(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光を用いつつ、該レーザ光の特性を活かしたガラス等の透明材料の加工方法を提供する。【解決手段】Ｘ−Ｙステージ１０上に、加工対象となる透明材料であるガラス板１１、光吸収体１２、光吸収体を均一に押さえるための別のガラス板１３、重り１４を重ねる。そして加熱をするために、光吸収体上に配置された透明材料に、該透明材料側からレーザ光１を照射することにより、該透明材料に変質部分を形成させる。透明材料と光吸収体の間に、犠牲となるガラス板１５を配置しても良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光吸収体上に配置された透明材料に、該透明材料側からレーザ光を照射することにより、該透明材料に変質部分を形成させることを特徴とする加工方法。
【請求項２】
前記変質部分が、レーザ光に基づく局所加熱に起因するものである請求項１に記載の加工材料の形成方法。
【請求項３】
前記透明材料が、ガラス材料である請求項１または２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記光吸収体の表面が金属からなる請求項１〜３のいずれかに記載の加工方法。
【請求項５】
前記光吸収体と、透明材料との間に、他の材料が配置されている請求項１〜４のいずれかに記載の加工方法。
【請求項６】
透明材料と、該透明材料中に形成された変質部分とを少なくとも含む加工（processed）材料であって、
該変質部分と、非変質部分とが、屈折率の差、およびエッチング速度の差のうち、少なくとも１種類の特性で識別可能であることを特徴とする加工材料。
【請求項７】
該変質部分が柱状であり、且つ該変質部分のアスペクト比が５以上である請求項６に記載の加工材料。
【請求項８】
前記変質部分が円柱状である請求項６または７に記載の加工材料。
【請求項９】
前記変質部分がエッチングにより除去されている請求項６〜８のいずれかに記載の加工材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明材料をレーザ光照射により変質させる加工方法に関する。より詳しくは、本発明は、光吸収体上に配置された透明材料に、該透明材料側からレーザ光を照射することにより、該透明材料に変質部分を形成させる加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスを始めとする透明材料を、レーザ光を利用して加工ないし変質する方法に関しては、従来より種々の方法が知られている。例えば、このような加工を光導波路作製に応用した方法としては、特開平９−３１１２３７号、特開平１１−２３１１５１号が挙げられる。
【０００３】
これらのレーザ光を、代表的な透明材料たるガラスの内部に集光し、変質する従来の方法は、以下の２種類に大別することができる。
（１）ピークパワーの高いパルスレーザを使用する方法、
（２）光を吸収し易くするために，光を吸収する物質を混入したガラスを使用する方法。
【０００４】
しかしながら、上記した（１）の方法では高いピークパワーが必要であり、且つ変質した部分が、各パルスにより形成した点の集合となるため、ガラス内部を連続的に変質させることは、その原理上不可能である。他方、上記した（２）の方法では、変質の原理上、照射に使用すべきガラスの材質に制約がある。
【０００５】
したがって、加工ないし変質に関して、より高い自由度を有する（したがって、より応用範囲を広くできる）透明材料の加工ないし変質方法が求められていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３１１２３７号公報
【特許文献２】特開平１１−２３１１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消することが可能な加工方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、レーザ光を用いつつ、該レーザ光の特性を活かした加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は鋭意研究の結果、従来におけるように透明材料によるレーザ光の直接吸収により該透明材料を変質させるのではなく、レーザ光照射に基づく熱変換を利用して（いわば間接的な効果を介して）透明材料を変質させることが、上記目的の達成のために極めて効果的なことを見出した。
【００１０】
本発明の加工方法は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、光吸収体上に配置された透明材料に、該透明材料側からレーザ光を照射することにより、該透明材料に変質部分を形成させることを特徴とするものである。
【００１１】
更に本発明によれば、透明材料と、該透明材料中に形成された変質部分とを少なくとも含む加工（processed）材料であって、該変質部分と、非変質部分とが、屈折率の差、およびエッチング速度の差のうち、少なくとも１種類の特性で識別可能であることを特徴とする加工材料が提供される。
【００１２】
本発明は、例えば以下の態様を包含する。
【００１３】
（１）光吸収体上に配置された透明材料に、該透明材料側からレーザ光を照射することにより、該透明材料に変質部分を形成させることを特徴とする加工方法。
【００１４】
（２）前記変質部分が、レーザ光に基づく局所加熱に起因するものである（１）に記載の加工材料の形成方法。
【００１５】
（３）前記透明材料が、ガラス材料である（１）または（２）に記載の加工方法。
【００１６】
（４）前記光吸収体の表面が金属からなる（１）〜（３）のいずれかに記載の加工方法。
【００１７】
（５）前記光吸収体と、透明材料との間に、他の材料が配置されている（１）〜（４）のいずれかに記載の加工方法。
【００１８】
（６）透明材料と、該透明材料中に形成された変質部分とを少なくとも含む加工（processed）材料であって、
該変質部分と、非変質部分とが、屈折率の差、およびエッチング速度の差のうち、少なくとも１種類の特性で識別可能であることを特徴とする加工材料。
【００１９】
（７）該変質部分が柱状であり、且つ該変質部分のアスペクト比が５以上である（６）に記載の加工材料。
【００２０】
（８）前記変質部分が円柱状である（６）または（７）に記載の加工材料。
【００２１】
（９）前記変質部分がエッチングにより除去されている（６）〜（８）のいずれかに記載の加工材料。
【００２２】
上述した特開平９−３１１２３７号の方法においては、フェムト秒レーザなどの高尖頭値のパルスレーザ光を、ガラス内部に集光し、ガラス内部に変質を生じさせている。これに対して、本発明においては、レーザの入射側とは反対側の面に吸収体を配置し、且つ透明材料（ガラス等）の側からレーザを照射することにより、該透明材料内部に変質部分を生じさせている。本発明によれば、例えば、連続発振のレーザ光の利用が容易である。
【発明の効果】
【００２３】
上記構成を有する本発明によれば、加工ないし変質に関して、より高い自由度を有する（したがって、より応用範囲を広くできる）透明材料の加工ないし変質方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準とする。
（レーザ光）
本発明に使用すべきレーザ光は、透明材料を介して光吸収体に該レーザ光が照射された際に、該照射に基づく光→熱変換により、該光吸収体上に配置された透明材料を加熱すること（すなわち、光吸収体に吸収されて、透明材料を加熱すること）が可能である限り、特に制限されない。本発明において、「光吸収体上に配置された透明材料」とは、レーザ照射に基づく光→熱変換により加熱することが可能な位置に、該透明材料が配置されていることを意味する。従って、該加熱が可能である限り、光吸収体と透明材料との間に、第３の材料（例えば、後述する犠牲材料）が挟まれていてもよい。
【００２５】
本発明においては、特に、パルスレーザに比べ、比較的低コストの連続発振レーザを用いた場合であっても、変質部分を形成することができる。このように連続発振のレーザ光を用いた場合には、パルスレーザを用いた場合よりも、連続性に優れる変質部を容易に得ることができる。
（好適なレーザ光）
本発明において好適に使用可能なレーザ光としては、例えば、以下のものを挙げることができる。
【００２６】
レーザ光の種類：アルゴンイオンレーザ、              、              、
波長：４００〜１３００ｎｍ（より好ましくは４６０〜６００ｎｍ）
出力：４〜２０Ｗ、より好ましくは、１０〜２０Ｗ
（加工方法）
本発明の加工方法においては、光吸収体上に配置された透明材料に、該透明材料の側からレーザ光を照射し、該照射に基づく局所加熱に基づき、該透明材料に変質部分を形成させる。これは、本発明者の知見によれば、レーザの入射側と反対側にレーザ光を吸収する光吸収体を設置し、該光吸収体をレーザ光により局所的に加熱した際には、この熱がガラスを加熱することでガラスの吸収係数が変化、レーザ光を吸収することに基づくと推定される。例えば、この現象を連続的に起こすことにより、ガラス内部に変質層を形成することができる。
（光吸収体）
本発明に使用すべき光吸収体は、レーザ光照射に基づく光→熱変換により、該光吸収体上に配置された透明材料を加熱すること（すなわち、レーザ光を吸収して、透明材料を加熱すること）が可能である限り、特に制限されない。すなわち、該光吸収体としては、以下のような各種の物質ないし材料を使用することができる。
【００２７】
上記した特性を有する限り、本発明に使用すべき光吸収体は、例えば、色素の層（例えば、いわゆる「マジックインキ」等の油性インク）を、変質部分を形成させるべき透明材料に塗って形成した色素の層であってもよい。
（好適な光吸収体）
本発明において好適に使用可能な光吸収体は、更に、以下の特性を有することが好ましい。
（１）レーザ光の反射率が低いこと
より具体的には、本発明において使用すべきレーザ光の反射率として、６５％以下であることが好ましく、更には５０％以下であることが好ましい。このレーザ光の反射率は、例えば、以下の方法で測定することができる。
＜レーザ光反射率の測定方法＞
日本分光（株）製、紫外可視分光光度計V-570（オプション：試料水平置き落射型積分球装置）にて、以下の条件で測定する。
波長：変質に使用するレーザの波長（今回の実施例では488nm）
レスポンス：slow
バンド幅：40nm
例えば、レーザ光の反射率が高い（例えばアルミニウム箔：反射率８０％）ものでは変質は起きないが、反射率の低いもの（例えば銅箔：反射率５０％）では変質が可能である。
（２）熱伝導率が低いこと。
【００２８】
より具体的には、本発明に好適に使用可能な光吸収体は、熱伝導率が４Ｗ／ｃｍ℃以下であることが好ましく、更には０．４Ｗ／ｃｍ℃以下であることが好ましい。この光吸収体の熱伝導率は、例えば、以下の方法で測定することができる。
＜熱伝導率の測定方法＞
京都電子工業（株）製、ホットディスク法熱物性測定装置 TPA-501にて以下の条件で測定する。
温度：30℃
（３）レーザ光により、光吸収体に容易に穴が空かないこと
本発明において、使用すべきレーザ光により「光吸収体に容易に穴が空かないこと」は、例えば、以下のようにして確認することができる。
＜レーザ光による穴開きの程度の確認方法＞
アルゴンイオンレーザ (Coherent社製TSM-20)を使用し、レーザ光１を焦点距離170mmの平凸レンズ（シグマ光機（株）製、平凸レンズSLSQ-30-170PAI）（図示せず）で集光し、吸収材２に照射する。レーザ出力は20Wとする（図12参照）。焦点は表面にあわせる。吸収剤の直後にビームディテクタ３（（株）オフィールジャパン製、サーモパイル表面吸収ヘッド30A）を設置し、3秒間照射後に、ディテクタが10W以下を表示すること。
（透明材料）
上記したレーザ光と光吸収体との組合せにより、加熱可能な透明材料である限り、本発明に使用すべき透明材料は特に制限されない。本発明において使用可能な透明材料としては、例えば、以下のものを挙げることができる。なお、透明材料としてガラスを用いた場合におけるレーザ照射の影響等の詳細に関しては、例えば、三浦清貴・平尾一之、「超短パルスレーザーによるガラス内部の光誘起屈折率変化」、レーザー研究、第２６巻２号（１９９８年２月）第１５０頁；熊谷寛「フェムト秒レーザー加工」、応用物理、第６７巻９号（１９９８年）を参照することができる。
ガラス（例えば、ソーダガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、フロライドガラス、カルコゲナイドガラス）
樹脂（例えば、アクリル樹脂，塩化ビニールなど）
結晶材料（サファイア、シリコン、ガリウムヒ素、フッ化カルシウム、ジンクセレン、サファイア、ゲルマニウム、フッ化バリウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウムなど）
本発明において好適に使用可能な透明材料は、更に、以下の特性を有することが好ましい。
（１）レーザ光の吸収性が低いこと。
【００２９】
より具体的には、使用すべきレーザ光の吸収率が、透過率８０％以上（厚さ１０ｍｍの場合）であることが好ましく、更には９０％以上であることが好ましい。
【００３０】
このレーザ光の吸収率は、例えば、以下のようにして測定することができる。
＜レーザ光吸収率の測定方法＞
アルゴンイオンレーザ (Coherent社製TSM-20)を使用し、レーザ光１を透明材料２に照射する。レーザ出力は20Wとする。透明材料の直後にビームディテクタ３（（株）オフィールジャパン製、サーモパイル表面吸収ヘッド30A）を設置し、透過するレーザ光の強度を測定する（図13参照）。
材料の板厚：10mm
（２）温度変化により、レーザ光吸収率が変化し易いこと
レーザ光吸収率が変化し易い点からは、例えば、室温（２５℃）におけるレーザ光の吸収率Ａ２５と、より高温の７５０℃におけるレーザ光の吸収率ＡＨとの比（ＡＨ／Ａ２５）が、１．１以上であることが好ましく、更には１．２以上（特に１．４以上）であることが好ましい。
＜測定方法＞
アルゴンイオンレーザ (Coherent社製TSM-20)を使用し、レーザ光１を透明材料２に照射する。レーザ出力は20Wとする。透明材は炉４の中に設置する（図14参照）。透明材料の後にビームディテクタ３（（株）オフィールジャパン製、サーモパイル表面吸収ヘッド30A）を設置し、透過するレーザ光の強度を測定することで、吸収率を算出し、室温（25℃）と高温（750℃）との比を求める。
材料の板厚：10mm
（３）耐熱性に優れること。
【００３１】
この耐熱性が比較的に低いと、レーザ光照射によって生ずる熱によって、透明材料が割れる等の障害が生じ易くなる。
【００３２】
より具体的には、この耐熱性は、例えば、熱膨張率により測定することができる。すなわち、本発明において好適に使用可能な透明材料は、熱膨張率が８０×１０−７Ｋ−１以下であることが好ましく、更には４０×１０−７Ｋ−１以下であることが好ましい。
【００３３】
例えば、ソーダガラス（熱膨張率９９×１０−７Ｋ−１）では割れる傾向が比較的に強くなるが、ホウ珪酸ガラス（熱膨張率３２×１０−７Ｋ−１）では、割れる傾向はかなり小さい（殆ど割れることはない）ことを、本発明者は見出している。この熱膨張率の具体的な値ないしは測定方法の詳細に関しては、例えば、文献作花済夫編「ガラスの辞典」朝倉書店を参照することができる。
（透明材料のサイズ等）
上記したレーザ光と光吸収体との組合せにより、加熱可能である限り、本発明に使用すべき透明材料のサイズ等は特に制限されない。好適に使用可能な透明材料のサイズ等は、以下の通りである。
【００３４】
厚さ：０．１〜２０ｍｍ（更には０．１〜３ｍｍ）
大きさ：０．１×０．１ｃｍ以上（更には０．２×０．３ｃｍ以上）
（変質部分）
本発明によれば、レーザ光照射により、透明材料（ガラス等）の内部に変質部分を、レーザ光とほぼ同一軸上に形成することが容易である。本発明において、変質部分のサイズ（径、長さ）、個数、方向等は特に制限されない。光導波路としての応用の点からは、下記のような変質部分のサイズ等が好適である。
【００３５】
径：０．３μｍ〜０．１ｍｍ（更には１μｍ〜０．０１ｍｍ）
本発明によれば、例えば、出力数十Ｗの連続発振レーザで透明材料内部に変質部分を形成することができる。この場合、例えば、直径３０μｍ程度の変質部分を５０ｍｍ／ｓ程度の早さで形成できる。
（変質部分のコントロール方法）
本発明において、変質部分の太さ、長さ等は、例えばレーザの出力、レーザ径、走査状態、等を変化させることで、変化させることができる。本発明の実験によれば、後述するように、変質部の太さを３０〜１２０μｍまで変化させることができ（図１０のグラフ参照）、また、焦点はずし距離を変化させることで、変質部の長さを変化させることができる（図１１のグラフ参照）。
【００３６】
また、本発明における変質部分は、例えばレーザの出力、レーザ径、走査状態、等を変化させることで、透明材料を、貫通した状態（すなわち、エッチング後に貫通孔を与えるような変質部分）とすることもでき、貫通しない状態（すなわち、エッチング後に貫通しない孔を与えるような変質部分）とすることもできる。
（アスペクト比）
本発明によれば、比較的に狭い範囲に、比較的に深い変質部分を形成することが容易である。本発明者の実験によれば、例えば、最高は直径がｄ＝φ８０μｍの範囲に、Ｌ＝１０ｍｍの長さの変質部分（アスペクト比＝Ｌ／ｄ＝１２５）が可能である。ここに、「アスペクト比」とは、変質部分の長さと直径との比をいう。
【００３７】
換言すれば、本発明によれば、例えば、アスペクト比が５以上、更には１０以上、特に３０以上の変質部分を容易に形成することができる。
（エッチング速度測定）
本発明により生じたガラス内部の変質部分は、例えば、エッチング処理に供することにより、明確に識別することができる。例えば、後述する図７〜９に示すように、本発明の方法により加工（変質）したホウ珪酸ガラス、石英ガラスを以下の条件でエッチングしたところ、変質部分と非変質部分のエッチング量の差で、ホウ珪酸ガラスで約３０ｎｍ／ｍｉｎ、石英ガラスで約５．８ｎｍ／ｍｉｎが得られた。すなわち、本発明の方法によれば、変質部分のエッチング速度Ｐと非変質部分のエッチング速度Ｑとの差（Ｑ−Ｐ）で、１０ｎｍ／ｓ（ホウ珪酸ガラスの場合）、ないしは２ｎｍ／ｓ（石英ガラスの場合）以上であるような変質部分を容易に形成することができる。
【００３８】
他の観点からは、変質部分のエッチング速度Ｑと非変質部分のエッチング速度Ｐとの比（Ｑ／Ｐ）で、１．１以上、更には１．３以上（特に１．４以上）であるような変質部分を容易に形成することができる（後述する本発明者の実験によれば、例えばＱ／Ｐ＝１．４９程度が得られている）。
＜エッチング条件＞
エッチング液        ＨＦ：Ｈ２Ｏ：ＨＮＯ３＝１５：３００：１０（重量比）
温度：      室温（２０〜２５℃）
このように、変質部はエッチング速度が速くなり、非変質部より速く除去される。そのため、エッチング液に浸漬することで後述する穴あけへ応用することができる。また、変質部は光の屈折率が高くなっているので、後述するような光導波路として光ファイバの分波、混合器等への利用することができる。
（好適な一態様）
図１（ａ）は、本発明に従う加工方法に好適に使用可能な装置の一態様を示す模式断面図である。図１（ａ）を参照して、Ｘ−Ｙステージ１０上に、（レーザ光１の入射側（下側）から）（１）加工対象となるガラス板１１（透明材料の一例；例えば、広く利用されている３種類のガラス、すなわち、ソーダ、パイレックス、または石英ガラスのうちの１種）；（２）銅箔１２（光吸収体）、（３）銅箔を均一に押さえるための別のガラス板１３、および（４）荷重を加えるための重り１４、を順に重ねた。上記銅箔は、レーザの吸収率を考慮して選択される。この例では、ガラス板１１を透過させたレーザ光１により、ガラス板１１の入射側とは反対側から加工する目的で、ガラスの透過率が高い波長のレーザ光が使用される。この態様では、例えば、加熱をするために連続発振のアルゴンイオンレーザ（Coherent社製ＴＳＭ−２０）を使用することができる。このレーザ光１を３倍のビームエキスパンダ（図示せず）で広げた後、焦点距離１７０ｍｍの平凸レンズ（図示せず）で集光しガラス板１１に照射した。焦点は金属箔表面にあわせた。上記したガラス板１１、銅箔１２、他のガラス板１３および重り１４の全体を、Ｘ−Ｙステージ１０により動かすことで、レーザ光１を所望の態様で走査する。
【００３９】
図１（ａ）に示すように金属箔１２を載せたガラス板１１にレーザ光１を照射することにより、後述する実施例に示すように、ガラス板１１内部に変質層を形成することができる。このような変質層の形成は、本発明者の知見によれば、レーザ光１により金属箔１２が局所的に加熱され、このように生じた熱により、金属箔１２近傍のガラス板１１が加熱されて、その吸収率が変化し、該ガラス板１１がレーザ光１を吸収するようになり、その結果、ガラス板１１内部に変質層が形成されるものと推定される。
【００４０】
このように金属箔１２をのせたガラス板１１にレーザ光１を照射することにより、ガラス板１１の内部に、例えば太さφ３０μｍ程度の変質層を形成することができる。
（他の態様）
図１（ｂ）は、本発明に従う加工方法に好適に使用可能な装置の他の態様を示す模式断面図である。図１（ｂ）を参照して、この態様においては、加工対象たるガラス板１１と、銅箔１２との間に、犠牲となるガラス板１５を配置した以外は、図１（ａ）に示す態様と同様である。このように犠牲ガラス板１５を配置することにより、加工対象たるガラス板１１の望ましくない変性（例えば、クラックの発生）を抑制することが容易となる。
（応用例）
本発明の方法は、光導波路として光スイッチなど、装飾、等に特に制限なく応用することができる。図２の模式平面図に、本発明により形成可能な光導波路の一例を示す
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【実施例】
【００４１】
実施例１
図１（ａ）を参照して、Ｘ−Ｙステージ１０（シグマ光機（株）製、商品名：ＳＴＭ−５０ＸＹ）上に、（レーザ光１の入射側（下側）から）（１）加工対象となるガラス板１１（ソーダ、パイレックス、または石英ガラスのうちの１種）；（２）銅箔１２（光吸収体）、（３）銅箔を均一に押さえるための別のガラス板１３、および（４）荷重を加えるための重り１４、を順に重ねた。上記銅箔１２は、レーザの吸収率を考慮して選択した。ガラス板１１は、その両端が、Ｘ−Ｙステージ１０上に、それぞれ７ｍｍ程度乗るようにした。
【００４２】
本例では、ガラス１１を透過させたレーザ光１により、ガラス板１１の入射側とは反対側から加工する目的で、ガラスの透過率が高い波長のレーザ光が使用した。加熱をするために連続発振のアルゴンイオンレーザ（Coherent社製ＴＳＭ−２０）を使用し、このレーザ光１を３倍のビームエキスパンダ（図示せず；シグマ光機（株）製、商品名：レーザーエキスパンダー  ＬＢＥ−３）で広げた後、焦点距離１７０ｍｍの平凸レンズ（図示せず；シグマ光機（株）製、商品名：平凸レンズ  ＳＬＳＱ−３０−１７０ＰＡＩ）で集光しガラス板１１に照射した。焦点は金属箔表面にあわせた。上記したガラス板１１、銅箔１２、他のガラス板１３および重り１４の全体を、Ｘ−Ｙステージ１０により動かすことで、レーザ光１を所望の態様で走査した。
【００４３】
ここで使用した実験条件は、以下の通りである。
【００４４】
レーザ：アルゴンイオン・レーザ、
波長：４５５〜５２９ｎｍ（マルチライン）
出力：５〜２０ｗ
走査速度：５００μｍ／ｓ
焦点距離：１７０ｍｍ
加工対象ガラス（いずれも大きさ３ｃｍ×３ｃｍ）：
ソーダガラス（旭ガラス社製）
シリカガラス（東芝セラミックス（株）製、商品名：Ｔ−４０４０）
ホウ珪酸ガラス（コーニングジャパン社製、商品名：７７４０）
ガラス厚さ：２ｍｍ
金属箔：銅箔（厚さ１０μｍ）
均一押さえガラス：ホウ珪酸ガラス（厚さ２ｍｍ、大きさ３ｃｍ×３ｃｍ）
上記レーザ照射の結果を、図３の光学顕微鏡写真（倍率：１２５０倍）に示す。上面（図３（ａ））、および下面（図３（ｂ））に共に同じ位置に変質部が認められ、またレーザ光を走査しているにもかかわらず点状に変質層が認められた。上面（図３（ａ）；銅箔１２側に接している面）では、クラックが認められた。後述するように、銅箔１２をガラス板１１上に載せていない場合には、クラックは認められなかった（後述する比較例１を参照）ことから、このクラックは銅箔からの熱によりガラスが加熱され生じたものと考えられる。
【００４５】
下面（図３（ｂ））では、φ３０μｍ程度の変質部が認められ、その周りに繊維状の付着物が観察された。顕微鏡の焦点をガラス内部にあわせ観察したところ、この変質部はレーザ光の光路に沿って、上面から下面までガラス内部を伝わってつながっていた。また、加工されたガラス板１１に接していた面の金属箔の光学顕微鏡写真を図４に示す。ガラスに変質が起きた部分に対応し、点状に変色している部分が観察される。
実施例２
（犠牲となるガラスを挟む場合）
図１（ｂ）を参照して、本例においては、加工対象のガラス板１１、金属箔１２との間に、犠牲となるガラス板１５を入れた以外は、実施例１と同様に材料を重ね、同様にレーザ照射した。
【００４６】
上記により得られた加工対象のガラス板１１の上面、断面、下面からの観察結果を図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）にそれぞれ示す。
【００４７】
図５（ａ）よりガラス上面にはクラックは認められず、犠牲ガラス板１５をはさむことで、加工対象ガラス１１へのクラックの形成を防止できた。また、図５（ｂ）よりガラス内部の変質部が上面から下面までつながって形成されている様子がわかる。この変質層は直径がφ３０μｍ程度であった。また、犠牲ガラス板１５を観察したところ、加工対象のガラス板１１の変質部と同じ位置に変質が認められた。このことから、この変質部は犠牲ガラス板１５から加工対象のガラス板１１（１）に伝わって生じたと考えられた。このように、ガラスを２枚（加工対象たるガラス板１１および犠牲ガラス板１５）重ねることで、クラックの形成を防止できた。
比較例１
（ガラスのみへの照射）
銅箔１２を載せることなく、図１（ａ）の構成と同様にして、加工対象のガラス板１１のみをＸ−Ｙステージ上に設置して、実施例１と同様にレーザ照射した。
【００４８】
加工対象ガラス板１１としてホウ珪酸ガラス、石英ガラスを用いた場合には、変化は認められなかったが、ソーダガラスではレーザ出力２０Ｗの場合に変化が認められた。
【００４９】
変化が認められたソーダガラス部分の上面、下面（レーザ入射側）の光学顕微鏡写真をそれぞれ、図６（ａ）、および図６（ｂ）に示す。図中の矢印はレーザの走査方向を示しており、同図（ｂ）中の円部分の裏側が、図６（ａ）の位置である。また、ガラス下面に変化が認められた場合でも、上面に図６（ａ）のような変質部が認められるとは限らなかった。上面・下面での変化はごくまれに生じ、恐らくガラス上に付着した埃などをきっかけとして吸収し始めたものと考えられる。
実施例３
（エッチング処理）
上記実施例と同様にして得られた変質部分を有する加工対象ガラス板１１（ガラス厚さ０．２ｍｍ、石英ガラス）を、更にエッチング処理に供した。変質部分は、非変質部分と比べてエッチング速度が速くなり、エッチングにより、より速く除去される。したがって、例えば、変質部分を除去して図７の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率：５００倍、電圧２５ｋＶ）に示すような孔開けに応用することができた。ここに、上記したＳＥＭとしては、（株）日立ハイテクノロジーズ社製、商品名Ｓ−２４００を用いた。本例で用いたエッチング条件は、以下の通りである。
＜エッチング条件＞
エッチング液        ＨＦ：Ｈ２Ｏ：ＨＮＯ３＝１５：３００：１０（重量比）
温度：２０〜２５℃
エッチング時間：９時間
実施例４
（時間を変化させたエッチング処理）
エッチング時間を０〜２３０分の間で変化させた以外は、実施例３と同様にしてエッチング処理を行った。
【００５０】
得られた結果を、図８および図９のグラフに示す。ホウ珪酸ガラス、石英ガラスのエッチング（エッチング時間２３０分）により、変質部分と非変質部分のエッチング量の差で、ホウ珪酸ガラスで約３０ｎｍ／ｍｉｎ、石英ガラスで約５．８ｎｍ／ｍｉｎが得られた。
実施例５
（レーザ出力の変化）
レーザ出力を５〜２２ワットの間で変化させた以外は、上記実施例と同様にしてレーザ加工を行った。
【００５１】
得られた結果を、図１０のグラフに示す。この図１０に示すように、変質部の太さは、直径φ２０μｍ〜φ１５０μｍであった。
実施例６
（焦点はずし距離の変化）
焦点はずし距離を−１０〜＋１０ｍｍの間で変化させた以外は、上記実施例と同様にしてレーザ加工を行った。
【００５２】
得られた結果を、図１１のグラフに示す。この図１１に示すように、変質部の長さを変化させることが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のレーザ加工方法を好適に実施可能な装置系の例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の加工方法により形成可能な光導波路の一例を示す模式平面図である。
【図３】実施例で得られたレーザ加工ガラスの上面（ａ）および下面（ｂ）を示す光学顕微鏡写真（ホウ珪酸ガラス（犠牲ガラス無し）、レーザ出力：２０Ｗ、走査速度：０．５ｍｍ／ｓ、倍率：１２５０倍）である。
【図４】実施例においてレーザ照射後に得られた銅箔表面を示す光学顕微鏡写真（レーザ出力：２０Ｗ、走査速度：０．５ｍｍ／ｓ、倍率：５００倍）である。
【図５】実施例で得られたレーザ加工ガラス（パイレックス）の上面（ａ）、断面（ｂ）および下面（ｃ）を示す光学顕微鏡写真（倍率：５０倍）である（レーザ出力：２０Ｗ、走査速度：０．５ｍｍ／ｓ）。
【図６】比較例で得られたレーザ加工ガラス（ソーダガラス）の上面（ａ）（倍率：１２５０倍）、および下面（ｂ）を示す光学顕微鏡写真（倍率：２５０倍）である（レーザ出力：２０Ｗ、走査速度：０．５ｍｍ／ｓ）。
【図７】実施例でエッチング処理により得られた加工ガラス（石英ガラス）の孔を示す走査電子顕微鏡写真（倍率：５００倍）である。
【図８】実施例でエッチング時間を変化させて得られた加工ホウ珪酸ガラスにおける変質部分と非変質部分とのエッチング量の差を示すグラフである。
【図９】実施例でエッチング時間を変化させて得られた加工石英ガラスにおける変質部分と非変質部分とのエッチング量の差を示すグラフである。
【図１０】実施例でレーザ出力を変化させて得られた加工対象ガラスにおける変質部分の直径と、レーザ出力との関係の一例を示すグラフである。
【図１１】実施例で焦点はずし距離を変化させて得られた加工対象ガラスにおける変質部分の長さと焦点はずし距離との関係の一例を示すグラフである。
【図１２】レーザによる穴開きの確認方法の一例を示す模式断面図である。
【図１３】レーザ吸収率の測定方法の一例を示す模式断面図である。
【図１４】レーザ光吸収率の温度変化の測定法の一例を示す模式断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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