JP2008304497A - 光学薄膜成膜方法、光学基板及び光学薄膜成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1の観点による光学薄膜成膜方法は、真空チャンバー(12)内に配設された基板(OE)上に光学薄膜を成膜する方法である。そして、基板保持部(19)が有する複数の保持枠(33)に基板を保持させる保持工程(S11)と、基板を加熱する加熱工程(S12)と、蒸着源から蒸着材料を放出する放出工程(S15)と、を備え、保持枠(33)が基板(OE)全体を均一に加熱された状態にする。
【選択図】図1
Description
これまで物理的膜厚dを均一することしかできなかったが、この構成により基板の温度を均一にして屈折率nも均一にすることができる。このため、光学膜厚ndを基板の中央部から周辺部にかけて均一にすることができる。
この構成は、基板と同じ材質で保持枠が形成されているため、基板の周辺部から保持枠へ熱が逃げることがない。別言すれば基板の周りに新たな周辺部のみの基板を取り付けた構造にする。したがって、この構成は基板全体が均一に加熱した状態にすることができ、光学膜厚ndを基板の中央部から周辺部にかけて均一にすることができる。
この構成は、保持枠が熱伝導率の低い材料で形成されている。基板の周辺部が熱が下がり周辺部の屈折率nが下がっていたのは保持枠を介して基板保持部に熱が逃げていたからと考えられる。保持枠が熱伝導率の低い材料で形成されることで、基板全体が均一に加熱した状態にすることができ、光学膜厚ndを基板の中央部から周辺部にかけて均一にすることができる。
この光学薄膜成膜方法は、保持枠が個別加熱ヒータを備えているので、保持枠を介して基板を加熱することができる。保持枠は基板の周囲を保持しているため基板の周辺部を加熱することができる。このため基板全体が均一に加熱した状態にすることができ、光学膜厚ndを基板の中央部から周辺部にかけて均一にすることができる。また、基板の周辺部を中央部より加熱して周辺部の屈折率nが高い基板を製造することも可能となる。
この光学膜厚成膜方法は、基板カバーが基板の周囲を保熱することで基板の中央部と周辺部とを均一な温度にすることができる。また、基板の周辺部を中央部より加熱して周辺部の屈折率nが高い基板を製造することも可能となる。
図1は光学薄膜成膜装置10を示す概略断面図である。
本実施形態に係る光学薄膜成膜装置10は、図1に示すように、蒸着チャンバー12内の底部側でかつ中心から偏った位置に配設された2つの第1蒸着源17及び第2蒸着源18と、ガラス又は水晶などの光学素子OEを保持する基板保持部である蒸着ドーム19とを備えている。蒸着チャンバー12は10−4Pa程度まで真空にすることができる。第1蒸着源17は例えばTiO2を含み、電子ビームが照射されることでTiO2が蒸発する。また第2蒸着源18は例えばSiO2を含み、電子ビームが照射されることでSiO2が蒸発する。
次に、本実施形態に係る光学薄膜成膜装置10により40層の光学薄膜を有する光学フィルタを成膜する成膜方法について説明する。図4は、光学フィルタを成膜するフローチャートである。
ステップS11において、光学薄膜成膜方法は、図4に示すように、光学素子OEを保持枠33に取り付け、さらにその光学素子OEを保持した保持枠33を蒸着ドーム19に装着する。
ステップS13において、駆動モータ26により蒸着ドーム19を所定の速度で回転させる。
ステップS16では、光学素子OEの第1層目に第1蒸着源17を蒸着させる際には、第1シャッター21を閉状態から開状態にして所定時間経過後に再び閉状態にする。これにより第1層目の蒸着層が形成される。そしてステップS17に進む。
ステップS18では、光学素子OEの第2層目に第2蒸着源18を蒸着させるため、第2シャッター22を閉状態から開状態にして所定時間経過後に再び閉状態にする。これにより第2層目の蒸着層が形成される。そしてステップS17に進む。ステップS16とステップS18とを交互に繰り返すことにより、40層の光学薄膜を有する光学フィルタを形成する。
光学素子OEの性能を決める光学膜厚ndは、屈折率n×物理的膜厚dで示される。物理的膜厚dが一定であっても屈折率nが下がってしまうと光学膜厚ndが下がってしまう。例えば、赤外線カットフィルタにおいて光学膜厚ndが下がってしまうと、赤外線カットの波長領域が下がることになる。
グラフから理解できるように温度が上がれば同じ波長においてTiO2の屈折率nが上がっている。このため発明者は、光学素子OEの周辺部の温度が中央部の温度と同じようにすれば光学膜厚ndは一定になることを見出した。単に、光学薄膜成膜装置10内で加熱ヒータ24の温度を上げるだけでは光学素子OEの中央部も温度を上げてしまうため、以下に示す実施例では、光学素子OEの周辺部の温度と中央部の温度とを同じように、又は周辺部の温度を中央部の温度より高くなるようにした。
実施例3及び実施例4によると、赤外線カットフィルタの周辺部が中央部よりも赤外線カットフィルタの波長が高いフィルタを製造することができた。このような赤外線カットフィルタはレンズなどを介して入射する光束を受光する際には、有効な赤外線カットフィルタとして使用することができる。
凸レンズ41を通った光束は、周辺部で大きく屈折され中央部で小さく屈折される。光学フィルタ43は入射する光束が垂直入射でない場合、光束の入射角度に比例して短波長側にシフトする。このため、光学フィルタ43が図11の右図に示すように周辺部が中央部よりも波長が長いフィルタに形成しておけば、光電変換部45に入射する光束は中央部から周辺部まで同じ波長が入射することになる。つまり、光電変換部45は中央部と周辺部とで同じ色再現性を実現できる。
12 … 蒸着チャンバー
17 … 第1蒸着源
18 … 第2蒸着源
19 … 蒸着ドーム
21 … 第1シャッター
22 … 第2シャッター
24 … 加熱ヒータ
26 … 駆動モータ
27 … 第1拡散板
28 … 第2拡散板
31 … 矩形開口部
33 … 保持枠(33A … 第1保持枠,33B … 第2保持枠)
35 … 第1孔
36 … 第2孔
37 … 電熱ヒータ(37A … コード)
39 … 保熱カバー(39A … 孔部)
41 … 凸レンズ
45 … 光電変換部
43 … 光学フィルタ
OE … 光学素子
nd … 光学膜厚
n … 屈折率
d … 物理的膜厚
Claims (12)
- 真空チャンバー内に配設された基板上に光学薄膜を成膜する方法において、
基板保持部が有する複数の保持枠に前記基板を保持させる保持工程と、
前記基板を加熱する加熱工程と、
蒸着源から蒸着材料を放出する放出工程と、を備え、
前記保持枠が前記基板全体を均一に加熱された状態にすることを特徴とすることを特徴とする光学薄膜成膜方法。 - 前記保持工程は、前記基板と同じ材質で形成された保持枠に前記基板を保持することを特徴とする請求項1に記載の光学薄膜成膜方法。
- 前記保持工程は、前記基板保持部よりも熱伝導率が低い材料で形成された保持枠に前記基板を保持することを特徴とする請求項1に記載の光学薄膜成膜方法。
- 前記保持工程は、前記個別加熱ヒータを備えた保持枠に前記基板を保持することを特徴とする請求項1に記載の光学薄膜成膜方法。
- 前記保持工程は、前記基板の周囲を覆う基板カバーを前記蒸着源の反対側に有する保持枠に前記基板を保持することを特徴とする請求項1に記載の光学薄膜成膜方法。
- 光学薄膜が成膜された光学基板であって、
前記請求項1ないし請求項5に記載された光学薄膜成膜方法で形成された光学基板。 - 光学薄膜が成膜された光学基板であって、
蒸着材料の屈折率が、前記光学基板の中央付近から外周部にかけて屈折率が高くなっている光学薄膜を成膜した光学基板。 - 真空チャンバー内に配設された基板上に光学薄膜を成膜する装置において、
前記基板に対向して配設された蒸着源と、
前記基板を保持する保持枠を複数有する基板保持部と、
前記基板を所定温度に加熱する基板加熱部と、を備え、
前記保持枠が、前記基板全体を均一に加熱された状態にすることを特徴とする光学薄膜成膜装置。 - 前記保持枠は、前記基板と同じ材質で形成されていることを特徴とする請求項8に記載の光学薄膜成膜装置。
- 前記保持枠は、前記基板保持部よりも伝導率が低い材料で形成されていることを特徴とする請求項8に記載の光学薄膜成膜装置。
- 前記保持枠は、個別加熱ヒータを有することを特徴とする請求項8記載の光学薄膜成膜装置。
- 前記保持枠は、前記基板の周囲を覆う基板カバーを前記蒸着源の反対側に有することを特徴とする請求項8に記載の光学薄膜成膜装置。
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