JP2014208573A - Optical element and method of manufacturing optical element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element which is used as a near-infrared cut filter, is formed of fluorophosphate glass, has high strength, and is resistant to cracking, chipping, and the like.SOLUTION: The optical element has a fluorophosphate glass substrate 10 and a transparent film 20 formed on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate 10. The fluorophosphate glass substrate 10 is made of fluorophosphate glass containing CuO. The transparent film 20 has one or more transparent material films containing one of oxide, nitride, oxynitride, and carbide as a main component.

Description

本発明は、光学素子及び光学素子の製造方法に関する。   The present invention relates to an optical element and a method for manufacturing the optical element.

デジタルカメラ等の電子機器には、画像を撮像するためのCCD(charge-coupled device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子が使用されている。これらの固体撮像素子は、近紫外域から波長が1200nm近傍の近赤外域において分光感度を有しているため、そのまま撮像した場合には、良好な色再現性のある画像を得ることができない。このため、固体撮像素子を使用する場合には、赤外光を吸収する特定の物質を含有する近赤外線カットフィルタと呼ばれる光学素子が、同時に使用されている。これにより、固体撮像素子に入射する光のうち、近赤外域の波長の光を選択的に吸収し、固体撮像素子への入射光を人の視感度に近似する補正がなされている。   In an electronic device such as a digital camera, a solid-state image sensor such as a charge-coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) for capturing an image is used. Since these solid-state image sensors have spectral sensitivity in the near-infrared region having a wavelength of near 1200 nm from the near-ultraviolet region, an image with good color reproducibility cannot be obtained when the image is taken as it is. For this reason, when using a solid-state image sensor, an optical element called a near infrared cut filter containing a specific substance that absorbs infrared light is used at the same time. As a result, correction is performed to selectively absorb light having a wavelength in the near-infrared region out of light incident on the solid-state image sensor and approximate the incident light on the solid-state image sensor to human visibility.

このような、近赤外線カットフィルタとしては、例えば、CuO等を含有するフツリン酸塩ガラス基板により形成されているものが知られている。このような近赤外線カットフィルタの製造方法は、一例として、所望のガラス組成となるように原料を混合し、白金ルツボに収容して蓋をし、800℃〜1300℃の温度で溶融し、攪拌・清澄後、徐冷し、切断・研磨することにより平板状に形成する方法が挙げられる。   As such a near-infrared cut filter, for example, a filter formed of a fluorophosphate glass substrate containing CuO or the like is known. The method for producing such a near-infrared cut filter is, for example, mixing raw materials so as to have a desired glass composition, storing in a platinum crucible, capping, melting at a temperature of 800 ° C. to 1300 ° C., and stirring. -After clarification, a method of forming into a flat plate by slowly cooling, cutting and polishing may be mentioned.

特開平6−16451号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-16451 特開平4−139035号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-139035 特開2011−8076号公報JP 2011-8076 A

ところで、フツリン酸塩ガラスは、光学的な特性が優れるものの、強度等が低い。そのため、フツリン酸塩ガラスにより形成される光学素子は、一般的に、脆く欠けやすい傾向にある。具体的には、光学素子を作製する際に行われる切断の工程は、ダイシングソー等により行われるが、この際、断面及び断面近傍に、微小のクラック等が発生する。このような微小のクラックが、光学素子に発生していると、その後の製造工程または使用時において光学素子に外部から力が加わった場合に、このクラックに起因して光学素子に割れや欠けが生じやすくなる。   By the way, fluorophosphate glass is excellent in optical properties but low in strength and the like. For this reason, optical elements formed of fluorophosphate glass generally tend to be brittle and easily chipped. Specifically, the cutting process performed when the optical element is manufactured is performed by a dicing saw or the like. At this time, microcracks or the like are generated in the cross section and in the vicinity of the cross section. When such micro cracks are generated in the optical element, when an external force is applied to the optical element during the subsequent manufacturing process or use, the optical element is cracked or chipped due to the crack. It tends to occur.

このため、フツリン酸塩ガラスにより形成される光学素子において、強度が高く、割れや欠け等に強い光学素子が求められている。   For this reason, in an optical element formed of a fluorophosphate glass, an optical element that has high strength and is resistant to cracking and chipping is required.

本実施の形態の一観点によれば、フツリン酸塩ガラス基板と、前記フツリン酸塩ガラス基板の全面に形成された透明膜とを有する光学素子であって、前記透明膜が、酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物のうちのいずれかを主成分として含有する透明材料膜を1以上有することを特徴とする。   According to one aspect of the present embodiment, an optical element having a fluorophosphate glass substrate and a transparent film formed on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate, wherein the transparent film is an oxide, nitride It has one or more transparent material films which contain any one of a thing, oxynitride, or carbide as a main component.

また、本実施の形態の他の一観点によれば、フツリン酸塩ガラスを切断することによりフツリン酸塩ガラス基板を形成する工程と、前記フツリン酸塩ガラス基板の全面に、原子層堆積により透明膜を成膜する工程と、を有し、前記透明膜は、酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物のうちのいずれかを主成分として含有する透明材料膜を1以上有することを特徴とする。   Further, according to another aspect of the present embodiment, a step of forming a fluorophosphate glass substrate by cutting the fluorophosphate glass, and transparent on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate by atomic layer deposition A step of forming a film, wherein the transparent film has at least one transparent material film containing any one of oxide, nitride, oxynitride, and carbide as a main component. To do.

本発明により、フツリン酸塩ガラス基板を有する光学素子において、強度を高めることができ、割れや欠け等に強くすることができる。   According to the present invention, in an optical element having a fluorophosphate glass substrate, the strength can be increased and it can be made strong against cracks and chips.

本実施の形態における光学素子の構造図Structure diagram of optical element in this embodiment 真空蒸着等の成膜方法により膜を成膜した光学素子の構造図Structural diagram of an optical element with a film deposited by a vacuum deposition method 本実施の形態における光学素子の説明図Explanatory drawing of the optical element in this Embodiment 本実施の形態における光学素子の製造方法の説明図Explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element in this Embodiment 光学素子における透明材料膜の膜厚と4点強度の相対値との相関図Correlation diagram between film thickness of transparent material film and relative value of 4 point intensity in optical element

発明を実施するための形態について、以下に説明する。なお、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。   Modes for carrying out the invention will be described below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

(光学素子)
本実施の形態における光学素子は、フツリン酸塩ガラス基板と、フツリン酸塩ガラス基板全面に透明膜とを有する。また、透明膜が、原子層堆積(Atomic Layer Deposition:以下、ALDと略す)により形成された酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物のうちのいずれかを主成分として含有する膜であることが好ましい。
(Optical element)
The optical element in the present embodiment has a fluorophosphate glass substrate and a transparent film on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate. Further, the transparent film is a film containing, as a main component, any one of oxide, nitride, oxynitride, and carbide formed by atomic layer deposition (hereinafter abbreviated as ALD). Is preferred.

(原子層堆積)
最初に、ALDについて説明する。ALDとは、成膜される材料の原料ガスを供給することにより、原子層ごとに成膜する成膜方法である。これにより、ALDでは、後述するように、フツリン酸塩ガラス基板の周囲全面、すなわち、表面、側面および裏面に成膜できる。また、ステップカバレージが高く、フツリン酸塩ガラス基板の周囲全面にある微小クラック等を埋めることができる。これにより、フツリン酸塩ガラス基板の強度を向上でき、すなわち、光学素子の強度を向上できる。
(Atomic layer deposition)
First, ALD will be described. ALD is a film forming method in which a film is formed for each atomic layer by supplying a source gas of a material to be formed. Thereby, in ALD, as described later, it is possible to form a film on the entire periphery of the fluorophosphate glass substrate, that is, on the front surface, side surface, and back surface. Further, the step coverage is high, and micro cracks and the like on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate can be filled. Thereby, the strength of the fluorophosphate glass substrate can be improved, that is, the strength of the optical element can be improved.

図1は、本実施の形態における光学素子であり、フツリン酸塩ガラス基板にALDにより透明膜を成膜した光学素子の構造を示す断面図である。また、図2は、フツリン酸塩ガラス基板に真空蒸着等により透明膜を成膜した光学素子の構造を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an optical element according to the present embodiment, in which a transparent film is formed on a fluorophosphate glass substrate by ALD. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of an optical element in which a transparent film is formed on a fluorophosphate glass substrate by vacuum deposition or the like.

図1に示されるように、本実施の形態における光学素子においては、フツリン酸塩ガラス基板10の全面、即ち、表面、側面および裏面に、透明膜20が成膜される。ALDでは、供給源30から供給された原料ガスが、フツリン酸塩ガラス基板10の側面や裏面に回り込むため、フツリン酸塩ガラス基板10の全面に、略均一な膜厚で透明膜20を成膜することができる。   As shown in FIG. 1, in the optical element in the present embodiment, a transparent film 20 is formed on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate 10, that is, on the front surface, side surface, and back surface. In ALD, since the source gas supplied from the supply source 30 goes around the side surface and the back surface of the fluorophosphate glass substrate 10, the transparent film 20 is formed on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate 10 with a substantially uniform film thickness. can do.

これに対し、図2に示されるように、フツリン酸塩ガラス基板910に真空蒸着等により透明膜920を成膜した光学素子では、供給源930から供給された蒸着粒子は、フツリン酸塩ガラス基板910の側面には、僅かに回り込むものの、裏面には殆ど回り込むことができないため、透明膜920は、フツリン酸塩ガラス基板910の裏面及び側面には殆ど成膜されず、主にフツリン酸塩ガラス基板910の表面に成膜される。   On the other hand, as shown in FIG. 2, in the optical element in which the transparent film 920 is formed on the fluorophosphate glass substrate 910 by vacuum vapor deposition or the like, the vapor deposition particles supplied from the supply source 930 are the fluorophosphate glass substrate. The transparent film 920 is hardly formed on the back surface and side surface of the fluorophosphate glass substrate 910 because it slightly wraps around the side surface of the 910, but hardly wraps around the back surface. A film is formed on the surface of the substrate 910.

次に、フツリン酸塩ガラスを切断した際に生じる微小のクラックについて説明する。フツリン酸塩ガラス基板10は、フツリン酸塩ガラス基板をダイシング等により切断し、形成する。この際、フツリン酸塩ガラス基板は脆いため、図3(a)に示すように、フツリン酸塩ガラス基板10の断面近傍において微小のクラック11が生じる。上述したように、このような微小のクラック11が生じると、フツリン酸塩ガラス基板10に力が加わった場合に、微小のクラック11に起因して、フツリン酸塩ガラス基板10に割れや欠けが生じる。   Next, the micro crack which arises when a fluorophosphate glass is cut | disconnected is demonstrated. The fluorophosphate glass substrate 10 is formed by cutting a fluorophosphate glass substrate by dicing or the like. At this time, since the fluorophosphate glass substrate is fragile, minute cracks 11 are generated in the vicinity of the cross section of the fluorophosphate glass substrate 10 as shown in FIG. As described above, when such a micro crack 11 is generated, when a force is applied to the fluorophosphate glass substrate 10, the fluorophosphate glass substrate 10 is cracked or chipped due to the micro crack 11. Arise.

本実施の形態では、図3(b)に示すように、ALDにより透明膜20、例えば、Alからなる透明材料膜を成膜することにより、フツリン酸塩ガラス基板10に生じた微小のクラック11を埋め込むことができる。これにより、フツリン酸塩ガラス基板10に力が加わった場合において、微小のクラック11に起因して生じる割れや欠けを抑制することができ、強度を高めることができる。ALDでは、原料ガスが回り込み、微小のクラック11の奥まで到達するため、微小のクラック11の奥にも緻密な透明膜20を形成することができ、割れの原因になる微小なクラックを埋めることができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3B, a minute film generated on the fluorophosphate glass substrate 10 by forming a transparent film 20, for example, a transparent material film made of Al 2 O 3 by ALD. The crack 11 can be embedded. Thereby, when a force is applied to the fluorophosphate glass substrate 10, it is possible to suppress cracks and chips caused by the minute cracks 11 and to increase the strength. In ALD, since the source gas wraps around and reaches the depth of the minute crack 11, the dense transparent film 20 can be formed in the depth of the minute crack 11, and the minute crack that causes the crack is buried. Can do.

更に、フツリン酸塩ガラスをダイシング等により切断した際には、フツリン酸塩ガラス基板10の切断面近傍における表面、側面および裏面において微小のクラック11が発生する。しかしながら、本実施の形態においては、透明膜20はALDにより成膜している。ALDでは、これらの微小のクラック11を一度の成膜で、透明膜20により埋め込むことができる。また、ダイシング等のプロセス中の表面へのコンタクトにより生成するマイクロクラックをALDによって被覆することで、洗浄プロセスなどで生成する潜傷を防ぐことが可能になる。   Furthermore, when the fluorophosphate glass is cut by dicing or the like, minute cracks 11 are generated on the front surface, side surface, and back surface in the vicinity of the cut surface of the fluorophosphate glass substrate 10. However, in the present embodiment, the transparent film 20 is formed by ALD. In ALD, these minute cracks 11 can be embedded by the transparent film 20 in a single film formation. In addition, by covering the microcracks generated by contact with the surface during the process such as dicing with ALD, it is possible to prevent latent scratches generated by the cleaning process or the like.

これに対し、真空蒸着等の成膜方法では、成膜される材料の原料の回り込みは、極めて小さいため、微小のクラックを緻密に埋め込むことができず、また、フツリン酸塩ガラス基板910の側面や裏面における微小のクラックは、殆ど埋め込むことができない。よって、強度を十分に向上させることはできない。また、片面のみの成膜であるために、両面への潜傷抑制も不可能である。   On the other hand, in a film forming method such as vacuum evaporation, since the wraparound of the raw material of the material to be formed is extremely small, minute cracks cannot be embedded densely, and the side surface of the fluorophosphate glass substrate 910 And minute cracks on the back surface can hardly be embedded. Therefore, the strength cannot be sufficiently improved. In addition, since the film is formed on only one side, it is impossible to suppress latent scratches on both sides.

(透明膜20)
本願明細書において、透明膜とは、膜のみの可視光領域における透過率が80%以上である膜をいう。前記した透過率は、例えば、成膜していないガラスの透過率と、成膜後のガラスの透過率との差分から算出できる。
(Transparent film 20)
In the present specification, the transparent film refers to a film having a transmittance of 80% or more in the visible light region of only the film. The above-described transmittance can be calculated from, for example, the difference between the transmittance of glass that has not been formed and the transmittance of glass that has been formed.

本実施の形態において、透明膜20は、透明材料膜を1以上有し、前記した光学特性を示す。前記透明材料膜は、酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物のうちいずれかを主成分として含有する。本願明細書において、主成分とは、80質量%以上で含有する成分をいう。すなわち、本実施の形態においては、酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物のうちいずれかの合量は、透明膜20の質量100%に対して80%以上である。   In the present embodiment, the transparent film 20 has one or more transparent material films and exhibits the optical characteristics described above. The transparent material film contains any one of oxide, nitride, oxynitride, and carbide as a main component. In the present specification, the main component refers to a component contained at 80% by mass or more. That is, in this embodiment, the total amount of any of oxide, nitride, oxynitride, and carbide is 80% or more with respect to 100% of the mass of the transparent film 20.

前記透明材料膜は、酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物のうちいずれかからなることが好ましい。なお、本願明細書において、「からなる」場合とは、不可避不純物の混入を避けるものではない。   The transparent material film is preferably made of any one of oxide, nitride, oxynitride, and carbide. In the specification of the present application, “consisting of” does not avoid the inevitable contamination.

前記酸化物としては、Al、TiO、ZrO、Y、SiOまたはHfO等が挙げられる。前記窒化物としては、AlNまたはSi等が挙げられる。前記酸窒化物としては、SiON、AlON、またはTiON等が挙げられる。前記炭化物としては、SiC等があげられる。 Examples of the oxide include Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , SiO 2, and HfO 2 . Examples of the nitride include AlN and Si 3 N 4 . Examples of the oxynitride include SiON, AlON, and TiON. Examples of the carbide include SiC.

ALDによる成膜の容易性の観点から、前記透明材料膜は、酸化物、窒化物または酸窒化物のうちいずれかを主成分として含有することが好ましい。また、前記透明材料膜は、Al、TiO、ZrO、SiO、AlN、Si、TiONまたはAlONを主成分として含有することがより好ましい。さらに、前記透明材料膜は、Al、TiO、ZrO、SiO、AlN、Si、TiONまたはAlONのうちいずれかからなることが特に好ましい。 From the viewpoint of ease of film formation by ALD, the transparent material film preferably contains any one of oxide, nitride, and oxynitride as a main component. More preferably, the transparent material film contains Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , AlN, Si 3 N 4 , TiON or AlON as a main component. Furthermore, the transparent material film is particularly preferably made of any one of Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , AlN, Si 3 N 4 , TiON, or AlON.

本実施の形態において、透明膜20は、1の透明材料膜からなることが好ましい。   In the present embodiment, the transparent film 20 is preferably made of one transparent material film.

透明膜20の厚さは、5〜500nmが好ましい。透明膜の厚さが、5nm未満では、微小のクラックを透明膜20により十分に埋め込むことができず、所望とする強度を得ることができない。また、透明膜20の厚さが、500nmを超えると、可視光の波長域に近づくため、光学的特性に影響を与えてしまい、光学素子の観点から好ましくない。   The thickness of the transparent film 20 is preferably 5 to 500 nm. If the thickness of the transparent film is less than 5 nm, minute cracks cannot be sufficiently embedded in the transparent film 20, and a desired strength cannot be obtained. On the other hand, when the thickness of the transparent film 20 exceeds 500 nm, it approaches the wavelength range of visible light, affecting the optical characteristics, which is not preferable from the viewpoint of the optical element.

透明膜20の厚さの下限は、10nmがより好ましく、20nmがさらに好ましい。透明膜20の厚さの上限は、300nmがより好ましく、200nmがさらに好ましい。   The lower limit of the thickness of the transparent film 20 is more preferably 10 nm, and further preferably 20 nm. The upper limit of the thickness of the transparent film 20 is more preferably 300 nm and even more preferably 200 nm.

(フツリン酸塩ガラス)
次に、フツリン酸塩ガラス基板10について説明する。フツリン酸塩ガラス基板は、リン酸を主成分とし、さらにフッ素を含有するフツリン酸塩ガラスからなる基板である。フツリン酸塩ガラス基板は板厚が0.1〜4mmであることが好ましい。また、光学素子は可視光透過率が高いことが求められており、フツリン酸塩ガラス基板は、400〜600nmにおける平均透過率が60%以上であることが好ましい。
(Fluorophosphate glass)
Next, the fluorophosphate glass substrate 10 will be described. The fluorophosphate glass substrate is a substrate made of fluorophosphate glass containing phosphoric acid as a main component and further containing fluorine. The fluorophosphate glass substrate preferably has a thickness of 0.1 to 4 mm. In addition, the optical element is required to have a high visible light transmittance, and the fluorophosphate glass substrate preferably has an average transmittance of 60% or more at 400 to 600 nm.

本実施の形態における光学素子においては、CuOを含有するフツリン酸塩ガラスからなるフツリン酸塩ガラス基板の使用が好ましい。このように、CuOを含有することにより、フツリン酸塩ガラス基板10は近赤外線カットフィルタの機能を発揮できる。フツリン酸塩ガラス中で、CuOの含有量は、酸化物基準で、1〜15重量%がより好ましい。   In the optical element in the present embodiment, it is preferable to use a fluorophosphate glass substrate made of fluorophosphate glass containing CuO. Thus, by containing CuO, the fluorophosphate glass substrate 10 can exhibit the function of a near infrared cut filter. In the fluorophosphate glass, the content of CuO is more preferably 1 to 15% by weight on the oxide basis.

フツリン酸塩ガラス基板は、酸化物基準で、P 20〜60質量%、CuO 1〜15質量%、Al 0〜15質量%、NaO 0〜10質量%、LiO 0〜10質量%、MgO 0〜20質量%、CaO 0〜20質量%、BaO 0〜20質量%、SrO 0〜20質量%、ZnO 0〜20質量%、Sb 0〜3質量%、CeO 0〜2質量%含有し、AlF 0〜30質量%、NaF 0〜20質量%、LiF 0〜20%、MgF 0〜30質量%、CaF 0〜30質量%、SrF 0〜30質量%、BaF0〜40質量%含有し、かつAlF、NaF、LiF、MgF、CaF、SrFまたはBaFのいずれかを含有するガラスからなる基板がより好ましい。 Fluorophosphate glass substrate, an oxide basis, P 2 O 5 20 to 60 wt%, CuO 1 to 15 wt%, Al 2 O 3 0~15 wt%, Na 2 O 0 wt%, Li 2 O 0-10% by mass, MgO 0-20% by mass, CaO 0-20% by mass, BaO 0-20% by mass, SrO 0-20% by mass, ZnO 0-20% by mass, Sb 2 O 3 0-3% by mass. %, CeO 2 0 to 2% by mass, AlF 3 0 to 30% by mass, NaF 0 to 20% by mass, LiF 0 to 20%, MgF 2 0 to 30% by mass, CaF 2 0 to 30% by mass, SrF A substrate made of glass containing 20-30% by mass, BaF 2 0-40% by mass, and containing any of AlF 3 , NaF, LiF, MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 or BaF 2 is more preferred.

(光学素子の製造方法)
次に、本実施の形態における光学素子の製造方法について図4に基づき説明する。本実施の形態における光学素子は、最初に、ステップ102(S102)に示すように、CuO等を含有するフツリン酸塩ガラスをダイシング等により切断することにより、フツリン酸塩ガラス基板10を形成する。次に、ステップ104(S104)に示すように、形成されたフツリン酸塩ガラス基板10の表面、側面および裏面に、ALDにより透明膜20を成膜する。
(Optical element manufacturing method)
Next, the manufacturing method of the optical element in this Embodiment is demonstrated based on FIG. In the optical element in the present embodiment, first, as shown in step 102 (S102), a fluorophosphate glass substrate 10 is formed by cutting a fluorophosphate glass containing CuO or the like by dicing or the like. Next, as shown in step 104 (S104), the transparent film 20 is formed by ALD on the front surface, side surface, and back surface of the formed fluorophosphate glass substrate 10.

(透明膜20の成膜方法)
次に、透明膜20の成膜方法について説明する。本実施の形態において、一例として、透明膜20として、原子層堆積によりAlからなる透明材料層を成膜する場合について説明する。
(Method for forming transparent film 20)
Next, a method for forming the transparent film 20 will be described. In the present embodiment, as an example, a case where a transparent material layer made of Al 2 O 3 is formed by atomic layer deposition as the transparent film 20 will be described.

Alからなる透明材料膜の成膜は、フツリン酸塩ガラス基板10をALD装置のチャンバー内に設置して、真空排気し、所定の真空度に到達した後、原料ガスを供給することにより行われる。この際、フツリン酸塩ガラス基板10は所定の温度、例えば、200℃に加熱されている。尚、フツリン酸塩ガラスは、ガラス転位点が低いため、透明材料膜を成膜する際の温度は、できるだけ低温であることが好ましい。例えば、フツリン酸塩ガラス基板10に、透明材料膜を成膜する際の基板温度は、250℃以下であることが好ましい。 In forming a transparent material film made of Al 2 O 3 , the fluorophosphate glass substrate 10 is placed in a chamber of an ALD apparatus, evacuated, and after reaching a predetermined degree of vacuum, a source gas is supplied. Is done. At this time, the fluorophosphate glass substrate 10 is heated to a predetermined temperature, for example, 200 ° C. In addition, since the fluorophosphate glass has a low glass transition point, it is preferable that the temperature when forming the transparent material film is as low as possible. For example, the substrate temperature when forming the transparent material film on the fluorophosphate glass substrate 10 is preferably 250 ° C. or less.

透明材料膜としてAlを成膜する際には、TMA(トリメチルアルミニウム、Al(CH)とHOとを交互に供給することにより成膜できる。 When Al 2 O 3 is formed as the transparent material film, it can be formed by alternately supplying TMA (trimethylaluminum, Al (CH 3 ) 3 ) and H 2 O.

透明材料膜としてTiOを成膜する際には、例えば、フツリン酸塩ガラス基板10を約200℃に加熱し、TEMAT(テトラキスエチルメチルアミドチタニウム(IV)、Ti[N(C)(CH)])とHOとを交互に供給することにより成膜できる。 When forming TiO 2 as a transparent material film, for example, the fluorophosphate glass substrate 10 is heated to about 200 ° C., and TEMAT (tetrakisethylmethylamido titanium (IV), Ti [N (C 2 H 5 ) A film can be formed by alternately supplying (CH 3 )] 4 ) and H 2 O.

(評価)
本実施の形態において、光学素子の強度は、4点曲げ試験により評価できる。4点曲げ試験は、例えば、島津精密万能試験機(島津製作所社製、商品名:オートグラフ AGC−10kN)を使用して測定できる。
(Evaluation)
In the present embodiment, the strength of the optical element can be evaluated by a four-point bending test. The four-point bending test can be measured using, for example, a Shimadzu precision universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: Autograph AGC-10kN).

次に、本実施の形態における実施例について説明する。例1及び2が本発明の実施例であり、例3が比較例である。   Next, examples in the present embodiment will be described. Examples 1 and 2 are examples of the present invention, and Example 3 is a comparative example.

下記のとおり作製した光学素子の強度を、島津精密万能試験機(島津製作所社製、商品名:オートグラフ)を使用して、4点曲げ試験により評価した。それぞれ30枚ずつ4点曲げ試験を実施し、その平均値を各例の光学素子の強度とした。例3の強度に対する例1及び例2の強度の相対値を図5に示す。   The strength of the optical element produced as described below was evaluated by a four-point bending test using a Shimadzu precision universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: Autograph). A four-point bending test was performed for each 30 sheets, and the average value was defined as the strength of the optical element in each example. The relative values of the intensity of Example 1 and Example 2 with respect to the intensity of Example 3 are shown in FIG.

(例1)
フツリン酸塩ガラス基板として、P:20質量%、CuO:4質量%、Al:4質量%を含む基板を使用した。フツリン酸塩ガラス基板は、板厚が0.3mmのものを使用した。
(Example 1)
As the fluorophosphate glass substrate, a substrate containing P 2 O 5 : 20 mass%, CuO: 4 mass%, and Al 2 O 3 : 4 mass% was used. A fluorophosphate glass substrate having a thickness of 0.3 mm was used.

例1における光学素子は、フツリン酸塩ガラス基板を使用し、下記の手順でALD法によりAlを主成分として含有する透明材料膜を有する光学素子を作製した。 As the optical element in Example 1, a fluorophosphate glass substrate was used, and an optical element having a transparent material film containing Al 2 O 3 as a main component was prepared by the ALD method according to the following procedure.

手順は、フツリン酸塩ガラス基板をALD装置のチャンバー内に設置した。チャンバー内を真空排気し、所定の真空度とした。その後、TMA(トリメチルアルミニウム、Al(CH)とHOとを交互に供給して、フツリン酸塩ガラス基板の全面に、Alを主成分として含有する透明材料膜を成膜した。この際、フツリン酸塩ガラス基板を200℃に加熱して行った。成膜された透明材料膜の膜厚は25nmであった。 In the procedure, a fluorophosphate glass substrate was placed in the chamber of the ALD apparatus. The inside of the chamber was evacuated to a predetermined degree of vacuum. Thereafter, TMA (trimethylaluminum, Al (CH 3 ) 3 ) and H 2 O are alternately supplied to form a transparent material film containing Al 2 O 3 as a main component on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate. Filmed. At this time, the fluorophosphate glass substrate was heated to 200 ° C. The film thickness of the formed transparent material film was 25 nm.

(例2)
例2における光学素子は、例1において、成膜時間を長くする以外は同様にして、フツリン酸塩ガラス基板の全面にAlを主成分として含有する透明材料膜を成膜して光学素子を作製した。成膜された透明材料膜の膜厚は196nmであった。
(Example 2)
The optical element in Example 2 is the same as in Example 1 except that the film formation time is increased, and a transparent material film containing Al 2 O 3 as a main component is formed on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate. An element was produced. The film thickness of the formed transparent material film was 196 nm.

(例3)
例3における光学素子は、例1におけるALD法によるAlの成膜をすることなく、フツリン酸塩ガラス自体を光学素子とした。
(Example 3)
The optical element in Example 3 was made of fluorophosphate glass itself without forming Al 2 O 3 by the ALD method in Example 1.

結果を図5に示す。図5は、横軸をAl膜厚とし、縦軸を各例の光学素子の4点曲げ強度であって、例3の強度に対する相対値を示す。図5から、フツリン酸塩ガラスの全面に透明材料膜を形成することにより、光学素子の強度が向上していることがわかる。図5に示すとおり、例1は例3に対して4点曲げ強度は、106%であり6%向上し、例2は例3に対して4点曲げ強度は、126%であり26%向上した。 The results are shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the Al 2 O 3 film thickness, and the vertical axis represents the four-point bending strength of the optical element of each example, and shows a relative value with respect to the strength of Example 3. FIG. 5 shows that the strength of the optical element is improved by forming a transparent material film on the entire surface of the fluorophosphate glass. As shown in FIG. 5, in Example 1, the 4-point bending strength is 106%, which is 6% higher than Example 3, and in Example 2, the 4-point bending strength is 126%, which is 26% higher than Example 3. did.

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。   Although the embodiment has been described in detail above, it is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.

10 フツリン酸塩ガラス基板
11 微小のクラック
20 透明膜
30 供給源
10 Fluorophosphate glass substrate 11 Minute crack 20 Transparent film 30 Supply source

Claims (8)

フツリン酸塩ガラス基板と、前記フツリン酸塩ガラス基板の全面に形成された透明膜とを有する光学素子であって、
前記透明膜が、酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物のうちのいずれかを主成分として含有する透明材料膜を1以上有することを特徴とする光学素子。
An optical element having a fluorophosphate glass substrate and a transparent film formed on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate,
The optical element, wherein the transparent film has one or more transparent material films containing any one of oxide, nitride, oxynitride or carbide as a main component.
前記透明膜が、原子層堆積により成膜された酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物のうちのいずれかを主成分として含有する透明材料膜である請求項1に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the transparent film is a transparent material film containing, as a main component, any one of oxide, nitride, oxynitride, and carbide formed by atomic layer deposition. 前記透明材料膜は、Al、TiO、ZrO、SiO、AlN、Si、TiONまたはAlONのうちいずれかを主成分として含有する請求項1または2に記載の光学素子。 The optical element according to claim 1, wherein the transparent material film contains any one of Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , AlN, Si 3 N 4 , TiON, and AlON as a main component. . 前記フツリン酸塩ガラス基板は、CuOを含有するフツリン酸塩ガラスからなる基板である請求項1〜3のいずれかに記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the fluorophosphate glass substrate is a substrate made of a fluorophosphate glass containing CuO. 前記フツリン酸塩ガラス基板は、成分が、P 20〜60質量%、CuO 1〜15質量%、Al 0〜15質量%、NaO 0〜10質量%、LiO 0〜10質量%、MgO 0〜20質量%、CaO 0〜20質量%、BaO 0〜20質量%、SrO 0〜20質量%、ZnO 0〜20質量%、Sb 0〜3質量%、CeO 0〜2質量%で含有し、AlF 0〜30質量%、NaF 0〜20質量%、LiF 0〜20%、MgF 0〜30質量%、CaF 0〜30質量%、SrF 0〜30質量%、BaF0〜40質量%、かつAlF、NaF、LiF、MgF、CaF、SrFまたはBaFのいずれかを含有するガラスからなる基板である請求項1〜4のいずれかに記載の光学素子。 The fluorophosphate glass substrate, component, P 2 O 5 20 to 60 wt%, CuO 1 to 15 wt%, Al 2 O 3 0~15 wt%, Na 2 O 0 wt%, Li 2 O 0-10% by mass, MgO 0-20% by mass, CaO 0-20% by mass, BaO 0-20% by mass, SrO 0-20% by mass, ZnO 0-20% by mass, Sb 2 O 3 0-3% by mass. , CeO 2 0 to 2% by mass, AlF 3 0 to 30% by mass, NaF 0 to 20% by mass, LiF 0 to 20%, MgF 2 0 to 30% by mass, CaF 2 0 to 30% by mass, SrF 2 to 30% by mass, BaF 2 to 40% by mass, and a substrate made of glass containing any one of AlF 3 , NaF, LiF, MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 or BaF 2 . The optical element according to any one of 4 Child. フツリン酸塩ガラスを切断することによりフツリン酸塩ガラス基板を形成する工程と、
前記フツリン酸塩ガラス基板の全面に、原子層堆積により透明膜を成膜する工程と、
を有し、
前記透明膜は、酸化物、窒化物、酸窒化物または炭化物のうちのいずれかを主成分として含有する透明材料膜を1以上有することを特徴とする光学素子の製造方法。
Forming a fluorophosphate glass substrate by cutting the fluorophosphate glass;
Forming a transparent film on the entire surface of the fluorophosphate glass substrate by atomic layer deposition;
Have
The method for manufacturing an optical element, wherein the transparent film has at least one transparent material film containing any one of oxide, nitride, oxynitride, and carbide as a main component.
前記フツリン酸塩ガラス基板は、CuOを含有するフツリン酸塩ガラスからなる基板である請求項6に記載の光学素子の製造方法。   The method for producing an optical element according to claim 6, wherein the fluorophosphate glass substrate is a substrate made of fluorophosphate glass containing CuO. 前記透明膜を成膜する工程は、前記フツリン酸塩ガラス基板の温度を250℃以下とし、TMA(トリメチルアルミニウム)とHOとを交互に供給することにより前記透明膜を成膜するものである請求項6または7に記載の光学素子の製造方法。 The step of forming the transparent film is to form the transparent film by setting the temperature of the fluorophosphate glass substrate to 250 ° C. or less and alternately supplying TMA (trimethylaluminum) and H 2 O. A method for producing an optical element according to claim 6 or 7.
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