JPS5926704A - 多層膜反射鏡 - Google Patents

多層膜反射鏡

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JPS5926704A
JPS5926704A JP13564382A JP13564382A JPS5926704A JP S5926704 A JPS5926704 A JP S5926704A JP 13564382 A JP13564382 A JP 13564382A JP 13564382 A JP13564382 A JP 13564382A JP S5926704 A JPS5926704 A JP S5926704A
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JP
Japan
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film
substrate
deposited
reflecting mirror
dielectric
Prior art date
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Pending
Application number
JP13564382A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kono
洋 河野
Takao Matsudaira
松平 他家夫
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.)
Hoya Corp
Hoya Electronics Corp
Original Assignee
Hoya Corp
Hoya Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPS5926704A publication Critical patent/JPS5926704A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/285Interference filters comprising deposited thin solid films
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/0816Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/085Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal
    • G02B5/0858Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal the reflecting layers comprising a single metallic layer with one or more dielectric layers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属薄膜と誘電体薄膜とを組み合せた薄膜部を
有する反射鏡に関するものである。
従来、この種の反射鏡として、基板上に金属単層膜を被
着したもの及び金属単層膜と誘電体薄膜とを被着したも
のがある。前者の代表例として、ガラス基板上にアルミ
ニウムを蒸着した反射鏡があり、他方、後者の代表例と
して、ガラス基板に蒸着によって形成されたアルミニウ
ム膜と、このアルミニウム膜上に蒸着されたSiO2あ
るいl”jsioの単層膜とを有する反射鏡がある。後
者の他の例として、アルミニウム膜全蒸着した後、アル
ミニウム膜上にMgF2及びCeO2とを交互に2層又
は4層蒸着した反射鏡も提案されている。更に、誘電体
多層膜を利用した反射鏡として、ガラス基板上IC,C
eO2とMgF2とを交互に10数層蒸着したものがあ
る。
アルミニウム膜を蒸着して反射鏡を製作する場合、基板
温度が高いとアルミニウムが酸化され9反射率が低下す
る。このため、アルミニウムの蒸着は室温中で行われて
いる。このアルミニウム膜上に、 5in2又USiO
を蒸着した場合。
アルミニウム表面がSin、、又1”jSiOで保護さ
れるという利点がある。このように、アルミニウム表面
1sio2又はSiOで保護した場合、 5i02又は
SiO薄膜の蒸着による反射率の低下全最小にするため
に、光学的膜厚全反射光の中心波長λのλ/2に等しく
なるように、制御している。
更に、アルミニウム薄膜上にMgF2及びCe O2と
を交互に2層又は4層蒸着した場合、CeO2及びMg
F2の光学的膜厚をλ/4に制御することにより、アル
ミニウム表面の保護及び反射率を増加させることができ
る。アルミニウム蒸着後。
CeO2又はMg1li”2膜形成のために、基板が加
熱されると、アルミニウム表面が酸化された反射率が低
下する。このため、 CeO2及びMgF2は室温で蒸
着されなければならない。
とCe O2f交互に蒸着することによって得られた誘
電体多層膜構成の反射鏡では、膜形成の際。
反射光の中心波長λに対して1/λとなるように。
各誘電体の膜厚を制御している。また、膜の物理的強度
を強めるために、誘電体多層膜は基板温度を600℃前
後に加熱した状態で、蒸着されている。
上記した各種の反射鏡のうち、ガラス基板にアルミニウ
ム単層膜を蒸着した反射鏡は金属特有の光の吸収のため
約92%以上の反射率は得られないという欠点がある。
また、アルミニウムに軟かい金属であるため9表面に傷
が付き易く。
扱いにくいという欠点もある。
アルミニウム膜’1sio2又はSiOで被覆した反射
鏡で汀1反射率がアルミニウム単層膜のものより低いと
いう欠点がある。
更に、アルミニウム表面上に、 MgF2とCeO2と
を交互に蒸着した場合、基板の加熱によってアルミニウ
ムとMgF2とが反応し9反射率が低下してしまう。こ
れを防止するために+ MgFzk室温で蒸着すると、
膜の物理的強度が誘電体多層膜構成の反射鏡に比較して
低下する。更に。
6層以上の膜構成にすると、 MgF2とCe O2と
の膜間の応力によって、膜割れ、膜剥離等が発生する。
次に、誘電体多層膜構成の反射鏡は高い物理的強度を有
する膜を形成できるが、99%以上の反射率を得るため
VcVi、誘電体膜全15〜1フ層形成する必要がある
。したがって、製作工程が複雑になってし甘う。
本発明の目的は高い反射率を有し、且つ、物理的強度の
高い反射鏡を提供することである。
本発明の他の目的は少ない層数で高い反射率を実現でき
る反射鏡を提供することである。
本発明によれば、基板上にアルミニウム膜を形成し、こ
のアルミニウム膜上に、低屈折率誘電体と高屈折率誘電
体との膜を交互vc6層以層形上形成反射鏡が得られる
。上述したように。
本発明に係る反射鏡は6層程度の誘電体膜全形成するだ
けで、高い反射率及び物理的強度を存する反射鏡が得ら
れる。
以下9図面を参照して1本発明の一実施例を説明する。
第1図を参照すると2本発明の一実施例に係る反射鏡は
ポリシングされたガラス基板10と。
この基板1の一表面上に被着された薄膜部11と全備え
ている。薄膜部11は基板10上に被着された膜厚30
00 Aのアルミニウム膜層15ヲ有している。このア
ルミニウム膜層15ハ基板温度全室温に保った状態で、
蒸着により被着される。
アルミニウム膜層15上ニ汀2反射光の中心波長λのλ
/4に等しい光学的膜厚を有する8102層16が室温
で蒸着される。このSiO□層16がアルミニウム膜層
15」二に形成されることにより。
アルミニウム膜層15がSiO2層16ニよって保護さ
れ、以後、基板10ケ加熱しても、アルミニウム膜層1
5は酸化されない。
更に、この実施例に係る反射鏡の薄膜部11ホSin、
、層16上に、光学的膜厚λ/4のTlO2層17全基
板10ヲ加熱した状態で被着する。以後。
SiO2層16とTie、、層17とが交互に基板10
を加熱した状態で、形成される。この実施例では。
アルミニウム膜層15上に2合計8層のSiO□層16
とT102層17とが形成され、薄膜部11ヲ構成して
いる。ここで、 SiO2層1dTio□層17に比較
して低い屈折率を有している。また1表面には、吸収が
なく、且つ緻密なTie、、層17が露出し−Cいるた
め、膜の物理的強度は非常に高く。
且つ、 SiO□−Ti02系では、 5i02に圧縮
応力。
TiO2に引張応力が発生し9両応力が緩和される。し
たがって、誘電体層が10数層積層されても、膜割れ、
膜剥離ぼ発生しなr0更に1図示したように、誘電体層
を8層形成した場合。
約99チの反射率が得られた。尚、 5in2とTiO
2とを6層形成しただけでも、約97係の反射率が得ら
れ、実用に耐える反射鏡を構成できた。
第2図を参照して9本発明の一実施例に係る反射鏡の製
法を説明する。まず1本発明で使用される蒸着装置には
、真空槽21内に複数の基板ホルダー22が配置される
と共に、基板ホルダー22と対向する真空槽21の底部
には、電子銃26及びこの電子銃23ニよって加熱され
る蒸発源24が設けられている。ホルダー22の近傍に
は膜厚モニターガラス25が位置付けられており、膜厚
は真空槽21の外側に設置された光学式膜厚計26によ
って測定されている。各ホルダー22の後部に、ヒータ
ー27が取り付けられると共に、ホルダー22の前方に
は、水晶振動子式膜厚計28が設置されている。
また、真空槽21に酸素を導入するために。
酸素ガスボンベ29が連結され、且つ、真空槽21の内
部は排気系30ヲ用いて排気される。
次に、この蒸着装置の動作を説明する。
捷ず1表面全ポリシングしだガラス基板10がトリクレ
ン、アルコール等の有機溶液で洗浄され2表面の汚れを
除去された後、ホルダー22上にセットされる。排気系
60ヲ用いて排気を行い、真空槽21の圧力に5X10
  Torr以下にする。
排気に先立って、蒸発源24中には蒸発物質としてアル
ミニウム片が搬入されており、排気後、電子銃23ヲ動
作させる。電子銃26からの電子ビームにより、蒸発源
24中のアルミニウムが気化し、ガラス基板10上にア
ルミニウム膜層が形成される。この時、ヒーター27は
点火されていないため、基板10の温度は室温に保たれ
る。アルミニウム膜層の膜厚は水晶振動子式膜厚計28
で監視、測定されており、平均膜厚が300OAとなっ
た時に、蒸着を停止する。
次に、基板10の温度を室温に保った状態で。
蒸発源24中に、蒸着物質として5102材料を導き、
 5in2材料全電子銃26によって気化する。
これによって、上記したアルミニウム膜層上には、 5
i02膜が蒸着される。5IO2膜の膜厚は光学式膜厚
計26によって測定されており、光学的膜厚が波長60
0nmのλ/4になった時に蒸着を停止する。
5i02膜の形成によってアルミニウム膜層はSiO2
層によって覆われるから、以後、基板を加熱しても、ア
ルミニウム表面は酸化されない。
上述した点を考慮して、TlO2膜の生成の際には、ヒ
ーター27により各ガラス基板10ヲ加熱する一方、蒸
発物質としてT IO2’ff蒸発源24内に導く。更
に、真空槽21内の酸素(02)分圧全lX10  T
orr程度にした後、電子銃23ヲ点火して、 Ti0
2ffi蒸発させる。TlO2膜がλ/4の光学的膜厚
となるまで、 5i02膜」二に蒸着されると。
蒸着を停止する。
以後、ヒーター27で基板10ヲ加熱した状態で、 5
i02膜全Tie2膜上に形成し、続いて、 TlO2
膜を前記した操作と同様な操作で形成する。以下、5I
O2膜とT IO2膜とを交互に被着することにより、
第1図に示したように、アルミニウム膜層を含めて9層
からなる薄膜部11ヲ形成する。
上記したように、 5i02−Ti02系では、応力が
緩和されるため、 SiO□及びTlO2膜を更に積層
しても、膜剥離等は見られず、他方1反射率はより高く
なることがわかった。尚2表面に露出する膜、即ち、最
終的に形成される膜は膜の物理的強度を考慮した場合、
 TiO2膜であることが望ましい。
第ろ図を参照すると2曲線31に第1図に示した膜構成
の反射鏡の反射率曲線を示し9曲線32に従来の反射鏡
の反射率曲線?示している。
測定に使用された反射鏡はいずれもガラス基板として光
学ガラスBK−7((株)保谷硝子商品名〕全使用しキ
ーだ。更に、ここでは従来の反射鏡として、  CeO
2とMgF’2とを交互[17層形成した誘電体多層膜
反射鏡を用いた。
第6図からも明らかな通り1本発明の多層膜反射鏡に従
来の誘電体多層膜反射鏡に比較して。
約半分の膜数で、従来の反射鏡より優れた特性を実現し
ている。更に9本発明の反射鏡は従来のものより、波長
依存性が小さいことから、誘電体の膜厚制御を厳しく行
う必要がない。したがって、製造が従来のものよりも容
易であるという利点金偏えている。
上に述べた実施例は5in2とTiO□とを組み合せて
薄膜部11を形成したが、 TiO2の代り“+ Ta
 2051Zn02. HfO2等ksio2あるいU
SiOと組み合せても、上記実施例と同様の効果が得ら
れた。
以上述べた通り1本発明によれば、高い反射率を有する
良質の反射鏡を少ない膜層を重ね合せただけで製作でき
る。したがって2作業工程全短縮できるという利点があ
る。更に、硬く緻密な誘電体薄膜によりアルミニウム表
面を保護しているため、物理的耐久性の高い反射鏡が容
易に得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る反射鏡を示す断面図、
第2図は第1図に示した反射鏡を製作するのに使用した
蒸着装置の概略構成図、及び第6図は本発明の反射鏡と
従来の反射鏡との特性を比較して示す図である。 記号の説明 10:基板 11:薄膜部 15ニアルミニウム膜層1
6 : Sin、、膜 17 : TiO2膜 21:
真空槽 22:ホルダー 25:電子銃 24:蒸発源
 25:膜厚モニターガラス 26:光学式膜厚計27
:ヒーター 28:水晶振動子式膜厚計29=酸素ガス
ボンベ 30:排気系

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板の一表面上にアルミニウム膜を形成し。 該アルミニウム膜上に誘電体多層膜を被着した多層膜反
    射鏡において、第1の誘電体として。 ンIJコン酸化物を前記アルミニウム膜上に被着して、
    第1の誘電体層を形成し、第2の誘電体として、チタン
    酸化物、タンタル酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハ
    フニウム酸化物の群から一つの酸化物を選択して、前記
    ′=109.%l−−一層上に第2の誘電体層として被
    着すると共に前記第2の誘電体層上°に、前記第1及び
    第2の誘電体を交互に被着して、少くとも6層構造の前
    記誘電体多層膜を形成し、且つ、前記誘電体多層膜全形
    成する各誘電体層は所定波長λに対して、実質上λl/
    4に等しい光学的膜厚を有するように構成されているこ
    とを特徴とする多層膜反射鏡。
JP13564382A 1982-08-05 1982-08-05 多層膜反射鏡 Pending JPS5926704A (ja)

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