DE2457474C3 - Process for the production of reflection-reducing multilayers and optical bodies produced by the process - Google Patents

Process for the production of reflection-reducing multilayers and optical bodies produced by the process

Info

Publication number
DE2457474C3
DE2457474C3 DE2457474A DE2457474A DE2457474C3 DE 2457474 C3 DE2457474 C3 DE 2457474C3 DE 2457474 A DE2457474 A DE 2457474A DE 2457474 A DE2457474 A DE 2457474A DE 2457474 C3 DE2457474 C3 DE 2457474C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
percent
weight
refractive index
layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2457474A
Other languages
German (de)
Other versions
DE2457474A1 (en
DE2457474B2 (en
Inventor
Gerhard Dipl.-Phys. Dr. 6450 Hanau Kienel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Original Assignee
Leybold Heraeus GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leybold Heraeus GmbH filed Critical Leybold Heraeus GmbH
Priority to DE2457474A priority Critical patent/DE2457474C3/en
Priority to IT29829/75A priority patent/IT1051763B/en
Priority to FR7537345A priority patent/FR2293719A1/en
Priority to GB5008475A priority patent/GB1466640A/en
Publication of DE2457474A1 publication Critical patent/DE2457474A1/en
Publication of DE2457474B2 publication Critical patent/DE2457474B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2457474C3 publication Critical patent/DE2457474C3/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11Anti-reflection coatings
    • G02B1/113Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3417Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials all coatings being oxide coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3429Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating
    • C03C17/3447Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating comprising a halide
    • C03C17/3452Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating comprising a halide comprising a fluoride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation

Description

5050

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von reflexmindernden Mehrfachschichten, bestehend aus hochbrechenden und niedrigbrechenden EinzeJschichten, wobei die hochbrechende Schicht einen Gehalt von mindestens 80% ZrO2 besitzt, welchem eine Substanz zur Erzielung einer größeren Homogenität der Schicht zugesetzt ist.The invention relates to a method for producing reflection-reducing multilayers consisting of high-refractive and low-refractive single layers, the high-refractive layer having a content of at least 80% ZrO 2 , to which a substance is added to achieve greater homogeneity of the layer.

Durch die AT-PS 3 00 401 sind Interferenzschichten vorbekannt, bei denen für die hochbrechenden Schichten Tantaloxid, Zirkonoxid und Neodymoxid bzw. eine Mischung aus Oxiden verwendet werden. Ternäre Gemische mit Bereichen für die einzelnen Komponenten zur Erzielung homogener Schichten sind nicht angegeben. Auch die CH-PS 5 56 548 offenbart als Material für die hochbrechenden Schichten alternativ Titanoxid und Zirkonoxid. Von einem ternären Gemisch mit bestimmten Bereichen für die einzelnen Komponenten ist nirgends die Rede.From AT-PS 3 00 401 interference layers are previously known, in which for the high-index layers Tantalum oxide, zirconium oxide and neodymium oxide or a mixture of oxides can be used. Ternary Mixtures with areas for the individual components to achieve homogeneous layers are not specified. CH-PS 5 56 548 also discloses an alternative material for the high-index layers Titanium oxide and zirconium oxide. From a ternary mixture with specific areas for the individual components is nowhere mentioned.

Die optischen Eigenschaften von Festkörperoberflächen können durch Aufbringen von Interferenzschichten bzw. -Schichtsystemen gezielt geändert werden. So ist es z. B. möglich, durch Aufbringen von bestimmten Schichtkombinationen in einem gewünschten Spektralbereich ref'exerhöhende oder auch reflexrnindernde Wirkungen zu erzielen. Der Festlegung des Schii-htaufbaus, d. h. der Schichtwerkstoffe und der Schichtdicken gehen umfangreiche Berechnungen und Versuche voraus.The optical properties of solid surfaces can be improved by applying interference layers or layer systems can be changed in a targeted manner. So it is B. possible by applying certain Combinations of layers in a desired spectral range that increase or reduce reflection To achieve effects. The definition of the shi-ht structure, d. H. the layer materials and the layer thickness are extensive calculations and tests in advance.

Um optimale Wirkungen zu erzielen, erfolgt heute die Berechnung von Schiclitsystemen mit Computern, insbesondere können damit Kurvenscharen erstellt werden, aus denen man entnehmen kann, wie sich die interferenzoptische Wirkung bei Abweichung von den Idealwerten ändert In dem Buch von H a ρ s und Th u η »Physics of Thin Films«, 1964, Seiten 265 ff. werden die optischen Zusammenhänge bei der Herstellung von Antireflexbelägen aus drei Schichten beschrieben. Anhand von rechnerisch ermittelten Kurven wird gezeigt, wie sich die Reflexionseigenschaften ändern, wenn die vorgegebenen Dicken der einzelnen Schichten nicht genau eingehalten werden und wenn deren Brechungsindizes vom errechneten Idealwert abweichen. In Fig. 25 auf SvMe 268 ist beispielhaft dargestellt, wie sich die Reflexion ändert, wenn der Brechungsindex der mittleren Schicht eines Dreischichtensystems zwischen 1,8 und 2,6 schwankt. Aus dem Diagramm ergibt sich, daß ein Brechungsindex für die mittlere Schicht von etwa 2,1 zu optimalen Systemeigenschaften führt. Abweichungen nach unten oder nach oben führen bereits zu merklich verschlechterten Systemeigenschaften. Die Einhaltung eines engen Bereichs für den Brechungsindex einer hochbrechenden Schicht ist aber keineswegs eine einfach durchzuführende Maßnahme.In order to achieve optimal effects, the Calculation of class systems with computers, in particular, families of curves can be created with it, from which one can see how the optical interference effect when deviating from the ideal values changes In the book of H a ρ s and Th u η "Physics of Thin Films", 1964, pages 265 ff. The optical relationships in the production described by anti-reflective coverings made of three layers. On the basis of computationally determined curves shown how the reflection properties change if the given thicknesses of the individual layers are used are not exactly adhered to and if their refractive indices deviate from the calculated ideal value. In Fig. 25 on SvMe 268 is shown by way of example, how the reflection changes when the refractive index of the middle layer of a three-layer system varies between 1.8 and 2.6. The diagram shows that there is a refractive index for the mean Layer of about 2.1 leads to optimal system properties. Deviations lead down or up already to noticeably deteriorated system properties. Compliance with a narrow range for the However, the refractive index of a high-index layer is by no means a measure that is easy to carry out.

Bei Mehrfachschichten ist insbesondere das Aufbringen von hochbrechenden Material·^ problematisch, weil hierfür nur einige wenige Oxide in Frage kommen, wenn die Schichten mechanisch und chemisch resistent sein sollen.In the case of multiple layers, the application of highly refractive material is particularly problematic, because only a few oxides are suitable for this, if the layers are to be mechanically and chemically resistant.

Bei der Herstellung von Mehrfachschichten treten außerdem insofern Probleme auf, als einige der infrage kommenden Oxide, z. B. ZrO2, CeO2 und Ta2O^, sich nicht als homogene Schicht niederschlagen: Ihr Brechungsindex ändert sich aufgrund bislang nicht ausreichend erforschter Zusammenhänge direkt zur Schichtebene, und kwar entweder zunehmend oder abnehmend. Ob das eine oder das andere der Fall ist. erkennt man am Verlauf der Transmissionskurven des unbedampften und des mit einer Oxidschicht bedampften Substrates. Berühren sich die beiden Kurven bei einer bestimmten Wellenlänge, für die die BeziehungIn the production of multilayers there are also problems in that some of the oxides in question, e.g. B. ZrO 2 , CeO 2 and Ta 2 O ^, do not precipitate as a homogeneous layer: Their refractive index changes due to relationships that have not been adequately researched to date directly to the layer level, and either increasing or decreasing. Whether one or the other is the case. can be recognized by the course of the transmission curves of the substrate that has not been vaporized and that of the substrate vaporized with an oxide layer. If the two curves touch each other at a certain wavelength for which the relationship

gilt, so kann angenommen werden, daß die aufgebrachte Schicht in ihrem Aufbau homogen ist. Hierbei ist »n«der Brechungsindex der Schicht, »d« die Dicke der Schicht und λ die Lichtwellenlänge, für die die obengenannte Beziehung gilt. Liegt dagegen die Transmission des beschichteten Substrats über oder unter der Transmission des ünbeschichteten Substrats, so liegt ein inhomogener Schichtaufbau vor.holds, it can be assumed that the structure of the applied layer is homogeneous. Here “n” is the refractive index of the layer, “d” the thickness of the layer and λ the light wavelength for which the above-mentioned relationship applies. If, on the other hand, the transmission of the coated substrate is above or below the transmission of the uncoated substrate, then there is an inhomogeneous layer structure.

Aufgrund der zum Teil unbekannten Zusammenhänge über den inhomogenen Schichtaufbau, seine UrsacheDue to the partly unknown connections about the inhomogeneous layer structure, its cause

und der Beeinflussungsmöglichkeit durch den Verdampfungsvorgang an sich können Inhomogenitäten bei der Berechnung von Schichtsystemen nicht ausreichend berücksichtigt werden. Dies führt unvermeidlich zu fehlerhaften Ergebnissen. Darüber hinaus sind auch die Inhomogenitätaverhältnisse unter Produktionsbedingungen nicht ausreichend genau reproduzierbar. Es hat deshalb nicht an Anstrengungen gefehlt, durch alle möglichen Varianten der einzelnen Verfahrenspurameter homogene Oxidschichten zu erzeugen, ohne daß diesen Anstrengungen ein Erfolg beschieden gewesen wäre.and the possibility of influencing the evaporation process Inhomogeneities in themselves cannot be sufficient when calculating layer systems must be taken into account. This inevitably leads to erroneous results. In addition, the Inhomogeneity conditions not reproducible with sufficient accuracy under production conditions. It has Therefore, there has been no lack of effort through all possible variants of the individual process parameters to produce homogeneous oxide layers without these efforts having been a success were.

Ein bei der Herstellung von Schichtsystemen mit optischer Wirkung oft benutztes hochbrechendes Material ist ZrO2. Dieses Oxid erfüllt hinsichtlich Absorptionsfreiheit, Härte und chemischer Resistenz alle Erwartungen und besitzt darüber hinaus einen Brechungsindex, der bei einigen berechneten und auch in der Praxis realisierbaren Schichtsystemen dem Idealwert sehr nahe kommt. Leider sind ZrO2-Schichten stark inhomogen. Die Folge davon ist, daß bei Schichtsystemen, die eine ZrO2-Schicht enthalten, bei weitem nicht die errechneten optischen Werte eingehalten werden können.A high-index material that is often used in the production of layer systems with an optical effect is ZrO2. This oxide fulfills all expectations with regard to freedom from absorption, hardness and chemical resistance and also has a refractive index that comes very close to the ideal value for some calculated and also in practice realizable layer systems. Unfortunately, ZrO 2 layers are very inhomogeneous. The consequence of this is that with layer systems that contain a ZrO2 layer, the calculated optical values can by far not be adhered to.

Durch die DE-AS 20 50 556 ist es bereits bekannt, die Inhomogenitäten des Brechungsindex von ZrO2 durch einen Zusatz von Ta2O^ zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden dem ZrO2 zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent an Ta2Oi zugesetzt, also ein erheblicher Anteil. Vorzugsweise sollen gleiche Gewichisteile der beiden Oxide verwendet werden; auf keinen Fall soll der Anteil eines der Oxide unterhalb 20 Gewichtsprozent liegen. Da der Brechungsindex von Ta2Os größer als derjenige des ZrO2 ist. kann der Brechungsindex durch ein solches Gemisch aufgrund allgemein bekannter Zusammenhänge nur über den Brechungsindex vom reinen ZrO? angehoben werden. Die Anhebung ist dabei um so stärker, je größer der prozentuale Anteil an Ta2O, ist. Dabei sind aber die optischen Eigenschaften der hochbrechenJen Schicht im engen Rahmen festgelegt, und der Spielraum zur Variation des Brechungsindex bzw. zur Anpassung an die Eigenschaften der übrigen Schichten ist in unerwünschter Weise eingeengt. Der angegebene Brechungsindex von η — 2,05 für ein derartiges Gemisch beruht auf einem Wunschdenken.From DE-AS 20 50 556 it is already known to reduce the inhomogeneities of the refractive index of ZrO2 by adding Ta 2 O ^. For this purpose, between 30 and 70 percent by weight of Ta 2 Oi are added to the ZrO 2 , that is to say a considerable proportion. Preferably, the same parts by weight of the two oxides should be used; In no case should the proportion of one of the oxides be below 20 percent by weight. Because the refractive index of Ta2Os is greater than that of ZrO 2 . can the refractive index of such a mixture only be based on the refractive index of pure ZrO due to generally known relationships? be raised. The increase is the greater, the greater the percentage of Ta 2 O is. In this case, however, the optical properties of the highly refractive layer are defined within a narrow framework, and the scope for varying the refractive index or for adapting to the properties of the other layers is undesirably restricted. The indicated refractive index of η - 2.05 for such a mixture is based on wishful thinking.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Substanz zur Erzielung einer größeren Homogenität einer ZrO2-Schicht anzugeben, durch welche der Brechungsindex des ZrO2 nicht einseitig nach oben verschoben wird, sondern die es ermöglicht, den Brechungsindex der Schicht auch nach unten zu verschieben oder ihn auf einen Wert einzustellen, der dem des reinen ZrO2 entspricht.The invention is therefore based on the object of specifying a substance for achieving greater homogeneity of a ZrO 2 layer, by means of which the refractive index of the ZrO 2 is not shifted upwards on one side, but rather allows the refractive index of the layer to be shifted downwards or set it to a value that corresponds to that of pure ZrO 2.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die hochbrechende Schicht durch Niederschlagen eines ternaren Gemisches aus 4 bis 10 Gewichtsprozent AIiO), 4 bis IO Gewichtsprozent TiO? und dem Rest ZrO2 auf dem Substrat im Vakuum unier reaktiver Atmosphäre erzeugt wird.The object set is achieved in the method described at the beginning according to the present invention in that the high-index layer is formed by depositing a ternary mixture of 4 to 10 percent by weight AliO), 4 to 10 percent by weight TiO? and the remainder of ZrO 2 is generated on the substrate in a vacuum in a reactive atmosphere.

Das Niederschlagen kann dabei ausgehend von einem Verdampfungsvorgang erfolgen, wobei das ternäre Gemisch in besonders vorteilhafter Weise durch einen Elektronenstrahl %'erdampf t wird.The precipitation can take place on the basis of an evaporation process, the ternary Mixture is vaporized in a particularly advantageous manner by an electron beam% '.

Während man bei dem AI2O3 und ZrÜ2 im allgemeinen von der genannten Oxidform ausgeht und diese Oxide verdampft, kann für die Niederschlagung der Titan-Komponente sowohl vom Titanmetall als auch von TiO, TijO] oder TiO2 ausgegangen werden, wobei das TiOj in der Schicht in jedem Falle aufgrund der reaktiven Atmosphäre gebildet wird. Es versteht sich,While the Al2O3 and ZrÜ2 are generally based on the oxide form mentioned and these oxides evaporate, both titanium metal and TiO, TijO] or TiO 2 can be assumed for the precipitation of the titanium component, with the TiOj in the layer in each case is formed due to the reactive atmosphere. It goes without saying

■5 daß der Sauerstoffverbrauch von der gewählten Verdampfungssubstanz aus chemischen Gründen abhängig ist. Die prozentuale Zusammensetzung des ternaren Gemischs gemäß der Erfindung gilt auch nur für die niedergeschlagene Schicht. Die prozentuale■ 5 that the oxygen consumption of the chosen Evaporation substance is dependent for chemical reasons. The percentage composition of the The ternary mixture according to the invention also applies only to the deposited layer. The percentage

in Zusammensetzung der Verdampfungssubstanz ändert sich entsprechend je nach dem Sauerstoffgehalt der zu verdampfenden Titanverbindung bzw. des reinen Titans. Diese Zusammenhänge sind dem Durchschnittsfachmann jedoch geläufig.in the composition of the evaporation substance changes accordingly depending on the oxygen content of the to evaporating titanium compound or pure titanium. These relationships are common to those of ordinary skill in the art however common.

π Es ist jedoch auch möglich, aus dem ternaren Gemisch eine Platte (Target) zu erzeugen und diese mittels Hochfrequenz zu zerstäuben. Die Verwendung von Hochfrequenz ist dann erforderlich, wenn die zu zerstäubende Platte nicht oder nur schlecht elektrisch leitend ist. Für den Fall, daß ein" oder mehrere Komponenten des ternaren Gemisches in Metallform vorliegt, so daß eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit erzeugt wird, kann für die Zerstäubung auch Gleichspannung verwendet werden.π However, it is also possible to create a plate (target) from the ternary mixture and use this atomized by means of high frequency. The use of high frequency is required when the too atomizing plate is not or only poorly electrically conductive. In the event that one "or more Components of the ternary mixture is in metal form, so that there is sufficient electrical conductivity is generated, DC voltage can also be used for the atomization.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das vornehmlich für die Vergütung optischer Linsen, insbesondere von Brillengläsern, von Linsensystemen, Filtern, an an sich transparenten Substraten ohne optische Wirkung wie Armaturengläser etc. angewandt werden kann, bringtThe method according to the invention, which is primarily used for the compensation of optical lenses, in particular of Spectacle lenses, lens systems, filters, substrates that are transparent in themselves and have no optical effect such as Faucet glasses etc. can be applied, brings

jo folgende Vorteile mit sich: Das AbOj hat einen niedrigeren, das TiO2 einen höheren Brechungsindex als das ZrO2. Durch Wahl entsprechender Anteile der beiden stabilisierenden Oxide läßt sich der Brechungsindex innerhalb der sich aus dem Mischungsverhältnis ergebenden Grenzen variieren, insbesondere auch in Richtung auf einen Brechungsindex, der kleiner ist als derjenige des ZrO2. Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei einem aus drei Schichten bestehenden System eine optimale Entspiegelung von Glassubstratenjo has the following advantages: The AbOj has a lower, the TiO 2 a higher refractive index than the ZrO 2 . By choosing appropriate proportions of the two stabilizing oxides, the refractive index can be varied within the limits resulting from the mixing ratio, in particular towards a refractive index that is smaller than that of ZrO 2 . This makes it possible, for example, to have an optimal anti-reflective coating on glass substrates in a system consisting of three layers

4n mit einem Brechungsindex von η = 1,51 zu erreichen, so daß die homogenisierte Schicht in optimaler Weise den übrigen Schichten angepaßt werden kann. Wenn auch die Veränderung des Brechungsindexes, prozentual betrachtet, unbedeutend erscheinen mag, so können dennoch die interferenzoptischen Auswirkungen beträchtlich sein, wie dies aus der Fig. 25 auf Seite 268 des Buches »Physics of Thin Films« hervorgeht. Weiterhin werden für eine ausreichende Stabilisierung nur relativ geringe Zusätze der genannten Oxide benötigt, wobei die Summe der beiden Oxide im allgemeinen nicht über 12 bis maximal 18 Gewichtsprozent hinauszugehen braucht Dadurch werden die wertvollen optischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften des ZrO2 senr weitgehend erhalten. Die genannten Oxide verschlechtern dabfii ohnehin nicht die mrchanisc'nen und chemischen Eigenschaften im Verhältnis zu einer ZrO2-Schicht ohne Zusätze. Darüberhmaus liegen die Sättigungsdampfdrücke aller Komponenten des ternä ren Gemischs inne halb eines engeren Bereichs, so daß4n with a refractive index of η = 1.51, so that the homogenized layer can be optimally adapted to the other layers. Even if the change in the refractive index may appear insignificant in terms of percentage, the optical interference effects can nevertheless be considerable, as can be seen from FIG. 25 on page 268 of the book "Physics of Thin Films". Furthermore, only relatively small additions of the oxides mentioned are required for adequate stabilization, the sum of the two oxides generally not needing to exceed 12 to a maximum of 18 percent by weight. This largely preserves the valuable optical, mechanical and chemical properties of ZrO 2 senr. In any case, the oxides mentioned do not worsen the mechanical and chemical properties in relation to a ZrO 2 layer without additives. In addition, the saturation vapor pressures of all components of the ternary mixture are within a narrower range, so that

bo eine fraktionierte Verdampfung weitgehend ausgeschlossen ist. Schließlich verändern die zugesetzten Oxide auch nicht das AbsorptionsverhaUcn des ZrO2. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch hinsichtlich der Farbe der restlichen Reflexe in hohem Maße reproduzierbar und führt zu einer außerordentlich wirksamen Entspiegelung der Substrate.bo fractional evaporation is largely ruled out. Finally, the added oxides also do not change the absorption behavior of the ZrO 2 . The method according to the invention is also highly reproducible with regard to the color of the remaining reflections and leads to an extremely effective anti-reflective coating on the substrates.

Die gute Eignung des A12O3 als Komponente des tertiären Gemisches ist dabei auch insofern überra-The suitability of A1 2 O3 as a component of the tertiary mixture is also surprising in this respect.

sehend, als dieses Oxid im »Griieiin«, 8. Auflage, t95O, Seile 229 und 443 gerade als nicht geeigneter Zusatz für die Stabilisierung von ZrÜ2 angegeben wird.seeing when this oxide was in the »Griieiin«, 8th edition, t95O, Ropes 229 and 443 just as unsuitable addition for the stabilization of ZrÜ2 is specified.

Ein im wesentlichen gleicher Erfolg wird erreicht, wenn in dem tcrnärcn Gemisch an die Stelle des A^Oj das Oxid SiOi in im wesentlichen gleicher oder etwas geringerer Menge tritt.Essentially the same success is achieved if the A ^ Oj the oxide SiOi occurs in essentially the same or a slightly smaller amount.

Die Erfindung ist mit gleichen Vorteilen bei Interferenzsystemen anwendbar, die aus einer beliebigen Zahl von Einzelschichten bestehen. Besonders vorteilhaft, weil einfach, ist jedoch die Anwendung des ,erfindungsgemäBen Verfahrens bei der Herstellung von reflexmindernden Dreifachschichten, wobei die Schichten in der Reihenfolge niedrig-hoch-niedrig-brechend niedergeschlagen werden und wobei ihre Dicke ζ. Β. λ/4The invention is applicable with equal advantages to interference systems consisting of any one Number of individual layers exist. The application of the , inventive method in the production of reflective triple layers, the layers in the order low-high-low-refractive index be knocked down and being their thickness ζ. Β. λ / 4

— λ/2 — λ/4 gewählt wird. Diese Schichtdicken haben den besonderen Vorzug, daß sie während ihrer Herstellung durch optische Schichtdickenmeßgeräte einfach und yiivprlässig erfaßt werden können. Als Material für die erste Schicht kann beispielsweise Cerfluorid, als Materia! für die dritte Schicht MgF verwendet werden.- λ / 2 - λ / 4 is chosen. Have these layer thicknesses the particular advantage that they are made by optical layer thickness gauges during their manufacture can be grasped easily and reliably. as Material for the first layer can, for example, cerium fluoride, as Materia! for the third layer MgF be used.

Bei dem erfindungsgemäüen Verfahren wird die Niederschlagung der Schicht aus dem ternären GemischIn the process according to the invention, the layer is deposited from the ternary mixture

— wie angegeben — in reaktiver Atmosphäre durchgeführt, die wie folgt erzeugt wird: Nach dem Aufdampfen der ersten Schicht bei einem Restgas-Partialdruck von einigen 10 -' Torr wird vor dem Verdampfen des ternären Gemisches über ein Nadelventil Sauerstoff in einer solchen Menge zugegeben, daß der Druck zwischen etwa 6 χ 10~5 und 2 · ΙΟ-4 Torr liegt. Sobald die Schicht aus dem ternären Gemisch niedergeschlagen ist, wird das Nadelventil für die Sauerstoffzufuhr wieder geschlossen und die nachfolgende Schicht bzw. Schichten unter Bedingungen aufgedampft, die zum Stande der Technik gehören. Während des Verdampfungsvorganges werden die Substrate zweckmäßig auf einer erhöhten Temperatur von beispielsweise 300° C gehalten.- As stated - carried out in a reactive atmosphere, which is generated as follows: After the vapor deposition of the first layer at a residual gas partial pressure of a few 10 - 'Torr, oxygen is added via a needle valve before the vaporization of the ternary mixture in such an amount that the pressure is between about 6 χ ~ 10 5 and 2 · ΙΟ- 4 Torr. As soon as the layer of the ternary mixture has deposited, the needle valve for the oxygen supply is closed again and the subsequent layer or layers are vapor-deposited under conditions that are state-of-the-art. During the evaporation process, the substrates are expediently kept at an elevated temperature of, for example, 300.degree.

Im Falle der Niederschlagung der Schichten durch Kathodenzerstäubung liegt der Sauerstoffdruck zweckmäßig in einem Bereich zwischen 3 ■ 10-J und 3 · 10 ■* Torr.In the case of the deposition of the layers by cathode sputtering, the oxygen pressure is expediently in a range between 3 × 10 − J and 3 × 10 × Torr.

Beispiel 1example 1

In dem Rezipienten einer Vakuum-Aufdampfanlage befanden sich mehrere Brillengläser. Nach dem üblichen bekannten Reinigungsvorgang durch Glimmen wurden die Brillengläser, die einen Brechungsindex von η = 131 besaßen, auf eine Temperatur von 300° C aufgeheizt, worauf als erste Schicht eine λ/4-Schicht aus Cerfluorid mit einem Brechungsindex von η = 1,7 ,aufgedampft wurde. Zur "Aufdampfung fand ein Elektronenstrahlverdampfer mit einem Tiegelrevolver Verwendung, in dessen Vertiefungen die unterschiedlichen Aufdampfsubstanzen bereitgehalten wurden. Im Anschluß an die erste Schicht würde — wie weiter oben beschrieben — die reaktive Atmosphäre eingestellt undSeveral spectacle lenses were located in the recipient of a vacuum vapor deposition system. After the usual known cleaning process by glowing, the spectacle lenses, which had a refractive index of η = 131, were heated to a temperature of 300 ° C., whereupon a λ / 4 layer made of cerium fluoride with a refractive index of η = 1.7 as the first layer , was evaporated. An electron beam evaporator with a crucible turret was used for vapor deposition, in the depressions of which the various vapor deposition substances were kept ready. Following the first layer - as described above - the reactive atmosphere would be set and

') die zweite, hochbrechende Schicht aufgedampft, die aus 88 Gewichtsprozent ZrÜ2,6 Gewichtsprozent T1O2 und 6 Gewichtsprozent Al1Oi bestand. Danach wurde die Sauerstoffzufuhr unterbrochen, und im Anschluß hieran wurde eine dritte Schicht aus Magnesiumfluorid mit einem Brechungsindex von η — 1,38 in einer Dicke von A/4 aufgedampft. Es wurde eine ausgezeichnete Reflexminderung über einen breiten Wellenlängenbereich erzielt, wobei aufgrund der anfangs beschriebenen Untersuchungskriterien auf keinerlei Inhomogenitäten innerhalb des Schichlensystems geschlossen werden konnte.') The second, high-index layer was vapor-deposited, which consisted of 88 percent by weight ZrÜ2.6 percent by weight T1O2 and 6 percent by weight Al 1 Oi. The supply of oxygen was then interrupted, and a third layer of magnesium fluoride with a refractive index of η - 1.38 was subsequently applied by vapor deposition to a thickness of λ / 4. An excellent reduction in reflections was achieved over a wide range of wavelengths, and no inhomogeneities whatsoever within the Schichlen system could be concluded on the basis of the examination criteria described at the beginning.

Beispiel 2Example 2

Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß für die Niederschlagung der zweiten hochbrechenden Schicht ein ternäres Gemisch aus 84 Gewichtsprozent ZrO2,8 Gewichtsprozent T1O2 und 8 Gewichtsprozent AI2O3 unter sonst gleichen Bedingungen verdampft wurde. Hierbei wurden qualitativ praktisch gleichwertige Produkte erhalten, wobei lediglich der Wellenlängenbereich, in dem die maxima1'; Reflexionsminderung auftrat, geringfügig schmaler war. Auch in diesem Falle konnte aufgrund der eingangs beschriebenen Untersuchungskriterien auf keine Inhomogenitäten innerhalb des Schichtensystems geschlossen werden.The process according to Example I was repeated, but with the difference that a ternary mixture of 84 percent by weight ZrO2.8 percent by weight T1O2 and 8 percent by weight Al2O3 was evaporated under otherwise identical conditions for the deposition of the second high-index layer. In this way, products of practically equivalent quality were obtained, with only the wavelength range in which the maxima 1 '; Reflection reduction occurred was slightly narrower. In this case, too, no inhomogeneities within the layer system could be inferred on the basis of the examination criteria described at the beginning.

Die Einhaltung der Schichtdicke wurde aufgrund der Benutzung eines optischen Schichtdickenmeßgerätes erzielt. Einzelheiten derartiger Meßgeräte sind Stand der Technik, wobei die Meßgeräte im Handel erhältlich sind.The adherence to the layer thickness was based on the use of an optical layer thickness measuring device achieved. Details of such meters are well known in the art and the meters are commercially available are.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Produkts näher erläutert. Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein Substrat mit einem aufgedampften 3-Schichten-Interferenzsystem. In der Figur ist mit 10 ein Substrat in Form einer Glasplatte mit einem Brechungsindex η — 1,51 bezeichnet. Darauf ist eine erste Schicht in der Dicke λ/4 aus Cerfluorid mit einem Brechungsindex von π = 1,7 aufgedampft. Hieran schließt sich eine hochbrechende Schicht aus dem erfindungsgemäßen ternären Oxidgemisch an, die einen Brechungsindex von η — 2,1 besitzt und eine Dicke von λ/2 hat. Das ternäre Gemisch besteht dabei aus 88 Gewichtsprozent ZrO2, 6 Gewichtsprozent T1O2 und 6 Gewichtsprozent \l2Oj. Den Abschluß bildet eine Deckschicht aus MgF mit einem Brechungsindex von η = 138 und einer Dicke von λ/4. Das Schichtensystem gemäß der Figur wurde durch das Verfahren nach Beispiel 1 hergestellt."In the figure, an embodiment of the product produced by the method according to the invention is explained in more detail. The figure shows a section through a substrate with a vapor-deposited 3-layer interference system. In the figure, 10 denotes a substrate in the form of a glass plate with a refractive index η- 1.51. A first layer with a thickness of λ / 4 made of cerium fluoride with a refractive index of π = 1.7 is vapor-deposited thereon. This is followed by a high-index layer made from the ternary oxide mixture according to the invention, which has a refractive index of η- 2.1 and a thickness of λ / 2. The ternary mixture consists of 88 percent by weight ZrO2, 6 percent by weight T1O2 and 6 percent by weight \ 12Oj. A cover layer made of MgF with a refractive index of η = 138 and a thickness of λ / 4 forms the end. The layer system according to the figure was produced by the method according to Example 1. "

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von reflexmindernden Mehrfachschichten, bestehend aus hochbrechenden und niedrigbrechenden Einzelschichten, wobei die hochbrechende Schicht einen Gehalt von mindestens 80% ZrO2 besitzt, welchem eine Substanz zur Erzielung einer größeren Homogenität der Schicht zugesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die hochbrechende Schicht durch Niederschlagen eines ternären Gemisches aus 4 bis 10 Gewichtsprozent AI2O3, 4 bis 10 Gewichtsprozent T1O2 und dem Rest ZrO2 auf dem Substrat im Vakuum unter reaktiver Atmosphäre erzeugt wird.1. Process for the production of reflection-reducing multilayers, consisting of high refractive index and low refractive index individual layers, the high refractive index layer having a content of has at least 80% ZrO2, which is a substance is added to achieve greater homogeneity of the layer, characterized in that that the high refractive index layer by depositing a ternary mixture of 4 to 10 percent by weight AI2O3, 4 to 10 percent by weight T1O2 and the remainder ZrO2 on the substrate in the Vacuum is generated under a reactive atmosphere. 2. Verfahren zur Herstellung von reflexmindernden Dreifachschichten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten in der Reihenfolge niedrig-hoch-niedrigbrechend niedergeschlagen werden, wofc-;i ihre Dicke λ/4— λ/2 — λ/4 gewählt wird.2. A method for the production of reflection-reducing triple layers according to claim 1, characterized in that characterized in that the layers are deposited in the order low-high-low refractive index are chosen, wofc-; i their thickness λ / 4 - λ / 2 - λ / 4 will. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus Cerfluorid, die zweite Schicht aus einem ternären Gemisch aus 88 Gewichtsprozent Ζ1Ό2,6 Gewichtsprozent T1O2 und 6 Gewichtsprozent AI2O3 und die dritte Schicht aus MgF aufgebaut wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the first layer of cerium fluoride, the second layer made of a ternary mixture of 88 percent by weight Ζ1Ό2.6 percent by weight T1O2 and 6 percent by weight Al2O3 and the third layer is built up from MgF. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochbrechende Schicht durch Niederschlagen eines Gemisches aus 3 bis 10 Gewichtsprozent SiO2, 4 bis 10 Gewichtsprozent TiCb und dem Rest ZrC>2 auf dem Substrat im Vakuum unter reaktiver Atmos^näre erzeugt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the high refractive index layer is produced by depositing a mixture of 3 to 10 percent by weight SiO 2 , 4 to 10 percent by weight TiCb and the remainder ZrC> 2 on the substrate in a vacuum under a reactive atmosphere. 5. Optische Körper, wie Linse, Filter mit reflexmindernder Mehrfachschic it, bestehend aus hochbrechenden und niedrigbrechenden Einzelschichten, wobei die hochbrechende Schicht einen Gehalt von mindestens 80% ZrCb besitzt, welchem eine Substanz zur Erzielung einer größeren Homogenität der Schicht zugesetzt ist, dadurch gekenn- 4n zeichnet, daß die hochbrechende Schicht aus einem ternären Gemisch aus 4 bis 10 Gewichtsprozent Al2O3,4 bis 10 Gewichtsprozent TiO2 und dem Rest ZrO2 besteht.5. Optical bodies, such as lenses, filters with reflection-reducing multiple layers, consisting of high-refractive and low-refractive individual layers, the high-refractive layer having a content of at least 80% ZrCb, to which a substance is added to achieve greater homogeneity of the layer. 4n shows that the high-index layer consists of a ternary mixture of 4 to 10 percent by weight Al 2 O 3 , 4 to 10 percent by weight TiO 2 and the remainder ZrO 2 . 6. Optischer Körper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hochbrechende Schicht aus einem ternären Gemisch aus 3 bis i0 Gewichtsprozent SiO2,4 bis 10 TiO2 und dem Rest ZrO2 besteht.6. Optical body according to claim 5, characterized in that the high-index layer consists of a ternary mixture of 3 to 10 percent by weight SiO 2 , 4 to 10 TiO 2 and the remainder ZrO 2 .
DE2457474A 1974-12-05 1974-12-05 Process for the production of reflection-reducing multilayers and optical bodies produced by the process Expired DE2457474C3 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2457474A DE2457474C3 (en) 1974-12-05 1974-12-05 Process for the production of reflection-reducing multilayers and optical bodies produced by the process
IT29829/75A IT1051763B (en) 1974-12-05 1975-11-28 PROCESS FOR THE PREPARATION OF LAYERS SUITABLE TO DECREASE THE REFLECTION WITH INTERFERENCE EFFECT AND OPTICAL BODIES PRODUCED BY THIS PROCESS
FR7537345A FR2293719A1 (en) 1974-12-05 1975-12-05 PROCESS FOR PREPARING MULTILAYER SYSTEMS ALLOWING TO REDUCE REFLECTIONS, BY AN INTERFERENCE EFFECT, AND OPTICAL ELEMENTS PREPARED BY THIS PROCESS
GB5008475A GB1466640A (en) 1974-12-05 1975-12-05 Multiple layer of anti-reflection coatings for optical purposes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2457474A DE2457474C3 (en) 1974-12-05 1974-12-05 Process for the production of reflection-reducing multilayers and optical bodies produced by the process

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2457474A1 DE2457474A1 (en) 1976-06-10
DE2457474B2 DE2457474B2 (en) 1978-02-09
DE2457474C3 true DE2457474C3 (en) 1978-10-19

Family

ID=5932558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2457474A Expired DE2457474C3 (en) 1974-12-05 1974-12-05 Process for the production of reflection-reducing multilayers and optical bodies produced by the process

Country Status (4)

Country Link
DE (1) DE2457474C3 (en)
FR (1) FR2293719A1 (en)
GB (1) GB1466640A (en)
IT (1) IT1051763B (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3009533C2 (en) * 1980-03-12 1986-11-06 D. Swarovski & Co., Wattens, Tirol Covering with medium refractive index, process for its production and use of the covering
DE3026703C2 (en) * 1980-07-15 1983-01-27 Will Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar Process for the production of an anti-reflective coating on a transparent material such as an optical glass
DE3302827A1 (en) * 1983-01-28 1984-08-02 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln METHOD FOR PRODUCING OPTICAL ELEMENTS WITH INTERFERENCE LAYERS
JPH0642003B2 (en) * 1983-09-20 1994-06-01 オリンパス光学工業株式会社 Antireflection film for optical parts and method for forming the same
ES2077562T3 (en) * 1987-07-22 1995-12-01 Philips Electronics Nv OPTICAL INTERFERENCE FILTER.
JP2561946B2 (en) * 1988-08-31 1996-12-11 ホーヤ株式会社 Multilayer back mirror
US5170291A (en) * 1989-12-19 1992-12-08 Leybold Aktiengesellschaft Coating, composed of an optically effective layer system, for substrates, whereby the layer system has a high anti-reflective effect, and method for manufacturing the coating
DE4117256A1 (en) * 1989-12-19 1992-12-03 Leybold Ag Antireflective coating for optical glass etc. - comprising multilayer oxide system with controlled refractive indices
US5318830A (en) * 1991-05-29 1994-06-07 Central Glass Company, Limited Glass pane with reflectance reducing coating
JP3014208B2 (en) * 1992-02-27 2000-02-28 三菱電機株式会社 Semiconductor optical device
WO1997008357A1 (en) * 1995-08-30 1997-03-06 Nashua Corporation Anti-reflective coating
WO1998035245A1 (en) * 1997-02-11 1998-08-13 Mcdonnell Douglas Corporation High efficiency anti-reflectance coating and associated fabrication method
CA2261636A1 (en) * 1997-06-03 1998-12-10 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Low reflection glass substance and method for producing the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3185020A (en) 1961-09-07 1965-05-25 Optical Coating Laboratory Inc Three layer anti-reflection coating
US3695910A (en) 1969-01-21 1972-10-03 Anthony W Louderback Method of applying a multilayer antireflection coating to a substrate
US3604784A (en) 1969-01-21 1971-09-14 Bausch & Lomb Antireflection coatings
DE2210505A1 (en) 1972-03-04 1973-09-20 Zeiss Carl Fa METHOD FOR PRODUCING A REFLECTIVE LAYER ON OPTICAL ELEMENTS FROM TRANSPARENT THERMAL SENSITIVE MATERIAL, IN PARTICULAR FROM PLASTIC

Also Published As

Publication number Publication date
FR2293719A1 (en) 1976-07-02
GB1466640A (en) 1977-03-09
IT1051763B (en) 1981-05-20
DE2457474A1 (en) 1976-06-10
FR2293719B1 (en) 1978-12-08
DE2457474B2 (en) 1978-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2457474C3 (en) Process for the production of reflection-reducing multilayers and optical bodies produced by the process
DE2105280C3 (en) Anti-reflective coating
DE60005393T2 (en) HEAT-ABSORBING FILTER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE2927856C2 (en) Multi-layer anti-reflective coating
WO2004026787A1 (en) Method for producing layers and layer systems and coated substrate
DE60132914T2 (en) Low-temperature process for producing an antireflection coating
DE10100221A1 (en) Process for coating a substrate comprises sputtering a target material in a vacuum chamber uses a sputtering gas whose composition can be changed
DE69907506T2 (en) THIN FILM OF HAFNIUM OXIDE AND METHOD OF APPLYING
DE3009533A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A REFLECT-REDUCING MULTI-LAYER COVERING AND OPTICAL BODY WITH REFLECT-REDUCING MULTI-LAYER COVERING
DE2338019C3 (en) Process for the production of only the half-wave layer of an anti-reflection film consisting of a material that tends to be inhomogeneity
DE3518637C2 (en) Optical article with improved heat resistance
EP0838535B1 (en) Interference layer system
DE102014113077A1 (en) Dielectric mirror for high-power laser pulses
DE2050556C3 (en) Process for the production of a highly refractive, optically homogeneous and absorption-free oxide layer
DE4100831A1 (en) Wideband anti-reflection coating - with five layers of high, medium and low refractive index materials
DE102009024802B3 (en) Ceramic layer for applying on a condenser component for water steam, comprises particles of a first type, which are applied on the layer and form a part of the surface of the layer, and particles of second type
DE3026703C2 (en) Process for the production of an anti-reflective coating on a transparent material such as an optical glass
EP0337329A2 (en) Process for the production of thin metal films by evaporation
WO2010049012A1 (en) Hafnium oxide or zirconium oxide coating
DE4100820C2 (en) Multi-layer anti-reflection coating
DE3430580C2 (en) Coated optical element and process for its manufacture
WO1980002749A1 (en) Antireflection coating on a surface with high reflecting power and manufacturing process thereof
EP0231478B1 (en) Semi-transparent optical filter and method of making the same
WO2021013378A1 (en) Method for producing environmentally stable aluminum mirrors on plastic
DE1590786C (en) Process for the production of micro miniature circuits or Schaltungsbauele elements

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee