JP2007093804A

JP2007093804A - 紫外線／赤外線カットフィルタ、及びその製造方法

Info

Publication number: JP2007093804A
Application number: JP2005280719A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Setoguchi; 一稔瀬戸口
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】製造が容易で、しかもウェハに反りが生じることなく、要求される分光特性を満足するＵＶＩＲカットフィルタを提供する。
【解決手段】水晶やガラス等からなる基板（ウェハ）１の出射面側に１層から５２層の光学薄膜から成るＵＶＩＲコート２を形成するようにした。そしてウェハ１に成膜した５２層のＵＶＩＲコート２のうち、１〜２８層までは耐候性を挙げるためにイオンアシスト成膜により薄膜を成膜し、２９層〜５２層まではウェハ１に応力が生じないように、上記イオンアシスト成膜よりイオン化エネルギーは極めて低くした弱イオンアシスト成膜により、或いは一般的な加熱蒸着により薄膜を成膜するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は紫外線と赤外線をカットすることができる紫外線／赤外線カットフィルタ、及びその製造方法に関するものである。

ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の電子光学機器の普及に伴い、その光学ヘッドを構成する固体撮像素子（Charge Coupled Device：以下「ＣＣＤ」という）などにおいては、その前方に光学ローパスフィルタ（Optical Low Pass Filter：以下「ＯＬＰＦ」という）が配置されている。またこのようなＯＬＰＦには、紫外線と赤外線の両方をカットできる紫外線（ＵＶ）赤外線（ＩＲ）カットフィルタ（以下、「ＵＶＩＲカットフィルタ」という）が用いられている。
図４は、従来のＯＰＬＦに利用されているＵＶＩＲカットフィルタの構造例を示した図である。
この図４（ａ）に示すＵＶＩＲカットフィルタ１００は、ウェハ１０１の入射側に４層〜５層の光学薄膜から成る反射防止膜（ＡＲコート：Anti Reflection Coating）１０２を成膜し、その出射側に３５層〜５２層の光学薄膜から成るＵＶＩＲコート１０３を形成するようにしている。
しかしながら、図４（ａ）に示したＵＶＩＲカットフィルタ１００は、同図（ｂ）に示すように光学薄膜の積層数の多い出射面側にウェハ１０１が反ってしまうという欠点があった。
そこで、これを解決するため、例えば特許文献１では、図５に示すような構造の赤外線カットフィル付き光学ローパスフィルタが提案されている。
この図５に示す赤外線カットフィル付き光学ローパスフィルタ１１０は、ウェハ１０１の入射側に２０層の透明薄膜から成るＩＲコート１１１ａを形成し、ウェハ１０１の出射側に１９層の透明薄膜から成るＩＲコート１１１ｂを形成するようにしている。このように構成した場合は、ウェハ１０１の入射側と出射側とは、透明薄膜の積層数がほぼ同じになるためウェハ１０１が反るのを防止することができる。
特開２００３−２７９７２６公報

ところで、ウェハに蒸着やスパッタリング等により薄膜材料を成膜する成膜装置では、図６に示すように、ウェハ１２０をホルダ１２２に固定して片面ずつ薄膜材料１２１を成膜するようにしていた。このような薄膜材料を成膜する成膜装置が、例えば特開２００５−２４６２公報や特開２００５−６０７６７公報に開示されている。
しかしながら、図６に示した成膜装置において、ウェハ１２０の両面に薄膜を成膜するためには、最低２回の成膜処理（２バッチ）が必要になるという煩雑性の問題点があった。
そこで、本発明は上記したような問題点を解決するためになされたものであり、製造が簡単で、しかもベースとなるウェハ等に反りが生じることのないＵＶＩＲカットフィルタと、その製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ベース基材に複数の光学薄膜を積層して形成される紫外線／赤外線カットフィルタにおいて、前記複数の光学薄膜を前記ベース基材の片面に形成すると共に、前記ベース基材の片面に形成した複数の光学薄膜の内、パスバンド領域を決定する光学薄膜がイオンアシスト成膜により成膜され、それ以外の光学薄膜が前記イオンアシスト成膜よりイオン化エネルギーを低くした弱イオンアシスト成膜或いは加熱蒸着により成膜されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、ベース基材に複数の光学薄膜を積層して形成される紫外線／赤外線カットフィルタの製造方法であって、前記ベース基材の片面に成膜する光学薄膜の内、パスバンド領域を決定する光学薄膜をイオンアシスト成膜により成膜し、それ以外の光学薄膜を前記イオンアシスト成膜よりイオン化エネルギーを低くした弱イオンアシスト成膜或いは加熱蒸着により成膜するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、ベース基材に積層する複数の光学薄膜の内、パスバンド領域を決定する光学薄膜をイオンアシスト成膜により成膜し、それ以外の光学薄膜をイオンアシスト成膜よりイオン化エネルギーを低くした弱イオンアシスト成膜或いは加熱蒸着により成膜することで、ベース基材の片側のみに光学薄膜を成膜した場合でもベース基材に反りが生じないＵＶＩＲカットフィルタを実現することができる。したがって、このような本発明の紫外線／赤外線カットフィルタにおいては製造する際の成膜処理が片面だけで済むため、その製造を容易に行うことができ、コストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のＵＶＩＲカットフィルタの構造を示した図である。
この図１に示すように本実施形態のＵＶＩＲカットフィルタは、ベース基材である水晶やガラス等の基板（ウェハ）１の出射面側に１層から５２層の光学薄膜から成るＵＶＩＲコート２を形成するようにしている。そして、このウェハ１に成膜した５２層のＵＶＩＲコート２のうち、１〜２８層の光学薄膜は耐候性を挙げるためにイオンアシスト成膜により薄膜を成膜し、２９層〜５２層の光学薄膜はウェハ１に応力が生じないように、上記イオンアシスト成膜より、イオン化エネルギーを極めて低くした弱イオンアシスト成膜、或いは一般的な加熱蒸着により光学薄膜を成膜するようにしたものである。
以下、本願発明者が本願発明に至った経緯について説明する。
本願発明者は、ウェハに対して光学薄膜を成膜する際に、どのようにすれば１バッチ処理によりＵＶＩＲカットフィルタを作成することができるか、即ちウェハ１の片面に全ての光学薄膜を成膜した場合でもウェハ１が反ることのないＵＶＩＲカットフィルタが製造できるかのシミュレーションと実証実験を繰り返し行った。
その結果、１層から５２層までの光学薄膜をウェハ１の片面に成膜する際に、光学薄膜の耐候性の向上を図るために高密度の光学薄膜が得られるように、イオンプレーティング、イオンスパッタ、イオンアシスト等のイオンアシスト蒸着により光学薄膜を成膜すると、ウェハ１に強い圧縮応力が加わりウェハ１が成膜側に反ることが分かった。
光学薄膜の耐候性の向上を図る理由としては、光学薄膜の耐候性が低いと環境的に湿度が高くなった際、パスバンド領域（４００〜６５０μｍ）が高波長側へ波長シフトしてしまい、光学特性が変動してしまうという不具合が発生するからである。
故に、従来は、パスバンドをシフトさせないために１層〜５２層の光学薄膜をイオンアシスト蒸着により成膜し、特許文献１に開示されているようにウェハ１の入射面と出射面の両面に光学薄膜を成膜することでウェハ１に反りが生じないように対応してきた。
そこで、本願発明者は、どのように構成すればウェハ１の片面に全ての光学薄膜を成膜した場合でもウェハ１に反りを生じさせることなく、且つ、光学薄膜の耐候性を高く維持してパスバンド領域がシフトしないように構成できるか検討を行った。

図２は、ＵＶＩＲカットコートの分光特性を示した図である。また、図３はＵＶＩＲコート２を形成する１層〜５２層の光学薄膜の材料と膜厚の一例を示した図である。なお、膜構成としては、Ｔａ₂Ｏ₅／ＳｉＯ₂の膜構成の代わりにＴｉＯ₂／ＳｉＯ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅／ＳｉＯ等でも良い。
図２のＡに示したグラフはＵＶＩＲコート２を形成する１〜５２層の全ての光学薄膜を成膜したときの分光特性を示している。またＢのグラフはＵＶＩＲコート２を形成する１〜５２層の光学薄膜のうち、１層〜２８層までの光学薄膜を成膜したときの分光特性を示している。
またＵＶＩＲコート２を形成する１〜５２層のうち、１〜２８層の光学薄膜は、パスバンド領域を決定し、２９層〜５２層の光学薄膜は阻止域を決定するものである。
図２からＡ、Ｂ共に４００〜６５０μｍ帯では、その特性に殆ど差がないものの、８００μｍ帯〜１３００μｍ帯では特性に差があることが分かった。

なお、市場においてはスペック上、Ａの特性が求められる。そこで、本願発明者は、これを満足するよう、ウェハ１の片面に施す光学薄膜の各層（１層〜５２層）の成膜条件について検討した。その結果、光学薄膜を成膜する際に、パスバンド領域を決定する１層〜２８層までの光学薄膜については耐候性を高めてパスバンド領域が変動しないように、イオンアシスト成膜によりウェハ１に光学薄膜を施すようにすれば良いことを見いだした。
一方、パスバンド領域に影響を及ぼさない２９層〜５２層の光学薄膜については、ウェハ１に応力が加わらないようにイオン化エネルギーが極めて低い弱イオンアシスト成膜、或いは一般的な加熱蒸着をすれば良いことを見いだした。この結果、ベース基材であるウェハ１の片側のみにＵＶＩＲコート２を施した場合でも、ウェハ１が反ることなく、しかも要求の分光特性を満足するＵＶＩＲカットフィルタを実現することができた。このようにすれば、ＵＶＩＲカットフィルタットフィルタを製造する際の成膜処理は片面だけで済むため、その製造を容易に行うことができ、コストダウンを図ることができる。

本実施形態のＵＶＩＲカットフィルタの構造を示した図である。ＵＶＩＲカットコートの分光特性を示した図である。ＵＶＩＲコートを形成する１層〜５２層の光学薄膜の材料と膜厚を示した図である。従来のＵＶＩＲカットフィルタの構造例を示した図である。従来の赤外線カットフィル付き光学ローパスフィルタの構造例を示した図である。成膜装置の構造を示した図である。

符号の説明

１ …ウェハ、２ …ＵＶＩＲコート

Claims

ベース基材に複数の光学薄膜を積層して形成される紫外線／赤外線カットフィルタにおいて、
前記複数の光学薄膜を前記ベース基材の片面に形成すると共に、前記ベース基材の片面に形成した複数の光学薄膜の内、パスバンド領域を決定する光学薄膜がイオンアシスト成膜により成膜され、それ以外の光学薄膜が前記イオンアシスト成膜よりイオン化エネルギーを低くした弱イオンアシスト成膜或いは加熱蒸着により成膜されていることを特徴とする紫外線／赤外線カットフィルタ。
ベース基材に複数の光学薄膜を積層して形成される紫外線／赤外線カットフィルタの製造方法であって、
前記ベース基材の片面に成膜する光学薄膜の内、パスバンド領域を決定する光学薄膜をイオンアシスト成膜により成膜し、それ以外の光学薄膜を前記イオンアシスト成膜よりイオン化エネルギーを低くした弱イオンアシスト成膜或いは加熱蒸着により成膜するようにしたことを特徴とする紫外線／赤外線カットフィルタの製造方法。