JP2010102272A - Method of producing optical element, and optical element - Google Patents

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丈徳 澤井
Yasuhide Matsuo
泰秀 松尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing an optical element, by which an optical element having high light resistance, high dimensional accuracy and a high light transmittance are produced by bonding two optical components to each other with a bonding film interposed therebetween, and an optical element produced by the method of producing an optical element. <P>SOLUTION: The method of producing an optical element includes: a step (first step) of preparing a first optical component 2 and a second optical component 4 and forming a bonding film 3 on a surface of the first optical component 2 by plasma polymerization; a step (second step) of exposing an edge (ineffective area) 3b of the bonding film 3 to plasma to thereby allow the edge 3b to develop adhesiveness, and irradiating an effective diameter (effective area) 3a with ultraviolet rays to thereby make the effective area 3a inorganic; and a step (third step) of bonding the first optical component 2 and the second optical component 4 to each other with the bonding film 3 interposed therebetween to thereby obtain the objective multilayer optical element 5. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学素子の製造方法および光学素子に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing an optical element and an optical element.

2つの部材(基板)同士を接合(接着)する際には、従来、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の接着剤を用いて行う方法が多く用いられている。
接着剤は、部材の材質によらず、接着性を示すことができる。このため、種々の材料で構成された部材同士を、様々な組み合わせで接着することができる。
例えば、透過する光に位相差を生じさせる機能を有する光学素子として波長板が知られている。波長板は、水晶のような複屈折結晶の基板を2枚重ね合わせたものであり、基板間は接着剤を用いて接着される。
このように接着剤を用いて基板同士を接着する際には、液状またはペースト状の接着剤を接着面に塗布し、塗布された接着剤を介して基板同士を貼り合わせる。その後、熱または光の作用により接着剤が硬化して基板同士が接着される。
Conventionally, when two members (substrates) are joined (adhered), a method of using an adhesive such as an epoxy adhesive, a urethane adhesive, or a silicone adhesive is often used.
The adhesive can exhibit adhesiveness regardless of the material of the member. For this reason, members composed of various materials can be bonded in various combinations.
For example, a wavelength plate is known as an optical element having a function of causing a phase difference in transmitted light. The wave plate is a laminate of two birefringent crystal substrates such as quartz, and the substrates are bonded using an adhesive.
In this way, when the substrates are bonded to each other using the adhesive, a liquid or paste adhesive is applied to the bonding surface, and the substrates are bonded to each other through the applied adhesive. Thereafter, the adhesive is cured by the action of heat or light to bond the substrates together.

しかし、このように光の透過を伴う光学素子では、接着剤の光学特性が全体の光学特性に影響を及ぼす。このため、例えば光学素子の光透過率を高めるためには、基板の屈折率と接着剤の屈折率とが近接していることが好ましいとされるものの、接着剤の屈折率は、接着剤の組成に応じて一義的に決まる場合が多く、基板の屈折率に応じて任意の値に調整することは困難である。また、仮に接着剤の屈折率を基板の屈折率に合わせたとしても、長期間の光照射に伴って接着剤を構成する樹脂成分が劣化し、接着剤の変色、屈折率の変化、接着力の低下等を招くおそれがある。
そこで、特許文献1には、光アイソレータ素子のうち、光の透過面である開口部(内側部分)以外の部分に接合材が塗布され、この接合材を介して偏光子同士を積層してなるものが開示されている。
However, in such an optical element with light transmission, the optical characteristics of the adhesive affect the overall optical characteristics. For this reason, for example, in order to increase the light transmittance of the optical element, it is preferable that the refractive index of the substrate and the refractive index of the adhesive are close to each other, but the refractive index of the adhesive is In many cases, it is uniquely determined according to the composition, and it is difficult to adjust to an arbitrary value according to the refractive index of the substrate. Even if the refractive index of the adhesive is adjusted to the refractive index of the substrate, the resin component constituting the adhesive deteriorates with long-term light irradiation, causing discoloration of the adhesive, change in refractive index, adhesive strength. There is a risk of lowering the level.
Therefore, in Patent Document 1, a bonding material is applied to a portion of the optical isolator element other than the opening (inner portion) that is a light transmission surface, and the polarizers are laminated through the bonding material. Are disclosed.

光アイソレータ素子のような光学素子では、一般に、その光透過面が、光透過性を確保すべき有効領域と、必ずしも光透過性を必要としない無効領域とに分けられることが多い。したがって、光学素子の光学特性は、有効領域において確保されていればよく、無効領域は、基板同士を接着する領域として利用することができる。特許文献1に記載の光アイソレータ素子では、この無効領域に相当する領域が、偏光子の縁部に設定されている。
しかしながら、特許文献1に記載の光アイソレータ素子では、偏光子同士の間に、接合材の厚さ相当の空気層が形成されることにより、偏光子の屈折率と空気層の屈折率との差に基づく「フレネル反射ロス」と呼ばれる光損失が発生する。その結果、この光損失が、光アイソレータ素子の光透過率の低下を招いていた。
In an optical element such as an optical isolator element, in general, its light transmission surface is often divided into an effective area where light transmission should be ensured and an invalid area where light transmission is not necessarily required. Therefore, the optical characteristics of the optical element need only be ensured in the effective area, and the ineffective area can be used as an area for bonding the substrates together. In the optical isolator element described in Patent Document 1, a region corresponding to the invalid region is set at the edge of the polarizer.
However, in the optical isolator element described in Patent Document 1, an air layer corresponding to the thickness of the bonding material is formed between the polarizers, whereby the difference between the refractive index of the polarizer and the refractive index of the air layer. An optical loss called “Fresnel reflection loss” occurs. As a result, this optical loss has caused a decrease in the light transmittance of the optical isolator element.

特開平10−333095号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-333095

本発明の目的は、接合膜を介して2つの光学部品同士を接合することにより、耐光性および寸法精度が高く、かつ光透過率の高い光学素子を製造可能な光学素子の製造方法、およびかかる光学素子の製造方法により製造された光学素子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an optical element manufacturing method capable of manufacturing an optical element having high light resistance, high dimensional accuracy, and high light transmittance by bonding two optical components to each other via a bonding film, and the method. An object of the present invention is to provide an optical element manufactured by an optical element manufacturing method.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光学素子の製造方法は、接合膜を介して互いに貼り合わせることにより光学素子を形成し得る第1の光学部品および第2の光学部品を用意し、第1の光学部品の表面上に、プラズマ重合法により、シロキサン(Si−O)結合を含むランダムな原子構造を有するSi骨格と、該Si骨格に結合する脱離基とを含む前記接合膜を形成する第1の工程と、
前記接合膜のうち、前記光学素子の光学的な有効領域に対して紫外線を照射することにより、前記有効領域に存在する前記脱離基の大半を前記Si骨格から脱離させ、前記有効領域を化学的に安定化させるとともに、前記接合膜のうち、前記有効領域以外の無効領域にエネルギーを付与することにより、前記無効領域の表面に存在する前記脱離基を前記Si骨格から脱離させ、接着性を発現させる第2の工程と、
接着性が発現した前記接合膜を介して前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを接合し、前記光学素子を得る第3の工程とを有することを特徴とする。
これにより、接合膜を介して2つの光学部品同士を接合することにより、耐光性および寸法精度が高く、かつ光透過率の高い光学素子を製造することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The optical element manufacturing method of the present invention provides a first optical component and a second optical component capable of forming an optical element by bonding together via a bonding film, and is provided on the surface of the first optical component. A first step of forming the bonding film including a Si skeleton having a random atomic structure including a siloxane (Si-O) bond and a leaving group bonded to the Si skeleton by a plasma polymerization method;
By irradiating the effective optical region of the optical element with ultraviolet rays in the bonding film, most of the leaving groups present in the effective region are desorbed from the Si skeleton, and the effective region is While chemically stabilizing, by giving energy to an ineffective region other than the effective region of the bonding film, the leaving group present on the surface of the ineffective region is desorbed from the Si skeleton, A second step of developing adhesiveness;
And a third step of bonding the first optical component and the second optical component via the bonding film exhibiting adhesiveness to obtain the optical element.
Thereby, by bonding two optical components together via the bonding film, an optical element having high light resistance and dimensional accuracy and high light transmittance can be manufactured.

本発明の光学素子の製造方法では、前記接合膜を構成する全原子からH原子を除いた原子のうち、Si原子の含有率とO原子の含有率の合計が、10〜90原子%であることが好ましい。
これにより、接合膜は、Si原子とO原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜自体が強固なものとなる。また、かかる接合膜は、第1の光学部品および第2の光学部品に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
In the method for producing an optical element of the present invention, among the atoms obtained by removing H atoms from all atoms constituting the bonding film, the total of the Si atom content and the O atom content is 10 to 90 atomic%. It is preferable.
Thereby, in the bonding film, Si atoms and O atoms form a strong network, and the bonding film itself becomes strong. Further, such a bonding film exhibits particularly high bonding strength with respect to the first optical component and the second optical component.

本発明の光学素子の製造方法では、前記接合膜中のSi原子とO原子の存在比は、3:7〜7:3であることが好ましい。
これにより、接合膜の安定性が高くなり、第1の光学部品と第2の光学部品とをより強固に接合することができるようになる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記Si骨格の結晶化度は、45%以下であることが好ましい。
これにより、Si骨格は特にランダムな原子構造を含むものとなる。そして、寸法精度および接着性に優れた接合膜が得られる。
In the method for manufacturing an optical element of the present invention, the abundance ratio of Si atoms and O atoms in the bonding film is preferably 3: 7 to 7: 3.
As a result, the stability of the bonding film is increased, and the first optical component and the second optical component can be bonded more firmly.
In the method for producing an optical element of the present invention, the crystallinity of the Si skeleton is preferably 45% or less.
As a result, the Si skeleton particularly includes a random atomic structure. And the joining film excellent in dimensional accuracy and adhesiveness is obtained.

本発明の光学素子の製造方法では、前記接合膜は、Si−H結合を含んでいることが好ましい。
Si−H結合は、シロキサン結合の生成が規則的に行われるのを阻害すると考えられる。このため、シロキサン結合は、Si−H結合を避けるように形成されることとなり、Si骨格の規則性が低下する。このようにして、プラズマ重合法によれば、接合膜中にSi−H結合が含まれることにより、結晶化度の低いSi骨格を効率よく形成することができる。
In the method for manufacturing an optical element according to the present invention, it is preferable that the bonding film includes a Si—H bond.
Si-H bonds are thought to inhibit the regular formation of siloxane bonds. For this reason, the siloxane bond is formed so as to avoid the Si—H bond, and the regularity of the Si skeleton is lowered. In this way, according to the plasma polymerization method, the Si skeleton having a low crystallinity can be efficiently formed by including the Si—H bond in the bonding film.

本発明の光学素子の製造方法では、前記Si−H結合を含む接合膜についての赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピーク強度を1としたとき、Si−H結合に帰属するピーク強度が0.001〜0.2であることが好ましい。
これにより、接合膜中の原子構造は、相対的に最もランダムなものとなる。このため、接合膜は、接合強度、耐薬品性および寸法精度において特に優れたものとなる。
In the method for producing an optical element of the present invention, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1, the peak intensity attributed to the Si—H bond in the infrared absorption spectrum of the bonding film including the Si—H bond. Is preferably 0.001 to 0.2.
As a result, the atomic structure in the bonding film becomes relatively random. For this reason, the bonding film is particularly excellent in bonding strength, chemical resistance and dimensional accuracy.

本発明の光学素子の製造方法では、前記脱離基は、H原子、B原子、C原子、N原子、O原子、P原子、S原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子が前記Si骨格に結合するよう配置された原子団からなる群から選択される少なくとも1種で構成されたものであることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合/脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接合膜の接着性をより高度化することができる。
In the method for producing an optical element of the present invention, the leaving group is an H atom, a B atom, a C atom, an N atom, an O atom, a P atom, an S atom and a halogen atom, or each of these atoms is the Si skeleton. It is preferably composed of at least one selected from the group consisting of atomic groups arranged so as to be bonded to each other.
These leaving groups are relatively excellent in binding / leaving selectivity by applying energy. For this reason, the leaving group which leaves | separates comparatively easily and uniformly by providing energy is obtained, and the adhesiveness of the bonding film can be further enhanced.

本発明の光学素子の製造方法では、前記脱離基は、アルキル基であることが好ましい。
これにより、耐候性および耐薬品性に優れた接合膜が得られる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記脱離基としてメチル基を含む接合膜についての赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピーク強度を1としたとき、メチル基に帰属するピーク強度が0.05〜0.45であることが好ましい。
これにより、メチル基の含有率が最適化され、メチル基がシロキサン結合の生成を必要以上に阻害するのを防止しつつ、接合膜中に必要かつ十分な数の活性手が生じるため、接合膜に十分な接着性が生じる。また、接合膜には、メチル基に起因する十分な耐候性および耐薬品性が発現する。
In the method for producing an optical element of the present invention, the leaving group is preferably an alkyl group.
Thereby, a bonding film excellent in weather resistance and chemical resistance can be obtained.
In the method for producing an optical element of the present invention, in the infrared absorption spectrum of the bonding film containing a methyl group as the leaving group, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1, the peak intensity attributed to the methyl group Is preferably 0.05 to 0.45.
As a result, the content ratio of the methyl group is optimized, and a necessary and sufficient number of active hands are generated in the bonding film while preventing the methyl group from unnecessarily inhibiting the formation of the siloxane bond. Adhesiveness is sufficient. Further, the bonding film exhibits sufficient weather resistance and chemical resistance due to the methyl group.

本発明の光学素子の製造方法では、前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Si骨格から脱離した後に、活性手を有することが好ましい。
これにより、接合膜は、第2の光学部品に対して、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記活性手は、未結合手または水酸基であることが好ましい。
これにより、第2の光学部品に対して、特に強固な接合が可能となる。
In the method for producing an optical element of the present invention, it is preferable that the bonding film has an active hand after the leaving group existing at least near the surface thereof is detached from the Si skeleton.
Thereby, the bonding film can be firmly bonded to the second optical component based on chemical bonding.
In the method for producing an optical element of the present invention, the active hand is preferably a dangling bond or a hydroxyl group.
As a result, particularly strong bonding is possible with respect to the second optical component.

本発明の光学素子の製造方法では、前記接合膜は、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、接着性により優れた接合膜が得られる。また、この接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなり、例えば、薬品類等に長期にわたって曝されるような光学部品の接合に際して、有効に用いられるものとなる。
In the method for producing an optical element of the present invention, the bonding film is preferably composed of polyorganosiloxane as a main material.
As a result, a bonding film superior in adhesiveness can be obtained. In addition, this bonding film has excellent weather resistance and chemical resistance, and is effectively used for bonding optical components that are exposed to chemicals and the like for a long time.

本発明の光学素子の製造方法では、前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものであることが好ましい。
これにより、接着性に特に優れた接合膜が得られる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記プラズマ重合法において、プラズマを発生させる際の高周波の出力密度は、0.01〜100W/cmであることが好ましい。
これにより、高周波の出力密度が高過ぎて原料ガスに必要以上のプラズマエネルギーが付加されるのを防止しつつ、ランダムな原子構造を有するSi骨格を確実に形成することができる。
In the method for producing an optical element of the present invention, it is preferable that the polyorganosiloxane is mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane.
Thereby, a bonding film having particularly excellent adhesiveness can be obtained.
In the method for producing an optical element of the present invention, in the plasma polymerization method, the high-frequency power density when generating plasma is preferably 0.01 to 100 W / cm 2 .
Accordingly, it is possible to reliably form a Si skeleton having a random atomic structure while preventing the plasma gas from being added to the source gas more than necessary due to the high frequency power density.

本発明の光学素子の製造方法では、前記接合膜の平均厚さは、1〜1000nmであることが好ましい。
これにより、第1の光学部品と第2の光学部品とを接合した光学素子の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記接合膜は、流動性を有しない固体状のものであることが好ましい。
これにより、得られる光学素子の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。また、従来に比べ、短時間で強固な接合が可能になる。
In the method for producing an optical element of the present invention, the average thickness of the bonding film is preferably 1 to 1000 nm.
Thereby, these can be joined more firmly, preventing that the dimensional accuracy of the optical element which joined the 1st optical component and the 2nd optical component falls remarkably.
In the method for producing an optical element of the present invention, the bonding film is preferably a solid having no fluidity.
Thereby, the dimensional accuracy of the obtained optical element becomes remarkably high compared with the past. In addition, stronger bonding can be achieved in a shorter time than in the past.

本発明の光学素子の製造方法では、前記接合膜の前記有効領域の紫外線照射後の屈折率は、1.35〜1.6であることが好ましい。
このような屈折率の領域は、その屈折率が水晶や石英ガラスの屈折率に比較的近いため、例えば、光路が接合膜を貫通するような構造の光学素子を製造する際に好適に用いられる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記接合膜の前記無効領域は、前記光学素子の縁部に設定されていることが好ましい。
一般に、光学素子の縁部にはほとんど光が当たらないため、縁部では光による接合膜の変質・劣化がほとんど生じない。このため、接合膜の変質・劣化に伴う接着性の低下が抑制され、長期にわたって高い信頼性を維持し得る光学素子が得られる。また、仮に接合膜の縁部に光が当たって変色等の問題が生じたとしても、かかる問題が有効領域を通過する光に波及することはないので、光学素子の光学特性の低下を招くことがない。
In the method for manufacturing an optical element of the present invention, it is preferable that the refractive index of the bonding film after the ultraviolet irradiation of the effective region is 1.35 to 1.6.
Such a refractive index region has a refractive index relatively close to that of quartz or quartz glass, and is therefore preferably used, for example, in manufacturing an optical element having a structure in which the optical path penetrates the bonding film. .
In the optical element manufacturing method of the present invention, it is preferable that the invalid area of the bonding film is set at an edge of the optical element.
In general, almost no light strikes the edge of the optical element, so that the bonding film hardly deteriorates or deteriorates due to light at the edge. For this reason, a decrease in adhesiveness due to alteration and deterioration of the bonding film is suppressed, and an optical element that can maintain high reliability over a long period of time is obtained. Further, even if light hits the edge of the bonding film and a problem such as discoloration occurs, such a problem does not affect the light passing through the effective region, thereby causing a decrease in the optical characteristics of the optical element. There is no.

本発明の光学素子の製造方法では、前記第2の工程後の前記接合膜において、前記有効領域は、酸化ケイ素を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、接合膜の有効領域は、優れた透明性を有するとともに、耐熱性、耐光性、耐薬品性、機械的強度等の各種特性にも優れたものとなる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記第2の工程における紫外線の波長は、126〜300nmであることが好ましい。
このような波長の紫外線によれば、接合膜中の脱離基を確実に脱離させることができる。
In the method for manufacturing an optical element according to the aspect of the invention, it is preferable that in the bonding film after the second step, the effective region is formed using silicon oxide as a main material.
As a result, the effective area of the bonding film has excellent transparency and excellent properties such as heat resistance, light resistance, chemical resistance, and mechanical strength.
In the method for producing an optical element of the present invention, the wavelength of ultraviolet light in the second step is preferably 126 to 300 nm.
According to the ultraviolet ray having such a wavelength, the leaving group in the bonding film can be reliably removed.

本発明の光学素子の製造方法では、前記第2の工程における紫外線の積算光量は、1J/cm以上であることが好ましい。
これにより、接合膜の有効領域を確実に無機化することができる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記第2の工程において、前記接合膜に紫外線を照射する雰囲気は、乾燥した雰囲気であることが好ましい。
これにより、紫外線の照射によって切断された化学結合の切断跡に、雰囲気中の水蒸気が吸着するのを防止し、接合膜の組成の意図しない変化を防止することができる。
In the method for manufacturing an optical element of the present invention, it is preferable that the cumulative amount of ultraviolet light in the second step is 1 J / cm 2 or more.
Thereby, the effective area | region of a joining film | membrane can be mineralized reliably.
In the method for manufacturing an optical element of the present invention, in the second step, the atmosphere in which the bonding film is irradiated with ultraviolet rays is preferably a dry atmosphere.
As a result, it is possible to prevent water vapor in the atmosphere from adsorbing to the cuts of the chemical bonds that have been cut by the irradiation of ultraviolet rays, and to prevent unintended changes in the composition of the bonding film.

本発明の光学素子の製造方法では、前記第2の工程において、前記接合膜に紫外線を照射する雰囲気は、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気であることが好ましい。
これにより、接合膜に対する紫外線照射に伴って接合膜が酸化し、変質・劣化するのを防止することができる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記第1の光学部品および前記第2の光学部品は、それぞれ、石英ガラスまたは水晶で構成されていることが好ましい。
これにより、第1の光学部品および第2の光学部品と接合膜との屈折率差が小さくなり、得られる光学素子は光損失が十分に抑制されたものとなるため、光透過性に優れた光学素子が得られる。
本発明の光学素子の製造方法では、前記エネルギーの付与は、前記接合膜をプラズマに曝す方法で行われ、
該プラズマは、大気圧プラズマであることが好ましい。
これにより、接合膜に損傷が生じるのを防止して、接着性および光学性能に優れた接合膜を得ることができる。
In the method for manufacturing an optical element of the present invention, in the second step, the atmosphere in which the bonding film is irradiated with ultraviolet rays is preferably an inert gas atmosphere or a reduced pressure atmosphere.
As a result, it is possible to prevent the bonding film from being oxidized and altered or deteriorated with the irradiation of the bonding film with ultraviolet rays.
In the method for manufacturing an optical element of the present invention, it is preferable that the first optical component and the second optical component are each made of quartz glass or quartz.
As a result, the difference in refractive index between the first optical component and the second optical component and the bonding film is reduced, and the obtained optical element has a sufficiently suppressed light loss, and thus has excellent light transmittance. An optical element is obtained.
In the method for producing an optical element of the present invention, the application of the energy is performed by a method of exposing the bonding film to plasma,
The plasma is preferably atmospheric pressure plasma.
Thereby, it is possible to prevent the bonding film from being damaged and to obtain a bonding film excellent in adhesiveness and optical performance.

本発明の光学素子の製造方法では、前記第1の工程において、前記第2の光学部品の表面上に、前記接合膜と同様の接合膜を形成し、
前記第2の工程において、前記各接合膜に紫外線を照射した後、前記第3の工程において、前記各接合膜同士が密着するようにして、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを接合し、前記光学素子を得ることが好ましい。
これにより、第1の光学部品と第2の光学部品とをより強固に接合することができる。
本発明の光学素子は、2つの光学部品を有し、これらが本発明の光学素子の製造方法により接合されたことを特徴とする。
これにより、光学性能の高い光学素子が得られる。
In the method for manufacturing an optical element of the present invention, in the first step, a bonding film similar to the bonding film is formed on the surface of the second optical component,
In the second step, after irradiating the bonding films with ultraviolet rays, in the third step, the bonding films are brought into close contact with each other so that the first optical component and the second optical component are in close contact with each other. Is preferably bonded to obtain the optical element.
Thereby, a 1st optical component and a 2nd optical component can be joined more firmly.
The optical element of the present invention has two optical components, which are joined by the method for manufacturing an optical element of the present invention.
Thereby, an optical element with high optical performance is obtained.

以下、本発明の光学素子の製造方法および光学素子を、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。
<光学素子の製造方法>
本発明の光学素子の製造方法は、2つの光学部品(第1の光学部品2および第2の光学部品4)を、接合膜3を介して接合する方法である。かかる方法によれば、2つの光学部品2、4を高い寸法精度で強固に接合することができる。また、接合膜3は、プラズマ重合法により形成されたものであり、シロキサン(Si−O)結合を含むランダムな原子構造を有するSi骨格と、このSi骨格に結合する脱離基とを含むものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical element manufacturing method and an optical element according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<Optical element manufacturing method>
The optical element manufacturing method of the present invention is a method of bonding two optical components (the first optical component 2 and the second optical component 4) via the bonding film 3. According to this method, the two optical components 2 and 4 can be firmly bonded with high dimensional accuracy. The bonding film 3 is formed by a plasma polymerization method, and includes a Si skeleton having a random atomic structure including a siloxane (Si—O) bond and a leaving group bonded to the Si skeleton. .

このような接合膜3のうち、縁部をプラズマに曝すと、接合膜3の表面付近に存在する脱離基がSi骨格から脱離して接着性が発現する。そして、この接着性を利用することにより、接合膜3を介して2つの光学部品2、4間を縁部において低温下でも強固に接合し、信頼性の高い積層光学素子を得ることができる。
一方、接合膜3のうち、縁部の内側の領域に所定の積算光量の紫外線を照射すると、この内側領域の脱離基の大半が脱離して、実質的にSi骨格のみが残存する。これにより、内側領域は、実質的に無機成分のみで構成されたものとなり、耐光性に優れたものとなる。その結果、得られた積層光学素子5は、長期にわたって安定した光学特性を有するものとなる。
When the edge portion of such a bonding film 3 is exposed to plasma, the leaving group existing near the surface of the bonding film 3 is detached from the Si skeleton, and adhesiveness is developed. By utilizing this adhesiveness, the two optical components 2 and 4 can be firmly bonded at the edge portion even at low temperatures via the bonding film 3, and a highly reliable laminated optical element can be obtained.
On the other hand, when the region inside the edge of the bonding film 3 is irradiated with ultraviolet rays having a predetermined integrated light amount, most of the leaving groups in the inner region are detached, and substantially only the Si skeleton remains. Thereby, an inner side area | region will be comprised only with the inorganic component substantially, and will become the thing excellent in light resistance. As a result, the obtained laminated optical element 5 has stable optical characteristics over a long period of time.

≪第1実施形態≫
次に、本発明の光学素子の製造方法の第1実施形態について説明する。
図1および図2は、本発明の光学素子の製造方法の第1実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図1および図2中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< First Embodiment >>
Next, a first embodiment of the optical element manufacturing method of the present invention will be described.
1 and 2 are views (longitudinal sectional views) for explaining a first embodiment of a method for producing an optical element of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 1 and 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

本実施形態にかかる光学素子の製造方法は、第1の光学部品2および第2の光学部品4を用意し、第1の光学部品2の表面上に、プラズマ重合法により接合膜3を成膜する工程(第1の工程)と、接合膜3のうち、縁部(無効領域)3bをプラズマに曝すとともに、有効径(有効領域)3aに対して紫外線を照射する工程(第2の工程)と、接合膜3を介して第1の光学部品2と第2の光学部品4とを接合し、積層光学素子5を得る工程(第3の工程)とを有する。以下、各工程について順次説明する。   In the optical element manufacturing method according to the present embodiment, the first optical component 2 and the second optical component 4 are prepared, and the bonding film 3 is formed on the surface of the first optical component 2 by plasma polymerization. And a step of exposing the edge (invalid region) 3b of the bonding film 3 to plasma and irradiating the effective diameter (effective region) 3a with ultraviolet rays (second step). And the step of joining the first optical component 2 and the second optical component 4 via the bonding film 3 to obtain the laminated optical element 5 (third step). Hereinafter, each process will be described sequentially.

[1]まず、第1の光学部品2および第2の光学部品4を用意する。
これらの光学部品2、4は、接合膜3を介して互いに貼り合わせることにより、光透過性を有する積層光学素子5を形成し得るものである。なお、具体的な積層光学素子5は、後に例示する。
第1の光学部品2の構成材料は、光透過性の材料であればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド(例:ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6−12、ナイロン6−66)、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート(PC)、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の各種樹脂材料や、ソーダガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等のガラス材料、水晶、方解石、サファイア、CaF、BaF、MgF、LiF、KBr、KCl、NaCl、MgO、YVO、LiNbO等の結晶材料等が挙げられる。
[1] First, the first optical component 2 and the second optical component 4 are prepared.
These optical components 2 and 4 are capable of forming a laminated optical element 5 having optical transparency by being bonded to each other through a bonding film 3. A specific laminated optical element 5 will be exemplified later.
The constituent material of the first optical component 2 may be a light transmissive material, for example, a polyolefin such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), or cyclic polyolefin. , Modified polyolefin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide (eg, nylon 6, nylon 46, nylon 66, nylon 610, nylon 612, nylon 11, nylon 12, nylon 6-12, nylon 6-66), Polyimide, polyamideimide, polycarbonate (PC), poly- (4-methylpentene-1), ionomer, acrylic resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin) , Butazier -Polyester such as styrene copolymer, polyoxymethylene, polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polycyclohexane terephthalate (PCT), Polyether, Polyetherketone (PEK), Polyetheretherketone (PEEK), Polyetherimide, Polyacetal (POM), Polyphenylene oxide, Modified polyphenylene oxide, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyphenylenesulfide, Polyarylate, Aromatic polyester (Liquid crystal polymer), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, other fluororesins, styrene, polyolefin, polysalt Various thermoplastic elastomers such as vinyl, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyisoprene, fluororubber, chlorinated polyethylene, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester , Silicone resins, urethane resins, etc., or various resin materials such as copolymers, blends, polymer alloys, etc., soda glass, quartz glass, lead glass, potassium glass, borosilicate glass, non-alkali glass materials such as glass, quartz, calcite, sapphire, CaF 2, BaF 2, MgF 2, LiF, KBr, KCl, NaCl, MgO, YVO 4, LiNbO 3 crystal materials of the like.

これらの中でも、接合膜3との屈折率の整合性や密着性(接合性)の観点から、石英ガラス、水晶等の酸化ケイ素系材料が好ましく用いられる。酸化ケイ素系材料は、さらに、優れた透明性を有し、かつ耐熱性、耐光性、耐薬品性、機械的強度等の各種特性にも優れていることから、第1の光学部品2の構成材料として特に好適である。
一方、第2の光学部品4の構成材料も、第1の光学部品2の構成材料から適宜選択すればよく、第1の光学部品2の構成材料と第2の光学部品4の構成材料とは、同じでも互いに異なっていてもよい。
また、第1の光学部品2および第2の光学部品4は、その表面に、各種光学薄膜を成膜したものであってもよい。
Among these, from the viewpoint of refractive index matching and adhesion (bondability) with the bonding film 3, silicon oxide-based materials such as quartz glass and quartz are preferably used. Since the silicon oxide-based material has excellent transparency and excellent properties such as heat resistance, light resistance, chemical resistance, and mechanical strength, the configuration of the first optical component 2 It is particularly suitable as a material.
On the other hand, the constituent material of the second optical component 4 may be appropriately selected from the constituent materials of the first optical component 2, and the constituent material of the first optical component 2 and the constituent material of the second optical component 4 are as follows. May be the same or different.
Further, the first optical component 2 and the second optical component 4 may be obtained by forming various optical thin films on the surfaces thereof.

次に、第1の光学部品2の表面上に接合膜3を形成する(第1の工程)。接合膜3は、第1の光学部品2と第2の光学部品4との間に位置し、これらの接合を担うものである。
かかる接合膜3は、図3、4に示すように、シロキサン(Si−O)結合302を含み、ランダムな原子構造を有するSi骨格301と、このSi骨格301に結合する脱離基303とを有するものである。
なお、接合膜3については、後に詳述する。
Next, the bonding film 3 is formed on the surface of the first optical component 2 (first step). The bonding film 3 is located between the first optical component 2 and the second optical component 4 and bears the bonding therebetween.
As shown in FIGS. 3 and 4, the bonding film 3 includes a Si skeleton 301 including a siloxane (Si—O) bond 302 and a random atomic structure, and a leaving group 303 bonded to the Si skeleton 301. It is what you have.
The bonding film 3 will be described later in detail.

また、第1の光学部品2の少なくとも接合膜3を形成すべき領域には、第1の光学部品2の構成材料に応じて、接合膜3を形成する前に、あらかじめ、第1の光学部品2と接合膜3との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、第1の光学部品2の接合膜3を形成すべき領域を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、第1の光学部品2と接合膜3との接合強度を高めることができる。
In addition, before forming the bonding film 3 in the region where the bonding film 3 of the first optical component 2 is to be formed, depending on the constituent material of the first optical component 2, the first optical component is previously formed. It is preferable to perform a surface treatment for improving the adhesion between the bonding film 2 and the bonding film 3.
Examples of the surface treatment include physical surface treatment such as sputtering treatment and blast treatment, plasma treatment using oxygen plasma, nitrogen plasma, etc., corona discharge treatment, etching treatment, electron beam irradiation treatment, ultraviolet irradiation treatment, ozone Examples include chemical surface treatment such as exposure treatment, or a combination of these. By performing such treatment, the region where the bonding film 3 of the first optical component 2 is to be formed can be cleaned and the region can be activated. Thereby, the bonding strength between the first optical component 2 and the bonding film 3 can be increased.

また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、接合膜3を形成するために、第1の光学部品2の表面を特に最適化することができる。
なお、表面処理を施す第1の光学部品2が、樹脂材料(高分子材料)で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、第1の光学部品2の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、接合膜3の接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第1の光学部品2の構成材料としては、例えば、前述したような各種ガラス材料、各種結晶材料等を主材料とするものが挙げられる。
In addition, by using plasma treatment among these surface treatments, the surface of the first optical component 2 can be particularly optimized in order to form the bonding film 3.
In addition, when the 1st optical component 2 which performs surface treatment is comprised with the resin material (polymer material), especially a corona discharge process, a nitrogen plasma process, etc. are used suitably.
Further, depending on the constituent material of the first optical component 2, there is a material in which the bonding strength of the bonding film 3 is sufficiently high without performing the surface treatment as described above. Examples of the constituent material of the first optical component 2 that can obtain such an effect include materials mainly composed of various glass materials and various crystal materials as described above.

このような材料で構成された第1の光学部品2は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、比較的活性の高い水酸基が結合している。したがって、このような材料で構成された第1の光学部品2を用いると、上記のような表面処理を施さなくても、第1の光学部品2と接合膜3との密着強度を高めることができる。
なお、この場合、第1の光学部品2の全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも接合膜3を形成すべき領域の表面付近が上記のような材料で構成されていればよい。
The surface of the first optical component 2 made of such a material is covered with an oxide film, and a relatively active hydroxyl group is bonded to the surface of the oxide film. Therefore, when the first optical component 2 made of such a material is used, the adhesion strength between the first optical component 2 and the bonding film 3 can be increased without performing the surface treatment as described above. it can.
In this case, the entire first optical component 2 may not be made of the material as described above, and at least the vicinity of the surface of the region where the bonding film 3 is to be formed is made of the material as described above. Just do it.

一方、第2の光学部品4においても、その構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、第1の光学部品2と第2の光学部品4との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第2の光学部品4の構成材料には、前述した第1の光学部品2の構成材料と同様のもの、すなわち、各種ガラス材料、各種結晶材料等を用いることができる。   On the other hand, the bonding strength between the first optical component 2 and the second optical component 4 is sufficiently high even if the second optical component 4 is not subjected to the surface treatment as described above depending on the constituent material. There is something to be. As the constituent material of the second optical component 4 capable of obtaining such effects, the same constituent materials as those of the first optical component 2 described above, that is, various glass materials, various crystal materials, and the like can be used. .

さらに、第2の光学部品4の接合膜3に密着する領域に、以下の基や物質を有する場合には、上記のような表面処理を施さなくても、第1の光学部品2と第2の光学部品4との接合強度を十分に高くすることができる。
このような基や物質としては、例えば、水酸基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、イミダゾール基のような官能基、ラジカル、開環分子、2重結合、3重結合のような不飽和結合、F、Cl、Br、Iのようなハロゲン、過酸化物からなる群から選択される少なくとも1つの基または物質が挙げられる。
Further, in the case where the following group or substance is included in the region that is in close contact with the bonding film 3 of the second optical component 4, the first optical component 2 and the second optical component 2 can be used without performing the surface treatment as described above. The bonding strength with the optical component 4 can be sufficiently increased.
Examples of such groups and substances include functional groups such as hydroxyl groups, thiol groups, carboxyl groups, amino groups, nitro groups, and imidazole groups, radicals, ring-opened molecules, double bonds, and triple bonds. And at least one group or substance selected from the group consisting of a saturated bond, a halogen such as F, Cl, Br, and I, and a peroxide.

また、このようなものを有する表面が得られるように、上述したような各種表面処理を適宜選択して行うのが好ましい。
また、表面処理に代えて、第1の光学部品2の少なくとも接合膜3を形成すべき領域および第2の光学部品4の接合膜3に密着する領域には、あらかじめ中間層を形成しておくのが好ましい。
この中間層は、いかなる機能を有するものであってもよく、例えば、接合膜3との密着性を高める機能、クッション性(緩衝機能)、応力集中を緩和する機能等を有するものが好ましい。このような中間層を用いることにより、信頼性の高い積層光学素子を得ることができる。
Further, it is preferable to appropriately select and perform various surface treatments as described above so that a surface having such a material can be obtained.
Further, instead of the surface treatment, an intermediate layer is formed in advance in at least the region where the bonding film 3 of the first optical component 2 is to be formed and the region where the bonding film 3 of the second optical component 4 is in close contact. Is preferred.
The intermediate layer may have any function. For example, a layer having a function of improving adhesion to the bonding film 3, a cushioning function (buffer function), a function of reducing stress concentration, and the like are preferable. By using such an intermediate layer, a highly reliable laminated optical element can be obtained.

かかる中間層の構成材料としては、例えば、金属酸化物、シリコン酸化物のような酸化物系材料、金属窒化物、シリコン窒化物のような窒化物系材料、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボンのような炭素系材料、シランカップリング剤、チオール系化合物、金属アルコキシド、金属−ハロゲン化合物のような自己組織化膜材料、樹脂系接着剤、樹脂フィルム、樹脂コーティング材、各種ゴム材料、各種エラストマーのような樹脂系材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これらの各材料で構成された中間層の中でも、酸化物系材料で構成された中間層によれば、積層光学素子5の接合強度を特に高めることができる。
Examples of the constituent material of the intermediate layer include metal oxides, oxide materials such as silicon oxide, metal nitrides, nitride materials such as silicon nitride, carbon such as graphite and diamond-like carbon. Materials, silane coupling agents, thiol compounds, metal alkoxides, self-assembled film materials such as metal-halogen compounds, resin adhesives, resin films, resin coating materials, various rubber materials, resins such as various elastomers A system material etc. are mentioned, Among these, it can use combining 1 type (s) or 2 or more types.
Further, among the intermediate layers formed of these materials, the bonding strength of the laminated optical element 5 can be particularly increased by the intermediate layer formed of the oxide-based material.

[2]次に、図1(b)に示すように、接合膜3のうち、縁部(無効領域)3bをプラズマに曝す。
プラズマに曝されると、接合膜3の縁部3bの表面では、脱離基303がSi骨格301から脱離する。そして、脱離基303が脱離した後には活性手が生じるため、接合膜3の縁部3bに、第2の光学部品4との安定した接着性が発現する。その結果、接合膜3の縁部3bは、化学的結合に基づいて第2の光学部品4と安定して強固に接合可能なものとなる。
[2] Next, as shown in FIG. 1B, the edge (ineffective region) 3b of the bonding film 3 is exposed to plasma.
When exposed to plasma, the leaving group 303 is detached from the Si skeleton 301 on the surface of the edge 3 b of the bonding film 3. Since an active hand is generated after the leaving group 303 is detached, stable adhesion with the second optical component 4 is expressed at the edge 3 b of the bonding film 3. As a result, the edge 3b of the bonding film 3 can be stably and firmly bonded to the second optical component 4 based on chemical bonding.

ここで、プラズマに曝す前の接合膜3は、図3に示すように、Si骨格301と脱離基303とを有している。かかる接合膜3にエネルギーが付与されると、特に表面付近の脱離基303(本実施形態では、メチル基)がSi骨格301から脱離する。これにより、図4に示すように、接合膜3の表面35に活性手304が生じ、活性化される。その結果、接合膜3の表面に接着性が発現する。   Here, the bonding film 3 before being exposed to plasma has a Si skeleton 301 and a leaving group 303 as shown in FIG. When energy is applied to the bonding film 3, a leaving group 303 (in this embodiment, a methyl group) near the surface is detached from the Si skeleton 301 in particular. As a result, as shown in FIG. 4, active hands 304 are generated on the surface 35 of the bonding film 3 and activated. As a result, adhesiveness develops on the surface of the bonding film 3.

なお、接合膜3を「活性化させる」とは、接合膜3の表面35および内部の脱離基303が脱離して、Si骨格301において終端化されていない結合手(以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。)が生じた状態や、この未結合手が水酸基(OH基)によって終端化された状態、または、これらの状態が混在した状態のことを言う。
したがって、活性手304とは、未結合手(ダングリングボンド)、または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことを言う。このような活性手304によれば、第2の光学部品4に対して、特に強固な接合が可能となる。
It should be noted that “activating” the bonding film 3 means that the surface 35 of the bonding film 3 and the internal leaving group 303 are removed, and a bond not terminated in the Si skeleton 301 (hereinafter referred to as “unbonded bond”). "Or" dangling bond "), a state in which this dangling bond is terminated by a hydroxyl group (OH group), or a state in which these states are mixed.
Therefore, the active hand 304 means a dangling bond (dangling bond) or a dangling bond terminated by a hydroxyl group. According to such an active hand 304, particularly strong bonding can be performed to the second optical component 4.

また、本発明では、接合膜3のうち、光がほとんど透過しない縁部(無効領域)3bのみをプラズマに曝し、この縁部3bを介して第1の光学部品2と第2の光学部品4とを接合するようにした。このようにして得られた積層光学素子5では、一般に縁部3bをフレーム等で覆う場合が多く、光がほとんど当たらないか、または光が透過しないように光学設計される場合が多いため、縁部3bでは光による接合膜3の変質・劣化がほとんど生じない。このため、接合膜3の変質・劣化に伴う接着性の低下を抑制することができ、長期にわたって高い信頼性を維持し得る積層光学素子5が得られる。   In the present invention, only the edge (ineffective region) 3b through which the light hardly transmits is exposed to the plasma in the bonding film 3, and the first optical component 2 and the second optical component 4 are exposed through the edge 3b. And joined. In the laminated optical element 5 thus obtained, the edge 3b is generally often covered with a frame or the like, and is often optically designed so that light is hardly applied or light is not transmitted. In the part 3b, the bonding film 3 is hardly altered or deteriorated by light. For this reason, the laminated optical element 5 which can suppress the adhesive fall accompanying quality change and deterioration of the joining film | membrane 3 and can maintain high reliability over a long term is obtained.

さらに、仮に接合膜3の縁部3bに光が当たって変色等の問題が生じたとしても、かかる問題が有効径3aを通過する光に波及することはないので、積層光学素子5の光学特性の低下を招くことがない。
一方、縁部3bの内側の有効径(有効領域)3aは、積層光学素子5において光学的な特性を確保すべき領域であり、一般的にはこの領域を光が透過する。
Furthermore, even if light hits the edge 3b of the bonding film 3 to cause a problem such as discoloration, the problem does not affect the light passing through the effective diameter 3a. Will not cause a drop in
On the other hand, the effective diameter (effective region) 3a inside the edge 3b is a region where optical characteristics should be secured in the laminated optical element 5, and light is generally transmitted through this region.

接合膜3に曝すプラズマとしては、大気圧プラズマを用いるのが好ましい。大気圧プラズマによれば、減圧手段等の高価な設備を用いることなく、容易にプラズマ処理を行うことができる。また、このプラズマ処理には、接合膜3の近傍でプラズマを発生させるダイレクトプラズマ方式の他、被処理物とプラズマ発生部とが離間したリモートプラズマ方式またはダウンフロープラズマ方式による処理も好ましく用いられる。ダイレクトプラズマ方式によれば、接合膜3の近傍でプラズマを発生させるため、プラズマ処理を効率よくかつ均一に行うことができる。また、被処理物とプラズマ発生部とが離間している場合、被処理物とプラズマ発生部とが干渉しないため、被処理物をイオン損傷から避けることができる。   As the plasma exposed to the bonding film 3, atmospheric pressure plasma is preferably used. According to atmospheric pressure plasma, plasma treatment can be easily performed without using expensive equipment such as decompression means. In addition to the direct plasma method in which plasma is generated in the vicinity of the bonding film 3, a remote plasma method or a downflow plasma method in which the object to be processed and the plasma generation unit are separated is also preferably used for this plasma treatment. According to the direct plasma method, since plasma is generated in the vicinity of the bonding film 3, plasma processing can be performed efficiently and uniformly. Further, when the object to be processed and the plasma generating part are separated from each other, the object to be processed and the plasma generating part do not interfere with each other, so that the object to be processed can be avoided from ion damage.

また、減圧雰囲気中でプラズマ処理を行った場合、接合膜3の内部に意図せず閉じ込められたガスや経時的に発生したガス等が、接合膜3の外部に強制的に引き出されるおそれがある。このような現象が起こると、接合膜3に損傷が生じ、接着性の低下を招くとともに、光学性能の低下を招くこととなる。
これに対し、大気圧下でプラズマ処理を行うことにより、接合膜3に損傷が生じるのを防止して、接着性および光学性能に優れた接合膜3を得ることができる。
Further, when the plasma treatment is performed in a reduced pressure atmosphere, there is a possibility that a gas unintentionally confined inside the bonding film 3 or a gas generated over time is forcibly extracted to the outside of the bonding film 3. . When such a phenomenon occurs, the bonding film 3 is damaged, resulting in a decrease in adhesiveness and a decrease in optical performance.
On the other hand, by performing plasma treatment under atmospheric pressure, it is possible to prevent the bonding film 3 from being damaged, and to obtain the bonding film 3 excellent in adhesiveness and optical performance.

なお、プラズマを発生させるガスとしては、Ar、He、H、N、O等が挙げられ、これらの2種以上を混合して用いることもできる。このうち、接合膜3の酸化等を考慮した場合には、Ar、He等の不活性ガスが好ましく用いられる。
また、プラズマ処理は、後述する図5に示すプラズマ重合装置100を用いて行うこともできる。すなわち、図5に示すプラズマ重合装置100を用いて接合膜3を形成した後、これを装置から取り出すことなく、続けて本工程のプラズマ処理を施すことができるので、本発明の光学素子の製造方法の簡略化を図ることができる。
In addition, examples of the gas that generates plasma include Ar, He, H 2 , N 2 , and O 2 , and a mixture of two or more of these may be used. Among these, in consideration of oxidation of the bonding film 3, an inert gas such as Ar or He is preferably used.
The plasma treatment can also be performed using a plasma polymerization apparatus 100 shown in FIG. That is, after the bonding film 3 is formed using the plasma polymerization apparatus 100 shown in FIG. 5, the plasma treatment of this step can be continuously performed without removing the bonding film 3 from the apparatus, so that the optical element of the present invention is manufactured. The method can be simplified.

また、放電によってプラズマを発生させる際、電極間に印加する電圧は、MHz以上の高周波であるのが好ましい。これにより、直流放電の場合に比べて、放電開始電圧が低下するため、放電状態を容易に維持することができる。また、高周波を用いることにより、プラズマ中の電離度が高くなり、プラズマ密度が高くなる。その結果、プラズマによる脱離基303の脱離を効率よく行うことができる。   Further, when plasma is generated by discharge, the voltage applied between the electrodes is preferably a high frequency of MHz or higher. Thereby, compared with the case of direct current discharge, since a discharge start voltage falls, a discharge state can be maintained easily. Moreover, by using a high frequency, the ionization degree in plasma becomes high and a plasma density becomes high. As a result, the elimination of the leaving group 303 by plasma can be performed efficiently.

電極間に印加する電圧の周波数は、特に限定されないが、好ましくは10〜50MHz程度とされ、より好ましくは10〜40MHz程度とされる。
なお、接合膜3の縁部3bを選択的にプラズマに曝すためには、縁部3bの平面視形状に対応した形状の窓部61を有するマスク6を介してプラズマ処理を行うようにすればよい。
The frequency of the voltage applied between the electrodes is not particularly limited, but is preferably about 10 to 50 MHz, and more preferably about 10 to 40 MHz.
In order to selectively expose the edge 3b of the bonding film 3 to plasma, plasma processing is performed through the mask 6 having the window 61 having a shape corresponding to the shape of the edge 3b in plan view. Good.

また、本実施形態では、工程[2]として、接合膜3の縁部3bをプラズマに曝すようにしたが、これ以外の方法でも縁部3bに接着性を発現させることができる。具体的には、エネルギー線の照射、加熱、加圧、オゾンに曝す等の方法が挙げられる。なお、紫外線を照射するようにしてもよいが、この場合は、縁部3bの脱離基303が全て脱離してしまわないように、積算光量を制御する必要がある。   In the present embodiment, the edge 3b of the bonding film 3 is exposed to the plasma as the step [2]. However, the edge 3b can exhibit adhesiveness by other methods. Specific examples include energy ray irradiation, heating, pressurization, and exposure to ozone. In addition, although it may be made to irradiate with an ultraviolet-ray, in this case, it is necessary to control the integrated light quantity so that all the leaving groups 303 at the edge 3b are not detached.

[3]次に、図1(c)に示すように、接合膜3のうち、有効径(有効領域)3aに対して紫外線を照射する(第2の工程)。
所定の積算光量以上の紫外線が照射されると、接合膜3の有効径3aでは、脱離基303がSi骨格301から脱離する。このような脱離基303の脱離が継続的に生じると、最終的には、大半の脱離基303がSi骨格301から脱離して、実質的にSi骨格301のみが残存した状態となる。
[3] Next, as shown in FIG. 1C, the effective diameter (effective region) 3a of the bonding film 3 is irradiated with ultraviolet rays (second step).
When an ultraviolet ray of a predetermined integrated light quantity or more is irradiated, the leaving group 303 is detached from the Si skeleton 301 at the effective diameter 3 a of the bonding film 3. When such elimination of the leaving group 303 occurs continuously, most of the leaving groups 303 are finally eliminated from the Si skeleton 301, and only the Si skeleton 301 remains. .

このような状態になると、接合膜3の有効径3aの無機成分が残存し、無機化される。この無機化により、接合膜3の有効径3aの組成は、酸化ケイ素の組成に類似したものとなり、化学的に安定する。このため、接合膜3の有効径3aは、無機化前に比べて、光に応じて変質・劣化することなく、長期にわたって優れた耐候性を有するものとなる。また、その屈折率も、長期にわたって石英ガラスや水晶等に近い屈折率(1.35〜1.6程度)で安定したものとなる。   In such a state, the inorganic component having an effective diameter 3a of the bonding film 3 remains and is mineralized. By this mineralization, the composition of the effective diameter 3a of the bonding film 3 becomes similar to the composition of silicon oxide and is chemically stable. For this reason, the effective diameter 3a of the bonding film 3 has excellent weather resistance over a long period of time without deterioration or deterioration in accordance with light, compared to before the mineralization. Further, the refractive index is stable at a refractive index (approximately 1.35 to 1.6) close to that of quartz glass or quartz crystal over a long period of time.

その結果、第1の光学部品2と第2の光学部品4との間が、空気層よりも屈折率の高い媒体で充填されることになり、最終的に得られる積層光学素子5は、いわゆる「フレネル反射ロス」と呼ばれる光損失が十分に抑制されたものとなる。すなわち、積層光学素子5は、光透過性に優れたものとなる。
なお、紫外線の照射による脱離基303の脱離量は、紫外線の積算光量に相関がある。かかる相関関係に基づけば、接合膜3に所定の積算光量以上の紫外線を照射することにより、有効径3aの脱離基303をほぼ全てを脱離させることができる。この場合、有効径3aの脱離基303の好ましくは90%以上が脱離すればよく、より好ましくは95%以上が脱離すればよい。
As a result, the space between the first optical component 2 and the second optical component 4 is filled with a medium having a refractive index higher than that of the air layer, and the finally obtained laminated optical element 5 is so-called The optical loss called “Fresnel reflection loss” is sufficiently suppressed. That is, the laminated optical element 5 has excellent light transmittance.
Note that the amount of elimination of the leaving group 303 by the irradiation of ultraviolet rays is correlated with the integrated amount of ultraviolet rays. Based on this correlation, almost all of the leaving groups 303 having an effective diameter 3a can be released by irradiating the bonding film 3 with ultraviolet rays having a predetermined cumulative light amount or more. In this case, 90% or more of the leaving group 303 having an effective diameter 3a is preferably eliminated, and more preferably 95% or more is eliminated.

また、無機化した後の接合膜3の熱膨張率は、水晶や石英ガラスの熱膨張率に比較的近いため、これらの熱膨張率差が小さくなり、接合後の変形を抑制することができる。
また、本工程で照射される紫外線のエネルギーは、接合膜3中のシロキサン(Si−O)結合を切断せず、シロキサン結合よりも結合エネルギーの小さい化学結合(例えば、Si−C結合等)が切断されるようなエネルギーとするのが好ましい。このような紫外線を用いることにより、接合膜3中の脱離基303を確実に脱離させることができる。
In addition, since the thermal expansion coefficient of the bonding film 3 after mineralization is relatively close to the thermal expansion coefficient of quartz or quartz glass, the difference between these thermal expansion coefficients becomes small, and deformation after bonding can be suppressed. .
Moreover, the energy of the ultraviolet rays irradiated in this step does not cut the siloxane (Si—O) bond in the bonding film 3 and a chemical bond (for example, Si—C bond) having a bond energy smaller than that of the siloxane bond. It is preferable that the energy be cut. By using such ultraviolet rays, the leaving group 303 in the bonding film 3 can be reliably removed.

具体的には、波長が126〜300nm程度の紫外線を用いるのが好ましく、160〜200nm程度の紫外線を用いるのがより好ましい。
また、紫外線の積算光量は、接合膜3の厚さや紫外線の波長に応じて若干異なるものの、好ましくは1J/cm以上とされ、より好ましくは10J/cm以上とされる。これにより、接合膜3の有効径3aを確実に無機化することができる。
Specifically, it is preferable to use ultraviolet rays having a wavelength of about 126 to 300 nm, and it is more preferable to use ultraviolet rays having a wavelength of about 160 to 200 nm.
Further, the accumulated light quantity of the ultraviolet rays is preferably 1 J / cm 2 or more, more preferably 10 J / cm 2 or more, although it varies slightly depending on the thickness of the bonding film 3 and the wavelength of the ultraviolet rays. Thereby, the effective diameter 3a of the bonding film 3 can be reliably mineralized.

また、前述したように、紫外線の積算光量は、照度と照射時間の積で表わされる。したがって、紫外線の光源としてUVランプを用いる場合、その照度は、1mW/cm〜1W/cm程度であるのが好ましく、5mW/cm〜50mW/cm程度であるのがより好ましい。
また、紫外線は、時間的に連続して照射されてもよいが、間欠的(パルス状)に照射されてもよい。
Further, as described above, the cumulative amount of ultraviolet light is represented by the product of illuminance and irradiation time. Therefore, when using the UV lamp as a light source of ultraviolet rays, the illuminance is preferably from 1mW / cm 2 ~1W / cm 2 or so, more preferably from 5mW / cm 2 ~50mW / cm 2 approximately.
Moreover, although an ultraviolet-ray may be irradiated continuously in time, you may irradiate intermittently (pulse form).

なお、接合膜3の有効径3aに選択的に紫外線を照射するためには、有効径3aの平面視形状に対応した形状の窓部71を有するマスク7を介してプラズマ処理を行うようにすればよい。
また、紫外線は、レーザー光として照射されてもよい。レーザー光は指向性が非常に高いので、接合膜3に対して局所的に紫外線を照射することが可能である。
In order to selectively irradiate the effective diameter 3a of the bonding film 3 with ultraviolet rays, plasma processing is performed through a mask 7 having a window portion 71 having a shape corresponding to the planar view shape of the effective diameter 3a. That's fine.
Moreover, ultraviolet rays may be irradiated as laser light. Since the laser beam has a very high directivity, the bonding film 3 can be irradiated with ultraviolet rays locally.

なお、接合膜3に対する紫外線の照射は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよいが、好ましくは乾燥した雰囲気であるのが好ましい。これにより、紫外線の照射によって切断された化学結合の切断跡に、雰囲気中の水蒸気が吸着するのを防止し、接合膜3の組成の意図しない変化を防止することができる。
具体的には、雰囲気の露点が−10℃以下であるのが好ましく、−20℃以下であるのがより好ましい。
The bonding film 3 may be irradiated with ultraviolet rays in any atmosphere, but is preferably a dry atmosphere. As a result, it is possible to prevent water vapor in the atmosphere from adsorbing to the traces of chemical bonds that have been cut by irradiation with ultraviolet rays, and to prevent unintended changes in the composition of the bonding film 3.
Specifically, the dew point of the atmosphere is preferably −10 ° C. or lower, and more preferably −20 ° C. or lower.

また、接合膜3の有効径3aに紫外線を照射して脱離基303が脱離すると、有効径3aの屈折率が変化するとともに、有効径3aの表面および内部に活性手が生じる。これにより、有効径3aの表面に、第2の光学部品4との接着性が発現するものの、その接着性の強さは、縁部3bの接着性に比べて弱いものである。その原因の1つとしては、紫外線の照射に伴い、有効径3aの脱離基303のほとんどが脱離し、これにより多くの活性手が生じるため、隣接した活性手同士が再結合する確率が高くなる。その結果、有効径3aの接着性は、縁部3bに比べて限定的となる。   When the leaving group 303 is detached by irradiating the effective diameter 3a of the bonding film 3 with ultraviolet rays, the refractive index of the effective diameter 3a changes and active hands are generated on the surface and inside the effective diameter 3a. Thereby, although the adhesiveness with the 2nd optical component 4 expresses on the surface of the effective diameter 3a, the strength of the adhesiveness is weak compared with the adhesiveness of the edge part 3b. One of the causes is that most of the leaving groups 303 having an effective diameter of 3a are eliminated with the irradiation of ultraviolet rays, and many active hands are generated thereby, so that there is a high probability that adjacent active hands are recombined. Become. As a result, the adhesiveness of the effective diameter 3a is limited compared to the edge 3b.

[4]次に、図2(d)に示すように、活性化させた接合膜3と第2の光学部品4とが密着するように、第1の光学部品2と第2の光学部品4とを貼り合わせる。これにより、図2(e)に示すような積層光学素子5を得る(第3の工程)。
このようにして得られた積層光学素子5では、従来の光学素子の製造方法で用いられていた接着剤のように、主にアンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のような短時間で生じる強固な化学的結合に基づいて接合されている。このため、積層光学素子5は短時間で形成することができ、かつ極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
[4] Next, as shown in FIG. 2 (d), the first optical component 2 and the second optical component 4 are brought into close contact with the activated bonding film 3 and the second optical component 4. And paste together. Thereby, the laminated optical element 5 as shown in FIG. 2E is obtained (third step).
In the laminated optical element 5 obtained in this way, it is not a bond based on a physical bond such as an anchor effect, but a covalent bond, unlike the adhesive used in the conventional optical element manufacturing method. Bonding is based on such a strong chemical bond that occurs in a short time. For this reason, the laminated optical element 5 can be formed in a short time, is extremely difficult to peel off, and is difficult to cause uneven bonding.

また、このような方法によれば、従来の固体接合のように、高温(例えば、700℃以上)での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された第1の光学部品2および第2の光学部品4をも、接合に供することができる。
また、接合膜3を介して第1の光学部品2と第2の光学部品4とを接合しているため、第1の光学部品2や第2の光学部品4の構成材料に制約がないという利点もある。
In addition, according to such a method, unlike the conventional solid bonding, the heat treatment at a high temperature (for example, 700 ° C. or higher) is not required, so the first optical component composed of a material having low heat resistance. The second and second optical components 4 can also be used for bonding.
In addition, since the first optical component 2 and the second optical component 4 are bonded via the bonding film 3, there is no restriction on the constituent materials of the first optical component 2 and the second optical component 4. There are also advantages.

以上のことから、本発明によれば、第1の光学部品2および第2の光学部品4の各構成材料の選択の幅をそれぞれ広げることができる。
また、本実施形態では、接合に供される第1の光学部品2および第2の光学部品4のうち、一方のみ(本実施形態では、第1の光学部品2)に接合膜3が設けられている。第1の光学部品2上に接合膜3を形成する際に、接合膜3の形成方法によっては第1の光学部品2が比較的長時間にわたってプラズマに曝されることになるが、本実施形態では第2の光学部品4はプラズマに曝されることはない。したがって、例えば、第2の光学部品4のプラズマに対する耐久性が著しく低い場合であっても、本実施形態にかかる方法によれば、第1の光学部品2と第2の光学部品4とを強固に接合することができる。したがって、第2の光学部品4を構成する材料は、プラズマに対する耐久性をあまり考慮することなく、幅広い材料から選択することが可能になるという利点もある。
From the above, according to the present invention, the range of selection of each constituent material of the first optical component 2 and the second optical component 4 can be increased.
In the present embodiment, the bonding film 3 is provided on only one of the first optical component 2 and the second optical component 4 used for bonding (in the present embodiment, the first optical component 2). ing. When forming the bonding film 3 on the first optical component 2, the first optical component 2 is exposed to plasma for a relatively long time depending on the method of forming the bonding film 3. Then, the second optical component 4 is not exposed to plasma. Therefore, for example, even when the durability of the second optical component 4 against plasma is extremely low, according to the method according to the present embodiment, the first optical component 2 and the second optical component 4 are firmly connected. Can be joined. Therefore, there is an advantage that the material constituting the second optical component 4 can be selected from a wide range of materials without much consideration of durability against plasma.

ここで、本工程において、第1の光学部品2と第2の光学部品4とが接合されるメカニズムについて説明する。
例えば、第2の光学部品4の接合面に水酸基が露出している場合を例に説明すると、本工程において、接合膜3の表面35と第2の光学部品4の接合面とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、接合膜3の表面35に存在する水酸基と、第2の光学部品4の接合面に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第1の光学部品2と第2の光学部品4とが接合されると推察される。
Here, the mechanism by which the first optical component 2 and the second optical component 4 are joined in this step will be described.
For example, a case where a hydroxyl group is exposed on the bonding surface of the second optical component 4 will be described as an example. In this step, the surface 35 of the bonding film 3 and the bonding surface of the second optical component 4 are in contact with each other. In addition, when these are bonded together, the hydroxyl group present on the surface 35 of the bonding film 3 and the hydroxyl group present on the bonding surface of the second optical component 4 are attracted to each other by hydrogen bonding, and there is an attractive force between the hydroxyl groups. appear. It is inferred that the first optical component 2 and the second optical component 4 are joined by this attractive force.

また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合する。その結果、第1の光学部品2と第2の光学部品4との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が酸素原子を介して結合する。これにより、第1の光学部品2と第2の光学部品4とがより強固に接合されると推察される。
なお、前記工程[3]で活性化された接合膜3の表面は、その活性状態が経時的に緩和してしまう。このため、前記工程[3]の終了後、できるだけ早く本工程[4]を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程[3]の終了後、60分以内に本工程[4]を行うようにするのが好ましく、5分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、接合膜3の表面が十分な活性状態を維持しているので、本工程で第1の光学部品2と第2の光学部品4とを貼り合わせたとき、これらの間に十分な接合強度を得ることができる。
Further, the hydroxyl groups attracting each other by this hydrogen bond are dehydrated and condensed depending on the temperature condition or the like. As a result, at the contact interface between the first optical component 2 and the second optical component 4, the bonds in which the hydroxyl groups are bonded are bonded through oxygen atoms. Thereby, it is guessed that the 1st optical component 2 and the 2nd optical component 4 are joined more firmly.
Note that the active state of the surface of the bonding film 3 activated in the step [3] relaxes with time. For this reason, it is preferable to perform this process [4] as soon as possible after completion of the process [3]. Specifically, after the completion of the step [3], the step [4] is preferably performed within 60 minutes, and more preferably within 5 minutes. If it is within this time, the surface of the bonding film 3 maintains a sufficiently active state. Therefore, when the first optical component 2 and the second optical component 4 are bonded together in this step, there is a gap between them. Sufficient bonding strength can be obtained.

換言すれば、活性化させる前の接合膜3は、Si骨格301を有する接合膜であるため、化学的に比較的安定であり、耐候性に優れている。このため、活性化させる前の接合膜3は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような接合膜3を備えた第1の光学部品2を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程[3]に記載したプラズマ処理を行うようにすれば、積層光学素子5の製造効率の観点から有効である。
以上のようにして、図2(e)に示す積層光学素子(本発明の光学素子)5を得ることができる。
なお、図2(e)では、接合膜3の全面を覆うように第2の光学部品4を重ね合わせているが、これらの相対的な位置は互いにずれていてもよい。すなわち、接合膜3から第2の光学部品4がはみ出るようにしてもよい。
In other words, since the bonding film 3 before activation is a bonding film having the Si skeleton 301, it is chemically relatively stable and has excellent weather resistance. For this reason, the bonding film 3 before being activated is suitable for long-term storage. Therefore, a large amount of the first optical component 2 having such a bonding film 3 is manufactured or purchased and stored, and the process [3] is performed only for the necessary number immediately before bonding in this process. If the plasma treatment described in the above is performed, it is effective from the viewpoint of manufacturing efficiency of the laminated optical element 5.
As described above, the laminated optical element (optical element of the present invention) 5 shown in FIG. 2E can be obtained.
In FIG. 2E, the second optical component 4 is overlaid so as to cover the entire surface of the bonding film 3, but their relative positions may be shifted from each other. That is, the second optical component 4 may protrude from the bonding film 3.

このようにして得られた積層光学素子5は、第1の光学部品2と第2の光学部品4との間の接合強度が5MPa(50kgf/cm)以上であるのが好ましく、10MPa(100kgf/cm)以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する積層光学素子5は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。
なお、積層光学素子5を得た後、この積層光学素子5に対して、必要に応じ、以下の2つの工程([5A]および[5B])のうちの少なくとも1つの工程(積層光学素子5の接合強度を高める工程)を行うようにしてもよい。これにより、積層光学素子5の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
In the laminated optical element 5 thus obtained, the bonding strength between the first optical component 2 and the second optical component 4 is preferably 5 MPa (50 kgf / cm 2 ) or more, preferably 10 MPa (100 kgf / Cm 2 ) or more. The laminated optical element 5 having such a bonding strength can sufficiently prevent the peeling.
In addition, after obtaining the laminated optical element 5, the laminated optical element 5 is subjected to at least one step (laminated optical element 5) of the following two steps ([5A] and [5B]) as necessary. The step of increasing the bonding strength) may be performed. Thereby, the joint strength of the laminated optical element 5 can be further improved.

[5A]図2(f)に示すように、得られた積層光学素子5を、第1の光学部品2と第2の光学部品4とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第1の光学部品2の表面および第2の光学部品4の表面に、それぞれ接合膜3の表面がより近接し、積層光学素子5における接合強度をより高めることができる。
また、積層光学素子5を加圧することにより、積層光学素子5中の接合界面に残存していた隙間を押し潰して、接合面積をさらに広げることができる。これにより、積層光学素子5における接合強度をさらに高めることができる。
このとき、積層光学素子5を加圧する際の圧力は、積層光学素子5が損傷を受けない程度の圧力で、できるだけ高い方が好ましい。これにより、この圧力に比例して積層光学素子5における接合強度を高めることができる。
[5A] As shown in FIG. 2 (f), the obtained laminated optical element 5 is pressed in a direction in which the first optical component 2 and the second optical component 4 approach each other.
Thereby, the surface of the bonding film 3 is closer to the surface of the first optical component 2 and the surface of the second optical component 4, respectively, and the bonding strength in the laminated optical element 5 can be further increased.
Further, by pressurizing the laminated optical element 5, the gap remaining at the bonding interface in the laminated optical element 5 can be crushed and the bonding area can be further expanded. Thereby, the joint strength in the laminated optical element 5 can be further increased.
At this time, the pressure when pressurizing the laminated optical element 5 is a pressure that does not damage the laminated optical element 5 and is preferably as high as possible. Thereby, the joint strength in the laminated optical element 5 can be increased in proportion to this pressure.

なお、この圧力は、第1の光学部品2および第2の光学部品4の各構成材料や各厚さ、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、第1の光学部品2および第2の光学部品4の各構成材料や各厚さ等に応じて若干異なるものの、0.2〜10MPa程度であるのが好ましく、1〜5MPa程度であるのがより好ましい。これにより、積層光学素子5の接合強度を確実に高めることができる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第1の光学部品2および第2の光学部品4の各構成材料によっては、第1の光学部品2および第2の光学部品4に損傷等が生じるおそれがある。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、10秒〜30分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、積層光学素子5を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
In addition, what is necessary is just to adjust this pressure suitably according to conditions, such as each constituent material of each of the 1st optical component 2 and the 2nd optical component 4, each thickness, and a joining apparatus. Specifically, it is preferably about 0.2 to 10 MPa, preferably about 1 to 5 MPa, although it varies slightly depending on the constituent materials and thicknesses of the first optical component 2 and the second optical component 4. It is more preferable that Thereby, the joining strength of the laminated optical element 5 can be reliably increased. The pressure may exceed the upper limit, but depending on the constituent materials of the first optical component 2 and the second optical component 4, the first optical component 2 and the second optical component 4 There is a risk of damage.
The time for pressurization is not particularly limited, but is preferably about 10 seconds to 30 minutes. In addition, what is necessary is just to change suitably the time to pressurize according to the pressure at the time of pressurizing. Specifically, the higher the pressure at which the laminated optical element 5 is pressed, the higher the bonding strength can be achieved even if the pressing time is shortened.

[5B]図2(f)に示すように、得られた積層光学素子5を加熱する。
これにより、積層光学素子5における接合強度をより高めることができる。
このとき、積層光学素子5を加熱する際の温度は、室温より高く、積層光学素子5の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは25〜100℃程度とされ、より好ましくは50〜100℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、積層光学素子5が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
[5B] As shown in FIG. 2F, the obtained laminated optical element 5 is heated.
Thereby, the joint strength in the laminated optical element 5 can be further increased.
At this time, the temperature when heating the laminated optical element 5 is not particularly limited as long as it is higher than room temperature and lower than the heat-resistant temperature of the laminated optical element 5, but is preferably about 25 to 100 ° C., more preferably 50. ˜100 ° C. Heating at a temperature in such a range can reliably increase the bonding strength while reliably preventing the laminated optical element 5 from being altered or deteriorated by heat.

また、加熱時間は、特に限定されないが、1〜30分程度であるのが好ましい。
また、前記工程[5A]、[5B]の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、図2(f)に示すように、積層光学素子5を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、積層光学素子5の接合強度を特に高めることができる。
以上のような工程を行うことにより、積層光学素子5における接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
ここで、接合膜3について詳述する。
The heating time is not particularly limited, but is preferably about 1 to 30 minutes.
Moreover, when performing both said process [5A] and [5B], it is preferable to perform these simultaneously. That is, as shown in FIG. 2F, it is preferable to heat the laminated optical element 5 while applying pressure. Thereby, the effect by pressurization and the effect by heating are exhibited synergistically, and the joint strength of the laminated optical element 5 can be particularly increased.
By performing the steps as described above, it is possible to easily further improve the bonding strength in the laminated optical element 5.
Here, the bonding film 3 will be described in detail.

前述したように接合膜3は、プラズマ重合法により形成されたものであり、図3に示すように、シロキサン(Si−O)結合302を含み、ランダムな原子構造を有するSi骨格301と、このSi骨格301に結合する脱離基303とを有するものである。このような接合膜3は、シロキサン結合302を含みランダムな原子構造を有するSi骨格301の影響によって、変形し難い強固な膜となる。これは、Si骨格301の結晶性が低くなるため、結晶粒界における転位やズレ等の欠陥が生じ難いためであると考えられる。このため、接合膜3自体が接合強度、耐薬品性、耐光性および寸法精度の高いものとなり、最終的に得られる積層光学素子5においても、接合強度、耐薬品性、耐光性および寸法精度が高いものが得られる。   As described above, the bonding film 3 is formed by a plasma polymerization method. As shown in FIG. 3, the Si skeleton 301 including a siloxane (Si—O) bond 302 and having a random atomic structure, It has a leaving group 303 bonded to the Si skeleton 301. Such a bonding film 3 becomes a strong film that is difficult to be deformed due to the influence of the Si skeleton 301 including the siloxane bond 302 and having a random atomic structure. This is presumably because the crystallinity of the Si skeleton 301 becomes low, so that defects such as dislocations and misalignments at the grain boundaries are less likely to occur. For this reason, the bonding film 3 itself has high bonding strength, chemical resistance, light resistance and dimensional accuracy, and the finally obtained laminated optical element 5 also has bonding strength, chemical resistance, light resistance and dimensional accuracy. A high one is obtained.

このような接合膜3は、エネルギーが付与されると、脱離基303がSi骨格301から脱離し、図4に示すように、接合膜3の表面35および内部に、活性手304が生じるものである。そして、これにより、接合膜3表面に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、接合膜3は、第2の光学部品4に対して高い寸法精度で強固に効率よく接合可能なものとなる。   In such a bonding film 3, when energy is applied, the leaving group 303 is detached from the Si skeleton 301, and as shown in FIG. 4, active hands 304 are generated on the surface 35 and inside of the bonding film 3. It is. As a result, adhesiveness is developed on the surface of the bonding film 3. When such adhesiveness is developed, the bonding film 3 can be firmly and efficiently bonded to the second optical component 4 with high dimensional accuracy.

なお、脱離基303とSi骨格301との結合エネルギーは、Si骨格301中のシロキサン結合302の結合エネルギーよりも小さい。このため、接合膜3は、エネルギーの付与により、Si骨格301はほとんど切れることなく、脱離基303とSi骨格301との結合を選択的に切断し、脱離基303を脱離させることができる。
また、このような接合膜3は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、従来、流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、接着層(接合膜3)の厚さや形状がほとんど変化しない。これにより、積層光学素子5の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
Note that the bond energy between the leaving group 303 and the Si skeleton 301 is smaller than the bond energy of the siloxane bond 302 in the Si skeleton 301. For this reason, the bonding film 3 can selectively cut the bond between the leaving group 303 and the Si skeleton 301 and remove the leaving group 303 by applying energy without almost cutting off the Si skeleton 301. it can.
Further, such a bonding film 3 is a solid having no fluidity. For this reason, conventionally, the thickness and shape of the adhesive layer (bonding film 3) hardly change compared to a liquid or viscous liquid adhesive. Thereby, the dimensional accuracy of the laminated optical element 5 is remarkably higher than the conventional one. Furthermore, since the time required for curing the adhesive is not required, strong bonding can be achieved in a short time.

なお、接合膜3においては、特に接合膜3を構成する全原子からH原子を除いた原子のうち、Si原子の含有率とO原子の含有率の合計が、10〜90原子%程度であるのが好ましく、20〜80原子%程度であるのがより好ましい。Si原子とO原子とが、前記範囲の含有率で含まれていれば、接合膜3はSi原子とO原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜3自体が強固なものとなる。また、かかる接合膜3は、第1の光学部品2および第2の光学部品4に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。   Note that, in the bonding film 3, among the atoms obtained by removing H atoms from all atoms constituting the bonding film 3, the total of the Si atom content and the O atom content is about 10 to 90 atomic%. Is preferable, and it is more preferable that it is about 20-80 atomic%. If Si atoms and O atoms are contained in the above-mentioned range, the bonding film 3 forms a strong network of Si atoms and O atoms, and the bonding film 3 itself becomes strong. In addition, the bonding film 3 exhibits particularly high bonding strength with respect to the first optical component 2 and the second optical component 4.

また、接合膜3中のSi原子とO原子の存在比は、3:7〜7:3程度であるのが好ましく、4:6〜6:4程度であるのがより好ましい。Si原子とO原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜3の安定性が高くなり、第1の光学部品2と第2の光学部品4とをより強固に接合することができるようになる。
また、接合膜3中のSi骨格301の結晶化度は、45%以下であるのが好ましく、40%以下であるのがより好ましい。これにより、Si骨格301は十分にランダムな原子構造を含むものとなる。このため、前述したSi骨格301の特性が顕在化し、接合膜3の寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
The abundance ratio of Si atoms and O atoms in the bonding film 3 is preferably about 3: 7 to 7: 3, and more preferably about 4: 6 to 6: 4. By setting the abundance ratio of Si atoms and O atoms to be within the above range, the stability of the bonding film 3 is increased, and the first optical component 2 and the second optical component 4 are bonded more firmly. Will be able to.
The crystallinity of the Si skeleton 301 in the bonding film 3 is preferably 45% or less, and more preferably 40% or less. As a result, the Si skeleton 301 includes a sufficiently random atomic structure. For this reason, the characteristics of the Si skeleton 301 described above become obvious, and the dimensional accuracy and adhesiveness of the bonding film 3 become more excellent.

なお、Si骨格301の結晶化度は、一般的な結晶化度測定方法により測定することができ、具体的には、結晶部分における散乱X線の強度に基づいて測定する方法(X線法)、赤外線吸収の結晶化バンドの強度から求める方法(赤外線法)、核磁気共鳴吸収の微分曲線の下の面積に基づいて求める方法(核磁気共鳴吸収法)、結晶部分には化学試薬が浸透し難いことを利用した化学的方法等により測定することができる。   Note that the crystallinity of the Si skeleton 301 can be measured by a general crystallinity measurement method, and specifically, a method of measuring based on the intensity of scattered X-rays in a crystal portion (X-ray method). , The method of obtaining from the intensity of the crystallization band of infrared absorption (infrared method), the method of obtaining based on the area under the differential curve of nuclear magnetic resonance absorption (nuclear magnetic resonance absorption method), It can be measured by a chemical method utilizing the difficulty.

また、接合膜3は、その構造中にSi−H結合を含んでいるのが好ましい。このSi−H結合は、プラズマ重合法によってシランが重合反応する際に重合物中に生じるものであるが、このとき、Si−H結合がシロキサン結合の生成が規則的に行われるのを阻害すると考えられる。このため、シロキサン結合は、Si−H結合を避けるように形成されることとなり、Si骨格301の原子構造の規則性が低下する。このようにして、プラズマ重合法によれば、結晶化度の低いSi骨格301を効率よく形成することができる。   The bonding film 3 preferably contains Si—H bonds in the structure. This Si-H bond is generated in the polymer when the silane undergoes a polymerization reaction by the plasma polymerization method. At this time, if the Si-H bond inhibits the regular formation of the siloxane bond, Conceivable. For this reason, the siloxane bond is formed so as to avoid the Si—H bond, and the regularity of the atomic structure of the Si skeleton 301 is lowered. Thus, according to the plasma polymerization method, the Si skeleton 301 having a low crystallinity can be efficiently formed.

一方、接合膜3中のSi−H結合の含有率が多ければ多いほど結晶化度が低くなるわけではない。具体的には、接合膜3の赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピークの強度を1としたとき、Si−H結合に帰属するピークの強度は、0.001〜0.2程度であるのが好ましく、0.002〜0.05程度であるのがより好ましく、0.005〜0.02程度であるのがさらに好ましい。Si−H結合のシロキサン結合に対する割合が前記範囲内であることにより、接合膜3中の原子構造は、相対的に最もランダムなものとなる。このため、Si−H結合のピーク強度がシロキサン結合のピーク強度に対して前記範囲内にある場合、接合膜3は、接合強度、耐薬品性および寸法精度において特に優れたものとなる。   On the other hand, the greater the Si—H bond content in the bonding film 3, the lower the crystallinity. Specifically, in the infrared absorption spectrum of the bonding film 3, when the intensity of the peak attributed to the siloxane bond is 1, the intensity of the peak attributed to the Si—H bond is about 0.001 to 0.2. It is preferable that it is about 0.002-0.05, and it is further more preferable that it is about 0.005-0.02. When the ratio of the Si—H bond to the siloxane bond is within the above range, the atomic structure in the bonding film 3 is relatively random. For this reason, when the peak intensity of the Si—H bond is within the above range with respect to the peak intensity of the siloxane bond, the bonding film 3 is particularly excellent in bonding strength, chemical resistance, and dimensional accuracy.

また、Si骨格301に結合する脱離基303は、前述したように、Si骨格301から脱離することによって、接合膜3に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基303には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないようSi骨格301に確実に結合しているものである必要がある。
なお、プラズマ重合法による成膜の際には、原料ガスの成分が重合して、シロキサン結合を含むSi骨格301と、それに結合した残基とを生成するが、例えばこの残基が脱離基303となり得る。
Further, as described above, the leaving group 303 bonded to the Si skeleton 301 acts to generate an active hand in the bonding film 3 by detaching from the Si skeleton 301. Therefore, although the leaving group 303 is relatively easily and uniformly desorbed by being given energy, it is securely bonded to the Si skeleton 301 so as not to be desorbed when no energy is given. It needs to be a thing.
In the film formation by the plasma polymerization method, the component of the source gas is polymerized to generate a Si skeleton 301 containing a siloxane bond and a residue bonded thereto. For example, this residue is a leaving group. 303.

かかる観点から、脱離基303には、H原子、B原子、C原子、N原子、O原子、P原子、S原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子を含み、これらの各原子がSi骨格301に結合するよう配置された原子団からなる群から選択される少なくとも1種で構成されたものが好ましく用いられる。かかる脱離基303は、エネルギーの付与による結合/脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基303は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜3の接着性をより高度なものとすることができる。   From this point of view, the leaving group 303 includes an H atom, a B atom, a C atom, an N atom, an O atom, a P atom, an S atom, and a halogen atom, or each of these atoms. What consists of at least 1 sort (s) selected from the group which consists of an atomic group arrange | positioned so that it may couple | bond with frame | skeleton 301 is used preferably. Such a leaving group 303 is relatively excellent in bond / elimination selectivity by energy application. For this reason, such a leaving group 303 can sufficiently satisfy the above-described necessity, and the adhesiveness of the bonding film 3 can be made higher.

なお、上記のような各原子がSi骨格301に結合するよう配置された原子団(基)としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、ビニル基、アリル基のようなアルケニル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、ハロゲン化アルキル基、メルカプト基、スルホン酸基、シアノ基、イソシアネート基等が挙げられる。   Examples of the atomic group (group) arranged so that each atom as described above is bonded to the Si skeleton 301 include, for example, an alkyl group such as a methyl group and an ethyl group, and an alkenyl group such as a vinyl group and an allyl group. Aldehyde group, ketone group, carboxyl group, amino group, amide group, nitro group, halogenated alkyl group, mercapto group, sulfonic acid group, cyano group, isocyanate group and the like.

これらの各基の中でも、脱離基303は、特にアルキル基であるのが好ましい。アルキル基は化学的な安定性が高いため、アルキル基を含む接合膜3は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
ここで、脱離基303がメチル基(−CH)である場合、その好ましい含有率は、赤外光吸収スペクトルにおけるピーク強度から以下のように規定される。
Among these groups, the leaving group 303 is particularly preferably an alkyl group. Since the alkyl group has high chemical stability, the bonding film 3 containing the alkyl group is excellent in weather resistance and chemical resistance.
Here, when the leaving group 303 is a methyl group (—CH 3 ), the preferred content is defined as follows from the peak intensity in the infrared light absorption spectrum.

すなわち、接合膜3の赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピークの強度を1としたとき、メチル基に帰属するピークの強度は、0.05〜0.45程度であるのが好ましく、0.1〜0.4程度であるのがより好ましく、0.2〜0.3程度であるのがさらに好ましい。メチル基のピーク強度がシロキサン結合のピーク強度に対する割合が前記範囲内であることにより、メチル基がシロキサン結合の生成を必要以上に阻害するのを防止しつつ、接合膜3中に必要かつ十分な数の活性手が生じるため、接合膜3に十分な接着性が生じる。また、接合膜3には、メチル基に起因する十分な耐候性および耐薬品性が発現する。
このような特徴を有する接合膜3の構成材料としては、例えば、ポリオルガノシロキサンのようなシロキサン結合とそれに結合した脱離基303となり得る有機基とを含む重合物等が挙げられる。
That is, in the infrared absorption spectrum of the bonding film 3, when the intensity of the peak attributed to the siloxane bond is 1, the intensity of the peak attributed to the methyl group is preferably about 0.05 to 0.45. More preferably, it is about 0.1 to 0.4, and more preferably about 0.2 to 0.3. Since the ratio of the peak intensity of the methyl group to the peak intensity of the siloxane bond is within the above range, it is necessary and sufficient in the bonding film 3 while preventing the methyl group from inhibiting the generation of the siloxane bond more than necessary. Since a number of active hands are generated, sufficient adhesiveness is generated in the bonding film 3. Further, the bonding film 3 exhibits sufficient weather resistance and chemical resistance due to the methyl group.
Examples of the constituent material of the bonding film 3 having such characteristics include a polymer containing a siloxane bond such as polyorganosiloxane and an organic group capable of forming a leaving group 303 bonded thereto.

ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜3は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜3は、第1の光学部品2に対して特に強固に被着するとともに、第2の光学部品4に対しても特に強い被着力を示し、その結果として、第1の光学部品2と第2の光学部品4とを強固に接合することができる。
また、ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性(非接着性)を示すが、エネルギーを付与されることにより、容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化し、接着性を発現するが、この非接着性と接着性との制御を容易かつ確実に行えるという利点を有する。
The bonding film 3 made of polyorganosiloxane itself has excellent mechanical properties. In addition, it exhibits particularly excellent adhesion to many materials. Therefore, the bonding film 3 made of polyorganosiloxane adheres particularly firmly to the first optical component 2 and also exhibits a particularly strong adhesion force to the second optical component 4, and as a result. As a result, the first optical component 2 and the second optical component 4 can be firmly bonded.
Polyorganosiloxane usually exhibits water repellency (non-adhesiveness), but when given energy, it can easily desorb organic groups, changes to hydrophilicity, and exhibits adhesiveness. However, there is an advantage that the non-adhesiveness and the adhesiveness can be controlled easily and reliably.

なお、この撥水性(非接着性)は、主に、ポリオルガノシロキサン中に含まれたアルキル基による作用である。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜3は、エネルギーを付与されることにより、表面35に接着性が発現するとともに、表面35以外の部分においては、前述したアルキル基による作用・効果が得られるという利点も有する。したがって、このような接合膜3は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなり、例えば、薬品類等に長期にわたって曝されるような光学素子や液滴吐出ヘッドの組み立てに際して、有効に用いられるものとなる。   This water repellency (non-adhesiveness) is mainly due to the action of alkyl groups contained in the polyorganosiloxane. Therefore, the bonding film 3 made of polyorganosiloxane exhibits adhesiveness on the surface 35 when energy is applied thereto, and at the portion other than the surface 35, the above-described action / effect by the alkyl group is obtained. Has the advantage of being Therefore, such a bonding film 3 has excellent weather resistance and chemical resistance, and is effectively used, for example, in assembling an optical element or a droplet discharge head that is exposed to chemicals for a long time. It will be a thing.

また、ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする接合膜3は、接着性に特に優れるものである。また、オクタメチルトリシロキサンを主成分とする原料は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取り扱いが容易であるという利点もある。   Further, among polyorganosiloxanes, those mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane are preferred. The bonding film 3 mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane is particularly excellent in adhesiveness. Moreover, since the raw material which has octamethyltrisiloxane as a main component is liquid at normal temperature and has an appropriate viscosity, there is also an advantage that it is easy to handle.

このような接合膜3の平均厚さは、1〜1000nm程度であるのが好ましく、2〜800nm程度であるのがより好ましい。接合膜3の平均厚さを前記範囲内とすることにより、積層光学素子5の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
すなわち、接合膜3の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、接合膜3の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、積層光学素子5の寸法精度が低下するおそれがある。
The average thickness of the bonding film 3 is preferably about 1 to 1000 nm, and more preferably about 2 to 800 nm. By setting the average thickness of the bonding film 3 within the above range, these can be bonded more firmly while preventing the dimensional accuracy of the laminated optical element 5 from being significantly lowered.
That is, when the average thickness of the bonding film 3 is less than the lower limit, sufficient bonding strength may not be obtained. On the other hand, when the average thickness of the bonding film 3 exceeds the upper limit, the dimensional accuracy of the laminated optical element 5 may be reduced.

さらに、接合膜3の平均厚さが前記範囲内であれば、接合膜3にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、第1の光学部品2の接合面(接合膜3に隣接する面)に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するように接合膜3を被着させることができる。その結果、接合膜3は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。そして、第1の光学部品2と第2の光学部品4とを貼り合わせた際に、両者の密着性を高めることができる。   Furthermore, if the average thickness of the bonding film 3 is within the above range, a certain degree of shape followability is ensured for the bonding film 3. For this reason, for example, even when unevenness is present on the bonding surface of the first optical component 2 (surface adjacent to the bonding film 3), it follows the shape of the unevenness depending on the height of the unevenness. The bonding film 3 can be deposited on the substrate. As a result, the bonding film 3 can absorb the unevenness and reduce the height of the unevenness generated on the surface. And when the 1st optical component 2 and the 2nd optical component 4 are bonded together, both adhesiveness can be improved.

なお、上記のような形状追従性の程度は、接合膜3の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、接合膜3の厚さをできるだけ厚くすればよい。
以上、接合膜3について詳述したが、このような接合膜3は、プラズマ重合法により作製されたものである。プラズマ重合法によれば、緻密で均質な接合膜3を効率よく作製することができる。これにより、接合膜3は、第2の光学部品4に対して特に強固に接合し得るものとなる。さらに、プラズマ重合法で作製された接合膜3は、エネルギーが付与されて活性化された状態が比較的長時間にわたって維持される。このため、積層光学素子5の製造過程の簡素化、効率化を図ることができる。
以下、接合膜3を作製する方法について説明する。
Note that the degree of the shape followability as described above becomes more significant as the thickness of the bonding film 3 increases. Therefore, the thickness of the bonding film 3 should be as large as possible in order to sufficiently ensure the shape following ability.
The bonding film 3 has been described in detail above. Such a bonding film 3 is produced by a plasma polymerization method. According to the plasma polymerization method, the dense and homogeneous bonding film 3 can be efficiently produced. Thereby, the bonding film 3 can be particularly strongly bonded to the second optical component 4. Furthermore, the bonding film 3 manufactured by the plasma polymerization method is maintained for a relatively long time in a state where energy is applied and activated. For this reason, the manufacturing process of the laminated optical element 5 can be simplified and efficient.
Hereinafter, a method for producing the bonding film 3 will be described.

まず、接合膜3の作製方法を説明するのに先立って、第1の光学部品2上にプラズマ重合法を行いて接合膜3を作製する際に用いるプラズマ重合装置について説明する。
図5は、本発明の光学素子の製造方法に用いられるプラズマ重合装置を模式的に示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図5に示すプラズマ重合装置100は、チャンバー101と、第1の光学部品2を支持する第1の電極130と、第2の電極140と、各電極130、140間に高周波電圧を印加する電源回路180と、チャンバー101内にガスを供給するガス供給部190と、チャンバー101内のガスを排気する排気ポンプ170とを備えている。これらの各部のうち、第1の電極130および第2の電極140がチャンバー101内に設けられている。以下、各部について詳細に説明する。
First, prior to the description of the method for manufacturing the bonding film 3, a plasma polymerization apparatus used for manufacturing the bonding film 3 by performing plasma polymerization on the first optical component 2 will be described.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma polymerization apparatus used in the method for producing an optical element of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 5 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The plasma polymerization apparatus 100 shown in FIG. 5 includes a chamber 101, a first electrode 130 that supports the first optical component 2, a second electrode 140, and a power source that applies a high-frequency voltage between the electrodes 130 and 140. A circuit 180, a gas supply unit 190 that supplies gas into the chamber 101, and an exhaust pump 170 that exhausts the gas in the chamber 101 are provided. Among these parts, the first electrode 130 and the second electrode 140 are provided in the chamber 101. Hereinafter, each part will be described in detail.

チャンバー101は、内部の気密を保持し得る容器であり、内部を減圧(真空)状態にして使用されるため、内部と外部との圧力差に耐え得る耐圧性能を有するものとされる。
図5に示すチャンバー101は、軸線が水平方向に沿って配置されたほぼ円筒形をなすチャンバー本体と、チャンバー本体の左側開口部を封止する円形の側壁と、右側開口部を封止する円形の側壁とで構成されている。
The chamber 101 is a container that can keep the inside airtight, and is used with the inside being in a reduced pressure (vacuum) state. Therefore, the chamber 101 has pressure resistance that can withstand a pressure difference between the inside and the outside.
The chamber 101 shown in FIG. 5 has a substantially cylindrical chamber body whose axis is arranged along the horizontal direction, a circular side wall that seals the left opening of the chamber body, and a circle that seals the right opening. And side walls.

チャンバー101の上方には供給口103が、下方には排気口104が、それぞれ設けられている。そして、供給口103にはガス供給部190が接続され、排気口104には排気ポンプ170が接続されている。
なお、本実施形態では、チャンバー101は、導電性の高い金属材料で構成されており、接地線102を介して電気的に接地されている。
A supply port 103 is provided above the chamber 101, and an exhaust port 104 is provided below the chamber 101. A gas supply unit 190 is connected to the supply port 103, and an exhaust pump 170 is connected to the exhaust port 104.
In this embodiment, the chamber 101 is made of a highly conductive metal material and is electrically grounded via the ground wire 102.

第1の電極130は板状をなしており、第1の光学部品2を支持している。
この第1の電極130は、チャンバー101の側壁の内壁面に、鉛直方向に沿って設けられており、これにより、第1の電極130は、チャンバー101を介して電気的に接地されている。なお、第1の電極130は、図5に示すように、チャンバー本体と同心状に設けられている。
The first electrode 130 has a plate shape and supports the first optical component 2.
The first electrode 130 is provided on the inner wall surface of the side wall of the chamber 101 along the vertical direction, whereby the first electrode 130 is electrically grounded via the chamber 101. As shown in FIG. 5, the first electrode 130 is provided concentrically with the chamber body.

第1の電極130の第1の光学部品2を支持する面には、静電チャック(吸着機構)139が設けられている。
この静電チャック139により、図5に示すように、第1の光学部品2を鉛直方向に沿って支持することができる。また、第1の光学部品2に多少の反りがあっても、静電チャック139に吸着させることにより、その反りを矯正した状態で第1の光学部品2をプラズマ処理に供することができる。
An electrostatic chuck (suction mechanism) 139 is provided on the surface of the first electrode 130 that supports the first optical component 2.
As shown in FIG. 5, the electrostatic chuck 139 can support the first optical component 2 along the vertical direction. Further, even if the first optical component 2 has a slight warp, the first optical component 2 can be subjected to a plasma treatment in a state where the warp is corrected by being attracted to the electrostatic chuck 139.

第2の電極140は、第1の光学部品2を介して、第1の電極130と対向して設けられている。なお、第2の電極140は、チャンバー101の側壁の内壁面から離間した(絶縁された)状態で設けられている。
この第2の電極140には、配線184を介して高周波電源182が接続されている。また、配線184の途中には、マッチングボックス(整合器)183が設けられている。これらの配線184、高周波電源182およびマッチングボックス183により、電源回路180が構成されている。
The second electrode 140 is provided to face the first electrode 130 with the first optical component 2 interposed therebetween. Note that the second electrode 140 is provided in a state of being separated (insulated) from the inner wall surface of the side wall of the chamber 101.
A high frequency power source 182 is connected to the second electrode 140 via a wiring 184. A matching box (matching unit) 183 is provided in the middle of the wiring 184. The wiring 184, the high-frequency power source 182 and the matching box 183 constitute a power circuit 180.

このような電源回路180によれば、第1の電極130は接地されているので、第1の電極130と第2の電極140との間に高周波電圧が印加される。これにより、第1の電極130と第2の電極140との間隙には、高い周波数で向きが反転する電界が誘起される。
ガス供給部190は、チャンバー101内に所定のガスを供給するものである。
According to such a power supply circuit 180, since the first electrode 130 is grounded, a high frequency voltage is applied between the first electrode 130 and the second electrode 140. As a result, an electric field whose direction is reversed at a high frequency is induced in the gap between the first electrode 130 and the second electrode 140.
The gas supply unit 190 supplies a predetermined gas into the chamber 101.

図5に示すガス供給部190は、液状の膜材料(原料液)を貯留する貯液部191と、液状の膜材料を気化してガス状に変化させる気化装置192と、キャリアガスを貯留するガスボンベ193とを有している。また、これらの各部とチャンバー101の供給口103とが、それぞれ配管194で接続されており、ガス状の膜材料(原料ガス)とキャリアガスとの混合ガスを、供給口103からチャンバー101内に供給するように構成されている。   A gas supply unit 190 shown in FIG. 5 stores a liquid storage unit 191 that stores a liquid film material (raw material liquid), a vaporizer 192 that vaporizes the liquid film material to change it into a gaseous state, and stores a carrier gas. And a gas cylinder 193. Each of these parts and the supply port 103 of the chamber 101 are connected by a pipe 194, and a mixed gas of a gaseous film material (raw material gas) and a carrier gas is supplied from the supply port 103 into the chamber 101. It is configured to supply.

貯液部191に貯留される液状の膜材料は、プラズマ重合装置100により、重合して第1の光学部品2の表面に重合膜を形成する原材料となるものである。
このような液状の膜材料は、気化装置192により気化され、ガス状の膜材料(原料ガス)となってチャンバー101内に供給される。なお、原料ガスについては、後に詳述する。
The liquid film material stored in the liquid storage unit 191 is a raw material that is polymerized by the plasma polymerization apparatus 100 to form a polymer film on the surface of the first optical component 2.
Such a liquid film material is vaporized by the vaporizer 192 and is supplied into the chamber 101 as a gaseous film material (raw material gas). The source gas will be described in detail later.

ガスボンベ193に貯留されるキャリアガスは、電界の作用により放電し、およびこの放電を維持するために導入するガスである。このようなキャリアガスとしては、例えば、Arガス、Heガス等が挙げられる。
また、チャンバー101内の供給口103の近傍には、拡散板195が設けられている。
拡散板195は、チャンバー101内に供給される混合ガスの拡散を促進する機能を有する。これにより、混合ガスは、チャンバー101内に、ほぼ均一の濃度で分散することができる。
The carrier gas stored in the gas cylinder 193 is a gas that is discharged due to the action of an electric field and introduced to maintain this discharge. Examples of such a carrier gas include Ar gas and He gas.
A diffusion plate 195 is provided near the supply port 103 in the chamber 101.
The diffusion plate 195 has a function of promoting the diffusion of the mixed gas supplied into the chamber 101. Thereby, the mixed gas can be dispersed in the chamber 101 with a substantially uniform concentration.

排気ポンプ170は、チャンバー101内を排気するものであり、例えば、油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等で構成される。このようにチャンバー101内を排気して減圧することにより、ガスを容易にプラズマ化することができる。また、大気雰囲気との接触による第1の光学部品2の汚染・酸化等を防止するとともに、プラズマ処理による反応生成物をチャンバー101内から効果的に除去することができる。   The exhaust pump 170 exhausts the inside of the chamber 101, and includes, for example, an oil rotary pump, a turbo molecular pump, or the like. Thus, by exhausting the chamber 101 and reducing the pressure, the gas can be easily converted into plasma. In addition, contamination and oxidation of the first optical component 2 due to contact with the air atmosphere can be prevented, and reaction products resulting from the plasma treatment can be effectively removed from the chamber 101.

また、排気口104には、チャンバー101内の圧力を調整する圧力制御機構171が設けられている。これにより、チャンバー101内の圧力が、ガス供給部190の動作状況に応じて、適宜設定される。
次に、上記のプラズマ重合装置100を用いて、第1の光学部品2上に接合膜3を作製する方法について説明する。
The exhaust port 104 is provided with a pressure control mechanism 171 that adjusts the pressure in the chamber 101. Thereby, the pressure in the chamber 101 is appropriately set according to the operation state of the gas supply unit 190.
Next, a method for producing the bonding film 3 on the first optical component 2 using the plasma polymerization apparatus 100 will be described.

図6は、第1の光学部品2上に接合膜3を作製する方法を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
接合膜3は、強電界中に、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを供給することにより、原料ガス中の分子を重合させ、重合物を第1の光学部品2上に堆積させることにより得ることができる。以下、詳細に説明する。
FIG. 6 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a method of producing the bonding film 3 on the first optical component 2. In the following description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The bonding film 3 is obtained by supplying a mixed gas of a source gas and a carrier gas in a strong electric field, thereby polymerizing molecules in the source gas and depositing the polymer on the first optical component 2. be able to. Details will be described below.

まず、第1の光学部品2を用意し、必要に応じて、第1の光学部品2の上面25に前述したような表面処理を施す。
次に、第1の光学部品2をプラズマ重合装置100のチャンバー101内に収納して封止状態とした後、排気ポンプ170の作動により、チャンバー101内を減圧状態とする。
次に、ガス供給部190を作動させ、チャンバー101内に原料ガスとキャリアガスの混合ガスを供給する。供給された混合ガスは、チャンバー101内に充填される(図6(a)参照)。
First, the first optical component 2 is prepared, and the surface treatment as described above is performed on the upper surface 25 of the first optical component 2 as necessary.
Next, after the first optical component 2 is housed in the chamber 101 of the plasma polymerization apparatus 100 and sealed, the chamber 101 is depressurized by the operation of the exhaust pump 170.
Next, the gas supply unit 190 is operated to supply a mixed gas of the source gas and the carrier gas into the chamber 101. The supplied mixed gas is filled in the chamber 101 (see FIG. 6A).

ここで、混合ガス中における原料ガスの占める割合(混合比)は、原料ガスやキャリアガスの種類や目的とする成膜速度等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の原料ガスの割合を20〜70%程度に設定するのが好ましく、30〜60%程度に設定するのがより好ましい。これにより、重合膜の形成(成膜)の条件の最適化を図ることができる。
また、供給するガスの流量は、ガスの種類や目的とする成膜速度、膜厚等によって適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、原料ガスおよびキャリアガスの流量を、それぞれ、1〜100ccm程度に設定するのが好ましく、10〜60ccm程度に設定するのがより好ましい。
Here, the ratio (mixing ratio) of the source gas in the mixed gas is slightly different depending on the type of the source gas and the carrier gas, the target film forming speed, and the like. For example, the ratio of the source gas in the mixed gas is 20 It is preferable to set to about -70%, and it is more preferable to set to about 30-60%. As a result, it is possible to optimize the conditions for formation (film formation) of the polymer film.
Further, the flow rate of the gas to be supplied is appropriately determined depending on the type of gas, the target film formation rate, the film thickness, etc., and is not particularly limited, but usually the flow rates of the source gas and the carrier gas are respectively , Preferably about 1 to 100 ccm, more preferably about 10 to 60 ccm.

次いで、電源回路180を作動させ、一対の電極130、140間に高周波電圧を印加する。これにより、一対の電極130、140間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図6(b)に示すように、重合物が第1の光学部品2に付着・堆積する。これにより、第1の光学部品2上にプラズマ重合膜で構成された接合膜3が形成される(図6(c)参照)。   Next, the power supply circuit 180 is activated, and a high frequency voltage is applied between the pair of electrodes 130 and 140. As a result, gas molecules existing between the pair of electrodes 130 and 140 are ionized to generate plasma. The molecules in the source gas are polymerized by the energy of the plasma, and the polymer adheres to and deposits on the first optical component 2 as shown in FIG. As a result, a bonding film 3 made of a plasma polymerized film is formed on the first optical component 2 (see FIG. 6C).

また、プラズマの作用により、第1の光学部品2の表面が活性化・清浄化される。このため、原料ガスの重合物が第1の光学部品2の表面に堆積し易くなり、接合膜3の安定した成膜が可能になる。このようにプラズマ重合法によれば、第1の光学部品2の構成材料によらず、第1の光学部品2と接合膜3との密着強度をより高めることができる。
原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサンのようなオルガノシロキサン等が挙げられる。
Further, the surface of the first optical component 2 is activated and cleaned by the action of plasma. For this reason, the polymer of the source gas is easily deposited on the surface of the first optical component 2, and the bonding film 3 can be stably formed. As described above, according to the plasma polymerization method, the adhesion strength between the first optical component 2 and the bonding film 3 can be further increased regardless of the constituent material of the first optical component 2.
Examples of the source gas include organosiloxanes such as methylsiloxane, octamethyltrisiloxane, decamethyltetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, and methylphenylsiloxane.

このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜、すなわち接合膜3は、これらの原料が重合してなるもの(重合物)、すなわちポリオルガノシロキサンで構成されることとなる。
プラズマ重合の際、一対の電極130、140間に印加する高周波の周波数は、特に限定されないが、1kHz〜100MHz程度であるのが好ましく、10〜60MHz程度であるのがより好ましい。
The plasma polymerized film obtained by using such a raw material gas, that is, the bonding film 3 is composed of a polymer obtained by polymerizing these raw materials, that is, a polyorganosiloxane.
In the plasma polymerization, the frequency of the high frequency applied between the pair of electrodes 130 and 140 is not particularly limited, but is preferably about 1 kHz to 100 MHz, and more preferably about 10 to 60 MHz.

また、高周波の出力密度は、特に限定されないが、0.01〜100W/cm程度であるのが好ましく、0.1〜50W/cm程度であるのがより好ましく、1〜40W/cm程度であるのがさらに好ましい。高周波の出力密度を前記範囲内とすることにより、高周波の出力密度が高過ぎて原料ガスに必要以上のプラズマエネルギーが付加されるのを防止しつつ、ランダムな原子構造を有するSi骨格301を確実に形成することができる。すなわち、高周波の出力密度が前記下限値を下回った場合、原料ガス中の分子に重合反応を生じさせることができず、接合膜3を形成することができないおそれがある。一方、高周波の出力密度が前記上限値を上回った場合、原料ガスが分解する等して、脱離基303となり得る構造がSi骨格301から分離してしまい、得られる接合膜3において脱離基303の含有率が低くなったり、Si骨格301のランダム性が低下する(規則性が高くなる)おそれがある。 Further, the power density of the high frequency is not particularly limited, and is preferably about 0.01~100W / cm 2, more preferably about 0.1~50W / cm 2, 1~40W / cm 2 More preferably, it is about. By setting the high-frequency power density within the above range, the Si skeleton 301 having a random atomic structure can be reliably secured while preventing the plasma gas from being added to the source gas more than necessary because the high-frequency power density is too high. Can be formed. That is, when the high-frequency output density is lower than the lower limit value, the molecules in the raw material gas cannot cause a polymerization reaction, and the bonding film 3 may not be formed. On the other hand, when the power density of the high frequency exceeds the upper limit, the structure that can be the leaving group 303 is separated from the Si skeleton 301 due to decomposition of the source gas or the like, and the leaving group in the resulting bonding film 3 is separated. There is a possibility that the content of 303 is lowered or the randomness of the Si skeleton 301 is lowered (regularity is increased).

また、成膜時のチャンバー101内の圧力は、133.3×10−5〜1333Pa(1×10−5〜10Torr)程度であるのが好ましく、133.3×10−4〜133.3Pa(1×10−4〜1Torr)程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、0.5〜200sccm程度であるのが好ましく、1〜100sccm程度であるのがより好ましい。一方、キャリアガス流量は、5〜750sccm程度であるのが好ましく、10〜500sccm程度であるのがより好ましい。
Further, the pressure in the chamber 101 during film formation is preferably about 133.3 × 10 −5 to 1333 Pa (1 × 10 −5 to 10 Torr), and 133.3 × 10 −4 to 133.3 Pa ( More preferably, it is about 1 × 10 −4 to 1 Torr).
The raw material gas flow rate is preferably about 0.5 to 200 sccm, and more preferably about 1 to 100 sccm. On the other hand, the carrier gas flow rate is preferably about 5 to 750 sccm, and more preferably about 10 to 500 sccm.

処理時間は、1〜10分程度であるのが好ましく、4〜7分程度であるのがより好ましい。
また、第1の光学部品2の温度は、25℃以上であるのが好ましく、25〜100℃程度であるのがより好ましい。
以上のようにして、接合膜3を得る。
The treatment time is preferably about 1 to 10 minutes, more preferably about 4 to 7 minutes.
Moreover, it is preferable that the temperature of the 1st optical component 2 is 25 degreeC or more, and it is more preferable that it is about 25-100 degreeC.
The bonding film 3 is obtained as described above.

≪第2実施形態≫
次に、本発明の光学素子の製造方法の第2実施形態について説明する。
図7は、本発明の光学素子の製造方法の第2実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図7中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第2実施形態にかかる光学素子の製造方法について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the optical element manufacturing method of the present invention will be described.
FIG. 7 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a second embodiment of the method for producing an optical element of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 7 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, although the manufacturing method of the optical element concerning 2nd Embodiment is demonstrated, it demonstrates centering around difference with the said 1st Embodiment, The description is abbreviate | omitted about the same matter.

本実施形態にかかる光学素子の製造方法は、各光学部品2、4の表面にそれぞれ接合膜を形成し、この接合膜同士が密着するようにして各光学部品2、4を接合するようにした以外は、前記第1実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態にかかる光学素子の製造方法は、第1の光学部品2と第2の光学部品4とを用意し、第1の光学部品2の表面上に、プラズマ重合法により接合膜31を成膜するとともに、第2の光学部品4の表面上に接合膜32を成膜する工程と、各接合膜31、32のうち、縁部(無効領域)3bをプラズマに曝すとともに、有効径(有効領域)3aに対して紫外線を照射する工程と、各接合膜31、32同士が密着するように、第1の光学部品2と第2の光学部品4とを貼り合わせ、積層光学素子5aを得る工程とを有する。以下、本実施形態にかかる光学素子の製造方法の各工程について順次説明する。
In the method of manufacturing an optical element according to this embodiment, a bonding film is formed on the surface of each optical component 2, 4, and each optical component 2, 4 is bonded so that the bonding films are in close contact with each other. Except for this, it is the same as the first embodiment.
That is, in the method for manufacturing an optical element according to the present embodiment, the first optical component 2 and the second optical component 4 are prepared, and the bonding film 31 is formed on the surface of the first optical component 2 by plasma polymerization. And the step of forming the bonding film 32 on the surface of the second optical component 4, and the edge (invalid region) 3b of each bonding film 31, 32 is exposed to plasma, and the effective diameter (Effective area) The first optical component 2 and the second optical component 4 are bonded together so that the bonding films 31 and 32 are in close contact with each other. And obtaining a process. Hereafter, each process of the manufacturing method of the optical element concerning this embodiment is demonstrated sequentially.

[1]まず、前記第1実施形態と同様にして、第1の光学部品2および第2の光学部品4を用意し、各光学部品2、4の表面上にそれぞれプラズマ重合法により接合膜31、32を成膜する(図7(a)参照)。
[2]次に、図7(a)に示すように、各接合膜31、32のうち、それぞれ縁部(無効領域)3bをプラズマに曝す。
プラズマに曝されると、各接合膜31、32の縁部3bの表面では、脱離基303がSi骨格301から脱離する。そして、脱離基303が脱離した後には活性手が生じるため、接合膜3の縁部3bに、第2の光学部品4との安定した接着性が発現する。その結果、接合膜3の縁部3bは、化学的結合に基づいて第2の光学部品4と安定して強固に接合可能なものとなる。
[1] First, as in the first embodiment, the first optical component 2 and the second optical component 4 are prepared, and the bonding film 31 is formed on the surfaces of the optical components 2 and 4 by plasma polymerization. , 32 are formed (see FIG. 7A).
[2] Next, as shown in FIG. 7A, the edge (ineffective region) 3 b of each of the bonding films 31 and 32 is exposed to plasma.
When exposed to plasma, the leaving group 303 is detached from the Si skeleton 301 on the surface of the edge 3 b of each bonding film 31, 32. Since an active hand is generated after the leaving group 303 is detached, stable adhesion with the second optical component 4 is expressed at the edge 3 b of the bonding film 3. As a result, the edge 3b of the bonding film 3 can be stably and firmly bonded to the second optical component 4 based on chemical bonding.

[3]一方、図7(b)に示すように、各接合膜31、32のうち、それぞれ有効径(有効領域)3aに対して紫外線を照射する。
紫外線が照射されると、各接合膜31、32の有効径3aでは、脱離基303がSi骨格301から脱離する。このような脱離基303の脱離が継続的に生じると、最終的には大半の脱離基303がSi骨格301から脱離して、実質的にSi骨格301のみが残存した状態となる。
[3] On the other hand, as shown in FIG. 7B, the effective diameter (effective region) 3a of each of the bonding films 31 and 32 is irradiated with ultraviolet rays.
When the ultraviolet rays are irradiated, the leaving group 303 is detached from the Si skeleton 301 at the effective diameter 3 a of each bonding film 31 and 32. If such elimination of the leaving group 303 occurs continuously, most of the leaving groups 303 are finally eliminated from the Si skeleton 301 so that only the Si skeleton 301 remains.

このような状態になると、各接合膜31、32の有効径3aの無機成分が残存し、無機化される。この無機化により、各接合膜31、32の有効径3aの組成は、酸化ケイ素の組成に類似したものとなる。このため、各接合膜31、32の有効径3aは、無機化前に比べて、光に応じて変質・劣化することなく、長期にわたって優れた耐候性を有するものとなる。また、その屈折率も、長期にわたって石英ガラスや水晶等に近い屈折率(1.35〜1.6程度)で安定したものとなる。
その結果、第1の光学部品2と第2の光学部品4との間が、空気層よりも屈折率の高い媒体で充填されることになり、最終的に得られる積層光学素子5は、いわゆる「フレネル反射ロス」と呼ばれる光損失が十分に抑制されたものとなる。すなわち、積層光学素子5は、光透過性に優れたものとなる。
If it will be in such a state, the inorganic component of the effective diameter 3a of each joining film 31 and 32 will remain, and will be mineralized. By this mineralization, the composition of the effective diameter 3a of each bonding film 31, 32 becomes similar to the composition of silicon oxide. For this reason, the effective diameter 3a of each bonding film 31 and 32 has excellent weather resistance over a long period of time without deterioration or deterioration in accordance with light, compared to before the inorganicization. Further, the refractive index is stable at a refractive index (approximately 1.35 to 1.6) close to that of quartz glass or quartz crystal over a long period of time.
As a result, the space between the first optical component 2 and the second optical component 4 is filled with a medium having a refractive index higher than that of the air layer, and the finally obtained laminated optical element 5 is so-called The optical loss called “Fresnel reflection loss” is sufficiently suppressed. That is, the laminated optical element 5 has excellent light transmittance.

[4]次に、図7(c)に示すように、接着性が発現した各接合膜31、32同士が密着するように、第1の光学部品2と第2の光学部品4とを貼り合わせる。これにより、図7(d)に示すように、積層光学素子5aを得る。
ここで、本工程において、各接合膜31、32同士を接合するが、この接合は、以下のような2つのメカニズム(i)、(ii)の双方または一方に基づくものであると推察される。
[4] Next, as shown in FIG. 7 (c), the first optical component 2 and the second optical component 4 are bonded so that the bonding films 31 and 32 exhibiting adhesiveness are in close contact with each other. Match. Thereby, as shown in FIG.7 (d), the laminated optical element 5a is obtained.
Here, in this step, the bonding films 31 and 32 are bonded to each other, and this bonding is assumed to be based on both or one of the following two mechanisms (i) and (ii). .

(i)例えば、各接合膜31、32の表面351、352に水酸基が露出している場合を例に説明すると、本工程において、各接合膜31、32同士が密着するように、第1の光学部品2と第2の光学部品4とを貼り合わせたとき、各接合膜31、32の表面351、352に存在する水酸基同士が、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第1の光学部品2と第2の光学部品4とが接合されると推察される。
また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合する。その結果、各接合膜31、32の間では、水酸基が結合していた結合手同士が酸素原子を介して結合する。これにより、第1の光学部品2と第2の光学部品4とがより強固に接合されると推察される。
(I) For example, the case where hydroxyl groups are exposed on the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32 will be described as an example. In this step, the first films 31 and 32 may be in close contact with each other. When the optical component 2 and the second optical component 4 are bonded together, the hydroxyl groups present on the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32 attract each other by hydrogen bonding, and an attractive force is generated between the hydroxyl groups. . It is inferred that the first optical component 2 and the second optical component 4 are joined by this attractive force.
Further, the hydroxyl groups attracting each other by this hydrogen bond are dehydrated and condensed depending on the temperature condition or the like. As a result, between the bonding films 31 and 32, the bonds in which the hydroxyl groups are bonded are bonded via oxygen atoms. Thereby, it is guessed that the 1st optical component 2 and the 2nd optical component 4 are joined more firmly.

(ii)各接合膜31、32同士が密着するように、第1の光学部品2と第2の光学部品4とを貼り合わせると、各接合膜31、32の表面351、352や内部に生じた終端化されていない結合手(未結合手)同士が再結合する。この再結合は、互いに重なり合う(絡み合う)ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。これにより、各接合膜31、32を構成するそれぞれの母材(Si骨格301)同士が直接接合して、各接合膜31、32同士が一体化する。
以上のような(i)または(ii)のメカニズムにより、図7(d)に示すような積層光学素子5a(本発明の光学素子)が得られる。
(Ii) When the first optical component 2 and the second optical component 4 are bonded so that the bonding films 31 and 32 are in close contact with each other, they are generated on the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32 or inside thereof. Bonds that are not terminated (unbonded hands) rejoin. Since this recombination occurs in a complicated manner so as to overlap (entangle) with each other, a network-like bond is formed at the bonding interface. As a result, the respective base materials (Si skeleton 301) constituting the bonding films 31 and 32 are directly bonded to each other, and the bonding films 31 and 32 are integrated with each other.
By the mechanism (i) or (ii) as described above, a laminated optical element 5a (the optical element of the present invention) as shown in FIG. 7D is obtained.

以上のような前記各実施形態にかかる光学素子の製造方法は、種々の複数の光学部品同士を接合するのに用いることができる。
このような接合に供される光学部品としては、例えば、光学レンズ、回折格子、光学フィルター、保護板等の他、太陽電池のような光電変換素子、光ディスクのような光記録媒体、液晶表示素子、有機EL素子、電気泳動表示素子のような表示素子等が挙げられる。
The optical element manufacturing method according to each of the embodiments as described above can be used to join various optical components together.
Examples of optical components used for such bonding include optical lenses, diffraction gratings, optical filters, protective plates, photoelectric conversion elements such as solar cells, optical recording media such as optical disks, and liquid crystal display elements. And display elements such as organic EL elements and electrophoretic display elements.

<光学素子>
ここでは、本発明の光学素子を波長板に適用した場合の実施形態について説明する。
図8は、本発明の光学素子を適用して得られた波長板(光学素子)を示す斜視図である。
図8に示す波長板9は、透過する光に1/2波長分の位相差を与える「1/2波長板」であって、2枚の複屈折性を有する結晶板91、92を、それぞれの光学軸が直交するように接着してなるものである。複屈折性を有する材料としては、例えば、水晶、方解石、MgF、YVO、TiO、LiNbO等の無機材料や、ポリカーボネート等の有機材料が挙げられる。
<Optical element>
Here, an embodiment in which the optical element of the present invention is applied to a wave plate will be described.
FIG. 8 is a perspective view showing a wave plate (optical element) obtained by applying the optical element of the present invention.
The wave plate 9 shown in FIG. 8 is a “½ wave plate” that gives a phase difference of ½ wavelength to transmitted light, and two crystal plates 91 and 92 having birefringence are respectively provided. Are bonded so that their optical axes are orthogonal to each other. Examples of the material having birefringence include inorganic materials such as quartz, calcite, MgF 2 , YVO 4 , TiO 2 , and LiNbO 3 , and organic materials such as polycarbonate.

このような波長板9を光が透過するとき、光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分とに光が分離される。そして、分離された光は、各結晶板91、92の複屈折性に伴う屈折率差に基づいて一方に遅延が生じ、前述した位相差が生じることとなる。
ところで、波長板9によって透過光に与えられる位相差の精度や波長板9の透過率は、各結晶板91、92の板厚の精度に依存しているため、各結晶板91、92の板厚は高精度に制御されている必要がある。
When light passes through such a wave plate 9, the light is separated into a polarization component parallel to the optical axis and a polarization component perpendicular to the optical axis. The separated light is delayed on one side based on the refractive index difference associated with the birefringence of the crystal plates 91 and 92, and the phase difference described above is generated.
By the way, since the accuracy of the phase difference given to the transmitted light by the wave plate 9 and the transmittance of the wave plate 9 depend on the accuracy of the plate thickness of each crystal plate 91, 92, the plate of each crystal plate 91, 92. The thickness needs to be controlled with high accuracy.

それに加え、結晶板91と結晶板92との間隙も透過光の位相に影響を及ぼすため、結晶板91と結晶板92との間隙は、離間距離が厳密に制御されており、かつ離間距離が変化しないように強固に接着されている必要がある。
そこで、本発明では、波長板9に本発明の光学素子を適用することとした。これにより、接合膜を介して結晶板91と結晶板92とが強固に接合された波長板9を容易に得ることができる。
In addition, since the gap between the crystal plate 91 and the crystal plate 92 also affects the phase of transmitted light, the gap between the crystal plate 91 and the crystal plate 92 is strictly controlled, and the gap is It must be firmly bonded so that it does not change.
Therefore, in the present invention, the optical element of the present invention is applied to the wave plate 9. Thereby, the wave plate 9 in which the crystal plate 91 and the crystal plate 92 are firmly bonded via the bonding film can be easily obtained.

また、この接合膜は、プラズマ重合法という気相成膜法で広い領域を一度に成膜することが可能であるため、均一に成膜することができ、かつ膜厚の精度が高い。このため、結晶板91と結晶板92との間の平行度が高く、波面収差等の各種収差の少ない波長板9が得られる。
さらに、この接合膜は、非常に薄いものであるため、波長板9を透過する光に及ぼす影響を抑えることができる。
Further, since this bonding film can be formed in a wide area at once by a vapor phase film forming method called a plasma polymerization method, it can be formed uniformly and the film thickness is highly accurate. For this reason, the wave plate 9 having a high degree of parallelism between the crystal plate 91 and the crystal plate 92 and less aberrations such as wavefront aberration is obtained.
Furthermore, since this bonding film is very thin, the influence on the light transmitted through the wave plate 9 can be suppressed.

また、この波長板9中の接合膜について、有効径の部分を無機化することにより、この部分の耐候性が飛躍的に向上するとともに、波長板9の内部に空気層が介在しないので、いわゆるフレネル反射ロスを抑制することができる。したがって、波長板9(本発明の光学素子)は、耐光性および光透過性に優れたものとなる。
また、接合膜の有効径の部分の熱膨張率が、各結晶板91、92の熱膨張率と同等になるため、温度変化による波長板9の変形も抑制することができる。
Further, regarding the bonding film in the wave plate 9, by making the effective diameter portion inorganic, the weather resistance of this portion is greatly improved and an air layer is not interposed inside the wave plate 9, so-called Fresnel reflection loss can be suppressed. Therefore, the wave plate 9 (the optical element of the present invention) is excellent in light resistance and light transmittance.
Further, since the thermal expansion coefficient of the effective diameter portion of the bonding film is equal to the thermal expansion coefficient of each of the crystal plates 91 and 92, deformation of the wave plate 9 due to temperature change can be suppressed.

なお、波長板9は、1/2波長板の他に、1/4波長板、1/8波長板等であってもよい。
また、光学素子としては、波長板の他に、偏光フィルタのような光学フィルタ、光ピックアップのような複合レンズ、プリズム、回折格子等が挙げられる。
以上、本発明の光学素子の製造方法および光学素子を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
The wave plate 9 may be a quarter wave plate, a 1/8 wave plate or the like in addition to the half wave plate.
Examples of the optical element include an optical filter such as a polarizing filter, a compound lens such as an optical pickup, a prism, a diffraction grating, and the like in addition to the wave plate.
As mentioned above, although the manufacturing method and optical element of the optical element of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.

例えば、本発明の光学素子の製造方法は、前記各実施形態のうち、任意の1つまたは2つ以上を組み合わせたものであってもよい。
また、本発明の光学素子の製造方法では、必要に応じて、1以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
また、前記各実施形態では、第1の光学部品と第2の光学部品の2つの光学部品を接合する方法について説明しているが、3つ以上の光学部品を接合する場合に、本発明の光学素子の製造方法を用いるようにしてもよい。
For example, the optical element manufacturing method of the present invention may be any one or a combination of two or more of the above embodiments.
Moreover, in the method for manufacturing an optical element of the present invention, one or more optional steps may be added as necessary.
In each of the above embodiments, the method of joining two optical components, the first optical component and the second optical component, has been described. However, when three or more optical components are joined, You may make it use the manufacturing method of an optical element.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.積層光学素子の製造
以下では、実施例、参考例および比較例において、それぞれ積層光学素子を複数個ずつ製造した。
(実施例)
まず、第1の光学部品として、縦20mm×横20mm×平均厚さ2mmの水晶基板を用意し、また第2の光学部品として、縦20mm×横20mm×平均厚さ1mmの水晶基板を用意した。なお、これらの水晶基板は、いずれも光学研磨を施したものである。
次いで、各基板を図5に示すプラズマ重合装置100のチャンバー101内に収納し、酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、表面処理を行った面に、平均厚さ200nmのプラズマ重合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Production of Laminated Optical Element In the following, a plurality of laminated optical elements were produced in each of Examples, Reference Examples and Comparative Examples.
(Example)
First, a quartz substrate having a length of 20 mm × width 20 mm × an average thickness of 2 mm was prepared as a first optical component, and a crystal substrate having a length of 20 mm × width 20 mm × an average thickness of 1 mm was prepared as a second optical component. . Note that these quartz substrates are all subjected to optical polishing.
Next, each substrate was accommodated in the chamber 101 of the plasma polymerization apparatus 100 shown in FIG. 5, and surface treatment with oxygen plasma was performed.
Next, a plasma polymerization film having an average thickness of 200 nm was formed on the surface subjected to the surface treatment. The film forming conditions are as shown below.

<成膜条件>
・原料ガスの組成 :オクタメチルトリシロキサン
・原料ガスの流量 :50sccm
・キャリアガスの組成:アルゴン
・キャリアガスの流量:100sccm
・高周波電力の出力 :100W
・高周波出力密度 :25W/cm
・チャンバー内圧力 :1Pa(低真空)
・処理時間 :15分
・基板温度 :20℃
これにより、各基板上にプラズマ重合膜を成膜した。
<Film formation conditions>
-Source gas composition: Octamethyltrisiloxane-Source gas flow rate: 50 sccm
Carrier gas composition: Argon Carrier gas flow rate: 100 sccm
・ High frequency power output: 100W
・ High frequency output density: 25 W / cm 2
-Chamber pressure: 1 Pa (low vacuum)
・ Processing time: 15 minutes ・ Substrate temperature: 20 ° C.
Thereby, a plasma polymerization film was formed on each substrate.

このようにして成膜されたプラズマ重合膜は、オクタメチルトリシロキサン(原料ガス)の重合物で構成されており、シロキサン結合を含み、ランダムな原子構造を有するSi骨格と、アルキル基(脱離基)とを含むものである。また、プラズマ重合膜の結晶化度を赤外線吸収法により測定した。その結果、プラズマ重合膜の結晶化度は、測定箇所によって若干バラツキがあるものの、5〜30%の範囲であった。
次に、得られた各プラズマ重合膜の縁部に、それぞれ大気圧下でプラズマ処理を施した。なお、プラズマ処理の際の処理ガスには、アルゴンガスを用いた。
次に、得られたプラズマ重合膜の有効径に、以下に示す条件で紫外線を照射した。
The plasma polymerized film thus formed is composed of a polymer of octamethyltrisiloxane (raw material gas), and includes a Si skeleton including a siloxane bond and a random atomic structure, and an alkyl group (desorbed). Group). Further, the crystallinity of the plasma polymerized film was measured by an infrared absorption method. As a result, the degree of crystallinity of the plasma polymerized film was in the range of 5 to 30% although there was some variation depending on the measurement location.
Next, plasma treatment was performed on the edge of each obtained plasma polymerization film under atmospheric pressure. Note that argon gas was used as a processing gas in the plasma processing.
Next, the effective diameter of the obtained plasma polymerization film was irradiated with ultraviolet rays under the following conditions.

<紫外線照射条件>
・雰囲気の組成 :窒素雰囲気(露点:−20℃)
・雰囲気の温度 :20℃
・雰囲気の圧力 :大気圧(100kPa)
・紫外線の波長 :172nm
・紫外線の積算光量 :10J/cm
次に、プラズマ処理を施してから1分後に、プラズマ重合膜同士が接触するように、各基板同士を重ね合わせた。これにより、積層光学素子を得た。
<Ultraviolet irradiation conditions>
・ Composition of atmosphere: Nitrogen atmosphere (dew point: -20 ° C)
・ Atmosphere temperature: 20 ℃
・ Atmospheric pressure: Atmospheric pressure (100 kPa)
UV wavelength: 172 nm
-Integrated light quantity of ultraviolet rays: 10 J / cm 2
Next, one minute after applying the plasma treatment, the respective substrates were overlapped so that the plasma polymerization films were in contact with each other. Thereby, a laminated optical element was obtained.

(参考例)
紫外線の照射を省略し、プラズマ重合膜の全体をプラズマに曝すようにした以外は、前記実施例と同様にして積層光学素子を得た。
(比較例)
第1の光学部品と第2の光学部品とを、エポキシ系光学接着剤を用いて接着した以外は、前記実施例と同様にして積層光学素子を得た。
(Reference example)
A laminated optical element was obtained in the same manner as in the above example except that the irradiation of ultraviolet rays was omitted and the entire plasma polymerized film was exposed to plasma.
(Comparative example)
A laminated optical element was obtained in the same manner as in the above example, except that the first optical component and the second optical component were bonded using an epoxy-based optical adhesive.

2.積層光学素子の評価
2.1 接合強度(割裂強度)の評価
実施例、参考例および比較例で得られた積層光学素子について、それぞれ接合強度を測定した。
接合強度の測定は、各基板を引き剥がしたとき、剥がれる直前の強度を測定することにより行った。また、接合強度の測定は、接合直後と、接合後に−40℃〜125℃の温度サイクルを100回繰り返した後のそれぞれにおいて行った。
その結果、実施例および参考例で得られた積層光学素子は、接合直後と温度サイクル後のいずれも、十分な接合強度を有していた。
一方、比較例で得られた積層光学素子は、接合直後は十分な接合強度を有していたものの、温度サイクル後には接合強度が低下した。
2. 2. Evaluation of Laminated Optical Element 2.1 Evaluation of Bonding Strength (Split Strength) For the laminated optical elements obtained in Examples, Reference Examples and Comparative Examples, the bonding strength was measured.
The bonding strength was measured by measuring the strength immediately before peeling off each substrate. Further, the measurement of the bonding strength was performed immediately after bonding and after repeating the temperature cycle of −40 ° C. to 125 ° C. 100 times after bonding.
As a result, the laminated optical elements obtained in Examples and Reference Examples had sufficient bonding strength both immediately after bonding and after temperature cycling.
On the other hand, the laminated optical element obtained in the comparative example had a sufficient bonding strength immediately after bonding, but the bonding strength decreased after the temperature cycle.

2.2 寸法精度の評価
実施例、参考例および比較例で得られた積層光学素子について、それぞれ厚さ方向の寸法精度(平行度)を測定した。
具体的には、積層光学素子の四隅の厚さをマイクロゲージで測定した。そして、四隅の厚さの差に基づいて、積層光学素子の両面の相対的な傾きを算出した。
その結果、実施例および参考例で得られた積層光学素子は、平行度が±1秒以下であり、しかも複数の積層光学素子で平行度のバラツキが小さかった。
これに対し、比較例で得られた積層光学素子は、平行度が±1秒以上あり、かつ複数の積層光学素子で平行度のバラツキが大きかった。
2.2 Evaluation of dimensional accuracy The dimensional accuracy (parallelism) in the thickness direction was measured for each of the laminated optical elements obtained in Examples, Reference Examples and Comparative Examples.
Specifically, the thickness of the four corners of the laminated optical element was measured with a micro gauge. And the relative inclination of both surfaces of a laminated optical element was computed based on the difference of the thickness of four corners.
As a result, the laminated optical elements obtained in Examples and Reference Examples had a parallelism of ± 1 second or less, and the variation in the parallelism between the laminated optical elements was small.
On the other hand, the laminated optical element obtained in the comparative example had a parallelism of ± 1 second or more, and the variation in the parallelism was large among a plurality of laminated optical elements.

2.3 光透過率の評価
実施例、参考例および比較例で得られた積層光学素子について、それぞれ厚さ方向の光透過率(波長405nm)を測定した。なお、光透過率の測定は、波長405nm、出力100mWの光を70℃環境で連続して1000時間および3000時間照射した後においてそれぞれ行った。そして、測定された光透過率について以下の評価基準にしたがって評価した。
2.3 Evaluation of light transmittance The light transmittance (wavelength of 405 nm) in the thickness direction of each of the laminated optical elements obtained in Examples, Reference Examples and Comparative Examples was measured. The light transmittance was measured after irradiating light with a wavelength of 405 nm and an output of 100 mW continuously in a 70 ° C. environment for 1000 hours and 3000 hours, respectively. Then, the measured light transmittance was evaluated according to the following evaluation criteria.

<光透過率の評価基準>
◎:光透過率が99.0%以上
○:光透過率が98.0%以上99.0%未満
△:光透過率が97.0%以上98.0%未満
×:光透過率が97.0%未満
光透過率の評価結果を表1に示す。
<Evaluation criteria for light transmittance>
A: Light transmittance is 99.0% or more B: Light transmittance is 98.0% or more and less than 99.0% Δ: Light transmittance is 97.0% or more and less than 98.0% ×: Light transmittance is 97 Less than 0.0% The light transmittance evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2010102272
Figure 2010102272

表1から明らかなように、実施例および参考例で得られた積層光学素子は、光透過率が98%以上であり、光透過性が良好であった。一方、比較例で得られた積層光学素子は、光透過開始直後は十分な光透過性を有していたが、1000時間および3000時間経過後では光透過率が97%未満となり、光透過性が低下していた。   As is clear from Table 1, the laminated optical elements obtained in the examples and reference examples had a light transmittance of 98% or more and good light transmittance. On the other hand, the laminated optical element obtained in the comparative example had sufficient light transmittance immediately after the start of light transmission, but after 1000 hours and 3000 hours, the light transmittance became less than 97%, and the light transmittance Had fallen.

2.4 外観の評価
実施例、参考例および比較例で得られた積層光学素子について、2.3の光透過率の評価を行った後、照射部の外観を以下の評価基準にしたがって評価した。
<外観の評価基準>
◎:接合界面に黄変または異物が全く認められない
○:接合界面に黄変または異物がわずかに認められる
△:接合界面に点状の黄変または異物が多数認められる
×:接合界面に層状の黄変または異物が多数認められる
外観の評価結果を表1に示す。
表1から明らかなように、実施例および参考例で得られた積層光学素子では、接合界面に異物または黄変が全く認められなかった。一方、比較例で得られた積層光学素子は、2.3の評価を行った後、広範囲にわたって黄変が認められた。
2.4 Appearance Evaluation After evaluating the light transmittance of 2.3 for the laminated optical elements obtained in Examples, Reference Examples and Comparative Examples, the appearance of the irradiated part was evaluated according to the following evaluation criteria. .
<Evaluation criteria for appearance>
◎: No yellowing or foreign matter is observed at the joining interface ○: Yellowing or slight foreign matter is observed at the joining interface △: Many yellow spots or foreign matters are observed at the joining interface ×: Layered at the joining interface Table 1 shows the results of external appearance evaluation.
As is apparent from Table 1, in the laminated optical elements obtained in the examples and reference examples, no foreign matter or yellowing was observed at the bonding interface. On the other hand, the laminated optical element obtained in the comparative example was yellowed over a wide range after evaluating 2.3.

本発明の光学素子の製造方法の第1実施形態を説明するための図(縦断面図)である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a first embodiment of a method for producing an optical element of the present invention. 本発明の光学素子の製造方法の第1実施形態を説明するための図(縦断面図)である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a first embodiment of a method for producing an optical element of the present invention. 本発明の光学素子の製造方法において、接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。In the manufacturing method of the optical element of this invention, it is the elements on larger scale which show the state before energy provision of a joining film | membrane. 本発明の光学素子の製造方法において、接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。In the manufacturing method of the optical element of this invention, it is the elements on larger scale which show the state after the energy provision of a joining film | membrane. 本発明の光学素子の製造方法に用いられるプラズマ重合装置を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the plasma polymerization apparatus used for the manufacturing method of the optical element of this invention. 第1の光学部品上に接合膜を作製する方法を説明するための図(縦断面図)である。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating the method of producing a joining film | membrane on the 1st optical component. 本発明の光学素子の製造方法の第2実施形態を説明するための図(縦断面図)である。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 2nd Embodiment of the manufacturing method of the optical element of this invention. 本発明の光学素子を適用して得られた波長板(光学素子)を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the wavelength plate (optical element) obtained by applying the optical element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2……第1の光学部品 25……上面 3、31、32……接合膜 3a……有効径(有効領域) 3b……縁部(無効領域) 301……Si骨格 302……シロキサン結合 303……脱離基 304……活性手 35、351、352……表面 4……第2の光学部品 5、5a……積層光学素子 6、7……マスク 61、71……窓部 100……プラズマ重合装置 101……チャンバー 102……接地線 103……供給口 104……排気口 130……第1の電極 139……静電チャック 170……ポンプ 171……圧力制御機構 180……電源回路 182……高周波電源 183……マッチングボックス 184……配線 190……ガス供給部 191……貯液部 192……気化装置 193……ガスボンベ 194……配管 195……拡散板 9……波長板 91、92……結晶板   2... First optical component 25... Upper surface 3, 31, 32... Bonding film 3a... Effective diameter (effective area) 3b .. Edge (ineffective area) 301. …… Leaving group 304 ...... Active hand 35, 351, 352 …… Surface 4 …… Second optical component 5, 5a …… Laminated optical element 6, 7 …… Mask 61, 71 …… Window portion 100 …… Plasma polymerization apparatus 101 ... Chamber 102 ... Ground wire 103 ... Supply port 104 ... Exhaust port 130 ... First electrode 139 ... Electrostatic chuck 170 ... Pump 171 ... Pressure control mechanism 180 ... Power supply circuit 182 …… High frequency power supply 183 …… Matching box 184 …… Wiring 190 …… Gas supply unit 191 …… Liquid storage unit 192 …… Vaporizer 193 …… Gas cylinder 194 …… Tube 195 ...... diffusion plate 9 ...... wavelength plates 91 and 92 ...... crystal plate

Claims (27)

接合膜を介して互いに貼り合わせることにより光学素子を形成し得る第1の光学部品および第2の光学部品を用意し、第1の光学部品の表面上に、プラズマ重合法により、シロキサン(Si−O)結合を含むランダムな原子構造を有するSi骨格と、該Si骨格に結合する脱離基とを含む前記接合膜を形成する第1の工程と、
前記接合膜のうち、前記光学素子の光学的な有効領域に対して紫外線を照射することにより、前記有効領域に存在する前記脱離基の大半を前記Si骨格から脱離させ、前記有効領域を化学的に安定化させるとともに、前記接合膜のうち、前記有効領域以外の無効領域にエネルギーを付与することにより、前記無効領域の表面に存在する前記脱離基を前記Si骨格から脱離させ、接着性を発現させる第2の工程と、
接着性が発現した前記接合膜を介して前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを接合し、前記光学素子を得る第3の工程とを有することを特徴とする光学素子の製造方法。
A first optical component and a second optical component that can form an optical element by bonding to each other through a bonding film are prepared, and siloxane (Si--) is formed on the surface of the first optical component by plasma polymerization. O) a first step of forming the bonding film including a Si skeleton having a random atomic structure including a bond and a leaving group bonded to the Si skeleton;
By irradiating the effective optical region of the optical element with ultraviolet rays in the bonding film, most of the leaving groups present in the effective region are desorbed from the Si skeleton, and the effective region is While chemically stabilizing, by giving energy to an ineffective region other than the effective region of the bonding film, the leaving group present on the surface of the ineffective region is desorbed from the Si skeleton, A second step of developing adhesiveness;
A third step of bonding the first optical component and the second optical component via the bonding film exhibiting adhesiveness to obtain the optical element; Method.
前記接合膜を構成する全原子からH原子を除いた原子のうち、Si原子の含有率とO原子の含有率の合計が、10〜90原子%である請求項1に記載の光学素子の製造方法。   2. The optical element according to claim 1, wherein the total of the Si atom content and the O atom content is 10 to 90 atom% among atoms obtained by removing H atoms from all atoms constituting the bonding film. Method. 前記接合膜中のSi原子とO原子の存在比は、3:7〜7:3である請求項1または2に記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the abundance ratio of Si atoms to O atoms in the bonding film is 3: 7 to 7: 3. 前記Si骨格の結晶化度は、45%以下である請求項1ないし3のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   4. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the crystallinity of the Si skeleton is 45% or less. 前記接合膜は、Si−H結合を含んでいる請求項1ないし4のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the bonding film includes a Si—H bond. 前記Si−H結合を含む接合膜についての赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピーク強度を1としたとき、Si−H結合に帰属するピーク強度が0.001〜0.2である請求項5に記載の光学素子の製造方法。   In the infrared light absorption spectrum of the bonding film including the Si—H bond, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1, the peak intensity attributed to the Si—H bond is 0.001 to 0.2. The method for manufacturing an optical element according to claim 5. 前記脱離基は、H原子、B原子、C原子、N原子、O原子、P原子、S原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子が前記Si骨格に結合するよう配置された原子団からなる群から選択される少なくとも1種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光学素子の製造方法。   The leaving group includes an H atom, a B atom, a C atom, an N atom, an O atom, a P atom, an S atom, and a halogen atom, or an atomic group arranged so that each of these atoms is bonded to the Si skeleton. The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the optical element is made of at least one selected from the group consisting of: 前記脱離基は、アルキル基である請求項7に記載の光学素子の製造方法。   The method for producing an optical element according to claim 7, wherein the leaving group is an alkyl group. 前記脱離基としてメチル基を含む接合膜についての赤外光吸収スペクトルにおいて、シロキサン結合に帰属するピーク強度を1としたとき、メチル基に帰属するピーク強度が0.05〜0.45である請求項8に記載の光学素子の製造方法。   In the infrared light absorption spectrum of the bonding film containing a methyl group as the leaving group, when the peak intensity attributed to the siloxane bond is 1, the peak intensity attributed to the methyl group is 0.05 to 0.45. The manufacturing method of the optical element of Claim 8. 前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Si骨格から脱離した後に、活性手を有する請求項1ないし9のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the bonding film has an active hand after the leaving group existing at least near the surface thereof is detached from the Si skeleton. 前記活性手は、未結合手または水酸基である請求項10に記載の光学素子の製造方法。   The method of manufacturing an optical element according to claim 10, wherein the active hand is a dangling hand or a hydroxyl group. 前記接合膜は、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されている請求項1ないし11のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the bonding film is made of polyorganosiloxane as a main material. 前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものである請求項12に記載の光学素子の製造方法。   The method for producing an optical element according to claim 12, wherein the polyorganosiloxane is mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane. 前記プラズマ重合法において、プラズマを発生させる際の高周波の出力密度は、0.01〜100W/cmである請求項1ないし13のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 Wherein the plasma polymerization method, the power density of the high frequency at the time of generating plasma, method of manufacturing an optical element according to any one of claims 1 a 0.01~100W / cm 2 13. 前記接合膜の平均厚さは、1〜1000nmである請求項1ないし14のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein an average thickness of the bonding film is 1-1000 nm. 前記接合膜は、流動性を有しない固体状のものである請求項1ないし15のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the bonding film is a solid having no fluidity. 前記接合膜の前記有効領域の紫外線照射後の屈折率は、1.35〜1.6である請求項1ないし16のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein a refractive index of the bonding film after the ultraviolet irradiation of the effective region is 1.35 to 1.6. 前記接合膜の前記無効領域は、前記光学素子の縁部に設定されている請求項1ないし17のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the invalid area of the bonding film is set at an edge of the optical element. 前記第2の工程後の前記接合膜において、前記有効領域は、酸化ケイ素を主材料として構成されている請求項1ないし18のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the effective region of the bonding film after the second step is configured using silicon oxide as a main material. 前記第2の工程における紫外線の波長は、126〜300nmである請求項1ないし19のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the wavelength of the ultraviolet light in the second step is 126 to 300 nm. 前記第2の工程における紫外線の積算光量は、1J/cm以上である請求項1ないし20のいずれかに記載の光学素子の製造方法。 21. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein an integrated light amount of ultraviolet rays in the second step is 1 J / cm 2 or more. 前記第2の工程において、前記接合膜に紫外線を照射する雰囲気は、乾燥した雰囲気である請求項1ないし21のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   The method of manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 21, wherein in the second step, an atmosphere in which the bonding film is irradiated with ultraviolet rays is a dry atmosphere. 前記第2の工程において、前記接合膜に紫外線を照射する雰囲気は、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気である請求項1ないし22のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   23. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein in the second step, an atmosphere in which the bonding film is irradiated with ultraviolet rays is an inert gas atmosphere or a reduced pressure atmosphere. 前記第1の光学部品および前記第2の光学部品は、それぞれ、石英ガラスまたは水晶で構成されている請求項1ないし23のいずれかに記載の光学素子の製造方法。   24. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the first optical component and the second optical component are each made of quartz glass or quartz. 前記エネルギーの付与は、前記接合膜をプラズマに曝す方法で行われ、
該プラズマは、大気圧プラズマである請求項1ないし24のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
The application of the energy is performed by a method of exposing the bonding film to plasma,
The method of manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 24, wherein the plasma is atmospheric pressure plasma.
前記第1の工程において、前記第2の光学部品の表面上に、前記接合膜と同様の接合膜を形成し、
前記第2の工程において、前記各接合膜に紫外線を照射した後、前記第3の工程において、前記各接合膜同士が密着するようにして、前記第1の光学部品と前記第2の光学部品とを接合し、前記光学素子を得る請求項1ないし25のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
In the first step, a bonding film similar to the bonding film is formed on the surface of the second optical component,
In the second step, after each of the bonding films is irradiated with ultraviolet rays, in the third step, the bonding films are brought into close contact with each other so that the first optical component and the second optical component are in contact with each other. The method for manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the optical element is obtained by bonding the two.
2つの光学部品を有し、これらが請求項1ないし26のいずれかに記載の光学素子の製造方法により接合されたことを特徴とする光学素子。   27. An optical element comprising two optical components, which are bonded together by the method for manufacturing an optical element according to any one of claims 1 to 26.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9022571B2 (en) 2011-04-15 2015-05-05 Seiko Epson Corporation Optical device with adhesive bonding layer and siloxane bonding layer with leaving group, projection-type imaging apparatus utilizing optical device, and method for producing optical device

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