JPS63183401A

JPS63183401A - 多層膜反射鏡の製造方法

Info

Publication number: JPS63183401A
Application number: JP1507387A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Nakano; 博隆中野; Masahiro Oishi; 大石　正浩
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Glass Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; AGC Techno Glass Co Ltd
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1988-07-28

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、投光照明等に使用して好適な多層膜反射鏡
の製造方法に関する。

（従来の技術）一般に多層膜反射鏡は、店舗用並びに医療用照明等の光
源に多く使用されている。そして、可視光を反射して長
波長の赤外領域を通過させ、照射物体を熱線によって加
熱されないようにし、且つ光源からの熱線が多層膜を通
過する際、８０％以上が透過するため、基板か加熱され
難い特徴を持っている。

このような多層膜体射鏡は、第１図に示すように構成さ
れ、凹面状ガラス基板からなる反射体基板１の四面２に
は、多層膜４が形成されている。

更に、反射体基板１の中心には、ハロゲンランプのよう
な光源３が配設されている。上記多層膜４は高屈折率物
質（Ｈ）と低屈折率物質（Ｌ）の薄膜を交互に積層して
なっているが、通常、高屈折率物質（Ｈ）として硫化亜
鉛（Ｚ　ｎ　Ｓ）が用いられ、低屈折率物質（Ｌ）とし
て弗化マグネシウム（ＭｇＦ２）が用いられている。こ
のようなＺ　ｎ　Ｓ　／　Ｍ　ｇ　Ｆ　２からなる多層
膜は、例えばＴ　ｉ　Ｏ２／　Ｓ　ｉ　Ｏ２の多層膜と
比較し、高屈折率物質の低屈折率物質に対する屈折率の
比か大きく、反射帯域が広帯域となるという特徴を有す
るため、従来使用されて来た。

そして、このような多層膜の形成に当たっては、従来、
抵抗加熱法による真空蒸着法が採用されている。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、真空蒸着法により形成したＺｎＳ／ＭｇＦ２
を用いた多層膜反射鏡には、次のような問題点がある。

即ち、ハロゲンランプ等のように高熱を発生する光源に
適用すると、ハロゲンランプ等からの加熱によって多層
膜が剥離し、且つ多層膜表面のＺｎＳ層が風化されて白
濁する。通常、ランプ点灯の際の熱負荷か温度３５０℃
で３０時間、温度３００℃で１００時間で使用不能とな
る。

又、ＺｎＳ層は吸湿性があるため、温度５０℃、湿度９
０％の雰囲気に５０時間放置すると、多層膜が剥離し、
耐久性が弱いという欠点がある。

この発明は、機械的強度が強く、且つ耐久性の優れた多
層膜反射鏡の製造方法を提供することを１−１的とする
。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明は、凹面状ガラス基板の内面に、主に硫化亜鉛
と弗化マグネシウムの交互層より成る多層膜を形成する
多層膜反射鏡の製造方法において、上記硫化亜鉛の層の
成膜は不活性ガス、又は硫黄を含むガス、又はそれらの
混合ガスの雰囲気中にて、それらのガスのイオンと電子
ビームとを上記基板へ照射することにより行ない、上記
弗化マグネシウムの層の成膜は不活性ガス、又は弗素を
含むガス、又はそれらの混合ガスの雰囲気中にて、それ
らのガスのイオンと電子ビームとを上記基板へ照射する
ことにより行ない、上記多層膜を形成することを特徴と
する多層膜反射鏡の製造方法である。

（作用）この発明によれば、付着力等機械的強度が強く、且つ耐
湿性等耐環境性に対して極めて強く、各種信頼性試験に
対して耐久性のあるＺｎＳとＭｇＦ２から成る多層膜が
得られる。従って、ノ１０ゲンランプを用いた反射鏡に
適用した場合、機械的強度が強く、耐久性の優れた多層
膜反射鏡を提供することが出来る。

（実施例）以下、図面を参照して、この発明の一実施例につき詳細
に説明する。

この発明の製造方法により得られる多層膜反射鏡も、既
述の第１図に示す構造を有しているが、反射体基板１に
形成される多層膜４の膜構成は、例えは下記表１に示す
ように、ＺｎＳとＭｇＦ２の２５層から成っている。そ
して、ＺｎＳとＭ　ｇ　Ｆ　２の他に、基板側第１層目
に光学的膜厚がλ１／４の５ｉ０２の層が形成され、又
、最終層にはλ２／２の５ｉ０２の層が形成されている
。

ここでλ１は１層乃至１３層までに用いた制御波長で、
この実施例ではλ１＝６１０ｎｍに設定されている。又
、λ２は１４層乃至２５層までに用いた制御波長で、こ
の実施例では λ２　＝５９１ｎｍに設定されている。

表　　１ λ１：６１０ｎｍ λ２　：５９１ｎｍさて次に、この発明による多層膜反射鏡の製造方法につ
いて、説明する。

本実施例では、第２図に示す電子ビーム成膜装置を使用
するが、複数個の蒸着材料が収容可能なルツボ１７中に
、ＭｇＦ２と５ｉ０２とが収容されており、電子銃１８
からの電子ビームにより加熱蒸発される。この場合、加
速電圧６ＫＶである。

又、エミッンヨン電流値は、ＭｇＦ２の場合４２ｍＡで
あり、５ｉ０２の場合８０ｍＡである。

史に、ＺｎＳは図示しないボートによる抵抗加熱方式を
用いて加熱蒸発させた。このボートはタンタル・ボート
を用い、通電時の電流値は例えば２９０Ａである。

そして、反射鏡用基板１６は、ドーム１９上に複数個取
付けられており、ドーム１９はドーム回転機構１５によ
り１時間当り９００〜１５００回転の速度で自転しなか
ら３００〜５００回転の速度で公転を行ない、成膜を行
なう。尚、基板１６は、加熱用ヒータ１４により３００
℃に加熱される。

上記の場合、成膜中の膜厚制御は、光源１１からの光を
回転機構からなる複数個収容可能なモニタ基板１３で反
射させ、制御波長λｎｍなる干渉フィルタ１２を通して
モニタ基板１枚につき数層ずつ光学的膜厚を制御し、反
射鏡用基板１６に多層膜を形成する。つまり、本実施例
では、光学方式の膜厚制御方法を用いている。

用いたイオン銃２］は、カウフマン型イオン銃である。

そして、イオン化のための導入ガスは、Ｚ　ｎ　Ｓ　ｓ
　Ｍ　ｇ　Ｆ　２　、Ｓ　１０２　ノ成膜時共に共通で
アルゴンを用いた。そして、イオン化のための導入ガス
並びに背景としてアルゴンの全圧を例えば５ｘ　１．　
Ｏ’　Ｔｏ　ｒ　ｒとした。

成膜中のイオン照射により、ドーム１９」二でのチャー
ジ・アップを防止するため、ニュートラライザ２０によ
り、フィラメントから発生する熱電子による電子ビーム
を同時に照射する。イオン銃２１の条件は、次の通りで
ある。即ち、アノードに印加する放電のための電圧は５
５Ｖ、加速電流は３７ｍＡである。又、カソード電流は
７．２６Ａである。ニュートラライザ２０の条件は、次
の通りである。即ち、ビーム電圧は３００■であり、ビ
ーム電流値は３７ｍＡである。

以上の成膜条件により、表１の膜構成の多層膜を形成し
た。得られた多層膜反射鏡の光学的特性を、第３図に示
す。第３図から分るように、本実施例の多層膜反射鏡は
、可視光領域全域に亙って反射し、赤外領域は透過して
いる。即ち、第１図に示すように、光源３から放出され
た光は、反射体基板１」二の多層膜４に反射され、可視
光領域のみの冷光となり、左側へ平行光となって進んで
行く。

尚、ハロゲンランプ自身からの熱により、多層膜４は３
００℃程度に加熱される。従来法のものは勿論、本実施
例による場合でも、成膜したものをそのまま反射鏡とす
ると、ハロゲンランプからの熱により剥離されることが
ある。成膜後、熱処理することは多層膜の機械的強度を
改善することに効果かある。本実施例のものを、例えば
大気中で４００°Ｃ１３０分間熱処理すると、膜の剥、
＜ＩＬは殆ど起らない。一方、従来のものは、熱処理し
ても未だ剥離現象を生ずることがある。尚、熱処理の温
度範囲」１限は反射体基板１の変形が起らない範囲で、
６００℃である。それ故、有効熱処理温度範囲は３００
℃乃至６００℃である。

以下に、本実施例の多層膜反射鏡と従来の真空蒸着のみ
の場合のものにつき、各種評価試験の結果について述べ
る。

先ず、成膜後、リークして真空槽から取出し、大気中に
て放置した場合の分光特性の経時変化を追跡した結果を
第４図に示す。経時変化の追跡波長は、第３図に示す長
波長側の５０％透過率通過波長とした。第４図において
３１が本実施例の場合であり、３２が従来のものの場合
である。従来のものは、７５時間経過時点で９．５ｎｍ
長波長側に移動し、更に移動を続けている。一方、本実
施例のものは、移動量が長波長側へ３ｎｍと少なく、そ
の移動も短時間で停止している。

次に、夫々大気中で４００℃、３０分の熱処理を行なっ
たものにつき、５５０℃で大気中で熱処理した場合の、
分光特性の短波長側への移動量と熱処理時間との関係を
調べた。分光測定は熱処理か終了し、室温に冷却されて
から行なった。その結果を第５図に示す。第５図におい
て、３３は本実施例−によるものであり、３４は従来の
真空蒸着のみのものである。従来のものは、熱処理によ
って、又、その時間が長くなるほど、短波長側へ移動す
る。一方、本実施例では、５５０℃の熱処理によって、
又、その時間を長時間にしても、分光特性の移動は殆ど
生じないことが分る。

次に、本実施例のものと従来のものとを１００℃の熱湯
で煮沸した場合の、分光特性の移動と煮沸時間の関係を
調べた。その結果を第６図に示す。

第６図において、３５は本実施例のものであり、３６は
従来のものである。煮沸試験によって、いずれも、一度
短波長側に移動した後、長波長側へ移動する。しかし、
移動量は本実施例のものの方かすっと少ない。

（変形例）上記実施例では、イオン化のためにイオン銃−］２　− ２１を通して導入するガスを不活性ガスのアルゴン、又
、背景として真空槽全体に導入するガスも同様に不活性
ガスのアルゴンを用いる場合を例に取り詳述した。

しかし、イオン・ビームの加速電圧か高くなるにつれ、
即ち、イオンのエネルギが高くなるにつれ、ＺｎＳ並び
にＭｇＦ２が解離し始め、膜か吸収性のものとなってし
まう。この傾向は、特にＺｎＳの場合に顕著である。こ
のため、ＺｎＳの成膜時には、背景となる雰囲気には、
不活性ガスの他、硫黄を含むガス、例えば硫化水素（Ｈ
２Ｓ）、六弗化硫黄（ＳＦｅ）、又は四弗化硫黄（ＳＦ
ａ）等、あるいはそれらの混合ガスを導入し、イオン銃
２１を経てイオン化するガスも、不活性ガスの他、」−
述の硫黄を含むガス、あるいはそれらの混合ガスを用い
、全圧として］、　Ｏ’　Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ乃至１．０−
”　Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ台とすれば良い。このようにすれば
、解離が生じないＺｎＳ膜が形成される。一方、ＭｇＦ
２の成膜の場合には、背景となる雰囲気としては不活性
ガスの他、弗素を含むガス、例えば四弗化炭素、又はフ
ロン（ＣＣ１２Ｆ２）あるいはそれらの混合ガスを導入
し、イオン化するガスも不活性ガスの他、」二連の弗素
を含むガス、あるいはそれらの混合ガスを用い、全圧と
して１０″’　Ｔｏ　ｒ　ｒ乃至１０’Ｔｏｒｒ台とす
れば良い。このようにすれは、解離か生じないＭｇＦ２
膜が形成される。

［発明の効果］この発明によれは、多層膜反射鏡は主としてＺ　ｎ　Ｓ
　／　Ｍ　ｇ　Ｆ　２の交互層からなり、少なくとも断
続的にイオンを照射しなから凹面状ガラス基板からなる
反射体基板へ成膜している。その結果、この発明による
多層膜反射鏡は成膜後の経時変化も少なく、耐熱試験、
耐水試験、煮沸試験でも、膜の剥離もなく、分光特性上
も優れた耐久性を有する多層膜反射鏡となっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な多層膜反射鏡を示す断面図、第２図は
この発明の一実施例に係る多層膜反射鏡の製造方法に用
いる成膜装置を示す構成図、第３図はこの発明により得
られた多層膜反射鏡における分光的特性を示す特性曲線
図、第４図乃至第６図は大気中での経時変化、耐熱試験
、煮沸試験後の分光特性の変動の比較を示す特性曲線図
である。］・・・反射体基板、２・・凹面、３・・・光源、４・
・多層膜。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦製表　（ｎｍ）第３図烈処理吟明（ｍｉｎ）第５図咋明　（ｈｒ）第４図港、渇時聞（ｍｉｎ）第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）凹面状ガラス基板の内面に、主に硫化亜鉛と弗化
マグネシウムの交互層より成る多層膜を形成する多層膜
反射鏡の製造方法において、上記硫化亜鉛の層の成膜は
不活性ガス、又は硫黄を含むガス、又はそれらの混合ガ
スの雰囲気中にて、それらのガスのイオンと電子ビーム
とを上記基板へ照射することにより行ない、上記弗化マ
グネシウムの層の成膜は不活性ガス、又は弗素を含むガ
ス、又はそれらの混合ガスの雰囲気中にて、それらのガ
スのイオンと電子ビームとを上記基板へ照射することに
より行ない、上記多層膜を形成することを特徴とする多
層膜反射鏡の製造方法。
（２）上記硫黄を含むガスが硫化水素、六弗化硫黄又は
四弗化硫黄であり、上記弗素を含むガスが四弗化炭素又
はフロンであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の多層膜反射鏡の製造方法。
（３）上記多層膜を形成後、３００℃乃至６００℃の温度範囲内にて熱処理をすることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の多層膜反射鏡
の製造方法。