JP2000111707A - Optical member having antireflection property and its production - Google Patents

Optical member having antireflection property and its production

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JP2000111707A
JP2000111707A JP10282290A JP28229098A JP2000111707A JP 2000111707 A JP2000111707 A JP 2000111707A JP 10282290 A JP10282290 A JP 10282290A JP 28229098 A JP28229098 A JP 28229098A JP 2000111707 A JP2000111707 A JP 2000111707A
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thin film
optical member
film
refractive index
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Tadahiko Saito
忠彦 斉藤
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Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily produce an optical member having antireflection performance at a low cost by forming a thin film of a metal fluoride oxide satisfying a specified relation as a monolayer on an optical substrate having an arbitrary refractive index. SOLUTION: The optical member has a substrate and a thin film of a metal fluoride oxide of the formula MFXOY formed as a monolayer on the substrate and has antireflection property. The refractive index nF of the thin film at a designed central wavelength and the refractive index nS of the substrate at the wavelength satisfy the relation of nF≈nS1/2. For example, the optical member has a BK7 glass substrate 1 whose refractive index nS is 1.51 and a reflecting film 2 comprising aluminum fluoro-oxide formed on the substrate 1 by plasma CVD. In the case of 633 nm central wavelength λ, the optical thickness of the reflecting film 2 is 0.25λ and the refractive index nF is 1.511/2=1.23.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は反射防止特性を有す
る光学部材およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical member having antireflection characteristics and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より光学基板上に反射防止膜を形成
することは良く知られている。従来の反射防止膜材料と
しては、主として酸化アルミニウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化チタンなどの金属酸化物、またはフッ化マグネ
シウム、フッ化アルミニウムなどの金属フッ化物が用い
られていた。
2. Description of the Related Art It is well known that an antireflection film is formed on an optical substrate. As a conventional antireflection film material, a metal oxide such as aluminum oxide, zirconium oxide, or titanium oxide, or a metal fluoride such as magnesium fluoride or aluminum fluoride has been mainly used.

【0003】屈折率nSの光学基板上に屈折率nF(nF
<nS)の薄膜を形成した場合、波長λにおける光反射
率はλ=4・nF・dを満たす膜厚dのとき最小とな
り、またその時の反射率RはR=(nS 2―nF)/(nS
2+nF)で与えられることが理論上知られている。即
ち、上式より薄膜の屈折率が光学基板の屈折率に対して
F=nS 1/2の関係にある場合、波長λにおいて反射率
=0を得ることができる。
A refractive index n F (n F) is formed on an optical substrate having a refractive index n S.
When a thin film of <n S ) is formed, the light reflectance at the wavelength λ is minimum when the film thickness d satisfies λ = 4 · n F · d, and the reflectance R at that time is R = (n S 2 − n F ) / (n S
2 + n F ). That is, when the refractive index of the thin film is in a relationship of n F = n S 1/2 with the refractive index of the optical substrate according to the above equation, it is possible to obtain a reflectance = 0 at the wavelength λ.

【0004】前述したような反射防止膜材料として用い
られている金属酸化物や金属フッ化物は化学組成が安定
であり、一定の屈折率を持つ薄膜を安定して製造するこ
とができるという利点がある反面、物質ごとに屈折率n
Fが決まっているから、光学基板と膜物質の組み合わせ
を決定すると膜厚dを最適に調整しても単層反射防止膜
による反射率が上式で与えられる値以下には下げられな
いという問題があった。 反射防止膜の特性としては、
当然反射率が低いほど好ましいが、光学基板材料、膜材
料ともにその種類は限られており、これらの屈折率の組
み合わせで得られる単層反射防止膜による反射防止特性
には限界があった。従来この問題を解決するため、異な
る屈折率を持つ複数の膜物質を順次積層し、多層膜理論
を用いて各々の膜厚を制御することで、単層反射防止膜
よりも低反射率の多層反射防止膜を実現していた。
The metal oxides and metal fluorides used as the anti-reflection coating materials described above have the advantage that the chemical composition is stable and a thin film having a constant refractive index can be stably manufactured. On the other hand, the refractive index n for each substance
Since F is determined, the reflectance by the single-layer anti-reflection film cannot be reduced below the value given by the above equation, even if the film thickness d is adjusted optimally when the combination of the optical substrate and the film material is determined. was there. The characteristics of the anti-reflective coating include
Naturally, the lower the reflectance, the better, but the types of the optical substrate material and the film material are limited, and the antireflection characteristics of the single-layer antireflection film obtained by combining these refractive indices are limited. Conventionally, in order to solve this problem, by stacking a plurality of film materials having different refractive indices sequentially and controlling each film thickness using multilayer film theory, a multilayer having a lower reflectance than a single-layer antireflection film is used. An anti-reflection film was realized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多層反
射防止膜の製造においては、装置の構造や工程が複雑に
なり、設計工数がかかる、成膜時間が長い、製造誤差要
因が増えるなどのコスト高の要因が本質的な問題として
あった。本発明は、従来のかかる問題点を解決するため
になされたものであり、安価で簡単に製造することがで
きる反射防止特性を有する光学部材およびその製造方法
を提供することを目的とする。
However, in the production of a multilayer anti-reflection film, the structure and steps of the apparatus are complicated, the design man-hours are long, the film formation time is long, and the production error is increased. Was an essential problem. The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an optical member having antireflection characteristics which can be easily manufactured at low cost and a method of manufacturing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決する手
段として、本発明者は反射防止膜材料として金属フッ化
酸化物が有効であることを見出した。本発明は第一に
「基板と、該基板上に形成された組成式MFXYで表さ
れる単層の金属フッ化酸化物薄膜と、を有する反射防止
特性を有する光学部材であって、設計中心波長における
前記金属フッ化酸化物薄膜の屈折率nFが、設計中心波
長における前記基板の屈折率nSとの関係で、nF≒nS
1/2の関係を満たすことを特徴とする反射防止特性を有
する光学部材(請求項1)」を提供する。
As a means for solving the above problems, the present inventors have found that metal fluorides are effective as an antireflection film material. The present invention firstly provides an optical member having an antireflection property comprising a substrate and a single-layer metal fluoride oxide thin film represented by a composition formula MF X O Y formed on the substrate. The refractive index n F of the metal fluorinated oxide thin film at the design center wavelength is n F ≒ n S in relation to the refractive index n S of the substrate at the design center wavelength.
An optical member having anti-reflection characteristics characterized by satisfying a relationship of 1/2 (claim 1) "is provided.

【0007】金属フッ化酸化物は組成式MFXYで表わ
される無機化合物である。フッ化物イオンF-は酸化物
イオンO2-とイオン半径がほぼ等しい陰イオンであるの
で、結晶のパッキング状態もほぼ同じとなり、幅広い組
成範囲でフッ化酸化物が安定に存在する。さらにレンズ
やプリズムといった光学基板上への成膜プロセスは、機
械精度が非常に精密に仕上げられた基板の熱変形を避け
るため、一般に室温から300℃程度の比較的低温で行わ
れる。このため膜の構造は非晶質であることが多く、フ
ッ化物と酸化物の中間組成であるフッ化酸化物薄膜が生
成しやすいものと考えられる。
The metal fluoride is an inorganic compound represented by the composition formula MF X O Y. Since the fluoride ion F - is an anion having an ionic radius substantially equal to that of the oxide ion O 2- , the packing state of the crystal becomes substantially the same, and the fluoride oxide is stably present in a wide composition range. Further, a film formation process on an optical substrate such as a lens or a prism is generally performed at a relatively low temperature of about room temperature to about 300 ° C. in order to avoid thermal deformation of a substrate having extremely high mechanical precision. For this reason, the structure of the film is often amorphous, and it is considered that a fluorinated oxide thin film having an intermediate composition between fluoride and oxide is easily formed.

【0008】また、金属フッ化物と金属酸化物との混合
物(化合物)(複合物)の屈折率は金属フッ化酸化物の
組成に依存するので、その組成を制御することにより金
属酸化物と金属フッ化物との間で任意の屈折率を得るこ
とができる。酸素とフッ素とでは原子屈折の値が異な
り、同一金属の酸化物とフッ化物とではフッ化物の方が
屈折率が必ず低い。
Further, since the refractive index of a mixture (compound) (composite) of a metal fluoride and a metal oxide depends on the composition of the metal fluoride, the metal oxide and the metal can be controlled by controlling the composition. An arbitrary refractive index can be obtained with fluoride. Oxygen and fluorine have different values of atomic refraction, and oxides and fluorides of the same metal always have a lower refractive index than fluorides.

【0009】金属フッ化酸化物薄膜の組成は、後述方法
により作成された組成VS屈折率曲線により求めることが
できる。組成VS屈折率曲線は、組成の異なる薄膜試料を
適当数作成し、その組成と屈折率を実験的に求めること
で得られる。組成の異なる試料の作成は、後述するよう
に成膜プロセスに応じて適当なパラメータを制御して行
う。
The composition of the metal fluorinated oxide thin film can be determined from a composition VS refractive index curve prepared by a method described later. The composition VS refractive index curve can be obtained by preparing an appropriate number of thin film samples having different compositions and experimentally calculating the composition and the refractive index. Preparation of samples having different compositions is performed by controlling appropriate parameters according to the film forming process as described later.

【0010】作成された薄膜の組成は、ESCA又はX
RF等の公知の分析手法で決定し、薄膜の屈折率は、反
射率又は透過率の測定や偏光解析等の公知の方法により
算出する。このように金属フッ化酸化物薄膜は、その屈
折率を製造時に幅広い範囲で自由に加減できるので、光
学基板の屈折率nsに応じて屈折率nF≒nS 1/2かつ厚さ
d≒λ/(4・nF)の薄膜を形成すれば、単層膜によ
って任意の波長λにおいて反射率R≒0を得ることが可
能となった。
The composition of the prepared thin film is ESCA or X
The refractive index of the thin film is determined by a known analysis method such as RF, and is calculated by a known method such as measurement of reflectance or transmittance or ellipsometry. As described above, since the refractive index of the metal fluoride oxide thin film can be freely adjusted in a wide range at the time of manufacturing, the refractive index n F ≒ n S 1/2 and the thickness d according to the refractive index n s of the optical substrate. If a thin film of ≒ λ / (4 · n F ) is formed, it is possible to obtain a reflectance R ≒ 0 at an arbitrary wavelength λ by a single layer film.

【0011】また、本発明は第二に「前記組成式中のM
がアルミニウム、イットリウム、ガドリニウム、カルシ
ウム、シリコン、ジルコニウム、ストロンチウム、ネオ
ジミウム、ハフニウム、バリウム、マグネシウム、ラン
タンのいずれかである請求項1記載の光学部材(請求項
2)」を提供する。また、本発明は第三に「プラズマ発
生源が設けられたプラズマCVD装置の成膜室内に光学
基板を保持し、前記成膜室内を所定の真空度に排気した
後、前記成膜室内に金属フッ化酸化物薄膜形成用ガスを
導入し、プラズマ化し、前記基板上に金属フッ化酸化物
薄膜を形成する工程を有することを特徴とする反射防止
膜特性を有する光学部材の製造方法(請求項3)」を提
供する。
Further, the present invention secondly provides "M
Is any one of aluminum, yttrium, gadolinium, calcium, silicon, zirconium, strontium, neodymium, hafnium, barium, magnesium, and lanthanum. In addition, the present invention is a third aspect of the present invention. “After holding an optical substrate in a film formation chamber of a plasma CVD apparatus provided with a plasma generation source, exhausting the film formation chamber to a predetermined vacuum degree, A process for introducing a gas for forming a fluorinated oxide thin film, converting the gas into plasma, and forming a metal fluorinated oxide thin film on the substrate; 3) ”.

【0012】また、本発明は第四に「前記金属フッ化酸
化物薄膜形成用ガスが、有機金属化合物ガス、酸素ガス
及びフッ素含有化合物ガスであることを特徴とする請求
項3記載の光学部材の製造方法(請求項4)」を提供す
る。また、本発明は第五に「蒸発源が設けられた真空蒸
着装置の成膜室内に光学基板を保持し、前記成膜室内を
所定真空度に排気した後、前記成膜室内の所定の位置に
設けられた金属フッ化物MFX'および金属酸化物MOY'
を前記蒸発源により同時に加熱蒸発させ、前記光学基板
上に金属フッ化酸化物薄膜MFXYを堆積する工程を有
することを特徴とする反射防止特性を有する光学部材の
製造方法(請求項5)」を提供する。
Further, the present invention provides a fourth aspect of the present invention, wherein the gas for forming a metal fluoride oxide thin film is an organic metal compound gas, an oxygen gas, and a fluorine-containing compound gas. (Claim 4). " In addition, the present invention is a fifth aspect of the present invention, wherein an optical substrate is held in a film forming chamber of a vacuum evaporation apparatus provided with an evaporation source, and after the film forming chamber is evacuated to a predetermined vacuum degree, a predetermined position in the film forming chamber is determined. Metal fluoride MF X ' and metal oxide MO Y' provided in
A method of simultaneously heating and evaporating the metal fluoride by the evaporation source, and depositing a metal fluoride oxide thin film MF X O Y on the optical substrate (claim 5). )"I will provide a.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施形態の
光学部材及びその製造方法について説明する。図1は、
本発明にかかる実施形態の光学部材の概略断面図であ
る。本発明にかかる実施形態の光学部材は、屈折率nS
である光学基板と、光学基板上に形成された屈折率nF
=nS 1/2の関係を満たす金属フッ化酸化物薄膜(MFX
Y)単層からなる反射防止膜とからなる構成である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical member according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described. FIG.
FIG. 2 is a schematic sectional view of an optical member according to an embodiment of the present invention. The optical member of the embodiment according to the present invention has a refractive index n S
And an index of refraction n F formed on the optical substrate
= N metal fluoride oxide thin film which satisfies a relation S 1/2 (MF X
O Y ) and a single-layer antireflection film.

【0014】光学基板は、石英ガラス、BK7ガラスの
他、蛍石等の結晶性材料が挙げられる。光学基板は、反
射防止膜を基板上に形成するに先立ち、反射防止膜との
密着性をさらに向上させるため、アルカリ処理、グロー
放電により励起されるプラズマ処理あるいはイオンによ
る処理などの予備処理を行うことができる。
The optical substrate is made of quartz glass, BK7 glass, or a crystalline material such as fluorite. Prior to forming the anti-reflection film on the substrate, the optical substrate is subjected to a preliminary treatment such as an alkali treatment, a plasma treatment excited by glow discharge, or a treatment with ions to further improve the adhesion with the anti-reflection film. be able to.

【0015】金属フッ化酸化物薄膜は、原子欠陥による
光吸収が無視できる範囲内であれば、組成は化学量論的
である場合に限らず、非化学量論的であってもよい。実
施形態の光学部材の反射防止膜として適する金属フッ化
酸化物薄膜は、屈折率が適当であること、光吸収が少な
いこと、工業製品として十分な耐久性を持つことなどの
観点から、フッ化酸化アルミニウム、フッ化酸化イット
リウム、フッ化酸化ガドリニウム、フッ化酸化カルシウ
ム、フッ化酸化シリコン、フッ化酸化ジルコニウム、フ
ッ化酸化ストロンチウム、フッ化酸化ネオジミウム、フ
ッ化酸化ハフニウム、フッ化酸化バリウム、フッ化酸化
マグネシウム、フッ化酸化ランタン等が使用される。
The composition of the metal fluoride oxide thin film is not limited to a stoichiometric composition and may be non-stoichiometric as long as light absorption due to atomic defects is within a negligible range. The metal fluoride oxide thin film suitable as an antireflection film of the optical member of the embodiment has a suitable refractive index, low light absorption, and has sufficient durability as an industrial product. Aluminum oxide, yttrium fluoride oxide, gadolinium fluoride oxide, calcium fluoride oxide, silicon fluoride oxide, zirconium fluoride oxide, strontium fluoride oxide, neodymium fluoride oxide, hafnium fluoride oxide, barium fluoride oxide, fluoride Magnesium oxide, fluorinated lanthanum oxide and the like are used.

【0016】実施形態の光学部材の反射防止膜は、プラ
ズマCVD法、真空蒸着法により成膜される。プラズマ
CVD法により成膜する場合、金属フッ化酸化物薄膜を
形成するための原料としては、目的とする金属フッ化酸
化物薄膜に対応する金属アルコキシド化合物が好適であ
る。例えば、フッ化酸化アルミニウム薄膜の原料として
は、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニ
ウム、トリn−プロポキシアルミニウム、トリi―プロ
ポキシアルミニウム、トリn−ブトキシアルミニウム、
トリi―ブトキシアルミニウム、トリt−ブトキシアル
ミニウムなどを用いることができる。例に挙げたこれら
の化合物は中心金属に配位するアルコキシ基がすべて同
一であるが、これに限られない。例えば、トリメトキシ
アルミニウムの一つのメトキシ基をエトキシ基に置換し
たジメトキシエトキシアルミニウムでも同様に用いるこ
とが可能である。
The antireflection film of the optical member according to the embodiment is formed by a plasma CVD method or a vacuum evaporation method. When a film is formed by a plasma CVD method, a metal alkoxide compound corresponding to a target metal fluoride oxide thin film is suitable as a raw material for forming the metal fluoride oxide thin film. For example, as a raw material of the aluminum fluoride oxide thin film, trimethoxyaluminum, triethoxyaluminum, trin-propoxyaluminum, trii-propoxyaluminum, trin-butoxyaluminum,
Tri-i-butoxyaluminum, tri-t-butoxyaluminum, or the like can be used. In these compounds mentioned in the examples, the alkoxy groups coordinated to the central metal are all the same, but are not limited thereto. For example, dimethoxyethoxyaluminum obtained by substituting one methoxy group of trimethoxyaluminum with an ethoxy group can be similarly used.

【0017】また、前述した金属アルコキシド化合物以
外に用いうる原料として、金属ジケトナト錯化合物が挙
げられる。金属ジケトナト錯化合物に代表されるキレー
ト錯体はエントロピー効果のため熱的に安定であり分子
状で気化しやすくプラズマCVD原料として適当であ
る。金属ジケトナト錯化合物の例としては、ビス(2、
4−ペンタンジオナト)マグネシウム、トリス(2、2、
6、6−テトラメチルー3、5ヘプタンジオナト)アルミ
ニウムなどがある。
Further, as a raw material other than the above-mentioned metal alkoxide compound, a metal diketonato complex compound may be mentioned. A chelate complex represented by a metal diketonato complex compound is thermally stable due to an entropy effect, is easily vaporized in a molecular state, and is suitable as a raw material for plasma CVD. Examples of metal diketonato complex compounds include bis (2,
4-pentanedionato) magnesium, tris (2,2,
6,6-tetramethyl-3,5 heptanedionato) aluminum.

【0018】また金属アルコキシド化合物、金属ジケト
ナト錯化合物以外に用いうる原料として、アルキル金属
化合物が挙げられるが、一般的にアルキル金属化合物は
非常に不安定で容易に発火するため危険性が高く、取り
扱いには設備上の十分な保安対策と細心の注意が必要で
ある。アルキル金属化合物の例としてはトリメチルアル
ミニウムがある。
Materials other than metal alkoxide compounds and metal diketonato complex compounds include alkyl metal compounds. Alkyl metal compounds are generally very unstable and easily ignited, so there is a high risk. Requires sufficient security measures and extreme caution on the equipment. An example of an alkyl metal compound is trimethylaluminum.

【0019】金属フッ化酸化物薄膜の原料として、例に
挙げた金属アルコキシド化合物、金属ジケトナト錯化合
物、アルキル金属化合物は、いずれも分子中にフッ素原
子を持たない。従って、これらの原料を使って金属フッ
化酸化物薄膜を形成する場合には、フッ素含有化合物を
これらの原料と同時に反応炉に導入しなければならな
い。
The metal alkoxide compounds, metal diketonato complex compounds, and alkyl metal compounds exemplified as the raw materials for the metal fluorinated oxide thin film have no fluorine atom in the molecule. Therefore, when forming a metal fluorinated oxide thin film using these raw materials, the fluorine-containing compound must be introduced into the reactor simultaneously with these raw materials.

【0020】フッ素含有化合物としては、フッ素、フッ
化水素、三フッ化窒素、四フッ化炭素、六フッ化硫黄が
好適である。また、目的とする金属フッ化酸化物薄膜の
組成に応じて、酸素ガスを導入することもできる。プラ
ズマCVD法によって生成する薄膜の組成は、1)原料
ガスの組成、2)プラズマ強度、3)基板温度によって
決定される。従って、原料ガスの特性又は使用するプラ
ズマCVD装置の特性によって、最も組成を制御しやす
い方法を採用すればよい。
As the fluorine-containing compound, fluorine, hydrogen fluoride, nitrogen trifluoride, carbon tetrafluoride and sulfur hexafluoride are preferred. In addition, oxygen gas can be introduced according to the composition of the target metal fluoride oxide thin film. The composition of the thin film formed by the plasma CVD method is determined by 1) the composition of the source gas, 2) the plasma intensity, and 3) the substrate temperature. Therefore, a method in which the composition is most easily controlled depending on the characteristics of the source gas or the characteristics of the plasma CVD apparatus to be used may be employed.

【0021】反射防止膜形成に際しての放電方式(直
流、低周波、高周波、マイクロ波等)、電極方式(内
部、外部、無電極)、投入電力波形制御(方形、三角波
等)はいずれでも良く、適宜設定され、特に限定されな
い。また、真空蒸着法により金属フッ化酸化物薄膜を成
膜する場合には、2以上の蒸発源を持つ多源蒸着装置の
使用が好適である。目的とする金属フッ化酸化物に対応
する金属フッ化物(蒸着物質)と金属酸化物(蒸着物
質)とをそれぞれの蒸発源で同時に加熱蒸発させ、光学
基板上に金属フッ化酸化物薄膜を堆積させる。
The discharge method (DC, low frequency, high frequency, microwave, etc.), electrode method (internal, external, electrodeless), input power waveform control (square, triangular wave, etc.) may be used for forming the antireflection film. It is set appropriately and is not particularly limited. When a metal fluorinated oxide thin film is formed by a vacuum evaporation method, it is preferable to use a multi-source evaporation apparatus having two or more evaporation sources. The metal fluoride (evaporation substance) and the metal oxide (evaporation substance) corresponding to the target metal fluoride are simultaneously heated and evaporated by the respective evaporation sources, and a metal fluoride oxide thin film is deposited on the optical substrate. Let it.

【0022】また、蒸発源を1しか持たない真空蒸着装
置においても本発明の実施は可能である。この場合は予
め適当な割合に調整しておいた金属フッ化物と金属酸化
物の混合物(蒸着物質)を蒸発源から蒸発させ、目的と
する金属フッ化酸化物薄膜を堆積させる。蒸発源として
は、蒸着物質の融点や蒸気圧に応じて、抵抗加熱式や電
子銃加熱式などが選択可能である。
Further, the present invention can be implemented in a vacuum evaporation apparatus having only one evaporation source. In this case, the mixture of metal fluoride and metal oxide (evaporation material), which has been adjusted to an appropriate ratio in advance, is evaporated from the evaporation source to deposit the desired metal fluoride oxide thin film. As the evaporation source, a resistance heating type, an electron gun heating type, or the like can be selected according to the melting point or vapor pressure of the deposition material.

【0023】[0023]

【実施例】〔実施例1〕任意の屈折率を持つ金属フッ化
酸化物からなる単層反射防止膜を作製する手段として、
本実施例ではプラズマCVDによる成膜方法を例示す
る。実施例1の光学部材は、屈折率nS=1.51であ
るBK7ガラス基板1と、その基板上にプラズマCVD
法を用いて形成された中心波長λを633nmとした場
合に光学的膜厚が0.25λであり、屈折率nF=1.
511/2=1.23であるフッ化酸化アルミニウムから
なる反射防止膜2とから構成されている。
EXAMPLES Example 1 As means for producing a single-layer antireflection film made of metal fluoride having an arbitrary refractive index,
In this embodiment, a film formation method by plasma CVD will be exemplified. The optical member of the first embodiment includes a BK7 glass substrate 1 having a refractive index n s = 1.51 and a plasma CVD on the substrate.
When the center wavelength λ formed by the method is 633 nm, the optical film thickness is 0.25λ, and the refractive index n F = 1.
And an antireflection film 2 made of aluminum fluorinated oxide in which 51 1/2 = 1.23.

【0024】以下、実施例1の光学部材の反射防止膜の
成膜方法を説明する。まず、基板となるBK7ガラスを
用意し、表面を精密洗浄にかける。表面の清浄度は重要
である。一般に光学部品に用いられている中性洗剤等を
用いた湿式超音波洗浄でよい。さらに好ましくは、光洗
浄法による洗浄である。次に、基板1を、図2に示す平
行平板型CVD装置の真空槽11内に設けられた基板保
持電極13に設置し、真空槽11内を真空ポンプ17に
より1×10-5Torrまで排気し、基板1を基板保持電極
13の内部に設けられた電熱線(基板用ヒーター)14
により約300℃に加熱する。
Hereinafter, a method of forming the antireflection film of the optical member according to the first embodiment will be described. First, BK7 glass serving as a substrate is prepared, and the surface is subjected to precision cleaning. Surface cleanliness is important. Wet ultrasonic cleaning using a neutral detergent or the like generally used for optical components may be used. More preferably, the cleaning is performed by a light cleaning method. Next, the substrate 1 is set on the substrate holding electrode 13 provided in the vacuum chamber 11 of the parallel plate type CVD apparatus shown in FIG. 2, and the vacuum chamber 11 is evacuated to 1 × 10 −5 Torr by the vacuum pump 17. Then, the substrate 1 is heated by a heating wire (substrate heater) 14 provided inside the substrate holding electrode 13.
To about 300 ° C.

【0025】不活性ガス雰囲気下でステンレス鋼製シリ
ンダー容器202にトリイソプロポキシアルミニウム
(原料)を充填し、油浴201中で全体を加熱してトリ
イソプロポキシアルミニウムのガス(原料ガス)を発生
させる。次に質量流量計205を通して精密に流量を制
御したアルゴンガスをキャリアガスとしてトリイソプロ
ポキシアルミニウム融液中に導入し、出口側に接続した
真空槽にトリイソプロポキシアルミニウムガス(原料ガ
ス)とともに真空槽に導く。原料ガス導入系の供給管に
は、供給管208内で原料ガスが凝縮しないように加熱
保温機構209が設けられている。
A tri-isopropoxy aluminum (raw material) is charged into a stainless steel cylinder container 202 under an inert gas atmosphere, and the whole is heated in an oil bath 201 to generate a tri-isopropoxy aluminum gas (raw material gas). . Next, an argon gas whose flow rate is precisely controlled through the mass flow meter 205 is introduced into the triisopropoxyaluminum melt as a carrier gas, and the vacuum chamber connected to the outlet side together with the triisopropoxyaluminum gas (raw material gas) is introduced into the vacuum chamber. Lead to. The supply pipe of the source gas introduction system is provided with a heating and keeping mechanism 209 so that the source gas is not condensed in the supply pipe 208.

【0026】トリイソプロポキシアルミニウムガス(原
料ガス)と反応するフッ素源としてのSF6ガス及び酸
素源としての酸素ガスをそれぞれ、各々の供給管に設け
られた質量流量計206及び207により流量を調節
し、同様に真空槽に導入する。このとき予め両者の流量
と、生成する膜の屈折率との関係を調べておき、目的と
する屈折率の膜が得られるよう流量を設定する。
The flow rates of SF6 gas as a fluorine source and oxygen gas as an oxygen source reacting with triisopropoxyaluminum gas (raw material gas) are adjusted by mass flow meters 206 and 207 provided in respective supply pipes. , And similarly introduced into a vacuum chamber. At this time, the relationship between the flow rates of the two and the refractive index of the film to be formed is examined in advance, and the flow rate is set so that a film having a desired refractive index is obtained.

【0027】トリイソプロポキシアルミニウムガス(原
料ガス)、SF6ガス、酸素ガスをそれぞれ真空槽に導
入した後、スロットルバルブ16により排気速度を調整
して容器内の圧力を1Torr〜1×10-2Torrの間の一定
値に保ちながら、電極間に高周波(13.56MHz)
電力を印加してプラズマを発生させる。プラズマのエネ
ルギーによって分解した原料ガスはフッ化酸化アルミニ
ウムを生成して基板上に堆積する。
After introducing triisopropoxyaluminum gas (raw material gas), SF 6 gas, and oxygen gas into the vacuum chamber, the exhaust speed is adjusted by the throttle valve 16 to adjust the pressure in the container from 1 Torr to 1 × 10 -2. High frequency (13.56 MHz) between electrodes while maintaining a constant value between Torr
Plasma is generated by applying power. The source gas decomposed by the energy of the plasma generates aluminum fluoride oxide and deposits on the substrate.

【0028】あらかじめ放電時間と膜厚との関係を測定
しておき、所定の膜厚が得られたところで放電を停止
し、トリイソプロポキシアルミニウムガス(原料ガ
ス)、SF 6ガス、酸素ガスの供給を停止した。基板上
には633nmにおいて屈折率1.23で光学的膜厚
0.25λのフッ化酸化アルミニウムが形成された。
Measure the relationship between discharge time and film thickness in advance
Stop discharge when the specified film thickness is obtained
And triisopropoxy aluminum gas (raw material gas)
S), SF 6The supply of gas and oxygen gas was stopped. On board
Has a refractive index of 1.23 at 633 nm and an optical film thickness
0.25λ aluminum fluorinated oxide was formed.

【0029】実施例1で製作した反射防止膜の分光反射
率曲線を図3に示す。図3から、633nmにおいて反
射率がほぼ0%であることがわかる。 〔実施例2〕任意の屈折率を持つ金属フッ化酸化物から
なる単層反射防止膜を作製する手段として、本実施例で
は真空蒸着法による成膜方法を例示する。
FIG. 3 shows a spectral reflectance curve of the antireflection film manufactured in Example 1. FIG. 3 shows that the reflectance at 633 nm is almost 0%. Embodiment 2 In this embodiment, a method of forming a single-layer antireflection film made of a metal fluoride having an arbitrary refractive index by a vacuum evaporation method will be exemplified.

【0030】実施例2の光学部材は、波長515nmに
おいて屈折率nS=1.89である光学ガラス基板1
と、その基板上に真空蒸着法を用いて形成された中心波
長λを515nmとした場合に光学的膜厚0.25λで
あり、屈折率nF=1.891/2=1.37であるフッ化
酸化マグネシウム薄膜からなる反射防止膜2とから構成
されている。
The optical member of the second embodiment is an optical glass substrate 1 having a refractive index n S = 1.89 at a wavelength of 515 nm.
The optical film thickness is 0.25λ when the center wavelength λ formed on the substrate by the vacuum evaporation method is 515 nm, and the refractive index n F = 1.89 1/2 = 1.37. And an antireflection film 2 made of a certain magnesium fluoride oxide thin film.

【0031】以下、実施例2の光学部材の成膜方法を説
明する。まず、基板となる光学ガラスを用意し、表面を
精密洗浄にかける。表面の清浄度は重要である。一般に
光学部品に用いられている中性洗剤等を用いた湿式超音
波洗浄でよい。さらに好ましくは、光洗浄法による洗浄
である。直径800mm高さ850mmの円筒形の真空
チャンバー内に波長515nmにおいて屈折率ns=
1.89である光学ガラス基板及び蒸発源としてフッ化
マグネシウムと酸化マグネシウムとをセットし、一旦1
×10ー6Torrまで排気した後、酸素を1×10ー4Torrま
で導入し、電子ビーム加熱により蒸着を行い、基板上に
波長515nmにおいて屈折率nF=1.37で光学的
膜厚0.25λのフッ化酸化マグネシウム薄膜が形成さ
れた。
Hereinafter, a method for forming a film of an optical member according to the second embodiment will be described. First, an optical glass serving as a substrate is prepared, and the surface is subjected to precision cleaning. Surface cleanliness is important. Wet ultrasonic cleaning using a neutral detergent or the like generally used for optical components may be used. More preferably, the cleaning is performed by a light cleaning method. A refractive index ns = at a wavelength of 515 nm in a cylindrical vacuum chamber having a diameter of 800 mm and a height of 850 mm.
An optical glass substrate of 1.89 and magnesium fluoride and magnesium oxide were set as evaporation sources,
After evacuation to × 10 −6 Torr, oxygen was introduced to 1 × 10 −4 Torr, vapor deposition was performed by electron beam heating, and a refractive index n F = 1.37 at a wavelength of 515 nm and an optical film thickness of 0 were used. A .25λ magnesium fluoride oxide thin film was formed.

【0032】この薄膜は、515nmにおいて反射率が
ほぼ0%であった。
This thin film had a reflectance of almost 0% at 515 nm.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる光学
部材は、任意の屈折率を持つ光学基板上にnF≒nS 1/2
の関係を満たす金属フッ化酸化薄膜を単層形成すること
のみによって反射率をO%にすることができ、多層反射
防止膜で生じるような問題が生じない。
As described above, according to the optical member of the present invention, n F ≒ n S 1/2 on an optical substrate having an arbitrary refractive index.
The reflectance can be set to O% only by forming a single layer of the metal fluorinated oxide thin film satisfying the relationship, and the problem that occurs in the multilayer antireflection film does not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる光学部材の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an optical member according to the present invention.

【図2】本発明による反射防止膜製造用プラズマCVD
装置の概略図である。
FIG. 2 shows plasma CVD for producing an antireflection film according to the present invention.
It is the schematic of an apparatus.

【図3】実施例1で製作した反射防止膜の分光反射率特
性を表す図でる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a spectral reflectance characteristic of the antireflection film manufactured in Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ガラス基板 2・・・反射防止膜 11・・・真空槽 12・・・高周波電極 13・・・基板保持電極 14・・・電熱線 15・・・高周波電源 16・・・スロットルバルブ 201・・・油浴 202・・・シリンダー容器 205、206、207・・・質量流量計 208・・・供給管 209・・・加熱保温機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate 2 ... Antireflection film 11 ... Vacuum tank 12 ... High frequency electrode 13 ... Substrate holding electrode 14 ... Heating wire 15 ... High frequency power supply 16 ... Throttle valve 201: Oil bath 202: Cylinder container 205, 206, 207: Mass flow meter 208: Supply pipe 209: Heat insulation mechanism

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板と、 該基板上に形成された組成式MFXYで表される単層の
金属フッ化酸化物薄膜と、を有する反射防止特性を有す
る光学部材であって、 設計中心波長における前記金属フッ化酸化物薄膜の屈折
率nFが、設計中心波長における前記基板の屈折率nS
の関係で、nF≒nS 1/2の関係を満たすことを特徴とす
る反射防止特性を有する光学部材。
1. An optical member having antireflection properties, comprising: a substrate; and a single-layer metal fluoride oxide thin film represented by a composition formula MF X O Y formed on the substrate. The refractive index n F of the metal fluorinated oxide thin film at a center wavelength, in relation to the refractive index n S of the substrate at a design center wavelength, satisfies the relationship of n F ≒ n S 1/2. An optical member having antireflection properties.
【請求項2】前記組成式中のMがアルミニウム、イット
リウム、ガドリニウム、カルシウム、シリコン、ジルコ
ニウム、ストロンチウム、ネオジミウム、ハフニウム、
バリウム、マグネシウム、ランタンのいずれかである請
求項1記載の光学部材。
2. In the above formula, M is aluminum, yttrium, gadolinium, calcium, silicon, zirconium, strontium, neodymium, hafnium,
The optical member according to claim 1, wherein the optical member is one of barium, magnesium, and lanthanum.
【請求項3】プラズマ発生源が設けられたプラズマCV
D装置の成膜室内に光学基板を保持し、前記成膜室内を
所定の真空度に排気した後、前記成膜室内に金属フッ化
酸化物薄膜形成用ガスを導入し、プラズマ化し、前記基
板上に金属フッ化酸化物薄膜を形成する工程を有するこ
とを特徴とする反射防止膜特性を有する光学部材の製造
方法。
3. A plasma CV provided with a plasma generation source.
After holding the optical substrate in the film forming chamber of the D apparatus and evacuating the film forming chamber to a predetermined degree of vacuum, a gas for forming a metal fluoride oxide thin film is introduced into the film forming chamber, and the substrate is turned into plasma. A method for producing an optical member having antireflection film characteristics, comprising a step of forming a metal fluoride oxide thin film thereon.
【請求項4】前記金属フッ化酸化物薄膜形成用ガスが、
有機金属化合物ガス、酸素ガス及びフッ素含有化合物ガ
スであることを特徴とする請求項3記載の光学部材の製
造方法。
4. The gas for forming a metal fluoride oxide thin film,
4. The method for producing an optical member according to claim 3, wherein the gas is an organic metal compound gas, an oxygen gas, and a fluorine-containing compound gas.
【請求項5】蒸発源が設けられた真空蒸着装置の成膜室
内に光学基板を保持し、前記成膜室内を所定真空度に排
気した後、前記成膜室内の所定の位置に設けられた金属
フッ化物MFX'および金属酸化物MOY'を前記蒸発源に
より同時に加熱蒸発させ、前記光学基板上に金属フッ化
酸化物薄膜MFXYを堆積する工程を有することを特徴
とする反射防止特性を有する光学部材の製造方法。
5. An optical substrate is held in a film forming chamber of a vacuum evaporation apparatus provided with an evaporation source, and after the film forming chamber is evacuated to a predetermined degree of vacuum, the optical substrate is provided at a predetermined position in the film forming chamber. Reflection comprising a step of simultaneously heating and evaporating the metal fluoride MF X ′ and the metal oxide MO Y ′ by the evaporation source to deposit a metal fluoride oxide thin film MF X O Y on the optical substrate. A method for producing an optical member having prevention properties.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005257769A (en) * 2004-03-09 2005-09-22 Canon Inc Optical thin film, optical element, exposure apparatus using same, and exposure method

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