JP2001219290A - レーザエッチング方法及びレーザエッチング装置 - Google Patents
レーザエッチング方法及びレーザエッチング装置Info
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
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- Laser Beam Processing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】無機材料からなる被加工物のレーザエッチング
において、エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いように加工することができ、さらにはマイクロマシ
ン、またはＩＣおよびダイオードデバイス等の材料を微
細加工することができるレーザエッチング方法及びレー
ザエッチング装置を提供する。 【解決手段】フェムト秒レーザから放射されたレーザ光
を、前記無機材料からなる被加工物に照射することによ
って、光アブレーション加工するレーザエッチング方法
または装置であって、前記レーザ発振器から放射された
レーザ光を、所定のパターン、所定エネルギー密度に
て、前記無機材料からなる被加工物に照射して前記被加
工物をレーザエッチングするに際し、エッチング位置周
辺に加工副産物が付着しないようにして加工する。
において、エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いように加工することができ、さらにはマイクロマシ
ン、またはＩＣおよびダイオードデバイス等の材料を微
細加工することができるレーザエッチング方法及びレー
ザエッチング装置を提供する。 【解決手段】フェムト秒レーザから放射されたレーザ光
を、前記無機材料からなる被加工物に照射することによ
って、光アブレーション加工するレーザエッチング方法
または装置であって、前記レーザ発振器から放射された
レーザ光を、所定のパターン、所定エネルギー密度に
て、前記無機材料からなる被加工物に照射して前記被加
工物をレーザエッチングするに際し、エッチング位置周
辺に加工副産物が付着しないようにして加工する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
被加工物を加工するレーザエッチング方法及びレーザエ
ッチング装置に関し、特に、無機材料からなる被加工物
のレーザエッチングにおいて、エッチング位置周辺に加
工副産物が付着しないように加工することができ、さら
にはマイクロマシン、またはＩＣおよびダイオードデバ
イス等の材料を微細加工することができるレーザエッチ
ング方法及びレーザエッチング装置の実現を目指すもの
である。
被加工物を加工するレーザエッチング方法及びレーザエ
ッチング装置に関し、特に、無機材料からなる被加工物
のレーザエッチングにおいて、エッチング位置周辺に加
工副産物が付着しないように加工することができ、さら
にはマイクロマシン、またはＩＣおよびダイオードデバ
イス等の材料を微細加工することができるレーザエッチ
ング方法及びレーザエッチング装置の実現を目指すもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザ加工によって構造体を微細
加工形成する場合、エキシマレーザまたはＹＡＧレーザ
の高調波を用いるのが一般的である。ところが、これら
の加工方法においては、レーザ光のエネルギー密度は発
振パルスにおいて最大でも１００メガワットのレベルで
しかないため、無機材料からなる被加工物においては加
工が困難であり、主に有機樹脂材料からなる被加工物に
対する昇華アブレーション加工しか出来なかった。この
ため、これらの無機材料からなる被加工物に微細加工を
施す場合には、リソグラフィープロセスを用いて、各個
々の異材質材料に対してそれぞれ、レジストコート、レ
ジストパターニング露光、レジスト現像、レジストパタ
ーンを利用したエッチング、レジストアッシング、等の
一連のプロセスを踏むことによって、構造体の加工をし
ているが、このような加工方法に寄る場合には、加工工
程が複雑となることからコスト的な問題点が生じ、また
工程タクトタイムに対して生産設備投資が膨大になると
いった問題点がある。
加工形成する場合、エキシマレーザまたはＹＡＧレーザ
の高調波を用いるのが一般的である。ところが、これら
の加工方法においては、レーザ光のエネルギー密度は発
振パルスにおいて最大でも１００メガワットのレベルで
しかないため、無機材料からなる被加工物においては加
工が困難であり、主に有機樹脂材料からなる被加工物に
対する昇華アブレーション加工しか出来なかった。この
ため、これらの無機材料からなる被加工物に微細加工を
施す場合には、リソグラフィープロセスを用いて、各個
々の異材質材料に対してそれぞれ、レジストコート、レ
ジストパターニング露光、レジスト現像、レジストパタ
ーンを利用したエッチング、レジストアッシング、等の
一連のプロセスを踏むことによって、構造体の加工をし
ているが、このような加工方法に寄る場合には、加工工
程が複雑となることからコスト的な問題点が生じ、また
工程タクトタイムに対して生産設備投資が膨大になると
いった問題点がある。
【０００３】このような点を改善するため、本出願人
は、特願平１１−３１６７６０号等において、無機材料
からなる被加工物に構造を微細加工形成する場合、１ピ
コ秒以下のパルス放射時間でレーザ光を出力するレーザ
発振器から発振されたレーザ光の時間的エネルギー密度
が飛躍的に高い特徴と、レーザの照射時間が非常に短い
ためレーザ光が熱エネルギーとして変換されず格子結合
切断エネルギーに直接変換される特性とを利用して、昇
華アブレーション加工するレーザ加工方法を提案してい
る。
は、特願平１１−３１６７６０号等において、無機材料
からなる被加工物に構造を微細加工形成する場合、１ピ
コ秒以下のパルス放射時間でレーザ光を出力するレーザ
発振器から発振されたレーザ光の時間的エネルギー密度
が飛躍的に高い特徴と、レーザの照射時間が非常に短い
ためレーザ光が熱エネルギーとして変換されず格子結合
切断エネルギーに直接変換される特性とを利用して、昇
華アブレーション加工するレーザ加工方法を提案してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記昇
華アブレーション加工するレーザ加工方法では、無機材
料からなる被加工物にアブレーション昇華を引き起こし
てエッチング加工することは可能であるが、加工材料に
よっては、昇華され気化した原子または分子粒子が瞬時
に再結合を起こしてしまい、エッチング位置または、す
ぐ周辺に液化して付着し、それが固化して固まってしま
うことによって、エッチング位置周辺がきれいに保てな
い、またさらに、加工副産物の付着によって、エッチン
グを妨げてしまうという、別の問題を生じさせてしま
う。特に、このような問題は、共有結合によって結晶ま
たはアモルファス固体化している材料において顕著に発
生する。その原因については現在のところ必ずしも明確
ではないが、金属結合、イオン結合性結晶またはイオン
結合性アモルファス材料に関しては、上記したような問
題が顕著でないことから、結合エネルギーの高い共有結
合材料においてより顕著に生じる問題であるものと予想
される。
華アブレーション加工するレーザ加工方法では、無機材
料からなる被加工物にアブレーション昇華を引き起こし
てエッチング加工することは可能であるが、加工材料に
よっては、昇華され気化した原子または分子粒子が瞬時
に再結合を起こしてしまい、エッチング位置または、す
ぐ周辺に液化して付着し、それが固化して固まってしま
うことによって、エッチング位置周辺がきれいに保てな
い、またさらに、加工副産物の付着によって、エッチン
グを妨げてしまうという、別の問題を生じさせてしま
う。特に、このような問題は、共有結合によって結晶ま
たはアモルファス固体化している材料において顕著に発
生する。その原因については現在のところ必ずしも明確
ではないが、金属結合、イオン結合性結晶またはイオン
結合性アモルファス材料に関しては、上記したような問
題が顕著でないことから、結合エネルギーの高い共有結
合材料においてより顕著に生じる問題であるものと予想
される。
【０００５】そこで、本発明は、上記課題を解決し、無
機材料からなる被加工物のレーザエッチングにおいて、
エッチング位置周辺に加工副産物が付着しないように加
工することができ、さらにはマイクロマシン、またはＩ
Ｃおよびダイオードデバイス等の材料を微細加工するこ
とができるレーザエッチング方法及びレーザエッチング
装置を提供することを目的とするものである。
機材料からなる被加工物のレーザエッチングにおいて、
エッチング位置周辺に加工副産物が付着しないように加
工することができ、さらにはマイクロマシン、またはＩ
Ｃおよびダイオードデバイス等の材料を微細加工するこ
とができるレーザエッチング方法及びレーザエッチング
装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、つぎの（１）〜（３５）のように構成し
たレーザエッチング方法及びレーザエッチング装置を提
供するものである。 （１）１ピコ秒以下のパルス放射時間で空間的時間的な
エネルギー密度の大きい光パルスを連続放射するレーザ
発振器からのレーザ光を、無機材料からなる被加工物に
照射することによって、光アブレーション加工するレー
ザエッチング方法であって、前記レーザ発振器から放射
されたレーザ光を、所定のパターン、所定エネルギー密
度にて、前記無機材料からなる被加工物に照射して前記
被加工物をレーザエッチングするに際し、エッチング位
置周辺に加工副産物が付着しないようにする手段を用い
て加工することを特徴とするレーザエッチング方法。 （２）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に照
射するに際し、前記被加工物への照射をパルスレーザ発
振周波数よりも長い時間のインターバルによる間欠照射
によって行い、前記被加工物を加工する手段であること
を特徴とする上記（１）に記載のレーザエッチング方
法。 （３）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に照
射するに際し、前記被加工物の加工位置において気体流
を流した状態で前記レーザ光を照射し、前記被加工物を
加工する手段であることを特徴とする上記（１）に記載
のレーザエッチング方法。 （４）前記被加工物の加工位置において流される気体流
が、空気の流れであることを特徴とする上記（３）に記
載のレーザエッチング方法。 （５）前記被加工物の加工位置において流される気体流
が、窒素ガスの流れであることを特徴とする上記（３）
に記載のレーザエッチング方法。 （６）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に照
射するに際し、前記被加工物を空気以外の雰囲気中に配
した状態で前記レーザ光を照射し、前記被加工物を加工
する手段であることを特徴とする上記（１）に記載のレ
ーザエッチング方法。 （７）前記空気以外の雰囲気は、その媒質が窒素分子の
原子量よりも軽い原子量の気体ガスであることを特徴と
する上記（６）に記載のレーザエッチング方法。 （８）前記気体ガスが、ヘリウムガスであることを特徴
とする上記（７）に記載のレーザエッチング方法。 （９）前記気体ガスが、水素ガスであることを特徴とす
る上記（７）に記載のレーザエッチング方法。 （１０）前記空気以外の雰囲気は、その媒質がレーザ光
を透過する液体であることを特徴とする上記（６）に記
載のレーザエッチング方法。 （１１）前記レーザ光を透過する液体が、水であること
を特徴とする上記（１０）に記載のレーザエッチング方
法。 （１２）前記レーザ光を透過する液体が、シリコーンオ
イルであることを特徴とする上記（１０）に記載のレー
ザエッチング方法。 （１３）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に
照射するに際し、前記被加工物を２００℃以上に加熱し
た状態で前記レーザ光を照射し、前記被加工物を加工す
ることを特徴とする上記（１）に記載のレーザエッチン
グ方法。 （１４）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に
照射するに際し、前記被加工物を１０Ｔｏｒｒ以下の気
圧雰囲気中に配した状態で前記レーザ光を照射し、前記
被加工物を加工することを特徴とする上記（１）に記載
のレーザエッチング方法。 （１５）前記無機材料が、共有結合結晶であることを特
徴とする上記（１）〜（１４）のいずれかに記載のレー
ザエッチング方法。 （１６）前記無機材料が、シリコンアモルファスまたは
結晶であることを特徴とする上記（１）〜（１４）のい
ずれかに記載のレーザエッチング方法。 （１７）前記無機材料が、シリコン化合物であることを
特徴とする上記（１）〜（１４）のいずれかに記載のレ
ーザエッチング方法。 （１８）前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮装置を
有しているレーザ発振器であることを特徴とする上記
（１）〜（１７）のいずれかに記載のレーザエッチング
方法。 （１９）前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピングパ
ルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モード同
期手段によって構成されていることを特徴とする上記
（１８）に記載のレーザエッチング方法。 （２０）１ピコ秒以下のパルス放射時間で空間的時間的
なエネルギー密度の大きい光パルスを連続放射するレー
ザ発振器を有し、該レーザ発振器からのレーザ光を、所
定のパターン、所定エネルギー密度にて、前記無機材料
からなる被加工物に照射することによって、光アブレー
ション加工するレーザエッチング装置であって、前記無
機材料からなる被加工物に照射して前記被加工物をレー
ザエッチングするために、エッチング位置周辺に加工副
産物が付着しないようにする手段を有することを特徴と
するレーザエッチング装置。 （２１）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、前記レーザ発振器からのレーザ
光をシャッター開閉制御によって間欠照射するメカニカ
ルシャッターを備え、前記被加工物への照射をパルスレ
ーザ発振周波数よりも長い時間のインターバルによる間
欠照射によって行い、前記被加工物を加工する手段であ
ることを特徴とする上記（２０）に記載のレーザエッチ
ング装置。 （２２）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、前記無機材料からなる被加工物
の加工位置に気体流を流す手段を備え、該無機材料から
なる被加工物の加工位置において気体流を流した状態
で、前記レーザ光を前記被加工物に照射し、前記被加工
物を加工する手段であることを特徴とする上記（２０）
に記載のレーザエッチング装置。 （２３）前記被加工物の加工位置に気体流を流す手段
が、空気流を流す手段であることを特徴とする上記（２
２）に記載のレーザエッチング装置。 （２４）前記被加工物の加工位置に気体流を流す手段
が、窒素ガスを流す手段であることを特徴とする上記
（２２）に記載のレーザエッチング装置。 （２５）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、チャンバーと該チャンバーを密
閉できる光透過性部材とを備え、前記無機材料からなる
被加工物を、空気以外の媒質が充填され前記光透過性部
材によって密閉された前記チャンバー内に配置し、前記
レーザ光を前記光透過性部材を介して前記被加工物に照
射し、前記被加工物を加工する手段であることを特徴と
する上記（２０）に記載のレーザエッチング装置。 （２６）前記チャンバー内に充填された空気以外の媒質
が、窒素分子の原子量よりも軽い原子量の気体ガスであ
ることを特徴とする上記（２５）に記載のレーザエッチ
ング装置。 （２７）前記気体ガスが、ヘリウムガスであることを特
徴とする上記（２６）に記載のレーザエッチング装置。 （２８）前記気体ガスが、水素ガスであることを特徴と
する上記（２６）に記載のレーザエッチング装置。 （２９）前記チャンバー内に充填された空気以外の媒質
が、レーザ光を透過する液体であることを特徴とする上
記（２５）に記載のレーザエッチング装置。 （３０）前記レーザ光を透過する液体が、水であること
を特徴とする上記（２９）に記載のレーザエッチング装
置。 （３１）前記レーザ光を透過する液体が、シリコーンオ
イルであることを特徴とする上記（２９）に記載のレー
ザエッチング装置。 （３２）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、調温手段によって所定温度に制
御される加熱ヒータを備え、前記無機材料からなる被加
工物を、所定温度に保ち、前記レーザ光を前記被加工物
に照射し、前記被加工物を加工する手段であることを特
徴とする上記（２０）に記載のレーザエッチング装置。 （３３）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、チャンバーと該チャンバーを密
閉できる光透過性部材とを備え、前記無機材料からなる
被加工物を、１０Ｔｏｒｒ以下に減圧され前記光透過性
部材によって密閉された前記チャンバー内に配置し、前
記レーザ光を前記光透過性部材を介して前記被加工物に
照射し、前記被加工物を加工する手段であることを特徴
とする上記（２０）に記載のレーザエッチング装置。 （３４）前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮装置を
有しているレーザ発振器であることを特徴とする上記
（２０）〜（３３）のいずれかに記載のレーザエッチン
グ装置。 （３５）前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピングパ
ルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モード同
期手段によって構成されていることを特徴とする上記
（３４）に記載のレーザエッチング装置。
成するために、つぎの（１）〜（３５）のように構成し
たレーザエッチング方法及びレーザエッチング装置を提
供するものである。 （１）１ピコ秒以下のパルス放射時間で空間的時間的な
エネルギー密度の大きい光パルスを連続放射するレーザ
発振器からのレーザ光を、無機材料からなる被加工物に
照射することによって、光アブレーション加工するレー
ザエッチング方法であって、前記レーザ発振器から放射
されたレーザ光を、所定のパターン、所定エネルギー密
度にて、前記無機材料からなる被加工物に照射して前記
被加工物をレーザエッチングするに際し、エッチング位
置周辺に加工副産物が付着しないようにする手段を用い
て加工することを特徴とするレーザエッチング方法。 （２）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に照
射するに際し、前記被加工物への照射をパルスレーザ発
振周波数よりも長い時間のインターバルによる間欠照射
によって行い、前記被加工物を加工する手段であること
を特徴とする上記（１）に記載のレーザエッチング方
法。 （３）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に照
射するに際し、前記被加工物の加工位置において気体流
を流した状態で前記レーザ光を照射し、前記被加工物を
加工する手段であることを特徴とする上記（１）に記載
のレーザエッチング方法。 （４）前記被加工物の加工位置において流される気体流
が、空気の流れであることを特徴とする上記（３）に記
載のレーザエッチング方法。 （５）前記被加工物の加工位置において流される気体流
が、窒素ガスの流れであることを特徴とする上記（３）
に記載のレーザエッチング方法。 （６）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に照
射するに際し、前記被加工物を空気以外の雰囲気中に配
した状態で前記レーザ光を照射し、前記被加工物を加工
する手段であることを特徴とする上記（１）に記載のレ
ーザエッチング方法。 （７）前記空気以外の雰囲気は、その媒質が窒素分子の
原子量よりも軽い原子量の気体ガスであることを特徴と
する上記（６）に記載のレーザエッチング方法。 （８）前記気体ガスが、ヘリウムガスであることを特徴
とする上記（７）に記載のレーザエッチング方法。 （９）前記気体ガスが、水素ガスであることを特徴とす
る上記（７）に記載のレーザエッチング方法。 （１０）前記空気以外の雰囲気は、その媒質がレーザ光
を透過する液体であることを特徴とする上記（６）に記
載のレーザエッチング方法。 （１１）前記レーザ光を透過する液体が、水であること
を特徴とする上記（１０）に記載のレーザエッチング方
法。 （１２）前記レーザ光を透過する液体が、シリコーンオ
イルであることを特徴とする上記（１０）に記載のレー
ザエッチング方法。 （１３）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に
照射するに際し、前記被加工物を２００℃以上に加熱し
た状態で前記レーザ光を照射し、前記被加工物を加工す
ることを特徴とする上記（１）に記載のレーザエッチン
グ方法。 （１４）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工物に
照射するに際し、前記被加工物を１０Ｔｏｒｒ以下の気
圧雰囲気中に配した状態で前記レーザ光を照射し、前記
被加工物を加工することを特徴とする上記（１）に記載
のレーザエッチング方法。 （１５）前記無機材料が、共有結合結晶であることを特
徴とする上記（１）〜（１４）のいずれかに記載のレー
ザエッチング方法。 （１６）前記無機材料が、シリコンアモルファスまたは
結晶であることを特徴とする上記（１）〜（１４）のい
ずれかに記載のレーザエッチング方法。 （１７）前記無機材料が、シリコン化合物であることを
特徴とする上記（１）〜（１４）のいずれかに記載のレ
ーザエッチング方法。 （１８）前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮装置を
有しているレーザ発振器であることを特徴とする上記
（１）〜（１７）のいずれかに記載のレーザエッチング
方法。 （１９）前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピングパ
ルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モード同
期手段によって構成されていることを特徴とする上記
（１８）に記載のレーザエッチング方法。 （２０）１ピコ秒以下のパルス放射時間で空間的時間的
なエネルギー密度の大きい光パルスを連続放射するレー
ザ発振器を有し、該レーザ発振器からのレーザ光を、所
定のパターン、所定エネルギー密度にて、前記無機材料
からなる被加工物に照射することによって、光アブレー
ション加工するレーザエッチング装置であって、前記無
機材料からなる被加工物に照射して前記被加工物をレー
ザエッチングするために、エッチング位置周辺に加工副
産物が付着しないようにする手段を有することを特徴と
するレーザエッチング装置。 （２１）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、前記レーザ発振器からのレーザ
光をシャッター開閉制御によって間欠照射するメカニカ
ルシャッターを備え、前記被加工物への照射をパルスレ
ーザ発振周波数よりも長い時間のインターバルによる間
欠照射によって行い、前記被加工物を加工する手段であ
ることを特徴とする上記（２０）に記載のレーザエッチ
ング装置。 （２２）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、前記無機材料からなる被加工物
の加工位置に気体流を流す手段を備え、該無機材料から
なる被加工物の加工位置において気体流を流した状態
で、前記レーザ光を前記被加工物に照射し、前記被加工
物を加工する手段であることを特徴とする上記（２０）
に記載のレーザエッチング装置。 （２３）前記被加工物の加工位置に気体流を流す手段
が、空気流を流す手段であることを特徴とする上記（２
２）に記載のレーザエッチング装置。 （２４）前記被加工物の加工位置に気体流を流す手段
が、窒素ガスを流す手段であることを特徴とする上記
（２２）に記載のレーザエッチング装置。 （２５）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、チャンバーと該チャンバーを密
閉できる光透過性部材とを備え、前記無機材料からなる
被加工物を、空気以外の媒質が充填され前記光透過性部
材によって密閉された前記チャンバー内に配置し、前記
レーザ光を前記光透過性部材を介して前記被加工物に照
射し、前記被加工物を加工する手段であることを特徴と
する上記（２０）に記載のレーザエッチング装置。 （２６）前記チャンバー内に充填された空気以外の媒質
が、窒素分子の原子量よりも軽い原子量の気体ガスであ
ることを特徴とする上記（２５）に記載のレーザエッチ
ング装置。 （２７）前記気体ガスが、ヘリウムガスであることを特
徴とする上記（２６）に記載のレーザエッチング装置。 （２８）前記気体ガスが、水素ガスであることを特徴と
する上記（２６）に記載のレーザエッチング装置。 （２９）前記チャンバー内に充填された空気以外の媒質
が、レーザ光を透過する液体であることを特徴とする上
記（２５）に記載のレーザエッチング装置。 （３０）前記レーザ光を透過する液体が、水であること
を特徴とする上記（２９）に記載のレーザエッチング装
置。 （３１）前記レーザ光を透過する液体が、シリコーンオ
イルであることを特徴とする上記（２９）に記載のレー
ザエッチング装置。 （３２）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、調温手段によって所定温度に制
御される加熱ヒータを備え、前記無機材料からなる被加
工物を、所定温度に保ち、前記レーザ光を前記被加工物
に照射し、前記被加工物を加工する手段であることを特
徴とする上記（２０）に記載のレーザエッチング装置。 （３３）前記エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段が、チャンバーと該チャンバーを密
閉できる光透過性部材とを備え、前記無機材料からなる
被加工物を、１０Ｔｏｒｒ以下に減圧され前記光透過性
部材によって密閉された前記チャンバー内に配置し、前
記レーザ光を前記光透過性部材を介して前記被加工物に
照射し、前記被加工物を加工する手段であることを特徴
とする上記（２０）に記載のレーザエッチング装置。 （３４）前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮装置を
有しているレーザ発振器であることを特徴とする上記
（２０）〜（３３）のいずれかに記載のレーザエッチン
グ装置。 （３５）前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピングパ
ルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モード同
期手段によって構成されていることを特徴とする上記
（３４）に記載のレーザエッチング装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用することにより、無機材料からなる被加
工物のレーザエッチングにおいて、エッチング位置周辺
に加工副産物が付着しないように加工することができ
る。また、その第１の実施形態として、例えば被加工物
への照射をパルスレーザ発振周波数よりも長い時間のイ
ンターバルによる間欠照射によるエッチング休憩時間を
設けることによって、エッチング位置周辺に加工副産物
が付着しないように加工することができ、さらにはマイ
クロマシン、またはＩＣおよびダイオードデバイス等の
材料を微細加工することが可能となる。
上記構成を適用することにより、無機材料からなる被加
工物のレーザエッチングにおいて、エッチング位置周辺
に加工副産物が付着しないように加工することができ
る。また、その第１の実施形態として、例えば被加工物
への照射をパルスレーザ発振周波数よりも長い時間のイ
ンターバルによる間欠照射によるエッチング休憩時間を
設けることによって、エッチング位置周辺に加工副産物
が付着しないように加工することができ、さらにはマイ
クロマシン、またはＩＣおよびダイオードデバイス等の
材料を微細加工することが可能となる。
【０００８】すなわち、アブレーションによって放出さ
れた原子または分子粒子は、エッチング位置の周辺にプ
ラズマ雲を形成するため、連続的に加工を進行させる
と、前記プラズマ雲がアブレーションによって放出され
た原子または分子粒子の放出の妨げとなってしまう。こ
のことによって、加工位置の周辺に昇華した材料が液
化、固体化してエッチング位置周辺に固着してしまうこ
ととなる。これに対して、上記構成によれば、被加工物
への照射をパルスレーザ発振周波数よりも長い時間のイ
ンターバルによる間欠照射を行うことで、所定エッチン
グを行った後に、エッチング休憩時間を設けることがで
き、原子または分子粒子のプラズマ雲が飛散した後に、
エッチングを再開する加工シーケンスを行うことによっ
て、エッチング位置周辺に固着物を付着しずらくするこ
とが可能となり、エッチング位置周辺に加工副産物が付
着しないようにすることができる。
れた原子または分子粒子は、エッチング位置の周辺にプ
ラズマ雲を形成するため、連続的に加工を進行させる
と、前記プラズマ雲がアブレーションによって放出され
た原子または分子粒子の放出の妨げとなってしまう。こ
のことによって、加工位置の周辺に昇華した材料が液
化、固体化してエッチング位置周辺に固着してしまうこ
ととなる。これに対して、上記構成によれば、被加工物
への照射をパルスレーザ発振周波数よりも長い時間のイ
ンターバルによる間欠照射を行うことで、所定エッチン
グを行った後に、エッチング休憩時間を設けることがで
き、原子または分子粒子のプラズマ雲が飛散した後に、
エッチングを再開する加工シーケンスを行うことによっ
て、エッチング位置周辺に固着物を付着しずらくするこ
とが可能となり、エッチング位置周辺に加工副産物が付
着しないようにすることができる。
【０００９】また、その第２の実施形態として、被加工
物の加工位置において気体流を流した状態で加工するこ
とにより、エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いように加工することができ、さらにはマイクロマシ
ン、またはＩＣおよびダイオードデバイス等の材料を微
細加工することが可能となる。すなわち、前述したアブ
レーションによって放出された原子または分子粒子は、
気体の流れによって加工位置から衝突排除されることに
より、エッチング位置周辺に留まりにくくなるため、エ
ッチング位置周辺に加工副産物が付着しないようにする
ことができる。
物の加工位置において気体流を流した状態で加工するこ
とにより、エッチング位置周辺に加工副産物が付着しな
いように加工することができ、さらにはマイクロマシ
ン、またはＩＣおよびダイオードデバイス等の材料を微
細加工することが可能となる。すなわち、前述したアブ
レーションによって放出された原子または分子粒子は、
気体の流れによって加工位置から衝突排除されることに
より、エッチング位置周辺に留まりにくくなるため、エ
ッチング位置周辺に加工副産物が付着しないようにする
ことができる。
【００１０】また、その第３の実施形態として、被加工
物を空気以外の雰囲気中に配した状態で、レーザ光を照
射して加工することにより、エッチング位置周辺に加工
副産物が付着しないように加工することができ、さらに
はマイクロマシン、またはＩＣおよびダイオードデバイ
ス等の材料を微細加工することが可能となる。 ここで、例えば、空気以外の雰囲気を形成するため、
ヘリウムガスを用いる場合には、アブレーションによっ
て放出された原子または分子粒子が、原子量の小さいヘ
リウムに衝突しても、進行方向の変位を受けにくくなっ
て、これらが直進することで、エッチング位置周辺に留
まりにくくなるため、エッチング位置周辺に付着物が生
じなくなる。 また、空気以外の雰囲気を形成するため、水素ガスを
用いる場合には、取扱上危険性が高いが、上記した原子
量に関連した効果以外に、特に、被加工物がシリコンの
場合に効果を発揮するもので、アブレーションによって
放出されたシリコン原子が水素原子と化学結合してシラ
ンガス（ＳｉＨ4）となり、気体状態で安定な状態に変
換されるため、エッチング位置周辺に付着しにくくなる
ため、エッチング位置周辺に付着物が生じなくなる。 また、空気以外の雰囲気を形成するため、水を用いる
場合には、アブレーションによって飛び出した原子また
は分子粒子が、エッチング位置周辺に付着しようとして
も、水分子が回り込んで介在するため、アブレーション
によって飛び出した原子または分子粒子は水中にとり込
まれてしまい、再付着を起こすことがないため、エッチ
ング位置周辺に付着物が生じなくなる。ただし、この場
合、被加工物の光吸収率が水の光吸収率よりも高いこと
と、アブレーションによって気体状態の副産物が発生し
ないこと（注：水は表面張力が大きいため、気体状態の
副産物が発生すると、泡として加工位置にとどまってし
まうため、光の進行を屈折によって乱してしまうために
高精度加工が行えないことによる）が条件となる。ま
た、空気以外の雰囲気を形成するため、シリコーンオイ
ルを用いる場には、アブレーションによって飛び出した
原子または分子粒子が、エッチング位置周辺に付着しよ
うとしても、シリコーンオイル分子が回り込んで介在す
るため、アブレーションによって飛び出した原子または
分子粒子はシリコーンオイル中にとり込まれてしまい、
再付着を起こすことがないため、エッチング位置周辺に
付着物が生じなくなる。ただしこの場合、被加工物の光
吸収率がシリコーンオイルの光吸収率よりも高いことが
条件となる。（注：アブレーションによって気体状態の
副産物が発生したとしてもシリコーンオイルは表面張力
が小さいため、被加工物に付着した状態は保たれず、シ
リコーンオイルの分子量による粘性を小さくしておけば
気泡は液圧によって流動して被加工物から除去されるた
め、気体状態の副産物はあってもかまわない。）このよ
うに、上記〜のような様々な空気以外の雰囲気を形
成することによって、エッチング位置周辺に加工副産物
が付着しないようにすることができる。
物を空気以外の雰囲気中に配した状態で、レーザ光を照
射して加工することにより、エッチング位置周辺に加工
副産物が付着しないように加工することができ、さらに
はマイクロマシン、またはＩＣおよびダイオードデバイ
ス等の材料を微細加工することが可能となる。 ここで、例えば、空気以外の雰囲気を形成するため、
ヘリウムガスを用いる場合には、アブレーションによっ
て放出された原子または分子粒子が、原子量の小さいヘ
リウムに衝突しても、進行方向の変位を受けにくくなっ
て、これらが直進することで、エッチング位置周辺に留
まりにくくなるため、エッチング位置周辺に付着物が生
じなくなる。 また、空気以外の雰囲気を形成するため、水素ガスを
用いる場合には、取扱上危険性が高いが、上記した原子
量に関連した効果以外に、特に、被加工物がシリコンの
場合に効果を発揮するもので、アブレーションによって
放出されたシリコン原子が水素原子と化学結合してシラ
ンガス（ＳｉＨ4）となり、気体状態で安定な状態に変
換されるため、エッチング位置周辺に付着しにくくなる
ため、エッチング位置周辺に付着物が生じなくなる。 また、空気以外の雰囲気を形成するため、水を用いる
場合には、アブレーションによって飛び出した原子また
は分子粒子が、エッチング位置周辺に付着しようとして
も、水分子が回り込んで介在するため、アブレーション
によって飛び出した原子または分子粒子は水中にとり込
まれてしまい、再付着を起こすことがないため、エッチ
ング位置周辺に付着物が生じなくなる。ただし、この場
合、被加工物の光吸収率が水の光吸収率よりも高いこと
と、アブレーションによって気体状態の副産物が発生し
ないこと（注：水は表面張力が大きいため、気体状態の
副産物が発生すると、泡として加工位置にとどまってし
まうため、光の進行を屈折によって乱してしまうために
高精度加工が行えないことによる）が条件となる。ま
た、空気以外の雰囲気を形成するため、シリコーンオイ
ルを用いる場には、アブレーションによって飛び出した
原子または分子粒子が、エッチング位置周辺に付着しよ
うとしても、シリコーンオイル分子が回り込んで介在す
るため、アブレーションによって飛び出した原子または
分子粒子はシリコーンオイル中にとり込まれてしまい、
再付着を起こすことがないため、エッチング位置周辺に
付着物が生じなくなる。ただしこの場合、被加工物の光
吸収率がシリコーンオイルの光吸収率よりも高いことが
条件となる。（注：アブレーションによって気体状態の
副産物が発生したとしてもシリコーンオイルは表面張力
が小さいため、被加工物に付着した状態は保たれず、シ
リコーンオイルの分子量による粘性を小さくしておけば
気泡は液圧によって流動して被加工物から除去されるた
め、気体状態の副産物はあってもかまわない。）このよ
うに、上記〜のような様々な空気以外の雰囲気を形
成することによって、エッチング位置周辺に加工副産物
が付着しないようにすることができる。
【００１１】また、その第４の実施形態として、被加工
物を２００℃以上に加熱した状態で加工することによ
り、エッチング位置周辺に加工副産物が付着しないよう
に加工することができ、さらにはマイクロマシン、また
はＩＣおよびダイオードデバイス等の材料を微細加工す
ることが可能となる。すなわち、前述したアブレーショ
ンによって放出された原子または分子粒子は、加熱され
た無機材料からの熱によって冷却液化に要する時間が長
くなるため、その飛翔行程において被加工物である無機
材料の近傍から離れた位置において大気による冷却を受
けて液化、固体化するために、エッチング位置周辺に固
着物を付着しずらくすることが可能となり、エッチング
位置周辺に加工副産物が付着しないようにすることがで
きる。
物を２００℃以上に加熱した状態で加工することによ
り、エッチング位置周辺に加工副産物が付着しないよう
に加工することができ、さらにはマイクロマシン、また
はＩＣおよびダイオードデバイス等の材料を微細加工す
ることが可能となる。すなわち、前述したアブレーショ
ンによって放出された原子または分子粒子は、加熱され
た無機材料からの熱によって冷却液化に要する時間が長
くなるため、その飛翔行程において被加工物である無機
材料の近傍から離れた位置において大気による冷却を受
けて液化、固体化するために、エッチング位置周辺に固
着物を付着しずらくすることが可能となり、エッチング
位置周辺に加工副産物が付着しないようにすることがで
きる。
【００１２】また、その第５の実施形態として、被加工
物を１０Ｔｏｒｒ以下の気圧雰囲気中に配した状態で加
工することにより、エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないように加工することができ、さらにはマイク
ロマシン、またはＩＣおよびダイオードデバイス等の材
料を微細加工することが可能となる。すなわち、前述し
たアブレーションによって放出された原子または分子粒
子は、分子または原子の粒子数希薄な低気圧状態の空間
を飛翔するため、粒子間の衝突確率が低下し、平均飛翔
距離が増大して、進行方向の変位を受けにくくなり、こ
れらが直進することで、エッチング位置周辺に留まりに
くくなるため、エッチング位置周辺に付着物が生じなく
なる。
物を１０Ｔｏｒｒ以下の気圧雰囲気中に配した状態で加
工することにより、エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないように加工することができ、さらにはマイク
ロマシン、またはＩＣおよびダイオードデバイス等の材
料を微細加工することが可能となる。すなわち、前述し
たアブレーションによって放出された原子または分子粒
子は、分子または原子の粒子数希薄な低気圧状態の空間
を飛翔するため、粒子間の衝突確率が低下し、平均飛翔
距離が増大して、進行方向の変位を受けにくくなり、こ
れらが直進することで、エッチング位置周辺に留まりに
くくなるため、エッチング位置周辺に付着物が生じなく
なる。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。 ［実施例１］まず、図１を用いて、本発明の実施例１の
加工方法の概要を説明する。極短パルス放射時間（１ピ
コ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレーザ発振器
から放射されたレーザ光１はメカニカルシャッター４−
１を介して、時間的に切り取られたレーザパルス列光５
−１に変調された後、フォトマスク６を照明しマスクパ
ターン８を通過したレーザ光を投影レンズ７を介して結
像投影する。この結像像は無機材料からなる被加工物２
の表面にフォーカスされる。この状態において、レーザ
光１がパルス照射され、被加工物２が昇華アブレーショ
ンエッチング加工されるのであるが、本実施例では、図
２に示すように、レーザの照射はメカニカルシャッター
４−１のオープンクローズの制御によって、被加工物２
に対するエッチングは間欠シーケンスで行われるように
構成されている。
る。 ［実施例１］まず、図１を用いて、本発明の実施例１の
加工方法の概要を説明する。極短パルス放射時間（１ピ
コ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレーザ発振器
から放射されたレーザ光１はメカニカルシャッター４−
１を介して、時間的に切り取られたレーザパルス列光５
−１に変調された後、フォトマスク６を照明しマスクパ
ターン８を通過したレーザ光を投影レンズ７を介して結
像投影する。この結像像は無機材料からなる被加工物２
の表面にフォーカスされる。この状態において、レーザ
光１がパルス照射され、被加工物２が昇華アブレーショ
ンエッチング加工されるのであるが、本実施例では、図
２に示すように、レーザの照射はメカニカルシャッター
４−１のオープンクローズの制御によって、被加工物２
に対するエッチングは間欠シーケンスで行われるように
構成されている。
【００１４】本実施例の加工方法においては、レーザ光
の波長は７７５ｎｍ、レーザのパルス発振周波数は１ｋ
Ｈｚ、レーザの放射パルス時間は約１５０フェムト秒
で、フォトマスク６と投影レンズ７を介してφ２０μｍ
の領域に１パルス当り約７μジュールの光エネルギーを
集中させ、すなわち１パルス当り１５テラワット／ｃｍ
2のエネルギー密度でレーザを照射する条件で、シリコ
ン結晶を常温常圧大気中で、メカニカルシャッター４−
１を介して、０．１秒ＯＮ（レーザパルス列照射状態で
約１００パルスのレーザパルス光が照射される）０．５
秒ＯＦＦ（レーザ非照射）の繰り返しを５回行ってレー
ザ照射総パルス数は約５００パルスにて間欠レーザ照射
エッチング加工した。エッチングされた穴の深さは約３
０μｍである。本実施例で加工した場合には、図４に示
されるように、加工穴の周辺には付着物が無くきれいな
エッチングが行われる。これに対して、レーザの照射条
件は上述と同様でメカニカルシャッター４−１をＯＮ状
態（非遮蔽状態）のまま０．５秒照射し、レーザ照射総
パルス数は約５００パルスにてシリコン結晶を常温常圧
大気中で連続エッチング加工した場合には、エッチング
された穴の深さは約３０μｍに達しているが、比較例の
図３に示されるように、加工穴の周辺に、液化シリコン
が付着して固化した状態となる。この固化したシリコン
は簡単な流水洗浄では容易に取り除くことはできなかっ
た。本実施例の加工方法によると、連続エッチング加工
した場合に比して、付着物のないきわめてきれいな加工
穴を形成することができる。
の波長は７７５ｎｍ、レーザのパルス発振周波数は１ｋ
Ｈｚ、レーザの放射パルス時間は約１５０フェムト秒
で、フォトマスク６と投影レンズ７を介してφ２０μｍ
の領域に１パルス当り約７μジュールの光エネルギーを
集中させ、すなわち１パルス当り１５テラワット／ｃｍ
2のエネルギー密度でレーザを照射する条件で、シリコ
ン結晶を常温常圧大気中で、メカニカルシャッター４−
１を介して、０．１秒ＯＮ（レーザパルス列照射状態で
約１００パルスのレーザパルス光が照射される）０．５
秒ＯＦＦ（レーザ非照射）の繰り返しを５回行ってレー
ザ照射総パルス数は約５００パルスにて間欠レーザ照射
エッチング加工した。エッチングされた穴の深さは約３
０μｍである。本実施例で加工した場合には、図４に示
されるように、加工穴の周辺には付着物が無くきれいな
エッチングが行われる。これに対して、レーザの照射条
件は上述と同様でメカニカルシャッター４−１をＯＮ状
態（非遮蔽状態）のまま０．５秒照射し、レーザ照射総
パルス数は約５００パルスにてシリコン結晶を常温常圧
大気中で連続エッチング加工した場合には、エッチング
された穴の深さは約３０μｍに達しているが、比較例の
図３に示されるように、加工穴の周辺に、液化シリコン
が付着して固化した状態となる。この固化したシリコン
は簡単な流水洗浄では容易に取り除くことはできなかっ
た。本実施例の加工方法によると、連続エッチング加工
した場合に比して、付着物のないきわめてきれいな加工
穴を形成することができる。
【００１５】［実施例２］図５を用いて、本実施例の加
工方法の概要を説明する。図において、極短パルス放射
時間（１ピコ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレ
ーザ発振器から放射されたレーザ光１で、フォトマスク
６を照明し、マスクパターン８を通過したレーザ光を投
影レンズ７を介して結像投影する。この結像像は、無機
材料からなる被加工物２の表面にフォーカスされる。一
方、被加工物２には、気体噴射ノズル４−２によって、
窒素ガス５−２を図中矢印方向に噴射するように構成
し、被加工物２の表面に気体流を流している。この状態
において、レーザ光１がパルス照射され、被加工物２が
昇華アブレーションエッチング加工される。
工方法の概要を説明する。図において、極短パルス放射
時間（１ピコ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレ
ーザ発振器から放射されたレーザ光１で、フォトマスク
６を照明し、マスクパターン８を通過したレーザ光を投
影レンズ７を介して結像投影する。この結像像は、無機
材料からなる被加工物２の表面にフォーカスされる。一
方、被加工物２には、気体噴射ノズル４−２によって、
窒素ガス５−２を図中矢印方向に噴射するように構成
し、被加工物２の表面に気体流を流している。この状態
において、レーザ光１がパルス照射され、被加工物２が
昇華アブレーションエッチング加工される。
【００１６】本実施例の加工方法においては、レーザ光
の波長は７７５ｎｍ、レーザのパルス発振周波数は１ｋ
Ｈｚ、レーザの放射パルス時間は約１５０フェムト秒
で、フォトマスク６と投影レンズ７を介してφ２０μｍ
の領域に１パルス当り約７μジュールの光エネルギーを
集中させ、すなわち１パルス当り１５テラワット／ｃｍ
2のエネルギー密度でレーザを照射する条件で、シリコ
ン結晶を常温常圧大気中で窒素ガスを秒速約１ｍ／秒で
吹きつけながら０．５秒照射し、レーザ照射総パルス数
は約５００パルスにて連続エッチング加工した。エッチ
ングされた穴の深さは約３０μｍである。本実施例のよ
うに、シリコン結晶を窒素ガスを吹きつけながら加工し
た場合には、図４に示されるように、加工穴の周辺には
付着物の無い、きれいなエッチングが行われる。これに
対して、シリコン結晶を空気雰囲気中で気体流を吹き付
けずに加工した場合には、比較例の図３に示されるよう
に、加工穴の周辺に、液化シリコンが付着して固化した
状態となる。この固化したシリコンは簡単な流水洗浄で
は容易に取り除くことはできなかったが、本実施例の加
工方法によると、静止状態の大気雰囲気中で加工した場
合に比して、付着物のないきわめてきれいな加工穴を形
成することができることとなる。また、気体流の流速
は、加工領域の大きさ、レーザ照射エネルギー量による
加工スピードによって最適な条件が変化すると考えられ
る。
の波長は７７５ｎｍ、レーザのパルス発振周波数は１ｋ
Ｈｚ、レーザの放射パルス時間は約１５０フェムト秒
で、フォトマスク６と投影レンズ７を介してφ２０μｍ
の領域に１パルス当り約７μジュールの光エネルギーを
集中させ、すなわち１パルス当り１５テラワット／ｃｍ
2のエネルギー密度でレーザを照射する条件で、シリコ
ン結晶を常温常圧大気中で窒素ガスを秒速約１ｍ／秒で
吹きつけながら０．５秒照射し、レーザ照射総パルス数
は約５００パルスにて連続エッチング加工した。エッチ
ングされた穴の深さは約３０μｍである。本実施例のよ
うに、シリコン結晶を窒素ガスを吹きつけながら加工し
た場合には、図４に示されるように、加工穴の周辺には
付着物の無い、きれいなエッチングが行われる。これに
対して、シリコン結晶を空気雰囲気中で気体流を吹き付
けずに加工した場合には、比較例の図３に示されるよう
に、加工穴の周辺に、液化シリコンが付着して固化した
状態となる。この固化したシリコンは簡単な流水洗浄で
は容易に取り除くことはできなかったが、本実施例の加
工方法によると、静止状態の大気雰囲気中で加工した場
合に比して、付着物のないきわめてきれいな加工穴を形
成することができることとなる。また、気体流の流速
は、加工領域の大きさ、レーザ照射エネルギー量による
加工スピードによって最適な条件が変化すると考えられ
る。
【００１７】［実施例３］図６を用いて、本実施例の加
工方法の概要を説明する。図において、極短パルス放射
時間（１ピコ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレ
ーザ発振器から放射されたレーザ光１で、フォトマスク
６を照明し、マスクパターン８を通過したレーザ光を投
影レンズ７を介して結像投影する。この結像像は、無機
材料からなる被加工物２の表面にフォーカスされる。一
方、被加工物２はチャンバー３とレーザ光を透過するウ
インドウ４−３によって密閉され、被加工物２の周辺雰
囲気には被加工物雰囲気材料５−３が充填された状態に
なっている。この設定において、レーザ光１がパルス照
射され、被加工材料２が昇華アブレーションエッチング
加工される。
工方法の概要を説明する。図において、極短パルス放射
時間（１ピコ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレ
ーザ発振器から放射されたレーザ光１で、フォトマスク
６を照明し、マスクパターン８を通過したレーザ光を投
影レンズ７を介して結像投影する。この結像像は、無機
材料からなる被加工物２の表面にフォーカスされる。一
方、被加工物２はチャンバー３とレーザ光を透過するウ
インドウ４−３によって密閉され、被加工物２の周辺雰
囲気には被加工物雰囲気材料５−３が充填された状態に
なっている。この設定において、レーザ光１がパルス照
射され、被加工材料２が昇華アブレーションエッチング
加工される。
【００１８】本実施例の加工方法においては、被加工材
料２にはシリコン結晶を用い、被加工物雰囲気材料５−
３にはヘリウムガスを常圧にてチャンバー３内に充填し
たものを用いた。レーザ光の波長は７７５ｎｍ、レーザ
のパルス発振周波数は１ｋＨｚ、レーザの放射パルス時
間は約１５０フェムト秒で、フォトマスク６と投影レン
ズ７を介してφ２０μｍの領域に１パルス当り約７μジ
ュールの光エネルギーを集中させ、すなわち１パルス当
り１５テラワット／ｃｍ2のエネルギー密度でレーザを
照射する条件で、シリコン結晶を常温で０．５秒照射
し、レーザ照射総パルス数は約５００パルスにて連続エ
ッチング加工した。エッチングされた穴の深さは約３０
μｍである。図４に示されるように、本実施例によると
シリコン結晶をヘリウムガス雰囲気中で加工した場合、
加工穴の周辺には付着物が無くきれいなエッチングが行
われる。これに対して、図３のシリコン結晶を空気雰囲
気中で加工した比較例の場合には、加工穴の周辺に、液
化シリコンが付着して固化した状態となる。この固化し
たシリコンは簡単な流水洗浄では容易に取り除くことは
できなかったが、本実施例の加工方法によると、付着物
が無く空気雰囲気中で加工した場合に比して、きわめて
きれいな加工穴を形成することができることとなる。
料２にはシリコン結晶を用い、被加工物雰囲気材料５−
３にはヘリウムガスを常圧にてチャンバー３内に充填し
たものを用いた。レーザ光の波長は７７５ｎｍ、レーザ
のパルス発振周波数は１ｋＨｚ、レーザの放射パルス時
間は約１５０フェムト秒で、フォトマスク６と投影レン
ズ７を介してφ２０μｍの領域に１パルス当り約７μジ
ュールの光エネルギーを集中させ、すなわち１パルス当
り１５テラワット／ｃｍ2のエネルギー密度でレーザを
照射する条件で、シリコン結晶を常温で０．５秒照射
し、レーザ照射総パルス数は約５００パルスにて連続エ
ッチング加工した。エッチングされた穴の深さは約３０
μｍである。図４に示されるように、本実施例によると
シリコン結晶をヘリウムガス雰囲気中で加工した場合、
加工穴の周辺には付着物が無くきれいなエッチングが行
われる。これに対して、図３のシリコン結晶を空気雰囲
気中で加工した比較例の場合には、加工穴の周辺に、液
化シリコンが付着して固化した状態となる。この固化し
たシリコンは簡単な流水洗浄では容易に取り除くことは
できなかったが、本実施例の加工方法によると、付着物
が無く空気雰囲気中で加工した場合に比して、きわめて
きれいな加工穴を形成することができることとなる。
【００１９】また、それは、上記した実施例の方法に限
られるものではなく、それ以外にも、被加工材料２には
シリコンを用い、被加工物雰囲気材料５−３には水素ガ
スを用いることにより、また、被加工材料２にはシリコ
ンを用い、被加工物雰囲気材料５−３には水を用いるこ
とにより、また、被加工材料２にはシリコンを用い、被
加工物雰囲気材料５−３にはシリコーンオイルを用いる
ことにより、また、被加工材料２にはガリウム砒素を用
い、被加工物雰囲気材料５−３にはヘリウムガスを用い
ることにより、また、被加工材料２にはガリウム砒素を
用い、被加工物雰囲気材料５−３には水を用いることに
より、また、被加工材料２にはガリウム砒素を用い、被
加工物雰囲気材料５−３にはシリコーンオイルを用いる
ことによっても、上記実施例のように、きわめてきれい
な加工穴を形成することができるものである。
られるものではなく、それ以外にも、被加工材料２には
シリコンを用い、被加工物雰囲気材料５−３には水素ガ
スを用いることにより、また、被加工材料２にはシリコ
ンを用い、被加工物雰囲気材料５−３には水を用いるこ
とにより、また、被加工材料２にはシリコンを用い、被
加工物雰囲気材料５−３にはシリコーンオイルを用いる
ことにより、また、被加工材料２にはガリウム砒素を用
い、被加工物雰囲気材料５−３にはヘリウムガスを用い
ることにより、また、被加工材料２にはガリウム砒素を
用い、被加工物雰囲気材料５−３には水を用いることに
より、また、被加工材料２にはガリウム砒素を用い、被
加工物雰囲気材料５−３にはシリコーンオイルを用いる
ことによっても、上記実施例のように、きわめてきれい
な加工穴を形成することができるものである。
【００２０】［実施例４］図７を用いて、本実施例の加
工方法の概要を説明する。図において、極短パルス放射
時間（１ピコ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレ
ーザ発振器から放射されたレーザ光１で、フォトマスク
６を照明し、マスクパターン８を通過したレーザ光を投
影レンズ７を介して結像投影する。この結像像は、無機
材料からなる被加工物２の表面にフォーカスされる。一
方、被加工物２は加熱ヒータ４−４によって加熱され、
温度計５−４によって温度が計測され、不図示の温調コ
ントローラによって加熱ヒータ４−４をＯＮ，ＯＦＦす
ることで一定温度に保たれている。この状態において、
レーザ光１がパルス照射され、被加工材料２が昇華アブ
レーションエッチング加工される。
工方法の概要を説明する。図において、極短パルス放射
時間（１ピコ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレ
ーザ発振器から放射されたレーザ光１で、フォトマスク
６を照明し、マスクパターン８を通過したレーザ光を投
影レンズ７を介して結像投影する。この結像像は、無機
材料からなる被加工物２の表面にフォーカスされる。一
方、被加工物２は加熱ヒータ４−４によって加熱され、
温度計５−４によって温度が計測され、不図示の温調コ
ントローラによって加熱ヒータ４−４をＯＮ，ＯＦＦす
ることで一定温度に保たれている。この状態において、
レーザ光１がパルス照射され、被加工材料２が昇華アブ
レーションエッチング加工される。
【００２１】本実施例の加工方法においては、レーザ光
の波長は７７５ｎｍ、レーザのパルス発振周波数は１ｋ
Ｈｚ、レーザの放射パルス時間は約１５０フェムト秒
で、フォトマスク６と投影レンズ７を介してφ２０μｍ
の領域に１パルス当り約７μジュールの光エネルギーを
集中させ、すなわち１パルス当り１５テラワット／ｃｍ
2のエネルギー密度でレーザを照射する条件で、被加工
物２にはシリコン結晶を用い、該シリコン結晶を約２５
０℃に加熱温調した状態で０．５秒照射し、レーザ照射
総パルス数は約５００パルスにて連続エッチング加工し
た。エッチングされた穴の深さは約３０μｍである。本
実施例のシリコン結晶を用い、該シリコン結晶を２５０
℃に加熱した状態で加工した場合には、図４に示される
ように、加工穴の周辺には付着物が無くきれいなエッチ
ングが行われる。これに対して、シリコン結晶を常温
（２３℃）で加工した比較例の場合には、比較例の図３
に示されるように、加工穴の周辺に、液化シリコンが付
着して固化した状態となる。この固化したシリコンは簡
単な流水洗浄では容易に取り除くことはできなかった
が、本実施例の加工方法によると、常温で加工した場合
に比して、付着物のないきわめてきれいな加工穴を形成
することができることとなる。また、シリコン結晶の加
熱温度は常温（２３℃）から高温にするほど、付着物が
減少する傾向があるが、２００℃以下の温度において
は、付着物が残存する状態であった。
の波長は７７５ｎｍ、レーザのパルス発振周波数は１ｋ
Ｈｚ、レーザの放射パルス時間は約１５０フェムト秒
で、フォトマスク６と投影レンズ７を介してφ２０μｍ
の領域に１パルス当り約７μジュールの光エネルギーを
集中させ、すなわち１パルス当り１５テラワット／ｃｍ
2のエネルギー密度でレーザを照射する条件で、被加工
物２にはシリコン結晶を用い、該シリコン結晶を約２５
０℃に加熱温調した状態で０．５秒照射し、レーザ照射
総パルス数は約５００パルスにて連続エッチング加工し
た。エッチングされた穴の深さは約３０μｍである。本
実施例のシリコン結晶を用い、該シリコン結晶を２５０
℃に加熱した状態で加工した場合には、図４に示される
ように、加工穴の周辺には付着物が無くきれいなエッチ
ングが行われる。これに対して、シリコン結晶を常温
（２３℃）で加工した比較例の場合には、比較例の図３
に示されるように、加工穴の周辺に、液化シリコンが付
着して固化した状態となる。この固化したシリコンは簡
単な流水洗浄では容易に取り除くことはできなかった
が、本実施例の加工方法によると、常温で加工した場合
に比して、付着物のないきわめてきれいな加工穴を形成
することができることとなる。また、シリコン結晶の加
熱温度は常温（２３℃）から高温にするほど、付着物が
減少する傾向があるが、２００℃以下の温度において
は、付着物が残存する状態であった。
【００２２】［実施例５］図８を用いて、本実施例の加
工方法の概要を説明する。図において、極短パルス放射
時間（１ピコ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレ
ーザ発振器から放射されたレーザ光１で、フォトマスク
６を照明し、マスクパターン８を通過したレーザ光を投
影レンズ７を介して結像投影する。この結像像は、無機
材料からなる被加工物２の表面にフォーカスされる。一
方、被加工物２はチャンバー３とレーザ光を透過するウ
インドウ４−５によって密閉され、被加工物２の周辺雰
囲気は非図示の減圧ポンプによって減圧され１０Ｔｏｒ
ｒ（トール）以下の減圧空気５−５に保たれた状態にな
っている。この設定において、レーザ光１がパルス照射
され、被加工物２が昇華アブレーションエッチング加工
される。
工方法の概要を説明する。図において、極短パルス放射
時間（１ピコ秒以下）でレーザ光を放射する不図示のレ
ーザ発振器から放射されたレーザ光１で、フォトマスク
６を照明し、マスクパターン８を通過したレーザ光を投
影レンズ７を介して結像投影する。この結像像は、無機
材料からなる被加工物２の表面にフォーカスされる。一
方、被加工物２はチャンバー３とレーザ光を透過するウ
インドウ４−５によって密閉され、被加工物２の周辺雰
囲気は非図示の減圧ポンプによって減圧され１０Ｔｏｒ
ｒ（トール）以下の減圧空気５−５に保たれた状態にな
っている。この設定において、レーザ光１がパルス照射
され、被加工物２が昇華アブレーションエッチング加工
される。
【００２３】本実施例の加工方法においては、レーザ光
の波長は７７５ｎｍ、レーザのパルス発振周波数は１ｋ
Ｈｚ、レーザの放射パルス時間は約１５０フェムト秒
で、フォトマスク６と投影レンズ７を介してφ２０μｍ
の領域に１パルス当り約７μジュールの光エネルギーを
集中させ、すなわち１パルス当り１５テラワット／ｃｍ
2のエネルギー密度でレーザを照射する条件でシリコン
結晶を５Ｔｏｒｒ（トール）の気圧空気中で０．５秒照
射し、レーザ照射総パルス数は約５００パルスにて連続
エッチング加工した。エッチングされた穴の深さは約３
０μｍである。本実施例のシリコン結晶を５Ｔｏｒｒ
（トール）の気圧空気中で加工した場合には、図４に示
されるように、加工穴の周辺には付着物が無くきれいな
エッチングが行われる。これに対して、シリコン結晶を
常大気圧空気雰囲気中で加工した場合には、比較例の図
３に示されるように、加工穴の周辺に、液化シリコンが
付着して固化した状態となる。この固化したシリコンは
簡単な流水洗浄では容易に取り除くことはできなかった
が、本実施例の加工方法によると、常大気圧空気雰囲気
中で加工した場合に比して、付着物のないきわめてきれ
いな加工穴を形成することができることとなる。また、
シリコン結晶の周辺雰囲気の気圧は常圧７６０トールか
ら低圧にするほど、付着物が減少する傾向があるが、約
１０トール以上の気圧においては、付着物が残存する状
態であった。
の波長は７７５ｎｍ、レーザのパルス発振周波数は１ｋ
Ｈｚ、レーザの放射パルス時間は約１５０フェムト秒
で、フォトマスク６と投影レンズ７を介してφ２０μｍ
の領域に１パルス当り約７μジュールの光エネルギーを
集中させ、すなわち１パルス当り１５テラワット／ｃｍ
2のエネルギー密度でレーザを照射する条件でシリコン
結晶を５Ｔｏｒｒ（トール）の気圧空気中で０．５秒照
射し、レーザ照射総パルス数は約５００パルスにて連続
エッチング加工した。エッチングされた穴の深さは約３
０μｍである。本実施例のシリコン結晶を５Ｔｏｒｒ
（トール）の気圧空気中で加工した場合には、図４に示
されるように、加工穴の周辺には付着物が無くきれいな
エッチングが行われる。これに対して、シリコン結晶を
常大気圧空気雰囲気中で加工した場合には、比較例の図
３に示されるように、加工穴の周辺に、液化シリコンが
付着して固化した状態となる。この固化したシリコンは
簡単な流水洗浄では容易に取り除くことはできなかった
が、本実施例の加工方法によると、常大気圧空気雰囲気
中で加工した場合に比して、付着物のないきわめてきれ
いな加工穴を形成することができることとなる。また、
シリコン結晶の周辺雰囲気の気圧は常圧７６０トールか
ら低圧にするほど、付着物が減少する傾向があるが、約
１０トール以上の気圧においては、付着物が残存する状
態であった。
【００２４】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、無機材料からなる被加工物のレーザエッチングにお
いて、エッチング位置周辺に加工副産物が付着しないよ
うに加工することができ、さらにはマイクロマシン、ま
たはＩＣおよびダイオードデバイス等の材料を微細加工
することができるレーザエッチング方法及びレーザエッ
チング装置を実現することができる。本発明の被加工物
への照射をパルスレーザ発振周波数よりも長い時間のイ
ンターバルによる間欠照射する構成によれば、所定エッ
チングを行った後に、エッチング休憩時間を設けること
ができ、原子または分子粒子のプラズマ雲が飛散した後
に、エッチングを再開する加工シーケンスを行うことが
可能となり、従来の連続エッチング加工のようにエッチ
ング位置周辺に加工副産物が付着することなく、きわめ
てきれいな加工を行うことができる。また、本発明の被
加工物の加工位置において気体流を流した状態で加工す
る構成によれば、アブレーションによって放出された原
子または分子粒子は、気体の流れによって加工位置から
衝突排除されることにより、エッチング位置周辺に留ま
りにくくなるため、エッチング位置周辺に加工副産物が
付着することなく、きわめてきれいな加工を行うことが
できる。また、本発明によれば、空気以外の雰囲気を形
成するため、ヘリウムガスを用いることによって、アブ
レーションによって放出された原子または分子粒子を、
エッチング位置周辺に留まらせることなく、直進させる
ことが可能となり、エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないように加工することができる。また、本発明
によれば、空気以外の雰囲気を形成するため、水素ガス
を用いることによって、特に、被加工物がシリコンの場
合に、上記効果に加えて、このシリコン原子を気体状態
で安定な状態に変換して、エッチング位置周辺に加工副
産物が付着しないように加工することができる。また、
本発明によれば、空気以外の雰囲気を形成するため、水
を用いることによって、アブレーションによって飛び出
した原子または分子粒子を水中にとり込むことで、再付
着を防止し、エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないように加工することができる。また、本発明によれ
ば、空気以外の雰囲気を形成するため、シリコーンオイ
ルを用いることによって、アブレーションによって飛び
出した原子または分子粒子はシリコーンオイル中にとり
込むことで、再付着を防止し、エッチング位置周辺に加
工副産物が付着しないように加工することができる。ま
た、本発明の被加工物を２００℃以上に加熱した状態で
加工する構成によれば、アブレーションによって放出さ
れた原子または分子粒子は、加熱された無機材料からの
熱によって冷却液化に要する時間が長くなるため、その
飛翔行程において被加工物である無機材料の近傍から離
れた位置において大気による冷却を受けて液化、固体化
するために、エッチング位置周辺に固着物を付着しずら
くすることが可能となり、エッチング位置周辺に加工副
産物が付着しないようにすることができる。また、本発
明の被加工物を１０Ｔｏｒｒ以下の気圧雰囲気中に配し
た状態で加工する構成によれば、アブレーションによっ
て放出された原子または分子粒子は、分子または原子の
粒子数希薄な低気圧状態の空間を飛翔するため、粒子間
の衝突確率が低下し、平均飛翔距離が増大して、進行方
向の変位を受けにくくなり、これらが直進することで、
エッチング位置周辺に留まりにくくなるため、エッチン
グ位置周辺に付着物が生じず、きわめてきれいな加工を
行うことができる。また、上記にて説明してきた、五つ
の実施形態において、それぞれの方法を組み合わせた形
態によって、加工領域周辺への付着物の防止を実現する
ものであってもかまわないもので、例えば第１の実施形
態（レーザの間欠照射）と第２の実施形態（気体流の吹
き付け）と第４の実施形態（被加工物の加熱）の組合
せ、または、第３の実施形態（ガス雰囲気中）と第４の
実施形態（被加工物の加熱）の組合せ、または、第１の
実施形態（レーザの間欠照射）と第５の実施形態（減圧
雰囲気中）の組合せ等によって実現するものであっても
かまわないものである。
ば、無機材料からなる被加工物のレーザエッチングにお
いて、エッチング位置周辺に加工副産物が付着しないよ
うに加工することができ、さらにはマイクロマシン、ま
たはＩＣおよびダイオードデバイス等の材料を微細加工
することができるレーザエッチング方法及びレーザエッ
チング装置を実現することができる。本発明の被加工物
への照射をパルスレーザ発振周波数よりも長い時間のイ
ンターバルによる間欠照射する構成によれば、所定エッ
チングを行った後に、エッチング休憩時間を設けること
ができ、原子または分子粒子のプラズマ雲が飛散した後
に、エッチングを再開する加工シーケンスを行うことが
可能となり、従来の連続エッチング加工のようにエッチ
ング位置周辺に加工副産物が付着することなく、きわめ
てきれいな加工を行うことができる。また、本発明の被
加工物の加工位置において気体流を流した状態で加工す
る構成によれば、アブレーションによって放出された原
子または分子粒子は、気体の流れによって加工位置から
衝突排除されることにより、エッチング位置周辺に留ま
りにくくなるため、エッチング位置周辺に加工副産物が
付着することなく、きわめてきれいな加工を行うことが
できる。また、本発明によれば、空気以外の雰囲気を形
成するため、ヘリウムガスを用いることによって、アブ
レーションによって放出された原子または分子粒子を、
エッチング位置周辺に留まらせることなく、直進させる
ことが可能となり、エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないように加工することができる。また、本発明
によれば、空気以外の雰囲気を形成するため、水素ガス
を用いることによって、特に、被加工物がシリコンの場
合に、上記効果に加えて、このシリコン原子を気体状態
で安定な状態に変換して、エッチング位置周辺に加工副
産物が付着しないように加工することができる。また、
本発明によれば、空気以外の雰囲気を形成するため、水
を用いることによって、アブレーションによって飛び出
した原子または分子粒子を水中にとり込むことで、再付
着を防止し、エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないように加工することができる。また、本発明によれ
ば、空気以外の雰囲気を形成するため、シリコーンオイ
ルを用いることによって、アブレーションによって飛び
出した原子または分子粒子はシリコーンオイル中にとり
込むことで、再付着を防止し、エッチング位置周辺に加
工副産物が付着しないように加工することができる。ま
た、本発明の被加工物を２００℃以上に加熱した状態で
加工する構成によれば、アブレーションによって放出さ
れた原子または分子粒子は、加熱された無機材料からの
熱によって冷却液化に要する時間が長くなるため、その
飛翔行程において被加工物である無機材料の近傍から離
れた位置において大気による冷却を受けて液化、固体化
するために、エッチング位置周辺に固着物を付着しずら
くすることが可能となり、エッチング位置周辺に加工副
産物が付着しないようにすることができる。また、本発
明の被加工物を１０Ｔｏｒｒ以下の気圧雰囲気中に配し
た状態で加工する構成によれば、アブレーションによっ
て放出された原子または分子粒子は、分子または原子の
粒子数希薄な低気圧状態の空間を飛翔するため、粒子間
の衝突確率が低下し、平均飛翔距離が増大して、進行方
向の変位を受けにくくなり、これらが直進することで、
エッチング位置周辺に留まりにくくなるため、エッチン
グ位置周辺に付着物が生じず、きわめてきれいな加工を
行うことができる。また、上記にて説明してきた、五つ
の実施形態において、それぞれの方法を組み合わせた形
態によって、加工領域周辺への付着物の防止を実現する
ものであってもかまわないもので、例えば第１の実施形
態（レーザの間欠照射）と第２の実施形態（気体流の吹
き付け）と第４の実施形態（被加工物の加熱）の組合
せ、または、第３の実施形態（ガス雰囲気中）と第４の
実施形態（被加工物の加熱）の組合せ、または、第１の
実施形態（レーザの間欠照射）と第５の実施形態（減圧
雰囲気中）の組合せ等によって実現するものであっても
かまわないものである。
【図１】本発明の実施例１におけるレーザエッチング方
法を説明する図。
法を説明する図。
【図２】本発明の実施例１におけるレーザ照射方法のシ
ーケンスを示す図。
ーケンスを示す図。
【図３】比較例としての従来のレーザエッチング方法に
よる加工状態を示す図。
よる加工状態を示す図。
【図４】本発明の実施例のレーザエッチング方法による
加工状態を示す図。
加工状態を示す図。
【図５】本発明の実施例２におけるレーザエッチング方
法を説明する図。
法を説明する図。
【図６】本発明の実施例３におけるレーザエッチング方
法を説明する図。
法を説明する図。
【図７】本発明の実施例４におけるレーザエッチング方
法を説明する図。
法を説明する図。
【図８】本発明の実施例５におけるレーザエッチング方
法を説明する図。
法を説明する図。
１：レーザ光束 ２：被加工物 ３：チャンバー ４−１：メカニカルシャッター ４−２：気体噴射ノズル ４−３：ウインドウ ４−４：加熱ヒータ ４−５：ウインドウ ５−１：変調レーザ光束 ５−２：ガス ５−３：被加工物雰囲気材料 ５−４：温度計 ５−５：減圧空気 ６：フォトマスク ７：マスク投影レンズ ８：マスクパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平11−339559 (32)優先日 平成11年11月30日(1999．11．30) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平11−339560 (32)優先日 平成11年11月30日(1999．11．30) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）
Claims (35)
- 【請求項１】１ピコ秒以下のパルス放射時間で空間的時
間的なエネルギー密度の大きい光パルスを連続放射する
レーザ発振器からのレーザ光を、無機材料からなる被加
工物に照射することによって、光アブレーション加工す
るレーザエッチング方法であって、 前記レーザ発振器から放射されたレーザ光を、所定のパ
ターン、所定エネルギー密度にて、前記無機材料からな
る被加工物に照射して前記被加工物をレーザエッチング
するに際し、エッチング位置周辺に加工副産物が付着し
ないようにする手段を用いて加工することを特徴とする
レーザエッチング方法。 - 【請求項２】前記エッチング位置周辺に加工副産物が付
着しないようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工
物に照射するに際し、前記被加工物への照射をパルスレ
ーザ発振周波数よりも長い時間のインターバルによる間
欠照射によって行い、前記被加工物を加工する手段であ
ることを特徴とする請求項１に記載のレーザエッチング
方法。 - 【請求項３】前記エッチング位置周辺に加工副産物が付
着しないようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工
物に照射するに際し、前記被加工物の加工位置において
気体流を流した状態で前記レーザ光を照射し、前記被加
工物を加工する手段であることを特徴とする請求項１に
記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項４】前記被加工物の加工位置において流される
気体流が、空気の流れであることを特徴とする請求項３
に記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項５】前記被加工物の加工位置において流される
気体流が、窒素ガスの流れであることを特徴とする請求
項３に記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項６】前記エッチング位置周辺に加工副産物が付
着しないようにする手段が、前記レーザ光を前記被加工
物に照射するに際し、前記被加工物を空気以外の雰囲気
中に配した状態で前記レーザ光を照射し、前記被加工物
を加工する手段であることを特徴とする請求項１に記載
のレーザエッチング方法。 - 【請求項７】前記空気以外の雰囲気は、その媒質が窒素
分子の原子量よりも軽い原子量の気体ガスであることを
特徴とする請求項６に記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項８】前記気体ガスが、ヘリウムガスであること
を特徴とする請求項７に記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項９】前記気体ガスが、水素ガスであることを特
徴とする請求項７に記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項１０】前記空気以外の雰囲気は、その媒質がレ
ーザ光を透過する液体であることを特徴とする請求項６
に記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項１１】前記レーザ光を透過する液体が、水であ
ることを特徴とする請求項１０に記載のレーザエッチン
グ方法。 - 【請求項１２】前記レーザ光を透過する液体が、シリコ
ーンオイルであることを特徴とする請求項１０に記載の
レーザエッチング方法。 - 【請求項１３】前記エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないようにする手段が、前記レーザ光を前記被加
工物に照射するに際し、前記被加工物を２００℃以上に
加熱した状態で前記レーザ光を照射し、前記被加工物を
加工することを特徴とする請求項１に記載のレーザエッ
チング方法。 - 【請求項１４】前記エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないようにする手段が、前記レーザ光を前記被加
工物に照射するに際し、前記被加工物を１０Ｔｏｒｒ以
下の気圧雰囲気中に配した状態で前記レーザ光を照射
し、前記被加工物を加工することを特徴とする請求項１
に記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項１５】前記無機材料が、共有結合結晶であるこ
とを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の
レーザエッチング方法。 - 【請求項１６】前記無機材料が、シリコンアモルファス
または結晶であることを特徴とする請求項１〜１４のい
ずれか１項に記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項１７】前記無機材料が、シリコン化合物である
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載
のレーザエッチング方法。 - 【請求項１８】前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮
装置を有しているレーザ発振器であることを特徴とする
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のレーザエッチン
グ方法。 - 【請求項１９】前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピ
ングパルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モ
ード同期手段によって構成されていることを特徴とする
請求項１８に記載のレーザエッチング方法。 - 【請求項２０】１ピコ秒以下のパルス放射時間で空間的
時間的なエネルギー密度の大きい光パルスを連続放射す
るレーザ発振器を有し、該レーザ発振器からのレーザ光
を、所定のパターン、所定エネルギー密度にて、前記無
機材料からなる被加工物に照射することによって、光ア
ブレーション加工するレーザエッチング装置であって、 前記無機材料からなる被加工物に照射して前記被加工物
をレーザエッチングするために、エッチング位置周辺に
加工副産物が付着しないようにする手段を有することを
特徴とするレーザエッチング装置。 - 【請求項２１】前記エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないようにする手段が、前記レーザ発振器からの
レーザ光をシャッター開閉制御によって間欠照射するメ
カニカルシャッターを備え、前記被加工物への照射をパ
ルスレーザ発振周波数よりも長い時間のインターバルに
よる間欠照射によって行い、前記被加工物を加工する手
段であることを特徴とする請求項２０に記載のレーザエ
ッチング装置。 - 【請求項２２】前記エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないようにする手段が、前記無機材料からなる被
加工物の加工位置に気体流を流す手段を備え、該無機材
料からなる被加工物の加工位置において気体流を流した
状態で、前記レーザ光を前記被加工物に照射し、前記被
加工物を加工する手段であることを特徴とする請求項２
０に記載のレーザエッチング装置。 - 【請求項２３】前記被加工物の加工位置に気体流を流す
手段が、空気流を流す手段であることを特徴とする請求
項２２に記載のレーザエッチング装置。 - 【請求項２４】前記被加工物の加工位置に気体流を流す
手段が、窒素ガスを流す手段であることを特徴とする請
求項２２に記載のレーザエッチング装置。 - 【請求項２５】前記エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないようにする手段が、チャンバーと該チャンバ
ーを密閉できる光透過性部材とを備え、前記無機材料か
らなる被加工物を、空気以外の媒質が充填され前記光透
過性部材によって密閉された前記チャンバー内に配置
し、前記レーザ光を前記光透過性部材を介して前記被加
工物に照射し、前記被加工物を加工する手段であること
を特徴とする請求項２０に記載のレーザエッチング装
置。 - 【請求項２６】前記チャンバー内に充填された空気以外
の媒質が、窒素分子の原子量よりも軽い原子量の気体ガ
スであることを特徴とする請求項２５に記載のレーザエ
ッチング装置。 - 【請求項２７】前記気体ガスが、ヘリウムガスであるこ
とを特徴とする請求項２６に記載のレーザエッチング装
置。 - 【請求項２８】前記気体ガスが、水素ガスであることを
特徴とする請求項２６に記載のレーザエッチング装置。 - 【請求項２９】前記チャンバー内に充填された空気以外
の媒質が、レーザ光を透過する液体であることを特徴と
する請求項２５に記載のレーザエッチング装置。 - 【請求項３０】前記レーザ光を透過する液体が、水であ
ることを特徴とする請求項２９に記載のレーザエッチン
グ装置。 - 【請求項３１】前記レーザ光を透過する液体が、シリコ
ーンオイルであることを特徴とする請求項２９に記載の
レーザエッチング装置。 - 【請求項３２】前記エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないようにする手段が、調温手段によって所定温
度に制御される加熱ヒータを備え、前記無機材料からな
る被加工物を、所定温度に保ち、前記レーザ光を前記被
加工物に照射し、前記被加工物を加工する手段であるこ
とを特徴とする請求項２０に記載のレーザエッチング装
置。 - 【請求項３３】前記エッチング位置周辺に加工副産物が
付着しないようにする手段が、チャンバーと該チャンバ
ーを密閉できる光透過性部材とを備え、前記無機材料か
らなる被加工物を、１０Ｔｏｒｒ以下に減圧され前記光
透過性部材によって密閉された前記チャンバー内に配置
し、前記レーザ光を前記光透過性部材を介して前記被加
工物に照射し、前記被加工物を加工する手段であること
を特徴とする請求項２０に記載のレーザエッチング装
置。 - 【請求項３４】前記レーザ発振器が、光伝播の空間圧縮
装置を有しているレーザ発振器であることを特徴とする
請求項２０〜３３のいずれか１項に記載のレーザエッチ
ング装置。 - 【請求項３５】前記光伝播の空間圧縮装置が、チャーピ
ングパルス生成手段と、光波長分散特性を利用した縦モ
ード同期手段によって構成されていることを特徴とする
請求項３４に記載のレーザエッチング装置。
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| JP2000360613A JP3754890B2 (ja) | 1999-11-30 | 2000-11-28 | レーザエッチング方法及びレーザエッチング装置 |
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