JP2008158345A - Method for manufacturing optical filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の両面に光学多層膜を備える光学フィルターの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical filter having optical multilayer films on both sides of a substrate.
近年、光学フィルターに対し要求される仕様は年々厳しくなってきており、光学フィルターは精密な光学特性を有することが要求されている。このような背景から、基板の表面と裏面の両面に光学多層膜を成膜することにより精密な光学特性を実現する光学フィルターが提案されている(特許文献1,2参照)。
しかしながら、従来の光学フィルターは、基板の一方の面に光学多層膜を成膜した後、基板の一方の面に光学多層膜を成膜した時と同じ成膜条件で基板の他方の面に光学多層膜を成膜することにより製造されているために、基板の他方の面に光学多層膜を成膜した際に基板全体が反ることによって基板の一方の面に形成された光学多層膜が剥がれやすくなってしまう。このような背景から、従来の光学フィルターの製造方法によれば、耐久性の高い光学フィルターを製造することが困難であった。 However, in the conventional optical filter, after the optical multilayer film is formed on one surface of the substrate, the optical film is optically formed on the other surface of the substrate under the same film formation conditions as when the optical multilayer film is formed on one surface of the substrate. The optical multilayer film formed on one surface of the substrate is produced by warping the entire substrate when the optical multilayer film is formed on the other surface of the substrate because the multilayer film is manufactured. It becomes easy to peel off. Against this background, according to the conventional method for manufacturing an optical filter, it has been difficult to manufacture a highly durable optical filter.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐久性を向上可能な光学フィルターの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical filter capable of improving durability.
上記課題を解決するために、本発明に係る光学フィルターの製造方法の特徴は、基板の両面に光学多層膜を有する光学フィルターの製造方法であって、イオンビームアシスト蒸着法を利用して第1のイオンビーム照射条件で基板の一方の面に光学多層膜を成膜する第1工程と、第1工程完了後、イオンビームアシスト蒸着法を利用して第2のイオンビーム照射条件で基板の他方の面に光学多層膜を成膜する工程とを有し、基板の一方の面に成膜された光学多層膜の内部応力と基板の他方の面に成膜された光学多層膜の内部応力とが釣り合うように第1及び第2のイオンビーム照射条件を制御することにある。 In order to solve the above-described problems, a feature of the method for producing an optical filter according to the present invention is a method for producing an optical filter having an optical multilayer film on both sides of a substrate, which is a first method using an ion beam assisted deposition method. A first step of forming an optical multilayer film on one surface of the substrate under the ion beam irradiation conditions, and after the completion of the first step, the other side of the substrate under the second ion beam irradiation conditions using an ion beam assisted deposition method. An optical multilayer film formed on one surface of the substrate, and an internal stress of the optical multilayer film formed on one surface of the substrate and an internal stress of the optical multilayer film formed on the other surface of the substrate, That is, the first and second ion beam irradiation conditions are controlled to balance each other.
本発明に係る光学フィルターの製造方法によれば、基板の両面に同一の成膜条件で光学多層膜を成膜するのではなく、基板の一方の面に成膜された光学多層膜の内部応力と基板の他方の面に成膜された光学多層膜の内部応力とが釣り合うように基板の一方の面に光学多層膜を成膜する際の成膜条件と基板の他方の面に光学多層膜を成膜する際の成膜条件を制御するので、光学フィルターを歩留まり高く製造することができる。 According to the method for producing an optical filter according to the present invention, the internal stress of the optical multilayer film formed on one surface of the substrate is not formed on both surfaces of the substrate under the same film formation conditions. Film forming conditions on the one surface of the substrate and the optical multilayer film on the other surface of the substrate so that the internal stress of the optical multilayer film formed on the other surface of the substrate is balanced Since the film formation conditions for forming the film are controlled, the optical filter can be manufactured with a high yield.
以下、本発明に係る光学フィルターの製造方法を実施例に基づき詳しく説明する。なお以下の実施例及び比較例の光学フィルターの製造方法では図1に示す構成の光学フィルター1を製造した。図1に示す光学フィルター1は、Si基板2と、Si基板2の表面と裏面の両面に成膜されたGe膜とHfO2膜から成る光学多層膜3とを備え、光学多層膜3は4[μm]程度の膜厚を有する。また光学フィルター1は、図2に示すような、RFイオンビーム銃11から基板10表面に向けてイオンビームを照射しながら蒸着材料が充填された坩堝12を加熱することにより基板10表面に成膜するイオンビームアシスト蒸着装置13により製造した。
Hereinafter, the manufacturing method of the optical filter which concerns on this invention is demonstrated in detail based on an Example. In addition, in the manufacturing method of the optical filter of the following Examples and Comparative Examples, the
具体的には、RFイオンビーム銃11からO2(酸素)イオンビームを照射しながらGe及びHfO2が充填された坩堝12を加熱することにより回転ドーム14に取り付けられた基板10表面上にGe膜及びHfO2膜を蒸着させる。イオンビームアシスト蒸着装置13により成膜することにより、PVD(Physical Vapor Deposition)法と比較して、緻密、且つ、高耐久性を有する膜を形成することができると共に、高い成膜レートで膜を形成することができる。そして基板10表面にGe膜とHfO2膜を形成した後は、基板10を裏返して再度同様の処理を行うことにより基板10裏面にもGe膜とHfO2膜を形成する。
Specifically, the Ge ion and the HfO 2 filled
なおGe膜及びHfO2膜の成膜レートは、回転ドーム14の開口部14aを介して水晶センサ15によって検出され、所定の大きさになるように調整されている。また赤外光源16から回転ドームの開口部14a付近に配置された基板10aの裏面に向けて赤外線光を照射し、基板10aとGe膜及びHfO2膜を透過してきた赤外線光を赤外光センサ17によって検出すると共に、可視光センサ18によって基板10aの裏面において反射した光を検出することによって製造された光学フィルターの性能を評価することができる。
The film formation rates of the Ge film and the HfO 2 film are detected by the
〔実施例1〕
実施例1では、以下の表1及び表2に示す成膜条件で基板の表面と裏面の両面にGe膜及びHfO2膜を成膜することにより光学フィルターを製造した。具体的には、実施例1では、表1に示すように、基板の表面にHfO2膜を成膜する際のイオンエネルギーよりも基板の裏面にHfO2膜を成膜する際のイオンエネルギーを大きくして光学フィルターを製造した。
[Example 1]
In Example 1, an optical filter was manufactured by forming a Ge film and an HfO 2 film on both the front and back surfaces of the substrate under the film formation conditions shown in Table 1 and Table 2 below. Specifically, in the first embodiment, as shown in Table 1, the ion energy in forming the HfO 2 film on the back surface of the substrate than the ion energy in forming the HfO 2 film on the surface of the substrate An optical filter was manufactured with a larger size.
〔実施例2〕
実施例2では、以下の表1及び表2に示す成膜条件で基板の表面と裏面にGe膜及びHfO2膜を成膜することにより光学フィルターを製造した。具体的には、実施例2では、表1に示すように、基板の表面にHfO2膜を成膜する際の輸送比よりも基板の裏面にHfO2膜を成膜する際の輸送比を大きくして光学フィルターを製造した。輸送比とは、基板表面に到達するイオンの数を基板表面に到達する蒸着原子の数で割った値を示す。
[Example 2]
In Example 2, an optical filter was manufactured by forming a Ge film and an HfO 2 film on the front and back surfaces of the substrate under the film forming conditions shown in Tables 1 and 2 below. Specifically, in
〔比較例1〕
比較例1では、以下の表1及び表2に示す成膜条件で基板の表面と裏面にGe膜及びHfO2膜を成膜することにより光学フィルターを製造した。具体的には、比較例1では、表1に示すように、基板の表面にGe膜及びHfO2膜を成膜する際の成膜条件と基板の裏面にGe膜及びHfO2膜を成膜する際の成膜条件とを同じにして光学フィルターを製造した。
In Comparative Example 1, an optical filter was manufactured by forming a Ge film and an HfO 2 film on the front and back surfaces of the substrate under the film forming conditions shown in Tables 1 and 2 below. Specifically, in Comparative Example 1, as shown in Table 1, forming a Ge film and HfO 2 film on the back surface of the film forming conditions and the substrate at the time of forming the Ge film and HfO 2 film on the surface of the substrate An optical filter was manufactured under the same film forming conditions.
〔評価〕
実施例1,2及び比較例1の光学フィルターについて蒸着前,表面蒸着後,及び裏面状着後の基板の反り量を評価した。評価結果を図3に示す。図3に示すように、比較例1の光学フィルターについては、裏面に光学多層膜を蒸着後に基板に大きな反りが生じたが、実施例1,2の光学フィルターについては、裏面に光学多層膜を蒸着後に基板に大きな反りは見られなかった。このことから、基板表面に光学多層膜を形成する際のイオンエネルギー及び/又は輸送比と基板の裏面に光学多層膜を形成する際のイオンエネルギー及び/又は輸送費を異ならせることにより、基板の反りを抑え、光学フィルターを歩留まり高く製造できることが知見された。
[Evaluation]
For the optical filters of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the amount of warpage of the substrate before vapor deposition, after surface vapor deposition, and after attachment on the back surface was evaluated. The evaluation results are shown in FIG. As shown in FIG. 3, for the optical filter of Comparative Example 1, the substrate was greatly warped after vapor deposition of the optical multilayer film on the back surface, but for the optical filters of Examples 1 and 2, the optical multilayer film was formed on the back surface. The substrate was not greatly warped after the deposition. Therefore, by making the ion energy and / or transport ratio when forming the optical multilayer film on the substrate surface different from the ion energy and / or transport cost when forming the optical multilayer film on the back surface of the substrate, It was found that the warp can be suppressed and the optical filter can be manufactured with a high yield.
なお、本願発明の発明者らは、イオンエネルギーの変化に伴うHfO2膜の内部応力の変化を測定した結果、図4(a),(b)に示すように、HfO2膜の内部応力はイオンエネルギーの増加に伴い大きく減少するが、精密な制御が困難であることを知見した。また輸送比の変化に伴うHfO2膜の内部応力の変化を測定した結果、図5(a),(b)に示すように、HfO2膜の内部応力は輸送比の増加に伴い大きく変化しないが、イオンエネルギーを変化させた時と比較して精密な制御が可能であることを知見した。以上のことから、基板の表面にHfO2膜を成膜する際のイオンエネルギー及び/又は輸送比よりも基板の裏面にHfO2膜を成膜する際のイオンエネルギー及び/又は輸送比を大きくすることにより基板の表面に成膜された光学多層膜の内部応力と基板の裏面に成膜された光学多層膜の内部応力とを釣り合わせることができる。また基板表面側の光学多層膜の内部応力と基板裏面側の光学多層膜の内部応力とを厳密に釣り合わせる際は、上記知見に基づきイオンエネルギーと輸送比の両方を制御することが望ましい。 The inventors of the present invention measured the change in internal stress of the HfO 2 film accompanying the change in ion energy, and as a result, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the internal stress of the HfO 2 film was Although it decreased greatly with the increase of ion energy, it was found that precise control was difficult. Further, as a result of measuring the change in the internal stress of the HfO 2 film accompanying the change in the transport ratio, as shown in FIGS. 5A and 5B, the internal stress of the HfO 2 film does not change greatly as the transport ratio increases. However, it was found that precise control is possible compared to when ion energy is changed. From the above, increasing the ion energy and / or transport ratio in forming the HfO 2 film on the back surface of the substrate than ion energy and / or transport ratio in forming the HfO 2 film on the surface of the substrate Thus, the internal stress of the optical multilayer film formed on the surface of the substrate can be balanced with the internal stress of the optical multilayer film formed on the back surface of the substrate. Further, when strictly balancing the internal stress of the optical multilayer film on the substrate surface side and the internal stress of the optical multilayer film on the substrate back side, it is desirable to control both the ion energy and the transport ratio based on the above knowledge.
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記実施形態では、HfO2膜を成膜する際のイオンエネルギー及び輸送比を変化させたが、Ge膜を成膜する際のイオンエネルギー及び輸送比を変化させるようにしてもよい。また、基板2は、平板形状であるとしたが、凸レンズ,凹レンズ,フレネルレンズ等の意図的に凹凸が付与された基板にも適用することができる。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
As mentioned above, although the embodiment to which the invention made by the present inventors was applied has been described, the present invention is not limited by the description and the drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. For example, in the above embodiment, the ion energy and transport ratio when the HfO 2 film is formed are changed, but the ion energy and transport ratio when the Ge film is formed may be changed. Moreover, although the board |
1:光学フィルター
2:基板
3:光学多層膜
1: Optical filter 2: Substrate 3: Optical multilayer film
Claims (3)
イオンビームアシスト蒸着法を利用して第1のイオンビーム照射条件で基板の一方の面に前記光学多層膜を成膜する第1工程と、
前記第1工程完了後、イオンビームアシスト蒸着法を利用して第2のイオンビーム照射条件で基板の他方の面に前記光学多層膜を成膜する第2工程とを有し、
基板の一方の面に成膜された光学多層膜の内部応力と基板の他方の面に成膜された光学多層膜の内部応力とが釣り合うように前記第1及び第2のイオンビーム照射条件を制御すること
を特徴とする光学フィルターの製造方法。 A method for producing an optical filter having an optical multilayer film on both sides of a substrate,
A first step of forming the optical multilayer film on one surface of the substrate under a first ion beam irradiation condition using an ion beam assisted deposition method;
A second step of forming the optical multilayer film on the other surface of the substrate under the second ion beam irradiation condition using the ion beam assisted deposition method after the completion of the first step;
The first and second ion beam irradiation conditions are set so that the internal stress of the optical multilayer film formed on one surface of the substrate is balanced with the internal stress of the optical multilayer film formed on the other surface of the substrate. A method for producing an optical filter, characterized in that the method is controlled.
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