JPH05215916A - ポリマーマイナスフィルター、その製造方法、及び放射線感受性物体の保護方法 - Google Patents

ポリマーマイナスフィルター、その製造方法、及び放射線感受性物体の保護方法

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JPH05215916A
JPH05215916A JP28425792A JP28425792A JPH05215916A JP H05215916 A JPH05215916 A JP H05215916A JP 28425792 A JP28425792 A JP 28425792A JP 28425792 A JP28425792 A JP 28425792A JP H05215916 A JPH05215916 A JP H05215916A
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Robert H Miller
エイチ．ミラー ロバート
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3M Co
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 λ0 を中心とした所定の設計波長に調整され
た少なくとも一つのポリマー干渉スタックを含んで成
る、入射電磁スペクトル帯域用のポリマーマイナスフィ
ルターを提供する。 【構成】 λ0 は３００nm〜２０００nmの範囲にあり、
該フィルターは光学的透明な支持体を含んで成り、しか
もその上に周囲温度で堆積された多数の組のポリマーの
薄い干渉層及び一つの最終の屈折率ｎ2 を有する一つの
最終ポリマー層を有し、各組の干渉層はλ0 の１／２波
長に等しい全光学厚を有し、各組の部材はそれぞれ屈折
率ｎ1 及びｎ2 を有し、屈折率ｎ2 を有する層は屈折率
ｎs を有する支持体上に直接重ねられており、ｎs はｎ
1 にほぼ等しく、そしてｎ2 はｎ1よりも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単色の望ましくない電
磁エネルギーを反射するためのポリマーマイナスフィル
ターに関する。別の態様において、本発明は、該マイナ
スフィルターを提供する方法に関する。該マイナスフィ
ルターは、眼の保護装置を含むセンサー保護を提供する
のに有用である。
【０００２】
【従来の技術】支持体材料中に含浸されている無機着色
剤によって、あるいは有機色素によって、望ましくない
電磁線が吸収されうることが知られている。米国特許第
4,935,166号及び同第 4,106,857号明細書は、それぞれ
有機色素及び無機着色剤を利用した吸収フィルターにつ
いて開示している。色素法の最大の欠点は、最大吸収ピ
ークを調整して望ましくない単色輻射線の発光波長に正
確に一致させることができないという点である。吸収性
可視着色剤の分光分布は一般に波長と共に徐々に変化
し、そして高い明所感度を得るのに重要である鋭いカッ
トオン及びカットオフプロフィールに欠ける傾向があ
る。有機色素を利用した吸収フィルターを工学設計し
て、任意に選んだ波長で使用して高度の光学濃度を提供
することはできず、そしてそれらは一般に望ましくない
輻射線源に対する狭い排除帯域を提供していない。これ
らの要因の結果、望ましくない輻射線の吸収に必要な高
い光学濃度を達成して眼の保護を提供するために、色素
系レーザー排除フィルターの可視明所透過応答を犠牲に
しなければならない。色素材料によって吸収された輻射
線は通常、熱または蛍光の形態で、あるいは該材料内部
の光化学反応によって、消散することにも注意しなけれ
ばならない。高エネルギー輻射線に暴露される状況下で
は、これが色素材料に損害を与え、潜在的に危険な光学
的輻射源から使用者をもはや防護することができなくな
ることもある。
【０００３】ひだ付（rugate）フィルターが米国特許第
4,837,044号及び同第 4,915,476号明細書に開示されて
いる。これらのフィルターは、光学的透明な支持体上
に、典型的には無機二酸化珪素−窒化珪素（SiO2-Si
3N4）、混合硫化−セレン化亜鉛、またはヒ化アルミニ
ウム／ヒ化ガリウムの混合物である誘電体薄膜材料のグ
レーデッド（不均質）多層を使用する。しかしながら、
この種のフィルターは実験室外で製造するのは困難であ
ることが知られている。
【０００４】当該技術分野では、ある種のマイナスフィ
ルターが知られている。米国特許第4,896,928号明細書
は、光学的透明なまたは部分吸収性の支持体上の、薄膜
構造の均質無機酸化物の多層について開示している。典
型的には、このようなフィルターは、望ましくない電磁
輻射線の排除のための極端に狭い反射帯域幅を提供する
には効率的ではない。
【０００５】ヘキサメチルジシロキサンを含む特定のポ
リマー材料のプラズマ重合、構造、特性、及びデポジシ
ョンコンダクション（deposition conduction）による
屈折率の変化が、Herman V. Boeing, "Fundamentals of
Plasma Chemistry and Technology", Technomic Publi
shing Co., Inc., Lancaster, PA, 327-332 (1988) ;J.
J. Beulens et al., Journal of Applied Polymer Sci
ence : Applied Polymer Symposium 46, 91-108, 209-2
42, 527-540 (1990) に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】簡単に述べると、本発
明は、λ0 を中心とした所定の設計波長に調整された少
なくとも一つの干渉スタックを含んで成る、入射電磁ス
ペクトル帯域用の有機マイナスフィルターを提供する。
ここでは、λ0 は３００nm〜２０００nmの範囲にあり、
該フィルターは光学的透明なまたは部分吸収性の支持体
を含んで成り、しかもその上に堆積された多数の組の均
質なポリマーの薄い干渉層（及び一つの最終の四分の一
波長光学厚の低屈折率（ｎ2 ）層）を有し、各組の干渉
層はλ0 における波長の１／２に等しい全光学厚を有
し、各組の部材はそれぞれ屈折率ｎ1及びｎ2 を有し、
屈折率ｎ2 を有する層は屈折率ｎs を有する支持体上に
直接重ねられており、ｎs はｎ1 にほぼ等しく、そして
ｎ2 はｎ1 よりも小さい。
【０００７】別の態様では、多数の望ましくない電磁輻
射線帯域を排除するための多数のスタックを含んで成
り、各スタックが光学的透明なまたは部分吸収性の支持
体の比較的厚い層の間に配置されているポリマーマイナ
スフィルターが提供される。
【０００８】さらに別の態様では、ポリマー層の干渉ス
タックを提供する方法が記載される。その方法は、一つ
の低屈折率（ｎ2 ）ポリマー層に加えて多数組のポリマ
ーの薄い干渉層のスタックを提供する工程を含み、各組
は異なる屈折率の二つの層を有し、そのうちの一層は、
支持している光学的透明な支持体と本質的に同じ屈折率
を有する。このポリマー組を提供する好ましい方法はプ
ラズマ重合による真空蒸着法である。
【０００９】本発明のマイナスフィルターは、ポリカー
ボネートやポリスチレンのようなプラスチック支持体上
に堆積した場合に、優れた低応力特性を有することがわ
かった。ポリマー層のスタックもまた、上記ポリカーボ
ネートやポリスチレン支持体のような通常用いられる光
学的透明なポリマー支持体上に堆積した場合に、優れた
接着特性を示す。このスタックは、低い欠陥レベル
（例、ピンホール）を特徴とし、そして非線形の支持体
上に適合するように堆積させることができる。該マイナ
スフィルターは高い明所透過率並びに中性カラーバラン
スを有する。それらはまた容易に製造されて、有用な視
野及び鋭い帯域エッジを有する眼の保護装置を提供す
る。
【００１０】本出願明細書において、「本質的に同じ屈
折率」とは屈折率の差が０．０５以下であることを意味
し；「スタック」とは、望ましくない輻射線を排除する
望ましいレベルの光学濃度を提供するのに十分な、少な
くとも一つの支持体上の複数組のポリマーの薄い干渉層
と最終の一つの低屈折率層を意味し；一般にスタックは
２５〜２５００の範囲、好ましくは２５〜５００の範
囲、そしてより好ましくは５０〜１５０の範囲の組を有
し；「低屈折率層」とは、屈折率ｎ2 を有するポリマー
層を意味し；「薄い干渉フィルム」とは、光の透過波長
の多層反射ビームが互いにコヒーレントであるように界
面間の距離が短い二つの層を意味し；「光学厚」とは、
薄膜干渉層の物理的厚みと屈折率との積を意味し；「マ
イナスフィルター」とは、所定の狭い帯域の電磁輻射線
の排除を提供する、支持体上の薄い干渉フィルム層の少
なくとも一つのスタックを意味する。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】本発明
は、各マイナスフィルターが入射電磁輻射線のスペクト
ルから少なくとも一つの狭い波長帯域を排除することが
できる多層マイナスフィルターを提供するのに特に有用
である。このようなフィルターは、人の眼に損傷を与え
かねない強いレーザー輻射線を排除するのに特に有用で
ある。
【００１２】マイナスフィルター設計の実施態様の一つ
は、材料の二つの交互層（及び一つの最終四分の一波長
光学厚低屈折率層）からなるすべて四分の一波長光学厚
フィルムのスタックを含んで成り、そのうちの一つが支
持体及び入射媒体（すなわち、典型的にはポリカーボネ
ートプラスチック及び屈折率整合光学セメント）と同じ
屈折率を有する。マイナスフィルター中の四分の一波長
光学厚層の組、Ｎ、の数は、特に危険なまたは排除すべ
き波長において達成できる光学濃度の程度を決め、そし
て以下の数式から計算することができる：
【００１３】
【数１】
【００１４】（上式中、Ｒ＝１−１０-D、Ｄは危険また
は排除波長において必要な光学濃度であり；ｎ1 及びｎ
2 はｎ1 ／ｎ2 ＞１となるような二つの材料層の屈折率
であり；該層の一つ、すなわち屈折率ｎ1 を有するもの
は、支持体の屈折率と等しいかまたはほぼ等しく；そし
て「ＩＮＴ」は、かっこ内の表現以下の最大整数を返す
関数である）
【００１５】波長可変性は、マイナスフィルターの各層
の光学厚を所望のレーザー排除波長の四分の一波長とす
ることによって達成される。
【００１６】レーザー排除区域の帯幅Δλは、高屈折率
フィルム材料対低屈折率フィルム材料の屈折率の比に比
例し、以下の数式から計算される：
【００１７】
【数２】
【００１８】（上式中、ｎ1 及びｎ2 は先に定義したフ
ィルム材料の屈折率であり；ｍは反射率帯のオーダー
（すなわち、１、３、５、・・・ｍ）であり、そしてλ
0mは第ｍ番目のオーダーの反射率帯の中心の波長であ
り、ここでλ0mはλ0/m で、そしてλ0 は先に定義した
とうりである）。
【００１９】マイナスフィルターの帯域外波は、一組の
二つのフィルム材料の屈折率を非常に密接に整合させる
（すなわち、Δｎを０より大きく且つ０．１以下のおよ
その範囲内にする）ことによって、並びに例えばAlfred
Thelen, "Design of Optical Interference Coating
s", McGraw-Hill Book Co., 1989；及びH. A. Macleo
d,"Thin Film Optical Filters", Macmillan, 1986 の
文献に開示されている十分に確立された設計技法を用い
て整合層を最適に使用することによって最小限に抑えら
れる。
【００２０】多層スタック（マイナスフィルター）用の
代表的なポリマー支持体には、屈折率１．５８〜１．５
９を有するポリカーボネート（General Electric Co.よ
り市販されている）、屈折率１．５６〜１．６０を有す
るポリスチレン、Ｌｕｓｔｒｅｘ（商標）（Monsant
o）、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（商標）ポリアクリレート
（例、 Rohm and Hass製）［屈折率（ナトリウムＤ波
長）＝１．４６〜１．５２］、屈折率＝１．６７のＡｒ
ｄｅｌ（商標）ポリアリールスルホン（例、Union Car
bide製）、屈折率１．５２〜１．５７のＶｏｌｏｘ（商
標）ポリエステル（例、General Electric製）、屈折率
１．６３〜１．６４のＵｄｅｌ（商標）ポリスルホン
（Union Carbide製）、及び屈折率＝１．４９のポリメ
チルメタクリレートが含まれる。各スタックは一つのポ
リマー支持体を有し、そして任意的に透明な上部保護媒
体を有することができる。多重スタックは、比較的大き
な挿入された透明ポリマー支持体を含んで成ることがで
き、各スタックはそれ自身の支持体上に堆積されてお
り、そして該多重スタックは任意に保護の透明上部層ま
たは上部支持体を有する。多重スタックのいずれの複合
材料においても、すべて同じポリマー材料及び同じ光学
特性の支持体を有することが好ましい。接着剤を（組の
層と支持体との間に）使用する場合には、その光学特性
（例、屈折率及び透明度範囲）をポリマー支持体媒体の
光学特性に整合させることが好ましい。
【００２１】好ましい実施態様では、各支持体（上部層
または上部支持体も）の厚みは０．０５mm〜６．３５mm
（２ミル〜０．２５インチ）の範囲にある。マイナスフ
ィルター（またはくし形フィルター）の全体の厚みは、
危険波長の数、よって用いた挿入されているマイナスフ
ィルターの数に、支持体材料の要求される透明度範囲
に、所望の装置の全体重量に、そして必要な機械強度に
よって決まる。
【００２２】薄膜ポリマー組スタックは、支持体用に先
に記載したものを含む様々な光学的透明ポリマー材料か
ら供給されることができる。特に有用なポリマーには、
Aldrich Chemical Co., Inc. Milwaukee, WI. から純度
９９％のメチルメタクリレートモノマーとして利用でき
るポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、AldrichChe
mical Co., Inc. Milwaukee, WI. から利用できる純度
９９％のヘキサメチルジシロキサンモノマーＳｉ2 Ｃ6
Ｈ18Ｏ（ＨＭＤＳＯ）、及び屈折率１．５６〜１．６０
を有するポリスチレン（Monsanto）が含まれる。これら
が望ましい理由は、それらが出発反応体モノマーから容
易に重合され、真空条件下のプラズマ蒸着法によって周
囲温度で、屈折率に影響を与える様々な架橋度で堆積さ
れうるからである。一般に、架橋度の増大は、プラズマ
重合によって堆積されたポリマー層の屈折率を増加させ
ることになる。すべての場合において、屈折率ｎ2 を有
する干渉層は屈折率ｎ1 を有する干渉層よりも低い無線
周波数（ＲＦ）出力密度で堆積される。
【００２３】各組の光学厚は、排除すべき帯域の中心波
長の１／２に等しい。排除される波長は、ポリマーマイ
ナススタックによって吸収されるのではなく反射され
る。一般に、組の物理厚は、３００nm〜２０００nmの作
業スペクトル帯域にわたって約１００nm〜７００nmの範
囲にある。
【００２４】組の一つのポリマー部材（すなわち、低屈
折率部材）は、他方と比較して約１．１／１の範囲にあ
る相対物理厚を有する。高屈折率層は低屈折率層よりも
若干薄い。
【００２５】本発明のマイナスフィルターは、以下のよ
うに提供されることができる。緩慢圧縮成形及びＵＶ積
層を使用して、光学的及び機械的劣化を伴うことなく少
なくとも一つのスタックのシートをバイザー形状へ成形
することができる。
【００２６】色素系フィルター設計とは対照的に、ポリ
マーの非吸収性多層薄膜マイナスフィルターを設計製造
すると、可視から近赤外領域にわたるどの特定波長にお
いても危険なレーザー輻射線を高度に排除すると共に、
高い可視透過率を達成することができる。ポリマーマイ
ナスフィルターは、色素系設計を上回る技術的利点を多
数有する。それらには、高ポテンシャルの明所及び暗所
透過率、ほぼ正方形のカットオン／カットオフスペクト
ルプロフィール、中性色知覚、広帯域動作範囲、強烈な
レーザー出力に暴露されたときにフィルター内に発生す
る熱が無視できること、それゆえ高いポテンシャルのレ
ーザー損傷耐性、危険な特定レーザー波長への波長可変
性、及び多重波長における排除を達成する積層構造への
従順性が含まれる。多重波長におけるレーザー排除は、
連続して動作する挿入された干渉スタックによる積層構
造を利用することによって達成される。
【００２７】危険なレーザー排除のためのポリマーマイ
ナスフィルターの設計概念は、「ひだ付」グレーデッド
屈折率フィルム設計とは対照的に、真空蒸着法による一
定の結果で製造されることができる均質な（構造が均一
な）薄膜構造を利用することにも注意すべきである。さ
らにまた注目すべきことは、短波長吸収及び長波長吸収
（例、「ホットミラー」）のフィルターを、別のレーザ
ー排除特性を達成するための積層構造内の多層マイナス
フィルター部品との組合せで、可視明所性能を犠牲にす
ることなく利用できるということである。
【００２８】その上、プラズマ重合法は、ＨＭＤＳＯや
ＰＭＭＡのような材料に対して周囲温度（例、２０〜２
３℃）で行うことが可能である。
【００２９】図１は、支持体１２と、その上に多数組１
４の干渉層とを有するマイナスフィルタースタック１０
を示している。各組１４は、低屈折率１３及び高屈折率
１５の干渉層を含有している。低屈折率層１３は、スタ
ックの最も上部の層を表している。保護層（例、接着さ
れた上部支持体）１６がスタックを覆っている。
【００３０】より詳細には、図２が、少なくとも三つの
干渉スタック２２、２４及び２６を含んで成り、各々が
それぞれ波長λ0 、λ1 及びλ2 に調整されているマイ
ナスフィルター２０を示している。より低い及びより高
い屈折率の部材（３５、３７）、（３９、４１）及び
（４３、４５）をそれぞれ有するポリマーの薄い干渉層
の組３６、３８及び４０は、それぞれλ0 、λ1 及びλ
2 の１／２波長に等しい全光学厚を有する。低屈折率層
３５、３９及び４３はそれぞれ、各スタックの最上部の
部材を表している。透明な保護層３４が該層構造を覆っ
ている。
【００３１】本発明のポリマーマイナスフィルターは、
危険なレーザー輻射線に対して高度の保護を提供するこ
とが望まれるいずれのセンサー保護装置においても利用
性を見い出す。
【００３２】
【実施例】本発明の目的及び利点を以下の実施例により
さらに説明するが、これらの実施例に記載された特定の
材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を
不当に限定するものとして解釈すべきものではない。
【００３３】コンピューターが作り出した例は、１３及
び１４エントリーを含有する二つの組のものであり、実
施例１及び２で示す。この二つの組の違いは、支持体の
屈折率（それゆえ、四分の一波長組の二つの層の各々の
うちの一つの屈折率）にある。各データエントリーの変
数は、二つの四分の一波長層組の第二の屈折率である。
表は、危険な光の波長において指定された光学濃度を達
成するのに必要な（一定の組の屈折率に対する）層組の
数を示している。
【００３４】各データエントリーについて、スタックの
パーセント帯域幅、すなわち反射帯域の幅を帯域の（中
心）波長で割った商をパーセントで表したもの、も示し
ている。二つの屈折率の差が小さくなるほど、排除帯域
は狭くなり、よって層を透過することができる帯域外の
光の量が増加する。
【００３５】各四分の一波長層の光学厚は問題の（中
心）波長によって決まる。
【００３６】ポリカーボネート支持体についてコンピュ
ーターが作り出したマイナスフィルター設計の例（以下
の表１及び２）は、スタックが１．４５〜１．５７の一
連の低屈折率プラズマポリマーフィルムについてポリカ
ーボネート支持体を有するマイナスフィルターに対して
光学濃度３〜６を達成するための、層の数及び排除のパ
ーセント全帯域幅（（反射区域のデルタラムダ0 ／ラム
ダ0 ）×１００）を与える。
【００３７】本発明の例示する設計は、ポリカーボネー
ト（ＰＣ）（Ｎ＝１．５８〜１．５９を有する）の入射
媒体中に浸漬された有機フィルムスタックからなる：
【００３８】
【数３】
【００３９】（上式中、「Ｌ」は四分の一波長光学厚低
屈折率フィルム（ｎ2 ）を表し、「Ｈ」は四分の一波長
高屈折率フィルム（ｎ1 ≒ｎ支持体）を表し、「η」は
マイナスフィルタースタック中の四分の一波長（Ｑ−
Ｗ）光学厚層の反復組の数を表し、そして［Ｍ１］及び
［Ｍ２］は、先のThelen and Macleodに開示されてい
る、可視透過パスバンド（pass-band ）中の波しわ（ri
pple）を最小限に抑えるように設計された有機整合層の
任意のスタックを表す。
【００４０】 表１ ポリカーボネート支持体の屈折率＝１．５８ ＝フィルムｎ1 （例、ポリスチレンまたはＨＭＤＳＯ）の屈折率 ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４５ スタックの％帯域幅＝５．４６ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ９５ ４ １２３ ５ １４９ ６ １７７ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４６ スタックの％帯域幅＝５．０３ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １０３ ４ １３３ ５ １６３ ６ １９１ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４７ スタックの％帯域幅＝４．５９ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １１３ ４ １４５ ５ １７７ ６ ２０９ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４８ スタックの％帯域幅＝４．１６ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １２５ ４ １６１ ５ １９７ ６ ２３１ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４９ スタックの％帯域幅＝３．７３ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １４１ ４ １７９ ５ ２１９ ６ ２５９ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５ スタックの％帯域幅＝３．３１ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １５９ ４ ２０３ ５ ２４７ ６ ２９１ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５１ スタックの％帯域幅＝２．８８ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １８３ ４ ２３３ ５ ２８３ ６ ３３５ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５２ スタックの％帯域幅＝２．４６ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ２１３ ４ ２７３ ５ ３３３ ６ ３９１ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５３ スタックの％帯域幅＝２．０５ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ２５７ ４ ３２９ ５ ４０１ ６ ４７１ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５４ スタックの％帯域幅＝１．６３ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ３２３ ４ ４１３ ５ ５０３ ６ ５９１ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５５ スタックの％帯域幅＝１．２２ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ４３１ ４ ５５１ ５ ６７１ ６ ７９３ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５６ スタックの％帯域幅＝０．８１ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ４ ８３１ ５ １０１１ ６ １１９３ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５７ スタックの％帯域幅＝０．４０ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １３０５ ４ １６６７ ５ ２０３１ ６ ２３９３
【００４１】 表２ ポリカーボネート支持体の屈折率＝１．５９ ＝フィルムｎ1 （例、ポリスチレンまたはＨＭＤＳＯ）の屈折率 ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４５ スタックの％帯域幅＝５．８６ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ８９ ４ １１３ ５ １３９ ６ １６３ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４６ スタックの％帯域幅＝５．４３ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ９７ ４ １２３ ５ １５１ ６ １７７ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４７ スタックの％帯域幅＝４．９９ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １０５ ４ １３５ ５ １６３ ６ １９３ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４８ スタックの％帯域幅＝４．５６ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １１５ ４ １４７ ５ １７９ ６ ２１１ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．４９ スタックの％帯域幅＝４．１３ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １２７ ４ １６３ ５ １９７ ６ ２３３ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５ スタックの％帯域幅＝３．７１ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １４１ ４ １８１ ５ ２２１ ６ ２５９ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５１ スタックの％帯域幅＝３．２９ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １５９ ４ ２０５ ５ ２８５ ６ ２９３ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５２ スタックの％帯域幅＝２．８７ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １８３ ４ ２３５ ５ ２８５ ６ ３３７ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５３ スタックの％帯域幅＝２．４５ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ２１５ ４ ２７５ ５ ３３５ ６ ３９５ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５４ スタックの％帯域幅＝２．０３ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ２５９ ４ ３３１ ５ ４０３ ６ ４７５ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５５ スタックの％帯域幅＝１．６２ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ３２５ ４ ４１５ ５ ５０５ ６ ５９５ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５６ スタックの％帯域幅＝１．２１ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ ４３５ ４ ５５５ ５ ６７７ ６ ７９７ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５７ スタックの％帯域幅＝０．８１ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ４ ８３７ ５ １０１９ ６ １１９９ ──────────────────────────────────── フィルムｎ2 の屈折率＝１．５８ スタックの％帯域幅＝０．４０ 光学濃度 フィルム屈折率ｎ1 及びｎ2 を示すスタック中のＱ−Ｗ層数 ３ １３１３ ４ １６７９ ５ ２０４３ ６ ２４０９
【００４２】実施例３ 図３に概略的に示したプラズマ蒸着反応器１００（Plas
ma Therm Co., modelno. PK2440）の支持体電極１０２
の上に、厚み２５４マイクロメートルのポリカーボネー
ト製支持体１０４を配置した。プラズマ蒸着反応器１０
０はまた、上部ハウジング１３０、底部ハウジング１３
１、側部ハウジング１３３、絶縁体１１５、光学モニタ
ー１３２、覗き窓１３４、絶縁体１３６及び開口部１３
８をも含んで成る。電源は図示されていない。ポリマー
支持体１０４のすぐ近くにウィットネスガラス（witnes
s glass）１０６を配置した。次いで反応室１０８を出
口１１０から排気して圧力を２０〜３０ mTorrの範囲に
した。低屈折率層１１２の蒸着には、処理ガス（ヘキサ
メチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）及び酸素）を、シャ
ワーヘッド電極１１８の開口部１１６から分散するガス
の流入速度を変化させることによって制御された量で入
口１１４から導入した。出口１１０に接続されたターボ
モレキュラー真空ポンプ（図示なし）による反応室１０
８の排気は、反応室内の圧力が２０ mTorrに到達するま
で継続した。反応室内１０８で１３．５６ MHzでプラズ
マが点火すると、圧力は２５ mTorrに上昇した。
【００４３】高屈折率層１２０の蒸着には、処理ガス
（ＨＭＤＳＯ）を、該ガスの流入速度と反応室１０８の
排気速度をターボモレキュラー真空ポンプ（図示なし）
によって変化させて反応室内の圧力が３０ mTorrに到達
するまで制御された量で入口１１４から導入した。プラ
ズマの点火によって圧力は３５ mTorrに上昇した。
【００４４】低屈折率層１１２（プラズマ重合ヘキサメ
チルジシロキサン）の蒸着パラメーターは以下のとうり
とした： ガス流量：５０sccmＨＭＤＳＯ ８０sccm酸素 圧力：２５ mTorr（プラズマ点火時に２０から２５ mTo
rrに段階的に上昇） ＲＦ出力：−４００ボルトＲＦ制御モード；（〜１５５
ワット） フィルム特性：屈折率１．４６０ 蒸着速度１．５nm／秒
【００４５】高屈折率層１２０（同様にプラズマ重合ヘ
キサメチルジシロキサン）の蒸着パラメーターは以下の
とうりとした： ガス流量：３２sccmＨＭＤＳＯ 圧力：３５ mTorr（プラズマ点火時に３０から３５ mTo
rrに段階的に上昇） ＲＦ出力：−５３０ボルトＲＦ制御モード；（〜２５０
ワット） フィルム特性：屈折率１．５５ 蒸着速度４．５nm／秒
【００４６】上記処理変数による蒸着を１２１回交互さ
せ、低屈折率層で始めて、次いで高屈折率層、その次は
低屈折率層というようにして、最後に低屈折率層で終了
して６０組プラス１を提供した。各層の光学厚は、波長
制御用の回折格子モノクロメーターに接続された変調ビ
ームフォトメーターを含んで成る光学モニター１３２を
使用して、蒸着室内の現場で監視した。高屈折率及び低
屈折率四分の一波長層の蒸着は、前記光学モニター１３
２で測定したシリコンウェハーウィットネスガラス１０
６上で試料採取された反射率の極値において停止した。
例えば、最初の低屈折率層の蒸着は、当該技術分野で周
知のように蒸着時の反射率の変動が最初の最小点に到達
したときに停止し（層の光学厚は監視している波長にお
ける１／４波長に等しい）；最初の高屈折率フィルム
（最初の１／４波長の屈折率フィルム上に蒸着される）
は、当該技術分野で周知のように蒸着時の反射率の変動
が最大値に到達したときに停止した（層の光学厚は監視
している波長における１／４波長に等しい）。この１２
１層のマイナスフィルターの分光性能を、波長領域０．
３〜０．９マイクロメートルについて縦座標に吸光度
（光学濃度）単位０〜３を与えて図４に示した。示した
ように、排除波長（波長は０．５５マイクロメートルで
あった）で測定したフィルターの極大光学濃度Ａは、Ｈ
ＭＤＳＯポリマー材料の１２１層の交互の高及び低屈折
率層からなる複合マイナスフィルターでは２．５５であ
った。「Ａ」は、指定波長λ0 ＝０．５５マイクロメー
トルで達成された最大光学濃度（２．５５）を表す。
（光学濃度＝２．５５は、非吸収性フィルム材料につい
て透過率０．２８％及び反射率９９．７２％と等価であ
る。）
【００４７】下部支持体とほぼ同じ厚みのポリカーボネ
ートの保護用上部支持体を、透明な光学セメントによっ
て、最上部の薄い干渉層に接着することができる。
【００４８】本発明の各種改質及び変型は、本発明の範
囲及び精神を逸脱することなく当業者には明白であり、
そして本発明は本明細書に記載された例示的な実施態様
に不当に限定されることがないことを理解すべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリマーマイナスフィルターを示す概略図であ
る。
【図２】本発明の３スタックマイナスフィルターを示す
概略図である。
【図３】プラズマ蒸着反応器を示す概略図である。
【図４】実施例１の１２１層マイナスフィルターの分光
性能曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…マイナスフィルタースタック １２…支持体 １３、３５、３９、４３、１１２…低屈折率層部材 １４…多数の組 １５、３７、４１、４５、１２０…高屈折率層部材 １６、３４…保護層 ２０…マイナスフィルター ２２、２４、２６…干渉スタック ３６、３８、４０…干渉層 １００…プラズマ蒸着反応器 １０２…支持体電極 １０４…支持体 １０６…ウィットネスガラス １０８…反応室 １１０…出口 １１４…入口 １１５、１３６…絶縁体 １１６…開口部 １１８…シャワーヘッド電極 １３０…上部ハウジング １３１…底部ハウジング １３２…光学モニター １３３…側部ハウジング １３４…覗き窓 １３８…開口部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 λ0 付近を中心とした所定の設計波長に
    調整された少なくとも一つのポリマー干渉スタックを含
    んで成る、入射電磁スペクトル帯域用のポリマーマイナ
    スフィルターにおいて、λ0 が３００nm〜２０００nmの
    範囲にあり、前記フィルターが、ポリカーボネート、ポ
    リスチレン、ポリアクリレート、ポリアリールスルホ
    ン、ポリエステル及びポリスルホンより成る群から選択
    された光学的透明な支持体を含んで成り、しかもその上
    に堆積された多数の組のポリマーの薄い干渉層（屈折率
    ｎ1 を有する該層はポリスチレン、プラズマ重合ヘキサ
    メチルジシロキサン及びポリメチルメタクリレートより
    成る群から選択され、そして屈折率ｎ2 を有する該層は
    プラズマ重合ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン
    及びヘキサメチルジシロキサンより成る群から選択され
    る）と、屈折率ｎ2を有する一つの最終のポリマーの薄
    い干渉層とを有し、各組の干渉層がλ0 の１／２波長に
    等しい全光学厚を有し、各組の部材がそれぞれ屈折率ｎ
    1 及びｎ2 を有し、屈折率ｎ2 を有する層が屈折率ｎs
    を有する前記支持体上に直接重ねられており、ｎs がｎ
    1 にほぼ等しく、そしてｎ2 がｎ1 よりも小さい前記ポ
    リマーマイナスフィルター。
  2. 【請求項２】 屈折率ｎs を有する光学的透明な支持体
    上に、屈折率ｎ1 及びｎ2 （ｎ2 はｎ1 よりも小さい）
    を有する多数の組のプラズマ重合有機干渉層を堆積させ
    る工程（屈折率ｎ2 を有する層は前記支持体上に直接重
    ねられ、そしてｎs はｎ1 とほぼ等しい）、並びに屈折
    率ｎ2 を有する最終のプラズマ重合有機層を堆積させる
    工程を含んで成る、入射電磁スペクトル帯域を排除する
    ための有機層のスタックを含んで成る請求項１記載のマ
    イナスフィルターを製造する方法において、前記層及び
    支持体が、λ0 付近を中心とした所定の設計波長に調整
    されたポリマー干渉スタックを提供し、λ0 が３００nm
    〜２０００nmの範囲にあり、前記方法が多重スタックの
    複合材料を製造し、該スタックの各々がそのように製造
    される前記方法。
  3. 【請求項３】 少なくとも一つの特定波長の望ましくな
    い電磁輻射線から輻射線感受性物体を保護する方法にお
    いて、前記特定波長の電磁輻射線が保護すべき物体に到
    達できないように配置されている請求項１または２記載
    のマイナスフィルターを提供する工程を含んで成る前記
    方法。
JP28425792A 1991-10-29 1992-10-22 ポリマーマイナスフィルター、その製造方法、及び放射線感受性物体の保護方法 Pending JPH05215916A (ja)

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