JPH07333402A - Production of optical thin film - Google Patents
Production of optical thin filmInfo
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- JPH07333402A JPH07333402A JP6147119A JP14711994A JPH07333402A JP H07333402 A JPH07333402 A JP H07333402A JP 6147119 A JP6147119 A JP 6147119A JP 14711994 A JP14711994 A JP 14711994A JP H07333402 A JPH07333402 A JP H07333402A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光学部品における反射防
止膜やハーフミラー等の光学薄膜の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an optical thin film such as an antireflection film or a half mirror in an optical component.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、光学部材面に成膜する反射防止膜
やハーフミラー等における低屈折率材料の光学薄膜はＭ
ｇＦ2 やＳｉＯ2 を真空蒸着することにより成膜してい
る。また、近年はこの光学薄膜の成膜方法として、基板
を加熱しないで優れた膜の密着性が得られることや、自
動化の容易さという利点からスパッタリング法による技
術が検討されている。2. Description of the Related Art Conventionally, an optical thin film of a low refractive index material such as an antireflection film or a half mirror formed on the surface of an optical member is M
The film is formed by vacuum deposition of gF 2 or SiO 2 . Further, in recent years, as a method for forming this optical thin film, a technique based on a sputtering method has been studied because of the advantages that excellent film adhesion can be obtained without heating the substrate and that automation is easy.
【０００３】例えば、特開平２−９６７０１号公報に開
示されている発明によると、低屈折率材料としてＳｉＯ
2 もしくはＳｉＯ2 とＡｌ2Ｏ3 （アルミナ）の混合
物、あるいはＳｉＯ2 を主成分とする物質を用い、ま
た、高屈折率材料としてＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5 、Ｚｒ
Ｏ2 、Ｉｎ2Ｏ3 、ＳｎＯ2 、Ｎｂ2Ｏ5 もしくはＹｂ2
Ｏ3 あるいはこれらの混合物を用いて、透明基板上に高
屈折率材料と低屈折率材料の膜を交互にスパッタリング
法にて積層することにより反射防止膜を得るという技術
が記載されている。For example, according to the invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-96701, SiO is used as a low refractive index material.
2 or a mixture of SiO 2 and Al 2 O 3 (alumina) or a substance containing SiO 2 as a main component is used, and TiO 2 , Ta 2 O 5 and Zr are used as high refractive index materials.
O 2 , In 2 O 3 , SnO 2 , Nb 2 O 5 or Yb 2
A technique is described in which an antireflection film is obtained by alternately stacking films of a high refractive index material and a low refractive index material on a transparent substrate using O 3 or a mixture thereof by a sputtering method.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たＭｇＦ2 の屈折率は１．３８程度、ＳｉＯ2 の屈折率
は１．４６程度である。この場合ＳｉＯ2 は低屈折率材
料とはいえども屈折率が比較的高いため、反射防止膜に
用いた場合に単層のみでは充分な反射防止効果を得るこ
とができない。However, the above-mentioned MgF 2 has a refractive index of about 1.38 and SiO 2 has a refractive index of about 1.46. In this case, since SiO 2 has a relatively high refractive index even though it is a low refractive index material, when it is used as an antireflection film, a sufficient antireflection effect cannot be obtained with only a single layer.
【０００５】そのために、２層以上の膜を構成しなけれ
ば実用的な反射防止効果が得られず、また、２層以上の
膜を構成しても充分とはいえなかった。それから、Ｍｇ
Ｆ2の屈折率にしても、現状で得られる最も低い値とい
うことだけであって、決して充分という訳ではない。Therefore, a practical antireflection effect cannot be obtained unless a film having two or more layers is formed, and it cannot be said that forming a film having two or more layers is sufficient. Then Mg
Even if the refractive index of F 2 is the lowest value obtained at present, it is not enough.
【０００６】よって本発明は前記問題点に鑑みてなされ
たものであり、より低屈折率の光学薄膜を成膜する光学
薄膜の製造方法の提供を目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method for producing an optical thin film for forming an optical thin film having a lower refractive index.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は請求項１及び２に係る手段として、スパッ
タリング法または真空蒸着法にて複数の光学部材面に光
学薄膜を成膜させる際に、光学部材近傍の側方に設けた
ノズルから光学部材表面に向けてガスを噴射しつつ成膜
させることを特徴としたものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a method according to claims 1 and 2 for forming optical thin films on a plurality of optical member surfaces by a sputtering method or a vacuum evaporation method. In addition, it is characterized in that the film is formed while jetting gas toward the surface of the optical member from a nozzle provided laterally in the vicinity of the optical member.
【０００８】[0008]
【作用】請求項１に係る作用として、スパッタリング法
において、光学部材近傍の側方に設けたノズルからガス
を噴射しつつ成膜させることにより光学部材上に成膜さ
れる膜中にガスが取り込まれて膜の密度が低下する。こ
れにより膜の屈折率をバルクの屈折率より低くすること
ができる。In the sputtering method, the gas is taken into the film formed on the optical member by forming the film while injecting the gas from the nozzle provided on the side near the optical member in the sputtering method. Film density is reduced. Thereby, the refractive index of the film can be made lower than that of the bulk.
【０００９】この場合、ガスを光学部材の面に向かって
吹き出すことにより成膜装置の真空槽内における光学部
材近傍のみのガス密度は高くなるが、それ以外の部分の
ガス密度は高くならない。従って、成膜物質の分子の平
均自由工程が低下させないで成膜物質を光学部材の面ま
で到達させることができる。なお、このスパッタリング
法は膜の密着性がよいことと、ターゲットを用いている
ので自動化が容易であることは周知のとおりである。In this case, by blowing the gas toward the surface of the optical member, the gas density in the vicinity of the optical member in the vacuum chamber of the film forming apparatus increases, but the gas density in other portions does not increase. Therefore, the film-forming substance can reach the surface of the optical member without lowering the mean free path of the molecules of the film-forming substance. It is well known that this sputtering method has good film adhesion and is easy to automate because it uses a target.
【００１０】請求項２に係る作用としては、真空蒸着法
を用いているので蒸着させるための投入エネルギーが低
い。従って、材料が分解しないので材料の化学状態を変
化させずに成膜することができる。その他、ガスを噴出
しつつ成膜する作用は前記請求項１と同様であるのでそ
の説明を省略する。As for the operation according to the second aspect, since the vacuum vapor deposition method is used, the input energy for vapor deposition is low. Therefore, since the material is not decomposed, the film can be formed without changing the chemical state of the material. Since the other functions of forming a film while ejecting gas are the same as those of the first aspect, the description thereof will be omitted.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面とともに具体的
に説明する。なお各実施例において共通の要旨は共通の
符号を付して対応させることにより重複する説明を省略
する。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In each of the embodiments, common points will be denoted by common reference numerals and corresponding description will be omitted.
【００１２】[0012]
【実施例１】図１及び図２は本発明の実施例１を示し、
図１はスパッタリング装置の要部断面図、図２は反射防
止膜の分光特性の線図を示す。Embodiment 1 FIGS. 1 and 2 show Embodiment 1 of the present invention,
FIG. 1 is a sectional view of the main part of the sputtering apparatus, and FIG. 2 is a diagram showing the spectral characteristics of the antireflection film.
【００１３】本実施例はスパッタリング装置を用いてガ
ラスレンズの面に反射防止膜を成膜させる方法である。
本実施例で用いるスパッタリング装置１ａは図１に示す
ように、真空槽３内から上壁３ａを貫通して設けられた
シールド材５を介して回転可能に基板ホルダー６が設け
られている。基板ホルダー６には複数個の穴７が穿設さ
れているとともに、その穴７内にガラスレンズ（ワー
ク）２が図示しない手段により装着保持されている。This embodiment is a method of forming an antireflection film on the surface of a glass lens using a sputtering device.
As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus 1a used in this embodiment is provided with a substrate holder 6 which is rotatable from inside the vacuum chamber 3 through a shield material 5 which penetrates the upper wall 3a. A plurality of holes 7 are formed in the substrate holder 6, and a glass lens (workpiece) 2 is mounted and held in the holes 7 by means not shown.
【００１４】一方、基板ホルダー６の下方には円板状の
ターゲット８を載置したバッキングプレート９が配設さ
れている。また、このバッキングプレート９の下部には
リング状の第１のマグネット１０とその中央部には異な
る磁極を有する第２のマグネット１１が設けられてい
る。そして、バッキングプレート９には高周波を付与す
るための電源１２に接続されている。なお、バッキング
プレート９はスパッタリング装置１に対して図示しない
絶縁手段により保持されている。On the other hand, below the substrate holder 6, a backing plate 9 on which a disc-shaped target 8 is placed is arranged. A ring-shaped first magnet 10 is provided below the backing plate 9, and a second magnet 11 having different magnetic poles is provided at the center of the ring-shaped first magnet 10. The backing plate 9 is connected to a power source 12 for applying a high frequency. The backing plate 9 is held by the sputtering device 1 by an insulating means (not shown).
【００１５】スパッタリング装置１ａの一方の側壁３ｂ
には、装置１内にガスを導入する導入口１３が、側壁３
ｃにはガスを排出する排気弁１４が設けられている。ま
た、ターゲット８と基板ホルダー６との間の側壁３ｂ側
で、しかも基板ホルダー６の近傍にガス噴射ノズル１５
が設けられている。One side wall 3b of the sputtering apparatus 1a
Has an inlet port 13 for introducing gas into the device 1, and
An exhaust valve 14 for discharging gas is provided at c. In addition, on the side wall 3 b side between the target 8 and the substrate holder 6, and in the vicinity of the substrate holder 6, the gas injection nozzle 15 is provided.
Is provided.
【００１６】本実施例ではこのノズル１５を、回転する
基板ホルダー６の面に向かって約３°傾斜させてガラス
レンズ２の面にガスを吹き付けることにより、ガスにて
ガラスレンズ２の表面を有効に覆うようにしている。In this embodiment, the nozzle 15 is tilted about 3 ° toward the surface of the rotating substrate holder 6 to blow gas onto the surface of the glass lens 2 so that the surface of the glass lens 2 is effectively exposed to the gas. I'm trying to cover it.
【００１７】このノズル１５が基板ホルダー６に接近す
る距離は基板ホルダー６の大きさにより異なるが、１ｃ
ｍ程度までは可能であり、この接近の程度がガスにて各
ガラスレンズ２の面を有効に覆う作用をする。The distance that the nozzle 15 approaches the substrate holder 6 depends on the size of the substrate holder 6, but is 1c.
It is possible up to about m, and the degree of this approach serves to effectively cover the surface of each glass lens 2 with gas.
【００１８】つぎにこの構成のスパッタリング装置１ａ
を用いてガラスレンズ２の面に光学薄膜を成膜させる方
法について説明する。まづ、基板ホルダー６に屈折率
１．５０の複数のガラスレンズ２を保持させる。つぎ
に、真空槽３内を６×１０-4Ｐａまで排気した後、ガス
導入口１３から分圧０．３ＰａのＡｒガスを真空槽３内
に導入する。この場合、基板ホルダー６は加熱せず、ま
たターゲット８にはＳｉＯ2 を使用する。Next, the sputtering apparatus 1a having this structure
A method of forming an optical thin film on the surface of the glass lens 2 by using will be described. First, the substrate holder 6 holds a plurality of glass lenses 2 having a refractive index of 1.50. Next, after evacuating the inside of the vacuum chamber 3 to 6 × 10 −4 Pa, Ar gas having a partial pressure of 0.3 Pa is introduced into the vacuum chamber 3 through the gas inlet 13. In this case, the substrate holder 6 is not heated and the target 8 is made of SiO 2 .
【００１９】つぎに、スパッタリング法により投入電力
１００Ｗとして、基板ホルダー６を回転させつつガラス
レンズ２近傍のガス噴射ノズル１５から各ガラスレンズ
２に向けてＡｒガスを１００ｓｃｃｍの流量で噴射しつ
つ光学薄膜を成膜させることにより表１に示すように屈
折率１．３７の単層膜の反射防止膜を得た。Next, an optical thin film is produced by applying Ar power at a flow rate of 100 sccm from the gas injection nozzle 15 in the vicinity of the glass lens 2 toward each glass lens 2 while rotating the substrate holder 6 with an input power of 100 W by the sputtering method. As shown in Table 1, a single-layer antireflection film having a refractive index of 1.37 was obtained.
【００２０】[0020]
【表１】[Table 1]
【００２１】また、本実施例による反射防止膜は図２に
示すように、可視領域（波長λ＝４００〜７００ｎｍ）
で、ガラスレンズの片面の反射率が２％以下となるの
で、従来の第１層にＳＩＯ2（ｎ＝１．４６）を用いた
場合の反射率が３．３％であるのに比べて、反射防止性
能を充分に満足することができる。Further, the antireflection film according to this embodiment has a visible region (wavelength λ = 400 to 700 nm) as shown in FIG.
Since the reflectance on one surface of the glass lens is 2% or less, the reflectance is 3.3% when SIO 2 (n = 1.46) is used for the conventional first layer, compared with 3.3%. The antireflection performance can be sufficiently satisfied.
【００２２】さらに、実施例１で得られた膜の強度試験
として、４５°傾けたレンズ上にアランダム♯８０を５
０ｃｍの高さから５ｍｌ／３０ｓｅｃにて落下した後、
傷の有無を評価した結果、傷はみられず、優れた膜強度
を示した。Further, as a strength test of the film obtained in Example 1, 5 of Alundum # 80 was placed on a lens inclined at 45 °.
After dropping from 0 cm height at 5 ml / 30 sec,
As a result of evaluating the presence or absence of scratches, no scratches were found and excellent film strength was exhibited.
【００２３】本実施例によれば、スパッタリング法にお
いてガラスレンズ２の面に向けてガスを噴射しつつ成膜
させることにより、ガラスレンズ２の面に低屈折率の光
学薄膜を成膜することが可能になる。According to the present embodiment, a low refractive index optical thin film can be formed on the surface of the glass lens 2 by forming a film while injecting gas toward the surface of the glass lens 2 in the sputtering method. It will be possible.
【００２４】[0024]
【実施例２】本実施例の場合はスパッタリング装置を用
いてポリカーボネート樹脂基板（以下ＰＣ基板という）
の面に反射防止膜を成膜させる方法である。本実施例で
用いられるスパッタリング装置は図３に示すように真空
槽３内から上壁３ａを貫通して設けられたシールド材５
を介して回転可能に基板ホルダー６が設けられている点
は実施例１と同様である。[Embodiment 2] In this embodiment, a polycarbonate resin substrate (hereinafter referred to as a PC substrate) is used by using a sputtering apparatus.
This is a method of forming an antireflection film on the surface. As shown in FIG. 3, the sputtering device used in the present embodiment is a shield member 5 provided from inside the vacuum chamber 3 through the upper wall 3a.
Similar to the first embodiment, the substrate holder 6 is rotatably provided via the.
【００２５】本実施例では、基板ホルダー６には複数個
の穴７が穿設されているとともに、その穴７ 内にＰＣ
基板（ワーク）２が図示しない手段により装着保持され
ている。本実施例ではこの基板ホルダー６に保持される
ＰＣ基板２の配置を、図４の基板ホルダー６の平面図に
示すように、中央のＰＣ基板２ａの周りに一重にＰＣ基
板２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを配設したグループをワーク
ブロックとし、このワークブロックをＰＣ基板の形状に
応じて円板状の基板ホルダー６の面にて軸６ａに対して
左右対象位置に配設する。In this embodiment, the substrate holder 6 is provided with a plurality of holes 7, and the PC is placed in the holes 7.
The substrate (work) 2 is mounted and held by means not shown. In this embodiment, as shown in the plan view of the substrate holder 6 of FIG. 4, the PC substrate 2 held by the substrate holder 6 is arranged so as to have a single PC substrate 2b, 2c, 2d around the central PC substrate 2a. , 2e are arranged as work blocks, and the work blocks are arranged at symmetrical positions with respect to the shaft 6a on the surface of the disk-shaped substrate holder 6 according to the shape of the PC substrate.
【００２６】一方、基板ホルダー６の下方には各ワーク
ブロックに対応して円板状のターゲット８ａ，８ｂが載
置されたバッキングプレート９ａ，９ｂが配設され、さ
らにバッキングプレート９ａ，９ｂそれぞれの下部には
リング状の第１のマグネット１０ａ，１０ｂ及びその中
央部には異なる磁極を有する第２のマグネット１１ａ，
１１ｂが設けられている。そして、バッキングプレート
９ａ，９ｂには高周波を付与するための電源１２ａ，１
２ｂに接続され、またバッキングプレート９ａ，９ｂは
スパッタリング装置１ｂに対して図示しない絶縁手段に
より保持されている。On the other hand, below the substrate holder 6, backing plates 9a and 9b on which disk-shaped targets 8a and 8b are placed corresponding to the respective work blocks are arranged. The ring-shaped first magnets 10a and 10b are provided at the lower portion, and the second magnets 11a having different magnetic poles are provided at the central portion thereof.
11b is provided. Then, the backing plates 9a, 9b are provided with power supplies 12a, 1 for applying a high frequency.
2b, and the backing plates 9a and 9b are held by the sputtering device 1b by an insulating means (not shown).
【００２７】各ターゲット８ａ，８ｂと基板ホルダー６
の間において基板ホルダー６近傍の側壁３ｂ，３ｃにガ
スを噴出するノズル１５ａ，１５ｂが設けられ、ノズル
１５ａ，１５ｂは基板ホルダー６上に配置されたワーク
ブロックのＰＣ基板２の面に対して約５°傾斜させて吹
き付けることによりＰＣ基板２の面を有効に覆うように
している。その他、真空層３の左右の壁３ｂ，３ｃに
て、真空層３内に対するガスの導入口１３及び排気弁１
４が実施例１と同様に設けられている。Each target 8a, 8b and substrate holder 6
Between the side walls 3b and 3c near the substrate holder 6, nozzles 15a and 15b for ejecting gas are provided, and the nozzles 15a and 15b are arranged with respect to the surface of the PC substrate 2 of the work block arranged on the substrate holder 6. The surface of the PC board 2 is effectively covered by spraying at an angle of 5 °. In addition, at the left and right walls 3b and 3c of the vacuum layer 3, a gas inlet 13 to the vacuum layer 3 and an exhaust valve 1 are provided.
4 are provided as in the first embodiment.
【００２８】つぎにこの構成のスパッタリング装置１に
てＰＣ基板２の面に光学薄膜を成膜させる方法について
説明する。まづ、基板ホルダー６にポリカーボネート樹
脂基板（ＰＣ基板）を保持させる。つぎに真空層３内を
４×１０-3Ｐａまで排気した後、ガス導入口１３から分
圧０．２ＰａのＮｅガスを導入する。Next, a method for forming an optical thin film on the surface of the PC substrate 2 by the sputtering apparatus 1 having this structure will be described. First, the substrate holder 6 holds the polycarbonate resin substrate (PC substrate). Next, after exhausting the inside of the vacuum layer 3 to 4 × 10 −3 Pa, Ne gas having a partial pressure of 0.2 Pa is introduced from the gas introduction port 13.
【００２９】この場合、ターゲット８ａには低屈折率材
料としてＳｉＯ2 とＡｌ2Ｏ3 をそれぞれ粉砕した後９
５：５の重量％の割合で混合し焼結したものを使用し、
ターゲット８ｂには高屈折率材料としてＷＯ3 を使用し
た。In this case, as the target 8a, SiO 2 and Al 2 O 3 as low refractive index materials were crushed respectively and then 9
Use a mixture of 5: 5% by weight and sintering,
WO 3 was used as the high refractive index material for the target 8b.
【００３０】成膜に際しては、まず最初に基板ホルダー
６を回転させて各ワークブロックに対して低屈折率材料
のターゲット８ａによりコーティングを行う。この場
合、基板ホルダー６の加熱は行わず、高周波（ＲＦ）ス
パッタリング法を用い、投入電力を１００Ｗとして、低
屈折率材料の成膜時のみポリカーボネート樹脂基板（Ｐ
Ｃ）近傍のガス噴射ノズル１５ａからポリカーボネート
樹脂基板（ＰＣ）に向けてＮ2 ガスを５０ｓｃｃｍの流
量で噴射しつつ成膜を行う。At the time of film formation, first, the substrate holder 6 is rotated to coat each work block with the target 8a of a low refractive index material. In this case, the substrate holder 6 is not heated, a high frequency (RF) sputtering method is used, the input power is 100 W, and the polycarbonate resin substrate (P
C) Film formation is performed while injecting N 2 gas at a flow rate of 50 sccm from the gas injection nozzle 15a in the vicinity to the polycarbonate resin substrate (PC).
【００３１】各ワークブロックに配置されたポリカーボ
ネート樹脂基板（ＰＣ）２に対して低屈折率材料の成膜
が所定の膜厚になった後、基板ホルダー６をそのまま連
続回転させて、ターゲット８ａによるコーティングを中
止するとともに高屈折率材料としてＷＯ3 によりコーテ
ィングを行う。この場合の成膜時間は図示しない制御装
置により制御され、また基板ホルダー６の回転はポリカ
ーボネート樹脂基板（ＰＣ）２の面に成膜する膜厚に応
じて図示しない制御装置にて回転駆動装置を制御するこ
とにより連続的に行う。After the low-refractive-index material has been deposited to a predetermined thickness on the polycarbonate resin substrate (PC) 2 arranged on each work block, the substrate holder 6 is continuously rotated as it is, and the target 8a is used. The coating is stopped and WO 3 is coated as a high refractive index material. The film formation time in this case is controlled by a controller (not shown), and the rotation of the substrate holder 6 is controlled by a controller (not shown) according to the film thickness to be formed on the surface of the polycarbonate resin substrate (PC) 2. Continuously controlled.
【００３２】このように低屈折率簿膜の上に高屈折率簿
膜を重ねて各ターゲット８ａ，８ｂを切り換えながら成
膜して得られた本実施例の反射防止膜は、表２に示すよ
うにＳｉＯ2 とＡｌ2Ｏ3 の混合膜が屈折率１．４０
（従来は１．５０）と低く、ＷＯ3 が１．９０の高い屈
折率を示した。また低屈折率簿膜と高屈折率簿膜を重ね
て５層に成膜したことによる反射率は図５にも示すよう
に、ポリカーボネート樹脂基板（ＰＣ）の片面の反射率
は従来の１９％に比べてさらに低くなり、可視領域（λ
＝４００〜７００ｎｍ）において０．７％以下の良好な
分光特性を示している。Table 2 shows the antireflection film of this embodiment obtained by stacking the high refractive index book film on the low refractive index book film and switching the targets 8a and 8b. Thus, the refractive index of the mixed film of SiO 2 and Al 2 O 3 is 1.40.
It has a low refractive index (conventionally 1.50) and WO 3 has a high refractive index of 1.90. Further, as shown in FIG. 5, the reflectance obtained by forming the low refractive index book film and the high refractive index book film in layers is 5%, and the reflectance on one surface of the polycarbonate resin substrate (PC) is 19% of the conventional value. Is lower than that of the visible region (λ
= 400 to 700 nm), good spectral characteristics of 0.7% or less are shown.
【００３３】[0033]
【表２】[Table 2]
【００３４】さらに、実施例２で得られた膜の強度試験
として、４５°傾けたＰＣ基板上にアランダム♯８０を
５０ｃｍの高さから５ｍｌ／３０ｓｅｃにて落下した
後、傷の有無を評価した結果、傷はみられず、優れた膜
強度を示した。Further, as a strength test of the film obtained in Example 2, after the alundum # 80 was dropped from a height of 50 cm at a rate of 5 ml / 30 sec on a PC substrate inclined at 45 °, the presence or absence of scratches was evaluated. As a result, no scratch was observed and excellent film strength was exhibited.
【００３５】なお、本実施例では、基板ホルダー６の面
における左右のワークブロックを軸６ａに対して左右対
象に配置したが、この配置は左右前後など基板ホルダー
に対する被加工物の大きさや個数のセッテング時の作業
効率を考慮した複数のブロックを軸対象に配置すること
ができる。In the present embodiment, the left and right work blocks on the surface of the substrate holder 6 are arranged symmetrically with respect to the axis 6a. It is possible to arrange a plurality of blocks on the axis in consideration of work efficiency during setting.
【００３６】本実施例によれば、高屈折率材料と低屈折
率材料とにより交互に５層を成膜したことにより反射率
を従来よりさらに低くすることができた。According to the present embodiment, the reflectance can be made lower than in the conventional case by alternately forming five layers of the high refractive index material and the low refractive index material.
【００３７】[0037]
【実施例３】本実施例は実施例２におけるスパッタリン
グ装置を用いて、まず基板ホルダー６に屈折率１．５２
のガラス製の三角形プリズムを保持させる。つぎに真空
層３内を１×１０-3Ｐａまで排気した後、ガス導入口１
３から分圧０．５ＰａのＡｒガスを導入する。[Embodiment 3] In this embodiment, using the sputtering apparatus in Embodiment 2, first, the substrate holder 6 has a refractive index of 1.52.
Hold the glass triangular prism. Next, after evacuation of the vacuum layer 3 to 1 × 10 −3 Pa, the gas inlet 1
An Ar gas having a partial pressure of 0.5 Pa is introduced from 3.
【００３８】この場合、ターゲット８ａ側に低屈折率材
料としてＳｉＯ2 を、ターゲット８ｂ側に高屈折率材料
としてＴｉＯ2 を用い、成膜に際しては、基板ホルダー
６の加熱は行わず、高周波マグネトロンスパッタリング
法により、投入電力を１００Ｗとしてガラス製三角プリ
ズム近傍のガス噴射ノズルからプリズムに向けてＯ2ガ
スを１０ｓｃｃｍの流量で噴射しつつ成膜させた。In this case, SiO 2 is used as the low refractive index material on the target 8a side, and TiO 2 is used on the target 8b side as the high refractive index material. The substrate holder 6 is not heated during film formation, and high frequency magnetron sputtering is performed. By the method, an electric power was set to 100 W and a film was formed while injecting O 2 gas from the gas injection nozzle near the glass triangular prism toward the prism at a flow rate of 10 sccm.
【００３９】このようにして１２層に成膜したプリズム
を、もう一つのガラス製三角プリズムに対してＵＶ硬化
形接着剤にて接合することによりキューブ型のビームス
プリッターを製作してＳｉＯ2 膜の屈折率を測定した。
膜の構成と屈折率は表３に示すとおりで１２層を成膜し
た中のＳｉＯ2 の膜の屈折率は１．４１と低く、ＴｉＯ
2 は２．２の高い屈折率を示している。また、１２層に
成膜した光学薄膜の分光特性は図６に示すように、従来
の５０±１０％に比べて、本実施例ではビームスプリッ
ターの反射率が可視領域（λ＝４００〜７００ｎｍ）で
５０±３％以内となり良好な結果を得た。A cube-type beam splitter is manufactured by bonding the prism thus formed in 12 layers to another glass triangular prism with a UV-curable adhesive to form a SiO 2 film. The refractive index was measured.
The composition and the refractive index of the film are as shown in Table 3, and the refractive index of the SiO 2 film in the 12 layers was as low as 1.41.
2 has a high refractive index of 2.2. Further, as shown in FIG. 6, the spectral characteristics of the optical thin film formed in 12 layers are, compared with the conventional 50 ± 10%, the reflectance of the beam splitter in the present embodiment is in the visible region (λ = 400 to 700 nm). Within 50 ± 3%, good results were obtained.
【００４０】[0040]
【表３】[Table 3]
【００４１】本実施例によれば、１２層にて良好な分光
特性を有するビームスプリッターを得ることができた。According to this embodiment, a beam splitter having good spectral characteristics with 12 layers could be obtained.
【００４２】[0042]
【実施例４〜１１】本実施例は、実施例３においてプリ
ズム近傍のガス噴出ノズルから噴出するＯ2 ガスに替え
て、表４に示すようにＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｎ2 ，
ＣＯ，ＣＯ2 ，ＣＨ4 等を各実施例に用いた場合で、そ
の他の条件は実施例３と同様に行っても、ＳｉＯ2 膜の
屈折率は１．３９〜１．４２の低屈折率となり、前記各
実施例と同様の効果が得られた。Embodiments 4 to 11 In this embodiment, instead of the O 2 gas ejected from the gas ejection nozzle near the prism in Embodiment 3, as shown in Table 4, He, Ne, Ar, Kr, N 2 ,
Even when CO, CO 2 , CH 4, etc. are used in each example and the other conditions are the same as in Example 3, the SiO 2 film has a low refractive index of 1.39 to 1.42. Thus, the same effects as those of the above-mentioned respective examples were obtained.
【００４３】[0043]
【表４】[Table 4]
【００４４】[0044]
【実施例１２】本実施例は真空蒸着装置を用いてガラス
レンズの面に反射防止膜を成膜させる方法である。本実
施例で用いる真空蒸着装置２０は図７に示すように、真
空槽３内から上壁３ａを貫通して設けられたシールド材
５を介してドーム形状の基板ホルダー６が回転可能に設
けられ、基板ホルダー６に対して表面に成膜されるべき
ガラスレンズが保持されている。[Embodiment 12] This embodiment is a method of forming an antireflection film on the surface of a glass lens using a vacuum vapor deposition apparatus. As shown in FIG. 7, the vacuum vapor deposition apparatus 20 used in the present embodiment is provided with a dome-shaped substrate holder 6 rotatably via a shield material 5 provided from inside the vacuum chamber 3 through the upper wall 3a. A glass lens to be formed on the surface of the substrate holder 6 is held.
【００４５】基板ホルダー６の上方である装置２０の上
壁４には基板ホルダー６に保持されたガラスレンズを加
熱するヒーター２１が配設されている。また基板ホルダ
ー６近傍の側壁３ｂ，３ｃにはガスを噴出するノズル１
５ａ，１５ｂが設けられ、ノズル１５ａ，１５ｂはガラ
スレンズ面側に対して約１０°傾斜させてガラスレンズ
２の面にガスを吹き付けることによりガスにてガラスレ
ンズ２の面を有効に覆うことができるようにしている。A heater 21 for heating the glass lens held by the substrate holder 6 is provided on the upper wall 4 of the apparatus 20 above the substrate holder 6. Further, the nozzle 1 for ejecting gas is provided on the side walls 3b, 3c near the substrate holder 6.
5a and 15b are provided, the nozzles 15a and 15b are inclined about 10 ° with respect to the glass lens surface side, and the gas is sprayed onto the surface of the glass lens 2 to effectively cover the surface of the glass lens 2 with the gas. I am able to do it.
【００４６】真空層３内においては、ドーム形状の基板
ホルダー６に保持された各ガラスレンズ２の面に対して
一定の距離を保ことができるように基板ホルダー６の回
転中心から所定距離に偏心させた位置にハース２２が配
設されている。In the vacuum layer 3, a certain distance is eccentric from the rotation center of the substrate holder 6 so that a constant distance can be maintained with respect to the surface of each glass lens 2 held by the dome-shaped substrate holder 6. The hearth 22 is arranged at the position.
【００４７】ハース２２の上面には蒸着用のターゲット
８としてＭｇＦ2 が載置され、ハース２２の横には電子
ビーム用のフィラメント２３が配置されて、ハース２２
とフィラメント２３とで電子ビーム（ＥＢ）加熱装置を
構成している。MgF 2 is placed on the upper surface of the hearth 22 as a target 8 for vapor deposition, and a filament 23 for an electron beam is arranged beside the hearth 22 to form a hearth 22.
And the filament 23 constitute an electron beam (EB) heating device.
【００４８】この構成の真空蒸着装置２０を用いて成膜
させる場合は、その中に設けられた基板ホルダー６に対
して屈折率１．５２のガラスレンズ２を保持させ、真空
層３内を６×１０-4Ｐａまで排気した後、基板ホルダー
６をガラスレンズ２とともに３００℃に加熱する。When a film is formed using the vacuum vapor deposition apparatus 20 having this structure, the glass lens 2 having a refractive index of 1.52 is held by the substrate holder 6 provided therein, and the inside of the vacuum layer 3 is set to 6 After exhausting to × 10 −4 Pa, the substrate holder 6 is heated to 300 ° C. together with the glass lens 2.
【００４９】つぎにハース２２上にＭｇＦ2 をセット
し、ガラスレンズ２近傍のガス噴出ノズル１５ａ，１５
ｂからＡｒガスを５ｓｃｃｍの流量で噴出しつつ蒸着材
料を電子ビーム加熱によって材料を蒸発させることによ
り成膜を行う。Next, MgF 2 was set on the hearth 22 and the gas ejection nozzles 15a, 15 near the glass lens 2 were set.
Film formation is performed by evaporating the vapor deposition material by electron beam heating while ejecting Ar gas from b at a flow rate of 5 sccm.
【００５０】このようにして得られた本実施例の反射防
止膜は、表５に示すようにＭｇＦ2屈折率は１．３２と
低く、その分光特性は図８示すように可視領域（λ＝４
００〜７００ｎｍ）で反射率が１．３％以下を示した。The antireflection film of this example thus obtained has a low MgF 2 refractive index of 1.32 as shown in Table 5, and its spectral characteristics are in the visible region (λ = Four
The reflectance was 1.3% or less at (00 to 700 nm).
【００５１】[0051]
【表５】[Table 5]
【００５２】さらに、実施例２で得られた膜の強度試験
として、４５°傾けたレンズ上にアランダム♯８０を５
０ｃｍの高さから５ｍｌ／３０ｓｅｃにて落下した後、
傷の有無を評価した結果、傷はみられず、優れた膜強度
を示した。Further, as a strength test of the film obtained in Example 2, 5 pieces of alundum # 80 were placed on a lens inclined at 45 °.
After dropping from 0 cm height at 5 ml / 30 sec,
As a result of evaluating the presence or absence of scratches, no scratches were found and excellent film strength was exhibited.
【００５３】本実施例によれば、反射率は従来の２％に
比べてさらに低くなり、良好な結果が得られた。According to this example, the reflectance was lower than the conventional value of 2%, and good results were obtained.
【００５４】[0054]
【実施例１３】本実施例は実施例２におけるスパッタリ
ング装置を用いて、まず基板ホルダー６に屈折率１．５
２のガラスレンズ２を保持させる。つぎに真空層３内を
４×１０-3Ｐａまで排気した後、ガス導入口１３から分
圧０．２ＰａのＡｒガスを導入する。[Embodiment 13] This embodiment uses the sputtering apparatus of Embodiment 2 to first place a substrate holder 6 with a refractive index of 1.5.
The second glass lens 2 is held. Next, after evacuating the vacuum layer 3 to 4 × 10 −3 Pa, Ar gas having a partial pressure of 0.2 Pa is introduced from the gas introduction port 13.
【００５５】この場合、ターゲット８ａ側に低屈折率材
料としてＳｉＯ2 を、ターゲット８ｂ側に高屈折率材料
としてＴｉＯ2 を用い、成膜に際しては、基板ホルダー
６の加熱は行わず、高周波（ＲＦ）スパッタリング法に
より、投入電力を１００Ｗとして、低屈折率材料の成膜
時のみガラスレンズ２近傍のガス噴射ノズルからガラス
レンズ２に向けてＡｒガスを５０ｓｃｃｍの流量で噴射
しつつ成膜させる。In this case, SiO 2 is used as the low refractive index material on the target 8a side and TiO 2 is used on the target 8b side as the high refractive index material, and the substrate holder 6 is not heated at the time of film formation, and high frequency (RF) is used. ) By the sputtering method, the applied power is set to 100 W, and only when the low refractive index material is deposited, the Ar gas is ejected from the gas ejection nozzle near the glass lens 2 toward the glass lens 2 at a flow rate of 50 sccm to deposit the film.
【００５６】このようにして得られた本実施例の反射防
止膜は、表６に示すようにＳｉＯ2膜は屈折率１．３９
と低く、ＴｉＯ2 は２．１０の高屈折率を得ることがで
きた。また反射率は図９に示すように従来の３％に比べ
て可視領域（λ＝４００〜７００ｎｍ）において２％以
下の良好な分光特性を示している。As shown in Table 6, in the antireflection film of this embodiment thus obtained, the SiO 2 film had a refractive index of 1.39.
TiO 2 was able to obtain a high refractive index of 2.10. Further, as shown in FIG. 9, the reflectance shows good spectral characteristics of 2% or less in the visible region (λ = 400 to 700 nm) as compared with the conventional 3%.
【００５７】[0057]
【表６】[Table 6]
【００５８】さらに、実施例２で得られた膜の強度試験
として、４５°傾けたレンズ上にアランダム♯８０を５
０ｃｍの高さから５ｍｌ／３０ｓｅｃにて落下した後、
傷の有無を評価した結果、傷はみられず、優れた膜強度
を示した。Further, as a strength test of the film obtained in Example 2, 5 pieces of alundum # 80 were placed on a lens inclined at 45 °.
After dropping from 0 cm height at 5 ml / 30 sec,
As a result of evaluating the presence or absence of scratches, no scratches were found and excellent film strength was exhibited.
【００５９】本実施例によれば、良好な分光特性を有す
る反射防止膜を得ることができた。According to this example, an antireflection film having good spectral characteristics could be obtained.
【００６０】なお、前記実施例のそれぞれにおいて、図
１、図３及び図７に示す各装置に設けられたガス噴射ノ
ズルは、噴射したガスでワーク表面を覆うようにするた
めにノズルをワーク側に傾けているが、この傾斜角度は
３〜３０°程度が望ましい。傾斜角度が３°未満である
とワーク表面をガスで有効に覆いにくい。また３０°以
上であると基板ホルダーに数十個〜数百個のワークを保
持させた場合にガスの拡散が充分に行われにくくなる恐
れがある。逆に、基板ホルダーに数個（例えば４個程
度）のワークを保持する場合には、ガスの拡散に不均一
が生じにくいので、ほぼ９０°位までノズルを立てるこ
とができる。In each of the above-mentioned embodiments, the gas injection nozzles provided in the respective devices shown in FIGS. 1, 3 and 7 have the nozzles on the work side in order to cover the work surface with the injected gas. The inclination angle is preferably about 3 to 30 °. When the inclination angle is less than 3 °, it is difficult to effectively cover the work surface with gas. Further, when the angle is 30 ° or more, when the substrate holder holds several tens to several hundreds of works, there is a possibility that gas diffusion may not be sufficiently performed. On the contrary, when holding several (for example, about four) works in the substrate holder, it is difficult to cause non-uniformity in gas diffusion, so the nozzle can be set up to about 90 °.
【００６１】[0061]
【発明の効果】以上説明したように本発明の光学薄膜の
製造方法によれば、請求項１に係る効果として、スパッ
タリング法の長所である膜の密着性を得つつ低屈折率の
光学薄膜が得ることができる。請求項２に係る効果とし
て、真空蒸着法の長所として、分解しやすい材料も分解
させずに、即ち、材料を化学的に変化させずに低屈折率
の光学薄膜が得ることができる。As described above, according to the method for producing an optical thin film of the present invention, as an effect according to claim 1, an optical thin film having a low refractive index can be obtained while the film adhesion, which is an advantage of the sputtering method, is obtained. Obtainable. As an effect of claim 2, as an advantage of the vacuum vapor deposition method, an optical thin film having a low refractive index can be obtained without decomposing a material that is easily decomposed, that is, without chemically changing the material.
【図１】本発明の光学薄膜の製造方法の実施例１に用い
られるスパッタリング装置の要部断面図。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a sputtering apparatus used in Example 1 of a method for manufacturing an optical thin film of the present invention.
【図２】実施例１で得られた光学薄膜の分光特性を示す
線図。2 is a diagram showing the spectral characteristics of the optical thin film obtained in Example 1. FIG.
【図３】本発明の光学薄膜の製造方法の実施例２に用い
られるスパッタリング装置の要部断面図。FIG. 3 is a sectional view of a main part of a sputtering apparatus used in Example 2 of the method for producing an optical thin film of the present invention.
【図４】基板ホルダーの平面図。FIG. 4 is a plan view of a substrate holder.
【図５】実施例２で得られた光学薄膜の分光特性を示す
線図。5 is a diagram showing the spectral characteristics of the optical thin film obtained in Example 2. FIG.
【図６】実施例３で得られた光学薄膜の分光特性を示す
線図。6 is a diagram showing the spectral characteristics of the optical thin film obtained in Example 3. FIG.
【図７】本発明の光学薄膜の製造方法の実施例１２に用
いられる真空蒸着装置の要部断面図。FIG. 7 is a sectional view of a main part of a vacuum vapor deposition apparatus used in Example 12 of the method for producing an optical thin film of the present invention.
【図８】実施例１２で得られた光学薄膜の分光特性を示
す線図。8 is a diagram showing the spectral characteristics of the optical thin film obtained in Example 12. FIG.
【図９】実施例１３で得られた光学薄膜の分光特性を示
す線図。9 is a diagram showing the spectral characteristics of the optical thin film obtained in Example 13. FIG.
１ スパッタリング装置 ２ ガラスレンズ ３ 真空層 ４ 上壁 ５ シールド材 ６ 基板ホルダー ７ 穴 ８ ターゲット ９ バッキングプレート １０ 第一のマグネット １１ 第二のマグネット １２ 電源 １３ ガス導入口 １４ 排気弁 １５ ガス噴射ノズル ２０ 真空蒸着装置 ２１ ヒーター ２２ ハース ２３ フィラメント 1 Sputtering Device 2 Glass Lens 3 Vacuum Layer 4 Upper Wall 5 Shielding Material 6 Substrate Holder 7 Hole 8 Target 9 Backing Plate 10 First Magnet 11 Second Magnet 12 Power Supply 13 Gas Inlet 14 Exhaust Valve 15 Gas Injection Nozzle 20 Vacuum Vapor deposition equipment 21 Heater 22 Hearth 23 Filament
フロントページの続き (72)発明者 豊原 延好 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 川俣 健 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 三田村 宣明 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 秋元 文二 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 生水 利明 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内Front page continued (72) Inventor Nobuyoshi Toyohara 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Ken Kawamata 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Nobuaki Mitamura 2-43-2, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Fumiji Akimoto 2-43-2, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Ori (72) Inventor Toshiaki Namasu 2-43-2, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Olympus Optical Co., Ltd.
Claims (2)
に光学薄膜を成膜させる際に、光学部材近傍の側方に設
けたノズルから光学部材表面に向けてガスを噴射しつつ
成膜させることを特徴とする光学薄膜の製造方法。1. When forming an optical thin film on a plurality of optical member surfaces by a sputtering method, the film is formed by jetting a gas toward a surface of the optical member from a nozzle provided laterally near the optical member. And a method for producing an optical thin film.
薄膜を成膜させる際に、光学部材近傍の側方に設けたノ
ズルから光学部材表面に向けてガスを噴射しつつ成膜さ
せることを特徴とする光学薄膜の製造方法。2. When forming an optical thin film on a plurality of optical member surfaces by a vacuum vapor deposition method, the film is formed by jetting a gas toward the optical member surface from a nozzle provided laterally in the vicinity of the optical member. A method for producing an optical thin film, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147119A JPH07333402A (en) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | Production of optical thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6147119A JPH07333402A (en) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | Production of optical thin film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333402A true JPH07333402A (en) | 1995-12-22 |
Family
ID=15422968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6147119A Withdrawn JPH07333402A (en) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | Production of optical thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07333402A (en) |
-
1994
- 1994-06-06 JP JP6147119A patent/JPH07333402A/en not_active Withdrawn
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