| 研究課題/領域番号 |
24760100
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
細野 高史 信州大学, 工学部, 助教 (70432169)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| キーワード | 特殊加工 / 加工変質層 / レーザ加工 / 複合加工 |
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| 研究概要 |
エッチング液中でシリコンをレーザ溝加工するプロセスについて，レーザ光を導入するための光ファイバの設置方法や動かし方を最適化し，加工速度を高めることができた．加工変質層については空気中・水中・エッチング液中で加工した溝の断面を観察し，空気中や水中で加工した溝にはシリコンの溶融・再凝固の際に取り込んだと見られるボイドが観察されるのに対し，エッチング液中で加工した溝にはボイドが見られないことを明らかにした．
加工中に発生する気泡等について，購入備品のレーザを用いて従来より低ピークパワーでのパルスレーザ加工をすることにより，気泡の影響をかなり少なくすることができた．従来の低繰り返しレート・高ピークパワーのレーザでは加工中に激しく気泡が生じるため液中に挿入した光ファイバを用いて加工点近くまでレーザ光を導く必要があった．これに対し低ピークパワーでの加工とすることで気泡の発生は大幅に減少し，ファイバを用いることなく液中に直接レーザ光を集光できる．そのため従来は光ファイバの径(0.2mm)程度に拘束されていた溝幅を大幅に小さくすることができた．一方，新規導入したレーザは繰り返しレートが高いため加工部周囲が高温になる傾向があり，高繰り返し・高パワーの条件ではエッチングが過剰に進行して溝が拡がるとともに溝周囲が溶解する現象が認められた．
エッチング液をノズルにより供給することを試みているが，特に溝深さが大きくなるなどの影響は認められなかった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
既存備品であったレーザによる加工については加工速度の増大，加工変質層の除去ともに既に一定の成果を挙げることができた．新規に導入したレーザについてはまだデータが十分とは言えないものの，低ピークパワー化によりレーザ誘起プラズマや気泡による加工の阻害が非常に少ないことが分かっており，研究の目的に誠に適った設備導入であった．
ノズルによるエッチング液の供給については効果がなかったものの，新規導入したレーザによりレーザ誘起プラズマや気泡による加工の阻害の問題が解決したため研究自体は順調に進んでいると言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
新規導入したレーザについては加工データが十分でないため繰り返し加工実験をし，最適な加工条件を見出す．また高繰り返しレート・高パワーの場合に問題となる過剰エッチングに対し，エッチング液の組成見直しや冷却などの対策を講じる．
加工対象をシリコンからSiC，サファイアに拡大する．加工に使用するレーザは既存備品のレーザ，新規導入したレーザの両方を用いる．特にサファイアについては光吸収係数が低いため既存設備の高ピークパワーが必要となる可能性が高いと見込んでいる．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初計画時よりも備品を安価で購入できたため次年度使用額が生じた．
主にSiC，サファイア基板の購入に充てる．
また現在，新旧のレーザが同一の光学系に搭載されておりレーザの切り替えの度に光学系の調整が必要であるなど実験が非効率となっているため，新規購入したレーザ専用の光学系を検討する．
新規レーザについては発振をコントロールする回路が未整備のため，製作する必要がある．
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