(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成される薄膜において、その薄膜を蒸着する際に、蒸着開始からその膜厚の８５±１０％までイオンアシスト蒸着してその薄膜の内部応力を制御すること、を特徴とする薄膜の内部応力制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜の内部応力制御方法において、前記薄膜は複数層であり、少なくともその一つの層に前記イオンアシスト蒸着を施したこと、を特徴とする薄膜の内部応力制御方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の薄膜の内部応力制御方法において、前記イオンアシスト蒸着を施す層は、物質SiO2によって形成されていること、を特徴とする薄膜の内部応力制御方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載の薄膜の内部応力制御方法において、前記基板は、ウレタン樹脂系の樹脂で形成されたプラスチックレンズであること、を特徴とする薄膜の内部応力制御方法。
【請求項５】
光学素子と、この光学素子の表面に形成された多層薄膜とを備え、この多層薄膜の一部の膜が、蒸着開始からその膜厚の８５±１０％までイオンアシスト蒸着されていること、を特徴とする薄膜を有する光学部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、基板上に形成する薄膜の真空蒸着方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
近年、軽量性、低コスト、安全性などの理由で、光学基板にガラスではなく樹脂を使用することが多くなってきている。
しかしながら、基板に樹脂を使用すると、耐熱性、熱膨張率の大きさ、硬度、吸水性など、光学ガラスには存在しなかった問題が数多く発生している。それらの問題の一つに、樹脂上に施す光学薄膜と樹脂との密着性が弱く、クラックの発生率が高いという問題、すなわち、薄膜が樹脂から剥離し易いという問題があった。
【０００３】
ガラス基板、樹脂基板を問わず薄膜が剥離する最大の要因の一つに、薄膜の内部応力がある。通常の薄膜は、一定方向に引張応力、あるいは圧縮応力をもつ。そこで従来は、多層膜において応力を緩和するために、引張応力を持つ膜と圧縮応力を持つ膜とを適当に組み合わせ、応力どうしが打ち消しあって全体として応力が緩和されるようにしていた。
【０００４】
ところが、この方法によると、応力を緩和することを主目的とする層が必要になって薄膜層が増加し、使用する薬品数が増加したり、希望する分光特性が得られなくなる、という問題があった。また、一層でも膜厚が設計値よりも厚くなり過ぎるとクラックが発生し易くなるので、クラックの発生率が高くなるという問題もあった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたもので、薄膜の層を増加させることなく薄膜の内部応力を緩和することによって薄膜と樹脂基板との密着性を強固にする薄膜の蒸着方法およびこのような薄膜を備えた光学部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
樹脂基板に物質SiO2を通常の蒸着およびイオンアシスト蒸着して、蒸着した物質SiO2膜の応力を計測すると、下記の結果が得られた。
0003771613.tif 000002
【０００７】
この計測の結果から、同一の蒸着物質を使用してもイオンアシスト蒸着すると、応力の方向が変わり、応力が強くなることが分かる。本発明は、基板に薄膜をコーティング（蒸着）する際に、イオンをアシストコートしてコーティングすると、薄膜の応力の方向が、通常の蒸着でコーティングされた薄膜の応力の方向とは相違するという事実に基づき、このイオンアシスト蒸着の効果を利用して、薄膜の内部応力を制御するものである。
【０００８】
この目的を達成する請求項１に記載の発明は、基板上に形成する薄膜において、薄膜を蒸着形成するときに、蒸着開始からその膜厚の８５±１０％をイオンアシスト蒸着してその薄膜の内部応力を制御することに特徴を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、図面を参照して説明する。
「実施の形態１」
可視領域における反射防止膜に適用した実施の形態を図１に示し、そのデータを表１に示した。この実施の形態は、コストが低く、耐熱性が高く、良好な分光特性が得られる構成である。ここで、第１、第３および第５薄膜層１１、１３および１５は物質SiO2を蒸着し、第２および第４薄膜層１２および１４は物質TiO2を蒸着した。
【００１０】
0003771613.tif 000003
【００１１】
従来のように多層膜を蒸着形成すると、樹脂基板１０から第一層目の第１薄膜層１１の膜厚が厚すぎるために、樹脂基板１０と第１薄膜層１１との密着性が低く、クラックが入りやすくなってしまう。
そこで本実施の形態では、第１薄膜層１１の蒸着に際して、蒸着開始から途中までイオンアシスト蒸着を行なってイオンアシスト層１１ａを形成し、残りの膜厚は通常の蒸着処理を行なった。そして第２〜第５薄膜層１２〜１５は、すべて通常の蒸着を行ない、イオンアシスト蒸着は行なわなかった。
【００１２】
本実施の形態におけるイオンアシスト蒸着は、蒸着の際に酸素やアルゴンなどの加速イオンを蒸着膜に飛ばすものであり、第１薄膜層１１に対して、蒸着開始から膜厚が1.512 λ/4(nm)になるまで行なった。このイオンアシスト蒸着によって第１薄膜層１１の応力方向および大きさが変り、第１〜第５薄膜層１１〜１５全体として応力の片よりが無くなって樹脂基板１０と第１薄膜層１１との密着性が高くなり、クラックが入り難くなった。
【００１３】
「第２の実施の形態」
図２には、本発明の第２の実施の形態として、ウレタン樹脂系で製造された眼鏡用のメニスカス凹レンズからなるプラスチックレンズ２０の断面図を示してある。このプラスチックレンズ２０の凸面に、第１の実施の形態と同様の蒸着によって第１〜第５薄膜層２１〜２５からなる多層反射防止膜を形成した。各薄膜層２１〜２５の厚さはそれぞれ対応する薄膜層１１〜１５と同一である。そして第１薄膜層２１は、メニスカス凹レンズ２０から1.512 λ/4(nm)の厚さまでイオンアシスト蒸着により形成し、その後は通常の蒸着によって形成した。第２〜第５薄膜層２２〜２５も、第２〜第５薄膜層１２〜１５同様に通常の蒸着により形成した。この第２の実施の形態と比較するために、２個の比較例を製作した。
【００１４】
「比較例１」
イオンアシスト蒸着を行なわなかった点を除いて、第２の実施の形態と同一の構成である。
「比較例２」
第１蒸着膜１１のすべてをイオンアシスト蒸着により形成した点を除いて、第２の実施の形態と同一の構成である。
【００１５】
以上の、本第２の実施の形態と、比較例１および比較例２とを下記の評価方法によって評価した。
▲１▼  目視試験（観察）
蒸着後のレンズに歪がないかどうかを、光学機器を使用しない肉眼による目視によって観察する。
▲２▼  テープ試験
レンズの表面にセロハンテープを貼り付けて、レンズの表面と垂直な方向に瞬間的に剥したときの蒸着膜の様子を観察する。
▲３▼  クロスカット試験
レンズの表面にカッターで約１ミリ間隔で升目状に１１列１１行（11×11本）の切り込みをつけて１００個のます目を形成し、そのます目部分にセロハンテープを貼り付けて、レンズの表面と垂直な方向に瞬間的に剥して１００個のます目の内、何個剥離したかを計数する。
▲４▼  耐湿試験
温度５０℃、湿度９５RH％の環境下にレンズを２４時間置いた後の膜の様子を▲１▼の目視観察同様に観察する。
▲５▼  耐湿後テープ試験
温度５０℃、湿度９５RH％の環境下にレンズを２４時間置いた後に、▲２▼のテープ試験同様の試験を行なう。
▲６▼  耐湿後のクロスカット試験
温度５０℃、湿度９５RH％の環境下にレンズを２４時間置いた後に、▲３▼のクロスカット試験同様の試験を行なう。
【００１６】
0003771613.tif 000004
【００１７】
この試験の結果、第２の実施の形態ではどの試験項目も良好な結果が得られたが、比較例１はクロスカット試験で蒸着膜の剥離を生じ、比較例２は目視試験でレンズの歪が見付かった。
この試験結果から分かるように、選択された層に行なうイオンアシスト蒸着は、膜厚の８５±１０％の範囲で施すのが好ましい。これよりも厚くすると、レンズに歪を生じることがある。
これよりも薄いと、イオンアシスト蒸着による応力制御効果が弱くなる。
【００１８】
以上の通り第２の実施の形態によると、蒸着膜の層数を増やすことなく、蒸着膜と樹脂レンズとの接合力を向上させ、剥離し難く、クラックの発生率を下げることができる。
【００１９】
以上、本実施の形態は、樹脂製基板１０および眼鏡用の樹脂製凹メニスカスレンズ２０に対する薄膜の蒸着に適用した例であるが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、カメラ用レンズのコーティングなど、主に光学部材に適用できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り本発明は、基板上に形成する薄膜において、薄膜を蒸着形成するときに、その薄膜の膜厚方向の一部をイオンアシスト蒸着により形成してその薄膜の内部応力を制御するので、薄膜層の数を増加することなく薄膜の内部応力を分散させて薄膜と基板との接着力を向上させることができる。したがって本発明の薄膜は、クラックが生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１０  樹脂基板
１１  第１薄膜層
１１ａ  イオンアシスト蒸着層
１２  第２薄膜層
１３  第３薄膜層
１４  第４薄膜層
１５  第５薄膜層
２０  プラスチックレンズ
２１  第１薄膜層
２１ａ  イオンアシスト蒸着層
２２  第２薄膜層
２３  第３薄膜層
２４  第４薄膜層
２５  第５薄膜層
Ａ  空気
【図１】
0003771613.tif 000005
【図２】
0003771613.tif 000006