WO2018034237A1 - レーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置 - Google Patents

レーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018034237A1
WO2018034237A1 PCT/JP2017/029130 JP2017029130W WO2018034237A1 WO 2018034237 A1 WO2018034237 A1 WO 2018034237A1 JP 2017029130 W JP2017029130 W JP 2017029130W WO 2018034237 A1 WO2018034237 A1 WO 2018034237A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pulse
workpiece
core
laser beam
fluence
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/029130
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
林　照剛
周平 黒河
Original Assignee
国立大学法人九州大学
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人九州大学 filed Critical 国立大学法人九州大学
Priority to JP2018534382A priority Critical patent/JP6950895B2/ja
Publication of WO2018034237A1 publication Critical patent/WO2018034237A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • 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
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing method, a workpiece manufacturing method, and a laser processing apparatus.
  • Non-Patent Document 1 discloses an example in which a fine periodic structure is formed on a copper surface by irradiating the surface of copper with a femtosecond laser. For example, friction can be reduced by forming a fine periodic structure on the sliding component with a femtosecond laser.
  • Non-Patent Document 1 discloses an example in which a fine hole is drilled in gold by irradiating gold with a femtosecond laser.
  • Non-Patent Document 2 discloses an example in which a multilayer structure is formed by irradiating a transparent material with a femtosecond laser and inducing multiphoton absorption.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 require a femtosecond laser having a relatively high photon energy and a relatively high fluence.
  • An object of the present invention is to provide a laser processing method, a manufacturing method of a workpiece, and a laser processing apparatus capable of processing a workpiece with a laser beam having a relatively low photon energy and a relatively low fluence.
  • the laser processing method includes a light absorption core forming step and a processing core forming step.
  • the light absorbing core forming step irradiates the object with a first laser beam including a first pulse to form a light absorbing core on the object.
  • the processing core forming step irradiates the light absorbing core with a second laser beam to form a processing core on the workpiece that is the object or the workpiece that is in contact with the object.
  • the said light absorption core is an area
  • the processing core is a region having a density different from a density of the region not irradiated with the second laser beam in the workpiece.
  • the peak fluence of the first pulse is smaller than the workpiece threshold of the workpiece.
  • the maximum value of the fluence of the second laser beam is smaller than the processing threshold.
  • the said process threshold value shows the lower limit of the fluence which can process the area
  • the laser processing method of the present invention preferably further includes a processing core expansion step.
  • the processing core is preferably expanded by the second laser beam.
  • the object is formed on the workpiece.
  • the light absorption rate of the object is preferably larger than the light absorption rate of the workpiece.
  • the processing core formation step it is preferable that the processing core is formed on the workpiece by irradiating the workpiece with the second laser beam through the light absorbing core formed on the target. .
  • the second laser beam includes a second pulse.
  • the full width at half maximum of the second pulse is preferably larger than the full width at half maximum of the first pulse. It is preferable to control the first pulse and the second pulse so that the first pulse and the second pulse overlap each other.
  • the laser processing method of the present invention preferably further includes a first beam generation step, a second beam generation step, and a synchronization step.
  • the first beam generating step it is preferable to generate the first laser beam.
  • the second beam generating step it is preferable to generate the second laser beam.
  • the synchronization step synchronizes the first laser beam and the second laser beam.
  • the light absorbing core forming step it is preferable that the workpiece, which is the object, is irradiated with the first pulse to form the light absorbing core on the workpiece.
  • the machining core forming step it is preferable that the light absorption core formed on the workpiece is irradiated with the second pulse to form the machining core on the workpiece.
  • the peak fluence of the first pulse is preferably equal to or greater than a first threshold value.
  • the first threshold value preferably indicates a lower limit value of a fluence for exceeding the band gap of the workpiece by multiphoton absorption based on the first pulse.
  • the peak fluence of the second pulse is preferably equal to or greater than a second threshold.
  • the second threshold value preferably indicates a lower limit value of a fluence for exceeding the band gap of the workpiece by multiphoton absorption based on the second pulse.
  • the first pulse and the second pulse are controlled so that the first pulse is positioned in a period in which the fluence of the second pulse is equal to or greater than a third threshold value.
  • the third threshold value is a variable value depending on the peak fluence of the first pulse, and preferably indicates a lower limit value of a fluence capable of processing the light absorbing core.
  • the peak fluence of the first pulse exhibits a fluence exceeding the band gap of the workpiece by N photon absorption based on the first pulse.
  • the “N” preferably represents an integer of 2 or more.
  • the peak fluence of the second pulse preferably exhibits a fluence exceeding the band gap of the workpiece by M photon absorption based on the second pulse.
  • the “M” preferably represents an integer of 2 or more.
  • the first pulse and the second pulse it is preferable to control the first pulse and the second pulse so that the peak of the first pulse is located before the peak of the second pulse.
  • the period from the peak of the first pulse to the peak of the second pulse is preferably 1 nanosecond or less.
  • the second laser beam is preferably a continuous wave having a certain level of fluence. It is preferable to irradiate the first pulse so that the first pulse overlaps the second laser beam.
  • the workpiece manufacturing method is a method of processing a workpiece and manufacturing the workpiece from the workpiece.
  • the manufacturing method of a processed product includes a light absorbing core forming step and a processed core forming step.
  • the light absorbing core forming step irradiates the object with a first laser beam including a first pulse to form a light absorbing core on the object.
  • the processing core forming step irradiates the light absorbing core with a second laser beam to form a processing core on the workpiece that is the object or the workpiece that is in contact with the object.
  • the said light absorption core is an area
  • the processing core is a region having a density different from a density of the region not irradiated with the second laser beam in the workpiece.
  • the peak fluence of the first pulse is smaller than the workpiece threshold of the workpiece.
  • the maximum value of the fluence of the second laser beam is smaller than the processing threshold.
  • the said process threshold value shows the lower limit of the fluence which can process the area
  • the laser processing apparatus includes a laser beam generation unit and an irradiation unit.
  • the laser beam generation unit generates a first laser beam including a first pulse and a second laser beam.
  • the irradiation unit irradiates the object with the first laser beam to form a light absorption core on the object.
  • the irradiation unit irradiates the light absorbing core with the second laser beam to form a processing core on the workpiece that is the object or the workpiece that is in contact with the object.
  • the said light absorption core is an area
  • the processing core is a region having a density different from a density of the region not irradiated with the second laser beam in the workpiece.
  • the peak fluence of the first pulse is smaller than the workpiece threshold of the workpiece.
  • the maximum value of the fluence of the second laser beam is smaller than the processing threshold.
  • the said process threshold value shows the lower limit of the fluence which can process the area
  • a workpiece can be processed by a laser beam having a relatively low photon energy and a relatively low fluence.
  • (A) It is a figure which shows the laser beam which concerns on a comparative example.
  • (B) It is a figure which shows the laser processing method which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a figure which shows the principle of the laser processing method which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the laser processing apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a laser processing method according to the first embodiment. It is a figure which shows the laser processing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • 6 is a diagram illustrating a composite pulse according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a laser processing method according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the composite laser beam which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a flowchart which shows the laser processing method which concerns on Embodiment 3 of this invention. It is a figure which shows the composite laser beam which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the laser processing method which concerns on Embodiment 4 of this invention.
  • 6 is a flowchart illustrating a laser processing method according to a fourth embodiment. It is a flowchart which shows the laser processing method which concerns on Embodiment 5 of this invention. It is a figure which shows the process trace which concerns on Example 1 of this invention. It is a figure which shows the process threshold value (3rd threshold value) which concerns on Example 2 of this invention.
  • FIG. (A) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on the comparative example 1.
  • FIG. (B) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on the comparative example 2.
  • FIG. (A) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on the comparative example 3.
  • FIG. (B) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on the comparative example 4.
  • FIG. (A) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on the comparative example 5.
  • FIG. (B) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on the comparative example 6.
  • FIG. (A) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on the comparative example 7.
  • FIG. (B) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on Example 4 of this invention.
  • (A) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on the comparative example 8.
  • FIG. (B) is a figure which shows the irradiation result of the pulse which concerns on Example 5 of this invention.
  • FIG. 1A is a diagram showing a laser beam BB according to a comparative example.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a laser processing method according to the first embodiment.
  • the workpiece TA is irradiated with the laser beam BB.
  • the workpiece TA is, for example, a wide band gap material.
  • the laser beam BB is, for example, a femtosecond laser beam.
  • the laser beam BB includes a pulse P.
  • the photon energy of the pulse P is smaller than the band gap BG of the workpiece TA.
  • the pulse P When irradiating a workpiece TA such as a wide band gap material with a pulse P having a relatively low photon energy, if the effect of heating by the lattice absorption of the workpiece TA does not affect the processing, the pulse P If the peak fluence is not at least the threshold value Fmp, the workpiece TA is not processed even if the irradiation time is increased.
  • the threshold value Fmp indicates a lower limit value of the fluence for exceeding the band gap BG of the workpiece TA by multiphoton absorption based on the pulse P.
  • the workpiece TA is processed by irradiating the workpiece TA with the composite laser beam BA1.
  • the workpiece TA is a processing target.
  • the composite laser beam BA1 includes a first laser beam B1 and a second laser beam B2.
  • the first laser beam B1 includes a first pulse P1.
  • the photon energy Ep1 of the first pulse P1 is smaller than the band gap BG of the workpiece TA.
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is greater than or equal to the first threshold Fm1.
  • the first threshold value Fm1 indicates a lower limit value of the fluence for exceeding the band gap BG of the workpiece TA by multiphoton absorption based on the first pulse P1.
  • the first threshold value Fm1 depends on the photon energy Ep1 of the first pulse P1. For example, when the photon energy Ep1 of the first pulse P1 is large, the first threshold value Fm1 is small.
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is greater than or equal to the first threshold value Fm1, so that the region other than the focal point is the focal point of the first laser beam B1.
  • the light absorption core C1 having a higher light absorption rate is formed. That is, the light absorption core C1 is formed on the workpiece TA.
  • the workpiece TA corresponds to a “target” that forms the light absorbing core C1.
  • the light absorption core C1 has a light absorption rate larger than the light absorption rate of the region of the workpiece TA that is not irradiated with the first laser beam B1 (specifically, the first pulse P1). It is an area to have.
  • the light absorptance of a substance is the ratio (I1 / I0) of the intensity I1 of light absorbed by the substance to the intensity I0 of light incident perpendicularly to the substance.
  • the light absorption rate is represented by an extinction coefficient ⁇ according to Lambert-Beer's law.
  • the light absorbing core C1 is a region of the workpiece TA that is accompanied by a transient change in light absorption rate.
  • Transient change in light absorption rate indicates a change in light absorption rate due to a change in valence electron density of the workpiece TA (for example, the surface of the workpiece TA) due to light absorption.
  • the light absorption core C1 is an excitation layer formed by excitation of an electronic system by the first pulse P1.
  • the light absorption core C1 is a non-coherent excitation layer formed by excitation of an electronic system by the first pulse P1.
  • the electron temperature of the light absorption core C1 is higher than the electron temperature of the workpiece TA before the light absorption core C1 is formed. Further, the light absorbing core C1 is attenuated after the electron temperature of the light absorbing core C1 reaches a peak, unless a new first pulse P1 is irradiated.
  • the density of the workpiece TA in the light absorption core C1 is substantially constant and does not depend on the electron temperature. Further, the density of the workpiece TA in the light absorbing core C1 is substantially equal to the density of the workpiece TA before the light absorbing core C1 is formed. Furthermore, in the light absorption core C1, the change in the state of electrons is more dominant than the change in the state of the lattice.
  • the second laser beam B2 includes a second pulse P2.
  • the photon energy Ep2 of the second pulse P2 is smaller than the band gap BG of the workpiece TA.
  • the peak fluence PF2 of the second pulse P2 is greater than or equal to the second threshold Fm2.
  • the second threshold value Fm2 indicates a lower limit value of the fluence for exceeding the band gap BG of the workpiece TA by multiphoton absorption based on the second pulse P2.
  • the second threshold value Fm2 depends on the photon energy Ep2 of the second pulse P2. For example, when the photon energy Ep2 of the second pulse P2 is small, the second threshold value Fm2 is large.
  • the light absorption core C1 When the light absorption core C1 is irradiated with the second pulse P2, the light absorption rate of the light absorption core C1 is increased by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence because the light absorption rate of the light absorption core C1 is high. Processing starts. That is, the workpiece TA can be processed by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence.
  • the workpiece TA may be irradiated with the first pulse P1 before the second pulse P2, and the light absorption core C1 may be formed, or the first pulse may be formed during the irradiation of the second pulse P2.
  • the light absorbing core C1 may be formed by irradiating P1.
  • the processing core C2 is formed on the workpiece TA.
  • the processing core C2 is a region where the workpiece TA has been altered around the light absorption core C1.
  • “Alteration” indicates that the physical property of the workpiece TA changes.
  • “Physical properties” refers to the macroscopic properties of the workpiece TA.
  • “Physical properties” are, for example, thermal properties and / or mechanical properties of the workpiece TA. Since the processed core C2 having the changed physical properties is easily processed, when the second pulse P2 is irradiated to the processed core C2, the processing of the workpiece TA further proceeds. However, the “physical properties” return to the original physical properties after the machining core C2 disappears.
  • the processing core C2 is a region having a density different from the density of the region not irradiated with the second laser beam B2 (specifically, the second pulse P2) in the workpiece TA. Therefore, the density of the workpiece TA at the machining core C2 is different from the density of the workpiece TA before the machining core C2 is formed. For example, the density of the workpiece TA at the machining core C2 is smaller than the density of the workpiece TA before the machining core C2 is formed. The density is an example of “physical properties” of the workpiece TA. Further, the processing core C2 has a light absorption rate larger than the light absorption rate of a region of the workpiece TA that is not irradiated with the second laser beam B2 (specifically, the second pulse P2).
  • the processing core C2 is a region showing a state change accompanied by a non-transitional change in optical absorptance in a time order ranging from picoseconds to “nanoseconds or microseconds” in the workpiece TA. .
  • “Non-transient change in light absorptance” indicates a change in light absorptance accompanying a change in density of the workpiece TA due to light absorption.
  • the “state change” indicates, for example, a state change from a solid phase to a liquid phase and / or a state change due to formation of an amorphized region.
  • such a state change is a state change for a finite period, and returns to the original state after the machining core C2 disappears.
  • the processing core C2 remains processed.
  • the lattice temperature of the processing core C2 is higher than the lattice temperature of the workpiece TA before the formation of the processing core C2.
  • the machining core C2 attenuates.
  • the attenuation of the processing core C2 is suppressed.
  • the change in the state of the lattice is superior to the change in the state of the electrons. Therefore, processing with thermal diffusion is performed on the processing core C2.
  • the machining core C2 is expanded, and the machining of the workpiece TA can be effectively realized by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence.
  • the processing of the workpiece TA can be realized more effectively. This is because not only the light-absorbing core C1 is repeatedly formed on the processing core C2, but also the processing core C2 is easily processed as compared to regions other than the processing core C2.
  • the first pulse P1 is a pulse for forming the light absorption core C1, and is not a pulse for processing the workpiece TA. Therefore, the photon energy Ep1 and fluence of the first pulse P1 may be relatively low.
  • the lifetime of the light absorbing core C1 is shorter than the lifetime of the processed core C2.
  • the light absorbing core C1 continues for a period of 1 nanosecond or less from the time when the light absorbing core C1 is formed.
  • the formation of the light absorbing core C1 is, for example, the irradiation of the first pulse P1.
  • the light absorption core C1 is irradiated with the second pulse P2 so that the second pulse P2 is positioned in a period of 1 nanosecond or less from the formation of the light absorption core C1.
  • it is more preferable that the light absorption core C1 is irradiated with the second pulse P2 so that the second pulse P2 is positioned in a period of 100 picoseconds or less from the formation of the light absorption core C1.
  • the light absorption core C1 is irradiated with the second pulse P2 so that the second pulse P2 is positioned in a period of 10 picoseconds or less from the formation of the light absorption core C1. Further, it is more preferable that the light absorption core C1 is irradiated with the second pulse P2 so that the second pulse P2 is positioned in a period of 1 picosecond or less from the formation of the light absorption core C1. This is because the higher the electron temperature of the light-absorbing core C1, the higher the light absorption rate, so that the processed core C2 is more easily formed.
  • the lifetime of the light absorbing core C1 may be shorter than 1 picosecond, may be shorter than 500 picoseconds, may be shorter than 100 picoseconds, and may be shorter than 10 picoseconds. Can be less than 1 picosecond. This is because the lifetime of the light absorption core C1 depends on the photon energy Ep1 and fluence of the first pulse P1 and the light absorption rate of the workpiece TA. In addition, as long as the 2nd pulse P2 is irradiated to the light absorption core C1 during the lifetime of the light absorption core C1, this invention is applicable.
  • the energy of electrons is transmitted to the lattice, and the lattice temperature starts to rise.
  • the second pulse P2 is applied to the light absorbing core C1
  • the processed core C2 is formed.
  • the machining core C2 persists in a time order ranging from picoseconds to nanoseconds or microseconds.
  • the processing threshold value Fd indicates a lower limit value of a fluence capable of processing a region different from the region where the processing core C2 is formed in the workpiece TA.
  • the processing threshold value Fd indicates the lower limit value of the fluence at which the workpiece TA can be processed without forming the processing core C2 based on the light absorption core C1.
  • the processing threshold value Fd is a processing threshold value when the workpiece TA is not excited, and is a lower limit value of a fluence at which the workpiece TA can be processed without forming the light absorption core C1 that is an excitation layer. Indicates.
  • the maximum value of the fluence of the first laser beam B1, that is, the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is smaller than the processing threshold Fd of the workpiece TA. Therefore, the workpiece TA is not processed only by irradiating the workpiece TA with only the first pulse P1.
  • the maximum value of the fluence of the second laser beam B2, that is, the peak fluence PF2 of the second pulse P2 is smaller than the processing threshold Fd. Therefore, the workpiece TA is not processed only by irradiating the workpiece TA with only the second pulse P2.
  • the light absorption core C1 and the processing core C2 are formed.
  • the first pulse P1 only needs to have a photon energy Ep1 and a fluence that can form the light-absorbing core C1. Therefore, the light absorption core C1 can be easily formed by the first pulse P1 having a relatively low photon energy Ep1 and a relatively low fluence. Furthermore, since the light absorption core C1 has a high light absorption rate, the processing core C2 can be easily formed by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence. Furthermore, since the processing core C2 is easily processed, the processing core C2 can be easily processed by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence.
  • the workpiece TA having a relatively high workpiece threshold Fd using the first pulse P1 and the second pulse P2 having relatively low photon energy and relatively low fluence. (For example, wide band gap materials) can be processed.
  • a high-power laser is unnecessary, the cost of the laser processing apparatus 1 can be reduced and the optical system can be easily adjusted.
  • the fluence is the amount of energy per unit area.
  • the fluence is approximately proportional to the illuminance.
  • the “unit area” in defining the fluence indicates the unit area of the cross section of the pulse P for the pulse P, and the unit area of the cross section of the first pulse P1 for the first pulse P1 (first laser beam B1).
  • the unit area of the cross section of the second pulse P2 is shown.
  • the peak fluence of the pulse P is the maximum fluence of the fluence distribution of the pulse P
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is the maximum fluence of the fluence distribution of the first pulse P1.
  • the peak fluence PF2 of the second pulse P2 is the maximum fluence in the fluence distribution of the second pulse P2.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the laser processing method according to the first embodiment.
  • the workpiece TA is irradiated with a composite laser beam BA1. That is, the workpiece TA is irradiated with the first pulse P1 and the second pulse P2.
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is not less than the first threshold Fm1.
  • the first threshold value Fm1 indicates a lower limit value of the fluence for exceeding the band gap BG of the workpiece TA by multiphoton absorption based on the first pulse P1. Therefore, when the workpiece TA is irradiated with the first pulse P1, the electrons e in the valence band VB are excited to the conduction band CB by multiphoton absorption based on the photon energy Ep1 of the first pulse P1. As a result, the light absorbing core C1 is formed on the workpiece TA.
  • Avalanche ionization is a process in which free electrons are accelerated by an electric field, and a process that causes impact ionization occurs repeatedly to increase free electrons.
  • seed electrons the electron e (hereinafter referred to as “seed electrons”) excited by the first pulse P1 is irradiated with the second pulse P2, and the seed electrons absorb the photon energy Ep2.
  • the seed electrons are excited to a higher energy level in the conduction band CB by multiphoton absorption based on the photon energy Ep2.
  • the peak fluence PF2 of the second pulse P2 is equal to or greater than the second threshold Fm2.
  • the second threshold value Fm2 indicates a lower limit value of the fluence for exceeding the band gap BG of the workpiece TA by multiphoton absorption based on the second pulse P2. Therefore, the seed electrons absorb energy greater than the band gap BG. Then, when the seed electrons absorb energy higher than the band gap BG and are excited to a higher energy level and transition to a stable energy level in the conduction band CB, the energy higher than the band gap BG is released. Since the released energy is absorbed by the electrons e in the valence band VB, the electrons e in the valence band VB are excited to the conduction band CB.
  • one seed electron of the conduction band CB remains in the conduction band CB and one more electron e is excited to the conduction band CB
  • one electron e is added to the conduction band CB.
  • the increased electron e functions in the same manner as the seed electron. That is, seed electrons increase from one to two in the conduction band CB. Further, each of the two seed electrons absorbs and emits energy equal to or greater than the band gap BG, so that two more electrons e increase in the conduction band CB. Similarly, the electron e in the conduction band CB increases exponentially.
  • the seed electrons of the conduction band CB generated by the first pulse P1 are accelerated by absorbing energy greater than or equal to the band gap BG from the second pulse P2, and collide with the atoms of the workpiece TA.
  • the energy of the band gap BG or more is given to the electrons e.
  • the electrons e in the atoms absorb energy greater than the band gap BG from the seed electrons, and are excited by the conduction band CB to be separated from the atoms. That is, impact ionization occurs.
  • the impact ionization is repeated, and the electrons e in the conduction band CB increase rapidly.
  • the electron e in the conduction band CB that has been rapidly increased transitions from the conduction band CB to the valence band VB, and releases energy. Due to the released energy, the atoms of the light absorption core C1 are scattered or removed, the processing of the light absorption core C1 is started, and the processing core C2 is formed. That is, the light absorption core C1 is formed by the first pulse P1, avalanche ionization is induced by the second pulse P2 before the light absorption core C1 disappears, and the electron e in the conduction band CB is rapidly increased, thereby processing the core C2. Form. Then, the machining core C2 that is easily machined is machined by the second pulse P2.
  • the first pulse P1 having a relatively low photon energy Ep1 and a relatively low fluence and the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence are used.
  • the workpiece TA (for example, a wide band gap material) can be processed.
  • the processing core C2 continues for a period corresponding to the full width at half maximum of the second pulse P2 or for a period corresponding to the pulse width.
  • the processing core C2 formed by processing the light absorption core C1 is continuously irradiated with the first pulse P1 and the second pulse P2, the same phenomenon as the light absorption core C1 occurs in the processing core C2.
  • the processing core C2 is more easily processed, so that the first pulse P1 having a relatively low photon energy Ep1 and a relatively low fluence, and the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence.
  • the workpiece TA is, for example, a wide band gap material.
  • a wide band gap material is a material having a wider band gap than silicon.
  • the wide band gap material has, for example, a band gap that is 1.5 times or more that of silicon.
  • the wide band gap material has a band gap more than twice that of silicon, for example.
  • a wide band gap material may be described as a wide gap material.
  • the wide band gap material is, for example, a transparent material.
  • the color of the transparent material is a transparent color (colorless transparent color) or a translucent color (colored transparent color).
  • the wide band gap material is, for example, an insulator.
  • the insulator is synthetic quartz, sapphire, or glass.
  • the wide band gap material is, for example, a wide band gap semiconductor.
  • the wide band gap semiconductor is, for example, diamond, gallium nitride (GaN), or silicon carbide (SiC).
  • the silicon carbide is, for example, 4H—SiC, 6H—SiC, or 3C—SiC.
  • a wide band gap semiconductor is, for example, a semiconductor that does not exceed the band gap unless irradiated with ultraviolet light.
  • a wide band gap semiconductor may be described as a wide gap semiconductor.
  • the kind of workpiece TA is not specifically limited.
  • the workpiece TA may be a material other than the wide band gap material.
  • the workpiece TA may be an opaque material, an electric conductor, or a semiconductor other than a wide band gap semiconductor.
  • the semiconductor is, for example, germanium (Ge), silicon (Si), or gallium arsenide (GaAs).
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 preferably exhibits a fluence exceeding the band gap of the workpiece TA due to N photon absorption based on the first pulse P1.
  • N represents an integer of 2 or more.
  • the photon energy Ep1 of the first pulse P1 is ⁇ 1 [eV] and the value of the band gap BG of the workpiece TA is ⁇ [eV]
  • N is the condition “value ( An integer of 2 or more satisfying “ ⁇ 1 ⁇ N)> value ⁇ ” is indicated.
  • the upper limit of “N” is not particularly limited.
  • the photon energy Ep1 is inversely proportional to the wavelength of the first pulse P1. Therefore, “N” is an integer of 2 or more depending on the wavelength of the first pulse P1 and the material of the workpiece TA.
  • the peak fluence PF2 of the second pulse P2 preferably exhibits a fluence exceeding the band gap of the workpiece TA due to M photon absorption based on the second pulse P2.
  • M represents an integer of 2 or more. Specifically, when the value of the photon energy Ep2 of the second pulse P2 is ⁇ 2 [eV] and the value of the band gap BG of the workpiece TA is ⁇ [eV], “M” is the condition “value ( An integer of 2 or more satisfying “ ⁇ 2 ⁇ M)> value ⁇ ” is shown. As long as this condition is satisfied, the upper limit of “M” is not particularly limited.
  • the photon energy Ep2 is inversely proportional to the wavelength of the second pulse P2. Therefore, “M” is an integer of 2 or more depending on the wavelength of the second pulse P2 and the material of the workpiece TA.
  • the full width at half maximum of the first pulse P1 indicates the width of the first pulse P1 when the intensity of the first pulse P1 is 1 ⁇ 2 of the maximum intensity.
  • the full width at half maximum of the second pulse P2 indicates the width of the second pulse P2 when the intensity of the second pulse P2 is 1 ⁇ 2 of the maximum intensity.
  • the pulse width of the first pulse P1 indicates the width of the first pulse P1 when the intensity of the first pulse P1 is 1 / e 2 of the maximum intensity Im.
  • the pulse width of the second pulse P2 indicates the width of the second pulse P2 when the intensity of the second pulse P2 is 1 / e 2 of the maximum intensity Im.
  • “E” indicates the number of napiers.
  • FIG. 3 is a diagram showing the laser processing apparatus 1.
  • the laser processing apparatus 1 includes a laser beam generation unit 2, an irradiation unit 3, and a stage 5.
  • a workpiece TA is placed on the stage 5.
  • the stage 5 By moving the stage 5, the workpiece TA can be moved, and the irradiation position of the composite laser beam BA1 on the workpiece TA can be moved.
  • the laser beam generator 2 generates and outputs a first laser beam B1 including the first pulse P1 and a second laser beam B2 including the second pulse P2.
  • the irradiation unit 3 outputs the first laser beam B1 and the second laser beam B2 as a composite laser beam BA1, and irradiates the workpiece TA with the composite laser beam BA1.
  • the irradiation unit 3 outputs the first pulse P1 and the second pulse P2 as a composite pulse CP, and irradiates the workpiece TA with the composite pulse CP.
  • the irradiation unit 3 includes an optical system that collects the first pulse P1 and the second pulse P2 and changes the traveling direction, an electrical system that controls the optical system, and a computer that controls the electrical system.
  • the first pulse P1 and the second pulse P2 may overlap on the time axis, or the second pulse P2 may be compared with the first pulse P1. May be delayed.
  • the laser beam generation unit 2 or the irradiation unit 3 controls the positions on the time axis of the first pulse P1 and the second pulse P2.
  • the second laser beam B2 may be a continuous wave having a fluence of a certain level L without including the second pulse P2.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the laser processing method.
  • the laser processing method includes a light absorption core forming step S1, a processing core forming step S3, and a processing core expanding step S5.
  • the laser processing apparatus 1 executes a laser processing method.
  • the irradiation unit 3 irradiates the workpiece TA with the first laser beam B1 (specifically, the first pulse P1), thereby processing the workpiece.
  • the light absorbing core C1 is formed on the object TA.
  • the irradiation unit 3 irradiates the light absorbing core C1 with the second laser beam B2 (specifically, the second pulse P2) to form the machining core C2 on the workpiece TA. Then, the machining core C2 is machined by the second pulse P2.
  • the irradiation unit 3 expands the processing core C2 with the second laser beam B2 (specifically, the second pulse P2). Since the extended machining core C2 is machined by the second pulse P2, the machining area can be expanded.
  • the machining core C2 is moved by the second pulse P2 being irradiated without irradiating a new second pulse P2. It can be expanded along the first direction D1 (FIG. 1B).
  • the first direction D1 indicates a direction along the surface of the workpiece TA.
  • the laser beam generator 2 generates and outputs a plurality of second pulses P2 at intervals.
  • the processing core C2 can be expanded along the first direction D1 by irradiating the processing core C2 with each second pulse P2 while gradually moving the irradiation position of each second pulse P2.
  • the workpiece TA may be moved by the stage 5 to move the irradiation position of the second pulse P2, or the irradiation unit 3 may move the irradiation position of the second pulse P2.
  • the laser beam generator 2 generates and outputs a plurality of second pulses P2 at intervals.
  • the processing core C2 can be expanded along the second direction D2 (FIG. 1B) by irradiating the processing core C2 with the second pulses P2 with the irradiation positions of the second pulses P2 being substantially the same.
  • the second direction D2 indicates a direction that intersects the surface of the workpiece TA (for example, a direction that is orthogonal).
  • the laser beam generator 2 may generate and output a plurality of first pulses P1 at intervals. And you may form the light absorption core C1 for every 1st pulse P1 by irradiating the process pulse C1 with each 1st pulse P1.
  • the position of the light absorption core C1 can be controlled by controlling the irradiation position of the first pulse P1.
  • the extending direction of the machining core C2 can be accurately controlled. This is because the processing core C2 is formed around the light absorption core C1.
  • the workpiece TA may be moved by the stage 5 to move the irradiation position of the first pulse P1, or the irradiation unit 3 may move the irradiation position of the first pulse P1.
  • the time interval X1 of the first pulses P1 adjacent to each other and the time interval X2 of the second pulses P2 adjacent to each other may be different or the same.
  • the time interval X1 is Q times the time interval X2.
  • “Q” is an integer of 2 or more.
  • the processing core C2 is expanded and processed by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence.
  • the area can be expanded.
  • Embodiment 2 A laser processing apparatus 1 and a laser processing method according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the second embodiment includes a first laser oscillator A1 that oscillates the first laser beam B1 and a second laser oscillator A2 that oscillates the second laser beam B2.
  • the points of the second embodiment different from the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 5 is a diagram showing the laser processing apparatus 1.
  • the laser processing apparatus 1 includes a laser beam generation unit 2, an irradiation unit 3, and a stage 5.
  • the laser beam generation unit 2 includes a first laser oscillator A1 (first laser oscillation unit) and a second laser oscillator A2 (second laser oscillation unit).
  • the first laser oscillator A1 generates and outputs a first laser beam B1 including the first pulse P1. Specifically, the first laser oscillator A1 generates and outputs a plurality of first pulses P1 at a predetermined interval T.
  • the first laser beam B1 is the same as the first laser beam B1 according to the first embodiment.
  • the second laser oscillator A2 generates and outputs a second laser beam B2 including the second pulse P2. Specifically, the second laser oscillator A2 generates and outputs a plurality of second pulses P2 at a predetermined interval T.
  • the second laser beam B2 is the same as the second laser beam B2 according to the first embodiment.
  • the irradiation unit 3 synchronizes the first laser beam B1 and the second laser beam B2, outputs them as a composite laser beam BA1, and irradiates the workpiece TA with the composite laser beam BA1. Therefore, the irradiation unit 3 functions as a synchronization unit. Specifically, the irradiation unit 3 synchronizes the first pulse P1 and the second pulse P2, outputs the pulse as a composite pulse CP, and irradiates the workpiece TA with the composite pulse CP. “Synchronization” indicates that the first pulse P1 and the second pulse P2 overlap.
  • the irradiation unit 3 includes an optical system that collects the first pulse P1 and the second pulse P2 and changes the traveling direction, an electrical system that controls the optical system, and a computer that controls the electrical system.
  • FIG. 6 is a diagram showing the composite pulse CP.
  • the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates fluence.
  • the composite pulse CP includes a first pulse P1 and a second pulse P2.
  • the full width at half maximum of the second pulse P2 is larger than the full width at half maximum of the first pulse P1, and the pulse width of the second pulse P2 is larger than the pulse width of the first pulse P1.
  • the first pulse P1 overlaps the second pulse P2. That is, the first pulse P1 is located within a period in which the second pulse P2 exists.
  • the first pulse P1 (for example, the peak of the first pulse P1) is preferably located in a period ⁇ T in which the fluence of the second pulse P2 is equal to or greater than the third threshold value Fm3.
  • the time when the fluence of the second pulse P2 becomes the third threshold value Fm3 is time t1 and time t2. Therefore, the period ⁇ T indicates a period from time t1 to time t2, and includes time t1 and time t2.
  • Time t1 is a time before time t2.
  • the peak fluence PF2 of the second pulse P2 is greater than or equal to the third threshold Fm3.
  • the third threshold value Fm3 is a variable value that depends on the peak fluence PF1 of the first pulse P1, and indicates the lower limit value of the fluence that can process the excitation layer formed by excitation of the electron system.
  • the excitation layer shows the light absorption core C1.
  • the third threshold value Fm3 is preferably greater than or equal to the second threshold value Fm2.
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is not less than the first threshold Fm1, and the peak fluence PF2 of the second pulse P2 is not less than the second threshold Fm2.
  • the first threshold value Fm1 and the second threshold value Fm2 are respectively the same as the first threshold value Fm1 and the second threshold value Fm2 according to the first embodiment.
  • the third threshold value Fm3 may be referred to as “processing threshold value Fm3”.
  • the third threshold value Fm3 is smaller than the processing threshold value Fd.
  • the processing threshold value Fd is the same as the processing threshold value Fd according to the first embodiment.
  • the reason why the first pulse P1 is preferably located in the period ⁇ T is as follows. That is, in the period ⁇ T, the fluence of the second pulse P2 is equal to or greater than the lower limit value of the fluence capable of processing the excitation layer formed by excitation of the electron system, that is, the light absorption core C1. Therefore, when the first pulse P1 is positioned in the period ⁇ T, the second absorption period C1 is attenuated before the light absorption core C1 formed by the first pulse P1 is attenuated, that is, when the effect of excitation of the electron system is sufficiently maintained. Avalanche ionization is instantly started by the pulse P2.
  • the light absorption core C1 of the workpiece TA can be efficiently and effectively processed by the second pulse P2 (second laser beam B2) having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence.
  • the core C2 can be formed efficiently and effectively.
  • the peak of the first pulse P1 is located at a time before the peak of the second pulse P2. That is, it is more preferable that the peak of the first pulse P1 is located at a time before the time t3 when the peak of the second pulse P2 is located.
  • the peak of the first pulse P1 is most preferably located in the period ⁇ t.
  • the period ⁇ t indicates a period from time t1 when the fluence of the second pulse P2 is equal to or greater than the third threshold value Fm3 to time t3 when the peak of the second pulse P2 is located. More preferably, the period ⁇ t includes the time t1 and does not include the time t3.
  • the reason why the peak of the first pulse P1 is preferably located before the peak of the second pulse P2 is as follows. That is, when the first pulse P1 is positioned in the period ⁇ t in which the fluence of the second pulse P2 is increased, compared with the case where the first pulse P1 is positioned in the period in which the fluence of the second pulse P2 is decreasing, Avalanche ionization by the two pulses P2 is further promoted. As a result, the light absorption core C1 of the workpiece TA can be processed more efficiently and more effectively by the second pulse P2 (second laser beam B2) having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence. The processing core C2 can be formed more efficiently and more effectively.
  • the period from the peak of the first pulse P1 to the peak of the second pulse P2 is preferably 1 nanosecond or less. This is because the effect of excitation of the electronic system, that is, the light absorption core C1 remains for at least 1 nanosecond from the irradiation of the first pulse P1. Then, by irradiating the second pulse P2 during the period in which the light absorbing core C1 remains, the second pulse P2 (second laser beam B2) having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence is used for processing.
  • the light absorbing core C1 of the object TA can be processed to form the processed core C2.
  • the period from the peak of the first pulse P1 to the peak of the second pulse P2 is 400 picoseconds or less. Furthermore, it is more preferable that the period from the peak of the first pulse P1 to the peak of the second pulse P2 is several tens of picoseconds or less. This is because the attenuation of the light absorbing core C1 is relatively small in the range of 0 second to several tens of picoseconds.
  • the period from the peak of the first pulse P1 to the peak of the second pulse P2 is more preferably 10 picoseconds or less. This is because the attenuation of the light absorbing core C1 is even smaller. In other words, it is preferable that the peak of the second pulse P2 arrives before the indirect transition of the electrons excited by the first pulse P1 occurs. This is because electrons in the conduction band gradually decrease due to indirect transition of electrons. Indirect transition of electrons means that excited electrons pass through kinetic energy to the lattice and become de-excited.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a laser processing method according to the second embodiment.
  • the laser processing method includes a first beam generation step S11, a second beam generation step S13, a synchronization step S15, and an irradiation step S17.
  • the laser processing apparatus 1 executes a laser processing method.
  • the first laser oscillator A1 generates the first laser beam B1 including the first pulse P1.
  • the second laser oscillator A2 generates the second laser beam B2 including the second pulse P2.
  • the irradiation unit 3 synchronizes the first laser beam B1 and the second laser beam B2, and outputs the result as a composite laser beam BA1. That is, the irradiation unit 3 controls the first pulse P1 and the second pulse P2 so that the first pulse P1 and the second pulse P2 overlap.
  • the irradiation unit 3 performs the first pulse P1 (for example, the first pulse P1) during a period ⁇ T in which the fluence of the second pulse P2 is equal to or greater than the third threshold value Fm3. It is preferable to control the first pulse P1 and the second pulse P2 so that the peak of () is located. Further, in the synchronization step S15, the irradiation unit 3 controls the first pulse P1 and the second pulse P2 so that the peak of the first pulse P1 is located before the peak of the second pulse P2. Is more preferable.
  • the irradiation unit 3 irradiates the workpiece TA with the composite pulse CP including the first pulse P1 and the second pulse, that is, the composite laser beam BA1. Accordingly, in the irradiation step S17, the light absorption core forming step S1 and the processed core forming step S3 shown in FIG. 4 are executed. As a result, as in the first embodiment, the light absorbing core C1 is formed on the workpiece TA, and further, the machining core C2 is formed on the workpiece TA (FIG. 1B). Further, since the first laser oscillator A1 generates a plurality of first pulses P1 and the second laser oscillator A2 generates a plurality of second pulses P2, similarly to the machining core expansion step S5 shown in FIG. C2 is expanded.
  • the light absorbing core C1 and the processed core C2 are formed. Therefore, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the workpiece TA can be processed by the composite laser beam BA1 having a relatively low photon energy and a relatively low fluence.
  • Ep2 photon energy of visible light or near-infrared light
  • a relatively low fluence eg, relatively low electric field strength
  • the processing threshold value decreases in the light absorption core C1 and the processing core C2
  • even a workpiece TA that is generally difficult to process, such as a wide band gap material has a relatively low photon energy Ep2.
  • the second pulse P2 having a relatively low fluence the workpiece TA such as a wide band gap material can be easily processed.
  • damage to the workpiece TA can be suppressed.
  • a laser beam having a relatively high photon energy for example, ultraviolet light
  • a laser beam having a relatively high fluence for example, a relatively high electric field strength
  • the light absorbing core C1 can be formed on the surface of the workpiece TA using the first pulse P1 having a relatively low photon energy Ep1 and a relatively low fluence.
  • the workpiece TA can be processed with higher accuracy. For example, more precise control of the processing area of the workpiece TA can be realized. Further, for example, it is possible to further suppress damage to a region (region outside the processing region) different from the desired processing region in the workpiece TA. Furthermore, for example, the introduction cost and running cost of the laser processing apparatus 1 can be further reduced.
  • the second embodiment has the same effects as the first embodiment.
  • the photon energy Ep2 of the second pulse P2 is preferably less than or equal to the photon energy Ep1 of the first pulse P1 (Ep2 ⁇ Ep1).
  • the photon energy Ep2 of the second pulse P2 is more preferably smaller than the photon energy Ep1 of the first pulse P1 (Ep2 ⁇ Ep1).
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is preferably equal to or less than the peak fluence PF2 of the second pulse P2 (PF1 ⁇ PF2).
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is more preferably smaller than the peak fluence PF2 of the second pulse P2 (PF1 ⁇ PF2).
  • the output of the first laser oscillator A1 is preferably less than or equal to the output of the second laser oscillator A2.
  • the output of the first laser oscillator A1 is more preferably smaller than the output of the second laser oscillator A2.
  • the output is expressed, for example, in joules or watts.
  • the first pulse P1 has a full width at half maximum on the order of femtoseconds
  • the second pulse P2 has a full width at half maximum on the order of picoseconds.
  • the first pulse P1 preferably has a full width at half maximum on the order of femtoseconds
  • the second pulse P2 preferably has a full width at half maximum on the order of nanoseconds.
  • the first pulse P1 preferably has a full width at half maximum on the order of femtoseconds
  • the second pulse P2 preferably has a full width at half maximum on the order of nanoseconds.
  • the first pulse P1 preferably has a full width at half maximum on the order of picoseconds
  • the second pulse P2 preferably has a full width at half maximum on the order of picoseconds
  • the first pulse P1 preferably has a full width at half maximum on the order of picoseconds
  • the second pulse P2 preferably has a full width at half maximum on the order of nanoseconds.
  • the first pulse P1 preferably has a wavelength in the visible light region, a wavelength in the near ultraviolet light region, or a wavelength in the ultraviolet light region.
  • the second pulse P2 preferably has a wavelength in the visible light region or a wavelength in the near infrared light region.
  • FIG. 8 is a diagram showing the composite laser beam BA1.
  • the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates fluence.
  • the composite laser beam BA1 includes a plurality of composite pulses CP.
  • the irradiation unit 3 outputs a plurality of composite pulses CP at a predetermined interval T. Accordingly, the light absorption core C1 and the machining core C2 are formed by the irradiation of the first composite pulse CP, and the light absorption core C1 and the machining core C2 are further formed by the composite pulse CP subsequent to the first composite pulse CP.
  • the machining core C2 is gradually expanded.
  • the machining core C2 may be expanded along the first direction D1 (FIG. 1B) while gradually moving the irradiation position of each composite pulse CP, and the irradiation position of each composite pulse CP is substantially the same.
  • the machining core C2 may be expanded along the second direction D2 (FIG. 1B) in the same manner.
  • the processing core C2 can be easily processed by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence. Therefore, according to the second embodiment, by continuously irradiating the composite pulse CP, the processing core C2 can be expanded and the workpiece TA (for example, a wide band gap material) can be processed effectively.
  • the workpiece TA for example, a wide band gap material
  • Modification 1 In the modification 1 of Embodiment 2 of this invention, the irradiation part 3 of the laser processing apparatus 1 controls 1st laser oscillator A1 and / or 2nd laser oscillator A2, and 1st laser oscillator A1 produces
  • the first laser beam B1 and the second laser beam B2 generated and output by the second laser oscillator A2 are synchronized.
  • Other configurations and principles of the first modification are the same as those of the second embodiment. Therefore, the first modification has the same effect as that of the second embodiment.
  • the laser processing apparatus includes one laser oscillator. Then, the laser beam generated and output by one laser oscillator is branched into two to generate the first laser beam B1 and the second laser beam B2. Other configurations and principles of the second modification are the same as those of the second embodiment. Therefore, the second modification has the same effect as that of the second embodiment.
  • a YAG laser can be used as a laser oscillator.
  • the fundamental wave wavelength of the YAG laser is 1064 nm
  • the second harmonic wavelength is 532 nm (green laser)
  • the third harmonic wavelength is 355 nm (near ultraviolet laser).
  • a titanium sapphire laser can be used as the laser oscillator.
  • the wavelength of the fundamental wave of a titanium sapphire laser is 800 nm
  • the wavelength of the second harmonic is 400 nm.
  • the second harmonic or the third harmonic is used as the first laser beam B1, and the fundamental wave is used as the second laser beam B2.
  • the third harmonic is used as the first laser beam B1
  • the second harmonic is used as the second laser beam B2.
  • Embodiment 3 A laser processing apparatus and laser processing method according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the configuration of the laser processing apparatus according to the third embodiment is the same as the configuration of the laser processing apparatus 1 according to the second embodiment described with reference to FIG. Therefore, hereinafter, the laser processing apparatus according to Embodiment 3 is referred to as “laser processing apparatus 1”.
  • the third embodiment is different from the second embodiment in which the second laser oscillator A2 repeatedly oscillates the second pulse P2 in that the second laser oscillator A2 oscillates a continuous wave having a certain level of fluence.
  • the points of the third embodiment different from the second embodiment will be mainly described.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a laser processing method according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the composite laser beam BA2 according to the third embodiment. In FIG. 10, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates fluence.
  • the laser processing method includes a first beam generation step S21, a second beam generation step S23, and an irradiation step S25.
  • the laser processing apparatus 1 executes a laser processing method.
  • the first laser oscillator A1 generates the first laser beam B1.
  • the first laser beam B1 is the same as the first laser beam B1 according to the second embodiment. Specifically, the first laser oscillator A1 generates and outputs a plurality of first pulses P1 (a plurality of pulses) at a predetermined interval T.
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is not less than the first threshold Fm1.
  • the first threshold value Fm1 is the same as the first threshold value Fm1 according to the second embodiment.
  • the first beam generation step S21 is the same as the first beam generation step S11 according to the second embodiment.
  • the second laser oscillator A2 In the second beam generation step S23, the second laser oscillator A2 generates the second laser beam CW.
  • the second laser beam CW is a continuous wave having a constant level L fluence.
  • the constant level L of the second laser beam CW is equal to or higher than the second threshold value Fm2.
  • the second threshold value Fm2 indicates a lower limit value of the fluence for exceeding the band gap of the workpiece TA by multiphoton absorption based on the second laser beam CW.
  • the constant level L preferably indicates a fluence exceeding the band gap of the workpiece TA due to M photon absorption based on the second laser beam CW.
  • M represents an integer of 2 or more.
  • “M” is the same as “M” in the second pulse P2.
  • the constant level L is preferably greater than or equal to the third threshold value Fm3.
  • the third threshold value Fm3 is the same as the third threshold value Fm3 according to the second embodiment.
  • the constant level L is smaller than the processing threshold Fd.
  • the processing threshold value Fd is the same as the processing threshold value Fd according to the second embodiment.
  • the constant level L corresponds to the maximum value of the fluence of the second laser beam CW.
  • the irradiation unit 3 irradiates the workpiece TA with the composite laser beam BA2 including the first laser beam B1 and the second laser beam CW. Specifically, in the irradiation step S25, the irradiation unit 3 irradiates the first pulse P1 so that the first pulse P1 overlaps the second laser beam CW. Therefore, in the irradiation step S25, the light absorbing core forming step S1 and the processed core forming step S3 shown in FIG. 4 are executed. As a result, as in the first embodiment, the light absorbing core C1 is formed on the workpiece TA, and further, the machining core C2 is formed on the workpiece TA (FIG. 1B).
  • the processing core C2 is processed similarly to the processing core expansion step S5 shown in FIG. Is expanded.
  • the first pulse P1 preferably has a wavelength in the visible light region, a wavelength in the near ultraviolet light region, or a wavelength in the ultraviolet light region.
  • the second laser beam CW preferably has a wavelength in the visible light region or a wavelength in the near infrared light region.
  • the light absorption core C1 and the processing core C2 are formed. Therefore, in the third embodiment, similarly to the second embodiment, a workpiece (for example, a wide band gap material) can be processed by the composite laser beam BA2 having a relatively low photon energy and a relatively low fluence.
  • the third embodiment has the same effects as the second embodiment.
  • the processing core C2 can be expanded and the workpiece TA (for example, a wide band gap material) can be processed effectively.
  • the control of the first laser beam B1 and the second laser beam CW is easy. Moreover, the cost of the laser processing apparatus 1 can be reduced.
  • the light absorption core C1 and the processing core C2 are formed inside the workpiece TA.
  • the light absorption core C1 and the processing core C2 may be formed on the surface of the workpiece TA.
  • the first pulse P1 may be irradiated only at the beginning.
  • the composite laser beam BA1 may include only the second pulse P2 in which the first pulse P1 and the second pulse P2 do not overlap.
  • the interval between the first pulses P1 can be arbitrarily set.
  • the interval between the first pulse P1 and the first pulse P1 may be constant or different in the plurality of first pulses P1.
  • Embodiment 4 A laser processing apparatus and laser processing method according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the configuration of the laser processing apparatus according to the fourth embodiment is the same as the configuration of the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment described with reference to FIG. Therefore, hereinafter, the laser processing apparatus according to Embodiment 4 is referred to as “laser processing apparatus 1”.
  • the fourth embodiment is different from the first embodiment in which the light absorbing core C1 is formed on the workpiece TA in that the light absorbing core C1 is formed in the adjacent region of the workpiece TA.
  • the points of the fourth embodiment different from the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a laser processing method.
  • the specific layer Ob is formed on the workpiece TA (specifically, on the surface of the workpiece TA). Therefore, the specific layer Ob is in contact with the workpiece TA.
  • the specific layer Ob is, for example, a film.
  • the specific layer Ob is, for example, a carbon film.
  • the light absorption rate of the specific layer Ob is larger than the light absorption rate of the workpiece TA. Therefore, the material of the specific layer Ob is not particularly limited as long as the light absorption rate of the specific layer Ob is larger than the light absorption rate of the workpiece TA.
  • the specific layer Ob is, for example, an inorganic substance or an organic substance.
  • the inorganic substance may be composed of one kind of atom or an inorganic compound.
  • the organic substance may be composed of one kind of atom or an organic compound.
  • the thickness of the specific layer Ob is smaller than the thickness of the workpiece TA.
  • the thickness of the specific layer Ob is, for example, not less than several nanometers and not more than several tens of nanometers.
  • the irradiation unit 3 irradiates the specific layer Ob with the composite laser beam BA1.
  • the composite laser beam BA1 includes a first laser beam B1 and a second laser beam B2.
  • the first laser beam B1 includes a first pulse P1.
  • the photon energy Ep1 of the first pulse P1 is smaller than the band gap of the specific layer Ob.
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is not less than the fourth threshold value Fm4.
  • the fourth threshold value Fm4 indicates a lower limit value of the fluence for exceeding the band gap of the specific layer Ob by multiphoton absorption based on the first pulse P1.
  • the fourth threshold value Fm4 depends on the photon energy Ep1 of the first pulse P1. For example, when the photon energy Ep1 of the first pulse P1 is large, the fourth threshold value Fm4 is small. Other characteristics of the first pulse P1 are the same as those of the first pulse P1 according to the first embodiment.
  • the peak fluence PF1 of the first pulse P1 is equal to or greater than the fourth threshold value Fm4. Therefore, at the focal point of the first laser beam B1, the region other than the focal point is used. A light absorption core C1 having a high light absorption rate is formed. That is, the light absorption core C1 is formed in the specific layer Ob.
  • the specific layer Ob corresponds to an “object” that forms the light-absorbing core C1.
  • the light absorption core C1 has a light absorption rate larger than the light absorption rate of a region of the specific layer Ob that is not irradiated with the first laser beam B1 (specifically, the first pulse P1). It is an area. Moreover, the light absorption rate of the light absorption core C1 is larger than the light absorption rate of the workpiece TA.
  • the light absorption core C1 is a region of the specific layer Ob accompanied by a transient change in light absorption rate.
  • Transient change in light absorption rate indicates a change in light absorption rate due to a change in valence density of the specific layer Ob due to light absorption.
  • the electron temperature of the light absorption core C1 is higher than the electron temperature of the specific layer Ob before the light absorption core C1 is formed. Further, the light absorbing core C1 is attenuated after the electron temperature of the light absorbing core C1 reaches a peak, unless a new first pulse P1 is irradiated.
  • the density of the specific layer ob in the light absorption core C1 is substantially constant and does not depend on the electron temperature.
  • the density of the workpiece TA in the light absorption core C1 is substantially equal to the density of the specific layer Ob before the formation of the light absorption core C1. Furthermore, in the light absorption core C1, the change in the state of electrons is more dominant than the change in the state of the lattice.
  • the light absorption core C1 is defined in the same manner as the light absorption core C1 according to the first embodiment.
  • Other characteristics of the light absorbing core C1 are the same as those of the light absorbing core C1 according to the first embodiment.
  • the principle of generating the light absorbing core C1 is the same as the principle of generating the light absorbing core C1 according to the first embodiment.
  • the light absorption rate of the region adjacent to the light absorption core C1 in the workpiece TA increases due to the influence of the light absorption core C1.
  • the electron temperature of the region adjacent to the light absorption core C1 in the workpiece TA increases.
  • the light absorptance of a region adjacent to the light absorbing core C1 in the workpiece TA increases.
  • the second laser beam B2 includes a second pulse P2.
  • the second pulse P2 is the same as the second pulse P2 according to the first embodiment.
  • the light absorption core of the workpiece TA is caused by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence.
  • a machining core C2 is formed in a region adjacent to C1. This is because the light absorption rate of the region adjacent to the light absorption core C1 is increased.
  • the processing core C2 is a layer in which the workpiece TA has been altered from the light absorption core C1. “Alteration” indicates that the physical property of the workpiece TA changes. However, the “physical properties” return to the original physical properties after the machining core C2 disappears. The “physical properties” are the same as the “physical properties” described in the first embodiment. Since the processed core C2 having the changed physical properties is easily processed, when the second pulse P2 is irradiated to the processed core C2, the processing of the workpiece TA further proceeds. In addition, the characteristics of the machining core C2 are the same as the characteristics of the machining core C2 according to the first embodiment.
  • the irradiation timing of the 2nd pulse P2 to the light absorption core C1 is the same as that of Embodiment 1.
  • FIG. Therefore, the present invention is applicable as long as the second pulse P2 is applied to the light absorption core C1 during the lifetime of the light absorption core C1.
  • the first pulse P1 is a pulse for forming the light absorption core C1, and is not a pulse for processing the workpiece TA. Therefore, the photon energy Ep1 and fluence of the first pulse P1 may be relatively low.
  • the light absorbing core C1 and the processed core C2 are formed.
  • the workpiece TA having a relatively high workpiece threshold Fd using the first pulse P1 and the second pulse P2 having relatively low photon energy and relatively low fluence. can be processed.
  • the fourth embodiment has the same effects as the first embodiment.
  • the specific layer Ob is formed on the workpiece TA.
  • the light absorption rate of the specific layer Ob is larger than the light absorption rate of the workpiece TA. Therefore, the light absorption core C1 can be easily formed by the first pulse P1 having a relatively low photon energy Ep1 and a relatively low fluence.
  • the workpiece TA adjacent to the light absorption core C1 is caused by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence, originating from the light absorption core C1 formed in the specific layer Ob.
  • the processing core C2 can be easily formed.
  • the object TA (for example, synthetic quartz) can be processed.
  • the fourth embodiment is suitable for processing the workpiece TA in which the light absorbing core C1 is difficult to be formed.
  • the first layer having a relatively low photon energy and a relatively low fluence can be obtained simply by forming the specific layer Ob on the workpiece TA.
  • the workpiece TA can be processed using the pulse P1 and the second pulse P2.
  • a high-power laser is unnecessary, the cost of the laser processing apparatus 1 can be reduced and the optical system can be easily adjusted.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a laser processing method.
  • the laser processing method includes a specific layer forming step S31, a light absorbing core forming step S33, a processing core forming step S35, and a processing core expanding step S37.
  • the laser processing apparatus 1 executes a laser processing method.
  • a specific layer forming device (not shown) forms a specific layer Ob on the workpiece TA.
  • the specific layer forming apparatus is a film forming apparatus, and forms a film as the specific layer Ob on the workpiece TA.
  • the irradiation unit 3 irradiates the specific layer Ob with the first laser beam B1 (specifically, the first pulse P1), and the specific layer Ob.
  • the light-absorbing core C1 is formed.
  • the irradiation unit 3 irradiates the light absorbing core C1 formed on the specific layer Ob with the second laser beam B2 (specifically, the second pulse P2) to process the workpiece TA.
  • a core C2 is formed. That is, the irradiation unit 3 irradiates the workpiece TA with the second laser beam B2 (specifically, the second pulse P2) via the light absorption core C1, thereby forming the processing core C2 on the workpiece TA. To do. Then, the machining core C2 is machined by the second pulse P2.
  • the irradiation unit 3 expands the processing core C2 with the second laser beam B2 (specifically, the second pulse P2). Since the extended machining core C2 is machined by the second pulse P2, the machining area can be expanded.
  • the first to third examples of machining core expansion according to the first embodiment can be applied. Further, after the processing of the workpiece TA is completed, the specific layer Ob may be removed or the specific layer Ob may not be removed.
  • the laser processing apparatus and laser processing method which concern on Embodiment 5 of this invention are demonstrated.
  • the configuration of the laser processing apparatus according to the fifth embodiment is the same as the configuration of the laser processing apparatus 1 according to the second embodiment described with reference to FIG. Therefore, hereinafter, the laser processing apparatus according to the fifth embodiment is referred to as “laser processing apparatus 1”.
  • the fifth embodiment is different from the second embodiment in which the light absorbing core C1 is formed on the workpiece TA in that the light absorbing core C1 is formed in the adjacent region of the workpiece TA.
  • the fifth embodiment is common to the fourth embodiment in that the light absorbing core C1 is formed in the adjacent region of the workpiece TA.
  • the points of the fifth embodiment different from the second and fourth embodiments will be mainly described.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a laser processing method according to the fifth embodiment.
  • the laser processing method includes a specific layer forming step S41, a first beam generating step S43, a second beam generating step S45, a synchronizing step S47, and an irradiation step S49.
  • the laser processing apparatus 1 executes a laser processing method.
  • a specific layer forming apparatus (not shown) forms a specific layer Ob on the workpiece TA.
  • the first laser oscillator A1 generates the first laser beam B1 including the first pulse P1.
  • the second laser oscillator A2 generates a second laser beam B2 including the second pulse P2.
  • the irradiation unit 3 synchronizes the first laser beam B1 and the second laser beam B2, and outputs the result as a composite laser beam BA1.
  • the irradiation unit 3 irradiates the specific layer Ob and the workpiece TA with the composite pulse CP including the first pulse P1 and the second pulse, that is, the composite laser beam BA1 (FIG. 8).
  • the first pulse P1 is applied to the specific layer Ob
  • the second pulse P2 is applied to the workpiece TA through the specific layer Ob. Therefore, in the irradiation step S49, the light absorption core forming step S33 and the processing core forming step S35 shown in FIG. 12 are executed.
  • the light absorbing core C1 is formed on the specific layer Ob
  • the processing core C2 is further formed on the workpiece TA (FIG. 11).
  • the first laser oscillator A1 generates a plurality of first pulses P1
  • the second laser oscillator A2 generates a plurality of second pulses P2, similarly to the processing core expansion step S37 shown in FIG. C2 is expanded.
  • the light absorbing core C1 and the processed core C2 are formed.
  • the workpiece TA having a relatively high workpiece threshold Fd using the first pulse P1 and the second pulse P2 having relatively low photon energy and relatively low fluence. Can be processed.
  • the first pulse P1 having a relatively low photon energy Ep1 and a relatively low fluence is applied in the same manner as in the fourth embodiment because the first pulse P1 is irradiated to the specific layer Ob having a large light absorption rate.
  • the light absorption core C1 can be easily formed in the specific layer Ob by P1.
  • the light absorption core C1 formed in the specific layer Ob is adjacent to the light absorption core C1 by the second pulse P2 having a relatively low photon energy Ep2 and a relatively low fluence.
  • the processing core C2 can be easily formed on the workpiece TA.
  • the fifth embodiment has the same effects as the fourth embodiment.
  • the second laser oscillator A2 may generate the second laser beam CW according to the third embodiment instead of the second laser beam B2.
  • the synchronization step S47 is omitted.
  • the specific layer Ob and the workpiece TA are irradiated with the composite laser beam BA2 (FIG. 10) including the first laser beam B1 and the second laser beam CW.
  • the workpiece TA can be processed by the first laser beam B1 and the second laser beam CW having relatively low photon energy and relatively low fluence.
  • Example 1 to 3 In Examples 1 to 3 of the present invention, “4H—SiC” shown in (Table 1) was adopted as the workpiece TA as the wide band gap material.
  • the workpiece TA was a substrate.
  • the Si surface and the C surface of “4H—SiC” which is the workpiece TA the Si surface (0001) was polished and irradiated with a double pulse beam described later.
  • the laser oscillator was a titanium sapphire laser.
  • the center wavelength of the original laser beam OP generated by the laser oscillator was 794 nm.
  • the full width at half maximum of the pulse included in the original laser beam OP was 80 fs.
  • the repetition frequency was 10 Hz. Since the center wavelength was 794 nm, the photon energy of the original laser beam OP was 1.56 eV.
  • a first pulse and a second pulse were generated.
  • the first pulse had the same function as the first pulse P1 of the second embodiment, and the second pulse had the same function as the second pulse P2 of the second embodiment.
  • the second pulse was delayed from the first pulse by a pulse interval ⁇ .
  • the first pulse and the second pulse constituted a double pulse beam.
  • the photon energy of the first pulse was smaller than the band gap of the workpiece TA, and the photon energy of the second pulse was smaller than the band gap of the workpiece TA.
  • the processing threshold value Fd of the workpiece TA was 990 [mJ / cm 2 ].
  • the peak fluence of each of the first pulse and the second pulse was 800 [mJ / cm 2 ].
  • Each of the first pulse and the second pulse was near infrared light.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the machining marks 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • photographs 10a to 10c show the observation results by AFM.
  • the processing mark 11 when the first pulse and the second pulse with a pulse interval ⁇ of 1 ps were irradiated appeared in the photograph 10a.
  • a processing mark 11 appears when the first pulse and the second pulse with a pulse interval ⁇ of 10 ps are irradiated.
  • a processing mark 11 appears when the first pulse and the second pulse with a pulse interval ⁇ of 100 ps are irradiated.
  • the workpiece TA which is a wide band gap material, could be processed by the first pulse and the second pulse having low photon energy and low fluence.
  • Example 1 As described above with reference to FIG. 14, in Example 1, as shown in the photographs 10a to 10c, the processing marks 11 were reduced as the pulse interval ⁇ was increased. Therefore, it was confirmed that the light absorption core C1 was attenuated with the elapsed time from the irradiation of the first pulse. However, since the processing marks 11 in the photos 10a and 10b are relatively large, and the size of the processing marks 11 in the photos 10a and the size of the processing marks 11 in the photos 10b are approximately the same, the pulse interval ⁇ is 10 ps or less. If it exists, it has confirmed that attenuation of the light absorption core C1 was comparatively small. That is, when the pulse interval ⁇ is 10 ps or less, the workpiece TA can be processed effectively.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the processing threshold value Fm3 according to the second embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis indicates the pulse interval ⁇
  • the vertical axis indicates the fluence.
  • the change in the processing threshold value Fm3 of the workpiece TA when the second pulse with low photon energy was irradiated after the first pulse was irradiated and the pulse interval ⁇ was changed was shown.
  • the first processing threshold value Fd1 according to the comparative example was 1100 [mJ / cm 2 ]
  • the second processing threshold value Fd2 according to the comparative example was 990 [mJ / cm 2 ].
  • the first processing threshold value Fd1 and the second processing threshold value Fd2 indicate processing threshold values of the workpiece TA when a high-intensity electric field beam having a peak intensity of 1600 [mJ / cm 2 ] is irradiated.
  • the first processing threshold value Fd1 indicates a lower limit value of a fluence at which the workpiece TA can be ablated when the excitation layer (light absorption core C1) is not formed on the workpiece TA.
  • the second processing threshold value Fd2 indicates the lower limit value of the fluence at which the workpiece TA can be annealed when the excitation layer (light absorption core C1) is not formed on the workpiece TA. Annealing is the removal of atoms from the vicinity of the surface by a non-thermal effect.
  • the machining threshold Fm3 according to Example 2 was smaller than the first machining threshold Fd1 according to the comparative example and smaller than the second machining threshold Fd2 according to the comparative example.
  • the processing threshold Fm3 was constant until the pulse interval ⁇ was 10 ps or less. Therefore, it was confirmed that the attenuation of the light absorption core C1 was relatively small until the pulse interval ⁇ was 10 ps or less.
  • Example 3 As Example 3 of the present invention, the machining threshold Fm3 based on the second pulse when the peak fluence PF1 of the first pulse was changed was measured.
  • the pulse interval ⁇ was 1 ps.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the peak fluence PF1 of the first pulse and the processing threshold Fm3 of the second pulse according to the third embodiment.
  • the square mark indicates the processing threshold value Fm3 based on the second pulse
  • the diamond mark indicates the sum of the processing threshold value Fm3 based on the second pulse and the peak fluence PF1 of the first pulse.
  • the processing threshold value Fm3 based on the second pulse is substantially proportional to the peak fluence PF1 of the first pulse.
  • the proportionality constant was negative. That is, as the peak fluence PF1 of the first pulse is increased, the processing threshold Fm3 is decreased. In other words, it can be confirmed that the processing threshold Fm3 based on the second pulse decreases as the peak fluence PF1 of the first pulse is increased and more seed electrons are generated by excitation based on the first pulse.
  • Example 4 In Example 4 and Example 5 and Comparative Examples 1 to 8 of the present invention, synthetic quartz (SiO 2 ) was adopted as the workpiece TA as the wide band gap material.
  • the workpiece TA was a substrate.
  • a carbon film was used as the specific layer Ob. Specifically, carbon was vapor-deposited on a synthetic quartz substrate, which is the workpiece TA, by a film forming apparatus to form a carbon film on the synthetic quartz substrate. The film thickness was about 30 nm.
  • the laser oscillator was a titanium sapphire laser.
  • the center wavelength of the original laser beam OP generated by the laser oscillator was 794 nm.
  • the full width at half maximum of the pulse included in the original laser beam OP was 85 fs.
  • the pulse width (1 / e 2 ) of the pulse was 30.0 ⁇ m as a measured value.
  • the pulse width indicates the pulse width on the surface of the workpiece TA or the surface of the specific layer Ob.
  • Comparative Examples 1 to 4 will be described with reference to FIGS. 17 (a) to 18 (b).
  • one or two pulses were applied to the workpiece TA on which the specific layer Ob was not formed. Then, the workpiece TA was observed with a differential interference microscope.
  • Comparative Example 1 the workpiece TA was irradiated only once with one pulse.
  • the pulse energy of one pulse was 5.95 ⁇ J to 6.65 ⁇ J.
  • the peak fluence of one pulse was 1645 mJ / cm 2 .
  • Comparative Example 2 the workpiece TA was irradiated once with two pulses at an interval of 100 ms.
  • the pulse energy of one pulse was the same as in Comparative Example 1, and the fluence of one pulse was the same as in Comparative Example 1.
  • Comparative Example 3 the workpiece TA was irradiated only once with one pulse.
  • the pulse energy of one pulse was twice that of Comparative Example 1, and the fluence of one pulse was twice that of Comparative Example 1.
  • Comparative Example 4 the workpiece TA was irradiated only once with two pulses at an interval of 400 fs.
  • the pulse energy of one pulse was the same as in Comparative Example 1, and the fluence of one pulse was the same as in Comparative Example 1.
  • FIG. 17A is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to Comparative Example 1.
  • FIG. 17 (a) no processing trace was observed on the workpiece TA. Therefore, the peak fluence of the pulse was smaller than the processing threshold Fd. Further, it was obvious that the machining core C2 was not formed on the workpiece TA because one pulse was irradiated only once.
  • FIG. 17B is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to the second comparative example. As shown in FIG. 17B, no processing mark was observed on the workpiece TA. Accordingly, it was estimated that the light absorption core C1 and the machining core C2 were not formed on the workpiece TA even though two pulses having a long pulse interval (100 ms) were irradiated once.
  • FIG. 18A is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to Comparative Example 3.
  • a processing mark 13 was observed on the workpiece TA.
  • the processing mark 13 was observed as a substantially circular white spot. Therefore, the fluence of the pulse was larger than the processing threshold Fd. It was estimated that the processing trace 13 was a light absorption processing due to the nonlinear optical effect. Further, it was obvious that the machining core C2 was not formed on the workpiece TA because one pulse was irradiated only once.
  • FIG. 18B is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to Comparative Example 4. As shown in FIG. 18B, no processing mark was observed on the workpiece TA. Therefore, it was estimated that the light absorption core C1 and the machining core C2 were not formed on the workpiece TA even though two pulses having a short pulse interval (400 fs) were irradiated once.
  • Example 4 and Comparative Examples 5 to 7 will be described with reference to FIGS. 19 (a) to 20 (b).
  • one or two pulses were applied to the workpiece TA on which the specific layer Ob was formed. Then, the workpiece TA was observed with a differential interference microscope.
  • Comparative Example 5 the pulse conditions were the same as in Comparative Example 1. In Comparative Example 6, the pulse conditions were the same as in Comparative Example 2. In Comparative Example 7, the pulse conditions were the same as in Comparative Example 3. In Example 4, the pulse conditions were the same as in Comparative Example 4.
  • FIG. 19A is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to Comparative Example 5.
  • a processing mark 15 was observed in the specific layer Ob. Since the pulse conditions of Comparative Example 5 were the same as the pulse conditions of Comparative Example 1, it could be estimated that the workpiece TA was not processed. That is, it could be estimated that the processing remained in the specific layer Ob and did not reach the workpiece TA. Moreover, since the process trace 15 was formed in specific layer Ob, it has been estimated that the light absorption core C1 was formed in specific layer Ob. On the other hand, since one pulse was irradiated only once, it was clear that the machining core C2 was not formed on the workpiece TA.
  • FIG. 19B is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to Comparative Example 6.
  • a processing mark 17 was observed in the specific layer Ob.
  • the shape of the machining mark 17 was the same as that of the machining mark 15 of Comparative Example 5, it could be estimated that the workpiece TA was not processed. That is, it could be estimated that the processing remained in the specific layer Ob and did not reach the workpiece TA.
  • the process trace 17 was formed in the specific layer Ob, it was estimated that the light absorption core C1 was formed in the specific layer Ob.
  • two pulses having a long pulse interval (100 ms) were irradiated only once, it was estimated that the machining core C2 was not formed on the workpiece TA. This is because the workpiece TA has not been processed.
  • FIG. 20A is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to Comparative Example 7.
  • a processing mark 19 was observed.
  • the form of the machining mark 19 was different from the form of the machining mark 15 of the comparative example 5 and the form of the machining mark 17 of the comparative example 6.
  • the central portion of the machining mark 19 was changed as compared with the periphery thereof.
  • the center portion of the machining mark 19 indicates that the machining has reached the workpiece TA. That is, the center portion of the machining mark 19 indicates that the workpiece TA is being machined.
  • the pulse conditions of Comparative Example 7 were the same as the pulse conditions of Comparative Example 3, it was clear that the machining marks 19 were formed on the workpiece TA.
  • FIG. 20B is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to the fourth embodiment.
  • machining marks 21 were observed.
  • the form of the machining mark 21 was the same as the form of the machining mark 19 of Comparative Example 7. That is, the central portion of the machining mark 21 has changed as compared with its periphery. And the center part of the processing trace 21 has shown that processing has reached to the workpiece TA. That is, it can be estimated that the machining mark 21 indicates that the workpiece TA is being machined.
  • the conditions of each of the two pulses are the same as the conditions of the pulse of Comparative Example 5, it was clear that the light absorption core C1 was formed in the specific layer Ob.
  • Example 4 compared with Comparative Example 3 and Comparative Example 7, the pulse energy is half and the nonlinear optical effect is small. Therefore, it was clear that the processing trace 21 was not a light absorption processing due to the nonlinear optical effect.
  • the first pulse corresponds to the first pulse P1 of the fourth embodiment
  • the second pulse corresponds to the second pulse P2 of the fourth embodiment.
  • Example 5 and Comparative Example 8 will be described with reference to FIGS. 21 (a) and 21 (b).
  • the workpiece TA on which the specific layer Ob was formed was irradiated with two pulses. Then, the workpiece TA was observed with a differential interference microscope.
  • the workpiece TA was irradiated only once with two pulses at an interval of 300 ps.
  • the pulse energy of one pulse was twice that of Comparative Example 1, and the fluence of one pulse was twice that of Comparative Example 1.
  • Example 5 the workpiece TA was irradiated once with two pulses at an interval of 400 fs.
  • the pulse energy of one pulse was the same as in Comparative Example 8, and the fluence of one pulse was the same as in Comparative Example 8. If there was an interval of “400 fs”, it was confirmed that the two pulses did not interfere.
  • the second pulse is irradiated when the electron temperature of the light absorption core C1 by the first pulse is in the vicinity of the peak if the interval is “400 fs”.
  • FIG. 21A is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to Comparative Example 8.
  • a processing mark 23 was observed.
  • the form of the machining mark 23 was different from the form of the machining mark 21 of Example 4. Therefore, the processing mark 23 indicates that the specific layer Ob is processed, and it can be estimated that the workpiece TA is not processed.
  • the processing mark 23 included a substantially circular region (light gray portion) and a substantially annular region (dark gray portion) around the substantially circular region. It was estimated that the substantially annular region was the processing region of the specific layer Ob by the first pulse, and the substantially circular region was the processing region of the specific layer Ob by the second pulse.
  • FIG. 21B is a diagram illustrating a pulse irradiation result according to the fifth embodiment.
  • a processing mark 25 was observed.
  • the form of the machining mark 25 was the same as the form of the machining mark 21 of Example 4.
  • the pulse energy of one pulse was twice the pulse energy of one pulse in Example 4. Therefore, it can be estimated that the machining mark 25 indicates that the workpiece TA is being machined.
  • Example 5 similarly to Example 4, it was estimated that the light absorbing core C1 was formed on the specific layer Ob, the processed core C2 was formed on the workpiece TA, and the workpiece TA was processed.
  • Example 5 it was observed that the work reached the workpiece TA and that the workpiece TA was processed. Specifically, the central portion of the machining mark 25 indicates that the machining has reached the workpiece TA. In contrast, in Comparative Example 8, it was observed that only the specific layer Ob was processed and the processing did not reach the workpiece TA. Specifically, both of the substantially annular region and the substantially circular region of the processing mark 23 indicate that the processing remains in the specific layer Ob and does not reach the workpiece TA. The only difference between Example 5 and Comparative Example 8 was the pulse interval. Therefore, in Comparative Example 8, the light absorption core C1 was formed by the first pulse, but it was confirmed that the second pulse was irradiated after the light absorption core C1 disappeared.
  • the second pulse is delayed with respect to the first pulse, but the same applies even when the first pulse and the second pulse overlap. It was estimated that the result (formation of a processing mark on the workpiece TA) can be obtained. This is because it can be estimated that the irradiation timing of the first pulse and the second pulse does not affect the formation of the processing core C2 as long as the second pulse is irradiated to the light absorption core C1. Also, an experiment can be performed in which the first pulse and the second pulse are controlled to overlap. However, in an experiment in which the first pulse and the second pulse are controlled to overlap, it is difficult to confirm which pulse formed the light absorption core C1 and which pulse formed the machining core C2. It is. Therefore, an experiment was performed by delaying the second pulse with respect to the first pulse.
  • the manufacturing method of the workpiece which concerns on one Embodiment of this invention performs 1st laser beam B1 by performing the laser processing method which concerns on Embodiment 1, Embodiment 2, Embodiment 4, or Embodiment 5.
  • the workpiece TA (or the specific layer Ob and the workpiece TA) is irradiated with the second laser beam B2 to process the workpiece TA, and the workpiece is manufactured from the workpiece TA.
  • a method for manufacturing a workpiece according to an embodiment of the present invention includes a first laser beam B1 and a second laser beam CW by executing a laser processing method according to a modification of Embodiment 3 or Embodiment 5. Is applied to the workpiece TA (or the specific layer Ob and the workpiece TA) to process the workpiece TA, and a workpiece is manufactured from the workpiece TA.
  • the present invention relates to a laser processing method, a manufacturing method of a workpiece, and a laser processing apparatus, and has industrial applicability.

Abstract

レーザー加工方法は、光吸収コア形成工程（Ｓ１）と加工コア形成工程（Ｓ３）とを含む。光吸収コア形成工程（Ｓ１）は、第１パルス（Ｐ１）を含む第１レーザービーム（Ｂ１）を被加工物（ＴＡ）に照射して、被加工物（ＴＡ）に光吸収コア（Ｃ１）を形成する。加工コア形成工程（Ｓ３）は、第２レーザービーム（Ｂ２）を光吸収コア（Ｃ１）に照射して、被加工物（ＴＡ）に加工コア（Ｃ２）を形成する。光吸収コア（Ｃ１）は、被加工物（ＴＡ）のうち、第１パルス（Ｐ１）の照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する領域である。加工コア（Ｃ２）は、被加工物（ＴＡ）のうち、第２レーザービーム（Ｂ２）の照射されていない領域の密度と異なる密度を有する領域である。

Description

レーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置
　本発明は、レーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置に関する。
　近年、フェムト秒レーザーは、様々な微細加工に利用されている。
　例えば、非特許文献１は、フェムト秒レーザーを銅の表面に照射して、銅の表面に微細周期構造を形成した例を開示する。例えば、フェムト秒レーザーによって摺動部品に微細周期構造を形成して摩擦を低減できる。また、非特許文献１は、フェムト秒レーザーを金に照射して、金に微細穴開け加工を実行した例を開示する。さらに、非特許文献２は、フェムト秒レーザーを透明材料に照射し、多光子吸収を誘引することによって多層構造を形成する例を開示する。
藤田雅之、橋田昌樹、「フェムト秒レーザー加工」、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｌａｓｍａ　ａｎｄ　Ｆｕｓｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ、２００５年、Ｖｏｌ．８１、ｐ．１９５－２０１ 三澤弘明、「多光子吸収による３次元フォトニック結晶の作製」、表面科学、２００１年、Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．１１、ｐ．７２９－７３４
　しかしながら、非特許文献１及び非特許文献２に記載された技術では、比較的高い光子エネルギー及び比較的高いフルエンスを有するフェムト秒レーザーが必要になる。
　本発明の目的は、比較的低い光子エネルギー及び比較的低いフルエンスを有するレーザービームによって被加工物を加工できるレーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置を提供することにある。
　本発明の第１の観点によれば、レーザー加工方法は、光吸収コア形成工程と、加工コア形成工程とを含む。光吸収コア形成工程は、第１パルスを含む第１レーザービームを対象物に照射して、前記対象物に光吸収コアを形成する。加工コア形成工程は、第２レーザービームを前記光吸収コアに照射して、前記対象物である被加工物、又は、前記対象物が接触している被加工物に、加工コアを形成する。前記光吸収コアは、前記対象物のうち、前記第１パルスの照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する領域である。前記加工コアは、前記被加工物のうち、前記第２レーザービームの照射されていない領域の密度と異なる密度を有する領域である。前記第１パルスのピークフルエンスは、前記被加工物の被加工閾値よりも小さい。前記第２レーザービームのフルエンスの最大値は、前記被加工閾値よりも小さい。前記被加工閾値は、前記被加工物のうち、前記加工コアが形成されている領域と異なる領域を加工可能なフルエンスの下限値を示す。
　本発明のレーザー加工方法は、加工コア拡張工程をさらに含むことが好ましい。加工コア拡張工程は、前記第２レーザービームによって前記加工コアを拡張することが好ましい。
　本発明のレーザー加工方法において、前記被加工物上に前記対象物が形成されていることが好ましい。前記対象物の光吸収率は、前記被加工物の光吸収率よりも大きいことが好ましい。前記加工コア形成工程では、前記対象物に形成された前記光吸収コアを介して前記被加工物に前記第２レーザービームを照射して、前記被加工物に前記加工コアを形成することが好ましい。
　本発明のレーザー加工方法において、前記第２レーザービームは、第２パルスを含むことが好ましい。前記第２パルスの半値全幅は、前記第１パルスの半値全幅より大きいことが好ましい。前記第１パルスと前記第２パルスとが重なるように、前記第１パルス及び前記第２パルスを制御することが好ましい。
　本発明のレーザー加工方法は、第１ビーム生成工程と、第２ビーム生成工程と、同期工程とをさらに含むことが好ましい。第１ビーム生成工程は、前記第１レーザービームを生成することが好ましい。第２ビーム生成工程は、前記第２レーザービームを生成することが好ましい。同期工程は、前記第１レーザービームと前記第２レーザービームとを同期させることが好ましい。前記光吸収コア形成工程では、前記対象物である前記被加工物に前記第１パルスを照射して、前記被加工物に前記光吸収コアを形成することが好ましい。前記加工コア形成工程では、前記被加工物に形成された前記光吸収コアに前記第２パルスを照射して、前記被加工物に前記加工コアを形成することが好ましい。前記第１パルスのピークフルエンスは、第１閾値以上であることが好ましい。前記第１閾値は、前記第１パルスに基づく多光子吸収によって前記被加工物のバンドギャップを超えるためのフルエンスの下限値を示すことが好ましい。前記第２パルスのピークフルエンスは、第２閾値以上であることが好ましい。前記第２閾値は、前記第２パルスに基づく多光子吸収によって前記被加工物のバンドギャップを超えるためのフルエンスの下限値を示すことが好ましい。前記同期工程では、前記第２パルスのフルエンスが第３閾値以上になる期間に前記第１パルスが位置するように、前記第１パルスと前記第２パルスとを制御することが好ましい。前記第３閾値は、前記第１パルスのピークフルエンスに依存する可変値であり、前記光吸収コアを加工可能なフルエンスの下限値を示すことが好ましい。
　本発明のレーザー加工方法において、前記第１パルスのピークフルエンスは、前記第１パルスに基づくＮ光子吸収によって前記被加工物のバンドギャップを超えるフルエンスを示すことが好ましい。前記「Ｎ」は、２以上の整数を示すことが好ましい。前記第２パルスのピークフルエンスは、前記第２パルスに基づくＭ光子吸収によって前記被加工物のバンドギャップを超えるフルエンスを示すことが好ましい。前記「Ｍ」は、２以上の整数を示すことが好ましい。
　本発明のレーザー加工方法において、前記第１パルスのピークが前記第２パルスのピークよりも前の時間に位置するように、前記第１パルスと前記第２パルスとを制御することが好ましい。
　本発明のレーザー加工方法において、前記第１パルスのピークから前記第２パルスのピークまでの期間は、１ナノ秒以下であることが好ましい。
　本発明のレーザー加工方法において、前記第２レーザービームは、一定レベルのフルエンスを有する連続波であることが好ましい。前記第１パルスが前記第２レーザービームに重なるように、前記第１パルスを照射することが好ましい。
　本発明の第２の観点によれば、加工物の製造方法は、被加工物を加工して、前記被加工物から加工物を製造する方法である。加工物の製造方法は、光吸収コア形成工程と、加工コア形成工程とを含む。光吸収コア形成工程は、第１パルスを含む第１レーザービームを対象物に照射して、前記対象物に光吸収コアを形成する。加工コア形成工程は、第２レーザービームを前記光吸収コアに照射して、前記対象物である被加工物、又は、前記対象物が接触している被加工物に、加工コアを形成する。前記光吸収コアは、前記対象物のうち、前記第１パルスの照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する領域である。前記加工コアは、前記被加工物のうち、前記第２レーザービームの照射されていない領域の密度と異なる密度を有する領域である。前記第１パルスのピークフルエンスは、前記被加工物の被加工閾値よりも小さい。前記第２レーザービームのフルエンスの最大値は、前記被加工閾値よりも小さい。前記被加工閾値は、前記被加工物のうち、前記加工コアが形成されている領域と異なる領域を加工可能なフルエンスの下限値を示す。
　本発明の第３の観点によれば、レーザー加工装置は、レーザービーム生成部と、照射部とを備える。レーザービーム生成部は、第１パルスを含む第１レーザービームと、第２レーザービームとを生成する。照射部は、前記第１レーザービームを対象物に照射して、前記対象物に光吸収コアを形成する。前記照射部は、前記第２レーザービームを前記光吸収コアに照射して、前記対象物である被加工物、又は、前記対象物が接触している被加工物に、加工コアを形成する。前記光吸収コアは、前記対象物のうち、前記第１パルスの照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する領域である。前記加工コアは、前記被加工物のうち、前記第２レーザービームの照射されていない領域の密度と異なる密度を有する領域である。前記第１パルスのピークフルエンスは、前記被加工物の被加工閾値よりも小さい。前記第２レーザービームのフルエンスの最大値は、前記被加工閾値よりも小さい。前記被加工閾値は、前記被加工物のうち、前記加工コアが形成されている領域と異なる領域を加工可能なフルエンスの下限値を示す。
　本発明によれば、比較的低い光子エネルギー及び比較的低いフルエンスを有するレーザービームによって被加工物を加工できる。
（ａ）比較例に係るレーザービームを示す図である。（ｂ）本発明の実施形態１に係るレーザー加工方法を示す図である。 実施形態１に係るレーザー加工方法の原理を示す図である。 実施形態１に係るレーザー加工装置を示す図である。 実施形態１に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係るレーザー加工装置を示す図である。 実施形態２に係る複合パルスを示す図である。 実施形態２に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。 実施形態２に係る複合レーザービームを示す図である。 本発明の実施形態３に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。 実施形態３に係る複合レーザービームを示す図である。 本発明の実施形態４に係るレーザー加工方法を示す図である。 実施形態４に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態５に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る加工痕を示す図である。 本発明の実施例２に係る加工閾値（第３閾値）を示す図である。 本発明の実施例３に係る第１パルスのピークフルエンスと第２パルスの加工閾値（第３閾値）との関係を示す図である。 （ａ）は、比較例１に係るパルスの照射結果を示す図である。（ｂ）は、比較例２に係るパルスの照射結果を示す図である。 （ａ）は、比較例３に係るパルスの照射結果を示す図である。（ｂ）は、比較例４に係るパルスの照射結果を示す図である。 （ａ）は、比較例５に係るパルスの照射結果を示す図である。（ｂ）は、比較例６に係るパルスの照射結果を示す図である。 （ａ）は、比較例７に係るパルスの照射結果を示す図である。（ｂ）は、本発明の実施例４に係るパルスの照射結果を示す図である。 （ａ）は、比較例８に係るパルスの照射結果を示す図である。（ｂ）は、本発明の実施例５に係るパルスの照射結果を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
　（実施形態１）
　図１～図４を参照して、本発明の実施形態１に係るレーザー加工装置１及びレーザー加工方法について説明する。まず、図１を参照して、比較例と比較しつつ、実施形態１に係るレーザー加工方法について説明する。図１（ａ）は、比較例に係るレーザービームＢＢを示す図である。図１（ｂ）は、実施形態１に係るレーザー加工方法を示す図である。
　図１（ａ）に示すように、比較例では、レーザービームＢＢが、被加工物ＴＡに照射される。被加工物ＴＡは、例えば、ワイドバンドギャップ材料である。レーザービームＢＢは、例えば、フェムト秒レーザービームである。レーザービームＢＢはパルスＰを含む。パルスＰの光子エネルギーは、被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧより小さい。
　ワイドバンドギャップ材料のような被加工物ＴＡに、比較的低い光子エネルギーを有するパルスＰを照射する場合、被加工物ＴＡの格子吸収による加熱の効果が加工に影響を及ぼさないときには、パルスＰのピークフルエンスが、少なくとも閾値Ｆｍｐ以上でないと、照射時間を長くしても被加工物ＴＡは加工されない。閾値Ｆｍｐは、パルスＰに基づく多光子吸収によって被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧを超えるためのフルエンスの下限値を示す。
　これに対して、実施形態１に係るレーザー加工方法では、図１（ｂ）に示すように、複合レーザービームＢＡ１を被加工物ＴＡに照射して被加工物ＴＡを加工する。被加工物ＴＡは加工対象である。複合レーザービームＢＡ１は、第１レーザービームＢ１と、第２レーザービームＢ２とを含む。
　第１レーザービームＢ１は第１パルスＰ１を含む。第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１は、被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧより小さい。第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１は、第１閾値Ｆｍ１以上である。第１閾値Ｆｍ１は、第１パルスＰ１に基づく多光子吸収によって被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧを超えるためのフルエンスの下限値を示す。第１閾値Ｆｍ１は、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１に依存する。例えば、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１が大きいと、第１閾値Ｆｍ１が小さい。
　第１パルスＰ１が被加工物ＴＡに照射されると、第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１が第１閾値Ｆｍ１以上であるため、第１レーザービームＢ１の集光点では、集光点以外の領域よりも光吸収率が高い光吸収コアＣ１が形成される。つまり、被加工物ＴＡに光吸収コアＣ１が形成される。実施形態１では、被加工物ＴＡは、光吸収コアＣ１を形成する「対象物」に相当する。
　具体的には、光吸収コアＣ１は、被加工物ＴＡのうち、第１レーザービームＢ１（具体的には第１パルスＰ１）の照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する領域である。物質の光吸収率とは、物質に垂直に入射した光の強度Ｉ０に対して物質が吸収した光の強度Ｉ１の割合（Ｉ１／Ｉ０）のことである。例えば、光吸収率は、ランベルト・ベールの法則に従う吸光係数αによって表される。吸光係数αは、物質に垂直に入射した光の強度Ｉ０、物質を透過した光の強度Ｉ２、及び物質の厚みｘを用いて、次式で表される。
　α＝（－１／ｘ）ｌｏｇ10（Ｉ２／Ｉ０）
　更に具体的には、光吸収コアＣ１は、被加工物ＴＡのうち、過渡的な光吸収率の変化を伴う領域である。「過渡的な光吸収率の変化」は、光吸収による被加工物ＴＡ（例えば、被加工物ＴＡの表面）の価電子密度の変化に起因する光吸収率の変化を示す。
　光吸収コアＣ１を「励起」の観点から定義すると、光吸収コアＣ１とは、第１パルスＰ１による電子系の励起によって形成される励起層のことである。具体的には、光吸収コアＣ１は、第１パルスＰ１による電子系の励起によって形成される非コヒーレントな励起層である。
　光吸収コアＣ１の電子温度は、光吸収コアＣ１の形成前の被加工物ＴＡの電子温度よりも高い。また、光吸収コアＣ１は、新たな第１パルスＰ１を照射しない限り、光吸収コアＣ１の電子温度がピークになった後に減衰する。ただし、光吸収コアＣ１での被加工物ＴＡの密度は略一定であり、電子温度に依存しない。また、光吸収コアＣ１での被加工物ＴＡの密度は、光吸収コアＣ１の形成前の被加工物ＴＡの密度と略等しい。さらに、光吸収コアＣ１では、電子の状態変化が格子の状態変化よりも優勢である。
　第２レーザービームＢ２は第２パルスＰ２を含む。第２パルスＰ２の光子エネルギーＥｐ２は、被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧより小さい。第２パルスＰ２のピークフルエンスＰＦ２は、第２閾値Ｆｍ２以上である。第２閾値Ｆｍ２は、第２パルスＰ２に基づく多光子吸収によって被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧを超えるためのフルエンスの下限値を示す。第２閾値Ｆｍ２は、第２パルスＰ２の光子エネルギーＥｐ２に依存する。例えば、第２パルスＰ２の光子エネルギーＥｐ２が小さいと、第２閾値Ｆｍ２が大きい。
　第２パルスＰ２が光吸収コアＣ１に照射されると、光吸収コアＣ１の光吸収率が高いため、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって光吸収コアＣ１の加工が開始される。つまり、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって、被加工物ＴＡを加工できる。なお、被加工物ＴＡに対して、第２パルスＰ２の照射前に第１パルスＰ１を照射して、光吸収コアＣ１を形成してもよいし、第２パルスＰ２の照射中に第１パルスＰ１を照射して、光吸収コアＣ１を形成してもよい。
　そして、光吸収コアＣ１の加工が開始されると、被加工物ＴＡに加工コアＣ２が形成される。加工コアＣ２は、光吸収コアＣ１を中心に被加工物ＴＡが変質した領域である。「変質」は、被加工物ＴＡの物性が変化することを示す。「物性」とは、被加工物ＴＡの示す巨視的性質のことである。「物性」は、例えば、被加工物ＴＡの熱的性質及び／又は機械的性質である。物性の変化した加工コアＣ２は加工され易いため、加工コアＣ２に第２パルスＰ２が照射されていると、被加工物ＴＡの加工が更に進行する。ただし、「物性」は、加工コアＣ２の消滅後には、元の物性に戻る。
　具体的には、加工コアＣ２は、被加工物ＴＡのうち、第２レーザービームＢ２（具体的には第２パルスＰ２）の照射されていない領域の密度と異なる密度を有する領域である。従って、加工コアＣ２での被加工物ＴＡの密度は、加工コアＣ２の形成前の被加工物ＴＡの密度と異なる。例えば、加工コアＣ２での被加工物ＴＡの密度は、加工コアＣ２の形成前の被加工物ＴＡの密度より小さい。なお、密度は、被加工物ＴＡの「物性」の一例である。また、加工コアＣ２は、被加工物ＴＡのうち、第２レーザービームＢ２（具体的には第２パルスＰ２）の照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する。
　更に具体的には、加工コアＣ２は、被加工物ＴＡのうち、ピコ秒から「ナノ秒又はマイクロ秒」にわたる時間オーダーにおける非過渡的な光吸収率の変化を伴う状態変化を示す領域である。「非過渡的な光吸収率の変化」は、光吸収による被加工物ＴＡの密度変化を伴う光吸収率の変化を示す。ただし、加工コアＣ２の消滅後には、密度は、加工コアＣ２の形成前の密度に戻る。「状態変化」は、例えば、固相から液相への状態変化、及び／又は、アモルファス化領域の形成による状態変化を示す。ただし、このような状態変化は、有限期間の状態変化であり、加工コアＣ２の消滅後には、元の状態に戻る。ただし、加工コアＣ２は加工されたままである。
　加工コアＣ２の格子温度は、加工コアＣ２の形成前の被加工物ＴＡの格子温度よりも高い。また、第２パルスＰ２の強度の減少に伴って格子温度が低下するため、加工コアＣ２は減衰する。ただし、加工コアＣ２への一定強度以上の光の照射が持続する限り、加工コアＣ２の減衰が抑制される。例えば、第２パルスＰ２のフルエンスが第２閾値Ｆｍ２以上の期間では、加工コアＣ２の減衰が抑制される。さらに、加工コアＣ２では、格子の状態変化が電子の状態変化よりも優勢である。従って、加工コアＣ２では、熱拡散を伴う加工が行われる。
　また、第１パルスＰ１の照射終了後でも、第２パルスＰ２が加工コアＣ２に照射されていると、第２パルスＰ２のエネルギーが加工コアＣ２に流入し、継続して加工コアＣ２が加工される。その結果、加工コアＣ２が拡張され、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって、被加工物ＴＡの加工を効果的に実現できる。
　さらに、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２が、加工コアＣ２に繰り返し照射されると、被加工物ＴＡの加工を更に効果的に実現できる。加工コアＣ２には光吸収コアＣ１が繰り返し形成されるだけでなく、加工コアＣ２は、加工コアＣ２以外の領域と比較して、加工され易いためである。
　また、第１パルスＰ１は光吸収コアＣ１を形成するためのパルスであり、被加工物ＴＡを加工するためのパルスではない。従って、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１及びフルエンスは比較的低くても十分である。
　引き続き図１（ｂ）を参照して、光吸収コアＣ１と加工コアＣ２とを比較して説明する。光吸収コアＣ１の存続期間は、加工コアＣ２の存続期間よりも短い。光吸収コアＣ１は、例えば、光吸収コアＣ１の形成時から１ナノ秒以下の期間、存続する。光吸収コアＣ１の形成時は、例えば、第１パルスＰ１の照射時である。
　従って、光吸収コアＣ１の形成時から１ナノ秒以下の期間に第２パルスＰ２が位置するように、光吸収コアＣ１に第２パルスＰ２を照射する。ただし、光吸収コアＣ１の形成時から５００ピコ秒以下の期間に第２パルスＰ２が位置するように、光吸収コアＣ１に第２パルスＰ２を照射することが好ましい。また、光吸収コアＣ１の形成時から１００ピコ秒以下の期間に第２パルスＰ２が位置するように、光吸収コアＣ１に第２パルスＰ２を照射することが更に好ましい。さらに、光吸収コアＣ１の形成時から１０ピコ秒以下の期間に第２パルスＰ２が位置するように、光吸収コアＣ１に第２パルスＰ２を照射することが更に好ましい。さらに、光吸収コアＣ１の形成時から１ピコ秒以下の期間に第２パルスＰ２が位置するように、光吸収コアＣ１に第２パルスＰ２を照射することが更に好ましい。光吸収コアＣ１の電子温度が高い程、光吸収率が高いため、加工コアＣ２が形成され易いからである。
　なお、光吸収コアＣ１の存続期間は、１ピコ秒より短いこともあり得るし、５００ピコ秒より短いこともあり得るし、１００ピコ秒より短いこともあり得るし、１０ピコ秒より短いこともあり得るし、１ピコ秒より短いこともあり得る。光吸収コアＣ１の存続期間は、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１及びフルエンス並びに被加工物ＴＡの光吸収率に依存するからである。なお、光吸収コアＣ１の存続期間中に第２パルスＰ２が光吸収コアＣ１に照射される限り、本発明は適用可能である。
　また、光吸収コアＣ１の形成時から１ピコ秒以上経過すると、電子のエネルギーが格子に伝達され、格子温度が上昇し始める。そして、第２パルスＰ２が光吸収コアＣ１に照射されることを条件に、光吸収コアＣ１の形成時から１００ピコ秒以上経過すると、加工コアＣ２が形成される。加工コアＣ２は、ピコ秒から、ナノ秒又はマイクロ秒にわたる時間オーダーで存続する。
　引き続き図１（ｂ）を参照して、被加工物ＴＡの被加工閾値Ｆｄと関連して、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２のフルエンスを説明する。被加工閾値Ｆｄは、被加工物ＴＡのうち、加工コアＣ２が形成されている領域と異なる領域を加工可能なフルエンスの下限値を示す。換言すれば、被加工閾値Ｆｄは、光吸収コアＣ１に基づく加工コアＣ２を形成することなく被加工物ＴＡを加工可能なフルエンスの下限値を示す。更に換言すれば、被加工閾値Ｆｄは、被加工物ＴＡの非励起時の加工閾値であり、励起層である光吸収コアＣ１を形成することなく被加工物ＴＡを加工可能なフルエンスの下限値を示す。
　第１レーザービームＢ１のフルエンスの最大値、つまり、第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１は、被加工物ＴＡの被加工閾値Ｆｄよりも小さい。従って、第１パルスＰ１のみを被加工物ＴＡに照射しただけでは、被加工物ＴＡは加工されない。また、第２レーザービームＢ２のフルエンスの最大値、つまり、第２パルスＰ２のピークフルエンスＰＦ２は、被加工閾値Ｆｄよりも小さい。従って、第２パルスＰ２のみを被加工物ＴＡに照射しただけでは、被加工物ＴＡは加工されない。
　以上、図１（ｂ）を参照して説明したように、実施形態１によれば、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２を形成している。そして、第１パルスＰ１は、光吸収コアＣ１を形成できる程度の光子エネルギーＥｐ１及びフルエンスを有していれば十分である。従って、比較的低い光子エネルギーＥｐ１及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１によって容易に光吸収コアＣ１を形成できる。さらに、光吸収コアＣ１は高い光吸収率を有しているため、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって容易に加工コアＣ２を形成できる。さらに、加工コアＣ２は加工され易いため、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって容易に加工コアＣ２を加工できる。
　その結果、実施形態１によれば、比較的低い光子エネルギー及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを使用して、比較的高い被加工閾値Ｆｄを有する被加工物ＴＡ（例えば、ワイドバンドギャップ材料）を加工できる。特に、高出力レーザーが不要であるため、レーザー加工装置１のコストを低減できるとともに、光学系の調整が容易である。
　なお、フルエンスとは、単位面積当たりのエネルギー量のことである。フルエンスは、照度に略比例する。フルエンスを定義する際の「単位面積」は、パルスＰに関しては、パルスＰの断面の単位面積を示し、第１パルスＰ１（第１レーザービームＢ１）に関しては、第１パルスＰ１の断面の単位面積を示し、第２パルスＰ２（第２レーザービームＢ２）に関しては、第２パルスＰ２の断面の単位面積を示す。
　また、パルスＰのピークフルエンスとは、パルスＰのフルエンス分布のうち最大のフルエンスのことであり、第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１とは、第１パルスＰ１のフルエンス分布のうち最大のフルエンスのことであり、第２パルスＰ２のピークフルエンスＰＦ２とは、第２パルスＰ２のフルエンス分布のうち最大のフルエンスのことである。
　次に、図２を参照して、レーザー加工方法の原理を説明する。図２は、実施形態１に係るレーザー加工方法の原理を示す図である。図２に示すように、レーザー加工方法では、複合レーザービームＢＡ１を被加工物ＴＡに照射する。つまり、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２が被加工物ＴＡに照射される。
　第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１は、第１閾値Ｆｍ１以上である。第１閾値Ｆｍ１は、第１パルスＰ１に基づく多光子吸収によって被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧを超えるためのフルエンスの下限値を示す。従って、第１パルスＰ１が被加工物ＴＡに照射されると、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１に基づく多光子吸収によって価電子帯ＶＢの電子ｅが伝導帯ＣＢに励起される。その結果、被加工物ＴＡに光吸収コアＣ１が形成される。
　第２パルスＰ２が光吸収コアＣ１に照射されて、第２パルスＰ２が伝導帯ＣＢの電子ｅに照射されると、第２パルスＰ２の光子エネルギーＥｐ２によってアバランシェイオン化が誘起される。アバランシェイオン化によって、伝導帯ＣＢの電子ｅが急激に増加する。アバランシェイオン化とは、自由電子が電界で加速され、衝突電離を引き起こす過程が繰り返し発生して、自由電子が増加することである。
　具体的には、第１パルスＰ１によって励起された電子ｅ（以下、「種電子」と記載する。）に第２パルスＰ２が照射され、種電子が光子エネルギーＥｐ２を吸収する。種電子は、光子エネルギーＥｐ２に基づく多光子吸収によって、伝導帯ＣＢにおいて更に高いエネルギー準位まで励起される。
　一方、第２パルスＰ２のピークフルエンスＰＦ２は、第２閾値Ｆｍ２以上である。第２閾値Ｆｍ２は、第２パルスＰ２に基づく多光子吸収によって被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧを超えるためのフルエンスの下限値を示す。従って、種電子が、バンドギャップＢＧ以上のエネルギーを吸収する。そして、種電子が、バンドギャップＢＧ以上のエネルギーを吸収して高いエネルギー準位に励起し、伝導帯ＣＢにおいて安定したエネルギー準位まで遷移するときに、バンドギャップＢＧ以上のエネルギーを放出する。放出されたエネルギーは価電子帯ＶＢの電子ｅに吸収されるため、価電子帯ＶＢの電子ｅが伝導帯ＣＢに励起される。
　このように、伝導帯ＣＢの１個の種電子が伝導帯ＣＢに残りつつ、更に１個の電子ｅが伝導帯ＣＢに励起されるため、伝導帯ＣＢには、電子ｅが１個増える。増えた電子ｅは、種電子と同様に機能する。つまり、伝導帯ＣＢにおいて、種電子が１個から２個に増加する。さらに、２個の種電子の各々が、バンドギャップＢＧ以上のエネルギーを吸収・放出することで、更に２個の電子ｅが伝導帯ＣＢに増える。同様にして、伝導帯ＣＢの電子ｅが指数関数的に増加する。
　換言すれば、第１パルスＰ１によって生成された伝導帯ＣＢの種電子が、第２パルスＰ２からバンドギャップＢＧ以上のエネルギーを吸収して加速され、被加工物ＴＡの原子に衝突し、原子内の電子ｅにバンドギャップＢＧ以上のエネルギーを与える。そして、原子内の電子ｅは、種電子からバンドギャップＢＧ以上のエネルギーを吸収し、伝導帯ＣＢに励起されて、原子から分離する。つまり、衝突電離が発生する。さらに、原子に衝突した種電子だけでなく、原子から分離した電子ｅが種電子と同様に機能し、衝突電離が繰り返され、伝導帯ＣＢの電子ｅが急激に増加する。
　急激に増加した伝導帯ＣＢの電子ｅが、伝導帯ＣＢから価電子帯ＶＢに遷移し、エネルギーを放出する。放出されたエネルギーによって、光吸収コアＣ１の原子が飛散又は除去されて、光吸収コアＣ１の加工が開始され、加工コアＣ２が形成される。つまり、第１パルスＰ１で光吸収コアＣ１を形成し、光吸収コアＣ１が消滅する前に第２パルスＰ２によってアバランシェイオン化を誘起し、伝導帯ＣＢの電子ｅを急激に増加させて加工コアＣ２を形成する。そして、加工され易い加工コアＣ２を第２パルスＰ２によって加工する。従って、実施形態１によれば、比較的低い光子エネルギーＥｐ１及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１と、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２とを利用して、被加工物ＴＡ（例えば、ワイドバンドギャップ材料）を加工できる。なお、加工コアＣ２は、第２パルスＰ２の半値全幅に相当する期間中又はパルス幅に相当する期間中存続する。
　光吸収コアＣ１を加工して形成される加工コアＣ２に、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２を続けて照射する場合にも、加工コアＣ２に光吸収コアＣ１と同様の現象が起こる。その結果、加工コアＣ２が更に加工され易くなるため、比較的低い光子エネルギーＥｐ１及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１と、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２とを利用して、被加工物ＴＡ（例えば、ワイドバンドギャップ材料）を効果的に加工できる。
　実施形態１では、被加工物ＴＡは、例えば、ワイドバンドギャップ材料である。ワイドバンドギャップ材料とは、シリコンよりも広いバンドギャップを有する材料のことである。ワイドバンドギャップ材料は、例えば、シリコンの１．５倍以上のバンドギャップを有する。ワイドバンドギャップ材料は、例えば、シリコンの２倍以上のバンドギャップを有する。ワイドバンドギャップ材料は、ワイドギャップ材料と記載される場合もある。
　ワイドバンドギャップ材料は、例えば、透明材料である。例えば、透明材料の色彩は、透明色（無色透明色）又は半透明色（有色透明色）である。ワイドバンドギャップ材料は、例えば、絶縁体である。例えば、絶縁体は、合成石英、サファイア、又はガラスである。ワイドバンドギャップ材料は、例えば、ワイドバンドギャップ半導体である。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、ダイヤモンド、窒化ガリウム（ＧａＮ）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）である。炭化ケイ素は、例えば、４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣ、又は３Ｃ－ＳｉＣである。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、紫外光を照射しないと、バンドギャップを超えない半導体である。ワイドバンドギャップ半導体は、ワイドギャップ半導体と記載される場合もある。なお、被加工物ＴＡの種類は特に限定されない。例えば、被加工物ＴＡは、ワイドバンドギャップ材料以外の材料でもよい。例えば、被加工物ＴＡは、不透明な材料でもよいし、電気伝導体でもよいし、ワイドバンドギャップ半導体以外の半導体でもよい。半導体は、例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）である。
　また、第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１は、第１パルスＰ１に基づくＮ光子吸収によって被加工物ＴＡのバンドギャップを超えるフルエンスを示すことが好ましい。「Ｎ」は、２以上の整数を示す。具体的には、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１の値をβ１［ｅＶ］、被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧの値をγ［ｅＶ］としたときに、「Ｎ」は、条件「値（β１×Ｎ）＞値γ」を満足する２以上の整数を示す。この条件を満足する限り、「Ｎ」の上限は特に限定されない。また、光子エネルギーＥｐ１は第１パルスＰ１の波長に反比例する。従って、「Ｎ」は、第１パルスＰ１の波長と被加工物ＴＡの材質とに依存する２以上の整数である。
　さらに、第２パルスＰ２のピークフルエンスＰＦ２は、第２パルスＰ２に基づくＭ光子吸収によって被加工物ＴＡのバンドギャップを超えるフルエンスを示すことが好ましい。「Ｍ」は、２以上の整数を示す。具体的には、第２パルスＰ２の光子エネルギーＥｐ２の値をβ２［ｅＶ］、被加工物ＴＡのバンドギャップＢＧの値をγ［ｅＶ］としたときに、「Ｍ」は、条件「値（β２×Ｍ）＞値γ」を満足する２以上の整数を示す。この条件を満足する限り、「Ｍ」の上限は特に限定されない。また、光子エネルギーＥｐ２は第２パルスＰ２の波長に反比例する。従って、「Ｍ」は、第２パルスＰ２の波長と被加工物ＴＡの材質とに依存する２以上の整数である。
　なお、第１パルスＰ１の半値全幅は、第１パルスＰ１の強度が最大強度の１／２になるときの第１パルスＰ１の幅を示す。第２パルスＰ２の半値全幅は、第２パルスＰ２の強度が最大強度の１／２になるときの第２パルスＰ２の幅を示す。第１パルスＰ１のパルス幅は、第１パルスＰ１の強度が最大強度Ｉｍの１／ｅ2になるときの第１パルスＰ１の幅を示す。第２パルスＰ２のパルス幅は、第２パルスＰ２の強度が最大強度Ｉｍの１／ｅ2になるときの第２パルスＰ２の幅を示す。「ｅ」はネイピア数を示す。
　次に、図３を参照して、実施形態１に係るレーザー加工装置１について説明する。図３は、レーザー加工装置１を示す図である。図３に示すように、レーザー加工装置１は、レーザービーム生成部２と、照射部３と、ステージ５とを備える。ステージ５に被加工物ＴＡが設置される。ステージ５を移動することで、被加工物ＴＡを移動して、被加工物ＴＡへの複合レーザービームＢＡ１の照射位置を移動できる。
　レーザービーム生成部２は、第１パルスＰ１を含む第１レーザービームＢ１と、第２パルスＰ２を含む第２レーザービームＢ２とを生成及び出力する。照射部３は、第１レーザービームＢ１と第２レーザービームＢ２とを複合レーザービームＢＡ１として出力し、複合レーザービームＢＡ１を被加工物ＴＡに照射する。具体的には、照射部３は、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを複合パルスＣＰとして出力し、複合パルスＣＰを被加工物ＴＡに照射する。照射部３は、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２を、集光したり、進行方向を変えたりする光学系と、光学系を制御する電気系と、電気系を制御するコンピューターとを含む。
　なお、光吸収コアＣ１に第２パルスＰ２が照射される限り、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とが時間軸上で重なっていてもよいし、第２パルスＰ２が第１パルスＰ１に対して遅延していてもよい。この場合、レーザービーム生成部２又は照射部３が、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の時間軸上の位置を制御する。また、第２レーザービームＢ２は、第２パルスＰ２を含むことなく、一定レベルＬのフルエンスを有する連続波（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）であってもよい。
　次に、図３及び図４を参照して、実施形態１に係るレーザー加工方法について説明する。図４は、レーザー加工方法を示すフローチャートである。図４に示すように、レーザー加工方法は、光吸収コア形成工程Ｓ１と、加工コア形成工程Ｓ３と、加工コア拡張工程Ｓ５とを含む。レーザー加工装置１は、レーザー加工方法を実行する。
　図３及び図４に示すように、光吸収コア形成工程Ｓ１において、照射部３は、第１レーザービームＢ１（具体的には第１パルスＰ１）を被加工物ＴＡに照射して、被加工物ＴＡに光吸収コアＣ１を形成する。
　加工コア形成工程Ｓ３において、照射部３は、第２レーザービームＢ２（具体的には第２パルスＰ２）を光吸収コアＣ１に照射して、被加工物ＴＡに加工コアＣ２を形成する。そして、第２パルスＰ２によって加工コアＣ２が加工される。
　加工コア拡張工程Ｓ５において、照射部３は、第２レーザービームＢ２（具体的には第２パルスＰ２）によって加工コアＣ２を拡張する。そして、拡張された加工コアＣ２が、第２パルスＰ２によって加工されるため、加工領域を拡張できる。
　加工コア拡張の第１例では、第２パルスＰ２の半値全幅又はパルス幅が比較的大きい場合は、新たな第２パルスＰ２を照射することなく、照射中の第２パルスＰ２によって加工コアＣ２を第１方向Ｄ１（図１（ｂ））に沿って拡張できる。第１方向Ｄ１は、被加工物ＴＡの表面に沿った方向を示す。
　加工コア拡張の第２例では、レーザービーム生成部２が間隔をあけて複数の第２パルスＰ２を生成及び出力する。そして、各第２パルスＰ２の照射位置を徐々に移動させながら加工コアＣ２に各第２パルスＰ２を照射することによって、加工コアＣ２を第１方向Ｄ１に沿って拡張できる。なお、ステージ５によって被加工物ＴＡを移動して、第２パルスＰ２の照射位置を移動してもよいし、照射部３が第２パルスＰ２の照射位置を移動してもよい。
　加工コア拡張の第３例では、レーザービーム生成部２が間隔をあけて複数の第２パルスＰ２を生成及び出力する。そして、各第２パルスＰ２の照射位置を略同一にして加工コアＣ２に各第２パルスＰ２を照射することによって、加工コアＣ２を第２方向Ｄ２（図１（ｂ））に沿って拡張できる。第２方向Ｄ２は、被加工物ＴＡの表面に交差する方向（例えば、直交する方向）を示す。
　加工コア拡張の第２例及び第３例において、レーザービーム生成部２が間隔をあけて複数の第１パルスＰ１を生成及び出力してもよい。そして、各第１パルスＰ１を加工コアＣ２に照射することによって、第１パルスＰ１ごとに光吸収コアＣ１を形成してもよい。特に、第２例では、第１パルスＰ１の照射位置を制御することで、光吸収コアＣ１の位置を制御できる。その結果、実施形態１では、加工コアＣ２の拡張方向を精度良く制御できる。なぜなら、加工コアＣ２は、光吸収コアＣ１を中心に形成されるからである。なお、ステージ５によって被加工物ＴＡを移動して、第１パルスＰ１の照射位置を移動してもよいし、照射部３が第１パルスＰ１の照射位置を移動してもよい。また、互いに隣り合う第１パルスＰ１の時間間隔Ｘ１と、互いに隣り合う第２パルスＰ２の時間間隔Ｘ２とは、異なっていてもよいし、同じでもよい。例えば、時間間隔Ｘ１は、時間間隔Ｘ２のＱ倍である。「Ｑ」は２以上の整数である。
　以上、図３及び図４を参照して説明したように、実施形態１によれば、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって、加工コアＣ２を拡張して加工領域を拡張できる。
　（実施形態２）
　図５～図８を参照して、本発明の実施形態２に係るレーザー加工装置１及びレーザー加工方法について説明する。実施形態２が、第１レーザービームＢ１を発振する第１レーザー発振器Ａ１と第２レーザービームＢ２を発振する第２レーザー発振器Ａ２とを有する点で、実施形態２は実施形態１と異なる。以下、実施形態２が実施形態１と異なる点を主に説明する。
　まず、図５及び図６を参照して、実施形態２に係るレーザー加工装置１について説明する。図５は、レーザー加工装置１を示す図である。図５に示すように、レーザー加工装置１は、レーザービーム生成部２と、照射部３と、ステージ５とを備える。レーザービーム生成部２は、第１レーザー発振器Ａ１（第１レーザー発振部）と、第２レーザー発振器Ａ２（第２レーザー発振部）とを含む。
　第１レーザー発振器Ａ１は、第１パルスＰ１を含む第１レーザービームＢ１を生成及び出力する。具体的には、第１レーザー発振器Ａ１は、複数の第１パルスＰ１を所定間隔Ｔで生成及び出力する。第１レーザービームＢ１は実施形態１に係る第１レーザービームＢ１と同様である。第２レーザー発振器Ａ２は、第２パルスＰ２を含む第２レーザービームＢ２を生成及び出力する。具体的には、第２レーザー発振器Ａ２は、複数の第２パルスＰ２を所定間隔Ｔで生成及び出力する。第２レーザービームＢ２は実施形態１に係る第２レーザービームＢ２と同様である。
　照射部３は、第１レーザービームＢ１と第２レーザービームＢ２とを同期させ、複合レーザービームＢＡ１として出力し、複合レーザービームＢＡ１を被加工物ＴＡに照射する。従って、照射部３は同期部として機能する。具体的には、照射部３は、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを同期させ、複合パルスＣＰとして出力し、複合パルスＣＰを被加工物ＴＡに照射する。「同期」は、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とが重なることを示す。照射部３は、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２を、集光したり、進行方向を変えたりする光学系と、光学系を制御する電気系と、電気系を制御するコンピューターとを含む。
　図６は、複合パルスＣＰを示す図である。図６では、横軸は時間を示し、縦軸はフルエンスを示す。図６に示すように、複合パルスＣＰは、第１パルスＰ１と、第２パルスＰ２とを含む。第２パルスＰ２の半値全幅は第１パルスＰ１の半値全幅より大きく、第２パルスＰ２のパルス幅は第１パルスＰ１のパルス幅より大きい。そして、第１パルスＰ１は、第２パルスＰ２に重なっている。つまり、第１パルスＰ１は、第２パルスＰ２が存在する期間内に位置している。
　第１パルスＰ１（例えば、第１パルスＰ１のピーク）は、第２パルスＰ２のフルエンスが第３閾値Ｆｍ３以上になる期間ΔＴに位置することが好ましい。第２パルスＰ２のフルエンスが第３閾値Ｆｍ３になる時間は、時間ｔ１及び時間ｔ２である。従って、期間ΔＴは、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間を示し、時間ｔ１及び時間ｔ２を含む。時間ｔ１は時間ｔ２よりも前の時間である。
　第２パルスＰ２のピークフルエンスＰＦ２は、第３閾値Ｆｍ３以上である。第３閾値Ｆｍ３は、第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１に依存する可変値であり、電子系の励起によって形成される励起層を加工可能なフルエンスの下限値を示す。励起層は光吸収コアＣ１を示す。第３閾値Ｆｍ３は第２閾値Ｆｍ２以上であることが好ましい。なお、第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１は、第１閾値Ｆｍ１以上であり、第２パルスＰ２のピークフルエンスＰＦ２は、第２閾値Ｆｍ２以上である。第１閾値Ｆｍ１及び第２閾値Ｆｍ２は、それぞれ、実施形態１に係る第１閾値Ｆｍ１及び第２閾値Ｆｍ２と同じである。
　以下、第３閾値Ｆｍ３を「加工閾値Ｆｍ３」と記載する場合がある。第３閾値Ｆｍ３は被加工閾値Ｆｄより小さい。被加工閾値Ｆｄは実施形態１に係る被加工閾値Ｆｄと同じである。
　第１パルスＰ１が期間ΔＴに位置することが好ましい理由は、次の通りである。すなわち、期間ΔＴでは、第２パルスＰ２のフルエンスは、電子系の励起によって形成される励起層、つまり、光吸収コアＣ１を加工可能なフルエンスの下限値以上である。従って、期間ΔＴに第１パルスＰ１が位置すると、第１パルスＰ１によって形成された光吸収コアＣ１が減衰する前に、つまり、電子系の励起の効果が十分に維持されている時に、第２パルスＰ２によって瞬時にアバランシェイオン化が開始される。その結果、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２（第２レーザービームＢ２）によって、被加工物ＴＡの光吸収コアＣ１を効率的かつ効果的に加工できて、加工コアＣ２を効率的かつ効果的に形成できる。
　さらに、第１パルスＰ１のピークは、第２パルスＰ２のピークよりも前の時間に位置することが更に好ましい。つまり、第１パルスＰ１のピークは、第２パルスＰ２のピークが位置する時間ｔ３よりも前の時間に位置することが更に好ましい。
　具体的には、第１パルスＰ１のピークは、期間Δｔに位置することが最も好ましい。期間Δｔは、第２パルスＰ２のフルエンスが第３閾値Ｆｍ３以上になる時間ｔ１から、第２パルスＰ２のピークが位置する時間ｔ３までの期間を示す。期間Δｔは、時間ｔ１を含み、時間ｔ３を含まないことが更に好ましい。
　第１パルスＰ１のピークが第２パルスＰ２のピークよりも前の時間に位置することが好ましい理由は、次の通りである。すなわち、第２パルスＰ２のフルエンスが下降している期間に第１パルスＰ１が位置する場合と比較すると、第２パルスＰ２のフルエンスが上昇している期間Δｔに第１パルスＰ１が位置すると、第２パルスＰ２によるアバランシェイオン化が更に促進される。その結果、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２（第２レーザービームＢ２）によって、被加工物ＴＡの光吸収コアＣ１を更に効率的かつ更に効果的に加工できて、加工コアＣ２を更に効率的かつ更に効果的に形成できる。
　第１パルスＰ１のピークから第２パルスＰ２のピークまでの期間は、１ナノ秒以下であることが好ましい。電子系の励起の効果、つまり、光吸収コアＣ１は、第１パルスＰ１の照射時から少なくとも１ナノ秒までは残存するからである。そして、光吸収コアＣ１が残存する期間に、第２パルスＰ２を照射することによって、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２（第２レーザービームＢ２）によって、被加工物ＴＡの光吸収コアＣ１を加工できて、加工コアＣ２を形成できる。
　第１パルスＰ１のピークから第２パルスＰ２のピークまでの期間は、４００ピコ秒以下であることが更に好ましい。さらに、第１パルスＰ１のピークから第２パルスＰ２のピークまでの期間は、数１０ピコ秒以下であることが更に好ましい。０秒以上数１０ピコ秒以下の範囲では、光吸収コアＣ１の減衰が比較的小さいからである。
　さらに、第１パルスＰ１のピークから第２パルスＰ２のピークまでの期間は、１０ピコ秒以下であることが更に好ましい。光吸収コアＣ１の減衰が更に小さいからである。換言すれば、第１パルスＰ１によって励起された電子の間接遷移が起こる前に、第２パルスＰ２のピークが到来することが好ましい。電子の間接遷移によって徐々に伝導帯の電子が減少するからである。電子の間接遷移とは、励起電子が運動エネルギーを格子にわたして脱励起状態になることである。
　次に、図５～図７を参照して、レーザー加工方法について説明する。図７は、実施形態２に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。図７に示すように、レーザー加工方法は、第１ビーム生成工程Ｓ１１と、第２ビーム生成工程Ｓ１３と、同期工程Ｓ１５と、照射工程Ｓ１７とを含む。レーザー加工装置１は、レーザー加工方法を実行する。
　図５及び図７に示すように、第１ビーム生成工程Ｓ１１において、第１レーザー発振器Ａ１は、第１パルスＰ１を含む第１レーザービームＢ１を生成する。
　第２ビーム生成工程Ｓ１３において、第２レーザー発振器Ａ２は、第２パルスＰ２を含む第２レーザービームＢ２を生成する。
　同期工程Ｓ１５において、照射部３は、第１レーザービームＢ１と第２レーザービームＢ２とを同期させ、複合レーザービームＢＡ１として出力する。つまり、照射部３は、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とが重なるように、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２を制御する。
　具体的には、図６に示すように、同期工程Ｓ１５では、照射部３は、第２パルスＰ２のフルエンスが第３閾値Ｆｍ３以上になる期間ΔＴに第１パルスＰ１（例えば、第１パルスＰ１のピーク）が位置するように、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを制御することが好ましい。さらに、同期工程Ｓ１５では、照射部３は、第１パルスＰ１のピークが第２パルスＰ２のピークよりも前の時間に位置するように、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを制御することが更に好ましい。
　照射工程Ｓ１７において、照射部３は、第１パルスＰ１及び第２パルスを含む複合パルスＣＰ、つまり、複合レーザービームＢＡ１を被加工物ＴＡに照射する。従って、照射工程Ｓ１７では、図４に示す光吸収コア形成工程Ｓ１と加工コア形成工程Ｓ３とが実行される。その結果、実施形態１と同様に、被加工物ＴＡに光吸収コアＣ１が形成されて、更に被加工物ＴＡに加工コアＣ２が形成される（図１（ｂ））。また、第１レーザー発振器Ａ１が複数の第１パルスＰ１を生成し、第２レーザー発振器Ａ２が複数の第２パルスＰ２を生成するため、図４に示す加工コア拡張工程Ｓ５と同様に、加工コアＣ２が拡張される。
　以上、図５～図７を参照して説明したように、実施形態２によれば、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２を形成している。従って、実施形態２では、実施形態１と同様に、比較的低い光子エネルギー及び比較的低いフルエンスを有する複合レーザービームＢＡ１によって被加工物ＴＡを加工できる。
　すなわち、実施形態２によれば、第１パルスＩＰの照射によって形成された光吸収コアＣ１で、光吸収率のような材料特性が変化し、加工が容易になる。従って、比較的低い光子エネルギーＥｐ２（例えば、可視光又は近赤外光の光子エネルギー）及び比較的低いフルエンス（例えば、比較的低い電界強度）を有する第２パルスＰ２を用いて、加工コアＣ２を形成及び加工できる。その結果、被加工物ＴＡを精度良く加工できる。例えば、被加工物ＴＡの加工領域の精密な制御を実現できる。また、例えば、被加工物ＴＡのうち所望の加工領域と異なる領域（加工領域外の領域）に損傷を与えることを抑制できる。さらに、例えば、レーザー加工装置１の導入コスト及びランニングコストを低減できる。
　特に、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２では加工閾値が低下するため、例えば、ワイドバンドギャップ材料のような一般的には加工が困難な被加工物ＴＡであっても、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２を用いて、ワイドバンドギャップ材料のような被加工物ＴＡを容易に加工できる。加えて、被加工物ＴＡに損傷を与えることを抑制できる。
　なお、一般的には、ワイドバンドギャップ材料を加工する際は、比較的高い光子エネルギーを有するレーザービーム（例えば、紫外光）又は比較的高いフルエンス（例えば、比較的高い電界強度）を有するレーザービームを利用する。従って、被加工物の加工領域の精密な制御を実現できない可能性がある。例えば、被加工物のうち所望の加工領域と異なる領域（加工領域外の領域）に損傷を与える可能性がある。また、例えば、装置の導入コスト及びランニングコストが増加する可能性がある。
　また、実施形態２では、比較的低い光子エネルギーＥｐ１及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１を用いて、被加工物ＴＡの表面に光吸収コアＣ１を形成できる。その結果、被加工物ＴＡを更に精度良く加工できる。例えば、被加工物ＴＡの加工領域の更に精密な制御を実現できる。また、例えば、被加工物ＴＡのうち所望の加工領域と異なる領域（加工領域外の領域）に損傷を与えることを更に抑制できる。さらに、例えば、レーザー加工装置１の導入コスト及びランニングコストを更に低減できる。その他、実施形態２では、実施形態１と同様の効果を有する。
　次に、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを比較する。例えば、第２パルスＰ２の光子エネルギーＥｐ２は、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１以下であることが好ましい（Ｅｐ２≦Ｅｐ１）。例えば、第２パルスＰ２の光子エネルギーＥｐ２は、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１より小さいことが更に好ましい（Ｅｐ２＜Ｅｐ１）。例えば、第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１は、第２パルスＰ２のピークフルエンスＰＦ２以下であることが好ましい（ＰＦ１≦ＰＦ２）。例えば、第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１は、第２パルスＰ２のピークフルエンスＰＦ２より小さいことが更に好ましい（ＰＦ１＜ＰＦ２）。例えば、第１レーザー発振器Ａ１の出力は、第２レーザー発振器Ａ２の出力以下であることが好ましい。例えば、第１レーザー発振器Ａ１の出力は、第２レーザー発振器Ａ２の出力より小さいことが更に好ましい。出力は、例えば、ジュール又はワットで表される。
　例えば、第１パルスＰ１は、フェムト秒のオーダーの半値全幅を有するとともに、第２パルスＰ２は、ピコ秒のオーダーの半値全幅を有することが好ましい。例えば、第１パルスＰ１は、フェムト秒のオーダーの半値全幅を有するとともに、第２パルスＰ２は、ナノ秒のオーダーの半値全幅を有することが好ましい。例えば、第１パルスＰ１は、フェムト秒のオーダーの半値全幅を有するとともに、第２パルスＰ２は、ナノ秒のオーダーより長いオーダーの半値全幅を有することが好ましい。例えば、第１パルスＰ１は、ピコ秒のオーダーの半値全幅を有するとともに、第２パルスＰ２は、ピコ秒のオーダーの半値全幅を有することが好ましい。例えば、第１パルスＰ１は、ピコ秒のオーダーの半値全幅を有するとともに、第２パルスＰ２は、ナノ秒のオーダーの半値全幅を有することが好ましい。
　例えば、第１パルスＰ１は、可視光領域の波長、近紫外光領域の波長、又は紫外光領域の波長を有することが好ましい。例えば、第２パルスＰ２は、可視光領域の波長、又は近赤外光領域の波長を有することが好ましい。
　次に、図５及び図８を参照して、複合レーザービームＢＡ１について説明する。図８は、複合レーザービームＢＡ１を示す図である。図８では、横軸は時間を示し、縦軸はフルエンスを示す。図８に示すように、複合レーザービームＢＡ１は、複数の複合パルスＣＰを含む。図５及び図８に示すように、照射部３は、複数の複合パルスＣＰを所定間隔Ｔで出力する。従って、最初の複合パルスＣＰの照射で光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２が形成され、最初の複合パルスＣＰに後続する複合パルスＣＰによって更に光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２が形成される。その結果、加工コアＣ２が徐々に拡張される。この場合、各複合パルスＣＰの照射位置を徐々に移動させながら第１方向Ｄ１（図１（ｂ））に沿って加工コアＣ２を拡張してもよいし、各複合パルスＣＰの照射位置を略同一にして第２方向Ｄ２（図１（ｂ））に沿って加工コアＣ２を拡張してもよい。
　加工コアＣ２は、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって容易に加工できる。従って、実施形態２によれば、継続的に複合パルスＣＰを照射することによって、加工コアＣ２を拡張し、被加工物ＴＡ（例えば、ワイドバンドギャップ材料）を効果的に加工できる。
　（変形例１）
　本発明の実施形態２の変形例１では、レーザー加工装置１の照射部３は、第１レーザー発振器Ａ１及び／又は第２レーザー発振器Ａ２を制御して、第１レーザー発振器Ａ１が生成及び出力する第１レーザービームＢ１と第２レーザー発振器Ａ２が生成及び出力する第２レーザービームＢ２とを同期させる。変形例１のその他の構成及び原理は、実施形態２と同様である。従って、変形例１では、実施形態２と同様の効果を有する。
　（変形例２）
　本発明の実施形態２の変形例２では、レーザー加工装置は、１つのレーザー発振器を備える。そして、１つのレーザー発振器が生成及び出力するレーザービームを２つに分岐して、第１レーザービームＢ１と第２レーザービームＢ２とを生成する。変形例２のその他の構成及び原理は、実施形態２と同様である。従って、変形例２では、実施形態２と同様の効果を有する。
　例えば、レーザー発振器として、ＹＡＧレーザーを使用できる。例えば、ＹＡＧレーザーの基本波の波長は１０６４ｎｍであり、第２高調波の波長は５３２ｎｍ（グリーンレーザー）であり、第３高調波の波長は３５５ｎｍ（近紫外光レーザー）である。例えば、レーザー発振器として、チタンサファイアレーザーを使用できる。例えば、チタンサファイアレーザーの基本波の波長は８００ｎｍであり、第２高調波の波長は４００ｎｍである。
　例えば、第２高調波又は第３高調波を第１レーザービームＢ１として利用し、基本波を第２レーザービームＢ２として利用する。例えば、第３高調波を第１レーザービームＢ１として利用し、第２高調波を第２レーザービームＢ２として利用する。
　（実施形態３）
　図５、図９、及び図１０を参照して、本発明の実施形態３に係るレーザー加工装置及びレーザー加工方法について説明する。実施形態３に係るレーザー加工装置の構成は、図５を参照して説明した実施形態２に係るレーザー加工装置１の構成と同様である。従って、以下、実施形態３に係るレーザー加工装置を「レーザー加工装置１」と記載する。ただし、実施形態３では、第２レーザー発振器Ａ２が一定レベルのフルエンスを有する連続波を発振する点で、第２パルスＰ２を繰り返し発振する実施形態２と異なる。以下、実施形態３が実施形態２と異なる点を主に説明する。
　図９は、実施形態３に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。図１０は、実施形態３に係る複合レーザービームＢＡ２を示す図である。図１０では、横軸は時間を示し、縦軸はフルエンスを示す。
　図９に示すように、レーザー加工方法は、第１ビーム生成工程Ｓ２１と、第２ビーム生成工程Ｓ２３と、照射工程Ｓ２５とを含む。レーザー加工装置１は、レーザー加工方法を実行する。
　図５、図９、及び図１０に示すように、第１ビーム生成工程Ｓ２１において、第１レーザー発振器Ａ１は、第１レーザービームＢ１を生成する。第１レーザービームＢ１は、実施形態２に係る第１レーザービームＢ１と同様である。具体的には、第１レーザー発振器Ａ１は、複数の第１パルスＰ１（複数のパルス）を所定間隔Ｔで生成及び出力する。
　第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１は、第１閾値Ｆｍ１以上である。第１閾値Ｆｍ１は、実施形態２に係る第１閾値Ｆｍ１と同じである。その他、第１ビーム生成工程Ｓ２１は、実施形態２に係る第１ビーム生成工程Ｓ１１と同様である。
　第２ビーム生成工程Ｓ２３において、第２レーザー発振器Ａ２は、第２レーザービームＣＷを生成する。第２レーザービームＣＷは、一定レベルＬのフルエンスを有する連続波（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）である。
　第２レーザービームＣＷの一定レベルＬは、第２閾値Ｆｍ２以上である。第２閾値Ｆｍ２は、第２レーザービームＣＷに基づく多光子吸収によって被加工物ＴＡのバンドギャップを超えるためのフルエンスの下限値を示す。また、一定レベルＬは、第２レーザービームＣＷに基づくＭ光子吸収によって被加工物ＴＡのバンドギャップを超えるフルエンスを示すことが好ましい。「Ｍ」は、２以上の整数を示す。その他、「Ｍ」は、第２パルスＰ２における「Ｍ」と同様である。一定レベルＬは、第３閾値Ｆｍ３以上であることが好ましい。第３閾値Ｆｍ３は、実施形態２に係る第３閾値Ｆｍ３と同じである。さらに、一定レベルＬは、被加工閾値Ｆｄよりも小さい。被加工閾値Ｆｄは実施形態２に係る被加工閾値Ｆｄと同じである。一定レベルＬは、第２レーザービームＣＷのフルエンスの最大値に相当する。
　照射工程Ｓ２５において、照射部３は、第１レーザービームＢ１及び第２レーザービームＣＷを含む複合レーザービームＢＡ２を被加工物ＴＡに照射する。具体的には、照射工程Ｓ２５では、照射部３は、第１パルスＰ１が第２レーザービームＣＷに重なるように、第１パルスＰ１を照射する。従って、照射工程Ｓ２５では、図４に示す光吸収コア形成工程Ｓ１と加工コア形成工程Ｓ３とが実行される。その結果、実施形態１と同様に、被加工物ＴＡに光吸収コアＣ１が形成されて、更に被加工物ＴＡに加工コアＣ２が形成される（図１（ｂ））。また、第１レーザー発振器Ａ１が複数の第１パルスＰ１を生成し、第２レーザー発振器Ａ２が第２レーザービームＣＷを生成するため、図４に示す加工コア拡張工程Ｓ５と同様に、加工コアＣ２が拡張される。
　例えば、第１パルスＰ１は、可視光領域の波長、近紫外光領域の波長、又は紫外光領域の波長を有することが好ましい。例えば、第２レーザービームＣＷは、可視光領域の波長、又は近赤外光領域の波長を有することが好ましい。
　以上、図５、図９、及び図１０を参照して説明したように、実施形態３によれば、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２を形成している。従って、実施形態３では、実施形態２と同様に、比較的低い光子エネルギー及び比較的低いフルエンスを有する複合レーザービームＢＡ２によって被加工物（例えば、ワイドバンドギャップ材料）を加工できる。その他、実施形態３では、実施形態２と同様の効果を有する。
　また、実施形態３によれば、連続波である第２レーザービームＣＷを照射することによって、加工コアＣ２を拡張し、被加工物ＴＡ（例えば、ワイドバンドギャップ材料）を効果的に加工できる。
　さらに、実施形態３によれば、実施形態２のような同期工程Ｓ１５（図７）が不要であるため、第１レーザービームＢ１及び第２レーザービームＣＷの制御が容易である。また、レーザー加工装置１のコストを低減できる。
　以上、図１～図１０を参照して説明した実施形態１～実施形態３では、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２が、被加工物ＴＡの内部に形成された。ただし、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２が、被加工物ＴＡの表面に形成されてもよい。また、第１パルスＰ１は最初だけ照射されてもよい。さらに、実施形態２では、複合パルスＣＰが少なくとも１つ存在すれば、複合レーザービームＢＡ１に、第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とが重なっていない第２パルスＰ２だけが含まれていてもよい。さらに、実施形態３では、第１パルスＰ１の間隔を任意に設定できる。例えば、第１パルスＰ１と第１パルスＰ１との間隔は、複数の第１パルスＰ１において、一定であってもよいし、異なっていてもよい。
　（実施形態４）
　図３、図１１、及び図１２を参照して、本発明の実施形態４に係るレーザー加工装置及びレーザー加工方法について説明する。実施形態４に係るレーザー加工装置の構成は、図３を参照して説明した実施形態１に係るレーザー加工装置１の構成と同様である。従って、以下、実施形態４に係るレーザー加工装置を「レーザー加工装置１」と記載する。ただし、実施形態４では、光吸収コアＣ１を被加工物ＴＡの隣接領域に形成する点で、光吸収コアＣ１を被加工物ＴＡに形成する実施形態１と異なる。以下、実施形態４が実施形態１と異なる点を主に説明する。
　まず、図３及び図１１を参照して、実施形態４に係るレーザー加工方法について説明する。図１１は、レーザー加工方法を示す図である。図１１に示すように、被加工物ＴＡ上に（具体的には、被加工物ＴＡの表面に）特定層Ｏｂが形成されている。従って、特定層Ｏｂは被加工物ＴＡに接触している。特定層Ｏｂは、例えば、膜である。特定層Ｏｂは、例えば、カーボン膜である。特定層Ｏｂの光吸収率は、被加工物ＴＡの光吸収率よりも大きい。従って、特定層Ｏｂの光吸収率が被加工物ＴＡの光吸収率よりも大きい限りにおいて、特定層Ｏｂの素材は特に限定されない。特定層Ｏｂは、例えば、無機物質又は有機物質である。無機物質は、１種類の原子から構成されていてもよいし、無機化合物であってもよい。有機物質は、１種類の原子から構成されていてもよいし、有機化合物であってもよい。また、例えば、特定層Ｏｂの厚みは、被加工物ＴＡの厚みよりも小さい。特定層Ｏｂの厚みは、例えば、数ナノメートル以上数十ナノメートル以下である。
　図３及び図１１に示すように、照射部３は、複合レーザービームＢＡ１を特定層Ｏｂに照射する。複合レーザービームＢＡ１は、第１レーザービームＢ１と、第２レーザービームＢ２とを含む。第１レーザービームＢ１は第１パルスＰ１を含む。
　第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１は、特定層Ｏｂのバンドギャップより小さい。第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１は、第４閾値Ｆｍ４以上である。第４閾値Ｆｍ４は、第１パルスＰ１に基づく多光子吸収によって特定層Ｏｂのバンドギャップを超えるためのフルエンスの下限値を示す。第４閾値Ｆｍ４は、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１に依存する。例えば、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１が大きいと、第４閾値Ｆｍ４が小さい。その他、第１パルスＰ１の特性は、実施形態１に係る第１パルスＰ１の特性と同様である。
　第１パルスＰ１が特定層Ｏｂに照射されると、第１パルスＰ１のピークフルエンスＰＦ１が第４閾値Ｆｍ４以上であるため、第１レーザービームＢ１の集光点では、集光点以外の領域よりも光吸収率が高い光吸収コアＣ１が形成される。つまり、特定層Ｏｂに光吸収コアＣ１が形成される。実施形態４では、特定層Ｏｂは、光吸収コアＣ１を形成する「対象物」に相当する。
　具体的には、光吸収コアＣ１は、特定層Ｏｂのうち、第１レーザービームＢ１（具体的には第１パルスＰ１）の照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する領域である。また、光吸収コアＣ１の光吸収率は、被加工物ＴＡの光吸収率よりも大きい。
　更に具体的には、光吸収コアＣ１は、特定層Ｏｂのうち、過渡的な光吸収率の変化を伴う領域である。「過渡的な光吸収率の変化」は、光吸収による特定層Ｏｂの価電子密度の変化に起因する光吸収率の変化を示す。
　光吸収コアＣ１の電子温度は、光吸収コアＣ１の形成前の特定層Ｏｂの電子温度よりも高い。また、光吸収コアＣ１は、新たな第１パルスＰ１を照射しない限り、光吸収コアＣ１の電子温度がピークになった後に減衰する。ただし、光吸収コアＣ１での特定層ｏｂの密度は略一定であり、電子温度に依存しない。また、光吸収コアＣ１での被加工物ＴＡの密度は、光吸収コアＣ１の形成前の特定層Ｏｂの密度と略等しい。さらに、光吸収コアＣ１では、電子の状態変化が格子の状態変化よりも優勢である。
　また、「励起」の観点からは、光吸収コアＣ１は、実施形態１に係る光吸収コアＣ１と同様に定義される。その他、光吸収コアＣ１の特性は、実施形態１に係る光吸収コアＣ１の特性と同様である。また、光吸収コアＣ１が生成される原理は、実施形態１に係る光吸収コアＣ１が生成される原理と同様である。
　特定層Ｏｂに光吸収コアＣ１が形成されると、光吸収コアＣ１の影響を受けて、被加工物ＴＡのうち光吸収コアＣ１に隣接している領域の光吸収率が上昇する。例えば、光吸収コアＣ１の高い電子温度の影響を受けて、被加工物ＴＡのうち光吸収コアＣ１に隣接している領域の電子温度が上昇する。その結果、被加工物ＴＡのうち、光吸収コアＣ１に隣接している領域の光吸収率が上昇する。
　第２レーザービームＢ２は第２パルスＰ２を含む。第２パルスＰ２は、例えば、実施形態１に係る第２パルスＰ２と同様である。
　第２パルスＰ２が光吸収コアＣ１を介して被加工物ＴＡに照射されると、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって、被加工物ＴＡのうち光吸収コアＣ１に隣接している領域に加工コアＣ２が形成される。なぜなら、光吸収コアＣ１に隣接している領域の光吸収率が上昇しているからである。
　加工コアＣ２は、光吸収コアＣ１を起源として被加工物ＴＡが変質した層である。「変質」は、被加工物ＴＡの物性が変化することを示す。ただし、「物性」は、加工コアＣ２の消滅後には、元の物性に戻る。「物性」は、実施形態１で説明した「物性」と同様である。物性の変化した加工コアＣ２は加工され易いため、加工コアＣ２に第２パルスＰ２が照射されていると、被加工物ＴＡの加工が更に進行する。その他、加工コアＣ２の特性は、実施形態１に係る加工コアＣ２の特性と同様である。
　なお、光吸収コアＣ１への第２パルスＰ２の照射タイミングは、実施形態１と同様である。従って、光吸収コアＣ１の存続期間中に第２パルスＰ２が光吸収コアＣ１に照射される限り、本発明は適用可能である。また、第１パルスＰ１は光吸収コアＣ１を形成するためのパルスであり、被加工物ＴＡを加工するためのパルスではない。従って、第１パルスＰ１の光子エネルギーＥｐ１及びフルエンスは比較的低くても十分である。
　以上、図１１を参照して説明したように、実施形態４によれば、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２を形成している。その結果、実施形態１と同様に、比較的低い光子エネルギー及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを使用して、比較的高い被加工閾値Ｆｄを有する被加工物ＴＡ（例えば、ワイドバンドギャップ材料）を加工できる。その他、実施形態４では、実施形態１と同様の効果を有する。
　また、実施形態４によれば、被加工物ＴＡ上に特定層Ｏｂを形成する。そして、特定層Ｏｂの光吸収率は被加工物ＴＡの光吸収率よりも大きい。従って、比較的低い光子エネルギーＥｐ１及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１によって容易に光吸収コアＣ１を形成できる。そして、特定層Ｏｂに形成された光吸収コアＣ１を起源として、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって、光吸収コアＣ１に隣接している被加工物ＴＡに容易に加工コアＣ２を形成できる。
　その結果、第２パルスＰ２が比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する場合でも、第２パルスＰ２を加工コアＣ２に照射することによって、被加工閾値Ｆｄが高く加工の困難な被加工物ＴＡ（例えば、合成石英）を加工できる。特に、実施形態４は、光吸収コアＣ１が形成され難い被加工物ＴＡの加工に好適である。
　さらに、実施形態４によれば、加工の困難な被加工物ＴＡであっても、被加工物ＴＡに特定層Ｏｂを形成するだけで、比較的低い光子エネルギー及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを使用して、被加工物ＴＡを加工できる。特に、高出力レーザーが不要であるため、レーザー加工装置１のコストを低減できるとともに、光学系の調整が容易である。
　次に、図３及び図１２を参照して、実施形態４に係るレーザー加工方法について説明する。図１２は、レーザー加工方法を示すフローチャートである。図１２に示すように、レーザー加工方法は、特定層形成工程Ｓ３１と、光吸収コア形成工程Ｓ３３と、加工コア形成工程Ｓ３５と、加工コア拡張工程Ｓ３７とを含む。レーザー加工装置１は、レーザー加工方法を実行する。
　図１２に示すように、特定層形成工程Ｓ３１において、特定層形成装置（不図示）が、被加工物ＴＡ上に特定層Ｏｂを形成する。例えば、特定層形成装置は、成膜装置であり、特定層Ｏｂとしての膜を被加工物ＴＡ上に形成する。
　図３及び図１２に示すように、光吸収コア形成工程Ｓ３３において、照射部３は、第１レーザービームＢ１（具体的には第１パルスＰ１）を特定層Ｏｂに照射して、特定層Ｏｂに光吸収コアＣ１を形成する。
　加工コア形成工程Ｓ３５において、照射部３は、第２レーザービームＢ２（具体的には第２パルスＰ２）を特定層Ｏｂに形成された光吸収コアＣ１に照射して、被加工物ＴＡに加工コアＣ２を形成する。つまり、照射部３は、第２レーザービームＢ２（具体的には第２パルスＰ２）を、光吸収コアＣ１を介して被加工物ＴＡに照射して、被加工物ＴＡに加工コアＣ２を形成する。そして、第２パルスＰ２によって加工コアＣ２が加工される。
　加工コア拡張工程Ｓ３７において、照射部３は、第２レーザービームＢ２（具体的には第２パルスＰ２）によって加工コアＣ２を拡張する。そして、拡張された加工コアＣ２が、第２パルスＰ２によって加工されるため、加工領域を拡張できる。なお、実施形態４でも、実施形態１に係る加工コア拡張の第１例～第３例を適用可能である。また、被加工物ＴＡの加工完了後に、特定層Ｏｂを除去してもよいし、特定層Ｏｂを除去しなくてもよい。
　（実施形態５）
　図５及び図１３を参照して、本発明の実施形態５に係るレーザー加工装置及びレーザー加工方法について説明する。実施形態５に係るレーザー加工装置の構成は、図５を参照して説明した実施形態２に係るレーザー加工装置１の構成と同様である。従って、以下、実施形態５に係るレーザー加工装置を「レーザー加工装置１」と記載する。ただし、実施形態５では、光吸収コアＣ１を被加工物ＴＡの隣接領域に形成する点で、光吸収コアＣ１を被加工物ＴＡに形成する実施形態２と異なる。また、実施形態５は、光吸収コアＣ１を被加工物ＴＡの隣接領域に形成する点で実施形態４と共通する。以下、実施形態５が実施形態２及び実施形態４と異なる点を主に説明する。
　図１３は、実施形態５に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。図１３に示すように、レーザー加工方法は、特定層形成工程Ｓ４１と、第１ビーム生成工程Ｓ４３と、第２ビーム生成工程Ｓ４５と、同期工程Ｓ４７と、照射工程Ｓ４９とを含む。レーザー加工装置１は、レーザー加工方法を実行する。
　図１３に示すように、特定層形成工程Ｓ４１において、特定層形成装置（不図示）が、被加工物ＴＡ上に特定層Ｏｂを形成する。
　第１ビーム生成工程Ｓ４３において、第１レーザー発振器Ａ１は、第１パルスＰ１を含む第１レーザービームＢ１を生成する。
　第２ビーム生成工程Ｓ４５において、第２レーザー発振器Ａ２は、第２パルスＰ２を含む第２レーザービームＢ２を生成する。
　同期工程Ｓ４７において、照射部３は、第１レーザービームＢ１と第２レーザービームＢ２とを同期させ、複合レーザービームＢＡ１として出力する。
　照射工程Ｓ４９において、照射部３は、第１パルスＰ１及び第２パルスを含む複合パルスＣＰ、つまり、複合レーザービームＢＡ１（図８）を特定層Ｏｂ及び被加工物ＴＡに照射する。具体的には、第１パルスＰ１が特定層Ｏｂに照射され、第２パルスＰ２が特定層Ｏｂを介して被加工物ＴＡに照射される。従って、照射工程Ｓ４９では、図１２に示す光吸収コア形成工程Ｓ３３と加工コア形成工程Ｓ３５とが実行される。その結果、実施形態４と同様に、特定層Ｏｂに光吸収コアＣ１が形成されて、更に被加工物ＴＡに加工コアＣ２が形成される（図１１）。また、第１レーザー発振器Ａ１が複数の第１パルスＰ１を生成し、第２レーザー発振器Ａ２が複数の第２パルスＰ２を生成するため、図１２に示す加工コア拡張工程Ｓ３７と同様に、加工コアＣ２が拡張される。
　以上、図１３を参照して説明したように、実施形態５によれば、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２を形成している。その結果、実施形態４と同様に、比較的低い光子エネルギー及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１と第２パルスＰ２とを使用して、比較的高い被加工閾値Ｆｄを有する被加工物ＴＡを加工できる。
　また、実施形態５によれば、光吸収率の大きい特定層Ｏｂに第１パルスＰ１を照射するため、実施形態４と同様に、比較的低い光子エネルギーＥｐ１及び比較的低いフルエンスを有する第１パルスＰ１によって特定層Ｏｂに容易に光吸収コアＣ１を形成できる。また、実施形態４と同様に、特定層Ｏｂに形成された光吸収コアＣ１を起源として、比較的低い光子エネルギーＥｐ２及び比較的低いフルエンスを有する第２パルスＰ２によって、光吸収コアＣ１に隣接している被加工物ＴＡに容易に加工コアＣ２を形成できる。その他、実施形態５では、実施形態４と同様の効果を有する。
　（変形例）
　実施形態５の変形例として、第２ビーム生成工程Ｓ４５において、第２レーザー発振器Ａ２は、第２レーザービームＢ２に代えて、実施形態３に係る第２レーザービームＣＷを生成してもよい。この場合は、同期工程Ｓ４７が省略される。また、照射工程Ｓ４９では、第１レーザービームＢ１及び第２レーザービームＣＷを含む複合レーザービームＢＡ２（図１０）が特定層Ｏｂ及び被加工物ＴＡに照射される。変形例でも、実施形態５と同様に、比較的低い光子エネルギー及び比較的低いフルエンスを有する第１レーザービームＢ１及び第２レーザービームＣＷによって被加工物ＴＡを加工できる。
　次に、本発明が実施例に基づき具体的に説明されるが、本発明は以下の実施例によって限定されない。
　［実施例１～実施例３］
　本発明の実施例１～実施例３では、ワイドバンドギャップ材料として（表１）に示す「４Ｈ－ＳｉＣ」を被加工物ＴＡとして採用した。被加工物ＴＡは基板であった。被加工物ＴＡである「４Ｈ－ＳｉＣ」のＳｉ面とＣ面とのうちＳｉ面（０００１）を研磨して、後述のダブルパルスビームを照射した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　レーザー発振器は、チタンサファイアレーザーであった。レーザー発振器が生成するオリジナルレーザー光ＯＰの中心波長は７９４ｎｍであった。オリジナルレーザー光ＯＰに含まれるパルスの半値全幅は８０ｆｓであった。繰り返し周波数は１０Ｈｚであった。中心波長が７９４ｎｍであるため、オリジナルレーザー光ＯＰの光子エネルギーは１．５６ｅＶであった。オリジナルレーザー光ＯＰの光子エネルギーは、被加工物ＴＡのバンドギャップ（＝３．２６ｅＶ）より小さかった。
　オリジナルレーザー光ＯＰに基づいて、第１パルスと第２パルスとを生成した。第１パルスは、実施形態２の第１パルスＰ１と同様の機能を有し、第２パルスは、実施形態２の第２パルスＰ２と同様の機能有した。第２パルスは第１パルスに対してパルス間隔τだけ遅延していた。第１パルスと第２パルスとはダブルパルスビームを構成した。
　第１パルスの光子エネルギーは被加工物ＴＡのバンドギャップより小さく、第２パルスの光子エネルギーは被加工物ＴＡのバンドギャップより小さかった。被加工物ＴＡの被加工閾値Ｆｄは９９０［ｍＪ／ｃｍ2］であった。第１パルス及び第２パルスの各々のピークフルエンスは、８００［ｍＪ／ｃｍ2］であった。第１パルス及び第２パルスの各々は、近赤外光であった。
　そして、実施例１～実施例３では、第１パルスによって，光吸収コアＣ１が形成され、低光子エネルギービームに対する光吸収率が上昇する時、形成された光吸収コアＣ１の持続時間を検証するため、被加工物ＴＡに対して、第１パルスを照射後にタイミングを変えて、第２パルスを照射して加工を行い、加工閾値（第３閾値）Ｆｍ３を計測した。
　比較例として、バンドギャップが３．２６［ｅＶ］の被加工物ＴＡに光子エネルギー１．５６［ｅＶ］、波長７９４ｎｍのビームを照射する場合、多光子吸収による加工が顕在化しないフルエンス（照度）のレーザーを照射した場合、繰り返しレーザー照射を行っても、被加工物ＴＡ表面は加工されなかった。
　（実施例１）
　図１４は、本発明の実施例１に係る加工痕１１を示す図である。図１４に示すように、写真１０ａ～写真１０ｃは、ＡＦＭによる観測結果を示した。被加工物ＴＡに第１パルスを出射し、光吸収コアＣ１を形成した直後に、第２パルスを照射した場合に、加工痕１１が形成された。具体的には、写真１０ａには、パルス間隔τが１ｐｓの第１パルス及び第２パルスを照射したときの加工痕１１が現れた。写真１０ｂには、パルス間隔τが１０ｐｓの第１パルス及び第２パルスを照射したときの加工痕１１が現れた。写真１０ｃには、パルス間隔τが１００ｐｓの第１パルス及び第２パルスを照射したときの加工痕１１が現れた。実施例１では、低い光子エネルギー及び低いフルエンスを有する第１パルス及び第２パルスによって、ワイドバンドギャップ材料である被加工物ＴＡを加工できた。
　以上、図１４を参照して説明したように、実施例１では、写真１０ａ～写真１０ｃに示すように、パルス間隔τが大きくなるほど、加工痕１１が小さくなった。従って、第１パルスの照射時からの経過時間に伴って、光吸収コアＣ１が減衰することを確認できた。ただし、写真１０ａ及び写真１０ｂの加工痕１１が比較的大きく、更に、写真１０ａの加工痕１１の大きさと写真１０ｂの加工痕１１の大きさが同程度であるため、パルス間隔τが１０ｐｓ以下であると、光吸収コアＣ１の減衰が比較的小さいことを確認できた。つまり、パルス間隔τが１０ｐｓ以下であると、被加工物ＴＡを効果的に加工できた。
　（実施例２）
　図１５は、本発明の実施例２に係る加工閾値Ｆｍ３を示す図である。図１５では、横軸はパルス間隔τを示し、縦軸はフルエンスを示す。図１５に示す実施例２では、第１パルスを照射後に、パルス間隔τを代えて、低光子エネルギーの第２パルスを照射した際の被加工物ＴＡの加工閾値Ｆｍ３の変化を示した。
　図１５に示すように、比較例に係る第１被加工閾値Ｆｄ１が１１００［ｍＪ／ｃｍ2］であり、比較例に係る第２被加工閾値Ｆｄ２が９９０［ｍＪ／ｃｍ2］であった。第１被加工閾値Ｆｄ１及び第２被加工閾値Ｆｄ２は、ピーク強度が１６００［ｍＪ／ｃｍ2］の高強度電界ビームを照射した時の被加工物ＴＡの加工閾値を示した。具体的には、第１被加工閾値Ｆｄ１は、被加工物ＴＡに励起層（光吸収コアＣ１）が形成されていない時に被加工物ＴＡをアブレーション加工可能なフルエンスの下限値を示した。アブレーションとは、プラズマ化した原子のクラスター又はプラズマ化した原子が飛散することである。第２被加工閾値Ｆｄ２は、被加工物ＴＡに励起層（光吸収コアＣ１）が形成されていない時に被加工物ＴＡをアニーリング加工可能なフルエンスの下限値を示した。アニーリングとは、非熱的効果によって表面近傍から原子が除去されことである。
　実施例２に係る加工閾値Ｆｍ３は、比較例に係る第１被加工閾値Ｆｄ１より小さく、比較例に係る第２被加工閾値Ｆｄ２より小さかった。
　以上、図１５を参照して説明したように、実施例２では、パルス間隔τが１０ｐｓ以下までは、加工閾値Ｆｍ３が一定であった。従って、パルス間隔τが１０ｐｓ以下までは、光吸収コアＣ１の減衰が比較的小さいことを確認できた。
　（実施例３）
　本発明の実施例３として、第１パルスのピークフルエンスＰＦ１を変えたときの第２パルスに基づく加工閾値Ｆｍ３を計測した。パルス間隔τは１ｐｓであった。
　図１６は、実施例３に係る第１パルスのピークフルエンスＰＦ１と第２パルスの加工閾値Ｆｍ３との関係を示す図である。図１６では、四角形のマークは、第２パルスに基づく加工閾値Ｆｍ３を示し、菱形のマークは、第２パルスに基づく加工閾値Ｆｍ３と第１パルスのピークフルエンスＰＦ１との和を示す。
　図１６に示すように、第２パルスに基づく加工閾値Ｆｍ３は、第１パルスのピークフルエンスＰＦ１に略比例した。比例定数は負であった。つまり、第１パルスのピークフルエンスＰＦ１を大きくする程、加工閾値Ｆｍ３が小さくなった。換言すれば、第１パルスのピークフルエンスＰＦ１を大きくして、第１パルスに基づく励起による種電子を多く生成するほど、第２パルスに基づく加工閾値Ｆｍ３が小さくなることを確認できた。
　［実施例４、実施例５］
　本発明の実施例４及び実施例５並びに比較例１～比較例８では、ワイドバンドギャップ材料として、合成石英（ＳｉＯ2）を被加工物ＴＡとして採用した。被加工物ＴＡは基板であった。また、実施例４、５、及び比較例５～８では、特定層Ｏｂとしてカーボン膜を採用した。具体的には、成膜装置によってカーボンを被加工物ＴＡである合成石英の基板に蒸着させて、合成石英の基板上にカーボン膜を形成した。膜厚は約３０ｎｍであった。
　実施例４、５、及び比較例１～８では、レーザー発振器は、チタンサファイアレーザーであった。レーザー発振器が生成するオリジナルレーザー光ＯＰの中心波長は７９４ｎｍであった。オリジナルレーザー光ＯＰに含まれるパルスの半値全幅は８５ｆｓであった。パルスのパルス幅（１／ｅ2）は、実測値で３０．０μｍであった。パルス幅は、被加工物ＴＡの表面又は特定層Ｏｂの表面でのパルス幅を示した。
　まず、図１７（ａ）～図１８（ｂ）を参照して、比較例１～４について説明する。比較例１～４では、１つのパルス又は２つのパルスを、特定層Ｏｂの形成されていない被加工物ＴＡに照射した。そして、被加工物ＴＡを微分干渉顕微鏡によって観察した。
　比較例１では、１つのパルスを１回だけ被加工物ＴＡに照射した。また、１つのパルスのパルスエネルギーは、５．９５μＪ～６．６５μＪであった。１つのパルスのピークフルエンスは、１６４５ｍＪ／ｃｍ2であった。
　比較例２では、２つのパルスを１００ｍｓの間隔で１回だけ被加工物ＴＡに照射した。１つのパルスのパルスエネルギーは比較例１と同じであり、１つのパルスのフルエンスは比較例１と同じであった。
　比較例３では、１つのパルスを１回だけ被加工物ＴＡに照射した。また、１つのパルスのパルスエネルギーは比較例１の２倍であり、１つのパルスのフルエンスは比較例１の２倍であった。
　比較例４では、２つのパルスを４００ｆｓの間隔で１回だけ被加工物ＴＡに照射した。１つのパルスのパルスエネルギーは比較例１と同じであり、１つのパルスのフルエンスは比較例１と同じであった。
　（比較例１）
　図１７（ａ）は、比較例１に係るパルスの照射結果を示す図である。図１７（ａ）に示すように、被加工物ＴＡに加工痕は観察されなかった。従って、パルスのピークフルエンスは、被加工閾値Ｆｄよりも小さかった。また、１つのパルスを１回だけ照射したため、加工コアＣ２が被加工物ＴＡに形成されていないことは明らかだった。
　（比較例２）
　図１７（ｂ）は、比較例２に係るパルスの照射結果を示す図である。図１７（ｂ）に示すように、被加工物ＴＡに加工痕は観察されなかった。従って、パルス間隔（１００ｍｓ）の長い２つのパルスを１回だけ照射したが、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２が被加工物ＴＡに形成されなかったと推定できた。
　（比較例３）
　図１８（ａ）は、比較例３に係るパルスの照射結果を示す図である。図１８（ａ）に示すように、被加工物ＴＡに加工痕１３が観察された。加工痕１３は、略円形の白いスポットとして観察された。従って、パルスのフルエンスは、被加工閾値Ｆｄよりも大きかった。加工痕１３は、非線形光学効果に起因する光吸収加工であると推定できた。また、１つのパルスを１回だけ照射したため、加工コアＣ２が被加工物ＴＡに形成されていないことは明らかだった。
　（比較例４）
　図１８（ｂ）は、比較例４に係るパルスの照射結果を示す図である。図１８（ｂ）に示すように、被加工物ＴＡに加工痕は観察されなかった。従って、パルス間隔（４００ｆｓ）の短い２つのパルスを１回だけ照射したが、光吸収コアＣ１及び加工コアＣ２が被加工物ＴＡに形成されなかったと推定できた。
　比較例３及び比較例４を比較すると、特定層Ｏｂの形成されていない被加工物ＴＡを加工するためには、高いパルスエネルギーのパルスの照射が不可欠であることが確認できた。
　次に、図１９（ａ）～図２０（ｂ）を参照して、実施例４及び比較例５～７について説明する。実施例４及び比較例５～７では、１つのパルス又は２つのパルスを、特定層Ｏｂの形成された被加工物ＴＡに照射した。そして、被加工物ＴＡを微分干渉顕微鏡によって観察した。
　比較例５では、パルスの条件は、比較例１と同じであった。
　比較例６では、パルスの条件は、比較例２と同じであった。
　比較例７では、パルスの条件は、比較例３と同じであった。
　実施例４では、パルスの条件は、比較例４と同じであった。
　（比較例５）
　図１９（ａ）は、比較例５に係るパルスの照射結果を示す図である。図１９（ａ）に示すように、特定層Ｏｂに加工痕１５が観察された。比較例５のパルスの条件は比較例１のパルスの条件と同じであるため、被加工物ＴＡが加工されていなことを推定できた。つまり、加工が、特定層Ｏｂに留まり、被加工物ＴＡまで到達していないことが推定できた。また、特定層Ｏｂに加工痕１５が形成されているため、特定層Ｏｂに光吸収コアＣ１が形成されていると推定できた。一方、１つのパルスを１回だけ照射したため、加工コアＣ２が被加工物ＴＡに形成されていないことは明らかだった。
　（比較例６）
　図１９（ｂ）は、比較例６に係るパルスの照射結果を示す図である。図１９（ｂ）に示すように、特定層Ｏｂに加工痕１７が観察された。しかしながら、加工痕１７の形態が、比較例５の加工痕１５の形態と同様であったため、被加工物ＴＡは加工されていないと推定できた。つまり、加工は、特定層Ｏｂに留まり、被加工物ＴＡまで到達していないことが推定できた。また、特定層Ｏｂに加工痕１７が形成されているため、特定層Ｏｂに光吸収コアＣ１が形成されていると推定できた。また、パルス間隔（１００ｍｓ）の長い２つのパルスを１回だけ照射したが、加工コアＣ２が被加工物ＴＡに形成されていないと推定できた。なぜなら、被加工物ＴＡが加工されていなかったためである。
　（比較例７）
　図２０（ａ）は、比較例７に係るパルスの照射結果を示す図である。図２０（ａ）に示すように、加工痕１９が観察された。加工痕１９の形態は、比較例５の加工痕１５及び比較例６の加工痕１７の形態と異なっていた。具体的には、加工痕１９の中心部分が、その周辺と比較して変化していた。そして、加工痕１９の中心部分は、加工が被加工物ＴＡまで到達していることを示していた。つまり、加工痕１９の中心部分は、被加工物ＴＡが加工されていることを示していた。また、比較例７のパルスの条件は比較例３のパルスの条件と同じであるため、加工痕１９が、被加工物ＴＡに形成されていることは明らかだった。
　（実施例４）
　図２０（ｂ）は、実施例４に係るパルスの照射結果を示す図である。図２０（ｂ）に示すように、加工痕２１が観察された。加工痕２１の形態は、比較例７の加工痕１９の形態と同様であった。つまり、加工痕２１の中心部分が、その周辺と比較して変化していた。そして、加工痕２１の中心部分は、加工が被加工物ＴＡまで到達していることを示していた。つまり、加工痕２１は、被加工物ＴＡが加工されていることを示していると推定できた。また、２つのパルスの各々条件は、比較例５のパルスの条件と同じであるため、特定層Ｏｂに光吸収コアＣ１が形成されていることは明らかだった。加えて、２つのパルスの条件が比較例４の２つのパルスの条件と同じであるにも拘わらず、被加工物ＴＡに到達している加工痕２１が観察されたので、被加工物ＴＡに加工コアＣ２が形成されて被加工物ＴＡが加工されたと推定できた。
　また、実施例４では、比較例３及び比較例７と比較して、パルスエネルギーが半分であり、非線形光学効果が小さい。従って、加工痕２１は、非線形光学効果による光吸収加工でないことは明らかだった。なお、実施例４の２つのパルスのうち、１つ目のパルスが実施形態４の第１パルスＰ１に相当し、２つ目のパルスが実施形態４の第２パルスＰ２に相当する。
　次に、図２１（ａ）及び図２１（ｂ）を参照して、実施例５及び比較例８について説明する。実施例５及び比較例８では、２つのパルスを、特定層Ｏｂの形成された被加工物ＴＡに照射した。そして、被加工物ＴＡを微分干渉顕微鏡によって観察した。
　比較例８では、２つのパルスを３００ｐｓの間隔で１回だけ被加工物ＴＡに照射した。１つのパルスのパルスエネルギーは比較例１の２倍であり、１つのパルスのフルエンスは比較例１の２倍であった。
　実施例５では、２つのパルスを４００ｆｓの間隔で１回だけ被加工物ＴＡに照射した。１つのパルスのパルスエネルギーは比較例８と同じであり、１つのパルスのフルエンスは比較例８と同じであった。「４００ｆｓ」の間隔があれば、２つのパルスが干渉しないことは確認済みであった。また、「４００ｆｓ」の間隔であれば、１つ目のパルスによる光吸収コアＣ１の電子温度がピーク近傍のときに、２つ目のパルスが照射されることは確認済みであった。
　（比較例８）
　図２１（ａ）は、比較例８に係るパルスの照射結果を示す図である。図２１（ａ）に示すように、加工痕２３が観察された。加工痕２３の形態は、実施例４の加工痕２１の形態と異なっていた。従って、加工痕２３は、特定層Ｏｂが加工されていることを示しており、被加工物ＴＡは加工されていないと推定できた。また、加工痕２３は、略円形状領域（薄い灰色部分）と、略円形状領域の周囲の略円環状領域（濃い灰色部分）とを含んでいた。略円環状領域は、１つ目のパルスによる特定層Ｏｂの加工領域であり、略円形状領域は、２つ目のパルスによる特定層Ｏｂの加工領域であると推定できた。
　（実施例５）
　図２１（ｂ）は、実施例５に係るパルスの照射結果を示す図である。図２１（ｂ）に示すように、加工痕２５が観察された。加工痕２５の形態は、実施例４の加工痕２１の形態と同様であった。加えて、実施例５では、１つのパルスのパルスエネルギーは、実施例４の１つのパルスのパルスエネルギーの２倍であった。従って、加工痕２５は、被加工物ＴＡが加工されていることを示していると推定できた。また、実施例５では、実施例４と同様に、特定層Ｏｂに光吸収コアＣ１が形成され、被加工物ＴＡに加工コアＣ２が形成されて被加工物ＴＡが加工されたと推定できた。
　以上、実施例５では、加工が被加工物ＴＡまで到達して、被加工物ＴＡが加工されていることを観察できた。具体的には、加工痕２５の中心部分は、加工が被加工物ＴＡまで到達していることを示していた。これに対して、比較例８では、特定層Ｏｂのみが加工され、加工が被加工物ＴＡまで到達していないことを観察できた。具体的には、加工痕２３の略円環状領域及び略円形状領域のいずれも、加工が、特定層Ｏｂに留まり、被加工物ＴＡまで到達していないことを示していた。なお、実施例５と比較例８との相違点は、パルス間隔だけであった。従って、比較例８では、１つ目のパルスによって光吸収コアＣ１が形成されたが、光吸収コアＣ１が消滅した後に２つ目のパルスが照射されたことが確認できた。
　なお、実施例１～実施例５では、１つ目のパルスに対して２つ目のパルスが遅延しているが、１つ目のパルスと２つ目のパルスとが重なっている場合でも同様の結果（被加工物ＴＡへの加工痕の形成）を得ることができると推定された。光吸収コアＣ１に２つ目のパルスが照射される限り、１つ目のパルス及び２つ目のパルスの照射タイミングが加工コアＣ２の形成に影響しないと推定できたからである。また、１つ目のパルスと２つ目のパルスとが重なるように制御する実験も可能である。しかし、１つ目のパルスと２つ目のパルスとが重なるように制御する実験では、どのパルスで光吸収コアＣ１が形成され、どのパルスで加工コアＣ２が形成されたかを確認することが困難である。そこで、１つ目のパルスに対して２つ目のパルスを遅延させて実験した。
　以上、図面を参照しながら本発明の実施形態及び実施例について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態及び実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記（１）、（２））。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　（１）本発明の一実施形態に係る加工物の製造方法は、実施形態１、実施形態２、実施形態４、又は実施形態５に係るレーザー加工方法を実行することによって、第１レーザービームＢ１及び第２レーザービームＢ２を被加工物ＴＡ（又は特定層Ｏｂ及び被加工物ＴＡ）に照射して被加工物ＴＡを加工し、被加工物ＴＡから加工物を製造する。
　（２）本発明の一実施形態に係る加工物の製造方法は、実施形態３又は実施形態５の変形例に係るレーザー加工方法を実行することによって、第１レーザービームＢ１及び第２レーザービームＣＷを被加工物ＴＡ（又は特定層Ｏｂ及び被加工物ＴＡ）に照射して被加工物ＴＡを加工し、被加工物ＴＡから加工物を製造する。
　本発明は、レーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
　１　　レーザー加工装置
　２　　レーザービーム生成部
　３　　照射部
　５　　ステージ
　Ａ１　　第１レーザー発振器
　Ａ２　　第２レーザー発振器
　Ｃ１　　光吸収コア
　Ｃ２　　加工コア

Claims (11)

  1. 　第１パルスを含む第１レーザービームを対象物に照射して、前記対象物に光吸収コアを形成する光吸収コア形成工程と、
    　第２レーザービームを前記光吸収コアに照射して、前記対象物である被加工物、又は、前記対象物が接触している被加工物に、加工コアを形成する加工コア形成工程と
    　を含み、
    　前記光吸収コアは、前記対象物のうち、前記第１パルスの照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する領域であり、
    　前記加工コアは、前記被加工物のうち、前記第２レーザービームの照射されていない領域の密度と異なる密度を有する領域であり、
    　前記第１パルスのピークフルエンスは、前記被加工物の被加工閾値よりも小さく、
    　前記第２レーザービームのフルエンスの最大値は、前記被加工閾値よりも小さく、
    　前記被加工閾値は、前記被加工物のうち、前記加工コアが形成されている領域と異なる領域を加工可能なフルエンスの下限値を示す、レーザー加工方法。
  2. 　前記第２レーザービームによって前記加工コアを拡張する加工コア拡張工程をさらに含む、請求項１に記載のレーザー加工方法。
  3. 　前記被加工物上に前記対象物が形成されており、
    　前記対象物の光吸収率は、前記被加工物の光吸収率よりも大きく、
    　前記加工コア形成工程では、前記対象物に形成された前記光吸収コアを介して前記被加工物に前記第２レーザービームを照射して、前記被加工物に前記加工コアを形成する、請求項１又は請求項２に記載のレーザー加工方法。
  4. 　前記第２レーザービームは、第２パルスを含み、
    　前記第２パルスの半値全幅は、前記第１パルスの半値全幅より大きく、
    　前記第１パルスと前記第２パルスとが重なるように、前記第１パルス及び前記第２パルスを制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
  5. 　前記第１レーザービームを生成する第１ビーム生成工程と、
    　前記第２レーザービームを生成する第２ビーム生成工程と、
    　前記第１レーザービームと前記第２レーザービームとを同期させる同期工程と
    　をさらに含み、
    　前記光吸収コア形成工程では、前記対象物である前記被加工物に前記第１パルスを照射して、前記被加工物に前記光吸収コアを形成し、
    　前記加工コア形成工程では、前記被加工物に形成された前記光吸収コアに前記第２パルスを照射して、前記被加工物に前記加工コアを形成し、
    　前記第１パルスのピークフルエンスは、第１閾値以上であり、
    　前記第１閾値は、前記第１パルスに基づく多光子吸収によって前記被加工物のバンドギャップを超えるためのフルエンスの下限値を示し、
    　前記第２パルスのピークフルエンスは、第２閾値以上であり、
    　前記第２閾値は、前記第２パルスに基づく多光子吸収によって前記被加工物のバンドギャップを超えるためのフルエンスの下限値を示し、
    　前記同期工程では、前記第２パルスのフルエンスが第３閾値以上になる期間に前記第１パルスが位置するように、前記第１パルスと前記第２パルスとを制御し、
    　前記第３閾値は、前記第１パルスのピークフルエンスに依存する可変値であり、前記光吸収コアを加工可能なフルエンスの下限値を示す、請求項４に記載のレーザー加工方法。
  6. 　前記第１パルスのピークフルエンスは、前記第１パルスに基づくＮ光子吸収によって前記被加工物のバンドギャップを超えるフルエンスを示し、
    　前記「Ｎ」は、２以上の整数を示し、
    　前記第２パルスのピークフルエンスは、前記第２パルスに基づくＭ光子吸収によって前記被加工物のバンドギャップを超えるフルエンスを示し、
    　前記「Ｍ」は、２以上の整数を示す、請求項５に記載のレーザー加工方法。
  7. 　前記第１パルスのピークが前記第２パルスのピークよりも前の時間に位置するように、前記第１パルスと前記第２パルスとを制御する、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
  8. 　前記第１パルスのピークから前記第２パルスのピークまでの期間は、１ナノ秒以下である、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
  9. 　前記第２レーザービームは、一定レベルのフルエンスを有する連続波であり、
    　前記第１パルスが前記第２レーザービームに重なるように、前記第１パルスを照射する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
  10. 　被加工物を加工して、前記被加工物から加工物を製造する方法であって、
    　第１パルスを含む第１レーザービームを対象物に照射して、前記対象物に光吸収コアを形成する光吸収コア形成工程と、
    　第２レーザービームを前記光吸収コアに照射して、前記対象物である前記被加工物、又は、前記対象物が接触している前記被加工物に、加工コアを形成する加工コア形成工程と
    　を含み、
    　前記光吸収コアは、前記対象物のうち、前記第１パルスの照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する領域であり、
    　前記加工コアは、前記被加工物のうち、前記第２レーザービームの照射されていない領域の密度と異なる密度を有する領域であり、
    　前記第１パルスのピークフルエンスは、前記被加工物の被加工閾値よりも小さく、
    　前記第２レーザービームのフルエンスの最大値は、前記被加工閾値よりも小さく、
    　前記被加工閾値は、前記被加工物のうち、前記加工コアが形成されている領域と異なる領域を加工可能なフルエンスの下限値を示す、加工物の製造方法。
  11. 　第１パルスを含む第１レーザービームと、第２レーザービームとを生成するレーザービーム生成部と、
    　前記第１レーザービームを対象物に照射して、前記対象物に光吸収コアを形成する照射部と
    　を備え、
    　前記照射部は、前記第２レーザービームを前記光吸収コアに照射して、前記対象物である被加工物、又は、前記対象物が接触している被加工物に、加工コアを形成し、
    　前記光吸収コアは、前記対象物のうち、前記第１パルスの照射されていない領域の光吸収率よりも大きな光吸収率を有する領域であり、
    　前記加工コアは、前記被加工物のうち、前記第２レーザービームの照射されていない領域の密度と異なる密度を有する領域であり、
    　前記第１パルスのピークフルエンスは、前記被加工物の被加工閾値よりも小さく、
    　前記第２レーザービームのフルエンスの最大値は、前記被加工閾値よりも小さく、
    　前記被加工閾値は、前記被加工物のうち、前記加工コアが形成されている領域と異なる領域を加工可能なフルエンスの下限値を示す、レーザー加工装置。
PCT/JP2017/029130 2016-08-16 2017-08-10 レーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置 WO2018034237A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018534382A JP6950895B2 (ja) 2016-08-16 2017-08-10 レーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-159648 2016-08-16
JP2016159648 2016-08-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018034237A1 true WO2018034237A1 (ja) 2018-02-22

Family

ID=61196836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/029130 WO2018034237A1 (ja) 2016-08-16 2017-08-10 レーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6950895B2 (ja)
WO (1) WO2018034237A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7302824B2 (ja) 2020-02-25 2023-07-04 Ａｇｃ株式会社 基材の加工方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005179154A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Shibuya Kogyo Co Ltd 脆性材料の割断方法およびその装置
JP2008212998A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Seiko Epson Corp レーザ加工装置、レーザ加工方法、基板の分割方法、及び電気光学装置の製造方法
JP2013146747A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Aisin Seiki Co Ltd レーザによる割断方法、及びレーザ割断装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005179154A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Shibuya Kogyo Co Ltd 脆性材料の割断方法およびその装置
JP2008212998A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Seiko Epson Corp レーザ加工装置、レーザ加工方法、基板の分割方法、及び電気光学装置の製造方法
JP2013146747A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Aisin Seiki Co Ltd レーザによる割断方法、及びレーザ割断装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7302824B2 (ja) 2020-02-25 2023-07-04 Ａｇｃ株式会社 基材の加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6950895B2 (ja) 2021-10-13
JPWO2018034237A1 (ja) 2019-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Hybrid laser precision engineering of transparent hard materials: challenges, solutions and applications
US20150136744A1 (en) Methods and systems for laser processing of coated substrates
JP6609251B2 (ja) ガラスシートを担体から分離する方法
JP2011519175A (ja) 半導体ウェハのダイシング
KR20120098869A (ko) 레이저 가공과 스크라이빙 시스템 및 방법
JP2005179154A (ja) 脆性材料の割断方法およびその装置
JP2011091322A (ja) レーザダイシング方法およびレーザダイシング装置
JP2018523291A (ja) 半導体加工対象物のスクライブ方法
JP2019123015A (ja) 光加工装置、光加工方法及び光加工物の生産方法
TW201606866A (zh) 切割具有金屬層之半導體晶圓的雷射處理方法及其裝置
Izawa et al. Ablation and amorphization of crystalline Si by femtosecond and picosecond laser irradiation
WO2018034237A1 (ja) レーザー加工方法、加工物の製造方法、及びレーザー加工装置
JP5318909B2 (ja) レーザダイシング方法
Schoonderbeek et al. Laser technology for cost reduction in silicon solar cell production
Singh et al. Laser micromachining of semiconductor materials
JP6952092B2 (ja) 半導体加工対象物のスクライブ方法
WO2019156183A1 (ja) 加工装置、加工方法、及び透明な基板
US20150343567A1 (en) Method and system for formation of vertical microvias in opaque ceramic thin-plate by femtosecond laser pulse
JP5625184B2 (ja) チップの製造方法
KR101064352B1 (ko) 광유발 과도흡수 현상을 이용한 초고속레이저 공정 속도와 공정단면 제어방법 및 제어장치
Patel et al. High speed micromachining with high power UV laser
JP2015096272A (ja) レーザ加工方法及び基板の製造方法
Wang et al. Laser micromachining and micro-patterning with a nanosecond UV laser
Hendow et al. Dynamic pulsing of a MOPA fiber laser for enhanced material processing
JP2012139700A (ja) レーザ加工方法およびレーザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17841460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018534382

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17841460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1