光学部件、其制造方法以及使用其的光学系统的制作方法_2

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l化合物与选自Zr、S1、T1、Zn和Mg的化合物中的至少一种的组合。
[0045]作为该化合物,例如,作为A1203、ZrO2, S12, T12, ZnO或MgO的材料,可使用其金属醇盐或者其盐化合物例如氯化物和硝酸盐。
[0046]从成膜性的观点出发,特别是作为Zr02、5102或T1 2的材料,优选使用其金属醇盐。此外,可通过气相沉积形成铝膜或氧化铝膜。将使用前体溶胶形成的膜或通过气相沉积形成的膜称为含有铝的膜、主要组分为氧化铝的膜或主要组分为氧化铝的无定形膜。
[0047]日本专利申请公开N0.2006-259711和日本专利申请公开N0.2005-275372中记载了通过使含有铝的膜与热水接触来形成表面具有由氧化铝晶体制成的不规则结构的氧化铝层的方法的实例。
[0048](中间层)
[0049]根据本实施方案的中间层2是在基材I上设置的具有至少一层的膜。将中间层2层叠在基材I与氧化铝层3之间以与基材I紧密接触,并且具有多个空隙21。优选地,该结构能够使由于含有铝的膜的成膜工艺中产生的热而施加于该膜的应力减轻。
[0050]根据本发明的中间层2具有多个空隙21,空隙21具有可有效地减轻经历形成氧化铝层中的高温过程而产生的应力的结构。
[0051]由扫描电子显微镜拍摄的截面图像中也观察到空隙。确认空隙存在的另一方法是包括适当处理例如用于使缺陷明显的处理的观察。更具体地,通过将中间层2浸入适当稀释的HF,将缺陷选择性地蚀刻以能够观察到更微细的空隙。
[0052]根据本发明的中间层的厚度,从用于减反射功能的光学特性的观点出发并且从减轻由热法施加于膜的应力的观点出发,优选lnm-200nm,更优选2nm-100nm。
[0053]此外,优选地,中间层具有调节折射率的功能,以致相对于氧化铝层3和基材I的折射率,通过适当地调节中间层的折射率和厚度来使有效光束部的反射率最小。这使得折射率从基材向与空气的界面连续地减小,因此由于与表面具有由氧化铝晶体制成的不规则结构的氧化铝层的折射率和中间层的折射率的效果的组合,可获得高水平的减反射性。
[0054]优选地,根据本发明的中间层包括含有S12的膜。优选地,中间层的含有5102的膜是主要组分为S12并且可单独或组合含有氧化物例如T1 2和ZrO2作为附加组分的无定形氧化物膜。中间层中含有的3102的含量为10摩尔%以上,优选15摩尔% -100摩尔%。
[0055]接下来,对根据本发明的光学部件的制造方法进行说明。
[0056]根据本发明的制造方法是包括依次层叠的基材、中间层和氧化铝层的光学部件的制造方法,其包括如下两个步骤:(I)通过气相沉积在该基材的表面上形成该中间层;和
(2)通过在该中间层上涂布至少含有铝化合物的溶液或者通过采用气相沉积在该中间层上形成含有铝的膜或含有氧化铝的膜来形成膜,然后对该膜进行热水处理以在该膜的表面上形成具有由氧化铝晶体制成的不规则结构的氧化铝层。
[0057](形成中间层的步骤)
[0058]形成根据本发明的中间层的步骤中,通过在非活性气体气氛中在基材上沉积蒸镀材料来形成空隙。这是因为,真空沉积中的压力上升以增加气相中蒸镀粒子的碰撞概率,因此,由于作用例如减少的离子能量以及减少的在基材上的表面扩散,膜生长在厚度方向上比在与基材的表面平行的方向上进行得程度大。此外,引入气相中的非活性气体原子也进入通过气相沉积形成的膜中,并且使该膜的微结构的密度减小。
[0059]用至少在与含有铝的膜的界面形成的空隙,可使通过高温工艺形成的含有铝的膜中产生的内部应力减轻。为了形成根据本实施方案的中间层,可适当地使用真空沉积。作为蒸镀源,可使用5102、1102或21<)2。其蒸镀源可单独使用或者通过适当地混合并调节组成而组合使用。作为气相沉积法,可使用电子束气相沉积、电阻加热等,并且可根据蒸镀材料的状态和蒸镀材料的尺寸例如粉末、颗粒或丸粒状来选择最佳方法。
[0060]通过气相沉积形成根据本实施方案的中间层的方法中,除了蒸镀材料以外,可使用气体,其包括非活性气体例如Ar、Kr和Xe,氧气,氮气,二氧化碳和水蒸汽。
[0061]从引入气体的效率的观点出发,优选将气体引入单元在真空装置中设置在蒸镀源与基材之间以致将气体引入蒸镀材料的轨道中。只要将气体引入单元设置在真空沉积装置中,可考虑气体的扩散和基材上的膜质量的均一性来适当地设置气体引入单元。因此,气体喷射部件可为淋浴喷头的形状。通过用测定真空容器的真空的真空计监视气相沉积过程中的压力并且控制蒸镀材料的气相沉积过程中的真空,可制造中间层。此外,在气相沉积工艺中可附加地使用在时间上或空间上改变气相沉积压力的方法。
[0062]通过改变气相沉积过程中引入的气体的流速、改变排气电导阀(exhaustconductance valve)的电导或者改变气相沉积速率,可改变要制造的中间层的厚度方向上的内部应力。通过调节蒸镀材料的蒸汽压曲线、气相沉积速率、真空泵的排气能力和排气电导阀的排气速率,可适当地控制真空。通过适当地调节这些控制因子,可使气相中的蒸镀粒子的能量减小,因此,可抑制附着于基材的表面的粒子的能量并且可使膜形成中的表面扩散减速以形成与基材的表面垂直的多个柱形状的中间层。
[0063]优选地,根据本实施方案的中间层的空隙率为1%-50%。如果空隙率超过50%,膜强度不足并且光学特性容易波动。
[0064]如下所述确定本实施方案中的空隙率:(I)通过椭圆偏光法确定在没有引入非活性气体下通过气相沉积制造的薄膜的折射率η (O)(例如,S12膜的情形下,如果Ar = Occ,则折射率为1.46),(2)将空隙视为空气并且将折射率η = I用于空隙,(3)通过椭圆偏光法确定通过引入非活性气体而得到的根据本实施方案的中间层的折射率n(Ar = X),(4)将
(1),(2)和(3)中确定的折射率用于通过一般的有效介质近似法(EMA)计算空隙率,和(5)将(I)中的空隙率视为0%来计算根据本实施方案的中间层的空隙率。
[0065](形成片状晶体层的步骤)
[0066]图5A-?是表示形成根据本发明的氧化铝层的步骤的示意图。
[0067]形成氧化铝层的方法包括:将其上形成了中间层2的基材I固定到旋转台7上的步骤(a)(图5A),在该中间层上形成含有铝的膜4的步骤(b)(图5B),进行焙烧的步骤(c)(图5C),和然后进行在热水槽中的浸入以使含有铝的膜4与热水接触,由此形成表面具有由氧化铝晶体制成的不规则结构的氧化铝层的步骤(d)(图OT)。或者,形成该氧化铝层的方法可包括:通过气相沉积形成含有铝的膜或含有氧化铝的膜后,进行在热水槽中的浸入以使含有铝的膜4与热水接触,由此形成表面具有由氧化铝晶体制成的不规则结构的氧化铝层的步骤(d)。
[0068](第二实施方案)
[0069]图2是表示根据本发明的第二实施的光学部件的示意图。相同的附图标记表示与上述第一实施方案中的那些具有相同功能的部件并且省略其详细说明。根据本发明的光学部件10包括依次层叠的基材1、中间层2和氧化铝层3。氧化铝层3有具有由氧化铝晶体制成的不规则结构的表面。中间层2包括相对于基材表面13倾斜的多个柱状结构体11。在多个柱状结构体11之间存在孔隙15。在气相沉积方向14上通过倾斜沉积形成多个柱状结构体11。
[0070]根据本发明,中间层2是包括多个柱状结构体的结构体,并且从基材表面13到片状晶体层3,在多个柱状结构体11之间存在孔隙15。
[0071]根据本发明,通过在中间层上层叠含有氧化铝的无定形层,然后进行焙烧,或者通过采用气相沉积在中间层上形成含有铝的无定形层或含有氧化铝的无定形层,形成含有铝的膜。然后,在含有铝的膜的热水处理步骤中,通过该无定形层的溶解/再沉淀现象,形成表面具有由氧化铝晶体制成的不规则结构的氧化铝层。该成膜工艺中,中间层2中孔隙15的存在可使成膜工艺中升高温度时施加于膜的应力缓和。认为孔隙15的存在导致表面具有由氧化铝晶体制成的不规则结构的氧化铝层的波长区域中的周期性的改善。
[0072](中间层)
[0073]根据本实施方案的中间层2是在基材I上设置的具有至少一层的膜。将中间层2层叠在基材I与氧化铝层3之间以与基材I紧密接触,并且具有多个柱状结构体11。优选地,该结构能够使由于氧化铝晶体的成膜工艺中产生的热而施加于该膜的应力减轻。
[0074]根据本实施方案的中间层2在多个柱状结构体11之间具有孔隙15,并且孔隙15从基材表面13向片状晶体层3连续地存在以致有效地减轻经历用于形成片状晶体的高温工艺而产生的应力。
[0075]由扫描电子显微镜(SEM)拍摄的截面图像中也观察到孔隙。确认孔隙存在的另一方法是包括适当处理例如用于使缺陷明显的处理的观察。更具体地,通过将中间层2浸入适当稀释的HF,将缺陷选择性地蚀刻以能够观察到更微细的孔隙。
[0076]观察中间层的表面时,可作为凹陷观察到这样的孔隙。图3A-3C的上图是截面中具有柱状结构体的中间层的表面的SEM图像。由图3A-3C的上图,在根据本发明的中间层的表面上作为孔隙观察到清晰的凹陷(孔状缺陷)。
[0077]此外,中间层的厚度的变化使得孔隙从
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