(57)【要約】【課題】ＣＬＢＯ結晶及び該結晶と同程度の屈折率を有する光学材料において、設計波長（２６６ｎｍ及び５３２ｎｍ）に対して十分な反射防止効果を有すると共に、十分に広い波長反射防止帯域を有する２波長防止膜及び２波長反射防止膜形成方法を提供する。【構成】基板の表面に積層された４層の薄膜から成る多層膜を有し、４層の薄膜のうち基板表面から遠い順に第１層の薄膜が低屈折率材料、第２層の薄膜が高屈折率材料、第３層の薄膜が低屈折率材料、第４層の薄膜が中間屈折率材料で形成されており、設計主波長をλ０としたときに、第１層の薄膜は０．３４λ０乃至０．４４λ０、第２層の薄膜は０．０５λ０乃至０．１０λ０、第３層の薄膜は０．２２λ０乃至０．３１λ０、第４層の薄膜は０．１１λ０乃至０．１７λ０となるように積層された。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に積層された４層の薄膜から成る多層膜を有し、波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、
前記４層の薄膜のうち前記基板の表面から遠い順に第１層の薄膜が低屈折率材料、第２層の薄膜が高屈折率材料、第３層の薄膜が低屈折率材料、第４層の薄膜が中間屈折率材料で形成されており、
前記第１層の薄膜の光学膜厚Ｄ１と、前記第２層の薄膜の光学膜厚Ｄ２と、前記第３層の薄膜の光学膜厚Ｄ３と、前記第４層の薄膜の光学膜厚Ｄ４がそれぞれ以下の条件式、
０．３４λ０≦Ｄ１≦０．４４λ０
０．０５λ０≦Ｄ２≦０．１０λ０
０．２２λ０≦Ｄ３≦０．３１λ０
０．１１λ０≦Ｄ４≦０．１７λ０
を満足することを特徴とする２波長反射防止膜。
【請求項２】
前記第４層の薄膜の光学膜厚Ｄ４が、前記条件式を満足する範囲から選択された光学膜厚よりさらに０．５０λ０又は１．００λ０厚く形成されたことを特徴とする請求項１に記載の２波長反射防止膜。
【請求項３】
基板の表面に積層された５層の薄膜から成る多層膜を有し、波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、
前記５層の薄膜のうち前記基板の表面から遠い順に第１層の薄膜が低屈折率材料、第２層の薄膜が高屈折率材料、第３層の薄膜が低屈折率材料又は中間屈折率材料、第４層の薄膜が高屈折率材料、第５層の薄膜が低屈折率材料で形成されており、
前記第１層の薄膜の光学膜厚Ｄ１と、前記第２層の薄膜の光学膜厚Ｄ２と、前記第３層の薄膜の光学膜厚Ｄ３と、前記第４層の薄膜の光学膜厚Ｄ４と、前記第５層の薄膜の光学膜厚Ｄ５がそれぞれ以下の条件式、
０．１１λ０≦Ｄ１≦０．１８λ０
０．０３λ０≦Ｄ２≦０．０９λ０
０．０４λ０≦Ｄ３≦０．１６λ０
０．２０λ０≦Ｄ４≦０．３３λ０
０．４０λ０≦Ｄ５≦０．５７λ０
を満足することを特徴とする２波長反射防止膜。
【請求項４】
前記第５層の薄膜の光学膜厚Ｄ５が、前記条件式を満足する範囲から選択された光学膜厚よりさらに０．５０λ０又は１．００λ０厚く形成されたことを特徴とする請求項３に記載の２波長反射防止膜。
【請求項５】
基板の表面に積層された６層の薄膜から成る多層膜を有し、波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、
前記６層の薄膜のうち前記基板の表面から遠い順に第１層の薄膜が低屈折率材料、第２層の薄膜が高屈折率材料、第３層の薄膜が低屈折率材料又は中間屈折率材料、第４層の薄膜が高屈折率材料、第５層の薄膜が低屈折率材料又は中間屈折率材料、第６層の薄膜が低屈折率材料で形成されており、
前記第５層の薄膜を形成する低屈折率材料又は中間屈折率材料は、前記第６層の薄膜を形成する低屈折率材料よりも大きな屈折率を有しており、
前記第１層の薄膜の光学膜厚Ｄ１と、前記第２層の薄膜の光学膜厚Ｄ２と、前記第３層の薄膜の光学膜厚Ｄ３と、前記第４層の薄膜の光学膜厚Ｄ４と、前記第５層の薄膜の光学膜厚Ｄ５と、前記第６層の薄膜の光学膜厚Ｄ６がそれぞれ以下の条件式、
０．１２λ０≦Ｄ１≦０．２２λ０
０．０２λ０≦Ｄ２≦０．０８λ０
０．０５λ０≦Ｄ３≦０．１８λ０
０．１８λ０≦Ｄ４≦０．３２λ０
０．２６λ０≦Ｄ５≦０．４７λ０
０．０２λ０≦Ｄ６≦０．２７λ０
を満足することを特徴とする２波長反射防止膜。
【請求項６】
前記基板は、ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０結晶，石英，蛍石のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の２波長反射防止膜。
【請求項７】
前記波長λ０は５３２ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の２波長反射防止膜。
【請求項８】
前記低屈折率材料がＭｇＦ２，ＳｉＯ２，ＹＦ３，ＡｌＦ３のいずれか、前記中間屈折率材料がＡｌ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３の混合物，ＮｄＦ３，ＬａＦ３のいずれか、前記高屈折率材料がＨｆＯ２，Ａｌ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３の混合物，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の２波長反射防止膜。
【請求項９】
基板の表面に波長λ０及び波長λ０／２の光に対する２波長反射防止膜を形成する方法であって、
波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、
基板表面上に第４層薄膜を中間屈折率材料により光学膜厚が０．１１λ０乃至０．１７λ０となるように形成し、
前記第４層薄膜上に第３層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．２２λ０乃至０．３１λ０となるように形成し、
前記第３層薄膜上に第２層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．０５λ０乃至０．１０λ０となるように形成し、
前記第２層薄膜上に第１層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．３４λ０乃至０．４４λ０となるように形成することを特徴とする２波長反射防止膜形成方法。
【請求項１０】
基板の表面に波長λ０及び波長λ０／２の光に対する２波長反射防止膜を形成する方法であって、
波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、
基板表面上に第５層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．４０λ０乃至０．５７λ０となるように形成し、
前記第５層薄膜上に第４層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．２０λ０乃至０．３３λ０となるように形成し、
前記第４層薄膜上に第３層薄膜を低屈折率材料又は中間屈折率材料により光学膜厚が０．０４λ０乃至０．１６λ０となるように形成し、
前記第３層薄膜上に第２層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．０３λ０乃至０．０９λ０となるように形成し、
前記第２層薄膜上に第１層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．１１λ０乃至０．１８λ０となるように形成することを特徴とする２波長反射防止膜形成方法。
【請求項１１】
基板の表面に波長λ０及び波長λ０／２の光に対する２波長反射防止膜を形成する方法であって、
波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、
基板表面上に第６層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．０２λ０乃至０．２７λ０となるように形成し、
前記第６層薄膜上に第５層薄膜を、前記第６層薄膜の低屈折率材料よりも大きな屈折率を有する低屈折率材料又は中間屈折率材料により光学膜厚が０．２６λ０乃至０．４７λ０となるように形成し、
前記第５層薄膜上に第４層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．１８λ０乃至０．３２λ０となるように形成し、
前記第４層薄膜上に第３層薄膜を低屈折率材料又は中間屈折率材料により光学膜厚が０．０５λ０乃至０．１８λ０となるように形成し、
前記第３層薄膜上に第２層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．０２λ０乃至０．０８λ０となるように形成し、
前記第２層薄膜上に第１層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．１２λ０乃至０．２２λ０となるように形成することを特徴とする２波長反射防止膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２波長反射防止膜及び２波長反射防止膜形成方法に係り、特に波長２６６ｎｍの紫外光と、５３２ｎｍの可視光の２つの波長において反射防止効果を有する２波長反射防止膜及び２波長反射防止膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ４，Ｎｄ：ＹＬｉＦ４等の半導体ＬＤ励起による高出力固体レーザと非線形光学結晶（素子）との組合せにより、さまざまな波長変換が行われている。このような波長変換に適した非線形光学素子として、従来から、例えばＢＢＯ，ＬＢＯ，ＣＢＯ，ＫＴＰ等が知られている。そして、使用される波長に合わせてこれらのうちから適した非線形光学素子が選択されている。
【０００３】
例えば、波長変換により紫外光を得るためには、非線形光学素子がＮｄ：ＹＡＧレーザ（発振波長１０６４ｎｍ）の４倍高調波を発生させることができると好適である。また、吸収端が所望の波長よりも短波長側にある必要がある。また、ウォークオフ角が小さく角度許容幅が大きいことが必要とされる場合もある。さらに、生産面からは結晶育成速度が大きいことが望ましい。このような、種々の制限の下に、それぞれの用途に適した非線形光学素子が選択されている。
【０００４】
そして、一般に非線形結晶素子を含む光学材料表面には、使用される一又は複数の光に対し反射防止効果を備えこれらを選択的に透過させる反射防止膜が施される。このような反射防止膜を表面に施さない場合、使用される波長光に対して７〜８％程度以上の反射が生じてしまう。
【０００５】
例えば、ＫＴＰ結晶を基板として形成された２波長反射防止膜としては、屈折率が異なる２種類の誘電体膜（Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２）を交互に積層（例えば、６層）し、各層の膜厚を基本波長の０．２５倍以下とする技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−３３３８３４号公報（第４−７頁、第２−３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
既に紫外発生用として複数の非線形光学素子が知られているが、その波長変換特性や結晶の生産性は十分ではなく、新たに波長変換特性が優れかつ結晶育成が容易な非線形光学素子を得るべく開発が行われている。
【０００８】
このような状況下で新たな非線形光学素子として、近年、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）が開発された。この非線形光学素子は、大型結晶の育成が容易，Ｎｄ：ＹＡＧレーザの４倍及び５倍高調波を高効率で発生することが可能，ＢＢＯと比してウォークオフ角が小さい，等の利点を有している。
【０００９】
しかし、この非線形光学素子であるＣＬＢＯに関しては、十分な反射防止効果を有する反射防止膜を施したものは知られておらず、波長２６６ｎｍの紫外光と５３２ｎｍの可視光に対する２波長反射防止膜は先行例がない。
【００１０】
また、一般に、反射防止膜は、所定波長帯域に対して優れた反射防止効果を有するように形成されているが（その他の波長帯域に対しては、例えば７〜８％程度以上の反射を生じる）、この反射防止効果を表す分光反射率曲線は、該所定波長を含む狭い波長帯域に対して急峻な曲線を描くものとなっている。そして、分光反射率曲線は、膜厚製造誤差や経年変化等によって所定波長からずれてしまうことがある。
【００１１】
この分光反射率曲線のずれによって所定波長が十分な反射防止効果を有する範囲から外れてしまうと、有効な反射防止帯域が波長変化に対して急峻でかつ狭いことから、反射防止効果が極端に低下してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ＣＬＢＯ結晶及び該結晶と同程度の屈折率を有する光学材料において、設計波長（２６６ｎｍ及び５３２ｎｍ）に対して十分な反射防止効果を有すると共に、薄膜形成時に製造誤差が生じても十分な反射防止効果を確保することができるように、十分に広い波長反射防止帯域を有する２波長防止膜及び２波長反射防止膜形成方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、請求項１に記載の２波長反射防止膜によれば、基板の表面に積層された４層の薄膜から成る多層膜を有し、波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、前記４層の薄膜のうち前記基板の表面から遠い順に第１層の薄膜が低屈折率材料、第２層の薄膜が高屈折率材料、第３層の薄膜が低屈折率材料、第４層の薄膜が中間屈折率材料で形成されており、前記第１層の薄膜の光学膜厚Ｄ１と、前記第２層の薄膜の光学膜厚Ｄ２と、前記第３層の薄膜の光学膜厚Ｄ３と、前記第４層の薄膜の光学膜厚Ｄ４がそれぞれ以下の条件式、０．３４λ０≦Ｄ１≦０．４４λ０、０．０５λ０≦Ｄ２≦０．１０λ０、０．２２λ０≦Ｄ３≦０．３１λ０、０．１１λ０≦Ｄ４≦０．１７λ０、を満足することにより解決される。
【００１４】
また、請求項２のように、前記第４層の薄膜の光学膜厚Ｄ４が、前記条件式を満足する範囲から選択された光学膜厚よりさらに０．５０λ０又は１．００λ０厚く形成されても良好な反射防止効果を得ることができる。
【００１５】
また、前記課題は、請求項３に記載の２波長反射防止膜によれば、基板の表面に積層された５層の薄膜から成る多層膜を有し、波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、前記５層の薄膜のうち前記基板の表面から遠い順に第１層の薄膜が低屈折率材料、第２層の薄膜が高屈折率材料、第３層の薄膜が低屈折率材料又は中間屈折率材料、第４層の薄膜が高屈折率材料、第５層の薄膜が低屈折率材料で形成されており、前記第１層の薄膜の光学膜厚Ｄ１と、前記第２層の薄膜の光学膜厚Ｄ２と、前記第３層の薄膜の光学膜厚Ｄ３と、前記第４層の薄膜の光学膜厚Ｄ４と、前記第５層の薄膜の光学膜厚Ｄ５がそれぞれ以下の条件式、０．１１λ０≦Ｄ１≦０．１８λ０、０．０３λ０≦Ｄ２≦０．０９λ０、０．０４λ０≦Ｄ３≦０．１６λ０、０．２０λ０≦Ｄ４≦０．３３λ０、０．４０λ０≦Ｄ５≦０．５７λ０、を満足することにより解決される。
【００１６】
また、請求項４のように、前記第５層の薄膜の光学膜厚Ｄ５が、前記条件式を満足する範囲から選択された光学膜厚よりさらに０．５０λ０又は１．００λ０厚く形成されても良好な反射防止効果を得ることができる。
【００１７】
また、前記課題は、請求項５に記載の２波長反射防止膜によれば、基板の表面に積層された６層の薄膜から成る多層膜を有し、波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、前記６層の薄膜のうち前記基板の表面から遠い順に第１層の薄膜が低屈折率材料、第２層の薄膜が高屈折率材料、第３層の薄膜が低屈折率材料又は中間屈折率材料、第４層の薄膜が高屈折率材料、第５層の薄膜が低屈折率材料又は中間屈折率材料、第６層の薄膜が低屈折率材料で形成されており、前記第５層の薄膜を形成する低屈折率材料又は中間屈折率材料は、前記第６層の薄膜を形成する低屈折率材料よりも大きな屈折率を有しており、前記第１層の薄膜の光学膜厚Ｄ１と、前記第２層の薄膜の光学膜厚Ｄ２と、前記第３層の薄膜の光学膜厚Ｄ３と、前記第４層の薄膜の光学膜厚Ｄ４と、前記第５層の薄膜の光学膜厚Ｄ５と、前記第６層の薄膜の光学膜厚Ｄ６がそれぞれ以下の条件式、０．１２λ０≦Ｄ１≦０．２２λ０、０．０２λ０≦Ｄ２≦０．０８λ０、０．０５λ０≦Ｄ３≦０．１８λ０、０．１８λ０≦Ｄ４≦０．３２λ０、０．２６λ０≦Ｄ５≦０．４７λ０、０．０２λ０≦Ｄ６≦０．２７λ０、を満足することにより解決される。
【００１８】
また、請求項６のように前記基板は、ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０結晶，石英，蛍石のいずれかとすることができる。そして、請求項７のように前記波長λ０を５３２ｎｍとし波長５３２ｎｍ及び波長２６６ｎｍの２波長の反射防止膜とすることができる。
【００１９】
また、請求項８のように前記低屈折率材料がＭｇＦ２，ＳｉＯ２，ＹＦ３，ＡｌＦ３のいずれか、前記中間屈折率材料がＡｌ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３の混合物，ＮｄＦ３，ＬａＦ３のいずれか、前記高屈折率材料がＨｆＯ２，Ａｌ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３の混合物，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３のいずれかで形成することが可能である。
【００２０】
また、請求項９に記載のように、基板の表面に波長λ０及び波長λ０／２の光に対する２波長反射防止膜を形成する方法であって、波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、基板表面上に第４層薄膜を中間屈折率材料により光学膜厚が０．１１λ０乃至０．１７λ０となるように形成し、前記第４層薄膜上に第３層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．２２λ０乃至０．３１λ０となるように形成し、前記第３層薄膜上に第２層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．０５λ０乃至０．１０λ０となるように形成し、前記第２層薄膜上に第１層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．３４λ０乃至０．４４λ０となるように形成することができる。
【００２１】
また、請求項１０に記載のように、基板の表面に波長λ０及び波長λ０／２の光に対する２波長反射防止膜を形成する方法であって、波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、基板表面上に第５層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．４０λ０乃至０．５７λ０となるように形成し、前記第５層薄膜上に第４層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．２０λ０乃至０．３３λ０となるように形成し、前記第４層薄膜上に第３層薄膜を低屈折率材料又は中間屈折率材料により光学膜厚が０．０４λ０乃至０．１６λ０となるように形成し、前記第３層薄膜上に第２層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．０３λ０乃至０．０９λ０となるように形成し、前記第２層薄膜上に第１層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．１１λ０乃至０．１８λ０となるように形成することができる。
【００２２】
また、請求項１１に記載のように、基板の表面に波長λ０及び波長λ０／２の光に対する２波長反射防止膜を形成する方法であって、波長λ０の光に対する屈折率が１．３８乃至１．５０である材料を低屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．６０乃至１．６８である材料を中間屈折率材料とし、波長λ０の光に対する屈折率が１．８０乃至２．２０である材料を高屈折率材料としたときに、基板表面上に第６層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．０２λ０乃至０．２７λ０となるように形成し、前記第６層薄膜上に第５層薄膜を、前記第６層薄膜の低屈折率材料よりも大きな屈折率を有する低屈折率材料又は中間屈折率材料により光学膜厚が０．２６λ０乃至０．４７λ０となるように形成し、前記第５層薄膜上に第４層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．１８λ０乃至０．３２λ０となるように形成し、前記第４層薄膜上に第３層薄膜を低屈折率材料又は中間屈折率材料により光学膜厚が０．０５λ０乃至０．１８λ０となるように形成し、前記第３層薄膜上に第２層薄膜を高屈折率材料により光学膜厚が０．０２λ０乃至０．０８λ０となるように形成し、前記第２層薄膜上に第１層薄膜を低屈折率材料により光学膜厚が０．１２λ０乃至０．２２λ０となるように形成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１乃至図５及び図１９は実施例の４層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフ、図６乃至図１０及び図２０は実施例の５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフ、図１１乃至図１８は実施例の６層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフ、図２１，図２２はそれぞれ石英基板，蛍石基板上に施した実施例の５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。以下に説明する構成等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００２４】
本実施例ではＣＬＢＯ結晶（波長２６６ｎｍにおいて屈折率約１．５２、波長５３２ｎｍにおいて屈折率約１．４７）を基板として光入射側（空気側）より順に第１層，第２層，・・・と薄膜を４層，５層又は６層積層して多層膜から成る２波長反射防止膜を構成している。対象とする２波長の光は、波長５３２ｎｍの可視光及び当該波長の２倍高調波である波長２６６ｎｍの紫外光である。
【００２５】
本実施の形態において４層膜構成の場合は、光入射側（空気側）から基板側へ低屈折率材料から成る第１層の光学膜厚Ｄ１を設計主波長λ０（５３２ｎｍ）に対して０．３４λ０〜０．４４λ０、高屈折率材料から成る第２層の光学膜厚Ｄ２を０．０５λ０〜０．１０λ０、低屈折率材料から成る第３層の光学膜厚Ｄ３を０．２２λ０〜０．３１λ０、中間屈折率材料から成る第４層の光学膜厚Ｄ４を０．１１λ０〜０．１７λ０としている。
【００２６】
また、本実施の形態において５層膜構成の場合は、光入射側から基板側へ低屈折率材料から成る第１層の光学膜厚Ｄ１を０．１１λ０〜０．１８λ０、高屈折率材料から成る第２層の光学膜厚Ｄ２を０．０３λ０〜０．０９λ０、低屈折率材料又は中間屈折率材料から成る第３層の光学膜厚Ｄ３を０．０４λ０〜０．１６λ０、高屈折率材料から成る第４層の光学膜厚Ｄ４を０．２０λ０〜０．３３λ０、低屈折率材料から成る第５層の光学膜厚Ｄ５を０．４０λ０〜０．５７λ０としている。
【００２７】
また、本実施の形態において６層膜構成の場合は、光入射側から基板側へ低屈折率材料から成る第１層の光学膜厚Ｄ１を０．１２λ０〜０．２２λ０、高屈折率材料から成る第２層の光学膜厚Ｄ２を０．０２λ０〜０．０８λ０、低屈折率材料又は中間屈折率材料から成る第３層の光学膜厚Ｄ３を０．０５λ０〜０．１８λ０、高屈折率材料から成る第４層の光学膜厚Ｄ４を０．１８λ０〜０．３２λ０、低屈折率材料又は中間屈折率材料から成る第５層の光学膜厚Ｄ５を０．２６λ０〜０．４７λ０、低屈折率材料から成る第６層の光学膜厚Ｄ６を０．０２λ０〜０．２７λ０としている。ただし、第５層の光学材料の屈折率の方が、第６層の光学材料の屈折率よりも大きくなるように光学材料が選択されている。
【００２８】
ここで、低屈折率材料とは波長λ０（５３２ｎｍ）における屈折率が１．３０から１．５０の材料、特に望ましくは屈折率１．３８から１．５０の材料（例えば、ＭｇＦ２，ＳｉＯ２，ＹＦ３，ＡｌＦ３）である。中間屈折率材料とは波長λ０（５３２ｎｍ）における屈折率が１．６０から１．６８の材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３の混合物，ＮｄＦ３，ＬａＦ３）である。高屈折率材料とは波長λ０（５３２ｎｍ）における屈折率が１．８０から２．２０の材料（例えば、ＨｆＯ２，Ａｌ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３の混合物，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３）である。
【００２９】
なお、本例の膜構成ではＡｌ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３の混合物として中間屈折率材料Ｍ２，高屈折率材料Ｍ３（登録商標Ｐａｔｉｎａｌ、ＭＥＲＣＫ社製真空蒸着材料）が用いられている。
【００３０】
また、光学膜厚は、各層材料の屈折率（ｎ）に物理的膜厚（ｄ）を乗じた数であって、設計主波長λ０（５３２ｎｍ）に対する厚さとして表している。
【００３１】
次に、本実施の形態の２波長反射防止膜の具体的な膜構成を表１乃至表１８に示す。表１乃至表５，表６乃至表１０，表１１乃至表１８は、それぞれＣＬＢＯ結晶表面に形成した４層，５層，６層の膜構成を示している。表中、各層に用いた材料の屈折率，光学膜厚は、通常の大気中での値を示している。また、表１乃至表１８の膜構成における分光反射率特性をそれぞれ図１乃至図１８に示す。
【００３２】
本実施例の４層膜構成を表１乃至表５に示す。
【表１】
2004226428.tif 000003
【表２】
2004226428.tif 000004
【表３】
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【表４】
2004226428.tif 000006
【表５】
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【００３３】
図１乃至図５に示すように、表１乃至表５に示す４層膜構成は、波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍ付近において良好な反射防止効果を有しており、分光反射率曲線は、これらの波長域において同様な特性を有するものとなる。
【００３４】
そして、波長２６６ｎｍ付近で少なくとも波長２５０ｎｍから波長２８０ｎｍにわたって、分光反射率が０．４％以下となる良好な波長反射防止帯域が得られている。また、波長５３２ｎｍ付近で少なくとも波長５１５ｎｍから波長５５５ｎｍにわたって、分光反射率が０．４％以下となる良好な波長反射防止帯域が得られている。
【００３５】
特に分光反射率０．４％以下となる帯域が広く得られる好適な例として、表４の膜構成においては、波長２４５ｎｍから波長２８０ｎｍ程度，波長５１０ｎｍから波長５６０ｎｍ程度の各帯域において分光反射率０．４％以下の反射防止効果が得られている。
【００３６】
また、表１の膜構成においては、分光反射率０．２％以下となる極めて良好な反射防止帯域が、波長２５０ｎｍから波長２８０ｎｍ程度，波長５２０ｎｍから波長５５５ｎｍ程度にわたって得られている。
【００３７】
一般に、真空槽内で基板に膜形成する場合、膜厚制御の困難さによる製造誤差によって±１〜２％の膜厚誤差が生じるが、この製造誤差によって、ターゲットとする波長に対して分光反射率曲線が波長ズレしてしまう。±２％の膜厚誤差が生じた場合、波長２６６ｎｍ，波長５３２ｎｍにおいては、それぞれ±５ｎｍ程度，±１０ｎｍ程度、波長ズレが生じてしまう。
【００３８】
本実施例では、上述のように波長２６６ｎｍにおいては少なくとも±１０ｎｍ程度以上、波長５３２ｎｍにおいては少なくとも±１５ｎｍ程度以上の広い波長反射防止帯域（分光反射率０．４％以下）が得られている。このように本実施例の４層膜構成は、各波長反射防止帯域において膜厚製造誤差に対する許容量が大きいため、実際に膜形成する場合に上述のような製造誤差が生じても、十分な波長反射防止効果が得られないとして不良品となることがなく、全体として製造コストを低減することが可能となる。
【００３９】
次に、本実施例の５層膜構成を表６乃至表１０に示す。
【表６】
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【表７】
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【表８】
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【表９】
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【表１０】
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【００４０】
表６乃至表１０に示す５層膜構成は、上述の４層膜構成からさらに反射防止帯域が広くなるように改良されたものである。図６乃至図１０に示すように、表６乃至表１０に示す５層膜構成は、波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍ付近において良好な反射防止効果を有しており、分光反射率曲線は、これらの波長域において同様な特性を有するものとなる。
【００４１】
そして、波長２６６ｎｍ付近，波長５３２ｎｍ付近で、表９の膜構成を除いてそれぞれ少なくとも波長２５０ｎｍから波長２８０ｎｍ，波長５０５ｎｍから波長５６５ｎｍにわたって、分光反射率が０．４％以下となる波長反射防止帯域が得られている。また、表９の膜構成においても、波長２５５ｎｍから波長２８０ｎｍ，波長４９５ｎｍから波長５６５ｎｍにわたって、分光反射率が０．４％以下となる波長反射防止帯域が得られている。
【００４２】
特に分光反射率０．４％以下となる帯域が広く得られる好適な例として、表６の膜構成においては、波長２４７ｎｍから波長２９０ｎｍ程度，波長４９２ｎｍから波長５７５ｎｍ程度の各帯域において分光反射率が０．４％以下の反射防止効果が得られている。
【００４３】
また、表６から表１０の膜構成のうち表９の膜構成を除いて、分光反射率０．２％以下となる帯域が、波長２５０ｎｍから波長２７７ｎｍ程度，波長５１５ｎｍから波長５６０ｎｍ程度にわたって得られている。
【００４４】
このように本実施例の５層膜構成では、波長２６６ｎｍにおいては±１０ｎｍ程度以上、波長５３２ｎｍにおいては±２５ｎｍ程度以上の広い波長反射防止帯域（分光反射率０．４％以下）が得られている。
【００４５】
このように本実施例の５層膜構成は、各波長反射防止帯域において膜厚製造誤差に対する許容量が大きく、製造誤差が生じても、上記２波長において十分な波長反射防止効果が得られないとして不良品となることがなく、全体として製造コストを低減することが可能となる。
【００４６】
次に、本実施例の６層膜構成を表１１乃至表１８に示す。
【表１１】
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【表１２】
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【表１３】
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【表１４】
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【表１５】
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【表１６】
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【表１７】
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【表１８】
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【００４７】
表１１乃至表１８に示す６層膜構成は、上述の５層膜構成をさらに改良したものであり、５層膜構成の第５層膜（低屈折率材料）を実質的に２つの薄膜（低屈折率材料又は中間屈折率材料の第５層膜と、低屈折率材料の第６層膜）により構成したものである。
【００４８】
そして、本例の６層膜構成の第５層膜を構成する光学材料の屈折率は、第６層膜を構成する光学材料の屈折率よりも大きいものとなっている。また、本例の６層膜構成の第５層膜と第６層膜の光学膜厚の和は、上記５層膜構成の第５層膜の光学膜厚と同程度の厚さになることを特徴としている。
【００４９】
このように、上記５層膜構成の第５層膜を改良して、本例の６層膜構成の第５層膜及び第６層膜を構成することにより、本例の６層膜構成では、上記５層膜構成よりも得られる反射防止帯域がさらに広がることが期待される。
【００５０】
図１１乃至図１８に示すように、表１１乃至表１８に示す６層膜構成は、波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍ付近において良好な反射防止効果を有している。
【００５１】
そして、波長２６６ｎｍ付近，波長５３２ｎｍ付近で、それぞれ少なくとも波長２５０ｎｍから波長２８０ｎｍ，波長５１０ｎｍから波長５６０ｎｍにわたって、分光反射率が０．４％以下となる波長反射防止帯域が得られている。
【００５２】
特に分光反射率０．４％以下となる帯域が広く得られる好適な例として、表１５の膜構成においては、波長２２０ｎｍから波長２９０ｎｍ程度，波長５００ｎｍから波長５８０ｎｍ程度の各帯域において分光反射率が０．４％以下の反射防止効果が得られている。
【００５３】
また、表１１から表１８の膜構成のうち表１２及び表１４の膜構成を除いて、分光反射率０．２％以下となる帯域が、波長２５５ｎｍから波長２８５ｎｍ程度，波長５１５ｎｍから波長５４５ｎｍ程度にわたって得られている。
【００５４】
また、特に分光反射率０．２％以下となる帯域が広く得られる好適な例として、表１５の膜構成においては、波長２２０ｎｍから波長２８５ｎｍ程度，波長５１０ｎｍから波長５６５ｎｍ程度の各帯域において分光反射率が０．２％以下の極めて良好な反射防止効果が得られている。
【００５５】
このように本実施例の６層膜構成では、波長２６６ｎｍにおいては±１０ｎｍ程度以上、波長５３２ｎｍにおいては±２５ｎｍ程度以上の広い波長反射防止帯域（分光反射率０．４％以下）が得られている。
【００５６】
このように本実施例の６層膜構成は、各波長反射防止帯域において膜厚製造誤差に対する許容量が大きく、製造誤差が生じても、上記２波長において十分な波長反射防止効果が得られないとして不良品となることがなく、全体として製造コストを低減することが可能となる。
【００５７】
次に、表１に示した４層膜構成において、第４層膜の光学膜厚を０．５００λ０（設計主波長λ０の半波長），１．０００λ０（設計主波長λ０の一波長）だけ増加させた場合の分光反射率特性を図１９に示す。同図においてａは表１と同じ膜構成の分光反射率曲線、ｂは第４層膜の光学膜厚を０．６５５とした場合の分光反射率曲線、ｃは第４層膜の光学膜厚を１．１５５とした場合の分光反射率曲線を示す。
【００５８】
このように、ＣＬＢＯ結晶基板に隣接する第４層膜の光学膜厚を設計主波長λ０の半波長の整数倍だけ増加させても（ｂ，ｃ）、波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍ付近の分光反射率特性は同じようなものとなり、それぞれの波長帯域において波長反射防止帯域が僅かに狭まるのみである。
【００５９】
また、表６に示した５層膜構成において、第５層膜の光学膜厚を設計主波長λ０の半波長，一波長だけ増加させた場合の分光反射率特性を図２０に示す。同図においてｄは表６と同じ膜構成の分光反射率曲線、ｅは第５層膜の光学膜厚を０．９９５とした場合の分光反射率曲線、ｆは第５層膜の光学膜厚を１．４９５とした場合の分光反射率曲線を示す。
【００６０】
この場合も表１の第４層膜の光学膜厚を設計主波長λ０の半波長の整数倍だけ増加させた場合と同様に、波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍ付近の分光反射率特性は同じようなものとなる。すなわち、膜厚を増加させるに従い波長２６６ｎｍ付近では波長反射防止帯域が僅かに狭まるのみである。ただし、波長５３２ｎｍ付近においてはむしろ波長反射防止帯域が拡がるものとなる。
【００６１】
以上のように、ＣＬＢＯ結晶基板に隣接する薄膜の膜厚が、設計主波長λ０の半波長の整数倍だけ増加されても、得られる反射防止効果は波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍにおいてはほとんど変わらず、僅かに波長反射防止帯域が狭まるのみである。このように、設計主波長λ０を含む波長範囲において有効な反射防止効果が維持される。
【００６２】
次に、ＣＬＢＯ結晶と屈折率が同程度の光学材料である石英，蛍石に表６の膜構成の反射防止膜を形成した例をそれぞれ図２１，図２２に示す。石英は、波長２６６ｎｍにおいて屈折率約１．５０，波長５３２ｎｍにおいて屈折率約１．４６である。また、蛍石は、波長２６６ｎｍにおいて屈折率約１．４７，波長５３２ｎｍにおいて屈折率約１．４４である。
【００６３】
図２１に示すように石英を基板として表６の膜構成と同一の反射防止膜を形成した場合、波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍ付近において、ＣＬＢＯを基板とした場合と略同様の反射防止効果が得られる。すなわち、波長２５０ｎｍから波長２９０ｎｍ程度，波長４９５ｎｍから波長５８０ｎｍ程度において分光反射率０．４％以下の広い反射防止帯域が得られている。
【００６４】
また、図２２に示すように蛍石を基板として表６の膜構成と同一の反射防止膜を形成した場合も同様な反射防止効果が得られる。すなわち、波長２５５ｎｍから波長２８５ｎｍ程度，波長４９５ｎｍから波長５７０ｎｍ程度において分光反射率０．４％以下の広い反射防止帯域が得られている。
【００６５】
以上のように、ＣＬＢＯと石英，蛍石は、波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍにおいて屈折率が同程度であり、同様な反射防止膜を施した場合に、それぞれ良好な反射防止効果を得ることができる。なお、本実施例の反射防止膜構成を石英，蛍石に施した場合、これらをＣＬＢＯ結晶の保持ケースの窓材に適用すると好適である。
【００６６】
本実施例における成膜処理としては、周知の真空蒸着法が用いられている。つまり、真空槽内にＣＬＢＯ結晶等を配置して、表１乃至表１８における蒸着材料を所定条件下で光学膜厚を制御しながら順次所定膜厚となるように蒸着している。成膜処理としては、真空蒸着法が望ましいが、これに限らず、スパッタリング法，イオンアシスト蒸着法等であってもよい。
【００６７】
以上のように、本発明に係る２波長反射防止膜の実施例として、表１乃至表５の４層膜構成を示したが、本実施例において膜構成が４層の場合、低屈折率材料の第１層，高屈折率材料の第２層，低屈折率材料の第３層，中間屈折率材料の第４層の光学薄膜は、それぞれ０．３４λ０〜０．４４λ０，０．０５λ０〜０．１０λ０，０．２２λ０〜０．３１λ０，０．１１λ０〜０．１７λ０の範囲で膜厚製造誤差が生じても、少なくとも波長２６６ｎｍ，波長５３２ｎｍにおいて良好な反射防止効果を得ることができる。
【００６８】
また、上記４層膜構成において第４層の膜厚範囲をさらに０．５０λ０、１．００λ０だけシフトさせ厚く形成しても波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍにおいて良好な反射防止効果を得ることが可能である。
【００６９】
また、本発明に係る２波長反射防止膜の実施例として、表６乃至表１０の５層膜構成を示したが、本実施例において膜構成が５層の場合、低屈折率材料の第１層，高屈折率材料の第２層，低屈折率材料又は中間屈折率材料の第３層，高屈折率材料の第４層，低屈折率材料の第５層の光学薄膜は、それぞれ０．１１λ０〜０．１８λ０，０．０３λ０〜０．０９λ０，０．０４λ０〜０．１６λ０，０．２０λ０〜０．３３λ０，０．４０λ０〜０．５７λ０の範囲で膜厚製造誤差が生じても、少なくとも波長２６６ｎｍ，波長５３２ｎｍにおいて良好な反射防止効果を得ることができる。
【００７０】
また、上記５層膜構成において第５層の膜厚範囲をさらに０．５０λ０、１．００λ０だけシフトさせ厚く形成しても波長２６６ｎｍ及び波長５３２ｎｍにおいて良好な反射防止効果を得ることが可能である。
【００７１】
また、本発明に係る２波長反射防止膜の実施例として、表１１乃至表１８の６層膜構成を示したが、本実施例において膜構成が６層の場合、低屈折率材料の第１層，高屈折率材料の第２層，低屈折率材料又は中間屈折率材料の第３層，高屈折率材料の第４層，低屈折率材料又は中間屈折率材料の第５層，低屈折率材料の第６層の光学薄膜は、それぞれ０．１２λ０〜０．２２λ０，０．０２λ０〜０．０８λ０，０．０５λ０〜０．１８λ０，０．１８λ０〜０．３２λ０，０．２６λ０〜０．４７λ０，０．０２λ０〜０．２７λ０の範囲で膜厚製造誤差が生じても、少なくとも波長２６６ｎｍ，波長５３２ｎｍにおいて良好な反射防止効果を得ることができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、ＣＬＢＯ結晶基板又は該結晶と同程度の屈折率を有する光学材料（石英，蛍石）の表面上に形成された２波長の光（波長２６６ｎｍ，波長５３２ｎｍ）に対する２波長反射防止膜は、これらの波長において良好な反射防止効果を有する。
【００７３】
また、これらの波長を含み反射防止帯域が十分に広く形成されるので、ＣＬＢＯ結晶を含む光学材料表面上に形成される薄膜の膜厚製造誤差の許容値が大きくなり、膜厚製造誤差が生じたとしても、ターゲットとする上記２波長において所定の良好な分光反射率を確保することができる。したがって、不良品の発生率が低減され、生産性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の４層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図２】別実施例の４層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図３】別実施例の４層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図４】別実施例の４層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図５】別実施例の４層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図６】実施例の５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図７】別実施例の５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図８】別実施例の５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図９】別実施例の５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１０】別実施例の５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１１】実施例の６層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１２】別実施例の６層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１３】別実施例の６層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１４】別実施例の６層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１５】別実施例の６層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１６】別実施例の６層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１７】別実施例の６層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１８】別実施例の６層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１９】別実施例の４層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図２０】別実施例の５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図２１】実施例の石英基板上に施した５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図２２】実施例の蛍石基板上に施した５層膜構成の２波長反射防止膜の分光反射率を表すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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