CN111218659A

CN111218659A - 成膜方法及成膜装置

Info

Publication number: CN111218659A
Application number: CN201911146340.4A
Authority: CN
Inventors: 能势正章
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2020-06-02
Also published as: EP3660182A1; US20200165716A1; JP2020084260A

Abstract

本发明的课题在于提供用于在基板上均质地形成膜厚极薄的纯物质膜或混合膜作为保护膜的、控制了成膜速度和材料比的成膜方法及成膜装置。本发明的成膜方法是在基板上通过从离子源所照射的离子束来进行溅射成膜的成膜方法，其特征在于，在上述基板与上述离子源之间配置溅射靶，对于该溅射靶的与上述基板对置的面的相反侧的面，通过离子束来进行溅射，在该基板上成膜。

Description

成膜方法及成膜装置

技术领域

本发明涉及成膜方法及成膜装置，更详细地说，涉及用于在基板上均质地形成膜厚极薄的纯物质膜或混合膜作为保护膜的、控制了成膜速度及材料比的成膜方法及成膜装置。

背景技术

为了援助车辆的驾驶，进行了将车载照相机搭载于车辆。更具体地，将拍摄车辆的后方、侧方的照相机搭载于汽车的车体，通过将采用该照相机拍摄的影像显示在驾驶者可看到的位置，减少死角，由此能够有助于安全驾驶。

多数情况是将车载照相机安装于车外，对于使用的透镜，对于耐环境性的保证要求严格。例如，在对透镜的盐水喷雾试验中，如果通过位于透镜表面的防反射层的成分即SiO₂在盐水中溶解，光反射率变化，则成为重影(ゴースト)、眩光的发生的原因。

因此，对于透镜最上层，优选形成以低折射率材料作为主成分、对下层的光反射率影响小的保护膜，如果是20nm以上的膜厚比较厚的保护膜，则防反射膜的光反射率变化，因此希望膜厚尽可能薄，可能的话，希望形成膜厚为15nm以下、优选10nm以下的保护膜。

其中，作为薄且均质的保护膜的成膜手段，已知同时应用蒸镀法和离子束溅射法的技术(例如参照专利文献1。)、采用离子辅助沉积(Ion Assisted Deposition)(以下也简称为“IAD”。)法的成膜技术(例如参照专利文献2和专利文献3。)

上述IAD法作为用于在成膜中使离子具有的高动能发挥作用而形成致密的膜、或提高膜与基材的密合力的方法来使用，如果应用于上述保护膜所要求的极薄的膜形成，在装置内周向的膜厚没有变得均匀。另外，在使保护膜材料成为混合物的情况下，产生限定于蒸汽压接近的材料的问题，以所期望的材料比、膜厚形成保护膜困难。

因此，在IAD法中，未能确保车载用途等的室外透镜所需的耐久性(可靠性)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-258038号公报

专利文献2：日本特开2003-221663号公报

专利文献3：国际公开第2015/030015号

发明内容

发明要解决的课题

本发明鉴于上述问题·状况而完成，其解决课题在于提供用于在基板上均质地形成膜厚极薄的纯物质膜或混合膜作为保护膜的、控制了成膜速度及材料比的成膜方法及成膜装置。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题，在对上述问题的原因等研究的过程中，发现：在基板上通过从离子源所照射的离子束来进行溅射成膜的成膜方法中，在上述基板与上述离子源之间具有溅射靶、对该溅射靶的特定的面进行溅射、在该基板上成膜，由此得到用于在基板上均质地形成膜厚极薄的纯物质膜或混合膜作为保护膜的、控制了成膜速度和材料比的成膜方法及成膜装置。

即，本发明涉及的上述课题通过以下的手段而得以解决。

1.成膜方法，是在基板上通过从离子源所照射的离子束来进行溅射成膜的成膜方法，其特征在于，在上述基板与上述离子源之间配置溅射靶、对该溅射靶的与上述基板对置的面的相反侧的面通过离子束来溅射、在该基板上成膜。

2.第1项所述的成膜方法，其特征在于，上述溅射成膜产生的成膜速度为10pm/秒以下。

3.第1项或第2项所述的成膜方法，其特征在于，上述离子源为用于离子辅助沉积法的离子源。

4.第1项至第3项中任一项所述的成膜方法，其特征在于，在上述基板上通过使用上述离子源的离子辅助沉积法来将基底膜预先成膜，接着，在该基底膜上通过从上述离子源所照射的离子束来进行溅射成膜。

5.第1项至第4项中任一项所述的成膜方法，其特征在于，通过上述溅射成膜，形成膜厚15nm以下的薄膜。

6.第1项至第5项中任一项所述的成膜方法，其特征在于，使用距离、大小或角度中的至少一者不同的多个溅射靶来同时进行溅射成膜。

7.第1项至第6项中任一项所述的成膜方法，其特征在于，一边使上述溅射靶旋转一边进行溅射成膜。

8.第1项至第7项中任一项所述的成膜方法，其特征在于，一边提升上述溅射靶一边进行溅射成膜。

9.第1项至第8项中任一项所述的成膜方法，其特征在于，上述溅射靶的被溅射的面具有金属面和玻璃面。

10.第9项所述的成膜方法，其特征在于，上述金属面包含Ti、Cr、Ni或Al中的任一种元素。

11.第9项所述的成膜方法，其特征在于，上述玻璃面以SiO₂作为主成分，包含Ta、Zr或Na中的任一种元素。

12.成膜装置，是用于第1项至第11项中任一项所述的成膜方法的成膜装置，其特征在于，

在上述基板与上述离子源之间具有能够以所期望的时机(タイミング)来配置上述溅射靶的手段，对于该被配置的溅射靶的与上述基板对置的面的相反侧的面，通过从上述离子源所照射的离子束来进行溅射，在该基板上成膜。

发明的效果

通过本发明的上述手段，能够提供用于在基板上均质地形成膜厚极薄的纯物质膜或混合膜作为保护膜的、控制了成膜速度和材料比的成膜方法及成膜装置。

对于本发明的效果的显现机制或作用机制，如下所述。

本发明的成膜方法是在基板上通过从离子源所照射的离子束来进行溅射成膜的成膜方法，在上述基板与上述离子源之间具有溅射靶、通过离子束对该溅射靶的与上述基板对置的面的相反侧的面进行溅射，由此该被溅射的靶粒子的向基板的飞散速度延迟、能够使成膜速度变得比以往方法慢。其结果，在基板上虽然是膜厚极薄的保护膜，但能够均一地形成材料混合比。例如，就这样成膜的保护膜而言，成为将对下层的光反射率的影响消除、同时不存在盐水喷雾试验引起的SiO₂的剥离的确保优异的耐环境性的保护膜。

进而，如果上述离子源为用于IAD法的离子源，例如，通过将防反射用途的电介质多层膜等基底膜通过使用了IAD法的真空蒸镀法(以下在本发明中也称为IAD蒸镀法。)在基板上成膜，接着，将溅射靶导入到装置内，利用从该离子源所照射的离子束，对上述溅射靶进行溅射，能够在上述基底膜上将膜厚极薄的保护膜成膜。因此，能够连续地用同一装置生产基底膜和保护膜，能够提供生产效率优异的成膜方法及成膜装置。

附图说明

图1为表示IAD蒸镀装置的一例的示意图。

图2为作为现有例的、可2元溅射的溅射成膜装置的示意图。

图3为表示本发明涉及的离子束溅射成膜装置的一例的示意图。

图4为表示使用了多种成膜材料时的溅射靶的配置的示意图。

图5为表示成膜材料为2种时的具体的溅射靶的配置的平面图和截面图。

图6为表示兼具IAD蒸镀装置和离子束溅射装置的成膜装置的一例的示意图。

图7为表示本发明涉及的基底膜和保护膜的层叠体的一例的截面图。

附图标记的说明

1 IAD蒸镀装置

2 腔室

3 圆顶(ドーム)

4 基板

5 蒸镀源

6 蒸镀物质

7 IAD离子源

8 离子束

30 可2元溅射的溅射成膜装置

31 基板

32 离子源

33 离子源

34 第1溅射靶

35 第2溅射靶

36 靶支架

38 第1溅射粒子

39 第2溅射粒子

50 离子束溅射成膜装置

51 溅射靶支架

52 第1溅射靶

53 第2溅射靶

54 第1溅射粒子

55 第2溅射粒子

70 第1溅射靶

71 第2溅射靶

72 第3溅射靶

90 能够将基底膜和保护膜连续地成膜的成膜装置

91 溅射靶导入手段

100 电介质多层膜

101 基板

102 低折射率层

103 高折射率层

104 低折射率层

105 高折射率层

106 低折射率层

107 保护膜

具体实施方式

本发明的成膜方法是在基板上通过从离子源所照射的离子束来进行溅射成膜的成膜方法，其特征在于，在所述基板与所述离子源之间具有溅射靶，对该溅射靶的与所述基板对置的面的相反侧的面通过离子束溅射，在该基板上成膜。该特征是下述实施方式共同或对应的技术特征。

作为本发明的实施方式，从本发明的效果显现的观点考虑，从降低成膜速度而形成具有均一的膜质的薄膜的观点考虑，优选上述溅射成膜产生的成膜速度为10pm/秒以下。

例如从能够直接使用形成基底膜的使用了IAD法的真空蒸镀装置(以下在本发明中也称为IAD蒸镀装置。)、生产的效率化的观点考虑，优选上述离子源为用于IAD法的离子源。即，可通过使用上述离子源的IAD法，在上述基板上预先将基底膜成膜，接着，在上述基底膜上使用同一离子源进行溅射成膜，这从生产的效率化的观点考虑是优选的方式。

从作为保护膜能够消除对下层的光反射率的影响的观点考虑，优选通过上述溅射成膜形成膜厚15nm以下的薄膜。

另外，就使用距离、大小或角度中的至少一者不同的、多个溅射靶来同时地溅射成膜而言，可通过一次的溅射成膜来同时形成含有多种元素的保护膜，从生产的效率化的观点考虑，是优选的成膜方法。

进而，从同样的观点考虑，也优选一边使上述溅射靶旋转一边进行溅射成膜以及一边提升溅射靶一边进行溅射成膜。

优选上述溅射靶的被溅射的面具有金属面和玻璃面，通过上述金属面含有Ti、Cr、Ni或Al中的任一种元素，能够形成具备耐盐水性的保护膜而优选。

另外，通过上述玻璃面以SiO₂作为主成分、含有Ta、Zr或Na中的任一种元素，能够形成具备耐碱性和耐酸性的保护膜而优选。

就本发明的成膜方法中使用的成膜装置而言，其特征在于，为如下装置：在上述基板与上述离子源之间具有能够以所期望的时机来配置上述溅射靶的手段，对于该配置了的靶的与上述基板对置的面的相反侧的面，通过从上述离子源所照射的离子束来进行溅射，在该基板上成膜。通过该成膜装置，能够连续地用同一装置生产上述基底膜和保护膜，从提供生产效率优异的成膜方法及成膜装置的观点考虑，是优选的实施方式。

以下，对于本发明及其构成要素以及用于实施本发明的形态·方式进行详细的说明。应予说明，本申请中，“～”以包含在其前后记载的数值作为下限值和上限值的含义使用。

《本发明的成膜方法的概要》

本发明的成膜方法是在基板上通过从离子源所照射的离子束来进行溅射成膜的成膜方法，其特征在于，在上述基板与上述离子源之间具有溅射靶，通过离子束对该溅射靶的与上述基板对置的面的相反侧的面进行溅射，在该基板上成膜。

上述“溅射成膜”是指对作为膜材料的溅射靶(溅射源)照射离子束而使溅射粒子生成、飞散，沉积于基板等被处理体来形成膜。

上述“基板”是指使溅射粒子生成、飞散、沉积而被形成膜的被处理体。在基板上，可预先形成基底膜例如电介质多层膜等防反射膜。

上述“溅射靶”是将成膜材料固化而成的，具体而言使用金属、以及金属氧化物、石英玻璃或玻璃基板上成膜的蒸镀物质等。

作为在基板上形成上述金属氧化物等的薄膜的方法，如果是蒸镀系，已知真空蒸镀法、离子束蒸镀法、离子镀法等，如果是溅射系，已知溅射法、离子束溅射法、磁控管溅射法等，本发明的成膜方法的一个特征是将用于IAD法的离子源(以下也称为IAD离子源。)有效用于溅射，可成为控制成膜速度的因素。

IAD法是在成膜中使离子具有的高动能发挥作用而制成致密的膜、或提高膜的密合力的方法，例如就利用离子束的方法而言,是通过从离子源所照射的被离子化的气体分子将被粘附材料加速、在基板表面成膜的方法。IAD法也称为“离子束辅助法”。

图1是表示IAD蒸镀装置的一例的示意图。

IAD蒸镀装置1在腔室2内具备圆顶3，沿着圆顶3配置基板4。蒸镀源5具备使蒸镀物质蒸发的电子枪，蒸镀物质6从蒸镀源5向基板4飞散，在基板4上凝结、固化。此时，从IAD离子源7向基板照射离子束8，在成膜中使离子具有的高动能发挥作用而制成致密的膜、或提高膜的密合力。

其中，基板4可列举出玻璃、树脂等。作为树脂，可列举出聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂等。

在腔室2的底部可配置多个蒸镀源5。在此，作为蒸镀源5，示出了1个蒸镀源，但蒸镀源5的个数可以是多个。通过采用电子枪使蒸镀源5的成膜材料(蒸镀材料)产生蒸镀物质6，使成膜材料飞散、附着于在腔室2内设置的基板4(例如玻璃板)，将由成膜材料构成的层(例如，硅的氧化物层)在基板4上成膜。

另外，在腔室2中设置有未图示的真空排气***，利用其，将腔室2内抽真空。

圆顶3保持至少一个保持基板4的支架(未图示)，也称为蒸镀伞。该圆顶3为截面圆弧状，成为：通过连结圆弧的两端的弦的中心、以垂直于该弦的轴作为旋转对称轴进行旋转的旋转对称形状。圆顶3以轴为中心例如以一定速度旋转，由此经由支架而被保持于圆顶3的基板4围绕轴以一定速度公转。

该圆顶3可将多个支架在旋转半径方向(公转半径方向)和旋转方向(公转方向)上并列地保持。由此，在用多个支架所保持的多个基板4上同时地成膜成为可能，能够提高元件的制造效率。

IAD离子源7是将氩、氧气导入到主体内部、使它们离子化、将被离子化的气体分子(离子束8)向基板4照射的设备。作为离子源，能够应用考夫曼型(灯丝)、空心阴极型、RF型、吊桶型、双等离子管型等。通过从IAD离子源7将上述的气体分子向基板4照射，例如能够将从多个蒸发源蒸发的成膜材料的分子向基板4推压，能够将密合性和致密性高的膜在基板4上成膜。IAD离子源7以在腔室2的底部与基板4对置的方式设置，也可设置于偏离对置轴的位置。

就IAD法中使用的离子束而言，与离子束溅射法中使用的离子束相比，在低真空度下使用，加速电压也倾向于低。例如能够使用加速电压为100～2000V的离子束、电流密度为1～120μA/cm²的离子束。在成膜工序中，离子束的照射时间例如能够设为1～800秒，另外，离子束的粒子照射数例如能够设为1×10¹³～5×10¹⁷个/cm²。就成膜工序中使用的离子束而言，能够设为氧的离子束、氩的离子束、或氧与氩的混合气体的离子束。

监控***(未图示)是通过监视在真空成膜中从各蒸镀源5蒸发而附着于自身的层来监视在基板4上所成膜的层的特性的***。通过该监控***，能够掌握在基板4上所成膜的层的光学特性(例如光透射率、光反射率、光学层厚等)。另外，监控***也包含水晶层厚监控器，也能够监视在基板4上所成膜的层的物理层厚。该监控***也作为根据层的监视结果来控制多个蒸发源5的开/关的切换、IAD离子源7的开/关的切换等的控制部发挥功能。

本发明中，从有效利用高成膜速度的观点考虑，优选使用IAD蒸镀装置1来形成后述的本发明涉及的基底膜例如电介质多层膜。

但是，如果将上述的蒸镀装置用于本发明涉及的膜厚极薄的保护膜的成膜，则在装置内周向的膜厚没有变得均一。另外，在使保护膜材料为混合物的情况下，产生限定于蒸汽压接近的材料的问题，以所期望的材料比、膜厚形成保护膜是困难的。

因此，在本发明涉及的保护膜的成膜中，重新需要控制成膜速度和成膜物质的组成的方法和装置。

作为控制成膜速度的方法，在日本特开2017-57487号公报中公开有将离子源用作溅射的离子束源的离子束溅射装置。就该装置而言，如图2中所示那样能够用一台装置同时进行2元溅射或溅射与离子辅助(IAD)。通过为将IAD中使用的离子源用作溅射的离子束溅射装置，与图1中所示的蒸镀装置相比，可使成膜速度变慢。

在图2中示出日本特开2017-57487号公报中记载的、可2元溅射的溅射成膜装置的示意图。

就可2元溅射的溅射成膜装置30而言，从在腔室内将第1溅射靶34和第2溅射靶35倾斜地配置的靶支架36以及与各个溅射靶对置的旋转自由的2台离子源32和33，将离子束37向溅射靶照射以溅射，使2种第1溅射粒子38和第2溅射粒子39生成、飞散，在基板31上凝结、固化以成膜。

该溅射成膜装置具有能够用一台装置同时进行溅射和离子辅助(IAD)等的机构，溅射生成的溅射粒子向基板侧直接生成、飞散，因此可调整从二个溅射靶到基板的距离、角度，但成膜速度比较快。因此，从应用于本发明涉及的极薄的保护膜的成膜的观点考虑，推测成膜速度仍过快，形成均质的薄膜是困难的。另外，为了调整成膜速度，也考虑降低离子束照射强度，但难以处理大面积，该手法的应用不可取。

对于这些公知例的成膜方法，就本发明的成膜方法而言，是在基板上通过从离子源所照射的离子束来进行溅射成膜的成膜方法，其特征在于，在上述基板与上述离子源之间具有溅射靶，通过离子束对该溅射靶的与上述基板对置的面的相反侧的面来进行溅射，在该基板上成膜。

《本发明的成膜方法的具体的构成》

本发明的成膜方法具有如下特征：将IAD法中所使用的离子源作为用于进行溅射的离子束源来有效利用，以成膜速度为10pm/秒以下这样的以往不存在的慢的成膜速度在基板上将以SiO₂这样的金属氧化物作为主成分的混合膜成膜。由于成膜速度为pm/秒级，因此与以往的蒸镀法、溅射法相比，实现1/10～1/100左右的成膜速度，使制造均质的极薄的膜(例如膜厚为5nm以下的范围)成为可能。

以下，用图对本发明的成膜方法进行说明。

＜第1实施方式：使用离子束溅射装置的成膜方法＞

图3为本发明涉及的通过从离子源照射的离子束来进行溅射的离子束溅射成膜装置的示意图。不过，该图为一例，并不限定于此。

本发明涉及的离子束溅射成膜装置50与图1的IAD蒸镀装置同样地在腔室2内具备圆顶3，沿着圆顶3配置基板4。

溅射源为IAD离子源7，将从该IAD离子源7所照射的离子束8向第1溅射靶52和第2溅射靶53照射。在图3中，对于进行2元溅射的情形进行了说明，但溅射靶可以是1种。

第1溅射靶52和第2溅射靶53配置在位于上述基板4与上述IAD离子源7之间的靶支架51上，对于该第1溅射靶52和第2溅射靶53的与上述基板4对置的面的相反侧的面，通过来自IAD离子源7的离子束8来进行溅射，生成溅射粒子54和55，使其飞散，在基板4上成膜。

就溅射靶而言，可配置一种成膜材料，也可将多种成膜材料重叠配置，可进行同时多元溅射。在图3中，例如，将以TiO₂作为主成分的第1溅射靶52与以SiO₂作为主成分的第2溅射靶53重叠配置，进行同时2元溅射。

本发明的特征在于，就上述溅射粒子54和55而言，在与上述基板4对置的面的相反侧的面，通过利用该离子束8的溅射而生成，在与基板直接对置的面没有生成。因此，溅射粒子54和55一边迂回溅射靶一边向基板飞散，有助于成膜，因此可延缓成膜速度。

因此，就成膜速度而言，除了离子束照射时间以外，溅射靶的大小(图中的Φ)、从IAD离子源到溅射靶的距离(图中的H)、从溅射靶到基板4的距离等也成为控制因子。因此，不必如以往那样为了调整成膜速度而进行降低离子束照射强度等调整，与公知的蒸镀法、溅射法相比，实现10pm/秒以下这样的、1/10～1/100的成膜速度，制造均质的极薄的膜成为可能。

成膜速度优选为5pm/秒以下，更优选为0.1～3pm/秒的范围。

另外，从调整成膜速度的观点考虑，就溅射靶而言，也优选除了与上述IAD离子源相距的距离(H)以外改变与该IAD离子源对置的角度，进而一边使溅射靶旋转一边进行溅射成膜、一边将其提升一边进行溅射成膜从调整成膜速度和成膜物质的组成的观点考虑，也是优选的方法。

关于多元溅射，就本发明涉及的溅射靶而言，优选该靶的被溅射的面具有金属面和玻璃面。

从作为保护膜提高耐盐水性的观点考虑，优选上述金属面包含Ti、Cr、Ni或Al中的任一种元素。

另外，从作为保护膜提高对于碱、酸的耐久性、保证耐环境性的观点考虑，上述玻璃面优选以SiO₂作为主成分、包含Ta、Zr或Na中的任一种元素。

另外，从提高上述对于碱、酸的耐久性的观点考虑，也优选改变上述玻璃的成分、使Ta₂O₅、ZrO₂和ZnO等为溅射靶。

在以下示出进行多元溅射时的溅射靶的成膜材料的配置的优选例。

图4为表示使用了多种成膜材料时的溅射靶的该成膜材料的配置的示意图。

图4(a)为表示成膜材料为2种时的溅射靶的该成膜材料的配置的示意图。

优选将作为主成膜材料的第1溅射靶70形成为圆盘状、使作为进行混合的成膜原料的第2溅射靶71对置配置以使得各自沿着第1溅射靶的外周、在4个位置均等地配置以使得彼此成为90°的角度。第2溅射靶71的圆示出配置的位置，其大小并不表示溅射靶的大小。

图4(b)为表示成膜材料为3种时的溅射靶的该成膜材料的配置的示意图。

优选将作为主成膜原料的第1溅射靶70形成为圆盘状、使作为进行混合的成膜原料的第2溅射靶71彼此对置、在4个位置配置以使得成为90°的角度、进而将第3溅射靶72在与第2溅射靶71具有45°的角度的4个位置均等地配置。

均是在进行溅射时，可通过一边使溅射靶旋转一边进行，使溅射粒子的生成变得均一而优选。

将作为主成膜材料的第1溅射靶70形成为圆盘状、将作为进行混合的成膜材料的第2溅射靶71在4个位置均等地配置以使得彼此对置、成为90°的角度。第1溅射靶70的大小用Φ1(单位mm)表示，第2溅射靶71的大小用Φ2(单位mm)表示。

上述Φ1优选为100～500mm的范围内，更优选为200～400mm的范围内。Φ2优选为10～100mm的范围内，更优选为20～80mm的范围内。厚度均优选为1～5mm的范围内。

从IAD离子源7到第1溅射靶70的距离用H1(单位mm)表示，到第2溅射靶71的距离用H2(单位mm)表示。

上述H1和H2优选为50～200mm的范围内，更优选为100～150mm的范围内。

就上述Φ1、Φ2、H1和H2而言，作为成膜速度和混合比率的控制因子来适当地确定。

就本发明的成膜方法中使用的成膜装置而言，在上述基板与上述离子源之间具有能够以所期望的时机来配置上述溅射靶的手段，对于该被配置的溅射靶的与上述基板对置的面的相反侧的面，通过从上述离子源所照射的离子束来进行溅射，在该基板上成膜。

通过具有能够以所期望的时机将上述溅射靶配置在装置内的手段，利用图1中所示的IAD蒸镀装置、通过IAD法在基板上将基底膜进行蒸镀成膜，接着，与IAD离子源对置地将上述溅射靶导入到装置内、进行配置，由此能够作为图3中所示的离子束溅射成膜装置来进行溅射成膜。

对能够以所期望的时机来配置上述溅射靶的手段并无特别限定，作为一例，能够列举出将在装置外部预先准备的溅射靶从设置于腔室的窗状的入口沿着设置于装置内部的导轨来移动的导入手段。

＜第2实施方式：使用兼具IAD蒸镀装置和离子束溅射装置的成膜装置的成膜方法＞

图6为表示能够将本发明涉及的基底膜和保护膜连续地成膜的、兼具IAD蒸镀装置和离子束溅射装置的成膜装置的一例的示意图。

就成膜装置90而言，与图1的蒸镀装置同样地在腔室2内具备圆顶3、沿着圆顶3配置基板4。蒸镀源5具备使蒸镀物质蒸发的电子枪，蒸镀物质6从蒸镀源5向基板4飞散、在基板4上凝结、固化。此时，从IAD离子源7向基板照射离子束8、成膜中使离子具有的高动能发挥作用而形成致密的膜、或提高膜的密合力。

准备多个蒸镀源，例如，将作为低折射率层的SiO₂含有层和作为高折射率层的Ta₂O₅含有层等交替地层叠而成的电介质多层膜作为基底膜成膜。

作为上述电介质多层膜的一例，图7中所示的层构成是一般的层构成。

(电介质多层膜)

具有防反射功能的电介质多层膜100具有：具有比基板101的折射率高的折射率的高折射率层103、105、和具有比上述高折射率层低的折射率的低折射率层102、104、106。优选具有将这些高折射率层与低折射率层交替地层叠的多层结构。关于层数，并无特别限制，从防反射膜的生产率的观点考虑，优选为12层以内。

优选高折射率层的对于波长587.56nm的折射率为1.9～2.45的范围内，低折射率层的对于波长587.56nm的折射率为1.3～1.5的范围内。

作为本发明涉及的电介质多层膜(第二高折射率层、低折射率层)中使用的材料，优选地，例如，Ti、Ta、Nb、Zr、Ce、La、Al、Si、Hf等的氧化物、或者将它们组合的氧化化合物及MgF₂适合。通过将不同的电介质材料多层层叠，能够附加使可见区域整体的反射率降低的功能。

层叠数取决于所要求的光学性能，通过进行大致3～8层左右的层叠，能够降低可见区域整体的反射率，作为上限数，从能够防止膜的应力变大而膜剥离的方面考虑，优选为12层以下。

作为本发明涉及的电介质多层膜100的具体的构成，优选如图7中所示那样，从基板101侧起依次具有低折射率层102、高折射率层103、低折射率层104、高折射率层105和低折射率层106。优选在低折射率层106上设置本发明涉及的保护膜107。

上述低折射率层102、104、106由折射率比基板101低的材料构成，例如优选为SiO₂以及SiO₂与Al₂O₃的混合物等。

上述高折射率层103、105由折射率比基板101高的材料构成，例如优选为Ta的氧化物与Ti的氧化物的混合物、以及Ti的氧化物、Ta的氧化物、La的氧化物与Ti的氧化物的混合物等。

另外，电介质多层膜的厚度(多层层叠的情况下为全体的厚度)优选为50nm～5μm的范围内。如果厚度为50nm以上，能够发挥防反射的光学特性，如果厚度为5μm以下，能够防止发生多层膜自身的膜应力所引起的面变形。

例如，作为将构成电介质多层膜的硅的氧化物、钽的氧化物即成膜材料在基板上蒸镀的成膜条件，优选腔室内的减压度通常在1×10^-4～1Pa的范围，优选在1×10^-3～1×10^-2Pa的范围，成膜速度为2～

/秒的范围内，例如，使用オプトラン公司的RF离子源“OISOne”，IAD离子源7的加速电压输出功率为上述装置500～1500V的范围，加速电流为300～1500mA的范围，偏压电流为500～2000mA的范围内，氧导入量为20～60sccm，氩导入量为0～15sccm的范围内。

接着，停止蒸镀源5的运转，使在装置外部预先准备的溅射靶52(53)从窗状的入口沿着在装置内部设置的导轨等溅射靶导入手段91来移动，在位于上述基板4与上述IAD离子源7之间的靶支架51上配置。

离子源为IAD离子源7，将从该IAD离子源7所照射的离子束8照射至第1溅射靶52和第2溅射靶53的与上述基板4对置的面的相反侧的面，进行溅射。第1溅射粒子54和第2溅射粒子55飞散，在基板4上预先制膜而成的基底膜即电介质多层膜上成膜，在基板上得到电介质多层膜100和保护膜107的层叠体。

保护膜的厚度优选为15nm以下，从排除对下层的光反射率的影响的观点考虑，优选为1～10nm的范围，更优选为1～5nm的范围内。

作为保护膜的成膜条件，优选腔室内的减压度通常在1×10^-4～1Pa的范围，优选在1×10^-3～1×10^-2Pa的范围，成膜速度为1～10pm/秒的范围内，例如，使用オプトラン公司的RF离子源“OIS One”，离子束的加速电压输出功率为上述装置500～1500V的范围，加速电流为300～1500mA的范围，偏压电流为500～2000mA的范围内，氧导入量为20～60sccm，氩导入量为0～15sccm的范围内。

《车载用或室外用的光学构件》

就通过本发明的成膜方法而被成膜的薄膜而言，优选设置在基材上，用作光学构件。作为光学构件，可列举出车载用或室外用的光学透镜，特别优选为车载照相机用的透镜(构成透镜单元的透镜)。

“车载照相机”是设置在汽车的车体的外侧的照相机，设置于车体的后方部，用于后方确认，或者设置于车体的前方部，用于前方确认或侧方确认、与前车的距离的确认等。

这样的车载照相机用的透镜单元由多片透镜构成，详细地说，由配置于物体侧的物体侧透镜和配置于像侧的像侧透镜组构成。像侧透镜组具备在多片的透镜与透镜间设置的光圈。

这样的多个透镜中，物体侧透镜成为了向户外空气露出的露出面，在具有该露出面的透镜上设置上述光学薄膜。

作为上述室外用的光学构件，可列举出室外设置型的监视照相机等，在构成该监视照相机的透镜中，在具有向户外空气露出的露出面的透镜上使用上述光学薄膜。

实施例

以下列举实施例对本发明具体地说明，但本发明并不限定于这些。应予说明，实施例中使用“份”或“％”的表示，只要无特别说明，则表示“质量份”或“质量％”。

＜成膜样品No.1的制作＞

使用图3中所示的溅射成膜装置和图5中所示的溅射靶，采用以下的条件进行了溅射成膜。

〈基板〉

玻璃基板

〈溅射靶〉

第1溅射靶Cr蒸镀物H1：125mmΦ1：285mm

第2溅射靶SiO₂(石英玻璃)H2：119mmΦ2：50mm

〈IAD离子源〉

(株)カプトラン制OTFC-1300

加速电压(V)1200

加速电流(mA)1000

中和电流(mA)1500

〈腔室内〉

加热温度(℃)300

真空度(Pa)2×10^-2

通过以上的条件，将从IAD离子源的离子束照射时间设定为110分钟，结果，将通过下述膜厚测定得到的膜厚9nm的Si与Cr混合的保护膜以成膜速度1.36pm/秒成膜。

就保护膜的组成而言，采用下述X射线光电子分光分析装置(XPS)来测定，结果，具有表I中记载的元素组成。

＜膜厚测定＞

上述膜厚采用以下的方法测定。

(1)预先在白板玻璃基板上以1/4λ(λ＝550nm)的膜厚将TiO₂和SiO₂成膜，测定光反射率。

(2)在上述保护膜成膜条件下在(1)中形成的TiO₂和SiO₂膜成膜，测定光反射率，由其变化量计算该保护膜的折射率和膜厚。

就光反射率的测定而言，采用日立ハイテクノロジー公司制分光光度计U-4100、用光波长550nm测定。

＜XPS组成分析＞

·装置名称：X射线光电子分光分析装置(XPS)

·装置型号：Quantera SXM

·装置制造商：アルバック·ファイ

·测定条件：X射线源：单色化AlKα射线25W-15kV

·真空度：5.0×10^-8Pa

通过氩离子蚀刻进行了深度方向分析。数据处理使用了アルバック·ファイ公司制的MultiPak。

＜成膜样品No.2的制作＞

在成膜样品No.1的制作中，除了使用代替Cr而蒸镀了Al的第1溅射靶、将第2溅射靶的Φ2设定为105mm以外，同样地进行了溅射成膜。

其结果，得到了表I中记载的膜厚、成膜速度和元素组成的保护膜。

＜成膜样品No.3～No.12的制作＞

在成膜样品No.1的制作中，除了代替Cr而使用SUS304作为第1溅射靶、如表I和表II记载那样设定了离子束照射时间、第1溅射靶的H1、Φ1、第2溅射靶的H2、Φ2以外，同样地进行了溅射成膜。

其结果，得到了表I和表II中记载的膜厚、成膜速度和元素组成的保护膜。

＜成膜样品No.13～No.22的制作＞

在成膜样品No.1的制作中，除了使用代替Cr而蒸镀了Ti的第1溅射靶、如表III和表IV记载那样设定了离子束照射时间、第1溅射靶的H1、Φ1、第2溅射靶的H2、Φ2以外，同样地进行了溅射成膜。

其结果，得到了表III和表IV中记载的膜厚、成膜速度和元素组成的保护膜。

＜成膜样品No.23的制作＞

在成膜样品No.1的制作中，代替Cr，作为第1溅射靶使用SUS304，作为第2溅射靶使用SiO₂(石英玻璃)以及作为第3溅射靶使用蒸镀了TiO₂的白板，制作如图4(b)中所示那样配置的溅射靶。除了如表V中记载那样设定了离子束照射时间、第1溅射靶的H1、Φ1、第2溅射靶的H2、Φ2和第3溅射靶的H3、Φ3以外，同样地进行了溅射成膜。

其结果，得到了表V中记载的膜厚、成膜速度和元素组成的保护膜。

以下将溅射条件和得到的膜厚、成膜速度和元素组成的结果示于表I～表V中。

由表I～表V得知：在基板与离子源之间配置溅射靶，通过离子束对该溅射靶的与基板对置的面的相反侧的面进行溅射，在该基板上成膜，由此能够比以往的成膜方法慢地控制成膜速度，且得到能够任意地调整材料组成的、膜厚极薄的均质的保护膜。得知：由此得到用于均质地形成膜厚极薄的纯物质膜或混合膜作为保护膜的、能够任意地控制成膜速度和材料比的成膜方法及成膜装置。

Claims

1.一种成膜方法，是在基板上通过从离子源所照射的离子束来进行溅射成膜的成膜方法，其特征在于，

在所述基板与所述离子源之间配置溅射靶，对该溅射靶的与所述基板对置的面的相反侧的面通过离子束来溅射，在该基板上成膜。

2.根据权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，所述溅射成膜产生的成膜速度为10pm/秒以下。

3.根据权利要求1或2所述的成膜方法，其特征在于，所述离子源为离子辅助沉积法中所使用的离子源。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的成膜方法，其特征在于，在所述基板上通过使用所述离子源的离子辅助沉积法，将基底膜预先成膜，接着，在该基底膜上通过从所述离子源所照射的离子束来进行溅射成膜。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的成膜方法，其特征在于，通过所述溅射成膜，形成膜厚15nm以下的薄膜。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的成膜方法，其特征在于，使用距离、大小或角度中的至少一者不同的多个溅射靶来同时进行溅射成膜。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的成膜方法，其特征在于，一边使所述溅射靶旋转一边进行溅射成膜。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的成膜方法，其特征在于，一边提升所述溅射靶一边进行溅射成膜。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的成膜方法，其特征在于，所述溅射靶的被溅射的面具有金属面和玻璃面。

10.根据权利要求9所述的成膜方法，其特征在于，所述金属面包含Ti、Cr、Ni或Al中的任一种元素。

11.根据权利要求9所述的成膜方法，其特征在于，所述玻璃面以SiO₂作为主成分，包含Ta、Zr或Na中的任一种元素。

12.一种成膜装置，是在权利要求1至权利要求11中任一项所述的成膜方法中使用的成膜装置，其特征在于，

在所述基板与所述离子源之间具有能够以期望的时机来配置所述溅射靶的手段，对于该被配置的溅射靶的与所述基板对置的面的相反侧的面，通过从所述离子源所照射的离子束来进行溅射，在该基板上成膜。