反射防止膜の形成方法
【課題】生産性が高く、かつ、高品質の光学膜を形成可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】本発明の成膜装置１には、ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料のターゲット（第一のターゲット）２１ａ、２１ｂが用いられており、従来の多結晶シリコンターゲットに比べて機械的強度が高いので、厚みの厚い第一のターゲット２１ａ、２１ｂに高密度電力を投入しても、割れやクラックが生じにくい。このように、第一のターゲット２１ａ、２１ｂの寿命は長いので、第一のターゲット２１ａ、２１ｂを煩雑に交換する必要はなく、また、ターゲットのクラックに起因するスプラッシュが起こり難く、透明膜にスプラッシュが混入することもないので、高品質の光学膜が得られる。
【解決手段】本発明の成膜装置１には、ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料のターゲット（第一のターゲット）２１ａ、２１ｂが用いられており、従来の多結晶シリコンターゲットに比べて機械的強度が高いので、厚みの厚い第一のターゲット２１ａ、２１ｂに高密度電力を投入しても、割れやクラックが生じにくい。このように、第一のターゲット２１ａ、２１ｂの寿命は長いので、第一のターゲット２１ａ、２１ｂを煩雑に交換する必要はなく、また、ターゲットのクラックに起因するスプラッシュが起こり難く、透明膜にスプラッシュが混入することもないので、高品質の光学膜が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラスやプラスチックなどの透明基板上に、屈折率が異なる複数の透明膜を積層し、反射防止膜を形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低屈折率膜と高屈折率膜との積層膜多層膜構成は、光学設計の組合せにより反射防止膜や選択反射膜などの汎用的な光学フィルターとして利用されている。とくに酸化ケイ素は、屈折率１．４６程度の低屈折率膜として使用され、窒化ケイ素は屈折率２．００程度の高屈折率膜として使用されている。
【０００３】
これら光学膜を、設計値どおりに精度良く、かつ大面積に安定に成膜する方法として、スパッタによる成膜検討がおこなわれている。誘電体材料のスパッタリングでは、目的とする誘電体材料をそのままターゲットとして使用する方法と、金属ターゲットと酸素などの反応ガスを使用して、透明基板上で反応生成物を形成する反応性スパッタ法がある。
【０００４】
誘電体ターゲットを使用する方法は、プロッキングコンデンサの容量結合にてＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電圧を印加して、カソード電極上の自己バイアスによってＡｒイオンを加速してスパッタをおこなう。
【０００５】
一方、反応性スパッタ法は、ＲＦ電圧のほか、導電性ターゲットを使用することで、ＤＣやＡＣ電圧印加による方法も可能である。とくに、ＤＣやＡＣ電圧印加の反応性スパッタは、誘電体ターゲットを使用するＲＦスパッタより高い成膜速度が得られるため、大型建材ガラスや、ディスプレイ用フィルターなどの反射防止膜用途ですでに実用化されている。
【０００６】
例えば、反応性スパッタによる酸化ケイ素の成膜では、金属Ｓｉをターゲット材料に選択し、スパッタ中に、Ａｒのほかに酸素を導入し、反応生成物としての酸化ケイ素膜を透明基板上に形成する。ターゲットは、ホウ素やリンをドープして導電性を付与した単結晶、または多結晶の高純度Ｓｉを使用するのが一般的である。
【０００７】
一方、これら汎用的な光学フィルターの形成には高い生産性が必要であることから、スパッタにおいても、高い成膜速度や、稼働率の向上が求められる。そのため、高パワー印加や、ターゲットメンテナンスサイクルを長期化するための厚いターゲットの使用など検討がされている。
【０００８】
しかしながら、現状使用されている単結晶や、多結晶のＳｉターゲットでは、他のＡｌやＴｉの金属材料に比較して熱伝導率が低く、機械的特性として脆いため、スパッタリング時間の経過にともなうターゲット形態の変化や、高パワー印可などによって、容易に割れることがあった。
【０００９】
割れの程度が比較的軽度でクラックが発生する程度でも、パーティクルやスプラッシュが発生し、微小な破片がスパッタ膜中にとりこまれ、ピンホールなどの欠陥としてあわられる。さらに高パワー印加においては大きく欠損して放電を持続することができなくなる場合もあった。さらに、このようなターゲットの割れは、ターゲットの厚さを厚くするほど顕著である。
【特許文献１】特開平１１−２４２１０２号公報
【特許文献２】特開２００４−１２６５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、ターゲットの機械的強度を改善することで、高パワー印加で、かつ厚いターゲットにおいても、ターゲットの割れを抑制し、スパッタ膜の欠陥を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、透明基板上に第一の透明膜を成膜した後、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜は他方の透明膜よりも屈折率が低い酸化ケイ素膜で構成され、前記酸化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の反射防止膜の形成方法であって、前記第一、第二の透明膜のうち、前記酸化ケイ素膜以外の透明膜は酸化ニオブ膜で構成され、前記透明基板の移動方向に沿って、Ｎｂ材料のターゲットと、前記フェロシリコン材料のターゲットを並べて配置し、酸素を含有する反応ガスを含む減圧雰囲気中で、前記フェロシリコン材料のターゲットと、前記Ｎｂ材料のターゲットをスパッタしながら、前記透明基板を移動させて、前記酸化ケイ素膜と前記酸化ニオブ膜とを形成する反射防止膜の形成方法である。
請求項３記載の発明は、透明基板上に第一の透明膜を成膜した後、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜は他方の透明膜よりも屈折率が高い窒化ケイ素膜で構成され、前記窒化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、窒素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法である。
請求項４記載の発明は、透明基板上に第一の透明膜を成膜し、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜した後、前記第二の透明膜上に第三の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、前記第二の透明膜は、前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜よりは屈折率が高く、かつ、他方の透明膜よりは屈折率が低い酸化窒化ケイ素膜で構成され、前記酸化窒化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスと窒素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法である。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の反射防止膜の形成方法であって、前記酸化窒化ケイ素膜の屈折率は１．７以上１．８以下である反射防止膜の形成方法である。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の反射防止膜の形成方法であって、前記フェロシリコン材料のターゲットをスパッタする際に投入する電力密度を３Ｗ／ｃｍ2以上６０Ｗ／ｃｍ2以下にする反射防止膜の形成方法である。
【００１２】
尚、Ａｌと、Ｃｒとを含有するフェロシリコン材料とは、Ｓｉを主成分とし、ＡｌとＣｒとＦｅが含有されたシリコン材料のことである。
本発明は上記のように構成されており、屈折率が互いに異なる２種類の透明膜を第一、第二の透明膜とすると、第一、第二の透明膜を積層して、反射防止膜を形成するときに、第一、第二の透明膜のいずれか一方の成膜を、ＣｒとＡｌとが含有されたフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスを含有する反応ガス雰囲気でスパッタリングすれば、透明な酸化ケイ素膜が形成される。
【００１３】
第一、第二の透明膜のうち、酸化ケイ素膜以外の膜は、例えば、Ｎｂを主成分とするＮｂ材料のターゲットと、酸素ガスを含有する反応ガスが供給された真空槽内部でスパッタリングし、酸化ニオブ膜を形成することが可能であり、酸化ケイ素膜と酸化ニオブ膜は同じ酸素ガスを用いて成膜される。従って、フェロシリコン材料のターゲットと、Ｎｂ材料のターゲットを、同じ真空槽内でスパッタリングすることが可能であり、透明基板を真空槽から取り出さずに連続して第一、第二の透明膜が形成できるので、第一、第二の透明膜が汚染され難い。
【００１４】
第一、第二の成膜領域のうち、いずれか一方の領域をフェロシリコン材料のターゲットからのスパッタ粒子が到達する領域とし、他方の領域をＮｂ材料のターゲットからのスパッタ粒子が到達する領域とすると、第一、第二の成膜領域を透明基板の移動方向に並べておき、各ターゲットをスパッタリングしながら透明基板を移動させれば、透明基板上に互いに屈折率の異なる第一、第二の透明膜が積層する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に用いるシリコン材料のターゲットは、ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料で構成されており、このようなターゲットは耐久性が高いので、成膜速度を上げるために高い電力を投入したり、長時間の成膜を行うためにターゲットの厚さを１０ｍｍと厚くしても、ターゲット割れが起こりにくい。そのため、ターゲット割れに起因するスプラッシュやパーティクルが透明膜に混入しないので、膜質の良い反射防止膜が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１の符号１は本発明の成膜装置の一例を示している。この成膜装置１は真空槽２と、移動手段６と、１又は２以上の第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、１又は２以上の第二のターゲット２２ａ、２２ｂとを有している。真空槽２は細長であって、その一端部に搬入室３が仕切りバルブ４ａを介して接続されている。
【００１７】
真空槽２には真空排気系９と第一、第二のガス供給系８ａ、８ｂが接続されている。後述する透明基板１１の仕込み、取出し時以外は、仕切りバルブ４ａは閉じられており、真空排気系９により真空槽２内部を高真空排気し、真空槽２内部が所定圧力以下に低下したところで、真空排気を続けながら、第一、第二のガス供給系８ａ、８ｂからスパッタガスであるＡｒガスを供給し、真空槽２内部に所定圧力の成膜雰囲気を形成する。
【００１８】
移動手段６は、搬入室３の内部と真空槽２の内部を移動可能なキャリア３１と、該キャリア３１に動力を供給して、キャリア３１を水平移動させる不図示の搬送機構とを有している。
【００１９】
図１の符号１１は透明なガラス基板である透明基板を示しており、透明基板１１はキャリア３１に固定された後、該キャリア３１と一緒に搬入室３内部に搬入される。
【００２０】
搬入室３内部には予め所定圧力の真空雰囲気が形成されており、搬入室３内部の真空雰囲気と、真空槽２内部の成膜雰囲気が維持しながら仕切りバルブ４ａを開け、キャリア３１を搬入室３から真空槽２内部に移動させると、透明基板１１がキャリア３１と一緒に真空槽２内部に移動する。
【００２１】
搬送機構は、キャリア３１を真空槽２内部の同一直線上を往復移動させ、再び搬入室３へ戻すように構成されている。従って、透明基板１１はキャリア３１と一緒に真空槽２内部を往復移動する。
図１、２に示すように、ここでは第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、第二のターゲット２２ａ、２２ｂは２個ずつ用いられている。
【００２２】
２個の第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、２個の第二のターゲット２２ａ、２２ｂは、真空槽２内を移動する透明基板１１の上方位置に、搬入室３側から順番に並べられており、往動時には透明基板１１が一方の第一のターゲット２１ａと、他方の第一のターゲット２１ｂと、一方の第二のターゲット２２ａと、他方の第二のターゲット２２ｂの真下位置を順番に通過し、復動時には、透明基板が他方の第二のターゲット２２ｂと、一方の第二のターゲット２２ａと、他方の第一のターゲット２１ｂと、一方の第一のターゲット２１ａの真下位置を順番に通過する。
【００２３】
第一のターゲット２１ａ、２１ｂは、バッキングプレート２８ａ、２８ｂと電極２６ａ、２６ｂを介して第一の交流電源５ａに接続され、第二のターゲット２２ａ、２２ｂは、バッキングプレート２９ａ、２９ｂと、電極２７ａ、２７ｂを介して第二の交流電源５ｂに接続されている。
【００２４】
第一の交流電源５ａは、２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂのうち、一方の第一のターゲットが正電位に置かれ、他方の第一のターゲットが負電位に置かれるような交流電圧を印加するように設定されており、正電位に置かれた第一のターゲットは負電位に置かれた第一のターゲットに対してアノード電極となり、負電位に置かれた第一のターゲットはスパッタされる。
【００２５】
第一の交流電源５ａは２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂの電位が所定周波数で切り替わるように設定されているので、２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂは交互にスパッタされる。
【００２６】
他方、第二の交流電源５ｂは、第一の交流電源５ａと同様に、２つの第二のターゲット２２ａ、２２ｂのうち、一方の第二のターゲット２２ａが正電位に置かれ、他方の第二のターゲット２２ｂが負電位に置かれるような交流電圧を印加し、２の第二のターゲット２１ａ、２１ｂの電位が所定周波数で切り替わるように設定されているので、２つの第二のターゲット２１ａ、２１ｂも交互にスパッタされる。従って、２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、２つの第二のターゲット２２ａ、２２ｂは、結局全てスパッタされることになる。
【００２７】
２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂはそれぞれ同じシリコン材料で構成され、２つの第二のターゲット２２ａ、２２ｂはそれぞれ同じＮｂ材料で構成されている。
従って、透明基板１１が２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂと対向する第一の成膜領域３５を通過する時には、透明基板１１上にシリコン材料のスパッタ粒子が到達し、２つの第二のターゲット２２ａ、２２ｂと対向する第二の成膜領域３６を通過する時には、透明基板１１上にＮｂ材料のスパッタ粒子が到達する。
【００２８】
第一のガス供給系８ａは、スパッタガスと一緒に反応ガス（Ｏ2ガス）を第一のターゲット２１ａ、２１ｂの近傍位置に供給し、第二のガス供給系８ｂは、スパッタガスと一緒に第一のガス供給系８ａと同じ反応ガスを、第二のターゲット２２ａ、２２ｂの近傍位置に供給するようになっている。
【００２９】
従って、透明基板１１の往動時に第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのスパッタリングを行うと、透明基板１１が第一の成膜領域３５を通過する時に、シリコン材料と反応ガスとの反応物（ＳｉＯ2）が堆積して、透明基板１１表面に透明な酸化ケイ素膜（第一の透明膜）が成膜され、第二の成膜領域３６を通過する時にＮｂ材料と反応ガスとの反応物（Ｎｂ2Ｏ5）が堆積して、第一の透明膜の表面に、第一の透明膜よりも光の屈折率が高い透明な酸化ニオブ膜（第二の透明膜）が成膜される。
【００３０】
透明基板１１上に第二の透明膜を形成した後、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのスパッタリングを停止し、透明基板１１を復動させれば、透明基板１１は新たな膜が形成されずに真空槽２の搬入室３側の端部に戻り、キャリア３１と一緒に搬入室３に搬出される。
透明基板１１はキャリア３１と一緒に搬入室３に運ばれると、不図示の搬送ロボットによりキャリア３１から持ち上げられて後処理が行われる。
【００３１】
成膜後の透明基板が取り除かれた後のキャリア３１には新たな透明基板１１が載置される。新たな透明基板１１と一緒にキャリア３１を真空槽２内部に搬入し、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂをスパッタリングしながら、透明基板１１を往動させれば、その透明基板１１上に第一、第二の透明膜が形成され、スパッタリングを停止して復動させれば、成膜後の透明基板１１を成膜装置１から取り出すことができる。
【００３２】
成膜後の透明基板１１の搬出と、新たな透明基板１１の搬入と、新たな透明基板１１の真空槽２内部の往復を繰り返せば、複数の透明基板１１の成膜処理を行うことができる。
複数の透明基板１１の成膜を連続して行う場合には、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ｂの厚さを１０ｍｍ以上と厚くすれば、ターゲットの交換頻度を下がり、生産性が高くなる。
【００３３】
従来用いられていた多結晶Ｓｉのようなシリコン材料のターゲットは、Ｎｂ材料や、Ａｌ材料や、Ｔｉ材料のような金属材料に比べて機械的強度に劣るので、成膜速度を上げるために高い電力密度の電力が印加されると、ターゲットが割れることがあり、その傾向は、ターゲットの厚さが１０ｍｍ以上と厚い場合に特に顕著であった。
【００３４】
本発明に用いられるシリコン材料は、ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料で構成されており、このようなフェロシリコン材料で構成された第一のターゲット２１ａ、２１ｂは機械的強度が高いので、１０ｍｍ以上の厚さの第一のターゲット２１ａ、２１ｂに高い電力密度の電力を印加した場合であっても、割れやクラックが生じ難い。
【００３５】
従って、本発明の成膜装置１では、第一のターゲット２１ａ、２１ｂの寿命が長いだけではなく、電力密度を高くし、シリコン酸化膜の成膜速度を早くすることも可能なので、生産性が非常に高い。
【００３６】
また、第一のターゲット２１ａ、２１ｂの割れやクラックに起因するパーティクルやスプラッシュが発生しないため、それらのパーティクルやスプラッシュが第一、第二の透明膜に混入せず、高品質の反射防止膜が形成される。
【００３７】
図３の符号１０は、透明基板１１上に第一、第二の透明膜１３、１４からなる反射防止膜１５が形成された光学フィルターを示している。上述したように、反射防止膜１５は互いに屈折率の異なる第一、第二の透明膜１３、１４で構成されており、光学設計の最適化により、空気と第二の透明膜１４での反射光を、第二の透明膜１４と、第一の透明膜１３との界面での反射光、及び第一の透明膜１３と透明基板１４との界面での反射光とで、相殺的に干渉させることで、減衰させる。この光学フィルター１０は、例えばＬＣＤ等の表示装置の反射防止フィルターとして用いることができる。
【実施例】
【００３８】
〔電力密度試験〕
ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、図１に示した成膜装置１の第一のターゲット２１ａ、２１ｂとして用い、酸化ケイ素を主成分とする第一の透明膜１３の成膜を行った。第二の透明膜の成膜を行わずに、第一の透明膜１３が形成された状態の透明基板１１を成膜装置１から取り出した。
第一の透明膜１３の成膜は、Ａｒガスの圧力が０．４Ｐａ、酸素ガスの供給流量が２００ｓｃｃｍの条件で行った。
【００３９】
第一の透明膜１３の成膜を、第一のターゲット２１ａ、２１ｂに投入する電力密度を変えて行い、成膜された第一の透明膜１３の表面と、成膜終了後の第一のターゲット２１ａ、２１ｂとを観察した。その結果を図４に示す。
【００４０】
また、比較例として、上述した２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂの代わりに、多結晶シリコンにホウ素が添加された多結晶ＢドープＳｉターゲットを２つ用いた以外は、上記実施例と同じ条件で、酸化ケイ素を主成分とする第一の透明膜を形成した。比較例で成膜された第一の透明膜の表面と、成膜終了後の多結晶ＢドープＳｉターゲットとを観察し、その結果を図４に記載した。尚、比較例には分割ターゲットを用いており、図４に示した比較例のターゲット表面形態の中心の水平ラインは、ターゲットの分割部分を示す。
【００４１】
図４を参照し、比較例では、電力密度が５ｋｗ／ｃｍ2を超えると、第一の透明膜の表面にターゲット割れ（クラック）が原因と考えられるピンホールが見られ、電力密度が１４ｋｗ／ｃｍ2を超えると、ターゲットが割れて大きく欠損し、放電が持続できなくなったため、成膜が行われなかった。
【００４２】
これに対し、実施例のターゲットを用いた場合では、５０ｗ／ｃｍ2の非常に高パワーを印加してもターゲットにクラックや割れが見られず、また、形成された第一の透明膜１３においてピンホールはほとんど検出されなかった。
【００４３】
以上は、シリコン材料で構成された第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、Ｎｂ材料で構成された第二のターゲット２２ａ、２２ｂを用いて、第一の透明膜１３と、第二の透明膜１４を一層ずつ積層する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
〔光学特性試験〕
透明基板１１を上述した成膜装置１内で２回往復移動させ、復動時に第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのスパッタリングを行い、透明基板１１表面に、Ｎｂ2Ｏ5を主成分とする膜厚１５ｎｍ（１５０Å）の第一の透明膜と、ＳｉＯ2を主成分とする膜厚２９ｎｍ（２９０Å）の第二の透明膜と、Ｎ2Ｏ5を主成分とする膜厚１０９ｎｍ（１０９０Å）の第一の透明膜と、ＳｉＯ２を主成分とする膜厚８７ｎｍ（８７０Å）の第二の透明膜とを記載した順番に積層し、４層構造の反射防止膜を形成し、実施例の光学フィルターを得た。尚、各第一、第二の透明膜の膜厚の制御は、膜厚を厚くするときには搬送速度を遅くし、膜厚を小さくするときには搬送速度を早くする搬送速度の調整によって行った。
【００４５】
更に、実施例の第二のターゲットに変え、シリコンを主成分とし、ホウ素が添加されたホウ素ドープシリコンターゲットを用いた以外は、上記実施例と同じ条件で４層構造の反射防止膜を形成して比較例の光学フィルターを作製した。
【００４６】
実施例と比較例の光学フィルターについて、透過率と反射率の測定を行った。その測定結果を図５〜８に示す。尚、図５、６の縦軸は透過率（％）を、図７、８の縦軸は反射率（％）を示し、図５〜８の横軸は入射光の波長（ｎｍ）を示す。
【００４７】
図５〜８から明らかなように、従来のシリコンターゲットを用いた比較例に比べて、実施例の光学フィルターは若干の透過率の減少はあるが実用上問題のない反射防止特性を有していることがわかる。
【００４８】
以上は、第一、第二のターゲットを構成する材料のうち、ＣｒとＡｌとを含有するフェロシリコン材料以外の材料に、Ｎｂ材料を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、該シリコン材料と反応ガスとの反応物の膜と、屈折率が異なる透明膜を形成可能なものであれば、Ｎｂ材料以外にも、例えば、Ｔｉを主成分とするＴｉ材料、Ｔａを主成分とするＴａ材料等種々の金属材料を用いることができる。金属材料のターゲットは、フェロシリコン材料のターゲットとは異なる種類の反応ガスの存在下でスパッタリングを行ってもよい。
【００４９】
また、反射防止膜１５を構成する透明膜は、第一、第二の透明膜１３、１４の２種類に限定されず、上述した酸化ケイ素膜からなる透明膜を有するのであれば、互いに屈折率が異なる３種類以上の透明膜を積層して反射防止膜を形成してもよく、各透明膜の積層の順番と、数も特に限定されるものでない。
【００５０】
以上は、同じ真空槽内部で２種類のターゲット（第一、第二のターゲット）をスパッタする場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、各ターゲットを異なる真空槽内部でスパッタして透明膜の形成を行ってもよい。
ＣｒとＡｌとを含有するフェロシリコン材料と、反応させる反応ガスの種類も酸素ガスに限定されるものではない。
【００５１】
図９の符号５４は、ＣｒとＡｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットと、窒素ガスとを反応させて成膜した透明な窒化ケイ素膜（第二の透明膜）を示しており、第二の透明膜４５は透明基板５１表面に形成された第一の透明膜５３表面に位置している。
【００５２】
第一の透明膜５３は、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜のような低屈折率膜（屈折率約１．４６）で構成されており、窒化ケイ素膜から第二の透明膜５４の屈折率は約２．００なので、第一、第二の透明膜５３、５４の屈折率は互いに異なる。
従って、この光学フィルター５０の反射防止膜５５も、上述した光学フィルター１０の反射防止膜１５と同様に、反射防止効果がある。
【００５３】
窒化ケイ素膜からなる透明膜と、該透明膜とは異なる屈折率の他の透明膜との積層順番は特に限定されず、窒化ケイ素膜からなる透明膜を透明基板上に形成した後、その透明基板上に他の透明膜を形成してもよい。また、窒化ケイ素膜からなる透明膜と、他の透明膜とをそれぞれ２層以上ずつ透明基板上に成膜し、反射防止膜を形成してもよく、その積層の順番も特に限定されるものではない。
【００５４】
以上は、酸素ガスと窒素ガスのいずれか一方を含有する反応ガスの存在下で、フェロシリコン材料のターゲットをスパッタリングする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５５】
図１０の符号６３は、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と、窒化ケイ素（ＳｉＮ）の両方を含有する酸化窒化ケイ素膜で構成された第二の透明膜を示しており、第二の透明膜は、ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料のターゲットと、窒素ガスと酸素ガスの両方を含有する反応ガス中でスパッタリングして形成されている。
【００５６】
ここでは、第二の透明膜６３は透明基板１１表面に形成された第一の透明膜６２表面に位置し、第二の透明膜６３の表面には第三の透明膜６４が形成されている。例えば、第一の透明膜６２は低屈折率膜である酸化ケイ素膜（屈折率約１．４６）で構成されており、第三の透明膜６４は高屈折率膜である窒化ケイ素膜（屈折率２．００）で構成されている。従って、この光学フィルター６０の反射防止膜６５も、上述した光学フィルター１０、５０と同様に、反射防止効果がある。
【００５７】
以上は、窒化ケイ素と酸化ケイ素を含有する酸化窒化ケイ素膜を、互いに異なる屈折率を有する２種類の透明膜の間に形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、酸化窒化ケイ素膜を透明基板１１表面に形成してもよいし、反射防止膜６５の最上層で露出させてもよい。 また、酸化窒化ケイ素膜以外の透明膜の種類は２種類に限定されず、酸化窒化ケイ素膜と、他の１種類の透明膜とで反射防止膜を構成してもよいし、酸化窒化ケイ素膜と、他の３種類以上の透明膜とで反射防止膜を形成してもよい。
【００５８】
１つの反射防止膜を構成する酸化窒化ケイ素膜の数と、他の各透明膜の数はそれぞれ１つに限定されず、酸化窒化ケイ素膜と、各透明膜をそれぞれ２層以上積層させて１つの反射防止膜を構成してもよく、また、その積層の順番も特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の成膜装置の一例の断面図
【図２】本発明の成膜装置の一例の平面図
【図３】反射防止膜が形成された状態の透明基板を説明する断面図
【図４】電力密度試験の結果を示す図
【図５】実施例の光学フィルターの透過率と波長の関係を示すグラフ
【図６】比較例の光学フィルターの透過率と波長の関係を示すグラフ
【図７】実施例の光学フィルターの反射率と波長の関係を示すグラフ
【図８】比較例の光学フィルターの反射率と波長の関係を示すグラフ
【図９】本発明の第二の方法で作成された光学フィルターを説明する断面図
【図１０】本発明の第三の方法で作成された光学フィルターを説明する断面図
【符号の説明】
【００６０】
１……成膜装置 ２……真空槽 ６……移動手段 １０、５０、６０……光学フィルター １１……透明基板 １５、５５、６５……反射防止膜 ２１ａ、２１ｂ……第一のターゲット ２２ａ、２２ｂ……第二のターゲット ３５……第一の成膜領域 ３６……第二の成膜領域
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラスやプラスチックなどの透明基板上に、屈折率が異なる複数の透明膜を積層し、反射防止膜を形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低屈折率膜と高屈折率膜との積層膜多層膜構成は、光学設計の組合せにより反射防止膜や選択反射膜などの汎用的な光学フィルターとして利用されている。とくに酸化ケイ素は、屈折率１．４６程度の低屈折率膜として使用され、窒化ケイ素は屈折率２．００程度の高屈折率膜として使用されている。
【０００３】
これら光学膜を、設計値どおりに精度良く、かつ大面積に安定に成膜する方法として、スパッタによる成膜検討がおこなわれている。誘電体材料のスパッタリングでは、目的とする誘電体材料をそのままターゲットとして使用する方法と、金属ターゲットと酸素などの反応ガスを使用して、透明基板上で反応生成物を形成する反応性スパッタ法がある。
【０００４】
誘電体ターゲットを使用する方法は、プロッキングコンデンサの容量結合にてＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電圧を印加して、カソード電極上の自己バイアスによってＡｒイオンを加速してスパッタをおこなう。
【０００５】
一方、反応性スパッタ法は、ＲＦ電圧のほか、導電性ターゲットを使用することで、ＤＣやＡＣ電圧印加による方法も可能である。とくに、ＤＣやＡＣ電圧印加の反応性スパッタは、誘電体ターゲットを使用するＲＦスパッタより高い成膜速度が得られるため、大型建材ガラスや、ディスプレイ用フィルターなどの反射防止膜用途ですでに実用化されている。
【０００６】
例えば、反応性スパッタによる酸化ケイ素の成膜では、金属Ｓｉをターゲット材料に選択し、スパッタ中に、Ａｒのほかに酸素を導入し、反応生成物としての酸化ケイ素膜を透明基板上に形成する。ターゲットは、ホウ素やリンをドープして導電性を付与した単結晶、または多結晶の高純度Ｓｉを使用するのが一般的である。
【０００７】
一方、これら汎用的な光学フィルターの形成には高い生産性が必要であることから、スパッタにおいても、高い成膜速度や、稼働率の向上が求められる。そのため、高パワー印加や、ターゲットメンテナンスサイクルを長期化するための厚いターゲットの使用など検討がされている。
【０００８】
しかしながら、現状使用されている単結晶や、多結晶のＳｉターゲットでは、他のＡｌやＴｉの金属材料に比較して熱伝導率が低く、機械的特性として脆いため、スパッタリング時間の経過にともなうターゲット形態の変化や、高パワー印可などによって、容易に割れることがあった。
【０００９】
割れの程度が比較的軽度でクラックが発生する程度でも、パーティクルやスプラッシュが発生し、微小な破片がスパッタ膜中にとりこまれ、ピンホールなどの欠陥としてあわられる。さらに高パワー印加においては大きく欠損して放電を持続することができなくなる場合もあった。さらに、このようなターゲットの割れは、ターゲットの厚さを厚くするほど顕著である。
【特許文献１】特開平１１−２４２１０２号公報
【特許文献２】特開２００４−１２６５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、ターゲットの機械的強度を改善することで、高パワー印加で、かつ厚いターゲットにおいても、ターゲットの割れを抑制し、スパッタ膜の欠陥を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、透明基板上に第一の透明膜を成膜した後、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜は他方の透明膜よりも屈折率が低い酸化ケイ素膜で構成され、前記酸化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の反射防止膜の形成方法であって、前記第一、第二の透明膜のうち、前記酸化ケイ素膜以外の透明膜は酸化ニオブ膜で構成され、前記透明基板の移動方向に沿って、Ｎｂ材料のターゲットと、前記フェロシリコン材料のターゲットを並べて配置し、酸素を含有する反応ガスを含む減圧雰囲気中で、前記フェロシリコン材料のターゲットと、前記Ｎｂ材料のターゲットをスパッタしながら、前記透明基板を移動させて、前記酸化ケイ素膜と前記酸化ニオブ膜とを形成する反射防止膜の形成方法である。
請求項３記載の発明は、透明基板上に第一の透明膜を成膜した後、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜は他方の透明膜よりも屈折率が高い窒化ケイ素膜で構成され、前記窒化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、窒素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法である。
請求項４記載の発明は、透明基板上に第一の透明膜を成膜し、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜した後、前記第二の透明膜上に第三の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、前記第二の透明膜は、前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜よりは屈折率が高く、かつ、他方の透明膜よりは屈折率が低い酸化窒化ケイ素膜で構成され、前記酸化窒化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスと窒素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法である。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の反射防止膜の形成方法であって、前記酸化窒化ケイ素膜の屈折率は１．７以上１．８以下である反射防止膜の形成方法である。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の反射防止膜の形成方法であって、前記フェロシリコン材料のターゲットをスパッタする際に投入する電力密度を３Ｗ／ｃｍ2以上６０Ｗ／ｃｍ2以下にする反射防止膜の形成方法である。
【００１２】
尚、Ａｌと、Ｃｒとを含有するフェロシリコン材料とは、Ｓｉを主成分とし、ＡｌとＣｒとＦｅが含有されたシリコン材料のことである。
本発明は上記のように構成されており、屈折率が互いに異なる２種類の透明膜を第一、第二の透明膜とすると、第一、第二の透明膜を積層して、反射防止膜を形成するときに、第一、第二の透明膜のいずれか一方の成膜を、ＣｒとＡｌとが含有されたフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスを含有する反応ガス雰囲気でスパッタリングすれば、透明な酸化ケイ素膜が形成される。
【００１３】
第一、第二の透明膜のうち、酸化ケイ素膜以外の膜は、例えば、Ｎｂを主成分とするＮｂ材料のターゲットと、酸素ガスを含有する反応ガスが供給された真空槽内部でスパッタリングし、酸化ニオブ膜を形成することが可能であり、酸化ケイ素膜と酸化ニオブ膜は同じ酸素ガスを用いて成膜される。従って、フェロシリコン材料のターゲットと、Ｎｂ材料のターゲットを、同じ真空槽内でスパッタリングすることが可能であり、透明基板を真空槽から取り出さずに連続して第一、第二の透明膜が形成できるので、第一、第二の透明膜が汚染され難い。
【００１４】
第一、第二の成膜領域のうち、いずれか一方の領域をフェロシリコン材料のターゲットからのスパッタ粒子が到達する領域とし、他方の領域をＮｂ材料のターゲットからのスパッタ粒子が到達する領域とすると、第一、第二の成膜領域を透明基板の移動方向に並べておき、各ターゲットをスパッタリングしながら透明基板を移動させれば、透明基板上に互いに屈折率の異なる第一、第二の透明膜が積層する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に用いるシリコン材料のターゲットは、ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料で構成されており、このようなターゲットは耐久性が高いので、成膜速度を上げるために高い電力を投入したり、長時間の成膜を行うためにターゲットの厚さを１０ｍｍと厚くしても、ターゲット割れが起こりにくい。そのため、ターゲット割れに起因するスプラッシュやパーティクルが透明膜に混入しないので、膜質の良い反射防止膜が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１の符号１は本発明の成膜装置の一例を示している。この成膜装置１は真空槽２と、移動手段６と、１又は２以上の第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、１又は２以上の第二のターゲット２２ａ、２２ｂとを有している。真空槽２は細長であって、その一端部に搬入室３が仕切りバルブ４ａを介して接続されている。
【００１７】
真空槽２には真空排気系９と第一、第二のガス供給系８ａ、８ｂが接続されている。後述する透明基板１１の仕込み、取出し時以外は、仕切りバルブ４ａは閉じられており、真空排気系９により真空槽２内部を高真空排気し、真空槽２内部が所定圧力以下に低下したところで、真空排気を続けながら、第一、第二のガス供給系８ａ、８ｂからスパッタガスであるＡｒガスを供給し、真空槽２内部に所定圧力の成膜雰囲気を形成する。
【００１８】
移動手段６は、搬入室３の内部と真空槽２の内部を移動可能なキャリア３１と、該キャリア３１に動力を供給して、キャリア３１を水平移動させる不図示の搬送機構とを有している。
【００１９】
図１の符号１１は透明なガラス基板である透明基板を示しており、透明基板１１はキャリア３１に固定された後、該キャリア３１と一緒に搬入室３内部に搬入される。
【００２０】
搬入室３内部には予め所定圧力の真空雰囲気が形成されており、搬入室３内部の真空雰囲気と、真空槽２内部の成膜雰囲気が維持しながら仕切りバルブ４ａを開け、キャリア３１を搬入室３から真空槽２内部に移動させると、透明基板１１がキャリア３１と一緒に真空槽２内部に移動する。
【００２１】
搬送機構は、キャリア３１を真空槽２内部の同一直線上を往復移動させ、再び搬入室３へ戻すように構成されている。従って、透明基板１１はキャリア３１と一緒に真空槽２内部を往復移動する。
図１、２に示すように、ここでは第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、第二のターゲット２２ａ、２２ｂは２個ずつ用いられている。
【００２２】
２個の第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、２個の第二のターゲット２２ａ、２２ｂは、真空槽２内を移動する透明基板１１の上方位置に、搬入室３側から順番に並べられており、往動時には透明基板１１が一方の第一のターゲット２１ａと、他方の第一のターゲット２１ｂと、一方の第二のターゲット２２ａと、他方の第二のターゲット２２ｂの真下位置を順番に通過し、復動時には、透明基板が他方の第二のターゲット２２ｂと、一方の第二のターゲット２２ａと、他方の第一のターゲット２１ｂと、一方の第一のターゲット２１ａの真下位置を順番に通過する。
【００２３】
第一のターゲット２１ａ、２１ｂは、バッキングプレート２８ａ、２８ｂと電極２６ａ、２６ｂを介して第一の交流電源５ａに接続され、第二のターゲット２２ａ、２２ｂは、バッキングプレート２９ａ、２９ｂと、電極２７ａ、２７ｂを介して第二の交流電源５ｂに接続されている。
【００２４】
第一の交流電源５ａは、２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂのうち、一方の第一のターゲットが正電位に置かれ、他方の第一のターゲットが負電位に置かれるような交流電圧を印加するように設定されており、正電位に置かれた第一のターゲットは負電位に置かれた第一のターゲットに対してアノード電極となり、負電位に置かれた第一のターゲットはスパッタされる。
【００２５】
第一の交流電源５ａは２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂの電位が所定周波数で切り替わるように設定されているので、２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂは交互にスパッタされる。
【００２６】
他方、第二の交流電源５ｂは、第一の交流電源５ａと同様に、２つの第二のターゲット２２ａ、２２ｂのうち、一方の第二のターゲット２２ａが正電位に置かれ、他方の第二のターゲット２２ｂが負電位に置かれるような交流電圧を印加し、２の第二のターゲット２１ａ、２１ｂの電位が所定周波数で切り替わるように設定されているので、２つの第二のターゲット２１ａ、２１ｂも交互にスパッタされる。従って、２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、２つの第二のターゲット２２ａ、２２ｂは、結局全てスパッタされることになる。
【００２７】
２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂはそれぞれ同じシリコン材料で構成され、２つの第二のターゲット２２ａ、２２ｂはそれぞれ同じＮｂ材料で構成されている。
従って、透明基板１１が２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂと対向する第一の成膜領域３５を通過する時には、透明基板１１上にシリコン材料のスパッタ粒子が到達し、２つの第二のターゲット２２ａ、２２ｂと対向する第二の成膜領域３６を通過する時には、透明基板１１上にＮｂ材料のスパッタ粒子が到達する。
【００２８】
第一のガス供給系８ａは、スパッタガスと一緒に反応ガス（Ｏ2ガス）を第一のターゲット２１ａ、２１ｂの近傍位置に供給し、第二のガス供給系８ｂは、スパッタガスと一緒に第一のガス供給系８ａと同じ反応ガスを、第二のターゲット２２ａ、２２ｂの近傍位置に供給するようになっている。
【００２９】
従って、透明基板１１の往動時に第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのスパッタリングを行うと、透明基板１１が第一の成膜領域３５を通過する時に、シリコン材料と反応ガスとの反応物（ＳｉＯ2）が堆積して、透明基板１１表面に透明な酸化ケイ素膜（第一の透明膜）が成膜され、第二の成膜領域３６を通過する時にＮｂ材料と反応ガスとの反応物（Ｎｂ2Ｏ5）が堆積して、第一の透明膜の表面に、第一の透明膜よりも光の屈折率が高い透明な酸化ニオブ膜（第二の透明膜）が成膜される。
【００３０】
透明基板１１上に第二の透明膜を形成した後、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのスパッタリングを停止し、透明基板１１を復動させれば、透明基板１１は新たな膜が形成されずに真空槽２の搬入室３側の端部に戻り、キャリア３１と一緒に搬入室３に搬出される。
透明基板１１はキャリア３１と一緒に搬入室３に運ばれると、不図示の搬送ロボットによりキャリア３１から持ち上げられて後処理が行われる。
【００３１】
成膜後の透明基板が取り除かれた後のキャリア３１には新たな透明基板１１が載置される。新たな透明基板１１と一緒にキャリア３１を真空槽２内部に搬入し、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂをスパッタリングしながら、透明基板１１を往動させれば、その透明基板１１上に第一、第二の透明膜が形成され、スパッタリングを停止して復動させれば、成膜後の透明基板１１を成膜装置１から取り出すことができる。
【００３２】
成膜後の透明基板１１の搬出と、新たな透明基板１１の搬入と、新たな透明基板１１の真空槽２内部の往復を繰り返せば、複数の透明基板１１の成膜処理を行うことができる。
複数の透明基板１１の成膜を連続して行う場合には、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ａ、２２ａ、２２ｂの厚さを１０ｍｍ以上と厚くすれば、ターゲットの交換頻度を下がり、生産性が高くなる。
【００３３】
従来用いられていた多結晶Ｓｉのようなシリコン材料のターゲットは、Ｎｂ材料や、Ａｌ材料や、Ｔｉ材料のような金属材料に比べて機械的強度に劣るので、成膜速度を上げるために高い電力密度の電力が印加されると、ターゲットが割れることがあり、その傾向は、ターゲットの厚さが１０ｍｍ以上と厚い場合に特に顕著であった。
【００３４】
本発明に用いられるシリコン材料は、ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料で構成されており、このようなフェロシリコン材料で構成された第一のターゲット２１ａ、２１ｂは機械的強度が高いので、１０ｍｍ以上の厚さの第一のターゲット２１ａ、２１ｂに高い電力密度の電力を印加した場合であっても、割れやクラックが生じ難い。
【００３５】
従って、本発明の成膜装置１では、第一のターゲット２１ａ、２１ｂの寿命が長いだけではなく、電力密度を高くし、シリコン酸化膜の成膜速度を早くすることも可能なので、生産性が非常に高い。
【００３６】
また、第一のターゲット２１ａ、２１ｂの割れやクラックに起因するパーティクルやスプラッシュが発生しないため、それらのパーティクルやスプラッシュが第一、第二の透明膜に混入せず、高品質の反射防止膜が形成される。
【００３７】
図３の符号１０は、透明基板１１上に第一、第二の透明膜１３、１４からなる反射防止膜１５が形成された光学フィルターを示している。上述したように、反射防止膜１５は互いに屈折率の異なる第一、第二の透明膜１３、１４で構成されており、光学設計の最適化により、空気と第二の透明膜１４での反射光を、第二の透明膜１４と、第一の透明膜１３との界面での反射光、及び第一の透明膜１３と透明基板１４との界面での反射光とで、相殺的に干渉させることで、減衰させる。この光学フィルター１０は、例えばＬＣＤ等の表示装置の反射防止フィルターとして用いることができる。
【実施例】
【００３８】
〔電力密度試験〕
ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、図１に示した成膜装置１の第一のターゲット２１ａ、２１ｂとして用い、酸化ケイ素を主成分とする第一の透明膜１３の成膜を行った。第二の透明膜の成膜を行わずに、第一の透明膜１３が形成された状態の透明基板１１を成膜装置１から取り出した。
第一の透明膜１３の成膜は、Ａｒガスの圧力が０．４Ｐａ、酸素ガスの供給流量が２００ｓｃｃｍの条件で行った。
【００３９】
第一の透明膜１３の成膜を、第一のターゲット２１ａ、２１ｂに投入する電力密度を変えて行い、成膜された第一の透明膜１３の表面と、成膜終了後の第一のターゲット２１ａ、２１ｂとを観察した。その結果を図４に示す。
【００４０】
また、比較例として、上述した２つの第一のターゲット２１ａ、２１ｂの代わりに、多結晶シリコンにホウ素が添加された多結晶ＢドープＳｉターゲットを２つ用いた以外は、上記実施例と同じ条件で、酸化ケイ素を主成分とする第一の透明膜を形成した。比較例で成膜された第一の透明膜の表面と、成膜終了後の多結晶ＢドープＳｉターゲットとを観察し、その結果を図４に記載した。尚、比較例には分割ターゲットを用いており、図４に示した比較例のターゲット表面形態の中心の水平ラインは、ターゲットの分割部分を示す。
【００４１】
図４を参照し、比較例では、電力密度が５ｋｗ／ｃｍ2を超えると、第一の透明膜の表面にターゲット割れ（クラック）が原因と考えられるピンホールが見られ、電力密度が１４ｋｗ／ｃｍ2を超えると、ターゲットが割れて大きく欠損し、放電が持続できなくなったため、成膜が行われなかった。
【００４２】
これに対し、実施例のターゲットを用いた場合では、５０ｗ／ｃｍ2の非常に高パワーを印加してもターゲットにクラックや割れが見られず、また、形成された第一の透明膜１３においてピンホールはほとんど検出されなかった。
【００４３】
以上は、シリコン材料で構成された第一のターゲット２１ａ、２１ｂと、Ｎｂ材料で構成された第二のターゲット２２ａ、２２ｂを用いて、第一の透明膜１３と、第二の透明膜１４を一層ずつ積層する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
〔光学特性試験〕
透明基板１１を上述した成膜装置１内で２回往復移動させ、復動時に第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂのスパッタリングを行い、透明基板１１表面に、Ｎｂ2Ｏ5を主成分とする膜厚１５ｎｍ（１５０Å）の第一の透明膜と、ＳｉＯ2を主成分とする膜厚２９ｎｍ（２９０Å）の第二の透明膜と、Ｎ2Ｏ5を主成分とする膜厚１０９ｎｍ（１０９０Å）の第一の透明膜と、ＳｉＯ２を主成分とする膜厚８７ｎｍ（８７０Å）の第二の透明膜とを記載した順番に積層し、４層構造の反射防止膜を形成し、実施例の光学フィルターを得た。尚、各第一、第二の透明膜の膜厚の制御は、膜厚を厚くするときには搬送速度を遅くし、膜厚を小さくするときには搬送速度を早くする搬送速度の調整によって行った。
【００４５】
更に、実施例の第二のターゲットに変え、シリコンを主成分とし、ホウ素が添加されたホウ素ドープシリコンターゲットを用いた以外は、上記実施例と同じ条件で４層構造の反射防止膜を形成して比較例の光学フィルターを作製した。
【００４６】
実施例と比較例の光学フィルターについて、透過率と反射率の測定を行った。その測定結果を図５〜８に示す。尚、図５、６の縦軸は透過率（％）を、図７、８の縦軸は反射率（％）を示し、図５〜８の横軸は入射光の波長（ｎｍ）を示す。
【００４７】
図５〜８から明らかなように、従来のシリコンターゲットを用いた比較例に比べて、実施例の光学フィルターは若干の透過率の減少はあるが実用上問題のない反射防止特性を有していることがわかる。
【００４８】
以上は、第一、第二のターゲットを構成する材料のうち、ＣｒとＡｌとを含有するフェロシリコン材料以外の材料に、Ｎｂ材料を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、該シリコン材料と反応ガスとの反応物の膜と、屈折率が異なる透明膜を形成可能なものであれば、Ｎｂ材料以外にも、例えば、Ｔｉを主成分とするＴｉ材料、Ｔａを主成分とするＴａ材料等種々の金属材料を用いることができる。金属材料のターゲットは、フェロシリコン材料のターゲットとは異なる種類の反応ガスの存在下でスパッタリングを行ってもよい。
【００４９】
また、反射防止膜１５を構成する透明膜は、第一、第二の透明膜１３、１４の２種類に限定されず、上述した酸化ケイ素膜からなる透明膜を有するのであれば、互いに屈折率が異なる３種類以上の透明膜を積層して反射防止膜を形成してもよく、各透明膜の積層の順番と、数も特に限定されるものでない。
【００５０】
以上は、同じ真空槽内部で２種類のターゲット（第一、第二のターゲット）をスパッタする場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、各ターゲットを異なる真空槽内部でスパッタして透明膜の形成を行ってもよい。
ＣｒとＡｌとを含有するフェロシリコン材料と、反応させる反応ガスの種類も酸素ガスに限定されるものではない。
【００５１】
図９の符号５４は、ＣｒとＡｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットと、窒素ガスとを反応させて成膜した透明な窒化ケイ素膜（第二の透明膜）を示しており、第二の透明膜４５は透明基板５１表面に形成された第一の透明膜５３表面に位置している。
【００５２】
第一の透明膜５３は、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜のような低屈折率膜（屈折率約１．４６）で構成されており、窒化ケイ素膜から第二の透明膜５４の屈折率は約２．００なので、第一、第二の透明膜５３、５４の屈折率は互いに異なる。
従って、この光学フィルター５０の反射防止膜５５も、上述した光学フィルター１０の反射防止膜１５と同様に、反射防止効果がある。
【００５３】
窒化ケイ素膜からなる透明膜と、該透明膜とは異なる屈折率の他の透明膜との積層順番は特に限定されず、窒化ケイ素膜からなる透明膜を透明基板上に形成した後、その透明基板上に他の透明膜を形成してもよい。また、窒化ケイ素膜からなる透明膜と、他の透明膜とをそれぞれ２層以上ずつ透明基板上に成膜し、反射防止膜を形成してもよく、その積層の順番も特に限定されるものではない。
【００５４】
以上は、酸素ガスと窒素ガスのいずれか一方を含有する反応ガスの存在下で、フェロシリコン材料のターゲットをスパッタリングする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５５】
図１０の符号６３は、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と、窒化ケイ素（ＳｉＮ）の両方を含有する酸化窒化ケイ素膜で構成された第二の透明膜を示しており、第二の透明膜は、ＡｌとＣｒとを含有するフェロシリコン材料のターゲットと、窒素ガスと酸素ガスの両方を含有する反応ガス中でスパッタリングして形成されている。
【００５６】
ここでは、第二の透明膜６３は透明基板１１表面に形成された第一の透明膜６２表面に位置し、第二の透明膜６３の表面には第三の透明膜６４が形成されている。例えば、第一の透明膜６２は低屈折率膜である酸化ケイ素膜（屈折率約１．４６）で構成されており、第三の透明膜６４は高屈折率膜である窒化ケイ素膜（屈折率２．００）で構成されている。従って、この光学フィルター６０の反射防止膜６５も、上述した光学フィルター１０、５０と同様に、反射防止効果がある。
【００５７】
以上は、窒化ケイ素と酸化ケイ素を含有する酸化窒化ケイ素膜を、互いに異なる屈折率を有する２種類の透明膜の間に形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、酸化窒化ケイ素膜を透明基板１１表面に形成してもよいし、反射防止膜６５の最上層で露出させてもよい。 また、酸化窒化ケイ素膜以外の透明膜の種類は２種類に限定されず、酸化窒化ケイ素膜と、他の１種類の透明膜とで反射防止膜を構成してもよいし、酸化窒化ケイ素膜と、他の３種類以上の透明膜とで反射防止膜を形成してもよい。
【００５８】
１つの反射防止膜を構成する酸化窒化ケイ素膜の数と、他の各透明膜の数はそれぞれ１つに限定されず、酸化窒化ケイ素膜と、各透明膜をそれぞれ２層以上積層させて１つの反射防止膜を構成してもよく、また、その積層の順番も特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の成膜装置の一例の断面図
【図２】本発明の成膜装置の一例の平面図
【図３】反射防止膜が形成された状態の透明基板を説明する断面図
【図４】電力密度試験の結果を示す図
【図５】実施例の光学フィルターの透過率と波長の関係を示すグラフ
【図６】比較例の光学フィルターの透過率と波長の関係を示すグラフ
【図７】実施例の光学フィルターの反射率と波長の関係を示すグラフ
【図８】比較例の光学フィルターの反射率と波長の関係を示すグラフ
【図９】本発明の第二の方法で作成された光学フィルターを説明する断面図
【図１０】本発明の第三の方法で作成された光学フィルターを説明する断面図
【符号の説明】
【００６０】
１……成膜装置 ２……真空槽 ６……移動手段 １０、５０、６０……光学フィルター １１……透明基板 １５、５５、６５……反射防止膜 ２１ａ、２１ｂ……第一のターゲット ２２ａ、２２ｂ……第二のターゲット ３５……第一の成膜領域 ３６……第二の成膜領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に第一の透明膜を成膜した後、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、
前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜は他方の透明膜よりも屈折率が低い酸化ケイ素膜で構成され、
前記酸化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法。
【請求項２】
前記第一、第二の透明膜のうち、前記酸化ケイ素膜以外の透明膜は酸化ニオブ膜で構成され、
前記透明基板の移動方向に沿って、Ｎｂ材料のターゲットと、前記フェロシリコン材料のターゲットを並べて配置し、
酸素を含有する反応ガスを含む減圧雰囲気中で、前記フェロシリコン材料のターゲットと、前記Ｎｂ材料のターゲットをスパッタしながら、前記透明基板を移動させて、前記酸化ケイ素膜と前記酸化ニオブ膜とを形成する請求項１記載の反射防止膜の形成方法。
【請求項３】
透明基板上に第一の透明膜を成膜した後、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、
前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜は他方の透明膜よりも屈折率が高い窒化ケイ素膜で構成され、
前記窒化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、窒素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法。
【請求項４】
透明基板上に第一の透明膜を成膜し、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜した後、前記第二の透明膜上に第三の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、
前記第二の透明膜は、前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜よりは屈折率が高く、かつ、他方の透明膜よりは屈折率が低い酸化窒化ケイ素膜で構成され、
前記酸化窒化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスと窒素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法。
【請求項５】
前記酸化窒化ケイ素膜の屈折率は１．７以上１．８以下である請求項４記載の反射防止膜の形成方法。
【請求項６】
前記フェロシリコン材料のターゲットをスパッタする際に投入する電力密度を３Ｗ／ｃｍ2以上６０Ｗ／ｃｍ2以下にする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の反射防止膜の形成方法。
【請求項１】
透明基板上に第一の透明膜を成膜した後、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、
前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜は他方の透明膜よりも屈折率が低い酸化ケイ素膜で構成され、
前記酸化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法。
【請求項２】
前記第一、第二の透明膜のうち、前記酸化ケイ素膜以外の透明膜は酸化ニオブ膜で構成され、
前記透明基板の移動方向に沿って、Ｎｂ材料のターゲットと、前記フェロシリコン材料のターゲットを並べて配置し、
酸素を含有する反応ガスを含む減圧雰囲気中で、前記フェロシリコン材料のターゲットと、前記Ｎｂ材料のターゲットをスパッタしながら、前記透明基板を移動させて、前記酸化ケイ素膜と前記酸化ニオブ膜とを形成する請求項１記載の反射防止膜の形成方法。
【請求項３】
透明基板上に第一の透明膜を成膜した後、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、
前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜は他方の透明膜よりも屈折率が高い窒化ケイ素膜で構成され、
前記窒化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、窒素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法。
【請求項４】
透明基板上に第一の透明膜を成膜し、前記第一の透明膜上に第二の透明膜を成膜した後、前記第二の透明膜上に第三の透明膜を成膜し、反射防止膜を形成する反射防止膜の形成方法であって、
前記第二の透明膜は、前記第一、第二の透明膜のうち、いずれか一方の透明膜よりは屈折率が高く、かつ、他方の透明膜よりは屈折率が低い酸化窒化ケイ素膜で構成され、
前記酸化窒化ケイ素膜の成膜は、Ｃｒと、Ａｌとを含有するフェロシリコン材料のターゲットを、酸素ガスと窒素ガスを含有する反応ガスが含有された減圧雰囲気中でスパッタリングする反射防止膜の形成方法。
【請求項５】
前記酸化窒化ケイ素膜の屈折率は１．７以上１．８以下である請求項４記載の反射防止膜の形成方法。
【請求項６】
前記フェロシリコン材料のターゲットをスパッタする際に投入する電力密度を３Ｗ／ｃｍ2以上６０Ｗ／ｃｍ2以下にする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の反射防止膜の形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１０６２３９（Ｐ２００６−１０６２３９Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９０９７９（Ｐ２００４−２９０９７９）
【出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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