WO2009096599A1 - 複合基板を用いた光学部品とその製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an optical component capable of obtaining an optical component having good characteristics even when an optical substrate that is not highly polished is used, and an optical component by the manufacturing method.
  • the substrate for the optical thin film which is the raw material, usually uses glass of various compositions, and its surface is highly polished.
  • the substrate polishing requires time based on the polishing process repeated many times, expensive equipment and its management, and a huge amount of polishing technology.
  • the surface of the substrate based on this substrate polishing becomes a shape that reflects the surface of the substrate when the functional inorganic optical thin film laminated thereon is produced.
  • the waviness distribution in the substrate etc. It is known that it greatly affects the accuracy and position dependence of optical thin films and optical components using them. For this reason, it is strongly required to reduce the surface roughness, waviness distribution, etc. in this substrate polishing.
  • a metal thin film or a dielectric film is used depending on the intended application, and a layer structure is used based on a film design according to the application such as a single layer, a composite layer, or a multilayer.
  • a layer structure is used based on a film design according to the application such as a single layer, a composite layer, or a multilayer.
  • many manufacturing methods and apparatuses are known.
  • Optical components in recent years are required to have very high quality and high accuracy characteristics.
  • the substrate is required to have higher flatness, and the optical thin film is required to have a smaller loss.
  • the reflectance is infinitely 100%.
  • the optical functional metal thin film has been changed to a dielectric multilayer optical thin film, and the stacking device has been devised in many ways.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 1 1 0 1 6 4 9 1
  • a thick film pattern can be formed flatly with few defects in the barrier layer, electrode, and dielectric layer. A method is disclosed.
  • a thick film pattern forming material containing an inorganic component having at least a glass flit and a binder resin is applied or printed on the entire surface or in the form of a pattern, followed by a flattening process.
  • the treatment uses a press roll or a surface plate to press the barrier layer, the electrode, and the dielectric layer with or without the peelable film.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 10-33 5 8 3 7
  • the surface of the interlayer resin insulating layer can be flattened even if the surface of the inner layer conductor circuit is uneven.
  • a method for manufacturing a multilayer printed wiring board is disclosed. This is a process of forming an interlayer resin insulation layer by applying an uncured interlayer resin insulation material on the circuit board of the substrate when manufacturing a multilayer printed wiring board, and heating and pressing this interlayer resin insulation layer. And a step of flattening the surface, and a step of forming a conductor circuit on the flattened interlayer resin insulation layer.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-3 19 3 65 discloses a method for manufacturing a liquid crystal element free from display defects with a high yield.
  • a transparent electrode is formed on the surface of the glass substrate, and a passivation film is formed so as to cover the transparent electrode. Thereafter, the surface of the passivation film is flattened by pressing a pressing member having a surface roughness of 100 A or less with a pressing force of 40 kg / cm 2 .
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 8-1552099
  • the substrate surface on which the colored ink layer is formed can be smoothed by a simple method.
  • a possible manufacturing method is disclosed. This applies pressure to the patterned colored ink layer formed on the substrate by the printing method by the covering roll 3 in which the release film 5 is wound around the rubber roll 4 before the colored ink layer is dried. Thus, the surface of the colored ink layer is pressed to perform a flattening process.
  • these Patent Documents 1 to 4 differ from the present invention in that the present invention is a method for manufacturing an optical component using a composite substrate having an ultra-flat surface. Further, it is apparent that the present invention differs from these Patent Documents 1 to 4 and the present invention in that an optical component is formed by laminating a thin film on the composite substrate.
  • an extremely flat surface of a resin composition is produced on a substrate regardless of whether the substrate surface is highly polished, and an optical thin film is laminated on the extremely flat surface. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an optical component using the obtained composite substrate and the optical component. Disclosure of the invention
  • the present invention is a method for manufacturing an optical component using a composite substrate having an ultra-flat surface. More specifically, the resin composition is placed on an optical substrate, and the resin composition side of the optical substrate with the resin composition is printed with an extremely flat press plate having a flat surface that is extremely flat than the optical substrate. The resin composition is cured to form a composite substrate. And a thin film is laminated
  • the photocurable resin composition when a photocurable resin composition is used as the resin composition, the photocurable resin composition is placed on the optical substrate, and the resin composition side of the optical substrate with the photocurable resin composition is placed on the optical substrate.
  • Printing is performed with an extremely flat press plate having a flat surface that is much flatter than the optical substrate, the photocurable resin composition is irradiated with light and cured to form a composite substrate, and a thin film is formed on the composite substrate. Laminate to mold optical components.
  • thermosetting or thermoplastic resin composition When a thermosetting or thermoplastic resin composition is used as the resin composition, the thermosetting or thermoplastic resin composition is placed on an optical substrate, and the thermosetting or optical resin with the thermoplastic resin composition is placed.
  • the resin composition side of the substrate is printed with an extremely flat press plate having a plane that is extremely flatter than the optical substrate, and the thermosetting or thermoplastic resin composition is cured by temperature change to form a composite substrate.
  • the optical component is formed by laminating a thin film on the composite substrate.
  • the above-mentioned extremely flat press plate having a flat surface has a surface roughness.
  • a semiconductor substrate material having a flat surface with a mean square roughness (RMS) of 0.3 nm or less the surface roughness of the resin surface of the composite substrate to be formed is the root mean square roughness (RMS). It can be less than 0.3 nm.
  • the above-mentioned extremely flat press plate having an extremely flat surface is a silicon substrate material having a flat surface with a surface roughness of 0.3 nm or less in terms of root mean square roughness (RMS).
  • the surface roughness of the resin surface of the composite substrate to be formed can be made to be 0.3 nm or less in terms of root mean square roughness (RMS).
  • the above-mentioned extremely flat press plate having an extremely flat plane is a high-precision glass substrate material having a flat plane whose surface roughness is 0.3 nm or less in terms of root mean square roughness (RMS).
  • the surface roughness of the resin surface of the composite substrate to be formed may be 0.3 nm or less in terms of mean square roughness (RMS).
  • the extremely flat press plate having the above flat surface has a high precision low thermal expansion glass substrate having a flat surface having a surface roughness of 0.3 nm or less in terms of root mean square roughness (RMS).
  • the surface roughness of the resin surface of the composite substrate to be formed can be made to be 0.3 nm or less in terms of root mean square roughness (RMS).
  • a reflective mirror can be formed by laminating the functional inorganic optical thin film.
  • the thin film is a functional inorganic optical thin film
  • the functional inorganic optical thin film can be laminated to form a beam splitter.
  • the thin film is a functional inorganic optical thin film
  • the functional inorganic optical thin film can be laminated to form a bandpass filter.
  • the thin film is a functional inorganic optical thin film
  • the functional inorganic optical thin film can be laminated to form a band stop filter.
  • the thin film is a functional inorganic optical thin film
  • the functional inorganic optical thin film can be laminated to form an edge filter.
  • the thin film When the thin film is a functional inorganic optical thin film, the thin film can be laminated by a low temperature sputtering method.
  • the thin film when a functional inorganic optical thin film is used for the thin film, the thin film can be laminated by ion beam sputtering.
  • the thin film can be formed using a dielectric multilayer optical thin film.
  • the thin film can be formed using an optical functional metal thin film.
  • the thin film can be formed using a dielectric multilayer optical thin film or an optical functional metal thin film. That is, the thin film laminated film is a composite film of the dielectric multilayer optical thin film and the optical functional metal thin film.
  • An optical component using a laminated film can be manufactured by the above manufacturing method.
  • the present invention can simplify the polishing process of the optical substrate. Furthermore, it can be completed in a relatively short time from optical substrate manufacturing to optical component manufacturing while maintaining high accuracy.
  • FIG. 1 is a sectional view for each process of the composite substrate and the high reflection mirror of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a reflection / transmission spectrum of the high reflection mirror produced in Example 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a reflection / transmission spectrum of the high reflection mirror produced in Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a reflection / transmission spectrum of a beam splitter produced in Example 3.
  • Printing was performed with an extremely flat press plate 3. Thereafter, a 36.5 nm light was irradiated from the optical substrate 1 side to carry out a curing reaction, and the extremely flat press plate 3 was released to form a resin flat surface of the resin composition 2.
  • a dielectric multilayer optical thin film is laminated in the same way as in Example 2 for high reflection at a wavelength of 6 3 3 nm A mirror was produced.
  • the reflectivity at the wavelength of 633 nm is very close to 100%
  • the transmittance is 0, based on the results of the reflection spectrum characteristics. 0 0 1% level.
  • Example 2 Using the composite substrate obtained in Example 1, a beam splitter was produced in the same manner as in Example 2. As a result, as shown in FIG. 3, it was confirmed that the transmittance was 57% at a wavelength of 787 nm, the reflectivity was 4 3 ⁇ 1 ⁇ 2, and the beam splitter characteristic was low.
  • the example of the reflection mirror and the beam splitter is shown.
  • the band pass filter, the band stop filter, the edge filter, etc. are different only in the film thicknesses of the multilayer films to be formed. Obviously, it can be produced by the same method as in the above example.
  • optical substrate materials that are usually used in optical components can be used in accordance with the desired optical characteristics.
  • commercially available borosilicate glass, synthetic quartz, calcium fluoride, magnesium fluoride, barium fluoride, lithium fluoride, silicon, zinc selenium, sapphire, germanium, and the like can be used.
  • a resin composition having one or more of photocurability, thermosetting, and thermoplastic properties can be used. It is desirable that the resin composition has low viscosity because of moldability at the time of printing pressure. For these reasons, the resin composition can use a diluting solvent in order to reduce the viscosity. However, it is necessary to volatilize the solvent, which has an impact on the environment, so it is desirable to minimize the amount used. Most preferred is a solvent-free and low-viscosity resin composition. It is possible to select and use optical characteristics such as resin transmittance appropriately according to the characteristics of optical parts required.
  • the photocurable resin composition includes a low molecular compound having a vinyl double bond such as an acryl group or a methacryl group, a resin composition comprising the oligomer and a polymerization initiator, and a low molecular compound having an epoxy group.
  • a resin composition comprising a part and an oligomer thereof and a polymerization initiator can be used.
  • additives such as thermoplastic resins can be mixed to improve physical properties, and solvents and reactive diluents can be mixed to reduce viscosity.
  • Thermosetting resin compositions include phenolic resin compositions, epoxy resin compositions, urea resins, melamine resins, resin compositions having a vinyl double bond, urethane resin compositions, bismaleimide resin compositions, bismaleimides. Triazine resin composition, silico A commercially available thermosetting resin composition such as an inorganic resin composition such as spin resin or spin-on glass (SOG) can be used. In addition, additives such as thermoplastic resins can be mixed to improve physical properties, and solvents and reactive diluents can be mixed to reduce viscosity.
  • the thermoplastic resin composition includes polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyester, poly force monoponate, polyoxymethylene, polymethyl methacrylate, polyurethane, polysulfone, polyphenylene sulfide, and polyester ether. Tons, polyamides, polyimides, silicone resins, liquid crystal polymers, etc., commercially available resin compositions and solid products such as films can be used.
  • an appropriate amount may be placed as it is, but it may be applied to the substrate using a coating apparatus. Appropriate coating methods such as spin coating and date coating can be used.
  • thermosetting resin composition an unreacted or partially reacted (B stage) film or the like can be placed on a substrate, and thermocompression bonding, curing reaction and flat molding can be performed.
  • a thermoplastic resin composition can also be performed similarly. However, in that case, the portion that protrudes beyond the shape of the substrate is unnecessary and loss occurs, so a liquid that can be kept to the minimum required amount is desirable.
  • Any extremely flat press plate for producing a flat surface on the resin can be used as long as it has an extremely flat surface.
  • substrate materials used in the optical components listed above ceramics, metals, etc. can also be used.
  • a semiconductor silicon substrate used as a semiconductor substrate is preferable from the viewpoint of flatness, price, and versatility up to the size of 12 inches at present, and compatibility with the substrate size.
  • the curing reaction after the flat surface molding may be cured by light irradiation in the case of photocuring.
  • the light source may be at a wavelength that is sensitive to photocurability. At that time, light irradiation can be performed from the substrate side when the substrate is transparent, and from the extremely flat press plate side when the substrate is opaque and the ultra flat press plate is transparent. If both are opaque, a photocurable resin cannot be used.
  • the temperature required for the curing reaction may be added to the resin, and in the case of thermoplastic, the temperature required for plastic deformation may be added to the resin. for that reason
  • the transparency of the substrate and the extremely flat press plate is not limited.
  • deposition methods have been known so far for laminating functional inorganic optical thin films for producing optical components.
  • many methods are known, such as a vacuum deposition method, a plasma ion assisted method, an ion beam assisted method, and an ion beam sputtering method.
  • the ion beam sputtering method is preferable, and it is the method that has the best compactness and flatness compared to other optical thin film formation methods, and can be laminated at a lower temperature, and the optical thin film has less thermal influence on the resin. Can be molded. Industrial applicability
  • an optical component can be produced by forming a very flat resin flat surface on the substrate and laminating a functional inorganic optical thin film on the composite substrate. This can reduce the time required for manufacturing conventional substrate polishing, the time required for repeated polishing processes, expensive equipment and its management, and the need for enormous polishing techniques. This leads to high precision production in a short time until parts production.
  • the present invention can also be applied to the case of flattening the surface of an aluminum plate or a quartz glass plate that is a storage device / used in a blater of a single-disk drive device.

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Abstract

光学基板(1)上に、光硬化性樹脂組成物、熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂組成物などの樹脂組成物(2)を載せ、光学基板よりも極めて平坦な平面を有する極平坦プレス板(3)にて印圧し、樹脂組成物を光や温度変化によって硬化させて複合基板を形成し、上記複合基板上に、機能性無機光学薄膜、誘電体多層光学薄膜、光学機能性金属薄膜などの薄膜(4)を、低温スパッタ法、イオンビームスパッタ法などで積層して、反射ミラー、ビームスプリッタ、バンドパスフィルタ、バンドストップフィルタ、エッジフィルタなどの光学部品を成形する。

Description

明 細 書 複合基板を用いた光学部品とその製造方法 技術分野
この発明は、 高度には研磨されていない光学基板を用いても、 良好な特性を有 する光学部品を得ることができる光学部品の製造方法と、 その製造方法による光 学部品に関している。 背景技術
現在、 光学薄膜を製造するにあたり、 その原料である光学薄膜用基板は、 通常 、 様々な組成のガラスが用いられており、 その表面は高度に研磨されている。 そ の基板研磨には何度も行う研磨処理に基づく時間、 高価な装置とその管理、 さら に膨大な研磨技術を必要とする。
この基板研磨に基づく基板表面は、 その上に積層した機能性無機光学薄膜を作 製した際に、 基板表面を反映した形状となり、 その凹凸度合い (表面粗さ)、 基板 内のうねり分布等によって光学薄膜及びそれを用いた光学部品の精度、 位置依存 性に対して大きく影響することが知られている。 そのため、 この基板研磨には表 面粗さ、 うねり分布等を小さくすることが強く求められている。
現在までに、 高精度な研磨技術による極めて平坦な基板も得られているが、 そ の表面には研磨の際に研磨粒により、 研磨痕である凹みが局所的に生じ、 その凹 みの部分は荒さを増大させる。 この局所的な位置においては、 その表面状態の悪 さから光学薄膜及びそれを用いた光学部品の性能を低下させる。
光学薄膜においては、 その目的とする用途によリ金属薄膜もしくは誘電体膜が 、 単独層もしくは複合層、 多層など用途に応じた膜設計に基づいて層構造が用い られる。 これらの積層においては、 数多くの製造方法、 装置が知られている。 近年の光学部品には非常に高品質、 高精度な特性が求められている。 それに伴 つて基板は、 より平坦性の向上が求められ、 光学薄膜は、 より損失が小さいもの が求められている。 例えば高反射ミラ一では、 その反射率は限りなく 1 0 0 %に 近くするために、 光学機能性金属薄膜から誘電体多層光学薄膜に変わり、 その積 層装置も多数の工夫がなされている。
他方、 微細形状を作製する方法の 1 つとして、 微細形状を施した金型 (モール ド) を基板上に塗布した樹脂に印圧した後、 硬化もしくは熱可塑変形を行い離型 させ、 基板上に樹脂の微細形状を形成するナノインプリン ト法が知られている。 特許文献 1 (日本特開平 1 1 一 0 1 6 4 9 1号公報) では、 プラズマディスプ レイパネルの製造において、 障壁層、 電極、 誘電体層の欠陥を少なく、 かつ平坦 に形成できる厚膜パターン形成方法が開示されている。 基板上に、 少なく ともガ ラスフリ ツ トを有する無機成分とバインダー樹脂を含有する厚膜パターン形成材 料を、 全面もしくはパターン状に、 塗布もしくは印刷した後、 平坦化処理を施す もので、 平坦化処理はプレスロールまたは定盤を使用して剥離性フイルムを介し てまたは介さずに障壁層、 電極、 誘電体層をプレスするものである。
また、 特許文献 2 (日本特開平 1 0— 3 3 5 8 3 7号公報) では、 内層の導体 回路に表面凹凸が存在していても、 層間樹脂絶縁層の表面を平坦化することので きる多層プリント配線板の製造方法が開示されている。 これは、 多層プリント配 線板を製造するに当たり、 基板の導体回路上に、 未硬化の層間樹脂絶縁剤を塗布 して層間樹脂絶縁層を形成する工程、 この層間樹脂絶縁層を加熱プレスして、 そ の表面を平坦化する工程、 平坦化した層間樹脂絶縁層上に導体回路を形成するェ 程、 を経ることを特徴とするものである。
また、 特許文献 3 (日本特開平 1 0— 3 1 9 3 6 5号公報) では、 表示欠陥の 無い液晶素子を歩留り良く製造する方法が開示されている。 ガラス基板の表面に 透明電極を形成し、 この透明電極を覆うようにパッシベーション膜を形成する。 その後、 このパッシベ一シヨン膜の表面を、 表面粗さ 1 0 0 A以下のプレス部材 を 4 0 k g / c m 2の押圧力にて押圧し、 平坦化を行うものである。
また、 特許文献 4 (日本特開平 8 — 1 5 2 5 0 9号公報) では、 印刷法でカラ 一フィルタを形成するに際し、 着色インキ層を形成した基板表面の平滑化処理を 簡単な方法で行える製造方法が開示されている。 これは、 印刷法によって基板上 に形成したパターン状の着色インキ層に対し、 この着色ィンキ層が乾燥する前に 、 ゴムロール 4に離型フィルム 5を巻き付けた被覆ロール 3により圧力を加える ことにより、 着色インキ層の表面をプレスして平坦化処理を行うものである。 しかしながら、 これらの特許文献 1 〜 4と本発明とは、 まず、 本発明が超平坦 面を有する複合基板を用いた光学部品の製造方法である点において異なっている 。 また、 本発明が、 上記複合基板上に薄膜を積層して光学部品を成形する点にお いても、 これらの特許文献 1 ~ 4と本発明とは異なるものであることは明らかで ある。
本発明ではこれらのことを鑑み、 基板表面の高度な研磨の有無に関わらず、 基 板上に樹脂組成物の極平坦面を作製し、 その極平坦面上に光学薄膜を積層するこ とにより得られる複合基板を用いた光学部品の製造方法及びその光学部品を提供 することを目的と している。 発明の開示
まず、 本発明は、 超平坦面を有する複合基板を用いた光学部品の製造方法であ る。 より具体的には、 光学基板上に樹脂組成物を載せ、 上記樹脂組成物つき光学 基板の樹脂組成物側を、 上記光学基板よりも極めて平坦な平面を有する極平坦プ レス板にて印圧し、 上記樹脂組成物を硬化させて複合基板を形成する。 そして、 上記複合基板上に薄膜を積層して光学部品を成形する。
特に、 上記樹脂組成物と して光硬化性樹脂組成物を用いる場合は、 光学基板上 に光硬化性樹脂組成物を載せ、 上記光硬化性樹脂組成物つき光学基板の樹脂組成 物側を、 上記光学基板よりも極めて平坦な平面を有する極平坦プレス板にて印圧 し、 上記光硬化性樹脂組成物に光を照射して硬化させて複合基板を形成し、 上記 複合基板上に薄膜を積層して光学部品を成形する。
また、 上記樹脂組成物として熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂組成物を用いる場 合は、 光学基板上に熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂組成物を載せ、 上記熱硬化性 もしくは熱可塑性樹脂組成物つき光学基板の樹脂組成物側を、 上記光学基板より も極めて平坦な平面を有する極平坦プレス板にて印圧し、 上記熱硬化性もしくは 熱可塑性樹脂組成物を温度変化によって硬化させて複合基板を形成し、 上記複合 基板上に薄膜を積層して光学部品を成形する。
例えば、 上記の極めて平坦な形状の平面を有する極平坦プレス板は、 表面粗さ が二乗平均粗さ (R M S ) で 0. 3 n m以下の平坦な形状の平面を有する半導体 基板材料である場合、 形成される複合基板の樹脂表面の表面粗さが二乗平均粗さ ( R M S ) で 0. 3 n m以下であるようにすることができる。
同様に、 上記の極めて平坦な形状の平面を有する極平坦プレス板は、 表面粗さ が二乗平均粗さ ( R M S ) で 0. 3 n m以下の平坦な形状の平面を有するシリコ ン基板材料である場合、 形成される複合基板の樹脂表面の表面粗さが二乗平均粗 さ (R M S ) で 0. 3 n m以下であるようにすることができる。
同様に、 上記の極めて平坦な形状の平面を有する極平坦プレス板は、 表面粗さ が二乗平均粗さ ( R M S ) で 0. 3 n m以下の平坦な形状の平面を有する高精度 ガラス基板材料である場合、 形成される複合基板の樹脂表面の表面粗さが二乗平 均粗さ ( R M S ) で 0. 3 n m以下であるようにすることができる。
同様に、 上記の極めて平坦な形状の平面を有する極平坦プレス板は、 表面粗さ が二乗平均粗さ (R M S ) で 0. 3 n m以下の平坦な形状の平面を有する高精度 低熱膨張ガラス基板材料である場合、 形成される複合基板の樹脂表面の表 ®粗さ が二乗平均粗さ ( R M S ) で 0. 3 n m以下であるようにすることができる。 上記薄膜が機能性無機光学薄膜である場合、 該機能性無機光学薄膜を積層して 反射ミラ一を形成することができる。
同様に、 上記薄膜が機能性無機光学薄膜である場合、 該機能性無機光学薄膜を 積層してビ一ムスプリ ッタを形成することができる。
同様に、 上記薄膜が機能性無機光学薄膜である場合、 該機能性無機光学薄膜を 積層してバン ドパスフィルタを形成することができる。
同様に、 上記薄膜が機能性無機光学薄膜である場合、 該機能性無機光学薄膜を 積層してバン ドス トップフィルタを形成することができる。
同様に、 上記薄膜が機能性無機光学薄膜である場合、 該機能性無機光学薄膜を 積層してエッジフィルタを形成することができる。
また、 上記薄膜を機能性無機光学薄膜とする場合、 上記薄膜の積層は、 低温ス パッタ法で行うことができる。
同様に、 上記薄膜に機能性無機光学薄膜を用いる場合、 上記薄膜の積層は、 ィ オンビ一ムスパッタ法で行なうことができる。 上記薄膜を誘電体多層光学薄膜を用いて構成することができる。
同様に、 上記薄膜を光学機能性金属薄膜を用いて構成することができる。 また、 上記薄膜を誘電体多層光学薄膜あるいは光学機能性金属薄膜を用いて構 成することができる。 つまり、 上記薄膜の積層膜は、 該誘電体多層光学薄膜と該 光学機能性金属薄膜との複合膜とする。
上記の製造方法によって、 積層膜を用いた光学部品を製造することができる。 薄膜を積層した光学部品を製造するためには、 従来は、 光学基板の研磨に多く の工程を費やす必要があった。 そのため、 コス ト的負担が大きく、 膨大な研磨技 術の維持が必要であった。 しかし、 本発明によって、 光学基板の研磨工程を簡略 化できょうになる。 さらに、 高精度を維持したまま、 光学基板製造から光学部品 製造まで比較的短時間で済ませることができる。
また、 一般に、 光学基板の大きさが大きく なるに従いその研磨は非常に難しく なることが知られている。 従来は光学基板ごとに研磨が必要であるが、 本発明の 場合は、 極平坦プレス板を必要な基板の大きさに対して 1 つ作製すればよく、 必 要な研磨数を削減できる。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 本発明の複合基板と高反射ミラ一の工程毎の断面図である。
第 2図は、 実施例 1 で作製した高反射ミラーの反射 ■ 透過スぺク トルを示す図 である。
第 3図は、 実施例 3で作製したビ一ムスプリ ッタの反射 ■透過スぺク トルを示 す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に実施例をあげて本発明を詳しく説明する。 試料の種類、 大きさ、 樹脂及 び加工装置、 積層設計は多種多様なため、 本発明はこれらの実施例のみに限定さ れるものではない。
実施例 1
第 1 図に示すように、 硼诖酸ガラスの光学基板 1 (商品名 : B K 7、 表面粗さ R M S = 1 . 2 2 n m) 上にアク リル系液状光硬化性樹脂組成物 2 (東洋合成製 、 P A K - 0 1 ) を適量載せ、 シリコン (表面粗さ R M S = 0. 1 2 n m ) から 成る極平坦プレス板 3にて印圧した。 その後光学基板 1 側から 3 6 5 n mの光を 照射し硬化反応を行い、 極平坦プレス板 3を離型し樹脂組成物 2の樹脂平坦面を 形成した。 このときの上記樹脂平坦面上の表面粗さは R M S = 0. 2 1 n mであ リ、 極平坦性複合基板が得られた。
実施例 2
実施例 1 で得られた極平坦性複合基板を用い、 イオンビ一ムスパッタ装置 (V e e c o社製) にて、 酸化シリコンと酸化タンタルを各 1 / 4波長厚さで交互に 積層して 4 1 層の誘電体多層光学薄膜 4を積層し 6 3 3 n m用高反射ミラーの作 製を行った。 その結果、 表面粗さは R M S = 0. 1 6 n mであり、 第 2図の反射 スぺク トル特性の結果から波長 6 3 3 n mでの反射率は 1 0 0 "½に極めて近いレ ベルである事が判った。 このときの透過率は 0. 0 0 1 %レベルと、 低透過率で あることが確認された。
比較例 1
高度に研磨した硼珪酸ガラス基板 (商品名 : B K 7、 表面粗さ R M S = 0. 1 n m) を用いて実施例 2と同様に誘電体多層光学薄膜を積層し波長 6 3 3 n m用 高反射ミラーを作製した。 その結果、 表面粗さは R M S = 0. 1 3 n mであり、 反射スぺク トル特性の結果から波長 6 3 3 n mでの反射率は 1 0 0 %に極めて近 いレベル、 透過率は 0. 0 0 1 %レベルである事が判った。
これらの比較から、 実施例 1 で得られた極平坦性複合基板の場合は、 上記の高 度に研磨したガラス基板の場合と、 同程度の性能の反射ミラ一を得られることが 分かる。
実施例 3
実施例 1 で得られた複合基板を用い、 実施例 2と同様な方法にてビームスプリ ッタを作製した。 その結果、 第 3図に示すように波長 7 8 7 n mにおいて透過率 5 7 %. 反射率 4 3 <½であり、 損失の少ないビームスプリ ッタ特性であることを 確認した。
比較例 2 高度に研磨した硼珪酸ガラス基板 (商品名 : B K 7、 表面粗さ R M S = 0 . 1 n m ) を用いて実施例 3と同様の方法にてビームスプリッタを作製した。 その結 果、 波長 7 8 7 n mにおいて透過率 5 8 %、 反射率 4 3 %であり、 損失の少ない ビームスプリ ッタ特性であることを確認した。 (比較例 2終わり)
上記実施例では、 反射ミラ一とビームスプリッタの例を示したが、 バンドパス フィルタ、 バンドス トップフィルタ、 あるいはエッジフィルタ等は、 形成する多 層膜のそれぞれの膜厚が異なるだけであるので、 上記の例と同様な方法で製造す ることができることは明らかである。
本発明の複合基板で用いる光学基板材料には、 求める光学特性に合わせて通常 光学部品で使用されている光学基板材料を使用することが出来る。 例えば、 市販 の硼珪酸ガラス、 合成石英、 フッ化カルシウム、 フッ化マグネシウム、 フッ化バ リウム、 フッ化リチウム、 シリコン、 ジンクセレン、 サファイア、 ゲルマニウム 等を使用できる。
複合基板で用いる樹脂組成物には、 光硬化性、 熱硬化性、 熱可塑性の何れか 1 つ以上の物性を有する樹脂組成物を用いることが出来る。 その樹脂組成物は印圧 時の成形性から低粘度性であることが望ましい。 このような理由から、 樹脂組成 物は粘度を低下させるために希釈溶剤を用いることが出来る。 しかし、 溶剤を揮 発させることが必要となり、 環境にも影響があるため、 その使用量は極力抑えた 方が望ましい。 最も好ましくは無溶剤で低粘度性の樹脂組成物である。 求める光 学部品の特性に応じて樹脂の透過率等の光学特性を適当に選択して使用できる。 光硬化性樹脂組成物には、 アク リル基、 メタクリル基等のビニル系 2重結合を 有する低分子化合部及びそのォリゴマーと重合開始剤等からなる樹脂組成物、 ェ ポキシ基を有する低分子化合部及びそのオリゴマーと重合開始剤等からなる樹脂 組成物など、 市販の光硬化性樹脂組成物を使用することが出来る。 また、 物性向 上のために熱可塑性樹脂等の添加剤、 粘度低下のために溶剤、 反応性希釈剤を混 合することも出来る。
熱硬化性樹脂組成物には、 フエノール樹脂組成物、 エポキシ樹脂組成物、 尿素 樹脂、 メラミン樹脂、 ビニル系 2重結合を有する樹脂組成物、 ウレタン樹脂組成 物、 ビスマレイミ ド樹脂組成物、 ビスマレイ ミ ド トリアジン樹脂組成物、 シリコ ン樹脂組成物、 スピンオングラス (S O G ) 等の無機樹脂組成物など、 市販の熱 硬化性樹脂組成物を使用することが出来る。 また、 物性向上のために熱可塑性樹 脂等の添加剤、 粘度低下のために溶剤、 反応性希釈剤を混合することも出来る。 熱可塑性樹脂組成物には、 ポリ塩化ビニル、 ポリスチレン、 ポリエチレン、 ポ リプロピレン、 ポリエステル、 ポリ力一ポネート、 ポリオキシメチレン、 ポリメ チルメタクリ レー ト、 ポリウレタン、 ポリスルホン、 ポリフエ二レンスルフイ ド 、 ポリェ一テルエ一テルケ トン、 ポリアミ ド、 ポリイミ ド、 シリコン樹脂、 液晶 ポリマ一等など、 市販の樹脂組成物及び、 フィルム等の固形品を使用できる。 各樹脂組成物を基板に載せる場合、 溶液の場合においては、 そのまま適量を載 せても良いが、 塗布装置を用いて基板に塗布しても良い。 スピンコ一 ト、 デイツ プコート等適当な塗布方法を取ることが出来る。 また、 熱硬化性樹脂組成物にお いては、 未反応状態もしくは一部が反応した状態 ( Bステージ) のフィルム等を 基板上に載せ、 熱圧着、 硬化反応と平坦成形を行うことも出来る。 熱可塑性樹脂 組成物も同様に行うことも出来る。 しかしその場合は、 基板の形状よりはみ出し た部分が不必要となりロスが発生するため、 最低必要量に抑えることが出来る液 状の方が望ましい。
樹脂上に平坦面を作製するための極平坦プレス板は、 極平坦な面を有するもの であれば何れも使用することが出来る。 先に挙げた光学部品で使用される基板材 料の他に、 セラミック、 金属等も用いる事が出来る。 特に半導体基板として使用 されている半導体シリコン基板が平坦性、 価格及び、 現状で 1 2インチの大きさ まで汎用性があり基板大きさへの対応性の点から好ましい。 ただし、 樹脂との離 型性を確保するために、 極平坦プレス板の表面もしくは樹脂表面には離型処理を 印圧前に施す方が望ましい。
平坦面成形後の硬化反応は、 光硬化性の場合は光照射を行うことによって硬化 させれば良い。 光源はその光硬化性が感度を持つ波長で行えば良い。 その際、 基 板が透明の場合は基板側から、 基板が不透明で極平坦プレス板が透明な場合は極 平坦プレス板側から、 それぞれ光照射を行うことが出来る。 両方とも不透明の場 合は光硬化性樹脂を用いることが出来ない。 熱硬化性の場合は硬化反応に必要な 温度、 熱可塑性の場合は塑性変形に必要な温度を樹脂に加えれば良い。 そのため 基板及び極平坦プレス板の透明性は問わない。
光学部品を製造するための機能性無機光学薄膜を積層する方法と しては、 これ までに数多くの蒸着方法が知られている。 例えば、 真空蒸着法、 プラズマイオン アシス ト法、 イオンビームアシス ト法、 イオンビ一ムスパッタ法など多数の方法 が知られている。 この中でも好ましくはイオンビームスパッタ法であり、 他の光 学薄膜の形成方法に対して、 緻密さと平坦性が最も優れ、 より低温で積層できる 手法であり、 樹脂への熱的影響が少なく光学薄膜を成形することが出来る。 産業上の利用可能性
高度な基板研磨の有無に関わらず、 基板上に極めて平坦な樹脂平坦面を形成し 、 その複合基板上に機能性無機光学薄膜を積層することにより、 光学部品を作製 することを可能にした。 これは、 従来の基板研磨を作製する上で必要な、 何度も 行う研磨処理に基づく時間、 高価な装置とその管理、 膨大な研磨技術の必要性を 低減することができ、 基板製造から光学部品製造まで短時間で且つ高精度に作製 することが出来ることに繋がる。
本発明は、 ス トレ一ジデバイスである/、一ドディスク ドライブ装置のブラッタ に用いられるアルミ板や石英ガラス板の表面を平坦化する場合にも適用すること ができる。

Claims

請 求 の 範 囲 超平坦面を有する複合基板を用いた光学部品の製造方法であって、 光学基板上に樹脂組成物を載せるステップと、
上記樹脂組成物つき光学基板の樹脂組成物側を、 上記光学基板よリも平坦 な平面を有する極平坦プレス板にて印圧するステップと、
上記樹脂組成物を硬化させて複合基板を形成するステップと、
上記複合基板上に薄膜を積層して光学部品を成形するステップと、 を含むことを特徴とする光学部品の製造方法。
上記樹脂組成物は光硬化性樹脂組成物であって、
光学基板上に光硬化性樹脂組成物を載せるステップと、
上記光硬化性樹脂組成物つき光学基板の樹脂組成物側を、 上記光学基板よ リも平坦な平面を有する極平坦プレス板にて印圧するステップと、
上記光硬化性樹脂組成物に光を照射して硬化させて複合基板を形成するス テツプと、
上記複合基板上に薄膜を積層して光学部品を成形するステップと、 を含むことを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の光学部品の製造方法。 上記樹脂組成物は熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂組成物であって、 光学基板上に熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂組成物を載せるステップと、 上記熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂組成物つき光学基板の樹脂組成物側を、 上記光学基板よりも平坦な平面を有する極平坦プレス板にて印圧するステツ プと、
上記熱硬化性もしく は熱可塑性樹脂組成物を温度変化によって硬化させて 複合基板を形成するステップと、
上記複合基板上に薄膜を積層して光学部品を成形するステップと、 を含むことを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の光学部品の製造方法。 上記の極めて平坦な形状の平面を有する極平坦プレス板は、 表面粗さが二 乗平均粗さ ( R M S ) で 0 . 3 n m以下の平坦形状な平面を有する半導体基 板材料であり、 形成される複合基板の樹脂表面の表面粗さが二乗平均粗さ (R M S ) で 0. 3 n m以下であることを特徴とする請求の範囲第 1 項から第 3項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製造方法。
5. 上記の極めて平坦形状な平面を有する極平坦プレス板は、 表面粗さが二乗 平均粗さ (R M S ) で 0. 3 n m以下の平坦形状な平面を有するシリコン基 板材料であり、
形成される複合基板の樹脂表面の表面粗さが二乗平均粗さ (R M S ) で 0■ 3 n m以下であることを特徴とする請求の範囲第 1 項から第 3項のいずれ か 1項に記載の光学部品の製造方法。
6. 上記の極めて平坦形状な平面を有する極平坦プレス板は、 表面粗さが二乗 平均粗さ (R M S ) で 0. 3 n m以下の平坦形状な平面を有する高精度ガラ ス基板材料であり、
形成される複合基板の樹脂表面の表面粗さが二乗平均粗さ (R M S ) で 0. 3 n m以下であることを特徴とする請求の範困第 1 項から第 3項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製造方法。
7 . 上記の極めて平坦形状な平面を有する極平坦プレス板は、 表面粗さが二乗 平均粗さ (R M S ) で 0. 3 n m以下の平坦形状な平面を有する高精度低熱 膨張ガラス基板材料であり、
形成される複合基板の樹脂表面の表面粗さが二乗平均粗さ ( R M S ) で 0. 3 n m以下であることを特徴とする請求の範囲第 1 項から第 3項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製造方法。
8 . 上記薄膜は、 機能性無機光学薄膜であり、
該機能性無機光学薄膜を積層して反射ミラーを形成することを特徴とする 請求の範囲第 1項から第 3項のいずれか 1項に記載の光学部品の製造方法。
9 . 上記薄膜は、 機能性無機光学薄膜であり、
該機能性無機光学薄膜を積層してビームスプリッタを形成することを特徴 とする請求の範囲第 1項から第 3項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製造 方法。
1 0. 上記薄膜は、 機能性無機光学薄膜であり、 該機能性無機光学薄膜を積層してバン ドバスフィルタを形成することを待 徴とする請求の範囲第 1 項から第 3項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製 造方法。
. 上記薄膜は、 機能性無機光学薄膜であり、
該機能性無機光学薄膜を積層してバン ドス トップフィルタを形成するこ とを特徴とする請求の範囲第 1 項から第 3項のいずれか 1 項に記載の光学部 品の製造方法。
. 上記薄膜は、 機能性無機光学薄膜であり、
該機能性無機光学薄膜を積層してエッジフィルタを形成することを特徴 とする請求の範囲第 1 項から第 3項のいずれか 1項に記載の光学部品の製造 方法。
. 上記薄膜は、 機能性無機光学薄膜であり、
上記薄膜の積層は、 低温スパッタ法で行うことを特徴とする請求の範囲第 8項から第 1 2項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製造方法。
. 上記薄膜は、 機能性無機光学薄膜であり、
上記薄膜の積層は、 イオンビ一ムスパッタ法で行うことを特徴とする請求 の範困第 8項から第 1 2項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製造方法。
. 上記薄膜は、 誘電体多層光学薄膜であることを特徴とする請求の範囲第 8項から第 1 2項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製造方法。
. 上記薄膜は、 光学機能性金属薄膜であることを特徴とする請求の範囲第 8項から第 1 2項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製造方法。
. 上記薄膜は、誘電体多層光学薄膜あるいは光学機能性金属薄膜であって、 上記薄膜の積層は、 該誘電体多層光学薄膜と該光学機能性金属薄膜との 複合膜であることを特徴とする請求の範囲第 8項から第 1 2項のいずれか 1 項に記載の光学部品の製造方法。
. 請求の範囲第 1項から第 1 7項のいずれか 1 項に記載の製造方法で製造 したことを特徴とする光学部品。
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