JPH01100255A - 反射防止膜の成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、レンズ、プリズム、フィルタなどの反射光を
減少させ得る反射防止膜の′成膜方法に関する。

従来技術 従来、被薄膜形成基板上（以下、単に基板という）−に
反射防止膜を形成する手段としては、種々のものが提案
され、その成膜方法も極めて多岐にわたっている。

例えば、真空槽内において、蒸発源と被蒸着物との間に
高周波電磁界を発生させて、活性ガス或いは不活性ガス
中で蒸発した物質をイオン化して真空蒸着を行うという
、所謂、イオンブレーティング法がある（特公昭５２−
２９９７１号公報参照）。又、活性化反応蒸着方法もあ
る（Ｔｈｉｎｓｏｌｉｄ　ｆｉｌｍｓ、８３．１９８１
参照）。

しかし、このような従来の反射防止膜の成膜方法にあっ
ては、反射防止膜の強度を向上させるため、基板の温度
を高温に保ちつつ成膜する所謂、ハードコートが行われ
ている。従って、耐熱性の乏しいプラスチックレンズ等
にはハードコートは困難である。

目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、耐熱性
のない基板に対する反射防止膜の成膜を可能にし、かつ
、導入ガス−圧力、グリッド印加電圧、成膜速度等の制
御によって、基板温度が低温、例えば室温であっても、
その主要な膜特性である膜強度を向上させ得る新規な反
射防止膜の成膜方法を提供することを目的とする。

構成 本発明は、上記目的を達成するため、真空に減圧されア
ルゴンガスが導入される真空槽と、前記真空槽内におい
て蒸発物質を蒸発させるための蒸発源と、前記真空槽内
に配置されて前記蒸発源に対向するように基板を保持す
る対電極と、前記蒸発源と対電極との間に配設されて蒸
発物質の通過する隙間のあるグリッドと、このグリッド
を前記対電極の電位に対し正電位とする電源手段と、前
記真空槽内において前記グリッドより前記蒸発源側に配
設させた熱電子発生用のフィラメントとを備えた薄膜形
成装置を用いる反射防止膜の成膜方法において、真空槽
内に導入するアルゴンガスの圧力を２×１０１〜１０−
２Ｐａ　の範囲とし、蒸発物質を前記基板の光学的屈折
率より低い屈折率を持ち常温で固体の透明物質とし、グ
リッド印加電圧を５０〜３００■の範囲とし、成膜速度
を１〜５０人／ｓｅｃとして成膜を行なうことを特徴と
する。

即ち、本出願人により特開昭５９−８９７６３号として
既提案の薄膜形成装置を用い、そのプラズマを利用して
低温成膜を行い反射防止膜についてのハードコート膜を
形成し得る蒸着方法を提供するものである。

ここに、本出願人既提案の薄膜形成装置の、構成及び原
理は、次の通りである。まず、真空槽と、対電極と、グ
リッドと、熱電子発生用のフィラメントと、蒸発源とを
有する。真空槽内には、活性ガス若しくは不活性ガス或
いはこれら両者の混合ガスが導入される。対電極は真空
槽内に配設されて基板を保持し、かつ、この基板を蒸発
源と対向させる。又、蒸発源と対電極とは同電位若しく
は対電極が負の電位におかれる。グリッドは蒸発物質を
通過させ得るものであって、蒸発源と対電極間に配設さ
れ、対電極及びフィラメントの電位に対して正電位にお
かれる。従って、真空槽内には、グリッドから基板に向
かう電界と、グリッドから蒸発源に向かう電界とが逆向
きに形成される。

一方、熱電子発生用のフィラメントは、真空槽内のグリ
ッドより蒸発源側に配設され、このフィラメントにより
発生する熱電子は蒸発物質の一部をイオン化するのに供
される。よって、蒸発源からの蒸発物質は、その一部が
フィラメントからの電子により正イオンにイオン化され
る。このように一部イオン化された蒸発物質は、グリッ
ドを通過し、更に、イオン化されたガスにより正イオン
にイオン化を促進され、上述した電界の作用により基板
の方へと加速される。

なお、フィラメントからの電子は、フィラメント温度に
対応する運動エネルギーを持ってフィラメントから放射
されるので、正電位のグリッドに直ちに吸引されずに、
これを−旦通過し、グリッドによるクーロン力により引
き戻され、更に、グリッドを通過する、というように、
グリッドを中心として振動運動を繰返し、遂にはグリッ
ドに吸収されるので基板へは達しない。よって、基板は
電子衝撃を受けないので、これによる加熱がなく基板の
温度上昇が防止できる。従って、プラスチックスのよう
な耐熱性の無い材質のものでも、基板とすることができ
るというものである。

しかして、このような薄膜形成装置を用いる、本発明の
一実施例を図面に、基づいて説明する。まず、ベースプ
レート１とペルジャー２とは、バッキング１５を介して
一体化され真空槽を形成している。ベースプレートｌに
は、支持体兼用電極３゜５．７．９が貫通しているが、
これら支持体兼用電極３などの貫通部はもちろん気密状
態であり、更にこれら支持体兼用電極３，５，７．９と
ペーススプレート１とは電気的に絶縁されている。又、
ベースプレートｌの中央部に穿設された孔１ａは真空排
気系（図示せず）に連結されている。

一対の支持体兼用電極３は、その間にタングステン、モ
リブデンなどの金属をボート状（コイル状等であっても
よい）に形成してなる抵抗加熱式の蒸発源４を支持して
いる。なお、このような蒸発源に代えてビーム蒸発源な
どのような、従来の真空蒸着方式で用いられている蒸発
源を適宜使用してもよい。又、一対の支持体兼用電極５
の間には、タングステンなどによる、熱電子発生用のフ
ィラメント６が支持されている。このフィラメント６の
形状は、複数本のフィラメントを平行に配列したり、あ
るいは綱目状にしたりするなどして、蒸発源から蒸発し
た蒸発物質の粒子が拡がりをカバーするように定められ
ている。支持体兼用電極７にはグリッド８が支持されて
いる。このグリッド８は蒸発物質が通過する隙間を持つ
ように、その形状が定められている。例えば、本実施例
では網目状とされている。又、支持体９には対電極１０
が支持され、その下面には基板１１が適宜の方法で保持
されている。この状態を蒸発源４の側がら見れば、基板
１１の背後に対電極１０が配設されていることになる。

ここに、これらの支持体兼用電極３，５，７゜９は、何
れも導電体であって電極としての役割を兼ねており、そ
れらの真空槽外へ突出した端部間は図示のように種々の
電源に接続されている。まず、一対の支持体兼用電極３
は蒸発用電源１２を介して接続されている。又１、支持
体兼用電極５は電源１３に接続されている。更に、図示
例の場合は、支持体兼用電極７が直流電気電源１４の正
端子に接続され、支持体兼用電極９が接地されている。

実際には、これら電気的接続は種々のスイッチ類を含み
、これらの操作により成膜プロセスを実現するのである
が、これらスイッチ類は図中に示されていない。

このような薄膜形成装置を用いた反射防止膜の形成につ
いて説明する。

まず、基板１１を図の様にセットして、蒸発物質として
弗化マグネシウム、氷晶石、弗化カルシウムなどの物質
を蒸発源４に保持させる。ここでは、例えば蒸発物質は
弗化マグネシウムであり、蒸発源４はタングステンボー
トであるとする。

一方、真空槽内は予め１ｏ−１〜１０−’Ｐａの圧力に
され、これにアルゴンガスが１０°〜１Ｏ−２Ｐａの圧
力で導入される。

このような状態において、電源装置を作動させグリッド
８に正の電位を印加すると、対電極１０は接地され、フ
ィラメント６には電源が流れる。

ここでは、例えばグリッド８が網目状であり１００■印
加されているとし、フィラメント６はタングステンワイ
ヤで４００Ｗの電力がかかっているとする。フィラメン
ト６は抵抗加熱により加熱されて熱電子を放射する。真
空槽内のアルゴン分子は、フィラメント６より放出され
た熱電子との衝突によってイオン化される。蒸発した弗
化マグネシウムの粒子（分子）は拡がりをもって、基板
の側へ向かって飛行するが、その一部、及び、前記導入
ガスはフィラメント６より放出された熱電子との衝突に
よってイオン化される。

このように、一部イオン化された弗化マグネシウムの粒
子（分子）はグリッド８を通過するが、その際、前述の
ように、グリッド８近傍において上下に振動運動する熱
電子及び前述の如くイオン化された導入ガスの衝突によ
り、更にイオン化が促進される。

一方、グリッド８を通過した蒸発物質中、未だイオン化
されていない部分は、更に、グリッド８と基板１１の間
において、前述の如くイオン化された導入ガスとの衝突
により正イオンにイオン化λ されイオン化率が高められる。

このようにして、正イオンにイオン化された弗化マグネ
シウムの粒子（分子）は、グリッド８から対電極１２に
向かう電界の作用により基板１１に向かって加速され、
基板１１に高エネルギーを持って衝突し、弗化マグネシ
ウム薄膜を基板に形成する。この弗化マグネシウム薄膜
は、弗化マグネシウムの粒子（分子）が非常に高いエネ
ルギーをもって基板１１に衝突する。このため、基板温
度を３００℃〜５００’Ｃに加熱して成膜するという従
来方法による弗化マグネシウム薄膜に比し、同等以上の
優れた膜強度を有する反射防止膜を得ることができる。

次いで、熱電子は最終的には、その大部分がグリッド８
に吸収され、一部の熱電子はグリッド８を通過するが、
グリッド８と基板１１との間で前述した電界の作用によ
って減速されるので、仮に基板１１に到達しても、同基
板１１を加熱するには到らない。

本実施例によれば、このようにして高い膜強度を持つ反
射防止膜を形成することが可能である。

ちなみに、本発明により形成した反射防止膜についての
膜強度のテスト結果の例を表１に示す。即ち、プラズマ
蒸着法による低温成膜反射防止膜であり、基板温度３５
０℃のハードコートと同等性能を常温で実現し九ＭｇＦ
、プラズマ蒸着膜テスト結果である。この例は、膜厚は
マゼンタ色である。

表　　１ 但し、 密着性：スコッチテープ（１５Ｍ巾）を反射防止膜に密
着させた後、接着面に直角上方に強く引っ張る。

耐溶剤性：エチルエーテルをレンズ拭き用紙にしませ往
復１０回強くこする。

鉛筆テスト：０．４ｍｍφ、Ｈ鉛筆の芯を押し付け５回
強くこする。

消しゴムテスト：製図用消しゴム（ペン型）を押し付け
２０回強くこする。

耐アルカリテスト：１％ＮａＯＨ水溶液中に１５分浸漬
させた後、目視観察 するものとする。何れのテスト結果も、強度的に強＜Ｏ
Ｋとなったものである。

なお、成膜条件を一般的に考えた場合には、上述した条
件に限らず、アルゴンガスの圧力は２×１０’〜１０′
″’Ｐａ　の範囲内、グリッド印加電圧は５０〜３００
Ｖの範囲内、成膜速度は１〜５０人／ｓｅｃの範囲内で
あれば、良好なる結果が得られたものである。

効果 本発明は、上述したような成膜方法としたので、基板温
度の上昇が少なく、基板と膜との密着性が強く、かつ、
膜強度の優れた反射防止膜の成膜可能な装置を用いたい
ため、ガラス基板のみならずプラスチックスなどの耐熱
性に欠ける基板上にも、反射防止膜を形成でき、今後共
々プラスチックス光学部品の利用が増大する、光学技術
分野に大きく貢献することが期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す薄膜形成装置の断面図で
ある。 ４・・・蒸発源、６・・・フィラメント、８・・・グリ
ッド、１０・・・対電極、１１・・・基板、１４・・・
直流電源（電源手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空に減圧されアルゴンガスが導入される真空槽と、前
   記真空槽内において蒸発物質を蒸発させるための蒸発源
   と、前記真空槽内に配置されて前記蒸発源に対向するよ
   うに基板を保持する対電極と、前記蒸発源と対電極との
   間に配設されて蒸発物質の通過する隙間のあるグリッド
   と、このグリッドを前記対電極の電位に対し正電位とす
   る電源手段と、前記真空槽内において前記グリッドより
   前記蒸発源側に配設させた熱電子発生用のフィラメント
   とを備えた薄膜形成装置を用いる反射防止膜の成膜方法
   において、真空槽内に導入するアルゴンガスの圧力を２
   ×１０＾１〜１０＾−＾２Ｐａの範囲とし、蒸発物質を
   前記基板の光学的屈折率より低い屈折率を持ち常温で固
   体の透明物質とし、グリッド印加電圧を５０〜３００Ｖ
   の範囲とし、成膜速度を１〜５０Å／ｓｅｃとして成膜
   を行なうことを特徴とする反射防止膜の成膜方法。