[发明专利]膜厚测定方法及玻璃光学元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及形成在基体材料上的覆膜的膜厚测定方法。

本发明还涉及使用所述膜厚测定方法的玻璃光学元件制造方法。

背景技术

作为制造透镜等由玻璃构成的光学元件的方法，公知有利用冲压成型直接形成光学功能面的精密冲压成型法。精密冲压成型法通过在成型模具内投入预成型的成型用玻璃坯料(以下，也称作“玻璃预成型件(glassperform)”)，在加热软化的状态下进行冲压成型，从而得到玻璃光学元件。精密冲压成型法通过使用精密加工的成型模具，可以不需要冲压成型后的研磨加工等后加工，因此，可以廉价地得到高性能的玻璃透镜。

但是，在精密冲压成型法中，在冲压成型时玻璃预成型件与成型模具的成型面在高温状态下紧贴，因此可能会由于在它们的界面上发生化学反应而产生粘接。

因此，为了防止玻璃预成型件与成型模具的粘接，提出了在玻璃预成型件表面设置碳膜等薄膜的技术(参照日本特开平8-217468号公报、日本特开平8-259241号公报和日本特开平9-286625号公报)。但是，在所述薄膜的厚度小于预定厚度时，不能充分防止玻璃预成型件与成型模具之间的粘接，在成型的玻璃透镜上可能产生裂纹(在冲压成型时产生的成型品的裂纹)。此外，在所述薄膜的厚度过厚时，会影响到所成型的玻璃透镜相对于成型模具的收缩率，换言之会影响到玻璃透镜的曲率，存在以下等问题：通过冲压成型得到的光学元件的形状与设计值偏差较大；以及薄膜与玻璃预成型件的反应性急剧变高，产生磨花并且外观显著恶化。

如上所述，可以说在精密冲压成型法中，形成在玻璃预成型件上的薄膜会由于其膜厚而较大程度地影响所成型的光学元件的各种特性。换言之，可以通过管理、评价在玻璃预成型件上形成的薄膜的厚度，来高品质、低成本地得到通过精密冲压成型制造的光学元件。此外，不限于上述领域，从品质管理、工序管理等角度来看，管理、评价在基体材料上形成的覆膜的厚度也是非常重要的。

通常，作为评价(测定)薄膜的膜厚的方法，公知有基于AFM(AtomicForce Microscope：原子间力显微镜)的级差测定、基于XPS(X-rayPhotoelectron Spectroscopy：X射线光电子分光)和TOF-SIMS(Time OfFlight-Secondary Ion Mass Spectroscopy：飞行时间型二次离子质谱仪)的深度方向的谱分析、以及基于椭率计(Ellipsometer)和光透射率的光学方法。此外，近年来，还提出了根据可见光区域中的反射率谱对作为碳系薄膜的DLC(Diamond Like Carbon：类金刚石碳)膜的膜厚进行计测的技术(参照日本特开2000-251250号公报)、利用红外线吸收来评价碳膜的膜厚的技术(参照日本特开2006-242721号公报)、根据反射率的实测值和预测的反射率来确定薄膜膜厚的技术(参照日本特开2000-46525号公报)。

但是，由于玻璃预成型件表面为曲面形状、以及带电性的影响、AFM属于破坏性检查的原因，AFM不利于对形成在玻璃预成型件表面上的碳薄膜的膜厚进行评价和管理。此外，XPS、TOF-SIMS除了存在与AFM同样的问题，测定还需要较长的时间，因此不是简易的方法。

椭率计虽然可以非破坏性且短时间地进行计测，但与AFM、XPS、TOF-SIMS同样，在测定面的形状上存在限制，此外在被成膜面像玻璃预成型件那样透过光的情况下不能测定膜厚。此外，由于在玻璃预成型件内部的光的吸收、以及其表面是球面形状而引起的透镜效果的影响，光透射率法不能评价在玻璃预成型件表面上形成的碳薄膜的膜厚。

对于上述日本特开2000-251250号公报所记载的方法，根据所得到的反射率谱的波长330～550纳米中的反射率为极小值的波长与膜厚之间的关系，来计算DLC膜的厚度。因此，在上述波长区域中不存在反射率的极值的情况下，不能测定膜厚。

对于上述日本特开2006-242721号公报所记载的方法，限于加热机构的温度上升单元能向平坦面提供均匀热量的情况，并且其膜厚必须是几十μm以上，因此不能评价(测定)在玻璃预成型件表面形成的从亚纳米到几十纳米级的碳薄膜的膜厚。