紫外レーザによるセンサデバイス用サファイヤウェハのマイクロファブリケーション

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555037
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 堀澤 秀之 東海大学, 工学部, 助教授 (30256169)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 重夫 株式会社山武, 研究開発本部, 主任研究員 ; 山口 滋 東海大学, 理学部, 助教授 (40297205)
• Keywords: YAGレーザ / 第5高調波 / サファイヤ / レーザ微細加工 / 表面加工 / 短パルス・紫外レーザ / 熱影響層 / 穴あけ加工

Research Abstract

次世代型の圧力センサや流量センサのセンサ部の中核には,サファイヤを微細加工した要素部品の利用が検討されている.本研究では,サファイヤの微細加工技術の一方法として,Qスイッチ短パルスNd:YAGレーザ高調波を用いた加工方法について検討している.特に,今年度は以下の点について検討した.
(i)Qスイッチ短パルスNd:YAGレーザ第5高調波システムの構築
高ピーク出力短パルスNd:YAGレーザ光より非線型光学結晶,各種光学系および温度調整器(いずれも昨年度導入)を用いて,第四高調波および第五高調波を発振させ,高出力で良好なビームモードのパルス発振が可能な光学システムを構築した.
(ii)PC制御X-Yステージによる微細加工システムの構築
Qスイッチ短パルスNd:YAGレーザ高調波発振システムとX-Yステージをパーソナルコンピュータで制御することにより,二次元パターンの微細加工を可能とするシステムを構築した.このシステムを用いて,サファイヤ表面の精密穴加工,精密溝加工,表面除去加工のそれぞれの加工特性について評価した.なお,評価においては,レーザ照射後の加工痕の顕微鏡観察(光学顕微鏡,SEM,AFM)を行ない,各場合の形状精度および熱影響(溶融・ひび割れ)について比較・評価した.さらに,加工サンプルをエッチング処理(熱燐酸)した後,同様に顕微鏡観察し,各場合の熱影響深さを見積った.その結果,熱影響を局限した直径10μm程度の穴加工,および溝加工(深さ20μmx幅50μm程度,底面の粗さRy〜2μm程度)が可能であることが確認された.

Research Products

• [Publications] HORISAWA, Hideyuki: "Fundamental Study of a Relativistic Laser Plasma Thruster Laser"Proceedings of the Twenty-third International Symposium on Space Technology and Science. 339-344 (2002)
• [Publications] HORISAWA, Hideyuki: "A Relativistic Laser-Accelerated Plasma Thruster for Space Propulsion"AIAA Paper. 2002-3780. 1-8 (2002)
• [Publications] 堀澤 秀之: "短パルスYAGレーザ高調波による高機能材料の微細加工"レーザ協会誌. (印刷中).