JP2010142837A - レーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被加工物の表面からの距離が異なる各深さ位置で、被加工物の内部に形成される空洞の断面形状をより均一とすること。
【解決手段】レーザ光１４の集光領域、つまり、レーザ光１４の集光によって被加工物１の内部に改質領域１９を形成可能なエネルギ密度となった領域のレーザ光１４光軸１５方向の長さが一定となるように、集光レンズ１２の収差を調整するようにした。そのため、レーザ光１４光軸１５方向の長さが等しい改質領域１９を形成できる。そのため、被加工物１の表面からの距離が異なる複数の深さ位置で、レーザ光１４の光軸１５と直交する方向に伸びている複数の加工予定線３ａ〜３ｅ上に一定幅の空洞２を形成できる。
【選択図】図３
【解決手段】レーザ光１４の集光領域、つまり、レーザ光１４の集光によって被加工物１の内部に改質領域１９を形成可能なエネルギ密度となった領域のレーザ光１４光軸１５方向の長さが一定となるように、集光レンズ１２の収差を調整するようにした。そのため、レーザ光１４光軸１５方向の長さが等しい改質領域１９を形成できる。そのため、被加工物１の表面からの距離が異なる複数の深さ位置で、レーザ光１４の光軸１５と直交する方向に伸びている複数の加工予定線３ａ〜３ｅ上に一定幅の空洞２を形成できる。
【選択図】図３
Description
本発明は、被加工物の内部に空洞を形成するレーザ加工方法に関する。
従来、この種の技術としては、例えば、特許文献１に記載の技術がある。
この従来技術では、まず、感光性ガラスの試料の内部に集光レンズでレーザ光を集光し、集光したレーザ光を試料の内部で走査して、試料の内部に多光子吸収による改質領域を形成する。次に、試料のうちの改質領域を形成した部分をエッチング液でエッチングして、改質領域を形成した部分に流路を形成するようになっている。
特開２００３−３４０５７９号公報
この従来技術では、まず、感光性ガラスの試料の内部に集光レンズでレーザ光を集光し、集光したレーザ光を試料の内部で走査して、試料の内部に多光子吸収による改質領域を形成する。次に、試料のうちの改質領域を形成した部分をエッチング液でエッチングして、改質領域を形成した部分に流路を形成するようになっている。
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、感光性ガラス（被加工物）の内部にレーザ光を集光する際に、レーザ光の入射面から集光領域までの距離が長くなると、レーザ光の集光性が低下し、レーザ光の集光領域がレーザ光の光軸方向に分散する。
そのため、例えば、入射面からの距離が異なる複数の深さ位置に、レーザ光の光軸方向と直交する方向に伸びる流路（空洞）を形成する場合には、入射面からの距離が遠い位置にある空洞ほど当該流路の断面形状のレーザ光の光軸方向の長さが長くなる。
そこで、本発明の技術的課題は、被加工物の表面からの距離が異なる各深さ位置で、被加工物の内部に形成される空洞の断面形状をより均一とすることにある。
そのため、例えば、入射面からの距離が異なる複数の深さ位置に、レーザ光の光軸方向と直交する方向に伸びる流路（空洞）を形成する場合には、入射面からの距離が遠い位置にある空洞ほど当該流路の断面形状のレーザ光の光軸方向の長さが長くなる。
そこで、本発明の技術的課題は、被加工物の表面からの距離が異なる各深さ位置で、被加工物の内部に形成される空洞の断面形状をより均一とすることにある。
上記技術的課題を解決するために、本発明の各態様は、以下のような構成からなる。
本発明の第１の態様は、
透明材質の被加工物の内部に、設定した加工予定線に沿って空洞を形成するレーザ加工方法であって、前記被加工物のうちの加工予定の部分に集光レンズでレーザ光を集光して、前記加工予定の部分に多光子吸収による改質領域を形成する第１の工程と、前記被加工物のうちの前記改質領域を形成した部分をエッチングして、前記改質領域を形成した部分に空洞を形成する第２の工程と、を有し、前記第１の工程では、前記集光レンズで前記レーザ光を集光する際に、前記改質領域部分の前記レーザ光の光軸方向の長さが一定となるように、前記集光レンズの収差を調整することを特徴とする。
本発明の第１の態様は、
透明材質の被加工物の内部に、設定した加工予定線に沿って空洞を形成するレーザ加工方法であって、前記被加工物のうちの加工予定の部分に集光レンズでレーザ光を集光して、前記加工予定の部分に多光子吸収による改質領域を形成する第１の工程と、前記被加工物のうちの前記改質領域を形成した部分をエッチングして、前記改質領域を形成した部分に空洞を形成する第２の工程と、を有し、前記第１の工程では、前記集光レンズで前記レーザ光を集光する際に、前記改質領域部分の前記レーザ光の光軸方向の長さが一定となるように、前記集光レンズの収差を調整することを特徴とする。
このような手法によれば、レーザ光の光軸方向の長さが等しい改質領域を形成できる。そのため、被加工物の表面からの距離が異なる複数の深さ位置で、レーザ光の光軸方向と直交する方向に伸びている複数の加工予定線上に一定幅の空洞を形成できる。
したがって、被加工物の表面からの距離が異なる各深さ位置で、被加工物の内部に形成される空洞の断面形状をより均一とすることが可能となる。
したがって、被加工物の表面からの距離が異なる各深さ位置で、被加工物の内部に形成される空洞の断面形状をより均一とすることが可能となる。
本発明の第２の態様は、
前記第１の工程では、前記集光レンズで前記レーザ光を集光する際に、前記レーザ光の光軸方向が前記加工予定線に平行となるように、前記加工予定線に対する前記レーザ光の光軸の向きを設定することを特徴とする。
ここで、被加工物の内部にレーザ光を集光する際に、レーザ光の集光領域が分散する範囲は、レーザ光の光軸方向よりもレーザ光の光軸方向と直交する方向のほうが狭い。
それゆえ、このような手法によれば、レーザ光の集光領域の分散する範囲の、加工予定線と直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物の内部に、加工予定線に平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞を形成できる。
前記第１の工程では、前記集光レンズで前記レーザ光を集光する際に、前記レーザ光の光軸方向が前記加工予定線に平行となるように、前記加工予定線に対する前記レーザ光の光軸の向きを設定することを特徴とする。
ここで、被加工物の内部にレーザ光を集光する際に、レーザ光の集光領域が分散する範囲は、レーザ光の光軸方向よりもレーザ光の光軸方向と直交する方向のほうが狭い。
それゆえ、このような手法によれば、レーザ光の集光領域の分散する範囲の、加工予定線と直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物の内部に、加工予定線に平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞を形成できる。
本発明の第３の態様は、
前記第１の工程では、前記集光レンズで前記レーザ光を集光する際に、前記レーザ光の光軸方向が前記加工予定線と直交する方向に平行となるように、前記加工予定線に対する前記レーザ光の光軸の向きを設定することを特徴とする。
このような手法によれば、レーザ光の集光領域の、加工予定線と直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物の内部に、加工予定線に平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞を形成できる。
前記第１の工程では、前記集光レンズで前記レーザ光を集光する際に、前記レーザ光の光軸方向が前記加工予定線と直交する方向に平行となるように、前記加工予定線に対する前記レーザ光の光軸の向きを設定することを特徴とする。
このような手法によれば、レーザ光の集光領域の、加工予定線と直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物の内部に、加工予定線に平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞を形成できる。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態のレーザ加工方法では、透明材質の被加工物の内部にレーザ光を集光して、被加工物の内部に多光子吸収による改質領域を形成し、被加工物の内部の改質領域を形成した部分をエッチングして、被加工物の内部に空洞を形成する。被加工物の内部に形成する空洞としては、例えば、流体の通路となる流路が挙げられる。
本実施形態のレーザ加工方法では、透明材質の被加工物の内部にレーザ光を集光して、被加工物の内部に多光子吸収による改質領域を形成し、被加工物の内部の改質領域を形成した部分をエッチングして、被加工物の内部に空洞を形成する。被加工物の内部に形成する空洞としては、例えば、流体の通路となる流路が挙げられる。
（実施形態１）
（被加工物の構成）
まず、本実施形態のレーザ加工方法で得られる、内部に空洞２が形成された被加工物１について説明する。
図１は、被加工物１の斜視図である。
図１に示すように、被加工物１は、長方体状に形成された透明材料からなる。透明材料としては、例えば、石英やホウケイ酸ガラス等を利用できる。また、被加工物１には、図１に示すように被加工物１に正対した場合を基準に、上面１ａ、下面１ｂ、左面１ｃ、右面１ｄ、前面１ｅ、背面１ｆが定義されている。上面１ａは、図１の被加工物１の上側に位置する面である。また同様に、下面１ｂは、被加工物１の下側に位置する面であり、左面１ｃは、左側に位置する面であり、右面１ｄは、右側に位置する面であり、前面１ｅは、手前側に位置する面であり、背面１ｆは、奥側に位置する面である。
さらに、被加工物１には、ｘ軸方向、ｙ軸方向、およびｚ軸方向が定義されている。ｘ軸方向は、被加工物１の左面１ｃの法線方向である。同様に、ｙ軸方向は、被加工物１の背面１ｆの法線方向であり、ｚ軸方向は、被加工物１の上面１ａの法線方向である。
（被加工物の構成）
まず、本実施形態のレーザ加工方法で得られる、内部に空洞２が形成された被加工物１について説明する。
図１は、被加工物１の斜視図である。
図１に示すように、被加工物１は、長方体状に形成された透明材料からなる。透明材料としては、例えば、石英やホウケイ酸ガラス等を利用できる。また、被加工物１には、図１に示すように被加工物１に正対した場合を基準に、上面１ａ、下面１ｂ、左面１ｃ、右面１ｄ、前面１ｅ、背面１ｆが定義されている。上面１ａは、図１の被加工物１の上側に位置する面である。また同様に、下面１ｂは、被加工物１の下側に位置する面であり、左面１ｃは、左側に位置する面であり、右面１ｄは、右側に位置する面であり、前面１ｅは、手前側に位置する面であり、背面１ｆは、奥側に位置する面である。
さらに、被加工物１には、ｘ軸方向、ｙ軸方向、およびｚ軸方向が定義されている。ｘ軸方向は、被加工物１の左面１ｃの法線方向である。同様に、ｙ軸方向は、被加工物１の背面１ｆの法線方向であり、ｚ軸方向は、被加工物１の上面１ａの法線方向である。
被加工物１の空洞２は、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに沿って形成される。第１の加工予定線３ａとは、被加工物１のｚ軸方向に伸びている直線であり、一端を被加工物１の下面１ｂに有し、他端を被加工物１の内部に有する線である。第２の加工予定線３ｂとは、被加工物１のｘ軸方向に伸びている直線であり、一端を第１の加工予定線３ａの前記他端の位置に有し、他端を被加工物１の内部に有する線である。第３の加工予定線３ｃとは、被加工物１のｚ軸方向に伸びている直線であり、一端を第２の加工予定線３ｂの前記他端の位置に有し、他端を被加工物１の内部に有する線である。第４の加工予定線３ｄとは、被加工物１のｘ軸方向に伸びている直線であり、一端を第３の加工予定線３ｃの前記他端の位置に有し、他端を被加工物１の内部に有する線である。第５の加工予定線３ｅとは、被加工物１のｚ軸方向に伸びている直線であり、一端を第４の加工予定線３ｄの前記他端の位置に有し、他端を被加工物１の上面１ａに有する線である。
（レーザ加工装置の構成）
次に、本実施形態のレーザ加工方法で使用するレーザ加工装置４について説明する。
図２は、レーザ加工装置４の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、レーザ加工装置４は、照射機構部５および制御部６を備える。
照射機構部５は、載置台７、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９、Ｚ軸移動部１０、レーザ光源１１、集光レンズ１２、および収差補正レンズ群１３を備える。
載置台７は、被加工物１を載置可能な平面が上部に形成された台である。また、載置台７には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向が定義されている。Ｘ軸方向は、載置台７上部の平面内に設定した一方向である。同様に、Ｙ軸方向は、載置台７上部の平面内にあり且つＸ軸方向と直交する方向（より詳しくは、載置台７を上方から見た場合にＸ軸方向を時計回りに９０°回転させた方向）であり、Ｚ軸方向は、当該平面の法線方向である。
次に、本実施形態のレーザ加工方法で使用するレーザ加工装置４について説明する。
図２は、レーザ加工装置４の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、レーザ加工装置４は、照射機構部５および制御部６を備える。
照射機構部５は、載置台７、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９、Ｚ軸移動部１０、レーザ光源１１、集光レンズ１２、および収差補正レンズ群１３を備える。
載置台７は、被加工物１を載置可能な平面が上部に形成された台である。また、載置台７には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向が定義されている。Ｘ軸方向は、載置台７上部の平面内に設定した一方向である。同様に、Ｙ軸方向は、載置台７上部の平面内にあり且つＸ軸方向と直交する方向（より詳しくは、載置台７を上方から見た場合にＸ軸方向を時計回りに９０°回転させた方向）であり、Ｚ軸方向は、当該平面の法線方向である。
Ｘ軸移動部８は、制御部６からの信号に応じて、載置台７をＸ軸方向に沿って移動させる。Ｘ軸移動部８としては、例えば、Ｘ軸方向に沿って並進運動を行うスライダと、スライダを駆動するサーボモータとからなるものを利用できる。また同様に、Ｙ軸移動部９は、制御部６からの信号に応じて、載置台７をＹ軸方向に沿って移動させる。Ｚ軸移動部１０は、制御部６からの信号に応じて、載置台７をＺ軸方向に沿って移動させる。
レーザ光源１１は、載置台７の上方に配される。そして、レーザ光源１１は、制御部からの信号に応じて、レーザ光１４を載置台７上部の平面（つまり、Ｚ軸方向と反対方向）に向けて出射する。レーザ光源１１としては、例えば、チタンサファイアを固体光源とし、チタンサファイアが発生するフェムト秒レーザ光を出射するものを利用できる。
集光レンズ１２は、レーザ光源１１と載置台７との間に配される。そして、集光レンズ１２は、レーザ光源１１から出射されるレーザ光１４を集光する。
レーザ光源１１は、載置台７の上方に配される。そして、レーザ光源１１は、制御部からの信号に応じて、レーザ光１４を載置台７上部の平面（つまり、Ｚ軸方向と反対方向）に向けて出射する。レーザ光源１１としては、例えば、チタンサファイアを固体光源とし、チタンサファイアが発生するフェムト秒レーザ光を出射するものを利用できる。
集光レンズ１２は、レーザ光源１１と載置台７との間に配される。そして、集光レンズ１２は、レーザ光源１１から出射されるレーザ光１４を集光する。
収差補正レンズ群１３は、制御部６からの信号に応じて、集光レンズ１２の収差を調整する。そして、収差補正レンズ群１３は、集光レンズ１２で集光されるレーザ光１４の集光領域のレーザ光１４光軸１５方向の長さを制御する。収差補正レンズ群１３としては、例えば、集光レンズ１２の鏡筒に移動可能に収容された複数枚のレンズからなるものを利用できる。
制御部６は、入力部１６、表示部１７、および演算部１８を備える。
入力部１６は、レーザ加工の際に用いる、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９、Ｚ軸移動部１０、レーザ光源１１、および収差補正レンズ群１３に出力する信号のデータを利用者に入力させる。入力部１６としては、例えば、キーボードやマウスを利用できる。
制御部６は、入力部１６、表示部１７、および演算部１８を備える。
入力部１６は、レーザ加工の際に用いる、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９、Ｚ軸移動部１０、レーザ光源１１、および収差補正レンズ群１３に出力する信号のデータを利用者に入力させる。入力部１６としては、例えば、キーボードやマウスを利用できる。
表示部１７は、レーザ加工の際の各種情報を表示する。表示部１７としては、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ(cathode ray tube)ディスプレイを利用できる。
演算部１８は、入力部１６から入力されたデータを演算処理し、その処理結果をもとに、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９、Ｚ軸移動部１０、レーザ光源１１、および収差補正レンズ群１３に信号を出力する。演算部１８としては、例えば、Ａ/Ｄ変換回路、Ｄ/Ａ変換回路、中央演算処理装置、メモリ等から構成されたコンピュータを利用できる。
演算部１８は、入力部１６から入力されたデータを演算処理し、その処理結果をもとに、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９、Ｚ軸移動部１０、レーザ光源１１、および収差補正レンズ群１３に信号を出力する。演算部１８としては、例えば、Ａ/Ｄ変換回路、Ｄ/Ａ変換回路、中央演算処理装置、メモリ等から構成されたコンピュータを利用できる。
（レーザ加工方法の説明）
次に、前述したレーザ加工装置４を用いて、被加工物１の内部に、設定した第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに沿って空洞２を形成するレーザ加工方法について説明する。
レーザ加工方法は、以下の第１および第２の工程からなる。
次に、前述したレーザ加工装置４を用いて、被加工物１の内部に、設定した第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに沿って空洞２を形成するレーザ加工方法について説明する。
レーザ加工方法は、以下の第１および第２の工程からなる。
（第１の工程）
第１の工程では、被加工物１のうちの加工予定の部分に、多光子吸収による改質領域１９を形成する。ここで、加工予定の部分とは、被加工物１のうちの第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅの部分およびその近傍の部分である。
図３は、第１の工程の説明に用いる模式図である。図３では、被加工物１は、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅを含む面（図１のＡ面）で破断した断面図で表している。
具体的には、図３に示すように、まず、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向に向くように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に向くように被加工物１を位置決めする。これにより、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＺ軸方向（つまり、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向）に平行となり、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＸ軸方向に平行となる。
第１の工程では、被加工物１のうちの加工予定の部分に、多光子吸収による改質領域１９を形成する。ここで、加工予定の部分とは、被加工物１のうちの第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅの部分およびその近傍の部分である。
図３は、第１の工程の説明に用いる模式図である。図３では、被加工物１は、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅを含む面（図１のＡ面）で破断した断面図で表している。
具体的には、図３に示すように、まず、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向に向くように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に向くように被加工物１を位置決めする。これにより、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＺ軸方向（つまり、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向）に平行となり、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＸ軸方向に平行となる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９およびＺ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２が集光するレーザ光１４の集光領域の中央部が、第１の加工予定線３ａの下面１ｂ側端部に一致するように載置台７を移動させる。そして、演算部１８により、レーザ光源１１を制御して、レーザ光１４の出射を開始させる。これにより、第１の加工予定線３の下面１ｂ側端部にレーザ光１４が集光レンズ１２で集光される。そして、被加工物１の内部には、レーザ光１４の集光によって改質領域１９を形成可能なエネルギ密度となった部分に、多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を同様に繰り返す。これにより、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を同様に繰り返す。これにより、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
なお、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光時には、演算部１８により、収差補正レンズ群１３を制御して、レーザ光１４の集光によって改質領域１９を形成可能なエネルギ密度となる被加工物１の部分のレーザ光１４光軸１５方向の長さが一定となるように、集光レンズ１２の収差を適宜調整する。集光レンズ１２の収差の調整は、第２〜第５の加工予定線３ｂ〜３ｅを含む加工予定の部分にレーザ光１４を集光する際にも同様に行う。
次に、第１の加工予定線３ａへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、第１の加工予定線３ａへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
これにより、第２の加工予定線３ｂ上では、形成される改質領域１９は、レーザ光１４の光軸１５方向（つまり、被加工物１のｚ軸方向）の長さが一定長となる。
次に、第２の加工予定線３ｂへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、第２の加工予定線３ｂへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、第３の加工予定線３ｃへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
これにより、第４の加工予定線３ｄ上では、形成される改質領域１９は、レーザ光１４光軸１５方向の長さが一定長となる。このレーザ光１４光軸１５方向の長さは、第２の加工予定線３ａ上の改質領域１９のＺ軸方向の長さと等しい長さとなる。
これにより、第４の加工予定線３ｄ上では、形成される改質領域１９は、レーザ光１４光軸１５方向の長さが一定長となる。このレーザ光１４光軸１５方向の長さは、第２の加工予定線３ａ上の改質領域１９のＺ軸方向の長さと等しい長さとなる。
次に、第４の加工予定線３ｄへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の左面１ｃ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
このように、第１の工程では、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅを含む加工予定の部分に多光子吸収による改質領域１９が連続して形成される。そして、被加工物１の上面１ａおよび下面１ｂには、連続して形成された改質領域１９の端部が露出する。
このように、第１の工程では、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅを含む加工予定の部分に多光子吸収による改質領域１９が連続して形成される。そして、被加工物１の上面１ａおよび下面１ｂには、連続して形成された改質領域１９の端部が露出する。
（第２の行程）
第２の工程では、被加工物１の改質領域１９をエッチング液２０でエッチングする。
図４は、第２の工程の説明に用いる模式図である。図４では、被加工物１は、図１のＡ面で破断した断面図で表している。
具体的には、図４に示すように、被加工物１をエッチング液２０に浸漬する。エッチング液２０としては、例えば、フッ酸溶液HF５vol％を利用できる。そして、被加工物１の表面をエッチング液２０でエッチングする。ここで、改質領域１９は被加工物１のうちの他の部分よりもエッチングレートが速い。そのため、このエッチングレートの差により、被加工物１の上面１ａおよび下面１ｂに形成された第１、第５の加工予定線３ａ、３ｅの端部の改質領域１９から、連続して形成された改質領域１９（つまり、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅ上の改質領域１９）の部分のみがエッチングされる。その結果、改質領域１９が形成された部分に、つまり、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅを含む加工予定の部分に空洞２が形成される。
第２の工程では、被加工物１の改質領域１９をエッチング液２０でエッチングする。
図４は、第２の工程の説明に用いる模式図である。図４では、被加工物１は、図１のＡ面で破断した断面図で表している。
具体的には、図４に示すように、被加工物１をエッチング液２０に浸漬する。エッチング液２０としては、例えば、フッ酸溶液HF５vol％を利用できる。そして、被加工物１の表面をエッチング液２０でエッチングする。ここで、改質領域１９は被加工物１のうちの他の部分よりもエッチングレートが速い。そのため、このエッチングレートの差により、被加工物１の上面１ａおよび下面１ｂに形成された第１、第５の加工予定線３ａ、３ｅの端部の改質領域１９から、連続して形成された改質領域１９（つまり、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅ上の改質領域１９）の部分のみがエッチングされる。その結果、改質領域１９が形成された部分に、つまり、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅを含む加工予定の部分に空洞２が形成される。
（本実施形態の効果）
このように、本実施形態では、レーザ光１４の集光によって被加工物１の内部に改質領域１９を形成可能なエネルギ密度となった領域のレーザ光１４光軸１５方向の長さが一定となるように、集光レンズ１２の収差を調整するようにした。それゆえ、レーザ光１４光軸１５方向の長さが等しい改質領域１９を形成できる。そのため、被加工物１の表面からの距離が異なる複数の深さ位置で、レーザ光１４の光軸１５と直交する方向に伸びている第２、第４の加工予定線３ｂ、３ｄ上に一定幅の空洞２を形成できる。
したがって、被加工物１の表面からの距離が異なる各深さ位置で、被加工物１の内部に形成される空洞２の断面形状をより均一とすることが可能となる。
このように、本実施形態では、レーザ光１４の集光によって被加工物１の内部に改質領域１９を形成可能なエネルギ密度となった領域のレーザ光１４光軸１５方向の長さが一定となるように、集光レンズ１２の収差を調整するようにした。それゆえ、レーザ光１４光軸１５方向の長さが等しい改質領域１９を形成できる。そのため、被加工物１の表面からの距離が異なる複数の深さ位置で、レーザ光１４の光軸１５と直交する方向に伸びている第２、第４の加工予定線３ｂ、３ｄ上に一定幅の空洞２を形成できる。
したがって、被加工物１の表面からの距離が異なる各深さ位置で、被加工物１の内部に形成される空洞２の断面形状をより均一とすることが可能となる。
図８は、比較例の説明のための模式図である。図８（ａ）は比較例の第１の工程を示す模式図であり、図８（ｂ）は比較例の第２の工程を示す模式図である。
図８（ａ）（ｂ）に示すように、集光レンズ１２の収差の調整を行わない方法では、レーザ光１４の入射面から集光領域までの距離が長くなると、レーザ光１４の集光性が低下し、レーザ光１４の集光領域がレーザ光１４光軸１５方向の長さ方向に分散する。そのため、例えば、入射面からの距離が異なる複数の深さ位置に、レーザ光１４の光軸１５と直交する方向に伸びる空洞２を形成すると、入射面からの距離が遠い空洞２ほど当該空洞２の断面形状のレーザ光１４光軸１５方向の長さが長くなってしまう。
図８（ａ）（ｂ）に示すように、集光レンズ１２の収差の調整を行わない方法では、レーザ光１４の入射面から集光領域までの距離が長くなると、レーザ光１４の集光性が低下し、レーザ光１４の集光領域がレーザ光１４光軸１５方向の長さ方向に分散する。そのため、例えば、入射面からの距離が異なる複数の深さ位置に、レーザ光１４の光軸１５と直交する方向に伸びる空洞２を形成すると、入射面からの距離が遠い空洞２ほど当該空洞２の断面形状のレーザ光１４光軸１５方向の長さが長くなってしまう。
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について図面を参照して説明する。
なお、前記第１実施形態と同様な構成等については、同一の符号を付して説明する。
本実施形態のレーザ加工方法の基本手順は、前記第１実施形態とほぼ同様である。ただし、具体的な工程の内容については相違点がある。
具体的には、第１の工程において、集光レンズ１２でレーザ光１４を集光する際に、レーザ光１４の光軸１５が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした。
次に、本発明に係る第２実施形態について図面を参照して説明する。
なお、前記第１実施形態と同様な構成等については、同一の符号を付して説明する。
本実施形態のレーザ加工方法の基本手順は、前記第１実施形態とほぼ同様である。ただし、具体的な工程の内容については相違点がある。
具体的には、第１の工程において、集光レンズ１２でレーザ光１４を集光する際に、レーザ光１４の光軸１５が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした。
（第１の工程）
図５は、第２の実施形態の第１の工程の説明に用いる模式図である。図５（ａ）は第１の工程の前半部の模式図であり、図５（ｂ）は第１の工程の後半部の模式図である。図５（ａ）（ｂ）では、被加工物１は、図１のＡ面で破断した断面図で表している。
図５（ａ）に示すように、第１の工程では、まず、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向に向くように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に向くように被加工物１を位置決めする。これにより、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＺ軸方向（つまり、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向）に平行となり、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＸ軸方向に平行となる。
図５は、第２の実施形態の第１の工程の説明に用いる模式図である。図５（ａ）は第１の工程の前半部の模式図であり、図５（ｂ）は第１の工程の後半部の模式図である。図５（ａ）（ｂ）では、被加工物１は、図１のＡ面で破断した断面図で表している。
図５（ａ）に示すように、第１の工程では、まず、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向に向くように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に向くように被加工物１を位置決めする。これにより、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＺ軸方向（つまり、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向）に平行となり、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＸ軸方向に平行となる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９およびＺ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２が集光するレーザ光１４の集光領域の中央部が、第１の加工予定線３ａの下面１ｂ側端部に一致するように載置台７を移動させる。そして、演算部１８により、レーザ光源１１を制御して、レーザ光１４の出射を開始させる。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
なお、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分にレーザ光１４を集光する際には、第１の実施形態と同様に、集光レンズ１２の収差の調整を行う。集光レンズ１２の収差の調整は、第２〜第５の加工予定線３ｂ〜３ｅを含む加工予定の部分にレーザ光１４を集光する際にも同様に行う。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
なお、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分にレーザ光１４を集光する際には、第１の実施形態と同様に、集光レンズ１２の収差の調整を行う。集光レンズ１２の収差の調整は、第２〜第５の加工予定線３ｂ〜３ｅを含む加工予定の部分にレーザ光１４を集光する際にも同様に行う。
次に、第１の加工予定線３ａへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御し、レーザ光１４の集光領域の中央部が被加工物１の第３の加工予定線３ｃに一致するように載置台７をＸ軸方向と反対方向に移動させる。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、第３の加工予定線３ｃへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御し、レーザ光１４の集光領域の中央部が被加工物１の第５の加工予定線３ｅに一致するように載置台７をＸ軸方向と反対方向に移動させる。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
これにより、レーザ光１４の光軸１５方向が第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅに平行となるように各加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きが設定され、各加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅにレーザ光１４が集光される。
次に、図５（ｂ）に示すように、第５の加工予定線３ｅへの改質領域１９の形成が終了すると、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向と平行となるように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に平行となるように被加工物１を位置決めする。これにより、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＺ軸方向（つまり、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向）に平行となり、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅ（つまり、改質領域１９が形成された部分）が照射機構部５のＸ軸方向に平行となる。
次に、図５（ｂ）に示すように、第５の加工予定線３ｅへの改質領域１９の形成が終了すると、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向と平行となるように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に平行となるように被加工物１を位置決めする。これにより、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＺ軸方向（つまり、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向）に平行となり、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅ（つまり、改質領域１９が形成された部分）が照射機構部５のＸ軸方向に平行となる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９およびＺ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２が集光するレーザ光１４の集光領域の中央部が、第２の加工予定線３ｂの右面１ｄ側端部に一致するように載置台７を移動させる。そして、演算部１８により、レーザ光源１１を制御して、レーザ光１４の出射を再開させる。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
第２の加工予定線３ｂへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、レーザ光１４の集光領域の中央部が被加工物１の第４の加工予定線３ｄに一致するように載置台７をＸ軸方向に移動させる。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
これにより、レーザ光１４の光軸１５方向が第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄに平行となるように、各加工予定線３ｂ、３ｄに対するレーザ光１４の光軸１５の向きが設定され、集光レンズ１２で各加工予定線３ｂ、３ｄにレーザ光１４が集光される。
次に、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７をＺ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
これにより、レーザ光１４の光軸１５方向が第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄに平行となるように、各加工予定線３ｂ、３ｄに対するレーザ光１４の光軸１５の向きが設定され、集光レンズ１２で各加工予定線３ｂ、３ｄにレーザ光１４が集光される。
（本実施形態の効果）
このように、本実施形態では、集光レンズ１２でレーザ光１４を集光する際に、レーザ光１４の光軸１５方向が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした。ここで、レーザ光１４の集光領域は、レーザ光１４の光軸１５方向よりもレーザ光１４の光軸１５方向と直交する方向のほうが狭い。それゆえ、このような手法によれば、レーザ光の集光領域の、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物１の内部に、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞２を形成できる。
このように、本実施形態では、集光レンズ１２でレーザ光１４を集光する際に、レーザ光１４の光軸１５方向が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした。ここで、レーザ光１４の集光領域は、レーザ光１４の光軸１５方向よりもレーザ光１４の光軸１５方向と直交する方向のほうが狭い。それゆえ、このような手法によれば、レーザ光の集光領域の、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物１の内部に、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞２を形成できる。
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について図面を参照して説明する。
なお、前記第１実施形態と同様な構成等については、同一の符号を付して説明する。
本実施形態の空洞２の制作工程の基本手順は、前記第１実施形態とほぼ同様である。ただし、具体的な処理内容については相違点がある。
具体的には、第１の工程において、集光レンズ１２でレーザ光１４を集光する際に、レーザ光１４の光軸１５が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向に平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした点が、前記第１実施形態と異なる。
次に、本発明に係る第３実施形態について図面を参照して説明する。
なお、前記第１実施形態と同様な構成等については、同一の符号を付して説明する。
本実施形態の空洞２の制作工程の基本手順は、前記第１実施形態とほぼ同様である。ただし、具体的な処理内容については相違点がある。
具体的には、第１の工程において、集光レンズ１２でレーザ光１４を集光する際に、レーザ光１４の光軸１５が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向に平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした点が、前記第１実施形態と異なる。
（第１の工程）
図６は、第３実施形態の第１の工程の説明に用いる模式図である。図６（ａ）は第１の工程の前半部の模式図であり、図６（ｂ）は第１の工程の後半部の模式図である。図６（ａ）（ｂ）では、被加工物１は、図１のＡ面で破断した断面図で表している。
図６（ａ）に示すように、第１の工程では、まず、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向に向くように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に向くように被加工物１を位置決めする。これにより、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＺ軸方向に平行となり、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＸ軸方向（被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向と直交する方向）に平行となる。
図６は、第３実施形態の第１の工程の説明に用いる模式図である。図６（ａ）は第１の工程の前半部の模式図であり、図６（ｂ）は第１の工程の後半部の模式図である。図６（ａ）（ｂ）では、被加工物１は、図１のＡ面で破断した断面図で表している。
図６（ａ）に示すように、第１の工程では、まず、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向に向くように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に向くように被加工物１を位置決めする。これにより、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＺ軸方向に平行となり、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＸ軸方向（被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向と直交する方向）に平行となる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９およびＺ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２が集光するレーザ光１４の集光領域の中央位置が、第２の加工予定線３ｂの右面１ｄ側端部に一致するように載置台７を移動させる。そして、演算部１８により、レーザ光源１１を制御して、レーザ光１４の出射を開始させる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
なお、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分にレーザ光１４を集光する際には、第１の実施形態と同様に、集光レンズ１２の収差の調整を行う。集光レンズ１２の収差の調整は、他の加工予定線３ａ、３ｃ〜３ｅを含む加工予定の部分にレーザ光１４を集光する際にも同様に行う。
第２の加工予定線３ｂへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御し、レーザ光１４の集光領域の中央部が被加工物１の第４の加工予定線３ｄに一致するように載置台７をＺ軸方向と反対方向に移動させる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
第２の加工予定線３ｂへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御し、レーザ光１４の集光領域の中央部が被加工物１の第４の加工予定線３ｄに一致するように載置台７をＺ軸方向と反対方向に移動させる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
これにより、レーザ光１４の光軸１５方向が第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄと直交する方向に平行となるように、各加工予定線３ｂ、３ｄに対するレーザ光１４の光軸１５の向きが設定され、各加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅにレーザ光１４が集光される。
次に、図６（ｂ）に示すように、第４の加工予定線３ｄへの改質領域１９の形成が終了すると、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向と平行となるように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に平行となるように被加工物１を位置決めする。これにより、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＺ軸方向に平行となり、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＸ軸方向（つまり、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向と直交する方向）に平行となる。
次に、図６（ｂ）に示すように、第４の加工予定線３ｄへの改質領域１９の形成が終了すると、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向と平行となるように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｚ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に平行となるように被加工物１を位置決めする。これにより、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＺ軸方向に平行となり、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＸ軸方向（つまり、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向と直交する方向）に平行となる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９およびＺ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２が集光するレーザ光１４の集光領域の中央部が、第１の加工予定線３ａの下面１ｂ側端部に一致するように載置台７を移動させる。そして、演算部１８により、レーザ光源１１を制御して、レーザ光１４の出射を再開させる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
第１の加工予定線３ａへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、レーザ光１４の集光領域の中央部が被加工物１の第３の加工予定線３ｃに一致するように載置台７をＺ軸方向に沿って移動させる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
第３の加工予定線３ｃへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｚ軸移動部１０を制御して、レーザ光１４の集光領域の中央部が被加工物１の第５の加工予定線３ｅに一致するように載置台７をＺ軸方向に沿って移動させる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
これにより、レーザ光１４の光軸１５方向が第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅと直交する方向に平行となるように、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きが設定され、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅにレーザ光１４が集光される。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
これにより、レーザ光１４の光軸１５方向が第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅと直交する方向に平行となるように、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きが設定され、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅにレーザ光１４が集光される。
（本実施形態の効果）
このように、本実施形態では、集光レンズ１２でレーザ光１４を集光する際に、レーザ光１４の光軸１５方向が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向に平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした。そのため、レーザ光１４の集光領域の、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物１の内部に、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞２を形成できる。
このように、本実施形態では、集光レンズ１２でレーザ光１４を集光する際に、レーザ光１４の光軸１５方向が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向に平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした。そのため、レーザ光１４の集光領域の、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物１の内部に、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞２を形成できる。
（応用例）
なお、本実施形態では、第１〜第５の加工予定線３ｂ、３ｄに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを、レーザ光１４の光軸１５方向が第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄと直交する方向に平行となるように設定した後、レーザ光１４の光軸１５方向が第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅと直交する方向に平行となるように設定する設定する例を示したが、他の手法を採用することもできる。例えば、レーザ光１４の光軸１５方向が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅのすべてと直交する方向に平行となるように第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定し、各加工予定線３ａ〜３ｅにレーザ光１４を集光してもよい。
なお、本実施形態では、第１〜第５の加工予定線３ｂ、３ｄに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを、レーザ光１４の光軸１５方向が第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄと直交する方向に平行となるように設定した後、レーザ光１４の光軸１５方向が第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅと直交する方向に平行となるように設定する設定する例を示したが、他の手法を採用することもできる。例えば、レーザ光１４の光軸１５方向が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅのすべてと直交する方向に平行となるように第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定し、各加工予定線３ａ〜３ｅにレーザ光１４を集光してもよい。
図７は、応用例の説明のための模式図である。図７（ａ）は、応用例の第１の工程の側面図であり、図７（ｂ）は、応用例の第１の工程を示す平面図である。
具体的には、図７（ａ）（ｂ）に示すように、まず、被加工物１のｙ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向に向くように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に向くように被加工物１を位置決めする。これにより、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＹ軸方向に平行となり、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＸ軸方向に平行となる。それゆえ、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向が、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅのすべてと直交する方向に平行となる。
具体的には、図７（ａ）（ｂ）に示すように、まず、被加工物１のｙ軸方向が照射機構部５のＺ軸方向に向くように被加工物１を載置台７に載置する。また、被加工物１のｘ軸方向が照射機構部５のＸ軸方向に向くように被加工物１を位置決めする。これにより、第１、第３および第５の加工予定線３ａ、３ｃ、３ｅが照射機構部５のＹ軸方向に平行となり、第２および第４の加工予定線３ｂ、３ｄが照射機構部５のＸ軸方向に平行となる。それゆえ、被加工物１に集光されるレーザ光１４の光軸１５方向が、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅのすべてと直交する方向に平行となる。
次に、演算部１８により、Ｘ軸移動部８、Ｙ軸移動部９およびＺ軸移動部１０を制御して、集光レンズ１２が集光するレーザ光１４の集光領域の中央部が、第１の加工予定線３ａの下面１ｂ側端部に一致するように載置台７を移動させる。そして、演算部１８により、レーザ光源１１を制御して、レーザ光１４の出射を開始させる。
次に、演算部１８により、Ｙ軸移動部９を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＹ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、演算部１８により、Ｙ軸移動部９を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＹ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
なお、第１の加工予定線３ａを含む加工予定の部分にレーザ光１４を集光する際には、第１の実施形態と同様に、集光レンズ１２の収差の調整を行う。集光レンズ１２の収差の調整は、第２〜第５の加工予定線３ｂ〜３ｅを含む加工予定の部分にレーザ光１４を集光する際にも同様に行う。
これにより、第１の加工予定線３ｂ上では、形成される改質領域１９は、レーザ光１４の光軸１５方向（つまり、被加工物１のｙ軸方向）の長さが一定長となる。
また、以下に説明するように、第２〜第５の加工予定線３ｂ〜３ｅにレーザ光１４を集光する際にも、レーザ光１４の光軸１５方向が被加工物１のｙ軸方向と平行となる。そのため、第２〜第５の加工予定線３ｂ〜３ｅ上でも、形成される改質領域１９は、レーザ光１４の光軸１５方向（つまり、被加工物１のｙ軸方向）の長さが一定長となる。
これにより、第１の加工予定線３ｂ上では、形成される改質領域１９は、レーザ光１４の光軸１５方向（つまり、被加工物１のｙ軸方向）の長さが一定長となる。
また、以下に説明するように、第２〜第５の加工予定線３ｂ〜３ｅにレーザ光１４を集光する際にも、レーザ光１４の光軸１５方向が被加工物１のｙ軸方向と平行となる。そのため、第２〜第５の加工予定線３ｂ〜３ｅ上でも、形成される改質領域１９は、レーザ光１４の光軸１５方向（つまり、被加工物１のｙ軸方向）の長さが一定長となる。
次に、第１の加工予定線３ａへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第２の加工予定線３ｂを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、第２の加工予定線３ｂへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｙ軸移動部９を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＹ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、第２の加工予定線３ｂへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｙ軸移動部９を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＹ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第３の加工予定線３ｃを含む加工予定の部分に、被加工物１のｚ軸方向に沿って当該被加工物１の下面１ｂ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、第３の加工予定線３ｃへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｘ軸移動部８を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＸ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第４の加工予定線３ｄを含む加工予定の部分に、被加工物１のｘ軸方向に沿って当該被加工物１の右面１ｄ側から左面１ｃ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、第４の加工予定線３ｄへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｙ軸移動部９を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＹ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分に、被加工物１のｙ軸方向に沿って当該被加工物１の左面１ｃ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
次に、第４の加工予定線３ｄへの改質領域１９の形成が終了すると、演算部１８により、Ｙ軸移動部９を制御して、集光レンズ１２に対して載置台７を照射機構部５のＹ軸方向と反対方向に所定ピッチずつ相対移動させながら、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分へのレーザ光１４の集光を繰り返す。これにより、第５の加工予定線３ｅを含む加工予定の部分に、被加工物１のｙ軸方向に沿って当該被加工物１の左面１ｃ側から上面１ａ側へ多光子吸収による改質領域１９が形成される。
（応用例の効果）
このように、本実施形態では、レーザ光１４の光軸１５方向が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅのすべてと直交する方向に平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした。そのため、レーザ光１４の集光領域の、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物１の内部に、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞２を形成できる。
このように、本実施形態では、レーザ光１４の光軸１５方向が第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅのすべてと直交する方向に平行となるように、各加工予定線３ａ〜３ｅに対するレーザ光１４の光軸１５の向きを設定するようにした。そのため、レーザ光１４の集光領域の、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅと直交する方向の長さが等しくなる。そのため、被加工物１の内部に、第１〜第５の加工予定線３ａ〜３ｅに平行な方向と直交する方向の幅がより均一な空洞２を形成できる。
１は被加工物、２は空洞、３ａは加工予定線、３ａ〜３ｅは第１〜第５の加工予定線、４はレーザ加工装置、５は照射機構部、６は制御部、７は載置台、８はＸ軸移動部、９はＹ軸移動部、１０はＺ軸移動部、１１はレーザ光源、１２は集光レンズ、１３は収差補正レンズ群、１４はレーザ光、１５は光軸、１６は入力部、１７は表示部、１８は演算部、１９は改質領域、２０はエッチング液
Claims (3)
- 透明材質の被加工物の内部に、設定した加工予定線に沿って空洞を形成するレーザ加工方法であって、
前記被加工物のうちの加工予定の部分に集光レンズでレーザ光を集光して、前記加工予定の部分に多光子吸収による改質領域を形成する第１の工程と、
前記被加工物のうちの前記改質領域を形成した部分をエッチングして、前記改質領域を形成した部分に空洞を形成する第２の工程と、を有し、
前記第１の工程では、前記集光レンズで前記レーザ光を集光する際に、前記改質領域部分の前記レーザ光の光軸方向の長さが一定となるように、前記集光レンズの収差を調整することを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記第１の工程では、前記集光レンズで前記レーザ光を集光する際に、前記レーザ光の光軸方向が前記加工予定線に平行となるように、前記加工予定線に対する前記レーザ光の光軸の向きを設定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。
- 前記第１の工程では、前記集光レンズで前記レーザ光を集光する際に、前記レーザ光の光軸方向が前記加工予定線と直交する方向に平行となるように、前記加工予定線に対する前記レーザ光の光軸の向きを設定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。
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