JPH07124775A - 微細加工方法 - Google Patents
微細加工方法Info
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- JPH07124775A JPH07124775A JP5293953A JP29395393A JPH07124775A JP H07124775 A JPH07124775 A JP H07124775A JP 5293953 A JP5293953 A JP 5293953A JP 29395393 A JP29395393 A JP 29395393A JP H07124775 A JPH07124775 A JP H07124775A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- laser beam
- mirror reaction
- silver mirror
- silver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】レーザを用いた溝や穴等の微細加工において、
より深い溝や穴の形成及びアスペクト比の高い溝や穴の
形成を可能とすること。 【構成】被加工物1が銀鏡反応溶液4の中に浸され、レ
ーザビーム2は被加工物1の加工面1aに垂直に入射し
ている。銀鏡反応溶液4は過剰にアンモニアを加えた硝
酸銀溶液に蟻酸を加えたもの。レーザビームにより照射
されて、局所的に温度が上昇した部分、即ち、溝及び溝
の近傍の部分に銀の反射膜5が形成される。溝10の側
壁10aでのレーザビームの反射率が大きくなり、側壁
横方向へのエッチングが抑制され、レーザビームは溝の
先端部分まで側壁での多重反射により伝搬し、その先端
部分に収束する。よって、溝の先端部分でのレーザビー
ムのエネルギーが向上し、より深い溝の形成が可能とな
る。これは、高アスペクト比と等価。
より深い溝や穴の形成及びアスペクト比の高い溝や穴の
形成を可能とすること。 【構成】被加工物1が銀鏡反応溶液4の中に浸され、レ
ーザビーム2は被加工物1の加工面1aに垂直に入射し
ている。銀鏡反応溶液4は過剰にアンモニアを加えた硝
酸銀溶液に蟻酸を加えたもの。レーザビームにより照射
されて、局所的に温度が上昇した部分、即ち、溝及び溝
の近傍の部分に銀の反射膜5が形成される。溝10の側
壁10aでのレーザビームの反射率が大きくなり、側壁
横方向へのエッチングが抑制され、レーザビームは溝の
先端部分まで側壁での多重反射により伝搬し、その先端
部分に収束する。よって、溝の先端部分でのレーザビー
ムのエネルギーが向上し、より深い溝の形成が可能とな
る。これは、高アスペクト比と等価。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溝、穴等の微細加工技
術に関し、溝又は穴を極めて深くできるようにするこ
と、及び、横方向のエッチングを極力防止した、即ち、
高アスペクト比の加工を実現する方法に関する。
術に関し、溝又は穴を極めて深くできるようにするこ
と、及び、横方向のエッチングを極力防止した、即ち、
高アスペクト比の加工を実現する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、YAGレーザを用いて、セラミッ
クス基板を微細加工する方法が知られている。この方法
は、被加工物をKOH 水溶液、又は、純水に浸した状態
で、レーザを照射することで、溶融物が加工面に付着す
ることが防止されている。この方法を用いることで、溝
の側面を非常に滑らかにすることができる。
クス基板を微細加工する方法が知られている。この方法
は、被加工物をKOH 水溶液、又は、純水に浸した状態
で、レーザを照射することで、溶融物が加工面に付着す
ることが防止されている。この方法を用いることで、溝
の側面を非常に滑らかにすることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法を用
いても、レーザビームの強度分布がガウス分布をしてい
ることから、レーザビームを1度だけ走査すると、溝
は、中心軸が一番深くなり周辺部が浅くなる。即ち、溝
の断面形状は、略半円形となる。この走査を何度か繰り
返して多重走査を行うと、溝の断面形状はV字形状とな
る。又、走査回数を如何に増加させても、溝の深さは、
レーザビームの強度に比例したある一定の値で飽和して
しまい、それ以上、溝を深く形成することができない。
いても、レーザビームの強度分布がガウス分布をしてい
ることから、レーザビームを1度だけ走査すると、溝
は、中心軸が一番深くなり周辺部が浅くなる。即ち、溝
の断面形状は、略半円形となる。この走査を何度か繰り
返して多重走査を行うと、溝の断面形状はV字形状とな
る。又、走査回数を如何に増加させても、溝の深さは、
レーザビームの強度に比例したある一定の値で飽和して
しまい、それ以上、溝を深く形成することができない。
【0004】この原因について、発明者らは、次のよう
に考察した。レーザ光による微細加工では、レーザ光が
溝の側壁で反射されながら前進して、溝の先端部に達
し、その先端部でレーザ光が吸収されて加工が行われ
る。溝が深くなると、レーザ光の側壁での反射回数が増
加し、側壁で減衰するエネルギーが大きくなるため、溝
の先端部におけるレーザ光のエネルギーが増加しない結
果、溝の先端部の加工が進行しないものと思われる。
に考察した。レーザ光による微細加工では、レーザ光が
溝の側壁で反射されながら前進して、溝の先端部に達
し、その先端部でレーザ光が吸収されて加工が行われ
る。溝が深くなると、レーザ光の側壁での反射回数が増
加し、側壁で減衰するエネルギーが大きくなるため、溝
の先端部におけるレーザ光のエネルギーが増加しない結
果、溝の先端部の加工が進行しないものと思われる。
【0005】従って、深い溝を形成するには、相対的に
出力値を上げなければならず、必然的に溝幅までも増加
してしまうという問題がある。よって、レーザ出力の増
加は、より微細で深い加工や、アスペクト比の高い加工
を行う場合に問題となる。
出力値を上げなければならず、必然的に溝幅までも増加
してしまうという問題がある。よって、レーザ出力の増
加は、より微細で深い加工や、アスペクト比の高い加工
を行う場合に問題となる。
【0006】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、レーザを用いた溝や穴等
の微細加工において、より深い溝や穴の形成及びアスペ
クト比の高い溝や穴の形成を可能とすることである。
れたものであり、その目的は、レーザを用いた溝や穴等
の微細加工において、より深い溝や穴の形成及びアスペ
クト比の高い溝や穴の形成を可能とすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、被加
工材料の所定部位にレーザビームを照射することで、
溝、穴等を形成する微細加工方法において、レーザビー
ムの照射によって形成される溝の側壁にレーザビームを
反射させる反射膜を形成しながら、レーザビームを照射
して、溝、穴等の加工を行うことを特徴とする。
工材料の所定部位にレーザビームを照射することで、
溝、穴等を形成する微細加工方法において、レーザビー
ムの照射によって形成される溝の側壁にレーザビームを
反射させる反射膜を形成しながら、レーザビームを照射
して、溝、穴等の加工を行うことを特徴とする。
【0008】又、請求項2〜6は、銀鏡反応溶液に被加
工物を浸して加工することを特徴としている。請求項2
は銀鏡反応溶液に被加工物を浸して加工することで、溝
や穴の側壁に反射膜が形成されつつ、レーザビームによ
る加工を行うものである。請求項3は、このうち、銀鏡
反応溶液が加熱時に銀鏡反応を起こす溶液を用いたこと
を特徴とする。よって、溝や穴のレーザビームが照射さ
れて加熱されている被加工物の加工部分にのみ反射膜が
形成される。請求項5は、この加熱時に反応する銀鏡反
応溶液として、過剰にアンモニアを加えた硝酸銀溶液
に、銀鏡反応に加熱を必要とするアルデヒド類を加えた
溶液としたことを特徴とし、請求項6はこの加熱時に反
応する銀鏡反応溶液のアルデヒド類を蟻酸としたことを
特徴とする。尚、請求項4は、加熱時又は非加熱におい
て銀鏡反応をする銀鏡反応溶液の成分を特定したもので
あり、過剰にアンモニアを加えた硝酸銀溶液にアルデヒ
ド類を加えた溶液であることを特徴とする。
工物を浸して加工することを特徴としている。請求項2
は銀鏡反応溶液に被加工物を浸して加工することで、溝
や穴の側壁に反射膜が形成されつつ、レーザビームによ
る加工を行うものである。請求項3は、このうち、銀鏡
反応溶液が加熱時に銀鏡反応を起こす溶液を用いたこと
を特徴とする。よって、溝や穴のレーザビームが照射さ
れて加熱されている被加工物の加工部分にのみ反射膜が
形成される。請求項5は、この加熱時に反応する銀鏡反
応溶液として、過剰にアンモニアを加えた硝酸銀溶液
に、銀鏡反応に加熱を必要とするアルデヒド類を加えた
溶液としたことを特徴とし、請求項6はこの加熱時に反
応する銀鏡反応溶液のアルデヒド類を蟻酸としたことを
特徴とする。尚、請求項4は、加熱時又は非加熱におい
て銀鏡反応をする銀鏡反応溶液の成分を特定したもので
あり、過剰にアンモニアを加えた硝酸銀溶液にアルデヒ
ド類を加えた溶液であることを特徴とする。
【0009】請求項7は、被加工物が金属である場合
に、反射膜の形成を、被加工物をメッキ液に浸して、電
気メッキで行うことを特徴とし、請求項8は、反射膜
を、スパッタリング、真空蒸着等の薄膜形成方法により
形成することを特徴とする。
に、反射膜の形成を、被加工物をメッキ液に浸して、電
気メッキで行うことを特徴とし、請求項8は、反射膜
を、スパッタリング、真空蒸着等の薄膜形成方法により
形成することを特徴とする。
【0010】
【作用】上記の方法で加工する場合には、加工されに溝
や穴の側壁に反射膜が形成される。従って、レーザビー
ムは溝等の側壁で十分に反射されてエネルギー損失が小
さくなり、溝の先端部までレーザビームが減衰すること
なく伝搬し、先端部分にエネルギーが収束する。よっ
て、極めて深い溝や穴の形成が可能となると共に側壁の
横方向への加工速度は極めて小さくなる。即ち、アスペ
クト比の高い加工が可能となる。
や穴の側壁に反射膜が形成される。従って、レーザビー
ムは溝等の側壁で十分に反射されてエネルギー損失が小
さくなり、溝の先端部までレーザビームが減衰すること
なく伝搬し、先端部分にエネルギーが収束する。よっ
て、極めて深い溝や穴の形成が可能となると共に側壁の
横方向への加工速度は極めて小さくなる。即ち、アスペ
クト比の高い加工が可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。第1実施例 図1は、本発明方法を実現する装置の構成図であり、図
2は加工部分の詳細を示した断面図である。セラミック
スの被加工物1が銀鏡反応溶液4の中に浸されている。
レーザビーム2はレンズ3で集光され、被加工物1の加
工面1aに垂直に入射している。銀鏡反応溶液4は過剰
にアンモニア水を加えた硝酸銀溶液にアルデヒド類を加
えたものである。これらの混合比は、アンモニア水 6〜
8 wt%,硝酸銀溶液64〜84wt%,アルデヒド類 8〜30wt% の
範囲で使用可能である。
明する。第1実施例 図1は、本発明方法を実現する装置の構成図であり、図
2は加工部分の詳細を示した断面図である。セラミック
スの被加工物1が銀鏡反応溶液4の中に浸されている。
レーザビーム2はレンズ3で集光され、被加工物1の加
工面1aに垂直に入射している。銀鏡反応溶液4は過剰
にアンモニア水を加えた硝酸銀溶液にアルデヒド類を加
えたものである。これらの混合比は、アンモニア水 6〜
8 wt%,硝酸銀溶液64〜84wt%,アルデヒド類 8〜30wt% の
範囲で使用可能である。
【0012】本実施例では、銀鏡反応溶液4は、加熱状
態で反応が進行する銀鏡反応溶液を用いた。この溶液
は、アルデヒド類に、蟻酸等を用いることで実現でき
る。蟻酸の割合は 8〜10wt% が望ましい。
態で反応が進行する銀鏡反応溶液を用いた。この溶液
は、アルデヒド類に、蟻酸等を用いることで実現でき
る。蟻酸の割合は 8〜10wt% が望ましい。
【0013】加熱状態でのみ銀鏡反応が生じる銀鏡反応
溶液を用いることで、図1、図2に示したように、レー
ザビームにより照射されて、局所的に温度が上昇した部
分、即ち、溝及び溝の近傍の部分に銀の反射膜5が形成
される。これにより、溝10の側壁10aでのレーザビ
ームの反射率が大きくなり、側壁横方向へのエッチング
が抑制される。
溶液を用いることで、図1、図2に示したように、レー
ザビームにより照射されて、局所的に温度が上昇した部
分、即ち、溝及び溝の近傍の部分に銀の反射膜5が形成
される。これにより、溝10の側壁10aでのレーザビ
ームの反射率が大きくなり、側壁横方向へのエッチング
が抑制される。
【0014】そして、側壁での反射率が向上した分だ
け、レーザビームは溝の先端部分まで側壁での多重反射
により伝搬し、その先端部分に収束する。よって、溝の
先端部分でのレーザビームのエネルギーが向上し、より
深い溝の形成が可能となる。これは、溝の先端部分を光
軸方向に伝搬するレーザビームのエネルギーが側壁に垂
直に伝搬するレーザビームのエネルギーよりも遙に大き
くなることを意味している。この結果、深い溝が形成で
きると共にアスペクト比の極めて高い溝加工が可能とな
る。
け、レーザビームは溝の先端部分まで側壁での多重反射
により伝搬し、その先端部分に収束する。よって、溝の
先端部分でのレーザビームのエネルギーが向上し、より
深い溝の形成が可能となる。これは、溝の先端部分を光
軸方向に伝搬するレーザビームのエネルギーが側壁に垂
直に伝搬するレーザビームのエネルギーよりも遙に大き
くなることを意味している。この結果、深い溝が形成で
きると共にアスペクト比の極めて高い溝加工が可能とな
る。
【0015】尚、本装置では、加工時に溝10内で生成
される加工残査を超音波振動子6を励振させることで除
去しており、より、深溝の形成及びアスペクト比の高い
溝の形成を可能としている。但し、レーザビームを照射
している時は、液面が波打つため、レーザビームの照射
と同時には超音波振動子6の励振を行わない。
される加工残査を超音波振動子6を励振させることで除
去しており、より、深溝の形成及びアスペクト比の高い
溝の形成を可能としている。但し、レーザビームを照射
している時は、液面が波打つため、レーザビームの照射
と同時には超音波振動子6の励振を行わない。
【0016】又、加工終了後には、大気中、又は、純水
中にて充分に弱い強度のレーザビームを照射すること
で、熱プロセスにより銀の反射膜5を昇華、飛散させて
除去することが可能である。
中にて充分に弱い強度のレーザビームを照射すること
で、熱プロセスにより銀の反射膜5を昇華、飛散させて
除去することが可能である。
【0017】第2実施例 本実施例では、室温で銀鏡反応が進行する銀鏡反応溶液
を用いた。アルデヒド類には、ベンズアルデヒド,吉草
酸,アルデヒド等を用いることが可能である。それら
の、混合割合は硝酸銀溶液の規定濃度の1/2 程度が望ま
しい。この場合には、室温で銀鏡反応が生じるので、加
工中の溝の側壁を含む被加工物1の表面全体に銀の反射
膜が形成される。
を用いた。アルデヒド類には、ベンズアルデヒド,吉草
酸,アルデヒド等を用いることが可能である。それら
の、混合割合は硝酸銀溶液の規定濃度の1/2 程度が望ま
しい。この場合には、室温で銀鏡反応が生じるので、加
工中の溝の側壁を含む被加工物1の表面全体に銀の反射
膜が形成される。
【0018】加工中の溝の側壁に反射膜が形成されるこ
とは、第1実施例と同様であるので、第1実施例で記載
したのと同様な効果が得られる。
とは、第1実施例と同様であるので、第1実施例で記載
したのと同様な効果が得られる。
【0019】第3実施例 本実施例では、反射膜を電気メッキで形成した。赤外領
域の波長を持つレーザに対して、銀と同程度(98%)
の反射率を持つ金属としては、他に金、銅がある。被加
工物が導電性を有する金属の場合には、電気メッキを用
いて反射膜を溝の側壁に形成することができる。このメ
ッキ液は硝酸銅溶液が使用でき、硝酸銅溶液中に銅板の
正極を浸し、被加工物を負極として、両電極間に外部電
源から一定の電位差を与えることで、被加工物の表面に
銅を析出させることができる。この電気メッキをレーザ
ビームの照射と同時に行う。これにより、加工される溝
の側壁に銅の反射膜を形成することが可能となる。この
場合も、第1実施例と同様な効果が得られる。
域の波長を持つレーザに対して、銀と同程度(98%)
の反射率を持つ金属としては、他に金、銅がある。被加
工物が導電性を有する金属の場合には、電気メッキを用
いて反射膜を溝の側壁に形成することができる。このメ
ッキ液は硝酸銅溶液が使用でき、硝酸銅溶液中に銅板の
正極を浸し、被加工物を負極として、両電極間に外部電
源から一定の電位差を与えることで、被加工物の表面に
銅を析出させることができる。この電気メッキをレーザ
ビームの照射と同時に行う。これにより、加工される溝
の側壁に銅の反射膜を形成することが可能となる。この
場合も、第1実施例と同様な効果が得られる。
【0020】第4実施例 本実施例では反射膜を金のスパッタリングで形成した。
先ず、KOH 又は純水に被加工物を浸して、レーザビーム
を照射して、少し、溝を形成する。次に、この被加工物
を取り出して、溝の付近に、金をスパッタリングして、
反射膜を形成する。次に、この被加工物をKOH 又は純水
に被加工物を浸して、レーザビームを照射して、溝を加
工する。この操作を繰り返す。このことで、深いところ
で、新たに溝が形成されると、次に金の蒸着処理が実行
されて、その新たな溝の部分にも反射膜が形成される。
よって、第1実施例と同様に溝の側壁に反射膜が形成さ
れた状態で溝の加工を行うことができるので、第1実施
例と同様な効果が得られる。
先ず、KOH 又は純水に被加工物を浸して、レーザビーム
を照射して、少し、溝を形成する。次に、この被加工物
を取り出して、溝の付近に、金をスパッタリングして、
反射膜を形成する。次に、この被加工物をKOH 又は純水
に被加工物を浸して、レーザビームを照射して、溝を加
工する。この操作を繰り返す。このことで、深いところ
で、新たに溝が形成されると、次に金の蒸着処理が実行
されて、その新たな溝の部分にも反射膜が形成される。
よって、第1実施例と同様に溝の側壁に反射膜が形成さ
れた状態で溝の加工を行うことができるので、第1実施
例と同様な効果が得られる。
【図1】本発明の実施例方法を実現する装置の構成図。
【図2】同実施例方法で加工された溝の詳細な構造を示
した断面図。
した断面図。
1…被加工物 2…レーザービーム 3…レンズ 4…銀鏡反応溶液 5…反射膜 6…超音波振動子 10…溝 10a…側壁
Claims (8)
- 【請求項1】被加工材料の所定部位にレーザビームを照
射することで、溝、穴等を形成する微細加工方法におい
て、 前記レーザビームの照射によって形成される溝の側壁に
前記レーザビームを反射させる反射膜を形成しながら、
前記レーザビームを照射して、溝、穴等の加工を行うこ
とを特徴とする微細加工方法。 - 【請求項2】請求項1に記載の微細加工方法において、 前記反射膜は、前記被加工材料を銀鏡反応溶液中に浸し
た状態で加工することによって、形成されることを特徴
とする。 - 【請求項3】請求項2に記載の微細加工方法において、 前記反射膜は、前記被加工材料を、加熱時に銀鏡反応の
起こる銀鏡反応溶液中に浸した状態で加工し、前記レー
ザビームの照射により加熱された前記加工材料の加工部
分にのみ形成されることを特徴とする。 - 【請求項4】請求項2に記載の微細加工方法において、 前記銀鏡反応溶液は、過剰にアンモニアを加えた硝酸銀
溶液にアルデヒド類を加えた溶液であることを特徴とす
る。 - 【請求項5】請求項3に記載の微細加工方法において、 前記銀鏡反応溶液は、過剰にアンモニアを加えた硝酸銀
溶液に、銀鏡反応に加熱を必要とするアルデヒド類を加
えた溶液であることを特徴とする。 - 【請求項6】請求項5に記載の微細加工方法において、 前記アルデヒド類は、蟻酸であることを特徴とする。
- 【請求項7】請求項1に記載の微細加工方法において、 前記被加工物が金属である場合には、前記反射膜の形成
は、前記被加工物をメッキ液に浸して、電気メッキを行
って形成することを特徴とする。 - 【請求項8】請求項1に記載の微細加工方法において、 前記反射膜は、スパッタリング、真空蒸着等の薄膜形成
方法により形成されることを特徴とする。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5293953A JPH07124775A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 微細加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5293953A JPH07124775A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 微細加工方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07124775A true JPH07124775A (ja) | 1995-05-16 |
Family
ID=17801324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5293953A Pending JPH07124775A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 微細加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07124775A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100649061B1 (ko) * | 2006-01-10 | 2006-11-28 | 광주과학기술원 | 고세장비 마이크로채널 가공방법과 그 장치 및 이를 이용한마이크로 히트파이프 제조방법 |
CN111545921A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-08-18 | 东莞泰升玻璃有限公司 | 一种利用激光雕刻法在玻璃上制作阶梯槽的方法 |
CN115155077A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-11 | 枣庄学院 | 多组分液体微量蒸发装置 |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP5293953A patent/JPH07124775A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100649061B1 (ko) * | 2006-01-10 | 2006-11-28 | 광주과학기술원 | 고세장비 마이크로채널 가공방법과 그 장치 및 이를 이용한마이크로 히트파이프 제조방법 |
CN111545921A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-08-18 | 东莞泰升玻璃有限公司 | 一种利用激光雕刻法在玻璃上制作阶梯槽的方法 |
CN115155077A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-11 | 枣庄学院 | 多组分液体微量蒸发装置 |
CN115155077B (zh) * | 2022-07-04 | 2023-08-18 | 枣庄学院 | 多组分液体微量蒸发装置 |
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