[發明專利]形成金屬氟化物膜的方法和制造光學器件的方法

有效

• 申請號: 201210203438.0
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102828151A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 秋葉英生
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/34;G02B1/11
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

技術領域

本發明涉及形成薄膜的方法。

背景技術

金屬氟化物例如氟化鋁(AlF₃)和氟化鎂(MgF₂)已用于可見光用光學元件(透鏡和鏡)和在該光學元件上形成的減反射涂層。

主要通過真空蒸鍍形成氟化物減反射涂層(薄膜)。真空蒸鍍是能夠用簡單的設備進行并且能夠以高速度在具有大面積的基板上形成薄膜，因此生產率優異的方法。但是，相對于靠近沉積源的厚度，通過真空蒸鍍形成的膜的厚度容易在遠離沉積源的部分減小。因此，將基板旋轉機構用于高精度地控制厚度以致不會取決于相對于沉積源的相對位置而形成不均勻膜。此外，一直難以開發用于真空蒸鍍的自動機器。

而且，為了提高膜與基板之間的粘附并且減小膜的吸收，需要用于將基板加熱到約300℃的加熱機構，這是不希望的。

因此，作為用于形成氟化物減反射涂層(薄膜)的方法，濺射受到關注。在再現性、減小膜厚度的不均勻和在低溫下形成膜方面，濺射優于真空蒸鍍。為了通過濺射形成膜，通過施加電壓使帶電粒子與沉積材料的靶碰撞，由碰撞生成的沉積材料的粒子飛翔并沉積在基板上。但是，通過濺射形成氟化物減反射涂層時，濺射材料和氟之間的反應性可能不足，或者基板可能容易受到帶電粒子的損傷。結果，基板上的氟化物減反射涂層吸收具有比帶隙大的波長的光，因此不希望地使金屬氟化物膜的減反射性降低。

已提出了一些該缺點的解決方法。例如，日本專利公開No.4-289165，考慮到反應性，公開了控制金屬氟化物以具有化學計量組成的方法。該方法中，將氟系氣體例如F₂或CF₄與惰性氣體例如Ar的混合物用作濺射氣體以向靶供給常常缺乏的氟(F)。日本專利公開No.2002-47565，考慮到由等離子體對沉積膜的損傷，公開了使用向其施加直流的圓筒狀靶的濺射裝置。該裝置中，通過該圓筒的底部引入濺射氣體，并且從靠近基板的一側引入反應氣體。

但是，使用F₂氣作為反應氣體在基板上沉積金屬氟化物時，成本增加。F₂氣價格高。此外，F₂氣對人體有害，并且如果使用其，需要用于安全措施的設施。因此，在生產成本方面，F₂氣的使用是不利的。

而且，如果將碳氟化合物(fluorocarbon)氣體例如CF₄和惰性氣體例如Ar的混合物用于濺射，可能將碳元素或碳化合物引入沉積膜中。這使光學損失(optical?loss)增加并且因此在光學性能方面對光學元件的質量產生不利影響。

因此，已知的薄膜沉積的方法尚未達到令人滿意的水平。本發明提供安全、便宜的通過濺射形成金屬氟化物膜的方法，該金屬氟化物膜在可見區中顯示低吸收。

發明內容

根據本發明的方面，提供使用金屬靶和含有反應性氣體的混合氣體通過反應濺射在基板上形成金屬氟化物膜的方法。

本發明中，該混合氣體含有O₂氣和作為碳氟化合物氣體的反應性氣體。

本發明中，由于使用安全、便宜的碳氟化合物氣體和氧，因此能夠簡化初步的安全措施和后處理。此外，由于氧氣與碳反應生成作為廢氣排出的CO₂，因此能夠以低成本形成高質量金屬氟化物膜。該方法可用于形成光學器件的減反射涂層。

由以下參照附圖對例示實施方案的說明，本發明進一步的特點將變得清楚。

附圖說明

圖1是進行本發明的實施方案的方法的沉積裝置的示意圖。

圖2是采用根據本發明的實施方案的方法沉積的MgF₂膜的透射率的波長依賴性的圖。

圖3是MgF₂膜的反射率的波長依賴性的圖。

圖4是MgF₂膜的光學損失的波長依賴性的圖。

圖5是MgF₂膜的折射率的波長依賴性的圖。

圖6是包括設置有冷阱(cold?trap)的排氣系統的裝置的方塊示意圖。

圖7是HFC-245fa的飽和蒸氣壓曲線。

具體實施方式

現在參照附圖對根據本發明實施方案的形成具有低折射率的金屬氟化物膜的方法進行說明。盡管使用特定氣體和特定材料對本實施方案進行說明，但本發明并不限于公開的實施方案。

圖1是本實施方案的方法中使用的沉積裝置的示意圖。