JP2004163549A - 反射防止膜 - Google Patents
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Abstract
【課題】内部応力が小さく、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低い反射防止膜を提供すること。
【解決手段】反射防止膜１は、基板２の表面に形成され、３００ｎｍ以上の物理膜厚を有する。反射防止膜１の、基板２側から０〜５０ｎｍの領域を第１の領域１０１、５０〜１００ｎｍの領域を第２の領域１０２、１００〜１５０ｎｍの領域を第３の領域１０３、１５０〜２００ｎｍの領域を第４の領域１０４、２００〜２５０ｎｍの領域を第５の領域１０５、２５０〜３００ｎｍの領域を第６の領域１０６としたとき、波長７００ｎｍの光の屈折率は、第１の領域１０１で１．３５０〜１．８００、第２の領域１０２で１．４００〜１．９５０、第３の領域で１．５２５〜２．１００、第４の領域１０４で１．７００〜２．２５０、第５の領域１０５で１．８５０〜２．２５０、第６の領域１０６で１．４００〜２．２５０である。
【選択図】図１
【解決手段】反射防止膜１は、基板２の表面に形成され、３００ｎｍ以上の物理膜厚を有する。反射防止膜１の、基板２側から０〜５０ｎｍの領域を第１の領域１０１、５０〜１００ｎｍの領域を第２の領域１０２、１００〜１５０ｎｍの領域を第３の領域１０３、１５０〜２００ｎｍの領域を第４の領域１０４、２００〜２５０ｎｍの領域を第５の領域１０５、２５０〜３００ｎｍの領域を第６の領域１０６としたとき、波長７００ｎｍの光の屈折率は、第１の領域１０１で１．３５０〜１．８００、第２の領域１０２で１．４００〜１．９５０、第３の領域で１．５２５〜２．１００、第４の領域１０４で１．７００〜２．２５０、第５の領域１０５で１．８５０〜２．２５０、第６の領域１０６で１．４００〜２．２５０である。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、反射防止膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、レンズ、プリズム、フィルター等の光学部品では、その表面に反射防止膜を設けることが一般的に行われている。特に、近年光学機器の電子化が進むにつれて、ＣＣＤ等の撮像デバイスを使用する光学系に、このような反射防止膜を設けた光学部品が使用される頻度が高くなってきた。ＣＣＤでは、近赤外光領域の光に対する感度がよいことから、可視光領域だけでなく、近赤外光領域でも良好な透過率特性を有する光学部品が強く求められている。近赤外光領域の光に対する感度が高いのは、ＣＣＤに限らず、他のＳｉを使用した撮像素子や、同様にＳｉを基板に使用している太陽電池パネル等でも同様である。
【０００３】
従来、このような光学部品に用いられてきた反射防止膜では、反射防止帯域が狭いため、使用する波長域全域で十分な分光反射率特性を得るのが困難であった。
【０００４】
上記のような要求に応える試みとして、例えば、ガラス基板上に、高屈折率物質からなる層と、低屈折率物質からなる層とを交互に積層してなる６層構成の反射防止膜がある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このような反射防止膜においても、反射防止帯域を十分に広くするのが困難であり、特に、７００ｎｍ付近の可視光領域および９００ｎｍ以上の近赤外光領域において、十分な反射防止効果を得るのが困難であった。
【０００５】
また、ガラス基板上に、Ｔａ２Ｏ５からなる層と、ＭｇＦ２からなる層とを、交互に繰り返し形成することにより得られる、１４層を積層体としての反射防止膜も知られている（例えば、特許文献２参照。）。このような反射防止膜では、比較的広い波長領域で、良好な分光反射率特性が得られる。しかしながら、全く組成の異なる層を１４層も積層し、しかも、ＭｇＦ２からなる第８層が光学膜厚３３０ｎｍ（物理膜厚２３０ｎｍ）と非常に厚いため、反射防止膜内において非常に大きな内部応力が発生し易かった。このような内部応力が発生すると、光学部品であるガラスレンズ基板が変形し、十分な光学特性が発揮されないという問題点を有していた。
【０００６】
【特許文献１】
特公平２−６１００３号公報 （特許請求の範囲、第２頁左欄第２６行目〜第４１行目）
【特許文献２】
特開２０００−１１１７０２号公報 （段落番号００４０〜００４２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、内部応力が小さく、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低い反射防止膜を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１２）の本発明により達成される。
【０００９】
（１） 光学部品の表面に形成され、３００ｎｍ以上の物理膜厚を有する反射防止膜であって、
前記光学部品側から０〜５０ｎｍの領域を第１の領域、５０〜１００ｎｍの領域を第２の領域、１００〜１５０ｎｍの領域を第３の領域、１５０〜２００ｎｍの領域を第４の領域、２００〜２５０ｎｍの領域を第５の領域、２５０〜３００ｎｍの領域を第６の領域としたとき、
前記第１の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜１．８００であり、
前記第２の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜１．９５０であり、
前記第３の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５２５〜２．１００であり、
前記第４の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．７００〜２．２５０であり、
前記第５の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．８５０〜２．２５０であり、
前記第６の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜２．２５０であることを特徴とする反射防止膜。
【００１０】
これにより、内部応力が小さく、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低い反射防止膜を提供することができる。
【００１１】
（２） 物理膜厚が３５０ｎｍ以上であって、
前記光学部品側から３００〜３５０ｎｍの領域を第７の領域としたとき、
前記第７の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜２．１７５である上記（１）に記載の反射防止膜。
【００１２】
これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００１３】
（３） 物理膜厚が４００ｎｍ以上であって、
前記光学部品側から３５０〜４００ｎｍの領域を第８の領域としたとき、
前記第８の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．９５０である上記（１）または（２）に記載の反射防止膜。
【００１４】
これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００１５】
（４） 物理膜厚が４５０ｎｍ以上であって、
前記光学部品側から４００〜４５０ｎｍの領域を第９の領域としたとき、
前記第９の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．５７５である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００１６】
これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００１７】
（５） ４５０ｎｍを超える物理膜厚を有し、
前記光学部品側から４５０ｎｍより離れた側の領域を第１０の領域としたとき、
前記第１０の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．４２５である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００１８】
これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００１９】
（６） ２種以上の化合物を含む材料で構成されたものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２０】
これにより、各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができる。
【００２１】
（７） 反射防止膜は、少なくとも、純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．９以上の第１の化合物と、純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５以下の第２の化合物とを含む材料で構成されたものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２２】
これにより、各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができる。
【００２３】
（８） ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｌａ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ｅｕ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｓｂ２Ｓ３、ＣｄＳ、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＳｒＦ２から選択される２種以上を含み、これらの混合比の増減により、前記領域が形成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２４】
これにより、各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができるとともに、内部応力をさらに小さくすることができ、また、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００２５】
（９） 反射防止膜の膜厚方向に沿って、屈折率が非連続的に変化する上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２６】
これにより、目標とする屈折率分布に成膜した屈折率分布を一致させることを容易にし、製造がより容易になる。
【００２７】
（１０） 前記光学部品は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４〜２．０である上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２８】
これにより、幅広い波長領域の反射率を十分低くした屈折率の異なる光学部品を提供できる。
【００２９】
（１１） ３８０〜９８０ｎｍの波長領域の光の反射率が１．０％以下である上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００３０】
このように、幅広い波長領域の光の反射率を十分に低くすることにより、反射防止膜が形成された光学部品を様々な用途に好適に適用することができる。
【００３１】
（１２） 隣接する前記領域間での、波長７００ｎｍの光の屈折率の差の絶対値が、それぞれ０．３以下である上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００３２】
これにより、反射防止膜は、内部応力がさらに発生し難いものとなり、前記領域内や隣接する領域間における界面剥離等の不都合の発生をより効果的に防止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の反射防止膜を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の反射防止膜の好適な実施形態を示す断面図である。
反射防止膜１は、基板２の表面に形成されるものである。
【００３５】
基板２としては、例えば、レンズ、プリズム、フィルター、光学ファイバー、ブラウン管等の光学部品が挙げられる。
【００３６】
基板２の構成材料としては、例えば、光学ガラス、合成石英、水晶、アルミナ結晶、ＬｉＮｂＯ３結晶、ＫＴＰ結晶、ＹＡＧ結晶、ＢＢＯ結晶、ＬＢＯ結晶等の各種無機材料や、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料等が挙げられる。
【００３７】
基板２は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４〜２．０であるのが好ましく、１．４５〜１．９５であるのがより好ましい。基板２の屈折率がこのような範囲の値であると、より幅広い波長領域の反射率を十分低くした屈折率の異なる光学部品を提供できる。
【００３８】
反射防止膜１は、３００ｎｍ以上の物理膜厚を有するものである。物理膜厚が３００ｎｍ未満であると、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率を十分に低くすることができない。
【００３９】
反射防止膜１の物理的厚さは、３００ｎｍ以上であれば特に限定されないが、３００〜１０００ｎｍであるのが好ましく、３５０〜５５０ｎｍであるのがより好ましく、４００〜５５０ｎｍであるのがさらに好ましく、４５０〜５５０ｎｍであるのがもっとも好ましい。反射防止膜１の物理的厚さが前記上限値を越えると、構成材料等によっては、膜剥離等が発生し易くなる。
【００４０】
図示の構成では、反射防止膜１は、４５０ｎｍを超える物理膜厚を有している。
【００４１】
以下の説明では、反射防止膜１の、基板２側から０〜５０ｎｍの領域を第１の領域１０１、５０〜１００ｎｍの領域を第２の領域１０２、１００〜１５０ｎｍの領域を第３の領域１０３、１５０〜２００ｎｍの領域を第４の領域１０４、２００〜２５０ｎｍの領域を第５の領域１０５、２５０〜３００ｎｍの領域を第６の領域１０６、３００〜３５０ｎｍの領域を第７の領域１０７、３５０〜４００ｎｍの領域を第８の領域１０８、４００〜４５０ｎｍの領域を第９の領域１０９、４５０ｎｍより離れた側の領域を第１０の領域１１０として説明する。前記各領域は概念的なものであり、隣接する領域間の境界は明確なもの（例えば、各領域がそれぞれ異なる層に対応しているもの）であってもよいし、不明確なもの（領域間の境界で、組成または屈折率が連続するもの）であってもよい。
【００４２】
本発明の反射防止膜１は、上記の各領域が以下のような条件を満足する点に特徴を有する。すなわち、第１の領域１０１は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜１．８００であり、第２の領域１０２は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜１．９５０であり、第３の領域１０３は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５２５〜２．１００であり、第４の領域１０４は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．７００〜２．２５０であり、第５の領域１０５は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．８５０〜２．２５０であり、第６の領域１０６は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜２．２５０である。
【００４３】
このような関係を満足することにより、反射防止膜１は、膜内の内部応力が十分に小さく、かつ可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低いものとなる。
【００４４】
また、第７の領域１０７は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜２．１７５であるのが好ましい。これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００４５】
また、第８の領域１０８は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．９５０であるのが好ましい。これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００４６】
また、第９の領域１０９は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．５７５であるのが好ましい。これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００４７】
また、第１０の領域１１０は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．４２５であるのが好ましい。これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００４８】
また、隣接する前記領域間での、波長７００ｎｍの光の屈折率の差の絶対値は、それぞれ０．３以下であるのが好ましく、０．２以下であるのがより好ましい。このように、隣接する領域間での、光の屈折率の差の絶対値が十分に小さいものであると、反射防止膜１の厚さ方向において、組成を急激に変化させることなく、各領域での光の屈折率を所望の値に調整することができる。その結果、反射防止膜１は、内部応力がさらに発生し難いものとなり、前記領域内や隣接する領域間における界面剥離等の不都合の発生をより効果的に防止することができる。
【００４９】
反射防止膜１は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、２種以上の化合物を組合せて用いて形成されたものであるのが好ましい。反射防止膜１が２種以上の化合物で構成されたものであると、反射防止膜１の厚さ方向の各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができる。
【００５０】
反射防止膜１を構成する材料としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｌａ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ｅｕ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｓｂ２Ｓ３、ＣｄＳ、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＳｒＦ２等が挙げられる。また、これらの化合物から選択される２種以上を含み、これらの混合比の増減により、前記の各領域が形成されているものであるのが好ましい。これにより、反射防止膜１の厚さ方向の各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができるとともに、内部応力をさらに小さくすることができ、また、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００５１】
また、反射防止膜１は、前記化合物の中でも、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｌａ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ｅｕ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｓｂ２Ｓ３、ＣｄＳ、ＡｌＮ等のような純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．９以上の高屈折率物質と、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＳｒＦ２等のような純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５以下の低屈折率物質とを含む材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、反射防止膜１の厚さ方向の各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができるとともに、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００５２】
また、反射防止膜１は、その膜厚方向に沿って、屈折率が非連続的（ステップ状）に変化するものであってもよいし、屈折率が連続的に変化するものであってもよい。
【００５３】
反射防止膜１の膜厚方向に沿って、屈折率が非連続的に変化するものであると、目標とする屈折率分布に成膜した屈折率分布を一致させることを容易にし、製造が簡単である。また、反射防止膜１の膜厚方向に沿って、屈折率が連続的に変化するものであると、反射防止膜１の内部応力をさらに小さくすることができる。
【００５４】
反射防止膜１（反射防止膜１を構成する各領域）は、いかなる方法で形成されたものであってもよいが、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング、スパッタリング、化学蒸着法（ＣＶＤ）等の気相成膜法（乾式めっき法）、湿式めっき法、ディッピング等により形成することができる。
【００５５】
以下、反射防止膜１を真空蒸着により形成する方法の一例について説明する。
図２は、反射防止膜の形成に用いる成膜装置の構成を示す断面図、図３は、図２中の可動材料供給源およびガイド部材の近傍を示す拡大平面図、図４は、図３中のＡ−Ａ線断面図である。
【００５６】
図２に示すように、成膜装置１００は、チャンバ（真空炉）３と、基板（成膜形成対象物）２を保持する保持部４と、膜厚計５と、シャッタ６と、第１の材料供給源（固定材料供給源）７と、第２の材料供給源（可動材料供給源）８と、駆動系１１と、制御手段１２と、加熱ヒータ（図示せず）と、ガイド部材１５とを有している。
【００５７】
チャンバ３には、複数の管路が接続されている。その管路の１つは、チャンバ３内の雰囲気ガスを排気する真空ポンプ（図示せず）に接続されている。チャンバ３と真空ポンプの間には、バルブ１３が取付けられている。また、他の管路は、雰囲気ガス（不活性ガス、反応ガス等）を導入するための管路である。その管路の途中には、バルブ１４が取付けられている。
【００５８】
このチャンバ３の雰囲気としては、通常、非酸化性雰囲気、例えば、減圧（真空）状態下、あるいは窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスが好ましい。ここで雰囲気中には、少量の反応ガス（酸素ガス等）を導入することができる。酸化チタンには、ＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２があるが、成膜の際、これらが混合して基板２に成膜する可能性がある。そのため、チャンバ３内の酸素分圧を制御することにより蒸発物と酸素原子との結合を調整して所望の価数の酸化チタンを得ることができる。
【００５９】
例えば、ＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２のうちで光の吸収が最も少ないＴｉＯ２を基板２に成膜しようとするには、酸素分圧を比較的高くすることが好ましい。このときの酸素分圧は、５×１０−３Ｐａ以上にして成膜することが好ましく、１×１０−２〜３×１０−２Ｐａにして成膜することがより好ましい。５×１０−３Ｐａ未満では、結合する酸素原子が不足し、ＴｉＯやＴｉ２Ｏ３の量が増大するおそれがある。
【００６０】
また、チャンバ３上部には、保持部４が設けられている。
この保持部４は、基板ホルダ４１と、回転軸４２と、基板ホルダ回転機構４３とで構成されている。
【００６１】
基板ホルダ４１は、チャンバ３内の上部に配置されている。この基板ホルダ４１の全体形状は、円盤状をなしている。
【００６２】
基板ホルダ４１には、基板２の成膜面に垂直方向に、すなわち、図２中上下方向に平行な複数の貫通した開口４１１が形成されている。開口４１１の形状は、基板２の形状に対応し、本実施形態では、円形状をなしている。
【００６３】
回転軸４２は、チャンバ３内の上部と上壁３１とを貫通して、その一端が基板ホルダ４１に設置されている。
【００６４】
回転軸４２が通る貫通孔には、シール部材３２が設置され、チャンバ３の内部と外気とを遮断している。
【００６５】
チャンバ３の外部には、支持部材（図示せず）により基板ホルダ回転機構４３が設置されている。
【００６６】
基板ホルダ回転機構４３は、モータ（図示せず）と、減速手段（図示せず）等とを内蔵しており、このモータの回転を減速手段で減速しつつ、回転軸４２に伝達する。なお、モータの作動／停止、回転速度、回転方向等は、後述する制御手段１２により制御される。
【００６７】
基板ホルダ４１の上面４１２には、複数の基板２が保持されている。基板２の形状は、円盤状をなしている。それぞれ、基板２は、基板ホルダ４１の上面４１２に開放する開口４１１に対応するよう配置されている。そして、それぞれの基板２には、対応した開口４１１内の領域に薄膜（反射防止膜１）が形成される。
【００６８】
また、基板ホルダ４１近傍には、膜厚計５が配置されている。この膜厚計５は、支持部材５１に支持され、基板２の成膜面と同等の薄膜が形成される位置に膜厚モニタ（モニタ手段）として設置されている。
【００６９】
膜厚計５に内蔵された水晶振動子の固有振動数の変化から薄膜の膜厚を検出する。この検出値は、制御手段１２に入力される。制御手段１２は、入力される検出値に基づいて基板２の薄膜の膜厚を求めることができる。これにより、所望の膜厚を精度良く形成することができる。
【００７０】
また、基板ホルダ４１の下部近傍には、シャッタ６が配置されている。シャッタ６の側部の一部は、チャンバ３の側部に設置・固定され、シャッタ６の全体を支持している。
【００７１】
図２に示すように、シャッタ６は、基板２と蒸発源から蒸発した材料（成膜材料）とを遮断するよう閉じられている。これにより、シャッタ６の開放前に基板２に薄膜が形成することを防止できるので精度の高い膜厚を得ることができる。
【００７２】
シャッタ６の開閉の制御方法は、後述の制御手段１２について説明する部分で詳細に説明する。
【００７３】
また、基板ホルダ４１と上壁３１との間には、加熱ヒータが配置されている。
この加熱ヒータは、チャンバ３内の基板２および雰囲気を加熱する。基板２が光学ガラスの場合には、基板温度を１５０〜３５０℃に加熱・保持することが好ましく、２００〜３００℃に加熱・保持することがより好ましい。これにより、得られる薄膜（反射防止膜１）の膜密度が向上する。基板２として樹脂材料等で構成された光学材料を使う場合には、基板変形を生じない程度に加熱・保持することが好ましい。なお、基板２および雰囲気の温度は、加熱ヒータ近傍に設置された熱電対（図示せず）により計測され、計測値は制御手段１２に入力される。その計測値に基づいて制御手段１２が加熱ヒータを制御する。
【００７４】
チャンバ３内の底部には、第１の材料供給源７と第２の材料供給源８とが隣接して配置されている。第１の材料供給源７は、チャンバ３内の底面に固定された固定材料供給源であり、第２の材料供給源８は、後述する駆動系１１により移動可能な可動材料供給源である。
【００７５】
第１の材料供給源７は、蒸発源７１と、ルツボ７２と、電子銃７３と、電子銃用電源７３１と、膜厚計７４と、支持部材７４１とで構成されている。
【００７６】
ルツボ７２内には、蒸発源７１が配置されている。この第１の材料供給源７の側部には、電子銃７３が設置されている。該電子銃７３は、高エネルギー密度の電子ビーム７３２を放出し、ルツボ７２内の蒸発源７１を加熱し、蒸発させる。
【００７７】
第１の材料供給源７の上部には、所定の高さに設置された膜厚計７４が設置され、支持部材７４１に支持されている。
【００７８】
この膜厚計７４は、前述の膜厚計５と同様に水晶振動子の固定振動数の変化から薄膜の膜厚を検出する。この検出値は、後述する制御手段１２に入力される。これにより、後述する制御手段１２は、材料供給速度を制御することができる。材料供給速度については、後述する。
【００７９】
電子銃用電源７３１は、チャンバ３の外部に設置されている。電子銃用電源７３１からの配線により電子銃７３に電力を供給する。電子銃７３の電力は、制御手段１２により制御される。
【００８０】
図２中一点鎖線（図２中上下方向）は、基板２の成膜面の法線であって、かつ回転ホルダ４１の回転軸と一致する線２１である。第１の材料供給源７は、この線２１上にはなく、線２１から所定の距離、離間した位置に配置されている。すなわち、線２１と、前記成膜面と第１の材料供給源７とを結ぶ線２２（図２中二点鎖線）とは、所定の角度θ１をなしている。
【００８１】
また、第１の材料供給源７は、その高さを変更できるようになっていてもよい。この場合、第１の材料供給源７の高さを変更する手段としては、例えば、第１の材料供給源７とチャンバ３の底部との間に支持部材（図示せず）を設置し、その支持部材に第１の材料供給源７の設置高さを変更するためのアジャスタ機構を取付けたり、高さの異なる支持部材を適宜交換して使用する構成とすることが挙げられる。
【００８２】
また、前述した支持部材の形状および設置位置（例えば、図２中の左右方向の位置）を変更してもよい。
なお、このような調整は、通常、成膜を開始する以前に行う。
【００８３】
第２の材料供給源８は、蒸発源８１と、ルツボ８２と、電子銃８３と、電子銃用電源８３１と、膜厚計８４と、支持部材８４１と、駆動系１１と、摺動部８５（図３）とで構成されている。
【００８４】
上記においてルツボ８２に配置される蒸発源８１は、蒸発源７１とは異なる組成の材料とされる。
【００８５】
ルツボ８２、電子銃８３、電子銃用電源８３１、膜厚計８４、支持部材８４１は、前述のルツボ７２、電子銃７３、電子銃用電源７３１、膜厚計７４、支持部材７４１と同様のものである。
【００８６】
第２の材料供給源８を移動するための駆動系１１は、モータ部１６と、出力軸１７と、出力軸１７に設置されているウォーム１８とを有している。
【００８７】
チャンバ３の外部に配置されたモータ部１６は、ステッピングモータ（図示せず）、変速機（図示せず）等を内蔵している。そのステッピングモータの駆動により生じる回転力は、変速機で調整されつつ、出力軸１７を介してウォーム１８に伝達される。なお、出力軸１７は、チャンバ３内の底壁３３を貫通している。この出力軸１７が通る貫通孔には、シール部材１９が設置され、チャンバ３内と外気とを遮断し、チャンバ３の気密性を保っている。また、ステッピングモータの作動／停止、回転速度、回転方向等は、後述する制御手段１２により制御される。
【００８８】
ウォーム１８は、ガイド部材１５の下部に位置している。このウォーム１８の全体形状は、第２の材料供給源８がガイド部材１５に沿って移動した際、ウォーム１８と第２の材料供給源８の底面８２１に形成された歯とが、常に歯合しているように、その外径が中央部から両端部に向かってそれぞれ増大するような円筒形状をなしている。
【００８９】
図３および図４に示すように、第２の材料供給源８の両側部には、各々一対の摺動部８５が設置されている。この摺動部８５は、管状をなしており、その中空孔に後述するガイド部材１５が挿通されている。
【００９０】
チャンバ３の下方には、一対の棒状のガイド部材１５が配置されている。各ガイド部材１５の一端は、チャンバ３の側部に固定され、他端は、チャンバ３の底部に固定されている。また、各ガイド部材１５は、第２の材料供給源８が移動するとき、第２の材料供給源８と基板２の成膜面（線２１の上端）との距離を一定に保つよう、円弧状に湾曲している。第２の材料供給源８は、摺動部８５を介して各ガイド部材１５に支持されている。
【００９１】
第２の材料供給源８は、線２１上にはなく、線２１から所定の距離、離間した位置で移動する。従って、線２１と、前記成膜面と第２の材料供給源８とを結ぶ線２３（図２中二点鎖線）とは、所定の角度θ２をなしている。
【００９２】
ステッピングモータを所定の方向に駆動回転すると、それによりウォーム１８を回転し、第２の材料供給源８は、ガイド部材１５に沿ってウォーム１８の一端から他端までの範囲で移動する。
【００９３】
角度θ２は、第２の材料供給源８の移動とともに変化する。この角度θ２は、第２の材料供給源８がウォーム１８のモータ部１６からの遠位端に位置したとき最大となり、近位端に位置したとき最小となる。また、本実施形態では、角度θ２の最小の角度と角度θ１が一致するよう設定されている。
【００９４】
角度θ２の範囲は、チャンバ３の形状、材料供給源の形状、特に、ルツボの形状等の諸条件により異なるが、０〜８０°で行うことが好ましく、０〜６０°で行うことがより好ましい。８０°を超えると、成膜装置が大型化する。なお、図示の実施形態では、角度θ２の範囲は、１０〜４０°である。
【００９５】
なお、ステッピングモータを用いることで第２の材料供給源８は、前記範囲を高速で、かつ所望の位置に正確に移動することができる。
【００９６】
また、このような構成では、後述する制御手段１２により、チャンバ３を閉鎖したまま、チャンバ３の外部から第２の材料供給源８の移動を制御でき、角度θ２を変更することができる。特に、角度θ２を変更するためにチャンバ３を開く等の成膜作業を中断することなく、製造時間を短縮することができる。
【００９７】
制御手段１２は、通常、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）で構成されている。制御手段１２は、基板ホルダ回転機構４３、シャッタ６、電子銃用電源７３１および８３１、ステッピングモータ（図示せず）等を制御している。
【００９８】
制御手段１２は、前述した基板ホルダ回転機構４３のモータの作動／不作動を制御し、さらに、作動中の回転速度、回転方向等を制御する。この回転速度は、２〜１００ｒｐｍであることが好ましく、１０〜５０ｒｐｍであることがより好ましい。２ｒｐｍ未満では、膜厚を均一化することが困難であり、１００ｒｐｍを超えると、回転の遠心力により基板２が固定位置から外れるおそれがある。なお、回転方向は、一方向に限るものではなく、例えば、正回転と逆回転を組み合わせた回転であってもよい。
【００９９】
成膜の際、各材料供給源からのそれぞれの材料供給速度と、材料供給源と基板との距離と、基板の成膜面の法線と前記成膜面と材料供給源とを結ぶ線とのなす角度との３つの条件により薄膜の膜組成・膜構成が決定されるが、その内の材料供給速度を一定の速度に固定し、材料供給源と基板の成膜面との距離も一定の距離に固定しておけば、前記角度の変更のみで薄膜の膜組成・膜構成を制御できるので所望の薄膜を容易に得ることができる。制御手段１２は、蒸発源７１および８１においてそれぞれの材料供給速度が一定になるよう電子銃７３および８３の作動を制御する。
【０１００】
制御手段１２は、各材料供給源からのそれぞれの材料供給速度を経時的に変化させるよう制御してもよい。特に、制御手段１２は、第１の材料供給源７および第２の材料供給源８からの材料供給速度を各材料供給源の位置や角度に応じて可変とするよう制御してもよい。例えば、角度の増大に伴い、前記材料供給速度を減少させるよう制御することができる。このときには、角度θ２が最大となると、材料供給速度が小または０となり、基板２の成膜面には、蒸発源７１の材料が優先的に成膜され、蒸発源７１の材料の屈折率により近い薄膜が形成される。逆に、角度θ２が最小となると、材料供給速度が大となり、基板２の成膜面には、蒸発源８１の材料が優先的に成膜され、蒸発源８１の材料の屈折率により近い薄膜が形成される。これにより、基板２に形成される薄膜における含有成分の濃淡（含有量の差）をより大きくすることができる。
【０１０１】
材料供給速度は、例えば蒸発源７１および８１近傍に設置された膜厚計７４、８４に１秒間に形成される薄膜の膜厚として知ることができ、制御手段１２は、その膜厚計７４、８４の検出値によりそれぞれの材料供給速度を制御する。
【０１０２】
成膜開始時において、制御手段１２は、前述の膜厚計７４、８４の検出値に基づいてそれぞれの材料供給速度があらかじめ設定した速度に安定したと判断したら、シャッタ６を開く。
【０１０３】
また、成膜終了時において、制御手段１２は、膜厚計５からの検出値に基づいて所望の膜厚に達したと判断したら、シャッタ６を閉じる。これにより、過剰な成膜を防止することができ、精度の高い膜厚を得ることができる。
【０１０４】
薄膜を形成するにおいて、制御手段１２は、ステッピングモータの作動／不作動、駆動量、駆動方向、駆動のタイミング等をあらかじめ設定されたプログラムに従ってシーケンス制御する。これにより、成膜装置１００の自動化が図れ、成膜を繰り返し行った場合に再現性良く成膜できる。
【０１０５】
また、角度θ２の変更を周期的に行うよう制御した場合、基板２の成膜面に屈折率が連続的に変化する薄膜（反射防止膜１）を形成することができる。
【０１０６】
なお、ステッピングモータの制御は、シーケンス制御に限るものではなく、手動制御でもよい。
【０１０７】
また、上記の説明では、成膜装置が、反射防止膜を構成する材料の供給源を２つ（第１の材料供給源および第２の材料供給源）有するものとして説明したが、材料の供給源を３つ以上有するものであってもよい。
【０１０８】
以上、反射防止膜の形成方法の一例について説明したが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではない。例えば、反射防止膜を気相成膜法により形成する場合、例えば、特開２００１−５９１７２号公報、特開２００１−８１５４８号公報に記載された方法等を用いることができる。これにより、前記各領域での組成、屈折率等をより確実にコントロールして、反射防止膜１を形成することができる。
【０１０９】
前述したような反射防止膜１は、３８０〜９８０ｎｍの波長領域の光の反射率が１．０％以下であるのが好ましい。このように、幅広い波長領域の光に対する反射率を十分に低くすることにより、反射防止膜１が形成された基板２を様々な用途に好適に適用することができる。
【０１１０】
以上、本発明の反射防止膜について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【０１１１】
例えば、前述した実施形態では、反射防止膜が４５０ｎｍを超える物理膜厚を有する（すなわち、第１〜第１０の領域を有する）構成について説明したが、本発明の反射防止膜は、３００ｎｍ以上の物理膜厚を有する（すなわち、第１〜第６の領域を有する）ものであればよい。また、本発明の反射防止膜は、光学部品との密着性、接合強度を高めたり、光学部品の表面（最表層）の撥水性や防曇性を高めること等を目的とした下地層を介して、光学部品の表面に形成されたものであってもよい。また、反射防止膜の外表面（光学部品と接触する面とは反対側の面）には、撥水性や防曇性を高めたり、反射防止膜を保護すること等を目的とした被膜が形成されていてもよい。
【０１１２】
【実施例】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【０１１３】
［１］反射防止膜の製造
（実施例１）
反射防止膜の形成は、図２〜図４に示すような成膜装置（ただし、第１の材料供給源と同様の構成の、図示しない第３の材料供給源を有する成膜装置）を用いた真空蒸着により、以下のようにして行った。
【０１１４】
まず、第１の材料供給源、第２の材料供給源、第３の材料供給源のルツボ内に、それぞれ、ＴｉＯ２（７００ｎｍの光の屈折率：２．２）、ＳｉＯ２（７００ｎｍの光の屈折率：１．４５）、ＭｇＦ２（７００ｎｍの光の屈折率：１．３７５）を配置した。
【０１１５】
次に、直径３０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの平板状のＳ−ＢＳＬ７ガラス基板（波長７００ｎｍの光の屈折率：１．５５）を基板ホルダに取付け、真空蒸着装置内を２．０×１０−３Ｐａまで排気（減圧）した。
【０１１６】
その後、真空蒸着装置内に、酸素導入し、真空蒸着装置内の真空度を３．０×１０−１Ｐａとした。
【０１１７】
その後、制御手段により、各電子銃電源、基板ホルダ回転機構、シャッタ、ステッピングモータ等を制御しつつ、成膜を行うことにより、波長７００ｎｍにおいて図５に示すような屈折率分布を有する反射防止膜を形成した。
【０１１８】
（実施例２）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図６に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１１９】
（実施例３）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．６５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図７に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２０】
（実施例４）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．７５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図８に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２１】
（実施例５）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．８５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図９に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２２】
（実施例６）
厚さ方向の屈折率分布が、図１０に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２３】
（実施例７）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図１１に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２４】
（実施例８）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．６５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図１２に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２５】
（実施例９）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．７５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図１３に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２６】
（実施例１０）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．８５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図１４に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２７】
（比較例）
図２〜図４に示すような成膜装置を用いて、直径３０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの平板状のＳ−ＢＳＬ７ガラス基板（波長７００ｎｍの光の屈折率：１．５５）の表面に、表１に示すような１４層構成の反射防止膜（ガラス基板に接触する側から、第１層〜第１４層を順次積層したもの）を形成した。なお、第１の材料としてはＴａ２Ｏ５、第２の材料としてはＭｇＦ２を用いた。
【０１２８】
【表１】
【０１２９】
［２］評価
［２−１］反射率の測定
前記実施例１〜１０の各反射防止膜について、３５０〜１０５０ｎｍの波長領域における光の反射率を測定した。これらの結果を図１５、図１６に示す。
【０１３０】
［２−１］ニュートン縞の観察
前記各実施例および比較例で得られた反射防止膜について、波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを備えたフィゾー干渉計を用いたときに表面に現れるニュートン縞の本数を測定した。その結果を表２に示す。表中におけるニュートン縞の本数は正符号が凹面に、負符号が凸面に変形したことを示す。
【０１３１】
【表２】
【０１３２】
図１５、図１６および表２の結果から明らかなように、本発明の反射防止膜は、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低いものであった。また、表２から明らかなように、本発明の反射防止膜は、いずれも、内部応力が十分に小さく、ニュートン縞はほとんど認められなかった。
【０１３３】
これに対し、比較例の反射防止膜では、多くのニュートン縞が認められた。これは、比較例の反射防止膜では、内部応力が大きく、ガラス基板が変形しているためであると考えられる。
【０１３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、内部応力が小さく、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低い反射防止膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学部品の表面に形成された本発明の反射防止膜の好適な実施形態を示す断面図である。
【図２】反射防止膜の形成に用いる成膜装置の構成を示す断面図である。
【図３】図２中の可動材料供給源およびガイド部材の近傍を示す拡大平面図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】実施例１の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図６】実施例２の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図７】実施例３の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図８】実施例４の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図９】実施例５の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１０】実施例６の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１１】実施例７の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１２】実施例８の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１３】実施例９の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１４】実施例１０の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１５】実施例１〜５の反射防止膜の、３５０〜１０５０ｎｍの波長領域における光の反射率を示すグラフである。
【図１６】実施例６〜１０の反射防止膜の、３５０〜１０５０ｎｍの波長領域における光の反射率を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 反射防止膜
１０１ 第１の領域
１０２ 第２の領域
１０３ 第３の領域
１０４ 第４の領域
１０５ 第５の領域
１０６ 第６の領域
１０７ 第７の領域
１０８ 第８の領域
１０９ 第９の領域
１１０ 第１０の領域
２ 基板
３ チャンバ（真空炉）
３１ 上壁
３２ シール部材
３３ 底壁
４ 保持部
４１ 基板ホルダ
４１１ 開口
４１２ 上面
４２ 回転軸
４３ 基板ホルダ回転機構
５ 膜厚計
５１ 支持部材
６ シャッタ
７ 第１の材料供給源（固定材料供給源）
７１ 蒸発源
７２ ルツボ
７３ 電子銃
７３１ 電子銃電源
７３２ 電子ビーム
７４ 膜厚計
７４１ 支持部材
８ 第２の材料供給源（可動材料供給源）
８１ 蒸発源
８２ ルツボ
８２１ 底面
８３ 電子銃
８３１ 電子銃電源
８３２ 電子ビーム
８４ 膜厚計
８４１ 支持部材
８５ 摺動部
１１ 駆動系
１２ 制御手段
１３ バルブ
１４ バルブ
１５ ガイド部材
１６ モータ部
１７ 出力軸
１８ ウォーム
１９ シール部材
２１ 線
２２ 線
２３ 線
１００ 成膜装置
【発明が属する技術分野】
本発明は、反射防止膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、レンズ、プリズム、フィルター等の光学部品では、その表面に反射防止膜を設けることが一般的に行われている。特に、近年光学機器の電子化が進むにつれて、ＣＣＤ等の撮像デバイスを使用する光学系に、このような反射防止膜を設けた光学部品が使用される頻度が高くなってきた。ＣＣＤでは、近赤外光領域の光に対する感度がよいことから、可視光領域だけでなく、近赤外光領域でも良好な透過率特性を有する光学部品が強く求められている。近赤外光領域の光に対する感度が高いのは、ＣＣＤに限らず、他のＳｉを使用した撮像素子や、同様にＳｉを基板に使用している太陽電池パネル等でも同様である。
【０００３】
従来、このような光学部品に用いられてきた反射防止膜では、反射防止帯域が狭いため、使用する波長域全域で十分な分光反射率特性を得るのが困難であった。
【０００４】
上記のような要求に応える試みとして、例えば、ガラス基板上に、高屈折率物質からなる層と、低屈折率物質からなる層とを交互に積層してなる６層構成の反射防止膜がある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このような反射防止膜においても、反射防止帯域を十分に広くするのが困難であり、特に、７００ｎｍ付近の可視光領域および９００ｎｍ以上の近赤外光領域において、十分な反射防止効果を得るのが困難であった。
【０００５】
また、ガラス基板上に、Ｔａ２Ｏ５からなる層と、ＭｇＦ２からなる層とを、交互に繰り返し形成することにより得られる、１４層を積層体としての反射防止膜も知られている（例えば、特許文献２参照。）。このような反射防止膜では、比較的広い波長領域で、良好な分光反射率特性が得られる。しかしながら、全く組成の異なる層を１４層も積層し、しかも、ＭｇＦ２からなる第８層が光学膜厚３３０ｎｍ（物理膜厚２３０ｎｍ）と非常に厚いため、反射防止膜内において非常に大きな内部応力が発生し易かった。このような内部応力が発生すると、光学部品であるガラスレンズ基板が変形し、十分な光学特性が発揮されないという問題点を有していた。
【０００６】
【特許文献１】
特公平２−６１００３号公報 （特許請求の範囲、第２頁左欄第２６行目〜第４１行目）
【特許文献２】
特開２０００−１１１７０２号公報 （段落番号００４０〜００４２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、内部応力が小さく、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低い反射防止膜を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１２）の本発明により達成される。
【０００９】
（１） 光学部品の表面に形成され、３００ｎｍ以上の物理膜厚を有する反射防止膜であって、
前記光学部品側から０〜５０ｎｍの領域を第１の領域、５０〜１００ｎｍの領域を第２の領域、１００〜１５０ｎｍの領域を第３の領域、１５０〜２００ｎｍの領域を第４の領域、２００〜２５０ｎｍの領域を第５の領域、２５０〜３００ｎｍの領域を第６の領域としたとき、
前記第１の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜１．８００であり、
前記第２の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜１．９５０であり、
前記第３の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５２５〜２．１００であり、
前記第４の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．７００〜２．２５０であり、
前記第５の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．８５０〜２．２５０であり、
前記第６の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜２．２５０であることを特徴とする反射防止膜。
【００１０】
これにより、内部応力が小さく、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低い反射防止膜を提供することができる。
【００１１】
（２） 物理膜厚が３５０ｎｍ以上であって、
前記光学部品側から３００〜３５０ｎｍの領域を第７の領域としたとき、
前記第７の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜２．１７５である上記（１）に記載の反射防止膜。
【００１２】
これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００１３】
（３） 物理膜厚が４００ｎｍ以上であって、
前記光学部品側から３５０〜４００ｎｍの領域を第８の領域としたとき、
前記第８の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．９５０である上記（１）または（２）に記載の反射防止膜。
【００１４】
これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００１５】
（４） 物理膜厚が４５０ｎｍ以上であって、
前記光学部品側から４００〜４５０ｎｍの領域を第９の領域としたとき、
前記第９の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．５７５である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００１６】
これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００１７】
（５） ４５０ｎｍを超える物理膜厚を有し、
前記光学部品側から４５０ｎｍより離れた側の領域を第１０の領域としたとき、
前記第１０の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．４２５である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００１８】
これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００１９】
（６） ２種以上の化合物を含む材料で構成されたものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２０】
これにより、各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができる。
【００２１】
（７） 反射防止膜は、少なくとも、純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．９以上の第１の化合物と、純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５以下の第２の化合物とを含む材料で構成されたものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２２】
これにより、各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができる。
【００２３】
（８） ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｌａ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ｅｕ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｓｂ２Ｓ３、ＣｄＳ、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＳｒＦ２から選択される２種以上を含み、これらの混合比の増減により、前記領域が形成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２４】
これにより、各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができるとともに、内部応力をさらに小さくすることができ、また、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００２５】
（９） 反射防止膜の膜厚方向に沿って、屈折率が非連続的に変化する上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２６】
これにより、目標とする屈折率分布に成膜した屈折率分布を一致させることを容易にし、製造がより容易になる。
【００２７】
（１０） 前記光学部品は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４〜２．０である上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００２８】
これにより、幅広い波長領域の反射率を十分低くした屈折率の異なる光学部品を提供できる。
【００２９】
（１１） ３８０〜９８０ｎｍの波長領域の光の反射率が１．０％以下である上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００３０】
このように、幅広い波長領域の光の反射率を十分に低くすることにより、反射防止膜が形成された光学部品を様々な用途に好適に適用することができる。
【００３１】
（１２） 隣接する前記領域間での、波長７００ｎｍの光の屈折率の差の絶対値が、それぞれ０．３以下である上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の反射防止膜。
【００３２】
これにより、反射防止膜は、内部応力がさらに発生し難いものとなり、前記領域内や隣接する領域間における界面剥離等の不都合の発生をより効果的に防止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の反射防止膜を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の反射防止膜の好適な実施形態を示す断面図である。
反射防止膜１は、基板２の表面に形成されるものである。
【００３５】
基板２としては、例えば、レンズ、プリズム、フィルター、光学ファイバー、ブラウン管等の光学部品が挙げられる。
【００３６】
基板２の構成材料としては、例えば、光学ガラス、合成石英、水晶、アルミナ結晶、ＬｉＮｂＯ３結晶、ＫＴＰ結晶、ＹＡＧ結晶、ＢＢＯ結晶、ＬＢＯ結晶等の各種無機材料や、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料等が挙げられる。
【００３７】
基板２は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４〜２．０であるのが好ましく、１．４５〜１．９５であるのがより好ましい。基板２の屈折率がこのような範囲の値であると、より幅広い波長領域の反射率を十分低くした屈折率の異なる光学部品を提供できる。
【００３８】
反射防止膜１は、３００ｎｍ以上の物理膜厚を有するものである。物理膜厚が３００ｎｍ未満であると、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率を十分に低くすることができない。
【００３９】
反射防止膜１の物理的厚さは、３００ｎｍ以上であれば特に限定されないが、３００〜１０００ｎｍであるのが好ましく、３５０〜５５０ｎｍであるのがより好ましく、４００〜５５０ｎｍであるのがさらに好ましく、４５０〜５５０ｎｍであるのがもっとも好ましい。反射防止膜１の物理的厚さが前記上限値を越えると、構成材料等によっては、膜剥離等が発生し易くなる。
【００４０】
図示の構成では、反射防止膜１は、４５０ｎｍを超える物理膜厚を有している。
【００４１】
以下の説明では、反射防止膜１の、基板２側から０〜５０ｎｍの領域を第１の領域１０１、５０〜１００ｎｍの領域を第２の領域１０２、１００〜１５０ｎｍの領域を第３の領域１０３、１５０〜２００ｎｍの領域を第４の領域１０４、２００〜２５０ｎｍの領域を第５の領域１０５、２５０〜３００ｎｍの領域を第６の領域１０６、３００〜３５０ｎｍの領域を第７の領域１０７、３５０〜４００ｎｍの領域を第８の領域１０８、４００〜４５０ｎｍの領域を第９の領域１０９、４５０ｎｍより離れた側の領域を第１０の領域１１０として説明する。前記各領域は概念的なものであり、隣接する領域間の境界は明確なもの（例えば、各領域がそれぞれ異なる層に対応しているもの）であってもよいし、不明確なもの（領域間の境界で、組成または屈折率が連続するもの）であってもよい。
【００４２】
本発明の反射防止膜１は、上記の各領域が以下のような条件を満足する点に特徴を有する。すなわち、第１の領域１０１は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜１．８００であり、第２の領域１０２は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜１．９５０であり、第３の領域１０３は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５２５〜２．１００であり、第４の領域１０４は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．７００〜２．２５０であり、第５の領域１０５は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．８５０〜２．２５０であり、第６の領域１０６は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜２．２５０である。
【００４３】
このような関係を満足することにより、反射防止膜１は、膜内の内部応力が十分に小さく、かつ可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低いものとなる。
【００４４】
また、第７の領域１０７は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜２．１７５であるのが好ましい。これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００４５】
また、第８の領域１０８は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．９５０であるのが好ましい。これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００４６】
また、第９の領域１０９は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．５７５であるのが好ましい。これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００４７】
また、第１０の領域１１０は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．４２５であるのが好ましい。これにより、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００４８】
また、隣接する前記領域間での、波長７００ｎｍの光の屈折率の差の絶対値は、それぞれ０．３以下であるのが好ましく、０．２以下であるのがより好ましい。このように、隣接する領域間での、光の屈折率の差の絶対値が十分に小さいものであると、反射防止膜１の厚さ方向において、組成を急激に変化させることなく、各領域での光の屈折率を所望の値に調整することができる。その結果、反射防止膜１は、内部応力がさらに発生し難いものとなり、前記領域内や隣接する領域間における界面剥離等の不都合の発生をより効果的に防止することができる。
【００４９】
反射防止膜１は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、２種以上の化合物を組合せて用いて形成されたものであるのが好ましい。反射防止膜１が２種以上の化合物で構成されたものであると、反射防止膜１の厚さ方向の各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができる。
【００５０】
反射防止膜１を構成する材料としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｌａ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ｅｕ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｓｂ２Ｓ３、ＣｄＳ、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＳｒＦ２等が挙げられる。また、これらの化合物から選択される２種以上を含み、これらの混合比の増減により、前記の各領域が形成されているものであるのが好ましい。これにより、反射防止膜１の厚さ方向の各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができるとともに、内部応力をさらに小さくすることができ、また、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００５１】
また、反射防止膜１は、前記化合物の中でも、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｌａ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ｅｕ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｓｂ２Ｓ３、ＣｄＳ、ＡｌＮ等のような純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．９以上の高屈折率物質と、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＳｒＦ２等のような純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５以下の低屈折率物質とを含む材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、反射防止膜１の厚さ方向の各領域内、各領域間での光の屈折率の調整を容易に行うことができるとともに、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率をさらに低くしたり、反射防止帯域をさらに広くすることができる。
【００５２】
また、反射防止膜１は、その膜厚方向に沿って、屈折率が非連続的（ステップ状）に変化するものであってもよいし、屈折率が連続的に変化するものであってもよい。
【００５３】
反射防止膜１の膜厚方向に沿って、屈折率が非連続的に変化するものであると、目標とする屈折率分布に成膜した屈折率分布を一致させることを容易にし、製造が簡単である。また、反射防止膜１の膜厚方向に沿って、屈折率が連続的に変化するものであると、反射防止膜１の内部応力をさらに小さくすることができる。
【００５４】
反射防止膜１（反射防止膜１を構成する各領域）は、いかなる方法で形成されたものであってもよいが、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング、スパッタリング、化学蒸着法（ＣＶＤ）等の気相成膜法（乾式めっき法）、湿式めっき法、ディッピング等により形成することができる。
【００５５】
以下、反射防止膜１を真空蒸着により形成する方法の一例について説明する。
図２は、反射防止膜の形成に用いる成膜装置の構成を示す断面図、図３は、図２中の可動材料供給源およびガイド部材の近傍を示す拡大平面図、図４は、図３中のＡ−Ａ線断面図である。
【００５６】
図２に示すように、成膜装置１００は、チャンバ（真空炉）３と、基板（成膜形成対象物）２を保持する保持部４と、膜厚計５と、シャッタ６と、第１の材料供給源（固定材料供給源）７と、第２の材料供給源（可動材料供給源）８と、駆動系１１と、制御手段１２と、加熱ヒータ（図示せず）と、ガイド部材１５とを有している。
【００５７】
チャンバ３には、複数の管路が接続されている。その管路の１つは、チャンバ３内の雰囲気ガスを排気する真空ポンプ（図示せず）に接続されている。チャンバ３と真空ポンプの間には、バルブ１３が取付けられている。また、他の管路は、雰囲気ガス（不活性ガス、反応ガス等）を導入するための管路である。その管路の途中には、バルブ１４が取付けられている。
【００５８】
このチャンバ３の雰囲気としては、通常、非酸化性雰囲気、例えば、減圧（真空）状態下、あるいは窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスが好ましい。ここで雰囲気中には、少量の反応ガス（酸素ガス等）を導入することができる。酸化チタンには、ＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２があるが、成膜の際、これらが混合して基板２に成膜する可能性がある。そのため、チャンバ３内の酸素分圧を制御することにより蒸発物と酸素原子との結合を調整して所望の価数の酸化チタンを得ることができる。
【００５９】
例えば、ＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２のうちで光の吸収が最も少ないＴｉＯ２を基板２に成膜しようとするには、酸素分圧を比較的高くすることが好ましい。このときの酸素分圧は、５×１０−３Ｐａ以上にして成膜することが好ましく、１×１０−２〜３×１０−２Ｐａにして成膜することがより好ましい。５×１０−３Ｐａ未満では、結合する酸素原子が不足し、ＴｉＯやＴｉ２Ｏ３の量が増大するおそれがある。
【００６０】
また、チャンバ３上部には、保持部４が設けられている。
この保持部４は、基板ホルダ４１と、回転軸４２と、基板ホルダ回転機構４３とで構成されている。
【００６１】
基板ホルダ４１は、チャンバ３内の上部に配置されている。この基板ホルダ４１の全体形状は、円盤状をなしている。
【００６２】
基板ホルダ４１には、基板２の成膜面に垂直方向に、すなわち、図２中上下方向に平行な複数の貫通した開口４１１が形成されている。開口４１１の形状は、基板２の形状に対応し、本実施形態では、円形状をなしている。
【００６３】
回転軸４２は、チャンバ３内の上部と上壁３１とを貫通して、その一端が基板ホルダ４１に設置されている。
【００６４】
回転軸４２が通る貫通孔には、シール部材３２が設置され、チャンバ３の内部と外気とを遮断している。
【００６５】
チャンバ３の外部には、支持部材（図示せず）により基板ホルダ回転機構４３が設置されている。
【００６６】
基板ホルダ回転機構４３は、モータ（図示せず）と、減速手段（図示せず）等とを内蔵しており、このモータの回転を減速手段で減速しつつ、回転軸４２に伝達する。なお、モータの作動／停止、回転速度、回転方向等は、後述する制御手段１２により制御される。
【００６７】
基板ホルダ４１の上面４１２には、複数の基板２が保持されている。基板２の形状は、円盤状をなしている。それぞれ、基板２は、基板ホルダ４１の上面４１２に開放する開口４１１に対応するよう配置されている。そして、それぞれの基板２には、対応した開口４１１内の領域に薄膜（反射防止膜１）が形成される。
【００６８】
また、基板ホルダ４１近傍には、膜厚計５が配置されている。この膜厚計５は、支持部材５１に支持され、基板２の成膜面と同等の薄膜が形成される位置に膜厚モニタ（モニタ手段）として設置されている。
【００６９】
膜厚計５に内蔵された水晶振動子の固有振動数の変化から薄膜の膜厚を検出する。この検出値は、制御手段１２に入力される。制御手段１２は、入力される検出値に基づいて基板２の薄膜の膜厚を求めることができる。これにより、所望の膜厚を精度良く形成することができる。
【００７０】
また、基板ホルダ４１の下部近傍には、シャッタ６が配置されている。シャッタ６の側部の一部は、チャンバ３の側部に設置・固定され、シャッタ６の全体を支持している。
【００７１】
図２に示すように、シャッタ６は、基板２と蒸発源から蒸発した材料（成膜材料）とを遮断するよう閉じられている。これにより、シャッタ６の開放前に基板２に薄膜が形成することを防止できるので精度の高い膜厚を得ることができる。
【００７２】
シャッタ６の開閉の制御方法は、後述の制御手段１２について説明する部分で詳細に説明する。
【００７３】
また、基板ホルダ４１と上壁３１との間には、加熱ヒータが配置されている。
この加熱ヒータは、チャンバ３内の基板２および雰囲気を加熱する。基板２が光学ガラスの場合には、基板温度を１５０〜３５０℃に加熱・保持することが好ましく、２００〜３００℃に加熱・保持することがより好ましい。これにより、得られる薄膜（反射防止膜１）の膜密度が向上する。基板２として樹脂材料等で構成された光学材料を使う場合には、基板変形を生じない程度に加熱・保持することが好ましい。なお、基板２および雰囲気の温度は、加熱ヒータ近傍に設置された熱電対（図示せず）により計測され、計測値は制御手段１２に入力される。その計測値に基づいて制御手段１２が加熱ヒータを制御する。
【００７４】
チャンバ３内の底部には、第１の材料供給源７と第２の材料供給源８とが隣接して配置されている。第１の材料供給源７は、チャンバ３内の底面に固定された固定材料供給源であり、第２の材料供給源８は、後述する駆動系１１により移動可能な可動材料供給源である。
【００７５】
第１の材料供給源７は、蒸発源７１と、ルツボ７２と、電子銃７３と、電子銃用電源７３１と、膜厚計７４と、支持部材７４１とで構成されている。
【００７６】
ルツボ７２内には、蒸発源７１が配置されている。この第１の材料供給源７の側部には、電子銃７３が設置されている。該電子銃７３は、高エネルギー密度の電子ビーム７３２を放出し、ルツボ７２内の蒸発源７１を加熱し、蒸発させる。
【００７７】
第１の材料供給源７の上部には、所定の高さに設置された膜厚計７４が設置され、支持部材７４１に支持されている。
【００７８】
この膜厚計７４は、前述の膜厚計５と同様に水晶振動子の固定振動数の変化から薄膜の膜厚を検出する。この検出値は、後述する制御手段１２に入力される。これにより、後述する制御手段１２は、材料供給速度を制御することができる。材料供給速度については、後述する。
【００７９】
電子銃用電源７３１は、チャンバ３の外部に設置されている。電子銃用電源７３１からの配線により電子銃７３に電力を供給する。電子銃７３の電力は、制御手段１２により制御される。
【００８０】
図２中一点鎖線（図２中上下方向）は、基板２の成膜面の法線であって、かつ回転ホルダ４１の回転軸と一致する線２１である。第１の材料供給源７は、この線２１上にはなく、線２１から所定の距離、離間した位置に配置されている。すなわち、線２１と、前記成膜面と第１の材料供給源７とを結ぶ線２２（図２中二点鎖線）とは、所定の角度θ１をなしている。
【００８１】
また、第１の材料供給源７は、その高さを変更できるようになっていてもよい。この場合、第１の材料供給源７の高さを変更する手段としては、例えば、第１の材料供給源７とチャンバ３の底部との間に支持部材（図示せず）を設置し、その支持部材に第１の材料供給源７の設置高さを変更するためのアジャスタ機構を取付けたり、高さの異なる支持部材を適宜交換して使用する構成とすることが挙げられる。
【００８２】
また、前述した支持部材の形状および設置位置（例えば、図２中の左右方向の位置）を変更してもよい。
なお、このような調整は、通常、成膜を開始する以前に行う。
【００８３】
第２の材料供給源８は、蒸発源８１と、ルツボ８２と、電子銃８３と、電子銃用電源８３１と、膜厚計８４と、支持部材８４１と、駆動系１１と、摺動部８５（図３）とで構成されている。
【００８４】
上記においてルツボ８２に配置される蒸発源８１は、蒸発源７１とは異なる組成の材料とされる。
【００８５】
ルツボ８２、電子銃８３、電子銃用電源８３１、膜厚計８４、支持部材８４１は、前述のルツボ７２、電子銃７３、電子銃用電源７３１、膜厚計７４、支持部材７４１と同様のものである。
【００８６】
第２の材料供給源８を移動するための駆動系１１は、モータ部１６と、出力軸１７と、出力軸１７に設置されているウォーム１８とを有している。
【００８７】
チャンバ３の外部に配置されたモータ部１６は、ステッピングモータ（図示せず）、変速機（図示せず）等を内蔵している。そのステッピングモータの駆動により生じる回転力は、変速機で調整されつつ、出力軸１７を介してウォーム１８に伝達される。なお、出力軸１７は、チャンバ３内の底壁３３を貫通している。この出力軸１７が通る貫通孔には、シール部材１９が設置され、チャンバ３内と外気とを遮断し、チャンバ３の気密性を保っている。また、ステッピングモータの作動／停止、回転速度、回転方向等は、後述する制御手段１２により制御される。
【００８８】
ウォーム１８は、ガイド部材１５の下部に位置している。このウォーム１８の全体形状は、第２の材料供給源８がガイド部材１５に沿って移動した際、ウォーム１８と第２の材料供給源８の底面８２１に形成された歯とが、常に歯合しているように、その外径が中央部から両端部に向かってそれぞれ増大するような円筒形状をなしている。
【００８９】
図３および図４に示すように、第２の材料供給源８の両側部には、各々一対の摺動部８５が設置されている。この摺動部８５は、管状をなしており、その中空孔に後述するガイド部材１５が挿通されている。
【００９０】
チャンバ３の下方には、一対の棒状のガイド部材１５が配置されている。各ガイド部材１５の一端は、チャンバ３の側部に固定され、他端は、チャンバ３の底部に固定されている。また、各ガイド部材１５は、第２の材料供給源８が移動するとき、第２の材料供給源８と基板２の成膜面（線２１の上端）との距離を一定に保つよう、円弧状に湾曲している。第２の材料供給源８は、摺動部８５を介して各ガイド部材１５に支持されている。
【００９１】
第２の材料供給源８は、線２１上にはなく、線２１から所定の距離、離間した位置で移動する。従って、線２１と、前記成膜面と第２の材料供給源８とを結ぶ線２３（図２中二点鎖線）とは、所定の角度θ２をなしている。
【００９２】
ステッピングモータを所定の方向に駆動回転すると、それによりウォーム１８を回転し、第２の材料供給源８は、ガイド部材１５に沿ってウォーム１８の一端から他端までの範囲で移動する。
【００９３】
角度θ２は、第２の材料供給源８の移動とともに変化する。この角度θ２は、第２の材料供給源８がウォーム１８のモータ部１６からの遠位端に位置したとき最大となり、近位端に位置したとき最小となる。また、本実施形態では、角度θ２の最小の角度と角度θ１が一致するよう設定されている。
【００９４】
角度θ２の範囲は、チャンバ３の形状、材料供給源の形状、特に、ルツボの形状等の諸条件により異なるが、０〜８０°で行うことが好ましく、０〜６０°で行うことがより好ましい。８０°を超えると、成膜装置が大型化する。なお、図示の実施形態では、角度θ２の範囲は、１０〜４０°である。
【００９５】
なお、ステッピングモータを用いることで第２の材料供給源８は、前記範囲を高速で、かつ所望の位置に正確に移動することができる。
【００９６】
また、このような構成では、後述する制御手段１２により、チャンバ３を閉鎖したまま、チャンバ３の外部から第２の材料供給源８の移動を制御でき、角度θ２を変更することができる。特に、角度θ２を変更するためにチャンバ３を開く等の成膜作業を中断することなく、製造時間を短縮することができる。
【００９７】
制御手段１２は、通常、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）で構成されている。制御手段１２は、基板ホルダ回転機構４３、シャッタ６、電子銃用電源７３１および８３１、ステッピングモータ（図示せず）等を制御している。
【００９８】
制御手段１２は、前述した基板ホルダ回転機構４３のモータの作動／不作動を制御し、さらに、作動中の回転速度、回転方向等を制御する。この回転速度は、２〜１００ｒｐｍであることが好ましく、１０〜５０ｒｐｍであることがより好ましい。２ｒｐｍ未満では、膜厚を均一化することが困難であり、１００ｒｐｍを超えると、回転の遠心力により基板２が固定位置から外れるおそれがある。なお、回転方向は、一方向に限るものではなく、例えば、正回転と逆回転を組み合わせた回転であってもよい。
【００９９】
成膜の際、各材料供給源からのそれぞれの材料供給速度と、材料供給源と基板との距離と、基板の成膜面の法線と前記成膜面と材料供給源とを結ぶ線とのなす角度との３つの条件により薄膜の膜組成・膜構成が決定されるが、その内の材料供給速度を一定の速度に固定し、材料供給源と基板の成膜面との距離も一定の距離に固定しておけば、前記角度の変更のみで薄膜の膜組成・膜構成を制御できるので所望の薄膜を容易に得ることができる。制御手段１２は、蒸発源７１および８１においてそれぞれの材料供給速度が一定になるよう電子銃７３および８３の作動を制御する。
【０１００】
制御手段１２は、各材料供給源からのそれぞれの材料供給速度を経時的に変化させるよう制御してもよい。特に、制御手段１２は、第１の材料供給源７および第２の材料供給源８からの材料供給速度を各材料供給源の位置や角度に応じて可変とするよう制御してもよい。例えば、角度の増大に伴い、前記材料供給速度を減少させるよう制御することができる。このときには、角度θ２が最大となると、材料供給速度が小または０となり、基板２の成膜面には、蒸発源７１の材料が優先的に成膜され、蒸発源７１の材料の屈折率により近い薄膜が形成される。逆に、角度θ２が最小となると、材料供給速度が大となり、基板２の成膜面には、蒸発源８１の材料が優先的に成膜され、蒸発源８１の材料の屈折率により近い薄膜が形成される。これにより、基板２に形成される薄膜における含有成分の濃淡（含有量の差）をより大きくすることができる。
【０１０１】
材料供給速度は、例えば蒸発源７１および８１近傍に設置された膜厚計７４、８４に１秒間に形成される薄膜の膜厚として知ることができ、制御手段１２は、その膜厚計７４、８４の検出値によりそれぞれの材料供給速度を制御する。
【０１０２】
成膜開始時において、制御手段１２は、前述の膜厚計７４、８４の検出値に基づいてそれぞれの材料供給速度があらかじめ設定した速度に安定したと判断したら、シャッタ６を開く。
【０１０３】
また、成膜終了時において、制御手段１２は、膜厚計５からの検出値に基づいて所望の膜厚に達したと判断したら、シャッタ６を閉じる。これにより、過剰な成膜を防止することができ、精度の高い膜厚を得ることができる。
【０１０４】
薄膜を形成するにおいて、制御手段１２は、ステッピングモータの作動／不作動、駆動量、駆動方向、駆動のタイミング等をあらかじめ設定されたプログラムに従ってシーケンス制御する。これにより、成膜装置１００の自動化が図れ、成膜を繰り返し行った場合に再現性良く成膜できる。
【０１０５】
また、角度θ２の変更を周期的に行うよう制御した場合、基板２の成膜面に屈折率が連続的に変化する薄膜（反射防止膜１）を形成することができる。
【０１０６】
なお、ステッピングモータの制御は、シーケンス制御に限るものではなく、手動制御でもよい。
【０１０７】
また、上記の説明では、成膜装置が、反射防止膜を構成する材料の供給源を２つ（第１の材料供給源および第２の材料供給源）有するものとして説明したが、材料の供給源を３つ以上有するものであってもよい。
【０１０８】
以上、反射防止膜の形成方法の一例について説明したが、反射防止膜の形成方法はこれに限定されるものではない。例えば、反射防止膜を気相成膜法により形成する場合、例えば、特開２００１−５９１７２号公報、特開２００１−８１５４８号公報に記載された方法等を用いることができる。これにより、前記各領域での組成、屈折率等をより確実にコントロールして、反射防止膜１を形成することができる。
【０１０９】
前述したような反射防止膜１は、３８０〜９８０ｎｍの波長領域の光の反射率が１．０％以下であるのが好ましい。このように、幅広い波長領域の光に対する反射率を十分に低くすることにより、反射防止膜１が形成された基板２を様々な用途に好適に適用することができる。
【０１１０】
以上、本発明の反射防止膜について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【０１１１】
例えば、前述した実施形態では、反射防止膜が４５０ｎｍを超える物理膜厚を有する（すなわち、第１〜第１０の領域を有する）構成について説明したが、本発明の反射防止膜は、３００ｎｍ以上の物理膜厚を有する（すなわち、第１〜第６の領域を有する）ものであればよい。また、本発明の反射防止膜は、光学部品との密着性、接合強度を高めたり、光学部品の表面（最表層）の撥水性や防曇性を高めること等を目的とした下地層を介して、光学部品の表面に形成されたものであってもよい。また、反射防止膜の外表面（光学部品と接触する面とは反対側の面）には、撥水性や防曇性を高めたり、反射防止膜を保護すること等を目的とした被膜が形成されていてもよい。
【０１１２】
【実施例】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【０１１３】
［１］反射防止膜の製造
（実施例１）
反射防止膜の形成は、図２〜図４に示すような成膜装置（ただし、第１の材料供給源と同様の構成の、図示しない第３の材料供給源を有する成膜装置）を用いた真空蒸着により、以下のようにして行った。
【０１１４】
まず、第１の材料供給源、第２の材料供給源、第３の材料供給源のルツボ内に、それぞれ、ＴｉＯ２（７００ｎｍの光の屈折率：２．２）、ＳｉＯ２（７００ｎｍの光の屈折率：１．４５）、ＭｇＦ２（７００ｎｍの光の屈折率：１．３７５）を配置した。
【０１１５】
次に、直径３０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの平板状のＳ−ＢＳＬ７ガラス基板（波長７００ｎｍの光の屈折率：１．５５）を基板ホルダに取付け、真空蒸着装置内を２．０×１０−３Ｐａまで排気（減圧）した。
【０１１６】
その後、真空蒸着装置内に、酸素導入し、真空蒸着装置内の真空度を３．０×１０−１Ｐａとした。
【０１１７】
その後、制御手段により、各電子銃電源、基板ホルダ回転機構、シャッタ、ステッピングモータ等を制御しつつ、成膜を行うことにより、波長７００ｎｍにおいて図５に示すような屈折率分布を有する反射防止膜を形成した。
【０１１８】
（実施例２）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図６に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１１９】
（実施例３）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．６５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図７に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２０】
（実施例４）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．７５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図８に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２１】
（実施例５）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．８５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図９に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２２】
（実施例６）
厚さ方向の屈折率分布が、図１０に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２３】
（実施例７）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図１１に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２４】
（実施例８）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．６５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図１２に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２５】
（実施例９）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．７５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図１３に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２６】
（実施例１０）
反射防止膜が形成される基材（光学部品）として、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．８５のガラス基板を用い、厚さ方向の屈折率分布が、図１４に示すようなものとなるように成膜条件を制御した以外は、前記実施例１と同様にして反射防止膜を形成した。
【０１２７】
（比較例）
図２〜図４に示すような成膜装置を用いて、直径３０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの平板状のＳ−ＢＳＬ７ガラス基板（波長７００ｎｍの光の屈折率：１．５５）の表面に、表１に示すような１４層構成の反射防止膜（ガラス基板に接触する側から、第１層〜第１４層を順次積層したもの）を形成した。なお、第１の材料としてはＴａ２Ｏ５、第２の材料としてはＭｇＦ２を用いた。
【０１２８】
【表１】
［２］評価
［２−１］反射率の測定
前記実施例１〜１０の各反射防止膜について、３５０〜１０５０ｎｍの波長領域における光の反射率を測定した。これらの結果を図１５、図１６に示す。
【０１３０】
［２−１］ニュートン縞の観察
前記各実施例および比較例で得られた反射防止膜について、波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを備えたフィゾー干渉計を用いたときに表面に現れるニュートン縞の本数を測定した。その結果を表２に示す。表中におけるニュートン縞の本数は正符号が凹面に、負符号が凸面に変形したことを示す。
【０１３１】
【表２】
図１５、図１６および表２の結果から明らかなように、本発明の反射防止膜は、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低いものであった。また、表２から明らかなように、本発明の反射防止膜は、いずれも、内部応力が十分に小さく、ニュートン縞はほとんど認められなかった。
【０１３３】
これに対し、比較例の反射防止膜では、多くのニュートン縞が認められた。これは、比較例の反射防止膜では、内部応力が大きく、ガラス基板が変形しているためであると考えられる。
【０１３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、内部応力が小さく、可視光領域から近赤外光領域の光の反射率が十分に低い反射防止膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学部品の表面に形成された本発明の反射防止膜の好適な実施形態を示す断面図である。
【図２】反射防止膜の形成に用いる成膜装置の構成を示す断面図である。
【図３】図２中の可動材料供給源およびガイド部材の近傍を示す拡大平面図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】実施例１の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図６】実施例２の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図７】実施例３の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図８】実施例４の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図９】実施例５の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１０】実施例６の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１１】実施例７の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１２】実施例８の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１３】実施例９の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１４】実施例１０の反射防止膜の厚さ方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図１５】実施例１〜５の反射防止膜の、３５０〜１０５０ｎｍの波長領域における光の反射率を示すグラフである。
【図１６】実施例６〜１０の反射防止膜の、３５０〜１０５０ｎｍの波長領域における光の反射率を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 反射防止膜
１０１ 第１の領域
１０２ 第２の領域
１０３ 第３の領域
１０４ 第４の領域
１０５ 第５の領域
１０６ 第６の領域
１０７ 第７の領域
１０８ 第８の領域
１０９ 第９の領域
１１０ 第１０の領域
２ 基板
３ チャンバ（真空炉）
３１ 上壁
３２ シール部材
３３ 底壁
４ 保持部
４１ 基板ホルダ
４１１ 開口
４１２ 上面
４２ 回転軸
４３ 基板ホルダ回転機構
５ 膜厚計
５１ 支持部材
６ シャッタ
７ 第１の材料供給源（固定材料供給源）
７１ 蒸発源
７２ ルツボ
７３ 電子銃
７３１ 電子銃電源
７３２ 電子ビーム
７４ 膜厚計
７４１ 支持部材
８ 第２の材料供給源（可動材料供給源）
８１ 蒸発源
８２ ルツボ
８２１ 底面
８３ 電子銃
８３１ 電子銃電源
８３２ 電子ビーム
８４ 膜厚計
８４１ 支持部材
８５ 摺動部
１１ 駆動系
１２ 制御手段
１３ バルブ
１４ バルブ
１５ ガイド部材
１６ モータ部
１７ 出力軸
１８ ウォーム
１９ シール部材
２１ 線
２２ 線
２３ 線
１００ 成膜装置
Claims (12)
- 光学部品の表面に形成され、３００ｎｍ以上の物理膜厚を有する反射防止膜であって、
前記光学部品側から０〜５０ｎｍの領域を第１の領域、５０〜１００ｎｍの領域を第２の領域、１００〜１５０ｎｍの領域を第３の領域、１５０〜２００ｎｍの領域を第４の領域、２００〜２５０ｎｍの領域を第５の領域、２５０〜３００ｎｍの領域を第６の領域としたとき、
前記第１の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜１．８００であり、
前記第２の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜１．９５０であり、
前記第３の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５２５〜２．１００であり、
前記第４の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．７００〜２．２５０であり、
前記第５の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．８５０〜２．２５０であり、
前記第６の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４００〜２．２５０であることを特徴とする反射防止膜。 - 物理膜厚が３５０ｎｍ以上であって、
前記光学部品側から３００〜３５０ｎｍの領域を第７の領域としたとき、
前記第７の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．３５０〜２．１７５である請求項１に記載の反射防止膜。 - 物理膜厚が４００ｎｍ以上であって、
前記光学部品側から３５０〜４００ｎｍの領域を第８の領域としたとき、
前記第８の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．９５０である請求項１または２に記載の反射防止膜。 - 物理膜厚が４５０ｎｍ以上であって、
前記光学部品側から４００〜４５０ｎｍの領域を第９の領域としたとき、
前記第９の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．５７５である請求項１ないし３のいずれかに記載の反射防止膜。 - ４５０ｎｍを超える物理膜厚を有し、
前記光学部品側から４５０ｎｍより離れた側の領域を第１０の領域としたとき、
前記第１０の領域は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．０００〜１．４２５である請求項１ないし４のいずれかに記載の反射防止膜。 - ２種以上の化合物を含む材料で構成されたものである請求項１ないし５のいずれかに記載の反射防止膜。
- 反射防止膜は、少なくとも、純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．９以上の第１の化合物と、純物質の状態における波長７００ｎｍの光の屈折率が１．５以下の第２の化合物とを含む材料で構成されたものである請求項１ないし６のいずれかに記載の反射防止膜。
- ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｙｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｌａ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ｅｕ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｓｂ２Ｓ３、ＣｄＳ、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＢａＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＳｒＦ２から選択される２種以上を含み、これらの混合比の増減により、前記領域が形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の反射防止膜。
- 反射防止膜の膜厚方向に沿って、屈折率が非連続的に変化する請求項１ないし８のいずれかに記載の反射防止膜。
- 前記光学部品は、波長７００ｎｍの光の屈折率が１．４〜２．０である請求項１ないし９のいずれかに記載の反射防止膜。
- ３８０〜９８０ｎｍの波長領域の光の反射率が１．０％以下である請求項１ないし１０のいずれかに記載の反射防止膜。
- 隣接する前記領域間での、波長７００ｎｍの光の屈折率の差の絶対値が、それぞれ０．３以下である請求項１ないし１１のいずれかに記載の反射防止膜。
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