JPH05129277A - 多層反射防止膜 - Google Patents

多層反射防止膜

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JPH05129277A
JPH05129277A JP31398491A JP31398491A JPH05129277A JP H05129277 A JPH05129277 A JP H05129277A JP 31398491 A JP31398491 A JP 31398491A JP 31398491 A JP31398491 A JP 31398491A JP H05129277 A JPH05129277 A JP H05129277A
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JP
Japan
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refractive index
layer
film
thin layer
sio
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JP31398491A
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English (en)
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Soichiro Horikoshi
創一郎 堀越
Akihiro Kitafuji
明博 北藤
Hiroshi Kawai
博 川井
Isao Serita
功 芹田
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KOWA KURIEITAA KK
Iwasaki Denki KK
Original Assignee
KOWA KURIEITAA KK
Iwasaki Denki KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高温高湿の環境下で長期間の使用に耐え、また
任意の屈折率の透光性ガラスを基体として用いる多層反
射防止膜を提供する。 【構成】透光性ガラス基体の表面に、高屈折率物質薄層
と、低屈折率物質薄層と、中間屈折率物質薄層の3種の
薄層のうち少なくとも2種の薄層により多層反射防止膜
を構成する。また3種の薄層は適宜選択する。また成膜
方法として減圧CVD法またはプラズマCVD法を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多層反射防止膜の改良に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、透過光を利用する光学部品の表面
には、真空蒸着法あるいはスパッタリング法を用いて反
射防止膜が形成されている。この反射防止膜は単層また
は多層構造となっている。そして、それら各層の形成に
用いる膜物質としては、まず高屈折率層用には酸化チタ
ン(TiO2)、硫化亜鉛(ZnS)等が、また低屈折
率層用には二酸化珪素(SiO2)、弗化マグネシウム
(MgF2)等が、そして中間屈折率層用には酸化アル
ミニウム(Al2O3)、弗化セリウム(CeF3 )等が
一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、真空蒸着法
やスパッタリング法により、透光性ガラス基体よりなる
光学部品の表面に反射防止膜を形成した場合、同基体へ
の膜の付着力も低く、300℃以上の高温下での使用に
おいては、膜の反射防止特性が膜作成時の初特性から大
きく逸れて使用に耐えなくなる場合が多い。さらに、使
用温度を500℃以上に上げて長時間使用すると、膜が
破壊され、極端な場合は基体から膜全体が剥離する結果
となる。また温度60℃以上、湿度90%以上の高温高
湿下での使用においても、同様に、膜の白濁から剥離へ
と発展する大きな欠点がある。これらの傾向は層数が増
えるに従って顕著となる。また、3層以上の多層反射防
止膜の膜構成においては、高屈折率層の屈折率(2.0
ないし2.3)と低屈折率層の屈折率(1.38ないし
1.47)の中間の屈折率を有する層を必要とするが、
そのような屈折率を有する膜物質として使用されるもの
は、酸化アルミニウム(Al23)(屈折率:1.6
2)、弗化セリウム(CeF3 )(屈折率:1.63)
など数種類に限られていた。この為、基体として用いる
のに適当な透光性ガラスの種類は、反射防止条件を満足
するようなある特定の屈折率を有するもの(通常は、
1.45ないし1.55の範囲の屈折率を有する光学ガ
ラス)に限定されていた。このように、従来は、ガラス
基体の種類の選択の幅が狭く、任意の屈折率の透光性ガ
ラスを反射防止膜の基体として用いることができない欠
点がある。
【0004】本発明は、上記の点に鑑み発明したもので
あって、高温高湿の環境下で長期間の使用に耐える多層
反射防止膜を提供することを目的とする。加えて任意の
屈折率の透光性ガラスを基体として用いることのできる
多層反射防止膜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】本発明では、上記課題を
解決するために次の構成とする。すなわち、請求項1の
発明は、成膜方法として減圧CVD法またはプラズマC
VD法を用い、シラン(SiH4)と、窒素(N2)及び
アンモニア(NH3)の少なくとも一種とからなる原料
ガスより形成される窒化珪素(SiNx)薄層と、シラ
ン(SiH4)と、亜酸化窒素(N2O)及び酸素
(O2)の少なくとも一種とからなる原料ガスより形成
される二酸化珪素(SiO2)薄層と、シラン(Si
4)と、窒素(N2)及びアンモニア(NH3)の少な
くとも一種と、亜酸化窒素(N2O)及び酸素(O2)の
少なくとも一種とからなる原料ガスより形成されるシリ
コンオキシナイトライド(SiOyz)薄層の3種の薄
層のうち、少なくとも2種の薄層から構成される多層反
射防止膜である。
【0006】請求項2の発明は請求項1の発明の多層反
射防止膜において、シリコンオキシナイトライド(Si
yz)薄層の屈折率が、透光性ガラス基体の屈折率の
値に応じて、反射防止条件を満足するような値を、窒化
珪素(SiNx)薄層の屈折率値と、二酸化珪素(Si
2)薄層の屈折率値の間で、CVD成膜条件を調整し
て選定される多層反射防止膜である。これは、CVD成
膜条件の調節によって、シリコンオキシナイトライド
(SiOyz)薄層の元素組成が変化し、これに伴なっ
てシリコンオキシナイトライド(SiOyz)薄層の屈
折率が変化することを利用するものである。
【0007】
【作用】本発明の多層反射防止膜は、減圧CVD法また
はプラズマCVD法により形成されるので、300℃以
上の高温下での使用においても、初期の反射防止特性を
長く維持し、また500℃以上の高温下での使用におい
ても、基体からの剥離を生じない。更に、温度60℃以
上、湿度90%以上の高温高湿の環境に放置されても白
濁などの膜の変質を生じない。また、本発明の多層反射
防止膜においては、中間屈折率層であるシリコンオキシ
ナイトライド(SiOyz)薄層は、CVD成膜条件の
調節により、該薄層の元素組成を制御することが可能で
あるので、高屈折率層である窒化珪素(SiNx)薄層
の屈折率と低屈折率層である二酸化珪素(SiO2)薄
層の屈折率の間の任意の屈折率を実現することができ
る。従って、多層反射防止膜の基体として利用できる透
光性ガラスの種類に選択の幅が広がり、任意の屈折率を
有する透光性ガラスの表面に本発明の多層反射防止膜を
形成することができる。
【0008】
【実施例1】以下本発明を実施例により詳細に説明す
る。図1は、ガラス基体表面に形成した3層反射防止膜
の模式的部分拡大断面図である。図1において、1は光
学部品に用いるガラス基体、2、3および4はそれぞ
れ、3層反射防止膜を構成する第1層、第2層及び第3
層である。これら第1層ないし第3層の各層はいずれも
減圧CVD法またはプラズマCVD法を用いて形成す
る。
【0009】原料ガスの選定は例えば次のようにする。
第1層は、例えばこれを中間屈折率物質であるシリコン
オキシナイトライド(SiOyz)薄層とするならば、
シラン(SiH4)と、窒素(N2)およびアンモニア
(NH3)の少なくとも一種と、亜酸化窒素(N2O)お
よび酸素(O2)の少なくとも一種とからなる原料ガス
から形成する。
【0010】第2層は、例えばこれを高屈折率物質であ
る窒化珪素(SiNx)薄層とするならば、シラン(S
iH4)と、窒素(N2)およびアンモニア(NH3)の
少なくとも一種とからなる原料ガスから形成する。
【0011】第3層は、例えばこれを低屈折率物質であ
る二酸化珪素(SiO2)薄層とするならば、シラン
(SiH4)と、亜酸化窒素(N2O)および酸素
(O2)の少なくとも一種とから原料ガスから形成す
る。そうして、例えば次の表1に示す成膜条件によっ
て、第1層、第2層および第3層の屈折率(波長500
ないし550nmでの値)をそれぞれ、1.69,2.
12および1.46とし、また膜厚(推定値)をそれぞ
れ、77nm、123nmおよび89nmとする。この
ような屈折率および膜厚の組合せを有する3層反射防止
膜は図2に示す分光反射特性を与えた。
【0012】表1
【0013】次に上記説明と同じ膜構成を有する3層反
射防止膜について、真空蒸着法と、減圧CVD法または
プラズマCVD法によって形成した膜の耐久性の比較結
果を表3に示す。
【0014】表3
【0015】真空蒸着法の場合は、第1層(SiOyz
薄層)の形成には、例えば蒸発源物質として酸化珪素
(SiO)を用い、アンモニア(NH3)雰囲気中でイ
オンプレーティング方式により成膜し、また第2層(S
iNx薄層)の成形には、例えば蒸発源物質として珪素
(Si)を用い、アンモニア(NH3)雰囲気中でイオ
ンプレーティング方式により成膜し、さらに第3層(S
iO2薄層)の形成には、例えば二酸化珪素(SiO2
を用い、通常の真空蒸着法により成膜した。表3に示す
ように、減圧CVD法またはプラズマCVD法によって
形成した本発明の3層反射防止膜は、真空蒸着法による
ものより耐久性が優れている。なお表3において、60
0℃での耐熱性試験には、従来例、実施例共に石英ガラ
スを基体としこれに3層反射防止膜を形成した試料を用
いた。
【0016】また中屈折率物質であるシリコンオキシナ
イトライド(SiOyz)薄層の所望の屈折率は、例え
ば次のようにして実現させる。すなわち、シリコンオキ
シナイトライド(SiOyz)薄層の形成に用いる原料
ガスのガス流量とシリコンオキシナイトライド(SiO
yz)薄層の屈折率との関係を予め実験的に求めてお
き、この関係を利用して原料ガスのガス流量を制御する
ことによって所望の屈折率を実現させる。該薄層をシラ
ン(SiH4)、アンモニア(NH3)および亜酸化窒素
(N2O)の原料ガスの組合わせから形成する場合、ア
ンモニア(NH3)および亜酸化窒素(N2O)のガス流
量と該薄層の屈折率との関係が、例えば図4に示すよう
な曲線であるならば、前記説明の屈折率値1.69を実
現するには、アンモニア(NH3)が40sccm、亜酸化
窒素(N2O)が、115sccmのガス流量とすればよ
い。
【0017】5層反射防止膜は、例えばガラス基体の表
面に減圧CVD法またはプラズマCVD法により、例え
ば第1層として中間屈折率物質であるシリコンオキシナ
イトライド(SiOyz)薄層を形成し、第2層として
高屈折率物質である窒化珪素(SiNx)薄層を形成
し、第3層として中間屈折率物質であるシリコンオキシ
ナイトライド(SiOyz)薄層を形成し、第4層とし
て高屈折率物質である窒化珪素(SiNx)薄層を形成
し、第5層として低屈折率物質である二酸化珪素(Si
2)薄層を形成して構成する。この実施例において、
原料ガスの組合せを前記実施例1と同様にし、表2に示
す成膜条件で形成した5層反射防止膜は、図3に示すよ
うな分光反射特性を与えた。
【0018】表2
【0019】この5層反射防止膜について、前記説明と
同様の耐久性試験を行なったところ、この場合も600
℃の高温下でも膜状態に変化は発生せず、また60℃、
90%の高温高湿下でも膜状態は変化しなかった。さら
に分光反射特性も、温度600℃の場合に少し変化を生
じたのみであった。
【0020】
【発明の効果】上記した本発明の多層反射防止膜は、次
のような効果を有する。まず、成膜方法として、減圧C
VD法またはプラズマCVD法を用いたので、従来の真
空蒸着法あるいはスパッタリング法による膜にはない優
れた耐久性を有する多層反射防止膜を得ることができ
る。CVD法により形成した膜の耐久性が真空蒸着法あ
るいはスパッタリング法による膜よりも優れているの
は、膜の構造が緻密で、原子レベルでの構造欠陥が少な
いこと、膜の内部反応力が小さいことによるものであ
る。また中間屈折率層としてシリコンオキシナイトライ
ド(SiOyz)薄層を用いたので、原料ガス流量など
の成膜条件の調節によって、シリコンオキシナイトライ
ド(SiOyz)薄層の元素組成を適当に制御して、高
屈折率層である窒化珪素(SiNx)薄層の屈折率(お
おむね2.10)と、低屈折率層である二酸化珪素(S
iO2)薄層の屈折率(おおむね1.46)の間の任意
の屈折率を実現できるので、多層反射防止膜の基体とし
て用いることのできる透光性ガラスの種類に選択の幅が
広がる特有な効果を有する。さらにCVD法を用いたの
で、多層反射防止膜を構成する屈折率の異なる各層を、
同一のSi元素供給源物質、すなわちシラン(Si
4)から形成することが可能となる。このため成膜装
置の構成、特にガス制御系の構成が簡素化し、また成膜
条件の制御も、従来の真空蒸着法などよりも容易とな
り、大量生産、自動生産に適する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の3層反射防止膜の模式的部分拡大断面
図。
【図2】本発明の実施例1の3層反射防止膜の分光反射
率曲線図。
【図3】本発明の実施例2の5層反射防止膜の分光反射
率曲線図。
【図4】本発明において用いる原料ガスであるアンモニ
ア(NH3)および亜酸化窒素(N2O)のガ ス流量と
シリコンオキシナイトライド(SiOyz)薄層の屈折
率との関係を示す曲線図。
【符号の説明】
1 透光性ガラス基体 2 3層反射防止膜第1層 3 3層反射防止膜第2層 4 3層反射防止膜第3層
【表1】
【表2】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川井 博 埼玉県行田市壱里山町1一1 岩崎電気株 式会社埼玉製作所内 (72)発明者 芹田 功 埼玉県川越市芳野台2丁目8番36号 株式 会社幸和クリエイター内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性ガラス基体表面に形成され、かつ高
    屈折率物質である窒化珪素(SiNx)薄層と、低屈折
    率物質である二酸化珪素(SiO2)薄層と、中間屈折
    率物質であるシリコンオキシナイトライド(SiO
    yz)薄層の3種の薄層のうち、少なくとも2種の薄層
    から構成される多層反射防止膜において、 膜形成方法として減圧CVD法またはプラズマCVD法
    を用い、且つ窒化珪素(SiNx)薄層がシラン(Si
    4)と、窒素(N2)およびアンモニア(NH3)の少
    なくとも一種とからなる原料ガスから形成され、 二酸
    化珪素(SiO2)薄層がシラン(SiH4)と、亜酸化
    窒素(N2O)および酸素(O2)の少なくとも一種とか
    らなる原料ガスから形成され、シリコンオキシナイトラ
    イド(SiOyz)薄層がシラン(SiH4)と、窒素
    (N2)およびアンモニア(NH3)の少なくとも一種
    と、亜酸化窒素(N2O)および酸素(O2)の少なくと
    も一種とからなる原料ガスから形成されることを特徴と
    する多層反射防止膜。
  2. 【請求項2】シリコンオキシナイトライド(SiO
    yz)薄層の屈折率は、透光性ガラス基体の屈折率の値
    に応じて、反射防止条件を満足するような値を窒化珪素
    (SiNx)薄層の屈折率と二酸化珪素(SiO2)薄層
    の屈折率の値の間で、CVD成膜条件を調節して選定さ
    れることを特徴とする請求項1記載の多層反射防止膜。
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