TWI598619B - 光學構件及雷射加工機 - Google Patents

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TWI598619B
TWI598619B TW105118354A TW105118354A TWI598619B TW I598619 B TWI598619 B TW I598619B TW 105118354 A TW105118354 A TW 105118354A TW 105118354 A TW105118354 A TW 105118354A TW I598619 B TWI598619 B TW I598619B
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中井秀和
福永圭佑
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三菱電機股份有限公司
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    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
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Description

光學構件及雷射加工機
本發明係關於光學構件及裝載該光學構件之雷射加工機。
雷射光為單一波長且相位整合之同調光，具有傳送性、聚光性優異之特徵。關於在波長9μm至11μm振盪之CO2雷射，由於可進行高輸出振盪、樹脂中的吸收率高，所以被使用在以智慧型手機為代表的電子裝置中內藏之印刷基板的開孔加工。由於依據雷射加工機之開孔加工的高速化、高精度化之進展，使得近年來電子裝置可達到高積體化，而使性能提升進展迅速。另一方面，伴隨著雷射加工機的性能提升，裝載於雷射加工機之光學構件亦須達到性能提升。
開孔加工用的雷射加工機中，由於聚光透鏡設置在加工區的上方，而有因加工時所產生之樹脂的蒸氣、樹脂噴濺物、銅噴濺物等，使污垢附著於聚光透鏡之問題。以往，為了防止此問題，係於聚光透鏡與被加工物之間設置有稱為保護窗之光學構件，以防止聚光透鏡的損 傷及劣化。對保護窗所要求之主要性能係在於：對於CO2雷射具有高穿透性，以及具有可承受所附著之污垢的擦拭之耐磨耗性。
專利文獻1中提出一種光學構件，係由基板與抗紅外線反射膜所構成之光學構件，該基板係由ZnSe、ZnS及GaAs中任一種所構成，該抗紅外線反射膜係形成於該基板的至少一面，並且由從該基板側依序積層內層、中間膜以及外層之積層體所構成，該內層係由氟化物膜所構成，該中間膜係由ZnSe膜、ZnS膜及GaAs膜中任一種所構成，該外層係由DLC膜所構成，氟化物膜的膜厚為400至600nm，中間層的厚度為400至600nm，DLC膜的膜厚為150至300nm。專利文獻1中係記載有將該光學構件用作為雷射加工機的保護構件之內容。
專利文獻1中，與至今的光學構件相比，可提高穿透率，改善耐環境性，而實現一種適合於在室外的使用，或是處於嚴苛環境下之雷射加工機中的使用之光學構件。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-181514號公報(日本特許第5207471號)
然而，專利文獻1所提出之先前的光學構件中，係將缺乏密合性之氟化物膜(例如YF3或YbF3)於基板上形成數百奈米的膜厚，由於氟化物膜的拉伸應力隨著溫度上升而顯著增大，所以在具有溫度變化之環境中長期使用時，膜產生反覆性疲乏，而存在著於基板與氟化物膜之間產生剝離(層間剝離)，或是產生龜裂(膜破裂)等之問題。亦即，常被使用在產生類似於室外之溫度變化的建築物內之雷射加工機中，實際使用以往的光學構件時，會產生上述層間剝離、龜裂等而需更換光學構件，由於此更換作業，必須在更換時停止雷射加工機。因此，對於光學構件，係有不僅對於雷射具有高穿透率，並且即使在嚴苛環境下使用，亦不易產生層間剝離或龜裂而具有優異產品壽命之需求。
本發明係為了解決上述問題點而研創者，目的在於提供一種不僅對於雷射具有高穿透率，並且即使在嚴苛環境下使用，亦不易產生層間剝離或龜裂而具有優異產品壽命之光學構件。
本發明之光學構件係於Ge基板的至少單面形成有多層膜之光學構件，該多層膜的最表層為類鑽碳層(DLC層)，於該Ge基板與該DLC層之間，形成有選自由ZnS層及金屬氧化物層所組成之群組之至少1層。
根據本發明，可提供一種光學構件，不僅對 於雷射具有高穿透率，並且即使在嚴苛環境下使用，亦不會產生層間剝離或龜裂而具有優異產品壽命。裝載本發明之光學構件之雷射加工機，即使在嚴苛環境下使用，光學構件的更換次數亦低，所以可提高生產性，而助益於電子裝置所裝載之半導體元件的低價格化。
10、306、406‧‧‧Ge基板
11、24、33、43、54、308、408‧‧‧多層膜
12、23、42、53‧‧‧類鑽碳層
21、52‧‧‧ZnS層
22、41、41a、41b、51‧‧‧金屬氧化物層
25、34、44、307、407‧‧‧抗反射膜
31‧‧‧第一層
32‧‧‧第二層
101‧‧‧真空泵
102‧‧‧真空槽
104‧‧‧電子槍
105‧‧‧坩堝
106‧‧‧蒸鍍材料
107‧‧‧基板圓頂室
108‧‧‧旋轉台
109‧‧‧匣門
201、301、401‧‧‧雷射振盪器
202、303、403‧‧‧雷射光
203‧‧‧反射鏡
204‧‧‧第一偏光手段
205‧‧‧第一檢波掃描器
206‧‧‧第二偏光手段
207‧‧‧第二檢波掃描器
208‧‧‧聚光光學透鏡
209‧‧‧保護窗
210‧‧‧被加工物
211‧‧‧承載台
300、400‧‧‧雷射加工機
302‧‧‧聚光部
304、404‧‧‧透鏡
305、405‧‧‧保護窗
309、409‧‧‧被加工物
310、410‧‧‧光軸
402‧‧‧聚光部
411‧‧‧掃描鏡
第1圖係顯示實施形態1之光學構件的構成之示意剖面圖。
第2圖係將實施形態1之光學構件用作為保護窗時之Ge基板之概略說明圖。
第3圖係將實施形態1之光學構件用作為聚光光學透鏡時之Ge基板之概略說明圖。
第4圖係真空蒸鍍裝置之概略說明圖。
第5圖係顯示實施形態2之光學構件的構成之示意剖面圖。
第6圖係顯示實施形態2之光學構件的其他構成之示意剖面圖。
第7圖係顯示實施形態3之光學構件的構成之示意剖面圖。
第8圖係顯示實施形態3之光學構件的其他構成之示意剖面圖。
第9圖係顯示實施形態4之光學構件的構成之示意剖面圖。
第10圖係顯示實施形態4之光學構件的其他構成之示意剖面圖。
第11圖係顯示實施形態5之光學構件的構成之示意剖面圖。
第12圖係顯示實施形態6之CO2雷射加工機之光路徑構成圖。
第13圖係顯示實施形態6之CO2雷射加工機之其他光路徑構成圖。
第14圖係顯示實施形態7之雷射加工機的主要構成之概略圖。
第15圖係顯示實施形態7之雷射加工機的主要構成之概略圖。
第16圖係顯示實施例1之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第17圖係顯示實施例1之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第18圖係顯示實施例2之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第19圖係顯示實施例2之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第20圖係顯示實施例3之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第21圖係顯示實施例3之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第22圖係顯示實施例4之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第23圖係顯示實施例4之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第24圖係顯示實施例5之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第25圖係顯示實施例5之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第26圖係顯示實施例6之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第27圖係顯示實施例6之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第28圖係顯示實施例7之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第29圖係顯示實施例7之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第30圖係顯示實施例8之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第31圖係顯示實施例8之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第32圖係顯示實施例9之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第33圖係顯示實施例9之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第34圖係顯示實施例10之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第35圖係顯示實施例10之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第36圖係顯示比較例1之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第37圖係顯示實施例11之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第38圖係顯示實施例12之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第39圖係顯示實施例13之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第40圖係顯示實施例14之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第41圖係顯示實施例15之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第42圖係顯示實施例16之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第43圖係顯示實施例17之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第44圖係顯示實施例18之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第45圖係顯示實施例19之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第46圖係顯示實施例20之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第47圖係顯示實施例20之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第48圖係顯示實施例21之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第49圖係顯示實施例21之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第50圖係顯示實施例22之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第51圖係顯示實施例22之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第52圖係顯示實施例23之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第53圖係顯示實施例23之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第54圖係顯示實施例24之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第55圖係顯示實施例24之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第56圖係顯示實施例25之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第57圖係顯示實施例25之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第58圖係顯示實施例26之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第59圖係顯示實施例26之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第60圖係顯示實施例27之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第61圖係顯示實施例27之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第62圖係顯示實施例28之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第63圖係顯示實施例28之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第64圖係顯示實施例29之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第65圖係顯示實施例29之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第66圖係顯示實施例30之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第67圖係顯示實施例30之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第68圖係顯示實施例31之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第69圖係顯示實施例31之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第70圖係顯示實施例32之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第71圖係顯示實施例32之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第72圖係顯示實施例33之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第73圖係顯示實施例33之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第74圖係顯示實施例34之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第75圖係顯示實施例34之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
第76圖係顯示實施例35之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。
第77圖係顯示實施例35之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。
實施形態1.
本發明之實施形態1之光學構件係於Ge基板的至少單面形成有多層膜之光學構件，多層膜的最表層為類鑽碳層(DLC層)，於Ge基板與DLC層之間，形成有選自由ZnS層及金屬氧化物層所組成之群組之至少1層。
第1圖係顯示實施形態1之光學構件的構成 之示意剖面圖。如第1圖所示，實施形態1之光學構件係於Ge基板10的單面形成有多層膜11。多層膜11的最表層為DLC層12。於Ge基板10與DLC層12之間，形成有至少1個層。形成於Ge基板10與DLC層12之間之層，以在CO2雷射的波長之9至11μm中具有高穿透率之方式，選自由ZnS層及金屬氧化物層所組成之群組。亦可於Ge基板10的雙面設置多層膜11，或是於Ge基板10之一方的面設置多層膜11，於Ge基板10之另一方的面設置與多層膜11不同之抗反射膜。
從強化密合性並提升相對於由溫度變化所造成之反覆性疲乏的耐久性之觀點來看，與Ge基板10接觸之層，較佳係選自由ZnS層、Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、Ta2O5層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組。
此外，從強化與DLC層12之密合性之觀點來看，與DLC層12接觸之層，係選自由ZnS層、SiO層、MgO層、Y2O3層、Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、Ta2O5層、TiO2層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組。
專利文獻1之光學構件中，係將ZnSe、ZnS及GaAs中任一種用作為基板，但當使用熱傳導率低之ZnSe及ZnS或是紅外線吸收率大之GaAs作為基板時，連續地進行開孔加工時，會於基板產生溫度分布。由於溫度分布的產生與熱透鏡效應，使加工精度惡化且加工孔品質降低，所以此等材料並不適合於作為雷射加工機用光學構件的基板。
因此，本發明之光學構件中，係使用熱傳導率高之Ge作為基板。專利文獻1中，Ge被認為無法得到作為光學構件的高穿透率，不適合於高功率雷射用途，但根據本發明者之探討，得知使用Ge基板10之光學構件，具有可作為雷射加工機用保護窗之充分的光學特性。
Ge基板10中，在不影響光學特性或機械特性下，可摻雜Ge以外的其他元素。此外，Ge基板10的形狀並無特別限制，例如，作為保護窗時較佳係使用如第2圖所示之80mm至140mm的直徑及2mm至10mm的厚度之圓板，此外，作為聚光光學透鏡時較佳係使用如第3圖所示之入射面與出射面具有曲率之形狀，將入射之雷射聚光之構造。
多層膜11的最表層之DLC層12係由物質之穩定性高且與其他材料之反應性低的類鑽碳所構成。藉由將此種DLC層12設置在光學構件的最表層，可防止因印刷基板等之開孔加工時所產生之金屬氣體或噴濺物而使膜產生損傷及腐蝕之情形。再者，類鑽碳具有高硬度，且噴濺物對於類鑽碳之附著力弱，所以可不須擔心損傷的產生而潔淨光學構件，容易地去除噴濺物，所以可簡單地再生、再利用光學構件。
抗反射膜並無限定，例如從Ge基板側依序形成具有100nm至350nm的膜厚之ZnS層、具有30nm至300nm的膜厚之Ge層、具有250nm至900nm的膜厚之ZnS層、具有700nm至1100nm的膜厚之YF3層及具有100nm至400nm的膜厚之ZnS層者。將此種抗反射膜設置在成為 入射面之Ge基板10之一方的面時，可得到99.5%以上的高穿透率。此外，為了強化密合力，於Ge基板10與成為抗反射膜的最內層之ZnS層之間，可設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之金屬氧化物的層。再者，為了強化耐磨耗性，於成為上述抗反射膜的最外層之ZnS層上，可設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之金屬氧化物的層。此等層所使用之金屬氧化物，較佳係含有Y2O3、SiO、MgO、Ta2O5、HfO2、CeO2、Al2O3、TiO2、SiO2、Bi2O3及ZrO2中之至少一種。
本發明之光學構件中之多層膜11及抗反射膜的形成方法，只要是可於Ge基板10上形成膜之手法即可，方法種類不限。一般為人所知之成膜手法，可列舉出真空蒸鍍法、離子蒸鍍法等之物理蒸鍍法(PVD法)，以及熱CVD法、電漿CVD法等之化學蒸鍍法(CVD法)，本發明中，從使用複數種材料來進行成膜時之生產效率優異之觀點來看，較佳係採用真空蒸鍍法。
第4圖係真空蒸鍍裝置之概略說明圖。於使用第4圖所示之真空蒸鍍裝置之真空蒸鍍法中，於藉由真空泵101進行真空吸引後之真空槽102內，使多層膜11或抗反射膜成膜於Ge基板10。電子槍104係用以將能量賦予至坩堝105內所容納之蒸鍍材料106者，使經賦予動能後之電子碰撞蒸鍍材料106，而使蒸鍍材料106熔融或蒸發。蒸發後的蒸鍍材料106朝真空槽102內的上方飛散，碰撞到設置在基板圓頂室107之Ge基板10而形成膜。基 板圓頂室107中設置有旋轉機構，藉由使基板圓頂室107旋轉而達到膜厚的均一化。
旋轉台108中形成有複數個用以容納坩堝105之孔。於形成多層膜11時，將含有不同種類的蒸鍍材料106之坩堝105容納於上述孔，使旋轉台108旋轉而將蒸鍍材料106移動至電子束的照射位置。亦即，真空蒸鍍法係適合於使用不同種類的蒸鍍材料106來形成多層膜11之情形。
膜厚控制係使用稱為水晶式膜厚計或光學式膜厚計之測定機器。當膜厚到達目標值時，使匣門109於蒸鍍材料106的正上方動作，遮蔽蒸鍍材料106的飛散而結束成膜。
根據實施形態1，可提供一種光學構件，對於雷射，尤其是波長9μm至11μm之CO2雷射具有高穿透率，並具有與以往的光學構件為同等以上之耐磨耗性，即使在嚴苛環境下使用，亦不會產生層間剝離或龜裂而具有優異產品壽命。
實施形態2.
本發明之實施形態2之光學構件係於Ge基板的至少單面形成有多層膜之光學構件，從Ge基板側起依序形成ZnS層、金屬氧化物層、以及DLC層，該金屬氧化物層係選自由Y2O3層、CeO2層、SiO層、MgO層、Ta2O5層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組。
第5圖係顯示實施形態2之光學構件的構成之示意剖面圖。如第5圖所示，光學構件係於Ge基板10的雙面設置有多層膜24而構成，該多層膜24係由：形成於Ge基板10上之作為第1層的ZnS層21、形成於ZnS層21上之作為第2層的金屬氧化物層22、以及形成於金屬氧化物層22之作為第3層的DLC層23所構成。第6圖係顯示實施形態2之光學構件的其他構成之示意剖面圖。如第6圖所示，光學構件係於Ge基板10之一方的面設置有多層膜24，並於Ge基板10之另一方的面設置有與多層膜24不同之抗反射膜25而構成，該多層膜24係由：形成於Ge基板10上之作為第1層的ZnS層21、形成於ZnS層21上之作為第2層的金屬氧化物層22、以及形成於金屬氧化物層22之作為第3層的DLC層23所構成。
專利文獻1之光學構件中，係將ZnSe、ZnS及GaAs中任一者用作為基板，但當使用熱傳導率低之ZnSe及ZnS或是紅外線吸收率大之GaAs作為基板時，連續地進行開孔加工時，會於基板產生溫度分布。由於溫度分布的產生與熱透鏡效應，使加工精度惡化且加工孔品質降低，所以此等材料並不適合於作為雷射加工機用光學構件的基板。
因此，本發明之光學構件中，係使用熱傳導率高之Ge作為基板。專利文獻1中，Ge被認為無法得到作為光學構件的高穿透率，不適合於高功率雷射用途，但根據本發明者之探討，得知使用Ge基板10之光學構件，具有可作為 雷射加工機用保護窗之充分的光學特性。
Ge基板10中，在不影響光學特性或機械特性下，可摻雜Ge以外的其他元素。此外，Ge基板10的形狀並無特別限制，例如，作為保護窗時較佳係使用如第2圖所示之80mm至140mm的直徑及2mm至10mm的厚度之圓板，此外，作為聚光光學透鏡時較佳係使用如第3圖所示之入射面與出射面具有曲率之形狀，將入射之雷射聚光之構造。
形成於Ge基板10上之ZnS層21係具有壓縮應力，與Ge之密合性優異。如前述般，專利文獻1之光學構件中，由於在基板上形成具有拉伸應力之氟化物膜，所以在嚴苛環境中長期使用時的可靠度不足。另一方面，本發明中，由於採用具有壓縮應力之ZnS，所以可消除伴隨溫度上升之應力增大的間題，可降低反覆性疲乏。再者，由於ZnS與Ge之密合性優異，所以可提升作為多層膜24的耐久性，防止層間剝離或龜裂之不良。
形成於ZnS層21上之金屬氧化物層22係選自由Y2O3層、CeO2層、SiO層、MgO層、Ta2O5層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組。於為數眾多的氧化物中，此等金屬氧化物為紅外線的穿透性優異之材料。此外，此等金屬氧化物係具有高剛性且具有不易變形之特徵。藉由設置此金屬氧化物層22，可緩和DLC層23的應力，保持多層膜24全體的應力均衡，並防止負荷施加於最弱的界面之Ge基板10與ZnS層21之間。
形成於金屬氧化物層22之DLC層23係由物 質之穩定性高且與其他材料之反應性低的類鑽碳所構成。藉由將此種DLC層23設置在光學構件的最表層，可防止因印刷基板等之開孔加工時所產生之金屬氣體或噴濺物而使膜產生損傷及腐蝕之情形。再者，類鑽碳具有高硬度，且噴濺物對於類鑽碳之附著力弱，所以可不須擔心損傷的產生而潔淨光學構件，容易地去除噴濺物，所以可簡單地再生、再利用光學構件。
抗反射膜25並無限定，例如從Ge基板側依序形成具有100nm至350nm的膜厚之ZnS層、具有30nm至300nm的膜厚之Ge層、具有250nm至900nm的膜厚之ZnS層、具有700nm至1100nm的膜厚之YF3層及具有100nm至400nm的膜厚之ZnS層者。將此種抗反射膜25設置在成為入射面之Ge基板10之一方的面時，可得到99.5%以上的高穿透率。此外，為了強化密合力，於Ge基板10與成為抗反射膜25的最內層之ZnS層之間，可設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之金屬氧化物的層。再者，為了強化耐磨耗性，於成為上述抗反射膜25的最外層之ZnS層上，可設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之金屬氧化物的層。此等層所使用之金屬氧化物，較佳係含有Y2O3、SiO、MgO、Ta2O5、HfO2、CeO2、Al2O3、TiO2、SiO2、Bi2O3及ZrO2中之至少一種。
構成多層膜24之各層的膜厚，較佳係ZnS層21的膜厚為600nm至1100nm，金屬氧化物層22的膜厚為20nm至500nm，DLC層23的膜厚為50nm至450nm的範圍， 以活用光學干涉的效果。藉由設為此種膜厚範圍，以Ge作為基板時，對於波長9μm至11μm之CO2雷射可實現穿透率97%以上，可滿足作為雷射加工機用光學構件之光學性能。尤佳者，係ZnS層21的膜厚為800nm至1050nm，金屬氧化物層22的膜厚為20nm至350nm，DLC層23的膜厚為50nm至250nm的範圍。藉此，可進一步降低光學構件的吸收率，防止雷射的吸收所引起之熱透鏡效應，實現不會引起加工品質的降低而能夠進行高速加工之雷射加工機。尤其適合於能夠以500孔/秒以上的速度進行加工之雷射加工機。
此外，抗反射膜25的膜厚，較佳為1900nm至2600nm。
本發明之光學構件中之多層膜24及抗反射膜25的形成方法，只要是可於Ge基板10上形成膜之手法即可，方法種類不限。一般為人所知之成膜手法，可列舉出真空蒸鍍法、離子蒸鍍法等之物理蒸鍍法(PVD法)，以及熱CVD法、電漿CVD法等之化學蒸鍍法(CVD法)，本發明中，從使用複數種材料來進行成膜時之生產效率優異之觀點來看，較佳係採用真空蒸鍍法。
依據真空蒸鍍法之成膜係與實施形態1相同地，可使用第4圖所示之真空蒸鍍裝置，故省略說明。
實施形態2中，真空蒸鍍法的成膜條件並無特別限制，例如可將壓力設為10-5Pa至10-3Pa，ZnS層21的成膜速度設為3Å/sec至6Å/sec，金屬氧化物層22的成膜速度設為1Å/sec至4Å/sec，DLC層23的成膜速度設 為1Å/sec至7Å/sec，抗反射膜25的成膜速度設為1Å/sec至7Å/sec來形成。
根據實施形態2，可提供一種光學構件，對於雷射，尤其是波長9μm至11μm之CO2雷射具有高穿透率，並具有與以往的光學構件為同等以上之耐磨耗性，即使在嚴苛環境下使用，亦不會產生層間剝離或龜裂而具有優異產品壽命。再者，實施形態2之光學構件係具有對於斜向入射雷射亦可實現高穿透率之特徵。
實施形態3.
本發明之實施形態3之光學構件係於Ge基板的至少單面形成有多層膜之光學構件，從Ge基板側起，依序形成：選自由ZnS層、Bi2O3層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層及ZrO2層所組成之群組之第一層，以及由類鑽碳(DLC)所構成之第二層。
第7圖係顯示實施形態3之光學構件的構成之示意剖面圖。如第7圖所示，光學構件係於Ge基板10的雙面設置有多層膜33而構成，該多層膜33係由：形成於Ge基板10上並選自由ZnS層、Bi2O3層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層及ZrO2層所組成之群組之第一層31，以及形成於第一層31上並由DLC所構成之第二層32所構成。第8圖係顯示實施形態3之光學構件的其他構成之示意剖面圖。如第8圖所示，光學構件，係於Ge基板10之一方的面設置有多層膜33，並於Ge基板10之另一方的面設置有 與多層膜33不同之抗反射膜34而構成，該多層膜33係由：形成於Ge基板10上並選自由ZnS層、Bi2O3層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層及ZrO2層所組成之群組之第一層31，以及形成於第一層31上並由DLC所構成之第二層32所構成。第7圖及第8圖所示之構成的光學構件係可用於作為雷射加工機用保護窗。
專利文獻1之光學構件中，係將ZnSe、ZnS及GaAs中任一種用作為基板，但當使用熱傳導率低之ZnSe及ZnS或是紅外線吸收率大之GaAs作為基板時，連續地進行開孔加工時，會於基板產生溫度分布。由於溫度分布的產生與熱透鏡效應，使加工精度惡化且加工孔品質降低，所以此等材料並不適合於作為雷射加工機用光學構件的基板。
因此，本發明之光學構件中，係使用熱傳導率高之Ge作為基板。專利文獻1中，Ge被認為無法得到作為光學構件的高穿透率，不適合於高功率雷射用途，但根據本發明者之探討，得知使用Ge基板10之光學構件，具有可作為雷射加工機用保護窗之充分的光學特性。
Ge基板10中，在不影響光學特性或機械特性下，可摻雜Ge以外的其他元素。此外，Ge基板10的形狀並無特別限制，例如，作為保護窗時較佳係使用如第2圖所示之80mm至140mm的直徑及2mm至10mm的厚度之圓板。
形成於Ge基板10上之第一層31係選自由ZnS層、Bi2O3層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層及ZrO2層所 組成之群組。此等材料係於紅外線區域中的穿透性優異，且與Ge之密合性優異。如前述般，專利文獻1之光學構件中，由於在基板上形成具有拉伸應力之氟化物膜，所以在嚴苛環境中長期使用時的可靠度不足。另一方面，本發明中，由於以與Ge具有良好的密合性之材料於Ge基板10上形成層，即使在具有溫度變化之環境下，亦可防止層間剝離或龜裂之不良的產生。此等當中，ZnS，由於與Ge之密合性特別優異，故即使在溫度上升時，亦可防止龜裂的產生。此外，金屬氧化物(Bi2O3、Cr2O3、HfO2、Ta2O5及ZrO2)，不僅與各種材料之密合性優異，並且剛性亦高，因而具有即使受到應力亦不易變形之特徵。因此，藉由設置由此種金屬氧化物所構成之第一層31，可緩和由類鑽碳所構成之第二層32的應力，保持多層膜33全體的應力均衡，並防止負荷施加於最弱的界面之Ge基板10與第一層31之間。
形成於第一層31上之第二層32係由物質之穩定性高且與其他材料之反應性低的類鑽碳所構成。藉由將此種第二層32設置在光學構件的最表層，可防止因印刷基板等之開孔加工時所產生之金屬氣體或噴濺物而使膜產生損傷及腐蝕之情形。再者，類鑽碳具有高硬度，且噴濺物對於類鑽碳之附著力弱，所以可不須擔心損傷的產生而潔淨光學構件，容易地去除噴濺物，所以可簡單地再生、再利用光學構件。
此外，當第一層31為ZnS層或Cr2O3層時，為了強化密合力，亦可於Ge基板10與第一層31之間設置不會產 生光學影響之具有20nm以下的膜厚之層。設置於Ge基板10與第一層31之間之層所使用的材料，較佳係含有Y2O3、SiO、MgO、Ta2O5、HfO2、CeO2、Al2O3、TiO2、SiO2、Bi2O3及ZrO2中之至少一種。
抗反射膜34並無限定，例如從Ge基板側依序形成具有100nm至350nm的膜厚之ZnS層、具有30nm至300nm的膜厚之Ge層、具有250nm至900nm的膜厚之ZnS層、具有700nm至1100nm的膜厚之YF3層及具有100nm至400nm的膜厚之ZnS層者。將此種抗反射膜34設置在成為入射面之Ge基板10之一方的面時，可得到99.5%以上的高穿透率。此外，為了強化密合力，亦可於Ge基板10與成為抗反射膜34的最內層之ZnS層之間，設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之層。再者，為了強化耐磨耗性，亦可於成為上述抗反射膜34的最外層之ZnS層上，設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之層。此等層所使用之金屬氧化物，較佳係含有Y2O3、SiO、MgO、Ta2O5、HfO2、CeO2、Al2O3、TiO2、SiO2、Bi2O3及ZrO2中之至少一種。
構成多層膜33之各層的膜厚，較佳係第一層31為500nm至1300nm，第二層32為50nm至450nm的範圍，以活用光學干涉的效果。藉由設為此種膜厚範圍，以Ge作為基板時，對於波長9μm至11μm之CO2雷射可實現穿透率97%以上，可滿足作為雷射加工機用光學構件之光學性能。尤佳者，係第一層31為700nm至1100nm，第 二層32為50nm至250nm的範圍。薄化由DLC所構成之第二層32的膜厚以降低應力，可實現耐環境性及穿透性優異之光學構件。此光學構件，尤其適合於能夠以500孔/秒以上的速度進行加工之雷射加工機。
此外，抗反射膜34的膜厚，較佳為1900nm至2600nm。
本發明之光學構件中之第一層31、第二層32及抗反射膜34的形成方法，只要是可於Ge基板10上形成膜之手法即可，方法種類不限。一般為人所知之成膜手法，可列舉出真空蒸鍍法、離子蒸鍍法等之物理蒸鍍法(PVD法)，以及熱CVD法、電漿CVD法等之化學蒸鍍法(CVD法)，本發明中，從使用複數種材料來進行成膜時之生產效率優異之觀點來看，較佳係採用真空蒸鍍法。
依據真空蒸鍍法之成膜係與實施形態1相同地，可使用第4圖所示之真空蒸鍍裝置，故省略說明。
實施形態3中，真空蒸鍍法的成膜條件並無特別限制，例如可將壓力設為10-5Pa至10-3Pa，第一層31的成膜速度設為3Å/sec至6Å/sec，第二層32的成膜速度設為1Å/sec至7Å/sec，抗反射膜34的成膜速度設為1Å/sec至7Å/sec來形成。
根據實施形態3，可提供一種光學構件，對於雷射，尤其是波長9μm至11μm之CO2雷射具有高穿透率，並具有與以往的光學構件為同等以上之耐磨耗性，即使在嚴苛環境下使用，亦不會產生層間剝離或龜裂而具有優異產品壽命。
實施形態4.
本發明之實施形態4之光學構件係於Ge基板的至少單面形成有多層膜之光學構件，多層膜的最表層為類鑽碳層(DLC層)，於Ge基板與DLC層之間，形成有複數層金屬氧化物層，形成於Ge基板的正上方之金屬氧化物層，係選自由Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層及ZrO2層所組成之群組，形成於Ge基板的正上方以外之該金屬氧化物層，係選自由Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層、TiO2層、Y2O3層及ZrO2層所組成之群組。
第9圖係顯示實施形態4之光學構件的構成之示意剖面圖。如第9圖所示，光學構件係於Ge基板10的雙面形成多層膜43之構成，該多層膜43係從Ge基板10側依序積層複數層(41a、41b、…)金屬氧化物層41以及DLC層42。第10圖係顯示實施形態4之光學構件的其他構成之示意剖面圖。如第10圖所示，光學構件係於Ge基板10之一方的面，形成有從Ge基板10側依序積層複數層(41a、41b、…)金屬氧化物層41以及DLC層42之多層膜43，並於Ge基板10之另一方的面，形成有與多層膜43不同之抗反射膜44而構成。第9圖及第10圖所示之構成的光學構件，係可用於作為雷射加工機中的保護窗及聚光光學透鏡。
專利文獻1之光學構件中，係將ZnSe、ZnS及GaAs中任一種用作為基板，但當使用熱傳導率低之ZnSe 及ZnS或是紅外線吸收率大之GaAs作為基板時，連續地進行開孔加工時，會於基板產生溫度分布。由於溫度分布的產生與熱透鏡效應，使加工精度惡化且加工孔品質降低，所以此等材料並不適合於作為雷射加工機用光學構件的基板。
因此，本發明之光學構件中，係使用熱傳導率高之Ge作為基板。專利文獻1中，Ge被認為無法得到作為光學構件的高穿透率，不適合於高功率雷射用途，但根據本發明者之探討，得知使用Ge基板10之光學構件，具有可作為雷射加工機中的保護窗及聚光光學透鏡之充分的光學特性。
Ge基板10中，在不影響光學特性或機械特性下，可摻雜Ge以外的其他元素。此外，Ge基板10的形狀並無特別限制，例如，作為保護窗時較佳係使用如第2圖所示之80mm至140mm的直徑及2mm至10mm的厚度之圓板，此外，作為聚光光學透鏡時較佳係使用如第3圖所示之入射面與出射面具有曲率，將入射之雷射聚光之構造。
於形成於Ge基板10上之多層膜43的最表層上，設置有由物質之穩定性高且與其他材料之反應性低的DLC層42。藉由將此種DLC層42設置在光學構件的最表層，可防止因印刷基板等之開孔加工時所產生之金屬氣體或噴濺物而使膜產生損傷及腐蝕之情形。再者，DLC具有高硬度，且噴濺物對於DLC之附著力弱，所以可不須擔心損傷的產生而潔淨光學構件，容易地去除噴濺物，所以可 簡單地再生、再利用光學構件。
DLC層42的膜厚，從實現耐久性、潔淨性等之觀點來看，較佳為50nm以上，並且從抑制由DLC層42所造成之應力之觀點來看，較佳為450nm以下。再者，DLC層42的膜厚，從抑制由DLC層42所造成之吸收之觀點來看，尤佳為50nm至250nm。
形成於Ge基板10與DLC層42之間之金屬氧化物層41，係由複數層金屬氧化物層所構成。當構成相鄰接之金屬氧化物層之金屬氧化物材料為不同時，稱為複數層金屬氧化物層。
與氟化物相比，金屬氧化物為物質穩定的材料且剛性高，所以具有不易變形之特徵。由於溫度變化所造成之形狀變化少，故藉由將金屬氧化物層41設置在Ge基板10上，即使在具有溫度變化之環境下，亦可降低反覆性疲乏，而防止層間剝離或龜裂之不良的產生。
金屬氧化物中，可確認到尤其是Bi2O3、CeO2、Cr2O3、HfO2、Ta2O5及ZrO2與Ge之密合性良好，將選自由Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層及ZrO2層所組成之群組之金屬氧化物層41a形成於Ge基板10的正上方，可防止於最弱的界面之Ge基板10與金屬氧化物層41a之間之破損(剝離、龜裂)。惟當形成於Ge基板10的正上方之金屬氧化物層41a的膜厚增加時，應力增大而容易使膜劣化，所以膜厚較佳為50nm至400nm的範圍。此外，形成於Ge基板10的正上方以外之金屬氧化物層41b，可為 選自由Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層、TiO2層、Y2O3層及ZrO2層所組成之群組者。
再者，金屬氧化物層41亦具有緩和具有相對較大的應力之DLC層42之功能。藉由將金屬氧化物層41設置在Ge基板10與DLC層42之間，可保持多層膜43全體的應力均衡，降低施加於Ge基板10與金屬氧化物層41a之界面的負荷。亦即，金屬氧化物層41有助於耐久性的強化。
另一方面，形成於Ge基板10上之多層膜43，需具有抗反射效果。DLC、Bi2O3、CeO2、Cr2O3、HfO2、Ta2O5、TiO2、Y2O3及ZrO2的折射率為1.6至2.3，藉由將DLC層42與複數層(41a、41b、…)金屬氧化物層41之總膜厚設為950nm至1650nm，可於波長9μm至11μm中，對於Ge基板10實現抗反射效果。本發明中之總膜厚係指形成於Ge基板10之一方的面之DLC層42以及金屬氧化物層41之膜厚的合計。
再者，為了實現對於斜向入射之光學特性，較佳係將DLC層42與複數層(41a、41b、…)金屬氧化物層41之總膜厚設為1050nm至1450nm的範圍，尤佳設為1050nm至1300nm的範圍。藉此可進一步降低光學構件的吸收率，防止雷射的吸收所引起之熱透鏡效應，可實現一種不會引起加工品質的降低而能夠進行高速加工之雷射加工機。尤其適合於能夠以500孔/秒以上的速度進行加工之雷射加工機。
抗反射膜44並無限定，例如從Ge基板側依 序形成具有100nm至350nm的膜厚之ZnS層、具有30nm至300nm的膜厚之Ge層、具有250nm至900nm的膜厚之ZnS層、具有700nm至1100nm的膜厚之YF3層及具有100nm至400nm的膜厚之ZnS層者。將此種抗反射膜44設置在成為入射面之Ge基板10之一方的面時，可得到99.5%以上的高穿透率。此外，為了強化密合力，亦可於Ge基板10與成為抗反射膜44的最內層之ZnS層之間，設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之層。再者，為了強化耐磨耗性，亦可於成為上述抗反射膜44的最外層之ZnS層上，設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之層。
本發明之光學構件中之多層膜43及抗反射膜44的形成方法，只要是可於Ge基板10上形成膜之手法即可，方法種類不限。一般為人所知之成膜手法，可列舉出真空蒸鍍法、離子蒸鍍法等之物理蒸鍍法(PVD法)，以及熱CVD法、電漿CVD法等之化學蒸鍍法(CVD法)，本發明中，從使用複數種材料來進行成膜時之生產效率優異之觀點來看，較佳係採用真空蒸鍍法。
依據真空蒸鍍法之成膜係與實施形態1相同地，可使用第4圖所示之真空蒸鍍裝置，故省略說明。
實施形態4中，真空蒸鍍法的成膜條件並無特別限制，例如可將壓力設為10-5Pa至10-3Pa，金屬氧化物層41的成膜速度設為1Å/sec至4Å/sec，DLC層42的成膜速度設為1Å/sec至7Å/sec，抗反射膜44的成膜速度設 為1Å/sec至7Å/sec來形成。
根據實施形態4，可提供一種光學構件，對於紅外線，尤其是波長9μm至11μm之CO2雷射具有高穿透率，並具有與以往的光學構件為同等以上之耐磨耗性，即使在嚴苛環境下使用，亦不會產生層間剝離或龜裂而具有優異產品壽命。再者，實施形態4之光學構件係具有對於斜向入射雷射亦可實現高穿透率之特徵。
實施形態5.
本發明之實施形態5之光學構件係於Ge基板的至少單面形成有多層膜之光學構件，多層膜的最表層為類鑽碳層(DLC層)，與Ge基板接觸之層係選自由Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、Ta2O5層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組，並且，與DLC層接觸之層為ZnS層。
第11圖係顯示實施形態5之光學構件的構成之示意剖面圖。如第11圖所示，實施形態5之光學構件係於Ge基板10的單面設置有包含金屬氧化物層51、ZnS層52、以及DLC層53之多層膜54，該金屬氧化物層51係形成於Ge基板10上並選自由Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、Ta2O5層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組，該ZnS層52係形成於金屬氧化物層51上，該DLC層53係形成於ZnS層52上。亦可於Ge基板10的雙面設置多層膜54，或是於Ge基板10之一方的面設置多層膜54，於Ge基板10之另一方的面設置與多層膜54不同之抗反射膜。
專利文獻1之光學構件中，係將ZnSe、ZnS及GaAs中任一種用作為基板，但當使用熱傳導率低之ZnSe及ZnS或是紅外線吸收率大之GaAs作為基板時，連續地進行開孔加工時，會於基板產生溫度分布。由於溫度分布的產生與熱透鏡效應，使加工精度惡化且加工孔品質降低，所以此等材料並不適合於作為雷射加工機用光學構件的基板。
因此，本發明之光學構件中，係使用熱傳導率高之Ge作為基板。專利文獻1中，Ge被認為無法得到作為光學構件的高穿透率，不適合於高功率雷射用途，但根據本發明者之探討，得知使用Ge基板10之光學構件，具有可作為雷射加工機用保護窗之充分的光學特性。
Ge基板10中，在不影響光學特性或機械特性下，可摻雜Ge以外的其他元素。此外，Ge基板10的形狀並無特別限制，例如，作為保護窗時較佳係使用如第2圖所示之80mm至140mm的直徑及2mm至10mm的厚度之圓板，此外，作為聚光光學透鏡時較佳係使用如第3圖所示之入射面與出射面具有曲率之形狀，將入射之雷射聚光之構造。
多層膜54的最表層之DLC層53係由物質之穩定性高且與其他材料之反應性低的類鑽碳所構成。藉由將此種DLC層53設置在光學構件的最表層，可防止因印刷基板等之開孔加工時所產生之金屬氣體或噴濺物而使膜產生損傷及腐蝕之情形。再者，類鑽碳具有高硬度，且噴濺物對於類鑽碳之附著力弱，所以可不須擔心損傷的產生 而潔淨光學構件，容易地去除噴濺物，所以可簡單地再生、再利用光學構件。
抗反射膜並無限定，例如從Ge基板側依序形成具有100nm至350nm的膜厚之ZnS層、具有30nm至300nm的膜厚之Ge層、具有250nm至900nm的膜厚之ZnS層、具有700nm至1100nm的膜厚之YF3層及具有100nm至400nm的膜厚之ZnS層者。將此種抗反射膜設置在成為入射面之Ge基板10之一方的面時，可得到99.5%以上的高穿透率。此外，為了強化密合力，亦可於Ge基板10與成為抗反射膜25的最內層之ZnS層之間，設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之金屬氧化物的層。再者，為了強化耐磨耗性，亦可於成為上述抗反射膜25的最外層之ZnS層上，設置不會產生光學影響之具有20nm以下的膜厚之金屬氧化物的層。此等層所使用之金屬氧化物，較佳係含有Y2O3、SiO、MgO、Ta2O5、HfO2、CeO2、Al2O3、TiO2、SiO2、Bi2O3及ZrO2中之至少一種。
本發明之光學構件中之多層膜54及抗反射膜的形成方法，只要是可於Ge基板10上形成膜之手法即可，方法種類不限。一般為人所知之成膜手法，可列舉出真空蒸鍍法、離子蒸鍍法等之物理蒸鍍法(PVD法)，以及熱CVD法、電漿CVD法等之化學蒸鍍法(CVD法)，本發明中，從使用複數種材料來進行成膜時之生產效率優異之觀點來看，較佳係採用真空蒸鍍法。
依據真空蒸鍍法之成膜係與實施形態1相同 地，可使用第4圖所示之真空蒸鍍裝置，故省略說明。
根據實施形態5，可提供一種光學構件，對於雷射，尤其是波長9μm至11μm之CO2雷射具有高穿透率，並具有與以往的光學構件為同等以上之耐磨耗性，即使在嚴苛環境下使用，亦不會產生層間剝離或龜裂而具有優異產品壽命。
實施形態6.
本發明之實施形態6之雷射加工機係具備實施形態1至5中任一種光學構件。
第12圖係顯示將實施形態1至5中任一種光學構件裝載作為保護窗之開孔加工用CO2雷射加工機之光路徑構成圖。此雷射加工機主要是由雷射振盪器與複數個光學構件所成之光學系統所構成。第12圖為雷射加工機之光路徑的一例，並非用以限定構成。
從雷射振盪器201所出射之直線偏光的雷射光202係藉由反射鏡203偏向而入射於第一偏光手段204，分光為偏光方向相互正交之兩條直線偏光雷射。一方的直線偏光雷射藉由反射鏡203而偏向，另一方的直線偏光雷射藉由第一檢波掃描器205來調整光軸，使兩條直線偏光雷射通過不同光路徑。
前述兩條直線偏光雷射係藉由第二偏光手段206朝向相同行進方向，並藉由第二檢波掃描器207再次調整光路徑後，入射於聚光光學透鏡208，經過聚光光學 透鏡208之雷射，通過保護窗209並於被加工物210上聚光以進行開孔加工。
雷射加工機中，藉由分別獨立地控制被安裝於用以掃描雷射之手段之第一檢波掃描器205及第二檢波掃描器207之掃描鏡，可在不移動承載台211下，進行一定區域的開孔加工。
如第12圖所示，保護窗209係於雷射加工機中，設置在距離被加工物210最近之位置。保護窗209係以形成多層膜的一面設置作為出射面，該多層膜係具有IDLC層以作為最表層。當將實施形態1至5中任一種光學構件裝載於雷射加工機作為保護窗時，即使在嚴苛環境下使用亦具有適當的產品壽命，即使在產生類似於室外之溫度變化的建築物內使用，亦可降低維修次數而維持高生產性。藉此，可令人期待電子裝置所不可或缺之半導體元件的低價格化，對消費者而言，可得到能夠以低價來購買電子裝置之恩惠。
當以檢波掃描器的掃描鏡來掃描雷射時，雷射對於保護窗209之入射角增大。如後述實施例所示，由於由實施形態1至5中任一種光學構件所構成之保護窗係對於斜向入射雷射可實現高穿透率，故對於具備掃描鏡作為掃描雷射之機構之雷射加工機乃極為有用。
第13圖係顯示將實施形態1至5中任一種光學構件裝載作為聚光光學透鏡之開孔加工用CO2雷射加工機之光路徑構成圖。此雷射加工機主要是由雷射振盪器與 複數個光學構件所成之光學系統所構成。第13圖為雷射加工機之光路徑的一例，並非用以限定構成。
如第13圖所示，除了將實施形態1至5中任一種光學構件作為聚光光學透鏡208設置在被加工物210的上方之外，其他構成係與第12圖所示之開孔加工用CO2雷射加工機相同，故省略說明。聚光光學透鏡208係以形成多層膜的一面設置作為出射面，該多層膜係具有DLC層以作為最表層。當將實施形態1至5中任一種光學構件裝載於雷射加工機作為聚光光學透鏡208時，即使省略保護窗，亦可確保對於銅噴濺物等之飛散物之耐久性。亦即可減少零件數目，達到雷射加工機的低價格化。
再者，於形成有一般的抗反射膜之以往的聚光光學透鏡中，因長期使用而欲拭除附著於表面之塵埃時，由於產生損傷而難以去除，但在由實施形態1至5中任一種光學構件所構成之聚光光學透鏡208中，由於出射面的最表層形成有DLC層，所以可毫無問題地拭除塵埃而再生聚光光學透鏡208的機能。亦即可實現能夠防止加工性能的降低之雷射加工機。
一般而言，聚光光學透鏡的光學面是由球面或非球面等之曲面所構成，所以在討論入射及出射之雷射的穿透率時，必須考量到入射角的影響。因此，聚光光學透鏡中，當對於斜向入射雷射之穿透率低時，會有加工能量的降低或是因回折光的產生而引起光學構件的損傷之危險性。亦即，本發明之光學構件係如後述實施例所示，由 於對於斜向入射雷射可實現高穿透率，所以對聚光光學透鏡極為有用。
藉由將實施形態1至5中任一種光學構件適用在雷射加工機，可達成提升雷射加工機的維護性能，並實現高性能化之雷射加工機之以往未有的效果。
實施形態7.
本發明之實施形態7之雷射加工機係具備實施形態1至5中任一種光學構件作為保護窗。
第14圖係顯示不具備掃描雷射之手段之雷射加工機300的主要構成之概略圖。就雷射加工機300的主要構成而言，係保留雷射振盪器301及聚光部302而省略與雷射的傳送相關之其他構件。第14圖中係將透鏡304與被加工物309之間的距離，描繪成較實際更小。亦即，描繪成強調雷射聚光之模樣。
從雷射振盪器301所出射之雷射光303係藉由聚光部302所聚光。聚光部302主要是由用以將雷射聚光之透鏡304以及用以保護透鏡304之保護窗305所構成。保護窗305係於Ge基板306的透鏡304側，形成有防止雷射的反射之抗反射膜，並且於Ge基板306的被加工物309側，形成有用以保護Ge基板306免受銅噴濺物或金屬蒸氣等的影響之多層膜308。當將雷射聚光時，由於得到高能量密度，所以可對印刷基板等之被加工物309進行開孔加工。
雷射加工機300中，雷射的光軸310係對於保護窗305的入射面及出射面呈正交。然而，實際上為了將雷射聚光，由於使用透鏡304來改變雷射的行進方向，所以雷射對於保護窗305呈傾斜地入射。在不具備掃描雷射之手段之雷射加工機300中，入射於保護窗305之雷射的入射角約0至3°。
第15圖係顯示具備掃描雷射之手段之雷射加工機400的主要構成之概略圖。在此，掃描雷射之手段係採用具備反射機能之掃描鏡411。雷射加工機400的主要構成，除了具備掃描鏡411之外，其他係與前述雷射加工機300相同。
從雷射振盪器401所出射之雷射光403，藉由掃描鏡411反射，並藉由聚光部402聚光。聚光部402主要是由用以將雷射聚光之透鏡404以及用以保護透鏡404之保護窗405所構成。保護窗405係於Ge基板406的透鏡404側，形成有防止雷射的反射之抗反射膜，並且於Ge基板406的被加工物409側，形成有用以保護Ge基板406免受銅噴濺物或金屬蒸氣等的影響之多層膜408。當將雷射聚光時，由於得到高能量密度，所以可對印刷基板等之被加工物409進行開孔加工。
在具備掃描雷射之手段之雷射加工機400中，由於使用具備旋轉機能之掃描鏡411來掃描雷射，所以雷射的光軸410係對於保護窗405的入射面及出射面未必呈正交，對於入射面及出射面，有時會斜向入射。亦即， 與前述雷射加工機300相比，在具備掃描雷射之手段之雷射加工機400中，入射於保護窗405之雷射的入射角的範圍較大。
例如，以雷射的光軸410對於保護窗405呈正交時為基準，於±20°的範圍使掃描鏡旋轉時，入射角為0至23°的雷射係入射於保護窗。
即使在雷射的入射角位於0至23°的範圍時，實施形態1至5中任一種光學構件亦可發揮充分的穿透性能，然而，順應於入射角為0至15°的範圍時之穿透率為97%以上之特性，掃描鏡的旋轉角度較佳為±12°的範圍。此時，雷射的入射角為0至15°的範圍，所以可確實地以高穿透率使雷射穿透。
亦即，當適用實施形態1至5中任一種光學構件作為具備掃描雷射之手段之雷射加工機400的保護窗405時，即使掃描雷射而改變雷射對於保護窗405之入射角，加工雷射的能量亦不會降低。亦即，加工孔的品質不會因加工位置而產生差異。
此外，當加工速度增快時，入射於光學構件之雷射的能量增加，使光學構件積熱，加工精度有時會降低。然而，如前述般，在裝載有於0至15°的入射角具有高穿透率之光學構件之雷射加工機中，即使以500孔/秒以上的高速進行加工，加工品質亦不會降低。亦即，當適用實施形態1至5中任一種光學構件作為具備掃描雷射之手段之雷射加工機400的保護窗405時，即使以高速進行加工， 亦不會引起加工孔的品質降低。亦即，實施形態1至5中任一種光學構件，係適合於以500孔/秒以上的速度進行加工之雷射加工機。
[實施例]
以下係藉由實施例及比較例來說明本發明的詳細內容，但本發明並不限定於此等。
[實施例1]
製作於Ge基板的雙面形成有多層膜之雷射加工機用保護窗，作為光學構件。Ge基板係使用如第2圖所示之直徑105mm及厚度5mm之圓板。多層膜係藉由真空蒸鍍法來形成。成膜條件係將真空度設為1.0×10-5Pa至10-2Pa，ZnS層的成膜速度設為5.0±0.2Å/sec，金屬氧化物層的成膜速度設為5.0±0.5Å/sec，DLC層的成膜速度設為2.0±0.5Å/sec。此外，穿透率係使用傅立葉轉換型紅外線分光光譜儀來評估。
實施例1所製作之光學構件的層構成為：DLC層(膜厚120nm)/Y2O3層(膜厚230nm)/ZnS層(膜厚860nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚860nm)/Y2O3層(膜厚230nm)/DLC層(膜厚120nm)。
第16圖係顯示實施例1之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第16圖可得知，於實施例1之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。就希望能具有97%以上的穿透率之雷射加工機用保 護窗而言，此係具有充分的光學性能。
第17圖係顯示實施例1之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第17圖可得知，於實施例1之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例2]
將層構成變更為：DLC層(膜厚90nm)/SiO層(膜厚330nm)/ZnS層(膜厚980nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚980nm)/SiO層(膜厚330nm)/DLC層(膜厚90nm)，除此之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第18圖係顯示實施例2之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第18圖可得知，於實施例2之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
第19圖係顯示實施例2之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第19圖可得知，於實施例2之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例3]
將層構成變更為：DLC層(膜厚210nm)/MgO層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚850nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚850nm)/MgO層(膜厚200nm)/DLC層(膜厚210nm)，除此 之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第20圖係顯示實施例3之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第20圖可得知，於實施例3之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
第21圖係顯示實施例3之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第21圖可得知，於實施例3之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例4]
將層構成變更為：DLC層(膜厚220nm)/Ta2O5層(膜厚80nm)/ZnS層(膜厚840nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚840nm)/Ta2O5層(膜厚80nm)/DLC層(膜厚220nm)，除此之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第22圖係顯示實施例4之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第22圖可得知，於實施例4之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現98%以上的穿透率。
第23圖係顯示實施例4之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第23圖可得知，於實施例4之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例5]
將層構成變更為：DLC層(膜厚400nm)/HfO2層(膜厚150nm)/ZnS層(膜厚650nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚650nm)/HfO2層(膜厚150nm)/DLC層(膜厚400nm)，除此之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第24圖係顯示實施例5之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第24圖可得知，於實施例5之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現97%以上的穿透率。
第25圖係顯示實施例5之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第25圖可得知，於實施例5之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現97%以上的穿透率。
[實施例6]
將層構成變更為：DLC層(膜厚260nm)/ZrO2層(膜厚110nm)/ZnS層(膜厚770nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚770nm)/ZrO2層(膜厚110nm)/DLC層(膜厚260nm)，除此之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第26圖係顯示實施例6之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第26圖可得知，於實施例6之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現97%以上的穿透率。
第27圖係顯示實施例6之光學構件中之穿透率的角度 相依性之圖。從第27圖可得知，於實施例6之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現97%以上的穿透率。
[實施例7]
將層構成變更為：DLC層(膜厚150nm)/CeO2層(膜厚300nm)/ZnS層(膜厚840nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚840nm)/CeO2層(膜厚300nm)/DLC層(膜厚150nm)，除此之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第28圖係顯示實施例7之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第28圖可得知，於實施例7之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
第29圖係顯示實施例7之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第29圖可得知，於實施例7之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[比較例1]
比較例1中，係製作對應於專利文獻1之光學構件。使用ZnSe基板來取代Ge基板，並將層構成變更為：DLC層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YbF3層(膜厚500nm)/ZnSe基板(厚度3mm)/YbF3層(膜厚500nm)/ZnS層(膜厚400nm)/DLC層(膜厚200nm)，將成膜條件設為真空度：1× 10-4Pa、YbF3層的成膜速度：3Å/sec、ZnS層的成膜速度：4Å/sec、DLC層的成膜速度：4Å/sec，除此之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第36圖係顯示比較例1之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第36圖可得知，於波長9.3μm時之穿透率約為93%。此時，由於產生熱透鏡效應，所以難以適用作為雷射加工機用保護窗。
接著對實施例1至7之光學構件進行兩種耐久試驗，以驗證光學構件對於溫度變化之可靠度。所實施之耐久試驗為「高溫試驗(200℃×12小時)」以及「熱循環試驗(10℃-60℃/2小時×100次循環)」。
耐久試驗的結果如第1表所示。
如第1表所示，依據上述兩種耐久試驗可得 知本發明之實施例1至7之光學構件未產生異常。此外，對實施例1至7之光學構件實施「磨耗試驗(依據MIL-C-675之SEVERE ABRASION)」，結果亦未產生膜剝離及損傷。另一方面，對在基板上形成較厚的氟化物膜之比較例1之光學構件實施上述試驗時，起因於氟化物膜而產生龜裂，並且膜部分地剝離。
如以上所述，本發明之實施例1至7之光學構件，可滿足作為雷射加工機用保護窗之必要的性能，並且亦具備對進行小徑加工之最新穎的雷射加工機之適用性，即使在嚴苛環境下使用，亦可實現具有適當的產品壽命之光學構件。
[實施例8]
製作下述聚光光學透鏡作為光學構件，亦即於Ge基板之一方的面(成為出射面之面)形成多層膜，並且於另一方的面(成為入射面之面)形成抗反射膜(從Ge基板側起為ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm))之聚光光學透鏡。Ge基板係使用如第3圖所示之直徑105mm及厚度5mm且具有凸形狀之圓板。多層膜及抗反射膜係藉由真空蒸鍍法來形成。成膜條件係將真空度設為1.0×10-5Pa至10-2Pa，ZnS層的成膜速度設為5.0±0.2Å/sec，金屬氧化物層的成膜速度設為5.0±0.5Å/sec，DLC層的成膜速度設為2.0±0.5Å/sec，抗反射膜的成膜速度設為1Å/sec至7Å/sec。 此外，穿透率係使用傅立葉轉換型紅外線分光光譜儀來評估。
實施例8所製作之光學構件的層構成為：DLC層(膜厚160nm)/Y2O3層(膜厚220nm)/ZnS層(膜厚1010nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm)。
第30圖係顯示實施例8之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第30圖可得知，於實施例8之光學構件中，於雷射波長為10.6μm時，可實現99%以上的穿透率。
第31圖係顯示實施例8之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第31圖可得知，於實施例8之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例9]
將層構成變更為：DLC層(膜厚250nm)/Ta2O5層(膜厚160nm)/ZnS層(膜厚900nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm)，除此之外，其他係與實施例8相同而製作光學構件。
第32圖係顯示實施例9之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第32圖可得知，於實施例9之光學構件中，於雷射波長為10.6μm時，可實現99%以 上的穿透率。
第33圖係顯示實施例9之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第33圖可得知，於實施例9之光學構件中，於雷射的入射角為0至15。的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例10]
將層構成變更為：DLC層(膜厚300nm)/HfO2層(膜厚70nm)/ZnS層(膜厚940nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚600nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm)，除此之外，其他係與實施例8相同而製作光學構件。
第34圖係顯示實施例10之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第34圖可得知，於實施例10之光學構件中，於雷射波長為10.6μm時，可實現97%以上的穿透率。
第35圖係顯示實施例10之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第35圖可得知，於實施例10之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現97%以上的穿透率。
接著對實施例8至10之光學構件進行兩種耐久試驗，以驗證光學構件對於溫度變化之可靠度。所實施之耐久試驗為「高溫試驗(200℃×12小時)」以及「熱循環試驗(10℃-60℃/2小時×100次循環)」。
耐久試驗的結果如第2表所示。
如第2表所示，依據上述兩種耐久試驗可得知本發明之實施例8至10之光學構件未產生異常。此外，對實施例8至10之光學構件實施「磨耗試驗(依據MIL-C-675之SEVERE ABRASION)」，於成為出射面之面上未產生膜剝離及損傷。
如以上所述，本發明之實施例8至10之光學構件，由於對於斜向入射具有高穿透率，所以可適合於雷射加工機所裝載之聚光光學透鏡，且由於最表層具有DLC層，所以可提升潔淨性，即使在嚴苛環境下使用，亦可實現具有適當的產品壽命之光學構件。
[實施例11]
製作於Ge基板的雙面形成有多層膜之雷射加工機用保護窗，作為光學構件。Ge基板係使用如第2圖所示之直徑105mm及厚度5mm之圓板。多層膜係藉由真空蒸鍍法來形成。成膜條件係將壓力設為1.0×10-5Pa至10-2Pa，第一 層的成膜速度設為5.0±0.2Å/sec，第二層的成膜速度設為5.0±0.5Å/sec。此外，穿透率係使用傅立葉轉換型紅外線分光光譜儀來評估。
實施例11所製作之光學構件的層構成為：第二層(DLC、膜厚110nm)/第一層(ZnS、膜厚980nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一層(ZnS、膜厚980nm)/第二層(DLC、膜厚110nm)。
第37圖係顯示實施例11之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第37圖可得知，於實施例11之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現98%以上的穿透率。就希望能具有97%以上的穿透率之雷射加工機用保護窗而言，此係具有充分的光學性能。
[實施例12]
將層構成變更為：第二層(DLC、膜厚430nm)/第一層(Bi2O3、膜厚740nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一層(Bi2O3、膜厚740nm)/第二層(DLC、膜厚430nm)，除此之外，其他係與實施例11相同而製作光學構件。
第38圖係顯示實施例12之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第38圖可得知，於實施例12之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例13]
將層構成變更為：第二層(DLC、膜厚260nm)/第一層(Cr2O3、膜厚890nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一層(Cr2O3、膜厚890nm)/第二層(DLC、膜厚260nm)，除此之外，其他係與實施例11相同而製作光學構件。
第39圖係顯示實施例13之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第39圖可得知，於實施例13之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例14]
將層構成變更為：第二層(DLC、膜厚320nm)/第一層(HfO2、膜厚890nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一層(HfO2、膜厚890nm)/第二層(DLC、膜厚320nm)，除此之外，其他係與實施例11相同而製作光學構件。
第40圖係顯示實施例14之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第40圖可得知，於實施例14之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例15]
將層構成變更為：第二層(DLC、膜厚420nm)/第一層(Ta2O5、膜厚780nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一層(Ta2O5、膜厚780nm)/第二層(DLC、膜厚420nm)，除此之外，其他係與實施例11相同而製作光學構件。
第41圖係顯示實施例15之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第41圖可得知，於實施例15之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例16]
將層構成變更為：第二層(DLC、膜厚140nm)/第一層(ZrO2、膜厚1010nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一層(ZrO2、膜厚1010nm)/第二層(DLC、膜厚140nm)，除此之外，其他係與實施例11相同而製作光學構件。
第42圖係顯示實施例16之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第42圖可得知，於實施例16之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
接著對實施例11至16之光學構件進行耐久試驗，以驗證光學構件的可靠度。所實施之耐久試驗為「磨耗試驗(依據MIL-C-675之SEVERE ABRASION)」、「高溫試驗(200℃×12小時)」及「熱循環試驗(10℃-60℃/2小時×100次循環)」。
耐久試驗的結果如第3表所示。
如第3表所示，依據上述耐久試驗可得知本發明之實施例11至16之光學構件未產生異常。
如以上所述，本發明之實施例11至16之光學構件，可滿足作為雷射加工機用保護窗之必要的光學性能及耐磨耗性，並且具備對於溫度變化之耐久性，故即使在嚴苛環境下使用，亦可實現具有適當的產品壽命之光學構件。
[實施例17]
製作下述雷射加工機用保護窗作為光學構件，亦即於Ge基板之一方的面(成為出射面之面)形成多層膜，並且於另一方的面(成為入射面之面)形成具有穿透率99.5%之抗反射膜(從Ge基板側起為ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm))之雷射加工機用保護窗。Ge基板係使用如第2 圖所示之具有直徑90mm及厚度5mm之圓板。多層膜及抗反射膜係藉由真空蒸鍍法來形成。成膜條件係將壓力設為1.0×10-5Pa至10-2Pa，第一層的成膜速度設為5.0±0.2Å/sec，第二層的成膜速度設為5.0±0.5Å/sec，入射面之抗反射膜的成膜速度設為1Å/sec至7Å/sec。此外，穿透率係使用傅立葉轉換型紅外線分光光譜儀來評估。
實施例17所製作之光學構件的層構成為：第二層(DLC、膜厚200nm)/第一層(ZnS、膜厚1070nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm)。
第43圖係顯示實施例17之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第43圖可得知，於實施例17之光學構件中，於雷射波長為10.6μm時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例18]
將層構成變更為：第二層(DLC、膜厚250nm)/第一層(Bi2O3、膜厚1020nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm)，除此之外，其他係與實施例17相同而製作光學構件。
第44圖係顯示實施例18之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第44圖可得知，於實施例18之光學構件中，於雷射波長為10.6μm時，可實現98%以 上的穿透率。
[實施例19]
將層構成變更為：第二層(DLC、膜厚310nm)/第一層(Ta2O5、膜厚1050nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm)，除此之外，其他係與實施例17相同而製作光學構件。
第45圖係顯示實施例19之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第45圖可得知，於實施例19之光學構件中，於雷射波長為10.6μm時，可實現99%以上的穿透率。
對實施例17至19之光學構件進行耐久試驗，以驗證光學構件的可靠度。所實施之耐久試驗為「磨耗試驗(依據MIL-C-675之SEVERE ABRASION)」、「高溫試驗(200℃×12小時)」及「熱循環試驗(10℃-60℃/2小時×100次循環)」。
耐久試驗的結果如第4表所示。在此，磨耗試驗的結果，為對於成為出射面之面之試驗結果。
如第4表所示，依據上述耐久試驗可得知本發明之實施例17至19之光學構件未產生異常。
如以上所述，本發明之實施例17至19之光學構件，可滿足作為雷射加工機用保護窗之必要的光學性能及耐磨耗性，並且具備對於溫度變化之耐久性，故即使在嚴苛環境下使用，亦可實現具有適當的產品壽命之光學構件。
[實施例20]
製作於Ge基板的雙面形成有從Ge基板側起依序積層有複數層金屬氧化物層與DLC層之多層膜之雷射加工機用保護窗，作為光學構件。Ge基板係使用如第2圖所示之直徑105mm及厚度5mm之圓板。多層膜係藉由真空蒸鍍法來形成。成膜條件係將壓力設為1.0×10-5Pa至10-2Pa，金屬氧化物層的成膜速度設為5.0±3.0Å/sec(因材料而不同)，DLC層的成膜速度設為2.0Å/sec。此外，穿透率係使用傅立葉轉換型紅外線分光光譜儀來評估。
實施例20所製作之光學構件的層構成為：DLC層(膜 厚350nm)/第三金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚350nm)/第二金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚180nm)/第一金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚320nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚320nm)/第二金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚180nm)/第三金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚350nm)/DLC層(膜厚350nm)，多層膜的總膜厚為1200nm。
第46圖係顯示實施例20之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第46圖可得知，於實施例20之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。就希望能具有97%以上的穿透率之雷射加工機用保護窗而言，此係具有充分的光學性能。
第47圖係顯示實施20之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第47圖可得知，於實施例20之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例21]
將層構成變更為：DLC層(膜厚450nm)/第三金屬氧化物層(HfO2、膜厚400nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚100nm)/第一金屬氧化物層(HfO2、膜厚260nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(HfO2、膜厚260nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚100nm)/第三金屬氧化物層(HfO2、膜厚400nm)/DLC層(膜厚450nm)，除此之外，其他係與實施例20相同而製作光學構件。實施例21中所製作之光學構 件中之多層膜的總膜厚為1210nm。
第48圖係顯示實施例21之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第48圖可得知，於實施例21之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現98%以上的穿透率。
第49圖係顯示實施例21之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第49圖可得知，於實施例21之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例22]
將層構成變更為：DLC層(膜厚300nm)/第三金屬氧化物層(ZrO2、膜厚380nm)/第二金屬氧化物層(TiO2、膜厚100nm)/第一金屬氧化物層(ZrO2、膜厚400nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(ZrO2、膜厚400nm)/第二金屬氧化物層(TiO2、膜厚100nm)/第三金屬氧化物層(ZrO2、膜厚380nm)/DLC層(膜厚300nm)，除此之外，其他係與實施例20相同而製作光學構件。實施例22中所製作之光學構件中之多層膜的總膜厚為1180nm。
第50圖係顯示實施例22之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第50圖可得知，於實施例22之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現98%以上的穿透率。
第51圖係顯示實施例22之光學構件中之穿透率的角 度相依性之圖。從第51圖可得知，於實施例22之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例23]
將層構成變更為：DLC層(膜厚450nm)/第四金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚390nm)/第三金屬氧化物層(HfO2、膜厚120nm)/第二金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚120nm)/第一金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚120nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚120nm)/第二金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚120nm)/第三金屬氧化物層(HfO2、膜厚120nm)/第四金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚390nm)/DLC層(膜厚450nm)，除此之外，其他係與實施例20相同而製作光學構件。實施例23中所製作之光學構件中之多層膜的總膜厚為1200nm。
第52圖係顯示實施例23之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第52圖可得知，於實施例23之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現98%以上的穿透率。
第53圖係顯示實施例23之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第53圖可得知，於實施例23之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例24]
將層構成變更為：DLC層(膜厚190nm)/第四金屬氧化物層(ZrO2、膜厚340nm)/第三金屬氧化物層(CeO2、膜厚110nm)/第二金屬氧化物層(ZrO2、膜厚400nm)/第一金屬氧化物層(CeO2、膜厚130nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(CeO2、膜厚130nm)/第二金屬氧化物層(ZrO2、膜厚400nm)/第三金屬氧化物層(CeO2、膜厚110nm)/第四金屬氧化物層(ZrO2、膜厚340nm)/DLC層(膜厚190nm)，除此之外，其他係與實施例20相同而製作光學構件。實施例24中所製作之光學構件中之多層膜的總膜厚為1170nm。
第54圖係顯示實施例24之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第54圖可得知，於實施例24之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
第55圖係顯示實施例24之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第55圖可得知，於實施例24之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例25]
將層構成變更為：DLC層(膜厚450nm)/第五金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚100nm)/第四金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚100nm)/第三金屬氧化物層(Y2O3、膜厚100nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚260nm)/第一金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚190nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(Bi2O3、膜 厚190nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚260nm)/第三金屬氧化物層(Y2O3、膜厚100nm)/第四金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚100nm)/第五金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚100nm)/DLC層(膜厚450nm)，除此之外，其他係與實施例20相同而製作光學構件。實施例25中所製作之光學構件中之多層膜的總膜厚為1200nm。
第56圖係顯示實施例25之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第56圖可得知，於實施例25之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
第57圖係顯示實施例25之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第57圖可得知，於實施例25之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例26]
將層構成變更為：DLC層(膜厚50nm)/第六金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚150nm)/第五金屬氧化物層(CeO2、膜厚110nm)/第四金屬氧化物層(ZrO2、膜厚280nm)/第三金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚140nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚360nm)/第一金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚100nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚100nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚360nm)/第三金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚140nm)/第四金屬氧化物層(ZrO2、膜厚280nm)/第五金 屬氧化物層(CeO2、膜厚110nm)/第六金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚150nm)/DLC層(膜厚50nm)，除此之外，其他係與實施例20相同而製作光學構件。實施例26中所製作之光學構件中之多層膜的總膜厚為1190nm。
第58圖係顯示實施例26之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第58圖可得知，於實施例26之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現98%以上的穿透率。
第59圖係顯示實施例26之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第59圖可得知，於實施例26之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例27]
將層構成變更為：DLC層(膜厚140nm)/第七金屬氧化物層(ZrO2、膜厚130nm)/第六金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚120nm)/第五金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚150nm)/第四金屬氧化物層(ZrO2、膜厚160nm)/第三金屬氧化物層(TiO2、膜厚150nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚160nm)/第一金屬氧化物層(ZrO2、膜厚150nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(ZrO2、膜厚150nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚160nm)/第三金屬氧化物層(TiO2、膜厚150nm)/第四金屬氧化物層(ZrO2、膜厚160nm)/第五金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚150nm)/第六金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚120nm)/第七金屬氧 化物層(ZrO2、膜厚130nm)/DLC層(膜厚140nm)，除此之外，其他係與實施例20相同而製作光學構件。實施例27中所製作之光學構件中之多層膜的總膜厚為1160nm。
第60圖係顯示實施例27之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第60圖可得知，於實施例27之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現97%以上的穿透率。
第61圖係顯示實施例27之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第61圖可得知，於實施例27之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現97%以上的穿透率。
[實施例28]
將層構成變更為：DLC層(膜厚140nm)/第八金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚190nm)/第七金屬氧化物層(ZrO2、膜厚120nm)/第六金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚130nm)/第五金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚100nm)/第四金屬氧化物層(ZrO2、膜厚110nm)/第三金屬氧化物層(HfO2、膜厚160nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚120nm)/第一金屬氧化物層(ZrO2、膜厚120nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(ZrO2、膜厚120nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚120nm)/第三金屬氧化物層(HfO2、膜厚160nm)/第四金屬氧化物層(ZrO2、膜厚110nm)/第五金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚100nm)/第六金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚130nm)/第七金屬氧化物層(ZrO2、膜厚 120nm)/第八金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚190nm)/DLC層(膜厚140nm)，除此之外，其他係與實施例20相同而製作光學構件。實施例28中所製作之光學構件中之多層膜的總膜厚為1190nm。
第62圖係顯示實施例28之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第62圖可得知，於實施例28之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現98%以上的穿透率。
第63圖係顯示實施例28之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第63圖中，可得知於實施例28之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例29]
將層構成變更為：DLC層(膜厚50nm)/第九金屬氧化物層(ZrO2、膜厚110nm)/第八金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚130nm)/第七金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚100nm)/第六金屬氧化物層(ZrO2、膜厚110nm)/第五金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚140nm)/第四金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚100nm)/第三金屬氧化物層(Y2O3、膜厚180nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚100nm)/第一金屬氧化物層(ZrO2、膜厚120nm)/Ge基板(厚度5mm)/第一金屬氧化物層(ZrO2、膜厚120nm)/第二金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚100nm)/第三金屬氧化物層(Y2O3、膜厚180nm)/第四金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚100nm)/第五金屬氧 化物層(Ta2O5、膜厚140nm)/第六金屬氧化物層(ZrO2、膜厚110nm)/第七金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚100nm)/第八金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚130nm)/第九金屬氧化物層(ZrO2、膜厚110nm)/DLC層(膜厚50nm)，除此之外，其他係與實施例20相同而製作光學構件。實施例29中所製作之光學構件中之多層膜的總膜厚為1140nm。
第64圖係顯示實施例29之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第64圖可得知，於實施例29之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
第65圖係顯示實施例29之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第65圖可得知，於實施例29之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
對實施例20至29之光學構件進行耐久試驗，以驗證光學構件的可靠度。所實施之耐久試驗為「磨耗試驗(依據MIL-C-675之SEVERE ABRASION)」、「高溫試驗(200℃×12小時)」及「熱循環試驗(10℃-60℃/2小時×100次循環)」。
耐久試驗的結果如第5表所示。
如第5表所示，依據上述耐久試驗可得知本發明之實施例20至29之光學構件未產生異常。
如以上所述，本發明之實施例20至29之光學構件，可滿足作為雷射加工機用保護窗之必要的性能，並且亦具備對進行小徑加工之最新穎的雷射加工機之適用性，即使在嚴苛環境下使用，亦可實現具有適當的產品壽命之光學構件。
[實施例30]
製作下述雷射加工機用保護窗作為光學構件，亦即於Ge基板之一方的面(成為出射面之面)形成從Ge基板側起 依序積層有複數層金屬氧化物層與DLC層之多層膜，並且於另一方的面(成為入射面之面)形成具有穿透率99.5%之抗反射膜(從Ge基板側起為ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm))之雷射加工機用保護窗。Ge基板係使用如第2圖所示之具有直徑90mm及厚度5mm之圓板。多層膜及抗反射膜係藉由真空蒸鍍法來形成。成膜條件係將壓力設為1.0×10-5Pa至10-2Pa，金屬氧化物層的成膜速度設為5.0±3.0Å/sec(因材料而不同)，DLC層的成膜速度設為2.0Å/sec，入射面之抗反射膜的成膜速度設為1Å/sec至7Å/sec。此外，穿透率係使用傅立葉轉換型紅外線分光光譜儀來評估。
實施例30所製作之光學構件的層構成為：DLC層(膜厚450nm)/第四金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚310nm)/第三金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚170nm)/第二金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚300nm)/第一金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚130nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm)，出射面之多層膜的總膜厚為1360nm。
第66圖係顯示實施例30之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第66圖可得知，於實施例30之光學構件中，於雷射波長為10.6μm時，可實現99%以上的穿透率。
第67圖係顯示實施例30之光學構件中之穿透率的角 度相依性之圖。從第67圖可得知，於實施例30之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例31]
將層構成變更為：DLC層(膜厚80nm)/第五金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚380nm)/第四金屬氧化物層(Bi2O3、膜厚170nm)/第三金屬氧化物層(ZrO2、膜厚390nm)/第二金屬氧化物層(CeO2、膜厚150nm)/第一金屬氧化物層(HfO2、膜厚140nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm)，除此之外，其他係與實施例30相同而製作光學構件。實施例31中所製作之光學構件中之出射面之多層膜的總膜厚為1310nm。
第68圖係顯示實施例31之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第68圖可得知，於實施例31之光學構件中，於雷射波長為10.6μm時，可實現98%以上的穿透率。
第69圖係顯示實施例31之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第69圖可得知，於實施例31之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例32]
將層構成變更為：DLC層(膜厚100nm)/第六金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚220nm)/第五金屬氧化物層(ZrO2、膜厚180nm)/第四金屬氧化物層(Cr2O3、膜厚400nm)/第三金屬氧化物層(Ta2O5、膜厚160nm)/第二金屬氧化物層(TiO2、膜厚140nm)/第一金屬氧化物層(HfO2、膜厚100nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZnS層(膜厚300nm)/Ge層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚400nm)/YF3層(膜厚900nm)/ZnS層(膜厚200nm)，除此之外，其他係與實施例30相同而製作光學構件。實施例32中所製作之光學構件中之多層膜的總膜厚為1300nm。
第70圖係顯示實施例32之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第70圖可得知，於實施例32之光學構件中，於雷射波長為10.6μm時，可實現97%以上的穿透率。
第71圖係顯示實施例32之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第71圖可得知，於實施例32之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現97%以上的穿透率。
對實施例30至32之光學構件進行耐久試驗，以驗證光學構件的可靠度。所實施之耐久試驗為「磨耗試驗(依據MIL-C-675之SEVERE ABRASION)」、「高溫試驗(200℃×12小時)」及「熱循環試驗(10℃-60℃/2小時×100次循環)」。
耐久試驗的結果如第6表所示。在此，磨耗試驗的結果，為對於成為出射面之面之試驗結果。
如第6表所示，依據上述耐久試驗可得知本發明之實施例30至32之光學構件未產生異常。
如以上所述，本發明之實施例30至32之光學構件，由於對於斜向入射具有高穿透率，所以可適合於雷射加工機所裝載之聚光光學透鏡，且由於最表層具有DLC層，所以可提升潔淨性，即使在嚴苛環境下使用，亦可實現具有適當的產品壽命之光學構件。
[實施例33]
將層構成變更為：DLC層(膜厚200nm)/ZnS層(膜厚310nm)/Bi2O3層(膜厚600nm)/Ge基板(厚度5mm)/Bi2O3層(膜厚600nm)/ZnS層(膜厚310nm)/DLC層(膜厚200nm)，除此之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第72圖係顯示實施例33之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第72圖可得知，於實施例33之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現98%以上的穿透率。
第73圖係顯示實施例33之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第73圖可得知，於實施例33之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現98%以上的穿透率。
[實施例34]
將層構成變更為：DLC層(膜厚300nm)/ZnS層(膜厚330nm)/CeO2層(膜厚500nm)/Ge基板(厚度5mm)/CeO2層(膜厚500nm)/ZnS層(膜厚330nm)/DLC層(膜厚300nm)，除此之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第74圖係顯示實施例34之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第74圖可得知，於實施例34之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
第75圖係顯示實施例34之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第75圖可得知，於實施例34之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
[實施例35]
將層構成變更為：DLC層(膜厚150nm)/ZnS層(膜厚170nm)/ZrO2層(膜厚800nm)/Ge基板(厚度5mm)/ZrO2層(膜厚800nm)/ZnS層(膜厚170nm)/DLC層(膜厚150nm)，除此之外，其他係與實施例1相同而製作光學構件。
第76圖係顯示實施例35之光學構件中之穿透率的波長相依性之圖。從第76圖可得知，於實施例35之光學構件中，於雷射波長為9.3μm時，可實現99%以上的穿透率。
第77圖係顯示實施例35之光學構件中之穿透率的角度相依性之圖。從第77圖可得知，於實施例35之光學構件中，於雷射的入射角為0至15°的範圍時，可實現99%以上的穿透率。
對實施例33至35之光學構件進行耐久試驗，以驗證光學構件的可靠度。所實施之耐久試驗為「磨耗試驗(依據MIL-C-675之SEVERE ABRASION)」、「高溫試驗(200℃×12小時)」及「熱循環試驗(10℃-60℃/2小時×100次循環)」。
耐久試驗的結果如第7表所示。
如第7表所示，依據上述耐久試驗可得知本發明之實施例33至35之光學構件未產生異常。
如以上所述，本發明之實施例33至35之光學構件， 由於對於斜向入射具有高穿透率，所以可適合於雷射加工機所裝載之聚光光學透鏡，且由於最表層具有DLC層，所以可提升潔淨性，即使在嚴苛環境下使用，亦可實現具有適當的產品壽命之光學構件。
本申請案係根據2015年6月19日提出申請之日本國特許出願第2015-123716號、2015年6月19日提出申請之日本國特許出願第2015-123717號及2015年6月19日提出申請之日本國特許出願第2015-123718號主張優先權，並在本申請案中援引此等日本國專利申請案的全部內容。
10‧‧‧Ge基板
11‧‧‧多層膜
12‧‧‧類鑽碳層

Claims (18)

  1. 一種光學構件，係於Ge基板的至少單面形成有多層膜之光學構件，該多層膜的最表層為類鑽碳層(DLC層)，於該Ge基板與該DLC層之間，形成有選自由SiO層、MgO層、Y2O3層、Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、Ta2O5層、TiO2層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組之至少1層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學構件，其中，於該Ge基板與該DLC層之間，進一步形成有ZnS層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學構件，其中，與前述Ge基板接觸之層係選自由Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、Ta2O5層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之光學構件，其中，與前述Ge基板接觸之層係選自由ZnS層、Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、Ta2O5層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學構件，其中，與前述DLC層接觸之層係選自由SiO層、MgO層、Y2O3層、Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、Ta2O5層、TiO2層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之光學構件，其中，與前述DLC層接觸之層係選自由ZnS層、SiO層、MgO層、Y2O3層、Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、Ta2O5層、TiO2層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之光學構件，其中，從前述Ge基板側起，依序形成有：ZnS層；選自由Y2O3層、CeO2層、SiO層、MgO層、Ta2O5層、HfO2層及ZrO2層所組成之群組之金屬氧化物層；以及前述DLC層。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學構件，其中，前述ZnS層的膜厚為600nm至1100nm的範圍，前述金屬氧化物層的膜厚為20nm至500nm的範圍，且前述DLC層的膜厚為50nm至450nm的範圍。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光學構件，其中，從前述Ge基板側起，依序形成有：選自由Bi2O3層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層及ZrO2層所組成之群組之層；以及前述DLC層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之光學構件，其中，選自由Bi2O3層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層及ZrO2層所組成之群組之前述層的膜厚於500nm至1300nm的範圍，且前述DLC層的膜厚於50nm至450nm的範圍。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之光學構件，其中，於前述Ge基板與前述DLC層之間，形成有複數層金屬氧化物層，形成於前述Ge基板的正上方之該金屬氧化物層係選自由Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5層及ZrO2層所組成之群組，形成於前述Ge基板的正上方以外之該金屬氧化物層係選自由Bi2O3層、CeO2層、Cr2O3層、HfO2層、Ta2O5 層、TiO2層、Y2O3層及ZrO2層所組成之群組。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光學構件，其中，前述DLC層與前述複數層金屬氧化物層之總膜厚為950nm至1650nm的範圍，前述DLC層的膜厚為50nm至450nm的範圍，且形成於前述Ge基板的正上方之前述金屬氧化物層的膜厚為50nm至400nm的範圍。
  13. 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之光學構件，其中，成為對象之雷射的波長範圍為9μm至11μm。
  14. 一種雷射加工機，係具備如申請專利範圍第1至13項中任一項所述之光學構件。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之雷射加工機，更具備用以掃描雷射之手段。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之雷射加工機，其中，前述用以掃描雷射之手段為掃描鏡。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之雷射加工機，其中，以雷射的光軸對於作為保護窗的前述光學構件呈正交時為基準，前述掃描鏡的旋轉角度為±12°的範圍。
  18. 如申請專利範圍第14至17項中任一項所述之雷射加工機，係以500孔/秒以上的速度進行加工。
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