WO2017104443A1 - サファイア基板の製造方法及びサファイア基板 - Google Patents

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    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a sapphire substrate and a sapphire substrate, and more specifically, has a low refractive index region having a lower refractive index than the sapphire substrate on the outer surface side of the sapphire substrate and has an antireflection function for visible light.
  • the present invention relates to a sapphire substrate manufacturing method and a sapphire substrate.
  • sapphire substrates that are colorless and transparent and have relatively high hardness and strength are used for so-called cover glasses for devices such as watches and mobile phones (smartphones). Then, in order to enhance the visibility of the user to the display of the device, an antireflection film is laminated on the outer surface of the sapphire substrate so as to have an antireflection function for visible light (light having a wavelength in the range of 400 to 800 nm). It has been known.
  • a method of manufacturing a sapphire substrate provided with such an antireflection film is known, for example, from Patent Document 1.
  • a first silicon nitride layer, a first silicon oxide layer, a second silicon nitride layer, and a second silicon oxide layer as the outermost layer are sequentially laminated on the surface of the sapphire substrate to form an antireflection film.
  • each layer is formed by a reactive sputtering method.
  • a silicon target and a sapphire substrate are placed in a vacuum chamber of a sputtering apparatus, and nitrogen gas or oxygen gas is appropriately introduced together with a discharge gas such as argon in a vacuum atmosphere, and power is supplied to the target.
  • a discharge gas such as argon
  • Each layer is formed by reactive sputtering by forming plasma in the vacuum chamber and sputtering a silicon target with ions of the discharge gas in the plasma.
  • the antireflection film is formed as in the above-described conventional example, it takes time to sequentially form each layer having a predetermined film thickness, and the manufacturing cost increases because a target as a consumable is used. There is a problem.
  • the method for producing a sapphire substrate of the present invention having a low refractive index region having a lower refractive index than the sapphire substrate and having an antireflection function for visible light on the outer surface side of the sapphire substrate, Nitrogen-containing gas is introduced into the plasma generation chamber facing the outer surface of the sapphire substrate, plasma is generated, nitrogen ions ionized in the plasma are accelerated and injected from the outer surface side of the sapphire substrate, and the outer surface of the sapphire substrate And a step of forming a low refractive index region over a predetermined thickness.
  • the refractive index of the low refractive index region can be surely made smaller than the refractive index of the sapphire substrate.
  • the dose is less than 1E16 ions / cm 2
  • the refractive index of the low refractive index region cannot be lowered (for example, n ⁇ 1.8) to the extent that the antireflection function can be provided.
  • the ion implantation time becomes too long, which is not practical.
  • the present invention it is preferable to change the implantation energy of nitrogen ions within a range of 60 keV or less in the step of implanting nitrogen ions. According to this, it is possible to change the specific wavelength region in which the reflectance is desired to be lowered according to the use of the sapphire substrate, which is advantageous. In this case, when the implantation energy is larger than 60 keV, the low refractive index region becomes deep, and there is a problem that the high refractive index region exists on the surface side and the reflectance does not decrease (a good antireflection function cannot be imparted). .
  • the sapphire substrate of the present invention having a low refractive index region having a lower refractive index than the sapphire substrate and having an antireflection function for visible light is provided on the outer surface side of the sapphire substrate. It has a low refractive index region in which nitrogen ions having a predetermined thickness are implanted from the outer surface of the substrate.
  • the dose of nitrogen ions implanted into the low refractive index region is preferably in the range of 1E16 ions / cm 2 to 1E17 ions / cm 2 . According to this, the refractive index of the low refractive index region can be surely made smaller than the refractive index of the sapphire substrate.
  • the schematic diagram of the ion implantation apparatus which can be used for the manufacturing method of the sapphire substrate of this invention.
  • the fragmentary sectional view of the sapphire substrate obtained by carrying out the present invention.
  • IM is an ion implantation apparatus that can be used in the method for manufacturing the sapphire substrate Sw of the present embodiment.
  • the ion implantation apparatus IM defines the plasma generation chamber 11a.
  • a vacuum chamber 1 is provided in which a chamber 11 and a lower chamber 12 defining a plasma processing chamber 12a are connected in a vertical direction via an annular insulator 13.
  • An exhaust pipe 21 from the vacuum pump 2 is connected to the lower chamber 12 so that the vacuum chamber 1 can be evacuated to a predetermined pressure.
  • a quartz window 12b for high frequency introduction is provided on the ceiling wall of the upper chamber 11, and an antenna coil 5 for high frequency introduction connected to a high frequency power supply E1 having a known structure is provided above the quartz window 12b.
  • the quartz window 12b is connected to a gas introduction pipe 3 leading to a gas source 31 containing nitrogen gas as a nitrogen-containing gas, and nitrogen gas is supplied at a predetermined flow rate by a mass flow controller 32 interposed in the gas introduction pipe 3. It can be introduced into the plasma generation chamber 11a. Then, after the vacuum chamber 1 is evacuated to a predetermined pressure, the mass flow controller 32 is controlled to introduce nitrogen gas into the plasma generation chamber 11a, and predetermined high frequency power is supplied to the coil 5 from the high frequency power supply E1.
  • the plasma P can be generated in the plasma generation chamber 11a by ICP discharge.
  • the plasma density can be changed by appropriately controlling the amount of nitrogen gas introduced and the input high frequency power, and the dose to the sapphire substrate Sw can be controlled.
  • a grounded stage 4 for holding the sapphire substrate Sw so that one outer surface of the sapphire substrate Sw faces the plasma generation chamber 11a.
  • the communicating portion 14 formed by the lower end opening of the upper chamber 11 and the upper end opening of the lower chamber 12 has a predetermined interval below the ion extraction electrode 6 formed of a mesh member and the ion extraction electrode 6.
  • a mesh-like acceleration electrode 7 is provided, and the ion extraction electrode 6 and the acceleration electrode 7 are connected to an extraction / acceleration DC power source E2 having a known structure. Then, by controlling the DC power supply E2, it is possible to appropriately control the implantation energy of nitrogen ions into the sapphire substrate Sw.
  • a method for manufacturing a sapphire substrate Sw having an antireflection function by injecting nitrogen ions from one side of the sapphire substrate W using the above-described ion implantation apparatus IM using a nitrogen-containing gas as a nitrogen gas will be specifically described.
  • the vacuum chamber 1 is evacuated by the vacuum pump 2 with the sapphire substrate Sw placed on the stage 4 in the plasma processing chamber 12a.
  • the mass flow controller 32 is controlled to introduce nitrogen gas into the plasma generation chamber 11a.
  • the gas flow rate of nitrogen gas is controlled to a flow rate in the range of 1 to 50 sccm.
  • a high frequency power of 0.1 kW or more is supplied from the high frequency power source E1 to the coil 5, and plasma P is generated in the plasma generation chamber 12a by ICP discharge.
  • the DC power source E2 applies a voltage in the range of 0.2 kV to 3 kV between the upper chamber 11 and the ion extraction electrode 6, and a voltage in the range of 60 kV or less between the upper chamber 11 and the acceleration electrode 7, respectively.
  • nitrogen molecular ions ionized mainly by the plasma P are extracted toward the plasma processing chamber 12a, accelerated, and injected into the sapphire substrate Sw with a predetermined implantation energy.
  • the dose of nitrogen molecular ions is set in the range of 1E16 ions / cm 2 to 1E17 ions / cm 2 .
  • the refractive index of the low refractive index region Swe cannot be lowered (for example, n ⁇ 1.8) to the extent that the antireflection function can be provided.
  • the implantation energy of nitrogen molecular ions is set within a range of 60 keV or less.
  • the implantation energy is higher than 60 keV, the low refractive index region becomes deep, and there is a problem that the high refractive index region exists on the surface side and the reflectance does not decrease (a good antireflection function cannot be imparted).
  • visible light light having a wavelength in the range of 400 to 800 nm
  • the low refractive index region Swe having a predetermined thickness d (for example, 20 nm ⁇ d ⁇ 150 nm) from the outer surface, which has a lower refractive index (n 1.3 to 1.7), is on the outer surface side of the sapphire substrate Sw. Formed.
  • the reflectance for visible light having a specific wavelength in the range of 400 nm to 800 nm incident from the outer surface of the sapphire substrate Sw is smaller than the reflectance (about 8%) of the sapphire substrate.
  • An antireflection function can be imparted to the substrate Sw.
  • the following experiment was conducted using the ion implantation apparatus IM shown in FIG.
  • a sapphire substrate Sw having a diameter of 50.8 mm and a thickness of 0.4 mm is used.
  • the pressure in the plasma generation chamber 12a is in the order of 10 ⁇ 2 Pa
  • the gas flow rate of nitrogen gas is 10 sccm
  • the mass flow controller 32, the high frequency power supply E1, and the direct current power supply E2 were controlled so that the energy was 30 keV and the dose amount was 1E17 ions / cm 2 (at this time, the voltage between the upper chamber 11 and the ion extraction electrode 6 was 2 kV).
  • the voltage between the upper chamber 11 and the acceleration electrode 7 is 30 kV). Then, when the reflectance on one surface of the sapphire substrate W into which nitrogen molecular ions were implanted was measured using a spectroscope (not shown), the reflectance for light having a wavelength in the range of 400 nm to 500 nm could be reduced to 1% or less, and 500 nm It was confirmed that the reflectance with respect to light having a wavelength in the range of ⁇ 800 nm could be 5% or less, and that the antireflection function could be imparted to the sapphire substrate Sw.
  • FIG. 3 is a graph showing the reflectance with respect to the wavelength at that time. According to this, it was confirmed that if the implantation energy is changed, a specific wavelength region where the reflectance is desired to be reduced can be changed according to the application of the sapphire substrate Sw.
  • FIG. 4 is a graph showing a change in refractive index with respect to the dose amount at that time. According to this, it was confirmed that when the dose amount is less than 5E15 ions / cm 2 , the refractive index of the low refractive index region cannot be lowered to the extent that an antireflection function can be provided.
  • the ion implantation apparatus IM is an example of an apparatus that can be used in a method for manufacturing the sapphire substrate Sw.
  • the plasma generation method is not limited to that using ICP discharge, and mass separation is performed.
  • an ion implantation apparatus that implants only nitrogen gas ions into the sapphire substrate may be used.
  • nitrogen gas as nitrogen-containing gas was demonstrated to the example, it is not limited to this, If it can inject
  • IM ion implantation apparatus
  • P plasma
  • Sw sapphire substrate
  • Swe low refractive index region
  • 11a plasma generation chamber

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Abstract

反射防止機能を持つサファイア基板を低コストで生産性よく製造することができるサファイア基板の製造方法を提供する。　サファイア基板Ｓｗの外表面側に、当該サファイア基板より屈折率の低い低屈折率領域を有して可視光に対する反射防止機能を持つ本発明のサファイア基板の製造方法は、サファイア基板の外表面に臨むプラズマ発生室１１ａに窒素含有ガスを導入し、プラズマＰを発生させ、プラズマ中で電離した窒素イオンを加速してサファイア基板の外表面側から注入し、当該サファイア基板の外表面から所定厚さに亘る低屈折率領域Ｓｗｅを形成する工程を含む。

Description

サファイア基板の製造方法及びサファイア基板
　本発明は、サファイア基板の製造方法及びサファイア基板に関し、より詳しくは、サファイア基板の外表面側に、当該サファイア基板より屈折率の低い低屈折率領域を有して可視光に対する反射防止機能を持つサファイア基板の製造方法及びサファイア基板に関する。
　近年、時計や携帯電話（スマートフォン）などの機器用の所謂カバーガラスに、無色透明で比較的高い硬度と強度を持つサファイア基板が用いられている。そして、機器の表示に対する利用者の視認性を高めるために、可視光（波長が４００～８００ｎｍの範囲の光）に対する反射防止機能を持つようにサファイア基板の外表面に反射防止膜を積層することが知られている。
　このような反射防止膜を備えたサファイア基板の製造方法は例えば特許文献１で知られている。このものでは、サファイア基板の表面に第１の窒化シリコン層、第１の酸化シリコン層、第２の窒化シリコン層及び最外層としての第２の酸化シリコン層を順次積層して反射防止膜が構成されている。この場合、各層は、反応性スパッタリング法により成膜される。
　具体的には、スパッタリング装置の真空チャンバ内にシリコン製のターゲットとサファイア基板とを配置し、真空雰囲気下でアルゴン等の放電用ガスと共に窒素ガスまたは酸素ガスを適宜導入し、ターゲットに電力投入して真空チャンバ内にプラズマを形成し、プラズマ中の放電用ガスのイオンでシリコン製のターゲットをスパッタリングすることで反応性スパッタリング法により各層が形成される。然し、上記従来例のように反射防止膜を形成するのでは、所定膜厚の各層を順次形成していくのに時間がかかるばかりか、消耗品としてのターゲットを用いるため、製造コストが高くなるという問題がある。
特開２００６－２７５５２６号公報
　本発明は、以上の点に鑑み、反射防止機能を持つサファイア基板を低コストで生産性よく製造することができるサファイア基板の製造方法及びサファイア基板を提供することをその課題とするものである。
　上記課題を解決するために、サファイア基板の外表面側に、当該サファイア基板より屈折率の低い低屈折率領域を有して可視光に対する反射防止機能を持つ本発明のサファイア基板の製造方法は、サファイア基板の外表面に臨むプラズマ発生室に窒素含有ガスを導入し、プラズマを発生させ、プラズマ中で電離した窒素イオンを加速してサファイア基板の外表面側から注入し、当該サファイア基板の外表面から所定厚さに亘る低屈折率領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
　本発明によれば、サファイア基板の外表面側から窒素イオンを注入することで、サファイア基板の結晶内中に窒素イオンが存在し、サファイア基板（屈折率ｎ＝１．８）より低い屈折率（ｎ＝１．３～１．７の範囲）となる、外表面から所定厚さの低屈折率領域がサファイア基板の外表面側に形成される。そして、低屈折率領域の存在により、サファイア基板の外表面から入射する４００ｎｍ～８００ｎｍの範囲の特定波長の可視光に対する反射率がサファイア基板の反射率（約８％）より小さくなり、サファイア基板に反射防止機能を付与することができる。この場合、所謂イオン注入法により窒素イオン（窒素原子、窒素分子のイオン）を注入するだけであるから、上記従来例の方法と比較して反射防止機能を付与するための時間を短縮できて生産性が向上し、しかも、ターゲット等が不要になることで製造コストも大幅に削減することができる。
　本発明においては、窒素イオンを注入する工程にて窒素イオンのドーズ量を１Ｅ１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２～１Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲に設定することが好ましい。これによれば、低屈折率領域の屈折率を確実にサファイア基板の屈折率より小さくできる。この場合、ドーズ量が１Ｅ１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２より少ないと、反射防止機能を付与できる程、低屈折率領域の屈折率を低下させる（例えば、ｎ＜１．８）ことができない。また、１Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２より多くなると、イオン注入時間が長くなり過ぎ、実用的でない。
　また、本発明においては、窒素イオンを注入する工程にて窒素イオンの注入エネルギーを６０ｋｅＶ以下の範囲内で変化させることが好ましい。これによれば、サファイア基板の用途に応じて反射率を低下させたい特定の波長領域を変更することができ、有利である。この場合、注入エネルギーが６０ｋｅＶより大きいと、低屈折率領域が深くなり、その表面側に高屈折率領域が存在して反射率が低下しない（良好な反射防止機能を付与できない）という不具合がある。
　上記課題を解決するために、サファイア基板の外表面側に、当該サファイア基板より屈折率の低い低屈折率領域を有して可視光に対する反射防止機能を持つ本発明のサファイア基板は、当該サファイア基板の外表面から所定厚さに亘る窒素イオンが注入された低屈折率領域を有することを特徴とする。
　本発明においては、前記低屈折率領域の屈折率が、サファイア基板（屈折率ｎ＝１．８）よりも低い１．３～１．７であることが好ましい。
　また、本発明においては、前記低屈折率領域に注入された窒素イオンのドーズ量は１Ｅ１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２～１Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲内であることが好ましい。これによれば、低屈折率領域の屈折率を確実にサファイア基板の屈折率より小さくできる。
本発明のサファイア基板の製造方法に用いることができるイオン注入装置の模式図。 本発明を実施して得られたサファイア基板の部分断面図。 本発明の実験結果を示すグラフ。 本発明の実験結果を示すグラフ。
　以下、図面を参照して、本発明のサファイア基板の製造方法の実施形態を説明する。図１を参照して、ＩＭは、本実施形態のサファイア基板Ｓｗの製造方法に用いることができるイオン注入装置である。ここで、以下、「上」、「下」といった方向を示す用語を図１に示すイオン注入装置ＩＭの姿勢を基準として説明すれば、イオン注入装置ＩＭは、プラズマ発生室１１ａを画成する上チャンバ１１と、プラズマ処理室１２ａを画成する下チャンバ１２とを上下方向で環状の絶縁体１３を介して連設してなる真空チャンバ１を備える。下チャンバ１２には真空ポンプ２からの排気管２１が接続され、真空チャンバ１を所定圧力に真空排気できるようになっている。
　上チャンバ１１の天井璧には高周波導入用の石英窓１２ｂが設けられ、石英窓１２ｂの上方には、公知の構造を持つ高周波電源Ｅ１に接続される高周波導入用のアンテナコイル５が設けられている。また、石英窓１２ｂには、窒素含有ガスとしての窒素ガスを収納したガス源３１に通じるガス導入管３が接続され、ガス導入管３に介設したマスフローコントローラ３２により所定の流量で窒素ガスをプラズマ発生室１１ａ内に導入できるようにしている。そして、真空チャンバ１内が所定圧力まで真空引きされた後、マスフローコントローラ３２を制御してプラズマ発生室１１ａ内に窒素ガスを導入し、高周波電源Ｅ１からコイル５に所定の高周波電力を投入することで、プラズマ発生室１１ａ内にＩＣＰ放電によりプラズマＰを発生させることができる。この場合、窒素ガスの導入量及び投入高周波電力を適宜制御することでプラズマ密度を変化させることができ、サファイア基板Ｓｗへのドーズ量を制御することができる。
　下チャンバ１２内には、サファイア基板Ｓｗの一方の外表面がプラズマ発生室１１ａを臨むようにサファイア基板Ｓｗを保持するアース接地のステージ４が設けられている。また、上チャンバ１１の下端開口と下チャンバ１２の上端開口とで形成される連通部１４には、メッシュ部材で構成されるイオン引出電極６と、イオン引出電極６の下方に所定間隔を存して配置されるメッシュ状の加速電極７とが設けられ、イオン引出電極６と加速電極７とが公知の構造を持つ引出・加速用の直流電源Ｅ２に接続されている。そして、直流電源Ｅ２を制御することでサファイア基板Ｓｗへの窒素イオンの注入エネルギーを適宜制御することができる。以下に、窒素含有ガスを窒素ガスとして、上記イオン注入装置ＩＭを用いてサファイア基板Ｗの片面側から窒素イオンを注入して反射防止機能を持つサファイア基板Ｓｗ製造する方法を具体的に説明する。
　先ず、プラズマ処理室１２ａ内のステージ４上にサファイア基板Ｓｗを載置した状態で真空ポンプ２により真空チャンバ１内を真空排気する。真空チャンバ１内が所定圧力まで真空引きされると、マスフローコントローラ３２を制御してプラズマ発生室１１ａ内に窒素ガスを導入する。この場合、窒素ガスのガス流量を１～５０ｓｃｃｍの範囲の流量に制御する。そして、高周波電源Ｅ１からコイル５に０．１ｋＷ以上の高周波電力を投入し、プラズマ発生室１２ａ内にＩＣＰ放電によりプラズマＰを発生させる。
　併せて、直流電源Ｅ２により、上チャンバ１１とイオン引出電極６との間に０．２ｋＶ～３ｋＶの範囲の電圧を、上チャンバ１１と加速電極７との間に６０ｋＶ以下の範囲の電圧を夫々印加することで、主としてプラズマＰで電離した窒素分子イオンがプラズマ処理室１２ａ側に向けて引き出され、加速されて所定の注入エネルギーでサファイア基板Ｓｗに注入される。この場合、窒素分子イオンのドーズ量は１Ｅ１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２～１Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲に設定される。ドーズ量が１Ｅ１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２より少ないと、反射防止機能を付与できる程、低屈折率領域Ｓｗｅの屈折率を低下させる（例えば、ｎ＜１．８）ことができない。また、１Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２より多くなると、イオン注入時間が長くなり過ぎ、実用的でない。他方、窒素分子イオンの注入エネルギーは６０ｋｅＶ以下の範囲内に設定される。注入エネルギーが６０ｋｅＶより大きくなると、低屈折率領域が深くなり、その表面側に高屈折率領域が存在して反射率が低下しない（良好な反射防止機能を付与できない）という不具合がある。尚、可視光（波長が４００～８００ｎｍの範囲の光）においては注入エネルギーを１５ｋｅＶ以上とすることで、より良好な反射防止機能を得られて有利である。
　以上のようにしてサファイア基板Ｓｗの片面側から窒素イオンを注入すれば、図２に示すように、サファイア基板Ｓｗの結晶中に窒素イオンが存在し、サファイア基板（屈折率ｎ＝１．８）より低い屈折率（ｎ＝１．３～１．７の範囲）となる、外表面から所定厚さｄ（例えば、２０ｎｍ＜ｄ＜１５０ｎｍ）の低屈折率領域Ｓｗｅがサファイア基板Ｓｗの外表面側に形成される。そして、低屈折率領域Ｓｗｅの存在により、サファイア基板Ｓｗの外表面から入射する４００ｎｍ～８００ｎｍの範囲の特定波長の可視光に対する反射率がサファイア基板の反射率（約８％）より小さくなり、サファイア基板Ｓｗに反射防止機能を付与することができる。
　以上の実施形態によれば、所謂イオン注入法により窒素イオン（窒素原子、窒素分子のイオン）を注入するだけであるから、上記従来例の方法と比較して反射防止機能を付与するための時間を短縮できて生産性を向上でき、しかも、ターゲット等が不要になることで製造コストも大幅に削減することができる。
　次に、本発明の効果を示すため図１に示すイオン注入装置ＩＭを用いて次の実験を行った。サファイア基板Ｓｗとして、φ５０．８ｍｍ×厚さ０．４ｍｍのものを用い、また、窒素イオンの注入に際しては、プラズマ発生室１２ａの圧力が１０－２Ｐａ台、窒素ガスのガス流量が１０ｓｃｃｍ、注入エネルギーを３０ｋｅＶ、ドーズ量が１Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２になるように、マスフローコントローラ３２、高周波電源Ｅ１及び直流電源Ｅ２を夫々制御した（このとき、上チャンバ１１とイオン引出電極６との間の電圧は２ｋＶ、上チャンバ１１と加速電極７との間の電圧は３０ｋＶ）。そして、図外の分光器を用いて窒素分子イオンが注入されたサファイア基板Ｗの片面における反射率を測定したところ、４００ｎｍ～５００ｎｍの範囲の波長の光に対する反射率を１％以下にでき、５００ｎｍ～８００ｎｍの範囲の波長の光に対する反射率を５％以下にでき、サファイア基板Ｓｗに反射防止機能を付与できることが確認された。
　次に、窒素分子イオンの注入に際して、直流電源Ｅ２を制御することで注入エネルギーのみを１５ｋｅＶ、４０ｋｅＶ、６０ｋｅＶに夫々変更してサファイア基板に窒素分子イオンを注入し、図外の分光器を用いて窒素分子イオンが注入されたサファイア基板Ｗの片面における反射率を測定した。図３は、そのときの波長に対する反射率を示すグラフである。これによれば、注入エネルギーを変更すれば、サファイア基板Ｓｗの用途に応じて反射率を低下させたい特定の波長領域を変更することができることが確認された。
　次に、窒素分子イオンの注入に際して、ドーズ量のみを５Ｅ１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２～１Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲で変更してサファイア基板に窒素分子イオンを注入し、図外の分光エリプソメータを用いて窒素分子イオンが注入された領域の屈折率を測定した。図４は、そのときのドーズ量に対する屈折率の変化を示すグラフである。これによれば、ドーズ量が５Ｅ１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２より少ないと、反射防止機能を付与できる程、低屈折率領域の屈折率を低下させることができないことが確認された。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。即ち、上記イオン注入装置ＩＭは、サファイア基板Ｓｗの製造方法に用いることができる一例の装置であり、例えばプラズマの発生方法はＩＣＰ放電を利用したものに限られるものではなく、また、質量分離して窒素ガスイオンのみをサファイア基板に注入するようなイオン注入装置でもよい。また、上記実施形態では、窒素含有ガスとして窒素ガスを用いるものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、窒素ガスイオンのみをサファイア基板に注入できるのであれば、広く適用することができる。
　ＩＭ…イオン注入装置、Ｐ…プラズマ、Ｓｗ…サファイア基板、Ｓｗｅ…低屈折率領域、１１ａ…プラズマ発生室。

Claims (6)

  1. 　サファイア基板の外表面側に、当該サファイア基板より屈折率の低い低屈折率領域を有して可視光に対する反射防止機能を持つサファイア基板の製造方法であって、
    　サファイア基板の外表面に臨むプラズマ発生室に窒素含有ガスを導入してプラズマを発生させ、プラズマ中で電離した窒素イオンを加速してサファイア基板の外表面側から注入し、当該サファイア基板の外表面から所定厚さに亘る低屈折率領域を形成する工程を含むことを特徴とするサファイア基板の製造方法。
  2. 　前記窒素イオンを注入する工程にて窒素イオンのドーズ量を１Ｅ１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２～１Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載のサファイア基板の製造方法。
  3. 　前記窒素イオンを注入する工程にて窒素イオンの注入エネルギーを６０ｋｅＶ以下の範囲内で変化させることを特徴とする請求項１または請求項２記載のサファイア基板の製造方法。
  4. 　サファイア基板の外表面側に、当該サファイア基板より屈折率の低い低屈折率領域を有して可視光に対する反射防止機能を持つサファイア基板であって、
    　当該サファイア基板の外表面から所定厚さに亘る窒素イオンが注入された低屈折率領域を有することを特徴とするサファイア基板。
  5. 　前記低屈折率領域の屈折率は１．３～１．７であることを特徴とする請求項４記載のサファイア基板。
  6. 　前記低屈折率領域に注入された窒素イオンのドーズ量は１Ｅ１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２～１Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲内であることを特徴とする請求項４または請求項５記載のサファイア基板
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