KR20200098646A - 광학 부품 및 레이저 가공기 - Google Patents
광학 부품 및 레이저 가공기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200098646A KR20200098646A KR1020207020509A KR20207020509A KR20200098646A KR 20200098646 A KR20200098646 A KR 20200098646A KR 1020207020509 A KR1020207020509 A KR 1020207020509A KR 20207020509 A KR20207020509 A KR 20207020509A KR 20200098646 A KR20200098646 A KR 20200098646A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- substrate
- main surface
- optical component
- protective window
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 56
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000010408 film Substances 0.000 description 194
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 43
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 19
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 8
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 7
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229940105963 yttrium fluoride Drugs 0.000 description 2
- RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K yttrium(iii) fluoride Chemical compound F[Y](F)F RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L barium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ba+2] OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001632 barium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
- G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
광학 부품은 주면 및 주면의 배면측에 형성된 제 2 면을 구비한 기판과, 주면 및 제 2 면 중 적어도 주면에 형성된 다층막을 갖고, 기판은 적어도 Ge를 포함하여 형성되어 있고, 다층막은 기판에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막, 불화물 아몰퍼스막, Ge막 및 DLC막의 적어도 4층이 적층된 막을 포함한다. 이에 의해, 내열성을 향상시켜서, 열의 영향으로 광학 특성이 악화되지 않고, 안정한 광학 성능을 발휘하는 광학 부품을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 고온 환경 하에 있어서도 안정한 광학 성능을 발휘하는 것이 가능한 광학 부품, 및 해당 광학 부품을 탑재한 레이저 가공기에 관한 것이다.
종래, 예를 들어, 스마트폰, 또는 태블릿 PC로 대표되는 전자 디바이스에 내장된 프린트 배선판으로의 드릴링 가공에는, 레이저 가공기가 이용되고 있다. 레이저 가공기에 이용되는 레이저는 주로, 발진 파장이 9㎛ 내지 11㎛인 적외광의 CO2 레이저이다. CO2 레이저는 고출력 발진이 가능하며, 수지로의 흡수율이 높다.
드릴링 가공용의 레이저 가공기는 집광 렌즈가 가공 에어리어의 상방에 배치되어 있다. 이 때문에, 드릴링 가공시에 발생하는 분진, 스패터링에 의해, 집광 렌즈가 손상, 열화하는 일이 있다. 그래서, 피가공물과 집광 렌즈 사이에, 보호 창으로 불리는 광학 부품을 배치함으로써, 집광 렌즈의 손상, 열화를 방지하고 있다.
보호 창에는, 드릴링 가공시에 발생하는 분진 및 스패터링이 부착하기 쉽다. 또한, CO2 레이저의 광로 상에 부착한 분진 및 스패터링은 CO2 레이저를 흡수하여 온도가 상승하기 때문에, 보호 창은 고온이 된다. 그래서, 보호 창에는, 적외광인 CO2 레이저에 대한 투과성과 내환경성이 요구된다. 내환경성이란, 부착한 수지 스패터, 또는 구리 스패터의 닦아냄에 의해서도, 표면에 손상이 생기지 않는 내마모성과, 고온 환경에 노출되어도, 안정한 광학 성능을 발휘하는 내열성을 가리킨다.
예를 들어, 적외선 센서 등에 이용되고, 피복의 내마모성과 적외선의 투과율이 뛰어난 광학 부품으로서, ZnS(황화아연)제 기판의 표면측에, 기판면으로부터 순서대로, 제 1 Y2O3(산화이트륨)층, YF3(불화이트륨)층, 제 2 Y2O3(산화이트륨)층, Ge(게르마늄)층, DLC(다이아몬드상 탄소)층을 적층한 다층막을 형성하는 것이 알려져 있다. 다층막을 형성하는 DLC층은 압축 응력을 갖기 때문에, 다층막 전체에 하중이 가해져서, 다층막 중의 밀착성이 낮은 계면에 있어서, 막의 박리가 생길 우려가 있다. 그래서, 이러한 광학 부품에서는, DLC층의 밀착층으로서 Ge층을 형성하고, 게다가 YF3층의 밀착층으로서 산화물에 의한 Y2O3층을 형성하여, 다층막의 밀착성을 확보하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 광학 부품은 내열성이 고려되어 있지 않다. 이 때문에, 열의 영향으로 다층막 중의 YF3층과 Y2O3층이 계면에 있어서 원자 상호 확산을 일으켜서 막이 변질한다. 이 때문에, 고온 환경에 노출되는 레이저 가공기의 보호 창으로서 특허문헌 1에 기재된 광학 부품을 사용한 경우에는, 안정한 광학 특성을 얻을 수 없다는 과제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 고온 환경 하에 있어서도, 안정하여 광학 성능을 발휘할 수 있는 광학 부품을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 광학 부품은 주면 및 주면의 배면측에 형성된 제 2 면을 구비한 기판과, 주면 및 제 2 면 중 적어도 주면에 형성된 다층막을 갖고, 기판은 Ge(게르마늄)을 포함하여 형성되어 있고, 다층막은 기판에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막, 불화물 아몰퍼스(amorphous)막, Ge막 및 DLC막이 적층된 막을 포함한다.
본 발명은 Ge를 포함한 기판의 표면에, 기판에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막, 불화물 아몰퍼스막, Ge막 및 DLC막이 적층된 층을 갖는 것에 의해, 광학 부품의 내열성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 열의 영향으로 광학 특성이 악화되지 않고, 안정한 광학 성능을 발휘하는 광학 부품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 광학 부품이 탑재된 레이저 가공기의 모식도이다.
도 2는 실시형태 1의 광학 부품의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 3은 실시형태 1에 의한 광학 부품의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 2의 광학 부품의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 2는 실시형태 1의 광학 부품의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 3은 실시형태 1에 의한 광학 부품의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 2의 광학 부품의 단면을 도시하는 모식도이다.
이하, 본 발명의 광학 부품의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 이용하여 설명한다.
실시형태 1.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 광학 부품으로서의 보호 창(15)이 탑재된 레이저 가공기(1)의 모식도이다. 도 2는 도 1의 보호 창(15)의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 레이저 가공기(1)는 레이저 발진기(11)와, 집광 렌즈(13)와, 보호 창(15)을 갖고 있다. 레이저 발진기(11)에는, CO2 레이저가 이용되어 있다. 이 CO2 레이저의 발진 파장은 9.3㎛이다. 레이저 발진기(11)로부터 조사되는 레이저 광(11A)은 집광 렌즈(13)에서 집광되고, 보호 창(15)을 투과하여, 프린트 배선판 등의 피가공물(100)의 표면에서 결상된다. 그리고, 레이저 광(11A)에 의해서, 피가공물(100)에는, 드릴링 가공 등이 실시된다.
CO2 레이저를 이용한 레이저 가공기의 집광계의 광학 재료는, 비교적 높은 굴절률을 갖는 것이 많다. 따라서, 집광 렌즈(13)는 피가공물(100)에 가까운 위치에 배치된다. 또한, 보호 창(15)은 드릴링 가공시에 발생하는 분진 및 스패터로부터 집광 렌즈(13)를 보호하기 위해, 집광 렌즈(13)와 피가공물(100) 사이에 배치된다. 이 때문에, 보호 창(15)은 피가공물(100)로부터의 거리가 약 100㎜ 정도의 위치에 배치된다. 따라서, 보호 창(15)은 레이저 가공시에 대량의 분진 및 스패터라고 하는 가혹한 환경에 노출된다. 보호 창(15)에 부착한 분진 및 스패터는, 레이저 광(11A)을 흡수하여 발열하므로, 보호 창(15)에는, 레이저 광(11A)의 투과성에 더하여, 내열성이 요구된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 보호 창(15)은 일방의 면에 주면(150A)이 형성되고, 주면(150A)의 배면측에 제 2 면(150B)이 형성된 기판(150)을 갖고 있다. 주면(150A)은 피가공물(100)과 대향하는 가공 공간측의 면이며, 제 2 면(150B)은 집광 렌즈(13)와 대향하는 면이다.
종래, 광학 부품의 기판으로서는, ZnS(황화아연)이 주로 이용되고 있었지만, 실시형태 1의 보호 창(15)은 ZnS보다 높은 적외 레이저 광 투과율을 얻을 수 있는 Ge(게르마늄)에 의해서 기판(150)이 형성되어 있다. 또한, ZnS는 열전도율이 낮기 때문에, 레이저 가공을 연속적으로 실행할 때에, 기판에 큰 온도 구배가 생긴다. 이 기판에 생기는 온도 구배에 의해서, 광학 부품에는 굴절률의 분포가 생긴다. 그러면, 광학 부품에 열 렌즈 효과로 불리는 현상이 생겨서, 레이저 가공의 정밀도가 저하한다. 따라서, 레이저 가공기(1)의 보호 창(15)의 기판(150)의 재료로서, ZnS는 적당하지 않다. 기판(150)을 형성하는 Ge는 ZnS보다 열전도율이 높다. 또한, 기판(150)의 재료에는 Ge와 함께, Ge 이외의 다른 원소가 첨가되어 있어도 좋다.
기판(150)의 주면(150A) 및 제 2 면(150B)에는, 각각 다층막(2)이 형성되어 있다. 그리고, 보호 창(15)은 기판(150)의 주면(150A)이 피가공물(100)측을 향해 배치되어 있다.
다층막(2)은 기판(150)에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막(21), 불화물 아몰퍼스막(22), Ge막(23) 및 DLC막(24)의 4층이 적층된 막을 포함하고 있다. 이들 막은 주면(150A) 및 제 2 면(150B)을 기판(150)이 노출하지 않도록 전면을 덮어서 형성해도 좋고, 또한 기판의 일부가 노출하도록 일부의 면을 덮어서 형성해도 좋다.
산화물막(21)을 형성하는 재료로서는, 예를 들면, Y2O3(산화이트륨), HfO2(산화하프늄), ZrO2(산화지르코늄), Ta2O3(산화탄탈럼), TiO2(산화티타늄), SiO(산화규소), Al2O3(산화알루미늄) 등을 들 수 있다. 적외광의 CO2 레이저를 사용하는 경우, 적외광의 투과성이 뛰어난, Y2O3, HfO2, ZrO2 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다. 산화물막(21)의 막 두께는 막의 밀착성을 확보하기 위해, 5㎚ 이상이 바람직하다. 또한, 산화물막(21)의 막 두께는 적외광의 투과성을 확보하기 위해, 150㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
불화물 아몰퍼스막(22)을 형성하는 재료로서는, 예를 들면, YF3(불화이트륨), YbF3(불화이터븀), MgF2(불화마그네슘), BaF2(불화바륨), CaF2(불화칼슘) 등의 불화물을 들 수 있다. 적외광의 CO2 레이저를 사용하는 경우, 적외광의 투과성이 뛰어난, YF3, YbF3 또는 MgF2 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다. 불화물 아몰퍼스막(22)의 막 두께는 적외광의 투과성을 확보하기 위해, 500㎚ 내지 950㎚로 하는 것이 바람직하다.
Ge막(23)은 DLC막(24)에 대한 부착성이 좋다. 이 때문에, Ge막(23)을 형성하는 것에 의해서, DLC막(24)의 기판(150)에의 밀착성을 확보할 수 있다. Ge막(23)의 막 두께는 막의 밀착성과 적외광의 투과성의 양자를 만족하기 위해, 50㎚ 내지 150㎚로 하는 것이 바람직하다.
DLC막(24)은 경도가 높다. 따라서, 막에 부착한 오염을 닦아낼 때의 내마모성이 뛰어나다. 또한, DLC막(24)은 물질로서의 안정성이 높고, 다른 재료와 반응하기 어렵다. 따라서, DLC막(24)에는, 프린트 기판 등의 드릴링 가공시에 발생하는 분진 및 금속 스패터 등이 부착하기 어렵다. 이 때문에, DLC막(24)을 형성하는 것에 의해서, 보호 창(15)으로의 오염의 고착을 억제할 수 있다. 또한, DLC막(24)을 형성하는 것에 의해서, 보호 창(15)에 부착한 오염을, 용이하게 제거할 수 있다. DLC막(24)의 막 두께는 내마모성을 확보하기 위해, 50㎚ 이상의 막 두께가 바람직하다. 또한, DLC막(24)의 막 두께는 적외광의 투과성을 확보하기 위해, 300㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 산화물막(21)은 Ge제의 기판(150) 및 불화물 아몰퍼스막(22)과의 밀착성이 뛰어나다. 따라서, 산화물막(21)에 의해, 불화물 아몰퍼스막(22)과 기판(150)의 밀착성을 확보할 수 있다. 또한, 다층막(2)의 투과성, 내열성을 저하시키지 않으면, 이러한 4층으로 다른 원소가 첨가되어 있어도 문제는 없다. 게다가, 다층막(2)의 투과성, 내열성을 저하시키지 않으면, 이러한 4층에 더하여 다른 박막이 형성되어 있어도 문제는 없다.
이와 같이, 실시형태 1의 보호 창(15)은 그 표면에, 기판(150)에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막(21), 불화물 아몰퍼스막(22), Ge막(23) 및 DLC막(24)의 4층이 적층된 다층막(2)을 구비하고 있다. 그리고, 산화물막(21)과 Ge막(23) 사이에, 불화물의 구조를 제어하여 아몰퍼스(비정질)로 한, 불화물 아몰퍼스막(22)을 배치하고 있다. 그리고, 불화물의 결정립계 등의 고속 확산로를 없애고, 산화물막(21)과 불화물 아몰퍼스막(22) 사이에 있어서의 원자 상호 확산을 억제하고 있다. 이에 의해, 레이저 가공시에, 보호 창(15)이 고온이 되어도, 다층막(2)은 원자 확산에 의한 막질의 변화가 생기지 않는다. 따라서, 보호 창(15)이 안정한 광학 성능을 발휘할 수 있다.
또한, 실시형태 1에서는, 보호 창(15)의 기판(150)의 주면(150A)과 제 2 면(150B)의 양면에 다층막(2)을 형성하였지만, 다층막(2)은 기판(150)의 제 2 면(150B)에는 형성하지 않아도 좋다. 예를 들어, 도 3에 도시하는 제 1 변형예의 보호 창(15A)과 같이, 기판(150)의 주면(150A)에 다층막(2)을 형성하고, 제 2 면(150B)에는, 다층막(2)과는 상이한 반사방지막(30)을 형성해도 좋다.
다음에, 실시형태 1의 광학 부품인 보호 창(15)과, 비교예 1로서의 종래의 광학 부품을 작성하고, 각각의 특성을 비교한 결과에 대해서 설명한다.
광학 부품의 기판의 표면에 막을 형성하는 방법으로서는, 진공 증착법 및 스패터법으로 대표되는 PVD법(물리적 기상 성장법), 또는 플라즈마 CVD법으로 대표되는 CVD법(화학적 기상 성장법)이라고 한, 일반적으로 알려진 성막 방법이 있다. 그렇지만, 기판에 막을 형성할 수 있는 방법이면, 어떠한 방법이어도 좋다.
먼저, 실시형태 1의 보호 창(15)에 대해 설명한다. 보호 창(15)의 기판(150)은 Ge로 형성하였다. 기판(150)의 형상은 직경 120㎜, 두께 5㎜의 원판 형상으로 하였다. 그리고, 기판(150)의 주면(150A)에는, 다층막(2)을 형성하였다. 다층막(2) 중, 산화물막(21)에는 Y2O3을 이용하였다. 또한, 다층막(2) 중, 불화물 아몰퍼스막(22)에는 YF3을 이용하였다.
그리고, 기판(150)의 주면(150A)에, 기판(150)의 주면(150A)에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막(21)(Y2O3: 막 두께 50㎚), 불화물 아몰퍼스막(22)(YF3: 막 두께 570㎚), Ge막(23)(막 두께 120㎚), DLC막(24)(막 두께 150㎚)이 적층된 다층막(2)을 형성하였다.
한편, 기판(150)의 제 2 면(150B)에는, 파장 9.3㎛에 있어서의 투과율이 99% 이상의 반사방지막(30)을 형성하였다. 반사방지막(30)은 기판(150)의 제 2 면(150B)에 가까운 측으로부터 순서대로, YF3막(막 두께 670㎚), Ge막(막 두께 130㎚), MgF2막(막 두께 200㎚)이 적층된 구성으로 하였다. 또한, 반사방지막(30)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니다.
불화물 아몰퍼스막(22)과, Ge막(23) 및 반사방지막(30)은 진공 증착법을 이용하여 형성하였다. 또한, DLC막(24)은 스패터법을 이용하여 형성하였다.
일반적으로, 성막 온도를 높여서, 막 재료를 기판 상에서 서랭(徐冷)하면, 그 구조는 결정질이 된다. 한편, 성막 온도를 낮춰서, 막 재료를 기판 상에서 급랭하면, 결정 구조를 갖지 않는 비정질의 아몰퍼스가 된다. 불화물 아몰퍼스막(22)의 형성에 있어서는, YF3의 구조를 아몰퍼스로 하기 위해, 진공 증착법에 있어서의 YF3의 성막 온도를 150℃로 설정하였다.
다음에, 비교예 1의 광학 부품에 대해서 설명한다. 비교예 1의 광학 부품은 다층막(2)을 구성하는 불화물 아몰퍼스막(22)의 YF3를, 아몰퍼스가 아닌 결정질로 한 점이 실시형태 1의 보호 창(15)과는 상이하다. 다른 구성은 실시형태 1의 보호 창(15)과 마찬가지이다. 비교예 1의 광학 부품에서는, YF3의 구조를 결정질로 하기 위해, 진공 증착법에 있어서의 YF3의 성막 온도를 210℃로 설정하였다.
이상에 의해, 비교예 1의 광학 부품의 기판의 주면에 형성된 다층막은, 기판의 주면에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막(Y2O3: 막 두께 50㎚), 불화물 결정막(YF3: 막 두께 570㎚), Ge막(막 두께 120㎚), DLC막(막 두께 150㎚)이 적층된 구성으로 되었다. 한편, 비교예 1의 광학 부품의 기판의 제 2 면에는, 실시형태 1의 보호 창(15)과 마찬가지의 반사방지막(30)을 형성하였다.
다음에, 실시형태 1의 보호 창(15)과, 비교예 1의 광학 부품에 대해서, 주면의 YF3의 구조의 분석과, 적외선 흡수율의 산출을 실시하였다.
구조의 분석에는 XRD 분석을 이용하였다. 그리고, XRD 분석의 결과, YF3의 결정에 기인하는 회절 피크가 나타난 것을 결정질로 하고, YF3의 결정에 기인하는 회절 피크가 나타나지 않은 것을 비정질의 아몰퍼스로 하였다.
적외선 흡수율의 산출에는, 파장(λ)=9.3㎛의 레이저 광의 투과율 및 반사율을 이용하였다. 또한, 레이저 광의 투과율 및 반사율의 측정에는, 푸리에 변환형 적외 분광광도계를 이용하였다.
적외선 흡수율은, 푸리에 변환형 적외 분광광도계를 이용하여 측정한 레이저 광의 투과율 및 반사율에 근거하여,
(적외선 흡수율)=100%-(투과율)-(반사율)
의 식에 의해 산출하였다. 적외선 흡수율의 산출은 실시형태 1의 보호 창(15)과 비교예 1의 광학 부품에 대해서, 열처리를 실시하기 전과 후로 2회 실행하였다. 또한, 열처리의 조건은 200℃의 대기 중에 12시간으로 하였다.
표 1은 실시형태 1의 보호 창(15)과, 비교예 1의 광학 부품에 있어서의, 주면의 YF3의 구조의 분석 결과와, 적외선 흡수율의 산출 결과이다.
[표 1]
표 1의 XRD 분석 결과에 도시되는 바와 같이, 실시형태 1의 보호 창(15)은 YF3의 구조가 아몰퍼스로 되어 있다. 이에 대해, 비교예 1의 광학 부품은 YF3의 구조가 결정질이다.
또한, 표 1에서, 실시형태 1의 보호 창(15)의 적외선 흡수율의 산출 결과는 열처리 전이 2.2%, 열처리 후가 2.1%였다. 이에 대해, 비교예 1의 광학 부품의 적외선 흡수율의 산출 결과는 열처리 전이 2.8%, 열처리 후가 4.1%였다.
레이저 가공기의 보호 창으로서는, 적외선 흡수율이 3.0% 이하인 것이 바람직하고, 낮을수록 바람직하다. 실시형태 1의 보호 창(15)은 열처리 전후에 있어서 적외선 흡수율이 3.0% 미만이므로, 레이저 가공기(1)의 보호 창(15)으로서 충분한 광학 성능을 갖고 있다. 게다가, 실시형태 1의 보호 창(15)은 종래의 광학 부품인 비교예 1에 대해서, 열처리 후의 적외선 흡수율이 약 반분으로 되어 있다. 이상의 결과에서, 실시형태 1의 보호 창(15)은 종래의 광학 부품에 대해서, 내열성이 향상하여 있는 것이 확인되었다.
이와 같이, 실시형태 1의 보호 창(15)에 의하면, Ge를 기판(150)으로 하고, 적어도 기판(150)의 주면(150A)에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막(21), 불화물 아몰퍼스막(22), Ge막(23) 및 DLC막(24)을 형성하고 있다. 이에 의해, 실시형태 1의 보호 창(15)은 높은 투과율과 내열성, 및 내마모성을 갖는다. 따라서, 실시형태 1의 보호 창(15)은 레이저 가공기의 레이저 광의 손실을 줄일 수 있다. 또한, 실시형태 1의 보호 창(15)은 레이저 가공 중에 고열에 노출되었을 경우여도, 안정한 광학 성능을 발휘할 수 있다.
실시형태 2.
다음에, 실시형태 2의 보호 창(15B)에 대해서, 도 4를 이용하여 설명한다. 실시형태 2의 보호 창(15B)은 기판(150)의 주면(150A)에 형성되는 다층막(2B)의 구성이, 실시형태 1의 보호 창(15)과는 상이하다. 다른 구성은 실시형태 1과 마찬가지이다.
실시형태 1의 다층막(2)은 기판(150)에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막(21), 불화물 아몰퍼스막(22), Ge막(23) 및 DLC막(24)의 4층이 적층된 막을 포함하여 형성되어 있었다. 이에 대해, 실시형태 2의 다층막(2B)은 도 4에 도시되는 바와 같이, 기판(150)에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막(21), 불화물 아몰퍼스막(22), 제 2 산화물막(25), Ge막(23) 및 DLC막(24)의 5층을 적층한 막을 포함하여 형성되어 있다.
제 2 산화물막(25)은 다층막(2B)에 있어서, 가장 약한 계면인 불화물 아몰퍼스막(22)과 Ge막(23) 사이를 밀착시켜서, 다층막(2B)의 박리를 억제하는 효과를 갖는다.
도 4에 도시되는 보호 창(15B)은 기판(150)의 주면(150A)에 다층막(2B)이 형성되어 있고, 제 2 면(150B)에 다층막(2B)과는 상이한 반사방지막(30)이 형성되어 있다. 기판(150)의 주면(150A)에 형성된 다층막(2B)은 예를 들면, 기판(150)의 주면(150A)에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막(21)(Y2O3: 막 두께 25㎚), 불화물 아몰퍼스막(22)(YF3: 막 두께 570㎚), 제 2 산화물막(25)(Y2O3: 막 두께 25㎚), Ge막(23)(막 두께 120㎚), DLC막(24)(막 두께 150㎚)을 적층하여 형성되어 있다.
한편, 기판(150)의 제 2 면(150B)에는, 파장 9.3㎛에 있어서의 투과율이 99% 이상의 반사방지막(30)이 형성되어 있다. 반사방지막(30)은 기판(150)의 제 2 면(150B)에 가까운 측으로부터 순서대로, YF3막(막 두께 670㎚), Ge막(막 두께 130㎚), MgF2막(막 두께 200㎚)이 적층된 구성으로 하였다. 또한, 반사방지막(30)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 다층막(2B)의 광학 성능 및 기계 특성을 저하시키는 영향이 없으면, 다층막(2B)을 구성하는 층에 다른 원소가 첨가되어 있어도 좋다. 또한, 다층막(2B)의 광학 성능 및 기계 특성을 저하시키는 영향이 없으면, 다층막(2B)을 구성하는 층 이외에, 다른 박막이 형성되어 있어도 좋다. 게다가, 산화물막(21)과 제 2 산화물막(25)은, 동일한 산화물을 이용한 막이어도 좋고, 상이한 종류의 산화물을 이용한 막이어도 좋다.
이와 같이, 실시형태 2의 다층막(2B)은 기판(150)에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막(21), 불화물 아몰퍼스막(22), 제 2 산화물막(25), Ge막(23) 및 DLC막(24)의 5층을 적층한 막을 포함하여 형성되어 있다. 이에 의해, 실시형태 2의 보호 창(15B)은 뛰어난 내열성을 갖고, 고온 환경 하에 있어서도 안정하여 광학 성능을 발휘할 수 있다.
게다가, 실시형태 2의 보호 창(15B)은 불화물 아몰퍼스막(22)과 Ge막(23) 사이에, 제 2 산화물막(25)을 갖는 것에 의해, 불화물 아몰퍼스막(22)과 Ge막(23) 사이를 밀착시켜서, 다층막(2B)의 박리를 억제할 수 있다.
1 : 레이저 가공기
11 : 레이저 발진기
11A : 레이저 광 13 : 집광 렌즈
15, 15A, 15B : 보호 창(광학 부품) 2, 2B : 다층막
21 : 산화물막 22 : 불화물 아몰퍼스막
23 : Ge막 24 : DLC막
25 : 제 2 산화물막 30 : 반사방지막
100 : 피가공물 150 : 기판
150A : 주면 150B : 제 2 면
11A : 레이저 광 13 : 집광 렌즈
15, 15A, 15B : 보호 창(광학 부품) 2, 2B : 다층막
21 : 산화물막 22 : 불화물 아몰퍼스막
23 : Ge막 24 : DLC막
25 : 제 2 산화물막 30 : 반사방지막
100 : 피가공물 150 : 기판
150A : 주면 150B : 제 2 면
Claims (6)
- 주면 및 상기 주면의 배면측에 형성된 제 2 면을 구비한 기판과,
상기 주면 및 상기 제 2 면 중, 적어도 주면에 형성된 다층막을 갖는 광학 부품에 있어서,
상기 기판은 Ge를 포함하여 형성되어 있고,
상기 다층막은 상기 기판에 가까운 측으로부터 순서대로, 산화물막, 불화물 아몰퍼스막, Ge막 및 DLC막의 적어도 4층이 적층된 막을 포함하는
광학 부품. - 제 1 항에 있어서,
상기 산화물막은 Y2O3, HfO2 및 ZrO2 중 어느 하나를 포함하여 형성되어 있고,
상기 불화물 아몰퍼스막은 YF3, YbF3 및 MgF2 중 어느 하나를 포함하여 형성되어 있는
광학 부품. - 제 2 항에 있어서,
상기 산화물막은 두께가 5㎚ 내지 150㎚이고,
상기 불화물 아몰퍼스막은 두께가 500㎚ 내지 950㎚이고,
상기 Ge막은 두께가 50㎚ 내지 150㎚이며,
상기 DLC막은 두께가 50㎚ 내지 300㎚인
광학 부품. - 제 3 항에 있어서,
상기 불화물 아몰퍼스막과 상기 Ge막 사이에, 제 2 산화물막을 갖고,
상기 제 2 산화물막은 Y2O3, HfO2 및 ZrO2 중 어느 하나를 포함하여 형성되어 있는
광학 부품. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 산화물막은 두께가 5㎚ 내지 150㎚인
광학 부품. - 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기로부터 조사되는 레이저 광의 광학계를 갖는 레이저 가공기에 있어서,
상기 광학계는 제 3 항 또는 제 5 항에 기재된 광학 부품을 갖고,
상기 광학 부품은 상기 주면이 가공 공간측을 향해 배치되어 있는
레이저 가공기.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2018-010330 | 2018-01-25 | ||
| JP2018010330 | 2018-01-25 | ||
| PCT/JP2019/001327 WO2019146500A1 (ja) | 2018-01-25 | 2019-01-17 | 光学部品及びレーザ加工機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200098646A true KR20200098646A (ko) | 2020-08-20 |
| KR102438291B1 KR102438291B1 (ko) | 2022-08-30 |
Family
ID=67395350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207020509A Active KR102438291B1 (ko) | 2018-01-25 | 2019-01-17 | 광학 부품 및 레이저 가공기 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6873283B2 (ko) |
| KR (1) | KR102438291B1 (ko) |
| CN (1) | CN111630415B (ko) |
| TW (1) | TWI739060B (ko) |
| WO (1) | WO2019146500A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023162616A1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-08-31 | 三菱電機株式会社 | 光学部品およびレーザ加工機 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268277A (ja) | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Sei Hybrid Kk | 赤外線透過構造体および赤外線センサー |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6632583B2 (en) * | 1999-12-07 | 2003-10-14 | Mitsubishi Chemical Corporation | Optical recording medium and production method of the same |
| JP4793011B2 (ja) * | 2006-02-13 | 2011-10-12 | 三菱電機株式会社 | 反射防止膜形成方法 |
| JP2008139525A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Canon Inc | 多層膜光学素子 |
| JP5543357B2 (ja) * | 2007-11-30 | 2014-07-09 | コーニング インコーポレイテッド | Ｄｕｖ素子のための緻密で均質なフッ化物膜及びその作製方法 |
| JP5854347B2 (ja) * | 2009-12-23 | 2016-02-09 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 光学部品 |
| JP2014032213A (ja) * | 2010-11-30 | 2014-02-20 | Fujifilm Corp | 赤外線用光学機能膜 |
| US8841701B2 (en) * | 2011-08-30 | 2014-09-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | FinFET device having a channel defined in a diamond-like shape semiconductor structure |
| CN107710025A (zh) * | 2015-06-19 | 2018-02-16 | 三菱电机株式会社 | 光学部件及激光加工机 |
| WO2017195603A1 (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | 三菱電機株式会社 | 光学部品及びレーザ加工機 |
-
2019
- 2019-01-17 CN CN201980008632.3A patent/CN111630415B/zh active Active
- 2019-01-17 JP JP2019567030A patent/JP6873283B2/ja active Active
- 2019-01-17 WO PCT/JP2019/001327 patent/WO2019146500A1/ja active Application Filing
- 2019-01-17 KR KR1020207020509A patent/KR102438291B1/ko active Active
- 2019-01-22 TW TW108102398A patent/TWI739060B/zh active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268277A (ja) | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Sei Hybrid Kk | 赤外線透過構造体および赤外線センサー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111630415A (zh) | 2020-09-04 |
| CN111630415B (zh) | 2022-03-01 |
| JPWO2019146500A1 (ja) | 2020-07-27 |
| TW201932222A (zh) | 2019-08-16 |
| WO2019146500A1 (ja) | 2019-08-01 |
| TWI739060B (zh) | 2021-09-11 |
| KR102438291B1 (ko) | 2022-08-30 |
| JP6873283B2 (ja) | 2021-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2962137B1 (en) | Enhanced, durable silver coating stacks for highly reflective mirrors | |
| TWI732427B (zh) | 光學構件及雷射加工機 | |
| KR102768455B1 (ko) | 보호 코팅을 갖는 광학 요소, 그러한 광학 요소의 제조 방법 및 광학 배열체 | |
| JP2020523642A (ja) | 高反射鏡のための銀コーティング積層体の反射帯域幅の拡大 | |
| KR102105306B1 (ko) | 광학 부품 및 레이저 가공기 | |
| JP5207471B2 (ja) | 光学部品 | |
| KR101470718B1 (ko) | 광학 부품 | |
| KR102438291B1 (ko) | 광학 부품 및 레이저 가공기 | |
| US4988164A (en) | Anti-reflection film for synthetic resin optical elements | |
| IL267969B2 (en) | Optical component with scratch-resistant anti-reflective coating and method for producing same | |
| KR102147373B1 (ko) | 적외선 저반사 코팅막 및 이의 제조방법 | |
| US20080166534A1 (en) | Optical Element and Method for Manufacturing Optical Element | |
| JP2006301487A (ja) | 近赤外線カットフィルタ | |
| US20210223451A1 (en) | Polarizing plate, optical apparatus and method of manufacturing polarizing plate | |
| RU126149U1 (ru) | Светопоглощающее покрытие | |
| JP6982951B2 (ja) | 赤外線用機能性膜付シリコン基板 | |
| US9804309B1 (en) | Reducing extrinsic stress in thin film optical mirrors and filters for deep ultraviolet | |
| Mukhin et al. | Perspectives of use of diagnostic mirrors with transparent protection layer in burning plasma experiments | |
| JPS638605A (ja) | 合成樹脂部材の反射鏡 | |
| WO2025041770A1 (ja) | 光学フィルタ | |
| WO2023154123A2 (en) | Thin-film structures for optical applications comprising fluoride mixtures | |
| JP2000275402A (ja) | 反射防止膜を有する光学素子 | |
| Sokolova et al. | Antireflection coatings of increased optical efficiency for the IR region | |
| JP2022071290A (ja) | 光学部品および光学機器 | |
| TR201904403A2 (tr) | Bor nitrür ve bor karbür film kaplama. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0105 | International application |
Patent event date: 20200715 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20211201 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20220623 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20220826 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20220826 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |