JP2002258038A - 積層膜を有する光フィルタ及びその製造方法 - Google Patents
積層膜を有する光フィルタ及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の製造方法では、高性能な光フィルタを
短時間で形成することが困難であった。 【解決手段】 蒸着法とイオンビームスパッタ法とを同
時に適用して、蒸着法によって形成された緻密度の低い
構造の隙間にイオンビームスパッタ法によって形成され
た緻密度の高い構造のものを埋めた膜を形成する。また
成膜開始直後と成膜終了直前でイオンビームスパッタ法
のみを適用して緻密度の高い層を膜の境界に形成する。
短時間で形成することが困難であった。 【解決手段】 蒸着法とイオンビームスパッタ法とを同
時に適用して、蒸着法によって形成された緻密度の低い
構造の隙間にイオンビームスパッタ法によって形成され
た緻密度の高い構造のものを埋めた膜を形成する。また
成膜開始直後と成膜終了直前でイオンビームスパッタ法
のみを適用して緻密度の高い層を膜の境界に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、屈折率が段階的に
変化する複数の膜が積層された光フィルタおよびその製
造方法に関する。
変化する複数の膜が積層された光フィルタおよびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信の分野では、多量のデータの伝送
を可能とするために、１本の光ファイバ内に複数の異な
る波長の光を同時に送り込む波長分割多重（ＷＤＭ）伝
送方式が知られている。この種の光フィルタとして、マ
ルチキャビティー方式の光フィルタが知られており、バ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）やエッジフィルタなどに利
用されている。
を可能とするために、１本の光ファイバ内に複数の異な
る波長の光を同時に送り込む波長分割多重（ＷＤＭ）伝
送方式が知られている。この種の光フィルタとして、マ
ルチキャビティー方式の光フィルタが知られており、バ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）やエッジフィルタなどに利
用されている。
【０００３】このマルチキャビティー方式の光フィルタ
の製造方法としては、蒸着法やイオンビームスパッタリ
ング法が利用されている。蒸着法は、チャンバ内におい
て原料となる材料を電子ビームで加熱して、そのとき蒸
発した材料をガラス基板に付着させることにより行われ
る。またイオンビームスパッタリング法では、ターゲッ
ト材料とイオンガンとガラス基板とが、同じチャンバ内
に配置されて、前記ターゲット材料にイオンビームを当
てることでターゲットから飛び出した粒子を基板に付着
させることにより行われる。
の製造方法としては、蒸着法やイオンビームスパッタリ
ング法が利用されている。蒸着法は、チャンバ内におい
て原料となる材料を電子ビームで加熱して、そのとき蒸
発した材料をガラス基板に付着させることにより行われ
る。またイオンビームスパッタリング法では、ターゲッ
ト材料とイオンガンとガラス基板とが、同じチャンバ内
に配置されて、前記ターゲット材料にイオンビームを当
てることでターゲットから飛び出した粒子を基板に付着
させることにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記マルチキ
ャビティー方式などに使用される光フィルタは、各層の
光学膜厚を極めて精密にコントロールする必要があり、
また積層層数は百層を越える多層膜が必要となり、さら
に多層膜には屈折率の均一性、無偏光性、積層膜境界の
平滑性、応力緩和等が高精度で要求されるので、上記し
た従来の製造方法では高精度な光フィルタを短時間で製
造することが困難であった。
ャビティー方式などに使用される光フィルタは、各層の
光学膜厚を極めて精密にコントロールする必要があり、
また積層層数は百層を越える多層膜が必要となり、さら
に多層膜には屈折率の均一性、無偏光性、積層膜境界の
平滑性、応力緩和等が高精度で要求されるので、上記し
た従来の製造方法では高精度な光フィルタを短時間で製
造することが困難であった。
【０００５】この種の光フィルタを前記蒸着法で行う
と、成膜速度が速いという利点はあるものの粒子間に多
くの隙間のある緻密度の低い構造となり、さらに膜と膜
との境界で凹凸が生じて膜の境界部分が不明確となり、
屈折率が均一な膜を形成できない。例えば図６の模式図
で示すように、ガラス基板４に膜１１と膜１２を蒸着法
で形成すると、各膜１１，１２で多数の隙間が形成さ
れ、しかも膜１１と膜１２との境界で平滑性が失われる
ので膜と膜との境界が不明確となり、高精度な膜を形成
できない。
と、成膜速度が速いという利点はあるものの粒子間に多
くの隙間のある緻密度の低い構造となり、さらに膜と膜
との境界で凹凸が生じて膜の境界部分が不明確となり、
屈折率が均一な膜を形成できない。例えば図６の模式図
で示すように、ガラス基板４に膜１１と膜１２を蒸着法
で形成すると、各膜１１，１２で多数の隙間が形成さ
れ、しかも膜１１と膜１２との境界で平滑性が失われる
ので膜と膜との境界が不明確となり、高精度な膜を形成
できない。
【０００６】また、図７に蒸着法で成膜したＴｉＯ2の
単層膜の断面ＳＥＭ写真、図８に蒸着法で成膜したとき
のＴｉＯ2／ＳｉＯ2多層膜の断面を示すＳＥＭ写真を示
すが、図７では柱状に構成されたクラスタが形成され、
かなり粗い柱状組織となっており、柱の間に多くの空隙
（ボイド）が生じ、また図８ではブドウ状に構成された
クラスタが形成され、微粒子を囲むようにして空隙（ボ
イド）が生じているのが確認できる。これらのボイドに
よって屈折率の不均一が生じると同時に光の散乱が発生
して光のロスとなる。
単層膜の断面ＳＥＭ写真、図８に蒸着法で成膜したとき
のＴｉＯ2／ＳｉＯ2多層膜の断面を示すＳＥＭ写真を示
すが、図７では柱状に構成されたクラスタが形成され、
かなり粗い柱状組織となっており、柱の間に多くの空隙
（ボイド）が生じ、また図８ではブドウ状に構成された
クラスタが形成され、微粒子を囲むようにして空隙（ボ
イド）が生じているのが確認できる。これらのボイドに
よって屈折率の不均一が生じると同時に光の散乱が発生
して光のロスとなる。
【０００７】またイオンスパッタリング法は、非常に緻
密度の高い膜を形成でき、単一膜内で屈折率が均一な膜
を形成することが可能である。しかし、成膜速度が前記
蒸着法に比べて非常に遅く、さらに膜の内部応力も大き
く、歪みなどの原因となる欠点がある。
密度の高い膜を形成でき、単一膜内で屈折率が均一な膜
を形成することが可能である。しかし、成膜速度が前記
蒸着法に比べて非常に遅く、さらに膜の内部応力も大き
く、歪みなどの原因となる欠点がある。
【０００８】本発明は上記課題を解決するものであり、
屈折率が均一な膜をより短時間で形成でき、さらに膜の
境界部分が明確な光フィルタ及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
屈折率が均一な膜をより短時間で形成でき、さらに膜の
境界部分が明確な光フィルタ及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板に、屈折
率が異なる膜が複数層積層されている光フィルタにおい
て、前記膜は、クラスタ状の微結晶集合構造と、前記微
結晶集合構造に生じた空隙を埋めるように配置された非
晶質構造とを有し、単一膜内で屈折率が均一であること
を特徴とするものである。
率が異なる膜が複数層積層されている光フィルタにおい
て、前記膜は、クラスタ状の微結晶集合構造と、前記微
結晶集合構造に生じた空隙を埋めるように配置された非
晶質構造とを有し、単一膜内で屈折率が均一であること
を特徴とするものである。
【００１０】前記において、前記クラスタ状の微結晶集
合構造に使用される材料と、前記非晶質構造に使用され
る材料とが、同じ屈折率の材料または成膜後の屈折率が
同一となる材料であることが好ましい。
合構造に使用される材料と、前記非晶質構造に使用され
る材料とが、同じ屈折率の材料または成膜後の屈折率が
同一となる材料であることが好ましい。
【００１１】本発明の光フィルタでは、クラスタ構造を
構成する粒径が、数ナノメートル（ｎｍ）から数百ナノ
メートル（ｎｍ）の微結晶粒の隙間を緻密度の高い組成
物で充填することができるので、単一膜内において屈折
率が均一で且つ光の散乱が生じない多層膜を短時間で形
成することができる。さらに、単一膜内で異なる構造の
複合体であることから、その構成比率をコントロールす
ることで膜の内部応力を緩和でき、歪みやクラックを防
止できる。
構成する粒径が、数ナノメートル（ｎｍ）から数百ナノ
メートル（ｎｍ）の微結晶粒の隙間を緻密度の高い組成
物で充填することができるので、単一膜内において屈折
率が均一で且つ光の散乱が生じない多層膜を短時間で形
成することができる。さらに、単一膜内で異なる構造の
複合体であることから、その構成比率をコントロールす
ることで膜の内部応力を緩和でき、歪みやクラックを防
止できる。
【００１２】また前記膜の境界が、非晶質構造のみで形
成されていることが好ましい。これにより膜の境界面が
緻密な粒子のみで形成されるので、境界面が平滑化され
る。
成されていることが好ましい。これにより膜の境界面が
緻密な粒子のみで形成されるので、境界面が平滑化され
る。
【００１３】また本発明の光フィルタの製造方法は、基
板に、屈折率が異なる膜を複数層積層する光フィルタの
製造方法において、クラスタ状の微結晶集合構造の成膜
に蒸着法若しくは化学気相成長（ＣＶＤ）法が適用さ
れ、非晶質構造の成膜にスパッタリング法が適用され、
前記蒸着法若しくは化学気相成長法と、前記スパッタリ
ング法とが同時に適用されて、前記基板上に屈折率が段
階的に変化する複数層の膜を形成することを特徴とする
ものである。
板に、屈折率が異なる膜を複数層積層する光フィルタの
製造方法において、クラスタ状の微結晶集合構造の成膜
に蒸着法若しくは化学気相成長（ＣＶＤ）法が適用さ
れ、非晶質構造の成膜にスパッタリング法が適用され、
前記蒸着法若しくは化学気相成長法と、前記スパッタリ
ング法とが同時に適用されて、前記基板上に屈折率が段
階的に変化する複数層の膜を形成することを特徴とする
ものである。
【００１４】この場合、成膜開始直後と成膜終了直前に
前記蒸着法若しくは化学気相成長法による成膜を停止す
ることが好ましい。
前記蒸着法若しくは化学気相成長法による成膜を停止す
ることが好ましい。
【００１５】本発明の製造方法では、屈折率が均一な膜
を短時間で多数積層することができるので、高精度な多
層膜光フィルタの形成に適している。
を短時間で多数積層することができるので、高精度な多
層膜光フィルタの形成に適している。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の光フィルタの製造
工程を示す説明図であり、（Ａ）は第１の工程、（Ｂ）
は第２の工程、（Ｃ）は第３の工程を示す。図２は膜の
内部構造を示す模式図を示す。図４は光フィルタのＴｉ
Ｏ2膜の断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図、図５
は図４の一部を拡大した透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真
図を示す。
工程を示す説明図であり、（Ａ）は第１の工程、（Ｂ）
は第２の工程、（Ｃ）は第３の工程を示す。図２は膜の
内部構造を示す模式図を示す。図４は光フィルタのＴｉ
Ｏ2膜の断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真図、図５
は図４の一部を拡大した透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真
図を示す。
【００１７】図１に示す製造装置２０には、イオンビー
ムスパッタ法を行うイオンビームスパッタ装置１と蒸着
法を行う蒸着装置１０が搭載されている。また所定の位
置にガラス基板４が配置されている。
ムスパッタ法を行うイオンビームスパッタ装置１と蒸着
法を行う蒸着装置１０が搭載されている。また所定の位
置にガラス基板４が配置されている。
【００１８】イオンビームスパッタ装置１は、イオンガ
ン２と、金属の酸化物などから形成されたターゲット材
料３で構成されている。イオンガン２は、ターゲット材
料３に向けて配置されており、アルゴンイオン（Ａ
ｒ+）の発生部２ａと、アルゴンイオンをプラズマ化す
るディスチャージ室２ｂと、アルゴンイオンを加速する
ための複数のグリッド２ｃが平行に設けられている。前
記グリッド２ｃ間に例えば１１００ボルトの高電圧がか
けられることで、グリッド２ｃ間で前記アルゴンイオン
が加速され、高速のアルゴンイオンビームが発射され
る。そして、ターゲット材料３にイオンビームを当てる
ことで、そのターゲット材料３からスパッタ粒子が発生
し、ガラス基板４の表面にラジカルな金属酸化物などか
らなる膜が形成される。なお、前記イオンはアルゴンに
限らず、クリプトンやキセノンなどの、より比重の大き
な不活性ガスであってもよい。
ン２と、金属の酸化物などから形成されたターゲット材
料３で構成されている。イオンガン２は、ターゲット材
料３に向けて配置されており、アルゴンイオン（Ａ
ｒ+）の発生部２ａと、アルゴンイオンをプラズマ化す
るディスチャージ室２ｂと、アルゴンイオンを加速する
ための複数のグリッド２ｃが平行に設けられている。前
記グリッド２ｃ間に例えば１１００ボルトの高電圧がか
けられることで、グリッド２ｃ間で前記アルゴンイオン
が加速され、高速のアルゴンイオンビームが発射され
る。そして、ターゲット材料３にイオンビームを当てる
ことで、そのターゲット材料３からスパッタ粒子が発生
し、ガラス基板４の表面にラジカルな金属酸化物などか
らなる膜が形成される。なお、前記イオンはアルゴンに
限らず、クリプトンやキセノンなどの、より比重の大き
な不活性ガスであってもよい。
【００１９】前記蒸着装置１０は、金属の酸化物などを
粉末あるいはペレット状にした蒸着材料１１ａの入った
容器１１ｂと電子銃１１ｃで構成され、前記電子銃１１
ｃから発せられた電子ビーム（ｅ）を前記蒸着材料１１
ａに当てることで蒸着材料１１ａを加熱させて蒸発させ
る。このとき蒸発した金属酸化物などの粒子を前記ガラ
ス基板４に付着させて膜を形成する。
粉末あるいはペレット状にした蒸着材料１１ａの入った
容器１１ｂと電子銃１１ｃで構成され、前記電子銃１１
ｃから発せられた電子ビーム（ｅ）を前記蒸着材料１１
ａに当てることで蒸着材料１１ａを加熱させて蒸発させ
る。このとき蒸発した金属酸化物などの粒子を前記ガラ
ス基板４に付着させて膜を形成する。
【００２０】前記ターゲット材料３と蒸着材料１１ａ
は、屈折率が同じとなるように同種の材料が使用され
る。例えば前記材料３，１１ａとしては金属、金属の酸
化物やフッ化物などであり、具体的には二酸化チタン
（ＴｉＯ2）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、タンタルオキサ
イド（ＴａＯX）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、フッ化マグ
ネシウム（ＭｇＦ2）、ニオブオキサイド（ＮｂＯX）、
フッ化アルミ（ＡｌＦ）、酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、フッ化カルシウ
ム（ＣａＦ2）、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）、カドミウ
ムセレン（ＣｄＳｅ）、カドミウムサルファ（Ｃｄ
Ｓ）、ケイ素（Ｓｉ）、フッ化ランタン（ＬａＦ3）、
酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2
Ｏ3）及びこれらの合金酸化物などから選択される。た
だし、成膜後の屈折率が均一になるものであれば異なる
屈折率の材料や異なる種類の材料を使用することも可能
である。また、膜内部の応力や屈折率の観点から、タン
タルオキサイドと二酸化ケイ素との組み合わせやチタン
オキサイドと二酸化ケイ素の組み合わせが最も好まし
い。
は、屈折率が同じとなるように同種の材料が使用され
る。例えば前記材料３，１１ａとしては金属、金属の酸
化物やフッ化物などであり、具体的には二酸化チタン
（ＴｉＯ2）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、タンタルオキサ
イド（ＴａＯX）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、フッ化マグ
ネシウム（ＭｇＦ2）、ニオブオキサイド（ＮｂＯX）、
フッ化アルミ（ＡｌＦ）、酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、フッ化カルシウ
ム（ＣａＦ2）、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）、カドミウ
ムセレン（ＣｄＳｅ）、カドミウムサルファ（Ｃｄ
Ｓ）、ケイ素（Ｓｉ）、フッ化ランタン（ＬａＦ3）、
酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2
Ｏ3）及びこれらの合金酸化物などから選択される。た
だし、成膜後の屈折率が均一になるものであれば異なる
屈折率の材料や異なる種類の材料を使用することも可能
である。また、膜内部の応力や屈折率の観点から、タン
タルオキサイドと二酸化ケイ素との組み合わせやチタン
オキサイドと二酸化ケイ素の組み合わせが最も好まし
い。
【００２１】次に、前記製造装置２０を用いた光フィル
タの製造方法について図１を参照して説明する。図１に
示す本実施の形態は、イオンビームスパッタ装置１と蒸
着装置１０とを併用して膜を形成する方法である。また
図２では、ターゲット材料の一例として、ＴｉＯ2とＳ
ｉＯ2を用いてガラス基板４に２層の膜を積層したとき
の状態を模式的に示している。
タの製造方法について図１を参照して説明する。図１に
示す本実施の形態は、イオンビームスパッタ装置１と蒸
着装置１０とを併用して膜を形成する方法である。また
図２では、ターゲット材料の一例として、ＴｉＯ2とＳ
ｉＯ2を用いてガラス基板４に２層の膜を積層したとき
の状態を模式的に示している。
【００２２】まず図１（Ａ）に示すように、ＴｉＯ2を
ターゲット材料３に設置してイオンビームスパッタ装置
１のみを作動させる。これによりイオンガン２で生成さ
れたアルゴンイオンがターゲット材料３に当たり、ガラ
ス基板４上に微細な粒子８ａが集合した緻密度の高い構
造のみからなる層（非晶質構造）５が形成される。そし
て前記（Ａ）の工程に続いて（Ｂ）の工程に移行して、
イオンビームスパッタ装置１と蒸着装置１０とを同時に
作動させて、前記スパッタによって前記層５の上にクラ
スタ状の微結晶集合構造としての緻密度の低い構造（粗
い粒子８ｂの集合）を形成するとともに、前記粒子８ｂ
間に形成された空隙（ボイド）に微小な粒子８ａが充填
されて全体として密な構造からなる層６が形成される。
そして前記（Ｂ）の工程から（Ｃ）の工程に移行して、
前記蒸着装置１０を停止させてイオンビームスパッタ装
置１のみを作動させることで、前記層６の上に緻密な粒
子８ａのみからなる構造の層（非晶質構造）７が形成さ
れる。これによりＴｉＯ2の単一の組成からなる膜８が
形成される。
ターゲット材料３に設置してイオンビームスパッタ装置
１のみを作動させる。これによりイオンガン２で生成さ
れたアルゴンイオンがターゲット材料３に当たり、ガラ
ス基板４上に微細な粒子８ａが集合した緻密度の高い構
造のみからなる層（非晶質構造）５が形成される。そし
て前記（Ａ）の工程に続いて（Ｂ）の工程に移行して、
イオンビームスパッタ装置１と蒸着装置１０とを同時に
作動させて、前記スパッタによって前記層５の上にクラ
スタ状の微結晶集合構造としての緻密度の低い構造（粗
い粒子８ｂの集合）を形成するとともに、前記粒子８ｂ
間に形成された空隙（ボイド）に微小な粒子８ａが充填
されて全体として密な構造からなる層６が形成される。
そして前記（Ｂ）の工程から（Ｃ）の工程に移行して、
前記蒸着装置１０を停止させてイオンビームスパッタ装
置１のみを作動させることで、前記層６の上に緻密な粒
子８ａのみからなる構造の層（非晶質構造）７が形成さ
れる。これによりＴｉＯ2の単一の組成からなる膜８が
形成される。
【００２３】さらに、ターゲット材料３及び蒸着材料１
１ａをそれぞれＴｉＯ2からＳｉＯ2に変更し、前記と同
様にして図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程を行う。
１ａをそれぞれＴｉＯ2からＳｉＯ2に変更し、前記と同
様にして図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程を行う。
【００２４】（Ａ）工程において、イオンビームスパッ
タ装置１のみを動作させることで、前記層７の上に非晶
質構造としてのＳｉＯ2の緻密な粒子１８ａの集合体の
みからなる層１５が形成される。そしてイオンビームス
パッタ装置１と蒸着装置１０とを同時に動作させること
で、前記層１５の上に粗い粒子１８ｂの集合体（クラス
タ状の微結晶集合構造）の隙間に微細な粒子１８ａの集
合体が充填された構造の層１６が形成される。さらにイ
オンビームスパッタ装置１のみを動作させることで前記
層１６の上に非晶質構造としての密な粒子１８ａの集合
体のみからなる層１７が形成される。このようにしてＳ
ｉＯ2の単一の組成からなる膜１８が形成される。
タ装置１のみを動作させることで、前記層７の上に非晶
質構造としてのＳｉＯ2の緻密な粒子１８ａの集合体の
みからなる層１５が形成される。そしてイオンビームス
パッタ装置１と蒸着装置１０とを同時に動作させること
で、前記層１５の上に粗い粒子１８ｂの集合体（クラス
タ状の微結晶集合構造）の隙間に微細な粒子１８ａの集
合体が充填された構造の層１６が形成される。さらにイ
オンビームスパッタ装置１のみを動作させることで前記
層１６の上に非晶質構造としての密な粒子１８ａの集合
体のみからなる層１７が形成される。このようにしてＳ
ｉＯ2の単一の組成からなる膜１８が形成される。
【００２５】上記のようにターゲット材料３及び蒸着材
料１１ａを選択して前記（Ａ）〜（Ｃ）の工程を繰り返
すことで、異なる屈折率の膜が段階的に形成された疑似
傾斜型の積層膜を有する光フィルタが得られる。このと
きの屈折率の選択、膜厚、積層層数は、光フィルタの使
用目的に応じて適宜選択される。よって、積層層数が２
桁から３桁のオーダーの膜からなる高精度な光フィルタ
を従来に比べてより短時間で形成することが可能にな
る。
料１１ａを選択して前記（Ａ）〜（Ｃ）の工程を繰り返
すことで、異なる屈折率の膜が段階的に形成された疑似
傾斜型の積層膜を有する光フィルタが得られる。このと
きの屈折率の選択、膜厚、積層層数は、光フィルタの使
用目的に応じて適宜選択される。よって、積層層数が２
桁から３桁のオーダーの膜からなる高精度な光フィルタ
を従来に比べてより短時間で形成することが可能にな
る。
【００２６】例えば、蒸着法で成膜する割合とイオンビ
ームスパッタ法で成膜する割合を体積比で８０：２０と
することで、成膜速度をイオンビームスパッタ法のみで
成膜したときの５倍の速度で実行できるようになる。前
記割合は膜の緻密度の状態や各装置の成膜速度に応じて
適宜変更できるが、蒸着法による成膜速度がイオンビー
ムスパッタ法の成膜速度を超えないように調節すること
が好ましい。
ームスパッタ法で成膜する割合を体積比で８０：２０と
することで、成膜速度をイオンビームスパッタ法のみで
成膜したときの５倍の速度で実行できるようになる。前
記割合は膜の緻密度の状態や各装置の成膜速度に応じて
適宜変更できるが、蒸着法による成膜速度がイオンビー
ムスパッタ法の成膜速度を超えないように調節すること
が好ましい。
【００２７】さらに、基板のクリーニングや蒸着のアシ
ストとして、基板や蒸着粒子の飛散方向に沿った構成で
イオンガンや電子銃を設置させることも効果的である。
ストとして、基板や蒸着粒子の飛散方向に沿った構成で
イオンガンや電子銃を設置させることも効果的である。
【００２８】上記の製造方法により形成された膜８，１
８では、膜８の層７と膜１８の層１５との接合面がそれ
ぞれ緻密な粒子の集合体であるので、互いの境界面が平
滑化されて境界が明確となる。よって、屈折率を単一膜
内において均一にでき、これを複数積層することで高精
度な光フィルタを得ることができる。また前記膜８，１
８では、緻密度の低い粒子で形成された隙間に緻密度の
高い粒子が充填されて密な状態にあるので、構造差はあ
るものの光はその構造差を認識できずに均一な組成の膜
として認識できる。
８では、膜８の層７と膜１８の層１５との接合面がそれ
ぞれ緻密な粒子の集合体であるので、互いの境界面が平
滑化されて境界が明確となる。よって、屈折率を単一膜
内において均一にでき、これを複数積層することで高精
度な光フィルタを得ることができる。また前記膜８，１
８では、緻密度の低い粒子で形成された隙間に緻密度の
高い粒子が充填されて密な状態にあるので、構造差はあ
るものの光はその構造差を認識できずに均一な組成の膜
として認識できる。
【００２９】例えば図４に示すように、蒸着法とイオン
ビームスパッタ法とを適用して成膜して形成すると、各
膜が緻密に形成されるとともに各膜の境界面が平滑化さ
れる。また図５に示すように、クラスタ状の微結晶集合
構造の隙間に非晶質構造としてアモルファスな構造が埋
められた膜が形成されていることが確認できる。
ビームスパッタ法とを適用して成膜して形成すると、各
膜が緻密に形成されるとともに各膜の境界面が平滑化さ
れる。また図５に示すように、クラスタ状の微結晶集合
構造の隙間に非晶質構造としてアモルファスな構造が埋
められた膜が形成されていることが確認できる。
【００３０】このようにして、マルチキャビティー型の
バンドパスフィルタやランダム膜厚型のゲイン保障フィ
ルタなどの積層膜を形成でき、高精度な光フィルタとし
て得ることができる。また、各膜毎に屈折率を段階的に
変えていわゆるステップ傾斜構造の屈折率傾斜型の光フ
ィルタを形成することもできる。この屈折率傾斜型の光
フィルタでは均一屈折率での複合構成とすることで特に
膜応力を緩和する効果を発揮できる。
バンドパスフィルタやランダム膜厚型のゲイン保障フィ
ルタなどの積層膜を形成でき、高精度な光フィルタとし
て得ることができる。また、各膜毎に屈折率を段階的に
変えていわゆるステップ傾斜構造の屈折率傾斜型の光フ
ィルタを形成することもできる。この屈折率傾斜型の光
フィルタでは均一屈折率での複合構成とすることで特に
膜応力を緩和する効果を発揮できる。
【００３１】図３は、前記製造装置２０の変形例である
製造装置３０を示す。この製造装置３０は、前記製造装
置２０と同様にイオンビームスパッタリング法と蒸着法
とを併用して成膜可能な装置である。
製造装置３０を示す。この製造装置３０は、前記製造装
置２０と同様にイオンビームスパッタリング法と蒸着法
とを併用して成膜可能な装置である。
【００３２】前記製造装置３０は、選択板３１が設けら
れて、この選択板３１に複数枚のガラス基板４ａ，４
ｂ，…が設けられたもので、その他の構成は前記製造装
置２０と同様でありその説明を省略する。前記選択板３
１は回転可能に支持された円盤であり、この円盤上にガ
ラス基板４ａ，４ｂ，…が載置されており、ガラス基板
４ａの成膜が終了したときに選択板３１を回転させて別
のガラス基板４ｂを選択できるようになっている。この
場合、単一膜内の各層５，６，７（１５，１６，１７）
を成膜する毎に選択板３１を切り替えてもよく、または
膜８（１８）を成膜する毎に選択板３１を切り替えるも
のであってもよい。よって、ガラス基板４ａの成膜が終
了した後に直ちに別のガラス基板４ｂの成膜工程に入る
ことができるので、光フィルタの成膜時間をさらに短縮
できる。
れて、この選択板３１に複数枚のガラス基板４ａ，４
ｂ，…が設けられたもので、その他の構成は前記製造装
置２０と同様でありその説明を省略する。前記選択板３
１は回転可能に支持された円盤であり、この円盤上にガ
ラス基板４ａ，４ｂ，…が載置されており、ガラス基板
４ａの成膜が終了したときに選択板３１を回転させて別
のガラス基板４ｂを選択できるようになっている。この
場合、単一膜内の各層５，６，７（１５，１６，１７）
を成膜する毎に選択板３１を切り替えてもよく、または
膜８（１８）を成膜する毎に選択板３１を切り替えるも
のであってもよい。よって、ガラス基板４ａの成膜が終
了した後に直ちに別のガラス基板４ｂの成膜工程に入る
ことができるので、光フィルタの成膜時間をさらに短縮
できる。
【００３３】なお、本発明は上記実施の形態に限られる
ものではなく、複数のイオンビームスパッタ装置と蒸着
装置の組が複数設けられて同時に複数のガラス基板に対
して成膜できるものであってもよく、またターゲット材
料や蒸着材料を回転可能に支持することで材料の交換ロ
スを無くして成膜時間の短縮が図れるように構成しても
よい。
ものではなく、複数のイオンビームスパッタ装置と蒸着
装置の組が複数設けられて同時に複数のガラス基板に対
して成膜できるものであってもよく、またターゲット材
料や蒸着材料を回転可能に支持することで材料の交換ロ
スを無くして成膜時間の短縮が図れるように構成しても
よい。
【００３４】また本実施の形態では、蒸着法とイオンビ
ームスパッタ法との組み合わせについて述べたが、これ
に限らず例えば蒸着法とヘリコンビームスパッタ法との
組み合わせでもよく、あるいは化学触媒反応を利用した
化学気相成長法（ＣＶＤ）とビームスパッタ法との組み
合わせなど適宜変更可能である。
ームスパッタ法との組み合わせについて述べたが、これ
に限らず例えば蒸着法とヘリコンビームスパッタ法との
組み合わせでもよく、あるいは化学触媒反応を利用した
化学気相成長法（ＣＶＤ）とビームスパッタ法との組み
合わせなど適宜変更可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明した本発明では、単一膜内で屈
折率が均一な膜を短時間で形成でき、また膜の内部応力
が少なく、さらに膜の境界部分が平滑化されて境界面が
明確な光フィルタを得ることができる。
折率が均一な膜を短時間で形成でき、また膜の内部応力
が少なく、さらに膜の境界部分が平滑化されて境界面が
明確な光フィルタを得ることができる。
【００３６】これによって、高精度なバンドパスフィル
タ、帯域フィルタ、ゲイン保証フィルタなど高密度波長
多重通信や偏光分割通信に必要な分波フィルタを安価で
大量に供給可能となる。
タ、帯域フィルタ、ゲイン保証フィルタなど高密度波長
多重通信や偏光分割通信に必要な分波フィルタを安価で
大量に供給可能となる。
【図１】本発明の光フィルタの製造工程を示す説明図、
（Ａ）は第１の工程、（Ｂ）は第２の工程、（Ｃ）は第
３の工程、
（Ａ）は第１の工程、（Ｂ）は第２の工程、（Ｃ）は第
３の工程、
【図２】光フィルタの膜内部の構造を示す模式図、
【図３】製造装置の変形例を示す概略図、
【図４】本発明の光フィルタのＴｉＯ2膜の断面を示す
ＳＥＭ写真図、
ＳＥＭ写真図、
【図５】図４の一部を拡大したＴＥＭ写真図、
【図６】蒸着法で成膜したときの膜内部の構造を示す模
式図、
式図、
【図７】蒸着法で成膜したときのＴｉＯ2単層膜の断面
を示すＳＥＭ写真図、
を示すＳＥＭ写真図、
【図８】蒸着法で成膜したときのＴｉＯ2／ＳｉＯ2多層
膜の断面を示すＳＥＭ写真図、
膜の断面を示すＳＥＭ写真図、
１ イオンビームスパッタ装置 ２ イオンガン ３ ターゲット材料 ４ ガラス基板 ５，６，７ 層 ８，１８ 膜 １０ 蒸着装置 １１ａ 蒸着材料 １１ｂ 容器 １１ｃ 電子銃 ２０，３０ 製造装置
Claims (5)
- 【請求項１】 基板に、屈折率が異なる膜が複数層積層
されている光フィルタにおいて、 前記膜は、クラスタ状の微結晶集合構造と、前記微結晶
集合構造に生じた空隙を埋めるように配置された非晶質
構造とを有し、単一膜内で屈折率が均一であることを特
徴とする光フィルタ。 - 【請求項２】 前記クラスタ状の微結晶集合構造に使用
される材料と、前記非晶質構造に使用される材料とが、
同じ屈折率の材料または成膜後の屈折率が同一となる材
料である請求項１記載の光フィルタ。 - 【請求項３】 前記膜の境界が、非晶質構造のみで形成
されている請求項１または２記載の光フィルタ。 - 【請求項４】 基板に、屈折率が異なる膜を複数層積層
する光フィルタの製造方法において、 クラスタ状の微結晶集合構造の成膜において蒸着法若し
くは化学気相成長（ＣＶＤ）法が適用され、非晶質構造
の成膜においてスパッタリング法が適用され、前記蒸着
法若しくは化学気相成長法と、前記スパッタリング法と
が同時に適用されて、前記基板上に屈折率が段階的に変
化する複数層の膜を形成することを特徴とする光フィル
タの製造方法。 - 【請求項５】 成膜開始直後と成膜終了直前に前記蒸着
法若しくは化学気相成長法による成膜を停止する請求項
４記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059790A JP3917822B2 (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 積層膜を有する光フィルタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059790A JP3917822B2 (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 積層膜を有する光フィルタ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002258038A true JP2002258038A (ja) | 2002-09-11 |
| JP3917822B2 JP3917822B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=18919301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001059790A Expired - Fee Related JP3917822B2 (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 積層膜を有する光フィルタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3917822B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009513828A (ja) * | 2005-10-25 | 2009-04-02 | サン−ゴバン グラス フランス | 基材の処理方法 |
| WO2014192670A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 旭硝子株式会社 | 光学フィルタ、光学フィルタの製造方法 |
| US10007039B2 (en) | 2012-09-26 | 2018-06-26 | 8797625 Canada Inc. | Multilayer optical interference filter |
| EP3660182A1 (en) | 2018-11-26 | 2020-06-03 | Konica Minolta, Inc. | Film forming method and film forming apparatus |
-
2001
- 2001-03-05 JP JP2001059790A patent/JP3917822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009513828A (ja) * | 2005-10-25 | 2009-04-02 | サン−ゴバン グラス フランス | 基材の処理方法 |
| US10007039B2 (en) | 2012-09-26 | 2018-06-26 | 8797625 Canada Inc. | Multilayer optical interference filter |
| WO2014192670A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 旭硝子株式会社 | 光学フィルタ、光学フィルタの製造方法 |
| JPWO2014192670A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2017-02-23 | 旭硝子株式会社 | 光学フィルタ、光学フィルタの製造方法 |
| US10241245B2 (en) | 2013-05-31 | 2019-03-26 | AGC Inc. | Optical filter and method for manufacturing optical filter |
| EP3660182A1 (en) | 2018-11-26 | 2020-06-03 | Konica Minolta, Inc. | Film forming method and film forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3917822B2 (ja) | 2007-05-23 |
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