JP2002178171A - Laser beam processing method and optical element - Google Patents

Laser beam processing method and optical element

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JP2002178171A
JP2002178171A JP2000383109A JP2000383109A JP2002178171A JP 2002178171 A JP2002178171 A JP 2002178171A JP 2000383109 A JP2000383109 A JP 2000383109A JP 2000383109 A JP2000383109 A JP 2000383109A JP 2002178171 A JP2002178171 A JP 2002178171A
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laser
processed
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fine particles
processing method
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Yasushi Yamada
泰史 山田
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a laser beam processing method which enables processing with high processing surface accuracy. SOLUTION: A solution 3 dispersed with particulates 2 is arranged in contact with the surface of a substrate 1 to be worked and is irradiated with a laser beam 4 from its surface, by which the substrate 1 to be worked is selectively removed and worked of only the segments irradiated with the laser beam 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工方法と
光学素子に関し、特に加工精度を向上したレーザ加工方
法とそれによって作成される光学素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing method and an optical element, and more particularly to a laser processing method with improved processing accuracy and an optical element produced by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザ加工による材料の直接加工
方法では、加工部の周辺の熱損傷のために1μm以下程
度の高精度の加工は困難であった。しかし、レーザ加工
の中でもレーザアブレーション法では、ナノ秒程度ない
しはそれ以下のパルス幅のレーザ光で材料表面を照射す
ることで熱影響範囲を狭くすることができ、これによっ
て他のレーザ加工法に比べて高精度の加工が可能である
といわれている。このレーザアブレーション加工法は、
高分子を中心に1980年代前半から多くの研究がなさ
れ、この方法を光学材料であるガラス、石英等に関して
用いた報告も多くなされてきた。
2. Description of the Related Art In a conventional direct processing method of a material by laser processing, high-precision processing of about 1 μm or less is difficult due to thermal damage around a processing portion. However, in laser processing, the laser ablation method can narrow the heat affected area by irradiating the surface of the material with a laser beam with a pulse width of about nanoseconds or less. It is said that high-precision processing is possible. This laser ablation processing method
Much research has been conducted mainly on polymers since the early 1980's, and many reports have been made using this method for optical materials such as glass and quartz.

【0003】これらの工法を用いた光学素子の加工法の
発明として、レーザ照射により直接材料の除去を行う工
法(特開平7−27910号公報)、レーザ光を干渉さ
せて加工を行う工法(特開平8−220316号公報)
などがあげられる。また通常のウエットエッチングのよ
うな溶媒を用いたレーザ加工法として、レーザ照射によ
る溶液の励起を用いる手法(特開平3−62831、特
開平8−277478号公報)等が提案されている。上
記したレーザの直接加工法では、位置の空間選択性は比
較的高くすることができるが、レーザ照射方向の加工精
度、加工面精度が高くできないという問題があった。こ
れらから、従来は、通常レーザアブレーション加工法
は、インクジェットノズルに代表される微細形状部品の
加工や、薄膜の除去加工等に限定されて実用化されてい
た。
As an invention of a method of processing an optical element using these methods, a method of directly removing a material by laser irradiation (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-27910) and a method of processing by interfering with a laser beam (particularly, (Kaihei 8-220316)
And so on. Further, as a laser processing method using a solvent such as ordinary wet etching, a method using excitation of a solution by laser irradiation (JP-A-3-62831, JP-A-8-277478) has been proposed. In the direct laser processing method described above, the spatial selectivity of the position can be relatively high, but there is a problem that the processing accuracy in the laser irradiation direction and the processing surface accuracy cannot be increased. For these reasons, conventionally, the laser ablation processing method has been conventionally put into practical use limited to processing of a fine-shaped component represented by an ink jet nozzle, removal processing of a thin film, and the like.

【0004】ところで、光学素子に通常要求される加工
面粗さは数ナノメートルから数百ナノメートルオーダで
ある場合が多く、基板へのレーザ光の侵入長や、加工時
の除去プロセス等から、これら高い面精度での加工は困
難であり、これら光学面を有する材料に対してレーザ加
工の適応は、従来、困難であった。通常、高精度面の加
工はポリシングやラッピング等の機械加工やドライエッ
チング法等で行われている。また、溶液を用いるウエッ
ト法では、これらの方法に比較して面精度は悪くなるこ
とが知られている。これは溶液を用いたレーザ誘起エッ
チング法の場合でも同様であり、溶液を用いたレーザに
よる加工法でも、高精度な光学面の加工は困難であっ
た。
By the way, the processing surface roughness usually required for an optical element is often in the order of several nanometers to several hundreds of nanometers. Therefore, the length of laser light penetration into the substrate, the removal process during processing, etc. Processing with such high surface precision is difficult, and adaptation of laser processing to materials having these optical surfaces has conventionally been difficult. Usually, processing of a high-precision surface is performed by mechanical processing such as polishing or lapping, dry etching, or the like. Further, it is known that the surface accuracy of the wet method using a solution is lower than those of these methods. This is the same in the case of the laser-induced etching method using a solution, and it is difficult to process the optical surface with high precision even by the processing method using a laser using a solution.

【0005】レーザ加工法は空間選択性が高く、通常の
大気環境下で高速に加工することが出来るメリットがあ
り、また、他の方法に比べクリーンな加工方法であると
いえる。また、マイクロレンズアレイに代表されるよう
な微細な形状を有する光学素子は機械加工が困難であ
り、多数のマスクやレジスト形状を転写するようなドラ
イエッチングでも形状精度を高めることが困難であると
言われており、レーザによる直接加工法をこれらの材料
に適応して、高精度面加工を行うことが望まれていた。
[0005] The laser processing method has the advantage of high spatial selectivity and can be processed at a high speed in a normal atmospheric environment, and can be said to be a cleaner processing method than other methods. Also, it is difficult to machine an optical element having a fine shape represented by a microlens array, and it is difficult to improve the shape accuracy even in dry etching for transferring a large number of masks and resist shapes. It has been desired that high-precision surface processing be performed by adapting a direct processing method using a laser to these materials.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
レーザによる加工方法には、位置の空間選択性が比較的
高いという長所があるが、レーザ照射方向の加工精度、
加工面精度が高くできないという問題があった。本発明
は、比較的簡単な方法でこの問題を解決して、レーザ光
のエネルギーを微粒子に吸収させ、この微粒子の励起に
より材料を加工することで、加工面精度の高いレーザ加
工が可能なレーザ加工方法を実現することを課題とす
る。
As described above, the conventional laser processing method has an advantage that the spatial selectivity of the position is relatively high, but the processing accuracy in the laser irradiation direction is low.
There was a problem that the machining surface accuracy could not be increased. The present invention solves this problem by a relatively simple method, absorbs the energy of laser light into fine particles, and processes the material by excitation of the fine particles, thereby enabling laser processing with high processing surface accuracy. It is an object to realize a processing method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、レーザ加工方法において、微粒子を分散
した溶液を被加工対象物の表面に接触して配置し、その
表面からレーザ光を照射することにより、前記被加工対
象物の表面をレーザ光照射部のみ選択的に除去すること
を特徴とする。
According to the present invention, there is provided a laser processing method, comprising: disposing a solution in which fine particles are dispersed in contact with a surface of an object to be processed; By irradiating, the surface of the object to be processed is selectively removed only at a laser beam irradiation part.

【0008】また、レーザ加工方法において、微粒子を
分散した薄膜フィルムを被加工対象物の表面に接触して
配置し、その表面からレーザ光を照射することにより、
前記被加工対象物の表面をレーザ光照射部のみ選択的に
除去することを特徴とする。
Further, in the laser processing method, a thin film in which fine particles are dispersed is placed in contact with the surface of the object to be processed, and the surface is irradiated with laser light.
The surface of the object to be processed is selectively removed only at a laser beam irradiation part.

【0009】さらにまた、レーザ加工方法において、被
加工対象物が照射レーザ光に対して透明材料であり、微
粒子分散材料をレーザ照射側と反対の表面である被加工
面に接触して配置し、この微粒子分散材料のレーザ吸収
により前記被加工対象物の被加工面を選択的に除去する
ことを特徴とする。
Further, in the laser processing method, the object to be processed is a material transparent to the irradiation laser light, and the fine particle-dispersed material is arranged in contact with the surface to be processed which is the surface opposite to the laser irradiation side, The processing surface of the processing object is selectively removed by laser absorption of the fine particle dispersion material.

【0010】さらにまた、レーザ加工方法において、微
粒子を分散したフィルム上に照射レーザ光に対して透明
な被加工対象物を設置し、前記被加工対象物の表面から
レーザ光を照射して、前記被加工対象物と前記微粒子分
散フィルムとの接触面である被加工面を選択的に除去す
ることを特徴とする。これらにより、レーザ光のエネル
ギーを微粒子に吸収させ、この微粒子の励起により材料
を加工することができ、加工面精度の高いレーザ加工が
可能なレーザ加工方法を実現することができる。
Furthermore, in the laser processing method, an object to be processed which is transparent to the irradiation laser light is set on a film in which fine particles are dispersed, and the object is irradiated with laser light from the surface of the object to be processed. A processing surface, which is a contact surface between the processing target object and the fine particle dispersed film, is selectively removed. With these, the energy of the laser beam is absorbed by the fine particles, and the material can be processed by exciting the fine particles, whereby a laser processing method capable of performing laser processing with high processing surface accuracy can be realized.

【0011】さらにまた、これらの加工方法を用いて光
学素子を作成する。これにより、面精度の高い光学素子
を実現することができる。
Further, an optical element is formed by using these processing methods. Thus, an optical element with high surface accuracy can be realized.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明では、レーザ光のエネルギ
ーを微粒子に吸収させ、この微粒子の励起により材料を
加工することで、加工面精度の高いレーザ加工を実現可
能にしている。本発明の加工は、レーザ光で励起された
微粒子の基板への衝突あるいは電子遷移、エネルギー移
動によるものと考えられ、レーザ光の調整と微粒子の形
状・材料の選択により加工精度を制御することが可能に
なる。また、基板材料の加工が進むことで加工部の微粒
子量が変化し、基板の凸部分を選択的に加工することが
可能になる。これにより、レーザ照射位置での面精度の
向上が期待できる。このとき、レーザの照射位置はマス
ク利用や光学系の調整により選択が可能であり、レーザ
加工のメリットを生かしながら、高精度の面加工を実現
することができる。また通常の加工では、レーザ光と被
加工材料との相互作用により加工形態が変化するのに対
して、本手法ではレーザ光吸収が微粒子でおこることか
ら、被加工材料、加工条件の選択幅を広げることが可能
になる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, laser energy with a high processing surface accuracy can be realized by absorbing the energy of laser light into fine particles and processing the material by excitation of the fine particles. The processing of the present invention is considered to be due to collision of fine particles excited by laser light with the substrate, electron transition, energy transfer, and it is possible to control the processing accuracy by adjusting the laser light and selecting the shape and material of the fine particles. Will be possible. Further, as the processing of the substrate material progresses, the amount of fine particles in the processed portion changes, and it becomes possible to selectively process the convex portion of the substrate. As a result, improvement in surface accuracy at the laser irradiation position can be expected. At this time, the irradiation position of the laser can be selected by using a mask or adjusting an optical system, and high-precision surface processing can be realized while taking advantage of the laser processing. Also, in normal processing, the processing form changes due to the interaction between the laser beam and the material to be processed, but in this method, the laser light absorption occurs in fine particles, so the selection range of the material to be processed and the processing conditions is limited. It becomes possible to spread.

【0013】以下、本発明にかかるレーザ加工法を添付
図面を参照にして詳細に説明することとする。
Hereinafter, a laser processing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0014】図1に本発明のレーザ加工法の一実施の形
態の構成を示す。図1において、符号1は被加工基板、
符号2は微粒子、符号3は溶液、符号4はレーザ光、符
号5は加工穴である。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the laser processing method according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate to be processed,
Reference numeral 2 denotes fine particles, reference numeral 3 denotes a solution, reference numeral 4 denotes a laser beam, and reference numeral 5 denotes a processing hole.

【0015】被加工基板1上には微粒子2を分散した溶
液3を塗布し、表面に配置する。この溶液3は微粒子2
が単層で保持される程度に粘度等を調整し、薄く塗布す
るようにする。溶媒はレーザ光の吸収が少ないことが望
ましく、微粒子2の吸収エネルギーが基板に効率よく伝
播されるように設定する。光学系やマスクにより空間選
択されたレーザ光4は、図の微粒子側から照射され、微
粒子2によりレーザ光4が吸収される。このレーザ光4
によって励起された微粒子2により被加工基板1が加工
され、微小な除去がなされる。微粒子分散溶液3は表面
張力等により加工部に供給され、これらを繰り返すこと
で加工が進行し、加工穴5が形成される。
A solution 3 in which fine particles 2 are dispersed is applied on a substrate 1 to be processed, and is disposed on the surface. This solution 3 contains fine particles 2
Is adjusted to such an extent that is kept in a single layer, and is applied thinly. It is desirable that the solvent absorb little laser light, and the solvent is set so that the absorption energy of the fine particles 2 is efficiently transmitted to the substrate. Laser light 4 spatially selected by an optical system or a mask is irradiated from the fine particle side in the figure, and the fine particle 2 absorbs the laser light 4. This laser beam 4
The substrate 1 to be processed is processed by the fine particles 2 excited thereby, and minute removal is performed. The fine particle dispersion solution 3 is supplied to the processing section by surface tension or the like, and the processing is repeated by repeating the processing to form the processing hole 5.

【0016】通常のレーザアブレーション法での被加工
基板の直接励起では、レーザ吸収が基板内部にも侵入す
るため、レーザ照射方向の面精度の高精度化は困難であ
ったが、本実施の形態のように微粒子からのエネルギー
移動を用いることで、被加工基板の極表面のみを加工す
ることが可能になる。また、加工は特にレーザ照射強度
の強い表面で起こるため、レーザ照射を繰り返し行うこ
とで、凸部から選択的に加工が進み、照射強度に応じた
高精度な表面加工を実現することができる。また微粒子
を用いるため、除去作用を微粒子の大きさ、材料、密度
等によって制御することが可能になり、レーザ照射強
度、レーザ波長等のレーザパラメータと併せて、基板材
料に好適な制御を行うことが可能になる。またレーザ光
の吸収を微粒子が担うことにより、レーザ光に対して透
明な基板での加工も可能となり、石英基板などの紫外か
ら近赤外域で透明な材料に対しても効率的な加工を行う
ことが可能になる。
In the case of direct excitation of the substrate to be processed by the ordinary laser ablation method, it is difficult to improve the surface accuracy in the laser irradiation direction because laser absorption penetrates into the substrate. By using energy transfer from fine particles as described above, it becomes possible to process only the very surface of the substrate to be processed. In addition, since the processing is particularly performed on the surface having a high laser irradiation intensity, by repeatedly performing the laser irradiation, the processing is selectively advanced from the convex portion, and a high-precision surface processing according to the irradiation intensity can be realized. In addition, since fine particles are used, the removal action can be controlled by the size, material, density, and the like of the fine particles, and appropriate control of the substrate material can be performed together with laser parameters such as laser irradiation intensity and laser wavelength. Becomes possible. In addition, because the particles absorb laser light, processing on a substrate that is transparent to laser light is also possible, and efficient processing can be performed on materials that are transparent in the ultraviolet to near infrared region, such as quartz substrates. It becomes possible.

【0017】図2に、本発明のレーザ加工法の他の実施
の形態の構成を示す。図2において、符号1は被加工基
板、符号2は微粒子、符号4はレーザ光、符号5は加工
穴、符号6は微粒子分散薄膜フィルムである。
FIG. 2 shows the configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a substrate to be processed, reference numeral 2 denotes fine particles, reference numeral 4 denotes a laser beam, reference numeral 5 denotes a processing hole, and reference numeral 6 denotes a fine particle-dispersed thin film.

【0018】被加工基板1上に微粒子2を分散したレー
ザ光4に対して透明なフィルム6を接触して表面に配置
する。レーザ光4をこのフィルム6表面から照射するこ
とで、分散して微粒子を空間選択的に励起し、フィルム
6下面の被加工基板1の加工を行う。このときフィルム
6を固定したまま被加工基板1を移動し、レーザ照射を
繰り返すことで、大面積の加工が可能になる。このよう
に、微粒子をフィルムに分散した材料を用いることで、
材料のハンドリングが容易で、微粒子分散材料の厚み制
御が容易になる。またフィルム形状で微粒子を準備する
ことで、被加工材料を移動しながら加工することも容易
になり、広い領域の加工時に有利になる。
A transparent film 6 is placed on the surface of a substrate 1 to be processed by contacting a transparent film 6 with a laser beam 4 in which fine particles 2 are dispersed. By irradiating the laser light 4 from the surface of the film 6, the particles are dispersed to excite the fine particles in a space-selective manner, thereby processing the substrate 1 on the lower surface of the film 6. At this time, the substrate 1 is moved while the film 6 is fixed, and the laser irradiation is repeated, whereby large-area processing can be performed. In this way, by using a material in which fine particles are dispersed in a film,
Handling of the material is easy, and thickness control of the fine particle dispersed material is easy. Also, by preparing the fine particles in the form of a film, it is easy to process while moving the material to be processed, which is advantageous when processing a wide area.

【0019】図3に本発明のレーザ加工法の他の実施の
形態の構成を示す。図3において、符号1は被加工基
板、符号2は微粒子、符号3は溶液、符号4はレーザ
光、符号5は加工穴、符号7は溶液槽である。
FIG. 3 shows the configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a substrate to be processed, reference numeral 2 denotes fine particles, reference numeral 3 denotes a solution, reference numeral 4 denotes a laser beam, reference numeral 5 denotes a processing hole, and reference numeral 7 denotes a solution tank.

【0020】微粒子2を分散した溶液3を溶液槽7中に
準備し、そこに裏面が接触するように被加工基板1を固
定する。被加工基板1での吸収が少ないレーザ光4を用
い、空間選択的にエネルギーを調整して被加工基板1上
から微粒子分散溶液3にレーザ光4を照射する。このと
きレーザ光4は透明基板である被加工基板1を通過し、
微粒子2に吸収される。吸収したエネルギーにより微粒
子2が励起されて被加工基板1を除去することにより加
工が進む。このとき、微粒子2の濃度はレーザ加工形態
により調整することができる。また溶媒の表面で加工が
起きるため、溶媒の量の制御は不要となる。
A solution 3 in which fine particles 2 are dispersed is prepared in a solution tank 7, and the substrate 1 to be processed is fixed so that the back surface thereof is in contact therewith. Using the laser light 4 that absorbs little on the processing target substrate 1, the fine particle dispersion solution 3 is irradiated from above the processing target substrate 1 with the energy adjusted in a space-selective manner. At this time, the laser beam 4 passes through the processing target substrate 1 which is a transparent substrate,
It is absorbed by the fine particles 2. The fine particles 2 are excited by the absorbed energy and the processing target substrate 1 is removed, whereby the processing proceeds. At this time, the concentration of the fine particles 2 can be adjusted by a laser processing mode. In addition, since processing occurs on the surface of the solvent, it is not necessary to control the amount of the solvent.

【0021】図4に本発明のレーザ加工法の他の実施の
形態の構成を示す。図4において、符号1は被加工基
板、符号2は微粒子、符号4はレーザ光、符号5は加工
穴、符号8は微粒子分散フィルム、符号9は移動ステー
ジである。
FIG. 4 shows the configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a substrate to be processed, reference numeral 2 denotes fine particles, reference numeral 4 denotes laser light, reference numeral 5 denotes a processing hole, reference numeral 8 denotes a fine particle dispersion film, and reference numeral 9 denotes a moving stage.

【0022】被加工基板1は微粒子2を分散したフィル
ム8上に配置される。このとき微粒子分散フィルム8の
厚みは任意に設定することができる。これを、移動ステ
ージ9に設置して移動することで大面積の加工が可能に
なる。被加工基板1での吸収が少ないレーザ光を用い、
空間選択的にエネルギーを調整して基板1上から微粒子
分散フィルム8上にレーザ光4を照射する。レーザ光4
は微粒子分散フィルム8で吸収され、このエネルギーに
より基板1が加工される。本実施の形態では、微粒子2
を分散したフィルム8を被加工基板1の裏面に配置する
ことにより、フィルム厚の調整が不要になり、材料の入
手がその分容易になる。
The substrate 1 to be processed is placed on a film 8 in which fine particles 2 are dispersed. At this time, the thickness of the fine particle dispersed film 8 can be set arbitrarily. By mounting this on the moving stage 9 and moving it, large-area processing becomes possible. Using a laser beam having a small absorption in the substrate 1 to be processed,
The laser light 4 is irradiated from above the substrate 1 onto the fine particle dispersed film 8 by adjusting the energy in a space-selective manner. Laser light 4
Is absorbed by the fine particle dispersion film 8, and the substrate 1 is processed by this energy. In the present embodiment, the fine particles 2
By disposing the film 8 on which the film 8 is dispersed on the back surface of the substrate 1 to be processed, it is not necessary to adjust the film thickness, and the material can be easily obtained.

【0023】図5に本発明のレーザ加工法の他の実施の
形態の構成を示す。図5において、符号1は被加工基
板、符号2は微粒子、符号3は溶液、符号4はレーザ
光、符号5は加工穴、符号9は移動ステージ、符号10
は透明基板である。
FIG. 5 shows the configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a substrate to be processed, reference numeral 2 denotes fine particles, reference numeral 3 denotes a solution, reference numeral 4 denotes a laser beam, reference numeral 5 denotes a processing hole, reference numeral 9 denotes a moving stage, and reference numeral
Is a transparent substrate.

【0024】被加工基板1上には透明基板10が空間を
あけて配置されている。この空間に微粒子分散溶液3を
満たす。この透明基板10と被加工基板1との距離を調
整することで、微粒子分散溶液3の厚みを制御する。こ
こで透明基板10の表面側から図1の構成と同様にレー
ザ光を照射することで、被加工基板1表面の加工を行う
ことができる。
A transparent substrate 10 is arranged on the substrate 1 with a space. This space is filled with the fine particle dispersion solution 3. By adjusting the distance between the transparent substrate 10 and the substrate 1 to be processed, the thickness of the fine particle dispersion solution 3 is controlled. Here, by irradiating a laser beam from the surface side of the transparent substrate 10 in the same manner as in the configuration of FIG. 1, the surface of the substrate 1 to be processed can be processed.

【0025】本実施の形態では、微粒子分散溶液3を透
明基板10で挟むことによって、微粒子分散溶液3の厚
みを調整することが容易になる。これにより、溶液の流
れによる屈折ゆがみ等を低減することができる。また狭
い空間に微粒子分散溶液3が存在するため、毛細管現象
により溶液が浸透され、表面の循環性が高くなる。この
ときレーザ照射強度を調整し、被加工基板1表面でのレ
ーザ強度を高くすることで、透明基板の加工を除くこと
ができ、透明基板にレンズ、回折機能を付加すること
で、高NAでの加工が可能になる。
In the present embodiment, the thickness of the fine particle dispersion solution 3 can be easily adjusted by sandwiching the fine particle dispersion solution 3 between the transparent substrates 10. Thereby, refraction distortion due to the flow of the solution can be reduced. Further, since the fine particle dispersion solution 3 exists in a narrow space, the solution is permeated by capillary action, and the circulating property of the surface is increased. At this time, by adjusting the laser irradiation intensity and increasing the laser intensity on the surface of the substrate 1 to be processed, the processing of the transparent substrate can be eliminated. By adding a lens and a diffraction function to the transparent substrate, a high NA can be obtained. Processing becomes possible.

【0026】図6に本発明のレーザ加工法の他の実施の
形態の構成を示す。図6において、符号1は被加工基
板、符号2は微粒子、符号3は溶液、符号4はレーザ
光、符号5は加工穴、符号9は移動ステージ、符号11
は加工透明基板である。
FIG. 6 shows the configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention. 6, reference numeral 1 denotes a substrate to be processed, reference numeral 2 denotes fine particles, reference numeral 3 denotes a solution, reference numeral 4 denotes a laser beam, reference numeral 5 denotes a processing hole, reference numeral 9 denotes a moving stage, and reference numeral 11
Is a processed transparent substrate.

【0027】少なくとも一部に微細な溝あるいは穴形状
を有する加工透明基板11を被加工基板1の表面に空間
をあけて配置する。この空間に微粒子分散溶液3を満た
し、この透明基板11表面からレーザ光4を照射する。
このとき、加工透明基板11の溝あるいは穴により、微
粒子分散溶液3の量あるいは基板との距雌を変化させ
る。これにより微粒子2の少ない部分では加工量が多
く、微粒子2の多い部分では加工が起きない等、照射エ
ネルギーの被加工基板1表面への寄与を空間的に変化さ
せることができ、空間選択的にレーザ加工を行うことが
できる。
A processed transparent substrate 11 having a fine groove or hole shape at least in part is arranged on the surface of the substrate 1 with a space. This space is filled with a fine particle dispersion solution 3 and a laser beam 4 is irradiated from the surface of the transparent substrate 11.
At this time, the amount of the fine particle dispersion solution 3 or the distance from the substrate is changed by the grooves or holes of the processed transparent substrate 11. This makes it possible to spatially change the contribution of the irradiation energy to the surface of the substrate 1 to be processed, for example, the processing amount is large in a portion having a small amount of the fine particles 2 and the processing is not performed in a portion having a large amount of the fine particles 2. Laser processing can be performed.

【0028】このように、透明基板11に形状をつけ、
この形状面を被加工基板1側に向けることにより、被加
工基板1表面での微粒子量を空間選択的に制御すること
が可能になる。これにより、微粒子の多い部分ではレー
ザ光が基板1から遠い粒子で吸収されてしまうため、被
加工基板1表面での加工は起こりづらくなり、逆に微粒
子の少ない表面側では加工が効率的に起こるため、レー
ザ照射強度の調整なしに被加工物の空間選択的な加工が
可能になる。このとき透明基板の位置を制御しながらレ
ーザ照射を繰り返すことで、基板加工形状に近い形状へ
の形状転写加工が可能になる。
Thus, the transparent substrate 11 is shaped,
By directing the shape surface toward the substrate 1 to be processed, the amount of fine particles on the surface of the substrate 1 can be spatially selectively controlled. As a result, the laser light is absorbed by particles far from the substrate 1 in a portion where the number of fine particles is large, so that processing on the surface of the substrate 1 to be processed hardly occurs. Therefore, space-selective processing of the workpiece can be performed without adjusting the laser irradiation intensity. At this time, by repeating the laser irradiation while controlling the position of the transparent substrate, the shape transfer processing to a shape close to the substrate processing shape becomes possible.

【0029】上述の本発明のレーザ加工法では、微粒子
にアルミナ、酸化セレン等の機械加工のポリシング等に
用いる微粒子材料を用いることができる。これらは比較
的容易に、粒子サイズを指定して入手することができ
る。また、研磨材として、加工対象に対する加工性の高
いものを選んで用いることができ、効率的な加工が可能
になる。
In the above-mentioned laser processing method of the present invention, a fine particle material such as alumina or selenium oxide used for mechanical polishing or the like can be used for the fine particles. These can be obtained relatively easily by specifying the particle size. In addition, as the abrasive, a material having high workability with respect to a processing target can be selected and used, and efficient processing can be performed.

【0030】本発明のレーザ加工法では微粒子として
0.01μmから10μm程度の微粒子を用いてレーザ
加工をおこなう。通常のレーザ光の侵入長は数十μmか
ら1μm程度であり、上記の大きさの微粒子を用いるこ
とで、エネルギーの大部分を微粒子全体で吸収すること
ができ、特に効率的な微粒子加工が可能になる。また、
これらの微粒子は研磨材料や導電粒子等で比較的入手が
容易であり、溶液への分散の良い材料を選択して利用す
ることが容易である。
In the laser processing method of the present invention, laser processing is performed using fine particles of about 0.01 μm to 10 μm as fine particles. The penetration depth of ordinary laser light is about several tens of μm to about 1 μm. By using fine particles of the above size, most of the energy can be absorbed by the whole fine particles, and particularly efficient fine particle processing is possible. become. Also,
These fine particles are relatively easily available as abrasive materials, conductive particles, and the like, and it is easy to select and use a material that is well dispersed in a solution.

【0031】図7に本発明のレーザ加工法の他の実施の
形態の構成を示す。図7において、符号1は被加工基
板、符号2は微粒子、符号3は溶液、符号4はレーザ
光、符号7は溶液槽、符号12はポンプ、符号13はフ
ィルタである。
FIG. 7 shows the configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention. 7, reference numeral 1 denotes a substrate to be processed, reference numeral 2 denotes fine particles, reference numeral 3 denotes a solution, reference numeral 4 denotes a laser beam, reference numeral 7 denotes a solution tank, reference numeral 12 denotes a pump, and reference numeral 13 denotes a filter.

【0032】図1、図3、図5に示した微粒子分散溶液
3とレーザ光4の照射装置の構成に付加して溶液3の循
環装置を用い、照射部表面の微粒子2を連続的に交換す
るようにする。循環にはポンプ12等を用いることがで
き、フィルター13等によりゴミのろ過を行うことも可
能である。このとき、被加工基板1の表面にレーザ光4
を繰り返し照射することで、連続的に加工行う。また微
粒子2の量あるいは液の厚みを制御しながらレーザ光を
照射することで、より効率的な加工を行うことができ
る。溶液を循環させることで、常に被加工基板1の表面
に微粒子2を供給することができ、連続的に高速で深い
形状加工が可能になる。また、フィルター13等を通し
て加工することで、異物の除去をおこなったり、微粒子
の粒径制御を行うことが可能になる。
In addition to the configuration of the irradiation device for the fine particle dispersion solution 3 and the laser beam 4 shown in FIGS. 1, 3 and 5, the fine particles 2 on the surface of the irradiation section are continuously exchanged by using a circulation device for the solution 3. To do it. A pump 12 or the like can be used for circulation, and dust can be filtered by a filter 13 or the like. At this time, the laser light 4 is applied to the surface of the substrate 1 to be processed.
Are continuously processed by repeatedly irradiating. By irradiating a laser beam while controlling the amount of the fine particles 2 or the thickness of the liquid, more efficient processing can be performed. By circulating the solution, the fine particles 2 can always be supplied to the surface of the substrate 1 to be processed, and deep shape processing can be continuously performed at high speed. Further, by processing through the filter 13 or the like, it becomes possible to remove foreign substances and control the particle diameter of fine particles.

【0033】図8に本発明のレーザ加工法の他の実施の
形態の構成を示す。図8において、符号1は被加工基
板、符号2は微粒子、符号3は溶液、符号4はレーザ
光、符号5は加工穴、符号14はスピナー、符号15は
シリンジである。
FIG. 8 shows the configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention. 8, reference numeral 1 denotes a substrate to be processed, reference numeral 2 denotes fine particles, reference numeral 3 denotes a solution, reference numeral 4 denotes a laser beam, reference numeral 5 denotes a processing hole, reference numeral 14 denotes a spinner, and reference numeral 15 denotes a syringe.

【0034】ここでは被加工基板1をスピナー14等の
回転装置に保持し、微粒子分散溶液3の濃度、粘度を微
粒子2の供給により調整し、被加工基板1表面での微粒
子量を調整する。微粒子2はシリンジ15等から連続的
に供給され、スピナー14の回転により膜厚を調整しな
がら加工を行う。ロータリエンコーダ加工等の円形の連
続パタンの加工の場合は、レーザ照射と回転位置決めを
調整することで加工位置の設定を行う。
Here, the substrate 1 to be processed is held by a rotating device such as a spinner 14, the concentration and the viscosity of the fine particle dispersion solution 3 are adjusted by supplying the fine particles 2, and the amount of the fine particles on the surface of the substrate 1 to be processed is adjusted. The fine particles 2 are continuously supplied from a syringe 15 or the like, and are processed while adjusting the film thickness by rotating the spinner 14. In the case of processing a circular continuous pattern such as rotary encoder processing, the processing position is set by adjusting laser irradiation and rotational positioning.

【0035】微粒子分散溶液3をスピナー14等で塗布
しながら準備することで、薄膜状に微粒子2を表面に配
置することができ、また連続的に微粒子2を供給するこ
とが可能になる。また回転方向の位置決めを行いながら
加工する、あるいは回転位置に同期しながらレーザ光を
照射することで、円形の連続したパタン加工が可能にな
る。これらを用いることで、非球面レンズやロータリエ
ンコーダ用スリット等を高精度に加工することが可能に
なる。
By preparing the fine particle dispersion solution 3 while applying it with the spinner 14 or the like, the fine particles 2 can be arranged on the surface in a thin film form, and the fine particles 2 can be supplied continuously. Further, by processing while positioning in the rotation direction, or by irradiating laser light in synchronization with the rotation position, circular continuous pattern processing becomes possible. By using these, it becomes possible to process an aspheric lens, a slit for a rotary encoder, and the like with high accuracy.

【0036】本発明のレーザ加工法では、レーザ光源と
して、フェムト秒(fsec=10 -15sec)からピ
コ秒(psec=10-12sec)の超短パルスレーザ
を用いる。これらはパルスが短く尖頭出力の高いエネル
ギー源として利用できる。これらはチタンサファイアレ
ーザやパルス圧縮されたエキシマレーザ等を利用するこ
とが出来る。このように超短パルスレーザを用いること
により、尖頭出力の高いレーザによる加工が実現でき
る。これら極短パルスレーザを用いると、多光子吸収に
より高励起状態の実現が容易となり、またレーザ照射時
の熱影響範囲を狭くできるため、より高精度、高効率な
加工が可能になる。また、これらレーザでは金属などの
熱伝導の高い微粒子を用いた場合でもアブレーション作
用による被加工物の加工が可能になる。
In the laser processing method of the present invention, a laser light source and
And the femtosecond (fsec = 10 -15sec)
Cosecond (psec = 10-12sec) ultra-short pulse laser
Is used. These are short pulse and high peak output energy.
Can be used as a source of energy. These are titanium sapphire
Laser or pulse-compressed excimer laser, etc.
Can be. Use of ultra-short pulse laser in this way
Laser processing with high peak output
You. With these ultrashort pulse lasers, multiphoton absorption
It becomes easier to realize a higher excited state, and when laser irradiation
Can reduce the heat affected area of the
Processing becomes possible. In addition, these lasers use
Ablation even when using fine particles with high thermal conductivity
Processing of the workpiece by use becomes possible.

【0037】本発明の光学素子では、請求項1から請求
項10に記載されたレーザ加工法を用いることで、特に
被加工材料にガラス、石英、透明高分子等のいわゆる光
学材料を選択することで、高精度な形状、面精度を有す
る光学素子を実現することができる。これにより、こと
に高いアスペクト比の形状を有する光学素子を実現する
ことことが可能であり、微小形状を必要とするマイクロ
レンズアレイや回折格子等として利用するすることが可
能になる。
In the optical element of the present invention, a so-called optical material such as glass, quartz, or a transparent polymer is particularly selected as a material to be processed by using the laser processing method according to any one of the first to tenth aspects. Accordingly, an optical element having a highly accurate shape and surface accuracy can be realized. Accordingly, it is possible to realize an optical element having a shape with a particularly high aspect ratio, and it is possible to use the optical element as a microlens array, a diffraction grating, or the like that requires a minute shape.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
発明は、微粒子を分散した溶液を被加工対象物の表面に
接触して配置し、その表面からレーザ光を照射すること
により、被加工対象物の表面をレーザ光照射部のみ選択
的に除去することを特徴とする。これにより、レーザ光
が微粒子に選択的に吸収される。この微粒子はレーザア
ブレーション作用により被加工基板表面に高速で衝突す
る。あるいは、微粒子の励起状態から被加工基板表面に
エネルギー移動が発生する。これらのエネルギーによ
り、基板表面が除去され、レーザに照射された位置が選
択的に加工される。通常のレーザアブレーション法での
被加工基板の直接励起では、レーザ吸収が基板内部にも
侵入するため、レーザ照射方向の面精度の高精度化は困
難であったが、微粒子からのエネルギー移動を用いるこ
とで、被加工基板の極表面のみを加工することが可能に
なる。また、これは特にレーザ照射強度の強い表面で起
こるため、レーザ照射を繰り返し行うことで、凸部から
選択的に加工が進み、照射強度に応じた高精度な表面加
工が実現できる。また、微粒子を用いるため、除去作用
を微粒子の大きさ、材料、密度等により制御することが
可能になり、レーザ照射強度、レーザ波長等のレーザパ
ラメータと併せて基板材料に好適な制御を行うことが可
能になる。またレーザ光の吸収を微粒子が担うことによ
り、レーザ光に対して透明な基板での加工も可能にな
り、石英基板などの紫外から近赤外域で透明な材料に対
しても効率的な加工が可能になる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, by disposing a solution in which fine particles are dispersed in contact with the surface of a workpiece and irradiating the surface with a laser beam, The surface of the object to be processed is selectively removed only at the laser beam irradiation part. Thereby, the laser light is selectively absorbed by the fine particles. These fine particles collide with the surface of the substrate to be processed at a high speed by a laser ablation action. Alternatively, energy transfer occurs from the excited state of the fine particles to the surface of the substrate to be processed. With these energies, the substrate surface is removed, and the position irradiated with the laser is selectively processed. With direct excitation of the substrate to be processed by the ordinary laser ablation method, it is difficult to improve the surface accuracy in the laser irradiation direction because laser absorption penetrates into the substrate, but energy transfer from fine particles is used. This makes it possible to process only the very surface of the substrate to be processed. In addition, since this occurs particularly on a surface having a high laser irradiation intensity, by repeatedly performing the laser irradiation, processing proceeds selectively from the convex portion, and highly accurate surface processing according to the irradiation intensity can be realized. In addition, since fine particles are used, the removal action can be controlled by the size, material, density, etc. of the fine particles, and appropriate control of the substrate material can be performed together with laser parameters such as laser irradiation intensity and laser wavelength. Becomes possible. In addition, since the absorption of laser light is carried out by fine particles, processing on a substrate transparent to laser light becomes possible, and efficient processing of materials that are transparent in the ultraviolet to near-infrared region such as quartz substrates is also possible. Will be possible.

【0039】本発明の請求項2の発明は、微粒子を分散
した薄膜フィルムを被加工対象物の表面に接触して配置
し、その表面からレーザ光を照射することにより、被加
工対象物の表面をレーザ光照射部のみ選択的に除去する
ことを特徴とする。このように、微粒子をフィルムに分
散した材料を用いることで、材料のハンドリングが容易
で、微粒子分散材料の厚み制御が容易になる。またフィ
ルム形状で微粒子を準備することで、被加工材料を移動
しながら加工することも容易になり、広い領域の加工時
に有利になる。
According to a second aspect of the present invention, a thin film in which fine particles are dispersed is placed in contact with the surface of the object to be processed, and a laser beam is irradiated from the surface to thereby provide a surface of the object to be processed. Is selectively removed only in the laser beam irradiation part. By using a material in which fine particles are dispersed in a film as described above, the material can be easily handled and the thickness of the fine particle-dispersed material can be easily controlled. Also, by preparing the fine particles in the form of a film, it is easy to process while moving the material to be processed, which is advantageous when processing a wide area.

【0040】本発明の請求項3の発明は、被加工対象物
が照射レーザ光に対して透明材料であり、微粒子分散材
料をレーザ照射側と反対の表面である被加工面に接触し
て配置し、この微粒子分散材料のレーザ吸収により被加
工対象物の被加工面を選択的に除去することを特徴とす
る。このように、被加工基板の裏面を加工することで、
溶液の厚み制御をする必要がなくなり、また溶液の屈折
揺らぎによる照射位置ずれを低減することができる。ま
た、レーザ加工が進んだ場合にも、微粒子は表面近傍に
存在するため、連続的な加工が可能であり、このとき凸
部周辺には微粒子が多く存在するため、凸部から選択的
に加工され、表面粗さの低減された高精度加工が実現で
きる。また裏面を加工するため、表面側から形状観察を
同軸上で行うことが可能になり、形状観察を行いながら
の加工が可能になる。
According to a third aspect of the present invention, the object to be processed is a material transparent to the irradiation laser beam, and the fine particle-dispersed material is arranged in contact with the surface to be processed which is the surface opposite to the laser irradiation side. Then, the processing surface of the processing object is selectively removed by laser absorption of the fine particle dispersed material. By processing the back surface of the substrate to be processed,
It is not necessary to control the thickness of the solution, and it is possible to reduce the irradiation position shift due to the fluctuation of the refraction of the solution. In addition, even when laser processing is advanced, since fine particles are present in the vicinity of the surface, continuous processing is possible. At this time, since there are many fine particles around the convex portions, the fine particles are selectively processed from the convex portions. Thus, high-precision processing with reduced surface roughness can be realized. Further, since the back surface is processed, the shape can be observed coaxially from the front surface side, and the processing can be performed while performing the shape observation.

【0041】本発明の請求項4の発明は、微粒子を分散
したフィルム上に照射レーザ光に対して透明な被加工対
象物を設置し、被加工対象物の表面からレーザ光を照射
して、被加工対象物と微粒子分散フィルムとの接触面で
ある被加工面を選択的に除去することを特徴とする。こ
のように、微粒子分散フィルムを裏面に配置すること
で、フィルムの厚み調整が不要になり材料入手が容易に
なる。このとき、材料はフィルム全体に分散されている
必要はなく、表面近傍にのみ存在すればよい。また裏面
を加工することから請求項3の場合と同様、表面から同
軸上に観察することが可能になる。
According to a fourth aspect of the present invention, an object to be processed which is transparent to an irradiation laser beam is set on a film in which fine particles are dispersed, and a laser beam is irradiated from the surface of the object to be processed. The method is characterized in that a processing surface that is a contact surface between the processing target object and the fine particle dispersed film is selectively removed. By arranging the fine particle-dispersed film on the back surface in this manner, it is not necessary to adjust the thickness of the film, and the material can be easily obtained. At this time, the material need not be dispersed throughout the film, but only needs to be present near the surface. Further, since the back surface is processed, it is possible to observe the surface coaxially from the front surface, as in the case of the third aspect.

【0042】本発明の請求項5の発明は、被加工対象物
上に照射レーザ光に対して透明な基板材料を配置し、被
加工対象物と透明基板の間に微粒子を分散した溶液を配
置することを特徴とする。このように、微粒子溶液を透
明基板で挟むことで、微粒子分散溶液の厚みを調整する
ことが容易になり、溶液の流れによる屈折ゆがみ等を低
減することができる。また狭い空間に溶液が存在するた
め、毛細管現象により溶液が浸透され、表面の循環性が
高くなる。このとき、レーザ照射強度を調整し、被加工
物表面でのレーザ強度を高くすることで、透明基板の加
工を除くことができ、透明基板にレンズ、回折機能を付
加することで、高NAでの加工が可能になる。
According to a fifth aspect of the present invention, a substrate material transparent to an irradiation laser beam is disposed on an object to be processed, and a solution in which fine particles are dispersed is disposed between the object to be processed and the transparent substrate. It is characterized by doing. As described above, by sandwiching the fine particle solution between the transparent substrates, it is easy to adjust the thickness of the fine particle dispersion solution, and it is possible to reduce refraction distortion due to the flow of the solution. In addition, since the solution exists in a narrow space, the solution penetrates by capillary action, and the circulating property of the surface increases. At this time, by adjusting the laser irradiation intensity and increasing the laser intensity on the surface of the workpiece, the processing of the transparent substrate can be eliminated. By adding a lens and a diffraction function to the transparent substrate, a high NA can be achieved. Processing becomes possible.

【0043】本発明の請求項6の発明は、少なくとも一
面に表面形状を有する透明基板の表面形状面を被加工対
象物側に配置することを特徴とする。このように、透明
基板に形状をつけ、この形状面を被加工基板側に向ける
ことにより、被加工物表面での微粒子量を空間選択的に
制御することが可能になる。これにより、微粒子の多い
部分ではレーザ光が基板から遠い粒子で吸収されてしま
うため、被加工物表面での加工は起こりづらくなり、逆
に微粒子の少ない表面側では加工が効率的に起こるた
め、レーザ照射強度の調整なしに被加工物の空間選択的
加工が可能になる。このとき透明基板の位置を制御しな
がらレーザ照射を繰り返すことで、基板加工形状に近い
形状への形状転写加工が可能になる。
A sixth aspect of the present invention is characterized in that a surface shape surface of a transparent substrate having a surface shape on at least one surface is arranged on the side of the workpiece. As described above, by shaping the transparent substrate and directing the shape surface toward the substrate to be processed, it is possible to spatially selectively control the amount of fine particles on the surface of the workpiece. As a result, the laser light is absorbed by particles far from the substrate in a portion having a large amount of fine particles, so that processing on the surface of the workpiece is difficult to occur, and conversely, processing occurs efficiently on a surface side with a small amount of fine particles, Space-selective processing of a workpiece can be performed without adjusting the laser irradiation intensity. At this time, by repeating the laser irradiation while controlling the position of the transparent substrate, the shape transfer processing to a shape close to the substrate processing shape becomes possible.

【0044】本発明の請求項7の発明は、微粒子が特に
研磨材料であることを特徴とする。このように、微粒子
として研磨用材料を用いることで、微粒子を多くの材料
から選択可能になり、廉価に様々な粒径で準備すること
が可能になる。また研磨材料は基板に対する加工性が高
いものを利用することができ、効率的な加工を実現する
ことができる。
The invention according to claim 7 of the present invention is characterized in that the fine particles are particularly a polishing material. As described above, by using a polishing material as the fine particles, the fine particles can be selected from many materials, and it is possible to prepare inexpensively various particle sizes. In addition, a polishing material having high workability with respect to the substrate can be used, and efficient processing can be realized.

【0045】本発明の請求項8の発明は、微粒子が0.
01μmから10μmであることを特徴とする。通常の
レーザ光の侵入長は数十μmから1μm程度であり、上
記の大きさの微粒子を用いることで、エネルギーの大部
分を微粒子全体に吸収することができ、特に効率的な微
粒子加工が可能になる。またこれら微粒子は研磨材料や
導電粒子等で比較的入手が容易であり、溶液への分散の
良い材料を選択して利用することが容易である。
According to the invention of claim 8 of the present invention, the fine particles have a particle diameter of 0.1.
It is characterized in that the thickness is from 01 μm to 10 μm. The penetration depth of ordinary laser light is about several tens of μm to about 1 μm. By using fine particles of the above size, most of the energy can be absorbed by the whole fine particles, and particularly efficient fine particle processing is possible. become. In addition, these fine particles are relatively easily available as abrasive materials, conductive particles, and the like, and it is easy to select and use a material that is well dispersed in a solution.

【0046】本発明の請求項9の発明は、微粒子を分散
した溶液を循環させながら加工することを特徴とする。
このように、溶液を循環させることで、常に被加工材料
表面に微粒子を供給することが可能になり、連続的に高
速に深い形状加工が可能になる。またフィルター等を通
して加工することで、異物の除去を行ったり、微粒子の
粒径制御を行うことが可能になる。
The ninth aspect of the present invention is characterized in that processing is performed while circulating a solution in which fine particles are dispersed.
In this way, by circulating the solution, it is possible to always supply fine particles to the surface of the material to be processed, and it is possible to continuously perform high-speed deep shape processing. Further, by processing through a filter or the like, it becomes possible to remove foreign substances and to control the particle diameter of fine particles.

【0047】本発明の請求項10の発明は、被加工対象
物を回転させ、微粒子を分散した溶液を補充しながら加
工することを特徴とする。このように、微粒子分散溶液
をスピナー等で塗布しながら準備することで、薄膜状に
微粒子を表面に配置することができ、また連続的に微粒
子を供給することが可能になる。また回転方向の位置決
めを行いながら加工する、あるいは回転位置に同期しな
がらレーザ光を照射することで、円形の連続したパタン
加工が可能になる。これらを用いることで、非球面レン
ズやロータリエンコーダ用スリット等を高精度に加工す
ることが可能になる。
A tenth aspect of the present invention is characterized in that the object to be processed is rotated and the processing is performed while replenishing the solution in which the fine particles are dispersed. In this way, by preparing the fine particle dispersion solution while applying it with a spinner or the like, the fine particles can be arranged on the surface in a thin film form, and the fine particles can be supplied continuously. Further, by processing while positioning in the rotation direction, or by irradiating laser light in synchronization with the rotation position, circular continuous pattern processing becomes possible. By using these, it becomes possible to process an aspheric lens, a slit for a rotary encoder, and the like with high accuracy.

【0048】本発明の請求項11の発明は、照射レーザ
光が数十フェムト秒(fsec)から数十ピコ秒(ps
ec)の短パルスレーザであることを特徴とする。この
ように、レーザ光のパルス幅をフェムト秒からピコ秒程
度とすることにより、尖頭出力の高いレーザによる加工
が実現可能になる。これら極短パルスレーザを用いると
多光子吸収により高励起状態の実現が容易になり、また
レーザ照射時の熱影響範囲を狭くできるため、より高精
度・高効率な加工が可能になる。またこれらレーザでは
金属などの熱伝導の高い微粒子を用いた場合でもアブレ
ーション作用による被加工物の加工が可能になる。
According to an eleventh aspect of the present invention, the irradiation laser light is emitted from tens of femtoseconds (fsec) to tens of picoseconds (ps).
ec) is a short pulse laser. As described above, by setting the pulse width of the laser light to be from femtosecond to picosecond, processing by a laser having a high peak output can be realized. When these ultrashort pulse lasers are used, it is easy to realize a highly excited state by multiphoton absorption, and the range of heat influence at the time of laser irradiation can be narrowed, so that more accurate and efficient processing becomes possible. In addition, these lasers make it possible to process a workpiece by ablation even when fine particles having high thermal conductivity such as metal are used.

【0049】本発明の請求項12の発明は、被加工対象
物を光学材料とし上記のレーザ加工を行うことで、従来
光学面加工が困難であったレーザ法により光学素子の作
製を可能にした。上記の加工方法による光学素子は、高
いアスペクト比の形状を有することが可能であり、微小
形状を必要とするマイクロレンズアレイや回折格子等と
して利用することが可能になる。
According to a twelfth aspect of the present invention, by performing the above-mentioned laser processing using an object to be processed as an optical material, it becomes possible to manufacture an optical element by a laser method which has conventionally been difficult to perform optical surface processing. . An optical element formed by the above processing method can have a shape with a high aspect ratio, and can be used as a microlens array, a diffraction grating, or the like that requires a minute shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のレーザ加工法の一実施の形態の構成を
示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a laser processing method according to the present invention.

【図2】本発明のレーザ加工法の他の実施の形態の構成
を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention.

【図3】本発明のレーザ加工法の他の実施の形態の構成
を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention.

【図4】本発明のレーザ加工法の他の実施の形態の構成
を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention.

【図5】本発明のレーザ加工法の他の実施の形態の構成
を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention.

【図6】本発明のレーザ加工法の他の実施の形態の構成
を示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention.

【図7】本発明のレーザ加工法の他の実施の形態の構成
を示すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention.

【図8】本発明のレーザ加工法の他の実施の形態の構成
を示すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the laser processing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被加工基板 2 微粒子 3 溶液 4 レーザ光 5 加工穴 6 微粒子分散薄膜フィルム 7 溶液槽 8 微粒子分散フィルム 9 移動ステージ 10 透明基板 11 加工透明基板 12 ポンプ 13 フィルタ 14 スピナー 15 シリンジ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate to be processed 2 Fine particle 3 Solution 4 Laser beam 5 Processing hole 6 Fine particle dispersed thin film 7 Solution tank 8 Fine particle dispersed film 9 Moving stage 10 Transparent substrate 11 Processed transparent substrate 12 Pump 13 Filter 14 Spinner 15 Syringe

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微粒子を分散した溶液を被加工対象物の
表面に接触して配置し、その表面からレーザ光を照射す
ることにより、前記被加工対象物の表面をレーザ光照射
部のみ選択的に除去することを特徴とするレーザ加工方
法。
1. A solution in which fine particles are dispersed is placed in contact with the surface of an object to be processed, and the surface of the object to be processed is selectively irradiated only with a laser beam irradiation part by irradiating a laser beam from the surface. A laser processing method characterized in that:
【請求項2】 微粒子を分散した薄膜フィルムを被加工
対象物の表面に接触して配置し、その表面からレーザ光
を照射することにより、前記被加工対象物の表面をレー
ザ光照射部のみ選択的に除去することを特徴とするレー
ザ加工方法。
2. A thin film, in which fine particles are dispersed, is arranged in contact with the surface of the object to be processed, and the surface of the object to be processed is selected only by a laser beam irradiation part by irradiating the surface with laser light. A laser processing method characterized in that the laser processing method is performed.
【請求項3】 被加工対象物が照射レーザ光に対して透
明材料であり、微粒子分散材料をレーザ照射側と反対の
表面である被加工面に接触して配置し、この微粒子分散
材料のレーザ吸収により前記被加工対象物の被加工面を
選択的に除去することを特徴とするレーザ加工方法。
3. An object to be processed is a material transparent to an irradiation laser beam, and a fine particle-dispersed material is disposed in contact with a surface to be processed which is a surface opposite to a laser irradiation side, and a laser of the fine particle-dispersed material is used. A laser processing method, wherein a processing surface of the processing object is selectively removed by absorption.
【請求項4】 微粒子を分散したフィルム上に照射レー
ザ光に対して透明な被加工対象物を設置し、前記被加工
対象物の表面からレーザ光を照射して、前記被加工対象
物と前記微粒子分散フィルムとの接触面である被加工面
を選択的に除去することを特徴とするレーザ加工方法。
4. An object to be processed which is transparent to an irradiation laser beam is set on a film in which fine particles are dispersed, and a laser beam is irradiated from the surface of the object to be processed, so that the object to be processed is A laser processing method characterized by selectively removing a processing surface that is a contact surface with a fine particle dispersion film.
【請求項5】 前記被加工対象物上に前記照射レーザ光
に対して透明な基板材料を配置し、前記被加工対象物と
前記透明基板の間に前記微粒子を分散した溶液を配置す
ることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方法。
5. A method of disposing a substrate material transparent to the irradiation laser light on the object to be processed, and disposing a solution in which the fine particles are dispersed between the object to be processed and the transparent substrate. The laser processing method according to claim 1, wherein:
【請求項6】 少なくとも一面に表面形状を有する透明
基板の表面形状面を前記被加工対象物側に配置すること
を特徴とする請求項5記載のレーザ加工方法。
6. The laser processing method according to claim 5, wherein a surface shape surface of a transparent substrate having at least one surface shape is arranged on the processing object side.
【請求項7】 前記微粒子が研磨材料であることを特徴
とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のレー
ザ加工方法。
7. The laser processing method according to claim 1, wherein the fine particles are a polishing material.
【請求項8】 前記微粒子が0.01μmから10μm
であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいず
れかに記載のレーザ加工方法。
8. The method according to claim 1, wherein the fine particles have a particle size of 0.01 μm to 10 μm.
The laser processing method according to claim 1, wherein:
【請求項9】 前記微粒子を分散した溶液を循環させな
がら加工することを特徴とする請求項1または請求項3
または請求項5に記載のレーザ加工方法。
9. The method according to claim 1, wherein processing is performed while circulating a solution in which the fine particles are dispersed.
Or the laser processing method according to claim 5.
【請求項10】 前記被加工対象物を回転させ、前記微
粒子を分散した溶液を補充しながら加工することを特徴
とする請求項1または請求項3または請求項5に記載の
レーザ加工方法。
10. The laser processing method according to claim 1, wherein the object to be processed is rotated, and processing is performed while replenishing a solution in which the fine particles are dispersed.
【請求項11】 前記照射レーザ光が数十フェムト秒
(fsec)から数十ピコ秒(psec)の短パルスレ
ーザであることを特徴とする請求項1ないし請求項10
のいずれかに記載のレーザ加工方法。
11. The irradiation laser beam according to claim 1, wherein the irradiation laser beam is a short pulse laser of several tens of femtoseconds (fsec) to several tens of picoseconds (psec).
The laser processing method according to any one of the above.
【請求項12】 請求項1ないし請求項11のいずれか
に記載のレーザ加工方法を用いて作成されることを特徴
とする光学素子。
12. An optical element produced by using the laser processing method according to claim 1. Description:
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