JP2007237221A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ光源110は、加工用のフェムト秒パルスレーザを発生する。可変NDフィルタ120は、フェムト秒パルスレーザのパルスエネルギを制御する。電磁フィルタ130は、フェムト秒パルスレーザから単一パルスを切出す。油浸対物レンズ210は、単一パルスレーザを集光して加工対象材料Sの内部の集光位置に焦点像を形成する。フェムト秒パルスレーザのパルス幅、単一パルスレーザのパルスエネルギ、及び単一パルスレーザを集光する油浸対物レンズ210の開口数NAをそれぞれ最適な値に調整することにより、単一パルスレーザを集光照射するという1工程のみで、加工対象材料Sの内部に略真球状の微細で形状が整った中空領域を、完全に閉じた構造で形成することができる。
【選択図】図1
Description
(1)結晶性が極めて高い。
(2)硬質で難加工性である。
(3)耐薬品性に優れている(例えば、フッ酸でも浸食されない)。
まず、本発明の基本原理を説明する。
<レーザ光源>
再生増幅器付チタンサファイアレーザ「Harricane」(Spectra-Physics製、波長:800nm、パルス幅:140fs、繰り返し周波数:20Hz)
<電磁シャッタ>
LS6ZM2(UNBLITZ製)
<倒立型システム顕微鏡>
IX−71(オリンパス製)
<ドライバ>
VMM−T1(UNBLITZ製)
<100倍油浸対物レンズ>
UplanApo100(オリンパス製、開口数NA:1.35)
<3次元ピエゾステージのコントローラ>
E−710. 4CL(Physic Instrument製)
<CCDカメラ>
SSC−M370(ソニー製)
レーザ光軸に平行な方向から見たボイドの断面形状の観察について説明する。サファイアの内部にフェムト秒パルスレーザを1パルス集光照射してボイドを形成した後(図4(A))、断面がレーザ光軸に平行となり、かつ断面がボイドを横切るようにサファイアを割断し(図4(B))、露出したサファイアの断面(ボイドの断面)を電子顕微鏡で観察した。
レーザ光軸に垂直な方向から見たボイドの断面形状の観察について説明する。サファイアの内部にフェムト秒パルスレーザを1パルス集光照射してボイドを形成した後(図4(A))、ガリウム(Ga)をイオン源としたFIB(収束イオンビーム:Focused Ion Beam)を用いて、サファイアの表面をレーザ光軸に垂直な方向に削り取り(図4(C))、露出したサファイアの断面(ボイドの断面)を電子顕微鏡で観察した。
110 レーザ光源
120 可変NDフィルタ
130 電磁シャッタ
140 レンズペア
150 倒立顕微鏡
160 ドライバ
170 コンピュータ
200 ダイクロイックミラ
210 油浸対物レンズ
220 3次元ピエゾステージ
230 照明光源
240 コンデンサレンズ
250 CCDカメラ
260 モニタ
Claims (10)
- フェムト秒パルスレーザを発生するパルスレーザ発生手段と、
前記フェムト秒パルスレーザを加工対象材料の内部に集光照射する光学系と、を有し、
前記フェムト秒パルスレーザの集光照射位置に中空領域を形成する、
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記光学系は、
前記フェムト秒パルスレーザのパルスエネルギを制御するパルスエネルギ制御手段と、
パルスエネルギが制御された前記フェムト秒パルスレーザから単一パルスレーザを切出す単一パルスレーザ切出手段と、
前記単一パルスレーザを集光して前記加工対象材料の内部の集光照射位置に焦点像を形成する対物レンズと、
を有することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。 - 前記加工対象材料の内部の撮像情報を取得する撮像情報取得手段をさらに有し、
前記単一パルスレーザの集光照射位置は、前記撮像情報に基づいて決定される、
ことを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。 - 前記パルスレーザ発生手段は、
波長が500nm〜1300nm、かつ、パルス幅が50fs〜500fsのフェムト秒パルスレーザを発生し、
前記パルスエネルギ制御手段は、
前記フェムト秒パルスレーザのパルスエネルギが50nJ〜500nJとなる制御を行う、
ことを特徴とする請求項2記載のレーザ加工装置。 - 前記対物レンズの開口数は、1.0〜1.4である、
ことを特徴とする請求項2記載のレーザ加工装置。 - フェムト秒パルスレーザを発生するステップと、
前記フェムト秒パルスレーザから単一パルスレーザを切出すステップと、
前記単一パルスレーザを加工対象材料の内部に集光照射するステップと、を有し、
前記フェムト秒パルスレーザの集光照射位置に中空領域を形成する、
ことを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記フェムト秒パルスレーザのパルス幅は、50fs〜500fsであり、
前記単一パルスレーザのパルスエネルギは、50nJ〜500nJである、
ことを特徴とする請求項6記載のレーザ加工方法。 - フェムト秒パルスレーザを発生するステップと、
前記フェムト秒パルスレーザから単一パルスレーザを切出すステップと、
前記単一パルスレーザを加工対象材料の内部に集光照射するステップと、を有し、
前記フェムト秒パルスレーザの集光照射位置に中空領域を形成する、
ことを特徴とする光導波路の製造方法。 - フェムト秒パルスレーザを発生するステップと、
前記フェムト秒パルスレーザから単一パルスレーザを切出すステップと、
前記単一パルスレーザを加工対象材料の内部に集光照射するステップと、を有し、
前記フェムト秒パルスレーザの集光照射位置に中空領域を形成する、
ことを特徴とする回折格子の製造方法。 - フェムト秒パルスレーザを発生するステップと、
前記フェムト秒パルスレーザから単一パルスレーザを切出すステップと、
前記単一パルスレーザを加工対象材料の内部に集光照射するステップと、を有し、
前記フェムト秒パルスレーザの集光照射位置に中空領域を形成する、
ことを特徴とする光メモリ素子の記憶領域の製造方法。
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