DE112016001087B4

DE112016001087B4 - Antireflexionsfilm und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE112016001087B4
Application number: DE112016001087.7T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Takahashi
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2036-04-01
Also published as: DE112016001087T5; JPWO2016159290A1; CN107430214B; WO2016159290A1; CN107430214A; US20180011224A1; JP6255531B2; US10520648B2

Abstract

Antireflexionsfilm (3A), der an der Oberfläche eines Substrats (2) bereitgestellt ist, wobei der Film (3A) Folgendes aufweist:eine Oberflächenschicht (10) mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente,wobei die Oberflächenschicht (10) nur eine ungleichmäßige Struktur aufweist, in der der Volumenanteil des Aluminiumoxidhydrats pro Einheitsvolumen von der Substratseite zur Oberflächenseite abnimmt, und die Periode zur ungleichmäßigen Struktur auf der Oberflächenseite verteilter Spitzen so ausgelegt ist, dass sie kleiner oder gleich einer Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion zu unterdrücken ist,und eine Haftschicht (51), die an der Substratseite der Oberflächenschicht (10) haftet und aus hydriertem Metalloxid, Metalloxid oder Metallfluorid bereitgestellt ist,wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der Haftschicht (51) bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ in einem Bereich von 0,65 × 10-6bis 19 × 10-6/K liegt und die Brechungsindexdifferenz zwischen der Haftschicht (51) und der Oberflächenschicht (10) an einer Grenzfläche wenigstens 0,2 und höchstens 1,15 beträgt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antireflexionsfilm mit einer ungleichmäßigen Struktur an seiner Oberfläche und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In der Vergangenheit wurde bei einer Linse (einem transparenten Substrat), wobei ein lichtdurchlässiges Element in der Art von Glas oder Kunststoff verwendet wird, auf einer Lichteinfallsfläche ein Antireflexionsfilm bereitgestellt, um den Verlust an durchgelassenem Licht durch Oberflächenreflexion zu verringern.
Beispielsweise sind als Antireflexionsstruktur für sichtbares Licht ein Mehrschichtfilm aus einem dielektrischen Material, eine feine ungleichmäßige Schicht mit einer Teilung, die kürzer als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichts ist, und dergleichen bekannt ( JP2005-275372A , JP2013-47780A und JP2015-4919A und dergleichen).
Im Allgemeinen unterscheidet sich der Brechungsindex eines Materials, das eine feine ungleichmäßige Schicht bildet, vom Brechungsindex eines transparenten Substrats. Dementsprechend ist es erforderlich, die Brechungsindexdifferenz zwischen der ungleichmäßigen Schicht und dem transparenten Substrat einzustellen, falls das Material zur Reflexionsunterdrückung des transparenten Substrats verwendet wird.
JP2005-275372A offenbart eine Anordnung, bei der eine feine ungleichmäßige Schicht, die durch Boehmitisierung von Aluminiumoxid erhalten wird, auf einem Substrat ausgebildet wird, wobei dazwischen eine dünne transparente Filmschicht (Zwischenschicht) angeordnet wird.
Zusätzlich offenbart JP2013-47780A eine Anordnung, bei der als Zwischenschichten zwischen einem Substrat und einer durch Boehmitisierung von Aluminiumoxid erhaltenen feinen ungleichmäßigen Schicht zwei Anpassungsschichten mit einem zwischen dem Brechungsindex der ungleichmäßigen Schicht und dem Brechungsindex des Substrats liegenden Brechungsindex, insbesondere eine erste und eine zweite Anpassungsschicht mit einer Beziehung Brechungsindex des Substrats > Brechungsindex der ersten Anpassungsschicht > Brechungsindex der zweiten Anpassungsschicht > Brechungsindex der ungleichmäßigen Schicht, von der Substratseite in der Reihenfolge der ersten Anpassungsschicht und der zweiten Anpassungsschicht angeordnet sind.
Ferner offenbart JP2015-4919A eine Anordnung mit einer Zwischenschicht, die eine Fünfschichtstruktur aufweist.
Die WO 2014/061237 A1 offenbart einen Antireflexionsfilm zur Bereitstellung auf der Oberfläche eines Substrats, wobei der Antireflexionsfilm eine unregelmäßige Schicht umfasst, deren Hauptbestandteil ein Aluminiumhydrat ist.
Die US 2013/0273317 A1 offenbart ebenfalls einen Antireflexionsfilm mit einer ungleichmäßigen Struktur, wobei sich ein Brechungsindex entlang einer Richtung vergrößert.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Während sie intensivere Untersuchungen an einer Antireflexionsstruktur mit einer ungleichmäßigen Strukturschicht ausgeführt haben, haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass, wenn eine Antireflexionsstruktur eine ungleichmäßige Strukturschicht aus einem Aluminiumoxidhydrat aufweist, das Problem auftritt, dass leichtes Streulicht mit einem nicht vernachlässigbaren Niveau erzeugt wird und bei einem Produkt in der Art einer Linse als ein Schleier auf einer Fläche, auf der der Antireflexionsfilm gebildet ist, erkannt wird, so dass die Qualität eines optischen Elements in manchen Fällen durch das Licht erheblich beeinträchtigt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehenden Umstände gemacht, und eine ihrer Aufgaben besteht darin, einen Antireflexionsfilm, der Streulicht unterdrücken kann, und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Antireflexionsfilm vorgesehen, welcher Folgendes aufweist: eine Oberflächenschicht mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente, wobei die Oberflächenschicht nur eine ungleichmäßige Struktur aufweist, in der der Volumenanteil des Aluminiumoxidhydrats pro Einheitsvolumen von der Substratseite zur Oberflächenseite abnimmt, und die Periode zur ungleichmäßigen Struktur auf der Oberflächenseite verteilter Spitzen so ausgelegt ist, dass sie kleiner oder gleich einer Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion zu unterdrücken ist, eine Haftschicht angrenzend an die Substratseite der Oberflächenschicht aus hydriertem Metalloxid, Metalloxid oder Metallfluorid bereitgestellt ist und der Wärmeausdehnungskoeffizient der Haftschicht bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ in einem Bereich von 0,65 × 10^-6 bis 19 × 10^-6/K liegt und die Brechungsindexdifferenz zwischen der Haftschicht und der Oberflächenschicht an einer Grenzfläche wenigstens 0,2 und höchstens 1,15 beträgt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Antireflexionsfilms vorgesehen, welches Folgendes aufweist: Ausführen einer hydrothermalen Behandlung an einem Oberflächenschichtabschnitt, der an der Oberfläche eines Substrats ausgebildet ist und Aluminium oder Aluminiumoxid als Hauptkomponente aufweist, wobei die hydrothermale Behandlung am Oberflächenschichtabschnitt ausgeführt wird, bis der Oberflächenschichtabschnitt nur eine ungleichmäßige Struktur mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente aufweist, und in der ungleichmäßigen Struktur der Volumenanteil des den Oberflächenschichtabschnitt bildenden Aluminiumoxidhydrats pro Einheitsvolumen von der Substratseite zur Oberflächenseite des Oberflächenschichtabschnitts abnimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Antireflexionsfilm, der in der Lage ist, Streulicht zu unterdrücken, und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitgestellt werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht des Aufbaus eines mit einem Antireflexionsfilm gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehenen optischen Elements,
2 ein Elektronenmikroskopbild, das durch vergrößerndes Abbilden eines Querschnitts des mit dem Antireflexionsfilm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehenen optischen Elements erhalten wurde,
3 eine Graphik der vom optischen Element gestreuten Lichtmenge in Bezug auf die Filmdicke eines aus einem Vorläufer einer Oberflächenschicht gebildeten Dünnfilms,
4 ein Elektronenmikroskopbild, das durch vergrößerndes Abbilden eines Querschnitts eines mit einem Antireflexionsfilm versehenen optischen Elements, worin eine dichte Schicht ausgebildet ist, erhalten wurde,
5 eine schematische Schnittansicht des Aufbaus eines mit einem Antireflexionsfilm gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehenen optischen Elements,
6 ein Elektronenmikroskopbild, das durch vergrößerndes Abbilden eines Querschnitts des mit dem Antireflexionsfilm gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehenen optischen Elements erhalten wurde,
7 eine Graphik einer Beziehung zwischen der Wasserstoffkonzentration und dem Brechungsindex einer aus hydriertem Siliciumoxid gebildeten Einzelschicht in Bezug auf Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm,
8 eine Ansicht der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads eines optischen Elements aus Beispiel 1,
9 eine Ansicht der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads eines optischen Elements aus Beispiel 2,
10 eine Ansicht der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads eines optischen Elements aus Beispiel 3,
11 eine Ansicht der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads eines optischen Elements aus Beispiel 4,
12 eine Ansicht der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads eines optischen Elements aus Beispiel 5 und
13 eine Ansicht der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads eines optischen Elements aus Beispiel 6.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Ein Brechungsindexwert, insbesondere ein Brechungsindexwert bei einer nicht angegebenen Wellenlänge, bezieht sich auf einen Brechungsindex für Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine schematische Schnittansicht des Aufbaus eines mit einem Antireflexionsfilm gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehenen optischen Elements. Zusätzlich ist 2 ein Elektronenmikroskopbild, das durch vergrößerndes Abbilden eines Querschnitts des mit dem Antireflexionsfilm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehenen optischen Elements erhalten wurde.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, weist ein optisches Element 1 gemäß der ersten Ausführungsform ein transparentes Substrat 2 und einen an der Oberfläche des Substrats 2 ausgebildeten Antireflexionsfilm 3 auf. Der Antireflexionsfilm 3 weist eine transparente Oberflächenschicht 10 mit Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente auf, und die Oberflächenschicht 10 hat eine unebene Struktur, worin der Volumenanteil des Aluminiumoxidhydrats pro Einheitsvolumen von der Seite des Substrats 2 zur Oberflächenseite hin abnimmt. In der Oberflächenschicht 10 ist die Periode von Spitzen, die auf der Oberflächenseite verteilt sind, so eingerichtet, dass sie kleiner oder gleich der Lichtwellenlänge ist, deren Reflexion zu unterdrücken ist. Das Licht, dessen Reflexion zu unterdrücken ist, hängt vom Zweck ab, liegt jedoch im Allgemeinen in einem sichtbaren Lichtbereich. Bei Bedarf kann Licht in einem Infrarotbereich abgedeckt werden. Gemäß der Ausführungsform ist hauptsächlich Licht in einem sichtbaren Lichtbereich (380 nm bis 780 nm) vorgesehen.
Die Form des Substrats 2 ist nicht besonders beschränkt, und das Substrat ist ein optisches Element, das hauptsächlich in einer optischen Vorrichtung in der Art einer ebenen Platte, einer konkaven Linse oder einer konvexen Linse verwendet wird, und es kann auch ein Substrat sein, das aus einer Kombination einer gekrümmten Fläche mit einer positiven oder negativen Krümmung und einer ebenen Fläche besteht. Als Material für das Substrat 2 können Glas, Kunststoff und dergleichen verwendet werden. Hier bedeutet der Begriff „transparent“ transparent (mit einem inneren Durchlässigkeitsgrad von wenigstens 10 %) für eine Lichtwellenlänge, deren Reflexion im optischen Element zu unterdrücken ist (Reflexionsverhinderungs-Ziellicht). Der Brechungsindex des Substrats 2 beträgt vorzugsweise wenigstens 1,45 und höchstens 2,10.
Die Filmdicke der Oberflächenschicht 10 ist kleiner als 230 nm. Das die Oberflächenschicht 10 bildende Aluminiumoxidhydrat ist Boehmit (als Al₂O₃·H₂O oder AlOOH bezeichnet), das ein Aluminiumoxidmonohydrat ist, Bayerit (als Al₂O₃-3H₂O oder Al(OH)₃ bezeichnet), das ein Aluminiumoxidtrihydrat (Aluminiumhydroxid) ist oder dergleichen.
Die Oberflächenschicht 10 ist transparent und hat verschiedene Größen (Größen von Spitzenwinkeln) und Vorsprungsrichtungen, hat jedoch einen im Wesentlichen sägezahnförmigen Querschnitt. Der Abstand zwischen den Vorsprüngen der Oberflächenschicht 10 ist der Abstand zwischen den Spitzen der am dichtesten benachbarten Vorsprünge mit einer sich dazwischen befindenden Vertiefung. Der Abstand ist kleiner oder gleich der Wellenlänge des Lichts, dessen Reflexion zu unterdrücken ist, und liegt im Bereich von einigen zehn Nanometern bis einigen hundert Nanometern. Der Abstand beträgt vorzugsweise höchstens 150 nm und bevorzugter höchstens 100 nm. Die Oberflächenschicht 10 hat einen Bereich, worin Hohlräume auf der Oberflächenseite, die in Kontakt mit einer Luftschicht steht, am seltensten sind, und der Brechungsindex nimmt in Dickenrichtung von der Oberflächenseite, die in Kontakt mit der Luftschicht steht, zur Seite des Substrats 2 allmählich zu.
Der durchschnittliche Abstand zwischen den Vorsprüngen wird durch Photographieren eines Oberflächenbilds der feinen ungleichmäßigen Struktur mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM), Ausführen einer Bildverarbeitung an dem Bild, um es zu digitalisieren, und Ausführen einer statistischen Verarbeitung erhalten.
Es ist bekannt, dass die Oberflächenschicht 10 mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente im Allgemeinen durch Bilden eines Dünnfilms aus Aluminium oder einer Aluminium enthaltenden Verbindung, insbesondere Aluminiumoxid, auf dem Oberflächenschichtabschnitt des Substrats 2 und Ausführen einer hydrothermalen Behandlung an dem Oberflächenschichtabschnitt erhalten wird. Wie in 3 dargestellt ist, ist in dem Fall, in dem die Dicke eines aus diesem Material (Aluminium oder Aluminiumoxid), das zu einem Vorläufer der Oberflächenschicht 10 wird, gebildeten Dünnfilms höchstens 20 nm beträgt, die vom optischen Element gestreute Lichtmenge verringert. 3 ist eine Graphik, welche die vom optischen Element gestreute Lichtmenge in Abhängigkeit von der Dicke eines aus einem Vorläufer der Oberflächenschicht 10 zu bildenden Dünnfilms zeigt. Daher wird bei der Erzeugung des Antireflexionsfilms 3 der Dünnfilm aus Aluminium oder Aluminiumoxid mit einer Dicke von höchstens 20 nm hergestellt und wird dieser Dünnfilm einer hydrothermalen Behandlung unterzogen, bis er eine Oberflächenschicht 10 aufweist, die nur eine ungleichmäßige Struktur aufweist. In diesem Fall wird der Brechungsindex der Oberflächenschicht 10 mit einer ungleichmäßigen Struktur von der Luftseite zur Seite des Substrats 2 von 1 auf 1,27 geändert.
Andererseits wird in dem Fall, in dem ein Dünnfilm aus Aluminium oder Aluminiumoxid mit einer Dicke von höchstens 20 nm einer hydrothermalen Behandlung unterzogen wird, eine dichte Schicht mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente unter der Oberflächenschicht gebildet. 4 ist ein Elektronenmikroskopbild, das durch Abbilden eines Querschnitts eines optischen Elements, das mit einem Antireflexionsfilm versehen ist, worin eine dichte Schicht ausgebildet ist, erhalten wurde. Wie in 4 dargestellt ist, ist die dichte Schicht auf der Substratseite der Oberflächenschicht mit einer ungleichmäßigen Struktur ausgebildet und hat eine Struktur mit einer Brechungsindexverteilung. Das heißt, dass ein Abschnitt mit einem hohen Brechungsindex und ein Abschnitt mit einem niedrigen Brechungsindex in der dichten Schicht gemischt sind. In der dichten Schicht mit einer solchen Brechungsindexverteilungsstruktur wird Licht gestreut, so dass im optischen Element ein Lichtschleier hervorgerufen wird.
Die Dicke der Oberflächenschicht 10, die erhalten wird, indem ein dünner Aluminiumfilm mit einer Dicke von höchstens 20 nm einer hydrothermalen Behandlung unterzogen wird, beträgt etwa 230 nm. In Hinblick auf die Antireflexionswirkung beträgt die Dicke der Oberflächenschicht 10 vorzugsweise mehr als 100 nm und bevorzugter wenigstens 140 nm. In Hinblick auf das Unterdrücken des Streulichts und das Erhalten der Antireflexionswirkung beträgt die Dicke vorzugsweise wenigstens 200 nm und höchstens 250 nm. Hier ist die Dicke der Oberflächenschicht 10 als die Dicke von der Position einer Grenzfläche zwischen der Oberflächenschicht und dem Substrat 2 bis zum Vorsprungsspitzenende definiert und wird anhand eines Elektronenmikroskopbilds eines Querschnitts einer Probe gemessen. Wie vorstehend beschrieben wurde, beträgt die Filmdicke des im Oberflächenschichtabschnitt des Substrats 2 gebildeten Aluminiums oder Aluminiumoxids gemäß der Ausführungsform höchstens 20 nm, und falls der Oberflächenschichtabschnitt einer hydrothermalen Behandlung unterzogen wird, wird nur die Oberflächenschicht 10 mit einer ungleichmäßigen Struktur ohne Bildung einer dichten Schicht gebildet. Im Antireflexionsfilm 3, in dem keine dichte Schicht ausgebildet ist, wird die Antireflexionswirkung durch die ungleichmäßige Struktur der Oberflächenschicht 10 erhalten, während Streulicht unterdrückt wird.
(Zweite Ausführungsform)
Im Antireflexionsfilm 3 gemäß der ersten Ausführungsform wird Streulicht unterdrückt, weil keine dichte Schicht ausgebildet ist. Falls jedoch ein Zuverlässigkeitstest in der Art eines Temperaturzyklustests ausgeführt wird, geschieht an der Grenzfläche zwischen der Oberflächenschicht 10 und dem Substrat infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Oberflächenschicht 10 und dem Substrat 2 und Temperaturänderungen während des Tests ein Abschälen, und es bildet sich im abgeschälten Abschnitt eine Luftschicht. Demgemäß wurde erneut herausgefunden, dass sich die Reflexionseigenschaften des Antireflexionsfilms 3 in manchen Fällen verschlechtern.
5 zeigt eine schematische Schnittansicht des Aufbaus eines mit einem Antireflexionsfilm gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehenen optischen Elements. Zusätzlich ist 6 ein Elektronenmikroskopbild, das durch vergrößerndes Abbilden eines Querschnitts des mit dem Antireflexionsfilm gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehenen optischen Elements erhalten wurde. Das optische Element gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich dadurch vom optischen Element 1 gemäß der ersten Ausführungsform, dass der Antireflexionsfilm zwischen der Oberflächenschicht 10 und dem Substrat 2 einen Mehrschichtfilm aufweist. Daher sind Bestandteile, die jenen der ersten Ausführungsform gleichen oder ähneln, mit den gleichen oder entsprechenden Bezugszahlen versehen, und ihre Beschreibungen sind vereinfacht oder fortgelassen.
Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, weist ein optisches Element 1A gemäß der zweiten Ausführungsform ein Substrat 2 und einen Antireflexionsfilm 3A, der an der Oberfläche des Substrats 2 ausgebildet ist, auf. Der Antireflexionsfilm 3A weist eine Oberflächenschicht 10 mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente und einen Mehrschichtfilm 5, der aus vier oder mehr Schichten besteht und zwischen der Oberflächenschicht 10 und dem Substrat 2 angeordnet ist, auf. Die Oberflächenschicht 10 hat eine ungleichmäßige Struktur, worin der Volumenanteil des Aluminiumoxidhydrats pro Einheitsvolumen wie gemäß der ersten Ausführungsform von der Seite des Substrats 2 zur Oberflächenseite hin abnimmt. In der Oberflächenschicht 10 ist die Periode von Spitzen, die auf der Oberflächenseite verteilt sind, so eingerichtet, dass sie kleiner oder gleich der Lichtwellenlänge ist, deren Reflexion zu unterdrücken ist. Das Licht, dessen Reflexion zu unterdrücken ist, hängt vom Zweck ab, liegt jedoch im Allgemeinen in einem sichtbaren Lichtbereich. Bei Bedarf kann Licht in einem Infrarotbereich abgedeckt werden. Gemäß der Ausführungsform ist hauptsächlich Licht in einem sichtbaren Lichtbereich (380 nm bis 780 nm) vorgesehen.
Gemäß der Ausführungsform beträgt die Dicke der Oberflächenschicht 10, die erhalten wurde, indem ein dünner Aluminiumfilm mit einer Dicke von höchstens 20 nm einer hydrothermalen Behandlung unterzogen wurde, etwa 230 nm. In Hinblick auf die Antireflexionswirkung ist die Dicke der Oberflächenschicht 10 vorzugsweise größer als 100 nm und beträgt bevorzugter höchstens 140 nm. In Hinblick auf das Unterdrücken des Streulichts und das Erhalten der Antireflexionswirkung beträgt die Dicke vorzugsweise wenigstens 200 nm und höchstens 250 nm. Hier ist die Dicke der Oberflächenschicht 10 als die Dicke von der Position einer Grenzfläche zwischen der Oberflächenschicht und dem Substrat 2 bis zum Vorsprungsspitzenende definiert und wird anhand eines Elektronenmikroskopbilds eines Querschnitts einer Probe gemessen.
Ein spezifisches Verfahren zum Messen der Filmdicke wird mit Bezug auf 6 beschrieben. Der Mehrschichtfilm 5 weist in einer Innenebenenrichtung entlang der laminierten Oberfläche (Links-Rechts-Richtung im Bild von 6) keine Struktur auf, und die Oberflächenschicht 10 weist in der Innenebenenrichtung eine Struktur auf. Demgemäß ist eine Grenzfläche zwischen einem Bereich mit einer Struktur in der Innenebenenrichtung und einem Bereich, der in der Innenebenenrichtung keine Struktur aufweist, im ElektronenmikroskopSchnittbild der Probe als eine Grenzfläche zwischen dem Mehrschichtfilm 5 und der Oberflächenschicht 10 definiert. Als nächstes sei bemerkt, dass von den linearen Linien parallel zu einer linearen Linie Li, welche die Grenzfläche zwischen dem Mehrschichtfilm 5 und der Oberflächenschicht 10 angibt, eine lineare Linie, die durch einen Bereich verläuft, in dem sich die Oberflächenschicht 10 befindet, und den größten Abstand zur linearen Linie Li aufweist, als eine lineare Linie Lh definiert ist, welche durch die Vorsprungsspitzenenden der Oberflächenschicht 10 verläuft. Dabei ist der Abstand d zwischen zwei parallelen linearen Linien Li und Lh als die Filmdicke der Oberflächenschicht 10 definiert. Für das zum Messen der Dicke der Oberflächenschicht 10 verwendete Elektronenmikroskopbild muss ein Abbildungsbereich für das Abbilden des optischen Elements in Innenebenenrichtung über einem Gebiet von wenigstens 1 µm festgelegt werden.
Der Mehrschichtfilm 5 besteht aus mehreren Schichten, einschließlich in dieser Reihenfolge wenigstens einer ersten Schicht 51, einer zweiten Schicht 52, einer dritten Schicht 53 und einer vierten Schicht 54 von der Seite der Oberflächenschicht 10 bis zur Seite des Substrats 2, wie bei a von 5 dargestellt ist. Der Mehrschichtfilm 5 kann zusätzlich eine fünfte Schicht 55 aufweisen, wie bei b von 5 dargestellt ist, oder zusätzlich eine fünfte Schicht 55 und eine sechste Schicht 56, wie bei c von 5 dargestellt ist, aufweisen. Von den mehreren Schichten, die den Mehrschichtfilm 5 bilden, besteht die erste Schicht 51 der Oberflächenschicht 10 angrenzend an die Seite des Substrats 2, welche als eine Haftschicht wirkt, aus einem hydrierten Metalloxid, einem Metalloxid oder einem Metallfluorid, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Oberflächenschicht 10 und der zweiten Schicht 52 liegt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der ersten Schicht 51 liegt bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ in einem Bereich von 0,65 × 10^-6 bis 19 × 10^-6/K. Zusätzlich ist beim Mehrschichtfilm 5 eine bevorzugte Untergrenze des Brechungsindex der ersten Schicht 51 ein Wert mit einer Differenz von wenigstens 0,2 zwischen dem Brechungsindex der ersten Schicht und dem Brechungsindex der Oberflächenschicht 10 (Brechungsindex: 1,27), und ist eine bevorzugte Obergrenze für den Brechungsindex ein Wert mit einer Differenz von höchstens 1,15 zwischen dem Brechungsindex der ersten Schicht und dem Brechungsindex der Oberflächenschicht 10 (Brechungsindex: 1,27). Durch Vermindern der Brechungsindexdifferenz zwischen dem Brechungsindex der Oberflächenschicht 10 (nur der ungleichmäßigen Schicht) und dem Brechungsindex der ersten Schicht 51 des Mehrschichtfilms 5 in den vorstehend erwähnten Bereich kann eine Abschattung zwischen der Oberflächenschicht 10 und der ersten Schicht 51 verringert werden und kann der Reflexionsgrad verringert werden. Ferner ist beim Mehrschichtfilm 5 eine bevorzugtere Untergrenze des Brechungsindex der ersten Schicht 51 ein Wert mit einer Differenz von wenigstens 0,25 zwischen dem Brechungsindex der ersten Schicht und dem Brechungsindex der Oberflächenschicht 10 (Brechungsindex: 1,27), und ist eine bevorzugtere Obergrenze für den Brechungsindex ein Wert mit einer Differenz von höchstens 1,1 zwischen dem Brechungsindex der ersten Schicht und dem Brechungsindex der Oberflächenschicht 10 (Brechungsindex: 1,27). Wenn die Differenz zwischen dem Brechungsindex der Oberflächenschicht 10 (nur der ungleichmäßigen Schicht) und dem Brechungsindex der ersten Schicht 51 des Mehrschichtfilms 5 im vorstehenden Bereich liegt, kann bei einer Wellenlänge von 380 bis 780 nm ein geringerer Reflexionsgrad erhalten werden. Zusätzlich sind zumindest die zweite Schicht 52 und die nachfolgenden Schichten des Mehrschichtfilms 5 so eingerichtet, dass eine Schicht mit einem Brechungsindex, der geringer als ein vorgegebener Wert ist (nachstehend manchmal als „Schicht mit einem geringen Brechungsindex“ bezeichnet), und eine Schicht mit einem Brechungsindex, der größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist (nachstehend manchmal als „Schicht mit einem hohen Brechungsindex“ bezeichnet), abwechselnd angeordnet sind.
Beim Mehrschichtfilm 5 beträgt eine bevorzugte Untergrenze für den Brechungsindex der Schicht mit einem geringen Brechungsindex 1,50 und beträgt eine bevorzugte Obergrenze für den Brechungsindex der Schicht mit einem hohen Brechungsindex 2,40.
Die Schichten mit geringen Brechungsindizes können nicht aus dem gleichen Material bestehen und nicht den gleichen Brechungsindex aufweisen. Es ist jedoch im Interesse einer Verringerung der Materialkosten, der Kosten für die Filmbildung und dergleichen bevorzugt, dass die Schichten mit einem geringen Brechungsindex aus dem gleichen Material bestehen und den gleichen Brechungsindex aufweisen. Ähnlich können die Schichten mit einem hohen Brechungsindex nicht aus dem gleichen Material bestehen und nicht den gleichen Brechungsindex aufweisen. Es ist jedoch im Interesse einer Verringerung der Materialkosten, der Kosten für die Filmbildung und dergleichen bevorzugt, dass die Schichten mit einem hohen Brechungsindex aus dem gleichen Material bestehen und den gleichen Brechungsindex aufweisen.
Beispiele von Materialien für die Schicht mit einem geringen Brechungsindex umfassen Siliciumoxynitrid, Galliumoxid, Aluminiumoxid, Lanthanoxid, Lanthanfluorid, Magnesiumfluorid, hydriertes Siliciumoxid und nitriertes Siliciumoxid.
Beispiele von Materialien für die Schicht mit einem hohen Brechungsindex umfassen Nioboxid, Siliciumnioboxid, Zirkoniumoxid, Tantaloxid, Siliciumnitrid, Titanoxid und hydriertes Siliciumoxid.
Solange die gemäß der Ausführungsform definierte Brechungsindexdifferenz zwischen der Oberflächenschicht 10 und dem Mehrschichtfilm 5 die vorstehende Bedingung erfüllt und der Brechungsindex sowohl der Schicht mit einem geringen Brechungsindex als auch der Schicht mit einem hohen Brechungsindex die vorstehende Bedingung erfüllt, können alle Schichten, welche den Mehrschichtfilm 5 bilden, einschließlich der ersten Schicht 51, aus hydriertem Siliciumoxid bestehen. In diesem Fall kann der Mehrschichtfilm 5 mit unterschiedlichen Brechungsindizes durch Ändern der Wasserstoffkonzentration jeder Schicht bei der Filmbildung gebildet werden. Die Wasserstoffkonzentration in jeder Schicht hat einen Wert im Bereich von 0,05 Atomprozent bis 5,02 Atomprozent. 7 ist eine Graphik, welche eine Beziehung zwischen der Wasserstoffkonzentration in einer aus hydriertem Siliciumoxid bestehenden Einzelschicht und dem Brechungsindex für Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm zeigt. Der Brechungsindex wird unter Verwendung eines von Metricon Corporation hergestellten Modells 2010/M gemessen. Zusätzlich wird die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung einer elastischen Rückstoßdetektionsanalyse („Elastic Recoil Detection Analysis“ - ERDA) gemessen. Bei der Messung besteht der verwendete einfallende Strahl aus He++-Ionen mit 2,275 MeV und ist die Bestrahlungsstärke auf 50 µC gelegt. Der zwischen dem einfallenden Strahl und einer Probe gebildete Winkel ist auf 15° gelegt, und der Winkel eines Detektors ist auf 30° gelegt. Zusätzlich wird zum Bestimmen der Wasserstoffmenge eine Standardprobe verwendet, die durch Injizieren von 1 × 10¹⁷ Atomen/cm² Wasserstoff in das Siliciumsubstrat erhalten wird. Wie in 7 dargestellt ist, wird der Brechungsindex der aus hydriertem Siliciumoxid bestehenden Einzelschicht erhöht, so dass er im Wesentlichen proportional zur Wasserstoffkonzentration ist. Daher hat der Mehrschichtfilm 5, worin alle Schichten aus hydriertem Siliciumoxid bestehen, eine Wasserstoffkonzentration im Bereich von 0,05 Atomprozent bis 5,02 Atomprozent und ist so ausgebildet, dass eine Schicht aus hydriertem Siliciumoxid mit einer Wasserstoffkonzentration (beispielsweise 5,02 Atomprozent), die einem bevorzugten Brechungsindex (beispielsweise 1,6197) der Schicht mit einem hohen Brechungsindex entspricht, und eine Schicht aus hydriertem Siliciumoxid mit einer Wasserstoffkonzentration (beispielsweise 0,05 Atomprozent), die einem bevorzugten Brechungsindex (beispielsweise 1,4701) der Schicht mit einem geringen Brechungsindex entspricht, abwechselnd laminiert sind.
Es ist bei der Bildung der jeweiligen Schichten des Mehrschichtfilms 5 bevorzugt, ein Dampfphasen-Filmbildungsverfahren in der Art einer Vakuumabscheidung, eines Plasmasputterns, eines Elektronenzyklotronsputterns, eines Ionenplattierens oder eines MetamodusSputterns zu verwenden. Entsprechend der Dampfphasen-Filmbildung kann eine laminierte Struktur mit verschiedenen Brechungsindizes und Schichtdicken leicht gebildet werden. Zusätzlich wird die Oberflächenschicht 10 durch Bilden eines Dünnfilms aus Aluminium oder Aluminiumoxid auf dem Oberflächenschichtabschnitt des Mehrschichtfilms 5 und Ausführen einer hydrothermalen Behandlung wie gemäß der ersten Ausführungsform am Oberflächenschichtabschnitt gebildet.
Der Mehrschichtfilm 5 mit dem vorstehend erwähnten Aufbau kann weithin verwendet werden, um die Antireflexionswirkung in dem Fall aufrechtzuerhalten, in dem der Antireflexionsfilm 3A eine dünne Oberflächenschicht 10 mit einer Dicke von weniger als 230 nm aufweist.
Dementsprechend wird gemäß der Ausführungsform der Mehrschichtfilm 5 an der Oberfläche des Substrats 2 gebildet und wird die Oberflächenschicht 10 an der Oberfläche des Mehrschichtfilms 5 gebildet. Bei der Filmbildung der Oberflächenschicht 10 wird eine hydrothermale Behandlung ausgeführt, und es wird dann ein Zuverlässigkeitstest in der Art eines Temperaturzyklustests oder dergleichen ausgeführt. Auf diese Weise werden im Antireflexionsfilm 3A thermische Spannungen erzeugt. Die thermischen Spannungen werden durch Vergrößern der Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den beiden benachbarten Schichten und der Temperaturdifferenz bei der hydrothermalen Behandlung erhalten. Weil der Wärmeausdehnungskoeffizient der ersten Schicht 51 angrenzend an die Oberflächenschicht 10 von den mehreren den Mehrschichtfilm 5 bildenden Schichten gemäß der Ausführungsform ein Zwischenwert zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Oberflächenschicht 10 und der zweiten Schicht 52 ist, sind die auf der Seite des Substrats 2 der Oberflächenschicht 10 erzeugten thermischen Spannungen gering. Daher wird die Oberflächenschicht 10 selbst während der hydrothermalen Behandlung oder während des nachfolgenden Zuverlässigkeitstests nicht abgeschält. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird bei einem optischen Element, bei dem die Oberflächenschicht 10 abgezogen ist, am abgeschälten Abschnitt eine Luftschicht gebildet, so dass die Reflexionseigenschaften verschlechtert sind. Zusätzlich ist der zwischen dem Substrat 2 und der Oberflächenschicht 10 bereitgestellte Mehrschichtfilm 5 ein Film mit einer Antireflexionsfunktion, der so aufgebaut ist, dass eine Schicht mit einem geringen Brechungsindex und eine Schicht mit einem hohen Brechungsindex abwechselnd angeordnet sind, und so ausgelegt ist, dass eine Reflexionskomponente, die durch die Differenz zwischen dem Brechungsindex der Oberflächenschicht 10 und dem Brechungsindex des Substrats 2 erzeugt wird, im Wesentlichen null ist. Daher kann die Antireflexionswirkung des Antireflexionsfilms 3A infolge der Antireflexionsfunktion des Mehrschichtfilms 5 selbst dann aufrechterhalten werden, wenn die Antireflexionswirkung infolge der dünnen Oberflächenschicht 10 gering ist.
Gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform wurden vorstehend die optischen Elemente 1 und 1A beschrieben, bei denen die Antireflexionsfilme 3 und 3A an der Oberfläche des Substrats 2 ausgebildet sind, der Antireflexionsfilm gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch in einem beliebigen Element mit einer Oberfläche, welche die Reflexion von Licht verhindern muss, gebildet werden. Beispielsweise wird erwogen, den Antireflexionsfilm an der Oberfläche eines absorbierenden Körpers bereitzustellen, der mehr als 90 % des einfallenden Lichts absorbiert, um eine Reflexion zu verhindern und die Absorptionswirkung zu verbessern.
Beispiele
Nachstehend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben und die Anordnungen und Wirkungen der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
[Beispiel 1]
Ein Mehrschichtfilm, wobei Schichten aus Tantalpentoxid (Brechungsindex: 2,13755) als Schicht mit einem hohen Brechungsindex und Magnesiumfluorid (Brechungsindex: 1,38441) als Schicht mit einem geringen Brechungsindex abwechselnd auf einer konkaven Linse (Krümmungsradius: 17 mm) aus FDS90 (von HOYA Corporation hergestellt, Brechungsindex: 1,8541) als Substrat laminiert waren, wies erste bis vierte Schichten auf. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der aus Tantalpentoxid bestehenden ersten Schicht als Haftschicht beträgt bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ 9 × 10^-6/K. Im Oberflächenschichtabschnitt der ersten Schicht wurde ein dünner Aluminiumfilm mit einer Dicke von 20 nm als Vorläufer der Oberflächenschicht mit einer ungleichmäßigen Struktur gebildet. Der Brechungsindex der Oberflächenschicht mit der ungleichmäßigen Struktur änderte sich von der Luftseite zur Substratseite von 1 zu 1,27. Der Schichtaufbau vom Substrat zum dünnen Aluminiumfilm ist in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt. In Tabelle 1 sind der Brechungsindex und die Filmdicke der jeweiligen Schichten Sollwerte, und Sputterbedingungen und die Sputterzeit für das Erhalten des Brechungsindex und der Filmdicke, die in der Tabelle dargestellt sind, werden auf der Grundlage der Zielzusammensetzung, der Beziehung zwischen Sputterbedingungen in der Art der Gasströmungsrate beim Sputtern und des Brechungsindex und der Beziehung zwischen der Dicke eines gebildeten Films und der vorab erhaltenen Sputterzeit für die Bildung eines Films festgelegt. Das Gleiche gilt für die folgenden Beispiele. Die Filmdicken sind alle physikalische Filmdicken.

Dann wurde der Film durch Eintauchen in auf 100 ℃ erwärmtes Wasser für 3 Minuten behandelt, um eine Oberflächenschicht mit einer transparenten ungleichmäßigen Struktur, welche Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente aufweist, zu erhalten. Auf diese Weise wurde ein mit einem Antireflexionsfilm nach Beispiel 1 versehenes optisches Element erhalten. [Tabelle 1]

BEISPIEL 1 (TABELLE 1)	Material	Brechungsindex	Filmdicke [nm]
Vorläufer	Al	1 → 1,27	20
Erste Schicht	Ta₂O₅	2,13755	13,93
Zweite Schicht	MgF₂	1,38441	39,81
Dritte Schicht	Ta₂O₅	2,13755	16,82
Vierte Schicht	MgF₂	1,38441	13,44
Substrat	FDS90	1,8541	-

Die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Antireflexionsfilms (nachstehend als „Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Elements“ bezeichnet) des mit dem Antireflexionsfilm aus dem Beispiel versehenen optischen Elements wurde vor und nach einem Zuverlässigkeitstest (Zyklustest) gemessen, wobei die Temperatur abwechselnd 24 Mal in einem Bereich zwischen 85 ℃ und -40 ℃ geändert wurde. Der Reflexionsgrad wurde unter der Bedingung eines Einfallswinkels von 0° gemessen. Der Reflexionsgrad wurde in den folgenden Beispielen in der gleichen Weise gemessen. Die Messergebnisse sind in 8 dargestellt. Wie in 8 dargestellt ist, geschieht kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen, weil die Änderung der durchschnittlichen Reflexionseigenschaften des Antireflexionsfilms des Beispiels vor und nach dem Zyklustest höchstens 0,05 % betrug. Selbst in einem Fall, in dem ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer hohen Temperatur von 85 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, oder ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer niedrigen Temperatur von -40 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, ausgeführt wurde, geschah kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen. Der durchschnittliche Reflexionsgrad mit den vorstehend beschriebenen durchschnittlichen Reflexionseigenschaften wird durch einen Wert ausgedrückt, der durch Messen des Reflexionsgrads von Licht mit einer Wellenlänge von 380 nm bis 780 nm mit einem Intervall von 1 nm, um die Gesamtsumme des Reflexionsgrads zu erhalten, und Dividieren der Gesamtsumme des Reflexionsgrads durch die Anzahl der Daten erhalten wird.
[Beispiel 2]

Ein Mehrschichtfilm, wobei Schichten aus Tantalpentoxid (Brechungsindex: 2,13755) als Schicht mit einem hohen Brechungsindex und Magnesiumfluorid (Brechungsindex: 1,38441) als Schicht mit einem geringen Brechungsindex abwechselnd auf einer konkaven Linse (Krümmungsradius: 17 mm) aus FDS90 (von HOYA Corporation hergestellt, Brechungsindex: 1,8541) als Substrat laminiert waren, wies erste bis fünfte Schichten auf. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der aus Tantalpentoxid bestehenden und als Haftschicht wirkenden ersten Schicht beträgt bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ 9 × 10^-6/K. Im Oberflächenschichtabschnitt der ersten Schicht wurde ein dünner Aluminiumfilm mit einer Dicke von 20 nm als Vorläufer der Oberflächenschicht mit einer ungleichmäßigen Struktur gebildet. Der Brechungsindex der Oberflächenschicht mit der ungleichmäßigen Struktur änderte sich von der Luftseite zur Substratseite von 1 zu 1,27. Der Schichtaufbau vom Substrat zum dünnen Aluminiumfilm ist in der nachstehenden Tabelle 2 dargestellt. Dann wurde der Film durch Eintauchen in auf 100 ℃ erwärmtes Wasser für 3 Minuten behandelt, um eine Oberflächenschicht mit einer transparenten ungleichmäßigen Struktur, welche Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente aufweist, zu erhalten. Auf diese Weise wurde ein mit einem Antireflexionsfilm nach Beispiel 2 versehenes optisches Element erhalten. [Tabelle 2]

BEISPIEL 2 (TABELLE 2)	Material	Brechungsindex	Filmdicke [nm]
Vorläufer	Al	1 → 1,27	20
Erste Schicht	Ta₂O₅	2,13755	13,80
Zweite Schicht	MgF₂	1,38441	40,18
Dritte Schicht	Ta₂O₅	2,13755	16,86
Vierte Schicht	MgF₂	1,38441	15,99
Fünfte Schicht	Ta₂O₅	2,13755	3,32
Substrat	FDS90	1,8541	-

Die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Antireflexionsfilms (nachstehend als „Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Elements“ bezeichnet) des mit dem Antireflexionsfilm aus dem Beispiel versehenen optischen Elements wurde vor und nach einem Zuverlässigkeitstest (Zyklustest) gemessen, wobei die Temperatur abwechselnd 24 Mal in einem Bereich zwischen 85 ℃ und -40 ℃ geändert wurde. Der Reflexionsgrad wurde unter der Bedingung eines Einfallswinkels von 0° gemessen. Der Reflexionsgrad wurde in den folgenden Beispielen in der gleichen Weise gemessen. Die Messergebnisse sind in 9 dargestellt. Wie in 9 dargestellt ist, geschieht kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen, weil die Änderung der durchschnittlichen Reflexionseigenschaften des Antireflexionsfilms des Beispiels vor und nach dem Zyklustest höchstens 0,05 % betrug. Selbst in einem Fall, in dem ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer hohen Temperatur von 85 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, oder ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer niedrigen Temperatur von -40 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, ausgeführt wurde, geschah kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen.
[Beispiel 3]
Ein Mehrschichtfilm, wobei Schichten aus Titanoxid (Brechungsindex: 2,3194) als Schicht mit einem hohen Brechungsindex und Aluminiumoxid (Brechungsindex: 1,6632) als Schicht mit einem geringen Brechungsindex abwechselnd auf einer konkaven Linse (Krümmungsradius: 17 mm) aus FDS90 (von HOYA Corporation hergestellt, Brechungsindex: 1,8541) als Substrat laminiert waren, wies erste bis vierte Schichten auf. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der aus Titanoxid gebildeten und als Haftschicht wirkenden ersten Schicht beträgt bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ 2 bis 6 × 10^-6/K. Im Oberflächenschichtabschnitt der ersten Schicht wurde ein dünner Aluminiumfilm mit einer Dicke von 20 nm als Vorläufer der Oberflächenschicht mit einer ungleichmäßigen Struktur gebildet. Der Brechungsindex der Oberflächenschicht mit der ungleichmäßigen Struktur änderte sich von der Luftseite zur Substratseite von 1 zu 1,27. Der Schichtaufbau vom Substrat zum dünnen Aluminiumfilm ist in der nachstehenden Tabelle 3 dargestellt.

Dann wurde der Film durch Eintauchen in auf 100 ℃ erwärmtes Wasser für 3 Minuten behandelt, um eine Oberflächenschicht mit einer transparenten ungleichmäßigen Struktur, welche Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente aufweist, zu erhalten. Auf diese Weise wurde ein mit einem Antireflexionsfilm nach Beispiel 3 versehenes optisches Element erhalten. [Tabelle 3]

BEISPIEL 3 (TABELLE 3)	Material	Brechungsindex	Filmdicke [nm]
Vorläufer	Al	1 → 1,27	20
Erste Schicht	TiO₂	2,3194	6,00
Zweite Schicht	Al₂O₃	1,6632	73,08
Dritte Schicht	TiO₂	2,3194	9,18
Vierte Schicht	Al₂O₃	1,6632	9,94
Substrat	FDS90	1,8541	-

Die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Antireflexionsfilms (nachstehend als „Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Elements“ bezeichnet) des mit dem Antireflexionsfilm aus dem Beispiel versehenen optischen Elements wurde vor und nach einem Zuverlässigkeitstest (Zyklustest) gemessen, wobei die Temperatur abwechselnd 24 Mal in einem Bereich zwischen 85 ℃ und -40 ℃ geändert wurde. Der Reflexionsgrad wurde unter der Bedingung eines Einfallswinkels von 0° gemessen. Der Reflexionsgrad wurde in den folgenden Beispielen in der gleichen Weise gemessen. Die Messergebnisse sind in 10 dargestellt. Wie in 10 dargestellt ist, geschieht kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen, weil die Änderung der durchschnittlichen Reflexionseigenschaften des Antireflexionsfilms des Beispiels vor und nach dem Zyklustest höchstens 0,05 % betrug. Selbst in einem Fall, in dem ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer hohen Temperatur von 85 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, oder ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer niedrigen Temperatur von -40 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, ausgeführt wurde, geschah kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen.
[Beispiel 4]
Ein Mehrschichtfilm, wobei Schichten aus Titanoxid (Brechungsindex: 2,3194) als Schicht mit einem hohen Brechungsindex und Aluminiumoxid (Brechungsindex: 1,6632) als Schicht mit einem geringen Brechungsindex abwechselnd auf einer konkaven Linse (Krümmungsradius: 17 mm) aus FDS90 (von HOYA Corporation hergestellt, Brechungsindex: 1,8541) als Substrat laminiert waren, wies erste bis fünfte Schichten auf. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der aus Aluminiumoxid bestehenden und als Haftschicht wirkenden ersten Schicht beträgt bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ 6 × 10^-6/K. Im Oberflächenschichtabschnitt der ersten Schicht wurde ein dünner Aluminiumfilm mit einer Dicke von 20 nm als Vorläufer der Oberflächenschicht mit einer ungleichmäßigen Struktur gebildet. Der Brechungsindex der Oberflächenschicht mit der ungleichmäßigen Struktur änderte sich von der Luftseite zur Substratseite von 1 zu 1,27. Der Schichtaufbau vom Substrat zum dünnen Aluminiumfilm ist in der nachstehenden Tabelle 4 dargestellt.

Dann wurde der Film durch Eintauchen in auf 100 ℃ erwärmtes Wasser für 3 Minuten behandelt, um eine Oberflächenschicht mit einer transparenten ungleichmäßigen Struktur, welche Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente aufweist, zu erhalten. Auf diese Weise wurde ein mit einem Antireflexionsfilm nach Beispiel 4 versehenes optisches Element erhalten. [Tabelle 4]

BEISPIEL 4 (TABELLE 4)	Material	Brechungsindex	Filmdicke [nm]
Vorläufer	Al	1 → 1,27	20
Erste Schicht	Al₂O₃	1,6632	79,05
Zweite Schicht	TiO₂	2,3194	17,99
Dritte Schicht	Al₂O₃	1,6632	37,04
Vierte Schicht	TiO₂	2,3194	14,35
Fünfte Schicht	Al₂O₃	1,6632	8,05
Substrat	FDS90	1,8541	-

Die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Antireflexionsfilms (nachstehend als „Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Elements“ bezeichnet) des mit dem Antireflexionsfilm aus dem Beispiel versehenen optischen Elements wurde vor und nach einem Zuverlässigkeitstest (Zyklustest) gemessen, wobei die Temperatur abwechselnd 24 Mal in einem Bereich zwischen 85 ℃ und -40 ℃ geändert wurde. Der Reflexionsgrad wurde unter der Bedingung eines Einfallswinkels von 0° gemessen. Der Reflexionsgrad wurde in den folgenden Beispielen in der gleichen Weise gemessen. Die Messergebnisse sind in 11 dargestellt. Wie in 11 dargestellt ist, geschieht kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen, weil die Änderung der durchschnittlichen Reflexionseigenschaften des Antireflexionsfilms des Beispiels vor und nach dem Zyklustest höchstens 0,05 % betrug. Selbst in einem Fall, in dem ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer hohen Temperatur von 85 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, oder ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer niedrigen Temperatur von -40 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, ausgeführt wurde, geschah kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen.
[Beispiel 5]
Ein Mehrschichtfilm, wobei Schichten aus Tantalpentoxid (Brechungsindex: 2,3608) als Schicht mit einem hohen Brechungsindex und Nitridoxidsilicium (Brechungsindex: 1,5106, Wasserstoffkonzentration: 1,05 Atomprozent oder 2,5 Atomprozent) als Schicht mit einem geringen Brechungsindex abwechselnd auf einer konkaven Linse (Krümmungsradius: 17 mm) aus S-NBH5 (von Ohara Inc. hergestellt, Brechungsindex: 1,6575) als Substrat laminiert waren, wies zweite bis siebte Schichten auf und wies auch eine Schicht aus hydriertem Siliciumoxid (Brechungsindex: 1,5510, Wasserstoffkonzentration: 2,5 Atomprozent) als erste Schicht für eine Haftschicht auf. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der aus hydriertem Siliciumoxid bestehenden ersten Schicht beträgt bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ 4,5 × 10^-6/K. Im Oberflächenschichtabschnitt der ersten Schicht wurde ein dünner Aluminiumfilm mit einer Dicke von 20 nm als Vorläufer der Oberflächenschicht mit einer ungleichmäßigen Struktur gebildet. Der Brechungsindex der Oberflächenschicht mit der ungleichmäßigen Struktur änderte sich von der Luftseite zur Substratseite von 1 zu 1,27. Der Schichtaufbau vom Substrat zum dünnen Aluminiumfilm ist in der nachstehenden Tabelle 5 dargestellt. Das hydrierte Siliciumoxid kann einen Zusatzstoff in einem Bereich aufweisen, in dem er keinen Einfluss auf die optischen Eigenschaften hat.

Dann wurde der Film durch Eintauchen in auf 100 ℃ erwärmtes Wasser für 3 Minuten behandelt, um eine Oberflächenschicht mit einer transparenten ungleichmäßigen Struktur, welche Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente aufweist, zu erhalten. Auf diese Weise wurde ein mit einem Antireflexionsfilm nach Beispiel 5 versehenes optisches Element erhalten. [Tabelle 5]

BEISPIEL 5 (TABELLE 5)	Material	Brechungsindex	Filmdicke [nm]
Vorläufer	Al	1 → 1,27	20
Erste Schicht	SiO₂-x:H (H = 2,5 Atomprozent)	1,5510	100
Zweite Schicht	SiO₂-x:H (H = 1,05 Atomprozent)	1,5016	10
Dritte Schicht	Ta₂O₅	2,3608	7
Vierte Schicht	SiO₂-x:H (H = 2,5 Atomprozent)	1,5106	76
Fünfte Schicht	Ta₂O₅	2,3608	14
Sechste Schicht	SiO₂-x:H (H = 1,05 Atomprozent)	1,5106	48
Siebte Schicht	Ta₂O₅	2,3608	8
Substrat	S-NBH5	1,6575	-

Die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Antireflexionsfilms (nachstehend als „Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Elements“ bezeichnet) des mit dem Antireflexionsfilm aus dem Beispiel versehenen optischen Elements wurde vor und nach einem Zuverlässigkeitstest (Zyklustest) gemessen, wobei die Temperatur abwechselnd 24 Mal in einem Bereich zwischen 85 ℃ und -40 ℃ geändert wurde. Der Reflexionsgrad wurde unter der Bedingung eines Einfallswinkels von 0° gemessen. Der Reflexionsgrad wurde in den folgenden Beispielen in der gleichen Weise gemessen. Die Messergebnisse sind in 12 dargestellt. Wie in 12 dargestellt ist, geschieht kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen, weil die Änderung der durchschnittlichen Reflexionseigenschaften des Antireflexionsfilms des Beispiels vor und nach dem Zyklustest höchstens 0,05 % betrug. Selbst in einem Fall, in dem ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer hohen Temperatur von 85 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, oder ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer niedrigen Temperatur von -40 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, ausgeführt wurde, geschah kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen.
[Beispiel 6]
Ein Mehrschichtfilm, wobei Schichten aus hydriertem Siliciumoxid (Brechungsindex: 1,6197, Wasserstoffkonzentration: 4,8 Atomprozent) als Schicht mit einem hohen Brechungsindex und hydriertes Siliciumoxid (Brechungsindex: 1,4701, Wasserstoffkonzentration: 0,01 Atomprozent) als Schicht mit einem geringen Brechungsindex abwechselnd auf einer konkaven Linse (Krümmungsradius: 17 mm) aus S-NBH5 (von Ohara Inc. hergestellt, Brechungsindex: 1,6575) als Substrat laminiert waren, wies erste bis vierte Schichten auf. Das hydrierte Siliciumoxid für die Schicht mit einem hohen Brechungsindex und das hydrierte Siliciumoxid für die Schicht mit einem geringen Brechungsindex wurden durch Ändern der Wasserstoffkonzentrationen der jeweiligen Schichten zu Schichten hydrierter Siliciumoxide mit unterschiedlichen Brechungsindizes geformt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der aus hydriertem Siliciumoxid bestehenden und als Haftschicht wirkenden ersten Schicht beträgt bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ 8,5 × 10^-6/K. Im Oberflächenschichtabschnitt der ersten Schicht wurde ein dünner Aluminiumfilm mit einer Dicke von 20 nm als Vorläufer der Oberflächenschicht mit einer ungleichmäßigen Struktur gebildet. Der Brechungsindex der Oberflächenschicht mit der ungleichmäßigen Struktur änderte sich von der Luftseite zur Substratseite von 1 zu 1,27. Der Schichtaufbau vom Substrat zum dünnen Aluminiumfilm ist in der nachstehenden Tabelle 6 dargestellt. Das hydrierte Siliciumoxid kann einen Zusatzstoff in einem Bereich aufweisen, in dem er keinen Einfluss auf die optischen Eigenschaften hat.

Dann wurde der Film durch Eintauchen in auf 100 ℃ erwärmtes Wasser für 3 Minuten behandelt, um eine Oberflächenschicht mit einer transparenten ungleichmäßigen Struktur, welche Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente aufweist, zu erhalten. Auf diese Weise wurde ein mit einem Antireflexionsfilm nach Beispiel 6 versehenes optisches Element erhalten. [Tabelle 6]

BEISPIEL 6 (TABELLE 6)	Material	Brechungsindex	Filmdicke [nm]
Vorläufer	Al	1 → 1,27	20
Erste Schicht	SiO₂-x:H (H = 4,8 Atomprozent)	1,6197	26
Zweite Schicht	SiO₂-x:H (H = 0,01 Atomprozent)	1,4701	58
Dritte Schicht	SiO₂-x:H (H = 4,8 Atomprozent)	1,6197	70
Vierte Schicht	SiO₂-x:H (H = 0,01 Atomprozent)	1,4701	14
Substrat	S-NBH5	1,6575	-

Die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Antireflexionsfilms (nachstehend als „Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Elements“ bezeichnet) des mit dem Antireflexionsfilm aus dem Beispiel versehenen optischen Elements wurde vor und nach einem Zuverlässigkeitstest (Zyklustest) gemessen, wobei die Temperatur abwechselnd 24 Mal in einem Bereich zwischen 85 ℃ und -40 ℃ geändert wurde. Der Reflexionsgrad wurde unter der Bedingung eines Einfallswinkels von 0° gemessen. Der Reflexionsgrad wurde in den folgenden Beispielen in der gleichen Weise gemessen. Die Messergebnisse sind in 13 dargestellt. Wie in 13 dargestellt ist, geschah kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen, weil die Änderung der durchschnittlichen Reflexionseigenschaften des Antireflexionsfilms des Beispiels vor und nach dem Zyklustest höchstens 0,05 % betrug. Selbst in einem Fall, in dem ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer hohen Temperatur von 85 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, oder ein Zuverlässigkeitstest, bei dem der Film bei einer niedrigen Temperatur von -40 ℃ 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, ausgeführt wurde, geschah kein Abschälen der Oberflächenschicht durch thermische Spannungen.

Das Material und der Brechungsindex der ersten Schicht jedes Mehrschichtfilms in den vorstehend beschriebenen Beispielen 1 bis 6 und die Differenz zwischen dem Brechungsindex der Oberflächenschicht (nur der ungleichmäßigen Struktur) und dem Brechungsindex der ersten Schicht für das Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm sind in Tabelle 7 dargestellt. [Tabelle 7]

BEISPIEL	Material der ersten Schicht	Brechungsindex der ersten Schicht	Brechungsindexdifferenz (= Brechungsindex der ersten Schicht - Brechungsindex der Oberflächenschicht)
BEISPIEL 1	Ta₂O₅	2,13755	0,86755
BEISPIEL 2	Ta₂O₅	2,13755	0,86755
BEISPIEL 3	TiO₂	2,3194	1,0494
BEISPIEL 4	Al₂O₃	1,6632	0,3932
BEISPIEL 5	SiO₂-x:H	1,5510	0,281
BEISPIEL 6	SiO₂-x:H	1,6197	0,3497

Wie vorstehend in Bezug auf den in der vorliegenden Patentschrift offenbarten Antireflexionsfilm beschrieben, ist der Antireflexionsfilm an der Oberfläche des Substrats bereitgestellt und weist eine Oberflächenschicht mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente auf, wobei die Oberflächenschicht nur eine ungleichmäßige Struktur aufweist, worin der Volumenanteil des Aluminiumoxidhydrats pro Einheitsvolumen von der Substratseite zu einer Oberflächenseite abnimmt, und ist die Periode der auf der ungleichmäßigen Struktur auf der Oberflächenseite verteilten Spitzen so eingerichtet, dass sie kleiner oder gleich einer Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion zu unterdrücken ist, und ist eine Haftschicht angrenzend an die Substratseite der Oberflächenschicht bereitgestellt, die aus hydriertem Metalloxid, Metalloxid oder Metallfluorid besteht, und liegt der Wärmeausdehnungskoeffizient der Haftschicht bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ in einem Bereich von 0,65 × 10^-6 bis 19 × 10^-6/K und beträgt die Brechungsindexdifferenz zwischen der Haftschicht und der Oberflächenschicht an einer Grenzfläche wenigstens 0,2 und höchstens 1,15.
Ein Mehrschichtfilm, bei dem eine oder mehrere Schichten von wenigstens zwei Schichtarten einer ersten Dünnschicht, die aus hydriertem Metalloxid, Metalloxid oder Metallfluorid besteht, und einer zweiten Dünnschicht mit einem vom Brechungsindex der ersten Schicht verschiedenen Brechungsindex laminiert sind, ist zwischen dem Substrat und der Oberflächenschicht bereitgestellt, und die erste Dünnschicht angrenzend an die Substratseite der Oberflächenschicht ist die Haftschicht. Ein Mehrschichtfilm, bei dem eine oder mehrere Schichten von wenigstens zwei Schichtarten einer ersten Dünnschicht, die aus hydriertem Metalloxid, Metalloxid oder Metallfluorid besteht, und einer zweiten Dünnschicht mit einem vom Brechungsindex der ersten Schicht verschiedenen Brechungsindex laminiert sind, ist zwischen der Haftschicht und dem Substrat bereitgestellt, und die Haftschicht und die Dünnfilmschicht angrenzend an die Haftschicht haben unterschiedliche Brechungsindizes.
Die Haftschicht besteht aus hydriertem Siliciumoxid.
Die erste Dünnschicht und die zweite Dünnschicht bestehen jeweils aus hydrierten Siliciumoxiden mit unterschiedlichen Brechungsindizes infolge unterschiedlicher Wasserstoffkonzentrationen in den jeweiligen Dünnfilmschichten.
Die erste Dünnschicht und die zweite Dünnschicht bestehen jeweils aus hydrierten Siliciumoxiden mit unterschiedlichen Brechungsindizes infolge unterschiedlicher Wasserstoffkonzentrationen in den jeweiligen Dünnfilmschichten.
Die Wasserstoffkonzentration der aus den hydrierten Siliciumoxiden gebildeten Dünnschichten oder der Haftschicht hat einen Wert in einem Bereich von 0,01 Atomprozent bis 5,02 Atomprozent.
Der Mehrschichtfilm besteht aus vier oder mehr Dünnschichten aus hydriertem Siliciumoxid.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Antireflexionsfilms weist Folgendes auf: Ausführen einer hydrothermalen Behandlung an einem Oberflächenschichtabschnitt, der an der Oberfläche eines Substrats ausgebildet ist und Aluminium oder Aluminiumoxid als Hauptkomponente aufweist, wobei die hydrothermale Behandlung am Oberflächenschichtabschnitt ausgeführt wird, bis der Oberflächenschichtabschnitt nur eine ungleichmäßige Struktur mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente aufweist, und in der ungleichmäßigen Struktur der Volumenanteil des den Oberflächenschichtabschnitt bildenden Aluminiumoxidhydrats pro Einheitsvolumen von der Substratseite zur Oberflächenseite des Oberflächenschichtabschnitts abnimmt.
Die Dicke des Oberflächenschichtabschnitts mit Aluminium oder Aluminiumoxid als Hauptkomponente, bevor eine hydrothermale Behandlung am Oberflächenschichtabschnitt ausgeführt wird, beträgt höchstens 20 nm.
Ein Mehrschichtfilm, bei dem mehrere hydrierte Siliciumoxidschichen mit unterschiedlichen Brechungsindizes, die durch Ändern der Wasserstoffkonzentration in jeder Dünnfilmschicht gebildet werden, laminiert sind, wird angrenzend an die Substratseite des Oberflächenschichtabschnitts mit Aluminium oder Aluminiumoxid als Hauptkomponente gebildet.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität auf der Grundlage der am 31. März 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung ( JP2015-072641 ), deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste

1, 1A: optisches Element
2: Substrat
3, 3A: Antireflexionsfilm
5: Mehrschichtfilm
10: Oberflächenschicht
51: erste Schicht
52: zweite Schicht
53: dritte Schicht
54: vierte Schicht
55: fünfte Schicht
56: sechste Schicht
57: siebte Schicht

Claims

Antireflexionsfilm (3A), der an der Oberfläche eines Substrats (2) bereitgestellt ist, wobei der Film (3A) Folgendes aufweist: eine Oberflächenschicht (10) mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente, wobei die Oberflächenschicht (10) nur eine ungleichmäßige Struktur aufweist, in der der Volumenanteil des Aluminiumoxidhydrats pro Einheitsvolumen von der Substratseite zur Oberflächenseite abnimmt, und die Periode zur ungleichmäßigen Struktur auf der Oberflächenseite verteilter Spitzen so ausgelegt ist, dass sie kleiner oder gleich einer Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion zu unterdrücken ist, und eine Haftschicht (51), die an der Substratseite der Oberflächenschicht (10) haftet und aus hydriertem Metalloxid, Metalloxid oder Metallfluorid bereitgestellt ist, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der Haftschicht (51) bei einer Bezugstemperatur von 25 ℃ in einem Bereich von 0,65 × 10^-6 bis 19 × 10^-6/K liegt und die Brechungsindexdifferenz zwischen der Haftschicht (51) und der Oberflächenschicht (10) an einer Grenzfläche wenigstens 0,2 und höchstens 1,15 beträgt.
Antireflexionsfilm (3A) nach Anspruch 1, wobei ein Mehrschichtfilm (5), bei dem eine oder mehrere Schichten von wenigstens zwei Schichtarten einer ersten Dünnschicht (51), die aus hydriertem Metalloxid, Metalloxid oder Metallfluorid besteht, und einer zweiten Dünnschicht (52) mit einem vom Brechungsindex der ersten Schicht (51) verschiedenen Brechungsindex laminiert sind, zwischen dem Substrat (2) und der Oberflächenschicht (10) bereitgestellt ist und die erste Dünnschicht (51) angrenzend an die Substratseite der Oberflächenschicht (10) die Haftschicht (51) ist.
Antireflexionsfilm (3A) nach Anspruch 1, wobei ein Mehrschichtfilm (5), bei dem eine oder mehrere Schichten von wenigstens zwei Schichtarten einer ersten Dünnschicht, die aus hydriertem Metalloxid, Metalloxid oder Metallfluorid besteht, und einer zweiten Dünnschicht mit einem vom Brechungsindex der ersten Schicht verschiedenen Brechungsindex laminiert sind, zwischen der Haftschicht (51) und dem Substrat (2) bereitgestellt ist und die Haftschicht (51) und die Dünnfilmschicht angrenzend an die Haftschicht (51) unterschiedliche Brechungsindizes haben.
Antireflexionsfilm (3A) nach Anspruch 3, wobei die Haftschicht (51) aus hydriertem Siliciumoxid besteht.
Antireflexionsfilm (3A) nach Anspruch 2, wobei die erste Dünnschicht (51) und die zweite Dünnschicht (52) aus hydrierten Siliciumoxiden mit unterschiedlichen Brechungsindizes infolge unterschiedlicher Wasserstoffkonzentrationen in den jeweiligen Dünnfilmschichten bestehen.
Antireflexionsfilm (3A) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Dünnschicht und die zweite Dünnschicht aus hydrierten Siliciumoxiden mit unterschiedlichen Brechungsindizes infolge unterschiedlicher Wasserstoffkonzentrationen in den jeweiligen Dünnfilmschichten bestehen.
Antireflexionsfilm (3A) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Wasserstoffkonzentration der aus den hydrierten Siliciumoxiden gebildeten Dünnschichten oder der Haftschicht einen Wert in einem Bereich von 0,01 Atomprozent bis 5,02 Atomprozent aufweist.
Antireflexionsfilm (3A) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Mehrschichtfilm (5) aus vier oder mehr Dünnschichten aus hydriertem Siliciumoxid besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Antireflexionsfilms (3A), welches Folgendes aufweist: Ausführen einer hydrothermalen Behandlung an einem Oberflächenschichtabschnitt (10), der an der Oberfläche eines Substrats (2) ausgebildet ist und Aluminium oder Aluminiumoxid als Hauptkomponente aufweist, wobei die hydrothermale Behandlung am Oberflächenschichtabschnitt (10) ausgeführt wird, bis der Oberflächenschichtabschnitt (10) nur eine ungleichmäßige Struktur mit einem Aluminiumoxidhydrat als Hauptkomponente aufweist, und in der ungleichmäßigen Struktur der Volumenanteil des den Oberflächenschichtabschnitt (10) bildenden Aluminiumoxidhydrats pro Einheitsvolumen von der Substratseite zur Oberflächenseite des Oberflächenschichtabschnitts (10) abnimmt.
Verfahren zur Herstellung eines Antireflexionsfilms (3A) nach Anspruch 9, wobei die Dicke des Oberflächenschichtabschnitts (10) mit Aluminium oder Aluminiumoxid als Hauptkomponente, bevor eine hydrothermale Behandlung am Oberflächenschichtabschnitt (10) ausgeführt wird, höchstens 20 nm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Antireflexionsfilms (3A) nach Anspruch 9 oder 10, wobei ein Mehrschichtfilm (5), bei dem mehrere hydrierte Siliciumoxidschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes, die durch Ändern der Wasserstoffkonzentration in jeder Dünnfilmschicht gebildet werden, angrenzend an die Substratseite des Oberflächenschichtabschnitts (10) mit Aluminium oder Aluminiumoxid als Hauptkomponente gebildet wird.