(57)【要約】【課題】  光学素子の反射防止層上に、光学素子の視認性を損なうことなく、耐久性の優れた防汚層を備えた反射防止層の成膜方法及び同成膜を行うための装置を提供する。【解決手段】  基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ膜を防汚層として積層することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ膜を防汚層として積層することを特徴とする防汚層を備えた反射防止層の成膜方法。
【請求項２】
基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ膜をイオンプレーティング法により防汚層として積層することを特徴とする請求項１に記載の防汚層を備えた反射防止層の成膜方法。
【請求項３】
基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ膜を対向ターゲットによりスパッタリングして防汚層として積層することを特徴とする請求項１に記載の防汚層を備えた反射防止層の成膜方法。
【請求項４】
前記反射防止層を、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎｂ及びＴｉのうちのいずれか２種をそれぞれ主体とするターゲットを、スパッタリングするとともに酸化した金属酸化層を交互に積層することにより成膜することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の成膜方法。
【請求項５】
真空チャンバ内に、基材をその周面に保持することが可能な回転ドラムと、前記回転ドラムの周面に対向する位置に配置された、金属層を成膜するための少なくとも２つのスパッタリング装置と、前記金属層を酸化するための酸化装置を備えた反射防止層成膜手段と、チャンバ内に前記基材を支持するための基材ホルダと、前記基材にイオンプレーティング法により防汚層を形成するための防汚層成膜手段とを、基材搬送手段により接続し、前記基材搬送手段は、前記反射防止層成膜手段と前記防汚層成膜手段との間において、前記基材を外気と遮断した状態で搬送できるように構成したことを特徴とする防汚層を備えた反射防止層の成膜装置。
【請求項６】
真空チャンバ内に、基材をその周面に保持することが可能な回転ドラムと、前記回転ドラムの周面に対向する位置に配置された、金属層を成膜するための少なくとも２つのスパッタリング装置と、前記金属層を酸化するための酸化装置を備えた反射防止層成膜手段と、チャンバ内に前記基材を支持するための基材ホルダと、前記基材に対向ターゲットをスパッタリングすることにより防汚層を形成するための防汚層成膜手段とを、基材搬送手段により接続し、前記基材搬送手段は、前記反射防止層成膜手段と前記防汚層成膜手段との間において、前記基材を外気と遮断した状態で搬送できるように構成したことを特徴とする防汚層を備えた反射防止層の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防汚層を備えた反射防止層の成膜方法及び同成膜を行うための成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子等の光学素子には反射防止膜が設けられ、この反射防止膜上に更にシラン化合物を塗布又は真空蒸着して防汚層を設けるようにしている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、シラン化合物は防汚層としての耐久性を発揮する時間があまり長くないという問題があった。
そこで、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を防汚層として設けることが考えられるが、真空蒸着によりＰＴＦＥ層を成膜しても、膜の品質に問題があり、また、耐久性に問題があることがわかった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、光学素子の反射防止層上に、光学素子の視認性を損なうことなく、耐久性の優れた防汚層を備えた反射防止層の成膜方法及び同成膜を行うための装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決すべく、本発明者等は鋭意検討の結果、反射防止層上に厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ層を成膜すれば光学素子の視認性を損なわずに耐久性の優れた防汚層が得られるという知見に基づき、以下の解決手段を見いだした。
即ち、防汚層を備えた反射防止層の成膜方法は、請求項１に記載の通り、基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ膜を防汚層として積層することを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の成膜方法において、基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ膜をイオンプレーティング法により防汚層として積層することを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の成膜方法において、基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ膜を対向ターゲットによりスパッタリングして防汚層として積層することを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の成膜方法において、前記反射防止層を、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎｂ及びＴｉのうちのいずれか２種をそれぞれ主体とするターゲットを、スパッタリングするとともに酸化した金属酸化層を交互に積層することにより成膜することを特徴とする。
また、本発明の防汚層を備えた反射防止層の成膜装置は、請求項５に記載の通り、真空チャンバ内に、基材をその周面に保持することが可能な回転ドラムと、前記回転ドラムの周面に対向する位置に配置された、金属層を成膜するための少なくとも２つのスパッタリング装置と、前記金属層を酸化するための酸化装置を備えた反射防止層成膜手段と、チャンバ内に前記基材を支持するための基材ホルダと、前記基材にイオンプレーティング法により防汚層を形成するための防汚層成膜手段とを、基材搬送手段により接続し、前記基材搬送手段は、前記反射防止層成膜手段と前記防汚層成膜手段との間において、前記基材を外気と遮断した状態で搬送できるように構成したことを特徴とする。
また、請求項６に記載の本発明は、真空チャンバ内に、基材をその周面に保持することが可能な回転ドラムと、前記回転ドラムの周面に対向する位置に配置された、金属層を成膜するための少なくとも２つのスパッタリング装置と、前記金属層を酸化するための酸化装置を備えた反射防止層成膜手段と、チャンバ内に前記基材を支持するための基材ホルダと、前記基材に対向ターゲットをスパッタリングすることにより防汚層を形成するための防汚層成膜手段とを、基材搬送手段により接続し、前記基材搬送手段は、前記反射防止層成膜手段と前記防汚層成膜手段との間において、前記基材を外気と遮断した状態で搬送できるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光学素子の視認性を悪くすることなく、耐久性に優れた防汚層を反射防止層上に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
上記の通り、本発明の防汚層を備えた反射防止層の成膜方法は、基材上に反射防止層を成膜し、前記反射防止層上に、厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ膜を防汚層として積層するものである。
前記基材としては、特に制限するものではなく、一例として、ガラスやアクリル等の樹脂製の基材を使用することができる。
【０００８】
反射防止膜は、無機材料、有機材料の単層又は多層で構成される。無機材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｍｇ、Ｙ、Ｓｎ等が挙げられ、これらの酸化物を単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
【０００９】
無機材料は、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、飽和溶液中での化学反応により析出させる方法等により成膜をすることができる。
有機材料は、真空蒸着法の他、スピンコート法、ディップコート法等により成膜することができる。
【００１０】
上記した反射防止層が形成された基材に、本発明では、厚さ１０ｎｍ以下のＴｉＮ膜を積層する。これにより、反射防止層を通過する光の透過度の低下を抑えた防汚層を形成することができる。厚さが１０ｎｍを超えると、光の透過度が低下するためである。厚さが１０ｎｍを超えると、透過率を高めるために反射防止層を設けたにもかかわらず、防汚層により透過率を低めることになるからである。
ＴｉＮ膜を積層する方法については特に制限はないが、イオンプレーティング法又は対向ターゲットをスパッタリングすることが好ましい。イオンプレーティングの特徴としては、密着性がよく、ピンホールが少ないため強固な膜が形成される。また高融点金属の反応性が行える。また、対向ターゲットによれば、反射防止層にダメージを与えずに防汚層を成膜することができるからである。対向ターゲットによる場合、ターゲットをＴｉとし、成膜圧力を０．０５Ｐａ〜１．０Ｐａ程度（導入ガスはＡｒとＮ２。比率は１：１〜１：２）
【００１１】
また、防汚層は、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎｂ及びＴｉのうちのいずれか２種をそれぞれ主体とするターゲットを、スパッタリングするとともに酸化した金属酸化層を交互に積層することにより形成された反射防止層上に形成することが好ましい。
【００１２】
次に、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１に示す装置では、反射防止層成膜手段１、防汚層成膜手段２及び基材搬送手段３から構成された装置であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は正面図である。
反射防止層成膜手段１は、真空チャンバ４、その略中央部に設けられた回転自在の円筒ドラム５、ターゲット６をスパッタリングするための第１のスパッタリング装置７、酸化プラズマ源やイオンガン等の酸化源を備えた酸化装置８、他のターゲット９をスパッタリングするための第２のスパッタリング装置１０を備えている。尚、円筒ドラム５の周面には、基材１１を支持するための基材ホルダ１２が設けられている。
第１のスパッタリング装置７は、スパッタリングカソード１３、ＡＣ電源１４、ポンプ等を備えたＡｒ等の反応ガス導入系１５及びターゲット６と基材１１間を遮断可能に構成されたシャッター１６を備えている。
第２のスパッタリング装置１０は、スパッタリングカソード１７、ＡＣ電源１８及びポンプ等を備えたＡｒ等の反応ガス導入１９系及びターゲット９と基材１１間を遮断可能に構成されたシャッター２０を備えている。
【００１３】
前記反射防止層成膜手段１に隣接して、防汚層成膜手段２が設けられる。防汚層成膜手段２には、図２に示されるように、坩堝２５とホローカソード２６と、その近傍にＡｒガスを導入するためのガス導入系２７を備えたイオンプレーティング装置が設けられており、坩堝２５の上方に基材１１が配置されるように構成されている。
【００１４】
そして、反射防止層成膜手段１と、防汚層成膜手段２とは、それぞれ、基材搬送手段３により接続される。この基材搬送手段３は、基材１１、或いは、基材１１を基材ホルダ１２とともに、外気と遮断した状態で搬送できるようにトンネル状に構成される。また、図示した基材搬送手段３の途中には、反射防止層成膜手段１の真空チャンバ４内、防汚層成膜手段２のチャンバ２１内から基材１１等を取り出すことができるようにロボットアーム（図示しない）を設けた室２２が設けられている。更に、前記室２２には、外から基材１１を出し入れ可能とするための仕込み取り出し室２３が接続される。
【００１５】
上記装置の構成において、まず、反射防止層成膜手段１の円筒ドラム５に基材１１を取り付け、所定の圧力となるまで真空排気を行う。
次に、円筒ドラム５を回転させ、第１のスパッタリング装置７により、反応ガス導入系１５から反応ガスを導入し、シャッター１６を開き、単原子層程度の金属ターゲットをスパッタリングし、酸化装置８により酸化し、第２のスパッタリング装置１０において同様に単原子層程度の金属ターゲットをスパッタリングして、酸化装置８により酸化し、基材１１上に金属酸化膜の積層体を反射防止層として形成する。
反射防止層が成膜された基材１１は、前記ロボットアームにより、基材１１単独又は基材ホルダ１２とともに、防汚層成膜手段のチャンバ２１内に搬送し、イオンプレーティング法又は対向ターゲットをスパッタリングすることにより、基材１１にＴｉＮ膜を成膜する。
以上の装置の構成により、反射防止層を成膜してから、その表面を汚染することなく防汚層が成膜できるため、高速に反射防止層及び防汚層の成膜が可能となる。
また、前記基材１１の搬送経路は、不活性ガス雰囲気下とすることが好ましく、真空雰囲気下とすることがより好ましい。反射防止層の成膜後に、いったん大気に戻して、次いで防汚層の成膜を行なった場合と、本願発明の反射防止層を成膜して直ちに真空搬送し、防汚層の成膜を行なった場合とを比較すると、防汚層の均一性と緻密性に優れていること判明したためである。これは、成膜直後の反射防止層表面は化学的に活性な結合に寄与しないダングリングボンドが存在し、防汚層が島状に成長することを抑えられるためと推察される。
【００１６】
前記防汚層成膜手段２は、イオンプレーティング法によるものを説明したが、図３に示すように、対向して設けられた２枚のターゲット２８，２８と、その背面に設けられた磁石２９，２９と、ガス導入系と、各ターゲット２８，２８に対して垂直方向の位置に基材１１を設けるようにして構成された対向ターゲットによるスパッタリング装置を代わりに設けるようにしてもよい。
【００１７】
尚、上記実施の形態における成膜時の条件としては、特に制限するものではないが、例えば、真空チャンバ１内の真空度は１×１０−５Ｐａ〜１×１０−３Ｐａ、円筒ドラム５の回転速度は、１０１ｒｐｍ〜２５０ｒｐｍの範囲において行うことができる。
また、第１のスパッタリング装置７及び第２のスパッタリング装置１０におけるスパッタリングの条件についても、同様に特に制限するものではないが、例えば、電圧を２００Ｖ〜８００Ｖ程度の範囲において行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態である防汚層を備えた反射防止層の成膜装置の説明図（（ａ）平面図，（ｂ）正面図）
【図２】同実施の形態の防汚層成膜手段の説明図
【図３】防汚層成膜手段の変更例の説明図
【符号の説明】
【００１９】
１  反射防止層成膜手段
２  防汚層成膜手段
３  基材搬送手段
４  真空チャンバ
５  円筒ドラム
６  ターゲット
７  第１のスパッタリング装置
８  酸化装置
９  他のターゲット
１０  第２のスパッタリング装置
１１  基材
１２  基材ホルダ
１３  スパッタリングカソード
１４  ＡＣ電源
１５  反応ガス導入系
１６  シャッター
１７  スパッタリングカソード
１８  ＡＣ電源
１９  反応ガス導入系
２０  シャッター
２１  チャンバ
２２  室
２３  仕込み取り出し室
２４  原料ガス導入装置
２５  坩堝
２６  ホローカソード
２７  ガス導入系
２８  ターゲット
【図１】
2008275919.tif 000003
【図２】
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【図３】
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