(57)【要約】【課題】従来の多層膜のみから成る多層膜素子の、撓んで丸まってしまう問題を解決し、取り扱い作業が容易な多層膜素子を提供すること。【解決手段】多層膜で構成され、前記多層膜は、積層方向に第一構成膜部分と第二構成膜部分とから成り、前記第一構成膜部分内に発生するモーメントの大きさを、前記第二構成膜部分内に発生するモーメントにより相殺して低減するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層膜で構成される多層膜素子において、前記多層膜は、積層方向に第一構成膜部分と第二構成膜部分とから成り、前記第一構成膜部分内に発生するモーメントの大きさを、前記第二構成膜部分内に発生するモーメントにより相殺して低減するように構成されていることを特徴とする多層膜素子。
【請求項２】
前記第一構成膜部分と前記第二構成膜部分とが互いに積層方向に対称に構成され、前記第一構成膜部分内に発生するモーメントの大きさを、前記第二構成膜部分内に発生するモーメントにより相殺してほぼ零にするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の多層膜素子。
【請求項３】
多層膜で構成される多層膜素子において、前記多層膜は、順に単層の第一構成膜部分と多層の第二構成膜部分と単層の第三構成膜部分とから成り、前記第一構成膜部分の膜厚と前記第三構成膜部分の膜厚とを共に５００ｎｍ以上にするように構成されていることを特徴とする多層膜素子。
【請求項４】
多層膜で構成される多層膜素子において、前記多層膜の力学的な中立面に対し、各層に生ずる応力により発生するモーメントの総和が、前記多層膜を実質変形させない程度の大きさとなっていることを特徴とする多層膜素子。
【請求項５】
前記モーメントの総和は、前記多層膜の一部の層に生ずる前記モーメントよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の多層膜素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層膜のみから成る多層膜素子、特に光学フィルタ等の光学用多層膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガラス基板面上に、高屈折率膜と低屈折率膜とを複数層真空蒸着法により成膜して光通信用等の光学フィルタ等を作製する光学用多層膜の技術が利用されている。
【０００３】
この光通信用の光学フィルタは二つの光ファイバや導波路の先端のギャップにセットして用いられる。光の結合損失を減らす為にこのギャップを狭くする必要があり、狭いギャップに光学フィルタをセットする為に、光学フィルタの基板を薄くすることが要請されている。ところがこの光学フィルタを構成する多層膜には一般に応力があり、この応力は多層膜を基板と一緒に撓ませ、この撓みの大きさは、基板を薄くするほど大きくなる。
【０００４】
そこで、基板と多層膜との間に多層膜の応力を緩和するバッファー層を形成する技術が提案されている。（例えば特許文献１）
また、従来の基板面上に形成された多層膜は基板を薄くすると、基板の破壊の問題が発生したり、又、基板を薄くする技術に限界がある為に、光学フィルタを充分に薄くできないという問題があった。
【０００５】
そこで、平面ガラス基板面上にアルミニウム薄膜の層を周知の方法で成膜し、このアルミニウム薄膜面上に多層膜をイオン衝撃装置を用いて成膜し、その後、アルミニウム膜を溶解して除去し、多層膜を基板から分離することにより、多層膜のみから成る多層膜素子を作製することが提案されている。（例えば特許文献２）
又、溶媒に対して可溶性の平面基板面に多層膜を成膜し、その後、基板を溶媒で溶解することにより、多層膜のみから成る多層膜素子を作製することが提案されている。（例えば特許文献３）
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２６２２２４号公報
【特許文献２】
特開平３−１９６００１号公報
【特許文献３】
特公平８−２７４０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の多層膜のみから成る多層膜素子は、平面基板面上に多層膜を成膜しても、平面基板から多層膜を分離し、多層膜のみから成る多層膜素子とすると、平面ではなく撓んで丸まってしまう問題があった。このように多層膜素子が撓んでしまうと、これを保持したり、洗浄したり、光ファイバ装置等の光学装置にセットする取り扱い作業が困難であった。
【０００８】
本発明は以上の問題を解決し、撓みが少ない、多層膜のみから成る多層膜素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
以上の課題を解決する為に、本発明の第一の態様の多層膜素子は、多層膜で構成される多層膜素子において、前記多層膜は、積層方向に第一構成膜部分と第二構成膜部分とから成り、前記第一構成膜部分内に発生するモーメントの大きさを、前記第二構成膜部分内に発生するモーメントにより相殺して低減するように構成されているものである。
【００１０】
本発明の第二の態様の多層膜素子は、前記第一の態様の多層膜素子であって、前記第一構成膜部分と前記第二構成膜部分とが互いに積層方向に対称に構成され、前記第一構成膜部分内に発生するモーメントの大きさを、前記第二構成膜部分内に発生するモーメントにより相殺してほぼ零にするように構成されているものである。
【００１１】
本発明の第三の態様の多層膜素子は、多層膜で構成される多層膜素子において、前記多層膜は、順に単層の第一構成膜部分と多層の第二構成膜部分と単層の第三構成膜部分とから成り、前記第一構成膜部分の膜厚と前記第三構成膜部分の膜厚とを共に５００ｎｍ以上にするように構成されているものである。
【００１２】
本発明の第四の態様の多層膜素子は、多層膜で構成される多層膜素子において、前記多層膜の力学的な中立面に対し、各層に生ずる応力により発生するモーメントの総和が、前記多層膜を実質変形させない程度の大きさとなっているものである。
【００１３】
本発明の第五の態様の多層膜素子は、前記第四の態様の多層膜素子であって、前記モーメントの総和は、前記多層膜の一部の層に生ずる前記モーメントよりも小さいものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の多層膜のみから成る多層膜素子（以下単に多層膜素子と略称する）について説明する前に、以下に従来の多層膜素子を構成する膜の内部応力と、その内部応力の結果生ずる多層膜素子の変形について議論する。一般に多層膜素子には多かれ少なかれ内部応力が存在し、この内部応力の結果、多層膜素子は多かれ少なかれ変形を生じている。この変形には撓みや捩れ等があるが、多層膜素子では特に撓みが問題になることが多いので、ここでは、多層膜素子の内部応力とその内部応力の結果生ずる撓みについて議論する。
【００１５】
ところで一般に、実質的に撓みを生じていない多層膜素子であっても、この多層膜素子に外部から大きさが等しく方向が相反する偶力、即ち曲げモーメントを作用させると多層膜素子に実質的な撓みを生ずる。
【００１６】
上記内部応力で生ずる多層膜素子の撓みと、上記曲げモーメントで生ずる多層膜素子の撓みは、成因が異なっているが、撓みという点では共通である。そこで、以下の議論では便宜的に、上記多層膜素子の内部応力が、所謂モーメント（上記曲げモーメントに対応する）を生じ、このモーメントによってその多層膜素子を撓ませるという道筋を立て、多層膜素子の内部応力によって生ずる前記モーメントを導入する。
【００１７】
以下に多層膜素子の内部応力とその内部応力の結果生ずるモーメントとの関係から議論する。
【００１８】
図４は従来からある矩形状の多層膜素子１０を示す。図４（ａ）は多層膜素子を積層方向から眺めたときの概略概念図である。図４（ａ）に於いて、原点を多層膜素子１０の中心に、ｘ、ｙ面を多層膜素子１０の面に、ｚ軸方向を膜の積層方向に取るものとする。多層膜素子１０は膜面が平面状ではなく、通常、図４（ｂ）に示されるように下向きに凸状か、又は上向きに凸状に多少なりとも撓んでいる。
【００１９】
この撓みは前述のように多層膜素子１０を構成する薄膜の内部応力に起因する。この薄膜の内部応力には、主に（１）真応力、（２）外部作用の応力、（３）層間応力の３種類が考えられる。（１）は成膜時に膜中に取り込まれる空孔や不純物等の欠陥により発生する応力である。（２）は多層膜を成膜完了して真空中から大気圧に戻すときに、膜中の空隙に水分等が浸入することにより発生する応力である。（３）は多層膜の互いに隣接する異なる層間で線膨張係数が異なる場合に、成膜中の温度から室温に下げるときに発生する隣接層間の応力、又は、層の境界での格子定数のミスフィット等に起因する応力である。以上３種類の応力は基板を持たない多層膜素子１０内部で作用する力であり、以後の説明ではこれらの３種類の応力を特に区別することなく、単にこれらを一括して応力と呼ぶ。
【００２０】
これらの応力が図４に示されたような矩形状の多層膜素子１０ではその内部で応力が作用する結果、成膜された各層に生ずる応力が互いに他の層に影響を与え合い、各々の隣接する層同士で剪断力が生ずる。その剪断力は多層膜を曲げる力の源となり、各剪断力が多層膜の各々の位置に作用し、多層膜の各々の位置にモーメントを生じさせる。その結果、多層膜全体にはＭ１、Ｍ２で示されるようなモーメントを生じ、多層膜素子１０は例えば図４（ｂ）に示すように下に凸に撓む。この撓みの曲率半径はモーメントの大きさに反比例する。この矩形の多層膜素子１０の応力とモーメントとの関係を解析することは複雑であるので、図５で示されるような、従来からある矩形の多層膜素子１０からｘ軸に平行に切り出した狭い幅の１次元梁状の１次元梁状多層膜素子１１でこの関係を解析する。矩形状の多層膜素子１０の代りに１次元梁状の１次元梁状多層膜素子１１で説明しても本発明の本質を失うことは無い。
【００２１】
図５（ａ）（ｂ）に於いて、原点を１次元梁状多層膜素子１１の中心に、ｘ軸を１次元梁状の長手方向に、ｚ軸方向を膜の積層方向に取っている。図５（ｂ）に示すように、この１次元梁状の１次元梁状多層膜素子１１の内部に応力が作用し、この応力の結果、モーメントＭを生じ、１次元梁状多層膜素子１１を下向きに凸状に撓ませている。１次元多層膜素子１１が下向きに凸に撓んだ結果、１次元梁状多層膜素子１１の伸び縮みの無い面、即ち中立面３の下側では伸ばされ、中立面の上側では縮められている。
【００２２】
１次元梁状多層膜素子１１内の応力とこの応力によって発生するモーメントとは以下のようにして関係付けられる。
【００２３】
このモーメントの考えを適用して多層膜素子が変形する場合の一例を推定して、変形とモーメントの関係を説明する。
【００２４】
今、１次元梁状多層膜素子１１のｍ−ｎ横断面内に働く主応力をσｘとし、この主応力が１２層の１次元梁状多層膜素子１１内部で作用する様子を図６に例示する。１次元梁状多層膜素子１１内に作用する応力は一つの層内で均一ではないので、図６は各層内の平均応力として示した。
【００２５】
今、図５（ｃ）に於いて、ｍ−ｎ横断面と中立面３との交線を中立軸４と呼び、中立軸４をｙ軸に取ると、中立軸４から距離ｚの横断面上の小面積ｄＡに生ずる１次元梁状多層膜素子１１内の主応力σｘの中立軸の回りに関するモーメントｍは、ｍ＝σｘ×ｄＡ×ｚ＝ｚ×σｘ×ｄＡである。ここで、横断面上の小面積ｄＡのｙ軸方向の長さをｗ、ｚ軸方向の巾をｄｚとすれば、ｄＡ＝ｗ×ｄｚと置き換えることができるので、ｍ＝ｚ×σｘ×ｄＡ＝ｗ×ｚ×σｘ×ｄｚとなる。これを横断面全体に渡って加え合わせると（積分すると）、∫ｍ＝∫ｗ×ｚ×σｘ×ｄｚ  となり、これの大きさが、１次元梁状多層膜素子１１を撓ませるモーメントＭと釣り合うから、∫ｗ×ｚ×σｘ×ｄｚ＝Ｍ  の関係が成立する。尚、上記積分式で１次元梁状多層膜素子１１の総膜厚をｄとすると、積分範囲はｄ／２から−ｄ／２までである。
【００２６】
即ち、１次元梁状多層膜素子１１の応力によって１次元梁状多層膜素子１１に生ずるモーメントの大きさは、１次元梁状多層膜素子１１の横断面内に働く主応力σｘの中立軸の回りに関するモーメントをｚ方向に渡って積分した大きさに等しい。
【００２７】
このことは多層膜素子が１次元梁状である場合のみならず、矩形状、円盤状の拡がりを持つ場合にも成立すると言える。
【００２８】
図７は図６の応力分布にある１２層の１次元梁状多層膜素子１１内の横断面内の小面積に働くモーメントｍ＝ｗ×σｘ×ｄｚ×ｚを例示したものである。中立軸４を境にして、上部は圧縮応力によるモーメントを、下部は引っ張り応力によるモーメントを示し、モーメントは正方向に生じている。図７はモーメントの大きさが中立軸４からの距離に比例して増えている様子を示す。斜線を付けた部分の面積の大きさが１次元梁状多層膜素子１１内の応力により生じたモーメントの大きさを示す。
【００２９】
以上説明したように、１次元梁状多層膜素子１１内の応力により生ずる正方向のモーメントＭにより多層膜素子１が下向きに凸状に撓むのである。
【００３０】
本発明は、上記、解析結果に基づいてなされたものであり、以下の第一〜第三実施形態により本発明を説明する。
［第一実施形態］
図１は本実施形態の多層膜のみから成る多層膜素子１（以下多層膜素子１と略称する）を示す。
【００３１】
本実施形態の多層膜素子１は第一構成膜部分５と第二構成膜部分６とを具える。なお、本実施形態の多層膜素子１は、第一構成膜部分５及び第二構成膜部分６に、互いに異なる屈折率を有する交互多層膜を有している。そして、多層膜素子１は各交互多層膜の界面から反射する光と透過する光との相互作用により所望の光学的特性を具えた光学素子である。ところで、図１（ａ）に示すように、第一構成膜部分５では、多層膜素子全体の層で生ずる応力が相互に影響し合い、その結果図１（ｂ）に示すようにモーメントＭ１を生じている。又、図１（ａ）に示すように、第二構成膜部分６でも、同様な理由で図１（ｃ）に示すようにモーメントＭ２を生じている。しかし、本実施形態の多層膜素子１ではこれらのモーメントＭ１とモーメントＭ２とが方向を互いに逆向きに、且つ大きさをほぼ等しくなるように膜設計、又は成膜を行なっている。
【００３２】
本実施形態の多層膜素子に於けるモーメントＭの大きさは撓みの曲率半径の大きさｒに反比例し、膜の弾性定数の大きさＥと慣性モーメントの大きさＩに比例する。モーメントの式、Ｍ＝ＥＩ／ｒ  に撓みの曲率半径ｒ、膜のヤング率Ｅ、断面の慣性モーメントＩを代入するとモーメントＭを算出することができ、これによって、モーメントＭ１とモーメントＭ２の大きさを比較し、モーメントＭ１の大きさとモーメントＭ２の大きさを等しくする膜構成を設計することができる。
【００３３】
このようにして第一構成膜部分と第二構成膜部分とで構成される多層膜素子１を作製すると、モーメントＭ１とモーメントＭ２との間にほぼＭ２＝−Ｍ１の関係があるので互いに相殺し、多層膜素子１のモーメントの大きさをほぼ零にすることができる。
【００３４】
本実施形態の多層膜素子１は、好ましくは高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層して構成される。高屈折率膜の物質としては、酸化ネオジム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化亜鉛等から選ばれた一つ以上が使用でき、又低屈折率膜の物質としては、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム等から選ばれた一つ以上が使用でき、使用波長に対して透明な物質であれば特に物質に制限は無い。
【００３５】
本実施形態の多層膜素子１の第二構成膜部分６の膜構成は第一構成膜部分５の膜構成とは積層方向に対称構造とすることが好ましい。
【００３６】
膜構成を積層方向に対称構造にした多層膜素子１を図２で説明すると、図２の多層膜素子１はＥ層とＤ層とＣ層とＢ層とＡ層の半分とから成る第一構成膜部分５とＡ層の半分とＢ層とＣ層とＤ層とＥ層とから成る第二構成膜部分６とから構成され、第一構成膜部分５と第二構成膜部分６とを対称軸８に対して中心対称としている。今、第一構成膜部分５内では第一構成膜部分５を下に凸に撓ませるような大きさ｜Ｍ１｜のモーメントを生ずるとすれば、対称性の原理により、第二構成膜部分６内では第二構成膜部分６を上に凸に撓ませるような大きさがほぼ｜−Ｍ１｜のモーメントを生ずる。この第一構成膜部分５と第二構成膜部分６とが続けて成膜されることにより作製される多層膜素子１は第一構成膜部分５が生ずる大きさ｜Ｍ１｜のモーメントと第二構成膜部分６が生ずる大きさがほぼ｜−Ｍ１｜のモーメントとが相殺されほぼ零に低減されている。
【００３７】
本発明の実施の形態の多層膜素子１は、第一構成膜部分内の応力が生ずるモーメントＭ１と第二構成膜部分内の応力が生ずるモーメントＭ２とが必ずしもほぼＭ２＝−Ｍ１の関係を満足している必要はない。モーメントＭ１とモーメントＭ２とが相殺して｜Ｍ１＋Ｍ２｜＜｜Ｍ１｜又は｜Ｍ１＋Ｍ２｜＜｜Ｍ２｜の関係が成立するように構成されていても良い。
【００３８】
本実施形態の多層膜素子１は、第一構成膜部分５の応力により生ずるモーメントと第二構成膜部分６の応力により生ずるモーメントとを相殺して、多層膜素子１には相殺された小さなモーメントが作用するように構成されているので、多層膜素子１のモーメントにより発生する撓みが小さい。その結果、多層膜素子１を保持したり、洗浄したり、光ファイバ装置等の光学装置にセットする取り扱い作業が容易になる。又、撓んだ多層膜素子１を光学装置に取り付けた場合に、斜め入射により多層膜素子１の光学特性が設計値から変化することが無い。
［第二実施形態］
図３は本実施形態の多層膜素子１を示す。
【００３９】
本実施形態の多層膜素子１は、順に、第一構成膜部分と第二構成膜部分と第三構成膜部分とから成る。
【００４０】
第二構成膜部分は複数の膜から成り、多層膜素子の主要な光学特性を決定する部分であり、通常高屈折率膜と低屈折率膜から構成される。高屈折率膜と低屈折率膜として使われる物質は第一実施形態で述べた通りである。
【００４１】
第一構成膜部分５と第三構成膜部分７は共に第二構成膜部分の総膜厚の半分以上の膜厚を有する単層膜から構成される。膜厚が厚い為に、第一構成膜部分５と第三構成膜部分７は共に剛性が大きい。このように本実施形態の多層膜素子１は剛性が大きい単層膜によって上下から挟まれて構成されているので、第二構成膜部分６内の応力により生ずるモーメントが通常は無視できない大きさを持っている場合でも、上下に配置された第一構成膜部分５と第三構成膜部分７とにより第二構成膜部分６のモーメントによる撓みを抑える働きをするので、多層膜素子１自体に大きな撓みを生ずることはない。
【００４２】
その結果、取り扱いが容易であり、且つ斜め入射により多層膜素子１の光学特性が設計値から変化することが無い。その結果、多層膜素子１を保持したり、洗浄したり、光ファイバ装置等の光学装置にセットする取り扱い作業が容易になる。又、撓んだ多層膜素子１を光学装置に取り付けた場合に、斜め入射により多層膜素子１の光学特性が設計値から変化することが無い。
【００４３】
又、本実施形態の多層膜素子は第二構成膜部分６が多層膜素子の光学特性の大部分を決定する。本実施形態によれば、第一実施形態の多層膜素子のように膜の応力によるモーメントを相殺することを考慮に入れないで薄膜設計をすることができるので、薄膜設計の自由度が増える効果がある。又、本実施形態の多層膜素子は厚い単層膜を上下から挟み込んで補強されているので、破壊しにくく取り扱いが容易である。
【００４４】
第一構成膜部分５と第三構成膜部分７とは単層膜に限定される必要はなく必要に応じて、光学特性に余り影響を与えない範囲で、更に薄い膜を付加して構成されても良い。
［第三実施形態］
本実施形態の多層膜素子は、積層方向に応力が分布しており、その応力により各層で中立軸４（二次元では中立面３）を中心にモーメントが発生している点では、既に説明した通りである。本実施形態の多層膜素子は、その各層のモーメントの総和（図７の斜線の面積）が小さく、多層膜素子を実質的に撓ませないことに特徴がある。
【００４５】
このような多層膜素子は、以下のように設計すれば良い。
【００４６】
例えば、多層膜素子を構成する各々の膜又は複数の膜を一つと考えて構成層を考える。そして最も大きいモーメントを生ずる構成層のモーメントに対して、構成層全てに生ずるモーメントの総和が小さくなるように膜構成の設計を行なう。
【００４７】
このように、最も大きいモーメントを生ずる構成層のモーメントを他の構成層に生ずるモーメントで相殺させることで、撓みの少ない多層膜素子を得ることができる。
【００４８】
尚、他にも、ある基準以上のモーメントを生ずる構成層があり、そのような構成層が複数あるような場合においても、他の構成層に生ずるモーメントで相殺させるように膜構成を設計しても良い。
【００４９】
以上第一〜第三実施形態では矩形状の多層膜素子について説明したが、本発明は、矩形状の他、円板状、不定形状等どのような形状であっても適用できる。
【００５０】
以上第一〜第三実施形態とに於ける多層膜素子の作製は以下のようにして行なわれる。
【００５１】
（１）先ず基板面上に可溶性薄膜を形成する。可溶性薄膜としては、安価に入手可能で、且つ使いやすい、アルカリ、酸、エッチング液等の溶剤に可溶性の金属膜が好ましい。
【００５２】
（２）所望の膜構成の多層膜の第一構成膜部分を、次いで第二構成膜部分、第三構成膜部分を成膜する。成膜法は、スパッタ法、真空蒸着法、イオンビーム蒸着法、等の物理的成膜法でも、ＣＶＤ等の化学的成膜法でも良く、方法を問わない。
【００５３】
（３）所定の層数の成膜が終わったら、基板を冷却し、その後、大気圧に戻し、基板を取り出し、基板を溶剤に浸漬する等して、可溶性薄膜を溶かし、多層膜を基板から剥離させる。このようにして第一〜第二実施形態の多層膜のみから成る多層膜素子が作製される。
【００５４】
【実施例】
［実施例１］
【００５５】
【表１】
2004287033.tif 000003
本実施例は第一実施形態に相当する。表１に本実施例の多層膜素子の膜構成を示す。本実施例は高屈折率膜物質としてＮｂ２Ｏ５を、低屈折率膜物質としてＳｉＯ２を用いた６１層の多層膜である。本実施例の多層膜素子は第１層から第３１層のＮｂ２Ｏ５膜の半分の３５ｎｍの厚みまでが図１に於ける第一構成膜部分５を、第３１層の残りの半分の３５ｎｍから第６１層までが第二構成膜部分６を構成している。そして、第一構成膜部分５と第二構成膜部分６とが第３１層のＮｂ２Ｏ５膜の中程の対称軸８に対して膜構成が対称構造とされている。
【００５６】
表１の構成の多層膜素子を次に示すような手順で作製した。
【００５７】
（１）先ずガラス基板面上にＡｌ膜を１００ｎｍ成膜した。
【００５８】
（２）表１の膜構成の多層膜の第一構成膜部分を、次いで第二構成膜部分を、酸素ガス雰囲気中でＮｂとＳｉを交互にスパッタしながら酸化させて金属の酸化物膜を成膜する反応性スパッタ法で成膜した。
【００５９】
（３）所定の層数の成膜が終わったら、ガラス基板を冷却し、その後、大気圧に戻し、ガラス基板を取り出し、ガラス基板を１０重量％のＮａＯＨ水溶液に浸漬することにより、Ａｌ膜を溶かし、多層膜を基板から剥離させた。
【００６０】
このようにして作製された多層膜素子は撓みが殆ど無く真っ直ぐに伸びており、取り扱いがし易かった。
［比較例１］
【００６１】
【表２】
2004287033.tif 000004
表２に本比較例の多層膜素子の膜構成を示す。本比較例の膜構成には、実施例１の場合とは異なり、対称軸８に相当する位置が無く、又、多層膜構成を第一構成膜部分と第二構成膜部分とにどのようにして分けても、第一構成膜部分の応力が生ずるモーメントと、第二構成膜部分の応力が生ずるモーメントとをほぼ均衡することができない。
【００６２】
本比較例の膜構成の多層膜素子を、実施例１と同様な方法で作製したところ、作製された多層膜素子は大きな撓みが生じ、丸まってしまっていた。この多層膜素子は極めて取り扱いが難しかった。
［実施例２］
【００６３】
【表３】
2004287033.tif 000005
本実施例は第二実施形態に相当する。表３に本実施例の多層膜素子の膜構成を示す。本実施例は高屈折率膜物質としてＮｂ２Ｏ５を、低屈折率膜物質としてＳｉＯ２を用いた６１層の多層膜である。本実施例の多層膜素子は第１層の７７２ｎｍの厚みのＮｂ２Ｏ５膜が図３に於ける第一構成膜部分５を、第２層から第６０層までが第二構成膜部分６を、そして第６１層の７７２ｎｍの厚みのＮｂ２Ｏ５膜が第三構成膜部分を構成している。本実施例は、最上層の第１層と最下層の第６１層とを５００ｎｍ以上に厚くし、剛性を高く構成している
表２の膜構成の多層膜素子を実施例１と同様な方法で作製したところ、作製された多層膜素子は撓みが殆ど無く真っ直ぐに伸びており、取り扱いがし易かった。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１、２の発明の多層膜素子は、応力により生ずるモーメントを相殺するように多層膜素子を構成しているので、撓みが少なく、取り扱いが容易である。又、請求項３の発明の多層膜素子は、多層膜の両側が厚い膜で挟まれて構成されているので、撓みが少なく、取り扱いが容易である。更に、請求項４の発明の多層膜素子は、応力により生ずるモーメントの総和が、多層膜素子を変形させない程度の大きさとなっているので、膜の変形が少なく、取り扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の多層膜素子を示す図である。
【図２】第一実施形態の中心対称の多層膜素子の膜構成を示す図である。
【図３】第二実施形態の多層膜素子を示す図である。
【図４】従来の矩形状の拡がりを持つ多層膜素子の応力により生ずるモーメントを示す。
【図５】従来の１次元梁状の多層膜素子の応力により生ずるモーメントと、膜内応力によってモーメントが働く横断面を示す。
【図６】撓む多層膜素子が有する膜内の主応力の分布の一例を示す。
【図７】撓む多層膜素子が有する膜内に生ずるモーメントの分布の一例を示す。
【符号の説明】
１、１０、１１  （多層膜のみから成る）多層膜素子
２    モーメント
３    中立面
４    中立軸
５    第一構成膜部分
６    第二構成膜部分
７    第三構成膜部分
８    対称軸
【図１】
2004287033.tif 000006
【図２】
2004287033.tif 000007
【図３】
2004287033.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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