KR101614179B1 - 박막 형성 유리 기판의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
휨이 적은 박막 형성 유리 기판을 용이하게 제조할 수 있는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법을 제공한다. 박막 형성 후의 최종 상태에 있어서 유리 기판 (10) 의 주면 (10a) 이 평탄해지도록 유리 기판 (10) 을 소성 변형시킴으로써 유리 기판 (10) 의 주면 (10a) 을 만곡된 형상으로 하는 변형 공정과, 소성 변형시킨 유리 기판 (10) 의 주면 (10a) 상에 박막 (11) 을 형성하는 박막 형성 공정을 실시한다.
Description
본 발명은 예를 들어 파장 커트 필터 등의, 유리 기판의 표면에 박막이 형성된 박막 형성 유리 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 촬상 소자의 수광면측에 배치되는 IR 커트 필터 등, 유리 기판의 주면(主面)에 박막이 형성된 박막 형성 유리 기판이 여러 가지 알려져 있다. 박막 형성 유리 기판은, 다른 부재의 표면에 첩합(貼合)되어 사용되는 경우가 많다. 이 때문에, 박막 형성 유리 기판에는 주면이 평탄할 것이 요구되고 있다. 그러나, 유리 기판 상에 박막을 형성한 경우, 박막 형성 후에 유리 기판에 대하여 박막 면 방향으로 박막이 상대적으로 수축 또는 팽창됨으로써 박막 면 방향의 막응력이 발생하기 때문에, 유리 기판에 휨이 발생하는 문제가 있다. 이와 같은 문제를 감안하여, 특허문헌 1 등에 있어서 박막 형성 유리 기판의 휨 저감 방법이 여러 가지 제안되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는 유리 기판의 일방의 주면에 미러막이 형성된 전반사 미러에 있어서, 타방의 주면에 휨을 교정하기 위한 교정막을 형성하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1 에 개시된 휨의 저감 방법에서는, 미러막에 추가로 교정막을 형성할 필요가 있기 때문에, 필요시되는 박막이 증가하여 박막 형성 유리 기판의 제조 공정이 번잡해지고, 제조 비용이 상승한다는 문제가 있다.
또한, 예를 들어 특허문헌 2 에는, 표면에 박막이 형성된 반도체 기판을 제조하는 방법으로서, 박막 형성에 의해 발생하는 반도체 기판의 휨과는 역방향의 변형 응력을 반도체 기판에 부여한 상태에서 박막을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 의하면, 박막이 수축되는 힘과 반도체 기판에 가해지던 변형 응력이 균등해져 평판 형상의 박막 형성 반도체 기판이 얻어진다는 취지가 특허문헌 2 에 기재되어 있다.
상기 특허문헌 2 에 개시된 박막 형성 반도체 기판의 제조 방법을, 박막 형성 유리 기판의 제조에도 적용하는 경우도 고려된다. 그러나, 특허문헌 2 에 기재된 방법을 박막 형성 유리 기판의 제조에 적용한 경우, 변형 응력을 유리 기판에 가한 상태를 유지한 채로 박막의 형성을 실시해야 해서, 박막의 형성 공정이 번잡해진다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 휨이 적은 박막 형성 유리 기판을 용이하게 제조할 수 있는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관련된 박막 형성 유리 기판의 제조 방법은, 유리 기판의 주면 상에 박막이 형성된 박막 형성 유리 기판을 제조하는 방법이고, 박막 형성 후 박막이 유리 기판에 대하여 박막 면 방향으로 상대적으로 팽창 또는 수축됨으로써 유리 기판이 변형되는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법으로서, 박막 형성 후의 최종 상태에 있어서 유리 기판의 주면이 평탄해지도록 유리 기판을 소성 변형시킴으로써 유리 기판의 주면을 만곡된 형상으로 하는 변형 공정과, 소성 변형시킨 유리 기판의 주면 상에 박막을 형성하는 박막 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 이것에 의하면, 박막 형성 후에 박막이 유리 기판에 대하여 박막 면 방향으로 상대적으로 팽창 또는 수축됨으로써 유리 기판의 주면이 평탄해진다. 따라서, 휨이 저감된 박막 형성 유리 기판이 얻어진다. 또한, 본 발명에 관련된 박막 형성 유리 기판의 제조 방법에서는, 휨 저감용 박막을 별도 형성할 필요가 없고, 또한 박막 형성 공정에 있어서 변형 응력을 유리 기판에 가한 상태에서 유지시킬 필요도 없기 때문에, 박막 형성 유리 기판을 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 「박막 형성 후의 최종 상태」란, 박막 형성 유리 기판의 제조가 완료되었을 때의 상태를 의미한다. 예를 들어, 스퍼터링법이나 증착법에 의해 박막을 형성하는 경우에는, 「박막 형성 후의 최종 상태」란 박막 형성 후, 박막이 형성된 유리 기판을 실온 등의 사용 온도로까지 냉각시킨 상태를 의미한다. 또한, 졸겔법이나 스핀 코트법 등의 웨트법에 의해 박막을 형성하는 경우에는, 「박막 형성 후의 최종 상태」란 형성된 박막의 건조가 종료된 상태를 의미한다.
유리 기판의 소성 변형은, 예를 들어 유리 기판을 변형점보다 50 ℃ 낮은 온도 이상의 온도로 가열한 상태에서 실시할 수 있다. 이것에 의하면, 변형이 적은 만곡 형상의 유리 기판을 얻을 수 있기 때문에, 유리 기판이 박막에 미치는 응력의 면 내 분포를 작게 할 수 있다.
박막을 볼록 형상의 주면 및 오목 형상의 주면 중 어느 주면에 형성할지는, 박막과 유리 기판의 조합에 따라 결정된다. 구체적으로는, 박막 형성 후에 박막이 유리 기판에 압축 응력을 부여하는 박막과 유리 기판의 조합인 경우에는, 박막을 형성하는 주면은 볼록 형상인 것이 바람직하다. 한편, 박막 형성 후에 박막이 유리 기판에 인장 응력을 부여하는 박막과 유리 기판의 조합인 경우에는, 박막을 형성하는 주면은 오목 형상인 것이 바람직하다.
또한, 박막을 유리 기판의 양방의 주면에 형성해도 된다. 이 경우에도 본 발명을 적용함으로써 휨이 적은 박막 형성 유리 기판을 얻을 수 있다.
박막의 형성 방법으로는, 예를 들어 스퍼터링법이나 증착법 등을 들 수 있다. 스퍼터링법이나 증착법에 의해 박막을 형성하는 경우, 박막의 열팽창 계수와 유리 기판의 열팽창 계수가 상이하면, 박막 형성 후의 냉각 공정에 있어서 박막의 수축량과 유리 기판의 수축량에 차이가 생기기 때문에, 박막과 유리 기판 사이에 막응력이 발생하기 쉽다. 따라서, 유리 기판에 휨이 발생하기 쉽다. 따라서, 스퍼터링법이나 증착법 등의, 박막을 형성할 때에 유리 기판의 온도가 상승하는 방법을 사용하는 경우에는 본 발명이 특히 유효하다.
또한, 박막을 복수 적층하여 형성하는 경우에는, 박막의 막응력이 보다 커져 박막 형성 유리 기판의 휨이 커지는 경향에 있다. 이 때문에, 박막을 복수 적층하여 형성하는 경우에는 본 발명이 특히 유효하다.
본 발명에 있어서, 유리 기판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 유리 기판의 두께가 얇을수록 박막 형성 유리 기판에 휨이 발생하기 쉽기 때문에, 본 발명은 유리 기판이 얇은 경우에 특히 유효하다. 본 발명이 특히 유효한 유리 기판의 두께 범위는 0.1 ㎜ ∼ 100 ㎜ 이다.
본 발명에 있어서, 박막의 두께도 특별히 한정되지 않지만, 유리 기판에 대하여 박막이 상대적으로 두꺼울 때에 박막 형성 유리 기판에 휨이 발생하기 쉽기 때문에, 본 발명은 유리 기판에 대한 박막의 상대 두께가 클 때에 특히 유효하다. 본 발명이 특히 유효한 유리 기판에 대한 박막의 상대 두께 ((박막의 두께)/(유리 기판의 두께)) 범위는 1/2500 ∼ 1/20 이다.
본 발명에 의해 제조되는 박막 형성 유리 기판의 구체예로는, 예를 들어 촬상 소자에 첩부되는 IR 커트 필터를 들 수 있다. IR 커트 필터가 휘어 있는 경우, IR 커트 필터를 촬상 소자에 첩부하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 촬상 소자에 첩부되는 IR 커트 필터에서는 허용되는 휨량이 특히 적다. 따라서, 휨을 효과적으로 억제할 수 있는 본 발명은 촬상 소자에 첩부되는 IR 커트 필터의 제조에 특히 효과적으로 사용된다.
본 발명에 의하면, 휨이 적은 박막 형성 유리 기판을 용이하게 제조할 수 있는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은 제 1 실시형태에 있어서의 박막 형성 유리 기판의 단면도이다.
도 2 는 박막을 성막하기 전의 유리 기판의 단면도이다.
도 3 은 유리 기판의 소성 변형에 사용하는 지그의 평면도이다.
도 4 는 도 3 에 나타내는 절개선 Ⅳ-Ⅳ 에 있어서의 단면도이다.
도 5 는 유리 기판을 만곡시킨 상태의 유리 기판의 단면도이다.
도 6 은 촬상 소자 유닛의 단면도이다.
도 7 은 제 3 실시형태에 있어서의 박막 형성 유리 기판의 단면도이다.
도 8 은 휨량의 측정 포인트를 나타내는 유리 기판의 평면도이다.
도 9 는 유리 기판의 휨량을 측정하는 공정을 나타내는 단면도이다.
도 10 은 실험예에 있어서의 유지 시간과 유리 기판의 최대 휨량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 박막을 성막하기 전의 유리 기판의 단면도이다.
도 3 은 유리 기판의 소성 변형에 사용하는 지그의 평면도이다.
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도 5 는 유리 기판을 만곡시킨 상태의 유리 기판의 단면도이다.
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도 7 은 제 3 실시형태에 있어서의 박막 형성 유리 기판의 단면도이다.
도 8 은 휨량의 측정 포인트를 나타내는 유리 기판의 평면도이다.
도 9 는 유리 기판의 휨량을 측정하는 공정을 나타내는 단면도이다.
도 10 은 실험예에 있어서의 유지 시간과 유리 기판의 최대 휨량의 관계를 나타내는 그래프이다.
(제 1 실시형태) 도 1 은 본 실시형태에 있어서 제조하는 대상이 되는 박막 형성 유리 기판 (1) 의 단면도이다. 먼저, 도 1 을 참조하면서 박막 형성 유리 기판 (1) 의 구성에 대하여 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 박막 형성 유리 기판 (1) 은 유리 기판 (10) 을 구비하고 있다. 유리 기판 (10) 은 박막 형성 유리 기판 (1) 의 특성 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 유리 기판 (10) 은, 예를 들어 붕규산 유리 기판 등에 의해 구성할 수 있다.
유리 기판 (10) 은 서로 평행한 제 1 및 제 2 주면 (10a, 10b) 을 갖고 있다. 제 1 및 제 2 주면 (10a, 10b) 각각은 평탄하다. 제 1 주면 (10a) 상에는 박막 (11) 이 형성되어 있다. 박막 (11) 은 박막 형성 유리 기판 (1) 의 특성 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어 박막 형성 유리 기판 (1) 이 IR 커트 필터인 경우에는 박막 (11) 을 IR 커트막으로 할 수 있다. 또한, 예를 들어 박막 형성 유리 기판 (1) 이 반사 미러인 경우에는 박막 (11) 을 반사막으로 할 수 있다. 예를 들어 박막 형성 유리 기판 (1) 이 반사 방지 기판인 경우에는 박막 (11) 을 반사 방지막으로 할 수 있다.
다음으로, 박막 형성 유리 기판 (1) 의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 2 는, 박막 (11) 을 성막하기 전의 유리 기판 (10) 의 단면도이다. 본 실시형태의 제조 방법은, 박막 (11) 을 형성하기 전에 도 1 에 나타내는 박막 형성 후의 최종 상태에 있어서 유리 기판 (10) 의 제 1 및 제 2 주면 (10a, 10b) 이 평탄해지도록 유리 기판 (10) 을 소성 변형시킴으로써 유리 기판 (10) 의 제 1 및 제 2 주면 (10a, 10b) 을 만곡된 형상으로 한 후에, 유리 기판 (10) 의 제 1 또는 제 2 주면 (10a, 10b) 상에 박막 (11) 을 형성하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 도 2 는 유리 기판 (10) 의 오목 형상으로 만곡된 제 1 주면 (10a) 상에 박막 (11) 을 형성하는 경우를 나타내고 있다.
일반적으로, 유리 기판에 박막을 형성하는 경우 박막의 형성 방법에 상관없이 박막에 막응력이 발생한다. 예를 들어, 스퍼터링법이나 증착법 등과 같이 박막을 형성할 때에 유리 기판의 온도가 상승하는 방법을 사용하는 경우, 박막의 열팽창 계수와 유리 기판의 열팽창 계수가 상이하면, 박막 형성 후의 냉각 공정에 있어서의 박막 면 방향을 따른 수축량과 유리 기판의 동 방향을 따른 수축량에 차이가 생긴다. 따라서, 박막 형성 후의 냉각 공정에 있어서 박막에 박막 면 방향의 막응력이 발생한다. 이 때문에, 예를 들어 평탄한 유리 기판에 박막을 형성한 경우, 냉각 공정에 있어서 유리 기판에 휨이 발생하게 된다. 즉, 유리 기판의 양 주면이 만곡되게 된다.
그에 대하여 본 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 박막 (11) 을 형성하기 전에 박막 형성 후의 최종 상태에 있어서 유리 기판 (10) 의 제 1 및 제 2 주면 (10a, 10b) 이 평탄해지도록 유리 기판 (10) 을 소성 변형시킴으로써 유리 기판 (10) 의 제 1 및 제 2 주면 (10a, 10b) 을 만곡된 형상으로 한다. 이 때문에, 박막 형성 후에 발생하는 박막 (11) 면 방향의 막응력과 유리 기판 (10) 의 탄성력에 의해, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 박막 형성 후의 최종 상태에 있어서 제 1 및 제 2 주면 (10a, 10b) 이 평탄해진다. 따라서, 휨이 억제된 박막 형성 유리 기판 (1) 이 얻어진다.
또한, 본 실시형태의 제조 방법에 의하면, 휨 저감용 박막을 형성할 필요가 없고, 박막 형성 공정에 있어서 변형 응력을 유리 기판에 가한 상태에서 유지시킬 필요도 없기 때문에, 박막 형성 유리 기판 (1) 을 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 예를 들어 유리 기판에 변형 응력을 가한 상태에서 유지시켜 박막을 형성하는 경우에는, 박막 형성 공정에 있어서 유지 도구와의 접촉 및 유지 도구에 의해 유리 기판에 가해지는 응력에 의해 유리 기판에 흠집이나 균열·크랙이 발생할 우려가 있다. 그에 대하여 본 실시형태에서는, 박막 (11) 의 형성 공정에 있어서 유리 기판 (10) 에 변형 응력을 가한 상태에서 유지시킬 필요가 없기 때문에, 유리 기판 (10) 에 흠집이나 균열·크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 유리 기판에 변형 응력을 가한 상태에서 유지시켜 박막을 형성하는 방법에 있어서는, 냉각 공정에 있어서 박막에 발생하는 막응력이 큰 경우에는 박막 형성 공정에 있어서 유리 기판에 큰 변형 응력을 부여할 필요가 있다. 따라서, 박막 형성 공정에 있어서 유리 기판이 손상될 우려가 있다.
그에 대하여 본 실시형태의 제조 방법에 의하면, 냉각 공정에 있어서 박막에 발생하는 막응력이 큰 경우에는 유리 기판을 크게 소성 변형시켜 두면 되어, 유리 기판에 큰 변형 응력을 가할 필요가 없다. 따라서, 박막 형성 공정에 있어서 유리 기판의 손상이 억제된다. 따라서, 본 실시형태의 제조 방법에 의하면, 냉각 공정에 있어서 박막 (11) 이 큰 막응력을 발생시키는 것이어도 휨이 억제된 박막 형성 유리 기판 (1) 을 높은 양품률로 제조할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 유리 기판 (10) 의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 유리 기판 (10) 의 두께가 얇은 경우일수록 박막 형성 유리 기판에 휨이 발생하기 쉬워지기 때문에, 본 실시형태의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법은 유리 기판의 두께가 얇은 경우에 특히 유효하다. 본 실시형태의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법이 특히 유효한 유리 기판 (10) 의 두께 범위는 0.1 ㎜ ∼ 10 ㎜ 이다.
또한, 박막 (11) 의 두께도 특별히 한정되지 않지만, 유리 기판 (10) 에 대하여 박막 (11) 이 상대적으로 두꺼울 때에 박막 형성 유리 기판에 휨이 발생하기 쉬워지기 때문에, 본 실시형태의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법은 유리 기판에 대한 박막의 상대 두께가 클 때에 특히 유효하다. 본 실시형태의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법이 특히 유효한 유리 기판 (10) 에 대한 박막 (11) 의 상대 두께 범위는 1/2500 ∼ 1/20 이다.
이하, 박막 형성 유리 기판 (1) 의 각 제조 공정에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
(유리 기판 (10) 을 소성 변형시키는 공정) 유리 기판 (10) 을 소성 변형시키는 방법으로는, 예를 들어 이하의 방법 (1) ∼ (5) 를 들 수 있다. (1) 유리 기판 (10) 을 변형점보다 50 ℃ 낮은 온도 이상으로 가열하여 변형시키는 방법 (2) 성형 몰드를 이용하여 유리 기판 (10) 을 프레스 성형하는 방법 (3) 유리 기판 (10) 의 일방의 주면측을 이온 강화하는 방법 (4) 유리 기판 (10) 의 일방의 주면을 연마하는 방법 (5) 유리 기판 (10) 의 일방의 주면측에 아르곤 플라스마를 조사하는 방법
이들 중에서도 간단히 실시할 수 있고, 유리 기판 (10) 에 흠집 등이 잘 발생하지 않는 (1) 유리 기판 (10) 을 변형점보다 50 ℃ 낮은 온도 이상으로 가열하여 변형시키는 방법이 바람직하게 사용된다.
유리 기판 (10) 을 변형점 이상으로 가열하여 변형시키는 경우에는, 구체적으로는 이하와 같은 순서로 유리 기판 (10) 의 소성 변형이 실시된다.
도 3 은 유리 기판 (10) 의 소성 변형에 사용하는 지그 (20) 의 평면도이다. 도 4 는 도 3 에 나타내는 절개선 Ⅳ-Ⅳ 에 있어서의 단면도이다. 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 지그 (20) 에는 유리 기판 (10) 을 세트하기 위한 개구 (20a) 가 형성되어 있다. 지그 (20) 의 개구 (20a) 주변부에는 링 형상의 절결부 (20b) 가 형성되어 있다. 유리 기판 (10) 은 이 절결부 (20b) 에 세트된다. 유리 기판 (10) 은 이 절결부 (20b) 에 세트된 상태에서 유리 기판 (10) 의 변형점보다 50 ℃ 낮은 온도 이상의 온도로까지 가열되어 유지된다.
도 5 는 변형점보다 50 ℃ 낮은 온도 이상의 온도로까지 가열되어 유지된 유리 기판 (10) 의 단면도이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 유리 기판 (10) 은 변형점보다 50 ℃ 낮은 온도 이상의 온도로까지 가열되어 유지됨으로써, 유리 기판 (10) 의 자중에 의해 연직 방향으로 볼록 형상으로 소성 변형된다. 이 상태에서, 지그 (20) 에 세트된 채로 유리 기판 (10) 을 실온까지 냉각시킴으로써 전체 적으로 만곡 형상으로 소성 변형된 유리 기판 (10) 이 얻어진다.
또한, 유리 기판 (10) 을 소성 변형시킬 때의 온도나 유지 시간은 유리 기판 (10) 의 종류나, 유리 기판 (10) 을 변형시키는 양 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 일반적으로는, 유리 기판 (10) 의 유지 온도는 유리 기판 (10) 의 변형점보다 50 ℃ 낮은 온도 이상 연화점 이하인 것이 바람직하고, 유리 전이 온도 근방 또는 그 이하인 것이 보다 바람직하다.
유리 기판 (10) 을 변형시키는 양은, 예를 들어 평탄한 주면을 갖는 유리 기판에 박막을 형성했을 때의 유리 기판의 휨량을 미리 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여 실험적으로 결정할 수 있다.
(박막 (11) 의 성막 공정) 박막 (11) 의 성막 방법은 박막 (11) 의 종류 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 박막 (11) 의 성막 방법으로는, 예를 들어 스퍼터링법이나 증착법 등의 기상법이나, 졸겔법이나 스핀 코트법 등의 웨트법 등을 들 수 있다.
박막 (11) 을 제 1 및 제 2 주면 (10a, 10b) 중 어느 쪽에 형성할지는, 박막 형성 후의 최종 상태에 있어서의 박막 (11) 의 막응력 방향에 따라 결정할 수 있다. 예를 들어, 박막 형성 후의 최종 상태에 있어서, 박막 (11) 이 유리 기판 (10) 에 대하여 박막 (11) 면 방향을 따른 인장 응력을 부여하는 경우에는 박막 (11) 을 오목 형상의 주면에 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 박막 형성 후의 최종 상태에 있어서, 박막 (11) 이 유리 기판 (10) 에 대하여 박막 (11) 면 방향을 따른 압축 응력을 부여하는 경우에는 박막 (11) 을 볼록 형상의 주면에 형성하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법은, 박막 (11) 형성 후 박막 (11) 이 유리 기판 (10) 에 대하여 박막 (11) 면 방향으로 상대적으로 팽창 또는 수축됨으로써 유리 기판이 변형되는 박막 (11) 과 유리 기판 (10) 의 조합의 박막 형성 유리 기판에 일반적으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법은 촬상 소자에 첩부되는 IR 커트 필터의 제조에도 바람직하다.
도 6 은 촬상 소자 (2) 에 첩부된, 박막 형성 유리 기판으로서의 IR 커트 필터 (1) 를 갖는 촬상 소자 유닛 (3) 의 단면도이다. 촬상 소자 유닛 (3) 은 촬상 소자 (2) 와 IR 커트 필터 (1) 를 구비하고 있다. 촬상 소자 (2) 는, 예를 들어 전하 결합 소자 (CCD : Charge Coupled Device) 나 상보형 금속 산화막 반도체 (CMOS : Complementary Metal-Oxide Semiconductor device) 등에 의해 구성된다. 촬상 소자 (2) 의 수광면 (2a) 은 통상적으로 평탄하게 형성되어 있다. IR 커트 필터 (1) 는 이 평탄한 수광면 (2a) 상에 첩부되어 있다. 이 때문에, IR 커트 필터 (1) 에는 휨이 없을 것이 요구된다. 따라서, IR 커트 필터 (1) 의 제조에는 휨을 억제할 수 있는 본 실시형태의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법이 바람직하게 적용된다.
또한, 도 6 에 나타내는 예에서는 유리 기판 (10) 의 제 2 주면 (10b) 이 촬상 소자 (2) 에 첩부되는 예에 대하여 설명하였지만, 박막 (11) 의 유리 기판 (10) 과는 반대측의 표면을 촬상 소자 (2) 에 첩부해도 된다.
(제 2 실시형태) 상기 제 1 실시형태에서는 박막 (11) 을 1 층만 형성하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법은 복수의 박막이 적층된 박막 적층체를 유리 기판 (10) 의 주면 (10a, 10b) 상에 형성하는 경우에도 적용된다. 이 경우에는, 박막 (11) 을 1 층만 형성하는 경우와 비교하여, 냉각 공정에 있어서 유리 기판에 가해지는 막응력이 커지기 쉽다. 이 때문에, 박막 형성 유리 기판에 큰 휨이 발생하는 경향에 있다. 따라서, 본 발명의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법을 적용하는 것이 효과적이다.
박막 적층체의 구체예로는 ZrO2 막, TiO2 막 및 Nb2O3 막 등의 고굴절률막과 SiO2 막 등의 저굴절률막이 교대로 적층된 다층막 등을 들 수 있다.
(제 3 실시형태) 상기 실시형태에서는 유리 기판 (10) 의 일방의 주면 (10a) 에만 박막 (11) 을 형성하는 예에 대하여 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다.
도 7 은 본 실시형태의 박막 형성 유리 기판 (1) 의 단면도이다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 유리 기판 (10) 의 제 1 및 제 2 주면 (10a, 10b) 의 양방에 박막 (11a, 11b) 을 형성해도 된다. 이 경우에도 본 발명의 박막 형성 유리 기판의 제조 방법이 바람직하게 적용된다.
본 실시형태에서는 박막 (11a, 11b) 중 박막 형성 후부터 최종 상태가 되기까지 동안의 박막 (11a, 11b) 면 방향의 압축 응력이 큰 쪽의 박막이 볼록 형상의 주면 상에 형성되고, 인장 응력이 큰 쪽의 박막이 오목 형상의 주면 상에 형성된다.
(제 4 실시형태) 상기 제 1 실시형태에서는 유리 기판 (10) 이 평탄한 1 쌍의 주면 (10a, 10b) 을 갖는 예에 대하여 설명하였지만, 유리 기판 (10) 의 형상은 주면 (10a) 을 갖는 것인 한 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 2 주면 (10b) 이 볼록 형상 또는 오목 형상으로 형성되어 있어도 된다.
(실험예) 본 실험예에서는 유리 기판 (10) 을 소성 변형시키는 공정에 있어서, 유리 기판 (10) 을 변형점 이상의 온도에서 유지시키는 유지 시간을 변화시킴으로써 유리 기판 (10) 의 휨량을 조절할 수 있는 것을 확인하는 실험을 실시하였다.
도 3 및 도 4 에 나타내는 지그 (20) 에 세트한 원반 형상의 유리 기판 (10) (닛폰 전기 유리 (주) 사 제조 제품명 「ABC」, 직경 : 200 ㎜, 두께 : 0.4 ㎜, 변형점 : 650 ℃, 유리 전이 온도 : 705 ℃, 연화 온도 : 950 ℃) 을 15 분에 걸쳐 실온으로부터 650 ℃ 까지 승온시켜, 650 ℃ 에서 소정의 유지 시간만큼 유지하고, 그 후 약 10 시간에 걸쳐 실온까지 냉각시켰다. 다음으로, 얻어진 유리 기판 (10) 의 휨량을 둘레 방향에 중심각으로 45°간격으로 설정된 포인트 A ∼ H (도 8 을 참조) 에서 측정하였다. 구체적으로는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 유리 기판 (10) 을 정반 (21) 측을 향해 볼록 형상이 되도록 정반 (21) 상에 배치하고, 각 포인트 A ∼ H 에서 정반 (21) 과 유리 기판 (10) 사이에 시크니스 게이지 22 (TSK 사 제조 No.75A10) 를 삽입함으로써 유리 기판 (10) 의 각 포인트 A ∼ H 에서의 휨량을 측정하였다. 측정된 각 포인트 A ∼ H 에서의 휨량 중 가장 큰 휨량을 유리 기판 (10) 의 최대 휨량으로 하였다.
유지 시간을 다양하게 변화시켜 상기 실험을 실시한 결과를 도 10 에 나타낸다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 유지 시간을 길게 함으로써 유리 기판 (10) 의 최대 휨량이 커지는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터, 유지 시간을 변화시킴으로써 유리 기판 (10) 의 최대 휨량을 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다.
(실시예 1) 원반 형상의 유리 기판 (닛폰 전기 유리 (주) 사 제조 제품명 「ABC」, 직경 : 200 ㎜, 두께 : 0.4 ㎜, 변형점 : 650 ℃, 유리 전이 온도 : 705 ℃, 연화 온도 : 950 ℃) 을 5 장 준비하고, 각 유리 기판의 휨량을 상기 실험예와 동일한 방법으로 측정하였다. 5 장의 유리 기판의 최대 휨량은 0 ㎜ ∼ 0.05 ㎜ 였다.
다음으로, 각 유리 기판을 도 3 및 도 4 에 나타내는 지그 (20) 에 세트하고, 15 분에 걸쳐 실온으로부터 650 ℃ 까지 승온시켜, 650 ℃ 에서 2 시간 유지하고, 그 후 약 10 시간에 걸쳐 실온까지 냉각시켰다. 가열 후의 각 유리 기판에 대하여 다시 휨량을 측정하였다. 5 장의 유리 기판의 최대 휨량은 0.45 ㎜ ∼ 0.55 ㎜ 였다.
다음으로, 가열 후의 각 유리 기판의 오목 형상의 주면 상에 ZrO2 막과 SiO2 막이 교대로 합계 44 층 적층된 적층막을 약 130 ℃ 에서 스퍼터링법에 의해 형성하여, 박막 형성 유리 기판을 완성시켰다. 또한, ZrO2 막의 총 막두께는 약 2 ㎛ 이고, SiO2 막의 총 막두께가 약 3 ㎛ 였다.
얻어진 박막 형성 유리 기판의 휨량을 측정하였다. 5 장의 박막 형성 유리 기판의 최대 휨량은 -0.05 ㎜ ∼ 0.05 ㎜ 였다.
비교예로서 평판 형상의 유리 기판 (닛폰 전기 유리 (주) 사 제조 제품명 「ABC」, 직경 : 200 ㎜, 두께 : 0.4 ㎜, 변형점 : 650 ℃, 유리 전이 온도 : 705 ℃, 연화 온도 : 950 ℃) 에 상기 실시예 1 과 동일한 박막을 형성하여, 휨량을 측정하였다. 평판 형상의 유리 기판에 적층막을 형성한 경우의 최대 휨량은 약 0.6 ㎜ 였다.
이상의 결과로부터, 박막 형성 전에 유리 기판을 만곡시켜 둠으로써 박막 형성 유리 기판의 휨량을 저감시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
(실시예 2) 원반 형상의 유리 기판 (닛폰 전기 유리 (주) 사 제조 제품명 「ABC」, 직경 : 200 ㎜, 두께 : 0.4 ㎜, 변형점 : 650 ℃, 유리 전이 온도 : 705 ℃, 연화 온도 : 950 ℃) 을 5 장 준비하고, 각 유리 기판의 휨량을 상기 실험예와 동일한 방법으로 측정하였다. 5 장의 유리 기판의 최대 휨량은 0 ㎜ ∼ 0.05 ㎜ 였다.
다음으로, 각 유리 기판을 도 3 및 도 4 에 나타내는 지그 (20) 에 세트하고, 15 분에 걸쳐 실온으로부터 650 ℃ 까지 승온시켜, 650 ℃ 에서 4 시간 유지하고, 그 후 약 10 시간에 걸쳐 실온까지 냉각시켰다. 가열 후의 각 유리 기판에 대하여 다시 휨량을 측정하였다. 5 장의 유리 기판의 최대 휨량은 0.6 ㎜ ∼ 0.7 ㎜ 였다.
다음으로, 가열 후의 각 유리 기판의 볼록 형상의 주면 상에 Nb2O3 막과 SiO2 막이 교대로 합계 4 층 적층된 반사 방지 적층막을 약 130 ℃ 에서 스퍼터링법에 의해 형성하였다. Nb2O3 막의 총 막두께는 약 0.1 ㎛ 이고, SiO2 막의 총 막두께는 약 0.2 ㎛ 였다.
계속해서, 각 유리 기판의 오목 형상의 주면 상에 Nb2O3 막과 SiO2 막이 교대로 합계 40 층 적층된 적외선 커트 적층막을 약 130 ℃ 에서 스퍼터링법에 의해 형성하여, 박막 형성 유리 기판을 완성시켰다. Nb2O3 막의 총 막두께는 약 1.5 ㎛ 이고, SiO2 막의 총 막두께는 약 2.5 ㎛ 였다.
얻어진 박막 형성 유리 기판의 휨량을 측정하였다. 5 장의 박막 형성 유리 기판의 최대 휨량은 0.15 ㎜ ∼ 0.25 ㎜ 였다.
비교예로서 평판 형상의 유리 기판 (닛폰 전기 유리 (주) 사 제조 제품명 「ABC」, 직경 : 200 ㎜, 두께 : 0.4 ㎜, 변형점 : 650 ℃, 유리 전이 온도 : 705 ℃, 연화 온도 : 950 ℃) 에 상기 실시예 2 와 동일하게 적외선 커트 적층막과 반사 방지 적층막을 형성하여, 휨량을 측정하였다. 평판 형상의 유리 기판에 적층막을 형성한 경우의 최대 휨량은 약 1 ㎜ 였다.
이상의 결과로부터, 유리 기판의 양면에 박막을 형성하는 경우에도, 박막 형성 전에 유리 기판을 만곡시켜둠으로써 박막 형성 유리 기판의 휨량을 저감시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
1 … 유리 기판 2 … 촬상 소자
2a … 수광면 3 … 촬상 소자 유닛
10 … 유리 기판 10a … 제 1 주면
10b … 제 2 주면 11, 11a, 11b … 박막
20 … 지그 20a … 개구
20b … 절결부 21 … 정반
22 … 시크니스 게이지
2a … 수광면 3 … 촬상 소자 유닛
10 … 유리 기판 10a … 제 1 주면
10b … 제 2 주면 11, 11a, 11b … 박막
20 … 지그 20a … 개구
20b … 절결부 21 … 정반
22 … 시크니스 게이지
Claims (7)
- 유리 기판의 주면 상에 박막이 형성된 박막 형성 유리 기판을 제조하는 방법이고, 상기 박막 형성 후 상기 박막이 상기 유리 기판에 대하여 상기 박막의 면 방향으로 상대적으로 팽창 또는 수축됨으로써 상기 유리 기판이 변형되는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법으로서,
상기 박막 형성 후의 최종 상태에 있어서 상기 유리 기판의 상기 주면이 평탄해지도록 상기 유리 기판을 소성 변형시킴으로써 상기 유리 기판의 상기 주면을 만곡된 형상으로 하는 변형 공정과,
상기 소성 변형시킨 유리 기판의 주면 상에 상기 박막을 형성하는 박막 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 유리 기판의 소성 변형은, 상기 유리 기판을 변형점보다 50 ℃ 낮은 온도 이상의 온도로 가열한 상태에서 실시하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 변형 공정은, 상기 주면이 볼록 형상이 되도록 상기 유리 기판을 소성 변형시키는 공정인 것을 특징으로 하는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 변형 공정은 상기 주면이 오목 형상이 되도록 상기 유리 기판을 소성 변형시키는 공정인 것을 특징으로 하는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막을 스퍼터링법 또는 증착법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막을 복수 적층하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 박막 형성 유리 기판은 촬상 소자에 첩부되는 적외선 커트 필터인 것을 특징으로 하는 박막 형성 유리 기판의 제조 방법.
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