JPS58217901A - 透過型光学部材 - Google Patents
透過型光学部材Info
- Publication number
- JPS58217901A JPS58217901A JP57100789A JP10078982A JPS58217901A JP S58217901 A JPS58217901 A JP S58217901A JP 57100789 A JP57100789 A JP 57100789A JP 10078982 A JP10078982 A JP 10078982A JP S58217901 A JPS58217901 A JP S58217901A
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- JP
- Japan
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- deposited
- film
- stress
- internal stress
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
- G02B5/0825—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers the reflecting layers comprising dielectric materials only
- G02B5/0833—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers the reflecting layers comprising dielectric materials only comprising inorganic materials only
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (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。
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、蒸着膜の内部応力による基板面の歪みを補正
した両面蒸着積層物に関するものである。
した両面蒸着積層物に関するものである。
従来より真空蒸着やスパッタリング法などにより基板」
二に形成された蒸着薄膜中には、場合にヱってその基板
面を歪１せる程の大きな内部応力が存在することが知ら
れている（例えば、Ｔｒａｎｓ、 ８ｔｈ Ｎａｔｌ、
Ｖａｃｕｕｍ Ｓｙｍｐ。
二に形成された蒸着薄膜中には、場合にヱってその基板
面を歪１せる程の大きな内部応力が存在することが知ら
れている（例えば、Ｔｒａｎｓ、 ８ｔｈ Ｎａｔｌ、
Ｖａｃｕｕｍ Ｓｙｍｐ。
１９６１年刊 Ｐ９４３〜 ）。
この蒸着膜中の内部応力により、その両面が平面状に研
磨加工された基板１１（第１１図（ａ））は、これが非
常に薄い場合、外部から検知されるほどに変形する。変
形には第１図（ｂ）又は（ｃ）に示す如く、蒸着膜１２
の個別によって引張応力による場合（第１図（ｂ））と
、圧縮応力による場合（第１図（Ｃ））がある。
磨加工された基板１１（第１１図（ａ））は、これが非
常に薄い場合、外部から検知されるほどに変形する。変
形には第１図（ｂ）又は（ｃ）に示す如く、蒸着膜１２
の個別によって引張応力による場合（第１図（ｂ））と
、圧縮応力による場合（第１図（Ｃ））がある。
厳密に言えば、同じ物質からなる蒸着膜てあっても、そ
の蒸着法（例えば真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤな
と）や、蒸着時のＵｎ々の条件（例えば基板温度、蒸着
速度、真空度、蒸発源と基板との位置関係など）が異な
れば、蒸着膜１２の内部に発生する内部応力、ひいては
基板１１の歪み計も変わってし“よう。
の蒸着法（例えば真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤな
と）や、蒸着時のＵｎ々の条件（例えば基板温度、蒸着
速度、真空度、蒸発源と基板との位置関係など）が異な
れば、蒸着膜１２の内部に発生する内部応力、ひいては
基板１１の歪み計も変わってし“よう。
蒸着膜中の内部応力と基板面の歪みｌｄとの関係につい
ては既に解析され、以下の式で示される仁とが知られて
いる（ Ａ、 Ｅ、 Ｃ，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏ
ｒｔ’Ａ １５ 、 Ｉ ９６ ］年団）。基板が矩形
断面の場合にし、ｌ、 ４Ｅｂ２ ここでσ：蒸着膜中の内部応力（ｄｙｎ ／ ｃｒ／ｌ
）Ｅ 基板のヤング率（ｄｙｎ ｌｃｒ！ ）ν、基
板のポアソン比 す、基板の厚み（ｃｒｎ） Ｌ 基板の長さくｃｔｎ） Δ：基板の歪み量（ｍ） なお、基板１１の歪み量とは、両端を拘束しない状態に
おいて基板両端を結ぶ直線から基板中心まで下した垂線
の高さｈである。
ては既に解析され、以下の式で示される仁とが知られて
いる（ Ａ、 Ｅ、 Ｃ，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏ
ｒｔ’Ａ １５ 、 Ｉ ９６ ］年団）。基板が矩形
断面の場合にし、ｌ、 ４Ｅｂ２ ここでσ：蒸着膜中の内部応力（ｄｙｎ ／ ｃｒ／ｌ
）Ｅ 基板のヤング率（ｄｙｎ ｌｃｒ！ ）ν、基
板のポアソン比 す、基板の厚み（ｃｒｎ） Ｌ 基板の長さくｃｔｎ） Δ：基板の歪み量（ｍ） なお、基板１１の歪み量とは、両端を拘束しない状態に
おいて基板両端を結ぶ直線から基板中心まで下した垂線
の高さｈである。
−」二人より明らかな如く、蒸着膜１２中に発生する内
部応力σを一定とした時には、基板の長さが非常に長か
ったり、あるいは厚さが非常に薄いときには膜内部応力
による基板面歪み量Δが大きくなる。
部応力σを一定とした時には、基板の長さが非常に長か
ったり、あるいは厚さが非常に薄いときには膜内部応力
による基板面歪み量Δが大きくなる。
上記基板１１の歪みが実際に問題とされるのは、特に高
度な面精度（歪み量λ／１００〜λ／２００但しλ：波
長）を要求される場合、即ち例えばエタロン板に於いて
である。ここにエタロン板は、良く知られているように
多重干渉を利用した分光器に用いられるものである。エ
タロン板の表面は高い反射率を要求されるため、しばし
ば無機誘電体の多層膜が蒸着される。然るに、この多層
膜の内部応力の為に、せっかく基板（カラス）をλ／２
００以下という高度な面精度に研磨しても、蒸着後λ１
５０〜λまで歪んでしまうことがある。
度な面精度（歪み量λ／１００〜λ／２００但しλ：波
長）を要求される場合、即ち例えばエタロン板に於いて
である。ここにエタロン板は、良く知られているように
多重干渉を利用した分光器に用いられるものである。エ
タロン板の表面は高い反射率を要求されるため、しばし
ば無機誘電体の多層膜が蒸着される。然るに、この多層
膜の内部応力の為に、せっかく基板（カラス）をλ／２
００以下という高度な面精度に研磨しても、蒸着後λ１
５０〜λまで歪んでしまうことがある。
またレーザ測距儀等に使用されるダイクロイックミラー
は、その光学系の要請から薄い基板が用いられ、しかも
分光特性」二特にレーザー波長のみを選択的に反射させ
る為に誘電体の多層膜が蒸着される。測距にはレーザ波
長での干渉縞が利用されるが、この要請によりダイクロ
イックミラーの面精度も非常な高度さが要求される。こ
の場合、多層蒸着膜Ｖ」５、分光特性を満足することを
優先させて物質の選択及び厚みの設言１がなされるのが
通常であるため、蒸着膜の内部応力によって引きおこさ
れる基板面及びそれに伴なう膜面の歪みに対しては、別
の手段をもって解決しなければならない。
は、その光学系の要請から薄い基板が用いられ、しかも
分光特性」二特にレーザー波長のみを選択的に反射させ
る為に誘電体の多層膜が蒸着される。測距にはレーザ波
長での干渉縞が利用されるが、この要請によりダイクロ
イックミラーの面精度も非常な高度さが要求される。こ
の場合、多層蒸着膜Ｖ」５、分光特性を満足することを
優先させて物質の選択及び厚みの設言１がなされるのが
通常であるため、蒸着膜の内部応力によって引きおこさ
れる基板面及びそれに伴なう膜面の歪みに対しては、別
の手段をもって解決しなければならない。
その解決法として予め基板に蒸着する膜により生ずる内
部応力及び基板歪み量を測定しておき、前もって基板面
を研磨加工して反対方向に曲率を持たせておく方法が考
えられる。
部応力及び基板歪み量を測定しておき、前もって基板面
を研磨加工して反対方向に曲率を持たせておく方法が考
えられる。
この様子を第２図に示す。第２図（ｂ）及び（ｄ）は蒸
着膜２２が引張応力を示す場合であり、この揚台には基
板２１を予め凸面加工（下方に湾曲させる）しておく。
着膜２２が引張応力を示す場合であり、この揚台には基
板２１を予め凸面加工（下方に湾曲させる）しておく。
一方、第２図（Ｃ）及び（ｅ）は蒸着膜２３が圧縮応力
を示す場合であり、この場合には基板２１を予め凹面加
工（」一方に湾曲させる）しておく。
を示す場合であり、この場合には基板２１を予め凹面加
工（」一方に湾曲させる）しておく。
しかしながら、この方法には以下の欠点がある。
（１）異なった膜物質及び多層膜構成を使用する都度、
予備実験により、各々の基板の歪み［ｉを測定しなけれ
ばならないこと （２）前工程である基板面の曲率加工研磨に、かなりの
精度が要求されること 本発明は、これらの欠点を解決し、特に予備的な実験及
び前加工を必要とせず、それ故結果的に製造時間を短縮
でき、良品率を向−４ニさせることができる蒸着積層物
を提供することを目的とする。
予備実験により、各々の基板の歪み［ｉを測定しなけれ
ばならないこと （２）前工程である基板面の曲率加工研磨に、かなりの
精度が要求されること 本発明は、これらの欠点を解決し、特に予備的な実験及
び前加工を必要とせず、それ故結果的に製造時間を短縮
でき、良品率を向−４ニさせることができる蒸着積層物
を提供することを目的とする。
本発明者らは蒸着膜の内部応力による基板面の歪みを後
から補正することで高度な面精度を得ることを着想し、
基板面の一方の面に所望の特性を有する多層膜又は単層
膜を蒸着した後、基板の他方の面に別の蒸着膜を蒸着し
、このようにすることによって双方の蒸着膜の内部応力
を相殺させて、基板面の歪みの問題を解消した両面蒸着
積層物を発明した。
から補正することで高度な面精度を得ることを着想し、
基板面の一方の面に所望の特性を有する多層膜又は単層
膜を蒸着した後、基板の他方の面に別の蒸着膜を蒸着し
、このようにすることによって双方の蒸着膜の内部応力
を相殺させて、基板面の歪みの問題を解消した両面蒸着
積層物を発明した。
本発明を実施するにあたり、その対象となる蒸着積層物
が反射型光学系の場合、基板の裏面側に応力補正のため
に蒸着する膜は、（」質及び膜厚を任意に選ぶことがで
きる。それに対して、透過型光学系の場合は、分光透過
率に影響を力えるので、任意という訳にはいかない。例
えば基板裏面には、しばしば迷光を防ぐために反射防止
層を蒸着する。この場合、材質として表面蒸着層の膜応
力と釣り合う応力を生ずるものを選べば良い。更に膜厚
を一定にしだのでは基板の歪みが補正されない場合は、
反射防止効果を損うことのない範囲内で必要に応じて後
からその膜厚を変化させることにより、表面蒸着層の膜
応力と釣合った応力を有する反射防止膜を形成すること
ができる。
が反射型光学系の場合、基板の裏面側に応力補正のため
に蒸着する膜は、（」質及び膜厚を任意に選ぶことがで
きる。それに対して、透過型光学系の場合は、分光透過
率に影響を力えるので、任意という訳にはいかない。例
えば基板裏面には、しばしば迷光を防ぐために反射防止
層を蒸着する。この場合、材質として表面蒸着層の膜応
力と釣り合う応力を生ずるものを選べば良い。更に膜厚
を一定にしだのでは基板の歪みが補正されない場合は、
反射防止効果を損うことのない範囲内で必要に応じて後
からその膜厚を変化させることにより、表面蒸着層の膜
応力と釣合った応力を有する反射防止膜を形成すること
ができる。
即ち、第１血族着層の膜応力のバラツキや蒸着前の基板
面研磨仕上り状態（面精度）のバラツキがあっても、後
の第２簡潔着で補正できるので製造工程が比較的楽にな
シ、且つ高い基板面精度が得られる。
面研磨仕上り状態（面精度）のバラツキがあっても、後
の第２簡潔着で補正できるので製造工程が比較的楽にな
シ、且つ高い基板面精度が得られる。
以下に本発明の実施例を示す。
ここで基板ガラス３１は、その厚みが０．６ ｎｒｔｎ
と薄いものを用い、両面蒸着積層物の構造は第３図に示
す様に第１面３１ａに高屈折率物質からなるＨ層と低屈
折率物質からなるＬ層とを交互に組み合わせた高反射ミ
ラー３２を形成しくここで言う高屈折率、低屈折率とは
基板ガラスの屈折率に対しての意味である）、それとは
反対側の第２面３１ｂに単層反射防止層膜３３を形成し
てなる。
と薄いものを用い、両面蒸着積層物の構造は第３図に示
す様に第１面３１ａに高屈折率物質からなるＨ層と低屈
折率物質からなるＬ層とを交互に組み合わせた高反射ミ
ラー３２を形成しくここで言う高屈折率、低屈折率とは
基板ガラスの屈折率に対しての意味である）、それとは
反対側の第２面３１ｂに単層反射防止層膜３３を形成し
てなる。
高反射ミラー３２の構成は、Ｈ層としてＴｉ Ｏ２、Ｌ
層としテＳｉ Ｏ２を用い、ガラス基板３１上に１１層
とＬ層を交互に６組形成し最後に、Ｈ層をもう一層形成
してなる（第４図参照）。
層としテＳｉ Ｏ２を用い、ガラス基板３１上に１１層
とＬ層を交互に６組形成し最後に、Ｈ層をもう一層形成
してなる（第４図参照）。
各々の層は、電子ビームによる一般的な真空蒸着法で形
成し、その厚さは、ＴＬ Ｏ２層５８０人、ＳＬ ０２
層９００人である。その結果、発生した膜応力は、引張
応力４．５ Ｘ １０ ’ ｄｙｎ／ｃｒｌであった。
成し、その厚さは、ＴＬ Ｏ２層５８０人、ＳＬ ０２
層９００人である。その結果、発生した膜応力は、引張
応力４．５ Ｘ １０ ’ ｄｙｎ／ｃｒｌであった。
次に、上記高反射ミラー３２にょる引張応力によって生
じた基板３１の歪みを補正する目的で、基板の反対面３
１ｂに、同じ引張応ヵ、、オＬ、ｆｌ−’ｌ）□１ヶ４
１゜６７．□□イ□ ゛ ”折率のＭ９ Ｆ ２単層
膜を蒸着した。’９ Ｆ ２膜は、Ｐめ実験により厚さ
約９５０八て内部引張応力１．７ Ｘ ｌ ０４ｄｙｎ
／ｃＪを示すことが確かめられた。そこで、上記高反射
ミラー３２による引張応力と釣合わせるためにはおよそ
２５００人のＭ、Ｆ ２膜を形成すれば良いことが予測
された。
じた基板３１の歪みを補正する目的で、基板の反対面３
１ｂに、同じ引張応ヵ、、オＬ、ｆｌ−’ｌ）□１ヶ４
１゜６７．□□イ□ ゛ ”折率のＭ９ Ｆ ２単層
膜を蒸着した。’９ Ｆ ２膜は、Ｐめ実験により厚さ
約９５０八て内部引張応力１．７ Ｘ ｌ ０４ｄｙｎ
／ｃＪを示すことが確かめられた。そこで、上記高反射
ミラー３２による引張応力と釣合わせるためにはおよそ
２５００人のＭ、Ｆ ２膜を形成すれば良いことが予測
された。
この予測に基いて、ＭｇＦ ２膜を２５００人形成した
所、高反射ミラ一層３２の４．５Ｘ １０’ ｄｙｎＡ
ｉの引張応力が０．５ Ｘ １０’ ｄｙｎ １ｃｒｌ
以下の引張応力にまで緩和され、その結果、基板３１表
面の歪みがλ＜ａ 以下に激減し、所望の面精度をイ
ｊする高反射ミラー機料（本発明でいう両面蒸着積層物
の一実施態様〕が得られた。
所、高反射ミラ一層３２の４．５Ｘ １０’ ｄｙｎＡ
ｉの引張応力が０．５ Ｘ １０’ ｄｙｎ １ｃｒｌ
以下の引張応力にまで緩和され、その結果、基板３１表
面の歪みがλ＜ａ 以下に激減し、所望の面精度をイ
ｊする高反射ミラー機料（本発明でいう両面蒸着積層物
の一実施態様〕が得られた。
このように本発明では完全に平らな面が得られなくとも
、許容し得る面精度が得られればそれて差し支乏−ない
。
、許容し得る面精度が得られればそれて差し支乏−ない
。
な訃、高反射ミラ一層３２が別の膜拐料から成り、その
ためにその発生応力が圧縮応力を示す場合にｔ、１、反
対面の応力補正用の反射防止層３３としては、同じ圧縮
応力を示す蒸着膜を用いねばならない。圧縮応力を示す
蒸オ’、１ＮｌＳｔ ０２膜で本発明者らの実験による
と膜厚１０００八での圧縮応力値はおよそ２．６×１０
’ ｄｙｎ ／ ｃａであった。
ためにその発生応力が圧縮応力を示す場合にｔ、１、反
対面の応力補正用の反射防止層３３としては、同じ圧縮
応力を示す蒸着膜を用いねばならない。圧縮応力を示す
蒸オ’、１ＮｌＳｔ ０２膜で本発明者らの実験による
と膜厚１０００八での圧縮応力値はおよそ２．６×１０
’ ｄｙｎ ／ ｃａであった。
また、本発明は積層物が光学部材（反射ミラー、レンズ
、フィルタ等）である場合には反射式でも透過式でも良
いことは前述の通りである。また積層物は光学部材でな
くとも良いことは言うまでもない。
、フィルタ等）である場合には反射式でも透過式でも良
いことは前述の通りである。また積層物は光学部材でな
くとも良いことは言うまでもない。
以上述べてきたように、本発明によ・れば、第１蒸着膜
の内部応力による基板の歪みが第２蒸着膜によって補正
され、この第２蒸着物は必要に応じて後で追加蒸着する
ことができるので、第１蒸着膜の内部応力による基板の
歪みを考慮して最適の厚さ、種類とできる。
の内部応力による基板の歪みが第２蒸着膜によって補正
され、この第２蒸着物は必要に応じて後で追加蒸着する
ことができるので、第１蒸着膜の内部応力による基板の
歪みを考慮して最適の厚さ、種類とできる。
しかもこのことが、面倒な予備実験や精度の良い研磨加
工を要することなく行なえるので、安価にして歩留りが
良くかつ秀れた積層物が大量生産できるという効果が奏
される。
工を要することなく行なえるので、安価にして歩留りが
良くかつ秀れた積層物が大量生産できるという効果が奏
される。
第１図（ａ）〜（ｃ）は従来の蒸着による基板の歪みを
説明する断面図である。 第２図（ａ）〜（ｅ）は蒸着による基板の歪みを解消す
る一つの手法を説明する断面図である。 第３図は本発明の一実施例を示す両面蒸着積層物の断面
図である。 第４図は第３図の部分拡大図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ２１．３１ ・・・・・・山川基板 ２２．３２．３３・・・・・蒸着膜 出願人 ： 日本光学工業株式会社 安 井 幸 −ｇ！、￥、、ｉ古さ−＋＞
− ；＋−ｊ図 （１２） 矛３図
説明する断面図である。 第２図（ａ）〜（ｅ）は蒸着による基板の歪みを解消す
る一つの手法を説明する断面図である。 第３図は本発明の一実施例を示す両面蒸着積層物の断面
図である。 第４図は第３図の部分拡大図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ２１．３１ ・・・・・・山川基板 ２２．３２．３３・・・・・蒸着膜 出願人 ： 日本光学工業株式会社 安 井 幸 −ｇ！、￥、、ｉ古さ−＋＞
− ；＋−ｊ図 （１２） 矛３図
Claims (1)
- 基板の一側に蒸着された内部応力を有する第１蒸着膜、
前記内部応力により歪みを起こす基板及び前記第１蒸着
膜とは反対側に蒸着され、第１蒸着膜の有する内部応力
と釣合った内部応力を有する第２蒸着膜から成ることを
特徴とする両面蒸着積層物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100789A JPS58217901A (ja) | 1982-06-14 | 1982-06-14 | 透過型光学部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100789A JPS58217901A (ja) | 1982-06-14 | 1982-06-14 | 透過型光学部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58217901A true JPS58217901A (ja) | 1983-12-19 |
| JPS6218881B2 JPS6218881B2 (ja) | 1987-04-24 |
Family
ID=14283201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100789A Granted JPS58217901A (ja) | 1982-06-14 | 1982-06-14 | 透過型光学部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58217901A (ja) |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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