專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜的制造方法及帶有該薄膜的燈泡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在燈泡或放電燈等光源的外殼表面上形成光學(xué)薄膜時(shí)使用的薄膜的制造方法、以及帶有該薄膜的燈泡。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)白熾燈泡和鹵素?zé)襞莸南墓β实母咝剩岢隽艘韵路椒?例如，ジャ一ナルオブイルミネイティングエンジニアリングソサイエティ，1980年7月，197～203頁(yè))在燈殼的表面上形成紅外線(xiàn)反射膜，燈泡發(fā)射的可見(jiàn)光原封不動(dòng)地透過(guò)燈殼，透過(guò)將占發(fā)射能量7～8成的紅外光選擇性地反射聚光在燈絲部分，來(lái)加熱燈絲線(xiàn)圈部分。
通過(guò)燈泡的燈絲線(xiàn)圈發(fā)光的紅外光基于紅外反射膜的紅外光的選擇性反射，以及基于合適的外殼形狀對(duì)燈絲線(xiàn)圈部的有效的聚光，燈絲線(xiàn)圈部通過(guò)該反射的紅外線(xiàn)被再次加熱，與作為燈泡相同的亮度(全光束值)比較，按實(shí)用水準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)20～30％的消耗功率的效率。
作為這樣的紅外反射膜的制造方法，使用濺射法和各種鍍敷法等，但為了減少?gòu)臒魵ぜt外線(xiàn)作為熱射線(xiàn)飛出的比例，并且選擇性地盡量?jī)H透過(guò)可見(jiàn)光來(lái)高效率地實(shí)現(xiàn)紅外光的反射，可使用基于具有高折射率和低折射率的多個(gè)透明電介質(zhì)薄膜的層積構(gòu)造的干涉性多層膜的可見(jiàn)/紅外濾色器的光學(xué)膜技術(shù)。此時(shí)，為了獲得作為光學(xué)濾色器的波長(zhǎng)選擇性，一般需要與形成于具有旋轉(zhuǎn)橢圓體的立體形狀的燈殼表面上的各光學(xué)薄膜的膜厚設(shè)計(jì)值的偏差、以及其膜厚分布充分小。
在上述干涉性多層膜中，關(guān)鍵在于膜厚的精度，以及用于進(jìn)行高效率的紅外反射的膜質(zhì)量，但作為一般的成膜條件的濺射氣體，如果使用Ar氣體或Ar氣體和O2氣體的混合氣體按照濺射法進(jìn)行成膜，則在形成的薄膜的界面或薄膜上產(chǎn)生粗糙，存在不能充分進(jìn)行高效率的紅外反射的問(wèn)題。即，紅外反射膜反射的紅外線(xiàn)因干涉性多層膜的界面或薄膜的破裂而亂反射，不能進(jìn)行對(duì)燈絲線(xiàn)圈部的有效聚光，存在紅外線(xiàn)反射效率下降的問(wèn)題。另一方面，盡管CVD法容易獲得界面或表面的破裂少的薄膜，但存在膜厚的絕對(duì)值控制不一定充分、不能避免覆蓋體的加熱、以及對(duì)積層的不同種的每個(gè)薄膜的積層不同的原料氣體和成膜條件等許多問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是解決上述問(wèn)題的發(fā)明，目的在于提供一種薄膜的制造方法，使用濺射法作為成膜方法，可以在包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的覆蓋體基體上形成界面或表面破裂少的薄膜，以及帶有該薄膜的燈泡。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一薄膜的制造方法用于在包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的基體上形成薄膜，其特征在于，以所述旋轉(zhuǎn)橢圓體軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在氣體壓力為0.04Pa以上、5.0Pa以下的范圍內(nèi)進(jìn)行濺射。
本發(fā)明的第二薄膜的制造方法用于在包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的基體上形成薄膜，其特征在于，以所述旋轉(zhuǎn)橢圓體軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)濺射氣體為Ar氣體和N2氣體的混合氣體，按Ar氣體為100時(shí)N2氣體為1～6的范圍來(lái)設(shè)定其分壓比，或?yàn)锳r氣體和O2氣體的混合氣體，按Ar氣體為100時(shí)O2氣體為6以下的范圍來(lái)設(shè)定其分壓比。
本發(fā)明的第三薄膜的制造方法用于在包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的基體上形成薄膜，其特征在于，以所述旋轉(zhuǎn)橢圓體軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)薄膜形成開(kāi)始時(shí)的輸入功率在整個(gè)濺射處理中最大。
本發(fā)明的第四薄膜的制造方法用于在包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的基體上形成薄膜，其特征在于，以所述旋轉(zhuǎn)橢圓體軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)橢圓體基體上施加負(fù)偏壓。
在上述第一至四的方法中，旋轉(zhuǎn)橢圓體基體最好是各種鹵素?zé)襞莺桶谉霟襞莸臒魵ぁ?br> 在上述方法中，作為濺射法，最好使用高頻濺射法。
在上述方法中，作為薄膜材料，最好使用Ta2O5和SiO2。
本發(fā)明的燈泡的特征在于，紅外線(xiàn)反射膜的表面粗糙度Ra在2.9nm以上、20.0nm以下。
在所述的燈泡中，紅外線(xiàn)反射膜最好按濺射法來(lái)形成。


圖1是表示本發(fā)明的薄膜的一實(shí)施例的形成方法的構(gòu)成圖。
圖2是表示本發(fā)明的燈殼的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)正面圖。
圖3是表示本發(fā)明的薄膜的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一例通過(guò)濺射氣體壓力為0.04Pa至5.0Pa，或?yàn)R射氣體為Ar氣體和N2氣體的混合氣體，按Ar氣體為100時(shí)N2氣體為1至6來(lái)設(shè)定其分壓比，或?yàn)锳r氣體和O2氣體的混合氣體，按Ar氣體為100時(shí)O2氣體為6來(lái)設(shè)定其分壓比，或薄膜形成開(kāi)始時(shí)的輸入功率在整個(gè)濺射處理中最大，或在覆蓋體基體(base disk)上施加負(fù)的偏壓，從而在形成于包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的覆蓋體基體上的薄膜成為表面破裂少的薄膜，而且膜厚分布小。
以下，詳細(xì)說(shuō)明具體實(shí)施例。圖1是表示各實(shí)施方式中使用的高頻濺射裝置的圖，旋轉(zhuǎn)橢圓體基體2面對(duì)具有高頻電源9的濺射膜形成裝置的真空室4內(nèi)配置的8英寸×36英寸的濺射靶1(成膜源)，在其之間有光閘5。此外，在真空室4內(nèi)，配有用于供給Ar氣體的供給口6、用于供給N2氣體的供給口7、用于供給O2氣體的供給口8。此外，通過(guò)直流電源3可以將偏置電壓施加在旋轉(zhuǎn)橢圓體基體2上。此外，在成膜中，旋轉(zhuǎn)橢圓體基體2以旋轉(zhuǎn)橢圓體軸Y為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
在以下的具體實(shí)施方式
中，氣體比率表示體積比。
(實(shí)施方式1)實(shí)施方式1使用高頻濺射法在燈殼表面上交替層積形成Ta2O5薄膜和SiO2薄膜。在本實(shí)施方式中，為了消除燈殼表面的膜厚分布的不均勻，進(jìn)行以旋轉(zhuǎn)橢圓體軸Y為中心按固定角速度使燈殼旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。此外，作為濺射氣體，在形成Ta2O5薄膜時(shí)使用Ar氣體和O2的混合氣體，僅在形成SiO2薄膜時(shí)使用Ar氣體。此外，薄膜形成開(kāi)始時(shí)施加的輸入功率為0W，然后緩慢地上升，在1分鐘后施加最大輸入功率4000W。在濺射壓力分別為0.03、0.04、0.15、0.4、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0Pa時(shí)，用原子間力顯微鏡(以后稱(chēng)為AFM)來(lái)測(cè)定形成的膜厚約1000nm的8層層積膜(樣本號(hào)1～9)，其結(jié)果示于表1。
(表1)濺射氣體壓力與表面粗糙度Ra的變化

(基體表面粗糙度2.0nm)從表1所示結(jié)果可知，濺射氣體壓力為0.4Pa所形成的層積膜3的表面粗糙度Ra最小。如果Ra超過(guò)2.0nm，則反射時(shí)的散射影響變大，紅外反射膜的反射效率惡化，所以這里將表面粗糙度Ra為20.0nm以下的層積膜為有效，可以確認(rèn)作為濺射氣體壓力從0.04至5.0Pa形成的層積膜的效果。再有，濺射氣體壓力在0.04～2.0Pa的范圍較好。而在0.04～1.0Pa的范圍更好。
(實(shí)施方式2)與實(shí)施方式1同樣，本實(shí)施方式使用高頻濺射法在燈殼表面上交替層積形成Ta2O5薄膜和SiO2薄膜。與實(shí)施方式1的不同在于，濺射氣體壓力為0.4Pa，作為濺射氣體，在形成Ta2O5薄膜時(shí)使用Ar氣體和N2氣體及O2氣體的混合氣體，在形成SiO2薄膜時(shí)使用Ar氣體和N2氣體的混合氣體。用AFM測(cè)定按照該條件形成的膜厚約1000nm的8層層積膜10至13的表面粗糙度Ra，在表2中與實(shí)施方式1形成的層積膜3的數(shù)據(jù)一起示出結(jié)果。
(表2)

(基體表面粗糙度2.0nm)從表2所示的結(jié)果可知，作為濺射氣體，在形成Ta2O5薄膜時(shí)使用100∶3∶6比率的Ar氣體和N2氣體及O2氣體的混合氣體，在形成SiO2薄膜時(shí)使用100∶3比率的Ar氣體和N2氣體的混合氣體所形成的層積膜11的表面粗糙度Ra最小。這里，有表面粗糙度Ra比作為濺射氣體由不混合N2氣體所形成的層積膜3的表面粗糙度Ra小的效果，可確認(rèn)層積膜的效果，該層積膜如下形成作為濺射氣體，在形成Ta2O5薄膜時(shí)使用Ar氣體、N2氣體和O2氣體的混合氣體，其比率是Ar氣體為100、N2氣體為1至6、O2氣體為6以下，作為在形成SiO2薄膜時(shí)使用Ar氣體和N2氣體的混合氣體，其比率是Ar氣體為100、N2氣體為1至6。
(實(shí)施方式3)與實(shí)施方式2同樣，本實(shí)施方式使用高頻濺射法在燈殼表面上交替層積形成Ta2O5薄膜和SiO2薄膜。與實(shí)施方式2的不同在于，薄膜形成開(kāi)始時(shí)施加的輸入功率為4000W。用AFM測(cè)定按照該條件形成的膜厚約1000nm的8層層積膜14的表面粗糙度Ra，在表3中與實(shí)施方式2形成的層積膜11的數(shù)據(jù)一起示出結(jié)果。
(表3)薄膜形成開(kāi)始時(shí)的輸入功率與表面粗糙度Ra的變化

(基體表面粗糙度2.0nm)從表3所示的結(jié)果可知，在薄膜形成開(kāi)始時(shí)施加4000W的功率所形成的層積膜14與從薄膜形成開(kāi)始緩慢地提高功率所形成的層積膜相比，其層積膜的薄膜粗糙度Ra小。
(實(shí)施方式4)與實(shí)施方式3同樣，本實(shí)施方式使用高頻濺射法在燈殼表面上交替層積形成Ta2O5薄膜和SiO2薄膜。與實(shí)施方式3的不同在于，在燈殼上施加負(fù)20V的偏壓。用AFM測(cè)定按照該條件形成的膜厚約1000nm的8層層積膜15的表面粗糙度Ra，在表4中與實(shí)施方式3形成的層積膜14的數(shù)據(jù)一起示出結(jié)果。
(表4)對(duì)基體的偏置電壓與表面粗糙度Ra的變化

(基體表面粗糙度2.0nm)從表4所示的結(jié)果可知，在燈殼上施加負(fù)20V的偏壓所形成的層積膜15與不施加偏壓所形成的層積膜14相比，其層積膜的薄膜粗糙度Ra小。
圖2是本實(shí)施方式中使用的燈殼10的平面圖，圖3是表示形成于燈殼(玻璃外殼)10表面上的多層薄膜的放大剖面圖。根據(jù)本實(shí)施方式，在玻璃外殼11表面上交替層積形成SiO2薄膜12和Ta2O5薄膜13。形成的薄膜有最外層為SiO2薄膜12的情況和Ta2O5薄膜13的情況。
根據(jù)上述方法，可以實(shí)現(xiàn)燈殼表面上形成的薄膜、即紅外線(xiàn)反射膜的表面粗糙度Ra在2.9nm以上、2.0nm以下的燈泡。如果表面粗糙度Ra超過(guò)2.0，則散射變大，反射效率惡化。另一方面，如果表面粗糙度小于2.9nm，則在燈泡玻璃表面的鏡界面覆蓋力變?nèi)?，膜容易剝落。薄膜粗糙度?.9nm以上、15nm以下的范圍內(nèi)較好，在2.9nm以上、10nm以下的范圍內(nèi)更好。
作為所述燈泡，并沒(méi)有特別限定，包含以燈絲作為發(fā)光體的氪燈泡、鹵素?zé)襞莸人袩襞荨?br> 工業(yè)實(shí)用性如以上說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的對(duì)旋轉(zhuǎn)橢圓體基體的薄膜的制造方法，形成的薄膜的薄膜粗糙度Ra小。因此，可提高紅外反射膜的反射率，可提高紅外反射膜的性能。
此外，通過(guò)使燈泡的紅外線(xiàn)反射膜的薄膜粗糙度Ra的范圍在2.9nm以上、20.0nm以下，可獲得提高了紅外線(xiàn)反射膜的反射效率的高性能的燈泡。
權(quán)利要求
1.一種薄膜的制造方法，用于在包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的基體上形成薄膜，其特征在于，以所述旋轉(zhuǎn)橢圓體軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在氣體壓力為0.04Pa以上、5.0Pa以下的范圍內(nèi)進(jìn)行濺射。
2.一種薄膜的制造方法，用于在包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的基體上形成薄膜，其特征在于，以所述旋轉(zhuǎn)橢圓體軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)濺射氣體為Ar氣體和N2氣體的混合氣體，按Ar氣體為100時(shí)N2氣體為1～6的范圍來(lái)設(shè)定其分壓比，或?yàn)锳r氣體和O2氣體的混合氣體，按Ar氣體為100時(shí)O2氣體為6以下的范圍來(lái)設(shè)定其分壓比。
3.一種薄膜的制造方法，用于在包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的基體上形成薄膜，其特征在于，以所述旋轉(zhuǎn)橢圓體軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)薄膜形成開(kāi)始時(shí)的輸入功率在整個(gè)濺射處理中最大。
4.一種薄膜的制造方法，用于在包含旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的基體上形成薄膜，其特征在于，以所述旋轉(zhuǎn)橢圓體軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)橢圓體基體上施加負(fù)偏壓。
5.如權(quán)利要求1～4任何一項(xiàng)所述的薄膜的制造方法，其中，旋轉(zhuǎn)橢圓體基體是各種鹵素?zé)襞莺桶谉霟襞莸臒魵ぁ?br> 6.如權(quán)利要求1～4任何一項(xiàng)所述的薄膜的制造方法，其中，作為濺射法，使用高頻濺射法。
7.如權(quán)利要求1～4任何一項(xiàng)所述的薄膜的制造方法，其中，作為薄膜材料，使用Ta2O5和SiO2。
8.一種燈泡，其特征在于，紅外線(xiàn)反射膜的表面粗糙度Ra在2.9nm以上、20.0nm以下。
9.如權(quán)利要求8所述的燈泡，其中，紅外線(xiàn)反射膜按濺射法來(lái)形成。
全文摘要
一種薄膜的制造方法，在燈泡或放電燈等光源的外殼表面上形成光學(xué)薄膜時(shí)，在旋轉(zhuǎn)橢圓體形狀的基體上形成界面或表面粗糙少的薄膜。在成膜裝置的真空室(4)內(nèi)，在以旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)橢圓體基體(2)上按照濺射法形成薄膜時(shí)，通過(guò)氣體壓力為0.04～5.0Pa，或作為濺射氣體，使用Ar氣體和N
文檔編號(hào)H01K1/32GK1630928SQ01818480
公開(kāi)日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2001年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月7日
發(fā)明者橋本尚隆, 小俁雄二 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社