(57)【要約】【課題】被成膜部材の表面に緻密な薄膜を形成することができる薄膜形成装置を提供する。【解決手段】ガラス基板２の表面に蒸着材料を蒸着させることにより、ガラス基板２の表面に薄膜を形成するための薄膜形成装置１は、ガラス基板２が取り付けられた保持部材１０と、蒸着材料を蒸発させる蒸発部８と、保持部材１０に向かって蒸発部８から蒸発した蒸着材料中にイオンビームを照射するイオンガン６と、を備え、イオンガン６は、アノード２６及びカソード２２と、アノード２６及びカソード２２の間にガスを供給し、プラズマを発生させるプラズマ供給手段と、アノード２６及びカソード２２の間に電位差が生じるように、アノード２６及びカソード２２にそれぞれ電圧を印加するアノード電源２８及びカソード電源２４と、を含み、カソード２２は、カソード電源２４に並列接続された複数のフィラメント２２Ａを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成膜部材の表面に蒸着材料を蒸着させることにより、前記被成膜部材の表面に薄膜を形成するための装置であって、
前記被成膜部材が取り付けられた保持部材と、
前記蒸着材料を蒸発させる蒸発部と、
前記保持部材に向かって前記蒸発部から蒸発した蒸着材料中にイオンビームを照射するイオンガンと、を備え、
前記イオンガンは、
アノード及びカソードと、
前記アノード及びカソードの間にガスを供給し、プラズマを発生させるプラズマ供給手段と、
前記アノード及びカソードの間に電位差が生じるように、前記アノード及びカソードにそれぞれ電圧を印加するアノード電源及びカソード電源と、を含み、
前記カソードは、前記カソード電源に並列接続された複数の熱電子発生部材を有する、薄膜形成装置。
【請求項２】
前記薄膜形成装置は、検出子、及び、前記検出子に形成された薄膜の厚さを測定する膜厚センサを有する検出器をさらに備え、
前記イオンガンから照射されるイオンビームの照射方向は、前記イオンガンと前記検出器を結ぶ直線上からずれている、請求項１に記載された薄膜形成装置。
【請求項３】
前記検出子は、前記保持部材の中心部に設けられるモニターガラスであり、
前記検出器は、前記モニターガラスに形成された薄膜の厚さを測定する前記膜厚センサを有する光学式膜厚センサであり、
前記イオンガンから照射されるイオンビームの照射方向は、前記イオンガンと前記光学式膜厚センサを結ぶ直線上からずれている、請求項２に記載された薄膜形成装置。
【請求項４】
前記保持部材は、その中心軸を中心として回転可能であり、
前記イオンガンは、前記保持部材の中心軸からオフセットして設けられており、かつ、照射するイオンビームの照射方向が前記イオンガンと前記保持部材との間で、前記保持部材の中心軸と交差するように、傾けて設けられている、請求項３に記載された薄膜形成装置。
【請求項５】
前記モニターガラスは、前記保持部材の中心軸上に設けられている、
請求項３又は４に記載された薄膜形成装置。
【請求項６】
前記膜厚センサは、前記保持部材の中心軸上に設けられている、
請求項３乃至５に記載された薄膜形成装置。
【請求項７】
前記イオンガンと前記保持部材との距離が５０ｃｍ以上である、請求項１から６のいずれか１項に記載された薄膜形成装置。
【請求項８】
被成膜部材の表面に蒸着材料を蒸着させることにより、前記被成膜部材の表面に薄膜を形成する方法であって、
前記蒸着材料を蒸発させる蒸発ステップと、
イオンガンにより、前記被成膜部材に向かって前記蒸発した蒸着材料中にイオンビームを照射する照射ステップと、を備え、
前記イオンガンは、
アノード及びカソードと、
前記アノード及びカソードにそれぞれ電圧を印加するアノード電源及びカソード電源と、
を含み、
前記カソードは、
前記カソード電源に並列接続された複数のフィラメントを有する、
前記照射ステップでは、アノードとカソードとの間にプラズマを供給し、
前記アノード及びカソードの間に電位差が生じるように、前記アノード電源により前記アノードに電圧を印加するとともに、前記複数の熱電子発生部材からなるカソードに電圧を印加する、薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成装置、及び薄膜形成方法に関し、特に、被成膜部材（光学素子）の表面に蒸着材料を蒸着させることにより薄膜を形成するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガラス基板などの光学素子表面に反射防止などのために、光学素子の表面に光学薄膜を形成する方法として真空蒸着法が知られている。真空蒸着法では、真空にした容器内において蒸着材料を加熱蒸発させ、ガラスレンズなどの光学素子の表面に被成膜材料に蒸着材料を堆積させることにより薄膜を形成する。また、このような真空蒸着法の一つとして、イオンアシスト蒸着法が知られている。イオンアシスト蒸着法では、イオンガンによるイオンビーム照射により、従来の加熱蒸発方式に比べ、蒸発した蒸着材料を被成膜部材の表面に高い緻密度で堆積させることができる。（例えば、非特許文献１のｐ.６６５−６６７の図７参照）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】小林昭、河西敏雄、森脇俊道「超精密生産技術大系  第２巻  実用技術」、初版、株式会社フジ・テクノシステム、１９９４年８月２３日、ｐ．６６５−６６７の図７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来、イオンアシスト蒸着法に用いられている熱電子励起型のイオンガンは、照射されるイオンビームのイオン電流密度が高緻密度膜を広い領域に形成するのに十分とはいえない。このようなイオン電流密度が不十分なイオンガンを用いて形成された薄膜は、膜密度が低くなってしまう。膜密度の低い薄膜では、反射防止などの性能が充分に得られないという光学的特性の問題や、くもりやヤケなどの外観上の問題、温度や湿度の変化により、反射率特性が変化する（波長シフト）などの信頼性の問題、膜付着強度が十分でなく、膜剥がれなど機械的耐久性が十分でないという問題などがある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、被成膜部材（光学素子）の表面に緻密な薄膜を形成することができる薄膜形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の薄膜形成装置は、被成膜部材の表面に蒸着材料を蒸着させることにより、被成膜部材の表面に薄膜を形成するための装置であって、被成膜部材が取り付けられた保持部材と、蒸着材料を蒸発させる蒸発部と、保持部材に向かって蒸発部から蒸発した蒸着材料中にイオンビームを照射するイオンガンと、を備え、イオンガンは、アノード及びカソードと、アノード及びカソードの間にガスを供給し、プラズマを発生させるプラズマ供給手段と、アノード及びカソードの間に電位差が生じるように、アノード及びカソードにそれぞれ電圧を印加するアノード電源及びカソード電源と、を含み、カソードは、カソード電源に並列接続された複数の熱電子発生部材を有する。
【０００７】
また、本発明の薄膜形成方法は、被成膜部材の表面に蒸着材料を蒸着させることにより、被成膜部材の表面に薄膜を形成する方法であって、蒸着材料を蒸発させる蒸発ステップと、イオンガンにより、被成膜部材に向かって蒸発した蒸着材料中にイオンビームを照射する照射ステップと、を備え、イオンガンは、アノード及びカソードと、アノード及びカソードにそれぞれ電圧を印加するアノード電源及びカソード電源と、を含み、カソードは、カソード電源に並列接続された複数のフィラメントからなり、照射ステップでは、アノードとカソードとの間にプラズマを供給し、アノード及びカソードの間に電位差が生じるように、アノード電源によりアノードに電圧を印加するとともに、複数の熱電子発生部材からなるカソードに電圧を印加する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被成膜部材の表面に緻密な薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の薄膜形成装置の構成を示す鉛直断面図である。
【図２】図１の薄膜形成装置に用いられているイオンガンの構成を示す模式図である。
【図３】図２に示すイオンガンの保持部材（ドーム）中心からの距離に対する保持部材（ドーム）上のイオン電流密度比の関係を示すグラフである。
【図４】図１に示す保持部材を蒸発部側から見たときの底面図である。
【図５】図４に示す保持部材中心ＰからＡ方向およびＢ方向における保持部材内のイオン電流密度比の関係を示すグラフである。
【図６】図４に示す保持部材中心ＰからＣ方向およびＤ方向における保持部材内のイオン電流密度比の関係を示すグラフである。
【図７】本実施形態の薄膜形成装置に用いられたイオンガン及び従来の薄膜形成装置に用いられていたイオンガンから保持部材上に照射される熱電子量比を示すグラフである。
【図８】蒸着材料としてＳｉＯ2を用いて蒸着を行った際に測定した蒸着速度と、ＳｉＯ2を用いた薄膜の真空中屈折率との関係を従来のイオンガンを用いた薄膜形成装置と比較して示すグラフである。
【図９】蒸着材料としてＴａ2Ｏ5を用いて蒸着を行った際に測定した蒸着速度と、Ｔａ2Ｏ5を用いた薄膜の真空中屈折率との関係を従来のイオンガンを用いた薄膜形成装置と比較して示すグラフである。
【図１０】従来のイオンガンの照射方向を説明するための各方向のイオン電流密度を示すグラフである。
【図１１】本実施形態のイオンガンの照射方向を説明するための各角度方向におけるイオン電流密度を示すグラフ（その１）である。
【図１２】本実施形態のイオンガンの照射方向を説明するための各角度方向におけるイオン電流密度を示すグラフ（その２）である。
【図１３】本実施形態のイオンガンの照射方向を説明するための各角度方向におけるイオン電流密度を示すグラフ（その３）である。
【図１４】別の実施形態による薄膜形成装置のカソードにおけるフィラメントの配置を示す図（その１）である。
【図１５】別の実施形態による薄膜形成装置のカソードにおけるフィラメントの配置を示す図（その２）である。
【図１６】別の実施形態による薄膜形成装置のカソードにおけるフィラメントの配置を示す図（その３）である。
【図１７】別の実施形態による薄膜形成装置のカソードにおけるフィラメントの配置を示す図（その４）である。
【図１８】別の実施形態による薄膜形成装置のカソードにおけるフィラメントの配置を示す図（その５）である。
【図１９】別の実施形態による薄膜形成装置のカソードにおけるフィラメントの配置を示す図（その６）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の薄膜形成装置の一実施形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。以下の説明では、被成膜部材として、光学素子（レンズ）等のガラス基板の表面に薄膜を形成する場合を例として説明する。
図１は、本実施形態の薄膜形成装置の構成を示す鉛直断面図である。同図に示すように、本実施形態の薄膜形成装置１は、気密に形成されたチャンバー４内に配設されたガラス基板（光学素子）２を保持する保持部材１０と、蒸着材料を蒸発させる蒸発部８と、イオンビームを照射するイオンガン６と、膜厚センサ部１５と、制御部１８と、真空ポンプ２０と、を備える。
【００１１】
保持部材１０はドーム形状の部材からなり、頂部が上方に位置し、かつ、中心軸Ｘが鉛直方向に延びるように設けられている。また、保持部材１０は、チャンバー４に固定された回動機構（不図示）により、中心軸Ｘを中心として回動可能である。なお、回動機構としては、例えば、保持部材１０の周縁部の下面にギアを設けておき、このギアを装置外部に設けられたモーターに接続された歯車の上に載置する構成を用いることができる。このような機構によれば、モーターを回転させることにより、保持部材１０を回転させることができる。なお、保持部材１０の形状は、平板形状や円錐形状、四角錐形状などでもよい。
【００１２】
保持部材１０の頂部には開口が設けられ、この開口に膜厚センサ部１５を構成する検出子１４と検出器１６とが取り付けられている。また、ガラス基板２は、薄膜形成の対象となる面が下方に向いた状態で、保持部材１０の内面側の検出子１４の周囲に取り付けられている。
【００１３】
膜厚センサ部１５は、チャンバー４の上部における保持部材１０の中心軸Ｘとの交点に当たる位置に設けられた検出器１６と、検出子１４とから構成される。検出器１６としては、例えば、膜厚センサ部１５が光学式膜厚計の場合、測定光源と受光部から構成される検出器１６からの測定光を、検出子１４となるモニターガラスに向かって照射し、検出子１４となるモニターガラスからの反射光の光量を検出器１６の受光部で検出する。検出子１４のモニターガラスに薄膜が形成されると、薄膜の厚さに応じて検出器１６の受光部で検出される光量（モニターガラスの反射率の変化のよる反射光量または透過光量）が変化する。その光量変化の値からモニターガラス上に形成される薄膜の光学的膜厚（屈折率ｎと物理的膜厚ｄの積）を測定することができる。検出器１６により検出された薄膜の光学的膜厚変化による光量変化の信号は制御部１８に送信される。なお、反射光を検出する方法に代えて、モニターガラスからの透過光の光量を検出器１６の受光部で検出する方法を採用することができる。この場合、検出器１６は、例えば、チャンバー４の下部における保持部材１０の中心軸Ｘとの交点に当たる位置に設けることができる。
【００１４】
また、膜厚センサ部１５が水晶振動子式膜厚計の場合、振動子制御部と振動周波数測定部から構成される検出器１６からの信号を検出子１４となる水晶振動子へ送信し、検出子１４となる水晶振動子の振動周波数を検出器１６で検出する。検出子１４の水晶振動子に薄膜が形成されると、検出器１６で検出される振動周波数が変化する。その周波数変化の値から水晶振動子上に形成される薄膜の物理的膜厚ｄを測定することができる。検出器１６により検出された薄膜の物理的膜厚ｄの変化による周波数変化の信号は制御部１８に送信される。
【００１５】
なお、光学式膜厚計及び水晶振動子式膜厚計のいずれの膜厚センサ部１５の場合でも、検出器１６または検出子１４は必ずしも、保持部材１０の上方に設ける必要はなく、保持部材１０の下方や、保持部材１０上のガラス基板２付近、チャンバー４の内壁部付近に設けてもよい。
【００１６】
蒸発部８は、例えば、ＳｉＯ2やＴａ2Ｏ5などの蒸着材料を加熱することにより蒸発させる。蒸発部８により蒸発させられた蒸着材料は、チャンバー４内に拡散する。なお、蒸発部８において蒸着材料を蒸発させる方法としては、例えば、電子銃により電子ビームを蒸着材料に照射して加熱する方法や、ヒータ等により加熱する方法を用いることができる。
【００１７】
制御部１８は、マイクロコンピュータ等からなり、膜厚センサ部１５から受信した検出子１４に形成された薄膜の厚さに関する情報に基づき、蒸発部８の加熱を制御し、蒸着材料の蒸発量を制御する。すなわち、制御部１８は、検出子１４に形成された薄膜の厚さが所定の厚さよりも薄い場合には、蒸発部８を、蒸着材料を蒸発させるように制御し、検出子１４に所定の厚さの薄膜が形成された場合には、蒸発部８における蒸着材料の蒸発を停止するように制御する。
【００１８】
さらに、所定の膜厚に到達した瞬間に、蒸発部８上部に設けた蒸発部８のシャッター（不図示）を閉じることにより、蒸発した蒸着材料がチャンバー４内に拡散するのを妨げ、保持部材１０の設置されたガラス基板２へそれ以上堆積しないようにする。
【００１９】
真空ポンプ２０は、チャンバー４内の気体を外部へ排出し、チャンバー４内の気圧を低下させ、真空状態に近づける。これにより、蒸着材料のガラス基板２への付着を妨げる蒸着材料のチャンバー４内の気体分子との衝突を防止できる。
【００２０】
また、蒸着材がＳｉＯ2やＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3などの酸化物の場合、成膜中に、真空ポンプ２０による排気をしながら、チャンバー４内へ酸素ガスを導入孔（不図示）から導入し、排気速度（真空圧）と導入ガス流量を制御することで一定の酸素濃度中で蒸着させることにより酸化物薄膜の酸化数制御や酸素欠陥防止を行うことができる。
【００２１】
また、イオンガン６は、後述する実験結果を踏まえて、チャンバー４に設置された保持部材１０の最下部Ｐとイオンガン６の照射口Ｒの距離が５０ｃｍ以上となり、かつ、保持部材１０の中心軸Ｘから側方へオフセットするように配置されている。また、イオンガン６は、照射されるイオンビームの照射方向ＣＬが、イオンガン６と膜厚センサ部１５を結ぶ直線上からずれ、かつ、イオンガン６と保持部材１０との間で、保持部材１０の中心軸Ｘと交差するように傾けて設けられている。なお、イオンビームの照射方向ＣＬと保持部材１０の中心軸Ｘとは、図面上に置いて交差しているが、実際の実空間（三次元）では交差しない（すなわち、ビームの照射方向ＣＬと、中心軸Ｘとが奥行き方向にずれている）。以下の説明においては、このようにビームの照射方向ＣＬと、中心軸Ｘとが実際の実空間においては交差しなくても、中心軸Ｘが含まれる特定の平面にビームの照射方向を投影した際に投影したビームの照射方向ＣＬと中心軸Ｘとが交差する場合も、「交差するように傾けて設けられている」と表現する。
【００２２】
図２は、図１の薄膜形成装置１に用いられているイオンガン６の構成を示す模式図である。同図に示すように、イオンガン６は、アノード２６及びカソード２２と、これらアノード２６及びカソード２２の間にアルゴン等の放電ガスを供給する放電ガス供給手段（不図示）と、アノード２６及びカソード２２にそれぞれ電圧を印加するアノード電源２８及びカソード電源２４と、を備える。
【００２３】
アノード２６は、中心に向かって傾斜するすり鉢状の窪みが形成された導電体からなり、中心に上下方向に貫通する開口２６Ａが設けられている。アノード２６は、アノード電源２８に接続されており、アノード電源２８により電圧が印加されている。
【００２４】
カソード２２は、アノード２６に対して同じ高さに配置された複数（本実施形態では４本）の熱電子発生部材としてのフィラメント２２Ａからなる。本実施形態では、これらフィラメント２２Ａは、略等間隔に平行に延びるように、水平に配列されている。また、これら複数のフィラメント２２Ａは、ノードＸ，Ｙを介してカソード電源２４に並列接続されており、カソード電源２４により電圧が印加されている。また、カソード電源２４の正極側においてアースが取られている。なお、図２では、複数のフィラメント２２Ａがカソード電源２４に並列接続されていることを示す都合上、これら複数のフィラメント２２Ａの高さが異なるように図示している。
【００２５】
アノード電源２８及びカソード電源２４は、アノード２６とカソード２２との間に電位差が生じるように、アノード２６及びカソード２２に電圧を付与している。これにより、アノード２６とカソード２２との間には、これらを結ぶ方向に電場が形成されている。
【００２６】
放電ガス供給手段は、アルゴンや酸素等の放電ガスをアノード２６に形成された開口２６Ａからアノード２６とカソード２２との間に供給する。そして、放電ガスが間に存在した状態で、アノード２６とカソード２２の間に電圧が印加されることにより、放電が生じ、放電ガスがプラズマ化する。このように、本実施形態では、放電ガス供給手段と、電圧が印加され放電を生じるアノード２６及びカソード２２により、プラズマ発生手段が構成されている。プラズマ化した酸素イオンＯ2+及びアルゴンイオンＡｒ+は、アノード２６とカソード２２の間に生じた電場によりアノード２６からカソード２２に向かって力を受ける。このようにして、イオンガン６は、酸素イオンＯ2+及びアルゴンイオンＡｒ+からなるイオンビームを照射することができる。
【００２７】
図１に戻り、イオンガン６は、保持部材１０およびガラス基板２の被成膜面上に向けて、蒸発部８から蒸発した蒸着材料中にイオンビームを照射する。これにより、蒸発部８から蒸発した蒸着材料が、ガラス基板２の表面に、高緻密かつ均一な膜質の薄膜を形成することができる。
【００２８】
薄膜形成装置１を繰り返し使用すると、チャンバー４の内側、特に、保持部材１０のイオンガン６側の面には、蒸着材料が堆積する。そして、真空ポンプ２０によりチャンバー４の内部の気体を排出すると、堆積物中に吸着されていた物質、主に水分がガス化してチャンバー４内に放出される。このように放出されたチャンバー４内の水分は、真空ポンプ２０により一部排気することができるが、一部はガラス基板２の表面に形成した薄膜内に取り込まれてしまう。このように、薄膜中に水分が取り込まれてしまうと、薄膜の品質（膜密度、屈折率）が不安定になったり、膜の均一性が低下したりしてしまう。
【００２９】
このような場合の解決方法として、本実施形態の薄膜形成装置１を用いて、ガラス基板２の表面に薄膜を形成する場合には、蒸発部８による蒸着材料の蒸発の開始前に、真空ポンプ２０による排気をしながら、保持部材１０外側周辺に設けた加熱ヒータを用い、保持部材１０およびガラス基板２、チャンバー４の内壁を加熱し、さらにこれに追加して、イオンガン６による予備加熱を積極的に行う。特に、本実施形態のイオンガン６は、フィラメント２２Ａが複数本あることでフィラメント２２Ａからの輻射熱も大きくなるため、加熱ランプヒータとしても有効に利用できる。
【００３０】
また、イオンガン６の輻射熱による予備加熱は、保持部材１０およびガラス基板２の被成膜側の表面やチャンバー４の内壁の中部から下部の領域まで広い範囲に熱伝達しやすく、十分かつ均一に加熱できる。このため、保持部材１０およびガラス基板２の被成膜側の表面やチャンバー４の内壁に堆積した膜内に吸着されていた物質のガス化を促進し、真空ポンプ２０により外部へ排出することができる。これにより、成膜中におけるチャンバー４内の堆積物からのガス発生を低減することができ、チャンバー４内で成膜中に発生する水分等の薄膜内への吸着や取り込みを防止でき、イオンガン６によるイオンアシスト蒸着に加え、さらに、膜厚の安定性や膜質の均一性を得ることができる。
【００３１】
また、従来、蒸着開始前には、真空ポンプ２０による排気をしながら、保持部材１０外側周辺に設けた加熱ヒータ（図示せず）を用い、保持部材１０およびガラス基板２、チャンバー４の内壁部を加熱することにより、保持部材１０およびガラス基板２、チャンバー４の内壁部の表面や堆積した薄膜内に吸着した水分やガス成分など気化し排気除去する工程を行う。この方法では、加熱ヒータは、本来、保持部材１０に設置されたガラス基板２を加熱する目的で、保持部材１０の外側周辺に配置されるので、保持部材１０およびガラス基板２の被成膜側の表面やチャンバー４の内壁の中部から下部の領域は加熱ヒータの熱が伝導しにくく、十分かつ均一に加熱できないため、チャンバー４の内壁部の表面や堆積した薄膜内に吸着した水分やガス成分など十分に加熱気化できず、真空排気除去が十分にできなかった。
【００３２】
また、従来、保持部材１０の表面やチャンバー４の内壁の中部から下部の領域は、蒸着材料を加熱する電子銃やイオンアシスト蒸着のイオンガンの輻射熱を受けるため、また、繰返しの蒸着作業により、蒸着材料が多く堆積する領域でもある。このため、成膜中に、電子銃の輻射熱で局部的にさらに温度が上昇しやすく、堆積した膜からの水分やガス成分などが発生し、これら水分等が成膜中に薄膜内へ取り込まれてしまうことにより、成膜の不安定性や膜質の不均一性が発生していた。特に、水分は真空引き後の残圧の主成分となるため、成膜中に膜中に取り込まれ、膜質の不均一性や成膜の不安定性を起こしていた。
これに対して、本実施形態においては、蒸発部８による蒸着材料の蒸発の開始前に、真空ポンプ２０による排気をしながら、保持部材１０外側周辺に設けた加熱ヒータを用い、保持部材１０およびガラス基板２、チャンバー４の内壁を加熱することに追加して、イオンガン６による予備加熱を積極的に行うことにより、これらの問題を解決できる。
【００３３】
また、本実施形態の薄膜形成装置１では、上記の通り、イオンガン６を、保持部材１０の中心軸Ｘ（回転軸）に対して、イオンビームの照射方向がイオンガン６と膜厚センサ１６とを結ぶ直線からずれるように角度α傾ける。
【００３４】
複数のフィラメント２２Ａを有するイオンガン６は、イオン発生量が多く、イオン電流密度が大きいが、フィラメント２２Ａ（熱電子発生部材）の数が多く、フィラメント２２Ａを流れる電流量が大きいため、フィラメント２２Ａからの輻射熱量も大きい。このため、イオンガン６のイオンビームの照射方向を膜厚センサ１５に向けてしまうと、フィラメント２２Ａの輻射熱により検出子１４や検出器１６の温度が上昇してしまい、熱の影響により検出子１４や検出器１６が変動してしまい、正確な膜厚測定ができなくなるなどの異常が生じる場合がある。
【００３５】
そこで、本実施形態では、イオンガン６を、イオンビームの照射方向がイオンガン６と、膜厚センサ部１５、特に、検出子１４や検出器１６とを結ぶ直線からずれるように傾けている。これにより、イオンビームの放射方向の中心がガラス基板２の取り付けられた方向に向けられることとなり、ガラス基板２に照射されるイオンビームのイオン電流密度を向上できる。さらに、イオンビームの照射方向がイオンガン６と、膜厚センサ部１５、特に、ガラス基板２とを結ぶ直線からずれるように傾けることにより、イオンガン６を構成するフィラメント２２Ａから膜厚センサ部１５への輻射熱を低減することができ、ガラス基板２がイオンガン６のフィラメント２２Ａによる輻射熱で温度が上昇することにより、異常が発生するのを防止できる。
【００３６】
さらに、本実施形態の薄膜形成装置１では、イオンガン６は保持部材１０の中心軸Ｘに対して、側方にＺだけオフセットした位置に設け、さらに、イオンガン６から照射されるイオンビームの照射方向が、イオンガン６と保持部材１０との間で、中心軸Ｘと交差するようにイオンガン６を傾けて設けることとした。このようにイオンガン６を配置することにより、イオンガン６から照射されたイオンビームは、保持部材１０の中心軸Ｘに対してイオンガン６の反対側の部分（図１における右側）に向かって照射されることとなる。なお、イオンビームは、保持部材１０の中心軸Ｘに対してイオンガン６の手前側の部分（図１における左側）に向かって照射してもよい。
【００３７】
これにより、イオンビームの照射方向が保持部材１０の内面の半径部の中心（保持部材１０の中心軸Ｘと縁との中間）に近い位置となり、また、保持部材１０の内面に垂直に近い角度となり、保持部材１０に照射される照射されるイオンビームの電流密度分布（イオン出力分布）の中央部付近を、ガラス基板２を設置する保持部材１０の内面の半径部の中央部に近い位置に照射することができるので、イオンビームを有効に利用できる。
【００３８】
本願発明者らは、本実施形態の薄膜形成装置１と、従来の薄膜形成装置との薄膜形成の性能について比較実験を行ったので、以下に説明する。
【００３９】
図３は、図１に示すドーム状の保持部材１０を停止した状態で保持部材１０の中心に向けてイオンガン６によりイオンビームを照射した場合の、保持部材１０の中心から周辺への半径方向の距離に対するイオンガン６から保持部材１０へ向けて照射されたイオンの保持部材１０の表面付近のイオン電流密度比の関係を示すグラフである。図３の縦軸は、電流密度比を表している。この電流密度比は、比較例における距離０ｃｍ（保持部材１０の中心位置）のときの各々のイオン電流密度を基準に正規化した値としている。図３の横軸は、保持部材１０の中心軸Ｘ（後述する保持部材１０の中心Ｐ）からの距離を示している。
また、本実施形態の薄膜形成装置１のイオンガン６のフィラメント２２Ａとしては、４本の長さ６０ｃｍ、直径０．５ｍｍのフィラメントを並列接続した。また、イオンガン６の照射口Ｒと保持部材１０の頂部Ｑとの間の距離は、６８ｃｍとしている。
【００４０】
また、図３には、本実施形態のイオンガン６のイオン電流密度の測定結果の他に、カソードが長さ６０ｃｍ、直径０．５ｍｍの１本のフィラメントからなるイオンガン（以下、従来のイオンガンという）のイオン電流密度の測定値の比を示している。なお、従来の薄膜形成装置とは、１本のフィラメントによりカソードが構成された（すなわち、複数のフィラメントが並列接続されていない）従来のイオンガンを用いた装置である。
【００４１】
なお、イオンガン６及び従来のイオンガンのイオン電流密度は、保持部材１０を停止して測定した。また、測定には、ファラデーカップ（Ｆａｒａｄａｙ  ｃｕｐ）を用いた。
【００４２】
図３に示すように、本実施形態のイオンガン６のイオン電流密度は、従来のイオンガンのイオン電流密度に比べて非常に大きい。また、本実施形態のイオンガン６は、保持部材１０の中心軸Ｘから保持部材１０の周辺への半径方向の距離が大きい位置でも、十分に大きなイオン電流密度を維持することができる。また、保持部材１０を回転させてイオン電流密度を測定すると、保持部材１０の表面全体のイオン電流密度は、さらに均一な分布になる。これより、本実施形態の薄膜形成装置１では、保持部材１０を回転させて薄膜を形成することにより、保持部材１０を回転させずに薄膜を形成する場合に比べて、より均一な膜厚分布の薄膜を形成できる。なお、十分に大きなイオン電流密度とは、図３において、電流密度比が３．０以上のことをいう。
【００４３】
図３においては、保持部材１０の中心軸Ｘから保持部材１０の周辺への半径方向の距離が大きくなった場合でも十分に大きなイオン電流密度を維持することができることについて説明したが、さらに、以下、本実施形態のイオンガン６が、保持部材１０の全面にわたって高くかつ均一なイオン電流密度を維持できることについて説明する。
【００４４】
図４は、図１に示す保持部材１０を蒸発部８側（装置下方）から見上げた際の底面図である。図４に示されるＡ方向は、保持部材１０の中心である保持部材中心Ｐから蒸発部８側に向かう方向を示す（図１中において、中心軸Ｘから右側方向）。図４に示されるＢ方向は、保持部材中心Ｐからイオンガン６側に向かう方向を示す（図１中において、中心軸Ｘから左側方向）。図４に示されるＣ方向は、保持部材中心Ｐから薄膜形成装置１の手前側に向かう方向を示す（図１の中心軸Ｘから紙面手前方向）。図４に示されるＤ方向は、保持部材中心Ｐから薄膜形成装置１の奥側に向かう方向を示す（図１の中心軸Ｘから紙面奥側方向）。
【００４５】
また、図５は、図４に示す保持部材中心ＰからＡ方向およびＢ方向における保持部材内のイオン電流密度比の関係を示すグラフである。また、図６は、図４に示す保持部材中心ＰからＣ方向およびＤ方向における保持部材内のイオン電流密度比の関係を示すグラフである。なお、図５及びの図６における電流密度比は、図３の実施例と同様に、図３に示される比較例における距離０ｃｍ（保持部材中心Ｐ）のときの各々のイオン電流密度を基準に正規化した値としている。また、図５及び図６は、図３の場合と同じ装置を用い、図３とは別の測定条件により、イオン電流密度を測定している。図５及び図６における縦軸は、電流密度比を表しており、図３の横軸は、保持部材中心Ｐからの距離を示している。
【００４６】
図５に示されるＡ方向において、保持部材１０の中心Ｐの位置における電流密度比は４．６であり、保持部材１０の中心Ｐからの距離が３５０ｍｍの位置における電流密度比は３．２になっている。このように、保持部材中心Ｐにおける電流密度比に対する保持部材中心Ｐからの距離が３５０ｍｍの位置における電流密度比の割合は、約７０％であり、中心Ｐから離れた周辺部においても十分に大きなイオン電流密度を維持されている。
【００４７】
図５に示されるＢ方向において、保持部材中心Ｐの位置における電流密度比は４．６であり、保持部材中心Ｐからの距離が３５０ｍｍの位置における電流密度比は３．７になっている。このように、保持部材中心Ｐにおける電流密度比に対する保持部材中心Ｐからの距離が３５０ｍｍの位置における電流密度比の割合は、約８０％であり、中心Ｐから離れた周辺部においても十分に大きなイオン電流密度を維持されている。
【００４８】
図６に示されるＣ方向において、保持部材中心Ｐの位置における電流密度比は４．６であり、保持部材中心Ｐからの距離が３５０ｍｍの位置における電流密度比は３．２になっている。このように、保持部材中心Ｐにおける電流密度比に対する保持部材中心Ｐからの距離が３５０ｍｍの位置における電流密度比の割合は、約７０％であり、中心Ｐから離れた周辺部においても十分に大きなイオン電流密度を維持されている。
【００４９】
図６に示されるＤ方向において、保持部材中心Ｐの位置における電流密度比は４．６であり、保持部材中心Ｐからの距離が３５０ｍｍの位置における電流密度比は３．８になっている。このように、保持部材中心Ｐにおける電流密度比に対する保持部材中心Ｐからの距離が３５０ｍｍの位置における電流密度比の割合は、約８３％であり、中心Ｐから離れた周辺部においても十分に大きなイオン電流密度を維持されている。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、保持部材１０の保持部材中心Ｐの位置における電流密度比に対する保持部材１０の周辺部（保持部材１０の中心Ｐからの距離が３５０ｍｍ付近）位置における電流密度比の割合のうち、割合が最も小さいＡ、Ｃ方向の割合でも約７０％程度であり、保持部材１０の周辺においても十分に大きなイオン電流密度を維持することができることがわかる。また、Ａ〜Ｄ方向における保持部材中心Ｐからの距離が３５０ｍｍ付近の位置における各電流密度比は、同程度の比となっている。このことから、本実施形態のイオンガン６によれば、保持部材１０の全面において、均一な薄膜を形成できることがわかる。これにより、イオンガン６を斜めに配置し、イオンビームを斜めに照射した構成において、広範囲にわたり均一な膜質の薄膜を形成することができる。
【００５１】
図７は、本実施形態の薄膜形成装置１に用いられたイオンガン６及び比較例として用いた従来の薄膜形成装置に用いられていたイオンガンの保持部材１０上のガラス基板２に照射される熱電子量比を示すグラフである。図７の縦軸は、熱電子量比を示している。また、図７の横軸は、フィラメント２２Ａに流れるフィラメント電流を示している。同図における熱電子量比は、比較例のフィラメント電流３０Ａにおける熱電子量を基準として正規化している。なお、具体的には、図１に示す装置において、イオンガン６から保持部材１０の中心部へ向けて照射された際のイオンの保持部材１０の中心部の表面付近の熱電子量を測定している。
【００５２】
なお、上記の検討において、薄膜形成装置１のイオンガン６としては、カソードが長さ６０ｃｍ、直径０．５０ｍｍの４本のフィラメント２２Ａが並列接続されてなるイオンガン６を用いている。また、イオンガン６と保持部材１０の中心部の間の距離は６８ｃｍとしている。また、従来のイオンガンとしては、カソードに一本の長さ６０ｃｍ、直径０．５０ｍｍのフィラメントからなる（すなわち、単一のフィラメントからなる）イオンガンを用いている。
なお、熱電子量測定は、保持部材１０の回転は停止した（静止した）状態で行った。また、測定には、ファラデーカップを用いた。
【００５３】
図４に示すように、従来のイオンガンでは、フィラメント電流が２０Ａ程度以上から熱電子が発生し始め、フィラメント電流の増加とともに熱電子放出量比が増加している。従来のイオンガンでは、フィラメント電流を３０Ａ以上とすると、フィラメントが劣化し断線等を生じるため、フィラメント寿命が不十分となるためフィラメント電流をこれ以上増加させることはできなかった。
【００５４】
これに対して、本実施形態のイオンガン６によれば、フィラメント電流を３０Ａ以上とすることができ、フィラメント電流が７０Ａ以上から熱電子放出量が大きくなる。フィラメント電流が８０Ａでは約３．０、９０Ａでは約５．０、１００Ａでは約５．５と非常に大きな熱電子放出量を確認でき、本実施形態のイオンガン６の出力が非常に大きいことを確認できた。
【００５５】
このように、本実験により、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、従来に比べてカソードに対して大きな電流を加えることができ、高いイオン電流密度のイオンビームを照射することができることが確認できる。このように、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、高いイオン電流密度のイオンビームを照射することができるため、保持部材１０上の広い範囲にガラス基板２などの光学素子の表面に緻密な薄膜構造を形成することができる。
【００５６】
また、本願発明者らは、薄膜形成装置１により蒸着材料としてＳｉＯ2及びＴａ2Ｏ5を用いて、ガラス基板２への蒸着材料の蒸着を行った。図８及び図９は、蒸着材料としてＳｉＯ2及びＴａ2Ｏ5を用いて蒸着を行った際に測定した蒸着速度（薄膜の形成速度）と、ＳｉＯ2及びＴａ2Ｏ5を用いた薄膜の真空中屈折率との関係を、本実施形態の本発明のイオンガン６を用いた薄膜形成装置１と従来のイオンガンを用いた薄膜形成装置とを比較して示すグラフである。図５の縦軸は、ＳｉＯ2を用いた薄膜の真空中屈折率を示しており、図８の横軸は、ＳｉＯ2を用いて蒸着を行った際に測定した蒸着速度（薄膜の形成速度）を示している。図９の縦軸は、Ｔａ2Ｏ5を用いた薄膜の真空中屈折率を示しており、図９の横軸は、Ｔａ2Ｏ5を用いて蒸着を行った際に測定した蒸着速度（薄膜の形成速度）を示している。
【００５７】
図８及び図９に示すように、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、ＳｉＯ2及びＴａ2Ｏ5を蒸着材料とした各場合において、蒸着速度が比較例と同等以上の範囲において、真空中屈折率が比較例に比べ、高くなっている。
【００５８】
比較例のイオンガンを用いた薄膜形成装置は薄膜の形成速度が遅いため、高屈折率膜、すなわち、緻密な構造を有する薄膜の形成には適していなかった。これに対して、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、高屈折率の薄膜を、高い形成速度で形成することができることが確認された。
【００５９】
さらに、本願発明者らは、本実施形態の薄膜形成装置１を用いて製造した薄膜を表面に有するガラスレンズ（ガラス基板２）と、従来のイオンガンを用いた薄膜形成装置を用いて製造した表面に薄膜を有するガラスレンズとについて高温高湿条件における耐候性試験を行った。
【００６０】
本試験では、薄膜としては反射防止膜を形成した。膜構成Ｇ／（ＳｉＯ2／Ｔａ2Ｏ5）3／ＭｇＦ2／Ａｉｒを、硝種と形状が異なる２種類のレンズＡ、Ｂに本実施形態の薄膜形成装置１及び従来のイオンガンを用いた薄膜形成装置により形成し、これらに対して、温度６０℃、湿度９０％の環境下に放置し、２４０時間、４８０時間、７２０時間、１０００時間経過した時点において、外観、反射率特性、膜強度に基づき劣化の有無を検討した。
【００６１】
表１に本試験の結果を示す。
【表１】
2014224285.tif 000003
【００６２】
表１に示すように、本実施形態の薄膜形成装置１により製造された表面に薄膜を有するガラスレンズは、従来のイオンガンを用いた薄膜形成装置により製造されたガラスレンズに比べて、格段に耐候性が改善されていることが確認された。
【００６３】
さらに、本願出願人らは、本実施形態のイオンガン６を用いた薄膜形成装置１により製造された表面に薄膜を有するガラスレンズに対して、加熱試験（波長シフト試験）を行った。加熱試験では、常温における薄膜を形成したガラスレンズ２の分光特性（波長ごとの反射率）と、ヒータにより１５０℃まで加熱した状態で測定したガラスレンズの分光特性とを比較した。この結果、同一波長における常温下で測定した反射率（分光特性）と加熱時における反射率の測定値との差である反射率変化量（波長シフト量）は、測定誤差内の非常に小さい量であった。このことにより、本実施形態の薄膜形成装置１により製造された薄膜を有するガラスレンズ（ガラス基板２）は、高い緻密性を有する膜であることが確認された。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、イオンガン６を構成するカソード２２をカソード電源２４に並列接続された複数のフィラメント２２Ａにより構成したため、従来よりも大きな電流をフィラメント２２Ａに流すことができる。これにより、イオンガン６から照射されるイオンビームのイオン電流密度を格段に増大させることができ、ガラス基板２に緻密な構造の薄膜を形成することができる。
【００６５】
また、従来、イオンアシスト蒸着法で用いられていたイオンガンの１つであるＲＦ（高周波型）イオンガンは、加速エネルギーは大きいがイオン発生量は小さいものであった。このため、ＲＦイオンガンを用いたイオンアシスト蒸着法では、個々のイオンのエネルギーは大きいものの、イオン量は少量であった。
【００６６】
これに対して、本実施形態の薄膜形成装置１に用いられているイオンガン６は、イオンガン６を構成するカソード２２をカソード電源２４に並列接続された複数のフィラメント２２Ａにより構成したため、従来のＲＦイオンガンに比べて、個々のイオンエネルギーは小さいものの、イオン発生量は大きい。このため、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、イオンガン６から照射されたイオンの加速エネルギーは小さくとも十分に高緻密度の膜が保持部材１０上の広範囲に形成できる。さらに、ガラス基板２の形状に合わせて回り込むため、屈折率や密度が高く、かつ、均一な膜を安定して形成できる。
【００６７】
また、このようなイオンアシスト蒸着法では、成膜時にガラス基板を保持部材１０の周辺に設けたヒータなどにより、１００〜３５０℃まで加熱する。しかしながら、このようなヒータを用いた方法では、温度分布が不均一であったり、加熱に時間がかかったりするという問題があった。
【００６８】
これに対して、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、イオンガン６のカソード２２を構成するフィラメント２２Ａからの輻射熱量が大きいため、この輻射熱によりガラス基板２を加熱することができる。これにより、従来、薄膜形成装置１に必要であったガラス基板２を加熱するためのヒータに比べ、保持部材１０の広い範囲に設置されたガラス基板２を均一かつ短時間に加熱でき、さらに、従来の加熱ヒータによる加熱時間や加熱出力を削減または省略できる。
【００６９】
また、上記のようにイオンガン６を構成するカソード２２をカソード電源２４に並列接続された複数のフィラメント２２Ａにより構成することにより、フィラメント２２Ａからの輻射熱も大きくなることで、膜厚センサ部１５の温度が上昇し、正確な測定ができなくなる場合がある。これに対して、本実施形態によれば、イオンガン６を、照射されるイオンビームの照射方向がイオンガン６と膜厚センサ部１５を結ぶ直線上からずれるように傾けたため、膜厚センサ部１５に対するフィラメント２２Ａからの輻射熱による影響を減らすことができる。また、このように、イオンガン６を傾けることにより、イオンビームの照射方向が保持部材１０に取り付けられたガラス基板２に向けられるため、ガラス基板２により高いイオン電流密度のイオンビームを広範囲に均一に照射できる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、イオンガン６を、保持部材１０の中心軸Ｘからオフセットして設け、かつ、照射するイオンビームの照射方向がイオンガン６と保持部材１０との間で、保持部材１０の中心軸Ｘと交差するように傾けて設けることとしている。これにより、イオンビームは、その照射方向が保持部材１０の内面に垂直に近い角度となるように照射され、保持部材１０に照射されるイオンビームの単位面積当たりの電子量を最大化することができる。さらに、本実施形態によれば、保持部材１０を回転させているため、保持部材１０の内面におけるイオン電流密度を均一化させることができる。
【００７１】
さらに、本実施形態によれば、イオンガン６を保持部材１０から５０ｃｍ以上離間させているため、保持部材１０の各部における照射されるイオンビームのイオン電流密度を均一にすることができる。
【００７２】
なお、本明細書では、上記のような複数のフィラメント２２Ａを備えたイオンガン６の照射方向は、以下のように定義するものとする。図１０は、従来のイオンガンの照射方向を説明するための各方向のイオン電流密度を示すグラフであり、図１１〜図１３は、本実施形態のイオンガン６の照射方向を説明するための各角度方向におけるイオン電流密度を示すグラフである。図１０に示すように、従来のイオンガンでは、イオンガンの中心軸方向（ＣＬ）に大きなピークを有する。このため、イオンガンの中心軸方向を照射方向とすればよかった。
【００７３】
これに対して、本実施形態の薄膜形成装置１に用いられているイオンガン６の各角度におけるイオン電流密度は、図１１〜図１３に示すように、従来に比べてピークの角度幅が大きかったり、複数のピークを有したりすることがある。
【００７４】
図１１に示す例では、イオンガン６の中心軸方向から所定の角度範囲の間では、イオン電流密度が略一定であり、所定の角度範囲から外れると、イオン電流密度が小さくなっている。このため、同図に示すような場合には、イオンガン６の照射方向は、イオン電流密度が一定となっている角度範囲内のいずれの方向をも含むものであると定義される。なお、この場合、イオンガン６の照射方向の中心は、上記の所定の角度範囲の中心をいう。
【００７５】
図１２に示す例では、イオンガン６のイオン電流密度は、イオンガン６の中心軸方向でピーク値を有するものの、その周辺でも非常に近い値を有している。このような場合には、イオンガン６のイオンビーム照射方向とは、イオン電流密度が所定の値（例えば、ピークの８割以上）よりも大きくなるような角度範囲をいうものとする。なお、この場合、イオンガン６の照射方向の中心は、ピークとなる角度又はイオン電流密度が所定の値よりも大きくなる角度範囲の中心をいう。
【００７６】
また、図１３に示す例では、イオンビームのイオン電流密度は、複数の角度方向において、ピーク値を有している。このような場合には、イオン電流密度の谷部におけるイオン電流密度を閾値として、イオン電流密度がこの閾値よりも大きい角度範囲を、イオンビーム照射方向とする。なお、この場合、イオンガン照射密度の中心方向とは、イオンガンの中心軸の方向をいう。
【００７７】
なお、本実施形態では、カソード２２が等間隔に配置され、カソード電源に並列接続された４本のフィラメント２２Ａからなる場合について説明したが、フィラメント２２Ａの配置はこれに限られない。
図１４〜図１９は、別の実施形態による薄膜形成装置のカソード２２におけるフィラメント２２Ａの配置を示す図である。なお、これらの図に示すカソード２２を用いる場合には、図中のＸ、Ｙを、図２におけるノードＸ、Ｙに接続すればよい。
【００７８】
図１４に示すように、カソード２２における一部（図１４では中央）の隣接するフィラメント２２Ａの間隔を広くしてもよい。
また、図１５に示すように、カソード２２として、５本のフィラメント２２Ａを用いても良く、さらに、図１６に示すように、これらフィラメント２２Ａのうち、一部（図１５では、側方の隣接するフィラメント２２Ａの間隔を広くしてもよい。
【００７９】
また、図１７に示すように、矩形状（図１７では、正方形状）に配置された複数のフィラメント２２Ａをカソード電源に並列接続してカソード２２を構成してもよい。
また、図１８に示すように、三角形状に配置された複数のフィラメント２２Ａをカソード電源に並列接続してカソード２２を構成してもよい。
さらに、図１９に示すように、フィラメント２２Ａを渦巻状に配置して、カソード２２を構成してもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、ガラス基板２としてガラスレンズ（光学素子）の表面に薄膜を形成する場合について説明したが、ガラス基板２に限らず、被成膜部材の材料として、プラスチックスや結晶、セラミックス、ガラスセラミックスからなる、レンズや光学フィルター、偏光素子、回折素子、カバーガラス、ディスプレイ基板などの表面に薄膜を形成する場合であれば、本発明を適用できる。
【００８１】
また、本実施形態では、カソード２２を構成する熱電子発生部材としてフィラメント２２Ａを備えたイオンガン６について説明したが、カソード電源としては多くの熱電子を放出できる形状であればよく、例えば、薄板状や棒状に形成されていてもよい。
【００８２】
また、本実施形態では、ドーム状の保持部材１０を用いたが、これに限らず、平面状、や多角錐状、円錐状であってもよい。
【００８３】
また、本実施形態では、膜厚センサ１５として、モニターガラス１４からの反射光を受光する光学式膜厚センサを用いたが、これに限らず、水晶振動子式膜厚センサを用いてもよいし、光学式膜厚センサと水晶振動子式膜厚センサとを併用してもよい。なお、水晶振動子式膜厚センサは、成膜レートを制御するためのセンサとしても用いることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、膜厚センサ１５として、検出子１４がモニターガラス１４からの反射光または透過光の光量を検出する光学式膜厚センサおよび、検出子１４が水晶振動子からなる水晶振動式膜厚センサをそれぞれ用いる場合について説明したが、これに限られない。本発明は、光学式膜厚センサと水晶振動式膜厚センサとを併用してもよい。また、膜厚センサ１５は、膜厚を制御するために用いたが、蒸着速度（薄膜の堆積速度、成膜速度）を制御するためのセンサとしても用いることができる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、上記のようにイオンビームのイオン電流密度を従来の熱電子励起型イオンガンに比べ格段に大きくすることができるため、イオンガン６と保持部材１０の間の距離を５０ｃｍ以上と大きくとることが可能となる。これにより、保持部材１０の表面付近および表面の全体の広い空間領域へエネルギーの高いイオンを均一に照射することができる。このため、保持部材１０の面積が大きい場合であっても本発明の適用が可能となる。特に、光学レンズや光学フィルターなどの光学部品のイオンアシスト蒸着による薄膜形成装置１では、多数個、一括成膜や大型光学部品の成膜を行うため、保持部材１０の直径が５０ｃｍ以上のものが必要となることが多いため、本発明の熱電子励起型イオンガン６は、イオンガン６と保持部材１０の間の距離を大きくとることができる。また、大きなイオン電流密度を出力できるイオンガンが適する。
【００８６】
また、本実施形態では、熱電子励起型イオンガン６を用いた薄膜形成装置１について説明したが、熱電子励起型イオンガン６を用いた薄膜形成装置１は、ＲＦ（高周波型）イオンガンを用いた薄膜形成装置に比べ、イオンガン６本体のフィラメント２２Ａから熱電子を大量に発生するため、ガラス基板に蓄積した正の電荷を電気的に中和させるためのニュートラライザを設ける必要がない。つまり、熱電子励起型イオンガン６が、ニュートラライザの役割を兼ねている。このように、熱電子励起型イオンガン６を用いた薄膜形成装置１は、ニュートラライザを設ける必要がないため、薄膜形成装置１の大型を防止できるとともに、薄膜形成装置１内に設けられる各部材の配置に自由度を持たせることができる。
【００８７】
最後に、本発明の実施形態を、図等を用いて総括する。
本発明の実施形態は、図１、２に示すように、ガラス基板２の表面に蒸着材料を蒸着させることにより、ガラス基板２の表面に薄膜を形成するための薄膜形成装置１は、ガラス基板２が取り付けられた保持部材１０と、蒸着材料を蒸発させる蒸発部８と、保持部材１０に向かって蒸発部８から蒸発した蒸着材料中にイオンビームを照射するイオンガン６と、を備え、イオンガン６は、アノード２６及びカソード２２と、アノード２６とカソード２２の間にプラズマを供給するプラズマ供給手段と、アノード２６とカソード２２との間に電位差が生じるように、アノード２６及びカソード２２にそれぞれ電圧を印加するアノード電源２８及びカソード電源２４と、を含み、カソード２２は、カソード電源２４に並列接続された複数のフィラメント２２Ａを有する。
【００８８】
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１  薄膜形成装置
２  ガラス基板
４  チャンバー
６  イオンガン
８  蒸発部
１０  保持部材
１４  モニターガラス
１５  膜厚センサ部
１６  膜厚センサ
１８  制御部
２０  真空ポンプ
２２  カソード
２２Ａ  フィラメント
２４  カソード電源
２６  アノード
２８  アノード電源。
【図１】
2014224285.tif 000004
【図２】
2014224285.tif 000005
【図３】
2014224285.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014224285.tif 000009
【図７】
2014224285.tif 000010
【図８】
2014224285.tif 000011
【図９】
2014224285.tif 000012
【図１０】
2014224285.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014224285.tif 000016
【図１４】
2014224285.tif 000017
【図１５】
2014224285.tif 000018
【図１６】
2014224285.tif 000019
【図１７】
2014224285.tif 000020
【図１８】
2014224285.tif 000021
【図１９】
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