(57)【要約】【課題】素子耐久性が高く、信頼性の高い薄膜素子を提供する。【解決手段】薄膜素子１は、基板２と、基板２上に形成された金属薄膜３と、金属薄膜３を被覆するように金属薄膜３上に形成された保護膜４とを備えている。金属薄膜３の周端部３ａは外方に向かって膜厚が徐々に薄くなるように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に形成された金属薄膜と、該金属薄膜を被覆するように該金属薄膜上に形成された保護膜とを備えた薄膜素子であって、
上記金属薄膜の周端部は外方に向かって膜厚が徐々に薄くなるように形成されている薄膜素子。
【請求項２】
請求項１に記載された薄膜素子において、
上記金属薄膜の外方に向かって膜厚が徐々に薄くなる周端部の内外方向の幅は上記金属薄膜の中央部分の膜厚の１０倍以上２０００倍以下である薄膜素子。
【請求項３】
請求項１に記載された薄膜素子において、
上記金属薄膜は、銀、アルミニウム、金、クロム、及びチタンからなる群より選ばれた金属、若しくは、銀、アルミニウム、金、クロム、及びチタンからなる群より選ばれた１種又は２種以上の金属を含む合金からなる薄膜素子。
【請求項４】
基板に金属薄膜を蒸着する際に、該基板を設置するために用いられるフォルダであって、
上記基板を設置するための設置面を有し、且つ該設置面に設置された基板を露出させるための開口部が形成された板状部材を備え、
上記板状部材の開口部の上記設置面側角部は切欠かれているフォルダ。
【請求項５】
基板と、該基板上に形成された金属薄膜と、該金属薄膜を被覆するように該金属薄膜上に形成された保護膜とを備えた薄膜素子の製造方法であって、
上記基板の、上記金属薄膜を形成する形成領域を除いた非形成領域のうちの、該形成領域寄りの部分を除いた部分の上に、該基板に密着させて第１のマスク部材を設置すると共に、該形成領域寄りの部分の上に、該基板から離間して第２のマスク部材を設置する工程と、
上記第１のマスク部材と上記第２のマスク部材との上から金属材料を付着させることにより上記金属薄膜を形成する工程と、
上記金属薄膜の上に保護膜を形成する工程と、
を備えた薄膜素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載された薄膜素子の製造方法において、
上記第１のマスク部材と上記第２のマスク部材とは一体に形成されている薄膜素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜素子に関する。詳細には、液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタなどに使用される機能性薄膜素子（例えば、機能性光学薄膜素子）に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ、ＤＬＰプロジェクタ等の光学装置には、所定の波長域の光線を透過あるいは反射する等の機能を備えた光学薄膜素子が設けられている（例えば、特許文献１等）。その光学薄膜素子により、光線の分離・合成、光路の折り曲げ等が行われている。
【０００３】
例えば、光学薄膜素子の一種として、銀やアルミニウム等からなる高光反射率の金属薄膜を備えた反射鏡が挙げられる。銀やアルミニウム等からなる高光反射率の金属薄膜は軟らかく傷つきやすい。また、一般的に酸化されやすい性質を有する。このため、高い反射率を長期にわたって維持するためには、金属薄膜の劣化を抑制する必要がある。そのため、一般的に、金属薄膜は、高い光透過性、低いガス透過性を有し、且つ耐擦傷性のある防護膜により被覆されている。
【０００４】
図８は基板２上に金属薄膜３を形成する工程を表す断面図である。
【０００５】
図９は図８の一部を拡大した部分断面図である。
【０００６】
尚、図８及び図９では、説明の便宜上、基板２に対する金属薄膜３の相対膜厚を実際より大きく描画している。
【０００７】
一般的に、金属薄膜はスパッタ法や蒸着法等により形成される。金属薄膜をスパッタ法等により形成する場合、図８及び図９に示すように、マスクを兼ねた、中央部に開口部１１０ａが形成された基板フォルダ１１０に基板２を設置した状態でスパッタ等を行い、金属薄膜３を形成する。その後、一回り大きな開口部を有する基板フォルダに移し替え、再度スパッタ等を行うことにより金属薄膜３上に保護膜を形成することにより薄膜素子を完成させる。
【特許文献１】特開平６−５１１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１０は従来の基板フォルダ１１０を用いて形成された金属薄膜３の形状を表す断面図である。
【０００９】
図１１は図１０に示す基板２上にさらに保護膜４を形成した薄膜素子１００の断面図である。
【００１０】
図１０に示すように、図８や図９に示す従来の基板フォルダ１１０を用いた場合、形成される金属薄膜３の周端部に先鋭な突起部１０３ａが形成されるという問題がある。例えば、基板２にシリカゲル等の脆性材料からなる薄膜を形成する場合は、基板フォルダ１１０から薄膜が形成された基板２を取り外す際に周端部の突起部が崩落してしまう。しかしながら、金属は展延性を有する材料であるため、金属薄膜３を形成する場合は、金属薄膜３が形成された基板２を基板フォルダ１１０から取り外す際にも突起部１０３ａが崩落することなく、残存することとなる。このため、図１１に示すように、金属薄膜３上に保護膜（例えば、二酸化シリコン膜）４を形成しても金属薄膜３の全表面（特に、突起部１０３ａ周辺部分）が保護膜４により好適に被覆されない虞がある。保護膜４が金属薄膜３の全表面を好適に被覆しない場合、被覆されていない部分から水分や酸素等のガスが素子内に進入し、徐々に金属薄膜３が劣化していくという問題がある。すなわち、十分な素子耐久性が得られないという問題がある。
【００１１】
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、素子耐久性が高く、信頼性の高い薄膜素子を提供することにある。
【００１２】
以上、ここでは、反射鏡を例に挙げて本発明の課題及び目的を説明したが、上記課題は、反射鏡に限定する課題ではなく、金属薄膜が形成されている薄膜素子に共通する課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る薄膜素子は、基板と、基板上に形成された金属薄膜と、金属薄膜を被覆するように金属薄膜上に形成された保護膜とを備えている。金属薄膜の周端部は外方に向かって膜厚が徐々に薄くなるように形成されている。
【００１４】
本発明に係るフォルダは、基板に金属薄膜を蒸着する際に、基板を設置するために用いられるフォルダである。本発明に係るフォルダは、基板を設置するための設置面を有し、且つ、設置面に設置された基板を露出させるための開口部が形成された板状部材を備えている。板状部材の開口部の設置面側角部は切欠かれている。
【００１５】
本発明に係る製造方法は、基板と、基板上に形成された金属薄膜と、金属薄膜を被覆するように金属薄膜上に形成された保護膜とを備えた薄膜素子を製造するための方法である。本発明に係る製造方法は、基板の、金属薄膜を形成する形成領域を除いた非形成領域のうちの、形成領域寄りの部分を除いた部分の上に、基板に密着させて第１のマスク部材を設置すると共に、その形成領域寄りの部分の上に、基板から離間して第２のマスク部材を設置する工程と、第１のマスク部材と第２のマスク部材との上から金属材料を付着させることにより金属薄膜を形成する工程と、金属薄膜の上に保護膜を形成する工程とを備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、金属薄膜の全表面が保護膜により被覆されるので、高い素子耐久性、信頼性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
（実施形態１）
図１は本実施形態１に係る薄膜素子１の断面図である。尚、図１及び図５では、説明の便宜上、基板２に対する金属薄膜３の相対膜厚を実際より大きく描画している。
【００１９】
薄膜素子１は、例えばガラス製又はプラスティック製の基板２と、基板２の上に形成された金属薄膜３と、金属薄膜３を覆うように、金属薄膜３上に形成された保護膜４とを備えている。保護膜４は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ2）等からなる膜であり、基板２上に形成されている金属薄膜３に擦傷が生じることや金属薄膜３が変性（酸化等）することを抑制するための膜である。
【００２０】
本実施形態１に係る薄膜素子１では、金属薄膜３の周端部３ａは外方に向かって膜厚が徐々に薄くなるように形成されており、金属薄膜３の全表面が保護膜４によって被覆されている。このため、周端部３ａから素子内への酸素ガス等のガスや水分の進入を効果的に抑制することができる。このため、薄膜素子１によれば、高い素子耐久性及び信頼性を実現することができる。
【００２１】
尚、金属薄膜３の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、銀、アルミニウム、金、クロム、及びチタンからなる群より選ばれた金属、若しくは、銀、アルミニウム、金、クロム、及びチタンからなる群より選ばれた１種又は２種以上の金属を含む合金等であってもよい。
【００２２】
また、保護膜４の高い被覆性を実現する観点から、周端部３ａの長さＬは金属薄膜３の中央部分の膜厚の１０倍以上２０００倍以下であることが好ましい。
【００２３】
次に、本実施形態１に係る薄膜素子１を製造する方法について説明する。
【００２４】
薄膜素子１の製造には図２に示す基板フォルダ１０を用いる。
【００２５】
図２は基板フォルダ１０及び基板フォルダ１０にセットされた基板２の断面図である。
【００２６】
図３は図２の一部分を拡大した断面図である。
【００２７】
金属薄膜３を形成する際のマスクとしての機能を兼ね備えた基板フォルダ１０は基板２の外形とほぼ同様の形状の凹部１０ｃが設けられた板状部材により形成されている。凹部１０ｃには、基板２を設置するための基板設置面１０ｂが設けられており、且つ、基板設置面１０ｂに設置された基板２を露出させるための開口部１０ｄが形成されている。そして、基板フォルダの開口部１０ｄの基板設置面１０ｂ側角部には、断面矩形状の切欠き１０ａが設けられている。このため、基板フォルダ１０のうち、切欠き１０ａが設けられていない箇所では、基板２は基板設置面１０ｂに当接している一方、切欠き１０ａが設けられた箇所では、基板フォルダ１０と基板２とは離間している（すなわち、本実施形態１では、基板フォルダ１０のうち切欠き１０ａが設けられた部分が第２マスク部材を構成し、切欠き１０ａが設けられておらず、基板２に当接する部分が第１マスク部材を構成している。）。
【００２８】
図４は基板２が取り付けられた蒸着チャンバ３０の構成を表す図である。
【００２９】
例えば、蒸着法により金属薄膜３を形成する場合、まず、それぞれ基板２がセットされた複数の基板フォルダ１０を蒸着装置の蒸着チャンバ３０内に設けられた蒸着ドーム３１に取り付ける。取り付け後、蒸着チャンバ３０内を減圧する。そして、蒸着チャンバ３０内に設けられた蒸着源３２を加熱等することによって、蒸着源３２内の金属を飛散させる。その金属が取り付けられた基板２上に堆積することにより金属薄膜３が形成される。尚、金属薄膜３の形成工程では、形成される金属薄膜３の膜厚偏差を抑制するために、蒸着ドーム３１を回転させておくことが好ましい。
【００３０】
図５は本実施形態１の方法で形成された金属薄膜３を表す断面図である。
【００３１】
一般的に、蒸着源３２からの金属はほぼ直線的に基板２に対して直線的に飛散していく。このため、基板２のうち、基板フォルダ１０に覆われていない板央部分に最も多くの金属が堆積する。基板フォルダ１０の切欠き１０ａが形成された部分と基板２との間の間隙２０にも、飛散した金属がある程度回り込み、堆積する。回り込んでくる金属の量は基板２の板央から離れるにしたがって減少していく。従って、この基板フォルダ１０を用いることによって、図５に示すように、周端部３ａは外方に向かって膜厚が徐々に薄くなるように金属薄膜３を形成することが可能となる。
【００３２】
金属薄膜３を形成した後、基板フォルダ１０から取り外し、基板フォルダ１０とほぼ同様の構成を有する、基板フォルダ１０よりも若干大きな開口部を有する基板フォルダに取り付け蒸着法やスパッタ法等により保護膜４を形成する。
【００３３】
図５に示すように、周端部３ａは外方に向かって膜厚が徐々に薄くなるように形成されている場合は、図１０に示すような場合とは異なり、金属薄膜３の形状に沿ってほぼ均一な厚さの、金属薄膜３の全表面を被覆する保護膜４が好適に形成される。従って、本実施形態１の方法によれば、高い素子耐久性及び信頼性を有する薄膜素子１を容易に製造することができる。
【００３４】
（実施形態１の変形例）
上記実施形態１では、断面略矩形状の切欠き１０ａが設けられた基板フォルダ１０を用いて製造する一例について説明したが、基板フォルダ１０の形状はこれに限定されない。
【００３５】
図６は変形例１に係る基板フォルダ１０の構成を表す部分断面図である。
【００３６】
図６に示すように、基板フォルダ１０の開口部１０ｄの基板設置面１０ｂ側角部が面取りされることにより、間隙２０が形成されていてもよい。
【００３７】
図７は変形例２に係る基板フォルダ１０の構成を表す部分断面図である。
【００３８】
図７に示すように、基板フォルダ１０の開口部１０ｄの基板設置面１０ｂ側角部がＲ面取りされることにより、間隙２０が形成されていてもよい。
【００３９】
図６、図７に示す変形例１、２に係る基板フォルダ１０を用いた場合であっても、好適に図１に示す、周端部３ａは外方に向かって膜厚が徐々に薄くなる薄膜素子１を好適に製造することができる。
【００４０】
また、実施形態１では、蒸着法により金属薄膜３を形成する一例を説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、金属薄膜３をスパッタ法等により形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明に係る薄膜素子は、信頼性が高いため、液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタ等に使用される反射鏡等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態１に係る薄膜素子１の断面図である。
【図２】基板フォルダ１０及び基板フォルダ１０にセットされた基板２の断面図である。
【図３】図２の一部分を拡大した断面図である。
【図４】基板２が取り付けられた蒸着チャンバ３０の構成を表す図である。
【図５】実施形態１の方法で形成された金属薄膜３を表す断面図である。
【図６】変形例１に係る基板フォルダ１０の構成を表す部分断面図である。
【図７】変形例２に係る基板フォルダ１０の構成を表す部分断面図である。
【図８】基板２上に金属薄膜３を形成する工程を表す断面図である。
【図９】図８の一部を拡大した部分断面図である。
【図１０】従来の基板フォルダ１１０を用いて形成された金属薄膜３の形状を表す断面図である。
【図１１】図１０に示す基板２上にさらに保護膜４を形成した薄膜素子１００の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      薄膜素子
２      基板
３      金属薄膜
３ａ    周端部
４      保護膜
１０      基板フォルダ
１０ｂ    基板設置面
１０ｃ    凹部
１０ｄ    開口部
２０      間隙
３０      蒸着チャンバ
３１      蒸着ドーム
３２      蒸着源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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