接合膜付き基板及び接合膜付き基板の製造方法
【課題】主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ではない、或いはＳｉ基を骨格としない基板であっても、それら基板同士を接合する、あるいはその基板と主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）である、或いはＳｉ基を骨格とする基板とを接合する場合に、確実に接合ができる接合膜付き基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
接合膜付き基板は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としないＩＲ吸収ガラス部材２と、ＩＲ吸収ガラス部材２の表面に隣接して気相成膜法により設けられた酸化ケイ素膜６と、酸化ケイ素膜６にプラズマ重合法により設けられた接合膜７と、を有し、酸化ケイ素膜６の膜厚は、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。
【解決手段】
接合膜付き基板は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としないＩＲ吸収ガラス部材２と、ＩＲ吸収ガラス部材２の表面に隣接して気相成膜法により設けられた酸化ケイ素膜６と、酸化ケイ素膜６にプラズマ重合法により設けられた接合膜７と、を有し、酸化ケイ素膜６の膜厚は、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合膜付き基板及び接合膜付き基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ等の光学装置に光学ローパスフィルターが利用されている（特許文献１）。この光学ローパスフィルターには、水晶複屈折板、ＩＲ（赤外線）吸収ガラス、水晶からなる位相差板（具体的には１／４波長板であり、偏光解消板とも言う）及び水晶複屈折板が積層される構造のものがある。これらの光学部品のうち外側に位置される水晶複屈折板の表面には反射防止膜やＵＶ（紫外線）−ＩＲカットコートが形成されている。
ＩＲ吸収ガラスとして、リン酸塩ガラスの母材にＣｕＯを含有して赤外線吸収機能を持たせた基板に赤外線吸収膜を設けた赤外線遮断フィルター（特許文献２）や、石英ガラス等の基板に赤外線吸収膜を設けた赤外線遮断フィルター（特許文献３，４）が知られている。
特許文献２の赤外線遮断フィルターでは、赤外線吸収膜として基板側から順に酸化チタン（ＴｉＯ２）の薄膜と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の薄膜とが交互に繰り返し積層されている。特許文献３，４の赤外線遮断フィルターでは、基板に接したＴｉＯ２やＩＴＯの薄膜と酸化ケイ素の薄膜とが交互に積層されている。
【０００３】
従来、水晶複屈折板やＩＲ吸収ガラス等、光学ローパスフィルターを構成する光学部材は接着剤で互いに接着されているものが多い。
しかし、反射防止膜やＵＶ−ＩＲカットコートが形成されている水晶複屈折板では圧縮応力や引張り応力に起因した反りが生じるので、水晶複屈折板とＩＲ吸収ガラス又は位相差板とを接着剤で接合すると反りによって接合面内の接着層厚が各部位毎に不均一になり、大きな波面収差が発生してしまう。
そして、光学ローパスフィルターを組立てる工程において、リフローで接着剤が熱によって変質しやすいので、変色や接着不良を生じる。さらに、接着剤を使用すると、高湿環境で光学部材の接着層の外周から枝垂れ模様の欠陥が起こりやすい。
そこで、従来、接合手段として接着剤を用いず、２つの基板を、直接接合により接合する方法が提案されている（特許文献５）。
更に、特許文献６には、２枚以上の複数の基板を積層してなる光学素子において、一方の基板の表面（接合面）に酸化ケイ素膜（ＳｉＯ２膜）を設け、前記一方の基板の接合面と他方の基板の接合面とを原子間結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｓｉ結合）によって直接接合することが提案されている。また、特許文献６には、積層する前記複数枚の基板は、水晶板同士、ガラス板同士、又は水晶板とガラス板とでもよいことが記載されている。
ところが、直接接合の工程において、高温（７００〜８００℃）で基板に熱処理をしたり、基板の接合面を親水化処理をする過程でＨＦ（フッ酸）等を使用せねばならないので、製造が容易ではないという問題があった。また、製造工程における熱処理時及び高温環境下において、基板の材質及び基板の結晶面での線膨張係数の違いにより剥離する問題もあった。更に、接合面の状態（均一性、クリーン度等）により安定した接合強度が得られないという問題もあった。
【０００４】
そこで、接着剤を用いず、また直接接合を用いないで基板同士を接合する方法として、プラズマ重合法等により接合する方法が提案されている（特許文献７、８）。
特許文献７，８の従来例では、基板の一方または両方の接合面にプラズマ重合法により接合膜を形成し、この接合膜を挟んで複数の基板を接合する。
ここで、特許文献７，８に開示される接合膜は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合する有機基からなる脱離基とを含む。これにより優れた接着性を発現する積層体が得られる。
特許文献９では、特許文献７，８で開示される接合膜を用いてガラス基板と偏光フィルムとを接合した偏光板が開示されている。
特許文献１０では、特許文献７，８で開示される接合膜を用いて２枚の水晶基板同士を接合した積層波長板が開示されている。
特許文献１１には、特許文献７，８で開示される接合膜を用いて第１の透光性基板、偏光分離膜、水晶からなる１／２波長板、第２の透光性基板を順に積層した偏光変換素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４８１９８号公報
【特許文献２】特開２００８−７０８２７号公報
【特許文献３】特開２００８−７０８２８号公報
【特許文献４】特開２００８−７０８２５号公報
【特許文献５】特開平０７−３０３５４号公報
【特許文献６】特開２００７−４１１１７号公報
【特許文献７】特許第４３３７９３５号公報
【特許文献８】特開２００９−１７３９４９号公報
【特許文献９】特開２００９−９８４６５号公報
【特許文献１０】特開２００９−２５８４０４号公報
【特許文献１１】特開２００９−１９２８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ガラスには、まず、原料として二酸化ケイ素(ＳｉＯ２)を主成分とし、副成分となる種々の金属化合物を粉末として混合してなるものがある。このようなガラスは、高温で溶融して液体状態としたものを急冷することで製造される。主な副成分には、酸化ナトリウム(Ｎａ２Ｏ)、酸化マグネシウム(ＭｇＯ)、酸化カルシウム(ＣａＯ)、酸化ホウ素(Ｂ２Ｏ５)、酸化リン（Ｐ２Ｏ５）などがある。
一方、主成分が二酸化ケイ素(ＳｉＯ２)ではないが、前記ガラスと同等の構造、すなわちガラス化する物質も存在する。例えば、主成分として、ホウ酸(Ｂ２Ｏ５)、リン酸（Ｐ２Ｏ５）などが二酸化ケイ素の代わりに骨格となってガラスを形成する。特許文献２で開示されるように、リン酸塩ガラス又は弗リン酸塩ガラスを母材とし、銅を含有してなる銅含有ガラス基板がその一例である。
しかしながら、特許文献２，特許文献３及び特許文献４で開示される従来例では、赤外線遮断フィルター素子と、水晶複屈折板又は偏光解消板（１／４波長板）等の基板との接合方法について何ら開示されていない。そこで、特許文献２で開示された主成分が二酸化ケイ素ではない、他の物質から構成されるガラス基板と他の基板とを接合するにあたり、特許文献７，８で提案されている前述の如き接合膜を用いて接合することが考えられる。
ここで、特許文献７，８では、接合対象となる基板の種類が多岐に亘って紹介されている。しかし、材料の種類に応じた課題や有効性等についての詳細な検討まではされていない。そこで、本願発明者らが研究した結果、酸化ケイ素系ガラス（石英ガラス）、酸化ケイ素系のアルカリガラス等の例示に対しては高精度に接合することが再現され有効的であった。しかし、例示されていないリン酸系ガラス部材（ＩＲ吸収ガラス部材）については以下の如き課題があることが判明した。
すなわち、特許文献１で開示されるリン酸塩ガラスの母材にＣｕＯを含有したＩＲ吸収ガラス部材と、石英ガラス又は水晶等の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を主成分とした透光性基板との接合において、特許文献７，８で提案されているプラズマ重合法で形成された接合膜を用いて接合を試みたところ、十分な接合強度が得られないことが分った。
【０００７】
これは、前述の如きＩＲ吸収ガラス部材はリン酸系ガラス部材であるためＳｉ基を骨格としない。そのため、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉのシロキサン結合ができないためと推測される。
更に、特許文献１の赤外線遮断フィルターに用いられるガラス基板は、赤外線の吸収のために、ＣｕＯ等の不純物がドーピングされているので、石英ガラス等の酸化ケイ素系のガラスと比較して化学的な耐久性が悪い。そのため、高湿環境によって、ガラス基板中の銅イオン等が大気中の水と化学反応を起こし、表面に結晶物となって微小異物を発生させるという問題がある。このような微少異物はプラズマ重合法による接合膜を用いた接合をさらに阻害する要因となることが判明した。
そして、接合した状態から異物の析出が起こると、さらに、接合界面での剥れが起こりやすくなり、また、部位によって接合面が浮き上がることで空隙が発生し、接合膜の密着性が悪くなるという問題があった。
【０００８】
一方で本願発明者らの研究等により得られた見識では、線膨張係数の異なる水晶と、前述の如きＳｉ基を有しない、或いは二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が主成分ではないガラス等の透光性基板とを接合してなる光学素子では、これをプロジェクターやデジタルスチルカメラ、光ピックアップ装置などの製品に組み込んで使用すると、次のような問題があった。すなわち、水晶と前記透光性基板とでは、線膨張係数が異なるので、製品の使用温度（動作温度範囲）によって、熱膨張係数の違いに起因して伸縮量が相違して、熱歪みが生じる。そして、水晶と前記透光性基板とを接合する接合膜が前記透光性基板とシロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合を形成できないことにより接合信頼性を確保できない。そのため、温度変化により生じる熱歪みに耐えられず、接合界面からの剥離などが発生し、十分な接合強度が得られないという問題があった。従って、水晶と前記透光性基板とが接合界面で剥がれるなどして、光学素子として十分な光学特性と十分な信頼性とを確保することができないという問題があった。
すなわち、異種材料の基板同士を接合する際、基板の主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ではない或いは基板がＳｉ基を骨格としない場合、十分な接合強度を得ることが困難であるという問題が判明した。
さらに、プラズマ重合法により設けられた接合膜を用いた接合方法では、基板同士の接合強度を高めるために、接合する膜面の平坦度（反りが小さい）、または重合膜の柔軟性を確保する製造方法が求められる。
【０００９】
本発明の目的は、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ではない、或いはＳｉ基を骨格としない基板であっても、それら基板同士を接合する、あるいはその基板と主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）である、或いはＳｉ基を骨格とする基板とを接合する場合に、確実に接合ができる接合膜付き基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［適用例１］
本適用例にかかる接合膜付き基板は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としない基板と、当該基板の表面上に隣接して気相成膜法により設けられた酸化ケイ素膜と、プラズマ重合法により設けられた接合膜と、を有し、前記接合膜は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、当該Ｓｉ骨格に結合する脱離基と、を含み、前記脱離基は、有機基で構成され、前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したとき、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に、前記基板と被着体との接着性が発現するものであり、前記酸化ケイ素膜の膜厚は、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
この構成の本適用例では、接合膜付き基板に被着体を接合した場合、接合膜付き基板がプラズマ重合法により設けられた接合膜を有するので、接合膜付き基板と被着体との接合がＳｉ−Ｏ−Ｓｉのシロキサン結合によって互いに強固なものとなる。
また、プラズマ重合法により設けられた接合膜は、流動性がないために、接着剤を用いることの不具合、例えば、部位によって接合厚さが不均一となって波面収差が生じる、等の精度不良を回避することができる。また、接合膜は弾性力を有するので、接合する両部材の線膨張係数が相違しても、対応することができる。また、プラズマ重合法により設けられた接合膜は、耐熱性及び耐高湿環境性を有するので、接合膜付き基板は高温多湿下においても良好に用いられる。
その上、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ではない、或いはケイ素（Ｓｉ）基を骨格としない基板に気相成膜法により酸化ケイ素膜が設けられているので、基板の表面から、例えば、銅イオン、その他の不純物からなる異物が析出することが酸化ケイ素膜でブロックされることになる。そのため、析出異物により接合膜の接合が阻害されることなく、接合部分が剥がれることがなく、高品位で安定的な接合を得ることができる。そして、特に酸化ケイ素分子はアモルファスで充填率が高い膜を得ることができるので、基板の中に微細な酸化ケイ素の分子が入り込み、分子間の距離が小さくなって大きなファンデルワールス力が得られるので、基板と酸化ケイ素膜とは密着性が良好となる。これに対して、特許文献２では、リン酸塩ガラスの母材にＣｕＯを含有した基板に接して酸化チタンの薄膜が形成されている。しかし、この酸化チタン自体が十分なアモルファス構造となっていないので、ＣｕＯ等の異物が析出し、接合する膜が剥がれる虞がある。また、特許文献２の酸化チタン膜（ＩＲカット部材）は、酸化ケイ素膜と比較して、ＩＲ吸収ガラス部材とのファンデルワールス力が小さい。そのため、ＩＲ吸収ガラス部材と酸化チタン膜との密着強度が弱い。
しかも、本適用例では、酸化ケイ素膜を形成することによって、接合膜と同様な安定したシロキサン結合ができるため安定した密着性が得られる。なお、基板に酸化ケイ素膜を成膜することで、平板状とした場合に凸状に反ることもある。しかし、弾性力のある接合膜によって、基板に被着体を接合した場合でも、両部材が剥れることがない。また、基板が引っ張られながらも被着体も同時に反るので、酸化ケイ素膜による反りに依存した波面収差が殆ど発生しない。
【００１２】
そして、本適用例では、酸化ケイ素膜の膜厚は１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下とした。酸化ケイ素膜の膜厚は１００ｎｍ未満であると、酸化ケイ素膜で銅イオン等の異物が基板の表面からの析出することを抑えることができない。一方、膜厚が２０００ｎｍを超えると、基板の反りが大きくなる。また、酸化ケイ素膜を例えば蒸着又はスパッタで成膜した場合、スプラッシュ等の異物が付着するため、表面に突起が発生してしまい、面精度が悪くなり、接合強度が十分ではなくなる。従って、酸化ケイ素膜の膜厚を１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下とすることにより、基板と被着体とを強固に接合することができる。
また、接合膜により基板と被着体とを貼り合わせた後、温度変化に伴って基板と被着体とが線膨張係数の相違によって伸縮量が相違してしまう場合でも、接合膜がプラズマ重合法により設けられているので伸縮量の相違による熱歪みを吸収できる。
しかも、接合膜と酸化ケイ素膜とが隣接している場合、同じＳｉ骨格とＯ骨格とを有するので、非常に強い共有結合を形成できる。従って、熱歪みによって、接合強度が低下することを防止できる。
よって、温度変化があっても、熱歪みを吸収でき、強い接合強度を維持できるので、基板と被着体とが剥がれることを防止でき、良好な光学特性を発揮できる。
以上より、本発明の接合膜付き基板は、被着体の主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としない場合でも、被着体の主成分が二酸化ケイ素である、或いはＳｉ基を骨格とする場合でも、確実に被着体と接合できる。
なお、本発明の接合膜は、酸化ケイ素膜に連続、又は、不連続に設けられていてもよい。
すなわち、本発明では、基板、酸化ケイ素膜、接合膜がこの順に連続して設けられた構成でもよく、基板、酸化ケイ素膜、光学機能膜、接合膜がこの順に連続して設けられた構成でもよい。この場合、光学機能膜としては、ＵＶカットフィルター膜、ＩＲカットフィルター膜、ＵＶ−ＩＲカットフィルター膜、偏光分離膜などが挙げられる。
【００１３】
［適用例２］
本適用例にかかる接合膜付き基板は、前記接合膜を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率との合計が、１０原子％以上９０原子％以下であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、接合膜のＳｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜自体が強固なものとなる。また、この接合膜は、基板と被着体とに対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
【００１４】
［適用例３］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜中のＳｉ原子とＯ原子との存在比は、３：７から７：３までであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、接合膜の安定性が高くなり、基板と被着体とをより強固に接合できる。
【００１５】
［適用例４］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記脱離基は、アルキル基であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、アルキル基は化学的な安定性が高いために、脱離基としてアルキル基を含む接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【００１６】
［適用例５］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離した後に、未結合手または水酸基からなる活性手を有することを特徴とする。
この構成の本適用例では、接合膜付き基板は、被着体に対して、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
【００１７】
［適用例６］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、主材料がポリオルガノシロキサンであり、前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、オクタメチルトリシロキサンが比較的に柔軟性に富んでいるので、基板と被着体との線膨張係数が異なっていても、両部材の熱膨張に伴う応力を緩和することができる。しかも、ポリオルガノシロキサンは、耐薬品性に優れているため、接合膜付き基板は、薬品等に長期に曝される環境下で効果的に用いることができる。
【００１８】
［適用例７］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、リン酸系ガラス部材であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、酸化ケイ素膜によりリン酸系ガラス部材の表面から銅イオン、その他の不純物からなる異物が析出することを防止することができる。そのため、プラズマ重合法により設けられた接合膜の接合強度を安定させることができる。
【００１９】
［適用例８］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、赤外光吸収スペクトルにおけるシロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、メチル基に帰属するピーク強度比が、０．０５以上かつ０．１５以下であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、メチル基に帰属するピーク強度比が、０．０５以上であるので、接合膜の柔軟性を保つことができる。よって、線膨張係数の差によって、基板と被着体とが剥れることを防止できる。
【００２０】
［適用例９］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、赤外光吸収スペクトルにおけるシロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が、０．２９以上かつ０．７６以下であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が、０．２９以上であるため、接合膜の柔軟性を保つことができる。よって、線膨張係数の差によって、基板と被着体とが剥れることを防止できる。
【００２１】
［適用例１０］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、プラズマで活性化されたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、プラズマにより接合膜を活性化することによって、接合膜の表面またはその近傍のみを活性化できるので、接合膜の内部のメチル基の含有率の変化、すなわち、メチル基の脱離を少なくすることができる。従って、柔軟性を保持した状態で基板と被着体とを接合できる。
一方、例えば、ＵＶによる活性化では、接合膜の内部にもエネルギーを付与するため、内部のメチル基が減少してしまい接合膜が硬質なものとなってしまう。更に、内部のメチル基量のコントロールが困難である。
【００２２】
［適用例１１］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、光学ローパスフィルターに用いられることを特徴とする。
この構成の本適用例では、被着体を位相差板とした場合、接合膜と酸化ケイ素膜とで基板と位相差板とを強力に接合できる。従って、熱歪みが生じても、基板と位相差板とが剥がれないので、光学ローパスフィルターに好適に利用できる。
【００２３】
［適用例１２］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、偏光分離素子に用いられることを特徴とする。
この構成の本適用例では、被着体を位相差板とした場合、接合膜と酸化ケイ素膜とで、位相差板と基板とを強力に接合できる。従って、熱歪みが生じても、基板と位相差板とが剥がれないので、偏光分離素子に好適に利用できる。
【００２４】
［適用例１３］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板の前記接合膜と対向する部分に偏光分離膜が設けられ、この偏光分離膜は、前記酸化ケイ素膜とフッ化マグネシウムの薄膜を含む複数層から構成され、かつ、前記接合膜に前記酸化ケイ素膜が隣接していることを特徴とする。
この構成の本適用例では、接合膜に酸化ケイ素膜が隣接しているので、接合膜と偏光分離膜とは強力な共有結合を形成できる。従って、基板と偏光分離膜とが剥がれることを防止できる。
【００２５】
［適用例１４］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、開口フィルターに用いられることを特徴とする。
この構成の本適用例では、被着体を開口フィルター用波長板とした場合、接合膜と酸化ケイ素膜とで、基板と開口フィルター用波長板とを強力に接合できる。従って、熱歪みが生じても、基板と開口フィルター用波長板とが剥がれないので、開口フィルターに好適に利用できる。
【００２６】
［適用例１５］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、回折格子付き波長板に用いられることを特徴とする。
この構成の本適用例では、被着体として位相差板を採用した場合、接合膜と酸化ケイ素膜とで、基板と位相差板とを強力に接合できる。従って、熱歪みが生じても、基板と位相差板とが剥がれないので、回折格子付き波長板に好適に利用できる。
【００２７】
［適用例１６］
本適用例にかかる接合膜付き基板の製造方法は、前記基板に前記酸化ケイ素膜を１５０℃以上３５０℃以下でスパッタ又は蒸着により形成し、さらに、前記接合膜をプラズマ重合法により４０℃以上１５０℃以下で形成することを特徴とする。
この構成の本適用例では、基板に酸化ケイ素膜を１５０℃以上３５０℃以下でスパッタ又は蒸着により形成することによって、基板に形成される酸化ケイ素膜を硬化かつ緻密なものとし、異物が基板の表面から析出することを十分に防止することができる。そして、接合膜を形成するために、４０℃以上１５０℃以下としたので、メチル基の含有率が最適な範囲となり、接合膜を柔軟なものにすることができる。そのため、基板に被着体を接合する場合、両基板の線膨張係数が相違しても、十分に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略構成図。
【図２】（Ａ）光学素子の基板に付着した異物の上に酸化ケイ素膜を設けた状態の断面図。（Ｂ）光学素子の基板に付着した異物の上に酸化ケイ素膜を設けた状態の平面図。
【図３】光学素子の要部を示す分解断面図。
【図４】本実施形態で使用するプラズマ重合装置の概略図。
【図５】（Ａ）接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図。（Ｂ）接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図。
【図６】光学素子の製造方法を説明する図。
【図７】光学素子の製造方法を説明する図。
【図８】光学素子の変形例を示す概略構成図。
【図９】酸化ケイ素膜の膜厚と反りと接合強度との関係を示すグラフ。
【図１０】接合膜の成膜温度とメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比との関係を示すグラフ。
【図１１】接合膜の成膜温度とＳｉ−ＣＨ３結合のピーク強度比との関係を示すグラフ。
【図１２】（Ａ）本発明の第二実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略構成図。（Ｂ）光学素子の要部を示す拡大断面図。
【図１３】接合膜の成形手順を示す概略図。
【図１４】接合膜の活性化工程を説明する概略図。
【図１５】貼合工程を説明する概略図。
【図１６】切断工程を説明する概略図。
【図１７】組立工程を説明する概略図。
【図１８】（Ａ）本発明の第三実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略平面図。（Ｂ）光学素子を示す概略構成図。
【図１９】本発明の第四実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略構成図。
【図２０】本発明にかかる接合膜付き基板の変形例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は第一実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子の概略構成が示されている。
図１において、光学素子は、水晶複屈折板１、ＩＲ吸収ガラス部材２、位相差板３及び水晶複屈折板４が積層された光学ローパスフィルター１０である。
水晶複屈折板１は、水晶から形成された平面矩形状の平板部材であり、その表面には反射防止膜が形成されている。反射防止膜は酸化ケイ素等からなる低屈折層と酸化チタン等からなる高屈折層とを交互に５層配置した構成である。
ＩＲ吸収ガラス部材２は赤外線をカットするものであり、Ｐ２Ｏ５を主成分としたリン酸系ガラス部材から形成された平面矩形状の平板部材である。ＩＲ吸収ガラス部材２は、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ではない、即ちＳｉ基を有しない基板である。リン酸系ガラス部材には銅イオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の多数の不純物が含有されている。
位相差板３は、ＩＲ吸収ガラス部材２の被着体であり、水晶から形成された平面矩形状の平板部材である。
水晶複屈折板４は、水晶から形成された平面矩形状の平板部材であり、その表面にはＵＶ−ＩＲカットコートが形成されている。このＵＶ−ＩＲカットコートは低屈折層と高屈折層とを交互に、例えば３９層配置した構成である。
【００３０】
ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とは接合部５を介して互いに接合されている。なお、ＩＲ吸収ガラス部材２と接合部５とは、本発明の接合膜付き基板に該当する。
接合部５は、ＩＲ吸収ガラス部材２の表面に隣接して気相成膜法により形成された酸化ケイ素膜６と、この酸化ケイ素膜６と位相差板３とを分子接合するプラズマ重合法により設けられた接合膜７とを備える。この接合膜７は、後述する通り、その主材料がポリオルガノシロキサンであることが好ましい。このポリオルガノシロキサンは、シロキサン結合をもつ高分子化合物の総称であり、このうち、オクタメチルトリシロキサンの重合物が主成分であることが好ましい。
酸化ケイ素膜６は接合膜７と隣接して互いに同様な安定したシロキサン結合ができるため安定した密着力が得られる。シロキサン結合のパターンはＳｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｓｉ、Ｓｉ−ＯＨ−Ｓｉである。
【００３１】
接合部５と同様構成の接合部（図示せず）を介して水晶複屈折板１とＩＲ吸収ガラス部材２とが互いに接合されている。位相差板３と水晶複屈折板４とはプラズマ重合法により設けられた接合膜（図示せず）で互いに接合されている。
本実施形態では、水晶複屈折板１と位相差板３とは、ともにＩＲ吸収ガラス部材２との接合対象となる光学部材である。
【００３２】
接合膜７は、その平均厚さが１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましい。接合膜７の平均厚さが１０ｎｍを下回ると、接合膜７の弾性的圧縮量が少くなり、位相差板３の面粗さや平坦性によって密着しない部位が発生し、十分な接合強度を得ることができないおそれがある。一方、１０００ｎｍを超えると、接合膜７の内部での凝集破壊が発生しやすくなり接合強度が低下する。接合膜７の表面粗さＲａは１０ｎｍ以下である。
また、接合膜７を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率との合計が、１０原子％以上９０原子％以下であることが好ましい。さらに、接合膜７中のＳｉ原子とＯ原子との存在比は、３：７から７：３までであることが好ましい。
【００３３】
酸化ケイ素膜６は、その膜厚が１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。酸化ケイ素膜６の膜厚が１００ｎｍ未満の場合、酸化ケイ素膜６で銅イオン等の異物がＩＲ吸収ガラス部材２の表面から析出することを抑えることができない。一方、膜厚が２０００ｎｍを超えると、ＩＲ吸収ガラス部材２の反りが大きくなる。また、酸化ケイ素膜６を例えば蒸着又はスパッタで成膜した場合、蒸着時の突沸における異物の付着が起こる可能性が高くなる。そして、この異物の上に酸化ケイ素膜６を積層すると、酸化ケイ素膜６の表面に突起が発生していまい、面精度が悪くなる。例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＩＲ吸収ガラス部材２の異物９の上に、酸化ケイ素膜６を設け、その酸化ケイ素膜６の上にさらに多層の光学機能膜６Ａを形成した場合では、さらに突起６Ｂが大きくなる。
従って、ＩＲ吸収ガラス部材の異物の上に、２０００ｎｍを超える酸化ケイ素膜を設けた場合では、突起により、接合強度が十分ではなくなる。
酸化ケイ素膜６は後述するようにＩＲ吸収ガラス部材２の表面に蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどの気相成膜法で成膜される。
【００３４】
図３は光学素子の要部を示す分解断面図である。
図３において、接合膜７は、成膜時は、位相差板３に形成された薄膜部７１と、酸化ケイ素膜６に形成された薄膜部７２とに分けられる。
この薄膜部７１，７２は図４で示されるプラズマ重合装置で成形される。
図４は、本実施形態で使用するプラズマ重合装置の概略図である。
図４において、プラズマ重合装置１００は、チャンバー１０１と、このチャンバー１０１の内部にそれぞれ設けられる第一電極１１１及び第二電極１１２と、これらの第一電極１１１と第二電極１１２との間に高周波電圧を印加する電源回路１２０と、チャンバー１０１の内部にガスを供給するガス供給部１４０と、チャンバー１０１の内部のガスを排出する排気ポンプ１５０を備えた構造である。
第一電極１１１は、成膜対象である位相差板３と酸化ケイ素膜６が形成されたＩＲ吸収ガラス部材２とを支持する。
【００３５】
電源回路１２０は、マッチングボックス１２１と高周波電源１２２とを備える。
ガス供給部１４０は、液状の膜材料を貯蔵する貯液部１４１と、液状の膜材料を気化して原料ガスに変化させる気化装置１４２と、キャリアガスを貯留するガスボンベ１４３とを備えている。このガスボンベ１４３に貯留されるキャリアガスは、電界の作用によって放電し、この放電を維持するためにチャンバー１０１に導入するガス、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスである。
これらの貯液部１４１、気化装置１４２及びガスボンベ１４３とチャンバー１０１とが配管１０２で接続されており、ガス状の膜材料とキャリアガスとの混合ガスをチャンバー１０１の内部に供給する。
貯液部１４１に貯留される膜材料は、プラズマ重合装置１００によって位相差板３と酸化ケイ素膜６が形成されたＩＲ吸収ガラス部材２とに、接合膜７の薄膜部７１，７２を形成するための原材料であり、気化装置１４２で気化されて原料ガスとなる。
【００３６】
この原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサン等のオルガノシロキサン、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチル亜鉛、トリエチル亜鉛のような有機金属系化合物、各種炭化水素系化合物、各種フッ素系化合物等が挙げられるが、特に、オクタメチルトリシロキサンが好ましい。
このような原料ガスを用いて得られる接合膜７の薄膜部７１，７２は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、つまり、オクタメチルトリシロキサン等で構成されることになる。
【００３７】
ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性を示す。しかし、各種の活性化処理を施すことによって容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化することができる。
撥水性を示すポリオルガノシロキサンで構成された薄膜部７１，７２は、それ同士を接触させても、有機基によって接着が阻害されることになり、極めて接着し難い。一方、親水性を示すポリオルガノシロキサンで構成された薄膜部７１，７２は、それ同士を接触させると、特に容易に接着することができる。つまり、撥水性と親水性の制御を容易に行えるという利点は、接着性の制御を容易に行えるという利点につながるため、ポリオルガノシロキサンで構成された薄膜部７１，７２は、本実施形態では好適に用いられることになる。そして、ポリオルガノシロキサンは比較的柔軟性に富んでいるので、位相差板３と酸化ケイ素膜６が形成されたＩＲ吸収ガラス部材２との線膨張係数が異なっても、両者に生じる熱膨張に伴う応力を緩和することができる。さらに、ポリオルガノシロキサンは耐薬品性に優れているため、薬品類等に長期にわたって曝されるような部材の接合に効果的に用いることができる。
ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする接合膜７は接着性に優れていることから、本実施形態の接合方法で好適に用いられる。オクタメチルトリシロキサンの重合物は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取扱が容易である。
【００３８】
この接合膜７は、シロキサン結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格とこのＳｉ骨格に結合する有機基からなる脱離基とを含む。ここで、脱離基は、有機基で構成され、メチル（ＣＨ３）基などのアルキル基であることが好ましい。そして、接合膜７は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したとき、接合膜７の表面付近に存在する脱離基がＳｉ骨格から脱離することにより、接合膜７の表面の前記領域に、ＩＲ吸収ガラス基板２と位相差板３との接着性が発現するものである。
【００３９】
図３において、接合膜７は、成膜時では、位相差板３に形成された薄膜部７１と、酸化ケイ素膜６に形成された薄膜部７２とに分けられる。ここで、薄膜部７１の構造について説明する。なお、薄膜部７２も同様である。
薄膜部７１は、図５（Ａ）に示される通り、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合７Ｂを含み、ランダムな原子構造を有するＳｉ骨格７Ａと、このＳｉ骨格７Ａに結合する脱離基７Ｃとを有するものである。このような薄膜部７１は、シロキサン結合７Ｂを含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格７Ａの影響によって、変形し難い強固な膜となる。これは、Ｓｉ骨格７Ａの結晶性が低くなるので、結晶粒界における転位やズレ等の欠陥が生じ難いためであると考えられる。このため、薄膜部７１自体が接合強度、耐薬品性および寸法精度の高いものとなり、最終的に得られる接合膜７においても、接合強度、耐薬品性および寸法精度が高いものが得られる。
【００４０】
このような薄膜部７１は、エネルギーが付与されると、脱離基７ＣがＳｉ骨格７Ａから脱離し、図５（Ｂ）に示される通り、薄膜部７１の表面又は表面近傍のみに未結合手の活性手７Ｄが生じるものである。なお、活性手としては、水酸基でも良い。そして、これにより、薄膜部７１の表面に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、薄膜部７１が形成された位相差板３は、薄膜部７２が形成されたに酸化ケイ素膜６に対して、高い寸法精度で強固に効率よく接合可能なものとなる。
【００４１】
また、このような薄膜部７１は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、従来、流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、薄膜部７１の厚さや形状がほとんど変化しない。これにより、接合膜７の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
なお、薄膜部７１中のＳｉ骨格７Ａの結晶化度は、４５％以下であり、４０％以下であるのがより好ましいので、Ｓｉ骨格７Ａは十分にランダムな原子構造を含むものとなる。このため、前述したＳｉ骨格７Ａの特性が顕在化し、薄膜部７１の寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
また、薄膜部７１は、Ｓｉ骨格７ＡとＯ骨格の活性手７Ｄとを有するので、同一骨格を有する酸化ケイ素膜６とは共有結合を形成して、強力な接合強度を発揮する。
【００４２】
次に、第一実施形態の接合膜付き基板を備える光学素子の製造方法について説明する。
［酸化ケイ素膜の成膜工程］
まず、ＩＲ吸収ガラス部材２に酸化ケイ素膜６がスパッタ又は蒸着等の気相成膜法により成膜される。スパッタや蒸着のための装置は公知のものを用いる。必要に応じてイオンアシストで成膜してもよい。
そのため、図示しないチャンバーの中にＩＲ吸収ガラス部材２が投入され、このチャンバー内の温度を１５０℃以上３５０℃以下にしてＩＲ吸収ガラス部材２に酸化ケイ素膜６が成膜される。
【００４３】
［接合膜の成膜工程］
位相差板３の一面とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とに接合膜７を構成する薄膜部７１，７２が分けて成膜される。成膜の温度は４０℃以上１５０℃以下である。ここで、赤外線吸収スペクトル測定において、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）に帰属するピーク強度を１にしたとき、接合膜７のメチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比は、０．０５以上０．１５以下であることが好ましく、又は、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が、０．２９以上０．７６以下であることが好ましい。
以下、薄膜部７１，７２の成膜手順について説明する。
この重合膜形成工程では、プラズマ重合装置１００のチャンバー１０１の第一電極１１１で、位相差板３と酸化ケイ素膜６が成膜されたＩＲ吸収ガラス部材２とが保持され、チャンバー１０１の内部に酸素が導入されるとともに第一電極１１１と第二電極１１２との間に電源回路１２０から高周波電圧が印加されて位相差板３と酸化ケイ素膜６が成膜されたＩＲ吸収ガラス部材２とが活性化される。
その後、ガス供給部１４０が作動してチャンバー１０１の内部に原料ガスとキャリアガスとの混合ガスが供給される。混合ガスはチャンバー１０１の内部に充填され、図６（Ａ）に示される通り、位相差板３の一面とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とに混合ガスが露出される。
【００４４】
成膜時のチャンバー１０１の圧力は、１３３．３×１０−５〜１３３３Ｐａ（１×１０−５〜１０Ｔｏｒｒ）程度である。原料ガス流量は、０．５〜２００ｓｃｃｍ程度が好ましい。キャリアガス流量は、５〜７５０ｓｃｃｍ程度が好ましい。処理時間は１〜１０分程度であることが好ましい。
第一電極１１１と第二電極１１２との間に高周波電圧を印加することにより、これらの電極１１１，１１２の間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図６（Ｂ）に示される通り、重合物が位相差板３の一面とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とに付着、堆積する。これにより、図６（Ｃ）に示される通り、位相差板３の一面とＩＲ吸収ガラス部材２の上の酸化ケイ素膜６とに接合膜７の薄膜部７１，７２が形成される。
【００４５】
［表面活性化工程］
その後、図６（Ｄ）に示される通り、薄膜部７１，７２が活性化されて表面が活性化される。表面活性化工程は、例えば、プラズマを照射する方法、その他の方法等を用いることができる。
この表面活性化工程では、薄膜部７１，７２の表面を効率よく活性化させるためにプラズマを照射する方法が好ましい。プラズマとしては、例えば、酸素、アルゴン、チッソ、空気、水等を１種又は２種以上混合して用いることができる。これらの中で、酸素を使用することが好ましい。
このようなプラズマを使用することで、薄膜部７１，７２の表面または表面近傍のみを活性化するため、接合膜内部のメチル（ＣＨ３）基の脱離を防止することができ、柔軟性を保持した状態で接合することができる。また、広範囲のムラをなくし、より短時間で処理することができる。
このようにして活性化された薄膜部７１，７２の表面は、一部のメチル（ＣＨ３）基が離脱し、Ｓｉ−又はＯＨ基が導入されたＳｉ−ＯＨとなる。
【００４６】
［貼合工程］
薄膜部７１，７２の表面が活性化された位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とが貼り合わされて一体化される（貼合工程）。
つまり、図７（Ａ）（Ｂ）に示される通り、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とがそれぞれ接合膜７の薄膜部７１，７２が対向した状態で互いに押し付けられる。
表面が活性化された薄膜部７１，７２は、その活性状態が経時的に緩和するので、表面活性化工程の後速やかに貼合工程に移行する。
薄膜部７１，７２同士を貼り合わせることで、これらの膜同士が結合する。この結合は、次の＜１＞又は＜２＞、あるいは、＜１＞及び＜２＞のメカニズムに基づくものと推測される。
＜１＞２つの基板同士、本実施形態では、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とが貼り合わされると、各接合膜７の薄膜部７１，７２の表面にそれぞれ存在するＯＨ基同士が隣接することになる。この隣接したＯＨ基同士は、水素結合によって互いに引き合い、ＯＨ基同士の間に引力が発生する。
また、この水素結合によって互いに引き合うＯＨ基同士は温度条件によって脱水縮合を伴って表面から離脱する。その結果、２つの薄膜部７１，７２同士の接触境界では、脱離したＯＨ基が結合していた結合手同士が結合する。
【００４７】
＜２＞ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とが貼り合わされると、薄膜部７１，７２の表面又は表面近傍に生じた終端化されていない結合手（未結合手）同士が再結合する。この再結合は、薄膜部７１と薄膜部７２との間で、互いに重なり合う（絡み合う）ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。これにより、薄膜部７２が設けられた酸化ケイ素膜６と、薄膜部７１が設けられた位相差板３とが直接接合して、各薄膜部７１，７２同士が一体化する。
【００４８】
［加圧工程］
本実施形態では、図７（Ｃ）に示される通り、貼合工程の後に、必要に応じて、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とを加圧する。加圧されることで２つの薄膜部７１と薄膜部７２とがより密に接触される。よって、分子間距離が更に短くなり、結合した分子の数が増加すると共に、一部のＯＨ基同士の水素結合がＳｉ−Ｏ−Ｓｉのシロキサン結合へと変化し、強固で安定した結合が得られる。これにより、図７（Ｄ）に示される通り、光学ローパスフィルターの一部が製造される。位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とが加圧された状態では、薄膜部７１，７２は一体となって接合膜７が構成される。
加圧工程での加圧圧力は、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２との厚さ寸法、装置等の条件によって異なるものの、１〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましい。
なお、加圧後に加熱を実施してもよい。
【００４９】
以上の工程を、水晶複屈折板１と、位相差板３が接合されたＩＲ吸収ガラス部材２とに対して実施する。つまり、ＩＲ吸収ガラス部材２に図示しない酸化ケイ素膜が成膜され、この酸化ケイ素膜と、水晶複屈折板１の一面とに図示しない接合膜を構成する薄膜部が成膜され、これらが接合される。
さらに、位相差板３と水晶複屈折板４とに図示しない接合膜を構成する薄膜部が成膜され、これらが接合される。
以上の工程を実施することで、光学ローパスフィルターが製造される。
なお、本発明の接合膜付き基板は、図８に示すような構成でも良い。図８は、光学素子の変形例を示す概略構成図である。すなわち、接合膜付き基板は、ＩＲ吸収ガラス部材２は、水晶複屈折板１側の外面に、赤外線をカットするための赤外線吸収膜８を有していてもよい。この赤外線吸収膜８は、誘電体膜を多層に形成したものであり、公知のものを適用できる。
【００５０】
以上の構成の本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）ＩＲ吸収ガラス部材２には酸化ケイ素膜６を形成し、この酸化ケイ素膜６と水晶の位相差板３とは接合膜７で分子接合した。そのため、酸化ケイ素膜６と位相差板３とがＳｉ−Ｏ−Ｓｉのシロキサン結合によって互いに強固に接合されるため、接着剤が不要とされる。従って、接合厚さが均一となって波面収差が生じることを防止できる。しかも、接合膜７が弾性力を有するので、線膨張係数が相違するＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とを接合しても、温度変化等に起因して接合部分が剥がれにくくなる。その上、ＩＲ吸収ガラス部材２の表面から銅イオン、その他の不純物からなる異物が析出しようとしても、酸化ケイ素膜６でブロックされるので、接合膜７に異物が入り込むことがなく、接合部分が剥がれることがない。
【００５１】
（２）接合膜７は、主材料がポリオルガノシロキサンであり、前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする。この場合、オクタメチルトリシロキサンが比較的に柔軟性に富んでいるので、ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３との線膨張係数の相違に伴う応力を緩和することができる他、ポリオルガノシロキサン自体が耐薬品性に優れているため、ＩＲ吸収ガラス部材２や位相差板３の耐薬品性を向上させることができる。
【００５２】
（３）酸化ケイ素膜６の膜厚を１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下としたので、銅イオン等の異物の析出を抑えることができるとともに、接合強度を十分なものにすることができる。
【００５３】
（４）ＩＲ吸収ガラス部材２に酸化ケイ素膜６をスパッタ又は蒸着の気相成膜法で成膜するにあたり、１５０℃以上３５０℃以下としたので、酸化ケイ素膜６を硬化かつ緻密なものにして異物がＩＲ吸収ガラス部材２の表面から析出することを十分に防止することができる。そして、接合膜７の成膜にあたり、４０℃以上１５０℃以下としたので、接合膜７の柔軟性を適正なものにできる。なお、成膜温度を４０℃以上としたのは成膜装置が基材表面温度を安定して温度制御できる下限として設定したものであり、２０℃前後の室温で成膜しても差し障りない。
【００５４】
（５）接合膜７を２つの薄膜部７１，７２に分け、このうち薄膜部７２をＩＲ吸収ガラス部材２の酸化ケイ素膜６に成膜し、薄膜部７１を位相差板３に成膜したので、加圧接合する部分が同質の膜であるから、より強固に接合することが可能となる。
【００５５】
（６）接合膜７において、赤外線吸収スペクトル測定におけるシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）に帰属するピーク強度を１にしたとき、メチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比を０．０５以上０．１５以下とする。また、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比を０．２９以上かつ０．７６以下とする。この場合、メチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比が０．０５以上、又は、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．２９以上であるので接合膜７の柔軟性を保つことができる。なお、接合膜７の成膜温度が高いと、メチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比及びＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が低下する関係にある。
【００５６】
（７）線膨張係数が異なる位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とを接合膜７で分子接合した。そのため、温度変化により、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とに、伸縮量の相違による熱歪みが生じても、接合膜７が熱歪みを吸収できる。
また、接合膜７と酸化ケイ素膜６とを隣接して接合した。そのため、接合膜７と酸化ケイ素膜６とは同じＳｉ骨格とＯ骨格とを有するので、非常に強い共有結合を形成できる。従って、熱歪みが生じても、接合強度が低下することを防止できるので、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とが剥がれることを防止できる。
【００５７】
（８）接合膜７を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率との合計を、１０原子％以上９０原子％以下とすることにより、接合膜７のＳｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成する。これにより、接合膜７自体が強固なものとなる。また、この接合膜７は、ＩＲ吸収ガラス部材２および位相差板３に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
（９）接合膜７中のＳｉ原子とＯ原子との存在比を３：７から７：３までとすることにより、接合膜７の安定性が高くなる。これにより、ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とをより強固に接合できる。
（１０）接合膜７において、脱離基をアルキル基とすることにより、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
（１１）接合膜７において、その少なくとも表面付近に存在する脱離基７ＣがＳｉ骨格から脱離した後に、未結合手または水酸基からなる活性手７Ｄを有するようにする。これにより、ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とが化学的結合に基づいて強固に接合する。
（１２）リン酸ガラス部材のＩＲ吸収ガラス部材２の表面に酸化ケイ素膜６を設けたので、表面から銅イオン、その他の不純物からなる異物が析出することを防止できる。そのため、接合膜７の接合強度を安定させることができる。
（１３）プラズマにより接合膜７を活性化することによって、接合膜７の表面またはその近傍のみを活性化できるので、接合膜７の内部のメチル基の脱離を少なくすることができる。従って、柔軟性を保持した状態でＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とを接合できる。
【００５８】
以上の第一実施形態の効果を実施例に基づいて確認する。
まず、酸化ケイ素膜６の膜厚と反りとの関係並びに酸化ケイ素膜６と接合強度との関係を説明する。
この実施例では、次の条件の下、酸化ケイ素膜６をＩＲ吸収ガラス部材２にイオンアシストを用いて成膜した。
成膜条件
成膜温度：１５０℃
加速電圧：１０００Ｖ
加速電流：１２００ｍＡ
レート：７Å/ｓｅｃ
ＩＲ吸収ガラス部材２の条件
厚さ：０．３０ｍｍ
大きさ：□４０ｍｍ
【００５９】
図９は酸化ケイ素膜の膜厚と反りと接合強度との関係を示すグラフである。なお、反りについては、高精度フラットネステスタ（型番ＦＴ―９００：株式会社ニデック）で測定し、接合強度については、引っ張り強度試験機（型番ＡＧＳ−Ｈ：株式会社島津製作所）で測定する。
図９において、酸化ケイ素膜の膜厚に正比例して反りが大きくなる。例えば、酸化ケイ素膜が５００ｎｍの場合には反りが３６．７μであり、１０００ｎｍの場合には反りが７３．５μであり、２０００ｎｍの場合には反りが１４７．１μであり、３０００ｎｍの場合には反りが２２０．７μであり、４０００ｎｍの場合には反りが２９４．３μである。一方、酸化ケイ素膜が０ｎｍ（薄膜無し）の場合には接合強度（引張り接着強さ）が１ｋｇｆ/ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が１０ｎｍの場合には接合強度が８２ｋｇｆ／ｃｍ２（ｋｇｆ／ｃｍ２＝９．８０６６５Ｎ／ｃｍ２）であり、酸化ケイ素膜が２０ｎｍの場合には接合強度が１４４ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が５０ｎｍの場合には接合強度が１５３ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が１００ｎｍの場合には接合強度が１６４ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が２００ｎｍの場合には接合強度が１７８ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が５００ｎｍの場合には接合強度が１６３ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が１０００ｎｍの場合には接合強度が１３９ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が１５００ｎｍの場合には接合強度が１３９ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が２０００ｎｍの場合には接合強度が１０２ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が２５００ｎｍの場合には接合強度が８５ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が３０００ｎｍの場合には接合強度が８４ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が３５００ｎｍの場合には接合強度が６０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が４０００ｎｍの場合には接合強度が４９ｋｇｆ／ｃｍ２である。つまり、酸化ケイ素膜が厚くなると、それに比例して反りが大きくなるが、接合強度は膜厚が２００ｎｍまでは大きくなるもののそれを過ぎると小さくなる。酸化ケイ素膜６の膜厚が２０００ｎｍを超えると酸化ケイ素膜６の応力や表面の粗さ、蒸着時の突沸における異物の付着等によって十分な接合強度が得られなくなってしまう。
ここで、接合強度は実用強度として、引張り接着強さ（ＪＩＳ Ｋ ６８４８に準拠）で１００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることが好ましい。そのため、酸化ケイ素膜６の膜厚は２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下が好ましい。一方、ＩＲ吸収ガラス部材２からの銅イオン等の異物の析出を防止するには、酸化ケイ素膜の膜厚は１００ｎｍ以上必要となる。その結果、本実施形態では、酸化ケイ素膜の膜厚は１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下が最適な値となる。
【００６０】
以上の酸化ケイ素膜が成膜されたＩＲ吸収ガラス部材に接合膜を介して位相差板に接合した実施例の透過波面ＰＶを測定したところ、平均で０．８λであった（λ＝６３２．８ｎｍ）。これに対して、酸化ケイ素膜が成膜されたＩＲ吸収ガラス部材に接着剤を介して位相差板に接合した比較例の透過波面ＰＶを測定したところ、３．４λであり、波面収差が接合膜を用いた実施例に比べて大きいことがわかった。
【００６１】
次に、接合膜の成膜温度と、赤外線吸収スペクトル測定における、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）に帰属するピーク強度を１にしたときのメチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比、又はＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比との関係を説明する。
成膜装置で用いられるガスはＳｉ、Ａｒ、Ｏ２であり、その流量はＳｉが３０ｓｃｃｍ、Ａｒが３０ｓｃｃｍ、Ｏ２が０ｓｃｃｍであり、その圧力は４Ｐａであり、ＰＯＷＥＲ（電力）は２５０Ｗである。さらに、成膜前に活性化工程を実施する。その条件として、導入ガスがＯ２であり、その流量が２０ｓｃｃｍであり、ＰＯＷＥＲが５０Ｗであり、圧力が４Ｐａであり、時間が３０秒である。
以上の条件において、成膜温度を変化させ、その際のメチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比と、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比との関係を調べた。
【００６２】
図１０は成膜温度とメチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比との関係を示すグラフであり、図１１は成膜温度とＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比との関係を示すグラフである。これらのグラフでは実験したデータの平均値が記されている。
図１０において、成膜温度が高くなるに従ってメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が低下する。例えば、成膜温度が４０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１５であり、成膜温度が５０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１５であり、成膜温度が６０℃では、メチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１５であり、成膜温度が７０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１４７であり、成膜温度が８０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１４４であり、成膜温度が９０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１４２であり、成膜温度が１００℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１４であり、成膜温度が１４０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０７であり、成膜温度が１５０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０５であり、成膜温度が１６０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０４であり、成膜温度１７０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０３３である。
【００６３】
図１１において、成膜温度が高くなるに従ってＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が低下する。例えば、成膜温度が４０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７６であり、成膜温度が５０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７５５であり、成膜温度が６０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７５であり、成膜温度が７０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７４であり、成膜温度が８０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７２であり、成膜温度が９０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．６８であり、成膜温度が１００℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．６４であり、成膜温度が１４０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．３３であり、成膜温度が１５０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．２９であり、成膜温度が１６０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．２５であり、成膜温度が１７０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．２２である。
【００６４】
ここで、成膜温度が高いと、メチル（ＣＨ３）基及びＳｉ−ＣＨ３結合が分解してしまうので、接合膜が酸化され、酸化ケイ素の比率が増加するので、接合膜自体が硬いものとなり、柔軟性が不足するので、接合の為に部材同士を加圧する時に不具合が生じる。
そこで、各成膜温度における重合膜の硬度を検証すると、４０℃以上１５０℃以下の成膜温度が接合膜の柔軟性を維持するに十分であるとした。成膜温度が１５０℃を超えると重合膜が硬くなり過ぎる為、従来技術の直接接合（酸化ケイ素系ガラスの鏡面同士の接合）と同じ接合面になってしまい、接合面の平坦性を高度に向上しないと接合できなくなる。
そのため、成膜温度が４０℃以上１５０℃以下では、メチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０５以上０．１５以下であり、Ｓｉ−ＣＨ３結合のピーク強度比が０．２９以上０．７６以下となる。換言すれば、メチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０５以上の場合又は、Ｓｉ−ＣＨ３結合のピーク強度比が０．２９以上の場合では、接合膜７が接合にとって適切な値となることがわかる。
【００６５】
［第二実施形態］
本発明の第二実施形態を図１２から１６までに基づいて説明する。図１２（Ａ）は、本発明の第二実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略構成図であり、（Ｂ）は、光学素子の要部を示す拡大断面図である。
【００６６】
第二実施形態は光学素子としてＰＳ変換素子と称される偏光分離素子２０を例示したものである。この偏光分離素子２０は、例えば、液晶プロジェクター装置に組み込んで使用されている。
図１２（Ａ），（Ｂ）において、第二実施形態の偏光分離素子２０は、第一ガラス基材２３と、偏光分離変換層２１又は反射膜２４を介して接合された基板としての第二ガラス基材２２とが積層されている。なお、第二ガラス基材２２は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としないものであり、例えば、リン酸系ガラス部材である。
【００６７】
第一ガラス基材２３及び第二ガラス基材２２は、その光入射側の平面２５Ａと光出射側の平面２５Ｂとが平行とされ、これらの平面２５Ａ，２５Ｂに対して４５°の角度をもって反射膜２４と偏光分離変換層２１とが互いに平行に配置されている。
【００６８】
図１２（Ａ）に示される通り、偏光分離変換層２１は、入射した光束（Ｓ偏光光とＰ偏光光）を、Ｓ偏光光とＰ偏光光とに分離し、Ｓ偏光光は反射し、Ｐ偏光光はＳ偏光光として出射させる。
【００６９】
偏光分離変換層２１は、図１２（Ｂ）に示される通り、第二ガラス基材２２に隣接して接合された偏光分離膜２１Ａと、第一ガラス基材２３に積層された酸化ケイ素膜２１Ｂと、これら偏光分離膜２１Ａ及び酸化ケイ素膜２１Ｂに接合された被着体としての１／２波長板２１Ｃとを備える。
偏光分離膜２１Ａは、第二ガラス基材２２の表面上に、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に複数層積層することにより構成されている。
高屈折率材料の種類として、Ｌａ（ランタン）とＴｉ（チタン）との混合酸化物から成るランタンチタネート膜、ＬａとＡｌ（アルミニウム）との混合酸化物から成るランタンアルミネート膜、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、等の各種高屈折率膜を用いることが可能である。
低屈折率材料の種類として、二酸化ケイ素から成るＳｉＯ２膜、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）から成るＭｇＦ２膜、等の各種低屈折率膜を用いることが可能である。
これらの材料から高屈折率材料と低屈折率材料とを適宜選択して複数層積層したとき、偏光分離膜２１Ａと１／２波長板２１Ｃとの界面側の偏光分離膜２１Ａの最外層には、図示しないＳｉＯ２膜による第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜が配置されている。また、偏光分離膜２１Ａと第二ガラス基材２２との界面側の偏光分離膜２１Ａの最外層にも、図示しない第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜が配置されている。
これらの最外層の酸化ケイ素膜は、前記高屈折率材料と前記低屈折率材料との交互層の前記低屈折率材料に二酸化ケイ素から成るＳｉＯ２膜を選択したときは、当該ＳｉＯ２膜が交互層の最外層となるように積層しても良い。
１／２波長板２１Ｃは、偏光分離膜２１Ａ及び酸化ケイ素膜２１Ｂ間に、第一実施形態と同様の接合膜２６Ａ，２６Ｂにより接合されている。つまり、偏光分離膜２１Ａは、第二ガラス基材２２の接合膜２６Ａと対向する部分に設けられている。
【００７０】
反射膜２４は、図１２（Ａ）において、屈折率が異なる誘電体の多層膜であり、例えば、酸化タンタル（ＴａＯ５）、酸化ケイ素膜とから構成されている。また、反射膜２４は、偏光分離変換層２１と同様の固着方法により第一ガラス基材２３及び第二ガラス基材２２に接合されている。そして、反射膜２４は、偏光分離膜２１Ａで反射されたＳ偏光成分を反射させて進行方向を９０°曲げ、光出射側の平面２５Ｂから出射させる。
【００７１】
（偏光分離素子の製造方法）
次に、第二実施形態にかかる光学素子の製造方法について図１３から１７までに基づいて説明する。図１３は、接合膜の成形手順を示す概略図である。図１４は、接合膜の活性化工程を説明する概略図である。図１５は、貼合工程を説明する概略図である。図１６は、切断工程を説明する概略図である。図１７は、組立工程を説明する概略図である。
【００７２】
［光学機能膜形成工程］
第一ガラス基材２３を成形するための短冊状光学ブロック２３Ａ及び第二ガラス基材２２を形成するための短冊状光学ブロック２２Ａを予め用意する。
そして、短冊状光学ブロック２３Ａの一面に酸化ケイ素膜２１Ｂが形成された後、図１３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示される通り、短冊状光学ブロック２３Ａに設けられた酸化ケイ素膜２１Ｂに接合膜２６Ａが形成される（図１２参照）。
具体的には、図１３（Ａ）に示される通り、短冊状光学ブロック２３Ａに設けられた酸化ケイ素膜２１Ｂの最上層に混合ガスを露出する。
これにより、図１３（Ｂ）に示される通り、重合物が酸化ケイ素膜２１Ｂの最上層表面に付着、堆積する。そして、図１３（Ｃ）に示される通り、酸化ケイ素膜２１Ｂの最上層に薄膜部２６Ｂ１が形成される。
【００７３】
［表面活性化工程］
その後、図１４（Ａ）に示される通り、例えば、プラズマ照射により、薄膜部２６Ｂ１の表面が活性化される。
［貼合工程］
短冊状光学ブロック２３Ａの酸化ケイ素膜２１Ｂに形成された薄膜部２６Ｂ１と短冊状光学ブロック２２Ａとが貼り合わされる。
ここで、図示は省略するが、短冊状光学ブロック２２Ａには、予め、偏光分離膜２１Ａに接合膜２６Ｂを介して１／２波長板２１Ｃが積層され、１／２波長板２１Ｃにさらに活性化された薄膜部２６Ｂ２が形成されている。
そして、図１４（Ｂ）に示される通り、１／２波長板２１Ｃに形成された薄膜部２６Ｂ２と、酸化ケイ素膜２１Ｂに形成された薄膜部２６Ｂ１とが向かい合わされる。そして、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示される通り、短冊状光学ブロック２３Ａの薄膜部２６Ｂ１と短冊状光学ブロック２２Ａの薄膜部２６Ｂ２とが接合される。そして、接合膜２６Ｂが形成される。
【００７４】
なお、本実施形態では、反射膜２４は、偏光分離膜２１Ａが間に設けられた短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａに形成される。具体的には、短冊状光学ブロック２２Ａに反射膜２４が蒸着等で形成され、その反射膜２４の最上層に接するように図示しない接合膜が形成される。この接合膜に短冊状光学ブロック２３Ａが貼り合わされる。この貼り合わせに際しては、間に偏光分離変換層２１が接合された短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａが、その端部がずらされた状態で行われる（図１６（Ａ）参照）。
【００７５】
［切断工程］
次に、複数枚が積層された短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａが所定形状に切断される。
図１６（Ａ）で示される通り、短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａは、それらの端部がずらされた状態で積層されている。そして、図１６（Ｂ）に示される通り、積層された短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａが、その平面に対して４５°の方向Ｌに沿って所定間隔毎に切断される。切断された１つのブロック２７が図１７（Ａ）に示されている。
図１７（Ａ）に示される通り、ブロック２７は断面が平行四辺形とされる。そして、ブロック２７には偏光分離変換層２１と反射膜２４とが所定間隔毎に配置された構造となる。その後、ブロック２７がその平面に対して垂直な方向Ｖ１に沿って切断される。
［位相差設置工程］
図１７（Ｂ）に示される通り、切断されたブロック２７が左右に並べて接合されて偏光分離素子２０が成形される。
【００７６】
以上の構成の第二実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１４）第一ガラス基材２３に形成された酸化ケイ素膜２１Ｂと１／２波長板２１Ｃとを接合膜２６Ｂにより接合した。そのため、第一ガラス基材２３と１／２波長板２１Ｃとを強力に接合できる。
（１５）さらに、最外層に酸化ケイ素膜を有する偏光分離膜２１Ａと、１／２波長板２１Ｃとも接合膜２６Ａにより接合したので、偏光分離膜２１Ａと１／２波長板２１Ｃとを強力に接合できる。
従って、熱歪みが生じても、優れた接合強度を維持できるので、第一ガラス基材２３と偏光分離膜２１Ａと１／２波長板２１Ｃとが剥がれることを防止できる。
【００７７】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を図１８に基づいて説明する。図１８（Ａ）は、本発明の第三実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略平面図であり、（Ｂ）は、その光学素子を示す概略構成図である。
【００７８】
第三実施形態は光学素子として開口フィルター３０を例示したものである。この開口フィルター３０は、例えば、ピックアップ装置などに組み込んで使用されている。
図１８（Ａ），（Ｂ）において、第三実施形態の開口フィルター３０は、被着体としての水晶の波長板３１と、基板としてのガラス基材３２とが積層されている。なお、ガラス基材３２は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としないものであり、例えば、リン酸系ガラス部材である。
波長板３１は、位相調整材３１１と波長選択材３１２とを備える。位相調整材３１１は、互いに波長の異なる複数の光線のうち、全ての波長の光線を透過するものであり、波長選択材３１２は所定波長の光線の透過を阻止するものである。
波長板３１のガラス基材３２側の面には、酸化ケイ素膜３３が形成されている。また、ガラス基材３２の波長板３１側の面にも酸化ケイ素膜３４が形成されている。これら波長板３１の酸化ケイ素膜３３とガラス基材３２の酸化ケイ素膜３４とは、第一実施形態と同様の接合膜３５により接合されている。
【００７９】
開口フィルター３０の製造方法としては、第一実施形態と同様に、蒸着などにより、酸化ケイ素膜３３，３４が、波長板３１とガラス基材３２とにそれぞれ積層される。
そして、波長板３１の酸化ケイ素膜３３と、ガラス基材３２の酸化ケイ素膜３４との両方に、活性化された薄膜部が形成された後、これら薄膜部が貼り合わされることにより、接合膜３５が形成されて、開口フィルター３０が製造される。
【００８０】
以上の構成の第三実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１６）波長板３１と、ガラス基材３２とにそれぞれ酸化ケイ素膜３３，３４を積層し、それら酸化ケイ素膜３３，３４間に接合膜３５を形成した。そのため、さらに接合強度が向上し、熱歪みが生じても、優れた接合強度を維持できるので、波長板３１とガラス基材３２とが剥がれることを防止できる。
【００８１】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態を図１９に基づいて説明する。図１９は、本発明の第四実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略平面図である。
【００８２】
第四実施形態は光学素子として回折格子付き波長板４０（以下、「波長板４０」と略記する）を例示したものである。この波長板４０は、例えば、ピックアップ装置などに組み込んで使用されている。
【００８３】
図１９において、第四実施形態の波長板４０は、被着体としての水晶からなる位相差板４１と、位相差板４１に接合された基板としてのガラス基材４２と、位相差板４１のガラス基材４２と反対側に接合された偏光素子４３とが積層されている。なお、ガラス基材４２は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としないものであり、例えば、リン酸系ガラス部材である。
偏光素子４３は、金属にて微細な周期パターンが形成された、いわゆるワイヤグリッドである。
ガラス基材４２の外面には、回折格子４４が形成されている。これら回折格子４４は、ガラス基材４２の表面上に所定の間隔で複数形成された凸部により構成されている。
波長板４０は、光源５０から出射された出射光を、回折格子４４によって、３ビームに分離する。
【００８４】
位相差板４１のガラス基材４２側の面には、第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜４５が形成され、ガラス基材４２の位相差板４１側の面にも第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜４６が形成されている。これら位相差板４１の酸化ケイ素膜４５とガラス基材４２の酸化ケイ素膜４６とは、第一実施形態と同様の接合膜４７により接合されている。
【００８５】
波長板４０の製造方法では、第三実施形態と同様に、蒸着などにより、酸化ケイ素膜４５，４６が、位相差板４１とガラス基材４２とにそれぞれ積層される。
そして、位相差板４１の酸化ケイ素膜４５と、ガラス基材４２の酸化ケイ素膜４６との両方に、活性化された薄膜部が形成された後、これら薄膜部が貼り合わされて、接合膜４７が形成される。
位相差板４１及びガラス基材４２を接合した後、位相差板４１に偏光素子４３が形成され、ガラス基材４２に回折格子４４が形成されて、波長板４０が製造される。なお、偏光素子４３としては、例えば、樹脂からなる偏光フィルム又は無機材料で構成された無機偏光板などが挙げられる。
【００８６】
以上の構成の第四実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１７）位相差板４１と、ガラス基材４２とにそれぞれ酸化ケイ素膜４５，４６を積層し、それら酸化ケイ素膜４５，４６間に接合膜４７を形成した。そのため、熱歪みが生じても、優れた接合強度を発揮できるので、位相差板４１とガラス基材４２とが剥がれることを防止できる。
【００８７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。図２０は、本発明にかかる接合膜付き基板の変形例を示す概略構成図である。
例えば、第一実施形態から第四実施形態まででは、基板をリン酸系ガラス部材としたがこれに限られない。基板は、ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３を混合したホウケイ酸ガラスでもよく、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）基板でもよい。ＹＡＧ基板は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）との複酸化物であり、無色透明の立方晶系結晶で、ざくろ石構造をとる。また、基板は、ホウ酸(Ｂ２Ｏ５)を主成分とするホウ酸系ガラス基板でもよい。
そして、第一実施形態では、ＩＲ吸収ガラス部材と水晶の光学部材（位相差板３と水晶複屈折板１）とを含む光学素子について説明したが、本発明では、ＩＲ吸収ガラス部材と接合される対象は水晶からなるものに限定されるものではなく、酸化ケイ素系ガラスの光学部材であってもよい。ここで、酸化ケイ素系ガラスは、酸化ケイ素を主成分として金属酸化物等を補助成分とするガラスまたは石英ガラスである。
さらに、前記第一実施形態では、水晶複屈折板、ＩＲ吸収ガラス部材、位相差板及び水晶複屈折板の４枚を接合したものに適用したが、これに限られない。例えば、本発明では、ＩＲ吸収ガラス部材と位相差板との２枚が接合され、他の部材が離隔配置された構成でもよい。さらには、水晶複屈折板、ＩＲ吸収ガラス部材及び位相差板の３枚が接合され、水晶複屈折板が離隔配置された構成でもよい。
【００８８】
また、第一実施形態から第四実施形態まででは、被着体の一面に接合膜の薄膜部を形成し、基材に酸化ケイ素膜と接合膜の薄膜部とを形成したがこれに限られない。本発明では、基材に酸化ケイ素膜を形成し、この酸化ケイ素膜に接合膜を形成すれば、被着体には何ら成膜することを要しない。この場合、接合膜と被着体との双方に活性化工程を施す。
さらに、例えば、図２０に示すように、本発明の接合膜付き基板５１は、第一実施形態と同様の基板５２と、第一実施形態と同様の接合膜５４と、多層膜５３とを有してもよい。
多層膜５３は、第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜５３Ａ，５３Ｂと、それらの間に設けられた１又は複数の中間膜５３Ｃとを含む。酸化ケイ素膜５３Ａは、基板５２に隣接する最外層である。一方、酸化ケイ素膜５３Ｂは、接合膜５４に隣接する最外層であることが好ましい。
中間膜５３Ｃを形成する材料は、酸化亜鉛（ＺｎＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などが挙げられる。
このような多層膜５３はマッチングコートとして機能する。例えば、酸化ケイ素膜５３Ｂと接合膜５４との界面における反射をより少なくすることができる。
そして、本発明の接合膜付き基板は、上述した光学ローパスフィルターなどの光学素子以外のものについても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、光学ローパスフィルター、その他の接合膜付き基板が設けられる液晶プロジェクター、ピックアップ装置、その他の光学機器に利用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１…水晶複屈折板、２…ＩＲ吸収ガラス部材（基板）、３…位相差板（被着体）、６…酸化ケイ素膜、７…接合膜、２１Ｃ…１／２波長板（被着体）、２２…第二ガラス基材（基板）、３１…波長板（被着体）、３２…ガラス基材（基板）、４１…位相差板（被着体）、４２…ガラス基材（基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合膜付き基板及び接合膜付き基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ等の光学装置に光学ローパスフィルターが利用されている（特許文献１）。この光学ローパスフィルターには、水晶複屈折板、ＩＲ（赤外線）吸収ガラス、水晶からなる位相差板（具体的には１／４波長板であり、偏光解消板とも言う）及び水晶複屈折板が積層される構造のものがある。これらの光学部品のうち外側に位置される水晶複屈折板の表面には反射防止膜やＵＶ（紫外線）−ＩＲカットコートが形成されている。
ＩＲ吸収ガラスとして、リン酸塩ガラスの母材にＣｕＯを含有して赤外線吸収機能を持たせた基板に赤外線吸収膜を設けた赤外線遮断フィルター（特許文献２）や、石英ガラス等の基板に赤外線吸収膜を設けた赤外線遮断フィルター（特許文献３，４）が知られている。
特許文献２の赤外線遮断フィルターでは、赤外線吸収膜として基板側から順に酸化チタン（ＴｉＯ２）の薄膜と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の薄膜とが交互に繰り返し積層されている。特許文献３，４の赤外線遮断フィルターでは、基板に接したＴｉＯ２やＩＴＯの薄膜と酸化ケイ素の薄膜とが交互に積層されている。
【０００３】
従来、水晶複屈折板やＩＲ吸収ガラス等、光学ローパスフィルターを構成する光学部材は接着剤で互いに接着されているものが多い。
しかし、反射防止膜やＵＶ−ＩＲカットコートが形成されている水晶複屈折板では圧縮応力や引張り応力に起因した反りが生じるので、水晶複屈折板とＩＲ吸収ガラス又は位相差板とを接着剤で接合すると反りによって接合面内の接着層厚が各部位毎に不均一になり、大きな波面収差が発生してしまう。
そして、光学ローパスフィルターを組立てる工程において、リフローで接着剤が熱によって変質しやすいので、変色や接着不良を生じる。さらに、接着剤を使用すると、高湿環境で光学部材の接着層の外周から枝垂れ模様の欠陥が起こりやすい。
そこで、従来、接合手段として接着剤を用いず、２つの基板を、直接接合により接合する方法が提案されている（特許文献５）。
更に、特許文献６には、２枚以上の複数の基板を積層してなる光学素子において、一方の基板の表面（接合面）に酸化ケイ素膜（ＳｉＯ２膜）を設け、前記一方の基板の接合面と他方の基板の接合面とを原子間結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｓｉ結合）によって直接接合することが提案されている。また、特許文献６には、積層する前記複数枚の基板は、水晶板同士、ガラス板同士、又は水晶板とガラス板とでもよいことが記載されている。
ところが、直接接合の工程において、高温（７００〜８００℃）で基板に熱処理をしたり、基板の接合面を親水化処理をする過程でＨＦ（フッ酸）等を使用せねばならないので、製造が容易ではないという問題があった。また、製造工程における熱処理時及び高温環境下において、基板の材質及び基板の結晶面での線膨張係数の違いにより剥離する問題もあった。更に、接合面の状態（均一性、クリーン度等）により安定した接合強度が得られないという問題もあった。
【０００４】
そこで、接着剤を用いず、また直接接合を用いないで基板同士を接合する方法として、プラズマ重合法等により接合する方法が提案されている（特許文献７、８）。
特許文献７，８の従来例では、基板の一方または両方の接合面にプラズマ重合法により接合膜を形成し、この接合膜を挟んで複数の基板を接合する。
ここで、特許文献７，８に開示される接合膜は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合する有機基からなる脱離基とを含む。これにより優れた接着性を発現する積層体が得られる。
特許文献９では、特許文献７，８で開示される接合膜を用いてガラス基板と偏光フィルムとを接合した偏光板が開示されている。
特許文献１０では、特許文献７，８で開示される接合膜を用いて２枚の水晶基板同士を接合した積層波長板が開示されている。
特許文献１１には、特許文献７，８で開示される接合膜を用いて第１の透光性基板、偏光分離膜、水晶からなる１／２波長板、第２の透光性基板を順に積層した偏光変換素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４８１９８号公報
【特許文献２】特開２００８−７０８２７号公報
【特許文献３】特開２００８−７０８２８号公報
【特許文献４】特開２００８−７０８２５号公報
【特許文献５】特開平０７−３０３５４号公報
【特許文献６】特開２００７−４１１１７号公報
【特許文献７】特許第４３３７９３５号公報
【特許文献８】特開２００９−１７３９４９号公報
【特許文献９】特開２００９−９８４６５号公報
【特許文献１０】特開２００９−２５８４０４号公報
【特許文献１１】特開２００９−１９２８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ガラスには、まず、原料として二酸化ケイ素(ＳｉＯ２)を主成分とし、副成分となる種々の金属化合物を粉末として混合してなるものがある。このようなガラスは、高温で溶融して液体状態としたものを急冷することで製造される。主な副成分には、酸化ナトリウム(Ｎａ２Ｏ)、酸化マグネシウム(ＭｇＯ)、酸化カルシウム(ＣａＯ)、酸化ホウ素(Ｂ２Ｏ５)、酸化リン（Ｐ２Ｏ５）などがある。
一方、主成分が二酸化ケイ素(ＳｉＯ２)ではないが、前記ガラスと同等の構造、すなわちガラス化する物質も存在する。例えば、主成分として、ホウ酸(Ｂ２Ｏ５)、リン酸（Ｐ２Ｏ５）などが二酸化ケイ素の代わりに骨格となってガラスを形成する。特許文献２で開示されるように、リン酸塩ガラス又は弗リン酸塩ガラスを母材とし、銅を含有してなる銅含有ガラス基板がその一例である。
しかしながら、特許文献２，特許文献３及び特許文献４で開示される従来例では、赤外線遮断フィルター素子と、水晶複屈折板又は偏光解消板（１／４波長板）等の基板との接合方法について何ら開示されていない。そこで、特許文献２で開示された主成分が二酸化ケイ素ではない、他の物質から構成されるガラス基板と他の基板とを接合するにあたり、特許文献７，８で提案されている前述の如き接合膜を用いて接合することが考えられる。
ここで、特許文献７，８では、接合対象となる基板の種類が多岐に亘って紹介されている。しかし、材料の種類に応じた課題や有効性等についての詳細な検討まではされていない。そこで、本願発明者らが研究した結果、酸化ケイ素系ガラス（石英ガラス）、酸化ケイ素系のアルカリガラス等の例示に対しては高精度に接合することが再現され有効的であった。しかし、例示されていないリン酸系ガラス部材（ＩＲ吸収ガラス部材）については以下の如き課題があることが判明した。
すなわち、特許文献１で開示されるリン酸塩ガラスの母材にＣｕＯを含有したＩＲ吸収ガラス部材と、石英ガラス又は水晶等の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を主成分とした透光性基板との接合において、特許文献７，８で提案されているプラズマ重合法で形成された接合膜を用いて接合を試みたところ、十分な接合強度が得られないことが分った。
【０００７】
これは、前述の如きＩＲ吸収ガラス部材はリン酸系ガラス部材であるためＳｉ基を骨格としない。そのため、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉのシロキサン結合ができないためと推測される。
更に、特許文献１の赤外線遮断フィルターに用いられるガラス基板は、赤外線の吸収のために、ＣｕＯ等の不純物がドーピングされているので、石英ガラス等の酸化ケイ素系のガラスと比較して化学的な耐久性が悪い。そのため、高湿環境によって、ガラス基板中の銅イオン等が大気中の水と化学反応を起こし、表面に結晶物となって微小異物を発生させるという問題がある。このような微少異物はプラズマ重合法による接合膜を用いた接合をさらに阻害する要因となることが判明した。
そして、接合した状態から異物の析出が起こると、さらに、接合界面での剥れが起こりやすくなり、また、部位によって接合面が浮き上がることで空隙が発生し、接合膜の密着性が悪くなるという問題があった。
【０００８】
一方で本願発明者らの研究等により得られた見識では、線膨張係数の異なる水晶と、前述の如きＳｉ基を有しない、或いは二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が主成分ではないガラス等の透光性基板とを接合してなる光学素子では、これをプロジェクターやデジタルスチルカメラ、光ピックアップ装置などの製品に組み込んで使用すると、次のような問題があった。すなわち、水晶と前記透光性基板とでは、線膨張係数が異なるので、製品の使用温度（動作温度範囲）によって、熱膨張係数の違いに起因して伸縮量が相違して、熱歪みが生じる。そして、水晶と前記透光性基板とを接合する接合膜が前記透光性基板とシロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合を形成できないことにより接合信頼性を確保できない。そのため、温度変化により生じる熱歪みに耐えられず、接合界面からの剥離などが発生し、十分な接合強度が得られないという問題があった。従って、水晶と前記透光性基板とが接合界面で剥がれるなどして、光学素子として十分な光学特性と十分な信頼性とを確保することができないという問題があった。
すなわち、異種材料の基板同士を接合する際、基板の主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ではない或いは基板がＳｉ基を骨格としない場合、十分な接合強度を得ることが困難であるという問題が判明した。
さらに、プラズマ重合法により設けられた接合膜を用いた接合方法では、基板同士の接合強度を高めるために、接合する膜面の平坦度（反りが小さい）、または重合膜の柔軟性を確保する製造方法が求められる。
【０００９】
本発明の目的は、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ではない、或いはＳｉ基を骨格としない基板であっても、それら基板同士を接合する、あるいはその基板と主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）である、或いはＳｉ基を骨格とする基板とを接合する場合に、確実に接合ができる接合膜付き基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［適用例１］
本適用例にかかる接合膜付き基板は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としない基板と、当該基板の表面上に隣接して気相成膜法により設けられた酸化ケイ素膜と、プラズマ重合法により設けられた接合膜と、を有し、前記接合膜は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、当該Ｓｉ骨格に結合する脱離基と、を含み、前記脱離基は、有機基で構成され、前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したとき、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に、前記基板と被着体との接着性が発現するものであり、前記酸化ケイ素膜の膜厚は、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
この構成の本適用例では、接合膜付き基板に被着体を接合した場合、接合膜付き基板がプラズマ重合法により設けられた接合膜を有するので、接合膜付き基板と被着体との接合がＳｉ−Ｏ−Ｓｉのシロキサン結合によって互いに強固なものとなる。
また、プラズマ重合法により設けられた接合膜は、流動性がないために、接着剤を用いることの不具合、例えば、部位によって接合厚さが不均一となって波面収差が生じる、等の精度不良を回避することができる。また、接合膜は弾性力を有するので、接合する両部材の線膨張係数が相違しても、対応することができる。また、プラズマ重合法により設けられた接合膜は、耐熱性及び耐高湿環境性を有するので、接合膜付き基板は高温多湿下においても良好に用いられる。
その上、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ではない、或いはケイ素（Ｓｉ）基を骨格としない基板に気相成膜法により酸化ケイ素膜が設けられているので、基板の表面から、例えば、銅イオン、その他の不純物からなる異物が析出することが酸化ケイ素膜でブロックされることになる。そのため、析出異物により接合膜の接合が阻害されることなく、接合部分が剥がれることがなく、高品位で安定的な接合を得ることができる。そして、特に酸化ケイ素分子はアモルファスで充填率が高い膜を得ることができるので、基板の中に微細な酸化ケイ素の分子が入り込み、分子間の距離が小さくなって大きなファンデルワールス力が得られるので、基板と酸化ケイ素膜とは密着性が良好となる。これに対して、特許文献２では、リン酸塩ガラスの母材にＣｕＯを含有した基板に接して酸化チタンの薄膜が形成されている。しかし、この酸化チタン自体が十分なアモルファス構造となっていないので、ＣｕＯ等の異物が析出し、接合する膜が剥がれる虞がある。また、特許文献２の酸化チタン膜（ＩＲカット部材）は、酸化ケイ素膜と比較して、ＩＲ吸収ガラス部材とのファンデルワールス力が小さい。そのため、ＩＲ吸収ガラス部材と酸化チタン膜との密着強度が弱い。
しかも、本適用例では、酸化ケイ素膜を形成することによって、接合膜と同様な安定したシロキサン結合ができるため安定した密着性が得られる。なお、基板に酸化ケイ素膜を成膜することで、平板状とした場合に凸状に反ることもある。しかし、弾性力のある接合膜によって、基板に被着体を接合した場合でも、両部材が剥れることがない。また、基板が引っ張られながらも被着体も同時に反るので、酸化ケイ素膜による反りに依存した波面収差が殆ど発生しない。
【００１２】
そして、本適用例では、酸化ケイ素膜の膜厚は１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下とした。酸化ケイ素膜の膜厚は１００ｎｍ未満であると、酸化ケイ素膜で銅イオン等の異物が基板の表面からの析出することを抑えることができない。一方、膜厚が２０００ｎｍを超えると、基板の反りが大きくなる。また、酸化ケイ素膜を例えば蒸着又はスパッタで成膜した場合、スプラッシュ等の異物が付着するため、表面に突起が発生してしまい、面精度が悪くなり、接合強度が十分ではなくなる。従って、酸化ケイ素膜の膜厚を１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下とすることにより、基板と被着体とを強固に接合することができる。
また、接合膜により基板と被着体とを貼り合わせた後、温度変化に伴って基板と被着体とが線膨張係数の相違によって伸縮量が相違してしまう場合でも、接合膜がプラズマ重合法により設けられているので伸縮量の相違による熱歪みを吸収できる。
しかも、接合膜と酸化ケイ素膜とが隣接している場合、同じＳｉ骨格とＯ骨格とを有するので、非常に強い共有結合を形成できる。従って、熱歪みによって、接合強度が低下することを防止できる。
よって、温度変化があっても、熱歪みを吸収でき、強い接合強度を維持できるので、基板と被着体とが剥がれることを防止でき、良好な光学特性を発揮できる。
以上より、本発明の接合膜付き基板は、被着体の主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としない場合でも、被着体の主成分が二酸化ケイ素である、或いはＳｉ基を骨格とする場合でも、確実に被着体と接合できる。
なお、本発明の接合膜は、酸化ケイ素膜に連続、又は、不連続に設けられていてもよい。
すなわち、本発明では、基板、酸化ケイ素膜、接合膜がこの順に連続して設けられた構成でもよく、基板、酸化ケイ素膜、光学機能膜、接合膜がこの順に連続して設けられた構成でもよい。この場合、光学機能膜としては、ＵＶカットフィルター膜、ＩＲカットフィルター膜、ＵＶ−ＩＲカットフィルター膜、偏光分離膜などが挙げられる。
【００１３】
［適用例２］
本適用例にかかる接合膜付き基板は、前記接合膜を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率との合計が、１０原子％以上９０原子％以下であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、接合膜のＳｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜自体が強固なものとなる。また、この接合膜は、基板と被着体とに対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
【００１４】
［適用例３］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜中のＳｉ原子とＯ原子との存在比は、３：７から７：３までであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、接合膜の安定性が高くなり、基板と被着体とをより強固に接合できる。
【００１５】
［適用例４］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記脱離基は、アルキル基であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、アルキル基は化学的な安定性が高いために、脱離基としてアルキル基を含む接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【００１６】
［適用例５］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離した後に、未結合手または水酸基からなる活性手を有することを特徴とする。
この構成の本適用例では、接合膜付き基板は、被着体に対して、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
【００１７】
［適用例６］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、主材料がポリオルガノシロキサンであり、前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、オクタメチルトリシロキサンが比較的に柔軟性に富んでいるので、基板と被着体との線膨張係数が異なっていても、両部材の熱膨張に伴う応力を緩和することができる。しかも、ポリオルガノシロキサンは、耐薬品性に優れているため、接合膜付き基板は、薬品等に長期に曝される環境下で効果的に用いることができる。
【００１８】
［適用例７］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、リン酸系ガラス部材であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、酸化ケイ素膜によりリン酸系ガラス部材の表面から銅イオン、その他の不純物からなる異物が析出することを防止することができる。そのため、プラズマ重合法により設けられた接合膜の接合強度を安定させることができる。
【００１９】
［適用例８］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、赤外光吸収スペクトルにおけるシロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、メチル基に帰属するピーク強度比が、０．０５以上かつ０．１５以下であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、メチル基に帰属するピーク強度比が、０．０５以上であるので、接合膜の柔軟性を保つことができる。よって、線膨張係数の差によって、基板と被着体とが剥れることを防止できる。
【００２０】
［適用例９］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、赤外光吸収スペクトルにおけるシロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が、０．２９以上かつ０．７６以下であることを特徴とする。
この構成の本適用例では、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が、０．２９以上であるため、接合膜の柔軟性を保つことができる。よって、線膨張係数の差によって、基板と被着体とが剥れることを防止できる。
【００２１】
［適用例１０］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記接合膜は、プラズマで活性化されたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、プラズマにより接合膜を活性化することによって、接合膜の表面またはその近傍のみを活性化できるので、接合膜の内部のメチル基の含有率の変化、すなわち、メチル基の脱離を少なくすることができる。従って、柔軟性を保持した状態で基板と被着体とを接合できる。
一方、例えば、ＵＶによる活性化では、接合膜の内部にもエネルギーを付与するため、内部のメチル基が減少してしまい接合膜が硬質なものとなってしまう。更に、内部のメチル基量のコントロールが困難である。
【００２２】
［適用例１１］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、光学ローパスフィルターに用いられることを特徴とする。
この構成の本適用例では、被着体を位相差板とした場合、接合膜と酸化ケイ素膜とで基板と位相差板とを強力に接合できる。従って、熱歪みが生じても、基板と位相差板とが剥がれないので、光学ローパスフィルターに好適に利用できる。
【００２３】
［適用例１２］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、偏光分離素子に用いられることを特徴とする。
この構成の本適用例では、被着体を位相差板とした場合、接合膜と酸化ケイ素膜とで、位相差板と基板とを強力に接合できる。従って、熱歪みが生じても、基板と位相差板とが剥がれないので、偏光分離素子に好適に利用できる。
【００２４】
［適用例１３］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板の前記接合膜と対向する部分に偏光分離膜が設けられ、この偏光分離膜は、前記酸化ケイ素膜とフッ化マグネシウムの薄膜を含む複数層から構成され、かつ、前記接合膜に前記酸化ケイ素膜が隣接していることを特徴とする。
この構成の本適用例では、接合膜に酸化ケイ素膜が隣接しているので、接合膜と偏光分離膜とは強力な共有結合を形成できる。従って、基板と偏光分離膜とが剥がれることを防止できる。
【００２５】
［適用例１４］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、開口フィルターに用いられることを特徴とする。
この構成の本適用例では、被着体を開口フィルター用波長板とした場合、接合膜と酸化ケイ素膜とで、基板と開口フィルター用波長板とを強力に接合できる。従って、熱歪みが生じても、基板と開口フィルター用波長板とが剥がれないので、開口フィルターに好適に利用できる。
【００２６】
［適用例１５］
本適用例にかかる接合膜付き基板では、前記基板は、回折格子付き波長板に用いられることを特徴とする。
この構成の本適用例では、被着体として位相差板を採用した場合、接合膜と酸化ケイ素膜とで、基板と位相差板とを強力に接合できる。従って、熱歪みが生じても、基板と位相差板とが剥がれないので、回折格子付き波長板に好適に利用できる。
【００２７】
［適用例１６］
本適用例にかかる接合膜付き基板の製造方法は、前記基板に前記酸化ケイ素膜を１５０℃以上３５０℃以下でスパッタ又は蒸着により形成し、さらに、前記接合膜をプラズマ重合法により４０℃以上１５０℃以下で形成することを特徴とする。
この構成の本適用例では、基板に酸化ケイ素膜を１５０℃以上３５０℃以下でスパッタ又は蒸着により形成することによって、基板に形成される酸化ケイ素膜を硬化かつ緻密なものとし、異物が基板の表面から析出することを十分に防止することができる。そして、接合膜を形成するために、４０℃以上１５０℃以下としたので、メチル基の含有率が最適な範囲となり、接合膜を柔軟なものにすることができる。そのため、基板に被着体を接合する場合、両基板の線膨張係数が相違しても、十分に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略構成図。
【図２】（Ａ）光学素子の基板に付着した異物の上に酸化ケイ素膜を設けた状態の断面図。（Ｂ）光学素子の基板に付着した異物の上に酸化ケイ素膜を設けた状態の平面図。
【図３】光学素子の要部を示す分解断面図。
【図４】本実施形態で使用するプラズマ重合装置の概略図。
【図５】（Ａ）接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図。（Ｂ）接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図。
【図６】光学素子の製造方法を説明する図。
【図７】光学素子の製造方法を説明する図。
【図８】光学素子の変形例を示す概略構成図。
【図９】酸化ケイ素膜の膜厚と反りと接合強度との関係を示すグラフ。
【図１０】接合膜の成膜温度とメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比との関係を示すグラフ。
【図１１】接合膜の成膜温度とＳｉ−ＣＨ３結合のピーク強度比との関係を示すグラフ。
【図１２】（Ａ）本発明の第二実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略構成図。（Ｂ）光学素子の要部を示す拡大断面図。
【図１３】接合膜の成形手順を示す概略図。
【図１４】接合膜の活性化工程を説明する概略図。
【図１５】貼合工程を説明する概略図。
【図１６】切断工程を説明する概略図。
【図１７】組立工程を説明する概略図。
【図１８】（Ａ）本発明の第三実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略平面図。（Ｂ）光学素子を示す概略構成図。
【図１９】本発明の第四実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略構成図。
【図２０】本発明にかかる接合膜付き基板の変形例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は第一実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子の概略構成が示されている。
図１において、光学素子は、水晶複屈折板１、ＩＲ吸収ガラス部材２、位相差板３及び水晶複屈折板４が積層された光学ローパスフィルター１０である。
水晶複屈折板１は、水晶から形成された平面矩形状の平板部材であり、その表面には反射防止膜が形成されている。反射防止膜は酸化ケイ素等からなる低屈折層と酸化チタン等からなる高屈折層とを交互に５層配置した構成である。
ＩＲ吸収ガラス部材２は赤外線をカットするものであり、Ｐ２Ｏ５を主成分としたリン酸系ガラス部材から形成された平面矩形状の平板部材である。ＩＲ吸収ガラス部材２は、主成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）ではない、即ちＳｉ基を有しない基板である。リン酸系ガラス部材には銅イオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の多数の不純物が含有されている。
位相差板３は、ＩＲ吸収ガラス部材２の被着体であり、水晶から形成された平面矩形状の平板部材である。
水晶複屈折板４は、水晶から形成された平面矩形状の平板部材であり、その表面にはＵＶ−ＩＲカットコートが形成されている。このＵＶ−ＩＲカットコートは低屈折層と高屈折層とを交互に、例えば３９層配置した構成である。
【００３０】
ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とは接合部５を介して互いに接合されている。なお、ＩＲ吸収ガラス部材２と接合部５とは、本発明の接合膜付き基板に該当する。
接合部５は、ＩＲ吸収ガラス部材２の表面に隣接して気相成膜法により形成された酸化ケイ素膜６と、この酸化ケイ素膜６と位相差板３とを分子接合するプラズマ重合法により設けられた接合膜７とを備える。この接合膜７は、後述する通り、その主材料がポリオルガノシロキサンであることが好ましい。このポリオルガノシロキサンは、シロキサン結合をもつ高分子化合物の総称であり、このうち、オクタメチルトリシロキサンの重合物が主成分であることが好ましい。
酸化ケイ素膜６は接合膜７と隣接して互いに同様な安定したシロキサン結合ができるため安定した密着力が得られる。シロキサン結合のパターンはＳｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｓｉ、Ｓｉ−ＯＨ−Ｓｉである。
【００３１】
接合部５と同様構成の接合部（図示せず）を介して水晶複屈折板１とＩＲ吸収ガラス部材２とが互いに接合されている。位相差板３と水晶複屈折板４とはプラズマ重合法により設けられた接合膜（図示せず）で互いに接合されている。
本実施形態では、水晶複屈折板１と位相差板３とは、ともにＩＲ吸収ガラス部材２との接合対象となる光学部材である。
【００３２】
接合膜７は、その平均厚さが１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましい。接合膜７の平均厚さが１０ｎｍを下回ると、接合膜７の弾性的圧縮量が少くなり、位相差板３の面粗さや平坦性によって密着しない部位が発生し、十分な接合強度を得ることができないおそれがある。一方、１０００ｎｍを超えると、接合膜７の内部での凝集破壊が発生しやすくなり接合強度が低下する。接合膜７の表面粗さＲａは１０ｎｍ以下である。
また、接合膜７を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率との合計が、１０原子％以上９０原子％以下であることが好ましい。さらに、接合膜７中のＳｉ原子とＯ原子との存在比は、３：７から７：３までであることが好ましい。
【００３３】
酸化ケイ素膜６は、その膜厚が１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。酸化ケイ素膜６の膜厚が１００ｎｍ未満の場合、酸化ケイ素膜６で銅イオン等の異物がＩＲ吸収ガラス部材２の表面から析出することを抑えることができない。一方、膜厚が２０００ｎｍを超えると、ＩＲ吸収ガラス部材２の反りが大きくなる。また、酸化ケイ素膜６を例えば蒸着又はスパッタで成膜した場合、蒸着時の突沸における異物の付着が起こる可能性が高くなる。そして、この異物の上に酸化ケイ素膜６を積層すると、酸化ケイ素膜６の表面に突起が発生していまい、面精度が悪くなる。例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＩＲ吸収ガラス部材２の異物９の上に、酸化ケイ素膜６を設け、その酸化ケイ素膜６の上にさらに多層の光学機能膜６Ａを形成した場合では、さらに突起６Ｂが大きくなる。
従って、ＩＲ吸収ガラス部材の異物の上に、２０００ｎｍを超える酸化ケイ素膜を設けた場合では、突起により、接合強度が十分ではなくなる。
酸化ケイ素膜６は後述するようにＩＲ吸収ガラス部材２の表面に蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどの気相成膜法で成膜される。
【００３４】
図３は光学素子の要部を示す分解断面図である。
図３において、接合膜７は、成膜時は、位相差板３に形成された薄膜部７１と、酸化ケイ素膜６に形成された薄膜部７２とに分けられる。
この薄膜部７１，７２は図４で示されるプラズマ重合装置で成形される。
図４は、本実施形態で使用するプラズマ重合装置の概略図である。
図４において、プラズマ重合装置１００は、チャンバー１０１と、このチャンバー１０１の内部にそれぞれ設けられる第一電極１１１及び第二電極１１２と、これらの第一電極１１１と第二電極１１２との間に高周波電圧を印加する電源回路１２０と、チャンバー１０１の内部にガスを供給するガス供給部１４０と、チャンバー１０１の内部のガスを排出する排気ポンプ１５０を備えた構造である。
第一電極１１１は、成膜対象である位相差板３と酸化ケイ素膜６が形成されたＩＲ吸収ガラス部材２とを支持する。
【００３５】
電源回路１２０は、マッチングボックス１２１と高周波電源１２２とを備える。
ガス供給部１４０は、液状の膜材料を貯蔵する貯液部１４１と、液状の膜材料を気化して原料ガスに変化させる気化装置１４２と、キャリアガスを貯留するガスボンベ１４３とを備えている。このガスボンベ１４３に貯留されるキャリアガスは、電界の作用によって放電し、この放電を維持するためにチャンバー１０１に導入するガス、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスである。
これらの貯液部１４１、気化装置１４２及びガスボンベ１４３とチャンバー１０１とが配管１０２で接続されており、ガス状の膜材料とキャリアガスとの混合ガスをチャンバー１０１の内部に供給する。
貯液部１４１に貯留される膜材料は、プラズマ重合装置１００によって位相差板３と酸化ケイ素膜６が形成されたＩＲ吸収ガラス部材２とに、接合膜７の薄膜部７１，７２を形成するための原材料であり、気化装置１４２で気化されて原料ガスとなる。
【００３６】
この原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサン等のオルガノシロキサン、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチル亜鉛、トリエチル亜鉛のような有機金属系化合物、各種炭化水素系化合物、各種フッ素系化合物等が挙げられるが、特に、オクタメチルトリシロキサンが好ましい。
このような原料ガスを用いて得られる接合膜７の薄膜部７１，７２は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、つまり、オクタメチルトリシロキサン等で構成されることになる。
【００３７】
ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性を示す。しかし、各種の活性化処理を施すことによって容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化することができる。
撥水性を示すポリオルガノシロキサンで構成された薄膜部７１，７２は、それ同士を接触させても、有機基によって接着が阻害されることになり、極めて接着し難い。一方、親水性を示すポリオルガノシロキサンで構成された薄膜部７１，７２は、それ同士を接触させると、特に容易に接着することができる。つまり、撥水性と親水性の制御を容易に行えるという利点は、接着性の制御を容易に行えるという利点につながるため、ポリオルガノシロキサンで構成された薄膜部７１，７２は、本実施形態では好適に用いられることになる。そして、ポリオルガノシロキサンは比較的柔軟性に富んでいるので、位相差板３と酸化ケイ素膜６が形成されたＩＲ吸収ガラス部材２との線膨張係数が異なっても、両者に生じる熱膨張に伴う応力を緩和することができる。さらに、ポリオルガノシロキサンは耐薬品性に優れているため、薬品類等に長期にわたって曝されるような部材の接合に効果的に用いることができる。
ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする接合膜７は接着性に優れていることから、本実施形態の接合方法で好適に用いられる。オクタメチルトリシロキサンの重合物は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取扱が容易である。
【００３８】
この接合膜７は、シロキサン結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格とこのＳｉ骨格に結合する有機基からなる脱離基とを含む。ここで、脱離基は、有機基で構成され、メチル（ＣＨ３）基などのアルキル基であることが好ましい。そして、接合膜７は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したとき、接合膜７の表面付近に存在する脱離基がＳｉ骨格から脱離することにより、接合膜７の表面の前記領域に、ＩＲ吸収ガラス基板２と位相差板３との接着性が発現するものである。
【００３９】
図３において、接合膜７は、成膜時では、位相差板３に形成された薄膜部７１と、酸化ケイ素膜６に形成された薄膜部７２とに分けられる。ここで、薄膜部７１の構造について説明する。なお、薄膜部７２も同様である。
薄膜部７１は、図５（Ａ）に示される通り、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合７Ｂを含み、ランダムな原子構造を有するＳｉ骨格７Ａと、このＳｉ骨格７Ａに結合する脱離基７Ｃとを有するものである。このような薄膜部７１は、シロキサン結合７Ｂを含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格７Ａの影響によって、変形し難い強固な膜となる。これは、Ｓｉ骨格７Ａの結晶性が低くなるので、結晶粒界における転位やズレ等の欠陥が生じ難いためであると考えられる。このため、薄膜部７１自体が接合強度、耐薬品性および寸法精度の高いものとなり、最終的に得られる接合膜７においても、接合強度、耐薬品性および寸法精度が高いものが得られる。
【００４０】
このような薄膜部７１は、エネルギーが付与されると、脱離基７ＣがＳｉ骨格７Ａから脱離し、図５（Ｂ）に示される通り、薄膜部７１の表面又は表面近傍のみに未結合手の活性手７Ｄが生じるものである。なお、活性手としては、水酸基でも良い。そして、これにより、薄膜部７１の表面に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、薄膜部７１が形成された位相差板３は、薄膜部７２が形成されたに酸化ケイ素膜６に対して、高い寸法精度で強固に効率よく接合可能なものとなる。
【００４１】
また、このような薄膜部７１は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、従来、流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、薄膜部７１の厚さや形状がほとんど変化しない。これにより、接合膜７の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
なお、薄膜部７１中のＳｉ骨格７Ａの結晶化度は、４５％以下であり、４０％以下であるのがより好ましいので、Ｓｉ骨格７Ａは十分にランダムな原子構造を含むものとなる。このため、前述したＳｉ骨格７Ａの特性が顕在化し、薄膜部７１の寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
また、薄膜部７１は、Ｓｉ骨格７ＡとＯ骨格の活性手７Ｄとを有するので、同一骨格を有する酸化ケイ素膜６とは共有結合を形成して、強力な接合強度を発揮する。
【００４２】
次に、第一実施形態の接合膜付き基板を備える光学素子の製造方法について説明する。
［酸化ケイ素膜の成膜工程］
まず、ＩＲ吸収ガラス部材２に酸化ケイ素膜６がスパッタ又は蒸着等の気相成膜法により成膜される。スパッタや蒸着のための装置は公知のものを用いる。必要に応じてイオンアシストで成膜してもよい。
そのため、図示しないチャンバーの中にＩＲ吸収ガラス部材２が投入され、このチャンバー内の温度を１５０℃以上３５０℃以下にしてＩＲ吸収ガラス部材２に酸化ケイ素膜６が成膜される。
【００４３】
［接合膜の成膜工程］
位相差板３の一面とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とに接合膜７を構成する薄膜部７１，７２が分けて成膜される。成膜の温度は４０℃以上１５０℃以下である。ここで、赤外線吸収スペクトル測定において、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）に帰属するピーク強度を１にしたとき、接合膜７のメチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比は、０．０５以上０．１５以下であることが好ましく、又は、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が、０．２９以上０．７６以下であることが好ましい。
以下、薄膜部７１，７２の成膜手順について説明する。
この重合膜形成工程では、プラズマ重合装置１００のチャンバー１０１の第一電極１１１で、位相差板３と酸化ケイ素膜６が成膜されたＩＲ吸収ガラス部材２とが保持され、チャンバー１０１の内部に酸素が導入されるとともに第一電極１１１と第二電極１１２との間に電源回路１２０から高周波電圧が印加されて位相差板３と酸化ケイ素膜６が成膜されたＩＲ吸収ガラス部材２とが活性化される。
その後、ガス供給部１４０が作動してチャンバー１０１の内部に原料ガスとキャリアガスとの混合ガスが供給される。混合ガスはチャンバー１０１の内部に充填され、図６（Ａ）に示される通り、位相差板３の一面とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とに混合ガスが露出される。
【００４４】
成膜時のチャンバー１０１の圧力は、１３３．３×１０−５〜１３３３Ｐａ（１×１０−５〜１０Ｔｏｒｒ）程度である。原料ガス流量は、０．５〜２００ｓｃｃｍ程度が好ましい。キャリアガス流量は、５〜７５０ｓｃｃｍ程度が好ましい。処理時間は１〜１０分程度であることが好ましい。
第一電極１１１と第二電極１１２との間に高周波電圧を印加することにより、これらの電極１１１，１１２の間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図６（Ｂ）に示される通り、重合物が位相差板３の一面とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とに付着、堆積する。これにより、図６（Ｃ）に示される通り、位相差板３の一面とＩＲ吸収ガラス部材２の上の酸化ケイ素膜６とに接合膜７の薄膜部７１，７２が形成される。
【００４５】
［表面活性化工程］
その後、図６（Ｄ）に示される通り、薄膜部７１，７２が活性化されて表面が活性化される。表面活性化工程は、例えば、プラズマを照射する方法、その他の方法等を用いることができる。
この表面活性化工程では、薄膜部７１，７２の表面を効率よく活性化させるためにプラズマを照射する方法が好ましい。プラズマとしては、例えば、酸素、アルゴン、チッソ、空気、水等を１種又は２種以上混合して用いることができる。これらの中で、酸素を使用することが好ましい。
このようなプラズマを使用することで、薄膜部７１，７２の表面または表面近傍のみを活性化するため、接合膜内部のメチル（ＣＨ３）基の脱離を防止することができ、柔軟性を保持した状態で接合することができる。また、広範囲のムラをなくし、より短時間で処理することができる。
このようにして活性化された薄膜部７１，７２の表面は、一部のメチル（ＣＨ３）基が離脱し、Ｓｉ−又はＯＨ基が導入されたＳｉ−ＯＨとなる。
【００４６】
［貼合工程］
薄膜部７１，７２の表面が活性化された位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とが貼り合わされて一体化される（貼合工程）。
つまり、図７（Ａ）（Ｂ）に示される通り、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とがそれぞれ接合膜７の薄膜部７１，７２が対向した状態で互いに押し付けられる。
表面が活性化された薄膜部７１，７２は、その活性状態が経時的に緩和するので、表面活性化工程の後速やかに貼合工程に移行する。
薄膜部７１，７２同士を貼り合わせることで、これらの膜同士が結合する。この結合は、次の＜１＞又は＜２＞、あるいは、＜１＞及び＜２＞のメカニズムに基づくものと推測される。
＜１＞２つの基板同士、本実施形態では、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２に形成された酸化ケイ素膜６とが貼り合わされると、各接合膜７の薄膜部７１，７２の表面にそれぞれ存在するＯＨ基同士が隣接することになる。この隣接したＯＨ基同士は、水素結合によって互いに引き合い、ＯＨ基同士の間に引力が発生する。
また、この水素結合によって互いに引き合うＯＨ基同士は温度条件によって脱水縮合を伴って表面から離脱する。その結果、２つの薄膜部７１，７２同士の接触境界では、脱離したＯＨ基が結合していた結合手同士が結合する。
【００４７】
＜２＞ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とが貼り合わされると、薄膜部７１，７２の表面又は表面近傍に生じた終端化されていない結合手（未結合手）同士が再結合する。この再結合は、薄膜部７１と薄膜部７２との間で、互いに重なり合う（絡み合う）ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。これにより、薄膜部７２が設けられた酸化ケイ素膜６と、薄膜部７１が設けられた位相差板３とが直接接合して、各薄膜部７１，７２同士が一体化する。
【００４８】
［加圧工程］
本実施形態では、図７（Ｃ）に示される通り、貼合工程の後に、必要に応じて、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とを加圧する。加圧されることで２つの薄膜部７１と薄膜部７２とがより密に接触される。よって、分子間距離が更に短くなり、結合した分子の数が増加すると共に、一部のＯＨ基同士の水素結合がＳｉ−Ｏ−Ｓｉのシロキサン結合へと変化し、強固で安定した結合が得られる。これにより、図７（Ｄ）に示される通り、光学ローパスフィルターの一部が製造される。位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とが加圧された状態では、薄膜部７１，７２は一体となって接合膜７が構成される。
加圧工程での加圧圧力は、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２との厚さ寸法、装置等の条件によって異なるものの、１〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましい。
なお、加圧後に加熱を実施してもよい。
【００４９】
以上の工程を、水晶複屈折板１と、位相差板３が接合されたＩＲ吸収ガラス部材２とに対して実施する。つまり、ＩＲ吸収ガラス部材２に図示しない酸化ケイ素膜が成膜され、この酸化ケイ素膜と、水晶複屈折板１の一面とに図示しない接合膜を構成する薄膜部が成膜され、これらが接合される。
さらに、位相差板３と水晶複屈折板４とに図示しない接合膜を構成する薄膜部が成膜され、これらが接合される。
以上の工程を実施することで、光学ローパスフィルターが製造される。
なお、本発明の接合膜付き基板は、図８に示すような構成でも良い。図８は、光学素子の変形例を示す概略構成図である。すなわち、接合膜付き基板は、ＩＲ吸収ガラス部材２は、水晶複屈折板１側の外面に、赤外線をカットするための赤外線吸収膜８を有していてもよい。この赤外線吸収膜８は、誘電体膜を多層に形成したものであり、公知のものを適用できる。
【００５０】
以上の構成の本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）ＩＲ吸収ガラス部材２には酸化ケイ素膜６を形成し、この酸化ケイ素膜６と水晶の位相差板３とは接合膜７で分子接合した。そのため、酸化ケイ素膜６と位相差板３とがＳｉ−Ｏ−Ｓｉのシロキサン結合によって互いに強固に接合されるため、接着剤が不要とされる。従って、接合厚さが均一となって波面収差が生じることを防止できる。しかも、接合膜７が弾性力を有するので、線膨張係数が相違するＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とを接合しても、温度変化等に起因して接合部分が剥がれにくくなる。その上、ＩＲ吸収ガラス部材２の表面から銅イオン、その他の不純物からなる異物が析出しようとしても、酸化ケイ素膜６でブロックされるので、接合膜７に異物が入り込むことがなく、接合部分が剥がれることがない。
【００５１】
（２）接合膜７は、主材料がポリオルガノシロキサンであり、前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする。この場合、オクタメチルトリシロキサンが比較的に柔軟性に富んでいるので、ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３との線膨張係数の相違に伴う応力を緩和することができる他、ポリオルガノシロキサン自体が耐薬品性に優れているため、ＩＲ吸収ガラス部材２や位相差板３の耐薬品性を向上させることができる。
【００５２】
（３）酸化ケイ素膜６の膜厚を１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下としたので、銅イオン等の異物の析出を抑えることができるとともに、接合強度を十分なものにすることができる。
【００５３】
（４）ＩＲ吸収ガラス部材２に酸化ケイ素膜６をスパッタ又は蒸着の気相成膜法で成膜するにあたり、１５０℃以上３５０℃以下としたので、酸化ケイ素膜６を硬化かつ緻密なものにして異物がＩＲ吸収ガラス部材２の表面から析出することを十分に防止することができる。そして、接合膜７の成膜にあたり、４０℃以上１５０℃以下としたので、接合膜７の柔軟性を適正なものにできる。なお、成膜温度を４０℃以上としたのは成膜装置が基材表面温度を安定して温度制御できる下限として設定したものであり、２０℃前後の室温で成膜しても差し障りない。
【００５４】
（５）接合膜７を２つの薄膜部７１，７２に分け、このうち薄膜部７２をＩＲ吸収ガラス部材２の酸化ケイ素膜６に成膜し、薄膜部７１を位相差板３に成膜したので、加圧接合する部分が同質の膜であるから、より強固に接合することが可能となる。
【００５５】
（６）接合膜７において、赤外線吸収スペクトル測定におけるシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）に帰属するピーク強度を１にしたとき、メチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比を０．０５以上０．１５以下とする。また、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比を０．２９以上かつ０．７６以下とする。この場合、メチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比が０．０５以上、又は、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．２９以上であるので接合膜７の柔軟性を保つことができる。なお、接合膜７の成膜温度が高いと、メチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比及びＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が低下する関係にある。
【００５６】
（７）線膨張係数が異なる位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とを接合膜７で分子接合した。そのため、温度変化により、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とに、伸縮量の相違による熱歪みが生じても、接合膜７が熱歪みを吸収できる。
また、接合膜７と酸化ケイ素膜６とを隣接して接合した。そのため、接合膜７と酸化ケイ素膜６とは同じＳｉ骨格とＯ骨格とを有するので、非常に強い共有結合を形成できる。従って、熱歪みが生じても、接合強度が低下することを防止できるので、位相差板３とＩＲ吸収ガラス部材２とが剥がれることを防止できる。
【００５７】
（８）接合膜７を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率との合計を、１０原子％以上９０原子％以下とすることにより、接合膜７のＳｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成する。これにより、接合膜７自体が強固なものとなる。また、この接合膜７は、ＩＲ吸収ガラス部材２および位相差板３に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
（９）接合膜７中のＳｉ原子とＯ原子との存在比を３：７から７：３までとすることにより、接合膜７の安定性が高くなる。これにより、ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とをより強固に接合できる。
（１０）接合膜７において、脱離基をアルキル基とすることにより、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
（１１）接合膜７において、その少なくとも表面付近に存在する脱離基７ＣがＳｉ骨格から脱離した後に、未結合手または水酸基からなる活性手７Ｄを有するようにする。これにより、ＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とが化学的結合に基づいて強固に接合する。
（１２）リン酸ガラス部材のＩＲ吸収ガラス部材２の表面に酸化ケイ素膜６を設けたので、表面から銅イオン、その他の不純物からなる異物が析出することを防止できる。そのため、接合膜７の接合強度を安定させることができる。
（１３）プラズマにより接合膜７を活性化することによって、接合膜７の表面またはその近傍のみを活性化できるので、接合膜７の内部のメチル基の脱離を少なくすることができる。従って、柔軟性を保持した状態でＩＲ吸収ガラス部材２と位相差板３とを接合できる。
【００５８】
以上の第一実施形態の効果を実施例に基づいて確認する。
まず、酸化ケイ素膜６の膜厚と反りとの関係並びに酸化ケイ素膜６と接合強度との関係を説明する。
この実施例では、次の条件の下、酸化ケイ素膜６をＩＲ吸収ガラス部材２にイオンアシストを用いて成膜した。
成膜条件
成膜温度：１５０℃
加速電圧：１０００Ｖ
加速電流：１２００ｍＡ
レート：７Å/ｓｅｃ
ＩＲ吸収ガラス部材２の条件
厚さ：０．３０ｍｍ
大きさ：□４０ｍｍ
【００５９】
図９は酸化ケイ素膜の膜厚と反りと接合強度との関係を示すグラフである。なお、反りについては、高精度フラットネステスタ（型番ＦＴ―９００：株式会社ニデック）で測定し、接合強度については、引っ張り強度試験機（型番ＡＧＳ−Ｈ：株式会社島津製作所）で測定する。
図９において、酸化ケイ素膜の膜厚に正比例して反りが大きくなる。例えば、酸化ケイ素膜が５００ｎｍの場合には反りが３６．７μであり、１０００ｎｍの場合には反りが７３．５μであり、２０００ｎｍの場合には反りが１４７．１μであり、３０００ｎｍの場合には反りが２２０．７μであり、４０００ｎｍの場合には反りが２９４．３μである。一方、酸化ケイ素膜が０ｎｍ（薄膜無し）の場合には接合強度（引張り接着強さ）が１ｋｇｆ/ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が１０ｎｍの場合には接合強度が８２ｋｇｆ／ｃｍ２（ｋｇｆ／ｃｍ２＝９．８０６６５Ｎ／ｃｍ２）であり、酸化ケイ素膜が２０ｎｍの場合には接合強度が１４４ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が５０ｎｍの場合には接合強度が１５３ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が１００ｎｍの場合には接合強度が１６４ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が２００ｎｍの場合には接合強度が１７８ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が５００ｎｍの場合には接合強度が１６３ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が１０００ｎｍの場合には接合強度が１３９ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が１５００ｎｍの場合には接合強度が１３９ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が２０００ｎｍの場合には接合強度が１０２ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が２５００ｎｍの場合には接合強度が８５ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が３０００ｎｍの場合には接合強度が８４ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が３５００ｎｍの場合には接合強度が６０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、酸化ケイ素膜が４０００ｎｍの場合には接合強度が４９ｋｇｆ／ｃｍ２である。つまり、酸化ケイ素膜が厚くなると、それに比例して反りが大きくなるが、接合強度は膜厚が２００ｎｍまでは大きくなるもののそれを過ぎると小さくなる。酸化ケイ素膜６の膜厚が２０００ｎｍを超えると酸化ケイ素膜６の応力や表面の粗さ、蒸着時の突沸における異物の付着等によって十分な接合強度が得られなくなってしまう。
ここで、接合強度は実用強度として、引張り接着強さ（ＪＩＳ Ｋ ６８４８に準拠）で１００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることが好ましい。そのため、酸化ケイ素膜６の膜厚は２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下が好ましい。一方、ＩＲ吸収ガラス部材２からの銅イオン等の異物の析出を防止するには、酸化ケイ素膜の膜厚は１００ｎｍ以上必要となる。その結果、本実施形態では、酸化ケイ素膜の膜厚は１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下が最適な値となる。
【００６０】
以上の酸化ケイ素膜が成膜されたＩＲ吸収ガラス部材に接合膜を介して位相差板に接合した実施例の透過波面ＰＶを測定したところ、平均で０．８λであった（λ＝６３２．８ｎｍ）。これに対して、酸化ケイ素膜が成膜されたＩＲ吸収ガラス部材に接着剤を介して位相差板に接合した比較例の透過波面ＰＶを測定したところ、３．４λであり、波面収差が接合膜を用いた実施例に比べて大きいことがわかった。
【００６１】
次に、接合膜の成膜温度と、赤外線吸収スペクトル測定における、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）に帰属するピーク強度を１にしたときのメチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比、又はＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比との関係を説明する。
成膜装置で用いられるガスはＳｉ、Ａｒ、Ｏ２であり、その流量はＳｉが３０ｓｃｃｍ、Ａｒが３０ｓｃｃｍ、Ｏ２が０ｓｃｃｍであり、その圧力は４Ｐａであり、ＰＯＷＥＲ（電力）は２５０Ｗである。さらに、成膜前に活性化工程を実施する。その条件として、導入ガスがＯ２であり、その流量が２０ｓｃｃｍであり、ＰＯＷＥＲが５０Ｗであり、圧力が４Ｐａであり、時間が３０秒である。
以上の条件において、成膜温度を変化させ、その際のメチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比と、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比との関係を調べた。
【００６２】
図１０は成膜温度とメチル（ＣＨ３）基に帰属するピーク強度比との関係を示すグラフであり、図１１は成膜温度とＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比との関係を示すグラフである。これらのグラフでは実験したデータの平均値が記されている。
図１０において、成膜温度が高くなるに従ってメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が低下する。例えば、成膜温度が４０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１５であり、成膜温度が５０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１５であり、成膜温度が６０℃では、メチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１５であり、成膜温度が７０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１４７であり、成膜温度が８０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１４４であり、成膜温度が９０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１４２であり、成膜温度が１００℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．１４であり、成膜温度が１４０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０７であり、成膜温度が１５０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０５であり、成膜温度が１６０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０４であり、成膜温度１７０℃ではメチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０３３である。
【００６３】
図１１において、成膜温度が高くなるに従ってＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が低下する。例えば、成膜温度が４０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７６であり、成膜温度が５０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７５５であり、成膜温度が６０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７５であり、成膜温度が７０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７４であり、成膜温度が８０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．７２であり、成膜温度が９０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．６８であり、成膜温度が１００℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．６４であり、成膜温度が１４０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．３３であり、成膜温度が１５０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．２９であり、成膜温度が１６０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．２５であり、成膜温度が１７０℃ではＳｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が０．２２である。
【００６４】
ここで、成膜温度が高いと、メチル（ＣＨ３）基及びＳｉ−ＣＨ３結合が分解してしまうので、接合膜が酸化され、酸化ケイ素の比率が増加するので、接合膜自体が硬いものとなり、柔軟性が不足するので、接合の為に部材同士を加圧する時に不具合が生じる。
そこで、各成膜温度における重合膜の硬度を検証すると、４０℃以上１５０℃以下の成膜温度が接合膜の柔軟性を維持するに十分であるとした。成膜温度が１５０℃を超えると重合膜が硬くなり過ぎる為、従来技術の直接接合（酸化ケイ素系ガラスの鏡面同士の接合）と同じ接合面になってしまい、接合面の平坦性を高度に向上しないと接合できなくなる。
そのため、成膜温度が４０℃以上１５０℃以下では、メチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０５以上０．１５以下であり、Ｓｉ−ＣＨ３結合のピーク強度比が０．２９以上０．７６以下となる。換言すれば、メチル（ＣＨ３）基のピーク強度比が０．０５以上の場合又は、Ｓｉ−ＣＨ３結合のピーク強度比が０．２９以上の場合では、接合膜７が接合にとって適切な値となることがわかる。
【００６５】
［第二実施形態］
本発明の第二実施形態を図１２から１６までに基づいて説明する。図１２（Ａ）は、本発明の第二実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略構成図であり、（Ｂ）は、光学素子の要部を示す拡大断面図である。
【００６６】
第二実施形態は光学素子としてＰＳ変換素子と称される偏光分離素子２０を例示したものである。この偏光分離素子２０は、例えば、液晶プロジェクター装置に組み込んで使用されている。
図１２（Ａ），（Ｂ）において、第二実施形態の偏光分離素子２０は、第一ガラス基材２３と、偏光分離変換層２１又は反射膜２４を介して接合された基板としての第二ガラス基材２２とが積層されている。なお、第二ガラス基材２２は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としないものであり、例えば、リン酸系ガラス部材である。
【００６７】
第一ガラス基材２３及び第二ガラス基材２２は、その光入射側の平面２５Ａと光出射側の平面２５Ｂとが平行とされ、これらの平面２５Ａ，２５Ｂに対して４５°の角度をもって反射膜２４と偏光分離変換層２１とが互いに平行に配置されている。
【００６８】
図１２（Ａ）に示される通り、偏光分離変換層２１は、入射した光束（Ｓ偏光光とＰ偏光光）を、Ｓ偏光光とＰ偏光光とに分離し、Ｓ偏光光は反射し、Ｐ偏光光はＳ偏光光として出射させる。
【００６９】
偏光分離変換層２１は、図１２（Ｂ）に示される通り、第二ガラス基材２２に隣接して接合された偏光分離膜２１Ａと、第一ガラス基材２３に積層された酸化ケイ素膜２１Ｂと、これら偏光分離膜２１Ａ及び酸化ケイ素膜２１Ｂに接合された被着体としての１／２波長板２１Ｃとを備える。
偏光分離膜２１Ａは、第二ガラス基材２２の表面上に、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に複数層積層することにより構成されている。
高屈折率材料の種類として、Ｌａ（ランタン）とＴｉ（チタン）との混合酸化物から成るランタンチタネート膜、ＬａとＡｌ（アルミニウム）との混合酸化物から成るランタンアルミネート膜、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、等の各種高屈折率膜を用いることが可能である。
低屈折率材料の種類として、二酸化ケイ素から成るＳｉＯ２膜、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）から成るＭｇＦ２膜、等の各種低屈折率膜を用いることが可能である。
これらの材料から高屈折率材料と低屈折率材料とを適宜選択して複数層積層したとき、偏光分離膜２１Ａと１／２波長板２１Ｃとの界面側の偏光分離膜２１Ａの最外層には、図示しないＳｉＯ２膜による第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜が配置されている。また、偏光分離膜２１Ａと第二ガラス基材２２との界面側の偏光分離膜２１Ａの最外層にも、図示しない第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜が配置されている。
これらの最外層の酸化ケイ素膜は、前記高屈折率材料と前記低屈折率材料との交互層の前記低屈折率材料に二酸化ケイ素から成るＳｉＯ２膜を選択したときは、当該ＳｉＯ２膜が交互層の最外層となるように積層しても良い。
１／２波長板２１Ｃは、偏光分離膜２１Ａ及び酸化ケイ素膜２１Ｂ間に、第一実施形態と同様の接合膜２６Ａ，２６Ｂにより接合されている。つまり、偏光分離膜２１Ａは、第二ガラス基材２２の接合膜２６Ａと対向する部分に設けられている。
【００７０】
反射膜２４は、図１２（Ａ）において、屈折率が異なる誘電体の多層膜であり、例えば、酸化タンタル（ＴａＯ５）、酸化ケイ素膜とから構成されている。また、反射膜２４は、偏光分離変換層２１と同様の固着方法により第一ガラス基材２３及び第二ガラス基材２２に接合されている。そして、反射膜２４は、偏光分離膜２１Ａで反射されたＳ偏光成分を反射させて進行方向を９０°曲げ、光出射側の平面２５Ｂから出射させる。
【００７１】
（偏光分離素子の製造方法）
次に、第二実施形態にかかる光学素子の製造方法について図１３から１７までに基づいて説明する。図１３は、接合膜の成形手順を示す概略図である。図１４は、接合膜の活性化工程を説明する概略図である。図１５は、貼合工程を説明する概略図である。図１６は、切断工程を説明する概略図である。図１７は、組立工程を説明する概略図である。
【００７２】
［光学機能膜形成工程］
第一ガラス基材２３を成形するための短冊状光学ブロック２３Ａ及び第二ガラス基材２２を形成するための短冊状光学ブロック２２Ａを予め用意する。
そして、短冊状光学ブロック２３Ａの一面に酸化ケイ素膜２１Ｂが形成された後、図１３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示される通り、短冊状光学ブロック２３Ａに設けられた酸化ケイ素膜２１Ｂに接合膜２６Ａが形成される（図１２参照）。
具体的には、図１３（Ａ）に示される通り、短冊状光学ブロック２３Ａに設けられた酸化ケイ素膜２１Ｂの最上層に混合ガスを露出する。
これにより、図１３（Ｂ）に示される通り、重合物が酸化ケイ素膜２１Ｂの最上層表面に付着、堆積する。そして、図１３（Ｃ）に示される通り、酸化ケイ素膜２１Ｂの最上層に薄膜部２６Ｂ１が形成される。
【００７３】
［表面活性化工程］
その後、図１４（Ａ）に示される通り、例えば、プラズマ照射により、薄膜部２６Ｂ１の表面が活性化される。
［貼合工程］
短冊状光学ブロック２３Ａの酸化ケイ素膜２１Ｂに形成された薄膜部２６Ｂ１と短冊状光学ブロック２２Ａとが貼り合わされる。
ここで、図示は省略するが、短冊状光学ブロック２２Ａには、予め、偏光分離膜２１Ａに接合膜２６Ｂを介して１／２波長板２１Ｃが積層され、１／２波長板２１Ｃにさらに活性化された薄膜部２６Ｂ２が形成されている。
そして、図１４（Ｂ）に示される通り、１／２波長板２１Ｃに形成された薄膜部２６Ｂ２と、酸化ケイ素膜２１Ｂに形成された薄膜部２６Ｂ１とが向かい合わされる。そして、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示される通り、短冊状光学ブロック２３Ａの薄膜部２６Ｂ１と短冊状光学ブロック２２Ａの薄膜部２６Ｂ２とが接合される。そして、接合膜２６Ｂが形成される。
【００７４】
なお、本実施形態では、反射膜２４は、偏光分離膜２１Ａが間に設けられた短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａに形成される。具体的には、短冊状光学ブロック２２Ａに反射膜２４が蒸着等で形成され、その反射膜２４の最上層に接するように図示しない接合膜が形成される。この接合膜に短冊状光学ブロック２３Ａが貼り合わされる。この貼り合わせに際しては、間に偏光分離変換層２１が接合された短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａが、その端部がずらされた状態で行われる（図１６（Ａ）参照）。
【００７５】
［切断工程］
次に、複数枚が積層された短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａが所定形状に切断される。
図１６（Ａ）で示される通り、短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａは、それらの端部がずらされた状態で積層されている。そして、図１６（Ｂ）に示される通り、積層された短冊状光学ブロック２３Ａ，２２Ａが、その平面に対して４５°の方向Ｌに沿って所定間隔毎に切断される。切断された１つのブロック２７が図１７（Ａ）に示されている。
図１７（Ａ）に示される通り、ブロック２７は断面が平行四辺形とされる。そして、ブロック２７には偏光分離変換層２１と反射膜２４とが所定間隔毎に配置された構造となる。その後、ブロック２７がその平面に対して垂直な方向Ｖ１に沿って切断される。
［位相差設置工程］
図１７（Ｂ）に示される通り、切断されたブロック２７が左右に並べて接合されて偏光分離素子２０が成形される。
【００７６】
以上の構成の第二実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１４）第一ガラス基材２３に形成された酸化ケイ素膜２１Ｂと１／２波長板２１Ｃとを接合膜２６Ｂにより接合した。そのため、第一ガラス基材２３と１／２波長板２１Ｃとを強力に接合できる。
（１５）さらに、最外層に酸化ケイ素膜を有する偏光分離膜２１Ａと、１／２波長板２１Ｃとも接合膜２６Ａにより接合したので、偏光分離膜２１Ａと１／２波長板２１Ｃとを強力に接合できる。
従って、熱歪みが生じても、優れた接合強度を維持できるので、第一ガラス基材２３と偏光分離膜２１Ａと１／２波長板２１Ｃとが剥がれることを防止できる。
【００７７】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を図１８に基づいて説明する。図１８（Ａ）は、本発明の第三実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略平面図であり、（Ｂ）は、その光学素子を示す概略構成図である。
【００７８】
第三実施形態は光学素子として開口フィルター３０を例示したものである。この開口フィルター３０は、例えば、ピックアップ装置などに組み込んで使用されている。
図１８（Ａ），（Ｂ）において、第三実施形態の開口フィルター３０は、被着体としての水晶の波長板３１と、基板としてのガラス基材３２とが積層されている。なお、ガラス基材３２は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としないものであり、例えば、リン酸系ガラス部材である。
波長板３１は、位相調整材３１１と波長選択材３１２とを備える。位相調整材３１１は、互いに波長の異なる複数の光線のうち、全ての波長の光線を透過するものであり、波長選択材３１２は所定波長の光線の透過を阻止するものである。
波長板３１のガラス基材３２側の面には、酸化ケイ素膜３３が形成されている。また、ガラス基材３２の波長板３１側の面にも酸化ケイ素膜３４が形成されている。これら波長板３１の酸化ケイ素膜３３とガラス基材３２の酸化ケイ素膜３４とは、第一実施形態と同様の接合膜３５により接合されている。
【００７９】
開口フィルター３０の製造方法としては、第一実施形態と同様に、蒸着などにより、酸化ケイ素膜３３，３４が、波長板３１とガラス基材３２とにそれぞれ積層される。
そして、波長板３１の酸化ケイ素膜３３と、ガラス基材３２の酸化ケイ素膜３４との両方に、活性化された薄膜部が形成された後、これら薄膜部が貼り合わされることにより、接合膜３５が形成されて、開口フィルター３０が製造される。
【００８０】
以上の構成の第三実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１６）波長板３１と、ガラス基材３２とにそれぞれ酸化ケイ素膜３３，３４を積層し、それら酸化ケイ素膜３３，３４間に接合膜３５を形成した。そのため、さらに接合強度が向上し、熱歪みが生じても、優れた接合強度を維持できるので、波長板３１とガラス基材３２とが剥がれることを防止できる。
【００８１】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態を図１９に基づいて説明する。図１９は、本発明の第四実施形態にかかる接合膜付き基板を備える光学素子を示す概略平面図である。
【００８２】
第四実施形態は光学素子として回折格子付き波長板４０（以下、「波長板４０」と略記する）を例示したものである。この波長板４０は、例えば、ピックアップ装置などに組み込んで使用されている。
【００８３】
図１９において、第四実施形態の波長板４０は、被着体としての水晶からなる位相差板４１と、位相差板４１に接合された基板としてのガラス基材４２と、位相差板４１のガラス基材４２と反対側に接合された偏光素子４３とが積層されている。なお、ガラス基材４２は、主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としないものであり、例えば、リン酸系ガラス部材である。
偏光素子４３は、金属にて微細な周期パターンが形成された、いわゆるワイヤグリッドである。
ガラス基材４２の外面には、回折格子４４が形成されている。これら回折格子４４は、ガラス基材４２の表面上に所定の間隔で複数形成された凸部により構成されている。
波長板４０は、光源５０から出射された出射光を、回折格子４４によって、３ビームに分離する。
【００８４】
位相差板４１のガラス基材４２側の面には、第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜４５が形成され、ガラス基材４２の位相差板４１側の面にも第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜４６が形成されている。これら位相差板４１の酸化ケイ素膜４５とガラス基材４２の酸化ケイ素膜４６とは、第一実施形態と同様の接合膜４７により接合されている。
【００８５】
波長板４０の製造方法では、第三実施形態と同様に、蒸着などにより、酸化ケイ素膜４５，４６が、位相差板４１とガラス基材４２とにそれぞれ積層される。
そして、位相差板４１の酸化ケイ素膜４５と、ガラス基材４２の酸化ケイ素膜４６との両方に、活性化された薄膜部が形成された後、これら薄膜部が貼り合わされて、接合膜４７が形成される。
位相差板４１及びガラス基材４２を接合した後、位相差板４１に偏光素子４３が形成され、ガラス基材４２に回折格子４４が形成されて、波長板４０が製造される。なお、偏光素子４３としては、例えば、樹脂からなる偏光フィルム又は無機材料で構成された無機偏光板などが挙げられる。
【００８６】
以上の構成の第四実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１７）位相差板４１と、ガラス基材４２とにそれぞれ酸化ケイ素膜４５，４６を積層し、それら酸化ケイ素膜４５，４６間に接合膜４７を形成した。そのため、熱歪みが生じても、優れた接合強度を発揮できるので、位相差板４１とガラス基材４２とが剥がれることを防止できる。
【００８７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。図２０は、本発明にかかる接合膜付き基板の変形例を示す概略構成図である。
例えば、第一実施形態から第四実施形態まででは、基板をリン酸系ガラス部材としたがこれに限られない。基板は、ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３を混合したホウケイ酸ガラスでもよく、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）基板でもよい。ＹＡＧ基板は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）との複酸化物であり、無色透明の立方晶系結晶で、ざくろ石構造をとる。また、基板は、ホウ酸(Ｂ２Ｏ５)を主成分とするホウ酸系ガラス基板でもよい。
そして、第一実施形態では、ＩＲ吸収ガラス部材と水晶の光学部材（位相差板３と水晶複屈折板１）とを含む光学素子について説明したが、本発明では、ＩＲ吸収ガラス部材と接合される対象は水晶からなるものに限定されるものではなく、酸化ケイ素系ガラスの光学部材であってもよい。ここで、酸化ケイ素系ガラスは、酸化ケイ素を主成分として金属酸化物等を補助成分とするガラスまたは石英ガラスである。
さらに、前記第一実施形態では、水晶複屈折板、ＩＲ吸収ガラス部材、位相差板及び水晶複屈折板の４枚を接合したものに適用したが、これに限られない。例えば、本発明では、ＩＲ吸収ガラス部材と位相差板との２枚が接合され、他の部材が離隔配置された構成でもよい。さらには、水晶複屈折板、ＩＲ吸収ガラス部材及び位相差板の３枚が接合され、水晶複屈折板が離隔配置された構成でもよい。
【００８８】
また、第一実施形態から第四実施形態まででは、被着体の一面に接合膜の薄膜部を形成し、基材に酸化ケイ素膜と接合膜の薄膜部とを形成したがこれに限られない。本発明では、基材に酸化ケイ素膜を形成し、この酸化ケイ素膜に接合膜を形成すれば、被着体には何ら成膜することを要しない。この場合、接合膜と被着体との双方に活性化工程を施す。
さらに、例えば、図２０に示すように、本発明の接合膜付き基板５１は、第一実施形態と同様の基板５２と、第一実施形態と同様の接合膜５４と、多層膜５３とを有してもよい。
多層膜５３は、第一実施形態と同様の酸化ケイ素膜５３Ａ，５３Ｂと、それらの間に設けられた１又は複数の中間膜５３Ｃとを含む。酸化ケイ素膜５３Ａは、基板５２に隣接する最外層である。一方、酸化ケイ素膜５３Ｂは、接合膜５４に隣接する最外層であることが好ましい。
中間膜５３Ｃを形成する材料は、酸化亜鉛（ＺｎＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などが挙げられる。
このような多層膜５３はマッチングコートとして機能する。例えば、酸化ケイ素膜５３Ｂと接合膜５４との界面における反射をより少なくすることができる。
そして、本発明の接合膜付き基板は、上述した光学ローパスフィルターなどの光学素子以外のものについても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、光学ローパスフィルター、その他の接合膜付き基板が設けられる液晶プロジェクター、ピックアップ装置、その他の光学機器に利用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１…水晶複屈折板、２…ＩＲ吸収ガラス部材（基板）、３…位相差板（被着体）、６…酸化ケイ素膜、７…接合膜、２１Ｃ…１／２波長板（被着体）、２２…第二ガラス基材（基板）、３１…波長板（被着体）、３２…ガラス基材（基板）、４１…位相差板（被着体）、４２…ガラス基材（基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としない基板と、
当該基板の表面上に隣接して気相成膜法により設けられた酸化ケイ素膜と、
プラズマ重合法により設けられた接合膜と、を有し、
前記接合膜は、
シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、
当該Ｓｉ骨格に結合する脱離基と、を含み、
前記脱離基は、有機基で構成され、
前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したとき、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に、前記基板と被着体との接着性が発現するものであり、
前記酸化ケイ素膜の膜厚は、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項２】
請求項１に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率との合計が、１０原子％以上９０原子％以下である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜中のＳｉ原子とＯ原子との存在比は、３：７から７：３までである
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記脱離基は、アルキル基である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、
その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離した後に、
未結合手または水酸基からなる活性手を有する
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、
主材料がポリオルガノシロキサンであり、
前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものである
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、リン酸系ガラス基板である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、赤外光吸収スペクトルにおけるシロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、メチル基に帰属するピーク強度比が、０．０５以上かつ０．１５以下である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、赤外光吸収スペクトルにおけるシロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が、０．２９以上かつ０．７６以下である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、プラズマで活性化された
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１１】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、光学ローパスフィルターに用いられる
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１２】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、偏光分離素子に用いられる
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１３】
請求項１１に記載の接合膜付き基板において、
前記基板の前記接合膜と対向する部分に偏光分離膜が設けられ、
この偏光分離膜は、前記酸化ケイ素膜とフッ化マグネシウムの薄膜を含む複数層から構成され、かつ、前記接合膜に前記酸化ケイ素膜が隣接している
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１４】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、開口フィルターに用いられる
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１５】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、回折格子付き波長板に用いられる
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一項に記載された接合膜付き基板の製造方法であって、
前記基板に前記酸化ケイ素膜を１５０℃以上３５０℃以下でスパッタ又は蒸着により形成し、さらに、前記接合膜をプラズマ重合法により４０℃以上１５０℃以下で形成する
ことを特徴とする接合膜付き基板の製造方法。
【請求項１】
主成分が二酸化ケイ素ではない、或いはＳｉ基を骨格としない基板と、
当該基板の表面上に隣接して気相成膜法により設けられた酸化ケイ素膜と、
プラズマ重合法により設けられた接合膜と、を有し、
前記接合膜は、
シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含み、結晶化度が４５％以下であるＳｉ骨格と、
当該Ｓｉ骨格に結合する脱離基と、を含み、
前記脱離基は、有機基で構成され、
前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したとき、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に、前記基板と被着体との接着性が発現するものであり、
前記酸化ケイ素膜の膜厚は、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項２】
請求項１に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率との合計が、１０原子％以上９０原子％以下である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜中のＳｉ原子とＯ原子との存在比は、３：７から７：３までである
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記脱離基は、アルキル基である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、
その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離した後に、
未結合手または水酸基からなる活性手を有する
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、
主材料がポリオルガノシロキサンであり、
前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものである
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、リン酸系ガラス基板である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、赤外光吸収スペクトルにおけるシロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、メチル基に帰属するピーク強度比が、０．０５以上かつ０．１５以下である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、赤外光吸収スペクトルにおけるシロキサン結合に帰属するピーク強度を１としたとき、Ｓｉ−ＣＨ３結合に帰属するピーク強度比が、０．２９以上かつ０．７６以下である
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記接合膜は、プラズマで活性化された
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１１】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、光学ローパスフィルターに用いられる
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１２】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、偏光分離素子に用いられる
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１３】
請求項１１に記載の接合膜付き基板において、
前記基板の前記接合膜と対向する部分に偏光分離膜が設けられ、
この偏光分離膜は、前記酸化ケイ素膜とフッ化マグネシウムの薄膜を含む複数層から構成され、かつ、前記接合膜に前記酸化ケイ素膜が隣接している
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１４】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、開口フィルターに用いられる
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１５】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の接合膜付き基板において、
前記基板は、回折格子付き波長板に用いられる
ことを特徴とする接合膜付き基板。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一項に記載された接合膜付き基板の製造方法であって、
前記基板に前記酸化ケイ素膜を１５０℃以上３５０℃以下でスパッタ又は蒸着により形成し、さらに、前記接合膜をプラズマ重合法により４０℃以上１５０℃以下で形成する
ことを特徴とする接合膜付き基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−２３５６２６（Ｐ２０１１−２３５６２６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５９５４８（Ｐ２０１０−２５９５４８）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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