DE112016000946T5

DE112016000946T5 - Antireflexfilm und optisches Bauelement

Info

Publication number: DE112016000946T5
Application number: DE112016000946.1T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Sonoda; Tatsuya YOSHIHIRO
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-11-16
Also published as: JPWO2016136261A1; US10518501B2; WO2016136261A1; JP6445129B2; US20170348944A1

Abstract

Es werden ein Antireflexfilm, der Streulicht unterdrückt und der ausreichende Entspiegelungseigenschaften und hohe Haltbarkeit aufweist, und ein optisches Bauelement geschaffen. Ein Antireflexfilm (3) umfasst eine Schicht mit unebener Struktur (10), die eine unebene Struktur aufweist, in der eine Entfernung zwischen Vorsprüngen kürzer als eine Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, und die ein Aluminiumoxidhydrat als eine Hauptkomponente aufweist, und eine Zwischenschicht (5), die zwischen der Schicht mit unebener Struktur (10) und einem Substrat (2) angeordnet ist. Die Schicht mit unebener Struktur (10) weist einen Spitzenwert der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur von 6,5 µm–1 oder größer und eine Filmdicke von 250 nm oder mehr auf und die Zwischenschicht (5) ist aus mehreren Schichten gebildet, die in dieser Reihenfolge von der Seite der Schicht mit unebener Struktur (10) bis zu der Substratseite (2) wenigstens eine erste Schicht (51), eine zweite Schicht (52), eine dritte Schicht (53), eine vierte Schicht (54), eine fünfte Schicht (55), eine sechste Schicht (56), eine siebente Schicht (57) und eine achte Schicht (58) umfassen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antireflexfilm, der eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, und auf ein optisches Bauelement.
2. Beschreibung des verwandten Gebiets
In der Vergangenheit ist in einer Linse (einem lichtdurchlässigen Substrat), die ein durchscheinendes Bauelement wie etwa Glas oder Kunststoff verwendet, auf einer Lichteinfallsfläche ein Antireflexfilm vorgesehen worden, um den Verlust des durchgelassenen Lichts durch Oberflächenreflexion zu verringern.
Als ein Antireflexfilm für sichtbares Licht sind z. B. ein Mehrschichtfilm eines dielektrischen Materials, eine feine unebene Schicht mit einer kürzeren Teilung (Englisch Pitch) als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichts und dergleichen bekannt ( JP2005-275372A , JP2013-47780A und JP2015-4919A und dergleichen).
Allgemein ist der Brechungsindex eines Materials, das eine feine unebene Schicht bildet, von dem Brechungsindex eines lichtdurchlässigen Substrats verschieden. Dementsprechend ist es notwendig, eine Differenz des Brechungsindex zwischen der unebenen Schicht und dem lichtdurchlässigen Substrat einzustellen, falls das Material für die Entspiegelung des lichtdurchlässigen Substrats verwendet wird.
JP2005-275327A offenbart einen Aufbau, in dem auf einem Substrat eine feine unebene Schicht, die durch Umwandeln von Aluminiumoxid in Böhmit (Böhmitisierung) erhalten wird, mit einer dazwischenliegenden lichtdurchlässigen Dünnfilmschicht (Zwischenschicht) gebildet ist.
Außerdem offenbart JP2013-47780A einen Aufbau, in dem als Zwischenschichten zwischen einem Substrat und einer feinen unebenen Schicht, die durch Böhmitisierung von Aluminiumoxid erhalten wird, von der Substratseite in der Reihenfolge von der ersten Einstellungsschicht zu der zweiten Einstellungsschicht zwei Einstellungsschichten mit einem Zwischenbrechungsindex zwischen dem Brechungsindex der unebenen Schicht und dem Brechungsindex des Substrats, genauer eine erste und eine zweite Einstellungsschicht mit einer Beziehung Brechungsindex des Substrats > Brechungsindex der ersten Einstellungsschicht > Brechungsindex der zweiten Einstellungsschicht > Brechungsindex der unebenen Schicht, angeordnet sind.
Ferner offenbart JP2015-4919A einen Aufbau mit einer Zwischenschicht aus einer Fünfschichtstruktur, wobei bei einem Einfallswinkel von 0 Grad in einem Wellenlängengebiet von 400 nm bis 850 nm ein Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger erhalten wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder haben während gründlicherer Untersuchungen an einer Entspiegelungsstruktur, die eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, ermittelt, dass es ein Problem gibt, dass leichtes Streulicht mit einem nicht ignorierbaren Niveau erzeugt wird und dass dieses Licht auf dem Antireflexfilm, der in einem Produkt wie etwa einer Linse die Oberfläche bildet, als ein Fleck erkannt wird, so dass die Qualität eines optischen Elements in einigen Fällen durch das Licht erheblich beeinflusst wird, wenn eine Entspiegelungsstruktur eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, die aus einem Aluminiumoxidhydrat hergestellt ist, das durch Böhmitisierung eines Aluminiumoxidfilms (Al₂O₃-Films) erhalten wird. Es ist ermittelt worden, dass eine unebene Struktur, die durch Böhmitisierung eines Aluminiumfilms (Al-Films) anstelle eines Aluminiumoxidfilms erhalten wird, Streulicht im Vergleich zu einer unebenen Struktur, die unter Verwendung eines Aluminiumoxidfilms vorbereitet wird, weiter unterdrücken kann, wobei ein Antireflexfilm vorgeschlagen worden ist, der eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, die Streulicht unterdrücken kann ( JP2014-196274 : zum Zeitpunkt der Anmeldung unveröffentlicht). Außerdem ist ermittelt worden, dass es bevorzugt ist, dass der Spitzenwert der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur 6,0 µm^–1 oder größer ist, um Streulicht zu unterdrücken.
Andererseits ist im Ergebnis weiterer gründlicher Untersuchungen ermittelt worden, dass, während eine Schicht mit unebener Struktur, die durch Böhmitisierung eines Aluminiumoxidfilms erhalten wird, in herkömmlichen Fällen Entspiegelungseigenschaften erreicht, die in einem weiten Bereich einer Bandbreite von 450 nm oder mehr einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger erzielen, im Fall des Antireflexfilms, der eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, die durch Böhmitisierung eines Aluminiumfilms (Al-Films) erhalten wird, eine Bandbreite, die einem Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger genügt, schmal ist. Im Folgenden werden unter Verwendung spezifischer Beispiele ausführliche Beschreibungen gegeben.
Zunächst wurde als der Antireflexfilm, der eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, die durch Böhmitisierung eines Aluminiumoxidfilms im verwandten Gebiet erhalten wurde, eine Schicht aus Siliciumoxynitrid (SiON) mit einem Brechungsindex von 1,547 in der Weise auf ein Flachglas geschichtet, das aus S-LAH55V besteht (hergestellt von der Ohara Inc.), dass sie eine Filmdicke von 85 nm aufweist, daraufhin Aluminiumoxid in einem Film mit einer Filmdicke von 65 nm gebildet und der Film 3 Minuten in heißes Wasser mit 100 °C getaucht, um einen Antireflexfilm vorzubereiten. In diesem Fall war die Menge des Streulichts 16,6 und war der Spitzenwert der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur, wenn er untersucht wurde, 5,8 µm^–1. Das Ergebnis der Messung der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrad des Antireflexfilms ist in 16 gezeigt.
Andererseits wurde als der Antireflexfilm, der eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, die durch Böhmitisierung eines Aluminiumfilms erhalten wurde, eine Schicht aus SiON mit einem Brechungsindex von 1,537 in der Weise auf ein Flachglas geschichtet, das aus S-LAH55V besteht (hergestellt durch die Ohara Inc.), dass sie eine Filmdicke von 110 nm aufweist, oder daraufhin dass Aluminium zu einem Film mit 50 nm gebildet und der Film 3 Minuten in heißes Wasser mit 100 °C getaucht, um einen Antireflexfilm vorzubereiten. In diesem Fall war die Menge des Streulichts 7,3 und war der Spitzenwert der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur 6,5 µm^–1. Das Ergebnis der Messung der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Antireflexfilms ist in 17 gezeigt.
Der Spitzenwert der räumlichen Frequenz wurde hier wie folgt erhalten. Ein mikroskopisches Bild (Vergrößerung 30.000-fach, Beschleunigungsspannung 7,0 kV), das mit einem Rasterelektronenmikroskop S-4100 (hergestellt durch die Hitachi, Ltd.) photographiert wurde, wurde in ein 600×400-Pixel-Bild geschnitten und unter Verwendung der Bildverarbeitungssoftware Igor wurde eine zweite dimensionale Fourier-Transformation ausgeführt. Das quadratische Intensitätsspektrum der erhaltenen zweidimensionalen räumlichen Frequenz wurde in einer Azimutrichtung integriert und die Intensität des Spektrums, die der Größe der räumlichen Frequenz entspricht, wurde erhalten, um eine Beziehung zwischen der eindimensionalen räumlichen Frequenz und der Spektrumintensität zu berechnen. Daraufhin wurde unter Verwendung der Bildverarbeitungssoftware Igor die Umgebung des Scheitels mit der Lorenz-Funktion angepasst, um den räumlichen Frequenzwert mit der maximalen Intensität als den Spitzenwert der räumlichen Frequenz zu erhalten.
Wie in dem Verfahren zur Messung der Intensität des Streulichts in 18 gezeigt ist, wurde bei der Messung der Menge des Streulichts außerdem Licht, das von einer Halogenlichtquelle 11 (LA-150FBU: hergestellt von der Hayashi Watch Co., Ltd.) emittiert wurde, durch eine Lichtleitfaser 12 mit einem Kerndurchmesser von 600 µm geleitet, daraufhin durch eine Linse 13 (Brennweite f = 50 mm) kollimiert und durch eine Linse 14 (Brennweite f = 200 mm) unter einem Einfallswinkel von 45° in Bezug auf die Oberfläche der Schicht mit unebener Struktur des optischen Bauelements, das durch eine Probe S angegeben ist, konvergieren gelassen. Die Probenoberfläche wurde durch eine Komplementärmetalloxidhalbleiter-Kamera (CMOS-Kamera) 15 (ARTCAN-900MI: hergestellt durch die ARTRAY.CO., Ltd.), die mit einer Kameralinse mit einer Brennweite von f = 8 mm und mit einem F-Wert von 1,4 ausgestattet war, photographiert, während die globale Verstärkung auf 64 und der Verschlussgeschwindigkeitswert auf 2400 eingestellt war. Der Durchschnittswert der Pixelwerte eines 128×128-Pixellicht-Konvergenzgebiets, der durch Subtrahieren des Hintergrundwerts erhalten wurde, wurde auf einen Wert der Menge des Streulichts eingestellt.
Die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads wurde durch das Verfahren in den Beispielen gemessen, das später beschrieben wird.
Obgleich die Schicht mit unebener Struktur, die aus einem Aluminiumoxidfilm gebildet ist, im Vergleich zu der Schicht mit unebener Struktur, die durch einen Aluminiumfilm gebildet ist, wie in 16 gezeigt ist, eine große Menge Streulicht aufweist, wird eine gute Entspiegelungsleistung gezeigt, in der über einen weiten Wellenlängenbereich von 400 nm bis 800 nm ein Reflexionsgrad von 0,2 % oder weniger erhalten wird und über den gesamten gemessenen Wellenlängenbereich von 380 nm bis 800 nm ein Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger erhalten wird. Obgleich die aus einem Aluminiumfilm gebildete Schicht mit unebener Struktur die Menge des Streulichts unterdrückt, wird andererseits, wie in 17 gezeigt ist, nur in einer Wellenlängenbandbreite von 230 nm von einer Wellenlänge von 430 nm bis 660 nm ein Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger erhalten. Es besteht ein Bedarf an einem Antireflexfilm, der über eine Bandbreite von 450 nm oder mehr einem Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger genügt und der in praktischer Verwendung eine hohe Haltbarkeit aufweist, um die Menge des Streulichts zu unterdrücken und bei einem weiten Einfallswinkel einen niedrigen Reflexionsgrad aufrechtzuerhalten.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände gemacht und eine Aufgabe von ihr ist, einen Antireflexfilm, der Streulicht unterdrückt, der über eine Bandbreite von 450 nm oder mehr eine gute Entspiegelungsleistung aufrechterhält und der eine hohe Haltbarkeit aufweist, und ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm umfasst, zu schaffen.
Ein erster Antireflexfilm der vorliegenden Erfindung, der auf einer Oberfläche eines Substrats vorgesehen ist, wobei der Film umfasst:
eine Schicht mit unebener Struktur, die eine unebene Struktur aufweist, in der eine Entfernung zwischen Vorsprüngen kürzer als eine Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, und die ein Aluminiumoxidhydrat als eine Hauptkomponente aufweist; und eine Zwischenschicht, die zwischen der Schicht mit unebener Struktur und dem Substrat angeordnet ist,
in dem die Schicht mit unebener Struktur einen Spitzenwert der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur von 6,5 µm^–1 oder größer aufweist und eine Filmdicke von 250 nm oder mehr aufweist, wobei
die Zwischenschicht mehrere Schichten umfasst, die in dieser Reihenfolge von der Seite der Schicht mit unebener Struktur bis zu der Substratseite wenigstens eine erste Schicht, eine zweite Schicht, eine dritte Schicht, eine vierte Schicht, eine fünfte Schicht, eine sechste Schicht, eine siebente Schicht und eine achte Schicht umfassen, wobei
die erste Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 20 nm oder weniger aufweist,
die zweite Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist,
die dritte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist,
die vierte Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist,
die fünfte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist,
die sechste Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist,
die siebente Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist, und
die achte Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist.
Der Spitzenwert der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur bezieht sich hier auf einen Wert einer räumlichen Frequenz, der die maximale Intensität zeigt, falls die Intensitätsverteilung (das Spektrum) der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur erhalten wird. Das Verfahren zum Erhalten der Intensitätsverteilung der räumlichen Frequenz ist wie oben beschrieben.
Ein zweiter Antireflexfilm, der auf einer Oberfläche eines Substrats vorgesehen ist, wobei der Film umfasst:
eine Schicht mit unebener Struktur, die eine unebene Struktur aufweist, in der eine Entfernung zwischen Vorsprüngen kürzer als eine Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, und die ein Aluminiumoxidhydrat als eine Hauptkomponente aufweist; und eine Zwischenschicht, die zwischen der Schicht mit unebener Struktur und dem Substrat angeordnet ist,
in dem die Schicht mit unebener Struktur durch Behandeln eines Aluminiumfilms mit heißem Wasser erhalten wird und eine Filmdicke von 250 nm oder mehr aufweist,
die Zwischenschicht mehrere Schichten umfasst, die in dieser Reihenfolge von der Seite mit unebener Struktur bis zu der Substratseite wenigstens eine erste Schicht, eine zweite Schicht, eine dritte Schicht, eine vierte Schicht, eine fünfte Schicht, eine sechste Schicht, eine siebente Schicht und eine achte Schicht umfassen, wobei
die erste Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 20 nm oder weniger aufweist,
die zweite Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist,
die dritte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist,
die vierte einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist,
die fünfte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist,
die sechste Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist,
die siebente Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist, und
die achte Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist.
Der in der Patentschrift verwendete Begriff "Hauptkomponente" bezieht sich auf eine Komponente, deren Gehalt unter allen Komponenten 90 % oder höher ist. Außerdem ist der Brechungsindex als ein Wert in Bezug auf das Licht mit einer Wellenlänge von 540 nm definiert.
Ferner kann die Zwischenschicht in dem Antireflexfilm der vorliegenden Erfindung auf der Substratseite der achten Schicht eine neunte Schicht umfassen und ist es in diesem Fall bevorzugt, dass die neunte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist.
Ferner kann die Zwischenschicht auf der Substratseite der neunten Schicht in dem Antireflexfilm der vorliegenden Erfindung eine zehnte Schicht umfassen und ist es in diesem Fall bevorzugt, dass die zehnte Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die erste Schicht aus Siliciumoxid oder Siliciumoxynitrid besteht.
Es ist bevorzugt, dass die zweite Schicht aus Nioboxid besteht.
Es ist bevorzugt, dass die ungeradzahligen Schichten unter den mehreren Schichten, die die Zwischenschicht bilden, aus demselben Material gebildet sind. Die ungeradzahligen Schichten beziehen sich auf Schichten, die von der Seite der Schicht mit unebener Struktur in ungeraden Zahlen geschichtet sind, wie etwa auf die erste Schicht, auf die dritte Schicht und auf die fünfte Schicht.
Es ist bevorzugt, dass geradzahlige Schichten unter den mehreren Schichten, die die Zwischenschicht bilden, aus demselben Material gebildet sind. Die geradzahligen Schichten beziehen sich auf Schichten, die von der Seite der Schicht mit unebener Struktur in geraden Zahlen geschichtet sind, wie etwa auf die zweite Schicht, auf die vierte Schicht und auf die sechste Schicht.
Ein optisches Bauelement der vorliegenden Erfindung umfasst den Antireflexfilm; und ein lichtdurchlässiges Substrat, das eine Oberfläche aufweist, auf der der Antireflexfilm gebildet ist.
Vorzugsweise ist ein Brechungsindex des lichtdurchlässigen Substrats 1,73 oder mehr.
Da der erste Antireflexfilm der vorliegenden Erfindung eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, die eine unebene Struktur aufweist, in der eine Entfernung zwischen Vorsprüngen kürzer als eine Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, und die ein Aluminiumoxidhydrat als eine Hauptkomponente aufweist, und eine Zwischenschicht umfasst, die zwischen der Schicht mit unebener Struktur und dem Substrat angeordnet ist, und da die Schicht mit unebener Struktur einen Spitzenwert der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur von 6,5 µm^–1 oder größer aufweist und da sie eine Filmdicke von 250 nm oder mehr aufweist, kann die Intensität des Streulichts im Vergleich zum Stand der Technik unterdrückt werden und wird eine hohe Haltbarkeit erhalten. Da die Zwischenschicht aus mehreren Schichten gebildet ist, die in dieser Reihenfolge von der Seite der Schicht mit unebener Struktur bis zu der Substratseite wenigstens eine erste Schicht, eine zweite Schicht, eine dritte Schicht, eine vierte Schicht, eine fünfte Schicht, eine sechste Schicht, eine siebente Schicht und eine achte Schicht umfassen, und da jede Schicht den oben beschriebenen vorgegebenen Brechungsindex und die oben beschriebene vorgegebene Filmdicke aufweist, kann im Fall der Kombination der Zwischenschicht mit der oben beschriebenen Schicht mit unebener Struktur über einen weiten Bandbreitenbereich außerdem eine gute Entspiegelungsleistung erhalten werden.
Da der zweite Antireflexfilm der Erfindung eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, die eine unebene Struktur aufweist, in der eine Entfernung zwischen Vorsprüngen kürzer als eine Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, und die ein Aluminiumoxidhydrat als eine Hauptkomponente aufweist, und da zwischen der Schicht mit unebener Struktur und dem Substrat eine Zwischenschicht angeordnet ist, und da die Schicht mit unebener Struktur durch Behandeln des Aluminiumfilms mit heißem Wasser erhalten wird und da sie eine Filmdicke von 250 nm oder mehr aufweist, kann die Intensität des Streulichts im Vergleich zum Stand der Technik unterdrückt werden und wird eine hohe Haltbarkeit erhalten. Da die Zwischenschicht aus mehreren Schichten gebildet ist, die in dieser Reihenfolge von der Seite der Schicht mit unebener Struktur bis zu der Substratseite wenigstens eine erste Schicht, eine zweite Schicht, eine dritte Schicht, eine vierte Schicht, eine fünfte Schicht, eine sechste Schicht, eine siebente Schicht und eine achte Schicht umfassen, und da jede Schicht den oben beschriebenen vorgegebenen Brechungsindex und die oben beschriebene vorgegebene Filmdicke aufweist, kann im Fall der Kombination der Zwischenschicht mit der oben beschriebenen Schicht mit unebener Struktur über eine weite Bandbreite außerdem eine gute Entspiegelungsleistung erhalten werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen schematischen Aufbau eines optischen Bauelements in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
1B ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen der Filmdicke einer Schicht mit unebener Struktur.
2A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Beispiels 1 zeigt.
2B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Beispiels 1 zeigt.
3A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Beispiels 2 zeigt.
3B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Beispiels 2 zeigt.
4A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Beispiels 3 zeigt.
4B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Beispiels 3 zeigt.
5A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Beispiels 4 zeigt.
5B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Beispiels 4 zeigt.
6A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Beispiels 5 zeigt.
6B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Beispiels 5 zeigt.
7A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Beispiels 6 zeigt.
7B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Beispiels 6 zeigt.
8A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 1 zeigt.
8B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 1 zeigt.
9A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 2 zeigt.
9B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 2 zeigt.
10A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Referenzbeispiels 1 zeigt.
10B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Referenzbeispiels 1 zeigt.
11A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 3 zeigt.
11B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 3 zeigt.
12A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 4 zeigt.
12B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 4 zeigt.
13A ist eine Ansicht, die die Brechungsindexverteilung eines optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 5 zeigt.
13B ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements des Vergleichsbeispiels 5 zeigt.
14 ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Beispiels 1 vor und nach einem Haltbarkeitstest zeigt.
15 ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Vergleichsbeispiels 5 vor und nach einem Haltbarkeitstest zeigt.
16 ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads eines Antireflexfilms, der eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, die durch Böhmitisierung eines Aluminiumoxidfilms erhalten wurde, zeigt.
17 ist eine Ansicht, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads eines Antireflexfilms, der eine Schicht mit unebener Struktur umfasst, die durch Böhmitisierung eines Aluminiumfilms erhalten wurde, zeigt.
18 ist eine Darstellung eines Verfahrens zum Messen von Streulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1A ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration eines optischen Bauelements 1 zeigt, das einen Antireflexfilm in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der folgenden Erfindung umfasst. Wie in 1A gezeigt ist, umfasst das optische Bauelement 1 der Ausführungsform ein lichtdurchlässiges Substrat 2 und einen Antireflexfilm 3, der auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 2 gebildet ist. Der Antireflexfilm 3 umfasst eine Schicht 10 mit unebener Struktur, die eine unebene Struktur aufweist, in der eine Entfernung zwischen Vorsprüngen kürzer als eine Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, und die ein Aluminiumoxidhydrat als eine Hauptkomponente aufweist, und eine Zwischenschicht 5, die zwischen der Schicht 10 mit unebener Struktur und dem lichtdurchlässigen Substrat 2 angeordnet ist. Das Licht, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, variiert in Abhängigkeit von dem Zweck, ist allgemein aber Licht in einem Gebiet des sichtbaren Lichts. Bei Bedarf kann Licht in einem Infrarotgebiet verwendet werden. In der Ausführungsform wird hauptsächlich Licht in einem Gebiet des sichtbaren Lichts (400 nm bis 750 nm) verwendet.
Die Form des lichtdurchlässigen Substrats 2 ist nicht besonders beschränkt und das lichtdurchlässige Substrat ist ein optisches Element, das hauptsächlich in einer optischen Vorrichtung wie etwa einer ebenen Platte, einer Konkavlinse oder einer Konvexlinse verwendet werden kann, und kann ebenfalls ein Substrat sein, das durch eine Kombination einer gekrümmten Oberfläche mit einer positiven oder negativen Krümmung und einer ebenen Oberfläche gebildet ist. Für das Material für das lichtdurchlässige Substrat 2 kann Glas, Kunststoff und dergleichen verwendet werden. Der Begriff "lichtdurchlässig" bedeutet, dass es für eine Wellenlänge des Lichts, dessen Reflexion in dem optischen Bauelement unterdrückt werden soll, (Reflexionsverhinderungs-Ziellichts) lichtdurchlässig ist (einen inneren Transmissionsgrad von etwa 10 % oder mehr aufweist).
Vorzugsweise ist der Brechungsindex nS des lichtdurchlässigen Substrats 2 1,73 oder mehr. Als das Material, das der obigen Bedingung genügt, kann spezifisch FDS90 (hergestellt durch die HOYA Corporation), S-LAL18, YGH51, S-LAL61, S-LAL59, S-LAH51, S-LAH55V und L-BBH1 (alle hergestellt durch die Ohara Inc.) und MR174 (hergestellt durch die Mitsui Chemicals Inc.) beispielhaft erläutert werden.
Die Schicht 10 mit unebener Struktur weist einen Spitzenwert der räumlichen Frequenz von mehr als 6,5 µm^–1 der unebenen Struktur auf und weist eine Filmdicke von 250 nm oder mehr auf. Das Aluminiumoxidhydrat, das die Schicht 10 mit unebener Struktur bildet, ist Böhmit (als Al₂O₃·H₂O oder AlOOH bezeichnet), das ein Aluminiumoxidmonohydrat ist, Bayerit (als Al₂O₃·3H₂O oder Al(OH)₃ bezeichnet), das ein Aluminiumoxidtrihydrat (Aluminiumhydroxid) ist, oder dergleichen.
Die Schicht 10 mit unebener Struktur ist lichtdurchlässig und weist verschiedene Größen der Vorsprünge (Größen der Scheitelwinkel) und Richtungen davon auf, weist aber einen im Wesentlichen sägezahnförmigen Querschnitt auf. Die Entfernung zwischen den Vorsprüngen der Schicht 10 mit unebener Struktur ist eine Entfernung zwischen den Scheiteln der nächsten Vorsprünge mit einer dazwischenliegenden Vertiefung. Die durchschnittliche Entfernung ist gleich oder größer als die Wellenlänge des Lichts, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, und liegt in der Größenordnung mehrerer zehn Nanometer bis mehrerer hundert Nanometer. Vorzugsweise beträgt die Entfernung 150 nm oder weniger und bevorzugter 100 nm oder weniger. Die Schicht 10 mit unebener Struktur weist den größten Leerraum auf und ist auf der Oberflächenseite in Kontakt mit einer Luftschicht gelockert und weist ein Gebiet auf, in dem der Brechungsindex von 1,0 in einer Dickenrichtung von der Oberflächenseite in Kontakt mit der Luftschicht bis zu der Substratseite allmählich erhöht ist.
Die durchschnittliche Entfernung zwischen den Vorsprüngen wird dadurch erhalten, dass ein Oberflächenbild der unebenen Struktur mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) photographiert wird, das Bild einer Bildverarbeitung zum Binarisieren des Bilds ausgesetzt wird und eine statistische Verarbeitung ausgeführt wird.
Die unebene Struktur der Schicht 10 mit unebener Struktur weist eine zufällige Form auf, wobei die Erfinder aber ermittelt haben, dass die Schwankungen zu einer Ursache der Erzeugung von Streulicht werden, wenn es Schwankungen der langen Wellenlänge etwa von der Wellenlänge des Lichts gibt. Der Grad der Schwankung der langen Wellenlänge der feinen unebenen Struktur kann aus der Fourier-Transformierten des Strukturmusters geschätzt werden. Das Intensitätsspektrum der räumlichen Frequenz kann dadurch berechnet werden, dass ein Elektronenmikroskopbild, das durch Beobachten des Musters der unebenen Struktur von der oberen Oberfläche erhalten wird, einer diskreten Fourier-Transformation ausgesetzt wird, wobei der Wert der räumlichen Frequenz mit der Intensitätsspitze davon (der Spitzenwert der räumlichen Frequenz) den Standard der Strukturgröße ergibt. In der oben erwähnten JP2014-196274 haben die Erfinder ermittelt, dass die Intensität des Streulichts kleiner wird, während der Spitzenwert der räumlichen Frequenz näher zu einer Hochfrequenzseite kommt. Es ist ermittelt worden, dass die Erzeugung von Streulicht wirksam unterdrückt werden kann, wenn die räumliche Frequenz der unebenen Struktur größer als 6,5 µm^–1 ist.
Es ist bekannt, dass die Schicht mit unebener Struktur, die aus einem Aluminiumoxidhydrat besteht, allgemein dadurch erhalten wird, dass eine Verbindung, die Aluminium, insbesondere Aluminiumoxid, umfasst, zu einem Dünnfilm gebildet wird und dass der Film mit heißem Wasser behandelt wird. Es wird betrachtet, dass die Spitze der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur von einem Prozess der Selbstorganisation des Böhmits, das ein Aluminiumoxidhydrat ist, abhängt, wobei die Spitze der räumlichen Frequenz in Übereinstimmung mit den Untersuchungen der Erfinder aber selbst dann nicht erheblich geändert wird, wenn die Bedingungen für die Heißwasserbehandlung einschließlich der Zeit der Heißwasserbehandlung, der Temperatur des in der Heißwasserbehandlung verwendeten Wassers, des pH-Werts des in der Heißwasserbehandlung verwendeten Wassers und dergleichen geändert werden. Andererseits ist ermittelt worden, dass durch Verwendung von Aluminium als das Material für den Vorläufer der Schicht mit unebener Struktur anstelle von Aluminiumoxid im verwandten Gebiet der Spitzenwert der räumlichen Frequenz im Vergleich zum verwandten Gebiet erheblich zu einer Hochfrequenzseite verschoben werden kann.
Die Schicht 10 mit unebener Struktur mit einem Spitzenwert der räumlichen Frequenz von 6,5 µm^–1 kann dadurch erhalten werden, dass ein Aluminiumfilm als der Vorläufer davon gebildet wird und dass dadurch, dass der Aluminiumfilm 1 Minute oder länger in heißes Wasser mit 70 °C oder höher getaucht wird, eine Heißwasserbehandlung ausgeführt wird. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Film mit heißem Wasser behandelt wird, nachdem ein Aluminiumfilm durch Gasphasenfilmbildung aus Ausdampfen, Plasmazerstäubung, Elektronenzyklotronzerstäubung, Ionenplattieren oder dergleichen gebildet worden ist. Obgleich die Leitfähigkeit der Flüssigkeit der Heißwasserbehandlung wegen Ursachen wie etwa Verunreinigung eines Heißwasserbehandlungsbehälters, Absorption von Gas in der Luft und Zugabe von Additiven variiert, wird als das Ausgangsmaterial für die in der Heißwasserbehandlung verwendete Behandlungsflüssigkeit vorzugsweise Ultrareinwasser mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 12 MΩ·cm oder mehr bei einer Temperatur von 25 °C verwendet.
Außerdem ist die Filmdicke der Schicht 10 mit unebener Struktur als eine Dicke von einer Position der Grenzfläche mit der Zwischenschicht bis zu dem distalen Ende des Vorsprungs definiert.
Anhand von 1B wird das spezifische Verfahren zum Messen der Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur beschrieben. 1B ist ein Elektronenmikroskopbild, das durch Photographieren des Querschnitts des Antireflexfilms des Vergleichsbeispiels 1, das später beschrieben wird, mit einem Rasterelektronenmikroskop S-4100 (Hitachi) mit einer Vergrößerung von 50.000-fach erhalten wird.
Da die Zwischenschicht in Richtung der Ebene entlang der geschichteten Oberfläche (in der Links- und Rechts-Richtung in dem Bild aus 1B) keine Struktur aufweist und da die Schicht mit unebener Struktur in Richtung der Ebene eine Struktur aufweist, ist die Grenzfläche zwischen einem Gebiet mit einer Struktur und einem Gebiet ohne Struktur in Richtung der Ebene in Richtung der Ebene in dem Elektronenmikroskopbild des Querschnitts der Probe als die Grenzfläche zwischen der Zwischenschicht und der Schicht mit unebener Struktur definiert. Nachfolgend ist unter den Linien parallel zu einer Geraden L_i, die die Grenzfläche zwischen der Zwischenschicht und der Schicht mit unebener Struktur bezeichnet, eine Gerade, die durch das Gebiet geht, in dem die Schicht mit unebener Struktur vorhanden ist, und die die längste Entfernung von der Geraden L_i aufweist, als die Gerade L_h definiert, die durch das distale Ende des Vorsprungs der Schicht mit unebener Struktur geht. Gleichzeitig ist eine Entfernung d zwischen den zwei parallelen Geraden L_i und L_h als die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur definiert. Es ist erforderlich, dass das zur Messung der Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur verwendete Elektronenmikroskopbild in Richtung der Ebene als ein Photographierbereich über ein Gebiet von wenigstens 1 µm oder mehr photographiert wird.
Die Erfinder haben ermittelt, dass ein Antireflexfilm mit hoher Haltbarkeit dadurch gebildet werden kann, dass die Filmdicke auf 250 nm oder mehr eingestellt wird (es wird Bezug genommen auf die Beispiele, die später beschrieben werden). Bevorzugter beträgt die Filmdicke 280 nm oder mehr und noch bevorzugter 300 nm oder mehr.
Während sich die Schicht mit unebener Struktur, die aus einem Aluminiumoxidhydrat des verwandten Gebiets besteht, von dem Substrat in der Dickenrichtung entfernt, nimmt der Brechungsindex allgemein ab und weist die Schicht mit unebener Struktur somit ein Profil mit einem Brechungsindex nahe 1 auf. Dagegen weist die durch Behandeln des Aluminiums, das in der folgenden Erfindung verwendet wird, erhaltene Schicht mit unebener Struktur mit heißem Wasser eine unebene Struktur mit einem Spitzenwert der räumlichen Frequenz von mehr als 6,5 µm^–1 auf und wird der maximale Brechungsindex in einem Gebiet von der Mitte der Schicht mit unebener Struktur in Richtung der Filmdicke bis zu der Zwischenschicht gezeigt (es wird Bezug genommen auf das später beschriebene Beispiel 1).
Genauer zeigt die Schicht mit unebener Struktur ein Profil, in dem ein Brechungsindex der Schicht mit unebener Struktur der Ausführungsform in Richtung der Filmdicke von der Seite der Oberfläche (Seite der Luftschicht) allmählich zunimmt, wobei die maximale Spitze in einem Gebiet von der Mitte der Schicht mit unebener Struktur in Richtung der Filmdicke bis zu der Grenzfläche mit der Zwischenschicht gezeigt wird und wobei der Brechungsindex von der maximalen Spitze in Richtung der Grenzfläche um einen Brechungsindex von 10 % oder mehr/weniger allmählich abnimmt.
Wie in a aus 1A gezeigt ist, ist die Zwischenschicht 5 aus mehreren Schichten gebildet, die in dieser Reihenfolge von der Seite der Schicht 10 mit unebener Struktur bis zu der Seite des Substrats 2 wenigstens eine erste Schicht 51, eine zweite Schicht 52, eine dritte Schicht 53, eine vierte Schicht 54, eine fünfte Schicht 55, eine sechste Schicht 56, eine siebente Schicht 57 und eine achte Schicht 58 umfassen. Gleichzeitig weist die erste Schicht 51 einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 20 nm oder weniger auf, weist die zweite Schicht 52 einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger auf, weist die dritte Schicht 53 einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger auf, weist die vierte Schicht 54 einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger auf, weist die fünfte Schicht 55 einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger auf, weist die sechste Schicht 56 einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger auf, weist die siebente Schicht 57 einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger auf und weist die achte Schicht 58 einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger auf.
Die Zwischenschicht 5 weist eine Achtschichtstruktur auf, die, wie oben beschrieben ist, wenigstens die erste Schicht 51 bis achte Schicht 58 umfasst. Wie in 1A in b gezeigt ist, kann die Zwischenschicht eine neunte Schicht 59 umfassen oder, wie in 1A in c gezeigt ist, ferner eine neunte Schicht 59 und eine zehnte Schicht 60 umfassen. Die neunte Schicht 59 weist hier einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger auf und die zehnte Schicht 60 weist einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger auf.
In diesem Fall kann die Zwischenschicht 5 11 Schichten oder mehr umfassen, wobei es ausreicht, für die elfte Schicht und für die nachfolgenden Schichten abwechselnd eine Schicht mit einem Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 (im Folgenden gelegentlich als eine "Schicht mit niedrigem Brechungsindex bezeichnet") und eine Schicht mit einem Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger (im Folgenden gelegentlich als eine "Schicht mit hohem Brechungsindex bezeichnet") anzuordnen.
Die ungeradzahligen Schichten mit einem Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 brauchen nicht denselben Brechungsindex zu haben, wobei es aber unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung von Materialkosten, Filmbildungskosten und dergleichen bevorzugt ist, dass die Schichten dasselbe Material und denselben Brechungsindex aufweisen. Ähnlich brauchen die geradzahligen Schichten mit einem Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger nicht denselben Brechungsindex aufzuweisen, wobei es aber unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung der Materialkosten, der Filmbildungskosten und dergleichen bevorzugt ist, dass die Schichten dasselbe Material und denselben Brechungsindex aufweisen.
Beispiele für Materialien mit einem niedrigen Brechungsindex umfassen Siliciumoxid, Siliciumoxynitrid, Galliumoxid, Aluminiumoxid, Lanthanoxid, Lanthanfluorid und Magnesiumfluorid.
Beispiele für Materialien mit einem hohen Brechungsindex umfassen Nioboxid (Nb₂O₅, n = 2,361), Titanoxid (TiO₂, n = 2,659), Zirkoniumoxid (ZrO₂, n = 2,167), Tantaloxid (Ta₂O₅, n = 2,161), Siliciumoxynitrid (SiON, n = 1,7 bis 1,986), Siliciumnitrid (SiN, n = 1,986) und Siliciumnioboxid (NbSiO, n = 1,7 bis 2,361).
Vorzugsweise ist die erste Schicht 51 aus Siliciumoxid (insbesondere Siliciumdioxid SiO₂) oder Siliciumoxynitrid (SiON) hergestellt. Durch geeignete Einstellung des Zusammensetzungsverhältnisses der Elemente kann SiON einem Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 genügen. Außerdem kann Siliciumnioboxid (NbSiO) verwendet werden. Durch geeignetes Einstellen des Zusammensetzungsverhältnisses der Elemente kann NbSiO einen Brechungsindex n von 1,42 bis weniger als 1,7 genügen.
Außerdem ist die zweite Schicht 52 vorzugsweise aus Nioboxid (insbesondere Niobpentoxid (Nb₂O₅) hergestellt.
Bei der Filmbildung jeder Schicht der Zwischenschicht 5 wird vorzugsweise ein Gasphasen-Filmbildungsverfahren wie etwa Aufdampfen, Plasmazerstäubung, Elektronenzyklotronzerstäubung oder Ionenplattieren verwendet. In Übereinstimmung mit der Gasphasenfilmbildung können leicht Schichtstrukturen mit verschiedenen Brechungsindizes und Schichtdicken gebildet werden.
In der obigen Ausführungsform ist das optische Bauelement 1 beschrieben, in dem der Antireflexfilm 3 auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 2 gebildet wurde, wobei der Antireflexfilm der vorliegenden Erfindung aber auf irgendeinem Bauelement mit einer Oberfläche, in der Lichtreflexion verhindert werden soll, gebildet werden kann, damit es verwendet werden kann. Zum Beispiel wird ebenfalls betrachtet, dass die Absorptionsleistung dadurch verbessert wird, dass der Antireflexfilm auf der Oberfläche eines Absorptionsmittels vorgesehen ist, das mehr als 90 % des einfallenden Lichts absorbiert, um die Lichtreflexion zu verhindern.
Beispiele
Während im Folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, werden die Aufbauten und Wirkungen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
[Beispiel 1]
Auf einem Substrat, das aus FDS90 (hergestellt durch die HOYA Corporation) besteht, wurden abwechselnd vier Schichten jeweils einer Siliciumoxynitridschicht als einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex und einer Nioboxidschicht als einer Schicht mit hohem Brechungsindex der Zwischenschicht geschichtet und auf der Siliciumoxynitridschicht der ersten Schicht wurde ein Aluminiumdünnfilm mit einer Filmdicke von 50 nm gebildet. Das heißt, die Zwischenschicht enthielt eine erste bis achte Schicht.
Danach wurde eine Heißwasserbehandlung ausgeführt, indem der Film 3 Minuten in heißes Wasser getaucht wurde, das auf 100 °C erwärmt wurde, um eine Schicht mit unebener Struktur mit einer lichtdurchlässigen unebenen Struktur mit einem Aluminiumoxidhydrat als einer Hauptkomponente vorzubereiten. Somit wurde ein optisches Bauelement erhalten, das einen Antireflexfilm des Beispiels 1 enthielt. Der Schichtaufbau von dem Substrat bis zu der Schicht mit unebener Struktur des Beispiels 1 ist wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 sind der Brechungsindex und die Filmdicke jeder Schicht der Zwischenschicht bestimmte Werte und werden die Zerstäubungsbedingungen und die Zerstäubungszeit, um den Brechungsindex und die Filmdicke zu erhalten, die in der Tabelle gezeigt sind, aus einer Beziehung der Zerstäubungsbedingungen wie etwa einer Targetzusammensetzung und eines Gasdurchflusses zur Zeit des Zerstäubens und des Brechungsindex und aus einer Beziehung der Dicke des gebildeten Films und der Zerstäubungszeit eingestellt, die vor dem Bilden eines Films erhalten werden. Dasselbe wird auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele angewendet. Die Filmdicken sind alle physikalische Filmdicken.
Die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur wurde in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten Verfahren aus dem Elektronenmikroskopbild erhalten, das mit einem Rasterelektronenmikroskop S-4100 (Hitachi) mit einer Vergrößerung von 50.000-fach photographiert wurde.
Die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur in Beispiel 1 betrug 310 nm. In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen wiesen irgendwelche der Schichten mit unebener Struktur, die wie in Beispiel 1 durch Behandeln des Aluminiumdünnfilms mit einer Filmdicke von 50 nm mit heißem Wasser erhalten wurden, dieselbe Filmdicke auf.

Das Siliciumoxynitrid und das Nioboxid wurden hier durch Katodenzerstäubung zu Filmen gebildet und der Aluminiumfilm wurde durch Hochfrequenzzerstäubung (HF-Zerstäubung) gebildet. Als die in der Heißwasserbehandlung verwendete Flüssigkeit wurde Reinwasser mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 12 MΩ·cm verwendet. Der spezifische elektrische Widerstand der in der Heißwasserbehandlung verwendeten Flüssigkeit wurde bei einer Wassertemperatur von 25 °C unter Verwendung eines Messgeräts des spezifischen elektrischen Widerstands HE-200R (HORIBA) gemessen. [Tabelle 1] BEISPIEL 1

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	310
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	dritte Schicht	SiON	1,511	95
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	9
	fünfte Schicht	SiON	1,511	58
	sechste Schicht	Nb₂O₅	2,361	15
	siebente Schicht	SiON	1,511	34
	achte Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
Substrat		FDS90	1,857

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Beispiels 1 in der Dickenrichtung ist in 2A gezeigt. In 2A ist der Abschnitt mit einem Brechungsindex von 1 Luft, ist ein Bereich von 180 nm bis 490 nm auf der horizontalen Achse die Position der Schicht mit unebener Struktur, ist 180 nm auf der horizontalen Achse die Position der Oberfläche der Schicht mit unebener Struktur und ist 490 nm die Position der Oberfläche der Schicht mit unebener Struktur auf der Substratseite (Grenzfläche mit der Zwischenschicht). Wie in 2A gezeigt ist, ist ein Profil gezeigt, in dem der Brechungsindex von der Oberflächenseite bis zu der Substratseite allmählich zunimmt, wobei eine maximale Spitze in einem Gebiet von der Mitte in Richtung der Schichtdicke bis zu der Grenzfläche mit der Zwischenschicht gezeigt wird und wobei der Brechungsindex in Richtung der Grenzfläche abnimmt. In 2A ist die Zwischenschicht von 490 nm bis zu nahezu 730 nm, wo der Brechungsindex auf 1,857 festgesetzt ist, und ist das Gebiet mit einem Brechungsindex von 1,857 das Substrat.
In 2A ist die Brechungsindexverteilung der Schicht mit unebener Struktur in der Dickenrichtung eine Brechungsindexverteilung, die dadurch erhalten wird, dass eine Probe, die durch Bilden eines Aluminiumdünnfilms mit einer Dicke von 50 nm auf dem Siliciumsubstrat und Behandeln des Films mit heißem Wasser unter denselben Bedingungen gebildet worden ist, einer Ellipsometrie- und Reflexionsgradmessung ausgesetzt wird.
Die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Antireflexfilms in dem optischen Bauelement, das den Antireflexfilm des Beispiels umfasst, (im Folgenden als "die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des optischen Bauelements" bezeichnet) wurde mit einer Spektroskopie gemessen. Der Reflexionsgrad wurde unter den Bedingungen eines Einfallswinkels von 0° gemessen. Das Messergebnis ist in 2B gezeigt. Wie in 2B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Beispiels über ein Band von 470 nm mit einer Wellenlänge von 380 nm bis 850 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und wurden gute Entspiegelungseigenschaften erhalten.
[Beispiel 2]

Abgesehen davon, dass ein aus S-LAL18 (hergestellt von der Ohara Inc.) bestehendes Substrat verwendet wurde, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Beispiels 2 enthielt, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Die Zwischenschicht wies wie in Beispiel 1 eine Achtschichtstruktur einer ersten bis achten Schicht auf, wobei die ungeradzahligen Schichten der ersten, der dritten, der fünften und der siebenten Schicht aus Siliciumoxynitrid bestanden und die geradzahligen Schichten der zweiten, der vierten, der sechsten und der achten Schicht aus Nioboxid bestanden. Die Filmdicke jeder Schicht war von der Filmdicke jeder Schicht in Beispiel 1 verschieden. Der Schichtaufbau des Beispiels 2 von dem Substrat bis zu der Schicht mit unebener Struktur ist wie in der folgenden Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2] BEISPIEL 2

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,7728	310
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	dritte Schicht	SiON	1,511	100
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	fünfte Schicht	SiON	1,511	73
	sechste Schicht	Nb₂O₅	2,361	10
	siebente Schicht	SiON	1,511	46
	achte Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
Substrat		S-LAL18	1,733

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms aus Beispiel 2 in der Dickenrichtung ist in 3A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 3B gezeigt. Da die Schicht mit unebener Struktur aus 2 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 vorbereitet wird, zeigt das Gebiet der Schicht mit unebener Struktur in 3A dieselbe Brechungsindexverteilung wie in Beispiel 1.
Wie in 3B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Beispiels 2 über ein Band von 510 nm einer Wellenlänge von 380 nm bis 890 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und wurden gute Entspiegelungseigenschaften erhalten.
[Beispiel 3]

Abgesehen davon, dass die Filmdicke des Aluminiumfilms auf 40 nm eingestellt wurde, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Beispiels 3 umfasst, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Die Zwischenschicht wies wie in Beispiel 1 eine Achtschichtstruktur mit einer ersten bis achten Schicht auf, wobei die ungeradzahligen Schichten der ersten, der dritten, der fünften und der siebenten Schicht aus Siliciumoxynitrid bestanden und die geradzahligen Schichten der zweiten, der vierten, der sechsten und der achten Schicht aus Nioboxid bestanden. Die Filmdicke jeder Schicht war von den Filmdicken jeder Schicht in Beispiel 1 verschieden. Der Schichtaufbau des Beispiels 3 von dem Substrat bis zu der Schicht mit unebener Struktur ist wie in der folgenden Tabelle 3 gezeigt. Die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 gemessen. In dem Beispiel war die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur 280 nm. [Tabelle 3] BEISPIEL 3

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	280
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	dritte Schicht	SiON	1,511	93
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	13
	fünfte Schicht	SiON	1,511	56
	sechste Schicht	Nb₂O₅	2,361	22
	siebente Schicht	SiON	1,511	37
	achte Schicht	Nb₂O₅	2,361	11
Substrat		FDS90	1,857

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Beispiels 3 in der Dickenrichtung ist in 4A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 4B gezeigt. Die Brechungsindexverteilung der Schicht mit unebener Struktur aus Beispiel 3 in der Dickenrichtung ist eine Brechungsindexverteilung, die dadurch erhalten wird, dass eine durch Bilden eines Aluminiumdünnfilms mit einer Dicke von 40 nm auf dem Siliciumsubstrat und Behandeln des Films mit heißem Wasser unter denselben Bedingungen gebildete Probe einer Ellipsometrie- und Reflexionsgradmessung ausgesetzt wird.
Obgleich die Brechungsindexverteilung der Schicht mit unebener Struktur aus Beispiel 3 nicht dieselbe wie im Fall des Beispiels 1 ist, das durch Behandeln des Aluminiumdünnfilms mit einer Dicke von 50 nm mit heißem Wasser erhalten wird, ist ähnlich ein Profil gezeigt, in dem der Brechungsindex von der Oberflächenseite bis zu der Substratseite allmählich zunimmt, die maximale Spitze in einem Gebiet von der Mitte in der Dickenrichtung bis zu der Grenzfläche mit der Zwischenschicht gezeigt ist und der Brechungsindex in Richtung der Grenzfläche abnimmt.
Wie in 4B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Beispiels 3 in einem Band von 450 nm einer Wellenlänge von 400 nm bis 850 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und wurden gute Entspiegelungseigenschaften erhalten.
[Beispiel 4]

Abgesehen davon, dass die ungeradzahligen Schichten der Zwischenschicht aus Siliciumoxid bestanden, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Beispiels 4 umfasst, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Das heißt, die Zwischenschicht wies eine Achtschichtstruktur einer ersten bis achten Schicht auf, wobei die ungeradzahligen Schichten der ersten, der dritten, der fünften und der siebenten Schicht aus Siliciumoxid bestanden und die geradzahligen Schichten der zweiten, der vierten, der sechsten und der achten Schicht aus Nioboxid bestanden. Der Schichtaufbau des Beispiels 4 von dem Substrat bis zu der Schicht mit unebener Struktur ist wie in der folgenden Tabelle 4 gezeigt. [Tabelle 4] BEISPIEL 4

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	310
Zwischenschicht	erste Schicht	SiO₂	1,460	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	8
	dritte Schicht	SiO₂	1,460	80
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	11
	fünfte Schicht	SiO₂	1,460	60
	sechste Schicht	Nb₂O₅	2,361	16
	siebente Schicht	SiO₂	1,460	35
	achte Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
Substrat		FDS90	1,857

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Beispiels 4 in der Dickenrichtung ist in 5A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 5B gezeigt. Da die Schicht mit unebener Struktur des Beispiels 4 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 vorbereitet wird, zeigt das Gebiet der Schicht mit unebener Struktur in 5A dieselbe Brechungsindexverteilung wie in Beispiel 1.
Wie in 5B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Beispiels 4 über ein Band von 480 nm einer Wellenlänge von 380 nm bis 860 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und wurden gute Entspiegelungseigenschaften erhalten.
[Beispiel 5]

Abgesehen davon, dass die Zwischenschicht eine Neunschichtstruktur enthielt, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Beispiels 5 enthielt, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Das heißt, die Zwischenschicht wies eine Neunschichtstruktur mit einer ersten bis neunten Schicht auf, wobei die ungeradzahligen Schichten der ersten, der dritten, der fünften, der siebenten und der neunten Schicht aus Siliciumoxynitrid bestanden und die geradzahligen Schichten der zweiten, der vierten, der sechsten und der achten Schicht aus Nioboxid bestanden. Der Schichtaufbau des Beispiels 5 von dem Substrat bis zu der Schicht mit unebener Struktur ist wie in der folgenden Tabelle 5 gezeigt. [Tabelle 5] BEISPIEL 5

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	310
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	dritte Schicht	SiON	1,511	100
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	fünfte Schicht	SiON	1,511	68
	sechste Schicht	Nb₂O₅	2,361	11
	siebente Schicht	SiON	1,511	45
	achte Schicht	Nb₂O₅	2,361	12
	neunte Schicht	SiON	1,511	19
Substrat		FDS90	1,857

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Beispiels 5 in der Dickenrichtung ist in 6A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 6B gezeigt. Da die Schicht mit unebener Struktur des Beispiels 5 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 vorbereitet wird, zeigt das Gebiet der Schicht mit unebener Struktur in 6A dieselbe Brechungsindexverteilung wie in Beispiel 1.
Wie in 6B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Beispiels 5 über ein Band von 550 nm einer Wellenlänge von 380 nm bis 930 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und wurden gute Entspiegelungseigenschaften erhalten.
[Beispiel 6]

Abgesehen davon, dass die Zwischenschicht eine neunte Schicht und eine zehnte Schicht enthielt, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Beispiels 6 enthielt, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Das heißt, die Zwischenschicht wies eine Zehnschichtstruktur einer ersten bis zehnten Schicht auf, wobei die ungeradzahligen Schichten der ersten, der dritten, der fünften, der siebenten und der neunten Schicht aus Siliciumoxynitrid bestanden und wobei die geradzahligen Schichten der zweiten, der vierten, der sechsten, der achten und der zehnten Schicht aus Nioboxid bestanden. Der Schichtaufbau des Beispiels 6 von dem Substrat bis zu der Schicht mit unebener Struktur ist wie in der folgenden Tabelle 6 gezeigt. [Tabelle 6] BEISPIEL 6

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	310
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	dritte Schicht	SiON	1,511	93
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	fünfte Schicht	SiON	1,511	72
	sechste Schicht	Nb₂O₅	2,361	11
	siebente Schicht	SiON	1,511	48
	achte Schicht	Nb₂O₅	2,361	14
	neunte Schicht	SiON	1,511	31
	zehnte Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
Substrat		FDS90	1,857

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Beispiels 6 in der Dickenrichtung ist in 7A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 7B gezeigt. Da die Schicht mit unebener Struktur des Beispiels 6 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 vorbereitet wurde, zeigt das Gebiet der Schicht mit unebener Struktur in 7A dieselbe Brechungsindexverteilung wie in Beispiel 1.
Wie in 7B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Beispiels 6 über ein Band von 540 nm einer Wellenlänge von 390 nm bis 930 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und wurden gute Entspiegelungseigenschaften erhalten.
[Vergleichsbeispiel 1]

Abgesehen davon, dass die Zwischenschicht fünf Schichten aufwies, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 1 enthielt, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Das heißt, die Zwischenschicht wies eine Fünfschichtstruktur auf, die durch abwechselndes Schichten von Schichten aus Siliciumoxynitrid und Nioboxid wie in der folgenden Tabelle 7 gezeigt gebildet wurde. [Tabelle 7] VERGLEICHSBEISPIEL 1

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	310
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	7
	dritte Schicht	SiON	1,511	69
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	11
	fünfte Schicht	SiON	1,511	30
Substrat		FDS90	1,857

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Vergleichsbeispiels 1 in der Dickenrichtung ist in 8A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 8B gezeigt. Da die Schicht mit unebener Struktur des Vergleichsbeispiels 1 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 vorbereitet wurde, zeigt das Gebiet der Schicht mit unebener Struktur in 8A dieselbe Brechungsindexverteilung wie in Beispiel 1.
Wie in 8B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 1 über ein Band von 410 nm einer Wellenlänge von 370 nm bis 780 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger. Es wurden keine guten Entspiegelungseigenschaften erhalten, die einem Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger über eine Bandbreite von 450 nm genügen.
[Vergleichsbeispiel 2]

Abgesehen davon, dass ein aus S-LAL18 (hergestellt durch die Ohara Inc.) bestehendes Substrat verwendet wurde und dass die Zwischenschicht fünf Schichten aufwies, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 2 enthielt, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Das heißt, die Zwischenschicht wies eine Fünfschichtstruktur auf, die durch abwechselndes Schichten von Schichten aus Siliciumoxynitrid und Nioboxid wie in der folgenden Tabelle 8 gezeigt gebildet wurden. [Tabelle 8] VERGLEICHSBEISPIEL 2

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	310
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,502	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,298	8
	dritte Schicht	SiON	1,502	69
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,298	9
	fünfte Schicht	SiON	1,502	29
Substrat		S-LAL18	1,733

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Vergleichsbeispiels 2 in der Dickenrichtung ist in 9A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 9B gezeigt. Da die Schicht mit unebener Struktur des Vergleichsbeispiels 2 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 vorbereitet wurde, zeigt das Gebiet der Schicht mit unebener Struktur in 9A dieselbe Brechungsindexverteilung wie in Beispiel 1.
Wie in 9B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 2 über ein Band von 440 nm einer Wellenlänge von 370 nm bis 810 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger. Es wurden keine guten Entspiegelungseigenschaften erhalten, die einem Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger über eine Bandbreite von 450 nm oder mehr genügen.
[Referenzbeispiel 1]

Abgesehen davon, dass ein aus S-NBH5 (hergestellt durch die Ohara Inc.) bestehendes Substrat verwendet wurde und dass die Zwischenschicht fünf Schichten aufwies, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Referenzbeispiels 1 umfasst, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Das heißt, die Zwischenschicht wies eine Fünfschichtstruktur auf, die durch abwechselndes Schichten von Schichten aus Siliciumoxynitrid und Nioboxid wie in der folgenden Tabelle 9 gezeigt gebildet wurde. [Tabelle 9] Referenzbeispiel 1

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	310
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	dritte Schicht	SiON	1,511	76
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	fünfte Schicht	SiON	1,511	36
Substrat		S-NBH5	1,659

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Referenzbeispiels 1 in der Dickenrichtung ist in 10A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 10B gezeigt. Da die Schicht mit unebener Struktur des Referenzbeispiels 1 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 vorbereitet wurde, zeigte das Gebiet der Schicht mit unebener Struktur in 10A dieselbe Brechungsindexverteilung wie in Beispiel 1.
Wie in 10B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Referenzbeispiels 1 über ein Band von 520 nm einer Wellenlänge von 370 nm bis 890 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und wurden gute Entspiegelungseigenschaften erhalten. Im Vergleich zu den obigen Beispielen 1 bis 6 weist das Substrat hier einen verhältnismäßig niedrigen Brechungsindex von 1,659 auf. Auf diese Weise wurde ermittelt, dass gute Entspiegelungseigenschaften erhalten wurden, falls das Substrat einen verhältnismäßig niedrigen Brechungsindex von 1,659 aufweist, selbst wenn die Zwischenschicht, wie in dem Beispiel gezeigt ist, fünf Schichten aufwies. Wie in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 gezeigt ist, wurden dagegen hinsichtlich des Substrats mit demselben Brechungsindex wie in den Beispielen 1 bis 6 in der Zwischenschicht mit fünf Schichten keine ausreichenden Entspiegelungseigenschaften erhalten.
[Vergleichsbeispiel 3]

Abgesehen davon, dass die Filmdicke des Aluminiumfilms auf 40 nm eingestellt wurde und dass die Zwischenschicht fünf Schichten aufwies, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 3 umfasst, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. In dem Vergleichsbeispiel 3 wies die Zwischenschicht eine Fünfschichtstruktur auf, die durch abwechselndes Schichten von Schichten aus Siliciumoxynitrid und Nioboxid wie in der folgenden Tabelle 10 gezeigt gebildet wurde. Da die Schicht unter denselben Bedingungen wie in dem obigen Beispiel 3 gebildet wurde, wurde außerdem angenommen, dass die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur wie in Beispiel 3 280 nm betrug. [Tabelle 10] VERGLEICHSBEISPIEL 3

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,77168	280
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	dritte Schicht	SiON	1,511	71
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	11
	fünfte Schicht	SiON	1,511	27
Substrat		FDS90	1,857

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Vergleichsbeispiels 3 in der Dickenrichtung ist in 11A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 11B gezeigt. Da die Schicht mit unebener Struktur des Vergleichsbeispiels 3 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 3 vorbereitet wurde, zeigt das Gebiet der Schicht mit unebener Struktur in 11A dieselbe Brechungsindexverteilung wie in Beispiel 3.
Wie in 11B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 3 über ein Band von 360 nm einer Wellenlänge von 380 nm bis 740 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und wurden gute Entspiegelungseigenschaften erhalten. Es wurden keine guten Entspiegelungseigenschaften erhalten, die einem Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger über eine Bandbreite von 450 nm genügen.
[Vergleichsbeispiel 4]

Abgesehen davon, dass die Filmdicke des Aluminiumfilms auf 30 nm eingestellt wurde und dass die Zwischenschicht fünf Schichten aufwies, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 4 umfasst, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Das heißt, die Zwischenschicht wies eine Fünfschichtstruktur auf, die durch abwechselndes Schichten von Schichten aus Siliciumoxynitrid und Nioboxid wie in der folgenden Tabelle 11 gezeigt gebildet wurde. In dem Vergleichsbeispiel 4 betrug die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur 240 nm, wenn die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen wurde. [Tabelle 11] VERGLEICHSBEISPIEL 4

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	240
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	7
	dritte Schicht	SiON	1,511	78
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	13
	fünfte Schicht	SiON	1,511	28
Substrat		FDS90	1,857

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Vergleichsbeispiels 4 in der Dickenrichtung ist in 12A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 12B gezeigt. Die Brechungsindexverteilung der Schicht mit unebener Struktur des Vergleichsbeispiels 4 in der Dickenrichtung wurde dadurch erhalten, dass eine Probe, die dadurch erhalten wurde, dass ein Aluminiumdünnfilm mit einer Dicke von 30 nm auf dem Siliciumsubstrat gebildet wurde und der Film unter denselben Bedingungen des Vergleichsbeispiels mit heißem Wasser behandelt wurde, einer Ellipsometrie- und Reflexionsgradmessung ausgesetzt wurde.
Die Brechungsindexverteilung der Schicht mit unebener Struktur des Vergleichsbeispiels 4 zeigt ebenfalls ein Profil, in dem der Brechungsindex von der Oberflächenseite bis zu der Substratseite allmählich zunimmt, die maximale Spitze in einem Gebiet von der Mitte in der Dickenrichtung bis zu der Grenzfläche mit der Zwischenschicht gezeigt wird und der Brechungsindex in Richtung der Grenzfläche abnimmt.
Wie in 12B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 4 über ein Band von 530 nm oder mehr, das eine Wellenlänge von 420 nm überstieg, bis zu einer Messungsobergrenze von 950 nm einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und wurden über einen sehr breiten Bereich gute Entspiegelungseigenschaften erhalten, die einem Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger genügen.
[Vergleichsbeispiel 5]

Abgesehen davon, dass die Filmdicke des Aluminiumfilms auf 20 nm eingestellt wurde und dass die Zwischenschicht fünf Schichten aufweist, wurde ein optisches Bauelement, das einen Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 5 enthielt, in denselben Prozeduren wie in dem Herstellungsverfahren des Beispiels 1 vorbereitet. Das heißt, die Zwischenschicht wies eine Fünfschichtstruktur auf, die durch abwechselndes Schichten von Schichten aus Siliciumoxynitrid und Nioboxid wie in der folgenden Tabelle 12 gezeigt gebildet wurde. In dem Vergleichsbeispiel 5 betrug die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur 210 nm, wenn die Filmdicke auf dieselbe Weise wie in dem Beispiel 1 gemessen wurde. [Tabelle 12] VERGLEICHSBEISPIEL 5

Schichtaufbau		Material	Brechungsindex	physikalische Filmdicke (nm)
Schicht mit unebener Struktur		Al₂O₃(H₂O)	1 bis 1,772	210
Zwischenschicht	erste Schicht	SiON	1,511	10
	zweite Schicht	Nb₂O₅	2,361	6
	dritte Schicht	SiON	1,511	66
	vierte Schicht	Nb₂O₅	2,361	11
	fünfte Schicht	SiON	1,511	18
Substrat		FDS90	1,857

Die Brechungsindexverteilung des Antireflexfilms des Vergleichsbeispiels 5 in der Dickenrichtung ist in 13A gezeigt und die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads ist in 13B gezeigt. Die Brechungsindexverteilung der Schicht mit unebener Struktur des Vergleichsbeispiels 5 in der Dickenrichtung wurde dadurch erhalten, dass eine Probe, die dadurch erhalten wurde, dass auf dem Siliciumsubstrat ein Aluminiumdünnfilm mit einer Dicke von 20 nm gebildet wurde und der Film unter denselben Bedingungen des Vergleichsbeispiels mit heißem Wasser behandelt wurde, einer Ellipsometrie- und Reflexionsgradmessung ausgesetzt wurde.
Die Brechungsindexverteilung der Schicht mit unebener Struktur des Vergleichsbeispiels 5 zeigt ebenfalls ein Profil, in dem der Brechungsindex von der Oberflächenseite bis zu der Substratseite allmählich zunimmt, die maximale Spitze in einem Gebiet von der Mitte in Dickenrichtung bis zu der Grenzfläche mit der Zwischenschicht gezeigt wird und der Brechungsindex in Richtung der Grenzfläche abnimmt.
Wie in 13B gezeigt ist, zeigte der Antireflexfilm des Vergleichsbeispiels 5 über ein Gebiet von 560 nm oder mehr, das eine Wellenlänge von 390 nm bis zu einer Messobergrenze von 950 nm überstieg, einen Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger und konnten über einen sehr weiten Bereich gute Entspiegelungseigenschaften erhalten werden, die einem Reflexionsgrad von 0,4 % oder weniger genügen.
An den Antireflexfilmen der Beispiele 1 bis 6, der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 und des Referenzbeispiels 1 oben wurde ein Haltbarkeitstest ausgeführt und es wurden Änderungen der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads vor und nach dem Haltbarkeitstest gemessen.
Für den Haltbarkeitstest wurde 24 Zyklen eine Operation ausgeführt, in der das optische Bauelement jedes der Beispiele und Vergleichsbeispiele 1 Stunde bei –40 °C gehalten wurde und 1 Stunde bei +85 °C gehalten wurde. Vor und nach dem Haltbarkeitstest wurde die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads gemessen, und wenn eine Änderung der Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads vor und nach dem Haltbarkeitstest in einem Wellenlängenbereich einer Wellenlänge von 400 nm bis 780 nm 0,1 % oder weniger betrug, wurde dies als "nicht geändert", d. h. gute Haltbarkeit, bewertet. Wenn es irgendeine Stelle gab, an der eine Änderung des Reflexionsgrads mehr als 0,1 % betrug, wurde dies als "geändert", d. h. niedrige Haltbarkeit, bewertet.
Als ein Beispiel des Messergebnisses ist die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Beispiels 1 vor und nach dem Haltbarkeitstest in 14 gezeigt und ist die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrads des Vergleichsbeispiels 5 vor und nach dem Haltbarkeitstest in 15 gezeigt.
Wie in 14 gezeigt ist, war hinsichtlich des Beispiels 1 eine Änderung des Profils vor und nach dem Haltbarkeitstest nicht erheblich und betrug eine Änderung des Reflexionsgrads 0,1 % oder weniger. Dagegen wurde in dem Vergleichsbeispiel 5 ermittelt, dass der Reflexionsgrad über das gesamte Messgebiet nach dem Test offenbar zunimmt und dass der maximale Änderungsbetrag des Reflexionsgrads mehr als 0,2 % beträgt.

In Tabelle 13 sind die Hauptbestandteile und die Ergebnisse des Haltbarkeitstests der Beispiele 1 bis 6, der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 und des Referenzbeispiels 1 zusammen gezeigt. [Tabelle 13]

	Substrat	Reflexionsgrad des Substrats	Al-Filmdicke (nm)	Filmdicke der unebenen Struktur (nm)	Zwischenschicht	Bandbreite des Reflexionsgrads von 0,4 % oder weniger (nm)	Haltbarkeitstest
Beispiel 1	FDS90	1,857	50	310	8	470	nicht geändert
Beispiel 2	LAL18	1,733	50	310	8	510	nicht geändert
Beispiel 3	FDS90	1,857	40	280	8	450	nicht geändert
Beispiel 4	FDS90	1,857	50	310	8	480	nicht geändert
Beispiel 5	FDS90	1,857	50	310	9	550	nicht geändert
Beispiel 6	FDS90	1,857	50	310	10	540	nicht geändert
Vergleichsbeispiel 1	FDS90	1,857	50	310	5	410	nicht geändert
Vergleichsbeispiel 2	LAL18	1,733	50	310	5	440	nicht geändert
Vergleichsbeispiel 3	FDS90	1,857	40	280	5	360	nicht geändert
Vergleichsbeispiel 4	FDS90	1,857	30	240	5	530 oder mehr	geändert
Vergleichsbeispiel 5	FDS90	1,857	20	210	5	560 oder mehr	geändert
Referenzbeispiel 1	NBH5	1,659	50	310	5	520	nicht geändert

Wie in Tabelle 13 gezeigt ist, wurde ermittelt, dass in den Vergleichsbeispielen 4 und 5, in denen die Filmdicke der unebenen Strukturschichen 240 nm und 210 nm betrug, die Ergebnisse des Haltbarkeitstests "geändert" waren und die Haltbarkeit verschlechtert war. Andererseits wurde ermittelt, dass in allen Beispielen, in denen die Filmdicke der Schicht mit unebener Struktur 280 nm oder mehr betrug, die Ergebnisse des Haltbarkeitstests "nicht geändert" waren und eine gute Haltbarkeit erhalten wurde.
Da die Schicht mit unebener Struktur in allen Beispielen und Vergleichsbeispielen durch Behandeln des Aluminiumdünnfilms mit heißem Wasser gebildet wird, wird eine unebene Struktur mit einem Spitzenwert der räumlichen Frequenz von 6,5 µm^–1 erhalten und kann dementsprechend ein Antireflexfilm erhalten werden, der Streulicht ausreichend unterdrücken kann.
Bezugszeichenliste

1: optisches Bauelement
2: lichtdurchlässiges Substrat
3: Antireflexfilm
5: Zwischenschicht
10: Schicht mit unebener Struktur
51: erste Schicht
52: zweite Schicht
53: dritte Schicht
54: vierte Schicht
55: fünfte Schicht
56: sechste Schicht
57: siebente Schicht
58: achte Schicht

Claims

Antireflexfilm, der auf einer Oberfläche eines Substrats vorgesehen ist, wobei der Film umfasst: eine Schicht mit unebener Struktur, die eine unebene Struktur aufweist, in der eine Entfernung zwischen Vorsprüngen kürzer als eine Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, und die ein Aluminiumoxidhydrat als eine Hauptkomponente aufweist; und eine Zwischenschicht, die zwischen der Schicht mit unebener Struktur und dem Substrat angeordnet ist, wobei: die Schicht mit unebener Struktur einen Spitzenwert der räumlichen Frequenz der unebenen Struktur von 6,5 µm^–1 oder größer aufweist und eine Filmdicke von 250 nm oder mehr aufweist, die Zwischenschicht mehrere Schichten umfasst, die in dieser Reihenfolge von der Seite der Schicht mit unebener Struktur bis zu der Substratseite wenigstens eine erste Schicht, eine zweite Schicht, eine dritte Schicht, eine vierte Schicht, eine fünfte Schicht, eine sechste Schicht, eine siebente Schicht und eine achte Schicht umfassen, die erste Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 20 nm oder weniger aufweist, die zweite Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist, die dritte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist, die vierte Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist, die fünfte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist, die sechste Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist, die siebente Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist, und die achte Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist.
Antireflexfilm, der auf einer Oberfläche eines Substrats vorgesehen ist, wobei der Film umfasst: eine Schicht mit unebener Struktur, die eine unebene Struktur aufweist, in der eine Entfernung zwischen Vorsprüngen kürzer als eine Wellenlänge des Lichts ist, dessen Reflexion unterdrückt werden soll, und die ein Aluminiumoxidhydrat als eine Hauptkomponente aufweist; und eine Zwischenschicht, die zwischen der Schicht mit unebener Struktur und dem Substrat angeordnet ist, wobei: die Schicht mit unebener Struktur durch Behandeln eines Aluminiumfilms mit heißem Wasser erhalten wird und eine Filmdicke von 250 nm oder mehr aufweist, die Zwischenschicht mehrere Schichten umfasst, die in dieser Reihenfolge von der Seite der Schicht mit unebener Struktur bis zu der Substratseite wenigstens eine erste Schicht, eine zweite Schicht, eine dritte Schicht, eine vierte Schicht, eine fünfte Schicht, eine sechste Schicht, eine siebente Schicht und eine achte Schicht umfassen, die erste Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 20 nm oder weniger aufweist, die zweite Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist, die dritte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist, die vierte Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist, die fünfte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist, die sechste Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist, die siebente Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist, und die achte Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist.
Antireflexfilm nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die Zwischenschicht ferner auf der Substratseite der achten Schicht eine neunte Schicht umfasst, und die neunte Schicht einen Brechungsindex von 1,42 oder mehr und weniger als 1,7 und eine Filmdicke von 10 nm oder mehr und 200 nm oder weniger aufweist.
Antireflexfilm nach Anspruch 3, wobei die Zwischenschicht auf der Substratseite der neunten Schicht ferner eine zehnte Schicht umfasst, und die zehnte Schicht einen Brechungsindex von 1,7 oder mehr und 2,7 oder weniger und eine Filmdicke von 2 nm oder mehr und 30 nm oder weniger aufweist.
Antireflexfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Schicht aus Siliciumoxid oder Siliciumoxynitrid besteht.
Antireflexfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Schicht aus Nioboxid besteht.
Antireflexfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ungeradzahligen Schichten unter den mehreren Schichten, die die Zwischenschicht bilden, aus demselben Material gebildet sind.
Antireflexfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die geradzahligen Schichten unter den mehreren Schichten, die die Zwischenschicht bilden, aus demselben Material gebildet sind.
Optisches Bauelement, das umfasst: einen Antireflexfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und ein lichtdurchlässiges Substrat, das eine Oberfläche aufweist, auf der der Antireflexfilm gebildet ist.
Optisches Bauelement nach Anspruch 9, wobei ein Brechungsindex des lichtdurchlässigen Substrats 1,73 oder mehr beträgt.