JP2009167020A - 被洗浄部材の洗浄方法および光学素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便かつ効率的で、金型や固定治具等の被洗浄部材に対するダメージが少ない、被洗浄部材の洗浄方法等を提供する。
【解決手段】光学素子製造装置から光学材料成分が付着した被洗浄部材41を取り出す工程と、取り出された被洗浄部材41を、光学材料成分を除去する洗浄装置40に設置する工程と、洗浄装置40にて、設置された被洗浄部材41の周囲環境に所定のガスを導入する工程と、導入された所定のガスに高周波電圧を印加してプラズマ化し、被洗浄部材41の表面をプラズマ化されたガスに晒し、光学材料成分をハロゲン化物にして気化させ除去する工程と、を含む被洗浄部材41の洗浄方法。
【選択図】図4
【解決手段】光学素子製造装置から光学材料成分が付着した被洗浄部材41を取り出す工程と、取り出された被洗浄部材41を、光学材料成分を除去する洗浄装置40に設置する工程と、洗浄装置40にて、設置された被洗浄部材41の周囲環境に所定のガスを導入する工程と、導入された所定のガスに高周波電圧を印加してプラズマ化し、被洗浄部材41の表面をプラズマ化されたガスに晒し、光学材料成分をハロゲン化物にして気化させ除去する工程と、を含む被洗浄部材41の洗浄方法。
【選択図】図4
Description
本発明は、被洗浄部材の洗浄方法等に関し、特に、光学素子製造装置において被洗浄部材に付着した光学材料成分を除去するのに適した被洗浄部材の洗浄方法等に関する。
光通信等に用いられるレンズや、DVD(Digital Versatile Disk)のピックアップヘッドに搭載されるレンズ(光ピックアップ)及びデジタルカメラに用いられるレンズなどの光学素子は、その耐熱性と耐候性の高さ、並びに屈折率の高さからガラス素材が用いられる場合が多い。そして、ガラスレンズの表面を非球面とすれば単一レンズで収差をなくすことができ、レンズを含むデバイスの軽量化が可能となる。
非球面ガラスレンズの製造には、金型を用いたプレス成形が採用される。所望の精度に仕上げられた非球面成形面を有する金型の上で加熱され軟化されたガラスをプレスすることにより光学素子を得る。
非球面ガラスレンズの製造には、金型を用いたプレス成形が採用される。所望の精度に仕上げられた非球面成形面を有する金型の上で加熱され軟化されたガラスをプレスすることにより光学素子を得る。
しかし、プレス成形を繰り返すと金型の成形面にガラスが島状に付着し堆積することが一般に知られている。特に、レンズに接触する成形面にガラス付着物が堆積すると、レンズに曇り等が発生して光学素子としての機能が著しく低下する。このガラス付着物は、ガラス素材を加熱した際に生じるガラスからの揮発物が関係し、ガラスを素材として採用する限り避けることはできない。
また、これらの光学素子の表面には、光を効率的に透過させる目的で反射防止膜が形成される。反射防止膜は、蒸着及びスパッタ法で形成する事が可能であり、一回の成膜で大量の光学素子を成膜する為に、固定治具を用いる。この固定治具は、数度の成膜の後、成膜範囲の確保及びエピタキシャルウイスカ防止の為、堆積した付着物を剥ぎ取る必要がある。
また、これらの光学素子の表面には、光を効率的に透過させる目的で反射防止膜が形成される。反射防止膜は、蒸着及びスパッタ法で形成する事が可能であり、一回の成膜で大量の光学素子を成膜する為に、固定治具を用いる。この固定治具は、数度の成膜の後、成膜範囲の確保及びエピタキシャルウイスカ防止の為、堆積した付着物を剥ぎ取る必要がある。
かかる問題に対して、従来は、定期的かつ機械的に金型等から付着物を除去していた。ここで、機械的除去とは、アルミナ等の硬質材料の細粉を金型に吹き付けて削り落とす、所謂サンドブラスト法による除去や、ダイヤモンドペースト等で金型等の成形面を研磨することで除去することを意味する。
しかし、このような機械的除去は、高精度に仕上げられた成形面(特に光学面)の形状精度を狂わす原因となるので、作業は熟練した技能者に限定される。また、機械的除去作業により形状精度が狂った場合、金型等を再加工しなくてはならず、結果的に成形品のコストを吊り上げる。そこで、公報記載の従来技術として、弗酸水溶液あるいは弗硝酸水溶液を用いて洗浄することで、機械的除去を行わず化学的にガラスを除去する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、化学的に付着物を除去する洗浄方法では、付着物を溶解処理した後に、金型等を水及び溶剤で洗浄した後に乾燥する工程等が必要になる。また、付着物を溶解するときに発生するガスが、付着物と溶解液の間に介在して処理効率を劣化させるので、長時間の処理が必要となる。更に、金型の母材として一般に用いられる超硬合金や、金型に含まれるニッケル系合金は、溶解液中の弗酸に侵され易く、金型を溶解液に長時間浸漬することはできなかった。また、反射防止膜を成膜する際に用いる固定治具は、真鍮、無酸素銅、アルミ等の比較的熱伝導が高く、機械加工に富んだ材料を用いる場合が多いが、同様に溶解液に長時間浸漬することはできない。
その結果、金型や固定治具を頻繁に交換する必要があり、製造される光学素子のコストの上昇や、光学素子の生産性を悪くする原因にもなる。
上記課題に鑑み、本発明は、簡便かつ効率的で、金型や固定治具等の被洗浄部材に対するダメージが少ない、被洗浄部材の洗浄方法等を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、生産性よく、安価に光学素子を製造する方法を提供することにある。
その結果、金型や固定治具を頻繁に交換する必要があり、製造される光学素子のコストの上昇や、光学素子の生産性を悪くする原因にもなる。
上記課題に鑑み、本発明は、簡便かつ効率的で、金型や固定治具等の被洗浄部材に対するダメージが少ない、被洗浄部材の洗浄方法等を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、生産性よく、安価に光学素子を製造する方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明にかかる被洗浄部材の洗浄方法は、光学素子製造装置から光学材料成分が付着した被洗浄部材を取り出す工程と、取り出された被洗浄部材を、光学材料成分を除去する洗浄装置に設置する工程と、洗浄装置にて、設置された被洗浄部材の周囲環境に所定のガスを導入する工程と、導入された所定のガスに高周波電圧を印加してプラズマ化し、被洗浄部材の表面をプラズマ化されたガスに晒し、光学材料成分をハロゲン化物にして気化させ除去する工程と、を含むことを特徴とする。
ここで、ハロゲン化物は、フッ化物または塩化物であることが好ましく、所定のガスは、フッ化炭素(CF4)、フッ化硫黄(SF4)、及び6フッ化2炭素(C2F6)のうち少なくともいずれか1種類のガスを含むことが更に好ましく、光学材料成分は、Si、P、B、Mg、Ti、Ta、Nbの中から選ばれる少なくとも1つの酸化物、窒化物またはフッ化物であることが更に好ましく、プラズマ化は、RFプラズマ法により行うことが更に好ましい。
また、本発明の光学素子の製造方法は、機能膜成膜装置から光学素子を保持する固定治具を取り出す工程と、取り出された固定治具を、光学材料成分を除去する洗浄装置に設置する工程と、洗浄装置にて、設置された固定治具の周囲環境に所定のガスを導入する工程と、導入された所定のガスに高周波電圧を印加してプラズマ化し、固定治具の表面をプラズマ化されたガスに晒し、固定治具の表面に付着した光学材料成分をハロゲン化物にして揮発させ除去する工程と、光学材料成分を除去した後に固定治具を機能膜成膜装置に再度取り付ける工程と、固定治具により光学素子が保持された機能膜成膜装置を使って機能膜を成膜する工程と、を含むことを特徴とする。
ここで、機能膜は、反射防止膜であることが好ましい。
本発明によれば、簡便かつ効率的で、金型や固定治具等の被洗浄部材に対するダメージが少ない、被洗浄部材の洗浄方法等を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態(実施の形態)について詳細に説明する。
図1(A)〜(B)は、光学素子製造装置の一例としての光学素子成形装置10の構成図である。
図1(A)に示されているように、光学素子成形装置10は、光学素子母材をプレス成形して光学素子の一例としてのレンズを製作する下金型11及び上金型12と、下金型11及び上金型12の動作を規制する胴型13とを有して構成される。
図1(A)〜(B)は、光学素子製造装置の一例としての光学素子成形装置10の構成図である。
図1(A)に示されているように、光学素子成形装置10は、光学素子母材をプレス成形して光学素子の一例としてのレンズを製作する下金型11及び上金型12と、下金型11及び上金型12の動作を規制する胴型13とを有して構成される。
下金型11及び上金型12は、例えば、タングステンカーバイト(WC)を主成分とする超硬合金を含んで構成される。下金型11及び上金型12は、好適な離型を実現するため、成形面15,16に被膜層が形成されている。被膜層は、例えば、白金(Pt)−イリジウム(Ir)合金により形成される。尚、下金型11及び上金型12は、炭化珪素やグラッシーカーボン等耐フッ素性が高い素材で母材が構成されても良い。更に、インコネル、スタバックス、ダイス鋼等で構成されても良い。また、被膜層は、白金−イリジウム合金以外の貴金属合金、貴金属と遷移金属との合金、貴金属と汎用金属との合金、カーボン、又はDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等のフッ素や塩素との反応性が低い材料がいずれも好適に使用される。
胴型13は、例えば、タングステンカーバイトを主成分とする超硬合金を含んで構成され、図示しない駆動系を使って上下動する上金型12の動作を規制して、下金型11と上金型12との中心軸がずれないようにしている。
胴型13は、例えば、タングステンカーバイトを主成分とする超硬合金を含んで構成され、図示しない駆動系を使って上下動する上金型12の動作を規制して、下金型11と上金型12との中心軸がずれないようにしている。
以上の構成を有する光学素子成形装置10がレンズをプレス成形する製造工程を以下に説明する。
下金型11と上金型12との間に光学素子母材14を設置する。
ここで、光学素子母材14は、例えば、シリカを主成分とし、例えば、アルミナ、ナトリウム、フッ化ランタン等が添加された低融点ガラスにより構成される。尚、光学素子母材14は、例えば、設置された光学素子母材14の伸びが停止し、収縮が始まる屈伏温度(屈伏点)が約600℃以下の低融点ガラスであっても、屈伏温度が約400℃以下の超低融点ガラスであってもよい。
下金型11と上金型12との間に光学素子母材14を設置する。
ここで、光学素子母材14は、例えば、シリカを主成分とし、例えば、アルミナ、ナトリウム、フッ化ランタン等が添加された低融点ガラスにより構成される。尚、光学素子母材14は、例えば、設置された光学素子母材14の伸びが停止し、収縮が始まる屈伏温度(屈伏点)が約600℃以下の低融点ガラスであっても、屈伏温度が約400℃以下の超低融点ガラスであってもよい。
下金型11及び上金型12を加熱して屈伏温度付近になったとき、下金型11−上金型12間に圧力を加えて光学素子母材14をプレス成形し、光学素子17を製造する(図1(B)参照)。
下金型11及び上金型12が十分に冷却した後に、上金型12を胴型13から抜いて光学素子17を取り出す。
下金型11及び上金型12が十分に冷却した後に、上金型12を胴型13から抜いて光学素子17を取り出す。
以上に説明したレンズ製造工程を繰り返すと、下金型11及び上金型12の成形面15,16に光学材料成分であるガラス付着物が島状に付着し堆積する。このレンズ製造工程を繰り返すとレンズの表面光沢に悪影響を及ぼす。そのため、概ね1000回程繰り返した後に光学素子成形装置10を解体し、下金型11及び上金型12の成形面15,16を洗浄する必要がある。
次に、光学素子製造装置の他の例として光学素子に反射防止膜等の機能膜を成膜する装置と方法について説明を行う。
図2は、光学素子17に機能膜を成膜するスパッタ装置の概略を説明した図である。
図2に示したスパッタ装置20は、真空容器21と、真空容器21の内部に、少なくとも1つの光学素子17を設置するための光学素子保持台22と、光学素子17を光学素子保持台22に固定する固定治具23と、機能膜の成分となる光学材料成分のスパッタ源であるターゲット24とを備えている。また、真空容器21の外部には、真空容器21の内部を真空に排気するための真空排気装置25と、真空容器21内部の真空度を測定する真空度測定装置26と、ターゲット24に高周波電圧を印加する電源27とを備えている。
図2は、光学素子17に機能膜を成膜するスパッタ装置の概略を説明した図である。
図2に示したスパッタ装置20は、真空容器21と、真空容器21の内部に、少なくとも1つの光学素子17を設置するための光学素子保持台22と、光学素子17を光学素子保持台22に固定する固定治具23と、機能膜の成分となる光学材料成分のスパッタ源であるターゲット24とを備えている。また、真空容器21の外部には、真空容器21の内部を真空に排気するための真空排気装置25と、真空容器21内部の真空度を測定する真空度測定装置26と、ターゲット24に高周波電圧を印加する電源27とを備えている。
図2に示したスパッタ装置20を使用して光学素子17に機能膜を成膜するには、まず、真空排気装置25を作動させ、真空容器21の内部を所定の真空度に排気する。この際に、真空度は、真空度測定装置26により測定することができる。
そして、ターゲット24に電源27を用いて高周波電圧を印加し、機能膜を成膜するための成分をスパッタする。機能膜が反射防止膜の場合は、ターゲット24は酸化チタン(TiO2)や酸化珪素(SiO2)等により形成され、スパッタしたこれらの光学材料成分が光学素子17上に付着し、成膜が行われる。
そして、ターゲット24に電源27を用いて高周波電圧を印加し、機能膜を成膜するための成分をスパッタする。機能膜が反射防止膜の場合は、ターゲット24は酸化チタン(TiO2)や酸化珪素(SiO2)等により形成され、スパッタしたこれらの光学材料成分が光学素子17上に付着し、成膜が行われる。
図3は、このようにして光学素子17上に成膜された機能膜の構造を説明した図である。
図3で示した機能膜は反射防止膜であり、光学素子17上に酸化チタンよりなる薄膜31と酸化珪素よりなる薄膜32が交互に積層した構造となっている。各薄膜の厚さは、例えば、約40nmであり、反射防止膜全体としては約200nmの厚さを有する。
以上のように、スパッタ装置20(図2参照)により光学素子17に機能膜を成膜すると、例えば、10回程で、固定治具23に光学材料成分である酸化チタンや酸化珪素よりなる膜が約2μm付着し堆積する。
なお機能膜としては、ここで挙げた反射防止膜の他に、紫外線カット膜、赤外線カット膜、導電膜、中間膜等があるが、その成分が固定治具23に付着し堆積することに関しては同様である。
図3で示した機能膜は反射防止膜であり、光学素子17上に酸化チタンよりなる薄膜31と酸化珪素よりなる薄膜32が交互に積層した構造となっている。各薄膜の厚さは、例えば、約40nmであり、反射防止膜全体としては約200nmの厚さを有する。
以上のように、スパッタ装置20(図2参照)により光学素子17に機能膜を成膜すると、例えば、10回程で、固定治具23に光学材料成分である酸化チタンや酸化珪素よりなる膜が約2μm付着し堆積する。
なお機能膜としては、ここで挙げた反射防止膜の他に、紫外線カット膜、赤外線カット膜、導電膜、中間膜等があるが、その成分が固定治具23に付着し堆積することに関しては同様である。
次に、以上のような光学素子製造装置にて堆積した光学材料成分を除去する装置と方法について説明を行う。
図4は、光学材料成分を除去する洗浄装置の一例を示した構成図である。
図4に示した洗浄装置40は、光学材料成分が付着した被洗浄部材41と、被洗浄部材41が設置される被洗浄部材設置台42と、被洗浄部材設置台42に対向して配置される対向電極43とを有する。また、洗浄装置40は、被洗浄部材41の周囲環境に所定の処理ガスを導入する処理ガス導入バルブ44と、被洗浄部材設置台42と対向電極43との間に高周波電圧を印加する高周波電源45と、周囲環境から空気又は処理ガスを排気する排気バルブ46及び排気ポンプ47とを有して構成される。
図4に示した洗浄装置40は、光学材料成分が付着した被洗浄部材41と、被洗浄部材41が設置される被洗浄部材設置台42と、被洗浄部材設置台42に対向して配置される対向電極43とを有する。また、洗浄装置40は、被洗浄部材41の周囲環境に所定の処理ガスを導入する処理ガス導入バルブ44と、被洗浄部材設置台42と対向電極43との間に高周波電圧を印加する高周波電源45と、周囲環境から空気又は処理ガスを排気する排気バルブ46及び排気ポンプ47とを有して構成される。
被洗浄部材41は、例えば、下金型11又は上金型12などの金型(図1参照)や、固定治具23(図2参照)が該当するが、これに限られるものではなく、光学素子製造装置における光学材料成分が付着した部材であればよい。例えば、機能膜の蒸着やスパッタの際に用いられるマスクの光学材料成分を除去したい場合や、機能膜の成膜に失敗した光学素子について再度成膜を行うため成膜に失敗した機能膜を除去したい場合などが挙げられる。
被洗浄部材設置台42は、被洗浄部材41を搭載できる強度を有した、例えば、ステンレス等の導電体で構成される。そして、被洗浄部材設置台42は、対向電極43と共に、高周波電源45に接続される。
被洗浄部材設置台42は、被洗浄部材41を搭載できる強度を有した、例えば、ステンレス等の導電体で構成される。そして、被洗浄部材設置台42は、対向電極43と共に、高周波電源45に接続される。
対向電極43は、例えば、ステンレス等の導電体で構成される。対向電極43は、被洗浄部材41が搭載された被洗浄部材設置台42に対してほぼ平行になるように、被洗浄部材設置台42に対して対向配置され、後述する高周波電源45に接続される。
処理ガス導入バルブ44は、後述する排気バルブ46及び排気ポンプ47とが、被洗浄部材設置台42と対向電極43との間に形成される被洗浄部材41の周囲環境から空気を排出して所定の真空度に達した後に、処理ガスを導入する。ここで、処理ガスは、常温において気体のガスが好ましい。例えば、フッ素或いは塩素等ハロゲン元素を含むガスが好適に使用され、その中でも、フッ化炭素(CF4)、フッ化硫黄(SF4)、及び6フッ化2炭素(C2F6)から選ばれる少なくとも1種類のガスが好適に使用できる。これらのガスを用いた場合、フッ化水素(HF)や塩化水素(HCl)を用いる場合より洗浄の効率がよく、安全性も高い。また、プラズマの安定放電や、処理効果促進のために、アルゴン(Ar)、酸素(O2)、水素(H2)、炭酸ガス(CO2)を添加することも有効であり、これらの副添加ガスを1種、もしくは複数種用いて使用することも好ましい。
処理ガス導入バルブ44は、後述する排気バルブ46及び排気ポンプ47とが、被洗浄部材設置台42と対向電極43との間に形成される被洗浄部材41の周囲環境から空気を排出して所定の真空度に達した後に、処理ガスを導入する。ここで、処理ガスは、常温において気体のガスが好ましい。例えば、フッ素或いは塩素等ハロゲン元素を含むガスが好適に使用され、その中でも、フッ化炭素(CF4)、フッ化硫黄(SF4)、及び6フッ化2炭素(C2F6)から選ばれる少なくとも1種類のガスが好適に使用できる。これらのガスを用いた場合、フッ化水素(HF)や塩化水素(HCl)を用いる場合より洗浄の効率がよく、安全性も高い。また、プラズマの安定放電や、処理効果促進のために、アルゴン(Ar)、酸素(O2)、水素(H2)、炭酸ガス(CO2)を添加することも有効であり、これらの副添加ガスを1種、もしくは複数種用いて使用することも好ましい。
高周波電源45は、被洗浄部材設置台42と対向電極43との間に高周波電圧を印加する。印加される高周波は、処理ガス導入バルブ44によって導入される処理ガスが励起されてプラズマを生起させる程度の周波数及び電圧を有する。
ここで、高周波電圧の印加方法として、RFプラズマ、マイクロ波プラズマ、DCプラズマ等がいずれも使用可能である。多量のガラス付着物が堆積する金型等の絶縁物質を含む金型の場合は、放電のし易さからRFプラズマ又はマイクロ波プラズマが好適である。更に、洗浄装置40の構成の簡便さや処理を行うことができる面積が広い等の点で、RFプラズマが好適である。
ここで、高周波電圧の印加方法として、RFプラズマ、マイクロ波プラズマ、DCプラズマ等がいずれも使用可能である。多量のガラス付着物が堆積する金型等の絶縁物質を含む金型の場合は、放電のし易さからRFプラズマ又はマイクロ波プラズマが好適である。更に、洗浄装置40の構成の簡便さや処理を行うことができる面積が広い等の点で、RFプラズマが好適である。
高周波放電に使用されるいわゆるRFプラズマの場合、被洗浄部材設置台42を接地して対向電極43に高周波電圧を印加する図4に示すグラウンドモード、被洗浄部材設置台42に高周波電圧を印加して対向電極43を接地するRFモード(後述する図5参照)、およびを被洗浄部材設置台42にDC電源48(図6参照)を印加し被洗浄部材設置台42と対向電極43に高周波電圧を印加するDCバイアスモード(後述する図6参照)、更に被洗浄部材設置台42と対向電極43共に高周波電圧を印加するRFバイアスモード(図示省略)がある。
排気バルブ46及び排気ポンプ47は、被洗浄部材設置台42と対向電極43との間に形成される被洗浄部材41の周囲環境から、所定の真空度に達するまで空気を排出する。また、排気バルブ46及び排気ポンプ47は、処理が終了した後に、処理ガスを排気する際に使用される。
排気バルブ46及び排気ポンプ47は、被洗浄部材設置台42と対向電極43との間に形成される被洗浄部材41の周囲環境から、所定の真空度に達するまで空気を排出する。また、排気バルブ46及び排気ポンプ47は、処理が終了した後に、処理ガスを排気する際に使用される。
以上の構成を有する洗浄装置40における被洗浄部材41の洗浄方法を以下に説明する。
被洗浄部材41が被洗浄部材設置台42上の所定位置に搭載された後、排気バルブ46及び排気ポンプ47が協働して、所定の真空度に達するまで被洗浄部材41の周囲環境から空気を排出する。所定の真空度に達した後、処理ガス導入バルブ44から、処理ガスが導入される。
そして、被洗浄部材設置台42と対向電極43との間に、高周波電源45によって高周波電圧が印加される。印加された高周波電圧により処理用ガスが分解されて、ラジカルやイオンが生成される。生成されたラジカルやイオンは、被洗浄部材41に付着した光学素子材料に衝突して化学反応し、気化により付着した光学材料成分が除去される。
被洗浄部材41が被洗浄部材設置台42上の所定位置に搭載された後、排気バルブ46及び排気ポンプ47が協働して、所定の真空度に達するまで被洗浄部材41の周囲環境から空気を排出する。所定の真空度に達した後、処理ガス導入バルブ44から、処理ガスが導入される。
そして、被洗浄部材設置台42と対向電極43との間に、高周波電源45によって高周波電圧が印加される。印加された高周波電圧により処理用ガスが分解されて、ラジカルやイオンが生成される。生成されたラジカルやイオンは、被洗浄部材41に付着した光学素子材料に衝突して化学反応し、気化により付着した光学材料成分が除去される。
尚、上記洗浄方法は、上述したグラウンドモード、RFモード、DCバイアスモード、及びRFバイアスモードのいずれにも使用可能である。ただし、RFモード、DCバイアスモード、RFバイアスモードの場合は電場で加速されたイオンが被洗浄部材41に入射するため、物理的なエッチングが併用されることにより、被洗浄部材41に若干のダメージを与える可能性がある。
グラウンドモードの場合は、イオン入射が少なく被洗浄部材41へのダメージは少ないが、処理時間がやや長めになる。
従って、高周波電圧の印加方法は、光学材料成分のつき方、量、処理のタイミング等を考慮して使い分けることが望ましい。
グラウンドモードの場合は、イオン入射が少なく被洗浄部材41へのダメージは少ないが、処理時間がやや長めになる。
従って、高周波電圧の印加方法は、光学材料成分のつき方、量、処理のタイミング等を考慮して使い分けることが望ましい。
図5は、光学材料成分を除去する洗浄装置においてRFモードを使用した場合を示した構成図である。
図5に示した洗浄装置50は、被洗浄部材設置台42に高周波電圧を印加して対向電極43を接地した点(RFモード)が、図4に示した洗浄装置40と相違する。
図5に示した洗浄装置50は、被洗浄部材設置台42に高周波電圧を印加して対向電極43を接地した点(RFモード)が、図4に示した洗浄装置40と相違する。
また、図6は、光学材料成分を除去する洗浄装置においてDCバイアスモードを使用した場合を示した構成図である。
図6に示した洗浄装置60は、被洗浄部材設置台42にDC電源48を印加し被洗浄部材設置台42と対向電極43に高周波電圧を印加した点(DCバイアスモード)が、図4に示した洗浄装置40と相違する。
図6に示した洗浄装置60は、被洗浄部材設置台42にDC電源48を印加し被洗浄部材設置台42と対向電極43に高周波電圧を印加した点(DCバイアスモード)が、図4に示した洗浄装置40と相違する。
なお、除去可能な光学材料成分としては、それをハロゲン化物としたときにある程度の蒸気圧を持てば特に限定されることはない。ハロゲン化物がある程度の蒸気圧を持つものとして、フッ化物を例に取ると、SiF4、PF5、BF3、MgF2、TiF4、TaF5、NbF5、WF6等が該当する。
よって、光学材料成分として、Si、P、B、Mg、Ti、Ta、Nb、Wの酸化物、窒化物、フッ化物等であれば洗浄が可能である。より具体的には、例えば、SiO2、SiN、P2O5、B2O3、MgF2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、WO3等が挙げられる。
よって、光学材料成分として、Si、P、B、Mg、Ti、Ta、Nb、Wの酸化物、窒化物、フッ化物等であれば洗浄が可能である。より具体的には、例えば、SiO2、SiN、P2O5、B2O3、MgF2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、WO3等が挙げられる。
〔洗浄装置、洗浄条件〕
(実施例1)
図1に示す光学素子成形装置10で光学素子17を成形した後に、図2に示すスパッタ装置20を使用して固定治具23に光学素子17を設置し、図3に示す酸化チタンよりなる薄膜31と酸化珪素よりなる薄膜32を数層交互に積層した反射防止膜を形成した。膜厚は、約200nmであった。
この工程を10回繰り返すと、固定治具23に約2μmの堆積物が付着した。この堆積物を除去するため固定治具23を、図4で示した洗浄装置40に設置し、次にCF4とO2との混合比4:1の混合ガスを50SCCM(SCCMとは、該当ガスが25℃、1気圧のときのcm3/min)導入し、続いて13.56MHzの高周波電圧を200Wを印加し、60分間処理を行った。
(実施例1)
図1に示す光学素子成形装置10で光学素子17を成形した後に、図2に示すスパッタ装置20を使用して固定治具23に光学素子17を設置し、図3に示す酸化チタンよりなる薄膜31と酸化珪素よりなる薄膜32を数層交互に積層した反射防止膜を形成した。膜厚は、約200nmであった。
この工程を10回繰り返すと、固定治具23に約2μmの堆積物が付着した。この堆積物を除去するため固定治具23を、図4で示した洗浄装置40に設置し、次にCF4とO2との混合比4:1の混合ガスを50SCCM(SCCMとは、該当ガスが25℃、1気圧のときのcm3/min)導入し、続いて13.56MHzの高周波電圧を200Wを印加し、60分間処理を行った。
(実施例2)
洗浄装置として、図5で示した洗浄装置50を使用し、処理時間を30分間とした以外は、実施例1と同様の条件で洗浄を行った。
(実施例3)
洗浄装置として、図6で示した洗浄装置60を使用し、処理時間を30分間とした以外は、実施例1と同様の条件で洗浄を行った。
(実施例4)
処理ガスとしてCH3ClとO2との混合比2:1の混合ガスを用いた以外は、実施例1と同様の装置、条件で洗浄を行った。
洗浄装置として、図5で示した洗浄装置50を使用し、処理時間を30分間とした以外は、実施例1と同様の条件で洗浄を行った。
(実施例3)
洗浄装置として、図6で示した洗浄装置60を使用し、処理時間を30分間とした以外は、実施例1と同様の条件で洗浄を行った。
(実施例4)
処理ガスとしてCH3ClとO2との混合比2:1の混合ガスを用いた以外は、実施例1と同様の装置、条件で洗浄を行った。
(実施例5)
図1に示す光学素子成形装置10で光学素子17を連続で1000回成形を繰り返した。そのときに成形した光学素子17の材料はガラスであり、その主成分は、SiO2、Ta2O5、B2O3であった。1000回成形後の金型の表面には目視で確認できる程度の曇りが生じていた。この金型に対し、以下の洗浄処理を行った。
洗浄装置として、図4で示した洗浄装置40を使用した。洗浄装置40に、金型を設置し、次にCF4とO2との混合比4:1の混合ガスを50SCCM導入し、続いて13.56MHzの高周波電圧を200Wを印加し、15分間処理を行った。
図1に示す光学素子成形装置10で光学素子17を連続で1000回成形を繰り返した。そのときに成形した光学素子17の材料はガラスであり、その主成分は、SiO2、Ta2O5、B2O3であった。1000回成形後の金型の表面には目視で確認できる程度の曇りが生じていた。この金型に対し、以下の洗浄処理を行った。
洗浄装置として、図4で示した洗浄装置40を使用した。洗浄装置40に、金型を設置し、次にCF4とO2との混合比4:1の混合ガスを50SCCM導入し、続いて13.56MHzの高周波電圧を200Wを印加し、15分間処理を行った。
(実施例6)
光学素子17の材料であるガラスの主成分を、SiO2、Nb2O5、B2O3、P2O5、WO3とした以外は、実施例5と同様の装置、条件で光学素子17を成形し、金型の洗浄を行った。
光学素子17の材料であるガラスの主成分を、SiO2、Nb2O5、B2O3、P2O5、WO3とした以外は、実施例5と同様の装置、条件で光学素子17を成形し、金型の洗浄を行った。
(比較例1)
実施例1で挙げた堆積物が付着した固定治具23に対し、汎用のサンドブラスタで30分間洗浄処理を行った。
(比較例2)
実施例1で挙げた堆積物が付着した固定治具23に対し、フッ化アンモニウム30%水溶液に60分間浸漬して洗浄処理を行った。
(比較例3)
実施例5で挙げたガラス成分が堆積した金型に対し、フッ化アンモニウム30%水溶液に30分間浸漬して洗浄処理を行った。
実施例1で挙げた堆積物が付着した固定治具23に対し、汎用のサンドブラスタで30分間洗浄処理を行った。
(比較例2)
実施例1で挙げた堆積物が付着した固定治具23に対し、フッ化アンモニウム30%水溶液に60分間浸漬して洗浄処理を行った。
(比較例3)
実施例5で挙げたガラス成分が堆積した金型に対し、フッ化アンモニウム30%水溶液に30分間浸漬して洗浄処理を行った。
〔評価方法、評価結果〕
実施例1〜4、比較例1〜2で洗浄処理を行った固定治具23の洗浄状態、エッジ部の変形の有無、及び治具全体の反りの有無を目視にて確認した。また、実施例5〜6、比較例3で洗浄処理を行った金型の洗浄状態、及び異常の有無を目視にて確認した。
実施例1〜4、比較例1〜2で洗浄処理を行った固定治具23の洗浄状態、エッジ部の変形の有無、及び治具全体の反りの有無を目視にて確認した。また、実施例5〜6、比較例3で洗浄処理を行った金型の洗浄状態、及び異常の有無を目視にて確認した。
その結果を表1に示す。
表1によれば、実施例1〜4で洗浄処理を行った固定治具23の洗浄状態は良好であり光学材料成分は除去されていた。またエッジ部の変形はなく、治具全体の反りもなかった。
そして、実施例5〜6で洗浄処理を行った金型の洗浄状態は良好であり光学材料成分は除去されていた。また異常は見あたらなかった。
一方、比較例1〜2で洗浄処理を行った固定治具23については、光学材料成分の洗浄は行われ、治具全体の反りは生じていなかったものの、比較例1においては、サンドブラストによりエッジ部に若干の変形が生じ、比較例2においては、フッ化アンモニウムによりエッジ部に溶解が生じた。また比較例3においては、金型の洗浄は行われたものの被覆膜及び金型母材の一部が溶解し成形不可能となった。
表1によれば、実施例1〜4で洗浄処理を行った固定治具23の洗浄状態は良好であり光学材料成分は除去されていた。またエッジ部の変形はなく、治具全体の反りもなかった。
そして、実施例5〜6で洗浄処理を行った金型の洗浄状態は良好であり光学材料成分は除去されていた。また異常は見あたらなかった。
一方、比較例1〜2で洗浄処理を行った固定治具23については、光学材料成分の洗浄は行われ、治具全体の反りは生じていなかったものの、比較例1においては、サンドブラストによりエッジ部に若干の変形が生じ、比較例2においては、フッ化アンモニウムによりエッジ部に溶解が生じた。また比較例3においては、金型の洗浄は行われたものの被覆膜及び金型母材の一部が溶解し成形不可能となった。
10…光学素子成形装置、11…下金型、12…上金型、17…光学素子、20…スパッタ装置、23…固定治具、40,50,60…洗浄装置、41…被洗浄部材、45…高周波電源
Claims (7)
- 光学素子製造装置から光学材料成分が付着した被洗浄部材を取り出す工程と、
取り出された前記被洗浄部材を、前記光学材料成分を除去する洗浄装置に設置する工程と、
前記洗浄装置にて、設置された前記被洗浄部材の周囲環境に所定のガスを導入する工程と、
導入された所定のガスに高周波電圧を印加してプラズマ化し、前記被洗浄部材の表面をプラズマ化されたガスに晒し、光学材料成分をハロゲン化物にして気化させ除去する工程と、
を含むことを特徴とする被洗浄部材の洗浄方法。 - 前記ハロゲン化物は、フッ化物または塩化物であることを特徴とする請求項1に記載の被洗浄部材の洗浄方法。
- 前記所定のガスは、フッ化炭素(CF4)、フッ化硫黄(SF4)、及び6フッ化2炭素(C2F6)のうち少なくともいずれか1種類のガスを含むことを特徴とする請求項1に記載の被洗浄部材の洗浄方法。
- 前記光学材料成分は、Si、P、B、Mg、Ti、Ta、Nbの中から選ばれる少なくとも1つの酸化物、窒化物またはフッ化物であることを特徴とする請求項1に記載の被洗浄部材の洗浄方法。
- 前記プラズマ化は、RFプラズマ法により行うことを特徴とする請求項1に記載の被洗浄部材の洗浄方法。
- 機能膜成膜装置から光学素子を保持する固定治具を取り出す工程と、
取り出された前記固定治具を、光学材料成分を除去する洗浄装置に設置する工程と、
前記洗浄装置にて、設置された前記固定治具の周囲環境に所定のガスを導入する工程と、
導入された所定のガスに高周波電圧を印加してプラズマ化し、前記固定治具の表面をプラズマ化されたガスに晒し、当該固定治具の表面に付着した光学材料成分をハロゲン化物にして揮発させ除去する工程と、
光学材料成分を除去した後に前記固定治具を前記機能膜成膜装置に再度取り付ける工程と、
前記固定治具により光学素子が保持された前記機能膜成膜装置を使って機能膜を成膜する工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記機能膜は、反射防止膜であることを特徴とする請求項6に記載の光学素子の製造方法。
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-
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- 2008-01-10 JP JP2008003678A patent/JP2009167020A/ja active Pending
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