KR20180123157A - Optical components and laser processing machines - Google Patents

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KR20180123157A
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게이스케 후쿠나가
히데카즈 나카이
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

Ge 기판의 적어도 편면에, 해당 Ge 기판측으로부터, 불화물막, Ge막 및 다이아몬드 라이크 카본막(DLC막)이 이 순서로 적층된 것을 특징으로 하는 광학 부품이다. 불화물막의 막 두께는 500nm∼950nm인 것이 바람직하고, Ge막의 막 두께는 50nm∼150nm인 것이 바람직하며, DLC막의 막 두께는 50nm∼300nm인 것이 바람직하다. 불화물막은 YF3, YbF3 및 MgF2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 것이 바람직하다.A fluorine film, a Ge film, and a diamond like carbon film (DLC film) are laminated in this order on at least one surface of a Ge substrate from the Ge substrate side. The film thickness of the fluoride film is preferably 500 nm to 950 nm, and the thickness of the Ge film is preferably 50 nm to 150 nm, and the film thickness of the DLC film is preferably 50 nm to 300 nm. The fluoride film is preferably made of at least one selected from the group consisting of YF 3 , YbF 3 and MgF 2 .

Description

광학 부품 및 레이저 가공기Optical components and laser processing machines

본 발명은 광학 부품 및 그것을 탑재한 레이저 가공기에 관한 것이다. The present invention relates to an optical component and a laser processing machine equipped with the optical component.

파장 9μm∼11μm에서 발진되는 CO2 레이저는, 고출력 발진이 가능하거나 수지에 있어서의 흡수율이 높기 때문에, 스마트폰으로 대표되는 전자 디바이스에 내장된 프린트 배선판에 대한 천공 가공에 이용된다.The CO 2 laser oscillating at a wavelength of 9 m to 11 m can be used for perforating a printed wiring board incorporated in an electronic device represented by a smart phone because high output oscillation is possible or absorption rate of the resin is high.

천공 가공용의 레이저 가공기에서는, 집광 렌즈가 가공 에어리어의 상방에 설치되어 있기 때문에, 가공 시에 발생하는 수지의 증기, 수지 스퍼터나 구리 스퍼터 등에 의해 집광 렌즈에 오염이 부착된다는 문제가 있다. 종래, 이것을 방지하기 위해, 보호 윈도(보호창)라고 불리는 광학 부품이 집광 렌즈와 피가공물 사이에 배치되어, 집광 렌즈의 손상·열화를 방지하고 있다. 보호 윈도에 요구되는 주된 성능은, 적외광인 CO2 레이저에 대해서 고투과성인 것 및 부착된 분진이나 스퍼터 등의 닦아내기에 견디는 내마모성을 갖는 것이다.In the laser processing machine for perforation processing, since the condensing lens is provided above the processing area, there is a problem that contamination is adhered to the condensing lens by the resin vapor, resin sputter, copper sputter, or the like generated during processing. Conventionally, in order to prevent this, an optical component called a protective window (protection window) is disposed between the condenser lens and the workpiece to prevent damage or deterioration of the condenser lens. The main performance required for the protective window is that it is highly permeable to the CO 2 laser, which is the infrared light, and has abrasion resistance to withstand the wiping of the attached dust or spatter.

특허문헌 1에는, ZnS제 기판의 표면측에, 기판면부터 차례로 제 1 Y2O3층, YF3층, 제 2 Y2O3층 및 다이아몬드상 탄소층이 적층되어 있는 적외선 투과 구조체, 및 ZnS제 기판의 표면측에, 기판면부터 차례로 두께 10∼200nm의 ZnS, Al2O3, Y2O3 중 어느 1층, 두께 100∼750nm의 Ge층, 두께 500∼2000nm의 다이아몬드상 탄소층이 적층되어 있는 적외선 투과 구조체가 제안되어 있다.Patent Document 1 discloses an infrared transmitting structure in which a first Y 2 O 3 layer, a YF 3 layer, a second Y 2 O 3 layer and a diamond-like carbon layer are sequentially laminated on the surface side of a ZnS substrate, A ZnS, Al 2 O 3 , or Y 2 O 3 layer having a thickness of 10 to 200 nm, a Ge layer having a thickness of 100 to 750 nm, a diamond-like carbon layer having a thickness of 500 to 2000 nm An infrared transmitting structure is proposed.

특허문헌 1에서는, 지금까지의 적외선 투과 구조체에 비하여, 우수한 내충격성과 내구성을 갖고, 게다가 내박리성과 투과율이 우수한 적외선 투과 구조체를 실현했다고 여겨진다.In Patent Document 1, it is considered that an infrared transmitting structure having superior impact resistance and durability and excellent in peeling resistance and transmittance is realized as compared with conventional infrared transmitting structures.

일본 특허공개 2008-268277호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-268277

그러나, 특허문헌 1에서 제안되는 적외선 투과 구조체는, 최표층에 다이아몬드상 탄소층이 형성되어 있으므로 내마모성이 양호하지만, 레이저 가공기의 광학 부품으로서 이용한 경우에 충분한 광학 성능이 얻어지지 않는다는 문제가 있었다. 이와 같은 광학 부품을 탑재한 레이저 가공기로 레이저 가공을 실시하는 경우, 광학 부품이 적외광을 흡수함으로써 ZnS제 기판에 온도 분포가 발생하여, 열 렌즈 효과라고 불리는 레이저의 전송 정밀도의 저하가 생긴다. 특히, 광학 부품을 보호 윈도로서 탑재한 천공 가공용의 레이저 가공기에서는, 광학 부품이 적외광을 흡수함으로써 열 렌즈 효과가 발생하여, 원하는 구멍 위치 및 구멍 형상의 가공이 실현될 수 없게 되어, 규격 외의 불량품이 생긴다는 문제가 있었다. 천공 가공용의 레이저 가공기에서는, 이와 같은 문제를 방지하기 위해서, 레이저 가공의 속도를 제한해서 필요한 가공 정밀도를 실현하고 있지만, 가공 속도의 제한에 의해, 생산성이 저하되어 버린다.However, the infrared transmitting structure proposed in Patent Document 1 has a problem that sufficient optical performance can not be obtained when it is used as an optical component of a laser processing machine, since the diamond-like carbon layer is formed on the outermost layer and thus has good abrasion resistance. When laser processing is carried out with a laser processing machine equipped with such an optical component, a temperature distribution is generated in the ZnS substrate due to the absorption of the infrared light by the optical component, and the transfer precision of the laser called the thermal lens effect is lowered. Particularly, in a laser processing machine for perforation processing in which an optical component is mounted as a protection window, a heat lens effect is generated by the absorption of infrared light by the optical component, and processing of a desired hole position and hole shape can not be realized, There was a problem that this occurred. In the laser machining apparatus for drilling, in order to prevent such a problem, the speed of laser machining is limited to realize the required machining accuracy, but the productivity is lowered due to the limitation of the machining speed.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, CO2 레이저 광에 대해서 높은 투과율을 갖고 또한 내마모성이 우수한 광학 부품을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.An object of the present invention is to provide an optical component having high transmittance to CO 2 laser light and excellent abrasion resistance.

본 발명은 Ge 기판의 적어도 편면에, 해당 Ge 기판측으로부터, 불화물막, Ge막 및 다이아몬드 라이크 카본막(DLC막)이 이 순서로 적층된 것을 특징으로 하는 광학 부품이다.The present invention is an optical component characterized in that a fluoride film, a Ge film, and a diamond like carbon film (DLC film) are laminated in this order on at least one surface of a Ge substrate from the Ge substrate side.

본 발명에 의하면, CO2 레이저 광에 대해서 높은 투과율을 갖고 또한 내마모성이 우수한 광학 부품을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 광학 부품을 탑재한 레이저 가공기는, 고속 가공 시에 있어서도 고정밀도인 가공이 가능하다.According to the present invention, it is possible to provide an optical component having a high transmittance to CO 2 laser light and excellent abrasion resistance. Further, the laser processing machine equipped with the optical component of the present invention can perform high-precision machining even at high speed processing.

도 1은 실시형태 1에 따른 광학 부품의 구성을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 광학 부품의 다른 구성을 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은 실시형태 2에 따른 광학 부품의 구성을 나타내는 모식 단면도이다.
도 4는 실시형태 3에 따른 레이저 가공기의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는 실시예 1의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다.
도 6은 비교예 1의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 3의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시예 4의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예 5의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다.
도 10은 실시예 6의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다.
도 11은 실시예 7의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다.
도 12는 실시예 8의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다.
1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an optical component according to a first embodiment.
2 is a schematic cross-sectional view showing another configuration of the optical component according to the first embodiment.
3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the optical component according to the second embodiment.
4 is a schematic diagram showing a configuration of a laser machining apparatus according to Embodiment 3;
5 is a diagram showing the wavelength dependency of the transmittance in the optical component of Example 1. Fig.
6 is a graph showing the wavelength dependency of the transmittance in the optical component of Comparative Example 1. Fig.
7 is a diagram showing the wavelength dependence of transmittance in the optical component of Example 3. Fig.
8 is a diagram showing the wavelength dependency of the transmittance in the optical component of Example 4. Fig.
9 is a diagram showing the wavelength dependency of the transmittance in the optical component of Example 5. Fig.
10 is a diagram showing the wavelength dependency of the transmittance in the optical component of Example 6. Fig.
11 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance in the optical component of Example 7. Fig.
12 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance in the optical component of the eighth embodiment.

실시형태 1.Embodiment 1

본 발명의 실시형태 1에 따른 광학 부품은, Ge 기판의 적어도 편면에, 해당 Ge 기판측으로부터, 불화물막, Ge막 및 다이아몬드 라이크 카본막(DLC막)이 이 순서로 적층된 것을 특징으로 하는 것이다.An optical component according to Embodiment 1 of the present invention is characterized in that a fluoride film, a Ge film, and a diamond like carbon film (DLC film) are laminated in this order on at least one surface of a Ge substrate from the Ge substrate side .

도 1은 실시형태 1에 따른 광학 부품의 구성을 나타내는 모식 단면도이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 광학 부품은, Ge 기판(10) 상에 적층된 불화물막(11)과, 불화물막(11) 상에 적층된 Ge막(12)과, Ge막(12) 상에 적층된 DLC막(13)으로 이루어지는 다층막(14)이 Ge 기판(10)의 양면에 마련되어 있다. 도 2는 실시형태 1에 따른 광학 부품의 다른 구성을 나타내는 모식 단면도이다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 광학 부품은, Ge 기판(10) 상에 적층된 불화물막(11)과, 불화물막(11) 상에 적층된 Ge막(12)과, Ge막(12) 상에 적층된 DLC막(13)으로 이루어지는 다층막(14)이 Ge 기판(10)의 한쪽 면에 마련되고, 다층막(14)과는 상이한 반사 방지막(15)이 Ge 기판(10)의 다른 쪽 면에 마련되어 있다.1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an optical component according to a first embodiment. 1, the optical component includes a fluoride film 11 laminated on a Ge substrate 10, a Ge film 12 laminated on the fluoride film 11, A multi-layered film 14 composed of a stacked DLC film 13 is provided on both sides of the Ge substrate 10. 2 is a schematic cross-sectional view showing another configuration of the optical component according to the first embodiment. 2, the optical component includes a fluoride film 11 laminated on a Ge substrate 10, a Ge film 12 laminated on the fluoride film 11, A multilayer film 14 composed of a stacked DLC film 13 is provided on one side of the Ge substrate 10 and an antireflection film 15 different from the multilayer film 14 is provided on the other side of the Ge substrate 10 have.

특허문헌 1의 광학 부품에서는, ZnS를 기판으로 하고 있지만, 열전도율이 낮은 ZnS를 기판으로서 이용하면, 레이저 가공을 연속적으로 행할 때에, 기판에 온도 분포가 생겨 버린다. 이와 같은 온도 분포가 생기면 열 렌즈 효과에 의해, 가공 정밀도가 저하되기 때문에, ZnS는 레이저 가공기용 광학 부품의 기판으로서 어울리지 않는다.In the optical component of Patent Document 1, ZnS is used as a substrate. However, when ZnS having a low thermal conductivity is used as a substrate, a temperature distribution is generated in the substrate when laser processing is continuously performed. If such a temperature distribution occurs, the machining accuracy is lowered due to the heat lens effect, so that ZnS is not suitable as a substrate for an optical component for a laser processing machine.

그래서, 본 발명의 광학 부품에서는, 열전도율이 높은 Ge를 기판에 이용하고 있다. Ge 기판(10)에는, 광학 성능이나 기계 특성에 영향을 주지 않으면, Ge 이외의 원소가 도핑되어 있어도 된다. 또한, Ge 기판(10)의 형상은 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 레이저 가공기용 보호 윈도로서는, 80mm∼140mm의 직경 및 2mm∼10mm의 두께를 갖는 원판인 것이 바람직하다.Thus, in the optical component of the present invention, Ge having a high thermal conductivity is used for the substrate. The Ge substrate 10 may be doped with an element other than Ge, without affecting optical performance or mechanical characteristics. The shape of the Ge substrate 10 is not limited. For example, the protective window for a laser processing machine is preferably a disk having a diameter of 80 mm to 140 mm and a thickness of 2 mm to 10 mm.

Ge 기판(10) 상에 적층된 불화물막(11)은, 예를 들면 YF3, YbF3, MgF2, BaF2, CaF2 등의 불화물 중 적어도 1종을 포함하는 것이면 되고, 적외 영역에서의 투과성이 우수하다는 점에서, YF3, YbF3 및 MgF2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 것이 바람직하다.The fluoride film 11 laminated on the Ge substrate 10 may be any one containing at least one kind of fluoride such as YF 3 , YbF 3 , MgF 2 , BaF 2 or CaF 2 , It is preferably composed of at least one species selected from the group consisting of YF 3 , YbF 3 and MgF 2 from the viewpoint of excellent permeability.

불화물막(11)은, 막 두께가 커지면 인장 응력이 커지기 때문에, 막 두께가 지나치게 크면, 불화물막(11)의 성막 중에 크랙이 생기는 등 막의 손상이 일어나, 막의 밀착성을 확보하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다. 한편, 불화물막(11)의 막 두께가 지나치게 작아지면, 반사 방지 효과가 얻어지기 어려워져, 적외광의 투과율이 저하되는 경우가 있다. 막의 밀착성을 확보하면서, 적외광에 대해서 높은 투과율을 실현한다는 점에서, 불화물막(11)의 막 두께는, 500nm∼950nm의 막 두께인 것이 바람직하다.When the film thickness of the fluoride film 11 is large, the tensile stress becomes large. If the film thickness is excessively large, the film is damaged, for example, cracks are formed during film formation of the fluoride film 11, . On the other hand, if the film thickness of the fluoride film 11 becomes too small, the antireflection effect becomes difficult to obtain and the transmittance of the infrared light may be lowered. It is preferable that the film thickness of the fluoride film 11 is 500 nm to 950 nm in view of realizing a high transmittance with respect to infrared light while securing the adhesion of the film.

불화물막(11) 상에 적층된 Ge막(12)은, DLC막(13)과의 부착성이 좋기 때문에, Ge막(12)을 마련함으로써 DLC막(13)의 밀착성을 확보할 수 있다. 압축 응력을 갖는 DLC막(13)과, 인장 응력을 갖는 불화물막(11) 사이에 Ge막(12)을 배치함으로써, 다층막(14) 전체에 있어서의 응력의 균형이 유지되어, 부착력이 약한 계면인 불화물막(11)과 Ge막(12) 사이 및 불화물막(11)과 Ge 기판(10) 사이에 부하를 주는 것을 방지한다.Since the Ge film 12 deposited on the fluoride film 11 has good adhesion with the DLC film 13, the adhesion of the DLC film 13 can be ensured by providing the Ge film 12. By arranging the Ge film 12 between the DLC film 13 having the compressive stress and the fluoride film 11 having the tensile stress, the stress balance in the entire multilayer film 14 is maintained, Thereby preventing a load from being applied between the fluoride film 11 and the Ge film 12 and between the fluoride film 11 and the Ge substrate 10. [

Ge막(12)의 막 두께가 지나치게 크면, 다층막(14) 전체에 있어서의 응력의 균형을 유지하는 것이 어려워져, 불화물막(11)과 Ge막(12) 사이 및 불화물막(11)과 Ge 기판(10) 사이에서 박리가 생기기 쉬워진다. 한편, Ge막(12)의 막 두께가 지나치게 작아지면, 반사 방지 효과가 얻어지기 어려워져, 적외광의 투과율이 저하되는 경우가 있다. 막의 밀착성을 확보하면서, 적외광에 대해서 높은 투과율을 실현한다는 점에서, Ge막(12)의 막 두께는, 50nm∼150nm인 것이 바람직하고, 100nm∼130nm인 것이 보다 바람직하다.If the film thickness of the Ge film 12 is excessively large, it becomes difficult to maintain the balance of the stress in the entire multilayer film 14, so that the fluoride film 11 and the Ge film 12, and between the fluoride film 11 and Ge So that peeling easily occurs between the substrates 10. On the other hand, if the film thickness of the Ge film 12 becomes too small, the antireflection effect becomes difficult to obtain and the transmittance of the infrared light may be lowered. The film thickness of the Ge film 12 is preferably from 50 nm to 150 nm, more preferably from 100 nm to 130 nm, from the viewpoint of realizing a high transmittance to infrared light while securing the adhesion of the film.

Ge막(12) 상에 적층된 DLC막(13)은, 물질로서의 안정성이 높으면서 타 재료와의 반응성이 낮은 다이아몬드 라이크 카본으로 이루어진다. 이와 같은 DLC막(13)을 광학 부재의 최표면에 마련함으로써, 프린트 기판 등의 천공 가공 시에 발생하는 분진이나 스퍼터에 의해, 막이 손상·부식되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 다이아몬드 라이크 카본은 높은 경도를 갖고 있으면서 다이아몬드 라이크 카본에 대한 스퍼터의 부착력이 약하기 때문에, 흠집의 발생을 신경쓰지 않고서 광학 부재를 클리닝해서 스퍼터를 용이하게 제거할 수 있어, 광학 부품을 간단하게 재생·재이용할 수 있다.The DLC film 13 laminated on the Ge film 12 is made of diamond-like carbon having high stability as a material and low reactivity with other materials. By providing such a DLC film 13 on the outermost surface of the optical member, it is possible to prevent the film from being damaged or corroded by dust or spatter generated during drilling of a printed board or the like. Moreover, since the diamond-like carbon has a high hardness and the adhesion of the sputter to the diamond-like carbon is weak, the optical member can be cleaned without concern for the occurrence of scratches, so that the sputter can be easily removed, · It can be reused.

DLC막(13)의 막 두께가 지나치게 크면, DLC막(13)에 의한 적외광의 흡수가 커져, 적외광의 투과율이 저하될 뿐만 아니라, 압축 응력이 커져, 막의 밀착력도 저하되는 경우가 있다. 한편, DLC막(13)의 막 두께가 지나치게 작아지면, 마모 시에 DLC막(13)의 하지가 영향을 받아서 DLC막(13) 본래의 내마모성을 발휘할 수 없게 되는 경우가 있다. 이들의 점을 고려하면, DLC막(13)의 막 두께는, 50nm∼300nm인 것이 바람직하다.If the film thickness of the DLC film 13 is excessively large, the absorption of the infrared light by the DLC film 13 is increased, and the transmittance of the infrared light is lowered, and the compressive stress is increased, and the film adhesion force is also lowered. On the other hand, if the film thickness of the DLC film 13 becomes too small, the base of the DLC film 13 may be affected at the time of abrasion and the original abrasion resistance of the DLC film 13 may not be exhibited. Considering these points, it is preferable that the film thickness of the DLC film 13 is 50 nm to 300 nm.

다층막(14)의 광학 성능이나 기계 특성에 영향을 주지 않으면, 상기한 각 막에는 타 원소가 도핑되어 있어도 되고, 또한 상기한 막 이외의 박막이 형성되어 있어도 된다.Unless the optical performance and mechanical characteristics of the multilayer film 14 are affected, the above-mentioned films may be doped with other elements, or a thin film other than the above-mentioned films may be formed.

반사 방지막(15)은, 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 Ge 기판(10)측으로부터 600nm∼800nm의 막 두께를 갖는 YF3막, 110nm∼180nm의 막 두께를 갖는 Ge막 및 50nm∼800nm의 막 두께를 갖는 MgF2막이 이 순서로 적층된 것이다. 이와 같은 반사 방지막(15)을, 레이저 광의 입사면이 되는 Ge 기판(10)의 한쪽 면에 마련함으로써, 다층막(14)을 Ge 기판(10)의 양면에 마련한 경우보다도, 파장 9.3μm 또는 파장 10.6μm에 있어서의 투과율을 향상시킬 수 있다.The antireflection film 15 is composed of, for example, a YF 3 film having a film thickness of 600 nm to 800 nm, a Ge film having a film thickness of 110 nm to 180 nm, and a Ge film having a film thickness of 50 nm to 800 nm And an MgF 2 film having a thickness in this order. The antireflection film 15 is provided on one surface of the Ge substrate 10 serving as an incident surface of the laser beam so that the wavelength of the antireflection film 15 is 9.3 占 퐉 or 10.6 占it is possible to improve the transmittance in μm.

본 발명의 광학 부품에 있어서의 다층막(14) 및 반사 방지막(15)의 형성 방법으로서는, Ge 기판(10) 상에 막을 형성할 수 있는 수법이면, 그의 종별을 묻지 않는다. 일반적으로 알려진 성막 수법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터링법 등의 물리적 증착법(PVD법), 플라즈마 CVD법 등의 화학적 증착법(CVD법)을 들 수 있다. 본 발명에서는, 복수의 재료를 이용해서 성막을 행하는 경우의 생산 효율이 우수하다는 점에서, 불화물막(11), Ge막(12) 및 반사 방지막(15)을 진공 증착법으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는, 막의 조성이나 두께를 정밀도 좋게 조절할 수 있다는 점에서, DLC막(13)을 플라즈마 CVD법으로 형성하는 것이 바람직하다.As the method of forming the multilayer film 14 and the antireflection film 15 in the optical component of the present invention, the type of the multilayer film 14 and the antireflection film 15 is not required if the film can be formed on the Ge substrate 10. As a generally known film forming method, a physical vapor deposition method (PVD method) such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method, and a chemical vapor deposition method (CVD method) such as a plasma CVD method can be mentioned. In the present invention, it is preferable to form the fluoride film 11, the Ge film 12 and the antireflection film 15 by a vacuum evaporation method in view of the excellent production efficiency in the case of film formation using a plurality of materials. Further, in the present invention, it is preferable to form the DLC film 13 by the plasma CVD method because the film composition and thickness can be controlled with high precision.

실시형태 1에 의하면, 파장 9μm∼11μm의 CO2 레이저 광에 대해서 높은 투과율을 갖고 또한 내마모성이 우수한 광학 부품을 제공할 수 있다.According to the first embodiment, it is possible to provide an optical component having a high transmittance and excellent abrasion resistance with respect to a CO 2 laser beam having a wavelength of 9 m to 11 m.

실시형태 2.Embodiment 2 Fig.

실시형태 2에 따른 광학 부품은, Ge 기판의 적어도 편면에, 해당 Ge 기판측으로부터, 불화물막, Ge막 및 DLC막이 이 순서로 적층되어 있고, 불화물막 및 Ge막이 노출되지 않고 DLC막으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 것이다.In the optical component according to Embodiment 2, a fluoride film, a Ge film, and a DLC film are laminated in this order on at least one surface of a Ge substrate from the Ge substrate side, and the fluoride film and the Ge film are not exposed and covered with the DLC film .

도 3은 실시형태 2에 따른 광학 부품의 구성을 나타내는 모식 단면도이다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 광학 부품은, Ge 기판(10) 상에 적층된 불화물막(11)과, 불화물막(11) 상에 적층된 Ge막(12)과, 불화물막(11) 및 Ge막(12)이 노출되지 않도록 불화물막(11) 및 Ge막(12)을 덮는 DLC막(13)으로 이루어지는 다층막(20)이 Ge 기판(10)의 한쪽 면에 마련되어 있고, 실시형태 1에서 설명한 반사 방지막(15)이 Ge 기판(10)의 다른 쪽 면에 마련되어 있다. 도 3에서는, Ge 기판(10)의 한쪽 면에 다층막(20)이 마련되어 있지만, Ge 기판(10)의 양면에 다층막(20)을 마련해도 된다.3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the optical component according to the second embodiment. 3, the optical component includes a fluoride film 11 laminated on a Ge substrate 10, a Ge film 12 laminated on the fluoride film 11, a fluoride film 11 and Ge A multilayer film 20 composed of a fluoride film 11 and a DLC film 13 covering the Ge film 12 is provided on one side of the Ge substrate 10 so as not to expose the film 12, An antireflection film 15 is provided on the other surface of the Ge substrate 10. 3, the multilayered film 20 is provided on one side of the Ge substrate 10, but the multilayered film 20 may be provided on both sides of the Ge substrate 10.

Ge 기판(10), 불화물막(11), Ge막(12) 및 반사 방지막(15)에 관해서는, 실시형태 1에서 설명한 것과 마찬가지이므로, 그들의 설명은 생략한다.The Ge substrate 10, the fluoride film 11, the Ge film 12, and the antireflection film 15 are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

Ge막(12)의 상면에 형성된 DLC막(13)의 막 두께는, 실시형태 1과 마찬가지로, 50nm∼300nm인 것이 바람직하다. 불화물막(11)의 측면 및 Ge막(12)의 측면에, 불화물막(11) 및 Ge막(12)이 노출되지 않도록 형성된 DLC막(13)의 막 두께는, 불화물막(11) 및 Ge막(12)이 노출되지 않는 막 두께이면 된다. 이와 같은 DLC막(13)은, 마스크를 이용해서 스퍼터링법으로 성막할 때에 마스크의 개구부의 크기를 조정하는 것에 의해 형성할 수 있다. 광학 부품에 있어서의 불화물막(11) 및 Ge막(12)을 DLC막(13)으로 덮는 것에 의해, 가공 시에 발생하는 가스에 대해서 우수한 내부식성을 발휘할 수 있다.The film thickness of the DLC film 13 formed on the upper surface of the Ge film 12 is preferably 50 nm to 300 nm as in the first embodiment. The film thickness of the DLC film 13 formed so that the fluoride film 11 and the Ge film 12 are not exposed on the side surface of the fluoride film 11 and on the side surface of the Ge film 12, The film thickness may be such that the film 12 is not exposed. Such a DLC film 13 can be formed by adjusting the size of the opening of the mask when the film is formed by sputtering using a mask. By covering the fluoride film 11 and the Ge film 12 of the optical component with the DLC film 13, it is possible to exhibit excellent corrosion resistance against gas generated at the time of processing.

실시형태 2에 의하면, CO2 레이저 광에 대해서 높은 투과율을 갖고, 또한 내마모성이 우수함과 함께 가공 시에 발생하는 가스에 의해 부식되지 않는 광학 부품을 제공할 수 있다.According to the second embodiment, it is possible to provide an optical component which has a high transmittance to CO 2 laser light, is excellent in wear resistance, and is not corroded by gas generated during processing.

실시형태 3.Embodiment 3:

실시형태 3에 따른 레이저 가공기는, 상기한 실시형태 1 또는 2에 의한 광학 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.The laser machining apparatus according to the third embodiment is characterized by including the optical component according to the first or second embodiment.

도 4는 실시형태 3에 따른 레이저 가공기의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 4에 나타나는 바와 같이, 레이저 가공기는, 레이저 발진기(30)와, 레이저 발진기(30)로부터 출사된 레이저 광(31)을 집광하는 집광 렌즈(32)와, 집광 렌즈(32)와 프린트 배선판 등의 피가공물(33) 사이의 레이저 광(31)의 광로 도중에 배치된 보호 윈도(34)를 구비하고 있고, 보호 윈도(34)로서, 상기한 실시형태 1 또는 2에 의한 광학 부품이 이용되고 있다. 여기에서, 보호 윈도(34)는, 실시형태 1에서 설명한 다층막(14) 또는 실시형태 2에서 설명한 다층막(20)이 가공 공간측(피가공물(33)측)을 향하도록 설치되어 있다. 한편, 도 4에 나타내는 레이저 가공기의 구성은 일례이고, 레이저 발진기와 광학계로 구성되는 것이면, 이 구성으로 한정되지 않는다.4 is a schematic diagram showing a configuration of a laser machining apparatus according to Embodiment 3; 4, the laser processing machine includes a laser oscillator 30, a condenser lens 32 for condensing the laser beam 31 emitted from the laser oscillator 30, a condenser lens 32 and a printed wiring board And the protective window 34 disposed in the optical path of the laser beam 31 between the work piece 33 of the optical member 33. The optical component according to the above embodiment 1 or 2 is used as the protective window 34 . Here, the protective window 34 is provided such that the multilayer film 14 described in the first embodiment or the multilayer film 20 described in the second embodiment is directed toward the processing space side (the work 33 side). On the other hand, the configuration of the laser processing machine shown in Fig. 4 is an example, and the configuration is not limited to this configuration as long as it is constituted by a laser oscillator and an optical system.

이와 같이 구성된 레이저 가공기에 있어서, 레이저 발진기(30)로부터 출사된 레이저 광(31)은 집광 렌즈(32)에 의해 집광되고, 보호 윈도(34)를 투과한 후, 피가공물(33)에 조사되어서, 천공 가공이 가능해진다.The laser beam 31 emitted from the laser oscillator 30 is condensed by the condenser lens 32 and is transmitted through the protection window 34 and then irradiated onto the work 33 , Drilling processing becomes possible.

상기한 실시형태 1 또는 2에 의한 광학 부품은 CO2 레이저 광에 대해서 높은 투과율을 가지므로, 이것을 보호 윈도(34)로서 이용하는 것에 의해, 레이저의 흡수가 야기하는 열 렌즈 효과를 방지해서, 가공 정밀도의 저하를 일으키지 않고서 고속 가공할 수 있는 레이저 가공기를 실현할 수 있다. 또한, 보호 윈도(34)는, 최표면에 DLC막(13)이 형성된 다층막(14, 20)이 가공 공간측을 향하도록 설치되어 있으므로, 흠집의 발생을 신경쓰지 않고서 장기 사용에 의해 보호 윈도(34)의 표면에 부착된 분진이나 스퍼터를 용이하게 제거할 수 있다. 일반적으로, 보호 윈도(34)는 피가공물(33)로부터 약 100mm 정도만 떨어뜨릴 수 있기 때문에, 보호 윈도(34)는 가공 시에 대량의 스퍼터나 분진에 노출되게 된다. 실시형태 2에서 설명한 광학 부품은 내부식성도 우수하므로, 이것을 보호 윈도(34)로서 이용하는 것에 의해, 레이저 가공기의 광학 부품의 수명을 향상시키는 것이 가능하다.Since the optical component according to the first or second embodiment has a high transmittance with respect to the CO 2 laser beam, by using this as the protective window 34, it is possible to prevent the thermal lens effect caused by laser absorption, It is possible to realize a laser processing machine capable of high-speed processing without causing deterioration of the laser beam. Since the protective window 34 is provided with the multilayer films 14 and 20 having the DLC film 13 on the outermost surface facing the working space side, Dust and spatter adhered to the surface of the substrate 34 can be easily removed. Generally, since the protective window 34 can only be dropped by about 100 mm from the workpiece 33, the protective window 34 is exposed to a large amount of sputter or dust during processing. Since the optical component described in Embodiment 2 is also excellent in corrosion resistance, it is possible to improve the service life of the optical component of the laser processing machine by using it as the protective window 34. [

실시형태 3에 의하면, 메인터넌스성이 향상됨과 함께, 가공 정밀도의 저하를 일으키지 않고서 고속 가공할 수 있는 레이저 가공기를 제공할 수 있다. According to the third embodiment, it is possible to provide a laser machining apparatus capable of improving machinability and high-speed machining without deteriorating machining accuracy.

실시예Example

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto.

[실시예 1] [Example 1]

광학 부품으로서, Ge 기판의 한쪽 면(레이저 광의 출사면이 되는 면)에 다층막(Ge 기판측으로부터 MgF2막(막 두께 500nm)/Ge막(막 두께 80nm)/DLC막(막 두께 500nm))을 형성하고, 다른 쪽 면(레이저 광의 입사면이 되는 면)에 반사 방지막(Ge 기판측으로부터 YF3막(막 두께 650nm)/Ge막(막 두께 130nm)/MgF2막(막 두께 200nm))을 형성한 레이저 가공기용 보호 윈도를 제작했다. Ge 기판으로서는, 직경 90mm 및 두께 5mm의 원판을 사용했다. 다층막을 구성하는 MgF2막 및 Ge막, 및 반사 방지막은, 진공 증착법에 의해 형성하고, 다층막을 구성하는 DLC막은, 스퍼터링법에 의해 형성했다. 또한, 제작한 광학 부품의 투과율은, 푸리에 변환형 적외 분광 광도계를 사용해서 평가했다.As the optical component, one side multi-film (MgF 2 film (thickness: 500nm) / Ge film (film thickness: 80nm) / DLC film (film thickness 500nm) from the Ge substrate side) to the (surface on which the laser light emitting surface) of the Ge substrate an anti-reflection film (YF 3 film (thickness: 650nm) / Ge film (film thickness 130nm) / MgF 2 film (thickness: 200nm) from the Ge substrate side) to the (surface on which the laser light incidence surface) is formed, and the other side A protective window for a laser processing machine was produced. As the Ge substrate, an original plate having a diameter of 90 mm and a thickness of 5 mm was used. The MgF 2 film, the Ge film, and the antireflection film constituting the multilayer film were formed by the vacuum evaporation method, and the DLC film constituting the multilayer film was formed by the sputtering method. The transmittance of the produced optical component was evaluated using a Fourier transform infrared spectrophotometer.

실시예 1에서 제작한 광학 부품의 구성은, DLC막(막 두께 500nm)/Ge막(막 두께 80nm)/MgF2막(막 두께 500nm)/Ge 기판(두께 5mm)/YF3막(막 두께 650nm)/Ge막(막 두께 130nm)/MgF2막(막 두께 200nm)이었다.The composition of the optical component produced in Example 1 was as follows: DLC film (film thickness 500 nm) / Ge film (film thickness 80 nm) / MgF 2 film (film thickness 500 nm) / Ge substrate (thickness 5 mm) / YF 3 film Ge film (thickness: 130 nm) / MgF 2 film (film thickness: 200 nm).

도 5는 실시예 1의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 광학 부품에서는, 레이저 파장인 9.3μm에 있어서, 97.2%의 투과율을 실현할 수 있었다. 이것은 97% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직한 레이저 가공기용 보호 윈도로서, 충분한 광학 성능이다.5 is a diagram showing the wavelength dependency of the transmittance in the optical component of Example 1. Fig. As can be seen from Fig. 5, in the optical component of Example 1, the transmittance of 97.2% was realized at 9.3 mu m which is the laser wavelength. This is a protective window for a laser processing machine preferably having a transmittance of 97% or more, and is a sufficient optical performance.

[실시예 2] [Example 2]

광학 부품으로서, Ge 기판의 한쪽 면(레이저 광의 출사면이 되는 면)에, Ge 기판측으로부터, MgF2막, Ge막 및 DLC막을 이 순서로 형성하고 또한 MgF2막 및 Ge막이 노출되지 않고 DLC막으로 덮여 있고, 다른 쪽 면(레이저 광의 입사면이 되는 면)에 반사 방지막(Ge 기판측으로부터 YF3막(막 두께 650nm)/Ge막(막 두께 130nm)/MgF2막(막 두께 200nm))을 형성한 레이저 가공기용 보호 윈도를 제작했다. Ge 기판으로서는, 직경 90mm 및 두께 5mm의 원판을 사용했다. 다층막을 구성하는 MgF2막 및 Ge막은, 진공 증착법에 의해 형성하고, 다층막을 구성하는 DLC막은, 소정의 개구부를 갖는 마스크를 이용해서 스퍼터링법에 의해 형성했다. 또한, 제작한 광학 부품의 투과율은, 푸리에 변환형 적외 분광 광도계를 사용해서 평가했다.As an optical component, a MgF 2 film, a Ge film, and a DLC film were formed in this order from one side of a Ge substrate (a surface to be a laser beam emitting surface), and a MgF 2 film and a Ge film were exposed in this order. It is covered with a film, the anti-reflection film (YF 3 film (thickness: 650nm) / Ge film (film thickness 130nm) / MgF 2 film (thickness: 200nm) from the Ge substrate side to the other surface (surface on which the laser light incident surface) ) Was formed on the protective window. As the Ge substrate, an original plate having a diameter of 90 mm and a thickness of 5 mm was used. The MgF 2 film and the Ge film constituting the multilayer film were formed by vacuum evaporation, and the DLC film constituting the multilayer film was formed by a sputtering method using a mask having a predetermined opening. The transmittance of the produced optical component was evaluated using a Fourier transform infrared spectrophotometer.

실시예 2에서 제작한 광학 부품의 구성은, DLC막(막 두께 500mm)/Ge막(막 두께 80nm)/MgF2막(막 두께 500nm)/Ge 기판(두께 5mm)/YF3막(막 두께 650nm)/Ge막(막 두께 130nm)/MgF2막(막 두께 200nm)이었다.The composition of the optical component manufactured in Example 2 was as follows: DLC film (film thickness 500 mm) / Ge film (film thickness 80 nm) / MgF 2 film (film thickness 500 nm) / Ge substrate (thickness 5 mm) / YF 3 film Ge film (thickness: 130 nm) / MgF 2 film (film thickness: 200 nm).

실시예 2의 광학 부품에서는, 레이저 파장인 9.3μm에 있어서, 97.2%의 투과율을 실현할 수 있었다. 이것은 97% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직한 레이저 가공기용 보호 윈도로서, 충분한 광학 성능이다.In the optical component of Example 2, the transmittance of 97.2% could be realized at 9.3 mu m which is the laser wavelength. This is a protective window for a laser processing machine preferably having a transmittance of 97% or more, and is a sufficient optical performance.

다음으로, 실시예 1 및 2의 광학 부품에 대해서, 「마모 시험(1)(MIL-C-675 준거 SEVERE ABRASION)」 및 「부식 시험(50%로 희석한 염산 수용액에 1시간 침지)」를 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 마모 시험(1) 후에 다층막의 박리가 생기지 않은 경우를 ○, 다층막의 박리가 생긴 경우를 ×로 했다. 또한, 부식 시험 후에 다층막의 박리가 생기지 않은 경우를 ○, 다층막의 박리가 생긴 경우를 ×로 했다.Next, the optical parts of Examples 1 and 2 were subjected to a "wear test (1) (MIL-C-675 conformable SEVERE ABRASION)" and a "corrosion test (immersed in an aqueous hydrochloric acid solution diluted to 50% for 1 hour) . The results are shown in Table 1. The case where peeling of the multilayer film did not occur after the abrasion test (1) was evaluated as & cir &, and the case where peeling of the multilayer film occurred was evaluated as x. A case in which peeling of the multilayer film did not occur after the corrosion test was evaluated as & cir &

Figure pct00001
Figure pct00001

표 1에 나타나는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 광학 부품에서는, 마모 시험(1) 후에 다층막의 박리가 생기는 경우는 없어, 내마모성이 우수했다. 또한, 부식 시험(1)의 결과, 실시예 1의 광학 부품에서는, 다층막의 박리가 생겼는 데 비해서, 실시예 2의 광학 부품에서는, 다층막은 박리되지 않고, 다층막의 제 3 층째의 DLC막이 제 1 층째의 MgF2막 및 제 2 층째의 Ge막을 노출 없이 덮음으로써, 부식 환경하에서의 광학 부품의 수명을 향상시킬 수 있었다.As shown in Table 1, in the optical components of Examples 1 and 2, peeling of the multilayer film did not occur after the abrasion test (1), and the abrasion resistance was excellent. Further, as a result of the corrosion test (1), in the optical component of Example 2, peeling of the multilayer film occurred, whereas in the optical component of Example 2, the multilayer film was not peeled off and the third layer of the multi- Layer of the MgF 2 film and the second-layer Ge film without covering them, the lifetime of the optical component under the corrosive environment can be improved.

[비교예 1] [Comparative Example 1]

비교예 1에서는, 특허문헌 1에 대응하는 광학 부품의 광학 해석을 실시했다.In Comparative Example 1, optical analysis of the optical component corresponding to Patent Document 1 was performed.

비교예 1의 광학 부품의 구성은, DLC막(막 두께 300nm)/Ge막(막 두께 30nm)/Y2O3막(막 두께 30nm)/YF3막(막 두께 600nm)/Y2O3막(막 두께 30nm)/ZnS 기판(두께 5mm)/Y2O3막(막 두께 80nm)/YF3막(1300nm)/MgF2막(막 두께 400nm)으로 했다.The optical component of Comparative Example 1 was a DLC film (film thickness 300 nm) / Ge film (film thickness 30 nm) / Y 2 O 3 film (film thickness 30 nm) / YF 3 film (film thickness 600 nm) / Y 2 O 3 (Film thickness: 30 nm) / ZnS substrate (thickness: 5 mm) / Y 2 O 3 film (film thickness: 80 nm) / YF 3 film (1300 nm) / MgF 2 film (film thickness: 400 nm)

도 6은 비교예 1의 광학 부품에 대해서, 광학 박막 설계 소프트 Essential Macleod를 사용해서 광학 해석을 실시했을 때의, 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1의 광학 부품에서는, 레이저 파장인 9.3μm에 있어서, 95% 이하의 투과율이었다. 이 광학 부품을 레이저 가공기용 보호 윈도로서 적용한 경우, 열 렌즈 효과가 생기기 때문에, 고속 가공 시에 가공 정밀도가 악화된다는 문제가 생긴다.6 is a graph showing the wavelength dependency of the transmittance when optical analysis is performed using the optical thin film design software Essential Macleod for the optical component of Comparative Example 1. Fig. As can be seen from Fig. 6, the optical component of Comparative Example 1 had a transmittance of 95% or less at a laser wavelength of 9.3 占 퐉. When this optical component is used as a protective window for a laser processing machine, there is a problem that the machining precision is deteriorated at the time of high-speed machining because a thermal lens effect is produced.

[실시예 3] [Example 3]

광학 부품으로서, Ge 기판의 양면에, 다층막(Ge 기판측으로부터 YF3막(막 두께 660nm)/Ge막(막 두께 120nm)/DLC막(막 두께 80nm))을 형성한 레이저 가공기용 보호 윈도를 제작했다. Ge 기판으로서는, 직경 110mm 및 두께 5mm의 원판을 사용했다. 다층막을 구성하는 MgF2막 및 Ge막, 및 반사 방지막은, 진공 증착법에 의해 형성하고, 다층막을 구성하는 DLC막은, 플라즈마 CVD법에 의해 형성했다. 또한, 제작한 광학 부품의 투과율은, 푸리에 변환형 적외 분광 광도계를 사용해서 평가했다.A protective window for a laser processing machine in which a multilayer film (YF 3 film (film thickness 660 nm) / Ge film (film thickness 120 nm) / DLC film (film thickness 80 nm)) was formed on both surfaces of a Ge substrate as an optical component . As the Ge substrate, an original plate having a diameter of 110 mm and a thickness of 5 mm was used. The MgF 2 film, the Ge film, and the antireflection film constituting the multilayer film were formed by the vacuum vapor deposition method, and the DLC film constituting the multilayer film was formed by the plasma CVD method. The transmittance of the produced optical component was evaluated using a Fourier transform infrared spectrophotometer.

실시예 3에서 제작한 광학 부품의 구성은, DLC막(막 두께 80nm)/Ge막(막 두께 120nm)/YF3막(막 두께 660nm)/Ge 기판(두께 5mm)/YF3막(막 두께 660nm)/Ge막(막 두께 120nm)/DLC막(막 두께 80nm)이었다.The composition of the optical component manufactured in Example 3 was as follows: DLC film (film thickness 80 nm) / Ge film (film thickness 120 nm) / YF 3 film (film thickness 660 nm) / Ge substrate (thickness 5 mm) / YF 3 film 660 nm) / Ge film (film thickness 120 nm) / DLC film (film thickness 80 nm).

도 7은 실시예 3의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 3의 광학 부품에서는, 레이저 파장인 9.3μm에 있어서, 99.0%의 투과율을 실현할 수 있었다. 이것은 97% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직한 레이저 가공기용 보호 윈도로서, 충분한 광학 성능이다.7 is a diagram showing the wavelength dependence of transmittance in the optical component of Example 3. Fig. As can be seen from Fig. 7, in the optical component of Example 3, transmittance of 99.0% could be realized at 9.3 mu m which is the laser wavelength. This is a protective window for a laser processing machine preferably having a transmittance of 97% or more, and is a sufficient optical performance.

[실시예 4] [Example 4]

광학 부품의 구성을, DLC막(막 두께 130nm)/Ge막(막 두께 110nm)/YbF3막(막 두께 670nm)/Ge 기판(두께 5mm)/YbF3막(막 두께 670nm)/Ge막(막 두께 110nm)/DLC막(막 두께 130nm)으로 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지로 해서 실시예 4의 광학 부품을 제작했다.The composition of the optical component was changed to a DLC film (film thickness 130 nm) / Ge film (film thickness 110 nm) / YbF 3 film (film thickness 670 nm) / Ge substrate (thickness 5 mm) / YbF 3 film (film thickness 670 nm) / Ge film (Film thickness: 110 nm) / DLC film (film thickness: 130 nm), the optical component of Example 4 was produced in the same manner as in Example 3. [

도 8은 실시예 4의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 4의 광학 부품에서는, 레이저 파장인 9.3μm에 있어서, 98.4%의 투과율을 실현할 수 있었다. 이것은 97% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직한 레이저 가공기용 보호 윈도로서, 충분한 광학 성능이다.8 is a diagram showing the wavelength dependency of the transmittance in the optical component of Example 4. Fig. As can be seen from Fig. 8, in the optical component of Example 4, a transmittance of 98.4% could be realized at a laser wavelength of 9.3 mu m. This is a protective window for a laser processing machine preferably having a transmittance of 97% or more, and is a sufficient optical performance.

[실시예 5] [Example 5]

광학 부품의 구성을, DLC막(막 두께 50nm)/Ge막(막 두께 130nm)/MgF2막(막 두께 640nm)/Ge 기판(두께 5mm)/MgF2막(막 두께 640nm)/Ge막(막 두께 130nm)/DLC막(막 두께 50nm)으로 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지로 해서 실시예 5의 광학 부품을 제작했다.The composition of the optical component was changed from the DLC film (film thickness 50 nm) / Ge film (film thickness 130 nm) / MgF 2 film (film thickness 640 nm) / Ge substrate (thickness 5 mm) / MgF 2 film (film thickness 640 nm) / Ge film (Film thickness: 130 nm) / DLC film (film thickness: 50 nm), the optical component of Example 5 was produced in the same manner as in Example 3. [

도 9는 실시예 5의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 5의 광학 부품에서는, 레이저 파장인 9.3μm에 있어서, 99.3%의 투과율을 실현할 수 있었다. 이것은 97% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직한 레이저 가공기용 보호 윈도로서, 충분한 광학 성능이다.9 is a diagram showing the wavelength dependency of the transmittance in the optical component of Example 5. Fig. As can be seen from Fig. 9, in the optical component of Example 5, the transmittance of 99.3% could be realized at 9.3 mu m which is the laser wavelength. This is a protective window for a laser processing machine preferably having a transmittance of 97% or more, and is a sufficient optical performance.

[실시예 6] [Example 6]

광학 부품으로서, Ge 기판의 한쪽 면(레이저 광의 출사면이 되는 면)에 다층막(Ge 기판측으로부터 YF3막(막 두께 700nm)/Ge막(막 두께 110nm)/DLC막(막 두께 300nm))을 형성하고, 다른 쪽 면(레이저 광의 입사면이 되는 면)에 반사 방지막(Ge 기판측으로부터 YF3막(막 두께 750nm)/Ge막(막 두께 150nm)/MgF2막(막 두께 200nm))을 형성한 레이저 가공기용 보호 윈도를 제작했다. Ge 기판으로서는, 직경 110mm 및 두께 5mm의 원판을 사용했다. 다층막을 구성하는 YF3막 및 Ge막, 및 반사 방지막은, 진공 증착법에 의해 형성하고, 다층막을 구성하는 DLC막은, 플라즈마 CVD법에 의해 형성했다. 또한, 제작한 광학 부품의 투과율은, 푸리에 변환형 적외 분광 광도계를 사용해서 평가했다.As the optical component, one side multi-film (YF 3 film (thickness: 700nm) / Ge film (film thickness 110nm) / DLC film (film thickness 300nm) from the Ge substrate side) to the (surface on which the laser light emitting surface) of the Ge substrate (YF 3 film (film thickness 750 nm) / Ge film (film thickness 150 nm) / MgF 2 film (film thickness 200 nm) from the Ge substrate side) is formed on the other surface (surface to be the laser light incident surface) A protective window for a laser processing machine was produced. As the Ge substrate, an original plate having a diameter of 110 mm and a thickness of 5 mm was used. The YF 3 film and the Ge film and the antireflection film constituting the multilayer film were formed by the vacuum vapor deposition method and the DLC film constituting the multilayer film was formed by the plasma CVD method. The transmittance of the produced optical component was evaluated using a Fourier transform infrared spectrophotometer.

실시예 6에서 제작한 광학 부품의 구성은, DLC막(막 두께 300nm)/Ge막(막 두께 110nm)/YF3막(막 두께 700nm)/Ge 기판(두께 5mm)/YF3막(막 두께 750nm)/Ge막(막 두께 150nm)/MgF2막(막 두께 200nm)이었다.The structure of the optical component manufactured in Example 6 is a DLC film (film thickness 300 nm) / Ge film (film thickness 110 nm) / YF 3 film (film thickness 700 nm) / Ge substrate (thickness 5 mm) / YF 3 film Ge film (film thickness: 150 nm) / MgF 2 film (film thickness: 200 nm).

도 10은 실시예 6의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 6의 광학 부품에서는, 레이저 파장인 10.6μm에 있어서, 98.4%의 투과율을 실현할 수 있었다. 이것은 97% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직한 레이저 가공기용 보호 윈도로서, 충분한 광학 성능이다.10 is a diagram showing the wavelength dependency of the transmittance in the optical component of Example 6. Fig. As can be seen from Fig. 10, in the optical component of Example 6, a transmittance of 98.4% could be realized at a laser wavelength of 10.6 mu m. This is a protective window for a laser processing machine preferably having a transmittance of 97% or more, and is a sufficient optical performance.

[실시예 7] [Example 7]

광학 부품의 구성을, DLC막(막 두께 50nm)/Ge막(막 두께 110nm)/YbF3막(막 두께 950nm)/Ge 기판(두께 5mm)/YF3막(막 두께 750nm)/Ge막(막 두께 150nm)/MgF2막(막 두께 200nm)으로 변경한 것 이외에는, 실시예 6과 마찬가지로 해서 실시예 7의 광학 부품을 제작했다.The composition of the optical component was changed from the DLC film (film thickness 50 nm) / Ge film (film thickness 110 nm) / YbF 3 film (film thickness 950 nm) / Ge substrate (thickness 5 mm) / YF 3 film (film thickness 750 nm) (Film thickness: 150 nm) / MgF 2 film (film thickness: 200 nm), the optical component of Example 7 was produced in the same manner as in Example 6. [

도 11은 실시예 7의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다. 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 7의 광학 부품에서는, 레이저 파장인 10.6μm에 있어서, 98.2%의 투과율을 실현할 수 있었다. 이것은 97% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직한 레이저 가공기용 보호 윈도로서, 충분한 광학 성능이다.11 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance in the optical component of Example 7. Fig. As can be seen from Fig. 11, in the optical component of Example 7, a transmittance of 98.2% could be realized at a laser wavelength of 10.6 mu m. This is a protective window for a laser processing machine preferably having a transmittance of 97% or more, and is a sufficient optical performance.

[실시예 8] [Example 8]

광학 부품의 구성을, DLC막(막 두께 170nm)/Ge막(막 두께 150nm)/MgF2막(막 두께 600nm)/Ge 기판(두께 5mm)/YF3막(막 두께 750nm)/Ge막(막 두께 150nm)/MgF2막(막 두께 200nm)으로 변경한 것 이외에는, 실시예 6과 마찬가지로 해서 실시예 8의 광학 부품을 제작했다.The composition of the optical component was changed from the DLC film (film thickness 170 nm) / Ge film (film thickness 150 nm) / MgF 2 film (film thickness 600 nm) / Ge substrate (thickness 5 mm) / YF 3 film (film thickness 750 nm) (Film thickness: 150 nm) / MgF 2 film (film thickness: 200 nm), the optical component of Example 8 was produced in the same manner as in Example 6. [

도 12는 실시예 8의 광학 부품에 있어서의 투과율의 파장 의존성을 나타내는 도면이다. 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 8의 광학 부품에서는, 레이저 파장인 10.6μm에 있어서, 98.3%의 투과율을 실현할 수 있었다. 이것은 97% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직한 레이저 가공기용 보호 윈도로서, 충분한 광학 성능이다.12 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance in the optical component of the eighth embodiment. As can be seen from Fig. 12, in the optical component of Example 8, a transmittance of 98.3% could be realized at a laser wavelength of 10.6 mu m. This is a protective window for a laser processing machine preferably having a transmittance of 97% or more, and is a sufficient optical performance.

다음으로, 실시예 1 및 실시예 3∼8의 광학 부품에 대해서, 「마모 시험(1)(MIL-C-675 준거 SEVERE ABRASION)」 및 「마모 시험(2)(3kg의 하중에서 모래 지우개를 50왕복)」를 실시했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 각각의 마모 시험 후에 다층막의 박리가 생기지 않은 경우를 ○, 다층막의 박리가 생긴 경우를 ×로 했다.Next, the optical parts of Example 1 and Examples 3 to 8 were subjected to the abrasion test (1) (MIL-C-675 compliant SEVERE ABRASION) and the abrasion test (2) 50 round trips) ". The results are shown in Table 2. A case in which peeling of the multilayer film did not occur after each of the abrasion tests was evaluated as & cir &

Figure pct00002
Figure pct00002

표 2에 나타나는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 3∼7의 광학 부품에서는, 마모 시험(1) 후에 다층막의 박리가 생기는 경우는 없었다. 또한, 실시예 1의 광학 부품에서는, 마모 시험(2) 후에 다층막의 박리가 생겼는 데 비해서, 실시예 3∼7의 광학 부품에서는, 마모 시험(2) 후에 다층막은 박리되지 않고, 다층막을 구성하는 불화물막, Ge막 및 DLC막의 막 두께를 조절함으로써, 내마모성을 보다 향상시킬 수 있었다.As shown in Table 2, in the optical components of Examples 1 and 3 to 7, no peeling of the multilayer film occurred after the abrasion test (1). Further, in the optical component of Example 1, peeling of the multilayer film occurred after the abrasion test (2), whereas in the optical components of Examples 3 to 7, the multilayer film was not peeled off after the abrasion test (2) By adjusting the film thicknesses of the fluoride film, the Ge film and the DLC film, the wear resistance can be further improved.

한편, 본 국제출원은 2016년 5월 13일에 출원된 일본 특허출원 제2016-096876호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이고, 이 일본 특허출원의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.On the other hand, the present international application claims priority to Japanese Patent Application No. 2016-096876, filed on May 13, 2016, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

10: Ge 기판, 11: 불화물막, 12: Ge막, 13: DLC막, 14: 다층막, 15: 반사 방지막, 20: 다층막, 30: 레이저 발진기, 31: 레이저 광, 32: 집광 렌즈, 33: 피가공물, 34: 보호 윈도.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser device and a method of manufacturing the same and a method of manufacturing the same. Workpiece, 34: Protection window.

Claims (5)

Ge 기판의 적어도 편면에, 해당 Ge 기판측으로부터, 불화물막, Ge막 및 다이아몬드 라이크 카본막(DLC막)이 이 순서로 적층된 것을 특징으로 하는 광학 부품.Wherein a fluoride film, a Ge film, and a diamond like carbon film (DLC film) are laminated in this order on at least one surface of the Ge substrate from the Ge substrate side. 제 1 항에 있어서,
상기 불화물막이, YF3, YbF3 및 MgF2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 부품.
The method according to claim 1,
Wherein the fluoride film comprises at least one selected from the group consisting of YF 3 , YbF 3, and MgF 2 .
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 불화물막 및 상기 Ge막이 노출되지 않고 상기 다이아몬드 라이크 카본막으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 광학 부품.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the fluoride film and the Ge film are covered with the diamond like carbon film without being exposed.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불화물막의 막 두께가 500nm∼950nm이고, 상기 Ge막의 막 두께가 50nm∼150nm이며, 상기 DLC막의 막 두께가 50nm∼300nm인 것을 특징으로 하는 광학 부품.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the fluoride film has a thickness of 500 nm to 950 nm, the Ge film has a thickness of 50 nm to 150 nm, and the DLC film has a thickness of 50 nm to 300 nm.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.A laser machining apparatus comprising the optical component according to any one of claims 1 to 4.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111630415B (en) * 2018-01-25 2022-03-01 三菱电机株式会社 Optical component and laser processing machine
WO2020153046A1 (en) * 2019-01-22 2020-07-30 三菱電機株式会社 Optical component and laser machining apparatus
CN115201941B (en) * 2021-04-13 2023-09-12 中国科学院上海技术物理研究所 Efficient infrared wide-spectrum antireflection film suitable for space environment
WO2023162616A1 (en) * 2022-02-24 2023-08-31 三菱電機株式会社 Optical component and laser machining apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04217202A (en) * 1990-12-19 1992-08-07 Sumitomo Electric Ind Ltd Infrared optical parts
JP2008268277A (en) 2007-04-16 2008-11-06 Sei Hybrid Kk Infrared ray transmitting structure and infrared ray sensor
JP2009086533A (en) * 2007-10-02 2009-04-23 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Infrared multilayered film, infrared antireflection film, and infrared laser reflecting mirror
JP2010181514A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Optical component and protective member for laser beam machining apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02141701A (en) * 1988-11-24 1990-05-31 Idemitsu Petrochem Co Ltd Production of optical member for infrared light
US5349467A (en) * 1992-10-27 1994-09-20 Texas Instruments Incorporated Thorium-free coating for germanium IR window
JP3355786B2 (en) * 1994-06-10 2002-12-09 住友電気工業株式会社 Manufacturing method of optical components for infrared
JP2000147205A (en) * 1998-11-06 2000-05-26 Minolta Co Ltd Infrared antireflection film
JP2006153976A (en) * 2004-11-25 2006-06-15 Nippon Shinku Kogaku Kk Infra-red light transmission filter
JP4763318B2 (en) * 2005-03-07 2011-08-31 株式会社トプコン Infrared antireflection film
CN101464528B (en) * 2008-01-23 2011-01-12 四川大学 DLC infrared anti-refiection protective film and method for producing the same
JP2011008070A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Ricoh Co Ltd Micromirror device
JP5730147B2 (en) * 2011-06-30 2015-06-03 日東光学株式会社 Optical element and antireflection film for transmitting carbon dioxide laser beam
CN105296926B (en) * 2015-12-04 2018-06-15 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 A kind of anti-reflection composite membrane optical window of hard and preparation method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04217202A (en) * 1990-12-19 1992-08-07 Sumitomo Electric Ind Ltd Infrared optical parts
JP2008268277A (en) 2007-04-16 2008-11-06 Sei Hybrid Kk Infrared ray transmitting structure and infrared ray sensor
JP2009086533A (en) * 2007-10-02 2009-04-23 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Infrared multilayered film, infrared antireflection film, and infrared laser reflecting mirror
JP2010181514A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Optical component and protective member for laser beam machining apparatus

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