JP2007264388A

JP2007264388A - 多層膜光学素子の製造方法

Info

Publication number: JP2007264388A
Application number: JP2006090647A
Authority: JP
Inventors: Masashi Suzuki; 将史鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】外観の良好な多層膜光学素子の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス等の基板１の上にアルミニウム薄膜２を成膜し、さらにその上にSiＯ_２薄膜３を成膜する（ａ）。そして、ＧＣＩＢを使用してラテラルスパッタを行う（ｂ）。これにより、SiＯ_２薄膜３の表面粗さは、１nm以下となる。その上に、多層薄膜４を成膜する（ｃ）。多層薄膜４としては、例えばNb_２Ｏ_５薄膜とSiＯ_２薄膜を交互に積層したものがある。最終的には、SiＯ_２薄膜３も多層膜の一部となる。最後に、アルミニウムエッチング液によりアルミニウム薄膜２を溶解し、多層膜（SiＯ_２薄膜３と多層薄膜４）を基板１から分離する（ｄ）。SiＯ_２薄膜３の表面粗さが、評価長さ１mmのＲＭＳで１nm以下とされているので、分離された多層膜からなる多層膜光学素子は、良好な外観を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層膜光学素子の製造方法に関するものである。

屈折率の異なる物質からなる薄膜を積層し、薄膜の境界で反射する光の干渉を利用して、フィルタ等の所定の光学特性を持たせた光学素子は、多層膜光学素子として知られ、干渉フィルタ等に使用されている。

このような多層膜光学素子は、ガラス等の基板上に、屈折率の異なる非金属光学物質の薄膜を順次重ね合わせた構造を有し、通常は、ガラス等の基板上に、これらの非金属光学物質を、真空蒸着により、順次成膜していくことにより形成されていた。

このような光学素子において、ガラス等の基板は、光学特性を決定するのに何の役割を果たさないばかりでなく、光を吸収するので、できるだけ薄くする必要がある。このため、従来は、多層膜の形成後、これら基板を研磨して数十μｍ程度の厚さとしていた。

しかしながら、ガラス等の基板を数十μｍ程度の厚さにまで研磨することには非常な困難が伴い、研磨中にガラスが破損したりして、歩留まりを低下させるといった問題があった。

このような問題点を解決するものとして、例えば、特開平３−１９６００１号公報（特許文献１）に記載されているような、基板を有しない多層膜光学薄膜が公知となっている。

このような多層膜光学薄膜は、以下のようにして製造される。例えば、ガラス基板の上にアルミニウムを蒸着し、その上に、酸化ケイ素の薄膜と酸化チタンの薄膜を、交互にイオンスパッタリングにより成膜する。成膜が完了した時点で、アルミニウムエッチング液によりアルミニウムを溶解すると、ガラス基板と多層光学薄膜が分離し、ガラス基板を有しない多層光学薄膜を得ることができる。
特開平３−１９６００１号公報

近年、このような多層膜光学素子に対して、外観が良いことが求められるようになってきた。しかしながら、特許文献１に記載されるような方法で製造される多層膜光学素子は、表面粗さが粗く、要求される外観の良さが満たされないという問題点がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、外観の良好な多層膜光学素子の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、基板の上に可溶性担体の薄膜を成膜し、前記可溶性担体の上に、多層光学薄膜を成膜し、その後、前記可溶性担体の薄膜を溶解させて、前記基板と前記多層光学薄膜を分離する工程を含む多層膜光学素子の製造方法であって、前記多層光学薄膜のうち最下層の薄膜が、表面粗さがＲＭＳで１nm以下のSiＯ_２であることを特徴とする多層膜光学素子の製造方法である。

発明者が、多層膜光学素子の表面粗さが粗くなる原因を究明したところ、その原因は、初期段階で成膜される薄膜の表面粗さが、積層が進むに従って増幅されることにあることを発見した。すなわち、このような多層膜の成膜はスパッタリング等により行われるが、初期段階で成膜される薄膜に凹凸があると、斜めに飛来する成膜素材が、薄膜の凸部が陰になることにより薄膜の凹部に積層されにくくなり、凹凸の大きさが成膜が進むに従って大きくなる。そして、このことが、最終製品の表面粗さを粗くし、外観を悪くする原因となっている。

発明者は、このようなことの発生を防ぐには、可溶性担体の上に最初に成膜される材料をSiＯ_２とし、その表面粗さをＲＭＳで１nm以下とすれば良いことを見いだした。このような条件の下では、最終製品の外観は良好に保たれた。

前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記多層光学薄膜のうち最下層の薄膜を成膜する方法が、SiＯ_２膜を成膜後、ＧＣＩＢ(Gas Cluster Ion Beam)を用いたラテラルスパッタリングにより、表面粗さをＲＭＳで１nm以下とする方法であることを特徴とするものである。

ＧＣＩＢ(Gas Cluster Ion Beam)を用いたラテラルスパッタリングを用いれば、成膜されたSiＯ_２膜の表面粗さをＲＭＳで１nm以下とすることが容易である。

前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、前記多層光学薄膜のうち最下層の薄膜を成膜する方法が、アシスト成膜法によりSiＯ_２膜を成膜する方法であることを特徴とするものである。

SiＯ_２の成膜時にアシスト成膜法を用いれば、成膜されるSiＯ_２膜の表面粗さをＲＭＳで１nm以下とすることが容易である。

本発明によれば、外観の良好な多層膜光学素子の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である多層膜光学素子の製造方法の概要を示す図である。まず、ガラス等の基板１の上に可溶性坦体としてアルミニウム薄膜２を真空蒸着等により成膜し、さらにその上にSiＯ_２薄膜３をイオンスパッタリング等により成膜する（ａ）。

そして、ＧＣＩＢを使用してラテラルスパッタを行う（ｂ）。これにより、SiＯ_２薄膜３の表面粗さは、評価長さ１mmのＲＭＳで１nm以下となる。その上に、多層薄膜４をイオンスパッタリング等により成膜する（ｃ）。多層薄膜４としては、例えばNb_２Ｏ_５薄膜とSiＯ_２薄膜を交互に積層したものがある。最終的には、SiＯ_２薄膜３も多層膜の一部となる。

最後に、アルミニウムエッチング液によりアルミニウム薄膜２を溶解し、多層膜（SiＯ_２薄膜３と多層薄膜４）を基板１から分離する（ｄ）。SiＯ_２薄膜３の表面粗さが、評価長さ１mmのＲＭＳで１nm以下とされているので、分離された多層膜からなる多層膜光学素子は、良好な外観を有する。

図２は、本発明の第２の実施の形態である多層膜光学素子の製造方法の概要を示す図である。まず、ガラス等の基板１の上にアルミニウム薄膜２を真空蒸着等により成膜し、さらにその上にSiＯ_２薄膜３をアシスト成膜法で成膜する（ａ）。アシスト成膜法においては、イオンの運動エネルギーが大きいので、成膜時の表面粗さを小さくすることができ、その結果、SiＯ_２薄膜３の表面粗さを、評価長さ１mmのＲＭＳで１nm以下とすることができる。

その上に、多層薄膜４をイオンスパッタリング等により成膜する（ｂ）。多層薄膜４としては、例えばNb_２Ｏ_５薄膜とSiＯ_２薄膜を交互に積層したものがある。最終的には、SiＯ_２薄膜３も多層膜の一部となる。

最後に、アルミニウムエッチング液によりアルミニウム薄膜２を溶解し、多層膜（SiＯ_２薄膜３と多層薄膜４）を基板１から分離する（ｃ）。SiＯ_２薄膜３の表面粗さが、評価長さ１mmのＲＭＳで１nm以下とされているので、分離された多層膜からなる多層膜光学素子は、良好な外観を有する。

本発明の第１の実施の形態である多層膜光学素子の製造方法の概要を示す図である。本発明の第２の実施の形態である多層膜光学素子の製造方法の概要を示す図である。

符号の説明

１…基板、２…アルミニウム薄膜、３…SiＯ_２薄膜、４…多層薄膜

Claims

基板の上に可溶性担体の薄膜を成膜し、前記可溶性担体の上に、多層光学薄膜を成膜し、その後、前記可溶性担体の薄膜を溶解させて、前記基板と前記多層光学薄膜を分離する工程を含む多層膜光学素子の製造方法であって、前記多層光学薄膜のうち最下層の薄膜が、表面粗さがＲＭＳで１nm以下のSiＯ_２であることを特徴とする多層膜光学素子の製造方法。
請求項１に記載の多層膜光学素子の製造方法であって、前記多層光学薄膜のうち最下層の薄膜を成膜する方法が、SiＯ_２膜を成膜後、ＧＣＩＢ(Gas Cluster Ion Beam)を用いたラテラルスパッタリングにより、表面粗さをＲＭＳで１nm以下とする方法であることを特徴とする多層膜光学素子の製造方法。
請求項１に記載の多層膜光学素子の製造方法であって、前記多層光学薄膜のうち最下層の薄膜を成膜する方法が、アシスト成膜法によりSiＯ_２膜を成膜する方法であることを特徴とする多層膜光学素子の製造方法。