专利名称：片状成膜部件的制造方法
技术领域：
本发明涉及在由光学玻璃、陶瓷，以及金属、树脂等构成的薄的基片的正反两面上进行成膜后，切断、分离成所需要的大小的片状成膜部件的制造方法。
背景技术：
例如，在光通信或光信息处理装置等中，设置有波长选择滤光器、偏光镜、旋光镜等光学功能部件。这些光学功能部件由例如在光学玻璃的表面上形成有光学多层膜的部件构成。光学多层膜有时只形成在光学玻璃的一面上，而在相反侧的面上则形成有反射防止膜或半透镜等其他的光学多层膜，因此，一般在光学玻璃的两面上都贴膜。
上述的光学元件，例如波长选择滤光器等是将平行平面板构成的光学玻璃作为基片，在该基片的表面上形成使低折射率膜和高折射率膜相互层叠的多层膜，在形成该多层膜的面的相反侧的面上形成有例如反射防止膜等。在此，多层膜上的低折射率膜是由例如二氧化硅薄膜形成的，高折射率膜是由例如二氧化钽、二氧化钛等金属氧化物薄膜形成的。并且，为了通过该多层膜使其具有所希望的光学特征，一般将由这些低折射率膜和高折射率膜构成的多层膜形成至少20层以上。尤其是在诸如光通信或光信息处理装置等处理高波长的光的装置中，安装在要求高光学精度的仪器上的光学元件需要形成50层以上的多层膜，而且，有时也要求200层或200层以上的多层膜。另外，在基片的多层膜形成面的相反侧的面上形成反射防止膜的情况下，一般该反射防止膜形成4～8层左右。
然而，一旦在基片表面上形成膜则产生内部应力，这是历来公众所知的(例如，参照专利文献1)。因此，在多膜层上的膜的层数越多内部应力越大，将在基片上产生弯曲等变形，在大的基片上成膜后切断成片状的光学部件时，由于多层膜引起的内部应力，将产生破损、破裂或崩碎。
鉴于上述问题，在上述专利文献1中，在基片上形成掩模图案，该掩模图案沿着切断成作为最终产品的光学元件的大小的切断线，从该掩模图案的上面进行贴膜。另外，出于同样的原因，也已知有以下方式(例如参照专利文献2)，即，事先在基片上形成沿着切断线的槽，在将由钢丝或磁性粒体构成的掩模材料安装在该槽内的状态下进行成膜，在完成规定层数的贴膜后，去除掩模材料。
专利文献1特开平11-12605号公报专利文献2特开平9-277395号公报但是，由于被安装在各种机器类上，所以对上述各光学元件的小型化、紧凑化以及轻量化要求越发紧迫。例如，在安装于光盘的写入及读取磁头上的光学部件中，由于所设置的空间的关系，并且出于使磁头轻量化的考虑，最好使用小型且轻量的光学元件。
如上述现有技术，在以对每个光学元件进行掩模的状态、对大的基片沿着其整个面进行贴膜的情况下，在基片具有一定程度的厚度并且膜层数比较少时是有效的，但是，在基片的厚度较薄、并且膜层数在100层以上非常多的情况下，则依然残留有内部应力，在去除掩模时，有时不能防止破裂或崩碎等的产生。另外，虽然在成膜后进行掩模的去除，但是在进行该掩模去除操作时，也具有可能损伤多层膜等问题。
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的是在对薄基片进行极多层的成膜时，使其不产生基片或膜的变形或损伤等。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的片状成膜部件的制造方法具有第一成膜工序、多层膜切入工序、基片研磨工序、第二成膜工序和切断工序，该第一成膜工序在作为增厚基片的一个侧面的第一成膜面上进行第一多层膜的成膜；该多层膜切入工序对成膜在上述第一成膜面上的上述第一多层膜，以作为最终产品的片状成膜部件的纵横尺寸的间隔、格子状地切开深度实际至少相当于上述第一多层膜厚度的切口；该基片研磨工序对上述增厚基片的上述第一成膜面相反侧的面进行研磨加工、形成基片母材；该第二成膜工序在第二成膜面上进行第二多层膜的成膜，所述第二成膜面位于在上述基片研磨工序中被研磨的上述第一成膜面相反侧的面上；该切断工序切断基片母材、形成作为最终产品的片状成膜部件，上述增厚基片具有在形成上述第一多层膜时不变形的厚度，而且上述增厚基片被研磨到以下厚度，该厚度是不会因在上述多层膜切入工序中被切开切口的上述第一多层膜的应力而产生变形或损伤的厚度。
另外，在本发明的片状成膜部件的制造方法中，在第一、第二成膜工序中形成的多层膜可以作为由低折射率膜和高折射率膜构成的光学多层膜。并且，可以使第二多层膜具有与第一多层膜不同的独立的光学特性，另外，也可以在第一多层膜和第二多层膜上发挥规定的光学特性。在第一多层膜和第二多层膜上具有不同的光学特性的情况下，在第一、第二成膜面上形成各个光学特性所需层数的多层膜。另一方面，在利用第一、第二多层膜形成发挥规定光学特性的光学元件的情况下，即，在将形成在基片上的多层膜分为第一成膜面和第二成膜面的情况下，为了防止在切断工序中产生变形或破裂、崩碎等，形成于第二成膜面上的多层膜的层数，可以形成为实际上能够抵消在多层膜切入工序中被切开切口的第一多层膜的应力的层数。
在此，基片是光学玻璃、陶瓷、金属、树脂等，是薄型的材料。
在为光学元件的情况下，基片是由光学玻璃或树脂等构成的透明基片，被进行成膜的是具有规定光学特性的光学多层膜。这种情况下，在被成膜的部件中，基片主要发挥保持膜的功能的部件居多。因此。为了实现部件的小型化、轻量化，基片越薄越好。尤其是在使用光学玻璃作为基片的情况下，由于该部件是使光透过的部件，因此从防止光减弱的观点出发，最好进行薄片化。无论使用何种材质，都是基片越薄则强度越脆弱，容易破碎、崩碎，并且变形的可能性增大。但是，由于在增厚基片的状态下进行成膜，并且由于在增厚基片的状态下从第一成膜面侧至少向第一多层膜切开切口、释放残留在内部的应力，因此可以防止形成第一多层膜的基片的变形或损伤等。
作为第一多层膜的层数可以形成为200层或更多层数。这样，第一多层膜的层数越多，越增加增厚基片的厚度。因此，可以使其具有不因成膜时的内部应力而产生变形或损伤等的耐久性。并且，如上所述，作为形成在第二成膜面上的第二多层膜，最好是发挥光学甚至光学以外的功能的多层膜，但在只通过第一多层膜就可以发挥光学功能等的情况下，在第二多层膜上也可以进行只是为了抵消第一多层膜的内部应力而设置的不具有光学功能的多层膜的成膜。
如上所述，根据本发明，即使对薄基片进行极多层的成膜，也可以获得不会产生基片或膜变形、损伤等的效果。
图1是表示本发明的一个实施方式的图，即，增厚基片和片状成膜部件的外观图。
图2是表示第一成膜工序，即，在增厚基片上进行第一光学多层膜的贴膜的状态的说明图。
图3是表示多层膜的切入工序，即，在形成有第一光学多层膜的增厚基片上形成多层膜切口部的状态的说明图。
图4是表示研磨工序，即，对增厚基片进行研磨状态的说明图。
图5是表示第二成膜工序，即，在基片上形成反射防止膜的状态的说明图。
图6是表示切断工序，即，切断基片的状态的说明图。
图7是表示成膜工序，即，在基片上形成第二光学多层膜的状态的说明图。
具体实施例方式
A.第一实施方式以下根据附图就本发明的第一实施方式进行说明。在本实施方式中，对通过向作为基片的光学玻璃的正反两面贴膜来制造波长选择滤光器或偏光板等光学部件进行说明。但是，本发明的基片除光学玻璃以外还包括各种基片，另外，作为部件的功能也不局限于上述的内容。
首先，图1表示作为部件材料的增厚基片1和作为产品的片状成膜部件2的外观。从该图中可知，如该图中虚线所示，在增厚基片1上矩阵式地具有片状部件的形成部。作为最终产品的片状成膜部件2，在由光学玻璃构成的作为薄基片3的一个侧面的第一成膜面11a上形成由100～200层甚至更多层膜构成的第一光学多层膜4，在作为相反侧的面的第二成膜面11b上形成反射防止膜5。另外，基片3的厚度相对于增厚基片1厚度具有1/10左右的厚度。
第一光学多层膜4在作为较厚的增厚基片1的一个侧面的第一成膜面11a上作为多层膜体4P进行成膜。这是图2所示的第一成膜工序。在此，作为贴膜方法，一般通过真空镀敷进行，除此之外，也可以通过阴极溅镀、CVD等各种方法。此时，对增厚基片1的贴膜可以采用低温镀敷，也可以用高温镀敷。特别是如果使用高温镀敷，则在多层膜体4P的膜强度增加这点上是非常理想的。另外，作为第一光学多层膜4的一个例子，可以是将由二氧化硅等构成的低折射率膜与由二氧化钽、二氧化钛等金属氧化物构成的高折射率膜交替层叠而构成的膜。
一旦在增厚基片1上形成多层膜体4P，则对增厚基片1产生压缩(或拉伸)方向的应力。并且，若膜被多层重叠，则相当于该层数的应力残留、积蓄在内部。但是，如果增厚基片1是具有能够充分承受该残留应力的厚度的膜，例如，在将低折射率膜和高折射率膜交替层压形成整体为200层且整体厚度达到20～30μm的光学多层膜时，如果增厚基片1的厚度为10～20mm左右，则增厚基片1不会变形或损伤。
另外，考虑到后述的研磨工序中的研磨效率等，增厚基片1最好不具有不必要的厚度。
以下的工序是在形成有该多层膜体4P的增厚基片1上，利用例如钻石轮划片机、切片机等对该多层膜体4P切开切口的多层膜切入工序。进行该多层膜切入是为了在多层膜体4P的状态下释放残留、积蓄的应力.在对大的面积进行贴膜时残留应力才成为问题，例如，如果分割成1～2mm见方(角每)的第一光学多层膜4，则压缩或拉伸等应力实际上不成为问题。并且，即使作为在大的面积上进行成膜的多层膜体4P，如果分离、分割成上述尺寸的小单元、形成第一光学多层膜4，则残留应力也将减小，并且发生变形或破裂、崩碎等的问题的情况也将减少。
在此，如图3所示，切开图1中虚线所示的格子状的切口C，使其与作为最终产品的片状成膜部件2的外形形状一致。由于该切口C的深度用于在多层膜体4P上进行分割以形成第一光学多层膜4的小单元，因此该切口C的深度与该膜的厚度大致相同。由此，虽然被分离以便形成片状成膜部件2的第一光学多层膜4，但是也不一定全部第一光学多层膜4都完全切开，例如，即使在一部分上有几层切开剩余，对降低残留应力也没有特别的影响。
如上所述，在多层膜体4P上切开切口C、形成第一光学多层膜4后，通过真空吸附或充水等保持贴有该第一光学多层膜4的增厚基片1。并且，对增厚基片1的第一光学多层膜4的相反侧的面进行研磨加工、得到基片母材11。这就是图4中所示的基片研磨工序。此时，基片母材11的厚度虽然被研磨到片状成膜部件2的基片3的厚度，但是必须具有可以承受第一光学多层膜4产生的应力的程度的厚度。即，通过在多层膜体4P上切开切口C，虽然对基片母材11起作用的应力被降低，但是第一光学多层膜4产生的应力依然残存。因此，如果过多地研磨增厚基片1、基片母材11的厚度过薄，则由于第一光学多层膜4产生的残存应力，在基片母材11上产生变形或破裂、崩碎等的可能性不能说完全没有。因此，在本实施方式中，对增厚基片1的第一光学多层膜4相反侧的面进行研磨，直到第一光学多层膜4产生的残存应力不会在基片母材11上产生变形或破裂、崩碎的程度。在此，作为研磨增厚基片1的方式，光学玻璃的研磨装置可以使用现有的被广泛使用的装置。
如上所述，通过对增厚基片1进行研磨加工，可以使基片母材11的厚度变薄到例如1～2mm的程度。这样，通过使基片3的厚度变薄，不仅可以实现小型化、轻量化，而且有助于抑制光透过基片3时的衰减。另外，由于增厚基片1通过研磨被调整到所希望的厚度，所以，最好在研磨工序中尽量减少研磨量。因此，综合考虑作为第一光学多层膜4而成膜的膜总数和膜材料，增厚基片1的厚度最好设定为在成膜工序中不产生弯曲等变形的最低厚度。
经过上述的研磨工序，第一光学多层膜4被成膜在具有规定厚度的基片母材11的第一成膜面11a上，第二成膜面11b通过研磨可以得到成为镜面状态的面。然后，将其从研磨机上卸下，进入在该第二成膜面11b上进行成膜的第二成膜工序。在本实施方式中，在第二成膜面11b上贴有反射防止膜5。在此，在第二成膜工序中，虽然基片母材11通过研磨变薄，但具有不容易产生破损程度的强度。因此，成膜时的处理容易，另外，在利用真空镀敷进行成膜的情况下，可以进行高温成膜。其结果，可以提高膜强度。
在第二成膜工序中，反射防止膜5被贴在基片母材11的第二成膜面11b上，此时的反射防止膜5可以成膜到能够抵消上述第一光学多层膜4产生的残存应力程度的厚度。即，一般被成膜在第二成膜面11b上的反射防止膜5的层数为4层至6层左右，但是在第一光学多层膜4产生的残存应力大的情况下，为了抵消该残存应力，也可以将反射防止膜5的层数形成为10层甚至20层或者更高的层数。在本实施方式中，在第二成膜工序中，通过使抵消第一光学多层膜4产生的残存应力的反射防止膜5成膜在基片母材11上，在后述的切断工序中，在切断基片母材11时能够防止产生变形或破裂、崩碎等。
如上所述，在第一和第二成膜面11a、11b上进行了成膜的基片母材11被切断、形成各片状成膜部件2。这就是图6所示的切断工序。一般在切断由光学玻璃构成的基片母材11时，由于切刀对该基片母材11产生的外力作用，容易产生变形或破裂、崩碎等。但是，由于在基片母材11的第二成膜面11b上，通过多层切入工序释放被成膜在第一成膜面11a上的第一光学多层膜4产生的应力，并且由于使反射防止膜5成膜，以抵消残存在基片母材11上的应力，因此切断时不会产生变形或破裂、崩碎等。另外，切断基片母材11的方向可以从第一成膜面11a侧以及第二成膜面11b侧的任何一侧进行切断。并且，切断使用钻石轮划片机、切片机等进行。
B.第二实施方式以下就本发明的第二实施方式进行说明。在上述的第一实施方式中，通过在第二成膜面11b上进行反射防止膜5的成膜，能够在第一和第二的成膜面上形成具有相互不同的光学功能的膜，但是例如如图7所示，除了第一光学多层膜4，在第二成膜面11b上还可进行第二光学多层膜40的成膜，通过这些第一光学多层膜4和第二光学多层膜40可以得到所希望的光学特性。即，使形成在基片正反两面的光学多层膜协作而具有规定的光学特性。此时第二光学多层膜必须进行模化以抵消第一光学多层膜4的残存应力。例如，在整个光学多层膜的膜数为200层时，在第一光学多层膜4上形成一半甚至更多的层数，并与作用在基片母材11上的应力程度相对应地为了抵消该应力而进行必要层数的成膜。例如，在第一成膜面11a上形成150层的多层膜，在第二成膜面11b上形成50层膜。这样，在切断工序中能够切实地防止破裂或崩碎等的发生，并且，在生产的光学部件中，在基片上不会产生变形等，能成为光学性能也非常好的产品。
权利要求
1.一种片状成膜部件的制造方法，其特征在于，具有第一成膜工序、多层膜切入工序、基片研磨工序、第二成膜工序和切断工序，该第一成膜工序在作为增厚基片的一个侧面的第一成膜面上进行第一多层膜的成膜；该多层膜切入工序对成膜在上述第一成膜面上的上述第一多层膜，以作为最终产品的片状成膜部件的纵横尺寸的间隔、格子状地切开深度实际至少相当于上述第一多层膜厚度的切口；该基片研磨工序对上述增厚基片的上述第一成膜面相反侧的面进行研磨加工、形成基片母材；该第二成膜工序在第二成膜面上进行第二多层膜的成膜，所述第二成膜面位于在上述基片研磨工序中被研磨的上述第一成膜面相反侧的面上；该切断工序切断基片母材、形成作为最终产品的片状成膜部件，上述增厚基片具有在形成上述第一多层膜时不变形的厚度，而且上述增厚基片被研磨到以下厚度，该厚度是不会因在上述多层膜切入工序中被切开切口的上述第一多层膜的应力而产生变形或损伤的厚度。
2.如权利要求1所述的片状成膜部件的制造方法，其特征在于，上述第一、第二多层膜都是光学多层膜，在上述第二成膜工序中形成的第二多层膜是具有与上述第一多层膜不同的光学特性的光学多层膜。
3.如权利要求1所述的片状成膜部件的制造方法，其特征在于，上述第一、第二多层膜都是光学多层膜，在上述第二成膜工序中形成的第二多层膜，形成有实际上抵消在上述多层膜切入工序中被切开切口的上述第一多层膜的应力的层数的光学多层膜，通过上述第一多层膜和上述第二多层膜，可以得到具有规定光学特性的片状成膜部件。
全文摘要
在薄的基片上进行极多层膜的成膜时，使基片或膜不产生变形或损伤等。在增厚基片(1)上形成多层膜体(4P)，在该多层膜体(4P)上切开格子状的切口、形成各片状成膜部件(2)，对与第一光学多层膜(4)分离、增厚基片(1)的第一光学多层膜(4)被成膜的面相反侧的面进行研磨，直到不产生变形或损伤等的程度。在被研磨的基片母材(11)的第一光学多层膜(4)被成膜的面的相反侧的面上，对抵消由第一光学多层膜(4)产生的应力的反射防止膜(5)等的第二光学多层膜进行成膜、切断。
文档编号G02B1/11GK1761890SQ20048000683
公开日2006年4月19日 申请日期2004年6月9日 优先权日2003年6月9日
发明者栗原忠幸 申请人:富士能佐野株式会社