レーザ加工機
【課題】真円状の加工穴を形成することができるレーザ加工機を得る。
【解決手段】レーザ発振器１１と、第１スキャンミラー１２ａを有しその第１スキャンミ
ラーを軸の周りに揺動させ、第２スキャンミラー１２ｂを有しその第２スキャンミラーを
、前記第１スキャナミラーが揺動する軸とほぼ直交する軸の周りに揺動させるガルバノス
キャナ１３とを備え、前記レーザ発振器１１から出射されたレーザ光が前記第１スキャン
ミラー１２ａから前記第２スキャンミラー１２ｂを経て走査されるレーザ加工機にあって
、前記スキャンミラーには偏光制御膜が施されており、一方はＳ波の位相をＰ波に対して
遅らせるミラーであり、他方はＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるミラーである。
【解決手段】レーザ発振器１１と、第１スキャンミラー１２ａを有しその第１スキャンミ
ラーを軸の周りに揺動させ、第２スキャンミラー１２ｂを有しその第２スキャンミラーを
、前記第１スキャナミラーが揺動する軸とほぼ直交する軸の周りに揺動させるガルバノス
キャナ１３とを備え、前記レーザ発振器１１から出射されたレーザ光が前記第１スキャン
ミラー１２ａから前記第２スキャンミラー１２ｂを経て走査されるレーザ加工機にあって
、前記スキャンミラーには偏光制御膜が施されており、一方はＳ波の位相をＰ波に対して
遅らせるミラーであり、他方はＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるミラーである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はプリント基板等の被加工物に対し、穴あけ加工等を行うレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工機に用いられる光学部品として、円偏光ミラーがある（例えば、特許文献1，２参照）。円偏光ミラーは、入射角４５°に固定して使用されるミラーであり、反射によりレーザ光のＰ波とＳ波の位相差を０→９０°とする。これにより、レーザ光は、直線偏光から円偏光へと変換され、真円状の加工穴を形成することができる。加工穴形状は、製品の品質を評価する上で重要な要素となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４３１２５７０
【特許文献２】特許第２８５０６８３号公報
【特許文献３】特許第３８２５０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工穴形状は真円に近いほど高品質として評価されており、一般的に、品質検査時に真円状の加工穴であると判断されるためには、真円度は略９０％以上であることが好ましいとされる。図２は、ワークへの加工実験で調べた、穴の真円度（＝穴の最小径/最大径）とレーザ光の円偏光度の関係を示す図である。円偏光度は、レーザ光の偏光状態を表す指標であり、０％が直線偏光、１００％が円偏光であることを示している。図より、穴の真円度は、円偏光度が高くなるにつれて向上し、略９０％以上の真円度を達成するには、レーザ光の円偏光度は７５％以上必要である。
【０００５】
レーザ加工機にはガルバノスキャナが搭載されており、そのスキャンミラーを揺動させることにより、レーザ光を走査している。円偏光ミラーをこのスキャンミラーへ適用してレーザ光を円偏光化しようとしても、円偏光ミラーは入射角の変化を考慮して設計されていないために、スキャンミラーへ適用した場合にレーザ光の位相差が９０°から大きくずれて円偏光度が大幅に低下し、真円状の加工穴を実現できないという問題があった。
図３は、特許文献１，２に記載された従来の円偏光ミラーをスキャンミラーに適用した場合に得られる位相差と揺動角の関係をシミュレーションした結果である（円偏光ミラーであるスキャンミラーを、基準角（＝０°と表記）を中心に±８°揺動させる）。縦軸は位相差を表しており、横軸はスキャンミラーの揺動角を表す。
【０００６】
特許文献１に記載された円偏光ミラーは、基板側からＡｇ層、1.543μmのＴｈＦ４層、1.790μmのＺｎＳ層、1.796μmのＴｈＦ４層、1.427μmのＺｎＳ層、1.036μmのＴｈＦ４層、1.102μmのＺｎＳ層、1.566μmのＴｈＦ４層、0.947μmのＺｎＳ層が形成された構造をしている。スキャンミラーが最も大きく揺動した場合、特許文献１の円偏光ミラーにおける位相差は、揺動角−８°においては１３９．１°、＋８°においては４７．１°である。図４は、レーザ光の円偏光度と位相差の関係を示す図である。これから円偏光度を求めると、揺動角−８°の場合は１３．９％、揺動角＋８°の場合には１９・０％であり、到底７５％に及ばない。円偏光度が７５%以上となるのは、揺動角が＋０．２°〜＋２．６°という極狭い範囲内においてのみである。
【０００７】
特許文献２に記載された円偏光ミラーは、基板側からＡｇ層、0.15μmのＺｎＳ層、1.54μmのＴｈＦ４層、1.37μmのＺｎＳ層、1.15μmのＴｈＦ４層、1.26μmのＺｎＳ層、0.96μmのＴｈＦ４層、1.05μmのＺｎＳ層が形成された構造をしている。同様にガルバノミラーが最も大きく揺動した場合における位相差を考えると、揺動角−８°においては１２２．３°、揺動角＋８°においては７０．３°である。円偏光度に変換すると、揺動角−８°で３０．３％、揺動角＋８°では４９．６％であり、到底７５％には及ばない。円偏光度が７５％以上となるのは、揺動角が−２．３°〜＋１．８°という狭い範囲内においてのみである。
【０００８】
このように、従来の円偏光ミラーは、入射角の変化を考慮して設計されていないため、これを±８°揺動するスキャンミラーに適用しても、常に円偏光度７５％以上のレーザ光を実現することは不可能である。
この発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、真円状の加工穴を形成することができるレーザ加工機を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係わるレーザ加工機は、レーザ発振器と、第１スキャンミラーを有しその第１スキャンミラーを軸の周りに揺動させ、第２スキャンミラーを有しその第２スキャンミラーを、前記第１スキャナミラーが揺動する軸とほぼ直交する軸の周りに揺動させるガルバノスキャナとを備え、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光が前記第１スキャンミラーから前記第２スキャンミラーを経て走査されるレーザ加工機にあって、前記第１と第２スキャンミラーには、偏光制御膜が施されており、一方はＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるスキャンミラーであり、他方はＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるスキャンミラーであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のレーザ加工機によれば、レーザ光走査のためにスキャンミラーが±８°の範囲で揺動した場合にも、常に円偏光度７５％以上のレーザ光を実現することができ、加工位置によらず真円状の加工穴を形成可能とする顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１におけるレーザ加工機を示す構成図である。
【図２】実験による加工穴の真円度とレーザ光の円偏光度の関係を示す図である。
【図３】従来の円偏光ミラーをガルバノスキャナ用スキャンミラーに適用した場合における位相差と揺動角の関係を示す図である。
【図４】レーザ光の円偏光度と位相差の関係を示す図である。
【図５】実施の形態１におけるスキャンミラーを示す断面図である。
【図６】その（ａ）が多層膜系とその（ｂ）が基板へレーザ光が入射する様子を示す図である。
【図７】ＺｎＳとＹＦ３による４層構造のＰ波遅延ミラーの位相差と揺動角との関係を示す図である。
【００１２】
【図８】ＺｎＳとＹＦ３による６層構造のＳ波遅延ミラーの位相差と揺動角との関係を示す図である。
【図９】レーザ加工機にＺｎＳとＹＦ３により構成されたスキャンミラーを取り付けた場合における円偏光度とＳ波遅延ミラーの揺動角との関係を示す図である。
【図１０】ＺｎＳｅとＴｈＦ４による４層構造のＰ波遅延ミラーの位相差と揺動角との関係を示す図である。
【図１１】ＺｎＳｅとＴｈＦ４による６層構造のＳ波遅延ミラーの位相差と揺動角との関係を示す図である。
【図１２】レーザ加工機にＺｎＳｅとＴｈＦ４により構成されたスキャンミラーを取り付けた場合における円偏光度とＳ波遅延ミラーの揺動角との関係を示す図である。
【図１３】実施の形態２におけるスキャンミラーを示す断面図である。
【図１４】実施の形態３におけるスキャンミラーを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるレーザ加工機を示す構成図である。図において、レーザ発振器１１から出射されたレーザ光は、まず第１スキャンミラー１２ａへ入射し、反射により偏向されて第２スキャンミラー１２ｂへ入射する。そして、第２スキャンミラー１２ｂによる反射で再び偏向され、ワークへ照射される。このレーザ光１４は、二枚の第１，第２スキャンミラー１２ａ，１２ｂがそれぞれガルバノスキャナ１３ａ，１３ｂにより駆動されることで、ある一定の範囲内において走査される。第１スキャンミラー１２ａはガルバノスキャナ１３aの軸（例えばＸ軸）周りに揺動され、第２スキャンミラー１２ｂはガルバノスキャナ１３bの軸（例えばＸ軸とほぼ直交するＹ軸）周りに揺動される。
【００１４】
レーザ光は、Ｐ波とＳ波の位相をずらすことによって円偏光化される。図４は、レーザ光１４の円偏光度とＰ波とＳ波の位相差の関係を示す図であるが、円偏光度７５％以上のレーザ光を得るためには、レーザ光の位相差が９０±８°の範囲以内であればよい。
【００１５】
この発明におけるレーザ加工機は、偏光制御膜の施されたスキャンミラーを二枚有しており、レーザ光走査のためにスキャンミラーが±８°の範囲で揺動した場合にも、レーザ光の位相差を９０±８°の範囲以内とする。これによって、常に円偏光度７５％以上のレーザ光を実現でき、加工位置によらず真円状の加工穴を形成することができる。
ここで、光学薄膜による反射により、レーザ光に位相差が生じる原理について説明する。光学薄膜の各層（j = 1，・・・，m）は、特性マトリクスという行列により特徴付けられ、それは以下のように表される。
【００１６】
【数１】
【００１７】
【数２】
【００１８】
【数３】
【００１９】
【数４】
【００２０】
【数５】
【００２１】
【数６】
【００２２】
【数７】
【００２３】
【数８】
【００２４】
【数９】
【００２５】
これからＰ波の位相φＰとＳ波の位相φＳを求め、差を取ることで位相差を計算することができる。
【００２６】
図５は、実施の形態１におけるスキャンミラー１２ａ，１２ｂを説明する断面図である。スキャンミラー１２ａ，１２ｂは、大きく分けて基板５１、反射層５２、及び偏光層（偏光制御膜）５３により構成される。偏光制御膜は反射層５２と偏光層５３で構成される。偏光層５３には、高屈折率層５４と低屈折率層５５があり、これらが交互に４層以上積層された構造をしている。スキャンミラー１２ａ，１２ｂの基板５１には、軽量性かつ高剛性が要求されるため、Ｂ４ＣまたはＢｅを構成材料として用いる。反射層５２は、レーザ光を高反射率で反射する物質でなければならない。この目的に合う物質は金属であり、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，及びＲｈを用いる。高価であるため、反射膜として機能する必要最低限の膜厚（０．１μm以上）があればよい。
【００２７】
偏光層５３は、レーザ光のＰ波とＳ波に位相差を生じさせる層である。反射層５２による高反射率を妨げないために、赤外領域での使用に適した材料を用いる必要がある。高屈折率層５４には、屈折率２．２のＺｎＳ、または屈折率２．４０３のＺｎＳｅを構成材料として用い、低屈折率層５５には、屈折率１．３５のＹＦ３、ＹｂＦ３、ＴｈＦ４のうち少なくとも一種を構成材料として用いる。低屈折率材料はほぼ同じ屈折率を持つため、いずれの材料を使用してもよい。これらが連続して積層された場合には、別の層ではなく一層と見なす。
【００２８】
反射層５２と偏光層５３は、既存の方法で形成することができ、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、化学蒸着法（ＣＶＤ）が挙げられる。
【００２９】
スキャンミラー１２ａ,１２ｂを設計するに当たり、現行レーザ加工機におけるガルバノスキャナの構成を確認する。現行レーザ加工機のガルバノスキャナは、二枚のスキャンミラー１２ａ,１２ｂの入射面が直交した構成をしている（例えば、特許文献３）。Ｐ波であるかＳ波であるかは、レーザ光の電場振動面が入射面に平行(Parallel)か、垂直(Senkrecht)かで決まるため、前記ガルバノスキャナでは、第１スキャンミラー１２ａと第２スキャンミラー１２ｂでＰ波とＳ波が入れ替わるという事態が発生する。
【００３０】
つまり、二枚のスキャンミラー１２ａ,１２ｂとしてＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるミラー（以下、Ｓ波遅延ミラーと呼ぶ）を用いた場合、第１スキャンミラー１２ａによる位相差と第２スキャンミラー１２ｂによる位相差が相殺し合い、レーザ光がもとの直線偏光へ戻ってしまうという現象が起きる。そこで実施の形態１では、Ｓ波遅延ミラーに加え、Ｐ波遅延ミラー（Ｐ波の位相をＳ波に対して遅らせるミラー）を採用し、この問題を解決する。円偏光ミラーを含めた従来からのレーザ光の偏光制御に用いられているミラーは、Ｓ波遅延ミラーである。
【００３１】
以下、Ｐ波遅延ミラーとＳ波遅延ミラーの具体的な構成について説明する。Ｐ波遅延ミラーとＳ波遅延ミラーは、それぞれ４５°の位相差を生み出すことを目標とする。膜層数は以下の例に限定されない。まず、高屈折率材料にZnSを採用した場合について述べる。低屈折率材料については、先に述べたようにYF3、YbF3、ThF4の屈折率がほぼ等しいため、少なくとも一種を用いればよい。表１は、４層構造のＰ波遅延ミラーの構成を示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
このミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み2.65〜2.89μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み1.29〜1.41μmのZnS高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み2.34〜2.54μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み1.17〜1.27μmのZnS高屈折率層からなる。膜厚の許容幅は、実際には製造誤差が存在することを想定している。
【００３４】
実際に成膜する際には蒸着装置を用い、Ａｕは２．０±０．２Å/secの速度、ＹＦ３，ＹｂＦ３は７．０±０．５Å/secの速度、ＴｈＦ４は５．０±０．５Å/secの速度、ＺｎＳは１０．０±０．５Å/secの速度で蒸着した。異物の混入を防ぐために、真空度は１．０×１０−４以下を維持して行った。偏光層の膜厚制御には、光学式膜厚計を用いた。このようにして作製したミラーの位相差は、分光エリプソメータにより評価した。
【００３５】
図７は、４層構造のＰ波遅延ミラーの設計値とＺｎＳとＹＦ３を使って実際に作製したミラーの測定値を比較した図である。設計では、このミラーに反射されたレーザ光の位相差は４５±０．１°の範囲以内におさまる。この設計に対して、実際に作製したミラーの位相差は４５＋０．３°〜４５―０．２°であった。Ｐ波遅延ミラーに関しては、揺動角によらずほぼ４５°の位相差を実現できることが分かる。
【００３６】
次に、高屈折率材料にＺｎＳを使用した６層構造のＳ波遅延ミラーの構成を示す。表２は、６層構造のＳ波遅延ミラーの構成を示す。このミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み1.60〜1.86μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.94〜1.10μmのZnS高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み1.51〜1.75μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.76〜0.88μmのZnS高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み1.05〜1.21μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からな低屈折率る層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.51〜0.59mのZnS高屈折率層からなる。６層構造にすると４層構造よりも位相差に対する膜厚変化の影響が小さいため、許容される膜厚範囲も広くなる。
【００３７】
【表２】
【００３８】
成膜条件は先と同じである。図８は、ＺｎＳとＹＦ３による６層構造のＳ波遅延ミラーの設計値と実際に作製したミラーの測定値を比較した図である。設計した位相差は、４５±４°の範囲以内であったが、実際に作製するとミラーの位相差は、４５＋３°〜４５−５°であった。Ｓ波遅延ミラーの位相差は、揺動角に大きく影響を受ける。
【００３９】
図９は、これら二枚のスキャンミラーをレーザ加工機に取り付け、その円偏光度を測定した結果である。その際、位相差の揺動角依存性が小さいＰ波遅延ミラーを基準角に固定し、Ｓ波遅延ミラーを揺動させて測定した。これを見て分かるように、スキャンミラーが揺動した場合にも、円偏光度は常に７５％以上となっている。製造時に、設計値に対して±２°以内の位相差の誤差が生じると想定しているが、この場合にもＰ波遅延ミラーにより生じる位相差は４５±２°、Ｓ波遅延ミラーにより生じる位相差は４５±６°であるので、レーザ光の位相差は９０±８°の範囲以内となる。
【００４０】
次に、高屈折率材料にZnSeを採用した場合について述べる。低屈折率材料については、先に述べたようにYF3，YbF3，ThF4の屈折率がほぼ等しいため、少なくとも一種を用いればよい。表３は、４層構造のＰ波遅延ミラーの構成を示す。このミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み2.24〜2.44μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み1.30〜1.42μmのZnSe高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み2.65〜2.87μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.99〜1.09μmのZnSe高屈折率層からなる。各層の膜厚の幅は、設計値±２°の
範囲を許容することに対応している。
【００４１】
【表３】
【００４２】
成膜には蒸着装置を用い、ＺｎＳｅは９．０±０．５Å/secの速度で蒸着した。異物の混入を防ぐために、真空度は１．０×１０−４以下を維持し、偏光層の膜厚制御には光学式膜厚計を用いている。図１０は、４層構造のＰ波遅延ミラーの設計値とＺｎＳｅとＴｈＦ４を使って実際に作製したミラーの測定値を比較した図である。位相差の設計値は４５±０．１°の範囲以内におさまっていたが、実際に作製すると、ミラーの位相差は４５±０．３°であった。高屈折率材料としてＺｎＳを採用した場合と同様に、Ｐ波遅延ミラーに関しては、揺動角によらずほぼ４５°の位相差を実現できる。
【００４３】
次に、高屈折率材料にＺｎＳｅを使用した６層構造のＳ波遅延ミラーの構成を示す。表４は、６層構造のＳ波遅延ミラーの構成を示す。このミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み1.55〜1.79μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.78〜0.90μmのZnSe高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み1.41〜1.63μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.63〜0.73μmのZnSe高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み1.13〜1.31μmのYF3、YbF3、ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.39〜0.45mのZnSe高屈折率層からなる。
【００４４】
【表４】
【００４５】
成膜条件は先と同じである。図１１は、６層構造のＳ波遅延ミラーの設計値とＺｎＳｅとＴｈＦ４を使って実際に作製したミラーの測定値を比較した図である。設計における位相差は４５±２．２°の範囲以内であったが、実際に作製したミラーの位相差は、４５＋１．３°〜４５−３．０°であった。ＺｎＳを使ったＳ波遅延ミラーに比べて、ＺｎＳｅを使ったＳ波遅延ミラーは、揺動角への依存性が小さく、目標とする４５°からの誤差も小さい。
【００４６】
図１２は、これら二枚のスキャンミラーを実際にレーザ加工機に取り付け、その円偏光度を測定した結果である。この場合にも、スキャンミラーの揺動角への依存性が小さいＰ波遅延ミラーを基準角に固定し、Ｓ波遅延ミラーを揺動させて測定している。前記と同様に、スキャンミラーが揺動した場合にも、円偏光度は常に７５％以上となっていることは明らかである。位相差に±２°の製造誤差を想定した場合にも、Ｐ波遅延ミラーにより生じる位相差は４５±２°、Ｓ波遅延ミラーにより生じる位相差は４５±４°程度であるので、レーザ光の位相差は９０±６°の範囲以内となる。
【００４７】
以上のように、実施の形態１のレーザ加工機は、レーザ発振器と、第１スキャンミラーを有しその第１スキャンミラーを軸の周りに揺動させ、第２スキャンミラーを有しその第２スキャンミラーを、前記第１スキャナミラーが揺動する軸と直交する軸の周りに揺動させるガルバノスキャナとを備え、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光が前記第１スキャンミラーから前記第２スキャンミラーを経て走査されるレーザ加工機にあって、前記スキャンミラーには偏光制御膜が施されており、一方はＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるスキャンミラーであり、他方はＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるスキャンミラーであって、レーザ光走査のためにスキャンミラーが±８°の範囲で揺動した場合にも、レーザ光の位相差を９０±８°の範囲以内とする機能を有することで、常に円偏光度７５％以上のレーザ光を実現することができ、加工位置によらず真円状の加工穴を形成することを可能とする。
【００４８】
また、実施の形態１のおける第１，第２スキャンミラー１２a、１２bは、一方がＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるミラーであり、他方がＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるミラーである。そのため、第１スキャンミラー１２aによる位相差と第２スキャンミラー１２bによる位相差が相殺し合い、レーザ光がもとの直線偏光へ戻ってしまうことを防ぐことができる。
【００４９】
実施の形態２．
図１３は、実施の形態２のレーザ加工機におけるスキャンミラーを示す断面図である。スキャンミラー１２ａ,１２ｂは、基板５１、反射層５２、偏光層（偏光制御膜）５３、及び基板５１と反射層５２の間に形成されたバッファ層５６により構成される。バッファ層５６の主な役割は、基板５１と反射層５２の密着性を高めることである。構成材料として例えばＣｒが挙げられるが、自らが応力を生じないために、膜厚は０．０１〜０．３μｍ程度であることが好ましい。それと逆に、故意にバッファ層５６に応力を生じさせ、応力緩和層としての機能を持たせてもよい。
【００５０】
バッファ層５６は反射層５２の下にあり、ミラー性能に影響を及ぼさないため、金属や半導体、誘電体が使用可能である。実施の形態２のその他は、実施の形態１と同じ構成を用いる。実施の形態２のような構成にすることにより、実施の形態１にて示した効果に加え、基板５１と反射層５２の密着性に優れ、さらに応力よる変形が抑制されたスキャンミラーを具備したレーザ加工機を実現することができる。
【００５１】
実施の形態３．
図１４は、実施の形態３のレーザ加工機におけるスキャンミラーを示す断面図である。最表層に偏光層５３が露出している場合、キズや汚れ、変質等により光学特性（反射率、位相差）が変化してしまうことがある。そこで、そのようなことを防ぐために、最表面には保護層５７を設けるとよい。保護層５７を構成する材料としては、光学特性に影響を及ぼさないように、透過材料が好ましい。しかしながら、過酷な環境で使用される場合には、例えば優れた機械特性を発揮するＭｇＦ２のように一般的には赤外領域で用いられない材料を赤外領域で使用してもよい。このような場合、保護層５７の膜厚を０．２μm以下
にすることで、光学特性への影響を防ぐことができる。実施の形態３のその他は、実施の形態１と同じ構成を用いる。実施の形態３のような構成とすることにより、実施の形態１にて示した効果に加え、耐損傷性や耐環境特性に優れたスキャンミラーを具備したレーザ加工機を実現することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１１ レーザ発振器 １２ａ 第１スキャンミラー
１２ｂ 第２スキャンミラー １３ａ 第１ガルバノスキャナ
１３ｂ 第２ガルバノスキャナ
５１ 基板 ５２ 反射層
５３ 偏光層 ５４ 高屈折率層
５５ 低屈折率層 ５６ バッファ層
５７ 保護層
【技術分野】
【０００１】
この発明はプリント基板等の被加工物に対し、穴あけ加工等を行うレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工機に用いられる光学部品として、円偏光ミラーがある（例えば、特許文献1，２参照）。円偏光ミラーは、入射角４５°に固定して使用されるミラーであり、反射によりレーザ光のＰ波とＳ波の位相差を０→９０°とする。これにより、レーザ光は、直線偏光から円偏光へと変換され、真円状の加工穴を形成することができる。加工穴形状は、製品の品質を評価する上で重要な要素となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４３１２５７０
【特許文献２】特許第２８５０６８３号公報
【特許文献３】特許第３８２５０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工穴形状は真円に近いほど高品質として評価されており、一般的に、品質検査時に真円状の加工穴であると判断されるためには、真円度は略９０％以上であることが好ましいとされる。図２は、ワークへの加工実験で調べた、穴の真円度（＝穴の最小径/最大径）とレーザ光の円偏光度の関係を示す図である。円偏光度は、レーザ光の偏光状態を表す指標であり、０％が直線偏光、１００％が円偏光であることを示している。図より、穴の真円度は、円偏光度が高くなるにつれて向上し、略９０％以上の真円度を達成するには、レーザ光の円偏光度は７５％以上必要である。
【０００５】
レーザ加工機にはガルバノスキャナが搭載されており、そのスキャンミラーを揺動させることにより、レーザ光を走査している。円偏光ミラーをこのスキャンミラーへ適用してレーザ光を円偏光化しようとしても、円偏光ミラーは入射角の変化を考慮して設計されていないために、スキャンミラーへ適用した場合にレーザ光の位相差が９０°から大きくずれて円偏光度が大幅に低下し、真円状の加工穴を実現できないという問題があった。
図３は、特許文献１，２に記載された従来の円偏光ミラーをスキャンミラーに適用した場合に得られる位相差と揺動角の関係をシミュレーションした結果である（円偏光ミラーであるスキャンミラーを、基準角（＝０°と表記）を中心に±８°揺動させる）。縦軸は位相差を表しており、横軸はスキャンミラーの揺動角を表す。
【０００６】
特許文献１に記載された円偏光ミラーは、基板側からＡｇ層、1.543μmのＴｈＦ４層、1.790μmのＺｎＳ層、1.796μmのＴｈＦ４層、1.427μmのＺｎＳ層、1.036μmのＴｈＦ４層、1.102μmのＺｎＳ層、1.566μmのＴｈＦ４層、0.947μmのＺｎＳ層が形成された構造をしている。スキャンミラーが最も大きく揺動した場合、特許文献１の円偏光ミラーにおける位相差は、揺動角−８°においては１３９．１°、＋８°においては４７．１°である。図４は、レーザ光の円偏光度と位相差の関係を示す図である。これから円偏光度を求めると、揺動角−８°の場合は１３．９％、揺動角＋８°の場合には１９・０％であり、到底７５％に及ばない。円偏光度が７５%以上となるのは、揺動角が＋０．２°〜＋２．６°という極狭い範囲内においてのみである。
【０００７】
特許文献２に記載された円偏光ミラーは、基板側からＡｇ層、0.15μmのＺｎＳ層、1.54μmのＴｈＦ４層、1.37μmのＺｎＳ層、1.15μmのＴｈＦ４層、1.26μmのＺｎＳ層、0.96μmのＴｈＦ４層、1.05μmのＺｎＳ層が形成された構造をしている。同様にガルバノミラーが最も大きく揺動した場合における位相差を考えると、揺動角−８°においては１２２．３°、揺動角＋８°においては７０．３°である。円偏光度に変換すると、揺動角−８°で３０．３％、揺動角＋８°では４９．６％であり、到底７５％には及ばない。円偏光度が７５％以上となるのは、揺動角が−２．３°〜＋１．８°という狭い範囲内においてのみである。
【０００８】
このように、従来の円偏光ミラーは、入射角の変化を考慮して設計されていないため、これを±８°揺動するスキャンミラーに適用しても、常に円偏光度７５％以上のレーザ光を実現することは不可能である。
この発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、真円状の加工穴を形成することができるレーザ加工機を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係わるレーザ加工機は、レーザ発振器と、第１スキャンミラーを有しその第１スキャンミラーを軸の周りに揺動させ、第２スキャンミラーを有しその第２スキャンミラーを、前記第１スキャナミラーが揺動する軸とほぼ直交する軸の周りに揺動させるガルバノスキャナとを備え、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光が前記第１スキャンミラーから前記第２スキャンミラーを経て走査されるレーザ加工機にあって、前記第１と第２スキャンミラーには、偏光制御膜が施されており、一方はＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるスキャンミラーであり、他方はＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるスキャンミラーであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のレーザ加工機によれば、レーザ光走査のためにスキャンミラーが±８°の範囲で揺動した場合にも、常に円偏光度７５％以上のレーザ光を実現することができ、加工位置によらず真円状の加工穴を形成可能とする顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１におけるレーザ加工機を示す構成図である。
【図２】実験による加工穴の真円度とレーザ光の円偏光度の関係を示す図である。
【図３】従来の円偏光ミラーをガルバノスキャナ用スキャンミラーに適用した場合における位相差と揺動角の関係を示す図である。
【図４】レーザ光の円偏光度と位相差の関係を示す図である。
【図５】実施の形態１におけるスキャンミラーを示す断面図である。
【図６】その（ａ）が多層膜系とその（ｂ）が基板へレーザ光が入射する様子を示す図である。
【図７】ＺｎＳとＹＦ３による４層構造のＰ波遅延ミラーの位相差と揺動角との関係を示す図である。
【００１２】
【図８】ＺｎＳとＹＦ３による６層構造のＳ波遅延ミラーの位相差と揺動角との関係を示す図である。
【図９】レーザ加工機にＺｎＳとＹＦ３により構成されたスキャンミラーを取り付けた場合における円偏光度とＳ波遅延ミラーの揺動角との関係を示す図である。
【図１０】ＺｎＳｅとＴｈＦ４による４層構造のＰ波遅延ミラーの位相差と揺動角との関係を示す図である。
【図１１】ＺｎＳｅとＴｈＦ４による６層構造のＳ波遅延ミラーの位相差と揺動角との関係を示す図である。
【図１２】レーザ加工機にＺｎＳｅとＴｈＦ４により構成されたスキャンミラーを取り付けた場合における円偏光度とＳ波遅延ミラーの揺動角との関係を示す図である。
【図１３】実施の形態２におけるスキャンミラーを示す断面図である。
【図１４】実施の形態３におけるスキャンミラーを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるレーザ加工機を示す構成図である。図において、レーザ発振器１１から出射されたレーザ光は、まず第１スキャンミラー１２ａへ入射し、反射により偏向されて第２スキャンミラー１２ｂへ入射する。そして、第２スキャンミラー１２ｂによる反射で再び偏向され、ワークへ照射される。このレーザ光１４は、二枚の第１，第２スキャンミラー１２ａ，１２ｂがそれぞれガルバノスキャナ１３ａ，１３ｂにより駆動されることで、ある一定の範囲内において走査される。第１スキャンミラー１２ａはガルバノスキャナ１３aの軸（例えばＸ軸）周りに揺動され、第２スキャンミラー１２ｂはガルバノスキャナ１３bの軸（例えばＸ軸とほぼ直交するＹ軸）周りに揺動される。
【００１４】
レーザ光は、Ｐ波とＳ波の位相をずらすことによって円偏光化される。図４は、レーザ光１４の円偏光度とＰ波とＳ波の位相差の関係を示す図であるが、円偏光度７５％以上のレーザ光を得るためには、レーザ光の位相差が９０±８°の範囲以内であればよい。
【００１５】
この発明におけるレーザ加工機は、偏光制御膜の施されたスキャンミラーを二枚有しており、レーザ光走査のためにスキャンミラーが±８°の範囲で揺動した場合にも、レーザ光の位相差を９０±８°の範囲以内とする。これによって、常に円偏光度７５％以上のレーザ光を実現でき、加工位置によらず真円状の加工穴を形成することができる。
ここで、光学薄膜による反射により、レーザ光に位相差が生じる原理について説明する。光学薄膜の各層（j = 1，・・・，m）は、特性マトリクスという行列により特徴付けられ、それは以下のように表される。
【００１６】
【数１】
【００１７】
【数２】
【００１８】
【数３】
【００１９】
【数４】
【００２０】
【数５】
【００２１】
【数６】
【００２２】
【数７】
【００２３】
【数８】
【００２４】
【数９】
【００２５】
これからＰ波の位相φＰとＳ波の位相φＳを求め、差を取ることで位相差を計算することができる。
【００２６】
図５は、実施の形態１におけるスキャンミラー１２ａ，１２ｂを説明する断面図である。スキャンミラー１２ａ，１２ｂは、大きく分けて基板５１、反射層５２、及び偏光層（偏光制御膜）５３により構成される。偏光制御膜は反射層５２と偏光層５３で構成される。偏光層５３には、高屈折率層５４と低屈折率層５５があり、これらが交互に４層以上積層された構造をしている。スキャンミラー１２ａ，１２ｂの基板５１には、軽量性かつ高剛性が要求されるため、Ｂ４ＣまたはＢｅを構成材料として用いる。反射層５２は、レーザ光を高反射率で反射する物質でなければならない。この目的に合う物質は金属であり、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，及びＲｈを用いる。高価であるため、反射膜として機能する必要最低限の膜厚（０．１μm以上）があればよい。
【００２７】
偏光層５３は、レーザ光のＰ波とＳ波に位相差を生じさせる層である。反射層５２による高反射率を妨げないために、赤外領域での使用に適した材料を用いる必要がある。高屈折率層５４には、屈折率２．２のＺｎＳ、または屈折率２．４０３のＺｎＳｅを構成材料として用い、低屈折率層５５には、屈折率１．３５のＹＦ３、ＹｂＦ３、ＴｈＦ４のうち少なくとも一種を構成材料として用いる。低屈折率材料はほぼ同じ屈折率を持つため、いずれの材料を使用してもよい。これらが連続して積層された場合には、別の層ではなく一層と見なす。
【００２８】
反射層５２と偏光層５３は、既存の方法で形成することができ、例えば、真空蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、化学蒸着法（ＣＶＤ）が挙げられる。
【００２９】
スキャンミラー１２ａ,１２ｂを設計するに当たり、現行レーザ加工機におけるガルバノスキャナの構成を確認する。現行レーザ加工機のガルバノスキャナは、二枚のスキャンミラー１２ａ,１２ｂの入射面が直交した構成をしている（例えば、特許文献３）。Ｐ波であるかＳ波であるかは、レーザ光の電場振動面が入射面に平行(Parallel)か、垂直(Senkrecht)かで決まるため、前記ガルバノスキャナでは、第１スキャンミラー１２ａと第２スキャンミラー１２ｂでＰ波とＳ波が入れ替わるという事態が発生する。
【００３０】
つまり、二枚のスキャンミラー１２ａ,１２ｂとしてＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるミラー（以下、Ｓ波遅延ミラーと呼ぶ）を用いた場合、第１スキャンミラー１２ａによる位相差と第２スキャンミラー１２ｂによる位相差が相殺し合い、レーザ光がもとの直線偏光へ戻ってしまうという現象が起きる。そこで実施の形態１では、Ｓ波遅延ミラーに加え、Ｐ波遅延ミラー（Ｐ波の位相をＳ波に対して遅らせるミラー）を採用し、この問題を解決する。円偏光ミラーを含めた従来からのレーザ光の偏光制御に用いられているミラーは、Ｓ波遅延ミラーである。
【００３１】
以下、Ｐ波遅延ミラーとＳ波遅延ミラーの具体的な構成について説明する。Ｐ波遅延ミラーとＳ波遅延ミラーは、それぞれ４５°の位相差を生み出すことを目標とする。膜層数は以下の例に限定されない。まず、高屈折率材料にZnSを採用した場合について述べる。低屈折率材料については、先に述べたようにYF3、YbF3、ThF4の屈折率がほぼ等しいため、少なくとも一種を用いればよい。表１は、４層構造のＰ波遅延ミラーの構成を示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
このミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み2.65〜2.89μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み1.29〜1.41μmのZnS高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み2.34〜2.54μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み1.17〜1.27μmのZnS高屈折率層からなる。膜厚の許容幅は、実際には製造誤差が存在することを想定している。
【００３４】
実際に成膜する際には蒸着装置を用い、Ａｕは２．０±０．２Å/secの速度、ＹＦ３，ＹｂＦ３は７．０±０．５Å/secの速度、ＴｈＦ４は５．０±０．５Å/secの速度、ＺｎＳは１０．０±０．５Å/secの速度で蒸着した。異物の混入を防ぐために、真空度は１．０×１０−４以下を維持して行った。偏光層の膜厚制御には、光学式膜厚計を用いた。このようにして作製したミラーの位相差は、分光エリプソメータにより評価した。
【００３５】
図７は、４層構造のＰ波遅延ミラーの設計値とＺｎＳとＹＦ３を使って実際に作製したミラーの測定値を比較した図である。設計では、このミラーに反射されたレーザ光の位相差は４５±０．１°の範囲以内におさまる。この設計に対して、実際に作製したミラーの位相差は４５＋０．３°〜４５―０．２°であった。Ｐ波遅延ミラーに関しては、揺動角によらずほぼ４５°の位相差を実現できることが分かる。
【００３６】
次に、高屈折率材料にＺｎＳを使用した６層構造のＳ波遅延ミラーの構成を示す。表２は、６層構造のＳ波遅延ミラーの構成を示す。このミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み1.60〜1.86μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.94〜1.10μmのZnS高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み1.51〜1.75μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.76〜0.88μmのZnS高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み1.05〜1.21μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からな低屈折率る層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.51〜0.59mのZnS高屈折率層からなる。６層構造にすると４層構造よりも位相差に対する膜厚変化の影響が小さいため、許容される膜厚範囲も広くなる。
【００３７】
【表２】
【００３８】
成膜条件は先と同じである。図８は、ＺｎＳとＹＦ３による６層構造のＳ波遅延ミラーの設計値と実際に作製したミラーの測定値を比較した図である。設計した位相差は、４５±４°の範囲以内であったが、実際に作製するとミラーの位相差は、４５＋３°〜４５−５°であった。Ｓ波遅延ミラーの位相差は、揺動角に大きく影響を受ける。
【００３９】
図９は、これら二枚のスキャンミラーをレーザ加工機に取り付け、その円偏光度を測定した結果である。その際、位相差の揺動角依存性が小さいＰ波遅延ミラーを基準角に固定し、Ｓ波遅延ミラーを揺動させて測定した。これを見て分かるように、スキャンミラーが揺動した場合にも、円偏光度は常に７５％以上となっている。製造時に、設計値に対して±２°以内の位相差の誤差が生じると想定しているが、この場合にもＰ波遅延ミラーにより生じる位相差は４５±２°、Ｓ波遅延ミラーにより生じる位相差は４５±６°であるので、レーザ光の位相差は９０±８°の範囲以内となる。
【００４０】
次に、高屈折率材料にZnSeを採用した場合について述べる。低屈折率材料については、先に述べたようにYF3，YbF3，ThF4の屈折率がほぼ等しいため、少なくとも一種を用いればよい。表３は、４層構造のＰ波遅延ミラーの構成を示す。このミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み2.24〜2.44μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み1.30〜1.42μmのZnSe高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み2.65〜2.87μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.99〜1.09μmのZnSe高屈折率層からなる。各層の膜厚の幅は、設計値±２°の
範囲を許容することに対応している。
【００４１】
【表３】
【００４２】
成膜には蒸着装置を用い、ＺｎＳｅは９．０±０．５Å/secの速度で蒸着した。異物の混入を防ぐために、真空度は１．０×１０−４以下を維持し、偏光層の膜厚制御には光学式膜厚計を用いている。図１０は、４層構造のＰ波遅延ミラーの設計値とＺｎＳｅとＴｈＦ４を使って実際に作製したミラーの測定値を比較した図である。位相差の設計値は４５±０．１°の範囲以内におさまっていたが、実際に作製すると、ミラーの位相差は４５±０．３°であった。高屈折率材料としてＺｎＳを採用した場合と同様に、Ｐ波遅延ミラーに関しては、揺動角によらずほぼ４５°の位相差を実現できる。
【００４３】
次に、高屈折率材料にＺｎＳｅを使用した６層構造のＳ波遅延ミラーの構成を示す。表４は、６層構造のＳ波遅延ミラーの構成を示す。このミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み1.55〜1.79μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.78〜0.90μmのZnSe高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み1.41〜1.63μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.63〜0.73μmのZnSe高屈折率層と、その高屈折率層の上に形成された厚み1.13〜1.31μmのYF3、YbF3、ThF4のうち一種からなる低屈折率層と、その低屈折率層の上に形成された厚み0.39〜0.45mのZnSe高屈折率層からなる。
【００４４】
【表４】
【００４５】
成膜条件は先と同じである。図１１は、６層構造のＳ波遅延ミラーの設計値とＺｎＳｅとＴｈＦ４を使って実際に作製したミラーの測定値を比較した図である。設計における位相差は４５±２．２°の範囲以内であったが、実際に作製したミラーの位相差は、４５＋１．３°〜４５−３．０°であった。ＺｎＳを使ったＳ波遅延ミラーに比べて、ＺｎＳｅを使ったＳ波遅延ミラーは、揺動角への依存性が小さく、目標とする４５°からの誤差も小さい。
【００４６】
図１２は、これら二枚のスキャンミラーを実際にレーザ加工機に取り付け、その円偏光度を測定した結果である。この場合にも、スキャンミラーの揺動角への依存性が小さいＰ波遅延ミラーを基準角に固定し、Ｓ波遅延ミラーを揺動させて測定している。前記と同様に、スキャンミラーが揺動した場合にも、円偏光度は常に７５％以上となっていることは明らかである。位相差に±２°の製造誤差を想定した場合にも、Ｐ波遅延ミラーにより生じる位相差は４５±２°、Ｓ波遅延ミラーにより生じる位相差は４５±４°程度であるので、レーザ光の位相差は９０±６°の範囲以内となる。
【００４７】
以上のように、実施の形態１のレーザ加工機は、レーザ発振器と、第１スキャンミラーを有しその第１スキャンミラーを軸の周りに揺動させ、第２スキャンミラーを有しその第２スキャンミラーを、前記第１スキャナミラーが揺動する軸と直交する軸の周りに揺動させるガルバノスキャナとを備え、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光が前記第１スキャンミラーから前記第２スキャンミラーを経て走査されるレーザ加工機にあって、前記スキャンミラーには偏光制御膜が施されており、一方はＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるスキャンミラーであり、他方はＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるスキャンミラーであって、レーザ光走査のためにスキャンミラーが±８°の範囲で揺動した場合にも、レーザ光の位相差を９０±８°の範囲以内とする機能を有することで、常に円偏光度７５％以上のレーザ光を実現することができ、加工位置によらず真円状の加工穴を形成することを可能とする。
【００４８】
また、実施の形態１のおける第１，第２スキャンミラー１２a、１２bは、一方がＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるミラーであり、他方がＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるミラーである。そのため、第１スキャンミラー１２aによる位相差と第２スキャンミラー１２bによる位相差が相殺し合い、レーザ光がもとの直線偏光へ戻ってしまうことを防ぐことができる。
【００４９】
実施の形態２．
図１３は、実施の形態２のレーザ加工機におけるスキャンミラーを示す断面図である。スキャンミラー１２ａ,１２ｂは、基板５１、反射層５２、偏光層（偏光制御膜）５３、及び基板５１と反射層５２の間に形成されたバッファ層５６により構成される。バッファ層５６の主な役割は、基板５１と反射層５２の密着性を高めることである。構成材料として例えばＣｒが挙げられるが、自らが応力を生じないために、膜厚は０．０１〜０．３μｍ程度であることが好ましい。それと逆に、故意にバッファ層５６に応力を生じさせ、応力緩和層としての機能を持たせてもよい。
【００５０】
バッファ層５６は反射層５２の下にあり、ミラー性能に影響を及ぼさないため、金属や半導体、誘電体が使用可能である。実施の形態２のその他は、実施の形態１と同じ構成を用いる。実施の形態２のような構成にすることにより、実施の形態１にて示した効果に加え、基板５１と反射層５２の密着性に優れ、さらに応力よる変形が抑制されたスキャンミラーを具備したレーザ加工機を実現することができる。
【００５１】
実施の形態３．
図１４は、実施の形態３のレーザ加工機におけるスキャンミラーを示す断面図である。最表層に偏光層５３が露出している場合、キズや汚れ、変質等により光学特性（反射率、位相差）が変化してしまうことがある。そこで、そのようなことを防ぐために、最表面には保護層５７を設けるとよい。保護層５７を構成する材料としては、光学特性に影響を及ぼさないように、透過材料が好ましい。しかしながら、過酷な環境で使用される場合には、例えば優れた機械特性を発揮するＭｇＦ２のように一般的には赤外領域で用いられない材料を赤外領域で使用してもよい。このような場合、保護層５７の膜厚を０．２μm以下
にすることで、光学特性への影響を防ぐことができる。実施の形態３のその他は、実施の形態１と同じ構成を用いる。実施の形態３のような構成とすることにより、実施の形態１にて示した効果に加え、耐損傷性や耐環境特性に優れたスキャンミラーを具備したレーザ加工機を実現することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１１ レーザ発振器 １２ａ 第１スキャンミラー
１２ｂ 第２スキャンミラー １３ａ 第１ガルバノスキャナ
１３ｂ 第２ガルバノスキャナ
５１ 基板 ５２ 反射層
５３ 偏光層 ５４ 高屈折率層
５５ 低屈折率層 ５６ バッファ層
５７ 保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、第１スキャンミラーを有しその第１スキャンミラーを軸の周りに揺動させ、第２スキャンミラーを有しその第２スキャンミラーを、前記第１スキャナミラーが揺動する軸とほぼ直交する軸の周りに揺動させるガルバノスキャナとを備え、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光が前記第１スキャンミラーから前記第２スキャンミラーを経て走査されるレーザ加工機にあって、前記第１と第２スキャンミラーには、偏光制御膜が施されており、一方はＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるスキャンミラーであり、他方はＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるスキャンミラーであることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
Ｐ波の位相をＳ波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み2.65〜2.89μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる第１低屈折率層と、前記第１低屈折率層の上に形成された厚み1.29〜1.41μmのZnS第１高屈折率層と、前記第１高屈折率層の上に形成された厚み2.34〜2.54μmのYF3，YbF3,ThF4のうち少なくとも一種からなる第２低屈折率層と、前記第２低屈折率層の上に形成された厚み1.17〜1.27μmのZnS第２高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
Ｓ波の位相をＰ波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み1.60〜1.86μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第１低屈折率層と、前記第１低屈折率層の上に形成された厚み0.94〜1.10μmのZnS第１高屈折率層と、前記第１高屈折率層の上に形成された厚み1.51〜1.75μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第２低屈折率層と、前記第２低屈折率層の上に形成された厚み0.76〜0.88μmのZnS第２高屈折率層と、前記第２高屈折率層の上に形成された厚み1.05〜1.21μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第３低屈折率層と、前記第３低屈折率層の上に形成された厚み0.51〜0.59mのZnS第３高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
Ｐ波の位相をＳ波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、前記反射層の上に形成された厚み2.24〜2.44μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる第１低屈折率層と、前記第１低屈折率層の上に形成された厚み1.30〜1.42μmのZnSe第１高屈折率層と、前記第１高屈折率層の上に形成された厚み2.65〜2.87μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる第２低屈折率層と、前記第２低屈折率層の上に形成された厚み0.99〜1.09μmのZnSe第２高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項３記載のレーザ加工機。
【請求項５】
Ｓ波の位相をＰ波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、前記反射層の上に形成された厚み1.55〜1.79μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第１低屈折率層と、前記第１低屈折率層の上に形成された厚み0.78〜0.90μmのZnSe第１高屈折率層と、前記第１高屈折率層の上に形成された厚み1.41〜1.63μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第２低屈折率層と、前記第２低屈折率層の上に形成された厚み0.63〜0.73μmのZnSe第２高屈折率層と、前記第２高屈折率層の上に形成された厚み1.13〜1.31μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第３低屈折率層と、前記第３低屈折率層の上に形成された厚み0.39〜0.45mのZnSe第３高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項１，請求項２及び請求項４のいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【請求項６】
前記スキャンミラーの基板と反射層の間にバッファ層を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【請求項７】
前記スキャンミラーの最表層に保護層を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【請求項１】
レーザ発振器と、第１スキャンミラーを有しその第１スキャンミラーを軸の周りに揺動させ、第２スキャンミラーを有しその第２スキャンミラーを、前記第１スキャナミラーが揺動する軸とほぼ直交する軸の周りに揺動させるガルバノスキャナとを備え、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光が前記第１スキャンミラーから前記第２スキャンミラーを経て走査されるレーザ加工機にあって、前記第１と第２スキャンミラーには、偏光制御膜が施されており、一方はＳ波の位相をＰ波に対して遅らせるスキャンミラーであり、他方はＰ波の位相をＳ波に対して遅らせるスキャンミラーであることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
Ｐ波の位相をＳ波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み2.65〜2.89μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる第１低屈折率層と、前記第１低屈折率層の上に形成された厚み1.29〜1.41μmのZnS第１高屈折率層と、前記第１高屈折率層の上に形成された厚み2.34〜2.54μmのYF3，YbF3,ThF4のうち少なくとも一種からなる第２低屈折率層と、前記第２低屈折率層の上に形成された厚み1.17〜1.27μmのZnS第２高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
Ｓ波の位相をＰ波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み1.60〜1.86μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第１低屈折率層と、前記第１低屈折率層の上に形成された厚み0.94〜1.10μmのZnS第１高屈折率層と、前記第１高屈折率層の上に形成された厚み1.51〜1.75μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第２低屈折率層と、前記第２低屈折率層の上に形成された厚み0.76〜0.88μmのZnS第２高屈折率層と、前記第２高屈折率層の上に形成された厚み1.05〜1.21μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第３低屈折率層と、前記第３低屈折率層の上に形成された厚み0.51〜0.59mのZnS第３高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
Ｐ波の位相をＳ波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、前記反射層の上に形成された厚み2.24〜2.44μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる第１低屈折率層と、前記第１低屈折率層の上に形成された厚み1.30〜1.42μmのZnSe第１高屈折率層と、前記第１高屈折率層の上に形成された厚み2.65〜2.87μmのYF3，YbF3，ThF4のうち少なくとも一種からなる第２低屈折率層と、前記第２低屈折率層の上に形成された厚み0.99〜1.09μmのZnSe第２高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項３記載のレーザ加工機。
【請求項５】
Ｓ波の位相をＰ波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu，Ag，Al，Rhのうち一種からなる反射層と、前記反射層の上に形成された厚み1.55〜1.79μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第１低屈折率層と、前記第１低屈折率層の上に形成された厚み0.78〜0.90μmのZnSe第１高屈折率層と、前記第１高屈折率層の上に形成された厚み1.41〜1.63μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第２低屈折率層と、前記第２低屈折率層の上に形成された厚み0.63〜0.73μmのZnSe第２高屈折率層と、前記第２高屈折率層の上に形成された厚み1.13〜1.31μmのYF3，YbF3，ThF4のうち一種からなる第３低屈折率層と、前記第３低屈折率層の上に形成された厚み0.39〜0.45mのZnSe第３高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項１，請求項２及び請求項４のいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【請求項６】
前記スキャンミラーの基板と反射層の間にバッファ層を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【請求項７】
前記スキャンミラーの最表層に保護層を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２８２５０（Ｐ２０１１−２８２５０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３６６５（Ｐ２０１０−１４３６６５）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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