赤外光学膜、スキャンミラーおよびレーザ加工機
【課題】高反射率を実現しつつ、スキャンミラーの揺動に応じてレーザ光の偏光異方性を解消することができる赤外光学膜を提供する。
【解決手段】基板１上に０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成された金（Ａｕ）膜２と、金膜２上に屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層と、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層とが交互に、第１層３ａ：０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、第２層４ａ：０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、第３層３ｂ：０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、第４層４ｂ：０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、第５層３ｃ：０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、第６層４ｃ：０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、第７層３ｄ：０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、第８層４ｄ：０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は各層の膜厚）である。
【解決手段】基板１上に０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成された金（Ａｕ）膜２と、金膜２上に屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層と、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層とが交互に、第１層３ａ：０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、第２層４ａ：０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、第３層３ｂ：０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、第４層４ｂ：０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、第５層３ｃ：０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、第６層４ｃ：０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、第７層３ｄ：０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、第８層４ｄ：０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は各層の膜厚）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント基板等の穴あけ加工用のレーザ加工機で用いられるスキャンミラーに適用される赤外光学膜、スキャンミラーおよびレーザ加工機に関し、特に、精度の高い加工穴を形成することができるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のデジタル家電市場を支える技術として、プリント基板に微細穴を形成するためのレーザ加工技術がある。穴あけ加工用レーザ加工機では、スキャンミラーと呼ばれる光学ミラーを回転軸中心に揺動させ、レーザ光を被加工物上で走査する。これにより、効率的に穴あけ加工することができ、最新機種では約２０００穴／分という加工速度を実現する。高エネルギーのレーザ光を反射するため、スキャンミラー表面には高反射率を有する赤外光学膜が形成される。最も汎用性の高い反射ミラーとして、Ａｕミラーが一般的に知られている。Ａｕミラーの反射率は、約９９．０％である。
【０００３】
従来の赤外光学膜では、Ａｕ膜の機械的強度が不足している点を鑑み、基板側から順にＣｒ層、Ａｕ層、Ｍｏ層を形成したレーザ反射鏡を提案している（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この場合、Ａｕミラーより反射率が低下する問題がある。
【０００４】
また、他の従来の赤外光学膜では、基板側から金属膜のＣｒ層、Ａｕ層を形成し、その上にＺｎＳｅ層、Ｇｅ層、ＺｎＳｅ層、Ｇｅ層を順に形成して、反射率を高める赤外レーザ用反射ミラーを提案している（例えば、特許文献２参照）。この場合、反射率は９９．５％以上である。
【０００５】
また、他の従来の赤外光学膜では、入射角４５度で用いることで、波長１０．６μｍのレーザ光を円偏光化する円偏光ミラーを提案している（例えば、特許文献３および特許文献４参照）。円偏光ミラーを用いることで、板金等のレーザ加工において切断面の傾きを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２２８６７７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０２５２０号公報
【特許文献３】特許第２８５０６８３号公報
【特許文献４】特許第２８５０６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の穴あけ加工用レーザ加工機では、直線偏光のレーザ光を発振するレーザ発振器を用い、光学系を構築している。プリント基板を穴あけ加工する場合、レーザ光が直線偏光であると、Ｐ波／Ｓ波の吸収率差から加工穴が楕円化してしまう。図３４に、入射角に対する銅（Ｃｕ）の吸収率を示す。入射角が１０度以上の場合において、Ｐ波の吸収率がＳ波の吸収率よりも大きい。つまり、直線偏光のレーザ光を用いた場合、吸収に異方性が存在し、加工穴の楕円化が生じる。前述のＡｕミラー、および、特許文献１および特許文献２にて提案されている反射ミラーには、Ｐ波とＳ波の位相差を制御する機能がなく、偏光異方性を解消できない。そのため、これらの反射ミラーを穴あけ加工用レーザ加工機のスキャンミラーに適用すると、発振器から出射された直線偏光のレーザ光がそのままプリント基板の加工に用いられる。つまり、加工穴が楕円化するという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献３および特許文献４で提案されている円偏光ミラーをスキャンミラーに適用した場合、波長９．２８μｍのレーザ光を用いる穴あけ加工用レーザ加工機では、偏光異方性を解消できず、レーザ光を円偏光化できない。つまり、加工穴が楕円化するという問題点があった。
【０００９】
さらに、通常入射角固定で用いられる円偏光ミラーでは、スキャンミラーの揺動を許容する偏光制御機能がなく、やはり加工穴が楕円化するという問題点があった。
【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、偏光異方性を解消して精度の高い加工穴を形成することができる赤外光学膜、スキャンミラーおよびレーザ加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の赤外光学膜は、
基板上に０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成された金（Ａｕ）膜と、上記金膜上に屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層と、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層とが交互に、第１層ないし第８層の８層がそれぞれ積層された赤外光学膜であって、
上記各層の光学膜厚が上記金膜側から
上記第１層 ０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、
上記第２層 ０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、
上記第３層 ０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、
上記第４層 ０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、
上記第５層 ０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、
上記第６層 ０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、
上記第７層 ０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、
上記第８層 ０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、
（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は上記各層の膜厚）である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の赤外光学膜は、
基板上に０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成された金（Ａｕ）膜と、上記金膜上に屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層と、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層とが交互に、第１層ないし第８層の８層がそれぞれ積層された赤外光学膜であって、
上記各層の光学膜厚が上記金膜側から
上記第１層 ０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、
上記第２層 ０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、
上記第３層 ０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、
上記第４層 ０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、
上記第５層 ０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、
上記第６層 ０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、
上記第７層 ０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、
上記第８層 ０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、
（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は上記各層の膜厚）であるので、
高反射率を実現しつつ、スキャンミラーの揺動に応じてレーザ光の偏光異方性を解消することで、加工穴の真円化を達成する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１の赤外光学膜の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１の赤外光学膜の他の構成を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１の赤外光学膜の他の構成を示す断面図である。
【図４】図１ないし図３に示した赤外光学膜を形成する成膜装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２の赤外光学膜を備えたスキャンミラーの構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３のスキャンミラーを備えたレーザ加工機の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施例１の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図８】参考例１の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図９】この発明の実施例２の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１０】この発明の実施例３の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１１】この発明の実施例４の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１２】参考例２の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１３】この発明の実施例５の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１４】この発明の実施例６の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１５】この発明の実施例７の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１６】参考例３の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１７】この発明の実施例８の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１８】この発明の実施例９の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１９】従来例１の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２０】従来例２の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２１】従来例３の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２２】図８に示した参考例１の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２３】図１２に示した参考例２の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２４】図１６に示した参考例３の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２５】図７に示した実施例１の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２６】図９に示した実施例２の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２７】図１０に示した実施例３の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２８】図１１に示した実施例４の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２９】図１３に示した実施例５の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３０】図１４に示した実施例６赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３１】図１５に示した実施例７の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３２】図１７に示した実施例８の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３３】図１８に示した実施例９赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３４】入射角に対する銅の吸収率を示す図である。
【図３５】レーザ光のＰ波とＳ波における位相差と加工穴の真円度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１の赤外光学膜の構成を示す断面図、図２および図３はこの発明の実施の形態１の赤外光学膜の他の構成を示す断面図、図４は図１ないし図３に示した赤外光学膜を形成する成膜装置の構成を示す図である。図７ないし図１８はこの発明の各実施例および参考例の赤外光学膜の光学特性を示す図、図１９ないし図３３はこの発明の実施例および参考例および従来の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【００１５】
図１ないし図３において、赤外光学膜は基板１と、基板１上に形成されたレーザ光を反射する反射層としての金膜２と、金膜２上に順次形成された第１層３ａ、第２層４ａ、第３層３ｂ、第４層４ｂ、第５層３ｃ、第６層４ｃ、第７層３ｄ、第８層４ｄにて形成されている。そして、金膜２の膜厚は、０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成されている。
また、第１層３ａ、第３層３ｂ、第５層３ｃ、第７層３ｄは、屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層Ｌにて形成され、第２層４ａ、第４層４ｂ、第６層４ｃ、第８層４ｄは、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層Ｈにて形成されている。
【００１６】
そして、各層の光学膜厚は、
第１層３ａ ０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、
第２層４ａ ０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、
第３層３ｂ ０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、
第４層４ｂ ０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、
第５層３ｃ ０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、
第６層４ｃ ０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、
第７層３ｄ ０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、
第８層４ｄ ０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、
（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は各層３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄの膜厚）である。
赤外光学膜は、各層の光学膜厚ｎｄが光学性能を左右する。赤外光学膜の光学膜厚とは、各層の屈折率ｎと物理膜厚ｄとの積で決定される物理量である。
【００１７】
また、図２に示すように、金（Ａｕ）膜２と第１層３ａとの間には密着膜５を形成することが考えられる。これは金膜２の金属と第１層３ａの非金属との密着性を高めるものであればよく、例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）が考えられる。また、各層３ａ、４ａ、３ｂ、４ｂ、３ｃ、４ｃ、３ｄ、４ｄ間も、低屈折率層と高屈折率層との材質が異なるためそれぞれの間に密着性を高める密着層を形成することも考えられる。さらに、図３に示すように、第８層４ｄ上に保護膜６を形成することが考えられる。これは、第８層４ｄをすなわち各層３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄを保護し、耐環境性を向上させることができるものであればよく、例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）が考えられる。尚、密着膜５および保護膜６は、位相制御および反射率においてほぼ影響の出ない物質であれば他の材質を用いてもよく、赤外領域における透過材料が好ましい。
【００１８】
まず、発明者は図３５に示すように加工穴の真円度とレーザ光の位相差との関係を実験にて確認した。この図から明らかなように、真円度は、位相差が９０度に近いほど大きく、６０度以下で急激に低下する傾向を示すことが分かる。位相差が６０度以上の場合、真円度のばらつきは±１％であり、個体差が小さく高品質な加工穴を実現することができる。一方、位相差が６０度以下かつ３０度以上の場合には、真円度に±４％ものばらつきが生じ、製品品質を著しく低下させる。つまり、レーザ光の位相差に関する下限値を６０度に設定する必要がある。真円度は、位相差９０度に対して対称であるので、位相差の上限値は１２０度である。よって、位相差が６０度以上、１２０度以下の場合、真円度に関する市場からの要求である９０％以上を達成し、さらに真円度のばらつきが±１％以内に収まる。また、高エネルギーのレーザ光を用いて加工を行うレーザ加工機では、エネルギー損失／ミラー損傷を防ぐためにも、反射ミラーには反射率９９％以上が必要である。よって、この発明における先に示した赤外光学膜は、レーザ光の位相差制御と９９％以上の反射率との両方を達成するものである。
【００１９】
次に、この赤外光学膜の形成方法について説明する。一般的に物理蒸着法（ＰＶＤ法）、化学蒸着法（ＣＶＤ法）、湿式めっき等を用いることができる。形成方法を特に限定するものではないが、生産性の面から、本発明の赤外光学膜を形成するには、物理蒸着法が好ましい。物理蒸着法のうち、真空蒸着法による赤外光学膜の形成方法を以下に示す。図４は成膜装置としての真空蒸着装置の構成を示す断面図である。真空蒸着法では、真空槽１４内を真空引きし、低圧状態で成膜する。電子銃８により、るつぼ１５内に納められた原材料にエネルギーが投入され、原材料が溶融・蒸発する。すると、材料が上部の基板ドーム１３へ取り付けられた基板１２に付着する。このように、蒸発→付着の工程が存在することから、「蒸着」と呼ばれる。
【００２０】
そして、回転ステージ７には、複数のるつぼ１５が収納できるため、種々の材料を使用することができる。赤外光学膜の膜厚制御には、光学式膜厚計１１を用いる。光学式膜厚計１１が、モニタ基板１０における膜厚変化を監視し、目標に達するとシャッタ９を閉じて成膜を停止する。基板ドーム１３には、回転機構が付与されており、膜厚を均一化する。実際の成膜工程では、Ａｕ膜を５．０±０．２Å／ｓｅｃ、ＹＦ３膜を８．０±０．５Å／ｓｅｃ、ＹｂＦ３膜を７．０±０．５Å／ｓｅｃ、ＺｎＳ膜を１０．０±０．５Å／ｓｅｃの速度で成膜し、異物／水分の混入を防ぐべく真空度を１．０×１０−３Ｐａ以下に維持した。
【００２１】
本発明における低屈折率材料は、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、または、フッ化イットリウム（ＹＦ３）を含む混合物、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）を含む混合物からなり、屈折率が１．３〜１．４の範囲内にある。一方、本発明における高屈折率材料は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、または、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を含む混合物からなり、屈折率が２．１〜２．３の範囲内にある。
【００２２】
以下、本発明に係る実施例および参考例について説明する。
［実施例１］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６４λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５３λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２３λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１５λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１８６λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７９λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７７λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で本実施例１の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータとにより測定した光学特性を図７に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８７度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２３】
［参考例１］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６４λ
第２層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５３λ
第４層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２３λ
第５層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１５λ
第６層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１６５λ
第７層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７９λ
第８層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７７λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で参考例１の赤外光学膜を作成した。
参考例１は、第６層の光学膜厚を上記に示した実施例１の第６層４ｃより薄く形成し、本発明の範囲外としたものである。他の部分は実施例１と同一の赤外光学膜である。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータとにより測定した光学特性を図８に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が３３度〜６０度の範囲内にあり、目標とする位相差範囲（６０度〜１２０度）を満たしていない。
【００２４】
［実施例２］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２７７λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６５λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２７λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１０λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７３λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７７λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９７λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例２の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図９に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８４度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２５】
［実施例３］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６１λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５２λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５１λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２２λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１４λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７８λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７５λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９１λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例３の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１０に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８５度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２６】
［実施例４］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６３λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５１λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２９λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２２６λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７０λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７５λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９３λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例４の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１１に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６４度〜８６度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２７】
［参考例２］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６３λ
第２層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２８２λ
第４層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２９λ
第５層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２２６λ
第６層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７０λ
第７層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１５２λ
第８層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９３λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で参考例２の赤外光学膜を作成した。参考例２は、第３層および第７層の光学膜厚を上記に示した実施例４の第３層３ｂより厚く、第７層３ｄより薄く形成し、本発明の範囲外としたものである。他の部分は実施例４と同一の赤外光学膜である。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１２に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が３１度〜５５度の範囲内にあり、目標とする位相差範囲（６０度〜１２０度）を満たしていない。
【００２８】
［実施例５］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６４λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５９λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５１λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２３７λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１１λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７４λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７７λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９６λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例５の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１３に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８８度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２９】
［実施例６］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２６５λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５４λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２５λ
第５層３ｃ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２１４λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１８１λ
第７層３ｄ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１７７λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７２λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３６のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例６の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１４に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６５度〜８２度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．１％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００３０】
［実施例７］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２７２λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５９λ
第３層３ｂ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５４λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２６λ
第５層３ｃ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２１４λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１８４λ
第７層３ｄ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１６２λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９５λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３６のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例７の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１５に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６５度〜９０度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．１％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００３１】
［参考例３］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５１λ
第２層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５９λ
第３層（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５４λ
第４層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２６λ
第５層（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２１４λ
第６層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１６６λ
第７層（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１６２λ
第８層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９５λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率：１．３６のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で参考例２の赤外光学膜を作成した。参考例３は、第１層および第６層の光学膜厚を上記に示した実施例７の第１層３ａおよび第６層４ｃより薄く形成し、本発明の範囲外としたものである。他の部分は実施例７と同一の赤外光学膜である。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１６に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が３７度〜６６度の範囲内にあり、目標とする位相差範囲（６０度〜１２０度）を満たしていない。
【００３２】
［実施例８］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２６５λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２６７λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２３１λ
第５層３ｃ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２１９λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７４λ
第７層３ｄ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１７５λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９１λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３６のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例８の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１７に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６５度〜１００度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．１％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００３３】
［実施例９］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２６１λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５４λ
第３層３ｂ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５５λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２８λ
第５層３ｃ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２２４λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７８λ
第７層３ｄ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１６５λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１８１λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３４のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例９の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１８に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８７度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．２％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００３４】
次に、上記に示した各実施例の赤外光学膜と、各参考例の赤外光学膜と、従来より高反射率を得るために用いられた赤外光学膜との性能を比較する。まず、それぞれの赤外光学膜が形成されたスキャンミラーを作製し、穴あけ加工用のレーザ加工機に取り付けて加工穴の真円度を評価した。従来の赤外光学膜が形成されたスキャンミラーとは、従来例１：Ａｕミラー、従来例２：Ａｕ膜などの下地に誘電体／半導体の多層膜を形成して反射率を高めた反射ミラー（例えば、特開２００３−３０２５２０号公報）、従来例３：円偏光ミラー（例えば、特許第２８５０６８３号公報）である。図１９〜図２１に、従来例１〜３の赤外光学膜を適用したスキャンミラーをレーザ加工機に取り付けて形成した加工穴の真円度を示す。図１９が従来例１のスキャンミラー、図２０が従来例２のスキャンミラー、図２１が従来例３のスキャンミラーに対する評価を示した図である。図１９、図２０において、加工穴の真円度は約８３％と低く、市場要求の９０％に到達していない。図２１では、一部において、真円度が９０％以上となるが、入射角の変化に応じて真円度が±４％以上変化しており、加工穴形状が大きくばらつくことを示す。
【００３５】
図２２〜図２４に、各参考例の赤外光学膜を適用したスキャンミラーをレーザ加工機に取り付けて形成した加工穴の真円度を示す。図２２が上記に示した参考例１、図２３が上記に示した参考例２、図２４が上記に示した参考例３に対する評価を示した図である。光学膜厚が本発明の範囲外にある赤外光学膜では、入射角の変化に応じて真円度のばらつきが±３％と大きく、９０％以上の真円度を実現できない。図２５〜図３３は、上記に示した実施例１〜実施例９の赤外光学膜を適用したスキャンミラーをレーザ加工機に取り付けて形成した加工穴の真円度を示す図である。スキャンミラーが入射角４５±８度の範囲で揺動した場合にも、常に９０％以上の真円度を実現しており、真円度のばらつきも±１％以内に収まっている。
【００３６】
尚、上記各実施例においては、低屈折率層は、屈折率１．３９のフッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、または、フッ化イットリウム（ＹＦ３）にて形成する例を示したが、これに限られることはなく、屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層のものにて形成すれば、上記各実施例と同様の効果を奏することができる。つまり、フッ化イットリウム（ＹＦ３）を含む混合物、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）を含む混合物のいずれかにて形成しても、上記各実施例と同様の効果を奏することが推測される。また、高屈折率層として、屈折率２．２０の硫化亜鉛（ＺｎＳ）にて形成する例を示したが、これに限られることはなく、屈折率ｎＨが１．９〜２．１のものにて形成すれば、上記各実施例と同様の効果を奏することが推測される。
【００３７】
上記のように構成された実施の形態１の赤外光学膜によれば、高反射率を実現しつつ、スキャンミラーの揺動に応じてレーザ光の偏光異方性を解消することで、加工穴の真円化を達成することができる。また、このことはレーザ光の波長が９．２８μｍの際に確実に実行することができる。また、低屈折率層は、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、または、フッ化イットリウム（ＹＦ３）を含む混合物、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）を含む混合物のいずれかにて形成され、高屈折率層は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）にて形成されているので、確実に、赤外領域において材料吸収が小さく、高反射率を実現しながら、レーザ光の位相差を制御し、偏光異方性を解消することで、加工穴の真円化を達成することができる。また、金膜と第１層との間に密着層を備えているので、金膜と第１層との密着が確実になり、さらに、密着層を酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とすることにより、吸湿による性能低下／膜質の劣化が起きず、一層確実な密着性を有することができる。また、第８層上に保護層を備えたので、各層が外部から保護できる。さらに、保護層を酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とすることにより、高硬度を実現し、一層確実な保護ができる。
【００３８】
実施の形態２．
図５はこの発明の赤外光学膜が形成されているスキャンミラーの構成を示す図である。図において、スキャンミラー１６の保持体１７ｂ表面は鏡面加工されており、その上に赤外光学膜１７ａを形成する。保持体１７ｂ裏面には、リブ構造を形成して強度を保ちながら軽量化を図る。赤外光学膜１７ａにより光学性能が決まるため、スキャンミラー１６の基板材質が光学的に機能を果たすことはない。しかしながら、スキャンミラー１６の基板は軽量かつ高剛性であることが望ましく、例えば、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）、ベリリウム（Ｂｅ）を用いることが好ましい。但し、特に限定するものでない。また、保持体１７ｂと赤外光学膜１７ａの間には密着膜を形成することが考えられる。これは、保持体１７ｂと赤外光学膜１７ａとの密着性を高めるものであればよく、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）が好ましい。密着膜は、赤外光学膜１７ａと同様の成膜方法で形成すればよい。
【００３９】
上記のように構成された実施の形態２のスキャンミラーによれば、この発明の赤外光学膜を使用したので、偏光異方性を解消することができる。
【００４０】
実施の形態３．
図６はこの発明のスキャンミラーを備えたレーザ加工機の構成を示す図である。図において、レーザ加工機２９では、レーザ発振器２８より出射された直線偏光のレーザ光１８は反射ミラー１９を介して第１偏光手段２０に照射され、ここで２つのレーザ光２１、２２に分光する。そして、一方のレーザ光２１は反射ミラー１９を経由し、他方のレーザ光２２はスキャンミラー１６が配設されている第１ガルバノスキャナ２３で２軸方向に走査され、２つのレーザ光２１、２２を第２偏光手段２４へ導いた後、スキャンミラー１６が配設されている第２ガルバノスキャナ２５で走査し、ｆθレンズ２６を介して被加工物２７に照射して加工する。第１偏光手段２０、第２偏光手段２４において、レーザ光が直線偏光であるという特性を利用しているため、第２ガルバノスキャナ２５にて本発明のスキャンミラー１６を適用することが好ましい。
【００４１】
上記のように構成された実施の形態３のレーザ加工機によれば、この発明の赤外光学膜を使用したスキャンミラーを備えたので、加工穴を所望の真円にて形成することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 基板、２ 金膜、３ａ 第１層、３ｂ 第３層、３ｃ 第５層、３ｄ 第７層、
４ａ 第２層、４ｂ 第４層、４ｃ 第６層、４ｄ 第８層、５ 密着層、６ 保護層、１６ スキャンミラー、１７ａ 赤外光学膜、２９ レーザ加工機。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント基板等の穴あけ加工用のレーザ加工機で用いられるスキャンミラーに適用される赤外光学膜、スキャンミラーおよびレーザ加工機に関し、特に、精度の高い加工穴を形成することができるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のデジタル家電市場を支える技術として、プリント基板に微細穴を形成するためのレーザ加工技術がある。穴あけ加工用レーザ加工機では、スキャンミラーと呼ばれる光学ミラーを回転軸中心に揺動させ、レーザ光を被加工物上で走査する。これにより、効率的に穴あけ加工することができ、最新機種では約２０００穴／分という加工速度を実現する。高エネルギーのレーザ光を反射するため、スキャンミラー表面には高反射率を有する赤外光学膜が形成される。最も汎用性の高い反射ミラーとして、Ａｕミラーが一般的に知られている。Ａｕミラーの反射率は、約９９．０％である。
【０００３】
従来の赤外光学膜では、Ａｕ膜の機械的強度が不足している点を鑑み、基板側から順にＣｒ層、Ａｕ層、Ｍｏ層を形成したレーザ反射鏡を提案している（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この場合、Ａｕミラーより反射率が低下する問題がある。
【０００４】
また、他の従来の赤外光学膜では、基板側から金属膜のＣｒ層、Ａｕ層を形成し、その上にＺｎＳｅ層、Ｇｅ層、ＺｎＳｅ層、Ｇｅ層を順に形成して、反射率を高める赤外レーザ用反射ミラーを提案している（例えば、特許文献２参照）。この場合、反射率は９９．５％以上である。
【０００５】
また、他の従来の赤外光学膜では、入射角４５度で用いることで、波長１０．６μｍのレーザ光を円偏光化する円偏光ミラーを提案している（例えば、特許文献３および特許文献４参照）。円偏光ミラーを用いることで、板金等のレーザ加工において切断面の傾きを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２２８６７７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０２５２０号公報
【特許文献３】特許第２８５０６８３号公報
【特許文献４】特許第２８５０６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の穴あけ加工用レーザ加工機では、直線偏光のレーザ光を発振するレーザ発振器を用い、光学系を構築している。プリント基板を穴あけ加工する場合、レーザ光が直線偏光であると、Ｐ波／Ｓ波の吸収率差から加工穴が楕円化してしまう。図３４に、入射角に対する銅（Ｃｕ）の吸収率を示す。入射角が１０度以上の場合において、Ｐ波の吸収率がＳ波の吸収率よりも大きい。つまり、直線偏光のレーザ光を用いた場合、吸収に異方性が存在し、加工穴の楕円化が生じる。前述のＡｕミラー、および、特許文献１および特許文献２にて提案されている反射ミラーには、Ｐ波とＳ波の位相差を制御する機能がなく、偏光異方性を解消できない。そのため、これらの反射ミラーを穴あけ加工用レーザ加工機のスキャンミラーに適用すると、発振器から出射された直線偏光のレーザ光がそのままプリント基板の加工に用いられる。つまり、加工穴が楕円化するという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献３および特許文献４で提案されている円偏光ミラーをスキャンミラーに適用した場合、波長９．２８μｍのレーザ光を用いる穴あけ加工用レーザ加工機では、偏光異方性を解消できず、レーザ光を円偏光化できない。つまり、加工穴が楕円化するという問題点があった。
【０００９】
さらに、通常入射角固定で用いられる円偏光ミラーでは、スキャンミラーの揺動を許容する偏光制御機能がなく、やはり加工穴が楕円化するという問題点があった。
【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、偏光異方性を解消して精度の高い加工穴を形成することができる赤外光学膜、スキャンミラーおよびレーザ加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の赤外光学膜は、
基板上に０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成された金（Ａｕ）膜と、上記金膜上に屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層と、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層とが交互に、第１層ないし第８層の８層がそれぞれ積層された赤外光学膜であって、
上記各層の光学膜厚が上記金膜側から
上記第１層 ０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、
上記第２層 ０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、
上記第３層 ０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、
上記第４層 ０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、
上記第５層 ０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、
上記第６層 ０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、
上記第７層 ０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、
上記第８層 ０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、
（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は上記各層の膜厚）である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の赤外光学膜は、
基板上に０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成された金（Ａｕ）膜と、上記金膜上に屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層と、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層とが交互に、第１層ないし第８層の８層がそれぞれ積層された赤外光学膜であって、
上記各層の光学膜厚が上記金膜側から
上記第１層 ０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、
上記第２層 ０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、
上記第３層 ０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、
上記第４層 ０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、
上記第５層 ０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、
上記第６層 ０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、
上記第７層 ０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、
上記第８層 ０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、
（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は上記各層の膜厚）であるので、
高反射率を実現しつつ、スキャンミラーの揺動に応じてレーザ光の偏光異方性を解消することで、加工穴の真円化を達成する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１の赤外光学膜の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１の赤外光学膜の他の構成を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１の赤外光学膜の他の構成を示す断面図である。
【図４】図１ないし図３に示した赤外光学膜を形成する成膜装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２の赤外光学膜を備えたスキャンミラーの構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３のスキャンミラーを備えたレーザ加工機の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施例１の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図８】参考例１の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図９】この発明の実施例２の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１０】この発明の実施例３の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１１】この発明の実施例４の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１２】参考例２の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１３】この発明の実施例５の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１４】この発明の実施例６の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１５】この発明の実施例７の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１６】参考例３の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１７】この発明の実施例８の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１８】この発明の実施例９の赤外光学膜の光学特性を示す図である。
【図１９】従来例１の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２０】従来例２の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２１】従来例３の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２２】図８に示した参考例１の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２３】図１２に示した参考例２の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２４】図１６に示した参考例３の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２５】図７に示した実施例１の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２６】図９に示した実施例２の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２７】図１０に示した実施例３の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２８】図１１に示した実施例４の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図２９】図１３に示した実施例５の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３０】図１４に示した実施例６赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３１】図１５に示した実施例７の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３２】図１７に示した実施例８の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３３】図１８に示した実施例９赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【図３４】入射角に対する銅の吸収率を示す図である。
【図３５】レーザ光のＰ波とＳ波における位相差と加工穴の真円度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１の赤外光学膜の構成を示す断面図、図２および図３はこの発明の実施の形態１の赤外光学膜の他の構成を示す断面図、図４は図１ないし図３に示した赤外光学膜を形成する成膜装置の構成を示す図である。図７ないし図１８はこの発明の各実施例および参考例の赤外光学膜の光学特性を示す図、図１９ないし図３３はこの発明の実施例および参考例および従来の赤外光学膜を備えたスキャンミラーを用いて加工穴の真円度の測定結果を示す図である。
【００１５】
図１ないし図３において、赤外光学膜は基板１と、基板１上に形成されたレーザ光を反射する反射層としての金膜２と、金膜２上に順次形成された第１層３ａ、第２層４ａ、第３層３ｂ、第４層４ｂ、第５層３ｃ、第６層４ｃ、第７層３ｄ、第８層４ｄにて形成されている。そして、金膜２の膜厚は、０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成されている。
また、第１層３ａ、第３層３ｂ、第５層３ｃ、第７層３ｄは、屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層Ｌにて形成され、第２層４ａ、第４層４ｂ、第６層４ｃ、第８層４ｄは、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層Ｈにて形成されている。
【００１６】
そして、各層の光学膜厚は、
第１層３ａ ０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、
第２層４ａ ０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、
第３層３ｂ ０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、
第４層４ｂ ０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、
第５層３ｃ ０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、
第６層４ｃ ０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、
第７層３ｄ ０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、
第８層４ｄ ０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、
（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は各層３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄの膜厚）である。
赤外光学膜は、各層の光学膜厚ｎｄが光学性能を左右する。赤外光学膜の光学膜厚とは、各層の屈折率ｎと物理膜厚ｄとの積で決定される物理量である。
【００１７】
また、図２に示すように、金（Ａｕ）膜２と第１層３ａとの間には密着膜５を形成することが考えられる。これは金膜２の金属と第１層３ａの非金属との密着性を高めるものであればよく、例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）が考えられる。また、各層３ａ、４ａ、３ｂ、４ｂ、３ｃ、４ｃ、３ｄ、４ｄ間も、低屈折率層と高屈折率層との材質が異なるためそれぞれの間に密着性を高める密着層を形成することも考えられる。さらに、図３に示すように、第８層４ｄ上に保護膜６を形成することが考えられる。これは、第８層４ｄをすなわち各層３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄを保護し、耐環境性を向上させることができるものであればよく、例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）が考えられる。尚、密着膜５および保護膜６は、位相制御および反射率においてほぼ影響の出ない物質であれば他の材質を用いてもよく、赤外領域における透過材料が好ましい。
【００１８】
まず、発明者は図３５に示すように加工穴の真円度とレーザ光の位相差との関係を実験にて確認した。この図から明らかなように、真円度は、位相差が９０度に近いほど大きく、６０度以下で急激に低下する傾向を示すことが分かる。位相差が６０度以上の場合、真円度のばらつきは±１％であり、個体差が小さく高品質な加工穴を実現することができる。一方、位相差が６０度以下かつ３０度以上の場合には、真円度に±４％ものばらつきが生じ、製品品質を著しく低下させる。つまり、レーザ光の位相差に関する下限値を６０度に設定する必要がある。真円度は、位相差９０度に対して対称であるので、位相差の上限値は１２０度である。よって、位相差が６０度以上、１２０度以下の場合、真円度に関する市場からの要求である９０％以上を達成し、さらに真円度のばらつきが±１％以内に収まる。また、高エネルギーのレーザ光を用いて加工を行うレーザ加工機では、エネルギー損失／ミラー損傷を防ぐためにも、反射ミラーには反射率９９％以上が必要である。よって、この発明における先に示した赤外光学膜は、レーザ光の位相差制御と９９％以上の反射率との両方を達成するものである。
【００１９】
次に、この赤外光学膜の形成方法について説明する。一般的に物理蒸着法（ＰＶＤ法）、化学蒸着法（ＣＶＤ法）、湿式めっき等を用いることができる。形成方法を特に限定するものではないが、生産性の面から、本発明の赤外光学膜を形成するには、物理蒸着法が好ましい。物理蒸着法のうち、真空蒸着法による赤外光学膜の形成方法を以下に示す。図４は成膜装置としての真空蒸着装置の構成を示す断面図である。真空蒸着法では、真空槽１４内を真空引きし、低圧状態で成膜する。電子銃８により、るつぼ１５内に納められた原材料にエネルギーが投入され、原材料が溶融・蒸発する。すると、材料が上部の基板ドーム１３へ取り付けられた基板１２に付着する。このように、蒸発→付着の工程が存在することから、「蒸着」と呼ばれる。
【００２０】
そして、回転ステージ７には、複数のるつぼ１５が収納できるため、種々の材料を使用することができる。赤外光学膜の膜厚制御には、光学式膜厚計１１を用いる。光学式膜厚計１１が、モニタ基板１０における膜厚変化を監視し、目標に達するとシャッタ９を閉じて成膜を停止する。基板ドーム１３には、回転機構が付与されており、膜厚を均一化する。実際の成膜工程では、Ａｕ膜を５．０±０．２Å／ｓｅｃ、ＹＦ３膜を８．０±０．５Å／ｓｅｃ、ＹｂＦ３膜を７．０±０．５Å／ｓｅｃ、ＺｎＳ膜を１０．０±０．５Å／ｓｅｃの速度で成膜し、異物／水分の混入を防ぐべく真空度を１．０×１０−３Ｐａ以下に維持した。
【００２１】
本発明における低屈折率材料は、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、または、フッ化イットリウム（ＹＦ３）を含む混合物、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）を含む混合物からなり、屈折率が１．３〜１．４の範囲内にある。一方、本発明における高屈折率材料は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、または、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を含む混合物からなり、屈折率が２．１〜２．３の範囲内にある。
【００２２】
以下、本発明に係る実施例および参考例について説明する。
［実施例１］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６４λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５３λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２３λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１５λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１８６λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７９λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７７λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で本実施例１の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータとにより測定した光学特性を図７に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８７度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２３】
［参考例１］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６４λ
第２層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５３λ
第４層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２３λ
第５層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１５λ
第６層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１６５λ
第７層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７９λ
第８層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７７λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で参考例１の赤外光学膜を作成した。
参考例１は、第６層の光学膜厚を上記に示した実施例１の第６層４ｃより薄く形成し、本発明の範囲外としたものである。他の部分は実施例１と同一の赤外光学膜である。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータとにより測定した光学特性を図８に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が３３度〜６０度の範囲内にあり、目標とする位相差範囲（６０度〜１２０度）を満たしていない。
【００２４】
［実施例２］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２７７λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６５λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２７λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１０λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７３λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７７λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９７λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例２の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図９に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８４度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２５】
［実施例３］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６１λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５２λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５１λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２２λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１４λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７８λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７５λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９１λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例３の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１０に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８５度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２６】
［実施例４］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６３λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５１λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２９λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２２６λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７０λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７５λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９３λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例４の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１１に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６４度〜８６度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２７】
［参考例２］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６３λ
第２層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２８２λ
第４層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２９λ
第５層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２２６λ
第６層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７０λ
第７層（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１５２λ
第８層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９３λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で参考例２の赤外光学膜を作成した。参考例２は、第３層および第７層の光学膜厚を上記に示した実施例４の第３層３ｂより厚く、第７層３ｄより薄く形成し、本発明の範囲外としたものである。他の部分は実施例４と同一の赤外光学膜である。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１２に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が３１度〜５５度の範囲内にあり、目標とする位相差範囲（６０度〜１２０度）を満たしていない。
【００２８】
［実施例５］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２６４λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５９λ
第３層３ｂ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２５１λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２３７λ
第５層３ｃ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．２１１λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７４λ
第７層３ｄ（ＹｂＦ３）の光学膜厚：０．１７７λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９６λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３９のＹｂＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例５の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１３に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８８度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．０％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００２９】
［実施例６］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２６５λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５４λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２５λ
第５層３ｃ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２１４λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１８１λ
第７層３ｄ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１７７λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７２λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３６のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例６の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１４に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６５度〜８２度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．１％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００３０】
［実施例７］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２７２λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５９λ
第３層３ｂ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５４λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２６λ
第５層３ｃ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２１４λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１８４λ
第７層３ｄ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１６２λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９５λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３６のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例７の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１５に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６５度〜９０度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．１％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００３１】
［参考例３］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５１λ
第２層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５９λ
第３層（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５４λ
第４層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２６λ
第５層（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２１４λ
第６層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１６６λ
第７層（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１６２λ
第８層（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９５λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率：１．３６のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で参考例２の赤外光学膜を作成した。参考例３は、第１層および第６層の光学膜厚を上記に示した実施例７の第１層３ａおよび第６層４ｃより薄く形成し、本発明の範囲外としたものである。他の部分は実施例７と同一の赤外光学膜である。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１６に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が３７度〜６６度の範囲内にあり、目標とする位相差範囲（６０度〜１２０度）を満たしていない。
【００３２】
［実施例８］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２６５λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５０λ
第３層３ｂ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２６７λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２３１λ
第５層３ｃ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２１９λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７４λ
第７層３ｄ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１７５λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１９１λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３６のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例８の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１７に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６５度〜１００度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．１％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００３３】
［実施例９］
金膜（Ａｕ膜）の膜厚：５００ｎｍ
第１層３ａ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２６１λ
第２層４ａ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２５４λ
第３層３ｂ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２５５λ
第４層４ｂ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．２２８λ
第５層３ｃ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．２２４λ
第６層４ｃ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１７８λ
第７層３ｄ（ＹＦ３）の光学膜厚：０．１６５λ
第８層４ｄ（ＺｎＳ）の光学膜厚：０．１８１λ
（λ＝９．２８μｍ：レーザ光の波長）
低屈折率層として、屈折率ｎＬ：１．３４のＹＦ３と、高屈折率層として屈折率ｎＨ：２．２０のＺｎＳとをそれぞれ用い、真空蒸着法で実施例９の赤外光学膜を作成した。そして、赤外分光光度計と赤外エリプソメータにより測定した光学特性を図１８に示す。図から明らかなように、入射角４５度±８度の範囲において、レーザ光の位相差が６３度〜８７度の範囲内で制御されている。また、反射率が９９．２％以上であるので、高エネルギーレーザ光を用いる穴あけ加工用のレーザ加工機において、反射ミラーとして機能する。
【００３４】
次に、上記に示した各実施例の赤外光学膜と、各参考例の赤外光学膜と、従来より高反射率を得るために用いられた赤外光学膜との性能を比較する。まず、それぞれの赤外光学膜が形成されたスキャンミラーを作製し、穴あけ加工用のレーザ加工機に取り付けて加工穴の真円度を評価した。従来の赤外光学膜が形成されたスキャンミラーとは、従来例１：Ａｕミラー、従来例２：Ａｕ膜などの下地に誘電体／半導体の多層膜を形成して反射率を高めた反射ミラー（例えば、特開２００３−３０２５２０号公報）、従来例３：円偏光ミラー（例えば、特許第２８５０６８３号公報）である。図１９〜図２１に、従来例１〜３の赤外光学膜を適用したスキャンミラーをレーザ加工機に取り付けて形成した加工穴の真円度を示す。図１９が従来例１のスキャンミラー、図２０が従来例２のスキャンミラー、図２１が従来例３のスキャンミラーに対する評価を示した図である。図１９、図２０において、加工穴の真円度は約８３％と低く、市場要求の９０％に到達していない。図２１では、一部において、真円度が９０％以上となるが、入射角の変化に応じて真円度が±４％以上変化しており、加工穴形状が大きくばらつくことを示す。
【００３５】
図２２〜図２４に、各参考例の赤外光学膜を適用したスキャンミラーをレーザ加工機に取り付けて形成した加工穴の真円度を示す。図２２が上記に示した参考例１、図２３が上記に示した参考例２、図２４が上記に示した参考例３に対する評価を示した図である。光学膜厚が本発明の範囲外にある赤外光学膜では、入射角の変化に応じて真円度のばらつきが±３％と大きく、９０％以上の真円度を実現できない。図２５〜図３３は、上記に示した実施例１〜実施例９の赤外光学膜を適用したスキャンミラーをレーザ加工機に取り付けて形成した加工穴の真円度を示す図である。スキャンミラーが入射角４５±８度の範囲で揺動した場合にも、常に９０％以上の真円度を実現しており、真円度のばらつきも±１％以内に収まっている。
【００３６】
尚、上記各実施例においては、低屈折率層は、屈折率１．３９のフッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、または、フッ化イットリウム（ＹＦ３）にて形成する例を示したが、これに限られることはなく、屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層のものにて形成すれば、上記各実施例と同様の効果を奏することができる。つまり、フッ化イットリウム（ＹＦ３）を含む混合物、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）を含む混合物のいずれかにて形成しても、上記各実施例と同様の効果を奏することが推測される。また、高屈折率層として、屈折率２．２０の硫化亜鉛（ＺｎＳ）にて形成する例を示したが、これに限られることはなく、屈折率ｎＨが１．９〜２．１のものにて形成すれば、上記各実施例と同様の効果を奏することが推測される。
【００３７】
上記のように構成された実施の形態１の赤外光学膜によれば、高反射率を実現しつつ、スキャンミラーの揺動に応じてレーザ光の偏光異方性を解消することで、加工穴の真円化を達成することができる。また、このことはレーザ光の波長が９．２８μｍの際に確実に実行することができる。また、低屈折率層は、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、または、フッ化イットリウム（ＹＦ３）を含む混合物、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）を含む混合物のいずれかにて形成され、高屈折率層は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）にて形成されているので、確実に、赤外領域において材料吸収が小さく、高反射率を実現しながら、レーザ光の位相差を制御し、偏光異方性を解消することで、加工穴の真円化を達成することができる。また、金膜と第１層との間に密着層を備えているので、金膜と第１層との密着が確実になり、さらに、密着層を酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とすることにより、吸湿による性能低下／膜質の劣化が起きず、一層確実な密着性を有することができる。また、第８層上に保護層を備えたので、各層が外部から保護できる。さらに、保護層を酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とすることにより、高硬度を実現し、一層確実な保護ができる。
【００３８】
実施の形態２．
図５はこの発明の赤外光学膜が形成されているスキャンミラーの構成を示す図である。図において、スキャンミラー１６の保持体１７ｂ表面は鏡面加工されており、その上に赤外光学膜１７ａを形成する。保持体１７ｂ裏面には、リブ構造を形成して強度を保ちながら軽量化を図る。赤外光学膜１７ａにより光学性能が決まるため、スキャンミラー１６の基板材質が光学的に機能を果たすことはない。しかしながら、スキャンミラー１６の基板は軽量かつ高剛性であることが望ましく、例えば、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）、ベリリウム（Ｂｅ）を用いることが好ましい。但し、特に限定するものでない。また、保持体１７ｂと赤外光学膜１７ａの間には密着膜を形成することが考えられる。これは、保持体１７ｂと赤外光学膜１７ａとの密着性を高めるものであればよく、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）が好ましい。密着膜は、赤外光学膜１７ａと同様の成膜方法で形成すればよい。
【００３９】
上記のように構成された実施の形態２のスキャンミラーによれば、この発明の赤外光学膜を使用したので、偏光異方性を解消することができる。
【００４０】
実施の形態３．
図６はこの発明のスキャンミラーを備えたレーザ加工機の構成を示す図である。図において、レーザ加工機２９では、レーザ発振器２８より出射された直線偏光のレーザ光１８は反射ミラー１９を介して第１偏光手段２０に照射され、ここで２つのレーザ光２１、２２に分光する。そして、一方のレーザ光２１は反射ミラー１９を経由し、他方のレーザ光２２はスキャンミラー１６が配設されている第１ガルバノスキャナ２３で２軸方向に走査され、２つのレーザ光２１、２２を第２偏光手段２４へ導いた後、スキャンミラー１６が配設されている第２ガルバノスキャナ２５で走査し、ｆθレンズ２６を介して被加工物２７に照射して加工する。第１偏光手段２０、第２偏光手段２４において、レーザ光が直線偏光であるという特性を利用しているため、第２ガルバノスキャナ２５にて本発明のスキャンミラー１６を適用することが好ましい。
【００４１】
上記のように構成された実施の形態３のレーザ加工機によれば、この発明の赤外光学膜を使用したスキャンミラーを備えたので、加工穴を所望の真円にて形成することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 基板、２ 金膜、３ａ 第１層、３ｂ 第３層、３ｃ 第５層、３ｄ 第７層、
４ａ 第２層、４ｂ 第４層、４ｃ 第６層、４ｄ 第８層、５ 密着層、６ 保護層、１６ スキャンミラー、１７ａ 赤外光学膜、２９ レーザ加工機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成された金（Ａｕ）膜と、上記金膜上に屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層と、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層とが交互に、第１層ないし第８層の８層がそれぞれ積層された赤外光学膜であって、
上記各層の光学膜厚が上記金膜側から
上記第１層 ０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、
上記第２層 ０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、
上記第３層 ０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、
上記第４層 ０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、
上記第５層 ０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、
上記第６層 ０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、
上記第７層 ０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、
上記第８層 ０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、
（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は上記各層の膜厚）であることを特徴とする赤外光学膜。
【請求項２】
上記レーザ光の波長は、９．２８μｍであることを特徴とする請求項１に記載の赤外光学膜。
【請求項３】
上記低屈折率層は、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、または、フッ化イットリウム（ＹＦ３）を含む混合物、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）を含む混合物のいずれかにて形成され、
上記高屈折率層は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）にて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の赤外光学膜。
【請求項４】
上記金膜と上記第１層との間に密着層を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外光学膜。
【請求項５】
上記密着層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）のうち少なくとも１つにて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の赤外光学膜。
【請求項６】
上記第８層上に保護層を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の赤外光学膜。
【請求項７】
上記保護層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）のうち少なくとも１つにて形成されていることを特徴とする請求項６に記載の赤外光学膜。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の上記赤外光学膜が保持体上に配設され形成されていることを特徴とするスキャンミラー。
【請求項９】
上記赤外光学膜と上記保持体との間に密着膜を備えたことを特徴とする請求項８に記載のスキャンミラー。
【請求項１０】
上記密着膜は、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも１つにて形成されていることを特徴とする請求項９に記載のスキャンミラー。
【請求項１１】
請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の上記スキャンミラーを備えたことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項１】
基板上に０．０１〜１．０μｍの膜厚にて形成された金（Ａｕ）膜と、上記金膜上に屈折率ｎＬが１．３〜１．４の低屈折率層と、屈折率ｎＨが１．９〜２．１の高屈折率層とが交互に、第１層ないし第８層の８層がそれぞれ積層された赤外光学膜であって、
上記各層の光学膜厚が上記金膜側から
上記第１層 ０．２６λ≦ｎＬｄ１≦０．２８λ、
上記第２層 ０．２５λ≦ｎＨｄ２≦０．２６λ、
上記第３層 ０．２５λ≦ｎＬｄ３≦０．２７λ、
上記第４層 ０．２２λ≦ｎＨｄ４≦０．２４λ、
上記第５層 ０．２１λ≦ｎＬｄ５≦０．２３λ、
上記第６層 ０．１７λ≦ｎＨｄ６≦０．１９λ、
上記第７層 ０．１６λ≦ｎＬｄ７≦０．１８λ、
上記第８層 ０．１７λ≦ｎＨｄ８≦０．２０λ、
（但し、λ＝レーザ光の波長、ｄ１〜ｄ８は上記各層の膜厚）であることを特徴とする赤外光学膜。
【請求項２】
上記レーザ光の波長は、９．２８μｍであることを特徴とする請求項１に記載の赤外光学膜。
【請求項３】
上記低屈折率層は、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、または、フッ化イットリウム（ＹＦ３）を含む混合物、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）、または、フッ化イッテルビウム（ＹｂＦ３）を含む混合物のいずれかにて形成され、
上記高屈折率層は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）にて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の赤外光学膜。
【請求項４】
上記金膜と上記第１層との間に密着層を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外光学膜。
【請求項５】
上記密着層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）のうち少なくとも１つにて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の赤外光学膜。
【請求項６】
上記第８層上に保護層を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の赤外光学膜。
【請求項７】
上記保護層は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）のうち少なくとも１つにて形成されていることを特徴とする請求項６に記載の赤外光学膜。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の上記赤外光学膜が保持体上に配設され形成されていることを特徴とするスキャンミラー。
【請求項９】
上記赤外光学膜と上記保持体との間に密着膜を備えたことを特徴とする請求項８に記載のスキャンミラー。
【請求項１０】
上記密着膜は、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも１つにて形成されていることを特徴とする請求項９に記載のスキャンミラー。
【請求項１１】
請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の上記スキャンミラーを備えたことを特徴とするレーザ加工機。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【公開番号】特開２０１３−４１１２４（Ｐ２０１３−４１１２４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８１７３（Ｐ２０１１−１７８１７３）
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【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２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]