JP2017164767A - レーザー加工方法および光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部分的に深さが異なる立体的な形状を加工する際に高い精度で容易に加工することができるレーザー加工方法、および、反射損失の少ないミラーとなり得る傾斜面を備える光導波路を効率よく製造可能な光導波路の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明のレーザー加工方法は、光導波路用部材１００’（被加工物）に対してレーザーＬＳ’を照射しつつ、光導波路用部材１００’に対してレーザーＬＳ’を相対的に移動させる第１の工程と、レーザーＬＳ’のエネルギーにより、光導波路用部材１００’を加工する第２の工程と、を有し、レーザーＬＳ’を相対的に移動させる途中で移動における単位時間当たりの移動量を変えることにより、第２の工程における光導波路用部材１００’の加工形状を調整することを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、レーザー加工方法および光導波路の製造方法に関するものである。

レーザーを照射することにより被加工物を加工するレーザー加工法は、非接触加工法であり、被加工物に過剰な外力が加わらないので、加工歪みが生じ易い材料や薄肉のものに対しても高精度の加工を施すことができるという特長を有している。また、機械加工の困難な材料に対しても加工することができる場合があり、その点でも有用である。

レーザー加工では、レーザー発振器で発生させたレーザーをマスクやレンズ等の光学系を介して成形し、それを被加工物に照射して材料を気化させることにより、任意の加工痕を形成する。

例えば特許文献１には、エキシマーレーザーを用いて、光導波路に斜め４５度の傾斜面を加工し、これを光反射用の鏡面（ミラー）として用いることが開示されている。

特開２００２−１６９０４２号公報

ところが、このようなレーザー加工においては、被加工物の表面を平面的に（２次元で）加工するだけでなく、加工深さを部分的に異ならせることにより立体的に（３次元で）加工することもできる。

しかしながら、このような立体的な加工においては、従来の方法では、加工面の形状を高い精度で制御することが難しいことがわかってきた。

本発明の目的は、部分的に深さが異なる立体的な形状を加工する際に高い精度で容易に加工することができるレーザー加工方法、および、反射損失の少ないミラーとなり得る傾斜面を備える光導波路を効率よく製造可能な光導波路の製造方法を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（５）の本発明により達成される。
（１） 被加工物に対してレーザーを照射しつつ、前記被加工物に対して前記レーザーを相対的に移動させる第１の工程と、
前記レーザーのエネルギーにより、前記被加工物を加工する第２の工程と、
を有し、
前記レーザーを相対的に移動させる途中で前記移動における単位時間当たりの移動量を変えることにより、前記第２の工程における前記被加工物の加工形状を調整することを特徴とするレーザー加工方法。

（２） 前記レーザーとしてパルスレーザーを用い、
前記パルスレーザーの照射に同期して、前記パルスレーザーを相対的に移動させる上記（１）に記載のレーザー加工方法。

（３） 前記第１の工程は、前記レーザーの相対的な移動と前記レーザーの照射とを交互に繰り返しながら前記レーザーを相対的に移動させる工程であり、
前記照射の領域同士が一部で重なるように前記レーザーの相対的な移動量が設定されている上記（１）または（２）に記載のレーザー加工方法。

（４） コア部を含むコア層と、前記コア層の一方の面側に設けられたクラッド層と、を備える積層体を用意する工程と、
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のレーザー加工方法により、前記コア部の途中または延長線上の位置を加工し、前記積層体の表面に対して傾斜する傾斜面を形成する工程と、
を有することを特徴とする光導波路の製造方法。

（５） 前記傾斜面は、前記コア部の光路を変換するミラーとして機能する上記（４）に記載の光導波路の製造方法。

本発明によれば、被加工物にレーザー加工を施し、部分的に深さが異なる立体的な形状を加工する際に高い精度で容易に加工することができる。

また、本発明によれば、反射損失の少ないミラーとなり得る傾斜面を備える光導波路を効率よく製造することができる。

本発明のレーザー加工方法により製造される物の一例としての光導波路を示す（一部透過して示す）斜視図である。 図１に示す光導波路を示す断面図である。 凹部を形成することによって図１に示す光導波路を形成可能な光導波路用部材を示す斜視図である。 本発明の光導波路の製造方法の実施形態を説明するための斜視図である。 本発明の光導波路の製造方法の実施形態を説明するための断面図である。 本発明の光導波路の製造方法の実施形態を説明するための断面図である。 本発明の光導波路の製造方法の実施形態を説明するための断面図である。 図５〜７における移動量Ｌ１〜Ｌ４が全て同じで「Ｌ０」であるとき、深さｄに対する移動量Ｌ０の比Ｌ０／ｄと傾斜角度θとの関係を示す図である。 レーザーのエネルギー量を一定にした状態で、レーザーを一定の速度で移動させながら、傾斜角度θが４５°になるように条件設定して形成された傾斜面の傾斜角度の分布を実測した一例を示す図である。 傾斜面を形成するにあたって照射領域のＸ軸方向における移動行程の途中で単位時間当たりの移動量Ｌを変化させるとき、移動量Ｌの推移（分布）の一例を表す図である。 図１０（ｂ）に示す単位時間当たりの移動量Ｌの分布に基づいてレーザー加工を施したときの傾斜面の傾斜角度θの分布を表す図である。 図１１に示す単位時間当たりの移動量Ｌの分布をより最適化した分布、およびかかる分布に基づいてレーザー加工を施したときの傾斜面の傾斜角度θの分布を表す図である。

以下、本発明のレーザー加工方法および光導波路の製造方法について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

本発明のレーザー加工方法は、様々な加工プロセスに適用可能であるが、一例として光導波路のミラー（傾斜面）をレーザー加工によって形成するプロセスに適用することが挙げられる。ここでは、レーザー加工方法の説明に先立ち、ミラーを有する光導波路について説明する。

＜光導波路＞
図１は、本発明のレーザー加工方法により製造される物の一例としての光導波路を示す（一部透過して示す）斜視図であり、図２は、図１に示す光導波路を示す断面図である。なお、図１、２は、それぞれ光導波路の一部のみを図示したものであり、それ以外の部位については図示を省略している。

図１に示す光導波路１００は、帯状をなしており、その長手方向の一端部と他端部との間で光信号を伝送し、光通信を行うことができる。

図１に示す光導波路１００は、下側からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を積層してなる導波部１０を備えている。コア層１３中には長尺状のコア部１４とその側面に隣接して設けられた側面クラッド部１５とが形成されている。

図１に示すコア層１３中に形成されているコア部１４は、クラッド部（側面クラッド部１５および各クラッド層１１、１２）で囲まれており、コア部１４に光を閉じ込めて伝搬させることができる。

また、光導波路１００は、導波部１０の下面に積層された第１カバーフィルム２と、導波部１０の上面に積層された第２カバーフィルム３と、を備えている。

さらに、光導波路１００は、第２カバーフィルム３、クラッド層１２、コア層１３およびクラッド層１１を貫通する凹部１７０を備えている。そして、凹部１７０の内壁面の一部が、コア部１４を斜めに横断する傾斜面１７１となる。この傾斜面１７１は、コア部１４の光路を変換するミラーとして機能する。このミラーを介してコア部１４と他の光学部品とを光学的に接続することができる。例えば、図１に示すコア部１４を右側から左側へ伝搬する光は、傾斜面１７１で下方に反射され、第１カバーフィルム２を透過して光導波路１００の外部に導かれる。

また、傾斜面１７１は、図１、２に示すように、第２カバーフィルム３からクラッド層１２とコア層１３とを経てクラッド層１１に至るまでの間に連続して形成された平坦面である。また、凹部１７０の内側面のうち、傾斜面１７１に対向する位置には、別の傾斜面１７２が設けられている。この傾斜面１７２も、傾斜面１７１と同様、第２カバーフィルム３からクラッド層１２とコア層１３とを経てクラッド層１１に至るまでの間に連続して形成された平坦面である。

一方、凹部１７０の内側面のうち、コア部１４の光軸とほぼ平行な２つの面は、それぞれクラッド層１１の下面に対して垂直な直立面１７３、１７４である。

このような２つの傾斜面１７１、１７２と２つの直立面１７３、１７４とにより、凹部１７０の内側面が構成されている。

また、図３は、凹部１７０を形成することによって図１に示す光導波路１００を形成可能な光導波路用部材１００’を示す斜視図である。図３に示す光導波路用部材１００’は、光導波路１００のうち、凹部１７０を形成する前の状態に相当する。

この光導波路用部材１００’に対し、第２カバーフィルム３側からレーザーを照射することにより、光導波路用部材１００’の一部を除去する加工を施す。これにより、凹部１７０が形成され、光導波路１００が得られる。

なお、凹部１７０は、図１、２に示すように、コア部１４の長手方向の途中に形成されていてもよいが、コア部１４が途中で途切れていて、コア部１４の延長線上であって側面クラッド部１５に対応する位置に凹部１７０が形成されていてもよい。

＜光導波路の製造方法＞
次に、本発明の光導波路の製造方法の実施形態および本発明のレーザー加工方法の実施形態について説明する。

図４は、本発明の光導波路の製造方法の実施形態を説明するための斜視図である。
本実施形態に係る光導波路の製造方法は、コア部１４を含むコア層１３と、コア層１３の下側（一方の面側）に設けられたクラッド層１１と、コア層１３の上側に設けられたクラッド層１２と、を備える光導波路用部材１００’（積層体）を用意する工程と、本発明のレーザー加工方法の実施形態により、コア部１４を加工し、光導波路用部材１００’の表面に対して傾斜する傾斜面１７１を内側面の一部とする凹部１７０を形成する工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。

［１］
まず、光導波路用部材１００’を用意する。この光導波路用部材１００’は、図３に示すように、下側からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を積層してなる導波部１０と、導波部１０の下面に積層された第１カバーフィルム２と、導波部１０の上面に積層された第２カバーフィルム３と、を備えている。

そして、光導波路用部材１００’は、例えば図示しないステージ上に載置される。このステージは、光導波路用部材１００’をＸ−Ｙ平面において２次元で移動させ得るＸ−Ｙステージであってもよく、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間において３次元で移動させ得るＸ−Ｙ−Ｚステージであってもよい。このような移動機構を備えたステージを用いることにより、レーザーＬＳの照射位置に対して光導波路用部材１００’を相対的に移動させることができる。その結果、光導波路用部材１００’の任意の位置に、目的とする形状の凹部１７０を加工することができる。

また、ステージは、必要に応じて使用されればよく、例えばレーザーＬＳの照射位置が移動可能になっている場合には、ステージが固定されていてもよく、あるいは、ステージが使用されなくてもよい。

なお、図４に示す光導波路用部材１００’では、第１カバーフィルム２、導波部１０および第２カバーフィルム３の個別の図示を省略しているが、コア部１４の延在方向（長手方向）をＸ軸方向とし、コア部１４の幅方向をＹ軸方向とし、コア層１３の厚さ方向をＺ軸方向として図示している。

［２］
次に、光導波路用部材１００’（被加工物）の上面１０１（表面）に対して、傾斜する傾斜面１７１を内側面の一部とする凹部１７０を形成する。

まず、図４に示すように、光導波路用部材１００’の上面１０１に向けて、レーザーＬＳを照射する。レーザーＬＳは、マスク５を介して照射され、マスク５の開口によって断面形状が所望の形状に成形される。マスク５の開口の形状としては、例えば、四角形、六角形のような多角形、真円形、長円形、楕円形のような円形、菱形、平行四辺形等が挙げられる。なお、図４では、一例として、開口が四角形であるマスク５を図示している。

レーザーＬＳを照射するときは、図４に示すように、マスク５を介して成形されたレーザーＬＳ’が光導波路用部材１００’の上面１０１に照射され、照射領域５１を形成する。

次いで、光導波路用部材１００’に対してレーザーＬＳおよびマスク５を移動させつつ、照射する（第１の工程）。これにより、図４に示すように、レーザーＬＳ’の照射領域５１が光導波路用部材１００’の上面１０１に沿ってＸ軸の正の方向に移動するため、上面１０１にはＸ軸方向に細長い長方形の開口を有する加工痕が形成されることとなる（第２の工程）。

なお、レーザーＬＳは、光導波路用部材１００’に対して相対的に移動すればよく、例えば、レーザーＬＳおよびマスク５を固定した状態で光導波路用部材１００’を移動させるようにしてもよく、レーザーＬＳおよびマスク５と光導波路用部材１００’の双方を互いに独立して移動させるようにしてもよい。以下の説明において単に「移動」と記載している場合も、光導波路用部材１００’とレーザーＬＳおよびマスク５とを相対的に移動させることを指す。

また、レーザーＬＳは、連続発振する連続波レーザーであっても、間欠発振するパルスレーザーであってもよい。

このうち、パルスレーザーが好ましく用いられる。パルスレーザーによれば、発熱量を抑えつつ加工することができるので、光導波路用部材１００’に対する熱的影響をより小さく抑えることができる。

また、パルスレーザーの間欠での照射に同期してレーザーＬＳを相対的に移動させるようにするのが好ましい。これにより、レーザーＬＳを相対的に移動させるごとに付与することができるエネルギー量を均質にし易くなる（揃え易くなる）。このため、パルスレーザーの照射ごとの移動量（単位時間当たりの移動量）を後述するようにして変化させることにより、目的とする形状の凹部１７０を加工することができる。その結果、目的とする傾斜角度を持つ傾斜面１７１を備える光導波路１００を効率よく製造することができる。

レーザーＬＳとしては、例えば、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー、Ｙｂレーザー、半導体レーザーのような各種固体レーザー、ＣＯ_２レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、エキシマーレーザーのような各種気体レーザー等が挙げられる。このうち、光量の均等性や加工に適した波長であるといった観点から、エキシマーレーザーが好ましく用いられる。

図５〜７は、それぞれ、本発明の光導波路の製造方法の実施形態を説明するための断面図である。

レーザーＬＳ’の照射領域５１が上面１０１に沿って移動するとき、その加工痕は、例えば図５〜７に示すような形状になる。図５〜７には、レーザーＬＳ’の相対的な移動とレーザーＬＳ’の照射とを交互に繰り返しながらレーザーＬＳ’を相対的に移動させることによって凹部１７０を形成する方法を模式的に示している。

図５〜７は、説明の便宜上、図４に示す照射領域５１の相対的な移動行程を５つに区分し、区分ごとの加工痕を移動行程の起点から終点に向かって（Ａ）〜（Ｅ）の順に並べて模式的に図示したものである。なお、図５〜７に示す例では、同じ面積の照射領域５１に照射されるレーザーＬＳ’のエネルギー量が互いに等しくなるように設定されているものとする。

まず、図５に基づいて説明する。
図５（Ａ）は、照射領域５１が移動行程の第１区分にある状態を示す。第１区分においてレーザーＬＳ’が照射されると、光導波路用部材１００’の上面１０１のうち、照射領域５１に存在する物質が気化して除去される。これにより、Ｚ軸の負の方向に向かって加工され、深さｄの加工痕５１Ａが形成される。

次に、照射領域５１を第２区分に相対的に移動させる。このときのＸ軸方向における移動量をＬ１とする。

図５（Ｂ）は、照射領域５１が移動行程の第２区分にある状態を示す。第２区分においてレーザーＬＳ’が照射されると、深さｄの加工痕５１Ｂが形成される。第２区分における照射領域５１は、第１区分における照射領域５１の一部と重複する（重なる）ように設定される。すなわち、移動量Ｌ１は、第１区分における照射領域５１と第２区分における照射領域５１とが一部で重なるように設定される。これにより、この重複部分では、加工痕５１Ａをさらに掘り下げるように加工痕５１Ｂが形成される。その結果、加工痕５１Ａと加工痕５１Ｂとが合成され、断面が台形状をなす凹部が形成される。なお、図５〜７では、説明の便宜上、照射領域５１の移動行程を５つという少数に区分しているため、台形の斜面部分は階段状になっているが、この区分数を増やすことで、斜面部分は限りなく平坦に近づく。

次に、照射領域５１を第３区分に相対的に移動させる。このときのＸ軸方向における移動量をＬ２とする。

図５（Ｃ）は、照射領域５１が移動行程の第３区分にある状態を示す。第３区分においてレーザーＬＳ’が照射されると、深さｄの加工痕５１Ｃが形成される。第３区分における照射領域５１は、第１区分における照射領域５１の一部および第２区分における照射領域５１の一部と重複するように設定される。これにより、この重複部分では、加工痕５１Ａや加工痕５１Ｂをさらに掘り下げるように加工痕５１Ｃが形成される。その結果、加工痕５１Ａ、加工痕５１Ｂおよび加工痕５１Ｃが合成され、断面が台形状をなす凹部がＸ軸の正の方向に拡張される。

次に、照射領域５１を第４区分に相対的に移動させる。このときのＸ軸方向における移動量をＬ３とする。

図５（Ｄ）は、照射領域５１が移動行程の第４区分にある状態を示す。第４区分においてレーザーＬＳ’が照射されると、深さｄの加工痕５１Ｄが形成される。第４区分における照射領域５１は、第１区分における照射領域５１の一部、第２区分における照射領域５１の一部および第３区分における照射領域５１の一部と重複するように設定される。これにより、加工痕５１Ｄが形成され、断面が台形状をなす凹部がさらにＸ軸の正の方向に拡張される。

次に、照射領域５１を第５区分に相対的に移動させる。このときのＸ軸方向における移動量をＬ４とする。

図５（Ｅ）は、照射領域５１が移動行程の第５区分にある状態を示す。第５区分においてレーザーＬＳ’が照射されると、深さｄの加工痕５１Ｅが形成される。第５区分における照射領域５１は、第２区分における照射領域５１の一部、第３区分における照射領域５１の一部および第４区分における照射領域５１の一部と重複するように設定される。これにより、加工痕５１Ｅが形成され、断面が台形状をなす凹部がさらにＸ軸の正の方向に拡張される。

以上のようにして、光導波路用部材１００’に対し、図５（Ｅ）に示す凹部１７０を加工することができる。

ここで、図５に示す例では、照射領域５１の区分間での移動量Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が全て互いに同じになるように設定されているとともに、移動量Ｌ１〜Ｌ４と深さｄとが同じである場合、凹部１７０の内側面の一部である傾斜面１７１は、理論上、上面１０１とのなす角度（傾斜角度θ）が４５°になるように傾斜した面となる。

続いて、図６に基づいて説明する。図６に示す凹部１７０の形成方法では、照射領域５１の区分間での移動量Ｌ１〜Ｌ４が全て同じになるように設定されているとともに、この移動量Ｌ１〜Ｌ４が深さｄよりも小さくなっている。

図６（Ａ）では、深さｄの加工痕５１Ａが形成される。
次に、照射領域５１を第２区分に相対的に移動させ、図６（Ｂ）に示すように加工痕５１Ｂが形成される。

次に、照射領域５１を第３区分に相対的に移動させ、図６（Ｃ）に示すように加工痕５１Ｃが形成される。

次に、照射領域５１を第４区分に相対的に移動させ、図６（Ｄ）に示すように加工痕５１Ｄが形成される。

次に、照射領域５１を第５区分に相対的に移動させ、図６（Ｅ）に示すように加工痕５１Ｅが形成される。

以上のようにして、光導波路用部材１００’に図６（Ｅ）に示す凹部１７０が形成される。前述したように、図６に示す例では、照射領域５１の区分間での移動量Ｌ１〜Ｌ４が全て同じであるとともに、移動量Ｌ１〜Ｌ４が深さｄよりも小さくなっていることから、形成された凹部１７０の内側面の一部である傾斜面１７１は、理論上、上面１０１とのなす角度（傾斜角度θ）が４５°より大きく（４５°＜）なるように傾斜した面となる。

さらに、図７に基づいて説明する。図７に示す凹部１７０の形成方法では、照射領域５１の区分間での移動量Ｌ１〜Ｌ４が全て同じになるように設定されているとともに、この移動量Ｌ１〜Ｌ４が深さｄよりも大きくなっている。

図７（Ａ）では、深さｄの加工痕５１Ａが形成される。
次に、照射領域５１を第２区分に相対的に移動させ、図７（Ｂ）に示すように加工痕５１Ｂが形成される。

次に、照射領域５１を第３区分に相対的に移動させ、図７（Ｃ）に示すように加工痕５１Ｃが形成される。

次に、照射領域５１を第４区分に相対的に移動させ、図７（Ｄ）に示すように加工痕５１Ｄが形成される。

次に、照射領域５１を第５区分に相対的に移動させ、図７（Ｅ）に示すように加工痕５１Ｅが形成される。

以上のようにして、光導波路用部材１００’に図７（Ｅ）に示す凹部１７０が形成される。前述したように、図７に示す例では、照射領域５１の区分間での移動量Ｌ１〜Ｌ４が全て同じであるとともに、移動量Ｌ１〜Ｌ４が深さｄよりも大きくなっていることから、形成された凹部１７０の内側面の一部である傾斜面１７１は、理論上、上面１０１とのなす角度（傾斜角度θ）が４５°より小さく（＜４５°）なるように傾斜した面となる。

以上、図５〜７に図示した凹部１７０の形成方法をまとめると、移動量Ｌ１〜Ｌ４と深さｄとの関係を適宜設定することにより、傾斜面１７１の傾斜角度θを制御することが可能になる。

図８は、図５〜７における移動量Ｌ１〜Ｌ４が全て同じで「Ｌ０」であるとき、深さｄに対する移動量Ｌ０の比「Ｌ０／ｄ」と傾斜角度θとの関係を示す図である。図８の横軸はＬ０／ｄであり、縦軸は傾斜角度θ［°］である。

レーザーＬＳ’の照射領域５１を移動させつつ凹部１７０を形成する場合、図８に示す関係を利用し、Ｌ０／ｄを制御因子として設定すれば、目的とする傾斜角度θの傾斜面１７１を得ることができるとわかる。

なお、区分間の移動に要する時間が互いに同じである場合、区分間での移動量Ｌ０は、単位時間当たりの移動量とみなすこともできる。

ところで、図５〜７に示す傾斜面１７１の形成は、実際には、様々な理由により、傾斜角度θを目的とする値に制御することが難しい。

例えば、照射領域５１に照射されるレーザーＬＳ’のエネルギー量が同じである場合、照射領域５１に形成される加工痕５１Ａ〜５１Ｅの深さｄは、理論上、照射位置によらず一定になるはずである。しかしながら、実際には、照射位置や加工形状等によって、深さｄが異なってくる。すなわち、レーザーＬＳ’の照射によって同一のエネルギー量が付与されたとしても、照射位置によって加工痕の深さが異なってしまうため、エネルギー量という入力値と加工痕の深さという出力値との関係が一定にならないという問題がある。かかる問題は、傾斜面１７１の傾斜角度θが設計値から外れるという不具合をもたらす。

図９は、レーザーのエネルギー量を一定にした状態で、レーザーを一定の速度で移動させながら、傾斜角度θが４５°になるように条件設定して形成された傾斜面の傾斜角度の分布を実測した一例を示す図である。

図９に示す実測例では、傾斜面の位置によって傾斜角度θが４５°からずれている様子がわかる。このような傾斜角度θの狙い値からのずれは、傾斜面の位置によって、同一のエネルギー量を付与したとしても加工量が異なることを示唆している。

かかる課題に対処するにあたり、従来では、照射領域に照射されるレーザーのエネルギー量を変えることにより、加工痕の深さを調整することが検討された。しかしながら、レーザーのエネルギー量を短時間に切り替えることは、レーザー発振の不安定化を招いたり、エネルギー量の調整精度が低下したりするため、容易に行うことができなかった。

そこで、本発明者は、レーザーのエネルギー量を一定にしたままで、目的とする加工結果を高い精度でかつ容易に実現する方法について鋭意検討を重ねた。そして、レーザーＬＳ’の照射領域５１の単位時間当たりの移動量を変えることにより、傾斜面１７１の傾斜角度θを調整することとした。

つまり、照射領域５１の移動行程の途中において、局所的に単位時間当たりの移動量を変化させるようにする。この単位時間当たりの移動量は、図８の横軸のＬ０／ｄを左右する。このため、移動行程の途中においてＬ０の値を局所的に変化させることにより、その局所において傾斜角度θを変化させることとした。その結果、傾斜面１７１全体の傾斜角度θを設計値により近づけることができる。

なお、移動量Ｌ０は、各区分の照射領域５１同士が一部で重なるように設定されたとき、その重なり具合であるとも言える。したがって、照射領域５１をＸ軸の正の方向に向かって走査していく際、照射領域５１同士の重なり具合を局所的に変化させることによって、容易にかつ高い精度で傾斜角度θを変化させることができる。

このことを図５〜７に示す例に当てはめた場合、移動量Ｌ１〜Ｌ４を一定にするのではなく、一部異ならせることによって、各加工痕が形成する局所的な傾斜角度θを変化させることができる。例えば、移動量Ｌ３と移動量Ｌ４とを互いに異ならせることにより、最終的に形成される傾斜面１７１では、加工痕５１Ｄと加工痕５１Ｅとを合成した加工痕（図５〜７の各（Ｅ）の図において右側から２番目に位置する上下２つの加工痕）における傾斜角度と、加工痕５１Ｅのみによる加工痕（図５〜７の各（Ｅ）の図において最も右側に位置する加工痕）における傾斜角度とを、互いに異ならせることができる。その結果、レーザーＬＳ’によって同一のエネルギー量を付与したにも関わらず、加工による深さがずれて傾斜角度が設計値からずれてしまう場合でも、それを補うようにレーザーＬＳ’の単位時間当たりの移動量を変化させ、部分的な傾斜角度のずれを補正することができる。その結果、傾斜面１７１全体の傾斜角度θを目的とする値により近づけることができる。

また、照射領域５１の単位時間当たりの移動量は、例えば光導波路用部材１００’を載せているステージの移動量や、レーザーＬＳ’やマスク５の移動量といった機械的に高い精度で制御可能な要素を変更することによって比較的容易にかつ再現性よく変化させることができる。したがって、傾斜面１７１の傾斜角度θを設計値に近づけるという調整を、簡単な操作によって高精度に実現することができる。

なお、図９からは、傾斜角度θの狙い値（４５°）からのずれ量に一定の傾向が認められる。具体的には、形成しようとする傾斜面のうち、被加工物の表面からの距離が遠い（加工深さが相対的に深い）位置、すなわち、図９ではＸの値が小さい位置では、傾斜角度θが４５°よりも小さくなるように加工結果がずれている。一方、形成しようとする傾斜面のうち、被加工物の表面からの距離が短い（加工深さが相対的に浅い）位置、すなわち、図９ではＸの値が大きい位置では、傾斜角度θが４５°よりも大きくなるように加工結果がずれている。

したがって、傾斜角度θが設計値から外れるときのずれ量は、レーザーＬＳ’の照射位置や加工形状等に応じてある程度の傾向がみられる。そこで、かかる傾向をあらかじめ把握し、これに基づいて照射領域５１の単位時間当たりの相対的な移動量の分布をあらかじめ設定しておくことにより、目的とする形状の傾斜面１７１を再現性よく（高い製造歩留まりで）形成することができる。

このように傾斜面１７１全体の形状を目的とする形状に近づけることができれば、傾斜面１７１において光信号を反射させるとき、目的とする方向へ（設計通りに）精度よく反射させることができる。このため、傾斜面１７１における反射損失の低減を図ることができ、製造される光導波路と他の光学部品との間の光結合効率を高めることができる。

なお、傾斜角度θが設計値から外れるときのずれ量が、図９に示すような傾向を示す原因の１つとしては、Ｘの値が徐々に大きくなるように照射領域５１を移動させるとき、すでに加工済みの位置に対してそれより時間的に後の加工のために供されたレーザーが漏れ当たることが挙げられる。このように漏れたレーザーが当たることにより、加工量が予定以上になってしまい、移動行程の起点に近いほど傾斜角度θが小さくなる傾向を示すと考えられる。このため、傾斜面１７１全体では、図９に示すように、Ｘの値が大きくなるにつれて傾斜角度θが徐々に大きくなるような傾向を示すと考えられる。

ここで、図１０は、傾斜面１７１を形成するにあたって照射領域５１のＸ軸方向における移動行程の途中で単位時間当たりの移動量Ｌを変化させるとき、移動量Ｌの推移（分布）の一例を表す図である。

図１０（ａ）に示す実線は、形成しようとする傾斜面１７１の形状を示している。
一方、図１０（ｂ）に示す破線Ｄ１は、従来のレーザー加工方法における単位時間当たりの移動量Ｌの分布を示している。破線Ｄ１では、Ｘの値が変化してもＬの値は一定である。

また、図１０（ｂ）に示す一点鎖線Ｄ２は、本実施形態の一例に係るレーザー加工方法に対応した単位時間当たりの移動量Ｌの分布を示している。一点鎖線Ｄ２では、Ｘの値が大きくなるにつれてＬの値が一定の割合で大きくなっている。すなわち、Ｌは、Ｘの一次関数で表される。

さらに、図１０（ｂ）に示す実線Ｄ３は、本実施形態の他の一例に係るレーザー加工方法に対応した単位時間当たりの移動量Ｌの分布を示している。実線Ｄ３では、Ｘの値が大きくなるにつれてＬの値が大きくなっているものの、そのときの増加の割合をＸの値が大きくなるにつれて徐々に小さくなるように設定している。すなわち、Ｌは、Ｘの多次関数で表される。なお、多次関数における次数は、２以上（好ましくは２〜６程度）であれば特に限定されないが、実線Ｄ３では、一例として３次としている。

図１０（ａ）に示す傾斜面１７１は、Ｘ軸の正の方向に向かうにつれてＺ軸の正の方向に変位するような平坦な面である。このような傾斜面１７１を形成する場合、図１０（ｂ）の一点鎖線Ｄ２や実線Ｄ３に示すように、Ｘ軸の正の方向に向かうにつれて単位時間当たりの移動量Ｌを徐々に大きくするように設定してレーザー加工を施すのが好ましい。これにより、傾斜角度θを設計値により近づけることができる。

また、図１１は、図１０（ｂ）に示す単位時間当たりの移動量Ｌの分布に基づいてレーザー加工を施したときの傾斜面１７１の傾斜角度θの分布を表す図である。なお、図１１（ａ）の横軸および図１１（ｂ）の横軸は、それぞれ起点が異なるもののＸ軸方向における位置を表している。

図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）に示す単位時間当たりの移動量Ｌの分布と同様である。そして、図１１（ａ）は、図１１（ｂ）に示す単位時間当たりの移動量Ｌの分布に基づいてレーザー加工を施したときに形成された傾斜面１７１の傾斜角度θの分布を表している。

そして、図１１（ａ）に示す破線θ１は、図１１（ｂ）に示す破線Ｄ１で表された単位時間当たりの移動量Ｌの分布に基づいて形成された傾斜面１７１の傾斜角度θの分布を表している。

また、図１１（ａ）に示す一点鎖線θ２は、図１１（ｂ）に示す一点鎖線Ｄ２で表された単位時間当たりの移動量Ｌの分布に基づいて形成された傾斜面１７１の傾斜角度θの分布を表している。

さらに、図１１（ａ）に示す実線θ３は、図１１（ｂ）に示す実線Ｄ３で表された単位時間当たりの移動量Ｌの分布に基づいて形成された傾斜面１７１の傾斜角度θの分布を表している。

図１１（ａ）に示す一点鎖線θ２および実線θ３では、それぞれ傾斜面１７１の中心領域であるＸ＝４０μｍからＸ＝６８μｍ程度の範囲内において、破線θ１よりも狙い値（４５°）からのずれ量が小さくなっている。このため、一点鎖線θ２や実線θ３によって表された傾斜面１７１では、破線θ１によって表された傾斜面１７１に比べて、反射させた光信号を目的とする方向へより精度よく導くことができる（反射損失をより小さくすることができる。）。なお、傾斜面１７１の中心領域は、ミラーとしての有効領域、すなわち多くの光量の反射を担う領域であるため、この領域の傾斜角度は特に重要となる。

また、一点鎖線θ２と実線θ３とを比較した場合、実線θ３によって表された傾斜面１７１では、一点鎖線θ２によって表された傾斜面１７１よりも、目的とする傾斜角度により近いため、反射損失をより小さくすることができる。

なお、単位時間当たりの移動量Ｌの設定値は、単位時間、凹部１７０の形状や大きさ、被加工物の材質等に応じて適宜設定されるため、特に限定されない。例えば、レーザーＬＳが発振周波数１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度のパルスレーザーである場合、０．０１μｍ以上１０μｍ以下程度であるのが好ましく、０．１μｍ以上１μｍ以下程度であるのがより好ましい。これにより、加工精度をより高めることができる。
また、この場合、発振周波数の逆数が単位時間となる。

なお、レーザーＬＳが連続波レーザーである場合の単位時間としては、例えばステージの設定可能な最小移動ピッチの移動に要する時間が挙げられる。一例としては、上記パルスレーザーの発振周波数の逆数と同程度である。

図１２は、図１１に示す単位時間当たりの移動量Ｌの分布をより最適化した分布、およびかかる分布に基づいてレーザー加工を施したときの傾斜面１７１の傾斜角度θの分布を表す図である。なお、図１２（ａ）の横軸および図１２（ｂ）の横軸は、それぞれ起点が異なるもののＸ軸方向における位置を表している。

図１２（ｂ）に示す移動量Ｌの分布は、図１１（ｂ）に実線Ｄ３で示す分布と同様、ＬがＸの３次関数で表されているが、その３次関数の係数等を適宜変更することによって最適化されたものである。具体的には、図１２（ｂ）に示す移動量Ｌの分布は、Ｘ＝２７μｍからＸ＝５８μｍ程度の範囲内において、途中でＬの値が極大値を有するような分布になっている。そして、このような移動量Ｌの分布に基づいてレーザー加工を施したときに形成された傾斜面１７１の傾斜角度θの分布では、図１２（ａ）に示すように、狙い値（４５°）からのずれ量が特に小さくなっている。このため、図１２（ａ）に示す傾斜角度θの分布をもつ傾斜面１７１は、反射損失を特に小さくすることが可能である。

なお、単位時間当たりの移動量Ｌは、変数Ｘによる関数であれば、その他のいかなる関数で表されていてもよく、特に限定されない。

以上、本発明のレーザー加工方法および光導波路の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、本発明のレーザー加工方法は、光導波路の製造以外の用途に用いられてもよい。かかる用途の一例としては、例えば、光学素子製造、半導体素子製造、電子部品製造、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）製造等が挙げられる。

また、本発明のレーザー加工方法は、凹部以外の形状を形成する際にも適用可能である。例えば、ある領域の周囲を除去して立体的な形状を形成するといった用途にも適用可能である。さらに、形成する加工面は、平坦面以外の形状、例えば曲面や凹凸面であってもよい。

また、本発明のレーザー加工方法および本発明の光導波路の製造方法は、前述した実施形態に任意の工程が付加されたものであってもよい。

２ ：第１カバーフィルム
３ ：第２カバーフィルム
５ ：マスク
１０ ：導波部
１１ ：クラッド層
１２ ：クラッド層
１３ ：コア層
１４ ：コア部
１５ ：側面クラッド部
５１ ：照射領域
５１Ａ ：加工痕
５１Ｂ ：加工痕
５１Ｃ ：加工痕
５１Ｄ ：加工痕
５１Ｅ ：加工痕
１００ ：光導波路
１００’ ：光導波路用部材
１０１ ：上面
１７０ ：凹部
１７１ ：傾斜面
１７２ ：傾斜面
１７３ ：直立面
１７４ ：直立面
Ｄ１ ：破線
Ｄ２ ：一点鎖線
Ｄ３ ：実線
ｄ ：深さ
Ｌ０ ：移動量
Ｌ１ ：移動量
Ｌ２ ：移動量
Ｌ３ ：移動量
Ｌ４ ：移動量
ＬＳ ：レーザー
ＬＳ’ ：レーザー
θ１ ：破線
θ２ ：一点鎖線
θ３ ：実線

Claims (5)

1. 被加工物に対してレーザーを照射しつつ、前記被加工物に対して前記レーザーを相対的に移動させる第１の工程と、
   前記レーザーのエネルギーにより、前記被加工物を加工する第２の工程と、
   を有し、
   前記レーザーを相対的に移動させる途中で前記移動における単位時間当たりの移動量を変えることにより、前記第２の工程における前記被加工物の加工形状を調整することを特徴とするレーザー加工方法。
2. 前記レーザーとしてパルスレーザーを用い、
   前記パルスレーザーの照射に同期して、前記パルスレーザーを相対的に移動させる請求項１に記載のレーザー加工方法。
3. 前記第１の工程は、前記レーザーの相対的な移動と前記レーザーの照射とを交互に繰り返しながら前記レーザーを相対的に移動させる工程であり、
   前記照射の領域同士が一部で重なるように前記レーザーの相対的な移動量が設定されている請求項１または２に記載のレーザー加工方法。
4. コア部を含むコア層と、前記コア層の一方の面側に設けられたクラッド層と、を備える積層体を用意する工程と、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーザー加工方法により、前記コア部の途中または延長線上の位置を加工し、前記積層体の表面に対して傾斜する傾斜面を形成する工程と、
   を有することを特徴とする光導波路の製造方法。
5. 前記傾斜面は、前記コア部の光路を変換するミラーとして機能する請求項４に記載の光導波路の製造方法。

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