KR101388570B1

KR101388570B1 - 반사 방지막, 금속막의 가열 방법 및 가열 장치

Info

Publication number: KR101388570B1
Application number: KR1020070074418A
Authority: KR
Inventors: 토시타카 카와시마; 시게오 쿠보타; 나오야 에구치; 코이치 타츠키; 준이치 오사코
Original assignee: 재팬 디스프레이 웨스트 인코포레이트
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2014-04-23
Also published as: US8693099B2; US20080024867A1; JP2008032949A; EP1882678A1; KR20080011071A

Abstract

유리 기판으로부터 입사(入射)해서 금속막(金屬膜; metal film)에 도달하는 입사광(혹은 레이저광)의 금속막에 의한 반사를 확실하게 방지할 수 있는 반사 방지막을 제공한다.

복소(複素) 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막(30)과, 굴절률 N_G를 가지는 유리 기판(11)과의 사이에 형성된 반사 방지막(20)은, 금속막측으로부터, (A) 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층(21), (B) 제1 유전체층(21) 위에 형성된, 굴절률 N₂를 가지는 제2 유전체층(22), 및 (C) 제2 유전체층 위에 형성된, 굴절률 N₃을 가지는 제3 유전체층(23)으로 구성되며, N₁＜n_M, N₁＞N_G, N₂＜N_G, N₃＞N_G를 만족시키고, 그로써 유리 기판(11)으로부터 입사해서 금속막(30)에 도달하는 입사광의 금속막(30)에 의한 반사를 방지한다.

적층 구조체, 유리 기판, 반사 방지막, 제1 유전체층, 제2 유전체층, 제3 유전체층, 금속막, 제2 반사 방지막, 하층, 상층, 피가공물, 피착 재료, 가열 장치, 적층 구조체 재치 스테이지, 적층 구조체 재치부, 레이저 광원.

Description

반사 방지막, 금속막의 가열 방법 및 가열 장치{ANTIREFLECTION FILM, METHOD FOR HEATING METAL FILM, AND HEATING APPARATUS}

본 발명은 반사 방지막, 금속막(金屬膜; metal film)의 가열 방법 및 가열 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 공기중을 진행하는 광이 매질(媒質)에 입사(入射)했을 때, 매질의 광입사면(光入射面)에 있어서는 반사가 생긴다. 이 반사는, 공기의 굴절률과 매질의 굴절률과의 사이의 차(差)에 의해서 생긴다. 그리고, 이와 같은 반사를 저감시키는 수단으로서, 진공 증착법 등을 이용해서 단층막(單層膜) 혹은 다층막(多層膜)으로 이루어지는 반사 방지막을 매질의 광입사면, 예를 들면 유리 기판의 표면에 마련하는 기술이 채용되고 있다.

구체적으로는, 예를 들면 일본 특허 제2590133호에는, 이하의 표 1에 나타내는 반사 방지막이 개시(開示)되어 있다. 또, 예를 들면 일본 특개평 제1-168854호 공보에는, 이하의 표 2에 나타내는 반사 방지막이 개시되어 있다.

표 1(그의 1)

표 1(그의 2)

표 2

그런데, 예를 들면 유리 기판(굴절률：1.51)에 직접, 몰리브덴으로 이루어지는 금속막을 증착했을 때의 유리와 금속막과의 계면(界面)에서의 반사율 R은, 이하와 같다.

또, 몰리브덴으로 이루어지는 금속막의 복소(複素) 굴절률 N_M=n_M-i·k_M에서의 n_M의 값은 3.53이며, k_M의 값은 3.3이다.

R={(1.51-3.53)²+3.3²}/(1.51+3.53)²+3.3²

　=0.41

[특허 문헌 1] 일본 특허 제2590133호

[특허 문헌 2] 일본 특개평 제1-168854호 공보

이와 같이 계면에서의 반사율 R이 높으면, 유리 기판으로부터 입사 해서 금속막에 도달하고,

금속막에서 흡수되어야 할 레이저광의 에너지가, 레이저 광원의 원래(元元)의 파워에 비해서 반감할 뿐만 아니라, 강한 반사광이 레이저 광원으로 되돌아가(戾)는 결과, 레이저 발진(發振)이 불안정하게 되거나, 최악의 경우, 레이저 광원의 손상을 초래한다. 상기의 일본 특허 제2590133호에 개시된 반사 방지막에 있어서는, 유리 기판과 금속막과의 사이에 반사 방지막이 마련되어 있지 않으므로, 유리 기판으로부터 입사해서 금속막에 도달하는 입사광의 금속막에 의한 반사를 방지할 수는 없다. 또, 일본 특개평 제1-168854호 공보에 개시된 반사 방지막에 있어서는, 제2 저굴절률 유전체막으로부터 입사한 광이 투명 기판에 의해서 반사되는 것을 방지하는 것을 의도하고 있으며, 유리 기판으로부터 입사해서 금속막에 도달하는 입사광의 금속막에 의한 반사를 방지할 수 있는지 여부에 관해서는, 아무런 언급이 되어 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은, 유리 기판으로부터 입사해서 금속막에 도달하는 입사광(혹은 레이저광)의 금속막에 의한 반사를 확실하게 방지 할 수 있는 반사 방지막, 이러한 반사 방지막을 구비한 적층 구조체에서의 금속막의 가열 방법 및 이러한 금속막의 가열 방법의 실시에 적합(適)한 가열 장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반사 방지막은, 복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막과, 굴절률 N_G를 가지는 유리 기판과의 사이에 형성된 반사 방지막으로서, 금속막측으로부터,

(A) 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층,

(b) 제1 유전체층 위에 형성된, 굴절률 N₂를 가지는 제2 유전체층 및,

(C) 제2 유전체층 위에 형성된, 굴절률 N₃을 가지는 제3 유전체층,

으로 구성되며,

N₁＜n_M, N₁＞N_G, N₂＜N_G, N₃＞N_G를 만족시키고, 그로써 유리 기판으로부터 입사해서 금속막에 도달하는 입사광의 금속막에 의한 반사를 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속막의 가열 방법은,

복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막과, 반사 방지막과, 굴절률 N_G를 가지는 유리 기판이 적층된 적층 구조체로서, 반사 방지막은, 금속막측으로부터,

(A) 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층,

으로 구성되며,

N₁＜n_M, N₁＞N_G, N₂＜N_G, N₃＞N_G를 만족시키는 적층 구조체에서의 금속막에, 유리 기판 및 반사 방지막을 거쳐서 레이저광을 조사함으로써, 금속막을 가열하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가열 장치는,

(A) 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층,

으로 구성되며,

N₁＜n_M, N₁＞N_G, N₂＜N_G, N₃＞N_G를 만족시키는 적층 구조체에서의 금속막에, 유 리 기판 및 반사 방지막을 거쳐서 레이저광을 조사함으로써, 금속막을 가열하기 위한 가열 장치로서,

(a) 금속막을 하향(下向)에, 또한 적층 구조체와의 사이에 틈새(隙間)를 마련한 상태에서, 적층 구조체를 재치(載置)하는 적층 구조체 재치 스테이지,

(b) 레이저 광원 및,

(c) 적층 구조체 재치 스테이지와 레이저 광원을 상대적으로 이동시키는 이동 장치,

를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 금속막의 가열 방법은, 금속막의 표면에 피착(被着; coating) 재료를 재치 혹은 형성해 두고,

레이저광을 조사함으로써 금속막을 가열해서, 이 금속막을 일종의 열매체로서 피착 재료를 가열하고, 피착 재료를 증발, 분해 혹은 승화시켜서, 금속막에 대향해서 배치된 피가공물 위에 피착 재료를 부착 혹은 고착(固着)시킨다고 하는 피가공물의 가공 방법에 응용할 수가 있다. 그리고, 이와 같은 피가공물의 가공 방법에 있어서는, 적층 구조체 재치 스테이지 위에, 금속막과 대향해서 피가공물을 재치하면 좋다.

본 발명의 반사 방지막, 본 발명의 금속막의 가열 방법에서의 반사 방지막, 혹은 본 발명의 가열 장치에서 사용되는 반사 방지막(이하, 이들 반사 방지막을 총칭해서, 본 발명 등의 반사 방지막이라고 부르는 경우가 있다)에서는, 제1 유전체 층이 가지는 굴절률 N₁은, 이하의 식 (1)을 만족시키는 것이 바람직하다.

1.51〈N₁〈3.53 (1)

혹은 또, 본 발명 등의 반사 방지막에서, 입사광(혹은 레이저광)의 파장을 λ로 했을 때, 금속막 및 제1 유전체층의 적층 구조에서의 반사율이 최소로 되는 최소 막두께를 제1 유전체층이 가질 때의 광학 어드미턴스(admittance)의 값Y₁과, 유리 기판, 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 이하의 식 (2)를 만족시키는 것이 바람직하다. 「광학적 두께가 λ/4」라고 하는 표현 대신에, 「1/4 파장」이라고 표현을 하는 경우도 있다.

｜Y₁-Y₂｜/α≤0.04　　(2)

여기서, 본 발명 등의 반사 방지막에서, 광학 어드미턴스의 값 Y₁ 및 Y₂는, 이하의 식 (3), 식 (4)로 나타낼 수가 있다. 단, 식 (2) 및 식 (3) 중, α≡(n_M ²+k_M ²+N₁ ²)/(2 n_M)이다.

Y₁=α-｛(n_M-α)²+k_M ²}^1/2　　(3)

Y₂=(N_G×N₂ ²)/N₃ ²　　　　　　　(4)

이상의 바람직한 구성, 형태를 포함하는 본 발명의 반사 방지막, 본 발명의 금속막의 가열 방법, 혹은 본 발명의 가열 장치(이하, 이들을 총칭해서, 단순히 본 발명이라고 부르는 경우가 있다)에 있어서는, 본 발명 등의 반사 방지막에서의 금속막은 몰리브덴(Mo)으로 이루어지며, 제2 유전체층은 MgF₂로 이루어지며,

n_M=3.53±0.10

k_M=3.30±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.38±0.10

이며,

4.29≤N₁+N₃≤4.40

을 만족시키는 것이 바람직하다. 그리고, 이 경우(제1 유전체층을 구성하는 재료, 제3 유전체층을 구성하는 재료)의 조합으로서, (TiO₂, SiO_X), (Nb₂O₅, Ta₂O₅), (Nb₂O₅, ZrO₂), (CeO₂, Ta₂O₅), (CeO₂, ZrO₂), (Ta₂O₅, Nb₂O₅), (Ta₂O₅, CeO₂), (ZrO₂, Nb₂O₅), (ZrO₂, CeO₂), 또는, (HfO₂, ZnS)를 들 수가 있다.

혹은 또, 본 발명에 있어서는, 본 발명 등의 반사 방지막에서의 금속막은 크롬(Cr)으로 이루어지고, 제2 유전체층은 MgF₂로 이루어지며,

n_M=3.18±0.10

k_M=4.41±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.38±0.10

이며,

4.69≤N₁+N₃≤4.75

를 만족시키는 것이 바람직하다. 그리고, 이 경우(제1 유전체층을 구성하는 재료, 제3 유전체층을 구성하는 재료)의 조합으로서, (TiO₂, ZnS) 또는 (ZnS, TiO₂)를 들 수가 있다.

혹은 또, 본 발명에 있어서는, 본 발명 등의 반사 방지막에서의 금속막은 니켈 합금(보다 구체적으로는, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 니오브, 철 등으로 이루어지는 니켈 합금이며, 인코넬(등록상표)로서 알려져 있는 합금이다)로 이루어지며, 제2 유전체층은 MgF₂로 이루어지며,

n_M=2.94±0.10

k_M=2.92±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.38±0.10

이며,

4.14≤N₁+N₃≤4.22

를 만족시키는 것이 바람직하다. 그리고, 이 경우, (제1 유전체층을 구성하는 재료, 제3 유전체층을 구성하는 재료)의 조합으로서, (TiO₂, Y₂O₃)을 들 수가 있다.

혹은 또, 본 발명에 있어서는, 본 발명 등의 반사 방지막에서의 금속막은 몰리브덴(Mo)으로 이루어지고, 제2 유전체층은 SiO_X로 이루어지며,

n_M=3.53±0.10

k_M=3.30±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.46±0.10

이며,

4.46≤N₁+N₃≤4.52

를 만족시키는 것이 바람직하다. 그리고, 이 경우, (제1 유전체층을 구성하는 재료, 제3 유전체층을 구성하는 재료)의 조합으로서, (Nb₂O₅, Nb₂O₅), (Nb₂O₅, CeO₂), (CeO₂, CeO₂), 또는, (CeO₂, Nb₂O₅)를 들 수가 있다.

또, 본 발명에 있어서는, 이하의 식 (5)를 만족시키는 것이 바람직하다.

7.08≤n_M+N₁+N₃≤8.28　　(5)

본 발명에 있어서는, 제3 유전체층이 형성된 면(面)과는 반대측의 유리 기판의 면에는, 제2 반사 방지막이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이것 에 의해서, 유리 기판에 입사하는 입사광(혹은 레이저광)이 유리 기판의 표면에서 반사되는 것을 확실하게 방지 할 수가 있다. 나아가서는, 제2 반사 방지막, 유리 기판, 제3 유전체층, 제2 유전체층, 제1 유전체층 및 금속막의 적층 구조체에서의 유리 기판의 곡률 반경은, 1.0×10⁵m 이상인 것이 바람직하고, 이와 같은 규정을 마련함으로써, 적층 구조체의 휘어짐(反)에 기인해서 금속막 가열 방법의 실행이 곤란하게 된다고 하는 현상의 발생을 방지할 수가 있다.

본 발명의 금속막의 가열 방법 혹은 본 발명의 가열 장치에서, 레이저광으로서, 파장 808㎚, 885㎚, 915㎚, 976㎚, 980㎚의 레이저광을 예시할 수가 있다. 또, 레이저 광원으로서 이러한 레이저광을 출사(出射)할 수 있는 레이저 광원, 예를 들면 연속 출력 수십 와트의 초고출력 반도체 레이저(예를 들면, InAlGaAs 반도체 레이저)를 이용하면 좋다. 본 발명의 가열 장치 에서는, 적층 구조체 재치 스테이지와 레이저 광원을 상대적으로 이동시키지만, 레이저 광원을 고정해서 적층 구조체 재치 스테이지를 이동시켜도 좋고, 적층 구조체 재치 스테이지를 고정해서 레이저 광원을 이동시켜도 좋고, 적층 구조체 재치 스테이지 및 레이저 광원을 이동시켜도 좋다. 적층 구조체 재치 스테이지를 이동시키는 경우, 적층 구조체 재치 스테이지로서, 예를 들면 반도체 장치의 제조에서 사용되고 있는 주지(周知)의 X-Y스테이지를 이용하면 좋고, 이 경우 이동 장치는 X-Y스테이지에 실장(組入; incorporate; 짜넣음)되어 있다.

본 발명의 반사 방지막에 있어서는, 금속막의 가열 방법 및 가열 장치에서는, 유리 기판과 금속막과의 사이에 3층 구성의 반사 방지막을 형성 함으로써, 유리 기판을 통해서 금속막을 가열할 때, 유리 기판의 굴절률과 금속막의 굴절률과의 차이(差異)에 기인하는 유리 기판과 금속막과의 계면에서의 반사율을 저감 할 수가 있다. 그 결과, 입사광(혹은 레이저광)의 금속막내에서의 흡수 효율을 향상시키는 것이 가능할 뿐만 아니라, 입사광(혹은 레이저광)의 되돌아가는 광(戾光; returning light)을 저감 할 수가 있고, 광원의 안정 동작을 도모할 수가 있다.

이하, 도면을 참조해서, 실시예에 의거해서 본 발명을 설명한다.

[실시예 1]

실시예 1은, 본 발명의 반사 방지막, 금속막의 가열 방법 및 가열 장치에 관한 것이다. 실시예 1, 혹은 후술하는 실시예 2∼실시예 5에서의 반사 방지막(20)은, 그 모식적인 일부 단면도를 도 1의(a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막(30)과, 굴절률 N_G를 가지는 유리 기판(11)과의 사이에 형성되어 있으며, 금속막측으로부터,

(A) 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층(21),

(B) 제1 유전체층(21) 위에 형성된, 굴절률 N₂를 가지는 제2 유전체층(22) 및,

(C) 제2 유전체층(22) 위에 형성된, 굴절률 N₃을 가지는 제3 유전체층(23)으로 구성되어 있다.

그리고, N₁＜n_M, N₁＞N_G, N₂＜N_G, N₃＞N_G를 만족시키고, 그로써 유리 기판(11)으로부터 입사해서 금속막(30)에 도달하는 입사광의 금속막(30)에 의한 반사를 방지한다.

실시예 1, 혹은 후술하는 실시예 2∼실시예 5에서, 유리 기판(11)으로서, 코닝사(社)의 액정 표시 장치용의 유리 기판 EAGLE2000(등록상표)을 이용했다. 또, 이 유리 기판(11)의 굴절률 N_G는, 파장 589㎚에서, 1.5068이며, 열팽창 계수는 31.8×10^-7(0℃∼300℃), 영율(Young's modulus) E는 6.95×10¹⁰Pa(7.09×10³kgw/㎟)이다.

또, 실시예 1, 혹은 후술하는 실시예 2∼실시예 5에서, 입사광(혹은 레이저광)으로서, 파장 λ=808㎚의 레이저광을 이용하고, 레이저 광원으로서 이러한 레이저광을 출사할 수 있는, 연속 출력 수십 와트의 초고출력 반도체 레이저(InAlGaAs 반도체 레이저)를 이용했다.

실시예 1에서는, 금속막(30)을 몰리브덴(Mo)으로 구성했다. 또, 파장 823㎚ 에서의 몰리브덴으로 이루어지는 금속막(30)의 복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M에서,

n_M의 값은 3.53이며, k_M의 값은 3.3이다. 즉,

N_M=3.53-i·3.3

이다. 또, 열팽창 계수는 37×10^-7∼53×10^-7(20℃∼100℃)이다.

나아가서는, 제1 유전체층(21)을 구성하는 재료를, 이산화 티탄(TiO₂)으로 했다. 여기서, TiO₂로 이루어지는 제1 유전체층(21)의 굴절률 N₁의 값은 2.4이며, 이하의 식 (1)을 만족시키고 있다. 후술하는 실시예 2∼실시예 5에서도 마찬가지이다. 또, 실시예 1에서는, 제2 유전체층(22)을 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₂=1.38인 불화마그네슘(MgF₂)으로 구성하고, 제3 유전체층(23)을, 막 두께가 1/4 파장, 굴절률 N₃=1.90인 산화 규소(SiO_X)로 구성했다.

1.51＜N₁＜3.53　　(1)

일반적으로, 복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막(30) 위에, 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층(21)을 성막(成膜)한 적층 구조에서의 광학 어드미턴스(등가(等價) 어드미턴스라고도 불린다)의 궤적(軌跡)은, 복소 평면 위에서 중심 O(x₀, y₀)를 중심으로 하고, 시점(始点) A(n_M, -k_M)를 통과하는 원(圓)이다. 여기서,

x₀=(n_M ²+k_M ²+N₁ ²)/(2×n_M)

y₀=0

이며, 이 광학 어드미턴스의 궤적인 원(광학 어드미턴스 궤적원(軌跡圓)이라고 부른다)은, 이하의 식 (6)으로 표현할 수가 있다.

(x-x₀)²+y²=x0²-N₁ ²　　(6)

따라서, 몰리브덴으로 이루어지는 금속막(30) 위에 임의(任意)의 막두께의 TiO₂로 이루어지는 제1 유전체층(21)을 성막한 적층 구조에서의 광학 어드미턴스 궤적원의 중심 O(x₀, y₀), 시점 A(x_A, y_A), 반경 r, 방정식은, 이하와 같다.

x₀=(3.53²+3.3²+2.4²)/(2×3.53)

=4.12

y₀=0

x_A=3.53

y_A=-3.3

r=3.35

(x-4.12)²+y²=3.35²

그리고, 이 광학 어드미턴스 궤적원은, 실수축(實數軸)(x축)과 점 B(0.77, 0)에서 교차(交)한다. 여기서, 광학 어드미턴스의 값 Y₁이 실수로 되는 점 B가 최 소 반사율을 준다.

또, 금속막(30) 및 제1 유전체층(21)의 적층 구조에서의 반사율이 최소로 되는 최소 막두께를 제1 유전체층(21)이 가질 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₁(이하, 이와 같은 광학 어드미턴스의 값 Y₁을, 단순히 광학 어드미턴스의 값 Y₁이라고 부르는 경우가 있다)은, 이하의 식 (3)으로부터 구할 수가 있다. 단, α≡x₀≡(n_M ²+k_M ²+N₁ ²)/(2×n_M)이다.

Y₁=α-{(n_M-α)²+k_M ²}^1/2　　(3)

　 =0.77

그런데, 공기의 광학 어드미턴스의 값은 1.0이기 때문에, 몰리브덴으로 이루어지는 금속막(30) 위에 소정의 막두께의 TiO₂로 이루어지는 제1 유전체층(21)을 성막한 적층 구조에 있어서의 점 B에서의 광학 어드미턴스의 값은, 공기의 광학 어드미턴스의 값에 가까운 것을 의미하고 있다. 또 이산화 티탄보다 높은 굴절률을 가지는 유전체 재료가 있으면, 더한층 공기의 광학 어드미턴스의 값에 가까운 광학 어드미턴스의 값이 얻어지는 것을 알 수 있다.

일반적으로, 복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막(30) 위에, 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층(21)을 성막한 적층 구조에서의 반사율이 최소로 될 때의 제1 유전체층(21)의 최소 막두께 d_min(단위：㎚)은, 이하와 같이 계산할 수가 있다. 즉, 위상 두께(位相厚)이의 최소값을 δ_min(단위：rad)으로 하면,

tan(2δ_min)={2×(-k_M)×N₁}/(n_M ²+k_M ²-N₁ ²)　　 (7-1)

δ＇_min=(π+2δ_min)　(rad)

d_min=(δ＇_min×λ)/(2π×N₁)　 (7-2)

식 (7-1) 및 식 (7-2)로부터, 실시예 1에서의 최소 반사율을 주는 TiO₂로 이루어지는 제1 유전체층(21)의 최소 막두께 d_min은, 65㎚로 된다.

한편, 굴절률이 1.51인 유리 기판(11) 위에, 굴절률 N₃=1.90, 막두께가 1/4 파장인 SiO_X로 이루어지는 제3 유전체층(23)을 형성하고, 또 제3 유전체층(23) 위에, 굴절율 N₂=1.38, 막두께가 1/4 파장인 MgF₂로 이루어지는 제2 유전체층(22)을 형성했을 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₂, 즉 유리 기판(11), 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층(23) 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층(22)의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 이하의 식 (4)로 구할 수가 있다.

Y₂=(N_G×N₂ ²)/N₃ ²　　(4)

　 =0.80

이 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 대략 일치하고 있다. 즉, 이하의 식 (2)를 만족시키고 있다. 후술하는 실시예 2∼실시예 5에서도 마찬가지이다. 따라서, 제2 유전체층(22)의 굴절률 (N₂)를 1.38, 막두께를 1/4 파장으로 하고, 제3 유전체층(23)의 굴절률 (N₃)을 1.90, 막두께를 1/4 파장으로 하면, 금속막(30)을 하지(下地)로 하는 3층 구조의 반사 방지막 에서의 광학 어드미턴스의 값은, 유리 기판(11)의 광학 어드미턴스의 값에 가까운 값으로 되며, 금속막(30)과 유리 기판(11)의 계면에서의 반사율을 최소화할 수가 있다. 그 결과, 유리 기판(11)을 통해서 금속막(30)을 가열할 때, 유리 기판(11)의 굴절률과 금속막(30)의 굴절률과의 차이에 기인하는 유리 기판(11)과 금속막(30)과의 계면에서의 반사율을 저감 할 수가 있고, 입사광(혹은 레이저광)의 금속막(30)내에서의 흡수 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 입사광(혹은 레이저광)의 되돌아가는 광을 저감 할 수가 있고, 광원의 안정 동작을 도모할 수가 있다.

Y₁-Y₂｜/α≤0.04　　(2)

여기서, 실시예 1에 있어서는,

n_M=3.53±0.10

k_M=3.30±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.38±0.10

이며,

4.29≤N₁+N₃≤4.40

을 만족시키고 있다. 또,

7.08≤n_M+N₁+N₃≤8.28

을 만족시키고 있다.

이상의 결과를, 표 3에 실시예 1-1로서 요약했다. 또, 실시예 1에서, 유리 기판(11), 몰리브덴으로 이루어지는 금속막(30), 불화마그네슘(MgF₂)으로 이루어지는 제2 유전체층(22)의 제원(諸元)을 고정해 두고, 제1 유전체층(21)의 굴절률 N₁ 및 제3 유전체층(23)의 굴절률 N₃을 변경한 실시예를, 실시예 1-2, 실시예 1-3, 실시예 1-4로서 표 3 및 표 4에 요약했다.

즉, 실시예 1-2에서는, 제1 유전체층(21)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₁이2.2인 5산화 니오브(Nb₂O₅) 혹은 산화 세륨(CeO₂)으로 구성했다. 한편, 제3 유전체층(23)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₃이2.1인 5산화 탄탈(Ta₂O₅) 혹은 이산화 지르코늄(ZrO₂)으로 구성했다.

따라서, 몰리브덴으로 이루어지는 금속막(30) 위에 임의의 막두께의 제1 유전체층(21)을 성막한 적층 구조에서의 광학 어드미턴스 궤적원의 중심 O(x₀, y₀), 시점 A(x_A, y_A), 반경 r, 방정식은, 이하와 같다.

x₀=(3.53²+3.3²+2.2²)/(2×3.53)

　=3.99

y₀=0

x_A=3.53

y_A=-3.3

r =3.33

(x-3.99)²+y²=3.33²

그리고, 이 광학 어드미턴스 궤적원은, 실수축(x축)과 점 B(0.66, 0)에서 교차한다. 여기서, 점 B가 최소 반사율을 준다. 식 (3)으로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₁은, 0.66이다. 또, 최소 반사율을 주는 제1 유전체층(21)의 최소 막두께 d_min을 식 (7-1) 및 식 (7-2)로 계산하면, 72㎚로 된다.

한편, 굴절률 1.51의 유리 기판(11) 위에, 굴절률 N₃=2.10, 막두께가 1/4 파장인 Ta₂O₅ 혹은 ZrO₂로 이루어지는 제3 유전체층(23)을 형성하고, 또 이 제3 유전체층(23) 위에, 굴절률 N₂=1.38, 막두께가 1/4 파장인 MgF₂로 이루어지는 제2 유전체층(22)을 형성했을 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₂, 즉 유리 기판(11), 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층(23), 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층(22)의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 식 (4)로부터 구할 수가 있고, Y₂=0.65이다.

이 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 대략 일치하고 있다. 따라서, 제2 유전체층(22)의 굴절률을 1.38, 막두께를 1/4 파장으로 하고, 제3 유전체층(23)의 굴절률을 2.10, 막두께를 1/4 파장으로 하면, 금속막을 하지로 하는 3층 구조의 반사 방지막에서의 광학 어드미턴스의 값은, 유리 기판(11)의 광학 어드미턴스의 값에 가까운 값으로 되며, 금속막(30)과 유리 기판(11)의 계면에서의 반사율을 최소화할 수가 있다.

또, 실시예 1-3에서는, 제1 유전체층(21)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₁이 2.1인 5산화 탄탈(Ta₂O₅) 혹은 이산화 지르코늄(ZrO₂)으로 구성했다. 한편, 제3 유전체층(23)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₃이 2.2인 5산화 니오브(Nb₂O₅) 혹은 산화 세륨(CeO₂)으로 구성했다.

x₀=(3.53²+3.3²+2.1²)/(2×3.53)

=3.93

y₀=0

x_A=3.53

y_A=-3.3

r =3.32

(x-3.93)²+y²=3.32²

그리고, 이 광학 어드미턴스 궤적원은, 실수축(x축)과 점 B(0.61, 0)에서 교차한다. 여기서, 점 B가 최소 반사율을 준다. 식 (3)으로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₁은, 0.61이다. 또, 최소 반사율을 주는 제1 유전체층(21)의 최소막 두께 d_min을 식 (7-1) 및 식 (7-2)로 계산하면, 77㎚로 된다.

한편, 굴절률 1.51의 유리 기판(11) 위에, 굴절률 N₃=2.20, 막두께가 1/4 파장인 Nb₂O₅ 혹은 CeO₂로 이루어지는 제3 유전체층(23)을 형성하고, 또 이 제3 유전체층(23) 위에, 굴절률 N₂=1.38, 막두께가 1/4 파장인 MgF₂로 이루어지는 제2 유전체층(22)을 형성했을 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₂, 즉 유리 기판(11), 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층(23), 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층(22)의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 식 (4)로부터 구할 수가 있고, Y₂=0.59이다.

이 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 대략 일치하고 있다. 따라서, 제2 유전체층(22)의 굴절률을 1.38, 막두께를 1/4 파장으로 하고, 제3 유전체층(23)의 굴절률을 2.20, 막두께를 1/4 파장으로 하면, 금속막을 하지로 하는 3층 구조의 반사 방지막에서의 광학 어드미턴스의 값은, 유리 기판(11)의 광학 어드미턴스의 값에 가까운 값으로 되며, 금속막(30)과 유리 기판(11)의 계면에서의 반사율을 최소화할 수가 있다.

나아가서는, 실시예 1-4에서는, 제1 유전체층(21)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₁은 1.98인 이산화 하프늄(HfO₂)으로 구성했다. 한편, 제3 유전체층(23)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₃이 2.3인 황화 아연(ZnS)으로 구성했다.

x₀=(3.53²+3.3²+1.98²)/(2×3.53)

=3.86

y₀=0

x_A=3.53

y_A=-3.3

r =3.32

(x-3.86)²+y²=3.32²

그리고, 이 광학 어드미턴스 궤적원은, 실수축(x축)과 점 B(0.55, 0)에서 교차한다. 여기서, 점 B가 최소 반사율을 준다. 식 (3)으로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₁은, 0.55이다. 또, 최소 반사율을 주는 제1 유전체층(21)의 최소 막두께 d_min을 식 (7-1) 및 식 (7-2)로 계산하면, 83㎚로 된다.

한편, 굴절률 1.51인 유리 기판(11) 위에, 굴절률 N₃=2.30, 막두께가 1/4 파장인 ZnS로 이루어지는 제3 유전체층(23)을 형성하고, 또 이 제3 유전체층(23) 위에, 굴절율 N₂=1.38, 막두께가 1/4 파장인 MgF₂로 이루어지는 제2 유전체층(22)을 형성했을 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₂, 즉 유리 기판(11), 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층(23), 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층(22)의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 식 (4)로부터 구할 수가 있고, Y₂=0.54이다.

이 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 대략 일치하고 있다. 따라서, 제2 유전체층(22)의 굴절률을 1.38, 막두께를 1/4 파장으로 하고, 제3 유전체층(23)의 굴절률을 2.30, 막두께를 1/4 파장으로 하면, 금속막을 하지로 하는 3층 구조의 반사 방지막에서의 광학 어드미턴스의 값은, 유리 기판(11)의 광학 어드미턴스의 값에 가까운 값으로 되며, 금속막(30)과 유리 기판(11)의 계면에 서의 반사율을 최소화할 수가 있다.

실시예 1에서의 가열 장치(60)의 개념도를 도 2에 도시한다. 이 가열 장치(60)는, 적층 구조체(10)에서의 금속막(30)에, 유리 기판(11) 및 반사 방지막(20)을 거쳐서 레이저광을 조사함으로써, 금속막(30)을 가열하기 위한 가열 장치이다. 또, 상술한 바와 같이, 적층 구조체(10)는, 복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막(30)과, 반사 방지막(20)과, 굴절률 N_G를 가지는 유리 기판(11)이 적층된 적층 구조체이다.

그리고, 이 가열 장치(60)는, 금속막(30)을 하향에, 또한 적층 구조체(10)와의 사이에 틈새를 마련한 상태로, 적층 구조체(10)를 재치하는 적층 구조체 재치 스테이지(61), 레이저광원(63), 및 적층 구조체 재치 스테이지(61)와 레이저 광원(63)을 상대적으로 이동시키는 이동 장치를 구비한다. 또, 전술한 바와 같이, 레이저광(입사광)으로서, 파장 λ=808㎚의 레이저광을 이용하고, 레이저 광원(63)으로서 이러한 레이저광을 출사할 수 있는, 연속 출력 수십 와트의 초고출력 반도체 레이저(InAlGaAs 반도체 레이저)를 이용했다. 또, 실시예 1의 가열 장치(60)에서는, 레이저 광원(63)을 고정해서 적층 구조체 재치 스테이지(61)를 이동시키지만, 이 적층 구조체 재치 스테이지(61)는, 반도체 장치의 제조에서 사용되고 있는 주지의 X-Y스테이지로 구성되며, 이동 장치는 X-Y스테이지에 실장되어 있다. 적층 구조체 재치 스테이지(61)의 꼭대기면(頂面)에는, 진공 흡착 장치(도시하지 않음)가 실장된 적층 구조체 재치부(62)가 마련되어 있다. 적층 구조체 재치부(62)는 액자 모양(額緣狀)의 평면 형상을 가지고, 적층 구조체 재치부(62)의 꼭대기면에서, 적층 구조체(10)를 진공 흡착한다. 또, 적층 구조체 재치부(62)의 내측에서 노출(露出)한 적층 구조체 재치 스테이지(61)의 꼭대기면 부분에도 진공 흡착 장치(도시하지 않음)가 마련되어 있다.

그리고, 본 발명의 금속막의 가열 방법에 있어서는, 적층 구조체(10)에서의 금속막(30)에, 유리 기판(11)및 반사 방지막(20)을 거쳐서 레이저광을 조사함으로써, 금속막(30)을 가열한다. 구체적으로는, 판 모양(板狀)의 피가공물(50)을, 적층 구조체 재치 스테이지(61)의 꼭대기면에서 도시하지 않는 얼라인먼트 장치에 의해서 위치 맞춤(位置合)한 후, 도시하지 않는 진공 흡착 장치에 의해서 피가공물(50)을 적층 구조체 재치 스테이지(61) 위에 고정한다. 또, 표면에 피착 재료(51)가 재치 혹은 형성된 금속막(30)을 구비한 적층 구조체(10)를, 금속막(30)을 적층 구조체 재치 스테이지(61)의 꼭대기면과 대향한 상태로 적층 구조체 재치부(62) 위에 재치하고, 도시하지 않는 얼라인먼트 장치에 의해서 적층 구조체(10)를 위치 맞춤한 후, 도시하지 않는 진공 흡착 장치에 의해서 적층 구조체(10)를 적층 구조체 재치부(62) 위에 고정한다. 그리고, 레이저광원(63)을 작동시켜서 레이저광을 조사함으로써, 유리 기판(11) 및 반사 방지막(20)을 거쳐서 금속막(30)을 가열하고, 이 금속막(30)을 일종의 열매체로서 피착 재료(51)를 가열하고, 피착 재료(51)를 증발, 분해 혹은 승화(昇華)시켜서, 금속막(30)에 대향해서 배치된 피가공물(50)위에 피착 재료(51)를 부착 혹은 고착(固着)시킨다. 이와 같은 가공 방법에 의하면, 소위 마스크레스(maskless)로, 피가공물(50)의 소망(원하는)의 미소(微小) 영역 위에 피착 재료(51)를 부착 혹은 고착시킬 수가 있다. 또, 이와 같은 가공 방법에 있어서는, 피착 재료(51)가 증발 혹은 승화하는 온도보다도, 금속막(30)의 용융(溶融) 온도가 높은 것이 요구된다. 적층 구조체(10)나 피가공물(50)이 놓여진 가열 장치(60)의 내부의 분위기(雰圍氣)는, 피착 재료(51) 등에 의존해서, 대기(大氣) 분위기이어도 좋고, 진공 분위기이어도 좋고, 불활성 가스 분위기이어도 좋다.

또, 이상으로 설명한 실시예 1의 가열 장치, 금속막의 가열 방법, 가공 방법을, 이하에 설명하는 실시예 2∼실시예 5에서도 적용할 수가 있다.

[실시예 2]

실시예 2는 실시예 1의 변형이다. 실시예 2에 있어서는, 금속막(30)을 크롬(Cr)으로 구성하고, 제2 유전체층(22)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₂=1.38인 MgF₂로 구성했다. 또, 파장 808㎚에서의 크롬으로 이루어지는 금속막(30)의 복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M에서, n_M의 값은 3.18이며, k_M의 값은 4.41이다. 즉,

n_M=3.18-i·4.41

이다. 여기서,

n_M=3.18±0.10

k_M=4.41±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.38±0.10

이며,

4.69≤N₁+N₃≤4.75

를 만족시키고 있다. 또,

7.08≤n_M+N₁+N₃≤8.28

을 만족시키고 있다.

나아가서는, 실시예 2-1에서는, 제1 유전체층(21)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₁은 2.4인 이산화 티탄(TiO₂)으로 구성했다. 한편, 제3 유전체층(23)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₃은 2.3인 황화 아연(ZnS)으로 구성했다.

따라서, 크롬으로 이루어지는 금속막(30) 위에 임의의 막두께의 제1 유전체층(21)을 성막한 적층 구조에서의 광학 어드미턴스 궤적원의 중심 O(x₀, y₀), 시점 A(x_A, y_A), 반경 r, 방정식은, 이하와 같다.

x₀=(3.18²+4.41²+2.4²)/(2×3.18)

　=5.55

y₀=0

x_A=3.18

y_A=-4.41

r =5.01

(x-5.55)²+y²=5.01²

그리고, 이 광학 어드미턴스 궤적원은, 실수축(x축)과 점 B(0.55, 0)에서 교차한다. 여기서, 점 B가 최소 반사율을 준다. 식 (3)으로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₁은, 0.55이다. 또, 최소 반사율을 주는 제1 유전체층(21)의 최소막 두께 d_min을 식 (7-1) 및 식 (7-2)로 계산하면, 65㎚로 된다.

한편, 굴절률 1.51의 유리 기판(11) 위에, 굴절률 N₃=2.30, 막두께가 1/4 파장인 ZnS로 이루어지는 제3 유전체층(23)을 형성하고, 또 이 제3 유전체층(23) 위에, 굴절률 N₂=1.38, 막두께가 1/4 파장인 MgF₂로 이루어지는 제2 유전체층(22)을 형성했을 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₂, 즉 유리 기판(11), 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층(23), 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층(22)의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 식 (4)로부터 구할 수가 있고, Y₂=0.54이다.

이 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 대략 일치하고 있다. 따라서, 제2 유전체층(22)의 굴절률을 1.38, 막두께를 1/4 파장으로 하고, 제3 유전체층(23)의 굴절률을 2.30, 막두께를 1/4 파장으로 하면, 금속막을 하지로 하는 3층 구조의 반사 방지막에서의 광학 어드미턴스의 값은, 유리 기판(11)의 광 학 어드미턴스의 값에 가까운 값으로 되며, 금속막(30)과 유리 기판(11)의 계면에서의 반사율을 최소화할 수가 있다.

또, 실시예 2-2에서는, 제1 유전체층(21)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₁이 2.3인 황화 아연(ZnS)으로 구성했다. 한편, 제3 유전체층(23)을, 막두께가 1/4파장, 굴절률 N₃이 2.4인 이산화 티탄(TiO₂)으로 구성했다.

x₀=(3.18²+4.41²+2.3²)/(2×3.18)

=5.48

y₀=0

x_A=3.18

y_A=-4.41

r =4.97

(x-5.48)²+y²=4.97²　

그리고, 이 광학 어드미턴스 궤적원은, 실수축(x축)과 점 B(0.51, 0)에서 교차한다. 여기서, 점 B가 최소 반사율을 준다. 식 (3)으로부터 구해진 광학 어드 미턴스의 값 Y₁은, 0.51이다. 또, 최소 반사율을 주는 제1 유전체층(21)의 최소막 두께 d_min을 식 (7-1) 및 식 (7-2)로 계산하면, 68㎚로 된다.

한편, 굴절률 1.51의 유리 기판(11) 위에, 굴절률 N₃=2.40, 막두께가 1/4 파장인 TiO₂로 이루어지는 제3 유전체층(23)을 형성하고, 또 이 제3 유전체층(23) 위에, 굴절률 N₂=1.38, 막두께가 1/4 파장인 MgF₂로 이루어지는 제2 유전체층(22)을 형성했을 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₂, 즉 유리 기판(11), 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층(23), 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층(22)의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 식 (4)로부터 구할 수가 있고, Y₂=0.50이다.

이 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 대략 일치하고 있다. 따라서, 제2 유전체층(22)의 굴절률을 1.38, 막두께를 1/4 파장으로 하고, 제3 유전체층(23)의 굴절률을 2.40, 막두께를 1/4 파장으로 하면, 금속막을 하지로 하는 3층 구조의 반사 방지막에서의 광학 어드미턴스의 값은, 유리 기판(11)의 광학 어드미턴스의 값에 가까운 값으로 되며, 금속막(30)과 유리 기판(11)의 계면에서의 반사율을 최소화할 수가 있다.

이상의 결과를, 표 5에 요약했다.

[실시예 3]

실시예 3도 실시예 1의 변형이다. 실시예 3에 있어서는, 금속막(30)을 니켈 합금(보다 구체적으로는, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 니오브, 철 등으로 이루어지는 니 켈 합금이며, 인코넬(등록상표)로서 알려져 있는 합금이다)으로 구성하고, 제2 유전체층을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₂=1.38인 MgF₂로 구성했다. 또, 파장 808㎚에서의 니켈 합금으로 이루어지는 금속막(30)의 복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M에서, n_M의 값은 2.94이며, k_M의 값은 2.92이다. 즉,

n_M=2.94-i·2.92

이다. 여기서,

n_M=2.94±0.10

k_M=2.92±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.38±0.10

이며,

4.14≤N₁+N₃≤4.22

를 만족시키고 있다. 또,

7.08≤n_M+N₁+N₃≤8.28

을 만족시키고 있다.

여기서, 실시예 3에서는, 제1 유전체층(21)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₁이 2.4인 이산화 티탄(TiO₂)으로 구성했다. 한편, 제3 유전체층(23)을, 막두께가 1/4 파장, 굴절률 N₃이 1.85인 Y₂O₃으로 구성했다.

따라서, 니켈 합금으로 이루어지는 금속막(30) 위에 임의의 막두께의 제1 유전체층(21)을 성막한 적층 구조에서의 광학 어드미턴스 궤적원의 중심 O(x₀, y₀), 시점 A(x_A, y_A), 반경 r, 방정식은, 이하와 같다.

x₀=(2.94²+2.92²+2.4²)/(2×2.94)

　=3.90

y₀=0

x_A=2.94

y_A=-2.92

r =3.07

(x-3.90)²+y²=3.07²

그리고, 이 광학 어드미턴스 궤적원은, 실수축(x축)과 점 B(0.83, 0)에서 교차한다. 여기서, 점 B가 최소 반사율을 준다. 식 (3)으로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₁은, 0.83이다. 또, 최소 반사율을 주는 제1 유전체층(21)의 최소 막두께 d_min을 식 (7-1) 및 식(7-2)로 계산하면, 60㎚로 된다.

한편, 굴절률 1.51의 유리 기판(11) 위에, 굴절률 N₃=1.85, 막두께가 1/4 파 장인 Y₂O₃로 이루어지는 제3 유전체층(23)을 형성하고, 또 이 제3 유전체층(23) 위에, 굴절률 N₂=1.38, 막두께가 1/4 파장인 MgF₂로 이루어지는 제2 유전체층(22)을 형성했을 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₂, 즉 유리 기판(11), 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층(23), 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층(22)의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 식 (4)로부터 구할 수가 있고, Y₂=0.84이다.

이 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 대략 일치하고 있다. 따라서, 제2 유전체층(22)의 굴절률을 1.38, 막두께를 1/4 파장으로 하고, 제3 유전체층(23)의 굴절률을 1.85, 막두께를 1/4 파장으로 하면, 금속막을 하지로 하는 3층 구조의 반사 방지막에서의 광학 어드미턴스의 값은, 유리 기판(11)의 광학 어드미턴스의 값에 가까운 값으로 되며, 금속막(30)과 유리 기판(11)의 계면에서의 반사율을 최소화할 수가 있다.

이상의 결과를, 표 6에 요약했다.

[실시예 4]

실시예 4도 실시예 1의 변형이다. 실시예 4에 있어서는, 실시예 1과 마찬가지로, 금속막(30)을 몰리브덴(Mo)으로 구성하고, 제2 유전체층(22)을 SiO_X로 구성했다. 또,

n_M=3.53±0.10

k_M=3.30±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.46±0.10

이며,

4.46≤N₁+N₃≤4.52

를 만족시키고 있다. 또,

7.08≤n_M+N₁+N₃≤8.28

을 만족시키고 있다.

한편, 실시예 4에서는, 제1 유전체층(21)을, 막두께가 1/4 파장인 5산 니오브(Nb₂O₅) 혹은 산화 세륨(CeO₂)으로 구성했다. 또, 막두께가 1/4 파장인 제2 유전체층(22)을 SiO_X로 구성하고, 막두께가 1/4 파장인 제3 유전체층(23)을 이산화 티탄(TiO₂)으로 구성했다. 여기서, N₁=2.2, N₂=1.46, N₃=2.4이다.

x₀=(3.53²+3.3²+2.2²)/(2×3.53)

　=3.99

y₀=0

x_A=3.53

y_A=-3.3

r =3.33

(x-3.99)²+y²=3.33²

한편, 굴절률 1.51의 유리 기판(11) 위에, 굴절률 N₃=2.2, 막두께가 1/4 파장인 Nb₂O₅ 혹은 CeO₂로 이루어지는 제3 유전체층(23)을 형성하고, 또 이 제3 유전체층(23) 위에, 굴절률 N₂=1.46, 막두께가 1/4 파장인 SiO_X로 이루어지는 제2 유전체층(22)을 형성했을 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₂, 즉 유리 기판(11), 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층(23), 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층(22)의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 식 (4)로부터 구할 수가 있고, Y₂=0.67이다.

이 광학 어드미턴스의 값 Y₂는, 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 대략 일치하고 있다. 따라서, 제2 유전체층(22)의 굴절률을 1.46, 막두께를 1/4 파장으로 하고, 제3 유전체층(23)의 굴절률을 2.2, 막두께를 1/4 파장으로 하면, 금속막을 하지로 하는 3층 구조의 반사 방지막에서의 광학 어드미턴스의 값은, 유리 기판(11)의 광학 어드미턴스의 값에 가까운 값으로 되며, 금속막(30)과 유리 기판(11)의 계면에서의 반사율을 최소화할 수가 있다.

이상의 결과를, 표 6에 요약했다.

표 3

표 4

표 5

표 6

[실시예 5]

실시예 5도 실시예 1의 변형이다. 실시예 5에 있어도, 실시예 1과 마찬가지로, 금속막(30)을 몰리브덴(Mo)으로 구성하고, 제1 유전체층(21), 제2 유전체층(22), 제3 유전체층(23)을, 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3, 실시예 1-4, 실시예 2-1, 실시예 2-2와 마찬가지로 했다.

실시예 1에서 설명한 구성에 있어서는, 유리 기판(11)에 입사하는 입사광(혹은 레이저광)은, 유리 기판(11)의 표면에서 약 4%, 반사된다. 실시예 5에 있어서는, 그의 모식적인 일부 단면도를 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 또 제3 유전 체층(23)이 형성된 면과는 반대측 유리 기판(11)의 면에는, 제2 반사 방지막(40)이 형성되어 있다.

제2 반사 방지막(40)은, 보다 구체적으로는, 유리 기판측으로부터, 하층(41) 및 상층(42)의 2층 구조를 가진다. 여기서, 상층(42)은, 굴절률 1.38의 MgF₂로 이루어지며, 그 광학적 두께는 λ/4(=146㎚)이다. 또, 하층(41)은 굴절률 1.7의 SiO_XN_Y로 이루어지며, 그 광학적 두께는 λ/4(=119㎚)이다.

이와 같이 제2 반사 방지막(40)을 형성하는 것에 의해서, 유리 기판(11)에 입사하는 입사광(혹은 레이저광)의 유리 기판(11)의 표면에서의 반사를 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 유리 기판(11)의 양면(兩面)이 피복(被覆)되는 것에 의해서 막응력(膜應力; film stress)의 균형(釣合)을 취할 수 있는 결과, 유리 기판(11)의 한쪽 면(片面)만을 피복 했을 경우에 발생 할 수 있는 막응력에 기인한 유리 기판(11)의 만곡의 저감을 도모할 수가 있다. 일반적으로, 금속막의 막응력은 유전체층의 막응력과 비교해서 크다. 만곡한 유리 기판(11)의 곡률 반경을, 이하의 식 (8-1) 및 식 (8-2)로 나타내어지는 스토니(Stoney)의 공식(公式)으로 견적(見積)하면, 도 3에 도시하는 바와 같이 된다. 또, 도 3의 횡축은, 몰리브덴으로 이루어지는 두께 100㎚의 금속막의 응력(σ)의 대수값(對數値; logarithm)이며, 도 3의 종축은 유리 기판(11)의 곡률 반경 (R)의 대수값이다. 또, 도 3중 「A」는 유리 기판(11)의 두께가 5㎜인 경우를 나타내고, 「B」는 유리 기판(11)의 두께가 0.7㎜인 경우를 나타낸다. 스퍼터링법에 의거해서 성막된 몰리브덴으로 이루어지는 금속 막(30)의 응력은, 성막 조건에도 의존하지만, -5×10⁸Pa∼1×10⁹Pa의 범위에 있다. 응력σ의 값을 1×10₉Pa(1GPa)라고 가정하면, 두께 0.7㎜의 유리 기판(11)의 경우(도 3의 「B」참조), 곡율 반경 R은 대체로 100m로 된다. 이와 같은 큰 곡률 반경이더라도, 유리 기판(11)의 치수가 크면, 유리 기판(11)의 중앙부에서의 변형량은 밀리미터의 오더(order)로 된다. 따라서, 금속막(30)의 막응력이 큰 경우, 유리 기판(11)을 두껍게 할 필요가 있다. 여기서, 제2 반사 방지막(40), 유리 기판(11), 제3 유전체층(23), 제2 유전체층(22), 제1 유전체층(21) 및 금속막(30)의 적층 구조체에서의 유리 기판(11)의 곡률 반경은, 1.0×10⁵m 이상인 것이 바람직하다.

σ ={(M_s×h_s ²)/(6×h_f)}×K　　 (8-1)

M_s=E/(1-γ)　　　　　　　　　　(8-2)

여기서,

h_s：기판의 두께

hf：막두께

M_s：2축 탄성률

E ：기판의 영율

γ ：푸아송비(比)(poisson ratio)

또, 유리 기판(11)의 한쪽 측에는 금속막(30)을 포함시켜서 4층이 형성되고, 다른쪽 측에는 2층이 형성되어 있지만, 더 엄밀하게 막응력의 균형을 유지하기 위해서, 유리 기판(11)의 다른쪽 측에 더 2층의 박막(더미막(dummy films))을 성막 해도 좋다. 이 경우에는, 광학적 두께가 λ/2의 정수배(整數倍)의 더미막을, 예를 들면 상층 위에 형성하는 것이 바람직하다.

실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3, 실시예 1-4, 실시예 2-1 및 실시예 2-2의 적층 구조체(10)를 구성하는 유리 기판(11)의 다른쪽 측에 제2 반사 방지막(40)을 형성한 구조에서의 반사율(p편광 성분의 반사율 R_p 및 s편광 성분의 반사율 R_s)의 시뮬레이션 결과를, 각각 도 4의 (a), 도 4의 (b), 도 5의 (a), 도 5의 (b), 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시한다. 이들 6개의 실시예의 어느 것에 있어서도, 계면 반사율은 1% 이하이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 의거해서 설명했지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 유리 기판, 3층 구조의 반사 방지막, 금속막을 구성하는 재료는 예시이며, 적당히 변경할 수가 있다.

굴절률 N_G=1.51을 가지는 유리 기판(11), 굴절률 N₃=2.4, 막두께가 1/4 파장인 TiO₂로 이루어지는 제3 유전체층(23), 및 굴절률 N₂=1.38, 막두께가 1/4 파장인 MgF₂로 이루어지는 제2 유전체층(22)의 적층 구조(적층 구조 A라고 부른다)로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂의 값은 0.5이다. 그러므로, 「0.5」가 광학 어드 미턴스의 값 Y₂의 하한값인 경우를 상정(想定)하면, 이 경우에는, 광학 어드미턴스의 값 Y₁의 하한값도 0.5로 된다. 따라서, 광학 어드미턴스 궤적원은, 이하의 식 (9-1)로 표현할 수가 있고, x₀=0.5, y₀=0을 대입해서 식 (9-1)을 변형하면 식 (9-2)를 얻을 수가 있다.

x₀ ²+y₀ ²-x₀{(n_M ²+k_M ²+N₁ ²)/n_M}+N₁ ²=0　　(9-1)

(n_M-6.01)²+k_M ²=5.51²　　(9-2)

여기서, 금속막을 구성하는 재료의 복소 굴절률의 값 n_M, k_M을 식 (9-2)의 좌변(左邊)에 대입했을 때의 값(계산값 A라고 부른다)과, 5.51²을 비교한 결과를, 이하의 표 7에 나타낸다. 이와 같이, 광학 어드미턴스의 값 Y₂의 하한값이 0.5라고 상정했을 경우에는, 「계산값 A-5.51²」의 값이 부(負)로 되는 금속재료를 선택함으로써, 광학 어드미턴스의 값 Y₁의 값을 광학 어드미턴스의 값 Y₂와 일치시키는 것이 가능하게 된다.

표 7

제1 유전체층(21), 제2 유전체층(22), 제3 유전체층(23), 금속막(30)의 성막 방법은, 이들 층 혹은 막을 구성하는 재료, 소망으로 하는 굴절률 등을 고려해서, 적당하게 결정하면 좋다. 성막 방법으로서, 예를 들면 도금법, 용액 침전법, 양극 산화법, 졸겔법, 랭무어법(LB법)이라고 하는 각종 습식 성막법；상압(常壓) CVD법이나 감압(減壓) CVD, 열CVD법, 플라즈마 CVD(PECVD)법, 레이저 CVD법, 광CVD법, ECR-CVD법, MOCVD법을 포함하는 각종 화학적 기상 성장법(CVD법)；열증발 증착법, 플라즈마 스퍼터 링법, 이온 빔 스퍼터링법, 이온 플래팅법, IVD법(이온·베이퍼·디포지션법)을 포함하는 각종 물리적 기상 성장법(PVD법)을 들 수가 있다. 여기서, 열증발 증착법으로서, 저항 가열법, 전자 빔 가열법, 레이저 가열법, 아크 방전법, 고주파 가열법, 플래시 증착법, 분자선 에피택셜(MBE) 성장법을 들 수가 있다. 또, 플라즈마 스퍼터링법으로서, 평판형(平板型) 2극(極) 스퍼터링법, 직류 스퍼터링법, 고주파 스퍼터링법, 더블 캐소드 스퍼터링법, 직류 마그네트론 스퍼터 링법, 마그네트론 스퍼터링법을 들 수가 있다. 나아가서는, 이온 플래팅법으로서, DC(Direct Current)법, RF법, 다음극(多陰極)법, 활성화 반응법, HCD(Hollow Cathode Discharge)법, 전계 증착법, 고주파 이온 플래팅법, 반응성 이온 플래팅법을 들 수가 있다. 또, 제1 유전체층(21), 제2 유전체층(22), 제3 유전체층(23), 금속막(30)의 굴절률의 측정 방법으로서, 예를 들면 분광 엘립소미터(ellipsometer)를 이용한 편광 해석법을 들 수가 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는, 실시예 1 및 실시예 5의 적층 구조체의 모식적인 일부 단면도,

도 2는, 실시예 1에서의 가열 장치의 개념도,

도 3은, 유리 기판의 두께와, 몰리브덴으로 이루어지는 두께 100㎚의 금속막의 응력과, 유리 기판의 곡률 반경의 관계를 도시하는 그래프,

도 4의 (a) 및 (b)는, 실시예 1-1 및 실시예 1-2에서 설명한 적층 구조체를 구성하는 유리 기판의 다른쪽 측에 제2 반사 방지막을 형성한 구조에서의 반사율(p편광 성분의 반사율 R_p 및 s편광 성분의 반사율 R_s)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 5의 (a) 및 (b)는, 실시예 1-3 및 실시예 1-4에서 설명한 적층 구조체를 구성하는 유리 기판의 다른쪽 측에 제2 반사 방지막을 형성한 구조에서의 반사율(p편광 성분의 반사율 R_p 및 s편광 성분의 반사율 R_s)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 6의 (a) 및 (b)는, 실시예 2-1 및 실시예 2-2에서 설명한 적층 구조체를 구성하는 유리 기판의 다른쪽 측에 제2 반사 방지막을 형성한 구조에서의 반사율(p편광 성분의 반사율 R_p 및 s편광 성분의 반사율 R_s)의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프.

[부호의 설명]

10…적층 구조체, 11…유리 기판, 20…반사 방지막, 21…제1 유전체층, 22…제2 유전체층, 23…제3 유전체층, 30…금속막, 40…제2 반사 방지막, 41…하층, 42…상층, 50…피가공물, 51…피착 재료, 60…가열 장치, 61…적층 구조체 재치 스테이지, 62…적층 구조체 재치부, 63…레이저 광원.

Claims

복소(複素) 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막(金屬膜; metal film)과 굴절률 N_G를 가지는 유리 기판과의 사이에 형성된 반사 방지막으로서,

금속막측으로부터,

(A) 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층,

(B) 제1 유전체층 위에 형성된, 굴절률 N₂를 가지는 제2 유전체층, 및,

(C) 제2 유전체층 위에 형성된, 굴절률 N₃을 가지는 제3 유전체층,

으로 구성되며,

　N₁＜n_M, N₁＞N_G, N₂＜N_G, N₃＞N_G를 만족시키고, 그로써 유리 기판으로부터 입사해서 금속막에 도달하는 입사광의 금속막에 의한 반사를 방지하고,

입사광의 파장을 λ로 했을 때, 금속막 및 제1 유전체층의 적층 구조 에서의 반사율이 최소로 되는 최소 막두께를 제1 유전체층이 가질 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 유리 기판, 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층, 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는,

｜Y₁-Y₂｜/α≤0.04

[단, α≡(n_M ²+k_M ²+N₁ ²)/(2n_M)]

을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제1항에 있어서,　

1.51＜N₁＜3.53을 만족시키는 것을 특징으로 반사 방지막.
삭제
제1항에 있어서,

광학 어드미턴스의 값 Y₁ 및 Y₂는,

Y₁=α-{(n_M-α)²+kM²}^1/2

Y₂=(N_G×N₂ ²)/N₃ ²

으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제1항에 있어서,

금속막은 몰리브덴으로 이루어지며, 제2 유전체층은 MgF₂로 이루어지며,

n_M=3.53±0.10

k_M=3.30±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.38±0.10

이며,

4.29≤N₁+N₃≤4.40

을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제5항에 있어서,　

(제1 유전체층을 구성하는 재료, 제3 유전체층을 구성하는 재료)의 조합은, (TiO₂, SiO_X), (Nb₂O₅, Ta₂O₅), (Nb₂O₅, ZrO₂), (CeO₂, Ta₂O₅), (CeO₂, ZrO₂), (Ta₂O₅, Nb₂O₅), (Ta₂O₅, CeO₂), (ZrO₂, Nb₂O₅), (ZrO₂, CeO₂), 또는, (HfO₂, ZnS)인 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제1항에 있어서,

금속막은 크롬으로 이루어지고, 제2 유전체층은 MgF₂로 이루어지며,

n_M=3.18±0.10

k_M=4.41±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.38±0.10

이며,

4.69≤N₁+N₃≤4.75

를 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제7항에 있어서,　

(제1 유전체층을 구성하는 재료, 제3 유전체층을 구성하는 재료)의 조합은, (TiO₂, ZnS) 또는(ZnS, TiO₂)인 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제1항에 있어서,

금속막은 니켈 합금으로 이루어지며, 제2 유전체층은 MgF₂로 이루어지며,

n_M=2.94±0.10

k_M=2.92±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.38±0.10

이며,

4.14≤N₁+N₃≤4.22

를 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제9항에 있어서,　

(제1 유전체층을 구성하는 재료, 제3 유전체층을 구성하는 재료)의 조합은, (TiO₂, Y₂O₃)인 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제1항에 있어서,

금속막은 몰리브덴으로 이루어지고, 제2 유전체층은 SiO_X로 이루어지며,

n_M=3.53±0.10

k_M=3.30±0.10

N_G=1.51±0.10

N₂=1.46±0.10

이며,

4.46≤N₁+N₃≤4.52

를 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제11항에 있어서,　

(제1 유전체층을 구성하는 재료, 제3 유전체층을 구성하는 재료)의 조합은, (Nb₂O₅, Nb₂O₅), (Nb₂O₅, CeO₂), (CeO₂, CeO₂), 또는, (CeO₂, Nb₂O₅)인 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제1항에 있어서,

7.08≤n_M+N₁+N₃≤8.28

을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제1항에 있어서,

제3 유전체층이 형성된 면과는 반대측의 유리 기판의 면에는, 제2 반사 방지막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
제14항에 있어서,

제2 반사 방지막, 유리 기판, 제3 유전체층, 제2 유전체층, 제1 유전체층 및 금속막의 적층 구조체에서의 유리 기판의 곡률 반경은, 1.0×10⁵m 이상인 것을 특징으로 하는 반사 방지막.
복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막과, 반사 방지막과, 굴절률 N_G를 가지는 유리 기판이 적층된 적층 구조체로서,

반사 방지막은, 금속막측으로부터,

(A) 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층,

(B) 제1 유전체층 위에 형성된, 굴절률 N₂를 가지는 제2 유전체층, 및

(C) 제2 유전체층 위에 형성된, 굴절률 N₃을 가지는 제3 유전체층,

으로 구성되며,

　N₁＜n_M, N₁＞N_G, N₂＜N_G, N₃＞N_G를 만족시키는 적층 구조체에서의 금속막에, 유리 기판 및 반사 방지막을 거쳐서 레이저광을 조사함으로써, 금속막을 가열하고,

입사광의 파장을 λ로 했을 때, 금속막 및 제1 유전체층의 적층 구조 에서의 반사율이 최소로 되는 최소 막두께를 제1 유전체층이 가질 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 유리 기판, 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층, 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는,

｜Y₁-Y₂｜/α≤0.04

[단, α≡(n_M ²+k_M ²+N₁ ²)/(2n_M)]

을 만족시키는 것을 특징으로 하는 금속막의 가열 방법.
복소 굴절률 N_M=n_M-i·k_M을 가지는 금속막과, 반사 방지막과, 굴절률 N_G를 가지는 유리 기판이 적층된 적층 구조체로서,

반사 방지막은, 금속막측으로부터,

(A) 굴절률 N₁을 가지는 제1 유전체층,

(B) 제1 유전체층 위에 형성된, 굴절률 N₂를 가지는 제2 유전체층 및,

(C) 제2 유전체층 위에 형성된, 굴절률 N₃을 가지는 제3 유전체층,

으로 구성되며,

N₁＜n_M, N₁＞N_G, N₂＜N_G, N₃＞N_G를 만족시키는 적층 구조체에서의 금속막에, 유리 기판 및 반사 방지막을 거쳐서 레이저광을 조사함으로써, 금속막을 가열하기 위한 가열 장치로서,

(a) 금속막을 하향에, 또한 적층 구조체와의 사이에 틈새(隙間)를 마련한 상태에서, 적층 구조체를 재치하는 적층 구조체 재치 스테이지,

(b) 레이저 광원 및,

(c) 적층 구조체 재치 스테이지와 레이저 광원을 상대적으로 이동시키는 이동 장치,

를 구비하고,

입사광의 파장을 λ로 했을 때, 금속막 및 제1 유전체층의 적층 구조 에서의 반사율이 최소로 되는 최소 막두께를 제1 유전체층이 가질 때의 광학 어드미턴스의 값 Y₁과 유리 기판, 광학적 두께가 λ/4인 제3 유전체층, 및 광학적 두께가 λ/4인 제2 유전체층의 적층 구조로부터 구해진 광학 어드미턴스의 값 Y₂는,

｜Y₁-Y₂｜/α≤0.04

[단, α≡(n_M ²+k_M ²+N₁ ²)/(2n_M)]

을 만족시키는 것을 특징으로 하는 가열 장치.