JPH0931638A - 薄膜の製造方法および薄膜 - Google Patents
薄膜の製造方法および薄膜Info
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- JPH0931638A JPH0931638A JP7184454A JP18445495A JPH0931638A JP H0931638 A JPH0931638 A JP H0931638A JP 7184454 A JP7184454 A JP 7184454A JP 18445495 A JP18445495 A JP 18445495A JP H0931638 A JPH0931638 A JP H0931638A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄膜をスパッタリング法により高速で形成す
る方法および光吸収のないフッ化物膜をスパッタリング
法により高速で形成する方法を得る。 【解決手段】 真空槽１の内部上方には基板２が自転可
能に設置されている。膜原料のＭｇＦ2 顆粒３は石英製
の皿４に入れられ、マグネトロンカソード５上に載置さ
れている。マグネトロンカソード５はマッチングボック
ス６を介して１３．５６ＭＨｚの高周波電源７と接続さ
れている。マグネトロンカソード５の下面には、マグネ
トロンカソード５の温度を一定に保つ冷却水８が流れて
いる。真空槽１の側面には真空槽１内部にガスを導入す
るガス導入口９および１０が設けられている。マグネト
ロンカソード５と基板２との間にはシャッター１１が設
けられている。
る方法および光吸収のないフッ化物膜をスパッタリング
法により高速で形成する方法を得る。 【解決手段】 真空槽１の内部上方には基板２が自転可
能に設置されている。膜原料のＭｇＦ2 顆粒３は石英製
の皿４に入れられ、マグネトロンカソード５上に載置さ
れている。マグネトロンカソード５はマッチングボック
ス６を介して１３．５６ＭＨｚの高周波電源７と接続さ
れている。マグネトロンカソード５の下面には、マグネ
トロンカソード５の温度を一定に保つ冷却水８が流れて
いる。真空槽１の側面には真空槽１内部にガスを導入す
るガス導入口９および１０が設けられている。マグネト
ロンカソード５と基板２との間にはシャッター１１が設
けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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および薄膜に関
し、特に反射防止膜等の光学薄膜に関する。
を用いて高速で光学薄膜を製造する方法および薄膜に関
し、特に反射防止膜等の光学薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、薄膜を形成する場合に手法の容易
さや成膜速度の速さ等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あるいはエッジフ
ィルター等の光学薄膜を形成する場合も同様であった。
一方、近年では光学薄膜やその他の薄膜の形成におい
て、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いる。
さや成膜速度の速さ等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あるいはエッジフ
ィルター等の光学薄膜を形成する場合も同様であった。
一方、近年では光学薄膜やその他の薄膜の形成におい
て、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いる。
【０００３】しかし、スパッタリング法には真空蒸着法
と比較して成膜速度が遅いという欠点がある。金属膜の
場合はそれでも実用レベルにあるが、その他の膜の場合
は成膜速度が著しく遅いために工業的な普及が遅れがち
であった。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、Ｍ
ｇ等とＦとに解離してしまい、膜中ではＦが不足するた
めに可視光の吸収が生じてしまうという欠点があった。
以上の欠点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。
と比較して成膜速度が遅いという欠点がある。金属膜の
場合はそれでも実用レベルにあるが、その他の膜の場合
は成膜速度が著しく遅いために工業的な普及が遅れがち
であった。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、Ｍ
ｇ等とＦとに解離してしまい、膜中ではＦが不足するた
めに可視光の吸収が生じてしまうという欠点があった。
以上の欠点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。
【０００４】光学薄膜にスパッタリング法を適用した例
として、例えば特開平４ー２２３４０１号公報記載の発
明がある。上記発明では、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する
ことにより光り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、例えば特開平４ー２２３４０１号公報記載の発
明がある。上記発明では、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する
ことにより光り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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平４ー２２３４０１号公報記載の発明においては、６
ｉｎｃｈのターゲットに５００Ｗ（２．８／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。この成膜速度では、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。
開平４ー２２３４０１号公報記載の発明においては、６
ｉｎｃｈのターゲットに５００Ｗ（２．８／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。この成膜速度では、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。
【０００６】また、本出願人が上記従来技術に従い追実
験したところ、板状のＭｇＦ2 上にＳｉ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をしてみて
も、可視域で光り吸収が実用上問題無い程度であり、屈
折率が１．４以下となるような膜を形成することができ
なかった。
験したところ、板状のＭｇＦ2 上にＳｉ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をしてみて
も、可視域で光り吸収が実用上問題無い程度であり、屈
折率が１．４以下となるような膜を形成することができ
なかった。
【０００７】請求項１〜６の課題は、薄膜をスパッタリ
ング法により高速で形成する方法，光吸収のないフッ化
物膜をスパッタリング法により高速で形成する方法およ
び前記２つの方法により製造された薄膜、特に反射防止
膜等を提供することにある。
ング法により高速で形成する方法，光吸収のないフッ化
物膜をスパッタリング法により高速で形成する方法およ
び前記２つの方法により製造された薄膜、特に反射防止
膜等を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、膜原
料の表面を加熱し、前記膜原料をイオンによりスパッタ
リングすることにより、前記膜原料の少なくとも一部分
を分子状態で跳びださせ、前記分子状態の膜原料で基板
上へ膜を形成することを特徴とする薄膜の製造方法であ
る。
料の表面を加熱し、前記膜原料をイオンによりスパッタ
リングすることにより、前記膜原料の少なくとも一部分
を分子状態で跳びださせ、前記分子状態の膜原料で基板
上へ膜を形成することを特徴とする薄膜の製造方法であ
る。
【０００９】請求項２の発明は、膜原料を載置した電極
に交流を印加して前記電極を負電位にするとともに、前
記交流の電力により膜原料上へプラズマを発生させ、前
記プラズマにより前記膜原料表面の温度を上昇させなが
ら前記膜原料を正イオンでスパッタリングすることによ
り、前記膜原料の少なくとも一部を分子状態で跳びださ
せ、前記分子状態の膜原料で基板上へ膜を形成すること
を特徴とする薄膜の製造方法である。
に交流を印加して前記電極を負電位にするとともに、前
記交流の電力により膜原料上へプラズマを発生させ、前
記プラズマにより前記膜原料表面の温度を上昇させなが
ら前記膜原料を正イオンでスパッタリングすることによ
り、前記膜原料の少なくとも一部を分子状態で跳びださ
せ、前記分子状態の膜原料で基板上へ膜を形成すること
を特徴とする薄膜の製造方法である。
【００１０】請求項３の発明は、粒径０．１〜１０ｍｍ
の顆粒を膜原料とし、膜原料を載置した電極に交流を印
加して前記電極を負電位にするとともに、前記交流の電
力により前記膜原料上へプラズマを発生させ、前記プラ
ズマにより前記膜原料表面の温度を上昇させながら前記
膜原料を正イオンでスパッタリングすることにより、前
記膜原料の少なくとも一部を分子状態で跳びださせ、前
記分子状態の膜原料で基板上へ膜を形成することを特徴
とする薄膜の製造方法である。
の顆粒を膜原料とし、膜原料を載置した電極に交流を印
加して前記電極を負電位にするとともに、前記交流の電
力により前記膜原料上へプラズマを発生させ、前記プラ
ズマにより前記膜原料表面の温度を上昇させながら前記
膜原料を正イオンでスパッタリングすることにより、前
記膜原料の少なくとも一部を分子状態で跳びださせ、前
記分子状態の膜原料で基板上へ膜を形成することを特徴
とする薄膜の製造方法である。
【００１１】請求項４の発明は、粒径０．１〜１０ｍｍ
の顆粒を膜原料とし、少なくとも酸素，窒素または水素
のいずれか１つを含むガスを導入しながら、高周波電力
により前記膜原料上へプラズマを発生させ、前記プラズ
マにより前記膜原料表面の温度を上昇させるとともに、
前記膜原料を正イオンでスパッタリングすることによ
り、前記膜原料の少なくとも一部を分子状態で跳びださ
せ、前記分子状態の膜原料で基板上へ膜を形成すること
を特徴とする薄膜の製造方法である。
の顆粒を膜原料とし、少なくとも酸素，窒素または水素
のいずれか１つを含むガスを導入しながら、高周波電力
により前記膜原料上へプラズマを発生させ、前記プラズ
マにより前記膜原料表面の温度を上昇させるとともに、
前記膜原料を正イオンでスパッタリングすることによ
り、前記膜原料の少なくとも一部を分子状態で跳びださ
せ、前記分子状態の膜原料で基板上へ膜を形成すること
を特徴とする薄膜の製造方法である。
【００１２】請求項５の発明は、粒径０．１〜１０ｍｍ
の顆粒状のＭｇＦ2 を膜原料とし、酸素または窒素のな
かから選ばれた１種以上のガスを導入しながら、高周波
電力によりＭｇＦ2 上へプラズマを発生させ、前記プラ
ズマにより前記ＭｇＦ2 表面の温度を６５０℃〜１１０
０℃の間に保持するとともに、前記ＭｇＦ2 を正イオン
でスパッタリングすることにより、前記ＭｇＦ2 の少な
くとも一部を分子状態で跳びださせ、前記分子状態のＭ
ｇＦ2 で基板上へ膜を形成することを特徴とする薄膜の
製造方法である。
の顆粒状のＭｇＦ2 を膜原料とし、酸素または窒素のな
かから選ばれた１種以上のガスを導入しながら、高周波
電力によりＭｇＦ2 上へプラズマを発生させ、前記プラ
ズマにより前記ＭｇＦ2 表面の温度を６５０℃〜１１０
０℃の間に保持するとともに、前記ＭｇＦ2 を正イオン
でスパッタリングすることにより、前記ＭｇＦ2 の少な
くとも一部を分子状態で跳びださせ、前記分子状態のＭ
ｇＦ2 で基板上へ膜を形成することを特徴とする薄膜の
製造方法である。
【００１３】請求項６の発明は、請求項１〜５に記載す
る薄膜の製造方法により製造したことを特徴とする薄膜
である。この薄膜は、単層で反射防止膜として使用する
ほか、高屈折率層等と組み合わせて様々な特性の反射防
止膜やビームスプリッター，フィルター等の光学薄膜と
して用いる。
る薄膜の製造方法により製造したことを特徴とする薄膜
である。この薄膜は、単層で反射防止膜として使用する
ほか、高屈折率層等と組み合わせて様々な特性の反射防
止膜やビームスプリッター，フィルター等の光学薄膜と
して用いる。
【００１４】以下、請求項１を詳細に説明する。従来の
スパッタリング法においてはイオンがターゲットに衝突
した際にターゲット内の原子間結合を切り、ターゲット
から原子を跳びださせる必要があった。そのため、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
とに費やされてしまうためにスパッタ収率が低くなり、
結果として成膜速度が遅くなるという欠点があった。
スパッタリング法においてはイオンがターゲットに衝突
した際にターゲット内の原子間結合を切り、ターゲット
から原子を跳びださせる必要があった。そのため、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
とに費やされてしまうためにスパッタ収率が低くなり、
結果として成膜速度が遅くなるという欠点があった。
【００１５】従来のスパッタリング法に比べ、本発明で
は膜原料の温度を上昇させておくことにより、予め原子
間の結合力を弱めておいてイオンをターゲットに衝突さ
せるものである。従って、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、従来のスパッタリング法に比べて成膜
速度を著しく速くすることができる。
は膜原料の温度を上昇させておくことにより、予め原子
間の結合力を弱めておいてイオンをターゲットに衝突さ
せるものである。従って、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、従来のスパッタリング法に比べて成膜
速度を著しく速くすることができる。
【００１６】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原子が跳びだす。一方、本
発明では膜原料の温度を上昇させておくことで、熱振動
により結合力の強い箇所と弱い箇所とができ、跳びだす
粒子の形態が分子となる場合が生じる。ここでいう分子
とは単分子のみではなく、クラスター状に集合体をなす
多分子を含むものである。ターゲットから跳びだす分子
の形態は、熱による蒸発分子とほぼ同じになると考えて
よい。
結合が切れてターゲットから原子が跳びだす。一方、本
発明では膜原料の温度を上昇させておくことで、熱振動
により結合力の強い箇所と弱い箇所とができ、跳びだす
粒子の形態が分子となる場合が生じる。ここでいう分子
とは単分子のみではなく、クラスター状に集合体をなす
多分子を含むものである。ターゲットから跳びだす分子
の形態は、熱による蒸発分子とほぼ同じになると考えて
よい。
【００１７】以下、請求項２を詳細に説明する。膜原料
を載置した電極に交流を印加することで電極を負電位に
し、前記膜原料を正イオンによりスパッタリングするこ
とは、一般的に知られている高周波スパッタと同様な原
理に基づくものである。ここでいう交流とは、いわゆる
１３．５６ＭＨｚの高周波や数１０ｋＨｚの中周波をも
含むものである。
を載置した電極に交流を印加することで電極を負電位に
し、前記膜原料を正イオンによりスパッタリングするこ
とは、一般的に知られている高周波スパッタと同様な原
理に基づくものである。ここでいう交流とは、いわゆる
１３．５６ＭＨｚの高周波や数１０ｋＨｚの中周波をも
含むものである。
【００１８】請求項１では膜原料を加熱する手段を特に
限定していない。つまり、抵抗加熱でも誘導加熱でも赤
外線ヒーターでも何でもよい。しかし、請求項２ではス
パッタリングを行う際、膜原料を載置した電極に交流を
印加することで電極上にプラズマが発生する。このプラ
ズマを利用して膜原料を加熱する。
限定していない。つまり、抵抗加熱でも誘導加熱でも赤
外線ヒーターでも何でもよい。しかし、請求項２ではス
パッタリングを行う際、膜原料を載置した電極に交流を
印加することで電極上にプラズマが発生する。このプラ
ズマを利用して膜原料を加熱する。
【００１９】以下、請求項３を詳細に説明する。膜原料
が顆粒状である場合、熱伝導が悪いことや、多量に存在
するエッジ部に電場・磁場が集中することにより容易に
加熱することができる。なお、このときの顆粒の大きさ
は、あまり小さすぎると真空槽内で舞い上がりパーティ
クルとなるため、粒径０．１ｍｍ以上の方が良く、望ま
しくは粒径０．５ｍｍ以上が良い。また、顆粒が大きす
ぎると断熱効果が減り、エッジ部も少なくなり前記電場
・磁場の集中による効果が小さくなるため、粒径１０ｍ
ｍ以下が良く、望ましくは粒径５ｍｍ以下が良い。顆粒
の大きさおよび形状は必ずしも均一である必要はない。
が顆粒状である場合、熱伝導が悪いことや、多量に存在
するエッジ部に電場・磁場が集中することにより容易に
加熱することができる。なお、このときの顆粒の大きさ
は、あまり小さすぎると真空槽内で舞い上がりパーティ
クルとなるため、粒径０．１ｍｍ以上の方が良く、望ま
しくは粒径０．５ｍｍ以上が良い。また、顆粒が大きす
ぎると断熱効果が減り、エッジ部も少なくなり前記電場
・磁場の集中による効果が小さくなるため、粒径１０ｍ
ｍ以下が良く、望ましくは粒径５ｍｍ以下が良い。顆粒
の大きさおよび形状は必ずしも均一である必要はない。
【００２０】以下、請求項４を詳細に説明する。光学的
な用途の場合、一般的には薄膜の光吸収が小さいことが
望ましい。そのため、膜原料が所望の薄膜と同じ組成の
場合には跳び出す粒子の形態がバラバラに解離して原子
状となるよりも、分子状となるほうが望ましい。という
のは、解離してしまったものは必ずしも元通りには戻ら
ないからである。
な用途の場合、一般的には薄膜の光吸収が小さいことが
望ましい。そのため、膜原料が所望の薄膜と同じ組成の
場合には跳び出す粒子の形態がバラバラに解離して原子
状となるよりも、分子状となるほうが望ましい。という
のは、解離してしまったものは必ずしも元通りには戻ら
ないからである。
【００２１】鋭意研究の結果、跳び出す粒子の形態はス
パッタリング時に挿入するガス種に依存することが解っ
た。スパッタリングの際、一般的に用いられるＡｒ等の
不活性ガスは跳び出す粒子を原子状にバラバラにしてし
まいやすい。一方、酸素，窒素，水素やこれらを含むガ
スは跳び出す粒子をバラバラにすることなく分子状態で
跳び出させる。従って、光学薄膜を製造する場合は特
に、少なくとも酸素，窒素または水素のいずれか１つを
含むガスを導入すると良い。
パッタリング時に挿入するガス種に依存することが解っ
た。スパッタリングの際、一般的に用いられるＡｒ等の
不活性ガスは跳び出す粒子を原子状にバラバラにしてし
まいやすい。一方、酸素，窒素，水素やこれらを含むガ
スは跳び出す粒子をバラバラにすることなく分子状態で
跳び出させる。従って、光学薄膜を製造する場合は特
に、少なくとも酸素，窒素または水素のいずれか１つを
含むガスを導入すると良い。
【００２２】なお、酸素，窒素，水素やこれらを含むガ
スは膜原料をスパッタリングするのみで膜原料と化合す
ることはほとんど無いと言って良い。従って、このよう
にして製造された光学薄膜は、膜原料を加熱して蒸発さ
せ、基板状に膜を形成した場合とほぼ同じ組成をもつも
のと考えて良い。ここまで、膜原料については特に制限
はない。基本的にはどの様な材料にも適用できる。用途
に合わせた材料、例えば光学薄膜ならばフッ化物，酸化
物，窒化物，硫化物等を用いることができる。
スは膜原料をスパッタリングするのみで膜原料と化合す
ることはほとんど無いと言って良い。従って、このよう
にして製造された光学薄膜は、膜原料を加熱して蒸発さ
せ、基板状に膜を形成した場合とほぼ同じ組成をもつも
のと考えて良い。ここまで、膜原料については特に制限
はない。基本的にはどの様な材料にも適用できる。用途
に合わせた材料、例えば光学薄膜ならばフッ化物，酸化
物，窒化物，硫化物等を用いることができる。
【００２３】以下、請求項５を詳細に説明する。光学薄
膜として特に有用なＭｇＦ2 のスパッタリングの場合、
ターゲットの表面温度が６５０℃以上であればその成膜
速度を十分に高めることができる。一方、１１００℃以
上になると膜原料の蒸気圧は導入ガスの圧力と同程度に
まで上昇してしまい、蒸発分子がそのまま基板に到達す
るようになり、単なる蒸着になってしまう。蒸着の場
合、スパッタリングの場合と異なり耐擦傷性が低くな
る。
膜として特に有用なＭｇＦ2 のスパッタリングの場合、
ターゲットの表面温度が６５０℃以上であればその成膜
速度を十分に高めることができる。一方、１１００℃以
上になると膜原料の蒸気圧は導入ガスの圧力と同程度に
まで上昇してしまい、蒸発分子がそのまま基板に到達す
るようになり、単なる蒸着になってしまう。蒸着の場
合、スパッタリングの場合と異なり耐擦傷性が低くな
る。
【００２４】ＭｇＦ2 を蒸着する場合、基板を３００℃
程度まで加熱しなければ耐擦傷性が著しく低くなり実用
に耐えられないものとなってしまう。しかしながら、タ
ーゲットの表面温度を１１００℃以下に保っていれば耐
擦傷性の高い膜が得られる。導入するガスとしては前述
のガスの中でも経済性，入手性および安全性等を考慮す
ると酸素または窒素が特に好ましい。なお、ターゲット
材料から跳び出した分子がプラズマ中の電子と衝突して
正イオンになり、ターゲットに衝突してスパッタリング
するいわゆるセルフスパッタリング現象が生じる場合も
あるが、膜原料がＭｇＦ2 の場合はセルフスパッタリン
グによりターゲットから跳び出す粒子の形態は分子状態
になるようであり、特に問題はない。
程度まで加熱しなければ耐擦傷性が著しく低くなり実用
に耐えられないものとなってしまう。しかしながら、タ
ーゲットの表面温度を１１００℃以下に保っていれば耐
擦傷性の高い膜が得られる。導入するガスとしては前述
のガスの中でも経済性，入手性および安全性等を考慮す
ると酸素または窒素が特に好ましい。なお、ターゲット
材料から跳び出した分子がプラズマ中の電子と衝突して
正イオンになり、ターゲットに衝突してスパッタリング
するいわゆるセルフスパッタリング現象が生じる場合も
あるが、膜原料がＭｇＦ2 の場合はセルフスパッタリン
グによりターゲットから跳び出す粒子の形態は分子状態
になるようであり、特に問題はない。
【００２５】このようにして製造された光学薄膜は、化
学量論比に近く可視域での吸収がほとんど無く、その屈
折率は１．３８程度となる。従って、この光学薄膜は単
層でも十分な反射防止効果を有し、レンズやプリズム，
光ファイバー，眼鏡，サングラスおよびゴーグル等の光
学部品・機器類，ブラウン管や液晶等の表示素子，各種
窓材およびスクリーン等への反射防止膜として使用でき
るものである。また、高屈折率膜と組み合わせた多層構
成により、より高性能な反射防止膜およびその他ハーフ
ミラーやエッジフィルター等の光学薄膜を形成すること
ができる。
学量論比に近く可視域での吸収がほとんど無く、その屈
折率は１．３８程度となる。従って、この光学薄膜は単
層でも十分な反射防止効果を有し、レンズやプリズム，
光ファイバー，眼鏡，サングラスおよびゴーグル等の光
学部品・機器類，ブラウン管や液晶等の表示素子，各種
窓材およびスクリーン等への反射防止膜として使用でき
るものである。また、高屈折率膜と組み合わせた多層構
成により、より高性能な反射防止膜およびその他ハーフ
ミラーやエッジフィルター等の光学薄膜を形成すること
ができる。
【００２６】以上説明したように、本発明では基板を加
熱する必要がないことから、適用できる材質については
何等制限はない。すなわち、光学ガラスや窓ガラス等の
ガラス類，ＰＭＭＡやポリカーボネート，ポリオレフィ
ン等の各種樹脂類，その他の金属およびセラミックス等
どのようなものにも適用できる。基板の形状について
も、板状のものはもちろん、フィルム状や球状など特に
制限はない。
熱する必要がないことから、適用できる材質については
何等制限はない。すなわち、光学ガラスや窓ガラス等の
ガラス類，ＰＭＭＡやポリカーボネート，ポリオレフィ
ン等の各種樹脂類，その他の金属およびセラミックス等
どのようなものにも適用できる。基板の形状について
も、板状のものはもちろん、フィルム状や球状など特に
制限はない。
【００２７】
［発明の実施の形態１］図１〜図６は本発明の実施の形
態を示し、図１は用いる装置の概略構成図、図２〜図５
はグラフ、図６は比較例１のグラフである。１は真空槽
で、この真空槽１の内部上方には基板２が自転可能に設
置されている。膜原料である粒径１〜５ｍｍのＭｇＦ2
顆粒３は石英製の皿４に入れられ、直径４インチ（約
１００ｍｍ）のマグネトロンカソード５上に載置されて
いる。マグネトロンカソード５はマッチングボックス６
を介して１３．５６ＭＨｚの高周波電源７と接続されて
いる。
態を示し、図１は用いる装置の概略構成図、図２〜図５
はグラフ、図６は比較例１のグラフである。１は真空槽
で、この真空槽１の内部上方には基板２が自転可能に設
置されている。膜原料である粒径１〜５ｍｍのＭｇＦ2
顆粒３は石英製の皿４に入れられ、直径４インチ（約
１００ｍｍ）のマグネトロンカソード５上に載置されて
いる。マグネトロンカソード５はマッチングボックス６
を介して１３．５６ＭＨｚの高周波電源７と接続されて
いる。
【００２８】マグネトロンカソード５の下面には、マグ
ネトロンカソード５の温度を一定に保つため、２０±
０．５℃に制御された冷却水８が流れている。真空槽１
の側面には真空槽１内部にガスを導入するガス導入口９
および１０が設けられている。マグネトロンカソード５
と基板２との間にはシャッター１１が設けられている。
ここで、基板２には加熱装置が設けられておらず、基板
２は加熱されない。
ネトロンカソード５の温度を一定に保つため、２０±
０．５℃に制御された冷却水８が流れている。真空槽１
の側面には真空槽１内部にガスを導入するガス導入口９
および１０が設けられている。マグネトロンカソード５
と基板２との間にはシャッター１１が設けられている。
ここで、基板２には加熱装置が設けられておらず、基板
２は加熱されない。
【００２９】以上の構成からなる装置を用いての薄膜の
製造は、屈折率１．７５のＬａ系の光学ガラスである基
板２をセットし、７×１０-5Ｐａまで真空槽１内を排気
する。その後、Ｏ2 ガスをガス導入口９から４×１０-1
Ｐａまで導入する。次に、高周波電源７から電力をマグ
ネトロンカソード５に供給し、プラズマを発生させる。
ＭｇＦ2 顆粒３はこのプラズマにより加熱され、マグネ
トロンカソード５下面の冷却水８による冷却能とつり合
った温度に保持されるとともに、スパッタリングされ
る。
製造は、屈折率１．７５のＬａ系の光学ガラスである基
板２をセットし、７×１０-5Ｐａまで真空槽１内を排気
する。その後、Ｏ2 ガスをガス導入口９から４×１０-1
Ｐａまで導入する。次に、高周波電源７から電力をマグ
ネトロンカソード５に供給し、プラズマを発生させる。
ＭｇＦ2 顆粒３はこのプラズマにより加熱され、マグネ
トロンカソード５下面の冷却水８による冷却能とつり合
った温度に保持されるとともに、スパッタリングされ
る。
【００３０】上記状態で、基板２を回転させてシャッタ
ー１１を開けると、基板２上にＭｇＦ2 膜が形成され
る。光学的膜厚が１３０ｎｍとなる時間が経過した後、
シャッター１１を閉じた。成膜中のプラズマ発光スペク
トルの波長を調べると、投入電力が４００Ｗ以上になる
とＭｇ原子の他にＭｇＦ分子からの発光が認められ、膜
原料の少なくとも一部は分子状態で跳んでいることが確
認された。
ー１１を開けると、基板２上にＭｇＦ2 膜が形成され
る。光学的膜厚が１３０ｎｍとなる時間が経過した後、
シャッター１１を閉じた。成膜中のプラズマ発光スペク
トルの波長を調べると、投入電力が４００Ｗ以上になる
とＭｇ原子の他にＭｇＦ分子からの発光が認められ、膜
原料の少なくとも一部は分子状態で跳んでいることが確
認された。
【００３１】ここで、投入電力を変えた時、顆粒３の表
面温度と基板２上の成膜速度とがどのように変化するか
を図２に示す。投入電力が４００Ｗ以上になると、表面
温度が約６５０℃以上にまで上昇し、成膜速度が急激に
速くなっていることが解る。一方、投入電力が８００Ｗ
になると、表面温度が約１１００℃まで上昇している。
面温度と基板２上の成膜速度とがどのように変化するか
を図２に示す。投入電力が４００Ｗ以上になると、表面
温度が約６５０℃以上にまで上昇し、成膜速度が急激に
速くなっていることが解る。一方、投入電力が８００Ｗ
になると、表面温度が約１１００℃まで上昇している。
【００３２】投入電力が４００Ｗ〜８００Ｗの間で形成
した膜をＥＰＭＡにより分析した結果、その組成比はＭ
ｇ：Ｆが１：１．８〜１．９５であり、投入電力の大き
い方がＦ量が多いという結果であった。また、プロセス
ガスとして導入したＯ（酸素）はほとんど膜中に存在し
ていないことも確認された。さらに、ＦＴ−ＩＲにより
分析した結果、Ｍｇの膜中での状態はＦとの結合が認め
られるが、Ｏ（酸素）との結合は認められなかった。続
いて、ＸＲＤにより分析した結果、結晶性は低く明確な
ピークは認められなかった。
した膜をＥＰＭＡにより分析した結果、その組成比はＭ
ｇ：Ｆが１：１．８〜１．９５であり、投入電力の大き
い方がＦ量が多いという結果であった。また、プロセス
ガスとして導入したＯ（酸素）はほとんど膜中に存在し
ていないことも確認された。さらに、ＦＴ−ＩＲにより
分析した結果、Ｍｇの膜中での状態はＦとの結合が認め
られるが、Ｏ（酸素）との結合は認められなかった。続
いて、ＸＲＤにより分析した結果、結晶性は低く明確な
ピークは認められなかった。
【００３３】次に、膜にセロハンテープを貼り付けた後
９０°方向に強く引き剥がすといういわゆるテープ剥離
試験を実施したが、いずれの条件で製造した膜でも剥離
は生じなかった。また、アルコールにより湿らせたレン
ズクリーニング用ペーパーで強くこすった後、膜表面を
肉眼にて観察するいわゆる耐擦傷性試験を実施したとこ
ろ、投入電力８００Ｗ未満のものでは全く傷は生じなか
ったが、８００Ｗのものでは薄く傷が入っているのが観
察された。さらに、９００Ｗのものでは膜が容易に基板
から剥離してしまった。
９０°方向に強く引き剥がすといういわゆるテープ剥離
試験を実施したが、いずれの条件で製造した膜でも剥離
は生じなかった。また、アルコールにより湿らせたレン
ズクリーニング用ペーパーで強くこすった後、膜表面を
肉眼にて観察するいわゆる耐擦傷性試験を実施したとこ
ろ、投入電力８００Ｗ未満のものでは全く傷は生じなか
ったが、８００Ｗのものでは薄く傷が入っているのが観
察された。さらに、９００Ｗのものでは膜が容易に基板
から剥離してしまった。
【００３４】次いで、本発明の実施の形態の製造方法に
より製造した反射防止膜の分光反射率の測定結果、分光
エリプソメトリーによる屈折率ｎと吸収係数ｋの測定結
果の一例を図３〜図５に示す。反射率は中心波長で０．
２％以下まで落ちており良好な反射防止特性を有してい
るといえる。屈折率ｎは１．３８程度、吸収係数ｋは１
０-4以下といずれも低屈折率光学膜として実用レベルに
あるといって良い。
より製造した反射防止膜の分光反射率の測定結果、分光
エリプソメトリーによる屈折率ｎと吸収係数ｋの測定結
果の一例を図３〜図５に示す。反射率は中心波長で０．
２％以下まで落ちており良好な反射防止特性を有してい
るといえる。屈折率ｎは１．３８程度、吸収係数ｋは１
０-4以下といずれも低屈折率光学膜として実用レベルに
あるといって良い。
【００３５】尚、本発明の実施の形態で用いる顆粒の粒
径は０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であれば同様の結果が
得られ、何等問題はなかった。また、導入するＯ2 ガス
の圧力は５×１０-2Ｐａ〜５×１０0 Ｐａのいずれの範
囲でも、必要な投入電力が多少異なるものの良好な光学
特性および耐久性を有する反射防止膜を得ることができ
た。
径は０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であれば同様の結果が
得られ、何等問題はなかった。また、導入するＯ2 ガス
の圧力は５×１０-2Ｐａ〜５×１０0 Ｐａのいずれの範
囲でも、必要な投入電力が多少異なるものの良好な光学
特性および耐久性を有する反射防止膜を得ることができ
た。
【００３６】（比較例１）ＭｇＦ2 顆粒３の代わりにＭ
ｇＦ2 焼結体を用いて同様の実験を行った結果を図６に
示す。焼結体を用いた場合は顆粒の場合と異なり、投入
電力を大きくしても加熱されにくく、温度はほとんど上
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て実用的ではな
い。例えば、投入電力６００Ｗの場合、発明の実施の形
態１では成膜時間が１８秒であったが、本比較例で同じ
膜厚のものを得ようとすると１１分要する。
ｇＦ2 焼結体を用いて同様の実験を行った結果を図６に
示す。焼結体を用いた場合は顆粒の場合と異なり、投入
電力を大きくしても加熱されにくく、温度はほとんど上
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て実用的ではな
い。例えば、投入電力６００Ｗの場合、発明の実施の形
態１では成膜時間が１８秒であったが、本比較例で同じ
膜厚のものを得ようとすると１１分要する。
【００３７】また、本比較例で製造された薄膜は可視域
で吸収があり、光学的用途に用いることは不可能であ
る。本比較例で製造された薄膜の組成比は、Ｍｇ：Ｆが
１：１．５〜１．７であり、Ｆの量がかなり不足してい
ることが確認された。また、その結晶性はやや高いこと
が確認された。
で吸収があり、光学的用途に用いることは不可能であ
る。本比較例で製造された薄膜の組成比は、Ｍｇ：Ｆが
１：１．５〜１．７であり、Ｆの量がかなり不足してい
ることが確認された。また、その結晶性はやや高いこと
が確認された。
【００３８】（比較例２）広く用いられている真空蒸着
法によりＭｇＦ2 膜を形成した例を示す。基板を加熱し
ない場合と３００℃に加熱した場合との２通りの条件で
成膜した。どちらの条件の場合も光吸収は小さく、膜の
組成比はＭｇ：Ｆが１：１．９〜２．０であった。基板
を加熱しない場合は結晶性が低くて耐擦傷性が著しく低
かったが、基板を３００℃に加熱した場合は結晶性が高
くて耐擦傷性も高く実用レベルにある。
法によりＭｇＦ2 膜を形成した例を示す。基板を加熱し
ない場合と３００℃に加熱した場合との２通りの条件で
成膜した。どちらの条件の場合も光吸収は小さく、膜の
組成比はＭｇ：Ｆが１：１．９〜２．０であった。基板
を加熱しない場合は結晶性が低くて耐擦傷性が著しく低
かったが、基板を３００℃に加熱した場合は結晶性が高
くて耐擦傷性も高く実用レベルにある。
【００３９】（発明の実施の形態２）前記発明の実施の
形態１と同様の装置を用い、ガス導入口９からＮ2 を１
×１０-1Ｐａまで、ガス導入口１０からＡｒを３×１０
-2Ｐａまで導入した。前記発明の実施の形態１と比較す
ると、温度の上昇はやや少な目で投入電力が５００Ｗ以
上でターゲット表面温度が６５０℃以上にまで上昇し
た。投入電力６５０Ｗ，成膜時間２１秒で基板上に成膜
した結果、膜の分光反射率は図３と全く同様になった。
可視域での光吸収は１％以下で十分実用レベルにあっ
た。前記発明の実施の形態１と同様な試験を行った結
果、テープ剥離試験で剥離することはなく、また耐擦傷
性試験で傷が入ることもなかった。
形態１と同様の装置を用い、ガス導入口９からＮ2 を１
×１０-1Ｐａまで、ガス導入口１０からＡｒを３×１０
-2Ｐａまで導入した。前記発明の実施の形態１と比較す
ると、温度の上昇はやや少な目で投入電力が５００Ｗ以
上でターゲット表面温度が６５０℃以上にまで上昇し
た。投入電力６５０Ｗ，成膜時間２１秒で基板上に成膜
した結果、膜の分光反射率は図３と全く同様になった。
可視域での光吸収は１％以下で十分実用レベルにあっ
た。前記発明の実施の形態１と同様な試験を行った結
果、テープ剥離試験で剥離することはなく、また耐擦傷
性試験で傷が入ることもなかった。
【００４０】なお、ＭｇＦ2 にかえてＬｉＦ，Ｃａ
Ｆ2 ，ＳｒＦ2 ，ＡｌＦ3 ，ＧａＦ3 ，ＩｎＦ3 あるい
はこれら同士の混合物、これらＭｇＦ2 の混合物等でも
必要な投入電力が異なるものの、いずれも光吸収が無く
密着性・耐擦傷性に優れた膜を形成することができた。
これらはいずれも屈折率１．４程度の低屈折率物質であ
り、単層の反射防止膜として使用することができた。
Ｆ2 ，ＳｒＦ2 ，ＡｌＦ3 ，ＧａＦ3 ，ＩｎＦ3 あるい
はこれら同士の混合物、これらＭｇＦ2 の混合物等でも
必要な投入電力が異なるものの、いずれも光吸収が無く
密着性・耐擦傷性に優れた膜を形成することができた。
これらはいずれも屈折率１．４程度の低屈折率物質であ
り、単層の反射防止膜として使用することができた。
【００４１】（発明の実施の形態３〜５）図７は本発明
の実施の形態で用いる装置の概略構成図である。本発明
の実施の形態では、前記発明の実施の形態１の真空槽１
とこれと同様な真空槽１ａとを仕切のゲートバルブ１２
を介在させて連設したものである。なお、基板２は図示
省略した搬送装置により真空槽１と真空槽１ａとの間を
搬送できるように構成されている。
の実施の形態で用いる装置の概略構成図である。本発明
の実施の形態では、前記発明の実施の形態１の真空槽１
とこれと同様な真空槽１ａとを仕切のゲートバルブ１２
を介在させて連設したものである。なお、基板２は図示
省略した搬送装置により真空槽１と真空槽１ａとの間を
搬送できるように構成されている。
【００４２】上記構成の装置を用いて真空槽１では前記
発明の実施の形態１と同様な方法で成膜した。真空槽１
ａでは、ターゲットとしてＴｉ，Ｔａ，Ｚｒ等の金属板
を用いる。マグネトロンカソード５ａは直流電源１３に
接続されている。ガス導入口９ａからＯ2 を、ガス導入
口１０ａからＡｒを導入し、ＤＣ反応性スパッタリング
法によりＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 等の高屈折率
膜を基板２上に形成する。
発明の実施の形態１と同様な方法で成膜した。真空槽１
ａでは、ターゲットとしてＴｉ，Ｔａ，Ｚｒ等の金属板
を用いる。マグネトロンカソード５ａは直流電源１３に
接続されている。ガス導入口９ａからＯ2 を、ガス導入
口１０ａからＡｒを導入し、ＤＣ反応性スパッタリング
法によりＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 等の高屈折率
膜を基板２上に形成する。
【００４３】基板２上に、真空槽１と真空槽１ａとでそ
れぞれ所望の膜厚のＭｇＦ2 ，ＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 お
よびＺｒＯ2 等を交互に形成することで、反射防止膜や
ハーフミラーを形成した。膜構成を表１に、分光特性を
図８〜図１０に示す。
れぞれ所望の膜厚のＭｇＦ2 ，ＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 お
よびＺｒＯ2 等を交互に形成することで、反射防止膜や
ハーフミラーを形成した。膜構成を表１に、分光特性を
図８〜図１０に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】図８の反射防止膜は波長６３０ｎｍで反射
率がほぼゼロになっており、単波長の反射防止効果に優
れたものである。図９の反射防止膜は、可視域である波
長４００〜７００ｎｍ全域で反射率がほぼ１％以下であ
り、ＣＲＴ用の反射防止膜としてだけでなく、カメラ・
顕微鏡等の高精度な光学機器にも十分使用できるほどの
極めて優れた特性である。図１０のハーフミラーは、わ
ずか５層構成であるにもかかわらず、波長４５０〜６５
０ｎｍと広い範囲で反射率が４０〜４５％とフラットな
特性を有している。
率がほぼゼロになっており、単波長の反射防止効果に優
れたものである。図９の反射防止膜は、可視域である波
長４００〜７００ｎｍ全域で反射率がほぼ１％以下であ
り、ＣＲＴ用の反射防止膜としてだけでなく、カメラ・
顕微鏡等の高精度な光学機器にも十分使用できるほどの
極めて優れた特性である。図１０のハーフミラーは、わ
ずか５層構成であるにもかかわらず、波長４５０〜６５
０ｎｍと広い範囲で反射率が４０〜４５％とフラットな
特性を有している。
【００４６】（発明の実施の形態６）本発明の実施の形
態では図１の装置を用いて説明する。前記発明の実施の
形態５のＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 等の酸化物も
前記発明の実施の形態１と同様な方法により形成するこ
とができる。この場合、図１の装置に膜原料となるＴｉ
Ｏ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 等の顆粒を皿４に入れれば
よい。これらの材料はかなり原料温度が上昇しないと成
膜速度が上昇しないので冷却水８の水温を高く、例えば
８０℃程度に設定したり、流量を少なく、例えば通常８
リットル／分程度流すところを３リットル／分程度に減
らしたりすると良い。なお、同じ酸化物でもＷＯ3 ，Ｉ
ｎ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 ，ＳｎＯ2 やこれらの混合物等は上
記のような変更をすることなく前記発明の実施の形態１
と全く同様にして高速で成膜することができた。
態では図１の装置を用いて説明する。前記発明の実施の
形態５のＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 等の酸化物も
前記発明の実施の形態１と同様な方法により形成するこ
とができる。この場合、図１の装置に膜原料となるＴｉ
Ｏ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 等の顆粒を皿４に入れれば
よい。これらの材料はかなり原料温度が上昇しないと成
膜速度が上昇しないので冷却水８の水温を高く、例えば
８０℃程度に設定したり、流量を少なく、例えば通常８
リットル／分程度流すところを３リットル／分程度に減
らしたりすると良い。なお、同じ酸化物でもＷＯ3 ，Ｉ
ｎ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 ，ＳｎＯ2 やこれらの混合物等は上
記のような変更をすることなく前記発明の実施の形態１
と全く同様にして高速で成膜することができた。
【００４７】（発明の実施の形態７）本発明の実施の形
態では図７の装置を用いて説明する。本発明の実施の形
態は基板２として光学ガラス製のプリズムを用いる。真
空槽１では、膜原料である粒径０．１〜１０ｍｍのＺｎ
Ｓ顆粒３をパイレックスガラス製の皿４に入れてマグネ
トロンカソード５上に載置する。真空槽１内を排気した
後、Ｈ2 ガスをガス導入口１０から１×１０-2Ｐａま
で、さらにＯ2 ガスを同じくガス導入口１０から２×１
０-1Ｐａになるまで導入する。
態では図７の装置を用いて説明する。本発明の実施の形
態は基板２として光学ガラス製のプリズムを用いる。真
空槽１では、膜原料である粒径０．１〜１０ｍｍのＺｎ
Ｓ顆粒３をパイレックスガラス製の皿４に入れてマグネ
トロンカソード５上に載置する。真空槽１内を排気した
後、Ｈ2 ガスをガス導入口１０から１×１０-2Ｐａま
で、さらにＯ2 ガスを同じくガス導入口１０から２×１
０-1Ｐａになるまで導入する。
【００４８】そして、１３．５６ＭＨｚの高周波電源７
から３５０Ｗの電力をマグネトロンカソード５に供給し
てプラズマを発生させる。このプラズマによりＺｎＳ顆
粒３は加熱され、約６００℃になる。次いで、シャッタ
ー１１をあけると基板２上にＺｎＳ膜が形成される。こ
の方法により薄膜を形成した場合、成膜速度は１５０ｎ
ｍ／分と極めて速い。真空槽１ａでは、ターゲットとし
てＡｇ板を用いる。ガス導入口１０ａからＡｒを導入
し、ＤＣスパッタリング法によりＡｇ膜を基板２上に形
成する。
から３５０Ｗの電力をマグネトロンカソード５に供給し
てプラズマを発生させる。このプラズマによりＺｎＳ顆
粒３は加熱され、約６００℃になる。次いで、シャッタ
ー１１をあけると基板２上にＺｎＳ膜が形成される。こ
の方法により薄膜を形成した場合、成膜速度は１５０ｎ
ｍ／分と極めて速い。真空槽１ａでは、ターゲットとし
てＡｇ板を用いる。ガス導入口１０ａからＡｒを導入
し、ＤＣスパッタリング法によりＡｇ膜を基板２上に形
成する。
【００４９】プリズム上に、真空槽１と真空槽１ａとで
それぞれＺｎＳとＡｇを形成した後、膜を形成していな
いもう一つのプリズムと接合することでビームスプリッ
ターを形成した。膜構成を表２に、光が膜に対して４５
°方向から入射した場合の分光特性を図１１に示す。
それぞれＺｎＳとＡｇを形成した後、膜を形成していな
いもう一つのプリズムと接合することでビームスプリッ
ターを形成した。膜構成を表２に、光が膜に対して４５
°方向から入射した場合の分光特性を図１１に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】わずか２層構成であるにもかかわらず、波
長４５０〜７５０ｎｍと広い範囲で反射率が４０〜５０
％と比較的フラットな特性を有している。
長４５０〜７５０ｎｍと広い範囲で反射率が４０〜５０
％と比較的フラットな特性を有している。
【００５２】（発明の実施の形態８）本発明の実施の形
態では図１の装置を用いて説明する。膜原料である粒径
０．１〜１０ｍｍのＳｉＯ顆粒３をＣｕ製の皿４に入れ
てマグネトロンカソード５上に載置する。真空槽１内を
排気した後、Ａｒガスをガス導入口９から３Ｐａになる
まで導入する。２７．１２ＭＨｚの高周波電源７から３
５０Ｗの電力をマグネトロンカソード５に供給してプラ
ズマを発生させる。このプラズマによりＳｉＯ顆粒３は
加熱され、約５００℃になる。
態では図１の装置を用いて説明する。膜原料である粒径
０．１〜１０ｍｍのＳｉＯ顆粒３をＣｕ製の皿４に入れ
てマグネトロンカソード５上に載置する。真空槽１内を
排気した後、Ａｒガスをガス導入口９から３Ｐａになる
まで導入する。２７．１２ＭＨｚの高周波電源７から３
５０Ｗの電力をマグネトロンカソード５に供給してプラ
ズマを発生させる。このプラズマによりＳｉＯ顆粒３は
加熱され、約５００℃になる。
【００５３】次に、シャッター１１をあけると基板２上
にＳｉＯ膜が形成される。この方法により薄膜を形成し
た場合、成膜速度は２３０ｎｍ／分と極めて速かった。
ＳｉＯ膜は高屈折率物質として光学薄膜に用いることが
できるほか、表面保護膜や防湿膜等として使用すること
ができる。
にＳｉＯ膜が形成される。この方法により薄膜を形成し
た場合、成膜速度は２３０ｎｍ／分と極めて速かった。
ＳｉＯ膜は高屈折率物質として光学薄膜に用いることが
できるほか、表面保護膜や防湿膜等として使用すること
ができる。
【００５４】尚、本発明の実施の形態ではＳｉＯ膜の製
造方法について例示したが、本発明はこれに限定するも
のではなく、ＳｉＯ2 等を含めＳｉＯn （ｎ＝１〜２）
についても同様に製造できる。
造方法について例示したが、本発明はこれに限定するも
のではなく、ＳｉＯ2 等を含めＳｉＯn （ｎ＝１〜２）
についても同様に製造できる。
【００５５】（発明の実施の形態９）図１２は本発明の
実施の形態で用いる装置の概略構成図である。真空槽１
ｂ内部上方には基板２ｂが自転可能に設置されている。
２基のマグネトロンカソード５ｂは４００ｋＨｚの交流
電源７ｂと接続されており、それぞれのマグネトロンカ
ソード５ｂに半周期ずらした交流を印加できるように構
成されている。膜原料である焼結された６インチのＺｎ
Ｓｅはマグネトロンカソード５ｂ上に載置されている。
また、それぞれのマグネトロンカソード５ｂ下面には冷
却水８が流されている。真空槽１ｂの側面には２つのガ
ス導入口９ｂ，１０ｂが設けられている。マグネトロン
カソード５ｂと基板２ｂとの間にはシャッター１１ｂが
設けられている。
実施の形態で用いる装置の概略構成図である。真空槽１
ｂ内部上方には基板２ｂが自転可能に設置されている。
２基のマグネトロンカソード５ｂは４００ｋＨｚの交流
電源７ｂと接続されており、それぞれのマグネトロンカ
ソード５ｂに半周期ずらした交流を印加できるように構
成されている。膜原料である焼結された６インチのＺｎ
Ｓｅはマグネトロンカソード５ｂ上に載置されている。
また、それぞれのマグネトロンカソード５ｂ下面には冷
却水８が流されている。真空槽１ｂの側面には２つのガ
ス導入口９ｂ，１０ｂが設けられている。マグネトロン
カソード５ｂと基板２ｂとの間にはシャッター１１ｂが
設けられている。
【００５６】真空槽１ｂ内を排気した後、Ａｒガスをガ
ス導入口から０．６Ｐａになるまで導入する。次に、交
流電源７ｂから１ｋＷの電力をマグネトロンカソード５
ｂに供給してプラズマを発生させる。このプラズマによ
りＺｎＳｅは加熱され、約４７０℃になる。次いで、シ
ャッター１１ｂをあけると基板２ｂ上にＺｎＳｅ膜が形
成される。この方法によりＺｎＳｅ膜を形成した場合、
成膜速度は３１０ｎｍ／分と極めて速かった。
ス導入口から０．６Ｐａになるまで導入する。次に、交
流電源７ｂから１ｋＷの電力をマグネトロンカソード５
ｂに供給してプラズマを発生させる。このプラズマによ
りＺｎＳｅは加熱され、約４７０℃になる。次いで、シ
ャッター１１ｂをあけると基板２ｂ上にＺｎＳｅ膜が形
成される。この方法によりＺｎＳｅ膜を形成した場合、
成膜速度は３１０ｎｍ／分と極めて速かった。
【００５７】（発明の実施の形態１０）図１３は本発明
の実施の形態で用いる装置の概略構成図である。真空槽
１ｃ内部上方には基板２ｃが載置されている。膜原料で
あるＡｌの板１４は加熱用電源１５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構成さ
れている。イオンガン１６は板１４に向けられており、
イオンを板１４に衝突させてスパッタし、スパッタされ
た粒子が基板２ｃに到達して薄膜を形成するように設置
されている。
の実施の形態で用いる装置の概略構成図である。真空槽
１ｃ内部上方には基板２ｃが載置されている。膜原料で
あるＡｌの板１４は加熱用電源１５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構成さ
れている。イオンガン１６は板１４に向けられており、
イオンを板１４に衝突させてスパッタし、スパッタされ
た粒子が基板２ｃに到達して薄膜を形成するように設置
されている。
【００５８】真空槽１ｃ内を排気した後、電源１５にて
Ａｌの板１４が５００℃となるように加熱する。続い
て、イオンガン１６から加速電圧１ｋＶで加速したＡｒ
イオンを照射すると、Ａｌがスパッタリングされる。こ
こで、シャッター１１ｃをあけると基板２ｃ上にＡｌ膜
が形成される。この方法によりＡｌ膜を形成した場合、
成膜速度は３００ｎｍ／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。
Ａｌの板１４が５００℃となるように加熱する。続い
て、イオンガン１６から加速電圧１ｋＶで加速したＡｒ
イオンを照射すると、Ａｌがスパッタリングされる。こ
こで、シャッター１１ｃをあけると基板２ｃ上にＡｌ膜
が形成される。この方法によりＡｌ膜を形成した場合、
成膜速度は３００ｎｍ／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。
【００５９】尚、成膜中に真空槽１ｃ内にガス導入口９
ｃから酸素や窒素等を流しておくと、Ａｌの酸化物や窒
化物等を基板２ｃ上に形成することができる。
ｃから酸素や窒素等を流しておくと、Ａｌの酸化物や窒
化物等を基板２ｃ上に形成することができる。
【００６０】
【発明の効果】請求項１〜６の効果は、固体状の膜原料
を予め加熱しておいてスパッタリングするので、加速さ
れたイオンのエネルギーの大部分が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る。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。
また、本発明では膜原料の温度を上昇させておくことで
熱振動により結合力の強い箇所と弱い箇所とができ、跳
び出す粒子の形態が分子となる。これにより、通常はス
パッタリングにより解離してしまう材料でも解離するこ
となく出発材料とほぼ同じ材質の膜を形成することがで
きる。この方法は、ＭｇＦ2 に代表されるフッ化物系の
光学膜をスパッタリング法により形成するとき特に有効
であり、光吸収のない低屈折率膜を容易に得ることがで
きる。
を予め加熱しておいてスパッタリングするので、加速さ
れたイオンのエネルギーの大部分が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る。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。
また、本発明では膜原料の温度を上昇させておくことで
熱振動により結合力の強い箇所と弱い箇所とができ、跳
び出す粒子の形態が分子となる。これにより、通常はス
パッタリングにより解離してしまう材料でも解離するこ
となく出発材料とほぼ同じ材質の膜を形成することがで
きる。この方法は、ＭｇＦ2 に代表されるフッ化物系の
光学膜をスパッタリング法により形成するとき特に有効
であり、光吸収のない低屈折率膜を容易に得ることがで
きる。
【図１】発明の実施の形態１で用いる装置の概略構成図
である。
である。
【図２】発明の実施の形態１を示すグラフである。
【図３】発明の実施の形態１を示すグラフである。
【図４】発明の実施の形態１を示すグラフである。
【図５】発明の実施の形態１を示すグラフである。
【図６】発明の実施の形態１を示すグラフである。
【図７】発明の実施の形態３〜５で用いる装置の概略構
成図である。
成図である。
【図８】発明の実施の形態３を示すグラフである。
【図９】発明の実施の形態４を示すグラフである。
【図１０】発明の実施の形態５を示すグラフである。
【図１１】発明の実施の形態７を示すグラフである。
【図１２】発明の実施の形態９で用いる装置の概略構成
図である。
図である。
【図１３】発明の実施の形態１０で用いる装置の概略構
成図である。
成図である。
１ 真空槽 ２ 基板 ３ 顆粒 ４ 皿 ５ マグネトロンカソード ６ マッチングボックス ７ 高周波電源 ８ 冷却水 ９，１０ ガス導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ３０Ｂ 25/06 Ｃ３０Ｂ 25/06 // Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｚ
Claims (6)
- 【請求項１】 膜原料の表面を加熱し、前記膜原料をイ
オンによりスパッタリングすることにより、前記膜原料
の少なくとも一部分を分子状態で跳びださせ、前記分子
状態の膜原料で基板上へ膜を形成することを特徴とする
薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 膜原料を載置した電極に交流を印加して
前記電極を負電位にするとともに、前記交流の電力によ
り膜原料上へプラズマを発生させ、前記プラズマにより
前記膜原料表面の温度を上昇させながら前記膜原料を正
イオンでスパッタリングすることにより、前記膜原料の
少なくとも一部を分子状態で跳びださせ、前記分子状態
の膜原料で基板上へ膜を形成することを特徴とする薄膜
の製造方法。 - 【請求項３】 粒径０．１〜１０ｍｍの顆粒を膜原料と
し、膜原料を載置した電極に交流を印加して前記電極を
負電位にするとともに、前記交流の電力により前記膜原
料上へプラズマを発生させ、前記プラズマにより前記膜
原料表面の温度を上昇させながら前記膜原料を正イオン
でスパッタリングすることにより、前記膜原料の少なく
とも一部を分子状態で跳びださせ、前記分子状態の膜原
料で基板上へ膜を形成することを特徴とする薄膜の製造
方法。 - 【請求項４】 粒径０．１〜１０ｍｍの顆粒を膜原料と
し、少なくとも酸素，窒素または水素のいずれか１つを
含むガスを導入しながら、高周波電力により前記膜原料
上へプラズマを発生させ、前記プラズマにより前記膜原
料表面の温度を上昇させるとともに、前記膜原料を正イ
オンでスパッタリングすることにより、前記膜原料の少
なくとも一部を分子状態で跳びださせ、前記分子状態の
膜原料で基板上へ膜を形成することを特徴とする薄膜の
製造方法。 - 【請求項５】 粒径０．１〜１０ｍｍの顆粒状のＭｇＦ
2 を膜原料とし、酸素または窒素のなかから選ばれた
１種以上のガスを導入しながら、高周波電力によりＭｇ
Ｆ2 上へプラズマを発生させ、前記プラズマにより前記
ＭｇＦ2 表面の温度を６５０℃〜１１００℃の間に保持
するとともに、前記ＭｇＦ2 を正イオンでスパッタリン
グすることにより、前記ＭｇＦ2 の少なくとも一部を分
子状態で跳びださせ、前記分子状態のＭｇＦ2 で基板上
へ膜を形成することを特徴とする薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５に記載する薄膜の製造方法
により製造したことを特徴とする薄膜。
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| JP18445495A JP3808917B2 (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 薄膜の製造方法及び薄膜 |
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| DE69633369T DE69633369T2 (de) | 1995-07-20 | 1996-07-12 | Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht, und eine durch das Verfahren hergestellte Dünnschicht |
| US08/683,195 US5958155A (en) | 1995-07-20 | 1996-07-18 | Process for producing thin film |
| US09/272,731 US6210542B1 (en) | 1995-07-20 | 1998-11-04 | Process for producing thin film, thin film and optical instrument including the same |
| US09/401,917 US6358440B1 (en) | 1995-07-20 | 1999-09-23 | Process for producing thin film, thin film and optical instrument including the same |
| US09/957,413 US6426022B1 (en) | 1995-07-20 | 2001-09-20 | Process for producing thin film, thin film and optical instrument including the same |
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|---|---|---|---|
| JP18445495A JP3808917B2 (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 薄膜の製造方法及び薄膜 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0931638A true JPH0931638A (ja) | 1997-02-04 |
| JP3808917B2 JP3808917B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=16153438
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18445495A Expired - Fee Related JP3808917B2 (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 薄膜の製造方法及び薄膜 |
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| DE (1) | DE69633369T2 (ja) |
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| KR100498278B1 (ko) * | 2001-09-20 | 2005-07-01 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 할로겐 화합물의 막형성 방법, 막형성 장치, 및불화마그네슘 막 |
| KR100654518B1 (ko) * | 2001-09-20 | 2006-12-05 | 신메이와 인더스트리즈,리미티드 | 광학계 |
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