(57)【要約】【課題】  バーストパルスを用いて複数個所の加工を効率よく行うことが可能なレーザ加工方法、及びレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  このレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００においては、バーストパルスを複数のビームＢに分割した後に、分割された複数のビームＢを加工対象物１に集光することにより干渉縞を形成する。これにより、干渉縞における相対的に光強度の高い高強度スポットＳＰにおいて、すなわち、干渉縞に応じたパターンによって、加工対象物１の複数個所に同時に加工を施すことが可能となる。よって、このレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００によれば、複数個所の加工を効率よく行うことが可能となる。【選択図】図５
2014012290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のパルスレーザ光と、前記第１のパルスレーザ光に対して所定の時間間隔で遅延すると共に前記第１のパルスレーザ光の光強度よりも小さい光強度を有する第２のパルスレーザ光とを含むバーストパルスを生成する工程と、
前記バーストパルスを複数のビームに分割する工程と、
複数の前記ビームを加工対象物に集光することにより、複数の前記ビームによって前記加工対象物の上に干渉縞を形成し、前記干渉縞に応じたパターンで前記加工対象物を加工する工程と、
を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記バーストパルスを複数の前記ビームに分割する工程においては、前記加工対象物の上において前記干渉縞が２次元に周期的となるように前記バーストパルスを複数の前記ビームに分割する、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記加工対象物は、互いに積層された第１及び第２の加工対象層を含み、
前記加工対象物を加工する工程においては、前記ビームに含まれる前記第１のパルスレーザ光によって前記干渉縞に応じたパターンで前記第１の加工対象層に貫通孔を形成し、前記ビームに含まれる前記第２のパルスレーザ光によって前記干渉縞に応じたパターンで前記第２の加工対象層に貫通孔を形成する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
パルスレーザ光を出射するレーザ光源と、
第１のパルスレーザ光と、前記第１のパルスレーザ光に対して所定の時間間隔で遅延すると共に前記第１のパルスレーザ光の光強度よりも小さい光強度を有する第２のパルスレーザ光とを含むバーストパルスを出射するように前記レーザ光源を制御する制御部と、
前記レーザ光源から出射された前記バーストパルスを複数のビームに分割する位相変調器と、
複数の前記ビームによる干渉縞に応じたパターンで加工対象物を加工するために、前記位相変調器からの複数の前記ビームを前記加工対象物に集光して前記加工対象物の上に前記干渉縞を形成する光学系と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーストパルスを利用して加工対象物の加工を行うレーザ加工方法、及びレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２には、複数のパルスレーザ光からなるバーストを用いてＩＣデバイスを加工する方法が記載されている。特許文献１，２に記載された方法においては、基板と、基板の上に設けられた下部保護膜と、下部保護膜の上に設けられたリンクと、リンクを覆うように下部保護膜及びリンクの上に設けられた上部保護膜とを有する加工対象物に対して、バーストを構成する複数のパルスレーザ光を照射することにより、上部保護膜及びリンクを部分的に除去している。また、特許文献３には、加工対象物のターゲット領域に対して、複数のパルスレーザ光のバーストを所定の繰り返し率で印加する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５１９９３３号公報
【特許文献２】特表２００５−５１２８１４号公報
【特許文献３】特許第４７８８７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１〜３に記載の方法のように、複数のパルスレーザ光を含むバーストパルスを用いて、加工対象物の上部保護膜やリンクといった複数の加工対象層を除去すれば、単一のパルスレーザ光を用いる場合に比べて、加工対象物に対して確実に凹部等を形成することができると考えられる。
【０００５】
ところで、現在、基板上に複数の発光部が点在する発光素子として、基板と、基板の上に順に設けられた陽極層、誘電体層、及び陰極層と、誘電体層から基板に至る複数の凹部内に配置された発光部とを有する電界発光素子が知られている（例えば、特開２０１１−８２１９２号公報参照）。このような電界発光素子を作製する際には、上述した特許文献１〜３に記載の方法のように、複数のパルスレーザ光を含むバーストパルスを用いて、誘電体層から基板に至る複数層を部分的に除去することにより、発光部のための凹部を形成することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上述した電界発光素子を作製する際には複数の凹部を形成する必要があるため、特許文献１〜３に記載の方法では、加工対象物のそれぞれの凹部に対応する箇所に対して繰り返し加工を実施することとなり、効率的でない。
【０００７】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、バーストパルスを用いて複数個所の加工を効率よく行うことが可能なレーザ加工方法、及びレーザ加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ加工方法は、第１のパルスレーザ光と、第１のパルスレーザ光に対して所定の時間間隔で遅延すると共に第１のパルスレーザ光の光強度よりも小さい光強度を有する第２のパルスレーザ光とを含むバーストパルスを生成する工程と、バーストパルスを複数のビームに分割する工程と、複数のビームを加工対象物に集光することにより、複数のビームによって加工対象物の上に干渉縞を形成し、干渉縞に応じたパターンで加工対象物を加工する工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ加工装置は、パルスレーザ光を出射するレーザ光源と、第１のパルスレーザ光と、第１のパルスレーザ光に対して所定の時間間隔で遅延すると共に第１のパルスレーザ光の光強度よりも小さい光強度を有する第２のパルスレーザ光とを含むバーストパルスを出射するようにレーザ光源を制御する制御部と、レーザ光源から出射されたバーストパルスを複数のビームに分割する位相変調器と、複数のビームによる干渉縞に応じたパターンで加工対象物を加工するために、位相変調器からの複数のビームを加工対象物に集光して加工対象物の上に干渉縞を形成する光学系と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このレーザ加工方法及びレーザ加工装置においては、第１及び第２のパルスレーザ光を含むバーストパルスを加工対象物の加工に利用する。特に、このレーザ加工方法及びレーザ加工装置においては、そのバーストパルスを複数のビームに分割した後に、分割された複数のビームを加工対象物に集光することにより干渉縞を形成する。これにより、干渉縞における相対的に光強度の高い箇所において、すなわち、干渉縞に応じたパターンによって、加工対象物の複数個所に同時に加工を施すことが可能となる。よって、このレーザ加工方法及びレーザ加工装置によれば、複数個所の加工を効率よく行うことが可能となる。
【００１１】
本発明に係るレーザ加工方法においては、バーストパルスを複数のビームに分割する工程において、加工対象物の上において干渉縞が２次元に周期的となるようにバーストパルスを複数のビームに分割するものとすることができる。この場合、加工対象物における２次元に周期的な複数の箇所に対して同時に加工を施すことができる。
【００１２】
本発明に係るレーザ加工方法においては、加工対象物は、互いに積層された第１及び第２の加工対象層を含み、加工対象物を加工する工程においては、ビームに含まれる第１のパルスレーザ光によって干渉縞に応じたパターンで第１の加工対象層に貫通孔を形成し、ビームに含まれる第２のパルスレーザ光によって干渉縞に応じたパターンで第２の加工対象層に貫通孔を形成することができる。この場合、第１及び第２の加工対象層に貫通孔を形成することにより、加工対象物の複数個所に同時に凹部を形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バーストパルスを用いて複数個所の加工を効率よく行うことが可能なレーザ加工方法、及びレーザ加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の構成図である。
【図２】本実施形態に係るレーザ加工方法の主な工程を示す断面図である。
【図３】図１に示された位相変調器の位相パターンを示す図である。
【図４】本実施形態に係るレーザ加工方法おいて形成される干渉縞の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るレーザ加工方法の主な工程を示す断面図である。
【図６】本実施形態に係るレーザ加工方法によって加工を施した後の加工対象物の一例を示す図である。
【図７】比較例に係るレーザ加工方法によって加工を施した後の加工対象物の一例を示す図である。
【図８】干渉加工におけるパルスレーザ光の強度と加工形状との関係を示すグラフである。
【図９】比較例に係るレーザ加工方法によって加工を施した後の加工対象物の一例を示す図である。
【図１０】比較例に係るレーザ加工方法によって加工を施した後の加工対象物の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の構成図である。本実施形態においては、図１に示されるレーザ加工装置を用いて、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法を実施する。図１に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光を出射するレーザ光源１０１と、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光を第２高調波（５１５ｎｍ）に変換する第２高調波変換ユニット（ＳＨＧユニット）１０２と、レーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部（制御部）１０３とを備えている。
【００１７】
レーザ光源１０１は、超短パルスレーザ光を出射するレーザであって、所望する加工の態様に応じて種々のレーザを用いることができるが、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｙｂ：ＫＧＷレーザ、及びチタンサファイアレーザ、希土類（Ｙｂ，Ｎｄ，Ｅｒ等）ドープのパルスファイバレーザ等とすることができる。レーザ光源制御部１０３は、レーザ光源１０１からのレーザ光の出射のタイミングや、レーザ光源１０１から出射されるレーザ光のパルス幅、レーザ周波数、レーザ光強度等を調節するようにレーザ光源１０１を制御する。
【００１８】
また、レーザ加工装置１００は、レーザ光源１０１から出射され第２高調波変換ユニット１０２で第２高調波に変換されたレーザ光Ｌの光路上に順に設けられたシャッタ１０４、ビームエキスパンダ１０５、アッテネータ１０６、及び位相変調器１０７と、位相変調器１０７を制御する位相変調器制御部１０８とを備えている。アッテネータ１０６は、例えば、波長板や偏光ビームスプリッタ等から構成される。
【００１９】
レーザ光源１０１から出射され第２高調波変換ユニット１０２で第２高調波に変換されたレーザ光Ｌは、ビームエキスパンダ１０５及びアッテネータ１０６によってビームプロファイル及び光強度等が調整された後に、位相変調器１０７に入射する。位相変調器１０７は、例えば空間光位相変調器であって、位相変調器制御部１０８の制御の下で、入射したレーザ光Ｌに空間的な位相変調を付加することにより、レーザ光Ｌを複数のビームＢに分割して出射する。
【００２０】
また、レーザ加工装置１００は、位相変調器１０７から出射された複数のビームＢの光路上に順に配置されたダイクロイックミラー（光学系）１０９、及び集光レンズ（光学系）１１０と、本実施形態におけるレーザ加工の対象物となる加工対象物１が載置される載置台１１１とを備えている。位相変調器１０７から出射された複数のビームＢは、ダイクロイックミラー１０９によってその光軸の向きを９０°変えられ、載置台１１１の上に載置された加工対象物１に集光レンズ１１０によって集光される。
【００２１】
レーザ加工装置１００は、載置台１１１をＸ軸方向に移動させるＸ軸ステージ１１２と、載置台１１１をＸ軸に直交するＹ軸方向に移動させるＹ軸ステージ１１３と、載置台１１１をＸ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向に移動させるＺ軸ステージ１１４と、これらのステージの移動を制御するステージ制御部１１５とを備えている。したがって、レーザ加工装置１００においては、加工対象物１へのビームＢの照射に伴って、ステージ制御部１１５の制御の下でＸ軸ステージ１１２やＹ軸ステージ１１３を適宜移動させることによって、ビームＢによって加工対象物１をスキャンすることができる。
【００２２】
また、レーザ加工装置１００は、観察用光源１１６と、可視光用のビームスプリッタ１１７とを備えている。観察用光源１１６は、載置台１１１に載置された加工対象物１を可視光線によって照明するために可視光線を出射する。ビームスプリッタ１１７は、観察用光源１１６から出射された可視光線の光路上であって、ダイクロイックミラー１０９及び集光レンズ１１０と同一の光軸上に配置されている。ビームスプリッタ１１７は、入射した可視光線の一部を反射すると共に残部を透過する。
【００２３】
また、ビームスプリッタ１１７は、観察用光源１１６から出射された可視光線の光軸の向きを９０°変えるように配置されている。したがって、観察用光源１１６から出射された可視光線は、その一部がビームスプリッタ１１７によって９０°向きを変えて反射され、反射された可視光線がダイクロイックミラー１０９及び集光レンズ１１０を透過して加工対象物１を照明する。
【００２４】
また、レーザ加工装置１００は、ダイクロイックミラー１０９及び集光レンズ１１０と同一の光軸上に順に配置された結像レンズ１１８及びＣＣＤカメラ１１９を備えている。したがって、加工対象物１を照明した可視光線の反射光は、集光レンズ１１０、ダイクロイックミラー１０９、及びビームスプリッタ１１７を透過した後に結像レンズ１１８によって結像され、ＣＣＤカメラ１１９によって撮像されて撮像データとなる。
【００２５】
さらに、レーザ加工装置１００は、ＣＣＤカメラ１１９から出力される撮像データが入力される撮像データ処理部１２０と、レーザ加工装置１００の全体を制御するための全体制御部１２１と、モニタ１２２とを備えている。撮像データ処理部１２０は、ＣＣＤカメラ１１９からの撮像データに基づいて、観察用光源１１６から出射された可視光線の焦点を加工対象物１の上に合わせるための焦点データを生成する。したがって、レーザ加工装置１００においては、ステージ制御部１１５が、その焦点データに基づいてＺ軸ステージ１１４の移動を制御することによって、可視光線の焦点を加工対象物１に合わせることができる。つまり、撮像データ処理部１２０は、オートフォーカスユニットとして機能する。
【００２６】
一方で、撮像データ処理部１２０は、ＣＣＤカメラ１１９からの撮像データに基づいて、加工対象物１の拡大画像等の画像データを生成する。生成された画像データは、全体制御部１２１において必要に応じて各種処理が施された後にモニタ１２２に送信される。これにより、加工対象物１の拡大画像等をモニタ１２２に表示することができる。
【００２７】
全体制御部１２１には、撮像データ処理部１２０からの画像データに加えて、ステージ制御部１１５からの移動量等に関するデータが入力される。全体制御部１２１は、それらの各データに基づいて、レーザ光源制御部１０３、シャッタ１０４、位相変調器制御部１０８、ステージ制御部１１５、及び観察用光源１１６等を制御することにより、レーザ加工装置１００の全体を制御する。なお、レーザ光源制御部１０３、位相変調器制御部１０８、ステージ制御部１１５、及び全体制御部１２１は、コンピュータを主体として構成される。
【００２８】
引き続いて、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。本実施形態に係るレーザ加工方法は、上述したレーザ加工装置１００を用いて実施される。このレーザ加工方法においては、まず、図２に示されるように、加工対象物１を用意する。加工対象物１は、基板１０と、基板１０の上に順に積層された加工対象層（第２の加工対象層）１２及び加工対象層（第１の加工対象層）１１とからなる。加工対象層１１と加工対象層１２とは互いに積層されている。
【００２９】
基板１０は、例えば、厚さ１ｍｍ程度のガラス基板とすることができる。加工対象層１２は、例えば、厚さ１５０ｎｍ程度のＩＴＯ薄膜とすることができる。加工対象層１１は、例えば、厚さ１００ｎｍ程度のＳｉＯ２薄膜とすることができる。
【００３０】
続いて、用意した加工対象物１をレーザ加工装置１００の載置台１１１に載置する。このとき、加工対象物１の表面１ａがダイクロイックミラー１０９側になるように（すなわち、加工対象物１の裏面１ｂが載置台１１１側になるように）、加工対象物１を載置台１１１に載置する。したがって、加工対象物１の表面１ａがレーザ光（ビームＢ）の入射面となる。なお、表面１ａは、加工対象層１１の加工対象層１２に接する面と反対側の面であり、裏面１ｂは、基板１０の加工対象層１２に接する面と反対側の面である。
【００３１】
続いて、載置台１１１に載置された加工対象物１に対してレーザ光を照射することにより、２次元に周期的に配列された複数の微細孔を加工対象物１に形成する。この工程について詳細に説明する。この工程においては、まず、レーザ光源制御部１０３の制御の下で、レーザ光源１０１からレーザ光Ｌを出射する。
【００３２】
より具体的には、レーザ光源制御部１０３が、第１のパルスレーザ光と、第１のパルスレーザ光に対して所定の時間間隔で遅延した第２のパルスレーザ光とをレーザ光源１０１から出射させる。このとき、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光との時間間隔を、例えば、１５ｎｓ程度とする。これにより、レーザ光源１０１から出射されるレーザ光Ｌは、第１及び第２のパルスレーザ光を含むバーストパルスとなる。
【００３３】
なお、レーザ光源制御部１０３は、第１のパルスレーザ光の光強度が、第２のパルスレーザ光の光強度よりも大きくなるようにレーザ光源１０１を制御する。レーザ光源制御部１０３において、所定の時間間隔の第１及び第２のパルスレーザ光の発生、及び、それらの強度比を調整するための具体的な方法としては、超短パルスレーザ増幅器のスイッチング素子がオープンするタイミングを調整する方法や、増幅前のシードレーザ光の強度を調整する方法が挙げられる。
【００３４】
より具体的には、レーザ光源１０１が再生増幅器の場合、シードレーザ光が共振器内に取り込まれ複数回往復して増幅された後、電気光学（ＥＯ）素子や音響光学（ＡＯ）素子などの光学スイッチング素子を動作させることで増幅光が共振器外部に出力されるが、その光学スイッチング素子を所定のタイミングから数ｎｓずらしてスイッチング動作させることにより、増幅光の一部が外部に出力され、残部が共振器内をさらに一往復して外部に出力される。このような制御により、上述したようなダブルパルス（第１及び第２のパルスレーザ光）を出力することができる。また、光学スイッチング素子のスイッチングのタイミングを微調整することにより、そのダブルパルスの強度比を微調整することが可能である。
【００３５】
また、レーザ光源１０１がＭＯＰＡ（Master  Oscillator  and  Power  Amprifier）の場合、増幅前に電気光学（ＥＯ）素子や音響光学（ＡＯ）素子等の光学スイッチング素子を設置してシードパルスを予めダブルパルスにしておき、それらを増幅して増幅されたダブルパルスを得ることができる。ダブルパルスの強度比は、光学スイッチング素子の変調を制御することにより任意に調整可能となる。
【００３６】
レーザ光Ｌの具体的な条件としては、例えば、第１及び第２のパルスレーザ光のレーザ波長を５１５ｎｍ程度、レーザパルス幅を１ｐｓ程度、レーザ周波数を１００Ｈｚ程度、第１のパルスレーザ光のエネルギを５０μＪ程度、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光との強度比を２：１程度とすることができる。
【００３７】
続いて、レーザ光源１０１から出射され第２高調波変換ユニット１０２によって第２高調波に変換されたレーザ光Ｌに対して、位相変調器１０７によって空間的な位相変調を付加することにより、レーザ光Ｌを複数のビームＢに分割する。ここでは、図３に示されるような４つのフレネルレンズパターンの位相変調によって、レーザ光Ｌを４つのビームＢに分割する。なお、位相変調器１０７にて形成されるフレネルレンズの焦点距離は、例えば１０００ｍｍ程度である。
【００３８】
続いて、ダイクロイックミラー１０９によって、複数のビームＢのそれぞれの光軸を９０°変更した後に、集光レンズ１１０によって複数のビームＢのそれぞれを加工対象物１に集光する。このとき、複数のビームＢは、加工対象物１の表面１ａの所定の加工エリアＡＲに集光される。これにより、集光された複数のビームＢによって、加工対象物１の表面１ａの上に干渉縞が形成される。加工エリアＡＲは、例えば数十μｍ角程度の領域である。
【００３９】
図４の（ａ）は、複数のビームによって形成される干渉縞の一例を示す平面図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の矢印Ａ２に沿った強度分布を示すグラフである。図４に示されるように、このとき形成される干渉縞は、強度が相対的に高い高強度スポットＳＰが２次元に周期的に配列されたパターンを有している。したがって、加工対象物１は、干渉縞の高強度スポットＳＰのそれぞれに応じて、２次元に周期的な複数の箇所において（すなわち干渉縞に応じたパターンで）加工される。
【００４０】
このとき生じる加工対象物１の加工についてより具体的に説明する。加工対象物１に照射されるビームＢのそれぞれは、第１のパルスレーザ光と、第１のパルスレーザ光に対して所定の時間間隔（例えば１５ｎｓ）で遅延した第２のパルスレーザ光とを含むバーストパルスである。したがって、加工対象物１に対しては、まず、第１のパルスレーザ光が照射され、次いで、第２のパルスレーザ光が照射される。
【００４１】
このため、図５の（ａ）に示されるように、まず、ビームＢに含まれる第１のパルスレーザ光Ｌ１の照射によって、加工対象物１の加工対象層１１に複数の貫通孔１１ｈが一括して形成される。このとき、貫通孔１１ｈは、干渉縞の高強度スポットＳＰのそれぞれに応じた箇所で（すなわち、干渉縞に応じたパターンで）形成されるため、加工対象物１において２次元に周期的に配列されることとなる。
【００４２】
次いで、図５の（ｂ）に示されるように、ビームＢに含まれる第２のパルスレーザ光Ｌ２の照射によって、加工対象物１の加工対象層１２に複数の貫通孔１２ｈが一括して形成される。貫通孔１２ｈも、干渉縞の高強度スポットＳＰのそれぞれに応じた箇所で（すなわち、干渉縞に応じたパターンで）形成されるため、加工対象物１において２次元に周期的に配列されることとなる。
【００４３】
なお、ここでは、ビームＢによって加工対象物１をスキャンするために、ビームＢの照射に伴って、Ｘ軸ステージ１１２やＹ軸ステージ１１３を移動させてビームＢの照射位置（集光位置）を加工対象物１に対して相対移動するが、その移動速度（例えば３ｍｍ／ｓ）に対して、第１のパルスレーザ光Ｌ１と第２のパルスレーザ光Ｌ２との時間間隔が無視できる程度に短い。このため、第１のパルスレーザ光Ｌ１と第２のパルスレーザ光Ｌ２とは、加工対象物１の略同一の箇所に照射される。したがって、加工対象層１１に形成される貫通孔１１ｈと、加工対象層１２に形成される貫通孔１２ｈとが互いに連続することとなり、貫通孔１１ｈと貫通孔１２ｈとによって加工対象物１に複数の微細孔（凹部）１ｈが一括して２次元に周期的に形成されることとなる。
【００４４】
図６は、本実施形態に係るレーザ加工方法によって加工を施した後の加工対象物の一例を示す図である。図６に示されるように、加工対象物１の加工対象層１１及び加工対象層１２が周期的に除去され、互いに分離しつつ２次元に周期的に配列された微細孔１ｈが加工対象物１に形成されている。微細孔１ｈの細孔径は、例えば７００ｎｍ程度であり、互いに隣り合う微細孔１ｈの間の距離は、例えば１０００ｎｍ程度である。ここでは、レーザパルス１ショットにより、数十μｍ角の領域（加工エリアＡＲ）に１００〜１０００個程度の微細孔１ｈが一括して形成される。
【００４５】
このように、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、第１のパルスレーザ光Ｌ１と、第１のパルスレーザ光Ｌ１に対して所定の時間間隔で遅延すると共に第１のパルスレーザ光Ｌ１の光強度よりも小さい光強度を有する第２のパルスレーザ光Ｌ２とを含むバーストパルスＬを生成する工程、バーストパルスＬを複数のビームＢに分割する工程、及び、複数のビームＢを加工対象物１に集光することにより、複数のビームＢによって加工対象物１の上に干渉縞を形成し、干渉縞に応じたパターンで加工対象物１を加工する工程を実施することにより、互いに分離しつつ２次元に周期的に配列された複数の微細孔１ｈが形成された加工対象物１を製造することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００においては、第１及び第２のパルスレーザ光を含むバーストパルスを加工対象物１の加工に利用する。特に、このレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００においては、そのバーストパルスを複数のビームＢに分割した後に、分割された複数のビームＢを加工対象物１に集光することにより干渉縞を形成する。これにより、干渉縞における相対的に光強度の高い高強度スポットＳＰにおいて、すなわち、干渉縞に応じたパターンによって、加工対象物１の複数個所に同時に加工を施すことが可能となる。よって、このレーザ加工方法及びレーザ加工装置１００によれば、複数個所の加工を効率よく行うことが可能となる
【００４７】
なお、レーザ光Ｌを上述したような複数のパルスレーザ光を含むバーストパルスとせずに、単一のパルスレーザ光として上記の加工を行うと、図７に示されるように、加工対象物１に対して周期的に微細孔１ｈが形成されるものの、互いの分離が十分でなく、一部では微細孔１ｈ同士がつながってしまう。このような問題は、以下の理由から生じると考えられる。
【００４８】
すなわち、単一のパルスレーザ光を用いての加工では、パルスレーザ光の強度が低い場合には加工対象層１１及び加工対象層１２が除去しきれないが、パルスレーザ光の強度を高くした場合には、加工対象物１１の除去部分が表面１ａに沿った方向にも大きくなる結果、微細孔１ｈ同士がつながってしまう。
【００４９】
より具体的には、パルスレーザ光によるアブレーション加工において、１レーザパルス照射当たりの加工深さを示すアブレーション率Ｌαは、レーザ光の吸収係数をα、アブレーション閾強度をＩｔｈ、レーザフルエンスをＩとすると、下記式（１）で表される。
Ｌα＝（１／α）・ｌｎ（Ｉ／Ｉｔｈ）・・・（１）
【００５０】
このため、例えば、第１層目である加工対象層１１のアブレーション閾強度Ｉｔｈが相対的に小さく、第２層目である加工対象層１２のアブレーション閾強度Ｉｔｈが相対的に大きい場合には、第２層目の加工対象層１２を完全に除去しようとしてレーザフルエンスＩを上げると、アブレーション閾強度Ｉｔｈの相対的に小さい第１層目の加工対象層１１が除去されすぎてしまい、結果的に、隣接する微細孔１ｈ同士がつながってしまう。
【００５１】
図８は、干渉加工におけるパルスレーザ光の強度と加工形状との関係を示すグラフである。特に、図８の（ａ）は、単一のパルスレーザ光での加工の際のパルスレーザ光の強度と、バーストパルスでの加工の際の各パルスレーザ光の強度とを示すグラフである。図８の（ａ）においては、単一のパルスレーザ光の強度１００に対して、加工深さが同一になるようにバーストパルスの各パルスレーザ光の強度を調整している。図８の（ａ）に示されるように、単一のパルスレーザ光とバーストパルスとで同一の深さの加工を行う場合には、バーストパルスでの加工の場合の方が、相対的に低い強度のパルスレーザ光を用いることができる。
【００５２】
このため、図８の（ｂ）に示されるように、加工深さが同一であっても、バーストパルスを用いたい場合の方が、加工孔の幅を狭くすることができる（すなわち、加工孔同士を確実に分離することができる）。なお、図８の（ｂ）においては、加工孔の最深部を１００％として示している。
【００５３】
以上の点から、干渉加工において複数のパルスレーザ光を含むバーストパルスを用いれば、単一のパルスレーザ光を用いる場合と比較して、確実に互いに分離するように複数の微細孔１ｈを加工対象物１に形成することができると考えられる。
【００５４】
また、加工対象物１に対する微細孔１ｈの形成の態様は、バーストパルスを構成する第１のパルスレーザ光Ｌ１と第２のパルスレーザ光Ｌ２との強度比を変えることによって変化する。例えば、図６に示した加工対象物１の加工の結果は、第１のパルスレーザ光Ｌ１と第２のパルスレーザ光Ｌ２との強度比を２：１とした場合であるが、その強度比を、１：１とすると、図９に示されるよう加工され、１：３とすると図１０に示されるように加工される。
【００５５】
図９に示されるように、第１のパルスレーザ光Ｌ１と第２のパルスレーザ光Ｌ２との強度比を１：１した場合には、加工対象物１に対して、互いに分離するように周期的に微細孔１ｈが形成されるものの、図９の（ｂ）の拡大図に示されるように、微細孔１ｈの底部（基板１０の表面）にダメージが加わり、加工痕１ｄが形成されてしまう。一方、図１０に示されるように、第１のパルスレーザ光Ｌ１と第２のパルスレーザ光Ｌ２との強度比を１：３とした場合には、第１層目の加工対象層１１に形成された穴が大きく広がってしまううえに、第２層目の加工対象層をほとんど除去できていない。
【００５６】
これらの点に鑑みると、第１のパルスレーザ光Ｌ１の強度を第２のパルスレーザ光Ｌ２の強度よりも大きくすることが好ましく、更には、第１のパルスレーザ光Ｌ１と第２のパルスレーザ光Ｌ２との強度比を２：１程度とすることが好ましいと考えられる。
【００５７】
以上の実施形態は、本発明に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置は、上述したものに限定されず、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したものを任意に変更したものとすることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…加工対象物、１１…加工対象層（第１の加工対象層）、１１ｈ…貫通孔、１２…加工対象層（第２の加工対象層）、１２ｈ…貫通孔、１０１…レーザ光源、１０３…レーザ光源制御部（制御部）、１０７…位相変調器、１０９…ダイクロイックミラー（光学系）、１１０…集光レンズ（光学系）、Ｂ…ビーム、Ｌ１…第１のパルスレーザ光、Ｌ２…第２のパルスレーザ光。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図８】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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