(57)【要約】      （修正有）【課題】  ダストの発生がない状態で効果的なレーザ加工（深いマーキング加工等）を行うことができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  レーザ発振器１１から出力された基本波レーザ光は、高調波発生ユニット１２において、その波長が変換され、ＳＨＧレーザ光へ変換されずに残った基本波レーザ光とともに、ＳＨＧレーザ光が出力される。これらの基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光は、強度比率調整ユニット２０において、その強度が基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御される。これにより、基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率が調整される。強度比率調整ユニット２０によりその強度比率が調整された基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光は、導光ミラー１３、スキャナユニット１４及び加工光学系１５を介して被加工物４１まで導かれる。【選択図】  図１
2007014991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力された基本波レーザ光の波長を変換して高調波レーザ光を出力する高調波発生ユニットであって、前記高調波レーザ光へ変換されずに残った基本波レーザ光を前記高調波レーザ光とともに出力する高調波発生ユニットと、
前記高調波発生ユニットから出力される前記基本波レーザ光及び前記高調波レーザ光の強度比率を調整する強度比率調整ユニットと、
前記強度比率調整ユニットによりその強度比率が調整された前記基本波レーザ光及び前記高調波レーザ光を被加工物まで導く光学系とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記強度比率調整ユニットは、前記高調波発生ユニットの後段に配置され、前記高調波発生ユニットから出力された前記基本波レーザ光と前記高調波レーザ光とが混合したレーザ光の強度を前記基本波レーザ光及び前記高調波レーザ光ごとに独立して制御することにより前記基本波レーザ光及び前記高調波レーザ光の強度比率を調整するものであることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記強度比率調整ユニットは、前記高調波発生ユニットから出力された前記基本波レーザ光と前記高調波レーザ光とが混合したレーザ光の偏光方向を前記基本波レーザ光及び前記高調波レーザ光ごとに独立して制御する偏光制御部と、この偏光制御部により偏光方向が制御されたレーザ光のうち特定の偏光方向の光のみを選択的に透過させる偏光選択部とを有することを特徴とする、請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記強度比率調整ユニットは、前記高調波発生ユニットから出力された前記基本波レーザ光と前記高調波レーザ光とが混合したレーザ光の透過量を前記基本波レーザ光及び前記高調波レーザ光ごとに独立して制御する透過制御部を有することを特徴とする、請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記強度比率調整ユニットは、前記レーザ発振器と前記高調波発生ユニットとの間に配置され、前記高調波発生ユニットによる基本波レーザ光から高調波レーザ光への変換効率を制御することにより前記基本波レーザ光及び前記高調波レーザ光の強度比率を調整するものであることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記高調波発生ユニットは、入力される基本波レーザ光の偏光方向に応じて基本波レーザ光の高調波レーザ光への変換効率が異なるものであり、前記強度比率調整ユニットは、前記レーザ発振器から前記高調波発生ユニットへ入力される基本波レーザ光の偏光方向を制御する偏光制御部を有することを特徴とする、請求項５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記高調波発生ユニットは、入力される基本波レーザ光の空間的エネルギー密度に応じて基本波レーザ光の高調波レーザ光への変換効率が異なるものであり、前記強度比率調整ユニットは、前記レーザ発振器から前記高調波発生ユニットへ入力される基本波レーザ光の空間的エネルギー密度を制御する空間的エネルギー密度制御部を有することを特徴とする、請求項５に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記高調波発生ユニットは、入力される基本波レーザ光の時間的エネルギー密度に応じて基本波レーザ光の高調波レーザ光への変換効率が異なるものであり、前記強度比率調整ユニットは、前記レーザ発振器から前記高調波発生ユニットへ入力される基本波レーザ光の時間的エネルギー密度を制御する時間的エネルギー密度制御部を有することを特徴とする、請求項５に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記レーザ発振器は、Ｑスイッチ素子によるパルス発振によりＱスイッチパルスレーザ光を出力するＱスイッチパルスレーザ発振器であり、前記時間的エネルギー密度制御機構は、前記レーザ発振器の前記Ｑスイッチ素子の制御により前記レーザ光の時間的エネルギー密度を制御することを特徴とする、請求項８に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に対してレーザ加工を行うレーザ加工装置に係り、とりわけ、レーザ光に含まれる基本波レーザ光及び高調波レーザ光の強度比率を任意に制御することができるレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のレーザ加工装置は、半導体ウエハ等の被加工物の表面にレーザ光を照射してマーキング加工やダイシング加工等のレーザ加工を行うための装置として用いられている。
【０００３】
ところで、このようなレーザ加工装置において、ロット管理や履歴管理等のために半導体ウエハに対してマーキングを付すマーキング加工が行われる場合を例に挙げると、このようなマーキング加工中には、半導体ウエハが削られてダストが生じることが知られている。このようなダストは、マーキング加工の前後にて半導体ウエハに作成されるチップに不良が生じる原因となるので、ダストの発生がない状態でマーキング加工を行うことが望まれている。
【０００４】
このようなダストの発生を避けるための最も簡単な手法としては、半導体ウエハに付されるマーキング加工の深さを浅くすることが挙げられる。しかしながら、このような浅いマーキング加工では、一連の半導体製造工程において当該マーキングが消されてしまうおそれがあるという問題がある。
【０００５】
このため、従来においては、ダストの発生がない状態で効果的なレーザ加工（深いマーキング加工等）を行う手法が求められており、このような手法を実現する従来のレーザ加工装置として、基本波レーザ光を出力するレーザ発振器と、高調波レーザ光を出力するレーザ発振器とを備え、半導体ウエハに対する加工特性が異なる複数種類のレーザ光（基本波レーザ光及び高調波レーザ光）を順次適当なタイミングで半導体ウエハの所望の加工点に照射するものが提案されている（特許文献１）。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたレーザ加工装置では、基本波レーザ光を出力するレーザ発振器と、高調波レーザ光を出力するレーザ発振器とを別々に設ける必要があるので、レーザ加工装置が全体として大がかりとなり、また、制御も複雑で稼働コストも高く、信頼性を損なう原因となっていた。
【特許文献１】特開平１１−７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、同一のレーザ発振器から出力されるレーザ光に含まれる波長の異なる複数種類のレーザ光（基本波レーザ光及び高調波レーザ光）の強度比率を任意に制御することにより、ダストの発生がない状態で効果的なレーザ加工（深いマーキング加工等）を行うことができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基本波レーザ光を出力するレーザ発振器と、レーザ発振器から出力された基本波レーザ光の波長を変換して高調波レーザ光を出力する高調波発生ユニットであって、高調波レーザ光へ変換されずに残った基本波レーザ光を高調波レーザ光とともに出力する高調波発生ユニットと、高調波発生ユニットから出力される基本波レーザ光及び高調波レーザ光の強度比率を調整する強度比率調整ユニットと、強度比率調整ユニットによりその強度比率が調整された基本波レーザ光及び高調波レーザ光を被加工物まで導く光学系とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置を提供する。
【０００９】
なお、本発明において、強度比率調整ユニットは、高調波発生ユニットの後段に配置され、高調波発生ユニットから出力された基本波レーザ光と高調波レーザ光とが混合したレーザ光の強度を基本波レーザ光及び高調波レーザ光ごとに独立して制御することにより基本波レーザ光及び高調波レーザ光の強度比率を調整するものであるとよい。この場合、強度比率調整ユニットは、高調波発生ユニットから出力された基本波レーザ光と高調波レーザ光とが混合したレーザ光の偏光方向を基本波レーザ光及び高調波レーザ光ごとに独立して制御する偏光制御部と、この偏光制御部により偏光方向が制御されたレーザ光のうち特定の偏光方向の光のみを選択的に透過させる偏光選択部とを有するとよい。また、強度比率調整ユニットは、高調波発生ユニットから出力された基本波レーザ光と高調波レーザ光とが混合したレーザ光の透過量を基本波レーザ光及び高調波レーザ光ごとに独立して制御する透過制御部を有していてもよい。
【００１０】
また、本発明において、強度比率調整ユニットは、レーザ発振器と高調波発生ユニットとの間に配置され、高調波発生ユニットによる基本波レーザ光から高調波レーザ光への変換効率を制御することにより基本波レーザ光及び高調波レーザ光の強度比率を調整するものであってもよい。この場合、高調波発生ユニットが、入力される基本波レーザ光の偏光方向に応じて基本波レーザ光の高調波レーザ光への変換効率が異なるものである場合には、強度比率調整ユニットは、レーザ発振器から高調波発生ユニットへ入力される基本波レーザ光の偏光方向を制御する偏光制御部を有するようにするとよい。また、高調波発生ユニットが、入力される基本波レーザ光の空間的エネルギー密度に応じて基本波レーザ光の高調波レーザ光への変換効率が異なるものである場合には、強度比率調整ユニットは、レーザ発振器から高調波発生ユニットへ入力される基本波レーザ光の空間的エネルギー密度を制御する空間的エネルギー密度制御部を有するようにするとよい。さらに、高調波発生ユニットが、入力される基本波レーザ光の時間的エネルギー密度に応じて基本波レーザ光の高調波レーザ光への変換効率が異なるものである場合には、強度比率調整ユニットは、レーザ発振器から高調波発生ユニットへ入力される基本波レーザ光の時間的エネルギー密度を制御する時間的エネルギー密度制御部を有するようにするとよい。なお、レーザ発振器が、Ｑスイッチ素子によるパルス発振によりＱスイッチパルスレーザ光を出力するＱスイッチパルスレーザ発振器である場合には、時間的エネルギー密度制御機構は、レーザ発振器のＱスイッチ素子の制御によりレーザ光の時間的エネルギー密度を制御するものであるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高調波発生ユニットにおいて、高調波レーザ光へ変換されずに残った基本波レーザ光を高調波レーザ光とともに出力するようにし、かつ、このようにして高調波発生ユニットから出力される基本波レーザ光及び高調波レーザ光の強度比率を強度比率調整ユニットにより調整するようにしたので、波長の異なる複数種類のレーザ光（基本波レーザ光及び高調波レーザ光）をその強度比率を任意に制御しながら所望のタイミングで被加工物の所望の加工点に照射することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
第１の実施形態
まず、本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。なお、本発明の第１の実施形態では、レーザ加工装置によりレーザ加工が行われる被加工物として半導体ウエハが用いられる場合を例に挙げて説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置１０Ａは、基本波レーザ光を出力するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から出力された基本波レーザ光の波長を変換して二次の高調波レーザ光（ＳＨＧレーザ光）を出力する高調波発生ユニット１２とを有している。
【００１５】
このうち、レーザ発振器１１は、Ｑスイッチ素子によるパルス発振によりＱスイッチパルスレーザ光を出力するＱスイッチパルスレーザ発振器を用いることが好ましい。また、レーザ発振器１１としては、一般的な固体レーザであるＹＡＧレーザやＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ等を用いることができる。なお、レーザ発振器１１として、最も普及しているＹＡＧレーザが用いられる場合を例に挙げると、その基本波レーザ光は、波長１０６４ｎｍの近赤外光となる。
【００１６】
また、高調波発生ユニット１２は、基本波レーザ光を所定の変換効率でＳＨＧレーザ光へ変換するものであり、ＳＨＧレーザ光へ変換されずに残った基本波レーザ光をＳＨＧレーザ光とともに同一の光軸で同時に出力するように構成されている。ここで、高調波発生ユニット１２は、二次の高調波レーザ光（ＳＨＧレーザ光）を発生するものであるので、基本波レーザ光の波長が１０６４ｎｍである場合には、そのＳＨＧレーザ光の波長は５３２ｎｍとなる。
【００１７】
さらに、高調波発生ユニット１２の後段には、高調波発生ユニット１２から出力される基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率を調整する強度比率調整ユニット２０が配置されている。ここで、強度比率調整ユニット２０は、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合したレーザ光の強度を基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御することにより基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率を調整するものである。より具体的には、強度比率調整ユニット２０は、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合したレーザ光の偏光方向を基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御する半波長板（偏光制御部）２１と、この半波長板２１により偏光方向が制御されたレーザ光のうち特定の偏光方向の光のみを選択的に透過させるポーラライザ（偏光選択部）２２とを有している。
【００１８】
さらにまた、強度比率調整ユニット２０によりその強度比率が調整された基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光は、導光ミラー１３、スキャナユニット１４及び加工光学系１５を介して被加工物４１まで導かれるようになっている。なお、導光光学系としての導光ミラー１３及びスキャナユニット１４や、加工光学系１５は、使用されるレーザ光（基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光）の波長を考慮して適正に設計されている。
【００１９】
次に、図１に示すレーザ加工装置１０Ａの作用について説明する。
【００２０】
図１に示すレーザ加工装置１０Ａにおいて、レーザ発振器１１から出力された基本波レーザ光が高調波発生ユニット１２に入射すると、高調波発生ユニット１２において、その波長が変換され、ＳＨＧレーザ光が出力される。このとき、高調波発生ユニット１２は、レーザ発振器１１から出力された基本波レーザ光の全てをＳＨＧレーザ光へ変換するものではなく、基本波レーザ光の一部はＳＨＧレーザ光へ変換されずに残り、ＳＨＧレーザ光とともに同一の光軸で同時に出力される。なおこのとき、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光は、それぞれの特定の偏光面を持って特定の偏光方向に偏光している。
【００２１】
このようにして高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光は、強度比率調整ユニット２０に入射され、強度比率調整ユニット２０において、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合したレーザ光の強度が基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御され、基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率が調整される。
【００２２】
具体的には、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合したレーザ光の偏光方向が半波長板２１により基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御される。そして、ポーラライザ２２において、半波長板２１により偏光方向が制御されたレーザ光のうち特定の偏光方向の光のみを選択的に透過させることにより、強度比率調整ユニット２０から最終的に出力される基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率が調整される。ここで、ポーラライザ２２は、基本波レーザ用及びＳＨＧレーザ光用として共用可能なものであり、例えば、ポーラライザ２２に入射するレーザ光のうち基本波レーザ光の偏光面のみを半波長板２１により回転させてポーラライザ２２を透過する基本波レーザ光の強度が制御されることにより、基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率が調整される。
【００２３】
その後、強度比率調整ユニット２０によりその強度比率が調整された基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光は、導光ミラー１３、スキャナユニット１４及び加工光学系１５を介して被加工物４１まで導かれ、被加工物４１の表面に照射された基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光によりマーキング加工やダイシング加工等のレーザ加工が行われる。
【００２４】
このように本発明の第１の実施形態によれば、高調波発生ユニット１２において、ＳＨＧレーザ光へ変換されずに残った基本波レーザ光をＳＨＧレーザ光とともに出力するようにする。また、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合したレーザ光の偏光方向を半波長板２１により基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御し、ポーラライザ２２において、半波長板２１により偏光方向が制御されたレーザ光のうち特定の偏光方向の光のみを選択的に透過させることにより、被加工物４１へ向けて最終的に出力される基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率を調整する。これにより、波長の異なる複数種類のレーザ光（基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光）をその強度比率を任意に制御しながら所望のタイミングで被加工物４１の所望の加工点に照射することができる。
【００２５】
ここで、被加工物４１である半導体ウエハとしては、シリコンウエハやＧａＡｓウエハ、ＩｎＰウエハ等の各種のものを用いることができる。これらの半導体ウエハはいずれも、レーザ光の波長に応じて異なる吸収係数を持つものであり、最も一般的なシリコンウエハを例に挙げると、固体状態では５３２ｎｍの波長のレーザ光に対して高い吸収係数を示し、１０６４ｎｍの波長のレーザ光に対しては５３２ｎｍの波長のレーザ光と比較してそれほど高い吸収係数を示さない。また、いずれの波長のレーザ光に対してもシリコンウエハが固体状態であるよりも液体状態（溶融状態）である方がより高い吸収係数を示す。なお、このような加工特性を持つシリコンウエハに対してレーザ加工を行う場合には、一般に、吸収係数が高い方がレーザ加工に有利である。しかしながら、マーキング加工のようにダストの飛び散りを避けながら厚さ方向に深くマーキング加工を行いたい場合には、吸収係数が高すぎると、シリコンウエハに対して深く加工が行われる前にその表面付近が高温となってしまい、また、溶融状態の方が高い吸収係数を示すので、シリコンウエハから多量のダストが飛び散ってしまう。
【００２６】
このような状況の下でも、本発明の第１の実施形態によれば、上述したようにして、波長の異なる複数種類のレーザ光（基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光）をその強度比率を任意に制御しながら所望のタイミングでシリコンウエハの所望の加工点に照射することができるので、例えば、被加工物４１での吸収係数が高いＳＨＧレーザ光により被加工物４１の表面を積極的に溶融するとともに、基本波レーザ光による加熱により表面加熱のみでなく体積加熱の割合を増加させることができる。またこのとき、被加工物４１の表面がＳＨＧレーザ光によって溶融すれば、基本波レーザ光の吸収係数も向上するので、ＳＨＧレーザ光によるレーザ加工を基本波レーザ光が補助するようにすることもできる。これにより、被加工物４１の吸収係数が全体として改善されることでエネルギーの利用効率が向上し、更に被加工物４１の表面近傍のみが発熱するのではなく、被加工物４１の深さ方向にも発熱領域を拡げることができるので、より深いマーキング加工等を安定して行うことができる。また、同じ深さのマーキング加工を行うとすると、従来の方法に比べて加工マージンが増すので、安定したマーキング加工等を行うことができる。さらに、同様のレーザ加工であれば、エネルギーの利用効率をさらに向上させることにより、被加工物４１としての半導体ウエハのダイシング加工等にも利用することができる。
【００２７】
また、上述した第１の実施形態においては、基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率を調整するための強度比率調整ユニット２０として、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合したレーザ光の偏光方向の制御及び特定の偏光方向の光の選択的な透過を基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御する半波長板２１及びポーラライザ２２を用いる場合を例に挙げて説明したが、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合したレーザ光の強度を基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御することができるものであれば、これに限らず、任意の構成のものを用いることができる。具体的には例えば、図２に示すレーザ加工装置１０Ｂのように、強度比率調整ユニット２０として、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合したレーザ光の透過量を基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御するビームスプリッタ（透過制御部）２３を用いるようにしてもよい。なお、ビームスプリッタ２３は例えば、その光軸を中心に回転させることにより波長の異なる複数種類のレーザ光（基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光）ごとにその透過特性を変化させることができるように構成されているとよい。また、これ以外にも、図６に示すレーザ加工装置１０Ｆのように、強度比率調整ユニット２０として、基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光に対しての透過率の異なる複数のミラー２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄを準備し、これらを適宜切り換えて用いることにより、高調波発生ユニット１２から出力される基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率を調整するようにしてもよい。なお、ミラー２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄとしては例えば、「（基本波レーザ光の透過量）：（ＳＨＧレーザ光の透過量）」が、(1)８０％：２０％、(2)６０％：４０％、(3)４０％：６０％、(4)２０％：８０％、となるようなものを用いることができる。
【００２８】
また、上述した第１の実施形態においては、高調波発生ユニット１２として、二次の高調波レーザ光（ＳＨＧレーザ光）を発生するものが用いられ、最終的に出力されるレーザ光が、基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合されたものである場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、高調波発生ユニット１２として、二次よりも大きな高次高調波レーザ光を発生するものが用いられ、また、最終的に出力されるレーザ光が、基本波レーザ光と他の高次高調波レーザ光とが混合されたものであってもよい。また、最終的に出力されるレーザ光は、必ずしも、波長の異なる二種類のレーザ光が混合されたものである必要はなく、波長の異なる三種類以上のレーザ光が混合されたものでもよい。
【００２９】
さらに、上述した第１の実施形態において、加工光学系１５を介して被加工物４１の加工点まで導かれたレーザ光（基本波レーザ光とＳＨＧレーザ光とが混合したレーザ光）は、その集光パターンや集光位置、集光サイズ、断面強度分布等が基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の間で同じであるようにする他、基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに互いに異なるようにしてもよい。なお、後者の場合には、加工光学系１５の光学特性を波長ごとに適正に設計することにより、レーザ光の集光パターンや集光位置、集光サイズ、断面強度分布等が、基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光ごとに独立して制御されるようにするとよい。
【００３０】
さらに、上述した第１の実施形態においては、レーザ発振器１１から出力された基本波レーザ光の波長が例えば１０６４ｎｍであるというように固定的に設定しておく他、被加工物４１の材質や工程での汎用性等を向上させるために適宜波長の切り換えを行うようにしてもよい。
【００３１】
さらにまた、上述した本発明の第１の実施形態では、レーザ加工装置１０Ａによりレーザ加工が行われる被加工物４１として半導体ウエハが用いられる場合を例に挙げて説明したが、被加工物４１としては、これに限らず、ガラスやサファイア等からなるウエハが用いられていてもよい。
【００３２】
第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。なお、本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置は、高調波発生ユニット１２から出力された基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率を調整する強度比率調整ユニットとして、高調波発生ユニット１２による基本波レーザ光から高調波レーザ光への変換効率を制御する強度比率調整ユニット３０を用いる点を除いて、他は、上述した第１の実施形態と略同一である。本発明の第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
図３に示すように、本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置１０Ｃにおいて、レーザ発振器１１と高調波発生ユニット１２との間には、基本波レーザ光及び高調波レーザ光の強度比率を調整する強度比率調整ユニット３０が配置されている。なお、強度比率調整ユニット３０は、高調波発生ユニット１２による基本波レーザ光から高調波レーザ光への変換効率を制御するものであり、レーザ発振器１１から高調波発生ユニット１２へ入力される基本波レーザ光の偏光方向を制御する半波長板（偏光制御部）３１を有している。
【００３４】
ここで、高調波発生ユニット１２は、ＬＢＯ結晶やＫＴＰ結晶等の非線形光学結晶からなるものであり、入力される基本波レーザ光の偏光方向や空間的エネルギー密度、時間的エネルギー密度に応じて基本波レーザ光の高調波レーザ光への変換効率が異なるものである。すなわち、このような高調波発生ユニット１２を構成する非線形光学結晶には結晶軸があり、その結晶軸に所定の角度で偏光面を持つ基本波レーザ光を入射させた場合にＳＨＧレーザ光への変換が行われるようになっている。このため、例えば、基本波レーザ光の偏光面を半波長板２１により回転させることにより、高調波発生ユニット１２による基本波レーザ光から高調波レーザ光への変換効率が任意に制御される。これにより、高調波発生ユニット１２から最終的に出力される基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率が調整される。
【００３５】
このように本発明の第２の実施形態によれば、レーザ発振器１１から高調波発生ユニット１２へ入力される基本波レーザ光の偏光方向を半波長板３１により制御して、高調波発生ユニット１２による基本波レーザ光から高調波レーザ光への変換効率を制御することにより、被加工物４１へ向けて最終的に出力される基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率を調整するので、上述した第１の実施形態と同様に、波長の異なる複数種類のレーザ光（基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光）をその強度比率を任意に制御しながら所望のタイミングで被加工物４１の所望の加工点に照射することができる。
【００３６】
なお、上述した第２の実施形態においては、基本波レーザ光及びＳＨＧレーザ光の強度比率を調整するための強度比率調整ユニット３０として、レーザ発振器１１から高調波発生ユニット１２へ入力される基本波レーザ光の偏光方向を制御する半波長板３１を用いる場合を例に挙げて説明したが、高調波発生ユニット１２による基本波レーザ光からＳＨＧレーザ光への変換効率を制御することができるものであれば、これに限らず、任意の構成のものを用いることができる。具体的には例えば、図４に示すレーザ加工装置１０Ｄのように、強度比率調整ユニット３０として、レーザ発振器１１から高調波発生ユニット１２へ入力される基本波レーザ光の空間的エネルギー密度を制御する集光エネルギー密度可変光学系（空間的エネルギー密度制御部）３２を用いるようにしてもよい。また、図５に示すレーザ加工装置１０Ｅのように、強度比率調整ユニット３０として、レーザ発振器１１から高調波発生ユニット１２へ入力される基本波レーザ光の時間的エネルギー密度を制御するＱスイッチ制御部（時間的エネルギー密度制御部）３３を用いるようにしてもよい。なお、レーザ発振器１１が、Ｑスイッチ素子によるパルス発振によりＱスイッチパルスレーザ光を出力するＱスイッチパルスレーザ発振器である場合には、Ｑスイッチ制御部３３によりレーザ発振器１１のＱスイッチ素子を制御することにより、レーザ発振器１１から高調波発生ユニット１２へ入力される基本波レーザ光の時間的エネルギー密度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置の一例を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置の変形例を示す図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置の一例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置の変形例を示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置の他の変形例を示す図。
【図６】図２に示すレーザ加工装置の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ  レーザ加工装置
１１  レーザ発振器
１２  高調波発生ユニット
１３  導光ミラー（導光光学系）
１４  スキャナユニット（導光光学系）
１５  加工光学系
２０  強度比率調整ユニット
２１  半波長板（偏光制御部）
２２  ポーラライザ（偏光選択部）
２３  ビームスプリッタ（透過制御部）
３０  強度比率調整ユニット
３１  半波長板（偏光制御部）
３２  集光エネルギー密度可変光学系（空間的エネルギー密度制御部）
３３  Ｑスイッチ制御部（時間的エネルギー密度制御部）
４１  被加工物
【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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