JPH11109129A - 斜め蒸着膜素子 - Google Patents
斜め蒸着膜素子Info
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- JPH11109129A JPH11109129A JP9270061A JP27006197A JPH11109129A JP H11109129 A JPH11109129 A JP H11109129A JP 9270061 A JP9270061 A JP 9270061A JP 27006197 A JP27006197 A JP 27006197A JP H11109129 A JPH11109129 A JP H11109129A
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- JP
- Japan
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- film
- deposited film
- substrate
- obliquely
- obliquely deposited
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 斜め蒸着膜の柱状構造の緩和・白濁を防止
し、また、膜材料として使用する物質に対して依存性の
少ない斜め蒸着膜素子を提供する。 【解決手段】 基板上に形成された斜め蒸着膜を有する
斜め蒸着膜素子であって、該斜め蒸着膜素子の最上層に
プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜が形成されてなるこ
とを特徴とする斜め蒸着膜素子。
し、また、膜材料として使用する物質に対して依存性の
少ない斜め蒸着膜素子を提供する。 【解決手段】 基板上に形成された斜め蒸着膜を有する
斜め蒸着膜素子であって、該斜め蒸着膜素子の最上層に
プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜が形成されてなるこ
とを特徴とする斜め蒸着膜素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に形成され
た斜め蒸着層を有する斜め蒸着膜素子、特に光通信、光
検出、光加工等において重要な構成要素である偏光素子
等に利用されるものに関する。
た斜め蒸着層を有する斜め蒸着膜素子、特に光通信、光
検出、光加工等において重要な構成要素である偏光素子
等に利用されるものに関する。
【０００２】
【従来技術】従来より、光通信、光検出、光加工等にお
いては、光の位相を制御する必要があり、各種の位相制
御素子が利用されている。この位相制御素子の１つに斜
め蒸着膜を利用した斜め蒸着膜素子がある。斜め蒸着膜
は、太さ約１０ｎｍの柱が基板表面の法線方向から蒸着
源の方向に傾いた角度をもって集合し、面内で異方的な
微細構造を有する蒸着膜である。そして、このような異
方的な微細構造により、種々の物性について、面内での
異方性がある。
いては、光の位相を制御する必要があり、各種の位相制
御素子が利用されている。この位相制御素子の１つに斜
め蒸着膜を利用した斜め蒸着膜素子がある。斜め蒸着膜
は、太さ約１０ｎｍの柱が基板表面の法線方向から蒸着
源の方向に傾いた角度をもって集合し、面内で異方的な
微細構造を有する蒸着膜である。そして、このような異
方的な微細構造により、種々の物性について、面内での
異方性がある。
【０００３】例えば、可視光に対して透明な物質である
Ｔａ2Ｏ5を材料とした斜め蒸着膜は、垂直入射光に対し
複屈折特性を持つ。従って、この斜め蒸着膜は、可視光
領域における位相板に利用される。ここで、斜め蒸着膜
を利用する際にしばしば生じる問題点として、柱状構造
が緩和する、即ち上記微細構造を構成する個々の柱に凝
集が生じるという現象がある。この柱状構造の緩和が起
こると、膜内での光の散乱がおこり、膜が白濁してしま
う。そこで、膜の特性が変化し、位相板などの光学素子
としての品質が悪化してしまうという問題が生じる。
Ｔａ2Ｏ5を材料とした斜め蒸着膜は、垂直入射光に対し
複屈折特性を持つ。従って、この斜め蒸着膜は、可視光
領域における位相板に利用される。ここで、斜め蒸着膜
を利用する際にしばしば生じる問題点として、柱状構造
が緩和する、即ち上記微細構造を構成する個々の柱に凝
集が生じるという現象がある。この柱状構造の緩和が起
こると、膜内での光の散乱がおこり、膜が白濁してしま
う。そこで、膜の特性が変化し、位相板などの光学素子
としての品質が悪化してしまうという問題が生じる。
【０００４】この白濁化を避ける手段もある程度は知ら
れている。例えば、基板の汚染物質を極力排除した上
で、Ｔａ2Ｏ5を高真空中で高速度にて斜め蒸着した場
合、斜め蒸着膜での柱状構造の緩和が小さく、可視光に
対して白濁の少ない膜素子が作製できることが知られて
いる（T.Motohiro and Y.Taga,Appl.Opt.28（1989）246
6）。
れている。例えば、基板の汚染物質を極力排除した上
で、Ｔａ2Ｏ5を高真空中で高速度にて斜め蒸着した場
合、斜め蒸着膜での柱状構造の緩和が小さく、可視光に
対して白濁の少ない膜素子が作製できることが知られて
いる（T.Motohiro and Y.Taga,Appl.Opt.28（1989）246
6）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法により作成された斜め蒸着膜素子については、高温あ
るいは高湿という悪環境下で十分な耐久性が得られるか
否かが疑問である。また、光を利用する様々な分野で
は、解像度の上昇などの目的で、用いる光の短波長化が
望まれている。しかし、上述の斜め蒸着膜素子の膜材料
であるＴａ2Ｏ5は、波長およそ４５０ｎｍ以下の光を吸
収する。従って、Ｔａ2Ｏ5は、紫外光を対象とする位相
板などには、用いることができない。
法により作成された斜め蒸着膜素子については、高温あ
るいは高湿という悪環境下で十分な耐久性が得られるか
否かが疑問である。また、光を利用する様々な分野で
は、解像度の上昇などの目的で、用いる光の短波長化が
望まれている。しかし、上述の斜め蒸着膜素子の膜材料
であるＴａ2Ｏ5は、波長およそ４５０ｎｍ以下の光を吸
収する。従って、Ｔａ2Ｏ5は、紫外光を対象とする位相
板などには、用いることができない。
【０００６】一方、紫外光に対して透明な物質、例え
ば、ＳｉＯ2等を用いた斜め蒸着膜においては、その白
濁化を避けるための方法は知られていない。本発明は、
斜め蒸着膜の柱状構造の緩和・白濁を防止し、また、膜
材料として使用する物質に対して依存性の少ない斜め蒸
着膜素子を提供することを目的とする。
ば、ＳｉＯ2等を用いた斜め蒸着膜においては、その白
濁化を避けるための方法は知られていない。本発明は、
斜め蒸着膜の柱状構造の緩和・白濁を防止し、また、膜
材料として使用する物質に対して依存性の少ない斜め蒸
着膜素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は第一に「基板上
に形成された斜め蒸着膜を有する斜め蒸着膜素子であっ
て、該斜め蒸着膜素子の最上層にプラズマＣＶＤ法によ
りＳｉＯ2膜が形成されてなることを特徴とする斜め蒸
着膜素子。（請求項１）」を提供する。
に形成された斜め蒸着膜を有する斜め蒸着膜素子であっ
て、該斜め蒸着膜素子の最上層にプラズマＣＶＤ法によ
りＳｉＯ2膜が形成されてなることを特徴とする斜め蒸
着膜素子。（請求項１）」を提供する。
【０００８】斜め蒸着膜素子は基板上に斜めに成長した
柱状構造を持つ薄膜の方向による見かけ上の密度差を利
用するものである。従って、原理的に粗な構造を持つこ
とが必至であり、この空間部分に使用環境中の水蒸気や
その他の凝縮性、吸着性物質が付着しやすいものと考え
られる。素子に付着したこれらの物質は素子の屈折率を
変化させるので、その位相特性などの変動要因となる。
また、空間部に毛管凝縮した水蒸気は、その凝縮圧によ
って柱状構造そのものを変化させることも考えられる。
本発明にかかる斜め蒸着膜素子においては、基板上に形
成された斜め蒸着膜に保護膜としてプラズマＣＶＤ法に
よりＳｉＯ2膜を形成したので、使用環境中の水蒸気や
その他の物質の斜め蒸着膜への付着を防止し、特性変動
を抑制することができる。
柱状構造を持つ薄膜の方向による見かけ上の密度差を利
用するものである。従って、原理的に粗な構造を持つこ
とが必至であり、この空間部分に使用環境中の水蒸気や
その他の凝縮性、吸着性物質が付着しやすいものと考え
られる。素子に付着したこれらの物質は素子の屈折率を
変化させるので、その位相特性などの変動要因となる。
また、空間部に毛管凝縮した水蒸気は、その凝縮圧によ
って柱状構造そのものを変化させることも考えられる。
本発明にかかる斜め蒸着膜素子においては、基板上に形
成された斜め蒸着膜に保護膜としてプラズマＣＶＤ法に
よりＳｉＯ2膜を形成したので、使用環境中の水蒸気や
その他の物質の斜め蒸着膜への付着を防止し、特性変動
を抑制することができる。
【０００９】また、本発明は第二に「前記プラズマＣＶ
Ｄ法により形成されるＳｉＯ2膜の原料がＳｉＨn（Ｏ
Ｒ）4-nで表されるアルコキシシラン及び酸化剤である
ことを特徴とする請求項１記載の斜め蒸着膜素子（請求
項２）」を提供する。
Ｄ法により形成されるＳｉＯ2膜の原料がＳｉＨn（Ｏ
Ｒ）4-nで表されるアルコキシシラン及び酸化剤である
ことを特徴とする請求項１記載の斜め蒸着膜素子（請求
項２）」を提供する。
【００１０】
【発明の実施形態】図１は、本発明にかかる斜め蒸着膜
素子の概略断面図である。本発明にかかる斜め蒸着膜素
子は、基板１上に、斜め蒸着膜２、プラズマＣＶＤ法に
より成膜された保護膜としてのＳｉＯ2膜３が順次積層
された構成である。保護膜として、プラズマＣＶＤ法に
より成膜されたＳｉＯ2膜が好ましい理由は、蒸着法に
比べて密度の高い膜を成膜することができるからであ
る。これはプラズマから膜成長面へのイオン衝撃効果に
加え、動作圧力が高く気体分子の散乱効果によって柱状
構造が成長しにくいことによる。
素子の概略断面図である。本発明にかかる斜め蒸着膜素
子は、基板１上に、斜め蒸着膜２、プラズマＣＶＤ法に
より成膜された保護膜としてのＳｉＯ2膜３が順次積層
された構成である。保護膜として、プラズマＣＶＤ法に
より成膜されたＳｉＯ2膜が好ましい理由は、蒸着法に
比べて密度の高い膜を成膜することができるからであ
る。これはプラズマから膜成長面へのイオン衝撃効果に
加え、動作圧力が高く気体分子の散乱効果によって柱状
構造が成長しにくいことによる。
【００１１】熱ＣＶＤ膜はプラズマＣＶＤ膜よりも更に
水蒸気透過性の低いことが知られているが、斜め蒸着膜
素子に適用するには成膜温度が高すぎ、構造の再配列が
起って斜め構造が失われるため不適当である。プラズマ
ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を成膜するときに用いられる
材料としては、一般式ＳｉＨn（ＯＲ）4-nで表されるア
ルコキシシランが好ましい。プラズマ中でアルコキシシ
ランから生じて膜成長面に吸着した中間体は流動性が高
いため、ち密な膜が比較的低温で得られることが知られ
ている。
水蒸気透過性の低いことが知られているが、斜め蒸着膜
素子に適用するには成膜温度が高すぎ、構造の再配列が
起って斜め構造が失われるため不適当である。プラズマ
ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を成膜するときに用いられる
材料としては、一般式ＳｉＨn（ＯＲ）4-nで表されるア
ルコキシシランが好ましい。プラズマ中でアルコキシシ
ランから生じて膜成長面に吸着した中間体は流動性が高
いため、ち密な膜が比較的低温で得られることが知られ
ている。
【００１２】また、アルキル基Ｒに含まれる炭素の分解
除去を促進するために、酸素またはオゾンガス等の酸化
剤が同時に用いられる。さらに、膜質制御や放電安定化
等のためにアルゴン、クリプトンなどの希ガスを希釈ガ
スとして用いることも可能である。斜め蒸着膜の材料と
して、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化タングステ
ン、酸化珪素、フッ化ネオジウムなどが用いられるが、
使用する波長において透明であり、柱状構造を取り得る
材料であれば、これに限られない。
除去を促進するために、酸素またはオゾンガス等の酸化
剤が同時に用いられる。さらに、膜質制御や放電安定化
等のためにアルゴン、クリプトンなどの希ガスを希釈ガ
スとして用いることも可能である。斜め蒸着膜の材料と
して、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化タングステ
ン、酸化珪素、フッ化ネオジウムなどが用いられるが、
使用する波長において透明であり、柱状構造を取り得る
材料であれば、これに限られない。
【００１３】また、斜め蒸着膜の蒸着方向は、基板の法
線に対して３０〜８０度の方向が好ましい。この範囲の
蒸着角度であれば、斜め蒸着膜素子への入射光に対する
屈折率に、偏光による違いが生じ、位相制御素子などに
利用することができる。本発明にかかる実施形態の斜め
蒸着膜素子の製造方法の例を以下に説明するが、本発明
はこの例に限定されるものではない。
線に対して３０〜８０度の方向が好ましい。この範囲の
蒸着角度であれば、斜め蒸着膜素子への入射光に対する
屈折率に、偏光による違いが生じ、位相制御素子などに
利用することができる。本発明にかかる実施形態の斜め
蒸着膜素子の製造方法の例を以下に説明するが、本発明
はこの例に限定されるものではない。
【００１４】まず、石英ガラス基板を用意し、超音波洗
浄を行った後、真空蒸着装置に設けられた基板ホルダー
にセットする。基板ホルダーは、蒸着源に対して所望の
角度に設定できるように設計されている。基板上に、基
板の法線に対して７０度の入射角でＳｉＯ2膜を蒸着す
る。この条件でのΔｎは約０．０３であり、λ＝６３３
ｎｍにおいてλ／４の位相差が得られる膜厚である約５
μｍとする。
浄を行った後、真空蒸着装置に設けられた基板ホルダー
にセットする。基板ホルダーは、蒸着源に対して所望の
角度に設定できるように設計されている。基板上に、基
板の法線に対して７０度の入射角でＳｉＯ2膜を蒸着す
る。この条件でのΔｎは約０．０３であり、λ＝６３３
ｎｍにおいてλ／４の位相差が得られる膜厚である約５
μｍとする。
【００１５】次に、斜め蒸着膜２が形成された基板１
を、図２に示す平行平板型ＣＶＤ装置の真空槽１１内に
設けられた基板保持電極１８に設置し、真空槽１１内を
排気バルブ１４により１×１０-5Torrまで排気し、基板
１を基板保持電極１８の内部に設けられた電熱線（基板
用ヒーター）１２により約３００℃に加熱する。次に、
７０℃に加熱されたアルコキシシラン充填容器１５から
テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣＨ2ＣＨ3）4）ガス
を導入し、また酸素ガスボンベ１９から供給管１６を通
して酸化剤としてＯ2ガスを５sccm導入する。そして、
形成されるＳｉＯ2層の膜厚が約２μとなるように真空
槽１１内の平行に設けられた高周波電極１７と基板保持
電極１８の間に４００ワットの高周波（１３．５６ＭＨ
ｚ）を印加して膜を形成する。
を、図２に示す平行平板型ＣＶＤ装置の真空槽１１内に
設けられた基板保持電極１８に設置し、真空槽１１内を
排気バルブ１４により１×１０-5Torrまで排気し、基板
１を基板保持電極１８の内部に設けられた電熱線（基板
用ヒーター）１２により約３００℃に加熱する。次に、
７０℃に加熱されたアルコキシシラン充填容器１５から
テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣＨ2ＣＨ3）4）ガス
を導入し、また酸素ガスボンベ１９から供給管１６を通
して酸化剤としてＯ2ガスを５sccm導入する。そして、
形成されるＳｉＯ2層の膜厚が約２μとなるように真空
槽１１内の平行に設けられた高周波電極１７と基板保持
電極１８の間に４００ワットの高周波（１３．５６ＭＨ
ｚ）を印加して膜を形成する。
【００１６】上記製造方法により製作した本発明にかか
る斜め蒸着膜素子と比較のために、上記の斜め蒸着膜を
形成した方法と同様な方法により、基板上に斜め蒸着膜
を形成し、斜め蒸着膜素子を製作した。本発明にかかる
斜め蒸着膜素子と比較例の斜め蒸着膜素子との耐湿性に
ついて、以下に示す試験方法により試験した。
る斜め蒸着膜素子と比較のために、上記の斜め蒸着膜を
形成した方法と同様な方法により、基板上に斜め蒸着膜
を形成し、斜め蒸着膜素子を製作した。本発明にかかる
斜め蒸着膜素子と比較例の斜め蒸着膜素子との耐湿性に
ついて、以下に示す試験方法により試験した。
【００１７】温度５０℃、相対湿度９０％に設定した恒
温恒湿試験槽中に両素子の試験片を２０時間放置し、そ
の前後で位相差の変化を測定した。本発明にかかる斜め
蒸着膜素子は、試験後も位相差特性に変化がなく、水蒸
気に対する耐性に優れていることが示された。それに対
して比較例の斜め蒸着膜素子は全面が白濁し、位相差測
定が不可能な状態に劣化していた。
温恒湿試験槽中に両素子の試験片を２０時間放置し、そ
の前後で位相差の変化を測定した。本発明にかかる斜め
蒸着膜素子は、試験後も位相差特性に変化がなく、水蒸
気に対する耐性に優れていることが示された。それに対
して比較例の斜め蒸着膜素子は全面が白濁し、位相差測
定が不可能な状態に劣化していた。
【００１８】本発明にかかる実施形態の斜め蒸着膜素子
では、単層の斜め蒸着層について記載したが、さらに、
損失率を低下させ、光学素子として性能を向上させるた
めに例えば（ａ）基板／正面蒸着層／斜め蒸着層 （ｂ）基板／斜め蒸着層／正面蒸着層 （ｃ）基板／正面蒸着層／斜め蒸着層／正面蒸着層 （ｄ）基板／正面蒸着層／斜め蒸着層／正面蒸着層／斜
め蒸着層・・・／正面蒸着層／斜め蒸着層 （ｅ）基板／正面蒸着層／斜め蒸着層／正面蒸着層／斜
め蒸着層・・・／正面蒸着層 を形成し、その保護膜として最上層にプラズマＣＶＤ法
により成膜されたＳｉＯ 2膜を形成してもよい。
では、単層の斜め蒸着層について記載したが、さらに、
損失率を低下させ、光学素子として性能を向上させるた
めに例えば（ａ）基板／正面蒸着層／斜め蒸着層 （ｂ）基板／斜め蒸着層／正面蒸着層 （ｃ）基板／正面蒸着層／斜め蒸着層／正面蒸着層 （ｄ）基板／正面蒸着層／斜め蒸着層／正面蒸着層／斜
め蒸着層・・・／正面蒸着層／斜め蒸着層 （ｅ）基板／正面蒸着層／斜め蒸着層／正面蒸着層／斜
め蒸着層・・・／正面蒸着層 を形成し、その保護膜として最上層にプラズマＣＶＤ法
により成膜されたＳｉＯ 2膜を形成してもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる斜め
蒸着膜素子によれば、最上層にプラズマＣＶＤ法により
ＳｉＯ2膜を保護膜として形成したので、使用環境中の
水蒸気やその他の物質の斜め蒸着膜への付着を防止し、
特性変動を抑制することができる。
蒸着膜素子によれば、最上層にプラズマＣＶＤ法により
ＳｉＯ2膜を保護膜として形成したので、使用環境中の
水蒸気やその他の物質の斜め蒸着膜への付着を防止し、
特性変動を抑制することができる。
【図１】本発明にかかる実施形態の斜め蒸着膜素子の概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】本発明にかかる実施形態の斜め蒸着膜素子の製
造に使用する平行平面型ＣＶＤ装置の概略断面図であ
る。
造に使用する平行平面型ＣＶＤ装置の概略断面図であ
る。
１・・・基板 ２・・・斜め蒸着膜 ３・・・プラズマＣＶＤ法により成膜したＳｉＯ2膜 １１・・・真空槽 １２・・・電熱線（基板用ヒーター） １４・・・排気バルブ １５・・・アルコキシシラン充填容器 １６・・・供給管 １７・・・高周波電極 １８・・・基板保持電極 １９・・・酸素ガスボンベ
Claims (2)
- 【請求項１】基板上に形成された斜め蒸着膜を有する斜
め蒸着膜素子であって、該斜め蒸着膜素子の最上層にプ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜が形成されてなること
を特徴とする斜め蒸着膜素子。 - 【請求項２】前記プラズマＣＶＤ法により形成されるＳ
ｉＯ2膜の原料がＳｉＨn（ＯＲ）4- nで表されるアルコ
キシシラン及び酸化剤であることを特徴とする請求項１
記載の斜め蒸着膜素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9270061A JPH11109129A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 斜め蒸着膜素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9270061A JPH11109129A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 斜め蒸着膜素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11109129A true JPH11109129A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17480982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9270061A Pending JPH11109129A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 斜め蒸着膜素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11109129A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002071462A (ja) * | 2000-05-26 | 2002-03-08 | Soc De Production & De Recherches Appliquees | チャンバ内等に含まれる試料の楕円偏光測定方法および装置 |
| WO2011162331A1 (ja) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 | 波長板の製造方法 |
| WO2015060213A1 (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | デクセリアルズ株式会社 | 無機光学素子及びその製造方法 |
| US9376744B2 (en) | 2011-05-16 | 2016-06-28 | Dexerials Corporation | Phase-difference element having birefringent film containing TiO2 and Ta2O5 |
-
1997
- 1997-10-02 JP JP9270061A patent/JPH11109129A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002071462A (ja) * | 2000-05-26 | 2002-03-08 | Soc De Production & De Recherches Appliquees | チャンバ内等に含まれる試料の楕円偏光測定方法および装置 |
| WO2011162331A1 (ja) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 | 波長板の製造方法 |
| JP2012008363A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Sony Chemical & Information Device Corp | 波長板の製造方法 |
| CN102959436A (zh) * | 2010-06-25 | 2013-03-06 | 迪睿合电子材料有限公司 | 波长板的制造方法 |
| US9376744B2 (en) | 2011-05-16 | 2016-06-28 | Dexerials Corporation | Phase-difference element having birefringent film containing TiO2 and Ta2O5 |
| US9946001B2 (en) | 2011-05-16 | 2018-04-17 | Dexerials Corporation | Phase difference element having birefringent film containing titanium oxide tantalum oxide |
| WO2015060213A1 (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | デクセリアルズ株式会社 | 無機光学素子及びその製造方法 |
| US9964670B2 (en) | 2013-10-22 | 2018-05-08 | Dexerials Corporation | Inorganic optical element having a birefringent film with a columnar structure and a protective film formed thereon and method for manufacturing same |
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