JPH1036962A

JPH1036962A - 光学薄膜の製造装置および製造方法

Info

Publication number: JPH1036962A
Application number: JP8191269A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ikeda; 浩池田; Nobuaki Mitamura; 宣明三田村; Takeshi Kawamata; 健川俣; Norikazu Urata; 憲和浦田; Nobuyoshi Toyohara; 延好豊原; Tadashi Watanabe; 正渡邊; Toshiaki Oimizu; 利明生水
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタリングによって光学薄膜を形成させ
る際の成膜速度を向上させると共に、膜や基板へのダメ
ージを防止する。【解決手段】ターゲットである膜原料３ａを載置した
カソード５に高周波電源７から交流を印加して、この交
流の電力によりターゲット３Ａ上にプラズマを発生さ
せ、このプラズマによりターゲット３ａの温度を上昇さ
せながらターゲット３ａをスパッタリングすることによ
り、高速で基板２ａ上に光学薄膜を形成すると共に、タ
ーゲットの中心から見たターゲットの面積の５分の２の
面積の垂直方向にこの面積を投影した投影部の外に基板
２ａを配置することにより、荷電粒子である熱電子の入
射による膜や基板のダメージを防止し、光吸収の少ない
光学薄膜を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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装置及び方法に関
し、特に光学薄膜の物性や基板のダメージをコントロー
ル可能な光学薄膜の製造装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄膜を形成する場合においては、
手法の容易さや成膜速度の早さなどの点から、真空蒸着
法が多く用いられてきた。この真空蒸着法は、各種部品
等に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にも使用されている。一方、
近年になり、光学薄膜やその他の薄膜においても、自動
化・省力化・大面積基板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。

【０００３】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、その他の膜の場合に
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。この成膜速度が遅いという原因は、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跳びださせる必要があ
り、加速されたイオンのエネルギーの一部は原子間結合
を切ることに費やされてしまうため、スパッタ収率が低
くなるからである。

【０００４】また、光学薄膜として代表的な低屈折率物
であるＭｇＦ₂（フッ化マグネシウム）をスパッタリン
グ法により成膜すると、部品上に成膜される以前（プラ
ズマ中）にＭｇとＦに解離してしまい、一度解離したＦ
が再結合しにくいものであるから、よって薄膜中で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。

【０００５】光学薄膜にスパッタリング法を適用した例
としては、特開平４−２２３４０１号公報記載の例があ
る。この公報では、スパッタリング法で形成されたＭｇ
Ｆ₂の薄膜が前述の如く可視光の吸収を生じてしまうこ
と、及び板状のＭｇＦ₂（６ｉｎｃｈ）上にＳｉウェハ
（３ｉｎｃｈ）を載置したもの或いはＭｇＦ₂にＳｉの
細片を添加したものをターゲットとしてスパッタリング
することにより光吸収のほとんどない低屈折のＭｇＳｉ
ＯＦ膜を形成することができる等が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開平４
−２２３４０１号公報記載の技術においては、例えば、
工業的に使用される５００Ｗ（ワット）を６ｉｎｃｈの
ＭｇＦ₂に対して供給する場合のように、２．８Ｗ／ｃ
ｍ²の高周波電力を投入しても、成膜速度は最高で１０
ｎｍ／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ものであった。したが
ってこの成膜速度では、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。

【０００７】本発明者の追実験によれば、上記従来例に
従い板状の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してみても、可視域で
光吸収が０．５％以上であり、また屈折率が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。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、光吸
収が少なく且つ屈折率が１．４以下の光学薄膜をスパッ
タリング法により高速で形成できる装置及び方法を提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１項記載の発明の
製造装置は、交流を印加することで負電位とされるカソ
ードと、膜原料として粒径１０ｍｍ以下の顆粒状のＭｇ
Ｆ₂の多数個を用い、前記カソード上に載置されたとき
のターゲット表面がほぼ円形である前記膜原料により構
成されるターゲットと、前記ターゲットに対向する位置
で且つ前記ターゲットの直径の５分の２の直径をもち、
中心軸が前記ターゲットと一致するような円形の平面
の、垂直方向にこの平面を投影した投影部の外に配置さ
れる基板と、前記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膜原料表面の温度を上昇さ
せながら、前記ターゲットを正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を分子
状態で跳びださせ、この分子状態の膜原料を前記基板に
到達せしめて前記基板上に光学薄膜を形成するため前記
交流を供給する交流電源手段と、を有することを特徴と
する。

【０００９】請求項２項記載の発明の製造装置は、交流
を印加することで負電位とされるカソードと、膜原料と
して粒径１０ｍｍ以下の顆粒状のＭｇＦ₂の多数個を用
い、前記カソード上に載置されたときのターゲット表面
がほぼ長方形である前記膜原料により構成されるターゲ
ットと、前記ターゲットに対向する位置で且つ前記ター
ゲットの短手方向の５分の２の幅と長手方向の幅の大き
さを持ち、短手方向の中心が前記ターゲットの短手方向
の中心を通り、かつ長手方向の端部が前記ターゲットの
長手方向の端部と一致するような長方形の平面の、垂直
方向にこの平面を投影した投影部の外に配置される基板
と、前記ターゲット上にプラズマを発生せしめ、前記プ
ラズマにより前記膜原料表面の温度を上昇させながら、
前記ターゲットを正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を分子状態で跳び
ださせ、この分子状態の膜原料を前記基板に到達せしめ
て前記基板上に光学薄膜を形成するため前記交流を供給
する交流電源手段と、を有することを特徴とする。

【００１０】請求項３項記載の発明の方法は請求項１項
もしくは請求項２項記載の光学薄膜の製造装置を用い
て、ＭｇＦ₂薄膜を製造することを特徴とする。以下に
本発明の作用を説明する。本発明では粒径１０ｍｍ以下
の顆粒状のＭｇＦ₂を膜原料として用い、この膜原料で
ターゲットを構成する。

【００１１】ターゲットとなる膜原料を顆粒状としたの
は、顆粒状であるため熱伝導が悪いことや、多量に存在
するエッジ部に電場・磁場が集中するため容易に加熱す
ることができるからである。粒径を１０ｍｍ以下とした
のは、粒径が大きすぎると断熱効果が減り、またエッジ
部が少なくなり前記電場・磁場の集中による効果が小さ
くなるからである。また、あまり小さすぎると、顆粒は
スパッタリングの行われる真空槽内で舞い上がりパーテ
ィクルとなるため、０．１ｍｍ以上がよく、望ましくは
は０．５ｍｍ以上がよい。この範囲であれば、顆粒の大
きさ、形状は必ずしも均一でなくてもよい。

【００１２】従って、ターゲットを容易に加熱できるの
で、ターゲットである膜原料の温度を上昇させておくこ
とができ、そして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り、その結果、従来法と比較し
て成膜速度が著しく速くなる。

【００１３】ターゲットを加熱する方法として、ターゲ
ットを構成する膜原料を載置したカソードに交流電源よ
り交流を印加することでカソード上にプラズマが発生し
て負電位となり、このプラズマによりターゲットを加熱
する方法を採用している。ここでいう交流とは、１３．
５６ＭＨｚの高周波や１０ＫＨｚ程度の中周波をも含む
ものである。

【００１４】また、本発明では膜原料として顆粒状のＭ
ｇＦ₂を使用しているため、スパッタリング中の膜原料
の温度を、例えば、およそ５００〜１０００℃程度に上
昇させておくことができ、これによって熱振動により結
合力の強い箇所と弱い箇所ができてスパッタリングによ
って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、単分子のみでなくクラスター状に集
合体をなす多分子をも含む。膜材料から構成されるター
ゲットから跳びだす粒子の形態は、熱による蒸発分子と
ほぼ同じになると考えてよい。

【００１５】このように、膜原料が分子の形態で跳びだ
すので、ＭｇＦ₂のＦが解離することが少なく、従って
形成されるＭｇＦ₂の薄膜は光吸収が小さい屈折率が
１．４以下の光学薄膜に適したものとなる。特に請求項
１及び請求項３では、表面がほぼ円形をなすターゲット
に対向する基板の配置位置を、ターゲットの直径の５分
の２の直径を持ち、中心軸が該ターゲットのと一致する
ような円形の平面の、垂直方向にこの平面を投影した投
影部の外にしているので、ターゲットの直径の５分の２
未満の限定された領域で発生してターゲットの垂直方向
に沿って流れ、基板やあるいは既に成膜された薄膜に入
射してこの薄膜に可視光での光吸収を生じさせるような
荷電粒子である熱電子の入射を阻止でき、よって、熱電
子による基板や薄膜のダメージが防止され、その結果、
可視光での光吸収が０．５％未満と少なくなる良好な光
学特性を持つＭｇＦ₂光学薄膜が製造される。

【００１６】また、請求項２及び請求項３でのターゲッ
トと基板との関係は、表面がほぼ長方形をなすターゲッ
トに対向する基板の配置位置を、ターゲットの短手方向
の５分の２の幅と長手方向の幅の大きさをもち、短手方
向の中心が前記ターゲットの短手方向の中心を通り、か
つ長手方向の端部が前記ターゲットの長手方向の端部と
一致するような長方形の平面の、垂直方向にこの平面を
投影した投影部の外にしているので、ターゲットの短手
方向の５分の２未満の限定された領域で発生してターゲ
ットの垂直方向に沿って流れ、基板やあるいは既に成膜
された薄膜に入射してこの薄膜に可視光での光吸収を生
じさせるような荷電粒子である熱電子の入射を阻止で
き、よって、熱電子による基板や薄膜のダメージが防止
され、その結果、可視光での光吸収が０．５％未満と少
なくなる良好な光学特性を持つＭｇＦ₂光学薄膜が製造
される。

【００１７】このように、請求項１または請求項２に係
る装置を使用して製造されたＭｇＦ ₂光学薄膜は、化学
量論比に近く、従って可視域で光吸収がほとんどなく常
に０．５％未満であり、その屈折率は常に１．４以下と
十分に低くて単層でも十分な反射防止効果を有する。こ
のためレンズやプリズム、光ファイバー、眼鏡、サング
ラス、ゴーグル等の光学部品やその機器類、ブラウン管
や液晶等の表示素子、各種窓材、スクリーン等への反射
防止膜として使用できる。

【００１８】また、高屈折率膜と組み合わせた多層構造
とすることにより、より高性能な反射防止膜やその他ハ
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。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１は実施の形態１で用いる製造装置
を示す。１は真空槽であり、この真空槽１内の上方には
円盤形状の基板２ａが回転可能に設置されている。ター
ゲット３ａは膜原料である粒径０．５ｍｍ〜２ｍｍのＭ
ｇＦ₂顆粒で構成され、直径が１００ｍｍの円形となる
よう石英製の皿４ａに入れて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。高周波電源７はカソード５に交流を供給する交流
電源となるものであり、カソード５は負電位とされて、
ターゲット３ａが正イオンによるスパッタリングを可能
な状態とされる。また、カソード５の温度を一定に保つ
ためにカソード５の下面には水温を２５±０．５℃に制
御した冷却水８（冷却用管路は不図示）を流している。
真空槽１の側面にはガス導入口９が設けられ、カソード
５と基板２ａの間にはシャッター１０が設けられてい
る。

【００２０】上記の如くターゲット形状は直径１００ｍ
ｍの円形であり、基板の形状は直径１００ｍｍの円盤状
である。また基板面とターゲット面との距離は７５ｍｍ
であり、基板２ａの中心軸とターゲット３ａの中心軸と
の距離は７５ｍｍとなるよう配置されている。ここで、
ターゲットの直径の５分の２の直径を持ち、中心軸が該
ターゲットと一致するような円形の平面の、垂直方向に
この平面を投影した投影部の外に基板２ａを配置するた
めには、｛（基板２ａとターゲット３ａの中心軸間距離
Ｘ₁）−（基板半径Ｙ₁＋ターゲットの半径Ｙ₂の５分
の２）｝＞０となる必要がある。上記数字を代入して計
算すると、｛７５−（５０＋５０×２／５｝＝５とな
り、上記条件を満たし、熱電子の影響を受けない領域に
基板２ａが設置されていることが判る。

【００２１】次に、上記装置を用いて光学薄膜を製造す
る方法を説明する。材質がＢＫ７からなる光学ガラスで
ある基板２ａをセットし、７×１０^-5Ｐａまで真空槽１
内を排気する。その後、Ｎ₂ガスをガス導入口９から１
Ｐａまで導入する。高周波電源７からマッチングボック
ス６を介して５００Ｗの電力をマグネトロンカソード５
に供給し、ターゲット３ａ上にプラズマを発生させる。
ターゲット３ａであるＭｇＦ₂顆粒はこのプラズマによ
り加熱され、カソード５下面の冷却水８による冷却能と
つりあった温度に保持されるとともに、スパッタリング
される。ここで基板２ａを回転させ、シャッター１１を
開けると、基板２ａ上にＭｇＦ₂膜が形成される。光学
的膜厚が１３０ｎｍとなるタイミングでシャッター１１
を閉じた。次いで、本発明の実施の形態の製造装置に
より製造された光学薄膜の評価を行った。成膜された膜
に粘着性テープ（商品名「セロハンテープ」）を貼り付
けた後、９０°方向に強く引き剥す密着性試験を実施し
たが、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２０往復強く
こすった後、膜表面を肉眼で観察するいわゆる耐擦傷性
試験を実施したところ、膜の損傷は確認されなかった。
続いて、光学的膜厚が１３０ｎｍの場合の波長４００ｎ
ｍでの光吸収率を測定したところ、０．１％と十分小さ
く光吸収に関する問題はなかった。また、可視域での屈
折率を測定したところ、１．３８であって十分低い屈折
率であり、反射防止膜等の用途に適切に対応できる値と
なっている。なお、本実施の形態１では、ＭｇＦ₂顆
粒からなるターゲット３ａは、直径１００ｍｍの皿４ａ
に入れて円形にしているが、これに限定されるものでは
なく、例えば、直径が２００ｍｍ程度の大きな皿の中に
内径が１００ｍｍとなるように薄片で作ったリングを配
設し、このリング内に前記ＮｇＦ₂顆粒を入れても良
く、この際にリングの作成上の変形が少なからずあって
もよいものである。

【００２２】（実施の形態２〜５）実施の形態１の光学
薄膜製造装置と同様な構成を持ち、表１に示すように、
ターゲット形状、基板形状、基板面とターゲット面の距
離、そして基板中心軸とターゲット中心軸の距離がそれ
ぞれ異なる成膜装置を用い、表２に示す基板材質及び成
膜条件で成膜を行った。いずれもターゲットの面積を垂
直方向に投影したその投影部の中心から見た５分の２の
面積の外に基板を配置した場合である。

【００２３】次いで、実施の形態１と同様に膜の評価を
行ったところ、表２に示すように波長４００ｎｍでの光
吸収率は０．０％から０．４％の範囲の値であり、多少
差があるものの、いずれも０．５％未満であって光吸収
による実用上の問題はなく、密着性試験や耐擦傷試験に
おいても問題がなかった。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】（比較例１〜３）実施の形態１の光学薄膜
製造装置と同様な構成を持ち、表１に示すように、ター
ゲト形状、基板形状、基板面とターゲット面の距離、そ
して基板中心軸とターゲット中心軸の距離がそれぞれ異
なる成膜装置を用い、表２に示す基板材質及び成膜条件
で成膜を行った。但し、実施の形態１〜５と異なり、い
ずれもターゲットの面積を垂直方向に投影したその投影
部の中心から見た５分の２の面積の内側に基板を配置し
た場合である。

【００２７】次いで、実施の形態１と同様に膜の評価を
行ったところ、表２に示すように波長４００ｎｍでの光
吸収率はいずれも０．５％以上となり、光学薄膜の特性
としては不十分な結果になった。（実施の形態６）図２は本実施の形態で用いる成膜装置
を示す。同図はほぼ長方形の形状を持つターゲットを短
辺方向から見た断面図であり、図１と同一の要素は同一
の符号を付して対応させてある。１は真空槽であり、こ
の真空槽１内の上方には材質がＢＫ７よりなる５００ｍ
ｍ×５００ｍｍの基板２ｂがターゲット３ｂの上方を横
切るように等速移動可能に設置されている。ターゲット
３ｂは膜原料である粒径０．５〜２ｍｍのＭｇＦ₂顆粒
で構成され、面積が６００×２００ｍｍの長方形となる
ように石英製の皿４ｂに入れて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。また、カソード５の温度を一定に保つためにカ
ソード５の下面には水温を２５±０．５℃に制御した冷
却水８（冷却用管路は不図示）を流している。真空槽１
の側面にはガス導入口９が設けられている。

【００２８】基板面とターゲット面の距離は１００ｍｍ
であり、また、ターゲット３ｂの中心軸面（ターゲット
の短手方向の中心を通り、かつターゲットに垂直な面を
いう）に対しての距離が５０ｍｍ以下及び１５０ｍｍ以
上となる領域では基板がプラズマにさらされず、成膜さ
れないようにシールド１１ａが設けられている。ここ
で、熱電子により基板や薄膜がダメージを受けることな
く、かつ膜厚分布が良好となる条件として、ターゲット
３ｂの短手方向の５分の２の幅と、ターゲット３ｂの長
手方向と同じ幅を持ち、短手方向の中心がターゲット３
ｂの短手方向の中心を通り、かつ長手方向の端部がター
ゲット３ｂの端部と一致するような長方形の、垂直方向
にこの平面を投影した投影部の外に基板２ｂが配置され
ていることが必要となる。即ち、短手方向については、
ターゲット３ｂの中心軸面と基板２ｂの水平方向の距離
がターゲット３ｂの短手方向の幅の５分の２の半分以上
の寸法になる必要がある。ターゲット３ｂの短手方向の
幅は上記の如く２００ｍｍであるので、その幅の５分の
２の半分は４０ｍｍとなる。本実施の形態においては上
記の如くターゲット３ｂの中心軸面から５０ｍｍ以下の
領域はシールド１１ａによってシールドされているの
で、上記条件を満たしている。

【００２９】また、シールド１１ａの長手方向について
は、図示されていないが、前記ターゲット３ｂの投影部
の端部より外側がシールドされるように、シールド１１
ａの寸法が決められている。従って、長手方向について
も上記条件を満たしている。次いで、上記装置を用いて
ＭｇＦ₂膜を成膜する方法を説明する。実施の形態１と
同様に真空槽１を排気した後、Ｏ₂ガスをガス導入口９
から２Ｐａの圧力になるように導入する。高周波電源７
からマッチングボックス６を介して５００Ｗの電力を供
給することにより、ターゲット３ｂがスパッタリングさ
れる。続いて図２に示すように、基板２ｂをターゲット
３ｂ上を横切るように等速移動させることにより、Ｍｇ
Ｆ₂膜を成膜する。前記移動速度は基板２ｂがターゲッ
ト３ｂ上を１回横切ると光学的膜厚で１３０ｎｍの膜が
成膜されるように、その速度が調整されている。このよ
うな条件で膜厚が１３０ｎｍとなるようにＭｇＦ₂膜の
成膜をおこなった。

【００３０】実施の形態１と同様な方法で膜の評価を行
ったところ、波長４００ｎｍにおける光吸収率が０．０
％と良好であり、またそれ以外の評価についても実施の
形態１と同様な結果が得られた。なお、本実施の形態６
では、ＭｇＦ₂顆粒からなるターゲット３ｂは、面積６
００×２００ｍｍの皿４ｂに入れて長方形にしている
が、これに限定されるものではなく、例えば、更に面積
の大きな皿の中に内側寸法が６００ｍｍ×２００ｍｍの
長方形となるように薄片で作ったリングを配設し、この
リング内に前記ＮｇＦ₂顆粒を入れても良く、この際に
リングの作成上の変形が少なからずあってもよいもので
あって、ほぼ長方形という範疇に含まれる。

【００３１】なお、ターゲットの表面がほぼ長方形であ
る場合、ターゲットの短手方向の中心と基板の中心とが
一致するようにターゲットの直上に基板が配置されてい
ると、基板上における短手方向の端部すなわち短辺側の
外周部では、成膜速度の位置による依存性すなわち膜厚
分布が大きくなって均一な膜質が得難いことを知見し
た。しかしながら本実施の形態のように、ターゲットと
基板との位置をズラしている即ちターゲットの中心での
短手方向の５分の２の幅の領域の外に基板を配設した結
果、基板上における膜厚分布を良くする事ができる。

【００３２】（実施の形態７）図３は本実施の形態で用
いる成膜装置を示す。同図はほぼ長方形の形状を持つタ
ーゲットを短辺方向から見た断面図であり、図１と同一
の要素は同一の符号を付して対応させてある。１は真空
槽であり、この真空槽１内の上方には材質がジエチレン
グリコールビスアリルカーボネート樹脂（商品名「ＣＰ
３９」）よりなる円盤形状で直径７０ｍｍの基板２ｃが
２個設置され、それぞれの中心軸を中心に回転可能とな
っている。

【００３３】ターゲット３ｂは膜原料である粒径０．５
ｍｍ〜２ｍｍのＭｇＦ₂顆粒で構成され、面積が６００
×２００ｍｍの長方形となるよう石英製の皿４ｃに入れ
て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。高周波電源７はカソ
ード５に交流を供給する交流電源となるものである。ま
た、カソード５の温度を一定に保つためにカソード５の
下面には水温を２５±０．５℃に制御した冷却水８（冷
却用管路は不図示）を流している。真空槽１の側面には
ガス導入口９が設けられている。

【００３４】各基板面とターゲット面との垂直方向の距
離は１００ｍｍであり、また、ターゲット３ｃの中心軸
面と各基板２ｃのそれぞれの基板中心軸との水平方向の
距離はいずれも８５ｍｍである。ここで、熱電子により
基板や薄膜がダメージを受けることなく、かつ膜厚分布
が良好となる条件として、ターゲット３ｃの短手方向の
５分の２の幅と、ターゲット３ｃの長手方向と同じ幅を
持ち、短手方向の中心がターゲット３ｃの短手方向の中
心を通り、かつ長手方向の端部がターゲット３ｃの端部
と一致するような長方形の、垂直方向にこの平面を投影
した投影部の外に基板２ｃが配置されていることが必要
となる。即ち、短手方向については、ターゲット３ｃの
中心軸面と基板２ｃの水平方向の距離がターゲット３ｃ
の短手方向の幅の５分の２の半分以上の寸法になる必要
がある。ターゲット３ｃの短手方向の幅は上記の如く２
００ｍｍであるので、その幅の５分の２の半分は４０ｍ
ｍとなる。上記中心軸間距離８５ｍｍから基板２ｃの半
径３５ｍｍを差し引くと５０ｍｍとなり、上記条件を満
たしている。

【００３５】次いで、上記装置を用いてＭｇＦ₂膜を成
膜する方法を説明する。実施の形態１と同様に真空槽１
を排気した後、Ｏ₂ガスをガス導入口９から２Ｐａの圧
力になるように導入する。高周波電源７からマッチング
ボックス６を介して５００Ｗの電力を投入することによ
り、ターゲット３ｃがスパッタリングされ、各基板２ｃ
上に成膜を行う。各基板２ｃ上の膜厚が光学的膜厚で１
３０ｎｍとなった時点で電力を切り、ＭｇＦ₂膜を成膜
した。

【００３６】実施の形態１と同様な方法で膜の評価を行
ったところ、波長４００ｎｍにおける光吸収率が０．０
％と良好であり、またそれ以外の評価についても実施の
形態１と同様な結果が得られた。（比較例４）本比較例で用いる成膜装置を図４に示す。
図４はほぼ長方形の形状を持つターゲットを短辺方向か
ら見た断面図である。

【００３７】本比較例では、実施の形態６において図２
に示すシールド１１ａのうち、ターゲット３ｂの中心軸
面に対しての距離が５０ｍｍ以下の部分のみを取り除い
たシールド１１ｂに代えた。それ以外は実施の形態６と
同じ装置で、同じ方法によりＭｇＦ₂膜を基板２ｂ上に
成膜した。実施の形態１と同様の方法で膜の評価を行っ
たところ、光吸収率が０．６％となり、０．５％を超え
て、光学薄膜としては不十分な特性となった。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱電子の影響による基板や薄膜のダメージを防ぐことが
できるので、光吸収の少ない良好な光学特性を持つＭｇ
Ｆ₂光学薄膜を製造することが可能となる。また、顆粒
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。

【００３９】更に、基板をターゲットに対して適正な位
置に配置しているので、膜質が均質なＭｇＦ₂膜を製造
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の成膜装置の断面図である。

【図２】実施の形態６の成膜装置の断面図である。

【図３】実施の形態７の成膜装置の断面図である。

【図４】比較例４の成膜装置の断面図である。

【符号の説明】

２ａ基板２ｂ基板２ｃ基板３ａターゲット３ｂターゲット３ｃターゲット５マグネトロンカソード７高周波電源１１ａシールド１１ｂシールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者渡邊正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

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流を印加することで負電位とされるカ
ソードと、膜原料として粒径１０ｍｍ以下の顆粒状のＭｇＦ₂の多
数個を用い、前記カソード上に載置されたときのターゲ
ット表面がほぼ円形である前記膜原料により構成される
ターゲットと、前記ターゲットに対向する位置で、且つ前記ターゲット
の直径の５分の２の直径をもち、中心軸が前記ターゲッ
トと一致するような円形の平面の、垂直方向にこの平面
を投影した投影部の外に配置される基板と、前記ターゲット上にプラズマを発生せしめ、前記プラズ
マにより前記膜原料表面の温度を上昇させながら、前記
ターゲットを正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を分子状態で跳びださ
せ、この分子状態の膜原料を前記基板に到達せしめて前
記基板上に光学薄膜を形成するため前記交流を供給する
交流電源手段と、を有することを特徴とする光学薄膜の製造装置。
【請求項２】交流を印加することで負電位とされるカ
ソードと、膜原料として粒径１０ｍｍ以下の顆粒状のＭｇＦ₂の多
数個を用い、前記カソード上に載置されたときのターゲ
ット表面がほぼ長方形である前記膜原料により構成され
るターゲットと、前記ターゲットに対向する位置で、且つ前記ターゲット
の短手方向の５分の２の幅と長手方向の幅の大きさを持
ち、短手方向の中心が前記ターゲットの短手方向の中心
を通り、かつ長手方向の端部が前記ターゲットの長手方
向の端部と一致するような長方形の平面の、垂直方向に
この平面を投影した投影部の外に配置される基板と、前記ターゲット上にプラズマを発生せしめ、前記プラズ
マにより前記膜原料表面の温度を上昇させながら、前記
ターゲットを正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を分子状態で跳びださ
せ、この分子状態の膜原料を前記基板に到達せしめて前
記基板上に光学薄膜を形成するため前記交流を供給する
交流電源手段と、を有することを特徴とする光学薄膜の製造装置。
【請求項３】請求項１項もしくは請求項２項に記載の
光学薄膜製造装置により、ＭｇＦ₂薄膜を製造すること
を特徴とする光学薄膜の製造方法。