JP5193326B2

JP5193326B2 - 基板加工装置および基板加工方法

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Publication number: JP5193326B2
Application number: JP2011040104A
Authority: JP
Inventors: 郁祥中谷; 佑磨岩坪
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: JP2012176420A; CN102649199B; TW201235141A; TWI419756B; CN102649199A

Description

本発明は、短パルスレーザを用いた基板加工装置に関し、特に硬脆性材料基板であるサファイア基板等の加工に適した基板加工装置および基板加工方法に関する。
ここで、短パルスレーザとは、パルス幅が１０^−１３〜１０^−１０秒（０．１〜１００ピコ秒）以下のレーザをいう。

ガラス基板、Ｓｉ基板、サファイア基板等の脆性材料基板に対し、スクライブ溝（切溝）のような分割起点を形成する加工方法として、パルスレーザを用いたいくつかの加工方法が知られている。これらの加工方法はパルスレーザにより照射されるエネルギーによって基板を加熱するという点では共通しているが、分割起点が形成されるメカニズムがそれぞれ大きく異なっており、異なる特徴を有している。

例えばガラス基板を分断する際には、分断予定ラインにスクライブ溝を形成するために、「熱歪」によるレーザスクライブ加工が使用されている（特許文献１）。これは、まず分断予定ラインに沿ってレーザビームを照射することにより軟化温度以下（すなわちガラスが変質しない温度範囲）で加熱を行い、続いて、加熱直後の高温領域に向けて冷媒噴射を行う加工である。加熱と冷却とにより、基板に局所的な熱応力分布が与えられ、この熱応力により生じた熱歪によって、基板表面上に、分断予定ラインに沿ったスクライブ溝（クラック）が形成される。
熱歪によるレーザスクライブ加工では、形成されるスクライブ溝の端面を非常に美しく仕上げることができるので、端面強度の大きな加工が可能になる。しかしながら、熱歪によるレーザスクライブ加工は、ガラス基板に対しては有効であるが、サファイア基板のような硬い脆性材料基板に対しては、この方法でスクライブ溝を形成することが困難である。

一方、Ｓｉ基板やサファイア基板に対する加工では、従来より、ＹＡＧレーザなどの高出力パルスレーザ（パルス幅１０^−９〜１０^−７秒）を用いて基板を加工する方法として、「レーザアブレーション」や「多光子吸収」が利用されている。すなわち、レーザ光を基板表面近傍あるいは基板内部に集光し、基板表面近傍にアブレーションを生起させてスクライブ溝を形成したり（特許文献２）、多光子吸収によって基板内部に加工変質部を形成したりし（特許文献３）、これら加工部分を、ブレイクのための分割起点にするようにしている。

しかしながら、硬脆性材料のサファイア基板をレーザで加工する場合は、アブレーション、多光子吸収のいずれの方法についても、ガラスに対する加工に比べると照射エネルギーを高めた加工が必要になるため、アブレーションの場合はスクライブ溝の溝幅が広くなってしまい、多光子吸収の場合は基板内部の変質部位が広がってしまうとともに変質部位に形成される分割面の表面粗さが粗くなり、好ましい精度での分断面が得られなくなる。また、溶融部分では光透過性が損なわれる。そのため、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子用の基板としてサファイア基板を用いている場合には、光の取出し率が低下する要因となる。

これに対して、近年、短パルス幅で高出力パルスのレーザを用いた新しいレーザ加工方法が開示されている（特許文献４）。
上記特許文献に記載の短パルスレーザを用いた新しいレーザ加工方法によれば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）を用いて、短いパルス幅（２ピコ秒〜８ナノ秒）および高パワー密度（１５ＧＷ／ｃｍ^２〜８ＴＷ／ｃｍ^２以上）を有する短パルスレーザを、サファイア基板の表面近傍で集光するように焦点を調整して出射する。このときのレーザ光は、集光点近傍以外では基板材料（サファイア）に吸収されないが、集光点では多光子吸収が惹起されて、瞬間的かつ局部的に溶融・昇華（局部的な微小アブレーション）が発生するようになる。そして、基板の表層部位から表面に至る範囲に、衝撃圧による微小クラックが形成される。

すなわち、従来のアブレーション加工（レーザパルス幅１０^−９〜１０^−７秒）では、照射されたレーザビームによるエネルギーのほとんどすべてが基板材料の溶融・蒸散に費やされ、広いアブレーション穴（溶融痕）の形成（穴径が８μｍ程度）に用いられるが、新しいレーザ加工方法では照射レーザのエネルギーは微小な溶融痕（穴径が１μｍ以下の小穴）の形成に一部が費やされ、残りのエネルギーが微小クラックを形成する衝撃力として費やされる。このような微小溶解痕を分割予定ラインに沿ってミシン目のごとく離散的に形成することにより、隣接する溶解痕の間が微小クラックで連なった分離容易化領域が形成されるようになり、この領域に沿って基板が分割可能になる。この加工方法によれば、溶融痕が微小化されているので基板の透明性が維持され、光の取出し率が要求されるＬＥＤの製造工程でのサファイア基板の加工に好適となる。

さらには、改良された短パルスレーザによる加工方法として、極めて短いパルス幅であるフェムト秒オーダーの短パルスレーザを用い、一つの分割予定ラインに対して、走査速度を変えてレーザビームの走査を繰り返すことにより、分断予定ラインの方向に連続しない改質部を基板内部に形成し、さらに分断予定ラインの方向に連続する溝部を表面に形成し、基板の深さ方向に対し上下に溝部および改質部を形成することが開示されている（特許文献５）。これによれば、２００μｍ程度のサファイア基板の加工ができることが記載されている。

特表平８−５０９９４７号公報特開２００４−００９１３９号公報特開２００４−２６８３０９号公報特開２００５−２７１５６３号公報特開２００８−０９８４６５号公報

既述のように、硬くて光学的に透明なサファイア基板に対しては、特許文献４、特許文献５に記載されるような短パルスレーザを用いた分割起点の加工が適している。
特に、特許文献５に記載されるように、基板表面と基板内部とに短パルスレーザを複数回走査することにより、厚いサファイア基板の分断（分離）が可能になる。

しかしながら、基板表面への加工と基板内部への加工を繰り返し行うとなると、レーザの走査回数が増えることとなっていた。
例えば、サファイア基板の厚さが１５０μｍ程度であれば、少なくとも２回の走査が必要となっていた。
そこで、本発明は、走査回数を増やすことなく、基板の表面と基板内部とに、短パルスレーザによる加工が行える基板加工装置を提供することを目的とする。

また、特許文献５での走査順は、基板の深い層を先に改質し、浅い層を後に改質し、最後に表面層の溝部を形成する必要がある。この場合、先に形成されているより深い層の微小クラックの影響を受けて、次の浅い層の微小クラックが形成される方向が定まりやすくなっている。そのため、最後に連続する表面層の溝部を形成する走査が行われたとしても、先に形成されている内部の改質層の微小クラックの影響で、直線性が十分ではない分断面になることがあった。特に、サファイア基板では結晶構造に起因する「へき開面」が存在するので、分断面はへき開面に沿ったジグザグ面となりやすい傾向があった。
そこで、本発明はサファイア基板のようなへき開性を有する基板であっても、直線性のよい分断面が形成できる基板加工装置を提供することも目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の基板加工装置は、テーブル上に載置された脆性材料基板に対してレーザビームを照射して加工を行う基板加工装置であって、以下の構成を備えるようにしている。
すなわち、本発明の基板加工装置は、パルス幅が１０^−１０秒以下である短パルスレーザを第一周波数で繰り返し発振するようにして出力するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射される短パルスレーザビームを、第一光路側のレーザビームと第二光路側のレーザビームとに分岐する光路分岐部と、第二光路上に配置され、第二光路側レーザビームが第一周波数よりも小さな第二周波数で繰り返し発振するように繰り返し発振周波数を変換するパルスピッカー部と、少なくとも第一光路上に配置され、第二光路側レーザビームの出力パワーが第一光路側レーザビームの出力パワーよりも大きくなるように調整する出力調整部と、前記パルスピッカー部と前記出力調整部とを通過した後の第一光路側レーザビームおよび第二光路側レーザビームを重ね合わせた合成レーザビームを形成する光路合成部と、前記合成レーザビームの焦点位置を調整する対物レンズを含み、前記基板に向けて前記合成レーザビームを照射する合成レーザビーム照射光学部と、前記基板に対し、前記合成レーザビームを相対的に走査させる走査機構とを備えるようにしている。

本発明によれば、パルス幅が１０^−１０秒以下である短パルスレーザを走査機構で走査しながら基板に照射して加工することで、視認できるような溶融痕が生じるアブレーションや多光子吸収による加工ではなく、視認できない微小アブレーション（最大穴径が１μｍ以下の小穴）が形成されるレーザ加工を行う。
このレーザ加工の際に、レーザ光源から出射される短パルスレーザビームを、光路分岐部で第一光路と第二光路とに分岐し、第一光路側のレーザビームはレーザ光源から出射される第一周波数のまま繰り返し発振するようにし、第二光路側のレーザビームはそれよりも小さい周波数で繰り返し発振するようにパルスピッカー部により発振周波数を変換する。これにより、第二光路側レーザビームは第一光路側レーザビームに対して間欠的に発振されるようになる。また、出力調整部により、第二光路側レーザビームは第一光路側レーザビームよりも大きな出力パワーのレーザビームになるようにする。
このようにして、短いピッチで、かつ、小さい出力パワーで照射する第一光路側レーザビームと、長いピッチで、かつ、大きい出力パワーで照射する第二光路側レーザビームとを形成し、これらを光路合成部で重ね合わせることで２種類のレーザビームが合成された合成レーザビームを形成し、これをレーザビーム照射光学部の対物レンズにより合成レーザビームの焦点を調整して基板に向けて照射する。

本発明によれば、一度の走査で、基板の表面近傍を短いピッチで連続的に加工する第一光路側レーザビームと、基板内部まで浸透し離散的に加工する第二光路側レーザビームとを同時に照射することができるようになり、走査回数を増やすことなく、より深くまで浸透したスクライブ溝を分割起点として形成することができる。
また、深く浸透する第二光路側レーザビームが間欠的（例えば１：１０の比率）に照射されるので、深い微小アブレーションの数も少なくなり、端面がきれいに仕上がるようになる。それでいて、隣接する微小アブレーションの間は、衝撃により形成された見えないクラックが隣接する微小アブレーション間でつながるように連続して形成されているので、スクライブ溝に沿って小さな押圧力を与えるだけで簡単に分断することができる。
さらに、基板表面と基板内部とを同時に加工できるので、へき開性を有するサファイア基板のような材料であっても、基板表面の短いピッチでの直線状の連続加工の影響を強く受けて、直線性のよい分断加工ができる。

上記発明において、第一光路上または第二光路上のいずれかに、第一レーザビームまたは第二レーザビームの深さ方向の焦点位置を独立して調整する個別焦点調整部を備えるようにしてもよい。
これにより、第一レーザビームまたは第二レーザビームによる加工する深さ位置を個別に調整できるので、基板の厚さや硬さに応じて最適な深さでの加工が容易になる。

上記発明において、出力調整部は、光路上に介在させた偏光プリズムと半波長板との組み合わせからなるようにしてもよい。
これにより、偏光プリズム（例えばグランレーザプリズム）と半波長板との偏光角を調整することで出力を減衰できるので、通過するレーザビームの出力パワー（第一光路と第二光路との出力パワー比）を簡単に調整することができる。

上記発明において、走査機構は、合成レーザビームに含まれる第一光路側レーザビームにより基板上に形成されるビームスポットが連続する走査速度で走査するようにしてもよい。
これにより、基板表面近傍には、連続したスクライブ溝が確実に形成できるようになり、スクライブ溝に沿って連続した分割起点が形成されるので、分割不良が激減する。

本発明の一実施形態である基板加工装置の全体構成を示す図である。図１の装置におけるレーザ光学系を示すブロック図である。レーザ光学系の各位置でのビームの状態を示す模式図である。基板上でビームスポットが連続する状態を示す模式図である。加工されたサファイア基板の断面状態を示す模式図である。

以下、本発明の基板加工装置について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である基板加工装置ＬＡの全体構成を示す図である。
基板加工装置ＬＡは、水平な架台１上に平行に配置された一対のガイドレール３，４に沿って、紙面前後方向（以下Ｙ方向という）に往復移動するスライドテーブル２が設けられている。両ガイドレール３，４の間に、スクリューネジ５が前後方向に沿って配置され、このスクリューネジ５に対し、スライドテーブル２に固定されたステー６が螺合されており、スクリューネジ５をモータ（不図示）によって回転することにより、スライドテーブル２がガイドレール３，４に沿ってＹ方向に移動するように構成されている。

スライドテーブル２上に、水平な台座７がガイドレール８に沿って、図１の左右方向（以下Ｘ方向という）に往復移動するように配置されている。台座７に固定されたステー１０ａに、モータ９によって回転するスクリューネジ１０が貫通螺合されており、スクリューネジ１０が回転することにより、台座７がガイドレール８に沿って、Ｘ方向に移動し、モータの回転の向きによって往復移動する。

台座７上には、回転機構１１によって回転する回転テーブル１２が設けられており、この回転テーブル１２の載置面上に、加工対象となるサファイア基板Ｇが水平な状態で載置され、テーブル内に設けられた吸引チャック機構（不図示）により固定される。回転機構１１は、回転テーブル１２を、載置面に垂直な軸を回転軸として、回転できるようにしてあり、任意の回転角度になるように回転できるように形成されている。

回転テーブル１２の上方には、サファイア基板Ｇを位置決めする際にモニタとして使用するカメラ２０と、サファイア基板Ｇに向けてレーザビームを照射するためのレーザ光源３１およびレーザ光学系３２（図２参照）とが、フレーム１５に固定してある。

レーザ光源３１には、微小アブレーションによる加工が可能なパルス幅が１０^−１０秒以下の短パルスレーザを出射できるものが選ばれるが、特に、パルス幅が１０^−１２秒〜５×１０^−１１秒（１ピコ秒〜５０ピコ秒）のものが好適である。
また、レーザの波長については５００ｎｍ〜１６００ｎｍ程度、レーザビームの照射エネルギー（パルスエネルギー）については０．１μＪ〜５０μＪ程度、繰り返し発振周波数については１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度、がそれぞれ好適である。なお、レーザ光源３１の繰り返し発振周波数は、後述する第一光路側レーザビームの繰り返し周波数と同一の第一周波数である。ここでは、具体的には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）を用いている。

図２は、図１の装置におけるレーザ光学系３２を示すブロック図である。レーザ光源３１から出射された第一周波数で繰り返し発振するレーザビームＬ０はミラー３３で反射され、エキスパンダ３４を通過する。エキスパンダ３４はレーザビームＬ０の径を調整し、後述する対物レンズの大きさに合わせることでレーザビームの照射パワー密度を高めるものである。また、必要に応じて基板Ｇ上に照射されるビームスポットの形状を決定するビーム断面形状（円、楕円）を調整する。

エキスパンダ３４を通過したレーザビームＬ０はハーフミラー３５（光路分岐部）により、第一光路側のレーザビームＬ１と第二光路側のレーザビームＬ２とに分岐される。

第一光路側のレーザビームＬ１は、続いて出力調整部３６を通過する。出力調整部３６は、第一光路側レーザビームＬ１の照射エネルギー（出力パワー）を調整するものであり、具体的には偏光プリズム３７（例えば非偏光を直線偏光にするグランレーザプリズム）と半波長板３８とからなる。偏光プリズム３７の半波長板３８に対する位相角を調整することで、偏光を利用して、通過するレーザビームＬ１の照射エネルギー（出力パワー）が減衰するようにしてある。したがって、出力調整部３６によって第一光路側と第二光路側とのレーザビームの出力比を調整するようにする。
出力調整部３６を通過したレーザビームＬ１はハーフミラー４６に向けられる。

また、第二光路側のレーザビームＬ２は、パルスピッカー部３９を通過するようにしてある。パルスピッカー部３９は、レーザ光源３１内の基準クロック発振回路（不図示）で発生するクロック信号に同期させたパルスピッカー駆動信号により、第一周波数で入射する（パルス）レーザビームを遮断／通過させ、間欠的に通過させることにより、第一周波数よりも小さな第二周波数で発振する（パルス）レーザビームＬ２を生成する。これによりレーザビームの周波数変換が行われたことになる。第二周波数は、具体的には第一周波数の１／５〜１／１００程度になるよう遮断／通過比を設定すればよいが、１／１０程度にするのが好適である。このようなパルスピッカー部３９としては、具体的にはKapteyn-Murnane Laboratories社製のパルスピッカーEclipseを用いることができる。

パルスピッカー部３９を通過した第二光路側のレーザビームＬ２は、ミラー４０を経て出力調整部４１に入射するようにしてある。出力調整部４１は、偏光プリズム４２と半波長板４３とからなり、第一光路側の出力調整部３６（偏光プリズム３７、半波長板３８）と同様に、第二光路側レーザビームＬ２の照射エネルギー（出力パワー）を調整するものである。
なお、出力調整部３６とともに出力調整部４１を設けたことにより、出力パワーの調整の自由度を高めることができるが、第一光路側レーザビームＬ１よりも出力パワーを大きくなるように出力比を調整するようにする。

出力調整部４１を通過した第二光路側のレーザビームＬ２は、個別焦点調整部４４を通過するようにしてある。個別焦点調整部４４は、焦点調整用のレンズ群からなり、後述する合成レーザビームＬ３において、第二光路側のレーザビームＬ２の成分の焦点を、第一光路側のレーザビームＬ１の成分の焦点に対して変化させるために用いられる。具体的には第一レーザビームＬ１の焦点がサファイア基板Ｇの表面にくるようにしたときに、第二レーザビームＬ２の焦点が基板内部にくるように調整するために用いられる。
個別焦点調整部４４を通過した第二光路側レーザビームＬ２は、ミラー４５を経てハーフミラー４６（光路合成部）に入射するようにしてある。
なお、個別焦点調整部４４は、第二光路側に代えて第一光路側に設けても同様の調整が可能である。

ハーフミラー４６は、第一光路側レーザビームＬ１と第二光路側レーザビームＬ２とを合成し、これらを重ね合わせた合成レーザビームＬ３を生成する。
合成レーザビームＬ３は、ミラー４７を経て、合成レーザビーム照射光学部４８に入射する。合成レーザビーム照射光学部４８は、対物レンズ４９を備えており、これにより、合成レーザビームＬ３をサファイア基板Ｇに向けて照射する。このとき、第一光路側レーザビームＬ１の焦点が基板表面近傍に位置するように対物レンズ４９の焦点を調整する。
第二光路側レーザビームＬ２の焦点は、前述したように、個別焦点調整部４４（および対物レンズ４９）により基板内部に少し入り込んだ位置に焦点がくるようにしておく。

ここで、レーザ光学系３２を通過するレーザビームの変化について説明する。図３は図２における各光路でのレーザビームＬ０〜Ｌ３の最終ポイントにおける繰り返し発振周波数と出力パワーとの関係について示した模式図である。
図３（ａ）はレーザ光源３１から出射し、エキスパンダ３４を通過したレーザビームＬ０である。レーザ光源３１から出射されたままの繰り返し発振周波数である第一周波数Ｆ_Ｈを有し、レーザ光源３１から出射されたままの大出力パワーＰ_Ｈを有している。
図３（ｂ）は第一光路側の出力調整部３６を通過した後のレーザビームＬ１である。繰り返し発振周波数は第一周波数Ｆ_Ｈであるが、出力調整部３６を通過するときに減衰されて小出力パワーＰ_Ｌ（ただしＰ_Ｈ＞Ｐ_Ｌ）となっている。
図３（ｃ）は第二光路側の出力調整部４１あるいは個別焦点調整部４４を通過した後のレーザビームＬ２である。繰り返し発振周波数はパルスピッカー部３９を通過したときに周波数変換されて第二周波数Ｆ_Ｌ（ただしＦ_Ｈ＞Ｆ_Ｌ）となり、出力パワーについては減衰されず元の大出力パワーＰ_Ｈを有している。
図３（ｄ）は合成レーザビーム照射光学部４８を通過した後の合成レーザビームＬ３である。図３（ｂ）で示した第一レーザビームと図３（ｃ）で示した第二レーザビームとを重ね合わせた波形になっている。

次に、基板加工装置ＬＡによる加工動作について説明する。加工を始める前に、予め、加工条件の設定をしておく。
具体的には、回転テーブル１２（台座７）の走査速度、レーザ光源３１の繰り返し発振周波数（第一周波数）、パルスピッカー部３９の調整による第二光路側のレーザビームの繰り返し発振周波数（第二周波数）、出力調整部３６の調整による第一光路側の第二光路側に対する出力比を調整しておく。

なお、走査速度の設定は、サファイア基板Ｇの表面に照射される第一光路側レーザビームの成分のビームスポット径φ（例えば１μｍ）と、第一光路側レーザビームの繰り返し発振周波数（第一周波数Ｆ_Ｈ）との関係で、図４に示すように隣接するビームスポットＳ１，Ｓ２，・・・Ｓｎ，・・・が重なり合って連続する走査速度を設定する。これにより、基板表面近傍には、連続したスクライブ溝が確実に形成できるように設定しておく。

そして、サファイア基板Ｇを回転テーブル１２上に載置し、カメラ２０で加工位置の位置決めを行った上で、レーザ発振させた状態で回転テーブル１２（台座７）をＸ方向に走査する。
サファイア基板Ｇには第一光路側レーザビームＬ１と第二光路側レーザビームＬ２とが合成された合成レーザビームＬ３（図３（ｄ））が照射されて、スクライブ溝が形成される。

図５は、合成レーザビームＬ３によって、厚さが１５０μｍ程度のサファイア基板Ｇに対して形成されたスクライブ溝を模式的に示した基板断面図である。ＬＥＤ等の機能素子が形成されたサファイア基板Ｇの場合には、機能素子とは反対側面からレーザ照射が行われる。
そして、レーザ照射側の表面近傍には、連続して浅い穴（深さ１０μｍ〜２０μｍ）が形成されている領域Ａ（連続加工領域）が存在し、基板内部には間欠的に深い穴（深さ２０μｍ〜５０μｍ）が形成されている領域Ｂ（間欠加工領域）が存在するようになった。なお、実際には領域Ａ、領域Ｂのいずれについても、これらの穴径は１μｍ以下なので視認できない。さらに領域Ｂの深い穴には、加工時の衝撃により周囲に視認できないクラックＣが生じており、隣接する穴どうしは視認できないクラックでつながっている。
そのため、次工程であるブレイク工程では、スクライブ溝に沿って力を加えたときに、極めて弱い力で分断することができるようになっている。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。
例えば、上記実施形態ではサファイア基板Ｇを対象としたが、他の硬脆性材料基板に対しても本発明は有効である。

本発明の基板加工装置は、サファイア基板等の硬脆性材料基板のスクライブ加工に利用される。

７台座
９モータ
１０スクリューネジ
１０ａステー
１２回転テーブル
３１レーザ光源（短パルスレーザ）
３２レーザ光学系
３５ハーフミラー（光路分岐部）
３６出力調整部
３７偏光プリズム
３８半波長板
３９パルスピッカー部
４１出力調整部
４２偏光プリズム
４３半波長板
４４個別焦点調整部
４６ハーフミラー（光路合成部）
４８合成レーザビーム照射光学部
４９対物レンズ
Ｇサファイア基板
Ｌ０〜Ｌ３レーザビーム

Claims

テーブル上に載置された脆性材料基板に対してレーザビームを照射して加工を行う基板加工装置であって、
パルス幅が１０^−１０秒以下である短パルスレーザを第一周波数で繰り返し発振するようにして出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射される短パルスレーザビームを、第一光路側のレーザビームと第二光路側のレーザビームとに分岐する光路分岐部と、
第二光路上に配置され、第二光路側レーザビームが第一周波数よりも小さな第二周波数で繰り返し発振するように繰り返し発振周波数を変換するパルスピッカー部と、
少なくとも第一光路上に配置され、第二光路側レーザビームの出力パワーが第一光路側レーザビームの出力パワーよりも大きくなるように調整する出力調整部と、
前記パルスピッカー部と前記出力調整部とを通過した後の第一光路側レーザビームおよび第二光路側レーザビームを重ね合わせた合成レーザビームを形成する光路合成部と、
前記合成レーザビームの焦点位置を調整する対物レンズを含み、前期基板に向けて前記合成レーザビームを照射する合成レーザビーム照射光学部と、
前記基板に対し、前記合成レーザビームを相対的に走査させる走査機構とを備えたことを特徴とする基板加工装置。
第一光路上または第二光路上のいずれかに、第一レーザビームまたは第二レーザビームの深さ方向の焦点位置を独立して調整する個別焦点調整部を備えた請求項１に記載の基板加工装置。
前記出力調整部は、光路上に介在させた偏光プリズムと半波長板との組み合わせからなる請求項１または請求項２に記載の基板加工装置。
前記走査機構は、前記合成レーザビームに含まれる第一光路側レーザビームにより前記基板上に形成されるビームスポットが連続する走査速度で走査するようにした請求項１〜請求項３のいずれかに記載の基板加工装置。
ステージ上に載置された脆性材料基板に対してレーザビームを照射して加工を行う基板加工方法であって、
パルス幅が１０^−１０秒以下である短パルスレーザを２つに分岐し、
一方の短パルスレーザを、第一周波数で繰り返し発振させ、第一出力パワーで基板表面に設定した第一焦点に合わせて照射すると同時に、
他方の短パルスレーザを、第一周波数より小さい第二周波数で繰り返し発振するように周波数変換して第一出力パワーよりも大きい第二出力パワーで第一焦点よりも基板内部側に設定した第二焦点に合わせて照射するようにしたことを特徴とする脆性材料基板の加工方法。