JP2001300749A - Method of laser beam machining, method of manufacturing work with laser beam, and method of cleaning - Google Patents
Method of laser beam machining, method of manufacturing work with laser beam, and method of cleaningInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザを使った加
工技術、特に超短パルスレーザを使った加工技術に関す
るものであり、特に超短パルスレーザ光から照射される
レーザ光の強度に応じて除去される第１の材料と第２の
材料とが積層され、前記第１の材料と第２の材料を別々
に加工するためのレーザ加工方法及びレーザ加工物の製
造方法に関する。また、密閉容器の覗き窓の内側に付着
した付着物を容器外から除去するためのクリーニング方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing technique using a laser, and more particularly to a processing technique using an ultrashort pulse laser. The present invention relates to a laser processing method for laminating a first material and a second material to be removed and separately processing the first material and the second material, and a method for manufacturing a laser processed product. The present invention also relates to a cleaning method for removing extraneous matter adhering to the inside of a viewing window of a closed container from outside the container.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来レーザを使った加工には、大出力の
連続発振（ＣＷ）レーザであるＣＯ2レーザ、パルス幅
がｎｓ（１０-9ｓ）オーダーのパルスレーザであるＹＡ
Ｇレーザ、エキシマレーザなどが用いられている。2. Description of the Related Art Conventional processing using a laser is a CO 2 laser which is a continuous wave (CW) laser having a large output and a YA which is a pulse laser having a pulse width of the order of ns (10 −9 s).
G lasers, excimer lasers and the like are used.
【０００３】ＣＯ2レーザやＹＡＧレーザによる加工で
は、レーザビーム照射により材料の温度が局部的に上昇
して融解蒸発することにより、材料が加工される。In the processing using a CO 2 laser or a YAG laser, the temperature of the material is locally increased by laser beam irradiation, and the material is processed by melting and evaporating.
【０００４】そのためにレーザ加工により作られた孔や
切断面の縁は熱的に変形したり溶融物が盛り上がったり
するという問題点があった。[0004] For this reason, there has been a problem that holes formed by laser processing and edges of cut surfaces are thermally deformed or a molten material is raised.
【０００５】エキシマレーザはその主な出力波長が１８
０〜２５０ｎｍ程度と短いために、高分子材料に照射す
ると原子間の結合を直接光励起により切断することがで
き、熱の作用のない解離（アブレーション）によりシャ
ープな加工ができるが、適用できる材料系が限られてい
る。例えば、特開平０５−１１２７２７公報には、エキ
シマレーザによるアブレーション加工に適した高分子材
料が開示されている。The main output wavelength of an excimer laser is 18
Since it is as short as about 0 to 250 nm, when irradiating a polymer material, bonds between atoms can be cut directly by light excitation, and sharp processing can be performed by dissociation (ablation) without the action of heat. Is limited. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-112727 discloses a polymer material suitable for ablation processing using an excimer laser.
【０００６】ところで、近年、パルス幅がおよそ１ピコ
秒（１０-12ｓ）以下の超短パルスレーザ（フェムト秒
レーザ）が利用できるようになった。１フェムト秒と
は、１０-15秒のことである。フェムト秒レーザは、Ｃ
Ｗレーザやナノ秒パルスレーザと比べてレーザパルスの
ピーク値が桁違いに大きいという特徴を持つ。In recent years, ultrashort pulse lasers (femtosecond lasers) having a pulse width of about 1 picosecond (10 −12 s) or less have become available. One femtosecond is 10 -15 seconds. The femtosecond laser is C
It has a feature that the peak value of the laser pulse is orders of magnitude larger than that of a W laser or a nanosecond pulse laser.
【０００７】すなわち、平均パワー１００ｍＷ、繰り返
し周波数１ｋＨｚ、パルス幅１００フェムト秒のフェム
ト秒レーザパルスのピーク値は１ギガワット（１ＧＷ）
に達し、従来レーザ加工に用いられているＹＡＧレーザ
やＣＯ2レーザのピーク値より３桁以上高い。That is, the peak value of a femtosecond laser pulse having an average power of 100 mW, a repetition frequency of 1 kHz and a pulse width of 100 femtoseconds is 1 GW (1 GW).
, Which is three orders of magnitude higher than the peak value of a YAG laser or a CO 2 laser conventionally used for laser processing.
【０００８】フェムト秒レーザ光を集光して材料に照射
すると、材料の一部がプラズマ化して蒸発するアブレー
ション現象が生じる。ｎｓレーザでもアブレーションが
起きるものの、高分子材料のエキシマレーザによるアブ
レーション加工以外では前述の熱的な融解蒸発が同時に
並行して起きる。When a femtosecond laser beam is condensed and irradiated on a material, an ablation phenomenon occurs in which a part of the material is turned into plasma and evaporated. Although ablation also occurs with an ns laser, the above-mentioned thermal melting and evaporation occurs simultaneously and in parallel except for ablation processing of a polymer material by an excimer laser.
【０００９】しかし、フェムト秒レーザでは、光エネル
ギーが熱に転化する前にプラズマ化しアブレーションが
起きるために、熱的な融解蒸発はほとんど起こらない。
その結果、レーザ加工により作られた孔の周辺が平坦に
仕上がるという特徴を持つ。しかもフェムト秒レーザに
よるアブレーションは、材料の種類によらずに起きる普
遍的な現象である。However, in a femtosecond laser, thermal melting evaporation hardly occurs because light energy is converted into plasma before being converted to heat and ablation occurs.
As a result, there is a feature that the periphery of the hole made by laser processing is finished flat. Moreover, ablation with a femtosecond laser is a universal phenomenon that occurs regardless of the type of material.
【００１０】このようにフェムト秒レーザに代表される
超短パルスレーザがレーザ加工に応用できることは、文
献（たとえば、"Ultrafast pulses promise better pro
cessing of fine structures", Bruce Craig, laser Fo
cus World, September 1998,pp.79-88.）に示されてい
る。[0010] The fact that an ultrashort pulse laser represented by a femtosecond laser can be applied to laser processing as described in the literature (for example, "Ultrafast pulses promise better pro
cessing of fine structures ", Bruce Craig, laser Fo
cus World, September 1998, pp. 79-88.)
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複数
の材料を積層した複合材料において、特定層の材料のみ
をレーザ照射により除去し加工することができるレーザ
加工方法を得ることが目的である。また、このレーザ加
工方法によりレーザ加工物を製造する方法を得ることが
目的である。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser processing method capable of processing a composite material obtained by laminating a plurality of materials by removing only a material of a specific layer by laser irradiation. is there. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a laser processed product by the laser processing method.
【００１２】さらに、上記目的に加え、直接触れること
ができない密閉の容器の覗き窓の内側に付着した付着物
を除去することが可能なクリーニング方法を得ることが
目的である。Another object of the present invention is to provide a cleaning method capable of removing extraneous matter adhering to the inside of a viewing window of a closed container which cannot be directly touched, in addition to the above object.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】第１の発明は、超短パル
スレーザから照射されるレーザ光の強度に応じて除去さ
れる第１の材料と第２の材料とが積層され、前記第１の
材料と第２の材料を別々に加工するためのレーザ加工方
法であって、前記第１の材料を除去可能なレーザ光の強
度しきい値として第１のしきい値を持たせ、前記第２の
材料を除去可能なレーザ光の強度しきい値として、前記
第１のしきい値よりも大きな強度である第２のしきい値
を持たせ、前記第１のしきい値と第２のしきい値の中間
の強度の超短パルスレーザ光を照射して、第１の材料の
みを除去することを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, a first material and a second material that are removed in accordance with the intensity of a laser beam emitted from an ultrashort pulse laser are laminated, A laser processing method for separately processing the first material and the second material, wherein the first material has a first threshold as an intensity threshold of laser light capable of removing the first material; The second threshold value, which is higher than the first threshold value, is set as the intensity threshold value of the laser beam capable of removing the second material. The method is characterized in that only the first material is removed by irradiating an ultrashort pulse laser beam having an intensity between the threshold values.
【００１４】また、この第１の発明において、前記第２
の材料が、レーザ光の波長をほぼ全透過する材料であ
り、前記第２の材料の側からレーザ光を照射すること
で、第１の材料を除去することを特徴としている。Further, in the first invention, the second invention
Is characterized in that the first material is removed by irradiating the laser light from the side of the second material.
【００１５】さらに、第１の本発明では、前記レーザ光
の発光源が、パルス幅１ピコ秒以下のフェムト秒レーザ
であることを特徴としている。Further, in the first aspect of the present invention, the light emitting source of the laser light is a femtosecond laser having a pulse width of 1 picosecond or less.
【００１６】本発明によれば、超短パルスレーザとして
のフェムト秒レーザによるガラス（第２の材料）と金属
（第１の材料）の加工特性を調べた。これにより、入射
レーザビームの強度と加工速度の関係を調べたところ、
アブレーション加工を起こすためには両者に異なる強度
レベルのしきい値があることがわかった。According to the present invention, the processing characteristics of glass (second material) and metal (first material) by a femtosecond laser as an ultrashort pulse laser were examined. By examining the relationship between the intensity of the incident laser beam and the processing speed,
It was found that both had different intensity level thresholds for ablation processing.
【００１７】集光して材料に照射した入射レーザビーム
の強度を１パルス・単位面積あたりのエネルギーで表わ
せば、スライドガラスのしきい値は１×１０4Ｊ／ｍ2、
ステンレス鋼のしきい値は１×１０3Ｊ／ｍ2であった。
このように、材料によってｆｓレーザによるアブレーシ
ョン加工のしきい値は異なる。If the intensity of the incident laser beam which is condensed and irradiated on the material is represented by the energy per pulse per unit area, the threshold value of the slide glass is 1 × 10 4 J / m 2 ,
The threshold value of stainless steel was 1 × 10 3 J / m 2 .
Thus, the threshold value of the ablation processing by the fs laser differs depending on the material.
【００１８】特にガラスのように透明な材料では、しき
い値以下ではまったくアブレーションが起きない。アブ
レーションによりレーザ加工できるのは、しきい値以上
では多光子吸収が起きるためである。Ablation does not occur at all below the threshold value, especially for transparent materials such as glass. Laser processing can be performed by ablation because multiphoton absorption occurs above the threshold.
【００１９】第２の発明は、上記第１の発明のレーザ加
工方法によってレーザ加工物を製造するレーザ加工物製
造方法であって、前記第１の材料の一部又は全部をあら
かじめ定められたパターンにしたがって、特定の部分を
アブレーション除去することで、レーザ加工物を製造す
ることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser processing method for manufacturing a laser workpiece by the laser processing method according to the first aspect, wherein a part or all of the first material is formed in a predetermined pattern. According to the above, a laser processing product is manufactured by ablating and removing a specific portion.
【００２０】第２の発明によれば、例えば、レーザ光の
強度しきい値（第１のしきい値＜第２のしきい値）の異
なる２種の材料を積層し、第１のしきい値と第２のしき
い値の間の強度で、第１の材料の一部又は全部をあらか
じめ定められたパターンにしたがって、特定の部分をア
ブレーション除去することで、所望のレーザ加工物を製
造することができる。According to the second invention, for example, two types of materials having different laser light intensity thresholds (first threshold <second threshold) are stacked, and the first threshold is formed. Producing a desired laser workpiece by ablating a portion or all of the first material according to a predetermined pattern at an intensity between the value and the second threshold. be able to.
【００２１】第３の発明は、上記第１の発明のレーザ加
工方法によって、密封容器の覗き窓の内側に付着した付
着物をクリーニングするクリーニング方法であって、前
記第１の材料としての付着物のレーザ光の強度しきい値
が第１のしきい値であり、この第１のしきい値よりも大
きい第２のしきい値を持ち、超短パルスレーザ光の波長
をほぼ全透過する第２の材料としての覗き窓に、前記第
１のしきい値と第２のしきい値の間の強度の超短パルス
レーザ光を、当該覗き窓の外側から照射して、覗き窓の
内側の付着物のみを選択的にアブレーションにより除去
することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a cleaning method for cleaning an attached matter inside a viewing window of a sealed container by the laser processing method according to the first invention, wherein the attached matter as the first material is provided. Is a first threshold value, has a second threshold value larger than the first threshold value, and has a second threshold value which transmits substantially the entire wavelength of the ultrashort pulse laser light. The observation window as a material of No. 2 is irradiated with an ultrashort pulse laser beam having an intensity between the first threshold value and the second threshold value from the outside of the observation window. It is characterized in that only the deposits are selectively removed by ablation.
【００２２】これによれば、直接触れることができな
い、密閉容器の覗き窓に付着した付着物を除去すること
ができるため、密閉容器を分解しなくても覗き窓として
の機能（見易さ）を半永久的に保持することができる。According to this, since it is possible to remove the deposits which cannot be directly touched and adhere to the viewing window of the closed container, the function as the viewing window (viewability) can be achieved without disassembling the closed container. Can be held semi-permanently.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】図１に示される如く、本実施の形
態に係る部材１０は２層構造となっている。すなわち、
部材１０は、図１の上層である第１の材料１１と下層で
ある第２の材料１２で構成されている。より具体的に
は、第２の材料１２の上に第１の材料１１をメッキ・蒸
着のような方法で積層した複合材料である。第１の材料
のアブレーション加工しきい値をＰ1、第２の材料のア
ブレーション加工しきい値をＰ2とした場合、Ｐ1＜Ｐ2
であるものする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, a member 10 according to the present embodiment has a two-layer structure. That is,
The member 10 is composed of a first material 11 as an upper layer in FIG. 1 and a second material 12 as a lower layer. More specifically, it is a composite material in which the first material 11 is laminated on the second material 12 by a method such as plating and vapor deposition. When the ablation threshold of the first material is P 1 and the ablation threshold of the second material is P 2 , P 1 <P 2
To be.
【００２４】ここで、この部材１０には、図３に示すよ
うに、超短パルスレーザ光（図３の矢印Ａ）が照射され
るようになっている。Here, as shown in FIG. 3, the member 10 is irradiated with an ultrashort pulse laser beam (arrow A in FIG. 3).
【００２５】この超短パルスレーザ光は、フェムト秒レ
ーザビームであり、その入射強度ＰをP1＜P＜P2となる
ように調整してこの複合材料に照射すると、第１材料１
１のレーザに照射された部分のみがアブレーションによ
り除去されて、図２のようになる。This ultrashort pulse laser beam is a femtosecond laser beam, and when the incident intensity P is adjusted to satisfy P 1 <P <P 2 and the composite material is irradiated, the first material 1
Only the portion irradiated with one laser is removed by ablation, as shown in FIG.
【００２６】除去に必要な時間は、光の強度と材料の厚
さにより変化する。しかし、第１材料１１が除去された
後、光照射を続けても、光強度が第２材料１２のしきい
値以下であるために第２材料１２はまったく影響を受け
ずに、第１材料１１のみを選択的に除去することが出来
る。The time required for removal depends on the light intensity and the thickness of the material. However, even if light irradiation is continued after the first material 11 has been removed, the second material 12 is not affected at all because the light intensity is equal to or lower than the threshold value of the second material 12, and the first material 11 is not affected. Only 11 can be selectively removed.
【００２７】本実施の形態では、図３のようにレーザビ
ーム（矢印Ａ）を部材１０の第１材料側１１から入射し
て第１材料１１を除去するようにしたが、図４のように
第２の材料１２が入射光に対して透明であれば、レーザ
ビーム（図４の矢印Ａ）を第２材料１２側から照射し
て、第１材料１１のみを除去することも可能である。In this embodiment, the laser beam (arrow A) is incident from the first material side 11 of the member 10 to remove the first material 11 as shown in FIG. 3, but as shown in FIG. If the second material 12 is transparent to incident light, a laser beam (arrow A in FIG. 4) can be irradiated from the second material 12 side to remove only the first material 11.
【００２８】[0028]
【実施例】（実施例1）図５には、プリント基板パター
ン製造装置１００が示されている。(Embodiment 1) FIG. 5 shows a printed circuit board pattern manufacturing apparatus 100.
【００２９】図５に示される如く、超短パルスレーザ光
源２０は、Ｔｉ：サファイアレーザ21と再生増幅器22に
より構成されている。この超短パルスレーザ光源２０か
ら照射されるレーザビームＡは、波長７９０ｎｍ、パル
ス幅約１００ｆｓ、平均パワー３００ｍＷ、繰り返し周
波数８００Ｈｚの特性を持っている。As shown in FIG. 5, the ultrashort pulse laser light source 20 includes a Ti: sapphire laser 21 and a regenerative amplifier 22. The laser beam A emitted from the ultrashort pulse laser light source 20 has characteristics of a wavelength of 790 nm, a pulse width of about 100 fs, an average power of 300 mW, and a repetition frequency of 800 Hz.
【００３０】超短パルスレーザ光源２０の下流側には、
光量減衰器５１が配設されている。この光量減衰器５１
を前記レーザビームが通過することで、レーザビームの
強度が１０ｍＷに弱められている。なお、この減衰量
は、製造する被加工物の材質により異なる。ここでは、
被加工物は、アルミナ基板上に厚さ１５μｍの銅をプレ
ーティングしたプリント基板であり、この場合、アルミ
ナ基板が第１の材料であり、銅が第２の材料である。ま
た、アルミナのしきい値は約１×１０4Ｊ／ｍ2、銅のし
きい値は約１×１０3Ｊ／ｍ2である。On the downstream side of the ultrashort pulse laser light source 20,
A light quantity attenuator 51 is provided. This light amount attenuator 51
, The intensity of the laser beam is reduced to 10 mW. The amount of attenuation differs depending on the material of the workpiece to be manufactured. here,
The workpiece is a printed board in which copper having a thickness of 15 μm is plated on an alumina substrate. In this case, the alumina substrate is a first material, and copper is a second material. The threshold value of alumina is about 1 × 10 4 J / m 2 , and the threshold value of copper is about 1 × 10 3 J / m 2 .
【００３１】光量減衰器５１の下流側には、ハーフミラ
ー５２が配設され、このハーフミラー５２の透過側に
は、集光レンズ５３（焦点距離１００ｍｍ）が配設され
ている。この集光レンズ５３により、移動作業ステージ
４０に位置決めされた被加工物１０の所定位置にレーザ
ビームを結像させている。なお、移動作業ステージ４０
のさらに下流側には、光量モニタ６２が配設され、被加
工物１０が存在しないときにこの移動ステージ４０に届
く光量をモニタリングすることができる。On the downstream side of the light quantity attenuator 51, a half mirror 52 is provided, and on the transmission side of the half mirror 52, a condenser lens 53 (focal length 100 mm) is provided. The condensing lens 53 forms a laser beam on a predetermined position of the workpiece 10 positioned on the moving work stage 40. The moving work stage 40
A light amount monitor 62 is provided further downstream of the moving stage 40, and can monitor the light amount reaching the moving stage 40 when the workpiece 10 does not exist.
【００３２】一方、ハーフミラー５２の反射側には、光
量モニタ６１が配設され、超短パルスレーザ光源２０か
ら照射されるレーザビームの強度をモニタリングするこ
とができるようになっている。なお、光量モニタ６１に
は、僅かな光量が届けばよいため、ハーフミラー５２に
よる光の分割割合を適度に調整することが好ましい。On the other hand, a light quantity monitor 61 is provided on the reflection side of the half mirror 52 so that the intensity of the laser beam emitted from the ultrashort pulse laser light source 20 can be monitored. Since only a small amount of light needs to reach the light amount monitor 61, it is preferable to appropriately adjust the light splitting ratio by the half mirror 52.
【００３３】上記構成において、移動作業ステージ４０
（すなわち集光レンズ５３の焦点位置）に置かれた被加
工物１０（プリント基板）に垂直に照射した。In the above configuration, the moving work stage 40
The workpiece 10 (printed board) placed at (ie, the focal position of the condenser lens 53) was irradiated vertically.
【００３４】この場合、焦点位置でのビーム径（強度が
１／ｅ2になる直径）は１００μｍ、１パルス・単位面
積あたりのエネルギー（フルエンス）は１．６×１０3J
／m2であった。In this case, the beam diameter (diameter at which the intensity becomes 1 / e 2 ) at the focal position is 100 μm, and the energy per pulse per unit area (fluence) is 1.6 × 10 3 J.
/ M 2 .
【００３５】レーザビームを１秒間照射したところ、銅
には直径５０μｍの穴があき、下地のアルミナが露出し
た。また移動ステージ４０を操作してプリント基板を
０．１ｍｍ／ｓの速度で光軸に対して垂直に移動したと
ころ、５０μｍ幅の帯状に銅が除去された。When the laser beam was irradiated for 1 second, a hole having a diameter of 50 μm was formed in the copper, and the underlying alumina was exposed. Further, when the printed board was moved perpendicularly to the optical axis at a speed of 0.1 mm / s by operating the moving stage 40, copper was removed in a 50 μm width band.
【００３６】表面粗さ計を用いてレーザ加工後のプリン
ト基板表面の形状を測定した結果、穴の底は平坦であっ
た。 （比較例）図５の装置を用いて、超短パルスレーザ光源
２０で発生された、波長７９０ｎｍ、パルス幅約１００
ｆｓ、平均パワー３００ｍＷ、繰り返し周波数８００Ｈ
ｚのレーザビーム３０を光減衰器５１を通して１００ｍ
Ｗに弱め、焦点距離１００ｍｍの凸レンズ５３で集光し
て、焦点位置に置かれた被加工物１０（プリント基板）
に垂直に照射した。As a result of measuring the shape of the printed circuit board surface after laser processing using a surface roughness meter, the bottom of the hole was flat. (Comparative Example) A wavelength of 790 nm and a pulse width of about 100 generated by the ultrashort pulse laser light source 20 using the apparatus of FIG.
fs, average power 300mW, repetition frequency 800H
z laser beam 30 through optical attenuator 51 for 100 m
Workpiece 10 (printed circuit board) that is weakened to W and condensed by a convex lens 53 having a focal length of 100 mm and placed at the focal position
Irradiated vertically.
【００３７】焦点位置での１パルス・単位面積あたりの
エネルギー（フルエンス）は１．６×１０4J／m2であっ
た。The energy (fluence) per pulse / unit area at the focal position was 1.6 × 10 4 J / m 2 .
【００３８】レーザビームを１秒間照射したところ、銅
には直径１００μｍの穴があき、下地のアルミナには直
径３０μｍの穴があいた。When a laser beam was irradiated for 1 second, a hole having a diameter of 100 μm was formed in copper, and a hole having a diameter of 30 μm was formed in alumina as a base.
【００３９】すなわち、アルミナの強度しきい値と、銅
の強度しきい値の中間にレーザビームの強度を維持する
ことが銅のみを加工するために重要な要素となることが
分かる。 （実施例２）次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。適用されるレーザ照射装置は、前記第１の実
施の形態で適用した装置と同一であるため（図５参
照）、その構成の説明は省略する。That is, it is understood that maintaining the laser beam intensity between the intensity threshold value of alumina and the intensity threshold value of copper is an important factor for processing only copper. (Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since the applied laser irradiation apparatus is the same as the apparatus applied in the first embodiment (see FIG. 5), the description of the configuration is omitted.
【００４０】厚さ１ｍｍのスライドガラスに、スパタリ
ング法により白金パラジウム合金（ＰｔＰｄ）を厚さ約
１００ｎｍ蒸着した。図５のように、超短パルスレーザ
光源２０で発生された、波長７９０ｎｍ、パルス幅約１
００ｆｓ、平均パワー３００ｍＷ、繰り返し周波数８０
０Ｈｚのレーザビーム30を光減衰器５１を通して１０ｍ
Ｗに弱め、焦点距離１００ｍｍの凸レンズ５３で集光し
て、焦点位置に置かれた被加工物10のスライドガラス側
からに垂直に照射した。すなわち、蒸着面をレーザビー
ム30の下流側に向けて、蒸着面が凸レンズ53の焦点位置
になるようにセットして、レーザビームをスライドガラ
スを通して蒸着面に照射した。A platinum-palladium alloy (PtPd) was vapor-deposited to a thickness of about 100 nm on a slide glass having a thickness of 1 mm by a sputtering method. As shown in FIG. 5, a wavelength of 790 nm and a pulse width of about 1
00fs, average power 300mW, repetition frequency 80
The laser beam 30 of 0 Hz is passed through the optical attenuator 51 for 10 m.
It was weakened to W, focused by a convex lens 53 having a focal length of 100 mm, and irradiated vertically from the slide glass side of the workpiece 10 placed at the focal position. That is, the vapor deposition surface was set to face the downstream side of the laser beam 30 so that the vapor deposition surface was at the focal position of the convex lens 53, and the laser beam was applied to the vapor deposition surface through the slide glass.
【００４１】焦点位置でのビーム径（強度が１／ｅ2に
なる直径）は１００μｍ、１パルス・単位面積あたりの
エネルギー（フルエンス）は１．６×１０3J／m2であっ
た。ガラスのしきい値は約１×１０4Ｊ／ｍ2、白金パラ
ジウム合金（ＰｔＰｄ）のしきい値は約５×１０2Ｊ／
ｍ2である。レーザビームを１秒間照射したところ、蒸
着膜に直径１００μｍの穴があいて穴の部分は透明にな
った。The beam diameter (diameter at which the intensity becomes 1 / e 2 ) at the focal position was 100 μm, and the energy (fluence) per pulse / unit area was 1.6 × 10 3 J / m 2 . The threshold value of glass is about 1 × 10 4 J / m 2 , and the threshold value of platinum-palladium alloy (PtPd) is about 5 × 10 2 J / m 2 .
m 2 . When the laser beam was irradiated for 1 second, a hole having a diameter of 100 μm was formed in the deposited film, and the hole became transparent.
【００４２】表面粗さ計を用いてレーザ加工後のＰｔＰ
ｄ蒸着膜表面の形状を測定した結果、穴の底は平坦であ
った。PtP after laser processing using a surface roughness meter
As a result of measuring the shape of the surface of the d-deposited film, the bottom of the hole was flat.
【００４３】図６に示される如く、一部に開口部７０が
形成され、透明ガラスで形成された覗き窓７４が嵌め込
まれた密閉容器７２が示されている。密閉容器７２は、
蓋７６を取外さない限り、容器７２の内外は、完全に隔
離されている。ここで、この容器７２において、何らか
の実験を行っている途中であり、この容器７２を容易に
開放することができない場合、従来は、覗き窓７０の内
側に付着した付着物７８を除去することができなかっ
た。As shown in FIG. 6, there is shown a closed container 72 in which an opening 70 is formed in a part and a viewing window 74 made of transparent glass is fitted. The sealed container 72 is
As long as the lid 76 is not removed, the inside and outside of the container 72 are completely isolated. Here, when some experiment is being performed on the container 72 and it is not possible to easily open the container 72, conventionally, it is necessary to remove the attached matter 78 attached to the inside of the viewing window 70. could not.
【００４４】その対処法としては、予め付着物７８が付
着することを予測して、遠隔操作可能なシャッター７９
を配設しておくしかなかった。As a countermeasure, a shutter 79 that can be remotely operated is predicted by predicting in advance that the deposit 78 is attached.
Had to be arranged.
【００４５】しかし、この第２の実施の形態では、除去
したい白金パラジウム合金に対して、スライドガラスを
介在させた状態で超短レーザビーム（覗き窓７４の強度
しきい値と付着物７８の強度しきい値の間の強度に設定
されている）を照射することで、白金パラジウム合金の
みを除去することができたという事実を応用し、覗き窓
７４の外側から超短レーザビームを照射することで、付
着物７８を除去することができる。However, in the second embodiment, the ultrashort laser beam (the intensity threshold of the viewing window 74 and the intensity of the attached matter 78) is applied to the platinum-palladium alloy to be removed with the slide glass interposed therebetween. Irradiating an ultrashort laser beam from the outside of the viewing window 74 by applying the fact that only the platinum-palladium alloy could be removed by irradiating Thus, the deposit 78 can be removed.
【００４６】本実施の形態によれば、フェムト秒レーザ
照射による材料のアブレーションは、ほとんどすべての
固体材料で起きる現象であり、しきい値のみが材料によ
って異なっている。したがって本発明は、さまざまな分
野で利用できる。According to this embodiment, ablation of a material by irradiation of a femtosecond laser is a phenomenon that occurs in almost all solid materials, and only the threshold value differs depending on the material. Therefore, the present invention can be used in various fields.
【００４７】すなわち、プリント基板上の電極パターン
の形成あるいは整形、水晶振動子、ニオブ酸リチウムな
どの強誘電体基板などの上の電極パターンの形成あるい
は整形、ガラス基板上の金属薄膜のパターニング、ガラ
ス基板上のアモルファスシリコン薄膜・ポリシリコン薄
膜などのパターニング、ガラス基板上の高分子膜のパタ
ーニング、真空蒸着機、ＭＢＥ装置、スパタリング装
置、プラズマＣＶＤ装置、ＭＯＣＶＤ装置など、真空あ
るいは特殊なガスを使用する装置あるいは容器の覗き窓
内壁のクリーニング、印刷原版の作成、などに本発明を
利用することが出来る。That is, formation or shaping of an electrode pattern on a printed board, formation or shaping of an electrode pattern on a ferroelectric substrate such as a quartz oscillator or lithium niobate, patterning of a metal thin film on a glass substrate, glass Use vacuum or special gas such as patterning of amorphous silicon thin film / polysilicon thin film on substrate, patterning of polymer film on glass substrate, vacuum deposition machine, MBE device, sputtering device, plasma CVD device, MOCVD device etc. The present invention can be used for cleaning an inner wall of a viewing window of an apparatus or a container, for preparing a printing original plate, and the like.
【００４８】平面状あるいは円筒形状の第２の材料の上
に形成された第１の材料の厚さが一定であれば、第１の
材料のみを選択的にアブレーションににより除去して、
第２の材料の表面に厚さが一定で底の平坦なパターンを
付けた加工物を得ることが出来る。If the thickness of the first material formed on the planar or cylindrical second material is constant, only the first material is selectively removed by ablation.
It is possible to obtain a workpiece in which the surface of the second material has a constant thickness and a flat bottom pattern.
【００４９】真空蒸着器、CVD装置、などでは容器の内
部が外部とは異なる環境にあり、これらの容器に設けら
れた覗き窓の内壁が汚れたときには、通常は容器を開い
て覗き窓の内壁をクリーニングすることが必要となる。
しかしながら容器を開くと容器の内部が外気に暴露され
るので、真空蒸着器などの真空容器では内部を正常にす
るために手間がかかる。またＣＶＤ装置などでは容器内
で使用する物質に毒性があり、容器を開くと外部に毒物
が拡散する場合もある。In a vacuum evaporator, a CVD apparatus, or the like, the inside of the container is in an environment different from that of the outside. When the inside wall of the viewing window provided in these containers becomes dirty, the container is usually opened to open the inside wall of the viewing window. Need to be cleaned.
However, when the container is opened, the inside of the container is exposed to the outside air. Therefore, in a vacuum container such as a vacuum evaporator, it takes time and effort to make the inside normal. Further, in a CVD apparatus or the like, a substance used in the container is toxic, and when the container is opened, the poison may diffuse outside.
【００５０】したがって、容器を開けずに覗き窓の内壁
をクリーニングすることが出来れば、容器内外の汚染を
防ぐことが出来る。覗き窓の内壁に付着した物質を第１
の材料とし、覗き窓の材料を第２の材料として、第１の
材料のしきい値よりも大きくてかつ第２の材料のしきい
値よりも小さい強度のフェムト秒レーザ光を覗き窓の外
側より照射すれば、第１の材料すなわち覗き窓の内壁に
付着した物質のみがアブレーションにより除去させて、
覗き窓内壁がクリーニングできる。Therefore, if the inner wall of the viewing window can be cleaned without opening the container, contamination inside and outside the container can be prevented. The substance adhering to the inner wall of the viewing window is
And the material of the viewing window as the second material, a femtosecond laser beam having an intensity larger than the threshold value of the first material and smaller than the threshold value of the second material is provided outside the viewing window. By irradiating more, only the first material, that is, the substance attached to the inner wall of the viewing window is removed by ablation,
The inside wall of the viewing window can be cleaned.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上説明した如く本発明に係るレーザ加
工方法及びレーザ加工物の製造方法は、複数の材料を積
層した複合材料において、特定層の材料のみをレーザ照
射により除去し加工することができるという優れた効果
を有する。As described above, the laser processing method and the method for manufacturing a laser processed product according to the present invention can remove and process only a specific layer material by laser irradiation in a composite material in which a plurality of materials are laminated. It has an excellent effect of being able to.
【００５２】また、上記効果に加え、クリーニング方法
では、直接触れることができない密閉の容器の覗き窓の
内側に付着した付着物を除去することができるという効
果を有する。Further, in addition to the above effects, the cleaning method has an effect that it is possible to remove deposits attached to the inside of the viewing window of a closed container which cannot be directly touched.
【図１】 被加工物の断面構造図である。FIG. 1 is a sectional structural view of a workpiece.
【図２】 レーザ加工後の被加工物の断面形状図であ
る。FIG. 2 is a sectional view of a workpiece after laser processing.
【図３】 レーザビームを照射中の被加工物の断面図で
ある（直接照射）。FIG. 3 is a sectional view of a workpiece being irradiated with a laser beam (direct irradiation).
【図４】 レーザビームを照射中の被加工物の断面図で
ある（間接照射）FIG. 4 is a cross-sectional view of a workpiece being irradiated with a laser beam (indirect irradiation).
【図５】 レーザ加工のための装置構成を示す概略図で
ある。FIG. 5 is a schematic view showing an apparatus configuration for laser processing.
【図６】 密閉された容器の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a sealed container.
１０ 第１の材料 １１ 第の材料 １２ 超短パルスレーザ光源 ２０ Ｔｉ：サファイアレーザ ２１ 再生増幅器 ３０ 超短パルスレーザビーム ４０ 移動ステージ ５１ 光減衰器 ５２ ハーフミラー ５３ 集光レンズ ６１ 光量モニタ ６２ 光量モニタ ７０ 開口部 ７２ （密閉）容器 ７４ 覗き窓（透明ガラス） ７８ 付着物 ７９ シャッター DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st material 11 1st material 12 Ultrashort pulse laser light source 20 Ti: Sapphire laser 21 Regeneration amplifier 30 Ultrashort pulse laser beam 40 Moving stage 51 Optical attenuator 52 Half mirror 53 Condensing lens 61 Light quantity monitor 62 Light quantity monitor 70 Opening 72 (closed) container 74 Viewing window (transparent glass) 78 Deposits 79 Shutter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古木 真 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 夫 龍淳 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 大西 章夫 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 3B116 AA46 AB53 BC01 4E068 AC01 CA02 CA03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Makoto Furuki 430 Nakai-cho, Nakai-cho, Ashigara-kami, Kanagawa Prefecture Inside Fuji Xerox Fuji Xerox Co., Ltd. In-company (72) Inventor Akio Onishi 430 Nakaicho, Ashigara-gun, Kanagawa Prefecture Green Tech Nakai Fuji Xerox Co., Ltd. F-term (reference) 3B116 AA46 AB53 BC01 4E068 AC01 CA02 CA03
Claims (5)
光の強度に応じて除去される第１の材料と第２の材料と
が積層され、前記第１の材料と第２の材料を別々に加工
するためのレーザ加工方法であって、前記第１の材料を
除去可能なレーザ光の強度しきい値として第１のしきい
値を持たせ、前記第２の材料を除去可能なレーザ光の強
度しきい値として、前記第１のしきい値よりも大きな強
度である第２のしきい値を持たせ、前記第１のしきい値
と第２のしきい値の中間の強度の超短パルスレーザ光を
照射して、第１の材料のみを除去することを特徴とする
レーザ加工方法。1. A first material and a second material that are removed in accordance with the intensity of laser light emitted from an ultrashort pulse laser are stacked, and the first material and the second material are separated from each other. A laser processing method for processing, wherein a first threshold value is provided as an intensity threshold value of the laser light capable of removing the first material, and the laser light capable of removing the second material is provided. As the intensity threshold, a second threshold having an intensity higher than the first threshold is provided, and an ultra-short intensity intermediate between the first threshold and the second threshold is provided. A laser processing method comprising irradiating a pulsed laser beam to remove only the first material.
ぼ全透過する材料であり、前記第２の材料の側からレー
ザ光を照射することで、第１の材料を除去することを特
徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。2. The method according to claim 1, wherein the second material is a material that transmits substantially the entire wavelength of the laser light, and the first material is removed by irradiating the laser light from the side of the second material. The laser processing method according to claim 1, wherein:
コ秒以下のフェムト秒レーザであることを特徴とする請
求項１又は請求項２記載のレーザ加工方法。3. The laser processing method according to claim 1, wherein the light emitting source of the laser beam is a femtosecond laser having a pulse width of 1 picosecond or less.
記載のレーザ加工方法によってレーザ加工物を製造する
レーザ加工物製造方法であって、 前記第１の材料の一部又は全部をあらかじめ定められた
パターンにしたがって、特定の部分をアブレーション除
去することで、レーザ加工物を製造することを特徴とす
るレーザ加工物の製造方法。4. A laser processing method for manufacturing a laser processing object by the laser processing method according to claim 1, wherein a part or all of the first material is used. A method for manufacturing a laser processed object, wherein a laser processed object is manufactured by ablating and removing a specific portion according to a predetermined pattern.
記載のレーザ加工方法によって、密封容器の覗き窓の内
側に付着した付着物をクリーニングするクリーニング方
法であって、 前記第１の材料としての付着物のレーザ光の強度しきい
値が第１のしきい値であり、この第１のしきい値よりも
大きい第２のしきい値を持ち、超短パルスレーザ光の波
長をほぼ全透過する第２の材料としての覗き窓に、前記
第１のしきい値と第２のしきい値の間の強度の超短パル
スレーザ光を、当該覗き窓の外側から照射して、覗き窓
の内側の付着物のみを選択的にアブレーションにより除
去することを特徴とするクリーニング方法。5. A cleaning method for cleaning an attached matter inside a viewing window of a sealed container by the laser processing method according to any one of claims 1 to 3, wherein: The intensity threshold value of the laser light of the deposit as a material is a first threshold value, has a second threshold value larger than the first threshold value, and sets the wavelength of the ultrashort pulse laser light. A viewing window as a second material that is almost completely transmitted is irradiated with an ultrashort pulse laser beam having an intensity between the first threshold value and the second threshold value from outside the viewing window, A cleaning method characterized by selectively removing only deposits inside a viewing window by ablation.
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