ
る。
【００１４】ここで、ターゲットの温度が非常に重要な
パラメータとなる。すなわち、ターゲットの温度により
成膜速度や光吸収量が変化するので、ターゲット温度を
ある一定の範囲に保ちながら成膜を行う必要がある。タ
ーゲットは通常水冷されており、冷却水による冷却能と
ターゲット上部に発生したプラズマによる加熱との釣り
合った温度になるので、その温度は、冷却水量・水圧・
温度、ターゲットの熱伝導度、及びプラズマの状態を決
める放電ガス種・圧力、投入電力などの条件によって変
わる。該ターゲット温度を成膜時に制御するという観点
では、応答速度・制御性・効果等からこれらのパラメー
タのうちガス圧力、または投入電力を制御することが最
も望ましい。可能であればその両方を制御しても構わな
い。
パラメータとなる。すなわち、ターゲットの温度により
成膜速度や光吸収量が変化するので、ターゲット温度を
ある一定の範囲に保ちながら成膜を行う必要がある。タ
ーゲットは通常水冷されており、冷却水による冷却能と
ターゲット上部に発生したプラズマによる加熱との釣り
合った温度になるので、その温度は、冷却水量・水圧・
温度、ターゲットの熱伝導度、及びプラズマの状態を決
める放電ガス種・圧力、投入電力などの条件によって変
わる。該ターゲット温度を成膜時に制御するという観点
では、応答速度・制御性・効果等からこれらのパラメー
タのうちガス圧力、または投入電力を制御することが最
も望ましい。可能であればその両方を制御しても構わな
い。
【００１５】請求項３、５の作用を説明する。ターゲッ
ト温度をより積極的に制御するために、ターゲットを加
熱するヒータを別途設けることもできる。プラズマの状
態を一定に保つことは非常に困難であり、そのプラズマ
により加熱することでターゲット温度を所定の値に保つ
のも、やはり非常に難しい技術であるが、プラズマとは
別に制御性の良い加熱手段を設けることで容易にかつ精
度良くターゲット温度を一定の温度に保つことができ
る。ここで言う加熱手段とは例えば、抵抗加熱ヒータや
赤外線ヒータ等、特に限定するものではない。また、ヒ
ータによる温度制御と、投入電力・放電ガス圧力へのフ
ィードバック制御とを組み合わせて用いても良い。
ト温度をより積極的に制御するために、ターゲットを加
熱するヒータを別途設けることもできる。プラズマの状
態を一定に保つことは非常に困難であり、そのプラズマ
により加熱することでターゲット温度を所定の値に保つ
のも、やはり非常に難しい技術であるが、プラズマとは
別に制御性の良い加熱手段を設けることで容易にかつ精
度良くターゲット温度を一定の温度に保つことができ
る。ここで言う加熱手段とは例えば、抵抗加熱ヒータや
赤外線ヒータ等、特に限定するものではない。また、ヒ
ータによる温度制御と、投入電力・放電ガス圧力へのフ
ィードバック制御とを組み合わせて用いても良い。
【００１６】なお、本発明において、フッ化物には、Ｍ
ｇＦ2 、ＡｌＦ3 、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＣａＦ2 、ＳｒＦ
2 、ＢａＦ2 、ＣｅＦ3 、ＮｄＦ3 、ＬａＦ3 、ＳｍＦ
3 、Ｎａ3 ＡｌＦ6 、Ｎａ5 ＡｌＦ14の内、一種又は二
種以上を選択して用いることができる。この中でもＭｇ
Ｆ2 を主成分としたターゲットを用いると、温湿度の変
化に対する耐久性の高い膜を得ることができる。さら
に、少なくともＭｇＦ2を含む材料としたのはＭｇＦ2
を主成分とする材料であれば他の材料がターゲットに混
合されていても、上記したと同様の作用が得られるから
である。
ｇＦ2 、ＡｌＦ3 、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＣａＦ2 、ＳｒＦ
2 、ＢａＦ2 、ＣｅＦ3 、ＮｄＦ3 、ＬａＦ3 、ＳｍＦ
3 、Ｎａ3 ＡｌＦ6 、Ｎａ5 ＡｌＦ14の内、一種又は二
種以上を選択して用いることができる。この中でもＭｇ
Ｆ2 を主成分としたターゲットを用いると、温湿度の変
化に対する耐久性の高い膜を得ることができる。さら
に、少なくともＭｇＦ2を含む材料としたのはＭｇＦ2
を主成分とする材料であれば他の材料がターゲットに混
合されていても、上記したと同様の作用が得られるから
である。
【００１７】
［発明の実施の形態１］本発明の実施形態１を図１に基
づいて説明する。図１は本実施形態の成膜装置を示す概
略構成図である。本実施形態１の成膜装置には、真空槽
１の上方に基板２が配置され自転可能になっている。粒
径１〜２．５ｍｍのＭｇＦ2 顆粒からなるターゲット３
は、石英製の皿４に入れて直径５インチ（約１２６ｍ
ｍ）のマグネトロンカソード５上に載置されている。カ
ソード５は１３．５６ＭＨｚの高周波電源６と接続され
ている。また、カソード５の下面には水温を２０±１℃
に制御された冷却水１６が流れている。真空槽１の側面
には放電ガスの導入口７が設けられており、導入口７か
ら真空槽１内に導入されるガスの流量はマスフローコン
トローラ８によって制御され、真空槽１内のガス圧力が
制御できるようになっている。
づいて説明する。図１は本実施形態の成膜装置を示す概
略構成図である。本実施形態１の成膜装置には、真空槽
１の上方に基板２が配置され自転可能になっている。粒
径１〜２．５ｍｍのＭｇＦ2 顆粒からなるターゲット３
は、石英製の皿４に入れて直径５インチ（約１２６ｍ
ｍ）のマグネトロンカソード５上に載置されている。カ
ソード５は１３．５６ＭＨｚの高周波電源６と接続され
ている。また、カソード５の下面には水温を２０±１℃
に制御された冷却水１６が流れている。真空槽１の側面
には放電ガスの導入口７が設けられており、導入口７か
ら真空槽１内に導入されるガスの流量はマスフローコン
トローラ８によって制御され、真空槽１内のガス圧力が
制御できるようになっている。
【００１８】また、真空槽１の側面には石英製の窓１１
（以下、石英窓１１という）が設けられており、ターゲ
ット３からの赤外放射光１０を石英窓１１を通して真空
槽１外に設置された赤外放射温度計１２に取り込むこと
により、ターゲット３の温度を測定可能となっている。
赤外放射温度計１２の出力は制御回路装置１３の入力と
なり、制御回路装置１３の出力に接続されている高周波
電源６及びマスフローコントローラ８にフィードバック
されるようになっている。したがって、ターゲット３の
温度が所定の値となるように、制御回路装置１３により
高周波電力及びガス圧を制御することができる。なお、
石英窓１１はターゲット３から十分に遠く奥まった位置
に設定されているので、膜が石英窓１１に付着し赤外放
射温度計１２に取り込む赤外放射強度に影響を及ぼすこ
とは無視できる。また、真空槽１内の上方には、成膜速
度及び膜厚を監視できるように水晶式膜厚計１５が設置
されている。さらに、基板２とターゲット３の間にはシ
ャッター１４が開閉自在に設けられている。
（以下、石英窓１１という）が設けられており、ターゲ
ット３からの赤外放射光１０を石英窓１１を通して真空
槽１外に設置された赤外放射温度計１２に取り込むこと
により、ターゲット３の温度を測定可能となっている。
赤外放射温度計１２の出力は制御回路装置１３の入力と
なり、制御回路装置１３の出力に接続されている高周波
電源６及びマスフローコントローラ８にフィードバック
されるようになっている。したがって、ターゲット３の
温度が所定の値となるように、制御回路装置１３により
高周波電力及びガス圧を制御することができる。なお、
石英窓１１はターゲット３から十分に遠く奥まった位置
に設定されているので、膜が石英窓１１に付着し赤外放
射温度計１２に取り込む赤外放射強度に影響を及ぼすこ
とは無視できる。また、真空槽１内の上方には、成膜速
度及び膜厚を監視できるように水晶式膜厚計１５が設置
されている。さらに、基板２とターゲット３の間にはシ
ャッター１４が開閉自在に設けられている。
【００１９】次に、光学薄膜の成膜方法を説明する。Ｂ
Ｋ７（屈折率１．５２）からなる光学ガラスである基板
２を真空槽１内に設置した後、不図示の真空ポンプによ
り真空槽１内を５×１０-4Ｐａまで排気する。このとき
基板２の加熱は特に行わなかった。その後、Ｏ2 ガスを
マスフローコントローラ８により流量を制御しながら、
ガス導入口７から真空槽１内に導入し、ガス圧力が３×
１０-1Ｐａになるようにする。
Ｋ７（屈折率１．５２）からなる光学ガラスである基板
２を真空槽１内に設置した後、不図示の真空ポンプによ
り真空槽１内を５×１０-4Ｐａまで排気する。このとき
基板２の加熱は特に行わなかった。その後、Ｏ2 ガスを
マスフローコントローラ８により流量を制御しながら、
ガス導入口７から真空槽１内に導入し、ガス圧力が３×
１０-1Ｐａになるようにする。
【００２０】高周波電源６から高周波電力をマグネトロ
ンカソード５に供給し、プラズマ９を発生させる。この
プラズマ９により、ＭｇＦ2 のターゲット３は加熱さ
れ、同時にプラズマ９中の放電ガスの正イオンにより、
スパッタリングされる。ターゲット３の温度が６１０℃
に保たれるように高周波電源６からの投入電力を制御し
た。このとき投入電力は７００〜８００Ｗ程度となっ
た。ここで、基板２を回転させ、シャッター１４を開け
ると、基板２上にＭｇＦ2 膜が成膜される。水晶式膜厚
計１５により膜厚及び成膜速度を監視し、基板２上に形
成されるＭｇＦ2 膜の膜厚が物理的膜厚にして１００ｎ
ｍとなるようシャッター１４を閉じた。
ンカソード５に供給し、プラズマ９を発生させる。この
プラズマ９により、ＭｇＦ2 のターゲット３は加熱さ
れ、同時にプラズマ９中の放電ガスの正イオンにより、
スパッタリングされる。ターゲット３の温度が６１０℃
に保たれるように高周波電源６からの投入電力を制御し
た。このとき投入電力は７００〜８００Ｗ程度となっ
た。ここで、基板２を回転させ、シャッター１４を開け
ると、基板２上にＭｇＦ2 膜が成膜される。水晶式膜厚
計１５により膜厚及び成膜速度を監視し、基板２上に形
成されるＭｇＦ2 膜の膜厚が物理的膜厚にして１００ｎ
ｍとなるようシャッター１４を閉じた。
【００２１】このときのターゲット温度、投入電力、成
膜速度の変化を図２に示す（成膜速度はシャッター１４
を開状態にした以降のみ）。図２に示すように、ターゲ
ット温度はほぼ一定に保たれ、成膜速度もほぼ一定であ
り、その成膜速度は約２００ｎｍ／ｍｉｎと真空蒸着以
上に速かった。
膜速度の変化を図２に示す（成膜速度はシャッター１４
を開状態にした以降のみ）。図２に示すように、ターゲ
ット温度はほぼ一定に保たれ、成膜速度もほぼ一定であ
り、その成膜速度は約２００ｎｍ／ｍｉｎと真空蒸着以
上に速かった。
【００２２】こうして得られたＭｇＦ2 膜の屈折率は
１．３８と真空蒸着法で得たものと同等に低かった。そ
して、図３に示すように、ＭｇＦ2 膜の分光反射率は可
視域（波長４００〜７００ｎｍ）で２％以下であり反射
防止膜として有効であった。また、可視域での膜の光吸
収も０．５％以下と真空蒸着法で得たものと同等に少な
く、光学的に何ら問題はなかった。同じ条件で５０回繰
り返して成膜したが、光学性能や耐久性に全く差はな
く、十分に再現性があることが確認できた。
１．３８と真空蒸着法で得たものと同等に低かった。そ
して、図３に示すように、ＭｇＦ2 膜の分光反射率は可
視域（波長４００〜７００ｎｍ）で２％以下であり反射
防止膜として有効であった。また、可視域での膜の光吸
収も０．５％以下と真空蒸着法で得たものと同等に少な
く、光学的に何ら問題はなかった。同じ条件で５０回繰
り返して成膜したが、光学性能や耐久性に全く差はな
く、十分に再現性があることが確認できた。
【００２３】なお、本実施形態では真空槽１内に導入す
るガスとしてＯ2 を用いたが、これに限られず、不活性
ガスまたはＮ2 、Ｏ2 との混合ガスでも同様の結果を得
ることができた。さらに、高周波電源として１３．５６
ＭＨｚのものを用いたが、２７．１２ＭＨｚ等他の周波
数のものでも同様の結果を得た。また、ターゲット温度
を測定するのに赤外放射温度計１２を用いたが、熱電対
等他の測定手段のものでも何ら問題はない。
るガスとしてＯ2 を用いたが、これに限られず、不活性
ガスまたはＮ2 、Ｏ2 との混合ガスでも同様の結果を得
ることができた。さらに、高周波電源として１３．５６
ＭＨｚのものを用いたが、２７．１２ＭＨｚ等他の周波
数のものでも同様の結果を得た。また、ターゲット温度
を測定するのに赤外放射温度計１２を用いたが、熱電対
等他の測定手段のものでも何ら問題はない。
【００２４】［比較例］実施形態１と同様の成膜装置、
材料を用いて光学薄膜を基板上に成膜した。本比較例で
は、ターゲット温度を高周波電力にフィードバックせ
ず、投入電力を７２０Ｗ一定とした。このときのターゲ
ット温度、投入電力、成膜速度の変化を図４に示す。タ
ーゲット温度は経時的に不安定であり、また成膜速度が
安定していない。また、同じ条件で１０回繰り返して成
膜したが、膜の光吸収が増えたり、膜の機械的強度が劣
化したりするものがあり、再現性に乏しかった。
材料を用いて光学薄膜を基板上に成膜した。本比較例で
は、ターゲット温度を高周波電力にフィードバックせ
ず、投入電力を７２０Ｗ一定とした。このときのターゲ
ット温度、投入電力、成膜速度の変化を図４に示す。タ
ーゲット温度は経時的に不安定であり、また成膜速度が
安定していない。また、同じ条件で１０回繰り返して成
膜したが、膜の光吸収が増えたり、膜の機械的強度が劣
化したりするものがあり、再現性に乏しかった。
【００２５】［発明の実施の形態２］本発明の実施形態
１と同じ成膜装置を用いた。ターゲット３には、ＭｇＦ
2 とＡｌＦ3 を重量比で２：１に混合した顆粒（粒径
０．５〜１ｍｍ）のものを用いた。基板２としてプラス
チック（アモルファスポリオレフィン製）を設置した。
ガラス導入口７からＯ2 ガスを１×１０-1Ｐａとなるよ
う導入した。高周波電源６から７２０Ｗの電力を投入し
た。
１と同じ成膜装置を用いた。ターゲット３には、ＭｇＦ
2 とＡｌＦ3 を重量比で２：１に混合した顆粒（粒径
０．５〜１ｍｍ）のものを用いた。基板２としてプラス
チック（アモルファスポリオレフィン製）を設置した。
ガラス導入口７からＯ2 ガスを１×１０-1Ｐａとなるよ
う導入した。高周波電源６から７２０Ｗの電力を投入し
た。
【００２６】この材料・投入電力の場合、図５に示すよ
うに、ガス量が少ない方がターゲット温度が高く、多い
方が低くなるので、図５のグラフに従ってターゲット３
の温度が５９０℃に保たれるように導入するガス量を制
御した。この時、ガス圧力は１×１０-1〜２Ｐａ程度に
制御されていた。この状態で実施形態１と同様にして物
理的膜厚にして１００ｎｍの反射防止膜を形成した。
うに、ガス量が少ない方がターゲット温度が高く、多い
方が低くなるので、図５のグラフに従ってターゲット３
の温度が５９０℃に保たれるように導入するガス量を制
御した。この時、ガス圧力は１×１０-1〜２Ｐａ程度に
制御されていた。この状態で実施形態１と同様にして物
理的膜厚にして１００ｎｍの反射防止膜を形成した。
【００２７】こうして得られた膜は、実施形態１と同様
に屈折率が低く、可視域での光吸収も少なく、可視域の
反射防止膜として極めて有効であった。また、繰り返し
再現性も非常に良かった。
に屈折率が低く、可視域での光吸収も少なく、可視域の
反射防止膜として極めて有効であった。また、繰り返し
再現性も非常に良かった。
【００２８】［発明の実施の形態３］本発明の実施形態
３を図６に基づいて説明する。図６は本実施形態で用い
る成膜装置を示す概略構成図である。本実施形態の成膜
装置には、石英製の皿４の周囲にシーズヒータ１７が設
置されている。そして、赤外放射温度計１２により測定
したターゲット３の温度が所定の値となるように、制御
回路装置１３によりシーズヒータ１７の出力を制御する
ことができるように構成されている。その他の構成は、
実施形態１の成膜装置と同様であり、同一部材には同一
番号を付してその説明を省略する。
３を図６に基づいて説明する。図６は本実施形態で用い
る成膜装置を示す概略構成図である。本実施形態の成膜
装置には、石英製の皿４の周囲にシーズヒータ１７が設
置されている。そして、赤外放射温度計１２により測定
したターゲット３の温度が所定の値となるように、制御
回路装置１３によりシーズヒータ１７の出力を制御する
ことができるように構成されている。その他の構成は、
実施形態１の成膜装置と同様であり、同一部材には同一
番号を付してその説明を省略する。
【００２９】光学ガラス基板２を真空槽１内に設置した
後、不図示の真空ポンプにより真空槽１内を２×１０-4
Ｐａまで排気する。ガス導入口７からＡｒとＯ2 の混合
ガス（混合比１：３）を８×１０-1Ｐａとなるよう導入
した。高周波電源６から７００Ｗの高周波電力をマグネ
トロンカソード５に供給し、プラズマ９を発生させる。
このプラズマ９により、ＭｇＦ2 のターゲット３は加熱
され、同時にプラズマ９中の放電ガスの正イオンによ
り、スパッタリングされる。
後、不図示の真空ポンプにより真空槽１内を２×１０-4
Ｐａまで排気する。ガス導入口７からＡｒとＯ2 の混合
ガス（混合比１：３）を８×１０-1Ｐａとなるよう導入
した。高周波電源６から７００Ｗの高周波電力をマグネ
トロンカソード５に供給し、プラズマ９を発生させる。
このプラズマ９により、ＭｇＦ2 のターゲット３は加熱
され、同時にプラズマ９中の放電ガスの正イオンによ
り、スパッタリングされる。
【００３０】このままスパッタリングを行うとターゲッ
ト３の温度は比較例と同様に経時的に変化し安定しない
が、本実施形態ではターゲット３の温度が６２０℃に保
たれるようにシーズヒータ１７の出力を制御した。ここ
で、基板２を回転させ、シャッター１４を開けると、基
板２上にＭｇＦ2 膜が成膜される。水晶式膜厚計１５に
より膜厚及び成膜速度を監視し、基板２上に形成される
ＭｇＦ2 膜の膜厚が物理的膜厚にして１００ｎｍとなる
ようシャッター１４を閉じた。このようにすることで、
実施形態１と同様に光吸収が少ないＭｇＦ2 膜を再現性
良く得ることができる。
ト３の温度は比較例と同様に経時的に変化し安定しない
が、本実施形態ではターゲット３の温度が６２０℃に保
たれるようにシーズヒータ１７の出力を制御した。ここ
で、基板２を回転させ、シャッター１４を開けると、基
板２上にＭｇＦ2 膜が成膜される。水晶式膜厚計１５に
より膜厚及び成膜速度を監視し、基板２上に形成される
ＭｇＦ2 膜の膜厚が物理的膜厚にして１００ｎｍとなる
ようシャッター１４を閉じた。このようにすることで、
実施形態１と同様に光吸収が少ないＭｇＦ2 膜を再現性
良く得ることができる。
【００３１】本発明の実施形態３では、シーズヒータ１
７を石英製の皿４の周囲に設置したが、これは他の箇
所、例えば皿４の下側等に設けても良いのはもちろんで
ある。また、赤外線ヒータ等他の種類のヒータでも良
い。そして、装置の機構上のトラブルが起こらないので
あれば、冷却水１６は必ず流す必要はない。
７を石英製の皿４の周囲に設置したが、これは他の箇
所、例えば皿４の下側等に設けても良いのはもちろんで
ある。また、赤外線ヒータ等他の種類のヒータでも良
い。そして、装置の機構上のトラブルが起こらないので
あれば、冷却水１６は必ず流す必要はない。
【００３２】［発明の実施の形態４］本発明の実施形態
１〜３ではＭｇＦ2 の単層反射防止膜を成膜する例を示
してきたが、他の高屈折率層等と組み合わせて、多層の
反射防止膜やエッジフィルター、ビームスプリッター等
を作製することができる。ここでは１例として、表１に
示す膜構成からなる５層の反射防止膜の例を示す。
１〜３ではＭｇＦ2 の単層反射防止膜を成膜する例を示
してきたが、他の高屈折率層等と組み合わせて、多層の
反射防止膜やエッジフィルター、ビームスプリッター等
を作製することができる。ここでは１例として、表１に
示す膜構成からなる５層の反射防止膜の例を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】本実施形態では、光学ガラスであるＦ
2 （屈折率１．６２）を基板に用い、基板側からＭｇＦ
2 層とＴａ2 Ｏ5 層を交互に表１に示す膜厚で成膜し
た。ここで、ＭｇＦ2 層は実施形態３と同様の方法で形
成し、高屈折率層であるＴａ2 Ｏ5層はＴａをターゲッ
トとしＡｒ及びＯ2 ガスを導入しながら反応性ＤＣスパ
ッタリング法により形成した。
2 （屈折率１．６２）を基板に用い、基板側からＭｇＦ
2 層とＴａ2 Ｏ5 層を交互に表１に示す膜厚で成膜し
た。ここで、ＭｇＦ2 層は実施形態３と同様の方法で形
成し、高屈折率層であるＴａ2 Ｏ5層はＴａをターゲッ
トとしＡｒ及びＯ2 ガスを導入しながら反応性ＤＣスパ
ッタリング法により形成した。
【００３５】こうして得られた多層の反射防止膜の分光
反射特性を図７に示す。本実施形態の方法により成膜し
た反射防止膜は、波長４５０〜６５０ｎｍで反射率が１
％以下と極めて良好な特性が得られた。
反射特性を図７に示す。本実施形態の方法により成膜し
た反射防止膜は、波長４５０〜６５０ｎｍで反射率が１
％以下と極めて良好な特性が得られた。
【００３６】［発明の実施の形態５］本発明の実施形態
５では、ハーフミラーの例を示す。光学ガラスであるＢ
Ｋ７（屈折率１．５２）を基板を用い、表２に示す膜構
成で成膜した。ＭｇＦ2 層は実施形態３と同様の方法で
形成し、高屈折率層であるＺｒＯ2 層は、Ｚｒをターゲ
ットとしＡｒ及びＯ2 ガスを導入しながら反応性ＲＦス
パッタリング法により形成した。
５では、ハーフミラーの例を示す。光学ガラスであるＢ
Ｋ７（屈折率１．５２）を基板を用い、表２に示す膜構
成で成膜した。ＭｇＦ2 層は実施形態３と同様の方法で
形成し、高屈折率層であるＺｒＯ2 層は、Ｚｒをターゲ
ットとしＡｒ及びＯ2 ガスを導入しながら反応性ＲＦス
パッタリング法により形成した。
【００３７】
【表２】
【００３８】こうして得られたハーフミラーの分光反射
特性を図８に示す。本実施形態の方法により得られたハ
ーフミラーは、波長４５０〜６５０ｎｍで反射率・透過
率が共に約５０％と良好な特性が得られた。
特性を図８に示す。本実施形態の方法により得られたハ
ーフミラーは、波長４５０〜６５０ｎｍで反射率・透過
率が共に約５０％と良好な特性が得られた。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
および請求項２〜５の光学薄膜の成膜方法及び成膜装置
によれば、ターゲット温度を制御しながら薄膜を形成す
るので、光吸収が少ないフッ化物の膜およびＭｇＦ2 膜
を高速で、かつ極めて再現性良く得ることが可能であ
る。
および請求項２〜５の光学薄膜の成膜方法及び成膜装置
によれば、ターゲット温度を制御しながら薄膜を形成す
るので、光吸収が少ないフッ化物の膜およびＭｇＦ2 膜
を高速で、かつ極めて再現性良く得ることが可能であ
る。
【図１】本発明の実施形態１の成膜装置を示す概略構成
図である。
図である。
【図２】本発明の実施形態１の成膜方法におけるターゲ
ット温度、投入電力、成膜速度を示す図である。
ット温度、投入電力、成膜速度を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１で成膜した反射防止膜の分
光反射率を示す図である。
光反射率を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１の比較例におけるターゲッ
ト温度、投入電力、成膜速度を示す図である。
ト温度、投入電力、成膜速度を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２の成膜方法におけるターゲ
ット温度と導入ガス圧との関係を示す図である。
ット温度と導入ガス圧との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施形態３の成膜装置を示す概略構成
図である。
図である。
【図７】本発明の実施形態４で成膜した反射防止膜の分
光反射率を示す図である。
光反射率を示す図である。
【図８】本発明の実施形態５で成膜したハーフミラーの
分光反射率と分光透過率を示す図である。
分光反射率と分光透過率を示す図である。
１ 真空槽 ２ 基板 ３ ターゲット ４ 皿 ５ マグネトロンカソード ６ 高周波電源 ７ 放電ガスの導入口 ８ マスフローコントローラ ９ プラズマ １０ 赤外放射光 １１ 石英窓 １２ 赤外放射温度計 １３ 制御回路装置 １４ シャッター １５ 水晶式膜厚計 １６ 冷却水 １７ シーズヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 浦田 憲和 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 (5)
- 【請求項１】 少なくともフッ化物を含む材料をターゲ
ットとしたスパッタリング法により基板上に光学薄膜を
形成する方法において、スパッタリング中の前記ターゲ
ットの温度を測定し、この測定結果に基づいて前記ター
ゲットの温度を制御しつつ成膜することを特徴とする光
学薄膜の成膜方法。 - 【請求項２】 少なくともフッ化マグネシウム（ＭｇＦ
2 ）を含む材料をターゲットとしたスパッタリング法に
より基板上に光学薄膜を形成する装置において、放電ガ
スを成膜室に導入する手段と、交流電力をターゲットに
印加しプラズマを発生させる手段と、ターゲットの温度
を測定する手段と、前記ターゲット温度を投入電力、ま
たは放電ガス圧力にフィードバックする手段とを有する
ことを特徴とする光学薄膜の成膜装置。 - 【請求項３】 少なくともフッ化マグネシウム（ＭｇＦ
2 ）を含む材料をターゲットとしたスパッタリング法に
より基板上に光学薄膜を形成する装置において、交流電
力をターゲットに投入しプラズマを発生させる手段と、
ターゲットの温度を測定する手段と、前記ターゲットを
加熱する手段とを有することを特徴とする光学薄膜の成
膜装置。 - 【請求項４】 少なくともフッ化マグネシウム（ＭｇＦ
2 ）を含む材料をターゲットとし、放電ガスを成膜室に
導入しつつ交流電力をターゲットに印加することにより
プラズマを発生させ、スパッタリング法により基板上に
光学薄膜を形成する方法において、ターゲットの温度を
測定し、このターゲット温度が所定の温度になるように
投入電力、またはガス圧力を変化させることを特徴とす
る光学薄膜の成膜方法。 - 【請求項５】 少なくともフッ化マグネシウム（ＭｇＦ
2 ）を含む材料をターゲットとし、放電ガスを成膜室に
導入しつつ交流電力をターゲットに投入することにより
プラズマを発生させ、スパッタリング法により基板上に
光学薄膜を形成する方法において、ターゲットの温度を
測定し、このターゲット温度が所定の温度になるように
ターゲットを加熱手段により加熱することを特徴とする
光学薄膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057836A JPH09243802A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 光学薄膜の成膜方法および成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057836A JPH09243802A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 光学薄膜の成膜方法および成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243802A true JPH09243802A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=13067048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8057836A Pending JPH09243802A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 光学薄膜の成膜方法および成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243802A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7133218B2 (en) | 2001-09-20 | 2006-11-07 | Shinmaywa Industries, Ltd. | Optical system |
| US7223449B2 (en) | 2001-09-20 | 2007-05-29 | Shinmaywa Industries, Ltd. | Film deposition method |
| JP2009041091A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Olympus Corp | 成膜方法および成膜装置 |
-
1996
- 1996-03-14 JP JP8057836A patent/JPH09243802A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7133218B2 (en) | 2001-09-20 | 2006-11-07 | Shinmaywa Industries, Ltd. | Optical system |
| US7223449B2 (en) | 2001-09-20 | 2007-05-29 | Shinmaywa Industries, Ltd. | Film deposition method |
| JP2009041091A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Olympus Corp | 成膜方法および成膜装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050215 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060214 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060414 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061128 |