JP2015067862A - 膜付部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被成膜面を伸張させる方向の応力を被成膜面に付与する膜を高い膜密度で形成し得る新たな方法を提供する。【解決手段】被成膜面10aを有する被成膜部材10と、被成膜面10aの上に設けられており、被成膜面10aを伸張させる方向の応力を被成膜面に10a付与する膜20とを有する膜付部材30を製造する。被成膜面10aが伸張するように被成膜部材10に外部応力を付与して弾性変形させた状態で被成膜面10a上に膜20を形成する。被成膜部材10の弾性変形は、膜20の形成後に外部応力を解放したときに、被成膜面10aの伸張量が小さくなる方向に被成膜部材10が変形する条件で行う。【選択図】図4
Description
本発明は、膜付部材の製造方法に関する。
従来、反射防止膜、反射膜、光学フィルタ膜などの光学膜や、保護膜等が表面上に形成された膜付部材が広く用いられている。膜の形成方法としては、例えば、スパッタリング法や蒸着法等が一般的に用いられている。
例えば特許文献1には、被成膜面を伸張させる方向の応力を被成膜面に付与する膜を被成膜面上に形成するに際し、被成膜面が圧縮されるように被成膜部材に外部応力を付与して弾性変形させた状態で被成膜面上に膜を形成することが記載されている。特許文献1には、上記のように被成膜部材を弾性変形させておくことにより膜付基板の反りを低減できる旨が記載されている。
例えば、光学膜において、膜の屈折率を高めることなどを目的として膜密度を高めたいという要望がある。保護膜においても、保護特性を向上する観点から、膜密度を高めたいという要望がある。
しかしながら、被成膜面を伸張させる方向の応力を被成膜面に付与する膜を形成した場合には、成膜後の被成膜部材の変形に伴って膜が伸張するため、膜密度が低くなる。このため、被成膜面を伸張させる方向の応力を被成膜面に付与する膜を形成する場合には、膜密度を高めることが困難である。
例えば特許文献1に記載のように、被成膜面が圧縮されるように被成膜部材に外部応力を付与して弾性変形させた状態で膜を形成した場合には、成膜後に膜が大きく伸張するため、膜密度がより低くなる。
なお、高い膜密度を有する膜を形成する方法としては、低い成膜レートで成膜する方法が考えられる。しかしながら、低い成膜レートで成膜した場合は、膜付部材の生産性が低下するという問題が生じる。従って、被成膜面を伸張させる方向の応力を被成膜面に付与する膜を高い膜密度で形成し得る新たな方法が求められている。
本発明の主な目的は、被成膜面を伸張させる方向の応力を被成膜面に付与する膜を高い膜密度で形成し得る新たな方法を提供することにある。
本発明に係る膜付部材の製造方法は、被成膜面を有する被成膜部材と、被成膜面の上に設けられており、被成膜面を伸張させる方向の応力を被成膜面に付与する膜とを有する膜付部材の製造方法である。本発明に係る膜付部材の製造方法では、被成膜面が伸張するように被成膜部材に外部応力を付与して弾性変形させた状態で被成膜面上に膜を形成する。被成膜部材の弾性変形は、膜の形成後に外部応力を解放したときに、被成膜面の伸張量が小さくなる方向に被成膜部材が変形する条件で行う。
被成膜面の上に、相対的に屈折率が低い低屈折率膜と、相対的に屈折率が高い高屈折率膜とを交互に形成してもよい。その場合、低屈折率膜と高屈折率膜のうち、少なくとも高屈折率膜を、被成膜面が伸張するように被成膜部材を弾性変形させた状態で形成することが好ましい。
スパッタリング法又は蒸着法により膜を形成することが好ましい。
膜が、阻止帯域と透過帯域とを有する光学フィルタ膜であってもよい。
膜が、保護膜であってもよい。
本発明によれば、被成膜面を伸張させる方向の応力を被成膜面に付与する膜を高い膜密度で形成し得る新たな方法を提供することができる。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
本実施形態では、被成膜面を有する被成膜部材と、被成膜面の上に設けられた膜とを有する膜付部材を製造する一例について説明する。
(被成膜部材10)
まず、図1に示される被成膜部材10を準備する。被成膜部材10の形状寸法は、特に限定されない。被成膜部材10は、例えば板状であってもよいし、図1に示されるように略三角柱状であってもよい。また、被成膜部材10は、レンズ状、円柱状等であってもよい。
まず、図1に示される被成膜部材10を準備する。被成膜部材10の形状寸法は、特に限定されない。被成膜部材10は、例えば板状であってもよいし、図1に示されるように略三角柱状であってもよい。また、被成膜部材10は、レンズ状、円柱状等であってもよい。
被成膜部材10の材質は、特に限定されない。被成膜部材10は、例えば、ガラス材、樹脂材、セラミック材等の弾性変形可能な弾性部材により構成することができる。以下、本実施形態では、被成膜部材10がガラス材により構成されている例について説明する。
被成膜部材10は、被成膜面10aを有する。被成膜面10aは、被成膜部材10の一側面により構成されている。本実施形態では、被成膜面10aは、平面である。但し、本発明は、この構成に限定されない。被成膜面10aは、例えば、球面、非球面、自由曲面などの曲面であってもよい。
(成膜)
次に、被成膜部材10の被成膜面10aの上に膜を形成する。具体的には、まず、図2及び図3に示されるように、少なくとも一つの被成膜部材10を成膜治具11に固定する。
次に、被成膜部材10の被成膜面10aの上に膜を形成する。具体的には、まず、図2及び図3に示されるように、少なくとも一つの被成膜部材10を成膜治具11に固定する。
図3に示されるように、成膜治具11は、開口部11aを有する額縁状に設けられている。被成膜部材10は、この開口部11a内に配される。開口部11aには、段差部11bが設けられている。この段差部11bの上に、被成膜面10aが段差部11b側(z2側)を向くように、被成膜部材10が配置される。被成膜部材10の上端と、成膜治具11の上端面とは、ほぼ面一である。
被成膜部材10は、第1〜第3の押さえ具12〜14により成膜治具11に固定されている。第1の押さえ具12は、被成膜部材10の長手方向の一方側端部10Aの上に設けられている。第1の押さえ具12の両端部は、成膜治具11に固定されている。この第1の押さえ具12と成膜治具11とによって、被成膜部材10の長手方向の一方側端部10Aが固定されている。
第2の押さえ具13は、被成膜部材10の長手方向の他方側端部10Bの上に設けられている。第2の押さえ具13の両端部は、成膜治具11に固定されている。この第2の押さえ具13と成膜治具11とによって被成膜部材10の長手方向の他方側端部10Bが固定されている。
第3の押さえ具14は、被成膜部材10の長手方向の中央部10Cの上に設けられている。第3の押さえ具14の両端部は、成膜治具11に固定されている。第3の押さえ具14は、第1及び第2の押さえ具12,13よりも厚い。第3の押さえ具14は、成膜治具11の上端面よりもz2側に突出している。このため、第3の押さえ具14によって、被成膜部材10の長手方向の中央部10Cが第3の押さえ具14とは反対側(z2側)に押圧されている。これにより、被成膜面10aが伸張し、z2側に向かって凸状となるように、被成膜部材10が弾性変形した状態となっている。
この状態を維持したまま、すなわち、被成膜面10aが伸張するように被成膜部材10に外部応力を付与して弾性変形させた状態で、被成膜面10aの上に、膜20(図4を参照)を形成し、被成膜部材10と膜20とを有する膜付部材30を得る。膜20は、被成膜面10aを伸張させる方向の応力を被成膜面10aに付与する膜である。膜20の形成方法は、特に限定されない。膜20は、例えば、スパッタリング法や化学気相蒸着(Chemical Vapor Deposition:CVD)法などの蒸着法等により形成することができる。
次に、膜付部材30を成膜治具11から取り外す。これにより、膜付部材30が成膜治具11から付与されていた外部応力から解放される。本実施形態においては、膜20の形成後に被成膜部材10に付与していた外部応力を解放したときに、被成膜面10aの伸張量が小さくなる方向に被成膜部材10が変形する条件で被成膜部材10を弾性変形させた状態で膜20の形成を行う。すなわち、被成膜部材10に付与していた外部応力を解放したときの被成膜部材10の弾性力が膜20の膜応力よりも大きくなるように被成膜部材10を弾性変形させた状態で膜20の形成を行う。このため、図5に示されるように、被成膜面10aの伸張量が小さくなる方向に被成膜部材10が変形する。すなわち、本実施形態では、被成膜面10aの曲率が小さくなる方向に被成膜部材10が変形する。この変形により、膜20が圧縮される。従って、膜20が被成膜面10aを伸張させる方向の応力を被成膜面10aに付与する膜であるにも関わらず、膜20の膜密度が高められ、高い膜密度を有する膜20を有する膜付部材30を得ることができる。より高い膜密度を有する膜20を得る観点からは、被成膜部材10をより大きく変形させることが好ましい。被成膜部材10に加える外部応力の大きさは、要求される膜20の膜密度、膜20の膜構成、膜厚等に応じて適宜設定することができる。
本実施形態では、膜付部材30を、図5に示されるカットラインLに沿って切断することにより、図6に示される膜付プリズム40を作製する。
なお、膜20は、被成膜面10aを伸張させる方向の応力を被成膜面10aに付与する膜である限りにおいて特に限定されない。膜20は、単層膜であってもよいし、多層膜であってもよい。例えば、膜20は、酸化ケイ素、窒化珪素等からなる単層の保護膜であってもよい。図7に示されるように、相対的に屈折率が低い低屈折率膜20Lと、相対的に屈折率が高い高屈折率膜20Hとが交互に積層された誘電体多層膜であってもよい。その場合、膜20は、例えば、阻止帯域と通過帯域とを有する光学フィルタ膜、反射防止膜、反射膜等を構成し得る。
膜20が誘電体多層膜である場合、高屈折率膜20Hと低屈折率膜20Lとの両方を、被成膜部材10を弾性変形させた状態で形成してもよいが、高屈折率膜20Hのみを、被成膜部材10を弾性変形させた状態で形成することがより好ましい。そうすることにより、高屈折率膜20Hの屈折率と、低屈折率膜20Lの屈折率との差をより大きくすることができる。従って、誘電体多層膜である膜20の光学特性をさらに向上し得る。あるいは、目的とする光学特性を達成するための膜数を低減することができる。
高屈折率膜20Hは、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化ランタン及びシリコンの少なくとも一種により構成することができる。低屈折率膜20Lは、例えば、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム及び酸化アルミニウムの少なくとも一種により構成することができる。
実際に、本実施形態において説明した方法により、表1に示す膜構成を有する膜20を有する膜付部材30を作製した。その膜付部材30に、別の被成膜部材10を貼付し、複数に分断することにより、図8に示す光学フィルタ部材50を作製した。この実施例に係る光学フィルタ部材50の光学特性を図9に示す。
比較例として、成膜時に被成膜部材を変形させなかったこと以外は、上記実施例と同様にして光学フィルタ部材を作製した。この比較例に係る光学フィルタ部材の光学特性を図10に示す。
図9及び図10に示すグラフから、本実施形態において説明した方法により成膜することにより、阻止帯域を広げることができると共に、フィルタ特性の急峻性を高めることができることが分かる。
10:被成膜部材
10A:被成膜部材の一方側端部
10B:被成膜部材の他方側端部
10C:被成膜部材の中央部
10a:被成膜面
11:成膜治具
11a:開口部
11b:段差部
12:第1の押さえ具
13:第2の押さえ具
14:第3の押さえ具
20:膜
20H:高屈折率膜
20L:低屈折率膜
30:膜付部材
40:膜付プリズム
50:光学フィルタ部材
10A:被成膜部材の一方側端部
10B:被成膜部材の他方側端部
10C:被成膜部材の中央部
10a:被成膜面
11:成膜治具
11a:開口部
11b:段差部
12:第1の押さえ具
13:第2の押さえ具
14:第3の押さえ具
20:膜
20H:高屈折率膜
20L:低屈折率膜
30:膜付部材
40:膜付プリズム
50:光学フィルタ部材
Claims (5)
- 被成膜面を有する被成膜部材と、前記被成膜面の上に設けられており、前記被成膜面を伸張させる方向の応力を前記被成膜面に付与する膜とを有する膜付部材の製造方法であって、
前記被成膜面が伸張するように前記被成膜部材に外部応力を付与して弾性変形させた状態で前記被成膜面上に前記膜を形成する工程を備え、
前記被成膜部材の弾性変形は、前記膜の形成後に前記外部応力を解放したときに、前記被成膜面の伸張量が小さくなる方向に前記被成膜部材が変形する条件で行う、膜付部材の製造方法。 - 前記被成膜面の上に、相対的に屈折率が低い低屈折率膜と、相対的に屈折率が高い高屈折率膜とを交互に形成し、
前記低屈折率膜と前記高屈折率膜のうち、少なくとも前記高屈折率膜を、前記被成膜面が伸張するように前記被成膜部材を弾性変形させた状態で形成する、請求項1に記載の膜付部材の製造方法。 - スパッタリング法又は蒸着法により前記膜を形成する、請求項1または2に記載の膜付部材の製造方法。
- 前記膜が、阻止帯域と透過帯域とを有する光学フィルタ膜である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の膜付部材の製造方法。
- 前記膜が、保護膜である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の膜付部材の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP2013203151A JP2015067862A (ja) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 膜付部材の製造方法 |
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JP2007094040A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Seiko Epson Corp | フレーム治具及びそれを用いた光学薄膜の形成方法 |
JP2007334087A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Epson Toyocom Corp | 光学部品の製造方法 |
-
2013
- 2013-09-30 JP JP2013203151A patent/JP2015067862A/ja active Pending
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JP2007334087A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Epson Toyocom Corp | 光学部品の製造方法 |
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