− 46 −レーザプロセッシングレーザプロセッシングAF-2015212一般研究開発助成AF-2015213一般研究開発助成医療用微細部品の成形金型，半導体研磨ジグ，スマートフォンカバーガラスマイクロドリル，単結晶ダイヤモンド，レーザ加工，高硬度材微小穴あけ，超硬合金suzuki@isc.chubu.ac.jpレーザー誘起転写法，フェムト秒パルスレーザー，ナノ構造レーザー誘起転写法，フェムト秒パルスレーザー，ビーム制御takahiro.nakamura.d5@tohoku.ac.jp中部大学 工学部 機械工学科教授東北大学 多元物質科学研究所准教授鈴木 浩文中村 貴宏高硬度材微小穴あけ用の単結晶ダイヤモンド製マイクロドリルのレーザ加工技術の開発軸対称偏光ビームによるレーザ誘起転写法とナノ電子デバイス作製への応用プリント基板，航空機や自動車用のCFRP素材，SiCウエハチャック，半導体プローブ，燃料電池，バイオ機器用超硬製微細金型等では，高能率・高精度微小穴開けの要求が高まっている．従来はCO2レーザや超硬製ドリルによる穴あけがあるが，その円筒度は不十分であった．そこで本研究では，単結晶ダイヤモンド製マイクロドリルをレーザ加工し，刃先を超精密研削・研磨し，超硬合金などのセラミック材に小計穴を機械加工することを試みた．レーザ光を滞留時間制御し微細形状を創成する方法について検討し，工具形状を３次元形状非接触測定器で計測しながら試作した．工具形状としてツイストドリル形状から角錐形状の工具を試作し，穴加工精度，工具摩耗，工具寿命を評価した．超硬合金の穴あけ実験の結果，切りくずは粉状に破砕し，通常のツイストドリル形状より角錐形状が適切であることがわかり，最終的に超硬基板に1200個以上の微細穴をあけることができた．本研究では，レーザー光による直接描画法の一つであるレーザー誘起転写法 （laser induced forward transfer，LIFT）による構造転写の際に，レーザーの横断面プロファイルを制御することで焦点において小さな集光スポットを形成し，サブ100 nmの微小構造の直接形成を試みた．ガウスビームの中心を75 %マスクすることで形成した円環ビームは，ガウスビームを集光した場合に比べて焦点付近において70 %程度小さな集光スポットを形成することができることを示した．この円環ビームを用いたLIFTにより，直径が60 nm程度の微小ドットを基板上に直接描画できることが明らかにした．一方，レーザー照射領域ではキャリアの変形が確認され，狭い走査間隔では変形領域に再度レーザー光が照射されることに起因して，精密な構造転写が困難であることがわかった．同手法を用いた二次元・三次元構造形成のためにはキャリアとドナーをそれぞれ独立して走査することが必要であることを示した．
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