JP3401062B2 - 光学薄膜およびその製造方法 - Google Patents
光学薄膜およびその製造方法Info
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- JP3401062B2 JP3401062B2 JP25002593A JP25002593A JP3401062B2 JP 3401062 B2 JP3401062 B2 JP 3401062B2 JP 25002593 A JP25002593 A JP 25002593A JP 25002593 A JP25002593 A JP 25002593A JP 3401062 B2 JP3401062 B2 JP 3401062B2
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- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学部品に用いられる反
射防止膜あるいはハーフミラー等を構成する光学薄膜
と、この光学薄膜を製造する方法に関する。
射防止膜あるいはハーフミラー等を構成する光学薄膜
と、この光学薄膜を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、基板を加熱することなく優れた膜
密着性を得られると共に、自動化の容易さといった利点
から、スパッタリング法による光学薄膜形成技術が検討
されている。しかし、真空蒸着法において低屈折率材料
として最も一般的に用いられているＭｇＦ2 は、上述し
たスパッタリングを行うことによりフッ素が解離し吸収
が生じるため、使用することができない。このためスパ
ッタリングではＳｉＯ2あるいはＳｉＯ2 と他の物質と
の混合物を使用することが検討されている。例えば、特
開平２−９６７０１号公報では、低屈折率材料としてＳ
ｉＯ2 ，ＳｉＯ2とアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の混合物、
またはＳｉＯ2 を主成分とする物質を用い、高屈折率材
料としてＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 ，Ｉｎ
2 Ｏ3 ，ＳｎＯ2，Ｎｂ2 Ｏ5 もしくはＹｂ2 Ｏ3 また
はこれらの混合物を用いている。そして、透明基板上に
高屈折率材料と低屈折率材料をスパッタリングにより交
互に積層することにより反射防止膜を形成している。
密着性を得られると共に、自動化の容易さといった利点
から、スパッタリング法による光学薄膜形成技術が検討
されている。しかし、真空蒸着法において低屈折率材料
として最も一般的に用いられているＭｇＦ2 は、上述し
たスパッタリングを行うことによりフッ素が解離し吸収
が生じるため、使用することができない。このためスパ
ッタリングではＳｉＯ2あるいはＳｉＯ2 と他の物質と
の混合物を使用することが検討されている。例えば、特
開平２−９６７０１号公報では、低屈折率材料としてＳ
ｉＯ2 ，ＳｉＯ2とアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の混合物、
またはＳｉＯ2 を主成分とする物質を用い、高屈折率材
料としてＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 ，ＺｒＯ2 ，Ｉｎ
2 Ｏ3 ，ＳｎＯ2，Ｎｂ2 Ｏ5 もしくはＹｂ2 Ｏ3 また
はこれらの混合物を用いている。そして、透明基板上に
高屈折率材料と低屈折率材料をスパッタリングにより交
互に積層することにより反射防止膜を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＳｉＯ2 の屈
折率は１．４６程度でありＭｇＦ2 と比較して高いた
め、反射防止膜に用いる場合、単層のみでは充分な反射
防止効果を得られない。このため、２層以上の膜構成と
しなければ実用的な反射防止効果をえられないと共に、
得られた反射防止効果も充分なものではなかった。ま
た、偏光ビームスプリッターやエッジフィルター等を構
成する場合には高屈折率物質と低屈折率物質との屈折率
差が大きいほうが望ましいが、低屈折率物質としてＳｉ
Ｏ2 を用いる場合には充分な特性を得られなかったり、
層数が増えてコストアップとなる問題があった。
折率は１．４６程度でありＭｇＦ2 と比較して高いた
め、反射防止膜に用いる場合、単層のみでは充分な反射
防止効果を得られない。このため、２層以上の膜構成と
しなければ実用的な反射防止効果をえられないと共に、
得られた反射防止効果も充分なものではなかった。ま
た、偏光ビームスプリッターやエッジフィルター等を構
成する場合には高屈折率物質と低屈折率物質との屈折率
差が大きいほうが望ましいが、低屈折率物質としてＳｉ
Ｏ2 を用いる場合には充分な特性を得られなかったり、
層数が増えてコストアップとなる問題があった。
【０００４】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であり、スパッタリング法であっても充分な光学特性を
有することができる光学薄膜を提供することを目的とす
る。また、本発明はこの光学薄膜を形成するのに適した
製造方法を提供することを目的とする。
であり、スパッタリング法であっても充分な光学特性を
有することができる光学薄膜を提供することを目的とす
る。また、本発明はこの光学薄膜を形成するのに適した
製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため本発明では、アルミニウム、硼素、リチウム
から選択された少なくとも１つの元素と、フッ素と、マ
グネシウムと、酸素とからなるスパッタリングによって
形成された層を備えることにより光学薄膜を構成した。
また、本発明の製造方法は、アルミニウム、硼素、リチ
ウムから選択された少なくとも１つの元素と、フッ素
と、マグネシウムとを含むターゲットをスパッタリング
することにより光学薄膜を形成するものである。
成するため本発明では、アルミニウム、硼素、リチウム
から選択された少なくとも１つの元素と、フッ素と、マ
グネシウムと、酸素とからなるスパッタリングによって
形成された層を備えることにより光学薄膜を構成した。
また、本発明の製造方法は、アルミニウム、硼素、リチ
ウムから選択された少なくとも１つの元素と、フッ素
と、マグネシウムとを含むターゲットをスパッタリング
することにより光学薄膜を形成するものである。
【０００６】既述のようにＭｇＦ2 はスパッタリング法
によりＦが解離して吸収が生じやすい。これに対し、本
発明者は数多くの実験によりＭｇＦ2 にＡｌ，Ｂ，Ｌｉ
またはこれらの酸化物のいずれかを混合したターゲット
を用いることにより吸収を大幅に減少させることができ
ることを見いだした。この理由はＡｌ，Ｂ，Ｌｉには解
離しようとするＦをトラップする効果があるためではな
いかと考えられる。
によりＦが解離して吸収が生じやすい。これに対し、本
発明者は数多くの実験によりＭｇＦ2 にＡｌ，Ｂ，Ｌｉ
またはこれらの酸化物のいずれかを混合したターゲット
を用いることにより吸収を大幅に減少させることができ
ることを見いだした。この理由はＡｌ，Ｂ，Ｌｉには解
離しようとするＦをトラップする効果があるためではな
いかと考えられる。
【０００７】Ａｌ，Ｂ，Ｌｉの酸化物を混合したターゲ
ットの場合にはＡｒ等の不活性ガスを用いてそのままス
パッタリングをおこなってもあまり吸収は生じないが、
Ａｌ，Ｂ，Ｌｉを金属の状態で混合したターゲットを用
いた場合には吸収が発生する。これは、Ａｌ，Ｂ，Ｌ
ｉ，Ｍｇのいずれかがフッ化も酸化もしない金属の状態
のままで膜中に含まれるためであり、この場合は、スパ
ッタリングガスに酸素を添加して膜中で酸化させること
により、吸収をなくすことができる。
ットの場合にはＡｒ等の不活性ガスを用いてそのままス
パッタリングをおこなってもあまり吸収は生じないが、
Ａｌ，Ｂ，Ｌｉを金属の状態で混合したターゲットを用
いた場合には吸収が発生する。これは、Ａｌ，Ｂ，Ｌ
ｉ，Ｍｇのいずれかがフッ化も酸化もしない金属の状態
のままで膜中に含まれるためであり、この場合は、スパ
ッタリングガスに酸素を添加して膜中で酸化させること
により、吸収をなくすことができる。
【０００８】以上のような方法により形成した膜の屈折
率はＡｌ，Ｂ，Ｌｉの添加量や成膜条件にもよるが、お
およそ１．３８から１．４３程度と比較的低い。従っ
て、単層のみでも充分な反射防止効果を得ることがで
き、また、偏光ビームスプリッターやエッジフィルター
等を構成する場合にも少ない層数で充分な特性を得るこ
とができる。
率はＡｌ，Ｂ，Ｌｉの添加量や成膜条件にもよるが、お
およそ１．３８から１．４３程度と比較的低い。従っ
て、単層のみでも充分な反射防止効果を得ることがで
き、また、偏光ビームスプリッターやエッジフィルター
等を構成する場合にも少ない層数で充分な特性を得るこ
とができる。
【０００９】なお、スパッタリングターゲット中の混合
物の割合は、１重量％以上あれば著しい効果が認められ
るが、特に制限するものではない。一方、混合物を加え
ることにより一般的に屈折率が上昇してしまうため、必
要量以上に混合するのは光学特性の点からあまり望まし
いことではない。なお、本発明においてはターゲット中
の混合物がＭｇやＦと化学結合した状態となっても良
い。
物の割合は、１重量％以上あれば著しい効果が認められ
るが、特に制限するものではない。一方、混合物を加え
ることにより一般的に屈折率が上昇してしまうため、必
要量以上に混合するのは光学特性の点からあまり望まし
いことではない。なお、本発明においてはターゲット中
の混合物がＭｇやＦと化学結合した状態となっても良
い。
【００１０】
【実施例１】屈折率１．７５のＬａＳＫ０１からなるガ
ラス基板を真空槽にセットし、真空度１．３×１０-4Ｐ
ａまで排気した後、分圧が１．３×１０-2ＰａのＯ2 ガ
スを真空槽に導入した。基板は加熱しなかった。ターゲ
ットとしてＭｇＦ2 を主成分としＡｌ2 Ｏ3 を１重量％
添加したものを使用した。Ａｒイオンを用いたイオンビ
ームスパッタリング法により、加速電圧１ｋＶで表１の
膜厚となるように成膜を行い、反射防止膜を得た。
ラス基板を真空槽にセットし、真空度１．３×１０-4Ｐ
ａまで排気した後、分圧が１．３×１０-2ＰａのＯ2 ガ
スを真空槽に導入した。基板は加熱しなかった。ターゲ
ットとしてＭｇＦ2 を主成分としＡｌ2 Ｏ3 を１重量％
添加したものを使用した。Ａｒイオンを用いたイオンビ
ームスパッタリング法により、加速電圧１ｋＶで表１の
膜厚となるように成膜を行い、反射防止膜を得た。
【００１１】
【表１】
【００１２】本実施例による反射防止膜の分光特性を図
１に、吸収特性を図２に示す。単層で充分な反射防止効
果が得られ、また、可視域（４００〜７００ｎｍ）での
吸収もほとんどなかった。
１に、吸収特性を図２に示す。単層で充分な反射防止効
果が得られ、また、可視域（４００〜７００ｎｍ）での
吸収もほとんどなかった。
【００１３】
【実施例２】屈折率１．７５のＬａＳＫ０１からなるガ
ラス基板を真空槽にセットし、真空度が４×１０-4Ｐａ
になるまで排気した後、分圧が０．６ＰａのＡｒガス
と、分圧が０．５ＰａのＯ2 ガスを真空槽に導入した。
基板は加熱しなかった。ターゲットとしてＭｇＦ2 を主
成分としてＡｌを５重量％添加したものを使用した。Ｄ
Ｃスパッタリング法を用い、投入電力１００Ｗで表１の
膜厚となるように成膜を行い、反射防止膜を得た。
ラス基板を真空槽にセットし、真空度が４×１０-4Ｐａ
になるまで排気した後、分圧が０．６ＰａのＡｒガス
と、分圧が０．５ＰａのＯ2 ガスを真空槽に導入した。
基板は加熱しなかった。ターゲットとしてＭｇＦ2 を主
成分としてＡｌを５重量％添加したものを使用した。Ｄ
Ｃスパッタリング法を用い、投入電力１００Ｗで表１の
膜厚となるように成膜を行い、反射防止膜を得た。
【００１４】本実施例による反射防止膜の分光特性は実
施例１と略同様であった。本実施例では、ＭｇＦ2 にＡ
ｌを添加して導電性を備えることにより、高速成膜が可
能なＤＣスパッタリング法を用いることができた。その
結果、反射防止膜を成膜する時間は実施例１の約１／５
と短く、極めて効率よく生産することができた。
施例１と略同様であった。本実施例では、ＭｇＦ2 にＡ
ｌを添加して導電性を備えることにより、高速成膜が可
能なＤＣスパッタリング法を用いることができた。その
結果、反射防止膜を成膜する時間は実施例１の約１／５
と短く、極めて効率よく生産することができた。
【００１５】
【実施例３】アモルファスポリオレフィン樹脂製の三角
形プリズムを真空槽にセットし、真空度が１．３×１０
-4Ｐａになるまで排気した後、分圧が０．８ＰａのＡｒ
ガスを真空槽に導入した。低屈折率層は、ＭｇＦ2 を主
成分としＢ2 Ｏ3 を２重量％添加したものをターゲット
として高周波マグネシウムスパッタリング法により形成
した。また、高屈折率層は、Ｔａ2 Ｏ5 をターゲットと
して同じく高周波マグネトロンスパッタリング法により
形成した。これをもう１つのアモルファスポリオレフィ
ン樹脂製の三角形プリズムとＵＶ硬化型接着剤による接
合し、キューブ型のビームスプリッターを作製した。本
実施例による反射率と透過率が４：６のビームスプリッ
ターの膜構成を表２に、分光特性を図３に示す。
形プリズムを真空槽にセットし、真空度が１．３×１０
-4Ｐａになるまで排気した後、分圧が０．８ＰａのＡｒ
ガスを真空槽に導入した。低屈折率層は、ＭｇＦ2 を主
成分としＢ2 Ｏ3 を２重量％添加したものをターゲット
として高周波マグネシウムスパッタリング法により形成
した。また、高屈折率層は、Ｔａ2 Ｏ5 をターゲットと
して同じく高周波マグネトロンスパッタリング法により
形成した。これをもう１つのアモルファスポリオレフィ
ン樹脂製の三角形プリズムとＵＶ硬化型接着剤による接
合し、キューブ型のビームスプリッターを作製した。本
実施例による反射率と透過率が４：６のビームスプリッ
ターの膜構成を表２に、分光特性を図３に示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】本実施例では、わずか１０層で図３に示す
ように充分な分光特性を有するビームスプリッターを得
ることができた。
ように充分な分光特性を有するビームスプリッターを得
ることができた。
【００１８】
【実施例４】ＢＫ系のガラス基板を真空槽にセットし、
真空度が１．１×１０-4Ｐａになるまで排気した後、分
圧が０．３ＰａのＫｒガスと、分圧が０．１ＰａのＯ2
ガスを真空槽に導入した。低屈折率層は、ＭｇＦ2 を主
成分としＬｉ2 Ｏを６重量％、Ａｌを０．５重量％添加
したものをターゲットとしてＤＣスパッタリング法によ
り形成した。また、高屈折率層としては、Ｔｉをターゲ
ットとして同じくＤＣスパッタリング法によりＴｉＯ2
を形成した。本実施例によるエッジフィルターの膜構成
を表３に示す。
真空度が１．１×１０-4Ｐａになるまで排気した後、分
圧が０．３ＰａのＫｒガスと、分圧が０．１ＰａのＯ2
ガスを真空槽に導入した。低屈折率層は、ＭｇＦ2 を主
成分としＬｉ2 Ｏを６重量％、Ａｌを０．５重量％添加
したものをターゲットとしてＤＣスパッタリング法によ
り形成した。また、高屈折率層としては、Ｔｉをターゲ
ットとして同じくＤＣスパッタリング法によりＴｉＯ2
を形成した。本実施例によるエッジフィルターの膜構成
を表３に示す。
【００１９】
【表３】
【００２０】本実施例の分光特性は図４に示すように充
分なものであった。また、実施例１と同様に吸収はみら
れなかった。
分なものであった。また、実施例１と同様に吸収はみら
れなかった。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、フッ素の
解離が抑制されて吸収の少ない低屈折率の光学薄膜を容
易に得ることが可能である。したがって、基板を加熱せ
ずに充分な密着性が得られ、自動化が容易であるなどの
数々の利点を有したスパッタリング法を用い、少ない層
数で充分な光学特性を確保できる。
解離が抑制されて吸収の少ない低屈折率の光学薄膜を容
易に得ることが可能である。したがって、基板を加熱せ
ずに充分な密着性が得られ、自動化が容易であるなどの
数々の利点を有したスパッタリング法を用い、少ない層
数で充分な光学特性を確保できる。
【図１】本発明の実施例１の分光特性図。
【図２】本発明の実施例１の吸収特性図。
【図３】本発明の実施例３の分光特性図。
【図４】本発明の実施例４の分光特性図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 秋元 文二
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 三田村 宣明
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 池田 浩
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 新田 佳樹
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(72)発明者 生水 利明
東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ
リンパス光学工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平２−167501（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−223401（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−87354（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 5/08
G02B 1/10 - 1/12
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム、硼素、リチウムから選択
された少なくとも１つの元素と、フッ素と、マグネシウ
ムと、酸素とからなるスパッタリングによって形成され
た層を有することを特徴とする光学薄膜。 - 【請求項２】 アルミニウム、硼素、リチウムから選択
された少なくとも１つの元素と、フッ素と、マグネシウ
ムとを含むターゲットをスパッタリングすることにより
形成することを特徴とする光学薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25002593A JP3401062B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 光学薄膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25002593A JP3401062B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 光学薄膜およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0784106A JPH0784106A (ja) | 1995-03-31 |
| JP3401062B2 true JP3401062B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=17201725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25002593A Expired - Fee Related JP3401062B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 光学薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3401062B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6995491B2 (ja) | 2017-04-21 | 2022-01-14 | キヤノン株式会社 | 光学薄膜、光学素子、光学素子の製造方法 |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP25002593A patent/JP3401062B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0784106A (ja) | 1995-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030204 |
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