JP2000206326A - Multi-layer film optical element - Google Patents
Multi-layer film optical elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、多層膜光学素子
に関し、特に、多層膜の両面に互いに同一の材料より成
る基板を接合した多層膜光学素子に関する。The present invention relates to a multilayer optical element, and more particularly, to a multilayer optical element in which substrates made of the same material are bonded to both surfaces of a multilayer film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来例を図２を参照して説明する。図２
において、１１は多層膜光学素子の基板であり、一般に
光学ガラス材料により構成される。２１は基板１１表面
に順次に成膜された多層膜であり、例えば２酸化チタ
ン、酸化珪素により構成される。2. Description of the Related Art A conventional example will be described with reference to FIG. FIG.
In the above, 11 is a substrate of a multilayer optical element, which is generally made of an optical glass material. Reference numeral 21 denotes a multilayer film sequentially formed on the surface of the substrate 11, and is made of, for example, titanium dioxide and silicon oxide.
【０００３】この多層膜光学素子は光の多重伝送に際し
て光学フィルタとして使用される場合があるが、この場
合、多層膜光学素子は光導波路中に内在して使用される
ことになる。多層膜光学素子は光導波路中に内在するも
のである以上、その基板１１の厚さが大であると、それ
に比例して伝送される光の減衰は大となるので、基板１
１の厚さは薄く構成すると好適である。In some cases, the multilayer optical element is used as an optical filter in multiplex transmission of light. In this case, the multilayer optical element is used in an optical waveguide. Since the multilayer optical element is inherent in the optical waveguide, if the thickness of the substrate 11 is large, the attenuation of the transmitted light increases in proportion to the thickness.
It is preferable that the thickness of 1 is made thin.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】以上の多層膜光学素子
は、上述した通りの事情から、ポリイミド或いは光学ガ
ラスの如き材料より成る基板１１は数１０ミクロンのオ
ーダーの厚さの極く薄いものに構成される。この程度の
厚さの極く薄い基板１１に多層膜２１を成膜すると、図
２において矢印により示される方向の応力が多層膜２１
側から基板１１に対して加わり、多層膜２１と基板１１
の間にストレスが発生する。この両者の間のストレスに
起因して、基板１１に反り、割れが発生することがあ
る。そして、光学ガラス材料より成る基板１１と２酸化
チタン或は酸化珪素より成る多層膜２１とは熱膨張係数
が相違しているところから、温度変化により多層膜光学
素子自体に形状変化が生起し、これは光学素子としての
特性上好ましくない。そして、多層膜２１の一方の面は
外部雰囲気に接しており、多層膜２１の表面が経年変化
する場合がある。また、２酸化チタン或は酸化珪素より
成る多層膜２１自身が硬くて破壊し易い性質を示し、切
断加工を施す場合に多層膜２１に割れが発生し、加工取
り扱いが困難である。In the above-mentioned multilayer optical element, the substrate 11 made of a material such as polyimide or optical glass is extremely thin, having a thickness on the order of several tens of microns. Be composed. When the multilayer film 21 is formed on the extremely thin substrate 11 having such a thickness, the stress in the direction indicated by the arrow in FIG.
From the side, the multilayer film 21 and the substrate 11
Stress occurs during. The substrate 11 may be warped or cracked due to the stress between the two. Since the substrate 11 made of an optical glass material and the multilayer film 21 made of titanium dioxide or silicon oxide have different coefficients of thermal expansion, a change in temperature causes a change in shape of the multilayer optical element itself, This is not preferable in terms of characteristics as an optical element. One surface of the multilayer film 21 is in contact with the external atmosphere, and the surface of the multilayer film 21 may change over time. Further, the multilayer film 21 made of titanium dioxide or silicon oxide itself is hard and easily breaks. When the cutting process is performed, the multilayer film 21 is cracked, and it is difficult to handle.
【０００５】この発明は、多層膜の両面に互いに同一の
材料より成る基板を接合することにより上述の問題を解
消した多層膜光学素子を提供するものである。The present invention provides a multilayer optical element which solves the above-mentioned problem by bonding substrates made of the same material to both surfaces of the multilayer film.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１：光屈折率の相
異なる２種類の積層材料を基板１１に成膜して多層膜２
１を形成し、多層膜２１の各境界面における反射光と透
過光を干渉させる多層膜光学素子において、互に同一の
材料より成る２枚の基板１１、１２の間に多層膜２１の
表面および裏面を接合保持した多層膜光学素子を構成し
た。Means for Solving the Problems A multilayer film 2 is formed by forming two kinds of laminated materials having different light refractive indexes on a substrate 11.
In the multilayer optical element for forming reflected light and transmitting light at each boundary surface of the multilayer film 21 and forming the surface of the multilayer film 21 between two substrates 11 and 12 made of the same material, A multilayer optical element having the back surface bonded and configured was constructed.
【０００７】そして、請求項２：請求項１に記載される
多層膜光学素子において、２種類の積層材料のそれぞれ
は誘電体材料、半導体材料および金属材料の内から選択
された何れか１種類の材料より成ることを特徴とする多
層膜光学素子を構成した。 また、請求項３：請求項２に記載される多層膜光学素子
において、誘電体材料は、タンタル、チタン、バナジウ
ム、珪素、ジルコニウム、ハフニウム、スズ、インジウ
ム、アルミニウム、イットリウム、マグネシウムおよび
スカンジウムの酸化物、ナトリウム、リチウム、マグネ
シウム、カルシウム、バリウム、ホルミウム、ランタ
ン、ガドリニウムおよびネオジウムのフッ化物より成
り、半導体材料は、ホウ素、炭素、珪素およびゲルマニ
ウムより成り、金属材料は、アルミニウム、亜鉛、銅、
銀、コバルト、鉄、マンガン、タンタル、リチウム、タ
ングステン、ニッケル、モリブデン、イリジウム、白
金、金、チタンおよびクロムより成る多層膜光学素子を
構成した。Claim 2: In the multilayer optical element according to claim 1, each of the two kinds of laminated materials is any one of dielectric materials, semiconductor materials and metal materials. A multilayer optical element was made of a material. Claim 3: In the multilayer optical element according to claim 2, the dielectric material is an oxide of tantalum, titanium, vanadium, silicon, zirconium, hafnium, tin, indium, aluminum, yttrium, magnesium and scandium. Consisting of sodium, lithium, magnesium, calcium, barium, holmium, lanthanum, gadolinium and neodymium fluorides, semiconductor material consisting of boron, carbon, silicon and germanium, metallic material aluminum, zinc, copper,
A multilayer optical element composed of silver, cobalt, iron, manganese, tantalum, lithium, tungsten, nickel, molybdenum, iridium, platinum, gold, titanium and chromium was constructed.
【０００８】更に、請求項４：請求項１ないし請求項３
の内の何れかに記載される多層膜光学素子において、基
板は、光学ガラス材料、半導体材料および有機材料の内
から選択された何れか１種類の材料より成る多層膜光学
素子を構成した。 また、請求項５：請求項４に記載される多層膜光学素子
において、基板を形成する有機材料はポリイミド、ポリ
カーボネートの内から選択された何れかである多層膜光
学素子を構成した。Further, claim 4: claim 1 to claim 3
In the multilayer optical element described in any one of the above, the substrate constituted a multilayer optical element made of any one material selected from an optical glass material, a semiconductor material, and an organic material. Further, in the multilayer optical element according to claim 5, the organic material forming the substrate is a multilayer optical element selected from polyimide and polycarbonate.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１を参
照して説明する。図１（ａ）を参照するに、３１は多層
膜光学素子製造用のベースを示す。５１はスピンコータ
を示す。スピンコータは半導体製造工程において周知慣
用の装置である。中心に貫通形成される排気孔を有する
円板を排気孔を介して下面から吸引して円板表面に載置
される多層膜光学素子製造用のベース３１を吸引しなが
ら円板を回転駆動する構成を有しており、この状態でベ
ース表面に或る所定の粘度の液体を適用することにより
このベース表面に当該液体の層を形成することができ
る。この層の厚さは液体の粘度と円板の回転駆動速度に
より規定される。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 1A, reference numeral 31 denotes a base for manufacturing a multilayer optical element. Reference numeral 51 denotes a spin coater. The spin coater is a well-known and commonly used apparatus in a semiconductor manufacturing process. A disk having an exhaust hole formed through the center is sucked from the lower surface through the exhaust hole, and the disk is rotationally driven while sucking the base 31 for manufacturing a multilayer optical element placed on the surface of the disk. In this state, by applying a liquid having a predetermined viscosity to the base surface in this state, a layer of the liquid can be formed on the base surface. The thickness of this layer is determined by the viscosity of the liquid and the rotational drive speed of the disc.
【００１０】ベース３１をスピンコータ５１の円板に載
置し、これを吸引した状態で円板を回転駆動し、基板１
１を形成する材料であるポリイミド溶液をベース３１表
面に適用する。これにより、所定の一様な厚さのポリイ
ミド溶液の層がベース３１の表面に形成される。次い
で、ポリイミド溶液の層が形成されたベース３１をオー
ブンに収容して加熱し、ポリイミド溶液を硬化させてベ
ース３１表面にポリイミドより成る基板１１が形成され
る。The base 31 is placed on the disk of the spin coater 51, and the disk is rotated and driven in a state where the substrate 31 is sucked, and
A polyimide solution which is a material for forming 1 is applied to the surface of the base 31. As a result, a layer of the polyimide solution having a predetermined uniform thickness is formed on the surface of the base 31. Next, the base 31 on which the polyimide solution layer is formed is housed in an oven and heated to cure the polyimide solution to form the substrate 11 made of polyimide on the surface of the base 31.
【００１１】図１（ｂ）を参照するに、ベース３１表面
に形成されたポリイミドより成る基板１１の表面に誘電
体材料より成る多層膜２１を１層づつ順次に成膜する。
図１（ｃ）を参照するに、基板１１の表面に形成された
多層膜２１の表面にポリイミドより成る第２の基板１２
を接合するのであるが、この基板１２と多層膜２１の間
の結合力を高める極く薄い結合剤層４１を多層膜２１の
表面にスピンコータにより形成する。結合剤層４１は極
く薄く形成して分光および反りには影響しないものとす
る。Referring to FIG. 1B, a multilayer film 21 made of a dielectric material is formed one by one on the surface of a substrate 11 made of polyimide formed on the surface of a base 31.
Referring to FIG. 1C, a second substrate 12 made of polyimide is formed on the surface of a multilayer film 21 formed on the surface of the substrate 11.
In this case, an extremely thin binder layer 41 for increasing the bonding force between the substrate 12 and the multilayer film 21 is formed on the surface of the multilayer film 21 by a spin coater. It is assumed that the binder layer 41 is formed extremely thin and does not affect the spectral distribution and the warpage.
【００１２】図１（ｄ）を参照するに、これは多層膜２
１の表面に形成された極く薄い結合剤層４１の表面に第
２の基板１２を接合するところを説明する図である。結
合剤層４１の表面に対して基板１１を形成する材料と同
一の材料であるポリイミドより成る第２の基板１２を接
合した状態のベース３１をオーブンに収容加熱し、結合
剤層４１を加熱硬化して多層膜２１の表面に対する第２
の基板１２の結合を完了する。Referring to FIG. 1D, this is a multilayer film 2
FIG. 5 is a diagram illustrating a state where the second substrate 12 is bonded to the surface of the extremely thin binder layer 41 formed on the surface of the first substrate 12. The base 31 in a state where the second substrate 12 made of polyimide, which is the same material as the material forming the substrate 11, is bonded to the surface of the binder layer 41 in an oven and heated, and the binder layer 41 is cured by heating. To the second surface of the multilayer film 21
Of the substrate 12 is completed.
【００１３】図１（ｅ）を参照するに、最後に、表面に
基板１１、多層膜２１、第２の基板１２がこの順に形成
されたベース３１を水に浸漬する。これにより、最下層
のベース３１と基板１１の間は簡単に剥離し、基板１１
と第２の基板１２との間に多層膜２１が接合保持された
図１（ｆ）に示される多層膜光学素子が形成される。以
上の実施例においては、多層膜２１を形成する２種類の
材料として誘電体材料が使用されているが、多層膜２１
は誘電体材料の外に、半導体材料、金属材料をも使用し
て構成することができる。誘電体材料としては、タンタ
ル、チタン、バナジウム、珪素、ジルコニウム、ハフニ
ウム、スズ、インジウム、アルミニウム、イットリウ
ム、マグネシウムおよびスカンジウムの酸化物、ナトリ
ウム、リチウム、マグネシウム、カルシウム、バリウ
ム、ホルミウム、ランタン、ガドリニウムおよびネオジ
ウムのフッ化物を例示することができる。半導体材料と
してはホウ素、炭素、珪素およびゲルマニウムを例示す
ることができる。金属材料としてはアルミニウム、亜
鉛、銅、銀、コバルト、鉄、マンガン、タンタル、リチ
ウム、タングステン、ニッケル、モリブデン、イリジウ
ム、白金、金、チタンおよびクロムを例示することがで
きる。Referring to FIG. 1 (e), finally, a base 31, on which a substrate 11, a multilayer film 21, and a second substrate 12 are formed in this order, is immersed in water. As a result, the lowermost base 31 and the substrate 11 are easily peeled off, and the substrate 11
The multilayer optical element shown in FIG. 1F in which the multilayer film 21 is bonded and held between the substrate and the second substrate 12 is formed. In the above embodiment, the dielectric material is used as the two kinds of materials forming the multilayer film 21.
Can be constituted by using a semiconductor material and a metal material in addition to the dielectric material. Dielectric materials include tantalum, titanium, vanadium, silicon, zirconium, hafnium, tin, indium, aluminum, yttrium, magnesium and scandium oxides, sodium, lithium, magnesium, calcium, barium, holmium, lanthanum, gadolinium and neodymium. Can be exemplified. Examples of the semiconductor material include boron, carbon, silicon, and germanium. Examples of the metal material include aluminum, zinc, copper, silver, cobalt, iron, manganese, tantalum, lithium, tungsten, nickel, molybdenum, iridium, platinum, gold, titanium, and chromium.
【００１４】基板１１および第２の基板１２を形成する
基板材料として有機材料であるポリイミドが使用されて
いるが、基板１１および第２の基板１２は、一般に、光
学ガラス材料、半導体材料、有機材料により構成するこ
とができる。基板を構成する有機材料としては、以上の
ポリイミの外にポリカーボネートを例示することができ
る。As a substrate material for forming the substrate 11 and the second substrate 12, polyimide which is an organic material is used. Generally, the substrate 11 and the second substrate 12 are made of an optical glass material, a semiconductor material, and an organic material. Can be configured. Examples of the organic material constituting the substrate include polycarbonate in addition to the above polyimide.
【００１５】また、ポリイミドにより基板１１を形成す
るに際して、これをスピンコートを使用して形成してい
るが、基板１１を半導体材料を使用して形成する場合
は、真空蒸着その他の薄膜成膜方法を採用して形成する
ことができる。更に、第２の基板１２を多層膜２１に対
して結合剤層４１を介して接合して結合力を高めている
が、結合剤層４１を適用するまでもなく結合力を確保す
ることができる場合はこれを省略することができる。In forming the substrate 11 using polyimide, the substrate 11 is formed using spin coating. However, when the substrate 11 is formed using a semiconductor material, vacuum deposition or other thin film forming methods may be used. Can be formed. Furthermore, although the second substrate 12 is joined to the multilayer film 21 via the binder layer 41 to increase the bonding force, the bonding force can be secured without applying the binder layer 41. In this case, this can be omitted.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上の通りであって、この発明に依れ
ば、多層膜を互に同一の材料より成る基板と第２の基板
の間に接合保持する構成を採用することにより、多層膜
光学素子の構造が幾何学的に対称になることから、多層
膜に関して１枚の基板より成る多層膜光学素子の従来例
において発生した多層膜から基板に加えられる応力に起
因する基板の変形、反りが防止されると共に、基板と多
層膜の熱膨張係数の差に起因する多層膜光学素子自体の
形状変化を防止することができる。As described above, according to the present invention, the multilayer film is joined and held between the substrate and the second substrate made of the same material. Since the structure of the optical element is geometrically symmetric, the deformation and warpage of the substrate due to the stress applied to the substrate from the multilayer film generated in the conventional example of the multilayer optical element composed of one substrate with respect to the multilayer film. Is prevented, and a change in the shape of the multilayer optical element itself due to a difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the multilayer film can be prevented.
【００１７】そして、多層膜の両表面に基板が形成され
て多層膜が外部雰囲気に曝されることはないので、多層
膜の経年変化、切断加工時の多層膜の割れを防止するこ
とができる。また、この発明の多層膜光学素子は基板の
枚数は２枚となるが、この２枚の基板の合計した厚さに
相当する厚さの１枚の基板に多層膜を形成した多層膜光
学素子の従来例と比較して、基板の変形、反り、多層膜
光学素子自体の形状変化、切断加工時の多層膜の割れが
小さいことは実験により確かめられている。Further, since the substrate is formed on both surfaces of the multilayer film and the multilayer film is not exposed to the external atmosphere, it is possible to prevent the multilayer film from aging and cracking of the multilayer film during cutting. . Further, the multilayer optical element of the present invention has two substrates, and the multilayer optical element in which the multilayer film is formed on one substrate having a thickness corresponding to the total thickness of the two substrates. It has been confirmed by experiments that the deformation and warpage of the substrate, the change in the shape of the multilayer optical element itself, and the cracking of the multilayer film during cutting are smaller than those of the conventional example.
【００１８】更に、この発明の多層膜光学素子は、基板
の厚さを小さくすることができたことにより、他の光学
素子に挟み込んだり、基板による光の減衰が大きい厚い
基板を用いることのできない分野において、有効な多層
膜光学素子として使用することができる。Further, since the multilayer optical element of the present invention can reduce the thickness of the substrate, it cannot be sandwiched between other optical elements or a thick substrate in which light is greatly attenuated by the substrate. In the field, it can be used as an effective multilayer optical element.
【図１】実施例を説明する図。FIG. 1 illustrates an embodiment.
【図２】従来例を説明する図。FIG. 2 illustrates a conventional example.
１１ 基板 １２ 第２の基板 ２１ 多層膜 ３１ ベース ４１ 結合剤層 ５１ スピンコータ Reference Signs List 11 substrate 12 second substrate 21 multilayer film 31 base 41 binder layer 51 spin coater
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 GA04 GA09 GA11 GA28 GA30 GA33 GA54 GA62 4F100 AA05B AA05C AA36B AA36C AB01B AB01C AB02B AB02C AB10B AB10C AB12B AB12C AB13B AB13C AB14B AB14C AB18B AB18C AB20B AB20C AB24B AB24C AB25B AB25C AG00A AG00D AK45A AK45D AK49A AK49D AR00A AR00D AT00A AT00D BA04 BA05 BA06 BA08B BA08C BA10A BA10D BA13 JG01A JG01B JG01C JG01D JG05B JG05C JL01 JL04 Continued on the front page F-term (reference) 2H048 GA04 GA09 GA11 GA28 GA30 GA33 GA54 GA62 4F100 AA05B AA05C AA36B AA36C AB01B AB01C AB02B AB02C AB10B AB10C AB12B AB12C AB13B AB13C AB14B AB14C AB18B AB18C AB20BABA ABA AB00A AR00D AT00A AT00D BA04 BA05 BA06 BA08B BA08C BA10A BA10D BA13 JG01A JG01B JG01C JG01D JG05B JG05C JL01 JL04
Claims (5)
基板に成膜して多層膜を形成し、多層膜の各境界面にお
ける反射光と透過光を干渉させる多層膜光学素子におい
て、 互に同一の材料より成る２枚の基板の間に多層膜の表面
および裏面を接合保持したことを特徴とする多層膜光学
素子。1. A multilayer optical element for forming a multilayer film by forming two types of laminated materials having different light refractive indices on a substrate and interfering reflected light and transmitted light at each boundary surface of the multilayer film. A multilayer optical element wherein the front and back surfaces of a multilayer film are joined and held between two substrates made of the same material.
おいて、 ２種類の積層材料のそれぞれは誘電体材料、半導体材料
および金属材料の内から選択された何れか１種類の材料
より成ることを特徴とする多層膜光学素子。2. The multilayer optical element according to claim 1, wherein each of the two types of laminated materials is made of one of a dielectric material, a semiconductor material, and a metal material. The multilayer optical element characterized by the above-mentioned.
おいて、 誘電体材料は、タンタル、チタン、バナジウム、珪素、
ジルコニウム、ハフニウム、スズ、インジウム、アルミ
ニウム、イットリウム、マグネシウムおよびスカンジウ
ムの酸化物、ナトリウム、リチウム、マグネシウム、カ
ルシウム、バリウム、ホルミウム、ランタン、ガドリニ
ウムおよびネオジウムのフッ化物より成り、半導体材料
は、ホウ素、炭素、珪素およびゲルマニウムより成り、
金属材料は、アルミニウム、亜鉛、銅、銀、コバルト、
鉄、マンガン、タンタル、リチウム、タングステン、ニ
ッケル、モリブデン、イリジウム、白金、金、チタンお
よびクロムより成ることを特徴とする多層膜光学素子。3. The multilayer optical element according to claim 2, wherein the dielectric material is tantalum, titanium, vanadium, silicon,
Zirconium, hafnium, tin, indium, aluminum, yttrium, magnesium and scandium oxides, sodium, lithium, magnesium, calcium, barium, holmium, lanthanum, gadolinium and neodymium fluorides, the semiconductor material is boron, carbon, Consisting of silicon and germanium,
Metal materials are aluminum, zinc, copper, silver, cobalt,
A multilayer optical element comprising iron, manganese, tantalum, lithium, tungsten, nickel, molybdenum, iridium, platinum, gold, titanium and chromium.
記載される多層膜光学素子において、 基板は、光学ガラス材料、半導体材料および有機材料の
内から選択された何れか１種類の材料より成ることを特
徴とする多層膜光学素子。4. The multilayer optical element according to claim 1, wherein the substrate is made of one of an optical glass material, a semiconductor material, and an organic material. A multilayer optical element comprising a material.
おいて、 基板を形成する有機材料はポリイミド、ポリカーボネー
トの内から選択された何れかであることを特徴とする多
層膜光学素子。5. The multilayer optical element according to claim 4, wherein the organic material forming the substrate is any one of polyimide and polycarbonate.
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|---|---|
| JP (1) | JP2000206326A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2006114901A1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Thin film-laminated polyimide film and flexible printed wiring board |
| JP2012112723A (en) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Hamamatsu Photonics Kk | Method for manufacturing spectroscopic sensor |
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1999
- 1999-01-14 JP JP11008188A patent/JP2000206326A/en active Pending
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