JP2003121639A

JP2003121639A - バンドパスフィルターおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2003121639A
Application number: JP2001320971A
Authority: JP
Inventors: Masahito Yoshikawa; 雅人吉川; Shingo Ono; 信吾大野; Yoshinori Iwabuchi; 芳典岩淵
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】バンドパスフィルターをスパッタリングで高速
に成膜する。【解決手段】スパッタリング法を用い、導電性炭化ケイ
素と導電性酸化チタンをターゲットとして成膜を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定波長範囲を透
過させるバンドパスフィルター、およびこれを製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光通信分野で、光ファイバー
を通過する光の波長を制御するため、バンドパスフィル
ターが使用されていた。このバンドパスフィルターは、
高屈折率材料と低屈折率材料を交互に積層することで、
特定波長の光を透過させるものである。このような特定
波長の光を透過させるものとして、ＭｇＦ_２、Ｓｉ
Ｏ_２、ＴｉＯ_２の透明膜を基材上に積層したものが知ら
れている（特開平１２−２０６３０６号公報）。このよ
うな高屈折材料と低屈折材料を積層するための方法とし
て、スパッタリング法が用いられている。この方法は、
大面積で均一の、ナノオーダーでの薄層形成が可能なた
めよく用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの薄膜
はスパッタリングでの成膜速度が非常に遅く生産性が低
い。成膜速度を上昇させるために、近年スパッタリング
で用いるカソードを２つ並べ、交流を印加することで高
速でスパッタリングできる方法（デュアルカソード法）
が提案されている。しかしながらこの成膜速度は工業化
するのに充分に大きいとはいえない。また低屈折率薄膜
作成時に用いるＳｉターゲットは脆く、高パワーを印加
すると割れが生じるなどの問題がある。

【０００４】そこで本発明の目的は、高速に成膜を行う
ことができる方法を見出し、高パワーを印加しても割れ
の生じない強固なターゲットを見出すことにある。さら
に、生産性の良いバンドパスフィルターを得ることを目
的とする。

【０００５】

【発明を解決するための手段】本発明は、基板上に低屈
折率膜と高屈折率膜を交互に積層されたバンドパスフィ
ルターにおいて、低屈折率膜が、導電性炭化ケイ素をタ
ーゲットとして用い、高屈折率膜が、導電性酸化チタン
をターゲットとして用いてスパッタリングにより形成さ
れていることを特徴とするバンドパスフィルターにあ
る。

【０００６】導電性炭化ケイ素をターゲットとすること
で、割れなく高パワー印加を行うことができる。さらに
導電性酸化チタンおよび導電性炭化ケイ素をターゲット
としたことで成膜速度を大きくすることができる。

【０００７】また本発明は、低屈折率膜が、Ｓｉと、
Ｃ、Ｏ、Ｎからなる群より選択された少なくとも１種の
原子とを含む化合物であり、高屈折率膜が、ＴｉとＯを
含む化合物からなる、上記のバンドパスフィルターにあ
る。

【０００８】さらに本発明は、低屈折率膜が、ＳｉＣ
ｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣｘＯｙ、ＳｉＣｘＮ
ｙ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣｘＯｙＮｚからなる群から選
ばれたケイ素化合物からなり（但しｘが０．１〜３、好
ましくは０．５〜２．５、ｙが０．１〜３、好ましくは
０．５〜２．５、ｚが０．１〜３、好ましくは０．５〜
２．５）、高屈折率膜が、ＴｉＯｔ（但しｔは０．１〜
３、好ましくは０．５〜２．５）からなることを特徴と
する上記のバンドパスフィルターにある。

【０００９】５６０ｎｍから６２０ｎｍ、好ましくは５
８５ｎｍから５９２ｎｍの波長の光の透過率が５０％以
上であり、５６０ｎｍ未満の波長の光と６２０ｎｍを上
回る波長の光、好ましくは５８５ｎｍ未満の波長の光と
５９２ｎｍを上回る波長の光の透過率が５０％以下であ
る上記のバンドパスフィルターが好ましい。

【００１０】さらに本発明は、基板上に低屈折率膜と高
屈折率膜を交互に積層することからなるバンドパスフィ
ルターの製造方法において、低屈折率膜を、ターゲット
として導電性炭化ケイ素を用いてスパッタリング法によ
り形成し、高屈折率膜を、ターゲットとして導電性酸化
チタンを用いてスパッタリング法により形成することを
特徴とするバンドパスフィルターの製造方法にある。

【００１１】上記スパッタリング法が、マグネトロンス
パッタリング法であることを特徴とする方法が好まし
い。

【００１２】また上記マグネトロンスパッタリング法
が、デュアルカソードマグネトロンスパッタリング法で
あることを特徴とする方法が好ましい。

【００１３】上記低屈折率膜が、不活性ガスと反応性ガ
スの混合ガス雰囲気下で成膜される方法が好ましい。

【００１４】上記反応性ガスが、分子中に酸素を含むガ
スであることを特徴とする方法が好ましい。

【００１５】低屈折率膜が、ＳｉＣｘ、ＳｉＯｘ、Ｓｉ
Ｎｘ、ＳｉＣｘＯｙ、ＳｉＣｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓ
ｉＣｘＯｙＮｚからなる群から選ばれたケイ素化合物か
らなり（但しｘが０．１〜３、好ましくは０．５〜２．
５、ｙが０．１〜３、好ましくは０．５〜２．５、ｚが
０．１〜３、好ましくは０．５〜２．５）、高屈折率膜
が、ＴｉＯｔ（但しｔは０．１〜３、好ましくは０．５
〜２．５）からなることを特徴とする上記の方法が好ま
しい。

【００１６】さらに本発明は、基板上に低屈折率膜と高
屈折率膜を交互に積層されてなるバンドパスフィルター
において、低屈折率膜が、ＳｉＣｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣ
ｘＯｙ、ＳｉＣｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣｘＯｙＮ
ｚからなる群から選ばれたケイ素化合物からなり（但し
ｘが０．１〜３、好ましくは０．５〜２．５、ｙが０．
１〜３、好ましくは０．５〜２．５、ｚが０．１〜３、
好ましくは０．５〜２．５）、高屈折率膜が、ＴｉＯｔ
（但しｔは０．１〜３、好ましくは０．５〜２．５）か
らなるバンドパスフィルターにある。

【００１７】上記低屈折率膜が、ＳｉＣｘＯｙからなる
ことが好ましい。

【００１８】上記炭化ケイ素ターゲットの密度は、２．
９ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。

【００１９】上記炭化ケイ素ターゲットは、炭化ケイ素
粉末と非金属系焼結助剤との混合物を焼結させることに
より得られたものであることが好ましい。

【００２０】上記スパッタリング時に、炭素化合物が真
空チャンバー内に堆積せず、成膜中の透明導電膜中に混
入しないことが好ましい。

【００２１】上記スパッタリング時に、炭素化合物がガ
ス化し、真空チャンバー外に排気され、真空チャンバー
内に堆積せず、成膜中の透明導電膜中に混入しないこと
が好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。なお本発明においてバンドパスフ
ィルターとは、特定の波長の光のみを透過させる膜をい
い、特定の波長範囲の透過率が１０％以上で、半値幅
が、５０ｎｍから５００ｎｍ程度の広帯域パスフィルタ
ーや、１ｎｍから５０ｎｍ程度の狭帯域パスフィルター
がある。

【００２３】図１は、本発明のバンドパスフィルターの
一例を示す図である。本発明のバンドパスフィルター
は、基板１上に低屈折率膜２と高屈折率膜３を交互に積
層した基本構成を有する。

【００２４】低屈折率膜と高屈折率膜の積層の厚さと積
層数は、バンドパスフィルターとして求められる特性を
持つように任意に設計される。例えば、第１層ＴｉＯｔ
（膜厚５８．１ｎｍ）、第２層ＳｉＣｘＯｙ（１０１．
１ｎｍ）、第３層ＴｉＯｔ（５８．１ｎｍ）、第４層Ｓ
ｉＣｘＯｙ（１０１．１ｎｍ）、第５層ＴｉＯｔ（５
８．１ｎｍ）、第６層ＳｉＣｘＯｙ（１０１．１ｎ
ｍ）、第７層ＴｉＯｔ（５８．１ｎｍ）、第８層ＳｉＣ
ｘＯｙ（１７６．９ｎｍ）、第９層ＴｉＯｔ（６０．０
ｎｍ）、第１０層ＳｉＣｘＯｙ（１７６．９ｎｍ）、第
１１層ＴｉＯｔ（５８．１ｎｍ）、第１２層ＳｉＣｘＯ
ｙ（１０１．１ｎｍ）、第１３層ＴｉＯｔ（５８．１ｎ
ｍ）、第１４層ＳｉＣｘＯｙ（１０１．１ｎｍ）、第１
５層ＴｉＯｔ（５８．１ｎｍ）、第１６層ＳｉＣｘＯｙ
（１０１．１ｎｍ）、第１７層ＴｉＯｔ（５８．１ｎ
ｍ）（但し、ｘ＝０．１〜３、ｙ＝０．１〜３、ｔ＝
０．１〜３）を積層することにより得られ、一般に波長
５８５ｎｍから５９２ｎｍの光を透過率５０％以上で透
過するバンドパスフィルターの特性が得られる。

【００２５】本発明は、低屈折率膜を導電性炭化ケイ素
をターゲットとしたスパッタリング法により形成してい
る。これにより割れなく高パワーを印加することができ
る。さらに、高屈折率膜を導電性酸化チタンをターゲッ
トとしたスパッタリング法により形成している。このた
め成膜速度をより大きくすることができる。

【００２６】各層の厚さは同じでなくともよく、求めら
れる特性に応じて任意に設計される。

【００２７】本発明のスパッタリングを施す基板１は、
ガラス、プラスチック、例えばポリエステル、ポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ)、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリメチルメタクリレート、アクリル、ポリカー
ボネート（ＰＣ）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポ
リビニルブチラール、金属イオン架橋エチレン−メタク
リル酸共重合体、ポリウレタン、セロファン等が挙げら
れるが、特にガラス、ＰＥＴが好ましい。

【００２８】基板の厚さは、透明性を妨げない厚さであ
ればよく、ＰＥＴの場合は、一般に１５０から２００μ
ｍである。

【００２９】ＰＥＴを基板として使用する場合、基板表
面を保護するためにその上にハードコートを積層しても
よく、その厚さは一般に４から６μｍである。ハードコ
ートの材料として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレ
タン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。

【００３０】低屈折率膜２は、ＳｉＣｘ、ＳｉＯｘ、Ｓ
ｉＮｘ、ＳｉＣｘＯｙ、ＳｉＣｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、
ＳｉＣｘＯｙＮｚからなる群から選ばれたケイ素化合物
からなり（但しｘが０．１〜３、好ましくは０．５〜
２．５、ｙが０．１〜３、好ましくは０．５〜２．５、
ｚが０．１〜３、好ましくは０．５〜２．５）、高屈折
率膜３は、ＴｉＯｔ（但しｔは０．１〜３、好ましくは
０．５〜２．５）からなる。

【００３１】高屈折率膜３は、導電性酸化チタンをター
ゲットとして用いたスパッタリングにより得られる。ま
た、低屈折率膜２は、導電性炭化ケイ素をターゲットと
して用いたスパッタリングにより得られる。

【００３２】導電性酸化チタンターゲットとは、一般に
体積固有抵抗値が２Ｅ^−１Ω・ｃｍ以下であるターゲッ
トを意味する。また、導電性炭化ケイ素ターゲットと
は、一般に体積固有抵抗値が２Ｅ^−２Ω・ｃｍ以下であ
るターゲットを意味する。導電性酸化チタンターゲッ
ト、導電性炭化ケイ素ターゲットを使用することで、成
膜速度が大きくなり、本方法の実用化が可能となる。

【００３３】導電性炭化ケイ素ターゲットとしては、炭
化ケイ素粉末をコールタールピッチ、フェノール樹脂、
フラン樹脂、エポキシ樹脂、グルコース、蔗糖、セルロ
ース、デンプンなどの非金属系焼結助剤で焼結して得ら
れる、密度２．９ｇ／ｃｍ^３以上のものが好ましい。こ
のような高密度かつ均一なターゲットであれば、スパッ
タリング成膜時に高入力で安定した放電をおこなうこと
ができ、成膜速度を高めることができる。

【００３４】導電性炭化ケイ素ターゲットを使用するこ
とで、炭化ケイ素から生じた炭素化合物が真空チャンバ
ー内でガス化し、真空チャンバーの外に排気され、その
ため真空チャンバー内に炭素化合物が堆積せず、成膜中
のバンドパスフィルターに混入しないという利点があ
る。

【００３５】本発明で用いられるスパッタリング法は、
マグネトロンスパッタリング法が好ましい。デュアルカ
ソード式マグネトロンスパッタリング法も用いることが
でき、これによりさらに高速に成膜を行うことができ
る。

【００３６】供給ガス、供給ガス流量、圧力、供給電力
などのスパッタリングの条件は、用いるターゲット、成
膜速度などを考慮して、任意に設定することができる。

【００３７】

【実施例】以下実施例と比較例により本発明を具体的に
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。

【００３８】[実施例]低屈折率層の成膜は、スパッタリ
ング装置としてマグネトロンスパッタリング装置を用
い、基板をガラスとし、ターゲット材料を導電性炭化ケ
イ素（ブリヂストン製、抵抗値２Ｅ^−２Ω・ｃｍ）とし
て、供給ガスがアルゴン１０ｃｃ／ｍｉｎ＋酸素ガス３
ｃｃ／ｍｉｎ、圧力が５ｍＴｏｒｒ、供給電力が１．２
ｋＷのスパッタリング条件で行った。

【００３９】高屈折率層の成膜は、スパッタリング装置
としてマグネトロンスパッタリング装置を用い、基板を
ガラスとし、ターゲット材料を導電性酸化チタン（旭硝
子製、抵抗値２Ｅ^−１Ω・ｃｍ）として、供給ガスがア
ルゴン１０ｃｃ／ｍｉｎ、圧力が５ｍＴｏｒｒ、供給電
力が１．２ｋＷのスパッタリング条件で行った。

【００４０】[比較例]低屈折率層の成膜は、スパッタリ
ング装置としてマグネトロンスパッタリング装置を用
い、基板をガラスとし、ターゲット材料をＳｉとして、
供給ガスがアルゴン５ｃｃ／ｍｉｎ＋酸素ガス５ｃｃ／
ｍｉｎ、圧力が５ｍＴｏｒｒ、供給電力が１．２ｋＷの
スパッタリング条件で行った。

【００４１】高屈折率層の成膜は、スパッタリング装置
として、マグネトロンスパッタリング装置を用い、基板
をガラスとし、ターゲット材料をＴｉとして、供給ガス
がアルゴン５ｃｃ／ｍｉｎ＋酸素ガス５ｃｃ／ｍｉｎ、
圧力が５ｍＴｏｒｒ、供給電力が１．２ｋＷのスパッタ
リング条件で行った。

【００４２】表１に示す層構成、膜厚でバンドパスフィ
ルターを作製した。作製したフィルターの光学特性を図
２に示す。

【００４３】

【表１】ｘ＝０．８、ｙ＝１．２、ｔ＝１．９を表す。

【００４４】表１に示したように実施例では１７層のバ
ンドパスフィルターを約５０分で作製できるのに対し、
比較例では約１０時間成膜に時間を要することが判っ
た。

【００４５】

【発明の効果】導電性炭化ケイ素および導電性酸化チタ
ンをターゲットとして用いたスパッタリングにより、基
板上にバンドパスフィルターの層を高速で安定して作製
することができ、生産性に富んだバンドパスフィルター
を容易に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバンドパスフィルターの一例を示す断
面図である。

【図２】実施例のバンドパスフィルターの反射率
（Ｒ）、透過率（Ｔ）を示すグラフである。

【符号の説明】

１基板２低屈折率膜３高屈折率膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H048 GA04 GA12 GA33 GA60 4K029 BA41 BA48 BB02 BC07 BD00 CA06 DC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に低屈折率膜と高屈折率膜を交互に
積層されてなるバンドパスフィルターにおいて、低屈折
率膜が、導電性炭化ケイ素をターゲットとして用い、高
屈折率膜が、導電性酸化チタンをターゲットとして用い
てスパッタリングにより形成されていることを特徴とす
るバンドパスフィルター。
【請求項２】低屈折率膜が、Ｓｉと、Ｃ、Ｏ、Ｎからな
る群より選択された少なくとも１種の原子とを含む化合
物からなり、高屈折率膜が、ＴｉとＯを含む化合物から
なる、請求項１に記載のバンドパスフィルター。
【請求項３】低屈折率膜が、ＳｉＣｘ、ＳｉＯｘ、Ｓｉ
Ｎｘ、ＳｉＣｘＯｙ、ＳｉＣｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓ
ｉＣｘＯｙＮｚからなる群から選ばれたケイ素化合物か
らなり（但しｘが０．１〜３、ｙが０．１〜３、ｚが
０．１〜３）、高屈折率膜が、ＴｉＯｔ（但しｔは０．
１〜３）からなることを特徴とする請求項１または２に
記載のバンドパスフィルター。
【請求項４】５６０ｎｍから６２０ｎｍの波長範囲の光
の透過率が５０％以上である、請求項１から３のいずれ
かに記載のバンドパスフィルター。
【請求項５】基板上に低屈折率膜と高屈折率膜を交互に
積層することからなるバンドパスフィルターの製造方法
において、低屈折率膜を、ターゲットとして導電性炭化
ケイ素を用いてスパッタリング法により形成し、高屈折
率膜を、ターゲットとして導電性酸化チタンを用いてス
パッタリング法により形成することを特徴とするバンド
パスフィルターの製造方法。
【請求項６】スパッタリング法がマグネトロンスパッタ
リング法であることを特徴とする請求項５に記載の方
法。
【請求項７】マグネトロンスパッタリング法が、デュア
ルカソードマグネトロンスパッタリング法であることを
特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】低屈折率膜が、不活性ガスと反応性ガスの
混合ガス雰囲気下で成膜される請求項５から７のいずれ
かに記載の方法。
【請求項９】反応性ガスが、分子中に酸素を含むガスで
あることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】、低屈折率膜が、ＳｉＣｘ、ＳｉＮｘ、
ＳｉＣｘＯｙ、ＳｉＣｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣｘ
ＯｙＮｚからなる群から選ばれたケイ素化合物からなり
（但しｘが０．１〜３、ｙが０．１〜３、ｚが０．１〜
３）、高屈折率膜が、ＴｉＯｔ（但しｔは０．１〜３）
からなることを特徴とする、請求項５から９のいずれか
に記載の方法。
【請求項１１】基板上に低屈折率膜と高屈折率膜を交互
に積層されてなるバンドパスフィルターにおいて、低屈
折率膜が、ＳｉＣｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣｘＯｙ、ＳｉＣ
ｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣｘＯｙＮｚからなる群か
ら選ばれたケイ素化合物からなり（但しｘが０．１〜
３、ｙが０．１〜３、ｚが０．１〜３）、高屈折率膜
が、ＴｉＯｔ（但しｔは０．１〜３）からなるバンドパ
スフィルター。
【請求項１２】低屈折率膜が、ＳｉＣｘＯｙからなる請
求項１１に記載のバンドパスフィルター。