JP2007316283A

JP2007316283A - 赤外線フィルタ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2007316283A
Application number: JP2006145110A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Hirai; 孝彦平井; Keimei Kitamura; 啓明北村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2007-12-06

Abstract

【課題】製造時や廃棄時における赤外線フィルタの取り扱いを容易にする。
【解決手段】赤外線フィルタ１は、赤外線を透過する基板２と、基板２表面上に交互に多層積層されたＧｅ膜及びＹＦ_３膜とを備える。これにより、多層膜構造を形成する際にＺｎＳを使用することがないので、製造時や廃棄時における赤外線フィルタの取り扱いを容易にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体や動物等の対象物を検知するためのセンサに適用して好適な赤外線フィルタ及びその製造方法に関する。

従来より、多層積層された薄膜それぞれの界面における光の干渉現象を利用することにより赤外線波長領域の光のみを透過させる赤外線フィルタが知られている（特許文献１参照）。
特開平５−３１３０１３号公報

しかしながら、従来の赤外線フィルタは、多層膜構造の一部にＺｎＳ（硫化亜鉛）膜を使用しているために、成膜時に発生する異臭を避けるために専用の成膜室を設ける必要がある等、製造時や廃棄時の取り扱いが困難であった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、製造時や廃棄時の取り扱いが容易な赤外線フィルタ及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る赤外線フィルタは、赤外線を透過する基板と、基板表面上に交互に多層積層されたゲルマニウム膜及びフッ化物膜とを備える。また、本発明に係る赤外線フィルタの製造方法は、イオンビームアシスト蒸着法を利用して赤外線を透過する基板表面上にゲルマニウム膜とフッ化物膜を交互に多層積層する工程を有する。

なお、上記フッ化物膜としては、ＹＦ_３（フッ化イットリウム）膜、ＭｇＦ_２（フッ化マグネシウム）膜，ＣａＦ_２（フッ化カルシウム）膜，Ｎａ_３ＡｌＦ_６（六フッ化アルミニウムナトリウム）膜，ＮａＦ（フッ化ナトリウム）膜，ＬｉＦ（フッ化リチウム）膜，ＬａＦ_３（フッ化ランタン）膜等を例示することができる。また、上記フッ化物膜は（００２）面を主とする面方向に配向した結晶構造を有することが望ましい。フッ化物膜が（００２）面を主とする面方向に配向した結晶構造を有することにより、膜間の格子整合性に由来する膜内の引張応力を小さくし、膜間の密着性を高めることができるので、ゲルマニウム膜とフッ化物膜の密着力が強い、すなわち強度が高い赤外線フィルタを形成することができる。

本発明に係る赤外線フィルタ及びその製造方法によれば、多層膜構造を形成する際、非毒物であるフッ化物を使用し、ＺｎＳ（硫化亜鉛）膜を使用することがないので、製造時や廃棄時における赤外線フィルタの取り扱いを容易にすることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる赤外線フィルタの構成及びその製造方法について詳しく説明する。

〔赤外線フィルタの構成〕
本発明の実施形態となる赤外線フィルタ１は、図１に示すように、赤外線を透過する基板２と、基板２表面上に交互に多層積層されたＧｅ膜（ゲルマニウム膜）及びフッ化物膜としてのＹＦ_３（フッ化イットリウム）膜とを備える。なお、本実施形態では、フッ化物膜としてＹＦ_３膜を用いたが、本発明はＹＦ_３膜に限定されることはなく、例えばＭｇＦ_２膜，ＣａＦ_２膜，Ｎａ_３ＡｌＦ_６膜，ＮａＦ膜，ＬｉＦ膜，ＬａＦ_３膜等のその他のフッ化物膜を用いてもよい。

〔赤外線フィルタの製造方法〕
上記赤外線フィルタ１は、図２に示すようなＲＦイオンビーム銃１１からＳｉウェハ等の基板２表面に向けてイオンビームを照射しながら蒸着材料が充填された坩堝１２を加熱することにより基板２表面上に成膜するイオンビームアシスト蒸着装置１３により製造することができる。具体的には、基板２表面上にＧｅ膜を成膜する際は、ＲＦイオンビーム銃１１からＡｒ（アルゴン）イオンビームを照射しながら坩堝１２を加熱することにより、基板２表面上にＧｅを蒸着させる。また、基板２表面上にＹＦ_３膜を成膜する際は、ＲＦイオンビーム銃１１からＯ_２（酸素）イオンビームを照射しながら坩堝１２を加熱することにより、基板２表面上にＹＦ_３を蒸着させる。

なお、各膜の成膜レートは、水晶センサ１４によって検出され、所定の大きさになるように調整されている。そして、赤外光源１５から基板２の裏面に向けて赤外線光を照射し、基板２と多層膜を透過してきた赤外線光を赤外光センサ１６によって検出すると共に、可視光センサ１７によって基板２の裏面において反射した光を検出する光学センサ１８によって、製造された赤外線フィルタ１の性能を評価する。

また、アルゴンイオンの加速電圧を５００［Ｖ］で固定した状態で酸素イオンの加速電圧を０（酸素イオンの照射無し）〜１５０［Ｖ］の範囲で変化させた場合、図３のＸ線回折図形に示すように、酸素イオンの加速電圧が３０［Ｖ］以上１００［Ｖ］以下である場合、ＹＦ_３膜は（００２）面を主とした面方向に配向した結晶構造を有することが明らかになった。また、形成された多層膜に対しテープ試験（市販のセロテープ（登録商標）を膜表面に貼り付け、表面垂直方向に一定の力で引っ張り、膜が剥がれるか否かを評価することにより、Ｇｅ膜とＹＦ_３膜の密着力を調べる試験）を行った所、図４に示すように、酸素イオンの加速電圧を３０［Ｖ］以上１００［Ｖ］以下として製造した多層膜のみテープ試験に合格した。また、多層膜内の引張応力を測定した所、図５に示すように引張応力はイオン加速電圧の増加に伴い増加することが明らかになった。このことから、酸素イオンの加速電圧を３０［Ｖ］以上１００［Ｖ］以下程度とし、ＹＦ_３膜は（００２）面を主とした面方向に配向した結晶構造を有するようにすることにより、膜間の格子整合性に由来する膜内の引張応力を小さくし、膜間の密着性を高めることができ、結果として、Ｇｅ膜とＨｆＯ_２膜の密着力が強い赤外線フィルタが製造できることが知見される。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる赤外線フィルタ１は、赤外線を透過する基板２と、基板２表面上に交互に多層積層されたＧｅ膜及びＹＦ_３膜とを備える。そして、このような構成によれば、多層膜構造を形成する際にＺｎＳを使用することがないので、製造時や廃棄時における赤外線フィルタの取り扱いを容易にすることができる。

また、本発明の実施形態となる赤外線フィルタ１によれば、ＹＦ_３膜は（００２）面を主とする面方向に配向した結晶構造を有するので、Ｇｅ膜とＹＦ_３膜の密着力が高まり、強度が高い赤外線フィルタを提供することができる。また、本発明の実施形態となる赤外線フィルタ１によれば、Ｇｅ膜及びＹＦ_３膜はイオンビームアシスト蒸着法により成膜されるので、イオンの衝突効果によって緻密で密着性のよい多層膜を成膜することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となる赤外線フィルタの構成を示す断面図である。図１に示す赤外線フィルタを製造する際に用いられるイオンビームアシスト蒸着装置の構成を示す模式図である。イオン加速電圧の変化に伴うＹＦ_３膜の結晶構造の変化を示すＸ線回折図形である。異なるイオン加速電圧によって形成された多層膜についてテープ試験を行った結果を示す。異なるイオン加速電圧によって形成された多層膜について膜内の引張応力を測定した結果を示す。

符号の説明

１：赤外線フィルタ
２：基板
１１：ＲＦイオン銃
１２：坩堝
１３：イオンビームアシスト蒸着装置
１４：水晶センサ
１５：赤外光源
１６：赤外光センサ
１７：可視光センサ
１８：光学モニタ

Claims

赤外線を透過する基板と、
前記基板表面上に交互に多層積層されたゲルマニウム膜及びフッ化物膜と
を備えることを特徴とする赤外線フィルタ。
請求項１に記載の赤外線フィルタであって、
前記フッ化物膜は（００２）面を主とする面方向に配向した結晶構造を有することを特徴とする赤外線フィルタ。
イオンビームアシスト蒸着法を利用して赤外線を透過する基板表面上にゲルマニウム膜とフッ化物膜を交互に多層積層する工程を有することを特徴とする赤外線フィルタの製造方法。
請求項３に記載の赤外線フィルタの製造方法であって、
前記フッ化物膜が（００２）面を主とする面方向に配向した結晶構造を有するようにイオン加速電圧を調整する工程を有することを特徴とする赤外線フィルタの製造方法。