(57)【要約】      （修正有）【課題】高生産効率で、平面化に優れた光学膜を有する光学素子、及び、当該光学素子を製造する光学素子製造方法を提供する。【解決手段】開口部１１ａを有する開口基板１１と、開口基板１１の片面に塗布された光硬化接着剤からなる接着膜１２と、所定の光学特性を呈する光学膜１０とを備え、開口基板１１は、光硬化接着剤を硬化させる光を透過する材料からなり、開口基板１１を透過した光により光硬化接着剤が硬化された接着膜１２により、光学膜１０が、開口基板１１の片面に接着固定され、平面度を確保した状態で１１開口基板の開口部１１ａに設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する開口基板と、
上記開口基板の片面に塗布された光硬化接着剤からなる接着膜と、
所定の光学特性を呈する光学膜とを備え、
上記開口基板は、上記光硬化接着剤を硬化させる光を透過する材料からなり、
上記開口基板を透過した光により上記光硬化接着剤が硬化された上記接着膜により、上記光学膜が、上記開口基板の片面に接着固定され、平面度を確保した状態で上記開口基板の開口部に設けられていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
製造用基板の片面に溶解液により溶解される溶解物質を塗布して溶解膜を形成し、
上記溶解膜上に光学材料を塗布して所定の光学特性を呈する光学膜を形成し、
光硬化接着剤を硬化させる光を透過する材料からなり開口部を有する開口基板の片面に、上記光硬化接着剤を塗布して接着膜を形成し、
上記接着膜と上記光学膜を対向させた状態で上記製造用基板に上記開口基板を重ね合わせ、
上記接着膜を形成している光硬化接着剤に、当該光硬化接着剤を硬化させる光を上記開口基板側から照射して、上記光硬化接着剤を硬化させることにより、上記製造用基板と上記開口基板を一体化し、
上記溶解膜を形成している溶解物質を溶解する溶解液に、上記一体化した上記製造用基板と上記開口基板を浸漬し、
上記溶解液により上記溶解膜を形成している溶解物質を溶解することによって、上記光学膜を上記製造用基板から隔離し、
上記開口基板を透過した光により上記光硬化接着剤が硬化された上記接着膜により、上記光学膜が、上記開口基板の片面に接着固定され、平面度を確保した状態で上記開口基板の開口部に設けられた光学素子を製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
上記接着膜と上記光学膜を対向させた状態で上記製造用基板に重ね合わせた上記開口基板において、上記接着膜と対向する当該開口基板の片面に、平面度を測定する平面度測定器を設置し、
上記平面度測定器を用いて、上記開口基板と上記製造用基板との間に挟まれた上記光学膜の平面度を測定して、上記光学膜の平面度を確保することを特徴とする請求項２記載の光学素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の光学特性を呈する光学膜を有する光学素子、及び、当該光学素子を製造する光学素子製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線顕微鏡は、光源として用いるＸ線の波長領域が可視光よりも非常に短いため、可視光を光源として用いた光学顕微鏡と比べて高解像度の画像が得られ、生体、電子及び材料などの様々な分野で広く利用されている。Ｘ線顕微鏡は、Ｘ線光源から放出されるＸ線の波長領域に対して、分析に使用する波長領域以外の波長成分を除去する必要がある。したがって、Ｘ線顕微鏡には、所望とする特定の波長領域の光を選択して透過させる、いわゆるＸ線フィルタが広く用いられている。Ｘ線は、物質に対して非常に吸収率が高い。したがって、Ｘ線フィルタは、透過対象となる波長領域の光が当該フィルタに形成された光学膜にできるだけ吸収されにくくするために、μｍ単位の厚さの薄膜状に形成される必要がある。このＸ線フィルタは、選択的に光を透過させる光学膜を外力から保護するために、その周囲を覆う枠体を設けている。このような枠体には、例えば、Ｓｉ基板やガラス基板などの基板が広く用いられる。
【０００３】
また、特許文献１には、Ｘ線透過特性の異なる複数の光学膜を重ね合わせることにより、所望とする波長領域を絞り込んで非常に狭い波長領域のＸ線のみを選択して透過させるＸ線フィルタが記載されている。
【０００４】
さらに、上述したμｍ単位の厚さの光学膜は、所定の波長領域の光を選択的に透過させる光学特性を呈するものに限らず、光学膜に入射した光の一部を透過させ、残りを反射して光の成分を２つの方向へ分割するビームスプリッタのような反射特性を呈するものなど様々な光学素子に用いられる。
【０００５】
ここで、代表的な従来のＸ線フィルタの製造方法について、図１０を参照して説明する。まず、図１０の（ａ）に示すように、ユーザは、円板形状のＳｉ基板１０１の片面に所定の有機材料を塗布して有機材料膜１０２を形成し、さらに有機材料膜１０２に所定の光学材料を塗布して光学膜１０３を形成して、塗布基板１００を形成する。次に、図１０の（ｂ）に示すように、ユーザは、塗布基板１００を、当該塗布基板１００の有機材料膜１０２を溶解する溶解液１０４が満たされた溶液槽１０５に浸漬させる。その後、光学膜１０３は、有機材料膜１０２が溶解液１０４に溶解することにより、Ｓｉ基板１０１から剥離される。そして、光学膜１０３は、所定の基板に接着されて、フィルタやビームスプリッタなどの所定の光学特性を呈する光学素子となる。
【０００６】
また、他のＸ線フィルタの製造方法を、図１１を参照して説明する。まず、図１１の（ａ）に示すように、ユーザは、Ｓｉ基板２０１の両面にＳｉＮ膜２０２を形成し、さらに当該Ｓｉ基板２０１の片面に所定の光学材料を塗布して光学膜２０３を形成する。つまり三層構造の塗布基板２００が形成される。次に、ユーザは、図１１の（ｂ）に示すように、塗布基板２００に、光学膜２０３と接していないＳｉＮ膜２０２の中心部にドライエッチング処理を施して、円形状のＳｉＮ膜孔部２０２ａを設ける。その後、ユーザは、図１１の（ｃ）に示すように、光学膜２０３と接合されたＳｉＮ膜２０２をエッチングストッパとして、ＫＯＨなどの溶液を用いたウェットエッチング処理をＳｉ基板２０１に施して、ＳｉＮ膜孔部２０２ａと同形状のＳｉ基板孔部２０１ａを設ける。さらに、ユーザは、図１１の（ｄ）に示すように、光学膜２０３に接合されたＳｉＮ膜２０２にドライエッチング処理を施して、Ｓｉ基板孔部２０１ａと同形状のＳｉＮ膜孔部２０２ｂを形成する。このようにして、Ｓｉ基板２０１を枠体として光学膜２０３が形成されたＸ線フィルタなどの光学素子が製造される。
【０００７】
しかしながら、図１０に示した有機溶剤を用いた製造方法から得られる光学膜は、図１０の（ｂ）に示すように、当該光学膜がたわんでしまい平面形状とならない。このたわみの原因は、有機溶剤膜がその縁端から溶解するため、有機溶剤膜から剥離された光学膜の一部が、溶解していない有機溶剤膜と光学膜との間に作用する界面張力により引っ張られて、光学膜に残留応力が生じるからである。
【０００８】
また、図１１に示したエッチング処理を含む製造方法から得られるＳｉ基板を枠体として形成された光学膜は、図１０に示した有機溶剤を用いた製造方法により製造された光学膜に比べての平面化に優れている。しかし、この製法で製造された光学膜２０４は、上述したドライエッチング処理の際に膜の一部が破損することが多く、図１０に示した有機溶剤膜を用いた生成方法に比べて生産効率が低かった。
【０００９】
このように、上述した従来の製造方法で製造された光学膜では、製造の際に生じてしまう膜のたわみ及びエッチングの際の破損により、当該光学膜の平面度が損なわれてしまうので、光学特性が低下してしまった。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１６２３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、高い平面度を有し光学特性に優れた光学素子、及び生産性が高く平面化に優れた光膜膜を有する当該光学素子を製造する光学素子製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、本発明に係る光学素子は、開口部を有する開口基板と、上記開口基板の片面に塗布された光硬化接着剤からなる接着膜と、所定の光学特性を呈する光学膜とを備え、上記開口基板は、上記光硬化接着剤を硬化させる光を透過する材料からなり、上記開口基板を透過した光により上記光硬化接着剤が硬化された上記接着膜により、上記光学膜が、上記開口基板の片面に接着固定され、平面度を確保した状態で上記開口基板の開口部に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光学素子製造方法は、製造用基板の片面に溶解液により溶解される溶解物質を塗布して溶解膜を形成し、上記溶解膜上に光学材料を塗布して所定の光学特性を呈する光学膜を形成し、光硬化接着剤を硬化させる光を透過する材料からなり開口部を有する開口基板の片面に、上記光硬化接着剤を塗布して接着膜を形成し、上記接着膜と上記光学膜を対向させた状態で上記製造用基板に上記開口基板を重ね合わせ、上記接着膜を形成している光硬化接着剤に、当該光硬化接着剤を硬化させる光を上記開口基板側から照射して、上記光硬化接着剤を硬化させることにより、上記製造用基板と上記開口基板を一体化し、上記溶解膜を形成している溶解物質を溶解する溶解液に、上記一体化した上記製造用基板と上記開口基板を浸漬し、上記溶解液により上記溶解膜を形成している溶解物質を溶解することによって、上記光学膜を上記製造用基板から隔離し、上記開口基板を透過した光により上記光硬化接着剤が硬化された上記接着膜により、上記光学膜が、上記開口基板の片面に接着固定され、平面度を確保した状態で上記開口基板の開口部に設けられた光学素子を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光学素子は、平面度が確保された光学膜を有しているので、優れた光学特性を呈する。
【００１５】
また、本発明に係る光学素子製造方法は、光硬化接着剤からなる接着膜より一体化された開口基板と製造用基板を、溶解膜を溶解する溶解液に浸漬し、製造用基板における溶解膜が溶解して、光学膜を製造用基板から隔離させる。このことにより、本発明に係る光学素子製造方法は、平面化に優れた光学膜を容易に開口基板の開口部に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
薄膜フィルタ１は、図１に示すように、所定の波長領域の透過対象光１０ａを透過させる光透過膜１０と、当該光透過膜１０において所定の光学特性を呈する部分の外周を囲む枠体である開口基板１１と、光透過膜１０と開口基板１１とを接着する接着膜１２とからなる。
【００１８】
薄膜フィルタ１は、開口基板１１に設けられた光透過膜１０により、透過対象光１０ａ、例えば極端紫外線やＸ線などの比較的波長の短い光から、選択的に波長領域を絞って透過させるものである。ここで、透過対象光１０ａは、Ｘ線や極端紫外線などの波長の短い光であり、物質に非常に吸収されやすい。したがって、光透過膜１０は、透過対象光１０ａの物質に対する吸収をできるだけ回避するために、μｍ単位の薄膜の形状となっている。また、光透過膜１０の材料は、透過対象の波長領域によって異なるが、金属と非金属に分けられる。ここで、金属薄膜の原料としては、Ｂｅ，Ａｌ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｗ，Ｐｔ，Ａｕ等の金属が用いられる。非金属性の薄膜としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の高分子材料からなる薄膜や、窒化珪素（Ｓｉ３ Ｎ４ ）、珪素（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２ Ｏ３ ）、ボロンナイトライド（ＢＮ）等の無機材料からなる薄膜が用いられる。
【００１９】
開口基板１１は、円板形状でその中心部に開口部１１ａを有し、この開口部１１ａに光透過膜１０が形成されるものとする。また、光透過膜１０と当該開口基板１１との間を接着する接着膜は、感光することにより接着作用を生じる材料からなる。したがって、開口基板１１は、上述した接着作用を生じる光を透過させる必要があるため、ガラスなどの透明な基板を用いる必要がある。
【００２０】
なお、本実施形態に係る薄膜フィルタ１は、本発明に係る所定の光学特性を呈する光学膜を有する光学素子の一形態である。よって、薄膜フィルタ１のように光透過特性を呈する光透過膜として用いた光学素子に限らず、光反射特性を呈する光学素子など、薄膜形状の光学膜からなる光学素子であればいかなるものを用いるようにしてもよい。
【００２１】
次に、上述した開口基板１１の開口部１１ａに光透過膜１０が形成されてなる薄膜フィルタ１の製造方法を説明する。ここで、薄膜フィルタ１の製造工程では、開口基板１１とは別に、円形状の円形基板を用いる。この円形基板２０は、開口基板１１に対して外形が略同一形状であるが、開口基板１１と異なり開口部を有さないものである。
【００２２】
まず、開口基板１１の一方の面は、製造工程に従って、図２に示すように、所定の波長光を吸収することにより接着力が生じる光硬化接着剤が塗布されて、光硬化接着膜１２が形成される。
【００２３】
図３に示すように、円形基板２０には、製造工程に従って、当該円形基板２０の一方の円形面に、所定の有機溶剤に溶解する高分子材料が塗布されて、高分子材料膜２１が形成される。この高分子材料は、例えば、アセトンやアルコールなどの有機溶剤に溶解するメタクリル樹脂（PolyMethyl MethAcrylate:PMMA）からなる。さらに、円形基板２０には、図３に示すように、製造工程に従って、高分子材料膜２１に所定の光透過物質が塗布されて、高分子材料膜２１の上に光透過膜１０が形成される。
【００２４】
次に、円形基板２０に形成された光透過膜１０には、図４に示すように、製造工程に従って、開口基板１１の光硬化接着膜１２が設置される。
【００２５】
さらに、開口基板１１には、図５に示すように、製造工程に従って、高精度の平面計測を行うフィゾー干渉計２が設置される。フィゾー干渉計２は、開口基板１１と円形基板２０との間に挟まれた光透過膜１０を被測定物として平面度の計測を行う。具体的にフィゾー干渉計が行う計測処理は、光源と平行鏡を用いて平行光を出射し、その出射光が、当該干渉計に設けられた基準面２ａ、及び、開口部１１ａを通過して被測定物である光透過膜１０でそれぞれ反射して、基準面２ａと光透過膜１０との光路長の差によって表れる干渉縞に基づいて平面度の計測を行う。すなわち、光透過膜１０の平面度は、当該膜の凹凸の高低差を示したものである。フィゾー干渉計２による計測により、光透過膜１０の平面度が所定の精度を満たした場合には、次の製造工程に進む。一方、フィゾー干渉計２を用いた計測により、光透過膜１０が所定の精度を満たされていない場合には、所定の平面度が確保された光透過膜１０が形成されるまで、上述した開口基板１０及び円形基板２０に所定の材料を塗布する塗布工程が繰り返される。
【００２６】
このように、フィゾー干渉計２を用いることにより、所望とする平面性を有する光透過膜１０を確実に形成することができる。
【００２７】
フィゾー干渉計２により、所望とする光透過膜１０の平面度が確保されると、フィゾー干渉計２が開口基板１１から取り外されて、光硬化接着膜１２には、図６に示すように、製造工程に従って、接着力を作用させる接着剤硬化光３が照射される。ここで、光硬化接着膜１２に作用する接着剤硬化光３は、例えば２００〜４００ｎｍの波長領域の紫外線が一般的に用いられる。また、光硬化接着膜１２が接着剤硬化光３を吸収するには、接着剤硬化光３が開口基板１１を透過しなければならない。したがって、開口基板１１は、接着剤硬化光３を十分に透過させるため、透明なガラス基板によって構成されている。なお、開口基板１１は、透明なガラス基板に限らず、光硬化接着膜１２に接着力を作用させる光を十分に透過し、また光透過膜１０の枠体として充分な強度を有するものであれば、いかなる材料を用いるようにしてもよい。
【００２８】
次に、光硬化接着膜１２によって接着された開口基板１１と円形基板２０は、製造工程に従って、図７に示すように、高分子材料膜２１を溶解する有機溶液４に浸漬される。その後、有機溶液４が満たされた液槽５中において高分子材料膜２１が溶解し、円形基板２０から光透過膜１０が剥離されて、図８に示すように、開口基板１１の開口部１１ａに光透過膜１０が形成されてなる薄膜フィルタ１が製造される。
【００２９】
ところで、上述した製造方法に対して、従来の代表的な光学膜の製造法では、開口基板１１と円形基板２０とを接着せずに、高分子材料膜２１と光透過膜１０からなる円形基板２０を液槽５に浸漬させて、図９に示すように、高分子材料膜２１が有機溶液４に溶解されて、光透過膜１０が円形基板２０から剥離される。ここで、高分子材料膜２１と光透過膜１０との間には界面張力６が作用している。したがって、光透過膜１０は、高分子材料膜２１が溶解して剥離された光透過膜１０の一部が、剥離されていない光透過膜１０と高分子材料膜２１との間に作用する界面張力６によって引っ張られてたわんでしまう。
【００３０】
これに対して、本実施の形態に係る薄膜フィルタ１の製造方法は、光硬化接着膜２２と光透過膜１０との間に作用する接着力が、高分子材料膜２１と光透過膜１０との間に作用する界面張力６に対して非常に大きいのでたわみが生じることなく、平面化に優れた薄膜形状の光学膜を形成されてなる光学素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】開口基板の開口部に形成された光透過膜を示した斜視図である。
【図２】開口基板の一方の面に所定の塗布剤を塗布する塗布工程を示した基板の断面図である。
【図３】円形基板の一方の面に所定の塗布剤を塗布する塗布工程を示した基板の断面図である。
【図４】開口基板を円形基板に設置する設置工程を示した基板の断面図である。
【図５】フィゾー干渉計を開口基板に設置する設置工程を示した基板の断面図である。
【図６】接着剤硬化光を照射する照射工程を示した基板の断面図である。
【図７】開口基板と円形基板とを、液槽に満たされた有機溶液に浸漬させる浸漬工程を示した基板の断面図である。
【図８】開口基板の開口部に薄膜フィルタが形成される形成工程を示した基板の断面図である。
【図９】開口基板を用いずに、液槽中で円形基板に塗布された光透過膜が隔離する隔離工程を示した基板の断面図である。
【図１０】従来の薄膜フィルタの製造工程を示した基板の断面図である。
【図１１】従来の薄膜フィルタの製造工程を示した基板の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  光学フィルタ、２  フィゾー干渉計、３  接着剤硬化光、４  有機溶液、５  液槽、６  表面張力、１０  光透過膜、１１  開口基板、１２  光硬化接着膜、２０  円形基板、２１  高分子材料膜
【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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