JPWO2016159290A1 - 反射防止膜及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る反射防止膜を備えた光学部材の概略構成を示す断面模式図である。また、図2は、本発明の第1の実施形態に係る反射防止膜を備えた光学部材の断面を拡大撮影した電子顕微鏡画像である。
第1の実施形態の反射防止膜3には緻密層が形成されないため散乱光は抑制されるが、温度サイクル試験等の信頼性試験を行うと、表面層10と基材2との間の熱膨張係数差及び試験中の温度変化のために表面層10の界面に剥離が生じ、剥離した箇所には空気層ができるため、反射防止膜3の反射特性が悪化する場合があることを新たに見出した。
高屈折率層の材料としては、ニオブ酸化物、シリコンニオブ酸化物、ジルコニウム酸化物、タンタル酸化物、シリコン窒化物、チタン酸化物、水素化シリコン酸化物などが挙げられる。
基材をFDS90(HOYA社製、屈折率1.8541)製の凹レンズ(曲率半径17mm)上に、高屈折率層として五酸化タンタル(屈折率2.13755)、低屈折率層としてフッ化マグネシウム(屈折率1.38441)を交互に積層した多層膜として第1層から第4層を備えた。五酸化タンタルによって生成された密着層としての第1層の熱膨張係数の値は、25℃の基準温度下において9×10−6/Kである。第1層の表層部分には、凹凸構造を有する表面層の前駆体として膜厚20nmのアルミニウム薄膜を形成した。凸凹構造の表面層の屈折率は空気側から基材側に向かって1から1.27にまで変化している。基材からアルミニウム薄膜までの層構成は下記表1に示す通りである。
基材をFDS90(HOYA社製、屈折率1.8541)製の凹レンズ(曲率半径17mm)上に、高屈折率層として五酸化タンタル(屈折率2.13755)、低屈折率層としてフッ化マグネシウム(屈折率1.38441)を交互に積層した多層膜として第1層から第5層を備えた。五酸化タンタルによって生成された密着層としての第1層の熱膨張係数の値は、25℃の基準温度下において9×10−6/Kである。第1層の表層部分には、凹凸構造を有する表面層の前駆体として膜厚20nmのアルミニウム薄膜を形成した。凸凹構造の表面層の屈折率は空気側から基材側に向かって1から1.27にまで変化している。基材からアルミニウム薄膜までの層構成は下記表2に示す通りである。
基材をFDS90(HOYA社製、屈折率1.8541)製の凹レンズ(曲率半径17mm)上に、高屈折率層として酸化チタン(屈折率2.3194)、低屈折率層として酸化アルミニウム(屈折率1.6632)を交互に積層した多層膜として第1層から第4層を備えた。酸化チタンによって生成された密着層としての第1層の熱膨張係数の値は、25℃の基準温度下において2〜6×10−6/Kである。第1層の表層部分には、凹凸構造を有する表面層の前駆体として膜厚20nmのアルミニウム薄膜を形成した。凸凹構造の表面層の屈折率は空気側から基材側に向かって1から1.27にまで変化している。基材からアルミニウム薄膜までの層構成は下記表3に示す通りである。
基材をFDS90(HOYA社製、屈折率1.8541)製の凹レンズ(曲率半径17mm)上に、高屈折率層として酸化チタン(屈折率2.3194)、低屈折率層として酸化アルミニウム(屈折率1.6632)を交互に積層した多層膜として第1層から第5層を備えた。酸化アルミニウムによって生成された密着層としての第1層の熱膨張係数の値は、25℃の基準温度下において6×10−6/Kである。第1層の表層部分には、凹凸構造を有する表面層の前駆体として膜厚20nmのアルミニウム薄膜を形成した。凸凹構造の表面層の屈折率は空気側から基材側に向かって1から1.27にまで変化している。基材からアルミニウム薄膜までの層構成は下記表4に示す通りである。
基材をS−NBH5(オハラ社製、屈折率1.6575)製の凹レンズ(曲率半径17mm)上に、高屈折率層として五酸化タンタル(屈折率2.3608)、低屈折率層として窒化酸化シリコン(屈折率1.5106、水素濃度1.05atomic%又は2.5atomic%)を交互に積層した多層膜として第2層から第7層を備え、密着層としての第1層には水素化酸化シリコン(屈折率1.5510、水素濃度2.5atomic%)を備えた。水素化酸化シリコンによって生成された第1層の熱膨張係数の値は、25℃の基準温度下において4.5×10−6/Kである。第1層の表層部分には、凹凸構造を有する表面層の前駆体として膜厚20nmのアルミニウム薄膜を形成した。凸凹構造の表面層の屈折率は空気側から基材側に向かって1から1.27にまで変化している。基材からアルミニウム薄膜までの層構成は下記表5に示す通りである。なお、水素化酸化シリコンは、光学特性に影響の無い範囲で添加剤を含有していても良い。
基材をS−NBH5(オハラ社製、屈折率1.6575)製の凹レンズ(曲率半径17mm)上に、高屈折率層として水素化酸化シリコン(屈折率1.6197、水素濃度4.8atomic%)、低屈折率層としても水素化酸化シリコン(屈折率1.4701、水素濃度0.01atomic%)を交互に積層した多層膜として第1層から第4層を備えた。なお、高屈折率層としての水素化酸化シリコン及び低屈折率層としての水素化酸化シリコンは、それぞれ水素濃度を変えることで、屈折率が異なる水素化酸化シリコンとして生成される。水素化酸化シリコンによって生成された密着層としての第1層の熱膨張係数の値は、25℃の基準温度下において8.5×10−6/Kである。第1層の表層部分には、凹凸構造を有する表面層の前駆体として膜厚20nmのアルミニウム薄膜を形成した。凸凹構造の表面層の屈折率は空気側から基材側に向かって1から1.27にまで変化している。基材からアルミニウム薄膜までの層構成は下記表6に示す通りである。なお、水素化酸化シリコンは、光学特性に影響の無い範囲で添加剤を含有していても良い。
2 基材
3,3A 反射防止膜
5 多層膜
10 表面層
51 第1層
52 第2層
53 第3層
54 第4層
55 第5層
56 第6層
57 第7層
Claims (11)
- 基材の表面に設けた反射防止膜において、前記反射防止膜はアルミナ水和物を主成分とする表面層を備え、
前記表面層は、基材側から表面側に向かうに従い単位体積あたりの前記アルミナ水和物の占める体積の割合が減少する凹凸構造のみを有し、前記凹凸構造の表面側の頂点の周期の分布が反射防止すべき光の波長の周期以下で配列された反射防止膜であって、
前記表面層の前記基材側に隣接した、水素化金属酸化物、金属酸化物又は金属フッ化物で成膜された密着層を有し、
前記密着層は25℃の基準温度における熱膨張係数の値が、0.65×10−6〜19×10−6/Kの範囲の値であり、かつ前記密着層と前記表面層の界面の屈折率差が0.2以上、1.15以下である、反射防止膜。 - 請求項1に記載の反射防止膜であって、
水素化金属酸化物、金属酸化物又は金属フッ化物で構成された第1の薄膜層、及び前記第1の薄膜層と屈折率の異なる第2の薄膜層の少なくとも2種類の層がそれぞれ少なくとも1層以上積層された多層膜を前記基材と前記表面層の間に有し、前記表面層の前記基材側と隣接する前記第1の薄膜層が前記密着層である、反射防止膜。 - 請求項1に記載の反射防止膜であって、
水素化金属酸化物、金属酸化物又は金属フッ化物で構成された第1の薄膜層、及び前記第1の薄膜層と屈折率の異なる第2の薄膜層の少なくとも2種類の層がそれぞれ少なくとも1層以上積層された多層膜と、を前記密着層と前記基材との間に有し、前記密着層と前記密着層に隣接する薄膜層は異なる屈折率を有する、反射防止膜。 - 請求項3に記載の反射防止膜であって、
前記密着層が水素化酸化シリコンで構成された、反射防止膜。 - 請求項2に記載の反射防止膜であって、
前記第1の薄膜層及び前記第2の薄膜層が、各薄膜層中の水素濃度が異なることで屈折率が異なる水素化酸化シリコンで構成された、反射防止膜。 - 請求項3又は4に記載の反射防止膜であって、
前記第1の薄膜層及び前記第2の薄膜層が、各薄膜層中の水素濃度が異なることで屈折率が異なる水素化酸化シリコンで構成された、反射防止膜。 - 請求項5又は6に記載の反射防止膜であって、
前記水素化酸化シリコンで構成された薄膜層又は前記密着層の水素濃度は0.01 atomic%から5.02 atomic%の間のいずれかの値である、反射防止膜。 - 請求項5から7のいずれか1項に記載の反射防止膜であって、
前記多層膜は、4層以上の水素化酸化シリコンの薄膜で構成される、反射防止膜。 - 反射防止膜の製造方法であって、
基材の表面に形成されたアルミニウム又はアルミナを主成分とした表層部分に水熱処理を施し、
前記表層部分がアルミナ水和物を主成分とする凹凸構造のみになるまで水熱処理し、
前記凹凸構造は、前記表層部分の基材側から表面側に向かうに従い単位体積あたりの前記表層部分を形成する前記アルミナ水和物の占める体積の割合が減少する構造である、反射防止膜の製造方法。 - 請求項9に記載の反射防止膜の製造方法であって、
前記アルミニウム又はアルミナを主成分とした表層部分の水熱処理前の厚さは20nm以下である、反射防止膜の製造方法。 - 請求項9又は10に記載の反射防止膜の製造方法であって、
薄膜層中の水素濃度を変えて生成した屈折率の異なる複数の水素化酸化シリコン層が積層された多層膜を、前記アルミニウム又はアルミナを主成分とした表層部分の前記基材側に隣接して成膜する、反射防止膜の製造方法。
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