JP2003114303A - 光学薄膜の製造方法及び光学薄膜 - Google Patents
光学薄膜の製造方法及び光学薄膜Info
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Abstract
ンプレーティング法やイオンアシスト法で酸化物薄膜を
形成するに際し、下地に光学的な吸収が発生することの
ない光学薄膜を作製する。 【解決手段】 フッ化物を含む基板上またはフッ化物薄
膜上に、真空蒸着法により酸化物膜を形成した後、酸化
物膜の上にイオンプレーティング法またはイオンアシス
ト法により酸化物膜を形成する。真空蒸着法による酸化
物膜がバリヤ層となって下地にイオンが衝突することを
防ぐため、光学的な吸収が発生することがなくなる。
Description
法及び光学薄膜に関する。
ドパスフィルターなどの光学薄膜を形成する場合、真空
蒸着法が従来より多用されている。しかし真空蒸着法で
形成した膜は一般に、密度が低いために膜強度が弱く、
傷付き易いこと、膜の内部に水分を吸着して光学特性が
変化すること、結晶化し易く膜表面の凹凸が大きくなり
易いため散乱が大きいこと等の問題を有している。
イオンプレーティング法やイオンアシスト法が用いられ
ている。例えば、特開平4−178861号公報には、
基板に高周波電圧を印加して薄膜を形成するいわゆるイ
オンプレーティング法と、イオンを照射して薄膜を形成
するいわゆるイオンアシスト法の両方を併用する方法が
開示されている。
ーティング法やイオンアシスト法においては、フッ化物
膜を形成することが非常に難しいものとなっている。こ
れは、フッ化物に高エネルギーのイオンが入射すると、
フッ素が解離して光学的に吸収が発生するためである。
そのため、光学薄膜の成膜において、イオンプレーティ
ング法やイオンアシスト法は、酸化物の成膜に限定され
ているのが現状である。
ンプレーティング法やイオンアシスト法によって薄膜を
形成する場合においても、同様の問題が発生する。すな
わち、酸化物薄膜の厚さが薄い薄膜形成の初期段階で
は、入射するイオンが薄膜を貫通して下地のフッ化物基
板やフッ化物薄膜に衝突する。その結果、フッ素が解離
し光学的な吸収が発生する。
されたものであり、フッ化物を含む基板やフッ化物薄膜
上にイオンプレーティング法やイオンアシスト法で酸化
物薄膜を形成するに際し、下地に光学的な吸収が発生す
ることのない光学薄膜の製造方法及び光学薄膜を提供す
ることを目的とする。
め、請求項1の発明の光学薄膜の製造方法は、フッ化物
を含む基板上に、真空蒸着法により酸化物膜を形成した
後、酸化物膜の上にイオンプレーティング法またはイオ
ンアシスト法により酸化物膜を形成することを特徴とす
る。
フッ化物薄膜の上に、真空蒸着法により酸化物膜を形成
した後、酸化物膜の上にイオンプレーティング法または
イオンアシスト法により酸化物膜を形成することを特徴
とする。
板と、真空蒸着法によってフッ化物基板上に形成された
厚さ5nm以上の酸化物膜と、この酸化物膜上にイオン
プレーティング法またはイオンアシスト法によって形成
された酸化物膜とを備えていることを特徴とする。
膜と、真空蒸着法によってフッ化物薄膜上に形成された
厚さ5nm以上の酸化物膜と、この酸化物膜上にイオン
プレーティング法またはイオンアシスト法によって形成
された酸化物膜とを備えていることを特徴とする。
真空蒸着法により形成した5nm以上の厚さの酸化物膜
がSiO2であることを特徴とする。
フッ化物薄膜の上に、まず真空蒸着法により酸化物膜を
形成する。真空蒸着法では、下地にイオンが入射するこ
とがないので光吸収が発生することがない。このように
最初に真空蒸着法で形成する酸化物膜は、下地にイオン
が衝突するのを防ぐバリヤ層として機能するものであ
る。
衝突するのを防ぐ効果が高いが、バリヤ層が必要以上に
厚い場合には、上述したような真空蒸着法の欠点が顕著
に現れる。したがって、バリヤ層の厚さは、必要最低限
にするのが好ましい。本発明者らが検討した結果、真空
蒸着法により形成した薄膜が最低5nmあれば、その上
にイオンプレーティング法またはイオンアシスト法によ
り酸化物膜を形成しても、光吸収がほとんど発生しない
ことが判明した。なお、真空蒸着法によって形成する酸
化物膜の膜厚は、5nm〜20nm程度が好適である
が、要求される光学特性によっては更に厚くしても良い
場合もある。
合、真空蒸着法で形成する薄膜としては膜密度が比較的
高いため、下地を保護する効果が高い。従って、酸化物
膜がSiO2の場合は、真空蒸着法により形成する層を
できるだけ薄くしたい場合や、わずかでもフッ素の解離
が生じるとフッ化物の光吸収が発生するような紫外域で
の用途の場合に特に有効である。
結晶等の結晶材料、FK0l(ショット社製、商品名)
等の光学ガラスであり、フッ化物薄膜とは、MgF2を
はじめとする各種フッ化物薄膜である。
では、基板としてCaF2製レンズを用いた反射防止膜
の例を示す。CaF2製の基板は水分により変質し易い
ので、イオンプレーティング法やイオンアシスト法によ
り密度の高い薄膜を表面に形成して保護するのが望まし
い。
長入として、基板から1層目が厚さλ/4のAl2O3
層、2層目が厚さλ/2のHfO2層、3層目が厚さλ
/4のMgF2層からなる反射防止膜を形成する。
は、通常の真空蒸着法及びイオンプレーティング法によ
って基板3に成膜することが可能となっている。真空蒸
着を行う機構では、電子銃1により蒸着材料2を加熱し
て基板3上に薄膜を形成し、イオンプレーティングを行
う機構では、基板3が取り付けられているドーム4に高
周波電源(RF電源)5から高周波を印加して薄膜を形
成するようになっている。
した後、蒸着材料2であるAl2O 3を電子銃1により
加熱し、真空蒸着法により膜厚20nmのAl2O3膜
を成膜する。このAl2O3膜は、バリヤ層として機能
する。続いて、真空槽6中に酸素ガスを2×10−2P
a導入しながらドーム4に高周波を印加し、ドーム4周
辺にプラズマを発生させるイオンプレーティング法によ
り、バリヤ層との合計で所定の光学的膜厚となるまでA
l2O3膜を形成する。
より、所定の光学的膜厚のHfO2膜を形成する。さら
にその上に、真空蒸着法により所定の光学的膜厚のMg
F2膜を形成した。
光透過率を示し、特性曲線Aがこの実施の形態の分光透
過率である。この特性曲線Aでは、光学的な吸収はな
く、250nm付近でほぼ100%の非常に高い透過率
が得られている。
付けられたドーム4に高周波(RF)を印加したイオン
プレーティング法を用いたが、他のイオンフレーティン
グ法であっても、あるいはイオンアシスト法でも同様の
結果が得られている。
よるAl2O3層のバリヤ層を形成することなく、イオ
ンプレーティング法によって基板3上に直接に薄膜を形
成した。図2の特性曲線Bはこの比較例の分光透過率を
示し、吸収の影響で、分光透過率が3%程度下がってお
り、光学部品としては好ましくないものとなっている。
板としてFK01(ショット社製、商品名)からなるレ
ンズを用いた反射防止膜の例を示す。基板として用いる
FK01は、成分としてCaF2が多量に含まれた光学
ガラスである。
a2O5とMgF2から構成される8層の広帯域の反射
防止膜を形成する。ここで、Ta2O5層は真空蒸着法
で形成する場合、屈折率が不安定なため、できるだけイ
オンプレーティング法で形成する必要がある。しかし、
実施の形態1と同様に、基板3にバリヤ層を設ける必要
があり、さらにMgF2層の上に形成する場合にもバリ
ヤ層が必要になる。
初の10nm厚さ分だけは真空蒸着法で形成し、その
後、実施の形態1で用いたのと同様のイオンプレーティ
ング法で所定の膜厚になるようにした。MgF2層は真
空蒸着法で形成した。
光反射率を示す。350nmから800nmの広い範囲
で反射率が1%以下となっている。また、この波長範囲
で光学的な吸収が0.5%以下と非常に少ないことも確
認できた。
板としてBK7製のプリズムを用い、2つのプリズムを
接合したビームスプリッターの例を示す。
膜の構成である。MgF2とPbF 2との繰り返し成膜
によって偏光ビームスプリッターを形成し、その上に保
護膜としてSiO2膜を形成する。MgF2とPbF2
は真空蒸着法で形成するが、SiO2は保護膜として硬
さや耐湿性を要求されるため、イオンプレーティング法
で形成する。
の繰り返しからなる下地17層を真空蒸着法で形成し
た。その上に、5nmの厚さのSiO2膜を真空蒸着法
で形成し、さらにその上にイオンプレーティング法によ
り所定の厚さとなるまでSiO 2膜を形成した。これを
もう一つのプリズムと接合した。
曲線PがP偏光、特性曲線SがS偏光である。450n
m付近でP偏光の透過率はほぼ100%、S偏光の透過
率はほぼ0%であり、完全にP偏光とS偏光とが分離さ
れている。また、この偏光分離膜では、光学的な吸収も
ないことも確認した。
発明によれば、フッ化物を含む基板やフッ化物薄膜の上
に、まず真空蒸着法により酸化物薄膜を形成して下地に
イオンが衝突するのを防ぐバリヤ層とした後、イオンプ
レーティング法またはイオンアシスト法により酸化物膜
を形成するため、フッ化物からフッ素が解離して光学的
な吸収が発生することを防止でき、高い透過率を有する
光学薄膜とすることができる。
による5nm以上の厚さの酸化物膜が、フッ化物を含む
基板あるいはフッ化物薄膜の上に形成されているため、
フッ化物からフッ素が解離することがなく、光学的な吸
収が発生するこを防止でき、高い透過率を備えたものと
することができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 フッ化物を含む基板上に、真空蒸着法に
より酸化物膜を形成した後、酸化物膜の上にイオンプレ
ーティング法またはイオンアシスト法により酸化物膜を
形成することを特徴とする光学薄膜の製造方法。 - 【請求項2】 フッ化物薄膜の上に、真空蒸着法により
酸化物膜を形成した後、酸化物膜の上にイオンプレーテ
ィング法またはイオンアシスト法により酸化物膜を形成
することを特徴とする光学薄膜の製造方法。 - 【請求項3】 フッ化物基板と、真空蒸着法によってフ
ッ化物基板上に形成された厚さ5nm以上の酸化物膜
と、この酸化物膜上にイオンプレーティング法またはイ
オンアシスト法によって形成された酸化物膜とを備えて
いることを特徴とする光学薄膜。 - 【請求項4】 フッ化物薄膜と、真空蒸着法によってフ
ッ化物薄膜上に形成された厚さ5nm以上の酸化物膜
と、この酸化物膜上にイオンプレーティング法またはイ
オンアシスト法によって形成された酸化物膜とを備えて
いることを特徴とする光学薄膜。 - 【請求項5】 請求項4の真空蒸着法により形成した5
nm以上の厚さの酸化物膜がSiO2であることを特徴
とする光学薄膜。
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- 2001-10-04 JP JP2001308894A patent/JP3979814B2/ja not_active Expired - Fee Related
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