JP2007102111A - Optical multilayer film and method for manufacturing optical multilayer film - Google Patents

Optical multilayer film and method for manufacturing optical multilayer film Download PDF

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Hideo Oura
秀男 大浦
Takuya Kakinuma
拓也 柿沼
Masanobu Shigeta
正信 茂田
Takehisa Asami
剛尚 浅見
Takashi Kosakai
隆 小堺
Atsushi Enomoto
淳 榎本
Shunichi Naito
俊一 内藤
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Fujinon Corp
Victor Company of Japan Ltd
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Fujinon Corp
Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical multilayer film having stable optical characteristics and high durability, and to provide a method for manufacturing the film. <P>SOLUTION: A high refractive index dielectric film 31 comprises partially or entirely titanium dioxide having an anatase crystalline structure. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学系デバイスに用いられる誘電体多層膜と、その製造方法に関する。   The present invention relates to a dielectric multilayer film used for an optical device and a method for manufacturing the same.

近年、ビデオ・プロジェクタやリアプロジェクション・テレビといった大画面表示装置においては、光源として低消費電力で高輝度が得られる放電型メタルハライドランプ等を用いることにより高輝度が図られている。   In recent years, in a large screen display device such as a video projector or a rear projection television, high luminance is achieved by using a discharge type metal halide lamp that can obtain high luminance with low power consumption as a light source.

また、上記の高輝度化とともにコントラストの改善も行われている。このためには、例えば、表示装置内に設けられるＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）プリズムのＰＢＳ多層膜の積層数を増大させるとともに、前記のメタルハライドランプから発せられる高輝度光への耐久性を付与する必要がある。   In addition, the contrast has been improved along with the increase in brightness. For this purpose, for example, it is necessary to increase the number of PBS multilayer films of a PBS (Polarizing Beam Splitter) prism provided in the display device and to provide durability against high-intensity light emitted from the metal halide lamp. There is.

上記の光学多層膜は、２種類の誘電体膜、つまり相対的に高い屈折率を有する高屈折率誘電体膜と、相対的に低い低屈折率誘電体膜とを交互に積層することにより形成される。   The optical multilayer film is formed by alternately laminating two kinds of dielectric films, that is, a high refractive index dielectric film having a relatively high refractive index and a relatively low low refractive index dielectric film. Is done.

なお、一般的に２種類の誘電体膜における屈折率差を大きくするほど少ない積層数で所望の光学特性を得ることができる。   In general, the desired optical characteristics can be obtained with a smaller number of layers as the refractive index difference between the two types of dielectric films is increased.

また、屈折率ｎが２以上の誘電体膜を高屈折率誘電体膜とし、ｎが２未満の誘電体膜を低屈折率誘電体膜とした場合、前者の材料としては、酸化チタン（ｎ≒２．４）、酸化ニオブ（ｎ≒２．３）、酸化ジルコニウム（ｎ≒２．２）、酸化タンタル（ｎ≒２．１）などが挙げられ、後者としては、酸化シリコン（ｎ≒１．４６）、フッ化マグネシウム（ｎ≒１．３８）などが挙げられる。   Further, when a dielectric film having a refractive index n of 2 or more is a high refractive index dielectric film and a dielectric film having n is less than 2 is a low refractive index dielectric film, the former material is titanium oxide (n ≈ 2.4), niobium oxide (n ≈ 2.3), zirconium oxide (n ≈ 2.2), tantalum oxide (n ≈ 2.1), etc., and the latter includes silicon oxide (n ≈ 1) .46), magnesium fluoride (n≈1.38), and the like.

また、ＰＢＳプリズム等においては、上記のＰＢＳ多層膜が形成されていない面に光の反射を防止するためのＡＲ（Anti-Reflection）膜が形成される。このＡＲ膜の材料としては、物理的耐久性や化学的安定性に優れた酸化シリコン、酸化チタンなどが挙げられる。   In addition, in a PBS prism or the like, an AR (Anti-Reflection) film for preventing light reflection is formed on the surface where the above-mentioned PBS multilayer film is not formed. Examples of the material of the AR film include silicon oxide and titanium oxide that are excellent in physical durability and chemical stability.

上記のＰＢＳ多層膜及びＡＲ膜の形成方法としては、電子ビーム真空蒸着法、スパッタ法などが挙げられる。   Examples of the method for forming the PBS multilayer film and the AR film include an electron beam vacuum deposition method and a sputtering method.

なお、高屈折率誘電膜の材料については前述したが、これらのうち、酸化チタンは屈折率が高く、所望の工学特性を得ることが容易であり、さらに安価であるため、高屈折率誘電体の材料として広く用いられている。   The materials for the high refractive index dielectric film have been described above. Of these, titanium oxide has a high refractive index, is easy to obtain desired engineering characteristics, and is inexpensive. It is widely used as a material.

しかしながら、酸化チタン薄膜には一般的に次のような問題点が存在する。即ち、周知のようにＴｉの価数は２価から４価であり、真空度、酸素分圧、薄膜が形成されるガラス基板の温度といった薄膜形成条件の変動により化学量論組成（ＴｉＯ２）に変化が生じ、所望の光学特性が得られない場合がある。 However, the titanium oxide thin film generally has the following problems. That is, as is well known, the valence of Ti is from 2 to 4, and the stoichiometric composition (TiO 2 ) is caused by fluctuations in thin film formation conditions such as vacuum degree, oxygen partial pressure, and temperature of the glass substrate on which the thin film is formed. In some cases, desired optical characteristics cannot be obtained.

また、上記の点に付随して、ｎや消衰係数ｋが経時変化することがあり、これにより光の波長のシフトや吸収量の増加といった問題が生じる場合もある。   In addition to the above points, n and extinction coefficient k may change over time, which may cause problems such as a shift in the wavelength of light and an increase in absorption.

上記の経時変化を防止する方法としては、高屈折率誘電体膜の材料である酸化シリコンと、低屈折率誘電体膜の材料である酸化チタン（二酸化チタン）とをアモルファス（非晶質）とする方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。   As a method for preventing the above-mentioned change with time, silicon oxide, which is a material for a high refractive index dielectric film, and titanium oxide (titanium dioxide), which is a material for a low refractive index dielectric film, are made amorphous. (For example, refer patent document 1).

また、高屈折率誘電体膜の主成分を酸化チタンとし、これに金属酸化物（ＮＯ）、具体的には酸化ニオブや酸化タンタル等を添加する方法もある（例えば、特許文献２参照）。
特開昭６３−１４４３０６号公報 特開２００２−２７７６３０号公報 In addition, there is a method in which titanium oxide is used as the main component of the high refractive index dielectric film, and metal oxide (NO), specifically niobium oxide, tantalum oxide, or the like is added thereto (for example, see Patent Document 2).
JP 63-144306 A JP 2002-277630 A

しかしながら、上記のＰＢＳプリズム等に設けられたＰＢＳ多層膜においては、メタルハライドランプの長時間照射により光学特性が変化する場合があり、これにより、このＰＢＳプリズムが備えられた表示装置により投影される画像に劣化（具体的には、色邑等）が生じる。   However, in the PBS multilayer film provided in the above-described PBS prism or the like, the optical characteristics may change due to the long-time irradiation of the metal halide lamp, so that the image projected by the display device provided with this PBS prism. Deterioration (specifically, color fading or the like) occurs.

つまり、従来のＰＢＳ多層膜の耐久性は十分ではなく、望むべき耐久時間（例えば、１０万時間以上）も満たしてはいない。   In other words, the durability of the conventional PBS multilayer film is not sufficient, and the desired durability time (for example, 100,000 hours or more) is not satisfied.

このような事情に鑑み本発明は、安定した光学特性とを有し、且つ耐久性に富む光学多層膜と、その製造方法とを提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an optical multilayer film having stable optical characteristics and high durability, and a manufacturing method thereof.

請求項１に記載の本発明は、屈折率が互いに異なる２種類の誘電体膜が交互に積層されてなる光学多層膜であって、２種類の誘電体膜のうちで高い屈折率を有する高屈折率誘電体膜の一部もしくは全部がアナターゼ結晶構造を有する二酸化チタンからなることを要旨とする。   The present invention according to claim 1 is an optical multilayer film in which two types of dielectric films having different refractive indexes are alternately laminated, and has a high refractive index among the two types of dielectric films. The gist is that a part or all of the refractive index dielectric film is made of titanium dioxide having an anatase crystal structure.

請求項２に記載の本発明は、屈折率が互いに異なる２種類の誘電体膜が交互に積層されてなる光学多層膜の製造方法であって、２種類の誘電体膜のうちで高い屈折率を有する高屈折率誘電体膜の一部もしくは全部を非晶質相を有する二酸化チタンにより形成させる誘電体膜形成工程と、二酸化チタンの構造をアナターゼ結晶構造に変化させる誘電体膜構造変化工程とを有することを要旨とする。   The present invention according to claim 2 is a method of manufacturing an optical multilayer film in which two types of dielectric films having different refractive indexes are alternately laminated, and has a high refractive index among the two types of dielectric films. A dielectric film forming step for forming part or all of the high refractive index dielectric film having an amorphous phase with titanium dioxide having an amorphous phase; and a dielectric film structure changing step for changing the structure of titanium dioxide into an anatase crystal structure; It is summarized as having.

請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の発明において、誘電体膜構造変化工程では、二酸化チタンを加熱することにより二酸化チタンの構造を変化させることを要旨とする。   The gist of the present invention described in claim 3 is that, in the invention described in claim 2, in the dielectric film structure changing step, the structure of titanium dioxide is changed by heating titanium dioxide.

本発明によれば、安定した光学特性とを有し、且つ耐久性に富む光学多層膜と、その製造方法とを提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the optical multilayer film which has the stable optical characteristic, and is rich in durability, and its manufacturing method.

以下、本発明の光学多層膜及び光学多層膜製造方法についての説明を行う。   Hereinafter, the optical multilayer film and the optical multilayer film manufacturing method of the present invention will be described.

なお、以下の実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。   The following examples are only for the purpose of explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention. Accordingly, those skilled in the art can employ various embodiments including each or all of these elements, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.

また、実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付し、これに関する反復説明は省略する。   In all the drawings for explaining the embodiments, the same reference numerals are given to the same elements, and repeated explanation thereof is omitted.

図１（ａ）は、本発明の第１の実施例（実施例１）に係るＰＢＳプリズム１を示す図である。   FIG. 1A is a diagram showing a PBS prism 1 according to a first embodiment (embodiment 1) of the present invention.

このＰＢＳプリズム１は、ガラス基板２ａ及び２ｂ（以下、適宜“ガラス基板２”と総称する）と、これらの間に位置するＰＢＳ多層膜（光学多層膜）３と、ガラス基板２ａ及び２ｂの表面に設けられ、光の反射を防止するＡＲ膜４とからなる。   The PBS prism 1 includes glass substrates 2a and 2b (hereinafter collectively referred to as “glass substrate 2” as appropriate), a PBS multilayer film (optical multilayer film) 3 positioned therebetween, and the surfaces of the glass substrates 2a and 2b. And an AR film 4 for preventing light reflection.

上記のＰＢＳプリズムを作成するにあたっては、図１（ｂ）に示すように、ガラス基板２ａ及び２ｂのいずれか一方（本実施例においては２ａ）にＰＢＳ多層膜を設け、さらにガラス基板２ａ及び２ｂの表面上にＡＲ膜を設け、その後にＰＢＳ多層膜とガラス基板２ｂとを接着することによりガラス基板２ａ及び２ｂを一体化する。   In preparing the above-described PBS prism, as shown in FIG. 1B, a PBS multilayer film is provided on one of the glass substrates 2a and 2b (2a in the present embodiment), and the glass substrates 2a and 2b are further provided. The glass substrates 2a and 2b are integrated by providing an AR film on the surface and then bonding the PBS multilayer film and the glass substrate 2b.

上記のＰＢＳ多層膜３は、図２に示すように、屈折率が異なる２種類の誘電体膜からなり、図２に示すように、上記の２種類の誘電体膜のうちで相対的に高い屈折率を有する高屈折率誘電体膜３１と、相対的に低い屈折率を有する低屈折率誘電体膜３２とが交互に積層することにより形成される。   The PBS multilayer film 3 is composed of two kinds of dielectric films having different refractive indexes as shown in FIG. 2, and is relatively higher of the two kinds of dielectric films as shown in FIG. It is formed by alternately stacking a high refractive index dielectric film 31 having a refractive index and a low refractive index dielectric film 32 having a relatively low refractive index.

なお、本実施例においては、高屈折率誘電体膜３１及び低屈折率誘電体３２がそれぞれ２４層、計４８層積層されている。   In the present embodiment, the high-refractive index dielectric film 31 and the low-refractive index dielectric 32 are each laminated in a total of 48 layers.

また、上記の高屈折率誘電体膜３１の一部または全部は二酸化チタン（ＴｉＯ２）製であり、低屈折率誘電体膜３２の一部または全部は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）製である。 A part or all of the high refractive index dielectric film 31 is made of titanium dioxide (TiO 2 ), and a part or all of the low refractive index dielectric film 32 is made of silicon dioxide (SiO 2 ).

次に、上記のＰＢＳ多層膜３の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of said PBS multilayer film 3 is demonstrated.

ＰＢＳ多層膜３は、多層膜の形成工程と、多層膜の加熱工程とを経て製造される。なお、以降の説明においては、形成工程を経た多層膜には３’、後述する加熱工程を経て完成した多層膜には３の番号を付与する
本発明におけるＰＢＳ多層膜３’の形成工程においては、図３に示すような蒸着装置５ａが用いられる。 The PBS multilayer film 3 is manufactured through a multilayer film forming process and a multilayer film heating process. In the following description, the multilayer film that has undergone the formation process is given a number of 3 ′, and the multilayer film that has been completed through the heating process to be described later is given a number of 3. In the formation process of the PBS multilayer film 3 ′ in the present invention, A vapor deposition apparatus 5a as shown in FIG. 3 is used.

この蒸着装置５ａは、ＥＢＤ（Electron Beam Deposition：電子ビーム蒸着）法により成膜を行うものであり、密閉可能な蒸着装置本体６と、この蒸着装置本体６内に設けられた回転ドーム７と、蒸着材料８ａ（二酸化チタン）及び８ｂ（二酸化シリコン）と、蒸発源（電子銃）９と、蒸着装置本体６内の換気・加圧・減圧等を行うためのポンプ１１とからなる。   The vapor deposition apparatus 5a performs film formation by an EBD (Electron Beam Deposition) method, and includes a sealable vapor deposition apparatus main body 6, a rotating dome 7 provided in the vapor deposition apparatus main body 6, It consists of vapor deposition materials 8a (titanium dioxide) and 8b (silicon dioxide), an evaporation source (electron gun) 9, and a pump 11 for performing ventilation, pressurization, decompression, etc. in the vapor deposition apparatus body 6.

上記の蒸着材料８ａ及び８ｂは、回転可能に構成されたテーブル上に載置されている。このため、蒸着材料８ａ及び８ｂを蒸発源９から発せられる電子ビーム１０により交互に蒸発させ、回転ドームの内壁面に固定された複数のガラス基板２ａに図２に示したような構造を有するＰＢＳ多層膜３’を形成させることができる。   The vapor deposition materials 8a and 8b are placed on a table configured to be rotatable. Therefore, the evaporation materials 8a and 8b are alternately evaporated by the electron beam 10 emitted from the evaporation source 9, and a plurality of glass substrates 2a fixed to the inner wall surface of the rotating dome have a structure as shown in FIG. A multilayer film 3 ′ can be formed.

なお、蒸着材料８ａ（二酸化チタン）により高屈折率誘電体膜３１を形成させるにあたっては、蒸着装置本体内が酸素（Ｏ２）ガスで満たされる。 In forming the high refractive index dielectric film 31 with the vapor deposition material 8a (titanium dioxide), the inside of the vapor deposition apparatus main body is filled with oxygen (O 2 ) gas.

一方、蒸着材料８ｂ（二酸化シリコン）により低屈折率誘電体膜３２を形成させるにあたっては、上記のようなガスは用いられない。   On the other hand, in forming the low refractive index dielectric film 32 with the vapor deposition material 8b (silicon dioxide), the above gas is not used.

上記の方法により形成された高屈折率誘電体膜３１を形成する二酸化チタンは非晶質相と、低屈率誘電体膜３２を形成する二酸化シリコンとはともに非晶質相を有することとなる。   The titanium dioxide forming the high refractive index dielectric film 31 formed by the above method has both an amorphous phase and the silicon dioxide forming the low refractive index dielectric film 32 has an amorphous phase. .

図４は、上記の方法により形成されたＰＢＳ多層膜３’等のＸＲＤ（X-ray Diffraction：Ｘ線回折）パターンを示す図であり、図中の線４４はガラス基板２ａ、線４３はＰＢＳ多層膜３’、線４２は僅かに存在する結晶のＸＲＤをそれぞれ示している。なお、線４１については後述する。   FIG. 4 is a diagram showing an XRD (X-ray Diffraction: X-ray diffraction) pattern of the PBS multilayer film 3 ′ or the like formed by the above method. In FIG. 4, a line 44 is the glass substrate 2a, and a line 43 is the PBS. The multilayer film 3 ′ and the line 42 indicate XRDs of slightly existing crystals, respectively. The line 41 will be described later.

前記のとおり、高屈折率誘電体膜３１は非晶質相を有する二酸化チタンを含むが、この点は線４３が示すＸＲＤからみて明らかである。   As described above, the high-refractive-index dielectric film 31 includes titanium dioxide having an amorphous phase. This point is apparent from the XRD indicated by the line 43.

次に、上記のＰＢＳ多層膜３’を有するＰＢＳプリズムを複数個作製し、約２００倍の加速条件で信用性試験を行った。以下、その結果について説明する。   Next, a plurality of PBS prisms having the above-described PBS multilayer film 3 ′ were produced, and a reliability test was performed under an acceleration condition of about 200 times. The results will be described below.

まず、４００時間（実使用時間で約８万時間に相当）が経過すると、Ｐ波の吸収バンドが顕著になり、６００時間（実使用時間で約１２万時間に相当）が経過すると、画像に色邑が生じることが確認された。   First, when 400 hours (equivalent to about 80,000 hours in actual use time) have elapsed, the P-wave absorption band becomes prominent, and after 600 hours (equivalent to about 120,000 hours in actual use time), It was confirmed that discoloration occurred.

さらに、８００時間（実使用時間で約１６万時間に相当）が経過すると、３０％強と多くのＰＢＳプリズムで吸収バンドが観測された。   Furthermore, after 800 hours (corresponding to about 160,000 hours in actual use), an absorption band was observed in many PBS prisms with a little over 30%.

また、さらなる検討を行った結果、上記の現象は高屈折率誘電体膜３１、つまりニ酸化チタンの劣化に起因することが判明した。   As a result of further studies, it has been found that the above phenomenon is caused by deterioration of the high refractive index dielectric film 31, that is, titanium dioxide.

また、高屈折率誘電体膜３１の材料としてニ酸化チタンに比べ屈折率が低い酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた場合には、劣化は生じなかったが、誘電体膜の積層数と製造コストが増加してしまうため、実用的であるとはいえない。 Further, when niobium oxide (Nb 2 O 5 ) having a refractive index lower than that of titanium dioxide was used as the material of the high refractive index dielectric film 31, no deterioration occurred, but the number of laminated dielectric films Since the manufacturing cost increases, it is not practical.

したがって、本発明においては、上記の形成工程により得られたＰＢＳ多層膜３’に加熱処理を施すことにより高屈折率誘電体膜３１（二酸化チタン）の構造をアナターゼ（Anatase）結晶構造へと変化させ、これにより劣化を防止する。以下、そのための加熱工程の詳細について説明する。   Therefore, in the present invention, the structure of the high-refractive-index dielectric film 31 (titanium dioxide) is changed to an anatase crystal structure by subjecting the PBS multilayer film 3 ′ obtained by the above-described formation process to heat treatment. This prevents degradation. Hereinafter, the details of the heating step for that purpose will be described.

まず、加熱処理を行う前にＰＢＳ多層膜３’が形成されたガラス基板２aをガラス基板２ｂと接着し、さらにＡＲ膜４を形成し、ＰＢＳプリズム１を得る。そして、このＰＢＳプリズム１を図５の加熱装置１４により加熱する。   First, before the heat treatment, the glass substrate 2a on which the PBS multilayer film 3 'is formed is bonded to the glass substrate 2b, and the AR film 4 is further formed to obtain the PBS prism 1. And this PBS prism 1 is heated with the heating apparatus 14 of FIG.

この加熱装置１４は、ＰＢＳ多層膜３’を有するＰＢＳプリズム１を載置可能、且つ密閉可能な加熱装置本体１５と、この加熱装置本体１５内の換気・加圧・減圧等をためのポンプ１１とからなる。   The heating device 14 includes a heating device main body 15 on which the PBS prism 1 having the PBS multilayer film 3 ′ can be mounted and sealed, and a pump 11 for ventilation, pressurization, decompression, and the like in the heating device main body 15. It consists of.

以下、この加熱装置１４を用いた加熱処理の結果について説明する。   Hereinafter, the result of the heat treatment using the heating device 14 will be described.

上記の加熱装置１４内を窒素（Ｎ２）ガスあるいは空気で満たし、ＰＢＳプリズム１（ＰＢＳ多層膜３’を含む）を２８０℃で２時間加熱した。 The inside of the heating device 14 was filled with nitrogen (N 2 ) gas or air, and the PBS prism 1 (including the PBS multilayer film 3 ′) was heated at 280 ° C. for 2 hours.

この加熱処理により得られたＰＢＳ多層膜３のＸＲＤを図４の線４１に示すが、これと、図中のアナターゼ結晶面指数（ｈＫｌ）からみて二酸化チタンがアナターゼ結晶構造を有することは明らかである。   The XRD of the PBS multilayer film 3 obtained by this heat treatment is shown by the line 41 in FIG. 4, and it is clear that titanium dioxide has an anatase crystal structure in view of this and the anatase crystal plane index (hKl) in the figure. is there.

アナターゼ単相の微結晶は、３５０℃より高温では３０分という短時間で形成されるが、それ以上時間をかけてもすでに飽和しており変化はしない。   Anatase single-phase microcrystals are formed in a short time of 30 minutes at a temperature higher than 350 ° C., but they are already saturated and do not change over a longer time.

一方、１５０℃での長時間保持（１０００時間オーダー）でも結晶は形成される。また、ガス雰囲気が真空、還元雰囲気（５％水素Ａｒガス）、空気中、窒素ガス雰囲気の何れの場合も、ＸＲＤ、分光特性、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy：Ｘ線光電子分光法）の分析結果は同じであり、二酸化チタンの酸素量の変動は見られない。   On the other hand, crystals are formed even when held at 150 ° C. for a long time (on the order of 1000 hours). Also, XRD, spectral characteristics, and XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) analysis when the gas atmosphere is vacuum, reducing atmosphere (5% hydrogen Ar gas), air, or nitrogen gas atmosphere. The results are the same and no variation in the amount of oxygen in titanium dioxide is seen.

なお、二酸化シリコンは、上記の処理を経ても非晶質構造を保持したままであることは周知のとおりである。   As is well known, silicon dioxide retains its amorphous structure even after the above treatment.

このようにして得られたＰＢＳプリズム１（高屈折率誘電体膜３１）に対して上記と同様の加速条件信頼性試験を行ったところ、従来のＰＢＳプリズムの一部で観測された吸収バンドの劣化は１０００時間以上の試験においても全く発生せず、安定した特性を有することが確認された。   When the acceleration condition reliability test similar to the above was performed on the PBS prism 1 (high refractive index dielectric film 31) thus obtained, the absorption band observed in a part of the conventional PBS prism was observed. Deterioration did not occur at all even in a test of 1000 hours or more, and it was confirmed that the product had stable characteristics.

また、ＡＲ膜４も上記の処理において加熱されるため、その構造がアナターゼ結晶構造となり、高屈折率誘電体膜３１と同様に安定した特性を得ることができる。   Further, since the AR film 4 is also heated in the above processing, its structure becomes an anatase crystal structure, and stable characteristics can be obtained similarly to the high refractive index dielectric film 31.

また、形成工程において予め二酸化チタン膜を形成させ、その後、加熱工程において非晶質主体の緻密な膜を微結晶化することにより、単一の工程において微結晶化されたニ酸化チタンを形成させた場合に比べより緻密な構造が得られる。このため、水分に起因するピークシフトを抑制することができる。   In addition, a titanium dioxide film is formed in advance in the forming process, and then a fine film mainly composed of amorphous material is microcrystallized in the heating process, thereby forming microcrystallized titanium dioxide in a single process. A denser structure can be obtained than in the case of the above. For this reason, the peak shift resulting from moisture can be suppressed.

また、結晶化を行う加熱工程を多層膜の形成工程から分離することにより、生産管理が容易となり、さらに、多層膜の形成工程における蒸着温度を低温とすることができるとともに、総工程時間も短縮できる。したがって、コスト及び消費エネルギーを低減することができる。   Also, by separating the heating process for crystallization from the multilayer film formation process, production control becomes easier, and the deposition temperature in the multilayer film formation process can be lowered, and the total process time is shortened. it can. Therefore, cost and energy consumption can be reduced.

上記の実施例１においては、蒸着装置５ａがＥＢＤを行うためのものである場合を示したが、これに限定されず、図６に示すような蒸着装置５ｂを用いることもできる。   In the first embodiment, the case where the vapor deposition apparatus 5a is for performing EBD is shown, but the present invention is not limited to this, and a vapor deposition apparatus 5b as shown in FIG. 6 can also be used.

この蒸着装置５ｂは、ＩＡＤ（Ion Assisted Deposition：イオンアシスト蒸着）法により成膜を行うものであり、密閉可能な蒸着装置本体６と、この蒸着装置本体６内に設けられた回転ドーム７と、蒸着材料８ａ（二酸化チタン）及び８ｂ（二酸化シリコン）と、蒸発源（電子銃）９と、蒸着装置本体６内の換気・加圧・減圧等を行うためのポンプ１１と、イオン銃１２と、中和器（ニュートラライザ）１３とからなる。   The vapor deposition apparatus 5b performs film formation by an IAD (Ion Assisted Deposition) method, and includes a sealable vapor deposition apparatus body 6, a rotating dome 7 provided in the vapor deposition apparatus body 6, Vapor deposition materials 8a (titanium dioxide) and 8b (silicon dioxide), an evaporation source (electron gun) 9, a pump 11 for performing ventilation, pressurization, decompression, etc. in the vapor deposition apparatus body 6, an ion gun 12, A neutralizer (neutralizer) 13.

この装置を用いて多層膜を形成させるにあたっては、蒸着装置本体６内にイオン化した不活性ガス（Ａｒ等）と酸素混合ガス（不活性ガスのみでも可）を満たし、中和器１３より電気的中和のための電子ビームを照射する。   In forming a multilayer film using this apparatus, the vapor deposition apparatus main body 6 is filled with an ionized inert gas (Ar or the like) and an oxygen mixed gas (only inert gas is acceptable), and is electrically supplied from the neutralizer 13. Irradiate an electron beam for neutralization.

なお、上記の実施例においては、ＰＢＳプリズムを製造する場合を示したが、本発明の光学多層膜（ＰＢＳ多層膜）は、あらゆる光学系デバイスに用いることができる。   In the above embodiment, a case where a PBS prism is manufactured has been shown. However, the optical multilayer film (PBS multilayer film) of the present invention can be used for any optical device.

また、上記の装置を用いる光学多層膜製造方法も本発明の範囲に含まれる。   Further, an optical multilayer film manufacturing method using the above apparatus is also included in the scope of the present invention.

以上のとおり本発明によれば、安定した光学特性を有し、光吸収変化が抑制された光学多層膜を実現できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize an optical multilayer film having stable optical characteristics and suppressed light absorption change.

また、上記の光学多層膜を用いることにより安定した光学特性を有し、且つ耐久性に富む光学系デバイスを実現できる。   Further, by using the optical multilayer film, an optical device having stable optical characteristics and high durability can be realized.

本発明の実施例１に係るＰＢＳプリズムを示す図である。It is a figure which shows the PBS prism which concerns on Example 1 of this invention. 図１のＰＢＳ多層膜の拡大図である。It is an enlarged view of the PBS multilayer film of FIG. 本発明の実施例１に係る蒸着装置の構成図である。It is a block diagram of the vapor deposition apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るＰＢＳ多層膜のＸ線回折パターンを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction pattern of the PBS multilayer film which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係る加熱装置の構成図である。It is a block diagram of the heating apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例２に係る蒸着装置の構成図である。It is a block diagram of the vapor deposition apparatus which concerns on Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…ＰＢＳプリズム
２ａ、２ｂ…ガラス基板
３…ＰＢＳ多層膜
４…ＡＲ膜
５ａ、５ｂ…蒸着装置
６…蒸着装置本体
７…回転ドーム
８ａ、８ｂ…蒸着材料
９…蒸着源
１０…電子ビーム
１１…ポンプ
１２…イオン銃
１３…ニュートラライザ
１４…加熱装置
１５…加熱装置本体
３１…高屈折率誘電体膜
３２…低屈折率誘電体膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... PBS prism 2a, 2b ... Glass substrate 3 ... PBS multilayer film 4 ... AR film 5a, 5b ... Deposition apparatus 6 ... Deposition apparatus main body 7 ... Rotation dome 8a, 8b ... Deposition material 9 ... Deposition source 10 ... Electron beam 11 ... Pump 12 ... Ion gun 13 ... Neutralizer 14 ... Heating device 15 ... Heating device body 31 ... High refractive index dielectric film 32 ... Low refractive index dielectric film

Claims (3)

屈折率が互いに異なる２種類の誘電体膜が交互に積層されてなる光学多層膜であって、
前記２種類の誘電体膜のうちで高い屈折率を有する高屈折率誘電体膜の一部もしくは全部がアナターゼ結晶構造を有する二酸化チタンからなる
ことを特徴とする光学多層膜。 An optical multilayer film in which two types of dielectric films having different refractive indexes are alternately laminated,
A part of or all of the high refractive index dielectric film having a high refractive index among the two types of dielectric films is made of titanium dioxide having an anatase crystal structure. 屈折率が互いに異なる２種類の誘電体膜が交互に積層されてなる光学多層膜の製造方法であって、
前記２種類の誘電体膜のうちで高い屈折率を有する高屈折率誘電体膜の一部もしくは全部を非晶質相を有する二酸化チタンにより形成させる誘電体膜形成工程と、
前記二酸化チタンの構造をアナターゼ結晶構造に変化させる誘電体膜構造変化工程と
を有することを特徴とする光学多層膜製造方法。 A method for producing an optical multilayer film in which two types of dielectric films having different refractive indexes are alternately laminated,
A dielectric film forming step of forming part or all of the high refractive index dielectric film having a high refractive index of the two types of dielectric films with titanium dioxide having an amorphous phase;
A dielectric film structure changing step of changing the structure of the titanium dioxide into an anatase crystal structure. 前記誘電体膜構造変化工程では、前記二酸化チタンを加熱することにより当該二酸化チタンの構造を変化させることを特徴とする請求項２に記載の光学多層膜製造方法。   3. The optical multilayer film manufacturing method according to claim 2, wherein in the dielectric film structure changing step, the structure of the titanium dioxide is changed by heating the titanium dioxide.
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