JPH10115711A - 光学薄膜の製造方法 - Google Patents

光学薄膜の製造方法

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JPH10115711A
JPH10115711A JP8268531A JP26853196A JPH10115711A JP H10115711 A JPH10115711 A JP H10115711A JP 8268531 A JP8268531 A JP 8268531A JP 26853196 A JP26853196 A JP 26853196A JP H10115711 A JPH10115711 A JP H10115711A
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JP
Japan
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films
film
optical thin
layers
ion beam
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JP8268531A
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English (en)
Inventor
Hideshi Shibano
秀史 柴野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオンビームアシスト法で成膜すると、成膜
する膜物質の種類によっては、誘電体光学薄膜の充填率
を、光学特性の経時変化を実質的にゼロになるまで、高
くするために必要な、高いイオンエネルギーが膜損失を
大きくしてしまい、所望の光学特性を得ることは困難で
あった。 【解決手段】 真空中で蒸着しつつ、イオンビームを膜
が形成されつつある基板表面上に照射する、イオンビー
ムアシスト法で成膜することと、成膜後に大気中でアニ
ールすることによって、光学特性の経時変化を実質的に
ゼロにし、且つ膜損失を減らすことができた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、干渉フィルターや
ミラー等で使用されている単層又は多層の誘電体光学薄
膜に関するものである。更に詳しくは、本発明は、低損
失であり、光学特性の変化が少ない誘電体光学薄膜に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】真空蒸着で成膜された誘電体光学薄膜は
空隙部分のある多孔質なものとなる。その空隙部分に水
分が吸着あるいは脱離するために、使用環境の変化特に
湿度の変化によって、光学特性が変化してしまう問題が
あった。特開昭62一111205では、誘電体光学薄
膜が形成され、前記前記誘電体光学薄膜中の吸着水分が
除去されたガラス基板又は石英基板に、もう1枚のガラ
ス基板又は石英基板を対向させ、その外周部を低融点の
封着用ガラスまたは合成樹脂系封止材で封着している。
つまり、上記封着で構成された光透過性気密ハウジング
内部に誘電体光学薄膜を配置することで光学特性の変化
を抑制していた。
【0003】また、イオンビームアシスト法が経時変化
の少ない誘電体光学薄膜を形成するのに用いられてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術の光透過性
気密ハウジングを用いる方法は、低損失で、かつ、光学
特性の経時変化が少ない誘電体光学薄膜を生産するため
には、成膜の工程と封着の工程が必要であり、さらに、
光透過性気密ハウジングを構成するために、光学薄膜の
成膜された基板の他にもう1枚の基板が必要であるの
で、生産期間の長さと高コストの点で問題が残った。
【0005】また、イオンビームアシスト法で成膜する
と、成膜する膜物質の種類によっては、光学特性の経時
変化が実質的になくなるまで誘電体光学薄膜の充填率を
高くするためのイオンエネルギーが膜損失を大きくして
しまい、所望の光学特性を得ることは困難であった。よ
って、本発明は、以上の問題を鑑みて、さらに簡便な製
造方法により、低損失で、かつ、光学特性の経時変化が
実質的にゼロである誘電体光学薄膜を得ることを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決のために
本発明では「真空中で蒸着しつつ、イオンビームを膜が
形成されつつある基板表面上に照射する、イオンビーム
アシスト法で成膜されることと、成膜後に大気中でアニ
ールされることを特徴とする誘電体光学薄膜の製造方
法」を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】一般に真空蒸着で成膜された誘電
体光学薄膜は空隙部分のある多孔質なものとなる。真空
中から大気中に取り出された誘電体光学薄膜は経時的に
空隙部分に水分が吸着される。空隙部分の屈折率は真空
中又は乾燥空気中では1であり、大気中で水分が吸着さ
れて1から1.33となると、光学的膜厚(屈折率n×
物理的膜厚d)が増加するために光学特性が長波長側に
シフトしてしまう。また、逆に水分が吸着されている状
態から、加熱等により、水分が脱離すると光学的膜厚が
小さくなり光学特性が短波長側にシフトしてしまう。
【0008】イオン源から生成されたアルゴンや酸素の
イオンビームを、形成されつつある膜の表面に照射する
イオンビームアシスト法を用いることにより、形成され
つつある膜はイオンの持つエネルギーの効果により充填
率が高くなることが知られており、一般に、この充填率
は、イオンの持つエネルギーを高くする程、高まる。誘
電体光学薄膜の充填率を高くし、空隙部分がなくなれ
ば、使用環境において光学特性が変化することはないと
考えられる。しかし、誘電体光学薄膜の充填率を、光学
特性の変化を実質的にゼロにするのに必要な程度まで高
くするためには、イオンビームアシスト法のイオンの持
つエネルギーを過度に高くしなければならない。そして
この過度に高いエネルギーを持ったイオンは、成膜する
膜物質の種類によっては、形成されつつある膜の結合状
態を切ったり、膜の表面粗さを悪くしたり、膜の損失量
を大きくする弊害を与えるという問題がある。
【0009】膜損失が少なく、光学特性の変化を抑制で
きる、適度なイオンエネルギーを持ったイオンビーム条
件で成膜された誘電体光学薄膜を大気中でアニールする
ことにより、それまで膜の空隙部分に吸着された水分が
脱離し、さらに、膜の結晶性が良くなり膜の充填率が高
くなる。
【0010】
【実施例】
(1)誘電体光学薄膜の一例として、波長436nmの
光を透過する干渉フィルター(設計中心波長λc =43
6nm)の断面図を図1に示す。図1において、ガラス
基板から順に高屈折率物質層と低屈折率物質層を交互に
19層の構成で、各層の厚さは「屈折率n×物理的膜厚
d/設計中心波長λc 」で表すと、ガラス基板から5層
目と15層目が0.50であり、それ以外の層は0.2
5である。また、設計中心波長λC は436nmであ
る。ここでは、高屈折率物質としてTiO2 、低屈折率
物質としてSiO2 を選択した。
【0011】(2)真空チャンバー内を5×10-6to
rr以下に排気し、成膜中は酸素を1×10-4torr
になるように導入する。成膜中の基板温度は300℃で
あり、イオンビームについてはアルゴンを用い、膜物質
を蒸着しながらアルゴンイオンを基板に照射しながら第
1図の様に、ガラス基板から順にTiO2 とSiO2
交互に成膜を行った。ここで、TiO2 の成膜条件は、
成膜レート0.2nm/sec、イオン加速電圧0.3
kV、イオン加速電流30mAとし、SiO2の成膜条
件は、成膜レート1.2nm/sec、イオン加速電圧
1.2kV、イオン加速電流160mAとした。
【0012】(3)次に、成膜後、電気炉にてアニール
を行った。アニールの条件は460℃、120min
で、電気炉内は大気である。 (4)成膜後とアニール後の分光透過率を測定したとこ
ろ、成膜後の中心波長よりもアニール後の中心波長のほ
うが3nm短波長側にシフトしていた。これは、アニー
ルによって、膜の吸着水分が脱離し、且つ膜の結晶性が
良くなり膜の充填率が高くなったことを示している。
【0013】(5)この成膜後とアニール後の中心波長
のシフト量を考慮し、設計中心波長λc を決め直し、実
施例の(1)項から(3)項を行うことで所望の光学特
性が得られた。
【0014】
【比較例1】実施例の(1)項と同様の干渉フィルター
を真空蒸着法で成膜し、実施例の(3)項のアニールを
したものを比較例1とする。
【0015】
【比較例2】実施例の(1)項と同様の干渉フィルター
を、実施例の(2)項と同様にイオンビームアシスト法
で、ただしTiO2 の成膜条件は、成膜レート0.2n
m/sec、イオン加速電圧0.5kV、イオン加速電
流80mAで成膜し、実施例の(3)項のアニールをし
ないものを比較例2とする。
【0016】実施例及び比較例1、2で製造された干渉
フィルターを70℃で90%の条件で1週間、耐湿試験
を行った。耐湿試験前と耐湿試験後の分光透過率を測定
した。このようにして得られた測定結果を図2(本実施
例のもの)、図3(比較例1のもの)、図4(比較例2
のもの)に示す。いずれも、実線が耐湿試験前のデータ
で、点線が耐湿試験後のデータである。
【0017】これらのデータによれば、比較例1の干渉
フィルターでは、耐湿試験後には耐湿試験前に比べ、光
学特性が10nm長波長側にシフトしたのに対し、実施
例の干渉フィルターでは、耐湿試験前後で光学特性は全
くシフトしなかった。また、比較例2の干渉フィルター
では、耐湿試験前後で光学特性は若干、長波長側へシフ
トしており、さらに、膜の損失が増加したため、透過率
が低くなってしまったのに対し、実施例の干渉フィルタ
ーでは、十分な透過率が得られた。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、イオンビ
ームアシスト法(所望の光学特性に影響のない損失量と
なるイオンビーム条件)で成膜し、成膜後に大気中でア
ニールすることによって、低損失で、かつ、光学特性の
変化しない誘電体光学薄膜を得ることができる。さら
に、従来の封着工程を省略することができ、生産性の向
上とコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の光学薄膜である干渉フィルターの断面
図である。
【図2】実施例の光学薄膜についての分光透過率特性で
ある。
【図3】比較例1の光学薄膜についての分光透過率特性
である。
【図4】比較例2の光学薄膜についての分光透過率特性
である。
【符号の説明】
1・・・ガラス基板 2・・・高屈折率物質層(TiO2 層) 3・・・低屈折率物質層(SiO2 層)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空中で蒸着しつつ、イオンビームを膜
    が形成されつつある基板表面上に照射する、イオンビー
    ムアシスト法で成膜されることと、成膜後に大気中でア
    ニールされることを特徴とする誘電体光学薄膜の製造方
    法。
JP8268531A 1996-10-09 1996-10-09 光学薄膜の製造方法 Pending JPH10115711A (ja)

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JP8268531A JPH10115711A (ja) 1996-10-09 1996-10-09 光学薄膜の製造方法

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