JP2902729B2 - 誘電体多層膜の製造法 - Google Patents
誘電体多層膜の製造法Info
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- JP2902729B2 JP2902729B2 JP2139473A JP13947390A JP2902729B2 JP 2902729 B2 JP2902729 B2 JP 2902729B2 JP 2139473 A JP2139473 A JP 2139473A JP 13947390 A JP13947390 A JP 13947390A JP 2902729 B2 JP2902729 B2 JP 2902729B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、反射鏡、帯域フィルターなどとして光学分
野にて一般的に使用される誘電体多層膜の製造法に関す
るものである。
野にて一般的に使用される誘電体多層膜の製造法に関す
るものである。
［従来技術］ 反射鏡、帯域フィルターの誘電体多層膜は、高屈折率
誘電体物質の薄膜と低屈折率誘電体物質の薄膜とが基板
上に複数層交互に積層されてなるものであり、従来は、
通常、真空層内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材
料と低屈折率膜の材料を交互に蒸発させ、該真空層内に
保持された基板上にそれらの材料を蒸着積層させ、誘電
体多層膜を形成する方法（真空蒸着法）により製造され
てきた。
誘電体物質の薄膜と低屈折率誘電体物質の薄膜とが基板
上に複数層交互に積層されてなるものであり、従来は、
通常、真空層内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材
料と低屈折率膜の材料を交互に蒸発させ、該真空層内に
保持された基板上にそれらの材料を蒸着積層させ、誘電
体多層膜を形成する方法（真空蒸着法）により製造され
てきた。
しかし、上記の真空蒸着法では、その実施に際して高
度の真空度が要求されるため、作業効率および条件の制
御等において不利があり、このため、真空槽内に導入さ
れた少量の不活性気体または反応性気体と不活性気体の
混合気体の存在下にて、該真空槽内に設置された蒸発源
より高屈折率膜の材料と低屈折率膜の材料を相互に蒸発
させ、該真空槽内に保持された基板上に誘電体多層膜を
形成させる方法が既に提案されている（特公昭44−8272
号公報）。
度の真空度が要求されるため、作業効率および条件の制
御等において不利があり、このため、真空槽内に導入さ
れた少量の不活性気体または反応性気体と不活性気体の
混合気体の存在下にて、該真空槽内に設置された蒸発源
より高屈折率膜の材料と低屈折率膜の材料を相互に蒸発
させ、該真空槽内に保持された基板上に誘電体多層膜を
形成させる方法が既に提案されている（特公昭44−8272
号公報）。
一方、上記の真空蒸着法に実施に際して、基板上に薄
膜が形成されつつあるときに、その膜面をイオン衝撃す
る操作を行なう方法は、イオンプレーティング法と呼ば
れ、高密度の誘電体多層膜の製造に適していることか
ら、光学用途を考慮した誘電体多層膜の製造にも利用さ
れている。たとえば、特開平１−229202号公報には、反
射基板面に硫化亜鉛の薄膜とフッ化マグネシウムの薄膜
とをイオンプレーティング法を利用して交互に積層して
高密度の多層膜からなる多層膜反射鏡を製造する方法が
開示されている。
膜が形成されつつあるときに、その膜面をイオン衝撃す
る操作を行なう方法は、イオンプレーティング法と呼ば
れ、高密度の誘電体多層膜の製造に適していることか
ら、光学用途を考慮した誘電体多層膜の製造にも利用さ
れている。たとえば、特開平１−229202号公報には、反
射基板面に硫化亜鉛の薄膜とフッ化マグネシウムの薄膜
とをイオンプレーティング法を利用して交互に積層して
高密度の多層膜からなる多層膜反射鏡を製造する方法が
開示されている。
［本発明が解決しようとする問題点］ 反射鏡、特に冷光鏡（コールドミラー）などの反射鏡
の誘電体多層膜は、近年では、その使用において300℃
以上の高温となることがあるが、これまでに知られてい
る方法によって製造された誘電体多層膜は、耐熱性が充
分でないため、比較的短期間のうちに、光透過（あるい
は光反射）特性の顕著な変動が発生したり、誘電体多層
膜が基板から剥離するなどの劣化が発生しやすく、長期
間の連続使用には適していない。このような不充分な耐
熱性は、近年における誘電体多層膜の使用条件の過酷化
（更に高い温度になる条件下の長期間の連続使用）で
は、特に改良すべき問題となる。
の誘電体多層膜は、近年では、その使用において300℃
以上の高温となることがあるが、これまでに知られてい
る方法によって製造された誘電体多層膜は、耐熱性が充
分でないため、比較的短期間のうちに、光透過（あるい
は光反射）特性の顕著な変動が発生したり、誘電体多層
膜が基板から剥離するなどの劣化が発生しやすく、長期
間の連続使用には適していない。このような不充分な耐
熱性は、近年における誘電体多層膜の使用条件の過酷化
（更に高い温度になる条件下の長期間の連続使用）で
は、特に改良すべき問題となる。
［発明の目的］ 本発明は、耐熱性、すなわち高温使用における耐久性
が顕著に向上する誘電体多層膜の製造法を提供すること
を、その目的とする。
が顕著に向上する誘電体多層膜の製造法を提供すること
を、その目的とする。
［発明の内容］ 本発明は、真空槽内に導入された少量の不活性気体ま
たは反応性気体と不活性気体との混合気体の存在下で、
該真空槽内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材料と
低屈折率膜の材料とを交互に蒸発させ、イオンプレーテ
ィング法を利用して、該真空槽内に保持された基板上に
誘電体多層膜を形成させたのち、その誘電体多層膜形成
完了後６時間以内に、該誘電体多層膜を、酸素もしくは
酸素含有気体混合物の雰囲気中において、400℃〜600℃
の範囲にあって、誘電体多層膜の実際の使用時の温度よ
りも10℃以上高い温度にて、熱処理を施すことからなる
誘電体多層膜の製造法にある。
たは反応性気体と不活性気体との混合気体の存在下で、
該真空槽内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材料と
低屈折率膜の材料とを交互に蒸発させ、イオンプレーテ
ィング法を利用して、該真空槽内に保持された基板上に
誘電体多層膜を形成させたのち、その誘電体多層膜形成
完了後６時間以内に、該誘電体多層膜を、酸素もしくは
酸素含有気体混合物の雰囲気中において、400℃〜600℃
の範囲にあって、誘電体多層膜の実際の使用時の温度よ
りも10℃以上高い温度にて、熱処理を施すことからなる
誘電体多層膜の製造法にある。
［発明の構成］ 本発明は、真空槽内に導入された少量の不活性気体ま
たは反応性気体と不活性気体の混合気体の存在下で、該
真空槽内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材料と低
屈折率膜の材料を交互に蒸発させ、イオンプレーティン
グ法を利用して、該真空槽内に保持された基板上に誘電
体多層膜を特定の条件にて加熱処理することからなる耐
熱性が向上した誘電体多層膜の製造方法である。
たは反応性気体と不活性気体の混合気体の存在下で、該
真空槽内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材料と低
屈折率膜の材料を交互に蒸発させ、イオンプレーティン
グ法を利用して、該真空槽内に保持された基板上に誘電
体多層膜を特定の条件にて加熱処理することからなる耐
熱性が向上した誘電体多層膜の製造方法である。
本発明の誘電体多層膜の製造に用いられる高屈折率膜
の材料と低屈折率膜の材料とは、いずれも公知の誘電体
多層膜の製造に利用される材料から選ぶことができる。
得られる高屈折率膜の例としては、ZnS、TiO2、ZrO2、T
a2O5があり、また低屈折率膜の例としてはMgF2、SiO2、
Al2O3がある。これらの高屈折率と屈折率膜とは種々の
組合せにて利用される。そのような組合せの例として
は、ZnS−MgF2系、ZnS−SiO2系、TiO2−MgF2系、そして
Ta2O5−SiO2系を挙げることができる。
の材料と低屈折率膜の材料とは、いずれも公知の誘電体
多層膜の製造に利用される材料から選ぶことができる。
得られる高屈折率膜の例としては、ZnS、TiO2、ZrO2、T
a2O5があり、また低屈折率膜の例としてはMgF2、SiO2、
Al2O3がある。これらの高屈折率と屈折率膜とは種々の
組合せにて利用される。そのような組合せの例として
は、ZnS−MgF2系、ZnS−SiO2系、TiO2−MgF2系、そして
Ta2O5−SiO2系を挙げることができる。
真空槽にて用いる不活性気体の例としては、アルゴン
（Ar）、クリプトン（Ｋ）、キセノン（Xe）を挙げるこ
とができ、また不活性気体と混合して用いられる反応性
気体の例としては酸素ガス（O2）を挙げることができ
る。
（Ar）、クリプトン（Ｋ）、キセノン（Xe）を挙げるこ
とができ、また不活性気体と混合して用いられる反応性
気体の例としては酸素ガス（O2）を挙げることができ
る。
上記の不活性気体もしくは不活性気体と反応性気体と
の混合気体は、真空槽の中に、通常は、分圧0.4〜1.4×
10-3mmHgの範囲を示すように導入される。
の混合気体は、真空槽の中に、通常は、分圧0.4〜1.4×
10-3mmHgの範囲を示すように導入される。
真空槽内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材料と
低屈折率膜の材料を交互に蒸発させ、イオンプレーティ
ング法を利用して、該真空槽内に保持された基板上に誘
電体多層膜を形成する方法は既に知られており、公知の
装置にて公知の方法を利用して実施することができる。
低屈折率膜の材料を交互に蒸発させ、イオンプレーティ
ング法を利用して、該真空槽内に保持された基板上に誘
電体多層膜を形成する方法は既に知られており、公知の
装置にて公知の方法を利用して実施することができる。
ただし、本発明の誘電体多層膜の製造法においては、
真空槽内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材料と低
屈折率の材料を交互に蒸発させて、基板上に誘電体多層
膜を形成させる際に、高周波励起イオンプレーティング
を利用することが好ましく、特に、基板の保持体を電極
としてRF電力を印加することによりRF放電を発生させ、
導入気体と蒸発蒸気のRF放電により電離されたイオンを
用いて、上記のRF放電によって基板表面に誘起された自
己バイアス電圧の作用によって多層膜を形成する操作を
利用することイオン衝撃装置（特開昭61−233957号公報
に記載）を用いることが好ましい。
真空槽内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材料と低
屈折率の材料を交互に蒸発させて、基板上に誘電体多層
膜を形成させる際に、高周波励起イオンプレーティング
を利用することが好ましく、特に、基板の保持体を電極
としてRF電力を印加することによりRF放電を発生させ、
導入気体と蒸発蒸気のRF放電により電離されたイオンを
用いて、上記のRF放電によって基板表面に誘起された自
己バイアス電圧の作用によって多層膜を形成する操作を
利用することイオン衝撃装置（特開昭61−233957号公報
に記載）を用いることが好ましい。
本発明においては、イオンプレーティングを利用した
蒸着操作により上記のように起板上に形成した誘電体多
層膜を、すぐに酸素もしくは酸素含有気体混合物の雰囲
気中において、400℃以上、かつ誘電体多層膜の実際の
使用時の温度よりも10℃以上高い温度にて、熱処理を施
すことを特徴とする。
蒸着操作により上記のように起板上に形成した誘電体多
層膜を、すぐに酸素もしくは酸素含有気体混合物の雰囲
気中において、400℃以上、かつ誘電体多層膜の実際の
使用時の温度よりも10℃以上高い温度にて、熱処理を施
すことを特徴とする。
上記の操作における「すぐに」とは、誘電体多層膜形
成完了後６時間以内を意味する。すなわち、イオンプレ
ーティングを利用した蒸着操作により基板上に形成した
誘電体多層膜は、そのまま長時間放置すると、多層膜と
基板との間の剥離が発生しやすく、一旦剥離が発生した
製品は、これを加熱処理しても、発生した剥離はそのま
ま残ってしまう。また、剥離が発生しない場合でも、長
時間経過後の熱処理は、本願発明の目的においては何ら
有効でない。
成完了後６時間以内を意味する。すなわち、イオンプレ
ーティングを利用した蒸着操作により基板上に形成した
誘電体多層膜は、そのまま長時間放置すると、多層膜と
基板との間の剥離が発生しやすく、一旦剥離が発生した
製品は、これを加熱処理しても、発生した剥離はそのま
ま残ってしまう。また、剥離が発生しない場合でも、長
時間経過後の熱処理は、本願発明の目的においては何ら
有効でない。
本発明において、誘電体多層膜の熱処理は、酸素また
は酸素含有気体混合物の雰囲気中において400℃以上、
かつ誘電体多層膜の実際の使用時の温度よりも10℃以上
高い温度にて実施する。
は酸素含有気体混合物の雰囲気中において400℃以上、
かつ誘電体多層膜の実際の使用時の温度よりも10℃以上
高い温度にて実施する。
酸素含有気体混合物としては、空気のような、酸素と
窒素（不活性気体）の混合物が用いられるが、酸素と他
の気体との組合せであってもよい。
窒素（不活性気体）の混合物が用いられるが、酸素と他
の気体との組合せであってもよい。
加熱温度は、400℃以上（好ましくは410℃以上）であ
り、かつ通常では600℃以下、好ましくは590℃以下であ
る。ただし、この加熱温度は、誘導体多層膜製品の実際
の使用に際しての想定到達温度より10℃以上高い必要が
ある。好ましくは、想定到達温度より20℃以上高い温度
であり、さらに想定到達温度より50℃以上高い温度が特
に好ましい。
り、かつ通常では600℃以下、好ましくは590℃以下であ
る。ただし、この加熱温度は、誘導体多層膜製品の実際
の使用に際しての想定到達温度より10℃以上高い必要が
ある。好ましくは、想定到達温度より20℃以上高い温度
であり、さらに想定到達温度より50℃以上高い温度が特
に好ましい。
上記の加熱処理は、通常10分〜５時間の範囲内の時間
をかけて行なわれる。この加熱処理時間は、30分〜３時
間の範囲にあることが特に好ましい。
をかけて行なわれる。この加熱処理時間は、30分〜３時
間の範囲にあることが特に好ましい。
［発明の効果］ 本発明の製造法により得られる誘電体多層膜は、基板
との密着性が良いのみではなく、耐熱性が顕著に高く、
大気中の長期間の実際の使用に際しても光学特性の劣化
が少なく、また誘電体多層膜と基板との間の剥離も発生
しにくい。
との密着性が良いのみではなく、耐熱性が顕著に高く、
大気中の長期間の実際の使用に際しても光学特性の劣化
が少なく、また誘電体多層膜と基板との間の剥離も発生
しにくい。
［実施例と比較例］ 硫化亜鉛とフッ化マグネシウムとからなる誘電体多層
膜を、下記の条件により製造した。
膜を、下記の条件により製造した。
［実施例１］ イオンプレーティング装置： 特開昭61−233957号公報に記載のイオン衝撃装置を
使用 高周波電力:300W 導入気体：アルゴン 真空槽内圧力:8×10-4mmHg 基板：硬質ガラス（120℃） 積層膜数:22層 加熱雰囲気：空気（大気中） 加熱温度:420℃ 加熱開始時期：積層終了後２時間後 加熱時間:1時間 ［比較例１］ イオンプレーティング装置： 特開昭61−233957号公報に記載のイオン衝撃装置を
使用 高周波電力:300W 導入気体：アルゴン 真空槽内圧力:8×10-4mmHg 基板：硬質ガラス（120℃） 積層膜数:22層 加熱処理：無 ［比較例２］ 通常の真空蒸着装置を使用 導入気体：アルゴン 真空槽内圧力:8×10-4mmHg 基板：硬質ガラス（120℃） 積層膜数:22層 加熱雰囲気：空気（大気中） 加熱温度:420℃ 加熱開始時期：積層終了後２時間後 加熱時間:1時間 ［誘導体多層膜の評価］ （１）光学特性変動 上記加熱処理後の実施例１と比較例２の誘電体多層膜
において発生した光学特性の変動を調べた。この光学特
性の変動は、20％透過率点の波長移動量（Δλ）と波長
500nm点の透過率（Δｔ）を測定することにより評価し
た。その結果を第１表に示す。
使用 高周波電力:300W 導入気体：アルゴン 真空槽内圧力:8×10-4mmHg 基板：硬質ガラス（120℃） 積層膜数:22層 加熱雰囲気：空気（大気中） 加熱温度:420℃ 加熱開始時期：積層終了後２時間後 加熱時間:1時間 ［比較例１］ イオンプレーティング装置： 特開昭61−233957号公報に記載のイオン衝撃装置を
使用 高周波電力:300W 導入気体：アルゴン 真空槽内圧力:8×10-4mmHg 基板：硬質ガラス（120℃） 積層膜数:22層 加熱処理：無 ［比較例２］ 通常の真空蒸着装置を使用 導入気体：アルゴン 真空槽内圧力:8×10-4mmHg 基板：硬質ガラス（120℃） 積層膜数:22層 加熱雰囲気：空気（大気中） 加熱温度:420℃ 加熱開始時期：積層終了後２時間後 加熱時間:1時間 ［誘導体多層膜の評価］ （１）光学特性変動 上記加熱処理後の実施例１と比較例２の誘電体多層膜
において発生した光学特性の変動を調べた。この光学特
性の変動は、20％透過率点の波長移動量（Δλ）と波長
500nm点の透過率（Δｔ）を測定することにより評価し
た。その結果を第１表に示す。
実施例１と比較例１、２の誘電体多層膜の各々をにつ
いて大気中、400℃、84時間の強制加熱試験を行なっ
た。この強制加熱試験後の各誘電体多層膜において発生
した光学特性の変動を上記と同じ方法により調べた。そ
の結果を第２表に示す。
いて大気中、400℃、84時間の強制加熱試験を行なっ
た。この強制加熱試験後の各誘電体多層膜において発生
した光学特性の変動を上記と同じ方法により調べた。そ
の結果を第２表に示す。
以上の結果から明らかなように、本発明に従いイオン
プレーティング法を利用し、かつ多層膜形成後すぐに高
温加熱処理を行なって製造した誘電体多層膜は、その後
の過酷な加熱試験によっても光学特性の変動が少ない。
すなわち、実用上においての耐久性が顕著に向上してい
る。
プレーティング法を利用し、かつ多層膜形成後すぐに高
温加熱処理を行なって製造した誘電体多層膜は、その後
の過酷な加熱試験によっても光学特性の変動が少ない。
すなわち、実用上においての耐久性が顕著に向上してい
る。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 G02B 5/00 - 5/32
Claims (1)
- 【請求項１】真空槽内に導入された少量の不活性気体ま
たは反応性気体と不活性気体との混合気体の存在下で、
該真空槽内に設置された蒸発源より高屈折率膜の材料と
低屈折率膜の材料とを交互に蒸発させ、イオンプレーテ
ィング法を利用して、該真空槽内に保持された基板上に
誘電体多層膜を形成させたのち、その誘電体多層膜形成
完了後６時間以内に、該誘電体多層膜を、酸素もしくは
酸素含有気体混合物の雰囲気中において、400℃〜600℃
の範囲にあって、誘電体多層膜の実際の使用時の温度よ
りも10℃以上高い温度にて、熱処理を施すことからなる
誘電体多層膜の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139473A JP2902729B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 誘電体多層膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139473A JP2902729B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 誘電体多層膜の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0432558A JPH0432558A (ja) | 1992-02-04 |
| JP2902729B2 true JP2902729B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=15246065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2139473A Expired - Lifetime JP2902729B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 誘電体多層膜の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902729B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5513039A (en) * | 1993-05-26 | 1996-04-30 | Litton Systems, Inc. | Ultraviolet resistive coated mirror and method of fabrication |
| EP3901671A4 (en) * | 2018-12-21 | 2022-02-23 | Konica Minolta, Inc. | DIELECTRIC MULTILAYER FILM, METHOD OF MAKING THEREOF AND OPTICAL ELEMENT USING THEREOF |
-
1990
- 1990-05-29 JP JP2139473A patent/JP2902729B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0432558A (ja) | 1992-02-04 |
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