JPH112708A - レーザ用ミラーおよびその製造方法 - Google Patents

レーザ用ミラーおよびその製造方法

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JPH112708A
JPH112708A JP9169485A JP16948597A JPH112708A JP H112708 A JPH112708 A JP H112708A JP 9169485 A JP9169485 A JP 9169485A JP 16948597 A JP16948597 A JP 16948597A JP H112708 A JPH112708 A JP H112708A
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JP
Japan
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film
metal
metal film
substrate
dielectric multilayer
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JP9169485A
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English (en)
Inventor
Masaaki Matsushima
正明 松島
Kenji Ando
謙二 安藤
Minoru Otani
実 大谷
Yasuyuki Suzuki
康之 鈴木
Riyuuji Hiroo
竜二 枇榔
Hidehiro Kanazawa
秀宏 金沢
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ用ミラーの耐久性等を向上させる。 【解決手段】 アルミニウムや銀の金属からなる基板1
に所定の層数を有する高反射率誘電体多層膜2を積層し
て、高帯域、高反射率、高耐光力のレーザ用ミラーを得
る。基板1にアルミニウムや銀の単結晶を用いること
で、結晶粒界による光の散乱や吸収を回避し、光学特性
や耐久性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、YAGレーザ、C
2 レーザ、エキシマレーザ等の高出力レーザの光に対
して、高帯域、高反射率、高耐光力等のすぐれた特性を
示すレーザ用ミラーおよびその製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来から、特にYAGレーザ、CO2
ーザ、エキシマレーザ等の高出力の光に用いる反射鏡と
して、アルミニウム(Al)、銀(Ag)等の高反射率
を有する金属膜と高反射率誘電体多層膜を組み合わせた
レーザ用ミラーが知られている。アルミニウム、銀等の
金属膜は、抵抗加熱蒸着法、イオンビーム蒸着法、スパ
ッタリング法等の公知の真空成膜法等によって基板上に
成膜される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように真空成膜法等によって成
膜された金属膜は、多結晶体であって、その結晶粒の大
きさはサブミクロンから数ミクロンの大きさである。こ
れをレーザ光のような単位面積当たりのエネルギーの高
い光で使用していると、アルミニウム、銀等の金属の再
結晶化等によって当初の光学特性とは異なったものに変
化してしまうという未解決の課題があった。すなわち、
アルミニウム、銀等の金属膜の結晶粒の大きさがかなり
小さいために、結晶粒界においてレーザ光が散乱を起こ
してレーザ光の性能を悪化させ、また、結晶粒界におけ
る光の吸収がアルミニウム、銀等の金属膜の再結晶化を
招き、レーザ用ミラーとしての必要特性を劣化させる。
【0004】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、高反射率や高耐光力
等のすぐれた特性を有し、しかも、光の散乱が少なくて
耐久性も充分であるレーザ用ミラーおよびその製造方法
を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のレーザ用ミラーは、高反射率を有する金属
基板と、該金属基板に積層された高反射率誘電体多層膜
を有し、前記金属基板が単結晶の金属であることを特徴
とする。
【0006】高反射率を有する金属膜と、該金属膜に積
層された高反射率誘電体多層膜と、該高反射率誘電体多
層膜および前記金属膜からなる積層体を支持する基板を
有し、前記金属膜が単結晶の金属であることを特徴とす
るレーザ用ミラーでもよい。
【0007】また高反射率を有する金属膜と、該金属膜
に積層された高反射率誘電体多層膜と、該高反射率誘電
体多層膜および前記金属膜からなる積層体を支持する基
板を有し、前記金属膜が、結晶粒径0.1mm以上の多
結晶の金属であることを特徴とするレーザ用ミラーでも
よい。
【0008】本発明のレーザ用ミラーの製造方法は、高
反射率を有する金属膜を基板に成膜する工程と、成膜さ
れた金属膜に保護膜を被着させる工程と、保護膜を被着
させた金属膜を所定の温度条件にて熱処理する工程と、
熱処理した金属膜に高反射率誘電体多層膜を積層する工
程を有することを特徴とする。
【0009】また、高反射率を有する金属膜を基板に成
膜する工程と、成膜された金属膜に高反射率誘電体多層
膜を積層する工程と、高反射率誘電体多層膜を積層した
金属膜を所定の温度条件にて熱処理する工程を有するも
のでもよい。
【0010】
【作用】高反射率を有する金属基板または金属膜と高反
射率誘電体多層膜を組み合わせることで、高反射率、高
帯域等のすぐれた特性を有し、しかも、必要層数が少な
くて製造コストの低いレーザ用ミラーを実現できるが、
金属基板または金属膜が結晶粒径の小さい多結晶の金属
であれば、結晶粒界における散乱や吸収のために光学特
性や耐久性が低下する。そこで、金属基板や金属膜を結
晶粒界のない単結晶あるいは結晶粒径が大きくて結晶粒
界の少ない多結晶の金属にすることで、前述の散乱や吸
収によトラブルを回避する。
【0011】単結晶の金属基板は、公知の融液から育成
された単結晶金属から切り出すことによって製作され
る。
【0012】基板に金属膜を成膜し、その上に高反射率
誘電体多層膜を積層する場合は、公知の真空成膜法によ
って多結晶の金属膜を基板に被着させ、熱処理によって
単結晶または結晶粒径の大きい多結晶に再結晶化する。
【0013】金属膜に高反射率誘電体多層膜を積層する
前に金属膜を熱処理するときは、金属膜の上にこれと反
応しない保護膜を設ける。
【0014】あるいは、金属膜に高反射率誘電体多層膜
を積層したうえで、金属膜の再結晶化のための熱処理を
行なってもよい。この場合は、高反射率誘電体多層膜が
保護膜の役目をする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0016】(第1の実施の形態)図1は第1の実施の
形態によるレーザ用ミラーE1 を示すもので、これは、
アルミニウムや銀等の高反射率の金属の単結晶からなる
金属基板である基板1と、その表面に積層された高反射
率誘電体多層膜2によって構成される。基板1が高反射
率の金属であるから、これに積層された高反射率誘電体
多層膜2の必要層数は、ガラス、金属酸化物やシリコン
の半導体等の基板に積層された場合に比べて大幅に低減
される。すなわち、少ない層数で充分に高帯域、高反射
率および高耐光力であるレーザ用ミラーを得ることがで
きる。
【0017】アルミニウムや銀等の単結晶は、公知のブ
リッジマン法、ゾーンメルト法等による融液から育成さ
れる。基板1そのものが単結晶の金属であるから、反射
鏡全体の加工性、耐光性、熱伝導性等にすぐれており、
しかも、結晶粒界による光の吸収や、光の散乱を低く押
さえることができる。このようにして、耐久性を向上さ
せ、長時間使用しても反射率等が変化することのない高
品質のレーザ用ミラーを実現できる。
【0018】特に、上記の方法で育成されたアルミニウ
ムや銀の単結晶は面心立方晶であるから、結晶の(11
1)面の加工性が良好で、光学特性もすぐれている。従
って、(111)面に沿って加工するのが望ましい。
【0019】高反射率誘電体多層膜としては、例えば、
SiO2 膜とTiO2 膜を交互に、所定数ずつ積層した
もの等(特開昭64−76788号公報参照)や、Mg
2膜とSc23 膜を交互に所定数ずつ積層したもの
等(特開昭63−208801号公報参照)を用いる。
【0020】このように、金属基板として、加工性、熱
伝導性等が良好で、高耐光力である単結晶のアルミニウ
ムや銀等を用いることで、高帯域、高反射率、高耐光力
等のすぐれた特性を有し、これらの特性が長時間変化す
ることなく、しかも、安価であるレーザ用ミラーを実現
できる。
【0021】(実施例1)超精密に研磨されたアルミニ
ウム(A1)の単結晶の表面に、高反射率誘電体多層膜
を形成して、図1の膜構成のレーザ用ミラーを製作し、
これに、レーザ光を30mJ/cm2 で10E8回照射
したところ反射率は全く変化しなかった。
【0022】(実施例2)実施例1のアルミニウムの単
結晶の替わりに銀の単結晶を使用したところ、同様の耐
久性を示した。
【0023】(第2の実施の形態)図2は第2の実施の
形態によるレーザ用ミラーE2 を示す。これは、熱伝導
性の良好な酸化物、金属あるいはシリコン半導体等を材
料とする基板10の表面に熱酸化膜等を介して、単結晶
または粒径の大きい多結晶のアルミニウム、銀等からな
る金属膜11を積層し、その上に、酸化シリコン等の保
護膜13を介して必要層数の高反射率誘電体多層膜12
を積層したものである。金属膜11が多結晶の金属であ
る場合は、結晶粒径を0.1mm以上とする。
【0024】金属膜11は、まず、真空蒸着等の公知の
成膜方法で多結晶の金属膜を成膜し、その上に保護膜1
3を設けて所定の熱処理を行なうことで、多結晶の金属
膜を単結晶あるいは結晶粒径が0.1mm以上の多結晶
の金属に再結晶させたものである。
【0025】金属膜11を成膜後に保護膜13を積層す
ることなく、直接、高反射率誘電体多層膜12を成膜
し、該高反射率誘電体多層膜12を保護膜として、金属
膜11を再結晶させるための熱処理を行なってもよい。
【0026】あるいは、金属膜11を成膜後に保護膜1
3を積層することなく、そのままで不活性気流中で金属
膜11の再結晶化の熱処理を行なってもよい。
【0027】基板10の材料としては、熱伝導性の良好
な単結晶酸化アルミニウム、単結晶酸化マグネシウム、
単結晶アルミニウム−マグネシウムスピネル等が好適で
あり、これらの酸化物以外では、炭化珪素等の炭化物、
タングステン、モリブデン、およびこれらの合金等やシ
リコン半導体等が用いられる。
【0028】また、保護膜13の材料としては、アルミ
ニウムや銀等の高反射率金属と反応を起こさない酸化
物、窒化物あるいは弗化物等が用いられる。
【0029】高反射率誘電体多層膜12の膜構成につい
ては、第1の実施の形態と同様である。
【0030】基板にアルミニウムや銀の高反射率金属膜
を公知の真空蒸着等によって成膜し、これを、単結晶あ
るいは結晶粒径の大きい多結晶の膜に再結晶させること
で、結晶粒界による光の散乱や吸収を大幅に低減する。
このようにして光学特性の劣化を防ぎ、耐久性にすぐれ
た高品質で安価なレーザ用ミラーを実現できる。
【0031】(実施例3)シリコン単結晶の基板の表面
に熱酸化膜を500nmの厚さで形成する。この上にア
ルミニウムの真空蒸着膜を300nmの厚さで成膜し、
さらに酸化シリコンの保護膜をnd=λ/4(λ=24
9nm)の厚さで蒸着した。これを窒素雰囲気中で65
0℃から温度勾配50℃/cmのところを速度0.1m
m/分で400℃まで通過させた。室温においてX線回
折を行なったところ、アルミニウムは単結晶になってい
た。さらにこの上にTiO2 とSiO2 からなる高反射
率誘電体多層膜を形成した。得られたレーザ用ミラー
は、30mJ/cm2 で10E8回のKrFエキシマレ
ーザの照射を行なっても反射率はなんら変化しなかっ
た。
【0032】(実施例4)実施例3のアルミニウムの替
わりに銀を用いて、膜厚、膜構成を同じにして窒素雰囲
気中で1000℃から温度勾配70℃/cmのところを
速度0.1mm/分にて700℃まで通過させた。この
ような処理を行なった銀の膜は単結晶になっていた。得
られたレーザ用ミラーは、30mJ/cm2 で10E8
回のKrFエキシマレーザ光の照射を行なっても反射率
の変化は観察されなかった。
【0033】(実施例5)実施例3と同じ膜材料、膜構
成にして、700℃より温度勾配50℃/cmのところ
を速度2mm/分にて400℃まで通過させた。このよ
うな処理によりアルミニウムは結晶粒径0.5mmの大
きさの多結晶にすることができた。得られたレーザ用ミ
ラーの耐久性は単結晶膜アルミニウムを用いた場合と遜
色がなかった。
【0034】(実施例6)実施例4と同じ膜材料、膜構
成にして、1000℃より温度勾配50℃/cmのとこ
ろを速度2mm/分にて700℃まで通過させた。この
ような処理により銀は結晶粒径0.6mmの大きさの多
結晶体にすることができた。得られたレーザ用ミラーの
耐久性は単結晶の銀を用いた場合と遜色がなかった。
【0035】以上の実施例においてはシリコン単結晶の
基板を使用したが、酸化アルミニウム、酸化マグネシウ
ム、アルミニウム−マグネシウムスピネル単結晶の基板
を使用しても耐久性は全く変わらなかった。
【0036】なお、上記の実施例においては、アルミニ
ウムおよび銀の熱処理を融点以上の温度で行なっている
が、この熱処理においては、アルミニウムおよび銀は融
けている必要はなく、再結晶が起こる温度以上であれば
同様の効果が得られることが判明している。
【0037】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0038】高反射率や高耐光力等のすぐれた特性を有
し、しかも、光の散乱が少なくて耐久性も充分であるレ
ーザ用ミラーを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態によるレーザ用ミラーの膜構
成を示すものである。
【図2】第2の実施の形態によるレーザ用ミラーの膜構
成を示すものである。
【符号の説明】
1,10 基板 2,12 高反射率誘電体多層膜 11 金属膜 13 保護膜
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 康之 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 枇榔 竜二 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金沢 秀宏 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高反射率を有する金属基板と、該金属基
    板に積層された高反射率誘電体多層膜を有し、前記金属
    基板が単結晶の金属であることを特徴とするレーザ用ミ
    ラー。
  2. 【請求項2】 金属基板が、単結晶のアルミニウムまた
    は単結晶の銀であることを特徴とする請求項1記載のレ
    ーザ用ミラー。
  3. 【請求項3】 高反射率を有する金属膜と、該金属膜に
    積層された高反射率誘電体多層膜と、該高反射率誘電体
    多層膜および前記金属膜からなる積層体を支持する基板
    を有し、前記金属膜が単結晶の金属であることを特徴と
    するレーザ用ミラー。
  4. 【請求項4】 金属膜が、単結晶のアルミニウムまたは
    銀であることを特徴とする請求項3記載のレーザ用ミラ
    ー。
  5. 【請求項5】 高反射率を有する金属膜と、該金属膜に
    積層された高反射率誘電体多層膜と、該高反射率誘電体
    多層膜および前記金属膜からなる積層体を支持する基板
    を有し、前記金属膜が、結晶粒径0.1mm以上の多結
    晶の金属であることを特徴とするレーザ用ミラー。
  6. 【請求項6】 金属膜が、結晶粒径0.1mm以上の多
    結晶のアルミニウムまたは銀であることを特徴とする請
    求項5記載のレーザ用ミラー。
  7. 【請求項7】 金属膜と高反射率誘電体多層膜の間に、
    前記金属膜と反応しない保護膜が介在していることを特
    徴とする請求項3ないし6いずれか1項記載のレーザ用
    ミラー。
  8. 【請求項8】 高反射率を有する金属膜を基板に成膜す
    る工程と、成膜された金属膜に保護膜を被着させる工程
    と、保護膜を被着させた金属膜を所定の温度条件にて熱
    処理する工程と、熱処理した金属膜に高反射率誘電体多
    層膜を積層する工程を有するレーザ用ミラーの製造方
    法。
  9. 【請求項9】 高反射率を有する金属膜を基板に成膜す
    る工程と、成膜された金属膜に高反射率誘電体多層膜を
    積層する工程と、高反射率誘電体多層膜を積層した金属
    膜を所定の温度条件にて熱処理する工程を有するレーザ
    用ミラーの製造方法。
  10. 【請求項10】 金属膜が、アルミニウムまたは銀の膜
    であることを特徴とする請求項8または9記載のレーザ
    用ミラーの製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652189A (en) * 1983-04-28 1987-03-24 Mizoguchi Iron Works & Co., Ltd. Cutting tool holder with oil holes
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US10444493B2 (en) 2014-08-01 2019-10-15 Seiko Epson Corporation Electro-optical device, manufacturing method for electro-optical device, and electronic apparatus

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