JP2007321170A - スパッタ成膜方法、光吸収膜並びにndフィルター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】NDフィルター10は、基板11上に、第1層12aとしてSiCxOy(0.3<x<0.45,1.0<y<1.7)層、第2層13としてSi層、第3層12bとしてSiCxOy(0.3<x<0.45,1.0<y<1.7)層、第4層14としてSiO2層が積層されてなることを特徴とする。
【選択図】図3
Description
本発明の光吸収膜によれば、安定して目標どおりの光吸収特性を有する光吸収膜を提供することができる。
本発明のNDフィルターによれば、光吸収特性の安定した光吸収膜としてSiCxOy層を有するので安定した透過特性をもつNDフィルターを提供できる。また、単一ターゲットによりプロセス条件を変更するだけで構成する膜がすべて形成されるので生産性よいものとなる。
すなわち、本発明のスパッタ成膜方法は、CO2及び/又はCOの反応性ガスの存在下でSiターゲットをスパッタガスによりスパッタリングし、SiCxOy(0.3<x<0.45,1.0<y<1.7)からなる光吸収膜を成膜することを特徴とするものである。
図2に示すように、反応性スパッタリング装置SEは、真空槽1内の上部に、薄膜が形成される基板11を保持する基板ホルダ5と、基板ホルダ5を回転駆動するための駆動手段6とを備えている。また、真空槽1は、該真空槽1内を排気するための真空ポンプ(図示せず)が接続されており、真空槽1内を任意の真空度に調整できるように構成されている。
(S11)基板11を基板ホルダ5に保持させ、Siターゲット4をスパッタ電極3の所定位置に配置する。
(S12)真空槽1内を真空排気し内部を所定圧力以下にするとともに、基板ホルダ5を回転させる。
(S13)スパッタガス7、反応性ガス8を真空槽1内に導入する。このとき、CO2ガス及び/又はCOガスの反応性ガス8とスパッタガス7とが所定の流量比となるようにそれぞれのガス流量を調整しながら導入し、所定圧力とする。
(S14)つぎに、スパッタ電極3に電力を投入する。これにより、Siターゲット4上にはプラズマが発生し、該ターゲット4のスパッタが開始される。
(S15)スパッタリング状態が安定したら、基板ホルダ5上の基板11に成膜を開始し、所定膜厚のSiCxOy(0.3<x<0.45,1.0<y<1.7)からなる光吸収膜を得る。
図3は、本発明のNDフィルターの構成を示す断面図である。
NDフィルター10は、基板11上に、第1層12aとしてSiCxOy(0.3<x<0.45,1.0<y<1.7)からなる層、第2層13としてSiからなる層、第3層12bとしてSiCxOy(0.3<x<0.45,1.0<y<1.7)からなる層、第4層14としてSiO2からなる層が積層されてなるものである。
(実施例1)
図2に示した反応性スパッタリング装置SEを用い本発明のスパッタ成膜方法により、光吸収膜を成膜した例を示す。なお、スパッタ条件は次の通り(CO2プロセス)とした。
・スパッタターゲット4:多結晶Si
・スパッタガス7:Ar(250sccm一定)
・反応性ガス8:CO2
・反応性ガス流量:0〜300sccm
・投入電力:20kW
・成膜時圧力:0.1〜0.5Pa
・基板11:PETフィルム
比較例1のO2プロセスでは、O2ガスを増加させる場合にはO2ガス流量120sccm程度から遷移領域となり急激に酸化モードへ移行し、O2ガス流量140sccm以上で酸化モードとなった。また、減少させる場合には110sccmまでO2ガス流量を減少させても酸化モードのままであり、その後急激にメタルモードへ移行した。このように比較例1の遷移領域ではヒステリシス特性を持ち、安定成膜を行うことは難しい。
これに対して、実施例1のCO2プロセスでは、CO2ガス流量を増加させる場合と減少させる場合とでO2プロセスのような遷移領域におけるヒステリシス特性は認められず、CO2ガス流量の増加方向と減少方向で可逆的なプロセスを持っており、安定して遷移領域を制御可能であることがわかった。
図2に示した反応性スパッタリング装置SEを用い、図3に示すNDフィルターを成膜した例を示す。なお、第1,3層については本発明のスパッタ成膜方法により成膜を行った。また各層の成膜条件は下記の通りとした。
・ガラス基板
(実施例1における(2)の条件)
・スパッタターゲット4:多結晶Si
・スパッタガス7 :Ar
・スパッタガス流量 :250sccm
・反応性ガス8 :CO2
・反応性ガス流量 :120sccm
・投入電力 :20kW
・成膜時圧力 :0.3Pa
・膜厚 :51nm
・スパッタターゲット4:多結晶Si
・スパッタガス7 :Ar
・スパッタガス流量 :250sccm
・反応性ガス8 :なし
・投入電力 :10kW
・成膜時圧力 :0.13Pa
・膜厚 :51nm
(実施例1における(2)の条件)
・スパッタターゲット4:多結晶Si
・スパッタガス7 :Ar
・スパッタガス流量 :250sccm
・反応性ガス8 :CO2
・反応性ガス流量 :120sccm
・投入電力 :20kW
・成膜時圧力 :0.3Pa
・膜厚 :4nm
・スパッタターゲット4:多結晶Si
・スパッタガス7 :Ar
・スパッタガス流量 :250sccm
・反応性ガス8 :O2
・反応性ガス流量 :150sccm
・投入電力 :20kW
・成膜時圧力 :0.3Pa
・膜厚 :113nm
実施例2において、各層の膜厚として、第1層12a=61nm、第2層13=12nm、第3層12b=9nm、第4層14=31nmとし、それ以外は実施例2と同じ条件でNDフィルターのサンプルを作成した。
図8に、得られたNDフィルターのサンプルの透過特性を測定した結果を示す。
Claims (7)
- CO2及び/又はCOの反応性ガスの存在下でSiターゲットをスパッタガスによりスパッタリングし、SiCxOy(0.3<x<0.45,1.0<y<1.7)からなる光吸収膜を成膜することを特徴とするスパッタ成膜方法。
- 前記スパッタガスは、Ar,Xe,Ne,Krから選ばれる1種類以上のガスであることを特徴とする請求項1に記載のスパッタ成膜方法。
- スパッタ電源として、DC電源またはMF電源を用いることを特徴とする請求項1に記載のスパッタ成膜方法。
- 請求項1〜3のいずれか一に記載のスパッタ成膜方法により成膜されてなることを特徴とする光吸収膜。
- 基板上に、第1層としてSiCxOy(0.3<x<0.45,1.0<y<1.7)層、第2層としてSi層、第3層としてSiCxOy(0.3<x<0.45,1.0<y<1.7)層、第4層としてSiO2層が積層されてなることを特徴とするNDフィルター。
- 前記第1層〜第4層すべてがSiターゲットを用いたスパッタリング法により形成されてなることを特徴とする請求項5に記載のNDフィルター。
- 前記第1層、第3層は、CO2及び/又はCOの反応性ガスの存在下でSiターゲットをスパッタガスによりスパッタリングして成膜されてなる光吸収膜であることを特徴とする請求項5に記載のNDフィルター。
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