(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、前記加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の前記改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
第１の波長を有する第１のパルスレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を出射する第２のレーザ光源と、
前記第１のパルスレーザ光の偏光方向を変化させる第１の１／２波長板と、
前記第２のパルスレーザ光の偏光方向を変化させる第２の１／２波長板と、
前記第１の１／２波長板で偏光方向が変化された前記第１のパルスレーザ光、及び前記第２の１／２波長板で偏光方向が変化された前記第２のパルスレーザ光を偏光分離する偏光分離手段と、
前記偏光分離手段で偏光分離された前記第１及び第２のパルスレーザ光を前記加工対象物に集光させる集光レンズと、
前記第１及び第２の１／２波長板で変化させる前記第１及び第２のパルスレーザ光の偏光方向を可変することで、前記第１及び第２のパルスレーザ光の強度を制御する光強度制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、前記加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の前記改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
第１の波長を有する第１のパルスレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、
前記第１のパルスレーザ光が入射され、該第１のパルスレーザ光及び前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を出射する非線形光学結晶と、
前記第１のパルスレーザ光の偏光方向を変化させる第１の１／２波長板と、
前記第２のパルスレーザ光の偏光方向を変化させる第２の１／２波長板と、
前記第１の１／２波長板で偏光方向が変化された前記第１のパルスレーザ光、及び前記第２の１／２波長板で偏光方向が変化された前記第２のパルスレーザ光を偏光分離する偏光分離手段と、
前記偏光分離手段で偏光分離された前記第１及び第２のパルスレーザ光を前記加工対象物に集光させる集光レンズと、
前記第１及び第２の１／２波長板で変化させる前記第１及び第２のパルスレーザ光の偏光方向を可変することで、前記第１及び第２のパルスレーザ光の強度を制御する光強度制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第１のレーザ光源から出射される前記第１のパルスレーザ光のパルス幅を制御するパルス幅制御手段を備え、
前記パルス幅制御手段は、前記第１のパルスレーザ光のパルス幅を変更することで、前記非線形光学結晶から前記第２のパルスレーザ光が出射されないよう前記非線形光学結晶の高調波変換効率を低下させることを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記第１及び第２のパルスレーザ光を同軸化する同軸化手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記偏光分離手段は、
前記第１の１／２波長板で偏光方向が変化された前記第１のパルスレーザ光を偏光分離する第１の偏光ビームスプリッタと、
前記第２の１／２波長板で偏光方向が変化された前記第２のパルスレーザ光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記光強度制御手段では、前記第１のパルスレーザ光の強度の制御可能幅が前記第２のパルスレーザ光の強度の制御可能幅よりも大きくされていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記光強度制御手段は、前記第１のパルスレーザ光の強度を、前記第１のパルスレーザ光のみを前記加工対象物に集光させた場合に前記改質スポットが形成される強度閾値よりも小さくなるように制御することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、前記加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の前記改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
第１の波長を有する第１のパルスレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を出射する第２のレーザ光源と、
前記第１及び第２のパルスレーザ光を前記加工対象物に集光させる集光レンズと、を備え、
前記第１のパルスレーザ光の強度は、前記第１のパルスレーザ光のみを前記加工対象物に集光させた場合に前記改質スポットが形成される強度閾値よりも小さくされることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、前記加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の前記改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
第１の波長を有する第１のパルスレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、
前記第１のパルスレーザ光が入射され、該第１のパルスレーザ光及び前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を出射する非線形光学結晶と、
前記第１及び第２のパルスレーザ光を前記加工対象物に集光させる集光レンズと、を備え、
前記第１のパルスレーザ光の強度は、前記第１のパルスレーザ光のみを前記加工対象物に集光させた場合に前記改質スポットが形成される強度閾値よりも小さくされることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記第１のパルスレーザ光の波長は、前記第２のパルスレーザ光の波長より長いことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、前記加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の前記改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
第１の波長を有する第１のパルスレーザ光、及び前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を集光レンズで前記加工対象物に集光させる工程を含み、
前記工程では、前記第１のパルスレーザ光の強度を、前記第１のパルスレーザ光のみを前記加工対象物に集光させた場合に前記改質スポットが形成される強度閾値よりも小さくすることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１２】
前記第１のパルスレーザ光の波長は、前記第２のパルスレーザ光の波長より長いことを特徴とする請求項１１記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ加工装置としては、互いに波長が異なる第１及び第２のレーザ光を加工対象物に集光することで、加工対象物を切断するものが知られている。例えば下記特許文献１には、第１の紫外光波長の第１放射パルスと第１の紫外光波長より長い第２の紫外光波長の第２放射パルスとを用いて基板の一部を切除するレーザ加工装置が記載されている。また、例えば下記特許文献２には、レーザ光の発振波とその高調波とを用いて加工対象物を切断するレーザ加工装置が記載されている。【０００３】
また、近年、例えば下記特許文献３に記載されているように、加工対象物にパルスレーザ光を集光させて、加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工装置が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１８２３８９号公報
【特許文献２】特許第２６０４３９５号公報
【特許文献３】特開２００４−３３７９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上述したようなレーザ加工装置では、改質スポットの制御性を向上させることが求められている。すなわち、例えば、加工対象物の厚さや材質等に応じて、改質スポットの大きさや改質スポットから生じる亀裂の長さ（以下、単に「亀裂長さ」という）を精度よく制御することが望まれている。【０００６】
そこで、本発明は、改質スポットの制御性を向上させることができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工装置であって、第１の波長を有する第１のパルスレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を出射する第２のレーザ光源と、第１のパルスレーザ光の偏光方向を変化させる第１の１／２波長板と、第２のパルスレーザ光の偏光方向を変化させる第２の１／２波長板と、第１の１／２波長板で偏光方向が変化された第１のパルスレーザ光、及び第２の１／２波長板で偏光方向が変化された第２のパルスレーザ光を偏光分離する偏光分離手段と、偏光分離手段で偏光分離された第１及び第２のパルスレーザ光を加工対象物に集光させる集光レンズと、第１及び第２の１／２波長板で変化させる第１及び第２のパルスレーザ光の偏光方向を可変することで、第１及び第２のパルスレーザ光の強度を制御する光強度制御手段と、を備えたことを特徴とする。【０００８】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工装置であって、第１の波長を有する第１のパルスレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、第１のパルスレーザ光が入射され、該第１のパルスレーザ光及び第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を出射する非線形光学結晶と、第１のパルスレーザ光の偏光方向を変化させる第１の１／２波長板と、第２のパルスレーザ光の偏光方向を変化させる第２の１／２波長板と、第１の１／２波長板で偏光方向が変化された第１のパルスレーザ光、及び第２の１／２波長板で偏光方向が変化された第２のパルスレーザ光を偏光分離する偏光分離手段と、偏光分離手段で偏光分離された第１及び第２のパルスレーザ光を加工対象物に集光させる集光レンズと、第１及び第２の１／２波長板で変化させる第１及び第２のパルスレーザ光の偏光方向を可変することで、第１及び第２のパルスレーザ光の強度を制御する光強度制御手段と、を備えたことを特徴とする。【０００９】
このような本発明では、光強度制御手段によって第１及び第２の１／２波長板で変化させる第１及び第２のパルスレーザ光の偏光方向が可変されると、偏光分離手段で偏光分離する第１及び第２のパルスレーザ光の比率が可変される。その結果、第１及び第２のパルスレーザ光の強度がそれぞれ調整される。よって、例えば第１及び第２のパルスレーザ光のパルス幅を大きく変更することなく、第１及び第２のパルスレーザ光の強度がそれぞれ所望に制御されることとなる。従って、改質スポットの大きさや亀裂長さが好適な品質のよい改質スポットを精度よく形成することができる。すなわち、本発明によれば、改質スポットの制御性を向上させることが可能となる。【００１０】
ここで、第１のレーザ光源から出射される第１のパルスレーザ光のパルス幅を制御するパルス幅制御手段を備え、パルス幅制御手段は、第１のパルスレーザ光のパルス幅を変更することで、非線形光学結晶から第２のパルスレーザ光が出射されないよう非線形光学結晶の高調波変換効率を低下させることが好ましい。この場合、第１のパルスレーザ光のみを加工対象物に集光させて改質スポットを形成することが可能となる。【００１１】
また、第１及び第２のパルスレーザ光を同軸化する同軸化手段を備えていることが好ましい。この場合、第１及び第２のパルスレーザ光に係る光学系の構成を簡易化することができる。【００１２】
また、偏光分離手段は、第１の１／２波長板で偏光方向が変化された第１のパルスレーザ光を偏光分離する第１の偏光ビームスプリッタと、第２の１／２波長板で偏光方向が変化された第２のパルスレーザ光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、を含む場合がある。【００１３】
また、光強度制御手段では、第１のパルスレーザ光の強度の制御可能幅が第２のパルスレーザ光の強度の制御可能幅よりも大きくされていることが好ましい。この場合、品質のよい改質スポットを加工対象物に好適に形成することができる。【００１４】
また、光強度制御手段は、第１のパルスレーザ光の強度を、第１のパルスレーザ光のみを加工対象物に集光させた場合に改質スポットが形成される強度閾値よりも小さくなるように制御することが好ましい。この場合、改質スポットの形成に関し、第２のパルスレーザ光が主要的パルスレーザ光として作用すると共に、第１のパルスレーザ光が補助的パルスレーザ光として作用する。その上で、第１のパルスレーザ光にあっては、第２のパルスレーザ光に対し悪影響を及ぼさないよう好適に作用することとなる。その結果、品質のよい改質スポットを加工対象物に形成することができる。【００１５】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工装置であって、第１の波長を有する第１のパルスレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を出射する第２のレーザ光源と、第１及び第２のパルスレーザ光を加工対象物に集光させる集光レンズと、を備え、第１のパルスレーザ光の強度は、第１のパルスレーザ光のみを加工対象物に集光させた場合に改質スポットが形成される強度閾値よりも小さくされることを特徴とする。【００１６】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工装置であって、第１の波長を有する第１のパルスレーザ光を出射する第１のレーザ光源と、第１のパルスレーザ光が入射され、該第１のパルスレーザ光及び第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を出射する非線形光学結晶と、第１及び第２のパルスレーザ光を加工対象物に集光させる集光レンズと、を備え、第１のパルスレーザ光の強度は、第１のパルスレーザ光のみを加工対象物に集光させた場合に改質スポットが形成される強度閾値よりも小さくされることを特徴とする。【００１７】
また、本発明に係るレーザ加工方法は、加工対象物に複数のパルスレーザ光を集光させて、加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、複数の改質スポットによって改質領域を形成するレーザ加工方法であって、第１の波長を有する第１のパルスレーザ光、及び第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２のパルスレーザ光を集光レンズで加工対象物に集光させる工程を含み、工程では、第１のパルスレーザ光の強度を、第１のパルスレーザ光のみを加工対象物に集光させた場合に改質スポットが形成される強度閾値よりも小さくすることを特徴とする。【００１８】
このような本発明においては、第１及び第２のパルスレーザ光が加工対象物に集光されて複数の改質スポットが形成され、これら改質スポットによって改質領域が形成される。このとき、第１のパルスレーザ光の強度は、第１のパルスレーザ光のみを加工対象物に集光させた場合に改質スポットが形成される強度閾値よりも小さくされている。よって、この場合、改質スポットの形成に関し、第２のパルスレーザ光が主要的パルスレーザ光として作用すると共に、第１のパルスレーザ光が補助的パルスレーザ光として作用する。そして、その上で、第１のパルスレーザ光にあっては、第２のパルスレーザ光に対し悪影響を及ぼさないよう好適に作用することとなる。その結果、品質のよい改質スポットを加工対象物に形成することができる。【００１９】
また、第１のパルスレーザ光の波長は、第２のパルスレーザ光の波長より長い場合がある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、改質スポットの制御性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】改質領域の形成の対象となる加工対象物の一例を示す平面図である。
【図２】図１の加工対象物のII−II線に沿っての断面図である。
【図３】レーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図４】図３の加工対象物のIV−IV線に沿っての断面図である。
【図５】図３の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。
【図６】パルスレーザ光の強度と改質スポットとの関係を説明するための図である。
【図７】第１及び第２パルスレーザ光を用いて加工対象物に形成した改質スポットの例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。
【図９】図８のレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。
【図１０】図８のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法の処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２３】
本実施形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法では、加工対象物に複数のパルスレーザ光を同時に集光させ、加工対象物の内部に改質スポットを切断予定ラインに沿って複数形成し、これら複数の改質スポットによって、切断の起点となる改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図２に示すように、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図１の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図３〜図５に示すように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。
【００２５】
加工対象物１としては、半導体材料や圧電材料等が用いられ、ここでは、ガラス基板が用いられている。なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。
【００２６】
ちなみに、ここでのレーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されず、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。
【００２７】
ところで、本実施形態で形成される改質領域は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域としては、加工対象物の材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密度転移領域ともいう）。
【００２８】
また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び格子欠陥が形成された領域は、それら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。
【００２９】
また、本実施形態においては、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することによって、改質領域７を形成している。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射）で形成される改質部分であり、改質スポットが集まることにより改質領域７となる。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。
【００３０】
この改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さ（以下、「亀裂長さ」ともいう）を適宜制御することが好ましい。
【００３１】
すなわち、改質スポットが大きすぎたり及び亀裂長さが長すぎたりすると、改質スポット大きさや亀裂長さのばらつきが大きくなり、切断予定ライン５に沿った加工対象物１の切断の精度が悪くなる。また、加工対象物１の切断面の凹凸が大きくなるため、該切断面の平坦性が悪くなる。一方、改質スポットが極度に小さすぎると、加工対象物の切断が困難となる。
【００３２】
これに対して、改質スポットの大きさ及び亀裂長さを適正なものとすると、これらを均一に形成でき且つ切断予定ライン５からのずれを抑制できる。さらに、切断予定ライン５に沿った加工対象物１の切断精度や切断面の平坦性を向上させることができる。
【００３３】
図６は、パルスレーザ光の強度と改質スポットとの関係を説明するための図である。図６に示すように、改質スポットＳは、パルスレーザ光の強度（パワー）を調節することで制御することができる。具体的には、パルスレーザ光の強度を小さくすると、改質スポットＳの大きさや亀裂Ｃの長さを小さく制御できる。一方、パルスレーザ光の強度を大きくすると、改質スポットＳの大きさや亀裂Ｃの長さを大きく制御できる。なお、パルスレーザ光の強度は、例えば、１パルス当たりのピークパワー密度、１パルス当たりのエネルギ（Ｊ）、又は１パルス当たりのエネルギにパルスレーザ光の周波数を乗じた平均出力（Ｗ）で表すことができる。
【００３４】
また、ここでは、波長が１０６４ｎｍのパルスレーザ光（以下、第１パルスレーザ光という）を単独で加工対象物１に集光させた場合、その第１パルスレーザ光の強度が強度閾値α以上のとき、改質スポットＳ１が形成されている。また、例えば、第１パルスレーザ光よりも波長が短い波長５３２ｎｍのパルスレーザ光（以下、第２パルスレーザ光という）を単独で加工対象物１に集光させた場合、その第２パルスレーザ光の強度が強度閾値β以上のとき、改質スポットＳ２が形成されている。
【００３５】
なお、一例としては、強度閾値αが１５μＪであり、強度閾値βが６μＪである場合がある。強度閾値とは、その強度で加工対象物１に改質スポットが形成されるレーザ光の強度である。ちなみに、ここでの改質スポットＳの形成とは、切断の起点となる改質領域を構成する改質スポットが適正に形成されることを意図している（以下、同じ）。
【００３６】
そして、第１及び第２パルスレーザ光を加工対象物１に同時に集光させた場合、第１及び第２パルスレーザ光を単独で集光させたときよりも少ない強度のときにも、改質スポットＳ３が形成されている。そして、この改質スポットＳ３は、超短パルス（例えば、数ｐｓｅｃ等）のパルスレーザ光を加工対象物に集光させて形成した改質スポットと同様な特徴、すなわち、比較的小さい改質スポットで亀裂Ｃの長さが適正（ハーフカット又はフルカットが発生）という特徴を有することとなる。
【００３７】
図７は、第１及び第２パルスレーザ光を用いて加工対象物に形成した改質スポットの例を示す図である。図中における各写真図は、改質スポットＳが形成された加工対象物１を示す拡大平面図である。ここでは、第１及び第２パルスレーザ光のパルスピッチを５０μｍとし、その偏光方向をスキャン方向（図中の上下方向）としている。また、強度が０μＪのときの第１パルスレーザ光は、加工対象物１に集光されていないこと（つまり、第２パルスレーザ光の単独照射）を意味している。強度が０μＪのときの第２パルスレーザ光は、加工対象物１に集光されていないこと（つまり、第１パルスレーザ光の単独照射）を意味している。なお、加工対象物１としては、スライドガラスを用いている。
【００３８】
図７に示すように、第２パルスレーザ光の強度が０μＪのときには、加工対象物に改質スポットＳを形成できず、加工不可となっている。また、第２パルスレーザ光の強度が６μＪ以下のときには、改質スポットＳを連続して精度よく形成できず、いわゆる空振り現象が生じている。特に、第２パルスレーザ光の強度が４μＪのときには、第１パルスレーザ光の強度によっては（第１パルスレーザ光の強度が０〜１０μＪのときには）、空振り現象が大きく生じている。よって、第２パルスレーザ光の強度を制御すると、空振り現象を特に抑制できることがわかる。つまり、第１パルスレーザ光の波長より短い波長の第２パルスレーザ光は、改質スポットＳの形成に係る主要素として用いられている。
【００３９】
また、第１パルスレーザ光の強度が大きくなるにつれ、改質スポットＳの大きさが大きくなり、亀裂Ｃも多数発生し、亀裂長さも長くなっているのがわかる。よって、第１パルスレーザ光の強度を制御すると、改質スポットＳの大きさを特に調整できることがわかる。そして、第１パルスレーザ光のレーザ強度は、そのレーザ光における加工対象物１の強度閾値（そのレーザ光を単独で照射した場合の加工対象物１の強度閾値）よりも小さい強度の範囲で使用することで、改質スポットＳの大きさの制御が容易となる。
【００４０】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について説明する。図８は、本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。図８に示すように、レーザ加工装置１００は、第１及び第２パルスレーザ光に関する光学系を収容する筐体１１１と、第１及び第２パルスレーザ光を加工対象物１に集光させる集光レンズ１１２と、集光レンズ１１２で集光されたパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射される加工対象物１を支持するための支持台１１３と、支持台１１３をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させるためのステージ１１４と、ステージ１１４の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
【００４１】
また、レーザ加工装置１００は、加工対象物１の内部の所定位置に精度よくパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２を集光させて改質領域７を形成するため、オートフォーカスユニット１１６を備えている。これにより、レーザ加工装置１００では、例えば加工対象物１の表面３や裏面から一定位置に集光されるようパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２が制御される。
【００４２】
図９は、図８のレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。図９に示すように、レーザ加工装置１００は、第１及び第２パルスレーザ光源１０１，１０２と、レーザ光源制御部１０３と、１／２波長板１０４，１０５と、偏光ビームスプリッタ１０６，１０７と、を備えている。
【００４３】
第１パルスレーザ光源（第１のレーザ光源）１０１は、例えば波長１０６４ｎｍでパルス幅２３ｎｓｅｃの第１パルスレーザ光（第１のパルスレーザ光）Ｌ１を出射する。第２パルスレーザ光源（第２のレーザ光源）１０２は、第１パルスレーザ光Ｌ１よりも短波長であるパルスレーザ光として、例えば波長５３２ｎｍでパルス幅１５ｎｓｅｃの第２パルスレーザ光（第２のパルスレーザ光）Ｌ２を出射する。また、ここでの各パルスレーザ光源１０１，１０２は、偏光方向が紙面上下方向のパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ出射している。パルスレーザ光源１０１，１０２としては、例えばファイバレーザ等を用いることができる。
【００４４】
レーザ光源制御部１０３は、第１パルスレーザ光源１０１に接続され、該第１パルスレーザ光源１０１から出射されるパルスレーザ光Ｌ１のパルス幅やパルスタイミング等を調節する。また、レーザ光源制御部１０３は、第２パルスレーザ光源１０２にも接続され、パルスレーザ光Ｌ２のパルスタイミング等を調節する。そして、レーザ光源制御部１０３により、パルスレーザ光源１０１，１０２のそれぞれのレーザ光のパルスタイミングの調整を制御する。
【００４５】
１／２波長板１０４，１０５は、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の光軸（光路）のそれぞれにおいてパルスレーザ光源１０１，１０２の後段にそれぞれ配置されている。１／２波長板（第１の１／２波長板）１０４は、第１パルスレーザ光源１０１から出射された第１パルスレーザ光Ｌ１の偏光方向を変化させる。１／２波長板（第２の１／２波長板）１０５は、第２パルスレーザ光源１０２から出射された第２パルスレーザ光Ｌ２の偏光方向を変化させる。
【００４６】
偏光ビームスプリッタ（第１の偏光ビームスプリッタ）１０６は、第１パルスレーザ光Ｌ１の光軸において１／２波長板１０４の後段に配置されている。この偏光ビームスプリッタ１０６は、１／２波長板１０４で偏光方向が変化された第１パルスレーザ光Ｌ１を偏光分離する。具体的には、偏光ビームスプリッタ１０６は、第１パルスレーザ光Ｌ１のうち、紙面上下方向の偏光方向成分を透過させると共に、紙面垂直方向の偏光方向成分を反射させる。
【００４７】
偏光ビームスプリッタ（第２の偏光ビームスプリッタ）１０７は、第２パルスレーザ光Ｌ２の光軸において１／２波長板１０５の後段に配置されている。この偏光ビームスプリッタ１０７は、１／２波長板１０５で偏光方向が変化された第２パルスレーザ光Ｌ２を偏光分離する。具体的には、偏光ビームスプリッタ１０７は、第２パルスレーザ光Ｌ２のうち、紙面上下方向の偏光方向成分を透過させると共に、紙面垂直方向の偏光方向成分を反射させる。
【００４８】
また、レーザ加工装置１００は、光強度制御部１２１をさらに備えている。光強度制御部１２１は、アクチュエータ等によって１／２波長板１０４，１０５の回転角をそれぞれ制御し、１／２波長板１０４，１０で変化させるパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の偏光方向をそれぞれ可変する。
【００４９】
この光強度制御部１２１では、１／２波長板１０４で変化させる第１パルスレーザ光Ｌ１の偏光方向可変域が、１／２波長板１０５で変化させる第２パルスレーザ光Ｌ２の偏光方向可変域よりも大きくされている。よって、光強度制御部１２１においては、第１パルスレーザ光Ｌ１の強度の制御可能幅が第２パルスレーザ光Ｌ２の強度の制御可能幅よりも大きくなっている。
【００５０】
以上のように構成されたレーザ加工装置１００を用いたレーザ加工方法について、図１０に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００５１】
本実施形態のレーザ加工装置１００では、図８，９に示すように、まず、ガラス基板又はサファイア基板である加工対象物１の裏面２１にエキスパンドテープを貼り付け、加工対象物１をステージ１１４上に載置する。続いて、表面３をレーザ光照射面として加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせ、パルスレーザ光源１０１，１０２からパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれを同時照射する。このとき、レーザ光源制御部１０３によって、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の各パルスの少なくとも一部が互いに重なるようにパルスタイミングを制御する。
【００５２】
第１パルスレーザ光源１０１から出射された第１パルスレーザ光Ｌ１は、１／２波長板１０４を通過して偏光調整された後、偏光ビームスプリッタ１０６により偏光分離される（Ｓ２，Ｓ３）。そして、偏光ビームスプリッタ１０６を透過した第１パルスレーザ光Ｌ１は、ダイクロイックミラー１０８〜１１０により順次反射され、集光レンズ１１２に入射する。
【００５３】
また、第２パルスレーザ光源１０２から出射された第２パルスレーザ光Ｌ２は、１／２波長板１０５を通過して偏光調整された後、偏光ビームスプリッタ１０７により偏光分離される（Ｓ２，３）。そして、偏光ビームスプリッタ１０７を透過した第２パルスレーザ光Ｌ２は、ダイクロイックミラー１０９を通過して第１パルスレーザ光Ｌ１と同軸とされ、この同軸の状態でダイクロイックミラー１１０により反射され、集光レンズ１１２に入射する。これにより、スキャン方向を偏光方向とした状態で、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２が加工対象物１の内部に集光される（Ｓ４）。なお、ダイクロイックミラー１１０は、加工対象物１を観察するために、加工対象物１で反射した光を透過させてカメラ装置（不図示）で観察する場合に使用されることが望ましく、このカメラ装置が無い場合には、単なる反射ミラーでも構わない。
【００５４】
このようなパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射と共にステージ１１４を駆動し、加工対象物１をパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２に対して切断予定ライン５に沿って相対移動（スキャン）して、加工対象物１の内部に切断予定ライン５に沿った改質スポットＳを複数形成し、これらの改質スポットＳによって改質領域７を形成する（Ｓ５，Ｓ６）。その後、エキスパンドテープを拡張させることで、改質領域７を切断の起点として、切断予定ライン５に沿って加工対象物１を切断する。
【００５５】
ここで、本実施形態のレーザ加工装置１００は光強度制御部１２１を備えている。そのため、レーザ加工装置１００では、この光強度制御部１２１を作動させ、１／２波長板１０４，１０５を通過するパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の偏光方向を可変することにより、偏光ビームスプリッタ１０６，１０７で偏光分離させるパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の比率を可変することができる。その結果、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２それぞれにおいて、偏光ビームスプリッタ１０６，１０７を透過する偏光方向成分の比率が適宜調整される。よって、集光レンズ１１２で集光されるパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の強度が、それぞれ所望に調整されることとなる。
【００５６】
この点、従来のレーザ加工装置のように、例えばパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の入力を調整して強度を制御する場合、パルスレーザ光源１０１，１０２の構成上、その入力範囲を大きく調整するのは困難である。
【００５７】
これに対し、本実施形態では、上述したように、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の入力範囲を大きく変更することなく、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の強度をそれぞれ所望に制御することができる。従って、本実施形態によれば、その大きさや亀裂長さが好適な品質のよい改質スポットＳを加工対象物１に精度よく形成することが可能となり、改質スポットＳの制御性を向上させることができる。
【００５８】
特に、本実施形態では、上述したように、異なる波長を有する２つのパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２を同時に集光させることによって改質スポットＳを形成している。よって、各パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の何れかを単独で集光させて改質スポットＳを形成する場合に比べ、パルスレーザ光の総強度を低減させることが可能となる（図６参照）。
【００５９】
また、従来、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の何れかを単独で集光させて改質スポットＳを形成する場合、そのパルス幅を超短パルス（例えば、数ｐｓｅｃ）にする必要があり、パルスレーザ光源に特殊なレーザ光源が要されることがある。これに対し、本実施形態では、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２のパルス幅を極小化する必要性、ひいては特殊なレーザ光源の必要性を低減でき、通常の一般的なレーザ光源を用いることが可能である。よって、低コスト化が可能となり、且つ信頼性及び汎用性を高めることができる。
【００６０】
また、通常、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２を同時集光させて改質スポットＳを精度よく形成しようとする場合、第２パルスレーザ光Ｌ２の強度よりも第１パルスレーザ光Ｌ１の強度を大きく変更することが好ましい（図７参照）。この点、本実施形態では、上述したように、第１パルスレーザ光Ｌ１の強度の制御可能幅が第２パルスレーザ光Ｌ２の強度の制御可能幅よりも大きくなっている。よって、改質スポットＳを形成する際のパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の強度関係に適応させた好適なレーザ加工を行うことができ、品質のよい改質スポットＳを加工対象物１に好適に形成することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態では、上述したように、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２を同軸化していることから、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２に係る光学系の構成を簡易化することができる。
【００６２】
なお、第２パルスレーザ光Ｌ２は、上記のように改質スポットＳの形成に係る主要素として用いられることから、本実施形態のように第２パルスレーザ光Ｌ２のパルス幅が第１パルスレーザ光Ｌ１のパルス幅よりも小さい方が好ましい。
【００６３】
ところで、本実施形態では、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射し加工対象物１に集光させる際、光強度制御部１２１及びレーザ光源制御部１０３の少なくとも一方を作動させ、第１パルスレーザ光Ｌ１の強度を強度閾値α（図６参照）よりも小さくしてもよい。
【００６４】
具体的には、第１パルスレーザ光Ｌ１の強度を、第１パルスレーザ光Ｌ１のみを加工対象物１に集光させた場合に改質スポットＳが形成される強度閾値αよりも小さくさせてもよい。換言すると、第１パルスレーザ光Ｌ１の強度を、第１パルスレーザ光Ｌ１を単独で加工対象物１に集光させたときにおいて改質スポットＳが形成されない所定の強度範囲内としてもよい。
【００６５】
この場合、改質スポットＳの形成に関し、第２パルスレーザ光Ｌ２が主要的パルスレーザ光として作用すると共に、第１パルスレーザ光Ｌ１が補助的パルスレーザ光として作用する。そして、第１パルスレーザ光Ｌ１が、第２パルスレーザ光Ｌ２に対し悪影響を及ぼさないよう好適に作用することとなる。その結果、品質のよい改質スポットＳを加工対象物１に形成することができる。すなわち、この場合、多波長同時照射のパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２を好適に協働させた優れたレーザ加工が可能となる。
【００６６】
ここで、一般的に、パルスレーザ光を集光させて加工対象物１の内部に改質スポットＳを形成する場合、加工対象物１の種類等によって、要求されるパルスレーザ光の波長、パルス幅、ピークパワー等が異なる。例えば、シリコン基板である加工対象物１に改質スポットＳを形成する場合、パルスレーザ光の波長を１０６４ｎｍとしパルス幅を比較的長く（１００〜２００ｎｓｅｃ）することが好ましい。また、本実施形態のようにガラス基板やサファイア基板である加工対象物１に改質スポットＳを形成する場合、パルスレーザ光のパルス幅を小さくして強度（ピークエネルギ）を高めることが好ましい。
【００６７】
この点、本実施形態のレーザ加工装置１００は、上述したようにガラス基板やサファイア基板等の加工対象物１に改質スポットＳを精度よく形成できるだけでなく、シリコン基板である加工対象物１に改質スポットＳを精度よく形成することもできる。具体的には、第２パルスレーザ光Ｌ２の光軸上にフィルタ等を設置して第２パルスレーザ光Ｌ２が加工対象物１に集光されないようにする。これと共に、例えばパルス幅２００ｎｓｅｃの第１パルスレーザ光Ｌ１を加工対象物１に集光させる。
【００６８】
従って、本実施形態では、レーザ加工装置１００を種々の基板に対する加工用装置として、１台で兼用することができる。また、シリコン基板とガラス基板との貼合わせ基板等の加工対象物１に対しても、１台のレーザ加工装置１００で容易に対応可能となる。
【００６９】
以上、本実施形態において、偏光ビームスプリッタ１０６，１０７が偏光分離手段を構成し、光強度制御部１２１が光強度制御手段を構成する。また、ダイクロイックミラー１０８，１０９が同軸化手段を構成し、レーザ光源制御部１０３がパルス幅制御手段を構成する。
【００７０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００７１】
図１１は、本発明の第２実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。図１１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置２００が上記レーザ加工装置１００と異なる点は、偏光ビームスプリッタ１０６，１０７（図９参照）に代えて偏光ビームスプリッタ２０１を備えると共に、１／２波長板２０２をさらに備えた点である。
【００７２】
偏光ビームスプリッタ（第１及び第２の偏光ビームスプリッタ）２０１は、第１パルスレーザ光Ｌ１の光軸において１／２波長板１０４の後段で、且つ第２パルスレーザ光Ｌ２の光軸において１／２波長板１０５の後段に配置されている。この偏光ビームスプリッタ２０１は、２波長対応のものであり、１／２波長板１０４で偏光方向が変化された第１パルスレーザ光Ｌ１、及び１／２波長板１０５で偏光方向が変化された第２パルスレーザ光Ｌ２を偏光分離する。
【００７３】
具体的には、偏光ビームスプリッタ２０１は、第１パルスレーザ光Ｌ１のうち、紙面上下方向の偏光方向成分をそのまま透過させると共に、紙面垂直方向の偏光方向成分を反射させる。また、第２パルスレーザ光Ｌ１のうち、紙面上下方向の偏光方向成分を第１パルスレーザ光Ｌ１と同軸にして透過させると共に、紙面垂直方向の偏光方向成分を反射させる。
【００７４】
１／２波長板２０２は、第１パルスレーザ光Ｌ１の光軸において偏光ビームスプリッタ２０１の後段に配置されている。この１／２波長板２０２は、偏光ビームスプリッタ２０１で反射された第１パルスレーザ光Ｌ１の偏光方向を変化させると共に、偏光ビームスプリッタ２０１を透過した第２パルスレーザ光Ｌ２をそのまま透過する。ここでは、１／２波長板２０２は、第１パルスレーザ光Ｌ１における紙面垂直方向の偏光方向を、紙面上下方向の偏光方向へと変化させる。
【００７５】
このように構成されたレーザ加工装置２００では、第１パルスレーザ光源１０１から出射された第１パルスレーザ光Ｌ１は、１／２波長板１０４を通過して偏光調整された後、ダイクロイックミラー２０３で反射され、偏光ビームスプリッタ２０１によって偏光分離される。そして、偏光ビームスプリッタ２０１で反射された第１パルスレーザ光Ｌ１は、１／２波長板２０２を通過して偏光調整され、ダイクロイックミラー１１０で反射された後、集光レンズ１１２に入射する。
【００７６】
また、第２パルスレーザ光源１０２から出射された第２パルスレーザ光Ｌ２は、１／２波長板１０５を通過して偏光調整された後、偏光ビームスプリッタ２０１により偏光分離される。そして、偏光ビームスプリッタ２０１を透過した第２パルスレーザ光Ｌ２は、第１パルスレーザ光Ｌ１と同軸とされ、この同軸の状態で１／２波長板２０２をそのまま通過する。その後、ダイクロイックミラー１１０により反射され、集光レンズ１１２に入射する。これにより、スキャン方向を偏光方向とした状態で、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２が加工対象物１の内部に集光されることとなる。
【００７７】
以上、本実施形態においても、改質スポットＳの制御性を向上させるという上記効果と同様な効果を奏する。また、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様に、レーザ加工装置２００を種々の基板に対するレーザ加工装置として１台で兼用することができる。
【００７８】
以上、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ２０１が偏光分離手段を構成し、偏光ビームスプリッタ２０１及びダイクロイックミラー２０３が同軸化手段を構成する。
【００７９】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８０】
図１２は、本発明の第３実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。図１２に示すように、本実施形態のレーザ加工装置３００は、２つのパルスレーザ光源１０１，１０２を備えた上記レーザ加工装置１００に対し、パルスレーザ光源が１つである点で主に異なっている。具体的には、レーザ加工装置３００は、第２パルスレーザ光源１０２を備えず、非線形光学結晶３０１をさらに備えている。
【００８１】
非線形光学結晶３０１は、パルスレーザ光Ｌ１の波長変換を行うものであり、ここでは、光高調波を発生させる第２高調波発生素子（ＳＨＧ結晶）としてのＫＴＰ結晶が用いられている。
【００８２】
この非線形光学結晶３０１は、具体的には、基本波としての波長１０６４ｎｍの第１パルスレーザ光Ｌ１が入射されると、第２高調波としての波長５３２ｎｍの第２パルスレーザ光Ｌ２を第１パルスレーザ光Ｌ１と同軸に出射する。ここでの非線形光学結晶３０１は、紙面上下方向に対し４５°傾斜する方向の偏光方向の第１パルスレーザ光Ｌ１が入射されることで、この第１パルスレーザ光Ｌ１と紙面垂直方向の偏光方向の第２パルスレーザ光Ｌ２とを同軸にして出射する。
【００８３】
また、第１パルスレーザ光Ｌ１の光軸において非線形光学結晶３０１の前段には、第１パルスレーザ光Ｌ１の偏光方向を変化させる１／２波長板３０２が設けられている。この１／２波長板３０２は、１／２波長板３０２に入射する第１パルスレーザ光Ｌ１の紙面上下方向の偏光方向を、紙面上下方向に対し４５°傾斜する方向に偏光方向へと変化させる。
【００８４】
このレーザ加工装置３００によってガラス基板やサファイア基板である加工対象物１の内部に改質スポットＳを形成する場合、第１パルスレーザ光源１０１から出射された第１パルスレーザ光Ｌ１は、１／２波長板３０２を通過して偏光調整された後、非線形光学結晶３０１に入射され波長変換される。そして、非線形光学結晶３０１からパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２が同軸に出射される。
【００８５】
非線形光学結晶３０１から出射された第１パルスレーザ光Ｌ１は、ダイクロイックミラー３０３を通過し、１／４波長板１４４を通過して楕円偏光を直線偏光に調整し、１／２波長板１０４を通過して偏光調整された後、偏光ビームスプリッタ１０６によって偏光分離される。そして、偏光ビームスプリッタ１０６を透過した第１パルスレーザ光Ｌ１は、ダイクロイックミラー１１８〜１０９により順次反射され、集光レンズ１１２に入射する。
【００８６】
非線形光学結晶３０１から出射された第２パルスレーザ光Ｌ２は、ダイクロイックミラー３０３，３０４により順次反射され、１／２波長板１０５を通過して偏光調整された後、偏光ビームスプリッタ１０７により偏光分離される。そして、偏光ビームスプリッタ２０１を透過した第２パルスレーザ光Ｌ２は、ダイクロイックミラー１０９を通過して第１パルスレーザ光Ｌ１と同軸とされ、この同軸の状態でダイクロイックミラー１１０により反射され、集光レンズ１１２に入射する。これにより、スキャン方向を偏光方向とした状態で、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２が加工対象物１の内部に集光されることとなる。
【００８７】
以上、本実施形態においても、改質スポットＳの制御性を向上させるという上記効果と同様な効果を奏する。また、本実施形態では、１つの第１パルスレーザ光源１０１を用いてパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２を加工対象物１に集光させていため、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の各パルスが互いに重なるようにパルスタイミングを設定することが容易になる。
【００８８】
また、本実施形態のレーザ加工装置３００では、ガラス基板やサファイア基板等の加工対象物１に改質スポットＳを精度よく形成できるだけでなく、シリコン基板である加工対象物１に改質スポットＳを精度よく形成することもできる。
【００８９】
具体的には、レーザ光源制御部１０３によって、第１パルスレーザ光源１０１から出射される第１パルスレーザ光Ｌ１のパルス幅を変更する。ここでは、第１パルスレーザ光Ｌ１のパルス幅を、ガラス基板やサファイア基板等の加工対象物１に改質スポットＳを形成する場合のパルス幅より長いパルス幅（例えば、２００ｎｓｅｃ）とする。これにより、非線形光学結晶３０１の高調波変換効率が低下され、非線形光学結晶３０１から第１パルスレーザ光Ｌ１のみが出射される（換言すると、第２パルスレーザ光Ｌ２が実質的に出射されない）。その結果、パルスレーザ光Ｌ１のみ加工対象物１の内部に集光され、改質スポットＳが形成されることとなる。
【００９０】
従って、本実施形態では、レーザ加工装置３００を種々の基板に対する加工用装置として、１台で兼用することができる。また、シリコン基板とガラス基板との貼合わせ基板等の加工対象物１に対しても、１台のレーザ加工装置３００で容易に対応可能となる。
【００９１】
以上、本実施形態では、非線形光学結晶３０１及びダイクロイックミラー１０８，１０９が同軸化手段を構成する。
【００９２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第３実施形態と異なる点について主に説明する。
【００９３】
図１３は、本発明の第４実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。図１３に示すように、本実施形態のレーザ加工装置４００は、上記レーザ加工装置３００に対し、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の光軸が同軸を維持するように（完全同軸に）構成されている点で主に異なっている。具体的には、レーザ加工装置４００は、非線形光学結晶３０１（図１２参照）に代えて非線形光学結晶４０１を備え、偏光ビームスプリッタ１０６，１０７（図１２参照）に代えて偏光ビームスプリッタ４０２を備えている。
【００９４】
非線形光学結晶４０１は、パルスレーザ光Ｌ１の波長変換を行うものであり、ここでは、ＢＢＯ結晶が用いられている。この非線形光学結晶４０１は、第１パルスレーザ光Ｌ１が入射されると、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２を同軸に出射する。ここでの非線形光学結晶４０１は、紙面上下方向の偏光方向の第１パルスレーザ光Ｌ１が入射されることで、この第１パルスレーザ光Ｌ１と紙面垂直方向の偏光方向の第２パルスレーザ光Ｌ２とを同軸にして出射する。
【００９５】
偏光ビームスプリッタ（第１及び第２の偏光ビームスプリッタ）４０２は、２波長対応のものであり、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の光軸において１／２波長板１０４，１０５の後段に配置されている。この偏光ビームスプリッタ４０２は、１／２波長板１０４，１０５で偏光方向が変化されたパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれを偏光分離する。具体的には、偏光ビームスプリッタ４０２は、各パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２のうち、紙面上下方向の偏光方向成分をそのまま透過させると共に、紙面垂直方向の偏光方向成分を反射させる。
【００９６】
このように構成されたレーザ加工装置４００では、第１パルスレーザ光源１０１から出射された第１パルスレーザ光Ｌ１が非線形光学結晶４０１に入射されて波長変換され、非線形光学結晶４０１からパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２が同軸に出射される。
【００９７】
非線形光学結晶４０１から出射された第１パルスレーザ光Ｌ１は、１／２波長板１０４を通過して偏光調整されると共に、１／２波長板１０５をそのまま通過し、偏光ビームスプリッタ４０２によって偏光分離される。他方、非線形光学結晶４０１から出射された第２パルスレーザ光Ｌ２は、１／２波長板１０４をそのまま通過すると共に、１／２波長板１０５を通過して偏光調整され、偏光ビームスプリッタ４０２によって偏光分離される。そして、偏光ビームスプリッタ４０２を透過したパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２は、ダイクロイックミラー１１０により反射され、集光レンズ１１２に入射する。これにより、スキャン方向を偏光方向とした状態で、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２が加工対象物１の内部に集光されることとなる。
【００９８】
以上、本実施形態においても、改質スポットＳの制御性を向上させるという上記効果と同様な効果を奏する。また、本実施形態でも、上記第３実施形態と同様に、レーザ加工装置４００を、種々の基板に対するレーザ加工装置として１台で兼用することができる。
【００９９】
また、本実施形態では、上述したように、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の光軸が同軸を維持するように構成されているため、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２に係る光学系の構成を一層簡易化することができると共に、パルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２の各パルスが互いに重なるようにパルスタイミングを設定することが一層容易になる。
【０１００】
以上、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ４０２が偏光分離手段を構成し、非線形光学結晶４０１が同軸化手段を構成する。
【０１０１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明に係るレーザ加工装置は、実施形態に係る上記レーザ加工装置１００，２００，３００，４００に限られるものではなく、また、本発明に係るレーザ加工方法は、実施形態に係る上記レーザ加工方法に限られるものではない。本発明は、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したもの、又は他のものに適用したものであっても勿論よい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明によれば、改質スポットの制御性を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【０１０３】
１…加工対象物、５…切断予定ライン、７…改質領域、１００，２００，３００，４００…レーザ加工装置、１０１…第１パルスレーザ光源（第１のレーザ光源）、１０２…第２パルスレーザ光源（第２のレーザ光源）、１０３…レーザ光源制御部（パルス幅制御手段）、１０４…１／２波長板（第１の１／２波長板）、１０５…１／２波長板（第２の１／２波長板）、１０６…偏光ビームスプリッタ（第１の偏光ビームスプリッタ，偏光分離手段）、１０７…偏光ビームスプリッタ（第２の偏光ビームスプリッタ，偏光分離手段）、１１２…集光レンズ、１０８，１０９，２０３…ダイクロイックミラー（同軸化手段）、１２１…光強度制御部（光強度制御手段）、２０１…偏光ビームスプリッタ（第１及び第２の偏光ビームスプリッタ，偏光分離手段，同軸化手段）、３０１，４０１…非線形光
学結晶（同軸化手段）、４０２…偏光ビームスプリッタ（第１及び第２の偏光ビームスプリッタ，偏光分離手段）、Ｌ１…第１パルスレーザ光（第１のパルスレーザ光）、Ｌ２…第２パルスレーザ光（第２のパルスレーザ光）、Ｓ…改質スポット、α…強度閾値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図７】
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