JP6789276B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光学素子の製造方法に関するものであって、特に、高／低電力イオンアシスト蒸着(ＩＡＤ)を用いて、誘電層を製作する光学素子の製造方法、および、それにより製造される光学素子に関するものである。
可視光を透過させることに加えて、ダイベース（染料系）(dye-based)、および、全誘電体(all-dielectric)カラーフィルターは、赤外(ＩＲ)光も透過し、ノイズの一因となる。よって、カラーイメージセンサーは、通常、カラーフィルターアレイ(ＣＦＡ)上に設置されるＩＲブロッキングフィルターも含む。
あるいは、ＩＲブロッキングフィルターの使用を回避するため、金属と誘電層をスタックして形成される誘導透過フィルターを、カラーフィルターとして用いることができる。このような金属誘電体カラーフィルターは、本質的に、赤外線を遮断する。通常、金属誘電体カラーフィルターは、比較的狭いカラー通過帯域を有し、このカラー通過帯域は、入射角の変化に伴って、波長が顕著にシフトしない。さらに、金属誘電体カラーフィルターは、一般に、全誘電体カラーフィルターより、かなり薄い。
通常、金属誘電体カラーフィルターにおける金属層は銀層であり、環境中で不安定で、且つ、少量の水や酸素に露出すると、劣化する。銀層に化学エッチングを実行して、銀層を環境中に露出させても、劣化する。よって、多くの場合、金属誘電体ＣＦＡは、金属誘電体カラーフィルターの異なるカラー通過帯域を選択するために誘電層の厚さだけを調整することによりパターニングされている。つまり、異なるカラー通過帯域を有する異なるタイプの金属誘電体カラーフィルターは、互いに、同数、および、同じ厚さの銀層を有することが要求される。しかし、これらの要求は、金属誘電体カラーフィルターの可能な光学設計を厳しく制限する。
よって、金属誘電体カラーフィルターにおける銀層の信頼性を改善することができる光学素子の簡潔な製造方法の開発が望まれる。
本発明は、高／低電力イオンアシスト蒸着(ＩＡＤ)を用いて、誘電層を製作する光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態において、光学素子の製造方法が提供される。製造方法は以下の工程を有する。基板が提供される。複数の第一誘電層、銀またはその合金からなる複数の金属層、および、複数の第二誘電層が、基板上に形成される。複数の第一誘電層、および、複数の金属層は、基板上に交互に形成される。複数の第二誘電層は、複数の金属層のうち基板から離れた側の面の上に形成され、複数の金属層と複数の第一誘電層間に位置する。
いくつかの実施形態において、複数の第一誘電層は、高電力イオンアシスト蒸着を実行することにより形成される。いくつかの実施形態において、高電力イオンアシスト蒸着のビーム電圧は、約１０００Ｖから約１５００Ｖの範囲である。いくつかの実施形態において、高電力イオンアシスト蒸着のビーム電流は、約１０００ｍＡから約１５００ｍＡの範囲である。
いくつかの実施形態において、複数の金属層は、スパッタリングを実行することにより形成される。いくつかの実施形態において、スパッタリングは、ＡｇＺｎ合金、ＡｇＡｌ合金、ＡｇＩｎ合金、ＡｇＣｕ合金、または、純銀をターゲットとして使用する。いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約１〜１０％である。
いくつかの実施形態において、複数の第二誘電層は、低電力イオンアシスト蒸着を実行することにより形成される。いくつかの実施形態において、低電力イオンアシスト蒸着のビーム電圧は、約１００Ｖ〜約５００Ｖの範囲である。いくつかの実施形態において、低電力イオンアシスト蒸着のビーム電流は、約１００ｍＡ〜約８００ｍＡの範囲である。いくつかの実施形態において、低電力イオンアシスト蒸着は、酸素を導入することなく実行される。
本発明の一実施形態において、光学素子が提供される。光学素子は、基板と、複数の第一誘電層と、銀またはその合金からなる複数の金属層と、複数の第二誘電層を有する。複数の第一誘電層は、基板上に形成される。銀またはその合金からなる複数の金属層は、複数の第一誘電層と交互に形成される。複数の第二誘電層は、複数の金属層のうち基板から離れた側の面の上に形成され、複数の金属層と複数の第一誘電層間に位置する。
いくつかの実施形態において、第一誘電層は、NbTiOx (x=2-5)、または、Ti3O5を有する。いくつかの実施形態において、第一誘電層の屈折率は、約２．１０〜約２．９６の範囲である。いくつかの実施形態において、第一誘電層の厚さは、約１０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、金属層は、ＡｇＺｎ合金、ＡｇＡｌ合金、ＡｇＩｎ合金、ＡｇＣｕ合金、または、純銀を有する。いくつかの実施形態において、金属層の厚さは、約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、第二誘電層は、NbTiOx (x<2)、または、Ti3O5を有する。いくつかの実施形態において、第二誘電層の光吸収率は、約０．０５〜約０．９６の範囲である。いくつかの実施形態において、第二誘電層の厚さは、約３ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、複数の第一誘電層、複数の金属層、および、複数の第二誘電層は、光学フィルターを構成する。いくつかの実施形態において、光学フィルターは、ＩＲカットフィルター、赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルター、または、青色カラーフィルターを有する。
本発明の製造方法において、複数の金属層は、適切な銀／金属比を有する様々な銀／金属合金をターゲットとして、スパッタリングを実行することにより形成され、金属層の信頼性を改善する。複数の高密度の第一誘電層は、高電力ＩＡＤを実行することにより形成され、金属層の片側に位置して、高温処理の後、金属層から銀が拡散するのを抑制する。複数の薄い第二誘電層は、酸素を導入することなく低電力ＩＡＤを実行することにより形成され、金属層のうち基板から離れた側に位置して、金属層を酸化とイオン衝撃から守る。これにより、第一、および、第二誘電層をそれらの両側に蒸着するため、銀またはその合金からなる複数の金属層は、高い信頼性を有する。さらに、第一、および、第二誘電層の材料 (たとえば、NbTiOx、または、Ti3O5)は、同じ、または、異なり、且つ、従来の誘電層と異なる。このほか、第一誘電層、金属層、および、第二誘電層の数と厚さを調整することにより、様々な光学フィルター、たとえば、ＩＲカットフィルター、赤色(Ｒ)カラーフィルター、緑色(Ｇ)カラーフィルター、青色(Ｂ)カラーフィルター、または、任意の波長範囲をカットすることができるフィルターが形成される。
本発明の実施例は、図面と後続の詳細を参照すると理解できる。
本発明の光学素子の簡潔な製造方法により、金属誘電体カラーフィルターにおける銀層の信頼性を改善することができる。
図１は、本発明の一実施形態による光学素子の断面図である。 図２Ａは、本発明の一実施形態による光学素子の製造方法を示す断面図である。 図２Ｂは、本発明の一実施形態による光学素子の製造方法を示す断面図である。 図２Ｃは、本発明の一実施形態による光学素子の製造方法を示す断面図である。 図２Ｄは、本発明の一実施形態による光学素子の製造方法を示す断面図である。 図２Ｅは、本発明の一実施形態による光学素子の製造方法を示す断面図である。 図２Ｆは、本発明の一実施形態による光学素子の製造方法を示す断面図である。 図２Ｇは、本発明の一実施形態による光学素子の製造方法を示す断面図である。 図２Ｈは、本発明の一実施形態による光学素子の製造方法を示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態による高電力イオンアシスト蒸着のプロセス条件を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態による低電力イオンアシスト蒸着のプロセス条件を示す図である。 図５は、本発明の一実施形態による光学フィルターの各層の材料と厚さを示す図である。 図６は、本発明の一実施形態による光学フィルターの一部のＴＥＭを示す図である。
本明細書で記述されるのは、本発明を実施する最適な態様であり、目的は、本発明の精神を説明することであり、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明は、特許請求の範囲をもって結論とする。
図１を参照すると、本発明の一実施形態において、光学素子１０が提供される。図１は、光学素子１０の断面図である。
光学素子１０は、基板１２、複数の第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)、銀またはその合金からなる複数の金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)、および、複数の第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)を有する。複数の第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)は、基板１２上に形成される。銀またはその合金からなる複数の金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)は、複数の第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、および、１４ｅ)と交互に形成される。複数の第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)は、複数の金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)のうち基板１２から離れた側の面１６′の上に形成され、複数の金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)と複数の第一誘電層 (１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)間に位置する。また、複数の金属層(１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)のうち、面１６′と反対側には、すなわち、基板１２に対して近い側には、複数の第一誘電層(１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)が形成されている。
いくつかの実施形態において、第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)は、NbTiOx (x=2-5)、または、Ti3O5を有していてもよい。
いくつかの実施形態において、第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)の屈折率(ｎ)は、約２．１０〜約２．９６の範囲である。
いくつかの実施形態において、第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、および、１４ｅ)の厚さは、約１０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、最上部の第一誘電層１４ｆの厚さは、約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)は高密度である。“高密度”というのは、第一誘電層中のボイド（空洞）が小さく、ボイドがほぼない状態を意味する。
いくつかの実施形態において、金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)は、ＡｇＺｎ合金、ＡｇＡｌ合金、ＡｇＩｎ合金、ＡｇＣｕ合金、純銀、あるいは、その他の適切な銀合金を有していてもよい。
いくつかの実施形態において、金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)の厚さは、約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)は、NbTiOx (x<2)、または、Ti3O5を有していてもよい。
いくつかの実施形態において、第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)の光吸収率(ｋ)は、約０．０５〜約０．９６の範囲である。
いくつかの実施形態において、第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)の厚さは、約３ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、複数の第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)、複数の金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)、および、複数の第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)は、光学フィルター２０を構成することができる。
いくつかの実施形態において、第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)、金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)、および、第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)の数と厚さを調整することにより、光学フィルター２０は、ＩＲカットフィルター、赤色(Ｒ)カラーフィルター、緑色(Ｇ)カラーフィルター、青色(Ｂ)カラーフィルター、または、任意の波長範囲をカットすることができるフィルターとして形成されていてもよい。
図２Ａ〜図２Ｈを参照すると、本発明の一実施形態において、図１の光学素子１０の製造方法が提供される。図２Ａ〜図２Ｈは、光学素子１０の製造方法を示す断面図である。
図２Ａ参照すると、上に第一誘電層１４ａが形成された基板１２が提供される。言い換えると、第一誘電層１４ａは、基板１２上に形成されているともいう。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ａは、高電力イオンアシスト蒸着 (高電力ＩＡＤ)２２を実行することにより形成することができる。
高電力イオンアシスト蒸着２２のプロセス条件、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、および、プロセスガスの流量が、図３に示される。
いくつかの実施形態において、高電力ＩＡＤ２２のビーム電圧(Ｖｂ)は、約１０００Ｖ〜約１５００Ｖの範囲である。
いくつかの実施形態において、高電力ＩＡＤ２２のビーム電流(Ｉｂ)は、約１０００ｍＡ〜約１５００ｍＡの範囲である。
いくつかの実施形態において、高電力ＩＡＤ２２の加速電圧(Ｖａ)は、約３００Ｖ〜約８００Ｖの範囲である。
いくつかの実施形態において、高電力ＩＡＤ２２の放出電流(Ｉｅ)は、約１０００ｍＡ〜約１５００ｍＡの範囲である。
いくつかの実施形態において、高電力ＩＡＤ２２のキーパー電流(Ｉｋ)は、約３００ｍＡ〜約６００ｍＡの範囲である。
いくつかの実施形態において、高電力ＩＡＤ２２に用いられるプロセスガスは、酸素、および、アルゴンである。
いくつかの実施形態において、高電力ＩＡＤ２２において、酸素の流量は、約１０ｓｃｃｍ〜約８０ｓｃｃｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、高電力ＩＡＤ２２において、アルゴンの流量は、約１０ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ａは、NbTiOx (x=2-5)、または、Ti3O5を有することができる。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ａの屈折率(ｎ)は、約２．１０〜約２．９６の範囲である。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ａは高密度(dense quality)である。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ａの厚さは、約１０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲である。
図２Ｂを参照すると、その後、銀またはその合金からなる金属層１６ａが、第一誘電層１４ａ上に形成される。
いくつかの実施形態において、銀またはその合金からなる金属層１６ａは、スパッタリング２４を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、スパッタリング２４は、ＡｇＺｎ合金、ＡｇＡｌ合金、ＡｇＩｎ合金、ＡｇＣｕ合金、純銀、あるいは、その他の適切な銀合金を、ターゲットとして使用する。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約１〜１０％である。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約３％である。
いくつかの実施形態において、金属層１６ａは、ＡｇＺｎ合金、ＡｇＡｌ合金、ＡｇＩｎ合金、ＡｇＣｕ合金、純銀、あるいは、その他の適切な銀合金を有することができる。
いくつかの実施形態において、金属層１６ａの厚さは、約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの範囲である。
図２Ｃを参照すると、その後、第二誘電層１８ａが金属層１６ａ上に形成される。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ａは、低電力イオンアシスト蒸着 (低電力ＩＡＤ)２６を実行することにより形成されてもよい。
低電力イオンアシスト蒸着２６のプロセス条件、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、および、プロセスガスの流量は、図４に示される。
いくつかの実施形態において、低電力ＩＡＤ２６のビーム電圧(Ｖｂ)は、約１００Ｖ〜約５００Ｖの範囲である。
いくつかの実施形態において、低電力ＩＡＤ２６のビーム電流(Ｉｂ)は、約１００ｍＡ〜約８００ｍＡの範囲である。
いくつかの実施形態において、低電力ＩＡＤ２６の加速電圧(Ｖａ)は、約３００Ｖ〜約８００Ｖの範囲である。
いくつかの実施形態において、低電力ＩＡＤ２６の放出電流(Ｉｅ)は、約１００ｍＡ〜約８００ｍＡの範囲である。
いくつかの実施形態において、低電力ＩＡＤ２６のキーパー電流(Ｉｋ)は、約４００ｍＡ〜約６００ｍＡの範囲である。
いくつかの実施形態において、低電力ＩＡＤ２６に用いられるプロセスガスは、アルゴンである。
いくつかの実施形態において、低電力ＩＡＤ２６において、アルゴンの流量は、約１０ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの範囲である。
いくつかの実施形態において、低電力ＩＡＤ２６において、酸素は用いられない。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ａは、NbTiOx (x<2)、または、Ti3O5を有することができる。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ａの光吸収率 (ｋ)は、約０．０５〜約０．９６の範囲である。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ａの厚さは、約３ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲である。
図２Ｄを参照すると、その後、第一誘電層１４ｂ、銀またはその合金からなる金属層１６ｂ、および、第二誘電層１８ｂが、第二誘電層１８ａ上に順に形成される。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｂは、高電力イオンアシスト蒸着 (高電力ＩＡＤ)２２を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｂ上で実行される高電力ＩＡＤ２２のパラメータ、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、プロセスガス流量は、第一誘電層１４ａ上で実行される高電力ＩＡＤ２２と同じである。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｂの組成、屈折率(ｎ)、密度、および、厚さは、第一誘電層１４ａと同じである。
いくつかの実施形態において、銀またはその合金からなる金属層１６ｂは、スパッタリング２４を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、金属層１６ｂ上で実行されるスパッタリング２４に用いられるターゲットは、金属層１６ａ上で実行されるスパッタリング２４に用いられるターゲットと同じである。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約１〜１０％である。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約３％である。
いくつかの実施形態において、金属層１６ｂの組成と厚さは、金属層１６ａと同じである。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｂは、低電力イオンアシスト蒸着 (低電力ＩＡＤ)２６を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｂ上で実行される低電力ＩＡＤ２６のパラメータ、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、プロセスガス流量は、第二誘電層１８ａ上で実行される低電力ＩＡＤ２６と同じである。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｂの組成、光吸収率(ｋ)、および、厚さは、第二誘電層１８ａと同じである。
図２Ｅを参照すると、その後、第一誘電層１４ｃ、銀またはその合金からなる金属層１６ｃ、および、第二誘電層１８ｃは、第二誘電層１８ｂ上に順に形成される。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｃは、高電力イオンアシスト蒸着 (高電力ＩＡＤ)２２を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｃ上で実行される高電力ＩＡＤ２２のパラメータ、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、プロセスガス流量は、第一誘電層１４ａ上で実行される高電力ＩＡＤ２２と同じである。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｃの組成、屈折率(ｎ)、密度、および、厚さは、第一誘電層１４ａと同じである。
いくつかの実施形態において、銀またはその合金からなる金属層１６ｃは、スパッタリング２４を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、金属層１６ｃ上で実行されるスパッタリング２４に用いられるターゲットは、金属層１６ａ上で実行されるスパッタリング２４に用いられるターゲットと同じである。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約１〜１０％である。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約３％である。
いくつかの実施形態において、金属層１６ｃの組成と厚さは、金属層１６ａと同じである。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｃは、低電力イオンアシスト蒸着 (低電力ＩＡＤ)２６を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｃ上で実行される低電力ＩＡＤ２６のパラメータ、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、プロセスガス流量は、第二誘電層１８ａ上で実行される低電力ＩＡＤ２６と同じである。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｃの組成、光吸収率(ｋ)、および、厚さは、第二誘電層１８ａと同じである。
図２Ｆを参照すると、その後、第一誘電層１４ｄ、銀またはその合金からなる金属層１６ｄ、および、第二誘電層１８ｄは、第二誘電層１８ｃ上に順に形成される。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｄは、高電力イオンアシスト蒸着 (高電力ＩＡＤ)２２を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｄ上で実行される高電力ＩＡＤ２２のパラメータ、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、プロセスガス流量は、第一誘電層１４ａ上で実行される高電力ＩＡＤ２２と同じである。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｄの組成、屈折率(ｎ)、密度、および、厚さは、第一誘電層１４ａと同じである。
いくつかの実施形態において、銀またはその合金からなる金属層１６ｄは、スパッタリング２４を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、金属層１６ｄ上で実行されるスパッタリング２４に用いられるターゲットは、金属層１６ａ上で実行されるスパッタリング２４に用いられるターゲットと同じである。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約１〜１０％である。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約３％である。
いくつかの実施形態において、金属層１６ｄの組成と厚さは、金属層１６ａと同じである。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｄは、低電力イオンアシスト蒸着 (低電力ＩＡＤ)２６を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｄ上で実行される低電力ＩＡＤ２６のパラメータ、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、プロセスガス流量は、第二誘電層１８ａ上で実行される低電力ＩＡＤ２６と同じである。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｄの組成、光吸収率(ｋ)、および、厚さは、第二誘電層１８ａと同じである。
図２Ｇを参照すると、その後、第一誘電層１４ｅ、銀またはその合金からなる金属層１６ｅ、および、第二誘電層１８ｅが、順に、第二誘電層１８ｄ上に形成される。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｅは、高電力イオンアシスト蒸着 (高電力ＩＡＤ)２２を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｅ上で実行される高電力ＩＡＤ２２のパラメータ、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、プロセスガス流量は、第一誘電層１４ａ上で実行される高電力ＩＡＤ２２と同じである。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｅの組成、屈折率(ｎ)、密度、および、厚さは、第一誘電層１４ａと同じである。
いくつかの実施形態において、銀またはその合金からなる金属層１６ｅは、スパッタリング２４を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、金属層１６ｅ上で実行されるスパッタリング２４に用いられるターゲットは、金属層１６ａ上で実行されるスパッタリング２４に用いられるターゲットと同じである。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約１〜１０％である。
いくつかの実施形態において、ＡｇＺｎ合金のターゲット中のＺｎの含量は、約３％である。
いくつかの実施形態において、金属層１６ｅの組成と厚さは、金属層１６ａと同じである。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｅは、低電力イオンアシスト蒸着 (低電力ＩＡＤ)２６を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｅ上で実行される低電力ＩＡＤ２６のパラメータ、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、プロセスガス流量は、第二誘電層１８ａ上で実行される低電力ＩＡＤ２６と同じである。
いくつかの実施形態において、第二誘電層１８ｅの組成、光吸収率(ｋ)、および、厚さは、第二誘電層１８ａと同じである。
図２Ｈを参照すると、その後、第一誘電層１４ｆが、第二誘電層１８ｅ上に形成される。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｆは、高電力イオンアシスト蒸着 (高電力ＩＡＤ)２２を実行することにより形成することができる。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｆ上で実行される高電力ＩＡＤ２２のパラメータ、たとえば、ビーム電圧(Ｖｂ)、ビーム電流(Ｉｂ)、加速電圧(Ｖａ)、放出電流(Ｉｅ)、キーパー電流(Ｉｋ)、プロセスガス流量は、第一誘電層１４ａ上で実行される高電力ＩＡＤ２２と同じである。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｆの組成、屈折率(ｎ)、および、密度は、第一誘電層１４ａを同じである。
いくつかの実施形態において、第一誘電層１４ｆの厚さは、約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍの範囲である。
図２Ｈにおいて、銀またはその合金からなる複数の金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)が、複数の第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、および、１４ｅ)と交互に形成される。複数の第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)が、複数の金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)のうち基板１２から離れた側の面１６′の上に形成され、複数の金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)と複数の第一誘電層 (１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)間に位置する。
図２Ｈにおいて、複数の第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)、複数の金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)、および、複数の第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)は、光学フィルター２０を構成することができる。
要約すれば、光学フィルター２０の各層の材料と厚さが図５に示される。
いくつかの実施形態において、第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ)、金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)、および、第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)の数と厚さを調整することにより、光学フィルター２０は、ＩＲカットフィルター、赤色(Ｒ)カラーフィルター、緑色(Ｇ)カラーフィルター、青色(Ｂ)カラーフィルター、または、任意の波長範囲をカットすることができるフィルターとして形成することができる。
光学フィルター２０の一部のＴＥＭデータが、図６に示される。金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)の片側に位置する複数の第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、および、１４ｅ)は、高温処理の後、金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)から銀が拡散するのを抑制する。このほか、金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)のうち、基板１２から離れた側に位置する複数の第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)は、金属層 (１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および、１６ｅ)を、酸化とイオン衝撃から守る。これにより、図６において、複数の第一誘電層 (１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、および、１４ｅ)、および、複数の第二誘電層 (１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、および、１８ｅ)中に銀原子は存在しない。
本発明の製造方法において、複数の金属層は、適切な銀／金属比を有する各種銀／金属合金をターゲットとして用いて、スパッタリングを実行することにより形成され、金属層の信頼性を改善する。複数の高密度の第一誘電層は、高電力ＩＡＤを実行することにより形成され、金属層の片側に位置して、高温処理の後、金属層から銀が拡散するのを抑制する。複数の薄い第二誘電層は、酸素を導入することなく低電力ＩＡＤを実行することにより形成され、金属層のうち基板から離れた側に位置して、金属層を酸化とイオン衝撃から守る。よって、第一、および、第二誘電層をそれらの両側に蒸着するので、銀またはその合金からなる複数の金属層は、高い信頼性を有する。さらに、第一、および、第二誘電層の材料 (たとえば、NbTiOx、または、Ti3O5)は、同じ、または、異なり、且つ、従来の誘電層と異なる。このほか、第一誘電層、金属層、および、第二誘電層の数と厚さを調整することにより、様々な光学フィルター、たとえば、ＩＲカットフィルター、赤色(Ｒ)カラーフィルター、緑色(Ｇ)カラーフィルター、青色(Ｂ)カラーフィルター、または、任意の波長範囲をカットすることができるフィルターが形成される。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の思想を脱しない範囲内で各種の変形を加えることができる。
１０…光学素子
１２…基板
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、および、１４ｆ…第一誘電層
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ…金属層
１６′…金属層のうち基板から離れた側の面
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ…第二誘電層
２０…光学フィルター
２２…高電力イオンアシスト蒸着
２４…スパッタリング
２６…低電力イオンアシスト蒸着

Claims (7)

  1. 複数の第一誘電層、複数の金属層、および、複数の第二誘電層によって、赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルター、または、青色カラーフィルターを有する光学フィルターを構成する光学素子の製造方法であって、
    基板を提供する工程と、
    前記複数の第一誘電層、銀またはその合金からなる前記複数の金属層、および、前記複数の第二誘電層を、前記基板上に形成する工程であって、前記複数の第一誘電層、および、前記複数の金属層は、前記基板上に交互に形成され、前記複数の第一誘電層は、高電力イオンアシスト蒸着を実行することにより形成され、前記複数の第二誘電層は、酸素を導入することなく低電力イオンアシスト蒸着を実行することにより前記複数の金属層のうち前記基板から離れた側の面の上に形成され、前記複数の金属層と前記複数の第一誘電層間に位置する工程と、
    を有することを特徴とする光学素子の製造方法。
  2. 前記複数の第一誘電層は、約１０００Ｖ〜約１５００Ｖの範囲のビーム電圧、および、約１０００ｍＡ〜約１５００ｍＡの範囲のビーム電流の高電力イオンアシスト蒸着を実行することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  3. 前記複数の金属層は、ＡｇＺｎ合金、ＡｇＡｌ合金、ＡｇＩｎ合金、ＡｇＣｕ合金をターゲットとして、スパッタリングを実行することにより形成され、前記ターゲット中のＺｎの含量は、約１〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  4. 前記複数の第二誘電層は、約１００Ｖ〜約５００Ｖの範囲のビーム電圧、および、約１００ｍＡ〜約８００ｍＡの範囲のビーム電流の低電力イオンアシスト蒸着を、酸素を導入することなく実行することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  5. 前記第一誘電層は、NbTiOx (x=2-5)、または、Ti3O5 を有し、前記第一誘電層の屈折率は、約２．１０〜約２．９６の範囲であり、前記第一誘電層の厚さは、約１０ｎｍ〜約６０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  6. 前記金属層は、ＡｇＺｎ合金、ＡｇＡｌ合金、ＡｇＩｎ合金、ＡｇＣｕ合金、または、純銀を有し、約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  7. 前記第二誘電層は、NbTiOx (x<2)、または、Ti3O5を有し、前記第二誘電層の光吸収率は、約０．０５〜約０．９６の範囲であり、前記第二誘電層の厚さは、約３ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
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